KR100544716B1 - 수냉식 공기조화기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 별도의 실외기가 설치될 필요가 없도록 하고, 동시에 열교환효율이 향상되도록 한 수냉식 공기조화기에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명에 따른 수냉식 공기조화기는 외부공기를 이용하지 않고서도 냉매를 응축할 수 있도록 수냉식 응축기가 채용된다. 또 본 발명에 따른 수냉식 공기조화기는 증발기를 송풍팬 상부 토출구 내측에 설치하여 열교환된 공기가 바로 토출구를 통해 토출될 수 있도록 하고, 팬케이싱 내부의 공기가 모두 증발기를 통과한 후 토출구로 토출되도록 함으로써 전체적인 열교환효율이 보다 향상되도록 한 수냉식 공기조화기를 제공한다.

Description

수냉식 공기조화기 {WATER COOLING TYPE AIR CONDITIONER}

도 1은 본 발명에 따른 수냉식 공기조화기에 적용되는 냉동 사이클 선도를 도시한 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 수냉식 공기조화기의 대략적인 내부구조를 나타낸 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 수냉식 공기조화기의 공기유로를 보이기 위한 도 2의 선 A-A를 따라 취해진 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1: 압축기 2: 수냉식 응축기

2a: 냉각수 입구부 2b: 냉각수 출구부

3: 증발기 3a: 제1열교환부

3b: 제2열교환부 3c: 응축수받이

4: 팽창장치 5: 냉매관

6: 송풍팬 7: 팬케이싱

7a: 입구 7b: 출구

8: 구동모터 10: 본체

11: 구획판 12: 흡입구

13: 토출구 20: 전방공간

30: 후방공간

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수냉식 응축기를 채용하여 실외기가 필요 없도록 하고, 동시에 증발기와 송풍팬의 배치구조를 개선하여 공기의 열교환효율이 향상되도록 한 수냉식 공기조화기에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화기는 압축기와 응축기, 그리고 냉매 팽창장치와 증발기가 냉매관으로 연결되어 폐회로를 이루는 냉동사이클에서 그 내부를 순환하는 냉매가 기화 또는 액화됨으로써 이루어지는 흡열작용과 발열작용을 이용하여 주위를 냉방 또는 난방시키는 장치이다.

그리고 이러한 공기는 통상 압축기와 응축기를 구비하며 실외에 배치되는 실외기와, 냉매 팽창장치와 증발기를 구비하며 실내에 설치되는 실내기가 분리되어 구성되며, 실외기에는 냉매의 응축을 위해 실외공기를 이용하여 응축기를 냉각시키는 송풍팬이 설치되고, 실내기에는 실내 공기의 송풍을 위한 송풍팬이 마련된다.

그러나 상기와 같이 외부공기를 이용하여 응축기를 냉각시키도록 실외기와 실내기가 분리된 종래의 공기조화기는 실내기와 실외기를 분리하여 설치됨으로써 설치작업이 많이 소요됨은 물론 실외기의 설치를 위한 별도의 공간을 확보해야 하는 문제점이 있었다.

또 이러한 공기조화기의 실내기는 통상 실내공기를 흡입하고 토출시키는 흡입구와 토출구가 전면 하부와 상부에 각각 마련되고, 흡입구와 토출구 내측의 실내기 내부에는 상기 증발기와 송풍팬이 각각 마련되는데, 이러한 구조적인 특성상 흡입구를 통해 실내기 내부로 흡입되는 공기 중 일부는 흡입구로부터 멀리 떨어진 부위의 증발기를 통과하지 못한 상태로 바로 송풍팬 측으로 안내될 우려가 있다.

