KR102421244B1 - 공기조화기와 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제습/냉방과 함께 가습 및 난방이 이루어질 수 있어 사용자 편의성을 향상시킬 수 있는 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하기 위함이다. 이를 구현하기 위한 공기조화기는, 실내와 연통하도록 구비된 제1공기유로; 실외와 연통하도록 구비된 제2공기유로; 상기 제1공기유로와 제2공기유로가 통과하는 적어도 2개의 영역이 구비되고, 공기가 상기 적어도 2개의 영역을 통과하면서 수분을 흡착하거나 방출하는 제습로터; 상기 제1공기유로에 연결되는 건채널과, 상기 건채널을 통과하는 공기를 냉각시키기 위해 공기가 유동하는 습채널과, 상기 습채널을 유동하는 공기에 수분을 공급하는 수분공급부로 이루어진 증발냉각기; 상기 적어도 2개의 영역 중 어느 하나의 영역을 통과하고, 공기조화기 내부에서 공기가 순환하도록 하되 상기 습채널을 포함하는 순환유로;를 포함한다.

Description

공기조화기와 그 제어방법{Air conditioner and the method thereof}
본 발명은 공기조화기와 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공기조화기 내부의 공기를 이용하여 실내의 습도조절이 가능한 공기조화기와 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 공기조화기는 사용자의 요구에 따라 실내 온도와 습도를 조절하거나 실내 공기를 환기시켜 실내를 쾌적하게 유지하는 장치이다.
최근에는 공기조화기에 제습, 가습, 공기 정화, 환기 등의 다양한 기능을 부가시킴으로써 사용자의 선택에 따라 계절의 변화에 맞추어 실내 공기를 쾌적하게 유지할 수 있도록 하는 기술들이 개발되고 있다.
이러한 공기조화기에 관한 종래기술로서 대한민국 공개특허 제10-2016-0088846호 "제습냉방 시스템"이 공개되어 있다.
종래 기술에 의한 제습 냉방 시스템은 냉방 또는 환기 또는 제습 운전만 가능하였으므로, 난방 및 가습운전 모드를 추가한 공기조화기의 개발이 요구되었다.
또한, 종래 기술에 의한 제습 냉방 시스템에서는 응축기에 직접 물을 뿌려 물을 증발시키고, 상기 증발된 수증기를 이용하여 실내를 가습하도록 되어 있다. 이 경우 실내로 가습되는 공기는 응축기의 열에 의해 온도가 높아지므로 사용자가 원하는 실내 온도로 구현하기 어려운 문제점이 있다.
또한, 종래 기술에 의한 제습 냉방 시스템에서 제습통로 상에 냉각기가 구비되고, 상기 냉각기는 재생 증발식 냉각기가 사용될 수 있다고 기재되어 있으나, 재생 증발식 냉각기를 이용한 실내 가습은 구현하기 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 실내 가습시 공기조화기 내부의 공기만을 이용하여 가습을 함으로써 열에너지를 향상시킬 수 있는 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 제습, 냉방, 가습, 난방, 환기 및 공기청정이 모두 이루어질 수 있는 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 증발냉각기에서 공급되는 수분을 이용하여 냉방 및 가습이 이루어질 수 있어 별도의 수분공급부가 필요없는 공기조화기 및 그 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 제반 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 공기조화기는, 실내와 연통하도록 구비된 제1공기유로; 실외와 연통하도록 구비된 제2공기유로; 상기 제1공기유로와 제2공기유로가 통과하는 적어도 2개의 영역이 구비되고, 공기가 상기 적어도 2개의 영역을 통과하면서 수분을 흡착하거나 방출하는 제습로터; 상기 제1공기유로에 연결되는 건채널과, 상기 건채널을 통과하는 공기를 냉각시키기 위해 공기가 유동하는 습채널과, 상기 습채널을 유동하는 공기에 수분을 공급하는 수분공급부로 이루어진 증발냉각기; 상기 적어도 2개의 영역 중 어느 하나의 영역을 통과하고, 공기조화기 내부에서 공기가 순환하도록 하되 상기 습채널을 포함하는 순환유로;를 포함한다.
상기 제습로터는, 상기 제1공기유로 상에 구비된 제1영역과, 상기 제2공기유로 상에 구비된 제2영역과, 상기 순환유로 상에 구비된 제3영역을 포함할 수 있다.
상기 제습로터는 상기 제1공기유로 상에 구비된 제1영역과, 상기 제2공기유로 상에 구비된 제2영역을 포함하고; 상기 순환유로는 상기 제2공기유로에 연결되어, 상기 제2영역을 통과하는 것일 수 있다.
상기 습채널의 출구측에는 제3송풍기가 구비되고, 상기 수분공급부에서 공급된 수분을 이용하여 실내공기를 가습하기 위한 가습모드시, 상기 제3송풍기의 가동에 의해 상기 순환유로의 공기가 순환될 수 있다.
상기 순환유로는, 상기 습채널의 출구측에 연결되어 상기 적어도 2개의 영역 중 어느 하나의 영역을 통과하는 제6공기유로; 일측이 상기 제6공기유로의 일측과 연결되고 타측이 상기 증발냉각기의 습채널 입구측에 연결된 제7공기유로;를 포함할 수 있다.
상기 증발냉각기의 습채널 입구측에는 상기 제1공기유로에서 분기된 제4공기유로가 연결되고; 상기 제7공기유로는 상기 습채널 입구측으로서 상기 제4공기유로에 인접한 위치에 연결되어 상기 제4공기유로에 연통할 수 있다.
이 경우 일측이 상기 증발냉각기의 습채널 출구와 상기 제6공기유로의 연결부에 연결되고, 타측이 상기 제6공기유로와 제7공기유로의 연결부 및 실외로 통하는 개구부와 연결되는 제5공기유로가 구비되고; 상기 습채널 출구와 상기 제5공기유로와 상기 제6공기유로의 연결부에는 제6댐퍼가 구비되고; 상기 제5공기유로와 제6공기유로와 제7공기유로와 상기 개구부의 연결부에는 제5댐퍼가 구비되며; 제어부는 상기 제6댐퍼와 제5댐퍼를 각각 제어하여 상기 습채널을 통과한 공기의 공기의 유로를 선택할 수 있다.
상기 제6댐퍼는 상기 제7공기유로로부터 상기 습채널에 유입되는 공기가 상기 제5공기유로와 제6공기유로를 동시에 유동할 수 있도록 상기 제5공기유로와 상기 제6공기유로의 개도를 조절할 수 있다.
상기 제1공기유로 상에는 가열부가 구비되고; 상기 수분공급부에서 공급된 수분을 이용하여 실내공기를 가습하기 위한 가습모드시, 상기 제습로터를 향해 유동하는 실내공기는 상기 가열부에 의해 가열되는 것일 수 있다.
상기 순환유로는, 상기 습채널의 출구측에 연결된 제6공기유로; 상기 증발냉각기의 습채널 입구측에 연결된 제7공기유로; 상기 제2영역의 일측과 타측을 연결하도록 통과하되 상기 제2영역을 사이에 두고 상기 제6공기유로와 제7공기유로가 일측과 타측에 각각 연결된 제2공기유로;를 포함할 수 있다.
상기 제1영역의 전단에서 상기 제1공기유로에 연결되어 실외공기가 유입되는 제3공기유로와, 상기 제1공기유로와 습채널 입구측 사이를 연결하는 제4공기유로가 구비되고; 상기 제4공기유로를 개폐하기 위한 제1댐퍼, 상기 제1영역의 전단에서 상기 제1공기유로를 개폐하기 위한 제2댐퍼, 상기 제3공기유로를 개폐하기 위한 제4댐퍼가 구비될 수 있다.
상기 제1공기유로에는 실외공기 또는 실내공기를 흡인하여 실내로 유입시키기 위한 제1송풍기가 구비되고; 상기 제2공기유로에는 일측 실외의 공기를 유입시켜 타측 실외로 배출하기 위한 제2송풍기가 구비되고; 상기 증발냉각기의 출구측에는, 상기 제3공기유로를 통해 유입된 실내공기를 실외로 배출시키거나, 상기 순환유로의 공기를 순환시키기 위한 제3송풍기가 구비될 수 있다.
본 발명의 공기조화기의 제어방법은, 실내와 연통하도록 구비된 제1공기유로; 실외와 연통하도록 구비된 제2공기유로; 상기 제1공기유로와 제2공기유로가 통과하는 적어도 2개의 영역이 구비되고, 공기가 상기 적어도 2개의 영역을 통과하면서 수분을 흡착하거나 방출하는 제습로터; 상기 제1공기유로에 연결되는 건채널과, 상기 건채널을 통과하는 공기를 냉각시키기 위해 공기가 유동하는 습채널과, 상기 습채널을 유동하는 공기에 수분을 공급하는 수분공급부로 이루어진 증발냉각기;를 포함한 공기조화기의 제어방법에 있어서, 상기 습채널과 상기 적어도 2개의 영역 중 어느 하나의 영역 및 습채널로 연결되는 순환유로 내부의 공기가 반복 순환하도록 하고; 상기 순환되는 공기에 포함된 수분이 상기 제1공기유로를 유동하는 공기에 공급되어 상기 건채널을 통해 실내로 공급된다.
