KR102192441B1 - 열교환기 및 이를 포함하는 공조 시스템 - Google Patents

열교환기 및 이를 포함하는 공조 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열매(熱媒, heating medium)를 수용하는 수용 공간을 제공하는 하우징; 상기 하우징 내에 배치되며, 유입되는 배기가스가 순환되는 경로를 제공하는 배기가스 순환부; 및 상기 하우징 내에 배치되며, 유입되는 냉매가 순환되는 경로를 제공하는 냉매 순환부; 를 포함하고, 상기 냉매 순환부를 통해 순환하는 냉매는 상기 수용 공간 내에 수용된 열매와 열교환하는 열교환기를 포함하는 공조 시스템을 개시한다.

Description

열교환기 및 이를 포함하는 공조 시스템{HEAT EXCHANGER AND AIR CONDITIONING SYSTEM USING THE SAME}
본 발명은 열교환기 및 이를 포함하는 공조 시스템에 관한 것이다.
히트펌프는 장치의 이름 그대로 저온의 열을 뽑아서 고온으로 열을 보내주는 것으로, 전기히터의 최대효율이 100프로라면 보통의 히트펌프의 효율이 200~400%(COP(Coefficient of performance) : 2~4)이므로 세계적으로 널리 이용되고 있다. 즉, 히트펌프는 작동시키는 데 들어가는 전기의 에너지보다, 작동시킴으로써 얻을 수 있는 열의 에너지양이 더 크므로 난방에 필요한 에너지소비를 크게 줄일 수 있는 장치이다. 별도의 변환 없이 간단한 밸브 조작만으로 하나의 장치로 여름에는 냉방을 하고, 겨울에는 난방을 할 수 있으므로 많은 이점을 가지고 있다.
하지만, 이러한 히트펌프의 단점은 외기의 온도가 영하 15도 이하로 내려가는 난방부하가 커지는 경우에는 효율도 많이 떨어질뿐더러, 고온측 온도(응축온도)까지 떨어져 난방용량이 급감하여 제 성능을 발휘하지 못한다는 점이다. 따라서 외기온도가 많이 떨어지는 지역에서는 히트펌프의 사용이 제한되고, 설치되더라도 날씨가 많이 추울 때에는 다른 보조난방장치를 필요로 하거나, 전기히터를 이용해 외기의 온도를 높여서 열교환하는 방식으로 가동하는 히트펌프를 설치하기도 한다. 따라서 저온측 온도(증발온도)를 올리는 것은 히트펌프의 난방효율과 난방성능 증가에 지배적인 역할을 한다.
한편, 난로의 배기가스 배출과 실내의 공기 흡입의 기본적인 원리는 화실 내에서 덥혀진 공기가 연통 안에 가득 차게 되고, 이 가득 찬 따뜻한 공기가 부력을 받아서 올라가면서 연기가 배출이 됨에 따라 다시 실내의 차가운 공기가 난로로 유입이 되는 순환과정을 거치는 것이다. 따뜻한 공기는 실외의 찬 공기보다 밀도가 작아서 부력을 받게 되어 위로 상승하게 된다.
이러한 난로의 공기순환과정에서의 단점은 뜨거운 배기가스가 외부로 배출해야만 하므로 열이 밖으로 손실될 수밖에 없다는 점이다. 만약, 열손실을 줄이기 위해 배기가스를 최대한 실내에서 열교환을 많이 시킨다면, 복잡한 연도로 인한 배기가스의 압력강하로 난로에 공급되는 공기의 양이 줄어들어 연소가 잘 되지 않는 역설이 생긴다. 따라서 필수적으로 뜨거운 배기가스를 배출할 수밖에 없는 난로에서 외부로 배출되는 폐열을 회수하는 것은 열역학적으로 에너지소모를 줄이는 중요한 역할을 한다.
