KR101341110B1 - 공기 흐름이 개선된 항균 및 공기 정화용 열교환기를 구비한 공기조화기 - Google Patents

공기 흐름이 개선된 항균 및 공기 정화용 열교환기를 구비한 공기조화기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공기 흐름이 개선된 항균 및 공기 정화용 열교환기를 구비한 공기조화기에 관한 것으로, 그 목적은 공기조화기의 열교환기 방열핀에 이산화티탄을 코팅하고 자외선이 조사되도록 자외선램프를 설치 구성하되, 이산화티탄의 활성도를 높이기 위해 유입되는 공기의 흐름을 개선하여 방열핀에 먼지가 고착되는 것을 방지하여 광촉매 반응에 의한 방열핀 내 오염물질 및 세균의 고착 방지, 세균의 살균, 방열핀 통과 공기 중 오염물질의 정화 및 냄새 탈취 기능을 가진 열교환기를 구비한 공기조화기를 제공하는 데 있다.
본 발명의 구성은 공기조화기에 있어서, 열교환부를 구성하는 열교환기는 열매체가 흐르는 코일에 복수개 부착되어 열교환되는 방열핀 표면에 이산화티탄층을 형성하고, 이산화티탄층에 자외선을 조사하는 자외선램프가 상기 복수개로 배열된 방열핀간을 관통하여 하나 이상 설치하되, 먼지의 고착을 방지하기 위해 상기 방열핀들의 상부와 하부에 각각 상부 덮개와 하부 덮개를 덮어 밀폐형 구조로 구성 후 전방 입구에서 후방구 출구쪽으로 갈수로 좁아지도록 한 유속 증가 구조로 구성한 공기 흐름이 개선된 항균 및 공기 정화용 열교환기를 구비한 공기조화기를 발명의 특징으로 한다.

Description

공기 흐름이 개선된 항균 및 공기 정화용 열교환기를 구비한 공기조화기{Air conditioner having antifungal and air cleaning heat exchanger improved air flow}
본 발명은 공기 흐름이 개선된 항균 및 공기 정화용 열교환기를 구비한 공기조화기에 관한 것으로, 자세하게는 열교환기의 방열핀에 이산화티탄을 코팅하고 자외선이 조사되도록 램프를 설치 구성하면서 유입되는 공기의 흐름을 개선하여 코팅된 이산화티탄의 활성도를 높여 광촉매 반응에 의한 방열핀 내 오염물질 및 세균의 고착 방지, 세균의 살균, 방열핀 통과 공기 중 오염물질 정화 및 냄새 탈취 기능을 가지도록 한 열교환기를 구비한 공기조화기에 관한 것이다.
공기조화기는 쾌적한 실내환경을 조성하기 위해 실내로 보내는 공기의 온도, 습도, 기류 및 청결도 등을 조절하여 주는 기기로서, 설치장소 및 냉/난방 용량에 따라 소용량 또는 대용량으로 대별되며, 소용량은 가정용으로, 대용량은 빌딩 또는 공장 등의 대형건물용으로 사용되고 있다.
이러한 대용량 공기조화기는 실내공기를 강제 흡인하여 고온 또는 저온으로 열교환시킨 후 실내로 다시 환원시키는 반복 사이클에 의해 냉방 또는 난방을 수행하게 된다.
도 7은 종래 공기조화기의 한 실시예를 도시한 정면도이고, 도 8은 종래 공기조화기의 한 실시예를 도시한 평면도이다.
도시된 바와 같이 종래 대용량 공기조화기는 공기 유동방향을 따라 흡입부(10), 공기혼합부(20), 열교환부(30) 및 배출부(40)가 케이스(50) 내부에 순차 배열되어 구성된다. 이때 공기가 유입 또는 배출되는 공간부는 일부 개방영역을 제외하고는 프레임으로 격리하여 공기 흐름을 제어하게 구성한다.
상기 흡입부(10)는 케이스(50)의 상부 일측에 형성되어 순환된 실내 공기(R.A: Return Air)가 흡입되는 실내공기흡입구(11)에 의해 케이스 내부 실내와 연결된다. 케이스(50) 내부에는 공기조화기에서 공급한 실내 공기를 자기 공기조화기 내부로 흡인하는 흡입송풍기(12)가 설치되어 있다. 흡입송풍기는 원심팬의 회전에 의해 일측으로는 실내 공기를 흡입하고 타측으로는 실내 공기를 공기혼합부로 배출하게 된다. 또한 흡입부(10)는 격리 프레임(61)에 의해 공간부가 공기혼합부(20)와 격리되고 흡입송풍기(12) 배출구만 공기혼합부와 연통된다.