상기 수분공급부에서 공급된 수분이 상기 제습로터의 일측 영역에 흡착되고, 상기 제습로터의 회전에 의해 상기 흡착된 수분이 상기 제습로터의 타측 영역에서 상기 제1공기유로를 유동하는 공기에 방출되어 상기 건채널을 통과한 후 실내로 배출될 수 있다.
상기 순환되는 공기에 포함된 수분은, 상기 순환유로 상에 구비된 상기 제습로터의 제3영역에서 상기 제1공기유로 상에 구비된 상기 제습로터의 제1영역으로 이동하고; 상기 제2공기유로 상에 구비된 상기 제습로터의 제2영역을 통한 공기의 유동이 차단될 수 있다.
상기 순환되는 공기에 포함된 수분은, 상기 제2공기유로 상에 구비되되 상기 순환유로가 통과하는 상기 제습로터의 제2영역에서 상기 제1공기유로 상에 구비된 상기 제습로터의 제1영역으로 이동할 수 있다.
상기 습채널의 출구측에는 실외로 연결되는 제5공기유로와 상기 적어도 2개의 영역 중 어느 하나의 영역을 통과하여 상기 습채널로 연결되는 제6공기유로가 연결되는 연결부에 구비된 제6댐퍼를 제어하여 상기 습채널의 출구를 통해 유동하는 공기가 상기 제5공기유로와 제6공기유로 중 어느 하나의 유로로 유동하도록 할 수 있다.
상기 수분공급부에서 공급된 수분을 이용하여 실내공기를 가습하기 위한 가습모드시, 상기 제어부는 상기 제습로터의 회전속도를 제어하여 가습량을 조절할 수 있다.
상기 건채널을 통과한 공기가 상기 제1공기유로의 출구측에 구비된 가열부에 의해 가열된 후 실내에 유입될 수 있다.
본 발명에 의한 공기조화기 및 그 제어방법에 의하면, 다양한 제어모드를 하나의 공기조화기 내부에 모두 구현함으로써 사용자가 원하는 제어모드를 다양하게 구현할 수 있어 사용자 편의성을 향상시킬 수 있다.
또한, 증발냉각기에서 공급되는 수분을 이용하여 냉방 및 가습이 이루어질 수 있으므로, 가습을 위한 별도의 수분공급부를 구비할 필요가 없어 공기조화기의 구성이 복잡해지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 실내 가습시 실외 공기를 이용하지 않고 공기조화기 내부의 공기만을 이용하여 가습을 함으로써 실외의 차가운 공기로 인한 열에너지 손실을 방지할 수 있다.
또한, 냉방모드 운전중 습도를 조절하고 실내 공기가 필요 이상으로 건조해지는 것을 방지하여 적절한 습도를 유지할 수 있다.
또한, 환기모드 운전시 실내공기의 습도를 조절할 수 있도록 함으로써 쾌적한 실내환경을 제공할 수 있다.
또한, 환기모드 운전은 실내공기가 실외로 배출되는 과정에서, 실내 습도조절을 위해 제습로터를 통과하도록 하거나, 제습로터를 통과하지 않도록 함으로써 사용자가 운전모드를 다양하게 선택할 수 있어, 사용자 편의성을 향상시킬 수 있다.
또한, 실내공기와 실외공기 사이에 열교환이 이루어지는 환기모드와 열교환이 이루어지지 않는 환기모드를 사용자가 선택할 수 있어 사용자 편의성을 향상시킬 수 있다.
또한, 실외공기와 실내공기 사이에 열교환이 이루어지는 환기모드로 가동을 함으로써 열효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 공기조화기의 개략적인 구성을 보여주는 도면.
도 2는 본 발명에 의한 공기조화기의 제습냉방모드의 동작을 보여주는 도면.
도 3은 본 발명에 의한 공기조화기의 제습냉방 습도조절모드의 동작을 보여주는 도면.
도 4는 본 발명에 의한 공기조화기의 환기모드의 동작을 보여주는 도면.
도 5는 본 발명에 의한 공기조화기의 환기 가습모드의 동작을 보여주는 도면.
도 6은 본 발명에 의한 공기조화기의 환기 바이패스모드의 동작을 보여주는 도면.
도 7은 본 발명에 의한 공기조화기의 순환 가습모드를 보여주는 도면.
도 8은 본 발명에 의한 공기조화기의 공기청정모드를 보여주는 도면.
이하 본 발명 공기조화기에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1을 참조하여 본 발명에 의한 공기조화기의 구성에 대해 설명한다.
본 발명의 공기조화기(1)는, 공기를 실내로 유입시키는 실내유입 공기유로(11,13)와 공기를 실외로 배출시키는 실외배출 공기유로(14,15;14,16), 실내공기 또는 실외공기가 통과하는 적어도 2개의 영역(410,420,430)이 구비되고 상기 실내공기 또는 실외공기가 상기 영역(410,420,430)을 통과하면서 수분을 흡착하거나 방출하는 제습로터(400)를 포함하여 구성되며, 이때 상기 실외배출 공기유로(14,15;14,16)는 상기 제습로터(400)의 적어도 2개의 영역(410,420,430) 중 어느 하나의 영역을 통과하는 제1배출유로(16; 제6공기유로)와, 상기 제습로터를 통과하지 않는 제2배출유로(15; 제5공기유로)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 공기조화기(1)에는, 실내로 통하는 제1실내개구부(111)와 제2실내개구부(112), 실외로 통하는 제1실외개구부(121)와 제2실외개구부(122)와 제3실외개구부(123) 및 제4실외개구부(124)가 형성되어 상기 실내공기 또는 실외공기가 상기 공기조화기(1) 내부에 출입하도록 할 수 있다. 이 경우 제1/제2실내개구부(111,112)는 합쳐져 하나의 유로에서 분기되는 것으로 구성될 수 있고, 상기 제1 내지 제4실외개구부(121,122,123,124)도 합쳐져 하나 이상의 유로에서 분기되는 것으로 구성될 수 있다.
상기 복수의 개구부(111,112,121,122,123,124)는 상기 공기조화기(1) 내부에 구비되는 제1공기유로(11)와 제2공기유로(12), 제3공기유로(13), 제4공기유로(14), 제5공기유로(15), 제6공기유로(16), 제7공기유로(17) 및 제8공기유로(18)를 통해 연통된다.
상기 제1공기유로(11)는 제1실내개구부(111), 제1영역(410), 증발냉각기(300)의 건채널(310), 제2실내개구부(112)를 순차 연결하는 유로이다. 상기 제1실내개구부(111)는 제1공기유로(11)의 일측에 구비되어 실내의 공기(RA)가 유입되고, 상기 제2실내개구부(112)는 상기 제1공기유로(11)의 타측에 각각 구비되어 증발냉각기(300)의 건채널(310)을 통과한 공기가 실내로 배출된다(SA).
상기 제2공기유로(12)는 제1실외개구부(121), 제2영역(420), 제2실외개구부(122)를 순차 연결하는 유로이다. 상기 제1실외개구부(121)는 상기 제2공기유로(12)의 일측에 구비되어 실외 공기(OA)가 유입되고, 상기 제2실외개구부(122)는 상기 제2공기유로(12)의 타측에 각각 구비되어 제2공기유로(12)를 통과한 공기가 실외로 배출된다(EA).
상기 제3공기유로(13)는 실외 공기(OA)가 유입되는 것으로서, 일측에 제3실외개구부(123)가 구비되고, 타측단은 제1공기유로(11)에 연결된다.
상기 제4공기유로(14)는 일측이 제1공기유로(11)에 연결되고, 타측이 증발냉각기(300)의 습채널(320) 입구측에 연결된다. 따라서 제1실내개구부(111)를 통해 유입된 실내 공기의 일부인 추기 공기가 제4공기유로(14)를 통해 증발냉각기(300)의 습채널(320)로 유입된다.
상기 제5공기유로(15)는 일측이 증발냉각기(300)의 습채널(320) 출구측에 연결되고, 타측이 제4실외개구부(124)에 연결된다(EA). 또한, 상기 제6공기유로(16)는 일측이 증발냉각기(300)의 습채널(320) 출구측에 연결되고, 타측이 제4실외개구부(124)에 연결되며, 제습로터(400)의 제3영역(430)을 통과하는 유로이다.
상기 제5공기유로(15)와 제6공기유로(16)는 병렬로 연결되고, 상기 제5공기유로(15)와 제6공기유로(16)의 일측 연결부에 상기 제7공기유로(17)의 일측이 더 연결된다.
상기 제8공기유로(18)는 일측이 제6공기유로(16)에 연결되고, 타측이 제1실외개구부(121)이 구비된 제2공기유로(12)에 연결된다.
상기 제5공기유로(15)와 제6공기유로(16)와 제7공기유로(17)의 연결부에 상기 제4실외개구부(124)가 구비되어 4방향 유로 연결부가 형성된다.
상기 증발냉각기(300)의 습채널(320) 출구측과 제5공기유로(15)와 제6공기유로(16)의 연결부가 연결되어, 3방향 유로 연결부가 형성된다.
