WO2016010389A1 - 열교환기 및 그를 갖는 히트펌프 - Google Patents

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louver
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김세현
박진성
이관수
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Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger and a heat pump having the same, and more particularly to a heat exchanger having a louver and a heat pump having the same.
  • a heat exchanger is a device for transferring heat between two fluids and is widely used for cooling, heating, hot water supply, and the like.
  • the heat exchanger may function as a waste heat recovery heat exchanger to recover waste heat, as a cooler to cool the hot side fluid, as a heater to heat the low temperature side fluid, as a condenser to condense the refrigerant, or as an evaporator to evaporate the refrigerant. .
  • the heat exchanger may be used in a heat pump, which is a cooling and heating device that transfers a low temperature heat source to a high temperature or a high temperature heat source to a low temperature by using heat of a refrigerant or condensation heat.
  • the heat pump may include a compressor, an air conditioning valve, an outdoor heat exchanger, an expansion device, and an indoor heat exchanger.
  • the refrigerant may flow in the order of a compressor, an air conditioning valve, an outdoor heat exchanger, an expansion device, an indoor heat exchanger, an air conditioning valve, and a compressor.
  • the refrigerant may flow in the order of the compressor, the air conditioning valve, the indoor heat exchanger, the expansion mechanism, the outdoor heat exchanger, the air conditioning valve, and the compressor.
  • the heat pump can be easily implanted by the low temperature outdoor air when the outdoor heat exchanger is operated at low temperature at low outdoor temperature.
  • the heat pump may separately install a defrost heater for heating the outdoor heat exchanger and heat the outdoor heat exchanger with the defrost heater when the frost is excessively implanted in the outdoor heat exchanger to form the frost of the outdoor heat exchanger.
  • the heat pump can remove the frost of the outdoor heat exchanger by performing a defrosting operation to switch the refrigerant flow direction of the heat pump in the same manner as the cooling operation when the frost is excessively implanted in the outdoor heat exchanger during the heating operation.
  • the spacing of the louvers is constant in the air flow direction, so that the frost may mainly be implanted in the louver positioned in the front of the plurality of louvers in the air flow direction, and the frost thus formed may interfere with the air flow. And, there is a problem that requires frequent defrosting.
  • the present invention includes a plurality of first tubes and a plurality of second tubes through which the refrigerant passes and are formed long in the vertical direction and spaced apart from each other to allow air to flow therebetween; And a fin contacting the first tube and the second tube, respectively, wherein the plurality of second tubes are spaced apart from the downstream of the plurality of first tubes in a direction in which air flows, and the fins are disposed between the plurality of first tubes.
  • a first louver group disposed at and spaced apart in a direction in which air flows, and a second louver group formed between the plurality of second tubes and spaced in a direction in which air flows;
  • the distance from other louvers adjacent to each other gradually decreases toward the downstream in the direction in which air flows.
  • the plurality of louver intervals of the first louver group may be gradually reduced at a rate of 10% to 20% toward the downstream of the direction in which air flows.
  • the plurality of louvers of the first louver group may guide air in an upward oblique direction
  • the plurality of louvers of the second louver group may guide air in a downward oblique direction
  • Some of the plurality of louvers of the first louver group may have a shorter length toward the downstream of the air flow direction.
  • the plurality of louvers of the second louver group may be gradually widened with other louvers adjacent to the wake in the direction in which air flows.
  • Some of the plurality of louvers of the second louver group may have a length toward the wake in the direction in which air flows.
  • the present invention is a tube through which the internal refrigerant passes; And a fin contacting the tube, wherein the fin is formed with a plurality of louvers spaced in a direction in which air flows, and the plurality of louvers are gradually spaced apart from other louvers toward the downstream in the direction in which air flows. Is reduced.
  • the spacing of the plurality of louvers may be gradually reduced at a rate of 10% to 20% toward the downstream of the air flow direction.
  • Some of the plurality of louvers may be shorter in length toward the downstream of the air flow direction.
  • the present invention provides a compressor for compressing a refrigerant; An outdoor heat exchanger for exchanging refrigerant with outdoor air; An indoor heat exchanger configured to heat exchange the refrigerant with indoor air; An expansion mechanism provided between the heat exchanger and the indoor heat exchanger; And a cooling / heating switching valve for flowing the refrigerant compressed by the compressor to a heat exchanger or an indoor heat exchanger, wherein the outdoor heat exchanger includes a plurality of outdoor air flowing through the refrigerant and formed long in the vertical direction and spaced apart from each other.
  • Two louver groups are formed, respectively, and the plurality of louvers of the first louver group gradually decreases the distance between adjacent louvers toward the downstream in the direction in which the outdoor air flows.
  • the plurality of louver intervals of the first louver group may be gradually reduced at a rate of 10% to 20% toward the downstream in the direction in which the outdoor air flows.
  • the plurality of louvers of the first louver group may guide the outdoor air in an upward inclined direction
  • the plurality of louvers of the second louver group may guide the outdoor air in a downward inclined direction
  • Some of the plurality of louvers of the first louver group may have a shorter length toward the wake in the direction in which the outdoor air flows.
  • the plurality of louvers of the second louver group may gradually widen with adjacent other louvers toward the wake in the direction in which the outdoor air flows.
  • Some of the plurality of louvers of the second louver group may have a length toward the downstream in the direction in which the outdoor air flows.
  • the present invention has the advantage that the frost generated in front of the heat exchanger in the air flow direction can delay blocking the air flow.
  • FIG. 1 is a block diagram of a heat pump to which an embodiment of a heat exchanger according to the present invention is applied;
  • Figure 2 is a partially cutaway perspective view of one embodiment of a heat exchanger according to the present invention
  • FIG. 3 is a front view of an embodiment of a heat exchanger according to the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a fin of an embodiment of a heat exchanger according to the present invention.
  • FIG. 5 is a plan view showing a fin of an embodiment of a heat exchanger according to the present invention.
  • FIG. 6 is a view comparing the change in the frost time and the differential pressure of the heat exchanger according to an embodiment of the present invention with the change in the frost time and the differential pressure of the comparative example
  • FIG. 7 is a view comparing the change in the frosting time and heat transfer performance of one embodiment of the heat exchanger according to the present invention with the change in the frosting time and heat transfer performance of the comparative example.
  • FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of a heat pump having a heat exchanger according to the present invention.
  • the heat pump of the present embodiment includes an outdoor heat exchanger (1) for exchanging outdoor air (Aout) and a refrigerant, a compressor (50) for compressing refrigerant, and an indoor heat exchanger (60) for exchanging indoor air (Ain) with a refrigerant. And an expansion mechanism 70 installed between the outdoor heat exchanger 1 and the indoor heat exchanger 60 to expand the refrigerant.
  • the heat pump further includes a cooling and heating switching valve 80 that can supply the refrigerant compressed by the compressor 50 to the outdoor heat exchanger 1 or to the indoor heat exchanger 60.
  • the heat pump may further include an outdoor fan 90 for blowing outdoor air (Aout) to the outdoor heat exchanger (1), and an indoor fan (100) for blowing indoor air (Ain) to the indoor heat exchanger (60). have.
  • the outdoor heat exchanger 1 may be configured as a fin-tube type heat exchanger including a tube through which a refrigerant passes and a fin in contact with the tube.
  • the outdoor heat exchanger 1 may have a louver formed on the fin.
  • the compressor 50 may be connected to a compressor suction passage 51 through which the refrigerant flowing from the air conditioning switching valve 80 is sucked into the compressor 50.
