KR101698698B1 - Parallel-flow type heat exchanger and air conditioner equipped with same - Google Patents
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Abstract
평행류형 열교환기(1)는, 2개의 수직 방향 헤더 파이프(2, 3)와, 헤더 파이프끼리를 연결하는 복수의 수평 방향 편평 튜브(4)를 구비한다. 복수개의 수평 방향 편평 튜브는 또한 그 중에서 복수개씩 그룹화되고, 각 그룹이 수직 헤더 파이프의 한쪽으로부터 다른 쪽으로 냉매를 흘리는 냉매 패스를 구성한다. 1턴의 냉매 패스를 구성하는 편평 튜브의 개수는, 소정의 수학식에 의해 상한이 정해진다.The parallel flow type heat exchanger 1 has two vertical direction header pipes 2 and 3 and a plurality of horizontal direction flat tubes 4 connecting the header pipes. A plurality of horizontal flat tubes are also grouped into a plurality of groups, each of which constitutes a refrigerant path through which refrigerant flows from one side of the vertical header pipe to the other. The upper limit of the number of the flat tubes constituting the one-turn refrigerant pass is determined by a predetermined equation.
Description
본 발명은 사이드 플로우 방식의 평행류형 열교환기 및 그것을 탑재한 공기 조화기에 관한 것이다.The present invention relates to a side flow type parallel-flow heat exchanger and an air conditioner equipped with the same.
복수의 헤더 파이프의 사이에 복수의 편평 튜브를 배치하여 편평 튜브 내부의 복수의 냉매 통로를 헤더 파이프의 내부에 연통시킴과 함께, 편평 튜브간에 코러게이트 핀 등의 핀을 배치한 평행류형 열교환기는, 카 에어컨이나 건물용 공기 조화기의 실외측 유닛 등에 널리 이용되고 있다.A parallel flow type heat exchanger in which a plurality of flat tubes are disposed between a plurality of header pipes to allow a plurality of refrigerant passages in the flat tubes to communicate with the inside of a header pipe and fins such as a corrugated fin are arranged between flat tubes, Outdoor unit of a car air conditioner or a building air conditioner.
평행류형 열교환기의 구조예를 도 1에 도시한다. 도 1에서는 지면 상측이 열교환기의 상측, 지면 하측이 열교환기의 하측으로 된다. 평행류형 열교환기(1)는 사이드 플로우 방식이며, 2개의 수직 방향 헤더 파이프(2, 3)와, 그 사이에 배치되는 복수개의 수평 방향 편평 튜브(4)를 구비한다. 헤더 파이프(2, 3)는 수평 방향으로 간격을 두고 평행하게 배치되고, 편평 튜브(4)는 수직 방향으로 소정 피치로 배치되어 있다. 실제로 기기에 탑재하는 단계에서는, 열교환기(1)는 설계의 요청에 따라서 다양한 각도로 설치되기 때문에, 본 명세서에 있어서의 「수직 방향」 「수평 방향」은 엄격하게 해석되어야 할 것은 아니다. 단순한 방향의 기준으로서 이해되어야 한다.An example of the structure of a parallel flow type heat exchanger is shown in Fig. 1, the upper side of the drawing corresponds to the upper side of the heat exchanger, and the lower side of the drawing corresponds to the lower side of the heat exchanger. The parallel flow
편평 튜브(4)는 금속을 압출 성형한 가늘고 긴 성형품이며, 도 2에 도시한 바와 같이, 내부에는 냉매를 유통시키는 냉매 통로(5)가 형성되어 있다. 편평 튜브(4)는 길이 방향인 압출 성형 방향을 수평으로 하는 형태로 배치되므로, 냉매 통로(5)의 냉매 유통 방향도 수평으로 된다. 냉매 통로(4)는 단면 형상 및 단면 면적이 동등한 것이 도 2의 좌우 방향으로 복수개 배열된다. 그 때문에 편평 튜브(4)의 수직 단면은 하모니카 형상을 나타내고 있다. 각 냉매 통로(5)는 헤더 파이프(2, 3)의 내부에 연통한다.The
편평 튜브(4)의 편평면에는 핀(6)이 설치된다. 핀(6)으로서, 여기에서는 코러게이트 핀을 사용하고 있지만, 플레이트 핀이어도 상관없다. 상하로 배열되는 핀(6) 중, 최상단의 것과 최하단의 것의 외측에는 사이드 플레이트(7)가 배치된다.A pin (6) is provided on the flat surface of the flat tube (4). As the
헤더 파이프(2, 3), 편평 튜브(4), 핀(6) 및 사이드 플레이트(7)는 모두 알루미늄 등 열전도가 좋은 금속을 포함하고, 편평 튜브(4)는 헤더 파이프(2, 3)에 대하여, 핀(6)은 편평 튜브(4)에 대하여, 사이드 플레이트(7)는 핀(6)에 대하여, 각각 브레이징 또는 용착으로 고정된다.The
헤더 파이프(2)의 내부는, 2매의 구획판 P1, P2에 의해 3개의 구획 S1, S2, S3으로 구획되어 있다. 구획판 P1, P2는 복수개의 편평 튜브(4)를 3개의 편평 튜브 그룹으로 구분한다. 구획 S1, S2, S3에는 각각 복수개씩의 편평 튜브(4)가 접속된다.The inside of the
헤더 파이프(3)의 내부는, 1매의 구획판 P3에 의해 2개의 구획 S4, S5로 구획되어 있다. 구획판 P3은 복수개의 편평 튜브(4)를 2개의 편평 튜브 그룹으로 구분한다. 구획 S4, S5에는 각각 복수개씩의 편평 튜브(4)가 접속된다.The inside of the
구획 S1에는 냉매 출입 파이프(8)가 접속된다. 구획 S3에는 냉매 출입 파이프(9)가 접속된다.A refrigerant inlet /
열교환기(1)의 기능은 다음과 같다. 열교환기(1)가 응축기로서 사용될 때, 냉매는 냉매 출입 파이프(8)를 통해서 구획 S1에 공급된다. 구획 S1에 들어간 냉매는 구획 S1과 구획 S4를 연결하는 복수개의 편평 튜브(4)를 통해서 구획 S4를 향한다. 이 복수개의 편평 튜브(4)를 포함하는 편평 튜브 그룹이 냉매 패스 A를 구성한다. 냉매 패스 A는 블록 화살표로 상징되어 있다. 그 이외의 냉매 패스도 블록 화살표로 상징시킨다.The function of the