또한, 상기 제4공기유로(14)의 타측과 상기 제7공기유로(17)의 타측은 서로 연통하되, 증발냉각기(300)의 습채널(320) 입구측에 인접하게 연결된다.
상기 공기조화기(1)에는 증발냉각기(300)가 더 포함된다.
상기 증발냉각기(300)는, 서로 격리된 건채널(310)과 습채널(320)로 이루어지며, 상기 건채널 (310)을 유동하는 공기와 습채널(320)을 유동하는 공기 사이에 열교환이 발생하도록 구성된다.
상기 증발냉각기(300)는 복수의 플레이트가 소정 간격으로 이격되어 적층된 구조로 구성될 수 있으며, 이때 상기 플레이트 사이의 이격된 공간이 교대로 습채널(320)과 건채널(310)을 구성하게 된다. 즉, 상기 플레이트는 상기 건채널(310)과 습채널(320)을 서로 격리시키는 동시에 상기 건채널(310)과 습채널(320) 사이의 열교환을 발생시키는 매개체가 된다.
상기 습채널(320)에는 습채널(320)을 유동하는 공기에 수분을 공급하기 위한 수분공급부(미도시)가 구비된다. 상기 수분공급부는 물을 공급하기 위한 주수펌프와 상기 주수펌프에 의해 공급되는 물을 분사하기 위한 분사노즐로 구성될 수 있다.
상기 습채널(320)을 유동하는 공기에 물을 분사하면, 분사된 물이 증발되면서 상기 습채널(320)을 둘러싸는 플레이트를 냉각시켜 상기 건채널(310)을 유동하는 공기를 냉각시키게 된다.
또한, 상기 습채널(320)을 유동하여 수분을 머금은 공기는 실내의 가습에 이용될 수 있으며, 상기 주수펌프의 가동에 의해 분사되는 물의 양을 조절하여 실내의 온도 또는 습도를 조절할 수 있다. 상기한 실내 가습 과정에 대해서는 후술한다.
또한, 효율적인 열교환을 위해 상기 건채널(310)을 유동하는 공기와 상기 습채널(320)을 유동하는 공기가 서로 십자 방향의 대향류를 이루도록 구성할 수 있으며, 상기 습채널(320)에서 수분을 머금은 공기가 상부에서 하부로 유동하도록 할 수 있다.
상기 건채널(310)은 제1공기유로(11)상에 구비되며, 상기 제1공기유로(11)를 유동하는 실내공기 또는 실외공기가 상기 건채널(310)을 통과한 후 제1실내개구부(112)를 통해 배출되어 실내로 유입되도록 할 수 있다.
상기 제4공기유로(14)와 제7공기유로(17)는 상기 습채널(320)의 입구측에서 연결되어 있고, 상기 제4공기유로(14) 또는 제7공기유로(17)를 유동하는 공기가 상기 습채널(320)을 통과한 후 상기 습채널(320)의 출구측에 연결된 상기 제5공기유로(15) 또는 제6공기유로(16)로 유동하도록 할 수 있다.
상기 제습로터(400)는, 중앙에 구비된 축을 중심으로 구동부(미도시)에 의해 회전하도록 구비되며, 공기의 수분을 흡착하기 위한 흡착재를 포함한다.
상기 제습로터(400)는 제1영역(410)과 제2영역(420)과 제3영역(430)으로 구분될 수 있고, 상기 제1공기유로(11)와 상기 제2공기유로(12)와 상기 제6공기유로(16)의 경로 상에 상기 제1영역(410)과 제2영역(420)과 제3영역(430)이 각각 위치한다.
이때 상기 제1영역(410)은 상기 제1공기유로(11)와 제3공기유로(13)의 연결부와 상기 건채널(310)의 입구측 사이의 상기 제1공기유로(11)상에 위치한다.
제습냉방운전에서, 상기 제습로터(400)는, 상기 제1영역(410)에서 상기 제1공기유로(11)를 유동하는 공기로부터 수분을 흡착한다. 이때 상기 수분을 흡착한 제습로터(400)의 일부가 회전하여 상기 제2영역(410)에 도달하면 상기 제2공기유로(12)를 유동하는 공기에 의해 건조 재생되는 과정을 반복함으로써 실내에 유입되는 공기를 제습한다.
가습운전에서, 상기 제습로터(400)는, 상기 제3영역(410)에서 상기 습채널(320)을 통과하여 수분을 머금고 상기 제6공기유로(16)를 유동하는 공기로부터 수분을 흡착한다. 이때 상기 수분을 흡착한 상기 제습로터(400)의 일부가 회전하여 상기 제1영역(410)에 도달하면 상기 제1공기유로(11)를 유동하는 공기가 상기 수분을 흡착한 제습로터(400)를 통과하며 수분을 머금게 되는 과정을 반복함으로써 실내에 유입되는 공기를 가습한다.
상기 흡착재로는 실리카겔(silicagel)이나 제올라이트(zeolite) 등의 제습제가 사용될 수 있고, 벌집 패턴과 같은 소정의 형태의 패턴으로 구성될 수 있다.
상기 흡착재의 표면에는 고분자 제습제가 코팅될 수 있다. 상기 고분자 제습제(Desiccant Polymer)는 전해질 고분자 물질로 수분과 접촉시 이온화가 되는데, 흡착재에 수분이 접촉하게 되면 이온 농도차에 의한 삼투압 현상으로 세균이 흡착제로부터 제거되므로, 항균효과를 발생시킨다. 또한, 악취를 발생시키는 암모니아나 황화수소등도 극성 분자로 이온화된 고분자 제습제에 달라붙어 탈취효과를 발생시킨다. 즉, 공기를 정화하는 필터 역할을 할 수 있으며, 상기 코팅되는 고분자 제습제로는 실리카(silica) 또는 지올라이트(zeolite)가 사용될 수 있다.
상기 복수 개의 유로(11,12,13,14,15,16,17,18)상에는, 냉매를 고온,고압으로 압축하는 압축기(210)와, 상기 압축기(210)에서 고온,고압으로 압축된 냉매의 열을 방열하는 응축기(220; 가열부)와, 상기 응축기(220)를 통과한 냉매를 팽창시켜 저온,저압의 상태를 만드는 팽창밸브(미도시)와, 상기 팽창밸브를 통과한 냉매가 증발되며 공기 열을 흡수하는 증발기(230; 냉각부)로 이루어지는 냉동 싸이클이 구비될 수 있다.
상기 압축기(210)와 응축기(220)는 상기 제2공기유로(12)상의 상기 제1실외개구부(121)와 상기 제2영역(420) 사이에 구비될 수 있다. 즉, 상기 압축기(210)와 응축기(220)는 상기 제1실외개구부(121)를 통해 상기 제2영역(420)에 유입되는 실외공기를 가열하는 역할을 할 수 있고, 상기 가열된 실내공기는 상기 제2영역(420)을 통과하며 제습냉방운전 중 상기 제습로터(400)를 재생시킨다.
상기 증발기(230)는 건채널(310)의 출구측인 상기 제1실내개구부(111)에 구비될 수 있으며, 상기 제1공기유로(11)와 상기 건채널(310)을 지나 실내로 유입되는 공기를 냉각시켜 실내 공기의 온도를 낮출 수 있다.
상기 복수 개의 유로(11,12,13,14,15,16,17,18)상에는, 한 개 이상의 가열부(510,520,530)가 더 구비될 수 있다.
상기 제1공기유로(11)상에 구비되는 제1가열부(510)는, 상기 제1공기유로(11)와 제3공기유로(13)의 연결부와 상기 제1영역(410) 사이에 구비되어, 상기 제1영역(410)을 통과하여 상기 제1실내개구부(111)를 통해 실내에 유입되는 공기를 가열한다. 즉, 상기 제1영역(410)을 가열하여 상기 제습로터(400)의 습도조절 능력을 향상시키고 실내 공기의 온도를 높인다.
상기 제2공기유로(12)상에 구비되는 제2가열부(520)는, 상기 제1실외개구부 (121)와 상기 제2영역(420) 사이에 구비되어, 상기 제1실외개구부(121)를 통해 유입되어 상기 제2영역(420)을 통과하는 공기를 가열한다. 즉, 상기 제2영역(420)을 가열하여 상기 재생로터(400)를 재생시킨다.
상기 제1실내개구부(111)에 구비되는 제3가열부(530)는, 상기 제1공기유로(11)와 상기 건채널(310)을 지나 실내로 유입되는 공기를 가열하여 실내 공기의 온도를 신속하게 높인다.
상기 한 개 이상의 가열부(510,520,530)는 전기 히터 또는 온수가 내부를 유동하는 온수배관으로 구성할 수 있으며, 히트펌프의 응축기로 구성할 수도 있다.
상기 복수의 유로(11,12,13,14,15,16,17,18)상에는 한 개 이상의 송풍기(31,32,33)와 한 개 이상의 댐퍼(21,22,23,24,25,26,27,28,29)가 구비되어 공기의 유동 방향을 설정할 수 있다.
