KR100769541B1 - 냉난방 공기조화기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실내의 냉방, 난방, 환기를 포함하여 외기 냉방을 실현할 수 있는 냉난방 공기조화기에 관한 것이다.

본 발명은 구조적으로 급기, 배기, 혼합이 분리되는 패키지 형태의 본체를 구현함으로써, 항상 신선한 공기를 실내로 보낼 수 있고, 열교환기측 전단부에 가기 전, 완벽하게 실내 공기와 외부 공기가 혼합되어 항상 모든 부분에서 일정온도를 유지할 수 있는 등 냉난방 효율을 획기적으로 높일 수 있는 한편, 본체의 패키지화 된 구조로 인해 공간상의 제약 없이 실내, 실외 어느 곳이나 설치가 가능하고 설치 및 운반을 손쉽게 할 수 있는 등 취급과 유지관리가 용이하고, 또 압축기 등이 설치된 기계실을 별도의 독립된 챔버로 조성하여 항상 일정한 온도의 내부 공기를 공급받을 수 있도록 함으로써, 최적의 기계실 작동환경을 만들 수 있고, 이에 따라 압축기의 효율을 최대로 끌어올릴 수 있는 냉난방 공기조화기를 제공한다.

공기조화기, 냉방 및 난방, 급기 챔버, 배기 챔버, 혼합 챔버, 기계실

Description

냉난방 공기조화기{Cold and heat air conditioner}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉난방 공기조화기를 나타내는 사시도

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉난방 공기조화기를 나타내는 정면도

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉난방 공기조화기를 나타내는 평면도

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉난방 공기조화기를 나타내는 측면도

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉난방 공기조화기에서 냉방/난방 운전시의 작동상태를 나타내는 평면도

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉난방 공기조화기에서 외기냉방 운전시의 작동상태를 나타내는 평면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 급기팬 11 : 급기구

12 : 급기 챔버 13 : 배기팬

14 : 배기구 15 : 배기 챔버

16 : 격벽 17 : 제1열교환기

18 : 제2열교환기 19a,19b : 실외공기 유입구

20a,20b : 실내공기 유입구 21 : 혼합 챔버

22 : 압축기 23 : 기계실

24 : 덕트 25a,25b,25c,25d,25f : 댐퍼

26 : 가이드 27 : 필터장치

28 : 연결구 29a,29b,29c : 본체

본 발명은 냉난방 공기조화기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 냉방, 난방, 환기를 포함하여 외기 냉방을 실현할 수 있는 패키지화 된 구조의 냉난방 설비를 구현함으로써, 실내, 실외 어느 곳이나 공간상의 제약 없이 설치가 가능하고, 우수한 냉난방 효율을 얻을 수 있으며, 특히 압축기 등이 설치된 기계실의 온도를 항상 일정하게 유지할 수 있어 압축기의 효율을 극대화할 수 있는 냉난방 공기조화기에 관한 것이다.

일반적으로 냉난방 공기조화기는 실내공기와 실외공기의 흐름 방향을 응축기와 증발기로 선택적으로 전환하거나, 실내공기와 실외공기를 적절한 비율로 혼합하여 응축기와 증발기로 나누어 흐르도록 하는 공기흐름전환식 공기조화기가 많이 사용되고 있다.

이러한 공기흐름전환을 통해서, 또는 여기에 사방밸브를 통한 냉매흐름전환방법을 결합함으로써, 단일의 응축기와 증발기를 구비한 공기조화기를 냉방과 난방 을 겸할 수 있도록 할 수 있고, 또 외부로 배출되는 실외공기로부터의 폐열을 실외기에서 회수하기도 하여 냉난방효율을 높일 수 있으며, 실내공기의 환기효과를 얻을 수 있다.