구획 S4에 들어간 냉매는 거기에서 턴하여, 구획 S4와 구획 S2를 연결하는 복수개의 편평 튜브(4)를 통해서 구획 S2를 향한다. 이 복수개의 편평 튜브(4)를 포함하는 편평 튜브 그룹이 냉매 패스 B를 구성한다.The refrigerant entering the zone S4 turns there, and is directed to the zone S2 through the plurality of
구획 S2에 들어간 냉매는 거기에서 턴하여, 구획 S2와 구획 S5를 연결하는 복수개의 편평 튜브(4)를 통해서 구획 S5를 향한다. 이 복수개의 편평 튜브(4)를 포함하는 편평 튜브 그룹이 냉매 패스 C를 구성한다.The refrigerant entering the zone S2 turns there, and is directed to the zone S5 through the plurality of
구획 S5에 들어간 냉매는 거기에서 턴하여, 구획 S5와 구획 S3을 연결하는 복수개의 편평 튜브(4)를 통해서 구획 S3을 향한다. 이 복수개의 편평 튜브(4)를 포함하는 편평 튜브 그룹이 냉매 패스 D를 구성한다. 구획 S3에 들어간 냉매는 냉매 출입 파이프(9)로부터 유출된다.The refrigerant entering the zone S5 turns there, and is directed to the zone S3 through the plurality of
본 명세서에서는, 냉매 출입 파이프(8 혹은 9)로부터 최초의 반환부까지 또는 반환부와 그 다음 반환부 사이의 구간을 「1턴」이라 칭한다. 냉매 패스 A, B, C, D는 모두 1턴의 냉매 패스가 된다.In this specification, the section from the
열교환기(1)가 증발기로서 사용될 때는, 냉매는 냉매 출입 파이프(9)를 통해서 구획 S3에 공급된다. 그 이후의 냉매의 흐름은, 열교환기(1)가 응축기로서 사용될 때의 냉매 패스를 반대로 더듬어간다. 즉 냉매 패스 D→냉매 패스 C→냉매 패스 B→냉매 패스 A의 루트로 냉매는 구획 S1에 들어가, 냉매 출입 파이프(8)로부터 유출된다.When the heat exchanger (1) is used as an evaporator, the refrigerant is supplied to the compartment (S3) through the refrigerant inlet / outlet pipe (9). The subsequent flow of refrigerant reverses the refrigerant path when the
평행류형 열교환기에 있어서는, 성능을 높이기 위해서, 설계에 다양한 고안이 강구된다. 그 예를 특허문헌 1 내지 3에서 볼 수 있다.In the parallel-flow type heat exchanger, various designs are designed in order to improve the performance. Examples thereof can be seen in
특허문헌 1에 기재된 평행류형 열교환기에서는, 2개의 헤더 파이프를 연결하는 복수개의 편평 튜브의 내부에, 유체 직경이 0.015인치(약 0.38밀리미터) 내지 0.07인치(약 1.78밀리미터)의 범위의 냉매 통로가 복수개 평행하게 형성된다. 그 냉매 통로의 단면의 윤곽은, 회합하는 2 이상의 비교적 직선 형상의 부분과 그들을 회합하는 개소에 생기는 적어도 하나의 요입부를 갖게 되어 있다. 그리고 이 구성에 의해, 편평 튜브에 의해 막히는 공기측의 전방면 면적이 작아, 공기측 압력 강하를 증대시키지 않고, 공기측 열전달 표면을 증대 가능하게 하고 있다.In the parallel flow type heat exchanger described in
특허문헌 2에 기재된 평행류형 열교환기에서는, 편평 튜브 내의 냉매 통로의 높이를 0.35밀리미터 내지 0.8밀리미터로 설정하고 있다. 이에 의해, 통풍 저항에 의한 방열성 저하분과 관 압력 손실에 의한 방열 성능 저하분의 합을 작게 하여, 방열 성능을 높이게 되어 있다.In the parallel flow type heat exchanger described in
특허문헌 3에 기재된 평행류형 열교환기에서는, 냉매의 입구측의 헤더 파이프의 저항 파라미터 α에 대한 편평 튜브의 저항 파라미터 β의 비인 분류 파라미터 γ를 0.5 이상으로 하고 있다. 이에 의해, 헤더 파이프의 냉매 입구의 가장 압력이 높은 부분에 접속되어 있는 편평 튜브에 냉매가 집중적으로 흐르는 것을 저해하여, 각 편평 튜브에 가해지는 압력을 균일하게 하여 양호한 분류 상태를 얻어, 양호한 열교환 성능이 발휘되도록 하고 있다.In the parallel-flow type heat exchanger described in
평행류형 열교환기를 증발기로서 사용하는 경우에, 냉매 패스를 흐르는 냉매를 생각하였을 때, 어떤 편평 튜브에는 액체의 냉매가 많이 흐르고, 다른 편평 튜브에는 기체의 냉매가 많이 흐른다는, 「편류」의 상태가 발생하지 않는 것이 바람직하다. 본 발명은, 냉매 패스를 구성하는 편평 튜브의 개수에 관하여, 편류를 발생시키지 않는다는 관점에서 최적 설계를 실시한 사이드 플로우 방식의 평행류형 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다. 특히, 기체의 냉매의 비율이 많은 냉매 패스의 편평 튜브 개수를 최적화하는 것을 목적으로 한다.In the case of using a parallel flow type heat exchanger as an evaporator, when a refrigerant flowing through a refrigerant path is considered, a state of "drifting" that a large amount of liquid refrigerant flows into some flat tubes and a large amount of refrigerant flows through the other flat tubes It is preferable not to occur. It is an object of the present invention to provide a parallel flow type heat exchanger of a side flow type in which an optimum design is implemented from the viewpoint of preventing the occurrence of drift with respect to the number of flat tubes constituting a refrigerant path. In particular, the present invention aims to optimize the number of flat tubes of a refrigerant path with a large ratio of gas refrigerant.
