KR100665999B1 - 환기겸용 덕트형 공기조화기 - Google Patents

환기겸용 덕트형 공기조화기 Download PDF

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박성관
최승학
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삼성전자주식회사
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Abstract

실내공기를 환기시킬 수 있는 구조를 가져서 환기장치를 별도로 설치할 필요가 없는 환기겸용 덕트형 공기조화기가 개시된다. 본 발명의 환기겸용 덕트형 공기조화기는 제 1 챔버에 마련된 외기 흡입구, 제 2 챔버에 마련된 실외 배출구, 제 1 및 제 2 챔버에 걸쳐서 마련된 실내공기 흡입구와 실내 배출구, 제 1 및 제 2 챔버의 내부에 설치된 열교환기와 제 1 및 제 2 송풍팬, 외기 흡입구를 개폐하는 흡기 댐퍼, 실외 배출구를 개폐하는 배기 댐퍼를 포함하여 구성된다. 제 1 및 제 2 송풍팬은 하나의 모터에 결합되어 동시에 작동하게 되거나 각각 별도의 모터에 결합되어 독립적으로 작동하게 될 수도 있다. 외기 흡입구와 실외 배출구에는 각각 실외로 연장한 흡기 덕트와 배기 덕트가 결합되어 외기와 연통되고, 흡기 덕트와 배기 덕트는 전열교환기를 통해 서로 교차하도록 배치되게 할 수 있다.

Description

환기겸용 덕트형 공기조화기{Duct Type Air Conditioner Combined with Ventilation}
도 1은 본 발명에 따른 환기겸용 덕트형 공기조화기의 구성도로서 공기조화기가 냉난방 모드로 작동하는 것을 보인 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 환기겸용 덕트형 공기조화기의 구성도로서 공기조화기가 급기 모드로 작동하는 것을 보인 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 환기겸용 덕트형 공기조화기의 구성도로서 공기조화기가 배기 모드로 작동하는 것을 보인 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 환기겸용 덕트형 공기조화기의 구성도로서 공기조화기가 환기 모드로 작동하는 것을 보인 것이다.
도 5는 도 4에 대응하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 환기겸용 덕트형 공기조화기의 구성도로서 2개의 송풍팬이 별도의 모터에 의해 독립적으로 작동될 수 있고, 전열교환기를 통해 실외에서 유입되는 공기와 실외로 배출되는 공기가 서로 열교환할 수 있게 구성된 것을 보인 것이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*
3: 제 1 챔버 4: 제 2 챔버
5: 외기 흡입구 6: 실외 배출구
7: 실내공기 흡입구 8: 실내공기 배출구
10,12,14: 모터 21: 제 1 송풍팬
22: 제 2 송풍팬 25,26,27: 열교환기
본 발명은 환기겸용 덕트형 공기조화기에 관한 것으로, 더 상세하게는 실내공기를 환기시킬 수 있는 구조를 가져서 환기장치를 별도로 설치할 필요가 없는 환기겸용 덕트형 공기조화기에 관한 것이다.
공기조화기는 실내열교환기의 외면을 통과하는 실내공기가 실내열교환기의 내부를 통과하는 냉매와 열교환하여 냉각 또는 가열된 후 실내공간으로 분산됨으로써 실내를 냉방 또는 난방시키게 되며, 통상적으로 공기조화기가 작동될 때는 열손실을 막기 위해 실외공기가 실내로 유입되거나 실내공기가 실외로 유출되지 않게 실내공간을 밀폐시키게 된다.
따라서 공기조화기가 장시간 작동하게 되면 실내공기가 실외로 배출되거나 실외공기가 실내로 유입되지 못하게 되면서 실내공기가 탁하게 되어 실내에 있는 사람들에게 쾌적한 환경을 제공할 수 없게 된다.
탁해진 실내공기를 실외로 배출시키고 신선한 실외공기를 실내로 유입시켜서 실내공간을 실외공기로 환기시키기 위해 공기조화기와 별도로 환기장치가 설치될 수도 있지만, 이렇게 공기조화기와 별도로 환기장치를 설치하게 되면 별도의 설치 공간을 확보해야 하고, 환기장치의 설치에 따른 비용이 추가되어야 하는 문제가 발생한다.
한편, 한국 등록특허공보 10-0519306호에는 환기장치가 추가로 필요하지 않게 하기 위해 환기를 겸할 수 있는 환기일체형 공조시스템이 개시되어 있다. 이 환기일체형 공조시스템은 천장형 공기조화기의 본체에는 각각 실외공기가 실내로 유입되고 실내공기가 실외로 배출되게 하기 위한 급기덕트와 배기덕트가 연결되어 있고, 본체의 급기덕트와 배기덕트와 연결되는 부분에는 전열교환기가 설치되는 구조를 가진다.
