KR101825873B1 - 바이패스를 이용한 히트파이프 공기조화장치 - Google Patents

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KR101825873B1
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김우중
정덕수
이창대
류근호
고정범
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Abstract

본 발명은 외기의 상태(온도, 습도, 습구온도)와 설정된 급기의 상태(온도, 습도)를 비교하여, 선택적인 댐퍼의 개방/폐쇄로 환기 및 외기의 유로 변경, 미스트를 분사하여 잠열로 외기를 냉각, 급기의 냉각 및 가습으로, 설정 급기의 상태(온도, 습도)로 급기를 조절하여, 외기와 환기의 열교환 및 혼합 공급이 효과적으로 이루어지는 구조로 되어 있고, 물의 증발잠열을 이용하여 에너지효율을 향상시킬 수 있어, 공기조화장치의 사용 에너지를 절감할 수 있고, 환기가 통하는 제2열교환블록 내에 쿨링코일을 통하지 않고 바로 급기블록으로 환기가 통할 수 있는 바이패스통로를 구비하여, 쿨링코일을 통하는 환기와 바이패스통로를 통하는 환기의 비율로 급기의 냉방온도 및 습도가 조절되도록 해, 효율적인 운전할 수 있기 때문에 운영비용을 절감할 수 있어, 경제적 이득이 발생하는 바이패스를 이용한 히트파이프 공기조화장치를 제공한다.

Description

바이패스를 이용한 히트파이프 공기조화장치{Heat pipe air conditioning plant using by-pass}
본 발명은 바이패스를 이용한 히트파이프 공기조화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 환기가 통하는 제2열교환블록 내에 쿨링코일을 통하지 않고 바로 급기블록으로 환기가 통할 수 있는 바이패스통로를 구비하여, 쿨링코일을 통하는 환기와 바이패스통로를 통하는 환기의 비율로 급기의 냉방온도 및 습도가 조절되도록 한 바이패스를 이용한 히트파이프 공기조화장치에 관한 것이다.
인류의 역사에 있어서 선인들은 생존을 위하여 더위보다는 추위를 견디어내는 일이 급선무였다.
따라서 난방형식이 우선적으로 갖추어지게 되었으며, 그 다음에야 냉방기에 대한 개발이 시작되었고, 개발된 제품으로부터 시원하게 조화된 공기가 나오는 현상을 보고서 그 장치를 일컬어 공기조절기, 즉 에어컨디셔너(airconditioner)라고 지칭하였다.
그러나 이것은 공기조화기가 아닌 단순한 냉방기로서 다시 정립되게 되고, 냉방과 난방을 각각 여름철에 행해지는 공기조화, 겨울철에 행해지는 공기조화라는 의미로서 여름철 공기조화, 겨울철 공기조화라고 일컫다가 근래에 이르러 완전 공기 조화로서 제자리를 잡게 된 것이다.
일반적으로 공기 조화는 실내의 온도, 습도, 세균, 냄새, 기류 등의 조건을 그 장소의 사용 목적에 적합한 상태로 유지하여 주택, 호텔, 회관, 사무실, 전산실 및 각종 산업현장 등에서 생활하는 실내의 사람을 쾌적한 상태로 만드는 것을 목적으로 하는 것으로서, 사람에게 쾌적한 공기상태는 기후 조건, 복장, 생활수준, 건강상태 등 여러 가지 조건에 의하여 영향을 받게 되므로 일정한 값이 있는 것은 아니나, 공장의 작업장, 창고, 실험실, 전산실 등의 장소가 그 기능을 충분히 달성하기 위해서는 거기서 생산되고 가공되며 저장 또는 시험하는 물건이나 해당 장소에서 운영중인 각종기기에 가장 알맞은 상태를 유지하도록 하여야 한다.
예컨대, 연초공장에서는 잎을 잘게 썰 때 너무 건조하여 가루가 되는 일이 없도록 비교적 습도를 높게 하고, 초콜릿 공장에서는 초콜릿이 녹아서 제모양을 잃는 일이 없도록 온도를 낮게 하며, 반도체 제조 공장에서는 먼지를 극도로 줄이고, 생리학 실험실에서는 바람이 생명체에 미치는 영향을 고려하여 공기의 흐름을 느리게 하는 등, 생산되는 물품의 품질이 고르지 않거나 불량품이 많이 생기지 않도록 하기 위해 공기조화가 사용되고 있는 것이다.
상기한 공기조화장치 중 종래의 기술 일례로는 대한민국 등록특허공보 제10-0478755호, 제10-1103394호, 제10-2010-0013312호 등에는 전산실 및 랙에 설치하는 다양한 공기조화장치에 대한 기술이 공개된 바 있다.
그런데, 종래의 기술은 냉매를 이용한 열교환기로 환기 및 외기를 냉각하여 급기로 제공되도록 하였다.
이러한 종래의 기술은 외기 및 내기를 냉각하기 위해 에너지의 소비가 많아지게 되는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 기술은 환기되는 공기가 모두 쿨링코일을 거치며 냉각 제습되어 상대 습도가 약 85~95% 조건으로 토출 되었으나, 별도의 재열 열원을 구성하지 않는 한 급기되는 공기의 습도(상대습도)를 유지하지 못하는 문제점을 안고 있었다.
본 발명은 히프파이프를 이용하여 외기를 열교환시켜 냉방에너지로 활용하고 히트파이프의 열교환 시, 외기에 미스트 분사를 실시하여 외기에서의 증발 냉각으로 추가 냉방효과를 얻을 수 있고, 외기를 급기로 바로 사용할 수 있는(프리쿨링) 조건에서는 외기를 급기로 공급하고 환기를 배기하여 장치운영에 필요한 에너지를 절감할 수 있고, 선택적으로 급기를 쿨링코일에 통과시키거나, 바이패스(재열) 시켜 급기의 습도조절이 가능하며, 외기와 환기의 열교환 및 혼합 공급이 효과적으로 이루어지는 구조로 되어 있고, 물의 증발잠열을 이용하여 에너지효율을 향상시킬 수 있어, 공기조화장치의 사용 에너지를 절감할 수 있고, 측정된 외기 상태에 대응하여 효율적인 운전을 할 수 있기 때문에 운영비용을 절감할 수 있어, 경제적 이득이 발생하는 바이패스를 이용한 히트파이프 공기조화장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 일 실시예에 따른 바이패스를 이용한 히트파이프 공기조화장치는 실내에서 유입된 환기(RA)가 유동하는 통로를 제공하는 환기블록과, 상기 환기블록과 일측단이 연결되고, 외부로 배출되는 배기(EA)를 유동하는 통로를 제공하는 배기블록과, 실내로 공급되는 급기(SA)를 유동하는 통로를 제공하는 급기블록과, 상기 급기블록과 일측단이 연결되고, 외부에서 인입된 외기(OA)를 유동하는 통로를 제공하는 외기블록과, 내부에 히트파이프의 응축부를 포함하고, 상기 외기블록, 환기블록, 배기블록과 연결되어, 선택적으로 상기 환기블록을 통한 환기 또는 상기 외기블록에서 히트파이프를 통한 외기를 배기로 전환하여, 전환된 배기를 상기 배기블록으로 유출하는 제1열교환블록, 및 내부에 히트파이프의 증발부를 포함하고, 상기 환기블록, 외기블록, 급기블록과 연결되어, 선택적으로 상기 환기블록에서 히트파이프를 통한 환기 또는 상기 외기블록을 통한 외기를 급기로 전환하여, 전환된 급기를 상기 급기블록으로 유출하고, 또한 선택적으로 환기 및 외기를 서로 혼합한 후 급기로 전환하여, 전환된 급기를 상기 급기블록으로 유출하는 제2열교환블록이 포함되는 공기조화장치에 있어서, 상기 제2열교환블록 내부의 히트파이프 후방에 선택적으로 환기를 냉각하는 쿨링코일 일측에 형성되어, 상기 히트파이프를 통과하면서 상기 쿨링코일을 통하지 않는 환기를 바이패스 시키는 바이패스통로와, 상기 바이패스통로의 전방측에 구비되고, 상기 바이패스통로의 개폐는 물론, 개도를 조절하여 상기 바이패스통로를 통하는 환기의 유동량을 조절하는 개폐문;을 포함하고, 상기 제2열교환블록을 통과하는 환기 중 일부는 상기 쿨링코일을 통과하고, 다른 일부는 상기 바이패스통로를 통해 바이패스 시키되, 상기 쿨링코일을 통과하는 환기와 바이패스통로를 통과하는 환기의 비율로 급기의 냉방온도 및 습도를 조절한다.
