KR101989096B1 - 공기조화기의 열교환기 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 공기조화기의 열교환기는 하부 유로가 형성된 하부 헤더와; 상부 유로가 형성된 상부 헤더와; 상기 하부 유로 및 상부 유로와 연통되는 복수개의 유로가 각각 형성된 복수개 플랫 튜브와; 상기 복수개의 플랫 튜브 사이에 배치된 핀을 갖는 열교환유닛을 포함하고, 상기 하부 유로는 상기 복수개의 플랫 튜브 중 일부가 연통되는 제 1 하부 유로와, 상기 복수개의 플랫 튜브 중 나머지가 연통되는 제 2 하부 유로로 구획되며, 상기 복수개 플랫 튜브와 핀이 공기와 열교환되는 열교환 영역은 세로방향 폭이 가로방향 폭 보다 길고, 상기 상부 헤더의 내부 단면적 및 상기 하부 헤더의 내부 단면적은 한 패스를 구성하는 복수개 플랫 튜브의 유로 단면적 총합의 0.7 배 이상이므로, 열교환기 능력을 최대화할 수 있고, 간단한 구조로 복수개의 플랫 튜브로 냉매를 고르게 분배할 수 있고, 과열 튜브의 발생을 최소화할 수 있는 이점이 있다.
Description
본 발명은 공기조화기의 열교환기에 관한 것으로서, 특히 하부 헤더와 상부 헤더가 복수개의 플랫 튜브로 연통되는 공기조화기의 열교환기에 관한 것이다.
일반적으로 열교환기는 압축기와 응축기와 팽창기구와 증발기로 이루어지는 냉동사이클 장치에서 응축기나 증발기로 사용될 수 있다. 열교환기는 차량이나 냉장고나 공기조화기에 설치될 수 있고, 냉매를 공기와 열교환시킬 수 있다.
열교환기는 핀 튜브형 열교환기, 마이크로 채널형 열교환기 등으로 구분될 수 있고, 냉매가 통과하는 튜브와 튜브에 연결된 전열부재와 튜브와 연결되어 튜브로 냉매를 분배하는 헤더를 포함할 수 있다.
열교환기에는 헤더로 냉매를 안내하는 냉매 유입관이 연결될 수 있고, 헤더의 냉매를 유출하는 냉매 유출관이 연결될 수 있다.
종래 기술에 따른 열교환기는 연통홀의 위치 선정 및 크기 선정에 의해 열교환 성능을 향상시키는 발명이고, 튜브의 높이에 따른 열교환기 능력과, 헤더의 내부 단면적과 튜브의 냉매 유로의 단면적 비에 따른 냉매 분배가 충분히 반영되지 못한 문제점이 있다.
본 발명에 따른 공기조화기의 열교환기는 하부 유로가 형성된 하부 헤더와; 상부 유로가 형성된 상부 헤더와; 상기 하부 유로 및 상부 유로와 연통되는 복수개의 유로가 각각 형성된 복수개 플랫 튜브와; 상기 복수개의 플랫 튜브 사이에 배치된 핀을 갖는 열교환유닛을 포함하고, 상기 하부 유로는 상기 복수개의 플랫 튜브 중 일부가 연통되는 제 1 하부 유로와, 상기 복수개의 플랫 튜브 중 나머지가 연통되는 제 2 하부 유로로 구획되며, 상기 상부 헤더와 하부 헤더의 사이 중 상기 복수개 플랫 튜브와 핀이 공기와 열교환되는 열교환 영역은 세로방향 폭이 가로방향 폭 보다 길고, 상기 상부 헤더의 내부 단면적 및 상기 하부 헤더의 내부 단면적은 한 패스를 구성하는 복수개 플랫 튜브의 유로 단면적 총합의 0.7 배 이상일 수 있다.
상기 상부 헤더는 복수개의 플랫 튜브 중 일부를 통해 상기 상부 유로로 유입된 냉매가 상기 상부 헤더의 상단 내벽면에 부딪힌 후 상기 복수개의 플랫 튜브 중 나머지로 유출될 수 있다.
상기 복수개의 플랫 튜브와 직교하는 방향으로 냉매를 유입 안내하는 입구관을 더 포함할 수 있다. 상기 입구관은 상기 제 1 하부 유로와 제 2 하부 유로 중 하나에 연통될 수 있다. 상기 입구관은 복수개의 분지관을 포함할 수 있다.
상기 유로 단면적 총합은 식 1에 의해 결정될 수 있다.
[식 1] Acell = Tn X Cn X A
여기서, 상기 Acell은 상기 유로 단면적 총합이고,
상기 Tn은 한 패스를 구성하는 플랫 튜브의 개수이며,
Cn은 복수개 플랫 튜브 각각에 형성된 유로의 개수이고,
A는 유로의 단면적이다.
상기 상부 헤더의 내부 단면적 및 상기 하부 헤더의 내부 단면적은 상기 유로 단면적 총합의 0.8 배 이하일 수 있다.
상기 세로방향 폭은 가로방향 폭의 1.5배 이상일 수 있다.
상기 세로방향 폭은 가로방향 폭의 2.5배 이하일 수 있다.
상기 열교환유닛은 복수개가 공기 유동방향으로 전,후 배치될 수 있고, 상기 복수개의 열교환유닛 중 어느 하나의 하부 헤더에 형성된 제 1 하부 유로에 냉매를 유입 안내하는 입구관이 연결될 수 있으며, 상기 복수개의 열교환유닛 중 다른 하나의 하부 헤더에 형성된 제 1 하부 유로에는 냉매를 유출 안내하는 출구관이 연결될 수 있다. 상기 복수개의 열교환유닛 중 어느 하나의 하부 헤더에 형성된 제 2 하부 유로와, 복수개의 열교환유닛 중 다른 하나의 하부 헤더에 형성된 제 2 하부 유로 사이의 분리부에 복수개의 연통홀이 연통될 수 있다. 상기 복수개 연통홀의 단면적 총 합은 상기 분리부 면적의 4 - 8 %일 수 있다.
상기 열교환유닛은 복수개가 공기 유동방향으로 전,후 배치될 수 있고, 복수개 열교환유닛 중 어느 하나의 상부 헤더는 상부 유로가 제 1 상부 유로와 제 2 상부 유로로 구획될 수 있으며, 상기 제 1 상부 유로에는 냉매를 유입 안내하는 입구관이 연결될 수 있으며, 상기 제 2 상부 유로에는 냉매를 유출 안내하는 출구관이 연결될 수 있다. 상기 복수개의 열교환유닛 중 어느 하나의 하부 헤더에 형성된 제 1 하부 유로와, 복수개의 열교환유닛 중 다른 하나의 하부 헤더에 형성된 제 1 하부 유로는 복수개의 제 1 연통홀로 연통될 수 있고, 상기 복수개의 열교환유닛 중 어느 하나의 하부 헤더에 형성된 제 2 하부 유로와, 복수개의 열교환유닛 중 다른 하나의 하부 헤더에 형성된 제 2 하부 유로는 복수개의 제 2 연통홀로 연통될 수 있다. 상기 복수개 제 1 연통홀의 단면적 총 합은 상기 복수개의 열교환유닛 중 어느 하나의 하부 헤더에 형성된 제 1 하부 유로와 상기 복수개의 열교환유닛 중 다른 하나의 하부 헤더에 형성된 제 1 하부 유로 사이의 제 1 분리부 면적의 4 - 8 %일 수 있다. 상기 복수개 제 2 연통홀의 단면적 총 합은 상기 복수개의 열교환유닛 중 어느 하나의 하부 헤더에 형성된 제 2 하부 유로와 상기 복수개의 열교환유닛 중 다른 하나의 하부 헤더에 형성된 제 2 하부 유로 사이의 제 2 분리부 면적의 4 - 8 %일 수 있다.
본 발명은 열교환영역의 세로방향 폭과 가로방향 폭 선정에 의해 열교환기 능력을 최대화할 수 있고, 헤더의 내부 단면적과 한 패스를 구성하는 복수개 플랫 튜브의 유로 단면적 총합의 최적 비율에 의해 간단한 구조로 복수개의 플랫 튜브로 냉매를 고르게 분배할 수 있고, 과열 튜브의 발생을 최소화할 수 있는 이점이 있다.
또한, 복수개 연통홀의 단면적 총 합과 복수개 연통홀이 형성된 분리부 면적의 최적 비율에 의해 냉각 효율을 높일 수 있는 이점이 있다.