하지만, 이 환기일체형 공조시스템은 천장형 공기조화기에 환기장치가 결합되어 구성된 것이며, 또한 전열교환기가 직접 공기조화기에 설치되어 있어서 불가피하게 본체의 크기가 커지게 되어 설치비용이 증대되고 미관이 좋지 않게 되는 문제가 있다.
또한, 이 환기일체형 공조시스템은 구조적으로 실외공기의 흡입과 실내공기의 배기를 선택적으로 할 수 없고, 실외공기의 흡기유량과 실내공기의 배기유량을 조절할 수 없기 때문에 실내공간을 필요이상으로 환기하게 되는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 실내공기를 환기시킬 수 있는 구조를 가져서 환기장치를 별도로 설치할 필요가 없는 환기겸용 덕트형 공기조화기를 제공하는 것이다.
본 발명의 가른 목적은 실외공기의 흡입과 실내공기의 배기를 선택적으로 할 수 있고, 실외공기의 흡기유량과 실내공기의 배기유량을 조절할 수 있는 구조를 가져서 실내공간을 적절하게 환기시킬 수 있는 환기겸용 덕트형 공기조화기를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 환기겸용 덕트형 공기조화기는 하우징, 상기 하우징을 제 1 챔버와 제 2 챔버로 양분하는 구획벽, 상기 제 1 챔버에 마련된 외기 흡입구, 상기 제 2 챔버에 마련된 실외 배출구, 상기 제 1 및 제 2 챔버에 걸쳐서 마련된 실내공기 흡입구와 실내 배출구, 상기 제 1 및 제 2 챔버의 내부에 설치된 열교환기와 제 1 및 제 2 송풍팬, 상기 외기 흡입구를 개폐하는 흡기 댐퍼, 상기 실외 배출구를 개폐하는 배기 댐퍼를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 및 제 2 송풍팬은 상기 구획벽에 설치된 하나의 모터에 결합되어 동시에 작동하게 되거나, 또는 각각 상기 제 1 및 제 2 챔버에 설치된 제 1 및 제 2 모터에 결합되어 독립적으로 작동하게 될 수 있다.
본 발명에 따른 환기겸용 덕트형 공기조화기는 상기 흡기 및 배기 댐퍼와 상기 제 1 및 제 2 송풍팬의 작동을 제어할 수 있도록 실내온도 센서와 실외온도 센서를 더 구비한다.
상기 외기 흡입구와 실외 배출구에는 각각 실외로 연장한 흡기 덕트와 배기 덕트가 결합되어 외기와 연통되고, 상기 흡기 덕트와 배기 덕트는 전열교환기를 통해 서로 교차하도록 배치되어서 상기 흡기 덕트를 통해 실내로 유입되는 실외공기와 상기 배기 덕트를 통해 실외로 배출되는 실내공기가 서로 열교환하게 한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하고자 한다.
덕트형 공기조화기는 하우징이 천장의 내부에 설치되어 실내공간을 차지하지 않게 되며, 하우징에 마련된 실내공기 흡입구와 실내 배출구가 각각 천장을 통해 실내공간과 연통하는 복수의 실내공기 흡입덕트와 실내공기 배출덕트가 연결되어서 천장의 여러 위치를 통해 실내공기를 흡입하여 천장의 여러 위치를 통해 조화된 공기를 실내공간으로 배출할 수 있게 한 공기조화 장치이다. 따라서 덕트형 공기조화기는 비교적 공간이 넓은 매장이나 사무실 등에서 공간을 효율적으로 사용할 수 있게 하고 넓은 실내공간의 냉방 또는 난방을 효과적으로 수행할 수 있게 된다.
도 1 내지 도 4는 이러한 덕트형 공기조화기가 환기를 겸할 수 있게 구성되어 여러 모드로 작동할 수 있도록 한 본 발명의 제 1 실시예를 보인 것이다.
먼저, 냉난방 모드로 작동하는 것을 보인 도 1을 참조하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 환기겸용 덕트형 공기조화기에 대해 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 환기겸용 덕트형 공기조화기는 박스형상을 가진 하우징(1)은 내부공간을 종방향으로 가로지르는 구획벽(2)에 의해 내부가 제 1 챔버(3)와 제 2 챔버(4)로 구획된다.
