KR101295310B1

KR101295310B1 - 직접증발기를 이용한 공기조화기

Info

Publication number: KR101295310B1
Application number: KR1020120150973A
Authority: KR
Inventors: 김학근
Original assignee: 주식회사 삼화에이스
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2013-08-12

Abstract

본 발명은, 실외 공기를 실내로 안내하는 흡기유로와, 실내 공기를 실외로 안내하는 배기유로가 형성된 하우징; 상기 흡기유로와 상기 배기유로 상에 구비되어 상기 실외 공기와 상기 실내 공기를 서로 열교환 시키는 히트파이프(Heat pipe); 상기 히트파이프의 전방에 배치되고, 상기 배기유로 상에 구비되어 배출되는 실내 공기를 냉각하여 상기 히트파이프로 공급하는 직접증발기; 및 상기 흡기유로 상에 구비되어 상기 실외 공기를 실내로 강제 유인시키는 흡기팬과, 상기 배기유로 상에 구비되어 상기 실내 공기를 실외로 강제 배출시키는 배기팬을 포함하는 송풍유닛을 구비하는 직접증발기를 이용한 공기조화기를 제공한다.
따라서 실외 공기와 실내 공기의 열교환이 효과적으로 이루어지는 구조로 되어 있어 에너지효율을 향상시킬 수 있으며, 사용에너지를 절감할 수 있으며, 동절기와 하절기 각각의 경우에 대응하여 효과적으로 운전할 수 있기 때문에 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 경제적이다. 또한, 셋째, 컴팩트한 구조이기 때문에 전체적인 크기를 줄일 수 있어 공간활용도를 향상시킬 수 있으며, 구조가 간단하여 유지보수가 용이하며, 실내 공기와 실외 공기가 서로 혼합되는 구조가 아니기 때문에 외부오염균의 유입을 방지할 수 있다.

Description

직접증발기를 이용한 공기조화기 {Air conditioner for direct evaporator}

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 에너지효율을 높일 수 있는 직접증발기를 이용한 공기조화기에 관한 것이다.

일반적으로 대부분의 주택, 특히 공동주택, 빌딩 등과 같은 건축물에는 냉방장치와, 난방장치 등이 설치되어 있어 쾌적하고 조화된 공기를 실내에 제공하고 있다. 특히, 주상복합건물 또는 빌딩과 같이 밀폐식 창문이 설치된 건축물에는 공동으로 냉방 및 난방은 물론 환기를 실행할 수 있는 공기조화기가 설치되고 있다.

이러한 공기조화기의 예로 대한민국 공개특허 제2005-0010571호의 환기시스템은, 본체케이스의 일측면에 형성되어 공기가 흡입되는 흡기구와, 상기 흡입구로부터 흡입된 공기를 강제 송풍하도록 하우징에 연결되는 송풍팬과, 상기 송풍팬에 의해 송풍되는 공기가 분출되는 배기구와, 외기와 내기가 서로 전열교환되게 하는 전냉각유닛을 포함하는 구성으로 되어 있다.

그런데, 상기한 종래의 공기조화기는, 구조적으로 실외 공기와 실내 공기가 서로 혼합되는 구조이기 때문에 에너지효율이 떨어져 성능 및 에너지절감효과가 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 공기조화기는 동절기와 하절기 각각의 경우에 대하여 효과적으로 대응할 수 없는 구조로 되어 있기 때문에, 각 계절에 따라 다른 공기조화기를 마련해야하기 때문에 번거로울 뿐만 아니라 경제적이지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은, 실외 공기와 실내 공기의 열교환이 효과적으로 이루어지는 구조로 되어 있어 에너지효율을 향상시킬 수 있으며, 동절기와 하절기 각각의 경우에 대응하여 효과적으로 운전할 수 있기 때문에 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 경제적인 직접증발기를 이용한 공기조화기를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은, 실외 공기를 실내로 안내하는 흡기유로와, 실내 공기를 실외로 안내하는 배기유로가 형성된 하우징; 상기 흡기유로와 상기 배기유로 상에 구비되어 상기 실외 공기와 상기 실내 공기를 서로 열교환 시키는 히트파이프(Heat pipe); 상기 히트파이프의 전방에 배치되고, 상기 배기유로 상에 구비되어 배출되는 실내 공기를 냉각하여 상기 히트파이프로 공급하는 직접증발기; 및 상기 흡기유로 상에 구비되어 상기 실외 공기를 실내로 강제 유인시키는 흡기팬과, 상기 배기유로 상에 구비되어 상기 실내 공기를 실외로 강제 배출시키는 배기팬을 포함하는 송풍유닛을 구비하는 직접증발기를 이용한 공기조화기를 제공한다.

