KR100346945B1 - 냉난방겸용 공기조화기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 동절기에 증발압력을 향상시키고 하절기에는 응축온도를 낮추는 냉동능력향상코일인 보조 열교환기를 적용하여 영하권의 차가운 외가가 증발기 측을 통과하더라도 그만큼의 전열면적과 풍량이 증가하여 대응하므로 동절기에는 충분한 증발압력을 유지하고 하절기에는 응축온도를 낮추어 과냉각을 시키므로 그만큼의 냉동기의 효율을 향상시켰고 환기를 위하여 배출되는 실내공기와 주변의 또 다른 폐열을 이용한 열원을 가진 영상권의 혼합된 공기가 증발기를 통과할 때에 제상이 거의 필요 없어 압축기의 잦은 기동과 정지로 인한 장비의 수명저하와 에너지의 낭비를 예방할 수 있도록 한 것으로, 압축기(64), 사방밸브(65), 제1열교환기(50), 팽창밸브(66), 제2열교환기(51)와, 이들을 순차적으로 연결하는 냉매관과, 송풍팬(62)(63)과 필터(60) 및 댐퍼(61)를 포함하는 냉난방겸용 공기조화기에 있어서, 공조기케이스(40)를 격벽(41)에 의해 둘로 구획 형성하되, 그 일측공간에는, 리턴덕트(a)에 의해 실내(R)와 연결되는 실내측 공기흡입구(44a)와 제1 열교환기(50) 및 실외측 배기토출구(43)를 설치하고, 상기 격벽(41)의 타측 공간에는 상기 실내측 공기흡입구(44a)와 연통상태로 분기되는 실내측 공기흡입구(44b)와 제2열교환기(51) 및 급기덕트(b)에 의해 실내(R)와 연결되는 실내측 급기토출구(42)를 설치하며, 상기 제1열교환기(50)와 상기 격벽(41) 사이에는 제3열교환기(52)를 설치한 것을 특징으로 하는 냉난방겸용 공기조화기이다.
Description
본 발명은 냉난방겸용 공기조화기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 동절기에 증발압력을 향상시키고 하절기에는 응축온도를 낮추는 냉동능력향상코일인 보조 열교환기를 적용하여 영하권의 차가운 외가가 증발기 측을 통과하더라도 그만큼의 전열면적과 풍량이 증가하여 대응하므로 동절기에는 충분한 증발압력을 유지하고 하절기에는 응축온도를 낮추어 과냉각을 시키므로 그만큼의 냉동기의 효율을 향상시켰고 환기를 위하여 배출되는 실내공기와 주변의 또 다른 폐열을 이용한 열원을 가진 영상권의 혼합된 공기가 증발기를 통과할 때에 제상이 거의 필요 없어 압축기의 잦은 기동과 정지로 인한 장비의 수명저하와 에너지의 낭비를 예방할 수 있도록 한 것이다.
일반적으로 냉난방이 동시에 이루어지도록 하여 한대의 기계장치를 동, 하절기에 사용할 수 있도록 한 지금까지의 냉난방겸용 공기조화기는 냉난방에는 큰 문제가 발생되지 않고 있으나, 난방시 외기 온도가 하강하는 경우 전기나 연료에 의해 작동되는 보조히터를 냉, 난방기 내부에 설치하여야하므로 냉, 난방겸용 공기조화기의 운전관리비기 상승되게되며, 이와는 별도로, 냉, 난방겸용 공기조화기가 설치된 실내의 공기가 쉽게 오염되어 쾌적한 실내분위기의 유지가 곤란하게 되는 등의 문제점이 있는 것이었다.
