KR101803493B1

KR101803493B1 - 인공지능 제어 저녹스 버너 일체형 고효율 공기 조화 시스템

Info

Publication number: KR101803493B1
Application number: KR1020170060678A
Authority: KR
Inventors: 박종구; 이기승
Original assignee: 이기승; 박종구
Priority date: 2017-05-16
Filing date: 2017-05-16
Publication date: 2017-11-30

Abstract

본 발명에 따른 인공지능 제어 저녹스 버너 일체형 고효율 공기 조화 시스템은, 지면에 수평인 방향으로 배치된 연소 열원 통로; 상기 연소 열원 통로의 중간에 배치되며 가스가 분사되는 가스 분사 노즐을 중심으로 나팔 형상의 종단면 구조를 가지며 다수의 통기공이 형성된 배플이 구비된 버너; 상기 배플의 중간부에서 연소 열원의 흐름 방향 상 상기 가스 분사 노즐의 상류쪽으로 연장되도록 배치되며 외부의 공기를 상기 가스 분사 노즐 주변에 공급하는 연소 공기 공급 챔버; 상기 연소 공기 공급 챔버의 내부에 배치되며 실외 공기를 흡입하여 상기 가스 분사 노즐을 향해 송풍하는 제1블로워; 연소 열원의 흐름 방향 상 상기 제1블로워의 하류쪽에 배치되며 실외 공기를 흡입하여 상기 연소 공기 공급 챔버를 우회하여 상기 배플을 향해 송풍하는 제2블로워; 연소 열원의 흐름 방향 상 상기 배플의 하류쪽에 형성되며 상기 가스 분사 노즐에서 분사된 가스가 상기 연소 공기 공급 챔버에서 공급된 공기와 혼합되어 발생된 화염의 온도를 미리 설정된 온도 범위로 조절하도록 상기 제2블로워에서 공급된 공기가 혼합되는 화실; 연소 열원의 흐름 방향 상 상기 화실의 하류쪽에 배치되며 제3블로워에 의해 공급되는 실내 공기와 상기 화실의 연소 열원이 열교환 되는 제1열교환기; 연소 열원의 흐름 방향 상 상기 제1열교환기의 하류쪽에 배치되며 실외 공기와 상기 화실로부터 상기 제1열교환기를 통과한 연소 열원이 열교환되는 제2열교환기; 상기 제2열교환기로부터 배출된 연소 열원을 외부로 배출하는 배기구로부터 일부의 연소 열원을 회수하여 외부로부터 상기 제1블로워 및 상기 제2블로워로 공급되는 실외 공기와 혼합하는 폐열 회수 믹싱 댐퍼; 및 상기 배기구 상에 배치되어 연소 열원이 역류하는 것을 방지하고 일정한 배기압을 형성하는 릴리프 댐퍼;를 포함하며, 상기 가스 분사 노즐에 연결되어 액화석유가스 또는 액화천연가스가 공급되는 가스 배관 상에 유량 조절 밸브를 구비하며, 상기 제1블로워는 브러시리스 모터에 의해 송풍량이 비례적으로 제어되도록 구성되며, 상기 배기구를 통해 배출되는 연소 열원의 질소산화물 농도를 측정하는 녹스 센서를 포함하며, 상기 녹스 센서에서 측정된 데이터에 기초하여 상기 유량 조절 밸브 및 상기 제1블로워의 작동이 비례적으로 제어되는 것을 특징으로 한다.

Description

인공지능 제어 저녹스 버너 일체형 고효율 공기 조화 시스템{Low nitrogen oxide burner integrated high efficient air conditioning system with artificial intelligence control}

본 발명은 일체형 공기 조화 시스템에 관한 것으로서 저녹스 연소가 가능한 버너가 덕트 일체형으로 구비된 고효율 공기 조화 시스템에 관한 것이다. 더 구체적으로 본 발명은 개별 방식 난방, 가습, 냉방, 제습 기능을 하나의 시스템으로 수행할 수 있는 공기 조화 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 작물 재배시설이나 가축 사육시설 등 농가의 생산성을 높이기 위해서는 난방을 통한 고온 유지를 통해 생육 또는 사육 환경을 개선하고 항상성을 유지시키는 것이 보통이다.

특히, 가스 연료를 연소시켜 화염을 생성하고, 화염에 의하여 공기를 승온시킨 후 배출하는 가스 온풍기가 널리 사용되고 있다.

또한, 대형 건물의 지하에는 건물 실내 공간을 난방하거나 냉방하기 위한 기계실이 구비되고, 각 층에는 상기 기계실에서 공급하는 공기나 온수 등을 실내 공간에 분배하는 공조 장치가 설치되어 있다.

일반적인 냉난방 공조기는 칠러(chiller) 냉동기와 보일러 또는 흡수식 냉동기를 구비하며, 계절에 따른 냉수와 온수를 형성하여 이송배관 및 이송펌프를 이용하여 건물의 각 층에 설치된 공조기에 순환시킴으로써 냉방 또는 난방이 이루어진다. 이러한 공조기는 냉수와 온수의 이송을 위한 이송배관 및 이송펌프로 인하여 효율이 저하되고, 시설비가 증가하며, 각종 유지 보수 비용이 큰 문제점이 있다. 또한 별도의 가습 기능이 필요한 단점이 있으며 제습 공조 기능이 어려운 문제점이 있다.

이와 같은 공기 조화 시스템은 강제 혼합식으로서 가스 버너와 송풍기가 화염의 생성방향을 따라서 축방향으로 배치되어 있다. 가스 버너에서 가스와 공기가 혼합되어 연소 반응이 일어난다. 이러한 가스 버너에 의한 온풍기의 일 예가 대한민국 등록특허 제1622118호에 개시되어 있다.

그런데 종래의 온풍기에 포함된 가스 버너는 화염이 생성되는 부분에서 연소 온도가 지나치게 높거나 연소 된 화염이 고온에서 오랜 시간 유지되어 다량의 질소산화물이 생성되는 문제가 있다. 최근 질소산화물이 인체에 치명적인 해가 된다는 점이 널리 인식됨에 따라 여러 국가의 정부는 법적으로 저녹스 인증 등의 법적 제도를 마련하여 친환경적 연소 장치의 개발을 장려하고 있다.

