KR200300914Y1

KR200300914Y1 - 일체형 이동식 공기조화기

Info

Publication number: KR200300914Y1
Application number: KR20-2002-0029907U
Authority: KR
Inventors: 정규진
Original assignee: 정규진
Priority date: 2002-10-02
Filing date: 2002-10-02
Publication date: 2003-01-15

Abstract

본 고안은 평상시에 팽창밸브를 거친 저온의 냉매가스를 이용하여 축냉조에 저장된 축냉매체(브라인)를 저온으로 감온시켜 축적한 후, 냉방시엔 흡입된 실내의 더운공기가 축냉조의 외벽에 설치된 냉각핀 사이의 유로를 거치면서 열교환을 통해 차가운 공기로 생성될 수 있게 하여 전체를 냉방할 수 없는 작업현장이나 고온다습한 현장 등에서 직접 사람에게만 국소적으로 차가운 공기를 공급하는 부분냉방용으로 사용할 수 있도록 한 일체형 이동식 공기조화기에 관한 것이다.

이러한 본 고안은 냉매가스를 압축시키는 압축기와;

상기 압축기의 출력이 250W이하일 경우 와이어튜브에 의한 자연대류방식과, 출력이 250W이상일 경우 방열팬에 의한 강제대류방식으로 구분하여 압축기에서 압축한 냉매가스를 액화시키는 공랭식 응축기와;

상기 공랭식 응축기에 의해 응축된 냉매액을 팽창시키는 팽창밸브와;

상기 냉매코일이 축냉조의 내부를 경유하면서 증발하는 냉매의 냉동력을 이용하여 축냉매체를 저온으로 변환시킨 후 직접 압축기로 유입되는 한편, 냉방시 흡입된 실내의 더운공기가 축냉조의 외벽에 설치된 냉각핀 사이의 유로를 통과하면서 차가운 냉풍으로 열교환되도록 하는 축냉식 공기냉각기를 구비시키므로써 이루어진다.

Description

일체형 이동식 공기조화기{Monolithic movable an air conditioning system}

일반적인 냉방용 공기조화기의 냉동사이클은 도 1에 도시된 바와 같이 냉매가스를 압축시키는 압축기(1)와, 상기 압축기(1)를 통해 압축된 냉매가스를 액화시키는 응축기(2)와, 상기 응축기(2)에서 응축된 냉매액을 감온감습시키는 팽창밸브(3)와, 상기 팽창밸브(3)를 통해 팽창된 냉매를 이용하여 더운 실내공기를 감열감습시키는 증발기(4)로 구성된다. 여기에서 흔히 응축기(2)는 실외기이며, 증발기(4)는 실내기로 불려진다.

이러한 구성으로 이루어진 종래의 공기조화기는 상기 증발기(4)를 거치면서 증발된 냉매가스가 다시 압축기(1)로 회수되면서 냉동사이클을 연속적으로 형성하면서 실내를 냉방시키는 것이었다.

그러나 상기와 같은 일반적인 공기조화기는 실내의 전체를 냉방시키는 것에 주안점을 둔 바, 대체적으로 고온을 발생시키거나 실외기의 설치가 곤란한 지하상가나 생산공장, 식당의 주방 등에서 사람에게만 국소적으로 부분적인 냉방을 가할 수 없어 효율성이 떨어지는 것이었다.

이러한 문제점을 감안하여 실내외기를 한 유니트에 설치한 일체형 공기조화기가 일부 사용되고 있는 실정이나, 이경우 실외기에서 발산되는 고온에 의해 보통 외기의 온습도보다 실내기온이 더 고온다습 하므로써 압축가스를 응축액화하는 응축조건이 좋지못해 압축가스의 압력 및 온도를 상승시켜 압축비 증가에 따른 냉동 능력이 급격하게 감소하는 한편, 냉동능력당 소요동력이 증가되어 많은 전기료가 소요됨은 물론 압축기의 수명을 단축시키는 또 다른 문제점이 야기되는 것이었다.

또한 상기 일체형 공기조화기에서 야기되는 문제점을 해결하기 『특허출원 제2001-11572호 명칭 저 전력 직수냉식에어콘』이 제시되고 있는 것이었다.

