JP2007101172A - 熱交換器ユニット及びこれを備えた空気調和装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】熱交換効率が向上された空気調和装置の熱交換器ユニットを提供する。
【解決手段】本発明に係る空気調和装置の熱交換器ユニットは、第１内部流路が形成された第１胴体と、第１胴体の上端部に設けられた第１流入口と、第１胴体の下端部の一側角部に第１内部流路に再生空気が均一に流動されるように長軸(ＭＡ)が第１胴体の一側から他側に配置される楕円形に形成された第１流出口を備えた第１熱交換器、及び第２内部流路が形成された第２胴体と、第１流出口と連結され第２胴体の下端部の一側角部に第１流出口と対応する形状で設けられた第２流入口と、第２胴体の上端部の他側角部に設けられた第２流出口を備えた第２熱交換器とを含む。このような構成を有する熱交換器ユニットは第１流出口及び第２流入口が楕円形に成形されて流量均一度が向上され、これにより熱交換効率が向上される。
【選択図】図２

Description

本発明は空気調和装置に係り、さらに詳しくは除湿機能を備えた空気調和装置の熱交換器ユニットに関する。
除湿機能付き空気調和装置は除湿方式によって冷却式と非冷却式とに大別される。
冷却除湿方式の空気調和装置は蒸発機に接触された外気を露点以下に冷却させ外気に含まれた水分を液化させることにより除湿を行なう。このような冷却除湿方式は外気が冷却された状態で室内に排出され、室内温度を一定に維持できないのみならず、蒸発機と室内温度との差が大きくない場合湿気が液化できなくて除湿が不可能な問題点がある。また、運転時蒸発機を外気の露点温度以下に冷却状態を維持すべきなので過渡なエネルギが使用されてメンテナンスに高費用がかかる問題点がある。このような点から外気を冷却させない非冷却除湿方法が用いられている。
一般の非冷却除湿方式の空気調和装置は、流入された外気から水分を除去するためのデシカントユニット(Desiccant Unit)と、該デシカントユニットから水分を除去して前記デシカントユニットを乾燥再生させるためのヒータユニットと、該ヒータユニットにより加熱された再生空気を前記デシカントユニットに送風させるためのファンモータユニット及び前記デシカントユニットを通過して高温多湿の再生空気を流入される外部と熱交換させるための熱交換器ユニットを含む。
前記熱交換器ユニットは、図１に示したように、第１熱交換器１０と、第２熱交換器２０を含む。
前記第１熱交換器１０には前記デシカントユニットを通過した高温多湿の再生空気が流入される第１流入口１２が上端部に設けられ、前記第１流入口１２に流入された再生空気が流出される第１流出口１４が下端部の一側角部に設けられる。
前記第２熱交換器２０は前記第１流出口１４と連結される第２流入口２２が下端部の一側角部に設けられ、前記第２流入口２２に流入された再生空気が排出される第２流出口２４が上端部の他側角部に設けられる。
一方、前記第１及び第２熱交換器１０、２０それぞれはその内部に多数の内部流路が形成されており、前記内部流路の間には外気が通過するスリット(Ｓ)が形成される。
前述したような構造を有する熱交換器ユニットの効率は、第１及び第２熱交換器１０、２０内における再生空気の流量均一度と、再生空気が第１及び第２熱交換器１０、２０を通過する経路に依存する。すなわち、再生空気の流量均一度が高いほど、そして再生空気の経路が長いほど熱交換効率は向上される。このような点から前記第１流出口１４及び第２流入口２２が前記第１及び第２熱交換器１０、２０それぞれの下端部の一側角部に位置し、第２流出口２４が第２熱交換器２０の上端部の他側角部に位置する。
しかし、前述したような流入口１２、２２及び流出口１４、２４の構造によれば、再生空気の流動経路が長くなる場合はあるが、第１熱交換器１０の下端部の他側角部と第２熱交換器２０の下端部の他側角部及び上端部の一側角部は再生空気の流動量が極めて減少される。このような流量均一度の低下により熱交換器ユニットは熱交換効率が低くなる。熱交換効率が低くなると、再生空気が前記デシカントユニットから水分を奪取する効率が低下して、結局空気調和装置の除湿効率が減少される。
本発明は前述したような問題点を解決するために案出されたもので、その目的は熱交換効率が向上された熱交換器ユニットを提供するところにある。
本発明の他の目的は除湿効率が向上された空気調和装置を提供するところにある。
前述したような目的を達成するために本発明に係る熱交換器ユニットは、外気が通過する多数の第１スリットが形成され、前記第１スリットの間に多数の第１内部流路が形成された第１胴体と、前記第１胴体の上端部に設けられ外気と熱交換するための再生空気が流入される第１流入口と、前記第１胴体の下端部の一側角部に前記第１内部流路に再生空気が均一に流動されるように長軸(ＭＡ)が前記第１胴体の一側から他側に配置される楕円状に形成され、前記第１流入口に流入された再生空気を前記第１胴体から排出させる第１流出口を備えた第１熱交換器、及び外気が通過する多数の第２スリットが形成され、前記第２スリットの間に多数の第２内部流路が形成された第２胴体と、前記第１流出口と連結され前記第２胴体の下端部の一側角部に前記第１流出口と対応する形状で設けられた第２流入口と、前記第２胴体の上端部の他側角部に設けられ前記第２流入口から流入された再生空気を前記第２胴体から排出させる第２流出口を備えた第２熱交換器とを含む。
ここで、前記第１熱交換器は、前記第１胴体に前記第１流出口から他側に離隔して設置された少なくとも一つの第１補助流出口を備え、前記第２熱交換器は前記第１補助流出口と連結され、前記第２胴体に前記第２流入口から他側に離隔して設置された少なくとも一つの第２補助流入口を備えるのが望ましい。
