KR20020085831A - 수냉식 공기조화장치 - Google Patents

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Abstract

수냉식 공기조화장치를 설치할 때, 탱크와 일체 구성이 전제이고, 뒷부분에 부착한 경우에는 구조가 매우 복잡해지는 점, 또한, 수세 탱크 측부에 큰 급수설비의 설치가 필요한 점 때문에 수냉식 공기조화장치 본체의 설치 공간이 없고, 좁은 화장실내에 설치한 경우, 번잡해지는 등의 과제를 해결한다.
압축기와, 수냉식 응축기와, 감압기구와, 증발기와, 상기 증발기용의 송풍기를, 아래쪽에서부터 압축기, 수냉응축기, 증발기, 송풍기의 순으로 수직방향으로 배치한다.

Description

수냉식 공기조화장치{WATER-COOLED AIR CONDITIONER}
본 발명은, 주로 화장실 등 설치공간이 작은 방에 사용하는 공기조화장치에 관한 것이다.
이 종류의 공기조화장치로서는, 일본 특개소 58-26941호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 시스턴(cistern) 내의 물로 응축기를 냉각하는 화장실용 공기조화장치가 있다. 공조장치 본체는, 시스턴(cistern)의 상부에 설치되고, 증발기의 냉열 (冷熱)은 송풍기에 의해 취출구(吹出口)로부터 실내로 내뿜어져서, 실내를 냉방한다. 한편, 응축기의 열은, 펌프에 의해서 퍼 올려진 시스턴(cistern) 내의 물을 살수함으로써, 현열(顯熱) 및 증발잠열에 의해 빼앗겨, 고온다습해진 공기는 배수관을 통해 변기로 배수된다.
다른 예로서는, 일본 실개평 4-103525호 공보를 들 수 있다. 이것은 응축기를 수냉(水冷)하는 냉각수 저류(貯留)용 탱크를 공기조화장치 본체에 일체적으로 부착하여, 시스턴(cistern)의 예비 급수구로부터 수도물을 퍼내어, 이 냉각수 저류용 탱크에 냉각수를 급수하기 위한 급수설비부를 설치하는 구성으로 되어 있다.
그러나, 전자의 구성에서는, 시스턴(cistern) 상부에 설치하고, 더구나 고온다습한 공기를 변기에 배수하는 구성이기 때문에, ① 탱크와 일체 구성이 전제이고, 뒷부분에 부착된 경우는 구조가 매우 복잡해진다, ② 뒷부분에 부착된 경우에는 공조기 본체가 다종다양한 변기에 적합한 형상이 요구된다, ③ 시스턴(cistern) 상부 이외의 설치장소에 부착하는 것이 곤란하다는 등의 많은 과제가 있다.
또한, 후자의 구성에서는, 시스턴(cistern) 측부에 큰 급수설비의 설치가 필요하기 때문에, ① 공기조화장치 본체의 설치가 낮은 위치가 되어 버려, 취출구도 낮은 위치가 되어, 냉풍감이 전해지기 어렵다, ② 공기조화장치 본체를 높게 하면, 시스턴(cistern) 측부에는 설치가 불가능하고, 좁은 화장실내에 설치한 경우, 매우 번잡해진다는 등의 과제를 갖고 있었다.
본 발명은 이러한 종래의 과제를 해결하는 것으로, 뒷부분에 부착이 용이하고, 더욱이 작은 공간의 장소에 부착되는 수냉식 공기조화장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예를 나타내는 수냉식 공기조화장치의 구성도이다.
도 2는 도 1의 A-A단면을 위쪽에서 본 도면이다
도 3은 본 발명의 실시예에 있어서의 수냉식 응축기의 길이 방향의 단면도이다.
도 4는 위와 동일한 수냉식 응축기 내의 온도분포도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 있어서의 결로수 회수부(回收部)의 상세도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 있어서의 공기조화기 본체와 화장실의 변기에 앉은 사람과의 치수관계를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예의 취출구(吹出口)의 상세도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 수냉식 공기조화기 본체 11 : 압축기
12 : 수냉식 응축기 13 : 증발기
14 : 송풍기 15 : 순환펌프
18 : 냉각수
상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명은, 압축기와, 수냉식 응축기와, 감압기구와, 증발기와, 상기 증발기용 송풍기를 가지며, 아래쪽에서부터 압축기, 수냉식 응축기, 증발기, 송풍기의 순으로 수직방향에 배치한 것이다.