상기 선출원 발명을 살펴보면 냉매저장탱크에 설치된 냉코일을 이용하여 냉매저장탱크에 저장된 냉매(물)를 저온으로 생성한 후 냉방시 순환펌프를 가동시켜 상기 냉매(물)를 실내기로 공급하여 냉방을 실시한 후 상기 냉매를 냉매저장탱크로 유입시키는 냉동사이클을 반복하게 된다.

그러나 상기 선출원 발명은 공기조화기가 가동되지 않는 시간대에 냉매저장탱크에 저장된 냉매를 저온으로 생성하여 냉방시 사용할 수 있는 이점이 있으나, 상기 냉매저장탱크에 저장된 냉매를 이용하여 냉방을 가하기 위해서는 냉매저장탱크의 냉매를 송출하기 위한 순환펌프 및, 이에 따른 배관라인 및 별도의 실내기를 구비하여야만 하므로 일체형이 갖추어야 할 콤팩트한 구조를 달성할 수 없으며, 이에 따른 제작비용이 추가적으로 소요되므로 경제성이 떨어지는 문제점이 발생되는 것이었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 적극적으로 해결하기 위한 것으로, 공기조화기의 증발기에서 증발되는 저온 냉매가스의 냉동력을 이용하여 축냉매체(브라인)를 축냉식 공기냉각기의 축냉조에 저온의 형태로 미리 저장시킨 후, 냉방시 상기 축냉매체를 이용하여 실내의 더운공기를 차가운 공기로 변환하여 실내 전체를 냉방할 수 없는 고온다습한 작업현장이나 식당의 주방등에서 직접 사람에게만 국소적으로 감온감습된 냉풍을 공급하는 부분적인 냉방의 용도로 사용할 수 있는 일체형 이동식 공기조화기를 제공하고자 함을 고안의 주된 목적으로 하는 것이다.

소기의 목적을 달성하기 위한 본 고안은 냉매가스를 고온고압으로 압축하는 압축기와, 상기 압축기의 출력에 따라 자연대류식 와이어튜브(250W이하)와 팬에 의한 강제대류식(250W이상)으로 구분되어 압축가스를 액화시키는 공랭식 응축기와, 상기 응축기를 통해 응축된 냉매액을 감온감압시키는 팽창밸브를 구비함을 기본적인 구조로 한다.

이러한 본 고안은 팽창밸브를 거친 냉매코일에서 증발되는 냉매의 냉동력을 이용하여 축냉매체를 저온(약-10℃이하)의 상태로 저장시키는 축냉조와, 상기 축냉조 외측에 일정간격으로 다수의 냉각핀을 부착하여 실내의 더운공기가 냉각핀 사이의 유로를 통과하면서 저온의 냉각공기로 열교환될 수 있도록 하는 축냉식 공기냉각기를 일체로 결합하므로써 실내의 전체냉방이 아닌 사람에게만 국소적으로 부분 냉방을 가할 수 있어 전력소비량을 획기적으로 줄여 운전비용을 대폭적으로 절감할 수 있게 된다.

도 1은 종래 냉방용 공기조화기의 냉동사이클 구성도

도 2는 본 고안 자연대류식 공기조화기의 냉동사이클 구성도

도 3은 본 고안 강제대류식 공기조화기의 냉동사이클 구성도

도 4는 본 고안 공기조화기의 조립상태 종단면도

도 5는 본 고안 축냉식 공기냉각기의 분해사시도

도 6은 본 고안 축냉식 공기냉각기의 조립상태 사시도

도 7은 본 고안 축냉식 공기냉각기의 내부구조를 나타낸 정단면도

도 8은 본 고안 축냉식 공기냉각기의 내부구조를 나타낸 측단면도

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

1: 압축기 6: 냉매코일 10,20: 공랭식응축기

11: 와이어튜브 30: 축냉식 공기냉각기 31: 축냉조

32: 축냉매체 36: 냉각핀 37: 유로

38: 단열재 39: 제1 온도센서 39a: 제2 온도센서

이하, 본 고안의 목적을 효과적으로 달성할 수 있는 바람직한 실시예에 관해상세하게 설명하기로 한다.

