KR101941252B1

KR101941252B1 - 대공간 공기순환식 냉난방기

Info

Publication number: KR101941252B1
Application number: KR1020170166143A
Authority: KR
Inventors: 강소기
Original assignee: 주식회사 브레스
Priority date: 2016-12-05
Filing date: 2017-12-05
Publication date: 2019-01-22
Also published as: KR20180064322A

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 대공간 공기순환식 냉난방기는, 상부 및 하부가 개방된 본체 하우징; 상기 본체 하우징의 내부에 설치되는 온도조절용 블럭; 상기 본체 하우징의 내부에 설치되어 상기 온도조절용 블럭의 상부에 배치되며, 상기 온도조절용 블럭을 향해 강제송풍하는 송풍팬; 상기 본체 하우징의 하부에 설치되며, 하부를 향해 단면적이 감소하는 내부공간을 가지는 호퍼; 서로 반대되는 방향으로 형성된 토출구를 가지며, 상기 호퍼에 연결되어 회전가능한 노즐; 그리고 상기 노즐을 회전구동하는 구동유닛을 포함한다.

Description

대공간 공기순환식 냉난방기{AIR CONDITIONING DEVICE OF AIR CIRCULATION TYPE FOR LARGE SPACE}

본 발명은 냉난방기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대공간을 위한 공기순환식 냉난방기에 관한 것이다.

일반적으로 사용되는 냉난방기는 사무실이나 교실과 같은 규모의 공간에서 사용하기에 무리가 없으나, 층고가 높은 체육관이나 강당과 같은 규모의 공간에서는 냉난방에 한계가 있으며, 특히 냉난방기로부터 배출된 고온 또는 저온의 공기가 공간 내로 분산되어 냉난방의 효율이 매우 저하된다.

한국등록특허공보 0221475호(1999.09.15.)

본 발명의 목적은 층고가 높은 공간에서 사용할 수 있는 냉난방기를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 유지보수가 용이한 냉난방기를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부한 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.

상기 대공간 공기순환식 냉난방기는, 상기 본체 하우징의 상부에 설치되며, 내부공기가 유입되는 유입구를 가지는 필터 하우징; 상기 필터 하우징의 내부에 설치되어 상기 본체 하우징에 유입되는 공기를 필터링하는 필터; 상기 유입구에 설치되어 상기 유입구를 개폐가능한 측부댐퍼; 상기 필터 하우징의 측면에 설치되며, 내부공기가 유입되는 내부공기유입포트와 내부공기를 배출하는 내부공기배출포트, 외부공기가 유입되는 외부공기유입포트와 외부공기를 배출하는 외부공기배출포트를 가지는, 상기 내부공기유입포트 및 상기 외부공기배출포트는 상기 필터 하우징에 연결되는 전열하우징; 상기 유입구와 상기 내부공기유입포트를 연결하는 덕트; 상기 필터 하우징의 상부에 설치되며, 하단에 형성된 연결포트를 통해 상기 덕트의 내부와 연통되는, 그리고 상단에 형성되어 내부공기가 유입되는 상부유입포트를 가지는 상부하우징; 상기 상부유입포트에 설치되어 상기 상부유입포트를 개폐가능한 상부댐퍼; 상기 전열하우징의 내부에 설치되며, 상기 내부공기유입포트와 상기 내부공기배출포트를 연통하는 내부공기유로를 상기 외부공기유입포트와 상기 외부공기배출포트를 연통하는 외부공기유로와 분리하여 상호 열교환을 매개하는 전열소자; 그리고 상기 측부댐퍼 및 상기 상부댐퍼에 전기적으로 연결되며, 난방모드에서 상기 측부댐퍼를 통해 상기 유입구를 폐쇄하고 상기 상부댐퍼를 통해 상기 상부유입포트를 개방하며, 냉방모드에서 상기 측부댐퍼를 통해 상기 유입구를 개방하고 상기 상부댐퍼를 통해 상기 상부유입포트를 폐쇄하는 제어기를 더 포함할 수 있다.

상기 온도조절용 블럭은, 수평방향을 따라 지그재그로 배치되며, 직육면체 형상을 가지는 복수의 지지블럭들; 그리고 상기 지지블럭에 각각 삽입되는 코일을 구비할 수 있다.

상기 코일은 외부로부터 공급된 매체가 내부에 흐르는 냉난방코일일 수 있다.

