KR100482384B1 - 보조히트펌프가 구비된 공기조화기 - Google Patents

보조히트펌프가 구비된 공기조화기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 종래의 공기조화기에서 환기용 공기에 함유된 열량을 회수하는 보조히트펌프를 구비하여, 간단한 구조로서 냉난방능력을 효과적으로 증대시킬 수 있는 보조히트펌프가 구비된 공기조화기에 대한 것이다.
본 발명에 따르면, 케이스(100)의 내부에 배치되며 외부장치로부터 냉수 또는 온수가 공급되어 순환되는 냉온수코일(110)과, 이 냉온수코일(110)의 일측에 연결되며 냉각 또는 가열된 공기를 실내로 보내는 공급팬(102)과, 상기 냉온수코일(110)의 타측에 연결되도록 상기 케이스(100)의 내부 또는 외부에 배치되며 실내를 거친 공기를 케이스(100) 내로 복귀시키는 리턴팬(104)과, 상기 리턴팬(104)과 냉온수코일(110) 사이에 형성되며 복귀된 실내공기를 외부로 배출하는 실외배출구(106)와, 상기 실외배출구(106)와 상기 냉온수코일(110) 사이에 형성되며 실외공기를 케이스(100) 내로 유입시키는 실외유입구(108)를 포함하는 공기조화기에 있어서, 상기 실외배출구(106)에 인접하도록 배치된 제1열교환기(12)와, 상기 냉온수코일(110)에 인접배치되는 제2열교환기(14)와, 냉매관(20)을 통해 상기 제1 열교환기(12)와 제2 열교환기(14) 사이에 접속되는 압축기(15), 팽창밸브(16)를 포함하는 보조히트펌프(10)가 구비된 보조히트펌프가 구비된 공기조화기가 제공된다.

Description

보조히트펌프가 구비된 공기조화기{Airconditioner with auxiliary heat pump}
본 발명은 보조히트펌프가 구비된 공기조화기에 대한 것으로서, 좀 더 상세히는 종래의 공기조화기에서 환기용 공기에 함유된 열량을 회수하는 보조히트펌프를 구비하여, 간단한 구조로서 냉난방능력을 효과적으로 증대시킬 수 있는 새로운 구조의 보조히트펌프가 구비된 공기조화기에 대한 것이다.
도 1은 종래의 환기기능이 있는 냉온수코일방식 공기조화기를 보여주는데, 도시된 바와 같이, 케이스(100)의 내부 일측에 냉온수코일(110)이 배치되고, 그 일측에는 냉각 또는 가열된 공기를 실내로 보내는 공급팬(102)이 설치되고, 케이스(100)의 타측에는 실내로부터 복귀되는 공기를 흡입하는 리턴팬(104)이 배치된다. 상기 리턴팬(104)에는 실내공기가 복귀되는 실내유입구(107)가 연결된다. 이 리턴팬(104)에 의해 복귀된 실내공기는 필터(105)를 거쳐 다시 냉온수코일(110)을 지나면서 냉각 또는 가열된 후에, 실내배출구(103)를 통해 실내로 공급된다.
그리고, 환기를 위해 리턴팬(104)을 거친 실내공기의 일부는 냉온수코일(110)로 흐르지 않고 냉온수코일(110)의 전단 일측에 실외배출구(106)을 통해 외부로 배출되고, 배출된 만큼의 외부공기 역시 실외유입구(108)를 통해 유입되어 리턴팬(104)에 의해 복귀된 실내공기와 함께 냉온수코일(110)을 거치면서 냉각 또는 가열되어 실내로 공급된다. 한편, 이들 실외배출구(106)나 실외유입구(108)에는 공기흐름을 조절하는 댐퍼(109)가 구비된다.
그런데, 이러한 종래의 공기조화기에 있어서, 냉난방 부하가 증대되어, 냉난방용량의 증대가 필요한 경우에는 부득이 개개의 공기조화설비의 구성품들을 상대적으로 대용량의 것으로 교체함과 더불어, 케이스도 더 크게 교체해야만 했다. 그런데, 이러한 전면적인 설비의 증대에는 코스트가 많이 소요될 뿐만 아니라, 설치공간의 제약으로 설비의 증대 자체가 불가능한 경우도 많아서, 기존의 공기조화설비에 대한 용량의 증대에는 여러 가지 어려움이 수반되는 실정이다.
