JP2005003344A - 空気調和システム - Google Patents

Abstract

【課題】 空気調和機を提供すること。
【解決手段】 本発明は、室外機、コンパクトな室内機、空気供給及び排気ダクト、そして前熱交換機を含んで成る。室内機の室内熱交換機は内部室内に連通する空間を持ち、室内機の送風装置が前記空間に配置され、空気を吸いこんだ後、前記室内熱交換機を経由させて吐出する。そして室内機の換気案内ダクトは室外空気を前記送風装置を経由させて室内に案内し、室内空気を前記室外に案内するように前記室内熱交換機下側に設けられる。前記空気供給及び排気ダクトは一端がそれぞれ前記換気案内ダクトと連結されて、室外空気を室内に、室内空気を室外にそれぞれ案内する。そして前記前熱交換機(pre-heat exchanger)は前記空気供給及び排気ダクトの中間に設けられて、前記空気供給及び排気ダクト内を経由する室外及び室内空気を相互間接的に熱交換させることを特徴とする。
【選択図】 図６

Description

本発明は空気調和システムに関するもので、更に詳しくは天井に装着される室内機と換気のためのダクトがコンパクトに結合された空気調和システムに関するものである。

空気調和機とは、冷媒が相変化をする時、周囲に熱を発散したり周囲の熱を吸収する性質を利用して室内空間を冷房または暖房する機器である。
このような空気調和機は一般的に室内機と室外機を含めてなり、前記室内機と室外機が一つの胴体で製作されたものを一体型エアコンと呼び、それぞれ別途の胴体で製作されたものを分離型エアコンと呼ぶ。

前記一体型エアコンの代表的な例としては、窓型エアコンがあり、前記分離型エアコンの種類としては天井型、壁掛け型、そしてパッケージ型エアコンがある。ここで前記天井型エアコンの場合、室内機が天井内に設置され、前記壁掛け型エアコンの場合、前記室内機が壁に付着され、前記パッケージ型エアコンの場、前記室内機が室内の底面に立設される。

このようなエアコンは一般的に圧縮機、コンデンサー、膨脹装置、そして蒸発器を含んで成る。ここで前記圧縮機は低温／低圧のガス冷媒を高温／高圧のガス冷媒に圧縮し、冷媒が前記各構成要素を経由できるように移送する。前記コンデンサーは前記圧縮機から流入した冷媒を凝縮して液化させる役割を果す。この時、前記冷媒が凝縮されながら発熱するので前記コンデンサーは周囲に熱を発散するようになる。このようにコンデンサーから発散される熱を室内空間に吐出すれば室内空間を暖房することができるようになる。

前記膨脹装置は、凝縮された冷媒を減圧させて膨脹させるが、このような膨脹装置には一般的に毛細管(capillary tubes)が使われる。最後に前記蒸発器は膨脹された冷媒を気化させることになり、前記冷媒が気化しながら吸熱するので前記蒸発器周辺空気は冷たくなる。このように冷たくなった空気を室内空間に吐出すれば室内空間を冷房することができる。

一方、前記空気調和機の使用の中には熱損失を減らすために室内空間を蜜閉する。このように密閉された空間の空気は経時的に徐々に汚染される。例えば、室内で生活する人々の呼吸によって室内空気中の二酸化炭素の含有量が高くなり、乾燥した室内空間内で多くのほこりが循環するようになる。そうなれば、空気調和機を一定時間以上使った後には新鮮な室外空気を室内に供給しなければならない。このために使われるものが換気装置である。

従来知られている多くの換気装置は、一つの送風機を利用して室内空気だけを外部に強制排出させる方式を採択している。この場合、換気時には扉や窓を開けておかなければならない。ところが、一つの送風機を利用して室内の空気のみを強制的に排出させる場合、室内の冷気または熱が直ちに外部に排出される。そして開かれた扉や窓などを通じて室外の空気がすぐ室内に流入する。このようにして換気を行う時、非常に大きい熱損失が生じて、換気後に室内空間を再び冷房または暖房するためには多くのエネルギーを消耗するだけではなく多くの時間が必要となる。

また、突然に熱気または冷気が室外から室内に流入して室内温度が急激に変化し、これによって室内にいる人々に不快感を与えることになる。更に、送風ファンが室内空気を外部に排出する構造を持った換気装置を作動させる時には必ず扉または窓を開けなければならないので不便である。

本発明は前記問題を解決するために案出されたもので、その目的は換気時に室外に排出される空気が持っている熱エネルギーを回収することができる改善された構造を持つ空気調和システムを提供することである。

本発明の他の目的は、換気を案内するダクトと室内機がコンパクトに結合された構造を持つことで簡単に設置することができる改善された構造の空気調和システムを提供することである。