본 발명에 따른 평행류형 열교환기는, 2개의 수직 방향 헤더 파이프와, 상기 헤더 파이프끼리를 연결하는 복수개의 수평 방향 편평 튜브를 구비한다. 상기 복수개의 수평 방향 편평 튜브는 또한 그 중에서 복수개씩 그룹화되고, 각 그룹이 상기 2개의 수직 헤더 파이프의 한쪽으로부터 다른 쪽으로 냉매를 흘리는 1턴의 냉매 패스를 구성한다. 상기 1턴의 냉매 패스를 구성하는 상기 편평 튜브의 개수의 상한은, 이하의 수학식 A에 의해 얻어진 수치 ±2에 의해 정해진다.The parallel flow type heat exchanger according to the present invention includes two vertical direction header pipes and a plurality of horizontal direction flat tubes connecting the header pipes. The plurality of horizontal flat tubes are further grouped into a plurality of groups, each of which constitutes one turn of a refrigerant path through which refrigerant flows from one of the two vertical header pipes to the other. The upper limit of the number of the flat tubes constituting the one-turn refrigerant path is determined by the numerical value ± 2 obtained by the following equation (A).
당해 평행류형 열교환기를 공기 조화기의 실외기에 사용하는 경우는,When the parallel-flow type heat exchanger is used in an outdoor unit of an air conditioner,
당해 평행류형 열교환기를 공기 조화기의 실내기에 사용하는 경우는,When the parallel-flow type heat exchanger is used in an indoor unit of an air conditioner,
단 n은 1턴의 냉매 패스를 구성하는 편평 튜브의 개수, Q는 정격 능력이며 W를 단위로 하는 것이다. Q는 실외기의 경우에는 난방 정격 능력, 실내기의 경우에는 냉방 정격 능력을 사용한다.Where n is the number of flat tubes constituting one turn of the refrigerant path, Q is the rated capacity and W is the unit. Q uses the heating rating capability in the case of an outdoor unit, and the cooling capability in the case of an indoor unit.
상기 구성의 평행류형 열교환기가 공기 조화기의 실외기에 사용되는 경우, 상기 1턴의 냉매 패스를 구성하는 상기 편평 튜브의 개수의 하한은, 이하의 수학식 B에 의해 정해지는 것이 바람직하다.When the parallel flow type heat exchanger having the above configuration is used in the outdoor unit of the air conditioner, it is preferable that the lower limit of the number of the flat tubes constituting the one-turn refrigerant path is determined by the following expression (B).
단 α=0.0161, β=8.86, d는 수력 직경이며 m을 단위로 하는 것, A'는 하나의 편평 튜브의 냉매 통로의 단면적이며, ㎡를 단위로 하는 것이다.Where α = 0.0161, β = 8.86, d is the hydraulic diameter and m is the unit, A 'is the cross-sectional area of the refrigerant passage of one flat tube, and m2 is the unit.
상기 구성의 평행류형 열교환기가 공기 조화기의 실내기에 사용되는 경우, 상기 1턴의 냉매 패스를 구성하는 상기 편평 튜브의 개수의 하한은, 이하의 수학식 B에 의해 정해지는 것이 바람직하다.When the parallel-flow heat exchanger of the above configuration is used in the indoor unit of the air conditioner, it is preferable that the lower limit of the number of the flat tubes constituting the one-turn refrigerant pass is determined by the following expression (B).
단 α=0.0228, β=6.62, d는 수력 직경이며 m을 단위로 하는 것, A'는 하나의 편평 튜브의 냉매 통로의 단면적이며, ㎡를 단위로 하는 것이다.Where α = 0.0228, β = 6.62, d is the hydraulic diameter and m is the unit, A 'is the cross-sectional area of the refrigerant passage of one flat tube, and m2 is the unit.
또한, 상기 구성의 평행류형 열교환기를 실외기 또는 실내기에 탑재한 공기 조화기가 본 발명으로 된다.Further, the present invention is an air conditioner in which the above-described parallel-flow type heat exchanger is installed in an outdoor unit or an indoor unit.
본 발명에 의하면, 냉매의 순환량에 따라서, 편류를 발생시키지 않는 사이드 플로우 방식의 평행류형 열교환기를 얻을 수 있다.According to the present invention, it is possible to obtain a side flow type parallel-flow heat exchanger that does not cause drift, depending on the amount of circulation of the refrigerant.
도 1은 사이드 플로우 방식의 평행류형 열교환기의 개략 구성도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따른 단면도이다.
도 3은 편평 튜브의 시험품의 사양의 표이다.
도 4는 냉매 순환량과 편류를 발생시키지 않는 편평 튜브 개수의 관계를 나타내는 표이다.
