KR20030030473A - 환기 겸용 에어컨 - Google Patents

Abstract

본 발명은 환기 겸용 에어컨에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 급기되는 실외공기를 배기되는 실내공기와 열교환시켜 충분히 냉각된 상태를 유지하게 함으로써 냉방효율을 향상시킴과 동시에, 실내 및 실외의 환경에 따라 급배기되는 공기의 상태를 다양하게 조합하여 운전할 수 있는 환기 겸용 에어컨을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 환기 겸용 에어컨은 실외공기가 실내로 유입되는 급기유로와 실내공기가 실외로 배출되는 배기유로가 구비되며 급기와 배기가 교차되면서 열교환되는 현열 교환기를 포함하는 환기 유니트와, 상기 급기유로 상에 구비되는 증발 열교환기를 포함하여 냉동사이클을 이루는 공조 유니트를 포함한다.

이 때, 상기 공조 유니트는 실내공기가 상기 증발 열교환기를 거쳐 실내로 재유입되는 내부 순환유로를 더 포함하며, 상기 환기 유니트는 실내공기가 상기 현열 교환기를 거치지 않고 실외로 직접 배출되는 단순 환기유로를 더 포함한다.

Description

환기 겸용 에어컨{airconditioner combined ventilator}

본 발명은 에어컨에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실내의 오염된 공기를 실외의 선선한 공기로 대체할 수 있는 환기 겸용 에어컨에 관한 것이다.

일반적으로 사용되는 에어컨은 공기를 순환시키면서 냉동사이클과 연동되어 실내공기를 냉각시켜 냉방을 하는 것으로, 그 구성은 크게 실내기와 실외기로 나누어진다. 상기 실내기와 실외기가 한 몸체에 설치되어 구성되는 것을 일체형 에어컨이라 하며, 각각 별도로 분리되어 설치되는 것을 분리형 에어컨이라 한다.

전자인 일체형 에어컨의 대표적인 것으로 창문형 에어컨이 있으며, 후자인 분리형 에어컨의 대표적인 것으로 벽걸이형과 패키지형이 있다.

이러한 에어컨의 냉동사이클은 저온/저압의 가스 냉매를 고온/고압의 가스 냉매로 승온/승압하는 압축기와, 상기 압축기로부터 유입된 냉매를 외기에 의해 응축시키는 응축기와, 다른 부분의 직경에 비해 협소한 직경으로 이루어져 상기 응축기로부터 유입된 냉매를 감압시키는 팽창밸브와, 상기 팽창밸브를 통과한 냉매가 저압상태에서 증발됨에 따라 고내의 열을 흡수하는 증발기를 기본 부품으로 하여 구성된다.

따라서, 에어컨은 냉매가 냉동사이클을 순환하는 과정에서 증발기의 흡열작용과 응축기의 방열작용에 의해 실내를 냉방하게 되는 것이다.

한편, 이와 같은 에어컨의 사용 중에는 냉방 환경을 유지하기 위해 실내를 밀폐시키게 되며, 이로 인해 사람의 호흡에 의해 발생하는 이산화탄소 등으로부터 실내공기가 오염된다. 이렇게 오염된 실내공기를 청결하게 유지하기 위해서, 문이나 창문을 열어 오염된 실내공기를 실외로 배출시키고 신선한 실외공기를 흡입하여 실내를 환기시키고 있는 실정이다.

그러나, 환기를 위해 문이나 창문을 임의로 열고 닫는 것은 사용자의 입장에서 상당히 불편한 작업이 아닐 수 없다.

이러한 문제점을 해결하고자, 환기장치가 구비된 에어컨이 다양하게 제시되어 있으며, 그 중에서도 국내 공개실용 제95-25509호 및 국내 공개실용 제99-8882호에 개시된 것을 소개하면 다음과 같다.

우선, 국내 공개실용 제95-25509호에 기재된 에어컨의 환기장치는 실내공기의 오염여부를 감지하는 실내오염도 감지부에서 검출된 값에 따라 마이콤이 실내팬 및 외기팬의 작동과 흡입구 도어의 개폐를 제어하여 실내공기를 환기시킴으로써, 냉방중인 실내의 온도 손실을 줄이게 된다.

그리고, 국내 공개실용 제99-8882호에 기재된 에어컨의 환기장치는 실외기와실내기 사이에 배관가능하게 설치되는 송풍관과 상기 송풍관을 통해 공기를 강제 이송시키는 송풍기로 구성됨으로써, 송풍관 및 송풍팬을 통해 실외의 공기를 실내기의 증발기 측으로 흡입하거나 실외기 내의 공기를 실외로 배출하여 환기를 이루게 된다.

그러나, 상술한 바와 같은 에어컨의 환기장치들은 실내공기가 실외로 직접 배출됨으로써 환기에 따른 냉방효율의 저하를 근본적으로 해결할 수 없었다. 즉, 차가운 실내공기가 실외로 직접 배출됨은 물론 더운 실외공기가 실내로 직접 유입됨에 따라 실내의 온도를 높여 결국 냉방효율을 저하시키게 되었다.