한편, 최근 들어 미세먼지에 대한 환경적 우려가 고조되고 있어 미세먼지 발생원에 대한 규제가 강화되고 사회적 인식이 점점 높아지고 있다. 고체연료인 장작은 연소되는 과정에서 필수적으로 재를 포함한 미세먼지를 발생시킨다. 따라서 난로의 배기가스에서 미세먼지를 줄이는 것은 환경규제에 대응하고 사용자의 쾌적성을 높이기 위한 핵심적 가치이다. 미세먼지를 줄이기 위한 가장 간단한 방법은 필터를 사용하는 것이지만, 난로 배기가스의 고온에 의해 필터의 내구성이 떨어지게 되고, 비교적 많은 양의 미세먼지가 배출되므로 필터의 교체주기도 짧아져 사용자의 비용이 지나치게 증가되는 단점이 있다.
본 발명은 난로의 뜨거운 배기가스를 배출함에 따른 열손실을 최소화하고, 경제적인 비용으로 배기가스의 미세먼지를 저감시키며, 히트펌프의 난방효율 및 난방용량을 향상하는 것이 가능한 열교환기 및 이를 포함하는 공조 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 열교환기는 열매(熱媒, heating medium)를 수용하는 수용 공간을 제공하는 하우징; 상기 하우징 내에 배치되며, 유입되는 배기가스가 순환되는 경로를 제공하는 배기가스 순환부; 및 상기 하우징 내에 배치되며, 유입되는 냉매가 순환되는 경로를 제공하는 냉매 순환부; 를 포함하고, 상기 냉매 순환부를 통해 순환하는 냉매는 상기 수용 공간 내에 수용된 열매와 열교환할 수 있다.
상기 하우징은 상기 배기가스 순환부의 선단에 연통되며, 상기 배기가스가 유입되는 경로를 제공하는 배기가스 유입부; 상기 수용 공간에 연통되며, 상기 배기가스가 외부로 배출되는 경로를 제공하는 배기가스 배출부; 상기 수용 공간에 열매를 투입하기 위한 경로를 제공하는 열매 투입부; 상기 수용 공간의 열매를 배출하기 위한 경로를 제공하는 열매 배출부; 상기 냉매 순환부의 선단에 연통되며, 상기 냉매가 유입되는 경로를 제공하는 냉매 유입부; 및 상기 냉매 순환부에 종단에 연통되며, 상기 냉매가 배출되는 경로를 제공하는 냉매 배출부; 를 포함할 수 있다.
상기 수용 공간 내에서 상기 배기가스 순환부에서 배출되는 배기가스는 상기 열매를 통과한 후, 상기 배기가스 배출부를 통해 외부로 배출될 수 있다.
상기 열매는 액체일 수 있다.
상기 열매는 액체 및 상기 액체의 빙점을 낮추는 재료가 혼합될 수 있다.
상기 배기가스 순환부는 상기 배기가스 배출 방향인 제1방향으로 상기 배기가스의 유동 경로를 제공하는 제1경로관; 상기 제1경로관 후단에 배치되며, 상기 제1방향의 반대방향인 제2방향으로 상기 배기가스의 경로를 제공하는 제2경로관; 및 상기 제1경로관과 상기 제2경로관을 연결하는 연결관; 을 포함할 수 있다.
상기 제1경로관과 상기 제2경로관은 상호 이격되며, 상기 제1경로관과 상기 제2경로관의 이격 공간에 상기 열매가 배치될 수 있다.
상기 냉매 순환부는 상기 냉매 유입부 및 상기 냉매 배출부에 연통되어 냉매의 유동 경로를 제공하며, 상기 수용 공간 내에 배치된 냉매 순환관 및 상기 냉매 순환관을 따라 배치되며, 열교환 면적을 확장하는 방열핀을 포함할 수 있다.
상기 배기가스 순환부는 상기 하우징의 중심부에 배치되고, 상기 냉매 순환부의 냉매 순환관은 상기 배기가스 순환부를 에워싸는 코일 형상으로 배치될 수 있다.