또한 이러한 공기조화기의 실내기는 증발기를 통과하며 열교환된 공기가 바로 토출구를 통해 실내공간으로 토출되지 않고 송풍팬을 거친 후에 실내로 토출되는 구조이기 때문에, 송풍팬을 거치는 과정에서 열교환된 공기의 온도가 변화될 우려도 있으며, 이러한 증발기 및 송풍팬의 배치구조는 공기조화기의 열교환효율이 저하되도록 하는 요인이 된다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 실외기가 필요 없도록 하는 동시에 증발기 및 송풍팬의 배치구조를 개선하여 열교환효율이 보다 향상되도록 한 수냉식 공기조화기를 제공하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수냉식 공기조화기는 종방향으로 배치된 구획판에 의해 전방공간과 후방공간으로 분리 구획되며 그 전면 상부와 하부에 각각 토출구와 흡입구가 마련된 캐비닛과, 상기 후방공간에 배치된 압축기 및 수냉식 응축기와, 상기 전방공간에 배치된 송풍팬과 증발기를 포함하고, 상기 송풍팬과 증발기는 각각 상기 흡입구 측과 상기 토출구 측에 마련된 것을 특 징으로 한다.

그리고 상기 증발기는 상기 캐비닛의 중심 측으로부터 상기 캐비닛의 일 측면과 타 측면을 향해 각각 하향경사지도록 마련되고 상단이 서로 연결된 제1열교환부와 제2열교환부를 구비하고, 상기 송풍팬은 입구와 출구를 구비하는 팬케이싱 내부에 수용되며, 상기 출구는 상기 팬케이싱 내부 공기가 상기 제1 및 제2열교환부 사이로 배출되도록 마련된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 입구는 상기 캐비닛의 각 측면과 대응하도록 상기 팬케이싱의 양 측면에 각각 마련되고, 상기 송풍팬은 양면흡입형으로 마련된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 및 제2열교환부 하단에는 응축수를 받을 수 있도록 응축수받이가 각각 마련되며, 상기 증발기는 상기 응축수받이를 통해 지지된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수냉식 응축기는 외부로부터 물을 공급받아 냉매를 응축하도록 마련된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수냉식 응축기는 내부에 물이 유동하도록 마련된 냉각수유동부와 내부에 냉매가 유동하도록 마련된 냉매유동부가 교대로 적층되어 구성된 판형 열교환기 타입으로 마련된 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 하나의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 수냉식 공기조화기에 적용되는 냉동사이클의 선도를 도시한 것이다. 이를 통해 보면 본 발명의 수냉식 공기조화기는 냉동사이클 구성요 소로서 압축기(1), 수냉식 응축기(2), 증발기(3), 그리고 팽창장치(4)를 구비하며, 이러한 각 냉동사이클 구성요소는 냉매관(5)으로 연결되어 하나의 폐회로를 형성한다. 또 증발기(3)의 일측에는 실내공기의 송풍을 위한 송풍팬(6)이 마련된다.

이러한 구성을 통해 압축기(1)에서 압축되어 고온고압으로 변화된 기체냉매는 냉매관(5)을 통해 수냉식 응축기(2)로 보내져서 상온고압의 액체냉매로 변화된 후에, 팽창장치(4)를 통과하면서 저온저압의 액체냉매로 변화된다. 그리고 이렇게 저온저압의 액체로 변화된 냉매는 다시 증발기(3)를 통과하면서 송풍팬(6)에 의해 증발기(3)를 통과하는 공기로부터 열을 흡수하여 저압의 기체로 변화된 후에 다시 고온고압의 상태로 변화되기 위해 압축기(1)로 이동하게 되고, 이러한 과정이 반복됨으로써 증발기(3)를 통과하는 공기를 냉각시키게 된다.

여기서 상기 수냉식 응축기(2)는 외부로부터 물을 공급받아서 냉매를 응축시킬 수 있도록 마련되는데, 수냉식 응축기(2)의 일측과 타측에는 각각 냉각수 입구부(2a)와 냉각수 출구부(2b)가 마련된다.

다음에는 도 2와 도3을 참조하여 상기와 같은 냉동사이클을 이루는 본 발명에 따른 수냉식 공기조화기의 배치구조에 관하여 설명하고자 한다.

참고로 도 2는 본 발명에 따른 수냉식 공기조화기의 대략적인 내부구조를 보인 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 수냉식 공기조화기의 공기유로를 보이기 위해 도 2의 선 A-A를 따라 취해진 단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 수냉식 공기조화기는 대략 박스형상의 캐비닛(10)을 통해 외형을 형성하게 되는데, 캐비닛(10)의 내부는 종방향으로 배치된 구획판(11)에 의해 전방공간(20)과 후방공간(30)으로 분리되어 구획된다.