또한, 공기조화기의 열교환기 외부에 별도의 분배기나 모세관을 설치하지 않고 최소 비용으로 열교환기 능력을 높이면서 과열 튜브 발생을 최소화할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 공기조화기의 열교환기 일실시예가 적용된 공기조화기의 구성이 도시된 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 공기조화기의 열교환기 일실시예가 실내기 내부에 설치되었을 때의 실내기 내부가 도시된 측면도,
도 3은 본 발명에 따른 공기조화기의 열교환기 일실시예가 도시된 측면도,
도 4는 본 발명에 따른 공기조화기의 열교환기 일실시예가 도시된 도시된 분해 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 공기조화기의 열교환기 일실시예가 도시된 정면도,
도 6은 도 3의 A-A선 단면도,
도 7은 도 3의 B-B 선 단면도,
도 8은 도 5의 C-C 선 단면도,
도 9는 도 5의 D-D선 단면도,
도 10은 본 발명에 따른 공기조화기의 열교환기 일실시예의 열교환 영역 가로방향 폭과 열교환 영역 세로방향 폭의 길이비에 따른 열교환기 능력이 도시된 그래프,
도 11은 본 발명에 따른 공기조화기의 열교환기 일실시예의 헤더의 내부가 도시된 단면도,
도 12는 본 발명에 따른 공기조화기의 열교환기 일실시예의 헤더의 내부 단면적과 하나의 패스를 구성하는 복수개 플랫 튜브의 유로 단면적 합의 비에 따른 과열 튜브 발생 비율을 도시한 그래프,
도 13은 본 발명에 공기조화기의 열교환기 일실시예의 복수개 연통홀 및 분리부가 도시된 정면도,
도 14는 본 발명에 공기조화기의 열교환기 일실시예의 복수개 연통홀 단면적 총 합과 분리부 면적의 비에 따른 냉각 효율이 도시된 그래프,
도 15는 본 발명에 공기조화기의 열교환기 다른 실시예가 도시된 사시도,
도 16은 본 발명에 공기조화기의 열교환기 다른 실시예가 도시된 분해 사시도,
도 17은 본 발명에 따른 공기조화기의 열교환기 다른 실시예의 상부 헤더가 도시된 평단면도,
도 18은 본 발명에 따른 공기조화기의 열교환기 다른 실시예의 하부 헤더가 도시된 평단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 공기조화기의 열교환기 일실시예가 실내기 내부에 설치되었을 때의 실내기 내부가 도시된 측면도,
도 3은 본 발명에 따른 공기조화기의 열교환기 일실시예가 도시된 측면도,
도 4는 본 발명에 따른 공기조화기의 열교환기 일실시예가 도시된 도시된 분해 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 공기조화기의 열교환기 일실시예가 도시된 정면도,
도 6은 도 3의 A-A선 단면도,
도 7은 도 3의 B-B 선 단면도,
도 8은 도 5의 C-C 선 단면도,
도 9는 도 5의 D-D선 단면도,
도 10은 본 발명에 따른 공기조화기의 열교환기 일실시예의 열교환 영역 가로방향 폭과 열교환 영역 세로방향 폭의 길이비에 따른 열교환기 능력이 도시된 그래프,
도 11은 본 발명에 따른 공기조화기의 열교환기 일실시예의 헤더의 내부가 도시된 단면도,
도 12는 본 발명에 따른 공기조화기의 열교환기 일실시예의 헤더의 내부 단면적과 하나의 패스를 구성하는 복수개 플랫 튜브의 유로 단면적 합의 비에 따른 과열 튜브 발생 비율을 도시한 그래프,
도 13은 본 발명에 공기조화기의 열교환기 일실시예의 복수개 연통홀 및 분리부가 도시된 정면도,
도 14는 본 발명에 공기조화기의 열교환기 일실시예의 복수개 연통홀 단면적 총 합과 분리부 면적의 비에 따른 냉각 효율이 도시된 그래프,
도 15는 본 발명에 공기조화기의 열교환기 다른 실시예가 도시된 사시도,
도 16은 본 발명에 공기조화기의 열교환기 다른 실시예가 도시된 분해 사시도,
도 17은 본 발명에 따른 공기조화기의 열교환기 다른 실시예의 상부 헤더가 도시된 평단면도,
도 18은 본 발명에 따른 공기조화기의 열교환기 다른 실시예의 하부 헤더가 도시된 평단면도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 공기조화기의 열교환기 일실시예가 적용된 공기조화기의 구성이 도시된 구성도이다.
공기조화기는 도 1에 도시된 바와 같이, 냉매를 압축하는 압축기(2)와, 냉매가 실외 공기와 열교환되는 실외 열교환기(4)와, 냉매가 팽창되는 팽창기구(6)와, 냉매가 실내 공기와 열교환되는 실내 열교환기(8)를 포함할 수 있다. 공기조화기는 압축기(2)에서 압축된 냉매가 실외 열교환기(4)를 통과하면서 실외 공기와 열교환되어 응축될 수 있다. 실외 열교환기(4)는 응축기로 기능할 수 있다. 실외 열교환기(4)에서 응축된 냉매는 팽창기구(6)로 유동되어 팽창될 수 있다. 팽창기구(6)에 의해 팽창된 냉매는 실내 열교환기(8)를 통과하면서 실내 공기와 열교환되어 증발될 수 있다. 실내 열교환기(8)는 냉매를 증발시키는 증발기로 기능할 수 있다. 실내 열교환기에서 증발된 냉매는 압축기(2)로 회수될 수 있다. 냉매는 압축기(2)와 실외 열교환기(4)와 팽창기구(6)와 실내 열교환기(8)를 순환하면서, 실내를 냉방시킬 수 있다.
압축기(2)에는 실내 열교환기(8)를 통과한 냉매를 압축기(2)로 안내하는 압축기 흡입유로가 연결될 수 있고, 압축기 흡입유로에는 액냉매가 축적될 수 있는 어큐물레이터(9)가 설치될 수 있다.
실내 열교환기(8)는 냉매가 통과하는 냉매 유로가 형성될 수 있다. 실내 열교환기(8)에는 팽창기구(6)를 통과한 냉매를 냉매 유로의 일단으로 안내되는 액관(10)이 연결될 수 있다. 실내 열교환기(8)에는 실내 열교환기(8)에서 증발되어 냉매 유로의 타단으로 유동된 냉매를 안내되는 기관(11)이 연결될 수 있다.
공기조화기는 실내기(I)와 실외기(O)가 분리된 분리형 공기조화기일 경우, 압축기(2)와 실외 열교환기(4)가 실외기(I)의 내부에 설치될 수 있고, 팽창기구(6)가 실내기(I) 또는 실외기(O)에 설치될 수 있으며, 실내 열교환기(8)가 실내기(I)의 내부에 설치될 수 있다.
실외기(O)에는 실외 열교환기(8)로 실외 공기를 송풍시키는 실외팬(12)이 설치될 수 있고, 실외팬(12)에 의해 실외 열교환기(4)로 송풍된 실외 공기는 실외 열교환기(4)를 통과하는 냉매를 응축시킬 수 있다.
실내기(I)에는 실내 열교환기(8)로 실내 공기를 송풍시키는 실내팬(13)이 설치될 수 있고, 실내팬(13)에 의해 실내 열교환기(8)로 송풍된 실내 공기는 실내 열교환기(8)를 통과하는 냉매를 응축시킬 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 공기조화기의 열교환기 일실시예가 실내기 내부에 설치되었을 때의 실내기 내부가 도시된 측면도이다.
실내기(I)는 도 2에 도시된 바와 같이, 실내기의 외관을 형성하는 케이싱(16)을 포함할 수 있다. 케이싱(16)에는 공기 흡입구(14)와 공기 토출구(15)가 형성될 수 있다. 케이싱(16)은 복수개 부재의 조립체로 구성될 수 있다. 케이싱(16)은 공기 흡입구(14)가 형성된 흡입 패널(17)과, 공기 토출구(15)가 형성된 토출 패널(18)을 포함할 수 있다. 케이싱(6)은 실내기(I)의 하중을 지지하는 베이스(19)를 포함할 수 있다. 케이싱(16)은 공기조화기의 전면 외관을 형성하는 프론트 패널을 포함할 수 있다.
실내 열교환기(8)와 실내팬(13)은 케이싱(16) 내부에 설치될 수 있다.
실내팬(13)의 구동시 실내 공기는 공기 흡입구(14)를 통해 케이싱(16) 내부로 흡입될 수 있고, 케이싱(16)의 내부를 통과한 후 공기 토출구(15)로 토출될 수 있다.
실내 열교환기(8)는 실내팬(13)의 구동시 공기 흡입구(14)를 통해 흡입된 실내 공기를 냉매와 열교환시킬 수 있다. 실내 열교환기(8)는 케이싱(16) 내부에 상하 방향으로 길게 배치될 수 있다. 실내 열교환기(8)는 케이싱(16) 내부에 수직하게 설치될 수 있다. 실내 열교환기(8)는 케이싱(16) 내부에 경사지게 설치될 수 있다.
실내 열교환기(8)는 하부 헤더(30)와 상부 헤더(40)가 상하 방향으로 이격되게 배치되고, 하부 헤더(30)와 상부 헤더(40)가 복수개의 플랫 튜브(50)(70)로 연결되는 열교환기로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 공기조화기의 열교환기는 실외 열교환기(4)와 실내 열교환기(8) 중 적어도 하나를 구성할 수 있고, 특히 2상 냉매가 유입되고 증발기로 기능하는 실내 열교환기(8)에 적용되는 것이 보다 바람직하나, 실외 열교환기(4)와 실내 열교환기(8) 각각이 본 발명에 따른 공기조화기의 열교환기로 구성되는 것이 가능하다. 공기조화기가 냉난방 겸용 공기조화기인 경우, 냉방 운전시 실내 열교환기(8)가 증발기로 기능하고, 난방 운전시 실외 열교환기(4)가 증발기로 기능할 수 있으며, 이 경우 실내 열교환기(8)와 실외 열교환기(4) 각각이 본 발명에 따른 공기조화기의 열교환기로 구성되는 것이 가능함은 물론이다.
도 3은 본 발명에 따른 공기조화기의 열교환기 일실시예가 도시된 측면도이다.
본 발명에 따른 공기조화기의 열교환기는 냉매가 통과하면서 공기와 열교환되는 열교환유닛(HU1)(HU2)을 포함할 수 있다. 공기조화기의 열교환기는 도 1에 도시된 액관(10)이 연결되는 입구관(100)과, 도 1에 도시된 기관(11)이 연결되는 출구관(110)을 포함할 수 있다.
공기조화기의 열교환기는 하나의 열교환유닛(HU1)을 포함하는 것이 가능하고, 하나의 열교환유닛(HU1)에 입구관(100)과 출구관(110)이 모두 연결될 수 있다. 이 경우 액관(10)의 냉매는 입구관(100)과 하나의 열교환유닛(HU1)과 출구관(110)의 순서로 유동된 후 기관(11)으로 유동되는 것이 가능하다.
공기조화기의 열교환기는 냉매(R)가 순차적으로 통과하는 복수개의 열교환유닛(HU1)(HU2)을 포함하는 것이 가능하고, 복수개의 열교환유닛(HU1)(HU2)은 공기 유동 방향으로 전,후 배치될 수 있다. 그리고, 입구관(100)은 복수개의 열교환유닛(HU1)(HU2) 중 어느 하나(HU1)에 연결될 수 있고, 출구관(110)은 복수개의 열교환유닛(HU1)(HU2) 중 다른 하나(HU2)에 연결될 수 있다. 이 경우 액관(10)의 냉매(R)는 입구관(100)과, 복수개의 열교환유닛(HU1)(HU2) 중 어느 하나(HU1)와, 복수개의 열교환유닛(HU1)(HU2) 중 다른 하나(HU2)와, 출구관(110)의 순서로 유동된 후 기관(11)으로 유동되는 것이 가능하다. 공기조화기의 열교환기는 컴팩트화를 위해 복수개의 열교환유닛(HU1)(HU2)을 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 복수개의 열교환유닛(HU1)(HU2)은 냉매(R)가 먼저 통과하는 전열 열교환유닛(HU1)과, 냉매(R)가 나중에 통과하는 후열 열교환유닛(HU2)을 포함할 수 있고, 입구관(100)은 전열 열교환유닛(HU1)에 연결될 수 있으며, 출구관(110)은 후열 열교환유닛(HU2)에 연결될 수 있다. 열교환기는 공기(Air)가 후열 열교환유닛(HU2)을 먼저 통과한 후 전열 열교환유닛(HU1)을 통과하게 설치되는 것이 가능하고, 공기(Air)가 전열 열교환유닛(HU1)을 먼저 통과한 후 후열 열교환유닛(HU2)를 통과하게 설치되는 것이 가능하다.
