KR102532056B1 - 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치 - Google Patents

액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 냉방, 난방, 제습, 가습, 공기청정 및 제균이 가능하며, 현열 및 잠열을 부하에 따라서 선택적으로 운전이 가능하고, 외부온도가 영하로 유지되는 환경 또는 겨울철에 제상 운전이 필요없는 무제상 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치를 제공하는 것이 가능하고, 이에 의하여 설치 공간 및 비용을 줄일 수 있으며, 공기청정 및 신선한 공기를 급기하는 것이 가능한 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치를 제공한다.

Description

액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치{LIQUID TYPE ALL-IN-ONE COOLING·HEATING AIR PURIFING AND CONDITIONING SYSTEM}
본 발명은 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치에 관한 것이다.
액체식 제습 방식은 일반적으로 대용량의 제습·가습효과와 제균, 공기청정 기능이 필요한 병원, 제약 식품 등의 산업용 공조시스템에서 사용되는 방식으로써 조습용액의 물리적 성질을 이용하는 공조방식이다.
액체식 제습 시스템에 사용되어지는 조습용액(예를 들면, 염화리튬 수용액)은 온도 및 농도 변화에 따라 용액의 수증기 분압이 결정된다. 따라서, 공기의 수증기 분압이 용액의 수증기 분압보다 높을 시에는 공기 중 수분이 용액으로 이동하여 제습이 이뤄지고 용액의 수증기 분압이 공기의 수증기 분압보다 높을 시에는 용액 중 수분이 공기로 이동하여 가습이 된다. 따라서, 조습용액의 농도와 온도제어만으로 하절기에 제습, 동절기에 가습이 물리적 성질에 의해 가능하여 일정한 온도 및 습도를 유지할 수 있는 항온·항습이 가능해진다.
도 1 은 종래기술에 따른 액체식 제습 공조설비의 습도조절 장치를 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 습도조절 장치(1)는 공기를 제습처리하여 공기청정 기능을 수행하는 제습부(2)와 상기 공기를 제습처리한 조습용액에서 수분을 분리하는 재생부(3)를 포함한다.
상기 제습부(2)는 탱크(4) 내부에 흡수제인 조습용액이 수용되며, 이와 같이 수용된 조습용액은 펌프(P1)에 의해 냉동기(R)에 연결된 열교환기(E1)를 통과함으로써 냉각하게 된다. 냉각된 조습용액은 공기가 유동하는 에어컨택트 덕트(6) 내부에 설치된 분사노즐(8)을 통해 분사하게 된다. 분사노즐(8)을 통해 분사된 조습용액은 다시 탱크(4)에 돌아가게 되어 수용된다.
이때 제습하고자 하는 공기는 팬(F1)을 통해 에어컨택트 덕트(6) 내부에 공급되며, 공급된 공기는 분사노즐(8)에 의해 조습용액이 분사되는 곳을 지나 에어컨택트 덕트(6)의 배출구로 배출된다. 상기와 같이 에어컨택트 덕트(6) 내부를 유동하는 공기는 분사노즐(8)에서 분사되는 조습용액과 접촉하게 되어 공기중의 온도가 조절되고 수분이 조습용액에 흡수된다. 조습용액이 수분을 흡수함에 따라서 탱크(4) 내에 수용된 조습용액의 수위가 일정 수준까지 높아지게 되면, 재생부(3)의 탱크(5)로 이송되어 수위가 조절될 수 있다.
상기 제습부(2)와 유사한 구조를 가진 재생부(3)는 반대로 가열기(H)가 연결된 열교환기(E2)에 펌프(P2)에 의해 조습용액이 전달되고 가열된 조습용액이 분사노즐(9)을 통해 분사된다. 이때 외부의 공기를 팬(F2)으로 공급하여 제습부(2)와 마찬가지로 공기와 조습용액이 접촉하게 되어 조습용액 중의 수분이 공기중으로 방출되고 수분을 머금은 공기는 외부로 배기된다.
위에 언급한 조습용액의 성질을 활용하여 실내 공기를 냉각하여 실내 온도 및 습도를 조절하고, 오염물질과 세균을 저감한다. 또한, 제습시 발생하는 제습열은 냉동기(R)에 의해 냉각되어 조습용액의 온도를 일정하게 유지한다.
이러한 습도조절 장치는 제습부, 냉동기 및 이에 연결된 열교환기, 재생부, 가열기 및 이에 연결된 열교환기 등 별도의 설비들이 존재하는 구조여서 막대한 설치공간이 필요하여 많은 장점이 있음에도 소형의 설비에는 적용하기 어려운 한계점이 있다.
또한, 종래의 냉방과 난방 운전을 하는 공기열원 히트펌프의 경우, 장마철이나 저온 다습한 날씨에 제습을 위해 히트펌프 가동 시 냉방 제습으로 인하여 불필요한 실내 온도 저하 및 에너지 낭비가 발생한다. 아울러, 응축수 발생으로 인한 시스템 내부에 곰팡이, 세균 증식 등과 같은 문제가 발생한다.
