KR101523382B1 - 냉매가열장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉매가열장치에 관한 것이다. 본 발명에서는, 냉매관을 유동하는 냉매를 유도가열하는 냉매가열부가 상기 냉매관의 외주면에 나사결합된다. 따라서 본 발명에 의하면, 냉매를 가열하여 보다 신속하게 냉매의 온도가 설정된 목표온도에 도달할 수 있게 되는 이점이 있다.

열교환사이클, 냉매가열부, 나사결합

Description

냉매가열장치{Heating device for refrigerant}

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열교환사이클을 순환하는 냉매를 가열하는 냉매가열장치에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화기란, 냉매의 압력 및 온도 변화에 따른 특성을 이용하는 열교환사이클을 사용하여 소정의 공간을 냉방 또는 난방하는 가전기기이다.

도 1은 일반적인 열교환사이클을 개략적으로 보인 구성도이다.

이를 참조하면, 열교환사이클은, 냉매를 고온고압의 기체상태로 압축하는 압축기(1), 상기 압축기(1)에서 압축된 냉매를 냉각팬(6)의 송풍에 의한 방열에 의하여 액상으로 응축하는 응축기(2), 상기 응축기(2)에서 응축된 액상 냉매를 교축작용에 의하여 저압의 액상 냉매로 팽창시키는 모세관(4), 상기 응축기(2)에서 응축된 액상 냉매를 상기 모세관(4)으로 균일하게 분배하는 분배기(3) 및 상기 모세관(4)에서 팽창된 저온저압의 냉매를 냉각팬(7)의 송풍에 의하여 증발시키면서 냉매의 증발잠열을 이용하여 냉기를 제공함과 동시에 상기 압축기(1)로 전달되는 저온저압의 기상 냉매로 증발시키는 증발기(5)를 포함한다. 따라서, 공기조화기의 냉동시스템은 상기 압축기(1)-응축기(2)-분배기(3)-모세관(4)-증발기(5)로 이루어 진 일련의 열교환사이클을 형성하여 실내를 냉방 또는 난방시키게 되는 것이다.

그러나 이와 같은 종래 기술에 의한 열교환사이클의 경우에는, 공기조화기의 초기 구동시 상기 열교환사이클을 순환하는 냉매가 안정된 상태를 유지하고 있기 때문에, 상기 압축기(1)에서 압축된 냉매라 할지라도 단시간에 목적하는 바 냉매압을 유지할 수 없게 됨으로써, 설정된 목표온도에 도달하기 까지는 소정의 시간이 필요하게 된다. 따라서 공기조화기를 사용하여 실내를 냉방 또는 난방시키기까지 시간이 소요되는 문제가 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술에 의한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 보다 신속하게 실내의 공조가 이루어질 수 있도록 구성되는 냉매가열장치를 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1실시예에 의하면, 본 발명은 냉매관을 유동하는 냉매를 유도가열하는 냉매가열장치에 있어서: 상기 냉매관의 외주면에 나사결합되는 가열부; 및 상기 가열부의 외주면에 감겨지는 코일; 을 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 본 발명은 냉매관을 유동하는 냉매를 유도가열하는 냉매가열장치에 있어서: 상기 냉매관의 외주면에 대응하는 내주면을 갖는 관형상으로 형성되는 가열부; 상기 가열부의 외주면에 감겨지는 코일; 및 상기 냉매관 및 가열부의 접촉면적을 증가시키는 결합부; 를 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명은 냉매관을 유동하는 냉매를 유도가열하는 냉매가열장치에 있어서: 상기 냉매관의 외주면에 대응하는 내주면을 갖는 관형상으로 형성되는 가열부; 상기 가열부의 외주면에 감겨지는 코일; 및 상기 가열부가 상기 냉매관에 설치된 상태에서, 상기 가열부의 상기 냉매관에 대한 상대위치의 이동을 방지하는 위치이동방지부; 를 포함한다.

본 발명에 의하면, 냉매를 가열하여 보다 신속하게 냉매의 온도가 설정된 목표온도에 도달할 수 있게 되는 이점이 있다.

이하에서는 본 발명에 의한 냉매가열장치의 제1실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 냉매가열장치의 제1실시예를 보인 사시도이고, 도 3은 본 발명의 제1실시예를 보인 단면도이다.

이를 참조하면, 본 발명에 의한 냉매가열부(100)는, 냉매가 유동되는 냉매관(10)의 외주면에 설치된다. 상기 냉매가열부(100)가 설치되는 상기 냉매관(10)은, 열교환사이클을 순환하는 냉매가 유동하는 곳이다. 본 제1실시예에서는, 상기 냉매가열부(100)가, 압축기(미도시) 및 증발기(미도시)를 연결하는 상기 냉매관(10)에 설치된다.