본 고안은 도 2 내지 도 3과 같이 냉매가스를 압축시키는 압축기(1)와, 상기 압축기(1)의 출력에 따라 250W 이하의 저출력시 압축한 냉매가스를 공기조화기 케이스(5)의 후면에 설치한 와이어튜브(11)에 의해 자연대류방식으로 응축하는 것과 250W 이상의 고출력시 압축한 냉매가스를 공기조화기 케이스(5)의 내부에 설치한 방열팬(21)에 의해 강제대류방식으로 응축하는 것으로 각각 분류한 공랭식응축기(10)(20)와, 상기 공랭식응축기(10)(20)에 의해 응축된 냉매액을 증발이 용이하도록 팽창시키는 팽창밸브(3)와, 상기 팽창밸브(3)를 통해 팽창된 냉매액이 공급되는 냉매코일(6)이 축냉조(31)의 내부를 경유하면서 증발하는 냉매의 냉동력을 이용하여 축냉매체(32)를 저온으로 변환시킨 후 직접 압축기(1)로 유입되는 한편, 냉방시 흡입된 실내의 더운공기가 축냉조(31)의 외벽에 설치된 냉각핀(36) 사이의 유로(37)를 통과하면서 차가운 냉풍으로 열교환시키는 동시에 저온(-10℃이하)의 상태로 저장시키는 축냉의 기능을 겸비한 축냉식 공기냉각기(30)가 일체로 결합되는 구성으로 이루어진다.

여기에서 와이어튜브(11)에 의한 자연대류방식으로 응축하는 공랭식응축기(2)가 적용된 본 고안의 일체형 이동식 공기조화기는 방열공기용 배기호스를 별도로 설치할 필요성이 없으며, 저소비전력형으로 가정이나 지하상가 등에서 직접 사람에게만 국소적으로 감온감습된 냉풍을 공급할수 있는 부분냉방용으로 사용할 수 있는 특징을 갖는다.

한편 본 고안의 핵심적인 기술적 구성으로 제안된 축냉식 공기냉각기(30)는사각체의 축냉조(31) 내부에 축냉매체(32)의 일종인 브라인이 저장되고 상하부에는 축냉매체(32)가 유출됨을 방지하는 커버(33)(33a)가 일체로 부착된다. 이때 상부의 커버(33)는 상부면 일측에 축냉매체(32)를 주입하기 위한 주입구(34)가 설치되고 주입구(34)의 타측에는 냉매코일(6)의 입출을 위한 한쌍의 통공(35)이 형성된다.

상기 축냉조(31)의 양측 외벽에는 일정간격으로 돌출되게 다수개의 냉각핀(36)이 직립설치되고, 상기 냉각핀(36) 사이사이에는 자연적으로 유로(37)가 형성되며, 이 유로(37)를 냉방시 급기팬(7) 가동에 의해 흡입된 실내의 더운공기가 통과하면서 열교환을 통해 냉풍으로 변환되는 한편 저온을 저장하는 축냉의 기능을 겸하게 된다.

그리고 상기 축냉조(31) 및 유로(37)의 외측에는 단열재(38)가 감싸게 설치되어 외부로의 열손실을 방지하게 된다.

또한 축냉조(31)의 내부에는 축냉매체(32)의 온도를 감지하는 제1 온도센서(39)가 취부되고, 상기 냉각핀(36) 사이에는 유로(37)의 온도를 감지하는 제2 온도센서(39a)가 각각 취부되어 사용자가 기설정한 설정온도에 도달하면 압축기(1)에 인입되는 전원이 자동으로 차단되어 압축기(1)의 구동이 일시적으로 중단되므로써 불필요한 압축기(1) 구동에 따른 전력소비를 줄일 수 있고 동시에 압축기(1)의 수명을 연장할 수 있게 된다.

이러한 구성으로 이루어진 축냉식 공기냉각기(30)의 복합적인 기능을 정리해보면 우선 축냉조(31)에 저장된 축냉매체(32)인 브라인을 이용하여 냉매코일(6)의 냉매액을 증발시키는 증발수단과, 상기 냉매액이 온도 및 비중차에 의한 자연대류로 순환되면서 축냉매체(32)를 저온의 상태로 저장하는 축냉수단과, 급기팬(7)의 가동에 의해 흡입된 고온다습한 실내의 공기를 감온감습시키는 냉각수단을 모두 포함한다.

