KR20050068464A

KR20050068464A - 특수형 공기조화기

Info

Publication number: KR20050068464A
Application number: KR1020030099907A
Authority: KR
Inventors: 지용섭
Original assignee: 씨에이엔지니어링(주)
Priority date: 2003-12-30
Filing date: 2003-12-30
Publication date: 2005-07-05
Also published as: KR100562843B1

Abstract

본 발명은 특수형 공기조화기에 관한 것으로, 외기부(OA)의 일측에 설치된 배기부(EA)와; 배기부(EA)와 외기부(OA)의 전면에 설치되고 흡입되는 외기류를 열교환시키는 전열교환기(4)와; 필터부(50)의 후단에 설치되는 케미칼 필터(CN₂ filter)(70);를 포함하여 이루어짐으로써 배출되는 환기류의 열을 회수하여 흡입되는 외기류를 예열함으로써 에너지 절감에 따른 비용절감의 효과와, 케미칼 필터(CN₂ filter)를 구비시켜 물리적인 여과가 불가능한 유해화학물질까지도 완전히 여과시킬 수 있어 공기정화의 효과를 제고시킬 수 있는 장점이 제공된다.

Description

특수형 공기조화기 { air conditioner }

본 발명은 특수형 공기조화기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배기에 의해 버려지는 현열 및 잠열을 회수하여 외기를 열교환시킴으로써 에너지 절감과 기류를 정류시킬 수 있는 특수형 공기조화기에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화기(air conditioner)는 일정한 공간을 인간이 활동하기에 알맞은 온도 ·습도 ·기류(氣流) 분포로 조절하고, 동시에 공기 속의 먼지 등을 제거하기 위한 것이다. 쾌적한 실내온도는 인간의 감각에 의한 것으로 미묘하나, 여름철에는 외기(外氣)와 기온차가 5 ∼ 6℃ 정도이고, 실내온도 25~29℃, 습도 60~70%, 겨울철에는 실내온도 18 ∼ 21℃, 습도 55 ∼ 70% 정도가 가장 적정하다고 알려져 있다.

이러한 온도를 제어하는 원리는 냉동기 ·냉장고처럼 액체가 증발할 때 주위에서 열을 빼앗는 증발열을 이용한 것으로, 냉매로는 저온에서도 증발하기 쉬운 액체가 사용되는데, 보통 프레온 가스가 사용된다. 기본 구조는 밀봉된 철제용기 속에 전동기와 압축기를 직결시키고, 전동기로 압축기를 회전시켜 냉매를 압축한다.

압축기에는 왕복운동식과 로터리(rotary)식이 있다. 응축기는 구리 파이프 표면에 알루미늄 핀(pin)을 장치한 것으로, 냉매가 가진 열을 공기 속으로 발산시켜 냉각 액화하는 작용을 한다. 캐필러리튜브(모세관)는 응축기에서 나오는 고압의 액상(液狀)냉매의 압력을 낮추어 다음 증발기에서 증발하도록 하는 장치이며, 안지름 1mm 정도의 가는 구리 파이프이다.

상기 증발기의 구조는 응축기와 거의 같으며, 압축된 냉매는 여기서 증발하여 주위에서 열을 빼앗는다. 따라서 증발기 표면에 접촉한 공기의 온도는 내려가고, 공기 속의 수분은 증발기의 표면에 물방울이 되어 제거된다. 송풍기 계통은 능률적으로 열교환을 하기 위해 강제적으로 공기를 보내는 것이다.

이러한 공기조화기의 형식에는 가정에서 사용하는 소형에서부터 대형 건물에 사용되는 대형에 이르기까지 다양한데, 대형의 특수형 공기조화기는 주요 장치를 중앙에 놓고 그 곳에서 덕트(duct)로 각 실내의 냉 ·난방을 하는 중앙집중식이 주종을 이룬다.

도 3은 상기한 종래 공기조화기의 일예를 보여주는 도면으로써, 환기 및 외기덕트가 구비된 환기부(RA')와 외기부(OA')가 연결되고, 내부에 복수의 필터부(50')와 냉각 코일(80') 및 가열코일(90')이 설치된 케이스(100')와, 케이스(100')의 일측에 설치되고 내부에 송풍기와 급기덕트가 구비된 급기부(SA')를 포함하여 구성된다.

상기 공기조화기의 작동관계를 설명하면, 사용처를 거쳐서 회수되는 공기는 환기덕트를 통해 케이스(100')내로 인입되고, 아울러 외기덕트를 통해서 외부의 공기가 인입된다.