상기 제1공기유로(11)상에 구비되는 제1송풍기(31)는, 상기 제1영역(410)과 건채널(310)의 입구 사이에 구비되어, 상기 제1실내개구부(111)를 통해 유입되는 실내공기 또는 상기 제3실외개구부(123)를 통해 유입되는 실외공기가 상기 제1공기유로(11)를 유동하여 상기 제1영역(410)을 통과하도록 흡인한다.
상기 제1영역(410)을 통과한 공기는 상기 건채널(310)을 통과한 후 실내로 유입되며, 실내로 유입되는 공기가 유동하는 상기 제1공기유로(11)와 제3공기유로(13)를 실내유입 공기유로라 한다.
상기 제2공기유로(12)상에 구비되는 제2송풍기(32)는, 상기 제2영역(420)과 상기 제2실외개구부(122) 사이에 구비되며, 상기 제1실외개구부(121)를 통해 유입되는 실외공기 또는 상기 제8공기유로(18)를 유동하는 실내공기가 상기 제2영역(12)을 유동하여 상기 제2영역(420)을 통과하고 상기 제2실외개구부(122)를 통해 실외로 배출되도록 흡인한다.
상기 습채널(320)의 출구측에 구비되는 제3송풍기(33)는, 상기 제4공기유로(14) 또는 상기 제7공기유로(17)를 유동하는 공기가 상기 습채널(320)을 통과하여 상기 제5공기유로(15) 또는 제6공기유로(16)로 유동하도록 흡인한다.
상기 제8공기유로(18)와 제2공기유로(12)는 실외로 배출되는 공기가 유동하는 실외배출 공기유로라 한다.
상기 제4공기유로(14)로부터 상기 습채널(320)을 지나 상기 제5공기유로(15) 또는 제6공기유로(16)를 유동하는 공기는 상기 제4실외개구부(124)를 통해 실외로 배출될 수 있으며, 이때 상기 제4공기유로와 제5공기유로(15) 또는 상기 제4공기유로(14)와 제6공기유로(16)도 실외배출 공기유로라 한다.
또한, 상기 제7공기유로(17)로부터 상기 습채널(320)을 지나 상기 제5공기유로(15) 또는 제6공기유로(16)를 유동하는 공기는 다시 상기 제7공기유로(17)를 지나 상기 습채널(320)과 상기 제5공기유로(15) 또는 제6공기유로(16)를 유동할 수 있다. 이 경우 상기 제7공기유로(17)와 습채널(320)과 제5공기유로(15) 및 제7공기유로(17)로 순환하는 유로와, 제7공기유로(17)와 습채널(320)과 제6공기유로(16) 및 제7공기유로(17)로 순환하는 유로를 순환유로라 한다.
상기 제4공기유로(14)상에 구비되는 제1댐퍼(21)는, 상기 제4공기유로(14)를 개폐한다.
상기 제1공기유로(11)상에 구비되는 제2댐퍼(22)는, 상기 제1공기유로(11)와 제4공기유로(14)의 연결부와 상기 제1공기유로(11)와 제3공기유로(13)의 연결부 사이에 구비되며, 실내공기가 유입되는 상기 제1공기유로(11)를 개폐한다.
상기 제2공기유로(12)상에 구비되는 제3댐퍼(23)는, 상기 제2공기유로(12)와 상기 제8공기유로(18)의 연결부와 상기 제1실외개구부(121) 사이에 구비되며, 상기 제1실외개구부(121)를 개폐한다.
상기 제3공기유로(13)상에 구비되는 제4댐퍼(24)는 제3실외개구부(123)를 개폐한다.
상기 제5공기유로(15)와 제6공기유로(16)와 제7공기유로(17)와 제4실외개구부(124)의 4방향 유로 연결부에 구비되는 제5댐퍼(25)는, 상기 제7공기유로(17) 또는 상기 제4실외개구부(124)를 개폐한다. 즉, 상기 제7공기유로(17)를 폐쇄하고 상기 제4실외개구부(124)를 개방하여 상기 제5공기유로(15) 또는 제6공기유로(16)로부터 유동하는 공기가 상기 제4실외개구부(124)를 통해 실외로 배출되도록 하거나, 상기 제4실외개구부(124)를 폐쇄하고 상기 제7공기유로(17)를 개방하여 상기 제5공기유로(15) 또는 제6공기유로(16)로부터 유동하는 공기가 상기 제7공기유로(17)를 통해 상기 습채널(320)로 유동하도록 한다.
상기 습채널(320)의 출구측과 상기 제5공기유로(15)와 상기 제6공기유로(16)가 만나는 3방향 유로 연결부에 구비되는 제6댐퍼(26)는, 상기 제5공기유로(15) 또는 상기 제6공기유로(16)를 개폐한다. 즉, 상기 제5공기유로(15)를 폐쇄하고 상기 제6공기유로(16)를 개방하여 상기 습채널(320)을 통과한 수분을 머금은 공기가 상기 제6공기유로(16)로 유동하도록 하거나, 상기 제6공기유로(16)를 폐쇄하고 상기 제5공기유로(15)를 개방하여 상기 습채널(320)을 통과한 공기가 상기 제5공기유로(15)로 유동하도록 할 수 있다. 이때, 상기 제6댐퍼(26)가 상기 제6공기유로(16)를 개방하면 상기 습채널(320)을 통과한 수분을 머금은 공기가 상기 제3영역(430)을 통과하여 실내 공기 가습이 이루어진다.
또한, 상기 제6댐퍼(26)의 개도를 조절하여 상기 제5공기유로(15)와 상기 제6공기유로(16)를 일부씩 동시에 개방하고 상기 습채널(320)을 통과한 수분을 머금은 공기가 상기 제5공기유로(15)와 제6공기유로(16)를 모두 유동하도록 할 수 있다. 이때, 상기 제6댐퍼(26)의 개도를 조절하여 상기 제5공기유로(15)와 제6공기유로(16)로 유동하는 공기의 양을 조절할 수 있으며, 상기 제6공기유로(16) 상에 구비된 제3영역(430)을 통과하는 공기의 양에 의해 실내 습도가 조절될 수 있다.
상기 제6공기유로(16)를 폐쇄하고 상기 제5공기유로(15)를 개방하면 상기 습채널(320)을 통과한 공기가 상기 제5공기유로(15)를 유동한다.
상기 제6공기유로(16)와 상기 제8공기유로(18)의 연결부에 구비되는 제7댐퍼(27)는, 상기 제8공기유로(18)를 폐쇄하여 제6공기유로(16)의 일측과 타측이 연통하도록 하거나, 상기 제8공기유로(18)를 개방함과 동시에 제6공기유로(16)의 일측과 타측이 차단되도록 한다.
상기 제8댐퍼(28)는, 상기 제2송풍기(32)와 상기 제2실외개구부(122) 사이의 제2공기유로(12)상에 구비되어 상기 제2실외개구부(122)를 개폐한다.
상기 제6공기유로(16)상에 구비되는 제9댐퍼(29)는, 상기 제6공기유로(16)와 제8공기유로(18)의 연결부와 상기 제3영역(430) 사이에 구비되며, 상기 제6공기유로(16)를 개폐한다.
상기한 바와 같이, 습채널(320)의 출구측에서 제5공기유로(15)와 제6공기유로(16)로 택일적으로 연결되도록 구성하면, 제습냉방모드 및 환기모드시, 습채널(320)을 통과한 공기를 제4실외개구부(124)를 통해 곧바로 실외로 배출되도록 하거나, 제습로터(400)를 통과하도록 구성함으로써, 냉방모드 운전 시 습도를 조절하고 실내 공기가 필요 이상으로 건조해지는 것을 방지하여 적절한 습도를 유지할 수 있고, 환기모드 운전시에도 실내공기의 습도를 조절할 수 있도록 함으로써 쾌적한 실내환경을 제공할 수 있다.
상기 복수의 유로(11,12,13,14,15,16,17,18)상에는 한 개 이상의 필터(710,720,730)가 구비되어 공기 청정 기능을 수행하도록 할 수 있다.
상기 공기 청정 기능은, 상기 제1공기유로(11)와 제3공기유로(13)의 연결부와 상기 제1영역(410) 사이에 제1필터(710)와 제2필터(720)가 구비되고, 상기 제1영역(410)과 상기 제1송풍기(31) 사이에 상기 제3필터(730)가 구비될 수 있다.
상기 제1실내개구부(111)를 통해 유입된 실내공기와 상기 제3실외개구부(113)를 통해 유입된 실외공기가 상기 제1필터(710)와 제2필터(720)와 상기 제1영역(410)과 상기 제3필터(730)를 순차로 통과하며 정화되어 상기 제2실내개구부(112)를 통해 실내로 유입된다.
상기 제1필터(710)와 제2필터(720)와 제3필터(730)는 각각 PRE 필터, 탈취 필터 및 HEPA필터로 구성될 수 있다.
본 발명의 공기조화기(1)에는 제어부(미도시)가 더 구비되고, 상기 제어부는 온도와 습도 등의 실내 공기의 상태 및 설정 모드에 따라 상기 제습로터(400)와 증발냉각기(300)의 수분공급부, 냉동싸이클을 구성하는 압축기(210)와 응축기(220)와 증발기(230), 한 개 이상의 가열부(510,520,530)와 송풍기(31,32,33) 등의 온오프와 속도 및 작동 세기를 제어하고, 상기 복수의 댐퍼(21,22,23,24,25,26,27,28,29)의 개폐를 제어할 수 있다.