뿐만 아니라, 배기되는 실내공기는 충분히 냉각되어 있는 것으로, 이 열에너지를 이용할 경우 급기되는 실외공기를 충분히 냉각시킬 수 있음에도 불구하고 종래의 환기장치들은 단순히 실내공기의 배기와 실외공기의 급기에만 급급하였다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 오염된 실내공기를 환기시키기 위해 실외공기를 급기함에 있어서, 상기 실외공기를 배기되는 실내공기와 열교환시켜 충분히 냉각된 상태를 유지하게 함으로써 냉방효율을 향상시킬 수 있는 환기 겸용 에어컨을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 실내 및 실외의 환경에 따라 급배기되는 공기의 상태를 다양하게 조합하여 운전할 수 있는 환기 겸용 에어컨을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 환기 겸용 에어컨의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도

도 2a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 환기 겸용 에어컨의 구성 및 열교환환기 모드를 나타낸 도면

도 2b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 환기 겸용 에어컨의 단순환기 모드를 나타낸 도면

도 2c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 환기 겸용 에어컨의 내부순환 모드를 나타낸 도면

도 3a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 환기 겸용 에어컨의 구성 및 열교환환기 모드를 나타낸 도면

도 3b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 환기 겸용 에어컨의 내부순환 모드를 나타낸 도면

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 환기 겸용 에어컨의 구성 및 작동을 나타낸 도면

도 5는 본 발명의 제4 실시에에 따른 환기 겸용 에어컨 구성 및 작동을 나타낸 도면

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 증발 열교환기 3 : 압축기

5 : 응축 열교환기 7 : 팽창밸브

10 : 현열 교환기 A : 급기 유로

B : 배기 유로 C : 내부순환 유로

D : 단순환기 유로

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 환기 겸용 에어컨은 실외공기가실내로 유입되는 급기 유로와 실내공기가 실외로 배출되는 배기 유로가 구비되며 급기와 배기가 교차되면서 열교환되는 현열 교환기를 포함하는 환기 유니트와, 상기 급기 유로 상에 구비되는 증발 열교환기를 포함하여 냉동사이클을 이루는 공조 유니트를 포함한다.

이 때, 상기 공조 유니트는 실내공기가 상기 증발 열교환기를 거쳐 실내로 재유입되는 내부순환 유로를 더 포함하며, 상기 환기 유니트는 실내공기가 상기 현열 교환기를 거치지 않고 실외로 직접 배출되는 단순환기 유로를 더 포함한다.

따라서, 본 발명에 따른 환기 겸용 에어컨은 실외공기가 현열 교환기를 통해 배기되는 실내공기와 열교환됨에 따라 충분히 냉각되어 급기될 수 있으며, 이로 인해 실내공기의 환기에 따른 냉방효율의 저하를 최대한 방지할 수 있다.

뿐만 아니라, 본 발명에 따른 환기 겸용 에어컨은 급기 유로와 배기 유로를 조합하여 급배기되는 공기의 열에너지를 이용하는 열교환환기 모드와, 급기 유로와 단순환기 유로를 조합하여 실내공기를 단순히 환기시키는 단순환기 모드와, 내부순환 유로를 이용하여 환기없이 실내를 냉방시킬 수 있는 내부순환 모드로 운전될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 환기 겸용 에어컨의 다양한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 1은 본 발명에 따른 환기 겸용 에어컨의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도로서, 상기 환기 겸용 에어컨은 현열 교환기(10)를 중심으로 하는 환기 유니트와, 냉동사이클을 구성하는 증발 열교환기(1)를 중심으로 하는 공조 유니트로 이루어진다.

상기 환기 유니트에는 실외공기가 실내로 강제 유입되는 급기 유로(A)와, 실내공기가 실외로 강제 배출되는 배기 유로(B)가 구비되며, 상기 급기 유로와 배기 유로는 현열 교환기(10)를 중심으로 상호 교차된다. 이 때, 상기 현열 교환기(10)는 열교환막을 중심으로 서로 이웃한 급기 통로와 배기 통로가 한 쌍을 이루며, 이러한 쌍이 다수개 적층되어 있어 급기와 배기가 상기 열교환막을 통해 서로 열교환된다. 이러한 현열 교환기의 구성 및 작용은 널리 공지된 기술이기 때문에 그 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

상기 공조 유니트는 저온/저압의 가스 냉매를 고온/고압의 가스 냉매로 승온/승압하는 압축기(3)와, 상기 압축기로부터 유입된 냉매를 외기에 의해 응축시키는 응축 열교환기(5)와, 다른 부분의 직경에 비해 협소한 직경으로 이루어져 상기 응축기로부터 유입된 냉매를 감압시키는 팽창밸브(7)와, 상기 팽창밸브를 통과한 냉매가 저압상태에서 증발됨에 따라 고내의 열을 흡수하는 증발 열교환기(1)로 이루어져 냉동사이클을 구성한다.

이 때, 상기 증발 열교환기(1)는 환기 유니트의 급기 유로(A) 상에 구비되며, 따라서 상기 급기 유로를 통해 유입되는 실외공기가 증발 열교환기(1)를 지나면서 냉매의 흡열작용에 의해 냉각될 수 있다.

