[go: up one dir, main page]

KR20140142802A - 실외 열교환기 및 공기조화기 - Google Patents

실외 열교환기 및 공기조화기 Download PDF

Info

Publication number
KR20140142802A
KR20140142802A KR1020130064217A KR20130064217A KR20140142802A KR 20140142802 A KR20140142802 A KR 20140142802A KR 1020130064217 A KR1020130064217 A KR 1020130064217A KR 20130064217 A KR20130064217 A KR 20130064217A KR 20140142802 A KR20140142802 A KR 20140142802A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
refrigerant
heat exchanger
header
outdoor heat
outdoor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
KR1020130064217A
Other languages
English (en)
Inventor
홍진우
김동석
김중호
김하나
백종엽
임병한
조홍기
김동현
서준우
조현철
최용화
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020130064217A priority Critical patent/KR20140142802A/ko
Priority to US14/288,809 priority patent/US20140352352A1/en
Priority to CN201410245886.6A priority patent/CN104214830A/zh
Publication of KR20140142802A publication Critical patent/KR20140142802A/ko
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0202—Header boxes having their inner space divided by partitions
    • F28F9/0204—Header boxes having their inner space divided by partitions for elongated header box, e.g. with transversal and longitudinal partitions
    • F28F9/0209—Header boxes having their inner space divided by partitions for elongated header box, e.g. with transversal and longitudinal partitions having only transversal partitions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F1/00—Room units for air-conditioning, e.g. separate or self-contained units or units receiving primary air from a central station
    • F24F1/06—Separate outdoor units, e.g. outdoor unit to be linked to a separate room comprising a compressor and a heat exchanger
    • F24F1/14—Heat exchangers specially adapted for separate outdoor units
    • F24F1/18—Heat exchangers specially adapted for separate outdoor units characterised by their shape
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/053—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight
    • F28D1/0535—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight the conduits having a non-circular cross-section
    • F28D1/05366—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators
    • F28D1/05391—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators with multiple rows of conduits or with multi-channel conduits combined with a particular flow pattern, e.g. multi-row multi-stage radiators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/24—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
    • F28F1/32—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely the means having portions engaging further tubular elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0068—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for refrigerant cycles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2260/00—Heat exchangers or heat exchange elements having special size, e.g. microstructures
    • F28F2260/02—Heat exchangers or heat exchange elements having special size, e.g. microstructures having microchannels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Other Air-Conditioning Systems (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

최적의 성능을 내도록 냉매가 냉매튜브를 따라 흐르며 실외공기와 열교환하는 총 길이의 범위를 제안한 실외 열교환기를 개시한다.　실외 열교환기는 서로 이격 배치되는 복수의 냉매튜브, 복수의 냉매튜브의 양단에 결합되는 제 1헤더와 제 2헤더, 복수의 냉매튜브의 외면에 결합되어, 외부와 접촉하는 면적을 넓히는 복수의 열교환 핀을 포함하고,　냉매가 냉매 튜브를 따라 흐르며 실외공기와 열교환하는 냉매이동경로의 총 길이는 1500mm이상, 6000mm이하인 것을 특징으로 한다. 이러한 범위내에서 실외 열교환기는 최적의 성능을 낼 수 있고, 응축기나 증발기로 변환사용가능하게 공기조화기에 포함될 수 있다.