더하여, 난방을 하는 경우, 실외 공기가 영하 밑으로 내려 갈 시 대기중의 수증기가 낮은 온도로 인해 응축, 동결되어 열교환기 외부면에 서리가 부착되는 적상이 발생하고, 적상으로 인한 열교환 성능이 약화되는 비효율적인 운전을 방지하기 위해 서리를 제거하는 제상 운전을 한다. 제상 운전을 위해 일시적으로 냉방 운전과 동일한 사이클로 진행하게 하여 실외 열교환기에 적상을 제거하고 실내로 더운 공기를 토출하지 않게 되므로 실내 온도가 하강하고 난방을 위한 추가적인 에너지가 소비되는 문제가 있다. 또한, 전기히터에 의한 제상은 제상시간이 길거나 골고루 제상이 되지 않는 단점들이 있어 히트펌프의 효율 향상에 걸림돌이 되고 있다.
또한, 제습 로터를 이용한 제습장치는 공기 중의 수분을 흡수할 수 있는 고체 제습 로터를 회전시키고, 상기 제습 로터측으로 대상 공간의 공기를 송풍시키면서 습도를 낮춘다. 다만, 고체 제습제가 수분을 흡착하는 과정은 단열 과정으로서 수증기의 흡착열 및 재생열이 발생하여 습도는 낮아지지만 공기의 온도는 증가하게 된다. 따라서, 높아진 온도를 낮추기 위한 별도의 냉각기를 필요로 하게 되고, 수분을 흡수한 제습제를 재차 사용하기 위해서는 제습제에 고온의 열풍으로 수분을 증발시키는 재생 과정이 필수적이다. 여기서, 제습을 위해서는 재생시의 재생공기의 온도를 고온으로 하여야 한다. 따라서, 이러한 재생 과정은 재생 공기의 가열을 위한 추가적인 에너지를 요구할 뿐만 아니라 대상 공간의 온도를 상승시키는 문제를 야기한다.
본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 냉방, 난방, 제습, 가습, 공기청정 및 제균이 가능한 올인원 시스템이며, 현열 및 잠열을 부하에 따라서 선택적으로 운전이 가능하고, 겨울철 제상 운전이 필요없는 무제상 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 위와 같은 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 일실시예에서, 일측에 위치하며 공기가 유입되는 제1 유입부, 타측에 위치하며 공기를 실내로 급기하는 급기부를 포함하고, 조습용액이 수용되는 제1 수용조, 냉매가 순환하며 상기 조습용액과 열교환하게 설치된 제1-1 열교환기, 공기와 열교환하게 설치된 제1-2 열교환기, 상기 제1-1 열교환기를 통과한 상기 조습용액을 상기 공기와 접촉시키는 제1 기액접촉부를 포함하는 제1 처리부, 일측에 위치하며 공기가 유입되는 제2 유입부, 타측에 위치하며 공기를 실외로 배기하는 배기부를 포함하고, 조습용액이 수용되는 제2 수용조, 냉매가 순환하며 상기 조습용액과 열교환하게 설치된 제2-1 열교환기, 상기 제2 유입부를 통해 유입된 공기와 열교환하게 설치된 제2-2 열교환기, 상기 제2-1 열교환기를 통과한 상기 조습용액을 상기 공기와 접촉시키는 제2 기액접촉부를 포함하는 제2 처리부 및 상기 제1 처리부 및 제2 처리부를 연결하는 이송라인 및 상기 이송라인을 통해 순환하는 냉매가 압축되는 압축기를 포함하며, 상기 냉매는 상기 제1-1 열교환기 및 제2-1 열교환기를 통과하는 냉매 순환부를 포함하는 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치를 제공한다.
일실시예에서, 상기 제1-1 열교환기 및 제1-2 열교환기는 상기 제1 유입부를 통해 유입된 공기가 상기 제1-1 열교환기 및 제1-2 열교환기를 지나 상기 급기부를 통해 실내로 급기되게 직렬로 배치될 수 있다.
일실시예에서, 상기 제1-1 열교환기는 상기 제1 수용조 내부에 설치되고, 상기 제2-1 열교환기는, 상기 제2 수용조 내부에 설치될 수 있다.
일실시예에서, 상기 이송라인은 상기 제1-1 열교환기 및 제1-2 열교환기를 연결하는 제1 연결라인 및 상기 제1 연결라인에 설치된 제1 바이패스라인을 포함하고, 상기 이송라인을 따라 이송되는 냉매는 냉방·제습 모드 작동 시, 상기 제1 처리부에서, 상기 제1-1 열교환기를 통과하여 상기 제1 연결라인을 따라 상기 제1-2 열교환기로 이송되고, 제습 모드 작동 시, 상기 제1 처리부에서, 상기 제1-2 열교환기를 우회하여 상기 제1 바이패스라인을 따라 이송될 수 있다.
일실시예에서, 상기 이송라인은 상기 제2-1 열교환기 및 제2-2 열교환기를 연결하는 제2 연결라인 및 상기 제2 연결라인에 설치된 제2 바이패스라인을 포함하고, 상기 이송라인을 따라 이송되는 냉매는 난방·가습 모드 또는 가습 모드 중 어느 하나의 모드를 작동 시, 상기 제2 처리부에서, 상기 제2-2 열교환기를 우회하여 상기 제2 바이패스라인을 따라 상기 제2-1 열교환기로 이송될 수 있다.