본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점에 착안하여 제안된 것으로서, 본 발명은 냉온수코일을 사용하는 기존의 공기조화기에서 기존의 구성품들을 그대로 사용하면서도 보조히트펌프를 부설하여 간단하고 저렴한 비용으로 냉난방 용량을 대폭 증대시킬 수 있는 새로운 구조의 공기조화기를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명에 따르면, 케이스(100)의 내부에 배치되며 외부장치로부터 냉수 또는 온수가 공급되어 순환되는 냉온수코일(110)과, 이 냉온수코일(110)의 일측에 연결되며 냉각 또는 가열된 공기를 실내로 보내는 공급팬(102)과, 상기 냉온수코일(110)의 타측에 연결되도록 상기 케이스(100)의 내부 또는 외부에 배치되며 실내를 거친 공기를 케이스(100) 내로 복귀시키는 리턴팬(104)과, 상기 리턴팬(104)과 냉온수코일(110) 사이에 형성되며 복귀된 실내공기를 외부로 배출하는 실외배출구(106)와, 상기 실외배출구(106)와 상기 냉온수코일(110) 사이에 형성되며 실외공기를 케이스(100) 내로 유입시키는 실외유입구(108)를 포함하는 공기조화기에 있어서, 상기 실외배출구(106)에 인접하도록 배치된 제1열교환기(12)와, 상기 냉온수코일(110)에 인접배치되는 제2열교환기(14)와, 냉매관(20)을 통해 상기 제1 열교환기(12)와 제2 열교환기(14) 사이에 접속되는 압축기(15), 팽창밸브(16)를 포함하는 보조히트펌프(10)가 구비된 것을 특징으로 하는 보조히트펌프가 구비된 공기조화기가 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 냉매관(20)에는 상기 제1열교환기(12)와 제2열교환기(14)를 각각 증발기 또는 응축기로 전환시키기 위해 냉매의 흐름을 전환하는 사방밸브(18)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보조히트펌프가 구비된 공기조화기가 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 케이스(100)의 내부에 배치되며 외부장치로부터 냉수 또는 온수가 공급되어 순환되는 냉온수코일(110)과, 이 냉온수코일(110)의 일측에 연결되며 냉각 또는 가열된 공기를 실내로 보내는 공급팬(102)과, 상기 냉온수코일(110)의 타측에 연결되도록 상기 케이스(100)의 내부 또는 외부에 배치되며 실내를 거친 공기를 케이스(100) 내로 복귀시키는 리턴팬(104)과, 상기 리턴팬(104)과 냉온수코일(110) 사이에 형성되며 복귀된 실내공기를 외부로 배출하는 실외배출구(106)와, 상기 실외배출구(106)와 상기 냉온수코일(110) 사이에 형성되며 실외공기를 케이스(100) 내로 유입시키는 실외유입구(108)를 포함하는 공기조화기에 있어서, 상기 실외배출구(106)에 인접하도록 배치된 제1열교환기(12)와, 냉매관(20)을 통해 상기 제1열교환기(12)에 연결되며 냉온수열교환기챔버(30) 내에 배치되는 제2열교환기(14)와, 상기 냉매관(20) 상에 접속되는 압축기(15) 및 팽창밸브(16)와, 상기 냉온수열교환기챔버(30)에 냉온수배관(32)을 통해 연결되며 상기 냉온수코일(110)에 인접배치되는 보조냉온수코일(40)을 더 포함하는 것을 보조히트펌프가 구비된 공기조화기가 제공된다.
이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예의 구성도로서, 도시된 바와 같이, 케이스(100)의 내부에 냉온수코일(110)이 구비되고, 그 양측에는 실내배출구(103)가 연결된 공급팬(102)과 실내유입구(107)가 연결된 리턴팬(104)이 구비되며, 리턴팬(104)과 냉온수코일(105) 사이에는 실외배출구(106)와 실외유입구(108)가 형성된 것은 종래의 공기조화기와 동일하다. 그런데, 본 발명에서는 이러한 종래의 공기조화기의 용량을 증대시키기 위해 보조히트펌프(10)가 부설된다. 이 보조히트펌프(10)는 상기 실외배출구(106)에 인접설치되는 제1열교환기(12)와, 상기 냉온수코일(110)에 인접설치되는 제2열교환기(14) 및 이들을 연결하는 냉매관(20) 및 이 냉매관(20)에 연결되는 압축기(15)나 팽창밸브(16)와 같은 통상적인 냉매사이클의 구성품으로 구비된다. 아울러, 상기 제1열교환기(12)와 제2열교환기(14)를 각각 응축기 또는 증발기로 기능을 전환하기 위한 사방밸브(18)가 냉매관(20)에 접속된다. 이러한 보조히트펌프(10)는 통상적인 냉매싸이클을 갖는 히트펌프구조이다. 그러나, 별도의 송풍팬은 구비하지 않는다.