前記目的を達成するための本発明は、室外機、天井内に配置されて換気案内ダクトが具備されたコンパクトな室内機、空気供給及び排気ダクト、そして前記熱交換機を含んで成る。ここで前記室外機は圧縮機と室外熱交換機を含んで成る。前記室内機は室内熱交換機、送風装置、そして前記換気案内ダクトを含んで成る。前記室内熱交換機は内部に室内と連通する空間を持って、前記送風装置は前記空間に配置され、空気を吸いこんだ後に前記室内熱交換機を経由して吐出される。そして前記換気案内ダクトは室外空気を前記送風装置へ経由させて室内に案内し、室内空気を前記室外に案内するように前記室内熱交換機の下側に設けられる。前記空気供給及び排気ダクトは、一端がそれぞれ前記換気案内ダクトに連結されて、室外空気を室内に、室内空気を室外にそれぞれ案内する。そして前記前熱交換機(pre-heat exchanger)は前記空気供給及び排気ダクトの中間に設けられて、前記空気供給及び排気ダクト内を経由する室外及び室内空気を相互間接的に熱交換させる。

前記空気調和システムで、前記送風装置は回転しながら下側の空気を吸いこみ半径方向(radial direction)に排出する遠心ファンを含んで成る。
そして前記換気案内ダクトは前記空間、室内、そして前記空気供給ダクトにそれぞれ連通されて、室内及び室外空気を前記送風装置に案内する少なくとも一つ以上の第１流路と、前記送風装置と前記室内熱交換機を経由した空気を室内に案内する少なくとも一つ以上の第２流路と、室内空気を前記空気排気ダクトに案内する少なくとも一つ以上の第３流路を持つ。

前記空気調和システムでは、前記空気供給及び排気ダクトは、それぞれ前記第１流路及び第３流路に連結される少なくとも一つ以上の分岐管を持つことができる。この場合、前記空気供給及び排気ダクトは互いに同数の分岐管を持つか、互いに異なる数の分岐管を持つことができる。
一方、前記換気案内ダクトは、前記室外熱交換機下側に配置されるダクトボディーと、前記ダクトボディー下側に付着するパネルを具備することができる。

ここで、ダクトボディーは、中央に上下方向に貫通して前記第１流路の一部を形成して前記空気供給ダクトと連通する第１ホール、前記第１ホールの周辺に上下方向に貫通して前記第２流路の一部を形成する第２ホール、そして前記第１ホールの周辺に上下方向に貫通して前記第３流路の一部を形成し前記空気排気ダクトと連通する第３ホールを持つ。

前記ダクトボディーは、中央に前記空間及び室内と連通する空洞部が形成されるように多数個が前記中央を取り囲むように配置されて、それぞれの内部が前記第２流路の一部を形成する第１ダクト、そして前記空洞部を前記第１流路と前記第３流路とに分ける区画板を具備することができる。そして前記ダクトボディーは、互いに接するように配置された第１ダクトの各側端部互いに連結し、前記空気供給ダクトまたは前記空気排気ダクトが選択的に連結される連結板を更に具備することもできる。

一方、前記第１流路は前記空洞部の中央に形成され、前記第３流路は前記第１ダクトが連結される隅部の内側に形成されることができ、この場合、前記各区画板は、互いに接するように配置された二つの前記第１ダクトに両端がそれぞれ連結されることが望ましい。

前記パネルは、前記第１及び第３流路の一部を形成する第１ポート、そして前記第２流路の一部を形成する第２ポートを含んでいてもよい。そして前記パネルは前記第１ポートに配設されるメッシュを更に具備することもできる。

一方、前記空気調和システムにおいて、前記送風装置は前記第１ホールの上側に設けられ、前記室内熱交換機は前記第１及び第２ホールの間の地点に沿ってダクトボディーの上側に立設することが望ましい。

前記空気調和システムは、前記空気供給ダクト内に設置され室外の空気を室内に送風する給気ファンを更に具備するか、前記空気排気ダクト内に設置し室内空気を室外に送風する排気ファンを更に具備することもできる。

また、前記空気調和システムは、空気供給ダクトを通じて室内に供給される室外の空気流量、または、排気ダクトを通じて室外に排出される室内の空気の流量を調節するダンパを更に具備することができる。

このようなダンパは、前記空気供給ダクトまたは排気ダクトにそれぞれ設けられるか、前記換気案内ダクトの中で前記空気供給ダクトまたは排気ダクトにそれぞれ連結される部分に設けることができる。

以下前記目的を具体的に実現しえる本発明の実施形態について、添付された図面を参照して説明する。
本実施形態を説明するにおいて、同一構成に対しては同一名称及び符号が使われるので、これによる付加的な説明は下記で省略される。

本発明による空気調和システムは、室内機が天井内に設置される天井型エアコンを設ける。本発明による空気調和システムは、室内及び室外空気を換気することができるように構成され、換気時に室外に排出される空気が持っている熱エネルギーを室内に供給される空気で回収することができる構造を持つ。

以下、本発明による空気調和システムの構造を図面を参照してより詳しく説明する。図１は本発明による空気調和システムを概略的にあらわした図面で、図２は図１の空気調和システムが設置された天井を下から眺めた様をあらわした図面である。

