KR100674131B1 - 공기조화기 - Google Patents

Abstract

환기타이밍이 정확하게 파악되도록 공기의 이동이 있어도 이산화탄소 농도를 고 정밀도로 계측할 수 있는 공기조화기를 제공한다.

취출구(4A)로부터 실내공기가 전혀 불지 않고 있을 때와, 실내공기의 취출속도레벨이 대(H). 중(M). 소(L) 등과 리모콘 등에 의해 설정한 때의 가스센서(20)의 출력전압 Vo(30)을 계측하고, 풍속레벨 대(H). 중(M). 소(L) 일 때에 계측한 출력전압 Vo(30)에 대한 보정치를 미리 결정하고, 각각을 Δ1, Δ2, Δ3 으로 하고, 전장부(10)의 제어기에 있어서, 가스센서(20)의 출력전압 Vo(30)으로 계측시의 풍속레벨에 대응하는 보정치 Δｉ를 가산하며, 이 값에 기초하여 공기 중의 이산화탄소 농도 N(ppm)을 구하고, 이 결과에 기초하여 환기용실내팬(12), 환기용실외팬(15)의 어느 쪽인가를 운전하여 환기하며, 또, 이 환기운전을 정지하도록 하였다.

실내기, 흡입구, 취출구, 열교환기, 전열관

Description

공기조화기{AIR CONDITIONER}

도 1은 본 발명의 한 실시예를 나타내는 설명도임.

도 2는 한 실시예의 요부를 나타내는 설명도임.

도 3은 가스센서의 구조의 일예를 나타내는 설명도로서, (A) 는 위에서 본 설명도, (B) 는 측면에서 본 설명도, (C) 는 밑에서 본 설명도임.

도 4는 이산화탄소 농도를 계측하는 방법을 나타내는 설명도임.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 실내기 2 : 후케이스

3 : 전케이스 3A : 흡입구

4 : 본체케이스 4A: 취출구

5 : 열교환기 6 : 전열관

7 : 송풍팬 8 : 드레인팬

9 : 에어필터 10 : 전장부

11 : 격자상대좌 12 : 환기용실내팬

12A : 흡입구 12B : 취출구

14 : 풍향변경기 15 : 환기용실외팬

15A : 흡입구 15B ; 취출구

16 : 냉매관카바 16A : 흡입구

18 : 냉매관 19 : 환기관

20 : 가스센서 21 : 금망

22 : 제올라이트 23 : 부직포

24 : 상부개구 25 : 필터캡

26 : 가스감지부 27 : 히터

28 : 증폭기 29 : 히터전압 Vh

30 : 출력전압 Vo

본 발명은 실내 공기중의 이산화탄소의 농도가 소정농도를 넘으면 환기 할수 있도록 하는 공기조화기에 관한 것이다.

옥외에 설치한 실외기와 실내의 벽 등에 설치한 실내기를 냉매관에 의해 접속하고, 실내기가 설치된 실내의 공기를 실내기 내부의 팬에 의해 실내기로 흡입하고, 실내기 내부의 열교환기에서 열교환 시켜 발생한 냉기 또는 온기를 실내로 되돌려 실내를 쾌적한 온도 환경으로 유지하는 분리형공기조화기가 보급되어 있다.

그러나. 종래의 일반적인 공기조화기에 있어서는, 냉/난방 효과를 손상하는 환기를 행하는 것은 고려되고 있지 아니하며, 환기설비는 구비되어 있지 아니하다. 따라서, 그와 같은 공기조화기에 의한 공조운전이 장시간 행하여 지면, 실내공기가 오염됨으로 정기적으로 창등을 개방하여 실내공기를 배출하여, 신선한 외기를 들여넣는 환기를 할 필요가 있다.

