KR102064344B1 - 공기조화시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 공기조화 시스템 내부에 응축기를 설치하여, 노점 온도를 제어하기 위하여 불필요한 에너지가 사용되는 것을 막고, 증발기를 이용하여 실내 온도를 조절하며, 센싱된 정보들을 이용하여 공기조화시스템을 제어함으로써 에너지 효율을 극대화할 수 있습니다.
는 공기 조화 시스템을 제공합니다.
외기유입구와 배기구를 포함하는 제1 서브케이스와, 회기구와 급기구를 포함하는 제2 서브케이스를 포함하는 케이스와, 수분을 흡수하는 흡습소재를 포함하고, 케이스의 내부에 설치되며, 제1 서브케이스와 제2 서브케이스의 결합면과 교차하는 방향으로 연장되는 회전축을 중심으로 회전 가능한 제습모듈과, 외기유입구를 통해 케이스의 내부로 유입되는 실외공기가 제습모듈의 제1 영역으로 이동하는 경로에 설치되며 내부에 열교환을 위한 냉매가 흐르는 제1 서브열교환기와, 회기구를 통해 케이스의 내부로 유입되는 실내공기가 회전축을 중심으로 제습모듈의 제1 영역과 반대측인 제2 영역으로 이동하는 경로에 설치되며 내부에 열교환을 위한 냉매가 흐르는 제2 서브열교환기를 포함하는 열교환부와, 제습모듈의 제1 영역의 상류 또는 하류 측에 설치되는 제1 서브송풍기와, 제습모듈의 상기 제2 영역의 상류 또는 하류 측에 설치되는 제2 서브송풍기를 포함하는 송풍기와, 제습모듈의 제1 영역의 하류 측에 설치되어 제습모듈의 제1 영역을 거친 실외공기를 배기구 및 급기구 중 하나로 인도하는 제1 댐퍼와, 제습모듈의 제2 영역의 하류 측에 설치되어 제습모듈의 제2 영역을 거친 실내공기를 배기구 및 급기구 중 다른 하나로 인도하는 제2 댐퍼를 포함하는 댐퍼를 포함하고, 제습모듈과 열교환부는 일체로 조립되어 케이스의 내부에 탈부착(detachable) 가능하도록 설치되며, 실외공기와 실내공기는 서로 혼합되지 않는 공기조화 시스템을 개시한다.

Description

공기조화시스템 및 방법{Air conditioning system and method}
본 발명은 항온 제습 공기조화 시스템에 관한 것으로서, 더 구체적으로 일정한 공조기 내부에 응축기를 설치하여, 노점 온도 제어만을 위한 불필요한 에너지가 사용되는 것을 방지하기 위한 공기 조화 시스템에 관한 것이다.
공기조화 시스템은 구획된 공간의 온도와 습도를 조절하는 제습냉방 또는 가습난방 운전을 수행하거나 실내외의 공기를 교환하는 환기 운전 등을 수행하는 시스템이다.
대형 빌딩이나 공공장소의 넓은 공간에서부터 개인이 생활하고 일하는 좁은 공간에 이르기까지 다양한 장소에서 공기조화 시스템이 사용되고 있으나, 여름철에 전기 공급량이 부족하여 전기를 주동력원으로 사용하는 공기조화 시스템을 대체하거나, 이러한 단점을 극복하기 위한 기술 개발 노력이 지속되고 있다.
예를 들어, 주택이나 상업용 건물 중에는 환기를 위하여 실내외를 통하는 공기로부터 에너지를 회수하는 에너지 회수형 환기장치가 설치되기도 한다. 일반적으로 에너지 회수형 환기장치에는 공기로부터 열을 회수하거나 공기에 열을 전달할 수 있는 전열교환기가 사용된다.
이러한 공기조화시스템은 실내온도에 따라 냉방 또는 난방을 통해 실내온도를 제어할 수 있다. 공기조화 시스템을 구성하는 장치 중 냉방기는 실내온도가 설정온도에 비하여 높을 때 실내온도를 낮추기 위해 구동된다. 이와 같은 냉방기는 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기를 이용해 실내온도를 제어한다.
또한 산업현장, 공공기관 및 가정에서 쾌적한 실내공기를 유지하려는 수요가 계속 증가하고 있으며, 하절기에는 제습기를 설치하고 동절기에는 제습기와 별도의 장치인 가습기를 설치한다. 그러나 소비자의 입장에서는 제습 기능과 가습 기능을 위해 별도의 장치를 구입, 설치 및 관리해야 하는 부담이 있으며, 가습기에는 물통을 설치해야 하는 등의 불편함이 존재한다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 실시예들의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 실시예들의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
미국 등록특허 US 6,918,263
본 발명의 실시예들의 목적은 기구적으로 간단한 구조로 제작 가능한 공지조화 시스템을 제공하는 데 있다. 또한, 실시예들의 다른 목적은 제습모드, 열회수환기모드 또는 외기냉방모드와 같은 작동모드를 선택하여 실행할 수 있는 공기조화 시스템을 제공하는 데 있다.
또한, 실시예들의 또 다른 목적은 제조 시간을 단축하고 제조 단가를 절약함으로써 상업성을 극대화할 수 있는 공기조화 시스템을 제공하는 데 있다.
일 개시에 의하여, 실내 공간의 온도와 습도를 일정하게 유지하는 공기조화시스템으로서, 실내 공간 전체에 외기를 도입하는 외기유입구, 외기 도입로에 설치되어 외기를 실내로 송풍하는 회기구, 실내 공간의 공기를 실외로 배출하는 배기구, 외기유입구와 배기구를 포함하는 제1 서브케이스와, 회기구와 급기구를 포함하는 제2 서브케이스를 포함하는 케이스, 수분을 흡수하는 흡습소재를 포함하고, 케이스의 내부에 설치되며, 제1 서브케이스와 제2 서브케이스의 결합면과 교차하는 방향으로 연장되는 회전축을 중심으로 회전 가능한 제습모듈, 제습모듈에 일체로 결합되며 외기유입구를 통해 케이스의 내부로 유입되는 실외공기가 제습모듈의 제1 영역으로 이동하는 경로에 설치되며, 내부에 열교환을 위하여 흐르는 냉매를 이용하여 실외 공기를 가열하는 응축기, 회기구를 통해 케이스의 내부로 유입되는 실내공기가 회전축을 중심으로 제습모듈의 제1 영역과 반대측인 제2 영역으로 이동하는 경로에 설치되며 내부에 열교환을 위하여 흐르는 냉매를 이용하여 실내공기를 냉각하는 증발기, 실내 공간의 공기의 온도 및 습도를 조절하기 위하여 응축기 및 증발기의 내부로 흐르는 냉매를 압축시키는 압축기, 제습모듈의 제1 영역에 설치되는 제1 서브송풍기, 제습모듈의 제2 영역에 설치되는 제2 서브송풍기, 제습모듈의 제1 영역의 하단부에 설치되어 제습모듈의 제1 영역을 거친 실외공기를 배기구로 배출하는 제 1 댐퍼, 제습모듈의 제2 영역의 하단부에 설치되어 제습모듈의 제2 영역을 거친 실내공기를 배기구로 배출하는 제2 댐퍼,및 미리 설정된 복수개의 작동모드들에 따라, 제습모듈의 회전 속도를 제어하고, 응축기 및 증발의 작동을 제어하고, 제1 댐퍼와 제2 댐퍼의 회전각도를 제어하는 제어부를 제공할 수 있다.