예를 들면, 대한민국 등록특허 제354132호에는 냉난방 공기조화기의 일 예가 잘 개시되어 있으며, 여기서 개시하고 있는 냉난방 공기조화기는 실내기(냉방모드시에는 증발기, 난방모드시에는 응축기)와 실외기(냉방모드시에는 응축기, 난방모드시에는 증발기)를 하나의 본체 안에 내장한 형태로 이루어져 있고, 실외공기와 실내공기를 적절하게 혼합할 수 있는 댐퍼시스템 등을 갖추고 있다.

그러나, 위와 같은 기존의 냉난방 공기조화기들은 본체 내부로 유입된 실내 또는 실외 공기가 댐퍼에 의해 방향이나 풍량이 조절되는 구조를 가짐에 따라 열교환기 등의 배치가 복잡하고 설치공간을 많이 차지하는 등의 문제가 있고, 또 이들 댐퍼들이 열교환기측에 근접 배치된 상태에서 개개의 댐퍼가 열교환기의 열교환 면적의 일부만 겹치도록 배치됨에 따라 공기의 흐름이 열교환 면적의 일부만 거치게 되고, 결국 열교환효율이 떨어지는 문제가 있다.

또한, 응축기와 증발기 등의 열교환기는 물론이고 환기, 배기용 송풍기 및 그 밖의 구성 장치들의 배치와 관련한 레이아웃이 비효율적으로 설계되어 있기 때문에 장치의 전체적인 부피가 커지고, 이로 인해 넓은 설치공간을 확보해야 하는 문제가 있다.

특히, 압축기나 팽창밸브 등의 부품들이 본체 외부에 방치되거나 또는 본체에 내장되는 경우라도 외기의 흐름에 그대로 노출되어 있기 때문에 압축기의 효율 저하를 초래하는 문제가 있다.

예를 들면, 혼합된 공기로 바이패스되는 기타 공기조화기의 경우 압축기 등의 온도를 저하시키게 되고, 결국 온도의 불규칙으로 인해 열교환 능력이 떨어지게 되는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 구조적으로 급기, 배기, 혼합이 분리되는 패키지 형태의 본체를 구현함으로써, 항상 신선한 공기를 실내로 보낼 수 있고, 열교환기측 전단부에 가기 전, 완벽하게 실내 공기와 외부 공기가 혼합되어 항상 모든 부분에서 일정온도를 유지할 수 있는 등 냉난방 효율을 획기적으로 높일 수 있는 냉난방 공기조화기를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 본체의 패키지화 된 구조로 인해 공간상의 제약 없이 실내, 실외 어느 곳이나 설치가 가능하고 설치 및 운반을 손쉽게 할 수 있는 등 취급과 유지관리가 용이한 냉난방 공기조화기를 제공하는데 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 압축기 등이 설치된 기계실을 별도의 독립된 챔버로 조성하여 항상 일정한 온도의 내부 공기를 공급받을 수 있도록 함으로써, 최적의 기계실 작동환경을 만들 수 있고, 이에 따라 압축기의 효율을 최대로 끌어올릴 수 있는 냉난방 공기조화기를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 냉난방 공기조화기는 급기팬이 속해 있고 측면으로 공기의 유입이 가능하며 실내로 공기를 보낼 수 있는 급기구가 구비되는 급기 챔버와, 배기팬이 속해 있고 측면으로 공기의 유입이 가능하며 실외로 공기를 보낼 수 있는 배기구가 구비되는 배기 챔버와, 상기 급기 챔버와 배기 챔버 사이에 배치되면서 측면을 통해 각 챔버측과 공기의 연락이 가능하고 내부 공간은 격벽에 의해 각각의 독립된 구역으로 구획되는 동시에 각 독립된 공간에는 제1열교환기와 제2열교환기가 구비되며 각 독립된 공간으로는 하나의 실외공기 유입구 및 실내공기 유입구와 다른 하나의 실외공기 유입구가 각각 갖추어진 혼합 챔버와, 상기 제1열교환기 및 제2열교환기와 냉매배관으로 연결되는 압축기 등이 속해 있고 혼합 챔버의 일측에 조합되는 동시에 배기측 공간과 통하는 구조를 가지며 실내측으로부터 공기를 제공받는 실내공기 유입구가 갖추어져 유입되는 실내공기로 인해 항상 내부 온도를 유지할 수 있는 기계실을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 혼합 챔버의 실내공기 유입구와 기계실의 실내공기 유입구는 실내측에서 연장되는 하나의 덕트에 의해 함께 연결되어 있으며, 이에 따라 유입구에 있는 각 댐퍼의 개폐량 조절에 따라 덕트를 통해 공급되는 실내공기를 적절한 비율로 서로 나누어가질 수 있다.

