KR101715135B1 - 디퓨져형 와류 댐퍼를 구비한 공기조화기 시스템 - Google Patents

디퓨져형 와류 댐퍼를 구비한 공기조화기 시스템 Download PDF

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Abstract

디퓨져형 와류 댐퍼를 구비한 공기조화기 시스템이 개시된다. 본 발명의 디퓨져형 와류 댐퍼를 구비한 공기조화기 시스템은, 실내의 공기가 유입된 후 일부는 실내로 다시 배기되고 나머지 일부는 외기와 혼합되어 실내로 급기될 수 있도록 덕트 형상으로 형성되되, 길이방향을 따라 순차적으로 제1 구역 내지 제6 구역으로 분할 형성되도록 마련되는 공기조화기 본체; 상기 제1 구역에 결합되고 실내의 환기되는 공기를 제1 구역 내로 흡기하도록 마련되는 흡기팬; 상기 제2 구역과 상기 제3 구역을 구획하는 구획부의 중앙부에 결합되되, 상기 제2구역으로부터 공급되는 공기가 상기 제3 구역으로 유입되지 않도록 차단하거나 또는 상기 흡기팬에 의해 상기 제2 구역 내로 공급된 공기 중 실내로 다시 배기되는 공기를 제외한 나머지 공기를 상기 제3 구역 측으로 확산 및 와류시켜 상기 제2 구역에서 공급되는 실내의 공기와 상기 제3 구역 내로 직접 유입되는 외기를 혼합하도록 마련되는 와류 댐퍼; 상기 제3 구역과 상기 제4 구역을 구획하는 구획부에 결합되고 상기 제4 구역으로 공급되는 공기를 필터링하도록 마련되는 필터; 상기 제5 구역에 결합되고 상기 와류 댐퍼의 확산 및 와류 발생구조에 의해 상기 필터를 통과한 후 전면에 골고루 분포되게 공급되는 공기를 열교환하도록 마련되는 열교환기; 및 상기 제6 구역에 결합되고 상기 열교환기에 의해 열교환된 후 제6 구역 내로 공급되는 공기를 실내로 급기하도록 마련되는 급기팬을 포함하며, 상기 와류 댐퍼는, 중앙부가 개구된 고정 프레임; 및 각각의 중앙부가 개구되어 있고, 상기 고정 프레임에 대한 각각의 이동 거리에 따라 공기의 흐름량이 조정되게 하는 개폐 부재를 포함하여 이루어지되, 각각의 상기 개폐 부재는 공기의 흐름 방향을 기준으로 하여 점증적으로 작은 크기를 가지되, 각각의 이웃하는 개폐 부재 중 후행하는 개폐 부재가 선행하는 개폐 부재의 개구 중앙부의 내측 모서리 부분을 덮을 수 있을 정도의 크기를 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

디퓨져형 와류 댐퍼를 구비한 공기조화기 시스템{AIR CONDITIONER SYSTEM HAVING DIFFUSER TYPE TUBULENCE DAMPER}
본 발명은 디퓨져형 와류 댐퍼를 구비한 공기조화기 시스템를 갖는 공기조화기 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 예를 들어 공기조화기에서 열교환기의 전단에 설치되어 환기되는 공기를 선택적으로 차단하거나 필요에 따라 환기되는 공기의 일부를 확산 및/또는 와류시켜 외기와 함께 가온 상태의 공기로 열교환기 코일의 전면 영역에 고르게 공급함으로써 열교환 효율을 최대한으로 향상시킬 수 있는 디퓨져형 와류 댐퍼를 구비한 공기조화기 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 공기조화기는 일정한 공간 내의 공기를 인간이 생활하기에 쾌적한 상태로 유지시키는 공기의 상태 조절 장치를 일컫는다. 이러한 공기조화기는 일정한 공간 내에서 열을 흡수하거나, 그 공간으로 열을 방출하여 그 공간의 온도와 습도가 적정 수준으로 유지되게 하는 역할을 한다. 그러므로, 이러한 공기조화기는 일정한 공간 내에서 열을 흡수하거나 그 공간으로 열을 방출하는 실내기가 필수적으로 요구된다.
이러한 공기조화기는 다양하게 공지되어 있으며, 하나의 예로써 대한민국 공개특허 제10-2009-0037228호(2009년04월15일 공개, 발명의 명칭 “에너지 절약형 전자동 공기조화기”)가 언급될 수 있다. 이 공개특허문헌에는 하나 이상의 센서에 의해 감지되는 실내의 공기 상태에 따라 공기조화기를 구동하여 실내공기만을 순환시켜 공급하거나, 외부의 신선한 공기만을 공급하는 동작 및 외부의 신선한 공기와 순환 공급되는 실내공기를 혼합하여 공급하는 동작을 선택적으로 수행토록 하고, 실내공기의 상태에 따라 공기를 여과하거나 습도 등을 조절하고, 실내공기의 상태에 따라 냉난방 부하량을 조절하여 공급토록 함으로써 최적 상태의 쾌적한 공기를 실내에 공급하도록 하는 에너지 절약형 전자동 공기조화기가 개시되어 있다.