Description

실외 열교환기 및 공기조화기{OUTDOOR HEAT EXCHANGER AND AIR CONDITIONER}
본 발명은 실외 열교환기 및 공기조화기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 최적의 냉매이동경로 총 길이를 제시한 실외 열교환기 및 공기조화기에 관한 것이다.
일반적으로 공기조화기는 냉동 사이클을 이용하여 인간이 활동하기 알맞은 온도, 습도, 기류, 분포 등을 조절함과 동시에 공기 속에 있는 먼지 등을 제거하는 장치이다. 냉동사이클을 이루는 주요 구성요소로써 압축기, 응축기, 증발기, 팽창밸브, 송풍팬 등이 구비된다.
열교환기는 냉동사이클에 사용되는 장치로써 응축기나 증발기의 역할을 한다. 열교환기는 다수의 열교환 핀(fin)과 냉매를 안내하며, 다수의 열교환 핀과 결합되는 냉매관을 포함한다.
열교환기는 냉매관의 형태를 가지는 것과 냉매튜브의 형태를 가지는 것 등 여러가지 종류가 있다. 그 중 마이크로채널 냉매튜브를 가지는 열교환기는 다른 형태의 열교환기에 비해 열전달 특성이 우수한 것으로 알려져 있다. 따라서 마이크로채널 튜브를 가지는 열교환기를 냉동장치의 열교환기로 적용하였다.
그러나 마이크로채널 냉매튜브를 공기조화기의 열교환기로 적용하는 경우, 냉난방 전열 성능 불균등 형상이 발생하였다. 따라서 이러한 열교환기를 냉난방 운전 겸용 공기조화기의 열교환기로 적용하는 것이 어려운 문제가 있다. 또한, 마이크로채널 튜브의 길이나 냉매의 유로에 따라 열교환기의 성능이 달라지는 문제가 있다.
본 발명의 일 측면은 마이크로채널 튜브를 가지는 열교환기가 고효율을 가질 수 있도록 설계된 실외 열교환기를 제공한다.
또한 최적의 냉매이동경로 총 길이를 갖도록 마련된 실외 열교환기가 증발기와 응축기로 변환 사용가능한 공기조화기를 제공한다.
본 발명의 사상에 따른 실외 열교환기는 서로 이격 배치되는 복수의 냉매튜브, 상기 복수의 냉매튜브의 양단에 결합되는 제 1헤더와 제 2헤더, 상기 복수의 냉매튜브의 외면에 결합되어, 외부와 접촉하는 면적을 넓히는 복수의 열교환 핀;을 포함하고,　냉매가 상기 냉매 튜브를 따라 흐르며 실외공기와 열교환하는 냉매이동경로의 총 길이는 1500mm이상, 6000mm이하인 것을 특징으로 한다.
실외 열교환기의 전열성능이 4000W 이하인 경우, 상기 냉매이동경로의 총 길이는 1500mm이상, 5000mm이하인 것을 특징으로 할 수 있다.
실외 열교환기의 전열성능이 4000W를 초과하는 경우, 상기 냉매이동경로의 총 길이는 2500mm이상, 6000mm이하인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제 1헤더 및 상기 제 2헤더의 내부에는 상기 냉매의 길이방향 이동을 차단하여, 상기 냉매의 방향을 변경시키는 배플을 포함할 수 있다.
상기 배플은 상기 제 1헤더 및 상기 제 2헤더의 내부에 복수 개가 설치될 수 있다.
상기 배플은 상기 제 1헤더와 상기 제 2헤더에 길이방향으로 번갈아가며 복수 개 설치될 수 있다.
상기 냉매이동경로의 총 길이는 상기 배플의 개수에 1을 더한 수와 상기 냉매튜브의 길이를 곱한 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 냉매튜브는 수력직경 3mm이하의 마이크로채널 튜브일 수 있다.
응축기와 증발기로 변환하여 사용가능할 수 있다.
상기 냉매는 R22, R410a중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 냉매는 R32, R1234yf, R1234ze중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 사상에 따른 공기조화기는 냉매가스를 압축하여 토출하는 압축기,냉매와 실외공기와 열교환하는 실외 열교환기, 응축된 냉매액을 팽창시키는 팽창밸브;를 포함하고, 상기 실외 열교환기는　서로 이격 배치되는 복수의 냉매튜브와 상기 복수의 냉매튜브의 양단에 결합되는 복수의 헤더를 포함하여,　냉매가 상기 냉매 튜브를 따라 흐르며 실외 공기와 열교환하는 냉매이동경로의 총 길이는 1500mm이상, 6000mm이하인 것을 특징으로 한다.
