KR200307350Y1 - 현열 열교환기를 구비한 실내외기 일체형 에어컨디셔너 - Google Patents

Abstract

본 고안은 실내온도를 일정하게 유지하기 위한 에어컨디셔너에 있어서, 정전시 또는 실외온도가 설정된 온도보다 낮을 경우에 실외공기를 이용하여 실내공기를 냉각하는 현열 열교환기를 구비한 실내외기 일체형 에어컨디셔너를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 고안에 따르면, 압축기(151)와, 응축기(153)와, 팽창밸브 및, 증발기(157)를 구비한 에어컨디셔너에 있어서, 실내외공기를 각각 흡입하는 팬(161, 163)들과, 유로(145a, 145b)가 형성되며 흡입된 실내공기와 실외공기가 각각의 유로(145a, 145b)를 따라 유동하며 상호 열교환하는 열교환기(140)와, 실외온도를 측정하는 온도센서(173)에서 측정된 실외온도치와 설정된 온도치를 비교하여 실외온도치가 설정온도치와 같거나 낮을 경우와 주전원공급부의 전력공급이 차단되었을 경우에 팬(161, 163)들을 작동시키는 제어부(180) 및, 주전원공급부의 전력공급이 차단되었을 때에 보조전원공급부(175)에서 보조전력을 공급받도록 보조전원공급부(175)와 제어부(180)를 연결하는 커넥터(183)를 포함하며, 실내공기는 열교환기(140)와 증발기(157)를 거쳐 배출되고, 실외공기는 열교환기(140)를 거쳐 배출되는 실내외기 일체형 에어컨디셔너가 제공된다.

Description

현열 열교환기를 구비한 실내외기 일체형 에어컨디셔너{Air conditioner with air cooling type heat exchanger}

본 고안은 실내온도를 일정하게 유지하기 위한 에어컨디셔너에 관한 것이며, 특히, 정전시 또는 실외온도가 설정온도보다 낮을 경우에 실외공기를 이용하여 실내온도를 낮춰 일정온도를 유지하는 현열 열교환기를 구비한 실내외기 일체형 에어컨디셔너를 제공하는 데 있다.

에어컨디셔너는 주로 더운 여름철에 실내온도를 실외온도 보다 낮게 유지함으로써, 인간이 생활하기에 적합한 환경을 조성한다. 최근에는 열에 민감한 기기들의 원활한 작동을 위해 에어컨디셔너를 설치하기도 한다.

도면에서, 도 1은 일반적인 에어컨디셔너의 냉방사이클을 나타낸 개념도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 에어컨디셔너의 작동원리는 전체적으로 압축기(11), 응축기(13), 팽창밸브(15) 및 증발기(17)를 포함하며, 이들 각각은 냉매관을 매개로 연결되어 하나의 냉방사이클을 형성한다. 이러한 냉방사이클을 살펴보면, 상기 압축기(11)에서 압축된 냉매는 응축기(13)로 이송되어 응축되고, 응축된 냉매는 팽창밸브(15)에서 팽창된 후에 증발기(17)로 이송되며, 증발기(17)에서냉매가 증발하면서 실내공기의 열을 빼앗아 냉방을 수행하고 흡열된 냉매는 다시 압축기(11)로 이송되어 기체상태로 압축된다. 냉매는 이와 같은 냉방사이클을 따라 순환하면서 실내공기를 실외공기의 온도보다 낮게 유지한다.

일반적으로 응축기는 가열된 공기를 배출하는 팬이 설치되어 팬의 구동에 따른 소음 때문에 실외에 설치하며, 증발기는 실내공기와 접해야 하기 때문에 실내에 위치한다. 따라서, 통상 '실외기'라 하면 응축기와 압축기를 칭하며, '실내기'라 하면 증발기와 송풍기 및 팽창밸브를 칭한다.

한편, 도면에서, 도 2는 일반적인 열교환장치의 공기유동관계를 나타낸 개념도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 열교환장치(20)는 실외공기와 실내공기를 각각 흡입하여 배출하면서 실내공기의 열을 실외공기로 전달하는 장치이다.

이와 같은 열교환장치(20)는 실내공기 흡입구(21)와 배출구(22) 및 실외공기 흡입구(25)와 배출구(26)가 형성되며, 실내공기 흡입구(21)와 실외공기 흡입구(25)에는 각각 흡입팬(30)이 설치되어 실내공기와 실외공기를 열교환기(40)가 설치된 열교환장치(20)의 내부로 흡입한다.

