KR100441002B1 - 냉매 가열장치를 갖춘 공기조화시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉매 가열장치를 갖춘 공기조화시스템에 관한 것으로, 그 목적은 난방 운전 시 압축기로부터 토출되어 실내측 열교환기로 보내지는 냉매를 가열하기 위한 가열장치를 개선하여 안전하면서도 난방효율을 향상시키고자 하는 것이다.

본 발명에 따른 냉매 가열장치(10)를 갖춘 공기조화시스템에 의하면, 난방 운전 시 가열장치(10)의 냉매배관(23)을 경유하는 냉매가 전기 히터(30)에 의해 가열되며, 이것이 응축기 기능을 수행하는 실내기(B)의 열교환기(6)로 공급됨으로써, 난방사이클 효율이 월등하게 향상되는 작용효과가 있다.

또한, 가열장치(10)가 유닛화되어 발화 등의 위험이 없이 안전하게 작동함은 물론이며, 히터(30)가 냉매배관(23)과 나란하도록 열전도핀(21)에 매설된 히터설치용 파이프(40)에 삽입 배치되기 때문에, 히터(30)의 설치 및 서비스 작업을 용이하게 할 수 있는 작용효과가 있다.

또한, 히터(30)에서 발생된 열이 히터설치용 파이프(40)와 열전도핀(21) 및 냉매배관(23)을 통해 전도되어 냉매가 간접 가열방식으로 가열됨으로써, 냉매 중에 혼입된 윤활유가 탄화되지 않는 작용효과가 있다.

Description

냉매 가열장치를 갖춘 공기조화시스템{Air conditioning system with refrigerant heating apparatus}

본 발명은 히트 펌프 사이클이 적용된 공기조화시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 난방운전 시 압축기로부터 토출되어 실내 열교환기로 공급되는 냉매를 가열하여 난방사이클 효율을 향상시킬 수 있는 냉매 가열장치를 갖춘 공기조화시스템에 관한 것이다.

일반적으로 히트 펌프 사이클(heat pump cycle)이 적용된 공기조화시스템은 여름과 겨울철에 4-Way 밸브를 통해 냉매가 흐르는 방향을 전환시켜 하나의 유닛으로 냉방과 난방 양쪽을 할 수 있도록 설계되어 있다.

이러한 종래 히트 펌프 사이클이 적용된 공기조화시스템은 구동모터를 가동하여 냉매를 고온 고압으로 압축하는 압축기 등이 내장되는 실외기와, 이 실외기와 폐회로로 연계되며 실내에 배치되는 실내기를 구비한다.

실외기의 하우징에는 압축기, 열교환기, 팽창장치 및 4-Way 밸브 등이 내장되며, 실내기의 하우징에는 열교환기와 열교환된 공기를 실내로 강제 송풍시키기 위한 팬 등이 설치된다.

이 때, 실외기의 열교환기와 실내기의 열교환기는 냉방 또는 난방운전에 따라 응축기 또는 증발기 역할을 바꾸어 수행하는데, 이것은 4-Way 밸브의 방향전환에 따라 결정된다. 즉, 냉방 운전 시 실내기의 열교환기는 증발기 기능을, 실외기의 열교환기는 응축기 기능을 수행하게 된다. 반면에, 난방 운전 시 실내기의 열교환기는 응축기 기능을, 실외기의 열교환기는 증발기 기능을 수행하게 된다.

따라서 이러한 히트 펌프 사이클이 적용된 공기조화시스템이 냉방 운전을 하는 경우, 압축기에서 고온 고압으로 압축 토출되는 냉매는 4-Way 밸브를 경유하여 응축기 기능을 수행하는 실외기의 열교환기로 보내지고, 여기에서는 냉매가 지닌 열을 외부로 방출시켜 응축된다. 계속하여 응축된 고압 냉매는 팽창장치를 지나면서 감압되어 적절한 증발압력을 유지된다.

그리고 증발기 기능을 수행하는 실내기의 열교환기에서는 감압된 냉매가 유입되며, 이것이 기화되면서 실내공기와 열교환되어 냉방이 이루어진다. 계속하여 열교환된 냉매는 어큐뮬레이터를 갖춘 압축기로 귀환함으로써, 냉매는 폐회로로 이루어진 히트 펌프 사이클을 지속적으로 순환한다.