도 5는 냉매 순환량과 편평 튜브 개수의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6은 냉방 능력과 냉매 순환량의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7은 난방 능력과 냉매 순환량의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8은 공기 조화기 실외기에 관한 편평 튜브 개수 최적 범위의 그래프이다.
도 9는 공기 조화기 실내기에 관한 편평 튜브 개수 최적 범위의 그래프이다.
도 10은 냉매 순환량과 석션 압력의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 11은 냉매 순환량과 편평 튜브 개수의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 12는 실외기용 열교환기에 있어서의 편평 튜브의 개수와 난방 정격 능력의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 13은 실내기용 열교환기에 있어서의 편평 튜브의 개수와 냉방 정격 능력의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 14는 본 발명에 따른 평행류형 열교환기를 탑재한 공기 조화기의 개략 구성도로, 난방 운전 시의 상태를 나타내는 것이다.
도 15는 본 발명에 따른 평행류형 열교환기를 탑재한 공기 조화기의 개략 구성도로, 냉방 운전 시의 상태를 나타내는 것이다.1 is a schematic configuration diagram of a parallel flow type heat exchanger of a side flow type.
2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in Fig.
3 is a table of specifications of the test sample of the flat tube.
Fig. 4 is a table showing the relationship between the refrigerant circulation amount and the number of flat tubes which do not cause drift. Fig.
5 is a graph showing the relationship between the refrigerant circulation amount and the number of flat tubes.
6 is a graph showing the relationship between the cooling capacity and the refrigerant circulation amount.
7 is a graph showing the relationship between the heating capacity and the refrigerant circulation amount.
8 is a graph of the optimum number of flat tubes pertaining to the outdoor unit of the air conditioner.
Fig. 9 is a graph of the optimal number of flat tubes pertaining to the indoor unit of the air conditioner.
10 is a graph showing the relationship between the refrigerant circulation amount and the suction pressure.
11 is a graph showing the relationship between the refrigerant circulation amount and the number of flat tubes.
12 is a graph showing the relationship between the number of flat tubes in the outdoor unit heat exchanger and the heating rating capability.
13 is a graph showing the relationship between the number of flat tubes in the indoor heat exchanger and the cooling rating capability.
Fig. 14 is a schematic configuration of an air conditioner equipped with a parallel-type heat exchanger according to the present invention, showing a state at the time of heating operation.
Fig. 15 is a schematic configuration of an air conditioner equipped with a parallel-type heat exchanger according to the present invention, showing a state during cooling operation.
도 1에 기재된 사이드 플로우 방식의 평행류형 열교환기(1)이며, 냉매 패스를 구성하는 편평 튜브(4)의 개수를 이하에 설명하는 방법에 의해 설정한 것이 본 발명에 따른 평행류형 열교환기인 것으로 한다. 단, 냉매 패스의 수는 4개로 한정되지 않는다. 그보다 많아도 되고, 그보다 적어도 된다.The parallel flow
먼저, 1턴의 냉매 패스를 구성하는 편평 튜브(4)의 개수의 상한을 구한다. 상한값은 다음의 수학식 A로부터 구해진다.First, the upper limit of the number of the
당해 평행류형 열교환기를 공기 조화기의 실외기에 사용하는 경우는,When the parallel-flow type heat exchanger is used in an outdoor unit of an air conditioner,
당해 평행류형 열교환기를 공기 조화기의 실내기에 사용하는 경우는,When the parallel-flow type heat exchanger is used in an indoor unit of an air conditioner,
단 n은 1턴의 냉매 패스를 구성하는 편평 튜브의 개수, Q는 정격 능력이며 W를 단위로 하는 것이다.Where n is the number of flat tubes constituting one turn of the refrigerant path, Q is the rated capacity and W is the unit.
수학식 A는 시험으로부터 도출되었다. 도 3의 표에는 시험에서 검토한 편평 튜브의 사양이 나타나 있다. 시험품 a는 폭 16.2㎜, 두께 1.9㎜, 냉매 통로 단면적 13㎟이다. 시험품 b는 폭 13.9㎜, 두께 1.9㎜, 냉매 통로 단면적 11㎟이다. 시험품 c는 폭 16.2㎜, 두께 1.6㎜, 냉매 통로 단면적 11㎟이다. 시험품 d는 폭 19.2㎜, 두께 1.9㎜, 냉매 통로 단면적 14㎟이다.Equation A was derived from the test. The table of Fig. 3 shows the specifications of the flat tubes examined in the test. The specimen a has a width of 16.2 mm, a thickness of 1.9 mm, and a refrigerant passage sectional area of 13
시험은 다음과 같이 하여 행해졌다. 다양한 개수의 편평 튜브에 냉매를 순환시켜, 편류가 발생하였는지 여부를 서모그래피로 육안에 의해 확인한다. 도 3에 도시한 4종류의 시험품을 사용하고, 각 시험품당 순환량을 변화시켜 냉매를 순환시켰다. 그 냉매 순환량에 있어서, 편류가 보이지 않은(이 상태를 본 명세서에서는 「무편류」라 칭하는 경우가 있음) 편평 튜브의 최대 개수를 정리한 것이 도 4의 표이다.The test was carried out as follows. The refrigerant is circulated in various numbers of flat tubes and whether or not drift has occurred is visually confirmed by thermography. The four kinds of the specimens shown in Fig. 3 were used, and the circulation amount was varied for each of the specimens to circulate the refrigerant. Fig. 4 is a table summarizing the maximum number of flat tubes in which no drift is observed (this condition may be referred to as " unspecified " in this specification) in the refrigerant circulation amount.