한편, 상기 공조 유니트에는 실내공기가 실외로 배출되지 않고 실내를 계속 순환할 수 있도록 상기 증발 열교환기(1)를 거쳐 실내로 재유입되는 내부순환 유로(C)가 구비됨이 바람직하다.

그리고, 상기 환기 유니트에는 실내공기가 현열 교환기(10)를 거치지 않고 실외로 직접 배출될 수 있는 단순환기 유로(D)가 구비됨이 바람직하다. 이것은 증발 열교환기(1)가 운전되기 전에 실내온도가 실외온도보다 높을 경우, 배기되는 실내공기가 급기되는 실외공기의 온도를 높이지 않도록 하기 위함이다.

이하, 상술한 바와 같은 유로구조를 갖는 환기 겸용 에어컨의 구체적인 구조와 그 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 2a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 환기 겸용 에어컨의 구성 및 열교환환기 모드를 나타낸 도면이고, 도 2b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 환기 겸용 에어컨의 단순환기 모드를 나타낸 도면이며, 도 2c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 환기 겸용 에어컨의 내부순환 모드를 나타낸 도면이다.

도 2a에 도시된 바에 따르면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 환기 겸용 에어컨은 박스 형태의 케이스(100) 내부에 급기 유로를 형성하는 급기덕트(120)와 배기 유로를 형성하는 배기덕트(130)가 서로 교차하도록 구비되며, 상기 급기덕트와 배기덕트가 교차하는 지점에 현열 교환기(110)가 설치된다.

상기 케이스(100)의 실외측 상단에는 급기덕트와 통하는 급기 흡입공(121)이 형성되며, 상기 케이스의 실내측 하단에는 급기덕트와 통하는 급기 배출공(123)이 형성된다. 그리고 상기 급기덕트(120)의 급기 배출공 측에 실외공기를 실내로 강제 흡입하는 급기팬(125)이 설치된다.

또한 상기 케이스(100)의 실내측 상단에는 배기덕트와 통하는 배기 흡입공(131)이 형성되며, 상기 케이스의 실외측 하단에는 배기덕트와 통하는 배기배출공(133)이 형성된다. 그리고 상기 배기덕트(130)의 배기 배출공 측에 실내공기를 강제 흡입하여 실외로 배출하는 배기팬(135)이 설치된다.

이 때, 상기 급기덕트(120)와 배기덕트(130)는 케이스의 내부공간을 상하로 양분하는 구획판에 의해 서로 간섭을 받지 않게 된다.

한편, 상기 현열 교환기(110)는 육면체 형상으로 마주보는 양 측면 모서리가 각각 케이스(100)의 상부면과 하부면에 지지되어 있으며, 급기 통로와 배기 통로는 서로 교차하도록 각각 마주보는 양 측면을 관통하여 형성된다.

그리고 상기 급기덕트(120) 내부의 급기팬 근처에 냉동사이클을 구성하는 증발 열교환기(1)가 설치된다. 상기 증발 열교환기(1)는 급기되는 공기의 흐름상 급기팬(125)의 후방에 설치됨이 바람직하다.

이 때, 도면에 도시되진 않았으나 상기 증발 열교환기와 함께 냉동사이클을 구성하는 압축기, 응축 열교환기, 팽창밸브 등은 상기 케이스(100)의 내부에 설치될 수 있으나, 압축기 등에서 발생하는 소음을 줄이기 위해 별도의 실외기에 설치됨이 바람직하다.

한편, 상기 케이스(100)의 실내측 하부면에는 실내공기가 강제 흡입되는 내부순환 흡입공(151)이 형성되며, 상기 내부순환 흡입공은 현열 교환기(110)의 후방에 위치하는 급기덕트(120)와 연통된다. 따라서, 급기팬(125)의 작동시 실내공기는 상기 내부순환 흡입공(151)을 통해 급기덕트로 유입되며, 계속해서 증발 열교환기(1)를 지나 급기 배출공(123)을 통해 실내로 다시 배출된다.

이 때, 상기 급기덕트(120) 상에 내부순환 흡입공(151)을 선택적으로 개폐할수 있는 제1 댐퍼(160)가 구비된다. 상기 제1 댐퍼(160)는 내부순환 흡입공을 개폐할 뿐만 아니라, 현열 교환기(110)를 지난 급기 유로를 선택적으로 차단할 수 있도록 구성됨이 바람직하다. 이것은 상기 현열 교환기(110)를 지난 실외공기가 증발 열교환기(1)를 거쳐 실내로 유입되는 열교환환기 모드와 상기 내부순환 흡입공(151)을 통해 유입된 실내공기가 증발 열교환기를 거쳐 실내로 재유입되는 내부순환 모드를 선택할 수 있도록 하기 위함이다.

