KR200252790Y1 - 고속분사식 냉방기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 냉방기의 냉기 출구측에 공기를 고속으로 집중 분사할 수 있는 공기노즐(Air Nozzle)을 장착하여 냉방이 필요한 장소에 집중적으로 냉풍을 분사함으로써, 집중냉방이 되게 하거나 또는 기기로부터 멀리 있는 장소까지 고속으로 공기를 분사하여 원거리 냉방이 가능하게 하였으며, 여러 대의 실내기를 한 대의 실외기로 연결하여 발열체 사이사이로 냉풍이 토출 되도록 하여 냉풍이 정체되거나 냉방온도가 불평등해지는 것이 방지되도록 한 고속분사식 냉방기에 관한 것으로서, 특히 실내 공기를 냉각시키는 증발기와 냉각된 공기를 실내로 토출시키는 송풍기를 갖는 실내기가 실내에 다수개 연결 설치된 냉방기에 있어서, 각 실내기는 냉풍을 토출하는 토출 구멍에 냉풍을 한곳으로 집중 분사하는 반구형 공기노즐이 구비되고, 각 실내기의 액관 연결부에는 냉매액을 균등하게 분배하기위한 벤츄리부를 갖는 액분배관이 구비되고, 각 실내기의 가스관 연결부에는 양측에서 유입되는 냉매가스를 고속으로 밀어내 한곳으로 혼합되도록 해주는 벤츄리부를 갖는 가스혼합관이 구비되도록 구성되어 있다.

Description

고속분사식 냉방기{High speed injection cooling unit}

본 고안은 고속분사식 냉방기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 냉방기의 냉기 출구측에 공기를 고속으로 분사할 수 있는 공기노즐(Air Nozzle)을 장착하여 냉방이 필요한 장소에 집중적으로 공기를 분사함으로써, 집중냉방(spot cooling)이 되게 하거나 또는 기기로부터 멀리 있는 장소까지 고속으로 공기를 분사하여 원거리 냉방이 가능하게 한 고속분사식 냉방기에 관한 것이다.

일반적으로 냉방기는 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기 등을 갖는 냉동사이클장치로 구성되고 이들은 실내기와 실외기에 나눠서 장착된다. 실내기는 팽창밸브 및 증발기가 장착된 것으로서 실내공기가 증발기를 거치면서 냉풍으로 변한 뒤 실내로 토출되는 것이다. 그리고 실외기는 압축기와 응축기가 구비된 것이며 실내기에서 증발된 냉매가스를 고온고압으로 압축한 뒤 증발하기 좋은 액체상태로 변환시켜 다시 실내기로 보내주는 것이다.

실내기는 냉풍을 실내로 토출하는 냉풍 토출구가 구비되는데 이 토출구는 수평날개와 수직날개가 서로 교차되는 격자형 그릴(Grille) 형태로 구성된다. 이러한 수평날개와 수직날개를 상하측 및 좌우측으로 조절하면 풍향을 원하는 곳으로 향하게 할 수 있다.

그러나 토출구가 직사각형으로 크게 형성되어 있기 때문에 냉풍을 한곳으로 집중하여 보낼 수 없으며 토출속도가 5 ∼ 7 m/s 임으로 실내기에서 멀리 떨어진 곳까지 냉풍을 신속하게 보낼 수 없음으로 사무실 또는 가정 이외의 곳에는 적합하지 않았다.

따라서 실내에서 열이 국부적으로 발생되는 전산장비실, 통신장비실, 조명시설이 있는 곳, 수배전반 등의 전력시설이 있는 곳, 철강제조시설이 있는 곳 등에는 직사각형 그릴 토출구를 갖는 냉방기를 사용할 수 없었다.

그리고 실내기와 실외기가 일대일로 연결되기 때문에 실내에 공기흐름을 방해하는 발열체(통신장비, 전산장비 등)들이 많이 있는 경우 한 대의 실내기에서 토출되는 냉풍으로 실내를 균일하게 냉방시킬 수 없으며 실내기에서 토출되는 냉풍이 이들 발열체에 부딪혀 정체되고 국부적으로만 냉방시킴으로 냉방효율이 저하되는 등의 문제가 있었다.

본 고안은 종래의 문제점을 감안하여 개발한 것으로서, 본 고안의 목적은 냉방기의 냉기 출구측에 공기를 고속으로 집중 분사할 수 있는 공기노즐을 장착하여 냉방이 필요한 장소에 집중적으로 냉풍을 분사함으로써, 집중냉방이 되게 하거나 또는 기기로부터 멀리 있는 장소까지 고속으로 공기를 분사하여 원거리 냉방이 가능하게 하였으며, 여러 대의 실내기를 한 대의 실외기로 연결하여 발열체 사이사이로 냉풍이 토출 되도록 하여 냉풍이 정체되거나 냉방온도가 불평등해지는 것이 방지되도록 한 고속분사식 냉방기를 제공함에 있다.

