KR102041547B1 - 공기혼합상자 및 이를 포함하는 공기조화기 - Google Patents

Abstract

공기혼합상자 및 이를 포함하는 공기조화기가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 공기혼합상자는, 상부에는 환기(RA)를 하강시키는 환기덕트가 설치되고 후면에는 외기(OA)를 수평방향으로 진행시키는 외기덕트가 설치되는 공기혼합상자로서, 세로로 세워진 형상을 가지며, 상기 외기의 진행방향에 대해 수직하도록 상호 이격되어 배열되는 2개의 인입챔버를 포함하되, 상기 2개의 인입챔버 각각은 상부가 개구되어 상기 환기가 유입되고, 상기 외기의 진행방향에 평행한 측면에 슬롯이 형성되어 상기 슬롯을 통해 내부의 환기가 상기 외기의 진행방향과는 수직하게 취출되게 할 수 있다.

Description

공기혼합상자 및 이를 포함하는 공기조화기{Air mixing chamber and air handling unit}

본 발명은 공기혼합상자 및 이를 포함하는 공기조화기에 관한 것이다.

공기조화기 및 항온항습기에 설치되는 공기혼합상자(air mixing chamber)는 공기조화기로 유입되는 환기(RA)와 외기(OA)를 혼합하는 역할을 수행한다.

일반적으로 두 공기의 혼합은 완전혼합으로 가정되지만, 실제 공기혼합상자 내부에서는 불완전혼합이 발생하며, 결과적으로 열교환 열교환코일로 인입되는 공기가 불균일한 온도분포를 나타내게 된다.

이와 같은 불균일한 온도의 공기는 열교환 열교환코일의 국부적 열교환 효율 및 시스템의 제어성능 저하를 야기하며, 에너지 손실량을 증가시키고 동절기에 열교환 열교환코일의 동파 문제 등을 유발한다.

한국등록특허 10-1496971호 (2015.02.23 등록) - 공기믹싱챔버를 갖는 공기조화기

본 발명은 공기혼합률을 개선하고 환기와 외기를 균일하게 혼합하기 위한 필요 혼합거리가 길지 않은 공기혼합상자 및 이를 포함하는 공기조화기를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상부에는 환기(RA)를 하강시키는 환기덕트가 설치되고 후면에는 외기(OA)를 수평방향으로 진행시키는 외기덕트가 설치되는 공기혼합상자로서, 세로로 세워진 형상을 가지며, 상기 외기의 진행방향에 대해 수직하도록 상호 이격되어 배열되는 2개의 인입챔버를 포함하되, 상기 2개의 인입챔버 각각은 상부가 개구되어 상기 환기가 유입되고, 상기 외기의 진행방향에 평행한 측면에 슬롯이 형성되어 상기 슬롯을 통해 내부의 환기가 상기 외기의 진행방향과는 수직하게 취출되게 하는 것을 특징으로 하는 공기혼합상자가 제공된다.

한편 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상부에는 환기(RA)를 하강시키는 환기덕트가 설치되고 후면에는 외기(OA)를 수평방향으로 진행시키는 외기덕트가 설치되는 공기혼합상자로서, 중앙 부분에 세로로 세워진 형상을 가지며, 상기 외기의 진행방향에 대해 수직하게 배치되는 인입챔버를 포함하되, 상기 인입챔버는 상부가 개구되어 상기 환기가 유입되고, 상기 외기의 진행방향에 평행한 측면에 슬롯이 형성되어 상기 슬롯을 통해 내부의 환기가 상기 외기의 진행방향과는 수직하게 취출되게 하는 것을 특징으로 하는 공기혼합상자가 제공된다.

상기 슬롯에 상응하여 상기 슬롯의 하부에서 인입챔버의 내측으로 돌출 설치되는 가이드판을 더 포함할 수 있다.

상기 슬롯은 복수 개가 상하로 배열되되, 상대적으로 높은 위치에 있는 슬롯이 낮은 위치에 있는 슬롯보다 큰 폭을 가질 수 있다.

상기 슬롯에 상응하여 상기 슬롯의 하부에서 인입챔버의 내측으로 돌출 설치되는 가이드판을 더 포함하되, 상대적으로 높은 위치에 있는 슬롯에 상응하여 설치된 가이드판이 낮은 위치에 있는 슬롯에 상응하여 설치된 가이드판보다 돌출 길이가 길 수 있다.

상기 슬롯의 크기를 조정하는 슬롯 조정 장치를 더 포함하며, 상기 슬롯 조정 장치는, 상기 슬롯의 하부에 설치되는 힌지부와; 상기 힌지부를 중심으로 이동하는 이동판을 더 포함할 수 있다.

