KR100300595B1 - 일체형공기조화기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종래의 분리형 공기 조화기가 냉매가 냉매 배관을 따라 실내기와 실외기 사이를 순환하게 되므로 냉매 및 기기의 성능이 저하되는 문제점이 있으며, 일체형 공기 조화기는 벽체를 뚫어 설치하거나 창문에 설치하게 되므로 설치 작업이 곤란하고 벽체 등이 많이 손상되는 문제점이 있기 때문에,

냉매 회로가 폐회로로 설치되어 실내를 냉방시키는 냉방기와, 벽체 바깥에 설치되고 상기 냉방기의 집열 수단으로부터 열을 인출하여 냉매를 냉각시키는 냉각 수단과, 상기 집열 수단과 냉각 수단을 연결하여 열을 전달하는 전열 수단으로 구성됨으로써,

냉매가 실내기에서 폐회로를 구성하여 짧은 거리만을 이동하므로 성능 저하가 방지되고 설치를 위해 벽을 크게 뚫지 않아도 되므로 벽체의 손상을 최소화할 수 있는 일체형 공기 조화기에 관한 것이다.

Description

일체형 공기 조화기

본 발명은 냉매의 흡열 작용 및 발열 작용을 이용하여 실내를 냉방하는 공기 조화기에 관한 것으로서, 특히 냉매가 하나의 기기 내에서만 순환되도록 하여 냉매 및 기기의 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있는 일체형 공기 조화기에 관한 것이다.

일반적인 냉동 사이클은 도 1에 도시된 바와 같이 저온 저압의 기체상태의 냉매를 고온 고압으로 변화시키는 압축기(1)와, 상기 압축기(1)에서 나온 고온 고압의 기체 냉매를 액냉매로 응축시키는 응축기(2)와, 상기 응축기(2)에 의해 응축된 액냉매를 고체와 액체가 혼합된 저온 저압의 2상 냉매로 팽창시키는 팽창 기구(3)와, 외부의 열을 흡수하여 2상 냉매를 기체상태로 변화시키는 증발기(4)로 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 냉동 사이클은 증발기에서 냉매가 기화되면서 외부의 열을 흡수함으로써 주위 공기를 냉각시킨 후 실내로 토출시켜 실내를 냉방하기 된다.

냉동 사이클을 작동시키면 압축기(1)가 구동되어 저온 저압의 기체 냉매를 고온 고압의 기체 냉매로 변화시킨 후 응축기(2)로 보내게 된다. 응축기(2)는 방열핀을 통해 냉매가 가진 열을 발산함으로써 기체 냉매를 액체 냉매로 변환시키게 되고, 액체 냉매는 팽창 기구(3)를 통과하여 증발기(4)로 흐르게 된다. 팽창 기구(3)는 액체 냉매의 일부를 기화시켜 기체와 액체가 혼합된 2상 냉매로 만들게 되고, 증발기(4)는 2상 냉매를 기체 냉매로 변화시킨 후 상기 압축기(1)로 보내 재순환시키게 된다. 상기 증발기(4)에서 액체 냉매가 기화될 때 상당한 잠열이 필요하게 되므로, 냉매의 기화에 따라 주위의 열이 냉매에 흡수되어 주위 온도가 하강하게 된다.

공기 조화기의 경우 상기 응축기(2)의 일측에 응축기(2)로 신기를 공급하여 방열 효과를 상승시키는 팬을 가지고 있고, 상기 증발기(4)는 냉매의 열흡수에 따라 온도가 낮아진 공기를 실내로 토출하는 팬을 가지고 있다.

공기 조화기는 상기 응축기(2)의 설치 위치에 따라 분리형과 일체형으로 구분되는 바, 분리형 공기 조화기는 응축기(2)와 방열 팬이 실외에 따로 설치되어 있어 방열 효과가 좋은 이점이 있으며, 일체형 공기 조화기는 응축기(2)가 증발기(4)와 동일한 기기에 설치되어 있는 것으로서 냉매의 이동 경로가 짧아 성능이 저하되지 않는 이점을 가지고 있다.

종래의 분리형 공기 조화기는 도 2에 도시된 바와 같이 실외기(10)와 실내기(15)로 구성되는 바, 실외기(10)와 실내기(15)는 벽(W)을 사이에 두고 각각 따로 설치되며 냉매 배관(20)에 의해 서로 연결되어 있다. 실외기(10)에는 압축기(11)와 응축기(12) 및 팽창기(13)가 설치되어 있고, 상기응축기(12)의 방열 효과를 상승시키기 위한 방열 팬(14)이 구비되어 있으며, 실내기(15)에는 주위 공기의 을을 흡수하여 냉각시키는 증발기(16)와, 실내 공기를 흡입하고 상기 증발기(16)에 의해 냉각된 공기를 실내로 토출시키는 냉방 팬(17)이 설치되어 있다.

상기와 같이 구성된 종래의 분리형 공기 조화기는 실내기에 설치된 증발기의 흡열 작용을 이용하여 실내를 냉방하도록 되어 있다.