상기 공기혼합부(20)의 내부는 바이패스 댐퍼(21)가 설치된 격리 프레임(62)을 기준으로 흡입부(10)가 접한 부분과 열교환부(30)가 접한 부분으로 나뉘어지는데, 흡입부(10)가 접한 부분의 케이스(50) 상부 일측에는 흡입부(10)로부터 유입된 실내공기 일부를 외부로 배출되는 실내공기 배출구(21)가 설치되고, 열교환부(30)가 접한 부분의 케이스(50) 상부 일측에는 신선한 외기 일부가 유입되도록 실외공기 유입구(23)가 형성된다. 통상적으로 실내공기 30% 정도가 실내공기 배출구(21)를 통해 나가고 잔존한 70%의 실내공기가 바이패스 댐퍼(21)를 통해 열교환부와 접한 공간부에서 30%의 실외공기와 혼합되어 열교환부(30)로 공급되게 된다.
상기 열교환부(30)는 공기혼합부에서 유입된 일정량의 실내공기와 일정량의 실외공기가 혼합된 혼합공기를 열교환시키는 코일형상의 열교환기(31)와, 열교환기 전단에 설치되어 유입되는 혼합공기의 오염물질을 제거하는 에어필터(32)로 이루어진다. 이때 열교환기에는 냉매가 순환하면서 유입된 혼합공기를 냉각 또는 승온시켜 실내를 냉방 또는 난방시키게 된다.
상기 배출부(40)는 케이스(50) 상부 일측에 건물 실내에 열교환된 공기를 공급하는 공기배출구(42)가 형성되어 있으며, 열교환된 공기를 강제로 배출되도록 하는 토출송풍기(41)로 구성되어 있다. 토출송풍기(41)는 흡입송풍기와 같은 종류를 사용하면 된다.
미설명 부호 24는 히터로 열교환기의 코일 내부에 존재하는 수분의 동결을 방지하기 위해 사용되는 것이고, 33은 가습기로 실내 공기 습도 조절을 위해 필요시 작동하여 습기를 발생시키는 장치이다.
상기한 구성을 갖는 대용량 공기조화기의 냉방(난방 과정도 동일함)을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 흡입송풍기(12)가 구동되면, 건물 실내의 공기가 흡입부(10) 내로 유입되고, 유입된 공기는 공기혼합부(20)을 통과하면서 공기중 약 30%는 실내공기 배출구(22)를 통해 외부로 배출되고, 반대로 실외공기유입구(23)로는 외기가 유입되어 잔류하고 있는 기내공기 약 70%와 혼합된 상태로 열교환부(30)을 향해 유동된다.
열교환부(30)로 유입된 공기는 에어필터(32)를 통하면서 불순물이 여과된 이후, 에어필터(32)의 후방에 설치된 열교환기(31)를 통과하면서 저온으로 열교환 된다.
이와 같이 열교환된 저온 공기는 배출부(40)의 내부에 설치된 토출송풍기(41)의 회전력에 의해 열교환공기배출구(42)를 통해 건물내로 환원되는 과정이 반복되면서 실내의 냉방을 이루게 된다.
하지만 상기와 같은 구조를 가진 종래의 공기조화기에 사용되는 열교환기는 흡입송풍기(12) 및 토출송풍기(41)에 의해 강제 대류방식에 사용되는 핀 코일식(Finned coil) 열교환기로 그 구조가 열매체가 흐르는 코일 주변에 방열을 위한 복수개의 방열핀이 촘촘히 부착된 형상으로 좁은 방열핀 간의 틈새 때문에 공기의 유입 흐름이 나빠 열교환 효율이 저하될 수 있다는 단점을 가진다.
또한 방열핀 사이로 유입된 먼지 또는 유기성 유해물질이 방열핀 또는 코일 표면에 고착될 수 있다는 단점을 가진다.
또한 열교환 과정에서 코일 표면에 결로 현상 발생시 방열핀 또는 코일 표면에 물이 맺혀 세균이나 곰팡이가 서식할 수 있다는 단점을 가진다.