일실시예에서, 상기 이송라인을 따라 이송되는 냉매는 상기 난방·가습 모드 작동 시, 상기 제1 처리부에서, 상기 제1-2 열교환기를 통과하여 상기 제1 연결라인을 따라 상기 제1-1 열교환기로 이송되고, 가습 모드 작동 시, 상기 제1 처리부에서, 상기 제1-2 열교환기를 우회하여 상기 제1 바이패스라인을 따라 상기 제1-1 열교환기로 이송될 수 있다.
일실시예에서, 상기 냉매 순환부는 상기 이송라인에 병렬로 설치되는 팽창밸브를 더 포함할 수 있다.
일실시예에서, 상기 제1 기액접촉부는 조습용액을 분사하는 제1 분사노즐과 상기 조습용액과 공기가 접촉하는 제1 컨택트셀을 포함하고, 상기 제2 기액접촉부는, 조습용액을 분사하는 제2 분사노즐과 상기 조습용액과 공기가 접촉하는 제2 컨택트셀을 포함하고, 상기 제1 분사노즐 및 제2 분사노즐은 중력식 분사, 저압 분사, 노즐 분사, 고압노즐 분무, 초음파 분무, 정전식 분무, 원심 분무 중 적어도 어느 하나를 이용할 수 있다.
일실시예에서, 상기 제1 처리부는 상기 급기부 측에 구비되며, 조습용액의 비산을 방지하는 제1 엘리미네이터를 더 포함하고, 상기 제2 처리부는 상기 배기부 측에 구비되며, 조습용액의 비산을 방지하는 제2 엘리미네이터를 더 포함할 수 있다.
일실시예에서, 상기 제1 유입부는 실내와 연결되는 면에 형성된 제1 실내개구, 실외와 연결되는 면에 형성된 제1 실외개구 및 상기 제1 실외개구에 설치되는 컨트롤 댐퍼를 포함할 수 있다.
일실시예에서, 상기 제1 유입부는 실내 공기질을 감지하는 공기질감지센서 및 상기 컨트롤 댐퍼를 제어하는 댐퍼 제어부를 더 포함하고, 상기 댐퍼 제어부는 상기 공기질감지센서에 측정되는 오염물질의 측정량이 기준수치를 넘을 경우 상기 컨트롤 댐퍼를 조절할 수 있다.
일실시예에서, 상기 제1 처리부는 상기 제2 처리부의 수직 또는 수평으로 배치되며, 상기 제1 수용조의 수위가 기준수위를 넘을 경우, 상기 조습용액이 상기 제2 수용조로 중력을 이용하여 이송되는 구조를 갖을 수 있다.
일실시예에서, 상기 제1 수용조 및 제2 수용조는 상기 제1 수용조 및 제2 수용조를 연결하는 펌프, 상기 제1 수용조 및 제2 수용조 중 적어도 어느 하나에 설치되며, 조습용액의 수위를 감지하는 레벨센서 및 상기 펌프를 제어하는 수위제어부를 포함하며, 상기 수위제어부는, 상기 레벨센서에 의해 상기 제1 수용조의 수위가 기준수위를 넘는 것을 감지할 경우, 상기 펌프를 통해 상기 제2 수용조로 조습용액을 이송하고, 상기 레벨센서에 의해 상기 제2 수용조의 수위가 기준수위를 넘는 것을 감지할 경우, 상기 펌프를 통해 상기 제1 수용조로 조습용액을 이송할 수 있다.
본 발명은 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치를 통하여, 냉방, 난방, 제습, 가습, 공기청정 및 제균이 가능하며, 현열 및 잠열을 부하에 따라서 선택적으로 운전이 가능하고, 외부온도가 영하로 유지되는 환경 또는 겨울철에 제상 운전이 필요없는 무제상 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치를 제공하는 것이 가능하다.
또한, 이에 의하여 설치 공간 및 비용을 줄일 수 있으며, 공기청정 및 신선한 공기를 급기하는 것이 가능하다.
도 1 은 종래기술에 따른 공조설비의 습도조절 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치를 나타낸 개략도이다.
도 3 은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치를 나타낸 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치의 냉방·제습 모드 시 냉매 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치의 제습 모드 시 냉매 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치의 난방·가습 모드 시 냉매 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치의 가습 모드 시 냉매 흐름도이다.
도 8은 본 발명 기술과 기존기술에 대한 선도 비교 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다. 또한, 본 명세서에서, '상', '상부', '상면', '하', '하부', '하면', '측면' 등의 용어는 도면을 기준으로 한 것이며, 실제로는 소자나 구성요소가 배치되는 방향에 따라 달라질 수 있을 것이다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
본 발명의 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치(10)는 제1 실시예에 따른 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치(11) 및 제2 실시예에 따른 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치(12)를 포함하며, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치(11)의 개략도이고, 도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치(12)의 개략도이다.
본 발명의 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치(10)는 제1 처리부(100), 제2 처리부(200) 및 냉매 순환부(300)를 포함한다. 이하에서는 도 2를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치(11)에 대하여 먼저 설명한 후, 도 3을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치(12)를 설명한다.
