KR101705746B1 - 흡수식 공기조화장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 흡수식 공기조화장치에 관한 것이다. 본 발명의 외관을 케이스(10)가 형성한다. 상기 케이스(10)의 내부에는 내부공간(10')이 형성되고, 상기 내부공간(10')에는 열매체인 물이 저장되는 매체저장부(14)가 있다. 상기 매체저장부(14)는 외부에 대해 밀폐되고, 연통덕트(24)에 의해 상기 내부공간(10')과 연통되는데, 상기 연통덕트(24)의 일측 단부에는 감압수단(26)이 설치된다. 상기 감압수단(26)은 상기 매체저장부(14)의 압력을 낮춰서 열매체의 비등온도를 낮추어 주는 역할을 한다. 상기 케이스(10)의 내부에는 열교환부(30)가 설치되어 상기 열매체와 외부공기가 열교환하도록 한다. 상기 열교환부(30)에서 열교환된 공기는 상기 케이스(10)의 외부로 배출판(44)의 배출공을 통해서 공기조화를 위한 공간으로 전달된다. 이를 위해 상기 열교환부(30)에 인접하여서는 송풍팬(35)을 설치한다. 그리고, 매체저장부(114)의 내부로 귀환되는 열매체의 열교환을 위한 복귀열교환부(139)를 더 둘 수 있다. 이와 같은 본 발명에 의하면 별도의 실외기 없이 공기조화장치를 구성할 수 있고 열매체로서 물을 사용하므로 환경오염등의 염려가 없어지는 이점이 있다.

Description

흡수식 공기조화장치{Absorption refrigeration type airconditioner}
본 발명은 흡수식 공기조화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소정의 공간을 간단한 구성으로 신속하게 냉방 또는 난방할 수 있는 흡수식 공기조화장치에 관한 것이다.
사람이 업무를 수행하거나 주거하는 공간이 외부의 환경에 상관없이 쾌적한 환경을 가지도록 하기 위해서 여름에는 냉방을 하고 겨울에는 난방을 하게 된다. 냉방시에는 해당 공간 내부의 열을 외부로 배출하고, 난방시에는 해당 공간 내부로 열을 공급하게 된다. 이를 위해 공기조화장치를 건물에 설치하게 되는데, 일반적으로 실내기와 실외기로 공기조화장치가 구성되어 많은 공간을 차지하게 되는 문제점이 있고, 공기조화장치의 동작을 위해서는 많은 에너지를 필요로 한다.
그리고 일반적인 공기조화장치에서는 프레온가스 등의 냉매를 사용하는데, 이 프레온가스 등의 냉매는 지구환경을 오염시키는 등의 문제를 일으킬 수 있어, 새로운 냉매를 사용하는 경향이 있다.
대한민국 공개특허 10-1992-0004799
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하는 것으로, 실외기를 사용하지 않는 등 간단한 구성으로 소정의 공간을 냉방 또는 난방할 수 있도록 하는 흡수식 공기조화장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 물을 열매체로 사용하여 냉방 또는 난방할 수 있도록 하는 흡수식 공기조화장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 실외기를 사용하지 않고 물을 열매체로 사용하는 공기조화장치의 효율을 높여주는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 중력방향 하부에 배출공이 형성된 배출판이 있어 공기조화를 위한 공간으로 노출되고 내부공간이 형성된 케이스와, 상기 내부공간에 설치되고 외부에 대해 밀폐되며 열매체가 채워지는 매체저장부와, 상기 매체저장부 내부의 압력을 감압시키는 감압수단과, 상기 내부공간에서 상기 배출판과 마주보게 설치되고 상기 매체저장부에 저장된 열매체를 전달받아 공기와 열교환하는 열교환부와, 상기 열교환부를 통과하면서 상기 공기와 열교환한 열매체를 상기 매체저장부로 귀환시키는 귀환수단과, 상기 내부공간에 설치되어 상기 열교환부에서 열교환된 공기를 상기 공기조화를 위한 공간으로 상기 배출판의 배출공을 통해 유동시키는 송풍팬을 포함한다.
상기 매체저장부의 내부에는 상기 열교환부에서 열교환을 수행한 열매체가 통과하면서 상기 매체저장부 내부의 열매체나 공기와 열교환하도록 하는 귀환열교환부가 더 설치된다.
상기 매체저장부에는 난방운전에 필요한 열을 상기 열매체에 공급하는 히터가 더 설치된다.
상기 매체저장부 내부와 상기 감압수단은 연통덕트에 의해 연통되는데, 상기 감압수단이 설치된 쪽의 연통덕트는 상기 내부공간과 연통된다.
상기 매체저장부 내부로의 매체 공급은 입수관을 통해 볼탑의 제어에 의해 이루어지고 상기 매체저장부의 매체 배출은 상기 열교환부를 구성하는 열교환관에 연결된 배출관을 통해 배수밸브의 제어에 의해 이루어진다.
상기 감압수단으로는 상기 매체저장부 내부의 공기를 배출하는 팬이나 감압펌프가 사용된다.
상기 귀환수단으로는 매체인 물을 귀환관을 통해 매체저장부로 보내는 펌프가 사용된다.
상기 열매체로는 물이 사용된다.