그 때문에, 예를들면 이산화탄소 농도센서모듈과, 공기조절제어모듈과, 공기조절기구와로 되며, 공기조절제어모듈은, 이산화탄소 농도센서모듈에서 측정한 이산화탄소 농도가 소정이상의 최대치에 달한다고 판정할 때에 공기조절기구를 구동하여 신선한 외기를 밀폐공간에 들여넣어 이산화탄소 농도를 낮추고, 이산화탄소 농도센서모듈에서 측정한 이산화탄소 농도가 소정 이하의 최소치에 달한다고 판정할 때에 외기의 밀폐공간으로의 들여 넣는 것을 종료하는 공기품질조절장치를 구비한 공기조화기(예를 들면, 특허문헌 1 참조)가 제안되어 있다.

[특허문헌 1] 특개 2003-42493호공보

그러나, 특허문헌 1에 있어서, 제안된 공기중의 이산화탄소 농도를 계측하는 장치에서는, 공기를 강제적으로 움직이는 공기조화기에 적용 할때에는 이산화탄소의 농도가 반드시 정밀도가 좋게 측정할 수가 없다는 문제점이 있었다. 그 때문에 공기조화기에 있어 환기의 타이밍을 정확하게 파악할 수 있도록, 공기의 이동이 있어도 이산화탄소 농도를 고정밀도로 계측할 수 있도록 할 필요가 있으며, 이것이 해결하여야 할 과제로 되어 있었다.

본 발명은 상기 종래기술의 과제를 해결하기 위하여, 실내기에 공기 중의 이산화탄소의 농도를 계측하는 가스센서를 구비한 공기조화기에 있어서, 가스센서가 계측한 이산화탄소 농도를 실내기의 열교환기에서 냉매와 열교환 하는 실내공기의 풍속에 기초하여 보정하고, 보정후의 이산화탄소 농도에 기초하여 제어신호를 출력하는 제어기를 구비하는 것을 주요한 특징으로 하는 것이다.

본 발명은 가스센서가 계측한 실내공기중의 이산화탄소 농도를 제어기가 실내기의 열교환기에서 냉매와 열교환하는 실내공기의 풍속에 기초하여 보정하며, 제어기가 보정 후의 이산화탄소 농도에 기초하여 출력하는 제어신호에 의해, 적어도 실내공기의 실외기로의 배출, 실외공기의 실내로의 취입의 어느 것인가가 가능하게 설치한 환기수단의 운전을 제어하도록 한 공기조화기에 관한 것이다.

[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]

[실시예 1]

본 발명의 하나의 실시예를 도 1∼도 4에 기초하여 설명한다. 분리형의 본 발명의 공기조화기는, 실외에 설치되는 실외기(도시하지 아니함)와. 이 실외기와 냉매관(18)에 의해 접속되어 실내의 벽에 설치되는 벽걸이형실내기(이하, 실내기라 약칭함)(1)로 구성되며, 실외기와 실내기(1)를 냉매가 순환하도록 구성되어 있다.

실내기(1)는 배면측의 후케이스(2)와, 전면과 상면에 실내공기의 흡입구(3A)가 개설되어 후케이스(2)의 전측에 탈착이 가능하게 설치된 전케이스(3)로 이루어진 본체케이스(4)를 구비하고, 이 본체케이스(4)의 하부측에는 공기의 취출구(4A)가 설치됨과 동시에, 본체케이스(4) 내에는 실내의 공기를 가열/냉각하는 열교환기(5)가 설치되어 있다.

열교환기(5)는 방열핀을 관통하여 사행(蛇行))하여 배관된 전열관(6)의 내부를 냉매가 통과할 때에 관외의 공기와 열교환 하는 것에 의해, 냉방/제습 운전시에 냉각기로서 기능을 하며, 난방운전시에는 가열기로서 기능을 하는 것이다.

또, 본체케이스(4)의 내부에는 열교환기(5)로 둘러 쌓이도록 송풍팬(7)이 설치되고, 이 송풍팬(7)에 의해 실내의 공기가 전케이스(3)의 전면과 상면의 흡입구(3A)로부터 흡입되며, 열교환기(5)에서 전열관(6)내를 흐르는 냉매와 열교환하여 가열/냉각되고, 냉풍/온풍으로 되어 본체케이스(4)의 취출구(4A)로부터 실내로 취출하여 순환한다.

