KR102047754B1 - 다기능 스마트 공조시스템 - Google Patents
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Abstract
실내 환기와 실내 냉난방을 동시에 실시할 시에도 실외 온도와 실내 온도 조건에 따라서 압축기를 선택적으로 작동시키면서 실내 환기와 실내 냉난방을 실시할 수 있는 다기능 스마트 공조시스템이 개시된다. 상기 다기능 스마트 공조시스템은 실외 공기가 실내로 유입되는 외기 유입구와 실내 공기가 실외로 배출되는 내기 배출구가 각각 독립적으로 마련되는 케이싱과, 상기 내기 배출구 측에 설치되어 실내 공기를 실외로 배출시키는 내기 배기 팬과, 상기 내기 배출구 측에 설치되어 상기 내기 배기 팬에 의해 실내에서 실외로 배출되는 실내 공기와 열 교환되는 응축기와, 상기 외기 유입구 측에 설치되어 실외 공기를 실내로 유입시키는 외기 유입 팬과, 상기 외기 유입구 측에 설치되어 상기 외기 유입 팬에 의해 실외에서 실내로 유입되는 실외 공기와 열 교환되는 증발기와, 상기 응축기 측으로부터 증발기 측으로 냉매를 공급하거나, 상기 증발기 측으로부터 응축기 측으로 냉매를 공급할 수 있도록 상기 응축기와 증발기를 연결하는 제1 연결관과, 상기 응축기 및 증발기와 3웨이 밸브를 통해 연결되어 냉방 시에는 냉매를 압축하여 상기 3웨이 밸브를 통해 응축기 측으로 공급하고, 난방 시에는 냉매를 압축하여 상기 3웨이 밸브를 통해 증발기 측으로 공급하는 압축기 및, 상기 내기 배기 팬, 응축기, 외기 유입 팬, 증발기 및, 압축기를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 다기능 스마트 공조시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하나의 장치로 실내 냉난방과 환기를 동시에 또는 선택적으로 시킬 수 있는 다기능 스마트 공조시스템에 관한 것이다.
일반적으로 환기장치는 실내의 공기를 실외로 배출하는 동시에 실외의 공기를 실내로 유입시켜 실내 공기의 신선도를 유지하기 위한 장치를 일컫는다.
상술한 바와 같은 환기장치는 통상적으로 케이싱, 케이싱 내부에 각각 마련되는 실내 공기 배출구 및 실외 공기 유입구, 실내의 공기를 실내 공기 배출구를 통해 실외로 배출시키는 배기 팬, 실외의 공기를 실내로 공급하는 유입 팬, 실내 공기와 실외 공기 사이의 열교환이 이루어지도록 하는 열교환기를 포함하여 구성된다.
한편, 최근에는 가정집이나 사무실, 각종 공공기관 건물 등에는 실내 공기의 신선도를 유지하기 위하여 환기장치를 설치함은 물론 실내 온도를 적절한 범위 내에서 조절할 수 있도록 공기 조화기를 설치하고 있는 실정이다.
상술한 바와 같은 환기장치와 공기 조화기의 별도로 제작되어 건물 내에 각각 설치되는 것이 일반적이어서, 이들을 모두 설치하는 데에 대한 비용과 공간이 비교적 많이 소모된다는 문제점이 있었다.
보다 상세하게 설명하면, 상기 환기장치와 공기 조화기를 모두 설치하는 경우 환기장치와 연결된 덕트와 공기 조화기와 연결된 덕트로 별도로 마련해야 하므로 배관의 배치도 매우 복잡해질 뿐만 아니라, 환기장치와 공기 조화기를 각각 설치하고 상기 환기 장치와 연결된 덕트와 공기 조화기와 연결된 덕트를 설치하는데에 대한 공간상의 제약과 과도한 비용이 소모된다는 문제점이 있었다.
한편, 상기와 같이 환기장치와 공기 조화기를 별도로 설치할 경우, 환기장치를 통하여 실외에서 실내로 유입되는 공기의 경우 상기 열교환기를 통해 실외로 배출되는 실내 공기와 열교환된 실외 공기이고, 상기 공기 조화기를 통하여 실내로 토출되는 공기는 냉매와 열교환된 실내 공기임으로써 상기 환기장치와 공기 조화기를 별도로 설치할 경우에는 서로 다른 온도의 공기가 하나의 공간으로 토출됨으로써 한 공간 내에 온도가 다른 두 공기의 흐름이 발생됨으로써 실내 온도의 불균일한 분포가 발생된다는 문제점이 있었다.
또한, 실내 환기와 냉난방을 동시에 하기 위해서는 사용자가 환기장치와 공기 조화기를 각각 별도로 구입하여야만 함으로써 초기 구입비용에 대한 부담이 상당할 뿐만 아니라, 실내 환기와 실내 냉난방을 동시에 실시하기 위해서는 상기 환기장치와 공기 조화기를 동시에 가동시켜야 함으로써 전기 에너지 소모량이 매우 커 유지비용에 대한 부담이 커진다는 문제점이 있었다.
그리하여, 최근에는 실내 환기와 냉난방이 동시에 가능함으로써 초기 구입비용과 설치비용을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 설치 공간상의 제약까지 해결할 수는 있는 실내 환기와 냉난방을 동시에 가능하도록 하는 제품이 개발되어 사용되고 있는 실정이다.
이와 같은 종래의 일반적인 실내 환기와 냉난방이 동시에 가능한 냉난방기는 환기 장치와 냉난방기를 하나의 케이싱 내에 설치하여 제작한 형태로써 냉난방 시 외기 온도는 전혀 고려하지 않고 단순히 제어부를 통해 세팅된 실내 온도에 따라 환기 장치와 냉난방 장치가 동시에 작동되어 실내 환기와 실내 온도를 조절하게 됨으로써 전기 에너지 소모량의 경우에는 환기 장치와 냉난방기를 별도로 설치할 경우와 별반 다르지 않음으로써 사용자에게 유지비용 절감에 대한 혜택은 전혀 제공할 수 없다는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 실내 환기와 실내 냉난방을 동시에 실시할 시에도 실외 온도와 실내 온도 조건에 따라서 압축기를 선택적으로 작동시키면서 실내 환기와 실내 냉난방을 실시할 수 있도록 함으로써 전기 에너지 소비를 최소화시킬 수 있도록 하는 다기능 스마트 공조시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 증발기와 응축기 사이의 냉매가 히트 파이프 형태로 실내 공기와 열 교환되도록 함으로써 압축기가 작동되지 않더라도 증발기와 응축기 사이의 냉매가 대류 현상에 의해 이동될 수 있도록 함으로써 압축기 작동 없이 버려지는 실내 공기의 열에너지를 이용하여 실내 환기와 냉난방을 동시에 실시할 수 있으므로 전기 에너지 소비량을 더욱 절감시킬 수 있는 다기능 스마트 공조시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 냉난방 후 실내 이산화탄소 농도에 따라 댐퍼를 조정할 수 있으며, 실내와 실외의 압력차를 조절할 수 있으므로 전기 에너지 소비를 한층 더 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 신속한 실내 공간의 제습 및 냉난방을 실시할 수 있는 다기능 스마트 공조시스템을 제공하는 것이다.