반면에, 히트 펌프 사이클이 적용된 공기조화시스템이 난방 운전을 하는 경우, 압축기에서 토출되는 냉매가 4-Way 밸브를 경유하여 응축기 기능을 수행하는 실내기의 열교환기로 보내지고, 여기에서는 냉매가 지닌 열을 실내로 방출시킴으로써 난방이 이루어진다. 계속하여 응축된 냉매는 팽창장치를 지나면서 감압된다. 그리고 증발기 기능을 수행하는 실외기의 열교환기에서는 감압된 냉매가 기화되며, 이것은 다시 냉매관을 통해 압축기 측으로 귀환된다.

이러한 히트 펌프 사이클이 적용된 공기조화시스템에서는 난방 운전 시 실외기에 설치된 압축기를 통해서만 고온고압상태로 된 냉매가 실내 열교환기로 공급되기 때문에, 압축기를 지속적으로 가동시켜도 난방 성능을 높이는데 그 한계가 있다. 특히, 실외온도가 영하로 내려가는 겨울철에 난방운전을 하는 경우, 난방 성능이 급격하게 떨어지는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 종래에는 실내기의 하우징 내부에 별도로 전기히터를 설치하거나, 압축기의 출구측과 실내기의 열교환기를 연결하는 냉매관을 직접 가열하기 위해 실외기의 하우징내에 버너를 설치하기도 하였다.

그러나 실내기의 하우징 내부에 전기히터를 설치한 공기조화시스템의 경우에는 발열체(전기히터)가 실내에서 발열하기 때문에 발화 등의 위험이 있다. 특히, 실내기가 천정 매립형인 경우에는 발화 위험이 아주 높으며, 이의 서비스 작업 또한 복잡한 문제점이 있다.

그리고 실외기에 버너를 설치한 공기조화시스템의 경우에는 전기 외에 별도의 연료(가스 또는 유류)가 필요하며, 아울러 불을 직접 사용함에 따른 안전장치 및 배기가스 배출장치 등이 과다하게 요구되는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 난방 운전 시 압축기에서 실내기의 열교환기로 공급되는 냉매를 가열하는 가열장치를 개선하여 안전하면서도 난방 사이클 효율을 효과적으로 향상시킬 수 있는 냉매 가열장치를 갖춘 공기조화시스템을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 히트 펌프 사이클이 적용된 공기조화시스템을 보인 계통도이다.

도 2는 본 발명에 따른 냉매 가열장치를 보인 분해사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 가열기 구조를 발췌하여 보인 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 가열기의 냉매배관 구조를 발췌하여 보인 것이다.

도 5는 도 3의 Ⅴ - Ⅴ선에 따른 단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

A..실외기 B..실내기

1,6..열교환기 2..압축기

10..가열장치 11..캐비닛

20..가열기 21..열전도핀

23..냉매배관 30..히터

40..히터설치용 파이프

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은;

실외측에 마련된 압축기로부터 토출된 냉매가 난방 운전 시 응축기 기능을 수행하는 실내측 열교환기로 공급되기 이전에 냉매를 가열하는 가열장치를 갖춘 공기조화시스템에 있어서,

가열장치는 내부에 소정의 공간이 형성된 캐비닛과, 캐비닛내에 배치되며입구측이 압축기의 출구단과 연결되며 출구측이 실내측 열교환기의 입구단과 연결되어 냉매가 지나가는 냉매배관과 이를 가열하기 위한 히터를 구비한 가열기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 캐비닛의 내부는 가열기가 배치되는 가열실과, 히터로의 전원공급을 제어하기 위한 전장품이 설치되는 전장실로 구획된 것을 특징으로 한다.

또한, 캐비닛의 가열실에는 외부로의 열전달을 방지하기 위한 단열재가 배치된 것을 특징으로 한다.