대한민국 공개특허 제10-2009-0037228호의 공기조화기는 실내공기를 흡입하는 실내공기환기팬과, 흡입된 실내공기와 외기를 혼합하는 외기순환유니트를 분리하여 구성함에 따라, 공기조화기의 부피가 커지게 됨으로써 넓은 설치공간이 필요하다는 문제점이 있다.
공기조화기의 다른 예로, 대한민국 공개특허 제10-2016-0030642호(2016년03월21일 공개, 발명의 명칭 "공기조화기")에는 실내공기를 흡입하는 환기팬의 각도를 조절하고 환기팬이 설치된 공간과, 실내공기와 외기를 혼합하는 혼합공간을 하나로 통합한 공기조화기가 개시되어 있다.
이 특허문헌에 개시되어 있는 공기조화기에서는 실내공기의 일부를 배출하는 토출구가 형성된 제2영역부와 외기가 유입되는 유입구가 형성된 제3영역부 사이에 흡입된 실내 공기의 일부를 제3영역부로 공급하는 부분에 댐퍼가 설치되어 있다. 이 댐퍼는 단지 제2영역부에 있는 실내 공기의 일부를 제3영역부로 공급할 뿐 그 이상의 역할을 기대하기가 곤란하다.
공기조화기의 또 다른 예로, 대한민국 특허등록 제10-1053935호 (2011년07월28일 등록, 발명의 명칭 “난류발생기를 이용하여 송풍 제어가 가능한 공기조화기”)가 언급될 수 있다.
이 특허문헌에서는 실내 공기의 일부를 외부로 배출하고 나머지 일부를 바이패스댐퍼를 통해 열교환부로 공급하기 전에 특정의 난류 발생기를 거치게 함으로써 실내 공기의 일부와 외기의 혼합을 보다 용이하게 하였다.
그러나, 이 대한민국 특허등록 제10-1053935호의 공기조화기는 난류 발생기와 더불어 바이패스댐퍼가 필수적으로 요구되므로 난류 발생기가 차지하는 공간 만큼의 공간이 추가로 요구되고 실내 공기의 일부가 외기와 혼합될 때 임의적인 조작이 쉽지 않은 단점이 있다.
대한민국 공개특허 제10-2009-0037228호(2009년04월15일 공개, 발명의 명칭 “에너지 절약형 전자동 공기조화기”) 대한민국 공개특허 제10-2016-0030642호(2016년03월21일 공개, 발명의 명칭 "공기조화기") 대한민국 특허등록 제10-1053935호 (2011년07월28일 등록, 발명의 명칭 “난류발생기를 이용하여 송풍 제어가 가능한 공기조화기”)
본 발명의 기술적 과제는, 예를 들어 공기조화기에서 열교환기의 전단에 설치되어 환기되는 공기를 선택적으로 차단하거나 필요에 따라 환기되는 공기의 일부를 확산 및/또는 와류시켜 외기와 함께 가온 상태의 공기로 열교환기 코일의 전면 영역에 고르게 공급하여 열교환 효율을 최대한 향상시킬 수 있는 디퓨져형 와류 댐퍼를 구비한 공기조화기 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제는, 실내의 공기가 유입된 후 일부는 실내로 다시 배기되고 나머지 일부는 외기와 혼합되어 실내로 급기될 수 있도록 덕트 형상으로 형성되되, 길이방향을 따라 순차적으로 제1 구역 내지 제6 구역으로 분할 형성되도록 마련되는 공기조화기 본체; 상기 제1 구역에 결합되고 실내의 환기되는 공기를 제1 구역 내로 흡기하도록 마련되는 흡기팬; 상기 제2 구역과 상기 제3 구역을 구획하는 구획부의 중앙부에 결합되되, 상기 제2구역으로부터 공급되는 공기가 상기 제3 구역으로 유입되지 않도록 차단하거나 또는 상기 흡기팬에 의해 상기 제2 구역 내로 공급된 공기 중 실내로 다시 배기되는 공기를 제외한 나머지 공기를 상기 제3 구역 측으로 확산 및 와류시켜 상기 제2 구역에서 공급되는 실내의 공기와 상기 제3 구역 내로 직접 유입되는 외기를 혼합하도록 마련되는 와류 댐퍼; 상기 제3 구역과 상기 제4 구역을 구획하는 구획부에 결합되고 상기 제4 구역으로 공급되는 공기를 필터링하도록 마련되는 필터; 상기 제5 구역에 결합되고 상기 와류 댐퍼의 확산 및 와류 발생구조에 의해 상기 필터를 통과한 후 전면에 골고루 분포되게 공급되는 공기를 열교환하도록 마련되는 열교환기; 및 상기 제6 구역에 결합되고 상기 열교환기에 의해 열교환된 후 제6 구역 내로 공급되는 공기를 실내로 급기하도록 마련되는 급기팬을 포함하며, 상기 와류 댐퍼는, 중앙부가 개구된 고정 프레임; 및 각각의 중앙부가 개구되어 있고, 상기 고정 프레임에 대한 각각의 이동 거리에 따라 공기의 흐름량이 조정되게 하는 개폐 부재를 포함하여 이루어지되, 각각의 상기 개폐 부재는 공기의 흐름 방향을 기준으로 하여 점증적으로 작은 크기를 가지되, 각각의 이웃하는 개폐 부재 중 후행하는 개폐 부재가 선행하는 개폐 부재의 개구 중앙부의 내측 모서리 부분을 덮을 수 있을 정도의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 디퓨져형 와류 댐퍼를 구비한 공기조화기 시스템에 의해 달성된다.