상기와 같은 축냉식 공기냉각기(30)는 축냉량 및 냉각 송풍량에 따라 복수개가 설치될 수 있는 것으로, 제작시 열전도성이 우수한 금속재를 사용함이 바람직하고, 특히 알루미늄 소재를 사용할 경우 축냉조(31) 및 냉각핀(36) 핀케이스(36a)를 동시에 압출성형한 후 축냉조(31)의 상하부에는 커버(33)(33a)를 용접작업을 통해 일체로 결합하며 외부에는 열손실을 차단하는 단열재(38)를 설치한다.

상기 축냉조(31)의 내부에 저장되는 축냉매체(32) 브라인은 장치의 특성과 운전조건에 알맞고 탁월한 동결방지기능 및 물리화학적인 안정성으로 장치를 반영구적으로 보호하는 부동액의 형태로 에틸렌글리콜, 트리엘틸렌글리콜, 폴리엘틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 텍실렌글리콜, 디에틸렌글리콜 중 어느 하나를 사용하거나 이들을 적당하게 혼합한 혼합액을 사용할 수 있게 된다.

이러한 구성으로 이루어진 본 고안의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 고안 냉방용 공기조화기의 출력이 250W 이상의 압축기(1)를 사용한 냉동사이클을 일체화한 조립단면도의 일예시도로서, 전원을 투입하면 압축기(1) 및 공랭식응축기(2), 팽창밸브(3)가 순차적으로 작동하면서 냉매코일(6)의 냉매액이 증발작용을 통해 축냉조(31)에 저장된 축냉매체(32)의 온도를 저하시킨다.

이때 압축기(1)는 축냉조(31)에 저장된 축냉매체(32)의 온도를 감지하는 제1 온도센서(39)의 설정온도(일예로 -10℃) 또는 냉각핀(36) 사이사이 유로(37)의 온도를 감지하는 제2 온도센서(39a)의 설정온도(일예로 2℃)가 될때까지 작동하여 축냉매체(32)를 냉각시킨 후 자동으로 정지된다.

즉 상기 압축기(1)의 ON/OFF는 제1 온도센서(39) 및 제2 온도센서(39a)가 축냉매체(32)의 설정온도(일예로 -10℃) 또는 유로(37)의 설정온도(일예로 2℃)를 감지하면 자동으로 OFF되고, 유로(37)의 온도가 상승하여 압축기(1)의 구동 설정온도(일예로 5℃)에 도달하면 제2 온도센서(39a)가 이를 감지하여 자동으로 압축기(1)를 재구동시켜 축냉매체(32)를 지속적으로 냉각시키는 과정을 반복적으로 실시하게 된다.

상기 압축기(1)가 OFF되고 급기팬(7)이 가동되면 흡입구(8)를 통해 흡입된 실내의 더운공기는 축냉식 공기냉각기(30)의 유로(37)를 통과하면서 냉각핀(36)을 매개로 하여 차가운 축냉매체(32)에 의해 감열감습되어 급기팬(7)을 통해 급기구(9)로 냉풍을 급기하게 된다.

그리고 이때 감습된 공기중의 수분은 응축수받이(9-1)에 수거되어 드레인출구(9-2)를 통하여 외부로 배출된다.

본 고안의 축냉식 공기냉각기(30)는 냉방을 실시하기 이전 반드시 축냉조(31) 내부의 축냉매체(32)를 일정온도로 먼저 냉각시킨 후 전체냉방을 실시할 수 없는 작업현장이나 고온다습한 현장에서 직접 사람에게만 국소적으로 감온감습된 냉풍을 공급하는 부분냉방용으로 사용할 수 있게 된다.

본 고안은 축냉식 공기냉각기에 의해 기존 냉방용 공기조화기로 냉방이 어려운 작업현장 또는 고온다습한 현장에서 전체냉방이 아닌 부분냉방용으로 설치 및 이동이 자유로워 사용이 편리하고 전력소비가 적은 저출력 압축기를 사용하여 운전비용을 획기적으로 줄일 수 있게 된다.