또한, 캐비닛에는 냉매배관의 입구측과 출구측을 동시에 캐비닛 외부로 연장되게 배치하기 위한 배관용 개구부가 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 가열기는 냉매배관이 수회 관통하도록 병렬로 배치된 다수의 열전도핀과, 열전도핀들을 길이방향으로 관통하여 배치되며 히터가 삽입 설치되는 다수개의 히터설치용 파이프를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 냉매배관은 복수의 열을 이루도록 배치되며, 히터설치용 파이프들은 냉매배관의 열과 열 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 히터설치용 파이프들은 냉매배관들의 열과 서로 엇갈리게 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 실외측에 마련된 압축기로부터 토출된 냉매가 난방 운전 시 응축기 기능을 수행하는 실내측 열교환기로 공급되기 이전에 냉매를 가열하는 가열장치를 갖춘 공기조화시스템에 있어서,

가열장치는 병렬로 배치된 다수의 열전도핀과, 열전도핀들을 관통하는 냉매배관과, 열전도핀을 가열하기 위한 히터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 냉매배관은 복수의 열을 이루도록 배치되며, 히터들은 냉매배관의 열과 열 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 히터들은 냉매배관들의 열과 서로 엇갈리게 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 히터는 소정길이 연장된 봉 타입으로 이루어지며, 가열장치는 열전도핀들을 길이방향으로 관통하여 배치되며 히터가 삽입 설치되는 다수개의 히터설치용 파이프를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 첨부도면을 간략하게 설명하면, 도 1은 히트 펌프 사이클이 적용된 본 발명에 따른 공기조화시스템을 보인 계통도이고, 도 2 내지 도 5는 본 발명에 따른 냉매 가열장치를 발췌하여 보인 것이다.

본 발명에 따른 히트 펌프 사이클이 적용된 공기조화시스템은 도 1에 도시한 바와 같이, 냉매의 흐름방향을 반대로 하여 냉방과 난방 양쪽을 수행할 수 있는 것으로, 실외측에 배치되는 실외기(A)와 실내측에 배치되는 실내기(B)를 갖추고 있다.

실외기(A)는 저온저압의 냉매를 흡입 압축하여 고온 고압상태로 토출하는 압축기(2)와, 팬(5)에 의해 실외공기와 열교환하는 열교환기(1)와, 응축된 냉매를 감압하는 팽창장치(4)를 구비한다. 그리고 실내기(B)는 실내공기와 열교환하는 열교환기(6)와, 열교환된 공기를 실내공간으로 강제 송풍하기 위한 팬(7)을 포함하고있다. 이러한 사이클 구성요소들은 냉매관(8a)(8b)(8c)(8d)을 통해 폐회로로 연계된다.

또한, 압축기(2)의 출구측에는 난방 또는 냉방운전에 따라 냉매흐름방향을 전환시키기 위한 4-Way 밸브(3)가 설치된다. 즉, 난방운전 시에는 압축기(2)에서 토출되는 고온 고압상태의 냉매는 4-Way 밸브(4)를 통해 실내측 열교환기(6)로 안내됨으로써, 실내측 열교환기(6)는 응축기 기능을 수행하며 실외측 열교환기(1)는 증발기 기능을 수행하게 된다. 반면에 냉방운전 시에는 4-Way 밸브(3)가 전환되어 압축기(2)에서 토출되는 고온 고압상태의 냉매가 실외측 열교환기(1)로 안내됨으로써, 실외측 열교환기(1)가 응축기 기능을 수행하고, 실내측 열교환기(6)가 증발기 기능을 수행하게 된다.

한편, 압축기(2)의 출구측인 4-Way 밸브(3)와 실내측 열교환기(6) 사이를 연결하는 냉매관(8a) 중도에는 난방 운전 시 실내측으로 보내지는 고압냉매를 가열하기 위한 가열장치(10)가 배치되는데, 도 2 내지 도 5를 참조하여 가열장치(10)의 상세한 구조를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 가열장치(10)는 도 2에 도시한 바와 같이, 내부가 전장실(11b)과 가열실(11a)로 구획된 캐비닛(11)과, 이 캐비닛(11)의 가열실(11a)에 배치되며 냉매가 지나가면서 가열되도록 냉매배관(23)과 히터(30)를 구비한 가열기(20)를 갖추고 있다.