상기 냉매관(10)의 외주면에는 제1결합부(11)가 구비된다. 상기 제1결합부(11)는 상기 냉매관(10) 및 후술할 가열부(110)의 결합을 위한 것이다. 이를 위하여 상기 제1결합부(11)는 후술할 제2결합부(111)에 나사결합된다. 또한 상기 제1결합부(11)는 상기 냉매관(10) 및 가열부(110)의 접촉면적을 증가시키는 역할을 한다. 상기 제1결합부(11)는 가열부(110)의 길이에 대응하는 길이만큼 상기 제1결합부(11)의 외주면에 형성된다. 본 제1실시예에서는, 상기 제1결합부(11)가 상기 냉매관(10)의 외주면에 일체로 성형되지만, 상기 제1결합부(11)가 별개로 형성되어 상기 냉매관(10)의 외주면에 고정될 수도 있다.

한편 상기 냉매가열부(100)는 상기 냉매관(10)을 유동하는 냉매를 가열한다. 보다 상세하게는, 상기 냉매가열부(100)가 상기 냉매관(10)을 유동하는 냉매를 유도가열한다. 이를 위하여 상기 냉매가열부(100)는 가열부(110) 및 코일(120)을 포함한다.

상기 가열부(110)는 상기 냉매관(10)의 외주면, 보다 상세하게는, 상기 제1결합부(11)에 나사결합된다. 상기 가열부(110)는 대략 상기 냉매관(10)의 외경에 대응하는 내경을 갖는 관형상으로 형성된다. 그리고 상기 가열부(110)의 내주면에는, 상기 제1결합부(11)에 나사결합되는 제2결합부(111)가 구비된다. 상기 가열부(110)는 고주파전류가 인가되는 상기 코일(120)에 의하여 유도가열되어 발생되는 열을 상기 냉매관(10)에 전달한다. 보다 상세하게는, 상기 코일(120)에 고주파전류가 인가되면, 상기 코일(120)에서 발생되는 교류자계에 의하여 상기 가열부(110)에 형성되는 와전류에 의하여 저항열이 발생되고, 이와 동시에 히스테리스손에 의한 열이 발생됨으로써, 상기 가열부(110)가 가열된다. 이와 같은 상기 가열부(110)로는 자성체재질, 예를 들면, 스테인리스스틸(stainless steel)이나 철(iron)이 사용될 수 있다. 또한 상기 제1결합부(11) 및 상기 제2결합부(111)는, 상기 가열부(110)를 상기 냉매관(10)에 고정시키는 역할을 하는 동시에 상기 냉매관(10)과 가열부(110)의 접촉면적, 즉 열전달면적을 증가시키는 역할도 하게 된다.

상기 코일(120)은 상기 가열부(110)의 외주면에 고정된다. 보다 상세하게는, 상기 코일(120)은 상기 가열부(110)의 외주면에 나선형상으로 감겨진다. 상기 코일(120)은 고주파전류를 인가받아서 상기 가열부(110)의 유도가열을 위한 자기장 을 발생시킨다.

이하에서는 본 발명에 의한 냉매가열장치의 실시예의 작용을 설명한다.

먼저 상기 냉매가열부(100)를 상기 냉매관(10)에 설치한다. 예를 들면, 상기 제1결합부(11)에 상기 제2결합부(111)를 나사결합시킨 후, 상기 가열부(110)의 외주면에 상기 코일(120)을 감을 수 있다. 또한 상기 코일(120)을 상기 가열부(110)의 외주면에 감은 상태에서, 상기 가열부(110)를 상기 냉매관(10)에 나사결합시킬 수도 있다.

다음으로 상기 냉매가열부(100)에 의하여 상기 냉매관(10)을 유동하는 냉매를 가열하기 위해서는, 먼저 상기 코일(120)에 고주파전류를 인가시킨다. 그리고 상기 코일(120)에 고주파전류가 인가되면, 상기 코일(120)에서 자기장이 형성된다. 그리고 상기 코일(120)의 자기장 영역 내에 위치되는 상기 가열부(110)에서 와전류에 의하여 저항열 및 히스테리스손에 의한 열이 발생된다.

이와 같이 상기 가열부(110)에서 발생되는 열은 상기 냉매관(10)으로 전달된다. 따라서 상기 냉매관(10)을 유동하는 냉매가 가열됨으로써, 압축기에서 압축된 냉매가 기설정된 목표온도에 도달하여 증발기로 전달될 수 있게 된다. 또한 상기 냉매관(10) 및 가열부(110)의 접촉은 실질적으로 상기 제1 및 제2결합부(111) 사이에서 이루어진다. 따라서 상기 가열부(110)의 열이 상기 냉매관(10)으로 보다 효율적으로 전달될 수 있게 된다.

