KR101535866B1 - 공기 조화 장치 및 공기 조화 장치의 운전 방법 - Google Patents

Abstract

에어컨과 복사식 열교환기를 조합한 공기 조화 장치에 있어서, 복사식 열교환기에 의해 실내 공기의 대류를 촉진하는 것에 의해, 에어컨의 팬에 의한 송풍을 억제하여 드래프트 감을 저감한 공기 조화 장치를 제공한다. 공기 조화 장치(A1)는, 냉동 사이클에 포함된 실외기(90)와 실내기(91)를 갖는 에어컨(9)과, 냉매가 통과하는 배관을 포함하여 구성된 발열체(1)를 갖고, 실외기(90)와 실내기를 잇는 냉매가 통과하는 배관(92)에, 발열체(1)를 구성하는 각 배관이 접속된 복사식 열교환기(R1)를 갖추고 있고, 복사식 열교환기(R1)는 발열체(1)의 정면 측과 배면 측에 발열체(1)와의 사이에 공기가 흐르는 공극을 구비하여 정류판이 연직으로 배치되어 있고, 정류판은 다수의 복사열 통과 구멍을 갖는다.

Description

공기 조화 장치 및 공기 조화 장치의 운전 방법{AIR CONDITIONING SYSTEM AND OPERATION METHOD FOR AIR CONDITIONING SYSTEM}

본 발명은 공기 조화 장치 및 공기 조화 장치의 운전 방법에 관한 것이다. 더 상세하게는, 에어컨과 방사식 열교환기를 조합한 공기 조화 장치에 있어서, 복사식 열교환기가 발열체를 보상하는 기능을 가짐과 동시에 실내 공기의 대류를 촉진할 수 있고, 인체에 불쾌한 드래프트 감(draft sensation)을 주지 않도록 하면서, 쾌적함을 얻을 때까지의 공기 조절의 시작을 보다 빠르게 하고, 실내 공기를 단시간에 균일화할 수 있도록 하여, 실내의 공기 조절을 효율적으로 행할 수 있는 것에 관한 것이다.

일반 가정이나 사업소 등의 실내 공기 조절은 일반적으로 룸 에어컨과 멀티 에어컨 등의 패키지 에어컨을 사용하여 이루어지고 있다. 한편, 실내기가 강제 대류식인 에어컨과 상이하게, 팬에 의한 구동 음이나 바람 가르는 소리가 없고, 냉풍이나 온풍에 의해 인체에 불쾌한 드래프트 감을 주지 않는 열복사식 열교환 유닛도 사용되고 있다. 또한 에어컨의 냉동 사이클의 냉매 회로에 복사식 열교환기를 장착 한 공기 조화 장치도 제안되고 있다.

이러한 공기 조화 장치로서는, 예를 들면 특허문헌 1 기재의 공기 조화 장치가 있다.

상기 종래의 공기 조화 장치는 압축기(11), 실내 열교환기(13), 실외 열교환기(15)가 배관 접속되어 냉매 순환에 의해 냉동 사이클을 행하는 냉매 회로(10)를 구비하고, 실내 열교환기(13)에서 냉매와 열교환한 온풍이 실내에 공급되는 난방 운전 기능을 갖추고 있다.

냉매 회로(10)는 압축기(11)의 토출측과 실내 열교환기(13) 사이에 접속되어 냉매로부터 흡열하여 복사열을 실내에 방출하는 복사 패널(12)을 구비하는 한편, 냉동 사이클의 고압이 냉매의 임계 압력보다 높아지도록 구성되어 있다.

이에 의해, 냉매의 고온 영역을 크게 취할 수 있고, 복사 패널(12)에서 보다 고온의 복사열이 실내에 공급되고, 실내 열교환기(13)의 온풍량이 감소되어, 이 결과 드래프트 감이 저감되어 복사열에 의한 난방 능력을 대폭 증대시킬 수 있는 것이다.

특허문헌 1 : 일본특허공개 특개2005-16919호 공보

상기 특허 문헌 1의 공기 조화 장치의 복사식 열교환기는, 복사 패널이라는 패널 구조이며, (1) 실내기와 다른 플로어 식(실시예 1, 도 2 참조), (2) 하나의 실내 유닛 내에 복사 패널과 실내 열교환기를 수납한 일체형의 플로어 식 (실시예 2, 도 5, 도 6 참조) 및 (3) 케이싱 내의 실내 열교환기, 그릴의 중앙에 복사 패널을 내장한 천장 매입식(실시예 6, 도 18 참조)의 세가지 형식이 기재되어 있다.

특허 문헌 1 기재의 공기 조화 장치의 경우, 이들 각 형태의 복사 패널은, 단순히 복사면을 실내로 향해 배치되어 있는 것으로, 복사열에 의한 공기 대류의 발생은 미소하고, 실내 공기의 교반은, 주로 실내 열교환기로 가열된 실내 공기를 배출하는 팬에 의해 행해지고 있다. 따라서, 실내의 공기 조절을 단시간에 시작하려고 하거나, 실내 공기를 단시간에 균일화하려고 하면, 결국 팬의 송풍량을 늘릴 필요가 있고, 게다가 팬에 의한 송풍은 국소적이어서 공기의 교반 효율이 낮고 시간도 걸리기 때문에, 인체에 불쾌한 드래프트 감이 발생하는 점은 충분히 해소되고 있지 않다.

또한, 특허 문헌 1에는, 복사 패널의 발열부가 보상되고 있다고 하는 기재는 특히 없기 때문에, 만일 발열부 표면이 노출하고 있는 경우는, 운전시, 발열부가 가열되었을 때에, 이용자의 손이나 신체가 닿아 버리면, 화상의 우려가 있어 위험하다는 과제도 있었다.

본 발명은, 상기의 점을 감안하여 창안된 것으로, 에어컨과 복사식 열교환기를 조합한 공기 조화 장치에 있어서, 복사식 열교환기가 발열체를 보상하는 기능을 가짐과 동시에 실내 공기의 대류를 촉진할 수 있어, 인체에 불쾌한 드래프트 감을 주지 않게 하면서, 쾌적함을 얻을 수 있을 때까지의 공기 조절의 시작을 신속하게 하여, 실내 공기를 단시간에 균일화할 수 있도록 하고, 실내의 공기 조절을 효율적으로 실시할 수 있는 공기 조화 장치 및 공기 조화 장치의 운전 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명이 강구한 수단은 다음과 같다.

(1) 본 발명은, 압축기, 팽창 밸브, 유로 전환 밸브, 실내측 열교환기 및 실외측 열교환기를 배관 접속하여 냉매를 순환시켜 냉동 사이클을 행하는 냉매 회로를 갖고, 상기 실내측 열교환기에서 냉매와 열교환된 공기를 팬에 의해 실내에 공급하는 에어컨과 해당 에어컨의 상기 냉매 회로에 내장된 발열체를 갖는 복사식 열교환기와, 해당 복사식 열교환기의 상기 발열체를 사이에 끼워 상기 발열체의 표면과의 사이에 공극을 마련하여 해당 표면을 덮고, 내면은 상기 발열체로부터 복사되는 복사열을 반사하는 반사면이 되고, 내외면을 관통하여 복사열 및 공기가 통과하는 복사열 통과부를 가져, 굴뚝 효과에 의해 공기의 대류를 촉진하는 정류판을 갖는 공기 조화 장치이다.

(2) 본 발명은, 상기 복사식 열교환기를, 상기 발열체의 배관을 상기 냉매 회로의 배관에 대해 직렬로 접속하여 배치할 수도 있다.

이 경우, 공기 조화 장치는, 에어컨과 복사식 열교환기를 갖고, 그 양쪽 모두를 동시에 운전하는 것에 있어서, 가장 단순한 구성의 공기 조화 장치가 된다. 따라서, 예를 들면 일반 가정에 이미 설치된 에어컨에 복사식 열교환기를 조합하도록 시공하는 경우, 가장 간단하고 염가의 수단이 될 수 있다.

(3) 본 발명은, 상기 에어컨과 상기 복사식 열교환기를 운전하는 제1 운전 모드, 상기 에어컨만을 운전하는 제2 운전 모드 및 상기 복사식 열교환기만을 운전하는 제3 운전 모드의 각 운전 모드를 자동 또는 수동으로 어느 하나의 운전 모드로 전환하는 운전 모드 전환 수단을 갖출 수도 있다.

이 경우, 예를 들면 실내의 공기 조절을 시작할 때까지는, 에어컨과 복사식 열교환기를 운전하는 제1 운전 모드로 운전하고, 공기 조절이 이루어지면 에어컨만을 운전하는 제2 운전 모드 또는 복사식 열교환기만을 운전하는 제3 운전 모드로 공기 조절의 유지를 도모하도록 하는 등, 실내의 공기 조절의 상황에 맞추어, 가장 적합한 운전 모드를 적당히 선택할 수 있다. 따라서, 이용자에게 있어 쾌적한 공기 조절을 실시할 수 있음과 동시에, 온도의 과잉 상승이나 과잉 하강 등을 억제할 수 있으므로 에너지 절약에도 공헌할 수 있다.

(4) 본 발명(운전 모드 전환 수단 1：밸브 6개형)은, 상기 에어컨과 상기 복사식 열교환기를 운전하는 제1 운전 모드, 상기 에어컨만을 운전하는 제2 운전 모드 및 상기 복사식 열교환기만을 운전하는 제3 운전 모드의 각 운전 모드를 자동 또는 수동으로 어느 하나의 운전 모드로 전환하는 운전 모드 전환 수단을 갖추고, 상기 운전 모드 전환 수단은, 상기 팽창 밸브와 상기 실내측 열교환기를 잇는 제1 배관과 해당 제1 배관이 그 경로 중에 있는 제1 밸브와, 상기 유로 전환 밸브와 상기 실내측 열교환기를 잇는 제2 배관과, 해당 제2 배관이 경로 중에 있는 제2 밸브와, 일단측이 상기 제2 배관에 접속되고, 타단측이 복사식 열교환기의 상기 발열체의 배관의 일단측에 접속되고 있는 제3 배관과, 해당 제3 배관이 경로 중에 있는 제3 밸브와, 일단측이 상기 복사식 열교환기의 상기 발열체의 배관의 타단측에 접속되고, 타단측이 상기 제2 배관의 상기 제2 밸브보다 상기 유로 전환 밸브 가까이에 접속되고 있는 제4 배관과, 해당 제4 배관이 그 경로 중에 있는 제4 밸브와, 일단측이 상기 제2 배관의 상기 제2 밸브보다 상기 유로 전환 밸브 가까이에 접속되고, 타단측이 상기 제1 배관의 상기 제1 밸브보다 상기 팽창 밸브 가까이에 접속되고 있는 제5 배관과, 해당 제5 배관이 그 경로 중에 있는 제5 밸브와, 상기 제2 배관이, 상기 제4 배관과 상기 제3 배관의 접속부 사이의 경로 중에 있는 제6 밸브를 갖추도록 해도 좋다.

이 경우, 공기 조화 장치에 있어서, 실외기와 함께 실내기 및 복사식 열교환기를 운전할 때에는, 제5 밸브 및 제6 밸브를 닫고, 다른 제1 밸브, 제2 밸브, 제3 밸브 및 제4 밸브를 열어 두도록 한다.

또한, 실내기의 운전을 정지하고, 복사식 열교환기만을 운전할 때에는, 제1 밸브, 제2 밸브 및 제6 밸브를 닫고, 다른 제3 밸브, 제4 밸브 및 제5 밸브를 열어 두도록 한다.

또한, 복사식 열교환기의 운전을 정지하고, 실내기만을 운전할 때에는, 제3 밸브, 제4 밸브 및 제5 밸브를 닫고 다른 제1 밸브, 제2 밸브 및 제6 밸브를 열어 두도록 한다.

(5) 본 발명(운전 모드 전환 수단 2：밸브 5개형)은, 상기 에어컨과 상기 복사식 열교환기를 운전하는 제1 운전 모드, 상기 에어컨만을 운전하는 제2 운전 모드 및 상기 복사식 열교환기만을 운전하는 제3 운전 모드의 각 운전 모드를 자동 또는 수동으로 어느 하나의 운전 모드로 전환하는 운전 모드 전환 수단을 갖추고, 상기 운전 모드 전환 수단은, 상기 팽창 밸브와 상기 실내측 열교환기를 잇는 제1 배관과, 상기 유로 전환 밸브와 상기 실내측 열교환기를 잇는 제2 배관과, 일단측이 상기 제2 배관에 접속되고, 타단측이 복사식 열교환기의 상기 발열체의 배관의 일단측에 접속되고 있는 제3 배관과, 일단측이 상기 복사식 열교환기의 상기 발열체의 배관의 타단측에 접속되고, 타단측이 상기 제2 배관의 상기 제3 배관의 접속부보다 상기 실내측 열교환기 가까이에 접속되고 있는 제4 배관과, 일단측이 상기 제2 배관의 상기 제4 배관의 접속부 근방에 접속되고, 타단측이 상기 제1 배관에 접속되고 있는 제5 배관과, 해당 제5 배관이 그 경로 중에 있는 밸브와, 상기 제2 배관이, 상기 제4 배관과 상기 제3 배관의 접속부의 사이의 경로 중에 있는 밸브를 구비하고, 상기 제1 배관과 상기 제2 배관 중 어느 한편이 경로 중에 밸브를 갖도록, 또는 상기 제3 배관과 상기 제4 배관 중 어느 한편이 경로 중에 밸브를 갖도록 해도 좋다.

이 경우, 공기 조화 장치에 있어서, 실외기와 함께 실내기 및 복사식 열교환기를 운전할 때에는, 제5 배관의 밸브 및 제4 배관과 제3 배관의 접속부 사이의 경로 중의 밸브를 닫고, 제1 배관과 제2 배관 중 어느 하나의 배관의 밸브 또는 제3 배관과 제4 배관 중 어느 하나의 배관의 밸브를 열어 두도록 한다.

또한, 실내기의 운전을 정지하고, 복사식 열교환기만을 운전할 때에는, 제1 배관과 제2 배관 중 어느 하나의 배관에 밸브가 있는 경우는 그 밸브 및 제4 배관과 제3 배관의 접속부의 사이의 경로 중의 밸브를 닫고, 제3 배관과 제4 배관 중 어느 하나의 배관에 밸브가 있는 경우는 그 밸브 및 제5 배관의 밸브를 열어 두도록 한다.

또한, 복사식 열교환기의 운전을 정지하고, 실내기만을 운전할 때에는, 제3 배관과 제4 배관 중 어느 하나의 배관에 밸브가 있는 경우는 그 밸브 및 제5 배관의 밸브를 닫고, 제1 배관과 제2 배관 중 어느 하나의 배관에 밸브가 있는 경우는 그 밸브 및 제4 배관과 제3 배관의 접속부 사이의 경로 중의 밸브를 열어 두도록 한다.

(6) 본 발명(운전 모드 전환 수단 3：밸브 4개형)은, 상기 에어컨과 상기 복사식 열교환기를 운전하는 제1 운전 모드, 상기 에어컨만을 운전하는 제2 운전 모드 및 상기 복사식 열교환기만을 운전하는 제3 운전 모드의 각 운전 모드를 자동 또는 수동으로 어느 하나의 운전 모드로 전환하는 운전 모드 전환 수단을 갖추고, 상기 운전 모드 전환 수단은, 상기 팽창 밸브와 상기 실내측 열교환기를 잇는 제1 배관과, 상기 유로 전환 밸브와 상기 실내측 열교환기를 잇는 제2 배관과, 일단측이 상기 제2 배관에 접속되고, 타단측이 복사식 열교환기의 상기 발열체의 배관의 일단측에 접속되어 있는 제3 배관과, 일단측이 상기 복사식 열교환기의 상기 발열체의 배관의 타단측에 접속되고, 타단측이 상기 제2 배관의 상기 제3 배관의 접속부보다 상기 실내측 열교환기 가까이에 접속되고 있는 제4 배관과, 일단측이 상기 제2 배관의 상기 제4 배관의 접속부 근방에 접속되고, 타단측이 상기 제1 배관에 접속되고 있는 제5 배관과, 해당 제5 배관이 그 경로 중에 있는 밸브와, 상기 제2 배관이, 상기 제4 배관과 상기 제3 배관의 접속부의 사이의 경로 중에 있는 밸브를 갖추고, 상기 제1 배관과 상기 제2 배관 중 어느 하나가 경로 중에 밸브를 가짐과 동시에 상기 제3 배관과 상기 제4 배관의 어느 하나가 경로 중에 밸브를 가지도록 해도 좋다.

이 경우, 공기 조화 장치에 있어서, 실외기와 함께 실내기 및 복사식 열교환기를 운전할 때에는, 제5 배관의 밸브 및 제4 배관과 제3 배관의 접속부 사이의 경로내의 밸브를 닫고, 제1 배관과 제2 배관 중 어느 하나의 배관의 밸브 또는 제3 배관과 제4 배관 중 어느 하나의 배관의 밸브를 열어 두도록 한다.

또한, 실내기의 운전을 정지하고, 복사식 열교환기만을 운전할 때에는, 제1 배관과 제2 배관 중 어느 하나의 배관의 밸브 및 제4 배관과 제3 배관의 접속부 사이의 경로 중의 밸브를 닫고, 제3 배관과 제4 배관 중 어느 하나의 배관의 밸브 및 제5 배관의 밸브를 열어 두도록 한다.