본 발명에 의한 흡수식 공기조화장치에서는 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
먼저, 본 발명에서는 열매체로서 물을 사용하고 물이 채워져 있는 공간의 압력을 낮춤에 의해 물의 증발온도를 떨어뜨려 상기 물의 온도를 낮춰서 이 냉수를 사용하여 냉방을 하고, 증발온도가 떨어진 물에 히터로 열을 가해 신속하게 끊도록 하여 난방을 할 수 있다. 따라서, 별도의 실외기 없이 물을 열매체로 사용하여 냉방과 난방을 수행할 수 있게 되는 효과가 있다.
본 발명에서는 물을 열매체로 사용하므로 환경오염의 염려가 없고, 유지비용이 상대적으로 낮춰지게 되는 효과도 있다.
또한 본 발명에서는 공기와의 열교환을 수행한 열매체의 폐열을 활용할 수 있도록 하므로 보다 공기조화장치의 효율을 높일 수 있고, 매체저장부의 크기를 줄여서 전체적으로 공기조화장치가 소형화되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 흡수식 공기조화장치의 바람직한 실시례의 외관을 보인 사시도.
도 2는 본 발명 실시례의 중요부 구성을 보인 개략 단면도.
도 3은 본 발명 실시례를 구성하는 열교환부의 구성을 보인 사시도.
도 4는 본 발명에 의한 흡수식 공기조화장치의 개념을 보인 구성도.
도 5는 본 발명의 다른 실시례의 구성을 보인 개략 단면도.
도 6은 도 5에 도시된 실시례가 동작되는 것을 보여주는 설명도.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도면들에 도시된 바에 따르면, 본 발명의 외관을 케이스(10)가 형성한다. 상기 케이스(10)는 본 실시례에서는 육면체형상이다. 하지만, 상기 케이스(10)가 반드시 육면체일 필요는 없다. 상기 케이스(10)의 내부에는 내부공간(10')이 형성된다. 상기 내부공간(10')에는 본 발명을 구성하는 부품들이 설치된다. 상기 내부공간(10')은 상기 케이스(10)의 상부로 개방된다. 상기 케이스(10)에서 개방된 부분은 커버(12)에 의해 차폐된다. 상기 커버(12)의 가장자리를 둘러서는 스컷트부(12')가 형성된다. 상기 스컷트부(12')는 상기 케이스(10)의 4측면에 밀착되는 것으로, 상기 커버(12)의 가장자리에서 수직으로 절곡되어 형성된다.
상기 케이스(10)의 네 모서리에는 걸고리(13)가 있다. 상기 걸고리(13)는 상기 케이스(10)를, 예를 들면, 천정에 설치할 때 사용된다. 상기 걸고리(13)는 원형의 고리가 있어 천정에 설치된 턴버클이 걸어질 수 있다. 상기 걸고리(13)와 상기 커버(12)의 간섭을 방지하기 위해 상기 커버(12)의 네 모서리에는 도 1에 도시된 바와 같이 절제부(도면부호 부여않음)가 형성되어 있다.
상기 커버(12)는 상기 케이스(10)를 구성하는 부품이라고 볼 수 있다. 그리고, 상기 케이스(10)의 외면이나 내면에는 외부와의 열교환을 최소화하기 위한 단열재(도시되지 않음)가 설치될 수 있다.
상기 내부공간(10')에는 매체저장부(14)가 있다. 상기 매체저장부(14)는 열매체인 물이 저장되는 부분이다. 상기 매체저장부(14)는 도 2에 잘 도시된 바와 같이 상부는 개방되어 있고, 하부로 갈수록 횡단면적이 좁아지도록 만들어진다. 상기 매체저장부(14) 상부의 횡단면적은 상기 케이스(10)의 횡단면적보다 조금 작게 되어 상기 매체저장부(14)의 외면이 상기 케이스(10)의 내면에 밀착되도록 한다. 본 실시례에서는 상기 매체저장부(14)가 상기 케이스(10)의 내부와 완전히 들어가 있다. 하지만, 반드시 그러해야 하는 것은 아니며, 상기 케이스(10)의 외부로 매체저장부(14)의 일부가 노출되어 있도록 될 수도 있다. 상기 매체저장부(14)의 상부가 상기 케이스(10)의 외부로 노출되는 경우에는 상기 매체저장부(14)의 노출된 외부에 단열재가 설치될 수 있다.
상기 매체저장부(14)의 상부는 속커버(14')에 의해 차폐된다. 상기 속커버(14')는 상기 매체저장부(14)의 상부를 폐쇄하는 역할을 한다. 상기 속커버(14')와 상기 커버(12)에 의해 상기 매체저장부(14)의 내부가 외부에 대해서 밀폐된다. 상기 속커버(14')의 표면에도 단열과 밀폐역할을 하는 단열재가 설치될 수 있다.
상기 매체저장부(14)의 내부에는 열매체로서 물이 채워진다. 상기 물이 채워진 매체저장부(14)의 내부에는 열공급원인 히터(15)가 설치되어 있다. 상기 열공급원인 히터(15)는 냉방운전시에는 필요하지 않고, 난방운전시에 필요하다. 따라서, 본 발명의 공기조화장치가 냉방을 위해서만 사용되는 경우에는 설치되지 않아도 된다.
