KR100487978B1 - 자연대류 냉온풍시스템 - Google Patents

Abstract

난류인 토출바람의 난류 증폭을 이루어 바람을 불규칙하게 하여 부드럽게 만들고, 토출바람에 조직변형과 온도변화와 풍량변화를 주어 사용자의 불편함을 최소화하여 쾌감도를 상승시키는 것이 주목적이며, 압력파를 흐트러트려 장시간 사용하여도 사용자의 두통이나 피부가 따갑거나 붓지 않으며 자연스런 대류를 발생시켜 자연풍에 가까운 인공바람을 발생시키도록, 한쪽에 토출구가 형성되는 케이스와, 케이스 내부에 토출구로부터 멀리 위치하도록 설치되며 바람을 일으키는 송풍기와, 송풍기와 인접하여 케이스 내부에 설치되고 열교환이 이루어지는 열교환기와, 토출구와 소정의 거리를 두고 마주하는 위치에 설치하는 흡입구와, 흡입구와 케이스 내부를 서로 연통시켜 공기의 흐름을 안내하는 흡입덕트를 포함하는 자연대류 냉온풍시스템을 제공한다.

Description

자연대류 냉온풍시스템 {Natural Convection Aircondition System}

본 발명은 자연바람에 가까운 바람을 발생시키도록 흡입구를 토출구의 반대쪽에 소정의 간격을 두고 설치하여 실내에 기압차를 발생시키므로 실내 기류가 자연바람처럼 밀어주거나 당겨주는 2개의 힘에 의해서 자연스럽게 대류가 이루어지는 자연대류 냉온풍시스템에 관한 것이다.

일반적으로 자연바람은 두 지역 사이의 기압차에 의하여 발생하는 것으로 예측할 수 없도록 불규칙하게 분다.

그리고 선풍기나 냉온풍기(에어컨) 등에서 날개를 회전시켜 발생시키는 인공바람은 강제로 공기를 끊어서 이동시키는 것에 의하여 발생하는 것으로 단속적으로 분다. 즉 자연바람은 압력파를 발생시키지 않지만, 회전체에 의하여 발생하는 인공바람은 소밀상태가 반복하며 기계적이고 규칙적으로 일정하게 전달되는 압력파를 발생시킨다.

상기에서 소밀상태는 공기분자가 성긴 부분(공기 밀도가 작은 부분)인 소한 상태와 공기분자가 조밀한 부분(공기 밀도가 큰 부분)인 밀한 상태가 반복하여 이어지는 상태를 가리킨다.

상기에서 압력파라는 것은 선풍기나 냉온풍기 등에서 회전체를 회전시켜 발생시키는 인공바람을 강제로 공기를 끊어서 이동시키는 것으로 단속적으로 연이어 바람을 발생시킬 때, 바람에 미세한 소밀상태에 의한 압력차이와 기계적인 연속성과 규칙성이 어떤 형태의 연속적이며 규칙적인 주기를 이루는 모양을 갖는 데, 압력차이와 그 기계적인 규칙적인 주기에 대한 표현이다.

상기와 같이 압력파를 발생시키는 인공바람에 인체를 장시간 노출시키는 경우에는 두통이나 피부에 따가움 또는 아픔을 느끼고, 얼굴 등이 붓는 일이 발생한다. 이는 인공바람의 소밀상태와 기계적으로 반복되는 압력파가 피부에 일정 주파수로 계속하여 충돌함(때림)에 따라 발생되는 현상이다.

그리고 종래 기술에 있어서는 회전체 또는 냉온풍기쪽으로부터 실내쪽으로 일방적으로 바람을 불어줄 뿐이므로, 실내공기의 저항에 의해 멀리까지 바람이 도달하지 못하거나 바람의 세기가 급속하게 약해져 신속하고 원활하게 전체적인 대류가 이루어지지 않는 문제가 있다.

즉 자연바람은 고기압과 저기압 사이의 기압차로 인하여 공기가 자연스럽게 밀어주거나 당겨주는 2개의 힘에 의해서 연속적으로 한쪽에서 다른쪽으로 흐르면서 대류가 이루어지는 반면에, 압력차이에 의한 분사방식인 종래 기술은 한쪽에서 바람을 강제로 불어만 줄뿐이므로 실내공기의 압력과 공기입자에 의하여 발생하는 저항력때문에 자연스런 대류가 발생하지 않는다. 참고적으로 온도 0℃, 압력 1㎏/㎠에서 공기 1㎥의 무게는 1.251㎏이므로, 바람은 이러한 공기의 무게에 의한 저항력을 이기고 진행하여야 하므로 토출구로부터 멀어질수록 점차 세기가 작아지고 전체적인 대류가 발생하지 않게 된다.

특히 냉온풍기의 경우에는 위쪽에 토출구가 있고 수직선상의 아래쪽에 흡입구가 있으므로 대류의 순환범위가 매우 짧게 이루어지고, 멀리까지 바람이 전달되지 않는 경향이 있다.

그런데 자연바람은 불규칙한 기압차이로 인하여 밀어주거나 당겨주는 2개의 힘에 의해서 예측할 수 없도록 불규칙하게 바람을 이루어 피부를 때린다고 하는 현상이 인공바람보다 현저하게 적으며, 이에 따라 피부를 자연바람에 장시간 노출시켜도 따가움을 느끼거나 붓는 현상이 발생하지 않고, 부드러운 느낌을 갖게 된다.