캐비닛(11)은 앞면이 개방된 함체로 이루어지며, 구획판(11c)을 통해 캐비닛(11)의 내부공간이 전장실(11b)과 가열실(11a)로 상하 구획되어져 있다. 캐비닛(11)내의 상측에 형성된 전장실(11b)에는 히터(30)로의 전원 공급을 제어하기 위한 릴레이(13)와 안전장치(14) 등이 설치된다. 안전장치(14)는 히터(30)의 온도 과승 시 전원 공급을 차단하기 위한 전원 차단기(circuit breaker)로 구성되어 있다. 그리고 캐비닛(11)내의 하측에 형성된 가열실(11a)에는 가열기(20)가 여유 있게 수용 배치된다.

또한, 가열실(11c)의 벽면 하부에는 후술하는 냉매배관(23)의 입구측 헤더파이프(25)와 출구측 헤더파이프(26)를 외부로 연장 배치하기 위한 배관용 개구부(11d)가 형성되어 있다. 이에 따라 배관용 개구부(11d)를 통해 냉매배관(23)의 입구측과 출구측만이 캐비닛(11) 외부로 연장되기 때문에, 가열장치(10)는 캐비닛(11)에 전장품(13)(14) 및 가열기(20)가 내장된 상태로 유닛화된다. 또한, 가열실(11a)의 내벽에는 불연 및 난연성 재료로 이루어진 단열재(15)가 부착되는데, 이것은 가열기(20)의 열이 캐비닛(11) 외부로 전달되는 것을 방지하기 위함이다.

이러한 캐비닛(11)의 앞면에는 이의 개방부를 덮도록 커버(12a)(12b)가 결합되는데, 이 커버(12a)(12b)는 착탈 가능하게 가열실(11a)을 덮는 제1커버(12a)와, 전장실(11b)을 덮는 제2커버(12b)로 구별된다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 가열기(20)는 일종의 핀형 열교환기로 이루어져 있는데, 이것은 병렬로 배치되는 다수개의 열전도핀(21)과, 이 열전도핀(21)들을 순차적으로 관통하여 결합되며 이들이 층층이 배치되도록 하는 냉매배관(23)과, 이 냉매배관(23)을 가열하기 위해 열전도핀(21)들에 매설된 다수개의 히터(30)를 구비한다.

열전도핀(21)들은 직사각형 알루미늄 박판으로 이루어져 있으며, 상측 앤드플레이트(22a)와 하측 앤드플레이트(22b) 사이에 소정의 두께를 갖도록 층층이 배치된다.

그리고 냉매배관(23)은 열전도핀(21)들과 상,하측 앤드플레이트(22a)(22b)를 수회 관통하여 다수의 열을 이루도록 배치되며, 상 하측 앤드플레이트(22a)(22b)를 벗어난 냉매배관(23) 단부들은 "U "형상의 리턴벤드(24)들을 통해 상호 연결되어 3개의 냉매 패스라인을 형성하게 된다. 따라서 난방 운전 시 압축기(2)로부터 토출된 고압 냉매가 냉매배관(23)들을 경유하여 실내측 열교환기(6)로 보내지게 된다.

이러한 냉매배관(23)들은 열전도핀(21)들의 양측 가장자리 부위를 등간격으로 관통하면서 다단의 열을 이루도록 직선형태로 배열되는데, 이는 히터(30)에서의 열이 균일하게 전달되도록 하기 위함이다. 또한, 각각의 냉매 패스라인은 실외기(A)에 위치한 압축기(2)의 출구단과 연결되는 입구측 헤더파이프(25)와, 실내기(B)에 위치한 실내측 열교환기(6)의 입구단과 연결되는 출구측 헤더파이프(26)를 통해 연결되어 있다.

즉, 각 냉매 패스라인은 열전도핀(21)들을 4번씩(왕복 2회) 돌아나가도록 배치되며, 이의 입구측은 입구단 헤더파이프(25)에 이웃하는 것과 일정간격 이격되게 연통되고, 이의 출구측은 출구단 헤더파이프(26)에 이웃하는 것과 일정간격 이격되게 연통되어 있다.(본 실시 예에서는 냉매배관(23)들은 열전도핀(21)들의 가장자리를 따라 2열을 이루면서 열전도핀(21)들을 총 12번 관통하도록 배치하였다.)