한편, 열교환기(40)에는 유로가 형성되어 흡입된 실외공기와 실내공기가 각각 다른 유로를 따라 유동하며, 이런 유로를 따라 유동한 실외공기와 실내공기는 각각의 배출구(22, 26)로 배출된다. 이와 같이 열교환기(40)의 유로를 따라 실외공기와 실내공기가 간접 접촉하면서 열전달이 이루어진다.

이런 열교환장치에 있어서, 실외공기가 실내공기보다 고온일 경우에 실내공기는 열교환장치(20)로 흡입될 때의 온도보다 배출될 때의 온도가 높으며, 반대로 실외공기가 실내공기보다 저온일 경우에는 흡입되는 실내공기의 온도보다 배출되는 실내공기의 온도가 상대적으로 낮게 된다.

이와 같은 에어컨디셔너 및 열교환장치에 있어서, 각각 다른 단점들을 가지고 있다. 그 단점에 대해 살펴보면 다음과 같다.

종래의 에어컨디셔너는 실내공기를 흡입하기 위한 팬 및 냉매를 순환하는 펌프 등을 가동하여야 하기 때문에 전력소모가 크다. 따라서, 정전과 같이 전력공급이 원활하지 못할 경우에 에어컨디셔너를 작동시키기에 적합한 에너지원을 확보하기에 어려움이 있다. 따라서, 정전시에는 실내공간의 온도 및 습도 제어가 전혀 이루어지지 않게 된다는 단점이 있다.

그리고 종래의 열교환장치는 전력소모가 작지만, 그 냉방능력이 에어컨디셔너에 비해 떨어진다는 단점이 있다.

본 고안은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 정전시 또는 실외공기 온도가 낮은 동절기에 설정치보다 온도가 낮을 경우에 작동모드가 에어컨디셔너에서 열교환장치의 작동모드로 전환하는 현열 열교환기를 구비한 실내외기 일체형 에어컨디셔너를 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 에어컨디셔너의 냉방사이클을 나타낸 개념도이고,

도 2는 일반적인 열교환장치의 공기유동관계를 나타낸 개념도이고,

도 3은 본 고안의 한 실시예에 따른 현열 열교환기를 구비한 실내외기 일체형 에어컨디셔너의 배면사시도이고,

도 4는 도 3에 도시된 에어컨디셔너의 정단면도이고,

도 5는 도 3에 도시된 에어컨디셔너의 측단면도이고,

도 6은 도 3에 도시된 에어컨디셔너의 냉방모드에 따른 공기의 유동관계를 나타낸 개략도이며,

도 7은 도 3에 도시된 에어컨디셔너의 열교환모드에 따른 공기의 유동관계를 나타낸 개략도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 에어컨디셔너 111, 112, 113 : 흡입구

121, 122, 123 : 배출구 140 : 열교환기

151 : 압축기 153 : 응축기

157 : 증발기 161, 162, 163 : 팬

175 : 충전지 173 : 온도센서

180 : 제어부

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은 냉매를 압축하는 압축기와, 압축된 냉매를 냉각하여 응축하는 응축기와, 상기 응축기를 거친 냉매를 팽창하는 팽창밸브 및, 실내공기의 열을 흡수하는 증발기를 구비한 실내외기 일체형 에어컨디셔너에 있어서, 상기 실내공기와 실외공기를 각각 흡입하는 팬들과, 복수의 유로가 형성되며 상기 팬에 의해 흡입된 실내공기와 실외공기가 각각의 유로를 따라 유동하며 상호 열교환하는 열교환기와, 상기 실외온도를 측정하는 온도센서와, 상기 온도센서에서 측정한 실외온도치와 설정된 온도치를 비교하여 상기 실외온도치가 설정온도치와 같거나 낮을 경우와 주전원공급부의 전력공급이 차단되었을 경우에 상기 팬들을 작동시키는 제어부 및, 상기 주전원공급부의 전력공급이 차단되었을 때에 보조전원공급부에서 보조전력을 공급받도록 상기 보조전원공급부와 상기 제어부를 연결하는 커넥터를 포함하며, 상기 팬에 의해 흡입된 상기 실내공기는 상기 열교환기와 상기 증발기를 거쳐 배출되고, 상기 실외공기는 상기 열교환기를 거쳐 배출되는 것을 기술적 특징으로 한다.