다른 개시에 의하여, 실내 공간의 온도와 습도를 일정하게 유지하는 공기조화시스템으로서, 실내 공간 전체에 외기를 도입하는 외기유입구, 외기 도입로에 설치되어 외기를 실내로 송풍하는 회기구, 실내 공간의 공기를 실외로 배출하는 배기구, 외기유입구와 배기구를 포함하는 제1 서브케이스와, 회기구와 급기구를 포함하는 제2 서브케이스를 포함하는 케이스, 수분을 흡수하는 흡습소재를 포함하고, 케이스의 내부에 설치되며, 제1 서브케이스와 제2 서브케이스의 결합면과 교차하는 방향으로 연장되는 회전축을 중심으로 회전 가능한 제습모듈, 제습모듈에 일체로 결합되며 외기유입구를 통해 케이스의 내부로 유입되는 실외공기가 제습모듈의 제1 영역으로 이동하는 경로에 설치되며, 내부에 열교환을 위하여 흐르는 냉매를 이용하여 실외 공기를 가열하는 응축기, 회기구를 통해 케이스의 내부로 유입되는 실내공기가 회전축을 중심으로 제습모듈의 제1 영역과 반대측인 제2 영역으로 이동하는 경로에 설치되며 내부에 열교환을 위하여 흐르는 냉매를 이용하여 실내공기를 냉각하는 증발기, 실내 공간의 공기의 온도 및 습도를 조절하기 위하여 응축기 및 증발기의 내부로 흐르는 냉매를 압축시키는 압축기, 제습모듈의 제1 영역에 설치되는 제1 서브송풍기, 제습모듈의 제2 영역에 설치되는 제2 서브송풍기, 제습모듈의 제1 영역의 하단부에 설치되어 제습모듈의 제1 영역을 거친 실외공기를 배기구로 배출하는 제 1 댐퍼, 제습모듈의 제2 영역의 하단부에 설치되어 제습모듈의 제2 영역을 거친 실내공기를 배기구로 배출하는 제2 댐퍼, 회기구에 설치되어 회기구로 유입되는 실내공기의 유기 휘발성 화합물(Total volatile organic compounds, TVOC) 농도를 감지하는 TVOC 센서 및 미리 설정된 복수개의 작동모드들에 따라, 제습모듈의 회전 속도를 제어하고, 응축기 및 증발의 작동을 제어하고, 제1 댐퍼와 제2 댐퍼의 회전각도를 제어하는 제어부,를 포함하고, 제어부는, 실내공기의 유기 휘발성 화합물 농도와 실내 유기휘발성화합물 농도 설정값의 차이에 비례하도록 제습모듈의 회전속도를 제어하며, 차이가 증가할수록 제습모듈의 회전속도를 증가시키는 것을 특징으로 한다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
상술한 바와 같은 실시예들에 관한 공기조화 시스템은, 케이스를 제외한 나머지 구성요소들을 일체로 구성하여 이를 케이스에 탈부착 가능하도록 설치함으로써 기구적으로 간단한 구조로 공기조화 시스템을 구현할 수 있다.
또한, 실시예들에 관한 공기조화 시스템에 의하면, 열교환부의 작동유무와, 제습모듈의 회전속도와, 댐퍼의 회전각도를 제어함으로써 제습모드, 열회수환기모드 또는 외기냉방모드와 같은 작동모드를 선택하여 실행할 수 있다.
또한, 실시예들에 관한 공기조화 시스템에 의하면, 케이스를 구성하는 제1 서브케이스와 제2 서브케이스의 형상을 동일하게 구성함으로써, 제조 시간을 단축하고 제조 단가를 절약함으로써 상업성을 극대화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 공기조화 시스템의 각 구성요소들을 분해하여 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 공기조화 시스템에서 제2 서브케이스를 제외한 나머지 구성요소들이 조립된 모습을 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 1의 공기조화 시스템에서 제습모듈과, 열교환부와, 송풍기 및 고정판을 분리하여 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 3을 측면에서 바라본 모습을 나타내는 측면도이다.
도 5는 도 4에서 송풍기를 제외한 나머지 구성요소들을 나타내는 평면도이다.
도 6은 제1 분리판과 제1 돌출부의 결합구조를 나타내는 분리측면도이다.
도 7은 도 2에 도시된 공기유로구분판에 설치되는 댐퍼를 나타내는 사시도이다.
도 8은 도 1의 공기조화 시스템의 구성요소들과 제어부의 사이의 연결 관계를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계 및/또는 동작은 하나 이상의 다른 구성요소, 단계 및/또는 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 공기조화 시스템의 각 구성요소들을 분해하여 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 공기조화 시스템에서 제2 서브케이스를 제외한 나머지 구성요소들이 조립된 모습을 나타내는 사시도이며, 도 3은 도 1의 공기조화 시스템에서 제습모듈과, 열교환부와, 송풍기 및 고정판을 분리하여 나타내는 사시도이고, 도 4는 도 3을 측면에서 바라본 모습을 나타내는 측면도이며, 도 5는 도 4에서 송풍기를 제외한 나머지 구성요소들을 나타내는 평면도이고, 도 6은 제1 분리판과 제1 돌출부의 결합구조를 나타내는 분리측면도이며, 도 7은 도 2에 도시된 공기유로구분판에 설치되는 댐퍼를 나타내는 사시도이다.
도 1 및 도 2에 나타난 본 발명의 일 실시예에 관한 공기조화 시스템(100)은 케이스(110)와, 제습모듈(120)과, 열교환부(130)와, 송풍기(140)와, 고정판(150)과, 댐퍼(160)와, 급기게이트(170)와, 배기게이트(180) 및 제어부(190)를 포함한다.
케이스(110)는 내부가 비어있으며, 여러 개의 파티션(미표시)에 의해 복수개의 구역으로 구분될 수 있다. 이렇게 구분된 복수개의 구역에는 실내에서 유입되는 실내공기와 실외에서 유입되는 실외공기가 유동할 수 있다. 다만, 이하 설명하는 공기조화 시스템(100)의 구조적 특징에 의해, 케이스(110)의 내부를 유동하는 실외공기와 실내공기는 서로 혼합되지 않고 개별적으로 유동할 수 있다.
상세히, 케이스(110)는 외기유입구(111)와 배기구(112)를 포함하는 제1 서브케이스(110a)와, 회기구(113)와 급기구(114)를 포함하는 제2 서브케이스(110b)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 서브케이스(110a)의 형상과 제2 서브케이스(110b)의 형상은 동일할 수 있으며, 제1 서브케이스(110a)와 제2 서브케이스(110b)는 서로에 대해 상하 및 대각선으로 대칭되도록 서로 결합될 수 있다. 이러한 구조에 따라, 제1 서브케이스(110a)와 제2 서브케이스(110b)는 동일한 금형으로 제조될 수 있으며, 이는 곧 제조 기간의 단축과 제조 비용을 절감할 수 있음을 의미한다.
예컨대, 외기유입구(111) 및 배기구(112)가 제1 서브케이스(110a)의 일측에 배치된다는 관점으로 제2 서브케이스(110b)를 바라볼 경우, 회기구(113) 및 급기구(114)는 제1 서브케이스(110b)를 기준으로 제1 서브케이스(110b)의 타측에 배치될 수 있다. 한편, 제1 서브케이스(110a)와 제2 서브케이스(110b)의 형상은 동일하므로, 제2 서브케이스(110b)의 관점에서 보면 회기구(113) 및 급기구(114)는 제2 서브케이스(110b)의 일측에 배치된다고 볼 수도 있다.
한편, 도면에 도시하지는 않았으나, 제1 서브케이스(110a)는 외기유입구(111), 배기구(112), 회기구(113) 및 급기구(114)의 일부를 포함하고, 제2 서브케이스(110b)는 외기유입구(111), 배기구(112), 회기구(113) 및 급기구(114)의 다른 일부를 포함할 수도 있다. 즉, 외기유입구(111), 배기구(112), 회기구(113) 및 급기구(114)는 도면에 도시된 바와 같이 제1 서브케이스(110a)와 제2 서브케이스(110b)에 구분되어 형성될 수도 있고, 또한 제1 서브케이스(110a)와 제2 서브케이스(110b)에 걸쳐 형성될 수도 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해 도면에 도시된 바와 같이 외기유입구(111)와 배기구(112)는 제1 서브케이스(110a)에 형성되고, 회기구(113) 및 급기구(114)는 제2 서브케이스(110b)에 설치된 경우를 중심으로 설명하기로 한다.
한편, 도면에 표시하지는 않았으나, 제1 서브케이스(110a)와 제2 서브케이스(110b)는 각각의 모서리에 형성된 결합구(미표시)에 나사결합으로 서로 결합될 수 있으며, 각각에 수용홈(미표시)과 결합돌출부(미표시)가 형성되어 서로 끼워맞춤으로 서로 결합될 수 있다. 하지만, 본 발명의 실시예들은 이에 한정되지 않으며, 다양한 방법으로 결합될 수 있으며, 다만 제1 서브케이스(110a)와 제2 서브케이스(110b)는 동일한 형상으로 제조되어 서로가 마주보도록 배치할 경우 도 1에 나타나는 바와 같이 서로 동일한 구조가 마주보도록 배치됨에 따라 서로에 대한 결합이 용이할 수 있으며, 이는 도 9 및 도 11에 명확하게 나타나 있다.
또한, 제1 서브케이스(110a)는 하나 이상의 제1 개구(115a)를 더 포함할 수 있고, 제2 서브케이스(110a)는 하나 이상의 제2 개구(115b)를 더 포함할 수 있다. 이러한 제1 개구(115a)와 제2 개구(115b)는 제1 서브케이스(110a)와 제2 서브케이스(110b)의 측면들 중 외기유입구(111), 배기구(112), 회기구(113) 및 급기구(114)가 형성되지 않은 제1 서브케이스(110a)와 제2 서브케이스(110b)의 측면들에 형성될 수 있다.
예컨대, 제1 개구(115a)와 제2 개구(115b)는 외기유입구(111), 배기구(112), 회기구(113) 및 급기구(114)를 대체할 수 있는 통로로써, 공기조화 시스템(100)이 설치되는 주위환경에 따라 덕트(D)가 향하는 방향을 변경할 필요가 있는 경우 외기유입구(111), 배기구(112), 회기구(113) 및 급기구(114) 중 하나 이상으로 사용될 수 있다.