また、前記第１補助流出口及び前記第２補助流入口それぞれは前記第１流出口及び前記第２流入口それぞれよりサイズが小さく、前記第１補助流出口は複数個が前記第１流出口から他側方向に行くほど次第に小さくなるように前記第１胴体に形成され、前記第２補助流入口は複数個が前記第２流入口から他側方向に行くほど次第に小さくなるよう前記第２胴体に形成されることが良い。
一方、前述したような目的は、外気が通過する多数の第１スリットが形成され、前記第１スリットの間に多数の第１内部流路が形成された第１胴体と、前記第１胴体の上端部に設けられ外気と熱交換するための再生空気が流入される第１流入口と、前記第１流入口に流入された再生空気を前記第１胴体から排出させるために前記第１胴体の下端部の一側角部から下端部の他側角部方向に行くほど次第に小さくなるように設けられた複数の第１流出口を備えた第１熱交換器、及び外気が通過する多数の第２スリットが形成され、前記第２スリットの間に多数の第２内部流路が形成された第２胴体と、前記第１流出口と連結され前記第２胴体の下端部に前記第１流出口と対応して設けられた第２流入口と、前記第２流入口から流入された再生空気を前記第２胴体から排出させるために前記第２胴体の上端部の他側角部に設けられた第２流出口を備えた第２熱交換器とを含む熱交換器ユニットによっても達成されうる。
また、前述したような目的は、外気が通過する多数の第１スリットが形成され、前記第１スリットの間に第１内部流路が形成された第１胴体と、外気と熱交換するための再生空気を前記第１胴体の内部に流入させるために前記第１胴体の上端部に設けられた第１流入口と、前記第１流入口に流入された再生空気を前記第１胴体から排出させるために前記第１胴体の下端部の一側角部から下端部の他側角部方向に行くほどギャップ(Ｇ)が次第に小さくなるように設けられたスリット状の第１流出口を備えた第１熱交換器、及び外気が通過する多数の第２スリットが形成され前記第２スリットの間に第２内部流路が形成された第２胴体と、前記第１流出口と連結され、前記第２胴体の下端部の一側角部から下端部の他側角部方向に行くほどギャップ(Ｇ)が次第に小さくなるように設けられたスリット状の第２流入口と、前記第２流入口から流入された再生空気を前記第２胴体から排出させるために前記第２胴体の上端部の他側角部から上端部の一側角部方向に行くほどギャップ(Ｇ)が小さくなるスリット状の第２流出口を備えた第２熱交換器とを含む熱交換器ユニットによっても達成されうる。
また、前述したような目的は、外気から水分を吸着するデシカントユニットと、外気を前記デシカントユニットに吸い込み、前記デシカントユニットにより水分が除去された外気を外部に排出させる外気用ファンモータユニットと、該デシカントユニットの吸着された水分を除去するためのヒータユニットと、前記ヒータユニットにより加熱された再生空気を前記デシカントユニットに送風させるための再生空気用ファンモータユニットと、内部流路が形成された第１胴体と、前記第１胴体の上端部に設けられ前記デシカントユニットを通過した再生空気が前記第１胴体の内部に流入される第１流入口と、前記第１胴体の下端部の一側角部に前記第１胴体の内部流路に再生空気が均一に流動されるように長軸(ＭＡ)が前記第１胴体の一側から他側に配置される楕円状に形成され、前記第１流入口に流入された再生空気が前記第１胴体から排出される第１流出口を備えた第１熱交換器、及び内部流路が形成された第２胴体と、前記第１流出口と連結され前記第２胴体の下端部の一側角部に前記第１流出口と対応する楕円状に設けられた第２流入口と、前記第２流入口に流入された再生空気を前記再生空気用ファンモータユニットに排出させるために前記第２胴体の上端部の他側角部に設けられた第２流出口を備えた第２熱交換器とを含む空気調和装置によっても達成されうる。
また、前述したような目的は、外気から水分を吸着するデシカントユニットと、外気を前記デシカントユニットに吸い込み、前記デシカントユニットにより水分が除去された外気を排出させるための外気用ファンモータユニットと、前記デシカントユニットの吸着された水分を除去するためのヒータユニットと、該ヒータユニットにより加熱された再生空気を前記デシカントユニットに送風させるための再生空気用ファンモータユニットと、内部流路が形成された第１胴体と、前記デシカントユニットを通過した再生空気を前記第１胴体の内部に流入させるために前記第１胴体の上端部に設けられた第１流入口と、前記第１流入口に流入された再生空気を前記第１胴体から排出させるために前記第１胴体の下端部の一側角部から下端部の他側角部方向に行くほど次第にサイズが小さくなるように設けられた複数の第１流出口を備えた第１熱交換器、及び内部流路が形成された第２胴体と、前記第１流出口と連結され前記第２胴体の一側角部から他側角部方向に行くほど次第にサイズが小さくなるように前記第２胴体に設けられた第２流入口と、前記第２流入口から流入された再生空気を前記再生空気用ファンモータユニットに排出させるために前記第２胴体の上端部の他側角部に設けられた第２流出口を備えた第２熱交換器とを含む空気調和装置によっても達成されうる。