상기 배기가스는 분진을 포함하고, 상기 배기가스의 분진은 상기 열매를 통해 제거될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 공조 시스템은 배기가스를 생성하는 연소부 및 상기 배기가스와 열교환하는 열매(熱媒, heating medium)를 수용하는 열교환기를 포함하는 난로; 및 냉매를 압축하는 압축기, 상기 압축기의 출구에 연결되어 냉매를 응축하는 응축기와 상기 응축기의 출구에 연결되어 냉매를 팽창하는 팽창밸브 및 팽창밸브의 출구에 연결되어 냉매를 비등하여 주위의 열을 흡수하는 증발기를 포함하는 히트펌프; 를 포함하고, 상기 열교환기는 열매를 수용하는 수용 공간을 제공하는 하우징; 상기 하우징 내에 배치되며, 유입되는 배기가스가 순환되는 경로를 제공하는 배기가스 순환부; 및 상기 하우징 내에 배치되며, 유입되는 냉매가 순환되는 경로를 제공하는 냉매 순환부; 를 포함하고, 상기 냉매 순환부를 통해 순환하는 냉매는 상기 수용 공간 내에 수용된 열매와 열교환하고, 상기 팽창밸브의 출구에서 배출되는 냉매의 적어도 일부는 상기 열교환기에 유입되어 상기 열매와 열교환한 후, 상기 압축기로 유입될 수 있다.
상기 히트펌프는 상기 팽창밸브와 상기 열교환기 사이에 배치된 전자 밸브 및 상기 전자 밸브의 개폐를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 난로의 뜨거운 배기가스를 배출함에 따른 열손실을 최소화하고, 경제적인 비용으로 배기가스의 미세먼지를 저감시키며, 히트펌프의 난방효율 및 난방용량을 향상하는 것이 가능하다.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공조 시스템을 개략적으로 나타낸 블럭도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기를 나타낸 정면도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기를 나타낸 투과 사시도이고,
도 4는 도 3의 A-A'선 단면도이고,
도 5는 도 4에서 배기가스 순환부를 나타낸 부분 사시도이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기에서 냉매 순환부를 나타낸 사시도이고,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 공조 시스템과 종래의 공조 시스템의 압력-엔탈피 선도를 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결 방안을 명확하게 하기 위한 발명의 구성을 본 발명의 바람직한 실시 예에 근거하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 도면의 구성요소들에 참조번호를 부여함에 있어서 동일 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면상에 있더라도 동일 참조번호를 부여하였으며 당해 도면에 대한 설명 시 필요한 경우 다른 도면의 구성요소를 인용할 수 있음을 미리 밝혀둔다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공조 시스템을 개략적으로 나타낸 블럭도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기를 나타낸 정면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기를 나타낸 투과 사시도이고, 도 4는 도 3의 A-A'선 단면도이고, 도 5는 도 4에서 배기가스 순환부를 나타낸 부분 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기에서 냉매 순환부를 나타낸 사시도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 공조 시스템과 종래의 공조 시스템의 압력-엔탈피 선도를 나타낸 그래프이다.
우선, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공조 시스템은 히트펌프(1)와 난로(2)를 포함할 수 있다.
여기서, 히트펌프(1)와 난로(2)는 각각 실내기(A)와 실외기(B)로 구분될 수 있다.
히트펌프(1)는 냉매의 순환 순서에 따라 설명하면, 냉매를 압축하는 압축기(10) 압축기(10)의 출구에 연결되어 냉매를 응축하는 응축기(20)와 응축기(20)의 출구에 연결되어 냉매를 팽창하는 팽창밸브(30) 및 팽창밸브(30)의 출구에 연결되어 냉매를 비등하여 주위의 열을 흡수하는 증발기(40)를 포함할 수 있다.