이를 위해, 상기 제1 댐퍼(160)는 현열 교환기(110)와 내부순환 흡입공(151) 사이에 위치하는 급기덕트(120) 상에 힌지(161)를 중심으로 상하로 회동하는 판형으로 이루어진다. 따라서, 상기 제1 댐퍼(160)가 수평으로 누워있는 상태에서는 내부순환 흡입공(151)이 폐쇄됨과 동시에 현열 교환기 후방의 급기 유로는 개방되며, 상기 제1 댐퍼가 세워진 상태에서는 내부순환 흡입공이 개방됨과 동시에 현열 교환기 후방의 급기 유로는 차단된다.

그리고, 상기 케이스(100)의 실내측 하부면에는 실내공기가 강제 흡입되는 단순환기 흡입공(141)이 형성되며, 상기 단순환기 흡입공은 배기되는 공기의 흐름상 현열 교환기(110)의 후방에 위치하는 배기덕트(130)와 연통된다. 따라서, 배기팬(135)의 작동시 실내공기는 상기 단순환기 흡입공(141)을 통해 배기덕트로 유입되며 배기 배출공(133)을 통해 실외로 배출된다.

이 경우에도 상기 배기덕트(130) 상에 단순환기 흡입공을 선택적으로 개폐할 수 있는 제2 댐퍼(170)가 구비되며, 상기 제2 댐퍼는 현열 교환기를 지난 배기 유로를 선택적으로 차단할 수 있도록 구성됨이 바람직하다. 이것은 상기 현열교환기(110)를 지난 실내공기가 실외로 배출되는 열교환환기 모드와 상기 단순환기 흡입공(141)을 통해 유입된 실내공기가 실외로 배출되는 단순환기 모드를 선택할 수 있도록 하기 위함이다.

이를 위해, 상기 제2 댐퍼(170) 역시 제1 댐퍼와 마찬가지로 현열 교환기(110)와 단순환기 흡입공(141) 사이에 위치하는 배기덕트(130) 상에 힌지(171)를 중심으로 상하로 회동하는 판형으로 이루어진다. 따라서, 상기 제2 댐퍼(170)가 수평으로 누워있는 상태에서는 단순환기 흡입공(141)이 폐쇄됨과 동시에 현열 교환기 후방의 배기 유로는 개방되며, 상기 제2 댐퍼가 세워진 상태에서는 단순환기 흡입공이 개방됨과 동시에 현열 교환기 후방의 급기 유로는 차단된다.

이와 같이 구성된 환기 겸용 에어컨의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 2a에 도시된 상태는 제1 댐퍼(160)가 내부순환 흡입공(151)을 폐쇄시킴과 동시에 제2 댐퍼(170)가 단순환기 흡입공(141)을 폐쇄시키고 있는 상태로서, 열교환환기 모드로 운전되고 있는 상태이다.

우선, 배기팬(135)이 운전되면서 실내공기가 배기 흡입공(131)을 통해 배기턱트(130) 내로 유입되며, 이렇게 유입된 실내공기는 현열 교환기(110)를 지나 배기 배출공(133)을 통해 실외로 배출된다.

이와 동시에, 급기팬(125)이 운전되면서 실외공기가 급기 흡입공(121)을 통해 급기덕트(120) 내로 유입되며, 계속해서 현열 교환기(110)를 지나게 된다. 이 때, 상기 실외공기는 현열 교환기(110)를 지나면서 차가운 실내공기와 열교환되어 어느 정도 냉각된다. 이 후, 냉각된 실외공기는 증발 열교환기(1)를 지나면서 실내환경에 부합하도록 완전히 냉각되어 급기 배출공(123)을 통해 실내로 유입된다.

따라서, 상술한 열교환환기 모드에서는 오염된 실내공기의 환기가 이루어짐과 동시에 상기 현열 교환기에서 급기되는 실외공기가 1차적으로 열교환되어 실내로 유입된다.

다음, 도 2b에 도시된 상태는 제1 댐퍼(160)가 내부순환 흡입공(151)을 폐쇄시킴과 동시에 제2 댐퍼(170)가 단순환기 흡입공(141)을 개방시키면서 현열 교환기의 후방 배기 유로를 차단하고 있는 상태로서, 단순환기 모드로 운전되고 있는 상태이다.

우선, 배기팬(135)이 운전되면서 실내공기가 단순환기 흡입공(141)을 통해 배기덕트(130) 내로 유입되며, 계속해서 배기 배출공(133)을 통해 실외로 배출된다. 이 때, 상기 실내공기는 현열 교환기(110)를 거치지 않게 된다.

이와 동시에, 급기팬(125)이 운전되면서 실외공기가 급기 흡입공(121)을 통해 급기덕트(120) 내로 유입되며, 계속해서 현열 교환기(110)를 지나 증발 열교환기(1)를 통과하게 된다. 이 때, 실외공기는 현열 교환기에서 열교환되지 않고 증발 열교환기에서 냉매의 흡열작용에 의해 냉각되어 급기 배출공(123)을 통해 실내로 유입된다.

따라서, 상술한 단순환기 모드에서는 오염된 실내공기가 실외로 단순히 배기될 뿐 급기되는 실외공기와 열교환되지 않고, 상기 실외공기는 증발 열교환기에서만 열교환된다. 이러한 단순환기 모드는 최초 운전시 실내온도가 실외온도보다 높을 경우, 급기되는 실외공기가 실내공기에 의해 데워지는 것을 방지하고자 하는 경우 유용하게 적용될 수 있다.