상기 코일은 외부로부터 공급된 전원에 의해 가열되는 히팅코일일 수 있다.

상기 구동유닛은, 상기 노즐에 연결된 풀리; 그리고 상기 풀리에 연결되어 상기 풀리를 구동하는 제1 구동모터를 구비할 수 있다.

상기 대공간 공기순환식 냉난방기는, 상기 본체 하우징의 상부에 설치되는 필터 하우징; 그리고 상기 필터 하우징의 내부에 설치되어 상기 본체 하우징에 유입되는 공기를 필터링하는 필터를 더 포함하되, 상기 필터는 수평방향을 따라 지그재그로 배치될 수 있다.

상기 대공간 공기순환식 냉난방기는 상기 필터를 구비하는 필터유닛을 더 포함하되, 상기 필터유닛은, 상기 필터 하우징의 내부에 설치되어 일측에 배치되는 필터 케이스; 상기 필터 케이스의 내부에 설치되어 상기 필터가 감겨지며, 상기 필터에 가해진 장력에 의해 회전가능한 종동축; 그리고 상기 필터 하우징의 내부에 설치되어 타측에 배치되며, 상기 필터가 연결된 상태에서 회전에 의해 상기 필터에 상기 장력을 가할 수 있는 구동축을 더 구비할 수 있다.

상기 필터유닛은, 상기 필터 하우징의 내부에 설치되어 상기 구동축 및 상기 종동축의 사이에 위치하며, 상기 구동축 및 상기 종동축과 나란한 상태로 상기 구동축 및 상기 종동축 보다 낮게 배치되는 하나 이상의 하부롤러; 그리고 상기 필터 하우징의 내부에 설치되어 상기 구동축 및 상기 종동축의 사이에 위치하며, 상기 구동축 및 상기 종동축과 나란한 상태로 상기 구동축 및 상기 종동축 보다 높게 배치되는 하나 이상의 상부롤러를 더 구비하며, 상기 필터는 상기 구동축 및 상기 종동축 사이에서 상기 하부롤러들 및 상기 상부롤러들에 의해 지지될 수 있다.

상기 필터유닛은 기설정된 시간을 주기로 상기 구동축을 구동가능한 제2 구동모터를 더 구비할 수 있다.

상기 대공간 공기순환식 냉난방기는, 상기 필터 하우징의 상부에 설치되며, 내부공기가 유입되는 내부공기유입포트와 내부공기를 배출하는 내부공기배출포트, 외부공기가 유입되는 외부공기유입포트와 외부공기를 배출하는 외부공기배출포트를 가지는, 상기 내부공기유입포트 및 상기 외부공기배출포트는 상기 필터 하우징에 연결되는 전열하우징; 그리고 상기 전열하우징의 내부에 설치되며, 상기 내부공기유입포트와 상기 내부공기배출포트를 연통하는 내부공기유로를 상기 외부공기유입포트와 상기 외부공기배출포트를 연통하는 외부공기유로와 분리하여 상호 열교환을 매개하는 전열소자를 구비할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면 층고가 높은 공간에서도 높은 송풍압력으로 고온 또는 저온의 공기를 하부로 배출하므로, 효율적인 냉난방이 이루어질 수 있다. 또한, 교체주기에 따라 필터의 오염된 부분을 제거하고 오염되지 않은 부분을 노출시킴으로써 유지보수를 용이하게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대공간 공기순환식 냉난방기를 개략적으로 나타내는 부분단면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 본체 하우징의 내부에 설치된 온도조절용 블록을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시한 호퍼 및 노즐을 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시한 노즐이 회전하는 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 1에 도시한 필터 하우징의 내부에 설치되는 필터유닛을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 도 1에 도시한 전열하우징의 내부에 설치되는 전열소자와 필터하우징의 내부에 설치되는 덕트를 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 대공간 공기순환식 냉난방기를 개략적으로 나타내는 부분단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 대공간 공기순환식 냉난방기를 개략적으로 나타내는 부분단면도이다.
도 9는 도 7에 도시한 대공간 공기순환식 냉난방기를 나타내는 도면이다.
도 10 및 도 11은 도 8에 도시한 대공간 공기순환식 냉난방기를 나타내는 도면이다.
도 12 및 도 13은 도 1에 도시한 대공간 공기순환식 냉난방기를 나타내는 도면이다.
도 14 내지 도 16은 본 발명에 따른 대공간 공기순환식 냉난방기가 설치된 모습을 나타내는 도면이다.
도 17 및 도 18은 본 발명에 따른 대공간 공기순환식 냉난방기가 설치된 상태에서 공기 흐름을 나타내는 도면이다.
도 19는 도 6에 도시한 전열하우징 및 필터하우징의 변형례를 나타내는 단면도이다.
도 20은 도 19에 도시한 상부댐퍼 및 측부댐퍼와 온도센서, 그리고 제어기의 연결상태를 나타내는 블럭도이다.
도 21은 도 19에 도시한 전열하우징 및 필터하우징이 적용된 대공간 공기순환식 냉난방기를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도 1 내지 도 21을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대공간 공기순환식 냉난방기를 개략적으로 나타내는 부분단면도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 공기순환식 냉난방기는 전열장치(10), 필터장치(20), 본체(30), 그리고 배출유닛(50)을 구비하며, 배출유닛(50)은 호퍼(51) 및 연결관(52), 그리고 노즐(55)을 구비한다.