또한, 복사식 열교환기의 운전을 정지하고, 실내기만을 운전할 때에는, 제3 배관과 제4 배관 중 어느 하나의 배관의 밸브 및 제5 배관의 밸브를 닫고, 제1 배관과 제2 배관 중 어느 하나의 배관의 밸브 및 제4 배관과 제3 배관의 접속부의 사이의 경로 중의 밸브를 열어 두도록 한다.

(7) 본 발명(운전 모드 전환 수단 4：밸브 1개형)은, 상기 에어컨과 상기 복사식 열교환기를 운전하는 제1 운전 모드, 상기 에어컨만을 운전하는 제2 운전 모드 및 상기 복사식 열교환기만을 운전하는 제3 운전 모드의 각 운전 모드를 자동 또는 수동으로 어느 하나의 운전 모드로 전환하는 운전 모드 전환 수단을 갖추고, 상기 운전 모드 전환 수단은, 상기 팽창 밸브와 상기 실내측 열교환기를 잇는 제1 배관과, 상기 유로 전환 밸브와 상기 실내측 열교환기를 잇는 제2 배관과, 일단측이 상기 제2 배관에 분기하도록 접속되고, 타단측이 복사식 열교환기의 상기 발열체의 배관의 일단측에 접속되고 있는 제3 배관과, 일단측이 상기 복사식 열교환기의 상기 발열체의 배관의 타단측에 접속되고, 타단측이 상기 제2 배관에 분기하도록 접속되고 있는 제4 배관과, 상기 제2 배관이, 상기 제3 배관의 접속부와 상기 제4 배관의 접속부의 사이의 경로 중에 있는 밸브를 갖추고, 상기 제3 배관, 상기 발열체의 배관 및 상기 제4 배관을 합한 경로의 길이가 상기 제3 배관의 접속부와 상기 제4 배관의 접속부의 사이의 경로의 길이보다 길게 형성되고 있는 구성으로 할 수도 있다.

이 경우, 실외기와 함께 실내기 및 복사식 열교환기를 운전할 때에는, 제3 배관의 접속부와 제4 배관의 접속부의 사이의 경로 중에 있는 밸브를 닫도록 한다.

또한, 복사식 열교환기의 운전을 정지하고, 실내기만을 운전할 때에는, 제3 배관의 접속부와 제4 배관의 접속부의 사이의 경로 중에 있는 밸브를 열도록 한다. 이에 의해, 제2 배관을 통과하는 냉매는, 제2 배관으로부터 분기한 제3 배관의 접속부와 제4 배관의 접속부의 사이의 경로보다 긴 제3 배관, 발열체의 배관 및 제4 배관은 통과하지 않고, 경로가 짧은 쪽의, 제3 배관의 접속부와 제4 배관의 접속부 사이의 경로를 지난다.

또한, 실내기의 운전을 정지하고, 복사식 열교환기만을 운전할 때에는, 제3 배관의 접속부와 제4 배관의 접속부의 사이의 경로 중에 있는 밸브를 닫은 상태로, 에어컨의 실내기의 팬을 정지시킨다. 이에 의해, 실내기는 실내측 열교환기의 배관에 냉매가 통과하는 것만으로 공기 조절을 실시하지 못하고, 실질적으로 복사식 열교환기만이 운전하게 된다.

(8) 본 발명(운전 모드 전환 수단 5：밸브 2개 또는 3개형)은, 상기 에어컨과 상기 복사식 열교환기를 운전하는 제1 운전 모드, 상기 에어컨만을 운전하는 제2 운전 모드 및 상기 복사식 열교환기만을 운전하는 제3 운전 모드의 각 운전 모드를 자동 또는 수동으로 어느 하나의 운전 모드로 전환하는 운전 모드 전환 수단을 갖추고, 상기 운전 모드 전환 수단은, 상기 팽창 밸브와 상기 실내측 열교환기를 잇는 제1 배관과, 상기 유로 전환 밸브와 상기 실내측 열교환기를 잇는 제2 배관과, 일단측이 상기 제2 배관에 접속되고, 타단측이 복사식 열교환기의 상기 발열체의 배관의 일단측에 접속되어 있는 제3 배관과, 일단측이 상기 복사식 열교환기의 상기 발열체의 배관의 타단측에 접속되고, 타단측이 상기 제2 배관에 접속되고 있는 제4 배관과, 상기 제2 배관이, 상기 제3 배관의 접속부와 상기 제4 배관의 접속부 사이의 경로 중에 있는 밸브와, 상기 제3 배관 또는 상기 제4 배관 중 어느 하나 또는 쌍방이 경로 중에 있는 밸브를 갖추고 있는 구성으로 하는 것도 가능하다.

이 경우, 실외기와 함께 실내기 및 복사식 열교환기를 운전할 때에는, 제3 배관의 접속부와 제4 배관의 접속부 사이의 경로 중에 있는 밸브를 닫고, 제3 배관 또는 제4 배관 중 어느 하나 또는 쌍방이 경로 중에 있는 밸브를 열도록 한다.

또한, 복사식 열교환기의 운전을 정지하고, 실내기만을 운전할 때에는, 제3 배관의 접속부와 제4 배관의 접속부의 사이의 경로 중에 있는 밸브를 열고, 제3 배관 또는 제4 배관 중 어느 하나 또는 쌍방이 경로 중에 있는 밸브를 닫도록 한다. 이에 의해, 냉매는 제2 배관을 통하고, 제3 배관, 발열체의 배관 및 제4 배관은 통하지 않는다.

또한, 실내기의 운전을 정지하고, 복사식 열교환기만을 운전할 때에는, 제3 배관의 접속부와 제4 배관의 접속부 사이의 경로 중에 있는 밸브를 닫고, 제3 배관 또는 제4 배관 중 어느 하나 또는 쌍방이 경로 중에 있는 밸브를 연 상태로, 에어컨의 실내기의 팬을 정지시킨다. 이에 의해, 실내기는, 실내측 열교환기의 배관에 냉매가 통과하는 것만으로 공기 조절을 실시하는 것은 가능하지 않고, 실질적으로 복사식 열교환기만이 운전하게 된다.

(9) 본 발명은, 상기 발열체가 복수의 배관을 갖고, 해당 배관이 상기 냉매 회로를 구성하는 배관에 병렬로 접속되고, 냉매의 유통 방향이 상하 방향이며, 냉방시에는 기액 이상 냉매(氣液二相冷媒)가 발열체의 배관의 위쪽으로부터 아래쪽을 통과하도록, 난방시에는 기상(氣相) 냉매가 발열체의 배관의 아래쪽으로부터 위쪽을 통과하도록 해도 좋다.

이 경우, 냉방시에 있어서는, 통상 상방의 천장 부근의 온도가 높고, 재기화하기 위한 열에너지가 크기 때문에, 냉매를 발열체의 위쪽으로부터 배관에 도입하고 아래쪽에 통하는 것에 의해 열효율이 좋아진다. 또한, 기액 이상 냉매가, 배관에 인도되어 열을 흡수하면서 중력의 작용으로 배관을 아래로 이동하는 과정에 있어서, 효율적으로 열교환되어 기상 냉매로 변화하고, 기상 냉매는 실외기에 인도된다. 또한, 병렬형에 있어서는, 도입된 냉매가, 분기한 복수의 배관에 균일하게 분배되도록, 도입 배관보다 상부 헤더 등의 단면을 크게 취하는 것이 가능하다. 이 경우, 상부 헤더 등은 큰 단면(공간)을 가지고 있어, 상부 헤더 등에 냉매가 들어갔을 때에, 압력이 해방되는 것이기 때문에 재기화가 촉진된다.

또한, 난방시에 있어서는, 아래의 바닥 부근의 온도가 낮아지고, 방열하여 난방을 실시하기 위해서는, 온도차가 큰 하부로부터 도입하는 편이 열교환 효율이 좋아진다. 즉, 기상 냉매는, 하부 헤더 등으로부터 분기된 배관에 인도되어, 응축하여 방열하면서 배관을 위로 이동한다. 그 때에는, 냉매가 기상(氣相)이기 때문에, 냉매에 중력은 거의 작용하지 않고, 상방으로 원활히 이동할 수 있다. 또한, 발열체에서는 방열에 의한 열교환이 효율적으로 행해져, 냉매는 응축에 의해 일부가 액상 냉매에 변화하고, 기액 이상 냉매가 되어 실내기에 인도된다. 그리고, 냉매는 에어컨의 실내기로 더욱 응축되어 방열하고, 냉매는 실외기에 인도된다.

(10) 본 발명은, 상기 발열체의 배관이, 상기 냉매 회로를 구성하는 배관에 직렬로 접속된 냉매의 유통 방향이 상하 방향의 사관(蛇管)형상으로 할 수도 있다.

이 경우, 배관이 병렬형의 발열체와 상이하고, 난방시에 고온 고압의 기상 냉매를 배관의 아래쪽으로부터 위쪽을 통해, 냉방시에 기액 이상 냉매를 배관의 위쪽으로부터 아래쪽으로 통할 때와 같은 우위성은 없지만, 냉매를 배관의 상하 어느 쪽으로부터 다른쪽으로 통해도 좋기 때문에, 배관의 자유도가 높다. 또한, 냉매가 배관내를 상하로 반복 이동하는 과정에서, 기액 이상 냉매의 중력 작용에 의한 하부 이동과, 기상 냉매의 중력이 걸리지 않는 상태에서의 상방 이동이 교대로 반복하여 행해지는 것이 되어, 냉매의 유통이 순조롭게 행해지고, 증발기로서의 열교환도 순조롭게 행해진다.

(11) 본 발명은, 상기 발열체의 배관이, 상기 냉매 회로를 구성하는 배관에 직렬 접속된 냉매의 유통 방향이 수평 방향의 사관형이며, 냉방시에는 기액 이상 냉매가 발열체의 배관의 위쪽으로부터 아래쪽을 통과하도록, 난방시에는 기상 냉매가 발열체의 배관의 아래쪽으로부터 위쪽에 통과하도록 해도 좋다.

이 경우, 복사식 열교환기는, 상기와 같이 발열체가 복수의 배관을 갖고, 배관이 냉매 회로를 구성하는 배관에 병렬 접속되어, 냉매의 유통 방향이 상하방향인 것으로, 난방시에 고온 고압의 기상 냉매를 배관의 아래쪽으로부터 위쪽을 통과하고, 냉방시에 기액 이상 냉매를 배관의 위쪽으로부터 아래쪽으로 통과했을 때와 마찬가지의 상기한 바와 같은 작용 및 우위성을 가진다.

(12) 본 발명은, 상기 각 정류판의 양측 단부에 상기 각 정류판을 접속하는 단부재를 배치하여 상부와 하부가 개구한 원통형체를 형성하고, 해당 원통형체로 상기 발열체를 내포하도록 해도 좋다.

이 경우, 각 정류판의 양측 단부에 단부재가 있기 때문에, 각 정류판을 통과하는 공기의 흐름이 보다 정렬된 흐름이 되어, 굴뚝 효과(chimney effect)가 보다 효과적으로 작용한다.

(13) 본 발명은, 상기 에어컨이, 상기 실외측 열교환기 한대에 대해 배관을 병렬로 이은 복수의 실내측 열교환기를 갖는 멀티 에어컨이며, 상기 복사식 열교환기를, 상기 복수의 실내측 열교환기의 각각에 대응시켜 하나 또는 복수를 설치한 구성으로 할 수도 있다.

이 경우, 복수의 실내측 열교환기를, 실외측 열교환기를 갖는 한대의 실외기로 운전할 수 있으므로, 효율적인 운전을 할 수 있고, 특히 다수의 방을 갖는 빌딩 등에서의 각 방(각 실)의 공기 조절에 유용하다.

(14) 본 발명은, 상기 에어컨이, 상기 압축기를 인버터 제어하는 인버터 에어컨인 구성으로 할 수도 있다.

이 경우, 압축기의 출력을 다단계 또는 무단계로 조절할 수 있으므로, 냉방 및 난방을 보다 섬세하게 제어할 수 있게 되어, 쾌적함이 향상한다. 또한, 에어컨과 복사식 열교환기를 운전할 때의 전력 소비에 대해서도 섬세한 제어를 할 수 있으므로, 에너지 절약에도 공헌할 수 있다.

(15) 본 발명은, 상기 발열체의 배관이, 내부에 길이 방향(longitudinal direction)에 평행하는 복수의 유로를 갖는 편평관 또는 내면에 길이 방향에 평행하는 복수의 조부(stria portion)를 갖는 관이어도 좋다.

이 경우, 편평관은, 열교환을 실시하는 배관의 외표면의 면적을 충분히 확보하면서, 각 유로는 복수로 세분화되고 있어, 각 유로의 위치가 각각 외표면에 가까운 구조가 되므로, 유로의 중심 부분의 위치가 외표면과 약간 먼 원관 등과 비교하여, 보다 효율이 좋은 열교환이 가능하게 된다. 또한, 복수의 조부를 갖는 관은, 배관의 내면의 면적이 단순한 관체보다 넓어지므로, 보다 효율이 좋은 열교환이 가능해진다.

(16) 본 발명은, 상기 발열체의 상방측 또는 하방측 혹은 상방측 및 하방측에, 상기 정류판의 내측의 상기 공극에 출입하는 공기가 원활히 흐르도록 안내하는 환기 안내 부재가 배치되고 있는 구성이어도 좋다.

이 경우, 각 정류판의 굴뚝 효과에 의한 공기의 흐름을, 환기 안내 부재에 의해 더욱 순조롭게 할 수 있으므로, 실내에 있어서 복사식 열교환기에 의해 대류하는 공기의 유량을 증대시키는 것에 공헌할 수 있다.

(17) 본 발명은, 상기 발열체의 표면에, 널링(knurling) 가공, 아르마이트 가공(alumite processing), 방열용 코팅, 원적외선 방출용 코팅 및 냄새제거 기능, 항균기능 또는 휘발성 유기 화합물의 흡착 분해 기능을 갖는 코팅으로부터 선택된 하나 또는 복수의 가공 또는 코팅을 적용해도 좋다.

이 경우, 널링 가공, 아르마이트 가공, 방열용 코팅을 적용하는 것으로, 발열체의 방열성을 향상시켜, 발열체에서의 열교환을 보다 효율 좋게 실시할 수 있다. 원적외선 방출용 코팅을 적용하면, 발열체로부터 방출되는 원적외선이 복사열과 더불어 실내의 온도 조절을 효율적으로 실시할 수 있다. 또한, 냄새제거 기능이나 항균 기능 또는 휘발성 유기 화합물의 흡착 분해 기능을 갖는 코팅을 적용하는 것으로, 이러한 기능성에 의해 복사식 열교환기의 유지가 보다 간단하게 되어, 쾌적하게 사용할 수 있다.

(18) 본 발명은, 상기 정류판의 표면에, 광고 또는 아트 화상(art image)이 표시되어 있는 구성으로 할 수도 있다.

이 경우, 발열체의 커버로서의 기능을 갖는 정류판을 광고 패널이나 사인으로서 활용할 수 있다. 즉, 복사식 열교환기는 설치하는 실내 공간에 크게 노출하는 형태이기도 하여 존재감이 크기 때문에, 광고를 표시하는 경우는, 보다 효과적인 광고로서의 기능을 갖도록 할 수 있다. 또한, 아트 화상을 표시하는 경우는, 아트 화상에 의해 화려한 공간이나 이용자가 편안해질 수 있는 공간을 만드는 등, 실내를 여러가지로 연출할 수 있다.

(19) 본 발명은, 압축기, 팽창 밸브, 유로 전환 밸브, 실내측 열교환기 및 실외측 열교환기를 배관 접속하여 냉매를 순환시켜 냉동 사이클을 실시하는 냉매 회로를 갖고, 상기 실내측 열교환기에서 냉매와 열교환된 공기를 팬에 의해 실내에 공급하는 에어컨과, 해당 에어컨의 상기 냉매 회로에 내장된 발열체를 갖는 복사식 열교환기와, 해당 복사식 열교환기의 상기 발열체를 사이에 끼워 상기 발열체의 표면과의 사이에 공극을 마련하여 해당 표면을 덮고, 내면은 상기 발열체로부터 복사되는 복사열을 반사하는 반사면이 되고 있어, 내외면을 관통하여 복사열 및 공기가 통과하는 복사열 통과부를 갖고, 굴뚝 효과에 의해 공기의 대류를 촉진하는 정류판과, 상기 에어컨과 상기 복사식 열교환기를 운전하는 제1 운전 모드, 상기 에어컨만을 운전하는 제2 운전 모드 및 상기 복사식 열교환기만을 운전하는 제3 운전 모드의 각 운전 모드를 자동 또는 수동으로 어느 하나의 운전 모드로 전환하는 운전 모드 전환 수단을 갖는 공기 조화 장치에 있어서, 상기 제1 운전 모드에서 상기 에어컨과 상기 복사식 열교환기를 운전하고 있을 때에, 상기 에어컨의 상기 팬을 정지시켜, 실질적으로 상기 복사식 열교환기만의 운전을 실시하는 공기 조화 장치의 운전 방법이다.

