(57)【要約】【課題】  室外機、室内機、空気供給及び排気ダクトを具備した空気調和システムを提供すること。【解決手段】  室外機は圧縮機と室外熱交換機を具備し、天井内に設置される室内機は、室内熱交換機、送風装置、案内手段、前熱交換機を含んで成る。室内熱交換機は内部に室内に連通する空間を持ち、送風装置は空間に配置されて空気を吸いこんだ後、室内熱交換機を経由させて吐出する。案内手段は室内熱交換機の下側に設けられて、室外空気を送風装置を経由させて室内に案内し、室内空気を室外に案内する。前熱交換機は案内手段に連通するように、案内手段に接するように配置されてその内部を経由する室外空気と室内空気を相互間接的に熱交換させる。空気供給ダクトは前熱交換機と連結されて室外空気を室内に案内して、空気排気ダクトは前熱交換機と連結されて室内空気を室外に案内する。【選択図】      図４
2004354036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と室外熱交換機を具備する室外機と、
内部に室内と連通する空間を持つ室内熱交換機と、
前記空間に配置されて空気を吸いこんだ後、前記室内熱交換機を経て吐出する送風装置と、
室外空気を前記送風装置を経由させて室内に案内し、室内空気を前記室外に案内するように、前記室内熱交換機の下側に設けられる案内手段と、
前記案内手段に連通するように前記案内手段に近接配置され、その内部を経由する室外空気と室内空気とを相互間接的に熱交換させる前熱交換機(pre-heat exchanger)を具備し、天井内に配置される室内機と、
前記前熱交換機にそれぞれ連結されて、室外空気を室内に、室内空気を室外にそれぞれ案内する空気供給及び排気ダクトとを具備する空気調和システム。
【請求項２】
前記送風装置は回転しながら下側の空気を吸いこんで半径方向(radial direction)に排出する遠心ファンを具備する請求項１に記載の空気調和システム。
【請求項３】
前記案内手段は、
前記室外熱交換機の下側に配置され、前記前熱交換機を経由した室外空気を内部を通じて前記送風装置に案内する第１ダクトと、
前記第１ダクトの下側に配置し前記室内空気を内部を通じて前記前熱交換機に案内する第２ダクトとを具備する請求項１に記載の空気調和システム。
【請求項４】
前記案内手段は一体化して形成される請求項３に記載の空気調和システム。
【請求項５】
前記案内手段は、
前記空間と室内を連通するように中央に上下方向に設けられる第１ホールと、
前記室内熱交換機を経由した空気が通過して室内に流入されるように前記第１ホールの周辺に上下方向に設けられる少なくとも一つ以上の第２ホールを持つ請求項３に記載の空気調和システム。
【請求項６】
前記送風装置は、前記第１ホールの上側に設けられる請求項５に記載の空気調和システム。
【請求項７】
前記室内熱交換機は前記第１及び第２ホールの間の地点に沿って前記案内手段の上側に立設される請求項５に記載の空気調和システム。
【請求項８】
前記第１ダクトは、
前記前熱交換機に連通するように一側面に設けられる少なくとも一つ以上の第１インレットと、
前記第１ホールに連通するように内周面に形成される少なくとも一つ以上の第１アウトレットとを具備する請求項５に記載の空気調和システム。
【請求項９】
前記第１ダクトは空気の中に含まれた異物を除去できるように、前記第１アウトレットに設けられる第１メッシュを更に具備する請求項８に記載の空気調和システム。
【請求項１０】
前記第２ダクトは、
前記第１ホールに連通するように内周面に設けられる少なくとも一つ以上の第２インレットと、
前記前熱交換機に連通するように一側面に設けられる、少なくとも一つ以上の第２アウトレットとを具備する請求項５に記載の空気調和システム。
【請求項１１】
前記第２ダクトは空気の中に含まれた異物を除去できるように、前記第２インレットに設けられる第２メッシュを更に具備する請求項１０に記載の空気調和システム。
【請求項１２】
前記前熱交換機は、前記案内手段の外周面を囲むように設置される請求項１に記載の空気調和システム。
【請求項１３】
前記前熱交換機は互いに連通する複数のユニットを具備する請求項１に記載の空気調和システム。
【請求項１４】
前記各ユニットは、
前記案内手段の第１インレットに連通するように設けられる第３アウトレットと、前記案内手段の第２アウトレットに連通するように設けられる第４インレットを具備する内部が空いているケースと、
前記ケース内に設けられ、前記第１インレットと第３アウトレットを経由する室外空気と、前記第２アウトレットと前記第４インレットを経由する室内空気を相互間接的に熱交換させる手段を具備する請求項１４に記載の空気調和システム。
【請求項１５】
前記熱交換手段は、
