(57)【要約】      （修正有）【課題】  空調装置において蒸発器の入口及び出口間のエンタルピー差を増加させて冷媒流量を向上する。【解決手段】室内熱交換器、室外熱交換器、四方弁及び冷媒を圧縮する圧縮機により形成される冷暖房装置において、圧縮機１０１の入口前に二重管熱交換器１０３を、室内熱交換器１０４と室外熱交換器１０２との間に冷媒流動切り替え装置１０６、１０７を配置して冷暖房動作時に効果的な熱交換を行って、冷暖房運転切り替え時においても、二重管熱交換器１０３の入口及び出口での冷媒流動方向を一定に維持する。【選択図】      図１０
2005083741.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝縮機、蒸発器、圧縮機及び前記圧縮機から排出される冷媒の経路を切り替える切り替え手段を有する空調装置において、
熱交換を行う熱交換手段を前記圧縮機前に配置したことを特徴とする空調装置。
【請求項２】
前記熱交換手段は二重管熱交換器であることを特徴とする請求項１に記載の空調装置。
【請求項３】
凝縮機、蒸発器、圧縮機、冷媒経路を切り替える切り替え手段及び前記圧縮機前に配置された熱交換器を有する空調装置において、
前記凝縮機または前記蒸発器から排出される冷媒の経路を変更して前記熱交換器を経由するようにする別の冷媒経路変更手段を有することを特徴とする空調装置。
【請求項４】
前記冷媒経路変更手段はチェックバルブであることを特徴とする請求項３に記載の空調装置。
【請求項５】
前記チェックバルブは４個の組み合わされたバルブからなることを特徴とする請求項４に記載の空調装置。
【請求項６】
前記冷媒経路変更手段は四方弁であることを特徴とする請求項３に記載の空調装置。
【請求項７】
凝縮機、蒸発器、圧縮機及び前記圧縮機前に配置された熱交換器を有する空調装置において、
前記熱交換器には２個以上の冷媒経路が形成され、前記冷媒経路を流れる冷媒の間の熱伝逹のための手段が一定の面積の面接触を形成することを特徴とする空調装置。
【請求項８】
前記２個以上の冷媒経路は、第１冷媒が流れる第１チューブと、前記第１チューブ外側の第２冷媒が流れる第２チューブと、前記第１または２チューブに結合して第１チューブまたは第２チューブに一定の面積で接触する手段とを備えることを特徴とする請求項７に記載の空調装置。
【請求項９】
前記第１チューブまたは前記第２チューブに一定の面積で部分的に面接触する手段は、前記第１または２チューブ内に長手方向に結合して前記第１チューブまたは第２チューブの内周面と部分的に面接触する扇形状のコアを備えることを特徴とする請求項８に記載の空調装置。
【請求項１０】
前記扇形状のコアはそれぞれの縦辺及び横長辺が逆三角形構造で相互に連結されて扇形状を形成することを特徴とする請求項８に記載の空調装置。
【請求項１１】
前記コアは隣接した縦辺間を連結するために上部の横長辺及び下部の横短辺がジグザグに縦辺と連続的に連結した一体型構造であり、その中心部の横短辺を基準にして終端の横長辺が扇形状に広がることを特徴とする請求項１０に記載の空調装置。
【請求項１２】
前記扇形状のコアが配置される前記第１または２チューブを１個以上に分割して前記扇形状のコアをそれぞれに設置することを特徴とする請求項９に記載の空調装置。
【請求項１３】
前記第１チューブまたは第２チューブに一定の面積で接触する手段は、前記第１または２チューブ内に長手方向に結合して前記第１チューブまたは第２チューブの内周面と部分的に面接触する波形態のコアを備えることを特徴とする請求項８に記載の空調装置。
【請求項１４】
前記波形態のコアにより冷媒の流れに抵抗力と渦流が形成されて熱伝導効率性が増大することを特徴とする請求項１３に記載の空調装置。
【請求項１５】
前記コアの中心部には前記第１チューブまたは前記第２チューブと前記扇形状のコアとの間の面接触を増大させるための拡張管が長手方向に結合されることを特徴とする請求項９に記載の空調装置。
【請求項１６】
前記拡張管の両端には前記コアの両端に掛けられる顎部が突出形成されていることを特徴とする請求項１５に記載の空調装置。
【請求項１７】
２個以上の前記コアが前記第１チューブまたは前記第２チューブ内に配置されることを特徴とする請求項９に記載の空調装置。
【請求項１８】
前記２個以上のコアは前記第１チューブまたは前記第２チューブ内部でジグザグに結合することを特徴とする請求項１７に記載の空調装置。
【請求項１９】