도 4의 표에 있어서, 시험 1에서는 시험품 a를 사용하였다. 냉매 순환량이 27.3㎏/h일 때의 무편류 최대 개수는 8이었다. 냉매 순환량이 42.5㎏/h일 때의 무편류 최대 개수는 9이었다. 냉매 순환량이 64.3㎏/h일 때의 무편류 최대 개수는 10이었다. 냉매 순환량이 63.2㎏/h일 때의 무편류 최대 개수는 10이었다.In the table of Fig. 4,
시험 2에서는 시험품 b를 사용하였다. 냉매 순환량이 20.9㎏/h일 때의 무편류 최대 개수는 9이었다. 냉매 순환량이 22.1㎏/h일 때의 무편류 최대 개수는 8이었다.In
시험 3에서는 시험품 c를 사용하였다. 냉매 순환량이 59.2㎏/h일 때의 무편류 최대 개수는 10이었다. 냉매 순환량이 48.8㎏/h일 때의 무편류 최대 개수는 9이었다. 냉매 순환량이 26.4㎏/h일 때의 무편류 최대 개수는 8이었다.In
시험 4에서는 시험품 b를 사용하였다. 냉매 순환량이 54.8㎏/h일 때의 무편류 최대 개수는 8이었다. 냉매 순환량이 89.2㎏/h일 때의 무편류 최대 개수는 8이었다.In
시험 5에서는 시험품 d를 사용하였다. 냉매 순환량이 26.6㎏/h일 때의 무편류 최대 개수는 6이었다. 냉매 순환량이 44.3㎏/h일 때의 무편류 최대 개수는 9이었다. 냉매 순환량이 67.3㎏/h일 때의 무편류 최대 개수는 9이었다.In
도 4의 시험 결과를 플롯하니 도 5의 그래프로 되었다. 근사 직선을 긋고, 직선 근사의 근사식으로부터,The results of the test of FIG. 4 were plotted, and the graph of FIG. 5 was obtained. By drawing an approximate straight line, from an approximate expression of linear approximation,
±2개로 된다.± 2.
냉매 순환량 m(㎏/h)은, 일반적으로 제품의 정격 능력에 비례하는 값으로서 설정된다. 냉매 순환량과 능력의 관계를 도 6 및 도 7에 도시한다.The refrigerant circulation amount m (kg / h) is generally set as a value proportional to the rated capacity of the product. The relationship between the refrigerant circulation amount and the capability is shown in Figs. 6 and 7. Fig.
난방 정격 능력 Q(단위는 W)를 사용하여 수학식으로 나타내면,If the heating rating capability Q (unit: W) is used to express in a mathematical expression,
로 나타낼 수 있다. .
냉방 정격 능력 Q(단위는 W)를 사용하여 수학식으로 나타내면,If expressed in a mathematical expression using a cooling cooling capacity Q (unit: W)
로 나타낼 수 있다..
정격 능력과 냉매 순환량의 관계는 제품에 따라 다소 변동된다. 또한, 냉매 순환량은 하기의 계산식으로부터 간이적으로 산출한 것이다.The relationship between the rated capacity and the refrigerant circulation varies somewhat depending on the product. The refrigerant circulation amount is calculated from the following equation.
냉매 순환량 m=압축기 회전수×석션 압력 밀도×압축기 용적 Circulation amount of refrigerant m = number of revolutions of compressor x suction pressure density x compressor volume
평행류형 열교환기는, 공기 조화기의 실외기용 열교환기로서 사용되는 경우에는 난방 운전 시에 증발기로 되고, 공기 조화기의 실내기용 열교환기로서 사용되는 경우에는 냉방 운전 시에 증발기로 된다.When used as a heat exchanger for an outdoor unit of an air conditioner, a parallel flow type heat exchanger serves as an evaporator during heating operation, and when used as an indoor heat exchanger of an air conditioner, serves as an evaporator during cooling operation.
그 때문에, 도 8에 도시한 바와 같이, 평행류형 열교환기를 실외기용 열교환기로서 사용하는 경우에는, 상기 수학식 (a)와 (b)로부터, 1턴의 냉매 패스를 구성하는 편평 튜브의 개수의 상한은,Therefore, when the parallel flow type heat exchanger is used as a heat exchanger for an outdoor unit, as shown in FIG. 8, it can be understood from the above equations (a) and (b) that the number of flat tubes constituting one- The upper limit,
으로 된다..
도 9에 도시한 바와 같이, 평행류형 열교환기를 실내기용 열교환기로서 사용하는 경우에는, 상기 수학식 (a)와 (c)로부터, 1턴의 냉매 패스를 구성하는 편평 튜브의 개수의 상한은,9, when the parallel-type heat exchanger is used as a heat exchanger for an indoor unit, the upper limit of the number of flat tubes constituting the refrigerant path for one turn from the above equations (a) and (c)
±2개로 함으로써, 편류를 억제하는 것이 가능해진다.By setting the number to be +/- 2, it is possible to suppress the drift.
계속해서, 각 냉매 패스를 구성하는 편평 튜브(4)의 개수의 하한을 구한다. 열교환기의 출구 온도가, Subsequently, the lower limit of the number of the
로 되면, 도 10에 도시한 바와 같이 크게 석션 압력이 저하된다. 즉, 냉매 순환량에 대하여 석션 압력이 급격하게 감소된다. 이것은 출구 온도가 0℃를 하회한 것에 의한 결상에 기인한다., The suction pressure is largely lowered as shown in Fig. That is, the suction pressure is drastically reduced with respect to the refrigerant circulation amount. This is due to the phase-out caused by the outlet temperature being below 0 캜.
압력 손실 ΔP에 의한 온도 저하를 TDp라 하면,If the temperature drop due to the pressure loss? P is T Dp ,
로 된다. TRin은 냉매의 입구 증발 온도이다. 압력 손실 ΔP의 단위는 Pa이다.. T Rin is the inlet evaporation temperature of the refrigerant. The unit of pressure loss? P is Pa.