다음, 도 2c에 도시된 상태는 제1 댐퍼(160)가 내부순환 흡입공(151)을 개방시킴과 동시에 현열 교환기(110) 후방의 급기 유로를 폐쇄시키고 제2 댐퍼(170)가 단순환기 흡입공(141)을 폐쇄시키며 배기팬(135)이 작동되지 않는 상태로서, 내부순환 모드로 운전되고 있는 상태이다.

급기팬(125)이 운전되면서 실내공기가 내부순환 흡입공(151)을 통해 급기덕트(120) 내로 유입되며, 계속해서 증발 열교환기(1)를 지나면서 냉매의 흡열작용에 의해 냉각된다. 이 후, 냉각된 실내공기는 급기 배출공(123)을 통해 실내로 다시 유입된다. 이 경우, 급기팬(125)이 운전되더라도 현열 교환기(110) 후방의 급기 유로가 차단됨에 따라 실외공기가 급기덕트 내로 유입되지 않으며, 배기팬이 작동되지 않음에 따라 실내공기가 실외로 배출되지 않는다.

따라서, 상술한 내부순환 모드에서는 실내공기의 환기작용은 일어나지 않으며, 일반적인 에어컨에서와 같이 단순한 실내공기의 순환작용만이 일어난다.

다음, 도 3a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 환기 겸용 에어컨의 구성 및 열교환환기 모드를 나타낸 도면이고, 도 3b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 환기 겸용 에어컨의 내부순환 모드를 나타낸 도면이다.

도 3a에 도시된 바에 따르면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 환기 겸용 에어컨은 증발 열교환기(251)를 중심으로 하는 공조 유니트와 현열 교환기(210)를 중심으로 하는 환기 유니트가 별도의 케이스에 설치되며, 실외공기의 급기 유로가 공조 유니트의 순환유 로와 연결되어 구성된다.

상기 공조 유니트는 케이스(250)의 내부 중앙에 단면 ㄷ자 형상의 증발 열교환기(251)가 설치되고, 상기 증발 열교환기로 둘러싸인 내부에 실내공기를 강제 흡입하여 상기 증발 열교환기 측으로 송풍하는 송풍팬(253)이 설치되며, 상기 증발 열교환기와 케이스 사이에 상기 송풍팬에 의해 흡입된 실내공기가 증발 열교환기를 지나 실내로 다시 유입되는 순환덕트(260)가 설치되어 구성된다. 이와 같이 구성된 공조 유니트는 일반적인 천장형 에어컨의 실내기와 유사한 것으로, 특별히 천장형 공조 유니트라 칭하기로 한다.

그리고 상기 환기 유니트는 케이스(200)의 내부에 실외공기의 급기 유로를 형성하는 급기덕트(220)와 실내공기의 배기 유로를 형성하는 배기덕트(230)가 서로 교차하도록 구비되고, 상기 급기덕트와 배기덕트가 교차하는 지점에 현열 교환기(210)가 설치되어 구성된다. 그리고 상기 케이스(200)의 실외측에는 각각 급기 흡입공(221)과 배기 배출공(233)이 형성되며, 실내측에는 급기 배출공(223)과 배기 흡입공(231)이 형성된다. 이 때, 상기 급기 배출공(223)은 천장형 공조 유니트의 케이스(250) 일측까지 연장되어 순환덕트(260)와 연통된다.

물론, 상기 급기덕트(220)의 급기 배출공 측에 급기팬(225)이 설치되고, 상기 배기덕트(230)의 배기 배출공에 배기팬(235)이 설치된다.

이와 같이 구성된 환기 겸용 에어컨의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 3a에 도시된 상태는 천장형 공조 유니트의 송풍팬(253)과 환기 유니트의 급기팬(225) 및 배기팬(235)이 모두 작동되는 상태로서, 열교환환기 모드로 운전되고 있는 상태이다.

우선, 송풍팬(253)이 운전되면서 실내공기가 천장형 공조 유니트의 하부면으로 흡입되어 증발 열교환기(251) 측으로 강제 송풍된다. 이 후, 상기 증발 열교환기를 지난 실내공기는 다시 냉각되어 순환덕트(260)를 통해 실내로 유입된다.

이와 동시에, 배기팬(235)이 운전되면서 실내공기가 배기 흡입공(231)을 통해 배기덕트(230) 내로 유입되며, 이렇게 유입된 실내공기는 현열 교환기(210)를 지나 배기 배출공(233)을 통해 실외로 배출된다.

그리고 급기팬(225)이 운전되면서 실외공기가 급기 흡입공(221)을 통해 급기덕트(220) 내로 유입되며, 계속해서 현열 교환기(210)를 지나게 된다. 이 때, 상기 실외공기는 현열 교환기(210)를 지나면서 차가운 실내공기와 열교환되어 어느 정도 냉각된다. 이 후, 상기 현열 교환기를 지나면서 1차 열교환된 실외공기는 급기 배출공(223)을 통해 천장형 공조 유니트의 환기덕트(260)로 배출된다. 여기서, 1차 열교환된 실외공기는 증발 열교환기(251)를 지나면서 열교환된 실내공기와 혼합되어 실내로 유입된다.

