KR100346560B1 - 대형 공기조화기의 바이패스 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 빌딩 및 공장등 대형건물에 사용되는 공기조화기에 관한 것으로서, 특히 동절기 또는 하절기가 아닌 환절기시 공기조화기를 가동시킬 때 공기가 냉/온수가 흐르는 2차 열교환기를 우회(迂廻)토록 바이패스 시킴에 따라 토출측 송풍모터에 작용하는 부하가 감쇠되도록 한 것이다.

이를 위한 본 발명은,

실내공기를 흡인하는 흡입송풍기(11)가 내장된 흡입유닛(1);상기 흡입유닛(1)과 연통됨과 동시에 나란하게 배치되며, 상부에는 외기가 유입되는 공기유입구(20a) 및 기내공기의 일부가 배출되는 공기배출구(20b)가 각각 구비되고, 내부에는 상기 공기유입구(20a)를 통해 유입되는 외기를 열교환하여 주는 1차 열교환기(21)가 설치된 1차 열교환유닛(2); 상기 1차 열교환유닛(2)과 연통됨과 동시에 나란하게 배치되며, 최전방에는 1차 열교환기유닛(2)으로부터 유입되는 공기를 여과하여주는 공기필터(31)가 설치되고, 그 후방에는 2차 열교환기(32)가 설치된 2차 열교환유닛(3); 상기 2차 열교환유닛(3)과 연통됨과 동시에 나란하게 배치되며, 기내공기를 실내로 토출하는 토출송풍기(42)가 내장된 토출유닛(4)으로 구성된 대형 공기조화기에 있어서;

상기 공기필터(31)와 2차 열교환기(32) 사이에 2차 열교환기(32)로 향하는 유로를 선택적으로 개폐하는 댐퍼(50)를 설치하고,

상기 댐퍼(50)의 상부 전방과, 2차 열교환기(32)의 후방에는 제1,2유로(30a,30b)를 각각 형성하며,

상기 제1,2유로(30a,30b)의 외곽에는 덕트(30c)를 설치하여서 구성됨을 특징으로 한다.

Description

대형 공기조화기의 바이패스 장치{device for by-pass in big size air conditioner}

본 발명은 빌딩 및 공장등 대형건물에 사용되는 공기조화기에 관한 것으로서, 특히 동절기 또는 하절기가 아닌 환절기시 공기조화기를 가동시킬 때 공기가 2차 열교환기를 우회(迂廻)토록 바이패스 시킴에 따라 토출측 송풍모터에 작용하는부하가 감쇠되도록 한 것이다.

일반적으로, 공기조화기(air conditioner)란 실내로 공급되는 공기의 온도, 습도, 기류, 청정의 4가지 요소가 조화를 이룰 수 있도록 최적 상태로 조절하여 주는 장치를 일컫는 것으로서, 통상 가정용에 사용되는 소형 공기조화기와 빌딩 및 공장등의 대형 공간에 사용되는 대형 공기조화기로 대별된다.

이러한 공기조화기는 공통적으로 입구를 통해 유입된 실내공기를 고온 또는 저온으로 열교환 한 후 실내로 재유입되도록 하는 사이클을 기본시스템으로 적용하고 있다.

도 1은 상기한 공기조화기중 빌딩 및 공장 등의 대형공간을 냉방 또는 온방시키기 위한 대형 공기조화기의 일예를 도시한 것이다.

도면에 의하면, 대형 공기조화기는 흡입유닛(1), 1차 열교환유닛(2), 2차 열교환유닛(3), 배출유닛(4)으로 크게 구분된다.

먼저, 흡입유닛(1)은 실내와 덕트(duct)에 의해 연결되며, 케이스(10)의 내부에는 실내공기를 강제 유입하기 위한 흡입송풍기(11) 및 이를 구동시키기 위한 팬모터(12)가 벨트(belt) 및 풀리(pulley)에 의해 연계되어 있다.