또한, 다수개의 히터(30)는 봉 타입으로 소정길이 연장된 일종의 전기히터로 이루어지며, 열전도핀(21)들을 관통하여 냉매배관(23)의 열과 열 사이에 길이방향으로 배치된다. 이러한 히터(30)들을 배치하기 위해 냉매배관(23)의 열과 열 사이에는 히터설치용 파이프(40)들이 등간격으로 배치되어 있다. 본 실시 예에서는 도 5에 도시한 바와 같이, 6개의 히터설치용 파이프(40)를 냉매배관(23)의 열과 열 사이에 위치되도록 열전도핀(21)들의 중앙부위를 관통하여 등간격으로 배치하였는데, 이웃하는 냉매배관(23)들의 열과 서로 엇갈리게 배치하였다. 이는 히터(30)에서 발생된 열이 이웃하는 냉매배관(23)들에 보다 균일하게 전달되도록 하기 위함이다.

이 히터설치용 파이프(40)들은 열전도성이 우수한 동파이프로 제작되며 소정의 내경을 갖는 봉 타입으로 구성되어 있다. 그리고 히터설치용 파이프(40)의 하단은 폐쇄되고 상단은 개방되어 있다. 또한, 히터설치용 파이프(40)의 내경은 히터(30)의 직경에 비해 약간 크게 마련하며, 히터설치용 파이프(40)와 히터(30)의 길이는 대체로 같게 구성하는 것이 바람직하다. 이에 따라 히터설치용 파이프(40)의 상단을 통해 봉 타입의 히터(30)를 각각 삽입하면, 냉매배관(23)의 열과 열 사이에 6개의 히터(30)가 손쉽게 배치된다. 이 때, 히터(30)에서 발생된 열은 히터설치용 파이프(40)와 열전도핀(21) 및 냉매배관(23)으로 전도되어 간접가열방식으로 냉매를 가열하게 되는데, 이것은 냉매의 가열온도를 150℃정도 이하로 유지하여 냉매 중에 혼입된 윤활유가 탄화되는 것을 방지하기 위함이다.

한편, 히터설치용 파이프(40)에 삽입된 히터(30)들은 공기조화시스템의 제어부(미도시)에 전기적으로 접속시켜 이의 구동을 제어하는 것이 바람직하다. 즉,난방운전이 수행되는 중에 실외온도가 차가운 겨울철에만 히터(30)가 구동되어, 응축기 역할을 하는 실내측 열교환기(6)로 공급되는 고압냉매를 가열하도록 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 이러한 가열장치(10)는 하나의 유닛으로 구성되기 때문에, 실외기(A) 또는 실내기(B) 어느 한쪽에 설치할 수도 있고, 실외기(A)와 실내기(B) 사이의 어느 곳이든 별도 설치가 가능하다.

다음에는 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 냉매 가열장치가 장착된 공기조화시스템의 작용 및 효과를 설명한다.

먼저 여름철에 냉방운전을 하는 경우, 압축기(2)에서 토출되는 고압냉매가 실외기(A)의 열교환기(1)측으로 토출되도록 4-Way 밸브(3)를 전환시키면, 실외측 열교환기(1)는 응축기 역할을 실내측 열교환기(6)는 증발기 역할을 한다. 이 때, 가열장치(10)의 히터(30)에는 전원공급이 이루어지지 않는다.

이러한 상태에서 압축기(2)가 구동되면, 실내기(B)의 열교환기(6)에서 증발작용을 마친 냉매는 압축기(2)내로 흡입되어 고온고압상태로 토출되며, 이것은 4-Way 밸브(3)를 통해 응축기 역할을 하는 실외측 열교환기(1)로 안내된다(도 1의 실선 화살표 방향). 그리고 실외측 열교환기(1)에서는 팬(5)을 통해 냉매가 지니고 있는 열이 외부로 방출되어 응축되며, 응축된 고압 냉매는 팽창장치(20)를 지나면서 증발하기에 용이한 압력으로 감압된다.

계속하여 감압된 냉매는 증발기 기능을 수행하는 실내측 열교환기(6)로 유입되고, 여기에서 기화되면서 실내공기와 열교환되어 냉방이 이루어진다. 그리고 열교환된 냉매는 다시 고압으로 압축되기 위하여 가열장치(10)와 4-Way 밸브(3)를 통해 압축기(2)로 귀환됨으로써, 냉매 순환이 지속적으로 이루어진다.