도 1은 본 고안 냉방기의 측단면도

도 2는 본 고안 냉방기의 공기노즐을 나타낸 단면도

도 3 내지 도 8은 본 고안 냉방기의 설치상태를 나타낸

사시도

도 9는 본 고안 냉방기의 액분배관의 단면도

도 10은 본 고안 냉방기의 가스혼합관의 단면도

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

1 : 실내기 1a : 증발기

1b : 팽창밸브 1c : 송풍기

1d : 공기흡입구 1e : 집수구

1f : 구멍 2 : 실외기

3 : 액관 4 : 가스관

5 : 발열체 10 : 공기노즐

11 : 입구 12 : 출구

13 : 구면부 14 : 패킹

15 : 브래킷 20 : 액분배관

21 : 유입부 22 : 배출부

23 : 벤츄리부 30 : 가스혼합관

31 : 유입부 32 : 배출부

33 : 벤츄리부

상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 실내 공기를 냉각시키는 증발기와 냉각된 공기를 실내로 토출시키는 송풍기를 갖는 실내기가 실내에 다수개 연결 설치된 냉방기에 있어서, 각 실내기는 냉풍을 토출하는 토출 구멍에 냉풍을 한곳으로 집중 분사하는 반구형 공기노즐이 구비되고, 각 실내기의 액관 연결부에는 냉매액을 균등하게 분배하기위한 벤츄리부를 갖는 액분배관이 구비되고, 각 실내기의 가스관 연결부에는 양측에서 유입되는 냉매가스를 고속으로 밀어내 한곳으로 혼합되도록 해주는 벤츄리부를 갖는 가스혼합관이 구비되도록 구성되어 있다.

이하 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안 냉방기의 측단면도 이고, 도 2는 본 고안 냉방기의 공기노즐을 나타낸 단면도 이다. 본 고안의 냉방기는 직사각형의 실내기(1)가 구비되고 실내기의 내측 하부에는 증발기(1a)와 팽창밸브(1b) 및 증발기에서 떨어지는 물을 모아주는 집수구(1e)가 각각 내장된다. 그리고 실내기의 전방 하부에는 증발기(1a) 쪽으로 실내공기를 향하게 하는 공기흡입구(1d)와 공기여과기가 각각 구비되며 실내기(1)의 전방 상측에는 냉풍을 원하는 곳으로 토출시키는 공기노즐(10)이 구비된다.

공기노즐(10)은 실내기에 뚫려진 토출 구멍(1f)과 대응되는 입구(11) 및 출구(12)가 각각 구비된다. 그리고 공기노즐(10)은 반구(半球)형태의 구면부(13)가 구비되며 이 구면부(13)는 브래킷(15)을 통하여 실내기(1)에 고정된다. 브래킷(15)과 구면부(13) 사이는 패킹(14)이 구비되며 구면부(13)는 패킹(14)을 중심으로 상하측 및 좌우측 방향으로 회동되도록 구비된다.

도 3 내지 도 6은 본 고안 냉방기의 실내 설치상태를 나타낸 사시도 로서, 도 3은 통신장비 등의 발열체(5)가 실내에 병렬 설치된 상태이다. 이처럼 발열체가 많이 설치된 경우 냉방기의 실내기(1)는 이들 발열체(5)의 사이사이에 설치된다.

그리고 도 4는 가로방향으로 긴 실내의 경우이고 도 5는 직교되는 실내에 냉방기가 설치된 상태이다.

도 6은 통신장비 등의 발열체(5)가 모여 있는 경우이며 이때는 냉방기들을 한곳으로 모아서 집중적으로 발열체들을 냉각시키면 된다.

도 7 및 도 8은 실내기와 실외기의 배관관계를 나타낸 사시도 로서, 실외기(2) 한 대로 여러 대의 실내기(1)와 연결하는 냉방기는 각 실내기 마다 필요한 정격의 냉매량과 냉매의 균등한 유량분배가 중요하다.

균등한 분배를 하기위해 실외기와 각 실내기 간의 배관거리를 같게 하고 냉매 흐름을 방해하는 엘보우(Elbow), 티(Tee) 등의 배관 연결부위의 저항요소를 기본적으로 같게 해야 된다. 배관길이가 길어짐에 따라 냉매압력이 감소되고 그로인해 냉매액에서 기포(flash gas)가 발생하여 냉매의 액흐름 상태를 더욱 방해하게 된다.

위의 문제점으로 인해 냉매가 불균형으로 분배될 경우 냉방능력이 저하되고 국부적으로만 냉방되어 냉방효율이 저하된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 고안은 냉매의 배관거리와 냉매 배관 부품의 개수를 갖게 해주고, 냉매 배관의 경사도를 같게 하며, 발생되는 기포도 균등하게 분배해주고, 액관, 가스관도 같은 방법으로 배관하였다.

