KR20040104771A - 수냉식 공기조화기 - Google Patents

Abstract

수냉식 응축기를 사용하여 실외기가 필요 없도록 함과 동시에, 증발기와 송풍팬을 실내공기와 효과적으로 열교환되도록 배치하여 냉기의 유량을 증대시킬 수 있는 수냉식 공기조화기가 개시된다. 구획판에 의해 전방공간과 후방공간으로 분리 구획된 캐비닛과, 캐비닛의 후방공간에 배치된 압축기와 수냉식 응축기와, 캐비닛의 전방공간에 배치된 송풍팬과 증발기를 구비한다. 수냉식 응축기는 다수의 박판으로 이루어져서 그 내부에서 물과 냉매가 교차되어 유동되도록 하여 열교환시키게 된다. 증발기는 캐비닛의 중심으로부터 캐비닛의 일 측면을 향해 경사져서 배치된 제 1 열교환부와 캐비닛의 타 측면을 향해 경사져서 배치된 제 2 열교환부를 구비하여 대략 V형상을 이루어 캐비닛의 하부에 배치되며, 송풍팬은 양면 흡입방식으로 구성되어 증발기의 상부에서 제 1 열교환부와 제 2 열교환부 사이에 배치된다.

Description

수냉식 공기조화기{Water Cooling Type Air Conditioner}

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 더 상세하게는 수냉식 응축기를 사용하여 실외기가 필요 없도록 하고, 증발기와 송풍팬의 배치구조를 개선하여 유입되는 공기가 효과적으로 냉각되어 배출되도록 한 수냉식 공기조화기에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화기는 압축기와 응축기, 그리고 냉매 팽창밸브와 증발기 가 냉매관으로 연결되어 폐회로를 이루는 냉동사이클에서 그 내부를 순환하는 냉매가 기화 또는 액화됨으로써 이루어지는 흡열작용과 발열작용을 이용하여 주위를 냉방 또는 난방시키는 장치이다.

이러한 공기조화기는 일반적으로 압축기와 응축기를 구비하며 실외에 설치되는 실외기와, 냉매 팽창밸브와 증발기를 구비하며 실내에 설치되는 실내기가 분리되어 구성되며, 응축기를 냉각시켜서 냉매를 응축시키기 위해 실외기에는 송풍팬이 설치되어 이 송풍팬의 작동에 의해 실외공기를 실외기로 유입시켜서 응축기를 통과하도록 함으로써 냉각시키게 된다.

그러나 상기와 같이 응축기를 공기를 이용하여 냉각시키는 종래의 공냉식 공기조화기는 열교환 효율이 떨어져서 요구되는 열교환능력을 얻기 위해서는 크기가 큰 응축기를 사용해야 하며, 또한 공기를 유동시키기 위한 송풍팬을 부가해서 설치해야 하므로 실외기의 크기가 커지게 되는 단점이 있다.

또한 종래의 공냉식 공기조화기는 실내기와 실외기를 분리하여 설치함으로써 설치작업에 많은 시간이 소요됨은 물론 실외기를 설치하기 위한 공간을 확보해야 하는 어려움을 초래하는 단점이 있게 된다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 수냉식 응축기를 사용하여 응축효율을 향상시킬 수 있도록 함과 동시에, 실외기가 필요 없도록 한 수냉식 공기조화기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 증발기와 송풍팬을 실내공기와 효과적으로 열교환되도록 배치하여 냉기의 유량을 증대시킬 수 있는 수냉식 공기조화기를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 수냉식 공기조화기에 적용되는 냉동 사이클 선도를 도시한 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 수냉식 공기조화기의 대략적인 내부구조를 보인 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 수냉식 공기조화기의 공기유로를 보이기 위해 도 2의 선 III-III을 따라 취해진 단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