본체하우징(31)은 상하로 개방되어 내부가 비어있는 형상이며, 내부공간에 송풍팬(F) 및 온도조절용 블록이 설치된다. 송풍팬(F)은 내부공간의 상부에 설치되어 하부를 향해 강제송풍하며, 후술하는 필터하우징(21)의 내부를 통과한 공기는 송풍팬(F)에 의해 온도조절용 블록을 향해 강제송풍된다.

도 2는 도 1에 도시한 본체 하우징의 내부에 설치된 온도조절용 블록을 나타내는 도면이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 온도조절용 블록(42)은 복수의 지지블럭들(42a) 및 지지블럭들(42a)에 삽입된 코일(42b)을 구비한다. 지지블럭(42a)은 도 2를 기준으로 전후방향으로 배치된 직육면체 형상(또는 판상)이며, 복수의 지지블럭들(42a)은 수평방향을 따라 지그재그로 배치된다. 지지블럭(42a)은 코일(42b)을 고정하며, 코일(42b)이 고정된 상태에서 지지블럭(42a) 상에 복수의 개구들(도시안함)이 형성된다.

코일(42b)은 외부로부터 공급된 매체(또는 냉매)가 내부에 흐르는 냉난방코일일 수 있다. 냉난방코일은 냉각사이클에 의해 작동되는 히트펌프(heat pump)를 구성하며, 압축기 및 응축기와 팽창밸브를 포함할 수 있다. 히트펌프는 저온 측의 열을 고온 측으로 이동시킬 수 있는 설비로, 매체의 유동방향에 따라 코일(42b)의 내부를 흐르는 매체가 가열되거나 냉각될 수 있으며, 냉난방에 모두 사용될 수 있다. 히트펌프는 압축기를 구동하는 동력원에 따라, LPG나 LNG 등의 가스 연료의 연소를 통해 구동하는 GHP(Gas Heat Pump)이거나 전기를 통해 구동하는 EHP(Electric Heat Pump)일 수 있다(도 2의 (a)).

구체적으로, 압축기는 가스 연료의 연소를 통해 구동되거나 전기를 통해 구동될 수 있으며, 히트펌프 사이클에 의해 가열 또는 냉각된 매체가 코일(42b)의 내부에 흐를 수 있다.

송풍팬(F)을 통해 강제송풍된 공기는 온도조절용 블록(42)(또는 코일(42b))을 통과하며, 코일(42b)의 내부에 냉각된 매체가 흐를 경우 공기는 냉각될 수 있고 코일(42b)의 내부에 가열된 매체가 흐를 경우 공기는 가열될 수 있다. 이때, 지그재그로 배치된 복수의 지지블럭들(42a)은 코일(42b)의 설치공간을 최대한 확보할 수 있도록 도우며, 공기의 접촉면적을 최대화하여 빠르게 냉각 또는 가열될 수 있다.

또한, 코일(42b)은 외부로부터 공급된 전원에 의해 가열되는 히팅코일일 수 있다(도 2의 (b)). 송풍팬(F)을 통해 강제송풍된 공기는 온도조절용 블록(42)(또는 코일(42b))을 통과하며, 코일(42b)이 히팅코일일 경우 공기는 가열될 수 있다.