또한 공기조화기 내 대부분의 필터들이 열교환기 전단에 설치됨으로써 열교환기에서 발생된 세균이나 곰팡이 또는 이를 통과하는 유기성 유해물질 등은 아무런 살균 단계나 정화 단계 없이 실내로 유입되어 실내 공기의 질을 떨어뜨려 실내 거주자의 건강을 해칠 수 있다는 단점을 가진다.
국내 등록특허공보 등록번호 10-0935884호(2009.12.30) 국내 등록특허공보 등록번호 10-1198923(2012.11.01) 국내 등록특허공보 등록번호 10-1133031(2012.03.28) 국내 공개특허공보 공개번호 10-2005-0111691(2001.11.28.)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 공기조화기의 열교환기 방열핀에 이산화티탄을 코팅하고 자외선이 조사되도록 자외선램프를 설치 구성하되, 이산화티탄의 활성도를 높이기 위해 유입되는 공기의 흐름을 개선하여 방열핀에 먼지가 고착되는 것을 방지하여 광촉매 반응에 의한 방열핀 내 오염물질 및 세균의 고착 방지, 세균의 살균, 방열핀 통과 공기 중 오염물질의 정화 및 냄새 탈취 기능을 가진 열교환기를 구비한 공기조화기를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 공기조화기의 열교환기를 구성하는 방열핀의 상하부를 덮어 밀폐형으로 구성하되, 전방부에서 후방부로 갈수록 작게 형성하여 공기의 흐름을 가속시켜 열교환 효율을 증가시킨 열교환기를 구비한 공기조화기를 제공하는 데 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 열교환기의 방열핀 표면에 구형 엠보싱 구조를 복수개 배열 형성하여 공기 흐름을 빠르게 하여 방열핀에서의 열교환 효율을 증가시킨 열교환기를 구비한 공기조화기를 제공하는 데 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 실내 공기를 흡입하는 흡입송풍기를 갖는 흡입부; 흡입부를 통해 흡입된 실내공기 중 일부를 실내공기 배출구를 통해 배출한 실내공기와 배출된 실내 공기량 만큼 실외공기유입구를 통해 새로 유입한 실외공기를 혼합하는 공기혼합부; 공기혼합부에서 공급된 공기를 열교환기에서 저온 또는 고온으로 열교환하는 열교환부; 열교환된 공기를 실내로 환원하기 위한 토출송풍기를 갖는 배출부;를 포함하여 구성된 공기조화기에 있어서,
상기 열교환부를 구성하는 열교환기는 열매체가 흐르는 코일에 복수개 부착되어 열교환되는 방열핀 표면에 이산화티탄층을 형성하고, 이산화티탄층에 자외선을 조사하는 자외선램프를 방열핀간을 관통하여 하나 이상 설치하되, 먼지의 고착을 방지하기 위해 상기 방열핀들의 상부와 하부에 각각 상부 덮개와 하부 덮개를 덮어 밀폐형 구조로 구성 후 전방 입구에서 후방구 출구쪽으로 갈수로 좁아지도록 한 유속 증가 구조로 구성한 것을 특징으로 하는 공기 흐름이 개선된 항균 및 공기 정화용 열교환기를 구비한 공기조화기를 제공함으로써 달성된다.
바람직한 실시예로, 상기 방열핀은 전방부 수직 높이(전방변)가 크고 후방부로 갈수록 수직 높이(후방변)가 작은 사다리꼴 형상을 가질 수 있다.
바람직한 실시예로, 상기 방열핀은 표면에 복수개의 볼록 반원구 또는 오목 반원구 형상의 요철이 가공될 수 있다.
바람직한 실시예로, 상기 요철은 이웃하여 배열된 요철과 엇갈리게 형성되어 방열핀 표면에서의 공기의 흐름이 골고루 가속되도록 구성할 수 있다.
바람직한 실시예로, 상기 요철은 방열핀의 동일 표면 상에 볼록 반원구 및 오목 반원구 형상이 번갈아 배열되어 형성될 수 있다.
바람직한 실시예로, 상기 방열핀 표면에 형성된 이산화티탄층은 전면 코팅될수 있다.
바람직한 실시예로, 상기 방열핀 표면에 형성된 이산화티탄층은 부분 코팅될수 있다.
