KR102530165B1 - 열교환기 및 이를 갖춘 공기조화기 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 열교환기 및 이를 갖춘 공기조화기는 냉매가 통과하는 전열관과, 전열관이 설치되는 설치공이 마련된 핀과, 설치공으로부터 연장되며 확관에 따라 전열관과 접촉하는 핀 칼라를 포함한 것으로, 핀 칼라는 핀과 인접하게 마련되며 제 1 곡률 반경으로 굴곡지게 연장된 기저부와, 기저부의 반대측에 마련되며 제 1 곡률 반경 보다 작은 제 2 곡률 반경으로 굴곡지게 연장된 말단부를 포함한다.

Description

열교환기 및 이를 갖춘 공기조화기
본 발명은 열교환기 및 이를 갖춘 공기조화기에 관한 것이다.
열교환기는 공기가 내부를 통과하는 냉매와 열교환하도록 하기 위한 것으로, 이러한 열교환기 중에는 냉매가 통과하는 전열관과, 전열관이 관통 설치되며 전열관에 대해 직교하는 판 형상의 핀들을 포함한 핀 튜브형 열교환기가 있다
또한, 핀은 전열관이 통과하는 설치공 인접부로부터 연장되어 전열관과 접촉하는 핀 칼라를 포함하여, 열이 핀 카라를 통해 전열관과 핀 중 어느 하나에서 다른 하나로 보다 용이하게 전달될 수 있도록 되어 있다.
핀 칼라는 핀과 인접한 기저부와, 기저부의 반대측에 위치한 말단부와, 기저부와 말단부 사이에 마련된 중간부를 포함하며, 기저부 및 말단부는 전열관의 축 방향에 대해 굴곡지도록 연장된다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 일본 특허공보 특허 제 5649715호(2015.01.07.)에 개시되어 있다.
본 발명의 일 측면은 핀 칼라를 전열관에 밀착시켜 열교환 능력이 보다 향상된 열교환기 및 이러한 열교환기를 갖춘 공기조화기를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 공기조화기는 공기와 냉매가 열교환하도록 하는 열교환기를 포함하며, 상기 열교환기는 냉매가 통과하는 전열관과, 상기 전열관이 설치되는 설치공이 마련된 핀과, 상기 설치공으로부터 연장되며 상기 전열관의 확관에 따라 상기 전열관과 접촉하는 핀 칼라를 포함하며, 상기 핀 칼라는 상기 핀 칼라는 상기 핀과 인접하게 마련되며 제 1 곡률 반경으로 굴곡지게 연장되는 기저부와, 상기 기저부의 반대측에 마련되며 상기 제 1 곡률 반경 보다 작은 제 2 곡률 반경으로 굴곡지게 연장되는 말단부를 포함한다.
상기 제 2 곡률 반경(r2)과 상기 제 1 곡률 반경(r1)의 비율 (r2/r1)은 0.65 이상 0.95 이하이다.
또한, 상기 기저부의 두께는 상기 기저부에서 상기 핀에 가까운 제 1 부위의 두께인 제 1 두께(T1)와, 상기 기저부의 상기 핀으로부터 먼 제 2 부위의 두께인 제 2 두께(T2)의 평균 두께((T1 + T2)/2)로 산출된다.
또한, 상기 제 1 두께(T1)와 상기 제 2 두께(T2)의 평균 두께((T1 + T2)/2)와 상기 핀의 두께(T0)의 비율{(T1 + T2)/2}/T0 은 0.9 이상이다.
또한, 상기 기저부는 상기 제 1 부위에서 상기 제 2 부위를 향하여 점진적으로 얇아진다.
또한, 상기 전열관은 그 내주면에 원주 방향으로 교대로 마련된 볼록부들과 오목부들을 포함한다.
또한, 상기 볼록부들과 상기 오목부들은 상기 전열관의 내주면에 원주 방향으로 N개씩 마련되며, 상기 전열관은 상기 오목부들 중 가장 오목한 부위에 의해 결정되는 최소 내경(Di)을 가지며, 상기 볼록부들의 피치(πDi/N)와 확관 후의 상기 전열관의 외경(Do)에 대한 비율((πDi/N)/Do)은 0.04 이상 0.1 이하이다.