이때 본 발명에 일 실시예에 따른 상기 제2열교환블록을 통하는 환기 중 일부는 상기 쿨링코일을 통과하고, 다른 일부는 상기 바이패스통로를 통해 바이패스 시키는데, 상기 쿨링코일을 통하는 환기와 바이패스통로를 통하는 환기의 비율로 급기의 냉방온도 및 습도를 조절할 수있다.
그리고 본 발명에 일 실시예에 따른 상기 환기블록은 실내와 환기블록 경계선상에 구비되고 선택적으로 개폐되어, 환기의 유입을 단속하는 제1에어댐퍼와, 상기 환기블록과 제2열교환블록 경계선상에 구비되고 선택적으로 개폐되어, 상기 환기블록으로 유입된 환기를 제2열교환블록으로 유출하는 제2에어댐퍼를 포함한다.
또한, 본 발명에 일 실시예에 따른 상기 외기블록은 외기가 인입되는 개구부에 구비되어, 외기에 포함된 이물질을 제거하는 제1공기여과필터와, 상기 외기블록과 제1열교환블록 경계선상에 구비되고 선택적으로 개폐되어, 상기 외기블록으로 인입된 외기를 제1열교환블록으로 유출하는 제3에어댐퍼와, 상기 외기블록과 배기블록 경계선상에 구비되고 선택적으로 개폐되어, 상기 외기블록으로 인입된 외기를 배기블록으로 유출하는 제4에어댐퍼와, 상기 제4에어댐퍼에 구비되어, 상기 제4에어댐퍼를 통하는 외기에 포함된 이물질을 제거하는 제2공기여과필터와, 외부에서 외기가 인입되는 개구부에 구비되어, 외부에서 개구부를 통해 인입된 외기의 온도 및 습도를 측정하는 제1온습도센서와, 상기 제3에어댐퍼와 인접하게 구비되어, 상기 제3에어댐퍼를 통하기 전, 외기의 온도를 측정하는 제1온도센서를 포함한다.
그리고 본 발명에 일 실시예에 따른 상기 급기블록은 상기 급기블록과 상기 제2열교환블록와의 연통하는 개구된 경계선상에 구비되어, 선택적으로 급기의 유속을 조절하는 제1송풍수단과, 상기 급기블록의 내부에 구비되어, 상기 제1송풍수단을 통한 급기의 온도 및 습도를 측정하는 제2온습도센서와, 상기 제1송풍수단의 후방에 구비되어, 히트파이프 출구의 온도를 측정하는 제2온도센서를 포함한다.
더불어 본 발명에 일 실시예에 따른 바이패스를 이용한 히트파이프 공기조화장치는 상기 급기블록의 전단에 구비되어, 상기 제2열교환블록에서 상기 급기블록으로 유출되는 급기가 가습되도록, 선택적으로 가습미스트를 분사하는 가습노즐을 포함한다.
그리고 본 발명에 일 실시예에 따른 상기 배기블록과 상기 제1열교환블록와의 연통하는 개구된 경계선상에 구비되어, 선택적으로 배기의 유속을 조절하는 제2송풍수단과, 상기 배기블록의 내부에 구비되어, 상기 제2송풍수단을 통한 배기의 온도 및 습도를 측정하는 제3온습도센서를 포함한다.
또한, 본 발명에 일 실시예에 따른 바이패스를 이용한 히트파이프 공기조화장치는 상기 제1열교환블록의 히트파이프 응축부에 구비되어, 상기 히트파이프를 통한 외기의 온도를 측정하는 제3온도센서와, 상기 외기블록과 연결된 상기 제1열교환블록의 전방에 구비되어, 상기 외기블록을 통해 인입된 외기에 선택적으로 미스트를 분사하는 미스트분사노즐을 포함한다.
여기서 본 발명에 따른 상기 제2열교환블록은 내부에 구비된 히트파이프 증발부에 구비되어, 상기 히트파이프를 통하지 전의 환기 온도를 측정하는 제4온도센서와, 상기 히트파이프의 증발부 전방에 구비되어, 상기 히트파이프를 통과하는 공기에서 이물질을 필터링하는 제3공기여과필터를 포함한다.
더불어 본 발명에 다른 실시예에 따른 바이패스를 이용한 히트파이프 공기조화장치는 실내로 공급되는 급기(SA)를 유동하는 통로를 제공하는 급기블록과, 상기 급기블록을 중앙에 두고, 상기 급기블록 좌,우양측에 각각 배치되어, 실내에서 유입된 환기(RA)가 유동하는 통로를 제공하는 환기블록과, 상기 환기블록의 일측에 배치되고, 외부로 배출되는 배기(EA)를 유동하는 통로를 제공하는 배기블록과, 상기 급기블록의 대향지게 배치되고, 외부에서 인입된 외기(OA)를 유동하는 통로를 제공하는 외기블록과, 내부에 히트파이프의 응축부를 포함하고, 상기 외기블록, 배기블록과 연결되어, 상기 외기블록을 통해 인입한 외기를 히트파이프를 통과시켜 배기로 전환하여, 전환된 배기를 상기 배기블록으로 유출하는 제1열교환블록, 및 내부에 히트파이프의 증발부를 포함하고, 상기 환기블록, 급기블록과 연결되어, 상기 환기블록을 통해 인입한 환기를 히트파이프를 통과시켜 급기로 전환되어, 전환된 급기를 상기 급기블록으로 유출하는 제2열교환블록이 포함되는 공기조화장치에 있어서, 상기 제2열교환블록 내부의 히트파이프 후방에 선택적으로 환기를 냉각하는 쿨링코일 일측에 형성되어, 상기 히트파이프를 통과하면서 상기 쿨링코일을 통하지 않는 환기를 바이패스 시키는 바이패스통로와, 상기 바이패스통로의 전방측에 구비되고, 상기 바이패스통로의 개폐는 물론, 개도를 조절하여 상기 바이패스통로를 통하는 환기의 유동량을 조절하는 개폐문;을 포함하고, 상기 제2열교환블록을 통과하는 환기 중 일부는 상기 쿨링코일을 통과하고, 다른 일부는 상기 바이패스통로를 통해 바이패스 시키되, 상기 쿨링코일을 통과하는 환기와 바이패스통로를 통과하는 환기의 비율로 급기의 냉방온도 및 습도를 조절한다.
이때 본 발명에 다른 실시예에 따른 바이패스를 이용한 히트파이프 공기조화장치는 상기 제2열교환블록을 통하는 급기 중 일부는 상기 쿨링코일을 통과하고, 다른 일부는 상기 바이패스통로를 통해 바이패스 시키는데, 상기 쿨링코일을 통하는 급기와 바이패스통로를 통하는 급기의 비율로 급기의 냉방온도 및 습도를 조절할 수 있다.
그리고 본 발명에 다른 실시예에 따른 상기 환기블록은 상기 환기블록과 배기블록 경계선상에 구비되고 선택적으로 개폐되어, 상기 환기블록으로 유입된 환기를 배기블록으로 유출하는 제1에어댐퍼와, 상기 환기블록에 구비되고 선택적으로 개폐되어, 상기 환기블록으로 유입된 환기를 제2열교환블록으로 유출하는 제2에어댐퍼와, 상기 환기블록 내에 구비되어, 상기 환기블록과 내의 풍량을 측정하는 제1풍량측정센서와, 상기 환기블록의 내부에 구비되어, 선택적으로 환기블록 내의 풍량을 조절하는 제1송풍수단을 포함한다.
또한, 본 발명에 다른 실시예에 따른 상기 외기블록은 외기가 인입되는 개구부에 구비된 외기댐퍼에 구비되어, 외기에 포함된 이물질을 제거하는 제1공기여과필터와, 상기 외기블록 내부에 구비되어, 선택적으로 배기의 풍량을 조절하는 제2송풍수단과, 상기 외기블록과 급기블록 경계선상에 구비되고 선택적으로 개폐되어, 상기 외기블록으로 인입된 외기를 급기블록으로 유출하는 제4에어댐퍼와, 상기 제4에어댐퍼에 구비되어, 상기 제4에어댐퍼를 통하는 외기에 포함된 이물질을 제거하는 제2공기여과필터와, 외부에서 외기가 인입되는 개구부에 구비되어, 외부에서 개구부를 통해 인입된 외기의 온도 및 습도를 측정하는 제1온습도센서를 포함한다.