  • the compressor 50 may be connected to a compressor discharge passage 52 for discharging the refrigerant compressed by the compressor 50 to the air conditioning switching valve 80.
  • the indoor heat exchanger 60 may be connected to the air conditioning switching valve 80 and the indoor heat exchanger-cooling heating switching valve connecting passage 61.
  • the indoor heat exchanger 60 may be connected to the expansion mechanism 70 and the indoor heat exchanger-expansion mechanism connecting passage 62.
  • the expansion mechanism 70 may be connected to the outdoor heat exchanger 1 and the expansion mechanism-outdoor heat exchanger connecting passage 71.
  • the air conditioning switching valve 80 may be connected to the outdoor heat exchanger 1 and the outdoor heat exchanger-cooling heating switching valve connection flow path 81.
  • the air conditioning valve 80 may have a cooling mode for guiding the refrigerant compressed in the compressor 50 to the outdoor heat exchanger 1 and guiding the refrigerant evaporated in the indoor heat exchanger 60 to the compressor 50.
  • the air conditioning switching valve 80 may have a heating mode for guiding the refrigerant compressed by the compressor 50 to the indoor heat exchanger 60 and guiding the refrigerant evaporated in the outdoor heat exchanger 1 to the compressor 50.
  • the indoor heat exchanger 60 and the indoor fan 100 may be located together in the indoor unit I, and the compressor 50, the outdoor heat exchanger 1, and the outdoor fan 90 may be installed together in the outdoor unit O.
  • the expansion mechanism 70 may be located in at least one of the indoor unit (I) and the outdoor unit (O).
  • the heat pump may be a defrost condition of the outdoor heat exchanger 1 during the heating operation, and in this case, the heat pump may be defrosted to switch from the heating mode to the cooling mode.
  • the air conditioning switching valve 80 may be in a cooling mode, and the outdoor heat exchanger 1 may be defrosted by flowing a refrigerant having a high temperature and high pressure compressed by the compressor 60.
  • the heat pump may switch the heating / cooling switching valve 80 to the heating mode, and the heat pump may be switched to the heating operation again.
  • the heating operation and the defrosting operation may be alternately performed according to the defrosting condition and the defrosting completion condition of the outdoor heat exchanger 1.
  • the heat pump may increase the number of defrosting operations, and the power consumption may increase due to frequent defrosting operations.
  • frost may be mainly formed in front of the outdoor heat exchanger (1) in the flow direction of the outdoor air (Aout), Frost frosted on the front of the outdoor heat exchanger 1 can interfere with the intake of outdoor air.
  • the outdoor heat exchanger (1) can delay the start time of defrosting operation as much as possible when the frost is not concentrated in the front direction of the outdoor air (Aout), the efficiency of the overall heating operation can be high, and the number of defrosting operations By reducing the power consumption can be minimized.
  • the outdoor heat exchanger (1) When the outdoor heat exchanger (1) has a wider distance between the louvers located approximately in the front in the direction (X) where the outdoor air flows from the outdoor heat exchanger (1), and the distance between the louvers positioned thereafter is relatively narrower, The amount of frost implanted on the front louver can be given, and the amount of frost implanted on the rear louver can be relatively high. In this case, the outdoor heat exchanger 1 may minimize the phenomenon that the frost formed on the front part of the outdoor heat exchanger is extended to prevent the flow of outdoor air.
  • the outdoor heat exchanger 1 will be described as a heat exchanger 1.
  • FIG. 2 is a partially cutaway perspective view of one embodiment of a heat exchanger according to the present invention
  • FIG. 3 is a front view of an embodiment of a heat exchanger according to the present invention
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a fin of an embodiment of a heat exchanger according to the present invention
  • 5 is a plan view showing a fin of an embodiment of a heat exchanger according to the present invention
  • the heat exchanger 1 of this embodiment includes: a tube 2 through which refrigerant passes; It includes a pin (4) in contact with the tube (2), a plurality of louvers (11 to 20) are formed in the pin (4).
  • the tube 2 may be elongated in the vertical direction Y, which is a direction orthogonal to the direction X in which air flows.
  • the tube 2 may be formed in a plate shape.
  • the tube 2 may have a plurality of channels through which refrigerant passes.
  • the tube 2 may be a heat transfer plate having a multi flow channel or a multi flow heat transfer tube.
  • the plurality of channels may be spaced apart in parallel with the direction X in which air flows.
  • the heat exchanger 1 may comprise a plurality of tubes 2.
  • the plurality of tubes 2 may be arranged parallel to each other.
  • the plurality of tubes 2 may be spaced apart from each other in a direction X in which air flows and in a direction Z orthogonal to the longitudinal direction Y of the tube 2.
  • a space in which air may flow may be formed between the plurality of tubes 2, and a fin 4 may be located in the space between the plurality of tubes 2.
  • each of the plurality of tubes 2 may be arranged long in the vertical direction, and the plurality of tubes 2 may be spaced apart in the left-right direction.
  • the air conditioner may include at least one header to which each of the plurality of tubes 2 communicates.
  • the air conditioner may further include an upper head UH through which one end of each of the plurality of tubes 2 communicates, and a lower head LH through which the other end of each of the plurality of tubes 2 communicates with each other.
  • the refrigerant of the upper head UH can flow to the lower head LH through a plurality of channels formed in each of the plurality of tubes 2.
  • the coolant of the lower head LH can flow to the upper head UH through a plurality of channels formed in each of the plurality of tubes 2.
  • the fin 4 may be elongated in the direction X in which air flows through the heat exchanger 1.
  • the fin 4 may include a fin part 5 elongated in the direction X in which air flows through the heat exchanger 1.
  • the fin part 5 may be at least partially arranged horizontally between the plurality of tubes 2.
  • the fin part 5 can all be arrange
  • the fin part 5 may be formed long in the front-rear direction like the direction X in which the air flows in the heat exchanger.
  • the pin 4 may include a plurality of pin parts 5, and the plurality of pin parts 5 may be spaced apart by a predetermined pin pitch P.
  • FIG. The plurality of pin parts 5 may be spaced apart in the vertical direction.
  • the pin 4 may include a connection part 6 connecting the pin part located above and the pin part located below.
  • the pin 4 may be arranged in a zigzag shape, as shown in FIG. 2, with the pin part 5 and the connecting part 6 between a pair of tubes facing each other.
  • the plurality of louvers 11 to 20 may be formed to be spaced apart in the direction X in which air flows.
  • the plurality of louvers 11 to 20 may be sequentially formed in a direction X in which air flows.
  • the plurality of louvers 11 to 20 may be spaced apart from each other at different separation distances.
  • the plurality of louvers 11 to 20 may be bent to have an obtuse angle of inclination with respect to the horizontal plane.
  • the plurality of louvers 11 to 20 may be formed in parallel with each other.
  • the plurality of louvers 11 to 20 may be formed to be bent at the same inclination angle.
  • the plurality of louvers 11 to 20 may be different from each other in the distance between the adjacent two in the direction (X) in which air flows through the heat exchanger (1).
  • the plurality of louvers 11 to 20 may gradually decrease the distance from other louvers adjacent to the downstream of the direction (X) in which air flows.
  • the distance D of the plurality of louvers 11 to 20 may be gradually reduced at a rate of 10% to 20% in the direction X in which air flows through the heat exchanger 1.
  • a first gap D1 may be formed in the second gap between the third louver 13 and the second louver 12 positioned next to the second louver 12 in the direction X of the air flow.