따라서, 제1 개구(115a) 또는 제2 개구(115b)에 덕트(D)가 설치되는 경우에는, 제1 개구(115a)나 제2 개구(115b) 대체하는 외기유입구(111), 배기구(112), 회기구(113) 및 급기구(114) 중 하나 이상에는 차단판(B)이 설치되어 공기의 흐름을 차단할 수 있다.
또한, 제1 서브케이스(110a)는 제1 서브열교환기(130a)와 제습모듈(120)의 제2 영역(120b)의 사이를 구분하여 제1 서브열교환기(130a)를 통과하는 실외공기와 제습모듈(120)의 제2 영역(120b)을 통과하는 실내공기가 서로 혼합되지 않도록 제1 서브열교환기(130a)와 제습모듈(120)의 제2 영역(120b)의 사이에 설치되는 제1 분리판(도 6의 116a 참조)을 포함할 수 있다.
또한, 제2 서브케이스(110b)는 제2 서브열교환기(130b)와 제습모듈(120)의 제1 영역(120a)의 사이를 구분하여 제2 서브열교환기(130b)를 통과하는 실내공기와 제습모듈(120)의 제1 영역(120a)을 통과하는 실외공기가 서로 혼합되지 않도록 제2 서브열교환기(130b)와 제습모듈(120)의 제1 영역(120a)의 사이에 설치되는 제2 분리판(116b)을 더 포함할 수 있다.
여기서, 제1 분리판(116a)은 도 1에 도시된 제2 분리판(116b)과 동일한 구조로써, 제2 분리판(116b)과 마주보는 제1 서브케이스(110a)의 내부에 형성될 수 있다(도 6 참조). 즉, 제1 분리판(116a)과 제2 분리판(116b)은 각각 제1 서브케이스(110a)와 제2 서브케이스(110b) 내부에서 실외공기와 실내공기가 서로 혼합되지 않도록 케이스(110)의 내부 공간을 구분하는 역할을 할 수 있다.
제습모듈(120)은 수분을 흡수할 수 있는 흡습소재를 포함한다. 예를 들어, 제습모듈(120)은 실리카 겔(silica gel)을 이용하거나, 고분자 재료로 제조된 다공성의 고분자 제습재료를 이용하여 제조될 수 있다. 특히, 고분자 재료는 실리카 겔보다 흡승성능이 약 4배에 달하며, 제습모듈(120)의 무게를 4분의 1의 수준으로 줄일 수 있으므로, 고속으로 회전해야 하는 제습모듈(120)의 구현에 적합한 소재일 수 있다.
상세히, 제습모듈(120)은 케이스(110)의 내부에 설치될 수 있으며, 제1 서브케이스(110a)와 제2 서브케이스(110b)의 결합면과 교차하는 방향으로 연장하는 회전축(122)을 중심으로 회전 가능할 수 있다.
이러한 회전축(122)은 제습모듈(120)의 양면, 즉 제1 서브케이스(110a)와 마주보는 일면과 제2 서브케이스(110b)와 마주보는 타면으로부터 각각 제1 서브케이스(110a)와 제2 서브케이스(110b)를 향해 소정 간격 돌출되도록 제습모듈(120)에 설치될 수 있으며, 제1 서브케이스(110a)와 제2 서브케이스(110b)에는 각각 회전축(122)을 수용하는 회전홈(후술하겠으나, 도 1에 도시된 수용부(116b_h)의 일부분)이 형성될 수 있다. 이러한 회전축(122)은 구동부(123)에서 구동력을 제공ㅂ다아 회전할 수 있다.
열교환부(130)는 외기유입구(111)를 통해 제1 서브케이스(110a)의 내부로 유입되는 실외공기가 제습모듈(120)의 제1 영역(120a)으로 이동하는 경로에 설치되며, 내부에 열교환을 위한 냉매(냉매)가 흐르는 제1 서브열교환기(130a)와, 회기구(113)를 통해 제2 서브케이스(110b)의 내부로 유입되는 실내공기가 회전축(122)을 중심으로 제습모듈(120)의 제1 영역(120a)과 반대측인 제2 영역(120b)으로 이동하는 경로에 설치되며, 내부에 열교환을 위한 냉매(냉매)가 흐르는 제2 서브열교환기(130b)를 포함할 수 있다.
일 개시에 의하여 냉매는, 임의선택적 탄화수소 성분과 함께, HFC 134a 15 내지 45%, HFC 125 20 내지 40% ,HFC 32 25 내지 45%, HFC 227ea 2 내지 12%, HFC 152a 2 내지 10%로 구성된 하이드로플루오로카본 성분으로 주로 이루어지되 상기 양은 중량에 의한 것이고 총 100%에 대해서 선택되는 것인 냉매 조성물이 제공될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 하이드로플루오로카본 성분은 HFC 134a 25 내지 40% , HFC 125 25 내지 35% , HFC 32 35 내지 40% , HFC 227ea 2 내지 12%, HFC 152a 2 내지 10%로 구성된다.
바람직한 하이드로플루오로카본 성분은 R134a 15 내지 40%, R125 25 내지 40%, R32 25 내지 40% , R227ea 2 내지 10% , R152a 2 내지 10%로 주로 구성된다
추가의 하이드로플루오로카본 성분은 R134a 15 내지 32% , R125 25 내지 39% , R32 25 내지 40% ,R227ea 2 내지 10% , R152a 2 내지 10%로 주로 구성된다.
추가의 하이드로플루오로카본 성분은 R134a 20 내지 32% , R125 29 내지 37% R32 27 내지 37% ,R227ea 2 내지 7% ,R152a 2 내지 7%로 주로 구성된다.
추가의 하이드로플루오로카본 성분은 R134a 28% , R125 31% , R32 31% , R227ea 5% , R152a 5%로 주로 구성된다.
여기서, 제1 서브열교환기(130a)는 외기유입구(111)로 유입되는 실외공기를 가열하도록 내부에 온열원이 흐르는 응축기일 수 있고, 제2 서브열교환기(130b)는 회기구(113)로 유입되는 실내공기를 냉각하도록 내부에 냉열원이 흐르는 증발기일 수 있다.
더 구체적으로 설명하면, 제1 서브열교환기(130a)가 응축기일 경우, 제습모듈(120)의 제1 영역(120a)에 함유된 수분은 제1 서브열교환기(130a)를 지나며 가열된 실외공기에 의해 증발될 수 있다. 즉, 제습모듈(120)의 제1 영역(120a)에서는 제습모듈(120)의 재생 작용이 이루어질 수 있다.
한편, 제2 서브열교환기(130b)가 증발기일 경우, 제습모듈(120)의 제2 영역(120b)은 제2 서브열교환기(130b)를 지나며 냉각된 실내공기 중의 수증기를 흡착할 수 있다. 즉, 제습모듈(120)의 제2 영역(120b)에서는 제습모듈(120)의 제습 작용이 이루어질 수 있다.
이때, 회기구(113)로 유입된 실내공기에 함유된 수증기의 일부는 제2 서브열교환기(130b)의 표면에서 응결되어 제2 서브열교환기(130b)의 표면에서 물방울로 맺힐 수 있다. 이와 같이 제2 서브열교환기(130b)가 증발기로 작동함에 따라 제2 서브열교환기(130b)의 표면에 맺히는 물방울은, 도면에 도시되지는 않았으나 제2 서브열교환기(130b)와 제1 서브송풍기(140a)의 배출구(141a)를 연결하는 응축수배출관(130c)을 통해 제2 서브열교환(130b)에서 제1 서브송풍기(140a) 측으로 전달될 수 있으며, 이후 배기구(112)로 전달되어 실외공기와 함께 실외로 배출될 수 있다.
또한, 제습모듈(120)의 제1 영역(120a)을 지나며 가습된 실외공기는 배기구(112)를 통해 실외로 배기될 수 있다. 즉, 외기유입구(111)로 유입된 실외공기는 제1 서브열교환기(130a)를 거치며 가열되고, 다음으로 제습모듈(120)의 제1 영역(120a)으로 유입되어 제1 영역(120a)에 함유된 수분을 증발시키며, 동시에 그 증발잠열에 의해 다소 냉각된 상태로 배기구(112) 측으로 인도되어 배기구(112)를 통해 실외로 배기될 수 있다.
상기 설명한 실외공기의 유동은 제1 서브열교환기(130a)가 응축기로써 작동할 경우에 해당하며, 후술하겠으나 제1 서브열교환기(130a)의 작동이 중지되고, 제습모듈(120)의 회전 속도가 더 빨라질 경우, 실외공기는 배기구(112)가 아닌 급기구(114) 측으로 인도될 수 있다. 이에 대해서는 고정판(150)과, 고정판(150)의 공기유로구분판(154)과, 공기유로구분판(154)에 설치되는 급기게이트(170)와 배기게이트(180), 그리고 댐퍼(160)의 작동에 대한 설명과 함께 자세하게 후술하기로 한다.