복사열 통과부의 구조는, 복사열(방사열이라고도 한다) 및 공기가 통과하는 것이 가능하면, 특히 한정하는 것은 아니다. 예를 들면, 유공 금속(perforated metal)에 형성되어 있는 구멍과 같이 다수의 구멍(혈)이어도 좋고, 다수의 가는 슬릿이어도 좋다. 또한, 구멍이나 슬릿의 형상은 특히 한정하는 것은 아니고, 예를 들면 원형, 타원형, 각종 다각형 등이다. 구멍이나 슬릿은, 각각이 관통혈로서 연결되고 있어도 좋고, 연결되지 않고 별도로 형성되고 있어도 좋다. 또한, 구멍이나 슬릿의 크기는 특히 한정하는 것은 아니지만, 이용자가 잘못하여 발열체에 접촉하거나 고의로 만지거나 할 수 없도록, 예를 들면 손가락이 들어가지 않는 크기인 것이 바람직하다. 또한 본 명세서 및 청구의 범위에 대해, 「복사」의 용어는 「방사」라고 바꾸어 말할 수 있다.

발열체의 구조는, 예를 들면 냉매를 통하는 배관을 평판형으로 배치한 구조, 또는 냉매를 통하는 배관을 원통형으로 배치한 구조 등이다. 또한, 발열체의 측방주위에 있는 정류판의 형상도 특히 한정하는 것은 아니고, 예를 들면 원형 파이프, 사각형 파이프, 평판형 또는 곡판형 등, 발열체의 구조에 맞추어 적당히 형성된다.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 「굴뚝 효과」의 용어는, 정류판을 통 모양으로 형성하여 발열체의 측부의 전부를 덮는 것으로 공극 내의 공기의 유속이 증가하는 효과 외에도, 예를 들면 정류판을 발열체의 안팎에 배치하는 등, 발열체의 측부의 일부를 덮는 것에 의한 동등의 효과를 포함한 의미로 사용하고 있다.

본 명세서 및 청구의 범위에 말하는 「아트 화상」의 용어는, 예를 들면 사인(기호나 간판 표시), 각종 디자인 외, 그림, 사진 등, 각종 예술적인 표현의 의미를 포함하는 것이다. 또한 광고와 아트 화상은, 인쇄 또는 친필 등에 의한 평면적인 표현인 것이 바람직하다.

(작용)

본 발명의 공기 조화 장치의 작용을 설명한다.

복사식 열교환기는, 정류판에 의한 굴뚝 효과에 의해, 발열체에 따른 공극 내에서의 공기의 흐름(복사식 열교환기가 설치되는 실내 공기의 전체적인 순환(대류)의 일부인 의미를 포함한다)이 촉진된다. 또한, 정류판은, 내외면을 관통한 복사열 통과부를 가지고 있으므로, 발열체를 따라 공극 내를 빠른 속도로 공기가 흐르면, 공극 내의 압력이 저하하여(베르누이의 정리로부터) 복사열 통과부로부터 공극 내에 공기가 받아들여져, 정류판의 내측의 공극을 통과하는 공기의 유량이 증대하고, 실내 공기의 대류가 더욱 촉진된다.

또한 복사식 열교환기는, 정류판에 의한 굴뚝 효과 및 발열체의 열이나 결로수(dew condensation water)로부터 이용자를 가이드하는 커버로서의 기능을 가지면서, 발열체로부터 복사되는 복사열이 복사열 통과부를 지나 직접 외부에 복사되므로, 정류판이 열을 띠는 것으로 발생하는 복사열과도 함께, 정류판을 갖지 않은 경우와 동등하거나 거의 변함없는 효율적인 열복사를 실시할 수 있다.

즉, 발열체로부터 복사되는 열을 효율적으로 실내에 복사하여 공기 조절에 이용할 수 있으므로, 상기 양호한 실내 공기의 대류에 의한 열의 이동과 복사열과 함께, 실내의 공기 조절을 균일화할 수 있어 공기 조절의 시작이 빠르다. 즉, 공기 조절이 쾌적한 상태로 갖추어질 때까지의 시간이 비교적 짧다. 또한, 실내 공기의 대류가 양호한 것으로, 실내측 열교환기의 팬의 송풍량은 그만큼 필요하지 않거나, 또는 팬을 작동시키지 않아도 되기 때문에, 사람이 느끼는 드래프트 감을 저감하거나 없앨 수 있다.

또한, 정류판에 복사열 통과부를 마련하는 것으로, 상기와 같이 실내 공기의 대류가 더욱 촉진되므로, 발열체에 의한 열교환이 보다 원활히 효율적으로 행해지고, 예를 들면 냉방시의 발열체의 동결이나, 난방시의 과열이 일어나기 어려워진다. 이하, 작용에 대해 상세하게 설명한다.

우선, 실내의 난방을 실시하는 경우는, 발열체 근방의 공기가 전도열이나 복사열로 가열되고, 발열체에 따르도록 아래로부터 윗방향의 공기 흐름이 발생한다. 이에 의해, 예를 들면 복사식 열교환기와 바닥면의 틈새 등으로부터 각 정류판의 내측의 공극에 외부의 공기가 유입하고, 각 공극을 상승하면서 발열체로 더욱 가열되는 것에 의해, 상기 공기의 흐름이 계속된다. 또한, 발열체와의 사이에 공기가 흐르는 공극을 마련하여 정류판이 배치되는 것에 의한, 이른바 굴뚝 효과에 의해, 흐르는 공기의 유량은 증가한다.

발열체와 정류판 사이의 공극을 상승하는 가열된 공기는, 예를 들면 복사식 열교환기의 상단과 천장면과의 사이의 틈새로부터 외부에 배출된다. 배출된 공기는, 굴뚝 효과에 의해 유속도 늘어나고 있어, 천장면을 따르도록 복사식 열교환기으로부터 상당히 멀어진 위치까지 도달한다. 또한, 공기는 이 이동에 수반하여 실내 공기 및 천장면과 열교환을 실시하여, 냉각되고 강하하여 바닥면측으로 이동한다. 그리고, 복사식 열교환기의 하부로부터 공극 내로 들어가, 발열체로 가열되고 상승한다. 이와 같이 하여, 실내 공기는, 발열체로 가열되면서 실내 전체를 순환하고 대류한다.

한편, 발열체로부터 방출되는 복사열은, 그 일부가 각 정류판에 형성되어 있는 각 복사열 통과부를 통하여, 정류판 외측의 실내로 이동한다. 또한 복사열이 복사열 통과부를 통과하는 비율은, 복사열 통과부의 개구율에 의존한다. 이렇게 하여, 복사열이 이용자에게 전파하면, 이용자는 직접적으로 따뜻함을 느낄 수 있다. 또한, 복사열은, 벽, 천장, 바닥 등을 따뜻하게 하기 때문에 유효하게 이용되고, 따뜻해진 벽, 천장, 바닥 등에 의해 실내 공기는 간접적으로 따뜻해진다.

또한, 복사열 중, 각 복사열 통과부를 지날 수 없었던 복사열은, 각 정류판의 내면측의 반사면에서 반사되고, 또한 발열체나 다른 정류판의 반사면과의 사이에서 난반사가 일어난다. 이에 의해, 복사열의 일부는, 각 복사열 통과부를 지나 실내로 방출되어, 일부는 각 정류판에서 형성되는 상하 개구부로부터 실내로 방출된다. 또한, 일부는 각 정류판을 가열하여 온도를 상승시켜, 각 정류판으로부터 바깥쪽으로 복사열이 실내에 방출된다.

이와 같이, 복사식 열교환기에 의하면, 실내의 난방을 실시하는 경우, 상기 복사열의 반사, 방출을 반복하면서, 실내는 공기의 대류에 의해 이동하는 열과 같이 복사열에 의해 양호하게 가열되어, 실내 전체의 공기 조절을 효과적으로 실시할 수 있다. 또한, 이에 의해, 에어컨의 실내측 열교환기의 팬의 송풍량을 감소시키거나, 또는 팬을 정지시키는 것이 가능하게 되어, 결과적으로 이용자가 느끼는 팬으로부터의 송풍에 의한 드래프트 감이 억제되거나, 또는 드래프트 감을 없앨 수 있다.

또한, 실내의 냉방을 실시하는 경우는, 상기 난방을 실시하는 경우와 달리, 공기가 발열체로 냉각되기 때문에, 발열체 및 각 정류판을 따르는 공기의 흐름은 위에서 아래 방향이 되고, 냉각된 공기의 흐름은, 상기 난방의 경우와는 거의 역방향이 되나, 실내 전체의 공기 조절을 효과적으로 실시할 수 있는 점이나, 이용자가 느끼는 팬으로부터의 송풍에 의한 드래프트 감을 억제할 수 있는 점 등, 상기 난방의 경우와 같은 작용을 가진다.

또한, 발열체를 각 정류판의 안쪽에 내장하는 구성에 의해, 발열체를 직접 손으로 접할 수 없도록 되어 있다. 따라서, 기상 냉매 등에 의한 난방시, 발열체가 고온이 되는 경우가 있지만, 이용자가 잘못하여 발열체에 접하는 일도 없기 때문에, 이용자에게 있어 안전하다. 또한, 냉방시, 발열체 표면에 응축한 결로수를, 손으로 접하지 않아 위생적이고, 이용자의 옷 등이 결로수로 갑자기 젖는 일도 없다. 또한, 발열체 자체에 외적인 힘을 받는 일이 거의 없기 때문에, 발열체가 외측으로부터의 압력이나 충격으로 변형되거나 파손되는 것을 방지할 수 있다.

따라서, 외적인 힘에 대항하는 강도도 그만큼 필요하지 않고, 적어도 유체의 압력에 견딜만한 강도를 갖는 구조이면 좋기 때문에, 발열체의 소재로서 비교적 강도가 낮고 가벼운 것 등을 채용할 수 있어, 발열체에 사용하는 소재의 선택지가 넓어진다. 또한, 발열체에 잘못하여 부딪쳐 다치는 등의 위험도 저감할 수 있다.

또한, 액상냉매나 냉매 가스를 이용하는 경우는, 고압력이 되기 때문에, 내압성이 높고 전도성이 좋은 것, 예를 들면 구리 또는 알루미늄제 등의 금속제의 냉매관이나 정밀 편평관의 표면에 열방사율이 높은 가공을 실시한 것을 이용하는 것도 가능하다. 상기 합성 수지관이나 탄소 섬유관의 발열체는, 각각 비교적 경량이므로, 장치의 경량화가 가능하다.

이에 의해, 설치 공사시의 자재의 반입 작업이나 조립 작업의 부담이 경감되어, 설치 공사의 비용을 저감할 수 있다. 또한, 장치의 경량화에 의해, 예를 들면 지진시의 변형 응력 등이 작아져, 그것을 지지하기 위한 보강 공사 등도 필요한 최소한으로 해도 좋다. 이와 같이, 설치에서의 여러 제약이 경감되고, 설치 후에서의 지진 등에 의한 장치의 전도의 리스크 등이 저감된다. 따라서, 이용자의 안전에도 기여할 수 있다.

이러한 작용을 갖는 복사식 열교환기를 갖춘 공기 조화 장치는, 복사식 열교환기가 발열체에 직접 냉매를 통하는 구조이기 때문에 기동이 빠르고, 단시간에 열복사 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 에어컨의 제어를 이용하는 것으로, 실온의 조정을 용이하게 제어할 수 있다. 이에 의해 복사식 열교환기 전용의 공기의 온도 조정을 위한 회로 구성이 불필요하고, 시스템의 비용을 삭감할 수 있다.

즉, 난방시는, 냉동 사이클에 의해 압축기로 고온 고압이 된 기상 냉매가, 우선, 복사식 열교환기에 공급되기 때문에, 발열체의 온도가 비교적 단시간에 냉매의 온도에 도달하고, 예를 들면 60℃에서 80℃ 정도의, 발열체의 표면 온도에 따른 복사열을 방출한다.

이 복사식 열교환기로부터의 복사열은, 상기와 같이 이용자의 체감에 직접 작용할 수 있으므로, 에어컨과 조합하는 것으로, 에어컨 단체로 난방을 행하는 경우에 비교하여, 쾌적함을 얻을 수 있을 때까지의 공기 조절의 시작이 빨라진다. 또한, 바닥이나 벽, 천장, 인체에 직접 복사열이 전파되는 것으로, 이용자의 발밑에서부터 따뜻함을 얻을 수 있고, 온도를 낮게 설정해도 따뜻하게 느껴지므로, 에너지 절약에도 공헌할 수 있다. 그 후, 기상 상태의 냉매는, 에어컨의 응축기가 되는 실내기에 보내지고, 실내기는 난방을 실시한다.

또한, 냉방시는, 냉동 사이클에 의해 실외기의 실외측 열교환기로 액화하여 발열한 액상냉매를 팽창 밸브로 감압하고, 이에 의해 발생한 저온의 기액 이상 상태의 냉매를, 우선 에어컨의 실내기에 공급하고, 실내기를 증발기로서 작용시켜, 공기의 열을 빼앗아 냉방을 실시한다. 그리고, 기액 이상 상태의 냉매를 복사식 열교환기에 보내고, 복사식 열교환기의 발열체를 증발기로서 작용시켜, 발열체로부터의 냉열의 복사에 의해 복사 냉방을 실시한다.

이와 같이, 냉방 운전에 대해서는, 예를 들면 에어컨을 우위로 제어하면서, 에어컨과 복사식 열교환기의 양쪽을 운전하는, 이른바 하이브리드(hybrid) 운전이 가능해지고, 종래와 같은 복사 패널(복사식 열교환기)만으로 공기 조절을 행하는 경우와 같은, 공기 조절 시작의 늦어짐을 개선할 수 있다. 또한, 그 후의 복사열(냉열)의 작용으로, 바닥이나 벽, 천장의 온도가 서서히 내려가, 이들이 상승(相乘)하여 이용자의 체감에 작용하므로, 에어컨을 약하게 운전해도 쾌적함을 얻을 수 있다.

또한, 냉방시, 냉동 사이클에서의 복사 냉방의 운전에서의 과제가 개선된다. 즉, 공기 조화 장치는, 어디까지나 에어컨의 실내기를 증발기로 하고, 실내 공기의 열로 가온되어 일부 액상이 된 기액 이상의 냉매는, 예를 들면 7℃에서 15℃ 정도이며, 이 냉매를 복사식 열교환기의 발열체에 통하기 때문에, 발열체가 동결하는 일은 없다. 또한, 가온되는 것으로 냉매의 증발이 촉진되기 때문에, 기화가 충분히 행해지는 것으로 승압한 기상 냉매가 되어 압축기에 도입되므로, 압축기에 걸리는 부하가 경감되어 압축기 수명의 연장에 공헌할 수 있고, 에너지 절약에도 공헌할 수 있다.

또한, 복사식 열교환기에 의해 무풍, 무음의 냉난방의 기능이 발휘되어, 실내 공기의 대류가 촉진되는 만큼, 벽이나 바닥, 천장의 온도 변화가 감소되어 실내기의 팬에 의한 풍량을 내려도 충분히 쾌적함을 얻을 수 있으므로, 에어컨의 실내기로부터의 대풍량에 의한 불쾌한 드래프트 감을 억제할 수 있다. 이에 의해, 실내기의 팬의 운전을 억제하는 것에 공헌할 수 있어, 팬의 모터의 수명이 늘어나고, 나아가서는 실내기의 수명을 늘릴 수 있다.

또한 공기 조화 장치는, 에어컨의 냉동 사이클에, 실내에 설치되는 복사식 열교환기를 내장한, 이른바 하이브리드(hybrid)형의 공기 조화 장치로, 에어컨의 실내 온도 제어 프로그램 등의 이용, 즉 리모트 컨트롤러를 사용한 통상의 에어컨의 조작에 의해, 예를 들면 드라이 운전, 필터 기능 등의 공기 청정 기능, 또는 가습 기능 등의 다기능 에어컨의 운전 제어와, 복사식 열교환기의 운전 제어를 실시할 수 있다. 또한, 부하가 적은 에너지 절약 운전에 있어서는, 냉매를 에어컨의 실내기를 경유하지 않고, 실외기와 복사식 열교환기만 경유하도록 해도 좋고, 그 때에는, 실내기를 실내 공기의 온도를 감지하여 실외기를 제어하는 기능에만 사용하는 것도 가능하다.