상기와 같이 본 발명은 공기조화기의 열교환기를 구성하는 방열핀들의 상하부를 덮어 상하부 및 좌우측면이 밀폐된 구조로 하되, 전방에서 후방으로 갈수로 좁게 형성하여 공기의 흐름을 빠르게 함으로써 먼지가 방열핀 표면에 고착되지 않고 빠르게 열교환기를 빠져 나가게 됨으로써 자외선(약 400nm) 조사시 광촉매의 활성도가 높아져 반도체 물질인 이산화티탄에 전자(Electron), 전공대(Electron Hole) 형성에 의한 강한 산화력을 가진 하이드록시 라티칼(-OH)과 슈퍼 옥사이드(O2 -)가 생성됨으로써 광촉매 반응에 의한 세균의 살균 및 부패 방지와 같은 항균 기능과, 공기 중의 질소산화물, 유황산화물, 포름알데히드와 같은 유해물질을 제거하는 대기 정화 기능과, 아세트알데히드, 암모니아, 황화수소 등의 악취를 분해하는 탈취기능과, 방열핀의 표면에 부착될 수 있는 담배연기, 기름 찌꺼기 등 유기물질의 분해기능과, 열교환에 따른 온도 차이로 방열핀 표면 결로시 발생하는 유해성 수중 유기화합물의 제거와 같은 정수 기능이 획기적으로 증대되었다는 장점과,
또한 상기 광촉매 반응이 열교환기의 방열핀부에서 활발히 일어남으로써 종래 공기조화기에서 주된 필터들이 열교환기 전단에 설치됨으로써 방열핀에서 발생한 세균 및 냄새가 실내로 유입될 경우 이를 막을 수 없다는 구조적 문제점을 방열핀부가 일종의 필터 역할을 하게 되어 실내 유입 공기의 질을 높였다는 장점과,
또한 공기조화기의 열교환기를 구성하는 방열핀의 상하부를 덮어 밀폐형으로 구성하되, 개별 방열핀의 형상을 전방부에서 후방부로 갈수록 작게 형성하여 공기의 흐름을 가속시켜 코일 내부를 흐르는 열매체와 공기와의 열교환 효율을 증가시켰다는 장점과,
또한 열교환기의 방열핀 표면에 반원구형 요철을 복수개 배열 형성하여 공기 흐름을 빠르게 하여 방열핀 표면에서의 먼지 고착방지와 새로 유입된 공기와 방열핀에서 열교환된 공기와의 혼합이 원활이 일어나게 되어 온도의 성층화를 방지하여 열교환 효율을 증가시켰다는 장점을 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명인 것이다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 공기조화기의 한 실시예를 도시한 구성도이고,
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 열교환기의 구성을 보인 예시도이고,
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 방열핀의 구성을 보인 예시도이고,
도 4는 본 발명의 열교환기를 통과하는 공기의 흐름을 보인 예시도이고,
도 5는 본 발명의 방열핀 표면을 따라 흐르는 공기 흐름을 보인 예시도이고,
도 6은 본 발명의 열교환기에서의 유속 증가에 따른 먼지입자 고착 방지와 자외선 조사에 의한 살균 및 대기정화 과정을 보인 예시도이고,
도 7은 종래 공기조화기의 한 실시예를 도시한 정면도이고,
도 8은 종래 공기조화기의 한 실시예를 도시한 평면도이다.
이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 공기조화기의 한 실시예를 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 열교환기의 구성을 보인 예시도이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 방열핀의 구성을 보인 예시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명 공기조화기는 공기 유동방향을 따라 흡입부(10), 공기혼합부(20), 열교환부(30) 및 배출부(40)가 케이스(50) 내부에 순차 배열되어 구성된다. 이때 공기가 유입 또는 배출되는 공간부는 일부 개방영역을 제외하고는 프레임으로 격리하여 공기 흐름을 제어하게 구성한다.
상기 흡입부(10)는 케이스(50)의 상부 일측에 형성되어 순환된 실내 공기(R.A: Return Air)가 흡입되는 실내공기흡입구(11)에 의해 케이스 내부 실내와 연결된다. 케이스(50) 내부에는 공기조화기에서 공급한 실내 공기를 자기 공기조화기 내부로 흡인하는 흡입송풍기(12)가 설치되어 있다. 흡입송풍기는 원심팬의 회전에 의해 일측으로는 실내 공기를 흡입하고 타측으로는 실내 공기를 공기혼합부로 배출하게 된다. 또한 흡입부(10)는 격리 프레임(61)에 의해 공간부가 공기혼합부(20)와 격리되고 흡입송풍기(12) 배출구만 공기혼합부와 연통된다.
