WO2010128695A1 - 공기 조화기 - Google Patents

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WO2010128695A1
WO2010128695A1 PCT/KR2009/002358 KR2009002358W WO2010128695A1 WO 2010128695 A1 WO2010128695 A1 WO 2010128695A1 KR 2009002358 W KR2009002358 W KR 2009002358W WO 2010128695 A1 WO2010128695 A1 WO 2010128695A1
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refrigerant
heating
pipe
compressor
heating element
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PCT/KR2009/002358
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이상헌
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엘지전자 주식회사
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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B43/00—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat
    • F25B43/006—Accumulators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/20—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • H05B2214/04—Heating means manufactured by using nanotechnology

Definitions

  • This embodiment relates to an air conditioner.
  • An air conditioner is a household electrical appliance for maintaining indoor air in the most suitable state according to a use and a purpose. For example, in the summer, the room is cooled in a cool state, and in winter, the room is controlled in a warm state.
  • An object of the present embodiment is to provide an air conditioner for improving heating efficiency during heating operation.
  • An air conditioner includes a compressor for compressing a refrigerant; A condenser for condensing the refrigerant compressed in the compressor; An expansion device for expanding the refrigerant condensed in the condenser; An evaporator for evaporating the refrigerant expanded in the expansion device; Bypass piping for bypassing the refrigerant discharged from the condenser to the compressor inlet side; A refrigerant heater for heating a refrigerant flowing through the bypass pipe; And a valve for controlling a flow of refrigerant to the bypass pipe, wherein the refrigerant heating device includes: a refrigerant pipe through which refrigerant flows; The heating unit is provided on an outer surface of the refrigerant pipe, and includes a heating unit having a carbon nanotube heating element that generates heat by itself.
  • an air conditioner includes a compressor for compressing a refrigerant; A condenser for condensing the refrigerant compressed in the compressor; An expansion device for expanding the refrigerant condensed in the condenser; An evaporator for evaporating the refrigerant expanded in the expansion device; An accumulator for introducing the refrigerant discharged from the evaporator to separate the gaseous refrigerant and the liquid refrigerant;
  • the heating unit is provided on an outer surface of the accumulator and has a carbon nanotube heating element that generates heat by itself.
  • the heating performance decreases as the refrigerant discharged from the condenser is sucked into the compressor while heated by a carbon nanotube (CNT) heating element. Can be prevented.
  • CNT carbon nanotube
  • the CNT heating element is used as a heating source for heating the refrigerant, the size and manufacturing cost of the heating unit itself is reduced, thereby reducing the size of the air conditioner.
  • the carbon nanotubes are coated on the object to be heated, there is an advantage in that the CNT heating element can be formed on the object to be heated in various shapes.
  • the plurality of CNT heating elements are disposed to be spaced apart from each other, there is an advantage that the refrigerant can be continuously heated even if any one of the CNT heating elements are damaged.
  • FIG. 1 shows a refrigerant cycle of the air conditioner according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a view showing a refrigerant heating device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is an exploded view of one refrigerant pipe of the first embodiment
  • FIG. 4 is a sectional view showing the structure of the heating unit of the first embodiment
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a manufacturing method of a refrigerant heating device according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a refrigerant heating device according to a second embodiment and a method of connecting to another configuration of an air conditioner.
  • FIG. 8 is a perspective view showing a refrigerant pipe according to a third embodiment
  • FIG. 9 is an exploded view of a refrigerant pipe according to the fourth embodiment.
  • FIG. 10 shows a refrigerant cycle of the air conditioner according to the fifth embodiment.
  • FIG. 1 is a view showing a refrigerant cycle of the air conditioner according to the first embodiment.
  • each component will be described based on the refrigerant flow when the heating operation is an example.
  • the air conditioner 1 includes a compressor 10 for compressing a refrigerant, an indoor heat exchanger 21 into which a refrigerant compressed from the compressor 10 flows, An indoor fan 22 for blowing heat-exchanged air into the room, an expansion device 30 for expanding the refrigerant discharged from the indoor heat exchanger, and an outdoor heat exchanger 41 for allowing the expanded refrigerant to exchange heat with the outside air. And an outdoor fan 42 for blowing the heat-exchanged air to the outside.
  • the indoor heat exchanger 21 acts as a condenser and the outdoor heat exchanger 41 acts as an evaporator.
  • An accumulator 50 is disposed between the compressor 10 and the outdoor heat exchanger 41 to send only the gaseous refrigerant to the compressor 10 of the refrigerant discharged from the outdoor heat exchanger 41.
  • a first bypass pipe is provided between the indoor heat exchanger 21 and the compressor 10 to bypass the high temperature and high pressure refrigerant compressed by the compressor 10 to the inlet side of the outdoor heat exchanger 41. 70) is connected.
  • One end of the first bypass pipe 70 is connected to a pipe connecting the indoor heat exchanger 21 and the compressor 10, and the other end connects the outdoor heat exchanger 41 and the expansion device 30. It is connected to the pipe to be connected.
  • first bypass pipe 70 is provided with a first valve 71 for adjusting the amount of refrigerant bypassed.
  • the first bypass pipe 70 may be provided with a capillary for reducing the pressure of the refrigerant.
  • the first valve 71 is opened.
  • One end of the second bypass pipe 90 is connected to a pipe connecting the indoor heat exchanger 21 and the expansion device 30, and the other end connects the accumulator 50 and the compressor 10. It is connected to the pipe to be connected.
  • the other end of the second bypass pipe 90 may be connected to a pipe connecting the outdoor heat exchanger 41 and the accumulator 50.
  • the second bypass pipe 90 is provided with a refrigerant heating device 100 for heating the refrigerant discharged from the indoor heat exchanger 21.
  • the second bypass pipe 90 is provided with a second valve 91 for adjusting the amount of refrigerant bypassed.
  • the second valve 91 When the outdoor temperature is extremely low, the second valve 91 is opened and the refrigerant heating device 100 is operated.
  • the refrigerant may be heated by the refrigerant heater because the outdoor temperature is low.
  • the refrigerant of the high temperature and high pressure is discharged from the compressor 10.
  • the refrigerant discharged from the compressor 10 is condensed while flowing in the indoor heat exchanger 21.
  • the condensed refrigerant discharged from the indoor heat exchanger 21 is expanded while passing through the expansion device 30.
  • the expanded refrigerant is evaporated while passing through the outdoor heat exchanger 41, and the evaporated refrigerant flows to the accumulator 50. In the accumulator 50, only the refrigerant in the gaseous state flows to the compressor 10.
  • first valve 71 and the second valve 91 are basically closed while the air conditioner is being heated.
  • the first valve 71 is opened. Then, the high temperature refrigerant discharged from the compressor 10 is bypassed to the inlet side of the outdoor heat exchanger 41. Then, defrosting is performed while the high temperature refrigerant flows through the outdoor heat exchanger 41.
  • the evaporation performance is reduced.
  • the compressor suction side refrigerant temperature is lower than the required temperature, the heating performance may be lowered.
  • the second valve 91 is opened while the first valve 71 is closed. Then, the condensed refrigerant discharged to the indoor heat exchanger 21 is bypassed to the first bypass pipe 90, and the bypassed refrigerant is heated in the process of flowing the refrigerant heater 100. Then, the heated refrigerant moves to the inlet side of the compressor 10. Therefore, as the refrigerant having the elevated temperature is sucked into the compressor 10, the heating performance may be prevented from being lowered.
  • FIG. 2 is a view showing a refrigerant heating device according to the first embodiment.
  • the refrigerant heating device 100 connects a plurality of refrigerant pipes 110, 111, 112, and 113 and adjacent refrigerant pipes for the bypassed refrigerant to flow.