이러한 구성에 따르면, 하절기에는 냉온수코일(110)에 냉수가 흐르면서 실내공기를 냉각하여 공급팬(102)을 통해 실내로 공급하고, 목표온도로 냉각된 저온의 실내공기는 리턴팬(104)을 통해 공기조화기 내로 복귀한다. 이때, 보조히트펌프(10)의 제1열교환기(12)는 응축기로 기능하고 제2열교환기(14)는 증발기로 기능하도록 사방밸브(18)를 설정한다.
그러면, 저온의 실내공기 중의 일부, 예를 들면 30%가 환기를 위해 실외배출구(106)를 통해 외부로 배출된다. 이러한 저온의 환기용 실내공기에 의해 제1열교환기(12)의 응축효율이 증대된다. 한편, 보조히트펌프(10)의 제2열교환기(14)는 증발기로 작용하여 상기 냉온수코일(110)의 냉각작용과 더불어 실내공기의 냉각작용을 강화한다.
한편, 동절기에는 냉온수코일(11)에 온수가 흐르면서 실내공기를 가열하여 공급팬(102)을 통해 실내로 공급하고, 목표온도까지 가열된 고온의 실내공기는 리턴팬(104)을 통해 공기조화기 내로 복귀한다. 이때, 보조히트펌프(10)의 제1열교환기(14)는 증발기로 기능하고, 제2열교환기(12)는 응축기로 기능하도록 사방밸브(18)를 설정한다. 그러면, 고온의 실내공기 중의 일부, 예를 들면 30%가 환기를 위해 실외배출구(106)를 통해 외부로 배출되게 되고, 이 고온의 환기용 실내공기에 의해 제1열교환기(12)의 증발효율이 증대된다. 그리고, 제2열교환기(14)는 응축기로 작용하여 냉온수코일(110)의 가열작용과 더불어 실내공기의 가열작용을 강화한다.
번호 중 미설명 부호 22는 응축수살포노즐로서, 냉방모드에서 증발기인 제2열교환기(14)에서 발생된 응축수를 끌어올려서 응축기인 제1열교환기(12)에 살포함으로써 응축효율을 증대시키기 위한 것이다.
도 3은 본 발명의 변형된 실시예로서, 도시된 바와 같이, 리턴팬(104)이 케이스(100)의 외부에 배치되고, 실내유입구(107)가 덕트로서 리턴팬(104)에 직접 연결된다. 그리고, 실외배출구(106)로 덕트로 구성되고, 이 실외배출구(106)에 근접하여 보조히트펌프의 제1열교환기(12)가 설치된 것이다. 이와같이, 케이스(100)의 구조나 장치의 배치관계는 적절히 변경될 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 보조히트펌프의 제2열교환기(14)가 냉온수코일(110)에 인접배치하는 대신, 제2열교환기(14)를 별도로 구비된 냉온수열교환기챔버(30)에 배치하고, 냉온수배관(32)을 통해 이 냉온수열교환기챔버(30)에 연결된 보조냉온수코일(40)을 상기 냉온수코일(110)에 인접배치한 것이다. 본 실시예는 보조히트펌프가 보조냉온수코일을 통해서 간접적으로 냉온수코일에 설치되는 점에서 전술한 실시예와 다르지만, 외부로 배출되는 환기용 실내공기로부터 폐열을 회수하거나 외부로 배출되는 저온의 실내공기의 온도를 이용함으로써 냉난방효율을 증대시키는 점에서는 전술한 실시예와 동일하다.