상기 공기혼합부(20)의 내부는 바이패스 댐퍼(21)가 설치된 격리 프레임(62)을 기준으로 흡입부(10)가 접한 부분과 열교환부(30)가 접한 부분으로 나뉘어지는데, 흡입부(10)가 접한 부분의 케이스(50) 상부 일측에는 흡입부(10)로부터 유입된 실내공기 일부를 외부로 배출되는 실내공기 배출구(21)가 설치되고, 열교환부(30)가 접한 부분의 케이스(50) 상부 일측에는 신선한 외기 일부가 유입되도록 실외공기 유입구(23)가 형성된다.
상기 열교환부(30)는 공기혼합부에서 유입된 일정량의 실내공기와 일정량의 실외공기가 혼합된 혼합공기를 열교환시키되, 열매체가 흐르는 코일과 열교환하는 방열핀에 살균과 유해물질 분해 능력을 제공하도록 이산화티탄층이 형성되고 이산화티탄의 광촉매 반응을 일으키도록 방열핀을 관통하여 자외선램프가 하나 이상 설치되고 후방부로 갈수로 입구보다 출구가 작아지는 유속증가 구조로 형성된 핀 코일 방식 열교환기(31)와, 열교환기 전단에 설치되어 유입되는 혼합공기의 오염물질을 제거하는 에어필터(32)로 이루어진다.
상기 배출부(40)는 케이스(50) 상부 일측에 건물 실내에 열교환된 공기를 공급하는 공기배출구(42)가 형성되어 있으며, 열교환된 공기를 강제로 배출되도록 하는 토출송풍기(41)로 구성되어 있다. 토출송풍기(41)는 흡입송풍기와 같은 종류를 사용하면 된다. 미설명 부호 24는 히터로 열교환기의 코일 내부에 존재하는 수분의 동결을 방지하기 위해 사용되는 것이고, 33은 가습기로 실내 공기 습도 조절을 위해 필요시 작동하여 습기를 발생시키는 장치이다.
구체적으로 본 발명에 따른 핀 코일 형식의 열교환기(31) 구조를 설명한다. 상기 열교환기(31)는 자체적인 살균과 유해물질 분해 능력을 제공하도록 열매체가 흐르는 코일(300)의 길이방향으로 촘촘하게 배열되어 설치된 복수개의 개별 방열핀(310) 표면에 이산화티탄층(320)을 형성하였다. 이산화티탄을 방열핀에 형성하는 방법은 공지의 CVD(Chemical Vapor Deposition) 공법이나, 졸겔법을 사용하여 박막으로 균일하게 증착 또는 박막 형성하거나 이산화티탄 분말을 상용의 무기계 바인더와 혼합하여 표면에 도포하여 형성 해도 된다. 이와 같은 이산화티탄의 형성 방법은 공지의 기술 중 어느 것을 사용해도 되므로 구체적인 기술은 생략한다. 본 발명에서는 이산화티탄이 방열핀에 형성되어 자외선 램프에서 자외선 조사시 반응하여 활성도가 높아져 광촉매 반응만 일어나면 충분하다. 도면에서 코일 및 방열핀의 크기는 설명을 위헤 예시적으로 보인 것으로 실제 크기 또는 배열 형태 및 개수는 변경될 수 있다.
또한 상기 표면에 이산화티탄을 형성시 전면 코팅방식으로 형성하거나 부분 코팅 방식으로 형성할 수도 있다. 전면 코팅시는 광촉매 현상이 많이 일어나게 되는 장점이 있고, 부분 코팅 방식은 방열핀의 방열효과가 전면 코팅 방식보다는 좋게 된다. 부분 코팅 방식은 라인 방식 또는 도트 방식으로 배열하여 형성할 수 있다. 이와 같은 부분 코팅 방식을 위해서는 가림막 등을 이용하여 방열핀 중 코팅되지 않는 면을 설계후 나머지 부분에만 이산화티탄을 코팅하면 된다. 부분 코팅되어도 광촉매 반응시 하이드록시 라티칼(-OH)과 슈퍼 옥사이드(O2 -)가 생성에 의한 살균력과 정화능력은 부여되게 된다.
