KR20080023134A - 지하공기를 이용한 공조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지하공기를 이용한 공조장치에 관한 것으로서, 공조유닛의 외기흡입닥트에 지하공기흡입관을 연결하되 지하공기흡입관이 외기의 영향을 받지 않는 지하의 다공질층에 이르기까지 매설함으로써 겨울철엔 외기에 비해 상대적으로 따뜻하고 여름철엔 외기에 비해 상대적으로 시원한 지하공기를 이용하여 계절에 따라 자연적으로 절대습도를 높이거나 낮추어 가습 또는 제습을 이루거나 냉난방을 실시하게 되며, 이로 인하여 냉동기와 그 냉각코일은 물론 보일러와 그 가열코일을 삭제하거나 그 가동시간을 최소로 줄여 보일러와 냉동기의 용량을 소형화할 수 있도록 한 것이다.

본 발명은 보일러에 의해 가열되어 열을 발산하는 가열코일과, 냉동기에 의해 냉매를 공급받아 주위의 열을 흡열하여 차갑게 하는 냉각코일은 물론 에어필터 및 송풍기를 포함하는 하나의 공조유닛이 구비되고, 상기 공조유닛에는 공조를 하고자하는 건축물에 이르기까지 송풍닥트를 송풍기와 연결하고 상기 건축물에서 공조유닛에 이르기까지 리턴닥트가 연결되며, 상기 리턴닥트에는 귀환 풍량과 배기 풍량을 조절하기 위한 귀환 혹은 배기 조절댐퍼가 설치되고, 공조유닛에는 외기유입조절댐퍼를 갖는 외기흡입닥트가 구비되어 있는 공조장치에 있어서, 상기 외기흡입닥트에는 외기의 영향을 받지 않는 지하의 자갈층, 송이석등으로 형성된 다공질층에 이르기까지 지하공기흡입관이 매설된 것을 특징으로 한다.

공조장치, 지하공기흡입관, 절취홈

Description

지하공기를 이용한 공조장치{an air conditioner by using underground air}

본 발명은 지하공기를 이용한 공조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 공조유닛의 외기흡입닥트에 지하공기흡입관을 연결하되 지하공기흡입관이 외기의 영향을 받지 않는 자갈층, 송이석등으로 형성된 다공질층에 이르기까지 매설함으로써 겨울철엔 따뜻하고 여름철엔 시원한 지하공기를 이용하여 계절에 따라 자연적으로 절대습도를 높이거나 낮추어 가습 또는 제습은 물론 이에 더하여 냉난방을 실시하는 지하공기를 이용한 공조장치에 관한 것이다.

일반적으로, 건축물에는 사계절(四季節)내내 쾌적한 분위기에서 생활할 수 있도록 필요에 따라 냉방과 난방은 물론 습도조절을 위한 공조장치가 설치되는데, 이를 도 1에 나타내었다.

여기서는, 보일러(11)에 의해 가열되어 열을 발산하는 가열코일(12)과, 냉동기(13)에 의해 냉매를 공급받아 주위의 열을 흡열하여 차갑게 하는 냉각코일(14)은 물론 에어필터(15)와 배플(baffle, 16), 가습스프레이(17)와 엘리미네이 터(eliminator, 18) 및 송풍기(19)가 하나의 공조유닛(10)을 이루고 구비된다.

상기 공조유닛(10)에는 공조를 하고자하는 건축물(20)에 이르기까지 송풍닥트(21)를 송풍기(19)와 연결하고 상기 건축물(20)에서 공조유닛(10)에 이르기까지 환풍기(24)를 포함하는 리턴닥트(23)가 연결되어 있으며, 상기 리턴닥트(23)에는 귀환풍량과 배기풍량을 조절하기 위한 귀환 혹은 배기조절댐퍼(25,26)가 설치되어 있고, 공조유닛(10)에는 이 공조유닛(10)으로 외기를 유입하기 위한 외기흡입닥트(27)가 마련되고 이 외기흡입닥트(27)에는 외기유입유량을 조절하기 위한 유입조절댐퍼(28)가 설치되어 있다.

상기와 같이 구성된 기존의 공조장치는 온도가 낮고 습도가 낮은 겨울철엔 보일러(11)를 가동시키면 가열코일(12)에서 열이 발산되는데 열기를 송풍기(19)를 가동시켜서 송풍닥트(21)를 통해 건축물(20)로 공급하여 소정의 난방을 수행한다. 이때, 습기가 낮으면 가습스프레이(17)를 가동시켜 적절한 수분공급으로 생활에 쾌적한 분위기를 유지할 수 있다.

