KR100485433B1 - 제상기능을 갖는 내외기 혼합순환식 냉난방 공기조화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외기의 유입 및 분기가 케이스의 외측에서 수행되도록 하여 장치의 크기를 소형화하고 제작단가를 낮추며, 난방시 실내를 순환한 공기가 제상과정을 수행한 후 실내로 유입됨을 차단하여 실내공기의 오염방지 및 오염물질에 의해 난방효율이 낮아지거나 부품의 잦은 고장을 예방할 수 있도록 한 제상기능을 갖는 내, 외기 혼합순환식 공기조화장치에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은, 실내와 케이스가 순환덕트에 의해 내기의 순환궤도가 형성되고, 외기가 케이스를 통해 유입되어 내기와 일부 혼합되며 공기조화를 수행하고, 순환되는 공기를 냉각 또는 가열하는 열교환장치부를 갖는 냉난방 공기조화장치에 있어서, 상기 케이스의 내부에서 양측의 열교환기 내측으로 이격되어 각 열교환기와의 사이에 순환 및 배기혼합실이 형성되도록 하는 격벽이 설치되며, 상기 격벽 사이의 공간이 내기가 순환되는 덕트와 연통되도록 구비된 내기챔버와; 상기 내기챔버의 양측 격벽에 각각 설치되며, 순환되는 내기의 일부가 재순환되도록 하고 나머지 일부가 배기되도록 하기 위한 분기비율을 설정하는 댐퍼와; 상기 케이스 내부의 배기혼합실로 외기가 유입되는 외기유입덕트가 결합되며, 외기유입덕트에서 분기된 분기덕트가 순환혼합실과 연통되도록 형성되며, 분기덕트에 외기유입덕트로 유입된 외기가 분기되는 정도를 설정하기 위한 분기댐퍼가 결합된 외기유입부와; 상기 외기유입덕트에서 분기형성된 제상덕트가 배기덕트와 연통되고, 제상덕트와 배기덕트에 각각 제상/배기를 선택하기 위한 절환댐퍼가 장착된 제상장치부를 포함하여 구성된다.

Description

제상기능을 갖는 내외기 혼합순환식 냉난방 공기조화장치{Air conditioner capable of mixing and circulating room air and outside air, and defrosting function}

본 발명은 제상기능을 갖는 내외기 혼합순환식 공기조화장치에 관한 것으로써, 상세하게는 외기의 유입 및 분기가 케이스의 외측에서 수행되도록 하여 장치의 크기를 소형화하고 제작단가를 낮추며, 난방시 실내를 순환한 공기가 제상과정을 수행한 후 실내로 유입됨을 차단하여 실내공기의 오염방지 및 오염물질에 의해 난방효율이 낮아지거나 부품의 잦은 고장을 예방할 수 있도록 한 것이다.

최근에는 실내로 순환되는 냉, 온열을 회수하고 외기를 흡수하여 적절히 혼합순환시키므로써, 보다 적은 동력소비 및 보다 간단한 구성을 구현하고, 냉난방 효율을 높을 수 있도록 한 환기회수율 조절식 냉난방 공기조화기가 개발되어 실시되고 있다.

도 1은 상기된 환기회수율 조절식 냉난방 공기조화기의 배관도이다.

도면을 참조하면, 종래 공기조화기는 외장이 되는 케이스(1)와 실내의 공기를 순환시키기 위한 구성과 외기가 유입되는 구성을 형성하고, 실내 공기가 케이스(1)로 유입되는 순환덕트(2)에서 분기하여 난방시 열교환기(3)의 서리를 제거하기 위한 제상구성이 갖추어져 이루어진다.

상기 실내 공기를 순환시키기 위해 케이스(1)의 내부에는 내기챔버(4)와 외기챔버(5)를 구분형성하고, 이들 각 챔버의 양측에 각각 공기진행량을 조절하기 위한 댐퍼(6)가 설치된다.

또한, 상기 각 댐퍼(6)의 외측으로 내, 외기가 진행하여 실내의 냉, 난방을 수행하기 위한 열교환기(3)(일측은 응축기, 타측은 증발기)가 장착되고, 열교환기(3)의 외측으로 각각 내, 외기를 진행시키는 각각의 팬(7)이 설치된다.