본 발명은 토출구로부터 먼 위치에 흡입구를 설치하여 실내공기를 흡입하므로 덕트나 호스 등으로 케이스와 연통하여 토출구로부터 먼쪽을 저기압상태로 만들고, 토출구와 흡입구 사이에 사용자가 위치하면 사용자가 위치하는 실내의 공기에 이동이 자연바람처럼 기압차에 의한 기류를 이루어 냉온풍의 이동이 무리함이 없으므로 실내온도 분포가 양호하고 온도제어가 용이하며, 실내온도의 상승과 강하 효과가 우수하고 공기의 이동인 기류가 신속하고 부드럽게 형성되어 사용자의 쾌감도를 상승시키며, 냉난방의 시간단축과 효과적이며 직접적인 냉온풍의 관리로 에너지를 절약할 수 있다.

본 발명의 목적은 토출구쪽으로 토출되는 바람에 흡입구로부터 흡입되는 공기를 소정의 각도로 토출시켜 서로 부딪히게 구성하여 압력파를 흐트러트리고 토출구로부터 먼 위치에 흡입구를 설치하여 흡입하므로 실내에 기압차이를 주어 실내 기류가 자연바람처럼 밀어주거나 당겨주는 2개의 힘에 의해서 자연스럽게 대류가 이루어지는 자연대류 냉온풍시스템을 제공하기 위한 것이다.

또 본 발명은 대류가 전체적으로 자연스럽게 이루어지도록 하여 자연바람에 가까운 바람을 멀리까지 효율적으로 공급하며, 송풍기로부터 토출되고 열교환기를 통과한 바람과 흡입구를 통하여 흡입된 실내공기의 충돌(혼합)비율 조절에 의하여 사용자가 간편하게 토출바람의 온도를 조절하고, 사람이 위치하는 지역에 직접 바람(냉풍 또는 온풍)을 공급하므로 에너지효율을 높이고 에너지절감을 이룰 수 있는 자연대류 냉온풍시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 제안하는 자연대류 냉온풍시스템은 한쪽에 토출구가 형성되는 케이스와, 상기한 케이스 내부에 토출구로부터 멀리 위치하도록 설치되며 바람을 일으키는 송풍기와, 상기한 송풍기와 인접하여 상기한 케이스 내부에 설치되고 열교환이 이루어지는 열교환기와, 상기한 토출구와 소정의 거리를 두고 마주하는 위치에 설치하는 흡입구와, 상기한 흡입구와 상기한 케이스 내부를 서로 연통시켜 공기의 흐름을 안내하는 흡입덕트(duct)를 포함한다.

상기한 흡입덕트를 상기한 케이스에 설치하는 1개의 분사구 및/또는 2개 이상으로 분기한 분사구에 연결하여 고정 또는 가변하며 노즐처럼 분사하면서 송풍기에서 토출되고 상기한 열교환기를 통과한 송풍바람(온풍 또는 냉풍)에 소정의 주기와 각도를 이루며 간섭을 주도록 구성하는 것도 가능하다.

상기에서 2개 이상의 분사구를 통하여 토출되는 분사공기양을 서로 같게 하거나 소정의 주기와 각도로 서로 다르게 임의 설정하는 것도 가능하다.

상기한 송풍기로부터 토출되어 상기한 열교환기를 통과한 송풍바람(온풍 또는 냉풍)의 방향과 상기한 분사구를 통하여 토출되는 분사방향 사이의 각도를 0∼90°의 범위에서 설정한다.

상기한 송풍바람의 방향과 상기한 분사구를 통하여 토출되는 분사방향 사이의 각도는 평면에서 보아서 소정의 각도를 이루도록 설치함과 동시에 측면에서 보아서도 소정의 각도를 이루도록 설치하는 것도 가능하다.

그리고 상기한 2개이상의 분사구의 분사방향은 서로 소정의 각도를 갖도록 설치함과 동시에 상기한 송풍기에서 토출되고 상기한 열교환기를 통과한 송풍바람(온풍 또는 냉풍)의 방향과 소정의 각도를 이루도록 설치하는 것도 가능하다.

상기한 흡입구에는 흡입모터와, 상기한 흡입모터에 연결되어 회전하면서 실내의 공기를 강제로 흡입하는 흡입날개로 이루어지는 흡기장치가 설치된다.

그리고 승용차처럼 작은 실내공간에는 흡입구에 흡입모터를 설치하지 않는 것도 가능하고, 공장, 교회, 사무실, 백화점 등과 같이 넓은 공간에서는 흡입구에 흡입모터를 설치하며, 실내의 축열을 신속히 제거하거나 기본적인 기류를 형성하기 위하여 냉온풍기 작동 초기에 흡입공기의 일부나 전부를 실외로 소정의 시간(예를 들면 30초∼5분 정도)동안 토출하도록 구성하는 것도 가능하다.

본 발명의 자연대류 냉온풍시스템은 강풍, 중풍, 약풍이나 약자연풍모드일 경우 압축기(콤푸레서)나 히터의 가동이 가변되도록 구성하는 것도 가능하다.

상기한 흡기장치로부터 흡입덕트를 통하여 공급되는 흡입공기를 분기하여 일부는 열교환기 앞쪽에 연결하여 열교환기를 통과하도록 구성하고, 일부는 열교환기를 통과하는 송풍바람에 소정의 주기와 각도로 간섭을 이루도록 구성하는 것도 가능하다.

그리고 상기한 흡입공기의 분기정도를 고정 또는 가변되도록 구성하는 것도 가능하다.

