KR19990065980A - 에어컨디셔너의 제습장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에어컨디셔너의 제습장치에 관한 것이다. 종래에는 제습을 위해 계속적인 냉방사이클의 운전이 이루어지므로 실내 공기의 온도가 지나치게 낮아질 뿐만 아니라 전력을 과소비를 초래하는 문제점이 있었다. 따라서 본 발명은 송풍팬의 구동에 의해서 일측으로 외부공기를 흡입하여 열교환시키거나 가열한 뒤, 다시 상기 타측으로 토출시킬 수 있도록 캐비닛에 공기흡입구와 공기토출구를 갖는 에어컨디셔너에 있어서, 상기 공기토출구를 차단하는 식으로 설치되는 다공성부재와; 상기 다공성부재의 하부측에 연동되게 설치되는 물받이와; 상기 다공성부재 및 물받이를 모터 구동에 의한 기계적인 작동에 의해서 상기 공기토출구를 개방 또는 폐쇄방향으로 이동시키기 위한 수단으로 구성함으로써 공기의 온도를 지나치게 낮추지 않은 상태에서 제습효과를 얻을 수 있게 되고, 또한 이로인해 지나친 냉방으로 인한 소비자의 불만해소 및 소비전력의 절감효과를 가져오는 이점이 있다.

Description

에어컨디셔너의 제습장치

본 발명은 에어컨디셔너의 제습장치에 관한 것이다.

일반적으로 에어컨디셔너는 압축-응축-팽창-증발에 의한 냉방사이클의 운전에 의해서 실내를 냉방토록 하고 있다. 상기 냉방사이클은 냉매가스가 고압상태로 유지되어 순환하는 고압부와, 냉매가스가 저압상태로 유지되어 순환하는 저압부로 구성되며, 상기 고압부는 저온저압의 기체냉매를 고온고압의 기체냉매로 변환시키는 압축기와, 그 압축기에서 변화된 고온고압의 기체냉매를 상온고압의 액체냉매로 변화시키는 응축기와, 그 응축기를 거친 상온고압의 액체냉매를 제습하기 위한 드라이어로 구성되고, 상기 저압부를 거쳐 제습된 상온고압의 액체냉매를 저온저압의 액체냉매로 변화시키는 모세관, 그 모세관에서 변화된 저온저압의 액체냉매를 기체상태로 변화시키면서 외부의 열을 흡수하는 증발기와, 그 증발기에서 기화되지 않은 액체냉매가 압축기로 유입되지 않도록 차단하는 어큐뮬레이터로 구성되어 있다. 이러한 냉방사이클에 따라 운전되는 상기 에어컨디셔너는 캐비닛 내부에 송풍팬이 구비되고, 상기 송풍팬의 구동에 의해서 외부공기를 일측으로 흡입하여 타측으로 토출시킬 수 있도록 상기 캐비닛에 공기흡입구와 공기토출구가 형성되어 있다. 또한 상기 캐비닛 내부에는 상기 공기흡입구를 통해서 흡입된 외부공기를 열교환시키기 위해서 열교환기, 즉 증발기가 설치되어 있다.

한편, 보편적으로 제습을 요하는 환경은 실내온도가 섭씨 30도 부근이고, 습도가 80% 정도인 장마철의 대기로서, 상기 제습을 위한 장치로는 다음과 같은 3가지 방식이 있다. 첫번째는 도 1a에 도시된 바와같은 선냉각 후가열방식으로 먼저, 캐비닛(1) 내부에 구비된 송풍팬(4)을 구동시켜 외부공기를 상기 캐비닛(1)의 공기흡입구(2)를 통해 상기 캐비닛(1) 내부로 흡입한 뒤, 이를 상기 캐비닛(1) 내부의 열교환기(14)로 냉각시켜 상기 캐비닛(1)의 공기토출구(3)로 토출시킨 뒤, 이 토출공기를 다시 상기 캐비닛(1) 내부에 구비된 가열기(6)로 가열함으로써 공기의 온도 상승에 의한 제습작용을 하도록 되어 있다. 두번째는 쇼트 서키트(Short Circuit) 방식으로 상기 캐비닛(1) 내부의 송풍팬(4) 구동에 의해서 외부공기를 상기 캐비닛(1)의 공기흡입구(2)를 통해 상기 캐비닛(1) 내부로 흡입하여 열교환기(14)로 냉각시키고, 이렇게 열교환되어 상기 캐비닛(1)의 공기토출구(3)를 통해 토출되는 토출공기의 대부분을 다시 상기 공기흡입구(2)로 유입시키는 방식으로 상기 토출공기를 연속 반복되게 순환시켜 제습작용을 수행토록 하는 방식이다. 그리고 세번째는 열교환기 변경방식으로 이는 제습시 캐비닛(1) 내부에 구비된 열교환기(5)를 일부만 사용토록 하여 캐비닛(1) 내부의 송풍팬(4) 구동에 의해서 공기흡입구(2)를 통해 흡입된 외부공기가 상기 열교환기(5) 일부만을 통해 열교환이 이루어지게 한 후, 다시 공기토출구(3)를 통해 토출시켜 제습을 하되 지나친 온도의 저하를 방지한 방식이다.