상기 이동판의 일측은 상기 슬롯 상에서는 수직 방향으로 이동하고, 상기 이동판의 타측은 상기 인입챔버의 내측에서는 수평 방향으로 이동할 수 있다.

상기 인입챔버의 측면에 설치되며, 상기 이동판의 수평 및 수직 방향 이동을 가이드하는 가이드부를 더 포함하되, 상기 가이드부는, 상기 슬롯의 하부에서 수평 방향으로 연장된 제1 가이드부와; 상기 슬롯의 하부에서 수평 방향으로 연장된 제2 가이드부를 포함할 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 공기혼합률을 개선하고 환기와 외기를 균일하게 혼합하기 위한 필요 혼합거리가 길지 않은 효과가 있다.

도 1은 브릿지챔버를 포함하는 공기혼합상자를 포함하는 공기조화기의 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 공기조화기의 수직 단면도,
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 공기혼합상자 및 이를 포함하는 공기조화기의 사시도,
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 공기혼합상자 및 이를 포함하는 공기조화기의 사시도,
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 공기혼합상자 및 이를 포함하는 공기조화기의 사시도,
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 공기혼합상자 및 이를 포함하는 공기조화기의 사시도,
도 7은 도 6에 도시된 공기혼합상자 및 이를 포함하는 공기조화기의 측면도 및 평면도,
도 8은 제4 실시예에 따른 공기혼합상자의 내부를 나타낸 단면도,
도 9는 제4 실시예에 따른 공기혼합상자의 슬롯 조정 장치를 나타낸 도면,
도 10은 기존 공기혼합상자와 에어 브릿지형 믹싱챔버가 설치된 공기혼합상자의 기류분포 및 온도분포에 대한 CFD 시뮬레이션 결과를 나타낸 테이블,
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 환기의 인입방법 및 취출 방향을 나타낸 도면,
도 12는 도 11에 도시된 실시예들의 기류분포 및 온도분포에 대한 CFD 시뮬레이션 결과를 나타낸 테이블.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예의 구성 요소가 해당 실시예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시예가 통합된 하나의 실시예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 명세서에 기재된 "…부", "…유닛", "…모듈", "…기" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

앞서 발명의 배경이 되는 기술에서 언급한 불완전혼합 문제를 개선하기 위해 다양한 기술개발이 이루어져 왔다. 기술개발 내용은 크게 액티브한 방법(Active method)과 패시브한 방법(Passive method)으로 구분된다.

액티브한 방법으로는 소형 팬과 댐퍼 등을 설치하는 방법들이 사용된다. 공기혼합률을 크게 개선할 수는 있지만 장치가 복잡해지고, 공기혼합상자 전용의 자동제어설비를 필요로 하는 경우가 많아 초기 설치비용과 유지관리 포인트가 증가하는 단점이 있다.

패시브한 방법은 별도의 구동장치나 자동제어를 필요로 하지 않는 공기확산 기구를 설치하는 방법들이 이용된다.

도 1은 브릿지챔버를 포함하는 공기혼합상자를 포함하는 공기조화기의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 공기조화기의 수직 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, RA 덕트(11)와 공기혼합상자(20)의 연결면에 두 개의 인입챔버(21, 22)를 설치하여 환기(RA)를 공기혼합상자(20)의 하부까지 전달하고, 두 인입챔버(21, 22)를 연결하는 세 개의 브릿지챔버(Bridge chamber)(23a~32c)에서 환기(RA)가 취출(외기(OA)의 하류측 방향, 도 2에서는 우측 방향)되는 형태가 도시되어 있다. 이하에서는 이러한 패시브 공기혼합상자(20)를 '에어 브릿지(Air bridge)형 믹싱챔버'라 칭하기로 한다.

공기조화기(1)에서 공기혼합상자(20)의 하류측에는 열교환기가 배치되며, 열효관기에는 프리필터(13), 미디엄필터(14), 열교환코일(15)이 포함될 수 있다.

하지만, 에어 브릿지형 믹싱챔버의 경우 외기(OA)는 각 브릿지챔버(23a~23c)의 상하부를 통과하여 환기(RA)와 섞이게 하는 구조로서, 프리필터(13)에 진입하기 직전에 혼합이 이루어지기에 충분한 혼합거리의 확보가 어려운 면이 있다.

그 외에도 패시브한 방법으로 혼합공기를 회전시켜 공기혼합률을 증가시키는 공기혼합기(Air blender)가 있다. 공기혼합기는 외기도입 비율에 따라 혼합률이 향상되기는 하지만, 충분한 혼합거리 확보를 필요로 하며 이로 인해 공기조화기의 크기가 커지는 단점이 있기도 하다.