図１を参照すると、室内天井の一地点に室内機５を室内に連通するように設置する。室内機５は室内熱交換機（図示せず）、室内膨脹装置（図示せず）、そして室内ファン（図示せず）を含んで成る。そして室内機５と所定距離離れた地点の室内天井には図２に図示したように多数個の空気排気ポート２(air discharging ports)と空気供給ポート１(air supplying port)が設けられる。空気排気ポート２には空気排気ダクト４が連結されて、空気供給ポート１には空気供給ダクト３が連結される。このような空気供給ダクト３と空気排気ダクト４は、それぞれ一端が外部に連通されるように設置される。そして、空気供給ダクト３と空気排気ダクト４の中間地点には、これらの内を流動する室外及び室内空気が相互交差しながら間接的に熱交換するように前熱交換機６が設置される。

以下、前熱交換機６の構造及び作用について図３及び図４を参照して詳しく説明する。図３は図１の空気調和システムで室外及び室内空気が互いに熱交換する様子を概略的にあらわした図面で、図４は図３の前熱交換機で熱交換手段の一実施形態をあらわした斜視図である。

図３を参照すると、前熱交換機６内には熱交換手段６ａが設けられ、熱交換手段６ａは室外空気が室内に案内される多数の第１流路６ｂ、そして室内空気が室外に案内される多数の第２流路６ｃを含んで成る。ここで、第１流路６ｂは、空気供給ダクト３に連結され、第２流路６ｃは空気排気ダクト４に連結され、第１流路６ｂと第２流路６ｃは多数個のプレートでそれぞれ区画されて互いに連通しない。第１流路６ｂと第２流路６ｃは、前記各プレートの間に形成されるので、室外及び室内空気が第１流路６ｂ及び第２流路６ｃをそれぞれ通過する時、プレートを通じて熱伝達が行われる。これによって第１流路６ｂを通じて室内に流入される室外空気は第２流路６ｃを通じて室外に排出される室内空気から熱エネルギーを伝達される。従って、本発明による空気調和システムは換気時にエネルギー損失を減少させることができる。一方、図３の未説明符号９はフィルターであり、これは室外から流入する空気を濾過する役割を果す。

図４には熱交換手段６ａの一実施形態が例示的に図示されている。図４を参照すると、熱交換手段６ａの一実施形態は多数個のプレート６ｄと多数個の流動ガイド６ｅを含んで成る。ここで、各プレート６ｄは室外空気が流動する第１流路６ｂと、室内空気が流動する第２流路６ｃが層別に形成されるように相互所定距離離隔した状態で配置される。

そして流動ガイド６ｅは第１流路６ｂ及び第２流路６ｃ内を流れる空気の流動方向を決めて、熱交換面積を大きくする役割を果す。このような流動ガイド６ｅは横断面が連続した多数個のフォールド(fold)からなり、前記各フォールドの高点と底点は前記各プレートの下面と上面にそれぞれ接触する。
一方、前記各層の流動ガイド６ｅは、前記室外及び室内空気が相互に垂直方向に流動するように、図４に図示したように互いに垂直に配置されることができる。

一方、前記熱交換手段は図４を参照して説明された実施形態だけに限らず、室外空気と室内空気とが互いに混合することなく間接的に熱交換することができる構造であれば十分である。

前記で説明した熱交換機６において、室外空気と室内空気とが間接的に熱交換する方法は大きく二つに解釈可能である。一つは、第１流路６ｂと第２流路６ｃとを区切るプレート６ｄと、流動ガイド６ｅを通じて行われる熱伝導(heat conduction)による熱交換方法と、他の一つは第１流路６ｂと第２流路６ｃの温度差のため、プレート６ｄに生成される凝縮水による熱交換の方法である。

一方、図１の空気調和システムにおいて、空気供給ダクト３と空気排気ダクト４には給気ファン７(air supplying fan)と排気ファン８(air discharging fan)がそれぞれ設置される。そして室外に設けられる室外機（図示せず）は室外熱交換機、圧縮機、室外ファンを含み、これは通常の室外機と同一であるのでこれに対する追加説明は略する。

作動において、前記室外機と室内機５が作動すると、図１に示したように室内空気は室内機５に吸入され、前記室内熱交換機と熱交換した後、室内空間に更に吐出される。これによって室内空間が冷房または暖房される。室内空間を所定時間の間、冷房または暖房した後には換気を行う。以下では換気過程について説明する。

換気時には排気ファン８と給気ファン７が作動する。これによって室外空気は空気供給ダクト３と空気供給ポート１を通じて室内に流入し、室内空気は空気排気ダクト４と空気排気ポート２を通じて室外に排出される。この時、空気排気ダクト４と空気供給ダクト３を通じて流動する室内及び室外空気は、熱交換機６で互いに間接的に熱交換する。従って、室外空気は室外に排出される室内空気が持っている熱エネルギーの一部を伝達された後、室内に流入し、これによって換気時に発生する熱エネルギーの損失を減らすことができる。