여기서, 상기 제상구성은 실내를 순환한 공기가 내기챔버(4)로 유입되는 순환덕트(2)에서 분기되어 폐열을 외부로 배출하는 배기덕트(8)와 연통형성된 제상덕트(9)와, 상기 제상덕트(9) 및 배기덕트(8)에 폐열을 선택적으로 진행시키기 위한 댐퍼(8a, 9a)가 각각 설치되어 구성된다.

이와 같이 구성된 공기조화기는 내부의 공기를 순환하여 내기챔버(4)에서 양측의 댐퍼(6)에 의해 분기진행되도록 하고, 동시에 외부 공기가 외기챔버(5)에 유입되어 양측의 댐퍼(6)에 의해 분기진행되도록 한다.

이후, 내기와 외기를 분기진행시키면, 배기측의 팬(7)으로 진행되는 공기는 외부로 배기되며, 실내순환측 팬(7)으로 진행되는 공기는 열교환기에 의해 냉각 또는 가열되어 실내로 순환됨에 의해 실내공간을 냉방 또는 난방의 상태로 유지하게 된다.

또한, 난방시 열교환기 표면에 형성된 서리를 제거하기 위한 제상과정은 배기덕트(8)의 댐퍼(8a)를 폐쇄하고 제상덕트(9)의 제상댐퍼(9a)를 개방하면, 실내의 난방을 수행한 폐열이 순환되는 궤도가 형성된다.

따라서, 실내 난방에 사용된 내기를 외부로 배출시키지 않고 열교환기(3)(겨울철에는 증발기의 기능)의 제상열원으로 적용하게 되는 것이다.

상기와 같은 종래의 공기조화기는 내기챔버와 외기챔버가 모두 케이스의 내부에 모두 형성되기 때문에 케이스의 크기가 커지게 되며, 이로인해 기기가 설치되는 외부의 공간효율이 대단히 낮아지게 된다.

또한, 상기 공기조화기는 내기와 외기가 단지 챔버에서 분기되어 일정한 직진성향을 가지며 진행되어 내, 외기의 혼합율이 낮아 열교환기를 통과할 때, 열교환기 전체면적에서 불균일한 열교환상태가 유지되기 때문에 냉, 난방효율이 낮은 문제점이 노출된다.

뿐만아니라, 상기 공기조화기는 제상구성에서 실내의 난방을 수행한 폐열을 이용하여 제상을 수행하고, 제상을 수행한 폐열이 다시 실내로 유입되기 때문에 실내 및 케이스 내부의 배기측단에 쌓인 먼지 등의 여러 오염물질이 다시 실내로 유입되어 실내공기를 오염시키게 된다.

따라서, 상기된 오염물질은 실내 거주자의 건강에 악영향을 끼치게 될 뿐만아니라, 오염물질이 내기와 혼합된 이물질이 되어 내기순환측의 열교환기(난방시 응축기)를 통과할 때 내기의 가열효율을 대폭 감소시켜 목적하는 난방결과를 얻기 어려우며, 오염물질에 의한 내기순환측 팬의 잦은 고장이 발생되는 문제점이 노출된다.

본 발명은 상기된 문제점을 해소하기 위해 발명한 것으로써, 외기가 유입되어 분기되는 과정이 케이스의 외부에서 수행되도록 하여 장치의 크기 감소 및 내기와 외기의 혼합율이 높아지도록 한 구성을 구현하고, 제상을 수행한 내기의 폐열이 다시 실내로 유입됨을 차단한 공기조화장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 아래와 같은 특징의 구성을 갖는다.