それぞれ所定距離離隔して配置され、内部に前記室外空気が流動する第１流路と、
前記各第１流路の間に接触するように配置され、内部に前記室内空気が流動する第２流路を具備する請求項１４に記載の空気調和機。
【請求項１６】
前記熱交換手段は、
室外空気が流動する第１流路と室内空気が流動する第２流路が層別に形成されるように所定距離離隔された状態で配置される複数のプレートと、
前記室外及び室内空気の流動方向とそれぞれ平行に前記各層別に前記プレートの間に設けられ、連続した複数の屈曲部(fold)からなる横断面(across section)を有した複数の流動ガイドを具備する請求項１４に記載の空気調和システム。
【請求項１７】
前記各屈曲部は前記各プレートの上面と下面にそれぞれ接触する底点と頂点を持つ請求項１６に記載の空気調和システム。
【請求項１８】
前記各層の流動ガイドは、前記室外及び室内空気が相互に垂直な方向に流動するように、互いに垂直になるように配置される請求項１６に記載の空気調和システム。
【請求項１９】
前記空気供給ダクト内に設置し室外空気を室内に送風する給気ファンを更に具備する請求項１に記載の空気調和システム。
【請求項２０】
前記空気排気ダクト内に設置し室内空気を室外に送風する排気ファンを更に具備する請求項１に記載の空気調和システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は空気調和システムに関するもので、更に詳しくは天井に装着される室内機と換気のためのダクトがコンパクトに結合された空気調和システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空気調和機とは、冷媒が相変化をする時、周囲に熱を発散したり周囲の熱を吸収する性質を利用して室内空間を冷房または暖房する機器である。
このような空気調和機は一般的に室内機と室外機を具備し、前記室内機と室外機が一つの胴体で製作されたものを一体型エアコンと呼び、それぞれ別途の胴体で製作されたものを分離型エアコンと呼ぶ。
【０００３】
前記一体型エアコンの代表的な例としては、窓型エアコンがあり、前記分離型エアコンの種類としては天井型、壁掛け型、およびパッケージ型エアコンがある。ここで前記天井型エアコンの場合、室内機が天井内に設置され、前記壁掛け型エアコンの場合、前記室内機が壁に付着され、前記パッケージ型エアコンの場合、前記室内機が室内の底面に立設される。
【０００４】
このようなエアコンは一般的に圧縮機、コンデンサー、膨脹装置、および蒸発器を含んで成る。ここで前記圧縮機は低温／低圧のガス冷媒を高温／高圧のガス冷媒に圧縮し、冷媒が前記各構成要素を経由できるように移送する。前記コンデンサーは前記圧縮機から流入した冷媒を凝縮して液化させる役割を果す。この時、前記冷媒が凝縮されながら発熱するので前記コンデンサーは周囲に熱を発散するようになる。このようにコンデンサーから発散される熱を室内空間に吐出すれば室内空間を暖房することができるようになる。
【０００５】
前記膨脹装置は凝縮された冷媒を減圧、膨脹させるが、このような膨脹装置には一般的に毛細管(capillary tubes)が使われる。最後に前記蒸発器は膨脹された冷媒を気化させることになり、前記冷媒が気化しながら吸熱するので前記蒸発器周辺空気は冷たくなる。このように冷たくなった空気を室内空間に吐出すれば室内空間を冷房することができる。
【０００６】
一方、前記空気調和機の使用の中には熱損失を減らすために室内空間を蜜閉する。このように密閉された空間の空気は経時的に徐々に汚染される。例えば、室内で生活する人々の呼吸によって室内空気中の二酸化炭素の含有量が高くなり、乾燥した室内空間内で多くのほこりが循環するようになる。そうなれば、空気調和機を一定時間以上使った後には新鮮な室外空気を室内に供給しなければならない。このために使われるものが換気装置である。
【０００７】
従来知られている大部分の換気装置は、一つの送風機を利用して室内空気だけを外部に強制排出させる方式を採択している。この場合、換気時には扉や窓を開けておかなければならない。ところが、一つの送風機を利用して室内の空気のみを強制的に排出させる場合、室内の冷気または熱が直ちに外部に排出される。そして開かれた扉や窓などを通じて室外の空気がすぐ室内に流入する。このようにして換気を行う時、非常に大きい熱損失が生じて、換気後に室内空間を再び冷房または暖房するためには多くのエネルギーを消耗するだけではなく多くの時間が必要となる。
【０００８】