그리고, 1차 열교환유닛(2)은 케이스(20)의 상부 일측에 외부공기가 유입되는 공기유입구(20a)와 기내공기가 유출되는 공기유출구(20b)가 각각 형성되어 있으며, 상기 케이스(20)의 내부에는 사각형상을 가진 다수개의 플레이트를 적층하여 구성된 1차 열교환기(21)가 설치되어 있다.

그리고, 2차 열교환기유닛(3)은 케이스(30)의 내부 전방에 공기에 포함된 이물질을 여과시켜주는 에어필터(31)가 설치되어 있으며, 그 후방에는 냉수가 흐르는 코일(coil) 형상의 2차 열교환기(32)가 설치되어 있다.

참고로, 상기 2차 열교환기(32)는 상기 1차 열교환기(21)를 통하면서 냉각된 공기를 다시 통과시킴에 따라 재차 냉각되도록 하는 역할을 한다.

그리고, 배출유닛(4)은 케이스(40) 상에 실내와 연결되는 냉기토출구(41)가 설치되며, 냉기를 상기 냉기토출구(41) 측으로 강제 배출되도록 하는 토출송풍기(42) 및 이를 구동시키기 위한 팬모터(43)가 설치되어 있다.

이러한 구성을 가진 대형 공기조화기의 냉방과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 팬모터(12)에 의해 흡입송풍기(11)이 회전되면, 그 회전력에 의해 실내의 더운 공기가 기내로 유입되며, 유입된 더운공기는 1차 열교환기(21)를 구성하고 있는 금속재의 플레이트 사이를 통하면서 온도가 약 3 ~ 5℃ 정도 떨어진다.

이때, 상기 1차 열교환기(21)가 내장되어 있는 1차 열교환기유닛(2)의 케이스(20) 상에는 외기가 유입되는 공기유입구(20a)와 공기유출구(20b)가 각각 형성되어 있으므로 열교환된 공기중 약 30%는 공기유출구(20b)를 통해 외부로 배출되고, 반대로 공기유입구(20a)로는 외부공기가 유입되어 잔류되어 있는 기내공기 약 70%와 혼합된 상태로 2차 열교환기유닛(3)을 향해 유동된다.

2차 열교환기유닛(3)으로 유입된 공기는 에어필터(31)를 통과하면서 불순물이 여과된 상태에서 에어필터(31)의 후방에 설치되어 저온의 냉각수가 순환되고 있는 2차 열교환기(32)를 통하면서 더욱 저온화 된다.

저온의 공기는 배출유닛(4)의 내부에 설치된 토출송풍기(42)에 의해케이스(40) 상에 형성된 냉기토출구(41)를 통해 다시 실내로 환원되는 과정을 반복하면서 실내의 냉방을 이루게 된다.

그러나, 이러한 종래의 공기조화기는 공기정화 및 습도조절의 목적으로 공기조화기의 흡입송풍기(11)와 토출송풍기(42)만을 가동시킬 때 2차 열교환기(32)를 반드시 경유하게 되므로 토출송풍기(42)의 팬모터(43)에 큰 부하가 발생하게 된다.

즉, 유동공기가 2차 열교환기(32)를 통할 경우 2차 열교환기의 간섭으로 공기의 유동방향이 다변화 될 뿐만 아니라(난류형성), 토출송풍기(32)로 유입되는 공기량도 줄어들게 되므로 팬모터(43)에 부하로 작용하게 된다.

