KR102056885B1 - 복사패널을 구비한 공조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 복사패널을 구비한 공조장치는 냉매를 압축하는 압축기(21)와, 상기 압축기(21)에 의해 압축된 냉매를 액화시키는 응축기(22)와, 팽창밸브(23)에 의해 팽창된 냉매를 증발시키는 증발기(24)를 포함하여 구성되는 히트펌프(20)와, 상기 히트펌프(20)와 연결되어 실내에 설치되고 상기 히트펌프(20)와의 열교환을 통해 순환수가 냉각 또는 가열되며 이에 따른 순환되는 냉온수가 유동하는 다수의 수직관(33)을 가지는 복사패널(30)을 포함하여 이루어져서, 냉방시에는 상기 복사패널(30)을 순환하는 물이 상기 히트펌프(20)에서 냉매를 증발시키는 증발기와 열교환을 통해 냉수가 되어 복사패널(30)을 순환하면서 복사 과정을 통해 실내 냉방이 이루어지고, 난방시에는 상기 히트펌프(20) 내의 냉매가 냉방시의 역으로 순환하여 상기 증발기가 응축기의 역할을 수행하게 되어 상기 복사패널(30)의 순환수가 이와 열교환을 통해 온수가 되어 복사패널(30)을 순환하여 실내 난방이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

복사패널을 구비한 공조장치{Air conditioner with radiation panel}

본 발명은 복사패널을 구비한 공조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 히트펌프와 연계하여 실내에 설치되는 공조용 복사패널을 구비한 공조장치에 관한 것이다.

일반 가정이나 사업소 등에서 냉방을 위한 실내 공기 조절은 일반적으로 에어컨을 사용하여 이루어지고 있다. 실내기와 실외기로 분리되어 제작되는 에어컨은 실내에 실내기를 설치하고, 이 실내기는 실외에 설치되는 실외기와 배관 및 배선에 의해 연결된다.

도1은 일반적인 에어컨(1)의 실내기를 도시한 도면이다. 이러한 에어컨은 냉매를 고온/고압의 가스형태로 압축하는 압축기와, 상기 압축기에 의해 압축된 고온/고압의 냉매를 액화시키는 응축기와, 팽창밸브에 의해 팽창된 냉매를 증발시키는 증발기(8)로 구성되어 있으며, 실외기에 냉매를 압축하는 압축기와, 냉매를 액화시키는 응축기와, 팽창 밸브가 구비되고, 에어컨(1)의 실내기는 실내 공기가 유입되는 흡입구(4)와, 실내 공기를 강제 순환시키기 위한 송풍기(7)와, 증발기(8)와, 냉각된 공기를 실내로 토출시키는 토출구(3)가 구비된다. 따라서, 에어컨(1) 실내기에서는 흡입구(4)를 통해 유입된 실내 공기가 송풍기(7)에 의해 상부로 이동하고 증발기(8)에 의해 냉각된 다음 토출구(3)를 통해 다시 실내로 강제 송풍된다.