또한, 상기 전열관은 그 축 방향으로 교대로 마련된 볼록부들과 오목부들을 포함한다.
또한, 상기 볼록부들은 상기 전열관의 축 방향에 대해 경사지게 연장된다.
또한, 상기 볼록부들의 연장 방향과 상기 전열관의 축 방향이 이루는 리드각(L)과 상기 전열관의 외경(Do) 사이의 비율(L/Do)은 3.3deg./ｍ 이상 5.5deg./m 이하이다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 열교환기는 냉매가 통과하는 전열관과, 상기 전열관이 설치되는 설치공이 마련된 핀과, 상기 설치공으로부터 연장되며 상기 전열관의 확관에 따라 상기 전열관과 접촉하는 핀 칼라를 포함하며, 상기 핀 칼라는 상기 핀 칼라는 상기 핀과 인접하게 마련되며 제 1 곡률 반경으로 굴곡지게 연장되는 기저부와, 상기 기저부의 반대측에 마련되며 상기 제 1 곡률 반경 보다 작은 제 2 곡률 반경으로 굴곡지게 연장되는 말단부를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 열교환기 및 공기조화기는 냉매가 통과하는 전열관을 포함하며, 상기 전열관은 그 내주면에 원주 방향으로 교대로 N개씩 마련된 볼록부들과 오목부들을 포함하며, 상기 전열관은 상기 오목부들의 가장 오목한 부위에 의해 결정되는 최소 내경(Di)을 가지며, 상기 볼록부들의 피치(πDi/N)와 확관 후의 상기 전열관의 외경(Do)에 대한 비율((πDi/N)/Do)은 0.04 이상 0.1 이하이다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 열교환기 및 공기조화기는 냉매가 통과하는 전열관을 포함하며, 상기 전열관은 그 축 방향으로 교대로 마련되며 상기 전열관의 축 방향에 경사지게 연장되는 볼록부들과 오목부들을 포함하며, 상기 볼록부들의 연장 방향과 상기 전열관의 축 방향이 이루는 리드각(L)과 상기 전열관의 외경(Do) 사이의 비율(L/Do)은 3.3deg./ｍ 이상 5.5deg./m 이하이다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일 측면에 따른 열교환기 및 이를 갖춘 공기조화기는 핀 칼라의 기저부가 전열관을 눌러 핀 칼라와 전열관 사이의 밀착성이 향상되므로, 핀 칼라와 전열관 사이의 접촉 열저항은 감소하고 그에 따라 열교환기의 열교환 능력을 향상된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 있어서의 공기조화기의 개략 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열교환기에 적용된 핀과 전열관의 접촉 부위를 보인 단면도이다.
도 4는 확관 후의 말단부의 곡률 반경과 확관 후의 기저부의 곡률 반경에 대한 비율에 따른 열교환기의 열교환 능력의 개선율을 보인 그래프이다.
도 5는 기저부의 평균 두께의 핀 두께에 대한 비율에 따른 열교환기의 열교환 능력의 개선율을 보인 그래프이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 열교환기에 적용된 전열관의 단면도이다.
도 7은 전열관의 내주면상의 볼록부의 피치와 확관 후의 전열관의 외경에 대한 비율에 따른 열교환기의 열교환 능력의 개선율을 보인 그래프이다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 열교환기에 적용된 핀과 전열관의 접촉 부위를 보인 단면도이다.
도 9는 전열관의 볼록부 리드각과 확관 후의 전열관의 외경에 대한 비율에 따른 열교환기의 열교환 능력의 개선율을 보인 그래프이다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 실시예이며, 본 출원의 출원 시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.
또한, 본 명세서의 각 도면에서 제시된 동일한 참조 번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성 요소를 나타낸다.
또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는다.