상기 방열핀(310) 표면에 형성된 이산화티탄층(320)을 활성화하기 위해 방열핀 간을 관통하여 상부 및 하부에 적어도 하나의 자외선 램프(323)가 설치된다. 하나가 설치될 경우보다는 여러지점에서 조사되는 것이 사각을 방지할 수 있어 바람직 하다.
도면에서는 미도시 되었으나 램프를 작동시키는 전원이나 스위치가 공조기 케이스 내 또는 외부 제어패널에 구비됨은 물론이다. 이때 자외선 램프 설치시 코일을 순환하는 열매체의 유동 충격 또는 열이 자외선 램프에 전달되어 손상되지 않도록 방열핀에 천공된 홀(360)과 자외선 램프 사이에 원통관으로 형성된 단열재나 고무 등의 충격완화 부재를 끼워 구성할 수도 있다.
상기 복수개로 배열된 방열핀(310)들의 상부면과 하부면은 각각 상부 덮개(340a)와 하부 덮개(340b)로 덮어 밀폐형 구조로 구성하였다. 또한 좌측과 우측면의 끝단은 양측에 위치한 방열핀이 담당하게 된다. 상기 상부덮개와 하부덮개는 방열핀의 상부 및 하부와 각각 직접 용접 또는 기타 플랜지나 브라켓을 형성하여 볼트 너트 체결하면 된다. 용접시 촘촘한 방열핀 때문에 내부 방열핀과의 용접이 어려울 경우는 최외각부의 방열핀 그리고 각 방열핀의 전단과 후방의 용접 가능한 부위만 용접해도 충분하다.
이때 상부 덮개(340a)와 하부 덮개(340b)의 설치 형태는 상부덮개는 전방부에서 후방부쪽으로 갈수록 설치 높이가 작아지도록 구성하고, 하부덮개는 전방부에서 후방부쪽으로 갈수록 설치 높이가 높아지도록 구성하였다. 이를 위해 상부덮개와 하부덮개 사이에 배열된 방열핀의 형상을 전방부 수직 높이(전방변)가 크고 후방부로 갈수록 수직 높이(후방변)가 작은 사다리꼴 형상을 가지게 가공한다. 방열핀은 알루미늄과 같이 열전도율이 우수하고 가공성이 좋은 박판이기 때문에 프레스 가공 또는 가위 절단 가공에 의해 상기한 형상대로 쉽게 가공된다.
이와 같이 개별 방열핀의 형상이 후방부로 갈수록 높이가 작아지게 형성됨으로써 복수개의 방열핀이 형성된 방열핀부 상부 및 하부에 상부 덮개(340a)와 하부 덮개(340b)를 덮으면 열교환기는 전체적으로 관 구조를 가지게 되고, 내부 공간은 촘촘하게 배열되어 좁은 틈새를 가지게 된다. 특히 전방부 입구보다 후방의 출구가 좁은 형상을 가지게 되어 베루누이 정리에 의해 입구를 통해 유입된 공기가 출구쪽으로 갈수록 유속이 빨라지게 되어 유입된 먼지가 방열핀에 내려 앉아 고착되는 것을 방지하게 된다. 이때 구조 변형된 방열핀의 하부 구조가 경사진 구조를 가지므로 공기조화기 내에 안정적인 설치를 위해 하부 덮개의 저면과 공기조화기의 케이스의 하부면 간에 지지부 또는 마운트를 설치하였다.
본 발명에서 상기와 같이 먼지의 고착 방지를 강조하는 것은 이산화티탄이 표면에 형성된 방열핀은 먼지 고착시 자외선 조사에 의한 광촉매 반응 즉, 이산화티탄 코탕층에 전자(Electron), 전공대(Electron Hole) 형성에 의한 강한 산화력을 가진 하이드록시 라티칼(-OH)과 슈퍼 옥사이드(O2 -)가 생성과 이러한 물질에 의한 오염원 제거 반응이 잘 일어나지 않는다는 구조적 단점 때문이다. 만약 먼지 등이 방열핀에 많이 쌓여 두꺼워지게 되면 광촉매 반응에 의한 살균 또는 정화가 잘 일어나지 않게 되어 이산화티탄과 자외선램프를 이용한 본 발명의 항균 및 정화작용을 기재하기 어렵기 때문이다.