また、前述したような目的は、外気から水分を吸着するデシカントユニットと、外気を前記デシカントユニットに吸い込み、前記デシカントユニットにより水分が除去された外気を排出させるための外気用ファンモータユニットと、外気から吸着された前記デシカントユニットの水分を除去するためのヒータユニットと、前記ヒータユニットにより加熱された再生空気を前記デシカントユニットに送風させるための再生空気用ファンモータユニットと、内部流路が形成された第１胴体と、前記デシカントユニットを通過した再生空気を前記第１胴体の内部に流入させるために前記第１胴体の上端部に設けられた第１流入口と、前記第１流入口に流入された再生空気を前記第１胴体から排出させるために前記第１胴体の下端部の一側 角部から他側角部方向に行くほどギャップ(Ｇ)が次第に小さくなるように設けられたスリット状の第１流出口を備えた第１熱交換器、及び内部流路が形成された第２胴体と、前記第１流出口と連結され前記第２胴体の下端部の一側角部から他側角部方向に行くほどギャップ(Ｇ)が次第に小さくなるように設けられたスリット状の第２流入口と、前記第２流入口から流入された再生空気を前記再生空気用ファンモータユニットに排出させるために前記第２胴体の上端部の他側角部から上端部の一側角方向に行くほどギャップ(Ｇ)が小さくなるように設けられたスリット状の第２流出口を備えた第２熱交換器とを含む空気調和装置によっても達成されうる。
以上述べたように、本発明によれば第１熱交換器の第１流出口及び第２熱交換器の第２流入口を楕円形に成形することにより、第１及び第２内部流路内における再生空気の流量均一度が向上され熱交換器ユニットの熱交換効率が向上される。
また、本発明によれば、第１補助流出口及び第２補助流入口を形成したり、第１流出口と第２流入口及び第２流出口を一方向に行くほどそのサイズが小さくなるように多数個形成して、第１及び第２熱交換器の流量均一度がさらに向上される。
また、第１流出口と第２流入口及び第２流出口を一方向に行くほど次第にギャップが小さくなるスリット状に形成して、流量均一度を最大化することができる。
このように本発明によれば、第１及び第２熱交換器の流量均一度の向上により熱交換器ユニットの熱交換効率が向上され、結局空気調和装置の除湿効率を向上させることができるようになる。
以下、本発明の一実施例による空気調和装置について詳述する。
図２を参照すれば、本発明の一実施例による空気調和装置は、フレーム１００、デシカントユニット１１０、外気用ファンモータユニット１２０、再生空気用ファンモータユニット１３０、ヒータユニット１４０及び熱交換器ユニット１５０を含む。
前記フレーム１００は、その一面に前記デシカントユニット１１０が結合する受容部１０２が設けられ、他面には前記外気用ファンモータユニット１２０が結合される。また、前記フレーム１００の内部には前記再生空気用ファンモータユニット１３０と前記ヒータユニット１４０が設けられる。このようなフレーム１００は本体フレーム(図示せず)に支持される。
前記デシカントユニット１１０は、ロータケース１１１と、該ロータケース１１１に回転自在に設けられるデシカントロータ１１２、該デシカントロータ１１２を回転させるための駆動モータ１１６、及び該駆動モータ１１６の動力を前記デシカントロータ１１２に伝達するための動力伝達部材１１７を含む。
前記ロータケース１１１は前記フレーム１００の受容部１０２に螺子などにより結合され、前記ロータケース１１１の中心部に前記デシカントロータ１１２が結合される軸１１１ａが形成される。
前記デシカントロータ１１２は、外周面に沿ってギア１１３が形成されたアウタリム(Outer Rim)１１４と、該アウターリム１１４の内部に結合されるデシカント１１５を含む。一般にデシカント(desiccant)１１５とは湿気について強い親和力があるもので、周囲空気で直接に水分を吸収できる物質を指す。一例に、前記デシカント１１５はその内部にセラミック繊維質の平面紙と波形紙を交代に巻き上げた円筒形であって、その内部にはシリカゲル(silica gel)がコーティングされており、表面には多数の微細な孔が形成された形態に具現されうる。
このようなデシカント１１５は、図５に示したように、外気から水分を吸着するための除湿領域(ＤＨＤ)と外気から吸着された水分を除去するための再生領域(ＲＤ)とに分類でき、前記再生領域(ＲＤ)は再び吸着された水分を乾燥するための乾燥領域(ＤＤ)と該乾燥領域(ＤＤ)により加熱されたデシカント１１５を冷却させるための冷却領域(ＣＤ)とに分類されうる。前述したデシカント１１５の構造は既に公知の技術なので、その構造及び機能に対する詳細な説明は省く。前記デシカント１１５はロータケース１１１の軸１１１ａに結合される軸受１１５ａに結合され、デシカントロータ１１２が前記ロータケース１１１に回転自在に支持される。
前記駆動モータ１１６は前記デシカントロータ１１２を回転させるための駆動源であって、本体フレーム(図示せず)に支持される。このような駆動モータ１１６は制御部(図示せず)と電気的に通信可能に連結され、前記制御部からの電気的信号に応じて一定周期で、または所定データ値により駆動される。
前記動力伝達部材１１７は前記駆動モータ１１６の駆動軸１１６ａの一端に設けられた駆動ギア１１８と該駆動ギア１１８にギア結合される従動ギア１１９を含む。前記従動ギア１１９はアウターリム１１４に形成されたギア１１３に結合される。従って、駆動モータ１１６が駆動されれば、前記駆動ギア１１８の回転により従動ギア１１９が回転し、前記従動ギア１１９は前記アウターリム１１４を回転させる。本実施例では前記動力伝達部材１１７として駆動ギア１１８及び従動ギア１１９を例示したが、その他プーリ及び駆動ベルトなど多様な動力伝達装置が用いられる。
前記外気用ファンモータユニット１２０は外気の排出を導くためのダクト１２２と該ダクト１２２に設けられる送風ファン１２４を含む。前記ダクト１２２は前記フレーム１００の他面にネジなどにより締結される。このような構造を有する外気用ファンモータユニット１２０が駆動されれば、除湿しようとする外気は本体フレーム(図示せず)に形成された流入口に流入され、流入された外気は熱交換器ユニット１５０、デシカント１１５及びフレーム１００の受容部１０２を順に通過してダクト１２２に流入され、ダクト１２２に流入された空気は本体フレーム(図示せず)により形成された排出口を通じて外部に吐き出される。