前記第１チューブまたは前記第２チューブに一定の面積で接触する手段は、前記第１または２チューブ内に長手方向に結合して前記第１チューブまたは第２チューブの内周面と一定面積以上で接触するような線接触または面接触する螺旋形状の内部コアを備えることを特徴とする請求項８に記載の空調装置。
【請求項２０】
前記内部コアは、複数個の折り面を備えることを特徴とする請求項１９に記載の空調装置。
【請求項２１】
前記複数の折り面はベンディングまたは折り曲げによって一体に形成されることを特徴とする請求項２０に記載の空調装置。
【請求項２２】
前記複数の折り面を備えるコアにより冷媒の流れに抵抗力と渦流が形成されて熱伝導効率性が増大することを特徴とする請求項２０に記載の空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は冷媒の熱交換及び冷暖房が可能な装置に係り、圧縮機入口側に二重管熱交換器を構成して、凝縮機を有する室外熱交換器と蒸発器を有する室内熱交換器との間に冷媒流動切り替え装置を構成することによって、冷房運転時に凝縮機出口側の中温高圧の液体冷媒と蒸発器出口側の低温低圧の過熱状態の冷媒とを效果的に熱交換させることによって凝縮機出口側の液体冷媒の過熱度を増加させて膨脹装置の冷媒流量特性を向上させ、蒸発器入口側のエンタルピーが小さくなって蒸発器の入口及び出口間のエンタルピー差が大きくなるために冷房能力が増加する装置に関する。
【０００２】
加えて、熱交換器は二重管構造を有して対向流または併行流で熱交換を行う熱交換器のチューブとコアとが一定面積以上で接触するように線接触または面接触するようにして伝熱性能を高めることができる構造に関する。
【背景技術】
【０００３】
一般に、冷房及び暖房の少なくとも一つ以上をもたらす装置、例えば空調装置やヒートポンプなどが室内で使われる場合には、室内温度を外気温度と関係なく希望する適正温度に維持する役割をする。
【０００４】
室内温度が希望する温度に一定に維持されれば、ユーザーは快適感を感じるようになる。
【０００５】
図１は、一般的な冷凍サイクルを示した図面である。
【０００６】
図面に見られるように、低温低圧の気体状態の冷媒を高温高圧の気体状態の冷媒に変化させる圧縮機１と、前記圧縮機１で変化させた高温高圧の気体状態の冷媒を中温高圧の液体状態の冷媒に変化させながら外部に熱を放出する凝縮機２と、前記凝縮機２で変化させた中温高圧の液体状態の冷媒を低温低圧の冷媒に変化させる膨脹機構３と、前記膨脹機構３で変化させた低温低圧の冷媒を気体状態に変換させながら外部の熱を吸収する蒸発器４とから構成されて、各構成要素は冷媒管で連結されている。
【０００７】
前記冷凍サイクル装置は、蒸発器で外部の熱を吸収して凝縮機で外部に熱を放出することを利用して食品を新鮮に保管したり、室内を冷暖房させ室内環境を快適に維持したりする冷蔵庫や空調装置などに活用される。
【０００８】
図２は、一般的な空調装置の冷房サイクルを示した状態図である。
【０００９】
図面に見られるように、室内熱交換器４から圧縮機１に流入した低温低圧の気相（気体）冷媒は圧縮機１の加圧作用を介して高温高圧の気相状態に加圧されると同時に、冷房サイクルが形成されるように切り替えられた四方弁５を介して室外熱交換器２に吐出され、前記室外熱交換器２に吐出された冷媒は前記室外熱交換器２の内部を流動しながら室外ファン７の駆動により室外熱交換器内に吸入された外部空気と熱交換を行って中温高圧の液相状態に相変化を起こす。
【００１０】
このように相変化された冷媒は膨脹バルブ３に吐出されると同時に、前記膨脹バルブ３の内部を流動しながら蒸発作用が容易に行われることができるように低温低圧の液状状態に減圧されて室内熱交換器４に吐出され、前記室内熱交換器４に吐出された冷媒は前記室内熱交換器４の周囲空気と熱交換を行って低温低圧の気相状態に相変化を起こした後に、四方弁５を介して再び圧縮機１に流入する。
【００１１】
このように室内熱交換器４で膨脹バルブ３を介して減圧された冷媒と熱交換された周囲空気は前記冷媒に熱を奪われて冷たい冷気に変化し、前記冷気は室内ファン６を介して室内に吐出されて空調装置の冷房行程が終了する。
【００１２】
図３は、一般的な空調装置の暖房サイクルを示した状態図である。
【００１３】