더불어 본 발명에 다른 실시예에 따른 제1열교환블록은 상기 외기블록과 제1열교환블록 경계선상에 구비되고 선택적으로 개폐되어, 상기 외기블록으로 인입된 외기를 제1열교환블록으로 유출하는 제3에어댐퍼와, 상기 제3에어댐퍼와 인접하게 구비되어, 상기 제3에어댐퍼를 통과 후, 외기의 온도를 측정하는 제1온도센서를 포함한다.
그리고 본 발명에 다른 실시예에 따른 상기 제2열교환블록은 상기 히트파이프 증발부의 전방에 구비되어, 상기 히트파이프를 통과하는 공기에서 이물질을 필터링하는 제3공기여과필터와, 상기 히트파이프 증발부의 후방에 구비되어, 상기 히트파이프를 통한 환기를 선택적으로 냉각하는 쿨링코일과, 상기 쿨링코일의 후방에 구비되어, 설정 상태에 따라 선택적으로 상기 급기블록으로 유출되는 공기에 가습하는 가습기를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 바이패스를 이용한 히트파이프 공기조화장치는 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 히프파이프를 이용하여 외기를 열교환시켜 냉방에너지로 활용하고 히트파이프의 열교환 시, 외기에 미스트 분사를 실시하여 외기에서의 증발 냉각으로 추가 냉방효과를 얻을 수 있는 효과를 가진다.
둘째, 외기를 급기로 바로 사용할 수 있는(프리쿨링) 조건에서는 외기를 급기로 공급하고 환기를 배기하여 장치운영에 필요한 에너지를 절감할 수 있고, 선택적으로 급기를 쿨링코일에 통과시키거나, 바이패스(재열) 시켜, 급기의 습도조절이 가능한 효과를 가진다.
셋째, 외기와 환기의 열교환 및 혼합 공급이 효과적으로 이루어지는 구조로 되어 있고, 물의 증발잠열을 이용하여 에너지효율을 향상시킬 수 있어, 공기조화장치의 사용 에너지를 절감할 수 있는 효과를 가진다.
넷째, 환기가 통하는 제2열교환블록 내에 쿨링코일을 통하지 않고 바로 급기블록으로 환기가 통할 수 있는 바이패스통로를 구비하여, 쿨링코일을 통하는 환기와 바이패스통로를 통하는 환기의 비율로 급기의 냉방온도 및 습도가 조절되도록 해, 효율적인 운전할 수 있기 때문에 운영비용을 절감할 수 있어, 경제적 이득이 발생하는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이패스를 이용한 히트파이프 공기조화장치를 보인 단면 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 히트파이프 공기조화장치의 바이패스통로를 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 바이패스를 이용한 히트파이프 공기조화장치를 보인 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 히트파이프(열교환) 운전 모드 시 공조의 흐름을 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 전외기 운전 모드 시 공조의 흐름을 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 혼합(Mixing) 운전 모드 시 공조의 흐름을 나타낸 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 균등한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
먼저, 히트파이프(Heat-Pipe)는 파이프 형태의 용기(Container), 용기 내부에 내장되는 Wick(Metal wick Structure), 작동 유체로 구성되며, Wick은 모세관력을 발생시킬 수 있는 다공성 구조물이다.
이때, 상기 히트파이프 내부는 진공상태가 유지되도록 봉해지고, 봉입된 작동 유체가 낮은 온도에서도 쉽게 증발하게 되는데 히트파이프의 증발부(일측단)에 열이 가해지면 작동 유체는 주변으로부터 열을 흡수하여 증발하기 때문에 응축부(타측단) 보다 압력이 상승하게 되어, 증발부와 응축부의 압력차로 인하여 작동 유체가 응축부로 이동하게 되며 응축부에서의 작동 유체는 주변으로 열을 방출하며 응축하게 되어 압력이 낮아져 작동 유체는 다시 증발부로 이동하게 된다.
따라서 상기 히트파이프는 증발부(일측단), 응축부(타측단), 상기 중발부와 응축부 사이에 위치하는 단열부(중간부)로 구분되며, 히트파이프의 증발부에서는 열원(Heat source)으로부터 열을 흡수하여 작동 유체가 기체상태로 증발하면서 주변으로부터 열을 흡수하는 냉각 기능을 발하게 되고, 이와는 반대로 응축부에서는 작동유체가 응축하며 열을 방출하는 가열 기능을 발하게 된다.
그리고 히트파이프는 작동 유체의 기화, 응축의 상변화 과정에서 증발부와 응축부의 압력차로 인한 열매체(작동 유체)의 이동이 가능하여 별도의 동력원 없이 열의 흡수(냉각), 방출(가열) 과정이 연속적으로 이루어지게 되는 열교환기이다.
본 발명은 상기한 히트파이프를 이용한 공기조화장치에 관한 것으로, 환기가 통하는 제2열교환블록 내에 쿨링코일을 통하지 않고 바로 급기블록으로 환기가 통할 수 있는 바이패스통로를 구비하여, 쿨링코일을 통하는 환기와 바이패스통로를 통하는 환기의 비율로 급기의 냉방온도 및 습도가 조절되도록 한 바이패스를 이용한 히트파이프 공기조화장치에 관한 것으로, 도면을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
본 발명의 일 실시예에 따른 바이패스를 이용한 히트파이프 공기조화장치는 환기블록(100), 외기블록(200), 급기블록(300), 배기블록(400), 제1열교환블록(500) 및 제2열교환블록(600)을 포함한다.(본 발명에서 방위를 지시하는 일측 및 타측 또는 전방 및 후방은 유체가 유동하는 방향을 기준으로 설명하는데, 유체가 인입되는 방위가 일측 또는 전방이고, 유체가 유출(배출)되는 방위가 타측 또는 후방이다.)
먼저, 상기 환기블록(100)은 실내에서 인입된 환기가 일측에서 타측으로 유동하도록 통로를 제공하는 것으로, 상기 환기블록(100)의 일측은 환기가 인입되도록 실내와 연통하게 연결되고, 타측은 환기가 상기 제1열교환블록(500) 및 제2열교환블록(600)으로 유출될 수 있도록, 상기 제1열교환블록(500) 및 제2열교환블록(600)과 서로 연통하게 연결된다.
이때, 상기 환기블록(100)에는 환기의 유동을 단속하는 복수 개의 에어댐퍼를 구비하는데, 상기 환기블록(100)과 배기블록(400)이 연통하는 개구된 경계선상에는 제1에어댐퍼(120)를 구비하고, 상기 제1에어댐퍼(120)의 선택적인 개폐로 실내에서 상기 환기블록(100)으로 유입된 환기가 선택적으로 상기 환기블록(100)에서 배기블록(400)으로 바로 유출된다.
또한, 상기 환기블록(100)과 제2열교환블록(600)이 연통하는 개구된 경계선상에는 제2에어댐퍼(130)를 구비하는데, 상기 제2에어댐퍼(130)의 선택적인 개폐로, 실내에서 상기 환기블록(100)으로 유입된 환기를 상기 환기블록(100)에서 제2열교환블록(600)으로 유출한다.
그리고 상기 외기블록(200)은 외기댐퍼를 통해 외부에서 인입된 외기가 일측에서 타측으로 유동하도록 통로를 제공하는 것으로, 상기 외기블록(200)의 일측은 외기가 인입되도록 외부와 연통하게 외기댐퍼로 연결되고, 타측은 인입된 외기가 상기 제1열교환블록(500) 및 급기블록(300)으로 유출될 수 있도록, 상기 제1열교환블록(500) 및 급기블록(300)과 서로 연통하게 연결된다.
이때, 상기 외기블록(200)과 제1열교환블록(500)이 연통하는 개구된 경계선상에는 제3에어댐퍼(210)를 구비하는데, 상기 제3에어댐퍼(210)의 선택적인 개폐로, 외부에서 상기 외기블록(200)으로 인입된 외기를 선택적으로 상기 외기블록(200)에서 제1열교환블록(500)으로 유출한다.