공기 흐름 방향을 기준으로 하여 상기 개폐 부재의 후단에는 상기 개폐 부재 중 최후단의 개폐 부재의 개구 중앙부를 중첩에 의해 폐쇄할 수 있을 정도의 크기를 갖는 폐쇄 부재를 포함하며, 상기 고정 프레임에 대한 상기 개폐 부재 및 상기 폐쇄 부재의 이동 거리에 따라 공기의 흐름이 차단되게 하거나 공기의 흐름량이 조정되게 하는 것을 특징으로 한다.
각각의 상기 개폐 부재의 외측에는 공기의 흐름이 주변으로 확산되게 하는 에어포일(airfoil) 형상의 유선형 단면을 갖는 확산 블레이드가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
각각의 상기 개폐 부재측 확산 블레이드의 외측면에는 대체로 공기 흐름 방향에 대하여 엇각으로 와류 형성편이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 와류 형성편은 상기 확산 블레이드의 외측면에 상호 일정간격을 두고 배치되는 다수의 와류 형성편인 것을 특징으로 한다.
상기 고정 프레임에 대하여 상기 개폐 부재 및 폐쇄 부재가 최소 거리로 중첩되어 공기의 흐름이 차단되게 할 때 상기 개폐 부재측 확산 블레이드와 상기 와류 형성편이 상호 간섭 없이 배치되게 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 고정 프레임에는 이의 개구된 중앙부에 스크류축이 회전 가능하게 결합되고, 상기 스크류축의 회전에 따라 각각의 상기 개폐 부재 사이의 간격과 상기 개폐 부재와 상기 폐쇄 부재 사이의 간격이 등간격으로 조정되어 공기의 흐름량이 조정되게 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 디퓨져형 와류 댐퍼에 의해 공기의 흐름을 차단하거나 유도할 수 있는 댐퍼와 같은 기능을 수행함과 동시에 공기의 확산 및 와류를 형성하여 열교환기의 전면에 골고루 분포되도록 공급함으로써, 공기의 열교환효율을 향상시키고 소모되는 에너지를 줄일 수 있는 유용한 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 공기조화기 시스템을 개략적으로 보인 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 공기조화기 시스템의 내부를 보인 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 공기조화기의 디퓨져형 와류 댐퍼를 보인 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 디퓨져형 와류 댐퍼의 내부를 보인 사시도이다.
도 5는 도 3에 도시된 디퓨져형 와류 댐퍼의 내부를 보인 단면도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 디퓨져형 와류 댐퍼의 개폐상태를 설명하기 위한 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 디퓨져형 와류 댐퍼의 와류 발생원리를 설명하기 위한 요부확대 사시도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 공기조화기 시스템의 작동상태를 보인 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 공기조화기 시스템을 개략적으로 보인 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 공기조화기 시스템의 내부를 보인 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 공기조화기의 디퓨져형 와류 댐퍼를 보인 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 디퓨져형 와류 댐퍼의 내부를 보인 사시도이며, 도 5는 도 3에 도시된 디퓨져형 와류 댐퍼의 내부를 보인 단면도이고, 도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 디퓨져형 와류 댐퍼의 개폐상태를 설명하기 위한 단면도이며, 도 8은 본 발명에 따른 디퓨져형 와류 댐퍼의 와류 발생원리를 설명하기 위한 요부확대 사시도이고, 도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 공기조화기 시스템의 작동상태를 보인 단면도이다.