また、突然に熱気または冷気が室外から室内に流入すると室内温度が急激に変化する。これによって室内にいる人々に不快感を与えることになる。送風ファンが室内空気を外部に排出する構造を持った換気装置を作動させる時には必ず扉または窓を開けなければならないので不便である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記関連技術の問題点を解決するためのもので、その目的は換気時に室外に排出される空気が持っている熱エネルギーを回収することができる改善された構造を持つ空気調和システムを提供することが目的である。
本発明の他の目的は、天井内に設置されるコンパクトな室内機を持つ改善された構造の空気調和システムを提供するものである。
【００１０】
本発明のまた他の目的は、室内及び室外空気が案内されるダクトの長さを短くして前記ダクト内から発生する熱損失及び圧力損失を減らすことができる改善された構造を持つ空気調和システムを提供するものである。
前記目的を達成するための本発明は、室外機、室内機、そして空気供給及び排気ダクトを具備する空気調和システムを提供する。
【００１１】
ここで、前記室外機は圧縮機と室外熱交換機を含んで成る。前記室内機は天井に配置され、室内熱交換機、送風装置、案内手段、そして前熱交換機を含んで成る。前記室内熱交換機は内部に室内と連通する空間を有し、前記送風装置は前記空間に配置され、空気を吸いこんだ後に前記室内熱交換機を経て吐出する。また、前記案内手段は、前記室内熱交換機の下側に設けられ、室外空気は前記送風装置を経て室内に案内し、室内空気は室外に案内する。また前記前熱交換機は前記案内手段に連通するように前記案内手段に近接配置し、その内部を経由する室外空気と室内空気を相互間接的に熱交換させる。一方、前記空気供給ダクトは前記前熱交換機に連結されて室外空気を室内に案内し、前記空気排気ダクトは前記前熱交換機に連結されて室内空気を室外に案内する。
【００１２】
前記空気調和システムにおいて、前記送風装置は回転しながら下側の空気を吸いこんで半径方向(radial direction)に排出する遠心ファンを含んで成る。
また、前記案内手段は、前記室外熱交換機の下側に配置され前記前熱交換機を経た室外空気を内部を通じて前記送風装置に案内する第１ダクト、また、前記第１ダクトの下側に配置され、前記室内空気を内部を通じて前記前熱交換機に案内する第２ダクトを含んで成る。このような案内手段は一体化して形成できる。
【００１３】
一方、前記案内手段は、前記空間と室内を連通するように中央に上下方向に設けられる第１ホール、および、前記室内熱交換機を経由した空気が通過して室内に流入するように前記第１ホール周辺に上下方向に設けられる少なくとも一つ以上の第２ホールを持つことができる。この場合、前記送風装置は前記第１ホールの上側に設けられ、前記室内熱交換機は前記第１及び第２ホールの間の地点に沿って前記案内手段の上側に立設されることが望ましい。
【００１４】
前記第１ダクトは、前記前熱交換機に連通するように一側面に設けられる少なくとも一つ以上の第１インレット、前記第１ホールに連通するように内周面に形成される少なくとも一つ以上の第１アウトレットを具備することができる。ここで、前記第１ダクトは空気の中に含まれた異物をとり除くように前記第１アウトレットに設けられる第１メッシュを更に具備することができる。
【００１５】
また、前記第２ダクトは、前記第１ホールに連通するように内周面に設けられる少なくとも一つ以上の第２インレット、前記前熱交換機に連通されるように一側面に設けられる少なくとも一つ以上の第２アウトレットを具備することができる。ここで、前記第２ダクトは空気の中に含まれた異物をとり除くように前記第２インレットに設けられる第２メッシュを更に具備することができる。
【００１６】
一方、前記前熱交換機は前記案内手段の外周面を覆うように設置することができる。このような前記前熱交換機は互いに連通する複数のユニットを具備することができ、前記各ユニットは、前記案内手段の第１インレットに連通するように設けられる第３アウトレット、前記案内手段の第２アウトレットに連通するように設けられる第４インレットを具備する中空のケース、前記ケース内に設けられ前記第１インレットと第３アウトレットを経由する室外空気と前記第２アウトレット、および、前記第４インレットを経由する室内空気を相互間接的に熱交換させる手段を具備することができる。
【００１７】
前記前熱交換機において、前記熱交換手段は、室外空気が流動する第１流路と室内空気が流動する第２流路が層別に形成されるように所定距離離隔した状態で配置される複数のプレート、前記室外及び室内空気の流動方向とそれぞれ一直線に前記各層別に前記プレートの間に設けられ、連続した複数の屈曲部からなる横断面(across section)を有した複数の流動ガイドを具備することもできる。この場合、前記各屈曲部は前記各プレートの上面と下面にそれぞれ接触する底点と頂点を持つ。前記各層の流動ガイドは、前記室外及び室内空気が相互に垂直方向に流動するように、互いに垂直に配置されることができる。
