KR20040097582A

KR20040097582A - 냉방용 축냉식 공기냉각기

Info

Publication number: KR20040097582A
Application number: KR1020030029920A
Authority: KR
Inventors: 정규진
Original assignee: 정규진
Priority date: 2003-05-12
Filing date: 2003-05-12
Publication date: 2004-11-18

Abstract

본 발명은 냉방용 공기조화기에 관련된 것으로, 더욱 상세하게는 증발코일이 축냉조 내부를 경유하면서 축냉매체를 저온으로 감온시키는 한편, 냉방시 흡입된 실내의 고온다습한 공기가 축냉조의 사방에 설치된 냉각핀의 수직유로를 따라 상부에서 하부로 유동하면서 응축수를 자연분리한 후 감온감습된 순수 냉각공기만을 생성하여 전체를 냉방할 수 없는 작업현장, 지하상가, 사무실 등에서 직접 사람에게만 국부적으로 조화된 공기를 공급하여 부분 냉방용으로 사용할 수 있도록 한 냉방용 축냉식 공기냉각기에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 축냉매체로 채워진 축냉조 내부를 경유하면서 증발하는 냉매의 냉동력을 이용하여 축냉매체를 저온으로 감온시키는 한편, 냉방시 흡입된 고온다습한 공기가 축냉조의 사방에 설치한 냉각핀의 수직유로를 따라 상부에서 하부로 유동하면서 감온감습되는 동시에 이 과정에서 발생된 응축수가 함께 흘러내려 응축수받이로 자연 분리되고, 감온감습된 냉각공기는 축냉조의 내부 중앙에 설치한 냉각공기 흡입관을 통해 하부에서 상부로 유동하면서 2차적으로 냉각된 후 실내로 급기되는 공기냉각수단을 구비시키므로써 이루어지는 것이다.

Description

냉방용 축냉식 공기냉각기{Aaccumulate cold type air Refrigerating machines}

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 감압시키는 팽창밸브(3)와, 상기 팽창밸브(3)를 통해 팽창된 냉매를 이용하여 더운 실내공기를 감온감습시키는 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, 이 경우 실외기에서 발산되는 고온에 의해 보통 외기의 온습도보다 실내공기가 더 고온다습 하므로써 압축가스를 응축액화하는 응축조건이 좋지못해 압축가스의 압력 및 온도를 상승시켜 압축비 증가에 따른 냉동능력이 급격하게 감소하는 한편, 냉동능력당 소요동력이 증가되어 많은 전기료가 소요됨은 물론 압축기의 수명을 단축시키는 또 다른 문제점이 야기되는 것이었다.

또한 상기한 일체형 공기조화기에서 야기되는 문제점을 해결하기 위한 방안으로 본 발명 출원인의 선출원 발명인 『특허출원 제2002-58781호 명칭 일체형 이동식 공기조화기』가 제시되고 있는 것이었다.

상기 선출원 발명은 압축기(1)에 의해 압축된 냉매가스를 공기조화기 케이스(5)의 내부 하단에 설치한 방열팬(9)에 의해 강제대류방식으로 응축시키는 공랭식응축기(8)와, 상기 공랭식응축기(8)에 의해 응축된 냉매액은 증발코일(6)을 통해 축냉조 내부를 경유하면서 증발하는 냉매의 냉동력을 이용하여 축냉매체를 저온으로 감온시킨 후 압축기(1)로 유입되는 한편, 냉방시 흡입된 고온다습한 공기가 축냉조의 외벽에 설치된 냉각핀 사이의 수직유로를 하부에서 상부로 통과되면서 감온감습시키는 냉각기능과 축냉매체를 저온상태로 저장하는 축냉기능을 겸비하는 축냉식 공기냉각기가 일체로 결합되는 구성으로 이루어진다.

이러한 선출원 발명은 종래의 문제점을 말끔이 해소함에도 불구하고 다음과같은 또 다른 문제점을 내포하고 있는 실정이다.

첫째, 냉방시 고온다습한 공기가 축냉조의 외벽에 설치된 냉각핀 사이의 수직유로를 하부에서 상부로 통과하면서 열교환이 이루어짐에 따라 이 과정에서 발생되는 응축수가 급기팬의 흡입력에 의해 감온감습된 냉각공기와 함께 실내로 비산되는 문제점이 야기되는 것이었다.