따라서, 지속적인 부하는 팬모터(43)의 수명단축은 물론, 소비전력을 가중시키는 문제점을 낳고 있다.도 2는 종래 공기조화기의 다른 실시예를 도시한 구성도로서, 이는 일본 특개평3-36435(발명의 명칭:덕트식 환기공조장치)를 인용한 것이다.도면에 따르면, 공기조화기는 환기유닛(1)과 공조유닛(6)을 덕트(12)에 의해 연결하고, 종조유닛(6)의 공조용 송풍기(7) 및 냉난방용 열교환기(11)상에 바이패스 통로(13)를 설치하며, 상기 바이패스 통로(13)와 덕트(12)의 분기지점에는 풍향절환 수단으로서 댐퍼(14)를 설치한 것을 요지로 하고 있다.상기한 종래의 공조조화기는 냉난방용 열교환기(11)로 인한 압력손실을 최소화하여 급기풍량을 증가시키는 목적으로 개발되었으나, 이랴의 이유때문에 큰 실효성을 거둘 수 없다.즉, 바이패스 모스시 개방된 덕트(12)를 통해 유입된 유체는 바이패스 통로(13)를 경유하여 챔버박스(18)에 집결되므로 공조용 송풍기(7) 및 냉난방용 열교환기(11)를 우회하게 된다.하지만, 상기 챔버박스(18)에 집결된 유체를 합기덕트(17)를 향해 강제 송풍하기 위해서는 공조용 송풍팬(7)으로부터 발생되는 유체가 그 상방에 설치된 냉난방용 열교환기(11)를 반드시 경우할 수 밖에 없기 때문에 공조용 송풍팬(7)과 냉난방용 열교환기(11) 사이에서 와류가 발생하고 이에 의해 공조용 송풍팬(7)에 부하로 작용하게 된다.이러한 점으로 미루어볼때, 상기한 공기조화기는 바이패스 통로(13)를 형성함에 따른 냉난방용 열교환기(11)에서의 압력손실 감쇠효과가 그리 크지 않음을 알 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 냉/난방 이외의 목적으로 공기조화기를 가동시킬 때 기내의 공기가 2차 열교환기를 우회하여 통과할 수 있도록 바이패스 구간을 부여함에 따라 유동공기의 난류발생을 억제하여 유출송풍기의 팬모터에 발생되는 부하를 최소화하는데 그 목적을 두고 있다.

도 1은 종래 대형 공기조화기의 구성도

도 2는 종래 바이패스 통로를 갖는 공기조화기의 구성도

도 3은 본 발명에 따른 공기조화기의 구성도도 4는 본 발명에 따른 공기조화기의 공기흐름도

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

11. 흡입송풍기 21. 1차 열교환기

30a. 공기유출구 30b. 공기유입구

30c. 덕트 31. 에어필터

32. 2차 열교환기 42. 토출송풍기

43. 팬모터 50. 댐퍼

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면,

실내공기를 흡인하는 흡입송풍기가 내장된 흡입유닛;상기 흡입유닛과 연통됨과 동시에 나란하게 배치되며, 상부에는 외기가 유입되는 공기유입구 및 기내공기의 일부가 배출되는 공기배출구가 각각 구비되고, 내부에는 상기 공기유입구를 통해 유입되는 외기를 열교환하여 주는 1차 열교환기가 설치된 1차 열교환유닛; 상기 1차 열교환유닛과 연통됨과 동시에 나란하게 배치되며, 최전방에는 1차 열교환기유닛으로부터 유입되는 공기를 여과하여주는 공기필터가 설치되고, 그 후방에는 2차 열교환기가 설치된 2차 열교환유닛; 상기 2차 열교환유닛과 연통됨과 동시에 나란하게 배치되며, 기내공기를 실내로 토출하는 토출송풍기가 내장된 토출유닛으로 구성된 대형 공기조화기에 있어서;상기 공기필터와 2차 열교환기 사이에 2차 열교환기로 향하는 유로를 선택적으로 개폐하는 댐퍼를 설치하고, 상기 댐퍼의 상부 전방과, 2차 열교환기의 후방에는 제1,2 유로를 각각 형성하며, 상기 제1,2유로의 외곽에는 덕트를 설치하여서 구성됨을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 공기조화기의 구성도이다.

