KR100600070B1 - 공기조화기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 환기로 인한 실내의 냉방 또는 난방 부하의 증가를 완화할 수 있는 공기조화기를 개시한다. 본 발명에 따른 공기조화기는 실내의 환기를 수행할 수 있도록 실내기 내부에 설치되는 환기장치를 구비하고, 환기장치에는 실외 공기를 실내로 유입하기 위한 흡기호스가 마련된다. 흡기호스는 그 내부를 흐르는 공기가 공기조화기의 압축기와 실내열교환기를 연결하는 제1냉매관 내부를 흐르는 냉매와 열교환할 수 있도록 마련되는 열교환부를 포함한다. 이러한 구성에 의해 본 발명은 환기로 인한 냉, 난방 부하의 증가를 완화시키고, 전열교환기의 부하를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

공기조화기{AIR CONDITIONER}

도 1은 본 발명에 따른 공기조화기를 나타낸 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 공기조화기 실내기의 구성을 나타낸 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 공기조화기에서 환기장치의 구성을 나타낸 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 공기조화기에서 일 실시예에 따른 흡기호스의 열교환부를 확대하여 나타낸 도면.

도 5는 본 발명에 따른 공기조화기의 동작을 설명하기 위한 개념도.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

1 : 실내기 2 : 실외기

3a : 제1냉매관 3b : 제2냉매관

11 : 압축기 23 : 실내열교환기

30 : 환기장치 36 : 전열교환기

60 : 흡기호스 61 : 열교환부

62 : 관통홀 63 : 밀봉재

70 : 배기호스

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 환기장치를 가지는 공기조화기에서 환기로 인한 실내의 냉방 또는 난방 부하의 증가를 완화할 수 있는 공기조화기에 관한 것이다.

공기조화기는 냉매의 증발, 응축과정에서 생기는 열의 이동을 이용하여 공기의 온도나 습도 등을 조절하는 장치를 말한다. 공기조화기는 크게 분리형 공기조화기와 일체형 공기조화기로 구분될 수 있는데, 분리형 공기조화기의 경우 실외와 실내에 각각 실외기, 실내기가 설치되고 이들은 냉매배관에 의해 서로 연결된다.

근래에는 삶의 질이 높아지면서 실내 공기 오염에 따른 환기의 중요성이 부각되고 있는 실정이다. 따라서 최근의 공기조화기는 실내기 내부에 추가적인 환기장치를 구비하여 실내 냉,난방 및 제습과 같은 기본적인 기능 이외에도 환기 기능을 겸비할 수 있도록 하고 있다.

그런데 실내를 냉, 난방하는 과정에서 환기가 이루어지면 실외의 더운 공기 또는 차가운 공기가 실내로 유입되어 공기조화기의 냉, 난방 부하를 가중시킨다. 따라서 공기조화기에 내장되는 환기장치의 내부에 전열교환기를 설치하여 실외로 배출되는 실내 공기와 실내로 유입되는 실외 공기가 서로 열교환할 수 있도록 함으로써 환기로 인해 발생하는 실내의 냉, 난방 부하의 증가량을 줄이고 있다.

이와 같은 공기조화기의 환기장치의 예는 대한민국 공개특허 제2005-15696호 에 개시되어 있다.

그러나 이와 같은 환기장치는 공기조화기 내부에 설치되는 것이어서 전열교환기의 크기에 있어 일정한 한계가 있을 수 밖에 없으므로, 실내 공기와 실외 공기가 열교환할 수 있는 시간을 충분히 확보하는데 어려움이 있고, 이에 따라 열교환 효과를 충분히 볼 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 환기 과정에서 실외에서 유입되는 공기가 냉각 또는 가열된 후 실내로 공급되도록 함으로써 환기로 인한 실내의 냉방 또는 난방 부하의 증가를 완화할 수 있는 공기조화기를 제공하는데 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 실외 공기가 전열교환기를 통과하기 이전에 미리 냉각 또는 가열되도록 하여 전열교환기의 부하를 감소시킴으로써 전열교환기의 크기를 줄일 수 있는 공기조화기를 제공하는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공기조화기는 실내열교환기를 가지는 실내기와, 압축기를 가지는 실외기와, 상기 실내열교환기와 상기 압축기를 연결하는 제1냉매관을 구비하는 공기조화기에 있어서, 상기 실내기는 환기를 목적으로 실외 공기를 실내로 유입하기 위한 흡기호스를 구비하는 환기장치를 포함하 고, 상기 흡기호스는 상기 흡기호스의 내부를 흐르는 공기가 상기 제1냉매관 내부를 흐르는 냉매와 열교환할 수 있도록 마련되는 열교환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 열교환부는 상기 흡기호스가 공기의 흐름을 위한 공간을 두고 상기 제1냉매관을 둘러싸는 것에 의해 마련된다. 이 때 상기 열교환부에서 상기 흡기호스와 상기 제1냉매관이 같은 중심을 가지도록 배치되는 것이 바람직하다.

