WO2016085040A1 - 냉각에너지를 이용한 에어컨디셔너 - Google Patents

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WO2016085040A1
WO2016085040A1 PCT/KR2015/001272 KR2015001272W WO2016085040A1 WO 2016085040 A1 WO2016085040 A1 WO 2016085040A1 KR 2015001272 W KR2015001272 W KR 2015001272W WO 2016085040 A1 WO2016085040 A1 WO 2016085040A1
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박재홍
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박재홍
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    • F24F2221/00—Details or features not otherwise provided for
    • F24F2221/34—Heater, e.g. gas burner, electric air heater

Definitions

  • the present invention relates to an air conditioner using cooling energy, and more particularly, the gas passing through the inner chamber through the tubular body is cooled by cooling a liquid refrigerant filled in the inner chamber of the apparatus in a late-night time period when electric power remains. It relates to an air conditioner using the cooling energy to be discharged to the outside cold air.
  • the thermal environment refers to all environmental factors that affect the thermal sensation surrounding the human body, and includes basic elements such as temperature, humidity, radiation and airflow, and age, gender, constitution and habits. Subjective elements are included. In general, if more than 80% of the occupants are satisfied with the indoor environment, it is defined as a psychological state that they consider comfortable.
  • the air conditioner is an air conditioning plant for maintaining indoor temperature, humidity, air flow, and cleanliness in an artificial state desired by a guest, and has recently developed high performance, miniaturization, low noise, and environmentally friendly technology. Various products are commercially available.
  • the above-mentioned prior art also has a structure that is very complicated, such as the use of a large capacity compressor due to the rapid cooling action, it is not only expensive to manufacture the equipment, but also because of operating during the daytime expensive power
  • the disadvantage that excessive amount of power is consumed has been pointed out as a big problem.
  • An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, to provide an inner chamber surrounded by urethane foam inside the housing, the liquid refrigerant is provided with a tubular body passing through the inner chamber filled in the inner space of the inner chamber of the inner chamber.
  • the present invention provides an air conditioner using cooling energy that is formed in a wave shape to occupy most of the inner space, and enables gas cooling to flow into and out of a tube.
  • the box-shaped housing A tubular body which is installed in the housing vertically and manages the injection and movement of gas and the exhaust flow of the cooled gas during movement; A cooler installed in the housing to cool the inner space of the housing so that gas along the path of the tube can be cooled; And cold air adjusting means provided in the pipe body such that the temperature of the gas cooled by the pipe body is changed by controlling the inflow and inflow of outside air.
  • the box-shaped housing A tubular body which is installed in the housing vertically and manages the injection and movement of gas and the exhaust flow of the cooled gas during movement; A cooler installed in the housing to cool the inner space of the housing so that gas along the path of the tube can be cooled; Cold air adjusting means provided with the pipe body such that the temperature of the gas cooled by the pipe body is changed by controlling inflow and inflow of outside air; And defrosting means for preventing condensation of the surface of the tube due to a decrease in the internal temperature of the tube, further provided in the tube body.
  • the housing has a plurality of inner spaces divided into an inner chamber in which a temperature is lowered by the cooler through an additional configuration of an inner housing, and an outer chamber in which a heat insulating material for maintaining the temperature of the inner chamber is embedded.
  • an injection tube is provided for filling the liquid refrigerant into the inner chamber, and below the outer chamber, an inner space capable of internally accommodating the components of the cooler.
  • a mechanical chamber and an intake chamber serving as an inner space capable of inducing gas flow into the tubular body are provided, and an exhaust chamber serving as an inner space for final exhaust of the cooling gas passing through the tubular body is provided above the outer chamber.
  • the chamber is further provided, but a blower is further provided inside the exhaust chamber for generation of gas flow and induction of intake and exhaust flow. It is characterized by.
  • the tubular body by forming a wave shape that occupies the entire inner space of the inner chamber, the cold pipe portion for delaying the flow of gas to maximize the cooling action, and connected from the cold pipe portion, the upper end of the outer chamber and By distributing through the side ends, the inlet pipe part and the outlet pipe part which allow the inflow of the outside air which is mixed with the external discharge and the internal air of the cooling gas to raise the discharge temperature are distributed, and the inlet pipe part and the outlet pipe part are distributed.
  • the inner space is characterized in that the mixing chamber is made of a mixture of the inside and the outside air.
  • the defrosting means is composed of a copper tube with a built-in hot wire for generating a high temperature heat source, and a heat insulating plate for covering the copper pipe to block the heat generated by the hot wire from being conducted to the liquid refrigerant filled in the inner chamber. It features.
  • one side of the inner wall surface of the inner chamber it is characterized in that the circulator is further installed to increase the heat exchange efficiency by allowing the liquid refrigerant filled in the internal space to be circulated by the formation of forced convection.
  • the cold pipe part is a corrugated pipe in which the contact area of the gas can be enlarged, and a hot wire is formed along the pipe to periodically generate a high temperature heat source to prevent surface condensation which may be caused by the temperature decrease by the cooler. It is characterized by.
  • the insulated pipe part is a rectangular tube having a long horizontal shape in a horizontal direction with a wide width but a narrow vertical width so that the contact area of the gas can be enlarged, and at an end having a wide width, the intrinsic acceptance of the defrosting means is possible.
  • a plurality of inward portions having a step inwardly is formed at predetermined intervals in the horizontal width direction.
  • the air conditioner using the cooling energy of the present invention enables the cooling of the gas passing through the pipe by only cooling the cooler, the liquid refrigerant and the pipe using the same, and thus requires expensive equipment such as a high-performance condenser. It can meet the equipment configuration required for gas cooling without reducing the device manufacturing cost and sales cost by achieving device miniaturization through this.