다음으로 본 발명에 따른 자연대류 냉온풍시스템의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

먼저 본 발명에 따른 자연대류 냉온풍시스템의 제1실시예는 도 1∼도 3에 나타낸 바와 같이, 한쪽에 토출구(20)가 형성되는 케이스(10)와, 상기한 케이스(10) 내부에 토출구(20)로부터 멀리 위치하도록 설치되며 바람을 일으키는 송풍기(30)와, 상기한 송풍기(30)와 인접하여 상기한 케이스(10) 내부에 설치되고 열교환이 이루어지는 열교환기(40)와, 상기한 토출구(20)와 소정의 거리를 두고 마주하는 위치에 설치하는 흡입구(50)와, 상기한 흡입구(50)와 상기한 케이스(10) 내부를 서로 연통시켜 상기한 흡입구(50)로 흡입된 공기를 케이스(10) 내부로 안내하는 흡입덕트(60)를 포함한다.

상기한 송풍기(30)는 상기한 케이스(10)에 설치되는 송풍모터(31)와, 상기한 송풍모터(31)의 회전축(32)에 연결되는 복수의 송풍날개(34)로 이루어진다.

상기한 송풍날개(34)는 프로펠러방식, 임펠러방식, 시로코팬(sirocco fan)방식 등 다양한 방식을 적용하여 실시하는 것이 가능하다.

상기한 토출구(20)에는 토출되는 바람의 방향을 조절하기 위하여 그릴(22)을 설치한다.

그리고 상기한 케이스(10)의 전면쪽 하부에는 실내공기를 흡입하기 위한 흡기구(18)가 설치되고, 상기한 흡기구(18)에는 이물질 등을 걸러내기 위한 필터(19)가 설치된다.

상기한 흡입구(50)에는 도 3에 나타낸 바와 같이, 흡입모터(53)와, 상기한 흡입모터(53)에 연결되어 회전하면서 실내의 공기를 강제로 흡입하는 흡입날개(54)로 이루어지는 흡기장치(52)가 설치된다.

상기한 흡기장치(52)는 지지대(55)를 통하여 상기한 흡입구(50)의 내부에 고정 설치된다.

상기한 흡입구(50)에는 흡입되는 공기의 이물질을 걸러내기 위한 필터(58)를 설치하는 것이 바람직하다.

상기한 흡입날개(54)는 프로펠러방식이나 임펠러방식, 시로코팬(sirocco fan)방식 등 다양한 방식을 적용하여 실시하는 것이 가능하다.

그리고 승용차처럼 작은 실내공간에는 흡입구(50)에 흡입모터(53)를 설치하지 않는 것도 가능하고, 공장, 교회, 사무실, 백화점 등과 같이 넓은 공간에서는 흡입구(50)에 흡입모터(53)를 설치하는 것이 바람직하다. 또 실내의 축열을 신속히 제거하고 기본적인 기류를 형성하기 위하여 냉온풍기 작동 초기에는 흡입공기의 일부나 전부를 소정의 시간(예를 들면 30초∼5분 정도)동안 실외로 토출하도록 구성하는 것도 가능하다.

상기한 흡입덕트(60)의 흡입구(50) 반대쪽은 상기한 열교환기(40)의 앞쪽에 연결하는 것이 흡입된 공기가 열교환기(40)를 통과하면서 냉풍 또는 온풍으로 변환되어 공급되므로 바람직하다.

상기한 흡입구(50)는 도 4에 나타낸 바와 같이, 흡입덕트(60)를 분기하여 토출구(20) 반대쪽 벽면의 좌우 아래쪽에 각각 설치하는 것도 가능하고, 토출구(20) 반대쪽 벽면 뿐만 아니라 좌우쪽 벽면에 설치하는 것도 가능하다.

그리고 상기한 흡입덕트(60)를 2개 이상 사용하여 흡입구(50)를 여러곳에 두는 것도 가능하다. 상기한 흡입덕트(60)는 금속제의 판을 이용하여 형성하는 관이나 파이프 등으로 이루어지는 것도 가능하고, 합성수지제의 관이나 호스 등으로 이루어지는 것도 가능하다.

상기와 같이 흡입구(50)를 여러곳에 설치하는 경우에는 토출구(20)로부터 토출되는 공기의 흐름이 보다 다양한 방향으로 갈라져 이루어지므로, 실내가 전체적으로 고르게 냉난방이 이루어진다.

상기와 같이 흡입구(50)를 여러곳에 설치하는 경우에는 토출구(20)로부터 토출되는 공기를 보다 효율적으로 관리하기 위하여 각각 흡입구(50)의 공기 흡입량을 조절하거나 개폐하도록 구성하는 것도 가능하다. 즉 상기한 각각의 흡입구(50)에 설치하는 흡입모터(53)의 회전속도를 제어하거나 밸브(도면에 나타내지 않음)를 설치하여 개폐하는 것으로 각각의 흡입구(50)로부터의 공기 흡입여부 및 흡입량을 조절하도록 구성하는 것도 가능하다.

상기에서 흡입모터(53)의 작동여부나 밸브의 개폐여부를 리모콘 등의 제어기기를 이용하여 제어하도록 구성하면, 사용자가 편리하게 필요한 부분의 흡입구(50)에 대한 제어를 행할 수 있으므로 바람직하다.

그리고 최근에는 아파트나 주택을 건설하는 경우에 에어컨을 설치할 공간을 미리 확보하고 있으므로, 미래형 주택으로서 에어컨의 설치 위치에 대응하여 다양하게 흡입구(50) 및 흡입덕트(60)를 미리 건축과정에서 건축물의 벽면에 매설하면, 본 발명에 따른 자연대류 냉온풍시스템을 적용하는 것이 매우 용이하다.