한편, 히트펌프(1)는 팽창밸브(30)에서 증발기(40)로 냉매가 유입되는 경로인 제1 냉매 경로관(L1) 및 제1 냉매 경로관(L1)에서 분기되며 난로(2)의 열교환기(100) 측으로 냉매가 유입되는 경로인 제2 냉매 경로관(L2)을 포함하고, 제1 냉매 경로관(L1)의 개폐를 담당하는 제1전자 밸브(50), 제2 냉매 경로관(L2)의 개폐를 담당하는 제2전자 밸브(60) 및 난로(2)의 열교환기(100)에서 압축기(10)로 유입되는 냉매의 경로의 개폐를 담당하는 제3전자 밸브(70)를 포함할 수 있다.
또한, 히트펌프(1)는 제1전자 밸브(50), 제2전자 밸브(60) 및 제3전자 밸브(70)의 개폐를 각각 제어하는 제어부(80)를 더 포함할 수 있다.
제어부(80)는 제1전자 밸브(50), 제2전자 밸브(60) 및 제3전자 밸브(70)를 각각 제어함으로써, 팽창밸브(30)에서 유출되는 저온, 저압의 액체 냉매가 증발기(40) 측과 난로(2)의 열교환기(100) 측으로 유입되는 비율을 조절할 수 있다.
이로써, 난로가 가동하지 않을 때는 기존의 실외기의 증발기(40)만을 통해 열교환시켜 히트펌프를 작동시키고, 난로가 가동일 때에는 전자식 개폐밸브를 열어 본 발명의 실시예에 따른 열교환기(100)도 추가로 사용하여 증발열을 공급받을 수 있다.
난로의 배기가스 폐열의 양에 따라 기존의 실외기의 증발기(40)와 본 발명의 실시예에 따른 열교환기(100)에 공급되는 냉매의 유량을 조절함으로써 최적의 난방능력과 효율을 갖도록 제어할 수 있다.
난로(2)는 내부에 연료가 공급되어 연소되면서 열에너지를 방출하는 연소부(5)와, 연소부(5)의 상단구멍에 연결되어 발생되는 배기가스(G)를 실외까지 안내하는 연기통로인 연통(煙筒)과, 연소부(5) 상부의 연통을 통해 유입되는 배기가스의 열교환 공간이 형성되도록 배치된 열교환기(100)를 포함할 수 있다.
열교환기(100)를 거친 배기가스(G)는 실외로 배출될 수 있다.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 열교환기(100)는 하우징(110), 배기가스 순환부(120) 및 냉매 순환부(130)를 포함할 수 있다.
하우징(110)은 실질적으로 냉매와 배기가스 사이의 열교환 공간을 제공하며, 열매(熱媒, heating medium)를 수용하는 수용 공간(110a)을 제공할 수 있다.
열매는 하우징(110)으로 유입되는 배기가스와 직접 열교환을 수행할 수 있다.
한편, 열매는 액체로 구성되는 것이 바람직하다.
연소부(5)에서 배출되는 배기가스(G)는 일반적으로 분진을 포함할 수 있으며, 이러한 배기가스(G)가 수용 공간(110a)의 열매를 통과하여 외부로 배출되는 과정에서 포함하고 있는 분진이 제거될 수 있다.
이로써, 별도의 필터를 구비하지 않아도, 열교환을 수행하는 열매를 통해 배기가스 내 분진을 용이하게 제거할 수 있다.
한편, 도시하지 않았지만 열매에는 다공성 재질의 다공성 블록이 복수개 배치될 수 있으며, 이러한 복수의 다공성 블록은 열매를 통과하여 외부로 배출되는 배기가스 내 분진을 흡착할 수 있다.
여기서, 다공성 블록은 세척이 가능하여 재활용될 수 있다.
열매는 열 전도도가 높으며 유동이 가능한 기름이나 물로 구성되는 것이 바람직하다.
한편, 열매는 액체와 액체의 빙점을 낮추는 재료가 혼합되어, 외부 온도에 반응하여 쉽게 얼지 않도록 내한성을 향상시키는 것이 바람직하다.
여기서, 빙점을 낮추는 재료는 액체 또는 고체 분말로 구성될 수 있으며 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다.