이와 같이 난방을 계속하여 건축물(20) 내의 공기가 혼탁하게 되면 리턴닥트(23)의 환풍기(24)를 가동시켜 리턴닥트(23)를 통해 일부의 공기를 공조유닛(10)으로 회수하고 그 나머지는 외부로 배출하면 된다. 이때, 상기 공조유닛(10)으로 회수하고 그 나머지는 외부로 배출하는 양은 리턴닥트(23)의 귀환 혹은 배기조절댐퍼(25,26)를 적절하게 조절하면서 외기흡입닥트(27)의 유입조절댐퍼(28)를 조절하여 외기의 유입풍량 또한 조절한다.

이와 반대로, 온도가 높고 다습한 여름철엔 냉동기(13)를 가동시켜 냉각코 일(14)에서 주위의 열을 흡열하여 냉각시키도록 하는 상태에서 송풍기(19)를 가동시키면 찬공기가 송풍닥트(21)를 거쳐 건축물(20)내의 공기를 차게 냉각시키고 또한 냉각코일(14)에서 제습이 이루어지면서 절대습도를 낮추므로 생활에 쾌적한 환경을 유지시켜준다. 이때, 공조유닛(10)의 냉각코일(14) 주위에는 물방울이 맺히게 되는데 이를 엘리미네이터(18)가 제거한다.

이와 같이 냉방시에도 건축물(20)내의 공기를 공조유닛(10)으로 회수하고 그 나머지는 외부로 배출하는 것은 물론 그 조절은 위에서 언급한 바와 동일하므로 그 구체적인 설명은 생략한다.

그러나 상기와 같은 기존의 공조장치에 있어서는 단순히 외기를 흡입하여 냉방과 난방을 행하기 때문에 공조유닛(10)의 가열코일(12)과 냉각코일(14)을 가동시킬 때 가습스프레이(17)나 엘리미네이터(18)를 필수적으로 가동시켜야 하며, 이와 같이 공조유닛(10)에 가습스프레이(17)와 엘리미네이터(18)가 필수적으로 구비되어야 하므로 공조유닛(10)이 복잡하게 된다는 문제점이 있었다.

특히, 봄철엔 중국지역에서 발생되는 날아오는 황사로 인해 대한민국 전역이 심각한 대기오염은 물론 각종 전염병까지 발생되고 있고 이러한 대기오염이 심각한 외기를 에어필터(15)로 여과하여야 하기 때문에 에어필터(15)를 수시로 교환하여야 함은 물론 에어필터(15)를 교환하는 것만으론 공조유닛(10)의 오염문제를 근본적으로 해결할 수 없다는 폐단이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 연구 개발한 것으로서, 그 목적은 공조유닛의 외기흡입닥트에 지하공기흡입관을 연결하되 지하공기흡입관이 외기의 영향을 받지 않는 자갈층, 송이석등으로 형성된 다공질층에 이르기까지 매설함으로써 겨울철엔 외기에 비해 상대적으로 따뜻하고 여름철엔 외기에 비해 상대적으로 시원한 지하공기를 이용하여 계절에 따라 자연적으로 절대습도를 높이거나 낮추어 가습 또는 제습이 이뤄지면서 냉난방이 실시되게 되며, 이로 인하여 냉동기와 그 냉각코일은 물론 보일러와 그 가열코일을 삭제하거나 그 가동시간을 최소로 줄여 보일러와 냉동기의 용량을 소형화할 수 있도록 한 지하공기를 이용한 공조장치를 제공하는데 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 하부가 길이방향으로 절취된 지하공기흡입관을 지하굴착홀에 삽입하여 가압하여 지하공기흡입관의 하부를 구형으로 확장시킴으로써 지하 다공질층의 붕괴방지와 지하공기 흡입면적을 증대시킬 수 있도록 한 지하공기를 이용한 공조장치를 제공하는데 있다.