이하, 설명의 편의를 전열 열교환유닛(HU1)과 후열 열교환유닛(HU2)를 구분하여 설명할 경우에는 전열 열교환유닛(HU1)와 후열 열교환유닛(HU2)으로 칭하여 설명하고, 전열 열교환유닛(HU1)와 후열 열교환유닛(HU2)의 공통된 구성에 대해서는 열교환유닛(HU1)(HU2)으로 칭하여 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 공기조화기의 열교환기 일실시예가 도시된 도시된 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 공기조화기의 열교환기 일실시예가 도시된 정면도이며, 도 6은 도 3의 A-A선 단면도이고, 도 7은 도 3의 B-B 선 단면도이며, 도 8은 도 5의 C-C 선 단면도이고, 도 9는 도 5의 D-D선 단면도이다.
열교환유닛(HU1)(HU2)은 하부 헤더(30)와; 하부 헤더(30)와 이격된 상부 헤더(40)와; 하부 헤더(30)의 내부와 상부 헤더(40)의 내부를 연통시키는 복수개의 플랫 튜브(50)(70)와, 복수개의 플랫 튜브 사이에 배치된 핀(90)을 갖을 수 있다.
하부 헤더(30)는 냉매가 통과하는 하부 유로(PL1)(PL2)가 형성되고, 상부 헤더(40)는 냉매가 통과하는 상부 유로(PU)가 형성되며, 복수개 플랫 튜브(50)(70) 각각에는 하부 유로 및 상부 유로와 연통되는 유로가 각각 형성된다. 복수개 플랫 튜브(50)(70)에 형성된 유로는 냉매가 통과하면서 공기와 열교환되는 열교환유로일 수 있다.
하부 헤더(30)는 공기의 유동 방향(Z)과 직교하는 방향(X)으로 길게 형성될 수 있다. 하부 헤더(30)는 하부 유로(PL1)(PL2)가 그 길이 방향으로 길게 형성될 수 있다. 하부 헤더(30)는 플랫 튜브(50)(70)의 하부가 관통되는 하부 슬릿(32)이 형성될 수 있다. 하부 슬릿(32)은 하부 헤더(30)의 상부에 형성될 수 있다. 하부 슬릿(32)은 플랫 튜브(50)(70)의 개수만큼 복수개 형성될 수 있고, 복수개의 하부 슬릿(32)은 하부 헤더(30)의 길이 방향으로 이격될 수 있다.
하부 유로(PL1)(PL2)는 복수개의 플랫 튜브(50)(70) 중 일부(50)가 연통되는 제 1 하부 유로(PL1)와, 복수개의 플랫 튜브(50)(70) 중 나머지(70)가 연통되는 제 2 하부 유로(PL2)로 구획된다. 하부 헤더(30)에는 하부 헤더(30)의 내부를 좌우 구획하는 격벽(33)이 배치될 수 있다. 하부 헤더(30)는 상부에 격벽(33)이 삽입되는 격벽 삽입홀(34)이 형성될 수 있고, 격벽(33)은 격벽 삽입홀(34)로 삽입되어 설치될 수 있다. 격벽(33)은 하부 헤더(30)의 내부를 제 1 하부 유로(PL1)와 제 2 하부 유로(PL2)로 구획할 수 있다.
상부 헤더(40)는 하부 헤더(30)와 나란한 방향으로 길게 형성될 수 있다. 상부 헤더(40)는 하부 헤더(30)의 상측 위치에 하부 헤더(30)와 상하 방향으로 이격될 수 있다. 상부 헤더(40)는 냉매가 그 길이 방향(X)으로 유동될 수 있는 상부 유로(PU)가 내부에 형성될 수 있다. 상부 헤더(40)는 플랫튜브(50)(70) 상부가 관통되는 상부 슬릿(42)이 형성될 수 있다. 상부 슬릿(42)은 상부 헤더(40)의 하부에 형성될 수 있다. 상부 슬릿(42)은 플랫 튜브(50)(70) 개수만큼 복수개 형성될 수 있고, 복수개의 상부 슬릿(42)은 상부 헤더(40)의 길이 방향으로 이격될 수 있다.
상부 헤더(40)는 하나의 상부 유로(PU)가 가로 방향으로 길게 형성될 수 있다. 복수개의 플랫 튜브(50)(70) 중 일부(50)를 통해 상부 유로(PU)로 유입된 냉매가 상부 헤더(40)의 상단 내벽면(44)에 부딪힌 후 복수개의 플랫 튜브(50)(70) 중 나머지(70)로 유출될 수 있다.
복수개의 플랫 튜브(50)(70)는 그 각각에 복수개의 유로(C1)(C2)(C3)가 형성될 수 있다. 복수개의 플랫 튜브(50)(70)는 제 1 하부 유로(PL1)와 상부 유로(PU)를 연통시키는 플랫 튜브들(60~69)로 구성된 제 1 군 플랫 튜브(50)와, 제 2 하부 유로(PL2)와 상부 유로(PL)를 연통시키는 플랫 튜브들(80~89)로 구성된 제 2 군 플랫 튜브(70)로 구분될 수 있다.
열교환유닛(HU1)(HU2)은 제 1 하부 유로(PL1)로 냉매가 유입될 경우, 제 1 하부 유로(PL1)로 유입된 냉매가 제 1 군 플랫 튜브(50)를 구성하는 플랫 튜브들(60-69)로 분배되면서 상승될 수 있고, 제 1 군 플랫 튜브(50)를 구성하는 플랫 튜브들(60~69)을 통과할 수 있다. 냉매는 제 1 군 플랫 튜브(50)를 구성하는 플랫 튜브들(60~69)을 통과한 후 상부 유로(PU)로 상승 유동될 수 있다. 제 1 군 플랫 튜브(50)를 구성하는 플랫 튜브들(60~69)에서 상부 유로(PU)로 유동된 냉매는 상부 유로(PU)에서 합쳐지면서 상부 유로(PU) 내부에서 상부 헤더(40)의 길이 방향인 수평 방향으로 유동될 수 있다. 상부 유로(PU)의 냉매는 제 2 군 플랫 튜브(70)를 구성하는 플랫 튜브들(80~89)로 분배되면서 하강될 수 있고, 제 2 군 플랫 튜브(70)를 구성하는 플랫 튜브들(80~89)을 통과할 수 있다. 냉매는 제 2 군 플랫 튜브(70)를 구성하는 플랫 튜브들(80~89)을 통과한 후 제 2 하부 유로(PL2)로 하강 유동될 수 있고, 제 2 군 플랫 튜브(70)를 구성하는 플랫 튜브(80~89)들에서 유동된 냉매는 제 2 하부 유로(PL2)에서 합쳐질 수 있다.
열교환유닛(HU1)(HU2)은 제 2 하부 유로(PL2)로 냉매가 유입될 경우, 제 2 하부 유로(PL2)로 유입된 냉매가 제 2 군 플랫 튜브(70)를 구성하는 플랫 튜브들(80~89)로 분배되면서 상승될 수 있고, 제 2 군 플랫 튜브(70)를 구성하는 플랫 튜브들(80~89)을 통과할 수 있다. 냉매는 제 2 군 플랫 튜브(70)를 구성하는 플랫 튜브들(80~89)을 통과한 후 상부 유로(PU)로 상승 유동될 수 있으며, 제 2 군 플랫 튜브(70)를 구성하는 플랫 튜브들(80~89)에서 상부 유로(PU)로 유동된 냉매는 상부 유로(PU)에서 합쳐지면서 상부 유로(PU) 내부에서 상부 헤더(40)의 길이 방향인 수평 방향으로 유동될 수 있다. 상부 유로(PU)의 냉매는 제 1 군 플랫 튜브(50)를 구성하는 플랫 튜브들(60~69)로 분배되면서 하강될 수 있고, 제 1 군 플랫 튜브(50)를 구성하는 플랫 튜브들(60~69)을 통과할 수 있다. 냉매는 제 1 군 플랫 튜브(50)를 구성하는 플랫 튜브들(60~69)을 통과한 후 제 1 하부 유로(PL1)로 하강 유동될 수 있고, 제 1 군 플랫 튜브(50)를 구성하는 플랫 튜브들(60~69)에서 유동된 냉매는 제 1 하부 유로(PL1)에서 합쳐질 수 있다.
열교환유닛(HU1)(HU2)은 일예로 그 각각이 총 20개의 복수개 플랫 튜브를 포함할 수 있고, 제 1 군 플랫 튜브(50)가 10개의 플랫 튜브들(60~69)로 구성될 수 있으며, 제 2 군 플랫 튜브(70)가 10개의 플랫 튜브들(80~89)로 구성될 수 있다. 열교환유닛(HU1)(HU2)은 제 1 하부 유로(PL1)와, 제 1 군 플랫 튜브(50)와, 상부 유로(PU)와, 제 2 군 플랫 튜브(70)와, 제 2 하부 유로(PL2)로 이어지는 한 패스(Path)를 구성할 수 있다. 열교환유닛(HU1)(HU2)은 제 2 하부 유로(PL2)와, 제 2 군 플랫 튜브(70)와, 상부 유로(PU)와, 제 1 군 플랫 튜브(50)와, 제 1 하부 유로(PL1)로 이어지는 한 패스(Path)를 구성할 수 있다. 이 경우 열교환유닛(HU1)(HU2)은 한 패스 구성하는 플랫 튜브의 개수가 10이 될 수 있다.