캐비닛(10) 전면의 하부에는 실내의 공기를 캐비닛(10) 내부로 흡입되도록 흡입구(12)가 마련되며, 흡입구(12) 상측 캐비닛(10) 전면의 상부에는 캐비닛(10) 내부에서 열교환되어 냉각된 공기를 다시 캐비닛(10) 외부로 토출시키기 위한 토출구(13)가 마련된다.

캐비닛(10)의 후방공간(30)에는 상기 압축기(1)와 수냉식 응축기(2)가 배치되고, 캐비닛(10)의 전방공간(20)에는 증발기(3)와 송풍팬(6)이 배치되는데, 이러한 부품들은 팽창장치(4)와 함께 냉매관(5)에 의해 서로 연결되며 폐회로를 형성함으로써, 냉매관(5)을 따라 유동하는 냉매를 상변화시켜 주위 공기가 냉각되도록 한다.

압축기(1)는 후방공간(30)의 바닥에 고정되도록 배치되고, 수냉식 응축기(2)는 압축기(1) 상부 측 캐비닛(10)의 후벽에 고정되는데, 이러한 수냉식 응축기(2)는 캐비닛(10)의 양 측벽에 고정 배치되어도 무방하다.

수냉식 응축기(2)는 다수개의 박판이 교대로 적층되어 구성된 판형 열교환기 타입으로 마련되는데, 이러한 박판 중 일부는 내부에 냉매가 통과되도록 냉매관()과 연결된 냉매유동부를 형성하고 나머지 일부는 내부에 냉각수가 통과되도록 상기 냉각수 입구부(2a) 및 냉각수 출구부(2b)와 연결된 냉각수유동부를 형성하며, 상기 수냉식 응축기(2)는 이러한 냉각수유동부와 냉매유동뷰를 형성하는 박판이 교대로 적층되게 구성됨으로써 냉매와 냉각수가 각 박판의 내부에서 서로 교차되는 방향으로 흐르면서 열교환하게 된다.

따라서 이러한 수냉식 응축기(2)는 종래 공냉식 응축기와 달리 외부공기를 이용하지 않게 되어 실외에 설치되는 별도의 실외기가 필요 없도록 하고, 외부공기를 내부로 유입시키기 위해 종래 공냉식 응축기에 마련되던 송풍장치의 구성 역시 필요 없게 되어 공기조화기의 설치공간이 대폭적으로 줄어들도록 한다.

그리고 상기 냉각수 입구부(2a)는 냉각수를 공급받을 수 있도록 수도라인과 연결되며, 냉각수 출구부(2b)는 실내 주방의 싱크대 또는 화장실의 배수관 등에 연결되어 외부로 배수되는데, 이와 달리 이러한 냉각수 입구부(2a)와 냉각부 출구부(2b)를 냉각수가 담수된 소정의 탱크에 연결시키고 탱크 내부의 냉각수가 수냉식 응축기(2) 내부를 순환하도록 하면 냉각수를 절약시킬 수도 있게 된다.

한편, 캐비닛(10)의 전방공간(20)에 설치되는 증발기(3)와 송풍팬(6)은 증발기(3)가 송풍팬(6) 상부에 위치하도록 각각 토출구(13)와 흡입구(12) 내측에 배치된다. 이러한 송풍팬(6)과 증발기(3)의 배치 구조는 증발기(3)가 토출구(13) 측에 설치되도록 하여 열교환된 냉기가 바로 토출구(13)를 통해 캐비닛(10) 외부로 토출되도록 함으로써, 열교환된 공기가 다른 부품이나 경로를 거치며 온도가 상승되는 것이 방지되도록 한다.