상기 매체저장부(14)로 열매체인 물을 공급하기 위해 입수관(16)이 상기 케이스(10)와 매체저장부(14)를 관통하여 설치된다. 상기 입수관(16)을 통한 물의 공급을 제어하기 위해 볼탑(18)이 설치된다. 상기 볼탑(18)은 상기 매체저장부(14)에 채워진 매체의 양에 따라 동작되어, 매체저장부(14) 내에 일정한 양의 매체가 있도록 한다.
상기 매체저장부(14)의 하부에는 연결관(20)이 연결되어 있다. 상기 연결관(20)은 상기 매체저장부(14) 내부에 있던 물을 외부로 배출하여 아래에서 설명될 열교환부(30)로 전달하는 역할을 한다.
한편, 상기 케이스(10)의 일측 외면에는 연통덕트(22)가 있다. 상기 연통덕트(22)는 상기 매체저장부(14)의 내부와 아래에서 설명될 감압수단(26)이 서로 연통되도록 한다. 상기 연통덕트(22)는 본 실시례의 도면에서는 상기 케이스(10)의 외부에 있으나 반드시 그러해야 하는 것은 아니다. 상기 연통덕트(22)가 상기 내부공간(10')에 설치될 수도 있다. 상기 연통덕트(22)의 내부와 상기 매체저장부(14) 사이가 연통되도록 하기 위해 상기 매체저장부(14)와 케이스(10)를 관통하여서는 연통공(24)이 형성된다.
상기 연통덕트(22)의 일측 끝부분에는 감압수단(26)이 설치된다. 상기 감압수단(26)은 상기 매체저장부(14) 내부의 압력을 낮추기 위해 공기를 빼주는 것으로, 본 실시례에서는 팬(28)을 사용하고 있다. 상기 팬(28)은 구동원(29)에 의해 회전되면서 공기를 상기 연통덕트(22)에서 상기 내부공간(10')으로 배출하면서, 상기 매체저장부(14) 내부의 압력을 낮춰주게 된다. 상기 감압수단(26)으로 다양한 것이 사용될 수 있는데, 예를 들면 감압펌프를 사용할 수 있다.
상기 매체저장부(14)의 중력방향 하부에는 열교환부(30)가 설치된다. 상기 열교환부(30)는 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 열교환관(32)이 지그재그로 배치되어 있고, 상기 열교환관(32)의 외면에는 열교환핀(34)이 설치되어 공기와의 열교환면적을 넓히도록 한다. 상기 열교환관(32)은 다수의 층으로 적층되어 만들어 질 수도 있다. 상기 열교환관(32)의 입구에는 상기 연결관(20)이 연결되어 있고, 상기 열교환관(32)의 출구에는 아래에서 설명될 귀환관(38)이 연결된다.
상기 열교환부(30)의 크기는 다양하게 만들어질 수 있다. 즉, 공기조화를 위한 공간의 크기에 따라서 달리 될 수 있다. 도시된 실시례에서는 상기 케이스(10)의 하단에 하나만이 있으나, 상기 케이스(10)를 옆으로 확장하여 여러 개가 사용될 수도 있다. 이 경우에 상기 연결관(20)을 다수개로 분지하여 각각의 열교환부(30)로 매체를 공급하고, 각각의 열교환부(30)를 나온 매체는 아래에서 설명될 귀환관(38)에 연결되면 된다.
상기 열교환부(30)에 인접해서는 송풍팬(35)이 설치된다. 상기 송풍팬(35)은 상기 내부공간(10')의 공기를 상기 열교환부(30)를 통과해서 공기조화를 위한 공간으로 유동되도록 하는 것이다. 본 실시례에서는 상기 열교환부(30)와 매체저장부(14)의 사이에 해당되는 위치에 설치된다. 상기 송풍팬(35)에 의해서 형성되는 기류는, 예를 들면, 상기 케이스(10)의 외부에서 인필트레이션에 의해 상기 내부공간(10')으로 들어온 공기가 상기 열교환부(30)를 통과하여 공기조화를 위한 공간으로 전달되도록 형성될 수 있다. 물론, 상기 케이스(10)에 공기조화를 위한 공간의 공기를 내부공간(10')으로 유도하기 위한 통공을 두어 기류의 형성이 원활하게 되도록 할 수도 있다.
상기 열교환부(30)를 나온 매체는 귀환수단(36)에 의해 상기 매체저장부(14)로 귀환된다. 상기 귀환수단(36)은 상기 열교환부(30)의 열교환관(32)의 출구에 연결된 귀환관(38)에 설치된다. 상기 귀환수단(36)으로는 매체인 물을 가압하여 전달하는 펌프가 사용될 수 있다. 참고로, 상기 귀환수단(36)으로는 다양한 것이 채용될 수 있는데, 상기 열교환관(32)에서 상기 매체저장부(14)의 내부로 매체인 물을 전달할 수 있는 것이라면 어떤 것이라도 좋다. 예를 들면, 수족관과 같은 것에서 물을 순환시키는 순환펌프를 사용할 수 있고, 사이펀의 원리를 활용할 수도 있다. 사이펀의 원리를 활용할 경우에는 상기 열교환관(32)의 내경보다 상기 귀환관(38)의 내경이 작게 되도록 하여야 한다.