여기서, 상기 직접증발기는, 유동하는 상기 실내 공기와 냉각수가 서로 접촉되게 하여 상기 실내 공기를 냉각할 수 있으며, 상기 냉각수를 공급받아 배출하는 헤더와, 서로 이격되게 배치되어 사이 공간으로 상기 실내 공기가 통과하고, 일단부가 상기 헤더와 연결되어 배출되는 상기 냉각수가 표면을 타고 흐르는 복수개의 냉각판과, 상기 냉각판의 타단부에 구비되어 상기 냉각판을 타고 흘러내리는 상기 냉각수를 수용하는 드레인부와, 상기 드레인부와 상기 헤더와 각각 연결되어 상기 드레인부의 냉각수를 상기 헤더로 공급하는 공급부를 포함한다. 이때, 상기 냉각판은, 펄프(Pulp)재질의 몸체와, 상기 몸체의 표면에 폴리에틸렌(PE; Polyethylene)이 코팅처리 되어 형성된 코팅층을 포함한다. 또한, 상기 냉각판은, 지그재그방식으로 굴곡지게 형성될 수 있다.

한편, 상기 공기조화기는, 상기 히트파이프의 후방에 위치하고, 상기 흡기유로에 구비되어 상기 히트파이프를 통과한 상기 실외 공기를 가열 또는 냉각하는 냉난방부를 더 포함한다.

또한, 상기 공기조화기는, 상기 직접증발기와, 상기 냉난방부와 연결되어, 외기 온도에 따라 상기 직접증발기와, 상기 냉난방부의 작동을 각각 제어하는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 외기 온도가 여름설정온도 이상인 경우 상기 직접증발기의 작동은 온(ON)시키고, 상기 냉난방부는 상기 실외 공기를 냉각시키며, 상기 외기 온도가 겨울설정온도 이하인 경우 상기 직접증발기의 작동은 오프(OFF)시키고, 상기 냉난방부는 상기 실외 공기를 가열할 수 있다.

본 발명에 따른 공기조화기는 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 실외 공기와 실내 공기의 열교환이 효과적으로 이루어지는 구조로 되어 있어 에너지효율을 향상시킬 수 있으며, 사용에너지를 절감할 수 있다.

둘째, 동절기와 하절기 각각의 경우에 대응하여 효과적으로 운전할 수 있기 때문에 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 경제적이다.

셋째, 컴팩트한 구조이기 때문에 전체적인 크기를 줄일 수 있어 공간활용도를 향상시킬 수 있으며, 구조가 간단하여 유지보수가 용이하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 직접증발기를 이용한 공기조화기의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1의 직접증발기를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 공기조화기의 제어부의 제어흐름을 나타내는 블록도이다.
도 4는 도 1의 공기조화기의 하절기 시의 작동을 나타내는 단면도이다.
도 5는 도 1의 공기조화기의 동절기 시의 작동을 나타내는 단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 직접증발기를 이용한 공기조화기의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 2는 도 1의 직접증발기를 나타내는 도면이며, 도 3은 도 1의 공기조화기의 제어부의 제어흐름을 나타내는 블록도이다. 또한, 도 4는 도 1의 공기조화기의 하절기 시의 작동을 나타내는 단면도이고, 도 5는 도 1의 공기조화기의 동절기 시의 작동을 나타내는 단면도이다.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 직접증발기를 이용한 공기조화기(700;이하 '공기조화기'라 한다)는, 하우징(100)과, 히트파이프(200; Heat pipe)와, 직접증발기(300)와, 송풍유닛(400)과, 냉난방부(500)와, 제어부(600)를 포함한다.