도면에 따르면, 본 발명의 공기조화기는 상부가 실내와 연결되고, 케이스(10)내에는 실내공기를 흡인하기 위한 흡입송풍기(11) 및 이를 구동시키기 위한 팬모터(12)가 내장된 구성의 흡입유닛(1)을 구비하고 있다.그리고, 상기 흡입유닛(1)의 수평방향 일측에 나란하게 배치됨과 동시에 흡입유닛(1)과 연통되며, 상부에는 외기가 유입되는 공기유입구(20a) 및 기내공기의 일부가 배출되는 공기배출구(20b)가 각각 형성되고, 케이스(20)의 내부에는 복수개의 금속재 플레이트를 적층하여 구성된 1차 열교환기(21)가 내장된 구성의 1차 열교환유닛(2)을 구비하고 있다.그리고, 상기 1차 열교환유닛(1)의 수평방향 일측에 나란하게 배치됨과 동시에 1차 열교환유닛(1)과 연통되며, 케이스(30)의 내부에는 그 최전방에 순환공기중에 포함된 이물질을 여과하여 주는 에어필터(31)와, 이 에어필터(31)의 후방에 일정 간격을 두고 설치되며 냉수 또는 온수가 순환되면서 이를 통하는 유체를 2차 열교환시켜주는 2차 열교환기(32)(또는 냉각코일)가 내장된 구성의 2차 열교환유닛(3)을 구비하고 있다.그리고, 상기 2차 열교환유닛(3)의 수평방향 일측에 나란하게 배치됨과 동시에 2차 열교환유닛(3)과 연통되며, 케이스(40)의 내부에는 열교환된 냉기를 실내로 강제 환원시켜주는 토출송풍기(42)가 내장된 구성의 배출유닛(4)을 구비하고 있다.그리고, 상기 에어필터(31)와 2차 열교환기(32) 사이에는 2차 열교환기(32)로 향하는 유로를 선택적으로 개폐하는 댐퍼(50)가 설치되어 있다.이때, 상기 댐퍼(50)는 다수개의 루버(louver)가 회동되면서 유로를 개폐하는 루버타입은 물론 셔터타입등 다양한 형태로 적용할 수 있다.그리고, 상기 댐퍼(50)의 상부 전방과, 2차 열교환기(32)의 상부 후방에는 제1, 2유로(30a,30b)를 형성하고 있다. 이때, 상기 제1 유로(30a)는 기내공기가 배출되는 통로가 되고, 제2 유로(30b)는 제1 유로(30a)로 배출된 기내공기가 다시 흡입되는 통로가 된다.그리고, 상기 제1, 2유로(30a,30b)의 외곽에는 기밀을 유지하고 있는 덕트(30c)가 설치되어 제1 유로(30a)와 제2 유로(30b)의 연결을 가능케 한다. 하지만, 이에 국한되는 것은 아니고 제1,2 유로(30a,30b)간을 연결관등을 통해 직접 연결하는 것도 가능함은 물론이다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 작용을 도 4를 통해 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 일반적인 냉방 또는 난방의 목적으로 공기조화기가 가동될 때는 흡입송풍기(11)의 회전력에 의해 기내공기가 흡인되어 1차 열교환유닛(2)으로 유입되고, 유입된 기내공기는 1차 열교환기(21)를 거쳐 일부는 공기배출구(20b)를 통해 배출되고, 공기흡입구(20a)로는 공기배출구(20b)로 배출된 공기량만큼 외기가 유입되어 공기손실을 없게 한다.이와 같이 외기가 내기가 혼합된 열교환 이전의 공기는 에어필터(31)를 거치면서 공기중에 포함된 이물질이 여과되어 청정공기만이 통과하게 된다.상기 에어필터(31)를 통과한 공기는 2차 열교환기(32)를 거치면서 냉기 또는 온기로 열교환된 상태로 토출송풍기(42)에 의해 다시 실내로 환원되는 순환과정이 반복됨에 따라 실내의 냉난방을 가능케 한다.반면, 공기청정을 우한 목적으로 공기조화기를 가동시킬 때는 열교환기능이 필요치 않기 때문에 기내공기가 2차 열교호나기(32)를 통할 필요가 없다. 만약, 2차 열교환기(32)를 통할 경우에는 공기가 2차 열교환기(32)로 인해 진로를 방해받으면서 난류가 형성되어 소음발생은 물론 토출송풍기(42)의 팬모터(43)에 부하로 작용된다.따라서 공기가 2차 열교환기(32)를 회피하여 우회하도록 바이패스 구간을 부여하면 이러한 문제점을 해소할 수 있게된다.이에 따라, 흡입송풍기(11)와 토출송풍기(42)만이 가공되는 공기청기모드시에는 댐펴(50)가 폐쇄된 상태에서 에어 플로우가 이루어지는데, 흡입 송풍기(11)로부터 에어필터(31)를 통할 때까지의 에어 플로우는 일반 냉난방모드와 동일한 플로우를 이루게 된다.그 이후에는 기내의 공기가 폐쇄된 댐퍼(50)를 통과하지 못하고, 제1 유로(30a)를 통해 배출되고, 덕트(30c)에 의해 안내되어 제2 유로(30b)를 통해 기내로 유입된다. 이때, 상기 제1 유로(30a)와 제2 유로(30b)는 2차 열교환기(32)를 사이에 두고 전/후방에 형성되어 있으므로 공기가 2차 열교환기(32)를 우회하여 통과하게 된다.