따라서, 이하에서는 공기혼합률을 개선하고 환기와 외기를 균일하게 혼합하기 위한 필요 혼합거리가 길지 않은 공기혼합상자 및 이를 포함하는 공기조화기에 대하여 관련 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 공기혼합상자 및 이를 포함하는 공기조화기의 사시도이다.

도 3을 참조하면, 제1 실시예에 따른 공기혼합상자(120A)에는 환기덕트(111)와 외기덕트(112)가 연결된다.

환기덕트(111)는 공기혼합상자(120A)의 상부에 위치하며, 상하로 관통되어 환기(RA)가 하강하는 구조를 가진다.

외기덕트(112)는 공기혼합상자(120A)의 일 측면(후면)에 위치하며, 수평으로 관통되어 외기(OA)를 수평방향(도면에서는 +X 방향)으로 진행시키는 구조를 가진다.

공기혼합상자(120A)는 외기(OA)의 진행 방향에 대해 수직하게 배열되고 세로로 세워진 형상을 가지는 2개의 인입챔버(130, 140)를 포함한다. 2개의 인입챔버(130, 140)는 각 상부 사이에 연결되는 연결지지부(150)에 의해 일정 간격을 유지하도록 지지될 수 있다.

각 인입챔버(130, 140)의 상부는 개구되어 있고, 환기덕트(111)와 연결되어 있어 환기(RA)가 하강하여 인입챔버(130, 140)의 내부로 유입될 수 있다.

2개의 인입챔버(130, 140)의 서로 마주보는 측면에는 슬롯(132, 142)이 형성되어 있어, 인입챔버(130, 140)의 내부로 유입된 환기(RA)가 슬롯(132, 142)을 통해 취출되도록 한다.

제1 실시예에 의하면, 환기(RA)는 2개의 인입챔버(130, 140) 사이, 즉 센터로 취출되며, 이 때 환기(RA)의 취출 방향은 외기(OA)의 진행 방향과는 수직하게 된다.

따라서, 2개의 인입챔버(130, 140) 사이 공간에서 외기(OA)와 환기(RA)가 충분히 혼합된 이후 외기(OA)의 진행 방향을 따라 프리필터의 인입면으로 향함으로써 프리필터, 미디엄필터, 열교환코일을 지나 실내로 공급될 수 있다.

제1 실시예에 의할 때 공기혼합상자(120A)가 설치된 공간 내에서 충분한 혼합이 이루어질 수 있어, 외기(OA)의 하류 측으로 공기 혼합을 위한 추가적인 공간 확보가 불필요하여 공기조화기(100A)의 크기를 축소시킬 수 있는 장점도 있다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 공기혼합상자 및 이를 포함하는 공기조화기의 사시도이다.

도 4를 참조하면, 제2 실시예에 따른 공기혼합상자(120B)에도 환기덕트(111)와 외기덕트(112)가 연결된다. 여기서, 환기덕트(111)는 후술할 센터 인입챔버(210)의 상부 개구부 크기에 따라 하부 연결부의 크기가 아래로 갈수록 작아지는 테이퍼진 구조를 가질 수 있다. 이는 환기덕트(111)를 통해 전달된 환기(RA)가 센터 인입챔버(210)로 원활히 전달되도록 하기 위함이다.

공기혼합상자(120B)는 외기(OA)의 진행 방향에 대해 수직하게 배치되고, 중앙 부분에서 세로로 세워진 형상을 가지는 센터 인입챔버(210)를 포함한다.

센터 인입챔버(210)의 상부는 개구되어 있고, 환기덕트(111)와 연결되어 있어 환기(RA)가 하강하여 센터 인입챔버(210)의 내부로 유입될 수 있다.

센터 인입챔버(210)의 양 측면(외기(OA)의 진행 방향과 평행한 측면)에는 슬롯(220)이 형성되어 있어, 센터 인입챔버(210)의 내부로 유입된 환기(RA)가 슬롯(220)을 통해 취출되도록 한다.

제2 실시예에 의하면, 외기(OA)는 센터 인입챔버(210)에 의해 분기되어 센터 인입챔버(210)의 양측으로 진행한다. 환기(RA)는 센터 인입챔버(210)의 양 측면에 형성된 슬롯(220)으로 취출되며, 이 때 환기(RA)의 취출 방향은 외기(OA)의 진행 방향과는 수직하게 된다.

따라서, 센터 인입챔버(210)의 양측 공간에서 외기(OA)와 환기(RA)가 충분히 혼합된 이후 외기(OA)의 진행 방향을 따라 프리필터의 인입면으로 향함으로써 프리필터, 미디엄필터, 열교환코일을 지나 실내로 공급될 수 있다.