따라서 본 발명의 목적은 보조히터를 사용하지 않고서도 냉동능력향상 코일인 보조 열교환기를 사용하므로 동절기에는 충분한 증발압력을 유지하고 하절기 또한 응축온도를 낮추므로 성능이 탁월한 냉난방겸용 공기조화기를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 제1,2열교환기를 분리하여 설치할 경우 실내에 공급하는 냉난방겸용 열교환기인 급기 파트 측은 송풍기를 사용하고 냉방시 응축기, 난방시 증발기의 역할을 하는 제1열교환기의 배기 파트 측을 프로펠라팬으로 적용하여 분리할 경우 급기 파트 측의 송풍기를 한대만으로 적용할 때에 제작원가는 물론 장비의 운전비용을 현저하게 절감할 수 있는 냉난방겸용 공기조화기를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 환절기에 냉방이 필요한 부분을 전 외기를 유입하여 외기 냉방이 되도록 하고 그 외의 계절에는 실내의 필요충분조건에 따라 자동제어가 이루어지므로 초절전형 냉난방겸용 공기조화기를 제공함에 있다.
도 1은 본 발명에 의한 공기조화기의 실시예의 구성을 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 공기조화기의 다른 실시예의 구성을 나타내는 사시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
40:공조기케이스 42:실내측 급기토출구
43:실외측 배기토출구 44a,44b:실내측 공기흡입구
50:제1열교환기 51:제2열교환기
52:제3열교환기 60:필터
61:댐퍼 62,63:송풍팬
64:압축기 65:사방밸브
66:팽창밸브
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 냉난방겸용 공기조화기는, 압축기(64), 사방밸브(65), 제1열교환기(50), 팽창밸브(66), 제2열교환기(51)와, 이들을 순차적으로 연결하는 냉매관과, 송풍팬(62)(63)과 필터(60) 및 댐퍼(61)를 포함하는 냉난방겸용 공기조화기에 있어서, 공조기케이스(40)를 격벽(41)에 의해 둘로 구획 형성하되, 그 일측공간에는, 리턴덕트(a)에 의해 실내(R)과 연결되는 실내측 공기흡입구(44a)와 제1열교환기(50) 및 실외측 배기토출구(43)를 설치하고, 상기 격벽(41)의 타측 공간에는 상기 실내측 공기흡입구(44a)와 연통상태로 분기되는 실내측 공기흡입구(44b)와 제2열교환기(51) 및 급기덕트(b)에 의해 실내(R)와 연결되는 실내측 급기토출구(42)를 설치하며, 상기 제1연결교환기(50)와 상기 격벽(41) 사이에는 제3열교환기(52)를 설치한 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 의한 냉난방겸용 공기조화기는, 압축기(64), 사방밸브(65), 제1열교환기(50), 팽창밸브(66), 제2열교환기(51)와, 이들을 순차적으로 연결하는 냉매관과, 송풍팬(62)(63)과 필터(60) 및 댐퍼(61)를 포함하는 냉난방겸용 공기조화기에 있어서, 공조기케이스(100)를 각각 제1공조기케이스(100a)와 제2공조기케이스(100b)로 분리 구성하되, 제1공조기케이스(100a)에는 리턴덕트(a)에 의해 실내(R)과 연결되는 실내측 공기흡입구(44a)와 제1열교환기(50) 및 실외측 배기토출구(43)를 설치하고, 제2공조기케이스(100b)에는 상기 실내측 공기흡입구(44a)와 연통상태로 분기되는 실내측 공기흡입구(44b)와 제2열교환기(51) 및 급기덕트(b)에 의해 실내(R)와 연결되는 실내측 급기토출구(42)를 설치하며, 상기 제1공조기케이스(100a)의 제1열교환기(50)와 일측벽 사이에는 제3열교환기(52)를 설치한 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
첨부도면 중 도 1은 본 발명에 의한 공기조화기의 실시예의 구성을 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명에 의한 공기조화기의 다른 실시예의 구성을 나타내는 사시도로서, 먼저 도 1을 참고하여 설명한다.
도시된 바와 같이 본 발명에 의한 공조기케이스(40)는 일실시예로 내부가 비어있는 직육면체 영상으로 형성됨과 아울러 일자형으로 형성된다.
상기 공조기케이스(40)의 내부 중앙에는 내부를 두개의 공간으로 구획하는 격벽(41)이 설치되며 격벽(41)을 기준으로 하여 공조기케이스(40)의 양단부분에는 각각 실내측과 연통되는 실내측 급기토출구(42) 및 실외와 연통되는 실외측 배기토출구(43)가 형성된다.