이렇게 인입된 환기 및 외기는 혼합된 후 상기 필터부(50')를 통과하면서 이물질이 여과되고, 상기 냉각 및 가열코일(80',90')을 통과하면서 적당한 온도로 냉각 또는 가열된 후 상기 급기부(SA')로 이송되며, 이송된 공기는 송풍기에 의해 급기덕트로 보내져 사용처로 공급되어진다.

그런데, 종래에는 환기부(RA')로 배출되는 환기류의 열을 회수하지 못하고 그냥 배출시킬 경우 막대한 에너지의 낭비가 초래되는 문제점이 발생되므로, 환기부 측에 열교환기를 설치하여 환기류의 열을 회수하도록 하였다.

즉, 종래에는 회전형 또는 정지형 열교환기를 환기부 측에 설치함으로써 열교환에 의해 폐열의 최대 50 % 까지 회수할 수 있었으나 여전히 에너지의 낭비가 발생되는 문제점이 존재하였다.

또한, 종래에는 공조기 내부에서 외기류(OA') 및 환기류(RA')가 혼합되어 냉각 및 가열코일(80',90')에 유입될시 일정한 흐름이 되지 않고 기류가 편류로 흘러 접촉 효율이 떨어지게 되어, 건축물 및 실내 내장재에서 발생되는 각종 유해 가스 등이 공기 조화기를 통해 재순환 되면서, 제거되지 않고 실내에 누적되고 있어 인체에 해를 끼치는 문제점이 있었다.

즉, 종래 공기조화기의 필터부(50')는 여과작용에 의해 이물질을 걸러내는 물리적인 방법으로만 여과를 시키므로 입자가 미세한 유해화학물질의 제거에는 취약한 문제점이 있는 것이다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 케이스의 일측에 배기부를 구비하여 오염된 환기의 일부를 외부로 배출시켜 보다 깨끗한 공기를 공급할 수 있고, 이때 배출되는 환기류가 포함하는 열을 최대 90 % 이상 회수하여 외기를 열교환함으로써 에너지 절감을 꾀할 수 있으며, 케미칼 필터(CN₂ filter)를 구비시켜 물리적인 여과가 불가능한 유해화학물질까지도 완전히 여과시킬 수 있으며, 아울러 케미칼 필터의 정류기능에 의해 공기의 흐름이 일정할 수 있고 열교환 효율이 향상될 수 있게 한 특수형 공기조화기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은,

환기 및 외기덕트가 구비된 환기부와 외기부가 연결되고, 내부에 복수의 필터부와 냉각 코일 및 가열코일이 설치된 케이스와, 케이스의 일측에 설치되고 내부에 송풍기와 급기덕트가 구비된 급기부로 구성되는 특수형 공기조화기에 있어서,

외기부의 일측에 설치된 배기부와, 배기부와 외기부의 전면에 설치되고 열교환에 의해 흡입되는 외기를 가열시켜 주는 전열교환기와, 필터부의 후단에 설치되는 케미칼 필터(CN₂ filter)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도면 중에서 도 1은 본 발명에 특수형 공기조화기의 구조를 보여주는 측단면도이고, 도 2는 도 1에서 전열교환기의 구조를 보여주는 일부절개 사시도이다.

상기 배기부(EA)는, 배기용 송풍기(20)와 구동모터(22), 배기덕트(24) 및 댐퍼(26)로 구성되며, 케이스(100) 내의 상부측에 설치된 별도의 하우징(2) 내부에 설치되어, 환기부(RA)에서 인입된 환기류 중 일부를 외부로 배출시킴으로써 유해물질을 제거할 수 있다.

상기 전열교환기(4)는, 분리판(46)에 의해 상,하부측으로 분리된 상,하부 통공(42,44)이 전,후면에 각각 형성되고 내측에 중공부(41)가 구비된 본체(40)와, 내측에 상기 상,하부 통공(42,44)에 대응하는 방열체(62)가 충진되고 상기 본체(40) 내부에 매설되는 원통체 로터부(6)와, 상기 로터부(6)의 외주연에 결합된 구동벨트(72)와 이에 연결된 구동모터(7)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 방열체(62)는, 표면에 염화비닐계통의 흡열제가 도포된 알루미늄판재를 벌집형상(honey comb)으로 밀집되게 형성시켜 로터부(6)의 내측에 충진시켜 이루어진다. 그리고, 상기 구동모터(7)에 의해 로터부(6)가 구동될 때의 회전속도는 약 15 RPM이 적당하다.