  • FIG. 1 is a front sectional view showing a configuration of an air conditioner using cooling energy according to the present invention.
  • Figure 2 is a block diagram showing the operating relationship of the air conditioner in the air conditioner using the cooling energy according to the present invention.
  • Figure 3 is a front sectional view showing a configuration structure according to another embodiment of the air conditioner using the cooling energy according to the present invention.
  • Figure 4 is an enlarged perspective view showing the main components of the cooling tube and the defrosting means in the air conditioner using the cooling energy according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 1 is a front sectional view showing the configuration of the air conditioner using the cooling energy according to the present invention
  • Figure 2 is a block diagram showing the operating relationship of the cooling air control means in the air conditioner using the cooling energy according to the present invention
  • Figure 3 is a front sectional view showing a configuration structure according to another embodiment of the air conditioner using the cooling energy according to the present invention
  • Figure 4 is a cooling tube and defrosting means in the air conditioner using the cooling energy according to another embodiment of the present invention This is an enlarged perspective view of the main part of the relationship.
  • the air conditioner (A) using the cooling energy according to the present invention the box-shaped housing (1) constituting the main body of the device, and the state in the vertically in the state installed in the housing (1), the injection of gas And a tubular body 2 that governs the exhaust flow of the gas cooled during movement and movement, and installed in the housing 1 so that the gas along the path of the tubular body 2 can be cooled.
  • Cooling means (3) to cool the space, and the cold air control means for changing the temperature of the gas cooled by the tubular body (2) through the inflow of the outside air and the amount of inflow thereof while being provided in the tubular body ( 4) is configured to include.
  • the housing 1 is for the provision of an internal space (inner chamber) for cooling as well as the configuration of a single device, the internal space is provided, through the additional configuration of the internal housing (1-1) to the cooler (3)
  • the inner chamber 11 in which the temperature is suddenly lowered by the inner chamber 11 and the outer chamber 12 in which a heat insulating material 121 such as urethane foam or styro foam for maintaining the temperature of the inner chamber 12 is embedded. It has a plurality of spaces separated by).
  • a liquid refrigerant (hereinafter referred to as a 'liquid refrigerant') is inserted into the inner chamber 11 as the inner chamber 11 and the outer chamber 12 are vertically inserted through the same upper portion.
  • Injection tube 13 is provided to fill the.
  • forced convection forced convection
  • Intake chambers 15 are provided, respectively, and a plurality of intake holes 15a penetrate the outer wall surface of the intake chamber 15.
  • an exhaust chamber 16 which is an inner space for the final exhaust of the cooling gas passing through the tubular body 2 is further provided, the outer wall surface of the exhaust chamber 16 It is preferable that a plurality of exhaust holes 16a are penetrated therein, and the exhaust chamber 16 further includes a blower b for generating gas flow and guiding intake and exhaust flow.
  • the tubular body 2 is for guiding the flow of cooling of the gas and the movement of cold air by using the rapid temperature decrease of the inner chamber 11 of the housing 1, and one side communicates with the intake chamber 15 and the inner chamber 11. Disposed to pass through), forming a wave shape occupying the entire inner space of the inner chamber 11, the cold pipe portion 21 and the cold pipe portion 21 for delaying the flow of gas to maximize the cooling action
  • the inlet pipe part 22 is connected to the upper end and the side end of the outer chamber 12 so as to be mixed with the external discharge and the internal air of the cooling gas (betting) so that the discharge temperature is increased. ) And the outflow pipe part 23 are distributed.
  • a mixing chamber 24 is formed in the inner space in which the inlet pipe part 22 and the outlet pipe part 23 are distributed to mix the inside and the outside air.
  • the cooling tube portion 21 for the purpose of increasing the cooling efficiency of the gas introduced through the intake chamber 15, it is preferable to employ a corrugated pipe that can be expanded the contact area of the gas, the cooler (3) In order to prevent surface condensation, which may be caused by a sudden drop in temperature, the heating wire 211 periodically generates a high temperature heat source.
  • the cooler 3 is for cooling the gas passing through the cold storage pipe part 21 by cooling the liquid refrigerant filled in the inner chamber 11 of the housing 1, and a refrigerant for cooling the inner chamber 11.
  • Compressor (31) for compressing
  • an evaporator (32) for conducting the heat of the inner chamber 11 to evaporate the refrigerant delivered from the compressor (31), and the refrigerant delivered from the evaporator (32)
  • Condenser 33 is condensed to send to the compressor (31).
  • the cold air adjusting means 4 is to increase the temperature of the cold air discharged to the outside through the outlet pipe part 23 of the pipe body 2 to a user set temperature, and discharge the air inlet pipe part ( It is preferable that the air volume control valve is installed inside the inlet of 22 to control the gas inflow amount into the exhaust chamber 16 by varying the opening degree of the inlet, but is not necessarily limited thereto. As long as the electronic device exhibits the same effect, it can be adopted.
  • the cold air adjusting means 4 is provided in each of the internal spaces while being provided in the internal spaces of the cold storage part 21 and the exhaust chamber 16 and the inlet pipe part 22, respectively.
  • the apparatus may further include first, second, and third detection sensors s-1, s-2, and s-3 for detecting a gas temperature.
  • the mixing chamber 24 is controlled by adjusting the amount of air (outside air) introduced into the inlet pipe part 22 in consideration of the internal temperature of the cold pipe part 21 sensed by the first detection sensor s-1.
  • the third detection sensor s-3.