図面に見られるように、前述した冷房行程と反対のサイクルを形成することによって、室外熱交換器２から圧縮機１に流入した低温低圧の気相冷媒は圧縮機１の加圧作用を介して高温高圧の気相状態に加圧されると同時に、暖房サイクルが形成されるように切り替えられた四方弁５を介して室内熱交換器４に吐出されて室内熱交換器４の周囲空気との熱交換を介して中温高圧の液相状態に相変化を起こした後に膨脹バルブ３に吐出され、この時に高温高圧の気相冷媒と熱交換された周囲空気は前記冷媒熱により熱い空気に変化すると同時に、室内ファン６を介して室内に吐出されて室内の温度を上昇させる。
【００１４】
また、膨脹バルブ３に吐出された冷媒は室外熱交換器２で蒸発作用が円滑に行われるように低温低圧の液相状態に減圧された後に室外熱交換器２に吐出され、前記室外熱交換器２に吐出された冷媒は室外熱交換器内に流入した外部空気との熱交換を介して低温低圧の気相状態に相変化を起こした後に、四方弁５を介して再び圧縮機１に流入する。
【００１５】
図４は、一般的な冷暖房装置を概略的に示した構成図である。
【００１６】
図面に見られるように、冷暖房装置が冷房運転される時には圧縮機１で吐出された冷媒ガスがオイル分離器８でオイルと分離され、このように分離された冷媒ガスは四方弁５を通過して室外熱交換器２に流入した後に、膨脹バルブを経由しながら低温低圧の冷媒状態に変化して室内熱交換器４に流入する。
【００１７】
前記室内熱交換器４で蒸発した冷媒ガスは室内空気と熱交換された後に、四方弁５を介してアキュムレーター９に流入し、前記アキュムレーター９に流入した冷媒ガスは圧縮機１に吸入されながら連続的に循環する。
【００１８】
一方、暖房運転される時には、前記圧縮機１で吐出された冷媒ガスがオイル分離器８を通過しながらオイルと分離され、この冷媒ガスは四方弁５を経由して室内熱交換器４を通過しながら凝縮されて室内空気と熱交換され、次に、冷媒は膨脹バルブを通過しながら低温低圧の冷媒状態に変化し、室外熱交換器２を通過しながら蒸発する。
【００１９】
前記蒸発した冷媒ガスは四方弁５を経由してアキュムレーター９に流入した後に、圧縮機１に吸入されながら循環する。
【００２０】
図５は、一般的な空調装置に二重管熱交換器を適用したことを示す構成図である。
【００２１】
図面に見られるように、室外熱交換器である凝縮機１と膨脹装置との間に二重管熱交換器１０を装着したことが特徴とされる。
【００２２】
圧縮機１で圧縮された冷媒は、室外熱交換器２に流入し、前記室外熱交換器では外側の外部空気と熱交換を行って、前述の二重管熱交換器１０での熱交換を行った後に、膨脹装置３を経由して室内熱交換器である蒸発器４に流入する。
【００２３】
この時に、室内の空気と熱交換を行いながら室内の温度を既に設定された低い温度に維持し、その後、前記二重管熱交換器１０を経由して熱交換を行いながら前記圧縮機１に流入して再循環される。
【００２４】
このような熱交換器は室外熱交換器の過冷度をどのように増加させるのかによって膨脹装置の冷媒流量が変化し、蒸発器の入口及び出口間のエンタルピー差の変化による冷媒流量特性が影響を受けるようになって冷房性能係数ＣＯＰ等のシステムの全体効率が左右されるようになるだけでなく、圧縮機入口の過熱度をどのように増加させるのかによって液体圧縮防止に影響を及ぼし、圧縮機入口側の温度上昇に影響を及ぼして高速運転時の性能を大幅に左右するようになる。
【００２５】
以下、前述の熱交換器に対する関連技術を説明する。
【００２６】
図６は、一般的な液体・気体熱交換器の例示図である。
【００２７】
図６を参照すれば、液体・気体熱交換器２は、内部の第１チューブ１１と外部の第２チューブ１２とが二重管形態で結合され、第１チューブ１１は一方側が蒸発器側１３の出口Ｐ１に連結されて他方側が圧縮機側１４の入口Ｐ２に連結され、低温低圧の気体を流入させ、第２チューブ１２に流れる流体と熱交換させて圧縮機に移送する。
【００２８】
すなわち、第１チューブ１１は蒸発器側出口Ｐ１及び圧縮機側入口Ｐ２に連結された低温低圧の気体が流れる管であり、第２チューブ１２は凝縮機側１５の出口Ｐ３及び膨脹バルブ側１６の入口Ｐ４に連結されて第１チューブ１１を流れる冷媒と対向流（または併行流）として中温高圧の液体が流れることによって、第１チューブ１１に流れる気体を伝熱により中温とする。
【００２９】
図７及び図８は、一般的な液体・気体熱交換器２の一実施形態である。
【００３０】
図７及び図８に示したように、内部の第１チューブ１１を流れる冷媒に熱交換させるために、第１チューブ１１の内部空間１１ａには放射状に形成されたコア１７が挿入される。
【００３１】