그 외 본 발명의 세부적인 목적은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술 분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 실외 공기가 실내로 유입되는 외기 유입구와 실내 공기가 실외로 배출되는 내기 배출구가 각각 독립적으로 마련되는 케이싱와, 상기 내기 배출구 측에 설치되어 실내 공기를 실외로 배출시키는 내기 배기 팬과, 상기 내기 배출구 측에 설치되어 상기 내기 배기 팬에 의해 실내에서 실외로 배출되는 실내 공기와 열교환되는 응축기와, 상기 외기 유입구 측에 설치되어 실외 공기를 실내로 유입시키는 외기 유입 팬과, 상기 외기 유입구 측에 설치되어 상기 외기 유입 팬에 의해 실외에서 실내로 유입되는 실외 공기와 열교환되는 증발기와, 상기 응축기 측으로부터 증발기 측으로 냉매를 공급하거나, 상기 증발기 측으로부터 응축기 측으로 냉매를 공급할 수 있도록 상기 응축기와 증발기를 연결하는 제1 연결관과, 상기 응축기 및 증발기와 3웨이 밸브를 통해 연결되어 냉방 시에는 냉매를 압축하여 상기 3웨이 밸브를 통해 응축기 측으로 공급하고, 난방 시에는 냉매를 압축하여 상기 3웨이 밸브를 통해 증발기 측으로 공급하는 압축기 및, 상기 내기 배기 팬, 응축기, 외기 유입 팬, 증발기 및, 압축기를 제어하는 제어부를 포함하여 실내 환기와 동시에 냉난방을 할 수 있도록 하는 다기능 스마트 공조시스템을 제시한다.
여기서, 상기 제1 연결관은 상기 내기 배기 팬이 작동됨에 따라 상기 내기 배출구를 통해 실내로부터 실외로 배출되는 실내 공기와 내부의 냉매가 히트 파이프 형태로 열 교환될 수 있도록 상기 내기 배출구 측에 배치되어 상기 응축기와 증발기를 연결하여, 상기 내기 배기 팬과 외기 유입 팬만 작동되고 상기 압축기는 작동되지 않는 상태에서도 상기 응축기 측을 통과하는 실내 공기와 증발기 측을 통과하는 실외 공기의 온도차에 따라 대류 현상에 의해 제1 연결관 내의 냉매가 응축기 측으로부터 증발기 측으로 공급되거나, 증발기 측으로부터 응축기 측으로 공급되도록 하여 압축기가 작동되지 않더라도 환기와 동시에 버려지는 실내 공기의 열에너지를 이용하여 실내 냉난방이 이루어질 수 있도록 한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 의한 다기능 스마트 공조시스템은 실내 온도를 측정하여 제어부로 전달하는 제1 온도 센서와, 실외 온도를 측정하여 제어부로 전달하는 제2 온도 센서를 더 포함할 수 있으며, 상기 제어부는 세팅된 실내 온도가 상기 제2 온도 센서에 의해 측정된 실외 온도 보다 높고 제1 온도 측정 센서에 의해 측정된 실내 온도 보다 낮아 외기에 의한 냉방이 가능하다고 판단되거나, 세팅된 실내 온도가 상기 제2 온도 센서에 의해 측정된 실외 온도 보다 낮고 제1 온도 측정 센서에 의해 측정된 실내 온도 보다 높아 외기에 의한 난방이 가능하다고 판단되면, 상기 압축기는 작동시키지 않고 상기 내기 배기 팬과 상기 외기 유입 팬만을 작동시켜 환기를 시킴으로써 외기 온도를 이용하여 실내 냉난방이 이루어질 수 있도록 할 수도 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 의한 다기능 스마트 공조시스템은 상기 외기 유입구에 설치되어 상기 외기 유입 팬에 의해 실외에서 실내로 유입되는 공기에 포함되어 있는 초미세 먼지를 필터링 해 줄 수 있는 필터 모듈을 더 포함할 수도 있다.
또한, 상기 증발기 보다 실외 측에 위치하도록 상기 외기 유입구에 설치되며 상기 제어부와 연결되는 제1 댐퍼와, 상기 증발기 보다 실내 측에 위치하도록 상기 외기 유입구에 설치되며 상기 제어부와 연결되는 제2 댐퍼와, 상기 응축기 보다 실외 측에 위치하도록 상기 내기 배출구에 설치되며 상기 제어부와 연결되는 제3 댐퍼 및, 상기 응축기 보다 실내 측에 위치하도록 상기 내기 배출구에 설치되며 상기 제어부와 연결되는 제4 댐퍼를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제어부는 실내 제습 및 급속 냉난방 신호가 입력되면 상기 제1 댐퍼와 제4 댐퍼는 폐쇄시켜 외기가 실내로 유입되는 것을 막은 후, 제2 댐퍼와 제3 댐퍼는 개방시켜 실외 공기는 응축기와 열교환되고 실내 공기는 증발기와 열교환되도록 하여 실내 제습 및 급속 냉난방을 할 수도 있다.
이에 더하여, 본 발명의 일실시예에 의한 다기능 스마트 공조시스템은 상기 제어부로 실내 이산화탄소 농도를 측정하여 전달하는 이산화탄소 농도 측정센서를 더 포함할 수 있으며, 상기 제어부는 냉난방 후 상기 이산화탄소 농도 측정센서로부터 측정된 이산화탄소 농도를 세팅된 이산화탄소 농도와 비교하여 측정된 실내 이산화탄소 농도가 세팅된 이산화탄소 농도 보다 높다고 판단되면 제1 내지 제4 댐퍼를 개방시켜 실내 환기를 시키고, 측정된 실내 이산화탄소 농도가 낮다고 판단되면 상기 제1, 4 댐퍼는 폐쇄시키고, 제2, 3 댐퍼는 개방시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 의한 다기능 스마트 공조시스템은 상기 제어부로 실내 공기 압력을 측정하여 전달하는 실내 공기 압력 측정센서 및, 상기 제어부로 실외 공기 압력을 측정하여 전달하는 실외 공기 압력 측정센서를 더 포함할 수 있으며, 상기 제어부는 상기 실내 공기 압력 측정센서로부터 전달된 실내 공기 압력과 상기 실외 공기 압력 측정센서로부터 전달된 실외 공기 압력을 비교하여 실내에 부압이 걸린다고 판단되면, 상기 내기 배기 팬 또는 외기 유입 팬을 작동시키는 인버터 모터의 회전수를 조절하여 실내 부압이 걸리지 않도록 할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 다기능 스마트 공조시스템은 증발기와 응축기를 연결하는 제1 연결관 내의 냉매가 실내에서 실외로 배출되는 공기와 히트 파이프 형태로 열 교환되어 증발기 측의 온도와 응축기 측의 온도에 따라 대류 현상에 의해 제1 연결관 내의 냉매가 압축기의 작동 없이도 냉동 사이클 또는 난방 사이클로 순환되도록 함으로써 압축기의 작동 없이도 실내 환기와 동시에 실내 냉난방을 실시할 수 있도록 함으로써 소비되는 전기 에너지량을 대폭 절감시킬 수 있으므로 보다 저렴한 비용으로 냉난방과 환기를 실시할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 의한 다기능 스마트 공조시스템은 세팅된 실내 온도가 상기 제2 온도 센서에 의해 측정된 실외 온도 보다 높고 제1 온도 측정 센서에 의해 측정된 실내 온도 보다 낮아 외기에 의한 냉방이 가능하다고 판단되거나, 세팅된 실내 온도가 상기 제2 온도 센서에 의해 측정된 실외 온도 보다 낮고 제1 온도 측정 센서에 의해 측정된 실내 온도 보다 높아 외기에 의한 난방이 가능하다고 판단되는 간절기에는 상기 압축기는 작동시키지 않고 내기 배기 팬과 외기 유입 팬만을 작동시켜 환기를 시킴으로써 외기 온도를 이용하여 실내 냉난방이 이루어지도록 함으로써 소비되는 전기 에너지량을 한층 더 절감시킬 수 있으므로 한층 더 저렴한 비용으로 냉난방과 환기를 실시할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 의한 다기능 스마트 공조시스템은 냉난방 후 실내의 이산화탄소 농도에 따라 제1 내지 제4 댐퍼의 개폐를 조정함과 동시에 내기 배기 팬 또는 외기 유입 팬의 인버터 모터의 회전수를 조절하여 실내로 유입되는 공기의 유량 또는 실외로 배출되는 공기의 유량을 조절함으로써 실내 부압이 걸리지 않도록 하여 소비되는 전기 에너지량을 더욱 더 절감시킬 수 있으므로 더욱 저렴한 비용으로 효율적인 실내 냉난방과 환기를 실시할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 의한 다기능 스마트 공조시스템은 분리 교체 및 세척이 용이한 헤파 필터가 내장되어 있는 필터 모듈을 포함하여 실외에서 실내로 유입되는 공기에 포함되어 있는 초미세 먼지를 필터링해 줄 수 있으므로 미세 먼지로 인한 사용자에게 발생될 수 있는 각종 호흡기 질환 등을 미연에 방지할 수 있으며, 필터 모듈의 세척과 교체가 매우 용이하고, 가습 유닛을 통해 실내 습도까지 제어함으로써 사용자에게 보다 쾌적한 실내 환경을 제공할 수 있는 효과가 있다.