【００１８】
一方、前記空気調和システムは前記空気供給ダクト内に設置されて室外空気を室内に送風する給気ファンを更に具備することができる。前記空気調和システムはまた、前記空気排気ダクト内に設置されて室内空気を室外に送風する排気ファンを更に具備することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下前記目的を具体的に実現しえる本発明の実施形態について、添付された図面を参照して説明する。
本実施形態を説明するにおいて、同一構成に対しては同一名称及び符号が使われるので、これによる付加的な説明は下記で省略される。
【００２０】
本発明による空気調和システムは、室内機が天井内に設置される天井型エアコンを提供する。本発明による空気調和システムは、室内及び室外空気を換気することができるように構成され、換気時に室外に排出される空気が持っている熱エネルギーを室内に供給される空気で回収することができる構造を持つ。
【００２１】
以下、本発明による空気調和システムの構造を図面を参照してより詳しく説明する。図１は本発明による空気調和システムを概略的にあらわした図面で、図２は図１の空気調和システムが設置された天井を下から眺めた様をあらわした図面である。図３は図１の空気調和システムにおいて、室外及び室内空気が互いに熱交換する様子を概略的にあらわした図面である。
【００２２】
図１を参照すると、室内天井の一地点に室内機５を室内に連通するように設置する。室内機５は室内熱交換機（図示せず）、室内膨脹装置（図示せず）、室内ファン（図示せず）を含んで成る。室内機５と所定距離離れた地点の室内天井には、図２に図示したように、複数の空気排気ポート２(air discharging ports)と空気供給ポート１(air supplying port)が設けられる。空気排気ポート２には空気排気ダクト４が連結されて、空気供給ポート１には空気供給ダクト３が連結される。このような空気供給ダクト３と空気排気ダクト４はそれぞれ一端が外部に連通するように設置される。そして、空気供給ダクト３と空気排気ダクト４の中間地点には、これらの内を流動する室外及び室内空気が相互交差しながら間接的に熱交換するように前熱交換機６が設置される。
【００２３】
また、空気供給ダクト３と空気排気ダクト４には給気ファン７(air supplying fan)と排気ファン８(air discharging fan)がそれぞれ設置される。一方、室外に設けられる室外機（図示せず）は室外熱交換機、圧縮機、室外ファンを含み、これは通常の室外機と々であるのでこれ以上の説明は略する。
【００２４】
作動において、前記室外機と室内機５が作動すると、図１に図示したように室内空気は室内機５に吸入されて前記室内熱交換機と熱交換した後、室内空間にまた吐出される。これによって室内空間が冷房または暖房される。室内空間を所定時間の間、冷房または暖房した後には換気を行うことになり、以下では換気過程について説明する。
【００２５】
換気時には排気ファン８と給気ファン７が作動する。これによって室外空気は空気供給ダクト３と空気供給ポート１を通じて室内に流入し、室内空気は空気排気ダクト４と空気排気ポート２を通じて室外に排出される。この時、空気排気ダクト４と空気供給ダクト３を通じて流動する室内及び室外空気は前熱交換機６で互いに間接的に熱交換する。従って、室外空気は室外に排出される室内空気が持っている熱エネルギーの一部を伝達された後室内に流入し、これによって換気時発生する熱エネルギーの損失を減らすことができるようになる。このような役割を果す前熱交換機６の構造及び作用について図３を参照して更に詳しく説明する。
【００２６】
図３を参照すると、前熱交換機６内には熱交換手段６ａが設けられ、熱交換手段６ａは室外空気が室内に案内される多数の第１流路６ｂ、室内空気が室外に案内される多数の第２流路６ｃを含んで成る。ここで、第１流路６ｂと第２流路６ｃは複数のプレートにそれぞれ区画されて互いに連通しない。第１流路６ｂと第２流路６ｃは前記各プレートの間に形成されるので、室外及び室内空気が第１流路６ｂ及び第２流路６ｃをそれぞれ通過する時、前記プレートを通じて熱伝達が成される。これによって第１流路６ｂを通じて室内に流入する室外空気は第２流路６ｃを通じて室外に排出される室内空気から熱エネルギーを伝達される。従って、本発明による空気調和システムは換気時にエネルギー損失を減少させることができる。一方、図３の未説明符号９はフィルターであり、これは室外から流入する空気を濾過する役割を果す。
【００２７】