본 발명은, 에어컨과 복사식 열교환기를 조합한 공기 조화 장치에 있어서, 복사식 열교환기가 발열체를 보상하는 기능을 가짐과 동시에 실내 공기의 대류를 촉진할 수 있어, 인체에 대해 불쾌한 드래프트 감을 주지 않게 하면서, 쾌적함을 얻을 수 있을 때까지의 공기 조절의 시작을 빨리 하고, 실내 공기를 단시간에 균일화할 수 있도록 하여, 실내의 공기 조절을 효율적으로 실시할 수 있는 공기 조화 장치 및 공기 조화 장치의 운전 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 공기 조화 장치의 제1 실시 형태를 나타내는 개략 설명도이다.
도 2는 도 1의 공기 조화 장치의 블록도이다.
도 3은 도 1의 공기 조화 장치를 나타낸 것으로, 도 3a는 난방시의 블록도, 도 3b는 냉방시의 블록도이다.
도 4는 복사식 열교환기의 제1 실시 형태를 나타낸 것으로, 도 4a는 정면도, 도 4b는 도 4a에서의 A-A 단면도이다.
도 5는 도 4에 나타낸 복사식 열교환기의 정면 측과 배면 측의 정류판을 떼어낸 상태의 정면 설명도이다.
도 6은 복사식 열교환기의 구조를 나타낸 것으로, 도 6a는 도 4a에서의 B-B 확대 단면도, 도 6b는 연직관의 확대 횡단면도, 도 6c는 발열체의 배관의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 공기 조화 장치의 제2 실시 형태를 나타내는 개략 설명도이다.
도 8은 복사식 열교환기의 제2 실시 형태를 나타낸 것으로, 도 8a는 정면 측의 정류판을 일부 노치한 정면 설명도, 도 8b는 도 8a에서의 C-C 단면도이다.
도 9는 복사식 열교환기의 제3 실시 형태를 나타낸 것으로, 도 9a는 정면 측의 정류판을 일부 노치한 정면 설명도, 도 9b는 도 9a에서의 D-D 단면도이다.
도 10은 복사식 열교환기의 제4 실시 형태를 나타낸 것으로, 도 10a는 정면 측의 정류판을 일부 노치한 정면 설명도, 도 10b는 도 10a에서의 E-E 단면도이다.
도 11은 복사식 열교환기의 구조를 나타낸 것으로, 도 11a는 도 10a에서의 F-F 확대 단면도, 도 11b는 연직관의 확대 횡단면도이다.
도 12는 복사식 열교환기의 제5 실시 형태를 나타내고, 발열체의 상부와 하부에 환기 안내 부재를 배치했을 경우의 공기의 흐름을 나타낸 것으로, 도 12a는 난방시, 도 12b는 냉방시의 설명도이다.
도 13은 복사식 열교환기의 다른 실시 형태를 나타내고, 정류판의 표면에 광고문자를 전시한 예를 나타내는 설명도이다.
도 14는 본 발명의 공기 조화 장치의 제3 실시 형태를 나타내는 개략 설명도이다.
도 15는 본 발명의 공기 조화 장치의 제4 실시 형태를 나타내는 개략 설명도이다.
도 16은 본 발명의 공기 조화 장치의 제5 실시 형태를 나타내는 개략 설명도이다.
도 17은 본 발명의 공기 조화 장치의 제6 실시 형태를 나타내는 개략 설명도이다.
도 18은 공기 조화 장치의 에어컨만을 운전했을 경우와 에어컨과 복사식 열교환기를 동시에 운전했을 경우의 실온의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 19는 공기 조화 장치의 빌딩 멀티 에어컨만을 운전했을 경우와 빌딩 멀티 에어컨과 복사식 열교환기를 동시에 운전했을 경우의 실온의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 20은 공기 조화 장치의 에어컨만을 운전했을 경우와 에어컨과 복사식 열교환기를 동시에 운전했을 경우의 소비 전력의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 21은 공기 조화 장치의 빌딩 멀티 에어컨만을 운전했을 경우와 빌딩 멀티 에어컨과 복사식 열교환기를 동시에 운전했을 경우의 소비 전력의 변화를 나타내는 그래프이다.

본 발명을 도면에 나타낸 실시 형태에 근거하여 상세히 설명한다.

도 1, 도 2 및 도 3을 참조한다. 도 1에서는, 편의상, 복사식 열교환기(R1)로서 발열체(1)만을 나타내고 있다. 도 3에서는, 도시의 편의상, 하기 배관(92, 92a, 92b, 92c)을 배관(92)으로 정리하여 나타내고, 밸브(V1~V6)를 생략하고 있다.

또한, 도 1 내의 표기에서, EX1는 「냉방 운전시의 냉매 가스의 흐름」을 나타내고, EX2는 「난방 운전시의 냉매 가스의 흐름」을 나타낸다. 이에 대해서는, 도 14, 도 15, 도 16 및 도 17도 마찬가지이다. 또한, 도 2 내의 표기에서, EX3은 「팬 ON/OFF 신호」를 나타내고, EX4는 「밸브 개폐 신호」를 나타낸다. 또한, 도 3 내의 표기에서, EX5는 「냉기」를 나타내고, EX6는 「온기」를 나타낸다.

공기 조화 장치(A1)는, 냉동 사이클의 냉매 회로에 포함된 실외기(90)와 실내기(91)를 갖는 에어컨(9)과, 실외기(90)와 실내기(91)를 잇는 배관(92, 98)에, 발열체(1)의 배관이 접속되고 있는 복사식 열교환기(R1)를 구비하고 있다.

에어컨(9)은, 냉난방 기능을 갖고 일반 가정에서 사용되는 바와 같은 공지의 룸 에어컨이다. 에어컨(9)은, 압축기(94)를 인버터 제어하는 인버터 에어컨이어도 좋고, 인버터 제어되지 않는 논인버터 에어컨이어도 좋다. 또한 인버터 에어컨을 채용한 편이 보다 효율적인 공기 조절을 실시할 수 있어 에너지 절약에도 기여할 수 있는 점에 대해서는 후술한다.

도 2, 도 3에 도시한 바와 같이, 에어컨(9)의 실외기(90)는, 증발기 또는 응축기로서 기능하는 실외측 열교환기(93)를 가짐과 동시에, 압축기(94), 유로 전환팬인 사방 전환 밸브(95) 및 팽창 밸브(96)를 갖고 있다. 팬(930)은, 실외측 열교환기(93)용의 것이다.

또한, 실내기(91)는, 실외측 열교환기(93)가 증발기로서 기능할 때는 응축기로서 기능하고, 실외측 열교환기(93)가 응축기로서 기능할 때는 증발기로서 기능하는 실내측 열교환기(97)를 갖고 있다. 팬(970)은, 실내측 열교환기(97)용의 것이다.

그리고, 복사식 열교환기(R1)는, 사방 전환 밸브(95)로부터 실내측 열교환기(97)에 연결 냉매가 통과하는 제2 배관(92), 자세하게는 난방시(도 3a 참조)에 압축기(94)에서 고온 고압이 된 기상 냉매가 실내측 열교환기(97)를 향해 유통하는 배관(92)의 경로 중에, 하기 발열체(1)를 접속하여 포함되고 있다.

제1 배관인 배관(98)은, 냉방시에 있어서 팽창 밸브(96)로 팽창된 기상 냉매를 실내측 열교환기(97)에 보내는 배관이다. 또한 복사식 열교환기(R1)는, 본 실시 형태에서는 1대가 설치되어 있지만, 복수대를 직렬 또는 병렬 접속하여 설치할 수도 있다(도 7 참조).

또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 배관(92)에는, 타단측이 하기 발열체(1)의 하부 헤더관(11)에 연결되는 제3 배관인 배관(92a)의 일단측이 접속되어 있다. 배관(92a)의 경로에는, 제3 밸브인 밸브(V3)가 설치되어 있다. 발열체(1)의 상부 헤더관(10)에는, 제4 배관인 배관(92b)의 일단측이 접속되고, 배관(92b)의 타단측은, 배관(92)의 경로에서 배관(92a)의 접속부에서보다 더욱 실내기(91) 가까이에 접속되고 있다. 또한, 배관(92)과 배관(98)은, 배관(92b)의 접속 위치에서 제5 배관인 배관(92c)에 의해 접속되고 있다. 배관(92b)의 경로에는 제4 밸브인 밸브(V4)가 설치되고, 배관(92c)의 경로에는 제5 밸브인 밸브(V5)가 설치되어 있다.

또한, 배관(92)의 경로에 있어서 배관(92a)의 접속부와 배관(92b)의 접속부 사이에는, 제6 밸브인 밸브(V6)가 설치되어 있다. 또한, 배관(92)과 배관(98)에 있어서, 배관(92c)의 접속부와 실내기(91)의 사이에는, 배관(98)에 제1 밸브인 밸브(V1)가 설치되고, 배관(92)에 제2 밸브인 밸브(V2)가 설치되어 있다.

제어부(99)는, 온도 센서(S)를 가지고 있고 온도 센서(S)는, 실내의 소정의 측정점에 배치되고 있다. 각 밸브(V1, V2, V3, V4, V5 및 V6)에는, 제어부(99)로부터 각각 신호 경로(도 2에 점선으로 도시)를 통해, 밸브 개폐 신호가 보내진다. 또한, 실내측 열교환기(97)의 팬(970)에는, 제어부(99)로부터 신호 경로를 개입시켜, 팬(970)의 ON/OFF 신호가 보내진다.

다음으로, 에어컨(9)에 접속되어 공기 조화 장치(A1)에 포함되는 복사식 열 교환기(R1)에 대해 상세하게 설명한다. 도 4 내지 도 6을 주로 참조한다.

복사식 열교환기(R1)는, 상하 방향(연직 방향)으로 배치되는 발열체(1)와, 발열체(1)를 지지하는 장식 프레임(2, 2a)과, 발열체(1)의 표리 양측으로 발열체(1)의 사이에 다음에 설명하는 바와 같이 미리 정해진 공극(39, 49)을 마련하여 상하 방향으로 배치되는 정면 측(도 4(a)에서는 앞측, 도 4(b)에서는 좌측)의 정류판(3, 3a, 3b) 및 배면 측의 정류판 (4, 4a, 4b)을 갖추고 있다.

발열체(1)는, 목제의 장식 프레임(2, 2a)의 내측에 고정되고 있다. 장식 프레임(2, 2a)은, 단부재를 구성하고, 좌우에 미리 정해진 간격을 두어 서로 평행하고, 또한 연직 방향으로 배치되고 있다. 장식 프레임(2, 2a)의 하단부의 내면측에는, 바닥 면(5)에 고정하기 위한 L판 모양의 하부 고정용 부재(20, 21)가 고정되고 있다. 또한 장식 프레임(2, 2a)의 재료는 나무로 한정되지 않고, 예를 들면 합성 수지나 알루미늄 등의 금속을 채용할 수도 있다.

또한, 장식 프레임(2, 2a)의 상단부의 내면 측에는, 천장면(6)에 고정하기 위한 L판 모양의 상부 고정용 부재(22, 23)가 고정되고 있다. 바닥면(5)에 접하는 하부 고정용 부재(20, 21)의 수평부(부호 생략)는, 장식 프레임(2, 2a)의 하단과 동일 평면이 되어 있고, 천장면(6)과 접하는 상부 고정용 부재(22, 23)의 수평부(부호 생략)는, 장식 프레임(2, 2a)의 상단보다 약간 높은 위치에 있다.

장식 프레임(2, 2a)의 사이에는, 알루미늄, 구리 등을 사용한 금속제의 발열체(1)가 상부 헤더관(10)의 양단을 취부구(取付具)(24, 25)에 의해 장식 프레임(2, 2a)의 내면에 고정 장착되고 있다. 장식 프레임(2, 2a) 사이의 상하 방향의 중간부에는, 수평 방향으로 보강 부재(26)가 고정되고 있고, 장식프레임(2, 2a)의 틀로서의 강도를 보강하고 있다. 또한 보강 부재(26)는, 발열체(1)의 하기 각 연직관(12)의 간격을 고정하는 기능을 겸비하고 있다.

발열체(1)는, 상부 헤더관(10)과, 상부 헤더관(10)과 하방에 필요한 간격을 두고 평행하게 배치된 하부 헤더관(11)을 갖고 있다. 상부 헤더관(10)과 하부 헤더관(11)의 양단은, 각각 기밀하고 방수(airtight and liquid-tight)로 폐쇄되어 있다.

상부 헤더관(10)이 배치되는 높이는, 도 5에 도시한 바와 같이 장식 프레임(2, 2a)의 상단보다 약간 낮은 위치로 설정되어 있다. 또한, 하부 헤더관(11)이 배치되는 높이는, 장식 프레임(2, 2a)의 하단보다 높은 위치로 설정되고 있다.

상부 헤더관(10)과 하부 헤더관(11)은, 미리 정해진 간격으로 서로 평행하게 설치된 다수의 연직관(12)과 접속되고, 상부 헤더관(10)과 하부 헤더관(11) 및 각 연직관(12)은 연통하고 있다. 각 연직관(12)은, 도 6b에 도시한 바와 같이, 내부에 길이 방향에 평행하는 복수의 유로(120)를 갖는 금속제의 편평관이다. 연직관(12)은, 열교환을 실시하는 외표면의 면적을 충분히 확보하면서, 각 유로(120)는 복수로 세분화되고 있다. 이에 의해, 각 유로(120)의 위치가 각각 외표면에 가까운 구조가 되므로, 효율이 좋은 열교환이 가능해진다.

상부 헤더관(10)의 도 5에 있어서 우측 단부에는, 상기 배관(92)에 접속되는 급배관(13)이 상방을 향해 연직 방향으로 접속되고 있다. 또한, 하부 헤더관(11)의 도 5에 있어서 좌측 단부에는, 배관(92)에 접속되는 급배관(14)이 상방을 향해 연직 방향으로 접속되고 있다. 급배관(13, 14)은, 상단부가 어느 쪽도 상부 고정용 부재(22, 23)의 수평부보다 약간 하부 위치까지 연장되어, 급배관(14)은 배관(92a)에, 급배관(13)은 배관(92b)에 접속되고 있다. 이 구조에 의하면, 발열체(1)의 각 연직관(12)에는, 냉방시에 있어서는 기액 이상 냉매가 위쪽으로부터 아래쪽을 통과하고, 난방시에 있어서는 기상 냉매가 아래쪽으로부터 위쪽으로 통과한다.

또한, 상부 헤더관(10)과 하부 헤더관(11) 및 각 연직관(12)의 표면에는, 방열성을 높이기 위한 방열용 코팅이 적용되고 있다. 발열체(1)의 표면에는, 그 밖에도 널링 가공, 아르마이트 가공, 방열용 코팅 등의 방열성에 기여하는 가공이나 코팅을 적용할 수 있다.

또한, 원적외선의 방출에 기여하는 코팅 또는 냄새제거 기능, 항균 기능 또는 휘발성 유기 화합물의 흡착 분해 기능을 갖는 코팅을 적용할 수 있다. 이들은 단독으로 채용해도 좋고, 복수를 조합하여 채용해도 좋다.

또한, 하부 헤더관(11)의 약간 하방에는, 상방이 개방된 통형상의 집수 부재인 드레인 팬(15)이 양단부를 장식 프레임(2, 2a)의 사이에 고정하여 배치되고 있다. 드레인 팬(15)의 저부의 일단측에는 드레인관(16)이 접속되고 있다. 냉방시, 발열체(1)의 표면에 결로한 결로수는, 드레인 팬(15)에 적하하고 또한, 드레인 관(16)을 통해 모아져 처리된다.

장식 프레임(2, 2a)의 정면 측에는, 정류판(3, 3a, 3b)이 착탈 가능하게 장착되고 있고, 배면 측에는, 정류판(4, 4a, 4b)이 마찬가지로 착탈 가능하게 장착되고 있다. 정류판(3, 3a, 3b)과 정류판(4, 4a, 4b)은, 예를 들면 양측 테두리부의 휨부에 형성된 복수의 홈을 상기 장식 프레임(2, 2a)의 정면 측과 배면 측의 내면에 형성된 핀에 걸어 장착하는 구조이지만, 다른 공지 설치 수단을 채용할 수도 있다.

정류판(3, 3a, 3b)과 정류판(4, 4a, 4b)은, 각각을 한조로서 상하 삼단에 장착되고, 각 조 전체적으로는, 장식 프레임(2, 2a) 간의 전체 폭 및 전체 높이의 거의 전체를 막을 수 있는 크기의 직사각형이다. 상기 발열체(1)와 정류판(3, 3a, 3b) 및 발열체(1)와 정류판(4, 4a, 4b)의 사이에는, 공기가 유통하는 공극(39, 49)이 형성되고 있다. 또한, 최하부의 정류판(3b, 4b)은, 다른 정류판(3, 3a, 4, 4a)보다 작게 형성되어, 이들을 제거하는 것으로, 드레인 팬(15)의 유지가 가능하다.

또한, 정류판(3, 3a, 3b)과 정류판(4, 4a, 4b)은 알루미늄제로, 주연부의 일부를 남기고 거의 전면에 걸쳐 복사열 통과부인 표리면을 관통하여 다수의 복사열 통과 구멍(30, 40)(도 8을 참고)이 형성되고 있는 유공 금속(또는 펀칭 보드)이다. 정류판(3, 3a, 3b)과 정류판(4, 4a, 4b)의 내면은, 복사열을 반사하는 반사면(31, 41)이 되어 있다. 정류판(3, 3a, 3b)의 각 복사열 통과 구멍(30) 및 정류판(4, 4a, 4b)의 각 복사열 통과 구멍(40)의 개구율은 본 실시 형태에서는 50%로 설정되어 있다.

복사열 통과 구멍은, 예를 들면 일방의 정류판(3, 3a, 3b)에만 형성하고, 타방의 정류판(4, 4a, 4b)에는 형성하지 않게 할 수도 있고, 상기 각 정류판(3, 3a, 3b, 4, 4a, 4b) 중 임의의 정류판에만 형성할 수도 있다.

전자에 대해서는, 정류판(3, 3a, 3b)으로부터의 복사열을 정류판(4, 4a, 4b)보다 강하게 하는 것이 가능하게 되고, 복사식 열교환기(R1)를 벽면의 근처에 위치 시키는 경우도, 복사열이 약한 정류판(4, 4a, 4b) 측을 벽으로 향하는 것으로, 벽면에 대한 열의 영향을 작게 할 수 있다.

또한 복사열 통과 구멍(30, 40)의 배열이나 개수, 구멍의 형상이나 개구율은 특히 한정되는 것은 아니고, 다채로운 디자인으로 적당히 설정할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 반사면(31, 41)에, 복사열의 난반사를 촉진하기 위해서 엠보싱(embossing) 가공을 실시하여 섬세한 요철을 형성하고 있다. 또한, 정류판(3, 3a)과 정류판(4, 4a)은 알루미늄으로 형성되고 있으므로, 전열효과가 뛰어나 공기와의 열교환 효율이 보다 향상한다.