이때, 상기 덕트의 경우 실내공기의 쏠림을 막고 균형있는 분배를 위하여 양편의 실내공기 유입구 사이를 구획하면서 유입구측에서부터 일정길이 연장되는 가이드를 포함할 수 있다.

또한, 상기 급기 챔버, 배기 챔버, 혼합 챔버 및 기계실은 각각 독립된 어셈블리 형태로 제작되므로서, 세부분으로 분리 구성될 수 있거나, 하나의 일체식으로 구성될 수 있다.

상기 제1열교환기 또는 제2열교환기에는 외부의 오염된 공기로부터 보호하기 위하여 전단부에 설치되는 필터장치 등을 포함할 수 있다. 또한 상기 제2열교환기에는 살수 유니트가 더 포함되어 상기 제2열교환기가 응축기로 작동하는 경우 제1열교환기인 증발기로부터 발생되는 응축수 및 급수로 응축기 코일에 강제 분무 살수하게 된다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 냉난방 공기조화기를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉난방 공기조화기를 나타내는 사시도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 상기 냉난방 공기조화기는 분리 및 합체 가능한 3개의 본체(29a),(29b),(29c)를 조합한 형태로 이루어져 있으며, 각각의 본체에는 실내로 공기를 공급하거나, 실외로 공기를 배출하거나, 또는 내기와 외기를 혼합하는 역할을 담당하는 각각의 챔버가 조성된다.

예를 들면, 좌우측에 배치되는 본체(29a),(29c)는 실내측으로 공기를 공급하기 위한 급기 챔버와 배기 챔버로 각각 조성되고, 가운데에 배치되는 본체(29b)는 실외에서 들어오는 공기와 실내에서 유입되는 공기를 혼합하거나, 외기를 직접 유입할 수 있는 등의 혼합 챔버로 조성된다.

이러한 각 본체(29a),(29b),(29c)들은 각각 하나씩의 어셈블리 형태로 분리 제작된 후, 사용시 일렬로 나란한 형태의 일체식으로 합체될 수 있고, 가운데 본체(29b)의 경우에는 합체시 서로 접하는 측면을 통해 좌우측의 본체(29a),(29c)와 연통되는 구조를 가짐에 따라 어느 한쪽으로의 공기 흐름을 가능하게 할 수 있다.

물론, 본체 간의 연통부위는 기밀구조를 포함하는 공지의 플랜지 연결구조 등과 같은 방식으로 연결될 수 있다.

특히, 가운데에 배치되는 본체(29b)의 경우에는 압축기(22) 등과 같은 냉난방을 위한 부속장치가 설치된 기계실(23)이 함께 조성되어 있으며, 이때의 기계실(23)은 혼합 챔버 중 배기측과 통하는 공간쪽으로 통해 있어 기계실(23)로 들어온 공기는 혼합 챔버의 배기측 공간으로 진행되는 흐름을 가질 수 있다.

이렇게 본 발명에서 제공하는 냉난방 공기조화기의 경우 구조적으로 볼 때 급기측과 배기측이 확연히 분리되므로서, 신선한 외기의 공급이 가능할 뿐 아니라, 구조상 3단 비례구조이어서 설치, 운반 등을 용이하게 할 수 있고, 각각의 본체가 하나의 패키지 형태로 콤팩트하게 조합되면서 실외기, 압축기유니트, 컨트롤패널, 배관 등이 공기조화기 외부로 노출되지 않으므로, 설치 공간상의 제약을 줄일 수 있는 등 건축 공간을 효율적으로 활용하는 측면에서 유리하다.