  • Connector 130 is included.
  • the plurality of refrigerant pipes 110, 111, 112, and 113 may have a circular cross section, for example, but is not limited in shape.
  • the plurality of refrigerant pipes 110, 111, 112, and 113 may include, for example, first to fourth refrigerant pipes.
  • the number of refrigerant pipes is not limited. However, in FIG. 2, four refrigerant pipes are provided.
  • the condensed refrigerant discharged from the indoor heat exchanger 21 may be introduced into one end of the first refrigerant pipe 110.
  • the refrigerant discharged from one end of the fourth refrigerant pipe 113 may move to the inlet side of the compressor 10.
  • the connecting tube 130 is bent, and is formed in a substantially "U" shape.
  • two adjacent refrigerant pipes may be welded to the connection pipe 130 as an example.
  • a heating unit 120 for heating the refrigerant flowing through the refrigerant pipes is provided outside the refrigerant pipes 110, 111, 112, and 113.
  • FIG. 3 is an exploded view of one refrigerant pipe of the first embodiment
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of the heating unit of the first embodiment
  • FIG. 5 is a schematic side view of the refrigerant pipe of the first embodiment.
  • the heating unit 120 is fixed to an outer surface of each of the refrigerant pipes 110, 111, 112, and 113. Since the structure of the heating unit fixed to each of the refrigerant pipes is the same, hereinafter, a plurality of refrigerant pipes will be referred to collectively as "110".
  • the antioxidant film 125 is fixed to the.
  • the insulating sheet 121 serves to easily fix the CNT heating element 124 to the refrigerant pipe 110.
  • the pair of electrodes 122 and 123 are arranged side by side in a state spaced apart from each other.
  • the pair of electrodes 122 and 123 is a part for supplying power to the plurality of CNT heating elements 124, one of which is an anode and the other corresponds to a cathode.
  • a wire is connected to each of the electrodes 122 and 123.
  • the pair of electrodes 122 and 123 extend long along the longitudinal direction (the direction parallel to the center of the refrigerant pipe) of the refrigerant pipe 110.
  • the pair of electrodes 122 and 123 are spaced apart in the circumferential direction of the refrigerant pipe 110.
  • the plurality of CNT heating elements 124 may be completed in a rectangular shape, but the shape is not limited. One end of each of the CNT heating elements 124 contacts the top surface of the one electrode 122, and the other end contacts the top surface of the other electrode 123.
  • the plurality of CNT heating elements 124 are spaced apart by a predetermined interval d2 in the longitudinal direction of the refrigerant pipe 100.
  • the refrigerant pipes 110, 111, 112, and 113 may be copper tubes, aluminum tubes, or iron tubes.
  • the CNT heating element 124 means a heating element made of carbon nanotubes.
  • the carbon nanotubes refer to a material in which six hexagonal carbons are connected to each other to form a tubular shape.
  • the carbon nanotubes are light in weight and have excellent electrical resistance.
  • the thermal conductivity of the carbon nanotubes is 1600 ⁇ 6000W / mK, it is superior to the thermal conductivity of copper 400W / mK.
  • the electrical resistance of the carbon nanotubes 10 -4 ⁇ 10 -5 ohm / cm, similar to copper.
  • the present embodiment is characterized by using the properties of such carbon nanotubes and using them as a heating source for heating the refrigerant.
  • the carbon nanotubes are fixed (for example, coated) on the insulating sheet 121, when a current is applied to the pair of electrodes 122 and 123, the carbon nanotubes generate heat.
  • the carbon nanotube is coated on the insulating sheet 121 may be referred to as a CNT heating element 124.
  • the CNT heating element 124 when the CNT heating element 124 is applied as the heating source of the refrigerant, the CNT heating element 124 can be used semi-permanently, and the shape can be easily applied to the cylindrical refrigerant pipe.
  • the CNT heating element 124 when the CNT heating element 124 is applied as a heating source of the refrigerant, the volume of the heating unit itself may be reduced, and the refrigerant may be heated in a short time.
  • the volume can be greatly reduced as compared with the case of using a PTC (Positive Temperature Coefficient) element, a sheath heater, and the like, and the cost for outputting power by 1 kw can be reduced.
  • PTC Physical Temperature Coefficient
  • the width w of the CNT heating element 124 is formed equal to or larger than the interval d2 between the adjacent CNT heating elements 124.
  • the length of the shorter side may be defined as the width, and in the case of the same, the length of one side may be defined as the width.
  • the CNT heating element 124 has high electrical resistance, the heat generation amount is large despite the narrow contact area (contact area between the CNT heating element and the refrigerant pipe).
  • the refrigerant is larger than the case where the distance between the CNT heating elements 124 is large. Since the refrigerant is heated only in a portion of the pipe 110 (which may be referred to as local heating), there is a problem that boiling of the refrigerant occurs.
  • the width w of the CNT heating element 124 is formed to be equal to or smaller than the distance d2 between adjacent CNT heating elements.
  • the distance d2 between the CNT heating elements is greater than the width w of the CNT heating elements 124.
  • whether or not the refrigerant is boiling is related to the contact area between the CNT heating element 124 and the refrigerant pipe 110. If the heating unit 120 is formed with the same capacity, when the contact area between the CNT heating element 124 and the refrigerant pipe 110 is increased, the thickness of the CNT heating element 124 may be reduced. On the other hand, if the thickness of the CNT heating element 124 is increased, the contact area between the CNT heating element 124 and the refrigerant pipe 110 is reduced.
  • the contact area between the CNT heating element 124 and the refrigerant pipe 110 may be increased. That is, the length of the CNT heating element 124 that surrounds the circumference (circumferential direction) of the refrigerant pipe 110 may be formed to be similar to the circumference of the refrigerant pipe. However, since the separation distance between the pair of electrodes 122 and 123 should be secured, as shown in FIG. 5, a line connecting the center of the refrigerant pipe 110 to one end of the CNT heating element 124 and the refrigerant An angle formed by a line connecting the center of the pipe 110 and the other end of the CNT heating element 124 has a value smaller than 355 degrees.
  • the sum of the area of the plurality of CNT heating elements by the distance of the plurality of CNT heating elements and the angle of the CNT heating elements formed in the circumferential direction of the refrigerant pipe, the two CNT heating elements disposed at both ends of the plurality of CNT heating elements It is formed to less than 60% of the area calculated by the product of the distance and the height of the CNT heating element (up and down length in FIG.
  • whether or not the refrigerant is boiling is related to the amount of refrigerant flowing through the refrigerant pipe.
  • boiling is more likely to occur than when the diameter of the refrigerant pipe is small. That is, the boiling of the refrigerant is more likely to occur than when the amount of the refrigerant is small.
  • the diameter D1 of the refrigerant pipe is formed to be larger than 15.88 mm (or 5/8 inch).
  • the diameter D1 of the refrigerant pipe may be formed to 25.44 mm (or 1 inch).
  • whether or not the refrigerant is boiling is related to the thickness of the refrigerant pipe itself. Compared to a case where the thickness of the refrigerant pipe is small, the time and the amount of conduction of heat transfer to the refrigerant inside the refrigerant pipe are large, and thus, there is a high possibility of boiling.
  • the thickness of the refrigerant pipe 110 may be greater than or equal to 2 mm.
  • connection part 130 two adjacent refrigerant pipes may be connected by the connection part 130, and each of the refrigerant pipes and the connection part 130 may be welded to each other.
  • the heating unit 120 when the heating unit 120 is welded to the refrigerant pipe 120 and the connecting portion 130 in a state where the heating unit 120 is fixed to the refrigerant pipe 120, the heating unit (particularly the electrode) may be damaged by the welding heat. Therefore, in order to prevent damage to the heating unit in the welding process, the heating unit 120 may be disposed spaced apart from each end of the refrigerant pipe (d1).