그리고 본 발명의 또 다른 목적은1 건축물의 상부에 환기구를 마련하여 공조유닛의 송풍기가 작동되면 개방되어 배기되고 정지되면 닫히게 되며, 이로 인하여 환풍기가 가동되지 않더라도 건축물 내의 환기가 자연적으로 이뤄지도록 한 지하공기를 이용한 공조장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 보일러에 의해 가열되어 열을 발산하는 가열코일과, 냉동기에 의해 냉매를 공급받아 주위의 열을 흡열하여 차갑게 하는 냉각코일은 물론 에어필터 및 송풍기를 포함하는 하나의 공조유닛이 구비되고, 상기 공조유닛에는 공조를 하고자하는 건축물에 이르기까지 송풍닥트를 송풍기와 연결하고 상기 건축물에서 공조유닛에 이르기까지 리턴닥트가 연결되며, 상기 리턴닥트에는 귀환 풍량과 배기 풍량을 조절하기 위한 귀환 혹은 배기 조절댐퍼가 설치되고, 공조유닛에는 외기유입조절댐퍼를 갖는 외기흡입닥트가 구비되어 있는 공조장치에 있어서, 상기 외기흡입닥트에는 외기의 영향을 받지 않는 자갈층, 송이석등으로 형성된 다공질층에 이르기까지 지하공기흡입관이 매설된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 공조장치에서 지하공기흡입관은 지하굴착홀에 삽입하여 상부에서 가압하면 지하공기흡입관의 하부를 용이하게 구형으로 확장시킬 수 있도록 하부에 길이방향으로 긴 다수의 절취홈을 마련한 것을 특징으로 한다. 또한 절취홈의 단부에는 보다 용이하게 확장도록 하는 지하공기흡입관의 원주방향으로 요홈을 형성할 수 도 있다.

본 발명의 공조장치에서 건축물에는 공조유닛의 송풍기가 작동되면 개방되어 배기되고 정지되면 닫히도록 환기구가 마련되되 이 환기구는 수평배기구와 이 수평배기구에 힌지를 통해 수직으로 단순이 매달려있는 댐퍼로 구성된 것을 특징으로 한다.

이상에서 상세하게 설명한 바와 같이, 본 발명의 지하공기를 이용한 공조장치는 공조유닛의 외기흡입닥트에 지하공기흡입관을 연결하되 지하공기흡입관이 외기의 영향을 받지 않는 지하의 다공질층에 이르기까지 매설함으로써 겨울철엔 따뜻하고 여름철엔 시원한 지하공기를 이용하여 계절에 따라 자연적으로 절대습도를 높이거나 낮추어 가습 또는 제습은 물론 이에 더하여 냉난방을 실시하게 되며, 이로 인하여 냉동기와 그 냉각코일은 물론 보일러와 그 가열코일을 삭제하거나 그 가동시간을 최소로 줄여 보일러와 냉동기의 용량을 소형화할 수 있는 유용한 발명이다.

또한 본 발명은 하부가 길이방향으로 절취된 지하공기흡입관을 지하굴착홀에 삽입한 후 가압하여 지하공기흡입관의 하부를 구형으로 확장시킴으로써 지하다공질층의 붕괴방지와 지하공기 흡입면적을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

그리고 본 발명의 또 다른 목적은 건축물의 상부에 환기구를 마련하여 공조유닛의 송풍기가 작동되면 개방되어 배기되고 정지되면 닫히게 되고, 환풍기의 가동이 필요하지 않아 환풍기의 가동을 중지할 시에도 건축물 내의 환기가 자연적으로 이뤄지게 하고 또한 동절기시 차가운 공기나 하절기시 더운 공기가 건축물 내부로 유입되는 것을 방지하는 특유의 효과를 갖는다.

이하, 본 발명의 지하공기를 이용한 공조장치를 첨부도면에 의거 상세하게 설명하고자 한다.

도 2는 본 발명에 따른 지하공기를 이용한 공조장치의 개략적인 구성도이며, 도 3은 본 발명의 공조장치에서 그 요부를 발췌하여 상세하게 나타낸 구조도이고, 도 4는 본 발명의 공조장치에서 공기흡입관에 대한 다른 실시 예를 나타낸 구조도이다.

도면에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 공조장치는 보일러(11)에 의해 가열되어 열을 발산하는 가열코일(12)과, 냉동기(13)에 의해 냉매를 공급받아 주위의 열을 흡열하여 차갑게 하는 냉각코일(14)은 물론 에어필터(15)와 배플(baffle, 16), 가습스프레이(17)와 엘리미네이터(18) 및 송풍기(19)가 하나의 공조유닛(10)을 이루고 구비된다.

상기 공조유닛(10)에는 공조를 하고자하는 건축물(20)에 이르기까지 송풍닥트(21)를 송풍기(19)와 연결하고 상기 건축물(20)에서 공조유닛(10)에 이르기까지 환풍기(24)를 포함하는 리턴닥트(23)가 연결되어 있으며, 상기 리턴닥트(23)에는 귀환 풍량과 배기 풍량을 조절하기 위한 귀환 혹은 배기 조절댐퍼(25,26)가 설치되어 있다.