그리고 분리된 격벽(41)과 실내측 급기토출구(42) 사이 및 격벽(41)과, 실외측 배기토출구(43) 사이에 실외측 배기배출구(43) 사이에 해당되는 공조기케이스(40)에는 실내(R)로부터 리턴되는 공기가 상기 분리된 격벽(41)에 구획된 공조기케이스(40)의 두 내부 공간으로 분기되어 흡입되도록 각각 한 쌍의 실내측 공기흡입구(44a)(44b)가 형성된다.
상기 분리된 격벽(41)에 의해 두공간으로 구획된 공조기케이스(40)의 내부에는 각각 제1열교환기(50)와 제2열교환기(51)가 배치되는바 제1열교환기(50)는 실외측 공기흡입구(44a)와 실외측 배기토출구(43) 사이에 수직으로 배치되며 제2열교환기(51)는 실내측 공기흡입구(44b)와 실내측 급기토출구(42) 사이에 수직으로 배치된다.
상기 제1열교환기(50)와 상기 격벽(41) 사이에는 제3열교환기(냉동능력향상코일)(52)가 구비된다.
제1열교환기(50)와 제2열교환기(51) 사이의 공조기케이스(40)의 외측에는, 격벽(41)과 제1열교환기(50) 사이의 공간 및 격벽(41)과 제2열교환기(51) 사이의 공간에 각각 독립적으로 유입되는 외기에 함유된 먼지를 포집하여 신선한 공기가 유입되도록 하는 필터(60)가 구비된다.
여기서 필터(60)는 공조기케이스(40)의 외측에 설치되기 때문에 종래의 내장형 타입에 비해 교체작업이 손쉬우며 종래처럼 공조기케이스(40)의 내부로 떨어지는 일이 발생되지 않게 되며, 상기 필터(60)는 용도에 따라 프리필터(pre filter) 미디엄필터(midium filter) 등 두개 층으로 이루어진다.
상기 필터(60)의 전면부에는 신선외기량을 자동제어 하는 댐퍼(61)가 구비되어 있는바, 이 댐퍼(61)는 다수의 블라인드 형태로 이루어져 있으며 실내의 조건에 따라 콘트롤러(도시생략)의 모터가 비례저어로 조절할 수 있도록 구성된다.
상기 실내측 급기토출구(42)와 실외측 배기토출구(43)에는 각각 송풍팬(62)(63)이 구비된다.
상기 2대의 송풍팬 중에서 실내측 급기토출구(42) 위치한 송풍팬(62)에는 회전수를 비례하여 풍량을 조절하는 인버터 송풍팬을 설치하여 증발압력을 부하조건에 따라 적절하게 유지 가능하게 하여 보다 원할한 급기가 이루어질 수 있도록 하고 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기는 통상적으로 사용되는 흡입구와 토출구를 가지며 압축기측 흡입구로부터 흡입되는 저온저압인 기체상태의 냉매를 압축하여 고온고압의 상태로 토출관을 통해 토출해내는 압축기(HEAT PUMP)의 흡입구와 토출구를 상기 제1열교환기(50)와 제2열교환기(51)로 각각 연결시키는 두개의 독립된 통로를 가짐과 아울러 사용자의 선택에 따른 냉방운전과 난방운전모드에 따라 냉매의 흐름을 바꾸도록 절환 조작되는 냉매흐름전환방식인 사방밸브(65) 및 팽창밸브(66) 등이 구비되어 냉매가 흐르는 싸이클을 형성하게 된다.
먼저 냉방시에는 저온저압의 냉매를 압축기(64)에서 압축하여 토출된 고온고압의 가스가 사방밸브(65)를 통과하여 제1열교환기(50)를 통과하게 된다.