  • the predetermined distance d1 may be 50 mm or more.
  • each refrigerant pipe has been described as being connected by a connecting part.
  • one end of each refrigerant pipe is connected to the first header, and the other end of each refrigerant pipe is connected to the second header.
  • the heating units it is also possible, even in this case, for the heating units to be spaced at least 50 mm from each end of the refrigerant pipe.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of manufacturing the refrigerant heating device according to the first embodiment.
  • a plurality of refrigerant pipes are prepared.
  • a heating unit 120 is formed in the refrigerant pipe.
  • the insulating sheet 121 is coated around the refrigerant pipe (S1).
  • the pair of electrodes 122 and 123 are fixed to the upper surface of the insulating sheet 121 (S2).
  • the plurality of CNT heating elements 124 are arranged to be spaced apart from each other on the upper surface of the electrode (S3).
  • the antioxidant film 125 is coated on the upper surfaces of the plurality of CNT heating elements 124 (S4).
  • the power connection part (wire) is fixed to the pair of electrodes (S5).
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a refrigerant heating device and a method of connecting to another configuration of an air conditioner according to a second embodiment.
  • the heating unit according to the present embodiment may be manufactured as a separate article and fixed to the refrigerant pipe.
  • each of the refrigerant pipe 110 and the heating unit 120 is provided (S11).
  • the heating unit is a member in which an insulating sheet, a pair of electrodes, a plurality of CNT heating elements, and an anti-oxidation film are sequentially formed as described in the first embodiment.
  • the heating unit 110 is fixed to the refrigerant pipe 110 (S12). Then, the connecting portion and the plurality of refrigerant pipes are connected to each other by welding to complete the refrigerant heating device (S13). Then, the refrigerant heating device 100 is installed in the bypass pipe 90 (S13). Finally, a power connection part (wire) is connected to the pair of electrodes (S14). In the present embodiment, the order of steps S13 and S14 may be interchanged.
  • the heating unit made of a separate article is fixed to the refrigerant pipe, the assembly time of the refrigerant heating device is reduced and the assembly process is simplified.
  • FIG 8 is a perspective view showing a refrigerant pipe according to a third embodiment.
  • This embodiment is the same as the first embodiment in other parts, except that there is a difference in the connection structure between the power supply connection part and the electrode. Therefore, hereinafter, only characteristic parts of the present embodiment will be described.
  • a heating unit is disposed in the refrigerant pipe 110 of the present embodiment as described above.
  • the heating unit includes a pair of electrodes 122 and 123, and any one electrode 122 of the pair of electrodes 122 and 123 is the other electrode 123 (second electrode). It is formed smaller than the length (refrigerator tube longitudinal direction).
  • the distance from the end of the refrigerant pipe 110 to the first electrode is greater than the distance to the second electrode 123.
  • connection members 140 and 142 may be formed of a conductive material.
  • connection members 140 and 142 may include a first connection member 140 connecting the second electrode 122 and a power connection part, and a second connection member 142 connecting the first electrode 123 and a power connection part. ) Is included.
  • Each of the connecting members 140 and 142 surrounds the entire refrigerant pipe.
  • first connection member 140 contacts only the second electrode 123 while the first connection member 140 is surrounded by the refrigerant pipe. Since the distance from the end of the refrigerant pipe 110 to the first electrode is greater than the distance to the second electrode 123, the second connecting member 142 is in contact with the first electrode. When surrounded, the second connection member 142 and the second electrode may contact. Therefore, in the present embodiment, in order to prevent contact between the second connection member 142 and the second electrode 123, a gap forming part 143 is formed in the second connection member 142.
  • each of the connecting members 140 and 142 surrounds the upper surfaces of the electrodes 122 and 123, and a power connection part is connected to the connecting members 140 and 142, the refrigerant pipe 110.
  • the electrode may be prevented from being damaged by the heat generated during the welding bonding process of the connecting portion 130. That is, the connection member serves to protect the electrode from heat.
  • FIG 9 is an exploded view of a refrigerant pipe according to the fourth embodiment.
  • This embodiment is the same as the first embodiment in other parts, except that there is a difference in arrangement of the elements constituting the heating unit.
  • the refrigerant heating device 200 includes a refrigerant pipe 210 and a heating unit 220.
  • an insulating sheet 211 fixed to the upper surface of the refrigerant pipe 210, and fixed to the upper surface of the insulating sheet 211, are disposed along the circumference of the refrigerant pipe 200.
  • a pair of electrodes 222 and a plurality of CNT heating elements 224 having one end connected to one electrode and the other end connected to the other electrode are included.
  • the pair of electrodes 222 are spaced apart from each other.
  • the plurality of CNT heating elements 224 are spaced apart from each other, and extend in the longitudinal direction of the refrigerant pipe 210.
  • FIG 10 is a view showing a refrigerant cycle of the air conditioner according to the fifth embodiment.
  • This embodiment is the same as the first embodiment in other parts, except that the accumulator additionally includes a heating unit.
  • a heating unit 300 is disposed on an outer surface of the accumulator 50 of the present embodiment.
  • the accumulator may be formed in a cylindrical shape, and the heating unit may be formed in the same structure as in the first embodiment or the fourth embodiment.
  • the refrigerant in the accumulator 50 may be sucked into the compressor.
  • the accumulator is provided with a heating unit in a state where a separate refrigerant heating device is provided.
  • the heating unit may be removed, and the heating unit may be provided only on the outer surface of the accumulator.

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Abstract

본 실시예는 공기 조화기에 관한 것이다. 상기 공기 조화기는, 냉매를 압축시키기 위한 압축기; 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키기 위한 응축기; 상기 응축기에서 응축된 냉매를 팽창시키기 위한 팽창장치; 상기 팽창장치에서 팽창된 냉매를 증발시키기 위한 증발기; 상기 응축기에서 토출된 냉매를 상기 압축기 입구 측으로 바이패스 시키기 위한 바이패스 배관; 상기 바이패스 배관을 유동하는 냉매를 가열하기 위한 냉매가열장치; 및 상기 바이패스 배관으로의 냉매 유동을 조절하는 밸브가 포함되며, 상기 냉매가열장치에는, 냉매가 유동되는 냉매 파이프; 상기 냉매 파이프의 외면에 구비되며, 공급된 전원에 의해서 그 자체가 발열하는 탄소나노튜브 발열체를 가지는 가열유닛이 포함된다.

Description

공기 조화기
본 실시예는 공기 조화기에 관한 것이다.
공기 조화기는, 실내의 공기를 용도, 목적에 따라 가장 적합한 상태로 유지하기 위한 가전 기기이다. 예를 들면, 여름에는 실내를 시원한 냉방 상태로, 겨울에는 실내를 따뜻한 난방 상태로 조절하게 된다.
본 실시예의 목적은, 난방 운전 시의 난방 효율이 증진되도록 하는 공기 조화기를 제공하는 것에 있다.
또한, 본 실시예의 목적은, 냉매를 가열하여 압축기 흡입 측으로 바이패스되도록 함으로써, 난방 성능이 유지되도록 하는 공기 조화기를 제공하는 것에 있다.