상기 제1 처리부(100)는 일측에 위치하며 공기가 유입되는 제1 유입부(110), 타측에 위치하며 유입된 공기를 실내에 급기하는 급기부(190)를 포함하며, 실내기의 역할을 할 수 있다. 상기 제1 유입부(110)는 실외와 연결되는 면에 형성된 제1 실외개구(111)와 실내와 연결되는 면에 형성된 제1 실내개구(112) 및 상기 제1 실외개구에 설치되는 컨트롤 댐퍼(113)를 포함할 수 있다. 상기 제1 실외개구(111) 및 제1 실내개구(112)는 일단을 기준으로 각각 타측면에 형성될 수 있고, 이에 의하여, 상기 제1 유입부(110)는 상기 컨트롤 댐퍼(113)의 개폐에 따라 상기 제1 실외개구(111)를 개방하거나 폐쇄할 수 있다. 이해 의하여, 사용자는 상기 컨트롤 댐퍼(113)의 개폐에 따라 실내공기를 유입하거나, 실외공기를 유입하는 것 중 어느 하나를 선택할 수 있다.
나아가, 상기 제1 유입부(110)는 상기 제1 실외개구(111) 측에 설치되는 공기질 감지센서(115) 및 상기 컨트롤 댐퍼(113)를 제어하는 댐퍼 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 공기질 감지센서(115)는 상기 제1 유입부(110) 측에 설치될 수 있으며, 실내의 공기질을 감지할 수 있고, 상기 댐퍼 제어부(미도시)는 상기 공기질 감지센서(115)에 측정되는 오염물질의 측정량이 기준수치를 넘을 경우 상기 컨트롤 댐퍼(113)를 개방하거나 개도를 조정할 수 있고, 상기 컨트롤 댐퍼(113)에 의하여 실내공기만을 유입하거나, 실내·실외공기를 적절하게 혼합하여 유입하는 것 중 어느 하나를 선택하여 이용할 수 있다. 예를 들어, 실내 공기의 Co2 수치가 높아질 경우, 상기 컨트롤 댐퍼(113)를 개방할 수 있으며, Co2의 양에 따라 개도를 조정하여 유입되는 외기를 조절할 수 있다. 아울러, 상기 공기질 감지센서(115)는 실외의 공기질을 감지하는 센서를 포함할 수 있으며, 상기 제1 유입부(110) 측에 설치된다면, 이에 제한되지 않는다.
상기 기준수치는 사용자의 입력값에 따라 달라질 수 있으며, 대기오염물질, 냄새 등을 고려하여 정해질 수 있다. 또한, 상기 제1 유입부(110)는 제1 필터(114)가 설치될 수 있다. 상기 제1 필터(114)는 굵은 입자상 물질들(벌레, 낙엽, 굵은 먼지 등)을 제거하도록 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치(11)는 상기 제1 유입부(110)를 통해 유입된 공기가 상기 급기부(190)를 향하는 방향으로 급기유로를 형성하며, 상기 제1 처리부(100)는 상기 제1-1 열교환기(130)로 조습용액(400)을 공급하는 제1 수용조(120)를 포함하며, 상기 급기유로 상에는 제1 기액접촉부, 제1-1 열교환기(130), 제1-2 열교환기(140)가 설치될 수 있다. 도 2에 도시되어 있듯이, 상기 급기유로 상에 제1-1 열교환기(130) 및 제1-2 열교환기(140)는 직렬로 배치될 수 있으나, 이에 제한되지 않으며 상기 제1-1 열교환기(130) 및 제1-2 열교환기(140)의 위치 및 배치구조는 달라질 수 있으며, 이는 후술할 제2-1 열교환기(230) 및 제2-2 열교환기(240)의 경우도 마찬가지이다. 더하여, 상기 제1 기액접촉부는 조습용액이 분사되는 제1 분사노즐(150) 및 상기 조습용액이 공기와 접촉하는 제1 컨택트셀(160)을 포함한다.
상기 제1 수용조(120)에는 조습용액(400)이 수용되며, 본 발명에서 사용되는 조습용액(400)은 공기에 대한 제습/가습, 살균 및 청정작용을 동시에 만족시킬 수 있는 염화리튬(LiCl) 수용액이 사용될 수 있고, 이외에 다른 조습 기능이 있는 동등 이상 용액을 포함할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치 (11)는 상기 급기유로 상에는 상기 제1-1 열교환기(130) 및 제1-2 열교환기(140)가 차례로 직렬로 설치될 수 있다. 상기 제1-1 열교환기(130)는 상기 제1 수용조(120)로부터 공급되는 조습용액(400)과 상기 제1-1 열교환기(130)의 내부를 순환하는 냉매가 열교환함에 따라 상기 조습용액(400)을 냉각 또는 가열시키는 역할을 한다. 한편, 상기 제1-2 열교환기(140)는 상기 제1-1 열교환기(130)를 통과하는 공기와 상기 제1-2 열교환기(140)의 내부를 순환하는 냉매가 열교환함에 따라 상기 공기를 냉각 또는 가열시키는 역할을 한다.
한편, 상기 제1-1 열교환기(130) 및 제1-2 열교환기(140)는 설치 환경 및 고객의 요구에 따라 이중관 열교환기, 판형열교환기, 마이크로채널 열교환기 등이 적용될 수 있다. 이는 후술할 제2-1 열교환기(230) 및 제2-2 열교환기(240) 또한 마찬가지로 적용된다. 더하여, 상기 제1 분사노즐(150)은 상기 제1-1 열교환기(130)에 설치될 수 있으며, 상기 제1-1 열교환기(130)를 통과한 상기 조습용액(400)을 분사한다.
