KR20200111057A - 공기조화기 - Google Patents

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KR20200111057A
KR20200111057A KR1020190030809A KR20190030809A KR20200111057A KR 20200111057 A KR20200111057 A KR 20200111057A KR 1020190030809 A KR1020190030809 A KR 1020190030809A KR 20190030809 A KR20190030809 A KR 20190030809A KR 20200111057 A KR20200111057 A KR 20200111057A
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박봉균
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이주향
임재훈
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엘지전자 주식회사
경기대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명에 따른 공조기에는, 상하방향으로 길고 좌우방향으로 짧은 몸체를 제공하는 케이스; 상기 케이스의 내부공간을 실내측과 실외측으로 구분하는 실내외차단막; 상기 실내외차단막을 통과하여 실외공기를 실내로 안내하는 환기덕트; 상기 환기덕트를 개폐시키는 환기댐퍼; 상기 실내외차단막을 통과하여 실내공기를 실외로 안내하는 배기덕트; 및 상기 배기덕트를 개폐시키는 배기댐퍼가 포함된다. 이에 따르면 다양한 공조상태를 구현할 수 있다.

Description

공기조화기{Air conditioner}
본 발명은 공기조화기에 관한 것이다.
일반적으로 공기조화기는 사용자에게 보다 쾌적한 실내 환경을 조성하기 위하여 압축기, 응축기, 팽창기구, 증발기로 이루어지는 냉매사이클을 이용하여 실내를 냉난방시키거나 공기를 정화시키는 기기이다.
상기 공기조화기는 크게 실외기와 실내기로 분리되어 설치되는 분리형 공기조화기와, 실내기와 실외기가 하나의 캐비닛에 함께 설치되는 일체형 공기조화기로 분류될 수 있다.
일반적으로 일체형 공기조화기는 벽이나 창문을 사이에 두고 실내기 부분은 실내를 향해 배치되고, 실외기 부분은 실외를 향해 배치된다. 이때, 실내기 부분에는 실내 열교환기가 설치되고, 실외기 부분에 실외 열교환기가 설치되어 하나의 냉매사이클을 형성한다.
종래의 일체형 공기조화기와 관련하여, 본 출원인은 특허출원(이하, 선행문헌 1)을 실시하여 등록된 바 있다. 상기 선행문헌 1에 따른 종래의 일체형 공기조화기는 실내기 부분과 실외기 부분이 완전 분리된 상태로 마련되었다. 그에 따라, 실내기 부분과 실외기 부분 사이의 공기의 유동이 불가능하였다. 따라서, 오직 실내공기만을 흡입하여 실내로 조화된 공기를 공급할 수 밖에 없었고, 그에 따라 실내공기가 오염된 경우 정화가 어려운 문제점이 있었다. 또한, 사용하는 환경에 따라 효과적으로 공기조화기가 운전되지 못하는 문제점이 있었다
이와 같은 문제점을 개선하기 위하여 본 출원인은 특허출원(이하, 선행문헌 2)을 실시한 바가 있다. 상기 선행문헌 2에 따른 종래의 일체형 공기조화기는 실내기 부분과 실외기 부분을 함께 제공하지만, 단일의 팬에 의해서 실내공기와 실외공기가 함께 혼입되는 문제가 있다. 따라서 냉동시스템의 열효율이 떨어지는 문제가 있었다. 또한, 공기조화시스템이 실내공간을 많이 차지하는 문제점이 있었다. 또한, 미세먼지가 심한 날에는 실내배기를 할 수 없기 때문에, 실내환경의 공조를 애초에 수행할 수 없는 문제점이 있었다.
선행문헌1: 대한민국등록특허 10-1158124호, 일체형 공기조화기 선행문헌2: 대한민국공개특허 10-2018-0082250, 일체형 공기조화기
본 발명은 상기되는 배경에서 제안되는 것으로서, 공기조화기의 동작 중에 실내공기와 실외공기의 혼합을 방지할 수 있는 공기조화기를 제안하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 공기조화기가 실내의 내부 환경에서 차지하는 공간을 축소하여 공간활용성을 높일 수 있는 공기조화기를 제안하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 실외환경과 실내환경이 모두가 나쁠 때에도, 실외공기의 영향이 없이 실내공기만을 배기할 수 있는 공기조화기를 제안하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 열교환효율을 향상시킬 수 있는 공기조화기를 제안하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 공조기에는, 상하방향으로 길고 좌우방향으로 짧은 몸체를 제공하는 케이스; 상기 케이스의 내부공간을 실내측과 실외측으로 구분하는 실내외차단막; 상기 실내외차단막을 통과하여 실외공기를 실내로 안내하는 환기덕트; 상기 환기덕트를 개폐시키는 환기댐퍼; 상기 실내외차단막을 통과하여 실내공기를 실외로 안내하는 배기덕트; 및 상기 배기덕트를 개폐시키는 배기댐퍼가 포함된다. 이에 따르면, 실내공기와 실외공기를 원하는 공조상태에 따라서 다양하게 교환할 수 있다.
상기 환기덕트의 토출부는 상기 증발기의 입구측에 놓이도록 함으로써, 공조된 공기를 실내로 유입시킬 수 있다.
상기 배기덕트의 토출부는 상기 응축기의 입구측에 놓이도록 함으로써, 차가운 실내공기를 응축기로 공급하여 응축효율을 향상시킬 수 있다.