그런데, 이러한 종래 에어컨의 경우 실내에 냉각공기를 강제로 송풍하기 위한 송풍팬에 의한 소음이 발생하고, 냉풍을 강제로 송풍함으로써 인체에 불쾌한 드래프트 감을 주는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 송풍팬에 의한 소음이나 인체에 불쾌감을 주지 않고 복사에 의해 자연스럽게 실내 공기를 조절할 수 있는 복사패널을 구비한 공조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 복사패널을 구비한 공조장치는 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축기에 의해 압축된 냉매를 액화시키는 응축기와, 팽창밸브에 의해 팽창된 냉매를 증발시키는 증발기를 포함하여 구성되는 히트펌프와, 상기 히트펌프와 연결되어 실내에 설치되고 상기 히트펌프와의 열교환을 통해 순환수가 냉각 또는 가열되며 이에 따른 순환되는 냉온수가 유동하는 다수의 수직관을 가지는 복사패널을 포함하여 이루어져서, 냉방시에는 상기 복사패널을 순환하는 물이 상기 히트펌프에서 냉매를 증발시키는 증발기와 열교환을 통해 냉수가 되어 복사패널을 순환하면서 복사 과정을 통해 실내 냉방이 이루어지고, 난방시에는 상기 히트펌프 내의 냉매가 냉방시의 역으로 순환하여 상기 증발기가 응축기의 역할을 수행하게 되어 상기 복사패널(30)의 순환수가 이와 열교환을 통해 온수가 되어 복사패널을 순환하여 실내 난방이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수직관은 알루미늄 재질의 외부 관과, 상기 외부 관 내에 결합되어 냉온수가 유동하는 내부 관으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 내부 관은 꼬임관으로 이루어지고, 상기 꼬임관의 외주면이 상기 외부 관의 내부에 접하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수직관의 중앙에는 외부 공기가 상하로 유동하는 중앙관이 구비되고, 상기 중앙관의 외주면에는 수직관과의 사이에 냉온수가 선회하면서 이동하도록 안내하는 나선형 유로판이 상기 중앙관의 상부에서 하부까지 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수직관 내부 중앙에는 상기 수직관의 내주면에서 이격되어 상하로 연장형성되는 중앙관이 설치되고, 상기 수직관의 내주면에는 수직관의 상하 길이방향으로 연장 형성되는 다수의 흡열핀이 둘레방향을 따라 형성되며, 상기 흡열핀의 단부가 상기 중앙관에 접촉하여 중앙관을 고정하게 됨으로써 상기 흡열핀에 의해 상기 중앙관을 고정하면서 동시에 수직관과 중앙관사이로 흐르는 냉온수와 열교환이 이루어지게 되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 중앙관의 상, 하단은 외부 공기가 유통되어 중앙관에서 외부 공기와 열교환이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수직관의 외주면에는 상하로 연장되는 물결모양의 파형 방열핀이 둘레방향을 따라 형성되어 열교환성능이 향상되고 결로 발생시 결로가 물결모양의 골을 따라 아래로 이동되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수직관은 타원형상으로 이루어지고, 상기 수직관은 상,하부 헤더 사이에서 회전가능하게 결합되고, 일단에 회전손잡이가 구비되어 수평방향으로 연장되며 다수의 웜이 결합되는 회전축부재와, 상기 수직관의 상부에는 상기 회전축부재의 웜에 기어결합되는 웜휠이 구비되어, 상기 회전축부재의 회전에 의해 회전축부재의 웜에 치합되는 웜휠이 회전되어 상기 수직관이 회전되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 종래 에어컨에서의 송풍팬에 의한 소음이나 인체에 불쾌감을 주지 않고 복사에 의해 자연스럽게 실내 공기를 조절할 수 있는 복사패널을 구비한 공조장치가 제공된다.

도1은 종래 에어컨 실내기를 도시한 도면이고,
도2는 본 발명에 따른 복사패널을 구비한 공조장치의 구성도이며,
도3은 본 발명에서 복사패널의 수직관의 단면을 나타내는 도면이고,
도4는 본 발명에서 복사패널의 수직관의 제2실시예를 나타내는 도면이며,
도5는 본 발명에서 복사패널의 수직관의 제3실시예를 나타내는 도면이고,
도6은 본 발명에서 복사패널의 수직관의 제4실시예를 나타내는 도면이며,
도7은 본 발명에서 복사패널의 수직관의 제4실시예에서 회전수단을 도시한 도면이고,
도8은 본 발명에서 제4실시예에 따른 복사패널의 수직관을 일직선으로 배치한 상태를 도시한 도면이고,
도9는 본 발명에서 제4실시예에 따른 복사패널의 수직관을 회전시켜 그 사이 공간을 넓게 배치한 상태를 도시한 도면이고,
도10은 본 발명에서 복사패널의 수직관의 제5실시예를 나타내는 도면이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복사패널을 구비한 공조장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도2는 본 발명에 따른 복사패널을 구비한 공조장치의 구성도이며, 도3은 본 발명에서 복사패널의 수직관의 단면을 나타내는 도면이고, 도4는 본 발명에서 복사패널의 수직관의 제2실시예를 나타내는 도면이다.

본 발명에 따른 복사패널(30)을 구비한 공조장치는 냉매를 압축하는 압축기(21)와, 상기 압축기(21)에 의해 압축된 냉매를 액화시키는 응축기(22)와, 팽창밸브(23)에 의해 팽창된 냉매를 증발시키는 증발기(24)를 포함하여 구성되는 히트펌프(20)와, 상기 히트펌프(20)와 연결되어 실내에 설치되고 상기 히트펌프(20)와의 열교환을 통해 순환수가 냉각 또는 가열되며 이에 따른 순환되는 냉온수가 유동하는 다수의 수직관(33)을 가지는 복사패널(30)로 구성됨으로써 종래 에어컨에 의한 송풍기의 소음 및 인체에 불쾌감을 없애는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 히트펌프(20)는 냉매를 압축하는 압축기(21)와, 이 압축기(21)에 의해 압축된 냉매를 액화시키는 응축기(22)와, 팽창밸브(23)에 의해 팽창된 냉매를 증발시키는 증발기(24)를 포함하여 구성되고, 실내에는 이 히트펌프(20)와 연결되는 복사패널(30)이 설치된다.