또한, 본 발명은, 압축기와 수냉식 응축기와 감압기구와 증발기와 송풍기로 이루어지는 본체와, 상기 수냉식 응축기의 냉각수를 수용하는 냉각수 용기와, 냉각수를 냉각수 용기로부터 배관을 통해서 수냉식 응축기에 보내고, 다시 냉각수 용기에 되돌려보내는 냉각수용 순환펌프를 구비한 공기조화장치이다.
청구항 1에 기재된 발명은, 압축기와, 수냉식 응축기와, 감압기구와, 증발기와, 상기 증발기용 송풍기를 가지며, 아래쪽에서부터 압축기, 수냉식 응축기, 증발기, 송풍기의 순으로 수직방향으로 배치한 것으로, 중량이 있는 부품을 아래쪽에 두게 되기 때문에 공기조화장치의 중심을 낮게 할 수 있고, 바닥에 둔 경우에 쓰러지기 어렵게 할 수 있다.
청구항 2에 기재된 발명은, 압축기와 수냉식 응축기와 감압기구와 증발기와 송풍기로 이루어지는 본체와, 상기 수냉식 응축기의 냉각수를 수용하는 냉각수용기와, 상기 냉각수를 상기 냉각수 용기로부터 배관을 통해서 상기 수냉식 응축기에 보내고, 다시 상기 냉각수용기로 되돌려보내는 냉각수용 순환펌프로 이루어지는 수냉식 공기조화장치로, 이미 설치된 냉각수 탱크(예를 들면, 화장실의 수세탱크)이더라도, 순환펌프만을 냉각수 탱크에 침지하고, 냉각수용 배관을 접속할 뿐이며, 마중물(priming water) 등은 필요 없고, 용이하게 공기조화장치를 부착할 수 있다.
청구항 3에 기재된 발명은, 압축기의 상부에서, 또한 압축기 직경의 약 2배의 투영(投影)면내에 만곡한 수냉식 응축기를 배치한 것으로, 수냉식 응축기의 길이를 길게 취하여, 응축능력을 이끌어내면서 콤팩트하게 수납할 수 있고, 위에서 본 공기조화장치 본체의 면적을 작게 할 수 있고, 설치면적을 작게 할 수 있다.
청구항 4에 기재된 발명은, 압축기의 상부에서, 또한 압축기의 직경의 약 2배의 투영면내에 만곡한 증발기를 배치한 것으로, 증발기의 흡입 면적을 크게 취하면서 콤팩트하게 수납할 수 있고, 냉각능력을 이끌어냄과 동시에, 위에서 본 공기조화장치 본체의 면적을 작게 할 수 있고, 설치면적을 작게 할 수 있다.
청구항 5에 기재된 발명은, 수냉식 응축기를 대향류(對向流)형 열교환기로 구성하는 것으로, 응축능력을 최대한으로 이끌어 낼 수 있고, 콤팩트하게 수납할 수 있다.
청구항 6에 기재된 발명은, 증발기에 부착한 결로수(結露水)를 용기에 저류(貯流)하고, 이 용기내의 수량을 검출하는 수단을 구비하여, 수량이 일정량을 넘었을 때, 운전을 정지하는 제어수단을 구비한 것으로, 설치할 때, 냉각수용 배관접속 이외의 공사를 필요로 하지 않고, 만수(滿水) 상태에서 운전을 정지함으로써, 결로수가 누설되는 것을 방지할 수 있다.
청구항 7에 기재된 발명은, 증발기에 부착한 결로수를, 냉각수용 용기에 배수하는 수단을 구비한 것으로, 결로수의 처리가 복잡함에서 벗어난다.
청구항 8에 기재된 발명은, 순환펌프의 구동용 전원단자를, 공기조화장치본체의 바깥면에 구비한 것으로, 설치가 용이하고, 펌프가 파손하였을 때의 교환도 간단하게 할 수 있다.