또한, 종래의 온풍 시스템이 버너에 의해 가열된 공기에 포함된 에너지를 충분히 사용하지 못하고 외부로 배출하는 구조로 이루어져 있어서 에너지가 낭비되는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서 공기와 가스의 혼합에 의해 연소 되는 화염에서 질소산화물이 최소로 발생 되도록 버너의 설치 구조를 개선하고 버너에 의해 가열된 연소 열원의 에너지를 다단계로 회수함으로써 열교환 효율이 현저하게 향상되며, 기존 설비의 문제점인 냉수와 온수 이송을 위한 배관과 펌프가 필요하지 않도록 함으로써 유지보수 비용이 현저하게 절감된 공기 조화 시스템을 제공하는 데 있다. 또한, 연소 제어에 인공지능(AI) 프로그램 및 사물 인터넷(IoT)을 도입함으로써 저녹스 연소 및 열효율 향상을 더욱 향상시킬 수 있도록 하는 데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시 예에 따른 인공지능 제어 저녹스 버너 일체형 고효율 공기 조화 시스템은, 지면에 수평인 방향으로 배치된 연소 열원 통로;

상기 연소 열원 통로의 중간에 배치되며 가스가 분사되는 가스 분사 노즐을 중심으로 나팔 형상의 종단면 구조를 가지며 다수의 통기공이 형성된 배플이 구비된 버너;

상기 배플의 중간부에서 연소 열원의 흐름 방향 상 상기 가스 분사 노즐의 상류쪽으로 연장되도록 배치되며 외부의 공기를 상기 가스 분사 노즐 주변에 공급하는 연소 공기 공급 챔버;

상기 연소 공기 공급 챔버의 내부에 배치되며 실외 공기를 흡입하여 상기 가스 분사 노즐을 향해 송풍하는 제1블로워;

연소 열원의 흐름 방향 상 상기 제1블로워의 하류쪽에 배치되며 실외 공기를 흡입하여 상기 연소 공기 공급 챔버를 우회하여 상기 배플을 향해 송풍하는 제2블로워;

연소 열원의 흐름 방향 상 상기 배플의 하류쪽에 형성되며 상기 가스 분사 노즐에서 분사된 가스가 상기 연소 공기 공급 챔버에서 공급된 공기와 혼합되어 발생된 화염의 온도를 미리 설정된 온도 범위로 조절하도록 상기 제2블로워에서 공급된 공기가 혼합되는 화실;

연소 열원의 흐름 방향 상 상기 화실의 하류쪽에 배치되며 제3블로워에 의해 공급되는 실내 공기와 상기 화실의 연소 열원이 열교환 되는 제1열교환기;

연소 열원의 흐름 방향 상 상기 제1열교환기의 하류쪽에 배치되며 실외 공기와 상기 화실로부터 상기 제1열교환기를 통과한 연소 열원이 열교환되는 제2열교환기;

상기 제2열교환기로부터 배출된 연소 열원을 외부로 배출하는 배기구로부터 일부의 연소 열원을 회수하여 외부로부터 상기 제1블로워 및 상기 제2블로워로 공급되는 실외 공기와 혼합하는 폐열 회수 믹싱 댐퍼; 및

상기 배기구 상에 배치되어 연소 열원이 역류하는 것을 방지하고 일정한 배기압을 형성하는 릴리프 댐퍼;를 포함한 점에 특징이 있다.

상기 가스 분사 노즐에 연결되어 액화석유가스 또는 액화천연가스가 공급되는 가스 배관 상에 순차적으로 설치된 수동 밸브, 압력 조절 밸브, 유량 조절 밸브를 구비하며, 상기 제1블로워는 브러시리스 모터에 의해 송풍량이 비례적으로 제어되도록 구성되며,

상기 배기구를 통해 배출되는 연소 열원의 질소산화물 농도를 측정하는 녹스 센서를 포함하며,

상기 녹스 센서에서 측정된 데이터에 기초하여 상기 유량 조절 밸브 및 상기 제1블로워의 작동이 비례적으로 제어되는 것이 바람직하다.

상기 유량 조절 밸브 및 상기 제1블로워는 상기 제3블로워로 흡입되는 실내 공기 온도값에 기초하여 제어되는 것이 바람직하다.

상기 제3블로워에 의해 상기 제1열교환기로 흡입되는 실내 공기는 실내 공기 냉방용 증발기에서 열교환된 후 상기 제1열교환기로 유입되도록 구성된 것이 바람직하다.

본 발명의 인공지능 제어 저녹스 버너 일체형 고효율 공기 조화 시스템은 상기 제1블로워와 상기 제2블로워에 의해 공급되는 공기를 분리함으로써 제1블로워에 의해 공급되는 공기의 송풍량을 정밀하게 비례 제어함으로써 공기와 가스의 이상적인 혼합에 의해 연소 온도가 지나치게 높아지지 않도록 유도하며 제2블로워에 의해 연소 열원의 온도를 신속하게 낮춰서 연소 가스가 고온으로 유지되는 시간과 영역을 감소시켜 저녹스 연소 작용을 구현하며, 버너에 의해 가열된 연소 열원의 에너지를 제1열교환기, 제2열교환기 및 폐열 회수 믹싱 댐퍼를 설치하여 다단계로 회수함으로써 열교환 효율이 현저하게 향상되는 효과가 있다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시 예와 같이 배기구에 설치된 녹스 센서, 제1온도 조절기, 제2온도 조절기에 의해 연소 열원 및 실내 공기의 조건에 따라 제1블로워, 제2블로워, 유량 조절 밸브를 정밀하게 제어할 수 있는 인공지능(AI) 프로그램 및 사물 인터넷(IoT)을 도입한 경우 연소시 질소산화물 저감과 열효율을 더욱 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명에 따른 공기 조화 시스템은 중앙 집중식 구조가 아니라 건물의 각층별로 개별화할 수 있는 시스템이므로 설치비용과 유지비용이 현저하게 절감되는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 인공지능 제어 저녹스 버너 일체형 고효율 공기 조화 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 포함된 제1열교환기의 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 제1열교환기의 부분 절단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 Ⅳ - Ⅳ 선 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 "A" 부위의 확대도이다.
도 6은 도 4에 도시된 "B" 부위의 확대도이다.
도 7은 도 2에 도시된 열교환기에서 열매체인 연소 열원와 실내 공기의 거동을 도식적으로 보여주는 도면이다.
도 8은 도 1에 포함된 릴리프 댐퍼의 구조의 작동 구조를 보여주는 도면이다.
도 9는 도 8에 도시된 고정 플레이트와 가동 플레이트의 배치 구조를 보여주는 도면이다.
도 10은 도 9에 도시된 Ⅹ - Ⅹ 선 단면도이다.
도 11은 도 1에 도시된 구성도에서 버너 부위를 확대하여 보여주는 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 인공지능 제어 저녹스 버너 일체형 고효율 공기 조화 시스템(10, 이하, "공기 조화 시스템"이라 함)은 연소 열원 통로(20)와, 버너(21)와, 연소 공기 공급 챔버(32)와, 제1블로워(40)와, 제2블로워(50)와, 화실(60)과, 물 분사 노즐(62)과, 제1열교환기(70)와, 제2열교환기(100)와, 폐열 회수 믹싱 댐퍼(120)와, 릴리프 댐퍼(140)와, 수동 밸브(28)와, 압력 조절 밸브(29)와, 유량 조절 밸브(30)와, 제3블로워(80)를 포함한다.

상기 연소 열원 통로(20)는 지면에 대해 수평인 방향으로 배치된 통로이다. 상기 연소 열원 통로(20)는 연소되어 가열된 공기가 흐르는 통로이다. 상기 연소 열원 통로(20)의 외벽은 단열재에 의해 단열되는 구조로 형성된다.