일 측면에 따른 공기 조화기는, 냉매를 압축시키기 위한 압축기; 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키기 위한 응축기; 상기 응축기에서 응축된 냉매를 팽창시키기 위한 팽창장치; 상기 팽창장치에서 팽창된 냉매를 증발시키기 위한 증발기; 상기 응축기에서 토출된 냉매를 상기 압축기 입구 측으로 바이패스 시키기 위한 바이패스 배관; 상기 바이패스 배관을 유동하는 냉매를 가열하기 위한 냉매가열장치; 및 상기 바이패스 배관으로의 냉매 유동을 조절하는 밸브가 포함되며, 상기 냉매가열장치에는, 냉매가 유동되는 냉매 파이프; 상기 냉매 파이프의 외면에 구비되며, 공급된 전원에 의해서 그 자체가 발열하는 탄소나노튜브 발열체를 가지는 가열유닛이 포함된다.
다른 측면에 따른 공기 조화기는, 냉매를 압축시키기 위한 압축기; 상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키기 위한 응축기; 상기 응축기에서 응축된 냉매를 팽창시키기 위한 팽창장치; 상기 팽창장치에서 팽창된 냉매를 증발시키기 위한 증발기; 상기 증발기에서 토출된 냉매가 유입되며, 기상 냉매과 액 냉매를 분리시키기 위한 어큐물레이터; 상기 어큐물레이터의 외면에 구비되며, 공급된 전원에 의해서 그 자체가 발열하는 탄소나노튜브 발열체를 가지는 가열유닛이 포함된다.
제안되는 실시 예에 의하면, 실외 온도가 극히 낮은 상태에서 공기 조화기가 작동 시, 응축기에서 토출된 냉매가 탄소나노튜브(CNT) 발열체에 의해서 가열된 상태에서 상기 압축기로 흡입됨에 따라 난방 성능이 저하되는 것이 방지될 수 있다.
또한, 증발기에서 토출된 액 냉매와 기상 냉매를 분리시키는 어큐물레이터가 CNT 발열체에 의해서 가열되는 경우에도 난방 성능이 저하되는 것이 방지될 수 있다.
또한, 냉매를 가열하기 위한 가열원으로서 CNT 발열체가 사용됨에 따라, 가열유닛 자체의 크기 및 제작 비용일 줄어들고, 이에 따라 공기 조화기의 사이즈를 줄일 수 있는 장점이 있다.
또한, 탄소나노튜브를 피가열 대상체에 코팅시키면 되므로, 다양한 형상의 피가열 대상체에 CNT 발열체를 형성하는 것이 가능한 장점이 있다.
또한, 다수의 CNT 발열체가 서로 이격되어 배치됨에 따라, 어느 한 CNT 발열체가 손상된 경우에도 냉매를 지속적으로 가열할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 제 1 실시예에 따른 공기 조화기의 냉매 사이클을 보여주는 도면.
도 2는 제 1 실시예에 따른 냉매가열장치를 보여주는 도면.
도 3은 제 1 실시예의 일 냉매 파이프의 전개도.
도 4는 제 1 실시예의 가열유닛의 구조를 보여주는 단면도.
도 5는 제 1 실시예의 일 냉매 파이프의 측면도를 개략적으로 보여주는 도면.
도 6은 제 1 실시예에 따른 냉매가열장치의 제작 방법을 설명하는 흐름도.
도 7은 제 2 실시예에 따른 냉매가열장치의 제작 방법 및 공기 조화기의 다른 구성과 연결되는 방법을 설명하는 흐름도.
도 8은 제 3 실시예에 따른 냉매 파이프를 보여주는 사시도.
도 9는 제 4 실시예에 따른 냉매 파이프의 전개도.
도 10은 제 5 실시예에 따른 공기 조화기의 냉매 사이클을 보여주는 도면.
이하에서는 도면을 참조하여 실시 예에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 1은 제 1 실시예에 따른 공기 조화기의 냉매 사이클을 보여주는 도면이다.
본 실시예에서는 일 례로 난방 운전될 때의 냉매 유동을 기준으로 각 구성 요소를 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 실시 예에 따른 공기 조화기(1)에는, 냉매를 압축하기 위한 압축기(10)와, 상기 압축기(10)로부터 압축된 냉매가 유입되는 실내 열교환기(21)와, 열교환된 공기를 실내로 송풍하기 위한 실내팬(22)과, 상기 실내 열교환기로부터 토출된 냉매를 팽창시키는 팽창장치(30)와, 팽창된 냉매가 외기와 열교환되도록 하기 위한 실외 열교환기(41)와, 열교환된 공기를 외부로 송풍하는 실외팬(42)이 포함된다.
상세히, 난방 사이클이 수행되는 중에는, 상기 실내 열교환기(21)는 응축기로 작용하고, 상기 실외 열교환기(41)는 증발기로 작용하게 된다.
상기 압축기(10)와 상기 실외 열교환기(41) 사이에는 상기 실외 열교환기(41)에서 토출된 냉매 중 기상 냉매 만을 상기 압축기(10)로 보내기 위한 어큐물레이터(50)가 배치된다.
또한, 상기 실내 열교환기(21)와 상기 압축기(10) 사이에는 상기 압축기(10)에서 압축된 고온 고압의 냉매를 상기 실외 열교환기(41)의 입구 측으로 바이패스시키기 위한 제 1 바이패스 배관(70)이 연결된다.
상기 제 1 바이패스 배관(70)의 일단은 상기 실내 열교환기(21)와 상기 압축기(10)를 연결시키는 배관에 연결되고, 타단은 상기 실외 열교환기(41)와 상기 팽창 장치(30)를 연결하는 배관에 연결된다.
그리고, 상기 제 1 바이패스 배관(70)에는 바이패스되는 냉매량을 조절하는 제 1 밸브(71)가 구비된다. 이 때, 상기 제 1 바이패스 배관(70)에는 냉매를 감압하기 위한 모세관이 구비될 수 있다.
상기 제 1 밸브(71)는, 공기 조화기의 난방 운전 중 제상 운전 조건이 만족되는 경우 상기 제 1 밸브(71)가 개방된다.
또한, 상기 실내 열교환기(21)와 상기 팽창 장치(30) 사이에는, 상기 실내 열교환기(21)에서 토출된 냉매를 상기 압축기(10) 입구 측으로 바이패스 시키기 위한 제 2 바이패스 배관(90)이 연결된다.
상기 제 2 바이패스 배관(90)의 일단은 상기 실내 열교환기(21)와 상기 팽창 장치(30)를 연결시키는 배관에 연결되고, 타단은 상기 어큐물레이터(50)와 상기 압축기(10)를 연결시키는 배관에 연결된다.
이와 달리 상기 제 2 바이패스 배관(90)의 타단이 상기 실외 열교환기(41)와 상기 어큐물레이터(50)를 연결시키는 배관에 연결될 수도 있다.
그리고, 상기 제 2 바이패스 배관(90)에는 상기 실내 열교환기(21)에서 토출된 냉매를 가열시키기 위한 냉매가열장치(100)가 구비된다. 그리고, 상기 제 2 바이패스 배관(90)에는 바이패스되는 냉매량을 조절하는 제 2 밸브(91)가 구비된다.
실외 온도가 극히 낮은 경우에, 상기 제 2 밸브(91)는 개방되고, 상기 냉매가열장치(100)가 작동하게 된다. 일 례로 공기 조화기가 한랭 지역에서 사용되는 경우, 실외 온도가 낮기 때문에 상기 냉매가열장치에 의해서 냉매가 가열될 수 있다.
이하에서는 상기 공기 조화기의 작동에 대해서 간단하게 설명하기로 한다.
공기 조화기가 난방 운전되면, 상기 압축기(10)에서 고온 고압의 냉매가 토출된다. 상기 압축기(10)에서 토출된 냉매는 상기 실내 열교환기(21)를 유동하면서 응축된다. 그리고, 상기 실내 열교환기(21)에서 토출된 응축 냉매는 상기 팽창 장치(30)를 통과하면서 팽창된다. 그리고, 팽창된 냉매는 상기 실외 열교환기(41)를 통과하면서 증발되고, 증발된 냉매는 상기 어큐물레이터(50)로 유동하게 된다. 그리고, 상기 어큐물레이터(50)에서 기상 상태의 냉매 만이 상기 압축기(10)로 유동하게 된다.