  • the cold air discharge setting by the above-described action the user can be directly manipulated using a controller (not shown) or a separate portable controller (remote control, etc.) mounted to the outside of the housing 1, the display of the controller It is desirable to be able to grasp through wealth (liquid crystal etc.).
  • the cold pipe portion 21 in order to increase the gas cooling action, the width of the wide horizontal width but narrow vertical width of the long rectangular shape in the horizontal width so that the contact area of the gas can be expanded It is preferable that it is an individual tube.
  • a large number of inward portions 212 having a step inwardly are formed at regular intervals in the horizontal width direction. This is to enable the intrinsically acceptable coupling of the defrosting means 5 to be described later.
  • Defrosting means (5) is a copper tube (52) with a built-in heating wire (51) for generating a high temperature heat source in the state inherent in the inward portion 212 formed on the surface of the cold pipe portion 21, and the copper
  • a heat insulation panel 53 is provided to cover the pipe 52 to block the heat generated by the heating wire 51 from being conducted to the liquid refrigerant filled in the inner chamber 11.
  • Reference numeral (f) is a filter for filtering foreign substances contained in the inlet gas and the intake gas in a state configured in close proximity to each of the cold air control means provided in the inlet pipe portion and the intake chamber communicating with the intake chamber.
  • (w) is a partition wall that separates the machine room and the intake chamber separately.
  • the air conditioner (A) of the present invention can save the power consumption by using the late-night power, such as dawn, the compressor (31) by driving the compressor (31) and the condenser 33 and the internal housing (1-1)
  • the cold pipe portion 21 disposed in the inner chamber 11 is cooled by the cooled liquid refrigerant. The temperature decreases rapidly enough to allow cooling.
  • the phenomenon of surface condensation of the cold storage tube part 21 due to the rapid temperature drop of the inner chamber 11 is not performed by operating the heating wire 42 / or the hot wire of the defrosting means built in the cold pipe part 21. Can be prevented.
  • the cooling efficiency of the cold pipe portion 21 by the refrigerant is further increased. Can be improved.
  • the loss of cold air can be suppressed as much as possible by the heat insulator 121 embedded in the space between the housing 1 and the inner housing 1-1, so that the inner chamber 11 and the tubular body by using a late night time ( 2)
  • the state in which the cooling tube portion 21 is cooled can be sufficiently maintained until the day time, and by using this, the gas can be cooled even during the day time.
  • the outside body (2) is introduced into the intake chamber (15) through a plurality of intake holes (15a) penetrated on a part of the housing (1) and the tubular body (2) communicated with the intake chamber (15) Cooling is performed in the process of passing through the cold storage pipe portion 21 of the), and the cooled gas is discharged to the outside through the outflow pipe portion 23 through the mixing chamber 24 through the cold cooling pipe portion 21. Continue the flow of being.
  • the mixing chamber 24 causes a temperature change to a cold having an appropriate indoor temperature (about 17-28 °C) according to the user setting, which is the inflow amount of the outside air introduced through the inlet pipe 22
  • the mixing amount of the inside air (cold air) and the outside air mixed with each other in the mixing chamber 24 is changed.
  • gas cooling is facilitated by the air conditioner (A) using the cooling energy according to the present invention, and according to the device operation using the late-night electricity, significantly reduce the power consumption and device operating cost, and further annual energy loss
  • the device structure is simplified, and the manufacturing cost and sales cost of the device are reduced. Giving can be effective.
  • the cooling of the gas passing through the tube is possible only by cooling the cooler, the liquid refrigerant, and the tubular body using the same, and thus, it is possible to manufacture the equipment necessary for the gas cooling without the need for expensive equipment such as a high-performance condenser.

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Abstract

본 발명은 냉각에너지를 이용한 에어컨디셔너에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전력이 남아도는 심야시간대에 장치의 내실에 채워둔 액냉매(liquid refrigerant)를 냉각시켜 관체를 통해 상기 내실을 통과하는 기체가 냉각된 찬공기로 외부 배출될 수 있도록 한 냉각에너지를 이용한 에어컨디셔너에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 박스형 하우징; 상기 하우징에 세로로 내재설치된 상태로, 기체의 주입 및 이동 그리고 이동 중 냉각된 기체의 배기 흐름을 관장하는 관체; 상기 하우징 내에 설치하여, 상기 관체의 경로를 따르는 기체가 냉각될 수 있도록 상기 하우징 내부공간을 냉각시키게 된 냉각기; 및, 상기 관체에 구비된 채로, 외기의 유입 및 유입량 조절을 통해 상기 관체에 의해 냉각된 기체의 온도가 변화되도록 한 냉기조절수단;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

냉각에너지를 이용한 에어컨디셔너
본 발명은 냉각에너지를 이용한 에어컨디셔너에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전력이 남아도는 심야시간대에 장치의 내실에 채워둔 액냉매(liquid refrigerant)를 냉각시켜 관체를 통해 상기 내실을 통과하는 기체가 냉각된 찬공기로 외부 배출될 수 있도록 한 냉각에너지를 이용한 에어컨디셔너에 관한 것이다.
온열환경(Thermal environment)이라 함은, 인체를 둘러싸고 있는 열적인 감각에 영향을 주는 모든 환경요소를 통틀어 뜻하며, 온도, 습도, 복사 및 기류 등의 기본요소와, 나이, 성별, 체질, 습관 등의 주관적인 요소가 포함된다. 일반적으로, 재실자의 80% 이상이 실내환경에 만족하는 경우 쾌적하다고 생각하는 심리적인 상태로 정의한다.