제2 실시예에 의할 때 공기혼합상자(120B)가 설치된 공간 내에서 충분한 혼합이 이루어질 수 있어, 외기(OA)의 하류 측으로 공기 혼합을 위한 추가적인 공간 확보가 불필요하여 공기조화기(100B)의 크기를 축소시킬 수 있는 장점도 있다.

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 공기혼합상자 및 이를 포함하는 공기조화기의 사시도이다.

도 5를 참조하면, 제3 실시예에 따른 공기혼합상자(100C)에는 환기덕트(111)와 외기덕트(112)가 연결된다. 환기덕트(111) 및 외기덕트(112)의 구조는 도 3에 도시된 것과 동일하다.

공기혼합상자(100C)는 외기(OA)의 진행 방향에 대해 수직하게 배열되고, 세로로 세워진 형상을 가지는 2개의 인입챔버(310, 320)를 포함한다. 2개의 인입챔버(310, 320)는 각 상부 사이에 연결되는 연결지지부(330)에 의해 일정 간격을 유지하도록 지지될 수 있다.

각 인입챔버(310, 320)의 상부는 개구되어 있고, 환기덕트(111)와 연결되어 있어 환기(RA)가 하강하여 인입챔버(310, 320)의 내부로 유입될 수 있다.

각 인입챔버(310, 320)의 양 측면에는 슬롯(312, 322)이 형성되어 있어, 인입챔버(310, 320)의 내부로 유입된 환기(RA)가 슬롯(312, 322)을 통해 취출되도록 한다.

제3 실시예에 의하면, 환기(RA)는 2개의 인입챔버(310, 320) 사이, 즉 센터와 2개의 인입챔버(310, 320)의 외측으로 취출되며, 이 때 환기(RA)의 취출 방향은 외기(OA)의 진행 방향과는 수직하게 된다.

따라서, 2개의 인입챔버(310, 320) 사이 공간 및 외측 공간에서 외기(OA)와 환기(RA)가 충분히 혼합된 이후 외기(OA)의 진행 방향을 따라 프리필터의 인입면으로 향함으로써 프리필터, 미디엄필터, 열교환코일을 지나 실내로 공급될 수 있다.

제3 실시예에 의할 때 공기혼합상자(120C)가 설치된 공간 내에서 충분한 혼합이 이루어질 수 있어, 외기(OA)의 하류 측으로 공기 혼합을 위한 추가적인 공간 확보가 불필요하여 공기조화기(100C)의 크기를 축소시킬 수 있는 장점도 있다.

도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 공기혼합상자 및 이를 포함하는 공기조화기의 사시도이고, 도 7은 도 6에 도시된 공기혼합상자 및 이를 포함하는 공기조화기의 측면도 및 평면도이며, 도 8은 제4 실시예에 따른 공기혼합상자의 내부를 나타낸 단면도이고, 도 9는 제4 실시예에 따른 공기혼합상자의 슬롯 조정 장치를 나타낸 도면이다.

도 6을 참조하면, 제4 실시예에 따른 공기혼합상자(100D)에는 환기덕트(111)와 외기덕트(112)가 연결된다. 환기덕트(111) 및 외기덕트(112)의 구조는 도 3에 도시된 것과 동일하다.

공기혼합상자(100D)는 외기(OA)의 진행 방향에 대해 수직하게 배열되고, 세로로 세워진 형상을 가지는 2개의 인입챔버(410, 420)를 포함한다. 2개의 인입챔버(410, 420)는 각 상부 사이에 연결되는 연결지지부(430)에 의해 일정 간격을 유지하도록 지지될 수 있다.

각 인입챔버(410, 420)의 상부는 개방되어 있고, 환기덕트(111)와 연결되어 있어 환기(RA)가 하강하여 인입챔버(410, 420)의 내부로 유입될 수 있다.

각 인입챔버(410, 420)의 양 측면에는 슬롯(412, 422)이 형성되어 있어, 인입챔버(410, 420)의 내부로 유입된 환기(RA)가 슬롯(412, 422)을 통해 취출되도록 한다.

여기서, 슬롯은 위치에 따라 크기가 조정될 수 있다. 2개의 인입챔버(410, 420)가 동일한 구조를 가지는 바, 이하에서는 제1 인입챔버(410)를 중심으로 설명하기로 한다.

상대적으로 높은 위치에 있는 슬롯(412a)이 낮은 위치에 있는 슬롯(412c)보다 큰 폭을 가질 수 있다. 이는 인입챔버(410) 내부로 유입된 환기(RA)가 중력에 의해 하방으로 흐르는 성질을 가지기 때문에 각 슬롯(412a~412c)에서 취출되는 환기(RA)의 양을 균일하게 만들어 주기 위함이다.