前記のような構成を持つ本発明による空気調和システムは、換気時に室外へ排出される室内空気が持っている熱エネルギーを、室外から室内に供給される空気に伝えることによって再回収することになる。これによって換気時に室内温度が急激に変化することを防止することができ、エネルギー節減效果を得ることができる。しかし前記長所にもかかわらず、図１から図３を参照して説明した本発明による空気調和システムは次のような問題点を持っている。

一、室内の天井内に設置される空気供給及び排気ダクトの長さが長く非常に複雑に配置される。これによって室内機をコンパクト化しにくく、設置が難しく資材費用及び設置費用がたくさん所要されるという問題がある。

二、天井に多数個の空気供給及び排気ポートが設置され、空気供給及び排気ダクトが前記ポートにそれぞれ連結される。これによって、空気供給及び排気ダクトの長さが長くなるので熱損失及び圧力損失が発生して換気時に前熱交換效率が低下するという問題がある。

従って、本発明では前記問題を解決することができる更に改善された構造を持つ空気調和システムを提供することを目的とする。
図５から図７には本発明の第１実施形態による改善された構造を持つ空気調和システムの具体的な構造がよく示されている。以下でこれら図面を参照して本発明の第１実施形態による改善された構造を持つ空気調和システムについて説明する。

図５を参照すると、室内機１０は室内天井の一地点に室内空間に連通されるように設けられる。そして室内機１０には空気供給ダクト２０と空気排気ダクト３０がそれぞれ連結される。ここで、空気供給ダクト２０と空気排気ダクト３０の一端がそれぞれ室外に連通するように設置される。そして、空気供給ダクト２０と空気排気ダクト３０の中間には、これら内部をそれぞれ流動する室外及び室内空気を互いに間接的に熱交換させる前熱交換機４０が設けられる。前熱交換機４０の構造及び機能は図３及び図４を参照して説明したことと概ね同一なので略する。

一方、図示されてはいないが、室外には室外機が設置され、これは圧縮機、室外膨脹装置、そして室外ファンを含んで成る。前記室外機は通常の室外機と概ね同一の構造を持つのでこれに対するこれ以上の説明は略する。勿論、前記室外機と室内機１０は冷媒管によって連結される。

一方、室内機１０は図５及び図６に図示したように、室内熱交換機１００、送風装置２００、そして換気案内ダクト３００を含んで成る。室内熱交換機１００は図５に図示したように室内機ケース１１内に配置され、内部に室内と連通する空間を持つ形状からなる。このような室内熱交換機１００は例えば、前記空間をぐるりと取り囲む形状とすることができる。この場合、前記空間は室内熱交換機１００の開放された下側を通じて前記室内に連通することができる。一方、図５に図示したように室内熱交換機１００の外周面と室内機ケース１１の内周面の間には所定の距離が維持されることが望ましい。

これは前記送風装置から吐出された後、室内熱交換機１００を経由した空気が室内に移動するための吐出流路１５を確保するためである。
前記送風装置は図５に図示したように、室内熱交換機１００の内部に形成された空間に配置される。このような送風装置は空気を吸いこんだ後、室内熱交換機１００を経て室内に吐出される。一方、本発明の第１実施形態による空気調和システムに設けられる前記送風装置は、一側面、例えば下側面を通して空気を吸いこんだ後、半径方向に空気を吐出することができる遠心ファンを具備することが望ましい。この場合、前記遠心ファンは図５に図示したように室内熱交換機１００の内部の空間に配置されて下側を通じて室内空気を吸いこんだ後、半径方向に吐出するようになる。そうすると、前記遠心ファンの半径方向に吐出された空気は前記遠心ファンを取り囲むように設置された室内熱交換機１００を通過した後、室内に移動するようになる。

換気案内ダクト３００は室内熱交換機１００の下側に設けられ、室内及び室外空気、そして室内熱交換機１００を経由した空気をそれぞれ独立的に案内するための３個の流路を持つ。ここで、第１流路は室外から供給された新鮮な空気と室内空気を送風装置２００に案内する役割を果す。このような第１流路は上側部が前記空間と連通し、下側部が室内と連通し、中間部が空気供給ダクト２０に連通される。第２流路は送風装置２００と室内熱交換機１００を経由した空気を室内に案内する役割を果す。このような第２流路は上側部が吐出流路１５と連通し、下側部が室内に連通する。

第３流路は室内空気を空気排気ダクト３０に案内する役割を果し、下側部が室内と連通し、一部が空気排気ダクト３０と連通する。前記第１、第２、そして第３流路はそれぞれ少なくとも一つ以上ずつ設けられる。

一方、図６及び図７には前記第１、第２、そして第３流路を持つ換気案内ダクト３００の一実施形態が示されている。図６を参照すると、換気案内ダクト３００はダクトボディー３１０とパネル３５０を含んで成る。ダクトボディー３１０は室内熱交換機１００の下側に配置されて、パネル３５０はダクトボディー３１０の下側に付着する。

