KR200385815Y1 - 전열교환기를 구비한 냉난방장치 - Google Patents

Abstract

개시된 내용은 축냉 및 축열이 가능하여 실내로 유입되는 흡기를 예냉 또는 예열시킬 수 있게 하기 위한 것이다.

이의 실현을 위하여 본 고안에서는, 실내 측에 설치되는 증발기(2)를 갖는 실내기(20)와, 대기 측에 설치되며 응축기(4)를 갖는 실외기(30)를 냉매배관(6)(8)으로 연결하고, 하나의 냉매배관(6) 중에 압축기(10)를 설치하고, 다른 하나의 냉매배관(8) 중에 리시버드라이버(12) 및 팽창밸브(V)를 설치한 구조로 되어 있고, 상기 증발기(2) 및 응축기(4)에 강제송풍시키는 송풍팬(14) 및 냉각팬(16)이 구비되는 냉방기(20C) 및 가열된 공기를 실내에 토출시키는 난방기(50h)로 구성되는 냉난방장치에 있어서, 상기 난방기(50h)와 공기 유통관로로 연결되는 전열교환기(40)를 더 구비하고, 상기 전열교환기(40)와 난방기(50h) 사이의 공기 유통관로에 설치되는 내,외기 유입절환수단(45)이 더 구비되는 냉난방장치가 제공된다.

Description

전열교환기를 구비한 냉난방장치{airconditioner having a heat exchanger}

본 고안은 냉난방장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전열교환 작용으로 폐열을 회수함으로써, 열손실을 최소화시키고 동시에 열효율을 극대화시킬 수 있게 된 전열교환기를 구비한 냉난방장치에 관한 것이다.

열의 이동메커니즘은 일반적으로 열전도/대류/열복사 등으로 구분되는데, 특히 열전도는 격자진동(格子振動)/전도전자(傳導電子)를 매개로 하여 물질의 이동없이 물체의 고온부에서 저온부로 열운동의 에너지가 전달,이동하는 현상이다.

한편, 유체(기체 또는 액체)는 온도차에 의해 밀도가 변화되는데, 밀도가 작은 부분은 상승하고 밀도가 큰 부분은 하강하여 국소적인 물질의 순환운동이 일어난다. 대류는 상기한 바와 같은 물질흐름에 의해 열이 이동하는 것을 말한다.

또한 열복사는 고체표면으로부터 발산되는 열선(熱線)에 의한 열의 이동으로서, 열교환작용/보온작용/보냉작용 등과 관련된다.

특히, 상기의 열교환 작용은 고온의 유체(流體)가 가진 열에너지를 저온유체로 전달시키는 작용으로서, 이를테면 격판식 열교환기(熱交換器) 등을 통하여 가열/냉각/증발/응축 등의 효과를 발할 수 있게 한다.

위에서와 같은 모든 열의 이동메커니즘을 전열(傳熱)로 정의할 수 있는데, 전열이란 즉 고온 쪽에서 저온 쪽으로 열의 이동이 일어나는 현상으로서, 예컨대 공기조화기(air conditioner)는 이러한 현상을 이용하여 격리된 두 공간에서의 열교환(heat exchanging)이 이루어지게 함으로써 실내공기를 원하는 온도로 제어한다.

또, 상기한 바와 같은 공기조화기는 실내공기의 온도/습도/청정도(淸淨度)/평균유속(平均流速) 등을 제어 유지하고, 먼지나 유해가스 등을 배제시킬 수 있도록 하는 것으로서, 대개 여름철 및 겨울철에 각각 냉,난방(冷,煖房)이 이루어지도록 냉,난방기가 복합된 형태의 것일 수 있다.

공기조화기는 또 그 유니트의 구성에 따라, 냉동사이클을 이루는 구성요소를 단일의 케이스내에 수납한 일체형과, 증발기를 실내 유니트로 하고 압축기 및 응축기를 실외유니트로 구성한 분리형으로 대별된다.

상기 냉동싸이클은 도 1에 도시된 바와 같이, 실내 측에 설치되는 증발기(2)와, 대기 측에 설치되는 응축기(4)를 냉매배관(6)(8)으로 연결하고, 하나의 냉매배관(6) 중에 압축기(10)를 설치하고, 다른 하나의 냉매배관(8) 중에 리시버드라이버(12) 및 팽창밸브(V)를 설치한 구조로 되어 있다.

한편, 상기 증발기(2) 및 응축기(4)는 각각의 송풍팬(14) 및 냉각팬(16)에 의해 대기와의 열교환 작용이 활발하게 이루어질 수 있게 되어 있다.