다음에는 실외온도가 차가운 겨울철에 난방 운전을 하되 난방 사이클 효율을 높이고자 냉매 가열장치(10)의 구동이 요구되는 경우를 설명한다.

이러한 경우 공기조화시스템의 제어부에서는 압축기(2)에서 토출되는 고압냉매가 실내측 열교환기(6)로 직접 전해지도록 4-Way 밸브(3)를 전환시킴과 동시에 냉매 가열장치(10)의 히터(30)들을 구동시킨다. 따라서 실외측 열교환기(1)는 증발기 기능을 수행하고 실내측 열교환기(6)는 응축기 기능을 수행하며, 히터(30)의 구동 조건은 공기조화시스템의 제어부에 미리 프로그램화되어 있다.

이러한 상태에서 압축기(2)가 구동되면, 토출된 고온고압의 냉매는 4-Way 밸브(3)와 가열장치(10)를 경유하여 응축기 기능을 수행하는 실내측 열교환기(6)로 보내진다(도 1의 점선 화살표 방향). 이 때, 압축기(2)로부터 토출된 고압냉매는 입구측 헤더파이프(25)를 통해 가열장치(10)내로 유입되면서 가열된 후 다시 출구측 헤더파이프(26)를 통해 배출되어, 실내측 열교환기(6)에는 가열냉매가 공급된다. 그리고 가열냉매는 실내측 열교환기(6)를 지나는 도중에 팬(7)의 작동으로 실내공기와 열교환됨으로써, 실내는 난방이 이루어진다.

즉, 압축기(2)로부터 토출된 고압냉매의 초기온도는 대체적으로 60 내지 80℃ 정도인데, 이러한 고압냉매는 다수개의 히터(30)를 통해 가열된 냉매배관(23)을 순차적으로 지나면서 가열된다(이 때, 냉매는 100 ~ 150℃ 정도로 가열됨). 그리고 가열된 고압냉매가 실내측 열교환기(6)로 공급됨으로써, 공기조화시스템의 난방효율이 보다 향상된다.

이 때, 다수개의 히터(30)에서 발생된 열은 히터설치용 파이프(40)와 다수의 열전도핀(21)을 통해 냉매배관(23)으로 전도되며, 이로 인해 냉매배관(23)을 지나는 냉매가 간접 가열된다. 따라서 냉매배관(23)을 지나는 냉매의 가열온도는 150℃ 정도 미만으로 유지되어 냉매 중에 혼입된 윤활유의 탄화가 방지된다. 즉, 압축기(2)의 원활한 기동을 위해 냉매 중에 혼입된 윤활유는 대개 170℃ 정도에서 탄화되는데, 냉매를 간접 가열방식으로 가열함에 따라 이의 가열온도가 윤활유의 안정성이 보장되는 150℃ 이하로 관리되며, 이것에 의해 냉매와 함께 윤활유가 냉매배관(23)을 순차적으로 지나는 과정에서 탄화되는 것이 방지된다.

또한, 히터(30)들은 앞에서 설명한 바와 같이, 냉매배관(23)의 열과 열 사이에 상호 엇갈리게 배치되어 있기 때문에, 각 냉매배관(23)을 지나는 냉매는 균일한 온도로 가열되면서 출구측 헤더파이프(26)에서 합류되어 실내측 열교환기(6)로 보내진다.

계속하여, 실내공기와 열교환된 냉매는 대체로 36℃의 온도로 팽창장치(4)로 유입되며, 팽창장치(4)를 지나 감압된 후 증발기 기능을 수행하는 실외측 열교환기(1)에서 증발하여 0℃의 온도로 유지된다. 그리고 증발된 냉매는 압축기(2)로 귀환됨으로써, 공기조화시스템을 지속적으로 순환한다.