또한, 본 명세서에서 사용한 "제 1", "제 2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
또한, 본 명세서에서 사용한 "상부", "하부", "상단" 및 하단" 등의 용어는 도면을 기준으로 정의한 것이며, 이 용어에 의하여 각 구성요소의 형상 및 위치가 제한되는 것은 아니다. 이하에서는 본 발명의 제 1 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
이하에서는 본 발명에 따른 공기조화기를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 공기조화기(1)의 구성을 보인 도면으로, 공기조화기(1)가 난방운전을 수행할 경우가 도시되어 있다.
도 1에 도시한 바와 같이 공기조화기(1)는 실외 공간에 배치되는 실외기(10)와, 실내 공간에 각각 설치되는 복수의 실내기(20)와, 실외기(10)와 실내기(20)를 연결하여 냉매가 실외기(10)와 실내기(20)들 사이를 순환하도록 하는 냉매관(30)들을 포함한다.
도 1에서 공기조화기(1)는 하나의 실외기(10)에 두 개의 실내기(20)가 연결되나, 이는 일례를 보인 것으로, 하나의 실외기(10)에 하나 또는 세 개 이상의 실내기(20)가 연결되도록 하는 것도 가능하다.
실외기(10)는 실외 공기와 열교환하는 실외 열교환기(11)와, 실외 열교환기(11)에 실외 공기를 통과시켜 실외 열교환기(11)를 통과하는 냉매와 실외 공기가 열교환하도록 하는 실외 송풍기(12)과, 냉매를 감압 팽창시키는 실외 팽창 밸브(13)를 포함한다.
또한, 실외기(10)는 냉매를 압축하는 압축기(14)와, 압축기(14)에서 토출된 냉매를 실외 열교환기(11)와 후술할 실내 열교환기(21) 중 어느 하나로 안내하는 사방 밸브(15)와, 압축기(14)의 흡입측에 연결되어 압축기(14)로 흡입되는 냉매로부터 액상의 냉매를 분리하는 어큐뮬레이터(16)를 포함한다.
압축기(14), 사방 밸브(15), 실외 열교환기(11) 및 어큐뮬레이터(16)는 냉매관들을 통해 서로 연결되어 냉매를 전달받을 수 있도록 되어 있다.
사방 밸브(15)는 실외 열교환기(11), 어큐뮬레이터(16) 및 압축기(14)와 각각 냉매관들을 통해 연결된다. 실외 열교환기(11)와 실외 팽창 밸브(13)는 냉매관을 통해 연결되고, 어큐뮬레이터(16)와 압축기(14)도 냉매관(30)을 통해 연결된다.
실외기(10)는 실외 송풍기(12), 실외 팽창 밸브(13), 압축기(14) 및 사방 밸브(15)의 동작을 제어하는 제어 장치(17)를 포함한다. 여기서, 제어 장치(17)는 마이크로컴퓨터 또는 마이크로프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
실내기(20)는 실내 공기와 열교환하는 실내 열교환기(21)와, 실내 공기가 실내 열교환기(21)를 통과하도록 함으로써 실내 공기가 실내 열교환기(21)와 열교환하도록 하는 실내 송풍기(22)와, 냉매를 감압 팽창시키는는 실내 팽창 밸브(23)를 포함한다.
냉매관(30)은 액체 상태의 냉매가 통과하는 액체 냉매관(31)과, 기체 상태의 냉매가 통과하는 기체 냉매관(32)을 포함한다. 액체 냉매관(31)은 실내 팽창 밸브(23)와 실외 팽창 밸브(13)의 사이에서 냉매가 전달되도록 한다. 기체 냉매관(32)은 사방 밸브(15)와 실내 열교환기(21)의 가스측과의 사이에서 냉매가 전달되도록 한다.
도 2는 본 발명의 공기조화기(1)에 적용된 열교환기(40)의 사시도로, 열교환기(40)는 도 1에 도시한 실외 열교환기(11) 및 실내 열교환기(21) 중 적어도 어느 하나와 대응한다.
열교환기(40)는 핀 튜브식 열교환기이며, 복수의 열교환기용 핀(50)들과 전열관(60)을 포함한다.
복수의 핀(50)들은 전열관(60)의 축 방향과 직교하는 판 형상으로 각각형성되며, 서로 평행하게 이격 배치된다. 또한, 핀(50)들은 전열관(60)이 관통 설치되는 설치공(부호 미부여)들을 포함한다.