도 3은 도 1에 도시한 호퍼 및 노즐을 나타내는 단면도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 호퍼(51)는 사다리꼴 형상의 단면을 가지며, 연결관(52)이 호퍼(51)의 하단에 연결된다. 호퍼(51)는 하부를 향해 내부공간의 단면적이 감소하는 형상이며, 상하로 개방되어 내부가 비어있는 형상이다.

노즐(55)은 내부공간을 가지며, 호퍼(51)와 마찬가지로, 내부공간의 단면적이 감소하는 형상이다. 도 3을 기준으로, 노즐(55)은 내부공간과 연통된 좌측노즐구(55a) 및 우측노즐구(55b)를 가지며, 코일(42b)을 통과한 공기는 호퍼(51)와 연결관(52)을 통과한 후 좌측노즐구(55a) 및 우측노즐구(55b)를 통해 배출된다. 즉, 가열 또는 냉각된 공기는 송풍팬(F)을 통해 높은 압력으로 배출되어 대공간의 하부에 도달할 수 있다.

한편, 도 3에 도시한 바와 같이, 노즐(55)은 좌측노즐구(55a) 및 우측노즐구(55b)를 통해서만 토출되므로, 가열 또는 냉각된 공기는 방향성을 갖고 배출된다. 따라서, 대공간을 고르게 가열 또는 냉각할 필요가 있는 경우, 노즐(55)의 회전이 필요하다.

도 4는 도 1에 도시한 노즐이 회전하는 구조를 나타내는 도면이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 연결관(52)은 벨트(B)에 연결되며, 구동모터(M)가 벨트(B)에 연결되어 구동모터(M)에 의해 노즐(55)을 회전시킬 수 있다. 또한, 본 실시예와 달리, 벨트(B)는 노즐(55)에 직접 연결될 수 있다.

도 5는 도 1에 도시한 필터 하우징의 내부에 설치되는 필터유닛을 개략적으로 나타내는 도면이다. 필터장치(20)는 필터하우징(21) 및 필터유닛을 구비한다. 필터하우징(21)은 본체하우징(31)의 상부에 설치된다.

필터유닛은 필터하우징(21)의 내부에 설치되며, 필터하우징(21)은 상하가 개방된 내부가 비어있는 형상이다. 필터케이스(27)는 일측에 형성된 배출구(27a)를 가지며, 필터(26)는 종동축(25)에 감긴 상태로 필터케이스(27)의 내부에 설치된다.

필터(26)는 배출구(27a)를 통해 배출되어 구동축(24)에 감기며, 하부롤러(28a) 및 상부롤러(28b)가 구동축(24)과 종동축(25) 사이에 나란하게 설치되어 필터(26)를 지그재그 형태로 지지한다. 따라서, 노출된 필터(26)의 면적을 최대로 할 수 있으며, 필터(26)를 통과하는 공기를 효과적으로 여과할 수 있고 필터(26)의 교체주기를 연장할 수 있다. 하부롤러(28a)는 구동축(24) 및 종동축(25) 보다 낮게 설치되며, 상부롤러(28b)는 구동축(24) 및 종동축(25) 보다 높게 설치된다.

구동모터(24a)는 구동축(24)에 설치되며, 구동모터(24a)의 회전시 구동축(24)은 회전하여 필터(26)를 감고, 이로 인해 종동축(25)이 회전하면서 감겨진 필터(26)는 풀어진다. 이와 같은 과정을 통해, 구동축(24)과 종동축(25) 사이에 위치한 상태로 오염된 필터(26)는 구동축(24)에 감기며, 구동축(24)에 감겨져 있던 오염되지 않은 필터(26)가 배출구(27a)를 통해 배출되어 구동축(24)과 종동축(25) 사이에 위치할 수 있다.

사용시간에 따라 필터(26)를 교체할 필요가 있으나, 냉난방기가 층고가 높은 대공간의 천정에 설치된 상태에서 필터(26)를 교체하기 위해 사다리차 등의 수단을 사용해야 하므로, 냉난방기의 유지보수가 상당히 어렵다. 그러나, 위와 같은 방법으로 많은 양의 필터(26)를 필터케이스(27)에 보관한 상태에서, 필터(26)의 오염된 부분을 오염되지 않은 부분으로 교체함으로써 필터(26)의 교체주기를 연장할 수 있으며, 종동축(25)에 감긴 필터(26)가 모두 풀어진 이후에 필터(26) 및 필터케이스(27)를 새롭게 교체하여 다시 일정 교체주기까지 사용할 수 있다.