상기 환기장치는 흡입되는 실외 공기와 배출되는 실내 공기가 상호 열교환할 수 있도록 마련되는 전열교환기를 더 구비할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 공기조화기는 실내 공기를 냉각 또는 가열하기 위한 실내열교환기;와 냉매를 고온 고압의 상태로 변화시키기 위한 압축기;와 상기 실내열교환기와 상기 압축기를 연결하는 제1냉매관;과 환기를 목적으로 실외 공기를 실내로 유입하기 위한 흡기호스를 구비하는 환기장치;를 포함하고, 상기 흡기호스를 통과하는 공기와 상기 제1냉매관을 통과하는 냉매가 열교환하도록 하여 상기 흡기호스를 통해 실내로 유입되는 공기를 냉각 또는 가열하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 공기조화기를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 공기조화기의 실내기의 구성을 나타낸 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 공기조화기는 실내를 냉각 또는 가열하기 위한 실내기(1)와, 실외로 열을 방출하거나 실외로부터 열을 수용하기 위한 실외기(2)와, 실내기(1)와 실외기(2) 사이에서 냉매가 이동할 수 있도록 실내기(1) 와 실외기(2)를 연결하는 냉매관(3)을 구비한다.

실외기(2)의 내부에는 냉매를 압축하여 고온 고압의 상태로 변화시키는 압축기(11)와 냉매가 실외 공기와 열교환할 수 있도록 하는 실외열교환기(12)와, 고온 고압의 액상 냉매를 저온 저압의 2상 냉매로 팽창하기 위한 팽창장치(미도시)를 구비한다. 팽창장치는 실내기(1)에 설치될 수도 있으나, 편의상 실외기(2)에 설치된 경우에 대해 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 실내기(1)는 상부 전면에 토출구(21)가 형성되고 하부 양 측면에 흡입구들(22)이 형성된 본체(20)와, 본체(20)의 내측 상부에 설치되는 실내열교환기(23)와, 본체(20)의 내측 하부에 설치되는 송풍장치(24)를 구비한다. 실내열교환기(23)는 공기가 통과하면서 냉매와 열교환할 수 있도록 본체(20) 내부의 상부 공간에 경사지게 설치된다. 송풍장치(24)는 원심형 송풍팬(25)과, 이 송풍팬(25)을 구동하는 모터(26)와, 송풍되는 공기를 실내열교환기(23) 쪽으로 안내하는 팬케이싱(27)을 포함한다.

냉매관(3)은 실내열교환기(23)와 압축기(11)를 연결하는 제1냉매관(3a)과 팽창장치(미도시)와 실내열교환기(23)를 연결하는 제2냉매관(3b)으로 이루어진다.

또한 본 발명에 따른 공기조화기는 실내공기는 조화시키는 기능 뿐 아니라 실내의 환기를 수행할 수 있도록 실내기(1) 내부에 환기장치를 구비한다. 도 3은 본 발명에 따른 공기조화기에서 환기장치의 구성을 나타낸 사시도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 환기장치(30)는 내부에 배기유로(31)와 흡기유로(32)가 형성되는 케이싱(33)과, 케이싱(33) 내부에 설치되며 실내 공기의 배출을 위한 배기부(34a)와 실외 공기의 흡입을 위한 흡기부(34b)가 일체로 된 환기팬(34)과, 환기팬(34)을 구동하는 모터(35)와, 흡입되는 실외 공기와 배출되는 실내 공기가 상호 열교환하도록 하는 전열교환기(36)를 구비한다.

환기팬(34)은 배기부(34a)와 흡기부(34b)가 원판형의 중간판(34c)을 통해 구획되는 일체형 원심팬으로 구성된다. 이러한 환기팬(34)을 구동하는 모터(35)는 케이싱(33) 내부의 환기팬(34) 측방에 설치되고 그 회전축(35a)은 중간판(34c)의 중심에 연결되는데, 이는 모터(35)에 의해 환기팬(34)이 회전할 때 흡기부(34b)를 통해 실외 공기의 흡입이 이루어지고 배기부(34a)를 통해 실내 공기의 배기가 이루어질 수 있도록 한 것이다.