이에 더하여, 본 발명의 일실시예에 의한 다기능 스마트 공조시스템에는 실내 환기 및 냉난방 기능뿐만 아니라, 제습, 가습, 공기 청정기 등과 같은 쾌적한 실내 환경을 조성할 수 있는 기능들이 모두 구비됨으로써 사용자가 쾌적한 실내 공간 조성을 위한 제품의 구입비용에 대한 부담을 대폭 줄여줄 수 있는 효과가 있다.
궁극적으로, 본 발명의 일실시예에 의한 다기능 스마트 공조시스템은 소비되는 전기 에너지량은 최소화시키면서 냉난방 효율을 대폭 향상시켜 유지비용을 최소화시킬 뿐만 아니라, 한 대의 장치에 쾌적한 실내 공간 조성을 위한 실내 환기, 냉난방, 제슴, 가습, 공기 청정기 기능들이 모두 구비되어 있으므로 쾌적한 실내 환경 조성을 위한 제품의 구입비용에 대한 부담을 대폭 줄여줄 뿐만 아니라, 사계절 비용 부담 없이 실내 냉난방과 환기를 실시할 수 있도록 하여 사용자가 유지비 부담 없이 보다 쾌적한 실내 환경을 영위할 수 있도록 하여 대고객 만족도를 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.
그 외 본 발명의 효과들은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여, 또는 본 발명을 실시하는 과정 중에 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 다기능 스마트 공조시스템을 설명하기 위한 도면
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 다기능 스마트 공조시스템의 냉매 흐름을 설명하기 위한 개략도
도 3은 환기 및 냉방 동시모드 시 본 발명의 일실시예에 의한 다기능 스마트 공조시스템이 작동되는 과정을 설명하기 위한 도면
도 4는 환기 및 난방 동시모드 시 본 발명의 일실시예에 의한 다기능 스마트 공조시스템이 작동되는 과정을 설명하기 위한 도면
도 5는 제습 또는 급속 냉난방 모드 시 발명의 일실시예에 의한 다기능 스마트 공조시스템이 작동되는 과정을 설명하기 위한 도면
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 다기능 스마트 공조시스템의 냉매 흐름을 설명하기 위한 개략도
도 3은 환기 및 냉방 동시모드 시 본 발명의 일실시예에 의한 다기능 스마트 공조시스템이 작동되는 과정을 설명하기 위한 도면
도 4는 환기 및 난방 동시모드 시 본 발명의 일실시예에 의한 다기능 스마트 공조시스템이 작동되는 과정을 설명하기 위한 도면
도 5는 제습 또는 급속 냉난방 모드 시 발명의 일실시예에 의한 다기능 스마트 공조시스템이 작동되는 과정을 설명하기 위한 도면
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 다기능 스마트 공조시스템을 설명하기 위한 도면이며, 도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 다기능 스마트 공조시스템의 냉매 흐름을 설명하기 위한 개략도이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 다기능 스마트 공조시스템(100)는 케이싱(110), 내기 배기 팬(120), 응축기(130), 외기 유입 팬(140), 증발기(150), 제1 연결관(160), 압축기(170) 및 제어부(180)를 포함할 수 있다.
상기 케이싱(110)은 실외 공기가 실내로 유입되는 외기 유입구(111)와 실내 공기가 실외로 배출되는 내기 배출구(112)가 각각 독립적으로 마련되어 상기 외기 유입구(111)를 통해서는 실외 공기가 실내로 유입되고 상기 내기 배출구(112)를 통해서는 실내 공기가 실외로 배출되어 실내 환기를 할 수 있는 환기 통로를 제공할 수 있다.
상기 내기 배기 팬(120)은 상기 내기 배출구(112) 측에 설치되어 실내 공기를 실외로 배출시킬 수 있도록 한다.
여기서, 상기 내기 배기 팬(120)을 작동시키는 구동수단으로는 인버터 모터를 사용할 수 있다.
한편, 상기 인버터 모터는 후술되는 제어부(180)와 연결되어 상기 제어부(180)에 의해 회전수가 조절됨으로써 실내에서 실외로 배출되는 공기의 유량을 제어할 수 있도록 한다.
상기 응축기(130)는 상기 내기 배출구(112) 측에 설치되어 상기 내기 배기 팬(120)에 의해 실내에서 실외로 배출되는 실내 공기와 열 교환될 수 있다.
상기 외기 유입 팬(140)은 상기 외기 유입구(111) 측에 설치되어 실외 공기를 실내로 유입시킬 수 있도록 한다.
여기서, 상기 외기 배기 팬(140)을 작동시키는 구동수단으로는 인버터 모터를 사용할 수 있다.
한편, 상기 인버터 모터는 후술되는 제어부(180)와 연결되어 상기 제어부(180)에 의해 회전수가 조절됨으로써 실외에서 실내로 유입되는 공기의 유량을 제어할 수 있도록 한다.
상기 증발기(150)는 상기 외기 유입구(111) 측에 설치되어 상기 외기 유입 팬(140)에 의해 실외에서 실내로 유입되는 실외 공기와 열 교환될 수 있다.
상기 제1 연결관(160)은 상기 응축기(130) 측으로부터 증발기(150) 측으로 냉매를 공급하거나, 상기 증발기(150) 측으로부터 응축기(130) 측으로 냉매를 공급할 수 있도록 상기 응축기(130)와 증발기(150)를 연결할 수 있다.
보다 상세하게 설명하면, 상기 제1 연결관(160)은 상기 내기 배기 팬(120)이 작동됨에 따라 상기 내기 배출구(112)를 통해 실내로부터 실외로 배출되는 실내 공기와 내부의 냉매가 히트 파이프 형태로 열교환될 수 있도록 상기 내기 배출구(112) 측에 배치되어 상기 응축기(130)와 증발기(150)를 연결할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일실시예에 의한 다기능 스마트 공조시스템(100)는 상기 내기 배기 팬(120)과 외기 유입 팬(140)만 작동되어 상기 압축기(170)는 작동되지 않는 환기 시에도 상기 제1 연결관(160) 내의 냉매가 실내에서 실외로 배출되는 실내 공기와 열 교환되어 실내 공기가 가지고 있는 버려지는 폐열을 통해 가열 또는 냉각됨과 동시에 상기 응축기(130)를 통과하는 실내에서 실외로 배출되는 공기와 증발기(150)를 통과하는 실외에서 실내로 유입되는 공기의 온도차에 따라서 제1 연결관(160) 내의 냉매가 압력차가 발생됨에 따라 제1 연결관(160)을 통해 응축기(130) 측으로부터 증발기(150) 측으로 공급되거나, 증발기(150) 측으로부터 응축기(130) 측으로 공급되도록 하여 압축기(170)가 작동되지 않더라도 환기와 동시에 외기 온도와 실내 공기의 버려지는 폐열을 재사용하여 실내 냉난방이 이루어질 수 있도록 한다.