또 토출구(13) 내측에 마련되는 이러한 증발기(3)는 상단이 서로 연결된 판상의 제1열교환부(3a)와 제2열교환부(3b)로 구성되는데, 제1열교환부(3a)는 상단이 캐비닛(10)의 중심 측에 위치되고 하단이 캐비닛(10)의 일 측면에 인접되도록 상단으로부터 캐비닛(10)의 일 측면을 향해 하향경사지도록 마련되고, 제2열교환부(3b)는 이와 대향하여 벌어지게 형성되도록 상단이 캐비닛(10)의 중심 측에 위치되고 하단이 캐비닛(10)의 타 측면에 인접되도록 상단으로부터 캐비닛(10)의 타 측면을 향해 하향경사지도록 마련된다. 따라서 증발기(3)는 대략 Λ 형상을 이루도록 마련되고, 각 열교환부(3a,3b)의 하단에는 증발기(3)에서 발생하는 응축수 받을 수 있도록 마련되는 동시에 증발기(3)를 지지하기 위한 응축수받이(3c)가 각각 마련되며, 이러한 각 응축수받이(3c)는 캐비닛(10)의 각 측면에 고정되게 설치된다.

또 흡입구(12) 내측에 마련되는 송풍팬(6)은 실내공기가 흡입구(12)를 통해 캐비닛(10) 내부로 유입되어 증발기(3)를 통과하며 열교환되도록 하고 열교환된 냉기가 다시 토출구(13)를 통해 실내공간으로 토출되도록 송풍력을 제공하는데, 이러한 송풍팬(6)은 흡입구(12)를 통해 흡입된 공기를 증발기(3) 측으로 원활하게 안내할 수 있도록 마련된 팬케이싱(7) 내부에 수용된다.

그리고 상기 송풍팬(6)은 양 측면부로 공기를 유입시키고 반경방향으로 토출시키도록 양면흡입형 타입으로 마련되며, 이러한 송풍팬(6)에 대응하도록 캐비닛(10)의 양 측면에 대응하는 팬케이싱(7)의 양 측면에는 공기의 유입을 위한 입구(7a)가 각각 마련된다. 이러한 구조를 통해 흡입구(12)로 흡입된 실내공기는 팬케이싱(7)의 양 측면으로 분배되며 각 입구(7a)를 통해 팬케이싱(7) 내부로 원활하게 유입된다.

또 팬케이싱(7)의 상단에는 송풍팬(6)에 의해 토출되는 공기를 증발기(3) 측으로 안내하도록 마련된 출구(7b)가 형성되는데, 이러한 출구(7b)는 팬케이싱(7) 내부로 유입된 공기가 제1열교환부(3a)와 제2열교환부(3b) 사이로 배출되도록 제1열교환부(3a)와 제2열교환부(3b) 사이에 대응하여 배치된다. 이러한 팬케이싱(7) 출구(7b)의 구조는 팬케이싱(7) 내부 공기가 제1열교환부(3a)와 제2열교환부(3b) 사이를 통해 팬케이싱(7) 상부에 Λ 형상으로 마련된 증발기(3)를 통과하도록 함으로써. 흡입구(12)와 팬케이싱(7)을 차례로 거친 공기가 부분적으로라도 증발기(3)를 통과하지 못하게 되는 경우를 방지하기 위한 것이며, 이러한 팬케이싱(7)의 출구(7b)와 증발기(3)의 배치구조를 통해 캐비닛(10) 내부를 순환하는 공기는 모두 증발기(3)를 통과하게 되고, 이에 따라 수냉식 공기조화기의 열교환효율은 더욱 향상되게 된다.

