KR200436983Y1 - 냉난방 공기조화기의 공기청정장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 실내로 유입되는 공기나 외부로 배출되는 공기를 정화시켜 쾌적한 실내 환경을 조성하고 대기 오염 또한 방지할 수 있는 냉난방 공기조화기의 공기청정장치에 관한 것이다.

본 고안은 공기의 확산을 유도하는 타공망 수단과 필터 어셈블리를 조합한 새로운 형태의 공기청정방식을 구현함으로써, 공기의 정화를 위한 필터링시 와류 현상을 통해 열교환기 코일 전체 면적에 걸쳐 공기가 고르게 분포되면서 통과될 수 있고, 이렇게 균일한 열교환 작용이 이루어짐에 따라 냉난방 성능을 한층 향상시킬 수 있는 공기조화기의 공기청정장치를 제공한다.

냉난방, 공기조화기, 공기청정장치, 필터 어셈블리, 타공망, 와류 현상

Description

냉난방 공기조화기의 공기청정장치{Pre filter for cold and heat air conditioner}

본 고안은 냉난방 공기조화기의 공기청정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실내로 유입되는 공기나 외부로 배출되는 공기를 정화시켜 쾌적한 실내 환경을 조성하고 대기 오염 또한 방지할 수 있는 냉난방 공기조화기의 공기청정장치에 관한 것이다.

일반적으로 냉난방 공기조화기는 실내를 냉난방시키거나 공기를 정화할 목적으로 설치되어 인간에게 보다 쾌적한 실내 환경을 제공하는 수단으로서, 실내공기와 실외공기의 흐름방향을 응축기와 증발기로 선택적으로 절환하거나, 실내공기와 실외공기를 적절한 비율로 혼합하여 응축기와 증발기로 나누어 흐르도록 하는 공기흐름전환식 공기조화기가 많이 사용되고 있다.

이러한 공기흐름전환을 통해서, 또는 여기에 사방밸브를 통한 냉매흐름전환방법을 결합함으로써, 단일의 응축기와 증발기를 구비한 공기조화기를 냉방과 난방 을 겸할 수 있도록 할 수 있고, 또 외부로 배출되는 실외공기로부터의 폐열을 실외기에서 회수하기도 하여 냉난방효율을 높일 수 있으며, 실내공기의 환기효과를 얻을 수 있다.

최근에는 냉난방은 물론 공기의 정화기능까지 동시에 구현할 수 있는 공기조화기가 널리 보급되고 있으며, 이에 따라 탈취필터, 헤파필터, 유분필터, 프리필터 등 기능에 따라 다양한 필터가 공기조화기의 필터케이스에 적용되어 사용되고 있다.

보통 냉난방 공기조화기에 사용되는 필터는 필터 및 케이스의 어셈블리 형태로 제작되고, 공기조화기 본체의 내부에 설치되는 열교환기의 전면에 배치되는 구조로 설치되어 내기 또는 외기 중에 포함되어 있는 먼지 등의 이물질을 걸러주는 역할을 한다.

그러나, 기존 필터의 경우 대부분 필터 단품 형태로 사용되거나, 또는 단순한 그물망을 조합한 형태로 사용되므로서, 공기정화 성능을 높이는데 한계가 있으며, 무엇보다도 냉난방 성능 향상에 중요한 영향을 미치는 요소인 공기의 확산 능력이 전무하고 단지 필터링 능력만 발휘하는 정도이어서 공기조화기의 냉난방 성능을 높이는 측면에서는 미흡한 점이 있다.

예를 들면, 공기조화기 본체의 내부로 유입된 내기 및 외기는 챔버 내에서 섞인 후, 열교환기의 전단부측에 있는 필터를 통과한 다음, 열교환기를 거치면서 열교환 작용이 이루어지게 되는데, 이때 공기의 충분한 확산이 이루어지지 않은 상태에서 열교환기를 그대로 통과하게 되므로서, 열교환기 코일 전체 면적에 걸쳐 공 기의 균일한 열교환 작용이 이루어지지 못하게 되고, 결과적으로 냉난방 성능의 저하를 초래하는 문제가 있다.