또한 상기 복수개로 촘촘히 배열된 방열핀들은 측방향으로 복수개의 코일 삽입용 홀(370)이 상하 및 좌우 방향으로 복수개 천공되어 열매체가 이동하는 코일이 유동방향을 바꾸면서 방열핀의 동일 평면 내 여러 지점을 순차적으로 거치면서 다중 방열하여 열교환하게 된다.
한편, 본 발명의 방열핀은 도 3에 도시된 바와 같이 표면에 복수개의 볼록 반원구 또는 오목 반원구 형상의 요철(350)이 가공된다. 가공시 박판 형상의 방열핀에 볼록 반원구가 가공되면 그 반대편은 오목 반원구가 형성되게 된다. 이와 같이 방열핀에 복수개의 볼록 반원구 또는 오목 반원구가 형성되게 되면 방열핀의 편평한 면을 따라가며 흐르던 공기의 흐름이 볼록 반원구 또는 오목 반원구를 만나게 되면 베루누이 정리에 따라 속도가 가속되게 된다. 이와 같이 속도가 가속되게 되면 먼지의 고착을 방지하여 이산화티탄의 활성도를 높이게 된다. 또한 요철 구조를 지나면서 가속된 유속에 의해 방열핀에서의 열교환 효율도 높아지게 된다. 도면에 도시된 방열핀에 형성된 요철의 크기는 설명을 위해 예시적으로 그린 것으로 실제는 이웃하는 방열핀과의 간섭이 이루어지지 않는 크기이다.
상기 볼록 반원구 또는 오목 반원구 형상의 요철(350)은 이웃하여 배열된 요철과 엇갈리게 형성되어 방열핀 표면에서의 공기의 흐름이 골고루 가속되도록 록 구성한다.
또한 상기 요철은 방열핀의 동일 표면 상에 볼록 반원구 또는 오목 반원구 만 배열되게 형상하거나 방열핀의 동일 표면 상에 볼록 반원구 및 오목 반원구 형상이 번갈아 배열되어 형성할 수도 있다.
또한 배열시 규칙적인 배열로 형성할 수도 있고, 불규칙적인 배열 형상을 가질수도 있다.
도 4는 본 발명의 열교환기를 통과하는 공기의 흐름을 보인 예시도이고, 도 5는 본 발명의 방열핀 표면을 따라 흐르는 공기 흐름을 보인 예시도이다.
도시된 바와 같이 공기혼합부에서 유입된 일정량의 실내공기와 일정량의 실외공기가 혼합된 혼합공기는 전방부 수직 높이(전방변)가 크고 후방부로 갈수록 수직 높이(후방변)가 작은 사다리꼴 형상을 가지게 가공된 복수개의 방열핀의 상단과 하단에 각각 상부 덮개(340a)와 하부 덮개(340b)가 덮힌 구조로 된 열교환기의 전방부에 유입후 점차로 작아지는 내부 공간부 때문에 유속이 증속된 후 후방부를 통해 빠져 나가게 된다. 이 때문에 먼지의 고착이 어렵게 되고, 혹 내려 앉은 먼지도 유속이 빨라지게 때문에 다시 날리게 된다. 이와 같은 작용은 결과적으로 공기와 방열핀간의 열교환효과도 증가시키게 된다.
또한 열교환기를 구성하는 각 방열핀의 표면에서는 유입된 공기가 복수개가 다중 배열된 볼록 반원구 또는 오목 반원구 형상의 요철(350) 주위를 흐르면서 유속 증가 현상이 일어나게 되어 먼지의 고착을 방지하게 되고, 혹 내려 앉은 먼지도 빠른 유속 때문에 다시 날리게 된다. 더욱이 이와 같은 작용은 결과적으로 공기와 방열핀간의 열교환효과도 증가시키게 된다.
이때 이산화티탄은 요철 가공후 형성할 수도 있고, 요철 가공전 형성후 요철 가공할 수도 있다.
도 6은 본 발명의 열교환기에서의 유속 증가에 따른 먼지입자 고착 방지와 자외선 조사에 의한 살균 및 대기정화 과정을 보인 예시도이다.