따라서, 본 발명에서는 냉방시에는 복사패널(30)을 순환하는 물이 히트펌프(20)에서 냉매를 증발시키는 증발기(24)와 열교환을 통해 냉수가 되어 실내에 설치되는 복사패널(30)을 순환하게 되고, 실내에서 복사패널(30)의 복사 과정을 통해 직접 냉방을 수행하게 된다.

또한, 난방시에는 히트펌프(20) 내의 냉매가 냉방시의 역으로 순환하게 되고 그러면 증발기(24)가 응축기의 역할을 수행하게 되어 복사패널(30)의 순환수가 이와 열교환을 통해 온수가 되어 복사패널(30)을 순환하게 되고, 이에 의해 난방을 수행하게 된다.

다음으로, 실내에 설치되는 복사패널(30)에 대해 상세하게 설명한다. 복사패널(30)은 히트펌프(20)와 열교환을 통해 복사패널(30)의 순환수가 냉각 또는 가열되고 이에 따른 냉수 또는 온수가 내부에 순환하면서 실내 공간에 복사를 통해 직접 냉난방을 수행하기 위한 것이다.

도시된 바와 같이 본 발명에서 복사패널(30)은 냉온수가 유입/유출되는 상, 하부 헤더(31, 32)와, 이 상,하부 헤더(31, 32) 사이에 상하 방향으로 배치되어 냉온수가 이동하는 다수의 수직관(33)으로 이루어진다.

복사패널(30)의 상, 하부 헤더(31, 32)는 히트펌프(20)와 열교환된 냉온수가 유입/유출되는 곳으로, 냉방시에는 냉수가 상부 헤더(31)로 공급되고, 상부 헤더(31)에서 냉수가 다수의 수직관(33)을 통해 아래로 이동한 다음 하부 헤더(32)에서 다시 히트펌프(20)로 돌어가게 되고, 난방시에는 온수가 하부 헤더(32)로 공급된 다음 하부 헤더(32)에서 온수가 다수의 수직관(33)을 통해 위로 이동한 다음 상부 헤더(31)에서 다시 히트펌프(20)로 이동하게 된다.

본 발명의 일실시예에서 상부 헤더(31)는 천장에 설치되고 하부 헤더(32)는 실내 바닥에 설치된다.

상, 하부 헤더(31, 32) 사이에 접속되는 다수의 수직관(33)은 일정 간격으로 평행하게 배치되고 그 내부에 냉수 또는 온수가 유동하면서 실내에 복사를 통해 냉난방을 수행하는 것으로, 각 수직관(33)은, 도3에 도시한 바와 같이, 알루미늄 재질의 외부 관(33a)과, 외부 관(33a) 내에 동심원으로 결합되어 냉온수가 유동하는 내부 관(33b)으로 이루어지고, 내부 관(33b)은 열전달 효율이 우수한 동관으로 이루어져서 내부 관(33b) 내에 냉온수가 상하로 이동하면서 열전달이 이루어지게 된다.

한편, 도4는 수직관(33)의 제2실시예를 도시한 도면으로 외부 관(33a)내에 결합되는 동관의 내부 관(33b)이 꼬임관으로 이루어지고, 꼬임관의 외주면이 외부 관(33a)의 내주에 접하여 형성된다. 꼬임관은 구체적으로 상, 하단이 고정된 상태에서 일단을 회전시켜 꼬임관으로 제조한다. 이와 같이 본 발명에서 내부 관(33b)이 꼬임관으로 형성됨으로써 내부 관(33b) 내에서 냉온수가 이동하면서 열교환 효율이 향상되고 동시에 외부 관(33a)과의 열교환 길이가 길어져서 열교환 효율이 좋아지게 된다.

도5는 수직관(33)의 제3실시예를 도시한 도면이다. 도5에 도시된 수직관(33)은 외부 관(33a)의 외주면에 길이방향으로 연장 형성되는 물결모양의 파형 방열핀(35)이 둘레방향을 따라 형성되고, 외부 관(33a) 내 중앙에 별도의 중앙관(33c)이 설치된다. 이와 같이 외부 관(33a)의 외주면에 물결모양의 파형 방열핀(35)이 둘레방향을 따라 형성되어 외부 관(33a)의 바깥쪽 공기와 열교환 성능이 향상되고 아울러 결로 발생시 물결모양의 골을 따라 아래로 이동함으로써 결로 제거가 우수해지고 이로 인해 결로로 인한 열교환성능 저하가 방지되게 된다.