따라서, 본 고안은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 공기의 확산을 유도하는 타공망 수단과 필터 어셈블리를 조합한 새로운 형태의 공기청정방식을 구현함으로써, 공기의 정화를 위한 필터링시 와류 현상을 통해 열교환기 코일 전체 면적에 걸쳐 공기가 고르게 분포되면서 통과될 수 있고, 이렇게 균일한 열교환 작용이 이루어짐에 따라 냉난방 성능을 한층 향상시킬 수 있는 공기조화기의 공기청정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 일 실시예에 따른 냉난방 공기조화기의 공기청정장치는 급기팬이 속해 있고 측면으로 공기의 유입이 가능하며 실내로 공기를 보낼 수 있는 급기구가 구비되는 급기 챔버와, 배기팬이 속해 있고 측면으로 공기의 유입이 가능하며 실외로 공기를 보낼 수 있는 배기구가 구비되는 배기 챔버와, 상기 급기 챔버와 배기 챔버 사이에 배치되면서 측면을 통해 각 챔버측과 공기의 연락이 가능하고 기계실을 포함하는 내부 공간에는 제1열교환기와 제2열교환기가 구비되며 외기와 내기를 양편의 챔버측으로 공급하는 혼합 챔버 등을 포함하여 구성되는 냉난방 공기조화기에 있어서, 상기 혼합 챔버에 설치되어 있는 각 열교환기의 전단부에 설치되며 필터 어셈블리를 내장한 필터 케이스 및 이 필터 케이스에 일체식으로 조합되어 필터 어셈블리의 전체 면적을 커버하면서 공기의 와류 를 유도하는 타공망으로 구성되는 공기정화수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 타공망은 위아래로 균등 배치되는 사각홀의 여러 줄이 좌우방향을 따라가면서 나란하게 배치되는 동시에 서로 이웃하는 각 열의 사각홀은 위아래 방향으로 엇배열되는 형태로 이루어질 수 있다.

이때, 상기 타공망은 공기 와류 효과를 좀더 향상시키기 위하여 필터 케이스의 전면과 후면에 각각 배치되어 필터 어셈블리의 전면과 후면을 모두 커버할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안은 타공망이 조합된 필터 어셈블리를 통해 공기의 정화 뿐만 아니라 공기의 와류에 따른 확산을 유도함으로써, 공기의 정화를 위한 필터링시 와류 현상에 의해 열교환기 코일 전체 면적에 걸쳐 공기가 고르게 분포되면서 통과될 수 있으며, 따라서 전체 공기에 대한 균일한 열교환 작용이 이루어지면서 냉난방 성능을 한층 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안의 일 실시예에 따른 냉난방 공기조화기를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 공기청정장치를 포함하는 냉난방 공기조화기를 나타내는 사시도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 상기 냉난방 공기조화기는 기본적으로 분리 및 합체 가능한 3개의 본체(16a),(16b),(16c)를 조합한 형태로 이루어져 있으며, 각각의 본체에는 실내로 공기를 공급하거나, 실외로 공기를 배출하거나, 또는 내기와 외기를 혼합하는 역할을 담당하는 각각의 챔버가 조성된다.

예를 들면, 좌우측에 배치되는 본체(16a),(16c)는 실내측으로 공기를 공급하기 위한 급기 챔버와 배기 챔버로 각각 조성되고, 가운데에 배치되는 본체(16b)는 실외에서 들어오는 공기와 실내에서 유입되는 공기를 혼합하거나, 외기를 직접 유입할 수 있는 등의 혼합 챔버로 조성된다.

이러한 각 본체(16a),(16b),(16c)들은 각각 하나씩의 어셈블리 형태로 분리 제작된 후, 사용시 일렬로 나란한 형태의 일체식으로 합체될 수 있고, 가운데 본체(29b)의 경우에는 합체시 서로 접하는 측면을 통해 좌우측의 본체(29a),(29c)와 연통되는 구조를 가짐에 따라 어느 한쪽으로의 공기 흐름을 가능하게 할 수 있다.

특히, 가운데에 배치되는 본체(16b)의 경우에는 압축기 등과 같은 냉난방을 위한 부속장치를 포함하는 기계실이 함께 조성되어 있으며, 이때의 기계실은 혼합 챔버 중 배기측과 통하는 공간쪽으로 통해 있어 기계실로 들어온 공기는 혼합 챔버의 배기측 공간으로 진행되는 흐름을 가질 수 있다.