상기 버너(21)는 상기 연소 열원 통로(20)의 중간에 배치된다. 버너(21)는 가스가 분사되는 가스 분사 노즐(22)을 구비한다. 상기 가스 분사 노즐(22)에 연결되어 액화석유가스 또는 액화천연가스가 공급되는 가스 배관 상에 수동 밸브(28)와, 압력 조절 밸브(29)와 유량 조절 밸브(30)가 순차적으로 설치된다. 상기 수동 밸브(28)는 상기 가스 분사 노즐(22)에 공급되는 가스를 인위적으로 차단하기 위해 마련된 밸브이다. 상기 압력 조절 밸브(29)는 상기 가스 분사 노즐(22)에 공급되는 최대 가스 압력을 조절하기 위해 마련된 밸브이다. 상기 유량 조절 밸브(30)는 실시간으로 상기 가스 분사 노즐(22)에 공급되는 가스량을 제어하는 밸브이다. 상기 유량 조절 밸브(30)는 후술하는 제3블로워(80)에 의해 상기 제1열교환기(70)를 통과한 실내 공기 온도 값 및 배기구(130)에 설치된 녹스 센서(900)에서 측정된 데이터에 기초하여 정밀하게 제어되는 것이 바람직하다. 상기 녹스 센서(900)에서 측정된 데이터는 후술하는 제1블로워(40) 및 제2블로워(50)의 풍량을 제어하는 데 이용될 수 있다.

상기 버너(21)는 배플(24)을 구비한다. 상기 배플(24)은 상기 가스 분사 노즐(22)을 중심으로 나팔 형상의 종단면 구조를 가진 구조물이다. 상기 배플(24)에는 다수의 통기공(26)이 형성된다.

상기 연소 공기 공급 챔버(32)는 상자 형태의 구조물이다. 상기 연소 공기 공급 챔버(32)는 상기 가스 분사 노즐(22)을 향해 열려 있는 구조이다. 상기 연소 공기 공급 챔버(32)는 상기 배플(24)의 중간부에서 상기 가스 분사 노즐(22)의 후방으로 연장되도록 배치된다. 상기 연소 공기 공급 챔버(32)는 외부의 공기를 상기 가스 분사 노즐(22) 주변에 공급한다. 상기 가스 분사 노즐(22)에서 분사되는 가스는 상기 연소 공기 공급 챔버(32)에서 공급되는 실외 공기와 혼합되어 연소 된다.

상기 제1블로워(40)는 상기 연소 공기 공급 챔버(32)의 내부에 배치 된다. 상기 제1블로워(40)는 실외 공기를 흡입하여 상기 가스 분사 노즐(22)을 향해 송풍한다. 상기 제1블로워(40)는 브러시리스 모터에 의해 정밀하게 비례적인 송풍량 제어가 가능하다. 상기 제1블로워(40)의 송풍량은 실내 공기의 온도를 감지하여 작동하는 제1온도 조절기(810)에 의해 정밀하게 제어될 수 있다. 상기 제1블로워(40)는 후술하는 제3블로워(80)를 통해 공급되는 실내 공기 온도를 감지하여 작동하는 제3온도 조절기(830)와 상기 제1온도 조절기(810)의 협동으로 제어될 수 있다. 상기 제1블로워(40)는 상기 가스 분사 노즐(22)에 정밀하게 공기량을 공급함으로써 상기 가스 분사 노즐(22)에서 분사된 가스와 혼합 비율을 최적화하여 연소 온도가 지나치게 높아지는 것을 방지한다. 이에 따라 1차적으로 질소산화물(NOx)의 발생이 억제된다.

상기 제2블로워(50)는 상기 연소 열원 통로(20)의 입구에 배치된다. 상기 제2블로워(50)는 연소 열원의 흐름 방향 상 상기 제1블로워(40)의 상류에 배치된다. 상기 제2블로워(50)는 실외 공기를 흡입하여 상기 연소 공기 공급 챔버(32)를 우회하여 상기 배플(24)을 향해 송풍한다. 상기 제2블로워(50)에 의해 공급되는 실외 공기는 상기 가스 분사 노즐(22)에서 분사된 가스가 상기 제1블로워(40)를 통해 공급된 공기와 혼합되어 연소 되어 형성된 고온의 화염을 300℃ 내지 400℃ 정도의 온도로 신속하게 조절하는 역할을 한다. 상기 제2블로워(50)는 화실(60)에서 연소 열원이 고온으로 유지되는 시간과 영역을 감소시켜 질소산화물이 생성되는 것을 억제한다. 이에 따라 2차적으로 질소산화물(NOx)의 발생이 억제된다. 상기 제2블로워(50)도 상기 제1블로워(40)와 같이 브러시리스 모터에 의해 정밀한 풍량 제어가 가능하다. 상기 제2블로워(50)는 후술하는 화실(60)의 온도를 감지하여 작동하는 제2온도 조절기(820)에 의해 정밀하게 제어될 수 있다.

상기 화실(60)은 연소 열원의 흐름 방향 상 상기 배플(24)의 하류에 형성된다. 상기 화실(60)은 상기 가스 분사 노즐(22)에서 분사된 가스가 상기 연소 공기 공급 챔버(32)에서 공급된 공기와 혼합되어 화염이 발생 되는 공간이다. 상기 화실(60)에서 발생 된 화염의 온도를 미리 설정된 온도 범위로 조절하도록 상기 제2블로워(50)에서 공급된 공기가 혼합된다.

상기 물 분사 노즐(62)은 후술하는 제1열교환기(70)로 흡입되는 실내 공기에 수증기를 분사하도록 설치된다. 상기 물 분사 노즐(62)에서 분사된 물은 상기 물 분사 노즐(62) 전 파이프 보다 단면의 크기가 더 큰 파이프를 따라 상기 화실(60)을 통과하면서 기화된 후 상기 제1열교환기(70)에서 토출된 실내 공기에 분사된다. 상기 물 분사 노즐(62)에 의해 실내 공기의 습도가 조절될 수 있다. 상기 물 분사 노즐(62)은 파이프 면적의 차이를 이용하여 물을 기화시킨다. 상기 물 분사 노즐(62)에서 분사되는 물의 양은 실내 습도 감지 센서에 의해 감지된 습도 값에 의해 작동되는 습도 조절기(840)가 습도 조절용 전자밸브(842)를 비례적으로 개폐함으로써 제어될 수 있다.

상기 제1열교환기(70)는 연소 열원의 흐름 방향 상 상기 화실(60)의 하류에 배치된다. 상기 제1열교환기(70)는 제3블로워(80)에 의해 공급되는 실내 공기와 상기 화실(60)의 연소 열원이 서로 수직인 방향으로 유동하면서 열교환 되도록 배치된다. 상기 제3블로워(80)는 실내 공기를 상기 제1열교환기(70)에 흡입할 수 있도록 송풍하는 장치다.

상기 제1열교환기(70)는 하우징(720)과, 열교환 유닛(730)을 포함한다.