도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉난방 공기조화기를 나타내는 정면도, 평면도 및 측면도이다.

도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 급기측 역할을 담당하는 본체(29a)의 내부는 소정의 용적을 갖는 급기 챔버(12)로 조성되고, 그 내부에는 공기의 급기를 위한 송풍수단, 즉 급기팬(10)이 설치된다.

또한, 상기 급기 챔버(12)의 상부에는 급기구(11)가 설치되고, 이때의 급기구(11)는 덕트 배관을 통해 실내쪽과 연통되며, 한쪽 측면쪽은 후술하는 혼합 챔버(21)의 한쪽 측면과 통하는 구조로 연결된다.

이에 따라, 혼합 챔버(21)쪽에서 공급되는 공기(내외기 혼합 공기)는 급기팬(10)의 가동과 함께 챔버 내부로 유입되고, 계속해서 급기구(11)를 통해 실내쪽으로 보내지게 되므로, 실내의 냉난방이 가능하게 된다.

배기측 역할을 담당하는 본체(29c)의 내부 역시 급기 챔버(12)와 같은 소정의 용적을 갖는 배기 챔버(15)로 조성되고, 그 내부에는 공기의 배기를 위한 배기팬(13)이 설치된다.

이러한 배기 챔버(15)는 본체(29b),(29c) 간의 합체 상태에서 서로 접하는 측면을 통해 혼합 챔버(21)의 다른 한쪽 측면과 통하는 구조로 연결되고, 그 상부에는 공기의 외부 배출을 위한 배기구(14)가 형성된다.

이에 따라, 혼합 챔버(21)쪽에서 배출되는 공기는 배기팬(13)의 가동과 함께 챔버 내부로 유입된 후, 계속해서 배기구(14)를 거쳐 외부로 빠져나갈 수 있다.

이때의 배기구(14)에는 솔레노이드 등과 같은 액추에이터에 의해 개폐 동작하는 댐퍼(25f)가 설치되어 있으며, 이때의 댐퍼(25f)는 컨트롤 패널(미도시)의 제어를 받는 액추에이터에 의해 동작되면서 그 개폐량을 조절할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

서로 구분되어 있는 급기측 본체(29a)와 배기측 본체(29c) 사이에 조합되어 내기와 외기를 혼합하거나, 별도로 내기 또는 외기를 도입하는 역할을 담당하는 본체(29b)의 내부는 몇 개의 독립된 공간으로 구획된 혼합 챔버(21)로 조성되고, 그 내부에는 냉난방을 위한 열교환작용을 수행하는 2개의 열교환기, 즉 제1열교환기(17)와 제2열교환기(18)가 각각 설치된다.

예를 들면, 혼합 챔버(21)의 내부는 평면에서 봤을 때 대략 "T"자형의 배치모양을 하고 있는 격벽(16)에 의해 2개의 독립된 공간과 기계실(23)이 속하는 공간으로 구획되고, 2개의 독립된 공간은 측면을 통해 급기 챔버(12)측 및 배기 챔버(15)측과 각각 통하면서 내기와 외기를 혼합하는 공간으로 작용하거나, 외기 또는 내기의 도입공간으로서의 작용을 하게 된다.

이때, 상기 제1열교환기(17)와 제2열교환기(18)는 위와 같이 조성된 각 독립된 공간에 각각 배속되면서 급기 챔버(12)측과 배기 챔버(15)측으로 통하는 각 연결통로상에 위치되는 형태로 설치된다.

여기서, 상기 제1열교환기(17)와 제2열교환기(18)는 기계실측에 설치되는 압축기 등과 냉매배관으로 연결되어 있으며, 이때의 열교환기 작용을 위한 배관 방법은 당해 기술분야에서 통상적으로 알려져 있는 방법이라면 특별히 제한되지 않고 채택될 수 있다.