다른 예로, 열교환유닛(HU1)(HU2)은 총 30개의 복수개 플랫 튜브를 포함할 수 있고, 제 1 군 플랫 튜브(50)가 15개의 플랫 튜브로 구성될 수 있으며, 제 2 군 플랫 튜브(70)가 15개의 플랫 튜브로 구성될 수 있다. 이때, 열교환유닛(HU1)(HU2)은 총 20개의 복수개 플랫 튜브를 포함하는 경우와 같이, 제 1 하부 유로(PL1)와, 제 1 군 플랫 튜브(50)와 상부 유로(PU)와, 제 2 군 플랫 튜브(70)와, 제 2 하부 유로(PL2)로 이어지는 한 패스(Path)를 구성하거나 제 2 하부 유로(PL2)와, 제 2 군 플랫 튜브(70)와, 상부 유로(PU)와, 제 1 군 플랫 튜브(50)와, 제 1 하부 유로(PL1)로 이어지는 한 패스(Path)를 구성할 수 있다. 이 경우, 열교환유닛(HU1)(HU2)은 한 패스 구성하는 플랫 튜브의 개수가 15가 될 수 있다.
공기조화기의 열교환기는 플랫 튜브의 개수에 한정되지 않고, 플랫 튜브가 10, 24, 36, 40 등과 같이 다양한 개수가 될 수 있다. 도 4 및 도 5에는 편의를 위해 10개의 플랫 튜브(60~69)가 제 1 군 플랫 튜브(50)를 구성하고, 또 다른 10개의 플랫 튜브(80~89)가 제 2 군 플랫 튜브(70)를 구성하는 것이 도시된다.
입구관(100)은 냉매를 하부 헤더(30)와 상부 헤더(40) 중 하나로 안내할 수 있고, 출구관(110)은 하부 헤더(30)와 상부 헤더(40) 중 하나에서 유출하는 냉매를 안내할 수 있다.
공기조화기의 열교환기는 단수개의 열교환유닛(HU1)을 포함할 경우, 냉매를 유입 안내하는 입구관(100)이 제 1 하부 유로(PL1)와 제 2 하부 유로(PL2) 중 어느 하나로 냉매를 안내하고, 냉매를 유출 안내하는 출구관(110)이 제 1 하부 유로(PL1)와 제 2 하부 유로(PL2) 중 다른 하나로 안내된 냉매를 유출하는 것이 가능하다.
공기조화기의 열교환기는 복수개의 열교환유닛(HU1)(HU2)을 포함할 경우, 복수개의 열교환유닛(HU1)(HU2) 중 어느 하나(HU1)의 하부 헤더(30)에 형성된 제 1 하부 유로(PL1)에 냉매를 유입 안내하는 입구관(100)이 연결되며, 복수개의 열교환유닛(HU1)(HU2) 중 다른 하나(HU2)의 하부 헤더(30)에 형성된 제 1 하부 유로(PL2)에 냉매를 유출 안내하는 출구관(110)이 연결되며, 복수개의 열교환유닛(HU1)(HU2) 중 어느 하나(HU1)의 하부 헤더(30)에 형성된 제 2 하부 유로(PL2)와, 복수개의 열교환유닛(HU1)(HU2) 중 다른 하나(PL2)의 하부 헤더(30)에 형성된 제 2 하부 유로(PL2)는 복수개의 연통홀(35)(36)(37)(38)로 연통될 수 있다.
입구관(100)은 복수개의 플랫 튜브(50)(70)와 직교하는 방향으로 냉매를 유입 안내할 수 있다. 입구관(100)은 복수개의 플랫 튜브(50)(70)의 길이 방향(Y)과 직교하는 방향이면서 하부 헤더(30)의 길이 방향(X)과 직교한 방향(Z)으로 길게 배치될 수 있다. 이 경우, 냉매는 공기의 유동 방향과 나란한 방향으로 하부 헤더(30)로 유입될 수 있고, 하부 헤더(30) 내부에서 수평 방향으로 좌,우 분산되면서 유동될 수 있다. 입구관(100)은 하부 헤더(30)로 유입된 냉매가 수평 방향으로 좌,우 분산되면서 유동될 경우, 냉매를 보다 고르게 분배할 수 있고, 복수개의 플랫 튜브(50)(70)의 길이 방향(Y)과 직교하는 방향이면서 하부 헤더(30)의 길이 방향(X)과 직교한 방향(Z)으로 길게 배치되는 것이 보다 바람직할 수 있다. 입구관(100)은 하나의 입구관이 제 1 하부 유로(P1)의 대략 중앙 위치로 냉매를 안내하는 것이 가능하다. 입구관(100)은 공용관과 ,공용관에서 분지된 복수개의 분지관을 포함하고, 공용관이 액관(10)에 연결되고, 복수개의 분지관이 제 1 하부 유로(P1)의 복수 위치로 냉매를 안내하는 것이 가능하다.
입구관(100)은 복수개의 플랫 튜브(50)(70)의 길이 방향(Y)과 직교하는 방향이면서 하부 헤더(30)의 길이 방향(X)으로 길게 배치될 수 있다. 이 경우는 냉매는 하부 헤더(30)의 옆에서 하부 헤더(30)의 길이 방향으로 유동되어 하부 헤더(30)로 유입될 수 있고, 하부 헤더(30) 내부에서 수평 방향으로 유동될 수 있다. 열교환기는 하부 헤더(30)가 제 1 하부 유로(PL1)와 제 2 하부 유로(PL2)로 구획되므로, 제 1 하부 유로(PL1)와 제 2 하부 유로(PL2) 각각의 길이는 하부 헤더(30)의 내부가 좌우 구획되지 않는 경우 보다 짧고, 액냉매가 입구관(100)의 맞은편에 몰리는 현상이 최소화될 수 있다. 즉 공기조화기는 입구관(100)이 하부 헤더(30)의 길이 방향(X)으로 길게 배치되는 경우에도, 제 1 하부 유로(PL1)와 제 2 하부 유로(PL2) 각각의 길이가 짧기 때문에, 복수개의 플랫 튜브로 고루 분산될 수 있다.
출구관(110)은 복수개의 플랫 튜브(50)(70)와 직교하는 방향으로 냉매를 유출 안내할 수 있다. 출구관(110)은 복수개의 플랫 튜브(50)(70)의 길이 방향(Y)과 직교하는 방향이면서 하부 헤더(30)의 길이 방향(X)과 직교한 방향(Z)으로 길게 배치되는 것이 가능하고, 복수개의 플랫 튜브(50)(70)의 길이 방향(Y)과 직교하는 방향이면서 하부 헤더(30)의 길이 방향(X)으로 길게 배치되는 것이 가능하다.
한편, 공기조화기의 열교환기는 도 5에 도시된 바와 같이, 열교환 영역(Aheat)의 크기 및 형상에 따라 열교환기 능력이 결정될 수 있다. 열교환 영역(Aheat)은 복수개 플랫 튜브(50)(70)와 핀(90)이 공기와 열교환되는 영역일 수 있다. 열교환 영역(Aheat)은 하부 헤더(30)와 상부 헤더(40)의 사이 전체가 열교환 영역이 되는 것이 가능하고, 하부 헤더(30)와 상부 헤더(40)의 사이 영역 중 좌측 일부 영역과 우측 일부 영역을 제외하고 실질적으로 복수개의 플랫 튜브(50)(70)와 핀(90)이 위치하는 영역이 열교환 영역이 될 수 있다.
열교환 영역(Aheat)는 복수개의 플랫 튜브(50)(70) 중 하부 헤더(30)와 상부 헤더(40) 사이에 위치하는 부분의 높이가 세로방향 폭(L)이 될 수 있다.
열교환 영역(Aheat)는 복수개의 플랫 튜브(50)(70) 중 가로 방향으로 좌측 끝에 위치하는 플랫 튜브(89)의 좌측단과, 복수개의 플랫 튜브(50)(70) 중 우측 끝에 위치하는 플랫 튜브(60) 우측단 사이의 거리가 가로방향 폭(W)이 될 수 있다.
열교환 영역(Aheat)은 세로방향 폭(L)이 가로방향 폭(W) 보다 길 수 있다. 세로방향 폭(L)이 가로방향 폭(W)에 대해서는 도 10을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
그리고, 공기조화기의 열교환기는 상부 헤더(40)의 내부 단면적(Aheader) 및 하부 헤더(40)의 내부 단면적(Aheader)이 한 패스를 구성하는 복수개 플랫 튜브의 유로 단면적 총합의 0.7 배 이상일 수 있다.
한 패스를 구성하는 복수개 플랫 튜브의 유로 단면적 총합은 식 1에 의해 결정될 수 있다.
[식 1] Acell = Tn X Cn X A
여기서, Acell은 유로 단면적 총합이다. Tn은 한 패스를 구성하는 플랫 튜브의 개수이다. Cn은 복수개 플랫 튜브 각각에 형성된 유로(C1)(C2)(C3)의 개수이고, A는 유로의 단면적이다.
공기조화기의 열교환기는 복수개 플랫 튜브 각각에 형성된 유로(C1)(C2)(C3)의 단면적(A)이 같을 수 있고 이 경우 A는 유로 1개의 단면적이 될 수 있다. 공기조화기의 열교환기는 복수개 플랫 튜브 각각에 형성된 유로(C1)(C2)(C3)의 단면적(A)이 상이할 수 있고, 이 경우 A는 하나의 플랫 튜브에 형성된 유로들(C1)(C2)(C3)의 평균 단면적이 될 수 있다. 즉, 식 1에서 Cn X A 는 하나의 플랫 튜브에 형성된 복수개 유로(C1)(C2)(C3)의 단면적 합이 될 수 있다.
예를 들어, 복수개 플랫 튜브(50)(70) 각각에 총 7개의 유로(C1)(C2)(C3)가 형성되고, 하부 헤더(30)의 제 1 하부 유로(PL1)에 총 10개의 플랫 튜브가 연통되며, 제 2 하부 유로(PL2)에 총 10개의 플랫 튜브가 연통되며, 유로의 단면적이 A( 유로들의 단면적이 상이할 경우 평균 단면적) 일 경우, 한 패스를 구성하는 플랫 튜브의 개수(Tn)은 10이고, 유로(C1)(C2)(C3)의 개수는 7이며, 유로 단면적 총합(Acell)은 10 X 7 X A가 될 수 있고, 상부 헤더(40)의 내부 단면적(Aheader) 및 하부 헤더(30)의 내부 단면적(Aheader)은 유동 단면적 총합인 10 X 7 X A의 0.7 배 이상일 수 있다.