상기 제어부에서 이루어지는 본 발명의 공기조화기(1) 제어로 실내유입 공기유로를 통해 실내에 공급되는 공기의 냉방, 난방, 제습, 가습, 환기 및 공기청정이 이루어져 쾌적한 공기를 실내에 공급할 수 있다. 또한, 다양한 제어모드를 하나의 공기조화기 내부에 모두 구현할 수 있도록 공기유로를 구성함으로써 사용자가 원하는 제어모드를 다양하게 구현할 수 있어 사용자 편의성을 향상시킬 수 있다.
이때 실내의 온도와 습도는 온도센서(미도시)와 습도센서(미도시)에 의해 측정될 수 있으며, 상기 측정된 실내의 온도와 습도 정보는 제어부로 송출된다.
도 2를 참조하여 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 공기조화기(1)의 제습냉방모드 동작에 대해 설명한다.
상기 제습냉방모드가 가동되면, 상기 제어부는 상기 제2댐퍼(22)와 제1댐퍼(21)와 제4댐퍼(24)를 제어하여 상기 제1공기유로(11)와 제4공기유로(14)와 제3공기유로(13)를 개방한다. 또한, 상기 제5댐퍼(25)는 제7공기유로(17)를 폐쇄하고, 제6댐퍼(26)는 제6공기유로(16)를 폐쇄하고, 제7댐퍼(27)는 제8공기유로(18)를 폐쇄하며, 제9댐퍼(29)는 제6공기유로(16)를 폐쇄한다.
이 상태에서 상기 제1송풍기(31)와 제3송풍기(33)와 증발냉각기(300)의 수분공급부와 압축기(210)와 응축기(220)와 증발기(230)를 온(on) 하고 상기 제1가열부(510)와 제3가열부(530)를 오프(off)상태로 한다.
또한, 상기 제어부는 상기 제3댐퍼(23)와 제8댐퍼(28)를 제어하여 상기 제2공기유로(12)를 개방하고 상기 제2송풍기(32)와 상기 제2가열부(520)를 온(on)시키며, 상기 제습로터(400)를 회전시킨다.
이에 따라 상기 제1실내개구부(111)를 통해 제1공기유로(11)로 유입되는 실내공기의 일부는 제1공기유로(11)를 유동하여 제습로터(400)의 제1영역(410)을 통과하고, 상기 제1영역(410)을 통과한 공기는 증발냉각기(300)의 건채널(310)을 통과한 후 제2실내개구부(112)를 통해 실내로 배출된다.
상기 제1실내개구부(111)를 통해 상기 제1공기유로(11)로 유입된 실내공기의 나머지 일부는 제4공기유로(14)를 통해 상기 증발냉각기(300)의 습채널(320)을 통과한 후 상기 제5공기유로(15)와 상기 제4실외개구부(124)를 통해 실외로 배출된다. 이때 상기 습채널(320)의 수분공급부에서 분사되는 물이 증발하며 열을 흡수하여 상기 습채널(320)과 상기 건채널(310)의 경계를 이루는 플레이트를 냉각시키고, 상기 플레이트의 냉각에 의해 상기 건채널(310)을 유동하는 공기가 냉각되게 된다.
또한, 상기 제1실외개구부(121)를 통해 상기 제2공기유로(12)에 유입되는 실외공기는 상기 압축기(210) 및 응축기(220)를 통과하며 1차 가열되고 상기 제2가열부(520)에 의해 2차 가열된다. 가열된 높은 온도의 공기는 상기 제2영역(420)을 통과하며 상기 제습로터(400)를 건조 재생시키고, 상기 제습로터(400)의 건조 재생된 부분은 회전하여 상기 제1영역(410)에 위치하게 된다.
따라서, 상기 제1실내개구부(111)와 제3실외개구부(123)를 통해 상기 제1공기유로(11) 및 제3공기유로(13)에 유입되는 실내공기 및 실외공기는, 건조하게 재생된 상기 제습로터(400)의 상기 제1영역(410)을 통과하며 건조 재생된 상기 제습로터(400)에 공기중의 수분을 흡착시키고, 상기 건채널(310)과 증발기(230)를 통과하며 이중으로 냉각되므로, 상기 제2실내개구부(111)를 통해 건조하고 냉각된 공기가 실내에 유입되어 제습 냉방이 이루어진다.
이 경우 증발냉각기(400)의 수분공급부를 통한 수분 공급을 중단하고, 증발기(230)의 동작을 정지시킨 경우에는 냉방작용은 이루어지지 않고, 제습작용만 이루어질 수 있다.
도 3을 참조하여 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 공기조화기(1)의 제습냉방모드 중 습도조절 모드의 동작에 대해 설명한다.
상기 제습냉방모드 중 습도조절 모드가 가동되면, 제습냉방모드시와 비교하여 제6댐퍼(26)와 제9댐퍼(29)의 개폐 위치가 변경되는 점에서만 차이가 있고, 나머지 구성들의 동작은 도 2에서 설명한 제습냉방모드시와 동일하다.
상기 제6댐퍼(26)는 제5공기유로(15)를 폐쇄하여 습채널(320)을 통과한 공기가 제6공기유로(16)로 유동하도록 하고, 상기 제9댐퍼(29)는 제6공기유로(16)를 개방시킨다.
이에 따라 상기 제1실내개구부(111)를 통해 상기 제4공기유로(14)에 유입되는 실내공기의 일부는 상기 습채널(320)을 통과하면서 수분을 함유한 습공기 상태가 된다. 상기 습채널(320)을 통과한 공기는 제6공기유로(16)를 유동하여 제습로터(400)의 제3영역(430)을 통과하면서 제3영역(430)의 흡착재에 수분이 흡착되고, 상기 제습로터(400)의 수분이 흡착된 부분이 회전하여 제1영역(410)에 위치하게 된다. 상기 제3영역(430)을 통과한 공기는 제6공기유로(16)를 유동한 후 상기 제4실외개구부(114)를 통해 실외로 배출된다.
상기 제3영역(430)에서 수분을 흡착한 제습로터(400)는 회전하여 제1영역(410)에 위치하게 되고, 상기 수분을 흡착한 부분이 제1영역(410)에 위치하게 되면 제1영역(410)을 통과하는 공기에 수분을 방출하게 된다. 상기 제1영역(410)을 통과한 공기는 건채널(310)을 통과한 후 제2실내개구부(112)를 통해 실내에 유입되어 실내 공기의 습도 조절 및 냉방이 이루어진다.
상기 제습로터(400)는 상기 제2영역(420)으로부터 상기 제3영역(430)을 지나 상기 제1영역(410)에 위치하도록 회전방향을 설정하거나, 제1 내지 제3영역(410,420,430)을 배치하면 제1영역(410)을 통과하는 공기에 수분공급량을 증가시킬 수 있다. 즉, 제2영역(420)에서 재생이 이루어진 후 건조한 상태가 된 제습로터(400)의 부분이 제3영역(430)에 위치하면 수분을 흡착량이 증가할 수 있고, 그 후 제1영역(410)에 위치하면 제1영역(410)을 통과하는 공기에 수분 공급량을 증가시킬 수 있다. 물론, 상기와 반대방향인 제3영역(430), 제2영역(420), 제1영역(410)의 순으로 회전시키면, 수분 공급량이 감소할 수 있다. 이러한 구성과 함께 수분공급부의 수분공급량을 조절하면, 상기 제3영역(430)에서 흡착되는 수분량과 제1영역(410)에서 방출되는 수분량을 조절할 수 있어 실내 가습량의 조절이 가능하다.
또한, 상기 제습냉방모드 중 냉방 습도조절 모드가 가동되면, 상기 제어부는 상기 제6댐퍼(26)를 조절하여 상기 제5공기유로(15)와 상기 제6공기유로(16)를 동시에 개방할 수 있으며, 상기 제5공기유로(15)와 상기 제6공기유로(16)의 개방 정도는 실내공기의 습도에 따라 조절될 수 있다.
즉, 실내공기가 건조할수록 상기 제6공기유로(16)가 넓게 개방되고, 상기 습채널(320)을 통과하여 수분을 머금은 공기가 높은 비율로 상기 제3영역(430)을 통과하여, 상기 제습로터(400)가 흡착한 습기의 양이 많아지고, 상기 제1영역(410)을 통과하는 공기에 방출되는 습기의 양이 많아짐으로써, 상기 제2실내개구부(111)를 통해 실내에 유입되는 공기의 습도가 높아지고 강한 가습이 이루어진다.
반대로, 실내공기가 습할수록 상기 제5공기유로(15)가 넓게 개방되고, 상기 습채널(320)을 통과하여 수분을 머금은 공기가 낮은 비율로 상기 제3영역(430)을 통과하여, 상기 제습로터(400)가 흡착한 습기의 양이 적어지고, 상기 제1영역(410)을 통과하는 공기에 방출되는 습기의 양이 적어짐으로써, 상기 제2실내개구부(111)를 통해 실내에 유입되는 공기의 습도가 낮아지고 약한 가습이 이루어진다.