즉,In other words,
으로 된다. PRin은 입구 증발 압력, Plim은 0℃일 때의 냉매의 포화 압력이다.. P Rin is the inlet evaporation pressure, and P lim is the saturation pressure of the refrigerant at 0 ° C.
여기서, here,
로 된다. λ는 편평 튜브(4)의 내벽과 냉매 사이의 마찰 계수이다. L은 관로 길이이며 m를 단위로 하는 것이다. d는 수력 직경이며 m를 단위로 하는 것이다. ρ는 냉매 밀도이며 ㎏/㎥를 단위로 하는 것이다. u는 냉매의 유속이며 m/s를 단위로 하는 것이다.. is a friction coefficient between the inner wall of the
유속 u는 다음 식으로부터 구해진다.The flow velocity u is obtained from the following equation.
M은 냉매 순환량이며 ㎏/s를 단위로 하는 것이다. A는 1턴의 냉매 패스를 구성하는 복수개의 편평 튜브(4)의 냉매 통로 단면적의 합계이며 ㎡를 단위로 하는 것이다.M is the refrigerant circulation amount and is in units of kg / s. A is the total cross-sectional area of the refrigerant passages of the plurality of
따라서, therefore,
으로 된다..
여기서, 하나의 편평 튜브(4)의 냉매 통로 단면적을 A'라 하면,Here, when the sectional area of the refrigerant passage of one
로 된다. n은 1턴의 냉매 패스를 구성하는 편평 튜브(4)의 개수이다.. and n is the number of the
여기서, here,
으로부터From
으로 된다..
여기서,here,
으로 된다..
상기 식으로부터From the above equation
로 된다..
M의 단위 차이인 냉매 순환량 m(㎏/h)은, 일반적으로 제품의 정격 능력에 비례하는 값으로서 설정된다. 따라서,The refrigerant circulation amount m (kg / h), which is the unit difference of M, is generally set as a value proportional to the rated capacity of the product. therefore,
로 나타낼 수 있다..
냉매 순환량과 능력의 관계를 도 6 및 도 7에 도시한다. 난방 정격 능력 Q(단위는 W)를 사용하여 수학식으로 나타내면The relationship between the refrigerant circulation amount and the capability is shown in Figs. 6 and 7. Fig. The heating rating capacity Q (unit: W)
으로 나타낼 수 있다. 즉, α=0.0161, β=8.86이다.. That is,? = 0.0161 and? = 8.86.
또한, 냉방 정격 능력 Q(단위는 W)를 사용하여 수학식으로 나타내면Further, when expressed in a mathematical expression using the cooling cooling capacity Q (unit: W)
로 나타낼 수 있다. 즉, α=0.0228, β=6.62이다.. That is,? = 0.0228 and? = 6.62.
실외기용 열교환기의 경우에는 난방 정격 능력을 사용하고, 실내기용 열교환기의 경우에는 냉방 정격 능력을 사용하면 된다.The outdoor heat exchanger uses the heating rating capability, and the indoor heat exchanger uses the cooling rating power.
정격 능력과 냉매 순환량의 관계는 제품에 따라 다소 변동된다. 또한, 냉매 순환량은 하기의 계산식으로부터 간이적으로 산출한 것이다.The relationship between the rated capacity and the refrigerant circulation varies somewhat depending on the product. The refrigerant circulation amount is calculated from the following equation.
냉매 순환량 m= 압축기 회전수×석션 압력 밀도×압축기 용적Circulation amount of refrigerant m = number of revolutions of compressor x suction pressure density x compressor volume
또한, 압력 손실은 200㎪ 이하로 억제하는 것이 통상이다. 따라서,The pressure loss is usually suppressed to 200 kPa or less. therefore,
마찰 계수 λ는, 냉매 순환량, 냉매 압력, 편평 튜브의 형상 등에 의해 변화된다. 일반적으로 가정용 공기 조화기에서는 0.5 내지 0.05 정도이다. 또한, 밀도 ρ는 냉매의 압력이나 건조도에 따라 변화하지만, 기체의 냉매의 경우, 일반적으로 20 내지 70㎏/㎥이다.The coefficient of friction lambda varies depending on the refrigerant circulation amount, the refrigerant pressure, the shape of the flattened tube, and the like. Generally, it is about 0.5 to 0.05 in the domestic air conditioner. The density rho varies depending on the pressure and the degree of drying of the refrigerant, but in the case of gas refrigerant, it is generally 20 to 70 kg / m3.
상기로부터 M을 m로 단위 변환을 행하면From the above, when unit conversion from M to m is performed
은, silver,
수학식 A에 의한 상한 개수의 계산 결과를 하한 개수가 상회하는 경우에는, 입구 또는 열교환기의 도중에서 분기시키는 것이 바람직하다.If the calculation result of the upper limit number by the formula (A) exceeds the lower limit number, it is preferable to branch off at the inlet or in the middle of the heat exchanger.
여기서, 압력 손실은 낮은 쪽이 바람직하기 때문에, 은 최저값, 즉 1.4×10-16을 사용하는 것이 바람직하다. Here, since it is preferable that the pressure loss is low, Is preferably the lowest value, that is, 1.4 x 10 < -16 & gt ;.
따라서, therefore,
이상으로부터, 수학식 B에 의해, 1턴의 냉매 패스를 구성하는 편평 튜브(4)의 개수의 하한을 구할 수 있다.From the above, it is possible to obtain the lower limit of the number of the
도 12, 도 13에는 수학식 B에 의한 계산 결과의 일례를 그래프화한 것이 도시되어 있다.12 and 13 are graphs showing an example of the calculation result by the expression (B).