그리고 상기 외기블록(200)과 급기블록(300)이 연통하는 개구된 경계선상에는 제4에어댐퍼(220)를 구비하는데, 상기 제4에어댐퍼(220)의 선택적인 개폐로, 외부에서 상기 외기블록(200)으로 인입된 외기를 선택적으로 상기 외기블록(200)에서 급기블록(300)으로 유출한다.
이때, 상기 외기댐퍼에는 제1공기여과필터(222)을 구비하고, 제4에어댐퍼(220)에는 제2공기여과필터(221)를 각각 구비하여, 제1공기여과필터(222)는 외기블록(200)에서 제2열교환블록(600)으로 인입되는 외기에 포함된 이물질(먼지 등)을 필터링하여 제거하고, 제2공기여과필터(221)는 제1여과필터(222)를 통해 1차필터링된 공기를 2차필터링하여 급기블럭(300)으로 보낸다.
여기서 상기 외기댐퍼에 구비되는 제1공기여과필터(222)는 프리필터(Pre) 기능을 실시하고, 상기 제2공기여과필터(221)는 미디움필터의 기능을 실시한다.
또한, 상기 외기블록(200)의 외부와의 경계선상인 개구부에는 제1온습도센서(201)를 구비하여, 외부에서 상기 외기블록(200)로 인입되는 외기의 온도 및 습도를 측정하고, 상기 제3에어댐퍼(210)와 인접하게 제1온도센서(202)를 구비하여, 상기 제3에어댐퍼(210)를 통해 제1열교환블록(500)으로 유출되는 외기의 온도를 측정한다.
상기 급기블록(300)은 실내로 공급되는 급기를 유동하는 통로를 제공하는 것으로, 상기 급기블록(300)의 일측은 상기 제2열교환블록(600) 및 상기 외기블록(200)과 연통하게 연결되어, 상기 제2열교환블록(600)를 통하면서 환기에서 전환된 급기를 인입하거나, 상기 외기블록(200)을 통해 외기를 바로 인입하고, 타측은 실내와 연통하게 연결되어, 상기 제2열교환블록(600)에서 인입된 급기를 실내로 유도하여 공급한다.
이때, 상기 급기블록(300) 내부에는 제1송풍수단(310)을 구비하는데, 상기 제1송풍수단은 선택적으로 구동 및 회전속도가 조절되어 상기 급기블록(300)에서 실내로 제공되는 급기의 풍량을 조절하고, 상기 급기블록(300)의 그 전단에는 가습기(320)를 구비하여, 상기 제2열교환블록(600)에서 상기 급기블록(300)으로 유출되는 급기에 선택적으로 가습이 이루어지도록 한다.
그리고 상기 급기블록(300) 내부에는 제1풍량측정센서(301)를 구비하여, 상기 제1풍량측정센서(301)가 상기 급기블록(300) 내부의 풍량을 측정한다.
또한, 상기 급기블록(300)의 내부에는 제2온습도센서(302)를 구비하는데, 상기 제2온습도센서(302)는 상기 제1송풍수단(310)을 통한 급기의 온도 및 습도를 측정하고, 상기 제1송풍수단(310)의 후방에는 제2온도센서(303)를 구비하여, 히트파이프 출구의 온도를 측정한다.
상기 배기블록(400)은 외부로 배출되는 배기를 유동하는 통로를 제공하는 것으로, 상기 배기블록(400)의 일측은 상기 환기블록(100) 및 제1열교환블록(500)와 연통하게 연결되어, 상기 환기블록(100) 및 제1열교환블록(500)를 통과한 배기를 인입하고, 타측은 외부와 연통하게 연결되어, 상기 환기블록(100) 및 제1열교환블록(500)에서 인입된 배기를 외부로 유도하여 배기한다.
이때, 상기 배기블록(400) 역시 그 내부에는 제2송풍수단(410)을 구비하는데, 상기 제2송풍수단(410)은 선택적으로 구동 및 회전속도가 조절되어 상기 배기블록(400)에서 외부로 배출되는 배기의 풍량을 조절한다.
그리고 상기 배기블록(400) 내부에는 제2풍량측정센서(401)를 구비하여, 상기 제2풍량측정센서(401)가 상기 배기블록(400) 내부의 풍량을 측정한다.
또한, 상기 제2송풍수단(410)의 후방에는 제3온습도센서(402)를 구비하는데, 상기 제3온습도센서(402)는 상기 제2송풍수단(410)을 통한 배기의 온도 및 습도를 측정한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 바이패스를 이용한 히트파이프 공기조화장치의 상기 제1열교환블록(500) 및 제2열교환블록(600)은 서로 적층된 형태로 구비되어, 히트파이프(700)를 서로 공유하는데, 상측에는 상기 제1열교환블록(500)이 위치하고, 하측에는 상기 제2열교환블록(600) 가 위치하며, 상기 히트파이프(700)는 상, 하로 적층된 형태의 상기 제1열교환블록(500) 및 제2열교환블록(600) 중앙에 수직으로 세워진 형태로 위치한다.
여기서 상기 히트파이프(700)는 작동 유체의 기화, 응축의 상변화 과정에서 증발부와 응축부의 압력차로 인한 열매체(작동 유체)의 이동이 가능하여 별도의 동력원 없이 열의 흡수(냉각), 방출(가열) 과정이 연속적으로 이루어지도록 한다.
상기한 구조에 의해 상측에 위치하는 상기 제1열교환블록(500)은 내부에 히트파이프(700)의 응축부(타측단)를 포함하고, 외기 인입되는 일측은 상기 외기블록(200)과 연결하며, 대향진 타측에는 환기블록(100) 및 배기블록(400)과 연결한다.
여기서 본 발명의 일 실시에서는 상기 제1열교환블록(500) 내부에 히트파이프(700)는 응축부를 포함하는 것으로 한정하여 설명하나, 이에 한정하지 않고 역으로 상기 제1열교환블록(500) 내부에 히트파이프(700)는 증발부를 포함할 수도 있다.
상기한 제1열교환블록(500)는 선택적으로 상기 환기블록(100)을 통한 환기 또는 상기 외기블록(200)에서 히트파이프(700)를 통한 외기(배기)를 상기 배기블록(400)으로 유동하게 안내한다.
이때, 상기 제1열교환블록(500)의 히트파이프(700) 응축부(타측단)에는 제3온도센서(501)를 구비하여, 상기 히트파이프(700)를 통한 외기(배기)의 온도를 측정한다.
그리고 상기 외기블록(200)과 연결된 상기 제1열교환블록(500)의 전방에는 미스트분사노즐(510)을 구하는데, 상기 미스트분사노즐(510)은 상기 외기블록(200)을 통해 인입된 외기에 선택적으로 미스트를 분사하여, 미스트의 증발잠열 현상에 의해 외기가 냉각되도록 한다.
또한, 하측에 위치하는 상기 제2열교환블록(600)은 내부에 히트파이프(700)의 하측편을 포함하고, 환기가 인입되는 일측은 상기 환기블록(100)과 연결하며, 대향진 타측에는 외기블록(200) 및 급기블록(300)과 연결된다.
여기서 본 발명의 일 실시에서는 상기 제2열교환블록(600) 내부에 히트파이프(700)는 증발부를 포함하는 것으로 한정하여 설명하나, 이에 한정하지 않고 역으로 상기 제2열교환블록(600) 내부에 히트파이프(700)는 응축부를 포함할 수도 있다.
상기한 제2열교환블록(600)은 선택적으로 상기 환기블록(100)에서 히트파이프(700)를 통한 환기 또는 상기 외기블록(200)을 통한 외기를 급기로 전환하고, 전환된 급기를 상기 급기블록(300)으로 유동하게 안내한다.
더불어 상기 제2열교환블록(600)은 선택적으로 상기 환기블록(100) 및 외기블록(200) 각각에서 동시에 환기와 외기를 인입하여 인입된 환기와 외기가 서로 혼합된 후 급기로 전환하여, 전환된 급기를 상기 급기블록(300)으로 유동하게 안내한다.
그리고 상기 제2열교환블록(600)은 그 내부에 구비된 히트파이프(700) 증발부(일측단)에 제4온도센서(601)를 구비하여, 상기 히트파이프(700)를 통하기 전의 환기 온도를 측정한다.
또한, 상기 제2열교환블록(600)의 상기 히트파이프(700) 증발부(일측단)의 후방에는 쿨링코일(610)을 구비하는데, 상기 쿨링코일(610)은 상기 히트파이프(700)를 통한 환기(급기)를 선택적으로 냉각한다.