전열관(60)은 도 1의 냉매관(30)들에 연결되고, 내부에는 냉매가 통과한다. 냉매로는 HC 단일 냉매, HC를 포함하는 혼합 냉매, R32, R410A, R407C, 이산화탄소 중 어느 하나가 사용될 수 있다.
따라서, 열교환기(40)는 핀(50)들을 통해 열교환기(40)를 통과하는 공기와의 접촉 면적이 넓어지므로, 전열관(6) 내부를 통과하는 냉매와 열교환기(40)를 통과하는 공기의 열교환이 보다 효율적으로 이루어진다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에에 따른 열교환기(40)의 핀(50)과 전열관(60)과의 접촉 부위를 보인 단면도이다.
도시한 바와 같이 핀(50)은 설치공으로부터 일체로 연장된 핀 칼라(70)를 포함한다. 열교환기(40)는 핀(50)의 설치공 인접부로부터 일체로 연장된 핀 칼라(70)의 내측에 전열관(60)을 설치한 후, 전열관(60)을 확관(
Figure 112019047301087-pct00001
)함으로서 핀 칼라(70)가 전열관(60)과 접촉하도록 함으로써 형성되는 핀 튜브식 열교환기이다.
핀 칼라(70)는 기저부(71)와, 중간부(72)와 말단부(73)를 포함한다.
기저부(71)는 핀 칼라(70)에서 핀(50)과 인접한 단부로, 전열관(60)의 반경 방향에서 축 방향으로 굴곡지게 연장된다.
중간부(72)는 핀 칼라(70)에서 기저부(71)와 말단부(73) 사이에 마련되어 전열관(60)과 평행하게 연장된 부위이다.
말단부(73)는 핀 칼라(70)에서 기저부(71)의 반대측에 위치한 단부로, 전열관(60)의 축 방향에서 반경 방향으로 굴곡지게 연장된다.
본 실시예에서 핀 칼라(70)는 확관 후의 기저부(71)의 곡률 반경인 제 1 곡률 반경 보다 확관 후의 말단부(73)의 곡률 반경인 제 2 곡률 반경이 작게 형성된다. 즉, 도 3에 도시한 바와 같이, 확관 후의 기저부(71)의 곡률 반경인 제 1 곡률 반경을 r1이라 하고, 확관 후의 말단부(73)의 곡률 반경인 제 2 곡률 반경을 r2라 하면, "r2 /r1 < 1" 이라는 부등식이 성립하도록 되어 있다.
도 4는 확관 후의 말단부(73)의 곡률 반경인 제 2 곡률 반경 r2의 확관 후의 기저부(71)의 곡률 반경인 제 1 곡률 반경 r1에 대한 비율(r2 /r1)과, 열교환기(40)의 열교환 능력의 개선율의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 4의 그래프에서 일반적인 사양의 열교환기(40)의 열교환 능력을 100%로 설정하였으며, r2/r1이 0.65 이상 0.95 이하의 범위일 때 열교환 능력 개선율이 100%를 넘는다. 따라서 r2/r1은 0.65 이상 0.95 이하의 범위 내의 값인 것이 바람직하다.
이는 확관 후의 기저부(71)의 곡률 반경인 제 1 곡률 반경 r1이 커지면 기저부(71)가 전열관(60)을 누르는 힘에 의해 핀 칼라(70)와 전열관(60)과의 밀착성을 향상시킴으로써 접촉 열저항을 감소시킬 수 있기 때문이다.
또한, 확관 후의 말단부(73)의 곡률 반경인 제 2 곡률 반경 r2가 작아지면 전열관(60)과 핀 칼라(70)와의 접촉 길이가 길어져 열교환 능력이 개선되나, 확관 후의 말단부(73)의 곡률 반경인 제 2 곡률 반경 r2가 지나치게 작을 경우, 말단부(73)가 인접한 기저부(71)와 접촉하여 말단부(73)가 전열관(60)을 누르는 힘이 약해질 수 있으며, 이러한 경우 핀 칼라(70)와 전열관(60) 사이의 밀착성이 유지되지 않을 수 있기 때문이다.