1: 캐비닛 2: 구획판

5: 공기 흡입구 6: 냉기 토출구

11: 압축기 12: 수냉식 응축기

13: 증발기 13a: 제 1 열교환부

13b: 제 2 열교환부 13c: 공기 안내부

16: 송풍팬 17: 팬 케이싱

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수냉식 공기조화기는,

종방향으로 배치된 구획판에 의해 전방공간과 후방공간으로 분리 구획되며 그 전면에 공기 흡입구와 냉기 토출구가 마련되어 있는 캐비닛과, 상기 캐비닛의 후방공간에 배치된 압축기와 수냉식 응축기와, 상기 캐비닛의 전방공간에 배치된 송풍팬과 증발기를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 압축기는 상기 캐비닛의 바닥에 설치되고, 상기 수냉식 응축기는 상기 캐비닛의 상부에 배치되어 상기 캐비닛의 외부로부터 물을 공급받아 냉매를 응축시키도록 한다.

바람직하게, 상기 수냉식 응축기는 판형 열교환기 타입으로 이루어져서 그 내부에서 물과 냉매가 교차되어 유동되도록 하여 열교환시키게 된다.

상기 증발기는 상기 캐비닛의 중심으로부터 상기 캐비닛의 일 측면을 향해 경사져서 배치된 제 1 열교환부와 상기 캐비닛의 타 측면을 향해 경사져서 배치된 제 2 열교환부를 구비하여 대략 V형상을 이루어 상기 캐비닛의 하부에 배치되도록한다.

상기 공기 흡입구는 상기 증발기의 설치위치에 대응하여 상기 캐비닛의 하부에 배치되며, 상기 증발기의 전면에는 상기 제 1 열교환부와 제 2 열교환부 사이를 연결하여 막는 공기 안내판이 부착되어서, 상기 공기 흡입구를 통과한 공기가 상기 공기 안내판에 의해 상기 캐비닛의 측방향으로 배치된 상기 제 1 및 제 2 열교환부의 각 공기 입구부로 안내되게 된다.

또한, 상기 냉기 토출구는 상기 캐비닛의 상부에 배치되고, 상기 송풍팬은 상기 냉기 토출구에 대응하도록 상기 캐비닛의 상부에 배치되되 상기 증발기의 상부에서 상기 제 1 열교환부와 제 2 열교환부 사이에 배치되도록 한다.

상기 송풍팬은 양 측면과 전방이 개방된 팬 케이싱에 내장되어서, 상기 송풍팬은 상기 팬 케이싱의 양 측면을 통해 상기 제 1 및 제 2 열교환부를 통과하여 냉각된 공기를 흡입하여 상기 팬 케이싱의 전면을 통해 상기 냉기 토출구로 배출시키게 된다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명에 따른 수냉식 공기조화기에 적용되는 냉동 사이클 선도를 도시한 것이다. 이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 수냉식 공기조화기를 구성하는 냉동 사이클은 압축기(11), 수냉식 응축기(12), 증발기(13), 그리고 팽창장치(14)가 냉매관(15)으로 연결되어 하나의 폐회로를 형성하여 이루어진다.

수냉식 응축기(12)는 외부로부터 물을 공급받아서 냉매를 응축시킬 수 있도록 냉각수 입구부(12a)와 냉각수 출구부(12b)가 마련되어 구성된다. 또한, 증발기(13)를 통해 공기가 유동하여 열교환할 수 있도록 증발기(13) 부근에는 송풍팬(16)이 배치되어 있다.

따라서 압축기(11)에서 압축되어 고온고압으로 변화된 기체냉매는 냉매관(15)을 통해 수냉식 응축기(12)로 보내져서 냉각수에 의해 열교환되어 상온고압의 액체냉매로 변화된 후에, 팽창장치(14)를 통과하여 저온저압의 액체냉매로 변화된다. 이렇게 저온저압의 액체로 변화된 냉매는 다시 증발기(13)를 통과하면서 송풍팬(16)에 의해 증발기(13)를 통과하는 공기로부터 열을 흡수하여 저압의 기체로 변화된 후에 다시 고온고압으로 변화되기 위해 압축기(11)로 유동하는 과정을 반복함으로써 증발기(13)를 통과하는 공기를 냉각시킬 수 있게 된다.