또한, 상기 제1열교환기(17) 및 제2열교환기(18)의 전단부에는 필터장치(27)가 설치되어 있어서 외부의 오염된 공기로부터 열교환기 코일을 보호하여 수명을 연장시킬 수 있고, 또 정화된 청청 공기를 급기 및 배기할 수 있다.

내기 또는 외기의 도입을 위하여, 혼합 챔버(21)의 각 독립된 공간 중에서 한쪽의 공간, 즉 급기측과 통하는 공간에는 외부 공기가 들어오는 실외공기 유입구(19a)와 내부 공기가 들어오는 실내공기 유입구(20a)가 각각 형성되고, 배기측과 통하는 공간에는 외부 공기가 들어오는 실외공기 유입구(19b)가 형성된다.

이에 따라, 냉난방 등의 운전시 내부 공기와 외부 공기는 실내공기 유입구(20a)와 실외공기 유입구(19a)를 통해 한쪽 공간 내부로 들어와 혼합된 후, 급기 챔버(12)측으로 보내질 수 있고, 또 한편으로는 외부 공기가 실외공기 유입구(19b)를 통해 다른 한쪽 공간 내부로 들어와 배기 챔버(15)측으로 보내질 수 있다.

이때, 외부로부터 들어오는 공기의 경우 별개의 실외공기 유입구(19a),(19b)를 통해 각각 유입되므로, 즉 급기 챔버(12)측으로 보내지게 되는 외부 공기가 배기측과 섞이지 않고 별도의 실외공기 유입구(19a)를 통해 유입되므로, 실내로 신선한 외기의 공급이 가능하게 된다.

여기서, 상기 실외공기 유입구(19a),(19b)와 실내공기 유입구(20a)의 경우에도 컨트롤 패널(미도시)의 제어를 받는 액추에이터에 의해 동작되는 댐퍼(25b),(25c),(25d)를 설치하여 개폐량이 조절되면서 개폐될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 상기 혼합 챔버(21)의 경우 각각의 공기 유입구(19a),(19b),(20a),(20b)가 구조적으로 완벽하게 분리됨으로써, 항상 신선한 공기가 실내로 유입될 수 있고, 이러한 혼합 챔버(21)의 적용으로 열교환기 코일의 전단부로 공기가 가기 전에 완벽하게 외기와 내기가 혼합됨으로써, 항상 모든 부분에서 일정온도가 유지될 수 있다.

특히, 혼합 챔버(21)가 속해 있는 본체(29b) 내에 별도의 독립된 공간을 조성하고, 이렇게 조성한 공간을 압축기(22), 팽창밸브(미도시) 등과 같은 냉난방을 위한 부속장치들이 설치되는 기계실(23)로 구성하는 한편, 이때의 기계실(23)을 항상 상온(예를 들면 22℃ 이상)의 일정한 온도로 유지함으로써, 부속장치, 예를 들면 압축기(22)에 대해 최적의 작동 환경을 만들어줄 수 있다.

이를 위하여, 혼합 챔버(21)에 조성된 기계실(23)의 상부에는 실내공기 유입구(20b)가 형성되고, 기계실(23)의 내부는 격벽상의 연결구(28)를 통해 혼합 챔버(21)의 배기측 공간과 통하게 된다.

이에 따라, 적정 온도로 관리되는 실내의 공기가 회수되는 과정에서 일부가 실내공기 유입구(20b)를 통해 기계실 내부에 제공되므로서, 기계실 내부는 항상 상온 22℃ 이상의 일정한 온도를 유지할 수 있고, 냉방 운전시의 경우에는 32℃ 이상의 외기로부터 보호되므로 최적의 상태를 유지할 수 있다.

실내측 공기를 제공받기 위하여 상기 혼합 챔버(21)의 실내공기 유입구(20a)와 기계실(23)의 실내공기 유입구(20b)는 실내측에서 연장되는 하나의 덕트(24)에 의해 함께 연결되는 한편, 각각의 유입구에는 댐퍼(25a),(25b)가 설치되어 있어서 이들 댐퍼의 개폐량 조절에 따라 덕트(24)를 통해 공급되는 실내공기는 적절한 비율로 분배될 수 있다.