이때, 상기 제2열교환블록(600) 내부에 구비된 히트파이프(700) 증발부(일측단)의 전방에는 제3공기여과필터(630)를 구비하여, 상기 환기블록(100)을 통해 인입되어 상기 제2열교환블록(600)을 유동하는 환기에 포함된 이물질(먼지 등)을 필터링하여 제거한다.
그리고 도 2에 도시한 바와 같이 상기 제2열교환블록(600) 내의 히트파이프(700) 증발부(일측단)의 후방에 구비되어 환기를 냉각하는 쿨링코일(610)의 일측에는 바이패스통로(620)를 형성하는데, 상기 바이패스통로(620)는 상기 히트파이프(700)를 통한 환기를 쿨링코일(610)을 통하지 않고 바이패스 시킨다.
이때 상기 바이패스통로(620)의 전단에는 개폐문(도시하지 않음)을 구비하여, 상기 바이패스통로(620)의 개폐는 물론, 개도가 조절되어 상기 바이패스통로(620)를 통하는 환기의 유동량을 조절할 수 있다.
또한, 도 2에서는 이해를 돕기 위해 상기 바이패스통로(620)를 쿨링코일(610)의 일측에 형성한 것으로 도시하나, 이에 한정하지 않고 공기조화장치의 구조에 따라 다양한 위치 및 형태로 형성할 수 있다.
따라서 상기한 구성으로 쿨링코일을 통하는 환기와 바이패스통로를 통하는 환기의 비율로 급기의 냉방온도 및 습도가 조절되도록 해, 별도의 재열 열원을 구성하지 않아도 급기되는 공기의 습도(상대습도)를 지속적으로 유지할 수 있고, 또한 실내 부분부하 발생 및 실내 침기로 인한 습도 상승이 발생하여도 급기를 원하는 온도와 습도 유지를 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 바이패스를 이용한 히트파이프 공기조화장치는 외기의 온도(건구온도) 및 습구온도, 환기 및 급기의 온도에 따라 선택적으로 환기만을 급기로 전환하여 실내로 공급하는 환기 운전모드, 환기와 외기를 혼합하면서, 급기로 전환하여 실내로 공급하는 혼합 운전모드, 외기만을 급기로 전환하여 실내로 공급하는 전외기 운전모드 중 어느 하나의 운전모드로 운전된다.
도 1을 참조하여 상기한 운전모드를 보다 상세하게 살펴보면, 환기 운전모드는 환기만을 실내로 순환시키는 공기조화 운전모드로, 상기 환기블록(100)은 제2에어댐퍼(130)는 개방하여, 환기가 실내에서 환기블록(100)을 따라 제2열교환블록(600)으로 유동하는데, 이때 상기 환기블록(100)의 제1에어댐퍼(120)는 폐쇄하여 실내에서 환기블록(100)으로 인입된 모든 환기가 제2열교환블록(600)으로 유동하도록 한다.
그리고 상기 외기블록(200)는 제4에어댐퍼(220)를 폐쇄하고 제3에어댐퍼(210)는 개방하여 외기가 외부에서 상기 외기블록(200)을 따라 제1열교환블록(500)으로 유동한다.
이때 외기는 제1열교환블록(500)을 통하기 전, 미스트분사노즐(510)에서 분사되는 미스트의 증발잠열현상에 의해 냉각된 후 제1열교환블록(500)을 통하는 것이 바람직하다.
여기서 상기 제2열교환블록(600)을 통하는 환기 및 제1열교환블록(500)을 통하는 외기는 각각 히트파이프(700)를 통하면서 상기 히트파이프(700)에 의해 서로 간접으로 열교환 하는데, 상기 제2열교환블록(600)을 통하는 환기는 히트파이프(700)의 증발부(일측단)을 통하고, 상기 제1열교환블록(500)을 통하는 외기는 히트파이프(700)의 응축부(타측단)를 통하며, 상기 히트파이프(700)의 증발부(일측단)을 통하는 환기는 상기 히트파이프(700)를 통해 증발부에서 작동유체의 증발로 열을 빼앗겨 냉각되면서 급기로 전환되고, 전환된 급기는 상기 제2열교환블록(600)에서 급기블록(300)을 통해 실내로 공급된다.
이때 히트파이프(700)의 증발부(일측단)을 통한 급기(환기)는 쿨링코일(610)을 통하게 되는데, 설정 급기 온도에 따라 선택적으로 쿨링코일(610)이 구동하여 급기를 냉각할 수도 있고, 설정 급기 습도에 따라 선택적으로 가습기(320)가 구동하여 급기에 가습을 가할 수 있다.
그리고 상기 제1열교환블록(500)에서 히트파이프(700)의 응축부(타측단)를 통하면서 외기에서 전환된 배기는 배기블록(400)으로 유동한 후 배기블록(400)을 따라 외부로 배출된다.
여기서 환기 운전모드는 설정온도에 따라 상기 미스트분사노즐 및 상기 쿨링코일을 구동하는 것이 바람직하다.
또한, 혼합 운전모드는 환기와 외기를 혼합하면서 급기로 전환해 전환된 급기를 실내로 공급하는 공기조화 운전모드로, 상기 환기블록(100)은 제1에어댐퍼(120) 및 제2에어댐퍼(130)는 개방하여, 환기가 실내에서 환기블록(100)을 따라 제2열교환블록(600) 및 배기블록(400)으로 유동하는데, 이때 외기 온도에 따라 제1에어댐퍼(120) 및 제2에어댐퍼(130)의 개도량이 조절된다.
그리고 상기 외기블록(200)도 제4에어댐퍼(220)를 개방하여, 외기가 외부에서 외기블록을 따라 급기블록(300)으로 유동하는데, 이때 외기 상태에 따라 제4에어댐퍼(220)의 개도량이 조절되고, 상기 급기블록(300)으로 유동하는 외기는 상기 환기블록(100)을 통한 후 제2열교환블록(600)을 따라 유동하는 환기와 서로 혼합되면서 급기블록(300)을 통해 실내로 공급된다.
그리고 상기 제1열교환블록(500)에서 유출된 외기에서 전환된 배기는 배기블록(400)으로 유동한 후 배기블록(400)을 따라 외부로 배출된다.
여기서 혼합 운전모드는 외기습구온도 < 설정온도 일 때, 외기가 냉각되도록 상기 미스트분사노즐을 구동하고, 상기 쿨링코일을 구동하지 않는 것이 바람직하다.
그리고 전외기 운전모드는 외기만을 급기로 전환해 전환된 급기를 실내로 공급하는 공기조화 운전모드로, 상기 환기블록(100)은 제1에어댐퍼(120)는 개방하여, 제2에어댐퍼(130)는 폐쇄하여, 환기가 실내에서 환기블록(100)을 따라 배기블록(400)으로 유동하고, 상기 배기블록(400)으로 유동한 환기는 배기로 전환되어, 바로 배기블록(400)을 따라 외부로 배출된다.
그리고 상기 외기블록(200)는 제3에어댐퍼(210)를 폐쇄하고 제4에어댐퍼(220)는 개방하여 외기가 외부에서 상기 외기블록(200)을 따라 급기블록(300)으로 유동한다.
이때 상기 급기블록(300)으로 유동하는 외기는 급기로 전환되고, 전환된 급기는 급기블록(300)을 통해 실내로 공급된다.
상기 전외기 운전모드는 외기를 이용한 프리쿨링모드로, 상기 미스트분사노즐 및 상기 쿨링코일을 구동하지 않는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 히트파이프를 이용한 공기조화장치는 도 3 내지 도 6에 도시한 바와 같이 환기블록(100), 외기블록(200), 급기블록(300), 배기블록(400), 제1열교환블록(500) 및 제2열교환블록(600)을 포함한다.(본 발명에서 방위를 지시하는 일측 및 타측 또는 전방 및 후방은 유체가 유동하는 방향을 기준으로 설명하는데, 유체가 인입되는 방위가 일측 또는 전방이고, 유체가 유출(배출)되는 방위가 타측 또는 후방이다.)
먼저, 상기 환기블록(100)은 실내에서 인입된 환기가 일측에서 타측으로 유동하도록 통로를 제공하는 것으로, 좌,우 한 쌍을 이루고 상기 환기블록(100)의 일측은 환기가 인입되도록 실내와 연통하게 연결되며, 타측은 환기가 상기 제2열교환블록(600) 및 배기블록(400)으로 유출될 수 있도록, 상기 제2열교환블록(600) 및 배기블록(400)과 서로 연통하게 연결된다.