이때, 상기 제1 분사노즐(150)은 조습용액(400)을 고르게 분사하여 공기와의 접촉효율을 극대화하는 장치로 중력식 분사, 저압식 분사, 고압노즐 분무, 초음파 분무, 정전식 분무, 원심 분무 중 적어도 어느 하나를 이용할 수 있다. 또한, 상기 제1 분사노즐(150)은 조습용액(400)을 고르게 분사할 수 있는 방식이라면 이에 제한되지 않는다.
또한, 상기 제1 분사노즐(150) 측에는 제1 컨택트셀(160)이 설치될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 컨택트셀(160)은 상기 제1 분사노즐(150)의 하부에 설치될 수 있으며, 상기 제1 컨택트셀(160)은 제습 또는 가습처리하고자 하는 공기와 상기 제1 분사노즐(150)로부터 분사되는 조습용액(400)의 접촉 면적을 극대화할 수 있고, 허니컴 구조를 가질 수 있다. 이를 통해서, 수용성 대기오염물질, 냄새, VOC, 실내오염물질(Indoor Air Quality), 제진(총먼지, 미세먼지, 초미세먼지, 에어로졸, 광화학 스모그), 의료관련 감염(HAIs), 제균(바이러스, 세균, 곰팡이 등)을 동시에 제거하는 공기청정 기능을 수행할 수 있다.
이때, 상기 제1 처리부(100)는 상기 급기부(190) 측에 구비되는 제1 엘리미네이터(170)를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 엘리미네이터(170)는 상기 급기부(190) 측으로 향하는 조습용액의 비산을 방지하는 역할을 하며, 비산 제거 장치로 필터식, 데미스터, 정전식 외 동등 이상 장치 중 어느 하나가 적용될 수 있다. 이에 따라, 상기 급기부(190)에 설치된 송풍팬 또는 덕트의 부식을 방지할 수 있다. 더하여, 상기 제1 엘리미네이터(170)의 상부에는 헤파필터(180)가 더 배치될 수 있으며, 상기 헤파필터(180)는 미세한 입자상 물질들을 제거하도록 구성될 수 있다.
보다 구체적으로, 도 2에 도시되어 있듯이, 상기 제1-1 열교환기(130) 및 제1-2 열교환기(140)는 상기 급기유로 상에 직렬로 배치될 수 있다. 즉, 상기 제1-1 열교환기(130) 및 제1-2 열교환기(140)는 상기 제1 유입부(110)를 통해 유입된 공기가 상기 제1-1 열교환기(130) 및 제1-2 열교환기(140)를 지나 상기 급기부(190)를 통해 실내로 급기되게 직렬로 설치될 수 있다. 이에 의하여, 상기 제1 유입부(110)를 통해 유입된 공기는 상기 제1-1 열교환기(130)를 통과하여 상기 제1 분사노즐(150)에서 분사되는 조습용액(400)과 제1 컨택트셀(160)에서 접촉하여 온도 및 습도의 조절이 1차적으로 이루어지고, 상기 제1-2 열교환기(140)를 통과하여 2차적으로 온도의 조절이 이루어진다.
상기 제2 처리부(200)는 공기가 유입되는 제2 유입부(210), 타측에 위치하며 유입된 공기를 실외로 배기하는 배기부(290)를 포함하며, 실외기의 역할을 할 수 있다. 이때, 상기 제2 유입부(210) 측에는 제2 필터(211)가 설치될 수 있고, 상기 제2 필터(211)는 입자상 물질들(벌레, 낙엽, 굵은 먼지 등)을 제거하도록 구성될 수 있다. 한편, 상기 제2 유입부(210)를 통해 유입된 공기는 상기 배기부(290)를 향하는 방향으로 배기유로를 형성한다.
나아가, 상기 제2 처리부(200)는 조습용액(400)이 수용되는 제2 수용조(220), 제2-1 열교환기(230), 제2-2 열교환기(240) 및 제2 기액접촉부를 포함하며, 상기 제2 기액접촉부는 조습용액이 분사되는 제2 분사노즐(250) 및 상기 조습용액이 공기와 접촉하는 제2 컨택트셀(260)을 포함한다. 이때, 상기 제2 수용조(220)와 제1 수용조(120)에서는 동일한 조습용액(400)이 사용된다.
상기 제2-1 열교환기(230)는 상기 제2 수용조(220)로부터 공급되는 조습용액(400)과 상기 제2-1 열교환기(230)의 내부를 순환하는 냉매가 열교환함에 따라 상기 조습용액(400)을 냉각 또는 가열시키는 역할을 한다. 한편, 상기 제2-2 열교환기(240)는 상기 제2-1 열교환기(230)를 통과하는 공기와 상기 제2-2 열교환기(240)의 내부를 순환하는 냉매가 열교환함에 따라 상기 공기를 냉각 또는 가열시키는 역할을 한다.
더하여, 상기 제2 분사노즐(250)은 상기 제2-1 열교환기(230)에 설치될 수 있으며, 상기 제2-1 열교환기(230)를 통과한 상기 조습용액(400)을 분사한다. 이때, 상기 제2 분사노즐(250)은 조습용액(400)을 고르게 분사하여 공기와의 접촉효율을 극대화하는 장치로 중력식 분사, 저압식 분사, 고압노즐 분무, 초음파 분무, 정전식 분무, 원심 분무 중 적어도 어느 하나를 이용할 수 있다. 또한, 상기 제2 분사노즐(250)은 조습용액(400)을 고르게 분사할 수 있는 방식이라면 이에 제한되지 않는다.