또한, 예를 들면 드레인 팬(15)에 가까운 상기 정류판(3b, 4b)의 내면에 냄새 제거기능, 항균 기능, 또는 휘발성 유기 화합물(VOC：volatile organic compounds)의 흡착 분해 기능 등을 갖는 코팅을 실시하여, 실내 공기 청정화를 달성할 수도 있다. 이러한 코팅은, 복사식 열교환기(R1)의 다른 부분, 예를 들면 발열체(1)나 정류판(3, 3a), 정류판(4, 4a)의 표면에도 실시할 수 있다.

정류판(3, 3a, 3b)과 정류판(4, 4a, 4b)은, 전체의 주연부가 발열체(1)의 주변보다 돌출되고, 정면시 및 배면시에 대해 발열체(1)보다 넓은 면을 갖고 있다. 정류판(3)과 정류판(4)의 상단은, 장식 프레임(2, 2a)의 상단과 면접하도록 설정되어 있고, 정류판(3b)과 정류판(4b)의 하단은, 장식 프레임(2, 2a)의 하단 보다 약간 상방의 위치로 설정되어 있다.

정면 측의 정류판(3, 3a, 3b), 배면 측의 정류판(4, 4a, 4b) 및 이들의 폭방향 양단측의 장식 프레임(2, 2a)은, 일체가 되는 것에 의해, 상단부에 상부 개구부(27), 하단부에 하부 개구부(28)를 갖는 약간 평평한 장방형 튜브가 된다. 이와 같이, 발열체(1)를 둘러싸는 구조체가 통체가 되는 것으로, 실내 공기의 대류를 촉진하는 굴뚝 효과가 보다 뛰어난 구조가 된다.

또한 정류판(3, 3a, 3b)과 정류판(4, 4a, 4b)의 크기 및 설치 위치를 상기와 같이 설정하는 것으로, 도 4a, 4b에 도시한 바와 같이 복사식 열교환기(R1)를 바닥면(5)과 천장면(6)에 고정했을 때에, 바닥면(5)과 정류판(3b) 및 정류판(4b)의 하단과의 사이에는 하부 틈새(50)가 형성되고, 천장면(6)과 정류판(3) 및 정류판(4)의 상단의 사이에는 상부 틈새(60)가 형성된다.

(작용)

도 1 내지 도 6을 참조하여, 복사식 열교환기(R1)를 구비한 공기 조화 장치(A1)의 작용을 설명한다.

공기 조화 장치(A1)에 있어서, 실외기(90)과 함께 실내기(91) 및 복사식 열교환기(R1)를 운전할 때에는, 제어부(99)의 제어에 의해, 상기 밸브(V5, V6)를 닫고, 다른 밸브(V1, V2, V3, V4)를 열어 두도록 한다.

또한, 실내기(91)의 운전을 정지하고, 복사식 열교환기(R1)를 운전할 때에는, 상기 밸브(V1, V2, V6)를 닫고, 다른 밸브(V3, V4, V5)를 열어 두도록 한다.

또한, 밸브(V3, V4, V5)를 닫고, 다른 밸브(V1, V2, V6)를 열어 두면, 복사식 열교환기(R1)의 운전을 정지하고, 실내기(91)만을 운전할 수도 있다. 또한, 각 밸브(V1~V6)의 조작은 제어부(99)에 의해 자동 제어로 실시할 수도 있고, 수동에 의해 실시할 수도 있다.

또한 운전 모드 전환 수단으로서의 배관과 밸브 구성의 다른 변형에 대해서는 후술한다.

(복사식 열교환기(R1)의 작용)

공기 조화 장치(A1)의 복사식 열교환기(R1)는, 벽면(8)으로부터 약간 떨어진 위치에, 하부 고정용 부재(20, 21)에 의해 바닥면(5)에 고정하고, 상부 고정용 부재(22, 23)에 의해 천장면(6)에 고정하여 실내에 설치된다.

복사식 열교환기(R1)의 발열체(1)의 급배관(14)과 급배관(13)은, 도 1에 도시한 바와 같이 배관(92)과 연결되는 배관(92a, 92b)에 접속되고 있다.

복사식 열교환기(R1)에 의해 실내의 난방을 실시하는 경우, 고온의 기상 냉매가 급배관(14)으로부터 발열체(1)에 공급되는 것에 의해 발열체(1)는 가열된다. 이때, 기상 냉매가 각 연직관(12)의 아래쪽으로부터 위쪽으로 통과하게 되어 있고(도 5 참조), 온도가 보다 낮게 상방과 온도차가 큰 실내 하부의 바닥면(5) 부근의 공기를 우선 가열하므로, 열교환 효율이 좋고, 효과적인 난방을 실시하는 것이 가능하다. 또한, 기상 냉매는, 하부 헤더(11)로부터 분기된 각 연직관(12)에 인도되어, 응축해 방열하면서 위쪽으로 이동한다. 그 때에는, 냉매가 기상(氣相)이기 때문에, 냉매에 중력은 거의 작용하지 않고, 상방으로 원활히 이동할 수 있다.

또한, 발열체(1)의 방열에 의한 공기와의 열교환도 효율적으로 실시되고, 냉매는 응축에 의해 일부가 액상 냉매로 변화하고, 기액 이상 냉매가 되어 실내기(91)에 인도된다. 그리고, 냉매는, 실내기(91)의 실내측 열교환기(97)에서 더욱 응축되고 방열하여, 냉매는 실외기(90)의 실외측 열교환기(93)에 인도된다.

이와 같이 하여, 발열체(1) 근방의 공기가 복사열로 가열되어 발열체(1)를 따라 아래로부터 위쪽으로 공기의 흐름이 발생한다. 또한 이하의 공기의 흐름의 설명에서는 편의상 하기 도 12a를 참조한다.

이에 의해, 바닥면(5) 측의 틈새(50)로부터 정류판(3b)과 정류판(4b) 사이의 하부 개구부(28)를 통하여 외부의 공기가 유입한다. 유입한 공기가, 정류판(3, 3a, 3b)과 정류판(4, 4a, 4b)의 안쪽의 각 공극(39, 49)을 상승하면서 발열체(1)에서 더욱 가열되는 것으로, 윗방향으로의 공기의 흐름이 계속된다. 또한, 발열체(1)의 정면 측과 배면 측에 정류판(3, 3a, 3b)과 정류판(4, 4a, 4b) 및 장식 프레임(2, 2a)에 의해 평평한 장방형 튜브가 형성되고 있는 것에 의해, 그 굴뚝 효과에 의해, 실내 공기의 대류를 양호하게 실시하는데 충분한 유량이 확보된다.

각 공극(39, 49)을 상승하는 가열된 공기는, 정류판(3)과 정류판(4) 사이의 상부 개구부(27)를 지나 상부의 천장면(6) 측의 틈새(60)로부터 외부에 배출된다. 배출된 공기는, 굴뚝 효과에 의해 유속도 늘어나고, 천장면(6)을 따라 복사식 열교환기(R1)로부터 상당히 멀어진 위치까지 도달한다. 또한, 공기는 이 이동에 따라 실내 공기와 열교환을 실시하여, 냉각되고 강하하여 바닥면(5) 측으로 이동하고, 재차 복사식 열교환기(A1)의 하부로부터 들어가, 발열체(1)에서 가열되고 상승한다. 이와 같이 하여, 실내 공기는, 발열체(1)에서 가열되면서 실내 전체를 순환하여, 대류가 촉진된다.

한편, 발열체(1)로부터 복사되는 복사열은, 그 일부(본 실시 형태에서는, 복사열 통과 구멍(30, 40)의 개구율이 50%이므로, 통과하는 비율은, 하부 개구부(28) 및 상부 개구부(27)를 통과하는 것을 감안하면, 복사열 전체의 50% 정도라고 생각된다)가 정류판(3, 3a, 3b)과 정류판(4, 4a, 4b)에 형성되어 있는 각 복사열 통과 구멍(30, 40)을 통하여 실내에 방출된다. 이에 의해, 복사열은 실내 공기의 온도를 올리기 때문에 직접적으로, 또한 유효하게 이용된다.

또한, 상기 발열체(1)로부터 복사되는 복사열 가운데, 각 복사열 통과 구멍(30, 40)을 통과할 수가 없었던 복사열은, 정류판(3, 3a, 3b)과 정류판(4, 4a, 4b)의 내면측의 반사면(31, 41)에서 반사되고, 또한 발열체(1)나 다른 대향하는 정류판의 반사면(31, 41)과의 사이에서 난반사가 일어난다. 이에 의해, 복사열의 일부는, 각 복사열 통과 구멍(30, 40)을 통하여 실내에 방출되고, 일부는 정류판(3, 3a, 3b)과 정류판(4, 4a, 4b) 사이의 하부 개구부(28) 및 상부 개구부(27)로부터 실내로 방출된다. 또한, 일부는 정류판(3, 3a, 3b)과 정류판(4, 4a, 4b)을 가열하여 온도를 상승시켜, 각 정류판으로부터 바깥쪽을 향해 복사열이 실내에 방출된다.

또한, 복사식 열교환기(R1)에 의해 실내의 냉방을 실시하는 경우, 통상 상방의 천장(6) 부근의 온도가 높고, 재기화하기 위한 열에너지가 크기 때문에, 냉매를 발열체(1)의 배관의 위쪽으로부터 도입하여 아래쪽으로 통하는 편이 열효율이 좋아진다. 발열체(1)와 같은 병렬형의 배관에 대해서는, 상부 헤더(10)로부터 분기된 연직관(12)에 인도되어, 열을 흡수하면서 중력의 작용과 함께 기액 이상 냉매가 연직관(12)을 하향으로 이동하는 과정에 있어서 효율적으로 열교환되어 기상 냉매로 변화하고, 기상 냉매는 실외기(90)에 인도된다.

또한 냉방시에 있어서는, 복사식 열교환기(R1)에 의해 발생하는 공기의 흐름이 상기 난방시와 역방향이 되지만, 다른 작용에 대해서는 난방시와 대체로 동일하다.

이와 같이, 본 실시 형태와 관련되는 복사식 열교환기(R1)에 의하면, 상기와 같이 복사열의 반사, 방출을 반복하면서, 실내 공기의 대류를 양호하게 실시할 수 있으므로, 실내는 공기의 대류에 의해 이동하는 열 및 복사열에 의해 양호하게 가열 또는 냉각되어, 실내 전체의 공기 조절을 효율적이고 효과적으로 실시할 수 있다.

(공기 조화 장치(A1)의 작용)

상기 작용과 기능성을 갖는 복사식 열교환기(R1)를 갖춘 공기 조화 장치(A1)는, 다음과 같이 작용한다.

우선, 난방시에 있어서는, 냉동 사이클에 의해 압축기(94)에서 고온(예를 들면 60~80℃ 정도), 고압이 된 기상 냉매가, 사방 전환 밸브(95)를 지나, 우선, 복사식 열교환기(R1)에 공급된다. 이에 의해, 발열체(1)의 온도가 비교적 짧은 시간에 냉매의 온도에 도달하고, 복사식 열교환기(R1)는 발열체(1)의 표면 온도에 따른 복사열을 방출한다.

또한 복사식 열교환기(R1)로부터의 복사열은, 이용자의 체감에 직접 작용가능하므로, 상기와 같이 복사식 열교환기(R1)로 실내 공기의 대류가 촉진되는 동시에, 에어컨(9) 만으로 난방을 실시하는 경우와 비교하여, 쾌적함이 얻어질 때까지의 공기 조절의 시작이 빨라진다. 또한, 바닥면(5)이나 벽면(8), 천장면(6), 또는 인체에 직접 복사열이 전파하는 것으로, 발밑으로부터 따뜻함이 얻어지고, 에어컨(9)의 조절에 의해 온도를 낮게 설정해도 따뜻하게 느껴지므로, 결과적으로 에너지가 절약된다.

그리고, 복사식 열교환기(R1)를 지난 기상 냉매는, 방열에 의해 5~10℃ 정도 온도가 저하한 고온, 고압의 기상 냉매로서, 응축기가 되는 실내기(91)에 전달되고, 실내기(91)는 실내측 열교환기(97)에 의해 실내 공기와의 열교환(30)을 실시하여, 냉매가 응축하여 방열하는 것으로 난방을 실시한다.

또한, 냉방시에 있어서는, 사방 전환 밸브(95)의 전환에 의해, 상기 난방시와는 반대의 냉동 사이클이 된다. 즉, 실외기(90)의 실외측 열교환기(93)에서 액화하여 발열한 액상 냉매를 팽창 밸브(96)로 감압 팽창시켜, 이에 의해 발생한 저온의 기액 이상 상태의 냉매를, 우선 에어컨(9)의 실내기(91)에 공급하고, 실내기(91)를 증발기로서 작용시켜, 실내 공기의 열을 빼앗아 냉방을 실시한다. 그리고, 실내기(91)로부터 기액 이상 상태의 냉매를 복사식 열교환기(R1)에 보내고, 복사식 열교환기(R1)를 증발기로서 작용시켜, 냉매를 재기화시키는 것으로 실내 공기의 열을 빼앗아 발열체(1)로부터의 냉열의 복사에 의해 복사 냉방을 실시한다.

복사식 열교환기(R1)에 의한 실내 공기와의 열교환에 의해, 냉매를 재기화시키는 것으로, 발열체(1)의 온도가 보다 저하한다. 또한, 냉매는 완전하게 기화하여, 승압된 냉매는 압축기(94)에 도입되어 더욱 압축되지만, 기상 냉매의 압력은 높아지고 있기 때문에 압축기(94)에 걸리는 부하는 비교적 적다. 그리고, 냉매를 고온 고압의 기상 냉매로서 응축기인 실외측 열교환기(93)에 보내는 것으로, 상기와 같이 압축기의 부하를 경감하면서도, 보다 낮은 온도에서도 효율적으로 응축할 수 있으므로, 에어컨(9)의 히트 펌프로서의 효율도 높아져, 에너지가 절약된다.

또한, 압축기(94)에 대해서는, 기화가 촉진된 저온 저압의 기상 냉매를 흡인하는 것으로, 압축기(94)의 부담을 경감하여, 이 점으로부터도 에너지가 절약된다. 즉, 공기 조화 장치(A1)는, 종래 공기 조절에 이용되지 않고 낭비되던 열에너지를, 복사식 열교환기(R1)를 채용하는 것으로 유효하게 이용하여, 에어컨(9)의 히트 펌프로서의 효율을 올린 것이다.

즉, 실내의 열에너지를 이용하여 냉매의 상변화를 위해 소비시켜, 실내 공기의 온도를 내릴 수 있으므로, 지금까지 잠열 에너지가 남은 상태로 압축기(94)에 되돌아오고 있던 기액 이상 냉매의 미이용 에너지를 이용하는 것이 가능하게 되어, 그만큼 효율이 상승한다. 또한, 복사식 열교환기(R1)에서 기액 이상 냉매가 증발하여 재기화하는 것으로, 압축기(94)에 공급되기 전에 저온의 가스가 되어 압력이 높아진 상태로 공급되므로, 압축기(94)의 운전을 돕는 것과 동시에, 냉매의 액상이 역류하는 것을 억제하고, 압축기(94)의 수명도 늘릴 수 있다. 또한, 기액 분리기(accumulator)의 용적을 작게 하여 소형화할 수 있다.

또한, 냉방 운전에 대해서는, 에어컨(9)과 복사식 열교환기(R1) 중에, 에어컨(9)을 중심으로 움직이는, 이른바 하이브리드(hybrid) 운전이 가능하게 되어, 종래와 같이 복사 패널에 의한 공기 조절 시작의 늦어짐을 개선할 수 있다. 또한, 그 후의 복사열(냉열)의 작용으로, 바닥면(5)이나 벽면(8), 천장면(6)의 온도가 서서히 내려가고, 이들로부터의 복사열이 상승하여 이용자의 체감에 작용하므로, 에어컨(9)을 약하게 운전해도 쾌적함을 얻을 수 있다.

또한 공기 조화 장치(A1)의 운전에 대해서는, 상기 각 운전 모드, 즉, (1) 에어컨(9)과 복사식 열교환기(R1)를 동시에 운전하는 모드, (2) 복사식 열교환기(R1)의 운전을 정지하고, 에어컨(9)만을 운전하는 모드, (3) 에어컨(9)의 운전을 정지하고, 복사식 열교환기(R1)만을 운전하는 모드 외에, 복사식 열교환기(R1)만을 운전하는 모드에 대해서는, (4) 에어컨(9)과 복사식 열교환기(R1)를 운전하고 있는 상태에서 에어컨(9)의 실내기(91) 측의 팬(970)을 정지시키는 방법도 있다.

상기(4)의 경우의, 공기 조화 장치(A1)의 운전 상태 및 작용을 설명한다.

공기 조화 장치(A1)에 대해, 제어부(99)의 제어에 의해 상기 밸브(V5, V6)를 닫고, 다른 밸브(V1, V2, V3, V4)를 열어 두어, 에어컨(9)과 복사식 열교환기(R1)를 동시에 운전하는 하이브리드 운전을 실시한다. 그리고, 실내의 공기 조절이 갖추어져, 실온이 설정 온도에 도달하면, 실내기(91) 측의 팬(970)을 정지시킨다.

또한 에어컨만으로 공기 조절을 실시하는 경우는, 냉방시에 있어서는, 실온이 설정 온도에 이르면, 설정 온도를 유지하기 위해서, 냉동 사이클과 팬을 병용하여 에너지 절약 운전을 실시하고, 최종적으로는 팬을 정지시키고, 또한 냉동 사이클도 정지한다. 즉, 팬을 정지시키면 실내측 열교환기가 증발기로서 기능하지 않기 때문에, 냉동 사이클도 정지하지 않을 수 없다.