前記再生空気用ファンモータユニット１３０は、再生空気を循環させるためのもので、前記フレーム１００に支持され、その入口は前記再生空気用ダクト１３２と連結され、その出口はヒータユニット１４０の流入口１４７と連結される。すなわち、前記再生空気用ファンモータユニット１３０は熱交換器ユニット１５０を通過した乾燥状態の低温再生空気を前記ヒータユニット１４０の流入口１４７に強制送風する。
前記ヒータユニット１４０はヒータケース１４１と発熱体１４９を含む。
前記ヒータケース１４１は分離壁１４２により前記発熱体１４９が設けられる加熱部１４３と加熱されていない再生空気をデシカント１１５に送風させるためのパージ部１４４に区画される。前記分離壁１４２には連結孔１４５が形成され、この連結孔１４５により前記加熱部１４３と前記パージ部１４４は相互連通される。また、前記ヒータケース１４１のパージ部１４４には再生空気用ファンモータユニット１３０の出口と連通される流入口１４７が設けられ、前記パージ部１４４の前記デシカント１１５との対向面には前記流入口１４７に流入された空気が加熱されないままデシカント１１５の冷却領域(ＣＤ、図５参照)に吐き出させるための多数の流出通孔１４６が形成される。前記加熱部１４３の前記デシカント１１５との対向面には再生空気を前記デシカント１１５に排出させるための流出口１４８が設けられる。
前記発熱体１４９は、デシカント１１５の乾燥領域(ＤＤ、図５参照)に吐き出させるための再生空気を加熱すると共に、デシカント１１５の乾燥領域(ＤＤ、図５参照)に輻射熱を伝達するためのもので、複数の加熱コイル１４９を含む。このような加熱コイル１４９は雲母板に巻かれたニクロム線を巻線する方法など多様な方法で作製できる。また、本実施例とは違って、前記発熱体１４９は熱伝素子など多様な発熱素子が使用されうる。
図３及び図４を参照すれば、前記熱交換器ユニット１５０は、本体フレーム(図示せず)に支持され、相互連通された第１及び第２熱交換器１６０、１７０を含む。
前記第１熱交換器１６０は、第１胴体１６１と、該第１胴体１６１の上端部に設けられる第１流入口１６２と、前記第１胴体１６１の下端部の一側(Ｌ１)角部に設けられた第１流出口１６３を含む。
前記第１胴体１６１には、前記第１流入口１６２に流入される再生空気が通過する多数の第１内部流路１６４が形成され、前記第１内部流路１６４の間には外気が通過する第１スリット１６５が形成される。
前記第１流入口１６２はロータケース１１１(図２参照)と連通されデシカント１１５を通過した再生空気が流入される。前記第１流入口１６２は第１胴体１６１の上端部の中央に下部と両側面に再生空気が流入されうる形状を有する。このような形状により、デシカント１１５を通過して高温多湿の状態である再生空気がさらに均一に第１内部流路１６４に流入される。しかし、第１内部流路１６４内の流量分布は流路内の流動抵抗及び第１流出口１６３の位置に依存するようになる。従って、以下では第１内部流路１６４の流量均一度を向上させるための第１流出口１６３の構造について説明する。
前記第１流出口１６３は、前述したように、第１胴体１６１の下端部の一側(Ｌ１)角部に設けられ、第１流出口１６３の外周には後述する第２熱交換器１７０の第２流入口１７２に挿着される結合リブ１６３ａが設けられ、その断面は楕円形状を有する。前記楕円の長軸(ＭＡ：Major Axis)は前記第１胴体１６１の下端部の一側(Ｌ１)から他側(Ｒ１)に配置される。すなわち、前記第１流出口１６３は第１胴体１６１の図面上左右方向に平らな楕円状に成形される。このような構造により、第１流入口１６２から第１流出口１６３まで最短経路が長くなって、前記第１流入口１６２から第１流出口１６３に到達するための第１内部流路１６４の流動抵抗が増加するようになる。このような流動抵抗の増加は第１流入口１６２に流入された再生空気が第１流出口１６３までの最短経路を通じて流動することを減らし、よって第１胴体１６１の下端部他側(Ｒ１)の第１内部流路１６４を通じて流動する再生空気が増加するようになる。従って、再生空気が第１熱交換器１６０を通過する時間が延びるのみならず流動均一度が向上され、熱交換効率が向上される。
また、第１流出口１６３が楕円形を有することにより、第１流出口１６３と第１胴体１６１の他側(Ｒ１)までの距離が短縮されて再生空気が第１胴体１６１の他側(Ｒ１)にさらに多く流動され、流動の均一度はさらに向上される。
前述した効果を裏付けるため、既存の円形の第１流出口１４(図１参照)が形成された第１熱交換器１０(図１参照)と、楕円形の第１流出口１６３が形成された第１熱交換器１６０の流量不均一度を測定するためのコンピュータシミュレーション試験が行なわれた。シミュレーション試験結果、既存の第１熱交換器１０(図１参照)の流量不均一度が２．６３である一方、第１実施例による第１熱交換器１６０の流量不均一度は２．３８で測定され、流量均一度が約９．５％程度向上された。
以上のような構造で、前記第１流入口１６２に流入された再生空気は第１内部流路１６４を通過しつつ、前記第１スリット１６５を通過する外気と熱を交換するようになる。これにより、再生空気は露点以下の温度に冷却され再生空気に含まれた水蒸気形態の水分は液化され第１ドレイン１６６を通じて水受け桶(図示せず)に収集される。
前記第２熱交換器１７０は、第２胴体１７１と、前記第２胴体１７１の下端部に一側(Ｌ２)の角部に設けられる第２流入口１７２と、前記第２胴体１７１の上端部他側(Ｒ２)の角部に設けられた第２流出口１７３を含む。