또, 열교환기(5)의 하측에는, 열교환기(5)에서 결로하여 적하 하는 드레인수를 모아서 배출하기 위한 드레인팬(8)이 설치되며, 전케이스(3)과 열교환기(5)와의 사이에는 에어필터(9)(도 1에서는 생략)가 설치되고, 본체케이스(4) 하부의 취출구(4A)에는 풍향변경기(14)가 설치되어, 취출하는 공기의 방향이 자유롭게 설정되도록 구성되어 있다.

또, 도시하지 않은 실외기에 구비되어 있는 압축기의 운전, 송풍팬(7)을 구동하는 도시하지 않은 팬모터의 운전 등을 제어하기 위한 전장부(10)가 본체케이스(4)의 한쪽부에 구획되어 내장되어 있다.

12는, 실내공기를 실외(옥외)로 배기하여 실내기(1)이 설치되어 있는 실내를 환기 하기 위한 환기용실내팬이며 열교환기(5)의 전방에 설치되어 있다. 구체적으로는, 열교환기(5)의 전면부분에 탈착이 가능하게 장착된, 열전도율이 알미늄이나 철등의 금속보다 현격하게 작은 수지제의 격자상대좌(11) 위에 얹어 취부되어 있다.

이 환기용실내팬(12)와 환기관(19)를 개재하여 연결되는 환기용실외팬(15)는, 실외에 설치되어 있다. 구체적으로는, 실내기(1)이 취부되어 있는 가옥의 외벽(도시하지않음)의 외면에 환기용실외팬(15)은 설치된다. 예를 들면, 환기관(19)의 일단에 환기용실외팬(15)의 취출구(15B)가 접속되어, 환기용실외팬(15)이 설치되어 있다.

환기용실내팬(12)와 환기용실외팬(15)은 두께가 얇은 대략 원통형상의 팬케이스내에 모터와 시로코팬이 수용된 구조의 것을 사용할 수 있다. 이 구조의 팬은 얇게 하는 것이 가능함으로, 소형화가 요구되는 실내기(1)에 수용하는 것이 용이하기도 하고, 옥외에 설치하는 경우는 눈에 띄지 않음으로, 미관상 좋다고 할수가 있다.

그리고, 환기용실내팬(12)의 취출구(12B)와 환기용실외팬(15)의 취출구(15B)가 환기관(19)에 의해 연결되어 있으므로, 환기용실내팬(12)을 기동하면, 실내기(1)가 설치되어 있는 실내의 공기는 환기용실내팬(12)의 팬케이스의 한쪽면에 개설된 원형의 흡입구(12A)로부터 흡입되며, 취출구(12B)로부터 환기관(19)을 경유하여 환기용실외팬(15)에 취출구(15B)로부터 들어가고, 팬케이스의 한쪽면에 개설된 원형의 흡입구(15A)로부터 불어나온다. 따라서, 환기용실내팬(12)을 운전함으로써, 실내기(1)가 설치되어 있는 실내의 오염된 공기를 실외로 배출하여 실내를 환기할 수 있다.

한편, 옥외에 설치된 환기용실외팬(15)를 기동하면, 옥외의 공기는 환기용실외팬(15)의 흡입구(15A)로부터 흡입되고, 취출구(15B)로부터 환기관(19)을 경유하여 환기용실내팬(12)으로 취출구(12B)로부터 들어가고, 흡입구(12A)로부터 실내기(1)의 내부로 불어나오고, 열교환기(5)측에 송풍팬(7)이 운전중이면 실내공기와 함께 흡입되며, 열교환기(5)에서 전열관(6)을 흐르는 냉매와 열교환하여 가열/냉각 되어 하부의 취출구(4A)로부터 실내공기와 함께 실내로 불어 나온다. 따라서, 환기용실외팬(15)을 운전함으로써, 실내기(1)이 설치되어 있는 실내에 신선한 외기를 들여넣어 실내를 환기할 수가 있다.