이와 같이 공기 조화기가 난방 운전되는 중에는 기본적으로 상기 제 1 밸브(71) 및 상기 제 2 밸브(91)는 닫혀있다.
상기 공기 조화기가 난방 운전 중, 증발기로 작용하는 상기 실외 열교환기(41)의 제상이 요구되는 경우, 상기 제 1 밸브(71)가 개방된다. 그러면, 상기 압축기(10)에서 토출된 고온의 냉매가 상기 실외 열교환기(41) 입구 측으로 바이패스된다. 그러면, 상기 고온의 냉매가 상기 실외 열교환기(41)를 유동하는 과정에서 제상이 수행된다.
한편, 실외 온도가 기준 온도 이하인 상태에서 공기 조화기가 난방 운전 되는 경우 증발 성능이 저하된다. 증발 성능이 저하되는 경우, 상기 압축기 흡입 측 냉매 온도가 요구되는 온도 보다 낮게 되어 난방 성능이 저하될 수 있다.
따라서, 이러한 경우에는 상기 제 1 밸브(71)가 닫힌 상태에서 상기 제 2 밸브(91)가 개방된다. 그러면, 상기 실내 열교환기(21)에 토출된 응축 냉매가 제 1 바이패스 배관(90)으로 바이패스되고, 바이패스된 냉매가 상기 냉매가열장치(100)를 유동하는 과정에서 가열된다. 그리고, 가열된 냉매가 상기 압축기(10)의 입구 측으로 이동하게 된다. 따라서, 온도가 상승된 냉매가 상기 압축기(10)로 흡입됨에 따라 난방 성능이 저하되는 것이 방지될 수 있다.
이하에서는 냉매가열장치(100)에 대해서 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 제 1 실시예에 따른 냉매가열장치를 보여주는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 냉매가열장치(100)는 바이패스된 냉매가 유동하기 위한 다수의 냉매 파이프(110, 111, 112, 113)와, 인접하는 냉매 파이프를 연결시키기 위한 연결관(130)이 포함된다.
상세히, 상기 다수의 냉매 파이프(110, 111, 112, 113)는 일 례로 단면이 원형으로 형성될 수 있으나, 형상에 제한은 없다.
상기 다수의 냉매 파이프(110, 111, 112, 113)는 일 례로 제 1 냉매 파이프 내지 제 4 냉매 파이프가 포함된다. 본 실시예에서 냉매 파이프의 수는 제한이 없으며, 다만, 도 2에는 4개의 냉매 파이프가 구비되는 것을 예를 들어 설명한다.
제 1 냉매 파이프(110)의 일단으로는 상기 실내 열교환기(21)에서 토출된 응축 냉매가 유입될 수 있다. 그리고, 제 4 냉매 파이프(113)의 일단에서 배출된 냉매는 상기 압축기(10)의 입구 측으로 이동될 수 있다.
상기 연결관(130)은 절곡되며, 대략 "U" 형상으로 형성된다. 그리고, 인접하는 두 개의 냉매 파이프는 상기 연결관(130)에 일 례로 용접 결합될 수 있다.
그리고, 상기 각 냉매 파이프(110, 111, 112, 113)의 외측에는 상기 각 냉매 파이프을 유동하는 냉매를 가열하기 위한 가열유닛(120)이 구비된다.
도 3은 제 1 실시예의 일 냉매 파이프의 전개도이고, 도 4는 제 1 실시예의 가열유닛의 구조를 보여주는 단면도이며, 도 5는 제 1 실시예의 일 냉매 파이프의 측면도를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 상기 가열유닛(120)은 상기 각 냉매 파이프(110, 111, 112, 113)의 외면에 고정된다. 상기 각 냉매 파이프에 고정되는 가열유닛의 구조는 동일하므로, 이하에서는 다수의 냉매 파이프의 도면 부호를 통칭하여 "110"으로 기재하기로 한다.
상기 가열유닛(120)에는, 상기 냉매 파이프(110)의 외면에 고정되는 절연 시트(121)와, 상기 절연 시트(121) 상면에 고정되는 한 쌍의 전극(122, 123)과, 상기 한 쌍의 전극(122, 123)의 상면에 고정되는 다수의 탄소나노튜브 발열체(124: carbon nanotube heating element: 이하에서는 "CNT 발열체"라 하기로 함))와, 상기 다수의 CNT 발열체(124)의 상면에 고정되는 산화방지막(125)이 포함된다.
상세히, 상기 절연 시트(121)는 상기 CNT 발열체(124)가 상기 냉매 파이프(110)에 용이하게 고정되도록 하는 역할을 한다.
상기 한 쌍의 전극(122, 123)은 서로 이격된 상태에서 나란하게 배치된다. 상기 한 쌍의 전극(122, 123)은 상기 다수의 CNT 발열체(124)로 전원을 공급하는 부분으로서, 어느 하나가 양극이고 다른 하나가 음극에 해당한다. 그리고, 상기 각 전극(122, 123)에 전선이 연결된다.
본 실시예에서 상기 한 쌍의 전극(122, 123)은 상기 냉매 파이프(110)의 길이 방향(냉매 파이프의 중심과 나란한 방향)을 따라 길게 연장된다. 따라서, 상기 한 쌍의 전극(122, 123)은 상기 냉매 파이프(110)의 원주 방향으로 이격된다.
상기 다수의 CNT 발열체(124)는, 직사각형 형상으로 완성될 수 있으나, 형상에는 제한이 없다. 그리고, 상기 각 CNT 발열체(124)의 일단은 일 전극(122)의 상면과 접촉하고, 타단은 타 전극(123)의 상면과 접촉한다.
그리고, 상기 다수의 CNT 발열체(124)는 상기 냉매 파이프(100)의 길이 방향으로 일정 간격(d2) 만큼 이격되어 배치된다.
상기 냉매 파이프(110, 111, 112, 113)는 동관, 알루미늄관 또는 철관일 수 있다.
상기 CNT 발열체(124)는, 탄소나노튜브(Carbon nanotube)로 이루어진 발열체를 의미한다. 상기 탄소나노튜브는 탄소 6개로 이루어진 육각형들이 서로 연결되어 관 모양을 이루고 있는 소재를 의미한다.
상세히, 상기 탄소나노튜브는 무게가 가벼우며, 전기 저항성이 우수하다. 또한, 탄소나노튜브의 열전도도는 1600~6000W/mK로서, 구리의 열전도도 400W/mK에 비하여 우수하다. 또한, 상기 탄소나노튜브의 전기저항성은, 10-4 ~ 10-5 ohm/cm 으로서, 구리와 유사하다.
본 실시예에서는 이러한 탄소나노튜브의 성질을 이용하여, 냉매를 가열하기 위한 가열원으로서 사용하는 것에 특징이 있다.
그리고, 상기 탄소나노튜브가 상기 절연 시트(121) 상에 고정(일 례로 코팅)된 후에 상기 한 쌍의 전극(122, 123)으로 전류를 가하면, 상기 탄소나노튜트가 발열하게 된다. 본 실시예에서 상기 탄소나노튜브가 상기 절연 시트(121)에 코팅된 상태를 CNT 발열체(124)라 할 수 있다.
이와 같이 냉매의 가열원으로서, 상기 CNT 발열체(124)가 적용되는 경우, CNT 발열체(124)를 반영구적으로 사용할 수 있으며, 형상 가공이 용이하므로 원통 형상의 냉매 파이프에 적용이 용이하다. 또한, 냉매의 가열원으로서 상기 CNT 발열체(124)가 적용되는 경우 가열유닛 자체의 부피를 줄일 수 있고, 빠른 시간 내에 냉매를 가열할 수 있게 된다.