상기 하우징(720)은 열교환 유닛(730)을 하나의 장치로 결합하는 프레임이다. 상기 하우징(720)과 상기 열교환 유닛(730)은 용접, 볼트, 스크루와 같은 결합 수단으로 상호 결합할 수 있다. 상기 하우징(720)은 연소 열원이 유입되는 제1유입구(742) 및 상기 실내 공기가 유출되는 제1유출구(744)를 구비한다. 또한, 상기 하우징(720)은 실내 공기가 유입되는 제2유입구(752) 및 상기 연소 열원이 유출되는 제2유출구(754)를 구비한다. 본 실시 예에서 상기 제1유입구(742) 및 상기 제1유출구(744)는 지면에 평행인 방향으로 배치된다. 한편, 상기 제2유입구(752) 및 상기 제2유출구(754)는 지면에 평행인 방향으로 배치된다. 상기 제1유입구(742) 및 상기 제1유출구(744)는 후술하는 제1열매체 통로(740)를 사이에 두고 서로 반대 방향에 배치된다. 또한, 상기 제2유입구 및 상기 제2유출구(754)는 후술하는 제2열매체 통로(750)를 사이에 두고 서로 반대 방향에 배치된다. 예컨대 상기 제1유입구(742)는 상기 제1열매체 통로(740)를 사이에 두고 전방에 배치되고, 상기 제1유출구(744)는 상기 제1열매체 통로(740)를 사이에 두고 후방에 배치된다. 한편, 상기 제2유입구(752)는 상기 제2열매체 통로(750)를 사이에 두고 우측에 배치되고, 상기 제2유출구(754)는 상기 제2열매체 통로(750)를 사이에 두고 좌측에 배치된다. 상기 제1유입구(742)로는 연소 열원이 유입되어 상기 제1유출구(744)로 유출된다. 상기 제2유입구(752)로는 실내 공기가 유입되어 상기 제2유출구(754)로 유출된다. 상기 제1유입구(742)로 유입된 연소 열원와 상기 제2유입구(752)로 유입된 실내 공기는 서로 혼합되지 않고 열교환이 일어난다.

상기 열교환 유닛(730)은 다수 구비된다. 상기 열교환 유닛(730)은 상기 하우징(720) 내부 공간에 일정한 간격을 두고 배치될 수 있다. 필요에 따라 상기 열교환 유닛(730)은 서로 적층 결합 됨으로써 열교환기의 열교환 용량을 증가시킬 수 있다. 각각의 상기 열교환 유닛(730)은 알루미늄 소재를 압출 성형하여 제조될 수 있다. 성형된 상기 열교환 유닛(730)의 재료 두께는 1.4mm 정도로 유지되는 것이 바람직하다.

상기 열교환 유닛(730)은 제1열매체 통로(740)와, 제2열매체 통로(750)와, 전열핀(760)을 포함한다.

상기 제1열매체 통로(740)는 실내 공기가 직선적으로 통과하는 통로이다. 상기 제1열매체 통로(740)는 예컨대 사각형 단면으로 분획 된 다수의 직선형 통로의 집합체로 이루어질 수 있다. 상기 제1열매체 통로(740)의 내벽에는 전열핀이 구비되지 않는다. 상기 제1열매체 통로(740)를 통해 연소 열원이 통과될 수 있다.

상기 제1열매체 통로(740)의 표면은 다수의 골과 마루 형태의 요철 구조(770)를 구비한 것이 바람직하다. 상기 요철 구조(770)는 전열 면적을 크게 만듦으로써 상기 제1열매체 통로(740)를 통과하는 연소 열원와 제2열매체 통로(750)를 통과하는 실내 공기의 열교환 효율을 더욱 향상시키는 작용을 한다. 상기 제1열매체 통로(740)는 지면에 수평인 방향으로 직선적으로 배치된다. 복수의 열교환 유닛(730)이 서로 적층 결합 될 수 있도록 된 것이 바람직하다. 복수의 열교환 유닛(730)이 서로 적층 결합 됨으로써 별도의 금형 제작이 없이도 필요에 따라 서로 다른 용량의 제1열교환기(70)를 용이하게 제조할 수 있는 장점이 있다.

상기 제2열매체 통로(750)는 실내 공기가 통과한다. 상기 제2열매체 통로(750)는 상기 제1열매체 통로(740)의 외 측에 형성된다. 상기 제2열매체 통로(750)는 상기 제1열매체 통로(740)와 격벽(745)을 사이에 두고 분획 되도록 배치된다. 본 실시 예에서 상기 제2열매체 통로(750)는 하나의 열교환 유닛(730)과 일정한 간격을 두고 나란하게 이웃하는 다른 열교환 유닛(730) 사이의 공간에 의해 형성된다. 상기 제2열매체 통로(750)는 실내 공기가 통과한다. 상기 제2열매체 통로(750)는 상기 제1열매체 통로(740)와 수직인 방향으로 배치된다. 상기 제1열매체 통로(740)와 상기 제2열매체 통로(750)는 서로 연통 되지 않도록 구성된다. 따라서 상기 제1열매체 통로(740)를 통과하는 연소 열원와 상기 제2열매체 통로(750)를 통과하는 실내 공기는 서로 혼합되지 않고 열교환만 하게 된다. 상기 제2열매체 통로(750)를 통해 실내 공기가 유동 된다. 상기 제2열매체 통로(750)의 내벽 표면은 다수의 골과 마루 형태의 요철 구조(770)를 구비한 것이 바람직하다. 상기 요철 구조(770)의 역할을 전열면적을 크게 함으로서 상기 제2열매체 통로(750)를 통과하는 연소 열원의 열교환 효율을 향상시키는 작용을 한다.

상기 전열핀(760)은 상기 제2열매체 통로(750)에 구비된다. 상기 전열핀(760)은 상기 제2열매체 통로(750)의 측벽으로부터 돌출 형성된다. 더 구체적으로 상기 전열핀(760)은 상기 제2열매체 통로(750)의 서로 마주하는 격벽(745)으로부터 돌출된다. 상기 전열핀(760)은 다수 구비된다. 상기 전열핀(760)은 일정한 간격으로 배치되는 것이 바람직하다. 상기 전열핀(760)은 판상의 구조물을 형성한다.

상기 전열핀(760)은 상기 제2열매체 통로(750)를 통과하는 실내 공기의 진행 방향과 반대 방향으로 경사지게 상기 격벽(745)으로부터 사선방향으로 돌출 형성된다. 상기 전열핀(760)은 상기 제2열매체 통로(750)를 통과하는 실내 공기의 진행 방향 상 서로 엇갈리게 배치된 것이 바람직하다. 상기 전열핀(760)이 상기 제2열매체 통로(750)를 통과하는 실내 공기의 진행 방향 상 서로 엇갈리게 배치되는 경우, 상기 제2열매체 통로(750)를 통과하는 실내 공기가 와류를 형성하며 지그재그(zigzag) 형태로 진행하므로 바이패스 계수가 거의 0이 되도록 함으로써 열교환 효율이 더욱 현저하게 향상되는 효과가 있다.

상기 전열핀(760)은 다수의 메인 전열핀(762)과 보조 전열핀(764)을 구비한다.

상기 메인 전열핀(762)은 상기 제2열매체 통로(750)를 구성하는 격벽(745)으로부터 직선적으로 돌출되어 형성된다. 상기 메인 전열핀(762)과 상기 격벽(745)이 이루는 각도(θ)는 30°내지 50°로 경사지게 형성되는 것이 바람직하다. 상기 메인 전열핀(762)과 상기 격벽(745)이 이루는 각도(θ)는 45°가 가장 바람직하다. 상기 메인 전열핀(762)의 길이는 20mm 내지 30mm 정도로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 메인 전열핀(762)의 길이가 20mm 미만으로 형성 된 경우에는 상기 제2열매체 통로(750)를 통과하는 연소 열원의 바이패스 계수(by-pass factor)가 커져서 열교환 효율이 감소하는 문제점이 있다. 상기 메인 전열핀(762)의 길이가 30mm를 초과하는 경우에는 상기 제2열매체 통로(750)를 통과하는 연소 열원의 이동 속도가 지나치게 느려져서 단위 시간당 열교환 되는 연소 열원의 양이 줄어들어서 효과적이지 못한 문제점이 있다. 상기 메인 전열핀 간 거리는 25mm 내지 35mm인 것이 바람직하다. 상기 메인 전열핀 간 거리가 25mm 미만인 경우에는 상기 제2열매체 통로(750)를 통과하는 연소 열원의 이동이 상기 메인 전열핀(762)에 의해 지나치게 방해를 받게 되어 이동 속도가 너무 느리게 되어서, 단위 시간당 열교환되는 연소 열원의 양이 줄어들어서 효과적이지 못한 문제점이 있다. 한편, 상기 메인 전열핀 간 거리가 35mm를 초과하는 경우에는 상기 제2열매체 통로(750)를 통과하는 연소 열원의 바이패스 계수(by-pass factor)가 커져서 열교환 효율이 감소하는 문제점이 있다.