제4 실시예에 의하면, 환기(RA)는 2개의 인입챔버(410, 420) 사이, 즉 센터와 2개의 인입챔버(410, 420)의 외측으로 취출되며, 이 때 환기(RA)의 취출 방향은 외기(OA)의 진행 방향과는 수직하게 된다.

따라서, 2개의 인입챔버(410, 420) 사이 공간 및 외측 공간에서 외기(OA)와 환기(RA)가 충분히 혼합된 이후 외기(OA)의 진행 방향을 따라 프리필터의 인입면으로 향함으로써 프리필터, 미디엄필터, 열교환코일을 지나 실내로 공급될 수 있다.

제4 실시예에 의할 때 공기혼합상자(120D)가 설치된 공간 내에서 충분한 혼합이 이루어질 수 있어, 외기(OA)의 하류 측으로 공기 혼합을 위한 추가적인 공간 확보가 불필요하여 공기조화기(100D)의 크기를 축소시킬 수 있는 장점도 있다.

도 8을 참조하면, 인입챔버(410)의 내부에는 슬롯(412a~412c, 412로 통칭될 수 있음)에 상응하는 가이드판(440a~440c(440으로 통칭될 수 있음) 혹은 450a~450c(450으로 통칭될 수 있음))이 설치될 수 있다.

가이드판(440, 450)은 슬롯(412)의 하부에서 인입챔버(410)의 내측으로 돌출 설치된다.

인입챔버(410)의 내부에서 하강하는 공기(예컨대, 환기(RA))는 가이드판(440, 450)에 의해 그 진행방향이 슬롯(412)을 향하도록 가이드될 수 있다. 따라서, 상부에 위치하는 슬롯이라 할지라도 충분한 공기를 취출할 수 있게 된다.

가이드판(440a~440c)은 도 8의 (a)에 도시된 것과 같이 모두 동일한 돌출 길이를 가질 수 있다.

혹은 가이드판(450a~450c)은 도 8의 (b)에 도시된 것과 같이 설치 높이에 따라 상이한 돌출 길이를 가질 수도 있다.

공기가 중력에 의해 하강하는 성질을 이용하여 상부에 위치한 슬롯(상부 슬롯(412a))에 상응하는 가이드판(450a)의 돌출 길이를 하부에 위치한 슬롯(하부 슬롯(414a))에 상응하는 가이드판(450c)의 돌출 길이보다 길게 할 수 있다.

즉, 상부 슬롯(412a)의 경우에는 하부 슬롯(412c)보다 큰 폭을 가지고(W1 > W3), 가이드판(450a)의 돌출 길이도 길게 함(L1 > L3)으로써 해당 슬롯(412a)을 통해 취출되는 공기의 양을 증가시켜, 모든 슬롯에서 유사한 양의 공기가 취출되게 할 수 있다.

여기서, 가이드판은 제1 내지 제3 실시예에도 동일하게 적용될 수 있다.

도 9에는 슬롯 크기를 조정하는 슬롯 조정 장치(460)가 도시되어 있다.

슬롯 조정 장치(460)는 고정 크기를 가지는 고정 슬롯(412)의 하부에 설치되며, 힌지부(464)와 이동판(462)을 포함한다.

이동판(462)은 힌지부(464)를 중심으로 이동되며, 인입챔버(410)의 내측에서는 수평 방향으로 이동하고, 고정 슬롯(412) 상에서는 수직 방향으로 이동한다.

인입챔버(410)의 측면에 설치된 가이드부에 의해 이동판(462)의 수평 방향과 수직 방향 이동이 가이드될 수 있다. 즉, 고정 슬롯(412)의 하부에서 수평 방향으로 연장된 제1 가이드부와 고정 슬롯(412)의 측부를 따라 수직 방향으로 연장된 제2 가이드부를 따라 이동판(462)의 이동이 제한될 수 있다.

즉, 이동판(462)의 일측은 고정 슬롯(412) 내에서 상하로 이동하며, 이동판(462)의 타측은 고정 슬롯(412)의 하부에서 인입챔버(410)의 내측으로 수평 이동한다.

이 경우 고정 슬롯(412) 내에서 상하 이동하는 이동판(462)의 일측에 의해 고정 슬롯(412)의 개구부 크기가 조절될 수 있다.

또한, 인입챔버(410)의 내측으로 수평 이동하는 이동판(462)의 타측은 고정 슬롯(412)으로의 공기 흐름을 안내하여 공기 취출을 원활히 도와주는 취출 가이드판으로서 기능할 수 있다.

이 때 이동판(462)의 타측의 돌출 길이가 긴 경우 고정 슬롯(412) 내에서의 돌출 길이는 짧아져 슬롯 개구부를 크게 함으로써 보다 효율적으로 많은 양의 공기 취출이 이루어지게 할 수 있다.

