专利名称：空调的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种空调。
背景技术：
空调是一种根据用途和目的保持室内空气处于最佳状态的家用器具。例如，空调 在夏季将房间内部控制成制冷状态，而在冬季将房间内控制成加热状态。
发明内容
技术问题本发明的目的在于提供一种提高在执行加热操作时的加热效率的空调。另外，本发明的另一目的在于加热制冷剂并使制冷剂旁通到压缩机的入口侧。技术方案根据一个实施例的空调包括压缩制冷剂的压缩机；冷凝在压缩机中被压缩的制 冷剂的冷凝器；使在冷凝器中被冷凝的制冷剂膨胀的膨胀器；蒸发在膨胀器中膨胀的制冷 剂的蒸发器；使从冷凝器排出的制冷剂旁通到压缩机的入口侧的旁通管；对在旁通管中流 动的制冷剂进行加热的制冷剂加热设备；对在旁通管中流动的制冷剂进行控制的阀，其中， 制冷剂加热设备包括制冷剂管，制冷剂在所述制冷剂管中流动；以及加热单元，所述加热 单元设置在制冷剂管的外表面上并具有通过供给的电力靠自身产生热的碳纳米管加热元 件。根据另一实施例的空调包括压缩制冷剂的压缩机；冷凝在压缩机中被压缩的制 冷剂的冷凝器；使在冷凝器中被冷凝的制冷剂膨胀的膨胀器；蒸发在膨胀器中膨胀的制冷 剂的蒸发器；收集器，从蒸发器中排出的制冷剂在所述收集器中流动，收集器分离气态制冷 剂和液态制冷剂；以及加热单元，加热单元设置在制冷剂管的外表面上并具有通过供给的 电力靠自身产生热的碳纳米管加热元件。有益效果利用上述实施例，当空调在室外温度很低的状态下运行时，由于在制冷剂由碳纳 米管(CNT)加热元件加热的状态下从冷凝器中排出的制冷剂被吸入到压缩机中，所以可防 止加热性能的下降。另外，即使在分离从蒸发器中排出的液态制冷剂和气态制冷剂的收集器由CNT加 热元件加热时，也可防止加热性能的下降。进一步而言，由于CNT加热元件被用作加热制冷剂的加热源，所以可减小加热单 元的尺寸和制造成本，由此可减小空调的尺寸。而且，碳纳米管被涂覆在受热体上，因而可在呈各种形状的受热体上形成CNT加 热元件。另外，由于多个CNT加热元件被设置成相互间隔开，因此，即使在任意一个CNT加 热元件被损坏时也可对制冷剂进行持续地加热。
图1是示出根据第一实施例的空调的制冷剂循环的示意图；图2是示出根据第一实施例的制冷剂加热设备的示意图；图3是示出根据第一实施例的一个制冷剂管的展开示意图(development diagram)；图4是示出根据第一实施例的加热单元的结构的剖视图；图5是示意性地示出根据第一实施例的制冷剂管的侧视图的示意图；图6是描述制造根据第一实施例的制冷剂加热设备的方法的流程图；图7是描述制造根据第二实施例的制冷剂加热设备的方法以及将该制冷剂加热 设备连接到空调的其它部件的方法的流程图；图8是示出根据第三实施例的制冷剂管的立体图；图9是根据第四实施例的一个制冷剂管的展开示意图；以及图10是示出根据第五实施例的空调的制冷剂循环的示意图。
具体实施例方式最佳模式在下文中，将参考附图详细地描述示例性实施例。图1是示出根据第一实施例的空调的制冷剂循环的示意图。作为一个实例，以下将对本实施例进行描述，其中每个部件基于执行加热操作时 的制冷剂流动进行描述。参考图1，根据该实施例的空调1包括压缩机10、室内热交换器21、室内风扇22、 膨胀器30、室外热交换器41以及室外风扇42，其中压缩机10压缩制冷剂，来自压缩机10 的被压缩的制冷剂在室内热交换器21中流动，室内风扇22使热交换过的空气流通到房间 内部，膨胀器30使从室内热交换器排出的制冷剂膨胀，室外热交换器41使膨胀的制冷剂与 室外空气进行热交换，室外风扇42使热交换过的空气流通到外部。