케이싱(33)의 내부는 환기팬(34)의 흡기부(34b) 외측을 포위하는 구획부(41, 44) 및 전열교환기(36) 주위의 구획부(42, 43)를 통해 내부 공간이 환기팬(34)의 흡기부(34b)와 연계되는 흡기유로(32)와, 환기팬(34)의 배기부(34a)와 연계되는 배기유로(31)로 구획된다.

전열교환기(36)는 모터(35)의 상부 쪽의 케이싱(33) 내부에 수용된다. 그리고 흡기유로(32)와 배기유로(31)는 전열교환기(36)가 설치되는 부분에서 교차하도록 구성되어 흡입되는 실외 공기와 배출되는 실내 공기가 전열교환기(36)의 흡입측 유로(36a)와 배기측 유로(36b)를 교차하여 통과하면서 상호 열교환할 수 있도록 한다.

또 케이싱(33)에는 환기팬(34)의 배기부(34a)와 인접하는 쪽에 실내흡입구(51)가 형성되고, 환기팬(34)의 흡기부(34b) 쪽 상부에 실내토출구(52)가 형성된 다. 또한 케이싱(33)에는 전열교환기(36)와 인접하는 쪽에 실외 공기의 흡입을 위한 실외흡입구(53)와, 실내 공기의 배출을 위한 실외배출구(54)가 각각 형성되고, 실외흡입구(53)와 실외배출구(54)에는 흡기호스(60)와 배기호스(70)가 각각 연결된다. 설명되지 않은 부호 55, 56은 각각 공기 중의 이물질을 걸러 주기 위한 배기필터, 흡기필터이다.

도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 흡기호스(60)는 실외 공기를 실내 쪽으로 안내할 수 있도록 본체(20)의 후면 쪽에 설치되고, 배기호스(70)는 실내로부터 배출되는 공기를 실외로 안내할 수 있도록 흡기호스(60)와 나란히 설치된다. 도 1과 같이 흡기호스(60)와 배기호스(70)는 실외기(2)까지 연장되도록 할 수 있다.

특히 본 발명에서의 흡기호스(60)는 이를 통과하는 공기가 제1냉매관(3a)을 통과하는 냉매와 열교환하여 냉각 또는 가열될 수 있도록 하는 열교환부를 구비한다. 이에 의하여 실외에서 유입되는 공기가 미리 냉각되거나 가열된 후 실내로 공급되므로 환기로 인한 실내의 냉, 난방 부하가 가중되는 것을 어느 정도 완화할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 공기조화기에서 일 실시예에 따른 흡기호스의 열교환부를 확대하여 나타낸 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 열교환부(61)는 흡기호스(60)가 공기의 흐름을 위한 일정한 공간을 두고 제1냉매관(3a)을 둘러싸도록 하여 형성될 수 있다. 이를 위해 흡기호스(60)에는 제1냉매관(3a)이 관통될 수 있도록 하는 관통홀(62)이 마련된다. 제1냉매관(3a)이 흡기호스(60)를 뚫고 들어가거나 나오는 부분, 즉 관통홀(62) 주위에는 흡기호스(60) 내의 공기가 외부로 누출되는 것을 방지하는 밀봉재(63)가 구비된다.

한편 흡기호스(60)의 열교환부에서 열교환이 원활히 일어날 수 있도록 흡기호스(60)와 흡기호스(60)를 관통하는 제1냉매관(3a)은 서로 같은 중심을 가지도록 배치되는 것이 바람직하다. 이는 제1냉매관(3a)이 흡기호스(60)의 내부에서 어느 한 쪽으로 치우침에 따라 공기의 흐름이 저해되고 열교환 면적이 줄어드는 것을 방지하기 위한 것이다. 이 때 열교환부(61)의 흡기호스(60)가 휘면서 제1냉매관(3a)이 중심 위치에서 벗어나는 것을 방지할 수 있도록 열교환부(61)의 흡기호스(60)는 가요성이 적은 재질의 호스나 곧은 관으로 형성되는 것이 바람직하다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 공기조화기에서 동작을 설명한다. 도 5는 본 발명에 따른 공기조화기의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.

먼저 냉방운전의 경우를 설명한다(도 5a 참조). 실내열교환기(23)에서 증발되며 실내 공기를 냉각한 냉매는 통상적으로 기체 상태로 제1냉매관(3a)을 지나 압축기(11)를 통과하며 고온 고압의 상태로 압축된다. 이러한 냉매는 실외열교환기(12)에서 응축되며 열을 방출하고 팽창장치(미도시)에 의해 저온 저압의 2상의 냉매로 팽창된 후 제2냉매관(3b)을 지나 다시 실내열교환기(23)를 통과하면서 실내를 냉각한다.