즉, 환기용실내팬(12), 환기용실외팬(15)의 어느쪽을 운전하여도, 실내기(1)이 설치 되어 있는 실내의 환기를 행할 수가 있다.

또, 실내기(1)에는 공기중의 이산화탄소 농도를 계측하기 위한 가스센서(20)이 설치되어 있다. 이 가스센서(20)는, 송풍팬(7)의 운전에 의해 전케이스(3)의 흡입구(3A)로부터 실내기(1)의 내부로 흡입되고, 열교환기(5)로 향하여 흐르고 있는 실내공기에 포함되는 이산화탄소의 농도가 계측되도록, 환기용실내팬(12)은 떨어진 쪽에서 격자상대좌(11)에 장착되어 있다.

가스센서(20)로서는, 예를 들면 도 3에 나타낸 바와 같이 스텐레스강제의 금망(21), 제올라이트(22), 부직포(23)가 필터로서 상부개구(24)측에 배치된 필터캡 (25)의 중앙부분에 가스감지부(26)을 배치하고, 상부개구(24)로부터 가스감지부(26)에 이르는 과정에서 먼지나, CO, 알콜 등의 이물이 금망(21), 제올라이트(22), 부직포(23)에의 해 여과되어 흡착되도록 형성된 가스센서가 사용된다.

그리고, 가스감지부(26)로서는, 미리 산화루테늄히터가 인쇄된 기판에, 나토리움이온전도체(NASICON)을 탑재하여 제작된 것이 사용된다. 그래서, 이 가스감지부(26)는 도 4에 나타낸 바와 같이, 예를 들면, 소정의 5V의 히터전압 Vh(29)가 인가되어 발열하는 히터(27)에 의해 소정의 온도, 예를 들면 400℃가 유지되고, 이 높은 온도의 가스감지부(26)에 이산화탄소가 접촉하여 각 전극에서 일어나는 전기화학반응에 의해 전극 b-c 사이에 생기는 기전력의 변화량을, 증폭기(28)를 통하여 출력전압 Vo(30)에서로 증폭하여 계측하고, 공기 중의 이산화탄소의 농도를 검출 하는 것이다.

따라서, 이 가스센서(20)는 계측중에는 가스감지부(26)가 항상 소정의 온도로 가열ㆍ유지되어 있을 필요가 있지만, 본 발명의 공기조화기에서는 가스센서(20)는 열교환기(5)의 전방에 설치되어 있기 때문에. 송풍팬(7)의 운전에 의해 전케이스(3)의 흡입구(3A)로부터 실내기(1)에 흡입되는 실내공기의 영향을 받아서 온도가 저하된다.

즉, 가스센서(20)는 예를 들면 -10∼50℃의 동작보증환경에서는 히터(27)에 소정의 5V의 히터전압 Vh를 인가하여 히터(27)의 통전가열을 행하면, 가스감지부(26)은 소정의 400℃로 된다. 이 상태에서 바람이 불어, 30℃정도의 공기가 불어도, 가스감지부(26)의 온도는 급격히 내려가서, 공기중의 이산화탄소 농도를 정확하게 계측 할수가 없게 된다.

