KR100511689B1 - 에너지 절약형 항온 항습 공기조화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 항온항습에 필요한 모든 구성 요소를 하나의 콤팩트한 유니트 타입으로 구성하여 설치 및 시공의 편리성을 향상시킬수 있도록 하고, 실내측의 공기와 실외측 공기의 공급 비율을 서로 다르게 하여 믹싱함으로써 보다 효율적으로 항온항습을 실시할 수 있도록 함과 아울러 실내 냉난방시 소비되는 전력의 낭비를 줄일 수 있으며, 각 룸마다 개별적으로 공기가 공급되도록 개별 공급 덕트를 설치함과 아울러 이 개별 공급 덕트마다 공급통로를 개폐하는 수단인 댐퍼를 설치하여 특정 룸에만 선택적으로 공기를 공급하는 반면 사용하지 않는 나머지 룸에는 공기가 공급되지 않도록 하여 에너지 낭비를 줄일수 있도록 한 에너지 절약형 항온 항습 공기조화장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

Description

에너지 절약형 항온 항습 공기조화장치{Air-conditioner of energy saving type having a function of constant temperature & humidity}

본 발명은 에너지 절약형 항온 항습 공기조화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 항온항습에 필요한 모든 구성 요소를 하나의 콤팩트한 유니트 타입으로 구성하여 설치 및 시공의 편리성을 향상시킬수 있도록 하고, 실내측의 공기와 실외측 공기의 공급 비율을 서로 다르게 하여 믹싱함으로써 보다 효율적으로 항온항습을 실시할 수 있도록 함과 아울러 실내 냉난방시 소비되는 전력의 낭비를 줄일수 수 있으며, 각 룸마다 개별적으로 공기가 공급되도록 개별 공급 덕트를 설치함과 아울러 이 개별 공급 덕트마다 공급통로를 개폐하는 수단인 댐퍼를 설치하여 특정 룸에만 선택적으로 공기를 공급하는 반면 사용하지 않는 나머지 룸에는 공기가 공급되지 않도록 하여 에너지 낭비를 줄일수 있도록 한 에너지 절약형 항온 항습 공기조화장치에 관한 것이다.

현대 기술의 발전과 더불어 사람들이 호흡하는 공기중에는 먼지 등을 비롯한 많은 공해 물질이 존재하고, 이 존재하는 공해 물질로 인하여 많은 건강을 해치게 된다.

그리고, 실내 온도 및 습도가 높은 경우에 사람들이 짜증나고, 쉽게 피로감을 느껴 업무 처리 효율이 저하되며, 실내 온도 및 습도가 낮을 경우에는 건강을 해치게 된다.

또한, 전산실, 반도체 부품 생산공장, 연구실, 통신실, 광학기계 생산업체, 병원의 C/T 및 MRI 촬영실, 정밀기계 조립장치 등 첨단산업에 따른 주위의 온ㆍ습도 및 청정도를 조절할 수 있도록 하는 항온항습장치가 개발되고 있다.

종래 기술에 의한 항온항습장치의 일례를 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 소정 면적의 내부 공간부에 각 구성품들이 설치되는 속이빈 주본체(1)와; 서로 다른 공기배출 및 흡입경로(22)(23)를 갖고 실내외 공기 사이에서 상호 열교환이 이루어지도록 하는 배기열 회기수(2)와; 실내외 공기의 혼합을 방지하는 수개의 수직 및 수평 격벽(3a)(3b)과; 상기 함체(1)의 상부에서 수직 격벽(3a)을 사이에 두고 각각 설치되어 실내외 공기를 각각 강제로 흡입하는 공기흡입기(4a)(4b)와; 상기 배기열 회수기(2)를 통해 실내공기와 1차 열교환이 이루어진 실내외 공기를 소정 온도 이하 및 이상으로 2차 냉각 및 가열시켜 주는 증발기 및 발열기(5)(6)로 구성하였다.

여기서, 항온항습장치에 필요한 필터와 가습기는 별도로 도면에 도시하지 않았다.

그런데, 상기와 같이 구성된 종래 기술은 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 압축기(미도시)로 유입된 고온 고압의 기체 냉매를 상온 고압의 액체 냉매로 액화하는 실외기(미도시)는 종래 기술의 장치와 별도로 건물의 외부에 설치되어 상기 증발기(5)와 냉매운송용 관체(미도시)를 통해 상호 연결 구성되어 있기 때문에 그 설치 및 시공 과정이 번거로운 문제점이 있었다.

둘째, 상기와 같이 구성된 종래 기술은 실내측의 혼탁한 공기를 100% 공기유입구(12)를 통해 유입되도록 함과 아울러 실외측의 신선한 공기를 100% 공기유입구(12)를 통해 유입되도록 하여 배기열 회수기(2)에서 열교환시킬 수 있도록 구성하였기 때문에 냉난방시 항온항습이 효율적으로 이루어지지 못하였다.