ダクトボディー３１０はそれぞれ前記第１、第２、そして第３流路の一部を形成する３個のホールを持つ。第１ホール３１１はダクトボディー３１０の中央を上下方向に貫通して前記第１流路の一部を形成する。第１ホール３１１は図６及び図７に図示したように前記空間及び空気供給ダクト２０に連通される。第２ホール３１２は第１ホール３１１の周辺に配置され、ダクトボディー３１０を上下方向に貫通して前記第２流路の一部を形成し、吐出流路１５に連通される。第３ホール３１３は第１ホール３１１の周辺に配置され、ダクトボディー３１０を上下方向に貫通して前記第３流路の一部を形成し、空気排気ダクト３０に連通する。

ダクトボディー３１０が前記のような構造を持つ場合、送風装置２００は第１ホール３１１の上側に設けられることが望ましい。そして室内熱交換機１００は第１ホール３１１と第２ホール３１２の間の地点に沿ってダクトボディー３１０を上側に立設することが望ましい。

一方、ダクトボディー３１０において前記第１、第２、そして第３流路は前記のようにダクトボディー３１０を貫く３個のホールによって形成できる。ところが、前記３個のホールはダクトボディー３１０を実質的に貫くように切削加工された形態で設けられることもできるが、図６及び図７に図示したように多数個のダクトと区画板が有機的に結合した独特な構造で設けられることもできる。
以下ではこれについて簡単に説明する。

図６及び図７を参照すると、ダクトボディー３１０は多数個の第１ダクト３１５、そして少なくとも一つ以上の区画板３１６を含んで成る。ここで各第１ダクト３１５は開放された両端を持ち、内部の流路が上下方向に向かうように配置される。このような第１ダクト３１５は中央に前記空間及び室内に連通される空洞部が形成されることができるように、多数個が前記中央を取り囲むように配置される。前記のように配置された各第１ダクト３１５の内部流路は実質的に第２ホール３１２を設けることで前記第２流路の一部を形成するようになる。

区画板３１６は前記空洞部を前記第１流路と第３流路とに分ける。
言い換えれば、第１ホール３１１と第３ホール３１３とに分ける役割を果す。このような区画板３１６は、図６及び図７に図示したように互いに隣接して配置された二つの第１ダクト３１５に両端がそれぞれ連結される。このように設置される区画板３１６は、全長が平らに形成されることもできるが、図７に図示したように一部が前記空洞部の中央側へ突き出すように折り曲げられたアングル形状からなることもできる。このように区画板３１６がアングル形状からなると、第３ホール３１３の大きさを拡大することができる。前記のように区画板３１６が設けられれば、前記第１流路は前記空洞部の中央側に形成され、前記第３流路は第１ダクト３１５が連結される隅部の内側に形成される。

前記と共に区画板３１６が設置される理由は次の通りである。
各空気供給ダクト２０を通じて第１ホール３１１に流入した室外空気は、送風装置２００によって室内熱交換機１００を経由した後、第２ホール３１２を通じて室内に供給される。同時に汚染された室内空気は第１ホール３１１を通じて流入した後、空気排気ダクト３０を通じて室外に排出される。この時もしも、区画板３１６がなければ、空気供給ダクト２０を通じて第１ホール３１１に流入した室外空気の一部が空気排気ダクト３０に直接吸い込まれることになる。この場合、換気效率が非常に低下するので本発明では区画板３１６を設置して供給された室外空気が直接空気排気ダクト３０を通じて室外にすぐ排出されることを防止するものである。

一方、図示されてはいないが、第１ダクト３１５は側面がそれぞれ接した第１ダクト３１５の側面に連結された状態で配置されるか、図７に図示したように所定距離離隔した状態で配置されることができる。第１ダクト３１５の側面が互いに連結された状態で配置される場合、第３ホール３１３は第１ダクト３１５が連結される隅部の内部と区画板３１６に取り囲まれた内部空間に定義される。そしてこの場合、図示してはいないが、空気排気ダクト３０は第１ダクト３１５の一部を貫くように設置することができる。

なお、第１ダクト３１５の側面が所定距離離隔した状態で配置される場合、互いに接するように配置された各第１ダクト３１５の側面は図７に図示したように連結板３１７によって連結される。この場合、第３ホール３１３は第１ダクト３１５と連結板３１７及び区画板３１６で取り囲まれた内部空間に定義される。そして連結板３１７には図７に図示したように空気供給ダクト２０、または空気排気ダクト３０がそれぞれ選択的に連結されるように連結孔３１８が形成される。

一方、パネル３５０は図６に図示したように第１ポート３５１と第２ポート３５２を含んで成る。第１ポート３５１は前記第１及び第３流路の一部を形成するように、すなわち第１ホール３１１と第３ホール３１３に連通されるようにパネル３５０の中央を上下方向に貫通して設けられる。

従って前記第１流路は、第１ホール３１１と第１ポート３５１によって定義され、前記第３流路は、第３ホール３１３と第１ポート３５１によって定義される。第１ポート３５１を通じて汚染された室内空気が通過するので、第１ポート３５１には異物を濾過させることができるようにメッシュ３５５が形成されることが望ましい。