상기 냉매이동경로의 총 길이는 상기 냉매 튜브의 길이와 냉매가 일방향으로 흐르는 유로의 수를 곱한 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 유로는 상기 냉매가 제 1방향으로 흐르는 제 1유로, 상기 제 1방향과 반대방향인 제 2방향으로 흐르는 제 2유로가 번갈아가며 형성될 수 있다.
냉매의 흐름을 바꾸어주는 냉매전환장치를 포함하여, 상기 실외 열교환기는 상기 압축기에서 토출되는 냉매가스를 냉매액으로 응축하며 외부로 열을 방출하는 응축기 및 상기 팽창밸브에서 팽창된 냉매액을 냉매가스로 증발하며 외부로부터 열을 흡수하는 증발기로 변환가능할 수 있다.
상기 냉매전환장치는 상기 압축기와 상기 실외 열교환기 사이에 위치할 수 있다.
상기 냉매는 R22, R410a, R32, R1234yf, R1234ze중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명이 제시하는 냉매가 냉매튜브를 따라 흐르며 실외공기와 열교환하는 총 길이의 범위에서 실외 열교환기는 최적의 성능을 낼 수 있다.
또한, 최적의 성능을 내도록 설계된 실외 열교환기를 응축기나 증발기로 변환사용가능한 공기조화기를 제공할 수 있다.
도 1은　본 발명의 일 실시 예에 따른 실외 열교환기를 도시한 도면이다.
도 2는　본 발명의 일 실시 예에 따른 실외 열교환기의 냉매튜브와 열교환핀을 도시한 도면이다.
도 3은　본 발명의 일 실시 예에 따른 실외 열교환기의 냉매흐름을 도시한 도면이다.
도 4는　본 발명의 일 실시 예에 따른 실외 열교환기 단위성능과 냉매이동경로 총 길이의 상관관계를 도시한 도면이다.
도 5는　본 발명의 일 실시 예에 따른 실외 열교환기 성능과 냉매이동경로 총 길이의 관계를 나타낸 표이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기의 냉동사이클을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기의 난방사이클을 도시한 도면이다.
이하에서는 본 발명에 따른 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은　본 발명의 일 실시 예에 따른 실외 열교환기(1)를 도시한 도면이고, 도 2는　본 발명의 일 실시 예에 따른 실외 열교환기(1)의 냉매튜브(20)와 열교환핀(30)을 도시한 도면이다.
실외 열교환기(1)는 냉매가 흐르는 복수의 냉매튜브(20)와, 복수의 냉매튜브(20)의 외면에 결합되는 복수의 열교환 핀(30)과, 복수의 냉매튜브(20)의 양단에 각각 결합되는 제1헤더(41) 및 제2헤더(42), 냉매가 흐르는 방향을 바꾸는 배플(50)를 포함하여 구성된다.
냉매튜브(20)는 유체인 냉매가 흐를 수 있도록 그 내부가 중공되어 형성되는 복수의 유로(21)와, 복수의 유로(21)를 구획하는 격벽(22)을 포함한다. 복수의 유로(21)는 냉매튜브(20)의 폭 방향으로 이격 배치된다.
냉매튜브(20)는 마이크로채널 냉매튜브가 사용될 수 있다. 마이크로채널 냉매튜브(20)는 보통 수력직경이 3mm이하인 튜브를 말한다. 수력직경은 튜브의 단면적을 튜브의 둘레로 나누어 구할 수 있다.
냉매는 냉매튜브(20)에 형성된 유로(21)를 따라 흐르면서 압축 또는 팽창하여 주위로 열을 방출하거나 주위로부터 열을 흡수할 수 있다. 냉매가 압축 또는 팽창하며 열을 효율적으로 방출 또는 흡수하기 위해, 냉매튜브(20)에 열교환 핀(30)이 결합된다.
열교환 핀(30)은 냉매튜브(20)가 연장되는 방향과 수직한 방향(C)으로 일정한 간격을 두고 복수 개가 이격 배치될 수 있다. 열교환 핀(30)은 열전도율이 높은 알루미늄 합금 재질로　만들어질 수 있다. 열교환 핀(30)은 냉매튜브(20)의 외면에 접합되어 실질적으로 외부 공기와 냉매튜브(20)의 열교환 면적을 넓히는 역할을 할 수 있다.
열교환 핀(30)이 적층되는 간격이 좁을수록 더 많은 수의 열교환 핀(30)을 배치할 수 있다. 그러나 열교환 핀(30) 사이의 간격이 지나치게 좁아질 경우, 열교환기(1) 쪽으로 유입되는 외부 공기에 저항으로 작용할 수 있다. 따라서 압력손실의 우려가 있으므로 열교환 핀(30)의 간격은 적절하게 조절될 수 있다.
열교환 핀(30)은 복수의 냉매튜브(20)가 삽입되는 복수의 삽입홈(31)과, 복수의 냉매튜브(20)가 복수의 삽입홈(31)에 삽입된 상태에서 복수의 냉매튜브(20)와 접합되는 복수의 접합플레이트(32)를 포함할 수 있다.