좀더 상세하게 설명하면, 여름철의 냉방시에 실내측의 공기 온도가 25℃라고 가정하고, 실외측의 온도가 32℃라고 가정하면, 이 공기들이 배기열 회수기(2)를 통과한후에는 서로 열교환되어 대략 28.5℃가 된다.

이렇게 온도가 28.5℃로 저하된 공기는 증발기(5)를 거치면서 더욱더 열교환되어 실내로 다시 유입되기 전까지는 대략 20℃로 저하된다.

따라서, 온도를 28.5℃에서 20℃로 낮추기 위해서는 그 만큼 상기 압축기를 더 구동시켜야 함은 물론 이에 따른 전력이 낭비되는 문제점이 있었다.

그리고, 실외측의 신선한 공기를 100%를 다시 실내로 흡입하고, 실내의 공기를 100% 버리는 방식을 따름에 따라 효율측면에서 볼때 비효율적인 문제점이 있었다.

셋째, 종래 기술은 그 도면상에서 구체적으로 도시하지는 않았지만, 열교환된 공기는 실내의 각 룸(미도시)으로 배출구(11)를 통해 토출되는데, 이 배출구(11)는 단일개만 형성되어 있고, 이 배출구(11)에는 일정한 길이를 갖는 단일의 공기 공급덕트(미도시)가 설치되고, 이 공기 공급덕트의 적정 지점에는 각 룸으로 공기를 분기하여 공급할 수 있도록 분기덕트(미도시)가 각 룸 갯수에 맞게 설치되어 있기 때문에, 상기 배출구(11)를 통해 토출되는 공기의 토출량을 전혀 제어할 수 없었다.

예를 들면, 특정 룸에만 많은 양의 공기를 공급하고자 할 경우에, 다른 룸으로 공급되는 공기를 제한하더라도 상기 공기 공급덕트가 단일로 이루어져 있기 때문에 상기 특정 룸에만 많은 양의 공기를 공급할수 없는 근본적인 문제점이 있었다.

넷째, 상기에 언급된 종래 기술은 증발기(5)를 이용하여 냉방 기능을 수행하고, 난방 기능을 수행하기 위해 별도의 히터(6)(7)를 사용하고 있기 때문에 별도의 부품 추가로 인한 제작 비용이 증가 및 히터를 가동시키기 위한 전력이 낭비되는 문제점이 있었다.

다섯째, 전술한 종래 기술은 에너지를 절약할 수 있는 어떠한 수단도 구비되어 있지 않아 에너지소비 매우 커 비경제적인 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 항온항습에 필요한 모든 구성 요소를 하나의 콤팩트한 유니트 타입으로 구성하여 설치 및 시공의 편리성을 향상시킬수 있도록 하고, 실내측의 공기와 실외측 공기의 공급 비율을 서로 다르게 하여 믹싱함으로써 보다 효율적으로 항온항습을 실시할 수 있도록 함과 아울러 실내 냉난방시 소비되는 전력의 낭비를 줄일수 수 있으며, 각 룸마다 개별적으로 공기가 공급되도록 개별 공급 덕트를 설치함과 아울러 이 개별 공급 덕트마다 공급통로를 개폐하는 수단인 댐퍼를 설치하여 특정 룸에만 선택적으로 공기를 공급하는 반면 사용하지 않는 나머지 룸에는 공기가 공급되지 않도록 하여 에너지 낭비를 줄일수 있도록 한 에너지 절약형 항온 항습 공기조화장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 상부측에 실내외측 유입구와 실내외측 토출구를 갖는 주본체와; 상기 주본체의 내부에 구비되어 상기 실내외측 유입구를 통해 유입되는 실내 및 실외 공기를 서로 다른 경로를 통해 "×"자 형상으로 교차되게 통과시켜 열교환되도록 하는 열교환기와; 상기 열교환기를 통과하여 열교환된 공기를 각각 상기 실내외측 토출구로 강제로 토출되로록 하는 2대의 송풍기와; 상기 실외측 유입구와 실내측 토출구에 각각 구비되어 먼지를 여과시키는 여과수단과; 상기 열교환기와 송풍기 사이의 실내측 공기 유동경로 및 상기 열교환기와 송풍기 사이의 실외측 공기 유동경로상에 각각 설치되는 제1, 제2 열교환기와, 상기 주본체의 외측면에 일체로 구비되는 보조본체와, 상기 보조본체내에 설치되는 압축기와, 상기 보조본체내에 설치되어 상기 룸의 냉방 및 난방 운전 가능하도록 냉매의 흐름을 전환시키는 사방밸브를 포함하여 이루어지되, 상기 제1, 제2 열교환기와 압축기와 사방밸브에 의해 냉매 사이클을 이루는 공조수단과; 상기 실내측 토출구를 통해 실내로 일정량의 습기가 공급되도록 습기공급수단과; 현재 실내의 온습도에 따라 실내의 온습도를 조절하는 온습도 조절수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 에너지 절약형 항온 항습 공기조화장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 의한 에너지 절약형 항온 항습 공기조화장치의 내부 구성을 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 에너지 절약형 항온 항습 공기조화장치의 내부 구성을 나타낸 단면도이며, 도 4는 본 발명에 의한 에너지 절약형 항온 항습 공기조화장치의 평면도이며, 도 6은 본 발명에 의한 공조수단을 구성하는 부품들의 냉매 흐름중 냉방시의 흐름을 나타낸 도면이며, 도 7은 본 발명에 의한 공조수단을 구성하는 부품들의 냉매 흐름중 난방시의 흐름을 나타낸 도면이며, 도 6 내지 도 8은 본 발명에 의한 댐퍼의 작동 상태를 나타낸 도면이다.