前記構造を持つ空気調和システムにおいて、空気供給ダクト２０と空気排気ダクト３０には空気供給及び排出能力を向上させるために、給気ファン２５と排気ファン３５がそれぞれ設置されることもできる。そして空気供給ダクト２０及び空気排気ダクト３０は、それぞれ室内に供給される室外空気及び室外に排出される室内空気の量を制御することができるようにダンパ５０を更に具備することができる。この場合、ダンパ５０は図７に図示したように空気供給ダクト２０内に設置するか、空気排気ダクト３０に設置されることができる。

ダンパ５０は図示されてはいないが、空気供給ダクト２０や空気排気ダクト３０内ではない他の部位、例えば換気案内ダクト３００に設置されることができる。この場合、ダンパ５０は換気案内ダクト３００の中で空気供給ダクト２０または空気排気ダクト３０がそれぞれ連結される部位、例えば図７の連結孔３１８に設置されることもできる。

一方、本発明による前記空気調和システムいおいて、空気供給ダクト２０及び空気排気ダクト３０は、図５に図示したようにそれぞれ少なくとも一つ以上の分岐管を持つことができる。ここで、空気供給ダクト２０及び空気排気ダクト３０の分岐管は図７に図示したように、それぞれ前記第１流路及び第３流路に連通するように設置される。図６及び図７において符号２０と３０は実質的に空気供給ダクト２０及び空気排気ダクト３０の分岐管を意味する。

前記のように設けられる空気供給ダクト２０及び空気排気ダクト３０の分岐管は、その数を異にして設けることで、室外空気または室内空気の流動量互いに異なるようにできる。例えば、図６及び図７に図示したように空気供給ダクト２０と空気排気ダクト３０が互いに同数の分岐管を持つことになると、室外及び室内空気の流動量をおおよそ似たものにすることができる。これを空気供給量と排気量が類似した換気を要する環境に適用することができる。

また、図１０に図示したように、空気排気ダクト３０の分岐管数を空気供給ダクト２０の分岐管数より多く設計すれば、換気時排気量を供給量より多くできる。また図１１に図示したように空気供給ダクト２０の分岐管数を空気排気ダクト３０の分岐管数より多く設計すれば、換気時供給量を排気量より多くすることができる。

一方、本発明による空気調和システムの換気案内ダクト３００で、前記第３流路は図８、９に図示したように多様な位置に配置されることができる。また、図１０、１１を参照して説明したように、前記分岐管の数が互いに異なるように設計される場合、前記第３流路の数及び位置も空気排気ダクト３０の数及び位置とともに変更されるように設計しなければならない。図８から図１１に図示したように、本発明でダクトボディー３１０は設計変更を非常に易しくできる構造を持っているのでどんな環境でも設置し易い。

以下では前記構造を持つ本発明の第１実施形態による改善された構造を持つ空気調和システムが作動する過程について説明する。まず、給気ファン２５と排気ファン３５が停止した状態で前記送風装置が作動すれば、室内空気は換気案内ダクト３００の第１ホール３１１を通じて上側に移動した後、前記送風装置によって室内熱交換機１００側に吐出される。室内熱交換機１００と熱交換して冷却または加熱された空気は、吐出流路１５と第２ホール３１２及び第２ポート３５２を経由して室内空間に吐出されるので室内空間が冷房または暖房される。

一方、給気ファン２５と排気ファン３５が止められた状態では空気供給ダクト２０と空気排気ダクト３０を通じた空気の流動が僅かであるので、效果的な換気效果を得ることは難しい。

前記のような過程を通じて所定時間の間、室内空間を冷房または暖房した後で換気しようとする時には、給気ファン２５及び排気ファン３５を作動させる。この時前記室外機と室内機１０を共に作動させても良く、これらを停止させても良い。以下では室外機と室内機１０を作動させる状況を例をあげて説明する。

給気ファン２５が作動すると、新鮮な室外空気は空気供給ダクト２０に流入して前熱交換機４０を経由しながら室外空気が持っている熱エネルギーを伝達される。前熱交換機４０で発生する熱伝逹過程は上述した通りである。前熱交換機４０を経由した室外空気は空気供給ダクト２０の分岐管を通じて換気案内ダクト３００の第１ホール３１１に流入する。第１ホール３１１に流入した室外空気は送風装置２００によって室内熱交換機１００に送風されて室内熱交換機１００と熱交換する。

室内熱交換機１００を経由しながら加熱または冷却された室外空気は、吐出流路１５と換気案内ダクト３００の第２流路、第２ホール３１２及び第２ポート３５２を通じて室内に吐出される。

前記のように前記空気調和システムは換気時に室外から流入する新鮮な空気を、前熱交換機４０で１次的に加熱または冷却し、室内熱交換機１００で２次的に加熱または冷却した後に室内に供給する。従って、換気時にも室内環境に要求される暖房または冷房空気が供給されるので、換気時に室内温度が急激に変化することを防止することができる。
また、排出される室内空気が有している熱エネルギーを、室外から室内に供給される室外空気に伝えることによってエネルギー損失を低減することができる。