삽입홈(31)은 열교환 핀(30)의 적어도 일 부분이 삽입될 수 있도록 열교환 핀(30)의 일 부분에 대응하는 형상으로 마련될 수 있으며, 열교환 핀(30)이 연장되는 방향으로 서로 이격 배치되는 복수의 접합플레이트(32) 사이에 형성될 수 있다.
열교환 핀(30)은 냉매튜브(20)가 효율적으로 열을 방출 또는 흡수할 수 있도록 임의의 형태로 마련될 수 있다.
제 1헤더(41)와 제 2헤더(42)는 각각 복수의 냉매튜브(20)의 양단에 결합되어 복수의 냉매튜브(20) 간에 냉매가 연통되어 흐를 수 있도록 한다. 냉매튜브(20)는 냉매와 외부공기와의 열교환 면적을 넓히기 위해 가능한 한 길게 형성되는 것이 바람직하다. 그러나 한 방향으로만 길게 형성하기에는 공간적인 제약이 따른다. 따라서 제 1헤더(41)와 제 2헤더(42)는 냉매튜브(20)의 양단에 결합되어 냉매가 흐르는 방향을 변경할 수 있다. 제 1헤더(41)와 제 2헤더(42)의 내부에는 냉매의 흐름을 변경할 수 있도록 배플(50)을 구비할 수 있다.
배플(50)은 냉매튜브(20)가 연장되어 온 방향과 반대의 방향으로 냉매가 흐를 수 있도록 마련된다. 배플(50)은 제 1헤더(41)와 제 2헤더(42) 내부로 들어온 냉매가 상하방향으로 흐르지 못하도록 설치될 수 있다.
배플(50)은 제 1헤더(41)와 제 2헤더(42) 내부에 임의의 간격을 두고 복수 개가 설치될 수 있다. 냉매가 흐르는 방향을 바꾸어가며 냉매튜브(20)를 따라 열교환기(1)를 통과할 수 있도록, 배플(50)은 제 1헤더(41)와 제 2헤더(42)에 번갈아 가며 마련될 수 있다.
실외 열교환기(1)에는 다른 냉동사이틀의 장치와 연결되어 냉매가 흐르는 제 1냉매관(43)과 제 2냉매관(44)을 포함할 수 있다. 제 1냉매관(43)과 제 2냉매관(44)은 제 1헤더(41)나 제 2헤더(42)에 위치할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 제 2헤더(42)의 상부 및 하부에 제 1냉매관(43)과 제 2냉매관(44)이 위치할 수 있다. 제 1냉매관(43)은 일측이 제 2헤더(42)의 상부와 연결되고, 다른 일측은 팽창장치와 연결될 수 있다. 제 2냉매관(44)은 일측이 제 2헤더(42)의 하부와 연결되고, 다른 일측은 압축기와 연결될 수 있다.
도 3은　본 발명의 일 실시 예에 따른 실외 열교환기(1)의 냉매흐름을 도시한 도면이다.
제 1방향(A)은 제 2헤더(42)에서 제 1헤더(41)를 향하는 방향이고, 제 2방향(B)은 제 1헤더(41)에서 제 2헤더(42)를 향하는 방향이다. 제 1방향(A)과 제 2방향(B)은 열교환 핀(30)이 냉매튜브(20)에 삽입되는 방향(C)와 모두 수직이다.
제 2헤더(42)의 하부에 위치한 제 2냉매관(44)에서 들어온 냉매는 냉매튜브(20)를 통과하며 제 1방향(A)으로 흐른다. 제 2헤더(42)에 위치한 제 1배플(50a)로 인해 냉매는 제 2헤더(42)의 상부로 흐르지 않고, 냉매튜브(20)를 따라 제 1방향(A)으로 이동할 수 있다. 제 1방향(A) 끝에 위치한 제 1헤더(41)로 이동한 냉매는 압력에 의해 제 1헤더(41)의 내부로 들어가게 되고, 제 1헤더(41) 내부에 위치한 제 2배플(50b)로 인해 제 2방향(B)으로 흐르게 된다.
제 2방향(B)으로 이동한 냉매는 다시 제 2헤더(42)로 이동하게 되고, 제 1배플(50a)에 의해 제 2헤더(42)의 하부로 이동할 수 없다. 제 2헤더(42)의 내부에서 제 1배플(50a)의 상부에 위치한 제 3배플(50c)은 냉매의 방향을 다시 제 1방향(a)으로 변경할 수 있다. 즉, 하부는 제 1배플(50a)에 의해 폐쇄되고 상부는 제 3배플(50c)에 의해 패쇄된 제 2헤더(42) 내부공간에서, 냉매는 제 2방향(B)으로 들어와 제 1방향(A)으로 다시 나가게 된다. 제 1방향(A)으로 흘러간 냉매는 다시 제 1헤더(41)로 들어가고 제 2배플(50b)에 의해 아래로 흐르지 못한다. 제 1헤더(41)의 패쇄된 끝부분(41a)에 의해 방향이 변경된 냉매는 제 2방향(B)으로 흘러가 제 1냉매관(43)을 통해 나가게 된다.
제 1헤더(41)와 제 2헤더(42)에 위치한 배플(50)의 수는 복수의 임의의 개수 와 임의의 위치에 마련될 수 있다. 다만, 냉매가 제 1방향(A)과 제 2방향(B)을 번갈아가며 이동할 수 있도록 제 1헤더(41)와 제 2헤더(42)에 번갈아가며 배플(50)이 위치할 수 있다.