한편, 제습모듈(120)의 제2 영역(120b)을 지나며 냉각된 실내공기는 급기구(114)를 통해 실내로 급기될 수 있다. 즉, 회기구(113)로 유입된 실내공기는 제2 서브열교환기(130b)를 거치며 냉각되고, 냉각된 실내공기 중의 수증기가 제습모듈(120)의 제2 영역(120b)에 흡착되며, 동시에 그 흡착열에 의해 다소 가열된 실내공기는 결과적으로 제습된 상태로 급기구(114)를 통해 실내로 급기될 수 있다.
여기서, 제습모듈(120)의 제2 영역(120b)에서 생성되는 흡착열은 제2 서브열교환기(130b)의 냉각 성능에 미치지 못하므로, 급기구(114)를 통해 실내로 급기되는 실내공기의 온도는 회기구(113)로 유입되는 실내공기의 온도보다 낮다.
상기 설명한 실내공기의 유동은 제2 서브열교환기(130b)가 증발기로써 작동할 경우에 해당하며, 후술하겠으나 제2 서브열교환기(130b)의 작동이 중지되고, 제습모듈(120)의 회전 속도가 더 빨라질 경우, 실내공기는 급기구(114)가 아닌 배기구(112) 측으로 인도될 수 있다. 이에 대해서는 역시 고정판(150)과, 고정판(150)의 공기유로구분판(154)과, 공기유로구분판(154)에 설치되는 급기게이트(170)와 배기게이트(180), 그리고 댐퍼(160)의 작동에 대한 설명과 함께 자세하게 후술하기로 한다.
따라서 정리하면, 제1 서브열교환기(130a)와 제2 서브열교환기(130b)가 각각 응축기와 증발기로 작동할 경우, 공기조화 시스템(100)으로 유입된 실외공기는 공기조화 시스템(100)의 내부로 유입되어 제습모듈(120)의 제1 영역(120a)을 재생시키고, 실내공기는 공기조화 시스템(100)의 내부로 유입되어 제습냉방되어 다시 실내로 공급될 수 있다.
또한, 제1 서브열교환기(130a)와 제2 서브열교환기(130b)의 작동이 중지될 경우에는, 실외공기는 공기조화 시스템(100)의 내부로 유입된 후 급기구(114)를 통해 실내로 공급되고, 실내공기는 공기조화 시스템(100)의 내부로 유입된 후 배기구(112)를 통해 실외로 배출되므로 환기 기능을 수행할 수 있음을 의미한다.
다음으로, 송풍기(140)는 제습모듈(120)의 제1 영역(120a)의 상류 또는 하류 측에 설치되는 제1 서브송풍기(140a)와, 제2 영역(120b)의 상류 또는 하류 측에 설치되는 제2 서브송풍기(140b)를 포함할 수 있다. 즉, 제1 서브송풍기(140a)와 제2 서브송풍기(140b)는 각각 실외공기와 실내공기가 흐르는 케이스(110)의 내부 유로 중 어느 위치에도 설치될 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해 도 1에 도시된 바와 같이 제1 서브송풍기(140a)는 제습모듈(120)의 제1 영역(120a) 측의 하류 측에 설치되고, 제2 서브송풍기(140b)는 제습모듈(120)의 제2 영역(120b) 측의 상류 측에 설치되는 경우를 중심으로 설명하기로 한다.
고정판(150)은 제1 서브케이스(110a)와 제습모듈(120)의 사이에 설치되며, 제1 서브열교환기(130a)가 설치되는 제1 설치대(151a)와, 제습모듈(120)의 제2 영역(120b)을 통과한 실내공기가 배기구(112) 또는 급기구(114)로 이동하는 경로를 제공하는 제1 송풍유입구(도 1의 152a)를 포함하는 제1 서브고정판(150a)과, 제2 서브케이스(110b)와 제습모듈(120)의 사이에 설치되며, 제2 서브열교환기(130b)가 설치되는 제2 설치대(151b)와, 제습모듈(120)의 제1 영역(120a)을 통과한 실외공기가 배기구(112) 또는 급기구(114)로 이동하는 경로를 제공하는 제2 송풍유입구(도 2의 152b)를 포함하는 제2 서브고정판(150b)을 포함할 수 있다.
또한, 제1 서브고정판(150a)은 제1 서브케이스(110a)의 제1 분리판(116a)을 향해 돌출되는 제1 돌출부(153a)를 더 포함할 수 있고, 제1 분리판(116a)은 제1 돌출부(153a)를 수용하는 제1 수용부(116a_h)를 포함할 수 있다. 이러한 구조는 도 6에 구체적으로 도시되어 있다. 여기서, 제1 돌출부(153a)와 제1 수용부(116a_h)는 서로 끼워맞춤 방식으로 결합될 수 있다.
또한, 제2 서브고정판(150b)은 제2 서브케이스(110b)의 제2 분리판(116b)을 향해 돌출되는 제2 돌출부(153b)를 더 포함할 수 있고, 제2 분리판(116b)은 제2 돌출부(153b)를 수용하는 제2 수용부(116b_h)를 포함할 수 있다.
상기와 같이, 제1 서브고정판(150a)에 제1 돌출부(153a)가 형성되고, 제1 돌출부(153a)를 수용하는 제1 수용부(116a_h)가 제1 분리판(116a)에 형성되어 제1 돌출부(153a)와 제1 수용부(116a_h)가 서로 끼워맞춤 방식으로 결합됨으로써, 제1 서브케이스(110a)의 제1 분리판(116a)을 가운데 두고 유동하는 서브열교환기(130a)를 지나는 실외공기와 제습모듈(120) 제2 영역(120b)을 통과하는 실내공기는 서로 혼합되지 않을 수 있다.
한편, 제1 서브케이스(110a)는 제습모듈(120)의 제2 영역(120b)에서 배출되는 실내공기가 유동하는 제1 공기유로영역(AP_1)을 포함하고, 제2 서브케이스(110b)는 제습모듈(120)의 제1 영역(120a)에서 배출되는 실외공기가 유동하는 제2 공기유로영역(AP_2)을 포함할 수 있다.
여기서, 고정판(150)은 제1 공기유로영역(AP_1)과 제2 공기유로영역(AP_2)을 구분하는 공기유로구분판(154)을 더 포함할 수 있다. 즉, 제1 공기유로영역(AP_1)과 제2 공기유로영역(AP_2)은 공기유로구분판(154)을 가운데 두고 서로 반대측에 형성될 수 있다.
*62이러한 공기유로구분판(154)은 제습모듈(120)의 제1 영역(120a) 및 제2 영역(120b)의 하류 측에 설치되어 제1 서브케이스(110a)의 내부공간 일부와 제2 서브케이스(110b)의 내부공간의 일부를 구분할 수 있다. 이러한 구조에 따라, 제1 서브케이스(110a) 측에 위치하는 제1 공기유로영역(AP_1)을 흐르는 실내공기와, 제2 서브케이스(110b) 측에 위치하는 제2 공기유로영역(AP_2)을 흐르는 실외공기는 서로 혼합되지 않고 개별적으로 공기유로구분판(154)의 양측에서 서로 반대되는 방향으로 유동할 수 있다.
더 구체적으로, 제1 공기유로영역(AP_1) 측의 공기유로구분판(154)에는 제습모듈(120)의 제2 영역(120b)을 통과한 실내공기를 급기구(114) 측으로 인도하는 제1 급기게이트(170a)와, 제습모듈(120)의 제1 영역(120a)을 통과한 실내공기를 배기구(112) 측으로 인도하는 제1 배기게이트(180a)가 설치될 수 있다(도 1 참조).
마찬가지로, 제2 공기유로영역(AP_2) 측의 공기유로구분판(154)에는 제습모듈(120)의 제1 영역(120a)을 통과한 실외공기를 급기구(114) 측으로 인도하는 제2 급기게이트(170b)와, 제습모듈(120)의 제1 영역(120a)을 통과한 실외공기를 배기구(112) 측으로 인도하는 제2 배기게이트(180b)가 설치될 수 있다.
상기 제1 급기게이트(170a), 제1 배기게이트(180a), 제2 급기게이트(170b) 및 제2 배기게이트(180b)의 구조에 의한 실외공기와 실내공기의 구체적인 유동과 관련하여서는 아래에서 자세하게 설명하기로 한다.
댐퍼(160)는 제습모듈(120)의 제1 영역(120a)의 하류 측에 설치되어 제습모듈(120)의 제1 영역(120a)을 거친 실외공기를 배기구(112) 및 급기구(114) 중 하나로 인도하는 제1 댐퍼(160a)와, 제습모듈(120)의 제2 영역(120b)의 하류 측에 설치되어 제습모듈(120)의 제2 영역(120b)을 거친 실내공기를 배기구(112) 및 급기구(114) 중 다른 하나로 인도하는 제2 댐퍼(160b)를 포함할 수 있다.