一方、排気ファン３５が作動すれば、室内の空気は第１ポート３５１と第３ホール３１３を経由した後、空気排気ダクト３０に流入する。この時、換気案内ダクト３００に設けられた区画板３１６は、空気供給ダクト２０から第１ホール３１１に流入する室外空気が空気排気ダクト３０に直接流入することを防止する。空気排気ダクト３０に流入した室内空気は、前熱交換機４０を経由しながら室外空気と間接的に熱交換する。この時、前記室内空気が持っていた熱エネルギーは前記室外空気に伝達される。前熱交換機４０を通過した室内空気は温度が低下または上昇した状態で室外に排出される。

一方、空気供給ダクト２０と空気排気ダクト３０を通じて流動する空気の量はダンパ５０を通じて制御することができる。そして、特殊な環境、例えば有害ガスなどを扱う場所のように、排気量がたくさん必要な環境などでは図１０に図示したように空気排気ダクト３０の分岐管の数を多くするように設計することもできる。勿論、反対の場合、空気供給ダクト２０の分岐管の数を多く設計することもできる。

以下、前記本発明の第１実施形態による改善された構造を持つ空気調和システムの長所について説明する。
一、本発明による空気調和システムは、換気時に前熱交換機４０を利用して、外部に排出される室内空気が持っている熱エネルギーを、室内に供給される室外空気に伝達する。
これによって換気時に熱エネルギーが無駄使いされることを效果的に防止することができる。

二、換気時、前熱交換機４０において１次的に冷却または加熱された室外空気を室内熱交換機１００を経由させながら更に冷却または加熱した後、室内空間に供給する。従って、換気時に室内温度が急激に変化することを效果的に防止することができる。これによって室内で活動する人々に快適な環境を設けることができる。

三、本発明による空気調和システムは室内熱交換機、室内ファン、換気案内ダクトが一つの室内機アセンブリーを成す構造を持っている。室内機が非常にコンパクトであるため、前記室内機を天井内に設置することがとても容易である。

四、本発明による空気調和システムでは、天井に空気供給ポートまたは空気排気ポートを設置する必要がない。これによってダクトの数及び全体の長さが短かくなる。従って、設置が簡便で、資材費用及び製作費用を節減することができる。また、ダクト内で発生する熱損失及び圧力損失を減らすことができ、空気調和效率を向上させることができる。

五、本発明による空気調和システムは、天井に別途の空気排気及び供給ポートを設ける必要がないので室内美観が向上する。
六、前記空気供給及び排気ダクトに設けられるダンパを利用して空気供給量及び排気量を容易に調節することができる。そして必要な場合、空気供給量と排気量を異なるように施設することができる設計変更が非常に容易である。

七、前記区画板が室内空気と室外空気の流動経路を分離させる。このように非常に簡単な構成要素だけで換気效率を高めエネルギーを低減することができる構造を設ける。
以上本発明の好適な一実施態様について説明したが、前記実施態様に限定されず、本発明の技術思想に基づいて種々の変形が可能である。

本発明による空気調和システムを概略的にあらわした図面である。 図１の空気調和システムが設置された天井を下から眺めた様子をあらわした図面である。 図１の空気調和システムで室外及び室内空気が互いに熱交換する様子を概略的にあらわした図面である。 図３の前熱交換機における熱交換手段の一実施形態をあらわした斜視図である。 本発明の第１実施形態による改善された構造を持つ空気調和システムを概略的にあらわした図面である。 図５の空気調和システムにおける室内機をあらわした分離斜視図である。 図５の空気調和システムにおけるダクトボディーの一実施形態をあらわした斜視図である。 図５の空気調和システムにおけるダクトボディーの他の実施形態をあらわした斜視図である。 図５の空気調和システムにおけるダクトボディーの他の実施形態をあらわした斜視図である。 図５の空気調和システムにおけるダクトボディーの他の実施形態をあらわした斜視図である。 図５の空気調和システムにおけるダクトボディーの他の実施形態をあらわした斜視図である。

符号の説明

１０…室内機
２０…空気供給ダクト
３０…空気排気ダクト
４０…前熱交換機
５０…ダンパ
１００…室内熱交換機
２００…送風装置
３００…換気案内ダクト
３１０…ダクトボディー
３５０…パネル

Claims (23)