여기서, 슬롯 조정 장치는 제1 내지 제3 실시예에도 동일하게 적용될 수 있다.

공기조화기에서 공기혼합률은 환기(RA)와 외기(OA)의 혼합률을 의미한다. 본 명세서에서는 열교환기에 인입되는 면에서의 혼합률을 산정한다.

열교환기 인입면에서의 온도 분포 상황을 파악하기 위해 일정 간격(예컨대, 100mm 이하의 간격)으로 그리드를 설정하고, 각 교차점에서의 온도를 측정한다. 그리고 환기(RA)와 외기(OA)의 풍량과 온도를 고려한 혼합공기의 가중평균 온도를 구하고, 이를 기준으로 각 측정점의 온도값에 대한 표준편차를 이용하여 공기혼합률을 수학식 1과 같이 정의한다.

[수학식 1]

여기서, SD는 혼합시의 표준편차[℃]이고, SD_n은 비혼합시의 표준편차[℃]이다.

분모의 비혼합시 표준편차(SD_n)는 이론적인 값으로서, 환기(RA)와 외기(OA)가 전혀 혼합되지 않은 경우를 가정하여 두 공기의 온도 및 풍량비로부터 산정되며, 분자의 혼합시 표준편차는 공기혼합상자가 설치된 공기조화기의 열교환기 인입면에서 실측을 통해 산정된다.

분자의 표준편차는 완전 비혼합시에는 분모와 같은 값이 되어 공기혼합률이 0(zero) %가 되며, 완전 혼합시에는 0(zero) ℃가 되어 공기혼합률이 100 %가 된다.

도 10은 기존 공기혼합상자와 에어 브릿지형 믹싱챔버가 설치된 공기혼합상자의 기류분포 및 온도분포에 대한 CFD 시뮬레이션 결과를 나타낸 테이블이다.

기존 공기혼합상자는 기존의 공기조화기 내에 설치되는 공기혼합상자를 의미하며, 환기(RA)와 외기(OA)의 혼합을 위한 별도의 혼합장치가 없는 경우이다.

그리고 에어 브릿지형 믹싱챔버가 설치된 공기혼합상자(20)는 도 1에 도시되어 있으며, 도 10의 하단에는 공기혼합상자(20)에서의 환기(RA)와 외기(OA) 흐름이 도시되어 있다.

기존 공기혼합상자(도 10의 (a))의 경우는 RA의 비율이 80 %로서 풍량이 많고 공기혼합상자 인입면에서의 풍속이 2.2 m/s로서 OA (20 %, 0.56 m/s)에 비해 공기량과 풍속면에서 월등히 높기 때문에 공기혼합상자 내부에서의 공기 흐름은 RA의 흐름에 지배되어 OA가 RA와 혼합되지 못하고 공기혼합상자 하부로 인입된다. 온도분포는 기류분포의 특성이 반영되어 공기혼합상자 하부에 상대적으로 저온인 OA가 분포되며, 이러한 기류 및 온도분포의 특성이 코일의 인입면까지 그대로 유지되어 하부에 저온의 온도분포가 나타난다. 공기혼합률은 외기도입비율 20 %일 때 약 34 %, OA가 30 % 일 때 23 %를 나타낸다.

에어 브릿지형 믹싱챔버가 설치된 공기혼합상자의 경우(도 10의 (b))는 OA가 중앙부분으로만 유입되어 열교환 코일의 인입면에서도 중앙부분의 온도가 상대적으로 낮게 나타난다. 혼합률은 외기도입비율 20 % 일 때 약 55 %, OA 30 %일 때 약 50 % 를 나타낸다.

도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 환기의 인입방법 및 취출 방향을 나타낸 도면이고, 도 12는 도 11에 도시된 실시예들의 기류분포 및 온도분포에 대한 CFD 시뮬레이션 결과를 나타낸 테이블이다.

도 11의 (a)는 제1 실시예로서, 에어 브릿지형 믹싱챔버의 브릿지챔버를 제거하여, RA가 중앙부를 향해 취출되어 OA와 혼합되는 형태이다.

(b)는 에어 브릿지형 믹싱챔버의 RA 인입 챔버를 중앙부에 한 개만 설치하고, 측면을 향해 RA가 취출되어 인입챔버의 양 측면을 통해 흐르는 OA와 혼합되는 형태이다.

(c)는 (a)의 형태에서 각각의 인입챔버가 중앙부만이 아니라 측면을 향해서도 RA를 취출하는 형태이다. 인입챔버의 양 측면에는 50mm 폭의 슬릿이 일정한 간격으로 설치되어있다.

(d)는 (c)의 시뮬레이션 결과를 검토하여 혼합률을 개선하기 위해 개구부 슬릿의 위치를 조정한 형태이다.