상기 전열핀(760)의 표면은 다수의 골과 마루 형태의 요철 구조(770)를 구비한 것이 바람직하다. 상기 요철 구조(770)는 전열면적을 증가시킴으로써 연소 열원의 열교환 효율을 향상시키는 작용을 한다.

상기 보조 전열핀(764)은 이웃하는 메인 전열핀(762) 사이에 배치된다. 상기 보조 전열핀(764)의 구조는 상기 메인 전열핀(762)의 구조와 유사하다. 다만, 상기 메인 전열핀(762)의 길이는 상기 보조 전열핀(764)의 길이보다 길게 형성된 것이 바람직하다. 상기 보조 전열핀(764)은 상기 메인 전열핀(762)의 역할을 보조하여 전열면적을 넓히는 동시에 상기 메인 전열핀(762)에 따른 연소 열원의 거동을 방해하지 않는 구조로 형성된다. 상기 보조 전열핀(764)의 경사 각도는 상기 메인 전열핀(762)과 동일하거나 유사하게 형성될 수 있다. 상기 보조 전열핀(764)의 길이는 5mm 내지 10mm 정도로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 보조 전열핀(764)은 한 쌍의 메인 전열핀(762) 사이에 2개 정도가 일정한 간격을 두고 배치되는 것이 바람직하다. 상기 보조 전열핀(764)의 표면에도 상기 메인 전열핀(762)과 같이 마루와 골 형태의 요철 구조를 구비하는 것이 바람직하다. 상기 제1열교환기(70)는 전후 2층 구조로 형성될 수 있다.

상기 제3블로워(80)에 의해 실내 공기는 냉방 사이클을 구성하는 실내 공기 냉방용 증발기(90)에서 1차 열교환 하여 냉각 및 제습한 후 상기 제1열교환기(70)를 통과하도록 구성될 수 있다. 실내 공기는 상기 제1열교환기(70)를 통과하면서 온도가 30℃ 내지 100℃ 정도로 높아져서 감습 효과가 발생한다. 상기 실내 공기 냉방용 증발기(90)는 실내 공기의 냉방을 위해 구성된 냉방 시스템에 포함된 열교환기다. 상기 실내 공기 냉방용 증발기(90)를 포함한 냉방 시스템은 전형적인 냉매의 압축을 수행하는 압축기(92), 상기 압축기(92)에서 토출된 냉매를 열교환에 의해 액화시키는 응축기(94), 상기 응축기(94)에서 토출된 냉매를 단열팽창 시키는 팽창밸브(96), 상기 팽창밸브(96)에서 토출된 냉매를 기화시키는 실내 공기 냉방용 증발기(90)를 포함한 냉방 사이클로 구성된다. 상기 냉방 시스템으로 예컨대 대한민국 등록특허 제10-1269843호에 개시된 '외기의 온도와 증발 온도에 연동하여 냉매의 응축 온도 조절이 가능한 히트 펌프 시스템'을 채용할 수 있다. 상기 실내 공기 냉방용 증발기(90)에서 냉매와 실내 공기 간 열교환이 일어나 실내 공기가 냉각된다.

연소 열원의 흐름 상 상기 제2열교환기(100)는 상기 제1열교환기(70)의 하류측에에 배치된다. 상기 제2열교환기(100)는 실외 공기와 상기 화실(60)로부터 상기 제1열교환기(70)를 통과한 연소 열원이 열교환 된다. 상기 제2열교환기(100)는 상기 제1열교환기(70)와 유사한 구조의 열교환기가 채용될 수 있다.

상기 폐열 회수 믹싱 댐퍼(120)는 상기 제2열교환기(100)로부터 배출된 연소 열원을 외부로 배출하는 배기구(130)로부터 일부의 연소 열원을 회수하기 위해 마련된 것이다. 상기 폐열 회수 믹싱 댐퍼(120)는 상기 배기구(130)로 배기되는 연소 열원의 일부를 바이패스 하여 외부로부터 상기 제1블로워(40) 및 상기 제2블로워(50)로 공급되는 실외 공기와 혼합한다. 상기 제1블로워(40) 및 상기 제2블로워(50)로 공급되는 실외 공기는 상기 제2열교환기(100)를 통과한 후 상기 제1블로워(40) 또는 상기 제1블로워(40)로 공급되도록 배관이 연결된다. 상기 폐열 회수 믹싱 댐퍼(120)는 외부로 부터 공급되는 공기와 상기 배기구(130)로부터 회수되는 연소 열원이 혼합되는 위치의 공기 온도를 측정하여 작동되는 제3온도 조절기(830)가 액추에이터(832)를 구동함으로써 자동으로 개폐 조절될 수 있다. 상기 폐열 회수 믹싱 댐퍼(120)는 상기 화실(60)에 공급되는 공기의 온도를 높임으로써 화실(60)의 온도와 상기 제1블로워(40) 및 상기 제2블로워(50)를 통해 공급되는 공기의 온도차를 줄임으로써 온도차 만큼의 에너지를 절감하는 역할을 한다.

상기 릴리프 댐퍼(140)는 상기 배기구(130) 상에 배치된다. 상기 릴리프 댐퍼(140)는 연소 열원이 배기구(130)를 통해 역류하는 것을 방지하는 역할을 한다. 또한 상기 릴리프 댐퍼(140)는 본 발명의 공기 조화 시스템(10)이 작동 정지된 상태에서 실외 공기 또는 먼지 등과 같은 이물질이 상기 배기구(130)를 통해 연소 열원 통로(20) 내부로 유입되는 것을 방지하는 역할을 한다. 또한, 상기 릴리프 댐퍼(140)는 상기 화실(60)을 포함한 연소 열원 통로(20) 내부가 정압을 유지하도록 하는 역할을 한다.

상기 릴리프 댐퍼(140)는 몸체(141)와, 시트 플레이트(142)와, 가동 댐퍼(144)와, 제1가이드 부재(145)와, 제1코일 스프링(146)과, 제2가이드 부재(154)와, 장력 조절 부재(155)와, 제2코일 스프링(156)과, 고정 플레이트(147)와, 가동 플레이트(150)를 포함한다.

상기 몸체(141)는 배기구(130)와 연결되도록 배기구(130)와 유사한 형태의 구조물이다.

상기 시트 플레이트(142)는 상기 몸체(141)의 내벽에 고정되며, 중심부에 연소 열원이 통과할 수 있는 유입공(143)이 구비된 판상의 구조물이다.