상기 환기덕트에 제공되어 상기 환기덕트 내부의 공기유동을 일으키는 환기팬이 포함될 수 있어서, 강제로 공기유동을 일으킬 수 있다.
상기 환기팬은 상기 증발팬과 함께 동작되도록 함으로써, 공기의 유동효율을 증가시킬 수 있다.
상기 환기팬과 상기 증발팬은 어느 하나만 동작가능하도록 함으로써, 다양한 모드로 공조기를 사용할 수 있다
상기 배기덕트에 제공되는 상기 배기덕트 내부의 공기유동을 일으키는 배기팬이 포함되어, 배기덕트 내부에 공기유동을 강제로 일으킬 수 있다.
상기 배기팬은 상기 응축팬과 함께 동작되도록 함으로써, 공기유동을 크게 할 수 있다.
상기 배기팬과 상기 응축팬은 어느 하나만 동작가능하도록 함으로써, 다양한 모드로 공조기를 사용할 수 있다.
상기 배기덕트의 출구단은 상기 응축기의 입구측에 인접하여 놓이도록 함으로써, 실내공기가 공조작용에 도움을 줄 수 있다.
본 발명에 따르면, 실내외가 분리되어 제어가 가능한 덕트만을 제외하고는 차폐되어 구동되도록 함으로써, 실내공기와 실외공기가 서로 독립적으로 유동될 수 있다.
본 발명은, 공기조화기 구성의 대부분이 실외측에 놓이고 실내측에 적합한 송풍을 위한 필수불가결한 구성만이 놓이도록 함으로써, 공기조화기가 실내에 미치는 공간적인 영향을 줄이고, 실내공간의 공간활용성을 높일 수 있다.
본 발명은, 실내공기를 배기만 하고, 실외공기가 유입되지 않도록 할 수 있기 때문에, 공기조화기를 더욱 폭넓고 다양하게 사용할 수 있다.
본 발명은, 냉동시스템의 운전 시에 실내공기가 실외측의 열교환기의 열교환효율을 상승시킬 수 있기 때문에, 냉동시스템의 성능계수를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 실시예에 따른 공기조화기의 장착상태를 보이는 도면.
도 2는 실시예의 공조기가 설치되는 것을 설명하는 도면.
도 3은 실시예에 따른 공조기의 개략적인 수직단면도.
도 4는 실시예에 따른 공조기의 정면사시도.
도 5는 실시예에 따른 공조기의 배면사시도.
도 6과 도 7은 상기 실내대향면을 보이는 도면으로서, 도 6은 도어가 상승된 상태의 구조를 보이는 도면이고, 도 7은 도어가 하강한 상태에서 공기의 유동방향을 나타내는 도면.
도 8은 도어의 구동부를 보이는 사시도.
도 9 내지 도 12는 공조기에 의해서 구현되는 각 구동모드를 보이는 도면으로서, 도 9는 일반냉방을 보이고, 도 10은 배기냉방을 보이고, 도 11은 청정냉방을 보이고, 도 12는 순환냉방을 보이는 도면.
도 13은 공조기의 정면사시도.
도 14는 공조기의 저면사시도.
도 15 및 도 16은 실시예에 따른 공조기에서 환기덕트의 작용을 설명하는 도면으로서, 도 15는 공조기 실내측의 개략적인 수평단면도이고, 도 16은 공조기 실외측의 개략적인 수직단면도.
도 17은 실시예에 따른 공조기에서 배기덕트의 작용을 설명하는 도면으로서, 공조기 실외측의 개략적인 수평단면도.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 이하의 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위내에서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명 사상의 범위 내에 포함된다고 할 수 있다.
이하의 설명에 있어서, 공기조화기는 공조기 또는 에어컨이라고 칭하는 경우도 있으나, 이는 모두 실시예에 따른 공기조화기를 칭하는 것이다.
도 1은 실시예에 따른 공기조화기의 장착상태를 보이는 도면이다.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 공조기(1)는 창틀(2)에 설치될 수 있다. 상기 공조기(1)는, 창틀(2)로 안과 바깥이 나뉘어져, 실내측에 놓이는 실내측부분과 실외측에 놓이는 실외측부분이 서로 구분된다. 상기 공조기는 상기 실내측부분과 상기 실외측부분이 단일의 바디에 제공된다. 도면에서 왼쪽은 실내측이고 오른쪽으로 실외측으로 구분할 수 있다.
상기 공조기(1)는 설치프레임(3)에 놓여서 고정되고, 상기 설치프레임(3)은 상기 창틀(2)에 고정될 수 있다. 상기 설치프레임(3)의 상측에는 연장판(4)이 제공되어 상기 설치프레임(3)에 의해서 막히지 않는 창틀의 빈 공간을 차폐할 수 있다.
상기 공조기(1)의 실내측에는 실내측 흡입구(13)와 실내측 토출구(14)가 마련된다. 상기 실내측 흡입구(13) 및 상기 실내측 토출구(14)는 도어(16)에 의해서 개방되거나 가려질 수 있다.
상기 실내측 토출구(14)는 상기 실내측 흡입구(13)의 상측에 놓일 수 있다. 이에 따르면, 더 높은 위치에서 냉방된 공기가 송풍될 수 있어서 사용자의 만족이 증진될 수 있다.