본 발명은 내부가 비어있는 주본체(100)와, 상기 주본체(100)의 내부 공간이 양측 및 중간측 공간부(101)(103)(102)로 구획 분할되도록 하는 수직상으로 설치된 두개의 구획벽(110)(111)과, 양단이 상기 구획벽(110)(111)에 고정되어 상기 중간측 공간부(102)를 상하로 두개의 상ㆍ하측 공간부(102a)(102b)로 구획 분할되도록 하는 수평상으로 설치된 구획벽(120)과, 상기 하측 공간부(102b)내에 배치되며, 공기를 서로 다른 경로(path1)(path2)를 통해 "×"자 형상으로 교차되게 통과시키는 마름모꼴 형상의 열교환기(130)와, 일단이 상기 열교환기(130)의 각 모서리부(130a)(130b)(130c)(130d)에 고정됨과 아울러 타단이 상기 구획벽(110)(1111)과 상기 구획벽(120) 및 상기 주본체(100)의 바닥벽(100a)에 각각 고정되어 상기 하측 공간부(120b)를 네개의 공간으로 구획 분할하기 위해 방사상으로 설치된 네개의 구획벽(140)(141)(142)(143)과, 상기 양측 공간부(101)(103)의 하측에 구비되어 구획벽(140)(141)(142)(143)에 의해 구획된 공간부(S1)(S2)(S3)(S4)중 하부 좌우측 공간부(S3)(S4)에 있는 공기를 강제 흡입하여 상기 양측 공간부(101)(103)내로 강제 송풍시키는 두대의 송풍기(B1)(B2)를 포함하여 이루어진 에너지 절약형 항온 항습 공기조화장치에 적용된다.

본 발명에 의한 에너지 절약형 항온 항습 공기조화장치는 공기 유/출입수단과, 공조수단(300)으로 이루어진다.

그리고, 상기 실외측 유입구(210)와 실내측 토출구(250)에 각각 구비되어 먼지를 여과시키는 여과수단(800)과, 상기 실내측 토출구(250)를 통해 실내로 일정량의 습기가 공급되도록 습기공급수단(700)과, 현재 실내의 온습도에 따라 실내의 온습도를 조절하는 온습도 조절수단(600)을 포함한다.

상기 습기공급수단(700)은 외부에서 물을 저장하는 저정조(720)와, 이 저장조(720)에 수용된 물을 가열하여 습기를 생성시키는 가열수단 및 습기를 분무 상태로 분무하는 분무수단(730)등 통상적으로 사용된 수단들을 사용하며, 전술한 온습도 조절수단(600)의 제어에 의해 자동적으로 가습을 행하거나 가습을 정지하게 되는 과정을 수행하게 된다.

상기 공기 유/출입수단은 상기 중간측 공간부(102)에 해당되는 상기 주본체(100)의 상부벽(100b)에 구비되는 실내와 실외의 공기가 유입되는 실내측ㆍ실외측 유입구(210)(230)와, 상기 양측 공간부(101)(103)중 어느 하나에 해당되는 상기 주본체(100)의 상부벽(100b)에 형성되어 실외로 공기를 토출하는 실외측 토출구(240)와, 나머지 하나에 해당되는 상기 주본체(100)의 상부벽(100b)에 실내의 룸개수에 맞게 각각 공기를 개별적으로 공급하기 위해 토출하는 복수개의 실내측 토출구(250)로 이루어진다.

상기 공조수단(300)은 상기 구획벽(140)(141)(142)(143)에 의해 구획된 공간부(S1)(S2)(S3)(S4)중 하부 좌ㆍ우측 공간부(S3)(S4)내에 각각 배치되는 제1, 제2 열교환기(301)(302)와, 상기 주본체(100)의 외측면에 고정 설치되는 보조본체(310)와, 상기 보조본체(310)내에 설치되는 압축기(340)와, 상기 보조본체(310)내에 설치되어 상기 룸의 냉방 및 난방 운전 가능하도록 냉매의 흐름을 전환시키는 사방밸브(350)를 포함하여 이루어지되, 상기 제1, 제2 열교환기(301)(302)와 압축기(340)와 사방밸브(350)가 냉매 사이클이 이루어지도록 구성된다.