청구항 9에 기재된 발명은, 증발기를 통과한 냉기를 내뿜는 취출구에 풍향 날개를 구비하여, 상기 취출구의 중심부근의 높이를 바닥면에서 700mm∼900m 부근에 설치한 것이다. 그리고 이 구성에 의하면, 화장실의 양변기에 앉았을 때, 어른이든 어린이든 취출구의 높이를 바꾸지 않고, 풍향 날개만으로 냉기의 기류를 어깨부근에 닿게 할 수 있다.
[실시예]
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명인 수냉식 공기조화장치의 기본구성을 나타낸다. 도 2는 도 1의 A-A면에서의 단면도이다.
수냉식 공기조화기 본체(1)는, 압축기(11)의 상부에 나선형상으로 만곡된 수냉식 응축기(12)를 배치하고, 그 상부에 U자 형상으로 만곡시킨 증발기(13)를 배치하며, 그 상부에 송풍기(14)를 더욱 배치한다. 즉, 수냉식 공기조화기를 구성하는 주요부품(압축기, 수냉식 응축기, 증발기, 송풍기)을 중량이 무거운 순으로 배치함으로써, 수냉식 공기조화기 본체의 중심을 가장 낮은 위치로 할 수 있어, 쓰러지기 어렵고, 안정적으로 바닥면에 두는 것이 가능한 구성으로 되어 있다.
또한, 송풍기(14)와 증발기(13)와 수냉식 응축기(12)는, 수냉식 공기조화기 본체(1)를 위에서 본 경우, 압축기(11)와 겹치도록 배치되고, 압축기의 직경의 약 2배의 원(31)의 투영면 내에 배치하고 있다. 즉, 증발기나 수냉식 응축기를 만곡시킴으로써 길이를 길게 취할 수 있고, 능력을 이끌어내면서 콤팩트하게 수납할 수 있으며, 위에서 본 수냉식 공기조화기 본체의 면적을 작게 할 수 있고, 설치면적을 작게 할 수 있도록 되어 있다. 이 실시예에서는 수냉식 응축기를 원 형상으로 만곡시키고 있지만, 타원형상이어도 동일한 효과를 얻을 수 있다. 마찬가지로, 이 실시예에서는 증발기는 U자 형상으로 만곡시키고 있지만, L자 형상으로 만곡시키더라도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
냉동 사이클은, 압축기로부터 토출(吐出)된 냉매는 수냉식 응축기(12)에 들어가고, 열교환된 후, 모세관(23)을 통해 증발기(13)에 들어가고, 열교환하여 압축기로 되돌아간다고 하는 주지(周知)의 사이클로 되어 있다.
또한, 수냉식 응축기(12)를 냉각하는 냉각수(18)는, 수냉식 공기조화기 본체 (1)의 외부에 설치한 냉각수 용기(17)내에 저류(貯流)되어 있으며, 그 냉각용기 (17)내에 순환펌프(15)가 구비되어 있다. 냉각수(18)는 순환펌프(15)에 의해 화살표 방향으로 배관(21a)을 지나, 배관접속구(19a)를 통해 배관(21b)을 지나서, 수냉식 응축기(12)에 들어간다. 수냉식 응축기(12)내에서 냉매를 냉각한 후, 따뜻해진 냉각수는 배관(22b)을 지나, 배관접속구(19b)를 통해, 배관(22a)을 지나, 화살표 방향으로 유출하고, 다시 냉각수 용기(17)내로 되돌아간다.
상기와 같은 기본구성으로 하고 있기 때문에, 이미 설치된 냉각수 탱크(예를 들면, 화장실의 수세 탱크)이더라도, 순환펌프만을 냉각수 탱크에 침지하여, 냉각수용의 배관을 접속하는 것만으로, 마중물(priming water) 등은 필요 없고, 용이하게 공기조화장치를 부착할 수 있도록 되어 있다.
또한, 수냉식 공기조화기 본체(1)의 외곽에, 순환펌프의 구동용 전원단자 (81)를 구비하고 있으며, 용이하게 접속할 수 있도록 하여, 순환펌프가 파손했을 때의 교환도 간단히 할 수 있도록 되어 있다.
또, 공기는, 증발기(13)의 위쪽의 W1측에서 유입하여, 증발기(13)를 통과하여, 차가워지고, 취출구로부터 W2측으로 유출한다.