前記第１チューブ１１の内部に挿入されるコア１７は、放射形状を有し、すなわち、複数個のピンが中心から一定角度に離隔されて垂直に突出している。
【００３２】
しかしながら、このようなコア１７のピンは第１チューブ１１の内周面に対して線接触しかしないので伝熱性能が低いし、コアを製造するのも難しい。
【００３３】
また第２チューブ１２の内部空間１２ａには中温高圧の液体が流れる。
【００３４】
図９は、一般的な液体・気体熱交換器２の他の実施形態を示した図面である。
【００３５】
図９に示したように、第１チューブ７１と第２チューブ１２との間の管形状は、波状"〜"１８に加工され、第２チューブ１２を流れる流体と第１チューブ１１を流れる冷媒との熱交換の効率をさらに向上させている。図９におけるその他の参照番号は図６の参照番号に対応する。
【００３６】
しかしながら、図９のような方式も伝熱性能が低い問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３７】
本発明の目的は、圧縮機入口前に二重管熱交換器を配置し、室内熱交換器及び室外熱交換器の間に冷媒流動切り替え装置を配置して、室外熱交換器の過冷度を増加させることによって膨脹装置の冷媒流量を増加させ、蒸発器の入口及び出口間のエンタルピー差の増加により冷媒流量を向上可能な構造を提供することである。
【００３８】
また、本発明のもう一つの目的は、圧縮機入口の過熱度を増加させて液体圧縮防止に有利であって、圧縮機入口側の温度上昇を防止することである。
【００３９】
また、本発明のもう一つの目的は、液体・気体熱交換器の内側または外側チューブの内部に前記チューブ内周面との面接触構造を有するコアを結合させるようにした液体・気体熱交換器を提供することである。
【００４０】
また、本発明のもう一つの目的は、チューブを二重管にして対向流または併行流として流体を流し、内側または外側チューブに流れる気体冷媒へ外側または内側チューブに流れる流体から伝熱させると同時に、前記内側または外側チューブに挿入される放射形状または扇形状のコアにより伝熱性能を向上させることができるようにした液体・気体熱交換器を提供することである。
【００４１】
また、本発明のもう一つの目的は、扇形状コアの中心部の拡張管により扇形状を拡張させることによってチューブと密着した状態の面接触が生じるようにして、伝熱性能を向上させることができるようにした液体・気体熱交換器を提供することである。
【００４２】
また、本発明のもう一つの目的は、内側または外側チューブを長手方向に少なくとも一つの領域に分割し、扇形状のコアをジグザグ状に各領域で結合させるようにした液体・気体熱交換器を提供することである。
【００４３】
また、本発明の目的は、折り面を有する螺旋形の内部コアを第１チューブ内に取り付けて、前記第１チューブ内の内部コアの折り面によって発生する渦流によって、前記内部コアの外側空間と前記第１チューブの内周面との間で熱交換が容易に起こるようにして伝熱性能を高めた熱交換器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００４４】
本発明による熱交換器及び冷媒切り替え装置を有する空調装置は、凝縮機、蒸発器、圧縮機及び前記圧縮機で出力される冷媒経路を切り替える切り替え手段を有する空調装置において、熱交換を行う二重管熱交換器が前記圧縮機前に配置される。
【００４５】
また、本発明により、凝縮機、蒸発器、圧縮機、冷媒経路を切り替える切り替え手段及び前記圧縮機前に配置された熱交換器を有する空調装置において、前記凝縮機または蒸発器から排出される冷媒の経路を変更して前記熱交換器を経由するようにする冷媒経路変更手段としてチェックバルブまたは四方弁がさらに配置される。
【００４６】
また、本発明により、凝縮機、蒸発器、圧縮機及び前記圧縮機前に配置された熱交換器を有する空調装置において、前記熱交換器には２個以上の冷媒経路が形成され、前記冷媒経路を流れる冷媒間の熱伝逹のための手段が一定の面積の面接触を形成する。
【００４７】
本発明の一実施形態において、第１冷媒が流れる第１チューブと、前記第１チューブの外側の第２冷媒が流れる第２チューブと、前記第１または２チューブに結合して前記第１チューブまたは第２チューブと一定の面積で面接触する扇形状のコアとが設けられる。
【００４８】
本発明の一実施形態において、前記コアの中心部には第１チューブまたは第２チューブと扇形状のコアとの間の面接触を増大させるための拡張管が長手方向に結合される。
【００４９】