상부 헤더(40)의 내부 단면적(Aheader) 및 하부 헤더(30)의 내부 단면적(Aheader)에 대해서는 도 12를 참조하여 상세히 설명한다.
공기조화기의 열교환기는 복수개의 열교환유닛(HU1)(HU2) 중 어느 하나(HU1)의 하부 헤더(30)에 형성된 제 2 하부 유로(PL2)와 복수개의 열교환유닛(HU1)(HU2) 중 다른 하나(HU2)의 하부 헤더(30)에 형성된 제 2 하부 유로(PL2) 사이에 분리부(39)가 위치될 수 있다. 분리부(39)는 복수개의 열교환유닛(HU1)(HU2) 중 어느 하나(HU1)의 하부 헤더(30)에 형성된 제 2 하부 유로(PL2)와, 복수개의 열교환유닛(HU1)(HU2) 중 다른 하나(HU2)의 하부 헤더(30)에 형성된 제 2 하부 유로(PL2)를 구획할 수 있다. 분리부(39)에 복수개의 복수개 연통홀(35)(36)(37)(38)이 형성될 수 있다. 복수개 연통홀(35)(36)(37)(38)의 단면적 총 합은 분리부(39) 면적의 4 ~ 8 %일 수 있다.
연통홀(35)(36)(37)(38)은 복수개가 복수개의 열교환유닛(HU1)(HU2) 각각의 하부 헤더(30)에 형성될 수 있다. 복수개의 연통홀(35)(36)(37)(38)은 하부 헤더(30)의 길이 방향으로 이격될 수 있다. 복수개 연통홀(35)(36)(37)(38)의 단면적 총합에 대해서는 도 14를 참조하여 상세히 설명한다.
이하, 공기조화기의 열교환기가 입구관(100)이 연결되는 전열 열교환유닛(HU1)과 출구관(110)이 연결되는 후열 열교환유닛(HU2)을 갖는 경우에 대해 상세히 설명한다.
이하, 전열 열교환유닛(HU1)의 하부 헤더(30)를 전열 하부 헤더로 칭하여 설명하고, 전열 열교환유닛(HU1)의 복수개 플랫 튜브(50)(70)를 전열 복수개 플랫 튜브로 칭하며, 전열 열교환유닛(HU1)의 상부 헤더를 전열 상부 헤더로 칭하여 설명한다.
그리고, 후열 열교환유닛(HU2)의 하부 헤더(30)를 후열 하부 헤더로 칭하여 설명하고, 후열 열교환유닛(HU2)의 복수개 플랫 튜브(50)(70)을 후열 복수개 플랫 튜브로 칭하며, 후열 열교환유닛(HU2)의 상부 헤더를 후열 상부 헤더로 칭하여 설명한다.
공기조화기의 열교환기는 전열 하부 헤더와 후열 하부 헤더가 접합될 수 있고, 전열 상부 헤더와 후열 상부 헤더가 접합될 수 있으며, 전열 복수개 플랫 튜브와 후열 복수개 플랫 튜브가 공기 유동 방향으로 이격될 수 있다.
공기조화기의 열교환기는 전열 하부 헤더와 후열 하부 헤더가 접합되는 판부 중 일부가 연통홀(35)(36)(37)(38)이 형성된 분리부(39)가 될 수 있다. 전열 열교환유닛(HU1)의 후판부와 후열 열교환유닛(HU2)의 전판부가 접합될 경우, 전열 열교환유닛(HU1)의 후판부와 후열 열교환유닛(HU2)의 전판부 각각은 연통홀(35)(36)(37)(38)이 형성된 분리부(39)가 될 수 있다.
공기조화기의 열교환기는 냉매가 입구관(100)에서 전열 하부 헤더의 제 1 하부 유로(PL1)로 유입되어 전열 하부 헤더의 제 1 하부 유로(PL1)에서 분산될 수 있고, 냉매는 전열 제 1 군 플랫 튜브(50)를 통과하면서 상측 방향으로 유동될 수 있다. 냉매는 이후 전열 상부 헤더의 상부 유로(PU)로 유동될 수 있고, 전열 제 2 군 플랫 튜브(70)의 상측으로 수평 유동될 수 있다. 이후 냉매는 전열 제 2 군 플랫 튜브(70)를 통과하면서 하측 방향으로 유동될 수 있고, 전열 하부 헤더의 제 2 하부 유로(PL2)로 유동될 수 있다. 전열 하부 헤더의 제 2 하부 유로(PL2)로 유동된 냉매는 전열 하부 헤더의 제 2 하부 유로(PL2)의 내부에서 냉매의 유동 방향이 꺽일 수 있고, 이후 복수개의 연통홀(35)(36)(37)(38)로 분산되면서 분리부(39)를 통과할 수 있다. 냉매는 전열 열교환유닛(HU1)에서 일부 증발된 상태에서 복수개의 연통홀(35)(36)(37)(38)로 분산되면서 후열 열교환유닛(HU2)으로 유동될 수 있다. 복수개의 연통홀(35)(36)(37)(38)을 통과하면서 분산된 냉매는 후열 하부 헤더의 제 2 하부 유로(PL2)로 유입될 수 있다.
후열 하부 헤더의 제 2 하부 유로(PL2)로 유입된 냉매는 이후 후열 제 2 군 플랫 튜브(70)를 통과하면서 상측 방향으로 유동될 수 있다. 냉매는 이후 후열 상부 헤더의 상부 유로(PU)로 유동될 수 있고, 후열 제 1 군 플랫 튜브(50)의 상측으로 수평 유동될 수 있다. 이후 냉매는 후열 제 1 군 플랫 튜브(50)를 통과하면서 하측 방향으로 유동될 수 있고, 후열 하부 헤더의 제 1 하부 유로(PL1)로 유동될 수 있다. 후열 하부 헤더의 제 1 하부 유로(PL1)로 유동된 냉매는 이후 출구관(110)으로 유입되어 출구관(110)을 통과할 수 있고, 냉매는 전열 열교환유닛(HU1)과 후열 열교환유닛(HU2)에서 순차적으로 공기와 열교환된 상태에서, 기관(11)으로 유동될 수 있다.
도 10은 본 발명에 따른 공기조화기의 열교환기 일실시예의 열교환 영역 가로방향 폭과 열교환 영역 세로방향 폭의 길이비에 따른 열교환기 능력이 도시된 그래프이다.
공기조화기의 열교환기는 열교환 영역(Aheat)의 세로방향 폭(L)이 가로방향 폭(W)보다 긴 경우 열교환기 성능이 향상될 수 있다. 열교환 영역(Aheat)은 세로방향 폭(L)이 가로방향 폭(W)의 1.5배 이상일 수 있다. 열교환 영역(Aheat)은 세로방향 폭(L)이 가로방향 폭(W)의 2.5배 이하일 수 있다. 이하, 세로 방향 폭(L)과 가로 방향 폭(W)의 비를 길이비로 칭하여 설명한다.
공기조화기의 열교환기는 하부 헤더(30)의 가로 방향 폭 및 상부 헤더(40)의 가로 방향 폭이 일정한 상태에서 복수개 플랫 튜브(50)(70)의 길이가 길어짐에 따라 열교환 성능이 향상될 수 있다. 공기조화기의 열교환기는 복수개 플랫 튜브(50)(70)의 길이가 길어짐에 따라 전열 면적이 증대될 수 있다.
공기조화기의 열교환기는 열교환 영역(Aheat)의 가로방향 폭(W)이 일정한 상태에서 열교환기 능력이 가장 좋은 열교환 영역(Aheat)의 세로방향 폭(L)이 실험에 의해 확인될 수 있다. 공기조화기의 열교환기는 열교환기 능력이 가장 좋은 세로방향 폭(L)을 기준으로 길이비(L/W)에 따른 열교환기 능력이 실험에 의해 확인될 수 있다. 실험시 공기조화기의 열교환기로 송풍되는 공기의 풍량, 냉매의 질량유속 등과 같이 열교환기 성능에 영향을 미칠수 있는 기타 인자를 모두 일정하게 한 상태에서, 길이비만 변화시키면서 열교환기 성능을 확인할 수 있고, 실험 결과는 도 10과 같이 도시될 수 있다.
공기조화기의 열교환기는 도 10에 도시된 바와 같이, 길이비(L/W)가 2.4일 때 최대 열교환기 능력이 발휘될 수 있고, 이때의 100% 열교환기 능력을 기준으로 최대 열교환기 능력의 95%를 발휘할 수 있는 길이비(L/W)가 확인될 수 있다. 공기조화기의 열교환기는 길이비(L/W)만을 달리하면서 열교환기 능력을 확인될 수 있고, 길이비(L/W)가 1.5일 때 최대 열교환기 능력 대비 대략 98%의 열교환기 능력을 유지할 수 있고, 길이비가 1.0일 때 최대 열교환기 능력 대비 대략 95%의 열교환 성능을 유지할 수 있다. 공기조화기의 열교환기는 길이비(L/W)가 1 보다 크고 2.5 보다 작게 설계되는 것이 바람직하다.
도 11은 본 발명에 따른 공기조화기의 열교환기 일실시예의 헤더의 내부가 도시된 단면도이고, 도 12는 본 발명에 따른 공기조화기의 열교환기 일실시예의 헤더의 내부 단면적과 하나의 패스를 구성하는 복수개 플랫 튜브의 유로 단면적 합의 비에 따른 과열 튜브 발생 비율을 도시한 그래프이다.
상부 헤더(40)의 내부 단면적 및 하부 헤더(30)의 내부 단면적은 한 패스를 구성하는 복수개 플랫 튜브의 유로 단면적 총합의 0.7 배 이상일 경우 과열 튜브의 개수를 최소화할 수 있다. 여기서, 과열 튜브는 냉매가 복수개의 플랫 튜브로 고루게 분배되지 못할 때 과열이 발생되는 플랫 튜브이다.
상부 헤더(40)의 내부 단면적은 상부 헤더(40)의 길이 방향과 직교하는 방향의 내부 단면적으로서, 상부 유로(PU)의 단면적이 될 수 있다.