도 2 및 도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 공기청정장치를 포함하는 냉난방 공기조화기를 나타내는 정면도 및 평면도이다.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 급기측 역할을 담당하는 본체(16a)의 내부는 소정의 용적을 갖는 급기 챔버(12)로 조성되고, 그 내부에는 공기의 급기를 위한 급기팬(10)이 설치된다.

또한, 상기 급기 챔버(12)의 상부에는 급기구(11)가 설치되고, 이때의 급기구(11)는 덕트 배관을 통해 실내쪽과 연통되며, 한쪽 측면쪽은 후술하는 혼합 챔버(21)의 한쪽 측면과 통하는 구조로 연결된다.

이에 따라, 혼합 챔버(21)쪽에서 공급되는 공기(내외기 혼합 공기)는 급기팬(10)의 가동과 함께 챔버 내부로 유입되고, 계속해서 급기구(11)를 통해 실내쪽으로 보내지게 되므로, 실내의 냉난방이 가능하게 된다.

배기측 역할을 담당하는 본체(16c)의 내부 역시 급기 챔버(12)와 같은 소정의 용적을 갖는 배기 챔버(15)로 조성되고, 그 내부에는 공기의 배기를 위한 배기팬(13)이 설치된다.

이러한 배기 챔버(15)는 본체(16b),(16c) 간의 합체 상태에서 서로 접하는 측면을 통해 혼합 챔버(21)의 다른 한쪽 측면과 통하는 구조로 연결되고, 그 상부에는 공기의 외부 배출을 위한 배기구(14)가 형성된다.

이에 따라, 혼합 챔버(21)쪽에서 배출되는 공기는 배기팬(13)의 가동과 함께 챔버 내부로 유입된 후, 계속해서 배기구(14)를 거쳐 외부로 빠져나갈 수 있다.

서로 구분되어 있는 급기측 본체(16a)와 배기측 본체(16c) 사이에 조합되어 내기와 외기를 혼합하거나, 별도로 내기 또는 외기를 도입하는 역할을 담당하는 본체(16b)의 내부는 몇 개의 독립된 공간으로 구획된 혼합 챔버(21)로 조성되고, 그 내부에는 냉난방을 위한 열교환작용을 수행하는 2개의 열교환기, 즉 급기 챔버(17)측과 통하는 연결통로에 위치되는 제1열교환기(17)와 배기 챔버(15)측과 통하는 연 결통로에 위치되는 제2열교환기(18)가 각각 설치된다.

여기서, 미설명 부호 19a와 19b는 실외공기 유입구이고, 20a와 20b는 실내공기 유입구를 각각 나타낸다.

한편, 상기 제1열교환기(17) 및 제2열교환기(18)의 전단부에는 공기청정장치가 설치되어 있으며, 이때의 공기청정장치로 인해 외부의 오염된 공기로부터 열교환기 코일을 보호하여 수명을 연장시킬 수 있고, 또 정화된 청청 공기를 급기 및 배기할 수 있다.

본 고안에서 제공하는 공기청정장치는 공기를 정화하는 역할 이외에 공기를 확산시켜주는 역할을 할 수 있고, 이에 따라 열교환기를 통과하기 전 공기를 넓게 확산시켜줌으로써, 열교환기 코일의 전체 면적에 걸쳐 공기가 고르게 통과하면서 열교환 작용이 보다 효과적으로 이루어질 수 있게 된다.

이를 위하여, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 공기청정장치는 실질적으로 공기를 여과하는 기능을 갖는 필터 어셈블리(22)와, 지지체로서의 기능을 갖는 얇은 사각박스 형태의 필터 케이스(23)와, 공기의 와류를 유도하는 기능을 발휘하는 타공망(24) 등을 포함한다.

상기 필터 어셈블리(22)는 필터 케이스(23)에 수납 및 인출 가능한 구조로 설치되며, 필터 어셈블리(22)를 내장한 상태의 필터 케이스(23)는 혼합 챔버(21)의 내부 공간에서 각 열교환기의 전단부를 가로막는 형태로 설치된다.