上述のような構成を持つ本発明による空気調和システムは換気時に室外に排出される室内空気が持っている熱エネルギーを室内に供給される空気で回収する。これによって換気時に室内温度が急激に変化することを防止することができ、エネルギー節減效果を得ることができる。しかし前記長所にもかかわらず、図１ないし図３を参照して説明した本発明による空気調和システムは次のような問題点を持つ。
【００２８】
第一に、室内の天井内に設置される空気供給及び排気ダクトの長さが長くて非常に複雑に配置される。また、前熱交換機が前記空気供給及び排気ダクト中間に設置される。これによって室内機及び前熱交換機をコンパクト化しにくく、設置が難しくて、資材費用及び設置費が多く必要となる問題がある。
【００２９】
第二に、前記天井から前記前熱交換機までの空気供給及び排気ダクトの長さが長いため熱損失及び圧力損失が発生して換気時に前熱交換效率が低下する問題がある。
従って、本発明では前記問題を解決することができる更に改善された構造を持つ空気調和システムを提供する。
【００３０】
図４ないし図９には本発明の第１実施形態による改善した構造を持つ空気調和システムの具体的な構造がよく図示されている。以下ではこれら図面を参照して本発明の第１実施形態による改善された構造を持つ空気調和システムについて説明する。
【００３１】
図４を参照すると、室内機１００は室内の天井一地点に室内空間に連通するように設けられる。室内機１００には空気供給ダクト２００と空気排気ダクト３００がそれぞれ連結される。ここで、空気供給ダクト２００と空気排気ダクト３００の一端はそれぞれ室外に連通するように設置される。空気供給ダクト２００と空気排気ダクト３００には空気供給及び排出能力を進めるために給気ファン２５０と排気ファン３５０がそれぞれ設置される。
【００３２】
一方、図示されてはいないが、室外には室外機が設置され、これは圧縮機、室外膨脹装置、室外ファンを含んで成る。前記室外機は通常の室外機と大同小異な構造を持つのでこれに対するこれ以上の説明は略する。
【００３３】
勿論、前記室外機と室内機１００は冷媒管によって連結される。
一方、室内機１００は図５に図示したように室内熱交換機１０、送風装置２０、案内手段３０、前熱交換機４０を含んで成る。室内熱交換機１０は図５に図示したように室内機ケース１０１内に配置され、内部に室内に連通される空間を持つ形状からなる。このような室内熱交換機１０は例えば、前記空間をぐるりと取り囲む形状に提供することができる。この場合、前記空間は室内熱交換機１０の開放された下側を通じて前記室内に連通することができる。一方、図５に図示したように室内熱交換機１０の外周面と室内機ケース１０１の内周面との間には所定の距離が維持されることが望ましい。これは送風装置２０から吐出された後、室内熱交換機１０を経由した空気が室内に移動するための流路を確保するためである。
【００３４】
送風装置２０は図５に図示したように室内熱交換機１０の内部に形成される空間に配置される。このような送風装置２０は空気を吸いこんだ後、室内熱交換機１０を経て室内に吐出するようになる。一方、本発明の第１実施形態による空気調和システムに設けられる送風装置２０は、一側面、例えば下側面を通じて空気を吸いこんだ後半径方向に空気を吐出することができる遠心ファンを具備することが望ましい。この場合、遠心ファンは図５に図示したように室内熱交換機１０の内部の空間に配置されて下側を通じて室内空気を吸いこんだ後、半径方向に吐出するようになる。従って、前記遠心ファンの半径方向に吐出される空気は前記遠心ファンを取り囲むように設置された室内熱交換機１０を通過した後、室内に移動するようになる。
【００３５】
案内手段３０は図５に図示したように室内熱交換機１０下側に設けられる。このような案内手段３０は空気供給ダクト２００を通じて流入した室外空気を送風装置２０を経て室内に案内し、室内空気を空気排気ダクト３００を経て室外に案内する役割を果す。図６及び図７にはこのような案内手段３０がよく図示されている。従って、以下では図６及び図７を参照して案内手段３０の構造について更に詳しく説明する。
【００３６】
図６及び図７を参照すると、案内手段３０は、第１ダクト３１と第２ダクト３５を含んで成る。第１ダクト３１は図５に図示したように室内熱交換機１０下側に配置されて、第２ダクト３５は第１ダクト３１下側に配置される。ここで、第１ダクト３１は空気供給ダクト２００と前熱交換機４０を経た室外空気を内部を通じて送風装置２０に案内する役割を果す。第２ダクト３５は室内空気を内部を通じて前熱交換機４０と空気排気ダクト３００を経て室外に案内する役割を果す。このような案内手段３０は第１ダクト３１と第２ダクト３５が堅固に附着した一つの胴体からなる。
【００３７】