만일, 설정 온도를 유지하기 위해서, 냉동 사이클을 정지한 상태로 팬에 의해 송풍을 실시하면, 증발기에 결로한 수분의 영향으로, 습도가 높은 불쾌한 바람이 되어, 냉방되고 있는 실내 공기에 악영향을 미치게 된다. 또한, 팬과 냉동 사이클의 운전과 정지를 반복하는 운전은, 소비 전력이 큰 냉동 사이클의 기동을 반복하게 되므로, 많은 에너지를 헛되게 소비하는 것이 된다.

이에 대해, 공기 조화 장치(A1)는, 무동력인 복사식 열교환기(R1)가, 실내기(91)의 팬(970)이 정지하고 있어도, 냉방시에 있어서 증발기로 작동하므로, 냉동 사이클을 유지할 수 있다. 이에 의해, 공기 조화 장치(A1)는, 실질적으로 복사식 열교환기(R1)만을 운전하여 쾌적함을 유지하는 에너지 절약 운전을 실시할 수 있다.

또한, 팬(970)을 정지시키는 것으로, 모터 잡음이나 바람 잡음이 없는 정숙성을 얻을 수 있고, 에어컨(9)의 송풍(냉풍)에 의한 불쾌한 드래프트 감이나 과냉각(overcooling)도 방지할 수 있다.

또한, 복사식 열교환기(R1)로부터의 복사열에 의한 열 이동에 의해, 바닥, 벽, 천장, 인체, 비품 등의 온도가 내려가고, 실내의 상하 방향으로 온도의 편차가 적게 되어 쾌적함이 향상하는 것은 상기한 바와 같다.

복사열은, 체감에 직접 작용하기 때문에, 같은 실온에서도 보다 시원하게 느껴진다. 또한, 상기와 같이 에어컨(9)의 송풍을 정지할 수 있으므로, 그러한 제어를 실시하는 것으로, 소비 전력이 저감되어 에너지 절약에 기여할 수 있다. 또한, 발열체(1)의 냉각 작용에 의해 실내 공기의 제습을 실시할 수 있어 습도를 저하시키는 것으로, 쾌적함을 얻을 수 있다.

또한 에어컨만으로 공기 조절을 실시하는 경우, 난방시에 있어서는, 실온이 설정 온도에 이르면, 설정 온도를 유지하기 위해 냉동 사이클과 팬을 병용하여, 온도 유지를 위해서 에너지 절약 운전을 실시하고, 최종적으로는 팬을 정지하고, 또한 냉동 사이클도 정지한다. 즉, 팬을 정지시키면 실내측 열교환기가 응축기로서 기능하지 않기 때문에, 냉동 사이클도 정지하지 않을 수 없다.

만일, 설정 온도를 유지하기 위해서, 냉동 사이클을 정지한 상태로 팬에 의해 송풍을 실시하면, 불쾌한 드래프트 감이 있는 온도가 낮은 바람이 되어, 난방되고 있는 실내 공기에 악영향을 미치게 된다. 또한, 팬과 냉동 사이클의 운전과 정지를 반복하는 운전은, 소비 전력이 큰 냉동 사이클의 기동을 반복하게 되므로, 많은 에너지를 헛되게 소비하게 되는 것은 상기 냉방의 경우와 같다.

이에 대해, 공기 조화 장치(A1)는, 무동력의 복사식 열교환기(R1)가, 실내기(91)의 팬(970)이 정지하고 있어도 난방시에 있어 응축기로써 작동하므로, 냉동 사이클을 유지할 수 있다. 이에 의해, 공기 조화 장치(A1)는, 실질적으로 복사식 열교환기(R1)만을 운전하여 쾌적함을 유지하는 에너지 절약 운전을 실시할 수 있다.

또한, 팬(970)을 정지시키는 것으로, 모터 잡음이나 바람 잡음이 없는, 정숙성을 얻을 수 있고, 에어컨(9)의 송풍(온풍)에 의한 불쾌한 드래프트 감이나 과냉각도 방지할 수 있다.

또한, 복사식 열교환기(R1)로부터의 복사열에 의한 열이동에 의해, 바닥, 벽, 천장, 인체, 비품 등의 온도가 내려가고, 실내의 상하 방향으로 온도의 편차가 적게 되어 쾌적함이 향상하는 것은 상기 냉방의 경우와 같다. 또한 복사열은, 체감에 직접 작용하기 때문에, 같은 실온에서도 보다 따뜻하게 느껴진다.

이러한, 에어컨과 복사식 열교환기를 동시에 운전하여 하이브리드 운전을 실시하고, 그 상태로부터 에어컨의 팬을 정지시켜 실질적으로 복사식 열교환기만을 운전하는 제어는, 다음에 설명하는 공기 조화 장치(A2, A3, A4, A5 및 A6)에서도 마찬가지로 실시할 수 있다.

또한, 공기 조화 장치(A1)의 운전에 있어서, 에어컨(9)만에 의한 냉방 및 난방과, 에어컨(9)로 복사식 열교환기(A1)에 의한 냉방 및 난방을 실시하고, 그에 대해 PMV의 평가를 실시했다. PMV(Predicted Mean Vote)란, 예상 온열 냉감으로, 덴마크 공과대학의 Fanger 교수에 의해 발표된 이론이며, 인간이 느끼는 온열 감각의 지표이다. PMV 값을 계산하는 것에 의해, 온도 환경에 관한 6 요소(공기 온도, 평균 복사 온도, 풍속, 상대습도, 착의량, 대사량)의 조합에 대한 쾌적도를 구할 수 있다.

PMV의 계산식은 다음과 같다.

PMV=(0.303e - 0.036M + 0.028)×(M-W-Ed-Es-Ere-Cre-R-C)

M：대사량(W/m²) Ere：호흡에 의한 잠열 손실량(W/m²)

W：기계적 작업량(W/m²) Cre：호흡에 의한 현열(sensible heat) 손실량(W/m²)

Ed：불감증설량(w/m²) R：방사열 손실량(W/m²)

Es：피부면에서의 증발열 손실량(w/m²)

C：대류열 손실량(W/m²)

하기(夏期) 0.6(반소매)와 1.1(의자자리:chair sitting),

동기(冬期) 1.0(정장)과 1.1(의자자리)를 상정.

(조건)

에어컨 냉방(실온 24.2℃：글로브 온도(globe temperature) 27℃：풍속 0.10m/s： 습도 52.8%)

에어컨 + 복사 냉방(실온 24.2℃：글로브 온도 26℃：풍속 0.10m/s：습도 51.6%)

에어컨 난방(실온 30.6℃：글로브 온도 31℃：풍속 0.10m/s：습도 40.0%)

에어컨 ＋ 복사 난방(실온 30.6℃：글로브 온도 31.8℃：풍속 0.10m/s：습도 41.9%)

PMV 평가는, -3 ~ +3까지의 수치로 나타내고, PMV값 ±0을 중립 상태로 하여, 수치가 보다 커지면, 보다 따뜻하거나, 또는 덥다고 느끼는 평가가 되고, 수치가 보다 작아지면, 보다 시원하거나, 또는 춥다고 느끼는 평가가 된다.

지표로서는, -3：춥다, -2：시원하다, -1：약간 시원하다, ±0：덥거나 춥지 않다, 1：약간 따뜻하다, 2：따뜻하다, 3：덥다, 로 여겨진다.

(냉방시의 결과)

에어컨만에 의한 냉방 PMV=0. 25

에어컨과 복사식 열교환기에 의한 냉방 PMV=0. 09

이와 같이, 에어컨(9)과 복사식 열교환기(R1)를 연동하여 운전하는 편이, 에어컨 단독 운전보다 수치가 낮아지고 있어, 보다 시원함을 느낀다는 결과가 되었다.

이것은, 냉방시 복사식 열교환기(R1)의 냉열 복사(흡열 작용)와, 제습작용에 의해 습도가 저하한 것도 요인이라고 생각된다. 즉, 복사식 열교환기(R1)의 냉열 복사 작용과 공기의 흐름에 의한 발열체(1)와의 열교환에 의해 표면에 결로한 수분을 드레인 팬(15)에 모아, 수분은 옥외로 배출되므로, 습도가 저하하고, 쌍방의 조합에 의해 쾌적함이 향상한다고 생각된다.

(난방시의 결과)

에어컨만에 의한 난방 PMV=1. 99

에어컨과 복사식 열교환기에 의한 난방 PMV=2. 10

이와 같이, 복사식 열교환기를 연동하여 운전하는 편이, 에어컨 단독 운전보다 수치가 높아지고 있어, 보다 따뜻함을 느낀다는 결과가 되었다.

또한, 냉방시, 에어컨(9)의 실내기(91)를 증발기로 하여, 실내 공기의 열로 가열되어 일부 액상(기액 이상)이 된 냉매는, 예를 들면 7℃에서 15℃ 정도이고, 이 냉매를 복사식 열교환기(R1)의 발열체(1)에 통하기 때문에, 발열체(1)가 동결하는 일은 없다. 또한, 복사식 열교환기(R1)의 발열체(1)로 가온되는 것으로 냉매의 증발이 촉진되어, 기화가 충분히 행해지므로, 압축기(94)에 인가되는 부하가 경감되어 압축기(94)의 수명을 늘리는 것에 공헌할 수 있음과 동시에 에너지가 절약된다.

공기 조화 장치(A1)는, 복사식 열교환기(R1)에 의한 무풍, 무음의 복사 냉난방의 기능이 발휘되는 만큼, 바닥면(5)이나 벽면(8), 천장면(6)의 온도 편차가 저감되고, 실내기(91)의 풍량을 내려도 충분히 쾌적함을 얻을 수 있으므로, 실내기(91)로부터의 센 바람량에 의한 불쾌한 드래프트를 억제할 수 있다. 이에 의해, 실내기(91)측의 실내측 열교환기(97)의 팬(970)의 운전을 억제하는 것이 가능하게 되어, 팬(970)의 모터의 수명이 늘어나고, 나아가서는 실내기(91)의 수명을 늘릴 수 있다.

도 7을 참조한다.

공기 조화 장치(A2)는, 점포 등에서 많이 사용되는 멀티 에어컨(9a)과, 두 대의 복사식 열교환기(R1)를 갖추고 있다. 멀티 에어컨(9a)은, 실외기(90a)와, 실외기(90a)에 병렬로 연결된 각 실내에 설치되는 두 대의 실내기(91a, 91b)를 갖고 있다. 또한, 각 복사식 열교환기(R1, R1)는, 상기 공기 조화 장치(A1)의 복사식 열교환기(R1)와 같이 바닥(5)과 천장(6)의 사이에 설치되고 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 복사식 열교환기는, 실내기 한대당 한대를 설치하고 있지만, 실내기 한대당 복수 대를 직렬 또는 병렬로 접속하여 설치할 수도 있다. 또한 공기 조화 장치(A2)는, 실내기(91a, 91b)와 복사식 열교환기(R1, R1)를 각각 두 대 갖는 점에서 상기 공기 조화 장치(A1)와 상이하지만, 각 실내의 실내기(91a, 91b)와 복사식 열교환기(R1, R1), 그들을 잇는 배관(92a, 92b, 92c) 및 각 밸브(V1~V6)를 갖는 구조는, 상기 공기 조화 장치(A1)와 같은 것으로, 구조에 대한 설명은 생략한다.

또한, 본 실시 형태에서는, 복사식 열교환기는, 실내기 한대당 한대를 설치하고 있지만, 실내기 한대당 복수 대를 직렬 또는 병렬로 접속하여 설치할 수도 있다.

또한, 공기 조화 장치(A2)는, 각각 두 대의 실내기(91a, 91b)와 복사식 열교환기(R1, R1)를 갖는다는 점에서 상기 공기 조화 장치(A1)와 상이하지만, 각 실내에서의 실내기(91a)와 복사식 열교환기(R1) 및 실내기(91b)와 복사식 열교환기(R1)의 운전 방법 및 작용은, 상기 공기 조화 장치(A1)의 실내기(91)와 복사식 열교환기(R1)와 거의 같으므로, 운전 방법 및 작용의 설명은 생략한다.

도 8을 참조한다.

상기 복사식 열교환기(R1)는, 도 8에 나타내는 복사식 열교환기(R2)로 대체할 수 있다.

복사식 열교환기(R2)는, 배관이 각각 직렬형인 발열체(1a, 1b)가, 복사식 열교환기(R1)의 배관이 병렬형인 발열체(1)와 구조가 다른 이외에는, 복사식 열교환기(R1)와 거의 같은 구조를 갖고 있다. 또한 도 8a, 8b에 있어서, 복사식 열교환기(R1)와 동일한 장소는 동일한 부호로 나타내고, 그 부분의 구조 설명은 생략한다.

발열체(1a, 1b)는, 복사식 열교환기(R2)의 정면 측과 배면 측에 약간 간격을 두어 병설되고 있고, 서로 같은 구조이다. 장식 프레임(2, 2a)의 상단부에는, 현수량 부재(suspending beam member)(19)가 가설되고 있다. 발열체(1a, 1b)는, 상기 연직관(12)과 같은 편평관으로 형성되고, 상하단에 각각 같은 높이로 다수의 U자형의 반환부(부호 생략)를 갖는 사관이다.

또한 상기 발열체(1)의 연직관(12) 및 발열체(1a, 1b)의 사관형의 배관은, 내면에 길이 방향에 평행하는 복수의 조부(stria portion)(121)를 갖는 관체(12a)(도 6c 참조) 또는 조부가 형성되어 있지 않은 관체로 형성할 수도 있다.

발열체(1a, 1b)는, 각각 위쪽의 반환부가, 다수의 조구(吊具)(190)를 통하여, 현수량 부재(19)에 매달리고 있다. 발열체(1a, 1b)의 사관형의 배관의 양단측은, 각각 현수량 부재(19)를 관통하고, 각 첨단부에는 급배관(13, 14)이 접속되고 있다. 급배관(13, 14)은, 배관(92a, 92b)에 접속되고 있다.

또한, 발열체(1a, 1b)는, 상기한 바와 같이 사관형이기 때문에, 배관이 병렬형의 상기 발열체(1)와는 상이하고, 난방시에 고온 고압의 기상 냉매를 배관 아래 측으로부터 위쪽을 통하고, 냉방시에 기액 이상 냉매를 배관의 위쪽으로부터 아래쪽으로 통하는 것에 의해 상기한 바와 같은 효과를 얻을 수 있는 우위성은 없지만, 냉매를 배관의 상하 일측으로부터 타측으로 통해도 좋기 때문에, 배관의 자유도가 높다.

또한, 냉매가 배관 내를 상하로 반복하여 이동하는 과정에서, 기액 이상 냉매의 중력에 의한 하부 이동과, 기상 냉매의 중력이 거의 작용하지 않는 상태에서의 상방 이동이 교대로 반복하여 행해지게 되어, 냉매의 유통이 순조롭게 행해지고, 증발기로서의 열 교환도 순조롭게 행해진다.

또한 사관의 형태는 냉매의 유통 방향이 상하 방향인 것으로 한정하는 것은 아니고, 다음에 설명하는 냉매의 유통 방향이 수평 방향의 사관을 채용할 수도 있다.

도 9를 참조한다.

상기 복사식 열교환기(R1)는, 도 9에 나타내는 복사식 열교환기(R3)로 대체할 수도 있다.

복사식 열교환기(R3)는, 배관이 냉매의 유통 방향이 수평 방향의 사관인 발열체(1c)가, 배관이 병렬형인 발열체(1)와 구조가 다른 이외는, 복사식 열교환기(R1)와 거의 같은 구조를 갖고 있다. 또한, 도 9a, 9b에 있어서, 복사식 열교환기(R1)와 동일한 장소는 동일한 부호로 나타내고, 그 부분의 구조 설명은 생략한다.

발열체(1c)는, 상기 발열체(1)의 연직관(12)과 같은 편평관으로 형성되고, 좌우 구석에 각각 다단으로 U자 형의 반환부(부호 생략)를 갖는 사관이다. 발열체(1c)는, 장식 프레임(2, 2a)의 각각의 안쪽에 연직으로 설치된 지지 부재(29)에, 좌우단의 각 반환부를 설치도구(도시 생략)로 고정하는 것에 의해 지지되고 있다. 발열체(1c)의 사관형의 배관 양단부는, 급배관(13, 14)에 접속되고 있다. 그리고, 급배관(13, 14)은 배관(92a, 92b)에 접속되고 있다.

또한 발열체(1c)의 배관은, 상기 발열체(1a, 1b)와 같이 내면에 길이 방향으로 평행하는 복수의 조부(121)를 갖는 관체(12a)(도 6c 참조) 또는 조부가 형성되어 있지 않은 관체로 형성할 수도 있다.

또한, 발열체(1c)는, 상기한 바와 같이 사관형이기 때문에, 상기 발열체(1)와 같이 난방시에 고온 고압의 기상 냉매를 배관의 아래쪽으로부터 위쪽을 통하고, 냉방시에 기액 이상 냉매를 배관의 위쪽으로부터 아래쪽으로 통하는 것으로, 발열체(1)과 같이 상기한 바와 같은 효과를 얻을 수 있는 우위성을 갖추고 있다.