또한, 상기 전열교환기(4)는 상부 통공(42)이 상기 배기부(EA)의 하우징(2)에 통하도록 설치하고, 하부 통공(44)은 외기부(OA)에 통하도록 설치함으로써 상부 통공(42)을 통해 환기류가 배기부(EA)로 배출될 때 환기류의 잠열과 현열이 방열체(62)에 흡수되도록 하고, 로터부(6)의 회전에 의해 가열된 방열체(62)가 회전됨으로써 하부 통공(44)으로 흡입되는 외기가 방열체(62)를 통과하면서 흡수된 잠열 및 현열과 열교환이 이루어진다.

아울러, 상기 로터부(6)가 외기를 회전시키면서 흡입하므로 편류가 형성되지 않아 환기류와 혼합되더라도 와류의 발생이 없어 기류가 안정적으로 형성될 수 있다.

상기 케미칼 필터(CN₂ filter)(70)는, 입자상 분진과 가스상의 오염 물질을 제거하기 위해서 섬유질 허니컴(Honey comb)에 고활성화 과산화망간(MnO₂)계의 탈취촉매를 사용한 것이며, 프리 필터(52)와 미디엄 필터(54)로 구성된 필터부(50)의 후단에 설치하여 1차로 분진여과가 이루어지도록 한 후 2차로 화학적인 여과가 이루어지도록 하여 유해화학물질의 제거가 가능하게 됨과 아울러 공기의 정류역할을 수행하게 된다.

따라서, 공기조화기 내에 기류(Lamina flow 유도)를 일정하게 하고, 기류와 냉각 및 가열코일의 접촉각을 개선하여 열교환 효율을 높이는 동시에, 실내 환기공기에 함유되어 있는 유해 가스(암모니아, 유화수소, 트리메틸아민)등을 제거하여, 건축 내장재 등에서 발생할 유해 가스의 제거효율을 향상시킬 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작동관계를 난방시를 기준으로 하여 설명하기로 한다.

상기 환기부(RA)를 통해 사용처에서 회수된 환기류가 케이스(100) 내로 인입된 후 유해물질의 제거를 위해 환기류의 일부는 상기 전열교환기(4)의 상부 통공(42)을 통과하여 배기부(EA)로 배출되고, 나머지 일부는 필터부(50)로 재이송된다.

이와 동시에, 외기부(OA)를 통해 인입된 외기류는 상기 전열교환기(4)의 하부 통공을 통과하여 필터부(50)로 이송되고, 이때 전열교환기(4)에서 열교환이 이루어짐으로써 외기류의 온도가 상승한 채 필터부(50)로 이송된다.

이렇게 필터부(50)로 이송된 환기류와 외기류는 합쳐진 후 프리 필터(52), 미디엄 필터(54), 케미칼 필터(CN₂ filter)(70)를 순차로 통과하면서 물리적 및 화학적 여과가 이루어진다.

이후, 여과된 공기는 가열코일(90)을 통과하면서 가열된 다음 송풍기(200)를 통해 급기부(SA)로 이송되어 사용처로 공급되어진다.

상기한 환기류 및 외기류의 순환사이클은 냉방시에도 동일하며, 단지 여과된 공기가 냉각코일(80)을 통과하도록 하는 것이 난방시와 다른점이다.

다음의 표는 본 발명의 특수형 공기조화기와 종래 제품을 비교한 것이다.