열매는 외부에서 유입 또는 배출되는 것이 용이하도록 수용 공간(110a)에 수용될 수 있다.
하우징(110)은 외측에 배치된 배기가스 유입부(111), 배기가스 배출부(112), 열매 투입부(113), 열매 배출부(114), 냉매 유입부(115) 및 냉매 배출부(116)를 포함할 수 있다.
배기가스 유입부(111)는 연소부(5)에서 유입되는 배기가스가 유입되는 경로를 제공하며, 배기가스 순환부(120)의 선단에 연통된다.
배기가스 배출부(112)는 배기가스 순환부(120)에서 배출되는 배기가스가 열매를 통과한 후, 배기가스가 하우징(110)의 외부로 배출되는 경로를 제공하도록 수용 공간(110a)에 연통될 수 있다.
여기서, 배기가스 배출부(112)는 중력 방향에서 하우징(110)의 상부에 배치되고, 배기가스 유입부(111)는 중력 방향에서 하우징(110)의 하부에 배치되는 것이 바람직하다.
열매 투입부(113)는 수용 공간(110a)에 열매를 투입하기 위한 경로를 제공한다.
열매 배출부(114)는 수용 공간(110a)에서 하우징(110)의 외부로 열매가 배출되기 위한 경로를 제공한다.
여기서, 열매 투입부(113)는 중력 방향에서 하우징(110)의 상부에 배치되고, 열매 배출부(114)는 중력 방향에서 하우징(110)의 하부에 배치되는 것이 바람직하다.
냉매 유입부(115)는 냉매 순환부(130)의 선단에 연통되며, 팽창밸브(30)에서 배출된 냉매가 유입되는 경로를 제공한다.
냉매 배출부(116)는 냉매 순환부에 종단에 연통되며, 냉매가 배출되어 압축기(10)로 유입되는 경로를 제공할 수 있다.
한편, 도시하지 않았지만 압력 센서(미도시) 및 열매 배출부(114)를 제어하는 개폐부(미도시)를 더 포함할 수 있고, 압력 센서(미도시)에서 측정된 하우징(110) 내 압력이 기 설정된 압력 값 이상인 경우, 개폐부(미도시)는 열매를 통한 배기가스의 투과율이 낮아진 것으로 판단하고 열매 배출부(114)를 강제 개방하여, 하우징(110)의 수용 공간(110a) 내 열매를 배출할 수 있다.
여기서, 압력 센서(미도시)는 하우징(110) 내에 배치될 수도 있고, 배기가스 유입부(111) 측에 배치되어 압력 값을 측정하고, 이에 따른 압력 변화 값을 도출할 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 배기가스 순환부(120)는 연소부(5)에서 배출되는 배기가스가 하우징(110) 내에서 순환되어 배출되는 경로를 제공할 수 있다.
배기가스 순환부(120)는 제1경로관(121), 연결관(122) 및 제2경로관(123)을 포함할 수 있다.
여기서, 제1경로관(121), 연결관(122) 및 제2경로관(123)은 배기가스가 유동되는 경로를 제공하는 파이프 형상으로 형성될 수 있다.
제1경로관(121)은 배기가스 배출 방향인 제1방향으로 배기가스(G)의 유동 경로를 제공할 수 있다.
여기서, 제1방향은 중력 방향에서 상부 방향일 수 있다.
제1경로관(121)의 선단은 배기가스 배출부(112)에 연통되며, 연소부(5)에서 생성된 배기가스가 유입될 수 있다.
연결관(122)은 제1경로관(121)과 제2경로관(123)을 연결하는 연결관이다.
연결관(122)은 제1경로관(121)에서 유입된 배기가스를 중력 방향에 대략 수직한 방향으로 제2경로관(123)으로 제공할 수 있다.
제2경로관(123)은 배기가스 배출 방향인 제2방향으로 배기가스(G)의 유동 경로를 제공할 수 있다.