또한, 상기 제2 분사노즐(250) 측에는 제2 컨택트셀(260)이 설치될 수 있다. 보다 구체적으로 상기 제2 컨택트셀(260)은 상기 제2 분사노즐(250)의 하부에 배치될 수 있으며, 도 2에 도시되어 있듯이, 상기 제2-2 열교환기(240)와 상기 배기부(290) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제2 컨택트셀(260)은 제습 또는 가습처리하고자 하는 공기와 상기 제2 분사노즐(250)로부터 분사되는 조습용액(400)의 접촉 면적을 극대화할 수 있고, 허니컴 구조를 가질 수 있다. 이때, 상기 제2 처리부(200)는 상기 배기부(290) 측에 구비되는 제2 엘리미네이터(270)를 더 포함할 수 있다. 상기 제2 엘리미네이터(270)는 상기 배기부(290) 측으로 향하는 조습용액의 비산을 방지하는 역할을 하며, 비산 제거 장치로 필터식, 데미스터, 정전식 외 동등 이상 장치 중 어느 하나가 적용될 수 있다. 이에 따라, 상기 급기부(290)에 설치된 송풍팬 또는 덕트의 부식을 방지할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 제2 유입부(210)를 통과하여 유입된 공기는 상기 제2-2 열교환기(240)를 통과하며 1차적으로 실내부에서 흡수한 열을 공기중으로 배출하고, 상기 제2 분사노즐(250)에서 분사되는 조습용액(400)과 접촉하여 2차적으로 실내부에서 흡수한 열과 상기 조습용액(400)이 흡수한 공기 중 수분을 외부로 배출한다.
상기 제1 수용조(120) 및 제2 수용조(220)는 상기 제1 수용조(120) 및 제2 수용조(220)에 설치되는 레벨센서(121, 221) 및 공급펌프(122, 222)를 포함할 수 있다. 상기 레벨센서(121, 221)는 상기 제1 수용조(120) 및 제2 수용조(220)의 수위를 감지하고 알람을 줄 수 있으며, 도 2 에는 상기 제1 수용조(120) 및 제2 수용조(220)에 각각 설치된 것으로 도시되어 있으나, 상기 제1 수용조(120) 및 제2 수용조(220) 중 적어도 어느 하나에 설치될 수 있다. 상기 제1 공급펌프(122)는 상기 제1 수용조(120)에서 상기 제1-1 열교환기(130)로 조습용액(400)을 공급하고, 상기 제2 공급펌프(222)는 상기 제2 수용조(220)에서 상기 제2-1 열교환기(230)로 조습용액(400)을 공급할 수 있다.
나아가, 본 발명의 일실시예에 따른 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치(10)는 상기 제1 처리부(100)가 상기 제2 처리부(200)의 수직 또는 수평으로 배치되며, 상기 제1 수용조(120)의 수위가 기준수위를 넘을 경우, 상기 조습용액(400)이 상기 제2 수용조(220)로 중력을 이용하여 이송되는 구조를 갖을 수 있다. 예컨대, 상기 제1 처리부(100) 및 제2 처리부(200)가 수평으로 배치될 경우, 상기 조습용액(400)은 중력을 이용한 수평관(미도시)을 통해 이송될 수 있다.
또한, 도 2에 도시되어 있듯이, 본 발명의 일실시예에 따른 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치(10)는 상기 제1 수용조(120) 및 제2 수용조(220)를 연결하는 수용조연결배관(P)을 더 포함할 수 있고, 상기 제1 처리부(100)는 상기 제2 처리부(200)의 상부에 배치되어 수직구조를 갖을 수 있다. 이에 따라 상기 제1 수용조(120)의 수위가 기준수위를 넘을 경우, 상기 조습용액(400)이 상기 제2 수용조(220)로 중력을 이용하여 이송되는 오버플로우 구조를 갖을 수 있다. 상기 수용조연결배관(P)은 중력을 활용하여 무동력으로 조습용액(400)을 이송할 수 있으므로 전력을 절약할 수 있다.
반대되는 경우에는, 도 2에 도시되어 있듯이, 상기 제2 공급펌프(222)에는 상기 제1 수용조(120)로 향하는 바이패스배관(223)이 설치될 수 있으며, 상기 바이패스배관(223)을 통해 상기 제2 수용조(220)의 조습용액(400)은 상기 제1 수용조(120)로 이송될 수 있다. 이에 의하여, 상기 제1 수용조(120) 및 제2 수용조(220) 간의 조습용액(400)의 이송이 가능함에 따라 연속하는 순환 사이클을 구현할 수 있다.