한편, 경제의 지속적인 발전과 성장은 국민소득(National income) 증대와 삶의 질적인 향상을 가져왔으며, 그 결과 쾌적공간에 대한 소비자의 욕구 증대로 인해 에어컨디셔너(Air conditioner, 에어컨)에 대한 관심과 수요가 크게 늘어나는 추세에 있다.
상기 에어컨디셔너는, 실내공간의 온도, 습도, 기류, 청정도를 재실자가 원하는 인위적 상태로 유지시켜주기 위한 공기조화장치(Air conditioning plant)로써, 최근의 고성능화, 소형화, 저소음화 및 환경 친화적인 기술개발을 통해 다양한 제품들이 시판되고 있다.
그러나, 에너지소비효율이 크게 낮다는 문제점이 있어, 세대가정을 포함한 모든 산업 전반에 걸쳐 전력소비량에 대해 상당한 부담을 느끼고 있는 실정이다.
이에, 에너지 소비를 절감할 수 있는 에너지 절약형, 즉 고효율 에어컨 개발이 많은 관심 속에 지속적으로 개발되고 있으나, 아직까지는 괄목할만한 기대치를 달성하지 못하고 있는 실정이다.
이러한 제반문제점을 다소나마 해결하기 위하여, 대한민국등록실용신안 제20-0215228호를 통해, 압축기에서 응축기에 이르는 고온의 기체 냉매와 증발기에서 압축기에 이르는 저온의 기체 냉매 사이에 열교환부를 두어 압축기의 압축 부하와 응축기의 응축 부하를 경감시킨 에너지절약형 에어컨이 개시된바 있으나, 에너지절약의 기술적 초점을 장치성능의 향상에만 맞췄을 뿐 에너지 소비의 근원이 되는 전력소비 패턴에 대한 기술구성에 대해서는 개선사항이 나타나지 않아 기존의 문제점이 여전하다.
또한, 상기한 종래 기술 역시도, 급속 냉각작용이 이루어져야 하므로 인해 큰 용량의 압축기를 사용하여야 하는 등 구조가 매우 복잡하여, 장치 제작비용이 많이 소요될 뿐만 아니라 전력이 비싼 낮 시간 동안에 운용하여야 하므로 인하여 작동하는 동안의 전력량이 과다하게 소모된다는 단점이 큰 문제점으로 지적되어 왔다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 하우징 내부에 우레탄폼으로 둘러싼 내실을 마련하고, 액냉매가 내부공간에 채워진 상기 내실을 통과하는 관체를 구비하되 상기한 관체가 내실의 내부공간 전체를 대부분 차지하도록 웨이브형태로 형성하여, 관체로 유입 및 통과하는 기체 냉각이 가능할 수 있도록 하는 냉각에너지를 이용한 에어컨디셔너를 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 박스형 하우징; 상기 하우징에 세로로 내재설치된 상태로, 기체의 주입 및 이동 그리고 이동 중 냉각된 기체의 배기 흐름을 관장하는 관체; 상기 하우징 내에 설치하여, 상기 관체의 경로를 따르는 기체가 냉각될 수 있도록 상기 하우징 내부공간을 냉각시키게 된 냉각기; 및, 상기 관체에 구비된 채로, 외기의 유입 및 유입량 조절을 통해 상기 관체에 의해 냉각된 기체의 온도가 변화되도록 한 냉기조절수단;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 박스형 하우징; 상기 하우징에 세로로 내재설치된 상태로, 기체의 주입 및 이동 그리고 이동 중 냉각된 기체의 배기 흐름을 관장하는 관체; 상기 하우징 내에 설치하여, 상기 관체의 경로를 따르는 기체가 냉각될 수 있도록 상기 하우징 내부공간을 냉각시키게 된 냉각기; 상기 관체에 구비된 채로, 외기의 유입 및 유입량 조절을 통해 상기 관체에 의해 냉각된 기체의 온도가 변화되도록 한 냉기조절수단; 및, 상기 관체에 더 구비된 상태로, 상기 하우징 내부온도의 저하로 인한 상기 관체 표면의 응결 방지를 위한 성에제거수단;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
더하여, 상기 하우징은, 내부하우징의 추가 구성을 통해 상기 냉각기에 의해 온도저하가 이루어지는 내실, 및 상기 내실의 온도유지를 위한 단열재가 내재되는 외실로 구분되는 복수의 내부공간을 가지며, 상기 내실과 상기 외실의 동일 상단 일부위로부터 수직으로 관통삽입됨에 따라, 상기 내실로 액냉매를 채워넣을 수 있도록 한 주입관이 구비되고, 상기 외실의 하측에는, 상기 냉각기의 구성요소들을 내재수용할 수 있는 내부공간이 되는 기계실과, 상기 관체로의 기체유입을 유도할 수 있는 내부공간이 되는 흡기챔버가 각각 마련되며, 상기 외실의 상측에는, 상기 관체를 통과한 냉각 기체의 최종 배기를 위한 내부공간이 되는 배기챔버가 더 마련되되, 상기 배기챔버 내부에는 기체 흐름의 발생 및 흡·배기 흐름의 유도를 위한 송풍기가 더 구비됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 관체는, 상기 내실의 내부공간 전체를 차지하는 웨이브형태를 이룸으로써, 기체의 이동 흐름을 지체시켜 냉각작용이 극대화되도록 하기 위한 보냉관부와, 상기 보냉관부로부터 연이어져, 상기 외실의 상단부와 측단부를 관통하도록 분배됨으로써, 냉각 기체의 외부 배출 및 내기에 혼합되어 배출온도가 상승되도록 하는 외기의 유입이 가능토록 한 유입관부, 및 유출관부가 분배되고, 상기 유입관부와 상기 유출관부가 분배되는 내부공간은, 내기와 외기의 혼합이 이루지는 믹싱챔버가 마련됨을 특징으로 한다.