详细地，在执行加热循环时，室内热交换器21作为冷凝器运行而室外热交换器41 作为蒸发器运行。在压缩机10与室外热交换器41之间设有收集器50，该收集器50仅将从室外热交 换器41排出的制冷剂中的气态制冷剂运送至压缩机10。另外，在室内热交换器21与压缩机10之间连接有第一旁通管70，该第一旁通管 70使在压缩机10中压缩的高温高压制冷剂旁通到室外热交换器41的入口侧。第一旁通管70的一端与连接室内热交换器21和压缩机10的管路相连，第一旁通 管70的另一端与连接室外热交换器41和膨胀器30的管路相连。另外，第一旁通管70设有第一阀71，该第一阀71对旁通的制冷剂的量进行控制。 这时，第一旁通管70可设有使制冷剂减压的毛细管(capillary)。当在空调的加热操作的过程中满足解冻操作条件时，第一阀71打开。另外，在室内热交换器21与膨胀器30之间连接有第二旁通管90，该第二旁通管 90使从室内热交换器21排出的制冷剂旁通到压缩机10的入口侧。
第二旁通管90的一端与连接室内热交换器21和膨胀器30的管路相连，第二旁通 管90的另一端与连接收集器50和压缩机10的管路相连。与此不同，第二旁通管90的另一端可与连接室外热交换器41和收集器50的管路 相连。第二旁通管90设有制冷剂加热设备100，该制冷剂加热设备100对从室内热交换 器21排出的制冷剂进行加热。另外，第二旁通管90设有第二阀91，该第二阀91对旁通的 制冷剂的量进行控制。当室外温度非常低时，第二阀91打开且制冷剂加热设备100运行。当在寒冷的区 域中使用空调时，由于室外温度很低，所以可通过制冷剂加热设备来加热制冷剂。在下文中，将简单地描述空调的操作情况。当空调执行加热操作时，从压缩机10排出高温高压制冷剂。从压缩机10排出的 制冷剂流入到室内热交换器21中，并由此被冷凝。从室内热交换器21排出的被冷凝的制 冷剂通过流经膨胀器30而发生膨胀。而且，膨胀的制冷剂通过流经室外热交换器41而被 蒸发，并且被蒸发的制冷剂流入收集器50中。仅气态制冷剂从收集器50流到压缩机10。如上所述，尽管空调执行加热操作，但第一阀71和第二阀91基本关闭。当需要室外热交换器41进行解冻时，第一阀71打开，在空调的加热操作的过程 中，室外热交换器41作为蒸发器运行。在这种情况下，从压缩机10排出的高温制冷剂旁通 到室外热交换器41的入口侧。这时，在高温制冷剂流动室外热交换器41的同时执行解冻。同时，当空调在室外温度为基准温度或小于基准温度的状态下执行加热操作时， 蒸发性能下降。当蒸发性能下降时，压缩机入口侧的制冷剂温度低于所需的温度，加热性能 可能下降。在这种情况下，在第一阀71关闭的状态下，第二阀91打开。因此，排出到室内热 交换器21的被冷凝的制冷剂旁通到第二旁通管90，并且旁通的制冷剂在制冷剂加热设备 100中流动的同时被加热。被加热的制冷剂流到压缩机10的入口侧。因此，由于温度升高 的制冷剂被吸入到压缩机10中，所以可防止加热性能的下降。在下文中，将详细地描述制冷剂加热设备100。图2是示出根据第一实施例的制冷剂加热设备的示意图。参考图1和图2，根据本实施例的制冷剂加热设备100包括供旁通的制冷剂流动 (move)的多个制冷剂管110、111、112以及连接相邻的制冷剂管的连接管130。详细地，多个制冷剂管110、111、112以及113的截面可形成为圆形形状，但不局限 于此。 例如，多个制冷剂管110、111、112以及113可包括第一制冷剂管到第四制冷剂管。 在本实施例中，不限制制冷剂管的数量。然而，作为一个实例，图2示作包括四个制冷剂管。从室内热交换器21排出的被冷凝的制冷剂可流入第一制冷剂管110的一端。从 第四制冷剂管113的一端排出的制冷剂可流到压缩机10的入口侧。连接管130是弯曲的并形成为大致呈“U”形。两个相邻的制冷剂管可通过例如焊 接而结合至连接管130。各个制冷剂管110、111、112以及113的外侧设有加热单元120，所述加热单元120