한편 상기 가열부(110)는 스테인리스스틸 등으로 재작될 수 있는데, 이는 통상적으로 상기 냉매관(10)을 형성하는 구리재질과 상이한 열팽창률을 갖는다. 그 런데 상기 가열부(110)는, 상기 제1 및 제2결합부(111)의 나사결합에 의하여 상기 냉매관(10)에 결합된다. 따라서 상기 냉매관(10)이 그 내부를 유동하는 상대적으로 저온의 냉매에 의하여 열수축하고, 상기 가열부(110)가 가열되어 열팽창하더라도 양자가 결합된 상태를 유지할 수 있게 된다.

이하에서는 본 발명에 의하여 냉매가열장치의 제2실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명에 의한 냉매가열장치의 제2실시예를 보인 단면도이다.

도 4를 참조하면, 본 실시예에서는, 냉매가열부(200)가, 열교환사이클을 순환하는 냉매가 유동되는 냉매관(20)의 외주면에 설치된다. 이를 위하여 상기 냉매관(20)의 외주면에는 제1결합부(21)가 구비된다.

그리고 상기 냉매가열부(200)는, 가열부(210), 코일(220) 및 절연부(230)를 포함한다. 상기 가열부(210)는, 관형상으로 형성되고, 그 내주면에 상기 제1결합부(21)가 나사결합되는 제2결합부(211)가 형성된다. 상기 코일(220)은 상기 가열부(210)의 외주면에 감겨진다. 또한 상기 절연부(230)는 상기 코일(220)을 포함하는 상기 가열부(210)의 외주면에 구비된다. 상기 절연부(230)는 상기 코일(220)을 절연시키는 역할을 한다.

이하에서는 본 발명에 의한 냉매가열장치의 제3실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 5는 본 발명에 의한 냉매가열장치의 제3실시예를 보인 단면도이다.

도 5를 참조하면, 본 실시예에서는, 열교환사이클을 순환하는 냉매가 유동되 는 냉매관(30)의 외주면에는 제1결합부(31)가 구비된다. 그리고 상기 냉매관(30)의 외주면에는 냉매의 가열을 위한 냉매가열부(300)가 설치된다.

그리고 상기 냉매가열부(300)는, 가열부(310), 코일(320) 및 절연부(230)를 포함한다. 상기 가열부(310)는, 관형상으로 형성되고, 그 내주면에 상기 제1결합부(31)가 나사결합되는 제1결합부(31)가 구비된다. 또한 상기 가열부(310)의 외주면에는 상기 코일(320)의 설치를 위한 안착홈(313)이 구비된다. 상기 안착홈(313)은 상기 가열부(310)의 외주면이 나선형으로 함몰되어 형성된다. 상기 코일(320)은 상기 가열부(310)의 외주면, 보다 상세하게는, 상기 안착홈(313)에 안착된다. 또한 상기 절연부(230)는 상기 코일(320)을 포함하는 상기 가열부(310)의 외주면에 구비된다. 상기 절연부(230)는 상기 코일(320)을 절연시키는 역할을 한다.

이하에서는 본 발명에 의한 냉매가열장치의 제4실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 6은 본 발명에 의한 냉매가열장치의 제4실시예를 보인 단면도이다.

도 6을 참조하면, 본 실시예에서는, 냉매관(40)의 외주면에 적어도 1개의 걸림홈(41)이 형성된다. 상기 걸림홈(41)은 상기 냉매관(40)의 외주면 일부가 원주방향으로 둘러서 함몰되어 형성된다.

그리고 냉매가열부(400)는 가열부(410) 및 코일(420)을 포함한다. 상기 가열부(410)는, 상기 냉매관(40)의 외경에 대응하는 내경을 가지는 관형상으로 형성된다. 그리고 상기 가열부(410)의 내주면에는 적어도 1개의 걸림돌기(411)가 구비된다. 상기 걸림돌기(411)는 상기 가열부(410)의 내주면 일부가 원주방향으로 둘 러서 돌출되어 형성된다. 상기 걸림돌기(411)는, 상기 가열부(410)가 상기 냉매관(40)에 설치된 상태, 즉 상기 냉매관(40)의 외주면에 상기 가열부(410)의 내주면이 접촉 또는 밀착된 상태에서, 상기 걸림홈(41)에 삽입된다. 따라서 상기 냉매관(40) 및 가열부(410)의 열팽창률의 차이에 따른 상기 가열부(410)의 상기 냉매관(40)에 대한 상대위치의 이동이 방지되는 효과를 기대할 수 있게 된다. 상기 코일(420)은 상기 가열부(10)의 외주면에 나선형상으로 감겨진다.