本発明の一実施形態において、第１冷媒が流れる第１チューブと、前記第１チューブ外側の第２冷媒が流れる第２チューブと、前記第１または２チューブに結合して前記第１チューブまたは第２チューブの内周面と一定以上の面積で接触するような線接触または面接触を形成する螺旋形状の内部コアとが設けられる。
【発明の効果】
【００５０】
本発明によれば、室外熱交換器の過冷度を増加させることによって膨脹装置の冷媒流量が増えて、蒸発器の入口及び出口間のエンタルピー差の増加による冷媒流量特性が向上し、システムの全体効率が向上するだけでなく、圧縮機入口の過熱度を増加させて液体圧縮防止に有利となり、圧縮機入口側の温度上昇を防止することによって高速運転に卓越した性能を発揮できる効果がある。
【００５１】
また、本発明の熱交換器は、気体冷媒が流れるチューブ内部に製造が容易な扇形状のコアを結合することによって、チューブ面との面接触を介して液体・気体として流れる冷媒の伝熱性能を向上させることができる効果がある。
【００５２】
また、本発明は、コアをチューブ面と密着させることができるように前記コア中心部に拡張管を挿入して結合することによってコアを拡張させ、また、拡張管によって伝熱性能を向上させる効果がある。
【００５３】
また、本発明は折り面を有する内部コアを用いて渦流発生を促進させて作動流体自体が管壁に頻繁にぶつかるようにして熱伝逹を促進させる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
以下、本発明による熱交換器及び冷媒切り替え手段を有する空調装置の望ましい実施形態に対して添付した図面に基づいて説明する。
【００５５】
図１０は本発明による熱交換器と冷媒切り替え装置としてチェックバルブとを用いた場合の主要構成を示す構成図であって、図１１は図１０において冷媒切り替えのためにチェックバルブの代わりに四方弁を適用した構成を示す構成図であり、図１２は図１０及び図１１においてチェックバルブ及び四方弁が配置されていない熱交換装置の構成を示す構成図である。
【００５６】
これらの図面を参照すれば、室内熱交換器、室外熱交換器、四方弁及び冷媒を圧縮する圧縮機により形成される冷暖房装置において、前記圧縮機１０１の入口前に二重管熱交換器１０３を、及び、前記室内熱交換器１０４と室外熱交換器１０２との間に冷媒流動切り替え装置１０６、１０７を配置して冷暖房動作時に効果的な熱交換を行って、冷暖房運転切り替え時においても、前記二重管熱交換器１０３の入口及び出口での冷媒流動方向を一定に維持する。
【００５７】
図１０の冷暖房装置では、冷媒流動切り替え装置として複数個のバルブを含むチェックバルブ１０６を配置したことが特徴であって、図１１による他の実施形態では冷媒流動切り替え装置としてチェックバルブの代わりに四方弁１０７を配置したことが特徴である。
【００５８】
このように二重管熱交換器１０３及び冷媒流動切り替え装置を備えた冷暖房装置の動作を説明する。
【００５９】
冷房時には、凝縮機出口側の中温高圧の液体冷媒と蒸発器出口側の低温低圧の過熱状態の冷媒を熱交換させることによって凝縮機出口側の液体冷媒の過冷度が増えて、膨脹装置の冷媒流量特性を向上させるようになる。
【００６０】
すなわち、過冷度が大きいほど冷媒流量が増えて、蒸発器入口側のエンタルピーが小さくなって蒸発器の入口及び出口間のエンタルピー差が大きくなり、冷房能力が増加するようになる。
【００６１】
また、暖房時には、凝縮機出口側の中温高圧の液体冷媒と蒸発器出口側の低温低圧の過熱状態の冷媒を熱交換させることによって圧縮機入口側の過熱度が増えて、液体圧縮が発生する可能性が減るようになって圧縮機の運転信頼性が向上するようになる。
【００６２】
すなわち、蒸発器入口側の冷媒と蒸発器出口側の過熱状態の冷媒とを熱交換させることによって圧縮機入口、すなわち、蒸発器出口温度の過熱度を低減して圧縮機の圧縮特性を向上させるようになるが、特に高周波数（Ｈｚ）運転時に圧縮機の入口過熱度を小さくすることによって圧縮機出口温度が過熱されることを防止するようになる。
【００６３】
図１２は、図１０及び図１１においてチェックバルブまたは四方弁が配置されていない構成を示す構成図である。
【００６４】
図面に見られるように、四方弁と圧縮機入口側との間に二重管熱交換器を設置することによって、凝縮機出口側の中温高圧の液体冷媒と蒸発器出口側の低温低圧の過熱状態の冷媒とを熱交換させることによって凝縮機出口側の液体冷媒の過冷度が増えて、膨脹装置の冷媒流量特性を向上させるようになる。