对在各个制冷剂管中流动的制冷剂进行加热。
图3是根据第一实施例的一个制冷剂管的展开示意图，图4是示出加热单元的结 构的剖视图，图5是示意性示出根据第一实施例的一个制冷剂管的侧视图的示意图。参考图2至图5，这些加热单元120被固定到各个制冷剂管110、111、112以及113 的外表面。被固定到各个制冷剂管的加热单元具有相同的结构，因此，多个制冷剂管共同地 表示为附图标记“110”。加热单元120包括绝缘片121、一对电极122和123、多个碳纳米管加热元件 124 (在下文中，称作CNT加热元件)以及抗氧化层125，其中绝缘片121被固定到制冷剂管 110的外表面，该对电极122和123被固定到绝缘片121的上表面，所述碳纳米管加热元件 124被固定到该对电极122和123 ；这些抗氧化层125被固定到多个CNT加热元件124的上表面。详细地，绝缘片121起到将CNT加热元件124容易地固定到制冷剂管110的作用。该对电极122和123在相互间隔开的状态下并排地设置。该对电极122和123是 将电力供给到多个CNT加热元件124的部分，并且其中的任意一个电极相当于阳极，而另一 电极相当于阴极。各个电极122和123连接到电线。在本实施例中，该对电极122和123沿制冷剂管110的长度方向(与制冷剂管的 中心平行的方向)非常长地延伸。因此，该对电极122和123沿制冷剂管110的圆周方向 间隔开。多个CNT加热元件124可形成为矩形形状，但CNT加热元件的形状不限于此。各 个CNT加热元件124的一端与一个电极122的上表面接触，而另一端与另一电极123的上 表面接触。多个CNT加热元件124设置成沿制冷剂管100的长度方向隔开预定间隔d2。制冷剂管110、111、112以及113可为铜管、铝管或钢管。CNT加热元件124表示由碳纳米管制成的加热元件。碳纳米管指的是这样一种材 料由6个碳形成的六角形相互连接以形成管状。详细地，碳纳米管的重量很轻，并且碳纳米管具有优异的电阻性。进一步，碳纳米 管的导热率为1600到6000W/mK，这与铜的导热率400W/mK相比是优异的。另外，碳纳米管 的电阻为10_4 10_5ohm/cm，这与铜的电阻相似。本实施例利用了作为加热制冷剂的加热源的碳纳米管的特性。在碳纳米管被固定(例如，涂覆)在绝缘片121上之后，电流被应用到该对电极 122和123，以加热碳纳米管。在本实施例中，碳纳米管被涂覆在绝缘片121上的状态可称 为CNT加热元件124。当CNT加热元件124被作为制冷剂的加热源应用时，CNT加热元件124可为半永 久性使用的并且可容易地对其进行形状处理，使得CNT加热元件124可被应用到制冷剂管。 另外，当CNT加热元件124作为制冷剂的加热源应用时，可减小加热单元的体积，并可提前 加热制冷剂。换言之，当CNT加热元件使用正温度系数(PTC)元件、护套加热器等作为加热源 时，可大幅减小加热单元的体积，并可减小产生多达Ikw功率所用的成本。而且，由于多个CNT加热元件124围绕制冷剂管110设置，因此，即使当任意一个 CNT加热元件受到损坏时，仍可对制冷剂管进行持续地加热。