일예를 들면, 실외 공기 온도가 실내 공기 온도 보다 높은 여름철 같은 경우, 압축기(170)는 작동시키지 않고 내기 배기 팬(120)과 외기 유입 팬(111)만 작동시켜 환기를 시키게 되면 상대적으로 온도가 낮은 실내 공기는 내기 배출구(112)를 통해 실외로 배출되고 상대적으로 온도가 높은 실외 공기는 외기 유입구(111)를 통해 실내로 유입된다.
이때, 상기 내기 배출구(112)를 통해 실외로 배출되는 상대적으로 온도가 낮은 실내 공기는 응축기(130)를 통과함과 동시에 응축기(130) 측의 제1 연결관(160) 내의 냉매와 히트 파이프 형태로 열 교환됨으로써 응축기(130) 측의 제1 연결관(160) 내의 냉매 온도를 저하시키고, 외기 유입구(111)를 통해 실내로 유입되는 상대적으로 온도가 높은 실외 공기는 증발기(150)를 통과함과 동시에 증발기(150) 측의 제1 연결관(160) 내의 냉매와 히트 파이프 형태로 열 교환됨으로써 증발기(150) 측의 제1 연결관(160) 내의 냉매 온도를 상승시킨다.
따라서, 상기 제1 연결관(160) 내의 냉매는 대류 현상에 의해 온도가 낮은 응축기(130) 측에서부터 온도가 높은 증발기(150) 측으로 이동된 후, 압축기(170)를 거친 후 다시 응축기(130)로 순환되는 냉방 사이클로 냉매가 순환되어 증발기(150)를 통과하여 온도가 하강된 실외 공기가 외기 유입 팬(140)에 실내로 공급되어 실내 냉방이 이루어지도록 한다.
다른 예를 들면, 실외 공기 온도가 실내 공기 온도 보다 낮은 겨울철 같은 경우, 압축기(170)는 작동시키기 않고 배기 팬(120)과 외기 유입 팬(111)만 작동시켜 환기를 시키게 되면 상대적으로 온도가 높은 실내 공기는 내기 배출구(112)를 통해 실외로 배출되고 상대적으로 온도가 낮은 실외 공기는 외기 유입구(111)를 통해 실내로 유입된다.
이때, 상기 내기 배출구(112)를 통해 실외로 배출되는 상대적으로 온도가 높은 실내 공기는 응축기(130)를 통과함과 동시에 응축기(130) 측의 제1 연결관(160) 내의 냉매와 히트 파이프 형태로 열 교환됨으로써 응축기(130) 측의 제1 연결관(160) 내의 냉매 온도를 상승시키고, 외기 유입구(111)를 통해 실내로 유입되는 상대적으로 온도가 낮은 실외 공기는 증발기(150)를 통과함과 동시에 증발기(150) 측의 제1 연결관(160) 내의 냉매와 히트 파이프 형태로 열 교환됨으로써 증발기(150) 측의 제1 연결관(160) 내의 냉매 온도를 하강시킨다.
따라서, 상기 제1 연결관(160) 내의 냉매는 대류 현상에 의해 온도가 낮은 증발기(150) 측에서부터 온도가 높은 응축기(130) 측으로 이동된 후, 압축기(170)를 거친 후 다시 증발기(150)로 순환되는 난방 사이클로 냉매가 순환되어 증발기(150)를 통과하여 온도가 상승된 실외 공기가 외기 유입 팬(140)에 실내로 공급되어 실내 난방이 이루어지도록 한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 다기능 스마트 공조시스템(100) 실내에서 실외로 배출되는 버려지는 실내 공기의 폐열이 제1 연결관(160) 내의 냉매와 히트 파이프 형태로 열 교환되어 압축기(170)를 작동시키지 않고도 실내 환기와 동기에 냉난방을 실시할 수 있도록 함으로써 실내 환기 및 실내 냉난방 시 소모되는 전력을 대폭 절감할 수 있도록 한다.
한편, 상기 제1 연결관(160) 상에는 팽창밸브(190)가 설치될 수 있으며, 상기 팽창밸브(190)는 압축기(170)는 작동되지 않고 내기 배기 팬(120)과 외기 유입 팬(140)만 작동되는 환기 시에는 항상 개방된 상태를 유지함으로써 제1 연결관(160) 내의 냉매가 온도 차이에 따른 압력 차에 따라 응축기(130)에서 증발기(150) 측으로나 증발기(150)에서 응축기(130) 측으로 이동될 수 있도록 한다.
따라서, 본 발명의 일실시예에 의한 다기능 스마트 공조시스템(100)는 상기 내기 배기 팬(120)과 외기 유입 팬(140)만 작동되어 상기 압축기(170)는 작동되지 않는 환기 시에도 상기 응축기(130)를 통과하는 실내에서 실외로 배출되는 공기와 증발기(150)를 통과하는 실외에서 실내로 유입되는 공기의 온도차에 따라서 제1 연결관(160) 내의 냉매가 응축기(130) 측으로부터 증발기(150) 측으로 공급되거나, 증발기(150) 측으로부터 응축기(150) 측으로 공급되도록 하여 압축기(170)가 작동되지 않더라도 실외로 배출되어 버려지는 실내 공기의 열에너지를 이용하여 실내 환기와 동시에 실내 냉난방이 이루어질 수 있도록 한다.
상기 압축기(170)는 상기 응축기(130) 및 증발기(150)와 3웨이 밸브(200)를 통해 연결되어 냉방 시에는 냉매를 압축하여 상기 3웨이 밸브(200)를 통해 응축기(130) 측으로 공급하고, 난방 시에는 냉매를 압축하여 상기 3웨이 밸브(200)를 통해 증발기(150) 측으로 공급할 수 있도록 한다.
또한, 상기 압축기(170)에 의해 압축되어 3웨이 밸브(200)를 통해 응축기(130), 팽창밸브(190), 증발기(150)를 순차적으로 통한 후 다시 3웨이 밸브(200)로 유입되거나, 압축기(170)에 의해 압축되어 3웨이 밸브(200)를 통해 증발기(150), 팽창밸브(190), 응축기(130)를 순차적으로 통한 후 다시 3웨이 밸브(200)로 유입된 냉매는 상기 3웨이 밸브(200)와 압축기(170)를 연결하는 제2 연결관(210)을 통해 다시 압축기(170)로 유입될 수 있다.
한편, 상기 제어부(180)는 상기 내기 배기 팬(120), 응축기(130), 외기 유입 팬(140), 증발기(150), 팽창밸브(190), 압축기(170)를 제어할 수 있도록 한다.
이와 같은 제어부(180)는 몰리에 선도에 따라 압축, 응축, 팽창, 증발의 냉매 사이클을 실내의 부하 조건에 맞도록 자동으로 상기 압축기(170), 응축기(130), 팽창밸브(190), 증발기(150)를 제어함으로써 사용자가 원하는 냉난방을 효율적으로 실시할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 의한 다기능 스마트 공조시스템(100)는 제1 온도 센서(221) 및, 제2 온도 센서(222)를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 온도 센서(221)는 실내에 배치되어 실내 온도를 측정하여 상기 제어부(180)로 전달할 수 있다.
상기 제2 온도 센서(222)는 실외에 배치되어 실외 온도를 측정하여 상기 제어부(180)로 전달할 수 있다.