즉, 난방시에 있어서는, 고온의 기상 냉매가 급배관(14)으로부터 발열체(1)에 공급되는 것으로 발열체(1)는 가열되고, 온도가 보다 낮은 상방과 온도차가 큰 실내 하부의 바닥면(5) 부근의 공기를 우선 가열하므로, 열교환 효율이 좋고, 효과적인 난방을 실시할 수 있다. 또한, 기상 냉매는, 하부 헤더(11)로부터 분기된 각 연직관(12)에 인도되어, 응축하여 방열하면서 상방으로 이동한다. 그 때에는, 냉매가 기상이기 때문에, 냉매에 중력은 거의 작용하지 않고, 상방으로 원활히 이동할 수 있다.

또한, 냉방시에 있어서는, 통상 상방의 천장 부근의 온도가 높고, 재기화하기 위한 열에너지가 크기 때문에, 냉매를 발열체(1c)의 상부의 급배관(13)으로부터 배관에 도입하는 것에 의해 열효율이 좋아진다. 또한, 기액 이상 냉매가, 배관에 인도되어 열을 흡수하면서 중력의 작용으로 배관을 하향으로 이동하는 과정에 있어서, 효율적으로 열교환되어 기상 냉매로 변화하고, 기상 냉매는 실외기(90)에 인도된다.

도 10 및 도 11을 참조한다.

또한, 도 10a, 10b에 있어서, 상기 복사식 열교환기(R1)와 동일 또는 동일한 장소는 동일한 부호로 나타내고, 구조에 대해 중복하는 설명은 생략한다.

상기 복사식 열교환기(R1)는, 도 10에 나타내는 복사식 열교환기(R4)로 대체할 수 있다.

복사식 열교환기(R4)는, 발열체(1d)의 구조가 상기 발열체(1)와 상이할 뿐, 다른 부분의 구조는 복사식 열교환기(R1)와 같다. 또한 발열체(1d)는, 배관이 병렬형이지만, 이것으로 한정하는 것은 아니고, 배관을 직렬형인 냉매의 유통 방향이 세로 방향 또는 가로 방향의 사관형으로 할 수도 있다.

발열체(1d)에 사용되고 있는 연직관인 관체(12a)(도 6c의 관체와 같은 것)는, 열교환 효율을 높이기 위해 열전도성이 뛰어난 알루미늄제의 외각체(outer shell body)(18)로 덮여 있다. 외곽체(18)는, 서로 같은 형상의 각부재(shell members)(181, 182)로 구성되어 있다. 각부재(181, 182)는, 도 11b에 나타낸 바와 같이 감합부(부호 생략)에서 서로 끼울 수 있는 것으로, 횡단면의 외형이 약간 평평한 거의 타원 형상이 되도록 형성되고 있다. 각부재(181, 182)의 각각의 감합부에는, 각각 관체(12a)의 외형(외표면)에 밀착하도록 합쳐지는 요면부(부호 생략)를 갖고 있다. 각부재(181, 182)의 각각은, 공극(183, 184)이 길이 방향으로, 또한 서로 독립하여 형성하고 있다. 또한 공극(183, 184)은 본 실시 형태에서는 밀봉되고 있지만, 바깥 공기와 통하고 있어도 좋다.

각부재(181, 182)의 외표면(감합시의 외표면)에는, 다수의 요철(185)을 갖는 널링 가공이 적용되고 있고, 표면적을 보다 넓게 하여 열교환 효율을 올리도록 하고 있다. 도 11b에 도시한 바와 같이, 각부재(181, 182)를 각 요면부에서 관체(12a)를 보관 유지하도록 서로 끼운 상태에서는, 외곽체(18)와 관체(12a)는, 상대적으로는 움직이는 일이 없다. 그리고, 관체(12a)를 내포하고 있는 외곽체(18)는, 도 11a에 도시한 바와 같이, 서로 이웃하는 외곽체(18)끼리에서, 서로 방사열의 영향을 받기 어렵도록, 외면이 서로 대향하지 않도록 역 V자의 형상(또는 지그재그 형상)으로 배치되고 있어 이 점에서도 열교환 효율을 올릴 수 있도록 하고 있다.

도 12를 참조한다. 또한 도 12 내의 표기에서, EX7는 「난방시」를 나타내고, EX8는 「냉방시」를 나타내며, EX9는 「난방시 팽창」을 나타내고, EX10는 「냉방시 수축」을 나타낸다.

상기 복사식 열교환기(R1)는, 도 12에 나타내는 복사식 열교환기(R5)로 대체할 수도 있다. 복사식 열교환기(R5)는, 발열체(1)의 하부에, 흐르는 공기를 안내 하는 하부 환기 안내 부재(17)를 갖추고 있고, 발열체(1)의 상부에 상부 환기 안내부재(18)를 갖추고 있다. 하부 환기 안내 부재(17)는, 발열체(1)의 하부 헤더관(11)의 길이와 거의 같은 폭으로 상하 방향으로 필요한 길이를 갖는 2매의 곡판(curved plates)(부호 생략)으로 구성되고, 각 곡판은 드레인 팬(15)의 정면 측과 배면 측에 대향하여 장식 프레임(2, 2a)에 고정되고 있다.

또한, 상부 환기 안내 부재(18)는, 발열체(1)의 상부 헤더관(10)의 길이와 거의 같은 폭으로 상하 방향으로 필요한 길이를 갖는 2매의 곡판(부호 생략)으로 구성되고, 각 곡판은 상부 헤더관(10)의 정면 측과 배면 측에 대향하여 장식 프레임(2, 2a)에 고정되고 있다. 또한 하부 환기 안내 부재(17) 및 상부 환기 안내 부재(18)의 소재는, 각종 금속 또는 합성 수지 등이지만, 이에 한정하지는 않는다.

복사식 열교환기(R5)는, 하부 환기 안내 부재(17) 및 상부 환기 안내 부재(18)를 구비하는 것에 의해, 공극(39, 49)에서의 공기의 흐름이 원활히 행해지게 되어, 본 형태에서는 각각 2매 구조인 정류판(3, 3a)과 정류판(4, 4a)을 이용한 굴뚝 효과에 의한 공기의 흐름을 더욱 효율적으로 실시할 수 있다.

또한 하부 환기 안내 부재(17) 및 상부 환기 안내 부재(18)에는, 표면에 냄새제거 기능, 항균 기능, 혹은 휘발성 유기 화합물의 흡착 분해 기능 등을 갖는 코팅을 적용하여, 실내 공기 청정화를 달성할 수도 있다.

도 13을 참조한다.

상기 복사식 열교환기(R1, R2, R3, R4, R5)는, 도 13a, 13b에 도시한 바와 같이 정면 측의 정류판(3, 3a)의 표면에, 광고를 표시할 수도 있다.

도 13a에서는 정류판(3a)으로부터 위쪽의 정류판(3)에 걸쳐 세로 방향으로, 「ecowin」의 로고를 표현한 광고문자(7a)가 인쇄되고 있다. 도 13b에서는, 위쪽의 정류판(3) 하부의 표면에 가로 방향으로 「ecowin」의 로고를 표현한 광고문자(7b)가 인쇄되고 있다.

또한, 배면 측의 정류판(4, 4a)에도 마찬가지로 광고문자를 인쇄하는 것이 가능하다. 각 정류판에 표현하는 것으로서는, 광고나 사인(기호나 간판 표시), 각종 디자인에 한정하지 않고, 그림, 사진 등, 각종 예술적인 표현을 채용할 수도 있다.

이에 의해, 공기의 대류를 촉진하는 굴뚝 효과를 낳는 기능성에 더하여, 발열체(1)의 보상으로서의 기능을 갖는 정류판(3, 3a, 3b) 및 정류판(4, 4a, 4b)을 광고 패널이나 사인으로서 활용할 수 있다. 즉, 복사식 열교환기(R1, R2, R3, R4, R5)는, 설치하는 실내 공간에 크게 노출하는 형태이기도 하여 존재감이 있으므로, 이러한 노출하는 형태를 이용하는 것으로, 보다 효과적인 광고의 기능을 갖게 할 수 있다.

도 14를 참조한다.

이하, 도 17까지는, 운전 모드 전환 수단으로서의 배관과 밸브의 구성의 변형례를 나타낸 것이다. 또한 도 14 내지 도 17에 대해서는, 도 1과 같은 부호를 부여하고, 편의상 밸브의 부호에 숫자를 남기고 있지만, 그 숫자에 차례, 순위 또는 중요도 등의 의미가 포함되는 것은 아니다.

도 14에 나타내는 공기 조화 장치(A3)는, 상기 공기 조화 장치(A1)의 구성으로부터 밸브(V2)를 제외하고, 사용하는 밸브를 5개로 한 것으로, 다른 부분의 구성은 같다.

그리고, 공기 조화 장치(A3)에 있어서, 실외기(90)와 함께 실내기(91) 및 복사식 열교환기(R1)를 운전할 때에는, 밸브(V5), 밸브(V6)를 닫고, 밸브(V1), 밸브(V3), 밸브(V4)를 열어 두도록 한다. 또한, 실내기(91)의 운전을 정지하고, 복사식 열교환기(R1)만을 운전할 때에는, 밸브(V1), 밸브(V6)를 닫고 밸브(V3), 밸브(V4), 밸브(V5)를 열어 두도록 한다. 또한, 복사식 열교환기(R1)의 운전을 정지하고, 실내기(91)만을 운전할 때에는, 밸브(V3), 밸브(V4), 밸브(V5)를 닫고, 밸브(V1), 밸브(V6)를 열어 두도록 한다.

도 15를 참조한다.

도 15에 나타내는 공기 조화 장치(A4)는, 상기 공기 조화 장치(A1)의 구성으로부터 밸브(V2)와 밸브(V4)를 제외하고, 사용하는 밸브를 4개로 한 것으로, 다른 부분의 구성은 같다. 또한 본 실시 형태에서는, 그 밖에도 상기 공기 조화 장치(A1)의 구성으로부터 밸브(V2)와 밸브(V3)를 제외한 구성, 밸브(V1)와 밸브(V3)를 제외한 구성, 또는 밸브(V1)와 밸브(V4)를 제외한 구성이라고 해도 실질적으로 아래와 같이 운전을 할 수 있다.

그리고, 공기 조화 장치(A4)에 있어서, 실외기(90)와 함께 실내기(91) 및 복사식 열교환기(R1)를 운전할 때에는, 밸브(V5), 밸브(V6)를 닫고, 밸브(V1), 밸브(V3)를 열어 두도록 한다. 또한, 실내기(91)의 운전을 정지하고, 복사식 열교환기(R1)만을 운전할 때에는, 밸브(V1), 밸브(V6)를 닫고, 밸브(V3), 밸브(V5)를 열어 두도록 한다. 또한, 복사식 열교환기(R1)의 운전을 정지하고, 실내기(91)만을 운전할 때는, 밸브(V3), 밸브(V5)를 닫고, 밸브(V1), 밸브(V6)를 열어 두도록 한다.

도 16을 참조한다.

도 16에 나타내는 공기 조화 장치(A5)는, 상기 공기 조화 장치(A1)의 구성으로부터 배관(92c), 밸브(V1, V2, V3, V4, V5)를 제외하고, 사용하는 밸브를 밸브(V6)의 한 개로 한 것으로, 다른 부분의 구성은 같다.

그리고, 공기 조화 장치(A5)에 대해, 실외기(90)와 함께 실내기(91) 및 복사식 열교환기(R1)를 운전할 때에는, 밸브(V6)를 닫도록 한다.

또한, 복사식 열교환기(R1)의 운전을 정지하고, 실내기(91)만을 운전할 때는, 밸브(V6)를 열도록 한다. 이에 의해, 배관(92)을 통과하는 냉매는, 배관(92)으로부터 분기한 배관(92a)의 접속부와 배관(92b)의 접속부의 사이의 경로보다 긴 배관(92a), 발열체(1)의 배관(12) 및 배관(92b)은 통과하지 않고, 경로가 짧은 쪽의 배관(92a)의 접속부와 배관(92b)의 접속부의 사이의 경로를 지난다. 또한, 실내기(91)의 운전을 정지하고, 복사식 열교환기(R1)만을 운전할 때에는, 밸브(V6)를 닫은 상태로, 에어컨(9)의 실내기(91) 측인 팬(970)을 정지시킨다. 이에 의해, 실내기(91)는, 실내측 열교환기(97)의 배관에 냉매가 통과하는 것만으로 공기 조절을 실시하지 못하고, 실질적으로 복사식 열교환기(R1)만을 운전하게 된다.

도 17을 참조한다.

도 17에 나타내는 공기 조화 장치(A6)는, 상기 공기 조화 장치(A1)의 구성으로부터 배관(92c), 밸브(V1, V2, V5)를 제외하고, 사용하는 밸브를 밸브(V6)와 밸브(V3), 밸브(V4)의 3개로 한 것으로, 다른 부분의 구성은 같다. 또한 본 실시 형태에 대해서는, 또한 밸브(V3) 또는 밸브(V4)를 제외한 구성이라고 해도, 실질적으로 아래와 같은 운전을 할 수 있다.

그리고, 공기 조화 장치(A6)에 있어서, 실외기(90)와 함께 실내기(91) 및 복사식 열교환기(R1)를 운전할 때에는, 밸브(V6)를 닫고, 밸브(V3), 밸브(V4)를 열어 두도록 한다. 또한, 복사식 열교환기(R1)의 운전을 정지하고, 실내기(91)만을 운전할 때에는, 밸브(V6)를 열어 두고, 밸브(V3), 밸브(V4)를 닫도록 한다. 또한, 실내기(91)의 운전을 정지하고, 복사식 열교환기(R1)만을 운전할 때에는, 밸브(V6)를 닫고, 밸브(V3), 밸브(V4)를 열어 둔 상태로, 에어컨(9)의 실내기(91) 측인 팬(970)을 정지시킨다. 이에 의해, 실내기(91)는, 실내측 열교환기(97)의 배관에 냉매가 통과하는 것만으로 공기 조절을 실시하지 못하고, 실질적으로 복사식 열교환기(R1)만을 운전하는 것이 된다.

그런데, 일반적으로 사용되고 있는 패키지 에어컨으로서는, 크게 나누어 룸 에어컨과 빌딩 멀티 에어컨이 있다. 룸 에어컨은 주로 가정용으로, 빌딩 멀티 에어컨은 업무용 시설 등으로 많이 이용되고 있다. 상기 복사식 열교환기(R1, R2, R3, R4, R5)는, 이들과 조합하여 사용하는 것이 상정되고 있고, 이하의 실험에서는 인버터를 갖춘 에어컨과의 조합 및 인버터를 갖추지 않은 에어컨과의 조합으로 복사식 열교환기의 능력이 어떻게 발휘되는지, 난방의 경우에서 비교를 실시했다.

실험은, 이하의 4개의 케이스에서, 각각 온도의 변화(추이), 및 소비 전력량의 변화(추이)에 대해 행했다.

<CASE1> 인버터 첨부 룸 에어컨만의 운전에 의한 대류식 공기 조절.

<CASE2> 인버터 첨부 룸 에어컨과 복사식 열교환기의 동시 운전에 의한 하이브리드 공기 조절.

<CASE3> 인버터가 없는 빌딩 멀티 에어컨만의 운전에 의한 대류식 공기 조절.

<CASE4> 인버터가 없는 빌딩 멀티 에어컨과 복사식 열교환기의 동시 운전에 의한 하이브리드 공기 조절.

(온도 변화의 비교 시험)

○룸 에어컨(인버터 첨부)에서의 비교

도 18을 참조한다. 도 18은 CASE1의 에어컨만을 운전했을 경우와 CASE2의 에어컨과 복사식 열교환기를 동시에 운전했을 경우의 실온의 변화를 나타낸 그래프이다. 또한 도면에서, CASE 말미의 (d)는 온도의 측정점이 실험실의 중앙이고, (e)는 온도의 측정점이 복사식 열교환기의 정면인 것을 나타내고 있다.

실험의 조건은 다음의 표 1과 같다.

항목	CASE1	CASE2
설정 온도(℃)	27	24
풍량	최소	최소
풍향	수평	수평
시험 시간 (분)	90	90
바깥 공기 온도(평균)℃	9.71	10.2
바깥 공기 습도(평균)%	18.1	22.7

(고찰)

도 18에 도시한 바와 같이, 30분을 경과할 때까지는, 최초의 약 5분간을 제외하고, CASE1에 비해 CASE2의 온도가 높아지고 있다. 즉, 복사식 열교환기를 구비한 CASE2가 실온의 시작이 빠른 것이 밝혀진다. 그리고, CASE1에서는 (d), (e)의 실온이 모두 설정 온도(27℃)에 이를 때까지 약 50분을 필요로 했지만, CASE2에서는, 실온이 설정 온도(24℃)에 이르는데 약 15분 밖에 소요되지 않았다. 또한 CASE1에서는, CASE2의 설정 온도(24℃)에 이르는데 25분 이상 소요된다.

그리고, 실험 개시 직후, CASE2에서는 급속히 방이 따뜻해져, 약 30분에 PMV가 0인 정상 상태가 되었다. 한편, CASE1에서는, 방의 데워짐이 늦고, PMV가 0이 되는 정상 상태까지는, 약 50분이 소요되었다. 이 결과로부터, 설정 온도의 차이를 고려하여도, 하이브리드 식의 CASE2가 에어컨 단독으로 대류식의 CASE1에 비해 고효율이며, 쾌적함이 뛰어남을 알 수 있다.

○빌딩 멀티 에어컨(인버터 없음)에서의 비교

도 19를 참조한다. 도 19는 <CASE3>의 빌딩 멀티 에어컨만을 운전한 경우와 <CASE4>의 빌딩 멀티 에어컨과 복사식 열교환기를 동시에 운전한 경우의 실온의 변화를 나타낸 그래프이다. 또한 도면에서, CASE 말미의 (d)는 온도의 측정점이 실험실의 중앙이며, (g)는 온도의 측정점이 복사식 열교환기의 정면인 것을 나타내고 있다.