이때, 상기 환기블록(100)에는 환기의 유동을 단속하는 복수 개의 에어댐퍼를 구비하는데, 상기 환기블록(100)과 배기블록(400)이 연통하는 개구된 경계선상에는 제1에어댐퍼(120)를 구비하고, 상기 제1에어댐퍼(120)의 선택적인 개폐로 실내에서 상기 환기블록(100)으로 유입된 환기가 선택적으로 상기 환기블록(100)에서 배기블록(400)으로 바로 유출된다.
또한, 상기 환기블록(100)과 제2열교환블록(600)이 연통하는 개구된 경계선상에는 제2에어댐퍼(130)를 구비하는데, 상기 제2에어댐퍼(130)의 선택적인 개폐로, 실내에서 상기 환기블록(100)으로 유입된 환기를 상기 환기블록(100)에서 제2열교환블록(600)으로 유출한다.
그리고 상기 환기블록(100) 내부에는 제1송풍수단(310)을 구비하는데, 상기 제1송풍수단(310)은 선택적으로 구동 및 회전속도가 조절되어 상기 환기블록(100)에서 실내로 제공되는 급기의 풍량을 조절하고, 상기 환기블록(100) 내부에는 제1풍량측정센서(301)를 구비하여, 상기 제1풍량측정센서(301)가 상기 환기블록(100) 내부의 풍량을 측정한다.
더불어 상기 외기블록(200)은 외기댐퍼를 통해 외부에서 인입된 외기가 일측에서 타측으로 유동하도록 통로를 제공하는 것으로, 상기 외기블록(200)의 일측은 외기가 인입되도록 외부와 연통하게 외기댐퍼로 연결되고, 타측은 인입된 외기가 상기 제1열교환블록(500) 및 급기블록(300)으로 유출될 수 있도록, 상기 제1열교환블록(500) 및 급기블록(300)과 서로 연통하게 연결된다.
이때, 상기 외기블록(200) 그 내부에는 제2송풍수단(410)을 구비하는데, 상기 제2송풍수단(410)은 선택적으로 구동 및 회전속도가 조절되어 상기 외기블록(400)에서 배출되는 외기의 풍량을 조절한다.
그리고 상기 외기블록(200)과 급기블록(300)이 연통하는 개구된 경계선상에는 제4에어댐퍼(220)를 구비하는데, 상기 제4에어댐퍼(220)의 선택적인 개폐로, 외부에서 상기 외기블록(200)으로 인입된 외기를 선택적으로 상기 외기블록(200)에서 급기블록(300)으로 유출한다.
또한, 상기 외기댐퍼에는 제1공기여과필터(222)을 구비하고, 제4에어댐퍼(220)에는 제2공기여과필터(221)를 각각 구비하여, 제1공기여과필터(222)는 외기블록(200)에서 제2열교환블록(600)으로 인입되는 외기에 포함된 이물질(먼지 등)을 필터링하여 제거하고, 제2공기여과필터(221)는 제1공기여과필터(222) 통해 1차필터링된 공기를 2차 필터링하여 급기블럭(300)으로 보낸다.
여기서 상기 외기댐퍼에 구비되는 제1공기여과필터(222)는 프리필터(Pre) 기능을 실시하고, 상기 제2공기여과필터(221)는 미디움필터의 기능을 실시한다.
또한, 상기 외기블록(200)의 외부와의 경계선상인 개구부에는 제1온습도센서(201)를 구비하여, 외부에서 상기 외기블록(200)로 인입되는 외기의 온도 및 습도를 측정한다.
상기 급기블록(300)은 실내로 공급되는 급기를 유동하는 통로를 제공하는 것으로, 상기 급기블록(300)의 일측은 상기 제2열교환블록(600) 및 상기 외기블록(200)과 연통하게 연결되면서, 장치의 하부를 따라 통로가 이어지고, 급기가 토출되는 출구를 상기 한 쌍의 환기블록(100)의 사이에 중앙에 위치하여, 상기 제2열교환블록(600)를 통하면서 환기에서 전환된 급기를 인입하거나, 상기 외기블록(200)을 통해 외기를 바로 인입하고, 타측(출구)은 실내와 연통하게 연결되어, 상기 제2열교환블록(600) 및 외기블록(200)에서 인입된 급기를 실내로 유도하여 공급한다.
그리고 상기 배기블록(400)은 외부로 배출되는 배기를 유동하는 통로를 제공하는 것으로, 상기 배기블록(400)의 일측은 상기 환기블록(100) 및 제1열교환블록(500)와 연통하게 연결되어, 상기 환기블록(100) 및 제1열교환블록(500)를 통과한 배기를 인입하고, 타측은 외부와 연통하게 연결되어, 상기 환기블록(100) 및 제1열교환블록(500)에서 인입된 배기를 외부로 유도하여 배기한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 히트파이프를 이용한 공기조화장치의 상기 제1열교환블록(500) 및 제2열교환블록(600)은 서로 적층된 형태로 구비되어, 히트파이프(700)를 서로 공유하는데, 상측에는 상기 제1열교환블록(500)이 위치하고, 하측에는 상기 제2열교환블록(600) 가 위치하며, 상기 히트파이프(700)는 상, 하로 적층된 형태의 상기 제1열교환블록(500) 및 제2열교환블록(600) 중앙에 수직으로 세워진 형태로 위치한다.
여기서 상기 히트파이프(700)는 작동 유체의 기화, 응축의 상변화 과정에서 증발부와 응축부의 압력차로 인한 열매체(작동 유체)의 이동이 가능하여 별도의 동력원 없이 열의 흡수(냉각), 방출(가열) 과정이 연속적으로 이루어지도록 한다.
상기한 구조에 의해 상측에 위치하는 상기 제1열교환블록(500)은 내부에 히트파이프(700)의 응축부(타측단)를 포함하고, 외기 인입되는 일측은 상기 외기블록(200)과 연결하며, 대향진 타측에는 배기블록(400)과 연결한다.
여기서 본 발명의 일 실시에서는 상기 제1열교환블록(500) 내부에 히트파이프(700)는 응축부를 포함하는 것으로 한정하여 설명하나, 이에 한정하지 않고 역으로 상기 제1열교환블록(500) 내부에 히트파이프(700)는 증발부를 포함할 수도 있다.
상기한 상기 제1열교환블록(500)은 상기 외기블록(200)과 연통하는 개구된 경계선상에는 제3에어댐퍼(210)를 구비하는데, 상기 제3에어댐퍼(210)의 선택적인 개폐로, 외부에서 상기 외기블록(200)으로 인입된 외기를 선택적으로 상기 외기블록(200)에서 제1열교환블록(500)으로 유출하고, 상기 제3에어댐퍼(210)와 인접하게 제1온도센서(202)를 구비하여, 상기 제3에어댐퍼(210)를 통해 제1열교환블록(500)으로 유출되는 외기의 온도를 측정한다.
따라서 상기 제1열교환블록(500)는 선택적으로 상기 외기블록(200)에서 히트파이프(700)를 통한 외기(배기)를 상기 배기블록(400)으로 유동하게 안내한다.
이때, 상기 제1열교환블록(500)의 히트파이프(700) 응축부(타측단)에는 제3온도센서(501)를 구비하여, 상기 히트파이프(700)를 통한 외기(배기)의 온도를 측정한다.
그리고 상기 외기블록(200)과 연결된 상기 제1열교환블록(500)의 전방에는 미스트분사노즐(510)을 구비하는데, 상기 미스트분사노즐(510)은 상기 외기블록(200)을 통해 인입된 외기에 선택적으로 미스트를 분사하여, 미스트의 증발잠열 현상에 의해 외기가 냉각되도록 한다.
또한, 하측에 위치하는 상기 제2열교환블록(600)은 내부에 히트파이프(700)의 하측편을 포함하고, 환기가 인입되는 일측은 상기 환기블록(100)과 연결하며, 대향진 타측에는 급기블록(300)과 연결된다.
여기서 본 발명의 다른 실시예에서는 상기 제2열교환블록(600) 내부에 히트파이프(700)는 증발부를 포함하는 것으로 한정하여 설명하나, 이에 한정하지 않고 역으로 상기 제2열교환블록(600) 내부에 히트파이프(700)는 응축부를 포함할 수도 있다.