즉, 가열원으로서, PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자, 시즈히터 등을 사용하는 경우에 비하여 부피가 크게 줄어들 수 있으며, 1kw 만큼의 전력을 내기 위한 비용이 줄어들 수 있다.
또한, 상기 냉매 파이프(110)의 둘레에 다수의 CNT 발열체(124)가 배치됨에 따라, 어느 한 CNT 발열체가 손상된 경우에도 상기 냉매 파이프를 지속적으로 가열할 수 있는 장점이 있다.
한편, 상기 CNT 발열체(124)의 폭(w)은 인접하는 CNT 발열체(124) 간의 간격(d2)과 동일하거나 크게 형성된다. 본 실시예에서 상기 CNT 발열체의 가로와 세로의 길이가 동일하지 않은 경우에 길이가 짧은 변의 길이를 폭이라고 정의할 수 있고, 동일한 경우에는 어느 한 변의 길이를 폭이라고 정의할 수 있다.
상세히, 상기 CNT 발열체(124)는 전기 저항성이 크므로, 좁은 접촉 면적(CNT 발열체와 냉매 파이프의 접촉 면적)에도 불구하고 발열량이 크다.
만약, 상기 냉매 파이프(110)의 가열 유닛의 발열 용량이 일정하게 유지되는 상태에서(일 례로 하나의 냉매 파이프 당 4kw), 상기 CNT 발열체(124) 간의 간격이 좁은 경우가 큰 경우에 비하여 상기 냉매 파이프(110)의 일부 영역에서만 냉매가 가열되므로(국부적 가열이라고 할 수 있음) 냉매의 비등이 발생되는 문제가 있다.
따라서, 국부적인 가열에 의한 냉매의 비등을 방지하기 위하여, 본 실시예에서는 상기 CNT 발열체(124)의 폭(w)은 인접하는 CNT 발열체 간의 간격(d2)과 동일하거나 작게 형성되도록 한다. 도 3에서는 일 례로 CNT 발열체 간의 간격(d2)이 CNT 발열체(124)의 폭(w) 보다 큰 것이 도시된다.
또한, 냉매의 비등 여부는 상기 CNT 발열체(124)와 상기 냉매 파이프(110)의 접촉 면적과 관련이 있다. 만약, 동일 용량으로 가열 유닛(120)을 형성하고자 하는 경우, CNT 발열체(124)와 상기 냉매 파이프(110)의 접촉 면적을 증가시키게 되면, 상기 CNT 발열체(124)의 자체 두께는 감소하게 된다. 반면, CNT 발열체(124)의 두께를 증가시키면 상기 CNT 발열체(124)와 상기 냉매 파이프(110)의 접촉 면적은 감소하게 된다.
위의 두 가지 경우를 비교하면, CNT 발열체의 두께가 크고 냉매 파이프와의 접촉 면적이 줄어들 수록 CNT 발열체 자체의 표면 온도가 커지고, 열 집중 현상이 커지므로, 냉매의 비등 현상이 발생할 가능성이 있고, 냉매 파이프의 휨 현상이 발생할 수 있다.
따라서, 상기 CNT 발열체(124)와 상기 냉매 파이프(110)의 접촉 면적이 증가되는 것이 좋다. 즉, 상기 냉매 파이프(110)의 둘레를 따라(원주 방향) 둘러지는 CNT 발열체(124)의 길이가 상기 냉매 파이프의 둘레와 유사하게 형성되는 것이 좋다. 다만, 상기 한 쌍의 전극(122, 123) 간의 이격 거리가 확보되어야 하므로, 도 5에서 볼 때, 상기 냉매 파이프(110)의 중심과 상기 CNT 발열체(124)의 일단을 연결하는 선과, 상기 냉매 파이프(110)의 중심과 상기 CNT 발열체(124)의 타단을 연결하는 선이 이루는 각은 355도 보다 작은 값을 가진다.
그리고, 상기 다수의 CNT 발열체의 이격 거리 및 냉매 파이프의 둘레 방향으로 형성되는 CNT 발열체의 각도에 의해서, 상기 다수의 CNT 발열체의 면적의 합은 다수의 CNT 발열체 중 양 끝단에 배치된 두 개의 CNT 발열체의 거리와 상기 CNT 발열체의 높이(도 3에서 볼 때 상하 길이)의 곱으로 계산되는 면적의 60%이하로 형성된다.
또한, 냉매의 비등 여부는 상기 냉매 파이프 내부를 유동하는 냉매량과 관련이 있다. 상세하게, 동일 용량의 열이 상기 냉매 파이프로 가해지는 경우에, 상기 냉매 파이프의 직경이 작은 경우가 큰 경우에 비하여 비등이 발생할 가능성이 크다. 즉, 냉매량이 적은 경우가 많은 경우보다 냉매의 비등이 발생할 가능성이 크다.
따라서, 본 실시예에서는 상기 냉매 파이프의 직경(D1)이 15.88mm(또는 5/8인치) 보다 크게 형성되도록 한다. 일 례로 상기 냉매 파이프의 직경(D1)은 25.44mm(또는 1인치)로 형성될 수 있다.
또한, 냉매의 비등 여부는 상기 냉매 파이프 자체의 두께와 관련이 있다. 상기 냉매 파이프의 두께가 작은 경우가 큰 경우에 비하여, 상기 냉매 파이프 내부의 냉매로 열이 전달되는 시간 및 전도량이 크므로, 비등 발생 가능성이 높다.
따라서, 본 실시예에서는 상기 냉매 파이프(110)의 자체 두께는 2mm 이상으로 형성될 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이 인접하는 두 개의 냉매 파이프는 상기 연결부(130)에 의해서 연결될 수 있으며, 상기 각 냉매 파이프와 상기 연결부(130)는 용접 결합될 수 있다. 그런데, 상기 가열 유닛(120)이 냉매 파이프(120)에 고정된 상태에서 상기 냉매 파이프(120)와 상기 연결부(130)를 용접하는 경우 용접 열에 의해서 가열 유닛(특히 전극)이 손상될 수 있다. 따라서, 용접 과정에서 상기 가열 유닛의 손상이 방지되도록 하기 위하여, 상기 가열 유닛(120)은 상기 냉매 파이프의 각 단부로부터 일정 간격(d1) 이격되어 배치될 수 있다. 일정 간격(d1)은 50mm 이상일 수 있다.
본 실시예에서는 일 례로 인접하는 두 개의 냉매 파이프가 연결부에 의해서 연결되는 것으로 설명되었으나, 이와 달리, 각 냉매 파이프의 일단이 제 1 헤더에 연결되고, 각 냉매 파이프의 타단이 제 2 헤더에 연결되는 것도 가능하며, 이러한 경우에도 상기 가열 유닛은 상기 냉매 파이프의 각 단부로부터 50mm 이상 이격되어 배치된다.
헤더에 의해서 다수의 냉매 파이프가 연통되는 구조는 종래의 구조와 동일하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 6은 제 1 실시예에 따른 냉매가열장치의 제작 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 4 및 도 6을 참조하면, 먼저 다수의 냉매 파이프를 마련한다. 그 다음, 상기 냉매 파이프에 가열 유닛(120)을 형성한다. 상세히, 냉매 파이프의 둘레에 상기 절연 시트(121)를 코팅시킨다(S1). 그 다음 상기 절연 시트(121)의 상면에 한 쌍의 전극(122, 123)을 고정시킨다(S2). 상기 한 쌍의 전극(122, 123)은 서로 이격되어 배치됨은 상술한 바와 같다. 그 다음, 다수의 CNT 발열체(124)를 상기 전극의 상면에 일정 간격 이격되도록 배치시킨다(S3). 그 다음, 상기 다수의 CNT 발열체(124)의 상면에 산화방지막(125)을 코팅시킨다(S4). 그리고, 최종적으로 상기 한 쌍의 전극에 전원연결부(전선)을 고정시킨다(S5). 그리고, 상기 연결부와 상기 다수의 냉매관을 용접에 의해서 서로 연결시키면, 최종적으로 냉매가열장치가 완성된다.