도 2는 실시예의 공조기가 설치되는 것을 설명하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 상기 공조기(1)는 상하방향으로 길고 좌우방향으로 짧은 카세트 형태로 제공되어, 상기 창틀(2)을 조금만 열어도 설치가 가능하게 마련될 수 있다. 이에 따라서 창문에 의해서 개방되는 공간을 최소화하고 냉난방손실을 줄일 수 있다.
상기 공조기(1)의 외부는 케이스(15)에 의해서 그 형상이 유지될 수 있다. 상기 케이스(15)에는, 실내공간을 바라보는 실내측대향면(200), 실외공간을 바라보는 실외측대향면(300), 및 벽을 바라보는 양 측면의 벽 대향면(400)이 포함될 수 있다.
상기 설치프레임(3)에는, 상기 창틀(2)에 맞는 사각형판 구조의 놓임틀(31),상기 놓임틀(31)의 내부에 제공되는 개구(33)가 마련된다. 상기 개구(33)의 테두리 부분에 마련되어 상기 공조기(1)와 밀착되는 엔클로저(32)가 포함된다.
상기 설치프레임(3)의 상측에는, 연장판(4)이 높일 수 있다. 상기 연장판은, 신축이 자유로운 주름 구조로 제공되어, 상기 설치프레임(3) 상측의 비어 있는 공간을 편리하게 막을 수 있도록 한다.
상기 실외측대향면(300)과 상기 실내측대향면(200)의 경계부는, 상기 케이스(2)에서 상하방향으로 가장 높은 지점인 최고지점(T), 및 상기 케이스(2)에서 상하방향으로 가장 낮은 지점인 최저지점(P)을 제공할 수 있다. 상기 최고지점(T) 및 상기 최저지점(P)은, 공조기(1)가 설치된 다음에, 설치위치가 잘 고정되도록 할 수 있다.
구체적으로 설명한다. 상기 엔클로저(32)는 개구(33)의 바깥쪽으로 볼록하게 제공될 수 있다. 상기 엔클로저(32)의 안쪽으로 상기 죄고지점(T) 및 상기 최저지점(P)이 수용될 수 있다. 이에 따르면, 상기 엔클로저(32)의 안쪽단부와 바깥쪽단부는 상기 실내대향면(200) 및 상기 실외대향면(300)과 접하고, 상기 엔클로저(32)의 볼록한 안쪽면은 상기 죄고지점(T) 및 상기 최저지점(P)을 수용할 수 있다. 결국, 상기 엔클로저(32)는 상기 공조기를 잡고 있을 수 있다.
바람직하게 상기 엔클로저(32)의 내면은 상기 최고지점(T) 및 상기 최저지점(P)을 수용함과 함께, 대응하는 케이스(15)의 외면과 동일한 형상을 유지할 수 있다.
상기 최고지점(T) 및 상기 최저지점(P)을 기준으로 할 때, 공조기에서 상기 실내측 부분은 상기 실외측 부분에 비하여 부피가 작다. 이로써, 실내공간에 공조기(1)가 미치는 영향을 줄일 수 있고, 실내공간을 침범하는 공간이 축소될 수 있다. 사용자는 더 넓은 실내공간을 사용할 수 있다.
실시예의 공조기는, 위와 같이 실내측과 실외측의 형상 및 구성이 동일하지 않음에도 불구하고 공조환경을 제공하기 위하여, 상기 실내대향면(200)과 상기 실외대향면(300)을 다르게 제공할 수 있다.
구체적으로, 상기 실내대향면(200)의 상하방향의 곡률반경(R1)은 상기 실외대향면(300)의 상하방향의 곡률반경(R2)보다 크게 제공될 수 있다. 상기 실내대향면(200)의 좌우방향의 곡률반경(R3)은 상기 실외대향면(300)의 좌우방향의 곡률반경(R4)보다 크게 제공될 수 있다. 이에 따르면, 실외대향면에 비하여 실내대향면이 더 편평해 질 수 있다. 상기 실외대향면은 작은 곡률반경으로 제공되어, 더 넓은 공간을 확보하고 많은 부품이 내부에 수용될 수 있다.
상기 실내대향면(200)은 좁은 공간에서 실내공기를 흡입 및 토출하기 위하여, 실내대향면의 측면 및 하면에서 공기가 흡입되고, 실내대향면의 상부에서 공조된 공기가 토출될 수 있다. 좁은 설치공간 및 작은 실내대향면(200)을 이용하여 충분한 공기유동효율을 얻기 위하여, 동일한 실내대향면(200)에 흡입구와 토출구를 배치하고 그 위치가 구분되도록 하였다.
상기 실내대향면(200)의 전방에는 도어(16)가 설치될 수 있다. 상기 도어(16)는 공조기의 동작시에 하방이동하여 상기 실내측토출부(14)의 토출작용에 유로저항으로 작용하지 않도록 할 수 있다. 상기 도어(16)는 상기 실내측부분의 좁은 공간에 촘촘하게 설치되는 각 부품에 대한 사용자의 접근을 차단할 수 있다.
상기 실외대향면(300)은 넓은 공간을 확보할 수 있기 때문에, 벽대향면(400)에서 실외공기를 흡입하고 실외대향면(300)을 통해서 실외공기를 토출할 수 있다. 상기 벽 대향면(400)은 상기 케이스(15) 중에서 벽을 바라보는 면이다.