따라서, 상술한 열교환환기 모드에서는 오염된 실내공기의 환기가 이루어짐과 동시에 상기 현열 교환기에서 급기되는 실외공기가 1차적으로 열교환되어 실내로 유입된다.

다음, 도 3b에 도시된 상태는 천장형 공조 유니트의 송풍팬(253)만이 작동되고 있는 상태로서, 내부순환 모드로 운전되고 있는 상태이다.

상기 송풍팬(253)이 운전되면서 실내공기가 천장형 공조 유니트의 하부면으로 흡입되어 증발 열교환기(251) 측으로 강제 송풍되며, 상기 증발 열교환기를 지난 실내공기는 다시 냉각되어 순환덕트(260)를 통해 실내로 다시 유입된다.

이 때, 환기 유니트의 급기팬(225)과 배기팬(235)은 운전되지 않는 상태이기 때문에, 실내공기의 배기나 실외공기의 급기와 같은 환기작용은 일어나지 않으며, 단지 데워진 실내공기만이 증발 열교환기를 지나 순환덕트를 계속 순환하면서 실내의 온도를 적정하게 유지하게 된다.

다음, 도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 환기 겸용 에어컨의 구성 및 작동을 나타낸 도면이다.

도 4에 도시된 바에 따르면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 환기 겸용 에어컨은 증발 열교환기(305)를 중심으로 하는 패키지형 공조 유니트와, 상기 패키지형 공조 유니트의 내부에 구비되며 현열 교환기(410)를 중심으로 하는 환기 유니트로 구성된다.

이 때, 상기 패키지형 공조 유니트는 실내에 이동가능하게 설치되는 패키지형 에어컨의 실내기와 유사한 것으로, 그 구성은 상단에 토출그릴(303)이 구비되고 하단에 흡입그릴(301)이 구비되는 패키지형 케이스(300) 내부에 냉동사이클을 구성하는 증발 열교환기(305)가 비스듬하게 설치되고, 상기 증발 열교환기의 하부에 흡입그릴을 통해 실내공기를 흡입하여 토출그릴 측으로 강제 배출하는 송풍팬(310)이 설치된다.

그리고 상기 환기 유니트는 구획판에 의해 상하로 구획된 환기 케이스(400) 내부에 실외공기의 급기 유로를 형성하는 급기덕트(420)와 실내공기의 배기 유로를 형성하는 배기덕트(430)가 서로 교차하도록 설치되며, 상기 급기덕트와 배기덕트가교차하는 지점에 현열 교환기(410)가 설치된다.

이 때, 상기 급기덕트의 급기 흡입공(421)과 배기덕트의 배기 배출공(433)은 별도의 연장관을 통해 실외와 연통될 수 있으며, 급기되는 실외공기가 증발 열교환기 측으로 토출될 수 있도록 상기 급기덕트의 급기 배출공(423)은 증발 열교환기(305)를 향하는 방향으로 개방된다.

물론, 상기 급기덕트(420)의 급기 배출공 측과 배기덕트(430)의 배기 배출공 측에는 각각 급기팬(425)과 배기팬(435)이 설치된다.

이와 같이 구성된 환기 겸용 에어컨은 전술한 바와 같은 열교환환기 모드 및 내부순환 모드로 운전 가능하다.

도 4에 도시된 상태는 송풍팬(310)을 비롯하여 급기팬(425)과 배기팬(435)이 모두 작동되고 있는 상태로서, 열교환환기 모드로 운전되고 있는 상태이다.

우선, 송풍팬(310)이 운전되면서 실내공기가 흡입그릴(301)을 통해 유입되어 증발 열교환기(305)를 지나면서 냉매의 흡열작용에 의해 냉각되고, 이 후 토출그릴(303)을 통해 실내로 다시 토출된다.

이와 동시에, 배기팬(435)이 운전되면서 실내공기가 흡입그릴(301)과 배기 흡입공(431)을 차례로 지나면서 배기덕트(430) 내로 유입되며, 계속해서 현열 교환기(410)를 지나 배기 배출공(433)을 통해 실외로 배출된다.

그리고 급기팬(425)이 운전되면서 실외공기가 급기 흡입공(421)을 통해 급기덕트(420) 내로 유입되어 현열 교환기(410)를 지나게 된다. 여기서, 상기 실외공기는 실내공기와 열교환되어 1차적으로 냉각되며, 계속해서 급기 배출공(423)을 통해배출된 실외공기는 증발 열교환기(305)를 지나면서 다시 열교환되어 실내로 토출된다.

따라서, 상술한 열교환환기 모드에서는 오염된 실내공기의 환기가 이루어짐과 동시에 상기 현열 교환기에서 급기되는 실외공기가 1차적으로 열교환되어 실내로 유입된다.

한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 환기 겸용 에어컨의 내부순환 모드는 송풍팬(310)만이 운전될 경우 달성되며, 실내공기가 증발 열교환기를 지나 다시 실내로 토출되는 순환 과정은 충분히 이해가능할 것이다.