더하여, 상기 성에제거수단은, 고온의 열원을 발생시키는 열선이 내장된 구리관과, 상기 구리관을 덮어 상기 열선에 의해 발생한 온열이 상기 내실에 채워진 액냉매에 전도되지 않도록 차단하는 단열판으로 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 내실의 일측 내벽면에는, 강제대류의 형성으로 내부공간에 채워넣은 액냉매가 순환되도록 함으로써, 열교환 효율이 증대되도록 하는 순환기가 더 설치됨을 특징으로 한다.
더하여, 상기 보냉관부는, 기체의 접촉면적이 확대될 수 있는 주름관이고, 상기 냉각기에 의한 온도저하로 유발될 수 있는 표면 응결을 방지하기 위해 주기적으로 고온의 열원을 발생시키는 열선이 관로를 따라 내장됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 보냉관부는, 기체의 접촉면적이 확대될 수 있도록, 횡폭은 넓은 반면 종폭이 좁은 수평방향으로 긴 직사각형 모양의 각관이고, 횡폭이 넓은 단부에는, 상기 성에제거수단의 내재수용이 가능토록 내측으로 단차를 갖는 내향부가 횡폭 방향으로 일정간격마다 다수 형성됨을 특징으로 한다.
이상의 설명에서 분명히 알 수 있듯이, 본 발명의 냉각에너지를 이용한 에어컨디셔너는, 냉각기와 액냉매 및 이들을 이용한 관체의 냉각만으로도 상기 관체를 통과하는 기체의 냉각이 가능케 됨으로써, 고성능 응축기 등과 같은 고가의 장비가 필요없이도 기체 냉각에 필요한 장비구성을 만족시킬 수 있으면서도 이를 통한 장치소형화 달성에 따른 장치 제조비용 및 판매비용의 절감효과를 가져다준다.
또한, 전력이 남아돌고 적게 소비되는 심야시간대의 냉각기 가동만으로도 내실에 채워진 액냉매의 냉각이 가능하고, 내장된 우레탄폼(단열재)에 의한 하우징 내부(내실)의 열손실 최소화로 인하여 낮 시간대까지 액냉매의 냉각상태 유지가 가능함으로써, 값싼 전력을 이용한 장비운용의 효율성을 크게 향상시켜주는 효과를 나타낼 수 있는 아주 유용한 발명이다.
도 1은 본 발명에 따른 냉각에너지를 이용한 에어컨디셔너의 구성구조를 나타낸 정단면도.
도 2는 본 발명에 따른 냉각에너지를 이용한 에어컨디셔너에 있어서, 냉기조절수단의 작동관계를 나타낸 블럭도.
도 3은 본 발명에 따른 냉각에너지를 이용한 에어컨디셔너의 다른 실시 예에 따른 구성구조를 나타낸 정단면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 냉각에너지를 이용한 에어컨디셔너에 있어서, 보냉관과 성에제거수단의 구성관계를 나타낸 요부확대사시도.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
첨부도면 중 도 1은 본 발명에 따른 냉각에너지를 이용한 에어컨디셔너의 구성구조를 나타낸 정단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 냉각에너지를 이용한 에어컨디셔너에 있어서 냉기조절수단의 작동관계를 나타낸 블럭도이고, 도 3은 본 발명에 따른 냉각에너지를 이용한 에어컨디셔너의 다른 실시 예에 따른 구성구조를 나타낸 정단면도이며, 도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 냉각에너지를 이용한 에어컨디셔너에 있어서 보냉관과 성에제거수단의 구성관계를 나타낸 요부확대사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 냉각에너지를 이용한 에어컨디셔너(A)는, 장치의 본체를 이루는 박스형 하우징(1)과, 상기 하우징(1)에 세로로 내재설치된 상태로, 기체의 주입 및 이동 그리고 이동 중 냉각된 기체의 배기 흐름을 관장하는 관체(2)와, 상기 하우징(1) 내에 설치하여, 상기 관체(2)의 경로를 따르는 기체가 냉각될 수 있도록 상기 하우징(1) 내부공간을 냉각시키게 된 냉각기(3)와, 상기 관체(2)에 구비된 채로, 외기의 유입 및 그 유입량 조절을 통해 상기 관체(2)에 의해 냉각된 기체의 온도가 변화되도록 한 냉기조절수단(4)을 포함하여 구성된다.
하우징(1)은, 단일 장치의 구성과 더불어 냉각을 위한 내부공간(내실)의 마련을 위한 것으로, 내부공간이 마련되되, 내부하우징(1-1)의 추가 구성을 통해 상기 냉각기(3)에 의해 급격한 온도저하가 이루어지는 내실(11)과, 상기 내실(12)의 온도유지를 위한 우레탄폼(urethan foam)이나 스티로폼(styro foam) 등과 같은 단열재(heat insulating material,121)가 내재되는 외실(12)로 구분되는 복수의 공간을 갖는다.
더하여, 상기 내실(11)과 외실(12)의 동일 상단 일부위로부터 수직으로 관통삽입됨에 따라, 상기한 내실(11)로 액상의 냉매{refrigerants, 이하 '액냉매(liquid refrigerant)'라 함}를 채워넣을 수 있도록 한 주입관(13)이 구비된다.