상기 귀환관(38)이나 상기 열교환관(32)의 끝부분에는 배출관(40)이 연결된다. 상기 배출관(40)은 상기 매체저장부(14)나 열교환부(30)에 있는 물을 배출하여 버리도록 한다. 물론, 상기 배출관(40)을 통해서 상기 열교환관(32)에 있는 공기를 배출하는데 사용할 수 있다. 상기 배출관(40)에는 배수밸브(42)가 있어 상기 배출관(40)을 개폐하게 된다.
상기 열교환부(30)가 공기조화를 위한 공간에서 보이지 않도록 하기 위해서 상기 열교환부(30)와 마주보게 배출판(44)이 상기 케이스(10)의 일측 외면에 설치된다. 상기 배출판(44)에는 공기가 공기조화를 위한 공간으로 배출될 수 있도록 배출공(도시되지 않음)이 다수개 형성된다. 참고로, 상기 배출판(44)은 상기 케이스(10)의 외면중 어느 일측에 설치되어 공기조화를 위한 공간으로 노출될 수 있다. 본 실시례에서는 상기 열교환부(30)에 대해 중력방향 하부에 상기 배출판(44)이 위치하도록 한다. 이는 본 발명의 장치가 천정에 설치되는 경우에 적절하다. 즉, 상기 배출판(44)이 천정의 외관을 형성하게 되는 것이다.
도면중 미설명 부호는 46은 본 발명 장치의 온오프를 위한 스위치이고, 48은 공기조화 온도를 설정하는 온도조절부이다.
한편, 도 5에는 본 발명의 다른 실시례가 도시되어 있다. 이에 따르면, 본 실시례의 외관을 케이스(110)가 형성한다. 상기 케이스(110)는 본 실시례에서는 육면체형상이다. 하지만, 상기 케이스(110)가 반드시 육면체일 필요는 없다. 상기 케이스(110)의 내부에는 내부공간(110')이 형성된다. 상기 내부공간(110')에는 본 발명을 구성하는 부품들이 설치된다. 상기 내부공간(110')은 상기 케이스(110)의 상부로 개방된다. 상기 케이스(110)에서 개방된 부분은 커버(112)에 의해 차폐된다. 상기 커버(112)의 가장자리를 둘러서는 스컷트부(112')가 형성된다. 상기 스컷트부(112')는 상기 케이스(10)의 4측면에 밀착되는 것으로, 상기 커버(112)의 가장자리에서 수직으로 절곡되어 형성된다.
상기 케이스(110)의 네 모서리에는 걸고리(113)가 있다. 상기 걸고리(113)는 상기 케이스(110)를, 예를 들면, 천정에 설치할 때 사용된다. 상기 걸고리(113)는 원형의 고리가 있어 천정에 설치된 턴버클이 걸어질 수 있다. 상기 걸고리(113)와 상기 커버(112)의 간섭을 방지하기 위해 상기 커버(112)의 네 모서리에는 도 1의 실시례에서와 같이 절제부(도면부호 부여않음)가 형성될 수 있다.
상기 커버(112)는 상기 케이스(110)를 구성하는 부품이라고 볼 수 있다. 그리고, 상기 케이스(110)의 외면이나 내면에는 외부와의 열교환을 최소화하기 위한 단열재(도시되지 않음)가 설치될 수 있다. 상기 커버(112)의 일부에 내부의 점검을 위한 구성을 둘 수 있다. 예를 들면, 상기 커버(112)의 일부를 개방하고 이에 점검커버를 설치하는 것이다.
상기 내부공간(110')에는 매체저장부(114)가 있다. 상기 매체저장부(114)는 열매체인 물이 저장되는 부분이다. 상기 매체저장부(114)는 상부는 개방되어 있고 상기 내부공간(110')의 내면에 외면이 밀착되도록 구성되는 것이 좋다. 본 실시례에서는 상기 매체저장부(114)가 상기 케이스(110)의 내부와 완전히 들어가 있다. 하지만, 반드시 그러해야 하는 것은 아니며, 상기 케이스(110)의 외부로 매체저장부(114)의 일부가 노출되어 있도록 될 수도 있다. 상기 매체저장부(114)의 상부가 상기 케이스(110)의 외부로 노출되는 경우에는 상기 매체저장부(114)의 노출된 외부에 단열재가 설치될 수 있다.
상기 매체저장부(114)의 상부는 속커버(114')에 의해 차폐된다. 상기 속커버(114')는 상기 매체저장부(14)의 상부를 폐쇄하는 역할을 한다. 상기 속커버(114')와 상기 커버(112)에 의해 상기 매체저장부(114)의 내부가 외부에 대해서 밀폐된다. 상기 속커버(114')의 표면에도 단열과 밀폐역할을 하는 단열재가 설치될 수 있다.
상기 매체저장부(114)의 내부에는 열매체로서 물이 채워진다. 상기 물이 채워진 매체저장부(114)의 내부에는 열공급원인 히터(115)가 설치되어 있다. 상기 열공급원인 히터(115)는 냉방운전시에는 필요하지 않고, 난방운전시에 필요하다. 따라서, 본 발명의 공기조화장치가 냉방을 위해서만 사용되는 경우에는 설치되지 않아도 된다.