비교항목		기존(일반)제품	본 발명
기술내용	설 계	-회전형과 판여 2가지가 있으며 판형은 현열교환기로 사용된다.-정지형의 열교환 효율은 보통 40 ~ 50 %, 회전형은 50 ~ 60 % 정도의 열교환 효율을 얻을 수 있다.-통과 정압은 10~40mmAq 전,후로 높은편이다.	-환기에 의해 버려지는 냉,난방 열량의 90%이상의 현열 및 잠열을 회수하여 재이용하므로 설비용량을 줄일 수 있다.(보일러 및 냉동기 용량)-정압의 최소화로 용량 선정의 폭이 넓다.-크기에 비해 대용량을 처리하기 때문에 소요면적이 줄어든다.
	재 질	알루미늄 재질	-항균방식 코팅 처리된 알루미늄 표면에 흡습제와 냄새제거 기능재를 고정시킨 허니컴 구조의 콤팩트화된 구조로 제조원가가 절감-배기측과 급기측을 완전하게 자단하기 위해 특수연질 염화비닐 사용
	부 품	-rotor 및 drum-motor-case	-rotor-cassette-구동 belt-separator & seal
	기 타
성 능	효 율	-회전혀7ㅇ 열교환기는 현열과 잠열을 열교환 할 수 있으며, 현열은 80% 전.후 잠열은 30~40%의 효율을 가진다.-정지형 열교환기는 주로 현열만 열교환할 수 있으며 40~50%의 열교환 효율을 가진다.	-rotor의 효율면에서는 현열(온도) 효율과 잠열(습도) 효율이 거의 같은 것이 타제품에 비해 큰 장점이다.-급기측과 배기측을 회전하는 로터는 특수알루미늄재로로 열회수 효율이 타제품에 비해 월등히 높다.-배기측에서 얻어지는 냉열(또는 온열)을 로터에 함침되어 있는 흡수제에 의해 열을 저장하고 이 로터가 회전하며 반대측의 회기 도입측에서 열을 방출하며 열을 교환하여 90%이상 열을 회수할 수 있다.
	내 구 성	-정지형 열교환기는 고정형 알루미늄 플레이트로 구성되며 수명은 길다.	-rotor는 강도 높은 케이싱과 보강재에 의해 고정되어 재구성은 충분하며 외부환경변화 대응에 강하며, 특수 알루미늄재로 반영구적이다.
	에너지 절약효과	약 30~40% 정도	-공조 시스템에서의 열부하를 최소화하는 에너지 절약 시스템으로 시스템의 적용이 원활(채택하므로 발생되는 유니트의 최소화로 공간 활용이 높으므로) 하고 가변 풍량 시스템을 활용할 수 있으므로 열효율이 보다 향상되며, rotor 압력손실이 적으므로 송풍 동력이 최소로 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 케이스의 일측에 배기부를 구비하여 오염된 환기류의 일부를 외부로 배출시켜 보다 깨끗한 공기를 공급할 수 있고, 이때 배출되는 환기류의 열을 회수하여 흡입되는 외기류를 예열함으로써 에너지 절감에 따른 비용절감의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 케미칼 필터(CN₂ filter)를 구비시켜 물리적인 여과가 불가능한 유해화학물질까지도 완전히 여과시킬 수 있어 공기정화의 효과를 제고시킬 수 있는 장점이 제공된다.

도 1은, 본 발명에 따른 특수형 공기조화기의 구조를 보여주는 측단면도.

도 2는, 도 1에서 전열교환기의 구조를 보여주는 일부절개 사시도.

도 3은, 종래 공기조화기의 구조를 보여주는 측단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

2 : 케이스 4 : 전열교환기

6 : 로터부 7, 22 : 구동모터

20 : 배기용 송풍기 41 : 중공부

42 : 상부 통공 44 : 하부 통공

46 : 분리판 62 : 방열체

50 : 필터부 52 : 프리 필터

54 : 미디엄 필터 70 : 케미칼 필터(CN₂filter)

80 : 냉각코일 90 : 가열코일

EA : 배기부 RA : 환기부

OA : 외기부 SA : 급기부

Claims

환기 및 외기덕트가 구비된 환기부와 외기부가 연결되고, 내부에 복수의 필터부와 냉각 코일 및 가열코일이 설치된 케이스와, 케이스의 일측에 설치되고 내부에 송풍기와 급기덕트가 구비된 급기부로 구성되는 특수형 공기조화기에 있어서,

외기부(OA)의 일측에 설치된 배기부(EA)와;

배기부(EA)와 외기부(OA)의 전면에 설치되고 흡입되는 외기류를 열교환시키는 전열교환기(4)와;

필터부(50)의 후단에 설치되는 케미칼 필터(CN₂ filter)(70)와;

를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 특수형 공기조화기.
제1항에 있어서,

상기 전열교환기(4)는, 분리판(46)에 의해 상,하부측으로 분리된 상,하부 통공(42,44)이 전,후면에 각각 형성되고 내측에 중공부(41)가 구비된 본체(40)와; 내측에 상기 상,하부 통공(42,44)에 대응하는 방열체(62)가 충진되고 상기 본체(40) 내부에 매설되는 원통체 로터부(6)와; 상기 로터부(6)의 외주연에 결합된 구동벨트(72)와, 이에 연결된 구동모터(7);를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 특수형 공기조화기.
제1 또는 제2항에 있어서,

상기 배기부(EA)는, 배기용 송풍기(20)와 구동모터(22), 배기덕트(24) 및 댐퍼(26)로 구성된 것을 특징으로 하는 특수형 공기조화기.
제2항에 있어서,

상기 방열체(62)는, 표면에 고활성화 과산화망간(MnO₂)계의 탈취촉매가 도포된 알루미늄판재를 벌집형상(honey comb)으로 밀집되게 형성시켜서 이루어진 것을 특징으로 하는 특수형 공기조화기.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 전열교환기(4)는, 상부 통공(42)이 상기 배기부(EA)의 하우징(2)에 통하도록 설치하고, 하부 통공(44)은 외기부(OA)에 통하도록 설치된 것을 특징으로 하는 특수형 공기조화기.