이와 같은 제어방법에 의하면 제습냉방 중에도 실내 공기의 가습을 구현할 수 있어 실내공기를 보다 쾌적한 상태로 유지할 수 있다. 또한, 제습냉방모드 시 실내 가습 여부를 사용자가 선택할 수 있어 사용자 편의성이 향상된다.
도 4를 참조하여 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 공기조화기(1)의 환기모드 동작에 대해 설명한다.
상기 환기모드가 가동되면, 상기 제어부는 상기 제1댐퍼(21)와 제4댐퍼(24)를 제어하여 상기 제4공기유로(14)와 제3공기유로(13)를 개방한다. 상기 제5댐퍼(25)는 제7공기유로(17)를 폐쇄하고, 제6댐퍼(26)는 제6공기유로(16)를 폐쇄하고, 제7댐퍼(27)는 제8공기유로(18)를 폐쇄하며, 제9댐퍼(29)는 제6공기유로(16)를 폐쇄한다.
상기 제1송풍기(31)와 제3송풍기(33)를 온(on)시키고, 상기 증발냉각기(300)의 수분공급부와 상기 제1가열부(510)와 제3가열부(510) 및 압축기(210)와 응축기(220)와 증발기(230)를 오프(off)시킨다.
또한, 상기 제어부는 상기 제3댐퍼(23)와 제8댐퍼(28)를 제어하여 상기 제1실외개구부(121)와 제2실외개구부(122) 및 제2공기유로(12)를 폐쇄하고, 상기 제2송풍기(32)와 상기 제2가열부(520)를 오프(off)하며, 상기 제습로터(400)는 회전시키지 않는다.
이에 따라 상기 제1실내개구부(111)를 통해 상기 제4공기유로(14)에 유입되는 실내공기는 상기 증발냉각기(300)의 습채널(320)을 통과한 후 상기 제5공기유로(15)를 유동하여 상기 제4실외개구부(114)를 통해 실외로 배출된다.
또한, 상기 제3실외개구부(123)를 통해 상기 제3공기유로(13)를 유동하여 상기 제1공기유로(11)에 유입되는 실외공기는 상기 제1영역(410)과 상기 건채널(320)을 유동하여 상기 제2실내개구부(112)를 통해 실내에 유입된다.
이러한 과정을 통해 실내공기와 실외공기 사이의 환기가 이루어지며, 이 경우 상기 건채널(310)을 통과하는 실외공기와 습채널(320)을 통과하는 실내공기 사이에 현열교환이 이루어질 수 있다.
도 5를 참조하여 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 공기조화기(1)의 환기모드중 가습모드 동작에 대해 설명한다.
상기 환기모드 중 가습모드가 가동되면, 환기모드시와 비교하여 제6댐퍼(26)와 제9댐퍼(29)의 개폐 위치가 변경되고, 증발냉각기(300)의 수분공급부에서 수분이 공급되는 점에서만 차이가 있고, 나머지 구성들의 동작은 도 4에서 설명한 환기모드시와 동일하다.
상기 제6댐퍼(26)는 제5공기유로(15)를 폐쇄하여 습채널(320)을 통과한 공기가 제6공기유로(16)로 유동하도록 하고, 상기 제9댐퍼(29)는 제6공기유로(16)를 개방시킨다.
이에 따라 상기 제1실내개구부(111)를 통해 상기 제4공기유로(14)에 유입되는 실내공기의 일부는 상기 습채널(320)을 통과하면서 수분을 함유한 습공기 상태가 된다. 상기 습채널(320)을 통과한 공기는 제6공기유로(16)를 유동하여 제습로터(400)의 제3영역(430)을 통과하면서 제3영역(430)의 흡착재에 수분이 흡착되고, 상기 제습로터(400)의 수분이 흡착된 부분이 회전하여 제1영역(410)에 위치하게 된다. 상기 제3영역(430)을 통과한 공기는 제6공기유로(16)를 유동한 후 상기 제4실외개구부(114)를 통해 실외로 배출된다.
상기 제3영역(430)에서 수분을 흡착한 제습로터(400)는 회전하여 제1영역(410)에 위치하게 되고, 상기 수분을 흡착한 부분이 제1영역(410)에 위치하게 되면 제1영역(410)을 통과하는 공기에 수분을 방출하게 된다. 상기 제1영역(410)을 통과한 공기는 건채널(310)을 통과한 후 제2실내개구부(112)를 통해 실내에 유입되어 실내 공기의 습도 조절 및 환기가 이루어진다.
한편, 이 경우 제1가열부(510)를 온(On)시키는 것으로 구성할 수도 있다. 이 경우 상기 제3실외개구부(123)를 통해 상기 제3공기유로(13)를 유동하여 상기 제1공기유로(11)에 유입되는 실외공기는, 상기 제1가열부(510)를 통해 가열되어 내포 가능한 수분량을 높인 후 상기 제습로터(400)의 상기 제1영역(410)을 통과하며 상기 제습로터(400)로부터 수분을 건네받고, 상기 건채널(310)을 통과하며 냉각되어 수분을 포함한 공기가 제2실내개구부(112)를 통해 실내에 유입된다.
이와 같은 제어방법에 의하면 환기모드 시에도 실내 공기의 가습을 구현할 수 있어 실내공기를 보다 쾌적한 상태로 유지할 수 있다. 또한, 환기모드 시 실내 가습 여부를 사용자가 선택할 수 있어 사용자 편의성이 향상된다. 또한, 증발냉각기(300)의 수분공급부에서 공급되는 수분을 이용하여 가습이 이루어질 수 있으므로, 가습을 위한 별도의 수분공급부를 구비할 필요가 없어 공기조화기의 구성이 복잡해지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 실외공기와 실내공기 사이에 증발냉각기(300)에서 1차 열교환이 이루어지고, 제습로터(400)에서 2차로 열교환이 이루어지므로 실외로 배출되는 공기의 열을 이용할 수 있어 열효율을 향상시킬 수 있다.
도 6을 참조하여 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 공기조화기(1)의 환기모드중 바이패스모드 동작에 대해 설명한다.
상기 바이패스모드가 가동되면, 상기 제어부는 상기 제1댐퍼(21)와 제4댐퍼(24)를 제어하여 상기 제4공기유로(14)와 제3공기유로(13)를 개방한다.
또한, 상기 제5댐퍼(25)는 제4실외개구부(124)를 폐쇄하고, 제6댐퍼(26)는 제5공기유로(15)를 폐쇄하고, 제7댐퍼(27)와 제9댐퍼(29)는 제6공기유로(16)를 폐쇄하여 제8공기유로(18)가 개방되도록 한다.
이 상태에서 상기 제1송풍기(31)와 상기 제2송풍기(32)를 온(on)시키고, 제3송풍기(33)와 상기 증발냉각기(300)의 수분공급부와 상기 제1가열부(510)와 제3가열부(510) 및 압축기(210)와 응축기(220)와 증발기(230)를 오프(off)시킨다.
또한, 상기 제어부는 상기 제3댐퍼(23)를 제어하여 상기 제1실외개구부(121)를 폐쇄하며, 상기 제8댐퍼(28)을 제어하여 상기 제2실외개구부(122) 및 제2공기유로(12)를 개방하고, 상기 제2송풍기(32)를 온(on)시키며, 상기 제2가열부(520)를 오프(off)하고, 상기 제습로터(400)는 회전시키지 않는다.
이에 따라 상기 제1실내개구부(111)를 통해 상기 제4공기유로(14)에 유입되는 실내공기는, 상기 제3송풍기(33)의 영향을 받지 않고 상기 제2송풍기(32)에 의해 흡인되므로, 상기 제4공기유로(14)와 제7공기유로(17)의 연결부인 증발냉각기(300)의 습채널(320) 입구측의 공간을 통해 제7공기유로(17)와 제8공기유로(18)와 제6공기유로(16)의 일부 및 제2공기유로(12)로 순차 연결되는 바이패스유로를 유동하여 상기 제2실외개구부(122)를 통해 실외로 배출된다.
또한, 상기 제3실외개구부(123)를 통해 상기 제3공기유로(13)를 유동하여 상기 제1공기유로(11)에 유입되는 실외공기는, 상기 제1영역(410)과 상기 건채널(310)을 유동하여 상기 제2실내개구부(112)를 통해 실내에 유입된다.
이때, 상기 제습로터(400)는 회전하지 않으므로 상기 제1영역(410)을 통과하는 공기의 습도 변화가 일어나지 않는다.
특히, 본 바이패스 모드의 특징은 상기 건채널(310)을 통과하여 실내로 유입되는 실내유입 공기유로와 상기 제4공기유로(14)와 제7공기유로(17)의 연결부를 통해 제7공기유로(17)와 제8공기유로(18) 및 제2공기유로(12)를 유동하여 실외로 배출되는 실외배출 공기유로 사이에 열교환과정 없이 환기가 이루어질 수 있다.