그러나 이러한 종래의 에어컨디셔너의 제습방식에 있어, 첫번째는 특별히 가열기가 설치됨으로써 지나친 전력을 소비하게 되는 문제점이 있다. 또한 두번째는 제습시간이 많이 소요되는 문제점이 있다. 그리고 세번째는 열교환기의 유로 변경을 위한 부가장치가 매우 고가의 부품을 필요로 하는 문제점 있다. 즉 상기 3가지 방식의 공통적인 문제점은 제습을 위해 냉방상태가 아닌 상태에서도 냉방사이클을 계속적으로 운전하므로 지나치게 실내의 공기가 차가워질 뿐만 아니라 전력의 과소비를 초래하는 문제점이 있었다. 따라서 본 발명의 목적은 고습지역에서 실내 공기의 제습작용을 하면서도 공기의 온도를 지나치게 떨어뜨리지 않고 소비전력도 절감할 수 있도록 하는데 있다.

도 1a,도 1b,도 1c는 종래의 에어컨디셔너의 제습장치를 보인 것으로,

도 1a는 선냉각 후가열방식의 에어컨디셔너의 제습장치를 보인 개략도.

도 1b는 쇼트 서키트방식의 에어컨디셔너의 제습장치를 보인 개략도.

도 1c는 열교환기 변경 방식의 에어컨디셔너의 제습장치를 보인 개략도.

도 2는 본 발명의 원리를 설명하기 위한 예시도.

도 3은 본 발명의 구성을 보인 사시도.

도 4a,도 4b는 본 발명의 작동상태를 보인 것으로,

도 4a는 제습상태도.

도 4b는 냉방상태도.

도 5는 본 발명의 다른 실시예를 보인 에어컨디셔너의 제습장치를 보인 개략도.

도 6a,도 6b는 본 발명의 작동상태를 보인 것으로,

도 6a는 제습시의 오리피스부재의 작동상태를 보인 사시도.

도 6b는 냉방시의 오리피스부재의 작동상태를 보인 사시도.