도 12를 참조하면, (a)는 RA가 인입챔버 하부의 개구부를 통해 많은 양이 취출되며, 이로 인해 OA는 상부로 유인된다. 이와 같은 현상은 열교환기의 인입면까지 유지되어, 상부의 온도가 하부보다 낮게 형성된다. 공기혼합률은 OA가 20 %일 때 70 %, OA가 30 % 일 때 61 %를 나타낸다.

(b)는 한 개의 인입챔버가 중앙에 설치된 경우로서, 시뮬레이션 결과는 (a)와 유사한 상황을 나타낸다. 즉, 인입챔버 하부의 개구부에서 다량의 RA가 측면을 향해 취출되어 OA를 상부로 밀어올린다. 공기혼합률은 OA가 20 %일 때 80%, 30 %일 때 70 %로서 (a)에 비해 약 10% 높은 혼합률을 나타낸다.

(c)는 두 개의 인입챔버 각각의 양 측면에 폭 50 mm의 슬릿이 50 mm 간격으로 설치되어 있다. 이 경우도 앞의 (a)와 (b)의 경우처럼 하부에 위치한 슬릿을 통해 다량의 RA 취출되어 OA를 위쪽으로 밀어 올리는 결과를 나타낸다. 공기혼합률은 OA가 20 %일 때 62 %, OA가 30 %일 때 49 %를 나타낸다.

(d)는 (c)의 결과를 토대로 인입챔버의 하부 슬릿에 집중되는 RA의 취출풍량을 분산시키기 위해 슬릿의 크기와 간격을 조정한 경우다. 시뮬레이션 결과 하부 슬릿에서의 RA 취출량풍량이 감소되었으며, 공기혼합률은 OA가 20 %일 때 84 %, OA가 30 %일 때, 82 %를 나타냈다.

도 12를 참조하면, 도 10와 비교할 때 본 발명의 실시예들에 의한 공기혼합상자가 기존에 비해 우수한 공기혼합효과를 나타내고 있음을 확인할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100A, 100B, 100C, 100D: 공기조화기
111: 환기(RA)덕트 112: 외기(OA)덕트
120A, 120B, 120C, 120D: 공기혼합상자
130, 140: 인입챔버 150: 연결지지부
132, 142: 슬롯
210: 센터 인입챔버 220: 슬롯
310, 320: 인입챔버 330: 연결지지부
312, 322: 슬롯
410, 420: 인입챔버 430: 연결지지부
412, 422, 412a~412c: 슬롯
440a~440c, 450a~450c: 가이드판
460: 슬롯 조정 장치 462: 이동판
464: 힌지부

Claims (8)

1. 상부에는 환기(RA)를 하강시키는 환기덕트가 설치되고 후면에는 외기(OA)를 수평방향으로 진행시키는 외기덕트가 설치되는 공기혼합상자로서,
   세로로 세워진 형상을 가지며, 상기 외기의 진행방향에 대해 수직하도록 상호 이격되어 배열되는 2개의 인입챔버를 포함하되,
   상기 2개의 인입챔버 각각은 상부가 개구되어 상기 환기가 유입되고,
   상기 외기의 진행방향에 평행한 측면에 슬롯이 형성되어 상기 슬롯을 통해 내부의 환기가 상기 외기의 진행방향과는 수직하게 취출되게 하며,
   상기 슬롯은 복수 개가 상하로 배열되되,
   상대적으로 높은 위치에 있는 슬롯이 낮은 위치에 있는 슬롯보다 큰 폭을 가지고,
   상기 슬롯에 상응하여 상기 슬롯의 하부에서 인입챔버의 내측으로 돌출 설치되는 가이드판을 더 포함하되,
   상대적으로 높은 위치에 있는 슬롯에 상응하여 설치된 가이드판이 낮은 위치에 있는 슬롯에 상응하여 설치된 가이드판보다 돌출 길이가 긴 것을 특징으로 하는 공기혼합상자.
   