이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 권리범위는 첨부한 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 구성되는 본 발명에 의한 냉매가열장치에 의하면 다음과 같은 효과가 기대된다.

먼저 본 발명에서는, 냉매가열부에 의하여 열교환사이클을 순환하는 냉매가 가열된다. 따라서 압축기에 가해지는 부하가 감소되는 동시에 보다 신속하게 실내의 냉방 또는 난방이 이루어질 수 있게 된다.

또한 본 발명에서는, 상기 냉매가열부가 냉매가 유동하는 냉매관에 나사결합에 의하여 보다 용이하게 결합된다. 따라서 상기 냉매가열부의 설치 및 분해가 용이하게 이루어질 수 있게 된다.

그리고 본 발명에서는, 제1 및 제2결합부 또는 걸림홈 및 걸림돌기의 결합에 의하여 상기 냉매관 및 냉매가열부의 열팽창률의 차이 등에 의하여, 상기 냉매관에 대한 상기 냉매가열부의 상대위치가 변하는 현상이 방지된다. 따라서 상기 냉매가열장치가 기설정된 소정의 위치에서 상기 냉매관을 유동하는 냉매를 가열할 수 있게 된다.

도 1은 일반적인 열교환시스템을 개략적으로 보인 구성도이다.

도 2는 본 발명에 의한 냉매가열장치의 제1실시예를 보인 사시도.

도 3은 본 발명의 제1실시예를 보인 단면도.

도 4는 본 발명에 의한 냉매가열장치의 제2실시예를 보인 단면도.

도 5는 본 발명에 의한 냉매가열장치의 제3실시예를 보인 단면도.

도 6은 본 발명에 의한 냉매가열장치의 제4실시예를 보인 단면도.

Claims (12)

1. 냉매관을 유동하는 냉매를 유도가열하는 냉매가열장치에 있어서:

   상기 냉매관의 외주면에 나사결합되는 가열부;

   상기 가열부의 외주면에 감겨지는 코일; 및

   상기 냉매관의 외주면 및 상기 가열부의 내주면에 구비되고, 상기 냉매관과 상기 가열부를 서로 나사결합시켜 상기 냉매관 및 가열부의 접촉면적을 증가시키는 결합부를 포함하며,

   상기 가열부는 상기 냉매관에 비해 상대적으로 열팽창률이 낮은 재질로 제작되는 것을 특징으로 하는 냉매가열장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 코일을 절연시키기 위하여 상기 가열부의 외주면에 구비되는 절연부를 더 포함하는 냉매가열장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 코일은, 상기 가열부의 외주면에 나선형으로 형성되는 안착홈에 안착되어 감겨지는 냉매가열장치.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 냉매가 유동되는 냉매관을 유동하는 냉매를 유도가열하는 냉매가열장치에 있어서:

   상기 냉매관의 외주면에 대응하는 내주면을 갖는 관형상으로 형성되는 가열부;

   상기 가열부의 외주면에 감겨지는 코일; 및

   상기 가열부가 상기 냉매관에 설치된 상태에서, 상기 가열부의 상기 냉매관에 대한 상대위치의 이동을 방지하는 위치이동방지부를 포함하며,

   상기 가열부는 상기 냉매관에 비해 상대적으로 열팽창률이 낮은 재질로 제작되는 것을 특징으로 하는 냉매가열장치.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 위치이동방지부는,

   상기 냉매관의 외주면 및 상기 가열부의 내주면 중 어느 일방에 구비되는 걸림홈; 및

   상기 냉매관의 외주면 및 상기 가열부의 내주면 중 나머지 타방에 구비되는 걸림돌기; 를 포함하고,

   상기 냉매관의 외주면에 상기 가열부의 내주면이 접촉된 상태에서 상기 걸림돌기가 상기 걸림홈에 삽입되는 냉매가열장치.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 걸림홈은 상기 냉매관의 외주면으로부터 함몰되고,

    상기 걸림돌기는 상기 가열부의 내주면으로부터 돌출되는 냉매가열장치.
11. 제 8 항에 있어서,

    접촉부는, 상기 냉매관의 외주면 및 상기 가열부의 내주면에 구비되고, 서로 나사결합되는 나사부인 냉매가열장치.
12. 제 8 항에 있어서,

    상기 가열부의 외주면에는 상기 코일이 안착되어 감겨지는 나선형상의 안착홈이 형성되는 냉매가열장치.

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