이는 유동공기가 그 저항체로 작용되는 2차 열교환기(32)를 통하지 않고 바이패스(by-pass)되도록 함으로써 유동저항을 받지 않고 원활한 공기 흐름을 유도하여 소음을 미연에 방지할 수 있게 된다.

이상과 같은 본 발명은 공기청정모드시 유동공기가 2차 열교환기를 통하지 않고 바이패스 되도록 하므로써 공기의 저항감소로 소음을 방지할 수 있다.

또한, 공기의 원활한 흐름을 유도할 수 있으므로 이에 인접한 토출송풍팬의 팬모터에 과부하가 발생됨을 방지할 수 있다. 따라서, 팬모터의 수명을 연장시킬 수 있는 후속효과를 기대할 수 있다.

Claims (1)

1. 실내공기를 흡인하는 흡입송풍기(11)가 내장된 흡입유닛(1);상기 흡입유닛(1)과 연통됨과 동시에 나란하게 배치되며, 상부에는 외기가 유입되는 공기유입구(20a) 및 기내공기의 일부가 배출되는 공기배출구(20b)가 각각 구비되고, 내부에는 상기 공기유입구(20a)를 통해 유입되는 외기를 열교환하여 주는 1차 열교환기(21)가 설치된 1차 열교환유닛(2); 상기 1차 열교환유닛(2)과 연통됨과 동시에 나란하게 배치되며, 최전방에는 1차 열교환기유닛(2)으로부터 유입되는 공기를 여과하여주는 공기필터(31)가 설치되고, 그 후방에는 2차 열교환기(32)가 설치된 2차 열교환유닛(3); 상기 2차 열교환유닛(3)과 연통됨과 동시에 나란하게 배치되며, 기내공기를 실내로 토출하는 토출송풍기(42)가 내장된 토출유닛(4)으로 구성된 대형 공기조화기에 있어서;

   상기 공기필터(31)와 2차 열교환기(32) 사이에 2차 열교환기(32)로 향하는 유로를 선택적으로 개폐하는 댐퍼(50)를 설치하고,

   상기 댐퍼(50)의 상부 전방과, 2차 열교환기(32)의 후방에는 제1,2유로(30a,30b)를 각각 형성하며,

   상기 제1,2유로(30a,30b)의 외곽에는 덕트(30c)를 설치하여서 구성됨을 특징으로 하는 대형 공기조화기의 바이패스 장치.