하부 헤더(30)의 내부 단면적은 하부 헤더(30)의 길이 방향과 직교하는 방향의 내부 단면적으로서, 제 1 하부 유로(PL1)의 단면적 또는 제 2 하부 유로(PL2)의 단면적이 될 수 있다.
상부 헤더(40)의 내부 단면적(Aheader) 및 하부 헤더(30)의 내부 단면적(Aheader)은 유로 단면적 총합(Acell)의 0.8 배 이하일 수 있다.
이하, 설명의 편의를 위해 상부 헤더(40)의 내부 단면적 및 하부 헤더(30)의 내부 단면적를 헤더의 내부 단면적(Aheader)으로 칭하여 설명한다. 그리고, 헤더의 내부 단면적(Aheader)와 하나의 패스를 구성하는 복수개 플랫 튜브의 유로 단면적 합(Acell)의 비(Aheader/Acell)를 단면적비로 칭하여 설명한다.
공기조화기의 열교환기는 단면적비에 따라 과열 튜브의 개수가 상이할 수 있다.
공기조화기의 열교환기는 복수개 플랫 튜브(50)(70)의 유로 단면적 합(Acell)이 일정한 상태에서, 상부 유로(PU)의 단면적과 제 1 하부 유로(PL1)의 단면적 및 제 2 하부 유로(PL2)의 단면적(Aheader)이 증가할 수록 과열 튜브 발생 비율(%)이 낮을 수 있다. 열교환기는 상부 유로(PU)의 단면적과 제 1 하부 유로(PL1)의 단면적 및 제 2 하부 유로(PL2)의 단면적(Aheader)이 일정한 상태에서 복수개 플랫 튜브(50)(70)의 유로 단면적 합(Acell)이 증가할수록 과열 튜브 발생 비율(%)이 높아질 수 있다.
공기조화기의 열교환기는 단면적비에 따라 과열 튜브가 최소화되거나 과열 튜브가 발생되지 않는 단면적비가 실험을 통해 확인될 수 있다. 단면적비에 따른 과열 튜브의 개수는 공기조화기의 열교환기로 송풍되는 공기의 풍량, 냉매의 질량유속 등과 같이 과열 튜브 발생에 영향을 미칠수 있는 기타 인자를 모두 일정하게 한 상태에서, 단면적비만 변화시키면서 과열 튜브의 개수를 실험할 수 있고, 실험 결과는 도 12와 같이 도시될 수 있다.
공기조화기의 열교환기는 과열 튜브가 최소화되는 단면적비를 기준으로 적정 수준의 과열 튜브가 발생되는 단면적비의 범위가 결정될 수 있다. 공기조화기의 열교환기는 단면적비가 대략 0.78 일 때, 과열 튜브가 발생되지 않거나 최소화될 수 있다. 공기조화기의 열교환기는 단면적비가 대략 0.67일 때 복수개의 플랫 튜브 중 대략 10%의 과열 튜브가 발생되는 것이 실험에 의해 확인될 수 있다. 공기조화기의 열교환기는 단면적비가 0.7 이상이면 과열 튜브가 10% 미만이 될 수 있으므로, 단면적비가 0,7 이상이 되는 것이 바람직하다. 한편, 공기조화기의 열교환기는 단면적비가 0.8 이하로 되는 것이 바람직하다.
도 13은 본 발명에 공기조화기의 열교환기 일실시예의 복수개 연통홀 및 분리부가 도시된 정면도이고, 도 14는 본 발명에 공기조화기의 열교환기 일실시예의 복수개 연통홀 단면적 총 합과 분리부 면적의 비에 따른 냉각 효율이 도시된 그래프이다.
분리부(39)는 제 2 하부 유로(PL2)의 높이(H)와 제 2 하부 유로(PL2)의 하부 헤더 길이 방향 폭(K)에 의해 그 면적(As)이 결정될 수 있다. 복수개의 연통홀(35)(36)(37)(38)은 그 각각의 단면적이 같거나 상이할 수 있다. 복수개의 연통홀(35)(36)(37)(38)의 단면적이 같을 경우 복수개의 연통홀(35)(36)(37)(38)의 단면적 총 합(Au)은 (π D2/4 X N)로 결정될 수 있다. 여기서, D는 연통홀의 직경이고, N은 분리부(39)에 형성된 연통홀(35)(36)(37)(38)의 개수이다. 복수개의 연통홀(35)(36)(37)(38)의 단면적 총 합(Au)과 분리부(39)의 면적 비(Au/As)는 (π D2/4 X N) / (H X K) 가 될 수 있다. 냉매는 도 13에 도시된 복수개의 연통홀(35)(36)(37)(38)을 통과할 때 오리피스 효과에 의해 미스트 플로우(Mist flow)가 발생될 수 있다.
공기조화기의 열교환기는 연통홀(35)(36)(37)(38)의 단면적이 너무 작으면, 압력 손실의 증가로 인해 압축기 부하가 증대될 수 있고 효율이 감소할 수 있다.
공기조화기의 열교환기는 연통홀(35)(36)(37)(38) 단면적이 너무 크면, 냉매가 복수개의 연통홀 (35)(36)(37)(38)로 고루 분배되지 않고 냉매 불균형으로 인해 효율이 저하될 수 있다.
복수개 연통홀(35)(36)(37)(38)은 공기조화기의 열교환기의 냉각 성능을 최대화할 수 있는 단면적이 실험을 통해 확인될 수 있다. 분리부(39)의 면적 대비 복수개 연통홀(35)(36)(37)(38)의 단면적 총 합을 변화시키면서 공기조화기의 열교환기의 냉각 성능을 확인할 수 있다. 도 13은 냉각 성능에 영향을 미칠 수 있는 타 인자는 모두 동일하게 하고 복수개 연통홀(35)(36)(37)(38)의 단면적 총 합만을 상이하게 변화하면서 냉각 성능을 측정한 실험 결과이다.
이하, 복수개 연통홀 단면적 총 합(Au)과 분리부(As) 면적의 비(Au/As)를 연통홀 면적비(Au/As)로 칭하여 설명한다.
실험 결과 공기조화기의 열교환기는 도 13에 도시된 바와 같이, 연통홀 면적비(Au/As)가 0.04∼0.08인 구간(Q)일 경우 타 구간(P,R)에 비해 높은 냉각 성능을 발휘할 수 있다.
공기조화기의 열교환기는 연통홀 면적비(Au/As)가 0.04 미만인 구간(P)일 경우 분리부(As)의 면적 대비 복수개 연통홀 단면적 총 합(Ah)이 너무 작아 압력 손실에 따른 효율저하가 발생될 수 있다.
공기조화기의 열교환기는 연통홀 면적비(Au/As)가 0.08 초과인 구간(R)일 경우 냉매 불균형에 따른 효율 저하가 발생될 수 있다.
복수개 연통홀(35)(36)(37)(38)의 단면적 총 합(Au)은 분리부(39) 면적(As)의 4 ~ 8 %인 것이 바람직하다. 특히, 복수개 연통홀(35)(36)(37)(38)의 단면적 총 합(Au)은 분리부(39) 면적(As)의 5 ~ 7 %인 것이 보다 바람직하다.
도 15는 본 발명에 공기조화기의 열교환기 다른 실시예가 도시된 사시도이고, 도 16은 본 발명에 공기조화기의 열교환기 다른 실시예가 도시된 분해 사시도이며, 도 17은 본 발명에 따른 공기조화기의 열교환기 다른 실시예의 상부 헤더가 도시된 평단면도이고, 도 18은 본 발명에 따른 공기조화기의 열교환기 다른 실시예의 하부 헤더가 도시된 평단면도이다.
본 실시예의 공기조화기의 열교환기는 열교환유닛(HU1')(HU2')의 복수개가 공기 유동방향으로 전,후 배치될 수 있다.
복수개 열교환유닛(HU1')(HU2') 중 어느 하나(HU1')의 상부 헤더(40)는 제 1 상부 유로(PU1)와 제 2 상부 유로(PU2)로 구획될 수 있다. 복수개의 열교환유닛(HU1')(HU2') 중 어느 하나(HU1')의 상부 헤더(40) 내부는 격벽(43)에 의해 제 1 상부 유로(PU1)와 제 2 상부 유로(PU2)로 구획될 수 있다.
복수개의 열교환유닛(HU1')(HU2') 중 어느 하나(HU1')의 제 1 상부 유로(PL1)에는 냉매를 유입 안내하는 입구관(100)이 연결될 수 있다. 복수개의 열교환유닛(HU1')(HU2') 중 어느 하나(HU1')의 제 2 상부 유로(PL2)에는 냉매를 유출 안내하는 출구관(110)이 연결될 수 있다.
복수개 열교환유닛(HU1')(HU2') 중 다른 하나(HU2')의 상부 헤더(40)는 본 발명 일실시예와 같이 하나의 상부 유로(PU)가 상부 헤더(40)의 길이 방향으로 길게 형성될 수 있다. 복수개의 열교환유닛(HU1')(HU2') 중 다른 하나(HU2')에는 입구관(100) 및 출구관(110)이 연결되지 않을 수 있다.
복수개의 열교환유닛(HU1')(HU2') 중 어느 하나(HU1')의 하부 헤더(30')에 형성된 제 1 하부 유로(PL1)와, 복수개의 열교환유닛(HU1')(HU2') 중 다른 하나(HU2')의 하부 헤더(30')에 형성된 제 1 하부 유로(PL1)는 복수개의 제 1 연통홀(35')(36')(37')(38')로 연통될 수 있다.
복수개의 열교환유닛(HU1')(HU2') 중 어느 하나(HU1')의 하부 헤더(30')에 형성된 제 1 하부 유로(PL1)와 복수개의 열교환유닛(HU1')(HU2') 중 다른 하나(HU2')의 하부 헤더(30')에 형성된 제 1 하부 유로(PL1) 사이에는 복수개 제 1 연통홀(35')(36')(37')(38')이 형성된 제 1 분리부(39')가 위치될 수 있다.