제2경로관(123)은 제1경로관(121)을 에워싸며, 제1경로관(121) 보다 직경이 크게 형성될 수 있다.
여기서, 제2방향은 제1방향의 반대 방향이며, 중력 방향에서 하부 방향일 수 있다.
한편, 제2경로관(123)은 중력 방향에서 하부 방향인 제2방향으로 배기가스를 하는 경로를 제공함으로써, 열매가 배기가스 순환부(120)로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
제2경로관(123)의 후단은 하우징(110)의 수용 공간(110a)에 연통되며, 제2경로관(123)에서 배출된 배기가스는 수용 공간(110a)에 수용된 열매를 통과하여, 배기가스 배출부(112)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
한편, 제1경로관(121)과 제2경로관(123)은 연결관(122)을 통해 상호 이격되며 사이에 이격 공간(124)을 형성할 수 있다.
이격 공간(124)에는 수용 공간(110a)에 수용된 열매의 일부가 수용될 수 있다.
이를 통해, 제1경로관(121)으로 유입된 배기가스와 열매는 제1경로관(121)을 통해 직접 열교환하는 것이 가능하다.
이후, 제2경로관(123)으로 유입되고 배출되는 배기가스는 열매와 온도차이가 적어, 배기가스와 열매 사이의 열적 평형에 따른 안정화 상태를 유지할 수 있다.
냉매 순환부(130)는 수용 공간(110a) 배치된 열매와 열교환할 수 있도록, 수용 공간(110a)에 배치되며, 냉매가 순환되는 경로를 제공할 수 있다.
냉매 순환부(130)는 냉매 순환관(131) 및 방열핀(132)을 포함할 수 있다.
냉매 순환관(131)은 선단이 냉매 유입부(115)에 연결되며 후단이 냉매 배출부(116)에 연결되어, 유입된 냉매가 열매와 열교환 후 배출될 수 있도록 한다.
한편, 배기가스 순환부(120)는 하우징(110) 내에서 대략 중심축에 배치되고, 냉매 순환관(131)은 열매와 열교환 면적을 넓히도록 배기가스 순환부(120)를 에워싸는 코일 형상으로 배치되는 것이 바람직하다.
방열핀(132)은 냉매 순환관(131)을 따라 냉매 순환관(131)의 표면 면적을 확장시킬 수 있다.
방열핀(132)은 다양한 형상으로 냉매 순환관(131)의 표면 면적을 확장시킬 수 있으며, 본 발명에서는 이를 한정하는 것은 아니다.
이하에서는 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 공조 시스템과 종래의 공조 시스템의 비교하여 설명한다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공조 시스템은 난로 배기가스와 본 발명의 열교환기 내에 있는 열매와 열교환을 하고, 그 후 열매와 히트펌프의 냉매가 열교환하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공조 시스템은 종래의 공조 시스템(비교예)의 외부의 공기와 열교환하는 방식보다 증발온도가 증가되므로 난방효율 및 난방능력을 향상시킬 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 공조 시스템은 기존에 설치된 난로 연도(배기가스의 경로)의 큰 수정 없이 끝단에 열교환기(100)를 추가로 설치하고 히트펌프의 배관만 일부 변경하면 되어, 경제적일 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 공조 시스템은 열전달 매체로 열전도도가 낮은 기체가 아닌 액체(물)를 사용하므로 열전달과정이 훨씬 효율적으로 진행될 수 있으며, 이와 더불어, 배기가스가 물을 통과하면서 거품형태로 통과되며 액체를 교반시키므로 열전달이 더욱 촉진될 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 공조 시스템은 난로를 사용하지 않고 히트펌프만 사용할 때에도, 기존의 실외기를 통해 히트펌프의 가동이 가능하다.