도 6은 도 1에 도시한 전열하우징의 내부에 설치되는 전열소자와 필터하우징의 내부에 설치되는 덕트를 나타내는 단면도이다. 전열하우징(11)은 필터하우징(21)의 상부에 설치되며, 전열하우징(11)을 통해 실내공기(또는 내부공기)(RA)가 외부로 배출되고(EA) 외부공기(OA)가 실내로 유입되며(SA), 이 과정에서 실내공기와 외부공기가 열교환을 하여 실내공기가 외부로 배출되는 과정에서 발생하는 에너지 손실을 최소화할 수 있다.

전열하우징(11)은 상부에 형성된 내부공기배출포트(11a) 및 외부공기유입포트(11b)와, 하부에 형성된 외부공기배출포트(11c)와 내부공기유입포트(11d)를 가진다. 또한, 내부공기배출포트(11a)와 내부공기유입포트(11d)를 연결하는 내부공기유로와 외부공기배출포트(11c)와 외부공기유입포트(11b)를 연결하는 외부공기유로가 전열하우징(11)의 내부에 형성되며, 내부공기유로와 외부공기유로는 전열소자(12)를 통해 격리된다. 내부공기배출포트(11a) 및 외부공기유입포트(11b)는 격벽(11e)을 통해 격리된다.

내부공기는 필터하우징(21)의 측면에 형성된 유입구(22)를 통해 유입되며, 유입구(22)와 내부공기유입포트(11d)를 연결하는 덕트(23)를 통해 내부공기유입포트(11d)로 이동한다. 배출팬(13)은 내부공기배출포트(11a)에 설치되며, 강제송풍을 통해 내부공기유입포트(11d) 및 내부공기유로를 통과한 내부공기를 외부로 강제배출한다.

외부공기는 외부공기유입포트(11b)를 통해 유입되어 외부공기유로 및 외부공기배출포트(11c)를 거쳐 필터하우징(21)의 내부로 이동한다. 이때, 외부공기와 내부공기는 필터하우징(21)의 내부 및 전열하우징(11)의 내부에서 서로 혼합되지 않으며, 전열하우징(11) 내에서 전열소자(12)에 의해 격리된 상태에서 전열소자(12)를 통해 열교환이 이루어질 뿐이다. 따라서, 외부공기의 온도가 내부공기의 온도보다 높은 경우 외부공기의 온도는 낮아지고, 외부공기의 온도가 내부공기의 온도보다 낮은 경우 외부공기의 온도는 높아진다.

결론적으로, 대공간 내부의 공기는 내부공기배출포트(11a)를 통해 공간 외부로 배출되며, 대공간 외부의 공기는 외부공기유입포트(11b)를 통해 공간 내부로 유입된다. 이후, 외부공기는 필터(26)를 거쳐 필터링된 후 코일(42b)을 통해 가열 또는 냉각되며, 노즐(55)을 통해 대공간의 하부까지 도달하여 대공간을 효율적으로 냉난방할 수 있다. 가열 또는 냉각된 공기는 대공간의 하부로 도달한 후 상승흐름을 통해 공기순환을 유도하며, 앞서 설명한 바와 같이, 내부공기배출포트(11a)를 통해 공간 외부로 배출될 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 대공간 공기순환식 냉난방기를 개략적으로 나타내는 부분단면도이다. 도 7에 도시한 바와 같이, 냉난방기는 필요에 따라 필터장치(20) 및 전열장치(10)를 생략할 수 있다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 대공간 공기순환식 냉난방기를 개략적으로 나타내는 부분단면도이다. 도 8에 도시한 바와 같이, 냉난방기는 필요에 따라 전열장치(10)를 생략할 수 있다.

도 9는 도 7에 도시한 대공간 공기순환식 냉난방기를 나타내는 도면이며, 도 10 및 도 11은 도 8에 도시한 대공간 공기순환식 냉난방기를 나타내는 도면이다. 도 12 및 도 13은 도 1에 도시한 대공간 공기순환식 냉난방기를 나타내는 도면이다.

도 14 내지 도 16은 본 발명에 따른 대공간 공기순환식 냉난방기가 설치된 모습을 나타내는 도면이며, 도 17 및 도 18은 본 발명에 따른 대공간 공기순환식 냉난방기가 설치된 상태에서 공기 흐름을 나타내는 도면이다.