그리고, 상기 온습도 조절수단은, 상기 실외측 유입구내에 설치되어 실외 온습도를 감지하는 외기온습도 감지센서와, 실내에 설치되어 실내의 온습도를 감지하는 실내온습도 감지센서와, 상기 실내측 토출구내에 설치되어 실내로 유입되기 전의 온습도를 감지하는 출구온습도 감지센서와, 상기 센서로부터 검출된 습도를 연산하여 실내의 습도를 조절하여 송풍기와 습기공급수단과 공조수단의 작동을 제어하는 제어수단을 포함한다.

여기서, 전술한 습기공급수단을 구성하는 가열수단을 외부 전원을 이용하여 저장조에 수용된 물을 가열할 수 있으나, 에너지 절감 측면에서 전술한 공조수단(300)의 구성인 압축기(340)를 이용할 수 있다.상기 습기공급수단은 저장조와, 상기 저장조내에 상기 압축기의 구동시 고온고압으로 압축되어 냉매가 토출되어 유동되는 냉매관에서 분기된 분기관이 설치됨과 아울러 상기 분기관이 제1 열교환기로 복귀되도록 설치되고, 상기 분기관에 의해 가열된 상기 저장조에 수용된 물을 상기 실내측 토출구를 통해 실내로 일정량의 습기 상태로 상태로 공급하는 분무수단으로 이루어진다.

이를 좀더 상세하게 설명하면, 상기 습기공급수단(700)의 저장조(720)내에는 상기 압축기(340)의 구동시 고온고압으로 압축되는 냉매가 토출되어 유동되는 냉매관(341)에서 분기된 분기관(342)이 설치되며, 상기 분기관(342)이 제1 열교환기(301)로 복귀되게 설치된다.

상기와 같이 구성함에 따라 별도의 전원을 사용하지 않고 압축기(340)의 가동과 동시에 가습을 실시할 수 있게 되는 것이다.

여기서, 상기 냉매관(341)에는 필요에 따라 상기 분기관(342)으로 유동되는 냉매의 흐름을 차단하는 차단수단(350)이 더 구비된다.

상기 차단수단(350)은 미도시하였지만, 가습이 필요하지 않을 경우에 자동적으로 냉매의 흐름을 차단할 수 있는 전자밸브를 사용하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 공기 유/출입수단 및 공조수단(300)을 구비함으로써 냉난방 및 항온항습에 필요한 모든 구성 요소를 하나의 콤팩트한 유니트 타입으로 구성하여 설치 및 시공의 편리성을 증대할 수 있도록 하고, 각 룸마다 개별적으로 공기가 공급되도록 개별 공급 배관을 매개로 하여 항온항습을 유치한채로 공기를 공급할 수 있게 된다.

상기와 같은 본 발명의 구성에서 실내측ㆍ실외측 분기 덕트(211)(231)와, 제1 조절수단(400)과, 제2 조절수단(500)을 더 구비하여 실내측의 공기와 실외측의 공기의 공급 비율을 서로 다르게 하여 믹싱함으로써 보다 효율적으로 항온항습을 실시할 수 있도록 함과 아울러 실내 냉난방시 소비되는 전력의 낭비를 줄이면서 냉난방을 실시할 수 있으며, 각 룸마다 개별적으로 공기가 공급되도록 개별 공급 덕트를 설치함과 아울러 이 개별 공급 덕트마다 공급통로를 개폐하는 수단인 댐퍼를 설치하여 특정 룸에만 선택적으로 공기를 공급하는 반면 사용하지 않는 나머지 룸에는 공기가 공급되지 않도록 하여 에너지 낭비를 줄일수 있게 된다.

상기 실내측ㆍ실외측 분기 덕트(211)(231)는 상기 실내측ㆍ실외측 유입구(210)(230)로부터 각각 두갈래로 분기되어 상기 구획벽(140)(141)(142)(143)에 의해 구획된 공간부(S1)(S2)(S3)(S4)중 상부 좌우측 공간부(S1)(S2)로 공기를 분기 공급하는 역할을 한다.

상기 제1 조절수단(400)은 상기 실내측ㆍ실외측 분기 덕트(211)(231)의 통로내에 회동 가능하게 설치되어 공기의 통과량을 조절하는 조절댐퍼(410)와, 상기 조절댐퍼(410)를 회동시키는 구동모터(420)로 이루어진다.

상기 제2 조절수단(500)은 상기 실내측 토출구(250) 각각의 통로내에 회동 가능하게 설치되어 공기의 통과량을 조절하는 조절댐퍼(510)와, 상기 조절댐퍼(510)를 각각 개별적으로 회동시키는 구동모터(520)로 이루어진다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 에너지 절약형 항온 항습 공기조화장치에 대한 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 작용은 세가지로 크게 분류된다.