도 3은 실시예에 따른 공조기의 개략적인 수직단면도이다.
도 3을 참조하면, 상기 공조기는, 케이스(15)의 내부공간이 실내외차단막(141)에 의해서 서로 구획될 수 있다. 도면에서 구획되는 왼쪽은 실내측으로 오른쪽은 실외측이 될 수 있다.
공조기의 실내측과 실외측은 냉동시스템에 의해서 서로 연통될 수 있다. 구체적으로, 실외측에 놓인 압축기(111)가 냉매를 압축하고, 압축되는 냉매는 응축기(112)에 의해서 응축되고, 응축된 냉매는 팽창기(113)에 의해서 팽창되고, 실내측에 놓인 증발기(114)에서 증발될 수 있다.
상기 응축기(112)로 송풍하는 응축팬(115) 및 상기 증발기(114)로 송풍하는 증발팬(116)이 더 포함될 수 있다. 상기 증발기(114)의 상류측에는 필터(118)가 마련되어, 실내로 공급되는 공기가 필터링된 상태로 공급되도록 할 수 있다. 상기 응축팬(115) 및 상기 증발팬(116)은 팬의 토출측이 바로 실내공간 및 실외공간으로 연결되는 것이 바람직하다. 다시 말하면, 열교환 및 필터링이 된 공기가 각각의 팬으로 흡입된 다음에 실내 및 실외측으로 토출되도록 할 수 있다. 이에 따르면, 공기의 유속이 저하되지 않고 실내 및 실외로 토출되도록 할 수 있다.
여기서, 상기 응축기의 냉매응축에 사용된 공기는 실외측으로 모두 방출되고, 상기 증발기의 냉매증발에 사용된 공기는 실내측으로 모두 방출된다.
상기 실내외차단막(141)을 통과하는 덕트(121)(131)가 더 포함될 수 있다. 상세하게, 상기 환기덕터(121)는 실외에서 실내로 유입되는 실외공기가 유동하는 덕트이고, 상기 배기덕트(131)는 실내에서 실외로 유출되는 실내공기가 유동하는 덕트이다.
상기 환기덕트(121)에는, 환기되는 공기의 유동을 일으키는 환기팬(123), 및 환기덕트(121)를 열거나 닫을 수 있는 환기댐퍼(122)가 마련될 수 있다. 상기 배기덕트(131)에는, 배기되는 공기의 유동을 일으키는 배기팬(133), 및 배기덕트(121)를 열거나 닫을 수 있는 배기댐퍼(133)가 마련될 수 있다. 여기서 각각의 팬과 각각의 댐퍼는 서로 독립해서 동작할 수 있다.
상기 환기덕트(121)의 흡입측은 가급적 상기 실외대향면(300)과 가깝게 제공되어 순수한 실외공기를 흡입할 수 있도록 한다. 상기 환기덕트(121)의 토출측은 가급적 상기 증발기(114)의 입구측에 놓여, 환기된 공기가 공조된 다음에 실내로 공급될 수 있도록 한다.
상기 배기덕트(131)의 흡입측은 가급적 상기 실내대향면(200)과 가깝게 제공되어 순수한 실내공기를 흡입할 수 있도록 한다. 상기 배기덕트(131)의 토출측은 가급적 상기 응축기(114)의 입구측에 놓여, 배기된 공기가 응축기의 열교환 작용에 사용된 다음에 실외로 토출될 수 있도록 한다. 이에 따르면, 실내에서 배기된 공기가 응축기의 열교환에 사용될 수 있기 때문에, 상기 응축기의 열교환효율을 증가시킬 수 있고, 성능계수가 높아지는 효과를 얻을 수 있다.
상기되는 공조기의 구성에 따르면 이하과 같은 다양한 동작모드가 구현될 수 있다.
먼저, 상기 냉동시스템이 동작되는 상태를 설명한다.
상기 환기댐퍼(122)를 이용하여 상기 환기덕트(121)를 닫고, 상기 배기댐퍼(132)를 이용하여 상기 배기덕트(131)를 닫을 수 있다. 이 경우에는 실외공기와 실내공기의 혼합이 없는 일반냉방이 수행될 수 있다. 여기서 주요한 점은 실외공기와 실내공기의 혼합이 전혀 없으므로 냉방효율의 저하가 발생하지 않는 것이다.
다른 경우로, 상기 환기댐퍼(122)를 이용하여 상기 환기덕트(121)를 개방하고, 상기 배기댐퍼(132)를 이용하여 상기 배기덕트(131)를 닫으면, 실내공기의 배출은 없고 실외공기의 유입만이 있는 청정냉방이 수행될 수 있다. 상기 청정냉방은 실내공기도 만족할 만한 수준이지만, 산소공급 등의 목적으로 외기만을 유입시키고 싶을 때 수행될 수 있다. 다른 목적으로 실내에 특수목적으로 향기공급이 이루어질 때 수행될 수 있다.