또한, 제3실시예에서는 냉온수가 외부 관(33a)과 중앙관(33c) 사이로 이동하게 된다. 도3에 도시된 수직관(33)의 경우 냉온수가 외측 관과 열교환이 이루어지고 관의 중앙으로 흐르는 냉온수부분에서는 열교환이 이루어지지 않게 되는데, 본 실시예에서는 냉온수가 외부 관(33a)과 중앙관(33c) 사이로 이동하면서 열교환이 이루어져서 열교환성능이 향상되게 된다.

또한, 중앙관(33c)은 상, 하단이 상, 하부 헤더관(10,11)을 관통하여 외부 공기가 유통되도록 형성되어 중앙관(33c) 내부에서도 외부 공기가 상하로 이동하면서 중앙관(33c)과도 열교환이 이루어져서 열교환 효율이 좋아지게 된다.

그리고, 외부 관(33a)의 내주면에는 외부 관(33a)의 상하 길이방향으로 연장 형성되는 다수의 흡열핀(34)이 내주 둘레방향을 따라 형성되고, 흡열핀(34)의 단부가 중앙관(33c)에 접촉하여 중앙관(33c)을 고정하게 된다. 따라서, 이에 의해 중앙관(33c)을 고정하면서 동시에 냉온수와 열교환이 이루어지게 된다.

도6 내지 도9는 수직관(33)의 제4실시예를 도시한 도면으로, 제4실시예는 제3실시예에서 외부 관(33a)이 타원형으로 이루어진 것이다. 따라서, 제3실시예와 마찬가지로 중앙에는 상하로 외부 공기가 유통되는 중앙관(33c)이 설치되고, 타원형으로 이루어지는 외부 관(33a)의 외주면에는 둘레방향을 따라 물결모양의 파형 방열핀(35)이 구비되며, 외부 관(33a)의 내주면에는 중앙관(33c)을 고정하면서 냉온수와 열교환되는 흡열핀(34)이 형성된다.

그리고, 제4실시예에서 수직관(33)의 외부 관(33a)은 회전가능하게 설치된다. 수직관(33)의 회전은 도7에 도시된 바와 같이 우선 상부 헤더(31)의 하부에 수평방향으로 연장되고 일단에 회전손잡이(42)가 형성되는 회전축부재(40)가 구비되고 회전축부재(40)에는 각 외부 관(33a)의 상단에 구비되는 웜휠(43)에 치합되는 웜(41)이 일정 간격 이격되어 형성된다.

따라서, 회전축부재(40)의 일단에 형성되는 회전손잡이(42)를 회전시키고, 이에 따라 회전축부재(40)가 회전하게 되면 회전축부재(40)의 웜(41)이 회전하면서 이에 치합되는 웜휠(43)이 회전하게 되어 외부 관(33a)이 회전하게 된다.

도8은 외부 관(33a)의 방향을 외부 관(33a) 타원의 장축이 일직선이 되도록 배치한 상태이고, 도9는 외부 관(33a) 타원의 장축이 서로 평행하게 배치한 상태로 도9는 도8보다 외부 관(33a) 사이의 공간이 더 커지게 된다. 이와 같이 제4실시예에서는 외부 관(33a)이 회전가능하게 설치되어 설치되는 공간의 기류(바람)방향, 사람 위치 등에 따라 원하는 방향으로 수직관(33)의 방향을 변경할 수 있고, 도8과 같이 수직관(33)을 일직선으로 배치하여 복사패널(30)의 양쪽으로 공간을 구획하여 사용할 수도 있게 된다.

한편 도10은 수직관(33)의 제5실시예를 도시한 도면이다. 도10에 도시된 수직관(33)은 외부 관(33a)의 내부 중앙에는 외부 공기가 상하로 유동하는 중앙관(33c)이 구비되고, 이 중앙관(33c)의 외주면에는 외부 관(33a) 사이에 냉온수가 나선형상으로 선회하면서 이동할 수 있도록 나선형 유로판(36)이 상부에서 하부까지 형성된다. 따라서, 냉방시 냉수가 외부 관(33a) 내에서 상부에서 하부로 나선형 유로판(36)에 의해 안내되어 선회하면서 이동하게 되고 이에 의해 열전달 효율이 보다 향상되게 된다. 또한, 마찬가지로 중앙관(33c) 내부에서도 외부 공기가 상하로 이동하면서 열교환이 이루어지게 된다.