제 1 챔버(3)의 후면에는 실외공기가 제 1 챔버(3)의 내부로 유입되도록 외기 흡입구(5)가 마련되어 있고, 제 2 챔버(4)의 전면에는 제 2 챔버(4)로 유입된 실내공기가 실외로 배출되도록 실외 배출구(6)가 마련되어 있다.
제 1 챔버(3)와 제 2 챔버(4)의 후면에는 실내공기 흡입구(7)가 마련되어 있 고, 제 1 및 제 2 챔버(3)(4)의 전면에는 실내 배출구(8)가 마련되어 있다. 실내공기 흡입구(7)와 실내 배출구(8)는 실내공간의 여러 지점에서 실내공기를 흡입하고 배출하게 할 수 있도록 일정 간격으로 이격된 다수의 흡입그릴(미도시)과 토출그릴(미도시)을 구비한다.
제 1 챔버(3)와 제 2 챔버(4)의 내부에는 횡방향으로 배치된 열교환기(25)가 배치되어 있고, 제 1 챔버(3)에는 제 1 송풍팬(21)이 배치되어 있으며, 제 2 챔버(4)에는 제 2 송풍팬(22)이 배치되어 있다.
열교환기(25)는 단일의 일체 구조로 이루어져서 제 1 챔버(3)와 제 2 챔버(4)에 걸쳐서 설치되지만, 분리된 구조로 이루어져서 제 1 챔버(3)와 제 2 챔버(4)에 각각 설치될 수도 있다(도 5 참조).
제 1 송풍팬(21)과 제 2 송풍팬(22)은 구획벽(2)에 설치된 모터(10)의 대향하는 단부에서 연장한 회전축(11)에 결합되어 모터(10)의 구동에 의해 동시에 회전하게 되지만, 개별적으로 설치된 모터에 의해 독립적으로 회전하게 될 수도 있다(도 5 참조).
제 1 챔버(3)에서 외기 흡입구(5)의 단부에는 흡기 댐퍼(30)가 힌지 결합되어 외기 흡입구(5)를 개폐하게 되며, 제 2 챔버(4)에서 실외 배출구(6)의 단부에는 배기 댐퍼(31)가 힌지 결합되어 실외 배출구(6)를 개폐하게 된다.
흡기 댐퍼(30)와 배기 댐퍼(31)는 모터(미도시)에 의해 회동할 수 있게 하여 흡기 댐퍼(30)와 배기 댐퍼(31)의 개도를 조절할 수 있게 됨으로써 각각 실외공기의 흡입유량과 실내공기의 배출유량을 조절할 수 있게 된다.
물론, 모터(10)의 회전수를 제어하여 제 1 및 제 2 송풍팬(21)(22)의 회전수를 조절함으로써 실외공기의 흡입유량과 실내공기의 배출유량을 조절할 수도 있다.
또한, 도시하지는 않았지만 외기 흡입구(5)와, 실내공기 흡입구(7) 또는 실내 배출구(8)에는 필터가 설치되어 실내공기와 실외공기에 포함된 먼지나 이물질을 걸러지게 한다.
또한, 본 발명에 따른 환기겸용 덕트형 공기조화기는 실내온도와 실외온도를 측정하여 공기조화기의 작동과 환기를 제어하기 위해 적절한 위치에 설치된 실내온도 센서(미도시)와 실외온도 센서(미도시)를 더 구비한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 환기겸용 덕트형 공기조화기는 실내공기를 환기시키지는 않은 채 냉방 또는 난방만을 수행하는 냉난방 모드로 작동하기 위해 흡기 댐퍼(30)와 배기 댐퍼(31)를 닫아서 외기 흡입구(5)와 실외 배출구(6)를 폐쇄하게 되면 실외공기가 실내로 유입되지도 않게 되고, 실내공기가 실외로 배출되지도 않게 된다.
이러한 상태에서 실내온도가 설정온도보다 더 높거나 더 낮게 되어 냉방 또는 난방 모드를 수행하기 위해 공기조화기를 작동시키면 모터(10)가 작동하게 되어 제 1 및 제 2 송풍팬(21)(22)이 회전하게 되면서 실내공기 흡입구(7)를 통해 실내공기가 제 1 및 제 2 챔버(3)(4)로 유입되어 열교환기(25)를 거치면서 냉각 또는 가열된 후 실내공기 배출구(8)를 통해 실내공간으로 배출되는 공기의 순환이 이루어짐으로써 실내를 냉방 또는 난방시키게 되며, 실내온도가 설정온도로 되면 공기조화기의 작동이 중지된다. 물론, 공기조화기는 실내온도와 관계없이 일정시간 동 안 주기적으로 작동하도록 셋팅될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 환기겸용 덕트형 공기조화기가 급기 모드로 작동하는 것을 보인 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 냉방 또는 난방운전이 일정시간 지속되어 실내가 탁해지게 되면 실내공기는 실외로 배출되지 않은 채 실외공기만 실내공간으로 유입시키는 급기 모드로 작동하게 할 수 있다.