또 다른 경우로, 상기 환기댐퍼(122)를 이용하여 상기 환기덕트(121)를 닫고, 상기 배기댐퍼(132)를 이용하여 상기 배기덕트(131)를 개방하면, 실외공기의 유입은 없고, 실내공기의 배출만이 있는 배기냉방이 수행될 수 있다. 상기 배기냉방은 실내공기의 배기가 필요함에도, 외기가 미세먼지 등으로 인하여 나쁠 때, 배기만을 위한 목적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 주방에서의 연기가 다발함에도 실외공기에 미세먼지가 많은 경우를 예로 들 수 있다.
한편, 상기 배기냉방의 경우에는, 배기되는 저온의 실내공기가 상기 응축기(112)의 흡입측에 공급될 수 있다. 이 경우에는 응축기의 열교환효율이 증진될 수 있다.
또 다른 경우로, 상기 환기댐퍼(122)를 이용하여 상기 환기덕트(121)를 개방하고, 상기 배기댐퍼(132)를 이용하여 상기 배기덕트(131)를 개방하면, 실외공기와 실내공기가 서로 개별적으로 다른 공간에 공급되는 순환냉방이 수행될 수 있다. 상기 순환냉방은 실내공기가 나쁘고 실외공기가 좋을 때 수행될 수 있다. 여기서 주의할 점은 실외공기와 실내공기의 혼합이 서로 간에 없으므로 냉방효율의 저하가 발생하지 않는 것이다.
상기되는 설명에서 각 댐퍼를 개방하면 그에 대응하는 팬을 온시킬 수 있다. 다만, 자연통기구조를 이용할 수도 있다. 이하에서도 마찬가지이다.
위에서는 냉방의 경우만을 예시하였으나, 이 경우에 제한되지 아니하고, 난방의 경우에도 마찬가지로 적용할 수 있다. 실시예의 경우에, 사방변을 설치하여 냉난방을 절환하는 것에 의해서 냉방시스템 및 난방시스템을 함께 구현할 수도 있다.
상기 냉동시스템이 동작하지 않는 상태를 설명한다.
상기 환기댐퍼(122)를 이용하여 상기 환기덕트(121)를 개방하고, 상기 배기댐퍼(132)를 이용하여 상기 배기덕트(131)를 닫으면, 실내공기의 배출은 없고 실외공기의 유입만이 있는 청정환기가 수행될 수 있다. 상기 청정냉방은 실내공기도 만족할 만한 수준이지만, 산소공급 등의 목적으로 외기만을 유입하고 싶을 때 수행될 수 있다. 다른 목적으로 실내에 특수목적으로 향기공급이 이루어질 때 수행될 수 있다.
다른 경우로, 상기 환기댐퍼(122)를 이용하여 상기 환기덕트(121)를 닫고, 상기 배기댐퍼(132)를 이용하여 상기 배기덕트(131)를 개방하면, 실외공기의 유입은 없고, 실내공기의 배출만이 있는 배기환기가 수행될 수 있다. 상기 배기냉방은 실내공기의 배기가 필요함에도, 외기가 미세먼지 등으로 인하여 나쁠 때, 배기만을 위한 목적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 주방에서의 연기가 다발함에도 실외공기에 미세먼지가 많은 경우를 예로 들 수 있다.
또 다른 경우로, 상기 환기댐퍼(122)를 이용하여 상기 환기덕트(121)를 개방하고, 상기 배기댐퍼(132)를 이용하여 상기 배기덕트(131)를 개방하면, 실외공기와 실내공기가 서로 개별적으로 다른 공간에 공급되는 순환환기가 수행될 수 있다. 상기 순환환기는 실내공기가 나쁘고 실외공기가 좋을 때 수행될 수 있다.
상기되는 설명에서 본 바와 같이, 실시예에서는 배기덕트와 환기덕트의 토출공기가 공조기의 내부에서 섞이지 않으므로 열효율이 향상될 수 있다. 상기 배기덕트의 토출측이 응축기의 열교환을 위한 차가운 공기로 송풍될 수 있으므로, 응축기의 열교환효율을 더 향상시킬 수 있다.
실시예에서는 배기덕트와 환기덕트의 토출공기가 공조기의 내부에서 섞이지 않고, 개별적으로 공급될 수 있다. 이에 따르면, 사용자는 자신이 원하는 공조환경을, 온도뿐만이 아니라 공기오염도를 함께 보고서 더욱 적합한 운전을 수행할 수 있다. 결국 사용자의 만족감이 더욱 증진될 수 있다.
실시예에 따른 공조기에 의해서 구현되는 모드를 표 1에 정리한다.
동작모드 냉동사이클 환기팬/환기덕트 배기팬/배기덕트
일반냉방 오프 오프
청정냉방 오프
배기냉방 오프
순환냉방
청정환기 오프 오프
배기환기 오프 오프
순환환기 오프
상기 표 1을 참조하면 실시예에 따른 공조기에 의해서는 다양한 모드가 구현가능한 것을 확인할 수 있다. 이에 따르면 사용자의 요구사항을 실내외의 공기온도 및 공기질을 근거로 하여 최적으로 만족시킬 수 있다.
도 4는 실시예에 따른 공조기의 정면사시도이고, 도 5는 실시예에 따른 공조기의 배면사시도이다. 여기서, 정면은 실내측을 기준으로 한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 공조기(1)에서 실내측을 바라보는 상기 실내대향면(200)에서는, 측부에서 공기가 흡입되고, 상부에서 공조된 공기가 토출될 수 있다. 상기 실내대향면(200)의 하부에서도 공기가 흡입되어 측부로 안내될 수 있다.