따라서, r2/r1를 0.65 이상 0.95 이하로 함으로써 전열관(60)과 핀 칼라(70) 사이의 밀착성은 유지하면서도 접촉 열저항을 감소시킬 수 있다.
또한, 핀 칼라(70)가 굴곡진 말단부(73)를 포함하도록 함으로써 전열관(60)에 핀(50)들을 설치할 때 인접한 핀(50)들 사이의 간격을 유지할 수 있고, 핀 칼라(70)가 인접한 핀 칼라(70)와 전열관(60)의 사이에 들어가는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제 1 실시예에서 핀 칼라(70)에 있어서 기저부(71)의 두께는 핀(50)의 두께보다 얇게 형성된다.
본 실시예에서 기저부(71)의 두께는 기저부(71)에서 핀(50)과 인접한 제 1 부위의 두께와, 기저부(71)에서 핀(50)과 멀리 떨어진 제 2 부위의 두께와의 평균 두께로 산출하는 것이 바람직하다. 즉, 도 3에 도시한 바와 같이, 핀(50)의 두께를 T0라 하고, 기저부(71)의 제 1 부위의 두께를 T1이라 하고, 기저부(71)의 제 2 부위의 두께를 T2라 하면, {(T1 + T2)/2}/T0 < 1이 성립하도록 되어 있다.
도 5는 기저부(71)의 평균 두께((T1+T2)/2)의 핀(50)의 두께 T0에 대한 비율과, 열교환기(40)의 열교환 능력의 개선율)의 관계를 표시한 그래프이다. 이 그래프에서도 일반적인 사양의 열교환기(40)의 열교환 능력을 100%로 설정하였다.
도시한 바와 같이, {(T1+T2)/2}/T0는 0.9 이상이고, 열교환 능력 개선율)은 100% 를 초과한다. 따라서, {(T1+T2)/2}/T0은 0.9 이상의 값인 것이 바람직하다. 이는 기저부(71)의 두께를 핀(50)의 두께보다도 얇게 하는 것이 가공에 있어서는 바람직하나, 기저부(71)의 두께가 지나치게 얇아지면, 기저부(71)가 전열관(60)을 누르는 힘이 약해져, 핀 칼라(70)와 전열관(60)과의 밀착성이 유지되지 않기 때문이다.
또한, 기저부(71)는 핀(50)과 인접한 제 1 부위에서 핀(50)에서 먼 제2 부위를 향하여 점진적으로 얇아지도록 형성되는 것도 가능하다.
이와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에서 핀 칼라(70)는 확관 후의 기저부(71)의 곡률 반경 r1 보다, 확관 후의 말단부(73)의 곡률 반경 r2가 작게 형성된다. 이러한 구성에 의해, 핀 칼라(70)의 기저부(71)가 전열관(60)을 누르는 힘에 의해 핀 칼라(70)와 전열관(60)과의 밀착성을 향상시킴으로써 접촉 열저항을 감소시켜 열교환 능력을 향상시키는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 제 1 실시예에서는 핀 칼라(70)의 기저부(71) 두께를 핀(50)의 두께보다 얇게 형성하되, {(T1+T2)/2}/T0가 0.9 이상으로 형성함으로써 기저부(71)의 두께를 지나치게 얇게 형성했을 경우에 발생할 수 있는 문제를 극복하면서도, 접촉 열저항을 감소시켜 핀 칼라(70)의 열교환 능력을 향상시키는 것이 가능하다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 열교환기(40)에 포함된 전열관(60)의 단면도이다.
전열관(60)은 그 내주면을 따라 교대로 마련된 볼록부(61)들과 오목부(62)들을 포함한다. 이하에서 전열관(60)의 내주면에 원주 방향으로 마련된 볼록부(61)및 오목부(62)들의 수를 N으로 표시한다. 여기서, N은 1 이상의 정수를 의미한다.