또한, 냉매는 제 1냉매관(43)으로 들어와 위의 설명과 반대로 흘러가 제 2냉매관(44)으로 나갈 수 있다. 즉, 실외 열교환기(1)는 응축기와 증발기로 변환하여 사용가능하다. 냉매가 압축기(7)와 연결된 제 1냉매관(43)으로 들어와 실외공기와 열을 교환하고, 팽창밸브(3)와 연결된 제 2냉매관(44)으로 빠져나갈 때에는 응축기의 역할을 할 수 있다. 냉매가 팽창밸브(3)와 연결된 제 2냉매관(44)으로 들어와 실외공기와 열을 교환하고, 압축기(7)와 연결된 제 1냉매관(43)으로 빠져나갈 때에는 증발기의 역할을 할 수 있다.
이때, 임의의 냉매가 제 1냉매관(43), 제 2냉매관(44) 중 어느 한 곳으로 들어와 다른 한 곳으로 빠져나가는 총 길이를 냉매이동경로의 총 길이라고 한다. 즉, 냉매이동경로의 총 길이는 임의의 냉매가 실외공기와 열교환하는 총 길이를 뜻한다.
이러한 냉매이동경로의 총 길이는 제 1헤더(41)와 제 2헤더(42) 사이에 결합되는 냉매튜브의 길이(100)와 배플(50)의 수, 냉매가 일방향으로 흐르는 유로의 수와 연관된다. 냉매튜브의 길이(100)는 서로 이격 배치되는 복수의 냉매튜브(20) 중 어느 하나의 길이이다. 이는 제 1헤더(41)와 제 2헤더(42)를 연결하는 최소거리의 값일 수 있다. 이러한 냉매튜브의 길이(100)는 독립적인 값으로 그 길이가 변경가능하다.
배플(50)의 수와 유로의 수는 서로 종속적인 값으로 서로에게 영향을 준다. 배플(50)의 수가 하나인 경우, 냉매는 방향을 한 번 바꾸어 흐르게 되고 결국 일방향으로 흐르는 유로의 수는 두 개가 된다. 반대로 냉매가 일방향으로 흐르는 유로의 수가 두 개라고 한다면, 냉매의 방향이 한 번 변해야 하므로 배플(50)의 수는 하나가 된다. 따라서 냉매이동경로의 총 길이는 냉매튜브(20)의 길이와 배플(50)의 수로 나타낼 수 있고, 냉매튜브의 길이(100)와 유로의 수로도 나타낼 수 있다.
냉매이동경로의 총 길이는 냉매튜브의 길이(100)와 배플(50)의 수에 1을 더한 값을 곱하여 구할 수 있다. 또한, 냉매이동경로의 총 길이는 냉매튜브의 길이(100)와 유로의 수를 곱하여 구할 수 있다. 냉매이동경로의 총 길이는 냉매가 열교환하는 길이만을 뜻하기 때문에 제 1헤더(41) 및 제 2헤더(42) 내부에서 냉매가 이동한 거리는 포함하지 않는다.
도 3에서 도시된 실외 열교환기(1)에서 냉매이동경로의 총 길이는 냉매튜브의 길이(100)와 배플(50)의 수인 3에서 1을 더한 4를 곱한 값이 된다. 또한, 냉매이동경로의 총 길이는 냉매튜브의 길이(100)와 냉매가 일방향으로 이동한 유로의 수인 4를 곱한 값이 된다.
도 4는　본 발명의 일 실시 예에 따른 실외 열교환기 단위성능과 냉매이동경로 총 길이의 상관관계를 도시한 도면이다.
X축에는 냉매가 냉매튜브(20)를 따라 흐르며 실외공기와 열교환하는 냉매이동경로의 총 길이가 mm단위로 1000mm간격으로 표현된다. Y축에는 실외 열교환기의 전열성능을 전열면적으로 나눈 값이 W/m²단위로 1000W/m²간격을 표현된다. 표현의 편의상 X축은 0~8000mm까지 나타내고, Y축은 6000~16000W/m²까지 표현한다.
X-Y평면에 표현된 곡선은 X축이 1500mm이상, 6000mm이하의 범위에서 최고점을 이루는 것을 알 수 있다. 따라서 냉매이동경로의 총 길이가 1500mm이상, 6000mm이하의 범위에서 단위 전열성능 값이 최고값을 가질 수 있다.
도 5는　본 발명의 일 실시 예에 따른 실외 열교환기 성능과 냉매이동경로 총 길이의 관계를 나타낸 표이다.
도 4에서 나타난 X-Y평면에 표현된 선은 상부에는 최고점이 왼쪽으로 치우치게 나타나고, 하부에는 최고점이 오른쪽으로 치우치게 나타남을 알 수 있다. 이를 성능별로 구분할 수 있다. 도 5에서 도시한 표에는 전열성능을 W단위로 나타내고 냉매이동경로의 총 길이를 mm단위로 나타내었다. 실외 열교환기(1)의 전열성능이 4000W이하일 경우에는 냉매이동경로의 총 길이가 1500mm이상, 5000mm이하일 경우 높은 효율을 낼 수 있다. 또한, 실외 열교환기(1)의 전열성능이 4000W를 초과할 경우에는 냉매이동경로의 총 길이가 2500mm이상, 6000mm이하일 경우 높은 효율을 얻을 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기의 냉동사이클을 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기의 난방사이클을 도시한 도면이다.