실내 거주자에게 방해가 되지 않고, 넓은 흡입 및 토출구조를 제공하기 위하여, 상기 실내대향면(200)은 비교적 평면에 가깝게 제공된다. 상기 평면 구조에서 충분한 공기유동효율을 얻기 위하여, 동일한 실내대향면(200)에 흡입구와 토출구를 배치하고 그 위치가 구분되도록 하였다.
실내측에서 상기 공조기의 내부부품이 시야에 보이고, 사용자의 안전을 위협할 수 있기 때문에 상기 실내대향면(200)에는 도어가 마련될 수 있다. 상기 도어(16)는 공조기의 동작시에 하방으로 병진이동하여 상기 실내측토출부(14)의 토출작용에 유로저항으로 작용하지 않도록 할 수 있다.
상기 실외대향면(300)은 다수의 부품이 설치되기 위하여, 곡률반경을 작게 하여 넓고 크게 제공될 수 있다. 공조기의 실외측에서 넓은 공간이 마련되기 때문에, 상기 벽대향면(400)에서 실외공기를 흡입하고, 실외공간을 바라보는 실외대향면(300)을 통해서 열교환된 공기를 토출할 수 있다.
도 6과 도 7은 상기 실내대향면을 보이는 도면으로서, 도 6은 도어가 상승된 상태의 구조를 보이는 도면이고, 도 7은 도어가 하강한 상태에서 공기의 유동방향을 나타내는 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 실내대향면(200)의 양측면에서는 실내측흡입부(13)가 제공되고, 상측면에는 실내측토출부(14)가 마련된다.
상기 도어(16)는 공조기가 동작되지 않을 때에는 상측으로 올려져 있어서, 공조기의 내부로 사용자의 손이 닫지 않도록 하고, 공조기가 동작 중일 때에는 상기 실내측토출부(14)로 토출되는 토출공기의 유동에 방해가 되지 않도록 할 수 있다.
상기 도어(16)는 상기 실내측흡입부(13)의 흡입유로에 방해가 되지 않도록 하기 위하여, 상기 실내대향면(200)으로부터 이격되어 놓일 수 있다.
도 8은 상기 도어의 구동부를 보이는 사시도이다.
도 8을 참조하면, 도어(16)의 배면에서 후방으로 돌출되는 스텝 (161)이 마련되고, 상기 스텝(161)의 배면에는 랙(162)이 제공될 수 있다. 상기 스텝(161)은, 상기 도어(16)와 상기 실내대향면(200)과의 사이에 소정의 간격이 제공되도록 하여, 흡입유로를 확보할 수 있다.
상기 랙(162)과 치합되는 피니언(163)이 더 마련되고, 상기 피니언(164)은 결합되는 모터(164)의 구동축에 연결될 수 있다. 상기 모터(164)는, 상기 도어(16)와는 구분되는 케이스(15) 등의 별도의 지지물에 체결되는 지지프레임(165)에 지지될 수 있다. 상기 모터(164)의 구동측에는 감속기가 제공되어, 모터(164)의 회전속도가 줄여지고, 모터의 토크는 증폭되어 상기 피니언(163)에 전달될 수 있다.
결국, 상기 모터(16)가 동작되면, 피니언(163)과 랙(162)의 상호 작용에 의해서 상기 도어(16)가 승하강할 수 있다.
경우에 따라서 상기 도어(16)가 전방으로 돌출되도록 하기 위하여, 상기 지지프레임(165)을 전방으로 돌출시키는 전방돌출구조가 더 제공될 수 있다. 상기 전방돌출구조는 상기 지지프레임(165)과 상기 케이스(15)의 사이에 개입되어 모터(164) 자체가 전방으로 돌출되도록 할 수도 있다.
도 9 내지 도 12는 공조기에 의해서 구현되는 각 구동모드의 예시를 보이는 도면으로서, 도 9는 일반냉방을 보이고, 도 10은 배기냉방을 보이고, 도 11은 청정냉방을 보이고, 도 12는 순환냉방을 보이는 도면이다.
도 9를 참조하면, 공조기의 실내측과 실외측이 각각 열교환을 수행하여, 사용자가 원하는 온도 및 습도를 위한 운전을 수행하는 것을 볼 수 있다.
도 10을 참조하면, 공조기의 실내측과 실외측이 각각 열교환을 수행하여 사용자가 원하는 온도 및 습도를 위한 운전을 수행하는 것을 볼 수 있다. 이에 더해서 실내공기가 실외측으로 배기되고, 배기되는 공기에 의해서 실내의 나쁜 공기를 외부로 배출할 수 있다.
도 11을 참조하면, 공조기의 실내측과 실외측이 각각 열교환을 수행하여 사용자가 원하는 온도 및 습도를 위한 운전을 수행하는 것을 볼 수 있다. 이에 더해서 실외공기가 실내측으로 유입되고, 청정공기가 실내로 공급되는 것을 확인할 수 있다.
도 12를 참조하면, 공조기의 실내측과 실외측이 각각 열교환을 수행하여 사용자가 원하는 온도 및 습도를 위한 운전을 수행하는 것을 볼 수 있다. 이에 더해서 실외공기가 실내측으로 유입되어 청정공기가 실내로 공급되는 것을 확인할 수 있다. 뿐만 아니라, 실내공기가 실외측으로 배기되고, 배기되는 공기에 의해서 실내의 나쁜 공기를 외부로 배출할 수 있다.