도시된 바와 같이 먼지의 고착이 방지된 구조 및 방열핀이 구성되고, 방열핀 표면에 이산화티탄 층이 형성되고, 여기에 자외선을 조사하는 자외선램프가 구비된 열교환기는 방열핀의 측방향으로 상부 또는 하부에 적어도 하나이상 설치된 자외선 램프로부터 자외선(약 400nm)이 조사되면 방열핀층에 박막코팅된 이산화티탄층의 광촉매 활성도가 높아져 전자(Electron), 전공대(Electron Hole)가 형성되면서 주변 산소와 수분과 반응하여 강한 산화력을 가진 하이드록시 라티칼(-OH)과 슈퍼 옥사이드(O2 -)와 생성하는 광촉매 반응에 의해 세균의 살균 및 부패 방지와 같은 항균 기능과, 공기 중의 질소산화물, 유황산화물, 포름알데히드와 같은 유해물질을 제거하는 대기 정화 기능과, 아세트알데히드, 암모니아, 황화수소 등의 악취를 분해하는 탈취기능과, 방열핀의 표면에 부착될 수 있는 담배연기, 기름 찌꺼기 등 유기물질의 분해기능과, 열교환에 따른 온도 차이로 방열핀 표면 결로시 발생하는 유해성 수중 유기화합물의 제거와 같은 정수 기능을 수행하게 된다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
(10) : 흡입부 (20) : 공기혼합부
(30) : 열교환부 (40) : 배출부
(50) : 케이스 (12) : 흡입송풍기
(21) : 바이패스 댐퍼 (31) : 열교환기
(42) : 토출송풍기 (300) : 코일
(310) : 방열핀 (320) : 이산화티탄층
(330) : 자외선램프 (340a) : 상부 덮개
(340b) : 하부덮개 (350) : 요철

Claims (7)

  1. 실내 공기를 흡입하는 흡입송풍기를 갖는 흡입부; 흡입부를 통해 흡입된 실내공기 중 일부를 실내공기 배출구를 통해 배출한 실내공기와 배출된 실내 공기량 만큼 실외공기유입구를 통해 새로 유입한 실외공기를 혼합하는 공기혼합부; 공기혼합부에서 공급된 공기를 열교환기에서 저온 또는 고온으로 열교환하는 열교환부; 열교환된 공기를 실내로 환원하기 위한 토출송풍기를 갖는 배출부;를 포함하여 구성된 공기조화기에 있어서,
    상기 열교환부를 구성하는 열교환기는 열매체가 흐르는 코일에 복수개 부착되어 열교환되는 방열핀 표면에 이산화티탄층을 형성하고, 이산화티탄층에 자외선을 조사하는 자외선램프를 방열핀간을 관통하여 하나 이상 설치하되, 먼지의 고착을 방지하기 위해 상기 방열핀들의 상부와 하부에 각각 상부 덮개와 하부 덮개를 덮어 밀폐형 구조로 구성 후 전방 입구에서 후방구 출구쪽으로 갈수로 좁아지도록 한 유속 증가 구조로 구성한 것을 특징으로 하는 공기 흐름이 개선된 항균 및 공기 정화용 열교환기를 구비한 공기조화기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 방열핀은 전방부 수직 높이(전방변)가 크고 후방부로 갈수록 수직 높이(후방변)가 작은 사다리꼴 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 공기 흐름이 개선된 항균 및 공기 정화용 열교환기를 구비한 공기조화기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 방열핀은 표면에 복수개의 볼록 반원구 또는 오목 반원구 형상의 요철이 가공된 것을 특징으로 하는 공기 흐름이 개선된 항균 및 공기 정화용 열교환기를 구비한 공기조화기.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 요철은 이웃하여 배열된 요철과 엇갈리게 형성되어 방열핀 표면에서의 공기의 흐름이 골고루 가속되도록 구성한 것을 특징으로 하는 공기 흐름이 개선된 항균 및 공기 정화용 열교환기를 구비한 공기조화기.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 요철은 방열핀의 동일 표면 상에 볼록 반원구 및 오목 반원구 형상이 번갈아 배열되어 형성된 것을 특징으로 하는 공기 흐름이 개선된 항균 및 공기 정화용 열교환기를 구비한 공기조화기.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 방열핀 표면에 형성된 이산화티탄층은 전면 코팅된 것을 특징으로 하는 공기 흐름이 개선된 항균 및 공기 정화용 열교환기를 구비한 공기조화기.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 방열핀 표면에 형성된 이산화티탄층은 부분 코팅된 것을 특징으로 하는 공기 흐름이 개선된 항균 및 공기 정화용 열교환기를 구비한 공기조화기.
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