여기서, 상기 제어부(180)는 세팅된 실내 온도가 상기 제2 온도 센서(222)에 의해 측정된 실외 온도 보다 높고 제1 온도 측정 센서(221)에 의해 측정된 실내 온도 보다 낮아 외기에 의한 냉방이 가능하다고 판단되거나, 세팅된 실내 온도가 상기 제2 온도 센서(222)에 의해 측정된 실외 온도 보다 낮고 제1 온도 측정 센서(221)에 의해 측정된 실내 온도 보다 높아 외기에 의한 난방이 가능하다고 판단되면, 상기 압축기(170)는 작동시키지 않고 상기 내기 배기 팬(120)과 상기 외기 유입 팬(140)만을 작동시켜 환기를 시킴으로써 외기 온도를 이용하여 실내 냉난방이 이루어지도록 함으로써 소모되는 전기 에너지를 대폭 절감시킬 수 있도록 한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 의한 다기능 스마트 공조시스템(100)는 필터 모듈(230)을 더 포함할 수 있다.
상기 필터 모듈(230)은 분리 교체가 용이하도록 상기 외기 유입구(111)에 설치되어 상기 외기 유입 팬(140)에 의해 실외에서 실내로 유입되는 공기에 포함되어 있는 초미세 먼지를 필터링 해 줄 수 있도록 한다.
예를 들면, 상기 필터 모듈(230)로는 초미세 먼지까지 제거할 수 있는 헤파 필터가 포함되어 있는 필터 모듈(230)을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일실시예에 의한 다기능 스마트 공조시스템은 제1 댐퍼(241), 제2 댐퍼(242), 제3 댐퍼(243) 및, 제4 댐퍼(244)를 포함할 수 있다.
상기 제1 댐퍼(241)는 상기 증발기(150) 보다 실외 측에 위치하도록 상기 외기 유입구(111)에 설치되며 상기 제어부(180)와 연결되어 상기 제어부(180)에 의해 개방 및 폐쇄가 제어될 수 있다.
상기 제2 댐퍼(242)는 상기 증발기(150) 보다 실내 측에 위치하도록 상기 외기 유입구(111)에 설치되며 상기 제어부(180)와 연결되어 상기 제어부(180)에 의해 개방 및 폐쇄가 제어될 수 있다.
상기 제3 댐퍼(243)는 상기 응축기(130) 보다 실외 측에 위치하도록 상기 내기 배출구(112)에 설치되며 상기 제어부(180)와 연결됨으로써 상기 제어부(180)에 의해 개방 및 폐쇄가 제어될 수 있다.
상기 제4 댐퍼(244)는 상기 응축기(130) 보다 실내 측에 위치하도록 상기 내기 배출구(112)에 설치되며 상기 제어부(180)와 연결되어 상기 제어부(180)에 의해 개방 및 폐쇄가 제어될 수 있다.
여기서, 상기 제어부(180)에 실내 제습 및 급속 냉난방 신호가 입력되면, 상기 제어부(180)는 상기 제1 댐퍼(241)와 제4 댐퍼(244)는 폐쇄시켜 외기가 실내로 유입되는 것을 막은 후, 상기 제2 댐퍼(242)와 제3 댐퍼(243)는 개방시켜 실외 공기는 응축기(130)와 열교환되고 실내 공기는 증발기(150)와 열교환되도록 하여 실내 제습 및 급속 냉난방을 할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 의한 다기능 스마트 공조시스템(100)는 이산화탄소 농도 측정센서(250)를 더 포함할 수 있다.
상기 이산화탄소 농도 측정센서(250)는 실내에 배치되어 실내 이산화탄소 농도를 측정하여 상기 제어부(180)로 전달할 수 있다.
이와 같은 상기 이산화탄소 농도 측정센서(250)에 의해 측정된 실내 이산화탄소 농도가 제어부(180)로 전달되어 상기 제어부(180)에 의해 실내 이산화탄소 농도가 세팅된 이산화탄소 농도 보다 높다고 판단되면, 상기 제어부(180)는 제1 내지 제4 댐퍼(241)(242)(243)(244)를 모두 개방시켜 실내 환기를 시키게 된다.
상기 제1 내지 제4 댐퍼(241)(242)(243)(244)를 모두 개방시켜 실내 환기를 시켜 이산화탄소 농도 측정센서(250)에 의해 측정된 실내 이산화탄소 농도가 제어부(180)에 의해 세팅된 이산화탄소 농도 보다 낮다고 판단되면 상기 제어부(180)는 제1, 4 댐퍼(241)(244)는 폐쇄시키고 제2, 3 (242)(243)댐퍼는 개방시켜 실내 냉난방 효율을 향상시킬 수 있도록 한다.
이에 더하여, 본 발명의 일실시예에 의한 다기능 스마트 공조시스템(100)는 실내 공기 압력 측정센서(261) 및, 실외 공기 압력 측정센서(262)를 더 포함할 수 있다.
상기 실내 공기 압력 측정센서(261)는 실내 공기 압력을 측정하여 제어부(180)로 전달할 수 있다.
상기 실외 공기 압력 측정센서(262)는 실외 공기 압력을 측정하여 제어부(180)로 전달할 수 있다.
여기서, 상기 제어부(180)는 상기 실내 공기 압력 측정센서(261)로부터 전달된 실내 공기 압력과 상기 실외 공기 압력 측정센서(262)로부터 전달된 실외 공기 압력을 비교하여 실내에 부압이 걸린다고 판단되면, 상기 내기 배기 팬(120) 또는 외기 유입 팬(140)을 작동시키는 인버터 모터의 회전수를 조절하여 내기 배기 팬(120) 또는 외기 유입 팬(140)의 회전수를 제어하여 실내 부압이 걸리지 않도록 할 수 있다.
즉, 실내 부압이 걸리게 되면 뜨겁거나 차가운 외부 공기가 실내로 바로 유입되어 실내 온도가 급하게 상승되거나 하강하게 되는 문제가 발생되어 냉난방 효율이 저하된다는 문제점이 있으나, 본 발명의 일실시예에 의한 다기능 스마트 공조시스템(100)는 실내 공기 압력 측정센서(261)로부터 전달된 실내 공기 압력과 상기 실외 공기 압력 측정센서(262)로부터 전달된 실외 공가 압력을 제어부(180)가 비교하여 실내에 부압이 걸린다고 판단되면, 상기 내기 배기 팬(120) 또는 외기 유입 팬(140)을 작동시키는 인버터 모터의 회전수를 조절하여 내기 배기 팬(120) 또는 외기 유입 팬(140)의 회전수를 제어하여 실내와 실외의 압력이 평행을 이루도록 조절하거나 실내 정압이 걸리도록 조절함으로 실외 공기가 증발기(150)와 열교환이 제대로 되지 않은 채 실내로 급작스럽게 유입되는 현상을 방지하여 냉난방 효율의 저하 현상이 발생되지 않도록 한다.
또한, 도면에는 도시되지 않았지만 상기 외기 유입구(111)에는 제어부(180)에 의해 제어되는 가습 유닛이 설치될 수 있으며, 실내에는 실내 습도를 측정하여 상기 제어부(180)로 전달하는 습도 센서가 설치되어 상기 습도 센서에 의해 측정된 실내 습도가 세팅된 실내 습도 보다 낮을 경우에는 상기 제어부(180)는 상기 가습 유닛을 작동시켜 실내 습도를 높일 수 있으며, 상기 측정된 실내 습도가 세팅된 실내 습도 보다 높을 경우에는 상기 제어부(180)는 제1 댐퍼(241)와 제4 댐퍼(244)는 폐쇄시켜 외기가 실내로 유입되는 것을 막은 후, 제2 댐퍼(242)와 제3 댐퍼(243)는 개방시켜 실외 공기는 응축기(130)와 열 교환되고 실내 공기는 증발기(150)와 열 교환되도록 하여 실내 공기의 습기를 제거하여 실내 습도는 낮출 수 있도록 한다.