또한, 상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 공조 시스템은 열교환 과정 시 배기가스가 액체의 열매를 통과하여 외부로 배출되므로, 연소과정에서 발생한 배기가스의 분진 및 미세먼지가 물에 의해 걸러지므로 미세먼지 배출을 감축시킬 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
1: 히트펌프
2: 난로
5: 연소부
10: 압축기
20: 응축기
30: 팽창밸브
40: 증발기
100: 열교환기

Claims (12)

  1. 열매(熱媒, heating medium)를 수용하는 수용 공간을 제공하는 하우징;
    상기 하우징 내에 배치되며, 유입되는 배기가스가 순환되는 경로를 제공하는 배기가스 순환부; 및
    상기 하우징 내에 배치되며, 유입되는 냉매가 순환되는 경로를 제공하는 냉매 순환부; 를 포함하고,
    상기 냉매 순환부를 통해 순환하는 냉매는 상기 수용 공간 내에 수용된 열매와 열교환하고,
    상기 하우징은
    상기 배기가스 순환부의 선단에 연통되며, 상기 배기가스가 유입되는 경로를 제공하는 배기가스 유입부,
    상기 수용 공간에 연통되며, 상기 배기가스가 외부로 배출되는 경로를 제공하는 배기가스 배출부,
    상기 수용 공간에 열매를 투입하기 위한 경로를 제공하는 열매 투입부,
    상기 수용 공간의 열매를 배출하기 위한 경로를 제공하는 열매 배출부,
    상기 냉매 순환부의 선단에 연통되며, 상기 냉매가 유입되는 경로를 제공하는 냉매 유입부 및
    상기 냉매 순환부에 종단에 연통되며, 상기 냉매가 배출되는 경로를 제공하는 냉매 배출부를 포함하고,
    상기 하우징 내 또는 상기 배기가스 유입부 측에 배치되어 압력 값을 측정하는 압력센서 및 열매 배출부의 개폐를 제어하는 개폐부를 더 포함하고,
    상기 개폐부는 상기 압력 센서에서 측정된 하우징 내 압력이 기 설정된 압력 값 이상인 경우, 열매를 통한 배기가스의 투과율이 낮아진 것으로 판단하고 열매 배출부를 개방하여, 상기 하우징의 수용 공간 내 열매를 배출하고,
    상기 배기가스 순환부는
    상기 배기가스 배출 방향이며, 중력 방향에서 상부 방향인 제1방향으로 상기 배기가스의 유동 경로를 제공하는 제1경로관,
    상기 제1경로관 후단에 배치되며, 상기 제1방향의 반대방향이며, 중력 방향에서 하부 방향인 제2방향으로 상기 배기가스의 경로를 제공하는 제2경로관 및
    상기 제1경로관과 상기 제2경로관을 연결하는 연결관을 포함하고,
    상기 제2경로관으로 배출된 상기 열매를 통과한 후, 상기 배기가스 배출부를 통해 외부로 배출되고,
    상기 배기가스에 포함된 분진은 상기 열매를 통해 제거되고,
    상기 열매에는 복수의 다공성 블록이 배치되고, 복수의 다공성 블록은 열매를 통과하여 외부로 배출되는 배기가스 내 분진을 흡착하고,
    상기 다공성 블록은 세척을 통해 재활용되고,
    상기 열매는 액체 및 상기 액체의 빙점을 낮추는 고체 분말이 혼합되는 열교환기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1경로관과 상기 제2경로관은 상호 이격되며,
    상기 제1경로관과 상기 제2경로관의 이격 공간에 상기 열매가 배치된 열교환기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 냉매 순환부는
    상기 냉매 유입부 및 상기 냉매 배출부에 연통되어 냉매의 유동 경로를 제공하며, 상기 수용 공간 내에 배치된 냉매 순환관 및
    상기 냉매 순환관을 따라 배치되며, 열교환 면적을 확장하는 방열핀을 포함하는 열교환기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 배기가스 순환부는 상기 하우징의 중심부에 배치되고,
    상기 냉매 순환부의 냉매 순환관은 상기 배기가스 순환부를 에워싸는 코일 형상으로 배치된 열교환기.