예를 들면, 덕트(24)를 통해 유입되는 전체 공기량을 100%로 봤을 때, 기계실측 실내공기 유입구(20b)쪽으로는 30%, 혼합챔버측 실내공기 유입구(20a)쪽으로는 70%로 분배되어, 30%는 기계실 온도 유지에 쓰일 수 있고, 70%는 실내측으로 재 순환되는데 쓰일 수 있다.

이때의 상기 댐퍼(25a),(25b)의 경우에도 컨트롤 패널(미도시)의 제어를 받는 액추에이터에 의해 동작되게 하여 그 개폐량이 조절될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 덕트(24)에는 양쪽의 실내공기 유입구(20a),(20b) 사이를 구획할 수 있는 칸막이 형태의 가이드(26)가 구비되고, 이 가이드(26)는 유입구측에서부터 일정길이 연장되는 형태로 설치되므로서, 덕트(24)를 따라 유입구쪽으로 진행되는 공기가 어느 한쪽으로 치우치지 않고 균형있게 양 유입구측으로 제공될 수 있다.

즉, 상기 가이드(26)로 인해 각 실내공기 유입구(20a),(20b)는 자기쪽으로만 진행되는 공기의 경로를 일정구간 확보할 수 있으므로, 댐퍼 개폐량에 따른 충분한 공기를 확보할 수 있다.

또한, 상기 제2열교환기에는 살수 유니트(미도시)가 더 포함되어 상기 제2열교환기가 응축기로 작동하는 경우 제1열교환기인 증발기로부터 발생되는 응축수 및 급수로 응축기 코일에 강제 분무 살수하게 된다.

즉, 냉방 운전시 외기 온도가 32℃ 이상이 되면 증발기 코일에서 발생되는 응축수 및 급수를 응축기 코일에 강제 분무 살수함으로써, 응축 온도 및 압력을 낮출 수 있고, 결국 냉동기 효율을 높일 수 있다.

따라서, 이와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 냉난방 공기조화기의 운전상태를 살펴보면 다음과 같다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉난방 공기조화기에서 냉방/난방 운전 시의 작동상태를 나타내는 평면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉난방 공기조화기에서 외기냉방 운전시의 작동상태를 나타내는 평면도이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 냉방 또는 난방 모드시 열교환작용을 수행하는 제1열교환기(17)는 냉방 모드에서는 증발기로, 난방 모드에서는 응축기로 기능하며, 제2열교환기(18)는 냉방 모드에서는 응축기로, 난방 모드에서는 증발기로 기능한다.

냉방 모드시 혼합 챔버(21)의 한쪽 공간으로는 실외공기 유입구(19a)를 통해 외부의 공기가 유입되는 동시에 실내공기 유입구(20a)를 통해 실내로부터 순환되어 온 공기가 유입되는 한편, 다른 한쪽의 공간으로는 실외공기 유입구(19b)를 통해 외부의 공기가 유입된다.

이때, 실내로부터 순환되어 온 공기는 실내공기 유입구(20b)를 통해 기계실(23)쪽으로도 유입되며, 각 실내공기 유입구(20a),(20b)에 설치되어 있는 댐퍼(25a),(25a)는 소정의 환기 비율에 맞추어 개방되어 있으므로, 순환 공기 중 일부는 기계실쪽으로 보내지고, 나머지 공기는 재냉각을 위하여 혼합 챔버(21)의 한쪽 공간으로 자연스럽게 유입된다.

여기서, 순환공기의 순환 싸이클당 환기율을 100%로 하면 기계실쪽으로는 30%, 혼합 챔버쪽으로는 70%의 비율로 공기를 분배할 수 있고, 이에 따라 혼합 챔버로 유입되는 외기도 30%로 맞출 수 있다.