【００６５】
すなわち、過冷度が大きいほど冷媒流量が増えて、蒸発器入口側のエンタルピーが小さくなって蒸発器の入口及び出口間のエンタルピー差である冷房能力が増加するようになる。
【００６６】
しかしながら、図１２の構造は単純な反面、冷房モードとは違って暖房モードにおいては、熱交換効果は殆どない。
【００６７】
図１３は、本発明の一実施形態における液体・気体熱交換器の透視図であって、図１４は本発明の一実施形態における液体・気体熱交換器の分解図であり、図１５は本発明の一実施形態における熱交換器の組み立て途中の図面であり、図１６は本発明の一実施形態における液体・気体熱交換器の断面図であって、図１７、１８、１９及び２０は本発明の他の実施形態における液体・気体熱交換器をそれぞれ示した図面である。
【００６８】
図１３から図１６を参照すれば、入口及び出口１１１、１１０を有して低温低圧の気体冷媒が流れる第１チューブ１０８と、入口及び出口１１３、１１２を有して前記第１チューブ１０８の外側に結合されて第１チューブ１０８を流れる気体冷媒との間の伝熱のために中温高圧の液体冷媒が対向式に流れる第２チューブ１０９と、前記第１チューブ１０８内に収納される扇形状コア１３０と、コア１３０の外側端部が第１チューブ１０８の内周面に密着するように前記コア１３０の中心部に挿入される拡張管１１４とが設けられている。
【００６９】
ここで、前記拡張管１１４は両端の顎部１１９が加工されてコア１３０と一体に結合する。
【００７０】
このように構成された本発明の一実施形態による液体・気体熱交換器に対して添付した図面を参照しながら説明する。
【００７１】
まず、図１３、１４及び図１５を参照すれば、内管である第１チューブ１０８と外管である第２チューブ１０９とを長手方向に二重管形態で結合し、第１チューブ１０８は蒸発器側１１０の出口Ｐ１に連結させて蒸発器から出た低温低圧の気体冷媒を熱交換させた後に連結した圧縮機側１１１の入口Ｐ２へ送る。
【００７２】
この時に、第２チューブ１０９を対向流または併行流で流れる中温高圧の流体から前記第１チューブ１０８内に形成されたコアを介して気体冷媒は伝熱され、第１チューブ１０８の内部の気体温度を上昇させて圧力を増加させる。
【００７３】
このような第１チューブ１０８の伝熱性能を向上させることができるように、第１チューブ１０８の内部空間１１０には伝熱手段が長手方向に部分的に面接触し、前記伝熱手段は一実施形態において扇形状のコア１３０として構成される。
【００７４】
図１４、図１５及び図１６に示したように、前記コア１３０は扇形状であり、それぞれの縦辺及び横長辺１１８、１１７が逆三角形構造で相互に連結されて扇形状を形成する。
【００７５】
すなわち、コア１３０は隣接した縦辺１１８の間を連結するために上部の横長辺１１７及び下部の横短辺１１６がジグザグに縦辺１１８と連続的に連結した一体型構造であり、その中心部の横短辺１１６を基準にして終端の横長辺１１７が扇形状に広がる。
【００７６】
この時、コア終端の横長辺１１７は第１チューブ１０８の内周面と面接触して気体冷媒の伝熱性能を向上させることができる。
【００７７】
またコア１３０は、終端の横長辺１１７が第１チューブ１０８の内周面と密着するために、コア１３０の中心部の横短辺１１６の内側を貫通する拡張管１１４が長手方向に結合される。
【００７８】
図１４から図１６に示したように、拡張管１１４は第１チューブ１０８内部空間１１０に結合する扇形状のコア１３０の中心部に長手方向に挿入されて結合する。
【００７９】
拡張管をコアに挿入する時にはコアの中心部が前記拡張管の挿入により拡張されるようになるので、コア全体が第１チューブ１０８の外側方向に押圧されて横長辺１１７がチューブ内面と密着した状態で面接触するようになる。
【００８０】
このような拡張管１１４は内部が開放されていて、その半径はコア中心部で横短辺１１６が形成する半径よりは大きいことが望ましい。
【００８１】
したがって、第１チューブ１０８において、拡張管１１４、扇形状のコア１３０、及び第１チューブ１０８の内面は、連続的に密着する。
【００８２】
この実施形態において、拡張管１１４は、長手方向に管形状でも、内部が開放されて外側方向にコアの拡張が可能な他の構造でも良い。
【００８３】
前記拡張管１１４の両端には、図１６に示したように、顎部１１９が外方向に突出するように加工されるが、この顎部１１９がコア１３０の横短辺１１６の両端に掛かってコア１３０及び拡張管１１４を共に固定させる。