상기한 제2열교환블록(600)은 선택적으로 상기 환기블록(100)에서 히트파이프(700)를 통한 환기를 급기로 전환하고, 전환된 급기를 상기 급기블록(300)으로 유동하게 안내한다.
그리고 상기 히트파이프(700) 증발부(일측단)의 후방에는 쿨링코일(610)을 구비하는데, 상기 쿨링코일(610)은 상기 히트파이프(700)를 통한 환기(급기)를 선택적으로 냉각한다.
이때, 상기 제2열교환블록(600) 내부에 구비된 히트파이프(700) 증발부(일측단)의 전방에는 제3공기여과필터(630)를 구비하여, 상기 환기블록(100)을 통해 인입되어 상기 제2열교환블록(600)을 유동하는 환기에 포함된 이물질(먼지 등)을 필터링하여 제거한다.
또한, 상기 쿨링코일(610)의 후방에는 가습기(320)를 구비하여, 상기 제2열교환블록(600)에서 상기 급기블록(300)으로 유출되는 급기에 선택적으로 가습이 이루어지도록 한다.
그리고 상기 제2열교환블록(600) 내의 히트파이프(700) 증발부(일측단)의 후방에 구비되어 급기를 냉각하는 쿨링코일(610)의 일측에는 바이패스통로(620)를 형성하는데, 상기 바이패스통로(620)는 상기 히트파이프(700)를 통한 급기를 쿨링코일(610)을 통하지 않고 바이패스 시킨다.
이때 상기 바이패스통로(620)의 전단에는 개폐문(도시하지 않음)을 구비하여, 상기 바이패스통로(620)의 개폐는 물론, 개도가 조절되어 상기 바이패스통로(620)를 통하는 환기의 유동량을 조절할 수 있다.
더불어 도 4 내지 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 바이패스를 이용한 히트파이프 공기조화장치를 보인 것으로, 먼저 도 4를 참조한 히트파이프(열교환) 운전 모드 시, 공조의 흐름을 나타낸 것으로, 실내에서 뜨거워진 환기가 환기블록(100)으로 인입되어, 제2열교환블록(600)을 통과하면서, 히트파이프(700) 증발부(일측단)와의 접촉으로 냉각되면서 급기로 전환되어, 급기블록(300)을 통해 다시 실내로 제공된다.
이때 외기는 외기블록(200)으로 인입되어, 제1열교환블록(500)을 통과하면서 히트파이프(700) 응축부(타측단)와의 접촉으로 작동 유체의 열을 빼앗아 가열되면서 배기로 전환되어, 배기블록(400)을 통해 외부로 배출된다.
여기서 상기 히트파이프(700)는 작동 유체의 기화, 응축의 상변화 과정에서 증발부와 응축부의 압력차로 인한 열매체(작동 유체)의 이동이 가능하여 별도의 동력원 없이 열의 흡수(냉각), 방출(가열) 과정이 연속적으로 이루어진다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전외기 운전 모드 시 공조의 흐름을 나타낸 것으로, 실내에서 뜨거워진 환기가 환기블록(100)으로 인입되어, 제2에어댐퍼(130)는 폐쇄되고, 제1에어댐퍼(120)의 개방으로 배기블록(400)을 통해 외부로 바로 배출되고, 외기는 외기블록(200)으로 인입되어, 제3에어댐퍼(210)는 폐쇄되고, 제4에어댐퍼(220)의 개방으로 외기가 열교환블록을 거치지 않고 급기블록(300)을 통해 실내로 제공된다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 혼합(Mixing) 운전 모드 시 공조의 흐름을 나타낸 것으로, 히트파이프를 이용한 공기조화장치에 포함되는 모든 에어댐퍼의 개방으로, 실내에서 뜨거워진 환기가 환기블록(100)으로 인입되어, 제2열교환블록(600)을 통과하면서, 히트파이프(700) 증발부(일측단)와의 접촉으로 냉각되면서 급기로 전환되어, 급기블록(300)을 통해 다시 실내로 제공된다.
이때 환기의 일부는 제1에어댐퍼(120)의 개방으로 배기블록(400)을 통해 외부로 바로 배출된다.
그리고 외기는 외기블록(200)으로 인입되어, 제1열교환블록(500)을 통과하면서 히트파이프(700) 응축부(타측단)와의 접촉으로 작동 유체의 열을 빼앗아 가열되면서 배기로 전환되어, 배기블록(400)을 통해 외부로 배출된다.
이때 제4에어댐퍼(220)의 개방으로 외기의 일부가 제1열교환블록(500)을 거치지 않고 급기블록(300)으로 인입되고, 환기에서 히트파이프(700) 증발부(일측단)와의 접촉으로 냉각되면서 전환된 급기와 해당 비율로 혼합된 후 급기블록(300)을 통해 다시 실내로 제공된다.
따라서 외기의 환경 조건에 따라 직접 외기 도입이 어려운 경우는 간접 열교환하여 에너지 절감을 하고 직접도입이 가능한 조건에서는 직접도입(프리쿨링)하여 환경에 따른 적용이 매우 효과적인 솔루션이 될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 환기블록 120: 제1에어댐퍼
130: 제2에어댐퍼 200: 외기블록 201: 제1온습도센서
202: 제1온도센서 210: 제3에어댐퍼 220: 제4에어댐퍼
300: 급기블록 301: 제1풍량측정센서 302: 제2온습도센서
303: 제2온도센서 310: 제1송풍수단 320: 가습기
400: 배기블록 401: 제2풍량측정센서 402: 제3온습도센서
410: 제2송풍수단 500: 제1열교환블록 501: 제3온도센서
510: 미스트분사노즐 600: 제2열교환블록 601: 제4온도센서
610: 쿨링코일 620: 바이패스통로 700: 히트파이프

Claims (15)

  1. 실내에서 유입된 환기(RA)가 유동하는 통로를 제공하는 환기블록과, 상기 환기블록과 일측단이 연결되고, 외부로 배출되는 배기(EA)를 유동하는 통로를 제공하는 배기블록과, 실내로 공급되는 급기(SA)를 유동하는 통로를 제공하는 급기블록과, 상기 급기블록과 일측단이 연결되고, 외부에서 인입된 외기(OA)를 유동하는 통로를 제공하는 외기블록과, 내부에 히트파이프의 응축부를 포함하고, 상기 외기블록, 환기블록, 배기블록과 연결되어, 선택적으로 상기 환기블록을 통한 환기 또는 상기 외기블록에서 히트파이프를 통한 외기를 배기로 전환하여, 전환된 배기를 상기 배기블록으로 유출하는 제1열교환블록, 및 내부에 히트파이프의 증발부를 포함하고, 상기 환기블록, 외기블록, 급기블록과 연결되어, 선택적으로 상기 환기블록에서 히트파이프를 통한 환기 또는 상기 외기블록을 통한 외기를 급기로 전환하여, 전환된 급기를 상기 급기블록으로 유출하고, 또한 선택적으로 환기 및 외기를 서로 혼합한 후 급기로 전환하여, 전환된 급기를 상기 급기블록으로 유출하는 제2열교환블록이 포함되는 공기조화장치에 있어서,
    상기 제2열교환블록 내부의 히트파이프 후방에 선택적으로 환기를 냉각하는 쿨링코일 일측에 형성되어, 상기 히트파이프를 통과하면서 상기 쿨링코일을 통하지 않는 환기를 바이패스 시키는 바이패스통로와;
    상기 바이패스통로의 전방측에 구비되고, 상기 바이패스통로의 개폐는 물론, 개도를 조절하여 상기 바이패스통로를 통하는 환기의 유동량을 조절하는 개폐문;을 포함하고,
    상기 제2열교환블록을 통과하는 환기 중 일부는 상기 쿨링코일을 통과하고, 다른 일부는 상기 바이패스통로를 통해 바이패스 시키되, 상기 쿨링코일을 통과하는 환기와 바이패스통로를 통과하는 환기의 비율로 급기의 냉방온도 및 습도를 조절하는 바이패스를 이용한 히트파이프 공기조화장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 환기블록은
    실내와 환기블록 경계선상에 구비되고 선택적으로 개폐되어, 환기의 유입을 단속하는 제1에어댐퍼와;
    상기 환기블록과 제2열교환블록 경계선상에 구비되고 선택적으로 개폐되어, 상기 환기블록으로 유입된 환기를 제2열교환블록으로 유출하는 제2에어댐퍼;를 포함하는 바이패스를 이용한 히트파이프 공기조화장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 외기블록은