도 9 내지 도 12는 각 운전모드를 개별적으로 보이는 도면이고, 이미 설명한 바와 같이, 상기 덕트(121)(131)을 개폐하는 것이 의해서 더 많은 공조모드를 제공할 수 있는 것은 이미 본 바와 같다.
더 상세하게, 도 10에서 냉동시스템이 동작되지 않는 경우에는 배기환기의 동작을 수행할 수 있고, 도 11에서 냉동시스템이 동작되지 않는 경우에는 청정환기를 수행할 수 있고, 도 12에서 냉동시스템이 동작되지 않는 경우에는 순환환기가 수행될 수 있다.
실시예의 공조기는 상기 설치프레임(3)에 안착되어 고정되는 것으로 설명되었으나, 상기 공조기는 내부에 압축기 등과 같이 큰 하중이 발생할 수 있다. 이 경우에는 상기 설치프레임(3)만으로는 그 하중을 지지할 수 없는 경우가 발생할 수 있다.
상기 공조기의 실외측은 실내측에 비하여 더 많이 실외측으로 돌출되기 때문에, 무게중심이 편향되고 설치프레임(3)의 열화, 및 반복되는 사용과 충격으로 인하여 전도될 우려가 있다.
상기 공조기(1)의 설치에 대한 안정성을 높이기 위하여, 상기 공조기(1)의 실외측에는 별도의 지지구조로서 받침대를 제공할 수 있다.
도 13은 상기 공조기의 정면사시도이고, 도 14는 상기 공조기의 저면사시도이다. 도 13은 상기 받침대가 장착된 상태이고, 도 14는 받침대가 장착되지 않은 상태이다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 상기 실외측대향면(300)의 하부에는 삽입홀(123)이 제공된다. 상기 삽입홀(123)을 이루는 벽은, 상기 케이스(15) 및 공조기를 이루는 프레임과 연결되고, 소정의 깊이로 제공될 수 있다.
상기 삽입홀(123)에 받침대(124)의 일부가 삽입될 수 있다. 상기 받침대(124)에는, 상기 삽입홀(123)에 삽입되는 연결다리(121), 및 연결다리(121)의 하단에는 바닥부(122)가 제공된다. 상기 바닥부(122)는 좌우로 연장되어 공조기의 자중을 지지할 뿐만 아니라, 상기 공조기가 좌우로 전도되는 것을 방지할 수도 있다.
상기 연결다리(121)의 상단은 상기 삽입홀(123)에 삽입되어 공조기와 연결되고, 상기 연결다리(121)의 하단은 상기 바닥부(122)와 일체화되어 공조기의 쓰러짐을 방지할 수 있다.
이하에서는 상기 환기덕트 및 배기덕트의 작용을 더 상세하게 설명한다.
도 15 및 도 16은 실시예에 따른 공조기에서 환기덕트의 작용을 설명하는 도면으로서, 도 1는 공조기 실내측의 개략적인 수평단면도이고, 도 16은 공조기 실내측의 개략적인 수직단면도이다.
도 15 및 도 16을 참조하면, 상기 실내외차단막(141)을 통과하여, 상기 환기덕트(121)가 실내측으로 연장된다. 환기덕트(121)의 토출단은 증발기(114)의 유입단의 상류측에 놓인다. 상기 환기덕트(121)를 통하여 실외에서 유입된 공기는 상기 증발기(114)를 통하여 열교환이 될 수 있다.
환기덕트(121)의 토출공기와 실내공기는 함께 증발기(114)로 유입되어 열교환이 수행될 수 있다. 유입된 공기는 증발기(114)를 거친 다음에는, 필터(148)에 의해서 공기 중에서 이물질이 걸러질 수 있다. 이물질이 걸러지고 공조가 수행된 공기는 상측으로 이동하여 실내공간으로 토출될 수 있다.
상기 실내대향면(200)의 상부에서 공기가 토출되도록 하기 위하여, 상기 증발팬(116)의 토출풍을 상부로 안내하는 유로가이드(미도시)가 제공될 수 있다. 상기 증발팬(116)에서 토출되어 상기 실내측토출부(14)로 유동되는 토출풍이, 실내측흡입부(13)로 유입되는 공기와 섞이지 않도록 하기 위하여 실내차단막(142)이 마련될 수 있다. 상기 실내차단막(142)은 상기 환기덕트(121)의 토출공기가 상기 실내측토출부(14)와 섞이지 않는 작용을 할 수 있다.
상기 실내대향면(200)을 통해서는, 상기 실내대향면(200)의 하부 및 양측부에서 실내공기가 유입될 수 있다. 상기 실내대향면(200)을 통해서는, 실내에서 유입되는 실내공기와 환기덕트(121)의 토출공기가, 상기 실내대향면(200)의 상부에서 함께 토출될 수 있다.
도 17은 실시예에 따른 공조기에서 배기덕트의 작용을 설명하는 도면으로서, 공조기 실외측의 개략적인 수평단면도이다.
도 17을 참조하면, 상기 실내외차단막(141)을 통과하여, 상기 배기덕트(131)가 실외측으로 연장된다. 배기덕트(131)의 토출단은 응축기(112)의 유입단의 상류측에 놓인다. 상기 배기덕트(131)를 통하여 실내에서 유입된 공기는 상기 응축기(112)를 통하여 열교환 될 수 있다.