또한 사무실, 식당, 공장, 교회, 백화점 등도 건축과정이나 인테리어공사 과정에서 흡입구(50) 및 흡입덕트(60)를 미리 설치하면, 본 발명에 따른 자연대류 냉온풍시스템을 적용하는 것이 매우 용이하다.

상기한 흡입구(50)의 설치높이는 건축물의 바닥에서 대략 30∼90㎝ 정도 범위에서 설정하는 것이 사람이 앉아있는 위치로 자연스런 대류를 형성하게 되므로 바람직하다.

나아가 상기한 흡입구(50)의 개폐 및 흡기장치(52)의 작동을 제어장치를 통하여 사용자가 필요에 따라 선택적으로 제어가능하도록 구성하면, 상기한 토출구(20)를 통하여 토출되는 바람의 흐름을 사용자가 원하는 방향으로 설정하는 것이 가능하고, 효율적이고 최적한 상태의 냉난방이 가능하다. 즉 토출구(20)를 통하여 토출되는 바람은 임의의 흡입구(50)가 실내공기를 흡입하는 경우 자연스럽게 그쪽방향으로 흐름이 형성되어 대류가 이루어지므로, 사용자가 원하는 방향으로 실내기류를 형성하는 것이 가능하고, 필요한 공간만의 냉난방이 가능해지며, 에너지절감과 효율적인 냉난방시스템의 가동이 이루어진다.

본 발명의 자연대류 냉온풍시스템은 강풍, 중풍, 약풍이나 약자연풍모드일 경우 압축기(콤푸레서)나 히터의 가동이 가변되도록 구성하는 것도 가능하다.

그리고 본 발명에 따른 자연대류 냉온풍시스템의 제2실시예에 있어서는 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기한 케이스(10)의 앞쪽에 공기를 흡입하기 위한 구조를 설치하지 않고, 상기한 흡입구(50)를 통하여 흡입된 실내공기를 흡입덕트(60)를 통하여 송풍기(30)쪽으로 공급하는 구조로 이루어진다.

상기한 제2실시예에 있어서는 상기한 흡입덕트(60)로 연결되는 흡입구(50)를 통하여 실내의 공기를 흡입하여 열교환을 행하므로, 상기한 케이스(10)쪽에 공기 흡입을 위한 흡기구(18)를 설치하지 않아도 공기의 순환이 이루어지게 된다.

상기한 흡입덕트(60)를 통하여 흡입된 실내공기를 송풍기(30)쪽으로 공급하는 경우에는 도면에 나타내지 않았지만, 송풍기(30)의 입구쪽으로 공급하는 것도 가능하고, 송풍기(30)와 열교환기(40) 사이의 공간으로 공급하는 것도 가능하다.

상기한 제2실시예에 있어서도 상기한 구성 이외에는 상기한 제1실시예와 마찬가지의 구성으로 실시하는 것이 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.

그리고 본 발명에 따른 자연대류 냉온풍시스템의 제3실시예는 도 6∼도 8에 나타낸 바와 같이, 상기한 흡입덕트(60)를 분기하여 흡입된 실내공기의 일부를 상기한 송풍기(30)쪽으로 공급하고, 상기한 흡입덕트(60)로부터 분기하는 하나이상의 분기관(62)을 통하여 상기한 열교환기(40) 위쪽에서 상기한 케이스(10)에 설치하는 1개이상의 분사구(68)를 통하여 상기한 송풍기(30)에서 토출되고 상기한 열교환기(40)를 통과한 송풍바람(온풍 또는 냉풍)에 소정의 주기와 각도를 이루며 간섭을 주도록 토출되는 구성으로 이루어진다.

상기한 분사구(68)는 상기한 케이스(10)에 고정 설치하는 것도 가능하고, 소정의 각도로 회전(가변)하도록 설치하는 것도 가능하다.

상기에서 분기관(62)에 밸브(64)를 설치하여 상기한 분사구(68)를 통하여 토출되는 분사공기양을 서로 같게 하거나 소정의 주기와 각도로 서로 다르게 임의 설정하여 조절되도록 제어하는 것도 가능하다.

상기한 분기관(62)은 파이프나 호스 등을 이용하여 이루어지는 것도 가능하고, 덕트를 이용하여 이루어지는 것도 가능하다.

상기한 송풍기(30)로부터 토출되어 상기한 열교환기(40)를 통과한 송풍바람(온풍 또는 냉풍)의 방향과 상기한 분사구(68)를 통하여 토출되는 공기의 분사방향 사이의 각도는 0∼180°의 범위에서 설정한다.

상기한 송풍기(30)로부터 토출되는 송풍바람의 방향(또는 상기한 케이스(10)의 세로방향 단면인 종단면의 중심선)과 상기한 분사구(68)를 통하여 토출되는 실내공기의 분사방향 사이의 각도는 도 6에 나타낸 바와 같이 측면에서 보아서 소정의 각도(이하 측면각(β)이라 한다)를 이루도록 설치하는 것도 가능하다. 또 상기한 케이스(10)의 가로방향 단면인 횡단면의 중심선과 상기한 분사구(68)를 통하여 토출되는 실내공기의 분사방향 사이의 각도는 도 8에 나타낸 바와 같이 평면에서 보아서 소정의 각도(이하 평면각(α)이라 한다)를 이루도록 설치하는 것도 가능하다.