전열관(60)에 있어서 볼록부(61)의 피치를 너무 짧게 형성하면, 오목부(62) 내에 냉매가 고여 전열관(60) 내부에서의 전열 성능이 감소하고 그에 따라 열교환기(40)의 열교환 능력이 저하된다. 반대로, 전열관(60)에서 볼록부(61)의 피치를 너무 길게 형성하면, 볼록부(61)가 쓰러져 전열관(60) 내부에서의 전열 성능이 감소하거나, 전열관(60)과 핀 칼라(70) 사이의 접촉 열저항이 증가하여 열교환 능력이 저하된다.
따라서, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 열교환기(40)에 적용된 전열관(60)의 볼록부(61)는 볼록부(61)의 피치와 확관 후의 전열관(60)의 외경에 대한 비율이 설정 범위 내의 값이 되도록 형성된다.
즉, 도 6에 도시한 바와 같이, 전열관(60)의 최소 내경을 Di라 하고, 확관 후의 전열관(60)의 외경을 Do라 하면, 볼록부(61)의 피치(πDi/N)와 확관 후의 전열관(60)의 외경(Do)에 대한 비율, 즉, (πDi/N)/Do가 미리 정해진 범위가 되도록 되어 있다.
여기서, 전열관(60)의 최소 내경(Di)은 각 오목부(62)들 중 최대 내경(즉, 오목부(62)들 중에서 가장 오목한 위치의 내경)을 N개의 오목부(62)들과 대비하여 최소인 내경을 표현한다. 전열관(60)의 두께가 일정할 경우에는 오목부(62)들 중 임의의 오목부(62)의 Di를 내경으로 사용하는 것도 가능하나, 일반적으로 전열관(60)의 두께가 일정하지 않으므로, 도 6의 N개의 오목부(62)들 중 Di가 최소인 오목부(62)의 Di를 최소 내경으로 사용한다.
도 7은 전열관(60)의 내면에 마련된 볼록부(61)의 피치((πDi)/N)의 전열관(60)의 확관 후의 외경 Do에 대한 비율((πDi/N)/Do)과, 열교환기(40)의 열교환 능력의 개선율의 관계를 표시한 그래프이다. 이 그래프에서도 일반적인 사양의 열교환기(40)의 열교환 능력을 100%로 설정하였다.
도 7에 도시한 바와 같이, (πDi/N)/Do가 0.04 이상 0.1 이하의 범위일 경우에 열교환 능력 개선율이 100%를 넘는다. 따라서, (πDi/N)/Do는 0.04 이상 0.1 이하인 것이 바람직하다.
이와 같이, 제 2 실시예에서는 전열관(60)의 내주면에 마련된 볼록부(61)의 피치와 확관 후의 전열관(60)의 외경에 대한 비율이 미리 정해진 범위 내의 값으로 되도록 한다. 이에 따라 전열관(60) 내부의 전열 성능의 저하 또는 전열관(60)과 핀 칼라(70)와의 접촉 열저항의 증가에 의한 열교환 능력의 감소를 억제할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 열교환기(40)에 적용된 핀(50)과 전열관(60)의 단면도이다.
도시한 바와 같이 전열관(60)은 전열관(60)의 내주면에서 전열관(60)의 축 방향으로 교대로 마련된 볼록부(61)와 오목부(62)를 포함한다. 볼록부(61)와 오목부(62)는 전열관(60)의 축 방향에 대해 경사지게 연장된다. 도면에서 전열관(60)의 축 방향에 대해 경사지게 연장된 이중선은 전열관(60)의 축 방향에 대해 경사지게 연장된 형성된 볼록부(61)를 나타낸다.
이러한 전열관(60)에 있어서, 볼록부(61)의 연장 방향과 전열관(60)의 축방향이 이루는 각인 리드각이 지나치게 작으면, 냉매가 전열관(60) 내에 머무르는 시간이 짧아져 전열관(60) 내부의 전열 성능이 저하되고, 그에 따라 열교환기(40)의 열교환 능력이 낮아진다. 반대로 전열관(60)의 볼록부(61)의 리드각이 지나치게 크면, 볼록부(61)가 쓰러져 전열관(60) 내부의 전열 성능이 저하되거나, 전열관(60)과 핀 칼라(70)와의 접촉 열저항이 증가되거나 하여, 열교환 능력이 저하된다.