一方、案内手段３０には、図６及び図７に図示したように、上下方向に複数のホールが設けられる。その中で第１ホール３０ａは、図５ないし図７に図示したように、室内熱交換機１０の内部にある空間と室内を連通することができるように、案内手段３０すなわち第１ダクト３１と第２ダクト３５の中央を上下方向に貫くように設けられる。そして第２ホール３０ｂは、図５ないし図７に図示したように、室内熱交換機１０を経た空気が通過して室内に流入できるように第１ホール３０ａ周辺に配置されて案内手段３０すなわち、第１ダクト３１と第２ダクト３５を上下方向に貫くように設けられる。このような第２ホール３０ｂは少なくとも一つ以上が設けられて、多数個が配設される場合、第１ホール３０ａ周辺に等間隔に配置されることが望ましい。
【００３８】
第１ホール３０ａと第２ホール３０ｂが共に案内手段３０に設けられている場合、送風装置２０は第１ホール３０ａのすぐ上側に配置されて、室内熱交換機１０は第１ホール３０ａと第２ホール３０ｂの間の地点である第１ダクト３１上面に沿って上側に立設されることが望ましい。
【００３９】
一方、第１ダクト３１と第２ダクト３５には室外及び室内空気が流入または吐出されることができるように、それぞれ複数のインレットとアウトレット設けられている。前記インレットとアウトレットは第１ダクト３１と第２ダクト３５の外周面と内周面に設けられ、これについて図７を参照して更に詳しく説明する。参考までに図６と図７には案内手段３０すなわち、第１ダクト３１と第２ダクト３５が四角形状からなる実施形態が示されている。しかし案内手段３０は例えば、環状形状、または内周面と外周面がそれぞれ五角、六角、八角などの多様な形象を持つ形態からなることができる。従って、案内手段３０の形状は図６と図７に図示された実施形態だけに限らず、中央に第１ホール３０ａを持ちながら外周面を持っている形状からなれば充分である。
【００４０】
第１ダクト３１内に室外空気を流入させる第１インレット３１ａは第１ダクト３１の外周面に少なくとも一つ設けられる。このような第１インレット３１ａは下から更に詳しく説明される前熱交換機４０に連通する。第１ダクト３１内の室外空気を吐出して送風装置２０に案内する第１アウトレット３１ｂは、図６及び図７に図示したように、第１ホール３０ａに連通する内周面に少なくとも一つ設けられる。このように第１ダクト３１の内周面に設けられる第１アウトレット３１ｂには空気の中に含まれた異物をとり除くように第１メッシュ３１ｃを設けても良い。
【００４１】
第２ダクト３５内に室内空気を流入させる第２インレット３５ａは、図６及び図７に図示したように第１ホール３０ａに連通するように第２ダクト３５の内周面に少なくとも一つ設けられる。第２インレット３５ａには第１アウトレット３１ｂと同じで室内空気中の異物をとり除くために第２メッシュ３５ｃを設けることもできる。一方、第２ダクト３５内の室内空気を室外側に吐出する第２アウトレット３５ｂは、図７に図示したように第２ダクト３５の外周面に少なくとも一つが形成される。このように形成された第２アウトレット３５ｂは下から更に詳しく説明される前熱交換機４０に連通される。
【００４２】
一方、前熱交換機４０は案内手段３０に連通するように案内手段３０に近接して設けられる。このような前熱交換機４０は例えば図５及び図６に図示したように案内手段３０の外周面を取り囲むように配置されるか、図示してはいないが、案内手段３０のすぐ下側に配置されることができる。
【００４３】
前熱交換機４０はその内部を経て流動する室外空気と室内空気を相互間接的に熱交換させて熱エネルギーを回収する役割を果す。このために、前熱交換機４０には案内手段３０だけでなく空気排気ダクト３００と空気供給ダクト２００もそれぞれ連結される。一方、図４ないし図８には前熱交換機４０が案内手段３０の外周面を覆うように設置された実施形態が図示されている。以下では図６、図８、図９を参照して前記前熱交換機の構造について更に詳しく説明する。
【００４４】
図６と図８を参照すると、前熱交換機４０は案内手段３０すなわち、第１ダクト３１と第２ダクト３５の外周面を覆うように設置されて、互いに連通する複数のユニットを含んで成る。このように前熱交換機４０を複数のユニットで構成して案内手段３０の外周面を覆うように設置する理由は室内機１００をよりコンパクト化しながら製作性及び組み立て性を良好にするためである。
【００４５】
前記のように形成される前熱交換機４０で各ユニット４０ａは図８に図示したようにケース４１、熱交換手段４５を含んで成る。ケース４１は内部が空いており、内部と外部を連通する複数のインレットとアウトレットを持つ。更に詳しく説明すると、第３アウトレット４１ｂが案内手段３０の第１インレット３１ａに連通されるようにケース４１に設けられ、第４インレット４１ｃが案内手段３０の第２アウトレット３５ｂに連通するようにケース４１に設けられる。ここで、第３アウトレット４１ｂと第４インレット４１ｃは前熱交換機４０のケース４１の面の中で案内手段３０の外周面と接触する面に形成される。