따라서, 본 발명에서는 냉방시에는 복사패널(30)을 순환하는 물이 히트펌프(20)의 증발기와 열교환을 통해 냉매가 증발하면서 순환수의 열을 빼앗아 물이 냉각되어 복사패널(30)을 순환하게 되고, 이에 의해 실내 냉방이 이루어지게 된다.

또한, 난방시에는 히트펌프(20) 내의 냉매가 냉방시의 역으로 순환하게 되고 이 때 히트펌프(20)의 증발기가 응축기의 역할을 수행하게 되어 복사패널(30)의 순환수가 이와 열교환을 통해 온수가 되어 복사패널(30)을 순환하게 되고, 이에 의해 난방을 수행하게 된다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 당해 기술분야의 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능할 수 있을 것이다.

20 : 히트펌프 21 : 압축기
22 : 응축기 23 : 팽창밸브
24 : 증발기 30 : 복사패널
31 : 상부 헤더 32 : 하부 헤더
33 : 수직관

Claims (9)

1. 냉매를 압축하는 압축기(21)와, 상기 압축기(21)에 의해 압축된 냉매를 액화시키는 응축기(22)와, 팽창밸브(23)에 의해 팽창된 냉매를 증발시키는 증발기(24)를 포함하여 구성되는 히트펌프(20)와,
   상기 히트펌프(20)와 연결되어 실내에 설치되고 상기 히트펌프(20)와의 열교환을 통해 순환수가 냉각 또는 가열되며 이에 따라 순환되는 냉온수가 유동하는 다수의 수직관(33)을 가지는 복사패널(30)을 포함하여 이루어져서,
   냉방시에는 상기 복사패널(30)을 순환하는 물이 상기 히트펌프(20)에서 냉매를 증발시키는 증발기와 열교환을 통해 냉수가 되어 복사패널(30)을 순환하면서 복사 과정을 통해 실내 냉방이 이루어지고, 난방시에는 상기 히트펌프(20) 내의 냉매가 냉방시의 역으로 순환하여 상기 증발기가 응축기의 역할을 수행하게 되어 상기 복사패널(30)의 순환수가 온수가 되어 복사패널(30)을 순환하여 실내 난방이 이루어지고,
   상기 수직관(33) 내부 중앙에는 상기 수직관(33)의 내주면에서 이격되어 상하로 연장형성되는 중앙관(33c)이 설치되고, 상기 수직관(33)의 내주면에는 수직관(33)의 상하 길이방향으로 연장 형성되는 다수의 흡열핀(34)이 둘레방향을 따라 형성되며, 상기 흡열핀(34)의 단부가 상기 중앙관(33c)에 접촉하여 중앙관(33c)을 고정하게 됨으로써 상기 흡열핀(34)에 의해 상기 중앙관(33c)을 고정하면서 동시에 수직관(33)과 중앙관(33c) 사이로 흐르는 냉온수와 열교환이 이루어지며,
   상기 중앙관(33c)의 상, 하단은 외부 공기가 유통되어 중앙관(33c)에서 외부 공기와 열교환이 이루어지고,
   상기 수직관(33)의 외주면에는 상하로 연장되는 물결모양의 파형 방열핀(35)이 둘레방향을 따라 형성되어 열교환성능이 향상되고 결로발생시 결로가 파형 방열핀(35)의 물결모양의 골을 따라 아래로 이동되며,
   상기 수직관(33)은 타원형상으로 이루어지고,
   상기 각 수직관(33)은 상,하부 헤더(31, 32) 사이에서 회전가능하게 결합되고,
   일단에 회전손잡이(42)가 구비되어 수평방향으로 연장되며 다수의 웜(41)이 결합되는 회전축부재(40)와,
   상기 수직관(33)의 상부에는 상기 회전축부재(40)의 웜(41)에 기어결합되는 웜휠(43)이 구비되어,
   상기 회전손잡이(42)를 회전시켜 상기 회전축부재(40)의 회전에 의해 회전축부재(40)의 웜(41)에 치합되는 웜휠(43)이 회전되어 상기 다수의 수직관(33)이 회전되는 것을 특징으로 하는 복사패널을 구비한 공조장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 수직관(33)은 알루미늄 재질의 외부 관(33a)과, 상기 외부 관(33a) 내에 결합되어 냉온수가 유동하는 내부 관(33b)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 복사패널(30)을 구비한 공조장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 내부 관(33b)은 꼬임관으로 이루어지고, 상기 꼬임관의 외주면이 상기 외부 관(33a)의 내부에 접하여 형성되는 것을 특징으로 하는 복사패널을 구비한 공조장치.
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