前記第２胴体１７１には、前記第１胴体１６１と同一に前記第２流入口１７２に流入される再生空気が通過する多数の第２内部流路１７４が形成され、前記第２内部流路１７４の間には外気が通過する第２スリット１７５が形成される。但し、前記第２胴体１７１は第１胴体１６１より上下方向の長さが大きい。これは、第２胴体１７１が前記第１胴体１６１の干渉なしで再生空気用ダクト１３２(図２参照)を通じて再生空気用ファンモータユニット１３０(図２参照)と結合させるためである。
前記第２流入口１７２は前記第１流出口１６３と対応する形状、すなわち同一な楕円状を有し、前記第１流出口１６３の結合リブ１６３ａが挿入される形態で第１流出口１６３と連結される。従って、前記第１流出口１６３を通じて排出された再生空気は前記第２流入口１７２に流入される。
前記第２流出口１７３は第２胴体１７１の上端部の他側(Ｒ２)角部に円形に設けられる。前記第２流出口１７３は一端が再生空気用ファンモータユニット１３０(図２参照)の入口と連結された再生空気用ダクト１３２(図２参照)の他端が挿入される。
このように第２熱交換器１７０の第２流入口１７２も、第１流出口１６３のように楕円形に成形され、第２流入口１７２と第２流出口１７３との最短経路が長くなり、第２内部流路１７４の流動抵抗が増加するようになる。このような流動抵抗の増加は第２流入口１７２に流入された再生空気が第２流出口１７３までの最短経路を通じて流動する流量を減らし、これにより第２胴体１７１の下端部の他側(Ｒ２)及び上端部一側(Ｌ２)の第２内部流路１７４を通じて流動する再生空気の流量が増加するようになる。従って、再生空気が第２熱交換器１７０を通過する時間が延びるのみならず、流量均一度が向上され熱交換効率が向上される。また、第２流入口１７２が楕円状を有することにより、第２流入口１７２と第２胴体１７１の他側(Ｒ２)までの距離が短縮されて再生空気が第２胴体１７１の他側(Ｒ２)にさらに多く流動され、流量均一度はさらに向上される。
前述した効果を裏付けるため、既存の円形の第２流入口２２(図１参照)を有する第２熱交換器２０(図１参照)と、楕円の第２流入口１７２を有する第２熱交換器１７０の流量不均一度を測定するためのコンピュータシミュレーション試験が行なわれた。シミュレーション試験結果、既存の第２熱交換器２０(図１参照)の流量不均一度が４．０である一方、第１実施例に係る第２熱交換器１７０の流量不均一度は３．０２であって、流量均一度が約２４．５％程度向上された。
このような構造により、前記第２流入口１７２に流入された再生空気は第２内部流路１７４を通過しつつ、前記第２スリット１７５を通過する外気と熱を交換するようになる。これにより、再生空気は露点以下の温度に冷却され再生空気に含まれた水蒸気状態の水分は液化され第２ドレイン１７６を通じて水受け桶(図示せず)に収集される。
以下、図５を参照して本発明の一実施例による空気調和装置の動作について説明する。
図５を参照すれば、外気用ファンモータユニット１２０の駆動により、外気(ＰＡ)は第１及び第２熱交換器１６０、１７０のスリット１６５、１７５を通過してデシカント１１５の除湿領域(ＤＨＤ)に流入される。デシカント１１５の除湿領域(ＤＨＤ)に流入された外気はデシカント１１５により水分が奪取される。さらに詳述すれば、デシカント１１５の表面の蒸気圧が外気(ＰＡ)の蒸気圧より低くて、外気(ＰＡ)の水分が前記デシカント１１５に吸着される。デシカント１１５により水分が除去された外気(ＰＡ)は外気用ファンモータユニット１２０により外部に排出される。
一方、デシカント１１５を繰り返して使用するため前記デシカント１１５に吸着された水分が除去されるべきである。これを除去するため、デシカント１１５を回転させて水分が吸着された除湿領域(ＤＨＤ)を乾燥領域(ＤＤ)に移動させるべきである。このため、制御部(図示せず)は駆動モータ１１６を駆動させる。駆動モータ１１６が駆動されれば、駆動ギア１１８が回転して従動ギア１１９を回転させる。従動ギア１１９が回転すれば、リム１１４の外周に沿って形成されたギア１１３に動力が伝達されてデシカントロータ１１２がＡ方向に回転して、デシカント１１５の水分が吸着された部分は乾燥領域(ＤＤ)に到達するようになる。前記制御部は前記駆動モータ１１６を連続的に回転させられるのみならず、デシカント１１５に吸着された水分量により駆動モータ１１６の回転を制御することもできる。
デシカント１１５の水分吸着部分が乾燥領域(ＤＤ)に到達すれば、発熱体１４９により加熱された再生空気(ＲＡ)及び発熱体１４９の輻射熱により加熱されデシカント１１５に吸着された水分は気化する。
さらに詳述すれば、乾燥領域(ＤＤ)のデシカント１１５の表面は加熱されその表面の蒸気圧が再生空気(ＲＡ)の蒸気圧より高くなり、これによりデシカント１１５の水分はデシカント１１５の表面から蒸発される。
乾燥領域(ＤＤ)で水分が除去されたデシカント１１５は回転し続けて冷却領域(ＣＤ)に達するようになる。冷却領域(ＣＤ)に達すれば、加熱されていない再生空気(ＲＡ)がパージ部１４４の流出通孔１４６を通じてデシカント１１５に送風される。これによりデシカント１１５は冷却され、その表面の蒸気圧が低くなる。従って、冷却領域(ＣＤ)を通過したデシカント１１５の除湿能は再び回復及び上昇し、除湿領域(ＤＨＤ)に移動して外気(ＰＡ)から水分を吸着できるようになる。前述したような一連の過程を繰り返すことにより、デシカント１１５は反復的に外気(ＰＡ)から湿気を除去できるようになる。
一方、再生空気(ＲＡ)の循環過程を見ると、再生空気用ファンモータユニット１３０の駆動により再生空気(ＲＡ)はヒータケース１４１の流入口１４７に流入される。流入された再生空気(ＲＡ)の一部はパージ部１４４の流出通孔１４６を通じて冷却領域(ＣＤ)に送風され、残り一部は加熱部１４３を通過する。加熱部１４３を通過した再生空気(ＲＡ)は発熱体１４９により加熱され高温の再生空気(ＲＡ)になる。高温の再生空気(ＲＡ)はヒータケース１４１の流出口１４８を通じて乾燥領域(ＤＤ)に送風され乾燥領域(ＤＤ)に位置したデシカント１１５の水分を除去する。