즉, 배기 댐퍼(31)는 닫혀진 채로 흡기 댐퍼(30)를 일정각도로 개방하게 되면 공기조화기는 외기 흡입구(5)는 개방되고, 실외 배출구(6)는 폐쇄된 상태로 운전하게 되어 실외공기가 외기 흡입구(5)를 통해 제 1 챔버(3)로 유입된 후 실내공기 배출구(8)를 통해 실내공간으로 배출됨으로써 신선한 실외공기가 실내로 공급될 수 있게 된다.
이렇게 급기 모드로 작동하게 되면 실내공기가 실외로 빠져나가지 않게 되어 열손실을 줄일 수 있게 되며, 또한 이러한 급기 모드에서 공기조화기가 모터(10)만 작동하게 되도록 제어하여 냉방 또는 난방은 수행되지 않은 채 실외공기만 실내로 공급되게 운전될 수도 있다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 환기겸용 덕트형 공기조화기가 배기 모드로 작동하는 것을 보인 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 냉방 또는 난방운전이 일정시간 지속되어 실내가 탁해지게 되면 실외공기는 실내로 유입되지 않은 채 실내공기만 실외로 배출시키는 배기 모드로 작동하게 할 수 있다.
즉, 흡기 댐퍼(30)는 닫혀진 채로 배기 댐퍼(31)를 일정각도로 개방하게 되면 공기조화기는 실외 배출구(6)는 개방되고, 외기 흡입구(5)는 폐쇄된 상태로 운전하게 되어 실내공기가 제 2 챔버(4)와 실외 배출구(6)를 통해 실외로 배출됨으로써 탁해진 실내공기가 실외로 배출될 수 있게 된다.
이렇게 배기 모드로 작동하게 되면 실외공기가 실내로 유입되지 않게 되어 실외공기에 의해 실내온도가 상승하거나 내려가지 않게 되며, 또한 이러한 배기 모드에서 공기조화기가 모터(10)만 작동하게 되도록 제어하여 냉방 또는 난방은 수행되지 않은 채 실내공기만 실외로 배출되게 운전될 수도 있다. 또한, 실내공간의 공기가 부족하게 되지 않도록 흡기 댐퍼(30)를 약간 개방된 상태로 작동하여 실외공기가 작은 유량으로 실내로 공급되게 할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 환기겸용 덕트형 공기조화기가 환기 모드로 작동하는 것을 보인 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 냉방 또는 난방운전이 일정시간 지속되어 실내가 탁해지게 되거나 공기조화기는 작동하지 않더라도 실내공기를 실외공기로 환기시키기 위해 본 발명의 공기조화기는 환기 모드로 작동하게 할 수 있다.
즉, 흡기 댐퍼(30)와 배기 댐퍼(31)를 모두 일정각도로 개방하게 되면 공기조화기는 실외 배출구(6)와 외기 흡입구(5)가 개방된 상태로 운전하게 되어 실내공기는 제 2 챔버(4)와 실외 배출구(6)를 통해 실외로 배출되고, 실외공기는 외기 흡입구(5)와 제 1 챔버(3)를 통해 실내로 유입됨으로써 탁해진 실내공기는 실외로 배출됨과 동시에 신선한 실외공기가 실내를 채우게 될 수 있게 된다.
이렇게 환기 모드로 작동하게 되면 실내는 신속하게 신선한 공기로 바뀌게 되며, 또한 이러한 환기 모드에서 공기조화기가 모터(10)만 작동하게 되도록 제어하여 냉방 또는 난방은 수행되지 않은 채 실내공기를 환기시키게 운전될 수도 있다.
도 5는 도 4에 대응하는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 환기겸용 덕트형 공기조화기의 구성도로서 2개의 송풍팬이 별도의 모터에 의해 독립적으로 작동될 수 있고, 전열교환기를 통해 실외에서 유입되는 공기와 실외로 배출되는 공기가 서로 열교환할 수 있게 구성된 것을 보인 것이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제 2 실시예에 따른 공기조화기는 제 1 챔버(3)에 설치된 제 1 송풍팬(21)을 회전시키기 위한 제 1 모터(12)가 제 1 챔버(3)에 설치되어 제 1 회전축(13)에 의해 제 1 송풍팬(21)과 연결되고, 제 2 챔버(4)에 설치된 제 2 송풍팬(22)을 회전시키기 위한 제 2 모터(14)가 제 2 회전축(15)에 의해 제 2 송풍팬(22)에 연결되어 구성된다.