한편, 이러한 냉매 가열장치(10)에서는 히터(30)의 교환이 요구되는 경우 히터설치용 파이프(40)로부터 해당 히터(30)만을 빼낸 후 새로운 것을 삽입하면, 이의 교체작업이 간단하게 완료된다. 이에 따라 히터(30)의 서비스 작업을 짧은 시간내에 손쉽게 할 수 있는 이점이 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 냉매 가열장치를 갖춘 공기조화시스템에 의하면, 난방 운전 시 가열장치의 냉매배관을 경유하는 냉매가 전기 히터에 의해 가열되며, 이것이 응축기 기능을 수행하는 실내기의 열교환기로 공급됨으로써, 난방사이클 효율이 월등하게 향상되는 작용효과가 있다.

또한, 가열장치가 유닛화되어 발화 등의 위험이 없이 안전하게 작동함은 물론이며, 히터가 냉매배관과 나란하도록 열전도핀에 매설된 히터설치용 파이프에 삽입 배치되기 때문에, 히터의 설치 및 서비스 작업을 용이하게 할 수 있는 작용효과가 있다.

또한, 히터에서 발생된 열이 히터설치용 파이프와 열전도핀 및 냉매배관을 통해 전도되어 냉매가 간접 가열방식으로 가열됨으로써, 냉매 중에 혼입된 윤활유가 탄화되지 않는 작용효과가 있다.

Claims (11)

1. 실외측에 마련된 압축기로부터 토출된 냉매가 난방 운전 시 응축기 기능을 수행하는 실내측 열교환기로 공급되기 이전에 냉매를 가열하는 가열장치를 갖춘 공기조화시스템에 있어서,

   상기 가열장치는;

   병렬로 배치된 다수의 열전도핀과,

   상기 열전도핀들을 관통하는 냉매배관과,

   상기 열전도핀을 가열하기 위한 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉매 가열장치를 갖춘 공기조화시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 냉매배관은 복수의 열을 이루도록 배치되며,

   상기 히터들은 상기 냉매배관의 열과 열 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 냉매 가열장치를 갖춘 공기조화시스템.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 히터들은 상기 냉매배관들의 열과 서로 엇갈리게 배치되는 것을 특징으로 하는 냉매 가열장치를 갖춘 공기조화시스템.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 히터는 소정길이 연장된 봉 타입으로 이루어지며,

   상기 가열장치는 상기 열전도핀들을 길이방향으로 관통하여 배치되며 상기 히터가 삽입 설치되는 다수개의 히터설치용 파이프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉매 가열장치를 갖춘 공기조화시스템.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 가열장치는 내부에 소정의 공간이 형성되어 상기 열전도핀과, 상기 냉매배관과, 상기 히터가 설치되는 캐비닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉매 가열장치를 갖춘 공기조화시스템.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 캐비닛의 내부는 상기 열전도핀과, 상기 냉매배관과, 상기 히터가 설치되는 가열실과, 상기 히터로의 전원공급을 제어하기 위한 전장품이 설치되는 전장실로 구획된 것을 특징으로 하는 냉매 가열장치를 갖춘 공기조화시스템.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 캐비닛의 가열실에는 외부로의 열전달을 방지하기 위한 단열재가 배치된 것을 특징으로 하는 냉매 가열장치를 갖춘 공기조화시스템.
8. 제5항에 있어서 ,

   상기 냉매배관은 입구측이 상기 압축기의 출구단과 연결되고 출구측이 상기 실내측 열교환기의 입구단과 연결되고,

   상기 캐비닛에는 상기 냉매배관의 입추측과 출구측을 동시에 상기 캐비닛 외부로 연장되게 배치하기 위한 배관용 개구부가 형성된 것을 특징으로 하는 냉매 가열장치를 갖춘 공기조화시스템.
9. 제5항에 있어서,

   상기 가열장치는 상기 열전도핀들을 길이방향으로 관통하여 배치되며 상기 히터가 삽입 설치되는 다수개의 히터설치용 파이프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉매 가열장치를 갖춘 공기조화시스템.
10. 제9항에 있어서,

    상기 냉매배관은 복수의 열을 이루도록 배치되며,

    상기 히터설치용 파이프들은 상기 냉매배관의 열과 열 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 냉매 가열장치를 갖춘 공기조화시스템.
11. 제10항에 있어서,

    상기 히터설치용 파이프들은 상기 냉매배관들의 열과 서로 엇갈리게 배치되는 것을 특징으로 하는 냉매 가열장치를 갖춘 공기조화시스템.