도 7은 제 2 실시예에 따른 냉매가열장치의 제작 방법 및 공기 조화기의 다른 구성과 연결되는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 가열 유닛이 별도의 물품으로 제작되어 상기 냉매 파이프에 고정되는 것을 특징으로 한다.
상세히, 먼저, 상기 냉매 파이프(110) 및 상기 가열 유닛(120) 각각을 마련한다(S11). 상기 가열 유닛은 제 1 실시예에서 설명한, 절연 시트, 한 쌍의 전극, 다수의 CNT 발열체 및 산화 방지막이 순차적으로 형성된 부재이다.
그 다음, 상기 가열 유닛(110)을 상기 냉매 파이프(110)에 고정시킨다(S12). 그 다음, 연결부와 상기 다수의 냉매관을 용접에 의해서 서로 연결시켜, 냉매가열장치를 완성한다(S13). 그리고, 상기 냉매가열장치(100)를 바이패스 배관(90)에 설치한다(S13). 그리고, 최종적으로 상기 한 쌍의 전극에 전원연결부(전선)을 연결한다(S14). 본 실시예에서 단계 S13과 단계 S14의 순서는 서로 바뀔 수 있다.
본 실시예에 의하면, 별도의 물품으로 제작된 가열 유닛을 상기 냉매 파이프에 고정시키면 되므로, 냉매가열장치의 조립 시간이 줄어들고 조립 공정이 단순화되는 장점이 있다.
도 8은 제 3 실시예에 따른 냉매 파이프를 보여주는 사시도이다.
본 실시예는 다른 부분에 있어서는 제 1 실시예와 동일하고, 다만, 전원 연결부와 상기 전극의 연결 구조에 있어서 차이가 있다. 따라서, 이하에서는 본 실시예의 특징적인 부분에 대해서만 설명하기로 한다.
도 8을 참조하면, 본 실시예의 냉매 파이프(110)에는 상술한 바와 같이 가열 유닛이 배치된다. 상기 가열 유닛은 한 쌍의 전극(122, 123)이 포함되며, 한 쌍의 전극(122, 123) 중 어느 하나의 전극(122: 제 1 전극)이 다른 하나의 전극(123: 제 2 전극)의 길이(냉매관 길이 방향)보다 작게 형성된다.
즉, 상기 냉매 파이프(110)의 단부에서 상기 제 1 전극 까지의 거리는 상기 제 2 전극(123) 까지의 거리 보다 크다.
그리고, 상기 한 쌍의 전극(122, 123)과 각 전원 연결부(전선)는 연결부재(140, 142)에 의해서 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 연결부재(140, 142)는 전도성 물질로 형성될 수 있다.
상기 연결부재(140, 142)에는, 제 2 전극(122)과 전원연결부를 연결시키는 제 1 연결부재(140)와, 상기 제 1 전극(123)과 전원연결부를 연결시키는 제 2 연결부재(142)가 포함된다. 상기 각 연결부재(140, 142)는 상기 냉매 파이프 전체를 둘러싼다.
그리고, 상기 제 1 연결부재(140)가 상기 냉매 파이프에 둘러진 상태에서 상기 제 1 연결부재(140)는 상기 제 2 전극(123)하고만 접촉된다. 상기 냉매 파이프(110)의 단부에서 상기 제 1 전극 까지의 거리는 상기 제 2 전극(123) 까지의 거리 보다 크므로, 상기 제 2 연결부재(142)가 상기 제 1 전극과 접촉하도록 상기 냉매 파이프에 둘러지면, 상기 제 2 연결부재(142)와 상기 제 2 전극이 접촉할 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 상기 제 2 연결부재(142)와 상기 제 2 전극(123)의 접촉을 방지시키기 위해서, 상기 제 2 연결부재(142)에는 간격 형성부(143)가 형성된다.
이와 같은 본 실시예에 의하면, 상기 각 연결부재(140, 142)가 상기 전극(122, 123)의 상면을 감싸고, 상기 연결부재(140, 142)에 전원연결부가 연결되므로, 상기 냉매 파이프(110)와 상기 연결부(130)의 용접 결합 과정에서 발생되는 열에 의해서 상기 전극이 손상되는 것이 방지될 수 있다. 즉, 상기 연결부재는 상기 전극을 열로부터 보호하는 역할을 한다.
도 9는 제 4 실시예에 따른 냉매 파이프의 전개도이다.
본 실시예는 다른 부분에 있어서는 제 1 실시예와 동일하고, 다만, 가열유닛을 구성하는 요소 들의 배치에 있어서 차이가 있다.
도 9을 참조하면, 본 실시예에 따른 냉매가열장치(200)에는 냉매 파이프(210)와 가열 유닛(220)이 포함된다.
상기 가열 유닛(220)에는, 상기 냉매 파이프(210)의 상면에 고정되는 절연 시트(211)와, 상기 절연 시트(211)의 상면에 고정되며, 상기 냉매 파이프(200)의 둘레를 따라 배치되는 한 쌍의 전극(222)과, 일단이 일 전극에 연결되고 타단이 타 전극에 연결되는 다수의 CNT 발열체(224)가 포함된다.
상기 한 쌍의 전극(222)은 이격되어 배치된다. 상기 다수의 CNT 발열체(224)는 서로 이격되어 배치되며, 상기 냉매 파이프(210)의 길이 방향으로 연장된다.
도 10은 제 5 실시예에 따른 공기 조화기의 냉매 사이클을 보여주는 도면이다.
본 실시예는 다른 부분에 있어서는 제 1 실시예와 동일하고, 다만, 어큐물레이터에 가열유닛이 추가적으로 구비되는 것에 차이가 있다.
도 10을 참조하면, 본 실시예의 어큐물레이터(50)의 외면에는 가열 유닛(300)이 배치된다. 상기 어큐물레이터는 일 례로 원통 형상으로 형성될 수 있으며, 상기 가열유닛은 제 1 실시예 또는 제 4 실시예와 같은 구조로 형성될 수 있다.
따라서, 상기 가열유닛에 의해서 상기 어큐물레이터(50) 내의 냉매가 가열된 후에 상기 압축기로 흡입될 수 있다.
도 10의 경우 별도의 냉매가열장치가 구비된 상태에서 어큐물레이터에 가열유닛이 구비되는 것이 도시되나, 이와 달리 상기 냉매가열장치가 제거되고, 상기 어큐물레이터의 외면에만 상기 가열유닛이 구비될 수도 있을 것이다.