공기조화기를 이루는 냉동사이클은 압축기(7), 응축기, 팽창밸브(3), 증발기로 이루어져 있다. 냉동사이클은 압축-응축-팽창-증발로 이루어지는 일련의 과정을 순환하고, 고온의 공기가 저온의 냉매와 열교환 후 저온의 공기를 실내로 공급한다.
압축기(7)는 냉매가스를 고온고압의 상태로 압축하여 배출하며, 배출된 냉매가스는 응축기로 유입된다. 응축기는 압축된 냉매를 액상으로 응축하고, 응축과정을 통해 주위로 열을 방출하게 된다.
팽창밸브(3)는 응축기에서 응축된 고온고압 상태의 액상 냉매를 저압상태의 액상냉매로 팽창시킨다. 증발기는 팽창밸브(3)에서 팽창된 냉매를 증발시킨다. 증발기는 냉매의 증발 잠열을 이용하여 피 냉각 물체와 열교환에 의하여 냉동효과를 달성하고, 저온저압상의 냉매가스를 압축기(7)로 복귀시킨다. 이러한 사이클을 통해 실내공간의 공기 온도를 조절 할 수 있다.
공기조화기의 실외기(200a)는 냉동사이클 중 압축기(7), 실외 열교환기(1)로 이루어진 부분을 말한다. 팽창밸브(3)는 실내기(200b)나 실외기(100a) 중 어느 한 곳에 있을 수 있고, 실내 열교환기(5)는 공기조화기의 실내기(200b)에 있다.
냉매가 기체 상태에서 액체 상태로 상 변화될 때 열교환기는 응축기로 사용되고, 냉매가 액체 상태에서 기체 상태로 상 변화될 때 열교환기는 증발기로 사용된다. 실외 열교환기(1)와 실내 열교환기(5)는 응축기, 증발기 중 어느 하나로 사용될 수 있다. 실외 열교환기(1)가 응축기의 역할을 하는 경우 실내 열교환기(5)는 증발기로 되고, 실외 열교환기(1)가 증발기의 역할을 하는 경우 실내 열교환기(5)는 응축기로 사용된다.
도 6은 실외 열교환기(1)가 응축기가 되고, 실내 열교환기(5)가 증발기가 되어 실내공간을 냉방하는 냉방사이클을 표현한 것이다. 압축기(7)에서 압축된 고온고압의 냉매가스가 실외 열교환기(1)로 유입된다. 실외 열교환기(1)는 냉매가스를 냉매액으로 응축하여 실외공기에 열을 배출하는 응축기의 역할을 한다. 실외 열교환기(1)를 빠져나온 냉매액은 팽장밸브(3)에서 팽창되어 실내 열교환기(5)로 유입된다. 실내 열교환기(5)는 냉매액을 냉매가스로 증발시키며 실내공기의 열을 빼앗아 실내를 냉방한다.
도 7은 실외 열교환기(1)가 증발기가 되고, 실내 열교환기(5)가 응축기가 되어 실내공간을 난방하는 난방사이클을 표현한 것이다. 도 6과는 반대방향으로 냉매가 이동한다. 냉매전환장치(60)에 의하여 압축기(7)에서 나온 냉매가스가 실내 열교환기(5)로 유입된다. 실내 열교환기(5)는 실내공기에 열을 방출하며 냉매가스를 냉매액으로 응축시키고 팽창밸브(3)로 보낸다. 팽창밸브(3)를 통과한 냉매는 실외 열교환기(1)에서 냉매가스로 상변화하며 실외공기의 열을 빼앗는다.
이러한 냉매변환장치(60)를 통해 냉매는 시계방향이나 반시계방향으로 흐를 수 있다. 그에 따른 결과로 공기조화기는 실내공기를 냉방 또는 난방할 수 있는 냉난방 겸용 공기조화기가 될 수 있다. 냉매변환장치(60)는 압축기(7)와 실외 열교환기(1) 사이에 위치할 수 있다. 냉매변환장치(60)는 공기조화기를 이루는 냉방사이클 중 가장 큰 영향력을 가진 압축기(7)와 인접하게 설치되어 냉매의 방향을 보다 쉽게 변경할 수 있다.
냉매로는 R22, R410a, R32, R1234yf, R1234ze를 포함한 다수의 냉매가 사용될 수 있다. 기존에 공기조화기에 많이 사용되는 R22, R410a 중 적어도 어느 하나를 포함하는 냉매를 사용할 수 있다. 또한, 대체냉매로 주목받고 있는 Low GWP(저지구온난화지수, Low Global Warming Potential) 냉매인 R32, R1234yf, R1234ze 중 어느 하나를 포함하는 냉매를 사용할 수 있다.
설명함에 있어 특정 형상을 위주로 설명하였으나, 이는 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1 : 실외 열교환기 3 : 팽창밸브
5 : 실내 열교환기 7 : 압축기
20 : 냉매튜브 30 : 열교환 핀
41 : 제 1헤더 42 : 제 2헤더
50 : 배플 60 : 냉매전환장치
100 : 냉매튜브의 길이 200a : 공기조화기의 실외기
200b : 공기조화기의 실내기