복수개 제 1 연통홀(35')(36')(37')(38')의 단면적 총 합은 제 1 분리부(39') 면적의 4 ~ 8 %일 수 있다. 복수개의 제 1 연통홀(35')(36')(37')(38') 단면적 총 합과, 제 1 분리부(39')의 면적에 따른 효과는 본 발명 일실시예와 동일하거나 유사하므로 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
복수개의 열교환유닛(HU1')(HU2') 중 어느 하나(HU1')의 하부 헤더(30')에 형성된 제 2 하부 유로(PL2)와, 복수개의 열교환유닛(HU1')(HU2') 중 다른 하나(HU2')의 하부 헤더(30')에 형성된 제 2 하부 유로(PL2)는 복수개의 제 2 연통홀(35)(36)(37)(38)로 연통될 수 있다.
복수개의 열교환유닛(HU1')(HU2') 중 어느 하나(HU1')의 하부 헤더(30')에 형성된 제 2 하부 유로(PL2)와 복수개의 열교환유닛(HU1')(HU2') 중 다른 하나(HU2')의 하부 헤더(30')에 형성된 제 2 하부 유로(PL2) 사이에는 복수개 제 2 연통홀(35)(36)(37)(38)이 형성된 제 2 분리부(39)가 위치될 수 있다.
복수개 제 2 연통홀(35)(36)(37)(38)의 단면적 총 합은 제 2 분리부(39) 면적의 4 ~ 8 %일 수 있다. 복수개의 제 2 연통홀(35)(36)(37)(38) 단면적 합과, 제 2 분리부(39)의 면적에 따른 효과는 본 발명 일실시예와 동일하거나 유사하므로 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
복수개의 열교환유닛(HU1')(HU2')는 냉매가 먼저 통과하는 전열 열교환유닛(HU1')과, 전열 열교환유닛(HU1')를 통과한 냉매가 통과하는 후열 열교환유닛(HU2')를 포함할 수 있고, 액관(10)의 냉매는 입구관(100)을 통해 전열 열교환유닛(HU1')의 유로로 유입되어 전열 열교환유닛(HU1')의 유로 일부를 통과한 후 후열 열교환유닛(HU2')의 유로로 유입될 수 있다. 후열 열교환유닛(HU2')의 유로로 유입된 냉매는 후열 열교환유닛(HU2')의 유로 전부를 통과할 수 있고, 이후 전열 열교환유닛(HU2')의 유로 나머지로 유입될 수 있다. 전열 열교환유닛(HU2')의 유로 나머지를 통과한 냉매는 출구관(110)을 통해 기관(11)으로 유동될 수 있다.
본 실시예의 공기조화기의 열교환기는 본 발명 일실시예와 대비할 때, 전열 열교환유닛(HU1')의 상부 헤더(40) 내부에 격벽(43)이 형성되어 전열 열교환유닛(HU1')에 제 1 상부 유로(PU1)과 제 2 상부 유로(PU2)가 구획되고, 입구관(100)이 제 1 하부 유로(PL1)가 아닌 제 1 상부 유로(PU1)에 연결되며, 출구관(110)이 제 2 하부 유로(PL2)가 아닌 제 2 상부 유로(PU2)에 연결되며, 전열 열교환유닛(HU1')의 제 1 하부 유로(PL1)과 후열 열교환유닛(HU2')의 제 1 하부 유로(PL1)을 연통시키는 복수개의 연통홀(35')(36')(37')(38')이 형성되는 차이가 있고, 기타의 구성은 본 발명 일실시예와 동일한 구성이므로 동일한 구성에 대해서는 그 상세한 설명은 생략한다.
전열 열교환유닛(HU1')은 전열 열교환유닛(HU1')의 상부 헤더(40')에 형성된 제 1 상부 유로(PU1)와 전열 열교환유닛(HU1')의 하부 헤더(30')에 형성된 제 1 하부 유로(PL1)을 연통시키는 전열 제 1 군 플랫 튜브(50)를 포함할 수 있다. 전열 열교환유닛(HU1')은 전열 열교환유닛(HU1')의 하부 헤더(30')에 형성된 제 2 하부 유로(PL2)와 전열 열교환유닛(HU1')의 상부 헤더(40')에 형성된 제 2 상부 유로(PU2)를 연통시키는 전열 제 2 군 플랫 튜브(70)를 포함할 수 있다.
후열 열교환유닛(HU2')은 후열 열교환유닛(HU2')의 하부 헤더(30')에서 형성된 제 1 하부 유로(PL1)와, 후열 열교환유닛(HU2')의 상부 헤더(40')에서 형성된 상부 유로(PU)를 연통시키는 후열 제 1 군 플랫 튜브(50)를 포함할 수 있다. 후열 열교환유닛(HU2')은 후열 열교환유닛(HU2')의 상부 헤더(40')에 형성된 상부 유로(PU)와, 후열 열교환유닛(HU2')의 하부 헤더(30')에 형성된 제 2 하부 유로(PL2)를 연통시키는 후열 제 2 군 플랫 튜브(70)를 포함할 수 있다.
이하,공기조화기의 열교환기가 입구관(100) 및 출구관(110)이 연결되는 전열 열교환유닛(HU1')과 입구관(100) 및 출구관(110)이 연결되지 않는 후열 열교환유닛(HU2')을 갖는 경우에 대해 상세히 설명한다.
이하, 전열 열교환유닛(HU1')의 하부 헤더(30')를 전열 하부 헤더로 칭하여 설명하고, 전열 열교환유닛(HU1')의 복수개 플랫 튜브(50)(70)를 전열 복수개 플랫 튜브로 칭하며, 전열 열교환유닛(HU1')의 상부 헤더(40')를 전열 상부 헤더로 칭하여 설명한다.
그리고, 후열 열교환유닛(HU2')의 하부 헤더(30')를 후열 하부 헤더로 칭하여 설명하고, 후열 열교환유닛(HU2')의 복수개 플랫 튜브(50)(70)을 후열 복수개 플랫 튜브로 칭하며, 후열 열교환유닛(HU2')의 상부 헤더(40')를 후열 상부 헤더로 칭하여 설명한다.
공기조화기의 열교환기는 전열 하부 헤더와 후열 하부 헤더가 접합될 수 있고, 전열 상부 헤더와 후열 상부 헤더가 접합될 수 있으며, 전열 복수개 플랫 튜브와 후열 복수개 플랫 튜브가 공기 유동 방향으로 이격될 수 있다.
공기조화기의 열교환기는 전열 하부 헤더와 후열 하부 헤더가 접합되는 판부가 복수개의 제 1 연통홀(35')(36')(37')(38')이 형성된 제 1 분리부(39')와, 복수개의 제 2 연통홀(35)(36)(37)(38)이 형성된 제 2 분리부(39)를 포함할 수 있다. 전열 열교환유닛(HU1')의 전열 하부 헤더 후판부와 후열 열교환유닛(HU2')의 후열 하부 헤더 전판부가 접합될 경우, 전열 열교환유닛(HU1')의 전열 하부 헤더 후판부와 후열 열교환유닛(HU2')의 후열 하부 헤더 전판부 각각은 복수개의 제 1 연통홀(35')(36')(37')(38')과 복수개의 제 2 연통홀(35)(36)(37)(38)이 형성될 수 있고, 복수개의 제 1 연통홀(35')(36')(37')(38')과 복수개의 제 2 연통홀(35)(36)(37)(38)는 분리부(39')(39)에 각각 독립적으로 형성될 수 있다.
전열 하부 헤더의 제 1 하부 유로(PL1)와, 후열 하부 헤더의 제 1 하부 유로(PL1)의 사이에 제 1 분리부(39')가 형성될 수 있고, 전열 하부 헤더의 제 1 하부 유로(PL1)의 냉매는 제 1 분리부(39')에 형성된 복수개의 제 1 연통홀(35')(36')(37')(38')로 분배되어 후열 하부 헤더의 제 1 하부 유로(PL1)로 유동될 수 있다.
후열 하부 헤더의 제 2 하부 유로(PL2)와, 전열 하부 헤더의 제 2 하부 유로(PL1)의 사이에 제 2 분리부(39)가 형성될 수 있고, 후열 하부 헤더의 제 2 하부 유로(PL2)의 냉매는 제 2 분리부(39)에 형성된 복수개의 제 2 연통홀(35)(36)(37)(38)로 분배되어 전열 하부 헤더의 제 2 하부 유로(PL2)로 유동될 수 있다. 제 2 분리부(39)는 본 발명 일실시예의 분리부(39)와 동일한 구성이고, 복수개의 제 2 연통홀(35)(36)(37)(38)은 본 발명 일실시예의 연통홀(35)(36)(37)(38)과 동일한 구성이며, 냉매가 통과하는 방향만 본 발명 일실시예와 상이할 수 있다.
공기조화기의 열교환기는 냉매가 입구관(100)에서 전열 상부 헤더의 제 1 상부 유로(PU1)로 유입되어 전열 상부 헤더의 제 1 상부 유로(PU1)에서 분산될 수 있고, 이후 전열 제 1 군 플랫 튜브(50)를 통과면서 하측 방향으로 유동될 수 있다.
냉매는 이후 전열 하부 헤더의 제 1 하부 유로(PL1)로 유동될 수 있고, 전열 하부 헤더의 제 1 하부 유로(PL1)에서 냉매의 유동 방향이 꺽일 수 있고, 이후 복수개의 제 1 연통홀(35')(36')(37')(38')로 분산되면서 제 1 분리부(39')를 통과할 수 있다.
복수개의 제 1 연통홀(35')(36')(37')(38')을 통과하면서 분산된 냉매는 후열 하부 헤더의 제 1 하부 유로(PL1)로 유입될 수 있다.
후열 하부 헤더의 제 1 하부 유로(PL1)로 유입된 냉매는 후열 제 1 군 플랫 튜브(50)를 통과하면서 상측 방향으로 유동될 수 있다.
냉매는 이후 후열 상부 헤더의 상부 유로(PU)로 유동될 수 있고, 후열 제 2 군 플랫 튜브(70)의 상측으로 수평 유동될 수 있다.
이후 냉매는 후열 제 2 군 플랫 튜브(70)를 통과하면서 하측 방향으로 유동될 수 있고, 후열 하부 헤더의 제 2 하부 유로(PL2)로 유동될 수 있다.