도 1, 2 및 7을 참조하면, 제1 댐퍼(160a)는 제1 공기유로영역(AP_1) 측의 공기유로구분판(154)에 설치되는 제1 댐퍼구동부(161a)와, 제1 댐퍼구동부(161a)에 회전 가능하도록 연결되어 공기유로구분판(154)을 관통하여 제2 공기유로영역(AP_2) 측으로 돌출되는 제1 댐퍼회전축(162a)과, 제1 댐퍼회전축(162a)에 연결되어 제2 배기게이트(180b)를 폐쇄하는 제3 위치(도 10의 P3 참조)와, 제2 급기게이트(170b)를 폐쇄하는 제4 위치(도 10의 P4 참조) 사이에서 이동 가능한 제1 가림판(163a)을 포함할 수 있다.
또한, 제2 댐퍼(160b) 또한 제1 댐퍼(160a)와 동일한 구조로써, 제2 공기유로영역(AP_2) 측의 공기유로구분판(154)에 설치되는 제2 댐퍼구동부(161b)와, 제2 댐퍼구동부(161b)에 회전 가능하도록 연결되어 공기유로구분판을 관통하여 제1 공기유로영역(AP_1) 측으로 돌출되는 제2 댐퍼회전축(162b)과, 제2 댐퍼회전축(162b)에 연결되어 제1 급기게이트(170a)를 폐쇄하는 제1 위치(도 12의 P1 참조)와, 제1 배기게이트(180a)를 폐쇄하는 제2 위치(도 12의 P2 참조) 사이에서 이동 가능한 제2 가림판(163b)을 포함할 수 있다.
도 8은 도 1의 공기조화 시스템의 구성요소들과 제어부의 사이의 연결 관계를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 8을 참조하면, 제어부(190)는 제습모듈(120)에 제어신호를 인가하여 제습모듈(120)의 회전속도를 제어하는 구동 제어부(191)와, 열교환부(130)에 제어신호를 인가하여 제1 서브열교환기(130a)와 제2 서브열교환기(130b)의 작동유무를 제어하는 히트펌프 제어부(192)와, 댐퍼(160)에 제어신호를 인가하여 제1 댐퍼(160a)와 제2 댐퍼(160b)의 회전각도를 제어하는 댐퍼 제어부(193)를 포함할 수 있다.
*71상세히, 제어부(190)는 제습모듈(120)의 회전속도를 미리 정해진 범위의 저속으로 제어하고, 제1 서브열교환기(130a)와 제2 서브열교환기(130b)를 작동시키며, 제1 댐퍼(160a)를 제어하여 제1 서브열교환기(130a)와 제습모듈(120)의 제1 영역(120a)을 지나며 가열 및 가습된 후 제1 서브송풍기(140a)를 통해 송풍되는 실외공기를 배기구(112)로 인도하고, 제2 댐퍼(160b)를 제어하여 제2 서브열교환기(130b)와 제습모듈(120)의 제2 영역(120b)을 지나며 냉각 및 제습된 후 제2 서브송풍기(140b)를 통해 송풍되는 실내공기를 급기구(114)로 인도하는 제습모드와, 제습모듈(120)의 회전속도를 미리 정해진 범위의 고속으로 제어하고, 제1 서브열교환기(130a)와 제2 서브열교환기(130b)의 작동을 중지시키며, 제1 댐퍼(160a)를 제어하여 제습모듈(120)의 제1 영역(120a)을 지나는 동안 제습모듈(120)의 제2 영역(120b)을 지나는 실내공기와 전열교환된 후 제1 서브송풍기(140a)를 통해 송풍되는 실외공기를 급기구(114)로 인도하고, 제2 댐퍼(160b)를 제어하여 제습모듈(120)의 제2 영역(120b)을 지나는 동안 제습모듈(120)의 제1 영역(120a)을 지나는 실외공기와 전열교환된 후 제2 서브송풍기(140b)를 통해 송풍되는 실내공기를 배기구(112)로 인도하는 열회수환기모드와, 제습모듈(120)의 작동을 중지시키고, 제1 서브열교환기(130a)와 제2 서브열교환기(130b)의 작동을 중지시키며, 제1 댐퍼(160a)를 제어하여 제1 서브송풍기(140a)를 통해 저온의 실외공기를 급기구(114)로 인도하고, 제2 댐퍼(160b)를 제어하여 제2 서브송풍기(140b)를 통해 고온의 실내공기를 배기구(112)로 인도하는 외기냉방모드 중 하나를 선택하여 실행할 수 있다.
구동 제어부(191)는 제습모듈(120)의 회전 구동력을 제공하는 구동부(123)에 제어신호를 인가하여, 구동부(123)의 회전속도를 제어할 수 있다. 즉, 제어부(190)가 공기조화 시스템(100)을 제습모드로 구동할 경우, 구동 제어부(191)는 구동부(123)를 미리 정해진 범위의 저속으로 제어할 수 있다. 또한, 제어부(190)가 공기조화 시스템(100)을 열회수환기모드로 구동할 경우, 구동 제어부(191)는 구동부(123)를 미리 정해진 범위의 고속으로 제어할 수 있다. 또한, 제어부(190)가 공기조화 시스템(100)을 외기냉방모드로 구동할 경우, 구동 제어부(191)는 구동부(123)를 정지시킬 수 있다.
여기서, '미리 정해진 범위'라 함은 공기조화 시스템(100)의 제조 시 기설정되었거나, 사용자에 의해 기설정된 소정의 회전속도를 의미한다. 또한 여기서 '저속'이라 함은 후술할 공기조화 시스템(100)의 열회수환기모드에서 제습모듈(120)이 '고속'으로 회전할 경우와 비교하여 상대적으로 저속임을 의미하며, 어느 특정한 값을 의미하는 것은 아니다. 즉, 후술하겠으나 제습모드에서 제습모듈(120)의 회전속도는 실내 상대습도와 실내 상대습도 설정값과의 차이, 그리고 실내공기의 이산화탄소 농도, 유기 휘발성 화합물 농도와 이산화탄소 및 유기휘발성 농도의 설정값의 차이에 비례하도록 설정될 수 있다. 이렇게 제습모듈(120)의 회전속도가 변경됨에 따라, 제습모듈(120)의 다공성 흡습소재를 포함하는 기공부(121)를 통과하는 실내공기(I) 및 실외공기(O)와 제습모듈(120)의 사이에 발생하는 물리적 현상의 특성이 변화할 수 있다.
한편, 히트펌프 제어부(192)는 열교환부(130)에 제어신호를 인가하여 제1 서브열교환기(130a)와 제2 서브열교환기(130b)의 작동여부를 제어할 수 있다. 구체적으로, 열교환부(130)는 압축기(131)와 제1 서브열교환기(130a), 제2 서브열교환기(130b) 및 팽창부재(132)를 포함할 수 있으며, 이들은 냉매배관(미도시)을 통해 서로 연결될 수 있다. 냉매배관(미도시)에는 열교환을 위한 냉매(냉매)가 유동하며, 압축기(131)의 구동여부에 따라 제1 서브열교환기(130a)와 제2 서브열교환기(130b)에서 열교환이 이루어질 수 있는지 여부를 결정할 수 있다.
상세히, 히트펌프 제어부(192)는 열교환부(130)의 압축기(131)에 제어신호를 인가할 수 있다. 따라서, 제어부(190)가 공기조화 시스템(100)을 제습모드로 구동할 경우, 히트펌프 제어부(192)는 열교환부(130)의 압축기(131)에 구동신호를 인가하여 제1 서브열교환기(130a) 및 제2 서브열교환기(130b)가 각각 응축기 또는 증발기로서의 기능을 수행하도록 할 수 있다. 또한, 제어부(190)가 공기조화 시스템(100)을 열회수환기모드 또는 외기냉방모드로 구동할 경우, 히트펌프 제어부(192)는 압축기(131)에 구동신호를 인가하지 않음으로써 열교환부(130)의 작동을 정지시킬 수 있다.
한편, 댐퍼 제어부(193)는 댐퍼 구동부(161)에 제어신호를 인가하여, 제1 댐퍼(160a)와 제2 댐퍼(160b)의 회전각도를 제어할 수 있다. 여기서, 댐퍼 구동부(161)는 전기신호에 의해 작동하는 전기모터로 구현될 수 있으며, 댐퍼 구동부(161)의 구동에 의해 가림판(163)을 급기게이트(170) 또는 배기게이트(180)를 개방하거나 폐쇄하는 위치로 회전시킴으로써 실내공기와 실외공기를 배기구(112) 또는 급기구(114) 측으로 인도할 수 있다.