**도면의주요부분에대한부호의설명**

6:상류 7:하류

8:유로 9:다공성물질

10:캐비닛 11:공기흡입구

12:공기토출구 13:송풍팬

14:열교환기 15:다공성부재

16:프레임 16A:제1래크

17,21:물받이 17A:제2래크

18,22:모터 18A:회전축

18B,22A:원동기어 18C:피니언

19:오리피스부재 19A:구멍

20:축 20A:워엄나사

21:물받이 22B,22C:기어

22D:워엄휘일

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 송풍팬의 구동에 의해서 일측으로 외부공기를 흡입하여 열교환시키거나 가열한 뒤, 다시 상기 타측으로 토출시킬 수 있도록 캐비닛에 공기흡입구와 공기토출구를 갖는 에어컨디셔너에 있어서, 상기 공기토출구를 차단하는 식으로 설치되는 다공성부재와; 다공성부재로부터 배출되는 물을 받기 위한 물받이와; 상기 다공성부재 및 물받이를 이동시켜 상기 공기토출구를 개방 또는 폐쇄시키기 위한 수단으로 구성된 것을 특징으로 한 에어컨디셔너의 제습장치가 제공된다. 또한 상기 이동수단은 상기 다공성부재를 지지하는 프레임의 저면에 제1래크를 형성하고, 상기 물받이의 상면에는 제2래크를 형성하여 상기 제2래크에 모터의 회전축 상에 축설된 원동기어를 치합시키며, 상기 원동기어와 상기 다공성부재의 프레임에 형성된 제1래크 사이에는 피니언으로 상호 치합 및 상호 연결시킨 것을 특징으로 한다. 그리고 송풍팬의 구동에 의해서 일측으로 외부공기를 흡입하여 열교환시키거나 가열한 뒤, 다시 상기 타측으로 토출시킬 수 있도록 캐비닛에 공기흡입구와 공기토출구를 갖는 에어컨디셔너에 있어서, 상기 공기토출구를 차단하는 식으로 설치되는 오리피스부재와; 상기 오리피스부재로부터 배출되는 물을 받기 위한 물받이와; 상기 오리피스부재를 축을 중심으로 회전시키면서 상기 물받이는 상기 토출구에 대해서 인입출시키기 위한 구동기구로 구성된 것을 특징으로 한 에어컨디셔너의 제습장치가 제공된다. 또한 상기 구동기구는 상기 축에 워엄나사를 형성하고, 상기 워엄나사에는 모터의 회전축 상에 축설된 원동기어와 치합된 수개의 기어를 통해 동력을 전달받아 회전되는 워엄휘일이 치합되며, 상기 물받이의 상면에는 상기 원동기어와 치합되어 상기 원동기어의 회전전에 의해서 직선왕복운동을 하는 래크를 형성하여서 된 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 구성을 실시예에 따라 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 원리를 설명하기 위한 예시도이고, 도 3은 본 발명의 구성을 보인 사시도이며, 도 4a,도 4b는 본 발명의 작동상태를 보인 것이다. 이 에어컨디셔너는 통상에서와 같이 캐비닛(10) 내부에 송풍팬(13)이 구비되고, 상기 캐비닛(10) 상에는 상기 송풍팬(13)의 구동에 의해서 일측으로 외부공기를 흡입하여 타측으로 토출시킬 수 있도록 공기흡입구(11)와 공기토출구(12)가 형성된다. 또한 상기 캐비닛(10) 내부에는 상기 공기흡입구(11)를 통해서 흡입된 외부공기를 열교환시킬 수 있도록 한 열교환기(14)가 구비된다. 이러한 상기 에어컨디셔너에 있어, 본 발명은 상기 공기토출구(12)에 다공성부재(15)가 설치된다. 상기 다공성부재(15)는 토출공기 내부에 포함된 습기를 제거하기 위한 것으로, 이의 원리는 도 2에 도시된 바와같은 줄-톰슨(Joule-Thomson) 효과에 의거하여 이루어진다. 즉 상기 줄-톰슨 효과는 유체가 부분개방된 밸브나 다공성(多孔性) 물질을 통과할 때 압력이 급격히 떨어지는 압력강하가 나타난다는 원리로서, 이를 상기 첨부된 도 2를 참조로 하여 구체적으로 설명한다. 이에 도시된 바와같이 상류(6)와 하류(7)에서 유로(8)의 단면적은 동일하다. 따라서 유속은 같게 되는데, 이때 만일 외부에서 유입 또는 유출되는 열량이 없다면, 이러한 경우 상류(6)와 하류(7)의 엔탈피(entalpy)는 같다. 즉, h1=h2 가 되는 것이다. 그러나 다공성 물질을 통과하게 되면, 하류(7)측의 온도는 낮아지고 압력강하가 일어나게 되는 것으로, 이러한 현상을 줄-톰슨 효과라 한다. 만약 상류(6)의 유체가 공기이고 습도가 높다면 하류에서 온도가 낮아지면서 공기 내에 존재하는 수증기가 응축되는 것이다. 한편, 상기에서와 같은 줄-톰슨 효과에 입각한 원리에 따라 토출공기에 포함된 수증기를 응축시키는 상기 다공성부재(15)는 프레임(16)에 의해서 지지되고, 상기 프레임(16)의 저면에는 제1래크(16A)가 형성된다. 또한 상기 다공성부재(15)의 하부측에는 상기 다공성부재(15)로 모아진 응축수를 받기 위해서 물받이(17)가 구비되고, 상기 물받이(17)의 상면에도 상기 프레임(16)과 같이 제2래크(17A)가 형성된다. 그리고 상기 물받이(17)의 상면 후방측에는 구동원인 모터(18)가 설치되고, 상기 모터(18)의 회전축(20) 상에는 원동기어(18B)가 축설되어 상기 물받이(17)의 제2래크(17A)와 치합된다. 이와함께 상기 모터(18)의 회전축(20)에 축설된 원동기어(18B)에는 상기 다공성부재(15)의 프레임(16) 저면에 형성된 제1래크(16A)와 상기 모터(18)의 원동기어(18B)를 상호 치합 및 연동시킬 수 있도록 하는 피니언(18C)이 구비된다.