그리고 상기한 2개이상의 분사구(68)의 분사방향은 서로 소정의 각도를 갖도록 설치함과 동시에 상기한 송풍기(30)에서 토출되고 상기한 열교환기(40)를 통과한 송풍바람(온풍 또는 냉풍)의 방향과 소정의 각도를 이루도록 설치하는 것도 가능하다.

상기한 평면각(α)은 0°＜α＜90°의 범위에서 설정하는 것이 바람직하고, 상기한 측면각(β)도 0°＜β＜90°의 범위에서 설정하는 것이 바람직하다.

상기에서 평면각(α) 및 측면각(β)이 0°인 경우는 상기한 케이스(10)의 중심선과 분사구(68)의 토출방향이 서로 평행으로 위치하는 상태이고, 평면각(α) 및 측면각(β)이 90°인 경우는 상기한 케이스(10)의 중심선과 분사구(68)의 토출방향이 서로 수직으로 위치하는 상태이다.

상기한 평면각(α) 및 측면각(β)은 동시에 같이 설정하는 것도 가능하고, 각각 하나씩 따로 설정하는 것도 가능하며, 가변장치나 전자제어장치를 이용하여 규칙 또는 불규칙적으로 가변하도록 설정하는 것도 가능하고, 사용자가 임의로 설정하도록 구성하는 것도 가능하다.

상기와 같이 2개이상 분사구(68)의 토출방향을 서로 소정의 각도를 이루도록 상기한 케이스(10)에 설치하면, 하나의 분사구(68)에서 토출되는 바람과 다른 분사구(68)에서 토출되는 바람이 서로 간섭을 일으키고, 이로 인하여 일정한 주기로 반복되는 인공바람의 소밀상태가 흐트려져 압력파가 거의 소멸되거나 약해져 토출바람의 난류상태가 증폭되어 진행하게 된다. 그리고 상기한 송풍기(30)로부터 토출되는 송풍바람과 상기한 분사구(68)로부터 토출되는 바람이 서로 간섭을 일으켜 토출바람의 기계적인 규칙성(소밀상태)이 흐트려져 압력파가 거의 소멸되거나 약해져 진행하며, 바람이 부드러워진다.

상기와 같이 작용하므로 상기한 평면각(α) 및 측면각(β)은 서로의 압력파가 소정의 지점에서 간섭을 일으켜 원하는 방향으로 토출바람 및 송풍바람이 진행하도록 설정하는 것이 바람직하다.

따라서 상기한 평면각(α)은 5∼60°의 범위에서 설정하는 것이 압력파의 간섭과 토출바람 및 송풍바람의 진행방향 및 효율면에서 유리하다.

또 상기한 측면각(β)은 3∼75°의 범위에서 설정하는 것이 토출바람 및 송풍바람의 진행방향 및 효율면에서 유리하다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 자연대류 냉온풍시스템의 제3실시예에 의하면, 상기한 분사구(68)의 토출바람에 의하여 압력파가 흐트러진 바람이 상기한 토출구(20)로 토출되고 실내를 이동하여 상기한 흡입구(50)로 흡입되므로, 전체적으로 자연스런 대류가 이루어진다.

상기에서 흡입구(50)의 위치를 토출구(20)의 반대쪽 벽면 아래쪽에 설치하면, 토출구(20)로부터 토출된 공기의 흐름이 실내를 통과하여 흡입구(50)로 유입되므로, 방안 전체에 대류가 이루어지고, 냉난방 효과가 극대화된다.

종래의 경우에는 토출구(20)로부터 토출된 공기의 흐름이 다시 아래쪽의 흡기구(18)로만 유입되므로 실내 전체에 걸친 대류가 이루어지지 않고, 국부적으로 대류가 이루어진다.

더욱이 본 발명에 따른 자연대류 냉온풍시스템의 제1실시예∼제3실시예에 있어서는 고기압과 저기압의 기압차에 의하여 공기가 이동하면서 발생하는 자연바람과 유사하게, 소정의 압력으로 공기를 토출하는 토출구(20)와 토출구(20)로부터 멀리에서 실내의 공기를 소정의 압력으로 흡입하는 흡입구(50) 사이의 압력차에 의하여 공기의 이동이 이루어지므로, 밀어주거나 당겨주는 2개의 힘을 가지는 자연바람처럼 기압차이에 의한 기류를 이루어 실제와 근사한 자연풍이 불게 된다.

상기한 제3실시예에 있어서도 상기한 구성 이외에는 상기한 제1실시예 및 제2실시예와 마찬가지의 구성으로 실시하는 것이 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.

도 9에는 토출구(20)의 토출방향을 정면(B)뿐만 아니라, 양 측면(A)으로도 형성한 예를 나타낸다.

상기와 같이 토출구(20)의 토출방향을 3면으로 형성하면, 실내 전체로 고르게 냉풍 또는 온풍을 보내는 것이 가능하다.

상기에서 양 측면(A)에 형성하는 토출구(20)의 경우에는 필요에 따라 개폐할 수 있도록 그릴(22)을 개폐가능하게 설치하는 것이 바람직하다.

또 상기한 토출구(20)는 도 10에 나타낸 바와 같이, 위아래로도 길게 설치하고, 2∼3부분으로 나누어 각각 서로 다른 방향으로 토출되도록 그릴(22)의 방향을 따로 조절하는 것도 가능하고, 필요에 따라 아래쪽(D), (E)의 그릴(22)을 개폐하는 것이 가능하도록 설치하는 것도 가능하다.