2. 상부에는 환기(RA)를 하강시키는 환기덕트가 설치되고 후면에는 외기(OA)를 수평방향으로 진행시키는 외기덕트가 설치되는 공기혼합상자로서,
   중앙 부분에 세로로 세워진 형상을 가지며, 상기 외기의 진행방향에 대해 수직하게 배치되는 인입챔버를 포함하되,
   상기 인입챔버는 상부가 개구되어 상기 환기가 유입되고,
   상기 외기의 진행방향에 평행한 측면에 슬롯이 형성되어 상기 슬롯을 통해 내부의 환기가 상기 외기의 진행방향과는 수직하게 취출되게 하며,
   상기 슬롯은 복수 개가 상하로 배열되되,
   상대적으로 높은 위치에 있는 슬롯이 낮은 위치에 있는 슬롯보다 큰 폭을 가지고,
   상기 슬롯에 상응하여 상기 슬롯의 하부에서 인입챔버의 내측으로 돌출 설치되는 가이드판을 더 포함하되,
   상대적으로 높은 위치에 있는 슬롯에 상응하여 설치된 가이드판이 낮은 위치에 있는 슬롯에 상응하여 설치된 가이드판보다 돌출 길이가 긴 것을 특징으로 하는 공기혼합상자.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 상부에는 환기(RA)를 하강시키는 환기덕트가 설치되고 후면에는 외기(OA)를 수평방향으로 진행시키는 외기덕트가 설치되는 공기혼합상자로서,
   세로로 세워진 형상을 가지며, 상기 외기의 진행방향에 대해 수직하도록 상호 이격되어 배열되는 2개의 인입챔버를 포함하되,
   상기 2개의 인입챔버 각각은 상부가 개구되어 상기 환기가 유입되고,
   상기 외기의 진행방향에 평행한 측면에 슬롯이 형성되어 상기 슬롯을 통해 내부의 환기가 상기 외기의 진행방향과는 수직하게 취출되게 하며,
   상기 슬롯의 크기를 조정하는 슬롯 조정 장치를 더 포함하되,
   상기 슬롯 조정 장치는, 상기 슬롯의 하부에 설치되는 힌지부와; 상기 힌지부를 중심으로 일측과 타측이 서로 수직한 방향으로 슬라이딩 이동하는 이동판과; 상기 인입챔버의 측면에 설치되며, 상기 이동판의 수평 및 수직 방향 이동을 가이드하는 가이드부를 포함하고,
   상기 가이드부는, 상기 슬롯의 하부에서 수평 방향으로 연장된 제1 가이드부와; 상기 슬롯의 측부를 따라 수직 방향으로 연장된 제2 가이드부를 포함하며,
   상기 이동판의 일측은 상기 슬롯 내에서 상기 제2 가이드부를 따라 수직 방향으로 이동하고, 상기 이동판의 타측은 상기 슬롯의 하부에서 상기 제1 가이드부를 따라 상기 인입챔버의 내측으로 수평 방향으로 이동하며,
   상기 슬롯 내에서 상하 이동하는 상기 이동판의 일측에 의해 상기 슬롯의 개구부 크기가 조절되며, 상기 인입챔버의 내측으로 수평 이동하는 상기 이동판의 타측은 상기 슬롯으로의 공기 흐름을 안내하는 취출 가이드판으로서 기능하는 것을 특징으로 하는 공기혼합상자.
   
7. 상부에는 환기(RA)를 하강시키는 환기덕트가 설치되고 후면에는 외기(OA)를 수평방향으로 진행시키는 외기덕트가 설치되는 공기혼합상자로서,
   중앙 부분에 세로로 세워진 형상을 가지며, 상기 외기의 진행방향에 대해 수직하게 배치되는 인입챔버를 포함하되,
   상기 인입챔버는 상부가 개구되어 상기 환기가 유입되고,
   상기 외기의 진행방향에 평행한 측면에 슬롯이 형성되어 상기 슬롯을 통해 내부의 환기가 상기 외기의 진행방향과는 수직하게 취출되게 하며,
   상기 슬롯의 크기를 조정하는 슬롯 조정 장치를 더 포함하되,
   상기 슬롯 조정 장치는, 상기 슬롯의 하부에 설치되는 힌지부와; 상기 힌지부를 중심으로 일측과 타측이 서로 수직한 방향으로 슬라이딩 이동하는 이동판과; 상기 인입챔버의 측면에 설치되며, 상기 이동판의 수평 및 수직 방향 이동을 가이드하는 가이드부를 포함하고,
   상기 가이드부는, 상기 슬롯의 하부에서 수평 방향으로 연장된 제1 가이드부와; 상기 슬롯의 측부를 따라 수직 방향으로 연장된 제2 가이드부를 포함하며,
   상기 이동판의 일측은 상기 슬롯 내에서 상기 제2 가이드부를 따라 수직 방향으로 이동하고, 상기 이동판의 타측은 상기 슬롯의 하부에서 상기 제1 가이드부를 따라 상기 인입챔버의 내측으로 수평 방향으로 이동하며,
   상기 슬롯 내에서 상하 이동하는 상기 이동판의 일측에 의해 상기 슬롯의 개구부 크기가 조절되며, 상기 인입챔버의 내측으로 수평 이동하는 상기 이동판의 타측은 상기 슬롯으로의 공기 흐름을 안내하는 취출 가이드판으로서 기능하는 것을 특징으로 하는 공기혼합상자.
   
8. 삭제

Images