먼저, 환기에 대한 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 3에 도시된 바와 같이 송풍기(B1)(B2)가 구동되기 시작하면 도 2에 도시된 바와 같이 실내측 유입구(210)와 실외측 유입구(230)를 통해 각각 실내의 공기와 실외의 공기가 강제로 흡입되기 시작한다.

이후, 실내측 유입구(210)와 실외측 유입구(230)로부터 각각 두갈래로 분기된 실내측ㆍ실외측 분기 덕트(211)(231)내로 분기되어 유입된 후, 구획벽(140)(141)(142)(143)에 의해 구획된 공간부(S1)(S2)(S3)(S4)중 상부 좌우측 공간부(S1)(S2)내로 유동하게 된다.

상기와 같이 도 3에 도시된 바와 같이 상기 상부 좌우측 공간부(S1)(S2)내로 유입된 실내측 및 실외측 공기는 열교환기(130)의 서로 다른 경로(path1)(path2)를 통해 "×"자 형상으로 교차되게 통과하면서 열교환된 후, 송풍기(B1)(B2)의 흡입력에 의해 양측 공간부(101)(103)내로 다시 강제 송풍된다.

이후, 양측 공간부(101)(103)내로 강제 송풍된 공기는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 각각 실외측 토출구(240)와 실내측 토출구(250)를 통해서 토출된다.

상기 실내측 토출구(250)를 통해서 토출되는 공기는 별도의 배관등을 통해서 실내로 다시 유입되는 데, 이 유입되는 공기는 실외 공기와의 열교환으로 인해 현재 실내 공기의 온도보다 소정치 낮거나 높은 온도를 유지하게 된다.

좀더 부언하면, 실내의 환기를 위해 창문을 개방하였을때 실내가 환기되는 효과를 기대할 수 있는 것이다.

한편, 본 발명에는 제1, 제2 갈래(211a)(211b)로 된 실내측 분기 파이프(211)와 제1, 제2 갈래로(231a)(231b)로 된 실외측 분기 덕트(231)의 통로내에 회동 가능하게 설치되어 공기의 통과량을 조절하는 조절댐퍼(410)와, 이 조절댐퍼(410)의 회동시키는 구동모터(420)로 이루어진 제1 조절수단(400)을 구비하고 있다.

따라서, 본 발명에서는 상기 조절댐퍼(410)의 회동 각도를 가변시켜 상기 제1, 제2 갈래(211a)(211b)로 된 실내측 분기 덕트(211)와 제1, 제2 갈래로(231a)(231b)로 된 실외측 분기 파이프(231) 통로의 개도 각도를 가변시킬 수 있도록 하여 실내측ㆍ실외측 유입구(210)(230)를 통해 각각 유입된 실내 공기와 실외 공기를 상기 공간부(S1)(S2)내로 서로 다른 비율로 배분하여 유입되도록 한다.

예를 들면, 실내측 유입구(210)를 통해 유입된 실내 공기를 실내측 분기 파이프(211)의 제1, 제2 갈래(211a)(211b)로 7:3이 되도록 분기 배분하고, 실외측 유입구(230)를 통해 유입된 실외 공기를 실외측 분기 덕트(231)의 제1, 제2 갈래(231a)(231b)로 3:7이 되도록 분기 배분한 것이다.

상기와 같이 하게 되면, 상기 공간부(S1)내로 제1 갈래(211a)를 통해 실내측 공기가 70%정도 유입됨과 아울러 제1 갈래(231a)를 통해 실외측 공기가 30%정도 유입된다.(도 3에 도시된 열교환기(130)의 path2의 경로를 지나감)

그리고, 상기 공간부(S2)내로 제2 갈래(211b)를 통해 실내측 공기가 30%정도 유입됨과 아울러 제2 갈래(231b)를 통해 실외측 공기가 70%정도 유입된다.(도 3에 도시된 열교환기(130)의 path1의 경로를 지나감)

상기와 같은 본 발명의 실내 및 실외 공기의 공급 구조는, 100%의 실내 공기와 100%의 실외 공기를 혼합하여 열교환시킨 후 실외 공기는 실내로 공급함과 아울러 실내 공기는 외부 배출하도록 구성되어 있는 종래 기술과 달리 실내 공기를 100%로 버리지 않음과 아울러 실외 공기를 100%로 사용하지도 않고 이들 공기의 일부분만을 혼합하여 열교환시킨후 실내로 토출되도록 함과 아울러 나머지 실내외 혼합 공기를 외부로 배출하도록 구성되어 있기 때문에 에너지 재활용의 가능 및 에너지의 낭비를 막을 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에는 하절기에 냉방이 가능하고, 동절기에 난방이 가능한 공조수단이 구비된다.