본 발명은, 실내와 케이스가 순환덕트에 의해 내기의 순환궤도가 형성되고, 외기가 케이스를 통해 유입되어 내기와 일부 혼합되며 공기조화를 수행하고, 순환되는 공기를 냉각 또는 가열하는 열교환장치부를 갖는 냉난방 공기조화장치에 있어서,

상기 케이스의 내부에서 양측의 열교환기 내측으로 이격되어 각 열교환기와의 사이에 순환 및 배기혼합실이 형성되도록 하는 격벽이 설치되며, 상기 격벽 사이의 공간이 내기가 순환되는 덕트와 연통되도록 구비된 내기챔버와; 상기 내기챔버의 양측 격벽에 각각 설치되며, 순환되는 내기의 일부가 재순환되도록 하고 나머지 일부가 배기되도록 하기 위한 분기비율을 설정하는 댐퍼와; 상기 케이스 내부의 배기혼합실로 외기가 유입되는 외기유입덕트가 결합되며, 외기유입덕트에서 분기된 분기덕트가 순환혼합실과 연통되도록 형성되며, 분기덕트에 외기유입덕트로 유입된 외기가 분기되는 정도를 설정하기 위한 분기댐퍼가 결합된 외기유입부와; 상기 외기유입덕트에서 분기형성된 제상덕트가 배기덕트와 연통되고, 제상덕트와 배기덕트에 각각 제상/배기를 선택하기 위한 절환댐퍼가 장착된 제상장치부를 포함하여 구성된다.

이하, 상기 구성이 적용된 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 공기조화장치의 구성을 나타낸 배관도이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 의한 공기조화장치는 케이스(20), 열교환장치부(10), 내기챔버(30), 댐퍼(40), 외기유입부(50), 제상장치부(60)로 구성된다.

상기 케이스(20)는 실내(R)와 순환덕트(21)에 의해 연통되도록 형성되어 실내공기가 순환되는 궤도가 형성되도록 구성되며, 상기 열교환장치부(10)는 케이스(20)의 내부 양측에 설치된 증발기, 응축기를 구현하는 열교환기(11)와, 열교환기(11)의 각 외측에 설치되어 내기를 순환시키는 순환팬(12)과 외기를 배기하는 배기팬(13)으로 구성된다.

여기서, 상기 열교환장치부(10)는 양측의 열교환기(11)로 냉매를 순환시키기 위한 압축기, 수액기, 밸브 등의 구성을 포함하게 되며, 이는 주지의 구성으로 더이상의 설명을 생략한다.

상기 내기챔버(30)는 케이스(20)의 내부에서 양측의 열교환기(11) 내측으로 이격되어 격벽(31)이 설치되어 형성되며, 상기 격벽(31) 사이의 공간은 내기가 순환되는 순환덕트(21)와 연통되도록 형성된다.

즉, 상기 구성에 의해 내기챔버(30)는 내기가 실내에서 냉난방을 수행한 후 케이스(20)로 유입되는 측의 순환덕트(21)를 사이에 두고 격벽(31)이 설치된 것이며, 양측의 격벽(31)과 각 열교환기(11) 사이의 공간은 내기와 후술될 외기가 혼합되기 위한 순환혼합실(33) 및 배기혼합실(34)로 형성되는 것이다.

상기 댐퍼(40)는 내기챔버(30)의 양측 격벽(31)에 각각 설치되는 것이며, 이 댐퍼(40)는 별도의 구동수단(미도시)에 의해 공기의 통과/차단을 수행하게 된다.

따라서, 상기 댐퍼(40)는 공기가 통과하기 위한 공간이 개방된 정도에 따라 공기가 양측으로 분기되는 비율을 설정할 수 있는 구성으로 제시된 것이다.

상기 외기유입부(50)는 외기유입덕트(51), 분기덕트(52), 분기댐퍼(53)로 구성된다.

상기 외기유입덕트(51)는 케이스(20) 내부의 배기혼합실(34)로 외기가 유입되도록 연통형성되며 외기의 유입을 단속하기 위한 외기댐퍼(66)가 갖추어고, 분기덕트(52)는 외기유입덕트(51)에서 분기되어 순환혼합실(33)과 연통되도록 형성된다.

상기 분기댐퍼(53)는 분기덕트(52)에 외기유입덕트(51)로 유입된 외기가 분기되는 정도를 설정하기 위해 분기덕트(52) 또는 분기덕트(52)와 외기유입덕트(51)의 분기지점에 결합되어 구성된다.