  • An interval D2 may be formed, and the first interval D1 may be larger than the second interval D2.
  • a third gap D3 may be formed between the fourth louver 14 and the third louver 13 positioned next to the third louver 13 in the direction X of the air flow, and the second interval D3 may be formed.
  • the interval D2 may be greater than the third interval D3.
  • the plurality of louvers 11 to 20 may be gradually reduced in the same manner as described above, and the intervals D1 to D9 between the plurality of louvers 11 to 20 gradually go backwards in the direction X in which air flows.
  • Some of the plurality of louvers 11 to 20 may have a length L shorter toward the downstream of the direction X in which air flows through the heat exchanger.
  • the plurality of louvers 11 to 20 are directions in which air flows through the heat exchanger 1 by the louvers 11 to 20 after the first louver 11 positioned in front of the air in the direction in which the air flows through the heat exchanger. ),
  • the length L may be shorter.
  • the plurality of louvers 11 to 20 include a first louver 11 positioned at the most current in a direction in which air flows through the heat exchanger 1, and a ten louver 20 positioned at the most downstream of the half louvers.
  • the louvers between the first louvers 11 and the tenth louvers 20 may be configured as all louvers.
  • the half louver is a louver bent to protrude only in one of the upper oblique direction or the lower oblique direction based on the horizontal plane
  • the front louver is bent to protrude in both directions of the upper oblique direction and the lower oblique direction relative to the horizontal plane. Is louver.
  • the plurality of louvers 11 to 20 may have a longer length than the louvers 13 to 20 positioned after the second louver 12 positioned after the first louver 11 and the second louvers 12. From the back to the wake, the length of each louver may become shorter.
  • the fin 4 has a first louver group G1 composed of a plurality of louvers 11 to 20 spaced apart in a direction in which air flows, and located in a downstream position than the first louver group G1 in a direction in which air flows.
  • the second louver group G2 including a plurality of louvers 21 to 30 spaced apart may be formed, respectively.
  • the first louver group G1 may be a heat transfer louver group located between the front part of the tube 2
  • the second louver group G2 may be a post-heat louver group located at the rear part of the tube 2 at an isometric position. This can be
  • the heat exchanger 1 includes a plurality of first tubes 2 through which the refrigerant passes and is long in the vertical direction; It may include a plurality of second tubes (3) passing through the refrigerant and spaced apart from the first tube (2) downstream of the first tube (2) in the air flow direction (X), and long in the vertical direction, fins (4) ) May have a rectangular shape in a direction X in which air is in contact with the first tube 2 and the second tube 3, respectively.
  • a plurality of first tubes 2 and fins 4 may constitute a first heat exchanger
  • a plurality of second tubes 3 and fins 4 may constitute a second heat exchanger.
  • the first heat exchanger and the second heat exchanger may be connected to each other through an intermediate portion of the fin 4.
  • the fin 4 may be composed of common fins constituting each of the first heat exchanger and the second heat exchanger.
  • the fin 4 is positioned between the plurality of first tubes 2 in a direction in which air flows.
  • a first louver group G1 composed of a plurality of louvers 11 to 20 spaced apart may be formed and positioned between the plurality of second tubes 3 and spaced apart in a direction in which air flows.
  • the second louver group G2 may be formed.
  • the plurality of louvers (11 to 20) of the first louver group (G1) may gradually narrow the gap with the other louver toward the downstream in the direction in which air flows through the heat exchanger (1).
  • An interval between the plurality of louvers 11 to 20 of the first louver group G1 may be gradually reduced at a rate of 10% to 20%.
  • Some of the plurality of louvers (11 to 20) of the first louver group (G1) (12 to 20) may be shorter length toward the downstream in the direction in which air flows through the heat exchanger (1).
  • the plurality of louvers 11 to 20 of the first louver group G1 may guide the air in an upward inclined direction.
  • the fin 4 may be formed in a structure in which the first louver group G1 and the second louver group G2 are symmetrical with respect to the center of the direction in which air flows through the heat exchanger 1.
  • the plurality of louvers 21 to 30 of the second louver group G2 may gradually widen with adjacent other louvers toward the downstream in the direction in which air flows through the heat exchanger 1.
  • the interval between the plurality of louvers 21 to 30 of the second louver group G2 may be gradually increased at a rate of 10% to 20%.
  • Some of the plurality of louvers 21 to 30 of the second louver group G2 22 to 30 may have a longer length toward the downstream in the direction in which air flows through the heat exchanger 1.
  • the plurality of louvers 21 to 30 of the second louver group G2 may guide the air in the downward inclination direction.
  • the fin 4 has a front plate portion F, a plurality of louvers 11 to 20 of the first louver group G1, and a center plate portion C in the direction X in which air flows through the heat exchanger 10. ), And a plurality of louvers 21 to 30 of the second louver group G2 and the rear flat plate part R may be formed.
  • the air may be guided to the front plate part F, and then may be guided by the plurality of louvers 11 to 20 of the first louver group G1, and then the center plate part ( After being guided to C) may be guided by a plurality of louvers (21 ⁇ 30) of the second louver group (G2), it may be finally guided to the rear plate (R).
  • the air flow direction is changed upward by the plurality of louvers 11 to 20 of the first louver group G1, and the center plate is changed.
  • flowing part (C) it can be switched approximately horizontal.
  • the air flow direction is changed downward by the plurality of louvers 21 to 30 of the second louver group G2. It may be finally guided to the rear plate (R) discharge guide in the horizontal direction.
  • the air may flow through the heat exchanger 1 with a flow characteristic that is generally raised upward and then lowered again.
  • Figure 6 is a graph showing the differential pressure change over time of one embodiment of the heat exchanger according to the present invention with the differential pressure change over time of the comparative example.
  • the differential pressure change over time shown in FIG. 6 is a result of experiments under the same conditions in which all other conditions such as heat exchanger size and refrigerant tube other than the louver spacing are the same.
  • Comparative Example 1 is a case in which the intervals of the plurality of louvers are all constant (A), and in the case of Comparative Example 1, referring to FIG. 6, it takes 130 minutes for the differential pressure before and after the heat exchanger to reach 2.0 mmAq after the start of the heating operation. Can be confirmed.
  • the differential pressure before and after the heat exchanger reaches 2.0 mmAq after the start of the heating operation, and it can be confirmed that it takes about 180 minutes, and the distance between the louvers is 10%.
  • the heating operation time can be longer than that of Comparative Example 1, and the number of defrosting operations can be reduced.
  • the differential pressure before and after the heat exchanger reaches 2.0 mmAq after the start of the heating operation, and it can be confirmed that it takes about 200 minutes, and the distance between the louvers is 20%.
  • the heating operation time can be longer than that of Comparative Example 1, and the number of defrosting operations can be reduced.
  • Comparative Example 2 the gap between the louvers was reduced by 30% (C). After the start of the heating operation, the differential pressure before and after the heat exchanger reached 2.0 mmAq, and it could be confirmed that it took about 195 minutes. When the interval is reduced by 30%, the heating operation time can be longer than that of Comparative Example 1 and the number of defrosting operations can be reduced.
  • Figure 7 is a graph showing the heat transfer performance change over time of the heat exchanger according to an embodiment of the present invention with the heat transfer performance over time of the comparative example.
  • the change in heat transfer performance over time shown in FIG. 7 is a result of experiments under the same conditions of heat exchanger size, refrigerant tube, and the like except for the louver spacing.