상기 가동 댐퍼(144)는 상기 시트 플레이트(142)에 결합 되거나 분리될 수 있도록 상기 릴리프 댐퍼(140)의 중심축 길이 방향으로 이동 가능하게 설치된다. 상기 가동 댐퍼(144)가 상기 시트 플레이트(142)에 결합 되면 상기 유입공(143)이 폐쇄된다. 상기 가동 댐퍼(144)가 상기 시트 플레이트(142)에서 분리 되면 상기 유입공(143)이 개방된다.

상기 제1가이드 부재(145)는 막대(rod) 형상의 부재이다. 상기 제1가이드 부재(145)의 일단부에는 상기 가동 댐퍼(144)가 슬라이딩 가능하게 결합 된다. 상기 제1가이드 부재(145)는 후술하는 고정 플레이트(147)에 고정된다. 상기 제1가이드 부재(145)에는 제1코일 스프링(146)이 결합 된다. 상기 제1코일 스프링(146)의 일단부는 상기 가동 댐퍼(144)에 지지 된다. 상기 제1코일 스프링(146)의 타단부는 상기 고정 플레이트(147)에 지지 된다. 상기 제1코일 스프링(146)은 상기 가동 댐퍼(144)가 상기 고정 플레이트(147)로부터 멀어지는 방향으로 탄성 복원력을 작용한다. 즉, 상기 제1코일 스프링(146)은 상기 가동 댐퍼(144)가 상기 유입공(143)을 폐쇄하는 방향으로 탄성 복원력을 발생한다.

상기 고정 플레이트(147)는 몸체(141) 내벽에 고정된 판상의 부재이다. 상기 고정 플레이트(147)는 연소 열원의 흐름 방향 상 상기 시트 플레이트(142)의 하류 쪽으로 이격되게 배치된다. 상기 고정 플레이트(147)은 움직이지 않는 부재이다. 상기 고정 플레이트(147)는 환상으로 이격 되게 배치된 복수의 배기공(148)이 구비된다. 상기 배기공(148)의 크기는 서로 다르게 형성될 수 있다.

상기 가동 플레이트(150)는 연소 열원의 흐름 방향 상 상기 고정 플레이트(147)의 하류쪽에 배치된다. 상기 가동 플레이트(150)는 상기 고정 플레이트(147)에 대해 이동 가능하게 설치된다. 상기 가동 플레이트(150)는 상기 고정 플레이트(147)와 유사한 형상으로 구성된다. 상기 가동 플레이트(150)에는 환상으로 이격 되게 배치된 복수의 배기 조절공(152)이 구비된다. 상기 배기 조절공(152)과 상기 배기공(148)의 중심선은 서로 일치하지 않도록 형성된다. 즉, 상기 배기 조절공(152)과 상기 배기공(148)의 중심선은 상기 고정 플레이트(147)의 중심축선을 기준으로 일정한 각도만큼 엇갈리게 회전된 위치에 배치된다. 도 10에 도시된 바와 같이 상기 고정 플레이트(147)와 상기 가동 플레이트(150)가 서로 접촉된 상태에서 상기 배기공(148)의 면적의 1/2이 개방되도록 상기 배기공(148)과 상기 배기 조절공(152)의 위치가 배치될 수 있다.

상기 제2가이드 부재(154)는 막대 형상의 부재이다. 상기 제2가이드 부재(154)의 일단부는 상기 가동 댐퍼(144)에 슬라이딩 가능하게 결합 된다. 상기 제2가이드 부재(154)의 타단부는 상기 고정 플레이트(147)을 관통하여 상기 가동 플레이트(150)에 고정된다. 상기 제2가이드 부재(154)는 상기 고정 플레이트(147)에 슬라이딩 가능하게 설치된다. 상기 제2가이드 부재(154)에는 제2코일 스프링(156)이 설치된다. 상기 제2코일 스프링(156)의 일단부는 상기 제2가이드 부재(154)에 나사 결합 된 너트 형상의 부재인 장력 조절 부재(155)에 지지 된다. 상기 장력 조절 부재(155)는 상기 제2코일 스프링(156)의 탄성 복원력을 조절할 수 있도록 마련된 것이다. 상기 제2코일 스프링(156)의 타단부는 상기 고정 플레이트(147)에 지지 된다. 상기 제2코일 스프링(156)은 상기 가동 플레이트(150)가 상기 고정 플레이트(147)와 가까워지는 방향으로 탄성 복원력을 작용한다. 상기 가동 댐퍼(144)가 상기 장력 조절 부재(155)를 가압하면 상기 장력 조절 부재(155)와 상기 제2가이드 부재(154)와 상기 가동 플레이트(150)가 일체로 움직인다.

도 8을 참조하여 상기 릴리프 댐퍼(140)의 작동 과정을 설명한다.

상기 릴리프 댐퍼(140)가 닫혀 있는 상태로부터 서술을 시작한다.

상기 제2열교환기(100)를 통과한 연소 열원이 상기 릴리프 댐퍼(140)에 압력을 가한다. 상기 시트 플레이트(142)에 가해진 연소 열원의 압력은 상기 가동 댐퍼(144)를 가압한다. 상기 가동 댐퍼(144)가 상기 시트 플레이트(142)로부터 멀어지는 방향으로 슬라이딩한다. 상기 가동 댐퍼(144)는 상기 제1코일 스프링(146)의 탄성 복원력을 극복하고 상기 고정 플레이트(147)와 가까워지는 방향으로 이동한다. 상기 유입공(143)이 열리면서 연소 열원이 상기 고정 플레이트(147)에 구비된 배기공(148)과 상기 가동 플레이트(150)에 구비된 배기 조절공(152)이 서로 겹쳐진 부분을 통해서 외부로 배출된다. 이제 연소 열원의 압력이 더 커진 경우를 설명한다. 상기 가동 댐퍼(144)에 가해지는 압력이 증가한다. 상기 가동 댐퍼(144)가 상기 가동 플레이트(150) 쪽으로 이동하여 상기 가동 댐퍼(144)가 상기 장력 조절 부재(155)를 가압한다. 상기 장력 조절 부재(155)는 상기 제2코일 스프링(156)을 압축한다. 이에 따라 상기 제2가이드 부재(154)가 상기 고정 플레이트(147)에 대해 슬라이딩 된다. 상기 제2가이드 부재(154)와 상기 가동 플레이트(150)는 일체로 움직이므로 상기 가동 플레이트(150)가 상기 고정 플레이트(147)로부터 멀어진다. 이에 따라 상기 배기공(148)과 상기 배기 조절공(152)이 공간적으로 분리된다. 따라서 상기 배기공(148) 전체 면적으로 연소 열원이 배출되며 상기 배기공(148)과 동일한 전체 면적을 가진 상기 배기 조절공(152)을 통해 연소 열원이 외부로 배출된다. 상기 가동 댐퍼(144)에 가해지는 연소 열원의 압력이 낮아짐에 따라 상기 가동 플레이트(150)가 상기 고정 플레이트(147)와 접촉하여 배기공(148)의 면적을 줄인다. 그리고 연소 열원의 압력이 더 낮아져서 실외 공기압과 같거나 더 낮은 경우에는 상기 가동 댐퍼(144)가 상기 유입공(143)을 폐쇄한다. 이와 같은 과정에 의해 상기 릴리프 댐퍼(140)는 상기 화실(60)의 압력을 일정하게 유지하며 상기 배기구(130)를 통해 연소 열원이 역류하는 것을 방지하는 역할을 수행한다.