이와같이 구성된 본 발명은 먼저, 제습시 도 4a에 도시된 바와같이 다공성부재(15)가 에어컨디셔너 캐비닛(10)의 공기토출구(12)를 차단하는 식으로 위치하고, 냉방사이클에 의한 운전은 정지된 상태에서 송풍팬(13)만 구동된다. 이에 따라 상기 캐비닛(10) 외부의 공기가 공기흡입구(11)를 통해서 상기 캐비닛(10) 내부로 유입되고, 이 유입된 외부공기는 공기토출구(12)를 통해서 토출되는데, 이때 상기 토출공기는 공기토출구(12)를 차단하는 식으로 위치한 다공성부재(15)를 통과하면서 상기 토출공기에 포함된 수증기가 응축되어 응축수로 변하게 되는 것으로, 이는 전술한 줄-톰슨 효과에 따른 원리에 의해서 이루어지고, 상기 응축수는 하부측 물받이(17)로 집수됨으로써 제습작용을 하게 되는 것이다. 이러한 상태에서 다시 냉방을 할 때에는 사용자의 콘트롤부(도시없음) 조작에 의해서 상기 모터(18)에 구동명령이 내려지고, 이의 신호에 따라 상기 모터(18)는 구동된다. 이에 따라 상기 모터(18)의 회전축(20)에 축설된 원동기어(18B)가 회전하게 되고, 이의 회전에 의해서 상기 원동기어(18B)에 치합된 피니언(18C)과 물받이(17)의 상면에 형성된 제2래크(17A)가 각각 동작하게 된다. 그리고 상기 피니언(18C)은 다시 상기 다공성부재(15)의 프레임(16) 저면에 형성된 제1래크(16A)를 동작시키게 됨으로써 상기 다공성부재(15)와 물받이(17)를 함께 상기 에어컨디셔너의 캐비닛(10) 내부로 인입시키게 되고, 이의 동작에 따라 상기 캐비닛(10)의 공기토출구(12)는 개방되어 열교환된 공기를 외부로 토출시킬 수 있게 되는 것이다. 한편 도 5와 도 6a 및 도 6b는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 것으로, 이에 도시된 바와같이 상기 공기토출구(12)에 다공성부재(15) 대신에 중앙부에 구멍(19A)이 형성된 오리피스부재(19)가 축(20)으로 설치된 구조를 갖는다. 상기 오리피스부재(19)는 공기토출구(12)를 가릴 수 있는 면적의 평판체(19A)로 형성되고, 상기 평판체(19A)의 중앙부에는 토출공기가 유입되면서 순간 팽창되도록 팽창공(19B)이 형성된다. 또한 상기 오리피스부재(19)의 중간부에는 축(20)이 삽입되고, 상기 축(20)의 하단부에는 워엄나사(20A)가 형성된다. 상기 워엄나사(20A)에는 워엄휘일(22D)이 치합되고, 상기 워엄나사(20A)와 모터(18)의 원동기어(22A) 사이에는 수개의 기어(23B)(23C)로 연결된 구조를 갖는다. 이와함께 상기 오리피스부재(19)의 하부측에는 물받이(17)가 구비되고, 상기 물받이(17)의 상면에는 상기 모터(18)의 원동기어(22A)와 치합되는 래크(21A)가 형성된다. 이와같이 구성된 본 발명은 먼저, 제습시 상기 오리피스부재(19)가 토출방향에 직교되는 방향으로 위치한다. 그리고 상기 토출공기는 상기 오리피스부재(19)의 구멍(19A)을 통과하면서 순간적으로 팽창되어 내부의 수증기가 응축되고, 상기 응축수는 상기 오리피스부재(19) 하부측에 구비된 물받이(17)로 집수된다. 또한 냉방시에는 사용자의 콘트롤부(도시없음) 조작에 의해서 모터(18)에 구동명령이 내려지고, 이의 신호에 따라 상기 모터(18)가 구동되어 상기 모터(18)의 회전축(20) 상에 축설된 원동기어(22A)를 회전시키게 된다. 이에 따라 상기 모터(18)의 원동기어(22A)에 치합된 물받이(17) 상면의 래크(21A)가 동작됨과 아울러 상기 래크(21A)의 상부측 기어(23B)(23C)가 회전하게 되고, 상기 기어(23B)(23C) 전동에 의해서 상기 오리피스부재(19)의 축(20)에 형성된 워엄나사(20A)에 치합된 워엄휘일(22D)이 회전됨으로써 상기 오리피스부재(19)를 토출방향과 평행하게 회전시켜 공기토출구(12)를 개방시키게 되는 것이다. 이때 상기 오리피스부재(19) 대신 밸브를 사용하여도 무방하다.