본 발명에 따른 디퓨져형 와류 댐퍼를 구비한 공기조화기 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 공기조화기 본체(100)와, 흡기팬(200)과, 와류 댐퍼(300)와, 필터(400)와, 열교환기(500)와, 그리고 급기팬(600)을 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 공기조화기 시스템은, 도면에 도시되고 설명되지 않았지만 제어부를 더 포함할 수 있다. 이러한 제어부는 공기조화기 본체(100) 내로 유입되는 공기의 열교환시 흡기팬(200), 와류 댐퍼(300), 열교환기(500) 및 급기팬(600)의 작동을 제어한다. 즉, 제어부는 흡기팬(200)과 급기팬(600)의 구동, 와류 댐퍼(300)의 개폐작동 및 열교환기(500)의 작동을 제어하게 된다.
공기조화기 본체(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 공기조화기 시스템의 메인프레임을 형성하도록 마련되며, 그 내부에 흡기팬(200)과, 와류 댐퍼(300)와, 필터(400)와, 열교환기(500)와, 급기팬(600)이 각각 결합된다. 이를 위해서, 공기조화기 본체(100)는 길이방향을 따라 제1 구역 내지 제6 구역(110, 120, 130, 140, 150, 160)으로 분할 형성된다.
즉, 공기조화기 본체(100)는 실내의 환기되는 공기가 유입된 후 일부는 실내로 다시 배기되고 나머지 일부는 외기와 혼합되어 실내로 급기될 수 있도록 일정한 길이를 갖는 덕트 형상으로 형성되되, 길이방향을 따라 순차적으로 제1 구역 내지 제6 구역(110, 120, 130, 140, 150, 160)으로 분할 형성되는 구조를 갖는다.
제1 구역(110)은 공기조화기 본체(100)의 전방에 형성되고 그 상부에 실내공기 흡입구(112)가 형성되며 내부에는 흡기팬(200)이 결합되는 구조를 갖는다. 이러한 제1 구역(100)은 흡기팬(200)의 구동시 실내의 환기되는 공기가 실내공기 흡입구(112)를 통해 유입될 수 있는 공간을 제공한다.
제2 구역(120)은 제1 구역(110)의 후방에 일체로 형성되고 그 상부에 실내공기 배출구(122)가 형성되는 구조를 갖는다. 이러한 제2 구역(120)은 흡기팬(200)의 구동에 의해 제1 구역(110)으로부터 공급되는 공기가 유입될 수 있는 공간을 제공한다. 여기서 제1 구역(110)으로부터 유입된 공기의 일부는 실내공기 배출구(122)를 통해 외부로 자연 배기된다.
제3 구역(130)은 제2 구역(120)의 후방에 일체로 형성되고 그 상부에 외기 유입구(132)가 형성되며 제2 구역(120)과 제3 구역(130)을 구획하는 구획부의 중앙부에 와류 댐퍼(300)가 결합되는 구조를 갖는다. 이러한 제3 구역(130)은 와류 댐퍼(300)의 확산 및 와류 발생구조에 의해 제2 구역(120)으로부터 공급되는 실내의 공기가 열교환기(500)의 전면과 대응되는 면적을 갖도록 넓게 확산되어 유입될 수 있고 이와 동시에 제2 구역(120)에서 공급되는 실내의 공기와 외기 유입구(132)를 통해 유입되는 외기가 와류에 의해 혼합될 수 있는 공간을 제공한다.
제4 구역(140)은 제3 구역(130)의 후방에 일체로 형성되고 그 내부에 필터(400)가 결합되는 구조를 갖는다. 이러한 제4 구역(140)은 제3 구역(130)으로부터 공급되는 공기가 필터(400)에 의해 필터링된 후 유입될 수 있는 공간을 제공한다.
제5 구역(150)은 제4 구역(140)의 후방에 일체로 형성되고 그 내부에 열교환기(500)가 결합되는 구조를 갖는다. 이러한 제5 구역(150)은 제4 구역(140)으로부터 공급되는 공기가 유입된 후 열교환기(500)에 의해 열교환될 수 있는 공간을 제공한다.
제6 구역(160)은 제5 구역(150)의 후방에 일체로 형성되고 그 상부에 실내공기 급기구(162)가 형성되며 그 내부에는 급기팬(600)이 결합되는 구조를 갖는다. 이러한 제6 구역(160)은 제5 구역(150)에서 열교환기(500)에 의해 열교환된 공기가 유입될 수 있는 공간을 제공하며, 열교환되어 유입된 공기는 급기팬(600)의 구동에 따라 실내공기 급기구(162)를 통해 실내로 급기된다.