【００８４】
ここで、拡張管１１４の両端の顎部１１９が突出される構造でコアを結合させる。
【００８５】
他の実施形態では、中心にねじを有する複数の拡張管が顎部に結合可能であり、両端の顎部が拡張管結合後にハンマー等で形成され、または、顎部と横短辺との間の溝への挿入されるように離間された形状に顎部を形成することもできる。
【００８６】
図１７は、本発明の他の実施形態を示した液体・気体熱交換器２００を示したものである。
【００８７】
図１７を参照すれば、第１チューブ１０９を３つの領域ｄ１、ｄ２、ｄ３に分けて各領域の大きさに合うように扇形状のコア１３０、１２０、１２１をそれぞれに嵌め込む。
【００８８】
これは長手方向への単一のコアの挿入が難しい場合に効率的である。
【００８９】
この時に、３個のコア１３０、１２０、１２１は冷媒が流れていく方向に対してジグザグに互い違いに結合することによって、コア縦辺による冷媒との接触面積、すなわち、抵抗を増加させる。
【００９０】
このような３個のコア１３０、１２０、１２１の中心部には一つ以上の拡張管１１４が前述した方法に基づき結合され、扇形状のコア１３０、１２０、１２１を外側へ拡張させて、第１チューブ１０８の内周面との密着した状態で面接触させる。
【００９１】
一実施形態において、第１チューブ１０８内に第１コア１２１、第２コア１２０及び第３コア１３０をジグザグに結合して、内部に単一の拡張管１１４を挿入する。
【００９２】
これにより第１チューブ１２１を通過する気体冷媒は、第２チューブ１２０内の流体、第１コア１３０、第２コア１２０、第３コア１２１及び拡張管１１４により加熱されて圧力が高まる。
【００９３】
他の実施形態において、本発明は、第１チューブ内に少なくとも一つ以上の扇形状のコアを少なくとも一つ以上の管により又は管がない形状で結合させることができるように多様な形状とする構造的な変更が可能である。
【００９４】
図１８は、図１４に示された放射状コアの変形として波形態の放射状に構成したことを示した図面である。
【００９５】
図面に見られるように、第１チューブを流れていく低温低圧の流体は波形態のコアにより抵抗力が増して渦流が形成され、第２チューブの高温高圧の流体との熱伝導効率性が増大する。
【００９６】
図１９は、図１４に示された熱伝逹のために第１チューブに配置されたコア１３０がコア１２３として第２チューブに配置されたことを示した図面であり、前述した内容は第２チューブに配置されたコアにも適用可能である。
【００９７】
図２０は、本発明の他の実施形態による液体・気体熱交換器の構成を概略的に示す断面側面図であって、図２１及び図２２は図２０の液体・気体熱交換器の分解斜視図である。
【００９８】
図面に見られるように、液体・気体熱交換器１０２は内部の第１チューブ１０８と外部の第２チューブ１０９が二重管形態で結合し、前記第２チューブ１０９内の第１チューブ１０８は一方側が蒸発器出口１１０に連結され、他方側が圧縮機入口１１１に連結されて、低温低圧の気体を吸入して第２チューブ１０９に流れる流体と熱交換させて圧縮機に移送する。
【００９９】
ここで、第１チューブ１０８は蒸発器出口及び圧縮機入口に連結されて低温低圧の気体が流れる管であり、前記第１チューブ１０８の外側の第２チューブ１０９は凝縮機出口及び膨脹バルブの入口に連結され、前記第２チューブには第１チューブ１０８を流れる冷媒と対向流または併行流で中温高圧の液体が流れるようにすることによって、第１チューブ１０８を流れる気体は熱伝導によって中温となる。この時に、前記第１チューブ１０８の内周面と一定の面積以上で接触するような線接触または面接触する複数個の折り面を備えた螺旋形状の内部コア１２４によって渦流発生を促進させて作動流体自体が管壁に頻繁にぶつかるようにして熱伝逹を促進させ、熱交換がより活発となる。
【０１００】
この動作を図２１及び図２２を参照して説明する。
【０１０１】
直四角形の板材を複数個の折り面形状を有する螺旋状の形状とするようにベンディングまたは折り曲げによってコア１２４を成形して、これを前記第１チューブ１０８の内周面と一定面積以上が接触するような線接触または面接触するように設置する。前記第１チューブ１０８内部に低温の冷媒が通過すると、前記第１チューブ１０８の内周面と前記螺旋形コア１２４の外側との間で流動する冷媒は前記第２チューブ１０９内の中温の冷媒と熱交換して中温となるが、このように中温になった冷媒は前記螺旋形コア１２４に形成された複数個の折り面にぶつかって渦流を形成するようになり、この渦流によって前記第１チューブ１０８内の低温の冷媒と容易に混合するようになる。