냉매 배관(20)을 따라 흐르는 냉매는 압축기(11)의 작동에 따라 고온고압의 기체 상태가 되고, 응축기(12)는 외부면에 설치된 핀을 통해 냉매가 가진 열을 방출시킴으로써 냉매를 액체 상태로 만들게 된다. 이때, 방열 팬(14)은 상기 응축기(12)를 향해 공지를 송풍함으로써 송풍 기류에 의해 냉매의 냉각 효과가 향상되도록 한다. 응축기(12)를 통과하면서 액화된 냉매는 팽창기(13)를 통과하면서일부가 기화되어 2상 냉매로 되고, 실내기(15)와 실외기(10)를 연결하는 냉매 배관(20)을 통해 실내기(15)의 증발기(16)로 이동된다.

증발기(16)에서는 냉매가 기화되면서 주위 공기가 가지고 있는 열을 흡수하여 공기를 냉각시키게 된다. 이때, 냉방 팬(17)은 증발기(16)의 흡열작용에 의해 냉각된 공기를 실내로 토출시킴과 동시에 실내 공기를 실내기(15)의 내부로 흡입하여 공기가 순간되도록 한다. 또, 증발기(16)에서 기화된 냉매는 냉매 배관(20)을 통해 다시 압축기(11)로 이동된다.

상기와 같이 구성된 종래의 분리형 공기 조화기는 냉방 부하가 되는 각종 장치가 실외에 설치되어 냉방 효율이 좋으므로 대용량의 공기 조화기에 주로 사용되고 있으나, 냉매가 냉매 배관을 따라 실내기와 실외기 사이를 순환하게 되므로 냉매 및 기기의 성능이 저하되는 문제점이 있다. 즉, 냉매 배관이 길어짐에 따라 배관 손상 및 냉매 누설 등의 문제점이 있다.

종래의 일체형 공기 조화기는 도 3에 도시된 바와 같이 하나의 기기내부에 냉매 회로가 폐회로를 이루도록 설치한 것으로서, 압축기(31)와 응축기(32) 및 증발기(34)가 하나의 기기 내부에 설치되어 있으며, 냉매 회로를 구성하는 팽창기(33)도 역시 구비되어 있다. 또, 냉각된 공기를 실내로 송풍하기 위한 송풍 팬(36)과, 더워진 공기를 실외로 배출하는 방열 팬(35)을 구비하고 있고, 상기 송풍 팬(36)과 방열 팬(35)은 하나의 모터(37)에의해 동시에 구동되도록 되어 있다.

상기와 같이 구성된 종래의 일체형 공기 조화기는 벽이나 창이 가운데 부분에 위치되도록 설치하여 벽(W)에 의해 실내부와 실외부가 구분되도록 함으로써 실내를 냉방하고 있다. 냉매는 폐회로인 냉매 회로를 따라 흐르면서 상변화를 일으키게 되는데, 증발기(34)에서는 기화되면서 흡열 작용을 하고 응축기(32)에서는 액화되면서 발열 작용을 하게 된다. 이때, 모터(37)에 의해 송풍 팬(36)과 방열 팬(35)이 구동되는데, 송풍 팬(36)은 증발기(34)에 의해 냉각된 공기를 실내로 토출시키고, 방열 팬(35)은 응축기 (32)의 발열 작용에 의해 더워진 공기를 실외로 배출하게 된다.

그러나, 상기와 같이 구성된 종래의 일체형 공기 조화기는 벽체를 뚫어 설치하거나 창문에 설치하게 되므로 설치 작업이 곤란하고 벽체 등이 많이 손상되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 냉매 회로는 실내기에 모두 설치하고 냉매의 열만을 실외로 인출하여 냉각시키도록 함으로써, 냉매 배관을 짧게 함과 동시에 벽체의 손상을 최소화할 수 있는 일체형 공기 조화기를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 냉매 사이클이 도시된 구성도,

도 2는 종래의 분리형 공기 조화기가 도시된 구성도,

도 3은 종래의 일체형 공기 조화기가 도시된 구성도,

도 4는 본 발명에 의한 일체형 공기 조화기가 도시된 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

50 : 냉방기 51 : 압축기

52 : 집열 수단 53 : 팽창 수단

54 : 증발기 55 : 송풍기

60 : 냉각 수단 70 : 전열 수단

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 냉매 회로가 폐회로로 설치되어 실내를 냉방시키는 냉방기와, 벽체 바깥에 설치되고 상기 냉방기의 집열 수단으로부터 열을 인출하여 냉매를 냉각시키는 냉각 수단과, 상기 집열수단과 냉각 수단을 연결하여 열을 전달하는 전열 수단으로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 일체형 공기 조화기는 도 4에 도시된 바와 같이 냉매 회로가 폐회로로 설치되어 실내를 냉방시키는 냉방기(50)와, 벽체 바깥에 설치되고 상기 냉방기(50)의 집열 수단(52)으로부터 열을 인출하여 냉매를 냉각시키는 냉각 수단(60)과, 상기 집열 수단(52)과 냉각 수단(60)을 연결하여 열을 전달하는 전열 수단(70)으로 구성된다.