특히, 상기 타공망(24)은 사각의 전체 면적에 걸쳐서 다수의 사각홀이 규칙적인 패턴으로 형성되어 있는 형태의 판체로서, 이러한 타공망(24)은 필터 케이 스(23)에 일체식으로 결합되어 필터 어셈블리(22)의 전체 면적을 커버하는 형태가 될 수 있다.

또한, 상기 타공망(24)의 경우 그 사각홀의 패턴이 위아래로 균등 배치되는 여러 줄이 좌우방향을 따라가면서 나란하게 배치되는 동시에 서로 이웃하는 각 열의 사각홀은 위아래 방향으로 홀의 1/2 정도의 길이만큼 엇배열되는 형태로 이루어져 있으며, 이에 따라 타공망(24)에 부딪히면서 홀을 통과하는 공기의 와류 현상이 보다 효과적으로 이루어질 수 있다.

이러한 타공망(24)은 필터 케이스(23)의 전면이나 후면, 또는 전후면 모두에 배치되는 형태로 설치될 수 있으며, 공기의 와류 현상을 좀더 높이기 위해서는 필터 케이스(23)의 전면과 후면에 각각 타공망(24)을 배치하는 것이 바람직하다.

이에 따라, 혼합 챔버(21)의 내부로 유입된 외기와 내기는 챔버 내에서 섞인 후, 공기청정장치와 열교환기를 통과한 다음, 급기 챔버(12)측으로 보내지게 되는데, 이때의 공기는 타공망(24)에 부딪히면서 강한 와류 현상이 일어나게 되고, 계속해서 이러한 와류 현상에 의해 공기는 더욱더 혼합 및 확산되면서 공기청정장치 전체 면적에 걸쳐 통과하게 되며, 결국 이렇게 확산된 공기가 열교환기의 코일 전체 면적을 고르게 통과하면서 열교환 작용을 수행하게 된다.

따라서, 이와 같이 구성된 본 고안의 일 실시예에 따른 공기청정장치를 포함하는 냉난방 공기조화기의 운전상태를 살펴보면 다음과 같다.

도 5는 본 고안의 일 실시예에 따른 공기청정장치를 포함하는 냉난방 공기조화기에서 냉방/난방 운전시의 작동상태를 나타내는 평면도이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 냉방 또는 난방 모드시 열교환작용을 수행하는 제1열교환기(17)는 냉방 모드에서는 증발기로, 난방 모드에서는 응축기로 기능하며, 제2열교환기(18)는 냉방 모드에서는 응축기로, 난방 모드에서는 증발기로 기능한다.

냉방 모드시 혼합 챔버(21)의 한쪽 공간으로는 실외공기 유입구(19a)를 통해 외부의 공기가 유입되는 동시에 실내공기 유입구(20a)를 통해 실내로부터 순환되어 온 공기가 유입되는 한편, 다른 한쪽의 공간으로는 실외공기 유입구(19b)를 통해 외부의 공기가 유입된다.

이때, 실내로부터 순환되어 온 공기는 실내공기 유입구(20b)를 통해 기계실(23)쪽으로도 유입되며, 이때의 실내 공기 일부는 기계실쪽으로 보내지고, 나머지 공기는 재냉각을 위하여 혼합 챔버(21)의 한쪽 공간으로 자연스럽게 유입된다.

혼합 챔버(21)로 유입된 외기와 내기는 유입되자마자 함께 챔버 내부 공간에서 함께 뒤섞이게 된다.

계속해서, 혼합 공기는 공기청정장치를 통과하면서 이물질이 필터링되고, 다시 증발기로 작용하는 제1열교환기(17)를 거치면서 열교환되어 냉각된다.

이 냉각 공기는 급기팬(10)의 가동에 따라 급기 챔버(12)로 유입된 후, 급기구(11)를 통해 실내측으로 공급된다.

여기서, 공기청정장치를 통과하는 혼합 공기는 타공망(24)에 부딪히면서 강한 와류 현상을 일으키게 되고, 따라서 혼합 공기는 와류에 의해 서로 교차하는 동시에 뒤섞이면서 넓게 확산되므로, 열교환기 코일의 전체 면적에 걸친 고른 열교환 작용이 이루어질 수 있다.

계속해서, 실내에서 냉방작용을 마친 공기는 다시 공기조화기측으로 유입되므로 사이클을 이루며 계속 순환하면서 실내를 냉각시키게 된다.