실험의 조건은 다음의 표 2와 같다.

항목	CASE3	CASE4
설정 온도(℃)	27	27
풍량	최소	최소
풍향	수평	수평
시험 시간 (분)	90	90
바깥 공기 온도(평균)℃	10.5	11.8
바깥 공기 습도(평균)%	75.2	69.9

(고찰)

복사식 열교환기의 정면에 위치하는 측정점 (g)에 대해서는, 빌딩 멀티 에어컨만이 운전하고 있는 CASE3과, 빌딩 멀티 에어컨과 복사식 열교환기가 함께 운전하고 있는 CASE4의 온도의 추이에는, 그렇게 큰 차이는 보이지 않았다. 또한, 실험실 중앙인 측정점 (d)에 대해서도, CASE3와 CASE4에서는, 마찬가지로 거의 차이가 보이지 않았다. 또한, 온도 상승의 속도에 대해서도, 룸에어컨의 경우와 같이 현저한 차이는 확인할 수 없었다.

이러한 룸 에어컨과의 결과의 차이는, 인버터의 유무에 기인하는 것으로 생각된다. 빌딩 멀티 에어컨과 복사식 열교환기의 하이브리드 공기 조절에서는 압축기가 정지함에 따라 복사식 열교환기의 운전도 정지하고 있다. 따라서, 복사열의 방출이 충분하지 않기 때문에, 룸 에어컨과 같은 현저한 데이터를 얻을 수 없었다고 생각된다.

(소비 전력량의 비교 시험)

○룸 에어컨(인버터 첨부)에서의 비교

도 20을 참조한다. 도 20은, 공기 조화 장치의 에어컨만을 운전한 경우와, 에어컨과 복사식 열교환기를 동시에 운전했을 경우의 소비 전력의 변화를 나타낸 그래프이다. 또한 도 20 내의 표기에서, EX11는 「소비 전력량」을 나타낸다.

실험의 조건은 다음의 표 3과 같다.

항목	CASE1	CASE2
설정 온도(℃)	27	24
풍량	최소	최소
풍향	수평	수평
시험 시간(분)	90	90
바깥 공기 온도(평균)℃	9.71	10.2
바깥 공기 습도(평균)%	18.1	22.7
글로브 온도 (Globe temperature)	24	23.5
실온(정상시)℃	25.8	24.4
PMV(정상시)	0.087442	0.085886

(고찰)

초동 상태(initial operation state), 정상 상태의 양쪽 모두에서, 복사식 열교환기를 에어컨과 동시에 운전한 CASE2가 에어컨만을 운전한 CASE1에 비해 소비 전력량이 적음을 확인할 수 있었다. 본 분석은, 초동 상태와 정상 상태를 맞추었을 경우의 소비 전력량을 비교하여, 복사식 열교환기의 설치에 의한 에너지 절약 효과를 정량적으로 나타낸 것이다. 그리고, 운전 개시부터 90분간의 소비 전력량의 총량에서는, 이하 표 4에 도시한 바와 같이, CASE2는 CASE1에 비해 약 34%가 삭감되었다.

	CASE1	CASE2	삭감 효과%
소비 전력량 kWh/90분	1.103	0.73	33.8

○빌딩 멀티 에어컨(인버터 없음)에서의 비교

도 21을 참조한다. 도 21은, 공기 조화 장치의 빌딩 멀티 에어컨만을 운전했을 경우와 빌딩 멀티 에어컨과 복사식 열교환기를 동시에 운전한 경우의 소비 전력의 변화를 나타낸 그래프이다. 또한 도 21 내의 표기에서, EX11은 「소비 전력량」을 나타낸다.

실험의 조건은 다음의 표 5와 같다.

항목	CASE3	CASE4
설정 온도(℃)	27	27
풍량	최소	최소
풍향	수평	수평
시험 시간(분)	90	90
바깥 공기 온도(평균)℃	10.49	11.8
바깥 공기 습도(평균)%	75.2	69.9
글로브 온도	23.3	23.8
실온(정상시)℃	24.5	24.4
PMV(정상시)	0.015546	0.039101

(고찰)

운전 개시부터 90분간의 소비 전력량의 총량에서는, 삭감 효과는 볼 수 없었다. 이는, 빌딩 멀티 에어컨에는 인버터 기능이 없기 때문에, 복사식 열교환기로부터의 복사열이 충분히 발휘되지 않았기 때문이라고 생각된다.

	CASE3	CASE4	삭감 효과%
소비 전력량 kWh/90분	1.566	1.686	-8

상기 표 6과 같이, 인버터를 갖춘 룸 에어컨에서는, 충분히 복사식 열교환기의 효과를 확인할 수 있었다. 한편, 인버터가 없는 빌딩 멀티 에어컨에 있어서는, 온도 변화 비교 시험, 소비 전력량 비교 시험의 양 시험에서, 복사식 열교환기 유무의 차이를 거의 보지 못하고, 복사식 열교환기의 효과를 확인할 수 없었다.

즉, 복사식 열교환기는, 정지 상태가 되는 것이 적고 복사식 열교환기으로부터 지속적으로 복사열을 일으키게 할 수 있는 인버터 첨부의 에어컨과 조합하는 것에 의해, 기능을 충분히 발휘할 수 있는 것을 확인했다. 상기 실험은 난방에서 실시했지만, 냉방의 경우도, 복사식 열교환기의 기능을 충분히 발휘시키려면 인버터 첨부의 에어컨을 사용해야 하는 점에 대해, 마찬가지의 결과를 추정할 수 있다.

본 명세서에서 사용하고 있는 용어와 표현은, 어디까지나 설명을 위한 것이며, 조금도 한정적인 것은 아니고, 본 명세서에 기술된 특징 및 그 일부와 등가의 용어나 표현을 제외하는 의도는 없다. 또한, 본 발명의 기술 사상의 범위 안에서, 여러 가지의 변형이 가능함은 당연하다.

A1 공기 조화 장치 9 에어컨
90 실외기 91 실내기
92 배관 92a, 92b, 92c 배관
93 실외측 열교환기 930 팬
94 압축기 95 사방 전환 밸브
96 팽창 밸브 97 실내측 열교환기
970 팬 98 배관
99 제어부 V1, V2, V3, V4, V5, V6 밸브
R1 복사식 열교환기 1 발열체
10 상부 헤더관 11 하부 헤더관
12 연직관 120 유로
13 급배관 14 급배관
15 드레인 팬 16 드레인 관
160 배수관 12a 배관
121 조부 2, 2a 장식 프레임
20, 21 하부 고정용 부재 22, 23 상부 고정용 부재
24, 25 설치 도구 26 보강 부재
27 상부 개구부 28 하부 개구부
3, 3a, 3b 정류판 30 복사열 통과 구멍
31 반사면 39 공극
4, 4a, 4b 정류판 40 복사열 통과 구멍
41 반사면 49 공극
5 바닥면 50 하부 틈새
6 천장면 60 상부 틈새
7a, 7b 광고문자 8 벽면
R2 복사식 열교환기 1a, 1b 발열체
19 현수량 부재 190 조구
R3 복사식 열교환기 1c 발열체
29 지지 부재 R4 복사식 열교환기
1d 발열체 18 외각체
181, 182 각부재 183, 184 공극
185 조부 R5 복사식 열교환기
17 하부 환기 안내 부재 18 상부 환기 안내 부재
A2 공기 조화 장치 9a 멀티 에어컨
90a 실외기 91a, 91b 실내기
A3 공기 조화 장치 A4 공기 조화 장치
A5 공기 조화 장치 A6 공기 조화 장치

Claims (19)

1. 압축기, 팽창 밸브, 유로 전환 밸브, 실내측 열교환기 및 실외측 열교환기를 배관 접속하여 냉매를 순환시켜 냉동 사이클을 실시하는 냉매 회로를 갖고, 상기 실내측 열교환기로 냉매와 열교환된 공기를 팬에 의해 실내에 공급하는 에어컨;
   상기 에어컨의 상기 냉매 회로에 포함된 발열체를 갖는 복사식 열교환기; 및
   상기 복사식 열교환기의 상기 발열체를 사이에 끼워 상기 발열체의 표면과의 사이에 공극을 마련하여 상기 표면을 덮고, 내면은 상기 발열체로부터 복사되는 복사열을 반사하는 반사면이 되고, 내외면을 관통하여 복사열 및 공기가 통과하는 복사열 통과부를 갖고, 굴뚝 효과에 의해 공기의 대류를 촉진하는 정류판;을 갖는 공기 조화 장치에 있어서,
   상기 에어컨과 상기 복사식 열교환기를 운전하는 제1 운전 모드, 상기 에어컨만을 운전하는 제2 운전 모드 및 상기 복사식 열교환기만을 운전하는 제3 운전 모드의 각 운전 모드를 자동 또는 수동으로 어느 하나의 운전 모드로 전환하는 운전 모드 전환 수단을 갖추고,
   상기 운전 모드 전환 수단이,
   상기 팽창 밸브와 상기 실내측 열교환기를 잇는 제1 배관, 상기 제1 배관이 그 경로에 있는 제1 밸브, 상기 유로 전환 밸브와 상기 실내측 열교환기를 잇는 제2 배관, 상기 제2 배관이 경로 중에 있는 제2 밸브, 일단측이 상기 제2 배관에 접속되고, 타단측이 복사식 열교환기의 상기 발열체의 배관의 일단측에 접속되고 있는 제3 배관, 상기 제3 배관이 경로 중에 있는 제3 밸브, 일단측이 상기 복사식 열교환기의 상기 발열체의 배관의 타단측에 접속되고, 타단측이 상기 제2 배관의 상기 제2 밸브보다 상기 유로 전환 밸브 가까이에 접속되고 있는 제4 배관, 상기 제4 배관이 그 경로 중에 있는 제4 밸브, 일단측이 상기 제2 배관의 상기 제2 밸브보다 상기 유로 전환 밸브 가까이에 접속되고, 타단측이 상기 제1 배관의 상기 제1 밸브보다 상기 팽창 밸브 가까이에 접속되고 있는 제5 배관, 상기 제5 배관이 그 경로 중에 있는 제5 밸브, 상기 제2 배관이, 상기 제4 배관과 상기 제3 배관의 접속부의 사이의 경로 중에 있는 제6 밸브를 갖는 운전 모드 전환 수단,
   상기 팽창 밸브와 상기 실내측 열교환기를 잇는 제1 배관, 상기 유로 전환 밸브와 상기 실내측 열교환기를 잇는 제2 배관, 일단측이 상기 제2 배관에 접속되고, 타단측이 복사식 열교환기의 상기 발열체의 배관의 일단측에 접속되고 있는 제3 배관, 일단측이 상기 복사식 열교환기의 상기 발열체의 배관의 타단측에 접속되고, 타단측이 상기 제2 배관의 상기 제3 배관의 접속부보다 상기 실내측 열교환기 가까이에 접속되고 있는 제4 배관, 일단측이 상기 제2 배관의 상기 제4 배관 접속부 근방에 접속되고, 타단측이 상기 제1 배관에 접속되고 있는 제5 배관, 상기 제5 배관이 그 경로 중에 있는 밸브, 상기 제2 배관이, 상기 제4 배관과 상기 제3 배관의 접속부의 사이의 경로 중에 있는 밸브를 갖고, 상기 제1 배관과 상기 제2 배관중 어느 하나가 경로 중에 밸브를 갖거나, 또는 상기 제3 배관과 상기 제4 배관 중 어느 하나가 경로 중에 밸브를 갖는 운전 모드 전환 수단,
   상기 팽창 밸브와 상기 실내측 열교환기를 잇는 제1 배관, 상기 유로 전환 밸브와 상기 실내측 열교환기를 잇는 제2 배관, 일단측이 상기 제2 배관에 접속되고, 타단측이 복사식 열교환기의 상기 발열체의 배관의 일단측에 접속되고 있는 제3 배관, 일단측이 상기 복사식 열교환기의 상기 발열체의 배관의 타단측에 접속되고, 타단측이 상기 제2 배관의 상기 제3 배관의 접속부보다 상기 실내측 열교환기 가까이에 접속되고 있는 제4 배관, 일단측이 상기 제2 배관의 상기 제4 배관의 접속부 근방에 접속되고, 타단측이 상기 제1 배관에 접속되고 있는 제5 배관, 상기 제5 배관이 그 경로 중에 있는 밸브, 상기 제2 배관이, 상기 제4 배관과 상기 제3 배관의 접속부의 사이의 경로 중에 있는 밸브를 갖고, 상기 제1 배관과 상기 제2 배관 중 어느 하나가 경로 중에 밸브를 가짐과 동시에 상기 제3 배관과 상기 제4 배관 중 어느 하나가 경로 중에 밸브를 갖는 운전 모드 전환 수단,
   상기 팽창 밸브와 상기 실내측 열교환기를 잇는 제1 배관, 상기 유로 전환 밸브와 상기 실내측 열교환기를 잇는 제2 배관, 일단측이 상기 제2 배관에 분기하도록 접속되고, 타단측이 복사식 열교환기의 상기 발열체의 배관의 일단측에 접속되고 있는 제3 배관, 일단측이 상기 복사식 열교환기의 상기 발열체의 배관의 타단측에 접속되고, 타단측이 상기 제2 배관에 분기하도록 접속되고 있는 제4 배관, 상기 제2 배관이, 상기 제3 배관의 접속부와 상기 제4 배관의 접속부의 사이의 경로 중에 있는 밸브를 갖고, 상기 제3 배관, 상기 발열체의 배관 및 상기 제4 배관을 합한 경로의 길이가 상기 제3 배관의 접속부와 상기 제4 배관의 접속부의 사이의 경로의 길이보다 길게 형성되고 있는 운전 모드 전환 수단, 또는,
   상기 팽창 밸브와 상기 실내측 열교환기를 잇는 제1 배관, 상기 유로 전환 밸브와 상기 실내측 열교환기를 잇는 제2 배관, 일단측이 상기 제2 배관에 접속되고, 타단측이 복사식 열교환기의 상기 발열체의 배관의 일단측에 접속되고 있는 제3 배관, 일단측이 상기 복사식 열교환기의 상기 발열체의 배관의 타단측에 접속되고, 타단측이 상기 제2 배관에 접속되고 있는 제4 배관, 상기 제2 배관이, 상기 제3 배관의 접속부와 상기 제4 배관의 접속부의 사이의 경로 중에 있는 밸브, 상기 제3 배관 또는 상기 제 4 배관 중 어느 하나 또는 쌍방이 경로 중에 있는 밸브를 갖추는 운전 모드 전환 수단으로부터 선택된 어느 하나인 공기 조화 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 발열체가 복수의 배관을 갖고, 상기 각 배관이 상기 냉매 회로를 구성하는 배관에 병렬로 접속되고, 냉매의 유통 방향이 상하 방향이며, 냉방시에는 기액 이상 냉매가 발열체의 배관의 위쪽으로부터 아래쪽을 지나도록, 난방시에는 기상 냉매가 발열체의 배관의 아래쪽으로부터 위쪽을 지나도록 되어 있는 공기 조화 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 발열체의 배관이, 상기 냉매 회로를 구성하는 배관에 직렬로 접속된 냉매의 유통 방향이 상하 방향의 사관형인 공기 조화 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 발열체의 배관이, 상기 냉매 회로를 구성하는 배관에 직렬로 접속된 냉매의 유통 방향이 수평 방향의 사관형이고, 냉방시에는 기액 이상 냉매가 발열체의 배관의 위쪽으로부터 아래쪽을 지나도록, 난방시에는 기상 냉매가 발열체의 배관의 아래쪽으로부터 위쪽을 지나도록 되어 있는 공기 조화 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 각 정류판의 양측 단부에 상기 각 정류판을 접속하는 단부재를 배치하여 상부와 하부가 개구한 원통형체를 형성하고, 상기 원통형체로 상기 발열체를 내포하고 있는 공기 조화 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 에어컨이, 상기 실외측 열교환기 한대에 대해 배관을 병렬로 이은 복수의 실내측 열교환기를 갖는 멀티 에어컨이며, 상기 복사식 열교환기를, 상기 복수의 실내측 열교환기의 각각에 대응시켜 한대 또는 복수를 설치한 공기 조화 장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 에어컨이, 상기 압축기를 인버터 제어하는 인버터 에어컨인 공기 조화 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 발열체의 배관이, 내부에 길이 방향에 평행하는 복수의 유로를 갖는 편평관 또는 내면에 길이 방향에 평행하는 복수의 조부를 갖는 관인 공기 조화 장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 발열체의 위쪽 또는 아래쪽 혹은 위쪽 및 아래쪽에, 상기 정류판의 내측의 상기 공극에 출입하는 공기가 원활히 흐르도록 안내하는 환기 안내 부재가 배치되고 있는 공기 조화 장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 발열체의 표면에, 널링 가공, 아르마이트 가공, 방열용 코팅, 원적외선 방출용 코팅 및 냄새제거 기능, 항균 기능 또는 휘발성 유기 화합물의 흡착 분해 기능을 갖는 코팅으로부터 선택된 하나 또는 복수의 가공 또는 코팅을 적용하고 있는 공기 조화 장치.
11. 제1항에 있어서,
    상기 정류판의 표면에, 광고 또는 아트 화상이 표시되고 있는 공기 조화 장치.
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