즉, 증발냉각기(300)에서 제4공기유로(14)을 통과한 공기는 습채널(320)을 통과하지 않고 곧바로 제7공기유로(17)로 유동하므로 건채널(310)과의 사이에 일어나는 현열교환이 일어나지 않는다. 또한, 제습로터(400)가 회전하지 않으므로, 제습로터(400)가 회전하는 경우 일측 영역과 다른 영역 사이에 이루어지는 전열교환도 일어나지 않는다.
따라서 실내공기와 실외공기 사이에 열교환 과정 없이 환기가 이루어질 수 있으므로, 앞서 설명한 환기모드와 환기모드중 가습모드를 포함하여 열교환이 일어나지 않는 바이패스모드를 통해 다양한 환기모드를 구현할 수 있어, 사용자 편의성을 향상시킬 수 있다. 또한, 증발냉각기(300)의 수분공급부에서 공급되는 수분을 이용하여 가습이 이루어질 수 있으므로, 가습을 위한 별도의 수분공급부를 구비할 필요가 없어 공기조화기의 구성이 복잡해지는 것을 방지할 수 있다.
도 7을 참조하여 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 공기조화기(1)의 순환 가습모드 동작에 대해 설명한다.
여기서 순환 가습모드라 함은, 실내공기를 가습하는 경우 실내공기에 수분을 공급하기 위한 공기유로가 공기조화기 내부에서 순환하는 경로를 갖는 경우를 의미한다.
상기 순환 가습모드가 가동되면, 상기 제어부는 상기 제2댐퍼(22)와 제9댐퍼(29)를 제어하여 상기 제1공기유로(11)와 제6공기유로(16)를 개방하고, 상기 제1댐퍼(21)와 제4댐퍼(24)와 제5댐퍼(25)와 제6댐퍼(26)와 제7댐퍼(27)가 상기 제4공기유로(14)와 제3공기유로(13)와 제4실외개구부(124)와 제5공기유로(15)와 제8공기유로(18)를 각각 폐쇄한다.
이 상태에서 상기 제1송풍기(31)와 제3송풍기(33)와 증발냉각기(300)의 수분공급부와 상기 제1가열부(510)를 온(on)시키고, 상기 압축기(210)와 응축기(220)와 증발기(230) 및 상기 제3가열부(530)를 오프(off)시킨다.
또한, 상기 제어부는 상기 제3댐퍼(23)와 제8댐퍼(28)를 제어하여 상기 제2공기유로(12)를 폐쇄하고 상기 제2송풍기(32)와 상기 제2가열부(520)를 오프(off)시키며, 상기 제습로터(400)를 회전시킨다.
이때, 상기 제3송풍기(33)에 작동에 의해 상기 증발냉각기(300)의 습채널(320) 내부의 공기는 상기 습채널(320), 제6공기유로(16), 제7공기유로(17), 습채널(320)로 이루어지는 순환유로를 따라 반복 유동하게 된다.
상기 습채널(320)을 통과하여 수분공급부에 의해 수분을 머금은 공기가 상기 제6공기유로(16)를 유동하며 상기 제습로터(400)의 상기 제3영역(430)을 통과하며 상기 제습로터(400)에 수분을 흡착시키고, 상기 제습로터(400)의 수분이 흡착된 부분이 회전하여 상기 제1영역(410)에 위치하게 된다.
따라서, 상기 제1실내개구부(111)를 통해 유입되어 상기 제1공기유로(11)를 유동하는 실내공기는, 상기 제1가열부(510)를 통해 가열되어 내포 가능한 수분량을 높인 후, 상기 제습로터(400)의 상기 제1영역(410)을 통과하며 상기 제습로터(400)로부터 수분을 전달받고, 상기 건채널(310)을 통과한 후 제2실내개구부(112)를 통해 실내에 유입된다.
이와 같은 구성에 의하면, 공기조화기(1) 내부의 공기가 상기 순환유로를 순환하며 상기 실내공기에 수분을 공급함으로써 실내공기의 순환 및 가습이 이루어진다. 따라서 실외 공기의 온도가 낮은 경우에도 실내 가습시 실외 공기가 공기조화기(1) 내부로 유입되지 않으므로, 열에너지 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기에서는 순환유로가 제3영역(430)을 통과하는 것으로 구성하였으나, 제습로터(400)가 제1영역(410)과 제2영역(420) 만으로 이루어진 경우 순환유로가 제2영역(420)을 통과하는 것으로 구성할 수도 있다.
즉, 제습로터(400)는 제1영역(410)과 제2영역(420)으로 이루어지고, 제6공기유로(16)의 일측이 제2영역(420)의 일측(도 7에서 좌측)의 제2공기유로(12)에 연결되며, 제6공기유로(16)에서 제3영역(430)을 통과하는 부분을 제거한다. 이와 같이 구성하면 순환유로는 습채널(320), 제6공기유로(16)의 일측, 제2공기유로(12)의 일측, 제2영역(420), 제2공기유로(12)의 타측, 제8공기유로(18), 제6공기유로(16)의 타측, 제7공기유로(17), 습채널(320)을 반복 순환하는 유로로 구성될 수 있다.
이 경우에도 차가운 실외공기가 공기조화기(1) 내부로 유입되지 않는다는 점에서는 도 7에 도시된 실시예와 동일하나, 제2공기유로(12)는 실외공기가 유동하는 구성이므로 겨울철에는 제3영역(430)을 통과하는 제6공기유로(16) 내부의 공기에 비해 온도가 낮으므로, 도 7의 경우에 비해 열효율이 떨어질 수 있다.
도 8을 참조하여 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 공기조화기(1)의 공기청정모드의 동작에 대해 설명한다.
상기 공기청정모드가 가동되면, 상기 제어부는 상기 제2댐퍼(22)를 제어하여 상기 제1공기유로(11)를 개방하고, 상기 제1댐퍼(21)와 제4댐퍼(24)와 제5댐퍼(25)와 제6댐퍼(26)와 제7댐퍼(27)와 제9댐퍼(29)가 상기 제4공기유로(14)와 제3공기유로(13)와 제4실외개구부(124)와 제5공기유로(15)와 제6공기유로(16)와 제8공기유로(18)를 폐쇄한다.
이 상태에서 상기 제1송풍기(31)를 온(on)시키고, 상기 제3송풍기(33)와 증발냉각기(300)의 수분공급부와 상기 제1가열부(510)와 상기 제3가열부(530)와 상기 압축기(210)와 응축기(220) 및 증발기(230)를 오프(off)한다.
또한, 상기 제어부는 상기 제3댐퍼(23)와 제8댐퍼(28)를 제어하여 상기 제2공기유로(12)를 폐쇄하고, 상기 제2송풍기(32)와 상기 제2가열부(520)를 오프(off)시키며, 상기 제습로터(400)는 회전시키지 않는다.
따라서, 상기 제1실내개구부(111)를 통해 유입되는 실내공기는 상기 제1공기유로(11)를 유동하여 상기 제1공기유로(11)상에 위치하는 제1필터(710)와 제2필터(720)와 제1영역(410)과 제3필터(730)를 순차로 통과하며 여과가 이루어져, 실내 공기의 순환 및 공기 정화가 이루어진다.
한편, 실내 난방이 필요한 경우에는 제3가열부(530)가 온(on) 되고, 상기 제2실내개구부(122)를 통해 실내에 유입되는 공기가 가열되어 난방이 이루어질 수 있으며, 이러한 난방모드는 도 4 내지 도 8에 나타난 환기모드와 순환모드 및 공기청정모드에도 적용될 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명에 대하여 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였지만, 본 발명은 전술한 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.