따라서, 제 3 실시예에서 전열관(60)은 볼록부(61)가 볼록부(61)의 리드각과 확관 후의 전열관(60)의 외경에 대한 비율이 미리 정해진 범위 내의 값으로 되도록 형성된다. 즉, 도 8에 도시한 바와 같이, 볼록부(61)의 리드각을 L이라 하고, 확관 후의 전열관(60)의 외경을 Do라 할 때, L/Do가 설정 범위 내가 되도록 되어 있다.
도 9는 볼록부(61)의 리드각 L과 확관 후의 전열관(60)의 외경 Do에 대한 비율(L/Do)과, 열교환기(40)의 열교환 능력의 개선율의 관계를 나타낸 그래프이다. 이 그래프에서도 일반적인 사양의 열교환기(40)의 열교환 능력을 100%로 설정하였다.
도시한 바와 같이, L/Do가 3.3deg/ｍ 이상 5.5deg/m 이하의 범위일 때, 열교환 능력 개선율은 100%를 넘는다. 따라서, L/Do는 3.3deg/ｍ 이상 5.5deg/m 이하인 것이 바람직하다.
이와 같이, 제 3 실시예에 따른 전열관(60)은 볼록부(61)의 리드각과 확관 후의 전열관(60)의 외경에 대한 비율은 설정 범위 내의 값으로 되도록 할 경우, 전열관(60) 내부의 전열 성능의 저하 또는 전열관(60)과 핀 칼라(70)와의 접촉 열저항의 증가에 의한 열교환 능력의 저하를 억제할 수 있다.
본 발명은 상기에 기재된 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 수정 및 변형할 수 있다는 점은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 공기와 냉매가 열교환하도록 하는 열교환기를 포함하며,
    상기 열교환기는 냉매가 통과하는 전열관과, 상기 전열관이 설치되는 설치공이 마련된 복수의 핀과, 상기 복수의 핀 각각의 상기 설치공으로부터 연장되며 상기 전열관의 확관에 따라 상기 전열관과 접촉하는 복수의 핀 칼라를 포함하며,
    상기 복수의 핀 칼라 각각은 상기 핀과 인접하게 마련되며 제 1 곡률 반경으로 굴곡지게 연장되는 기저부와, 상기 기저부의 반대측에 마련되며 상기 제 1 곡률 반경 보다 작은 제 2 곡률 반경으로 굴곡지게 연장되는 말단부와, 상기 기저부와 상기 말단부의 사이에 마련되고 상기 전열관의 축 방향으로 연장되는 중간부를 포함하고,
    상기 말단부는 상기 말단부의 양단 중 상기 중간부에 인접한 제1 단 및 상기 제1 단에 반대되고 상기 전열관의 반경 방향으로 연장되는 제2 단을 포함하고,
    상기 말단부의 상기 제2 단은 인접한 상기 핀 칼라의 상기 기저부와 접하는 공기조화기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 곡률 반경(r2)과 상기 제 1 곡률 반경(r1)의 비율 (r2/r1)은 0.65 이상 0.95 이하인 공기조화기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기저부의 두께는 상기 기저부에서 상기 핀에 가까운 제 1 부위의 두께인 제 1 두께(T1)와, 상기 기저부의 상기 핀으로부터 먼 제 2 부위의 두께인 제 2 두께(T2)의 평균 두께((T1 + T2)/2)로 산출되는 공기조화기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 두께(T1)와 상기 제 2 두께(T2)의 평균 두께((T1 + T2)/2)와 상기 핀의 두께(T0)의 비율{(T1 + T2)/2}/T0 은 0.9 이상인 공기조화기.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 기저부는 상기 제 1 부위에서 상기 제 2 부위를 향하여 점진적으로 얇아지는 공기조화기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 전열관은 그 내주면에 원주 방향으로 교대로 마련된 볼록부들과 오목부들을 포함하는 공기조화기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    1 이상의 정수인 N에 대하여,
    상기 볼록부들과 상기 오목부들은 상기 전열관의 내주면에 원주 방향으로 N개씩 마련되며,
    상기 전열관은 상기 오목부들 중 가장 오목한 부위에 의해 결정되는 최소 내경(Di)을 가지며,
    상기 볼록부들의 피치(πDi/N)와 확관 후의 상기 전열관의 외경(Do)에 대한 비율((πDi/N)/Do)은 0.04 이상 0.1 이하인 공기조화기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 전열관은 상기 전열관의 내주면에 상기 전열관의 축 방향으로 교대로 마련된 볼록부들과 오목부들을 포함하는 공기조화기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 볼록부들은 상기 전열관의 축 방향에 대해 경사지게 연장되는 공기조화기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 볼록부들의 연장 방향과 상기 전열관의 축 방향이 이루는 리드각(L)과 상기 전열관의 외경(Do) 사이의 비율(L/Do)은 3.3deg./ｍ 이상 5.5deg./m 이하인 공기조화기.