여기서, 상기 외기유입부(50)의 외기유입덕트(51)와 분기덕트(53)는 내기가 내기챔버(30)를 통과하여 진행되는 방향과 직교 또는 일정한 각도를 가지며 케이스(20)에 결합되는데, 이는 내기의 진행방향에 대하여 외기의 혼합이 보다 효율적으로 혼합되도록 하기 위한 구성이다.

상기 제상장치부(60)는 제상덕트(61), 절환댐퍼(64, 65)로 구성되며, 상기 제상덕트(61)는 배기혼합실(34)과 연통된 외기유입덕트(51)에서 분기형성되어 배기챔버(62)에서 인출된 배기덕트(63)와 연통되도록 형성된다.

상기 절환댐퍼(64, 65)는 제상덕트(61)와 배기덕트(63)에 각각 결합되어 내기의 폐열을 이용한 제상이나 배기수행시 선택적으로 개방/폐쇄되도록 구성된다.

또한, 상기 제상장치부(60)는 열교환기(11)를 제상할 때의 보조 열원으로 외기유입덕트(51)의 배기혼합실(34)측 끝단에 히터(67)가 설치되어 구성된다.

도 3은 본 발명에 의한 공기조화장치에 의해 공기조화가 수행되는 상태의 예시도를 나타낸다.

도 3을 참조하면, 장치의 최초 구동은 열교환장치부(10)의 열교환기(11)를 통해 냉매가 순환하는 시점이되며, 이 후, 상기 순환팬(12)과 배기팬(13)이 구동하여 내기를 도면의 화살표 방향으로 순환시키게 된다.

이 때, 상기 순환팬(12)에 의해 실내의 냉난방 공기조화를 수행한 내기는 내기챔버(30)로 유입되어 수집되고, 수집된 내기는 양측 댐퍼(40)의 분기비율에 의해 일부는 내기순환측으로 나머지 일부는 배기측으로 진행하게 된다.

이와 동시에, 상기 외기유입부(50)에서도 외기가 외기유입덕트(51)를 통해 유입되는데, 이 때, 상기 분기댐퍼(53)의 개폐량 조절에 의해 외기는 외기유입덕트(51)와 분기덕트(52)를 통해 일정비율(주지된 사항으로 내기가 분기된 비율과 대응하는 비율)로 분기되어 진행된다.

이와 같이 각각 분기된 내, 외기는 순환혼합실(33)과 배기혼합실(34)에서 각각 혼합되어 순환혼합실(33)에서 혼합된 공기는 순환팬(12)에 의해 내기로 순환되고, 배기혼합실(34)에서 혼합된 공기는 배기팬(13)에 의해 외부로 배기되는 것이다.

여기서, 상기 순환혼합실(33)에서 혼합된 공기가 열교환기(11)를 통과하며 목적하는 냉난방을 수행하게 됨은 당연하다.

도 4는 본 발명에 의한 공기조화장치에 의해 난방이 수행되며 열교환기의 제상을 수행하는 과정의 예시도이다.

도 4를 참조하면, 제상과정이 수행되기 위해서는 도 3에서와 같이 공기조화과정을 수행하는 중 내기챔버(30)의 배기혼합실(34) 측 댐퍼(40), 외기유입덕트(51)의 외기댐퍼(66), 분기덕트(52)의 분기댐퍼(53), 배기덕트(63)의 절환댐퍼(65)가 폐쇄되고, 제상덕트(61)의 절환댐퍼(64)가 개방된다.

이와 같은 상태에서 배기팬(13)이 구동되면 배기혼합실(34) 측의 댐퍼(40)가 폐쇄되기 전에 이미 배기혼합실(34) 내에 수집된 폐열이 열교환기(11)를 통과하여 배기팬(13)에 의해 제상덕트(61)로 순환되고, 다시 배기혼합실(34)로 수집되는 사이클을 형성하게 된다.

이와 같은 순환은 외부의 기온에 따라 열교환기(11)의 서리 발생정도를 감안하여 일정시간 일정횟수로 설정되어 수행되고, 이 때, 상기 내기순환측 순환팬(12)은 배기측과는 독립되어 실내공기를 순환하여 정상적인 난방을 수행하게 된다.