이러한 구성에 따라, 증발기(2)와 응축기(4) 및 냉매배관(6)(8) 내에 존재하게 되는 냉매는 압축기(10)의 압축력에 의해 순환되며, 응축기(4)를 거쳐 방열된 상태의 냉매가 증발기(2)로 순환된다.

이때, 증발기(2)의 송풍팬(14)에 의해 증발기(2)의 냉각핀들에 부딪히는 공기와 증발기(2) 내부에 유통되는 냉매 사이에서의 열교환 작용이 이루어지게 되고, 이에 따라 차가워진 공기가 차실내로 공급됨으로써 차실내 기온을 쾌적하게 유지시킬 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기 증발기(2)에서의 열교환 작용에 따라 흡열된 상태하에서 상기 응축기(4)로 다시 순환되는데, 이때 응축기(4)의 냉각팬(16)에 의해 응축기(4)의 냉각핀들에 부딪히는 공기와 응축기(4) 내부에 유통되는 냉매 사이에서의 열교환 작용이 이루어지게 되고, 이에 따라 흡열 상태의 냉매로부터의 방열이 이루어지도록 하는 것이다.

또한, 실내의 기온 상태에 따라 상기한 압축기(10)와 팽창밸브(V)의 솔레노이드부 및 송풍팬(14)과 냉각팬(16)의 구동이 콘트롤러(C)에 의해 제어되게 할 수도 있다.

이를 위하여 상기 압축기(10)와 팽창밸브(V)의 솔레노이드부 및 송풍팬(14)과 냉각팬(16), 그리고 실내 기온을 검출할 수 있도록 구비되는 기온센서(Ts)와 조작수단들을 상기 콘트롤러(C)에 전기적으로 연결하여 구성되며, 설명되지 않은 부호 ‘E1 ’은 전원공급부를 지칭한다.

그런데, 상기한 바와 같은 일반적인 냉동싸이클을 갖는 종래의 에어컨디셔너는, 냉매의 응축 및 증발이 반복되는 구조로만 구성되어 있을 뿐이어서, 증발기에서의 과냉기를 축냉할 수 없으므로 냉기가 불필요하게 낭비됨은 물론, 실내로 유입되는 흡기를 예냉시킬 수 있는 수단이 강구되어 있지 않으므로 과다한 에너지의 소비문제를 야기하게 된다는 단점이 있었다.

뿐만 아니라, 이러한 종래의 공기조화기에 있어서는, 난방장치부를 가동시킬 때 폐열회수가 불가능한 구조로 되어 있으므로 고온의 배기가스가 그대로 배출되고 아울러 흡기를 예열시키지 못하며, 따라서 에너지를 낭비하게 된다는 문제를 초래하였다.

본 고안은 상기한 바와 같은 종래의 단점 및 문제점들을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은 축냉 및 축열이 가능하여 실내로 유입되는 흡기를 예냉 또는 예열시킬 수 있게 되며, 따라서 폐열회수가 가능하도록 하고, 이로써 에너지 절감에 크게 기여할 수 있도록 한, 전열교환기를 구비한 냉난방장치를 제공하려는데 있다.

이의 실현을 위하여 본 고안은 실내 측에 설치되는 증발기를 갖는 실내기와, 대기 측에 설치되며 응축기를 갖는 실외기를 냉매배관으로 연결하고, 하나의 냉매배관 중에 압축기를 설치하고, 다른 하나의 냉매배관 중에 리시버드라이버 및 팽창밸브를 설치한 구조로 되어 있고, 콘트롤러에 의해 그 구동이 제어되어 상기 증발기 및 응축기에 강제송풍시키는 송풍팬 및 냉각팬이 구비되는 냉방기 및 가열된 공기를 실내에 토출시키는 난방기로 구성되는 냉난방장치에 있어서, 상기 난방기와 공기 유통관로로 연결되는 전열교환기를 더 구비하고, 상기 전열교환기와 난방기 사이의 공기 유통관로에 설치되는 내,외기 유입절환수단이 더 구비됨을 특징으로 하는 전열교환기를 구비한 냉난방장치를 제공한다.

본 고안에서는 상기한 전열교환기가, 다수 격벽에 의해 격리되는 공간을 갖는 케이스에, 어느 하나의 공간에서 다른 공간으로 공기가 유통되도록 이루어져 내장되는 열교환유닛을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 열교환유닛은 교차되는 방향으로 공기가 유통될 수 있도록 다수 적층되는 공기유통판들로 이루어짐을 특징으로 한다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부도면에 따라 상세히 설명하기로 하며, 종래기술을 설명하기 위한 도면에서와 동일한 부분으로는 동일한 부호를 부여한다.