前記デシカント１１５から除去された水分を含んだ高温多湿の再生空気(ＲＡ)は第１熱交換器１６０の第１流入口１６２に流入される。第１流入口１６２に流入された再生空気(ＲＡ)は第１内部流路１６４(図４参照)を通過しつつ、外気(ＰＡ)と熱交換され冷却され、これにより再生空気(ＲＡ)に含まれた気体状態の水分は液化され第１ドレイン１６６を通じて水受け桶(図示せず)に収集される。
第１内部流路１６４(図４参照)を通過した再生空気(ＲＡ)は第１流出口１６３を通じて排出され第２熱交換器１７０の第２流入口１７２に流入される。第２流入口１７２に流入された再生空気(ＲＡ)は第２内部流路１７４(図４参照)を通過しつつ外気(ＰＡ)と熱交換されて再び冷却され、これにより再生空気(ＲＡ)に含まれた残り気体状態の水分は液化され第２ドレイン１７６を通じて水受け桶(図示せず)に排出される。
この際、前述したように第１流出口１６３及び第２流入口１７２が楕円形に形成され、流量均一度が向上され、これにより熱交換器ユニット１５０の熱交換効率が向上される。熱交換効率が向上されると、再生空気(ＲＡ)はさらに乾燥状態でデシカント１１５を通過するようになり、これによりデシカント１１５は外気(ＰＡ)からさらに多量の水分を吸着できるようになって、結局除湿效率が向上される。
第１及び第２熱交換器１６０、１７０を通過しつつ、水分が除去された再生空気(ＲＡ)は第２流出口１７３と再生空気用ダクト１３２(図２参照)を通じて再生空気用ファンモータユニット１３０に流入される。
前述したような再生空気(ＲＡ)と外気(ＰＡ)の循環過程を通じて、繰り返して外気(ＰＡ)の除湿作業が行えるようになる。
図６を参照すれば、本発明の第２実施例による熱交換器ユニット２５０は、本発明の第１実施例とは違って、第１及び第２胴体２６１、２７１の下端部の他側Ｒ１、Ｒ２にそれぞれ第１補助流出口２８１及び第２補助流入口２８２が形成される。前記第１補助流出口２８１及び第２補助流入口２８２のそれぞれは第１流出口２６３及び第２流入口２７２よりサイズが小さく形成される。これは、第１流出口２６３及び第２流入口２７２を通じて流動する再生空気の流量を第１補助流出口２８１及び第２補助流入口２８２を通じて流動する再生空気の流量より大きくして、できるだけ再生空気が通過する経路を長くするためである。
前述したような構造により、第１及び第２熱交換器２６０、２７０の流量均一度はさらに向上して、熱交換効率が一層アップし、これにより空気調和装置の除湿効率も向上される。
図７は本発明の第３実施例による熱交換器ユニット３５０を示した図であって、本発明の第３実施例による熱交換器ユニット３５０は、多数の第１流出口３６３が設けられ、多数の第１流出口３６３は第１胴体３６１の一側(Ｌ１)から他側(Ｒ１)へ行くほど次第にそのサイズが小さくなる。そして、第２流入口３７２は前記第１流出口３６３に対応する個数及び形状で下端部に形成される。
このような構造により、第１及び第２熱交換器３６０、３７０の流量均一度はさらに向上される。
図８は本発明の第４ 実施例による熱交換器ユニット４５０を示した図であって、本発明の第４実施例によれば、本発明の第３実施例とは違って、第２熱交換器４７０の第２流出口４７３が多数個設けられ、前記多数の第２流出口４７３は第２胴体４７１の上端部の他側(Ｒ２)から一側(Ｌ２)に行くほど次第にそのサイズが小さくなる。
また、本発明の第４実施例によれば、多数の第２流出口４７３と再生空気用ダクト１３２(図２参照)は連結部材４９０により連結される。前記連結部材４９０は、その一端に前記多数の第２流出口４７３と連結される多数の流入口が設けられ、他端には前記多数の流入口に流入された再生空気を収斂して前記再生空気用ダクト１３２に排出するための一つの流出口が形成される。
このように第２流出口４７３が多数個で構成されることにより第２胴体４７１の流量均一度は極大化でき、これにより第２熱交換器４７０の熱交換効率を一層向上させることができる。
図９は本発明の第５実施例による熱交換器ユニット５５０を示した図であって、本発明の第５実施例によれば、第１流出口５６３は第１胴体５６１の下端部の一側(Ｌ１)角部から他側(Ｒ１)角部までスリット状に形成され、そのギャップ(Ｇ)は第１胴体５６１の下端部の一側(Ｌ１)から他側(Ｒ１)へ行くほど次第に小さくなる。
そして、第２流入口５７２は前記第１流出口５６３に対応するように、第２胴体５７１の一側(Ｌ２)から他側(Ｒ２)へ行くほど次第にギャップ(Ｇ)が小さくなるスリット状に形成される。
一方、第２流出口５７３は前記第２胴体５７１の上端部の他側(Ｒ２)角部から一側(Ｌ２)角部に行くほど次第にギャップ(Ｇ)が小さくなるスリット状に形成される。
そして、本発明の第５実施例によれば、連結部材５９０が第２流出口５７３と再生空気用ダクト１３２(図２参照)とを連結する。前記連結部材５９０はその一端が第２流出口５７３に対応する形状で形成されて第２流出口５７３に挿入される形態で第２流出口５７３に結合され、他端は再生空気用ダクト１３２(図２参照)に連結される。
前述したような構造により、再生空気の流動経路を最大限長く維持しつつ再生空気の流量均一度を最大化できて、熱交換器ユニット５５０の熱交換効率を最大化することができる。
以上、本発明を本発明の原理を例示するための望ましい実施例と関連して示しかつ説明したが、本発明はそのように示しかつ説明されたままの構成及び作用に限定されることではない。すなわち、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者なら特許請求の範囲の思想及び範疇を逸脱せず本発明に対する多数の変更及び修正が可能であることはよく理解できよう。