또한, 상기 내실(11)의 일측 내벽면에는, 유체에 기계적인 힘이 작용해서 발생하는 강제대류(forced convection)의 형성으로 상기 내실(11) 안에 채워넣은 액냉매가 순환되도록 함을 통해, 냉매에 의한 열교환 효율이 크게 증대되도록 하는 순환기(1-11)가 더 설치된다.
그리고, 상기 외실(12)의 하측에는, 냉각기(3)의 구성요소들을 내재수용할 수 있는 내부공간이 되는 기계실(14)과, 상기 관체(2)로의 기체유입을 유도할 수 있는 내부공간이 되는 흡기챔버(15)가 각각 마련되는 한편, 상기 흡기챔버(15)의 외벽면에는 다수의 흡기공(15a)이 관통되어 있다.
또한, 상기 외실(12)의 상측에는, 상기 관체(2)를 통과한 냉각 기체의 최종 배기를 위한 내부공간이 되는 배기챔버(16)가 더 마련되되, 상기한 배기챔버(16)의 외벽면에는 다수의 배기공(16a)이 관통되어 있고, 배기챔버(16) 내부에는 기체 흐름의 발생 및 흡·배기 흐름의 유도를 위한 송풍기(b)가 더 구비됨이 바람직하다.
관체(2)는, 상기 하우징(1) 내실(11)의 급격한 온도저하를 이용한 기체의 냉각 및 냉기의 이동 흐름을 안내하기 위한 것으로, 일측이 상기 흡기챔버(15)와 연통하고 상기 내실(11)을 지나도록 배치되, 상기 내실(11)의 내부공간 전체를 차지하는 웨이브형태를 이룸으로써, 기체의 이동 흐름을 지체시켜 냉각작용이 극대화되도록 하기 위한 보냉관부(21)와, 상기 보냉관부(21)로부터 연이어져 상기 외실(12)의 상단부와 측단부를 관통하도록 분배됨으로써, 냉각 기체(내기)의 외부 배출 및 내기에 혼합되어 배출온도가 상승되도록 하는 외기의 유입이 가능토록 한 유입관부(22) 및 유출관부(23)가 분배된다. 이로써, 상기 유입관부(22)와 유출관부(23)가 분배되는 내부공간은 내기와 외기의 혼합이 이루지는 믹싱챔버(24)가 마련된다.
또한, 상기 보냉관부(21)는, 상기 흡기챔버(15)를 통해 유입된 기체의 냉각 효율 증대를 목적하여, 기체의 접촉면적이 확대될 수 있는 주름관을 채용함이 바람직하고, 상기 냉각기(3)에 의한 급격한 온도저하로 유발될 수 있는 표면 응결(condensation)을 방지하기 위해 주기적으로 고온의 열원을 발생시키는 열선(211)이 관로를 따라 내장되어 있다.
냉각기(3)는, 상기 하우징(1)의 내실(11) 안에 채워둔 액냉매를 냉각시켜 상기 보냉관부(21)를 통과하는 기체를 냉각시키기 위한 것으로, 상기 내실(11)의 냉각을 위한 냉매를 압축하는 압축기(compressor, 31)와, 상기 내실(11)의 열을 전도받아 상기 압축기(31)에서 전달되는 냉매를 증발시키는 증발기(evaporator, 32)와, 상기 증발기(32)에서 전달되는 냉매를 응축시켜 압축기(31)로 보내는 응축기(condenser, 33)로 구성된다.
냉기조절수단(4)은, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 관체(2)의 유출관부(23)를 통해 외부로 배출되는 냉기의 온도를 사용자 설정온도로 높여서 배출시키도록 하기 위한 것으로, 상기 유입관부(22)의 입구 내측에 설치하여 유입구의 개방 정도를 달리함을 통해 상기 배기챔버(16)로 유입되는 기체 유입량을 제어하게 된 공기량 조절밸브(Air contol valve)인 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되지 않고 동일한 작용효과를 나타내는 전자기기라 한다면 채용이 가능하다.
더하여, 상기 냉기조절수단(4)에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 보냉관부(21) 그리고 배기챔버(16) 및 상기 유입관부(22) 각각의 내부공간에 구비된 채로 각 내부공간의 기체온도를 감지케 된 제1,2,3감지센서(s-1)(s-2)(s-3)를 더 포함할 수 있다. 이는, 상기 제1감지센서(s-1)에 의해 감지된 보냉관부(21) 안의 내기 온도를 감안하여 상기 유입관부(22)로 유입되는 공기(외기)량 조절을 통해 상기 믹싱챔버(24) 내 혼합기체의 온도가 달라지도록 함으로써, 상기 유출관부(23) 및 배기챔버(16)를 거쳐 외부로 최종 배출되는 냉기의 온도가 사용자 설정온도를 갖도록 하기 위함이며, 그렇게 배출되는 냉기의 온도는 상기 제3감지센서(s-3)에 의해 감지가 가능하다.
여기서, 전술한 작용에 의한 냉기 배출설정은, 상기 하우징(1) 외부에 장착되는 컨트롤러(도시하지 않음) 혹은 별도의 휴대형 컨트롤러(리모컨 등)를 이용하여 사용자가 직접 조작할 수 있으며, 컨트롤러의 디스플레이부(액정 등)를 통해 파악할 수 있음이 바람직하다.
한편, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 보냉관부(21)의 구성 및 구조적 형태를 달리하여, 상기 흡기챔버(15)를 통해 유입된 후 관체(2)를 통과하는 이동 흐름의 과정에서 작용하는 기체 냉각의 효율성이 더욱 극대화되도록 할 수도 있다.