Claims (17)

  1. 서로 이격 배치되는 복수의 냉매튜브;
    상기 복수의 냉매튜브의 양단에 결합되는 제 1헤더와 제 2헤더;
    상기 복수의 냉매튜브의 외면에 결합되어, 외부와 접촉하는 면적을 넓히는 복수의 열교환 핀;을 포함하고,
    냉매가 상기 냉매 튜브를 따라 흐르며 실외공기와 열교환하는 냉매이동경로의 총 길이는 1500mm이상, 6000mm이하인 것을 특징으로 하는 실외 열교환기.
  2. 제 1항에 있어서,
    실외 열교환기의 전열성능이 4000W 이하인 경우,
    상기 냉매이동경로의 총 길이는 1500mm이상, 5000mm이하인 것을 특징으로 하는 실외 열교환기.
  3. 제 1항에 있어서,
    실외 열교환기의 전열성능이 4000W를 초과하는 경우,
    상기 냉매이동경로의 총 길이는 2500mm이상, 6000mm이하인 것을 특징으로 하는 실외 열교환기.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1헤더 및 상기 제 2헤더의 내부에는 상기 냉매의 길이방향 이동을 차단하여, 상기 냉매의 방향을 변경시키는 배플을 포함하는 것을 특징으로 하는 실외 열교환기.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 배플은 상기 제 1헤더 및 상기 제 2헤더의 내부에 복수 개가 설치되는 것을 특징으로 하는 실외 열교환기.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 배플은 상기 제 1헤더와 상기 제 2헤더에 길이방향으로 번갈아가며 복수 개 설치되는 것을 특징으로 하는 실외 열교환기.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 냉매이동경로의 총 길이는 상기 배플의 개수에 1을 더한 수와 상기 냉매튜브의 길이를 곱한 것을 특징으로 하는 실외 열교환기.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 냉매튜브는 수력직경 3mm이하의 마이크로채널 튜브인것을 특징으로 하는 실외 열교환기.
  9. 제 1항에 있어서,
    응축기와 증발기로 변환하여 사용가능한 실외 열교환기.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 냉매는 R22, R410a중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 실외 열교환기.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 냉매는 R32, R1234yf, R1234ze중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 실외 열교환기.
  12. 냉매가스를 압축하여 토출하는 압축기;
    냉매와 실외공기와 열교환하는 실외 열교환기;
    응축된 냉매액을 팽창시키는 팽창밸브;를 포함하고,
    상기 실외 열교환기는　서로 이격 배치되는 복수의 냉매튜브와 상기 복수의 냉매튜브의 양단에 결합되는 복수의 헤더를 포함하여,
    냉매가 상기 냉매 튜브를 따라 흐르며 실외 공기와 열교환하는 냉매이동경로의 총 길이는 1500mm이상, 6000mm이하인 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 냉매이동경로의 총 길이는 상기 냉매 튜브의 길이와 냉매가 일방향으로 흐르는 유로의 수를 곱한 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 유로는 상기 냉매가 제 1방향으로 흐르는 제 1유로, 상기 제 1방향과 반대방향인 제 2방향으로 흐르는 제 2유로가 번갈아가며 형성되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  15. 제 12항에 있어서,
    냉매의 흐름을 바꾸어주는 냉매전환장치를 포함하여,
    상기 실외 열교환기는 상기 압축기에서 토출되는 냉매가스를 냉매액으로 응축하며 외부로 열을 방출하는 응축기 및 상기 팽창밸브에서 팽창된 냉매액을 냉매가스로 증발하며 외부로부터 열을 흡수하는 증발기로 변환가능하게 설치된 공기조화기.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 냉매전환장치는 상기 압축기와 상기 실외 열교환기 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
  17. 제 12항에 있어서,
    상기 냉매는 R22, R410a, R32, R1234yf, R1234ze중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
KR1020130064217A 2013-06-04 2013-06-04 실외 열교환기 및 공기조화기 Ceased KR20140142802A (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130064217A KR20140142802A (ko) 2013-06-04 2013-06-04 실외 열교환기 및 공기조화기
US14/288,809 US20140352352A1 (en) 2013-06-04 2014-05-28 Outdoor heat exchanger and air conditioner
CN201410245886.6A CN104214830A (zh) 2013-06-04 2014-06-04 室外换热器和空调