【０１０２】
したがって、前記第１チューブ１０８内の冷媒も短い時間で中温の冷媒に変化するようになる。
【０１０３】
図２３は、本発明によるｐｈ線図を示した図面である。
【０１０４】
図面に見られるように、圧縮冷凍サイクルを行うことによって、圧縮機側Ｂでエンタルピー（ｅｎｔｈａｌｐｙ）が増加するようになり、膨脹バルブ側Ａ及び蒸発器側Ａでエンタルピーが減少するようになることによって、全体的に伝熱性能が大幅に向上することが分かる。
【０１０５】
前述したように、本発明は、熱交換及び冷暖房を效率的に行うために、圧縮機入口側に二重管熱交換器を構成し、凝縮機を含む室外熱交換器と蒸発器を含む室内熱交換器との間に冷媒流動切り替え装置を配置することによって、冷房運転時に凝縮機出口側の中温高圧の液体冷媒と蒸発器出口側の低温低圧の過熱状態の冷媒とを效果的に熱交換させることによって凝縮機出口側の液体冷媒の過熱度を増加させて膨脹装置の冷媒流量特性を向上させ、蒸発器の入口側のエンタルピーが小さくなって蒸発器の入口及び出口間のエンタルピー差を大きくし、冷房能力を増加させる空調装置に関する。
【０１０６】
前述の熱交換器は、二重管構造を有して対向流または併行流で熱交換を行う熱交換器のチューブとコアが一定面積以上で接触するような線接触または面接触するようにして伝熱性能を高めることができる構造である。
【０１０７】
本発明の望ましい実施形態を説明したが、本発明は多様な変化と変更及び均等物を用いることができる。本発明は前述の実施形態を適切に変形しても同一に応用可能であることが明確である。
【０１０８】
したがって前記記載内容は特許請求範囲の限界により本発明の範囲が限られるのでない。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
空調装置及び冷凍サイクルが動作される装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】一般的な冷凍サイクルを示した図面である。
【図２】一般的な空調装置の冷房サイクルを示した状態図である。
【図３】一般的な空調装置の暖房サイクルを示した状態図である。
【図４】一般的な冷暖房装置を概略的に示した構成図である。
【図５】一般的な空調装置に二重管熱交換器を適用した場合を示す構成図である。
【図６】一般的な液体・気体熱交換器の例示図である。
【図７】一般的な一実施形態による液体・気体熱交換器である。
【図８】一般的な一実施形態による液体・気体熱交換器である
【図９】一般的な他の実施形態による液体・気体熱交換器である。
【図１０】本発明による熱交換器と冷媒切り替え装置としてチェックバルブとを用いた主要構成を示す構成図である。
【図１１】図１０において冷媒切り替えのためにチェックバルブの代わりに四方弁を適用した構成を示す構成図である。
【図１２】図１０及び図１１においてチェックバルブ及び四方弁が配置されていない熱交換装置の構成を示す構成図である。
【図１３】本発明の実施形態による液体・気体熱交換器の透視図である。
【図１４】本発明の実施形態による液体・気体熱交換器の分解図である。
【図１５】本発明の実施形態による熱交換器の組み立て途中を示す図である。
【図１６】本発明の実施形態による液体・気体熱交換器の断面図である。
【図１７】本発明の他の実施形態による液体・気体熱交換器を示した図面である。
【図１８】本発明の他の実施形態による液体・気体熱交換器を示した図面である。
【図１９】本発明の他の実施形態による液体・気体熱交換器を示した図面である。
【図２０】本発明の他の実施形態による液体・気体熱交換器を示した図面である。
【図２１】図２０の液体・気体熱交換器の分解斜視図である。
【図２２】図２０の液体・気体熱交換器の分解斜視図である。
【図２３】本発明によるｐｈ線図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１０１    圧縮機
１０２    室外熱交換器
１０３    二重管熱交換器
１０４    室内熱交換器
１０５    四方弁
１０６    チェックバルブ
１０７    四方弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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