한편 환기장치(30)가 작동되면, 모터(35)에 의해 환기팬(34)이 회전하면서 흡기호스(60)를 통해 실외 공기가 흡입되면서 환기가 이루어진다. 즉 실내 공기는 실내흡입구(51), 배기필터(55), 환기팬(34)의 배기부(34a), 전열교환기의 배기측 유로(36b), 실외배출구(54) 및 배기호스(70)를 차례로 거쳐 실외로 배출되고, 실외 공기는 흡기호스(60), 실외흡입구(53), 흡기필터(56), 전열교환기(36)의 흡입측 유로(36a), 환기팬(34)의 흡기부(34b) 및 실내토출구(52)를 차례로 거쳐 실내로 유입된다.

그런데 상대적으로 고온인 실외 공기는 흡기호스(60)의 열교환부(61)를 지나면서 상대적으로 저온인 제1냉매관(3a) 내의 냉매와 열교환하여 냉각된 후 실내로 공급되므로 환기에 따른 열손실이 완화된다.

다음 난방운전의 경우를 설명한다(도 5b 참조). 냉, 난방 겸용의 공기조화기에서 난방 운전은 통상적으로 4-way 밸브를 이용하여 냉매의 순환방향을 전환함으로써 구현된다. 즉, 실외기(2)에서 압축기(11)에 의해 압축된 냉매는 제1냉매관(3a)을 통하여 실내열교환기(23)에 공급되고, 실내열교환기(23)를 지나면서 응축되며 실내를 난방한다. 응축된 냉매는 제2냉매관(3b)을 통해 실외기로 회수되어 팽창장치(미도시)를 지나면서 저온 저압의 2상 냉매가 된 후 실외열교환기(12)에서 증발되고 압축기(11)로 회수된다.

이 때 환기장치(30) 작동되면, 냉방 운전의 경우와 마찬가지로 흡기호스(60)의 열교환부(61)에서 상대적으로 저온인 실외 공기는 상대적으로 고온인 냉매가 열교환하여 가열된 후 실내로 공급되므로 환기로 인한 열손실이 완화된다.

위에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 공기조화기는 냉매와 열교환을 통해 환기 시 실내로 공급되는 공기를 냉각 또는 가열함으로써 환기로 인한 냉, 난방 부하의 증가를 완화시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 실외 공기가 환기장치의 전열교환기를 통과하기 전에 미리 냉각 또는 가열됨에 따라 전열교환기의 부하를 감소시킬 수 있고, 이에 따라 전열교환기의 크기를 줄일 수 있으므로 내장되는 환기장치의 크기를 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한 실내기와 실외기 사이에서 냉매가 이동하면서 열이 손실될 수 밖에 없는데 본 발명에 따른 공기조화기는 결과적으로 이러한 열을 회수하여 사용하고 있으므로 전체적으로 냉, 난방 사이클의 효율이 향상되는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 실내열교환기를 가지는 실내기와, 압축기를 가지는 실외기와, 상기 실내열교환기와 상기 압축기를 연결하는 제1냉매관을 구비하는 공기조화기에 있어서,

   상기 실내기는 실외 공기를 실내로 유입하기 위한 흡기호스를 구비하는 환기장치를 포함하고, 상기 흡기호스는 상기 흡기호스의 내부를 흐르는 공기가 상기 제1냉매관 내부를 흐르는 냉매와 열교환할 수 있도록 마련되는 열교환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
2. 제1항에 있어서, 상기 열교환부는 상기 흡기호스가 공기의 흐름을 위한 공간을 두고 상기 제1냉매관을 둘러싸는 것에 의해 마련되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
3. 제2항에 있어서, 상기 열교환부에서 상기 흡기호스와 상기 제1냉매관은 같은 중심을 가지도록 배치되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
4. 제1항에 있어서, 상기 환기장치는 흡입되는 실외 공기와 배출되는 실내 공기가 상호 열교환할 수 있도록 마련되는 전열교환기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
5. 실내 공기를 냉각 또는 가열하기 위한 실내열교환기;와 냉매를 고온 고압의 상태로 변화시키기 위한 압축기;와 상기 실내열교환기와 상기 압축기를 연결하는 제1냉매관;과 실외 공기를 실내로 유입하기 위한 흡기호스를 구비하는 환기장치;를 포함하고,

   상기 흡기호스를 통과하는 공기와 상기 제1냉매관을 통과하는 냉매가 열교환하도록 하여 상기 흡기호스를 통해 실내로 유입되는 공기를 냉각 또는 가열하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.

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