상기 매체저장부(114)로 열매체인 물을 공급하기 위해 입수관(116)이 상기 케이스(110)와 매체저장부(114)를 관통하여 설치된다. 상기 입수관(116)을 통한 물의 공급을 제어하기 위해 볼탑(118)이 설치된다. 상기 볼탑(118)은 상기 매체저장부(114)에 채워진 매체의 양에 따라 동작되어, 매체저장부(114) 내에 일정한 양의 매체가 있도록 한다.
상기 매체저장부(114)의 하부에는 연결관(120)이 연결되어 있다. 상기 연결관(120)은 상기 매체저장부(114) 내부에 있던 물을 외부로 배출하여 아래에서 설명될 열교환부(130)로 전달하는 역할을 한다.
한편, 상기 케이스(110)의 일측 외면에는 연통덕트(122)가 있다. 상기 연통덕트(122)는 상기 매체저장부(114)의 내부와 아래에서 설명될 감압수단(126)이 서로 연통되도록 한다. 상기 연통덕트(122)는 본 실시례의 도면에서는 상기 케이스(110)의 외부에 있으나 반드시 그러해야 하는 것은 아니다. 상기 연통덕트(122)가 상기 내부공간(110')에 설치될 수도 있다. 상기 연통덕트(122)의 내부와 상기 매체저장부(114) 사이가 연통되도록 하기 위해 상기 매체저장부(114)와 케이스(110)를 관통하여서는 연통공(124)이 형성된다.
상기 연통덕트(122)의 일측 끝부분에는 감압수단(126)이 설치된다. 상기 감압수단(126)은 상기 매체저장부(114) 내부의 압력을 낮추기 위해 공기를 빼주는 것으로, 본 실시례에서는 팬(128)을 사용하고 있다. 상기 팬(128)은 구동원(129)에 의해 회전되면서 공기를 상기 연통덕트(122)에서 상기 내부공간(110')으로 배출하면서, 상기 매체저장부(114) 내부의 압력을 낮춰주게 된다. 상기 감압수단(126)으로 다양한 것이 사용될 수 있는데, 예를 들면 감압펌프를 사용할 수 있다.
상기 케이스(110)의 내부공간(110')내에는 열교환부(130)가 설치된다. 상기 열교환부(130)는 위에서 설명될 실시례의 구성과 유사하다. 즉, 열교환관(132)이 지그재그로 배치되어 있고, 상기 열교환관(132)의 외면에는 열교환핀(134)이 설치되어 공기와의 열교환면적을 넓히도록 한다. 상기 열교환관(132)은 다수의 층으로 적층되어 만들어 질 수도 있다. 상기 열교환관(132)의 입구에는 상기 연결관(120)이 연결되어 있고, 상기 열교환관(132)의 출구에는 아래에서 설명될 귀환관(138)이 연결된다.
상기 열교환부(130)의 크기는 다양하게 만들어질 수 있다. 즉, 공기조화를 위한 공간의 크기에 따라서 달리 될 수 있다. 도시된 실시례에서는 상기 케이스(110)의 하단에 하나만이 있으나, 상기 케이스(110)를 옆으로 확장하여 여러 개가 사용될 수도 있다. 이 경우에 상기 연결관(120)을 다수개로 분지하여 각각의 열교환부(130)로 매체를 공급하고, 각각의 열교환부(130)를 나온 매체는 아래에서 설명될 귀환관(138)에 연결되면 된다.
상기 열교환부(130)에 인접해서는 송풍팬(135)이 설치된다. 상기 송풍팬(135)은 상기 내부공간(110')의 공기를 상기 열교환부(130)를 통과해서 공기조화를 위한 공간으로 유동되도록 하는 것이다. 본 실시례에서는 상기 송풍팬(135)이 상기 열교환부(130)와 매체저장부(114)의 사이에 해당되는 위치에 설치된다. 상기 송풍팬(135)에 의해서 형성되는 기류는 상기 케이스(110)의 외부에서 인필트레이션에 의해 상기 내부공간(110')으로 들어온 공기가 상기 열교환부(130)를 통과하여 공기조화를 위한 공간으로 전달되도록 형성될 수도 있다. 하지만, 본 실시례에서는 아래에서 설명될 배출판(144)의 가장자리를 둘러 형성된 통공(145)을 통해 공기조화를 위한 공간의 공기가 흡입되도록 하였다.
상기 열교환부(130)를 나온 매체는 귀환수단(136)에 의해 상기 매체저장부(114)로 귀환된다. 상기 귀환수단(136)은 상기 열교환부(130)의 열교환관(132)의 출구에 연결된 귀환관(138)에 설치된다. 상기 귀환수단(136)으로는 매체인 물을 가압하여 전달하는 펌프가 사용될 수 있다. 참고로, 상기 귀환수단(136)으로는 다양한 것이 채용될 수 있는데, 상기 열교환관(132)에서 상기 매체저장부(114)의 내부로 매체인 물을 전달할 수 있는 것이라면 어떤 것이라도 좋다. 예를 들면, 수족관과 같은 것에서 물을 순환시키는 순환펌프를 사용할 수 있고, 사이펀의 원리를 활용할 수도 있다. 사이펀의 원리를 활용할 경우에는 상기 열교환관(132)의 내경보다 상기 귀환관(138)의 내경이 작게 되도록 하여야 한다.