아래에서, 본 고안에 따른 현열 열교환기를 구비한 실내외기 일체형 에어컨디셔너의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도면에서, 도 3은 본 고안의 한 실시예에 따른 현열 열교환기를 구비한 실내외기 일체형 에어컨디셔너의 배면사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 에어컨디셔너의 정단면도이고, 도 5는 도 3에 도시된 에어컨디셔너의 측단면도이고, 도 6은 도 3에 도시된 에어컨디셔너의 냉방모드에 따른 공기의 유동관계를 나타낸 개략도이며, 도 7은 도 3에 도시된 에어컨디셔너의 열교환모드에 따른 공기의 유동관계를 나타낸 개략도이다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 고안은 실외기인 응축기(153)와 압축기(151)와 실내기인 증발기(157)와 팽창밸브(도면에 도시안됨)가 일체로 형성되며, 별도의 현열 열교환기(140)가 설치된 에어컨디셔너(100)이다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 2개의 실내공기 흡입구(113)가 직육면체의 형상을 갖는 에어컨디셔너(100)의 정면 상단부에 형성되고, 제1 실외공기 흡입구(111)가 에어컨디셔너(100)의 배면 상단부에 형성되며, 양측면 하단부에는 제2 실외공기 흡입구(112)가 각각 형성된다. 그리고, 실내공기 배출구(123)가 에어컨디셔너(100)의 정면 하단부에 형성되고, 측면 중간부에는 제1 실외공기 배출구(121)가 형성되며, 배면 하단부에는 제2 실외공기 배출구(122)가 형성된다.

또한 열교환기(140)는 에어컨디셔너(100)의 케이스 내부에 위치하되, 실내공기 흡입구(113)의 하부에 고정된다. 이런 열교환기(140)의 하부에는 증발기(157)가 비스듬히 위치하고, 증발기(157)의 하부에는 압축기(151)가 위치하며, 응축기(153)는 제2 실외공기 흡입구(112)에 설치된다.

그리고, 흡입팬(161, 163)이 에어컨디셔너(100) 상단부에 형성된 제1 실외공기 흡입구(111)와 실내공기 흡입구(113) 각각에 설치되고, 배출팬(162)이 에어컨디셔너(100) 하단부에 형성된 제2 실외공기 배출구(122)에 설치된다. 보다 양호하게는 제2 실외공기 흡입구(112)에는 필터가 위치하여 흡입되는 실외공기에 포함된 분진을 여과한다.

한편, 열교환기(140)는 통상의 평판형(plate type) 열교환기(heat exchanger)로서, 격자형으로 평판이 교번하여 적층된 구조를 갖고 있으며, 흡입된 실내공기와 실외공기는 평판들사이에 형성된 각각 다른 유로(145a, 145b)를 따라유동하면서 상호 열교환이 이루어진다.

또한, 에어컨디셔너(100)는 실외온도를 각각 측정하는 온도센서(173)와 팬(161, 162, 163)의 구동을 제어하는 제어부(180)를 포함한다. 제어부(180)는 실외온도와 사용자가 설정한 온도를 비교하여 실외온도가 설정온도와 같거나 낮으면 실외공기 흡입팬(161)을 구동하며, 실외온도가 설정온도보다 높으면 실외공기 흡입팬(161)의 구동을 정지하고 압축기(151)와 실외공기 배출팬(162)을 구동한다. 아래에서는 편의상 열교환기(140)를 이용하여 함체(101) 내의 실내온도를 낮추는 작동모드를 '열교환모드'라 하고, 냉매를 이용하여 함체(101) 내의 실내온도를 낮추는 작동모드를 '냉방모드'라 한다.

한편 도 5에 보이듯이, 에어컨디셔너(100)가 냉방모드로 작동하던 중에 정전되면, 제어부(180)는 냉방모드에서 열교환모드로 전환하면서 함체(101)에 설치된 충전지(175)로부터 전력을 공급받아 실내공기 흡입팬(163)과 실외공기 흡입팬(161)을 작동시킨다. 이와 같이 정전시에 흡입팬(161, 163)을 작동시키기 위해 커넥터(183)가 함체(101)에 설치된 충전지(175)와 제어부(180)를 상호 연결하며, 충전지(175)로부터 보조전력을 제어부(180)에 공급한다.

아래에서는 이와 같이 구성된 에어컨디셔너의 모드전환에 따른 공기유동관계에 대해 설명하겠다.

이하에서는 도 6을 참조하여 냉방모드에서의 작동관계에 대해 설명한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 제어부(180)는 실외공기 배출팬(162)과 실내공기 흡입팬(163)을 작동하고, 동시에 압축기(151)의 운전으로 냉방사이클에 따라 냉매가 순환하면서 함체(101) 내의 실내공기를 냉각한다.