혼합 챔버(21)로 유입된 외기와 내기는 유입되자마자 함께 챔버 내부 공간에서 함께 뒤섞이면서 교차하므로 빠른 속도로 혼합되어 균일한 온도의 혼합공기가 되고, 이렇게 단일 온도의 혼합공기가 열교환기를 통과하므로 열교환기 코일의 전면에 걸쳐 고르게 열교환작용이 일어나면서 열교환 효율이 향상된다.

계속해서, 혼합 공기는 필터장치(27)를 통과하면서 이물질이 필터링되고, 다시 증발기로 작용하는 제1열교환기(17)를 거치면서 열교환되어 냉각된다.

이 냉각 공기는 급기팬(10)의 가동에 따라 급기 챔버(12)로 유입된 후, 급기구(11)를 통해 실내측으로 공급된다.

실내에서 냉방작용을 마친 공기는 다시 덕트(24)를 통해 공기조화기측으로 유입되므로 사이클을 이루며 계속 순환하면서 실내를 냉각시키게 된다.

한편, 증발기로 작용하는 제1열교환기(17)와는 별도로 응축기로 작용하는 제2열교환기(18)는 제1열교환기(17)와 냉매배관으로 연결되어 있으며, 제1열교환기(17)에서 기화된 냉매는 냉매배관을 따라 제2열교환기(18)로 이송된 후, 외부공기에 열을 빼앗겨 응축된 후, 다시 제1열교환기(17)로 돌아오는 순환작용을 하게 된다.

이때, 제2열교환기(18)가 속해 있는 공간에서의 공기흐름은 단순히 배기팬(13)의 작동에 의해 이루어진다.

즉, 배기팬(13)이 작동되면 외부공기가 외부공기 유입구(20b)로 흡입되고, 제2열교환기(18)에서 열교환된 뒤, 배기팬(13)을 통하여 다시 외부로 배출되는 것이다.

상기 실시예는 일반적으로 많이 쓰이는 히트펌프식 열교환 방식을 채택하여 냉매 흐름을 전환함으로써, 냉방과 난방을 전환시킨다.

즉, 냉매흐름을 사방밸브(미도시)를 이용하여 절환함으로써, 상기 냉방모드에서의 증발기로 작용하는 제1열교환기(17)가 난방모드에서는 응축기로 작용하게 되고, 응축기로 작용하는 제2열교환기(18)는 증발기로 역할이 바뀐다.

그러나, 도면의 공기흐름 루트의 화살표 방향은 변화하지 않는다.

보통 기존 공기조화기의 경우 외기온도가 0℃ 이하에서부터 외기가 가지고 있는 엔탈피가 적으므로 전기히터로 모자라는 열량을 보충해주는데, 이것을 외기온도 보상운전이라 하며, 또 -8℃ 이하에서는 이마저도 불충분하여 난방능력이 현저히 감소하며, 압축기 수명 또한 감소하게 된다.

하지만, 위와 같이 압축기 효율을 최대한 높임으로써 환기량만큼 외기를 받고, 또한 배기 외기를 전혀 받지 않기 때문에 외기온도에 상관없이 최적의 효율과 최소의 히터사용으로 난방성능을 향상시킬 수 있다.

한편, 도 6에 도시한 바와 같이, 여기서는 외기 냉방 모드로 운전하는 상태를 보여준다.

환절기에 외부 온도가 실내 설정온도보다 낮을 때, 외부의 공기를 100% 실내로 급기하고, 실내 공기를 100% 외부로 배기함으로써, 외기 냉방의 목적을 달성할 수 있다.

이때에는 실내 순환공기가 100% 기계실을 통해 유입된 후, 혼합 챔버와 배기 챔버를 통해 빠져나가는 흐름이 이루어진다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에서 제공하는 냉난방 공기조화기는 다음과 같은 장점이 있다.

첫째, 개별 냉난방 일체형(분리형) 공기조화기로서, 패키지화 된 구조에 냉방, 난방, 환기를 포함해 외기 냉방을 실현할 수 있는 완전 독립된 냉난방 설비의 기능을 갖고 있으며, 실내나 실외 어느 곳이나 공간상의 제약 없이 설치가 가능하다.