구체적으로, 제어부(190)가 공기조화 시스템(100)을 제습모드로 구동할 경우, 댐퍼 제어부(193)는 제1 댐퍼구동부(161a)를 제어하여 제1 가림판(163a)을 제2 배기게이트(180b)를 개방하고, 제2 급기게이트(170b)를 폐쇄하는 제4 위치(P4)에 위치시킴으로써, 제습모듈(120)의 제1 영역(120a)을 통과한 실외공기를 배기구(112) 측으로 인도할 수 있다. 동시에, 댐퍼 제어부(193)는 제2 댐퍼구동부(161b)를 제어하여 제2 가림판(163b)을 제1 급기게이트(170a)를 개방하고, 제1 배기게이트(180a)를 폐쇄하는 제2 위치(P2)에 위치시킴으로써, 제습모듈(120)의 제2 영역(120b)을 통과한 실내공기를 급기구(114) 측으로 인도할 수 있다.
또한, 제어부(190)가 공기조화 시스템(100)을 열회수환기모드 또는 외기냉방모드로 구동할 경우, 댐퍼 제어부(193)는 제1 댐퍼구동부(161a)를 제어하여 제1 가림판(163a)을 제2 배기게이트(180b)를 폐쇄하고, 제2 급기게이트(170b)를 개방하는 제3 위치(P3)에 위치시킴으로써, 제습모듈(120)의 제1 영역(120a)을 통과한 실외공기를 급기구(114) 측으로 인도할 수 있다. 동시에, 댐퍼 제어부(193)는 제2 댐퍼구동부(161b)를 제어하여 제2 가림판(163b)을 제1 급기게이트(170a)를 폐쇄하고, 제1 배기게이트(180a)를 개방하는 제1 위치(P1)에 위치시킴으로써, 제습모듈(120)의 제2 영역(120b)을 통과한 실내공기를 배기구(112) 측으로 인도할 수 있다.
한편, 도 1 내지 도 5에 도시되지는 않았으나 본 발명의 실시예들에 따른 공기조화 시스템(100)은 각 구성요들의 제어를 위한 목적으로, 외기유입구(111)에 설치되어 외기유입구(111)로 유입되는 실외공기의 온도를 감지하는 실외 온도센서(S1)와, 회기구(113)에 설치되어 회기구(113)로 유입되는 실내공기의 온도를 감지하는 실내 온도센서(S2)와, 회기구(113)에 설치되어 회기구(113)로 유입되는 실내공기의 상대습도를 감지하는 실내 습도센서(S3)와, 회기구(113)에 설치되어 회기구(113)로 유입되는 실내공기의 이산화탄소(CO2) 농도를 김지하는 실내 이산화탄소센서(S4)와, 회기구(113)에 설치되어 회기구(113)로 유입되는 실내공기의 유기 휘발성 화합물(Total volatile organic compounds, TVOC) 농도를 감지하는 실내 유기휘발성화합물센서(S5)를 더 포함할 수 있다.여기서, 실내 온도센서(S2), 실내 습도센서(S3), 실내 이산화탄소센서(S4) 및 실내 유기휘발성화합물센서(S5) 중 하나 이상은 회기구(113)에 설치될 수 있으나 이에 한정되지 않으며, 예컨대 실내공간에 직접 설치될 수도 있다. 즉, 실내공간 중 특정한 위치의 온도나 습도, 이산화탄소 농도 또는 유기 휘발성 화합물의 농도에 따라 공기조화 시스템(100)을 제어할 필요가 있는 경우, 실내 온도센서(S2), 실내 습도센서(S3), 실내 이산화탄소센서(S4) 및 실내 유기휘발성화합물센서(S5) 중 하나 이상은 회기구(113)가 아닌 실내의 다른 위치에서 얼마든지 설치가 가능하다.
한편, 제어부(190)는 실내 온도센서(S2)와, 실내 습도센서(S3)와, 실내 이산화탄소센서(S4) 및 실내 유기휘발성화합물센서(S5)에서 각각 감지되는 실외공기의 온도와, 실내공기의 온도와, 실내공기의 상대습도와, 실내공기의 이산화탄소 농도와, 실내공기의 유기 휘발성 화합물 농도를 수신하는 센서 수신부(194)를 더 포함할 수 있다.
일 개시에 의하여 냉매는 펜타플루오로에테인 1 % 내지 5.99 %, 2-메틸 프로페인(아이소뷰테인) CH(CH3)3 0.43 % 내지 8 %, 테트라플루오로에테인 93 내지 96 %, 다이플루오로메테인 2 % 내지 4.99 % 및 중합 억제제를 포함하는 유체 혼합물인 것을 특징으로 한다.
또한, 공기조화 시스템(100)은 제습모드와, 열회수환기모드 및 외기냉방모드 중 하나의 모드를 선택하는 사용자 입력신호를 입력 받고, 실내 상대습도 설정값과, 실내 이산화탄소 농도 설정값과, 실내 유기휘발성화합물 농도 설정값 및 실내 냉방 쾌적온도 설정값(이하, 통칭하여 '사용자 설정값'이라 한다)을 사용자로부터 입력 받아 제어신호를 발생시키는 사용자 입력부(195p)를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 사용자 입력부(195p)는 공기조화 시스템(100)을 작동시키기 위한 작동모드를 선택하는 기능을 수행한다. 예를 들어, 사용자 입력부(195p)는 적외선 신호 등을 이용한 무선통신이나 유선통신에 의해 제어부(190)와 연결되는 원격 컨트롤러 등으로 구현될 수 있다.
또한, 제어부(190)는 작동모드를 선택하는 사용자 입력신호와, 사용자 설정값을 수신하여 이를 저장하는 사용자 입력 수신부(195)를 더 포함할 수 있다.
또한, 제어부(190)는 작동모드 설정부(196)를 더 포함할 수 있다. 작동모드 설정부(196)는, 데이터 버스(197)를 통해 제어부(190) 내부의 각 구성요소들과 전기적으로 연결되며, 사용자 입력부(195p)에 의해 수신된 사용자 입력신호와 사용자 설정값에 기초하여 공기조화 시스템(100)의 작동모드를 설정하거나, 센서 수신부(194)에 의해 수신된 센서 신호에 기초하여 작동모드를 설정할 수 있다.
예컨대, 제어부(190)는 센서 수신부(194)에 수신되는 실내공기의 상대습도가 사용자 입력 수신부(195)에 저장된 실내 상대습도 설정값의 105% 이상일 경우, 작동모드 설정부(196)에 의해 제습모드를 실행할 수 있다. 여기서, 제습모듈(120)의 회전속도는 센서 수신부(194)에 수신되는 실내공기의 상대습도와, 상기 사용자 입력 수신부에 저장된 실내 상대습도의 설정값의 차이에 비례할 수 있다.
다른 예시로써, 제어부(190)는 센서 수신부(194)에 수신되는 실내공기의 이산화탄소 농도가 사용자 입력 수신부(195)에 저장된 실내 이산화탄소 농도 설정값보다 높을 경우, 또는 센서 수신부(194)에 수신되는 실내공기의 유기 휘발성 화합물 농도가 사용자 입력 수신부(195)에 저장된 실내 유기 휘발성 화합물 농도 설정값보다 클 경우 열회수환기모드를 실행할 수 있다. 여기서, 제습모듈(120)의 회전속도는, 실내공기의 이산화탄소 농도와 실내 이산화탄소 농도 설정값의 차이 또는 실내공기의 유기 휘발성 화합물 농도와 실내 유기 휘발성 화합물 농도 설정값의 차이에 비례할 수 있다.
이러한 제습모듈(120)의 회전속도 제어는 상술한 바와 같이 센서 수신부(194)에서 수신되는 각종 측정값들과 사용자 입력 수신부(195)에 저장된 설정값들을 바탕으로, 구동 제어부(191)를 통해 제습모듈(120)에 인가되는 제어신호에 의해 구동부(123)를 제어함으로써 변경될 수 있다.
또 다른 예시로써, 제어부(190)는 센서 수신부(194)에 수신되는 실외공기의 온도가 실내공기의 온도보다 낮고, 동시에 센서 수신부(194)에 수신되는 실내공기의 온도가 사용자 입력 수신부(195)에 저장된 실내 냉방 쾌적온도 설정값보다 높을 경우, 외기냉방모드를 실행할 수 있다.
상기에 설명한 바와 같은 제어부(190)는 컴퓨터나, 반도체 칩과 회로기판 등을 포함하는 제어보드(control board)나, 소프트웨어를 내장하는 반도체 칩 등으로 구현될 수 있다. 또한, 제어부(190)의 각 구성요소들은 별도의 제어보드로 구현될 수도 있으며, 컴퓨터나 제어보다나 반도체 칩 등에 내장되는 소프트웨어 등으로 구현될 수 있다.