【００４６】
一方、図８に図示したようにユニット４０ａには第３インレット４１ａが空気供給ダクト２００に連通されるようにケース４１に設けられ、第４アウトレット４１ｄが空気排気ダクト３００に連通するようにケース４１に設けられる。この時、空気供給ダクト２００と空気排気ダクト３００はそれぞれ一つずつだけ設けられることが望ましい。これは、空気供給ダクト２００と空気排気ダクト３００がそれぞれ多数個ずつ設けられる場合、各ダクトの全長が長くなり熱損失及び圧力損失が大きくなるので、空気供給ダクト２００と空気排気ダクト３００をそれぞれ一つずつ提供することで空気流路の長さを短くして不必要な熱損失及び圧力損失を減らすためである。この場合、空気供給ダクト２００と空気排気ダクト３００にそれぞれ連結される第３インレット４１ａと第４アウトレット４１ｄは複数のユニット４０ａの中でどれか一つだけに設けられる。
【００４７】
一方、熱交換手段４５は図８に図示したようにケース４１の内部に設けられ、第１インレット３１ａと第３アウトレット４１ｂを経由する室外空気と第２アウトレット３５ｂと第４インレット４１ｃを経由する室内空気を相互間接的に熱交換させる。このような熱交換手段４５は室外空気が流動する第１流路と室内空気が流動する第２流路を含んで成る。
【００４８】
ここで、前記第１流路と第２流路は相互連通せず、その内部を流れる室外及び室内空気がより效果的に熱交換することができる構造を持つ。例えば、前記第１流路それぞれが所定距離離隔して配置され、前記第２流路がそれぞれ前記第１流路の間の間に接触するように配置されれば第１流路と第２流路が連通せずにこれらの内部を流れる室外及び室内空気の相互熱交換效率を高めることができる。
【００４９】
図９には熱交換手段４５の一実施形態が例示的に示されている。図９を参照して熱交換手段４５の一実施形態について説明する。図９を参照すると、熱交換手段４５の一実施形態は複数のプレート４５ｃと複数の流動ガイド４５ｄを含んで成る。ここで、各プレート４５ｃは室外空気が流動する第１流路４５ａと室内空気が流動する第２流路４５ｂが層別に形成されるように相互所定距離離隔した状態で配置される。
【００５０】
流動ガイド４５ｄは第１流路４５ａ及び第２流路４５ｂ内を流れる空気の流動方向を決めて、熱交換面積を大きくする役割を果す。このような流動ガイド４５ｄは、横断面が連続した複数の屈曲部を有した断面を備え、前記各屈曲部の頂点と底点は前記各プレートの下面と上面にそれぞれ接触する。一方、前記各層の流動ガイド４５ｄは、前記室外及び室内空気が相互に垂直方向に流動するように、図９に図示したように互いに垂直に配置されることができる。
【００５１】
熱交換手段４５で室外空気が流動する第１流路４５ａの一端案内手段３０の第１インレット３１ａに連結される第３アウトレット４１ｂと連通し、第１流路４５ａの他端は空気供給ダクト２００が連結される第３インレット４１ａに連通される。前記室内空気が流動する第２流路４５ｂの一端案内手段３０の第２アウトレット３５ｂに連結される第４インレット４１ｃと連通して、第２流路４５ｂの他端は空気排気ダクト３００が連結される第４アウトレット４１ｄに連通される。
【００５２】
一方、熱交換手段４５は図９を参照して説明された実施形態だけに限るものではなく、室外空気と室内空気が互いに混じることなく間接的に熱交換することができる構造であれば十分である。
以下では前記構造を持つ本発明の第１実施形態による改善された構造を持つ空気調和システムが作動する過程について説明する。
【００５３】
先ず、給気ファン２５０と排気ファン３５０が止められた状態で送風装置２０が作動すると、室内空気は案内手段３０の第１ホール３０ａを通じて上側に移動した後、送風装置２０によって室内熱交換機１０側に吐出される。室内熱交換機１０と熱交換して冷却または加熱された空気は案内手段３０の第２ホール３０ｂを通じて再び室内空間に吐出されるので室内空間が冷房または暖房される。一方、給気ファン２５０と排気ファン３５０が停止した状態では空気供給ダクト２００と空気排気ダクト３００を通じる空気の流動がわずかであるので效果的な換気效果を得ることは難しい。
【００５４】
上述のような過程を通じて所定時間の間、室内空間を冷房または暖房した後に換気を行う時には、給気ファン２５０及び排気ファン３５０を作動させる。この時前記室外機と室内機１００を共に作動させても構わない。排気ファン３５０が作動すると、室内空気は第２インレット３５ａを通じて第２ダクト３５に流入し、第２アウトレット３５ｂと第４インレット４１ｃを通じて前熱交換機４０に流入する。この時、第２インレット３５ａに設けられた第２メッシュ３５ｃによって室内空気に含まれた異物が除去される。前熱交換機４０に流入した室内空気は第２流路４５ｂを通じて移動した後、第４アウトレット４１ｄと空気排気ダクト３００を経由して室外に排出される。