따라서, 상기 열교환기(11)의 제상에서 사용된 폐열은 실내(R)로 유입되지 않기 때문에 배기측의 오염물질이 실내(R)로 유입되지 않게 되며, 외부의 온도가 극심하게 낮을 경우 공기를 가열하는 보조열원인 히터(67)가 구동되어 폐열을 보다 높은 온도로 가열하여 보다 이상적인 제상결과를 얻을 수 있게 된다.

이상에서 설명된 것과 같이 본 발명은, 외기의 분기가 케이스 외부의 분기덕트에 의해 분기되도록 하여 케이스의 전체 크기를 감소시킬 수 있게 되므로써 장치가 소형화되며, 내기와 외기가 혼합되는 혼합실이 마련되고 외기가 내기의 진행방향에 대해 직교되는 방향으로 유입되어 내, 외기의 혼합율이 높아짐에 따른 냉, 난방효율이 향상되는 효과를 얻게 된다.

또한, 실내의 난방을 수행한 내기의 폐열이 배기측의 열교환기에 대한 제상을 수행한 후 다시 실내로 유입되지 않기 때문에 실내가 보다 쾌적한 난방상태를 얻을 수 있게 되며, 오염물질에 의한 순환팬의 고장발생이 방지되는 효과를 얻게 된다.

도 1은 종래 공기조화기 배관도.

도 2는 본 발명에 의한 공기조화장치 배관도.

도 3은 도 2의 공기조화장치의 공기조화상태를 나타낸 예시도.

도 4는 도 3에서와 같은 공기조화시 제상을 수행하는 상태의 예시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 열교환장치부 20: 케이스

21: 순환덕트 30: 내기챔버

31: 격벽 33: 순환혼합실

34: 배기혼합실 40: 댐퍼

50: 외기유입부 51: 외기유입덕트

52: 분기덕트 53: 분기댐퍼

60: 제상장치부 61: 제상덕트

62: 배기챔버 63: 배기덕트

64, 65: 절환댐퍼 66: 외기댐퍼

67: 히터

Claims (2)

1. 실내(R)와 케이스(20)가 순환덕트(21)에 의해 내기의 순환궤도가 형성되고, 외기가 케이스(20)를 통해 유입되어 내기와 일부 혼합되며 공기조화를 수행하고, 순환되는 공기를 냉각 또는 가열하는 열교환장치부(10)를 갖는 냉난방 공기조화장치에 있어서,

   상기 케이스(20)의 내부에서 양측의 열교환기(11) 내측으로 이격되어 각 열교환기(11)와의 사이에 순환 및 배기혼합실(33, 34)이 형성되도록 하는 격벽(31)이 설치되며, 상기 격벽(31) 사이의 공간이 내기가 순환되는 덕트(21)와 연통되도록 구비된 내기챔버(30)와;

   상기 내기챔버(30)의 양측 격벽에 각각 설치되며, 순환되는 내기의 일부가 재순환되도록 하고 나머지 일부가 배기되도록 하기 위한 분기비율을 설정하는 댐퍼(40)와;

   상기 케이스(20) 내부의 배기혼합실(34)로 외기가 유입되는 외기유입덕트(51)가 결합되며, 외기유입덕트(51)에서 분기된 분기덕트(53)가 순환혼합실(33)과 연통되도록 형성되며, 분기덕트(52)에 외기유입덕트(51)로 유입된 외기가 분기되는 정도를 설정하기 위한 분기댐퍼(53)가 결합된 외기유입부(50)와;

   상기 외기유입덕트(51)에서 분기형성된 제상덕트(61)가 배기덕트(63)와 연통되고, 제상덕트(61)와 배기덕트(63)에 각각 제상/배기를 선택하기 위한 절환댐퍼(64, 65)가 장착된 제상장치부(60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 제상기능을 갖는 내외기 혼합순환식 냉난방 공기조화장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제상장치부(60)는

   열교환기(11)를 제상할 때의 보조 열원으로 외기유입덕트(51)의 배기혼합실(34)측 끝단에 히터(67)가 설치된 것을 특징으로 하는 제상기능을 갖는 내외기 혼합순환식 냉난방 공기조화장치.