  • Comparative Example 1 is a case where the intervals of the plurality of louvers are all constant (E), in this case it can be confirmed that the heat transfer performance is low as 0.06kW in about 130 minutes after the start of the heating operation.
  • the heat transfer performance reached 0.06 kW at about 180 minutes after the start of the heating operation, and when compared with 130 minutes in Comparative Example 1, the heat transfer performance was 0.1 kW. It can be confirmed that the heat transfer performance is higher than 1.
  • the heat transfer performance reaches 0.06 kW at 210 minutes after the start of the heating operation, and when compared with 130 minutes of Comparative Example 1, the heat transfer performance is 0.1 kW or more. It can be confirmed that the heat transfer performance is higher than Example 1.
  • Comparative Example 2 is similar to the case in which the spacing of the louvers is reduced by 30% (H), and the heat transfer performance is generally similar to the case in which the spacing of the louvers is reduced by 20% (G). 120 minutes), it can be seen that the heat transfer performance is lower than when the louver spacing is reduced by 20% (G).
  • the present invention can be utilized in all air conditioners in which heat exchangers such as air conditioners and heat pumps are used, and heat exchangers in which heat is exchanged between refrigerant and air or various fluids.

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Abstract

본 발명은 내부에 냉매가 통과하고 각각 상하 방향으로 길게 형성되며 상호 이격되어 사이로 공기가 유동하는 복수개의 제1튜브 및 복수개의 제2튜브와; 제1튜브와 제2튜브에 각각 접촉되는 핀을 포함하고, 복수개의 제2튜브는 공기가 유동하는 방향으로 복수개의 제1튜브의 후류에 이격되어 위치하며, 핀은 복수개의 제1튜브 사이에 위치하고 공기가 유동하는 방향으로 이격되는 복수개 루버로 구성되는 제1루버군과, 복수개의 제2튜브 사이에 위치하고 공기가 유동하는 방향으로 이격되는 복수개 루버로 구성되는 제2루버군이 형성되며, 제1루버군의 복수개 루버는 공기가 유동하는 방향의 후류로 갈수록 인접한 타 루버와의 간격이 점차 좁혀지고, 제2루버군의 복수개 루버는 공기가 통과하는 방향의 후류로 갈수록 인접한 타 루버와의 간격이 점차 넓어지게 형성되어, 공기가 열교환기를 통과하는 방향으로 열교환기 앞부분에 서리가 집중 형성되는 것을 최소화할 수 있고, 서리에 의해 열교환기의 앞부분이 막히는 시간을 최대한 지연시킬 수 있는 이점이 있다.

Description

열교환기 및 그를 갖는 히트펌프
본 발명은 열교환기 및 그를 갖는 히트펌프에 관한 것으로서, 특히 루버가 형성된 열교환기 및 그를 갖는 히트펌프에 관한 것이다.
일반적으로 열교환기는 2개의 유체 사이에서 열을 이동시키는 장치로서, 냉방, 난방, 급탕(給湯)용 등으로 폭넓게 사용된다.
열교환기는 폐열을 회수하는 폐열 회수 열교환기로 기능하거나 고온측 유체를 냉각시키는 냉각기로 기능하거나 저온측 유체를 가열시키는 가열기로 기능하거나 냉매를 응축시키는 응축기로 기능하거나 냉매를 증발시키는 증발기로 기능할 수 있다.
열교환기는 냉매의 발열 또는 응축열을 이용해 저온의 열원을 고온으로 전달하거나 고온의 열원을 저온으로 전달하는 냉난방장치인 히트펌프에 사용될 수 있다.
히트펌프는 압축기와 냉난방절환밸브와 실외열교환기와 팽창기구와 실내 열교환기를 포함할 수 있다. 히트펌프는 냉방운전시 냉매가 압축기와 냉난방절환밸브와 실외열교환기와 팽창기구와 실내 열교환기와 냉난방절환밸브와 압축기의 순서로 유동될 수 있다. 히트펌프는 난방 운전시 냉매가 압축기와 냉난방절환밸브와 실내 열교환기와 팽창기구와 실외열교환기와 냉난방절환밸브와 압축기의 순서로 유동될 수 있다. 히트펌프는 실외 온도가 낮은 저온의 난방 운전시, 실외열교환기가 저온의 실외 공기에 의해 쉽게 착상될 수 있다. 히트펌프는 실외열교환기를 가열하기 위한 제상용 히터를 별도로 설치하여 실외열교환기에 서리가 과다 착상될 조건일 때 제상용 히터로 실외열교환기를 가열하여 실외열교환기의 서리를 착상하는 것이 가능하다. 한편, 히트펌프는 난방 운전시, 실외열교환기에 서리가 과다 착상될 조건일 때 히트펌프의 냉매 유동 방향을 냉방 운전과 같이 전환하는 제상 운전을 실시하여 실외열교환기의 서리를 제거할 수 있다.
종래 기술에 따른 열교환기는 루버의 간격이 공기 유동 방향으로 일정하여, 복수개의 루버 중 공기 유동 방향으로 앞부분에 위치하는 루버에 서리가 주로 착상될 수 있고, 이렇게 착상된 서리가 공기 유동을 방해할 수 있으며, 잦은 제상이 필요하게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 내부에 냉매가 통과하고 각각 상하 방향으로 길게 형성되며 상호 이격되어 사이로 공기가 유동하는 복수개의 제1튜브 및 복수개의 제2튜브와; 상기 제1튜브와 제2튜브에 각각 접촉되는 핀을 포함하고, 복수개의 제2튜브는 공기가 유동하는 방향으로 복수개의 제1튜브의 후류에 이격되어 위치하며, 핀은 복수개의 제1튜브 사이에 위치하고 공기가 유동하는 방향으로 이격되는 복수개 루버로 구성되는 제1루버군과, 상기 복수개의 제2튜브 사이에 위치하고 공기가 유동하는 방향으로 이격되는 복수개 루버로 구성되는 제2루버군이 형성되며, 상기 제1루버군의 복수개 루버는 공기가 유동하는 방향의 후류로 갈수록 인접한 타 루버와의 간격이 점차 좁혀진다.
상기 제1루버군의 복수개 루버 간격은 공기가 유동하는 방향의 의 후류로 갈수록 10% 내지 20% 비율로 점차 감소될 수 있다.
상기 제1루버군의 복수개 루버는 공기를 상측 경사 방향으로 안내할 수 있고, 상기 제2루버군의 복수개 루버는 공기를 하측 경사 방향으로 안내할 수 있다.
상기 제1루버군의 복수개 루버 중 일부는 공기가 유동하는 방향의 후류로 갈수록 길이가 짧을 수 있다.
상기 제2루버군의 복수개 루버는 공기가 유동하는 방향의 후류로 갈수록 인접한 타 루버와의 간격이 점차 넓어질 수 있다.
상기 제2루버군의 복수개 루버 중 일부는 공기가 유동하는 방향의 후류로 갈수록 길이가 길 수 있다.
본 발명은 내부 냉매가 통과하는 튜브와; 상기 튜브에 접촉되는 핀을 포함하고, 상기 핀은 공기가 유동하는 방향으로 이격되는 복수개의 루버가 형성되며, 상기 복수개의 루버는 공기가 유동하는 방향의 후류로 갈수록 인접한 타 루버와의 간격이 점차 감소된다.