상기 하우징(100)은, 내부에 실외 공기를 실내로 안내하는 흡기유로(111)와, 실내 공기를 실외로 안내하는 배기유로(112)가 각각 형성되어 있다. 여기서, 상기 흡기유로(111)와 배기유로(112)는 상기 하우징(100)의 일측에서 타측으로 관통 형성되어 실외 공기와 실내 공기가 서로 혼합되지 않는 구조로 되어 있으며, 이에 따라 에너지효율을 향상시킬 수 있음은 물론 외부오염원이 유입되는 것을 방지할 수 있다. 한편, 도면에서 O.A(Outdoor air)는 상기 흡기유로(111)로 유입되는 실외 공기를 나타내고, S.A(Supply air)는 상기 공조장치(600)를 통과하여 실내로 공급되는 공기를 나타내고, R.A(Return air)는 상기 공조장치(600)로 회수되는 실내 공기를 나타내고, E.A(Exhaust air)는 상기 공기조화기(700)를 통과하여 배출되는 실내 공기를 나타낸다.

상기 히트파이프(200)는, 상기 흡기유로(111)와 상기 배기유로(112) 상에 구비되어, 상기 흡기유로(111)를 통과하는 실외 공기와 상기 배기유로(112)를 통과하는 실내 공기를 서로 열교환 시키는 역할을 한다. 즉, 상기 히트파이프(200)는 상기 배기유로(112)를 통과하는 실내 공기의 열 또는 냉기의 에너지를 공급받아 상기 흡기유로(111)를 통과하는 실외 공기에 그 에너지를 전달하여 실내로 배출되게 하는 구조로서, 냉방 시는 건조하고 차가운 실내 공기를 이용하여 실외 공기를 냉각하고, 난방 시는 배출되는 따뜻한 실내 공기를 이용하여 실외 공기를 가열한다. 여기서, 상기 히트파이프(200)의 구성은, 공지의 열을 전달할 수 있는 히트파이프로 적용가능하며, 이에 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 직접증발기(300)는, 상기 히트파이프(200)의 전방에 배치되고, 상기 배기유로(112) 상에 구비되어 배출되는 실내 공기를 물의 증발잠열에 의해 냉각하여 상기 히트파이프(200)로 공급하는 역할을 한다.

도 2를 참조하면, 상기 직접증발기(300)는, 실내 공기와 냉각수(1)가 서로 접촉되게 하여 실내 공기를 냉각하는 수냉각 방식으로, 헤더(310)와, 복수개의 냉각판(320)과, 드레인부(330)와, 공급부(340)를 포함한다.

상기 헤더(310)는, 튜브형태로 상기 냉각수(1)를 공급받아 배출하는 구조로 되어 있으며, 냉각수(1)를 수용할 수 있고, 상기 냉각판(320)이 삽입될 수 있도록 서로 이격된 복수개의 삽입홀(미도시)이 형성되어, 상기 삽입홀로 상기 냉각수(1)가 배출되는 구조로 되어 있다.

상기 냉각판(320)은, 그 사이 공간으로 실내 공기가 통과하도록 복수개가 서로 이격되게 배치되어 있으며, 일단부가 상기 헤더(310)의 삽입홀에 끼워져, 상기 삽입홀로부터 배출되는 상기 냉각수(1)가 표면을 타고 흐르도록 되어 있다.

여기서, 상기 냉각판(320)은, 몸체(321)와, 상기 몸체(321)의 표면에 코팅처리 되어 상기 몸체가 냉각수(1)에 노출되는 것을 방지하는 코팅층(322)을 포함한다. 상기 몸체(321)는 펄프(Pulp)재질로 이루어져 다양한 형상적용이 용이하며 가벼워 상기 공기조화기(700) 전체의 하중을 저감시킬 수 있다. 상기 코팅층(322)은 취급이 용이할 뿐만 아니라 가공이 용이하고, 방수성능이 뛰어난 폴리에틸렌(PE; Polyethylene) 성분으로 형성되는 것이 바람직하지만, 이에 한정하지는 않는다.

나아가, 상기 냉각판(320)은, 상기 냉각수(1)가 타고 흐르는 거리를 길게 하고, 유동하는 실외 공기와의 접촉면적을 향상시켜 냉각성능을 향상시킬 수 있도록, 지그재그방식으로 굴곡지게 형성되는 것이 바람직하다.