상기 귀환관(138)을 통해 상기 매체저장부(114)로 귀환되는 경로에서 상기 매체저장부(114)의 내부에는 귀환열교환부(139)가 있다. 상기 열교환부(139)는 지그재그로 절곡된 형상을 가지는 파이프이다. 상기 열교환부(139)의 외면에는 상기 열교환부(130)에서와 같이 열교환핀과 같은 구성이 설치될 수도 있다.
상기 귀환열교환부(139)는 귀환되는 열매체인 물이 상기 매체저장부(114) 내부의 공기 또는 열매체와 열교환하여 폐열을 활용할 수 있도록 하는 것이다. 예를 들면, 냉방운전의 경우에는 상대적으로 온도가 높은 귀환되는 열매체가 매체저장부(114) 내부로 열을 배출하여 보다 신속하게 매체저장부(114) 내에 있는 열매체와 같은 온도로 될 수 있게 한다. 난방운전의 경우에는 상대적으로 온도가 낮은 귀환되는 열매체가 매체저장부(114) 내부로부터 열을 받아 신속하게 매체저장부(114) 내에 있는 열매체와 같은 온도로 될 수 있게 한다.
상기 귀환관(138)이나 상기 열교환관(132)의 끝부분에는 배출관(140)이 연결된다. 상기 배출관(140)은 상기 매체저장부(114)나 열교환부(130)에 있는 물을 배출하여 버리도록 한다. 물론, 상기 배출관(140)을 통해서 상기 열교환관(132)에 있는 공기를 배출하는데 사용할 수 있다. 상기 배출관(140)에는 배수밸브(142)가 있어 상기 배출관(140)을 개폐하게 된다.
상기 열교환부(130)가 공기조화를 위한 공간에서 보이지 않도록 하기 위해서 상기 열교환부(130)와 마주보게 배출판(144)이 상기 케이스(110)의 일측 외면에 설치된다. 상기 배출판(144)에는 공기가 공기조화를 위한 공간으로 배출될 수 있도록 배출공(도시되지 않음)이 다수개 형성된다. 참고로, 상기 배출판(144)은 상기 케이스(110)의 외면중 어느 일측에 설치되어 공기조화를 위한 공간으로 노출될 수 있다. 본 실시례에서는 상기 열교환부(30)에 대해 중력방향 하부에 상기 배출판(144)이 위치하도록 한다. 이는 본 발명의 장치가 천정에 설치되는 경우에 적절하다. 즉, 상기 배출판(144)이 천정의 외관을 형성하게 되는 것이다.
그리고, 도면으로 도시하지는 않았지만, 상기 케이스(110)나 배출판(144)의 일측 외면에는 장치의 온오프를 위한 스위치나 온도조절부 등이 설치되는데, 이들 스위치나 온도조절부는 리모트콘트롤이 가능하도록 구성되는 것이 좋다.
이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 흡수식 공기조화장치가 사용되는 것을 상세하게 설명한다.
먼저 도 2에 도시된 실시례에 대해서 설명을 한다. 본 실시례에서는 열매체로서 물을 사용하고, 물이 저장되는 매체저장부(14) 내부의 압력을 낮춰서 매체인 물의 비등점을 낮추고, 물의 온도를 낮춰서 이를 사용하여 냉방을 하는 것이다. 만약 상기 매체저장부(14) 내부의 압력을 6 ~ 7 mmHg 정도의 진공으로 만들게 되면 물이 약 5℃에서 비등하여 증발할 수 있게 되고, 이 과정에서 증발열이 소모되면서 물의 온도가 낮아지게 된다. 따라서, 매체저장부(14) 내부의 압력을 상기 6 ~ 7 mmHg보다 높게 유지하더라도 물의 온도를 15℃ 내외로 유지하면서 이 물을 사용하여 냉방을 할 수 있게 된다.
즉, 상기 온도조절부(48)를 사용하여 원하는 온도를 맞추고 상기 스위치(46)를 온시키면 상기 팬(28)이 동작하면서, 상기 매체저장부(14) 내부의 압력을 낮추기 시작한다. 상기 매체저장부(14) 내부의 압력이 낮아지면서 상기 물의 비등점도 같이 낮아진다. 상기 물의 비등점이 낮아진다는 것은 물이 상대적으로 낮은 온도에서 기체로 되고 이 과정에서 기화열이 필요하게 되어 물의 온도는 낮아지게 된다.
따라서, 상기 물의 온도가 낮아진 상태로 상기 배출관(20)을 통해서 상기 열교환부(30)로 가게 된다. 상기 열교환부(30)로 전달된 물은 상기 열교환관(32)을 따라 흐르면서 주변의 공기와 열교환을 하여 주변의 공기의 온도를 낮춰주게 된다.