그리고 도 10 및 도 11에 나타낸 바와 같이, 상기한 토출구(20)로부터 열교환기(40)까지 토출되는 공기의 흐름을 2부분으로 나누도록 분기막(28)을 설치하는 것도 가능하다.

상기와 같이 분기막(28)을 설치하면, 토출구(20)로 토출되는 바람을 나누어 제어하는 것이 가능하다. 즉 위쪽(C) 그릴(22)을 통과하는 바람과 아래쪽(D), (E) 그릴(22)을 통과하는 바람의 온도와 풍량을 서로 다르게 제어하는 것이 가능하다.

예를 들면 도 11에 나타낸 바와 같이, 열교환기(40) 및 송풍기(30)를 각각 2부분으로 나누어 설치하고, 제어장치를 통하여 각각의 열교환기(40)의 작동과 송풍기(30)의 작동을 서로 다르게 제어하는 것에 의하여, 토출되는 바람의 온도와 풍량을 서로 다르게 조절하는 것이 가능하다. 상기에서 나누어 설치되는 열교환기(40) 및 송풍기(30)는 2∼8개로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기한 열교환기(40)와 송풍기(30)는 서로 동일한 수(예를 들면 열교환기 2개와 송풍기 2개 등)로 구성하는 것도 가능하고, 서로 다른 수(예를 들면 열교환기 1개와 송풍기 2개, 열교환기 2개와 송풍기 1개 등)로 구성하는 것도 가능하다.

상기한 분기막(28)은 도면에 나타내지 않았지만, 토출구(20)쪽을 힌지로 회전가능하게 고정하여 토출되는 바람의 분할을 필요에 따라 소정의 비율로 변경할 수 있도록 구성하는 것도 가능하다.

상기와 같이 구성하면 1대의 냉온풍시스템에서 풍량, 풍속, 온도 등이 같거나 서로 다른 2개 이상의 토출바람을 구현하는 것이 가능하다. 즉 상기와 같이 구성하면 토출되는 바람을 온도와 세기에 따라 토출되는 방향을 다르게 제어하는 것이 가능하며, 사용자의 위치 및 취향에 따라 서로 다른 온도와 세기의 바람을 맞도록 구현하는 것이 가능하다.

상기와 같이 송풍기(30)를 2개 이상으로 구성하는 경우에는 각각의 송풍기(30) 중심축이 서로 소정의 평면각과 측면각을 갖도록 설치하여 토출되는 송풍바람이 서로 간섭을 이루어 조직변형과 난류화가 효과적으로 일어나도록 구성하는 것도 가능하다.

상기한 2대이상의 송풍기(30)는 서로 이루는 평면각과 측면각을 가변할 수 있도록 중심축이 회전되는 구조로 설치하는 것도 가능하다. 상기한 2대이상의 송풍기(30)가 서로 이루는 평면각과 측면각은 대략 3∼60°정도의 범위에서 설정하여 고정 또는 가변하도록 구성한다.

또 상기한 2대이상의 송풍기(30)는 각각의 회전속도를 동일하게 제어되도록 구성하는 것도 가능하고, 서로 다른 회전속도로 회전하도록 구성하는 것도 가능하며, 각각의 송풍기(30)가 서로 다른 주기로 회전속도가 가변하도록 구성하는 것도 가능하다.

그리고 도 12 및 도 13에는 본 발명에 따른 자연대류 냉온풍시스템을 자동차의 공조시스템에 적용한 실시예를 나타낸다.

도 12 및 도 13에 나타낸 바와 같이, 상기한 흡입구(50)를 뒷좌석의 한가운데 및/또는 좌우에 각각 설치하면, 차실내에 자연스러운 대류가 이루어진다. 특히 자동차의 실내는 주택의 경우에 비하여 매우 좁으므로, 토출구(20)와 흡입구(50) 사이의 공기흐름이 보다 직접적으로 이루어져 대류의 효과가 크게 나타난다.

그리고 도면에 나타내지 않았지만, 상기한 흡입구(50)를 운전석과 조수석 사이 및 뒷좌석의 양 측면 등 여러곳에 설치하는 것도 가능하다.

따라서 종래 자동차에 있어서 앞쪽의 대시패널에서 토출되는 냉풍 및 온풍이 뒷좌석까지 충분하게 도달하지 않아 냉난방시간이 길고 냉난방효과가 크게 감소하는 단점이 본 발명에 따른 자연대류 냉온풍시스템을 적용하는 것에 의하여 실내 냉온풍의 이동 즉 기류를 자연풍처럼 기압차이에 의하여 부드럽고 신속하게 이루어지므로 확실하게 개선된다.

또 종래 자동차에 있어서 토출바람을 장시간 직접 접촉시 불편함으로 인하여 토출구(20)를 사용자를 피하는 위치에 설치하였으나, 각 토출구(20)마다 토출바람 온도와 풍량을 조절하는 것도 가능하므로 토출구(20)의 위치나 크기를 다양하게 구성하는 것이 가능하고, 외관의 변화를 도모하는 것이 가능하다.

그리고 본 발명에 따른 자연대류 냉온풍시스템에 있어서는 항균, 항취, 가습, 방전, 이온화 등과 같은 토출바람의 조직과 기능을 향상시키기 위한 다양한 장치를 조합하여 사용하는 것이 가능하다. 즉 사용자의 쾌감도를 향상시키기 위하여 다양한 부가장치를 설치하는 것도 가능하다.