본 고안은 액관(3) 및 가스관(4)을 배관할 때 일반 티관 과는 다른 액분배관(20)과 가스혼합관(30)을 사용하였다. 도 9는 액분배관을 나타낸 것으로서, 액분배관(20)은 유입부(21)와 배출부(22)가 직교되도록 연결되어 있으며 액분배관에는 벤츄리부(23)가 형성된다. 유입부(21)에서 공급되는 냉매액이 벤츄리부(23)를 통과하면서 가속됨으로 냉매액이 배출부(22)의 양측으로 균일하게 배출된다. 액분배관(20)은 유입부(21)와 배출부(22)의 직경과 그 높이 및 벤츄리부(23)의 직경 등에 따라 냉매액의 흐름이 달라짐으로 이들을 잘 조절하면 냉매액을 균등하게 분배시킬 수 있다.

도 10은 가스혼합관을 나타낸 것으로서, 가스혼합관(30)은 유입부(31)가 하부 양측에 구비되고 배출부(32)는 상부에 수직으로 연결된다. 그리고 가스혼합관(30)에는 벤츄리부(33)가 형성되는데 각 유입부(31)에서 공급되는 냉매가스가 벤츄리부(33)를 통과하면서 가속됨으로 냉매가스가 배출부(32)로 신속하게 배출된다. 그리고 가스혼합관(30)은 유입부(31)와 배출부(32)의 직경과 그 높이 및 벤츄리부(33)의 직경 등에 따라 냉매가스의 흐름이 달라짐으로 이들을 잘 조절하면 냉매가스를 신속하게 배출시킬 수 있다.

이처럼 구성된 본 고안은 냉방기로부터 원기리(20 ∼ 40m) 냉방이 필요한 곳, 열이 집중적으로 발생되는 곳, 공기유통의 장애물이 있는 곳, 도서책장과 같이 칸칸이 막혀 있는 곳, 실내가 직사각형이기 때문에 한 개의 냉방기로 냉방이 불가능한 곳, 실내가 직각구조(ㄱ 형)이거나 굴곡구조(ㄷ 형)로 공기유통이 않되는 곳, 국부적으로 냉방이 필요한 곳, 그리고 임의로 냉풍의 방향을 변경하고자 하는 곳에 적합하다.

본 고안은 원거리 냉방이 필요하고 열이 집중적으로 발생되는 장소와 공기유통의 장애가 있는 장소의 문제점을 해결하기 위해 실내기(1)의 출구측에 공기노즐(10)을 장착하였다. 공기노즐(10)은 증발기(1a)를 거치면서 냉각된 공기가 송풍기(1c)를 통하여 밖으로 배출될 때 냉풍이 한곳으로 모이도록 해주는 것이며 이 노즐에 의해 원거리 냉방과 공기의 유통 장애가 있는 곳에 냉풍을 집중화하여 송풍함으로 발열량이 큰 전력설비, 공업시설 등의 집중냉방이 가능해진다.

특히 통신장비와 같이 도서관의 책장처럼 칸칸이 막혀 공기유통이 불가능하고 발열이 매우 심한 특성이 있는 장소에서는 공기노즐의 사용으로 냉방의 문제점이 완전 해결된다. 공기노즐은 임의로 분사각도를 조절할 수 있는 것으로서, 출구(12)를 잡고 상하측 및 좌우측 방향으로 돌리면 구면부(13)가 패킹(14)에 끼인상태로 움직이면서 출구(13)의 냉풍 분사각이 조절된다. 즉 사용자가 필요로한 장소에 냉풍을 송풍할 수 있으며 실내의 구획변경 또는 발열체(5)의 위치변경으로 냉방구역을 임의로 변결할 때 매우 효과적으로 대처할 수 있다. 공기노즐은 냉풍을 고속으로 분사할 때 주위의 공기를 확산시키며 고속공기는 주위공기를 유인(Induction)시켜 실내의 공기를 혼합 분산시킴으로 더욱 효과적인 냉방을 할 수 있다.

본 고안은 실내의 공기유통 장애물이 있는 장소와 실내의 형태가 직각, 굴곡진 장소의 문제점 해결을 위해 실내기를 멀티형으로 개발하였다. 멀티형 실내기는 실내기를 2등분, 4등분, 6등분으로 장소의 크기와 용량에 적합하게 분할한 것이며, 실내의 형태와 분할해야할 면적의 크기에 따라 선택할 수 있다.

통신장비실에서 책장배열과 같이 칸칸이 막혀있는 장소에서는 통로마다 멀티형 실내기를 설치함으로써, 매우 효과적으로 냉방할 수 있다. 특히 발열량이 큰 전력설비에서는 전후측 및 좌우측에 멀티형을 설치하여 열을 분산시켜 냉방함으로 전력장비와 실내가 균일하게 냉방되어 전력설비를 효율적으로 관리할 수 있다.