이 공조수단은 도 2와 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이 상기 구획벽(3)(3)(3)(3)에 의해 구획된 공간부(S1)(S2)(S3)(S4)중 하부 좌ㆍ우측 공간부(S3)(S4)내에 각각 배치되는 제1, 제2 열교환기(301)(302)와, 상기 주본체(100)의 외측면에 고정 설치되는 보조본체(310)와, 상기 보조본체(310)내에 설치되는 압축기(340)와, 상기 보조본체(310)내에 설치되어 상기 룸의 냉방 및 난방 운전 가능하도록 냉매의 흐름을 전환시키는 사방밸브(350)를 포함하여 이루어지되, 상기 제1, 제2 열교환기(301)(302)와 압축기(340)와 사방밸브(350)가 냉매 사이클이 이루어지도록 구성된다.

상기 제2 열교환기(302)를 하절기에는 증발기로 사용하여 실내 공기를 냉각 감습하고, 동절기에는 이것을 응축기로 변환하여 실내 공기를 가열한다.

그리고, 제1 열교환기(301)는 상기한 제2 열교환기(302)와 전연 반대로서 하절기에는 응축기로서, 동절기에는 증발기로 사용된다.

여기서, 냉방, 난방의 변환은 제1, 제2 열교환기(301)(302)를 반대로 설치하면 되지만, 도 6을 참조하면 이는 냉방 운전이 되는 경우로서 냉매의 회로는 증발기 역할을 하는 제1 열교환기(301)-->사방밸브(350)-->압축기(340)-->응축기 역할을 담당하는 제2 열교환기(302)-->캐필러리 튜브(303)-->제1 열교환기(301)로 이루어진다.

반면에 도 7을 참조하면 이는 난방 운전이 되는 경우로서 냉매의 회로는 응축기 역할을 하는 제1 열교환기(301)-->캐필러리 튜브(303)-->증발기 역할을 담당하는 제2 열교환기(302)-->사방밸브(350)-->압축기(340)-->제1 열교환기(301)로 이루어진다.

여기서, 도 6,7에 도시된 B1,B2는 송풍기이다.

상기와 같은 공조수단과 전술한 실내측ㆍ실외측 분기 덕트(211)(231)에 의해 실내 냉난방을 위해 냉매를 압축시키는 압축기(340)를 구동시키는 소비 전력을 대폭 감소시킬 수 있다.

이렇게 가능한 이유를 아래에 일례를 들어 설명하고자 한다.

하절기에는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 상기 공간부(S1)내로 제1 갈래(211a)를 통해 25℃ 정도의 실내측 공기가 70%정도 유입됨과 아울러 제1 갈래(231a)를 통해 32℃정도 의 실외측 공기가 30%정도 유입된다.(도 3에 도시된 열교환기(130)의 path2의 경로를 지나감)

상기와 같이 공간부(S1)내로 실내외 공기가 유입되어 혼합된 후의 혼합 공기(A)의 온도는 대략 27.1℃가 된다.

그리고, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 상기 공간부(S2)내로 제2 갈래(211b)를 통해 25℃정도의 실내측 공기가 30%정도 유입됨과 아울러 제2 갈래(231b)를 통해 32℃정도의 실외측 공기가 70%정도 유입된다.(도 3에 도시된 열교환기(130)의 path1의 경로를 지나감)

상기와 같이 공간부(S2)내로 실내외 공기가 유입되어 혼합된 후의 혼합 공기(B)의 온도는 대략 29.9℃가 된다.

이후, 상기 27.1℃정도의 혼합 공기(A)와 29.9℃정도의 혼합 공기(B)는 환기용 열교환기(130)의 서로 다른 경로(path1,path2)를 지나가면서 서로 열교환된다.

상기와 같이 열교환된 공기는 혼합공기(A)(B)의 온도는 각각 25,42℃와 28.22℃가 된다.

이 열교환된 25,42℃ 정도의 혼합공기(A)는 도 6에 도시된 증발기 역할을 하는 제1 열교환기(301)를 통과하여 대략 온도가 20℃로 하강되어 양측 공간부(103)을 통해 복수개의 실내측 토출구(250)을 최종적으로 거치면서 토출되어 다수개의 배관(미도시)을 따라 실내로 역유입된다.

반면에 열교환된 28.22℃ 정도의 혼합공기(B)는 도 6에 도시된 응축기 역할을 하는 제2 열교환기(302)를 통과하면서 온도가 상승되어 양측 공간부(101)를 통해 실외측 토출구(240)를 최종적으로 거치면서 토출된다.

따라서, 본 발명은 하절기 냉방시에 실내 온도를 대략 20℃가 되게 낮추기 위해 증발기 역할을 하는 열교환기를 통과하는 공기의 온도를 대략 5℃정도만 나주어도 되기 때문에 종래에 비해 압축기의 구동시간을 그만큼 연장시켜주지 않아도 된다.

결국에는 압축기(340)의 구동 시간을 최소로 줄임으로써 실내 냉방을 보다 효율적으로 달성할 수 있게 된다.