한편, TVOC 센서는, 210nm 내지 225nm의 파장 범위를 갖는 광원을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 215nm의 파장이 적당하다. 또한, TVOC 센서는 제1 전극, 제 1 전극에 접촉한 유리판, 유리판에 접촉하여 설치되며, 상기 제1 전극과 상호 작용하여 전기장을 형성하고, 상기 광원으로부터 생성된 광이 이동하는 제2 전극을 포함할 수 있으며, 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하며, 상기 광과 반응하여 TVOC를 이온화시키기 위한 전자를 방출하는 감광부를 포함할 수 있다. 따라서, 저가의 LED를 사용하여 감광물질 예컨대 칼륨 또는 나트륨으로부터 전자를 추출하여 가속화시킨 후 이를 TVOC에 충돌시키는 방식으로 이온화 시키는 방식을 가지는 TVOC 센서를 포함할 수 있다.
먼저, 즉 공기조화 시스템(100)이 제습모드로 구동될 경우, 실외공기는 외기유입구(111)를 통해 제1 서브케이스(110a)의 내부로 유입될 수 있다. 이렇게 외기유입구(111) 측의 제1 서브케이스(110a)로 유입된 실외공기는 제1 서브열교환기(130a)를 통과하며 가열될 수 있으며, 가열된 실외공기는 제습모듈(120)의 제1 영역(120a)으로 유입될 수 있다. 가열된 실외공기에 의해 제습모듈(120)의 제1 영역(120a)에 함유되어 있던 수분은 증발하게 되고, 수분의 증발잠열에 의해 실외공기는 소정 온도 냉각될 수 있다.
제1 서브열교환기(130a)를 지나며 가열된 이후 실외공기는 제습모듈(120)의 제1 영역(120a)을 지나며 다시 냉각되나, 그럼에도 불구하고 제습모듈(120)에 의한 냉각효과는 제1 서브열교환기(130a)에 의한 가열효과보다 미비하므로, 결과적으로 제습모듈(120)의 제1 영역(120a)을 지나 제1 서브송풍기(140a)측으로 이동하는 실외공기는 공기조화 시스템(100)의 내부로 유입되기 이전과 비교하여 가습가열된 상태가 될 수 있다. 상기와 같이 제습모듈(120)의 제1 영역(120a)을 지나면서 가습가열된 실외공기는 제2 공기유로영역(AP_2)으로 진입될 수 있다.
여기에서, 공기조화 시스템(100)이 제습모드로 구동될 경우, 제1 댐퍼(160a)는 제2 급기게이트(170b)를 폐쇄하고, 제2 배기게이트(180b)를 개방하는 제4 위치(P4)에 배치된다. 이에 따라, 제1 서브열교환기(130a)와 제습모듈(120)의 제1 영역(120a)을 통과하며 가열가습된 실외공기는 제2 배기게이트(180b)를 통과하여 배기구(112)를 통해 실외로 다시 배출될 수 있다.
한편, 공기조화 시스템(100)이 열회수환기모드로 구동될 경우에는 상술한 바와 같이 열교환부(130)의 작동이 중지되므로, 실외공기는 제1 서브열교환기(130a)를 온도 변화 없이 그대로 통과하며, 다음으로 제습모듈(120)의 제1 영역(120a)을 통과하는 동안 제2 영역(120b)을 통과하는 실내공기와의 전열교환을 통해 실내공기의 온도와 비슷한 온도를 유지할 수 있다. 이러한 상태로, 실외공기는 제1 서브송풍기(140a)를 통해 제2 공기유로영역(AP_2)으로 진입될 수 있다. 이는, 별도의 전열교환기를 구비하지 않고도, 제습모듈(120)의 회전구동만으로도 실내공기와 실외공기 사이에서 전열교환을 수행할 수 있음을 의미한다.
한편, 공기조화 시스템(100)이 외기냉각모드르 구동될 경우에는 열교환부(130) 뿐만 아니라 제습모듈(120)의 작동도 중지하므로, 상술한 실내공기와의 전열교환도 이루어지지 않은 상태, 즉 외기유입구(111)로 유입된 실외공기 그대로 제2 공기유로영역(AP_2)으로 진입될 수 있다.
한편, 공기조화 시스템(100)이 ii) 열회수환기모드 또는 외기냉각모드로 구동될 경우, 제1 댐퍼(160a)는 제2 배기게이트(180b)를 폐쇄하고, 제2 급기게이트(170b)를 개방하는 제3 위치(P3)에 배치된다. 이에 따라, 제1 서브송풍기(140a)에서 송풍되는 실외공기는 제2 급기게이트(170b)를 통과하여 제2 공기유로영역(AP_2)을 따라 급기구(114) 측으로 인도된 후, 급기구(114)를 통해 실내로 급기될 수 있다. 즉, 열회수환기모드일 경우 실외공기는 실내공기와 전열교환이 이루어진 상태로 실내로 공급될 수 있으며, 외기냉각모드일 경우에는 실외공기가 그대로 실내로 공급될 수 있다.
공기조화 시스템(100)이 제습모드로 구동될 경우, 실내공기는 회기구(113)를 통해 제1 서브케이스(110a)의 내부로 유입될 수 있다. 이렇게 회기구(113) 측의 제1 서브케이스(110a)로 유입된 실내공기는 제2 서브열교환기(130b)를 통과하며 냉각될 수 있으며, 냉각된 실내공기는 제습모듈(120)의 제2 영역(120b)으로 유입될 수 있다. 냉각된 실내공기에 함유된 수증기는 제습모듈(120)의 제2 영역(120b)으로 유입되어 제습모듈(120)의 제2 영역(120b)에 흡착되며, 이러한 흡착열에 의해 실내공기는 소정 온도 가열될 수 있다.
제2 서브열교환기(130b)를 지나며 냉각된 이후 실내공기는 제습모듈(120)의 제2 영역(120b)을 지나며 다시 가열되나, 그럼에도 불구하고 제습모듈(120)에 의한 가열효과는 제2 서브열교환기(130b)에 의한 냉각효과보다 미비하므로, 결과적으로 제습모듈(120)의 제2 영역(120b)을 지나 제2 서브송풍기(140b) 측으로 인도되는 실내공기는 공기조화 시스템(100)의 내부로 유입되기 이전과 비교하여 제습냉각된 상태가 될 수 있다. 상기와 같이 제습모듈(120)의 제2 영역(120b)을 지나면서 제습냉각된 실내공기는 제2 서브송풍기(140b)를 통과하여 제1 공기유로영역(AP_1)으로 진입될 수 있다.
여기에서, 공기조화 시스템(100)이 제습모드로 구동될 경우, 제2 댐퍼(160b)는 제1 급기게이트(170a)를 개방하고, 제1 배기게이트(180a)를 폐쇄하는 제2 위치(P2)에 배치된다. 이에 따라, 제2 서브열교환기(130b)와 제습모듈(120)의 제2 영역(120b)을 통과하며 제습냉각된 실내공기는 제1 급기게이트(170a)를 통해 급기구(114) 측으로 인도되어, 급기구(114)를 통해 실내로 다시 공급될 수 있다.
한편, 공기조화 시스템(100)이 ii) 열회수환기모드 또는 외기냉각모드로 구동될 경우에는 상술한 바와 같이 열교환부(130)의 작동이 중지되므로, 실내공기는 제2 서브열교환기(130b)를 온도 변화 없이 그대로 통과하며, 다음으로 제습모듈(120)의 제2 영역(120b)을 통과하며 제1 영역(120a)을 통과하는 실외공기와의 전열교환을 통해 실외공기의 온도와 비슷한 온도로 유지될 수 있다. 이러한 상태로, 실내공기는 제2 서브송풍기(140b)를 통해 제1 공기유로영역(AP_1)으로 진입될 수 있다.
한편, 공기조화 시스템(100)이 외기냉각모드로 구동될 경우에는 열교환부(130) 뿐만 아니라 제습모듈(120)의 작동도 중지하므로, 상술한 실외공기와의 전열교환도 이루어지지 않은 상태, 즉 회기구(113)로 유입된 실내공기 그대로 제1 공기유로영역(AP_1)으로 유입될 수 있다.
한편, 공기조화 시스템(100)이 ii) 열회수환기모드 또는 외기냉각모드로 구동될 경우, 제2 댐퍼(160b)는 제1 배기게이트(180a)를 개방하고, 제1 급기게이트(170a)를 폐쇄하는 제1 위치(P1)에 배치된다. 이에 따라, 제습모듈(120)의 제2 영역(120b)을 통과한 실내공기는 제1 배기게이트(180a)를 통과하여 제1 공기유로영역(AP_1)을 따라 배기구(112) 측으로 인도된 후, 배기구(112)를 통해 실외로 배출될 수 있다. 즉, 열회수환기모드일 경우 실내공기는 실외공기와 열교환이 이루어진 상태로 실외로 배출될 수 있으며, 외기냉각모드일 경우에는 실내공기 그대로 실외로 배출될 수 있다.