도 12는 실외기용 열교환기에 있어서의 편평 튜브의 개수와 난방 정격 능력의 관계를 도시한다. 도 13은 실내기용 열교환기에 있어서의 편평 튜브의 개수와 냉방 정격 능력의 관계를 도시한다. 이들 그래프는, 1턴의 냉매 패스를 구성하는 편평 튜브(4)의 개수를 정격 능력에 따라서 최적화하고, 그 중에서 하한으로 되는 값을 나타내는 것이다.12 shows the relationship between the number of flat tubes in the outdoor unit heat exchanger and the heating rating capability. 13 shows the relationship between the number of flat tubes in the indoor heat exchanger and the cooling rating capability. In these graphs, the number of the
평행류형 열교환기(1)는 세퍼레이트형 공기 조화기에 탑재할 수 있다. 세퍼레이트형 공기 조화기는 실외기와 실내기에 의해 구성된다. 실외기는 압축기, 사방 밸브, 팽창 밸브, 실외측 열교환기, 실외측 송풍기 등을 포함한다. 실내기는 실내측 열교환기, 실내측 송풍기 등을 포함한다. 실외측 열교환기는, 난방 운전 시에는 증발기로서 기능하고, 냉방 운전 시에는 응축기로서 기능한다. 실내측 열교환기는, 난방 운전 시에는 응축기로서 기능하고, 냉방 운전 시에는 증발기로서 기능한다.The parallel flow type heat exchanger (1) can be mounted on a separate air conditioner. The separate air conditioner is composed of an outdoor unit and an indoor unit. The outdoor unit includes a compressor, a four-way valve, an expansion valve, an outdoor heat exchanger, an outdoor-side blower, and the like. The indoor unit includes an indoor heat exchanger, an indoor fan, and the like. The outdoor heat exchanger functions as an evaporator during heating operation and functions as a condenser during cooling operation. The indoor heat exchanger functions as a condenser at the time of heating operation and functions as an evaporator at the time of cooling operation.
냉동 사이클로서 히트 펌프 사이클을 사용하는 세퍼레이트형 공기 조화기의 기본적 구성을 도 14에 도시한다. 히트 펌프 사이클(101)은, 압축기(102), 사방 밸브(103), 실외측의 열교환기(104), 감압 팽창 장치(105) 및 실내측의 열교환기(106)를 루프 형상으로 접속한 것이다. 압축기(102), 사방 밸브(103), 열교환기(104) 및 감압 팽창 장치(105)는 실외기의 하우징에 수용된다. 열교환기(106)는 실내기의 하우징에 수용된다. 열교환기(104)에는 실외측의 송풍기(107)가 조합된다. 열교환기(106)에는 실내측의 송풍기(108)가 조합된다. 송풍기(107)는 프로펠러 팬을 포함한다. 송풍기(108)는 크로스 플로우 팬을 포함한다.The basic configuration of the separate air conditioner using the heat pump cycle as the refrigeration cycle is shown in Fig. The
본 발명에 따른 평행류형 열교환기(1)는, 실내기의 열교환기(106)의 구성 요소로서 사용할 수 있다. 열교환기(106)는, 3개의 열교환기(106A, 106B, 106C)를 송풍기(108)를 덮는 지붕처럼 조합한 것이다. 열교환기(106A, 106B, 106C) 중 어느 하나를 평행류형 열교환기(1)로 할 수 있다.The parallel-flow heat exchanger (1) according to the present invention can be used as a component of the heat exchanger (106) of the indoor unit. The heat exchanger 106 is a combination of the three
본 발명에 따른 평행류형 열교환기(1)는, 실외기의 열교환기(104)로서 사용할 수도 있다.The parallel-flow
도 14는 난방 운전 시의 상태를 도시한다. 이때는, 압축기(102)로부터 토출된 고온 고압의 냉매는 실내측의 열교환기(106)에 들어가 거기에서 방열하고, 응축한다. 열교환기(106)를 나온 냉매는 감압 팽창 장치(105)로부터 실외측의 열교환기(104)에 들어가 거기에서 팽창하고, 실외 공기로부터 열을 도입한 후, 압축기(102)로 되돌아간다. 실내측의 송풍기(108)에 의해 생성된 기류가 열교환기(106)로부터의 방열을 촉진하고, 실외측의 송풍기(107)에 의해 생성된 기류가 열교환기(104)의 흡열을 촉진한다.Fig. 14 shows a state at the time of heating operation. At this time, the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the
도 15는 냉방 운전 시 혹은 제상 운전 시의 상태를 도시한다. 이때는 사방 밸브(103)가 전환되어 난방 운전 시와 냉매의 흐름이 반대로 된다. 즉, 압축기(102)로부터 토출된 고온 고압의 냉매는 실외측의 열교환기(104)에 들어가 거기에서 방열하고, 응축한다. 열교환기(104)를 나온 냉매는 감압 팽창 장치(105)로부터 실내측의 열교환기(106)에 들어가 거기에서 팽창하고, 실내 공기로부터 열을 도입한 후, 압축기(102)로 되돌아간다. 실외측의 송풍기(107)에 의해 생성된 기류가 열교환기(104)로부터의 방열을 촉진하고, 실내측의 송풍기(108)에 의해 생성된 기류가 열교환기(106)의 흡열을 촉진한다.Fig. 15 shows a state at the time of cooling operation or during defrost operation. At this time, the four-
이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 범위는 이것에 한정되는 것은 아니고, 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경을 가하여 실시할 수 있다.Although the embodiment of the present invention has been described above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various changes can be made without departing from the gist of the invention.
본 발명은 사이드 플로우 방식의 평행류형 열교환기에 널리 이용 가능하다.The present invention is widely applicable to a side flow type parallel-flow heat exchanger.