한편, 증발기로 작용하는 제1열교환기(17)와는 별도로 응축기로 작용하는 제2열교환기(18)는 제1열교환기(17)와 냉매배관으로 연결되어 있으며, 제1열교환기(17)에서 기화된 냉매는 냉매배관을 따라 제2열교환기(18)로 이송된 후, 외부공기에 열을 빼앗겨 응축된 후, 다시 제1열교환기(17)로 돌아오는 순환작용을 하게 된다.

이때, 제2열환기(18)가 속해 있는 공간에서의 공기흐름은 단순히 배기팬(13)의 작동에 의해 이루어진다.

즉, 배기팬(13)이 작동되면 외부공기가 외부공기 유입구(20b)로 흡입되고, 제2열교환기(18)에서 열교환된 뒤, 배기팬(13)을 통하여 다시 외부로 배출되는 것이다.

여기서, 제2열교환기의 경우에도 위와 마찬가지로 공기의 와류 현상에 의한 효과를 동일하게 기대할 수 있다.

상기 실시예는 일반적으로 많이 쓰이는 히트펌프식 열교환 방식을 채택하여 냉매 흐름을 전환함으로써, 냉방과 난방을 전환시킨다.

즉, 냉매흐름을 사방밸브(미도시)를 이용하여 절환함으로써, 상기 냉방모드에서의 증발기로 작용하는 제1열교환기(17)가 난방모드에서는 응축기로 작용하게 되고, 응축기로 작용하는 제2열교환기(18)는 증발기로 역할이 바뀐다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 공기청정장치를 포함하는 냉난방 공기조화기를 나타내는 사시도

도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 공기청정장치를 포함하는 냉난방 공기조화기를 나타내는 정면도

도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 공기청정장치를 포함하는 냉난방 공기조화기를 나타내는 평면도

도 4는 본 고안의 일 실시예에 따른 공기청정장치를 나타내는 사시도

도 5는 본 고안의 일 실시예에 따른 공기청정장치를 포함하는 냉난방 공기조화기에서 냉방/난방 운전상태를 나타내는 평면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 급기팬 11 : 급기구

12 : 급기 챔버 13 : 배기팬

14 : 배기구 15 : 배기 챔버

16a,16b,16c : 본체 17 : 제1열교환기

18 : 제2열교환기 19a,19b : 실외공기 유입구

20a,20b : 실내공기 유입구 21 : 혼합 챔버

22 : 필터 어셈블리 23 : 필터 케이스

24 : 타공망

Claims (3)

1. 급기팬이 속해 있고 측면으로 공기의 유입이 가능하며 실내로 공기를 보낼 수 있는 급기구가 구비되는 급기 챔버와, 배기팬이 속해 있고 측면으로 공기의 유입이 가능하며 실외로 공기를 보낼 수 있는 배기구가 구비되는 배기 챔버와, 상기 급기 챔버와 배기 챔버 사이에 배치되면서 측면을 통해 각 챔버측과 공기의 연락이 가능하고 기계실을 포함하는 내부 공간에는 제1열교환기와 제2열교환기가 구비되며 외기와 내기를 양편의 챔버측으로 공급하는 혼합 챔버를 포함하여 구성되는 냉난방 공기조화기에 있어서,

   상기 혼합 챔버에 설치되어 있는 각 열교환기의 전단부에 설치되며 필터 어셈블리를 내장한 필터 케이스 및 이 필터 케이스에 일체식으로 조합되어 필터 어셈블리의 전체 면적을 커버하면서 공기의 와류를 유도하는 타공망으로 구성되는 공기정화수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방 공기조화기의 공기청정장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 타공망은 위아래로 균등 배치되는 사각홀의 여러 줄이 좌우방향을 따라가면서 나란하게 배치되는 동시에 서로 이웃하는 각 열의 사각홀은 위아래 방향으로 엇배열되는 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉난방 공기조화기의 공기청정장치.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 타공망은 공기 와류 효과를 좀더 향상시키기 위하여 필터 케이스의 전면과 후면에 각각 배치되어 필터 어셈블리의 전면과 후면을 모두 커버할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 냉난방 공기조화기의 공기청정장치.

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