KR20000025759A - 수냉각 시스템 에어컨 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에어컨의 응축기 및 압축기를 냉각시키는 에어컨의 냉각 시스템에 관한 것으로서, 특히 증발기의 표면에서 응결된 물이 저장되는 수조와, 상기 수조내에 설치되어 진공방울을 발생시키는 초음파 발생기와, 상기 초음파 발생기의 작동에 의해 상기 수조내의 물을 상측 방향으로 끌어 올리는 모세관과, 상기 모세관과 연결되어 상기 응축기 및 압축기의 표면에 물을 공급시키는 냉각수 분배수단으로 구성되어;

실외측의 응축기와 압축기를 초음파를 이용하여 물을 모세관을 통하여 이동시키는 원리(ultrasonic capillary effect)를 이용하여 냉각시키므로 실외팬이 제거되어 소음이 저감되는 동시에 에어컨의 부피를 줄여 소형화할 수 있는 효과를 제공하는 수냉각 시스템 에어컨(Airconditioner having a water cooling system)에 관한 것이다.

Description

수냉각 시스템 에어컨

본 발명은 에어컨의 응축기 및 압축기를 냉각시키는 에어컨의 냉각 시스템에 관한 것으로서, 특히 증발기에서 응결되어 생성된 물을 모세관을 통하여 이동시키는 원리(ultrasonic capillary effect)를 이용하여 에어컨의 응축기 및 압축기의 냉각에 사용하는 동시에 공랭식 냉각을 위한 실외기측의 에어컨을 없앰으로써 열 사이클의 효율이 증대되고 소음이 혁신적으로 감소되는 수냉각 시스템 에어컨에 관한 것이다.

일반적으로 어떤 물질을 냉각시키는 방법은 여러 가지가 있으나, 기계장치에서 어떤 목적물을 냉각시키는 방법은 팬(fan) 등의 공기의 유동을 발생시키는 기구를 사용함으로써 목적물을 냉각시키는 공랭식과, 냉각수 등의 냉각물질을 직접 접촉시켜 목적물을 냉각시키는 수랭식이 널리 사용되고 있는 실정이다.

종래의 에어컨의 실외측에 설치되는 응축기와 압축기를 냉각시키는 방법은 도 1에 도시된 바와 같이 모터(1)가 동작되어 실내측과 실외측에 설치된 팬(fan)(2, 3)을 회전시키게 되면, 실외팬(3)에 의해 실외의 공기가 유동을 일으켜 응축기(5) 및 압축기(6)를 냉각시키게 되고, 동시에 증발기(4)의 표면에 응결된 물은 에어컨 케비닛(10)의 하부에 형성된 유로(10a)를 따라 실외측으로 이동되고, 그 물은 측판(shroud)(7, 8)과 물뿌리개 링(ring)(8)에 의해 응축기(5)로 뿌려져 상기 응축기(5)를 냉각시키도록 한 방법이다.

여기서, 상기 증발기(4)에서는 냉매가 기화되면서 주위의 공기로부터 열을 빼앗게 되기 때문에 상기 증발기(4) 주위의 공기가 함유하고 있던 수분이 물로 응결되면서 상기 증발기(4)의 표면에 부착된 후, 그 자중에 의하여 아래로 이동되게 된다.

즉, 상기 응축기(5) 및 압축기(6)의 냉각은 주로 실외팬(3)에 의한 공랭식 냉각이 이용되고, 상기 증발기(4)에서 발생된 물을 물뿌리개 링(8)을 사용하는 수냉각 방식은 상기 응축기(5) 및 압축기(6)에 뿌려지는 물의 양이 적기 때문에 보조적인 수단에 불과하다.

따라서, 상기 응축기(5) 및 압축기(6)는 실외팬(3)에 의한 공기의 유동에 의하여 냉각되는 것이 보통이다.