다음은 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 세탁기의 동작 및 작용효과를 도 3을 참조하여 상세히 설명한다. 참고로 미설명 부호 8은 송풍팬(6)을 회전시키기 위한 구동모터이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 송풍팬(6)이 작동하게 되면 캐비닛(10)에 형성된 흡입구(12)를 통해 흡입된 실내공기는 팬케이싱(7)의 양측면에 형성된 입구(7a)를 통해 팬케이싱(7) 내부로 원활하게 유입된다. 계속해서 팬케이싱(7) 내부로 유입된 공기는 팬케이싱(7) 상단에 마련된 출구(7b)를 통해 팬케이싱(7) 외부로 배출되게 되는데, 이때 제1열교환부(3a)와 제2열교환부(3b) 사이에 대응하도록 마련된 상기 출구(7b)는 팬케이싱(7) 내부의 공기를 제1열교환부(3a)와 제2열교환부(3b) 사이로 배출시켜 팬케이싱(7) 내부 공기가 고스란히 증발기(3)를 통과하며 열교환될 수 있도록 한다. 또 이렇게 열교환된 공기는 토출구(13)를 통해 실내공간으로 토출되는데, 이때 토출구(13) 내측에 마련된 증발기(3)의 배치구조에 의해 증발기(3)를 통과한 냉기는 다른 부품이나 경로를 거치지 않고 바로 토출구(13)로 토출되고, 이를 통해 토출냉기의 온도가 저하되는 것이 방지된다.

또 이러한 수냉식 공기조화기는 외부공기를 사용하지 않고 냉매를 응축하도록 판형 열교환기 타입으로 마련된 상기 수냉식 응축기(2)를 통해 응축효율이 향상됨은 물론, 별도의 실외기가 설치될 필요가 없도록 하고, 동시에 수냉식 공기조화기의 전체적인 크기가 줄어들도록 한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 수냉식 공기조화기는 수냉식 응축기를 채용함으로써 별도의 실외기가 설치될 필요가 없도록 한다. 또한 본 발명에 따른 수냉식 공기조화기는 증발기를 송풍팬 상부 토출구 내측에 설치하여 열교환된 공기가 바로 토출구를 통해 토출될 수 있도록 하고, 팬케이싱 내부의 공기가 모두 증발기를 통과한 후 토출구로 토출되도록 함으로써 수냉식 공기조화기의 전체적인 열교환효율이 향상되도록 하는 이점을 갖는다.

Claims (6)

1. 종방향으로 배치된 구획판에 의해 전방공간과 후방공간으로 분리 구획되며 그 전면 상부와 하부에 각각 토출구와 흡입구가 마련된 캐비닛과, 상기 후방공간에 배치된 압축기 및 수냉식 응축기와, 상기 전방공간에 배치된 송풍팬과 증발기를 포함하되,

   상기 송풍팬은 상기 흡입구 측에 마련되고, 상기 증발기는 상기 송풍팬 상부의 토출구 측에 마련되어 열교환된 공기가 바로 토출구를 통해 토출될 수 있도록 함과 동시에, 팬케이싱 내부의 공기가 모두 증발기를 통과한 후 토출구로 토출되도록 하는 것을 특징으로 하는 수냉식 공기조화기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 증발기는 상기 캐비닛의 중심 측으로부터 상기 캐비닛의 일 측면과 타 측면을 향해 각각 하향경사지도록 마련되고 상단이 서로 연결된 제1열교환부와 제2열교환부를 구비하고,

   상기 송풍팬은 입구와 출구를 구비하는 팬케이싱 내부에 수용되며,

   상기 출구는 상기 팬케이싱 내부 공기가 상기 제1 및 제2열교환부 사이로 배출되도록 마련된 것을 특징으로 하는 수냉식 공기조화기.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 입구는 상기 캐비닛의 각 측면과 대응하도록 상기 팬케이싱의 양 측면에 각각 마련되고, 상기 송풍팬은 양면흡입형으로 마련된 것을 특징으로 하는 수냉 식 공기조화기.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 제1 및 제2열교환부 하단에는 응축수를 받을 수 있도록 응축수받이가 각각 마련되며, 상기 증발기는 상기 응축수받이를 통해 지지된 것을 특징으로 하는 수냉식 공기조화기.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 수냉식 응축기는 외부로부터 물을 공급받아 냉매를 응축하도록 마련된 것을 특징으로 하는 수냉식 공기조화기.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 수냉식 응축기는 내부에 물이 유동하도록 마련된 냉각수유동부와 내부에 냉매가 유동하도록 마련된 냉매유동부가 교대로 적층되어 구성된 판형 열교환기 타입으로 마련된 것을 특징으로 하는 수냉식 공기조화기.

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