한편, 상기 제1 처리부(100) 및 제2 처리부(200)는 수직 또는 수평구조를 갖을 수 있으며, 이때 상기 제1 수용조(120) 및 제2 수용조(220)는 상기 제1 수용조(120) 및 제2 수용조(220)를 연결하는 펌프(미도시)를 더 포함할 수 있고, 상기 펌프(미도시)를 제어하는 수위제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 레벨센서(121, 221)가 상기 제1 수용조(120) 및 제2 수용조(220)의 수위를 감지하여 기준수위를 넘거나 미달할 경우, 상기 수위제어부(미도시)에 신호를 보내면, 상기 수위제어부(미도시)는 상기 펌프(미도시)를 통해 상기 제1 수용조(120) 및 제2 수용조(220)간의 조습용액(400)을 이송할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 수위제어부(미도시)는 상기 제1 레벨센서(121)에 의해 상기 제1 수용조(120)의 수위가 기준수위를 넘는 것을 감지할 경우, 상기 펌프(미도시)를 통해 상기 제2 수용조(220)로 조습용액(400)을 이송하고, 상기 제2 레벨센서(221)에 의해 상기 제2 수용조(220)의 수위가 기준수위를 넘는 것을 감지할 경우, 상기 펌프(미도시)를 통해 상기 제1 수용조(120)로 조습용액(400)을 이송할 수 있다. 이에 의하여, 상기 제1 수용조(120) 및 제2 수용조(220)의 수위를 조절할 수 있고, 상기 기준수위는 조습용액(400)의 농도에 따라 사용자가 적절히 선택할 수 있다.
이하에서는 도 3을 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치(12)에 대하여 설명하며, 본 발명의 제1 실시예에 따른 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치(11)와 중복되는 부분은 생략하고, 차이가 있는 구성에 대하여 중점적으로 설명한다.
도 3에 도시되어 있듯이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치(12)는 상기 제1-1 열교환기(130)가 상기 제1 수용조(120) 내부에 설치되고, 상기 제2-1 열교환기(230)가 상기 제2 수용조(220) 내부에 설치될 수 있다. 따라서, 상기 제1 수용조(120) 및 제2 수용조(220) 내부에 수용된 조습용액(400)은 직접 상기 제1-1 열교환기(130) 및 제2-1 열교환기(230)와 맞닿아 열교환이 용이하게 일어날 수 있다. 또한, 상기 제1-1 열교환기(130) 및 제2-1 열교환기(230)를 상기 제1 수용조(120) 및 제2 수용조(220) 내부에 각각 설치함으로써 장비의 크기와 상기 제1 수용조(120) 및 제2 수용조(220)에 투입되는 상기 조습용액(400)의 양을 획기적으로 절감할 수 있다. 이때, 본 발명의 제1 실시예에 따른 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치(11)의 급기유로 상에 상기 제1-1 열교환기(130) 및 제1-2 열교환기(140)가 설치되는 것과 달리, 본 발명의 제2 실시예에 따른 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치(12)는 급기유로 상에 상기 제1-2 열교환기(140)가 설치될 수 있다.
상기 제1 공급펌프(122)는 상기 제1-1 열교환기(130)와 접촉하여 열교환된 조습용액(400)을 상기 제1 분사노즐(150)로 이송할 수 있다. 마찬가지로, 상기 제2 공급펌프(222)는 상기 제2-1 열교환기(230)와 접촉하여 열교환된 조습용액(400)을 상기 제2 분사노즐(250)로 이송할 수 있다. 이에 의하여, 상기 제1 분사노즐(150) 및 제2 분사노즐(250)에서 분사되는 열교환된 조습용액(400)은 상기 제1 처리부(100)를 통과하며 열교환하여 실내에 급기되거나, 상기 제2 처리부(200)를 통과하며 열교환하여 실외로 배기될 수 있다.
즉, 상기 제1 처리부(100)를 통과하는 공기는 상기 제1 분사노즐(150)에서 분사되는 조습용액(400)과 상기 제1 컨택트셀(160)에서 접촉하여 온도 및 습도의 조절이 1차적으로 이루어지고, 상기 제1-2 열교환기(140)를 통과하여 2차적으로 온도의 조절이 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제2 처리부(200)를 통과하는 공기는 상기 제2-2 열교환기(240)를 통과하며 온도의 조절이 1차적으로 이루어지고, 상기 제2 분사노즐(250)에서 분사되는 조습용액(400)과 상기 제2 컨택트셀(260)에서 접촉하여 온도 및 습도의 조절이 2차적으로 이루어질 수 있다.
도 4 내지 도 7 은 본 발명의 일실시예에 따른 냉매 순환부(300)를 도시하고 있다. 보다 구체적으로, 도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치의 냉방·제습 모드 시 냉매 흐름도이고, 도 5 는 본 발명의 일실시예에 따른 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치의 제습 모드 시 냉매 흐름도이며, 도 6 은 본 발명의 일실시예에 따른 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치의 난방·가습 모드 시 냉매 흐름도이며, 도 7 은 본 발명의 일실시예에 따른 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치의 가습 모드 시 냉매 흐름도이다. 본 발명의 일실시예에 따른 냉매 순환부(300)의 냉매 흐름은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치(11)와 본 발명의 제2 실시예에 따른 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치(12)에 동일하게 적용될 수 있다. 먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 냉매 순환부(300)에 대하여 설명한다.