이때 상기 제1열교환기(50)가 설치된 공간, 즉 격벽(41) 사이의 공간으로는, 환기를 위하여 실내로부터 리턴덕트(a)을 통해 배기되는 실내측의 공기가 실내측 공기흡입구(44a) 통하여 유입되고 이 실내공기는 외기 흡입을 위한 댐퍼(61)를 통해 유입된 외부공기와 혼합되어 제1열교환기(50)을 통과하는 고온고압가스(열)와 응축작용에 의한 열교환 후 송풍팬(63)에 의해 배기 배출구(43)를 통하여 공조기케이스(40) 외부, 즉 실외로 배출된다.
이때 냉매는 제1열교환기(50) 통과 직전 가스의 인입 배관에서 일부를 바이패스하여 냉동능력 향상코일은 제3열교환기(52)를 통과시켜 응축작용을하므로 그만큼의 성적계수가 향상되게되며, 이렇게 제1열교환기(50)와 제3열교환기(52)을 거치면서 응축작용이 이루어진 포화액은 합해져 고온고압의 포화액으로 액화된다.
이와 같은 고온고압의 포화액은 수액기를 경유하여 팽창밸브(66)에서 교축작용을 행한 후 제2열교환기를 통과하게 된다.
이때 제2열교환기(51)가 설치된 공간, 즉 격벽(41)과 제2열교환기(51) 사이의 공간으로는 역시 리턴덕트(a)을 통해 실내의 공기가 공기흡입구(44b) 통하여 유입되고 이렇게 유입된 실내공기는 외기흡입구(61)을 통하여 유입되는 외부공기와 혼합되고 이렇게 혼합된 실내 및 외부공기는 제2열교환기(51)를 통과하는 냉매와 열교환하게되어 증발작용이 이루어지게 되고 이 과정에서 냉매가 기화하면서 열교환된 차가워진 공기는 송풍팬(62)에 의해 급기토출구(42)를 통해 연통된 급기덕트(b)을 통해 실내로 공급되게되어 실내(R)에 대한 냉방이 이루어지게 된다.
이후 제2열교환기(51)내를 흐르면서 실내 및 외부공기와 열교환되어 기화된 냉매는 저온상태의 상태로 사방밸브(65)를 경유하여 액예열기에서 고압 측에서 내려온 고압의 냉매와 열교환한 후 압축기(64)의 흡입 측으로 흡입되어 압축기(64)는 다시 압축을 실시하게되며 이후 상술한 과정을 반복하게됨에 따라 연속적인 냉방싸이클이 이루어지게 된다.
상기 제1열교환기(50)을 통과하면서 열교환된 더운 공기는 배기송풍팬(63)에 의해 실외기측 배기배출구(43)을 통해 외부로 배출된다.
다음으로 난방시에는 압축기(64)에서 고온고압의 기체상태 또는 가스로 토출구를 통해 투출되는 냉매는 사방밸브(65)를 통과하여 제2열교환기(51)로 유입된다.
이때 제2열교환기(51) 주변의 공기는 실내(R)측 공기흡입구(44b)를 통해 흡입된 실내공기와 필터(60)를 통해 외부로부터 유입된 외부공기가 서로 혼합된 상태에서 이들 공기는 제2열교환기(51) 내부를 흐르는 고온고압의 가스와 열교환되고, 이렇게 열교환된 더운 공기는 송풍팬(62)에 의해 실내측 급기토출구(42)를 통해 급기덕트(b)을 거쳐 실내(R)로 급기되어 실내(R)에 대한 지속적인 난방이 이루어지게 된다.
이후 열교환되어 응축된 냉매는 수액상태로 회수되어 액예열기를 거쳐 열교환된 후 팽창변(66)을 통과하면서 교축작용을 행한 다음 제1열교환기(50)로 유입되고 일부는 바이패스되어 냉동능력향상코일인 보조 열교환기로서의 제3열교환기(52)로 유입된다.
제1열교환기(50)에서 증발된 냉매는 액예열기를 경유하여 열교환한 다음 압축기(64)로 흡입되어 연속적인 압축이 이루어지며 상술한 난방싸이클이 지속적으로 이루어지게 된다.