흡기팬(200)은 도 2에 도시된 바와 같이, 공기조화기 본체(100)의 제1 구역(110)에 결합되도록 마련된다. 이러한 흡기팬(200)은 전원의 공급에 따라 구동되고 제1 구역(110) 내로 실내의 환기되는 공기를 유입하는 역할을 담당한다..
와류 댐퍼(300)는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 공기조화기 본체(100)에 결합되는 고정 프레임(310)과 고정 프레임(310)에 대하여 공기의 흐름 방향으로 이동하는 개폐 부재(320)(330)(340)를 포함한다.
고정 프레임(310)은 중앙부가 개구되도록 형성되어 공기조화기 본체(100)의 제2 구역(120)과 제3 구역(130)을 구획하는 구획부에 고정 결합된다. 개폐 부재(320)(330)(340)는 고정 프레임(310)에 대한 각각의 이동 거리에 따라 공기의 흐름량이 조정되게 구성된다.
이를 위해, 각각의 개폐 부재(320)(330)(340)는 공기의 흐름 방향을 기준으로 하여 점증적으로 작은 크기를 가지되, 각각의 이웃하는 개폐 부재 중 후행하는 개폐 부재가 선행하는 개폐 부재의 개구 중앙부의 내측 모서리 부분을 덮을 수 있을 정도의 크기를 갖도록 한다.
또한, 공기 흐름 방향을 기준으로 하여, 개폐 부재(320)(330)(340)의 후단에는 개폐 부재(320)(330)(340) 중 최후단의 개폐 부재(340)의 개구 중앙부를 중첩에 의해 폐쇄할 수 있을 정도의 크기를 갖는 폐쇄 부재(350)가 구비된다.
이와 같은 구성에 의해, 고정 프레임(310)에 대한 개폐 부재(320)(330)(340) 및 폐쇄 부재(350)의 이동 거리에 따라 공기의 흐름이 차단되거나 공기의 흐름량이 조정된다.
즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 고정 프레임(310)에 대하여 개폐 부재(320)(330)(340) 및 폐쇄 부재(350)가 모두 완전히 겹쳐져 있을 경우에는 공기가 이동할 수 있는 통로가 차단되어 결국에는 공기의 흐름이 원천적으로 차단되고, 이와 반대로 도 7에 도시된 바와 같이 고정 프레임(310)에 대하여 개폐 부재(320)(330)(340) 및 폐쇄 부재(350)가 등간격으로 벌어져 있을 경우에는 각 구성요소 간에 틈이 발생하여 공기의 흐름이 원활해지게 된다.
도 7의 경우, 공기의 흐름량 자체는 구성 요소 간의 이동 거리, 즉, 최종적인 이격 거리에 따라 결정될 것이다. 이때, 공기가 도면상 죄측에서 우측으로 이동한다고 가정하면, 고정 프레임(310)의 개구된 중앙부를 통과하는 공기는 1차적으로 도면부호 ‘320’으로 표기되어 있는 개폐 부재에 부딪히게 되고, 나머지 공기는 도면부호 ‘330’, ‘340’으로 표기되어 있는 개폐 부재에 순차적으로 부딪히게 된다. 각각의 개폐 부재(320)(330)(340)에 부딪힌 공기는 개폐 부재(320)(330)(340)의 외측 및 내측으로 분산된다. 이때, 외측으로 분산된 공기는 외측 방향으로 확산되고 내측으로 분산된 공기는 기존의 공기와 합류하여 보다 빠른 속도로 진행하게 되어 전체적인 공기 흐름을 빠르게 유도하게 된다. 최종적으로 폐쇄 부재(350)에 도달한 공기는 외측으로 확산되어 전체적으로 이동하는 공기가 확산되는 구조를 갖게 되는 것이다.
이를 보다 더 원활하게 하기 위해, 본 발명에서는 각각의 개폐 부재(320)(330)(340)의 외측에 공기의 흐름이 주변으로 보다 빨리 확산되게 하는 유선형 단면을 갖는 확산 블레이드(322)(332)(342)가 형성된다.
이와 같은 구성에 의해, 환기되는 공기 중의 일부가 쏠림 현상 없이 열교환기 코일 전면 영역에 고르게 공급되어 열교환 효율이 개선되는 것이다.
또한, 본 발명에서는 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 확산되는 공기가 확산과 동시에 와류가 형성되게 하기 위할 목적으로 각각의 상기 개폐 부재(322)(332)(342)측 확산 블레이드(322)(332)(342)의 외측면에는 대체로 공기 흐름 방향에 대하여 엇각으로 와류 형성편(324)(334)(344)이 형성된다. 와류 형성편(324)(334)(344)에 의해 와류화된 환기는 외기와 혼합이 신속히 이루어지게 될 뿐만 아니라 온도 성층화 현상 없이 가온된 상태의 혼합 공기가 열교환기 코일에 공급되므로 외기에 의한 코일의 동파 현상 없이 열교환 효율이 안정적이면서 극대화되는 효과가 있게 된다.