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130064217A KR20140142802A (ko) 2013-06-04 2013-06-04 실외 열교환기 및 공기조화기

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20140142802A true KR20140142802A (ko) 2014-12-15

Family

ID=51983586

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130064217A Ceased KR20140142802A (ko) 2013-06-04 2013-06-04 실외 열교환기 및 공기조화기

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20140352352A1 (ko)
KR (1) KR20140142802A (ko)
CN (1) CN104214830A (ko)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU201612098S (en) * 2015-12-30 2016-05-30 Samsung Electronics Co Ltd Filter for air conditioner
WO2017145701A1 (ja) * 2016-02-24 2017-08-31 三菱電機株式会社 熱交換器
JP6840173B2 (ja) * 2017-02-02 2021-03-10 三菱電機株式会社 圧縮機
KR20190072635A (ko) * 2017-02-15 2019-06-25 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 압축기
US20190162455A1 (en) * 2017-11-29 2019-05-30 Lennox Industries, Inc. Microchannel heat exchanger
WO2020117953A1 (en) * 2018-12-06 2020-06-11 Johnson Controls Technology Company Microchannel heat exchanger with varying fin density
TWI773981B (zh) * 2020-04-10 2022-08-11 緯創資通股份有限公司 流體分流裝置以及具有阻流器的流體分流模組
CN113375485B (zh) * 2021-06-30 2022-05-24 贵州永红换热冷却技术有限公司 热交换器芯体、热交换器及换热方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5979548A (en) * 1996-12-23 1999-11-09 Fafco, Inc. Heat exchanger having heat exchange tubes with angled heat-exchange performance-improving indentations
US7084315B2 (en) * 2000-05-04 2006-08-01 Ineos Fluor Holdings Limited Removal of (hydro)haloalkene impurities from product streams
JP4520774B2 (ja) * 2003-12-15 2010-08-11 臼井国際産業株式会社 熱交換器
CN100541104C (zh) * 2003-12-15 2009-09-16 臼井国际产业株式会社 热交换器
JP2005330205A (ja) * 2004-05-19 2005-12-02 Mitsubishi Chemicals Corp （メタ）アクロレイン又は（メタ）アクリル酸の製造方法
CN100499089C (zh) * 2005-06-08 2009-06-10 富准精密工业(深圳)有限公司 散热装置
JP2007147172A (ja) * 2005-11-29 2007-06-14 Showa Denko Kk 熱交換器
US20080156014A1 (en) * 2006-12-27 2008-07-03 Johnson Controls Technology Company Condenser refrigerant distribution
MX2011011597A (es) * 2009-04-29 2012-01-27 Basf Se Intercambiador de calor de tubos y coraza y metodo para eliminar las sustancias volatiles de una solucion polimericas.
KR20110055840A (ko) * 2009-11-20 2011-05-26 삼성전자주식회사 공기조화기와 그 실외기
EP2667125B1 (en) * 2011-01-21 2016-04-20 Daikin Industries, Ltd. Heat exchanger and air conditioner
JP5073849B1 (ja) * 2011-07-05 2012-11-14 シャープ株式会社 熱交換器及びそれを搭載した空気調和機
KR101372096B1 (ko) * 2011-11-18 2014-03-07 엘지전자 주식회사 열교환기

Also Published As

Publication number Publication date
CN104214830A (zh) 2014-12-17
US20140352352A1 (en) 2014-12-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20140142802A (ko) 실외 열교환기 및 공기조화기
US20150107286A1 (en) Heat pump
KR102148724B1 (ko) 열교환기 및 이를 갖는 공기조화기
JP5625691B2 (ja) 冷凍装置
KR102174510B1 (ko) 냉장고의 냉각 사이클
KR101770643B1 (ko) 실외 열교환기 및 이를 포함하는 공기조화기
JP2005083741A (ja) 熱交換器及び冷媒切り替え手段を有する空調装置
JP6042026B2 (ja) 冷凍サイクル装置
WO2015133626A1 (ja) 熱交換器及び空気調和機
JP6253814B2 (ja) 熱交換器、及び冷凍サイクル装置
JP2014126322A (ja) 空気調和装置及びそれに用いられる室外熱交換器
JP5627635B2 (ja) 空気調和機
KR20060128129A (ko) 공기조화기
WO2022264348A1 (ja) 熱交換器および冷凍サイクル装置
KR20130084179A (ko) 열교환기
KR20060128130A (ko) 공기조화기
JP5646257B2 (ja) 冷凍サイクル装置
WO2021106084A1 (ja) 冷凍サイクル装置
KR102148722B1 (ko) 열교환기 및 이를 갖는 공기조화기
KR102169284B1 (ko) 열교환기 및 이를 갖는 공기조화기
JP6827179B2 (ja) 熱交換器及びそれを用いた冷凍システム
JP2015087038A (ja) 熱交換器及び冷凍サイクル装置
JP4983878B2 (ja) 熱交換器及びこの熱交換器を備えた冷蔵庫、空気調和機
JP6391838B2 (ja) 熱交換器ユニットおよび冷凍サイクルシステム
TW201945671A (zh) 空調裝置

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20130604

PG1501 Laying open of application
A201 Request for examination
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20180508

Comment text: Request for Examination of Application

Patent event code: PA02011R01I

Patent event date: 20130604

Comment text: Patent Application

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20190522

Patent event code: PE09021S01D

E601 Decision to refuse application
PE0601 Decision on rejection of patent

Patent event date: 20190730

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PE06012S01D

Patent event date: 20190522

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event code: PE06011S01I