도 19는 도 6에 도시한 전열하우징 및 필터하우징의 변형례를 나타내는 단면도이며, 도 20은 도 19에 도시한 상부댐퍼 및 측부댐퍼와 온도센서, 그리고 제어기의 연결상태를 나타내는 블럭도이다. 이하에서 생략된 설명은 도 6에 대한 설명으로 대체될 수 있다.

전열하우징(111)은 필터하우징(21)의 측부에 설치되며, 전열하우징(111)을 통해 실내공기(또는 내부공기)(RA)가 외부로 배출되고(EA) 외부공기(OA)가 실내로 유입되며(SA), 이 과정에서 실내공기와 외부공기가 열교환을 하여 실내공기가 외부로 배출되는 과정에서 발생하는 에너지 손실을 최소화할 수 있다.

전열하우징(111)은 필터하우징(21)의 반대편에 형성된 내부공기배출포트(11a) 및 외부공기유입포트(11b)와, 필터하우징(21)의 인접한 일측에 형성된 외부공기배출포트(22b)와 내부공기유입포트(22a)를 가진다. 또한, 내부공기배출포트(11a)와 내부공기유입포트(22a)를 연결하는 내부공기유로와 외부공기배출포트(22b)와 외부공기유입포트(11b)를 연결하는 외부공기유로가 전열하우징(111)의 내부에 형성되며, 내부공기유로와 외부공기유로는 전열소자(12)를 통해 격리된다. 내부공기배출포트(11a) 및 외부공기유입포트(11b)는 격벽(11e)을 통해 격리된다.

내부공기는 필터하우징(21)의 측면에 형성된 유입구(22a)를 통해 유입되거나 필터하우징(21)의 상부에 연결된 상부하우징(11)의 상부유입포트(222a)를 통해 상부하우징(11)의 내부를 거쳐 덕트(23)에 유입될 수 있다. 상부하우징(11)은 하단에 형성된 연결포트(11c,11d)를 가진다. 덕트(23)는 유입구(22a)와 내부공기유입포트(22a)를 연결하며, 덕트(23)는 연결포트(11c,11d)를 통해 상부하우징(11)의 내부 및 상부유입포트(222a)와 연결될 수 있다. 덕트(23)에 유입된 내부공기는 내부공기유입포트(22a)로 이동한다. 배출팬(13a)은 덕트(23) 내에 설치되며, 강제송풍을 통해 내부공기를 내부공기유입포트(22a)로 강제배출한다.

한편, 상부댐퍼(222)가 유입구(222a)에 설치되며, 유입구(222a)를 개폐하여 유입구(222a)를 통한 내부공기의 유입을 조절한다. 마찬가지로, 측부댐퍼(22)가 내부공기유입포트(22a)에 설치되며, 내부공기유입포트(22a)를 개폐하여 내부공기유입포트(22a)를 통한 내부공기의 유입을 조절한다. 도 20에 도시한 바와 같이, 상부댐퍼(222) 및 측부댐퍼(22)는 제어기에 전기적으로 연결되며, 제어기는 내부공기의 온도(또는 대공간 내부의 온도)를 측정할 수 있는 온도센서에 전기적으로 연결된다.

외부공기는 외부공기유입포트(11b)를 통해 유입되어 외부공기유로 및 외부공기배출포트(22b)를 거쳐 필터하우징(21)의 내부로 이동한다. 이때, 외부공기와 내부공기는 필터하우징(21)의 내부 및 전열하우징(111)의 내부에서 서로 혼합되지 않으며, 전열하우징(111) 내에서 전열소자(12)에 의해 격리된 상태에서 전열소자(12)를 통해 열교환이 이루어질 뿐이다. 따라서, 외부공기의 온도가 내부공기의 온도보다 높은 경우 외부공기의 온도는 낮아지고, 외부공기의 온도가 내부공기의 온도보다 낮은 경우 외부공기의 온도는 높아진다.

도 21은 도 19에 도시한 전열하우징 및 필터하우징이 적용된 대공간 공기순환식 냉난방기를 나타내는 도면이다. 이하, 도 21을 참고하여 대공간 공기순환식 냉난방기의 작동방식을 설명하면 다음과 같다.

