KR100825427B1 - 공기조화장치 - Google Patents

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KR100825427B1
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Abstract

본 발명은 공기조화장치에 관한 것으로서, 실내기의 케이스 상에 배치되는 복사 패널을 이용하여, 여름철과 겨울철 환경에서 쾌적감을 도모하고, 복사 패널과 실내기의 냉난방 모드를 이용하여 실내환경 및 시간대 등에 따라 효율적인 공조로 제어할 수 있다.

Description

공기조화장치{Air-conditioner}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액자형 공기조화기의 실내기의 케이스의 전면에 복사 패널이 배치된 외관을 도시한 분해사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 복사 패널의 복사 열교환에 의한 냉방효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 사무실에서 인체의 열 방출 비율을 나타낸 그래프이다.
도 4는 도 1에 도시된 액자형 공기조화기에서, 실내기의 열교환기로부터 냉매가 분기되어 복사 패널로 유입되는 경우를 도시한 블록도이다.
도 5는 도 1에 도시된 액자형 공기조화기에서, 실내기의 열교환기로 유입되는 냉매가 분기되어 복사 패널로 유입되는 경우를 도시한 블록도이다.
도 6은 여름철과 겨울철의 복사 패널의 온도의 제어를 각각 나타낸 그래프이다.
도 7은 도 1에 도시된 공기조화장치에서, 시간의 경과에 따른 인체의 각 부분에서의 피부온도를 측정한 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 간단한 설명>
1: 터널 1a: 터널 벽면
2: 인체 10: 케이스
12: 전면패널 15: 실내 열교환기
20: 복사 패널
본 발명은 공기조화장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실내기의 케이스 상에 배치되는 복사 패널을 이용하여, 여름철과 겨울철 환경에서 쾌적감을 도모하고, 복사 패널과 실내기의 냉난방 모드를 이용하여 실내환경 및 시간대 등에 따라 효율적인 공조로 제어할 수 있는 공기조화장치에 관한 것이다.
종래의 설비는 대부분이 기류를 이용한 「Task-Ambient 공기조절 방식」으로, 개개인의 쾌적감의 수준이나 균일화에 응할 수 있도록 근무영역(Task)과 주변 영역(Ambient)의 공기조절을 다른 계통으로 하여 다양한「Task-Ambient 공기조절 방식」이 개발되어 왔다.
여기서, 난방·공조공간에서는 강한 기류가 드래프트(Draft)를 유발한다. 드래프트(Draft)라 함은 인체가 기류(Air Movement)에 의해 원하지 않은 국부적인 냉각효과를 받는 것을 말한다.
그러나, 상기한 바와 같은 종래의 공조 방식은 대부분 기류를 이용한 방식으로, 국부적인 영역의 공기조절을 맡는 장치나 제어 기기가 없어 쾌적감이 떨어지 고, 기류의 온도, 토출방향, 토출구의 크기 등에 대한 기준이 없는 문제점이 있다.
본원 발명은, 실내기의 케이스 상에 배치되는 복사 패널을 이용하여, 여름철과 겨울철 환경에서 쾌적감을 도모하고, 복사 패널과 실내기의 냉난방 모드를 이용하여 실내환경 및 시간대 등에 따라 효율적인 공조로 제어할 수 있는 공기조화장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은 공기조화장치에 관한 것으로서 실내기와, 상기 실내기의 케이스 상에 배치되는 복사 패널을 포함한다.
또한, 상기 복사 패널은 상기 실내기의 케이스의 전면에 배치되거나, 상기 케이스와 일체로 형성될 수 있다.
또한, 상기 실내기의 열교환기로부터 냉매가 분기되어 상기 복사 패널로 유입되거나, 상기 실내기의 열교환기로 유입되는 냉매가 분기되어 상기 복사 패널로 유입되어 상기 복사 패널의 온도가 제어될 수 있다.
또한, 상기 공기조화장치는 실내의 온도를 감지하는 온도센서를 더 포함하고, 상기 온도센서에 의하여 감지된 온도에 의하여 상기 복사 패널로 유입되는 냉매의 양이 제어될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
일반적으로 공기조화기는 사무실 또는 가정 등과 같은 실내의 한 공간 또는 벽면에 설치되어 실내를 냉방하거나 난방하는 냉/난방기기로서, 압축기-응축기-팽창밸브-증발기로 이루어져 일련의 냉동사이클을 구성하는 기기이다.