여기서 상기 제2열교환기(51)에는 필터(60)의 전면에 설치된 자동제어 댐퍼(61)에 의해 외부에서 유입되는 외부공기의 양을 실내조건에 따라 인버터에 의해 자동으로 제어하므로 안정적인 운전이 이루어지게 된다.
또한 실내측 공기흡입구(44a) 측에서 유입되는 실내리턴공기는 환기를 위하여 배기되지만 증발압력을 향상시키므로 그만큼의 증발압력이 상승되고 이때에 증발기 측의 냉동능력향상코일인 제3열교환기(52)는 혹한기에도 충분한 증발압력을 유지하므로 별도의 전기히터나 보조열원의 사용이 불필요하게되며, 주변에서 발생되는 폐열을 이용할 경우 제상이 필요없게되므로 제상을 위해 수시로 압축기(64)를 가동과 정지시킬 필요가 없게되므로 장비의 수명저하와 냉동기의 효과가 떨어지는 것을 방지할 수 있게 된다.
한편 환절기에는 실내(R)에서 유입되는 100%의 공기가 배기 배출 측으로 배출되고 100%의 외기가 급기 송풍팬(62)에 의해 실내(R)로 공급될 경우 쾌적한 실내환경을 유지는 물론 압축기의 운전이 그만큼 가동되지 않으므로 에너지절감에 만전을 기할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 제1 및 제2 공조기케이스(100a)(100b)로 분리 구성된 공조기케이스(100)가 구비되며, 이 공조기케이스(100) 각각에는 실내(R)로부터 토출되는 공기가 분기되어 흡입되도록 실내측 공기흡입구(101)(102)가 형성되고, 이 공조기케이스(100) 중의 제2공조기케이스(100b)에는 실내측 공기흡입구(102)와 이격되게 실내측과 연통되는 실내측 급기토출구(103)가 형성되며, 공조기케이스(100)의 제1공조기케이스(100a)에는 실내측 공기흡입구(101)와 이격되게 실외와 연통되는 실외측 배기토출구(104)가 형성된다.
상기 실내측 공기흡입구(101)와 실외측 배기토출구(104) 사이에는 제1열교환기(105)가 배치되며, 상기 실내측 공기흡입구(102)와 실내측 급기토출구(103) 사이에는 제2열교환기(106)가 배치된다.
상기 제1열교환기(105)와 제1공조기케이스(100a)의 일측벽 사이에는 냉동능력을 향상시키기 위한 제3열교환기(107)가 구비된다.
상기 제1열교환기(105)와 제1공조기케이스(100a)의 일측벽 사이의 공간 및 제2열교환기(106)와 제2공조기케이스(100b)의 일측벽 사이의 공간에는 각각 실외의 공기가 여과되어 분리 유입되도록 필터(112a)(112b)가 설치되며 이 필터(112a)(112b)에는 전술한 본 발명의 일실시예에서와 마찬가지로 댐퍼(112c)(112d)가 구비됨은 물론이다.
상기 실내측 급기토출구(103)와 실외측 배기토출구(104)에는 각각 한개씩 송풍팬(113)(114)이 구비된다.
또한 상기 구성에 있어 제1공조기케이스(100a)와 제2공조기케이스(100b)를 각각 가로방향으로 설치하지 않고 그 폭방향으로 서로 중첩되는 형태로 설치하여 실외의 공기가 여과되어 분리 유입되도록 하는 필터(112a)(112b)와 댐퍼(112c)(112d)를 각각 전후 방향으로 대향되게 설치할 수도 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기조화기는 통상적으로 사용되는 흡입구와 토출구를 가짐과 아울러 흡입구로부터 흡입되는 저온저압 기체상태의 냉매를 압축하여 고압기체상태로 토출관을 통해 토출해내는 압축기(64), 이 압축기(64)의 흡입구와 토출구를 상기 제1열교환기(105)와 제2열교환기(106)로 각각 연결시키는 두개의 독립된 통로를 가짐과 아울러 사용자의 선택에 따른 냉방운전과 난방운전 모드에 따라 냉매의 흐름을 바꾸도록 절환 조작되는 사방밸브(65) 및 팽창밸브(66) 등이 구비되어 냉매가 흐르는 싸이클을 형성하게 된다.