다음, 도 5는 본 발명의 제4 실시에에 따른 환기 겸용 에어컨 구성 및 작동을 나타낸 도면이다.

도 5에 도시된 바에 따르면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 환기 겸용 에어컨은 패키지형 공조 유니트의 송풍팬(320)이 환기 유니트의 급기팬 역할을 겸하는 것을 제외하면 도 4에 도시된 환기 겸용 에어컨과 유사하다.

즉, 상기 환기 겸용 에어컨의 환기 유니트는 구획판에 의해 상하로 구획된 환기 케이스(500) 내부에 급기덕트(520)와 배기덕트(530)가 서로 교차하도록 설치되며, 상기 급기덕트와 배기덕트가 교차하는 지점에 현열 교환기(510)가 설치된다.

이 때, 상기 급기덕트의 급기 배출공(523)은 실외공기가 송풍팬(320)에 의해 흡입가능하도록 상기 송풍팬의 입구를 향하는 방향으로 개방되어 있으며, 상기 송풍팬(320)은 흡입그릴(301)을 통해 실내공기를 흡입함과 동시에 상기 급기덕트(520)를 통해 실외공기를 흡입할 수 있는 위치에 설치된다.

이 경우, 상기 급기덕트(520) 상에는 급기팬이 설치될 필요가 없으며, 단지 배기덕트(530)의 배기 배출공 측에 배기팬(535)만이 설치되면 충분하다.

이와 같이 구성된 환기 겸용 에어컨은 패키지형 케이스(300)의 한정된 내부 공간을 절약할 수 있으며, 절약된 공간을 이용하여 증발 열교환기(305)를 크게 함으로써 열교환 효율을 더욱 높일 수 있는 장점을 제공한다.

도 5에 도시된 상태는 송풍팬(320)과 배기팬(535)이 모두 작동되고 있는 상태로서, 열교환환기 모드로 운전되고 있는 상태이다.

이 경우, 상기 송풍팬(320)이 운전되면서 흡입그릴(301)을 통해 실내공기가 흡입됨과 동시에 급기 흡입공(521)를 통해 실외공기가 급기덕트(520) 내로 유입된다. 상기 실외공기는 배기팬(535)의 운전으로 강제 배기되는 실내공기와 현열 교환기(510)에서 열교환되어 1차로 냉각되며, 이 후 실내공기와 더불어 증발 열교환기(305)를 지나면서 2차로 열교환되어 실내로 토출된다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 변형된 형태의 실시예를 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술 범위는 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위에 있는 변형된 형태는 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명에 따른 환기 겸용 에어컨은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 본 발명에 의하면 실내공기의 환기를 위해 급기되는 실외공기가 상기실내공기와 열교환됨에 따라 1차적으로 냉각되어 급기되며, 이로 인해 실내공기의 환기에 따른 냉방효율의 저하를 최대한 방지할 수 있다.

둘째, 본 발명에 의하면 급기 유로와 배기 유로를 조합하여 급배기되는 공기의 열에너지를 이용하는 열교환환기 모드와, 급기 유로와 단순환기 유로를 조합하여 실내공기를 단순히 환기시키는 단순환기 모드와, 내부순환 유로를 이용하여 환기없이 실내를 냉방시킬 수 있는 내부순환 모드 등 실내 환경에 적합하게 다양하게 운전될 수 있다.

Claims (13)

1. 실외공기가 실내로 유입되는 급기 유로와 실내공기가 실외로 배출되는 배기 유로가 구비되며, 급기와 배기가 교차되면서 열교환되는 현열 교환기를 포함하는 환기 유니트;

   상기 급기 유로 상에 구비되는 증발 열교환기를 포함하여 냉동사이클을 이루는 공조 유니트를 포함하는 환기 겸용 에어컨.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 공조 유니트는 실내공기가 증발 열교환기를 거쳐 실내로 재유입되는 내부순환 유로를 포함하는 환기 겸용 에어컨.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 환기 유니트는 실내공기가 상기 현열 교환기를 거치지 않고 실외로 직접 배출되는 단순환기 유로를 포함하는 환기 겸용 에어컨.
4. 케이스;

   상기 케이스의 양 측면에 각각 급기 흡입공과 급기 배출공이 형성되어 실내와 실외가 연통되며, 상기 급기 배출공 측에 구비된 급기팬에 의해 실외공기가 실내로 강제 유입되는 급기덕트;

   상기 케이스의 양 측면에 각각 배기 흡입공과 배기 배출공이 형성되어 실내와 실외가 연통되며, 상기 배기 배출공 측에 구비된 배기팬에 의해 실내공기가 실외로 강제 배출되는 배기덕트;

   상기 급기덕트와 배기덕트가 교차하는 지점에 구비되며 급기 통로와 배기 통로가 서로 이웃하도록 다수개가 배열되어 급기와 배기가 열교환되는 현열 교환기;