상기 복수개의 루버의 간격은 공기가 유동하는 방향의 의 후류로 갈수록 10% 내지 20% 비율로 점차 감소될 수 있다.
상기 복수개 루버 중 일부는 공기가 유동하는 방향의 후류로 갈수록 길이가 짧을 수 있다.
본 발명은 냉매를 압축하는 압축기와; 냉매를 실외공기와 열교환시키는 실외열교환기와; 냉매를 실내공기와 열교환시키는 실내열교환기와; 상기 열교환기와 실내 열교환기의 사이에 설치된 팽창기구와; 상기 압축기에서 압축된 냉매를 열교환기로 유동하거나 실내열교환기로 유동하는 냉난방 절환밸브를 포함하고, 상기 실외열교환기는, 내부에 냉매가 통과하고 상하 방향으로 길게 형성되며 상호 이격되어 사이로 실외공기가 유동하는 복수개의 제1튜브 및 복수개의 제2튜브와; 상기 제1튜브와 제2튜브에 각각 접촉되는 핀을 포함하고, 상기 복수개의 제2튜브는 실외공기가 유동하는 방향으로 상기 복수개의 제1튜브의 후류에 이격되어 위치하며, 상기 핀은 복수개의 제1튜브 사이에 위치하고 실외공기가 유동하는 방향으로 이격되는 복수개 루버로 구성되는 제1루버군과, 상기 복수개의 제2튜브 사이에 위치하고 실외공기가 유동하는 방향으로 이격되는 복수개 루버로 구성되는 제2루버군이 각각 형성되며, 상기 제1루버군의 복수개 루버는 실외공기가 유동하는 방향의 후류로 갈수록 인접한 타 루버와의 간격이 점차 좁혀진다.
상기 제1루버군의 복수개 루버 간격은 실외공기가 유동하는 방향의 후류로 갈수록 10% 내지 20% 비율로 점차 감소될 수 있다.
상기 제1루버군의 복수개 루버는 실외공기를 상측 경사 방향으로 안내할 수 있고, 상기 제2루버군의 복수개 루버는 실외공기를 하측 경사 방향으로 안내할 수 있다.
상기 제1루버군의 복수개 루버 중 일부는 실외공기가 유동하는 방향의 후류로 갈수록 길이가 짧을 수 있다.
상기 제2루버군의 복수개 루버는 실외공기가 유동하는 방향의 후류로 갈수록 인접한 타 루버와의 간격이 점차 넓어질 수 있다.
상기 제2루버군의 복수개 루버 중 일부는 실외공기가 유동하는 방향의 후류로 갈수록 길이가 길 수 있다.
본 발명은 공기 유동 방향으로 열교환기 앞부분에 생성되는 서리가 공기 유동을 막는 것을 지연시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 히트펌프가 제상운전으로 운전되는 시기를 최대한 늦출 수 있고, 난방 효율을 높이고 소비전력을 최소화할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 열교환기 일실시예가 적용된 히트펌프의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 열교환기 일실시예의 일부 절결 사시도
도 3은 본 발명에 따른 열교환기 일실시예의 정면도,
도 4는 본 발명에 따른 열교환기 일실시예의 핀이 도시된 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 열교환기 일실시예의 핀이 도시된 평면도,
도 6은 본 발명에 따른 열교환기 일실시예의 착상시간 및 차압의 변화를 비교예의 착상시간 및 차압 변화와 비교한 도이고,
도 7은 본 발명에 따른 열교환기 일실시예의 착상시간 및 전열성능의 변화를 비교예의 착상시간 및 전열성능 변화와 비교한 도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 열교환기를 갖는 히트펌프 일실시예의 구성도이다.
본 실시예의 히트펌프는 실외공기(Aout)와 냉매를 열교환시키는 실외열교환기(1)와, 냉매를 압축하는 압축기(50)와, 실내공기(Ain)와 냉매를 열교환시키는 실내열교환기(60)와, 실외열교환기(1)와 실내열교환기(60)의 사이에 설치되어 냉매를 팽창시키는 팽창기구(70)를 포함한다. 히트펌프는 압축기(50)에서 압축된 냉매를 실외열교환기(1)로 공급하거나 실내열교환기(60)로 공급할 수 있는 냉난방 절환밸브(80)를 더 포함한다. 히트펌프는 실외열교환기(1)로 실외공기(Aout)를 송풍시키는 실외팬(90)과, 실내열교환기(60)로 실내공기(Ain)를 송풍시키는 실내팬(100)을 더 포함할 수 있다.
실외열교환기(1)는 내부에 냉매가 통과하는 튜브와, 튜브에 접촉된 핀을 포함하는 핀-튜브형 열교환기로 구성될 수 있다. 실외열교환기(1)는 핀에 루버가 형성될 수 있다.
압축기(50)에는 냉난방 절환밸브(80)에서 유동된 냉매가 압축기(50)로 흡입되는 압축기 흡입유로(51)가 연결될 수 있다. 압축기(50)에는 압축기(50)에서 압축된 냉매를 냉난방 절환밸브(80)로 토출하는 압축기 토출유로(52)가 연결될 수 있다.
실내열교환기(60)는 냉난방 절환밸브(80)와 실내열교환기-냉난방 절환밸브 연결유로(61)로 연결될 수 있다.
실내열교환기(60)는 팽창기구(70)와 실내열교환기-팽창기구 연결유로(62)로 연결될 수 있다.
팽창기구(70)는 실외열교환기(1)와 팽창기구-실외열교환기 연결유로(71)로 연결될 수 있다.
냉난방 절환밸브(80)는 실외열교환기(1)와 실외열교환기-냉난방 절환밸브 연결유로(81)로 연결될 수 있다.
냉난방절환밸브(80)는 압축기(50)에서 압축된 냉매를 실외열교환기(1)로 안내하고 실내열교환기(60)에서 증발된 냉매를 압축기(50)로 안내하는 냉방모드를 가질 수 있다. 냉난방절환밸브(80)는 압축기(50)에서 압축된 냉매를 실내열교환기(60)로 안내하고 실외열교환기(1)에서 증발된 냉매를 압축기(50)로 안내하는 난방모드를 갖을 수 있다.
실내열교환기(60)와 실내팬(100)은 함께 실내기(I)에 위치될 수 있고, 압축기(50)와 실외열교환기(1)와 실외팬(90)은 함께 실외기(O)에 설치될 수 있으며, 팽창기구(70)는 실내기(I)와 실외기(O) 중 적어도 하나에 위치될 수 있다.
히트펌프는 난방운전의 도중에 실외열교환기(1)가 제상조건이 될 수 있고, 이 경우 히트펌프는 난방모드에서 냉방모드로 전환하는 제상운전이 실시될 수 있다. 히트펌프의 제상운전시, 냉난방절환밸브(80)는 냉방모드일 수 있고, 실외열교환기(1)로는 압축기(60)에서 압축된 고온고압의 냉매가 유동되어 제상될 수 있다. 히트펌프는 실외열교환기(1)의 제상이 완료되면, 냉난방절환밸브(80)가 난방모드로 전환될 수 있고, 히트펌프는 다시 난방운전으로 전환되어 운전될 수 있다. 히트펌프는 실외열교환기(1)의 제상조건 및 제상완료 조건에 따라 난방운전과 제상운전이 교대로 실시될 수 있다.
히트펌프는 실외열교환기(1)가 제상조건에 도달되는 시간이 짧을수록 제상운전의 횟수가 증대될 수 있고, 잦은 제상운전으로 인해 소비전력이 증대될 수 있다.