여기서, 도 2에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예에서 냉난방시의 냉매 흐름에 대한 설명은 전술한 실시예인 도 1과 같은 기본원리를 하고 있어 이를 생략한다.
이상에서와 같이 본 발명은 비록 상기의 실시예에 한하여 설명하였지만 반드시 여기에만 한정되는 것은 아니며 본 발명의 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.
이상 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면 종래의 방식은 난방시 외기 온도가 내려갈 경우 그만큼의 전기보조히터를 사용하거나 보조열원을 사용하여 전력비의 상승, 관리의 불편, 제상에 대하여 문제점이 있었으나 본 발명은 연료나 전기 등을 이용한 보조히터를 사용하지 않고 별도의 냉동능력향상 코일인 보조 열교환기를 사용하므로 동절기에 증발압력을 향상시키고 하절기에는 응축온도를 낮추는 냉동능력 향상코일인 보조 열교환기를 적용하여 영하권의 차가운 외기가 증발기 측을 통과하더라도 그만큼의 전열면적과 풍량이 중가되게 하여 대응하므로 동절기에는 충분한 증발압력을 유지하고 하절기에는 응축온도를 낮추어 과냉각을 시키므로 그만큼의 냉동기의 효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 환기를 위하여 배출되는 실내공기와 주변의 또 다른 폐열을 이용한 열원을 가진 영상권의 혼합된 공기가 증발기를 통과할 때에 제상이 거의 필요없게되어 압축기의 잦은 기동과 정지로 인한 장비의 수명저하와 에너지의 낭비를 예방할 수 있게되는 등의 유용한 효과를 제공한다.
Claims (13)
- 압축기(64), 사방밸브(65), 제1열교환기(50), 팽창밸브(66), 제2열교환기(51)와, 이들을 순차적으로 연결하는 냉매관과, 송풍팬(62)(63)과 필터(60) 및 댐퍼(61)를 포함하는 냉난방겸용 공기조화기에 있어서,공조기케이스(40)를 격벽(41)에 의해 둘로 구획 형성하되, 그 일측 공간에는, 리턴덕트(a)에 의해 실내(R)와 연결되는 실내측 공기흡입구(44a)와 제1열교환기(50) 및 실외측 배기토출구(43)를 설치하고, 상기 격벽(41)의 타측 공간에는 상기 실내측 공기흡입구(44a)와 연통상태로 분기되는 실내측 공기흡입구(44b)와 제2열교환기(51) 및 급기덕트(b)에 의해 실내(R)와 연결되는 실내측 급기토출구(42)를 설치하며, 상기 제1열교환기(50)와 상기 격벽(41) 사이에는 제3열교환기(52)를 설치한 것을 특징으로 하는 냉난방겸용 공기조화기.
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- 압축기(64), 사방밸브(65), 제1열교환기(105), 팽창밸브(66), 제2열교환기(106)와 이들을 순차적으로 연결하는 냉매관과, 송풍팬(62)(63)과 필터(60) 및 댐퍼(61)를 포함하는 냉난방겸용 공기조화기에 있어서,공조기케이스(100)를 제1공조기케이스(100a)와 제2공조기케이스(100b)로 분리 구성하되, 제1공조기케이스(100a)에는 리턴덕트(a)에 의해 실내(R)와 연결되는 실내측 공기흡입구(101)와 제1열교환기(105) 및 실외측 배기토출구(104)를 설치하고, 제2공조기케이스(100b)에는 상기 실내측 공기흡입구(102)와 제2열교환기(106) 및 급기덕트(b)에 의해 실내(R)와 연결되는 실내측 급기토출구(103)를 설치하며, 상기 제1공조기케이스(100a)의 제1열교환기(105)와 일측벽 사이에는 제3열교환기(107)를 설치한 것을 특징으로 하는 냉난방겸용 공기조화기.
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