도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일실시예에 의한 다기능 스마트 공조시스템의 작동과정과 작용효과에 대하여 설명한다.
도 3은 환기 및 냉방 동시모드 시 본 발명의 일실시예에 의한 다기능 스마트 공조시스템이 작동되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 다기능 스마트 공조시스템(100)는 환기 및 냉방 동시모드 시에는 제1 내지 제4 댐퍼(241)(242)243)(244)가 모두 개방된 상태를 유지하도록 상기 제어부(180)에 의해 상기 제1 내지 제4 댐퍼(241)(242)243)(244)가 제어된 후 내기 배기 팬(120)과 외기 유입 팬(140)이 작동된다.
상기 내기 배기 팬과(120) 외기 유입 팬(140)이 작동되면 실내 공기는 상기 내기 배기 팬(120)에 의해 내기 배출구(112)를 통해 실외로 배출되며, 실외 공기는 상기 외기 유입 팬(140)에 의해 외기 유입구(111)를 통해 실내로 유입된다.
이때, 상기 제어부(180)는 세팅된 실내 온도가 상기 제2 온도 센서(222)에 의해 측정된 실외 온도 보다 높고 제1 온도 측정 센서(221)에 의해 측정된 실내 온도 보다 낮아 외기에 의한 냉방이 가능하다고 판단되면 압축기(170)를 작동시키지 않고 상기 내기 배기 팬(120)과 상기 외기 유입 팬(140)만을 작동시켜 실내로 유입되는 외기 온도를 이용하여 실내 냉방이 이루어질 수 있도록 한다.
한편, 상기 제어부(180)에 의해 세팅된 실내 온도가 제2 온도 센서(222)에 의해 측정된 실외 온도와 제1 온도 측정 센서(221)에 의해 측정된 실내 온도 보다 낮다고 판단되고 상기 실내 온도가 실외 온도 보다 낮다고 판단되면, 상기 제어부(180)는 소정시간 동안은 압축기(170)는 작동시키지 않고 내기 배기 팬(120)과 외기 유입 팬(140)만 작동시켜 실내 냉방을 실시한 후, 소정시간 이후부터 압축기(170)를 작동시키게 된다.
즉, 상기 제어부(180)에 의해 세팅된 실내 온도가 제2 온도 센서(222)에 의해 측정된 실외 온도와 제1 온도 측정 센서(221)에 의해 측정된 실내 온도 보다 낮다고 판단됨과 동시에 실내 온도가 실외 온도 보다 낮다고 판단되면, 상기 제어부(180)는 소정시간 동안은 압축기(170)는 작동시키지 않고 내기 배기 팬(120)과 외기 유입 팬(140)만 작동시킴으로써 상기 외기 유입구(111)를 통해 증발기(150)를 통과하여 실내로 유입되는 공기의 온도가 상기 내기 배출구(112)를 통해 응축기(130)를 통과하여 실외로 배출되는 공기의 온도 보다 높음에 따라 제1 연결관(160) 내의 냉매가 온도 차이에 따라 응축기(130) 측에서부터 팽창밸브(190), 증발기(150), 압축기(170)를 순차적으로 거친 후 다시 응축기(130)로 순환되는 냉방 사이클로 냉매가 순환되어 실내 냉방이 이루어지도록 하여 압축기(170)를 작동시키지 않고도 소정시간 동안 실내 냉방이 이루어지도록 한다.
이후, 소정시간 이후부터는 상기 제어부(180)는 압축기(170)를 작동시켜 냉매를 고온 고압으로 압축시키게 되며, 상기 제어부(180)는 상기 압축기(170)에 의해 고온 고압으로 압축되어 3웨이 밸브(200)로 유입된 냉매가 응축기(130) 측으로 공급될 수 있도록 상기 3웨이 밸브(200)를 제어하여 상기 압축기(170)에 의해 고온 고압으로 압축된 냉매는 상기 3웨이 밸브(200)를 통해 응축기(130)로 공급된 후 팽창밸브(190)와 증발기(150)를 순차적으로 거친 후 다시 3웨이 밸브(200)를 통해 압축기로 유입되는 과정을 반복하게 된다.
이때, 상기 외기 유입 팬(140)에 의해 상기 외기 유입구(111)를 통해 실외에서 실내로 유입되는 실외 공기는 상기 증발기(150)와 열 교환됨으로써 온도가 하강된 후 실내로 공급되어 실내 냉방을 실시하게 된다.
또한, 상기 내기 배출 팬(120)에 의해 내기 배출구(112)를 통해 실내에서 실외로 배출되는 실내 공기는 상기 응축기(130) 및 제1 연결관(210) 내의 냉매와 열 교환된 후 실외로 배출되도록 함으로써 버려지는 실내 공기의 열에너지를 재활용할 수 있도록 함으로써 냉방 효율을 향상시킬 수 있도록 한다.
도 4는 환기 및 난방 동시모드 시 본 발명의 일실시예에 의한 다기능 스마트 공조시스템이 작동되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 2 및, 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 다기능 스마트 공조시스템(100)는 환기 및 난방 동시 모드 시에는 제1 내지 제4 댐퍼(241)(242)(243)(244)가 모두 개방된 상태를 유지하도록 상기 제어부(180)에 의해 상기 제1 내지 제4 댐퍼(241)(242)(243)(244)가 제어된 후 내기 배기 팬(120)과 외기 유입 팬(140)이 작동된다.
상기 내기 배기 팬(120)과 외기 유입 팬(140)이 작동되면 실내 공기는 상기 내기 배기 팬(120)에 의해 내기 배출구(112)를 통해 실외로 배출되며, 실외 공기는 상기 외기 유입 팬(140)에 의해 외기 유입구(111)를 통해 실내로 유입된다.
이때, 상기 제어부(180)는 세팅된 실내 온도가 상기 제2 온도 센서(222)에 의해 측정된 실외 온도 보다 낮고 제1 온도 측정 센서(221)에 의해 측정된 실내 온도 보다 높아 외기에 의한 난방기 가능하다고 판단되면, 상기 압축기(170)는 작동시키지 않고 상기 내기 배기 팬(120)과 상기 외기 유입 팬(140)만을 작동시켜 환기를 시킴으로써 외기 온도를 이용하여 난방이 이루어질 수 있도록 한다.
한편, 상기 제어부(180)에 의해 세팅된 실내 온도가 제2 온도 센서(222)에 의해 측정된 실외 온도와 제1 온도 측정 센서(221)에 의해 측정된 실내 온도 보다 높다고 판단됨과 동시에 실내 온도가 실외 온도 보다 높다고 판단되면, 상기 제어부(180)는 소정시간 동안은 압축기(170)는 작동시키지 않고 내기 배기 팬(120)과 외기 유입 팬(140)만 작동시킨 후, 소정시간 이후부터 압축기(170)를 작동시키게 된다.
즉, 상기 제어부(180)에 의해 세팅된 실내 온도가 제2 온도 센서(222)에 의해 측정된 실외 온도와 제1 온도 측정 센서(221)에 의해 측정된 실내 온도 보다 높다고 판단됨과 동시에 실내 온도가 실외 온도 보다 높다고 판단되면, 상기 제어부(180)는 소정시간 동안은 압축기(170)는 작동시키지 않고 내기 배기 팬(120)과 외기 유입 팬(140)만 작동시킴으로써 상기 외기 유입구(111)를 통해 증발기(150)를 통과하여 실내로 유입되는 공기의 온도가 상기 내기 배출구(112)를 통해 응축기(130)를 통과하여 실외로 배출되는 공기의 온도 보다 낮음에 따라 상기 제1 연결관(160) 내의 냉매가 증발기(150) 측에서부터 팽창밸브(190), 응축기(130), 압축기(170)를 순차적으로 거친 후 다시 증발기(150)로 순환되는 난방 사이클로 순환되어 실내 난방이 이루어지도록 하여 압축기(170)를 작동시키지 않고도 소정시간 동안 실내 난방이 이루어지도록 한다.