예를 들면 냉풍으로 작동중에 열교환기(증발기)에서 생성되는 물을 가습기로 분무시켜 토출바람과 함께 토출시키면 실내 공기의 건조화를 방지할 수 있다. 이 때 가습기로 분무시키는 물에 대해서는 살균과 정수를 행하는 것도 가능하다.

실제로 냉풍으로 작동중에 증발기에서 생성되는 물은 이를 처리하는 데 불편함이 많으며, 실내기에 있어서 매우 번거로운 작업인 데, 상기와 같이 가습기를 설치하는 것에 의하여 이를 효과적으로 해결하는 것이 가능하다.

그리고 집진과 송풍시에 공기의 입자에 발생하는 정전기를 집전하여 방전시키는 방전장치를 부가적으로 설치하는 것에 의하여 사용자의 쾌감도를 향상시키는 것도 가능하다.

나아가 토출되는 바람과 공기의 조직구성 하나하나에도 관심을 갖고 첨단과학을 이용하여 전체적으로 사용자의 쾌감도를 향상시킬 수 있는 다양한 방법이 적용 가능하다.

상기에서는 본 발명에 따른 자연대류 냉온풍시스템의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 자연대류 냉온풍시스템에 의하면, 1개 또는 2개 이상 설치되는 분사구로부터 토출되는 실내공기와 열교환기를 통과한 송풍바람의 압력파가 간섭에 의하여 상쇄되거나 약해지며, 바람의 난류상태가 증폭을 이루면서 부드러워져서 자연풍에 가까운 바람을 형성하게 되어, 이 바람(냉풍 또는 온풍)을 쐬는 경우에 항상 시원하거나 따뜻한 느낌 및 부드러운 느낌을 느끼게 되고, 피부가 따갑거나 아프지 않으며, 붓는 일이 발생하지 않는다.

본 발명에 따른 자연대류 냉온풍시스템에 의하면, 자연풍에 가까운 바람이 토출되므로 바람의 진행방향을 사람이 위치하는 부분으로 직접 유도하는 것이 가능하여 에너지효율이 높아지고, 직접적인 냉난방으로 인하여 냉난방의 시간이 짧아지고 에너지절감이 이루어진다. 그리고 냉난방이 필요없는 부분의 흡입구를 폐쇄하는 것에 의하여 필요한 곳만의 흡입구만 작동시키는 것으로 최적상태의 에너지절감을 실현하는 것이 가능하다.

나아가 본 발명에 따른 자연대류 냉온풍시스템에 의하면, 흡입구를 토출구의 반대쪽에 마주하여 설치하는 것에 의하여 실내 공기의 대류를 강제순환시킴은 물론, 실내 전체적으로 자연바람처럼 기압차이에 의하여 대류가 이루어지도록 하여 구석구석까지 고른 냉난방이 가능하고, 토출량이 적은 경우에도 멀리까지 냉난방이 가능하다. 따라서 냉난방효율이 15%이상 증가된다.

그리고 본 발명에 따른 자연대류 냉온풍시스템에 의하면, 실내공기를 사용하는 분사구의 바람과 열교환기를 통과하는 송풍바람의 혼합비를 조절하면서 혼합하여 토출하는 것이 가능하므로, 토출되는 바람의 온도와 사용자 체온과의 온도차가 크므로 인하여 사용자가 느끼는 두통이나 거부감을 크게 감소시키는 것이 가능하고, 열교환기를 통과하는 송풍바람과 실내공기를 이용하는 분사구로부터 토출되는 바람의 충돌(혼합)비율 조절로 토출되는 바람의 온도를 용이하게 제어하는 것이 가능하다.

본 발명에 따른 자연대류 냉온풍시스템에 의하면, 에어컨의 경우 송풍바람과 분사구로부터 토출되는 바람(실내공기)의 충돌(혼합)비 조절로 냉온풍기의 토출바람 온도와 풍량을 용이하게 조절하여 사용자가 위치하는 부분으로 직접 유도하는 것이 가능하므로 토출바람을 아래로 유도하여 기류를 형성시켜 종래 조명기구나 상층부에서 손실되던 에너지를 절감할 수 있다.

따라서 본 발명은 인공바람의 기계적인 스트레스를 감소 또는 거의 제거하기 위하여 송풍기 바람과 분사구로부터 토출되는 바람의 충돌(혼합)에 의한 토출바람의 난류증폭을 이루어 냉온풍기 토출바람에 조직변형과 온도변화와 풍량변화를 주어 난류화하여 바람을 불규칙하고 부드럽게 만들면서, 바람의 온도와 풍량을 예측하기 어렵거나 예측할 수 없도록 제어하는 자연풍모드가 가능하고, 실내온도와 설정온도가 일치할 때에 자연풍모드로 자동 작동하거나 사용자의 수동설정에 의하여 작동시키는 것도 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 자연대류 냉온풍시스템의 제1실시예를 나타내는 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 자연대류 냉온풍시스템의 제1실시예를 나타내는 측면단면도.

도 3은 본 발명에 따른 자연대류 냉온풍시스템의 제1실시예에 있어서 흡기장치의 설치상태를 나타내는 부분확대 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 자연대류 냉온풍시스템의 제1실시예에 있어서 흡입구를 여러곳에 설치한 상태를 나타내는 평면도.

도 5는 본 발명에 따른 자연대류 냉온풍시스템의 제2실시예를 나타내는 측면단면도.

도 6은 본 발명에 따른 자연대류 냉온풍시스템의 제3실시예를 나타내는 부분확대 정면단면도.

도 7은 본 발명에 따른 자연대류 냉온풍시스템의 제3실시예를 나타내는 측면단면도.