멀티형은 분할되는 대수만큼 소형화로 개발 제작할 수 있어 설치와 이동이 쉽고 냉방기 가동 중에도 한두 대는 정지시키고 이동하여 설치할 수 있음으로 실내의 냉방기 설치 구획변경에 신속히 대처할 수 있다. 또한 냉방이 불필요한 장소는 운전을 정지시킬 수 있어 경제적인 냉방이 가능하다.

멀티형 냉방을 실현하기 위해선 냉매 배관의 배선이 중요하다. 본 고안은 실내기와 실외기의 냉매 배관에 냉매의 균등 분배와 균등 흡입을 위해벤츄리식(Venturi type) 액분배관(20)과 가스혼합관(30)이 구비된다.

실외기에서 액화된 냉매액은 멀티형 실내기로 분배되는 과정에서 배관의 길이, 굴곡개소, 각 실내기의 높이차이에서 발생하는 각각의 냉매 순환 장애요소로 인하여 냉매량이 일정하게 분산되기는 어렵다. 본 고안은 벤츄리식을 이용하여 이런 문제들을 해결한 것으로서, 냉매관 속에 공존하는 냉매액과 냉매가스가 압축기의 고 압력에 의해 벤츄리부(23)(33)을 통과하는 과정에서 액과 가스가 혼합되어 이송되는 원리를 이용한 것이다.

벤츄리부를 이용하면 혼합된 냉매를 균등분배 하거나 균등 혼합되게 하여 냉매량을 일정하게 분배할 수 있는 것으로서, 냉매가 편중되게 분배될 경우 실내기의 일부 기기만 냉방되는 단점을 근본적으로 해결한 것이다.

종래 시판되고 있는 멀티형 에어콘은 가정이나 사무실 등의 용도로 냉방 용량이 작고 배관길이도 10 ∼ 15m 정도임으로 위의 액분배관, 가스혼합관 등이 불필요하나, 본 고안은 용량이 크고 배관길이도 최하 20 ∼ 50m에 이르는 산업용 중대형 규모의 냉방장비이다.

이상에서와 같이 본 고안에 따르면 냉기를 고속으로 집중 분사할 수 있는 공기노즐(Nozzle)을 장착하여 냉방이 필요한 장소에 집중적으로 공기를 분사함으로써, 집중냉방이 되게 하거나 또는 기기로부터 멀리 있는 장소까지 고속으로 공기를 분사하여 원거리 냉방이 가능하다.

그리고 공기유통의 장애물이 있는 곳, 도서책장과 같이 칸칸이 막혀 있는 곳, 실내가 직사각형으로 한 개의 냉방기로 냉방이 불가능한 곳, 실내가 직각구조(ㄱ 형)이거나 굴곡구조(ㄷ 형)로 공기유통이 않되는 곳, 그리고 국부적으로 냉방이 필요한 곳에 냉풍을 집중적으로 공급할 수 있음으로 냉방효율이 향상된다. 또한 여러 대의 실내기를 한 대의 실외기로 연결하여 발열체 사이사이로 냉풍이 토출 되도록 하여 냉풍이 정체되거나 냉방온도가 불평등해지는 것이 방지되는 등의 효과가 있다.

Claims (2)

1. 실내 공기를 냉각시키는 증발기(1a)와 냉각된 공기를 실내로 토출시키는 송풍기(1c)를 갖는 실내기(1)가 실내에 다수개 연결 설치된 냉방기에 있어서,

   각 실내기(1)는 냉풍을 토출하는 토출 구멍(1f)에 냉풍을 한곳으로 집중 분사하는 반구형 공기노즐(10)이 구비되고,

   각 실내기(1)의 액관 연결부에는 냉매액을 균등하게 분배하기 위한 벤츄리부(23)를 갖는 액분배관(20)이 구비되고,

   각 실내기(1)의 가스관 연결부에는 양측에서 유입되는 냉매가스를 고속으로 밀어내 한곳으로 혼합되도록 해주는 벤츄리부(33)를 갖는 가스혼합관(30)이 구비된 것을 특징으로하는 고속분사식 냉방기.
2. 제 1 항에 있어서, 공기노즐(10)은 실내기(1)의 냉기 토출 구멍(1f)과 연통되는 입구(11)와 출구(12)가 형성된 반구형 구면부(13)가 구비되고, 구면부(13)의 외주면 중심에 놓이는 패킹(14)이 구비되며, 패킹(14)을 구멍(1f) 내주면에 밀착시켜 공기노즐(10)이 상하측 및 좌우측 방향으로 조절되도록 하는 브래킷(15)이 구비된 것을 특징으로하는 고속분사식 냉방기.