【００５５】
一方、給気ファン２５０が作動すると、新鮮な室外空気は空気供給ダクト２００と第３インレット４１ａを経て前熱交換機４０内に流入する。前熱交換機４０内に流入された室外空気は第１流路４５ａを通じて移動する。この時、第１流路４５ａと接触している第２流路４５ｂ内に室内空気が流動するので、第１流路４５ａ内を流動する室外空気は室内空気から間接的に熱を伝達されるようになる。
この時、室外空気と室内空気が間接的に熱交換する方法は大きく二つに解釈されることができる。一つは、第１流路４５ａと第２流路４５ｂを区切るプレート４５ｃと前記流動ガイド４５ｄを通じて行われる熱伝導(heat conduction)による熱交換で、他の一つは第１流路４５ａと第２流路４５ｂの温度差のためプレート４５ｃに生成される凝縮水による熱交換である。
【００５６】
一方、前熱交換機４０の熱交換手段４５を経由しながら前記方法を通じて前記室内空気から熱エネルギーを伝達されて冷却または加熱された室外空気は、第３アウトレット４１ｂと第１インレット３１ａを通じて案内手段３０の第１ダクト３１内に流入する。第１アウトレット３１ｂと第１ホール３０ａを経て送風装置２０に流入した後室内熱交換機１０を経由しながらまた冷却または加熱される。室内熱交換機１０を通過しながら冷却または加熱された室外空気は案内手段３０の第２ホール３０ｂを通過して室内に吐出される。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以下では前記本発明の第１実施形態による改善した構造を持つ空気調和システムの長所について説明する。
第一に、本発明による空気調和システムは、換気時に前熱交換機４０を利用して外部に排出される室内空気が持っている熱エネルギーを室内に供給される室外空気に伝達する。これによって換気時に熱エネルギーが無駄使いされることを效果的に防止することができるようになる。
【００５８】
第二に、換気時に前熱交換機４０で１次的に冷却または加熱された室外空気を前記室内熱交換機１０を経て冷却または加熱した後、室内空間に供給する。従って、換気時に室内温度が急激に変化することを效果的に防止することができる。これによって室内で活動する人々に快適な環境を提供することができる。
【００５９】
第三に、本発明による空気調和システムは室内熱交換機、室内ファン、案内手段、前熱交換機が一つの室内機アセンブリーを成す構造を持っている。そのため、室内機が非常にコンパクトであり、これによって前記室内機を天井内に設置することがとても易しい。
【００６０】
第四に、本発明による空気調和システムはコンパクトな室内機に連結されるダクトの数及び全体の長さが短い。従って、設置が簡便で、資材費用及び製作費用を節減することができる。また、ダクト内で発生する熱損失及び圧力損失を減らすことができて、空気調和效率を進めることができる。
【００６１】
第五に、本発明による空気調和システムはコンパクトな室内機を持っているだけではなく、天井に別途の空気排気及び供給ポートを設ける必要がないので室内美観が向上する。
以上、本発明の好適な一実施態様について説明したが、前記実施態様に限定されず、本発明の技術思想に基づいて種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明による空気調和システムを概略的にあらわした図面である。
【図２】図１の空気調和システムが設置された天井を下から眺めた様子をあらわした図面である。
【図３】図１の空気調和システムにおける室外及び室内空気が互いに熱交換する様子を概略的にあらわした図面である。
【図４】本発明の第１実施形態による改善した構造を持つ空気調和システムを概略的にあらわした図面である。
【図５】図４の空気調和システムにおける室内機を拡大して概略的にあらわした断面図である。
【図６】図４の空気調和システムにおける前熱交換機と案内手段をあらわした斜視図である。
【図７】図６の案内手段をあらわした斜視図である。
【図８】図６の前熱交換機を概略的にあらわした図面である。
【図９】図８の前熱交換機で熱交換手段の一実施形態をあらわした斜視図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０…室内熱交換機
２０…送風装置
３０…案内手段
４０…前熱交換機
１００…室内機
２００…空気供給ダクト
２５０…給気ファン
３００…空気排気ダクト
３５０…空気排気ダクト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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