이 때문에, 실험실에서의 실험 등에 의해, 실내공기중의 이산화탄소 농도의 레벨을 다양하게 바꾸어, 본체케이스(4)의 하부측의 취출구(4A)로부터 실내공기가 전혀 취출되지 않을 때(송풍팬을 구동시키지 않을 때)와, 실내공기의 취출속도레벨을 대(H), 중(M), 소(L)등과, 리모콘 등에 의해 설정하여 송풍팬을 구동시킬 때의, 각각의 상태에 있어서의 상기 가스센서(20)의 출력전압 Vo(30)을 계측하고, 풍속레벨 대(H), 중(M), 소(L)일 때에 계측한 각각의 상기 출력전압 Vo(30)에 대한 보정치를 미리 결정한다. 그리고 이 결정한 각각의 상기 출력전압 Vo(30)에 대한 보정치를, 각각을 Δ1, Δ2, Δ3으로 하고, 전장부(10)에 내장되어 있는 도시하지 않은 제어기에 있어서, 상기 가스센서(20)의 출력전압 Vo(30)에, 계측시의 풍속레벨에 대응하는 보정치 Δ1 ~ Δ3 중 어느 한 쪽을 더하여, 그 값에 기초하여 공기 중의 이산화탄소 농도 N(ppm)을 구한다. 그리고 이 구한 값이, 예를 들면, 1500 ppm(가변)보다 높을 때에는 제어기로부터 소요(所要)의 제어신호를 출력하고, 환기용실내팬(12), 환기용실외팬(15)의 어느 한 쪽 또는 양 쪽의 환기용팬을 교대로 운전하여, 실내기(1)가 설치되어 있는 실내의 환기를 행하도록 구성되어 있다.

그리고, 환기운전 중에, 가스센서(20)의 출력전압 Vo(30)에 계측시의 풍속레벨에 대응하는 상기한 보정치 Δ1 ~ Δ3 중 어느 한 쪽을 가산하고, 그 값에 기초하여 연산해서 구한 공기 중의 이산화탄소 농도 N(ppm)이, 예를 들면, 1000 ppm(가변)보다 낮게 되었을 때에는, 제어기로부터 소요(所要)의 제어신호를 출력하여 운전 중의 환기용실내팬(12) 또는 환기용실외팬(15)을 정지시켜 환기를 정지하도록 구성되어 있다.

따라서, 본 발명의 공기조화기에 있어서는, 송풍팬(7)에 의해 실내공기를 전케이스(3)의 흡입구(3A)로부터 흡입하여 열교환기(5)에서 가열/냉각하고, 하부측의 취출구(4A)로부터 냉풍/온풍을 불어내는 공조운전중에도, 공기중의 이산화탄소 농도 N을 정확하여 계측 할수 있으므로, 타이밍 좋게 환기용실내팬(12), 환기용실외팬(15)의 어느 쪽인가를 운전하여, 실내기(1)가 설치되어 있는 실내의 환기를 행할 수 있다.

그리고, 옥외의 냉매관(18)은 직사각형의 상자형으로 형성된 냉매관카바(16)에 의해 덮어져 보호되고 있다. 그리고, 이 냉매관카바(16)를 이용하여, 환기용실외팬(15)도 이 냉매관카바(16) 내에 수용되어 있다.

그리고, 냉매관카바(16)의 전면부에는, 환기용실외팬(15)의 흡입구(15A)에 대응하는 슬릿구조나 필터구조의 흡입구(16A)가 형성되고, 먼지 등의 이물을 다량으로 흡입하지 않도록 필터의 역활을 하고 있다.

이에 의해, 환기용실외팬(15)이 비바람이나 먼지 등으로부터 보호되며, 또 장난등으로 손상 되는 일도 없으며, 환기용실외팬(15)이 냉매관카바(16)으로 감추어져서 들어나지 않음으로, 미관적으로도 아름답게 되는 것이다.

그리고, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 특허청구의 범위에 기재된 취지로부터 일탈하지 않는 범위에서 각종의 변형실시가 가능하다.

예를 들면, 히터(27)에 인가하는 히터전압 Vh(29)의 변동에 대하여도 보장하기 위하여, 전압계를 설치하여 히터(27)에 인가되어 있는 히터전압 Vh(29)를 계측하고, 이 계측전압에 기초하여 출력전압 Vo(30)을 보정하고, 보정후의 출력전압에 기초하여 공기중의 이산화탄소 농도 N을 구하도록, 전장부(10)에 내장하고 있는 제어기를 구성하는 것도 가능하다.