또한, 상기 열선(121)을 대신하여, 하우징(1) 내부온도의 급격한 저하로 인해 관체(2) 표면에 유발될 수 있는 응결현상의 방지를 위한 성에제거수단(5)의 추가를 통해, 열선(121)이 목적하고자 하는 결빙방지의 효율성을 더욱 극대화할 수 있다.
이를 위해, 상기 보냉관부(21)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 기체 냉각작용의 증대를 위하여, 기체의 접촉면적이 확대될 수 있도록 횡폭은 넓은 반면 종폭이 좁은 수평방향으로 긴 직사각형 모양의 각관인 바람직하다.
그리고, 횡폭이 넓은 단부에는, 내측으로 단차를 갖는 내향부(212)가 횡폭 방향으로 일정간격마다 다수 형성된다. 이는, 차후 후술할 상기 성에제거수단(5)의 내재수용 결합이 가능토록 하기 위함이다.
성에제거수단(5)은, 상기 보냉관부(21) 표면에 형성된 내향부(212)에 내재된 상태로, 고온의 열원을 발생시키는 열선(51)이 내장된 구리관(52)과, 상기 구리관(52)을 덮어 상기 열선(51)에 의해 발생한 온열이 내실(11)에 채워진 액냉매에 전도 되지 않도록 차단하는 단열판(heat insulation panel, 53)의 조합으로 구성된다.
미설명부호, (f)는 상기 유입관부에 구비된 냉기조절수단, 그리고 상기 흡기챔버와 연통하는 보냉관부 각각에 근접 구성된 상태로 유입기체와 흡입기체에 함유된 이물질을 여과하는 필터(filter)이고, (w)는 상기 기계실과 흡기챔버를 별도로 구분하는 격벽(partition wall)이다.
상기와 같은 구성으로 되는 본 발명에 따른 냉각에너지를 이용한 에어컨디셔너(A)의 작용을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 에어컨디셔너(A)는, 새벽과 같은 심야전력을 이용하여 전력소비량을 절약할 수 있으며, 상기 냉각기(3)를 구동시켜 압축기(31) 및 응축기(33) 그리고 상기 내부하우징(1-1) 전체를 둘러싼 증발기(32)의 연계작동에 의해 상기 내실(11)에 채워진 액냉매가 냉각되도록 하고, 냉각된 그 액냉매에 의해 상기 내실(11)에 배치된 보냉관부(21)가 기체를 냉각시킬 수 있을 정도로 온도저하가 급격하게 이루어지는 것이다.
여기서, 상기 내실(11)의 급격한 온도저하로 인한 보냉관부(21)의 표면 응결의 현상은, 상기 보냉관부(21)에 내장된 열선(42 / 또는 상기 성에제거수단의 열선)을 작동시켜 미연에 방지되도록 할 수 있다.
이와 함께, 상기 내실(11) 내부에 더 배치구성된 상기 순환기(1-11)를 작동시켜 내실(11)에 채워진 액냉매가 순환되도록 함으로써, 냉매에 의한 상기 보냉관부(21)의 냉각효율이 더욱 향상될 수 있다.
반면, 상기 하우징(1)과 내부하우징(1-1) 사이 공간에 내재된 단열재(121)에 의해 냉기의 손실이 최대한 억제될 수 있게 됨으로써, 심야시간을 이용하여 상기 내실(11) 및 관체(2)의 보냉관부(21)를 냉각시킨 상태가 낮 시간까지 충분히 유지될 수 있으며 이를 활용하여 낮 시간대에도 기체의 냉각이 가능케 되는 것이다.
만약, 냉각상태가 양호하지 않을 경우, 약간의 전력을 사용하여 상기 냉각기(3)를 짧은 시간 동안 작동시키는 것만으로도 기체 냉각을 위한 내실(11)의 내부온도를 맞출 수 있음으로써, 전력사용에 대한 효율성이 발휘될 수 있는 것이다.
이어서, 전술한 바에 의한 본 발명의 냉각에너지를 이용한 에어컨디셔너(A)의 실시 예를 설명하면, 상기 하우징(1) 외부에 부설된 컨트롤패널 또는 별도의 리모컨을 이용하여 전원을 온(ON)시켜 실내냉방을 위한 냉기가 배출되도록 장치를 작동시킨다.
이로써, 외부(실내) 기체가 상기 하우징(1)의 일부위에 관통된 다수의 흡기공(15a)을 통해 상기 흡기챔버(15) 안으로 유입된 후 상기 흡입챔버(15)에 연통된 상기 관체(2)의 보냉관부(21)를 통과하는 과정에서 냉각이 이루어지되는 것이며, 이렇게 냉각된 기체는 상기 보냉관부(21)를 거쳐 믹싱챔버(24)를 지나 유출관부(23)를 통해 외부로 최종 배출되는 흐름을 이어간다.
여기서, 상기 믹싱챔버(24)를 지나는 과정에서 사용자 설정에 따른 실내 적정온도(약 17-28℃)를 갖는 냉기로 온도변화를 일으키는바, 이는 상기 유입관부(22)를 통해 유입되는 외기의 유입량 조절에 의해 상기 믹싱챔버(24) 안에서 서로 혼합되는 내기(냉기)와 외기의 혼합량이 달라지도록 함으로써 가능한 것이다.
정리하자면, 본 발명에 따른 냉각에너지를 이용한 에어컨디셔너(A)에 의해 기체 냉각이 용이함은 물론이거니와, 심야전기를 활용한 장치운용에 따라 전력소비량과 장치 운용비용을 크게 절감하고 더 나아가서는 연간 에너지손실을 크게 낮추는 에너지자원의 절약효과를 거둘 수 있음과 더불어, 냉매만으로도 기체 냉각이 가능한 단순구조를 이룸에 따른 장치구조의 간소화와 더불어 이를 통한 장치의 제조비용 및 판매비용 절감을 통한 소비자 구매부담을 덜어주는 효과를 거둘 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명을 바람직한 실시 예를 이용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.