이러한 구조에 따르면, 기존의 공기조화기 장치에 본 발명과 같은 보조히트펌프를 부설함으로써, 대략 20 내지 30%의 냉난방 용량의 증대를 얻을 수 있다. 이로써 기존의 설비를 더 큰 용량으로 교체하지 않더라도 간편하게 증가된 냉방부하에 맞도록 공조설비의 용량을 증대시킬 수 있고, 처음으로 공기조화설비를 시공하는 경우에는 기존설비의 70 내지 80%에 해당하는 장치로서, 소요의 냉난방 부하를 만족시킬 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 따르면, 기존의 환기기능을 가진 냉온수코일식 공기조화기에서, 본 발명에 따른 보조히터를 부설함으로써, 기존설비를 교체하지 않으면서도 간편하게 용량을 증대시킬 수 있다. 아울러, 새로이 공조설비를 설치하는 경우에도 상대적으로 작은 장치로서 증대된 냉난방효율을 발휘할 수 있으므로, 경제적인 공기조화기를 달성할 수 있다.
도 1은 종래의 공기조화기의 구성도
도 2는 본 발명의 실시예의 구성도
도 3은 본 발명의 변형된 실시예의 구성도
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예의 구성도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
12. 제1열교환기 14. 제2열교환기
30. 냉온수열교환기챔버 40. 보조냉온수코일
100. 케이스 102. 공급팬
104. 리턴팬 110. 냉온수코일

Claims (3)

  1. 케이스(100)의 내부에 배치되며 외부장치로부터 냉수 또는 온수가 공급되어 순환되는 냉온수코일(110)과, 이 냉온수코일(110)의 일측에 연결되며 냉각 또는 가열된 공기를 실내로 보내는 공급팬(102)과, 상기 냉온수코일(110)의 타측에 연결되도록 상기 케이스(100)의 내부 또는 외부에 배치되며 실내를 거친 공기를 케이스(100) 내로 복귀시키는 리턴팬(104)과, 상기 리턴팬(104)과 냉온수코일(110) 사이에 형성되며 복귀된 실내공기를 외부로 배출하는 실외배출구(106)와, 상기 실외배출구(106)와 상기 냉온수코일(110) 사이에 형성되며 실외공기를 케이스(100) 내로 유입시키는 실외유입구(108)를 포함하는 공기조화기에 있어서, 상기 실외배출구(106)에 인접하도록 배치된 제1열교환기(12)와, 상기 냉온수코일(110)에 인접배치되는 제2열교환기(14)와, 냉매관(20)을 통해 상기 제1 열교환기(12)와 제2 열교환기(14) 사이에 접속되는 압축기(15), 팽창밸브(16)를 포함하는 보조히트펌프(10)가 구비된 것을 특징으로 하는 보조히트펌프가 구비된 공기조화기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 냉매관(20)에는 상기 제1열교환기(12)와 제2열교환기(14)를 각각 증발기 또는 응축기로 전환시키기 위해 냉매의 흐름을 전환하는 사방밸브(18)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보조히트펌프가 구비된 공기조화기.
  3. 케이스(100)의 내부에 배치되며 외부장치로부터 냉수 또는 온수가 공급되어 순환되는 냉온수코일(110)과, 이 냉온수코일(110)의 일측에 연결되며 냉각 또는 가열된 공기를 실내로 보내는 공급팬(102)과, 상기 냉온수코일(110)의 타측에 연결되도록 상기 케이스(100)의 내부 또는 외부에 배치되며 실내를 거친 공기를 케이스(100) 내로 복귀시키는 리턴팬(104)과, 상기 리턴팬(104)과 냉온수코일(110) 사이에 형성되며 복귀된 실내공기를 외부로 배출하는 실외배출구(106)와, 상기 실외배출구(106)와 상기 냉온수코일(110) 사이에 형성되며 실외공기를 케이스(100) 내로 유입시키는 실외유입구(108)를 포함하는 공기조화기에 있어서, 상기 실외배출구(106)에 인접하도록 배치된 제1열교환기(12)와, 냉매관(20)을 통해 상기 제1열교환기(12)에 연결되며 냉온수열교환기챔버(30) 내에 배치되는 제2열교환기(14)와, 상기 냉매관(20) 상에 접속되는 압축기(15) 및 팽창밸브(16)와, 상기 냉온수열교환기챔버(30)에 냉온수배관(32)을 통해 연결되며 상기 냉온수코일(110)에 인접배치되는 보조냉온수코일(40)을 더 포함하는 것을 보조히트펌프가 구비된 공기조화기.
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