다음에는 도 2와 도 3을 참조하여 상기와 같은 냉동사이클을 이루는 본 발명에 따른 수냉식 공기조화기의 배치구조에 대하여 설명하고자 한다.

도 2는 본 발명에 따른 수냉식 공기조화기의 대략적인 내부구조를 보인 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 수냉식 공기조화기의 공기유로를 보이기 위해 도 2의 선 III-III을 따라 취해진 단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 수냉식 공기조화기는 대략 박스형상을 가진 캐비닛(1)에 의해 외관을 형성하게 되는데, 이 캐비닛(1)의 내부는 종방향으로 배치된 구획판(2)에 의해 전방공간(3)과 후방공간(4)으로 분리되어 구획된다.

캐비닛(1)의 전면의 하부과 상부에는 각각 실내의 공기를 캐비닛(1)의 내부로 유입되도록 하기 위한 공기 흡입구(5)와 캐비닛(1)의 내부에서 열교환되어 냉각된 공기를 다시 실외로 토출시키기 위한 냉기 토출구(6)가 마련되어 있다.

캐비닛(1)의 후방공간(4)에는 압축기(11)와 수냉식 응축기(12)가 배치되고, 캐비닛(2)의 전방공간(3)에는 증발기(13)와 송풍팬(16)이 배치되는데, 전술한 바와 같이 팽창장치(14)를 포함하는 상기 부품들은 냉매관(15)에 의해 서로 연결되어 폐회로를 형성하게 됨으로써 냉매관(15)을 따라 유동하는 냉매를 상변화시켜서 주위의 공기를 냉각시킬 수 있게 된다.

압축기(11)는 캐비닛(1)의 후방공간(4)에서 바닥에 배치되어 고정되며, 수냉식 응축기(12)는 압축기(11)의 상부에서 캐비닛(1)의 후벽 또는 양 측벽 중의 어느 하나에 배치되어 고정된다.

상기 수냉식 응축기(12)는 냉매관(15)과 연결되어 그 내부를 통해 냉매가 통과하게 되는 다수의 박판과 냉각수 입구부(12a)와 냉각수 출구부(12b)와 연결되어 그 내부를 통해 냉각수가 통과하게 되는 다수의 박판이 교대로 적층되어 구성된 판형 열교환기 타입으로 이루어져서 냉매와 냉각수가 각 박판의 내부에서 서로 교차하는 방향으로 흐르면서 열교환하게 됨으로써 냉매를 효율적으로 응축시키게 된다.

이러한 본 발명에 따른 판형 열교환기 타입의 수냉식 응축기(12)는 공냉식 응축기보다 높은 열교환 효율을 갖게 되며, 또한 용량에 비해 크기를 대폭적으로 줄일 수 있게 되어서 캐비닛(1)의 공간을 크게 차지하지 않게 된다.

수냉식 응축기(12)의 냉각수 입구부(12a)는 수도라인과 연결되어 냉각수를 공급받을 수 있도록 하며, 냉각수 출구부(12b)는 응축수 받이(미도시)와 연결되어응축수와 함께 배수되도록 하거나 별도의 배수라인을 설치하여 주방의 싱크대 또는 화장실의 배수구와 연결하여 배수되도록 한다. 하지만, 냉각수 입구부(12a)를 수도라인과 직결시키지 않고 별도의 탱크를 마련하여 냉각수가 탱크와 수냉식 응축기(12)를 통해 순환하도록 하면 냉각수를 절약할 수 있게 된다.

한편, 캐비닛(1)의 전방공간(3)에 설치되는 증발기(13)와 송풍팬(16)은 캐비닛(1)의 공기 흡입구(5)와 냉기 토출구(6)에 대응하도록 각각 캐비닛(1)의 하부와 상부에 배치된다.