또한, 제 1 챔버(3)에는 제 1 챔버(3)를 통과하는 공기만 열교환시키기 위한 제 1 열교환기(26)가 설치되고, 제 2 챔버(4)에는 제 2 챔버(4)를 통과하는 공기만 열교환시키기 위한 제 2 열교환기(27)가 설치된다.
따라서 제 1 및 제 2 송풍팬(21)(22)이 각각 제 1 및 제 2 모터(12)(14)에 의해 독립적으로 회전할 수 있게 되고, 제 1 및 제 2 챔버(3)(4)를 통과하는 공기가 각각 별도의 제 1 열교환기(26)와 제 2 열교환기(27)에 의해 열교환될 수 있기 때문에, 공기조화기는 제 1 챔버(3)와 제 2 챔버(4)에서 독립적으로 냉난방을 수행 할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 공기조화기는 실내로 유입되는 실외공기와 실외로 배출되는 실내공기가 서로 열교환될 수 있도록 외기 흡입구(5)와 실외 배출구(6)가 서로 인접하여 배치되는 지점에 설치된 전열교환기(16)를 더 구비하여 구성하게 되면 열효율을 높일 수 있게 된다.
이러한 제 2 실시예에 따른 공기조화기는 제 1 내지 제 4 도를 참조하여 전술된 제 1 실시예에 따른 공기조화기의 작동과 동일하게 작동하게 되므로 이에 대한 설명은 생략한다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 환기겸용 덕트형 공기조화기는 실내공기를 환기시킬 수 있는 구조를 가져서 환기장치를 별도로 설치할 필요가 없기 때문에 환기장치와 덕트형 공기조화기를 별도로 설치하는 것보다 설치를 보다 간편하게 할 수 있고, 제조 및 설치에 따른 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 환기겸용 덕트형 공기조화기는 실외공기의 흡입과 실내공기의 배기를 선택적으로 할 수 있고, 실외공기의 흡기유량과 실내공기의 배기유량을 적절하게 조절할 수 있기 때문에 공기조화기를 다양한 방식으로 제어할 수 있게 되며, 이에 따라 공기조화기의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 환기겸용 덕트형 공기조화기는 실외공기를 실내공기와 열교환하지 않고 실내로 유입시킬 수 있는 구조를 가져서 실외공기의 온도에 따라 온도를 낮게 유지할 필요가 있는 전산실이나 온도를 높게 유지할 필요가 있는 찜질방 등을 환기시킬 경우에 특히 유리하게 될 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 하우징, 상기 하우징을 제 1 챔버와 제 2 챔버로 양분하는 구획벽, 상기 제 1 챔버에 마련된 외기 흡입구, 상기 제 2 챔버에 마련된 실외 배출구, 상기 제 1 및 제 2 챔버에 걸쳐서 마련된 실내공기 흡입구와 실내 배출구, 상기 제 1 및 제 2 챔버의 내부에 설치된 열교환기와 제 1 및 제 2 송풍팬, 상기 외기 흡입구를 개폐하는 흡기 댐퍼, 상기 실외 배출구를 개폐하는 배기 댐퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 환기겸용 덕트형 공기조화기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 송풍팬은 상기 구획벽에 설치된 하나의 모터에 결합되어 동시에 작동하게 되는 것을 특징으로 하는 환기겸용 덕트형 공기조화기.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 송풍팬은 각각 상기 제 1 및 제 2 챔버에 설치된 제 1 및 제 2 모터에 결합되어 독립적으로 작동하게 되는 것을 특징으로 하는 환기겸용 덕트형 공기조화기.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 흡기 및 배기 댐퍼와 상기 제 1 및 제 2 송풍팬의 작동을 제어할 수 있도록 실내온도 센서와 실외온도 센서를 더 구비한 것을 특징으로 하는 환기겸용 덕트형 공기조화기.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 외기 흡입구와 실외 배출구에는 각각 실외로 연장한 흡기 덕트와 배기 덕트가 결합되어 외기와 연통되고, 상기 흡기 덕트와 배기 덕트는 전열교환기를 통해 서로 교차하도록 배치되어서 상기 흡기 덕트를 통해 실내로 유입되는 실외공기와 상기 배기 덕트를 통해 실외로 배출되는 실내공기가 서로 열교환하게 하는 것을 특징으로 하는 환기겸용 덕트형 공기조화기.
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