냉각기와 액냉매 및 이들을 이용한 관체의 냉각만으로도 상기 관체를 통과하는 기체의 냉각이 가능케 됨으로써, 고성능 응축기 등과 같은 고가의 장비가 필요없이도 기체 냉각에 필요한 장비의 제작이 가능하다.

Claims (8)

  1. 박스형 하우징;
    상기 하우징에 세로로 내재설치된 상태로, 기체의 주입 및 이동 그리고 이동 중 냉각된 기체의 배기 흐름을 관장하는 관체;
    상기 하우징 내에 설치하여, 상기 관체의 경로를 따르는 기체가 냉각될 수 있도록 상기 하우징 내부공간을 냉각시키게 된 냉각기; 및,
    상기 관체에 구비된 채로, 외기의 유입 및 유입량 조절을 통해 상기 관체에 의해 냉각된 기체의 온도가 변화되도록 한 냉기조절수단;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 냉각에너지를 이용한 에어컨디셔너.
  2. 박스형 하우징;
    상기 하우징에 세로로 내재설치된 상태로, 기체의 주입 및 이동 그리고 이동 중 냉각된 기체의 배기 흐름을 관장하는 관체;
    상기 하우징 내에 설치하여, 상기 관체의 경로를 따르는 기체가 냉각될 수 있도록 상기 하우징 내부공간을 냉각시키게 된 냉각기;
    상기 관체에 구비된 채로, 외기의 유입 및 유입량 조절을 통해 상기 관체에 의해 냉각된 기체의 온도가 변화되도록 한 냉기조절수단; 및,
    상기 관체에 더 구비된 상태로, 상기 하우징 내부온도의 저하로 인한 상기 관체 표면의 응결 방지를 위한 성에제거수단;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 냉각에너지를 이용한 에어컨디셔너.
  3. 제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징은, 내부하우징의 추가 구성을 통해 상기 냉각기에 의해 온도저하가 이루어지는 내실, 및 상기 내실의 온도유지를 위한 단열재가 내재되는 외실로 구분되는 복수의 내부공간을 가지며,
    상기 내실과 상기 외실의 동일 상단 일부위로부터 수직으로 관통삽입됨에 따라, 상기 내실로 액냉매를 채워넣을 수 있도록 한 주입관이 구비되고,
    상기 외실의 하측에는, 상기 냉각기의 구성요소들을 내재수용할 수 있는 내부공간이 되는 기계실과, 상기 관체로의 기체유입을 유도할 수 있는 내부공간이 되는 흡기챔버가 각각 마련되며,
    상기 외실의 상측에는, 상기 관체를 통과한 냉각 기체의 최종 배기를 위한 내부공간이 되는 배기챔버가 더 마련되되, 상기 배기챔버 내부에는 기체 흐름의 발생 및 흡·배기 흐름의 유도를 위한 송풍기가 더 구비됨을 특징으로 하는 냉각에너지를 이용한 에어컨디셔너.
  4. 제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 관체는, 상기 내실의 내부공간 전체를 차지하는 웨이브형태를 이룸으로써, 기체의 이동 흐름을 지체시켜 냉각작용이 극대화되도록 하기 위한 보냉관부와,
    상기 보냉관부로부터 연이어져, 상기 외실의 상단부와 측단부를 관통하도록 분배됨으로써, 냉각 기체의 외부 배출 및 내기에 혼합되어 배출온도가 상승되도록 하는 외기의 유입이 가능토록 한 유입관부, 및 유출관부가 분배되고,
    상기 유입관부와 상기 유출관부가 분배되는 내부공간은, 내기와 외기의 혼합이 이루지는 믹싱챔버가 마련됨을 특징으로 하는 냉각에너지를 이용한 에어컨디셔너.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 성에제거수단은, 고온의 열원을 발생시키는 열선이 내장된 구리관과,
    상기 구리관을 덮어 상기 열선에 의해 발생한 온열이 상기 내실에 채워진 액냉매에 전도되지 않도록 차단하는 단열판으로 구성됨을 특징으로 하는 냉각에너지를 이용한 에어컨디셔너.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 내실의 일측 내벽면에는, 강제대류의 형성으로 내부공간에 채워넣은 액냉매가 순환되도록 함으로써, 열교환 효율이 증대되도록 하는 순환기가 더 설치됨을 특징으로 하는 냉각에너지를 이용한 에어컨디셔너.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 보냉관부는, 기체의 접촉면적이 확대될 수 있는 주름관이고,
    상기 냉각기에 의한 온도저하로 유발될 수 있는 표면 응결을 방지하기 위해 주기적으로 고온의 열원을 발생시키는 열선이 관로를 따라 내장됨을 특징으로 하는 냉각에너지를 이용한 에어컨디셔너.
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 보냉관부는, 기체의 접촉면적이 확대될 수 있도록, 횡폭은 넓은 반면 종폭이 좁은 수평방향으로 긴 직사각형 모양의 각관이고,
    횡폭이 넓은 단부에는, 상기 성에제거수단의 내재수용이 가능토록 내측으로 단차를 갖는 내향부가 횡폭 방향으로 일정간격마다 다수 형성됨을 특징으로 하는 냉각에너지를 이용한 에어컨디셔너.
PCT/KR2015/001272 2014-11-28 2015-02-09 냉각에너지를 이용한 에어컨디셔너 WO2016085040A1 (ko)

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