증발기(13)는 그 하단부가 캐비닛(1)의 바닥의 중심부에 놓여지고, 그 상단부가 캐비닛(1)의 일측면에 놓여져서 캐비닛(1)의 바닥에서 일측면을 향해 일정각도로 경사져 있는 제 1 열교환부(13a)와, 그 하단부가 캐비닛(1)의 바닥의 중심부에 놓여져서 상기 제 1 열교환부(13a)의 하단부와 맞닿게 되며, 그 상단부가 캐비닛(1)의 타측면에 놓여져서 상기 제 1 열교환부(13a)와 반대방향으로 캐비닛(1)의 바닥에서 타측면을 향해 일정각도로 경사져 있는 제 2 열교환부(13b)를 구비하여 이루어져서 캐비닛(1)의 내부에서 대략 V 형상을 이루어 배치되게 된다. 따라서, 제 1 및 제 2 열교환부(13a)(13b)의 각 공기 입구부는 캐비닛(1)의 각 측면과 일정공간을 형성한 상태로 경사져서 배치되며, 각 공기 출구부는 그 사이에 일정공간이 형성된 채로 서로 마주한 상태로 경사져서 배치되게 된다.

또한, 캐비닛(1)의 하부에 마련된 공기 흡입구(5)를 통해 유입된 공기가 제 1 열교환부(13a)와 제 2 열교환부(13b)의 선단부에서 열교환을 하지 않고서 직접 각 공기 출구부 사이의 공간으로 유동하지 않도록 제 1 열교환부(13a)와 제 2 열교환부(13b)의 선단 사이를 막는 공기 안내부(13c)가 배치된다. 상기 공기 안내부(13c)에 의해 공기 흡입구(5)를 통해 유입된 공기는 표면적이 넓게 되도록 배치된 제 1 및 제 2 열교환부(13a)(13b)의 각 공기 입구부를 통과하여 저온의 냉매와 열교환하게 된다.

상기와 같이 구성된 증발기(13)의 상부에는 실내공기가 캐비닛(1)으로 유입되어 증발기(13)를 통해 냉각된 후에, 다시 실내로 배출되도록 강제 순환시키는 송풍팬(16)이 설치된다. 상기 송풍팬(16)은 증발기(13)의 제 1 열교환부(13a)와 제 2 열교환부(13b)의 양 측면을 통과하여 냉각된 공기를 효과적으로 흡입할 수 있도록 양 측면에서 흡입하여 전면을 통해 배출하는 양면 흡입방식을 가진 타입으로 이루어진다.

또한, 상기 송풍팬(16)은 증발기(13)의 제 1 및 제 2 열교환부(13a)(13b)를 통과한 공기가 유동저항 없이 원활하게 안내될 수 있도록 팬 케이싱(17)의 내부에 배치된다. 상기 팬 케이싱(17)은 송풍팬(16)의 양 측면을 통해 냉기가 흡입되고 송풍팬(16)의 전면을 통해 냉기가 배출될 수 있도록 그 양 측면과 전면이 개방된 구조로 이루어져서, 상기 팬 케이싱(17)의 개방된 양 측면부는 증발기(13)의 제 1 열교환부(13a)와 제 2 열교환부(13b)의 각 냉기 출구부 사이에 배치되게 되며, 개방된 전면부는 캐비닛(1)의 상부에 마련된 냉기 토출구(6)에 인접하여 배치되게 된다.