후열 하부 헤더의 제 2 하부 유로(PL2)로 유동된 냉매는 냉매의 유동 방향이 꺽일 수 있고, 이후 복수개의 제 2 연통홀(35)(36)(37)(38)로 분산되면서 제 2 분리부(39)를 통과할 수 있다.
복수개의 제 2 연통홀(35)(36)(37)(38)을 통과하면서 분산된 냉매는 전열 하부 헤더의 제 2 하부 유로(PL2)로 유입될 수 있다.
전열 하부 헤더의 제 2 하부 유로(PL2)로 유입된 냉매는 전열 제 2 군 플랫 튜브(70)를 통과하면서 상측 방향으로 유동될 수 있다.
전열 제 2 군 플랫 튜브(70)의 상측으로 유동된 냉매는 전열 상부 헤더의 제 2 상부 유로(PU2)로 유동될 수 있다.
전열 상부 헤더의 제 2 상부 유로(PU2)로 유동된 냉매는 이후 출구관(110)으로 유입되어 출구관(110)을 통과할 수 있고, 냉매는 전열 열교환유닛(HU1')의 일부와, 후열 열교환유닛(HU2)와, 전열 열교환유닛(HU1')의 나머지에서 순차적으로 공기와 열교환된 상태에서, 기관(11)으로 유동될 수 있다.
이하, 전열 상부 헤더의 제 1 상부 유로(PU1)를 전열 상부 제 1 유로로 칭하고, 전열 하부 헤더의 제 1 하부 유로(PL1)를 전열 하부 제 1 유로로 칭하며, 후열 하부 헤더의 제 1 하부 유로(PL1)를 후열 하부 제 1 유로로 칭하고, 후열 하부 헤더의 제 2 하부 유로(PL2)를 후열 하부 제 2 유로로 칭하며, 전열 하부 헤더의 제 2 하부 유류(PL2)를 전열 하부 제 2 유로로 칭하여, 전열 상부 헤더의 제 2 상부 유로(PL2)를 전열 상부 제 2 유로로 칭하여 냉매의 흐름을 설명하면 다음과 같다.
액관(10)의 냉매는 입구관(100)에서 전열 상부 제 1 유로, 전열 제 1 군 플랫 튜브와, 전열 하부 제 1 유로를 순차적으로 통과하여 전열 열교환유닛(HU1')의 일부유로를 통과할 수 있다.
전열 하부 제 1 유로의 냉매는 제 1 연통홀(35')(36')(37')(38')를 통해 후열 하부 제 1 유로로 유입되는 것에 의해 후열 열교환유닛(HU2')로 유동될 수 있다. 후열 하부 제 1 유로의 냉매는 후열 제 1 군 플랫 튜브와, 상부 유로와, 후열 제 2 군 튜브와, 후열 하부 제 2 유로를 순차적으로 통과하여 후열 열교환유닛(HU2')를 통과할 수 있다.
후열 하부 제 2 유로의 냉매는 제 2 연통홀(35)(36)(37)(38)을 통해 전열 하부 제 2 유로로 유입되는 것에 의해 전열 열교환유닛(HU1')으로 유동될 수 있다. 전열 하부 제 2 유로의 냉매는 전열 제 2 군 튜브와, 전열 상부 제 2 유로를 순차적으로 통과하여 전열 열교환유닛(HU1')의 나머지 유로를 통과할 수 있다. 전열 상부 제 2 유로의 냉매는 출구관(110)을 통해 기관(11)으로 유동될 수 있다.
2: 압축기 4: 실외 열교환기
6: 팽창기구 8: 실내 열교환기
30: 하부 헤더 33: 격벽
40: 상부 헤더 43: 격벽
50,70: 복수개의 플랫 튜브 90: 핀
100: 입구관 110: 출구관
HU1: 전열 열교환유닛 HU2: 후열 열교환유닛
PL1: 제 1 하부 유로 PL2: 제 2 하부 유로
PU: 상부 유로 PU1: 제 1 상부 유로
PU2: 제 2 상부 유로
6: 팽창기구 8: 실내 열교환기
30: 하부 헤더 33: 격벽
40: 상부 헤더 43: 격벽
50,70: 복수개의 플랫 튜브 90: 핀
100: 입구관 110: 출구관
HU1: 전열 열교환유닛 HU2: 후열 열교환유닛
PL1: 제 1 하부 유로 PL2: 제 2 하부 유로
PU: 상부 유로 PU1: 제 1 상부 유로
PU2: 제 2 상부 유로
Claims (20)
- 하부 유로가 형성된 하부 헤더와;
상부 유로가 형성된 상부 헤더와;
상기 하부 유로 및 상부 유로와 연통되는 복수개의 유로가 각각 형성된 복수개 플랫 튜브와;
상기 복수개의 플랫 튜브 사이에 배치된 핀을 갖는 열교환유닛을 포함하고,
상기 하부 유로는 상기 복수개의 플랫 튜브 중 일부가 연통되는 제 1 하부 유로와, 상기 복수개의 플랫 튜브 중 나머지가 연통되는 제 2 하부 유로로 구획되며,
상기 열교환유닛은 복수개가 공기 유동방향으로 전,후 배치되고,
상기 복수개의 열교환유닛 중 어느 하나의 하부 헤더에 형성된 제 1 하부 유로에 냉매를 유입 안내하는 입구관이 연결되며,
상기 복수개의 열교환유닛 중 다른 하나의 하부 헤더에 형성된 제 1 하부 유로에는 냉매를 유출 안내하는 출구관이 연결되고,
상기 복수개의 열교환유닛 중 어느 하나의 하부 헤더에 형성된 제 2 하부 유로와, 복수개의 열교환유닛 중 다른 하나의 하부 헤더에 형성된 제 2 하부 유로 사이의 분리부에 복수개의 연통홀이 연통되며,
상기 복수개 플랫 튜브와 핀이 공기와 열교환되는 열교환 영역은 세로방향 폭이 가로방향 폭 보다 길고,
상기 상부 헤더의 내부 단면적 및 상기 하부 헤더의 내부 단면적은 한 패스를 구성하는 복수개 플랫 튜브의 유로 단면적 총합의 0.7 배 이상이고,
상기 복수개 연통홀의 단면적 합은 상기 분리부 면적의 4 ~ 8 %인 공기조화기의 열교환기. - 제 1 항에 있어서,
상기 상부 헤더는 복수개의 플랫 튜브 중 일부를 통해 상기 상부 유로로 유입된 냉매가 상기 상부 헤더의 상단 내벽면에 부딪힌 후 상기 복수개의 플랫 튜브 중 나머지로 유출되는 공기조화기의 열교환기. - 제 1 항에 있어서,
상기 입구관은 상기 복수개의 플랫 튜브와 직교하는 방향으로 냉매를 유입 안내하는 공기조화기의 열교환기. - 제 1 항에 있어서,
상기 입구관은 상기 제 1 하부 유로와 상기 제 2 하부 유로 중 하나에 연통되는 공기조화기의 열교환기. - 제 1 항에 있어서,
상기 입구관은 복수개의 분지관을 포함하는 공기조화기의 열교환기. - 제 1 항에 있어서,
상기 유로 단면적 총합은 식 1에 의해 결정되는 공기조화기의 열교환기.
[식 1] Acell = Tn X Cn X A
여기서, 상기 Acell은 상기 유로 단면적 총합이고,
상기 Tn은 한 패스를 구성하는 플랫 튜브의 개수이며,
Cn은 복수개 플랫 튜브 각각에 형성된 유로의 개수이고,
A는 유로의 단면적이다. - 제 1 항에 있어서,
상기 상부 헤더의 내부 단면적 및 상기 하부 헤더의 내부 단면적은 상기 유로 단면적 총합의 0.8 배 이하인 공기조화기의 열교환기. - 제 1 항에 있어서,
상기 세로방향 폭은 가로방향 폭의 1.5배 이상인 공기조화기의 열교환기. - 제 1 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 세로방향 폭은 가로방향 폭의 2.5배 이하인 공기조화기의 열교환기. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 하부 유로가 형성된 하부 헤더와;
상부 유로가 형성된 상부 헤더와;
상기 하부 유로 및 상부 유로와 연통되는 복수개의 유로가 각각 형성된 복수개 플랫 튜브와;
상기 복수개의 플랫 튜브 사이에 배치된 핀을 갖는 열교환유닛을 포함하고,
상기 하부 유로는 상기 복수개의 플랫 튜브 중 일부가 연통되는 제 1 하부 유로와, 상기 복수개의 플랫 튜브 중 나머지가 연통되는 제 2 하부 유로로 구획되며,
상기 열교환유닛은 복수개가 공기 유동방향으로 전,후 배치되고,
상기 복수개의 열교환유닛 중 어느 하나의 하부 헤더에 형성된 제 1 하부 유로에 냉매를 유입 안내하는 입구관이 연결되며,
상기 복수개의 열교환유닛 중 다른 하나의 하부 헤더에 형성된 제 1 하부 유로에는 냉매를 유출 안내하는 출구관이 연결되고,
상기 복수개의 열교환유닛 중 어느 하나의 하부 헤더에 형성된 제 2 하부 유로와, 복수개의 열교환유닛 중 다른 하나의 하부 헤더에 형성된 제 2 하부 유로 사이의 분리부에 복수개의 연통홀이 연통되며,
상기 상부 헤더의 내부 단면적 및 상기 하부 헤더의 내부 단면적 각각은 하나의 패스를 구성하는 복수개 플랫 튜브의 유로 단면적 총합의 0.7 배 이상이고,
상기 복수개 연통홀의 단면적 합은 상기 분리부 면적의 4 ~ 8 %인 공기조화기의 열교환기. - 제 18 항에 있어서,
상기 유로 단면적 총합은 식 1에 의해 결정되는 공기조화기의 열교환기.
[식 1] Acell = Tn X Cn X A
여기서, 상기 Acell은 상기 유로 단면적 총합이고,
상기 Tn은 하나의 패스를 구성하는 플랫 튜브의 개수이며,
상기 Cn은 복수개 플랫 튜브 각각에 형성된 상기 유로의 개수이고,
A는 상기 유로의 단면적이다. - 제 18 항에 있어서,
상기 상부 헤더의 내부 단면적 및 상기 하부 헤더의 내부 단면적은 상기 유로 단면적 총합의 0.8 배 이하인 공기조화기의 열교환기.
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