이후, 소정시간 이후부터는 상기 제어부(180)는 압축기(170)를 작동시켜 냉매를 고온 고압으로 압축시키게 되며, 상기 제어부(180)는 상기 압축기(170)에 의해 고온 고압으로 압축되어 3웨이 밸브(200)로 유입된 냉매가 증발기(150) 측으로 공급될 수 있도록 상기 3웨이 밸브(200)를 제어하여 상기 압축기(170)에 의해 고온 고압으로 압축된 냉매는 상기 3웨이 밸브(200)를 통해 증발기(150)로 공급된 후 팽창밸브(190)와 응축기(130)를 순차적으로 거친 후 다시 3웨이 밸브(200)를 통해 압축기(170)로 유입되는 과정을 반복하게 된다.
이때, 상기 외기 유입 팬(140)에 의해 상기 외기 유입구(111)를 통해 실외에서 실내로 유입되는 실외 공기는 상기 증발기(150)와 열 교환됨으로써 온도가 상승된 후 실내로 공급되어 실내 난방을 실시하게 된다.
또한, 상기 내기 배출 팬(120)에 의해 내기 배출구(112)를 통해 실내에서 실외로 배출되는 실내 공기는 상기 응축기(130)와 열 교환된 후 실외로 배출되도록 함으로써 버려지는 실내 공기의 열에너지를 재활용할 수 있도록 함으로써 난방 효율을 향상시킬 수 있도록 한다.
도 5는 제습 또는 급속 냉난방 모드 시 발명의 일실시예에 의한 다기능 스마트 공조시스템이 작동되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 2 및, 도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 다기능 스마트 공조시스템(100)는 제습 또는 급속 냉난방 모드 시에는 제어부(180)에 의해 제1 댐퍼(241)와 제4 댐퍼(244)는 폐쇄되도록 제어되며, 제2 댐퍼(242)와 제3 댐퍼(243)는 개방되도록 제어부(180)에 의해 제어된 후 상기 제어부(180)에 의해 내기 배기 팬(120)과 외기 유입 팬(140)이 작동된다.
상기 내기 배기 팬(120)과 외기 유입 팬(140)이 작동되면 상기 제1 댐퍼(241)와 제4 댐퍼(244)는 폐쇄된 상태가 됨으로써 상기 제1 댐퍼(241)와 제4 댐퍼(244)에 의해 외기가 막혀 실내로 유입되지 않게 되는 상태를 유지하게 되며, 상기 제2 댐퍼(242)와 제3 댐퍼(243)는 개방됨으로써 실내 공기는 상기 외기 유입 팬(140)에 의해 외기 유입구(111)로 유입된 후 증발기(150)와 열 교환된 후 제1 댐퍼(241)에 부딪혀 방향 전환되어 실내로 다시 유입되고, 실외 공기는 상기 내기 배출 팬(120)에 의해 내기 배출구(112)로 유입된 후 응축기(130)와 열 교환된 후 제4 댐퍼(244)에 부딪혀 방향 전환되어 실외로 배출되도록 함으로써 실내 제습 및 급속 냉난방을 할 수 있도록 한다.
이때, 상기 압축기(170)는 제어부(180)에 의해 작동되어 냉매를 고온 고압으로 압축시키게 되며, 상기 압축기(170)에 의해 압축된 냉매는 냉방 시에는 제어부(180)에 의해 제어되는 3웨이 밸브(200)를 통해 응축기(130), 팽창밸브(190), 증발기(150)를 순차적으로 통과한 후 다시 압축기(170)로 유입되는 냉방 사이클로 냉매가 순환되어 실내 냉방이 이루어지도록 하며, 난방 시에는 제어부(180)에 의해 제어되는 3웨이 밸브(200)를 통해 증발기(150), 팽창밸브(190), 응축기(130)를 순차적으로 통과한 후 다시 압축기(170)로 유입되는 난방 사이클로 냉매가 순환되어 실내 난방이 이루어지도록 한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 다기능 스마트 공조시스템(100)는 증발기(150)와 응축기(130)를 연결하는 제1 연결관(160) 내의 냉매가 실내에서 실외로 배출되는 실내 공기와 히트 파이프 형태로 열 교환되어 증발기(150) 측의 온도와 응축기(130) 측의 온도에 따라 대류 현상에 의해 압축기(170)의 작동 없이도 냉동 사이클 또는 난방 사이클로 순환되도록 함으로써 압축기(170)의 작동 없이도 실내 환기와 동시에 실내 냉난방을 실시할 수 있도록 함으로써 소비되는 전기 에너지량을 대폭 절감시킬 수 있으므로 보다 저렴한 비용으로 냉난방과 환기를 실시할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 의한 다기능 스마트 공조시스템(100)는 세팅된 실내 온도가 상기 제2 온도 센서(222)에 의해 측정된 실외 온도 보다 높고 제1 온도 측정 센서(221)에 의해 측정된 실내 온도 보다 낮아 외기에 의한 냉방이 가능하다고 판단되거나, 세팅된 실내 온도가 상기 제2 온도 센서(222)에 의해 측정된 실외 온도 보다 낮고 제1 온도 측정 센서(221)에 의해 측정된 실내 온도 보다 높아 외기에 의한 난방이 가능하다고 판단되는 간절기에는 상기 압축기(170)는 작동시키지 않고 내기 배기 팬(120)과 외기 유입 팬(140)만을 작동시켜 환기를 시킴으로써 외기 온도를 이용하여 실내 냉난방이 이루어지도록 함으로써 소비되는 전기 에너지량을 한층 더 절감시킬 수 있으므로 한층 더 저렴한 비용으로 냉난방과 환기를 실시할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 의한 다기능 스마트 공조시스템(100)는 냉난방 후 실내의 이산화탄소 농도에 따라 제1 내지 제4 댐퍼(241)(242)(243)(244)의 개폐를 조정함과 동시에 내기 배기 팬(120) 또는 외기 유입 팬(140)의 인버터 모터의 회전수를 조절하여 실내로 유입되는 공기의 유량 또는 실외로 배출되는 공기의 유량을 조절함으로써 실내 부압이 걸리지 않도록 하여 소비되는 전기 에너지량을 더욱 더 절감시킬 수 있으므로 더욱 저렴한 비용으로 효율적인 실내 냉난방과 환기를 실시할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 의한 다기능 스마트 공조시스템(100)는 분리 교체 및 세척이 용이한 헤파 필터가 내장되어 있는 필터 모듈(230)을 포함하여 실외에서 실내로 유입되는 공기에 포함되어 있는 초미세 먼지를 필터링해 줄 수 있으므로 미세 먼지로 인한 사용자에게 발생될 수 있는 각종 호흡기 질환 등을 미연에 방지할 수 있으며, 필터 모듈(230)의 세척과 교체가 매우 용이하고, 가습 유닛을 통해 실내 습도까지 제어함으로써 사용자에게 보다 쾌적한 실내 환경을 제공할 수 있는 효과가 있다.