   상기 급기덕트 내부의 급기팬 전방 또는 후방에 구비되며, 냉동사이클을 이루는 팽창밸브 및 압축기와 냉매관으로 연결되어 실내로 유입되는 급기를 냉각시키는 증발 열교환기를 포함하는 환기 겸용 에어컨.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 케이스의 실내측에 급기덕트와 연통되는 내부순환 흡입공이 형성되어, 급기팬의 작동으로 상기 내부순환 흡입공을 통해 유입된 실내공기가 증발 열교환기를 거쳐 급기 배출공을 통해 실내로 재유입되는 환기 겸용 에어컨.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 현열 교환기를 지난 급기가 증발 열교환기를 거쳐 실내로 유입되는 열교환환기 모드와 상기 내부순환 흡입공을 통해 유입된 실내공기가 증발 열교환기를 거쳐 실내로 재유입되는 내부순환 모드를 선택할 수 있도록, 상기 현열 교환기와 내부순환 흡입공 사이에 위치하는 급기덕트 상에 제1 댐퍼가 더 포함되는 환기 겸용 에어컨.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 제1 댐퍼는 회동방향에 따라 현열 교환기의 후방을 차단하거나 또는 내부순환 흡입공을 폐쇄시킬 수 있도록, 힌지를 중심으로 회동가능한 판형인 환기 겸용 에어컨.
8. 제 4 항에 있어서,

   상기 케이스의 실내측에 배기덕트와 연통되는 단순환기 흡입공이 형성되어, 배기팬의 작동으로 상기 단순환기 흡입공을 통해 유입된 실내공기가 배기 배출공을 통해 실외로 직접 배출되는 환기 겸용 에어컨.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 현열 교환기를 지난 배기가 배기 배출공을 통해 실외로 배출되는 열교환환기 모드와 상기 단순환기 흡입공을 통해 유입된 실내공기가 배기 배출공을 통해 실외로 배출되는 단순환기 모드를 선택할 수 있도록, 상기 현열 교환기와 단순환기 흡입공 사이에 위치하는 배기덕트 상에 제2 댐퍼가 더 포함되는 환기 겸용 에어컨.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 제2 댐퍼는 회동방향에 따라 현열 교환기의 후방을 차단하거나 또는 단순환기 흡입공을 폐쇄시킬 수 있도록, 힌지를 중심으로 회동가능한 판형인 환기 겸용 에어컨.
11. 냉동사이클을 이루는 증발 열교환기와, 실내공기를 강제 흡입하여 상기 증발 열교환기로 송풍하는 송풍팬과, 상기 증발 열교환기를 지난 공기가 실내로 재유입되는 순환덕트를 포함하는 천장형 공조 유니트;

    실외공기가 실내로 유입되는 급기유로를 형성하며 끝단이 상기 순환덕트와 통하는 급기덕트와, 실내공기가 실외로 배출되는 배기유로를 형성하는 배기덕트와, 상기 급기덕트와 배기덕트가 교차하는 지점에 구비되며 급기 통로와 배기 통로가 서로 이웃하도록 다수개가 배열되어 급기와 배기가 열교환되는 현열 교환기를 포함하는 환기 유니트로 이루어지는 환기 겸용 에어컨.
12. 흡입그릴과 토출그릴이 구비된 패키지형 케이스;

    상기 흡입그릴과 토출그릴 사이에 구비되며 냉동사이클을 이루는 증발 열교환기;

    실내공기가 증발 열교환기를 지나도록 상기 흡입그릴을 통해 실내공기를 강제 흡입하여 토출그릴 측으로 강제 배출하는 송풍팬;

    실외공기를 강제 흡입하는 급기팬;

    상기 급기팬에 의해 강제 흡입된 실외공기가 상기 증발 열교환기 측으로 안내되는 급기덕트;

    상기 흡입그릴을 통해 실내공기를 강제 흡입하는 배기팬;

    상기 배기팬에 의해 강제 흡입된 실내공기가 실외로 안내되는 배기덕트;

    상기 급기덕트와 배기덕트가 교차하는 지점에 구비되며 급기 통로와 배기 통로가 서로 이웃하도록 다수개가 배열되어 급기와 배기가 열교환되는 현열 교환기를 포함하는 환기 겸용 에어컨.
13. 흡입그릴과 토출그릴이 구비된 패키지형 케이스;

    상기 흡입그릴과 토출그릴 사이에 구비되며 냉동사이클을 이루는 증발 열교환기;

    실내공기 및 실외공기가 증발 열교환기를 지나도록 상기 흡입그릴을 통해 실내공기를 강제 흡입함과 동시에 실외공기를 강제 흡입하여 토출그릴 측으로 강제 배출하는 송풍팬;

    상기 송풍팬에 의해 강제 흡입된 실외공기가 증발 열교환기 측으로 안내되는 급기덕트;

    상기 흡입그릴을 통해 실내공기를 강제 흡입하는 배기팬;

    상기 배기팬을 통해 유입된 실내공기가 실외로 강제 배출되는 배기덕트;

    상기 급기덕트와 배기덕트가 교차하는 지점에 구비되며 급기 통로와 배기 통로가 서로 이웃하도록 다수개가 배열되어 급기와 배기가 열교환되는 현열 교환기를 포함하는 환기 겸용 에어컨.