특히, 공기조화기는 주로 실외에 설치되는 실외기('실외측' 또는 '방열측'이라 칭하기도 함)와, 주로 건물 내부에 설치되는 실내기('실내측' 또는 '흡열측'이라 칭하기도 함)로 나뉘어지는데, 상기 실외기에는 응축기(실외열교환기)와 압축기가 설치되고, 상기 실내기에는 증발기(실내열교환기)가 설치된다.
그리고, 주지된 바와 같이 공기조화기는 실외기와 실내기가 각각 분리되어 설치되는 분리형 공기조화기와, 실외기와 실내기가 일체로 설치되는 일체형 공기조화기로 크게 나눌 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액자형 공기조화기의 실내기의 케이스의 전면에 복사 패널이 배치된 외관을 도시한 분해사시도이다.
도 1에 도시된 바에 따르면, 본 발명에 따른 공기조화장치는 실내기와, 상기 실내기의 외관을 형성하는 케이스(10)에 복사 패널(20)이 배치된다.
즉, 본 발명에 따른 공기조화장치는 상기 실내기의 케이스(10) 상에 복사 패널(20)을 배치하여, 상기 복사 패널(20)과 인체와의 복사 열교환을 이용하는 방식이다.
상기 복사 열 교환에 의한 냉방의 예로는 도 2에 도시된 바와 같이, 햇빛이 내리쬐는 무더운 여름에 터널(1) 내부는 기온이 낮지 않아도 시원한 느낌이 든다는 것을 예로 들 수 있다. 이것은 터널 벽면(1a)과의 복사 열 교환에 의해서 인체(2)의 열을 방출하기 때문이다.
이러한 복사냉방은 인체와 차가운 복사냉방시스템의 표면과의 복사열전달을 통하여 냉방을 하는 방식이다. 도 3은 사무실에서 인체의 열 방출 비율을 나타낸 그래프이다. 사무실에서 일하는 사무원의 경우 인체가 외부로 방출하는 열량 중 복사에 의한 부분이 약 45%정도를 차지하고 있어서, 대류에 의한 방열(약 23%)의 2배 정도가 되고 있다.
이러한 복사냉방은 인체와 직접 복사열교환을 하기 때문에 대류냉방방식에 비해 쾌적감이 우수하고, 대류 열 교환보다는 소음이 적기 때문에 실내에서의 드래프트 및 소음으로 인한 불쾌감이 적은 장점이 있다.
한편, 상기 실내기의 케이스(10)는 납작한 장방형으로 구성되어, 상하 및 좌우방향으로의 길이가 전후의 폭보다 상대적으로 크게 형성됨이 일반적이다. 그리고 상기 케이스(10)의 전방에는 전면패널(12)이 설치된다.
상기 전면패널(12)의 후면 하단에는 걸이부(미도시)가 후방으로 돌출되게 형성되고, 상기 케이스(10)에는 이러한 걸이부가 걸어지는 걸이홈(미도시)이 형성된다. 그리고 상기 실내기가 작동되면 상기 전면패널(12)의 후단부가 상기 케이스(10)로부터 이격되어 외부의 공기가 실내기 내부로 유입되도록 한다.
본 실시예에서는 상기 복사 패널(20)이 액자형 공기조화기의 실내기의 케이스(10)의 전면에 배치된 경우에 대해 기술되어 있으나, 상기 복사 패널은 도 1에 도시된 액자형 공기조화기 뿐만 아니라, 다른 형태의 공기조화기의 실내기 케이스 상에도 배치될 수 있고, 상기 복사 패널(20)이 상기 케이스(10)의 전면에 배치된 경우 뿐만 아니라, 상기 케이스(10)와 일체로 형성될 수도 있다.
한편, 여름철에는 실내 온도가 더운 서열환경이므로, 상기 복사 패널(20)의 온도는 실내 온도보다 차갑게 유지될 필요가 있고, 겨울철에는 실내 온도가 차가운 한랭환경이므로, 상기 복사 패널(20)의 온도는 실내온도보다 따뜻하게 유지될 필요가 있다. 따라서, 상기 복사 패널(20)의 온도를 소정 범위 내에서 유지할 필요가 있으므로, 상기 복사 패널(20)로 소정 온도의 냉매가 유입되어야 한다. 이를 위해서 상기 실내기의 열교환기(15)와 상기 복사 패널(20) 간에 냉매의 유동이 필요하다.
도 4는 도 1에 도시된 액자형 공기조화기에서, 실내기의 열교환기로부터 냉매가 분기되어 복사 패널로 유입되는 경우를 도시한 블록도, 도 5는 도 1에 도시된 액자형 공기조화기에서, 실내기의 열교환기로 유입되는 냉매가 분기되어 복사 패널로 유입되는 경우를 도시한 블록도이다.