여기서 확산 블레이드(322)(332)(342)는 유선형 단면을 갖는다. 이러한 유선형 단면을 갖는 확산 블레이드는 에어포일(Air Foil)과 유사할 수 있다. 이에 따라 확산 블레이드(322)(332)(342)는 공기 흐름 과정에서 저항력을 최소화하여 공기의 속도를 높일 수 있게 되고, 와류 형성편(324)(334)(344)은 빠른 공기의 속도에 의해 제3 구역(130)에서 강한 와류를 형성하여 제2 구역(120)에서 공급되는 공기와 외기를 신속하게 혼합할 수 있게 된다.
이와 함께, 본 발명에서는 특히 도 6에 도시된 바와 같이, 고정 프레임(310)에 대하여 개폐 부재(320)(330)(340) 및 폐쇄 부재(350)가 최소 거리로 중첩되어 공기의 흐름이 차단되게 할 때 개폐 부재(320)(330)(340)측 확산 블레이드(322)(332)(342)와 와류 형성편(324)(334)(344)이 상호 간섭 없이 배치되게 구성된다.
또한, 본 발명에서는, 고정 프레임(310)에 대한 개폐 부재(320)(330)(340) 및 폐쇄 부재(350)의 이동을 보다 원활하게 하기 위해, 고정 프레임(310)에는 이의 개구된 중앙부에 스크류축(312)이 회전 가능하게 결합된다. 스크류축(312)의 끝단에 배치된 폐쇄 부재(350)는 스크류축(312)에 나사산 결합되어 스크류축(312)의 회전에 따라 전후 방향으로 이동하도록 구성된다.
폐쇄 부재(350)는 선행하는 개폐 부재(320)(330)(340) 및 고정 프레임(310)에 특히 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 각각의 회동점(P)을 기준으로 접철될 수 있는 링크(316)(326)(336)(346)에 의해 서로 연결된다.
이러한 구성에 의해, 스크류축(312) 상에 배치된 개폐 부재(320)(330)(340) 및 폐쇄 부재(350)는 스크류축(312)의 회전 조작에 의해 도 6에 도시된 바와 같이 수축되어 환기의 흐름을 차단하거나 도 7에 도시된 바와 같이 등간격으로 개방되게 하여 환기의 흐름을 임의로 조정되게 할 수 있게 되는 것이다.
본 명세서에서는 개폐 부재(320)(330)(340) 및 폐쇄 부재(350)의 수축 및 전개를 상기한 링크 구조만 예시되어 있지만, 본 명세서를 완벽하게 숙지한 당업자라면 개폐 부재(320)(330)(340) 및 폐쇄 부재(350) 사이에 전자석을 장착하여 전기적으로 수축 및 전개할 수 있는 구조를 충분히 고려할 수 있을 것이다. 본 명세서를 완벽하게 숙지한 당업자라면 개폐 부재(320)(330)(340) 및 폐쇄 부재(350)의 수축 및 전개 방식을 스크류축(312)의 주변에 기어비가 다른 기어들을 배치하고 각각의 기어를 각각의 개폐 부재(320)(330)(340) 및 폐쇄 부재(350)와 연동되게 하는 구조도 충분히 고려할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명에서 제시되는 와류 댐퍼(300)는 공기조화기의 공기 흐름량에 따라서 공기조화기 본체(100)의 제2 구역(120)과 제3 구역(130)을 구획하는 구획부에 적어도 하나 이상 결합될 수도 있을 것이다.
필터(400)는 도 2에 도시된 바와 같이, 공기조화기 본체(100)의 제3 구역(130)과 제4 구역(140)을 구획하는 구획부에 결합되도록 마련된다. 이러한 필터(400)는 공기 중에 포함된 각종 유해물질 또는 이물질을 여과할 수 있도록 형성되는 것이며, 이러한 필터(400)는 본 발명의 출원 전에 공기조화기의 기술분야에서 당업자에 의해 널리 사용되고 있는 공지된 구성이므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
열교환기(500)는 도 2에 도시된 바와 같이, 제5 구역(150)에 결합되도록 마련된다. 이러한 열교환기(500)는 전원의 공급에 따라 일정온도로 가열되고 제4 구역(140)으로부터 공급되는 공기를 열교환하는 역할을 담당한다.