상기 드레인부(330)는, 상기 냉각판(320)의 타단부 즉, 하측에 위치하고 상부가 개방되는 구조로 상기 냉각판(320)을 타고 흘러내리는 상기 냉각수(1)를 수용한다.

상기 공급부(340)는, 상기 드레인부(330)와 상기 헤더(310)와 각각 연결되어 상기 드레인부(330)의 냉각수(1)를 상기 헤더(310)로 순환 공급하며, 도시하지 않았지만 순환펌프 등을 구비하여 강제 유동시킬 수 있다.

한편, 상기 직접 증발기(300)는, 상기 냉각수의 수위에 따라 상기 냉각수의 배출을 조절하는 볼탑스위치(미도시)를 더 포함한다. 상기 볼탑스위치는 상기 드레인부(330)에 구비되어 상기 드레인부(330)에 물이 없는 경우 이를 알려 외부에서 물을 보충할 수 있도록 한다. 여기서, 상기 볼탑스위치의 세부구성에 대한 상세한 설명은 공지의 볼탑스위치와 유사하므로 생략하기로 하며, 또한 그 실시예로 상기 드레인부(330)에 구비되는 경우를 예로 하였으나 이는 일 실시예로 상기 헤더(310)에 구비되어 상기 냉각수의 수위에 따라 상기 냉각수의 배출을 조절할 수 있음은 물론이다.

상기 송풍유닛(400)은, 상기 흡기유로(111) 상에 구비되어 상기 실외 공기를 실내로 강제 유인시키는 흡기팬(410)과, 상기 배기유로(112) 상에 구비되어 상기 실내 공기를 실외로 강제 배출시키는 배기팬(420)을 포함한다. 여기서, 도면에서 상기 흡기팬(410)과 상기 배기팬(420)은 각각 상기 흡기유로(111)와 상기 배기유로(112) 각각에 대하여 최후방에 구비되어 있는 경우를 실시예로 나타내었으나, 이는 일 실시예로 상기한 목적을 달성할 수 있다면 다양한 위치에 구비가능하다.

상기 냉난방부(500)는, 상기 히트파이프(200)의 후방에 위치하고, 상기 흡기유로(111)에 구비되어, 상기 히트파이프(200)를 통과한 상기 실외 공기를 실내로 공급하기 전 가열 또는 냉각하는 역할을 한다. 여기서, 상기 냉난방부(500)는 냉난방코일을 적용하여 하절기 시 냉각코일로, 동절기 시 히팅코일을 적용할 수 있으며, 열전달면적 및 효율이 좋은 오발타입(Oval type)의 코일을 적용할 수 있다. 이러한 냉난방부(500)의 상세한 설명은 공지의 냉난방코일과 그 구성이 유사하므로 생략하기로 한다.

상기한 바와 같이, 상기 공기조화기(700)는, 실외 공기와 실내 공기의 열교환이 효과적으로 이루어지는 구조로 되어 있으며, 히트파이프(200)를 통하여 상기 냉난방부(500)의 부하를 감소시켜 에너지소비를 줄임으로써 에너지효율을 향상시킬 수 있고, 사용에너지를 절감할 수 있다. 또한, 상기 공기조화기(700)는, 컴팩트한 구조이기 때문에 전체적인 크기를 줄일 수 있어 공간활용도를 향상시킬 수 있으며, 구조가 간단하여 유지보수가 용이하고, 실내 공기와 실외 공기가 서로 혼합되는 구조가 아니기 때문에 외부오염균의 유입을 방지할 수 있다.

도 3을 참조하면 상기 제어부(600)는, 상기 직접증발기(300)와, 상기 냉난방부(500)와 연결되어, 외기 온도에 따라 상기 직접증발기(300)와, 상기 냉난방부(500)의 작동을 각각 제어한다. 여기서, 상기 제어부(600)는 외기 온도를 감지하는 외기 온도센서(601)로부터 온도정보를 획득할 수 있다.

도 4를 참조하면, 외기 온도가 여름설정온도 이상인 하절기 시 상기 제어부(600)는, 상기 직접증발기(300)의 작동은 온(ON)시키고, 상기 냉난방부(500)는 상기 실외 공기를 냉각시킨다.