상기 공조유닛(10)에는 외기유입조절댐퍼(28)를 갖는 외기흡입닥트(27)가 구비되어 있으며, 이 외기흡입닥트(27)에는 지하공기흡입관(30)이 연결되되 이 지하공기흡입관(30)은 외기의 영향을 받지 않는 깊이의 지하에 인공적으로 마련하거나, 자연적으로 만들어진 자갈층, 송이석등으로 형성된 다공질층(40)에 이르기까지 매설되어 있다.

상기 지하공기흡입관(30)은 지하굴착홀에 삽입하여 가압하면 지하공기흡입 관(30)의 하부를 용이하게 구형으로 확장시킬 수 있도록 하부에 길이방향으로 긴 다수의 절취홈(31)이 형성되어 있다.

또한 상기 지하공기흡입관(30)에는 도 4와 같이 절취홈(31)의 단부에 보다 용이하게 확장도록 하는 지하공기흡입관(30)의 원주방향으로 요홈(32)을 형성할 수 있다. 상기 절취홈(31)이 형성된 지하공기흡입관(30) 내면에는 지하공기흡입관(30)을 상부에서 가압시 안으로 휘어들어가지 않도록 하는 구조를 마련하거나 주의를 기울여야 한다. 상기와 같이 지하공기흡입관(30)의 절취홈(31)에 요홈(32)이 형성되어 있으므로 지하공기흡입관(30)의 직경보다 큰 구형으로 절취홈(31)이 용이하게 확장되고, 이로 인하여 지하자갈층의 붕괴를 방지함은 물론 지하공기의 흡입면적을 증대시킬 수 있다.

상기 건축물(20)에는 공조유닛(10)의 송풍기(19)가 작동되면 개방되어 배기되고 정지되면 닫히는 환기구(40)가 마련되며, 이 환기구(40)는 수평배기구(41)와 이 수평배기구(41)의 끝단에 힌지(42)를 통해 수직으로 단순이 매달려있는 댐퍼(43)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 지하공기를 이용한 공조장치는, 습도가 낮고 온도가 낮은 겨울철엔 보일러(11)를 가동시킨다. 이렇게 공조유닛(10)의 보일러(11)가 가동되면 보일러(11)로부터 공급받은 스팀이나 난방수에 의해 가열코일(12)에서 열이 발산되게 되고 이렇게 가열코일(12)에서 열이 발산될 때 송풍기(19)를 가동시킴으로써 열풍이 송풍닥트(21)를 통해 건축물(20)로 공급되게 되며, 이로 인하여 건축물(20) 내의 차가운 공기(기온 0~10℃)가 따뜻해져 난방을 수 행한다.

상기와 같이 난방을 하는 중에 외기흡입닥트(27)의 외기유입조절댐퍼(28)를 개방시키면 14~16℃이고 상대습도가 100%정도인 지하의 자갈층에 있는 지하공기, 즉 외기보다 상대적으로 따뜻한 지하공기가 지하공기흡입관(30)을 통해 공조유닛(10)으로 공급되게 된다. 이렇게 외기보다 상대적으로 따뜻한 지하공기가 가열코일(12)에 공급되므로 소정의 난방온도로 용이하게 높일 수 있고 보일러(11)의 부하를 최소화할 수 있다.

이와 같이 건축물(20)이 쉽게 따뜻해져 보일러(11)의 가동시간을 최소화할 수 있고 기온이 그리 차지 않은 날씨에서는 보일러(11)를 가동하지 않아도 충분히 난방이 이뤄진다.

이와 같이 난방을 계속하여 이루어지는 동안에는 환풍기(24)의 가동이 필요하지 않아 환풍기(24)의 가동을 중지할 시는 환기구(40)의 댐퍼(43)가 힌지(42)를 중심으로 하여 개방되어 건축물(20) 내의 공기가 배기되어 환기가 이루어지며, 건축물(20) 내의 공기가 너무 혼탁하다고 판단되면 리턴닥트(23)의 환풍기(24)를 가동시켜 리턴닥트(23)를 통해 일부의 공기를 공조유닛(10)으로 회수하고 그 나머지는 외부로 배출하면 된다. 이때, 상기 공조유닛(10)으로 회수하고 그 나머지는 외부로 배출하는 양은 리턴닥트(23)의 귀환 혹은 배기조절댐퍼(25,26)를 적절하게 조절하면서 외기흡입닥트(27)의 유입조절댐퍼(28)를 조절하여 외기의 유입풍량 또한 조절하면 된다.