상기 냉방기(50)는 냉매를 압축하는 압축기(51)와, 냉매가 가진 열을 흡수하여 냉매를 냉각시키는 집열 수단(52)과, 냉매의 압력을 강하시키는 팽창 수단(53)과, 냉매의 기화를 이용하여 실내를 냉방하는 증발기(54)와, 상기 기기를 폐회로로 연결하는 냉매 배관과, 증발기(54)에 송풍하여 실내를 냉방시키는 송풍기(55) 및 케이스로 구성된다.

상기 집열 수단(52)은 내부에 열용량이 높은 물질을 담고, 내측에 상기 냉매배관의 일부분이 관통하는 재킷(jacket) 등으로 구성되고, 압축기(51)에서 유입된 고온의 냉매는 재킷 내부의 물질과 열교환을 일으킨 후, 저온의 상태로 팽창장치로 보내지며, 재킷에 저장된 열은 상기 절연수단을 통해 외부와 연결된 냉각수단(60)으로 전달된다.

상기 냉각 수단(60)은 물의 증발잠열을 이용한 기화식 열교환 장치로서, 실외측에 설치되는 실외 열교환기(미도시)와, 실외 열교환기의 상단에서 하단으로 물을 흐르게 하거나 실외 열교화기에 노즐 등으로 물을 뿌리는 물공급부(미도시)와, 상기 실외 열교환기에 외기를 공급하는 송풍기(미도시)로 구성된다.

상기 실외 열교환기와 전열수단(70)은 열전도 효율이 높은 양도체인 금속이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일체형 공기 조화기는 냉방기의 내부에서 냉매 회로가 폐회로를 구성하여 실내를 냉방하고 최종 방열은 실외의 냉각 수단(70)이 하게 된다.

냉매는 압축기(51)와 집열 수단(52), 팽창 수단(53) 및 증발기(54)를 순환하면서 상변화를 통해 흡열 또는 발열 작용을 한다. 집열 수단(52)은 재킷 내측의 열용량 높은 물질이 냉매배관의 열을 빼앗는 작용을 하고, 냉매는 상기 재킷 내측을 지나면서 발열 반응을 하게 되며, 상기 증발기(54)는 냉매의 기화에 따른 흡열 작용을 이용하여 주위 공기를 냉각시키게 된다. 이와 동시에 송풍기(55)는 실내 공기를 흡입하여 증발기(54)에 송풍함으로써 실내 공기를 냉각시켜 실내로 토출하게 된다.

집열 수단(52)이 빼앗은 열은 전열 수단(70)을 통해 벽체(W) 외쪽의 실외 열교환기로 이동하게 되고, 실외 열교환기는 전열 수단(70)을 통해 전달된 열을 냉각시키게 된다. 즉, 실외 열교환기에 물공급부에서 물을 뿌려 증발되도록 함으로써, 증발 잠열에 의한 냉각 효과가 단순한 공랭식에 비해 향상될 수 있도록 하고, 이와 함께 실외 열교환기에 외기를 송풍하여 냉각 효과를 더욱 더 향상시킬 수 있게 된다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 일체형 공기조화기는 상기의 실시예에 국한되지 않고, 전열수단(70)과 실외 열교환기 사이에 별도의 냉매 회로를 구성하여, 냉매가 상기 질엽 수단(52)과 냉각 수단(60) 사이를 순환하도록 함으로써 열교환 성능을 향상시킬 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 일체형 공기 조화기는 냉매가 실내기에서 폐회로를 구성하여 짧은 거리만을 이동하므로 성능 저하가 방지되고 설치를 위해 벽을 크게 뚫지 않아도 되므로 벽체의 손상을 최소화할 수 있는 이점이있다.

Claims (5)

1. 냉매 회로가 폐회로로 설치되어 실내를 냉방시키는 냉방기와, 벽체 바깥에 설치되고 상기 냉방기의 집열 수단으로부터 열을 인출하여 냉매를 냉각시키는 냉각 수단과, 상기 집열 수단과 냉각 수단을 연결하여 열을 전달하는 전열 수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 일체형 공기 조화기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 냉방기는 냉매를 압축하는 압축기와, 냉매가 가진 열을 흡수하여 냉매를 냉각시키는 집열 수단과, 냉매의 압력을 강하시키는 팽창 수단과, 냉매의 기화를 이용하여 실내를 냉방하는 증발기와, 상기 기기를 폐회로로 연결하는 냉매 배관과, 증발기에 송풍하여 실내를 냉방시키는 송풍기 및 케이스로 구성된 것을 특징으로 하는 일체형 공기 조화기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 냉각 수단은 냉각 효율이 향상되도록 송풍 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 일체형 공기 조화기.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 냉각 수단은 물의 증발 잠열을 이용하여 방열하도록 한 것을 특징으로하는 일체형 공기 조화기.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 전열 수단은 양도체인 금속으로 형성된 것을 특징으로 하는 일체형 공기 조화기.