도 8은 본 발명에 따른 자연대류 냉온풍시스템의 제3실시예를 나타내는 평면단면도.

도 9는 본 발명에 따른 자연대류 냉온풍시스템에 있어서 토출구의 형상을 나타내는 평면단면도.

도 10은 본 발명에 따른 자연대류 냉온풍시스템에 있어서 토출구의 형상을 나타내는 측면단면도.

도 11은 본 발명에 따른 자연대류 냉온풍시스템의 제4실시예를 나타내는 측면 단면도.

도 12는 본 발명에 따른 자연대류 냉온풍시스템의 제5실시예를 자동차에 적용한 상태를 개략적으로 나타내는 사시도.

도 13은 본 발명에 따른 자연대류 냉온풍시스템의 제5실시예를 자동차에 적용한 상태를 개략적으로 나타내는 측면도.

Claims (13)

1. 한쪽에 토출구가 형성되는 케이스와,

   상기한 케이스 내부에 토출구로부터 멀리 위치하도록 설치되며 바람을 일으키는 송풍기와,

   상기한 송풍기와 인접하여 상기한 케이스 내부에 설치되고 열교환이 이루어지는 열교환기와,

   상기한 토출구와 소정의 거리를 두고 마주하는 위치에 설치하는 하나이상의 흡입구와,

   상기한 흡입구와 상기한 케이스 내부를 서로 연통시켜 상기한 흡입구로 흡입된 공기를 케이스 내부로 안내하는 흡입덕트를 포함하는 자연대류 냉온풍시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기한 케이스의 전면쪽 하부에는 실내공기를 흡입하기 위한 흡기구가 설치되고,

   상기한 흡기구에는 이물질을 걸러내기 위한 필터가 설치되는 자연대류 냉온풍시스템.
3. 제1항에 있어서,

   상기한 흡입구에는 흡입모터와 상기한 흡입모터에 연결되어 회전하면서 실내의 공기를 강제로 흡입하는 흡입날개로 이루어지는 흡기장치가 설치되고,

   상기한 흡입구에는 흡입되는 공기의 이물질을 걸러내기 위한 필터를 설치하는 자연대류 냉온풍시스템.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한항에 있어서,

   상기한 흡입덕트를 통하여 흡입되는 실내공기의 일부는 상기한 송풍기쪽으로 공급하고,

   상기한 흡입덕트를 통하여 흡입되는 실내공기의 나머지는 상기한 흡입덕트로로부터 분기하는 하나이상의 분기관을 통하여 상기한 열교환기 위쪽에서 상기한 케이스에 설치하는 1개이상의 분사구를 통하여 토출하도록 공급하는 자연대류 냉온풍시스템.
5. 제4항에 있어서,

   상기한 분사구는 상기한 케이스에 고정 설치하거나 소정의 각도로 회전하도록 설치하는 자연대류 냉온풍시스템.
6. 제4항에 있어서,

   상기한 분기관에는 밸브를 설치하여 상기한 분사구를 통하여 토출되는 분사공기양을 제어하는 자연대류 냉온풍시스템.
7. 제4항에 있어서,

   상기한 송풍기로부터 토출되는 송풍바람의 방향과 상기한 분사구를 통하여 토출되는 실내공기의 분사방향 사이의 측면각(β)이 0°＜β＜90°의 범위에 있도록 상기한 분사구를 설치하고,

   상기한 케이스의 가로방향 단면인 횡단면의 중심선과 상기한 분사구를 통하여 토출되는 실내공기의 분사방향 사이의 평면각(α)이 0°＜α＜90°의 범위에 있도록 상기한 분사구를 설치하는 자연대류 냉온풍시스템.
8. 제7항에 있어서,

   상기한 2개이상의 분사구 각각의 측면각 또는 평면각이 서로 같거나 다르게 제어되도록 상기한 분사구를 설치하는 자연대류 냉온풍시스템.
9. 제1항에 있어서,

   상기한 토출구의 토출방향을 평면에서 보아서 정면과 양 측면으로 형성하고,

   상기한 토출구의 양 측면은 그릴을 개폐가능하게 설치하는 자연대류 냉온풍시스템.
10. 제1항 또는 제9항에 있어서,

    상기한 토출구는 측면에서 보아서 위아래로 길게 2∼3부분으로 나누어 각 부분이 서로 다른 방향으로 토출되도록 그릴의 방향을 따로 조절할 수 있도록 설치하고,

    상기한 토출구의 아래쪽 부분의 그릴은 개폐가능하게 설치하는 자연대류 냉온풍시스템.
11. 제1항에 있어서,

    상기한 토출구로부터 열교환기까지 토출되는 공기의 흐름을 2부분 이상으로 나누도록 하나이상의 분기막을 설치하는 자연대류 냉온풍시스템.
12. 제1항 또는 제11항에 있어서,

    상기한 송풍기를 2대이상으로 구성하고,

    송풍의 조직변형과 난류화가 효과적으로 일어나도록 각각의 송풍기로부터 토출되는 송풍바람이 서로 간섭을 이루도록 송풍기의 중심축이 서로 소정의 평면각과 측면각을 갖도록 구성하는 자연대류 냉온풍시스템.
13. 제12항에 있어서,

    상기한 2대이상의 송풍기 중심축이 서로 이루는 평면각과 측면각이 가변하도록 구성하고,

    상기한 각각의 송풍기의 회전속도를 동일 또는 서로 다르게 조절하도록 이루어지는 자연대류 냉온풍시스템.