상기 제1온도 조절기(810)와 상기 제2온도 조절기(820)와 상기 제3온도 조절기(830)와 상기 습도 조절기(840)는 상기 녹스 센서(900)는 하나의 제어부에 연결되어 인공지능화된 프로그램에 의해 통합적으로 제어되는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같은 구성요소를 포함한 공기 조화 시스템(10)의 작용 효과를 난방 가습 모드, 냉방 모드, 제습 냉방 모드로 나누어 설명한다.

먼저, 난방 가습 모드를 설명한다.

제1블로워(40)가 가동되어 최소량의 연소 열원을 상기 가스 분사 노즐(22) 쪽에 공급한다. 또한, 상기 유량 조절 밸브(30)가 최소량 오픈되어 연료가스를 상기 가스 분사 노즐(22)에 공급하여 점화한다. 점화 후 미리 설정된 시간 조건에 따라 상기 제1블로워(40) 및 상기 유량 조절 밸브(30)가 협동하여 공기량과 가스량을 조절함으로써 100% 연소 조건에 도달한다. 이때 상기 화실(60)의 온도와 연소 열원의 유속을 최상으로 조건으로 유지하도록 상기 제2블로워(50)가 작동한다. 상기 제2온도 조절기(820)에 의해 화실(60)의 온도가 정밀하게 제어된다. 상기 화실(60)에서 완전 연소된 안정된 연소 열원은 상기 제1열교환기(70)의 제1열매체 통로(740)를 통과하면서 실내 공기와 열교환 된다. 상기 제1열교환기(70)에서 가열된 실내 공기는 상기 제3블로워(80)를 통해 실내 난방용 온풍을 형성한다. 상기 제1열교환기(70)를 통과한 연소 열원은 상기 제2열교환기(100)를 통과하면서 상기 제1블로워(40) 또는 상기 제2블로워(50)로 공급되는 실외 공기와 열교환 한다. 상기 제2열교환기(100)에서 가열된 실외 공기는 상기 제1블로워(40) 또는 상기 제2블로워(50)를 통해 상기 화실(60)에 공급된다. 이와 같이 가열된 공기는 연소 에너지 효율을 향상시킨다.

상기 제2열교환기(100)를 통과한 연소 열원은 상기 릴리프 댐퍼(140)에 도달한다. 상기 릴리프 댐퍼(140)는 상술한 바와 같이 가동 댐퍼(144)와, 고정 플레이트(147), 가동 플레이트(150)의 작용에 의해 상기 화실(60)의 압력을 일정하게 조절하면서 연소 열원을 배기구(130)를 통해 외부로 배출한다.

상기 릴리프 댐퍼(140)를 통과한 연소 열원의 일부는 상기 폐열 회수 믹싱 댐퍼(120)에 의해 회수된 후 상기 제2열교환기(100)로 유입되는 실외 공기와 혼합된다. 상기 폐열 회수 믹싱 댐퍼(120)에 의해 회수된 연소 열원은 상기 제1블로워(40) 및 상기 제2블로워(50)로 공급되는 공기를 가열하여 연소 효율을 향상시킨다. 상기 폐열 회수 믹싱 댐퍼(120)는 제3온도 조절기(830)에 의해 제어된다.

상기 폐열 회수 믹싱 댐퍼(120)를 통과하여 배기구(130)를 통해 배출되는 연소 가스의 질소산화물의 농도가 상기 녹스 센서(900)에 의해 측정된다. 상기 녹스 센서(900)에서 측정된 값은 상기 제1블로워(40), 상기 제2블로워(50), 상기 유량 조절 밸브(29)의 정밀한 제어를 위한 데이터로 활용된다. 상기 녹스 센서(900)에서 측정된 데이터는 상기 가스 분사 노즐(22)과 상기 화실(60)에서 최상의 연소 효율을 유지할 수 있도록 하는 중요한 역할을 한다.

또한, 상기 물 분사 노즐(62)은 상기 실내 습도 조절기(840)에 의해 습도 조절용 전자밸브(842)가 개방됨으로써 미세한 입자의 물을 분사한다. 상기 물 분사 노즐(62)에서 분사된 물은 상기 화실(60)에서 가열되어 고온의 증기(steam) 형태로 스프레이 노즐에 의해 실내에 공급됨으로써 습도를 조절한다.

한편, 냉방 모드는 종래와 동일한 냉방 사이클을 구성하는 냉방 시스템의 실내 공기 냉방용 증발기(90)에서 1차적으로 실내 공기가 냉매와 열교환되어 냉각된 후 상기 제2열교환기(100)로 유입된다.

이제 제습 냉방 모드를 설명한다.

제습 기능은 냉방시스템의 실내 공기 냉방용 증발기(90)에서 실내 공기를 노점 온도 이하로 냉각하여 실내 공기 중의 수분을 제거한다. 그리고 상기 제1열교환기(70)에서 실내 공기를 가열 상승시켜 감습효과가 구현된다.

상술한 바와 같은 본 발명의 인공지능 제어 저녹스 버너 일체형 고효율 공기 조화 시스템은 상기 제1블로워와 상기 제2블로워에 의해 공급되는 공기를 분리함으로써 제1블로워에 의해 공급되는 공기의 송풍량을 정밀하게 비례 제어함으로써 공기와 가스의 이상적인 혼합에 의해 연소 온도가 지나치게 높아지지 않도록 유도하며 제2블로워에 의해 연소 열원의 온도를 신속하게 낮춰서 연소 가스가 고온으로 유지되는 시간과 영역을 감소시켜 저녹스 연소 작용을 구현하며, 버너에 의해 가열된 연소 열원의 에너지를 제1열교환기, 제2열교환기 및 폐열 회수 믹싱 댐퍼를 설치하여 다단계로 회수함으로써 열교환 효율이 현저하게 향상되는 효과가 있다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시 예와 같이 배기구에 설치된 녹스 센서, 제1온도 조절기, 제2온도 조절기에 의해 연소 열원 및 실내 공기의 조건에 따라 제1블로워, 제2블로워, 유량 조절 밸브를 정밀하게 제어할 수 있는 인공지능(AI) 프로그램 및 사물 인터넷(IoT)을 도입한 경우 연소시 질소산화물 저감과 열효율을 더욱 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명에 따른 공기 조화 시스템은 중앙 집중식 구조가 아니라 건물의 각층별로 개별화할 수 있는 시스템이므로 설치비용과 유지비용이 현저하게 절감되는 장점이 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다.