상기 열교환부(30)에서 공기와 물 사이의 열교환이 원활하게 일어나도록 상기 송풍팬(35)이 동작된다. 상기 송풍팬(35)에 의해 상기 열교환부(30)를 통과하는 공기는 상기 열교환부(30)에서 열교환되어 온도가 낮아져 상기 배출판(44)의 배출공을 통해 공기조화를 위한 공간으로 전달된다. 그리고, 상기 내부공간(10') 내부로는 상기 케이스(10)의 틈새를 통해 외부 공기 또는 공기조화를 위한 공간의 공기가 전달된다. 물론, 외부의 공기나 공기조화를 위한 공간의 공기를 상기 내부공간(10')으로 유입시키기 위한 통공을 케이스(10)에 둔 경우에는 이를 통해 내부공간(10')으로 지속적으로 공기가 공급된다.
상기 열교환부(30)에서 열교환을 수행한 물은 상기 귀환관(38)을 통해 상기 매체저장부(14)로 귀환된다. 이를 위해 본 실시례에서는 귀환수단(36)인 귀환펌프가 사용된다. 상기 귀환펌프에 의해 상기 매체저장부(14)로 이동된 물은 다시 상기 매체저장부(14) 내부에서 온도가 낮아져서 상기 배출관(20)을 통해서 상기 열교환부(30)로 이동되어 위에서 설명된 과정을 반복하게 된다.
한편, 상기 매체저장부(14) 내부에 물이 여러가지 원인에 의해 모자라게 되면 상기 볼탑(18)의 제어에 의해 상기 입수관(16)을 통해 적절한 양의 물이 공급되어 매체저장부(14)의 물의 양이 일정하게 되도록 한다.
그리고, 상기 열교환부(30)의 열교환관(32) 내부에 공기가 찬 경우에는 상기 배출관(40)을 개방하여 공기와 물을 배출하여 열교환관(32) 내부가 물로만 채워져 있도록 한다. 이를 위해서 상기 배수밸브(42)를 개방하면 된다.
다음으로, 난방운전을 하는 것을 설명한다. 난방운전시에는 상기 감압수단(26)을 동작시키지 않고, 상기 송풍팬(35)과 상기 히터(15)를 동작시킨다. 상기 히터(15)의 동작에 의해 상기 물의 온도가 올라가게 된다. 이와 같이 온도가 올라간 물은 상기 배출관(20)을 통해 상기 열교환부(30)의 열교환관(32)을 흐르면서 상기 송풍팬(35)에 의해 상기 열교환부(30)를 통과하는 공기와 열교환하게 된다. 상기 송풍팬(35)에 의해 공기가 열교환부(30)를 통과하면서 열을 전달받아 온도가 난방을 위한 값으로 만들어지고, 상기 온도가 올라간 공기는 상기 배출판(44)의 배출공을 통해 공기조화를 위한 공간으로 전달된다.
상기 열교환부(30)를 통과한 물은 상기 귀환수단(36)에 의해 상기 매체저장부(14)로 다시 귀환되어 상기 히터(15)에 의해 열을 받고, 위에서 설명한 과정을 반복하게 된다.
다음으로, 도 5에 도시된 실시례에 대해서 설명을 한다. 본 실시례에서는 상기 매체저장부(114) 내부의 물의 온도가 낮아진 상태로 상기 배출관(120)을 통해서 상기 열교환부(130)로 가게 되면, 상기 열교환부(130)로 전달된 물은 상기 열교환관(132)을 따라 흐르면서 주변의 공기와 열교환을 하여 주변의 공기의 온도를 낮춰주게 된다.
상기 열교환부(130)에서 공기와 물 사이의 열교환이 원활하게 일어나도록 상기 송풍팬(135)이 동작된다. 상기 송풍팬(135)에 의해 상기 열교환부(130)를 통과하는 공기는 상기 열교환부(130)에서 열교환되어 온도가 낮아져 상기 배출판(144)의 배출공을 통해 공기조화를 위한 공간으로 전달된다. 그리고, 상기 내부공간(110') 내부로는 상기 통공(145)을 통해 공기조화를 위한 공간의 공기가 유입된다.
상기 열교환부(130)에서 열교환을 수행한 물은 상기 귀환관(138)을 통해 상기 매체저장부(114)로 귀환된다. 이를 위해 본 실시례에서는 귀환수단(136)인 귀환펌프가 사용된다. 상기 귀환펌프에 의해 상기 매체저장부(114)로 이동된 물은 상기 매체저장부(114)의 내부로 들어가기 전에 상기 매체저장부(114) 내에 설치된 귀환열교환부(139)를 통과하게 된다. 이 과정에서 상기 귀환열교환부(139) 내부를 통과하는 물은 상기 매체저장부(114) 내부보다 높은 온도이므로 열을 빼앗기게 되어 상기 매체저장부(114) 내부에 있는 열매체의 온도와 같은 온도로 보다 빠르게 될 수 있다. 따라서, 상기 매체저장부(114) 내부의 물과 합쳐지더라도 매체저장부(114) 내부의 물을 온도에 대한 교란이 적어진다. 즉, 바로 상기 배출관(120)으로 물이 가더라도 될 수 있을 정도로 된다. 이는 상기 매체저장부(14)의 크기가 크지 않아도 공기조화장치의 동작이 안정적으로 이루어질 수 있다는 것을 의미한다. 실제로 도 5에 도시된 실시례의 매체저장부(114)는 예를 들면, 도 1에 도시된 것에 비해 작다는 것을 알 수 있다.