상술한 바와 같은 구조를 포함하는 공기조화 시스템(100)에 의하면, 케이스(110)를 제외한 나머지 구성요소들을 일체로 구성하여 이를 케이스(110)에 탈부착 가능하도록 설치함으로써 기구적으로 간단한 구조로 공기조화 시스템(100)을 구현할 수 있다.
또한, 실시예들에 관한 공기조화 시스템(100)에 의하면, 열교환부(130)의 작동유무와, 제습모듈(120)의 회전속도와, 댐퍼(160)의 회전각도를 제어함으로써 제습모드, 열회수환기모드 또는 외기냉방모드와 같은 작동모드를 선택하여 실행할 수 있다.
또한, 실시예들에 관한 공기조화 시스템(100)에 의하면, 공기조화 시스템(100)의 제1 서브케이스(110a)와 제2 서브케이스(110b)는 각각 실외공기와 실내공기의 유동을 구분하는 제1 가림판(163a)과 제2 가림판(163b) 및 고정판(150)을 구비함으로써 케이스(110)의 내부를 유동하는 실외공기와 실내공기가 서로 혼합되거나 누설되는 것을 방지할 수 있는 견고한 실링구조를 구현할 수 있다.
또한, 실시예들에 관한 공기조화 시스템(100)에 의하면, 케이스(110)를 구성하는 제1 서브케이스(110a)와 제2 서브케이스(110b)의 형상을 동일하게 구성함으로써, 제조 시간을 단축하고 제조 단가를 절약함으로써 상업성을 극대화할 수 있다.
상술한 실시예들에 대한 구성과 효과에 대한 설명은 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (3)

  1. 실내 공간의 온도와 습도를 일정하게 유지하는 공기조화시스템으로서,
    상기 실내 공간 전체에 외기를 도입하는 외기유입구;
    상기 외기유입구에 설치되어 외기를 실내로 송풍하는 회기구;
    상기 실내 공간의 공기를 실외로 배출하는 배기구;
    외기유입구와 배기구를 포함하는 제1 서브케이스와, 회기구와 급기구를 포함하는 제2 서브케이스를 포함하는 케이스;
    수분을 흡수하는 흡습소재를 포함하고, 상기 케이스의 내부에 설치되며, 상기 제1 서브케이스와 상기 제2 서브케이스의 결합면과 교차하는 방향으로 연장되는 회전축을 중심으로 회전 가능한 제습모듈;
    상기 제습모듈에 일체로 결합되며 상기 외기유입구를 통해 상기 케이스의 내부로 유입되는 실외공기가 상기 제습모듈의 제1 영역으로 이동하는 경로에 설치되며, 내부에 열교환을 위하여 흐르는 냉매를 이용하여 상기 실외 공기를 가열하는 응축기;
    상기 회기구를 통해 상기 케이스의 내부로 유입되는 실내공기가 상기 회전축을 중심으로 상기 제습모듈의 상기 제1 영역과 반대측인 제2 영역으로 이동하는 경로에 설치되며 내부에 열교환을 위하여 흐르는 냉매를 이용하여 상기 실내공기를 냉각하는 증발기;
    상기 실내 공간의 공기의 온도 및 습도를 조절하기 위하여 응축기 및 증발기의 내부로 흐르는 냉매를 압축시키는 압축기;
    상기 제습모듈의 상기 제1 영역에 설치되는 제1 서브송풍기;
    상기 제습모듈의 상기 제2 영역에 설치되는 제2 서브송풍기;
    상기 제습모듈의 상기 제1 영역의 하단부에 설치되어 상기 제습모듈의 상기 제1 영역을 거친 상기 실외공기를 상기 배기구로 배출하는 제 1 댐퍼;
    상기 제습모듈의 상기 제2 영역의 하단부에 설치되어 상기 제습모듈의 상기 제2 영역을 거친 상기 실내공기를 상기 배기구로 배출하는 제 2 댐퍼;
    상기 회기구에 설치되어 상기 회기구로 유입되는 상기 실내공기의 유기 휘발성 화합물(Total volatile organic compounds, TVOC) 농도를 감지하는 TVOC 센서;및
    미리 설정된 복수개의 작동모드들에 따라, 상기 제습모듈의 회전 속도를 제어하고, 상기 응축기 및 증발의 작동을 제어하고, 상기 제1 댐퍼와 상기 제2 댐퍼의 회전각도를 제어하는 제어부;
    상기 외기유입구에 설치되어 상기 외기유입구로 유입되는 상기 실외공기의 온도를 감지하는 실외 온도센서, 상기 회기구에 설치되어 상기 회기구로 유입되는 상기 실내공기의 온도를 감지하는 실내 온도센서, 상기 회기구에 설치되어 상기 회기구로 유입되는 상기 실내공기의 상대습도를 감지하는 실내 습도센서, 상기 회기구에 설치되어 상기 회기구로 유입되는 상기 실내공기의 이산화탄소(CO2) 농도를 감지하는 실내 이산화탄소센서, 상기 회기구에 설치되어 상기 회기구로 유입되는 상기 실내공기의 유기 휘발성 화합물(Total volatile organic compounds, TVOC) 농도를 감지하는 실내 유기휘발성화합물센서를 포함하는 센서부;및
    제습모드 및 외기냉방모드 중 하나의 모드를 선택하는 사용자 입력신호와 실내 상대습도 설정값, 실내 이산화탄소 농도 설정값, 실내 유기휘발성화합물 농도 설정값 및 실내 냉방 쾌적온도 설정값 중 적어도 하나를 입력하기 위한 사용자 입력신호를 수신하는 사용자 입력부;를 포함하고,
    상기 냉매는, 냉매 조성물 전체 중량 100%에 대하여 HFC-134a 15~45 중량%, HFC-125 20~40 중량%, HFC-32 25~45 중량%, HFC-227ea 2~12 중량%, HFC-152a 2~10 중량%로 구성된 하이드로플루오로카본 성분을 포함하는 것을 특징으로 하고,
    상기 제어부는,
    상기 센서부로부터 수신되는 상기 실내공기의 상대습도가 미리 설정된 실내 상대습도 설정값의 105% 이상일 경우, 제습모드를 실행하고,
    상기 센서부로부터 수신한 상기 실내공기의 이산화탄소 농도가 미리 설정된 실내 이산화탄소 농도 설정값보다 높을 경우, 상기 압축기가 구동이 정지되도록 제어하고, 상기 제 1 댐퍼 및 제 2 댐퍼의 회전 각도를 제어함으로써, 상기 실내공기와 전열교환된 실외공기를 급기구로 배출하는 것을 특징으로 하고,
    상기 제어부에 의하여 제습모드가 구동되는 경우, 상기 제 2 댐퍼는 제1 급기게이트를 개방하여 제습 냉각된 실내 공기가 제2 서브열교환기와 상기 제습모듈의 제2 영역을 통과하도록 제어하여, 상기 제1 급기게이트를 통해 급기구 측으로 인도되어, 다시 실내로 공급되도록 제어하며,
    상기 제어부에 의하여 외기냉각모드가 구동되는 경우, 상기 실내공기가 상기 제2 서브열교환기를 온도 변화 없이 그대로 통과하여, 상기 제습모듈의 제2 영역을 통과하여 상기 제2 서브송풍기를 통해 실외로 배출되도록 제어하는 것을 특징으로하며,
    상기 TVOC 센서는,
    210nm 내지 225nm의 파장 범위를 갖는 광원;
    제1 전극;
    상기 제 1 전극에 접촉한 유리판;
    상기 유리판에 접촉하여 설치되며, 상기 제1 전극과 상호 작용하여 전기장을 형성하고, 상기 광원으로부터 생성된 광이 이동하는 제2 전극;및
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하며, 상기 광과 반응하여 TVOC를 이온화시키기 위한 전자를 방출하는 감광부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는, 공기조화 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 사용자 입력부는 사용자로부터, 제습모드, 외기 냉방모드 및 열 순환모드 중 어느 하나의 작동모드를 입력받으며, 적외선 신호 등을 이용한 무선통신이나 유선통신에 의해 제어부와 통신하며,
    상기 제어부는
    상기 제습모듈의 회전 구동력을 제공하는 구동부에 제어신호를 인가하여, 구동부의 회전속도를 제어하며, 상기 제어부에 의하여 제습모드로 구동될 경우, 상기 제어부는 상기 구동부를 미리 정해진 범위의 저속 범위로 구동되도록 제어하며,
    상기 제어부에 의하여 회수환기모드로 구동할 경우, 상기 제어부는 상기 구동부를 미리 정해진 범위의 고속 범위로 구동되도록 제어하며,
    상기 제어부에 의하여 외기 냉방모드가 구동되는 경우, 상기 제어부는 상기 구동부를 정지시키는 것을 특징으로 하는, 공기조화 시스템.
  3. 삭제
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