1 : 열교환기
2, 3 : 헤더 파이프
4 : 편평 튜브
5 : 냉매 통로
6 : 핀
7 : 사이드 플레이트
A, B, C, D : 냉매 패스 1: Heat exchanger
2, 3: header pipe
4: Flat tube
5: Refrigerant passage
6: pin
7: Side plate
A, B, C, D: refrigerant pass
Claims (5)
2개의 수직 방향 헤더 파이프와,
상기 헤더 파이프끼리를 연결하는 복수개의 수평 방향 편평 튜브를 구비하고,
상기 복수개의 수평 방향 편평 튜브는 또한 그 중에서 복수개씩 그룹화되고, 각 그룹이 상기 2개의 수직 헤더 파이프의 한쪽으로부터 다른 쪽으로 냉매를 흘리는 1턴의 냉매 패스를 구성하는 것이며,
상기 냉매는 기체와 액체를 포함한 상태이며,
당해 평행류형 열교환기는 공기 조화기의 실외기에 사용되는 것이고,
상기 1턴의 냉매 패스를 구성하는 상기 편평 튜브의 개수의 상한은, 이하의 수학식 A에 의해 얻어진 수치 ±2에 의해 정해지고,
상기 1턴의 냉매 패스를 구성하는 상기 편평 튜브의 개수의 하한은, 이하의 수학식 B에 의해 정해지는 평행류형 열교환기.
(단 n은 1턴의 냉매 패스를 구성하는 편평 튜브의 개수, Q는 정격 능력이며 W를 단위로 하는 것이고, α=0.0161, β=8.86, L은 관로 길이이며 m을 단위로 하는 것, d는 수력 직경이며 m를 단위로 하는 것, A'는 하나의 편평 튜브의 냉매 통로의 단면적이며, ㎡를 단위로 하는 것)A side flow type parallel-flow heat exchanger,
Two vertical header pipes,
And a plurality of horizontal flat tubes connecting the header pipes,
The plurality of horizontal flat tubes are further grouped into a plurality of groups, each constituting a one-turn refrigerant path through which refrigerant flows from one of the two vertical header pipes to the other,
The refrigerant includes a gas and a liquid,
The parallel-flow type heat exchanger is used in an outdoor unit of an air conditioner,
The upper limit of the number of the flat tubes constituting the one-turn refrigerant path is determined by the numerical value ± 2 obtained by the following expression A,
Wherein the lower limit of the number of the flat tubes constituting the one-turn refrigerant pass is determined by the following expression (B).
(Where n is the number of flat tubes constituting a one-turn refrigerant pass, Q is the rated capacity and W is in units of? = 0.0161,? = 8.86, L is the length of the duct and m is the unit, d Is the hydraulic diameter and m is the unit, A 'is the cross-sectional area of the refrigerant passage of one flat tube, and m2 is the unit)
2개의 수직 방향 헤더 파이프와,
상기 헤더 파이프끼리를 연결하는 복수개의 수평 방향 편평 튜브를 구비하고,
상기 복수개의 수평 방향 편평 튜브는 또한 그 중에서 복수개씩 그룹화되고, 각 그룹이 상기 2개의 수직 헤더 파이프의 한쪽으로부터 다른 쪽으로 냉매를 흘리는 1턴의 냉매 패스를 구성하는 것이며,
상기 냉매는 기체와 액체를 포함한 상태이며,
당해 평행류형 열교환기는 공기 조화기의 실내기에 사용되는 것이며,
상기 1턴의 냉매 패스를 구성하는 상기 편평 튜브의 개수의 상한은, 이하의 수학식 A에 의해 얻어진 수치 ±2에 의해 정해지고,
상기 1턴의 냉매 패스를 구성하는 상기 편평 튜브의 개수의 하한은, 이하의 수학식 B에 의해 정해지는 평행류형 열교환기.
(단 n은 1턴의 냉매 패스를 구성하는 편평 튜브의 개수, Q는 정격 능력이며 W를 단위로 하는 것임, α=0.0228, β=6.62, L은 관로 길이이며 m을 단위로 하는 것, d는 수력 직경이며 m를 단위로 하는 것, A'는 하나의 편평 튜브의 냉매 통로의 단면적이며, ㎡를 단위로 하는 것임)A side flow type parallel-flow heat exchanger,
Two vertical header pipes,
And a plurality of horizontal flat tubes connecting the header pipes,
The plurality of horizontal flat tubes are further grouped into a plurality of groups, each constituting a one-turn refrigerant path through which refrigerant flows from one of the two vertical header pipes to the other,
The refrigerant includes a gas and a liquid,
The parallel flow type heat exchanger is used in an indoor unit of an air conditioner,
The upper limit of the number of the flat tubes constituting the one-turn refrigerant path is determined by the numerical value ± 2 obtained by the following expression A,
Wherein the lower limit of the number of the flat tubes constituting the one-turn refrigerant pass is determined by the following expression (B).
(Where n is the number of flat tubes constituting one turn of the refrigerant path, Q is the rated capacity and W is the unit, α = 0.0228, β = 6.62, L is the channel length and m is the unit, d Is the hydraulic diameter and m is the unit, A 'is the cross-sectional area of the refrigerant passage of one flat tube, and is in units of m2)
당해 공기 조화기의 실외기에, 제1항에 기재된 평행류형 열교환기를 탑재한 공기 조화기.Air conditioner,
An air conditioner in which the parallel flow type heat exchanger according to claim 1 is mounted on an outdoor unit of the air conditioner.
당해 공기 조화기의 실내기에, 제2항에 기재된 평행류형 열교환기를 탑재한 공기 조화기.
Air conditioner,
An air conditioner in which the parallel flow type heat exchanger according to claim 2 is mounted on an indoor unit of the air conditioner.
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