둘째, 냉각핀 사이의 수직유로를 통해 고온다습한 공기는 하부에서 상부로 흐르는 반면, 감온감습되어 발생되는 응축수는 공기의 흐름방향과 반대인 상부에서 하부로 흘러내려 전열성능이 급격하게 떨어지는 문제점이 발생되는 것이었다.

셋째, 비산되는 응축수는 미세먼지 및 이물질 등과 함께 급기팬의 날개에 달라 붙어 곰팡이 등의 균류가 서식하게 되며, 이로 인해 악취가 발생됨은 물론 매우비위생적인 문제점이 야기되고 있는 것이었다.

본 발명은 상기 선출원 발명의 미흡한 점을 보완하기 위한 개량 발명에 관한 것으로, 축냉조 사방에 설치한 냉각핀의 수직유로를 따라 흐르는 고온다습한 공기의 흐름방향을 상부에서 하부로 유도하여 이 과정(감온감습)에서 발생되는 응축수를 하부로 자연분리시킨 후 순수한 냉각공기만을 축냉조의 내부를 경유하여 상부로 유도하는 기술을 강구하므로써 응축수가 실내로 비산됨 없이 순수한 냉각공기만을 실내로 공급할 수 있으며, 고온다습한 공기의 흐름방향이 응축수의 흐름방향과 일치함에 따라 전열효율이 획기적으로 향상될 수 있는 축냉식 공기냉각기를 제공하고자 함을 발명의 주된 목적으로 하는 것이다.

소기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 축냉매체로 채워진 축냉조 내부를 경유하면서 증발하는 냉매의 냉동력을 이용하여 축냉매체를 저온으로 감온시키는 한편, 냉방시 흡입된 고온다습한 공기가 축냉조의 사방에 설치한 냉각핀의 수직유로를 따라 상부에서 하부로 유동하면서 감온감습되는 동시에 이 과정에서 발생된 응축수가 함께 흘러내려 응축수받이로 자연 분리되고, 감온감습된 냉각공기는 축냉조의 내부 중앙에 설치한 냉각공기 흡입관을 통해 하부에서 상부로 유동하면서 2차적으로 냉각된 후 실내로 급기되는 공기냉각수단을 구비시키므로써 이루어지는 것이다.

도 1은 종래 냉방용 공기조화기의 냉동사이클 구성도

도 2는 본 발명 공기조화기의 냉동사이클 구성도

도 3은 본 발명이 적용된 공기조화기의 조립상태 종단면도

도 4는 본 발명 공기냉각수단의 분해사시도

도 5는 본 발명 공기냉각수단의 작동상태 종단면도

도 6은 본 발명 공기냉각수단의 일부절결 확대단면도

도 7은 본 발명 공기냉각수단의 평단면도

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

6: 증발코일 8: 공랭식응축기

20: 공기냉각수단 21: 축냉조

22,22a: 냉각핀 23: 상부커버

24: 하부커버 26: 수직유로

27: 응축수받이 28: 냉각공기 흡입관

29: 보냉재

본 발명의 구성을 첨부된 도면에 의거 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명은 도 3과 같이 냉매가스를 압축시키는 압축기(1)와, 압축된 냉매가스를 공기조화기 케이스(5)의 내부에 설치된 방열팬(9)에 의해 강제대류방식으로 응축하는 공랭식응축기(8)와, 상기 공랭식응축기(8)에 의해 응축된 냉매액을 증발이 용이하도록 팽창시키는 팽창밸브(3)와, 상기 팽창밸브(3)를 통해 팽창된 냉매는 축냉매체가 채워진 축냉조(21) 내부를 경유하면서 증발하는 냉매의 냉동력을 이용하여 축냉매체를 저온으로 감온시키는 증발코일(6)을 통과한 후 압축기(1)로 유입되는 한편, 냉방시 급기팬(7)에 의해 흡입된 실내의 고온다습한 공기가 축냉조(21)의 사방에 설치된 냉각핀(22)의 수직유로(26)를 따라 상부에서 하부로 유동하면서 차가운 공기로 1차 감온감습되고 이 과정에서 발생되는 응축수가 함께 흘러내려 응축수받이(27)로 자연 분리되며, 감온감습된 냉각공기는 축냉조(21)의 내부 중앙에설치된 냉각공기 흡입관(28)을 통해 하부에서 상부로 유동하면서 2차 감온감습된 후 실내로 급기되는 공기냉각수단(20)이 일체로 결합되는 구성으로 이루어진다.