그리고, 압축기(340)의 구동 시간이 단축되기 때문에 전력 낭비를 줄일 수 있게 된다.

이제까지의 설명은 하절기에 실내 냉방의 경우를 설명하였다.

이하부터는 동절기에 실내 난방의 경우를 설명하고자 한다.

동절기에는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 상기 공간부(S1)내로 제1 갈래(211a)를 통해 23℃ 정도의 실내측 공기가 70%정도 유입됨과 아울러 제1 갈래(231a)를 통해 -12℃정도 의 실외측 공기가 30%정도 유입된다.(도 3에 도시된 열교환기(130)의 path2의 경로를 지나감)

상기와 같이 공간부(S1)내로 실내외 공기가 유입되어 혼합된 후의 혼합 공기(A)의 온도는 대략 12.5℃가 된다.

그리고, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 상기 공간부(S2)내로 제2 갈래(211b)를 통해 23℃정도의 실내측 공기가 30%정도 유입됨과 아울러 제2 갈래(231b)를 통해 -12℃정도의 실외측 공기가 70%정도 유입된다.(도 3에 도시된 열교환기(130)의 path1의 경로를 지나감)

상기와 같이 공간부(S2)내로 실내외 공기가 유입되어 혼합된 후의 혼합 공기(B)의 온도는 대략 -1.5℃가 된다.

이후, 상기 12.5℃정도의 혼합 공기(A)와 -1.5℃정도의 혼합 공기(B)는 열교환기(130)의 서로 다른 경로(path1,path2)를 지나가면서 서로 열교환된다.

상기와 같이 열교환된 공기는 혼합공기(A)(B)의 온도는 각각 4.1℃와 6.9℃가 된다.

이 열교환된 4.1℃ 정도의 혼합공기(A)는 도 7에 도시된 응발기 역할을 하는 제1 열교환기(301)를 통과하여 대략 온도가 23℃가 되게 상승하여 양측 공간부(103)을 통해 복수개의 실내측 토출구(250)을 최종적으로 거치면서 토출되어 다수개의 배관(미도시)을 따라 실내로 역유입된다.

반면에 열교환된 6.9℃ 정도의 혼합공기(B)는 도 7에 도시된 응축기 역할을 하는 제2 열교환기(302)를 통과하면서 온도가 하승되어 양측 공간부(101)를 통해 실외측 토출구(240)를 최종적으로 거치면서 토출된다.

따라서, 본 발명은 동절기 난방시에 실내 온도를 대략 23℃가 되도록 상승시키기 위해 응발기 역할을 하는 열교환기를 통과하는 공기의 온도를 대략 소정치 이하로만 낮추어도 되기 때문에 압축기의 구동시간을 그만큼 연장시켜주지 않아도 된다.

결국에는 압축기(340)의 구동 시간을 최소로 줄임으로써 실내 냉방을 보다 효율적으로 달성할 수 있게 된다.

그리고, 압축기(340)의 구동 시간이 단축되기 때문에 전력 낭비를 줄일 수 있게 된다.

한편, 본 발명에는 공기 유/출입수단이 더 구비되어 있는 바, 이 공기 유/출입수단의 구성의 일부중 실내의 룸개수에 맞게 각각 공기를 개별적으로 공급할 수 있는 복수개의 실내측 토출구(250)를 구비하고, 상기 실내측 토출구(250) 각각의 통로내에 회동 가능하게 설치되어 공기의 통과량을 조절하는 조절댐퍼(510)와 상기 조절댐퍼(510)를 각각 개별적으로 회동시키는 구동모터(520)로 이루어진 제2 조절수단(500)을 구비함으로써, 특정 룸에만 선택적으로 공기를 공급하는 반면 사용하지 않는 나머지 룸에는 공기가 공급되지 않도록 하여 에너지 낭비를 줄일수 있게 된다.

한편, 본 발명은 현재 실내의 온습도에 따라 실내의 온습도를 조절하는 온습도 조절수단(600)을 포함하고 있는데, 이 수단의 구성인 실내온습도 감지센서(610)와, 실외온습도 감지센서(620)와, 출구온습도 감지센서(630)로부터 검출된 습도를 제어수단(640)에서 연산하여 송풍기와 습기공급수단과 공조수단 또는 전술한 조절댐퍼들을 적당하게 조절하여 실내의 습도를 조절할 수 있다.

한편, 본 발명은 상기 실내측 유입구(210)와 실외측 유입구(230)를 통해 유입된 실내외기가 멸균되도록 각각 멸균수단(710)을 구비한다.

상기와 같이 멸균수단을 구비함으로써 수술실이나 동물실험실 등의 공기가 세균이나 냄새등에 의해 오염되어 사람이 감염되는 방지할 수 있다.