1 : 공기조화기 11 : 제1공기유로
12 : 제2공기유로 13 : 제3공기유로
14 : 제4공기유로 15 : 제5공기유로
16 : 제6공기유로 17 : 제7공기유로
18 : 제8공기유로 21 : 제1댐퍼
22 : 제2댐퍼 23 : 제3댐퍼
24 : 제4댐퍼 25 : 제5댐퍼
26 : 제6댐퍼 27 : 제7댐퍼
28 : 제8댐퍼 29 : 제9댐퍼
31 : 제1송풍기 32 : 제2송풍기
33 : 제3송풍기 111 : 제1실내개구부
112 : 제2실내개구부 121 : 제1실외개구부
122 : 제2실외개구부 123 : 제3실외개구부
124 : 제4실외개구부 210 : 압축기
220 : 응축기 230 : 증발기
300 : 증발냉각기 310 : 건채널
320 : 습채널 400 : 로터
410 : 제1영역 420 : 제2영역
430 : 제3영역 510 : 제1가열부
520 : 제2가열부 530 : 제3가열부
710 : 제1필터 720 : 제2필터
730 : 제3필터

Claims (19)

  1. 실내와 연통하도록 구비된 제1공기유로;
    실외와 연통하도록 구비된 제2공기유로;
    상기 제1공기유로와 제2공기유로가 통과하는 적어도 2개의 영역이 구비되고, 공기가 상기 적어도 2개의 영역을 통과하면서 수분을 흡착하거나 방출하는 제습로터;
    상기 제1공기유로에 연결되는 건채널과, 상기 건채널을 통과하는 공기를 냉각시키기 위해 공기가 유동하는 습채널과, 상기 습채널을 유동하는 공기에 수분을 공급하는 수분공급부로 이루어진 증발냉각기;
    상기 증발냉각기에서 공기를 냉각하여 실내공기를 냉방하기 위한 제습냉방모드와 상기 수분공급부에서 공급된 수분에 의해 실내공기를 가습하기 위한 가습모드로 제어하기 위한 제어부;
    상기 적어도 2개의 영역 중 어느 하나의 영역을 통과하고, 상기 가습모드시 공기조화기 내부에서 공기가 순환하도록 하되 상기 습채널을 포함하는 순환유로;
    를 포함하는 공기조화기
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제습로터는,
    상기 제1공기유로 상에 구비된 제1영역과, 상기 제2공기유로 상에 구비된 제2영역과, 상기 순환유로 상에 구비된 제3영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제습로터는 상기 제1공기유로 상에 구비된 제1영역과, 상기 제2공기유로 상에 구비된 제2영역을 포함하고;
    상기 순환유로는 상기 제2공기유로에 연결되어, 상기 제2영역을 통과하는 것을 특징으로 하는 공기조화기
  4. 제1항에 있어서,
    상기 습채널의 출구측에는 제3송풍기가 구비되고,
    상기 가습모드시, 상기 제3송풍기의 가동에 의해 상기 순환유로의 공기가 순환되는 것을 특징으로 하는 공기조화기
  5. 실내와 연통하도록 구비된 제1공기유로;
    실외와 연통하도록 구비된 제2공기유로;
    상기 제1공기유로와 제2공기유로가 통과하는 적어도 2개의 영역이 구비되고, 공기가 상기 적어도 2개의 영역을 통과하면서 수분을 흡착하거나 방출하는 제습로터;
    상기 제1공기유로에 연결되는 건채널과, 상기 건채널을 통과하는 공기를 냉각시키기 위해 공기가 유동하는 습채널과, 상기 습채널을 유동하는 공기에 수분을 공급하는 수분공급부로 이루어진 증발냉각기;
    상기 적어도 2개의 영역 중 어느 하나의 영역을 통과하고, 공기조화기 내부에서 공기가 순환하도록 하되 상기 습채널을 포함하는 순환유로;를 포함하고,
    상기 순환유로는,
    상기 습채널의 출구측에 연결되어 상기 적어도 2개의 영역 중 어느 하나의 영역을 통과하는 제6공기유로;
    일측이 상기 제6공기유로의 일측과 연결되고 타측이 상기 증발냉각기의 습채널 입구측에 연결된 제7공기유로;
    를 포함하는 것으로 이루어진 공기조화기
  6. 제5항에 있어서,
    상기 증발냉각기의 습채널 입구측에는 상기 제1공기유로에서 분기된 제4공기유로가 연결되고;
    상기 제7공기유로는 상기 습채널 입구측으로서 상기 제4공기유로에 인접한 위치에 연결되어 상기 제4공기유로에 연통하는 것을 특징으로 하는 공기조화기
  7. 제5항에 있어서,
    일측이 상기 증발냉각기의 습채널 출구와 상기 제6공기유로의 연결부에 연결되고, 타측이 상기 제6공기유로와 제7공기유로의 연결부 및 실외로 통하는 개구부와 연결되는 제5공기유로가 구비되고;
    상기 습채널 출구와 상기 제5공기유로와 상기 제6공기유로의 연결부에는 제6댐퍼가 구비되고;
    상기 제5공기유로와 제6공기유로와 제7공기유로와 상기 개구부의 연결부에는 제5댐퍼가 구비되며;
    제어부는 상기 제6댐퍼와 제5댐퍼를 각각 제어하여 상기 습채널을 통과한 공기의 공기의 유로를 선택하는 것을 특징으로 하는 공기조화기
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제6댐퍼는 상기 제7공기유로로부터 상기 습채널에 유입되는 공기가 상기 제5공기유로와 제6공기유로를 동시에 유동할 수 있도록 상기 제5공기유로와 상기 제6공기유로의 개도를 조절하는 것을 특징으로 하는 공기조화기
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1공기유로 상에는 가열부가 구비되고;
    상기 수분공급부에서 공급된 수분을 이용하여 실내공기를 가습하기 위한 가습모드시, 상기 제습로터를 향해 유동하는 실내공기는 상기 가열부에 의해 가열되는 것을 특징으로 하는 공기조화기
  10. 제3항에 있어서,
    상기 순환유로는,
    상기 습채널의 출구측에 연결된 제6공기유로;
    상기 증발냉각기의 습채널 입구측에 연결된 제7공기유로;
    상기 제2영역의 일측과 타측을 연결하도록 통과하되 상기 제2영역을 사이에 두고 상기 제6공기유로와 제7공기유로가 일측과 타측에 각각 연결된 제2공기유로;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기
  11. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제1영역의 전단에서 상기 제1공기유로에 연결되어 실외공기가 유입되는 제3공기유로와, 상기 제1공기유로와 습채널 입구측 사이를 연결하는 제4공기유로가 구비되고;
    상기 제4공기유로를 개폐하기 위한 제1댐퍼, 상기 제1영역의 전단에서 상기 제1공기유로를 개폐하기 위한 제2댐퍼, 상기 제3공기유로를 개폐하기 위한 제4댐퍼가 구비된 것을 특징으로 하는 공기조화기
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1공기유로에는 실외공기 또는 실내공기를 흡인하여 실내로 유입시키기 위한 제1송풍기가 구비되고;
    상기 제2공기유로에는 일측 실외의 공기를 유입시켜 타측 실외로 배출하기 위한 제2송풍기가 구비되고;
    상기 증발냉각기의 출구측에는, 상기 제3공기유로를 통해 유입된 실내공기를 실외로 배출시키거나, 상기 순환유로의 공기를 순환시키기 위한 제3송풍기가 구비된 것을 특징으로 하는 공기조화기
  13. 실내와 연통하도록 구비된 제1공기유로; 실외와 연통하도록 구비된 제2공기유로; 상기 제1공기유로와 제2공기유로가 통과하는 적어도 2개의 영역이 구비되고, 공기가 상기 적어도 2개의 영역을 통과하면서 수분을 흡착하거나 방출하는 제습로터; 상기 제1공기유로에 연결되는 건채널과, 상기 건채널을 통과하는 공기를 냉각시키기 위해 공기가 유동하는 습채널과, 상기 습채널을 유동하는 공기에 수분을 공급하는 수분공급부로 이루어진 증발냉각기;를 포함한 공기조화기의 제어방법에 있어서,
    제어부는 상기 증발냉각기에서 공기를 냉각하여 실내공기를 냉방하기 위한 제습냉방모드와 상기 수분공급부에서 공급된 수분에 의해 실내공기를 가습하기 위한 가습모드로 제어하고;
    상기 제어부는 상기 가습모드시 상기 습채널과 상기 적어도 2개의 영역 중 어느 하나의 영역 및 습채널로 연결되는 순환유로 내부의 공기가 반복 순환하도록 제어하고;
    상기 순환되는 공기에 포함된 수분이 상기 제1공기유로를 유동하는 공기에 공급되어 상기 건채널을 통해 실내로 공급되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법
  14. 제13항에 있어서,
    상기 수분공급부에서 공급된 수분이 상기 제습로터의 일측 영역에 흡착되고, 상기 제습로터의 회전에 의해 상기 흡착된 수분이 상기 제습로터의 타측 영역에서 상기 제1공기유로를 유동하는 공기에 방출되어 상기 건채널을 통과한 후 실내로 배출되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법
  15. 제13항에 있어서,
    상기 순환되는 공기에 포함된 수분은, 상기 순환유로 상에 구비된 상기 제습로터의 제3영역에서 상기 제1공기유로 상에 구비된 상기 제습로터의 제1영역으로 이동하고;
    상기 제2공기유로 상에 구비된 상기 제습로터의 제2영역을 통한 공기의 유동이 차단된 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법
  16. 제13항에 있어서,
    상기 순환되는 공기에 포함된 수분은, 상기 제2공기유로 상에 구비되되 상기 순환유로가 통과하는 상기 제습로터의 제2영역에서 상기 제1공기유로 상에 구비된 상기 제습로터의 제1영역으로 이동하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법
  17. 제13항에 있어서,
    상기 습채널의 출구측에는 실외로 연결되는 제5공기유로와 상기 적어도 2개의 영역 중 어느 하나의 영역을 통과하여 상기 습채널로 연결되는 제6공기유로가 연결되는 연결부에 구비된 제6댐퍼를 제어하여 상기 습채널의 출구를 통해 유동하는 공기가 상기 제5공기유로와 제6공기유로 중 어느 하나의 유로로 유동하도록 하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법
  18. 제13항에 있어서,
    상기 수분공급부에서 공급된 수분을 이용하여 실내공기를 가습하기 위한 가습모드시, 상기 제어부는 상기 제습로터의 회전속도를 제어하여 가습량을 조절하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법
  19. 제13항에있어서,
    상기 건채널을 통과한 공기가 상기 제1공기유로의 출구측에 구비된 가열부에 의해 가열된 후 실내에 유입되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 제어방법
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