그러나, 종래의 에어컨은 응축기(5)와 압축기(6)를 냉각시키기 위하여 설치된 실외팬(3)의 회전에 의해 다량의 소음이 발생되고, 냉각효과를 높이기 위하여 실외팬(3)에 의한 풍량을 늘이는 경우 소음과 에너지의 소비량이 증대되는 문제점이 있다.

또한, 상기 물뿌리개 링(8)에 의해 상기 응축기(5)로 뿌려지는 물의 양이 적고 그 방향이 특정영역으로 한정되어 있기 때문에 열 교환의 효과가 적은 문제점이 있다.

더불어, 에어컨의 응축기(5) 및 압축기(6) 냉각을 위한 공랭식 설계는 부피가 큰 실외팬을 포함하게 되기 때문에 설계시 에어컨의 소형화에 한계가 있는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 초음파 발생기와 모세관을 이용하여 증발기에서 발생되는 물을 응축기 및 압축기를 냉각시키는데 사용함으로써 응축기의 냉각효율을 크게 증대시킬 수 있고 소음이 저감되며 제품 설계시 부피가 큰 부품을 제거할 수 있으므로 소형화가 가능한 수냉각 시스템 에어컨을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래기술에 의한 에어컨의 구성도,

도 2는 본 발명을 일체형 에어컨에 적용한 수냉각 시스템 에어컨의 구성도,

도 3은 본 발명의 일부 구성요소인 분배관의 사시도,

도 4는 본 발명을 분리형 에어컨에 적용한 수냉각 시스템 에어컨의 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

50a : 유로 50b, 81a : 수조

51, 72 : 증발기 52, 82 : 응축기

53, 83 : 압축기 54, 74 : 모터

60, 84 : 초음파 발생기 61, 85 : 모세관

62, 86 : 분배관 90 : 응축수 이동관

본 발명은 증발기의 표면에서 응결된 물이 저장되는 수조와, 상기 수조내에 설치되어 진공방울을 발생시키는 초음파 발생기와, 상기 초음파 발생기의 작동에 의해 상기 수조내의 물을 상측 방향으로 끌어 올리는 모세관과, 상기 모세관과 연결되어 상기 응축기 및 압축기의 표면에 물을 공급시키는 냉각수 분배수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 증발기의 표면에서 응결된 물을 상기 수조로 이동시키는 응축수 이동수단이 설치된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 참조된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

우선 참조된 도면, 도 2는 본 발명을 일체형 에어컨에 적용한 수냉각 시스템 에어컨의 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일부 구성요소인 분배관의 사시도이며, 도 4는 본 발명을 분리형 에어컨에 적용한 수냉각 시스템 에어컨의 구성도이다.

본 발명을 일체형 또는 창문형 에어컨에 적용시킨 수냉각 시스템 에어컨은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 실내측에 설치되고 냉매가 기화되면서 주위의 열을 흡수하는 증발기(51)와, 상기 증발기(51)의 주위에 차가워진 공기가 실내측으로 이동되도록 공기의 유동을 형성시키는 실내팬(55)과, 상기 실내팬(55)을 회전시키는 모터(54)와, 냉매의 기화에 의해 상기 증발기(51)의 표면에 응결되는 물(63)이 실외측으로 이동되도록 유로(50a)와 실외측의 하단부에 이동된 물(63)이 저장될 수 있도록 형성된 수조(50b)가 설치된 캐비닛(cabinet)(50)과, 상기 수조(50b)에 설치되는 초음파 발생기(60)와, 상기 초음파 발생기(60)의 상부에 물(63)이 끌어 올려질 수 있도록 설치되는 복수개의 모세관(61)과, 상기 모세관(61)에 의해 끌어 올려진 물(63)이 응축기(52) 및 압축기(53)에 골고루 공급될 수 있도록 복수개의 구멍(62a)이 형성되고 상기 모세관(61)과 연결된 분배관(62)으로 구성된다.