따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 송풍팬(16)이 작동하게 되면 캐비닛(1)의 공기 흡입구(5)로 유입된 실내공기는 증발기(13)의 공기 안내부(13c)를 통해 캐비닛(1)의 양 측면을 향해 나뉘어서 유동하여 증발기(13)의 제 1 및 제 2 열교환부(13a)(13b)를 통과한 후에, 상향으로 유동하게 되고, 계속해서 송풍팬(13)의 양 측면으로 흡입된 후에 송풍팬(13)의 전방으로 배출됨으로써 송풍팬(13)의 전방에 배치된 냉기 토출구(6)를 통과하게 되는 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 공기조화기는 수냉식 응축기(12)에 냉각수를 공급하기 용이한 장소, 예를 들면 주방이나 화장실, 또는 사무실과 같은 공간에 설치하여 주위공간을 쾌적하게 유지시킬 수 있도록 하는 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 수냉식 공기조화기는 응축효율이 좋은 판형 열교환기 타입의 수냉식 응축기를 사용하여 캐비닛의 크기를 크게 증대시키지 않은 상태로 배치될 수 있기 때문에, 실외기가 필요없게 될 뿐만 아니라, 냉각수를 공급할 수 있는 장소에 간편하게 설치하여 사용할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 수냉식 공기조화기는 증발기를 제 1 및 제 2 열교환부로 구성하여 캐비닛의 양 측면을 향해 경사지게 배치시키고, 양면 흡입타입의 송풍팬을 증발기의 상부에 배치시키는 구조를 갖게 됨으로써 캐비닛으로 유입되는 공기를 유동저항이 거의 없는 상태로 배출할 수 있게 되며, 이에 따라 냉기의 유량을 증대시킬 수 있어서 동일한 용량의 다른 공기조화기에 비해 캐비닛의 크기를 더욱 콤팩트하게 구성할 수 있을 뿐만 아니라, 유동소음도 저감시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (7)

1. 종방향으로 배치된 구획판에 의해 전방공간과 후방공간으로 분리 구획되며 그 전면에 공기 흡입구와 냉기 토출구가 마련되어 있는 캐비닛과, 상기 캐비닛의 후방공간에 배치된 압축기와 수냉식 응축기와, 상기 캐비닛의 전방공간에 배치된 송풍팬과 증발기를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 수냉식 공기조화기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 압축기는 상기 캐비닛의 바닥에 설치되고, 상기 수냉식 응축기는 상기 캐비닛의 상부에 배치되어 상기 캐비닛의 외부로부터 물을 공급받아 냉매를 응축시키도록 하는 것을 특징으로 하는 수냉식 공기조화기.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 수냉식 응축기는 판형 열교환기 타입으로 이루어져서 그 내부에서 물과 냉매가 교차되어 유동되도록 하여 열교환시키는 것을 특징으로 하는 수냉식 공기조화기.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 증발기는 상기 캐비닛의 중심으로부터 상기 캐비닛의 일 측면을 향해 경사져서 배치된 제 1 열교환부와 상기 캐비닛의 타 측면을 향해 경사져서 배치된 제 2 열교환부를 구비하여 대략 V형상을 이루어 상기 캐비닛의 하부에 배치되는 것을 특징으로 하는 수냉식 공기조화기.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 공기 흡입구는 상기 증발기의 설치위치에 대응하여 상기 캐비닛의 하부에 배치되며, 상기 증발기의 전면에는 상기 제 1 열교환부와 제 2 열교환부 사이를 연결하여 막는 공기 안내판이 부착되어서, 상기 공기 흡입구를 통과한 공기가 상기 공기 안내판에 의해 상기 캐비닛의 측방향으로 배치된 상기 제 1 및 제 2 열교환부의 각 공기 입구부로 안내되는 것을 특징으로 하는 수냉식 공기조화기.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 냉기 토출구는 상기 캐비닛의 상부에 배치되고, 상기 송풍팬은 상기 냉기 토출구에 대응하도록 상기 캐비닛의 상부에 배치되되 상기 증발기의 상부에서 상기 제 1 열교환부와 제 2 열교환부 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 수냉식 공기조화기.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 송풍팬은 양 측면과 전방이 개방된 팬 케이싱에 내장되어서, 상기 송풍팬은 상기 팬 케이싱의 양 측면을 통해 상기 제 1 및 제 2 열교환부를 통과하여 냉각된 공기를 흡입하여 상기 팬 케이싱의 전면을 통해 상기 냉기 토출구로 배출시키는 것을 특징으로 하는 수냉식 공기조화기.