同时，CNT加热元件124的宽度w形成为等于或大于相邻的CNT加热元件124之间 的间隔d2。在本实施例中，当CNT加热元件的长和宽的长度彼此不相等时，可将短边的长度 限定为宽度；当CNT加热元件的长和宽的长度彼此相等时，可将任一边的长度限定为宽度。详细地，由于CNT加热元件124具有大电阻，因此，虽然接触面积(CNT加热元件与 制冷剂管的接触面积)狭小，但热值变得非常大。在制冷剂管110的加热单元的热容量保持恒定(例如，每一个制冷剂管4kw)的状 态下，由于与CNT加热元件124之间的间隔很大的情况相比，在CNT加热元件124之间的间 隔很窄的情况下仅在制冷剂管110的一部分区域中加热(可称作局部加热)制冷剂，所以 会发生制冷剂沸腾的问题。因此，为了防止因局部加热引起的制冷剂的沸腾，在本实施例中，CNT加热元件 124的宽度w形成为等于或小于相邻的CNT加热元件之间的间隔d2。图3示出了例如CNT 加热元件之间的间隔d2大于CNT加热元件124的宽度w的情况。另外，制冷剂是否沸腾涉及到CNT加热元件124与制冷剂管110两者的接触面积。 当旨在形成相同容量的加热单元120时，如果CNT加热元件124与制冷剂管110的接触面 积增大，则CNT加热元件124的厚度减小。另一方面，当CNT加热元件124的厚度增大时， CNT加热元件124和制冷剂管110的接触面积减小。在对比上述两种情况时，当CNT加热元件的厚度大并且CNT加热元件与制冷剂管 的接触面积会减小时，CNT加热元件的表面温度高并且热集中(heat concentration)现象 显著，使得可能发生制冷剂沸腾的现象并可能发生制冷剂管弯曲的现象。因此，优选的是使CNT加热元件124与制冷剂管110的接触面积增大。换言之，沿 制冷剂管110的圆周(圆周方向)包围的CNT加热元件124的长度与制冷剂管的圆周相类 似地形成。然而，当从图5中观察时，由于该对电极122和123之间的间隔距离是固定的， 所以由连接制冷剂管110的中心和CNT加热元件124的一端的线与连接制冷剂管110的中 心和CNT加热元件的另一端的线形成的角度具有小于355°的值。多个CNT加热元件的面积之和，基于多个CNT加热元件的间隔距离和沿制冷剂管 的圆周方向形成的CNT加热元件的角度的特性，按照由设置在多个CNT加热元件的两端的 两个CNT加热元件之间的距离与CNT加热元件的高度(从图3观察时的上下长度)的乘积 计算出的面积的60%或更小来形成。另外，制冷剂是否沸腾涉及到在制冷剂管110内部流动的制冷剂的量。详细地，当 相同容量的热被应用于制冷剂管时，制冷剂管的直径小的情况比制冷剂管的直径大的情况 更有可能发生沸腾。换言之，制冷剂的量少的情况比制冷剂的量多的情况更有可能发生沸腾。因此，在本实施例中，制冷剂管的直径Dl形成为大于15. 88mm(或5/8英寸)。作 为一个实例，制冷剂管的直径Dl可形成为25. 44mm(或1英寸)。另外，制冷剂是否沸腾涉及到制冷剂管的厚度。制冷剂管的厚度薄的情况比制冷 剂管的厚度厚的情况更有可能发生沸腾。因此，在本实施例中，制冷剂管110的厚度可形成为2mm或更大。同时，两个相邻的如上所述的制冷剂管可被连接到连接部130，并且各个制冷剂管 与连接部130通过焊接相互结合。然而，当在加热单元120被固定到制冷剂管110的状态下将制冷剂管110焊接到连接部130时，焊接热可能损坏加热单元(尤其是电极)。因此， 为了防止在焊接过程中损坏加热单元，加热单元120可设置成与制冷剂管的每端间隔开预 定间隔dl。预定间隔dl可为50mm或更大。尽管本实施例以示例的方式描述了两个制冷剂管通过连接部连接，但各个制冷剂 管的一端可连接到第一集管(header)而各个制冷剂管的另一端可连接到第二集管。在这 种情况中，加热单元被设置成与制冷剂管的每端隔开50mm或更大距离。多个制冷剂管通过集管相互连通的结构与已知的结构相同，因此，将省略对此的 详细描述。