본 발명의 핵심기술인 공기냉각수단(20)은 공기조화기 케이스(5)의 내부에 수평상으로 설치된 지지판(10)에 입설되고 공기냉각수단(20)의 상측에는 공기통로(11)가 형성된 격판(12)이 설치된다.

이러한 공기냉각수단(20)의 일구성요소인 사각체의 축냉조(21)는 사방에 다수의 냉각핀(22)이 연속적으로 직립설치되고 상,하부에는 상,하부커버(23)(24)가 일체로 부착되어 내부공간에 축냉매체가 채워질 수 있게 된다.

축냉매체는 상부커버(23)에 설치된 주입구(25)를 통해 주입이 가능하며, 축냉조(21)의 내부에 배치된 증발코일(6)의 냉동력에 의해 저온으로 감온된다.

상기 냉각핀(22)은 원통형으로 중앙에 수직유로(26)가 형성되고 냉방시 급기팬(7)의 가동에 의해 흡입된 실내의 더운공기가 상기 수직유로(26)를 따라 상부에서 하부로 유동하면서 열교환을 통해 냉각공기로 1차 변환된다.

따라서 축냉조(21)는 더운공기를 냉각하는 냉각기능과 함께 축냉매체를 저온의 상태로 저장하는 축냉의 기능을 겸하게 된다.

또한 상기 다수의 냉각핀(22) 중에서 특히 사방 모서리부에 배치된 냉각핀(22a)은 저부에 설치되는 응축수받이(27)에 사방이 지지될 수 있도록 다른 냉각핀(22) 보다 하부길이가 길게 형성되므로써 안정된 지지는 물론 상대적으로 짧은 길이의 냉각핀(22)은 응축수받이(27)와 일정거리만큼 상부로 이격된 상태이므로 냉각공기 및 응축수가 응축수받이(27)로 쉽게 유도될 수 있게 된다.

상기 냉각핀(22)의 저부에는 1차 냉각과정에서 발생되는 응축수가 수직유로(26)를 따라 흘러내릴 때 이를 냉각공기와 분리하여 수거한 후 집수통(28)으로 운반하는 응축수받이(27)가 설치된다.

이러한 응축수받이(27)는 1차 냉각과정에서 발생되는 응축수를 수거하는 역할과 함께 수직유로(26)를 따라 상부에서 하부로 유동하면서 1차 냉각된 냉각공기를 하부에서 상부로 방향을 전환시켜 냉각공기 흡입관(28)으로 유도하는 유도판의 기능을 겸하는 한편, 냉각핀(22)에서 전도되는 열을 차단하기 위해 비전도체인 합성수지로 제조되므로써 열손실을 방지하게 된다.

상기 냉각공기 흡입관(28)은 상,하부커버(23)(24)와 축냉조(21)의 내부를 관통하여 직립설치되는 것으로, 냉방시 상단에 설치된 급기팬(7)의 흡입력을 이용하여 수직유로(26)를 통과하면서 1차 감온감습된 냉각공기를 흡입하여 냉각공기가 하부에서 상부로 유동하면서 2차 감온감습된 후 실내로 급기될 수 있게 된다.

한편 상기 상,하부커버(23)(24)의 상,하부면 및 냉각핀(22)과 응축수받이(27)의 외측에는 열손실을 방지하는 보냉재(29)가 감싸여지게 설치된다.

특히 하부커버(24)에 설치된 보냉재(29)는 응축수가 응축수받이(27)에 부딪혀 상부로 튀면서 하부커버(24)에 맞닿아 축냉조(21) 내부의 열을 흡수하여 열손실을 유발시키는 것을 효과적으로 차단하게 된다.