한편, 상기 매체저장부(114) 내부로 전달된 물은 다시 온도가 낮아져서 상기 배출관(120)을 통해서 상기 열교환부(130)로 이동되어 위에서 설명된 과정을 반복하게 된다. 이와 같이 본 실시례에서 냉방운전이 이루어지는 과정에서 공기와 물의 흐름은 도 6에 화살표로 잘 표시되어 있다.
다음으로, 난방운전을 하는 것을 설명한다. 난방운전시에는 상기 감압수단(126)을 동작시키지 않고, 상기 송풍팬(135)과 상기 히터(115)를 동작시킨다. 상기 히터(115)의 동작에 의해 상기 물의 온도가 올라가게 된다. 이와 같이 온도가 올라간 물은 상기 배출관(20)을 통해 상기 열교환부(130)의 열교환관(132)을 흐르면서 상기 송풍팬(135)에 의해 상기 열교환부(130)를 통과하는 공기와 열교환하게 된다. 상기 송풍팬(135)에 의해 공기가 열교환부(130)를 통과하면서 열을 전달받아 온도가 난방을 위한 값으로 만들어지고, 상기 온도가 올라간 공기는 상기 배출판(144)의 배출공을 통해 공기조화를 위한 공간으로 전달된다.
상기 열교환부(130)를 통과한 물은 상기 귀환수단(136)에 의해 상기 매체저장부(114)로 다시 귀환하는데, 이 과정에서 상기 귀환열교환부(139)를 통과하게 된다. 상기 귀환열교환부(139)를 통과하는 물은 상기 매체저장부(114) 내부의 영향을 받게 되는데, 난방운전의 경우 매체저장부(114) 내부로부터 열을 받아 온도가 올라가서 매체저장부(114) 내부에 있는 물과 거의 같은 온도로 되어 신속하게 다시 위의 과정을 반복할 수 있는 상태가 된다.
따라서, 매체저장부(114)로 귀환된 물은 바로 상기 열교환부(130)로 전달되더라도 난방운전에 필요한 열을 상기 열교환부(130)를 통과하는 공기로 전달할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 케이스 10': 내부공간
12: 커버 14: 매체저장부
14': 속커버 15: 히터
16: 입수관 18: 볼탑
20: 배출관 22: 연통덕트
24: 연통공 26: 감압수단
28: 팬 29: 구동원
30: 열교환부 32: 열교환관
34: 열교환핀 35: 송풍팬
36: 귀환수단 38: 귀환관
40: 배출관 42: 배수밸브
44: 배출판 46: 스위치
48: 온도조절부 110: 케이스
110': 내부공간 112: 커버
113: 걸고리 114: 매체저장부
114': 속커버 115: 히터
116: 입수관 118: 볼탑
120: 배출관 122: 연통덕트
124: 연통공 126: 감압수단
128: 팬 129: 구동원
130: 열교환부 132: 열교환관
134: 열교환핀 135: 송풍팬
136: 귀환수단 138: 귀환관
139: 귀환열교환부 140: 배출관
142: 배수밸브 144: 배출판
145: 통공

Claims (8)

  1. 중력방향 하부에 배출공이 형성된 배출판이 있어 공기조화를 위한 공간으로 노출되고 내부공간이 형성된 케이스와,
    상기 내부공간에 설치되고 외부에 대해 밀폐되며 열매체가 채워지는 매체저장부와,
    상기 매체저장부 내부의 압력을 감압시키는 감압수단과,
    상기 내부공간에서 상기 배출판과 마주보게 설치되고 상기 매체저장부에 저장된 열매체를 전달받아 공기와 열교환하는 열교환부와,
    상기 열교환부를 통과하면서 상기 공기와 열교환한 열매체를 상기 매체저장부로 귀환시키는 귀환수단과,
    상기 내부공간에 설치되어 상기 열교환부에서 열교환된 공기를 상기 공기조화를 위한 공간으로 상기 배출판의 배출공을 통해 유동시키는 송풍팬을 포함하는 흡수식 공기조화장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 매체저장부의 내부에는 상기 열교환부에서 열교환을 수행한 열매체가 통과하면서 상기 매체저장부 내부의 열매체나 공기와 열교환하도록 하는 귀환열교환부가 더 설치되는 흡수식 공기조화장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 매체저장부에는 난방운전에 필요한 열을 상기 열매체에 공급하는 히터가 더 설치되는 흡수식 공기조화장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 매체저장부 내부와 상기 감압수단은 연통덕트에 의해 연통되는데, 상기 감압수단이 설치된 쪽의 연통덕트는 상기 내부공간과 연통되는 흡수식 공기조화장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 매체저장부 내부로의 매체 공급은 입수관을 통해 볼탑의 제어에 의해 이루어지고 상기 매체저장부의 매체 배출은 상기 열교환부를 구성하는 열교환관에 연결된 배출관을 통해 배수밸브의 제어에 의해 이루어지는 흡수식 공기조화장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 감압수단으로는 상기 매체저장부 내부의 공기를 배출하는 팬이나 감압펌프가 사용되는 흡수식 공기조화장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 귀환수단으로는 매체인 물을 귀환관을 통해 매체저장부로 보내는 펌프가 사용되는 흡수식 공기조화장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 열매체로는 물이 사용되는 흡수식 공기조화장치.
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