대공간 내부의 공기는 내부공기배출포트(11a)를 통해 공간 외부로 배출되며, 대공간 외부의 공기는 외부공기유입포트(11b)를 통해 공간 내부로 유입된다. 이후, 외부공기는 필터(26)를 거쳐 필터링된 후 코일(42b)을 통해 가열 또는 냉각되며, 노즐(55)을 통해 대공간의 하부까지 도달하여 대공간을 효율적으로 냉난방할 수 있다. 가열 또는 냉각된 공기는 대공간의 하부로 도달한 후 상승흐름을 통해 공기순환을 유도하며, 앞서 설명한 바와 같이, 내부공기배출포트(11a)를 통해 공간 외부로 배출될 수 있다.

이때, 도 21에 도시한 바와 같이, 겨울철의 경우, 가열된 공기는 대공간의 하부에 도달한 후 주위보다 온도가 높기 때문에 큰 상승흐름을 가지며, 가열된 공기는 밀도 차이로 인해 대공간의 천정까지 도달하여 정체(stagnation)되는 경향을 가질 뿐만 아니라 이로 인해 대공간의 상부와 하부에서 큰 온도편차를 나타내고 비효율적인 난방을 야기한다. 반면에, 여름철의 경우, 냉각된 공기는 가열된 공기에 비해 작은 상승흐름을 가지며, 냉각된 공기는 대공간의 천정에서 정체되는 경향을 갖지 않는다. 따라서, 겨울철에 내부공기를 유입하는 통로와 여름철에 내부공기를 유입하는 통로를 달리함으로써, 효율적인 냉난방을 통해 에너지 효율을 크게 개선하고 대공간의 내부공기 흐름을 원활하게 형성할 수 있다.

즉, 온도센서를 통해 대공간의 내부공기 온도(또는 대공간 내부의 온도)가 감지되면, 제어기는 냉방이 필요할 경우(즉, 감지된 온도가 설정된 온도보다 높은 경우이거나 냉방모드로 작동중인 경우) 상부댐퍼(222)를 통해 상부유입포트(222a)를 폐쇄하고 측부댐퍼(22)를 통해 유입구(22a)를 개방하며, 내부공기는 덕트(23)를 통해 내부공기유입포트(22a)로 유입된다. 그 결과, 도 21에 도시한 여름철의 공기 흐름이 형성될 수 있으며, 대공간의 하부에 도달한 공기는 작은 상승흐름을 통해 유입구(22a)로 유입될 수 있다.

반대로, 제어기는 난방이 필요할 경우(즉, 감지된 온도가 설정된 온도보다 낮은 경우이거나 난방모드로 작동중인 경우) 상부댐퍼(222)를 통해 상부유입포트(222a)를 개방하고 측부댐퍼(22)를 통해 유입구(22a)를 폐쇄하며, 내부공기는 덕트(23)를 통해 내부공기유입포트(22a)로 유입된다. 그 결과, 도 21에 도시한 겨울철의 공기 흐름이 형성될 수 있으며, 대공간의 하부에 도달한 공기는 큰 상승흐름을 통해 상부유입포트(222a)로 유입될 수 있다.

결론적으로, 도 17에도 도시한 바와 같이, 상부하우징(11)의 길이를 크게 할수록 냉난방기의 설치높이를 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 대공간의 하부에 도달한 공기가 가지는 상승흐름의 크기가 여름철과 겨울철에 따라 더욱 크게 나타나며, 이를 통해 겨울철에 난방시 대공간의 상부에 가열된 공기가 정체되는 난방효율을 개선할 수 있고, 여름철에 공기순환의 높이(즉, 냉각된 공기의 상승흐름)를 작게 함으로써 에너지효율을 개선할 수 있으며, 공기순환의 높이와 관계없이 대공간의 내부공기 흐름을 원활하게 형성할 수 있다.

본 발명을 바람직한 실시예들을 통하여 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 바람직한 실시예들에 한정되지 않는다.