이같이 본 발명은 줄-톰슨 효과의 원리에 따른 다공성부재 및 오리피스부재에 의해서 냉방사이클 운전을 하지 않고서도 송풍팬의 구동만으로 토출공기에 포함된 수증기를 응축하여 제거할 수 있도록 함으로써 공기의 온도를 지나치게 낮추지 않은 상태에서 제습효과를 얻을 수 있게 되고, 또한 이로인해 지나친 냉방으로 인한 소비자의 불만해소 및 소비전력의 절감효과를 가져오는 이점이 있다.

Claims (4)

1. 송풍팬의 구동에 의해서 일측으로 외부공기를 흡입하여 열교환시키거나 가열한 뒤, 다시 상기 타측으로 토출시킬 수 있도록 캐비닛에 공기흡입구와 공기토출구를 갖는 에어컨디셔너에 있어서, 상기 공기토출구를 차단하는 식으로 설치되는 다공성부재와; 다공성부재로부터 배출되는 물을 받기 위한 물받이와; 상기 다공성부재 및 물받이를 이동시켜 상기 공기토출구를 개방 또는 폐쇄시키기 위한 수단으로 구성된 것을 특징으로 한 에어컨디셔너의 제습장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 이동수단은 상기 다공성부재를 지지하는 프레임의 저면에 제1래크를 형성하고, 상기 물받이의 상면에는 제2래크를 형성하여 상기 제2래크에 모터의 회전축 상에 축설된 원동기어를 치합시키며, 상기 원동기어와 상기 다공성부재의 프레임에 형성된 제1래크 사이에는 피니언으로 상호 치합 및 상호 연결시킨 것을 특징으로 한 에어컨디셔너의 제습장치.
3. 송풍팬의 구동에 의해서 일측으로 외부공기를 흡입하여 열교환시키거나 가열한 뒤, 다시 상기 타측으로 토출시킬 수 있도록 캐비닛에 공기흡입구와 공기토출구를 갖는 에어컨디셔너에 있어서, 상기 공기토출구를 차단하는 식으로 설치되는 오리피스부재와; 상기 오리피스부재로부터 배출되는 물을 받기 위한 물받이와; 상기 오리피스부재를 축을 중심으로 회전시키면서 상기 물받이는 상기 토출구에 대해서 인입출시키기 위한 구동기구로 구성된 것을 특징으로 한 에어컨디셔너의 제습장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 구동기구는 상기 축에 워엄나사를 형성하고, 상기 워엄나사에는 모터의 회전축 상에 축설된 원동기어와 치합된 수개의 기어를 통해 동력을 전달받아 회전되는 워엄휘일이 치합되며, 상기 물받이의 상면에는 상기 원동기어와 치합되어 상기 원동기어의 회전에 의해서 직선왕복운동을 하는 래크를 형성하여서 된 것을 특징으로 한 에어컨디셔너의 제습장치.