본 고안은 도 2에 도시된 바와 같이 실내 측에 설치되며 증발기(2)를 실내기(20)와 대기 측에 설치되며 응축기(4)를 갖는 실외기(30)를 냉매배관(6)(8)으로 연결하고, 하나의 냉매배관(6) 중에 압축기(10)를 설치하고, 다른 하나의 냉매배관(8) 중에 리시버드라이버(12) 및 팽창밸브(V)를 설치한 구조로 되어 있고, 상기 증발기(2) 및 응축기(4)에 강제송풍시키는 송풍팬(14) 및 냉각팬(16)로 이루어지는 냉방기(20c)와 그리고 난방기(50h)를 구비하여 된 냉난방장치에 관련된다.

즉, 상기 냉방기(20c)의 각 구성품들에 의해 구성되는 냉동싸이클은 도 1에 도시된 바와 같이, 증발기(2)와 응축기(4) 및 냉매배관(6)(8) 내에 존재하게 되는 냉매는 압축기(10)의 압축력에 의해 순환되며, 응축기(4)를 거쳐 방열된 상태의 냉매가 증발기(2)로 순환되는 경로를 갖는다.

이때, 증발기(2)의 송풍팬(14)에 의해 증발기(2)의 냉각핀들에 부딪히는 공기와 증발기(2) 내부에 유통되는 냉매 사이에서의 열교환 작용이 이루어지게 되고, 이에 따라 차가워진 공기가 차실내로 공급됨으로써 차실내 기온을 쾌적하게 유지시킬 수 있게 된다.

한편, 상기 증발기(2)에서의 열교환 작용에 따라 흡열된 상태하에서 상기 응축기(4)로 다시 순환되는데, 이때 응축기(4)의 냉각팬(16)에 의해 응축기(4)의 냉각핀들에 부딪히는 공기와 응축기(4) 내부에 유통되는 냉매 사이에서의 열교환 작용이 이루어지게 되고, 이에 따라 흡열 상태의 냉매로부터의 방열이 이루어지게 된다.

또한, 실내의 기온 상태에 따라 콘트롤러(C)에 의해 상기한 압축기(10)와 팽창밸브(V)의 솔레노이드부 및 송풍팬(14)과 냉각팬(16)의 구동이 제어되게 구성되기도 한다.

이를 위하여 상기 압축기(10)와 팽창밸브(V)의 솔레노이드부 및 송풍팬(14)과 냉각팬(16), 그리고 실내 기온을 검출할 수 있도록 구비되는 기온센서(Ts), 에어컨 구동 조작을 위한 수단(도시생략)들을 콘트롤러(C)에 전기적으로 연결하여 구성되기도 한다.

뿐만 아니라, 본 고안에서는 상기 난방기(50h)와 공기 유통관로로 연결되는 전열교환기(40)를 더 구비하고, 상기 전열교환기(40)와 난방기(50h) 사이의 공기 유통관로에 설치되는 내,외기 유입절환수단(45)을 더 구비하여 된 냉난방장치를 제공한다.

또 상기 냉방기(20c)의 냉기배출 관로에는 실내로 배치되는 냉기토출용 벤트부재(22a)가 설치되고, 전열교환기(40)에는 실내의 공기배출용 벤트부재(22n)와 연결되는 또 다른 관로가 연결된다.

상기한 바와 같은 전열교환기(40)는 도 3에서와 같이, 다수 격벽(W1)(W2)(W3)(W4)에 의해 격리되는 공간(52)(54)(56)(58)을 갖는 케이스에, 어느 하나의 공간(52),(54)에서 다른 공간(58),(56)으로 공기가 유통되도록 이루어져 내장되는 열교환유닛(70)을 구비하여 된 것이다.

이를테면, 어느 공간(52),(54)으로 구비되는 포트(64),(62)에 실외로 통하는 관로들을 연결시키고, 다른 공간(56),(58)으로 구비되는 포트(66),(68)에 실내의 공기배출용 벤트부재(22n)로 통하는 관로 및 상기 난방기(50h)로 통하는 관로들을 연결시켜서 된 것이다.

따라서 실내 공기가 해당 공간(56)(54)의 포트(66)(62)를 경유하여 배출될 수 있고, 외기가 다른 해당 공간(52)(58)의 포트(64)(68)를 경유하여 난방기(50h)로 유입된다(도 2 참조).