  11. 냉매가 통과하는 전열관과,
    상기 전열관이 설치되는 설치공이 마련된 복수의 핀과,
    상기 복수의 핀 각각의 상기 설치공으로부터 연장되며 상기 전열관의 확관에 따라 상기 전열관과 접촉하는 복수의 핀 칼라를 포함하며,
    상기 복수의 핀 칼라 각각은 상기 핀과 인접하게 마련되며 제 1 곡률 반경으로 굴곡지게 연장되는 기저부와, 상기 기저부의 반대측에 마련되며 상기 제 1 곡률 반경 보다 작은 제 2 곡률 반경으로 굴곡지게 연장되는 말단부와, 상기 기저부와 상기 말단부의 사이에 마련되고 상기 전열관의 축 방향으로 연장되는 중간부를 포함하고,
    상기 말단부는 상기 말단부의 양단 중 상기 중간부에 인접한 제1 단 및 상기 제1 단에 반대되고 상기 전열관의 반경 방향으로 연장되는 제2 단을 포함하고,
    상기 말단부의 상기 제2 단은 인접한 상기 핀 칼라의 상기 기저부와 접하는 열교환기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 곡률 반경(r2)과 상기 제 1 곡률 반경(r1)의 비율 (r2/r1)은 0.65 이상 0.95 이하인 열교환기.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 기저부의 두께는 상기 기저부에서 상기 핀에 가까운 제 1 부위의 두께인 제 1 두께(T1)와, 상기 기저부의 상기 핀으로부터 먼 제 2 부위의 두께인 제 2 두께(T2)의 평균 두께((T1 + T2)/2)로 산출되는 열교환기.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 두께(T1)와 상기 제 2 두께(T2)의 평균 두께((T1 + T2)/2)와 상기 핀의 두께(T0)의 비율{(T1 + T2)/2}/T0 은 0.9 이상인 열교환기.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 기저부는 상기 제 1 부위에서 상기 제 2 부위를 향하여 점진적으로 얇아지는 열교환기.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 전열관은 그 내주면에 원주 방향으로 교대로 마련된 볼록부들과 오목부들을 포함하는 열교환기.
  17. 제 16 항에 있어서,
    1 이상의 정수인 N에 대하여,
    상기 볼록부들과 상기 오목부들은 상기 전열관의 내주면에 원주 방향으로 N개씩 마련되며,
    상기 전열관은 상기 오목부들 중 가장 오목한 부위에 의해 결정되는 최소 내경(Di)을 가지며,
    상기 볼록부들의 피치(πDi/N)와 확관 후의 상기 전열관의 외경(Do)에 대한 비율((πDi/N)/Do)은 0.04 이상 0.1 이하인 열교환기.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 전열관은 상기 전열관의 내주면에 상기 전열관의 축 방향으로 교대로 마련된 볼록부들과 오목부들을 포함하는 열교환기.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 볼록부들은 상기 전열관의 축 방향에 대해 경사지게 연장되는 열교환기.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 볼록부들의 연장 방향과 상기 전열관의 축 방향이 이루는 리드각(L)과 상기 전열관의 외경(Do) 사이의 비율(L/Do)은 3.3deg./ｍ 이상 5.5deg./m 이하인 열교환기.
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