실외열교환기(1)는 실외열교환기(1)에 형성된 루버의 간격이 모두 일정할 경우, 실외공기(Aout)의 유동방향으로 실외열교환기(1)의 앞부분에 서리가 주로 착상될 수 있고, 실외열교환기(1)의 앞부분에 착상된 서리가 실외공기의 흡입을 방해할 수 있다. 실외열교환기(1)는 실외공기(Aout)의 유동방향으로 앞부분에 서리가 집중되지 않을 경우 제상운전의 개시 시기를 최대한 늦출 수 있고, 전체적인 난방운전의 효율이 높을 수 있으며, 제상운전의 횟수가 줄어드는 것에 의해 소비전력이 최소화될 수 있다.
실외열교환기(1)는 실외공기가 실외열교환기(1)에서 유동하는 방향(X)으로 대략 앞부분에 위치하는 루버의 간격이 넓고, 그 이후에 위치하는 루버의 간격이 상대적으로 더 좁을 경우, 앞부분에 위치하는 루버에 착상되는 서리의 양이 줄 수 있고, 뒷부분에 위치하는 루버에 착상되는 서리의 양이 상대적으로 늘 수 있다. 이 경우, 실외열교환기(1)는 앞부분에 착상되는 서리가 확장되어 실외공기의 유동을 막는 현상을 최소화할 수 있다.
이하 실외열교환기(1)를 열교환기(1)로 칭하여 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 열교환기 일실시예의 일부 절결 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 열교환기 일실시예의 정면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 열교환기 일실시예의 핀이 도시된 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 열교환기 일실시예의 핀이 도시된 평면도이며,
본 실시예의 열교환기(1)는, 내부에 냉매가 통과하는 튜브(2)와; 튜브(2)에 접촉되는 핀(4)을 포함하고, 핀(4)에는 복수개의 루버(11~20)가 형성된다.
튜브(2)는 공기가 유동하는 방향(X)과 직교하는 방향인 상하 방향(Y)으로 길게 형성될 수 있다. 튜브(2)는 판체 형상으로 형성될 수 있다. 튜브(2)는 내부에 냉매가 통과하는 채널이 복수개 형성될 수 있다. 튜브(2)는 멀티 플로우 채널을 갖는 전열판 또는 멀티 플로우 전열튜브일 수 있다. 복수개의 채널은 공기가 유동하는 방향(X)과 나란한 방향으로 이격될 수 있다. 열교환기(1)는 복수개의 튜브(2)를 포함할 수 있다. 복수개의 튜브(2)는 서로 평행하게 배치될 수 있다. 복수개의 튜브(2)는 공기가 유동하는 방향(X) 및 튜브(2)의 길이 방향(Y)과 직교하는 방향(Z)으로 상호 이격될 수 있다. 복수개의 튜브(2) 사이에는 공기가 유동할 수 있는 공간이 형성될 수 있고, 복수개의 튜브(2) 사이의 공간에는 핀(4)이 위치될 수 있다. 공기가 열교환기(1)를 유동하는 방향(X)이 전후 방향일 경우, 복수개의 튜브(2) 각각은 상하 방향으로 길게 배치될 수 있고, 복수개의 튜브(2)는 좌우 방향으로 이격될 수 있다. 공기조화기는 복수개의 튜브(2) 각각이 연통되는 헤더를 적어도 하나 포함할 수 있다. 공기조화기는 복수개의 튜브(2) 각각의 일단이 연통되는 어퍼 헤드(UH)와, 복수개의 튜브(2) 각각의 타단이 연통되는 로어 헤드(LH)를 더 포함할 수 있다. 어퍼 헤드(UH)의 냉매는 복수개의 튜브(2) 각각에 형성된 복수개 채널를 통해 로어 헤드(LH)로 유동하는 것이 가능하다. 반대로, 로어 헤드(LH)의 냉매는 복수개의 튜브(2) 각각에 형성된 복수개 채널을 통해 어퍼 헤드(UH)로 유동하는 것이 가능하다.
핀(4)은 공기가 열교환기(1)를 유동하는 방향(X)으로 길게 형성될 수 있다. 핀(4)은 공기가 열교환기(1)를 유동하는 방향(X)으로 길게 형성된 핀부(5)를 포함할 수 있다. 핀부(5)는 적어도 일부가 복수개의 튜브(2) 사이에 수평하게 배치될 수 있다. 핀부(5)는 그 전부가 복수개의 튜브(2) 사이에 수평하게 배치되는 것이 가능하다. 핀부(5)는 그 일부만 복수개의 튜브(2) 사이에 위치하고, 나머지가 복수개의 튜브(2) 사이 이외에 위치되는 것도 가능하다. 공기가 열교환기(1)를 유동하는 방향(X)이 전후 방향일 경우, 핀부(5)는 공기가 열교환기를 유동하는 방향(X)과 같이 전후 방향으로 길게 형성될 수 있다. 핀(4)은 복수개 핀부(5)를 포함할 수 있고, 복수개 핀부(5)는 소정의 핀 피치(P)로 이격될 수 있다. 복수개의 핀부(5)는 상하 방향으로 이격될 수 있다. 핀(4)은 상측에 위치하는 핀부와 하측에 위치하는 핀부를 잇는 연결부(6)를 포함할 수 있다. 핀(4)은 서로 마주보는 한 쌍의 튜브 사이에 핀부(5)와 연결부(6)가 도 2에 도시된 바와 같이, 지그재그 형상으로 배치될 수 있다.
복수개의 루버(11~20)는 공기가 유동하는 방향(X)으로 이격되게 형성될 수 있다. 복수개의 루버(11~20)는 공기가 유동하는 방향(X)으로 순차적으로 형성될 수 있다. 복수개의 루버(11~20)는 서로 상이한 이격 거리로 이격될 수 있다. 복수개의 루버(11~20)는 수평면에 대해 둔각의 경사각을 갖게 절곡될 수 있다. 복수개의 루버(11~20)는 서로 평행하게 형성될 수 있다. 복수개의 루버(11~20)는 모두 동일한 경사각으로 절곡 형성될 수 있다. 복수개의 루버(11~20)는 공기가 열교환기(1)를 유동하는 방향(X)으로 인접한 둘 사이의 간격이 서로 상이할 수 있다. 복수개의 루버(11~20)는 공기가 유동하는 방향(X)의 후류로 갈수록 인접한 타 루버와의 간격이 점차 감소될 수 있다. 복수개의 루버(11~20)의 간격(D)은 공기가 열교환기(1)를 유동하는 방향(X)으로 10% 내지 20% 비율로 점차 감소될 수 있다.
복수개의 루버(11~20) 중 공기와 가장 먼저 열교환되는 제1루버(11)와, 공기가 유동하는 방향(X)으로 제 1루버(11)의 다음에 위치하는 제2루버(12) 사이에는 제1간격(D1)이 형성될 수 있고, 공기가 유동하는 방향(X)으로 제2루버(12)의 다음에 위치하는 제3루버(13)와 제2루버(12) 사이에는 제2간격(D2)이 형성될 수 있으며, 제1간격(D1)은 제2간격(D2) 보다 클 수 있다. 그리고, 공기가 유동하는 방향(X)으로 제3루버(13) 다음에 위치하는 제4루버(14)와 제3루버(13) 사이에는 제3간격(D3)이 형성될 수 있고, 제2간격(D2)는 제3간격(D3) 보다 클 수 있다. 복수개 루버(11~20)는 상기와 같은 방식으로, 복수개 루버(11~20) 사이의 간격(D1~D9)이 공기가 유동하는 방향(X)의 후류로 갈수록 점차 감소될 수 있다.