本发明的模式图6是描述制造根据第一实施例的制冷剂加热设备的方法的流程图。参考图4和图6，首先制备多个制冷剂管。随后，为制冷剂管配备加热单元120。详 细地，绕着制冷剂管涂覆绝缘片(Si)。随后，将一对电极122和123固定到绝缘片121的上 表面(S2)。该对电极122和123相互间隔开地设置的问题已作阐述。之后，将多个CNT加 热元件124隔开预定的间距设置在电极的上表面上(S3)。接着，将抗氧化层125涂覆在多 个CNT加热元件124的上表面上(S4)。最后，将电力连接部(电线)固定到该对电极(S5)。 当通过焊接使连接部与多个制冷剂管相互连接时，制冷剂加热设备最终完成。图7是描述制造根据第二实施例的制冷剂加热设备的方法以及将该制冷剂加热 设备连接到空调的其它部件的方法的流程图。参考图7，根据本实施例的加热单元被制造成单独的部件(article)，并被固定到 制冷剂管。详细地，首先制备各个制冷剂管110和加热单元120 (Sll)。加热单元这样一种构 件在第一实施例中描述的绝缘片、一对电极、多个CNT加热元件以及抗氧化层依次形成。随后，将加热单元120固定到制冷剂管110 (S12)。之后，通过焊接使连接部与多个 制冷剂管相互连接，由此制冷剂加热设备完成(S13)。将制冷剂加热设备100安装在旁通管 90处(S13)。最后，将电力连接部(电线)固定到该对电极(S14)。在本实施例中，可改变 步骤S13和步骤S14的顺序。利用本实施例，由于作为单独部件制成的加热单元被固定到制冷剂管，所以可缩 短制冷剂加热设备的组装时间并且可简化组装过程。图8是示出根据第三实施例的制冷剂管的立体图。本实施例的构造与第一实施例的构造相同，但电力连接部与电极的连接结构不 同。因此，将仅阐述该实施例的特征部分。参考图8，本实施例的制冷剂管110设有如上所述的加热单元。加热单元包括一对 电极122和123，并且该对电极122和123中的任意一个电极122 (第一电极)形成为长度 小于另一电极123 (第二电极)的长度(制冷剂管的长度方向)。换言之，从制冷剂管110的端部到第一电极的距离大于到第二电极123的距离。该对电极122和123与各个电力连接部(电线)可通过连接构件140和142电连 接。连接构件140和142可由传导材料形成。连接构件140和142包括第一连接构件140和第二连接构件142，所述第一连接构 件140将第二电极122连接到电力连接部，所述第二连接构件142将第一电极123连接到电力连接部。各个连接构件140和142包围整个制冷剂管。在第一连接构件140包围制冷剂管的状态下，第一连接构件140仅接触第二电极 123。由于从制冷剂管110的端部到第一电极的距离大于到第二电极123的距离，所以第二 连接构件142包围制冷剂管以便接触第一电极，以使得第二连接构件142可以接触第二电 极。因此，在本实施例中，为了防止第二连接构件142与第二电极接触，第二连接构件设有 间隔形成部143。利用本实施例，由于各个连接构件140和142包围电极122和123的上表面并且 电力连接部与连接构件140和142连接，所以可防止因焊接联接制冷剂管110与连接部130 的过程中产生的热引起的电极损坏。换言之，连接部起到保护电极免受热的作用。图9是根据第四实施例的一制冷剂管的展开示意图。本实施例的构造与第一实施例的构造相同，但构成加热单元的元件的设置情况不 同。参考图9，根据本实施例的制冷剂加热设备200包括制冷剂管210和加热单元 220。加热单元220包括绝缘片211、一对电极222以及多个CNT加热元件224，其中所 述绝缘片211固定到制冷剂管210的上表面，该对电极222固定到绝缘片211的上表面并 沿制冷剂管200的圆周设置，所述CNT加热元件224的一端连接到一个电极而其另一端连 接到另一电极。