또한 축냉조(21)의 내부에 설치된 냉각공기 흡입관(28)의 외측에는 축냉매체의 온도를 감지하는 제1 온도센서(30)가 설치되고, 냉각핀(22)의 외측에는 수직유로(26)의 온도를 감지하는 제2 온도센서(31)가 설치되므로써 사용자가 기설정한 설정온도에 도달하면 압축기(1)에 인입되는 전원이 자동으로 차단되어 압축기(1)의 구동이 일시적으로 중단되어 불필요한 압축기(1) 구동에 따른 전력소비를 줄일 수 있고 동시에 압축기(1)의 수명을 연장할 수 있게 된다.

상기 축냉조(21)의 내부에 설치되는 제1 온도센서(30)의 배선(32) 및 증발코일(6)은 도 6과 같이 냉각핀(22)의 소정부위에 부착된 고정판(33)을 관통하여 외부로 연결될 수 있게 된다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

우선적으로 전원을 투입하면 압축기(1) 및 공랭식응축기(8), 팽창밸브(3)가 순차적으로 작동하면서 증발코일(6)의 냉매액이 증발작용을 통해 축냉조(21)에 저장된 축냉매체의 온도를 저하시킨다.

이때 압축기(1)는 축냉조(21)에 저장된 축냉매체의 온도를 감지하는 제1 온도센서(30)의 설정온도 또는 냉각핀(22)의 수직유로(26) 온도를 감지하는 제2 온도센서(31)의 설정온도가 될때까지 작동하여 축냉매체를 냉각시킨 후 자동으로 정지하게 된다.

즉 상기 압축기(1)의 ON/OFF는 제1 온도센서(30) 및 제2 온도센서(31)가 축냉매체의 설정온도 또는 수직유로(26)의 설정온도를 감지하면 자동으로 OFF되고, 수직유로(26)의 온도가 상승하여 압축기(1)의 구동 설정온도에 도달하면 제2 온도센서(31)가 이를 감지하여 자동으로 압축기(1)를 재구동시켜 축냉매체를 지속적으로 냉각시키는 과정을 반복하게 된다.

축냉매체가 냉각된 상태에서 급기팬(7)이 가동되면 공기조화기 케이스(5)의상측에 설치된 흡입구(13)를 통해 흡입된 실내의 더운공기가 공기통로(11)를 거쳐 냉각핀(22)의 수직유로(26)로 유입된다.

상기 수직유로(26)를 따라 상부에서 하부로 유동하는 더운공기는 열교환을 통해 1차적으로 냉각되고, 이 과정에서 발생되는 응축수는 수직유로(26)를 따라 흘러내려 응축수받이(27)로 수거된 후 집수통(28)으로 운반된다.

또한 응축수를 제외한 냉각공기는 응축수받이(27)에 부딪히면서 방향이 전환되어 냉각공기 흡입관(28)으로 유도된 후 냉각공기 흡입관(28)을 따라 하부에서 상부로 유동하면서 2차적으로 냉각된다.

따라서 냉각효율이 뛰어날 뿐 아니라, 응축수가 완전하게 제거된 상태에서 순수한 냉각공기만이 급기구(14)를 통해 실내로 급기되므로써 냉방시 응축수가 실내로 비산되는 일이 발생하지 않게 된다.

이러한 본 발명의 축냉식 공기냉각기는 냉방을 실시하기 이전 반드시 축냉조(21) 내부의 축냉매체를 일정온도로 먼저 냉각시킨 후 전체냉방을 실시할 수 없는 작업현장이나 고온다습한 현장에서 직접 사람에게만 국소적으로 감온감습된 냉풍을 공급하는 부분냉방용으로 사용할 수 있게 된다.

본 발명은 축냉조 사방에 설치된 냉각핀의 수직유로를 따라 고온다습한 공기가 상부에서 하부로 유동하면서 이 과정(감온감습)에서 발생되는 응축수가 자연분리된 후 순수한 냉각공기만이 축냉조의 내부를 경유하여 실내로 급기되므로써 냉방시 응축수가 실내로 비산되는 일이 없게 된다.

또한 고온다습한 공기의 흐름방향이 응축수의 흐름방향과 일치함에 따라 전열효율이 획기적으로 향상될 수 있으며, 응축수가 급기팬에 달라 붙는 일이 없어 매우 위생적임은 물론 악취가 발생되는 일이 없게 된다.