이와 반대로, 온도가 높고 다습한 여름철엔 냉동기(13)를 가동시키게 되는 데, 냉동기(13)로부터 공급받는 냉매 또는 냉수가 냉각코일(14) 주위의 열을 흡열하여 냉각시키는 상태에서 송풍기(19)가 가동되므로 냉각코일(14) 주위의 찬공기가 송풍닥트(21)를 거쳐 건축물(20) 내의 공기를 차게 냉각시키고 온도에 따른 절대습도를 낮추므로 생활에 쾌적한 환경을 유지시켜준다. 이때, 공조유닛(10)의 냉각코일(14) 주위에는 물방울이 맺히게 되는데 이를 엘리미네이터(18)가 제거한다.

이와 같이 냉방을 하는 동안에 외기흡입닥트(27)의 외기유입조절댐퍼(28)를 개방시키면 항시 14~16℃정도이고 상대습도가 100%정도인 지하의 자갈층에 있는 지하공기가 지하공기흡입관(30)을 통해 공조유닛(10)으로 공급되게 되고 이후에 송풍닥트(21)를 통해 건축물(20)로 공급되게 된다.

이렇게 외기보다 상대적으로 차가운 지하공기가 냉각코일(14)에 공급되므로 소정의 냉각온도로 용이하게 낮출 수 있고 냉동기(13)의 부하를 최소화할 수 있다. 결국 건축물(20) 내부의 온도를 쉽게 낮출 수 있는 것인바 냉동기(13)의 가동시간을 최소화할 수 있고 무덥지 않은 날씨에서는 냉동기(13)를 가동하지 않아도 충분히 냉방이 이루어지게 된다.

이와 같이 냉방시에도 건축물(20) 내의 공기를 공조유닛(10)으로 회수하고 그 나머지는 외부로 배출하는 것은 물론 그 조절은 위에서 언급한 바와 동일하므로 그 구체적인 설명은 생략한다.

도 1은 기존의 통상적인 공조장치를 나타낸 개략구성도,

도 2는 본 발명에 따른 지하공기를 이용한 공조장치의 개략적인 구성도,

도 3은 본 발명의 공조장치에서 그 요부를 발췌하여 상세하게 나타낸 구조도,

도 4는 본 발명의 공조장치에서 공기흡입관에 대한 다른 실시 예를 나타낸 구조도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 공조유닛 11: 보일러 12: 가열코일

13: 냉동기 14: 냉각코일 15: 에어필터

19: 송풍기 20: 건축물 27: 외기흡입닥트

28: 외기조절댐퍼 30: 지하공기흡입관 31: 절취홈

32: 요홈 40: 환기구 41: 수평배기관

42: 힌지 43: 댐퍼

Claims (4)

1. 보일러에 의해 가열되어 열을 발산하는 가열코일과, 냉동기에 의해 냉매를 공급받아 주위의 열을 흡열하여 차갑게 하는 냉각코일은 물론 에어필터 및 송풍기를 포함하는 하나의 공조유닛이 구비되고, 상기 공조유닛에는 공조를 하고자하는 건축물에 이르기까지 송풍닥트를 송풍기와 연결하고 상기 건축물에서 공조유닛에 이르기까지 리턴닥트가 연결되며, 상기 리턴닥트에는 귀환 풍량과 배기 풍량을 조절하기 위한 귀환 혹은 배기 조절댐퍼가 설치되고, 공조유닛에는 외기유입조절댐퍼를 갖는 외기흡입닥트가 구비되어 있는 공조장치에 있어서,

   상기 외기흡입닥트에는 외기의 영향을 받지 않는 자갈층, 송이석등으로 형성된 다공질층에 이르기까지 지하공기흡입관이 매설된 것을 특징으로 하는 지하공기를 이용한 공조장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 지하공기흡입관은 지하굴착홀에 삽입하여 가압하면 지하공기흡입관의 하부를 용이하게 구형으로 확장시킬 수 있도록 하부에 길이방향으로 긴 다수의 절취홈을 마련한 것을 특징으로 하는 지하공기를 이용한 공조장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 절취홈의 단부에는 보다 용이하게 확장되도록 하는 지하공기흡입관의 원주방향으로 요홈이 형성된 것을 특징으로 하는 지하공기를 이용한 공조장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 건축물에는 환풍기의 가동을 중지할 시에도 건축물 내의 환기가 자연적으로 이뤄지도록 공조유닛의 송풍기가 작동되면 개방되어 배기되고 정지되면 닫히도록 환기구가 마련되고 이 환기구는 수평배기구와 이 수평배기구에 힌지를 통해 수직으로 단순이 매달려있는 댐퍼로 구성된 것을 특징으로 하는 지하공기를 이용한 공조장치.

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