여기서, 상기 수조(52b)의 물(63)이 상기 모세관(61)을 따라 상기 분배관(62)까지 이동될 수 있는 원리는, 상기 수조(50b) 내부에서 상기 초음파 발생기(60)가 동작되면 상기 초음파 발생기(60)의 상부에는 캐비테이션(cavitation)이라는 진공현상이 발생되어 진공방울이 상기 초음파 발생기(60)의 상부로 이동되게 되어 상기 모세관(61)의 하부에 모이게 되고, 그 진공방울은 상기 모세관(61)의 하부에서 터지면서 충격파를 형성하게 되며, 이에 의해 물(63)은 상기 모세관(61)을 따라 상부로 이동되는 원리이다. 이러한 초음파를 이용하여 물(63)을 모세관을 통해 이동시키는 원리(ultrasonic capillary)는 대기압 상태에서 모세관 현상에 의해 올라가는 수두의 수십배 이상 물(63)을 더 끌어 올릴 수 있으므로 에어컨의 크기를 고려할 때 에어컨의 높이 이상으로 물(63)을 올릴 수 있게 된다.

특히, 초음파의 주파수가 25㎑ 근처에서 0.8㎜ 직경의 모세관으로 최고의 수두를 얻을 수 있다고 널리 알려져 있다. 그리고 사람의 가정주파수가 20㎑이므로 25㎑는 사람에게 소음으로 느껴지지 않는다.

상기와 같은 원리를 이용한 본 발명의 작용효과를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 에어컨을 동작시키기 전에, 상기 수조(50b)에는 적당량의 물(63)이 보관되어 있는 것이 바람직하다.

상기와 같은 상태에서, 에어컨에 전원을 공급하여 에어컨을 동작시키게 되면 상기 증발기(51), 응축기(52), 그리고 압축기(53) 등이 사이클에 따라 작동하게 되고, 동시에 상기 증발기(51)의 표면에 응결된 물(63)은 상기 캐비닛(50) 하부에 형성된 유로(50a)를 따라 중력에 의해 상기 수조(50b)로 이동되며, 상기 수조(50b)에 있는 물(63)은 상기 초음파 발생기(60)가 작동되어 상기에서 설명한 초음파를 이용하여 물(63)을 모세관을 통해 이동시키는 원리(ultrasonic capillary)에 따라 상기 모세관(61)을 따라 상부로 이동되고, 그 물(63)은 상기 모세관(61)에 연결된 상기 분배관(62)을 통과하게 되면서 상기 분배관(62)의 구멍(62a)을 통하여 상기 응축기(52) 및 압축기(53)로 골고루 흘러내리게 된다. 따라서 상기 응축기(52) 및 압축기(53)는 상기 분배관(62)으로부터 흘러내리는 물(63)에 의해 열을 빼앗기게 되므로 팬(fan)에 의해 냉각되는 원리와 마찬가지로 온도가 하강하게 된다.

특히, 상기 응축기(52) 및 압축기(53)의 냉각에 팬을 사용하지 않으므로 팬에 의해 발생되는 공기의 유동에 의한 소음을 없앨 수 있는 동시에, 상기 초음파 발생기(60)에서 발생되는 초음파의 주파수가 25㎑로서 사람의 가청주파수로부터 벗어난 소음이므로 사람에게는 소음으로 느껴지지 않는다.

또한, 실외팬을 사용하지 않으므로 실외팬의 회전에 소요되는 동력을 절약할 수 있고, 부피가 큰 실외팬을 설계시부터 제거하여 에어컨의 소형화를 이룩할 수 있다.

한편, 본 발명을 패키지형 에어컨(package airconditioner)인 분리형 에어컨에 적용하는 경우에는 그 효과가 탁월하게 나타나는데, 본 발명을 분리형 에어컨에 적용한 수냉각 시스템 에어컨은 도 4에 도시된 바와 같이 실내기(70)와, 실외기(80)와, 상기 실내기(70)에서 발생된 물(100)이 상기 실외기(80)로 이동되도록 상기 실내기(70)의 하부와 상기 실내기(80)의 상부를 연결하는 응축수 이동관(90)으로 이루어진다.