다시, 가스센서(20)에 의해 계측한 공기중의 이산화탄소 농도 N에 대한, 전장부(10)에 내장하고 있는 제어기에 있어 보정은, 리모콘등에 의해 설정되는 풍속레벨에 기초하여 행하는 것이 아니고, 가스센서(20)에 의지하여 풍속센서를 설치하고, 이 풍속센서가 계측하는 실제의 풍속치에 기초하여 보정하도록 구성되어도 좋다.

또, 전장부(10)에 내장하고 있는 제어기는, 가스센서(20)에 의해 공기중의 이산하탄소농도 N을 계측하여 보정하고, 이것을 리모콘 또는 실내기(1)에 디지털표시, 혹은 환기가 필요로하는 소정농도를 초과 할 때에 경보표시를 행하도록 설치하고, 이 표시를 본 사람이 리모콘 등을 적당히 조작하여, 환기용실내팬(12), 환기용실외팬(15)의 어느 쪽인가 또는 양쪽의 환기용팬을 교대로 운전하여, 실내기(1)가 설치되고 있는 실내의 환기를 행하도록 구성하는 것도 가능하다.

또, 환기용실내팬(12)과 환기용실외팬(15)을 설치하는 대신에. 정회전/역회전의 전환이 가능한 하나의 환기용팬을 환기관(19)에 설치하도록 하여도 좋으며, 실내공기를 배기하기 위한 배기관과, 실외공기를 실내로 끌어들이기 위한 급기관을 별도로 설치하고, 배기와 급기를 동시에 행하는 환기가 가능하게 하는 것도 가능하다.

다시, 도 1에 가상선으로 나타낸 바와 같이, 통전시에 자외선을 방사할 수 있는 자외선 램프 등을 구비한 자외선조사부(13)를 환기용실내팬(12)에 접근시켜 설치하고, 환기용실외팬(15)의 운전에 의해 흡입구(15A)로부터 흡입되고, 환기관(19)을 경유하여 환기용실내팬(12)의 흡입구(12A)로부터 실내기(1)의 내부로 불어낸 외기에, 자외선조사부(13)로부터 자외선을 조사하여 멸균하며, 이 멸균된 외기가 본체케이스(4)의 하측의 취출구(4A)로부터 실내로 불어내도록 구성하는 것도 가능하다.

그리고, 상기와 같이 환기용실내팬(12)의 옆에 자외선조사부(13)를 설치하고, 환기용실내팬(12)의 흡입구(12A)로부터 불어내는 외기에 자외선을 조사하여 멸균할 때에는, 흡입구(12A)로부터 불어내는 외기를 자외선조사부(13)에 안내하기 위하여, 흡입구(12A)를 적당한 팬카바에 의해 덮어서 자외선조사부(13)에 이르는 풍로를 만드는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 실내공기에 포함되는 이산화탄소의 농도를 높은 정밀도로 파악할수 있으므로, 최적의 타이밍에서 환기수단을 기동하여 실내를 환기 할수 있다.

Claims (4)

1. 실내에 설치되고, 송풍팬에 의해 흡입구로부터 흡입된 실내공기를 가열 또는 냉각하기 위한 열교환기와 열교환시킨 후에 취출구로부터 실내로 취출되어 실내를 공기조화하는 실내기와, 이 실내기를 통해서 실내공기의 실외로의 배출 또는 상기 실내기를 통해서 실외공기의 실내로의 취입 중 어느 한 쪽을 가능하게 하도록 설치된 환기수단과, 상기 열교환기의 전방에 위치하여 상기 실내기 내에 설치되고, 상기 흡입구로부터 흡입된 실내공기 중의 이산화탄소의 농도를 계측하는 가스센서를 구비한 공기조화기에 있어서,

   상기 가스센서가 계측한 이산화탄소 농도를 상기 송풍팬의 풍속레벨에 기초하여 보정함과 동시에, 이 보정 후의 이산화탄소 농도에 기초하여 상기 환기수단의 운전을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어기를 구비한 것을 특징으로 하는 공기조화기.
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