둘째, 실내측에서 도입되는 공기를 이용함으로써 계절에 관계없이 압축기가 속해 있는 기계실에 항상 일정한 온도(22℃)가 유지되고, 이에 따라 외기 온도에 상관없이 압축기 최대 효율을 지속시킬 수 있는 등 압축기 효율을 극대화시킬 수 있다.

셋째, 기계실이 항상 일정한 온도(22℃)를 유지함으로써 외기온도 냉방시(35℃ 이상)와 난방시(-10℃ 이하)에도 압축기 효율의 변화가 없고, 이에 따라 항상 쾌적하고 일정한 온도로 연속난방운전이 가능하다.

넷째, 구조적으로 급기와 배기를 포함하는 외기도입부나 내기도입부 등이 완벽하게 분리되고, 급기와 배기 모두 필터로 처리되므로 외부 오염공기로부터 열교환기 등을 보호할 수 있고, 항상 신선한 공기를 실내로 공급할 수 있다.

다섯째, 본체의 구조가 패키지 형태의 3단 비례구조이므로 설치 및 운반 비용을 현저히 절감할 수 있으며, 각 나라의 규격과 법에 맞게 분리형 또는 일체형으로의 조합이 가능하다.

Claims (5)

1. 냉난방 공기조화기에 있어서,

   급기팬(10)이 속해 있고, 측면으로 공기의 유입이 가능하며, 실내로 공기를 보낼 수 있는 급기구(11)가 구비되는 급기 챔버(12);

   배기팬(13)이 속해 있고, 측면으로 공기의 유입이 가능하며, 실외로 공기를 보낼 수 있는 배기구(14)가 구비되는 배기 챔버(15);

   상기 급기 챔버(12)와 배기 챔버(15) 사이에 배치되면서 측면을 통해 각 챔버측과 공기의 연락이 가능하고, 내부 공간은 격벽(16)에 의해 각각의 독립된 구역으로 구획되는 동시에 각 독립된 공간에는 제1열교환기(17)와 제2열교환기(18)가 구비되며, 각 독립된 공간으로는 하나의 실외공기 유입구(19a) 및 실내공기 유입구(20a)와 다른 하나의 실외공기 유입구(19b)가 각각 갖추어진 혼합 챔버(21);

   상기 제1열교환기(17) 및 제2열교환기(18)와 냉매배관으로 연결되는 압축기(22)가 설치되어 있고, 혼합 챔버(21)의 일측에 조합되는 동시에 배기측 공간과 통하는 구조를 가지며, 실내측으로부터 공기를 제공받는 실내공기 유입구(20b)가 갖추어져 유입되는 실내공기로 인해 항상 내부 온도를 유지할 수 있는 기계실(23);

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방 공기조화기.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 혼합 챔버(21)의 실내공기 유입구(20a)와 기계실(23)의 실내공기 유입구(20b)는 실내측에서 연장되는 하나의 덕트(24)에 의해 함께 연결되어, 유입구에 있는 각 댐퍼(25a),(25b)의 개폐량 조절에 따라 덕트(24)를 통해 공급되는 실내공기를 적절한 비율로 서로 나누어가질 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 냉난방 공기조화기.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 덕트(24)는 실내공기의 쏠림을 막고 균형있는 분배를 위하여 양편의 실내공기 유입구(20a),(20b) 사이를 구획하면서 유입구측에서부터 일정길이 연장되는 가이드(26)를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방 공기조화기.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 급기 챔버(12), 배기 챔버(15), 혼합 챔버(21) 및 기계실(23)은 각각 독립된 어셈블리 형태로 제작되어 세부분으로 분리 구성되거나, 하나의 일체식으로 구성될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 냉난방 공기조화기.
5. 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서, 상기 제1열교환기(17) 및 제2열교환기(18)는 외부의 오염된 공기로부터 보호하기 위하여 전단부에 설치되는 필터장 치(27)를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방 공기조화기.

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