또한 축냉식 공기냉각기가 축냉의 기능은 물론 증발기의 기능을 겸하므로 별도의 순환펌프, 및 배관라인, 증발기 등을 구비할 필요가 없어 콤팩트한 구조를 실현할 수 있으며 이에 따른 제작비용을 절감할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims

압축기(1)를 통해 압축된 냉매가스를 액화시키는 응축기(2)와, 상기 응축기(2)에서 응축된 냉매액을 감온감습시키는 팽창밸브(3)와, 상기 팽창밸브(3)를 거친 냉매코일(6)의 냉매를 이용하여 더운 실내공기를 감열감습시키는 증발기(4)와, 상기 증발기(4)를 거치면서 증발된 냉매가스가 다시 압축기(1)로 회수되는 냉동사이클을 반복적으로 실시하는 냉방용 공기조화기에 있어서,

상기 압축기(1)의 출력이 250W이하일 경우 공기조화기 케이스(5)의 후면에 설치한 와이어튜브(11)에 의한 자연대류방식과, 출력이 250W이상일 경우 공기조화기 케이스(5) 내부에 설치한 방열팬(21)에 의한 강제대류방식으로 구분하여 압축기(1)에서 압축한 냉매가스를 액화시키는 공랭식 응축기(10)(20)와;

상기 냉매코일(6)이 축냉조(31)의 내부를 경유하면서 증발하는 냉매의 냉동력을 이용하여 축냉매체(32)를 저온으로 변환시킨 후 직접 압축기(1)로 유입되는 한편, 냉방시 흡입된 실내의 더운공기가 축냉조(31)의 외벽에 설치된 냉각핀(36) 사이의 유로(37)를 통과하면서 차가운 냉풍으로 열교환되도록 하는 축냉식 공기냉각기(30)로 이루어진 것을 특징으로 하는 일체형 이동식 공기조화기.
청구항 1에 있어서,

축냉식 공기냉각기(30)는 내부에 축냉매체(32)가 저장되고 상하부에 커버(33)(33a)가 일체로 부착되되 상부의 커버(33)에는 축냉매체(32)를 주입시키기위한 주입구(34) 및 냉매코일(6)의 입출을 위한 통공(35)이 형성된 축냉조(31)와;

상기 축냉조(31) 양측 외벽에 일정간격으로 다수개 직립설치된 냉각핀(36)과;

상기 냉각핀(36) 사이사이에 형성되고 흡입된 실내의 더운공기가 통과하면서 열교환을 통해 냉풍으로 변환되는 유로(37)와;

상기 축냉조(31) 및 유로(37) 외측을 감싸게 설치되어 열손실을 방지하는 단열재(38)로 이루어진 것을 특징으로 하는 일체형 이동식 공기조화기.
청구항 1에 있어서,

축냉식 공기냉각기(30)는 축냉량 및 냉각 송풍량에 따라 복수개로 구비된 것을 특징으로 하는 일체형 이동식 공기조화기.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

축냉식 공기냉각기(30)는 축냉조(31)에 저장된 축냉매체(32)를 통하여 냉매코일(6)의 냉매액을 증발시키는 증발수단과, 온도 및 비중차에 의한 자연대류로 순환되면서 축냉매체(32)를 저온의 상태로 저장하는 축냉수단과, 급기팬(7)의 가동에 의해 흡입된 고온다습한 실내의 공기를 감온감습시키는 냉각수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 이동식 공기조화기.
청구항 2에 있어서,

축냉식 공기냉각기(30)는 축냉매체(32)의 온도를 감지하는 제1 온도센서(39)와, 상기 냉각핀(36) 사이사이 유로(37)의 온도를 감지하는 제2 온도센서(39a)를 축냉조(31)의 내외부 영역에 각각 취부하여 설정한 온도에 의해 압축기(1)에 인입되는 전원을 제어하는 것을 특징으로 하는 일체형 이동식 공기조화기.
청구항 2에 있어서,

축냉식 공기냉각기(30)의 축냉조(31) 및 냉각핀(36)은 전열성이 우수한 금속재를 사용한 것을 특징으로 하는 일체형 이동식 공기조화기.