다음으로, 수냉식 응축기(12)에 대하여, 도 3과 도 4를 기초로 하여 설명한다. 수냉식 응축기(12)는 2중관 열교환 방식으로 되어 있고, 내관(52)과 외관(55)으로 이루어지며, 내관(52)내에는 냉매가 화살표(A1)와 같이 흐르고, 외관(55)과 내관(52)으로 만들어진 도우넛 형상의 유로에는 화살표(B2)의 방향으로 냉각수가 흐른다. 이 관을 만곡으로 구부리면서 나선형상으로 한 것이 수냉식 응축기(12)가 된다. 53은 냉각수의 입구관, 54는 출구관이다.
도 4는, 수냉식 응축기 내의 냉매 및 냉각수의 온도분포를 나타내고 있다. 실선이 대향류(對向流)인 경우이고, 파선은 병행류(竝行流)인 경우의 냉각수의 온도분포이다. 병행류 흐름의 경우, 냉매측 입구부근의 냉매와 냉각수의 온도차 △T는, △T1=Trin-T2out이 되어 큰 온도차를 기대할 수 있지만, 출구부근에서는 △T2= Trout-T1out로 온도차가 작아져서 열교환 효율이 나쁘다. 한편, 대향류의 경우, 냉매의 입구부근에서는 △T3=Trin-Tlout이고, 출구부근에서는 △T4=Trout-T1in이 되어 입구에서 출구까지 평균하여 온도차를 기대할 수 있어, 효율이 좋아진다. 그 때문에 응축능력을 최대한으로 이끌어 낼 수 있고, 콤팩트하게 수납할 수 있다.
이어서, 증발기로 발생하는 결로수의 처리에 대하여 설명한다. 도 5는 결로수 회수부(回收部)의 상세도이다. 증발기(13)에 부착한 결로수는, 물받이 접시 (63)로 일단 받아, 배수구멍(64)으로부터 용기(61)에 저류(貯流)된다. 이 용기 (61)내에는 물에 뜨는 플로트(float)(62a,62b)가 구비되어 있으며, 결로수(65)가 저류되면, 플로트(float)는 물에 의해 플로트(float)(62a)의 위치에서 플로트 (float)(62b)로 밀어 올려지고, 이에 따라 수량을 검출한다. 한편, 수량이 일정량을 넘었을 때, 결로수(65)는 배수용 펌프(71)에 의해 배관(72)으로 배수된다. 배관(72)의 D1측에는 수냉식 응축기가 있고, 수냉식 응축기를 냉각한 냉각수가 D1측에서 유입하여, D2측으로 유출하고, 그 후 수세 탱크 내로 유출한다. 따라서, 결로수는 냉각수와 함께 수세탱크로 배수된다. 이 구성에 의해, 결로수의 처리의 복잡함에서 벗어난다.
또, 이 실시예에서는 배수용 펌프를 사용하고 있지만, 배수용 펌프를 사용하지 않고도, 수량이 일정량을 넘었을 때 운전을 정지하도록 하면, 비용을 들이지 않고 결로수가 누설되는 것을 방지할 수도 있다.
이어서, 냉풍의 취출구에 대하여 설명한다. 도 6은, 화장실의 변기에 앉았을 때의 사람과의 관계를 나타낸 것이다. 수냉식 공기조화기 본체(1)를 사람(96a, 96b)의 배면에 설치하고, 어깨부근(97a,97b)에 냉풍을 쐰다. 취출구(91)의 높이 (H1)를 바닥면에서부터의 높이로 700mm∼900mm의 사이가 되도록 하고 있다. 도 7은 취출구(91)의 상세도이고, 풍향날개(92)는 회전중심(93)을 지지점으로 상하로 회전하고, 풍향(98이나 99)과 같이 방향을 변경할 수 있다. 이 구성에 의해, 화장실의 양변기에 앉았을 때, 어른이든 어린이든 취출구의 높이를 바꾸지 않고, 풍향날개만으로 냉기의 기류를, 시원하다고 느끼는 장소, 예를 들면 어깨부근에 용이하게 쐴 수 있다.