냉방모드의 공기유동관계를 살펴보면, 실외공기는 에어컨디셔너(100)의 제2 실외공기 흡입구(112)를 통해 흡입되고, 흡입되는 실외공기는 응축기(153)를 통과하면서 응축기(153)의 열을 빼앗아 제2 실외공기 배출구(122)로 배출된다. 이때 실내공기는 실내공기 흡입팬(163)에 의하여 흡입되어 증발기(157)를 통과하면서 냉각되어 에어컨디셔너(100)의 실내공기 배출구(123)를 통해 함체(101) 내로 배출된다. 이와 같이 냉각된 실내공기가 함체(101) 내로 배출되면서 함체(101) 내의 온도는 낮아진다.

그리고 도 7을 참조하여 열교환모드에서의 작동관계는 다음과 같다.

도 7에 도시된 바와 같이, 제어부(180)는 냉방모드로 작동하던 압축기(151)와 실외공기 배출팬(162)의 운전을 정지하고, 실외공기 흡입팬(161)과 실내공기 흡입팬(163)을 구동하여 실외공기와 실내공기를 에어컨디셔너(100)로 흡입한다. 흡입된 실외공기는 열교환기(140)를 거쳐 제1 실외공기 배출구(121)로 배출되고, 실내공기는 실외공기에 의해 냉각된 열교환기(140)를 통과하면서 냉각되어 실내공기 배출구(123)를 통해 함체(101)로 배출된다.

한편, 제어부(180)의 모드변환은 온도센서(173)에서 입력되는 실외온도가 설정된 온도치와 같거나 낮은지를 판단하고, 실외온도가 설정온도와 같거나 낮을 경우에 냉방모드에서 열교환모드로 전환한다. 반대로 실외온도가 설정된 온도보다 높거나 통상적인 에어컨디셔너의 경우처럼 실내온도가 설정된 실내온도보다 높을 경우에도 열교환모드에서 냉방모드로 전환한다.

그리고 냉방모드로 작동하는 중에 정전되면, 제어부(180)는 냉방모드에서 열교환모드로 전환하고 함체(101)에 설치된 충전지(175)로부터 전력을 공급받아 실내공기 흡입팬(163)과 실외공기 흡입팬(161)을 구동한다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안의 현열 열교환기를 구비한 실내외기 일체형 에어컨디셔너는 냉방모드로 작동하던 중에 정전이 되거나 또는 실외공기가 설정온도와 같거나 낮을 경우에 열교환모드로 전환되어 작동함으로써, 에너지를 절감할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 고안의 현열 열교환기를 구비한 실내외기 일체형 에어컨디셔너는 정전시에 보조전원공급부인 충전지로부터 공급되는 전력으로 실내온도를 낮춤으로써, 정전시에도 열에 민감한 기기의 오작동을 예방할 수 있다는 장점이 있다.

이상에서 본 고안의 현열 열교환기를 구비한 실내외기 일체형 에어컨디셔너에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 고안의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 고안을 한정하는 것은 아니다.

Claims (1)

1. 냉매를 압축하는 압축기와, 압축된 냉매를 응축하는 응축기와, 상기 응축기를 거친 냉매를 팽창하는 팽창밸브 및, 실내공기의 열을 흡수하는 증발기를 구비한 실내외기 일체형 에어컨디셔너에 있어서,

   상기 실내공기와 실외공기를 각각 흡입하는 팬들과;

   복수의 유로가 형성되며 상기 팬에 의해 흡입된 실내공기와 실외공기가 각각의 유로를 따라 유동하며 상호 열교환하는 열교환기와;

   상기 실외온도를 측정하는 온도센서와;

   상기 온도센서에서 측정한 실외온도치와 설정된 온도치를 비교하여 상기 실외온도치가 설정온도치와 같거나 낮을 경우와 주전원공급부의 전력공급이 차단되었을 경우에 상기 팬들을 작동시키는 제어부 및;

   상기 주전원공급부의 전력공급이 차단되었을 때에 보조전원공급부에서 보조전력을 공급받도록 상기 보조전원공급부와 상기 제어부를 연결하는 커넥터를 포함하며,

   상기 팬에 의해 흡입된 상기 실내공기는 상기 열교환기와 상기 증발기를 거쳐 배출되고, 상기 실외공기는 상기 열교환기를 거쳐 배출되는 것을 특징으로 하는 현열 열교환기를 구비한 실내외기 일체형 에어컨디셔너.