이에 더하여, 본 발명의 일실시예에 의한 다기능 스마트 공조시스템(100)에는 실내 환기 및 냉난방 기능뿐만 아니라, 제습, 가습, 공기 청정기 등과 같은 쾌적한 실내 환경을 조성할 수 있는 기능들이 모두 구비됨으로써 사용자가 쾌적한 실내 공간 조성을 위한 제품의 구입비용에 대한 부담을 대폭 줄여줄 수 있는 장점이 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
(100) : 냉난방기 (110) : 케이싱
(120) : 내기 배기 팬 (130) : 응축기
(140) : 외기 유입 팬 (150) : 증발기
(160) : 제1 연결관 (170) : 압축기
(180) : 제어부 (190) : 팽창밸브
(200) : 3웨이 밸브 (210) : 제2 연결관
(221) : 제1 온도 센서 (222) : 제2 온도 센서
(230) : 필터모듈 (241)(242)(243)(244) : 제1 내지 제4 댐퍼
(250) : 이산화탄소 농도 측정센서
(120) : 내기 배기 팬 (130) : 응축기
(140) : 외기 유입 팬 (150) : 증발기
(160) : 제1 연결관 (170) : 압축기
(180) : 제어부 (190) : 팽창밸브
(200) : 3웨이 밸브 (210) : 제2 연결관
(221) : 제1 온도 센서 (222) : 제2 온도 센서
(230) : 필터모듈 (241)(242)(243)(244) : 제1 내지 제4 댐퍼
(250) : 이산화탄소 농도 측정센서
Claims (8)
- 실외 공기가 실내로 유입되는 외기 유입구와 실내 공기가 실외로 배출되는 내기 배출구가 각각 독립적으로 마련되는 케이싱;
상기 내기 배출구 측에 설치되어 실내 공기를 실외로 배출시키는 내기 배기 팬;
상기 내기 배출구 측에 설치되어 상기 내기 배기 팬에 의해 실내에서 실외로 배출되는 실내 공기와 열교환되는 응축기;
상기 외기 유입구 측에 설치되어 실외 공기를 실내로 유입시키는 외기 유입 팬;
상기 외기 유입구 측에 설치되어 상기 외기 유입 팬에 의해 실외에서 실내로 유입되는 실외 공기와 열교환되는 증발기;
상기 응축기 측으로부터 증발기 측으로 냉매를 공급하거나, 상기 증발기 측으로부터 응축기 측으로 냉매를 공급할 수 있도록 상기 응축기와 증발기를 연결하는 제1 연결관;
상기 응축기 및 증발기와 3웨이 밸브를 통해 연결되어 냉방 시에는 냉매를 압축하여 상기 3웨이 밸브를 통해 응축기 측으로 공급하고, 난방 시에는 냉매를 압축하여 상기 3웨이 밸브를 통해 증발기 측으로 공급하는 압축기;
상기 내기 배기 팬, 응축기, 외기 유입 팬, 증발기 및, 압축기를 제어하는 제어부;
상기 증발기 보다 실외 측에 위치하도록 상기 외기 유입구에 설치되며 상기 제어부와 연결되는 제1 댐퍼;
상기 증발기 보다 실내 측에 위치하도록 상기 외기 유입구에 설치되며 상기 제어부와 연결되는 제2 댐퍼;
상기 응축기 보다 실외 측에 위치하도록 상기 내기 배출구에 설치되며 상기 제어부와 연결되는 제3 댐퍼;
상기 응축기 보다 실내 측에 위치하도록 상기 내기 배출구에 설치되며 상기 제어부와 연결되는 제4 댐퍼; 및
상기 제어부로 실내 이산화탄소 농도를 측정하여 전달하는 이산화탄소 농도 측정센서를 포함하며,
상기 제어부는 냉난방 후 상기 이산화탄소 농도 측정센서로부터 측정된 이산화탄소 농도를 세팅된 이산화탄소 농도와 비교하여 측정된 실내 이산화탄소 농도가 세팅된 이산화탄소 농도 보다 높다고 판단되면 제1 내지 제4 댐퍼를 개방시켜 실내 환기를 시키고, 측정된 실내 이산화탄소 농도가 낮다고 판단되면 상기 제1, 4 댐퍼는 폐쇄시키고, 제2, 3 댐퍼는 개방시켜 실내 환기와 동시에 냉난방을 할 수 있도록 하는 다기능 스마트 공조시스템. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 연결관은,
상기 내기 배기 팬이 작동됨에 따라 상기 내기 배출구를 통해 실내로부터 실외로 배출되는 실내 공기와 내부의 냉매가 히트 파이프 형태로 열 교환될 수 있도록 상기 내기 배출구 측에 배치되어 상기 응축기와 증발기를 연결하여,
상기 내기 배기 팬과 외기 유입 팬만 작동되고 상기 압축기는 작동되지 않는 상태에서도 상기 응축기 측을 통과하는 실내 공기와 증발기 측을 통과하는 실외 공기의 온도차에 따라 대류 현상에 의해 제1 연결관 내의 냉매가 응축기 측으로부터 증발기 측으로 공급되거나, 증발기 측으로부터 응축기 측으로 공급되도록 하여 압축기가 작동되지 않더라도 환기와 동시에 버려지는 실내 공기의 열에너지를 이용하여 실내 냉난방이 이루어질 수 있도록 하는 다기능 스마트 공조시스템. - 제1 항에 있어서,
실내 온도를 측정하여 제어부로 전달하는 제1 온도 센서;
실외 온도를 측정하여 제어부로 전달하는 제2 온도 센서를 더 포함하며,
상기 제어부는,
세팅된 실내 온도가 상기 제2 온도 센서에 의해 측정된 실외 온도 보다 높고 제1 온도 측정 센서에 의해 측정된 실내 온도 보다 낮아 외기에 의한 냉방이 가능하다고 판단되거나,
세팅된 실내 온도가 상기 제2 온도 센서에 의해 측정된 실외 온도 보다 낮고 제1 온도 측정 센서에 의해 측정된 실내 온도 보다 높아 외기에 의한 난방이 가능하다고 판단되면,
상기 압축기는 작동시키지 않고 상기 내기 배기 팬과 상기 외기 유입 팬만을 작동시켜 환기를 시킴으로써 외기 온도를 이용하여 실내 냉난방이 이루어질 수 있도록 하는 다기능 스마트 공조시스템. - 제1 항에 있어서,
상기 외기 유입구에 설치되어 상기 외기 유입 팬에 의해 실외에서 실내로 유입되는 공기에 포함되어 있는 초미세 먼지를 필터링 해 줄 수 있는 필터 모듈을 더 포함하는 다기능 스마트 공조시스템. - 삭제
- 제1 항에 있어서,
상기 제어부는,
실내 제습 및 급속 냉난방 신호가 입력되면 상기 제1 댐퍼와 제4 댐퍼는 폐쇄시켜 외기가 실내로 유입되는 것을 막은 후, 제2 댐퍼와 제3 댐퍼는 개방시켜 실외 공기는 응축기와 열교환되고 실내 공기는 증발기와 열교환되도록 하여 실내 제습 및 급속 냉난방을 할 수 있도록 하는 다기능 스마트 공조시스템. - 삭제
- 제1 항에 있어서,
상기 제어부로 실내 공기 압력을 측정하여 전달하는 실내 공기 압력 측정센서; 및
상기 제어부로 실외 공기 압력을 측정하여 전달하는 실외 공기 압력 측정센서를 더 포함하며,
상기 제어부는 상기 실내 공기 압력 측정센서로부터 전달된 실내 공기 압력과 상기 실외 공기 압력 측정센서로부터 전달된 실외 공기 압력을 비교하여 실내에 부압이 걸린다고 판단되면, 상기 내기 배기 팬 또는 외기 유입 팬을 작동시키는 인버터 모터의 회전수를 조절하여 실내 부압이 걸리지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 다기능 스마트 공조시스템.
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| KR1020190076510A KR102047754B1 (ko) | 2019-06-26 | 2019-06-26 | 다기능 스마트 공조시스템 |
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