상기 멸균수단의 일례로 유브이(U.V) 램프를 사용함이 바람직하다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명의 에너지 절약형 항온 항습 공기조화장치에 따르면, 항온항습에 필요한 모든 구성 요소를 하나의 콤팩트한 유니트 타입으로 구성하여 설치 및 시공의 편리성을 향상시킬수 있도록 하고, 실내측의 공기와 실외측 공기의 공급 비율을 서로 다르게 하여 믹싱함으로써 보다 효율적으로 항온항습을 실시할 수 있도록 함과 아울러 실내 냉난방시 소비되는 전력의 낭비를 줄일 수 있으며, 각 룸마다 개별적으로 공기가 공급되도록 개별 공급 덕트를 설치함과 아울러 이 개별 공급 덕트마다 공급통로를 개폐하는 수단인 댐퍼를 설치하여 특정 룸에만 선택적으로 공기를 공급하는 반면 사용하지 않는 나머지 룸에는 공기가 공급되지 않도록 하여 에너지 낭비를 줄일수 있도록 한다.

도 1은 종래 기술과 관련된 측단면도.

도 2는 본 발명에 의한 에너지 절약형 항온 항습 공기조화장치의 내부 구성을 나타낸 사시도.

도 3a,3b는 도 2에 도시된 에너지 절약형 항온 항습 공기조화장치의 내부 구성을 나타낸 단면도.

도 4는 본 발명에 의한 에너지 절약형 항온 항습 공기조화장치의 평면도.

도 6은 본 발명에 의한 공조수단을 구성하는 부품들의 냉매 흐름중 냉방시의 흐름을 나타낸 도면.

도 7은 본 발명에 의한 공조수단을 구성하는 부품들의 냉매 흐름중 난방시의 흐름을 나타낸 도면.

도 6 내지 도 8은 본 발명에 의한 댐퍼의 작동 상태를 나타낸 도면.

도 9는 본 발명에 의한 온습도 조절수단의 블록 구성도.

도 10은 본 발명의 습기공급수단의 구성중 가열수단의 일례를 도시한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 주본체 101,103,102 : 양측 및 중간측 공간부

110,111 : 구획벽 101a,102b : 상ㆍ하측 공간부

120 : 구획벽 path1,path2 : 서로 다른 경로

130 : 열교환기 B1,B2 : 송풍기

210,230 : 실내측ㆍ실외측 유입구 240 : 실외측 토출구

250 : 실내측 토출구 140,141,142,143 : 구획벽

310 : 보조본체 350 : 사방밸브

301,302 : 제1, 제2 열교환기 340 : 압축기

Claims (10)

1. 상부측에 실내외측 유입구와 실내외측 토출구를 갖는 주본체와; 상기 주본체의 내부에 구비되어 상기 실내외측 유입구를 통해 유입되는 실내 및 실외 공기를 서로 다른 경로를 통해 "×"자 형상으로 교차되게 통과시켜 열교환되도록 하는 열교환기와; 상기 열교환기를 통과하여 열교환된 공기를 각각 상기 실내외측 토출구로 강제로 토출되로록 하는 2대의 송풍기와; 상기 실외측 유입구와 실내측 토출구에 각각 구비되어 먼지를 여과시키는 여과수단과; 상기 열교환기와 송풍기 사이의 실내측 공기 유동경로 및 상기 열교환기와 송풍기 사이의 실외측 공기 유동경로상에 각각 설치되는 제1, 제2 열교환기와, 상기 주본체의 외측면에 일체로 구비되는 보조본체와, 상기 보조본체내에 설치되는 압축기와, 상기 보조본체내에 설치되어 상기 룸의 냉방 및 난방 운전 가능하도록 냉매의 흐름을 전환시키는 사방밸브를 포함하여 이루어지되, 상기 제1, 제2 열교환기와 압축기와 사방밸브에 의해 냉매 사이클을 이루는 공조수단과; 습기공급수단과; 현재 실내의 온습도에 따라 실내의 온습도를 조절하는 온습도 조절수단으로 구성된 에너지 절약형 항온 항습 공기조화장치에 있어서,

   상기 습기공급수단은 저장조와, 상기 저장조내에 상기 압축기의 구동시 고온고압으로 압축되어 냉매가 토출되어 유동되는 냉매관에서 분기된 분기관이 설치됨과 아울러 상기 분기관이 제1 열교환기로 복귀되도록 설치되고, 상기 분기관에 의해 가열된 상기 저장조에 수용된 물을 상기 실내측 토출구를 통해 실내로 일정량의 습기 상태로 상태로 공급하는 분무수단으로 이루어지고,

   상기 냉매관에는 필요에 따라 상기 분기관으로 유동되는 냉매의 흐름을 차단하기 위해 전자밸브로 이루어진 차단수단이 구비되며,

   상기 실내측 유입구와 실외측 유입구를 통해 유입된 공기가 멸균되도록 각각 멸균수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 항온 항습 공기조화장치.
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7. 제 1 항에 있어서,

   상기 멸균수단은 유브이 램프인 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 항온 항습 공기조화장치.
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