상기 실시예로부터 명백하듯이, 압축기, 수냉식 응축기, 증발기, 송풍기의 순으로 수직방향에 아래쪽으로 배치하였기 때문에, 공기조화장치의 중심을 낮게 할 수 있어, 바닥에 둔 경우에 쓰러지기 어렵다. 또한, 수냉식 공기조화기 본체의 외부에, 수냉식 응축기의 냉각수를 수용하는 냉각수 용기와, 냉각수를 보내주는 순환펌프를 구비하였기 때문에, 이미 설치된 냉각수 탱크 (예를 들면, 화장실의 수세 탱크)이더라도, 순환펌프만을 냉각수 탱크에 침지하여, 냉각수용의 배관을 접속할 뿐이고, 마중물(priming water) 등은 필요 없고, 용이하게 공기조화장치를 부착할 수 있다.
또한, 압축기의 직경의 2배로 만들어지는 원의 투영면 내에 수냉식 응축기와증발기를 배치하도록 하였기 때문에, 길이를 길게 취할 수 있고, 응축 또는 증발능력을 이끌어내면서 콤팩트하게 수납할 수 있으며, 위에서부터 본 공기조화장치 본체의 면적을 작게 할 수 있어, 설치면적을 작게 할 수 있다.
또한, 수냉식 응축기를 대향류형 열교환기로 구성하도록 하면 효율이 올라가고, 응축능력을 최대한으로 이끌어 낼 수 있다. 또한, 증발기에 부착한 결로수를 용기에 저류하여, 수량이 일정량을 넘었을 때, 운전을 정지하도록 하면, 설치할 때, 냉각수용의 배관접속 이외의 공사를 필요로 하지 않고, 만수상태에서 운전을 정지함으로써, 결로수가 누설되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 결로수를 냉각수용 용기에 배수하는 수단을 설치하면, 결로수의 처리의 복잡함에서 벗어나, 사용자의 편리성이 향상한다.
또한, 순환펌프의 구동용 전원단자를 본체의 바깥면에 구비하였기 때문에, 설치를 용이하게 할 수 있고, 펌프가 파손하였을 때의 교환도 간단하게 할 수 있다.
또한, 냉기를 내뿜는 취출구에 풍향날개를 구비하여, 취출구 중심부근의 높이를 바닥면에서 700mm∼900mm 부근에 설치하였기 때문에, 화장실의 양변기에 앉았을 때, 어른이든 어린이든 취출구의 높이를 바꾸지 않고, 풍향날개만으로 냉기의 기류를 어깨부근에 쐴 수 있어, 사용자의 쾌적성이 향상한다.

Claims (9)

  1. 압축기와, 수냉식 응축기와, 감압기구와, 증발기와, 상기 증발기용 송풍기를 가지며, 아래쪽에서부터 압축기, 수냉식 응축기, 증발기, 송풍기의 순으로 수직방향에 배치하여 이루어지는 수냉식 공기조화장치.
  2. 압축기와 수냉식 응축기와 감압기구와 증발기와 송풍기로 이루어지는 본체와, 상기 수냉식 응축기의 냉각수를 수용하는 냉각수 용기와, 상기 냉각수를 상기 냉각수 용기로부터 배관을 통해서 상기 수냉식 응축기에 보내고, 다시 상기 냉각수 용기로 되돌려보내는 냉각수용의 순환펌프로 이루어지는 수냉식 공기조화장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 압축기의 상부에, 또한 압축기의 직경의 약 2배의 투영면 내에 만곡한 수냉식 응축기를 배치한 것을 특징으로 하는 수냉식 공기조화장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 압축기의 상부에, 또한 압축기의 직경의 약 2배의 투영면 내에 만곡한 증발기를 배치한 것을 특징으로 하는 수냉식 공기조화장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 수냉식 응축기를 대향류형열교환기로 구성한 수냉식 공기조화장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 증발기에 부착한 결로수를 저류하는 용기와, 이 용기내의 수량을 검출하는 수단을 구비하고, 수량이 소정량을 넘었을 때, 운전을 정지하는 제어수단을 구비한 수냉식 공기조화장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 증발기에 부착한 결로수를 냉각수용 용기로 배수하는 수단을 구비한 수냉식 공기조화장치.
  8. 제 2 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 순환펌프의 구동용 전원단자를 공기조화장치 본체의 바깥면에 구비한 수냉식 공기조화장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 증발기를 통과한 냉기를 내뿜는 취출구에 풍향날개를 구비하고, 상기 취출구의 중심부근의 높이를 바닥면에서부터 약 700mm∼900mm의 사이에 설치한 수냉식 공기조화장치.
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