여기서, 상기 실내기(70)에는 실내 캐비닛(71) 내부에 증발기(72)와, 모터(74)와, 그리고 실내팬(73)이 설치되어 있다. 그리고 상기 실외기(80)에는 실외 캐비닛(81) 내부에 응축기(82)와, 압축기(83)와, 상기 실외 캐비닛(81) 하부에 형성된 수조(81a)의 내부에 설치되는 초음파 발생기(84)와, 상기 수조(81a)의 상부에 상기 초음파 발생기(84)로부터 발생되는 진공방울에 의해 수조내의 물(100)이 상측방향으로 이동되도록 설치된 복수개의 모세관(85)과, 상기 응축기(82) 및 압축기(83)에 골고루 물(100)을 공급시킬 수 있도록 복수개의 구멍(86a)이 형성되고 상기 모세관(85) 및 상기 응축수 이동관(90)과 연결되는 분배관(86)으로 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 수냉각 시스템 에어컨이 동작되면, 먼저 상기 증발기(72)의 표면에 응결된 물(100)은 상기 응축수 이동관(90)을 따라 상기 실외기(80)로 이동되고, 상기 응축수 이동관(90)을 따라 이동된 물(100)은 상기 분배관(86)에 형성된 복수개의 구멍(86a)을 통하여 상기 응축기(82) 및 압축기(83)의 표면으로 흘러내리게 된다. 이때, 차가운 물(100)이 상기 응축기(82) 및 압축기(83)의 표면을 타고 흘러내리기 때문에 상기 응축기(82) 및 압축기(83)가 냉각되게 된다.

그 후, 상기 응축기(82) 및 압축기(83)의 표면을 따라 흘러내린 물(100)은 상기 수조(81a)로 모이게 되고, 상기 수조(81a)에 모인 물(100)은, 상기 초음파 발생기(84)에서 초음파가 발생되므로 초음파를 이용하여 물을 모세관을 통하여 이동시키는 원리(ultrasonic capillary effect)에 따라, 상기 모세관(85)을 통하여 상부로 이동되고, 상기 모세관(85)에 연결된 분배관(86)의 구멍(86a)을 통하여 상기 응축기(82) 및 압축기(83)의 표면에 골고루 공급되어 흘러내린 후, 상기 수조(84)에 모이게 되고, 그 후 상기와 같은 동작을 계속 반복하면서 상기 응축기(82) 및 압축기(83)를 냉각시키게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명을 분리형 에어컨에 적용한 수냉각 시스템 에어컨은 상기 실외기(80)에 팬이 설치되어 있지 않아 소음이 절대적으로 저감되는 동시에 실외팬에 의한 공기의 유동이 없으므로, 주택가나 도로변에 설치된 경우에는 타인에게 소음 및 뜨거운 공기의 유동에 의한 불쾌감을 일으키는 것이 방지된다.

또한, 일체형 에어컨에 본 발명을 적용한 경우와 마찬가지로 실외팬이 설계시부터 제거되므로 상기 실외기(80)의 부피를 작게 설계하여 소형화를 이룩할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 의한 수냉각 시스템 에어컨은 실외측의 응축기와 압축기를 초음파를 이용하여 물을 모세관을 통하여 이동시키는 원리(ultrasonic capillary effect)를 이용하여 냉각시키므로 실외팬이 제거되어 소음이 저감되는 동시에 에어컨의 부피를 줄여 소형화할 수 있는 효과를 제공한다.

Claims (2)

1. 증발기의 표면에서 응결된 물이 저장되는 수조와, 상기 수조내에 설치되어 진공방울을 발생시키는 초음파 발생기와, 상기 초음파 발생기의 작동에 의해 상기 수조내의 물을 상측 방향으로 끌어 올리는 모세관과, 상기 모세관과 연결되어 상기 응축기 및 압축기의 표면에 물을 공급시키는 냉각수 분배수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 수냉각 시스템 에어컨.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 증발기의 표면에서 응결된 물을 상기 수조로 이동시키는 응축수 이동수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 수냉각 시스템 에어컨.