상기 배기덕트(131)에서 토출되는 실내측의 공기는, 실외측보다 차가운 공기이기 때문에 상기 응축기(112)의 열교환효율을 높일 수 있다. 이에 따르면 실외로 버려지는 냉기를 회수할 수 있는 효과를 얻을 수도 있다. 결국, 공조기의 에너지 효율이 높아지는 이점을 기대할 수 있다.
배기덕트(121)의 토출공기와 실외공기는 함께 응축기(112)로 유입되어 열교환이 수행될 수 있다. 응축기(112)를 거친 다음에는 실외측으로 토출될 수 있다.
상기 실외측흡입부(11)와 상기 응축기(112)의 사이에는, 실외차단막(143)이 제공될 수 있다. 상기 실외차단막(143)은, 상기 응축팬(115)을 통해서 인가되는 음압이 응축기(112)를 경유하여 실외측흡입부(11)로 영향을 미치도록 한다. 따라서 실외측흡입부(11)의 공기는 응축기(112)를 거친 다음에 실외로 배출될 수 있다.
상기 실외차단막(143)은 상기 실외측흡입부와 상기 실외측토출부를 구획하여 음압의 제공경로를 제공하여 외기를 흡입할 수 있다.
이상의 설명에서는, 환기덕트와 배기덕트가 개방되어 사용중일 때에는 환기팬과 배기팬이 동작하고, 이와 함께 대응하는 증발팬과 응축팬이 함께 동작되는 것으로 설명을 하였다. 이에 따르면, 더 신속하고 빠르게 원하는 공조환경에 이를 수 있는 장점이 있다. 이를 통하여 상기 실내외차단막을 통과하는 공기에 대해서도 공조환경에 도움을 주도록 할 수 있다.
다른 경우로서, 환기덕트와 배기덕트만을 개방하고 환기팬과 환기덕트를 동작시키지 않고, 대응하는 증발팬과 응축팬 만을 동작시키는 것에 의해서도, 그 목적을 달성할 수도 있다. 이 경우에는 증발팬 및 응축팬에 의해서 제공되는 음압에 의해서 덕트로부터 공기를 흡입할 수 있다. 이 경우에는 정숙성을 향상시킬 수 있다. 특히, 공기의 유동방향으로 연속되는 팬의 동작주파수가 서로 중첩되는 것에 의해서 발생하는 맥놀이 현상을 방지할 수 있다.
또 다른 경우로서, 환기덕트와 배기덕트만을 개방하고 증발팬과 응축팬을 동작시키지 않고, 대응하는 환기팬과 배기팬을 동작시키는 것에 의해서도, 목적을 달성할 수도 있다. 이 경우에는 공조기의 운전에 있어서 정숙성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 창문에 설치되는 일체형 공조기의 구성을 개선하여, 실내공간이 활용성을 더욱 높일 수 있다. 또한, 실내공기와 실외공기가 서로 섞이지 않고 구분됨으로써, 열효율을 높일 수 있다.
뿐만 아니라, 미세먼지 등의 오염이 심한 계절에 적합하도록 사용자가 원하는 모드로 공조기를 구동할 수 있기 때문에, 사용자의 만족감이 증가될 수 있으므로, 산업적인 적용이 크게 기대된다.
121: 환기덕트
131: 배기덕트
141: 실내외차단막
142: 실내차단막
143: 실외차단막

Claims (10)

  1. 상하방향으로 길고 좌우방향으로 짧은 몸체를 제공하는 케이스;
    상기 케이스의 내부공간을 실내측과 실외측으로 구분하는 실내외차단막;
    상기 실외측에 놓여 냉매를 압축하는 압축기;
    상기 실외측에 놓여 압축된 냉매를 응축하는 응축기;
    상기 응축기로 송풍하는 응축팬;
    상기 실내측에 놓이고 응축된 냉매를 증발시키는 증발기;
    상기 증발기로 송풍하는 증발팬;
    상기 실내외차단막을 통과하여 실외공기를 실내로 안내하는 환기덕트;
    상기 환기덕트를 개폐시키는 환기댐퍼;
    상기 실내외차단막을 통과하여 실내공기를 실외로 안내하는 배기덕트; 및
    상기 배기덕트를 개폐시키는 배기댐퍼가 포함되는 공조기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 환기덕트의 토출부는 상기 증발기의 입구측에 놓이는 공조기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 배기덕트의 토출부는 상기 응축기의 입구측에 놓이는 공조기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 환기덕트에 제공되어 상기 환기덕트 내부의 공기유동을 일으키는 환기팬이 포함되는 공조기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 환기팬은 상기 증발팬과 함께 동작되는 공조기.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 환기팬과 상기 증발팬은 어느 하나만 동작되는 공조기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 배기덕트에 제공되는 상기 배기덕트 내부의 공기유동을 일으키는 배기팬이 포함되는 공조기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 배기팬은 상기 응축팬과 함께 동작되는 공조기.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 배기팬과 상기 응축팬은 어느 하나만 동작되는 공조기.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 배기덕트의 출구단은 상기 응축기의 입구측에 인접하여 놓이는 공조기.



    .
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