복수개의 루버(11~20) 중 일부는 공기가 열교환기를 유동하는 방향(X)의 후류로 갈수록 길이(L)가 짧을 수 있다. 복수개의 루버(11~20)는 공기가 열교환기를 유동하는 방향으로 가장 앞에 위치하는 제1루버(11) 이후의 루버들(11~20)이 공기가 열교환기(1)를 유동하는 방향(X)의 뒤로 갈수록 길이(L)가 짧을 수 있다.
복수개의 루버(11~20)는 공기가 열교환기(1)를 유동하는 방향으로 가장 전류에 위치하는 제1루버(11)와, 가장 후류에 위치하는 제10루버(20)가 반루버로 구성될 수 있고, 제1루버(11)와 제10루버(20) 사이의 루버들이 전루버로 구성될 수 있다. 여기서, 반루버는 수평면을 기준으로 상측 경사 방향 또는 하측 경사 방향 중 어느 한 방향으로만 돌출되게 절곡된 루버이고, 전루버는 수평면을 기준으로 상측 경사 방향 및 하측 경사 방향의 양 방향으로 돌출되게 절곡된 루버이다.
복수개의 루버(11~20)는 제1루버(11) 이후에 위치하는 제2루버(12)가 그 이후에 위치하는 루버들(13~20) 보다 길이가 길 수 있고, 제2루버(12)에서 후류로 갈수록 루버 각각의 길이가 점차 짧아 질 수 있다.
한편, 핀(4)에는 공기가 유동하는 방향으로 이격되는 복수개 루버(11~20)로 구성된 제1루버군(G1)과, 제1루버군(G1) 보다 후류에 위치하고 공기가 유동하는 방향으로 이격되는 복수개 루버(21~30)로 구성된 제2루버군(G2)이 각각 형성되는 것도 가능함은 물론이다. 이 경우, 제1루버군(G1)은 튜브(2)의 앞부분 사이에 위치하는 전열 루버군이 될 수 있고, 제2루버군(G2)는 튜브(2)의 뒷부분 사시에 위치하는 후열 루버군이 될 수 있다.
한편, 열교환기(1)는 냉매가 통과하고 상하 방향으로 긴 복수개 제1튜브(2)와; 냉매가 통과하고 공기 유동 방향(X)으로 제1튜브(2)의 후류에 제1튜브(2)와 이격되게 위치하고 상하 방향으로 긴 복수개 제2튜브(3)를 포함할 수 있고, 핀(4)은 제1튜브(2)와 제2튜브(3)에 각각 접촉되고 공기가 유동하는 방향(X)으로 장방형일 수 있다. 열교환기는 복수개의 제1튜브(2)와 핀(4)의 앞부분이 제1열 열교환부를 구성할 수 있고, 복수개의 제2튜브(3)와 핀(4)의 뒷부분이 제2열 열교환부를 구성할 수 있으며, 제1열 열교환부와 제2열 열교환부가 핀(4)의 중간부분을 통해 연결된 구조일 수 있다. 이 경우 핀(4)는 제1열 열교환부와 제2열 열교환부 각각을 구성하는 공용 핀으로 구성될 수 있다.
열교환기(1)가 복수개의 제1튜브(2) 및 복수개의 제2튜브(3)를 포함할 경우, 핀(4)에는 복수개의 제1튜브(2) 사이에 위치하고 공기가 유동하는 방향으로 이격되는 복수개 루버(11~20)로 구성되는 제1루버군(G1)이 형성될 수 있고, 복수개의 제2튜브(3) 사이에 위치하고 공기가 유동하는 방향으로 이격되는 복수개 루버(21~30)로 구성되는 제2루버군(G2)이 형성될 수 있다.
*제1루버군(G1)의 복수개 루버(11~20)는 공기가 열교환기(1)를 유동하는 방향의 후류로 갈수록 인접한 타 루버와의 간격이 점차 좁혀질 수 있다. 제1루버군(G1)의 복수개 루버(11~20) 간격은 10% 내지 20% 비율로 점차 감소될 수 있다. 제1루버군(G1)의 복수개 루버(11~20) 중 일부(12~20)는 공기가 열교환기(1)를 유동하는 방향의 후류로 갈수록 길이가 짧을 수 있다. 제1루버군(G1)의 복수개 루버(11~20)는 공기를 상측 경사 방향으로 안내할 수 있다.
핀(4)은 공기가 열교환기(1)를 유동하는 방향의 중앙을 기준으로 제1루버군(G1)과 제2루버군(G2)이 대칭되는 구조로 형성될 수 있다. 제2루버군(G2)의 복수개 루버(21~30)는 공기가 열교환기(1)를 유동하는 방향의 후류로 갈수록 인접한 타 루버와의 간격이 점차 넓어질 수 있다. 제2루버군(G2)의 복수개 루버(21~30) 간격은 10% 내지 20% 비율로 점차 증대될 수 있다. 제2루버군(G2)의 복수개 루버(21~30) 중 일부(22~30)는 공기가 열교환기(1)를 유동하는 방향의 후류로 갈수록 길이가 길 수 있다. 제2루버군(G2)의 복수개 루버(21~30)는 공기를 하측 경사 방향으로 안내할 수 있다.
핀(4)은 공기가 열교환기(10)를 유동하는 방향(X)으로 프론트 평판부(F)와, 제1루버군(G1)의 복수개 루버(11~20)와, 센터 평판부(C)와, 제2루버군(G2)의 복수개 루버(21~30)와 리어 평판부(R) 순서로 형성될 수 있다. 공기는 열교환기(1)를 유동할 때, 프론트 평판부(F)에 안내된 후, 제1루버군(G1)의 복수개 루버(11~20)에 의해 안내될 수 있고, 이후 센터 평판부(C)에 안내된 후 제2루버군(G2)의 복수개 루버(21~30)에 의해 안내될 수 있으며, 최종적으로 리어 평판부(R)에 안내될 수 있다.
공기는 제1루버군(G1)의 복수개 루버(11~20) 사이를 유동할 때, 제1루버군(G1)의 복수개 루버(11~20)에 의해 상측으로 공기 유동 방향이 전환되고 센터 평판부(C)를 유동할 때 대략 수평하게 전환될 수 있다. 이후, 공기는 제2루버군(G2)의 복수개 루버(21~30) 사이를 유동할 때, 제2루버군(G2)의 복수개 루버(21~30)에 의해 하측으로 공기 유동 방향이 전환될 수 있고, 최종적으로 리어 평판부(R)에 안내되어 수평 방향으로 토출 안내될 수 있다. 공기는 열교환기(1)를 를 유동할 때 전체적으로 상측으로 상승된 후 다시 하강되는 유동 특성으로 열교환기(1)를 유동할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 열교환기 일실시예의 시간 경과에 따른 차압 변화를 비교예의 시간 경과에 따른 차압 변화와 함께 도시한 그래프이다.
도 6에 도시된 시간 경과에 따른 차압 변화는, 루버의 간격 이외의 열교환기 크기나 냉매 튜브 등의 기타 조건이 모두 동일한 조건에서 실험된 결과이다.
비교예1은 복수개 루버의 간격이 모두 일정한 경우(A)이고, 비교예 1의 경우에는 도 6을 참조하면, 난방운전의 개시 후 열교환기 전후의 차압이 2.0mmAq에 도달되는데, 130분 정도 소요되는 것이 확인될 수 있다.