従って、そのような全ての適切な変更及び修正と均等物も本発明の範囲に属することと見做されるべきである。
従来の熱交換器ユニットを概略的に示した斜視図である。 本発明の第１実施例による空気調和装置を概略的に示した分解斜視図である。 図２に示した空気調和装置の熱交換器ユニットを抜粋して概略的に示した分解斜視図である。 図２のIV-IVに沿って切開した断面図である。 図１に示した空気調和装置の動作を説明するための概念図である。 本発明の第２実施例による熱交換器ユニットを概略的に示した分解斜視図である。 本発明の第３実施例による熱交換器ユニットを概略的に示した分解斜視図である。 本発明の第４実施例による熱交換器ユニットを概略的に示した分解斜視図である。 本発明の第５実施例による熱交換器ユニットを概略的に示した分解斜視図である。

Claims (18)

  1. 外気が通過する多数の第１スリットが形成され、前記第１スリットの間に多数の第１内部流路が形成された第１胴体と、
    前記第１胴体の上端部に設けられ、外気と熱交換するための再生空気が流入される第１流入口と、
    前記第１胴体の下端部の一側角部に前記第１内部流路に再生空気が均一に流動されるように長軸が前記第１胴体の一側から他側に配置される楕円状に形成され、前記第１流入口に流入された再生空気を前記第１胴体から排出させる第１流出口を備えた第１熱交換器と、
    外気が通過する多数の第２スリットが形成され、前記第２スリットの間に多数の第２内部流路が形成された第２胴体と、
    前記第１流出口と連結され、前記第２胴体の下端部の一側角部に前記第１流出口と対応する形状に設けられた第２流入口と、
    前記第２胴体の上端部の他側角部に設けられ、前記第２流入口から流入された再生空気を前記第２胴体から排出させる第２流出口を備えた第２熱交換器とを含む熱交換器ユニット。
  2. 前記第１熱交換器は前記第１胴体に前記第１流出口から他側に離隔して設置された少なくとも一つの第１補助流出口を備え、
    前記第２熱交換器は前記第１補助流出口と連結され、前記第２胴体に前記第２流入口から他側に離隔して設置された少なくとも一つの第２補助流入口とを備えることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器ユニット。
  3. 前記第１補助流出口及び前記第２補助流入口のそれぞれは前記第１流出口及び前記第２流入口のそれぞれよりサイズが小さいことを特徴とする請求項２に記載の熱交換器ユニット。
  4. 前記第１補助流出口は複数個が前記第１流出口から他側方向に行くほど次第に小さくなるように前記第１胴体に形成され、
    前記第２補助流入口は複数個が前記第２流入口から他側方向に行くほど次第に小さくなるように前記第２胴体に形成されることを特徴とする請求項３に記載の熱交換器ユニット。
  5. 前記第２流出口は複数個が前記第２胴体の上端部の他側から一側に行くほど次第にそのサイズが小さくなるように前記第２胴体に設けられることを特徴とする請求項１ないし４に記載の熱交換器ユニット。
  6. 外気が通過する多数の第１スリットが形成され、前記第１スリットの間に多数の第１内部流路が形成された第１胴体と、
    前記第１胴体の上端部に設けられ外気と熱交換するための再生空気が流入される第１流入口と、
    前記第１流入口に流入された再生空気を前記第１胴体から排出させるために前記第１胴体の下端部の一側角部から下端部の他側角部方向に行くほど次第にサイズが小さくなるように設けられた複数の第１流出口を備えた第１熱交換器と、
    外気が通過される多数の第２スリットが形成され、前記第２スリットの間に多数の第２内部流路が形成された第２胴体と、
    前記第１流出口と連結され、前記第２胴体の下端部に前記第１流出口と対応して設けられた第２流入口と、
    前記第２流入口から流入された再生空気を前記第２胴体から排出させるために前記第２胴体の上端部の他側角部に設けられた第２流出口を備えた第２熱交換器とを含む熱交換器ユニット。
  7. 前記第２流出口は複数個が前記第２胴体の上端部の他側から一側に行くほど次第にそのサイズが小さくなるように前記第２胴体に設けられることを特徴とする請求項６に記載の熱交換器ユニット。
  8. 外気が通過する多数の第１スリットが形成され、前記第１スリットの間に第１内部流路が形成された第１胴体と、
    外気と熱交換するための再生空気を前記第１胴体の内部に流入させるために前記第１胴体の上端部に設けられた第１流入口と、
    前記第１流入口に流入された再生空気を前記第１胴体から排出させるために前記第１胴体の下端部の一側角部から下端部の他側角部方向に行くほどギャップ(Ｇ)が次第に小さくなるように設けられたスリット状の第１流出口を備えた第１熱交換器と、
    外気が通過する多数の第２スリットが形成され、前記第２スリットの間に第２内部流路が形成された第２胴体と、
    前記第１流出口と連結され、前記第２胴体の下端部の一側角部から下端部の他側角部方向に行くほどギャップが次第に小さくなるように設けられたスリット状の第２流入口と、
    前記第２胴体の上端部の他側角部に設けられ前記第２流入口から流入された再生空気を前記第２胴体から排出させる第２流出口を備えた第２熱交換器とを含む熱交換器ユニット。
  9. 前記第２流出口は前記第２胴体の上端部の他側角部から上端部の一側角部方向に行くほどギャップが小さくなるスリット状よりなることを特徴とする請求項８に記載の熱交換器ユニット。