1. 圧縮機と室外熱交換機を具備する室外機と、
   内部の室内に連通される空間を持つ室内熱交換機、前記空間に配置されて空気を吸いこんだ後、前記室内熱交換機を経由させて吐出する送風装置と、室外空気を前記送風装置を経由させて室内に案内し、室内空気を前記室外に案内するために前記室内熱交換機の下側に設けられる換気案内ダクトを含み天井内に配置される室内機と、
   一端がそれぞれ前記換気案内ダクトに連結されて、室外空気を室内に、室内空気を室外にそれぞれ案内する空気供給及び排気ダクトと、
   前記空気供給及び排気ダクトの中間に設けられて前記空気供給及び排気ダクト内を経由する室外及び室内空気を相互間接的に熱交換させる前熱交換機(pre-heat exchanger)を具備する空気調和システム。
2. 前記送風装置は回転しながら下側の空気を吸いこみ半径方向に排出する遠心ファンを具備する請求項１に記載の空気調和システム。
3. 前記換気案内ダクトは、
   前記空間、室内、そして前記空気供給ダクトとそれぞれ連通し、室内及び室外空気を前記送風装置に案内する少なくとも一つ以上の第１流路と、
   前記送風装置と前記室内熱交換機を経由した空気を室内に案内する少なくとも一つ以上の第２流路と、
   室内空気を前記空気排気ダクトに案内する少なくとも一つ以上の第３流路を具備する請求項１に記載の空気調和システム。
4. 前記空気供給及び排気ダクトは、それぞれ前記第１流路及び第３流路に連結される少なくとも一つ以上の分岐管を具備する請求項３に記載の空気調和システム。
5. 前記空気供給及び排気ダクトは、互いに同量の空気を移送することができるように、互いに同数の分岐管を具備する請求項４に記載の空気調和システム。
6. 室外に排出される室内空気の量が、室内に供給される室外空気の量より多くなるように、前記空気排気ダクトが前記空気供給ダクトより多い数の分岐管を具備する請求項４に記載の空気調和システム。
7. 室内に供給される室外空気の量が、室外に排出される室内空気の量より多くなるように、前記空気供給ダクトが前記空気排気ダクトより多い数の分岐管を具備する請求項４に記載の空気調和システム。
8. 前記換気案内ダクトは、
   前記室外熱交換機下側に配置されるダクトボディーと、
   前記ダクトボディーの下側に付着するパネルとを具備する請求項３に記載の空気調和システム。
9. 前記ダクトボディーは、
   中央に上下方向に貫通して前記第１流路の一部を形成し前記空気供給ダクトに連通される第１ホールと、
   前記第１ホールの周辺に上下方向に貫通して前記第２流路の一部を形成する第２ホールと、
   前記第１ホールの周辺に上下方向に貫通して前記第３流路の一部を形成して前記空気排気ダクトに連通する第３ホールを具備する請求項８に記載の空気調和システム。
10. 前記ダクトボディーはと、
    中央に前記空間及び室内に連通する空洞部が形成されるように多数個が前記中央を取り囲むように配置され、それぞれの内部が前記第２流路の一部を形成する第１ダクトと、
    前記空洞部を前記第１流路と前記第３流路とに分ける区画板を具備する請求項８に記載の空気調和システム。
11. 前記ダクトボディーは、
    互いに接するように配置された第１ダクトの各側端部を互いに連結し、前記空気供給ダクトまたは前記空気排気ダクトが選択的に連結される連結板を更に具備する請求項１０に記載の空気調和システム。
12. 前記第１流路は前記空洞部の中央に形成され、前記第３流路は前記第１ダクトが連結される隅部の内側に形成される請求項１０に記載の空気調和システム。
13. 前記各区画板は、
    互いに接するように配置された二つの前記第１ダクトに両端がそれぞれ連結される請求項１０に記載の空気調和システム。
14. 前記パネルは、
    前記第１及び第３流路の一部を形成する第１ポートと、
    前記第２流路の一部を形成する第２ポートを具備する請求項８に記載の空気調和システム。
15. 前記パネルは前記第１ポートに設けられるメッシュを更に具備する請求項１４に記載の空気調和システム。
16. 前記送風装置は、前記第１ホールの上側に設けられる請求項９に記載の空気調和システム。
17. 前記室内熱交換機は前記第１及び第２ホールの間の地点に沿ってダクトボディーの上側に立設される請求項９に記載の空気調和システム。
18. 前記空気供給ダクト内に設置して室外空気を室内に送風する給気ファンを更に具備する請求項１に記載の空気調和システム。
19. 前記空気排気ダクト内に設置され室内空気を室外に送風する排気ファンを更に具備する請求項１に記載の空気調和システム。
20. 前記空気供給ダクトは、
    前記空気供給ダクト内に設置され、室内に供給される室外空気の量を調節するダンパを更に具備する請求項１に記載の空気調和システム。
21. 前記空気排気ダクトは、
    前記空気排気ダクト内に設置され、室外に排出される室内空気の量を調節するダンパを更に具備する請求項１に記載の空気調和システム。
22. 前記換気案内ダクトは、
    前記空気供給ダクトとの連結部位に設置されて室内に供給される室外空気の量を調節するダンパを更に具備する請求項３に記載の空気調和システム。
23. 前記換気案内ダクトは、
    前記空気排気ダクトとの連結部位に設置されて室外に排出される室内空気の量を調節するダンパを更に具備する請求項３に記載の空気調和システム。

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