  10. 삭제
  11. 배기가스를 생성하는 연소부 및 상기 배기가스와 열교환하는 열매(熱媒, heating medium)를 수용하는 열교환기를 포함하는 난로; 및
    냉매를 압축하는 압축기, 상기 압축기의 출구에 연결되어 냉매를 응축하는 응축기와 상기 응축기의 출구에 연결되어 냉매를 팽창하는 팽창밸브 및 팽창밸브의 출구에 연결되어 냉매를 비등하여 주위의 열을 흡수하는 증발기를 포함하는 히트펌프; 를 포함하고,
    상기 열교환기는 열매를 수용하는 수용 공간을 제공하는 하우징,
    상기 하우징 내에 배치되며, 유입되는 배기가스가 순환되는 경로를 제공하는 배기가스 순환부 및
    상기 하우징 내에 배치되며, 유입되는 냉매가 순환되는 경로를 제공하는 냉매 순환부를 포함하고,
    상기 냉매 순환부를 통해 순환하는 냉매는 상기 수용 공간 내에 수용된 열매와 열교환하고,
    상기 팽창밸브의 출구에서 배출되는 냉매의 적어도 일부는 상기 열교환기에 유입되어 상기 열매와 열교환한 후, 상기 압축기로 유입되고,
    상기 하우징은
    상기 배기가스 순환부의 선단에 연통되며, 상기 배기가스가 유입되는 경로를 제공하는 배기가스 유입부,
    상기 수용 공간에 연통되며, 상기 배기가스가 외부로 배출되는 경로를 제공하는 배기가스 배출부,
    상기 수용 공간에 열매를 투입하기 위한 경로를 제공하는 열매 투입부,
    상기 수용 공간의 열매를 배출하기 위한 경로를 제공하는 열매 배출부,
    상기 냉매 순환부의 선단에 연통되며, 상기 냉매가 유입되는 경로를 제공하는 냉매 유입부 및
    상기 냉매 순환부에 종단에 연통되며, 상기 냉매가 배출되는 경로를 제공하는 냉매 배출부를 포함하고,
    상기 하우징 내 또는 상기 배기가스 유입부 측에 배치되어 압력 값을 측정하는 압력센서 및 열매 배출부의 개폐를 제어하는 개폐부를 더 포함하고,
    상기 개폐부는 상기 압력 센서에서 측정된 하우징 내 압력이 기 설정된 압력 값 이상인 경우, 열매를 통한 배기가스의 투과율이 낮아진 것으로 판단하고 열매 배출부를 개방하여, 상기 하우징의 수용 공간 내 열매를 배출하고,
    상기 배기가스 순환부는
    상기 배기가스 배출 방향이며, 중력 방향에서 상부 방향인 제1방향으로 상기 배기가스의 유동 경로를 제공하는 제1경로관,
    상기 제1경로관 후단에 배치되며, 상기 제1방향의 반대방향이며, 중력 방향에서 하부 방향인 제2방향으로 상기 배기가스의 경로를 제공하는 제2경로관 및
    상기 제1경로관과 상기 제2경로관을 연결하는 연결관을 포함하고,
    상기 제2경로관으로 배출된 상기 열매를 통과한 후, 상기 배기가스 배출부를 통해 외부로 배출되고,
    상기 배기가스에 포함된 분진은 상기 열매를 통해 제거되고,
    상기 열매에는 복수의 다공성 블록이 배치되고, 복수의 다공성 블록은 열매를 통과하여 외부로 배출되는 배기가스 내 분진을 흡착하고,
    상기 다공성 블록은 세척을 통해 재활용되고,
    상기 열매는 액체 및 상기 액체의 빙점을 낮추는 고체 분말이 혼합되는 공조 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 히트펌프는
    상기 팽창밸브와 상기 열교환기 사이에 배치된 전자 밸브 및
    상기 전자 밸브의 개폐를 제어하는 제어부를 더 포함하는 공조 시스템.
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