Claims (8)

  1. 냉매를 압축시키기 위한 압축기;
    상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키기 위한 응축기;
    상기 응축기에서 응축된 냉매를 팽창시키기 위한 팽창장치;
    상기 팽창장치에서 팽창된 냉매를 증발시키기 위한 증발기;
    상기 응축기에서 토출된 냉매를 상기 압축기 입구 측으로 바이패스 시키기 위한 바이패스 배관;
    상기 바이패스 배관을 유동하는 냉매를 가열하기 위한 냉매가열장치; 및
    상기 바이패스 배관으로의 냉매 유동을 조절하는 밸브가 포함되며,
    상기 냉매가열장치에는, 냉매가 유동되는 냉매 파이프;
    상기 냉매 파이프의 외면에 구비되며, 공급된 전원에 의해서 그 자체가 발열하는 탄소나노튜브 발열체를 가지는 가열유닛이 포함되는 공기 조화기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열 유닛에는 상기 냉매 파이프의 외면에 형성되는 절연 시트 및 상기 절연 시트의 상면에 형성되며, 서로 이격되는 한 쌍의 전극이 포함되며,
    상기 탄소나노튜브 발열체의 일단은 상기 한 쌍의 전극 중 어느 한 전극과 전기적으로 연결되고, 타단은 다른 한 전극과 전기적으로 연결되는 공기 조화기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 탄소나노튜브 발열체는 다수개로 구성되며, 서로 이격되어 배치되는 공기 조화기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    냉매 흐름을 기준으로 상기 증발기와 상기 압축기 사이에는 기상 냉매와 액 냉매를 분리시키기 위한 어큐물레이터가 더 포함되며,
    상기 어큐물레이터의 외면에 상기 가열유닛이 더 구비되는 공기 조화기.
  5. 냉매를 압축시키기 위한 압축기;
    상기 압축기에서 압축된 냉매를 응축시키기 위한 응축기;
    상기 응축기에서 응축된 냉매를 팽창시키기 위한 팽창장치;
    상기 팽창장치에서 팽창된 냉매를 증발시키기 위한 증발기;
    상기 증발기에서 토출된 냉매가 유입되며, 기상 냉매과 액 냉매를 분리시키기 위한 어큐물레이터;
    상기 어큐물레이터의 외면에 구비되며, 공급된 전원에 의해서 그 자체가 발열하는 탄소나노튜브 발열체를 가지는 가열유닛이 포함되는 공기 조화기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 가열 유닛에는 상기 가열 유닛에는 상기 어큐물레이터의 외면에 형성되는 절연 시트 및 상기 절연 시트의 상면에 형성되며 서로 이격되는 한 쌍의 전극이 포함되며,
    상기 탄소나노튜브 발열체의 일단은 상기 한 쌍의 전극 중 어느 한 전극과 전기적으로 연결되고, 타단은 다른 한 전극과 전기적으로 연결되는 공기 조화기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 탄소나노튜브 발열체는 다수개로 구성되며, 서로 이격되어 배치되는 공기 조화기.
  8. 제 2 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 탄소나노튜브 발열체의 상면에는 산화방지막이 코팅되는 공기 조화기.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102229340B (zh) * 2011-04-25 2015-04-29 浙江盾安人工环境股份有限公司 一种节能可调的旁通卸载列车空调系统
KR102196216B1 (ko) * 2014-07-18 2020-12-30 삼성전자주식회사 냉각 장치 및 그 제어 방법
KR101685846B1 (ko) * 2015-09-30 2016-12-20 엘지전자 주식회사 공기 조화기
CN106091164A (zh) * 2016-06-27 2016-11-09 广东美的制冷设备有限公司 一种压缩机预热结构、预热系统、预热方法和空调
US11044789B2 (en) 2018-10-11 2021-06-22 Goodrich Corporation Three dimensionally printed heated positive temperature coefficient tubes
DE102018218019A1 (de) * 2018-10-22 2020-04-23 BSH Hausgeräte GmbH Verdunstungsanordnung für ein Kältegerät
DE102019201818A1 (de) * 2019-02-12 2020-08-13 Vitesco Technologies GmbH Heizvorrichtung mit einer Mehrzahl von elektrischen Heizelementen
KR20210104476A (ko) * 2020-02-17 2021-08-25 엘지전자 주식회사 공기조화기
CN113819669B (zh) * 2021-09-15 2023-05-09 浙江大学 一种基于碳纳米管重力油分离效应的低温制冷装置及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01302078A (ja) * 1988-05-30 1989-12-06 Agency Of Ind Science & Technol 蒸発器
JPH07324828A (ja) * 1994-05-30 1995-12-12 Mitsubishi Electric Corp 冷媒循環システム
KR970018909U (ko) * 1995-10-18 1997-05-26 차량 에어콘의 어큐뮬레이터 구조
WO2005040066A1 (ja) * 2003-10-29 2005-05-06 Sumitomo Precision Products Co., Ltd. カーボンナノチューブ分散複合材料とその製造方法並びにその適用物

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2964705B2 (ja) * 1991-06-13 1999-10-18 ダイキン工業株式会社 空気調和装置
MY130939A (en) * 1993-06-01 2007-07-31 Hitachi Ltd Air-conditioning equipment
US5377495A (en) * 1994-06-27 1995-01-03 Daigle; Regis G. Temperature controlled thermal jacket for transfering refrigerant
KR970018909A (ko) 1995-09-26 1997-04-30 구자홍 유도전동기용 고정자철심
US6490882B2 (en) * 2001-03-27 2002-12-10 Liebert Corporation Method and apparatus for maintaining compressor discharge vapor volume for starting with condensing unit ambient temperatures less than evaporator unit ambient temperatures
CA2350367C (en) * 2001-06-12 2009-08-11 Serge Dube High speed evaporator defrost system
US6467284B1 (en) * 2001-09-17 2002-10-22 Ut-Battelle, Llc Frostless heat pump having thermal expansion valves
JP3857156B2 (ja) * 2002-02-22 2006-12-13 株式会社日立製作所 電子源用ペースト、電子源およびこの電子源を用いた自発光パネル型表示装置
US6837061B2 (en) * 2002-07-02 2005-01-04 Delphi Technologies, Inc. HVAC system shutdown sequence
JP2004063232A (ja) * 2002-07-29 2004-02-26 Izumi Food Machinery Co Ltd 流動物の連続通電加熱装置
JP4266325B2 (ja) * 2003-04-14 2009-05-20 株式会社ムサシノエンジニアリング 高効率電子式ヒートパイプ
US7123826B2 (en) * 2003-07-16 2006-10-17 Wellstream International Ltd. Temperature controlled pipe and method of manufacturing same
JP2005043008A (ja) * 2003-07-24 2005-02-17 Denso Corp 冷凍サイクル装置
CN1879235A (zh) * 2003-11-10 2006-12-13 松下电器产业株式会社 电子功能材料的取向处理方法和薄膜晶体管
JP2005147456A (ja) * 2003-11-13 2005-06-09 Daikin Ind Ltd 空気調和装置
CN100539041C (zh) * 2004-10-22 2009-09-09 富士通微电子株式会社 半导体器件及其制造方法
KR100749886B1 (ko) * 2006-02-03 2007-08-21 (주) 나노텍 탄소나노튜브를 이용한 발열체
JP4822054B2 (ja) * 2006-03-28 2011-11-24 ニッタ株式会社 流体加熱用チューブの加熱装置、及び流体加熱用チューブの加熱方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01302078A (ja) * 1988-05-30 1989-12-06 Agency Of Ind Science & Technol 蒸発器
JPH07324828A (ja) * 1994-05-30 1995-12-12 Mitsubishi Electric Corp 冷媒循環システム
KR970018909U (ko) * 1995-10-18 1997-05-26 차량 에어콘의 어큐뮬레이터 구조
WO2005040066A1 (ja) * 2003-10-29 2005-05-06 Sumitomo Precision Products Co., Ltd. カーボンナノチューブ分散複合材料とその製造方法並びにその適用物

Also Published As

Publication number Publication date
CN101999063B (zh) 2013-01-02
US20110061422A1 (en) 2011-03-17
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EP2284459A4 (en) 2016-07-20
US8850847B2 (en) 2014-10-07
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EP2284459B1 (en) 2017-12-13
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