    외기가 인입되는 개구부에 구비된 외기댐퍼에 구비되어, 외기에 포함된 이물질을 제거하는 제1공기여과필터와;
    상기 외기블록과 제1열교환블록 경계선상에 구비되고 선택적으로 개폐되어, 상기 외기블록으로 인입된 외기를 제1열교환블록으로 유출하는 제3에어댐퍼와;
    상기 외기블록과 배기블록 경계선상에 구비되고 선택적으로 개폐되어, 상기 외기블록으로 인입된 외기를 급기블록으로 유출하는 제4에어댐퍼와;
    상기 제4에어댐퍼에 구비되어, 상기 제4에어댐퍼를 통하는 외기에 포함된 이물질을 제거하는 제2공기여과필터와;
    외부에서 외기가 인입되는 개구부에 구비되어, 외부에서 개구부를 통해 인입된 외기의 온도 및 습도를 측정하는 제1온습도센서와;
    상기 제3에어댐퍼와 인접하게 구비되어, 상기 제3에어댐퍼를 통과 후, 외기의 온도를 측정하는 제1온도센서를 포함하는 바이패스를 이용한 히트파이프 공기조화장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 급기블록은
    상기 급기블록과 상기 제2열교환블록와의 연통하는 개구된 경계선상에 구비되어, 선택적으로 급기의 유속을 조절하는 제1송풍수단과;
    상기 급기블록의 내부에 구비되어, 상기 제1송풍수단을 통한 급기의 온도 및 습도를 측정하는 제2온습도센서와;
    상기 제1송풍수단의 후방에 구비되어, 히트파이프 출구의 온도를 측정하는 제2온도센서를 포함하는 바이패스를 이용한 히트파이프 공기조화장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 급기블록의 전단에 구비되어, 상기 제2열교환블록에서 상기 급기블록으로 유출되는 급기가 가습되도록, 선택적으로 가습미스트를 분사하는 가습노즐을 포함하는 바이패스를 이용한 히트파이프 공기조화장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 배기블록은
    상기 배기블록과 상기 제1열교환블록와의 연통하는 개구된 경계선상에 구비되어, 선택적으로 배기의 유속을 조절하는 제2송풍수단과;
    상기 배기블록의 내부에 구비되어, 상기 제2송풍수단을 통한 배기의 온도 및 습도를 측정하는 제3온습도센서를 포함하는 바이패스를 이용한 히트파이프 공기조화장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1열교환블록의 히트파이프 응축부에 구비되어, 상기 히트파이프를 통한 외기의 온도를 측정하는 제3온도센서와;
    상기 외기블록과 연결된 상기 제1열교환블록의 전방에 구비되어, 상기 외기블록을 통해 인입된 외기에 선택적으로 미스트를 분사하는 미스트분사노즐을 포함하는 바이패스를 이용한 히트파이프 공기조화장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2열교환블록은
    내부에 구비된 히트파이프 증발부에 구비되어, 상기 히트파이프를 통하지 전의 환기 온도를 측정하는 제4온도센서와;
    상기 히트파이프의 증발부 전방에 구비되어, 상기 히트파이프를 통과하는 공기에서 이물질을 필터링하는 제3공기여과필터를 포함하는 바이패스를 이용한 히트파이프 공기조화장치.
  10. 실내로 공급되는 급기(SA)를 유동하는 통로를 제공하는 급기블록과, 상기 급기블록을 중앙에 두고, 상기 급기블록 좌,우양측에 각각 배치되어, 실내에서 유입된 환기(RA)가 유동하는 통로를 제공하는 환기블록과, 상기 환기블록의 일측에 배치되고, 외부로 배출되는 배기(EA)를 유동하는 통로를 제공하는 배기블록과, 상기 급기블록의 대향지게 배치되고, 외부에서 인입된 외기(OA)를 유동하는 통로를 제공하는 외기블록과, 내부에 히트파이프의 응축부를 포함하고, 상기 외기블록, 배기블록과 연결되어, 상기 외기블록을 통해 인입한 외기를 히트파이프를 통과시켜 배기로 전환하여, 전환된 배기를 상기 배기블록으로 유출하는 제1열교환블록, 및 내부에 히트파이프의 증발부를 포함하고, 상기 환기블록, 급기블록과 연결되어, 상기 환기블록을 통해 인입한 환기를 히트파이프를 통과시켜 급기로 전환되어, 전환된 급기를 상기 급기블록으로 유출하는 제2열교환블록이 포함되는 공기조화장치에 있어서,
    상기 제2열교환블록 내부의 히트파이프 후방에 선택적으로 환기를 냉각하는 쿨링코일 일측에 형성되어, 상기 히트파이프를 통과하면서 상기 쿨링코일을 통하지 않는 환기를 바이패스 시키는 바이패스통로와;
    상기 바이패스통로의 전방측에 구비되고, 상기 바이패스통로의 개폐는 물론, 개도를 조절하여 상기 바이패스통로를 통하는 환기의 유동량을 조절하는 개폐문;을 포함하고,
    상기 제2열교환블록을 통과하는 환기 중 일부는 상기 쿨링코일을 통과하고, 다른 일부는 상기 바이패스통로를 통해 바이패스 시키되, 상기 쿨링코일을 통과하는 환기와 바이패스통로를 통과하는 환기의 비율로 급기의 냉방온도 및 습도를 조절하는 바이패스를 이용한 히트파이프 공기조화장치.
  11. 삭제
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 환기블록은
    상기 환기블록과 배기블록 경계선상에 구비되고 선택적으로 개폐되어, 상기 환기블록으로 유입된 환기를 배기블록으로 유출하는 제1에어댐퍼와;
    상기 환기블록에 구비되고 선택적으로 개폐되어, 상기 환기블록으로 유입된 환기를 제2열교환블록으로 유출하는 제2에어댐퍼와;
    상기 환기블록 내에 구비되어, 상기 환기블록과 내의 풍량을 측정하는 제1풍량측정센서와;
    상기 환기블록의 내부에 구비되어, 선택적으로 환기블록 내의 풍량을 조절하는 제1송풍수단을 포함하는 바이패스를 이용한 히트파이프 공기조화장치.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 외기블록은
    외기가 인입되는 개구부에 구비된 외기댐퍼에 구비되어, 외기에 포함된 이물질을 제거하는 제1공기여과필터와;
    상기 외기블록 내부에 구비되어, 선택적으로 배기의 풍량을 조절하는 제2송풍수단과;
    상기 외기블록과 급기블록 경계선상에 구비되고 선택적으로 개폐되어, 상기 외기블록으로 인입된 외기를 급기블록으로 유출하는 제4에어댐퍼와;
    상기 제4에어댐퍼에 구비되어, 상기 제4에어댐퍼를 통하는 외기에 포함된 이물질을 제거하는 제2공기여과필터와;
    외부에서 외기가 인입되는 개구부에 구비되어, 외부에서 개구부를 통해 인입된 외기의 온도 및 습도를 측정하는 제1온습도센서를 포함하는 바이패스를 이용한 히트파이프 공기조화장치.
  14. 청구항 10에 있어서,
    제1열교환블록은
    상기 외기블록과 제1열교환블록 경계선상에 구비되고 선택적으로 개폐되어, 상기 외기블록으로 인입된 외기를 제1열교환블록으로 유출하는 제3에어댐퍼와;
    상기 제3에어댐퍼와 인접하게 구비되어, 상기 제3에어댐퍼를 통과 후, 외기의 온도를 측정하는 제1온도센서를 포함하는 바이패스를 이용한 히트파이프 공기조화장치.
  15. 청구항 10에 있어서,
    상기 제2열교환블록은
    상기 히트파이프 증발부의 전방에 구비되어, 상기 히트파이프를 통과하는 공기에서 이물질을 필터링하는 제3공기여과필터와;
    상기 히트파이프 증발부의 후방에 구비되어, 상기 히트파이프를 통한 환기를 선택적으로 냉각하는 쿨링코일과;
    상기 쿨링코일의 후방에 구비되어, 설정 상태에 따라 선택적으로 상기 급기블록으로 유출되는 공기에 가습하는 가습기를 포함하는 바이패스를 이용한 히트파이프 공기조화장치.
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