상기 실내기의 열교환기(15)의 피냉각물체로서 상기 복사 패널(20)을 이용하게 되므로, 상기 복사 패널(20)을 상기 실내기의 열교환기(15)와 접촉시켜서 상기 복사 패널(20)의 온도를 유지할 수 있다.
구체적으로 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 실내기의 열교환기(15)로부터 냉매가 분기되어 상기 복사 패널(20)로 유입될 수 있다. 따라서, 상기 복사 패널(20)로 유입된 냉매의 온도에 의해 상기 복사 패널(20)의 온도가 소정 범위 내의 온도값으로 제어된다.
또 다른 실시예는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 실내기의 열교환기(15)로 유입되는 냉매가 분기되어 상기 복사 패널(20)로 유입될 수도 있다. 도 4의 경우와 마찬가지로 상기 복사 패널(20)로 유입된 냉매의 온도에 의해 상기 복사 패널(20)의 온도가 소정 범위 내의 온도값으로 제어된다.
도 6는 여름철과 겨울철의 복사 패널의 온도의 제어를 각각 나타낸 그래프이다. 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 여름철에는 상기 복사 패널(20)의 온도는 실내 온도(Tin)보다 소정온도(A ℃) 낮은 온도로 유지되도록 제어하고, 마찬가지로 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 겨울철에는 복사 패널(20)의 온도가 실내 온도(Tin)보다 소정온도(B ℃) 높은 온도로 유지되도록 제어한다.
여기서, 여름철을 기준으로 하였을 때, 상기 복사 패널(20)의 온도는 5 ℃에서 15 ℃의 범위 내에서 제어하고, 바람직하게는 복사 패널(20)의 온도가 10 ℃ 인 경우가 적당하다. 상기 복사 패널(20)의 온도가 5 ℃이하인 경우에는 상기 복사 패널(20)에 결로가 발생하기 쉽고, 15 ℃ 이상인 경우에는 실내공기와의 온도차이가 크지 않아, 쾌적감을 얻기 어렵기 때문이다.
한편, 상기 공기조화장치는 실내의 온도를 감지하는 온도센서(미도시)를 더 포함하고, 상기 온도센서(미도시)에 의하여 감지된 온도에 의하여 상기 복사 패널(20)로 유입되는 냉매의 양이 제어된다.
즉, 상기 복사 패널(20)로 유입되는 냉매의 양을 통해 상기 복사 패널(20)의 온도를 소정 범위 내에서 유지하는 제어를 하는 경우, 여름철에는 상기 복사 패널(20)로 유입되는 냉매의 양이 많을 경우, 상기 복사 패널(20)의 온도가 낮게 제어되고, 상기 복사 패널(20)로 유입되는 냉매의 양이 적을 경우, 상기 복사 패 널(20)의 온도가 높게 제어된다.
따라서, 상기 복사 패널(20)의 온도를 실내 온도보다 소정온도(A) 낮게 제어하기 위해서는 실내 온도를 감지하는 온도센서(미도시)로부터 온도값을 감지한 후, 상기 감지된 온도값보다 소정온도(A ℃) 낮은 온도로 소정 범위 내에서 제어하기 위해 필요한 냉매의 양을 제어할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 공기조화장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기와 구성을 가지는 실내기에서 냉방사이클이 동작하면, 상기 실내기의 내부에 있는 실내 열교환기(15)로 상대적으로 낮은 온도의 냉매가 유입되고, 팬모터(미도시)의 구동에 따라 실내팬(미도시)이 회전하게 되면 케이스(10)와 전면패널(12) 상단 사이의 틈새를 통해 실내공기가 유입된다.
즉, 상기 전면패널(12)이 모터(미도시)의 구동에 의해 하단부를 축으로 상단이 전방으로 일정부분 개방되어, 전면패널(12)과 케이스(10) 사이의 틈새로 실내공기가 유입되는 것이다.
상기와 같이 실내기 내부로 유입된 공기는 낮은 온도의 냉매가 흐르는 실내 열교환기(15)를 거치면서 온도가 냉각된 다음, 토출구(미도시)를 통해 실내공간으로 배출된다. 그리고 상기 실내 열교환기(15)에서 실내공기와 열교환된 냉매는 실외기(미도시)로 공급된다.
도 7은 도 1에 도시된 공기조화장치에서, 시간의 경과에 따른 인체의 각 부 분에서의 피부온도를 측정한 그래프이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 공기조화장치의 작동을 멈춘 후, 약 30분의 시간이 경과된 후부터, 전체적으로 각 신체 부분에서의 피부 온도가 낮아지고 있다. 이를 평균으로 계산한 평균 피부온도(T)도 약 1 ℃ 정도 낮아진 것을 알 수 있다.