10 : 인공지능 제어 저녹스 버너 일체형 고효율 공기 조화 시스템
20 : 연소 열원 통로
21 : 버너
22 : 가스 분사 노즐
24 : 배플
26 : 통기공
28 : 수동 밸브
29 : 압력 조절 밸브
30 : 유량 조절 밸브
32 : 연소 공기 공급 챔버
40 : 제1블로워
50 : 제2블로워
60 : 화실
62 : 물 분사 노즐
70 : 제1열교환기
80 : 제3블로워
90 : 실내 공기 냉방용 증발기
100: 제2열교환기
120 : 폐열 회수 믹싱 댐퍼
130 : 배기구
140 : 릴리프 댐퍼
141 : 몸체
142 : 시트 플레이트
143 : 유입공
144 : 가동 댐퍼
145 : 제1가이드 부재
146 : 제1코일 스프링
147 : 고정 플레이트
148 : 배기공
150 : 가동 플레이트
152 : 배기 조절공
154 : 제2가이드 부재
155 : 장력 조절 부재
156 : 제2코일 스프링
720 : 하우징
730 : 열교환 유닛
740 : 제1열매체 통로
742 : 제1유입구
744 : 제1유출구
745 : 격벽
746 : 베플 플레이트
750 : 제2열매체 통로
752 : 제2유입구
754 : 제2유출구
760 : 전열핀
762 : 메인 전열핀
764 : 보조 전열핀
770 : 요철구조
810 : 제1온도 조절기
820 : 제2온도 조절기
830 : 제3온도 조절기
832 : 액추에이터
840 : 습도 조절기
842 : 습도 조절용 전자밸브
900 : 녹스 센서
θ : 메인 전열핀과 격벽이 이루는 각도

Claims

지면에 수평인 방향으로 배치된 연소 열원 통로;
상기 연소 열원 통로의 중간에 배치되며 가스가 분사되는 가스 분사 노즐을 중심으로 나팔 형상의 종단면 구조를 가지며 다수의 통기공이 형성된 배플이 구비된 버너;
상기 배플의 중간부에서 연소 열원의 흐름 방향 상 상기 가스 분사 노즐의 상류쪽으로 연장되도록 배치되며 외부의 공기를 상기 가스 분사 노즐 주변에 공급하는 연소 공기 공급 챔버;
상기 연소 공기 공급 챔버의 내부에 배치되며 실외 공기를 흡입하여 상기 가스 분사 노즐을 향해 송풍하는 제1블로워;
연소 열원의 흐름 방향 상 상기 제1블로워의 하류쪽에 배치되며 실외 공기를 흡입하여 상기 연소 공기 공급 챔버를 우회하여 상기 배플을 향해 송풍하는 제2블로워;
연소 열원의 흐름 방향 상 상기 배플의 하류쪽에 형성되며 상기 가스 분사 노즐에서 분사된 가스가 상기 연소 공기 공급 챔버에서 공급된 공기와 혼합되어 발생된 화염의 온도를 미리 설정된 온도 범위로 조절하도록 상기 제2블로워에서 공급된 공기가 혼합되는 화실;
연소 열원의 흐름 방향 상 상기 화실의 하류쪽에 배치되며 제3블로워에 의해 공급되는 실내 공기와 상기 화실의 연소 열원이 열교환 되는 제1열교환기;
연소 열원의 흐름 방향 상 상기 제1열교환기의 하류쪽에 배치되며 실외 공기와 상기 화실로부터 상기 제1열교환기를 통과한 연소 열원이 열교환되는 제2열교환기;
상기 제2열교환기로부터 배출된 연소 열원을 외부로 배출하는 배기구로부터 일부의 연소 열원을 회수하여 외부로부터 상기 제1블로워 및 상기 제2블로워로 공급되는 실외 공기와 혼합하는 폐열 회수 믹싱 댐퍼; 및
상기 배기구 상에 배치되어 연소 열원이 역류하는 것을 방지하고 일정한 배기압을 형성하는 릴리프 댐퍼;를 포함하며,
상기 가스 분사 노즐에 연결되어 액화석유가스 또는 액화천연가스가 공급되는 가스 배관 상에 유량 조절 밸브를 구비하며, 상기 제1블로워는 브러시리스 모터에 의해 송풍량이 비례적으로 제어되도록 구성되며,
상기 배기구를 통해 배출되는 연소 열원의 질소산화물 농도를 측정하는 녹스 센서를 포함하며,
상기 녹스 센서에서 측정된 데이터에 기초하여 상기 유량 조절 밸브 및 상기 제1블로워의 작동이 비례적으로 제어되며,
상기 릴리프 댐퍼는 상기 배기구에 연결된 몸체와, 시트 플레이트와, 가동 댐퍼와, 제1가이드 부재와, 제1코일 스프링과, 제2가이드 부재와, 장력 조절 부재와, 제2코일 스프링과, 고정 플레이트와, 가동 플레이트를 포함하며,
상기 시트 플레이트는 상기 몸체의 내벽에 고정되며, 중심부에 연소 열원이 통과할 수 있는 유입공이 구비된 판상의 구조물이며,
상기 가동 댐퍼는 상기 시트 플레이트에 결합 되거나 분리될 수 있도록 상기 릴리프 댐퍼의 중심축 길이 방향으로 이동 가능하게 설치되며,
상기 제1가이드 부재는 막대 형상의 부재로서, 상기 제1가이드 부재의 일단부에는 상기 가동 댐퍼가 슬라이딩 가능하게 결합 되며, 상기 제1가이드 부재는 상기 몸체에 고정된 판상의 부재인 고정 플레이트에 고정되며,
상기 고정 플레이트는, 환상으로 이격 되게 배치된 복수의 배기공을 구비하며, 연소 열원의 흐름 방향 상 상기 시트 플레이트의 하류 쪽으로 이격 되게 배치되며,
상기 가동 플레이트는, 환상으로 이격 되게 배치된 복수의 배기 조절공이 구비하며, 연소 열원의 흐름 방향 상 상기 고정 플레이트의 하류 쪽에 배치되며, 상기 고정 플레이트에 대해 이동 가능하게 설치되며,
상기 배기 조절공과 상기 배기공의 중심선은 서로 일치하지 않도록 형성되며,
상기 제2가이드 부재는 막대 형상의 부재로서 일단부는 상기 가동 댐퍼에 슬라이딩 가능하게 결합 되며 타단부는 상기 고정 플레이트를 관통하여 상기 가동 플레이트에 고정되며,
상기 제2가이드 부재는 상기 고정 플레이트에 슬라이딩 가능하게 설치되며,
상기 제2가이드 부재에는 제2코일 스프링이 설치되며,
상기 제2코일 스프링의 일단부는 상기 제2가이드 부재에 나사 결합 된 너트 형상의 부재인 장력 조절 부재에 지지 되고, 상기 제2코일 스프링의 타단부는 상기 고정 플레이트에 지지 되며,
상기 제2코일 스프링은 상기 가동 플레이트가 상기 고정 플레이트와 가까워지는 방향으로 탄성 복원력을 작용하도록 구성된 것을 특징으로 하는 인공지능 제어 저녹스 버너 일체형 고효율 공기 조화 시스템.
제1항에 있어서,
상기 가스 분사 노즐에 연결되어 액화석유가스 또는 액화천연가스가 공급되는 가스 배관 상에 순차적으로 설치된 수동 밸브, 압력 조절 밸브, 유량 조절 밸브를 구비한 것을 특징으로 하는 인공지능 제어 저녹스 버너 일체형 고효율 공기 조화 시스템.
제2항에 있어서,
상기 유량 조절 밸브 및 상기 제1블로워는 상기 제3블로워로 흡입되는 실내 공기 온도값에 기초하여 제어되는 것을 특징으로 하는 인공지능 제어 저녹스 버너 일체형 고효율 공기 조화 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제3블로워에 의해 상기 제1열교환기로 흡입되는 실내 공기는 실내 공기 냉방용 증발기에서 열교환된 후 상기 제1열교환기로 유입되도록 구성된 것을 특징으로 하는 인공지능 제어 저녹스 버너 일체형 고효율 공기 조화 시스템.