该对电极222相互间隔开地设置。多个CNT加热元件224相互间隔开地设置，并 沿制冷剂管210的长度方向延伸。图10是示出根据第五实施例的空调的制冷剂循环的示意图。本实施例的构造与第一实施例的构造相同，但不同之处在于在收集器处还设置加 热单元。参考图10，本实施例的收集器50的外表面设有加热单元300。作为一个实例，收 集器可形成为柱形形状，并且加热单元可形成为与第一实施例或第四实施例相同的结构。因此，收集器50内的制冷剂可被加热单元加热，随后可被吸入到压缩机中。尽管图10示出了在设有单独的制冷剂加热设备的状态下在收集器处设置加热单 元，但可以去除制冷剂加热设备并仅在收集器的外表面处设置加热单元。
权利要求
1.一种空调，包括 压缩制冷剂的压缩机；冷凝在所述压缩机中被压缩的制冷剂的冷凝器；使在所述冷凝器中被冷凝的制冷剂膨胀的膨胀器；蒸发在所述膨胀器中膨胀的制冷剂的蒸发器；使从所述冷凝器排出的制冷剂旁通到所述压缩机的入口侧的旁通管；对在所述旁通管中流动的制冷剂进行加热的制冷剂加热设备；以及对在所述旁通管中流动的制冷剂进行控制的阀，其中，所述制冷剂加热设备包括制冷剂管，制冷剂在所述制冷剂管中流动；以及加热单元，所述加热单元设置在所述制冷剂管的外表面上并具有通过供给的电力靠自 身产生热的碳纳米管加热元件。
2.根据权利要求1所述的空调，其中，所述加热单元包括形成在所述制冷剂管的外表 面上的绝缘片，以及形成在所述绝缘板的上表面上并相互间隔开的一对电极，所述碳纳米 管加热元件的一端电连接到该对电极中的任意一个电极，而另一端电连接到另一电极。
3.根据权利要求2所述的空调，其中，所述碳纳米管被设置成多个并相互间隔开地设置。
4.根据权利要求1所述的空调，其中，基于制冷剂的流动，在所述蒸发器与所述压缩机 之间还设有用于分离气态制冷剂和液态制冷剂的收集器，并且在所述收集器的外表面上还 设有所述加热单元。
5.一种空调，包括 压缩制冷剂的压缩机；冷凝在所述压缩机中被压缩的制冷剂的冷凝器； 使在所述冷凝器中被冷凝的制冷剂膨胀的膨胀器； 蒸发在所述膨胀器中膨胀的制冷剂的蒸发器；收集器，从所述蒸发器中排出的制冷剂在所述收集器中流动，所述收集器分离气态制 冷剂和液态制冷剂；以及加热单元，所述加热单元设置在所述收集器的外表面上并具有通过供给的电力靠自身 产生热的碳纳米管加热元件。
6.根据权利要求5所述的空调，其中，所述加热单元设有形成在所述收集器的外表面 上的绝缘片以及形成在所述绝缘片的上表面上并相互间隔开的一对电极，并且所述碳纳米管加热元件的一端电连接到该对电极中的任意一个电极，而另一端电连接 到另一个电极。
7.根据权利要求6所述的空调，其中所述碳纳米管被设置成多个并相互间隔开地设置。
8.根据权利要求2或6所述的空调，其中所述碳纳米管的上表面涂覆有抗氧化层。
全文摘要
本发明涉及一种空调。该空调包括压缩制冷剂的压缩机；冷凝在压缩机中被压缩的制冷剂的冷凝器；使在冷凝器中被冷凝的制冷剂膨胀的膨胀器；蒸发在膨胀器中膨胀的制冷剂的蒸发器；使从冷凝器排出的制冷剂旁通到压缩机的入口侧的旁通管；对在旁通管中流动的制冷剂进行加热的制冷剂加热设备；以及对在旁通管中流动的制冷剂进行控制的阀，其中，制冷剂加热设备包括制冷剂在其中流动的制冷剂管；以及加热单元，加热单元设置在制冷剂管的外表面上并具有通过供给的电力靠自身产生热的碳纳米管加热元件。
文档编号F25B29/00GK101999063SQ200980112889
公开日2011年3月30日 申请日期2009年5月4日 优先权日2009年5月4日
发明者李相宪 申请人:Lg电子株式会社