  10. 外気から水分を吸着するデシカントユニットと、
    外気を前記デシカントユニットに吸い込み、前記デシカントユニットにより水分が除去された外気を外部に排出させる外気用ファンモータユニットと、
    前記デシカントユニットの吸着された水分を除去するために再生空気を加熱するヒータユニットと、
    前記ヒータユニットにより加熱された再生空気を前記デシカントユニットに送風させるための再生空気用ファンモータユニットと、
    内部流路が形成された第１胴体と、前記第１胴体の上端部に設けられ前記デシカントユニットを通過した再生空気が前記第１胴体の内部に流入される第１流入口と、前記第１胴体の下端部の一側角部に前記第１胴体の内部流路に再生空気が均一に流動されるように長軸が前記第１胴体の一側から他側へ配置される楕円状に形成され、前記第１流入口に流入された再生空気が前記第１胴体から排出される第１流出口を備えた第１熱交換器と、
    内部流路が形成された第２胴体と、前記第１流出口と連結され、前記第２胴体の下端部の一側角部に前記第１流出口と対応する楕円状に設けられた第２流入口と、前記第２流入口に流入された再生空気を前記再生空気用ファンモータユニットに排出させるために前記第２胴体の上端部の他側角部に設けられた第２流出口を備えた第２熱交換器とを含む空気調和装置。
  11. 前記第１熱交換器は前記第１胴体に前記第１流出口から他側角部に離隔して設置された少なくとも一つの第１補助流出口を備え、
    前記第２熱交換器は前記第１補助流出口と連結され、前記第２胴体に前記第２流入口から他側に離隔して設置された少なくとも一つの第２補助流入口とを備えることを特徴とする請求項１０に記載の空気調和装置。
  12. 前記第１補助流出口及び前記第２補助流入口のそれぞれは前記第１流出口及び前記第２流入口それぞれよりサイズが小さいことを特徴とする請求項１１に記載の空気調和装置。
  13. 前記第１補助流出口は、複数個が前記第１流出口から前記第１胴体の他側方向に行くほど次第に小さくなるように前記第１胴体に形成され、
    前記第２補助流入口は複数個が前記第２流入口から他側方向に行くほど次第に小さくなるように前記第２胴体に形成されることを特徴とする請求項１２に記載の空気調和装置。
  14. 前記第２流出口は複数個が前記第２胴体の上端部の他側から一側に行くほど次第にそのサイズが小さくなるように前記第２胴体に設けられることを特徴とする請求項１０ないし１３に記載の空気調和装置。
  15. 外気から水分を吸着するデシカントユニットと、
    外気を前記デシカントユニットに吸い込み、前記デシカントユニットにより水分が除去された外気を排出させるための外気用ファンモータユニットと、
    前記デシカントユニットの吸着された水分を除去するために再生空気を加熱するヒータユニットと、
    前記ヒータユニットにより加熱された再生空気を前記デシカントユニットに送風させるための再生空気用ファンモータユニットと、
    内部流路が形成された第１胴体と、前記デシカントユニットを通過した再生空気を前記第１胴体の内部に流入させるために前記第１胴体の上端部に設けられた第１流入口と、前記第１流入口に流入された再生空気を前記第１胴体から排出させるために前記第１胴体の下端部の一側角部から下端部の他側角部方向に行くほど次第にサイズが小さくなるように設けられた複数の第１流出口を備えた第１熱交換器と、
    内部流路が形成された第２胴体と、前記第１流出口と連結され、前記第２胴体の一側角部から他側角部方向に行くほどサイズが次第に小さくなるように前記第２胴体に設けられた第２流入口と、
    前記第２流入口から流入された再生空気を前記再生空気ファンモータユニットに排出させるために前記第２胴体の上端部の他側角部に設けられた第２流出口を備えた第２熱交換器とを含む空気調和装置。
  16. 前記第２流出口は複数個が前記第２胴体の上端部の他側から一側に行くほど次第にサイズが小さくなるように前記第２胴体に設けられることを特徴とする請求項１５に記載の空気調和装置。
  17. 外気から水分を吸着するデシカントユニットと、
    外気を前記デシカントユニットに吸い込み、前記デシカントユニットにより水分が除去された外気を排出させるための外気用ファンモータユニットと、
    外気から吸着された前記デシカントユニットの水分を除去するために再生空気を加熱するヒータユニットと、
    前記ヒータユニットにより加熱された再生空気を前記デシカントユニットに送風させるための再生空気用ファンモータユニットと、
    内部流路が形成された第１胴体と、前記デシカントユニットを通過した再生空気を前記第１胴体の内部に流入させるために前記第１胴体の上端部に設けられた第１流入口と、前記第１流入口に流入された再生空気を前記第１胴体から排出させるために前記第１胴体の下端部の一側角部から他側角部方向に行くほどギャップが次第に小さくなるように設けられたスリット状の第１流出口を備えた第１熱交換器と、
    内部流路が形成された第２胴体と、前記第１流出口と連結され、前記第２胴体の下端部の一側角部から他側角部方向に行くほどギャップが次第に小さくなるように設けられたスリット状の第２流入口と、前記第２胴体の上端部の他側角部に設けられ前記第２流入口から流入された再生空気を前記第２胴体から排出させる第２流出口を備えた第２熱交換器とを含む空気調和装置。
  18. 前記第２流出口は前記第２胴体の上端部の他側角部から上端部の一側角部方向に行くほどギャップが小さくなるスリット状よりなることを特徴とする請求項１７に記載の空気調和装置。
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