급기팬(160)은 도 2에 도시된 바와 같이, 제6 구역(160)에 결합되도록 마련된다. 이러한 급기팬(160)은 전원의 공급에 따라 구동되고 제6 구역(160) 내로 열교환되어 유입된 공기를 실내공기 급기구(162)를 통해 급기하는 역할을 담당한다.
이하, 도 9 및 도 10을 참조하여 본 발명에 따른 디퓨져형 와류 댐퍼를 구비한 공기조화기 시스템의 작동상태를 설명한다.
도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 흡기팬(200)이 전원의 공급에 따라 작동되면, 실내의 공기는 흡기팬(200)의 흡입력에 의해 실내공기 흡입구(122)를 통해 제1 구역(110) 내로 유입된 후 제2 구역(120)으로 공급되고, 제2 구역(120)으로 공급된 공기 중 일부는 실내공기 배출구(122)를 통해 외부로 자연 배기되고 나머지는 와류 댐퍼(300)를 통과하여 제3 구역(130) 내로 공급된다. 이때, 와류 댐퍼(300)는 실내의 공기가 제3 구역(130)으로 공급될 수 있도록 개방된 상태로 유지된다.
상기 실내의 공기는 와류 댐퍼(300)를 통과하는 과정에서 확산됨과 동시에 와류를 형성하여 제3 구역(130)으로 공급되게 되는데, 이는 와류 댐퍼(300)를 구성하는 고정프레임(310), 개폐 부재(320)(330)(340), 확산 블레이드(322)(332)(342) 및 와류 형성편(324)(334)(344)에 의해 가능하다.
즉, 고정 프레임(310)의 개구된 중앙부를 통과하는 공기는 1차적으로 개폐 부재(320)에 부딪히게 되고, 나머지 공기는 개폐 부재(330)(340)에 순차적으로 부딪히게 된다. 각각의 개폐 부재(320)(330)(340)에 부딪힌 공기는 개폐 부재(320)(330)(340)의 외측 및 내측으로 분산된다. 이때, 외측으로 분산된 공기는 외측 방향으로 확산되고 내측으로 분산된 공기는 제3 구역(130)에 형성된 외기 유입구(132)를 통해 유입되는 외기와 혼합되도록 보다 빠른 속도로 진행하게 되어 전체적인 공기 흐름을 빠르게 유도하게 된다. 최종적으로 폐쇄 부재(350)에 도달한 공기는 외측으로 확산되어 전체적으로 이동하는 공기가 확산되는 구조를 갖게 되는 것이다.
또한, 각각의 개폐 부재(320)(330)(340)의 외측에는 공기의 흐름이 주변으로 보다 빨리 확산되게 하는 유선형 단면을 갖는 확산 블레이드(322)(332)(342)가 형성되고, 확산 블레이드(322)(332)(342)의 외측면에는 대체로 공기 흐름 방향에 대하여 엇각으로 와류 형성편(324)(334)(344)이 형성됨으로써, 공기는 와류 댐퍼(300)를 통과하는 과정에서 제3 구역(130) 내로 빠른 속도로 확산되어 공급되면서도 와류를 형성할 수 있게 되는 것이다.
이에 따라, 와류 댐퍼(300)를 통과한 공기는 제3 구역(130) 내로 넓게 확산되어 빠른 속도로 공급되면서도 와류를 형성하게 됨으로써, 필터(400)에 의해 필터링된 후 열교환기(500)의 전면에 전체적으로 균일하게 공급될 수 있게 되는 것이다.
열교환기(500)는 필터(400)를 통과한 공기가 와류 댐퍼(300)의 확산 및 와류 형성구조에 의해 전면의 전체에 균일하게 분포되도록 공급됨으로써, 공기의 열교환시 효율을 높이면서도 소모되는 에너지를 현저히 줄일 수 있게 되는 것이다.