상기한 바와 같은 열교환유닛(70)은 교차되는 방향으로 공기가 유통될 수 있도록 다수 적층되는 공기유통판들로 이루어진다. 즉, 일측 선단부위에서 타측 선단부위로 공기유통홀이 형성된 단위체들을 공기흐름 방향에 대해 90°의 위상차를 갖도록 교번으로 배치하여 결합시킨 것으로, 이러한 열교환유닛(70)에 의해 어느 하나의 공간(52),(54)에서 다른 공간(58),(56)으로 각각 공기가 유통되는 경로가 조성되어지게 되는 것이다.

따라서, 냉기 또는 열기와 대기와의 사이에서 열교환작용이 이루어지며, 결국 실내기(20)나 또는 온방기장치부(50)로 유입되는 흡기를 예냉 또는 예열시킬 수 있게 되므로 축냉 및 축열효과를 기대할 수 있게 된다.

또한 상기 내,외기 유입절환수단은 콘트롤러(C)에 의해 제어되어 실내 공기를 재순환시키거나, 또는 외기의 유입이 이루어지게 하는 선택적인 작용으로 공기의 유통경로를 절환시키게 되어 있다.

즉, 실내공기의 청정도나 습도 등을 고려하여 외기를 유입시킬 필요가 있다고 판단될 경우 전열교환기(40)와 난방기(50h)를 연결하는 공기 유통관로를 열어서 전열교환기(40)를 통한 외기의 유입이 이루어지도록 하는 것이다.

또 내기를 재순환시켜도 무방한 것으로 판단되었을 경우 전열교환기(40)와 난방기(50h)를 연결하는 공기 유통관로를 닫아서 전열교환기(40)를 통한 외기의 유입이 차단되도록 함과 동시에 그 자체에 구비된 실내공기유입구(46)를 열어서 내기의 재순환이 이루어지도록 한다(도 2 참조).

상기한 바와 같이 본 고안은, 축냉 및 축열이 가능하여 실내로 유입되는 흡기를 예냉 또는 예열시킬 수 있게 되므로, 궁극적으로는 폐열회수가 가능하게 된다.

아울러, 필요에 따라 내기를 재순환시킴으로써, 냉기 또는 열기가 외부로 배출되는 것을 방지하게 되며, 이와 같은 열손실의 원천적 방지에 따라서 에너지 절감에 크게 기여할 수 있게 된다는 유용한 효과를 제공한다.

도 1은 일반적인 냉동싸이클의 개략적인 구성도,

도 2는 본 고안의 냉난방장치에 대한 개략적인 구성도,

도 3은 본 고안의 냉난방장치에 적용된 열교환유닛을 나타내는 일단면도,

도 4는 본 고안의 열교환유닛을 구성한 단위체의 결합 상태에 대한 사시도.

Claims (3)

1. 증발기(2)를 실내기(20)와 대기 측에 설치되며 응축기(4)를 갖는 실외기(30)를 냉매배관(6)(8)으로 연결하고, 하나의 냉매배관(6) 중에 압축기(10)를 설치하고, 다른 하나의 냉매배관(8) 중에 리시버드라이버(12) 및 팽창밸브(V)를 설치한 구조로 되어 있고, 상기 증발기(2) 및 응축기(4)에 강제송풍시키는 송풍팬(14) 및 냉각팬(16)이 구비되는 냉방기(20C) 및 가열된 공기를 실내에 토출시키는 난방기(50h)로 구성되는 냉난방장치에 있어서,

   상기 난방기(50h)와 공기 유통관로로 연결되는 전열교환기(40)를 더 구비하고, 상기 전열교환기(40)와 난방기(50h) 사이의 공기 유통관로에 설치되는 내,외기 유입절환수단(45)이 더 구비됨을 특징으로 하는 냉난방장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기한 전열교환기(40)가,

   다수 격벽(W1)(W2)(W3)(W4)에 의해 격리되는 공간(52)(54)(56)(58)을 갖는 케이스에, 어느 하나의 공간(52),(54)에서 다른 공간(58),(56)으로 공기가 유통되도록 이루어져 내장되는 열교환유닛(70)을 구비하는 것을 특징으로 하는 전열교환기를 구비한 냉난방장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 열교환유닛(70)은,

   교차되는 방향으로 공기가 유통될 수 있도록 다수 적층되는 공기유통판들로 이루어짐을 특징으로 하는 전열교환기를 구비한 냉난방장치.