Claims

압축기(1)를 통해 압축된 냉매가스를 액화시키는 응축기(2)와, 상기 응축기(2)에서 응축된 냉매액을 증발이 용이하도록 감압시키는 팽창밸브(3)와, 상기 팽창밸브(3)를 거친 냉매는 고온다습한 실내공기를 감온감습시키는 증발기(4)를 거치면서 증발된 냉매가스는 압축기(1)로 회수되는 냉동사이클을 반복적으로 실시하는 냉방용 공기조화기에 있어서,

증발코일(6)이 축냉매체가 채워진 축냉조(21) 내부를 경유하면서 증발하는 냉매의 냉동력을 이용하여 축냉매체를 저온으로 감온시키면서 증발한 냉매는 압축기(1)로 유입되는 한편,

냉방시 급기팬(7)에 의해 흡입된 고온다습한 공기가 축냉조(21)의 사방에 설치된 냉각핀(22)의 수직유로(26)를 따라 상부에서 하부로 유동하면서 1차 감온감습되는 동시에 이 과정에서 발생되는 응축수가 함께 흘러내려 응축수받이(27)로 자연 분리되고, 감온감습된 냉각공기는 축냉조(21)의 내부 중앙에 설치된 냉각공기 흡입관(28)을 통해 하부에서 상부로 유동하면서 2차 감온감습된 후 실내로 급기되는 공기냉각수단(20)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 냉방용 축냉식 공기냉각기.
청구항 1에 있어서,

공기냉각수단(20)은 사방에 다수의 냉각핀(22)이 연속적으로 직립설치되고 상,하부에 상,하부커버(23)(24)가 일체로 부착되며 상부커버(23)에 형성된주입구(25)를 통해 축냉매체가 주입되는 한편 내부에 축냉매체를 저온으로 감온시키는 증발코일(6)이 배치된 사각체 축냉조(21)와,

상기 냉각핀(22)에 형성되고 흡입되는 실내의 더운공기가 상부에서 하부로 유동하면서 열교환을 통해 냉각공기로 1차 변환되는 수직유로(26)와,

상기 냉각핀(22)의 저부에 설치되고 수직유로(26)를 따라 흘러내리는 응축수를 분리 수거하여 집수통(28)으로 운반하는 응축수받이(27)와,

상기 상,하부커버(23)(24)와 축냉조(21)의 내부를 관통하여 직립설치되고 상단에 설치된 급기팬(7)의 흡입력으로 수직유로(26)를 통과하면서 1차 감온감습된 냉각공기를 흡입하여 냉각공기가 하부에서 상부로 유동하면서 2차 감온감습된 후 실내로 급기되는 냉각공기 흡입관(28)과,

상기 상,하부커버(23)(24)의 상,하부면 및 냉각핀(22)과 응축수받이(27)의 외측을 감싸게 설치되어 열손실을 방지하는 보냉재(29)로 이루어진 것을 특징으로 하는 냉방용 축냉식 공기냉각기.
청구항 2에 있어서,

응축수받이(27)는 수직유로(26)를 통과한 냉각공기를 하부에서 상부로 방향을 전환하여 냉각공기 흡입관(28)으로 유도하는 유도판의 기능을 겸하는 한편, 냉각핀(22)에서 전도되는 열을 차단하기 위해 비전도체인 합성수지로 제조되는 것을 특징으로 하는 냉방용 축냉식 공기냉각기.
청구항 1에 있어서,

다수의 냉각핀(22)에서 사방 모서리부에 배치된 냉각핀(22a)은 응축수받이(27)에 사방이 지지되도록 다른 냉각핀(22) 보다 하부길이가 길게 형성된 것을 특징으로 하는 냉방용 축냉식 공기냉각기.
청구항 2에 있어서,

냉각공기 흡입관(28)의 외측에는 축냉매체의 온도를 감지하는 제1 온도센서(30)가 설치되고, 냉각핀(22)의 외측에는 수직유로(26)의 온도를 감지하는 제2 온도센서(31)가 설치되어 설정온도에 따라 압축기(1)에 인입되는 전원을 자동으로 제어하는 것을 특징으로 하는 냉방용 축냉식 공기냉각기.