10 : 전열장치 11 : 전열하우징
13 : 배출팬 20 : 필터장치
21 : 필터하우징 22 : 유입구
23 : 덕트 24 : 구동축
25 : 종동축 27 : 필터케이스
30 : 본체 31 : 본체하우징
42a : 지지블럭 42b : 코일
50 : 배출유닛 51 : 호퍼
52 : 연결관 55 : 노즐

Claims

상부 및 하부가 개방된 본체 하우징;
상기 본체 하우징의 내부에 설치되는 온도조절용 블럭;
상기 본체 하우징의 내부에 설치되어 상기 온도조절용 블럭의 상부에 배치되며, 상기 온도조절용 블럭을 향해 강제송풍하는 송풍팬;
상기 본체 하우징의 하부에 설치되며, 하부를 향해 단면적이 감소하는 내부공간을 가지는 호퍼;
서로 반대되는 방향으로 형성된 토출구를 가지며, 상기 호퍼에 연결되어 회전가능한 노즐;
상기 본체 하우징의 상부에 설치되며, 내부공기가 유입되는 유입구를 가지는 필터 하우징;
상기 필터 하우징의 내부에 설치되어 상기 본체 하우징에 유입되는 공기를 필터링하는 필터;
상기 유입구에 설치되어 상기 유입구를 개폐가능한 측부댐퍼;
상기 필터 하우징의 측면에 설치되며, 내부공기가 유입되는 내부공기유입포트와 내부공기를 배출하는 내부공기배출포트, 외부공기가 유입되는 외부공기유입포트와 외부공기를 배출하는 외부공기배출포트를 가지는, 상기 내부공기유입포트 및 상기 외부공기배출포트는 상기 필터 하우징에 연결되는 전열하우징; 및
상기 유입구와 상기 내부공기유입포트를 연결하는 덕트;
상기 필터 하우징의 상부에 설치되며, 하단에 형성된 연결포트를 통해 상기 덕트의 내부와 연통되는, 그리고 상단에 형성되어 내부공기가 유입되는 상부유입포트를 가지는 상부하우징;
상기 상부유입포트에 설치되어 상기 상부유입포트를 개폐가능한 상부댐퍼;
상기 전열하우징의 내부에 설치되며, 상기 내부공기유입포트와 상기 내부공기배출포트를 연통하는 내부공기유로를 상기 외부공기유입포트와 상기 외부공기배출포트를 연통하는 외부공기유로와 분리하여 상호 열교환을 매개하는 전열소자; 및
상기 측부댐퍼 및 상기 상부댐퍼에 전기적으로 연결되며, 난방모드에서 상기 측부댐퍼를 통해 상기 유입구를 폐쇄하고 상기 상부댐퍼를 통해 상기 상부유입포트를 개방하며, 냉방모드에서 상기 측부댐퍼를 통해 상기 유입구를 개방하고 상기 상부댐퍼를 통해 상기 상부유입포트를 폐쇄하는 제어기를 포함하는, 대공간 공기순환식 냉난방기.
제1항에 있어서,
상기 온도조절용 블럭은,
수평방향을 따라 지그재그로 배치되며, 직육면체 형상을 가지는 복수의 지지블럭들; 및
상기 지지블럭에 각각 삽입되는 코일을 구비하며,
상기 코일은 외부로부터 공급된 매체가 내부에 흐르는 냉난방코일인, 대공간 공기순환식 냉난방기.
제1항에 있어서,
상기 온도조절용 블럭은,
수평방향을 따라 지그재그로 배치되며, 직육면체 형상을 가지는 복수의 지지블럭들; 및
상기 지지블럭에 각각 삽입되는 코일을 구비하며,
상기 코일은 외부로부터 공급된 전원에 의해 가열되는 히팅코일인, 대공간 공기순환식 냉난방기.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 대공간 공기순환식 냉난방기는 상기 노즐을 회전구동하는 구동유닛을 더 포함하며,
상기 구동유닛은,
상기 노즐에 연결된 풀리; 및
상기 풀리에 연결되어 상기 풀리를 구동하는 제1 구동모터를 구비하는, 대공간 공기순환식 냉난방기.
제1항에 있어서,
상기 대공간 공기순환식 냉난방기는 상기 필터를 구비하는 필터유닛을 더 포함하되,
상기 필터유닛은,
상기 필터 하우징의 내부에 설치되어 일측에 배치되는 필터 케이스;
상기 필터 케이스의 내부에 설치되어 상기 필터가 감겨지며, 상기 필터에 가해진 장력에 의해 회전가능한 종동축; 및
상기 필터 하우징의 내부에 설치되어 타측에 배치되며, 상기 필터가 연결된 상태에서 회전에 의해 상기 필터에 상기 장력을 가할 수 있는 구동축을 더 구비하는, 대공간 공기순환식 냉난방기.