루버의 간격이 10% 씩 감소되는 경우(B)는 난방운전의 개시 후 열교환기 전후의 차압이 2.0mmAq에 도달되는데, 대략 180분 정도 소요되는 것이 확인될 수 있고, 루버의 간격이 10% 씩 감소되는 경우, 비교예1 보다 난방운전 시간을 길게 할 수 있고 제상운전의 횟수를 줄일 수 있다.
루버의 간격이 20% 씩 감소되는 경우(C)는 난방운전의 개시 후 열교환기 전후의 차압이 2.0mmAq에 도달되는데, 대략 200분 정도 소요되는 것이 확인될 수 있고, 루버의 간격이 20% 씩 감소되는 경우, 비교예1 보다 난방운전 시간을 길게 할 수 있고 제상운전의 횟수를 줄일 수 있다.
비교예2는 루버의 간격이 30% 씩 감소되는 경우(C)로서, 난방운전의 개시 후 열교환기 전후의 차압이 2.0mmAq에 도달되는데, 대략 195분 정도 소요되는 것이 확인될 수 있고, 루버의 간격이 30% 씩 감소되는 경우, 비교예1 보다 난방운전 시간을 길게 할 수 있고 제상운전의 횟수를 줄일 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 열교환기 일실시예의 시간 경과에 따른 전열성능 변화를 비교예의 시간 경과에 따른 전열성능 함께 도시한 그래프이다.
도 7에 도시된 시간 경과에 따른 전열 성능 변화는, 루버의 간격 이외의 열교환기 크기나 냉매 튜브 등의 기타 조건이 모두 동일한 조건에서 실험된 결과이다.
비교예1은 복수개 루버의 간격이 모두 일정한 경우(E)이고, 이 경우 난방운전의 개시 후 130분 정도에서 전열성능이 0.06kW로 낮은 것이 확인될 수 있다.
루버의 간격이 10% 씩 감소되는 경우(F)는 난방운전의 개시 후 180분 정도에서 전열성능이 0.06kW에 도달되고, 비교예1의 130분과 비교할 경우, 전열성능이 0.1kW로서, 비교예1보다 전열성능이 높은 것이 확인될 수 있다.
루버의 간격이 20% 씩 감소되는 경우(G)는 난방운전의 개시 후 210분 정도에서 전열성능이 0.06kW에 도달되고, 비교예1의 130분과 비교할 경우, 전열성능이 0.1kW이상으로서, 비교예1보다 전열성능이 높은 것이 확인될 수 있다.
비교예2는 루버의 간격이 30% 씩 감소되는 경우(H)로서, 루버의 간격이 20% 감소되는 경우(G)와 대체로 전열성능이 유사하나, 난방운전의 개시 후 일부 시간대(70분~120분)에서 루버의 간격이 20% 감소되는 경우(G) 보다 전열성능이 더 낮은 것이 확인될 수 있다.
본 발명은 냉난방장치, 히트펌프 등 열교환기가 이용되는 모든 공기조화기와, 냉매와 공기 또는 각종 유체 간의 열교환이 이루어지는 열교환기에 활용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 본 발명은 냉난방장치, 히트펌프 등 열교환기가 이용되는 모든 공기조화기와, 냉매와 공기 또는 각종 유체 간의 열교환이 이루어지는 열교환기에 활용될 수 있다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1루버군의 복수개 루버 간격은 공기가 유동하는 방향의 후류로 갈수록 10% 내지 20% 비율로 점차 감소되는 열교환기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1루버군의 복수개 루버는 공기를 상측 경사 방향으로 안내하고,
    상기 제2루버군의 복수개 루버는 공기를 하측 경사 방향으로 안내하는 열교환기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1루버군의 복수개 루버 중 일부는 공기가 유동하는 방향의 후류로 갈수록 길이가 짧은 열교환기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2루버군의 복수개 루버는 공기가 유동하는 방향의 후류로 갈수록 인접한 타 루버와의 간격이 점차 넓어지는 열교환기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2루버군의 복수개 루버 중 일부는 공기가 유동하는 방향의 후류로 갈수록 길이가 긴 열교환기.
  7. 내부에 냉매가 통과하는 튜브와;
    상기 튜브에 접촉되는 핀을 포함하고,
    상기 핀은 공기가 유동하는 방향으로 이격되는 복수개의 루버가 형성되며,
    상기 복수개의 루버는 공기가 유동하는 방향의 후류로 갈수록 인접한 타 루버와의 간격이 점차 감소되는 열교환기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수개의 루버의 간격은 공기가 유동하는 방향의 후류로 갈수록 10% 내지 20% 비율로 점차 감소되는 열교환기.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 복수개 루버 중 일부는 공기가 유동하는 방향의 후류로 갈수록 길이가 짧은 열교환기.
  10. 냉매를 압축하는 압축기와;
    냉매를 실외공기와 열교환시키는 실외열교환기와;
    냉매를 실내공기와 열교환시키는 실내열교환기와;
    상기 열교환기와 실내 열교환기의 사이에 설치된 팽창기구와;
    상기 압축기에서 압축된 냉매를 열교환기로 유동하거나 실내열교환기로 유동하는 냉난방 절환밸브를 포함하고,
    상기 실외열교환기는
    내부에 냉매가 통과하고 각각 상하 방향으로 길게 형성되며 상호 이격되어 사이로 실외공기가 유동하는 복수개의 제1튜브 및 복수개의 제2튜브와;
    상기 제1튜브와 제2튜브에 각각 접촉되는 핀을 포함하고,
    상기 복수개의 제2튜브는 실외공기가 유동하는 방향으로 상기 복수개의 제1튜브의 후류에 이격되어 위치하며,
    상기 핀은 복수개의 제1튜브 사이에 위치하고 실외공기가 유동하는 방향으로 이격되는 복수개 루버로 구성되는 제1루버군과, 상기 복수개의 제2튜브 사이에 위치하고 실외공기가 유동하는 방향으로 이격되는 복수개 루버로 구성되는 제2루버군이 형성되며,
    상기 제1루버군의 복수개 루버는 실외공기가 유동하는 방향의 후류로 갈수록 인접한 타 루버와의 간격이 점차 좁혀지는 히트펌프.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1루버군의 복수개 루버 간격은 실외공기가 유동하는 방향의 후류로 갈수록 10% 내지 20% 비율로 점차 감소되는 열교환기를 갖는 히트펌프.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1루버군의 복수개 루버는 실외공기를 상측 경사 방향으로 안내하고,
    상기 제2루버군의 복수개 루버는 실외공기를 하측 경사 방향으로 안내하는 열교환기를 갖는 히트펌프.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1루버군의 복수개 루버 중 일부는 실외공기가 유동하는 방향의 후류로 갈수록 길이가 짧은 열교환기를 갖는 히트펌프.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 제2루버군의 복수개 루버는 실외공기가 유동하는 방향의 후류로 갈수록 인접한 타 루버와의 간격이 점차 넓어지는 열교환기를 갖는 히트펌프.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 제2루버군의 복수개 루버 중 일부는 실외공기가 유동하는 방향의 후류로 갈수록 길이가 긴 열교환기를 갖는 히트펌프.
PCT/KR2015/007419 2014-07-17 2015-07-16 열교환기 및 그를 갖는 히트펌프 Ceased WO2016010389A1 (ko)

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