한편, 열교환기(500)를 통과하여 열교환된 공기는 제6 구역(160) 내로 공급된 후 급기팬(600)의 구동에 따라 실내공기 급기구(162)를 통해 급기된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 디퓨져형 와류 댐퍼를 구비한 공기조화기 시스템, 디퓨져형 와류 댐퍼(300)에 의해 공기의 흐름을 차단하거나 유도할 수 있는 댐퍼와 같은 기능을 수행함과 동시에 공기의 확산 및 와류를 형성하여 열교환기(500)의 전면에 골고루 분포되도록 공급함으로써, 공기의 열교환효율을 향상시키고 소모되는 에너지를 줄일 수 있는 이점이 있다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100: 공기조화기 본체
110: 제1 구역 120: 제2 구역
130: 제3 구역 140: 제4 구역
150: 제5 구역 160: 제6 구역
200: 흡기팬
300: 와류 댐퍼
312: 스크류축 320, 330, 340: 개폐 부재
322, 332, 342: 확산 블레이드 324, 334, 344: 와류 형성편
350: 폐쇄부재
400: 필터
500: 열교환기
600: 급기팬

Claims (7)

  1. 실내의 공기가 유입된 후 일부는 실내로 다시 배기되고 나머지 일부는 외기와 혼합되어 실내로 급기될 수 있도록 덕트 형상으로 형성되되, 길이방향을 따라 순차적으로 제1 구역 내지 제6 구역으로 분할 형성되도록 마련되는 공기조화기 본체; 상기 제1 구역에 결합되고 실내의 환기되는 공기를 제1 구역 내로 흡기하도록 마련되는 흡기팬; 상기 제2 구역과 상기 제3 구역을 구획하는 구획부의 중앙부에 결합되되, 상기 제2구역으로부터 공급되는 공기가 상기 제3 구역으로 유입되지 않도록 차단하거나 또는 상기 흡기팬에 의해 상기 제2 구역 내로 공급된 공기 중 실내로 다시 배기되는 공기를 제외한 나머지 공기를 상기 제3 구역 측으로 확산 및 와류시켜 상기 제2 구역에서 공급되는 실내의 공기와 상기 제3 구역 내로 직접 유입되는 외기를 혼합하도록 마련되는 와류 댐퍼; 상기 제3 구역과 상기 제4 구역을 구획하는 구획부에 결합되고 상기 제4 구역으로 공급되는 공기를 필터링하도록 마련되는 필터; 상기 제5 구역에 결합되고 상기 와류 댐퍼의 확산 및 와류 발생구조에 의해 상기 필터를 통과한 후 전면에 골고루 분포되게 공급되는 공기를 열교환하도록 마련되는 열교환기; 및 상기 제6 구역에 결합되고 상기 열교환기에 의해 열교환된 후 제6 구역 내로 공급되는 공기를 실내로 급기하도록 마련되는 급기팬을 포함하며,
    상기 와류 댐퍼는,
    중앙부가 개구된 고정 프레임; 및
    각각의 중앙부가 개구되어 있고, 상기 고정 프레임에 대한 각각의 이동 거리에 따라 공기의 흐름량이 조정되게 하는 개폐 부재를 포함하여 이루어지되,
    각각의 상기 개폐 부재는 공기의 흐름 방향을 기준으로 하여 점증적으로 작은 크기를 가지되, 각각의 이웃하는 개폐 부재 중 후행하는 개폐 부재가 선행하는 개폐 부재의 개구 중앙부의 내측 모서리 부분을 덮을 수 있을 정도의 크기를 가지며,
    공기 흐름 방향을 기준으로 하여 상기 개폐 부재의 후단에는 상기 개폐 부재 중 최후단의 개폐 부재의 개구 중앙부를 중첩에 의해 폐쇄할 수 있을 정도의 크기를 갖는 폐쇄 부재를 포함하며,
    상기 고정 프레임에 대한 상기 개폐 부재 및 상기 폐쇄 부재의 이동 거리에 따라 공기의 흐름이 차단되게 하거나 공기의 흐름량이 조정되게 하고,
    각각의 상기 개폐 부재의 외측에는 공기의 흐름이 주변으로 확산되게 하는 확산 블레이드가 형성되어 있으며, 각각의 상기 개폐 부재측 확산 블레이드의 외측면에는 공기 흐름 방향에 대하여 엇각으로 와류 형성편이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 디퓨져형 와류 댐퍼를 구비한 공기조화기 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    각각의 상기 개폐 부재측 확산 블레이드는 에어포일(airfoil) 형상의 유선형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 디퓨져형 와류 댐퍼를 구비한 공기조화기 시스템.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 와류 형성편은 상기 확산 블레이드의 외측면에 상호 일정간격을 두고 배치되는 다수의 와류 형성편인 것을 특징으로 하는 디퓨져형 와류 댐퍼를 구비한 공기조화기 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 고정 프레임에 대하여 상기 개폐 부재 및 폐쇄 부재가 최소 거리로 중첩되어 공기의 흐름이 차단되게 할 때 상기 개폐 부재측 확산 블레이드와 상기 와류 형성편이 상호 간섭 없이 배치되게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 디퓨져형 와류 댐퍼를 구비한 공기조화기 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 고정 프레임에는 이의 개구된 중앙부에 스크류축이 회전 가능하게 결합되고, 상기 스크류축의 회전에 따라 각각의 상기 개폐 부재 사이의 간격과 상기 개폐 부재와 상기 폐쇄 부재 사이의 간격이 등간격으로 조정되어 공기의 흐름량이 조정되게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 디퓨져형 와류 댐퍼를 구비한 공기조화기 시스템.
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