즉, 공기조화장치의 작동이 멈추더라도, 상기 복사 패널(20)의 복사 열교환으로 인해 일정시간 동안 냉방이 지속될 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 공기조화장치의 작동으로 인한 전력소모를 줄일 수 있는 효과가 있다.
예컨대, 습하고 무더운 날씨에는 공기조화기의 실내기를 이용한 냉방 모드를 먼저 작동시켜 실내의 습한 공기에서의 습기 제거를 최대로 하고, 어느 정도의 방안의 공기가 유지된 후에는 상기 복사패널(20)을 이용한 제2냉방모드로 전환하여, 냉방을 계속 수행하게 된다.
그리고, 밤에 잠을 자는 경우, 침대가 위치한 장소에 상기 복사패널(20)이 설치되어 이를 이용한 제 2냉방모드로 냉방을 수행하게 되면, 상기 복사패널(20)만의 운전모드로 공기조화장치가 작동하므로 수면중에 실내기 바람으로 인한 불쾌감이 해소되어 최적 공조의 구현이 가능하게된다.
이러한 공기조화장치는 단일개의 실외기를 이용하여 복수개의 열 교환장치 즉, 복사 열 교환부 및 실내기를 구비함으로써, 선택적으로 운전 제어를 수행할 수 있다. 실시 예로서, 공통 제어부를 이용하여 복사 열 교환부 및 실내기의 운전 모드를 연동시켜 제어할 수도 있다. 반대로 독립적인 제어부를 이용하여 각기 독립적인 운전모드로도 동작시킬 수 있다.
상기와 같은 공기조화기와 복사 패널을 이용한 냉방 방식은, 공기조화기의 난방운전의 경우에도 똑같이 적용가능하다. 따라서, 공기조화장치의 난방운전이 멈추더라도, 상기 복사 패널(20)의 복사 열교환으로 인해 일정시간 난방이 지속될 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 공기조화장치는 실내기의 케이스 상에 배치되는 복사 패널을 이용하여, 여름철과 겨울철 환경에서 쾌적감을 도모하고, 복사 패널과 실내기의 냉난방 모드를 이용하여 실내환경 및 시간대 등에 따라 효율적인 공조로 제어할 수 있는 이점이 있다.
또한, 공기조화장치의 작동이 멈춘 후에도, 일정시간 동안 냉방 또는 난방을 지속할 수 있으므로, 공기조화장치의 전력소모를 저감할 수 있는 이점이 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 열교환기를 포함하는 실내기;
    상기 실내기의 케이스 상에 배치되는 복사 패널을 포함하고,
    상기 실내기의 열교환기로부터 냉매가 분기되어 상기 복사 패널로 유입되거나, 상기 실내기의 열교환기로 유입되는 냉매가 분기되어 상기 복사 패널로 유입되어 상기 복사 패널의 온도가 제어되는 공기조화장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 복사 패널은 상기 케이스의 전면에 배치되는 공기조화장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 복사 패널은 상기 케이스와 일체로 형성되는 공기조화장치.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 공기조화장치는 실내의 온도를 감지하는 온도센서를 더 포함하고, 상기 온도센서에 의하여 감지된 온도에 의하여 상기 복사 패널로 유입되는 냉매의 양이 제어되는 공기조화장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 복사패널의 온도를 실내온도보다 낮게 유지할 경우, 상기 복사패널의 온도가 상기 온도센서에 의해 감지된 온도보다 소정온도(A ℃) 낮은 설정온도로 유지되도록, 상기 복사패널의 온도가 상기 설정온도보다 높으면 상기 복사 패널로 유입되는 냉매의 양을 증가시키고, 상기 복사패널의 온도가 상기 설정온도보다 낮으면 상기 복사 패널로 유입되는 냉매의 양을 감소시키는 공기조화장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 복사패널의 온도를 실내온도보다 높게 유지할 경우, 상기 복사패널의 온도가 상기 온도센서에 의해 감지된 온도보다 소정온도(B ℃) 높은 설정온도로 유지되도록, 상기 복사패널의 온도가 상기 설정온도보다 높으면 상기 복사 패널로 유입되는 냉매의 양을 감소시키고, 상기 복사패널의 온도가 상기 설정온도보다 낮으면 상기 복사 패널로 유입되는 냉매의 양을 증가시키는 공기조화장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 실내기의 작동에 의한 냉방모드 또는 난방모드가 종료하면,
    상기 복사패널만을 이용한 냉방모드 또는 난방모드로 전환되는 공기조화장치.
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