반면, 도 5를 참조하면, 상기 외기 온도가 겨울설정온도 이하인 동절기 시 상기 제어부(600)는, 상기 직접증발기(300)의 작동은 오프(OFF)시키고, 상기 냉난방부(500)는 상기 실외 공기를 가열한다. 여기서, 상기 여름설정온도와 겨울설정온도는 사용자에 따라 그 설정온도를 변경할 수 있다. 이와 같이, 상기 공기조화기(700)는 동절기와 하절기 각각의 경우에 대응하여 효과적으로 운전할 수 있기 때문에 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 경제적이다.

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.

100... 하우징 111... 흡기유로
112... 배기유로 200... 히트파이프
300... 직접증발기 310... 헤더
320... 냉각판 330... 드레인부
340... 공급부 400... 송풍유닛
410... 흡기팬 420... 배기팬
500.. 냉난방부 600... 제어부
700... 공기조화기

Claims

실외 공기를 실내로 안내하는 흡기유로와, 실내 공기를 실외로 안내하는 배기유로가 형성된 하우징;
상기 흡기유로와 상기 배기유로 상에 구비되어 상기 실외 공기와 상기 실내 공기를 서로 열교환 시키는 히트파이프(Heat pipe);
상기 히트파이프의 전방에 배치되고, 상기 배기유로 상에 구비되어 배출되는 실내 공기를 냉각하여 상기 히트파이프로 공급하는 직접증발기; 및
상기 흡기유로 상에 구비되어 상기 실외 공기를 실내로 강제 유인시키는 흡기팬과, 상기 배기유로 상에 구비되어 상기 실내 공기를 실외로 강제 배출시키는 배기팬을 포함하는 송풍유닛을 포함하고,
상기 직접증발기는,
유동하는 상기 실내 공기와 냉각수가 서로 접촉되게 하여 상기 실내 공기를 냉각시키되,
상기 냉각수를 공급받아 배출하는 헤더와, 서로 이격되게 배치되어 사이 공간으로 상기 실내 공기가 통과하고, 일단부가 상기 헤더와 연결되어 배출되는 상기 냉각수가 표면을 타고 흐르는 복수개의 냉각판과, 상기 냉각판의 타단부에 구비되어 상기 냉각판을 타고 흘러내리는 상기 냉각수를 수용하는 드레인부와, 상기 드레인부와 상기 헤더와 각각 연결되어 상기 드레인부의 냉각수를 상기 헤더로 공급하는 공급부를 포함하며,
상기 냉각판은, 펄프(Pulp)재질의 몸체와,
상기 몸체의 표면에 폴리에틸렌(PE; Polyethylene)이 코팅처리 되어 형성된 코팅층을 포함하는 직접증발기를 이용한 공기조화기.
삭제
삭제
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 냉각판은,
지그재그방식으로 굴곡지게 형성된 직접증발기를 이용한 공기조화기.
청구항 1에 있어서,
상기 직접증발기는,
상기 냉각수의 수위에 따라 상기 냉각수의 배출을 조절하는 볼탑스위치를 더 포함하는 직접증발기를 이용한 공기조화기.
청구항 1에 있어서,
상기 히트파이프의 후방에 위치하고, 상기 흡기유로에 구비되어 상기 히트파이프를 통과한 상기 실외 공기를 가열 또는 냉각하는 냉난방부를 더 포함하는 직접증발기를 이용한 공기조화기.
청구항 7에 있어서,
상기 직접증발기와, 상기 냉난방부와 연결되어, 외기 온도에 따라 상기 직접증발기와, 상기 냉난방부의 작동을 각각 제어하는 제어부를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 외기 온도가 여름설정온도 이상인 경우 상기 직접증발기의 작동은 온(ON)시키고, 상기 냉난방부는 상기 실외 공기를 냉각시키며,
상기 외기 온도가 겨울설정온도 이하인 경우 상기 직접증발기의 작동은 오프(OFF)시키고, 상기 냉난방부는 상기 실외 공기를 가열하는 직접증발기를 이용한 공기조화기.
청구항 8에 있어서,
상기 냉난방부는,
오발타입(Oval type)의 코일인 직접증발기를 이용한 공기조화기.