본 발명의 일실시예에 따른 냉매 순환부(300)는 이송라인(310), 압축기(320), 사방밸브(330) 및 팽창밸브(340)를 포함할 수 있다. 상기 이송라인(310)은 상기 제1 처리부(100) 및 제2 처리부(200)를 연결하며, 상기 이송라인(310)을 통해 냉매가 순환할 수 있다. 상기 압축기(320)는 상기 이송라인(310)을 통해 순환하는 저온·저압의 냉매를 압축하여 고온·고압의 냉매를 생성할 수 있다. 이에 의하여, 상기 냉매는 상기 이송라인(310)을 통해 순환하며 상기 제1-1 열교환기(130) 및 제2-1 열교환기(230) 내에 공급되는 조습용액(400)과 상기 제1-2 열교환기(140) 및 제2-2 열교환기(240)를 통과하는 공기를 냉각 또는 가열할 수 있다.
상기 사방밸브(330)는 상기 이송라인(310) 상에 설치될 수 있으며, 상기 압축기(320)에서 생성된 고온·고압의 가스를 제1 처리부(100) 또는 제2 처리부(200)로 이송시킬 수 있다. 더하여, 상기 팽창밸브(340)는 상기 이송라인(310) 상에 설치될 수 있으며, 상기 고온·고압의 가스를 증발하기 쉽도록 저온·저압의 냉매로 변환할 수 있다. 이때, 상기 팽창밸브(340)는 상기 이송라인(310)에 직렬 또는 병렬로 설치될 수 있으며, 예를 들어, 상기 팽창밸브(340)는 상기 제1 처리부(100)에서는 상기 이송라인(310)에 직렬로 설치될 수 있고, 상기 제2 처리부(200)에서는 상기 이송라인(310)에 병렬로 설치될 수 있다. 이에 의하여 상기 이송라인(310)을 통과하는 냉매의 유로를 제어함과 동시에 상기 고온·고압의 가스를 증발하기 쉽도록 저온·저압의 냉매로 변환할 수 있다.
즉, 본 발명의 일실시예에 따른 냉매 순환부(300)는 상기 이송라인(310)을 통해 이송되는 냉매의 온도 및 압력을 조절할 수 있고, 유로를 조절함에 따라 상기 제1-1 열교환기(130) 및 제2-1 열교환기(230)에 공급되는 조습용액(400)을 가열하거나 냉각할 수 있으며, 상기 제1-2 열교환기(140) 및 제2-2 열교환기(240)을 통과하는 공기를 냉각 또는 가열할 수 있다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 냉매 순환부(300)의 구조에 따르면, 상기 제1 처리부(100) 및 제2 처리부(200)를 연결하여 연속하는 순환 사이클을 구현할 수 있다.
나아가, 상기 이송라인(310)은 상기 제1-1 열교환기(130) 및 제1-2 열교환기(140)를 직렬로 연결할 수 있고, 상기 제2-1 열교환기(230) 및 제2-2 열교환기(240)를 직렬로 연결할 수 있다. 이에 의하여, 상기 이송라인(310)을 통해 순환하는 냉매는 각각의 열교환기에서 2차적으로 열교환될 수 있으며, 보다 구체적으로, 상기 제1-1 열교환기(130)에서 조습용액(400)과 열교환한 뒤, 상기 제1-2 열교환기(140)에서 통과하는 공기와 열교환할 수 있다.
이때, 상기 이송라인(310)은 상기 제1 처리부(100)에서 냉방·제습 모드 및 제습 모드를 제어할 수 있는 제1처리부 연결라인(311) 및 제1처리부 제어밸브(350)를 포함할 수 있다. 이때 상기 제1처리부 연결라인(311)은 상기 제1-1 열교환기(130) 및 제1-2 열교환기(140)를 연결하는 제1 연결라인(311a)과 상기 제1 연결라인(311a)에 설치된 제1 바이패스라인(311b)을 포함할 수 있다. 아울러, 상기 제1처리부 제어밸브(350)는 제1 밸브(351), 제2 밸브(352), 제3 밸브(353) 및 제4 밸브(354)를 포함한다. 이때, 상기 제1 밸브(351), 제2 밸브(352), 제3 밸브(353) 및 제4 밸브(354)는 쏠 밸브가 적용되거나, 체크 밸브가 적용될 수 있으며, 도면에는 4개의 밸브가 도시되어 있으나, 밸브의 개수나 적용되는 밸브의 구조는 본 발명의 일실시예에 따른 냉매 순환부(300)가 목적하는 유로를 형성할 수 있다면 이에 제한되지 않는다.
또한, 상기 이송라인(310)은 제2 처리부(200)에서 난방·가습 모드 및 가습 모드에서 무제상을 제어할 수 있는 제2처리부 연결라인(312) 및 제2처리부 제어밸브(360)를 포함할 수 있다. 이때 상기 제2처리부 연결라인(312)은 상기 제2-1 열교환기(230) 및 제2-2 열교환기(240)를 연결하는 제2 연결라인(312a)과 상기 제2 연결라인(312a)에 설치된 제2 바이패스라인(312b)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제2처리부 제어밸브(360)는 쏠 밸브가 적용되거나, 체크 밸브가 적용될 수 있으며, 밸브의 개수나 적용되는 밸브의 구조는 본 발명의 일실시예에 따른 냉매 순환부(300)가 목적하는 유로를 형성할 수 있다면 이에 제한되지 않는다.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치(10)의 각 모드에 대하여 설명한다.
도 4를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치(10)의 냉방·제습 모드에 대하여 설명한다. 먼저, 냉매의 순환 사이클에 대하여 설명한다.
본 발명의 일실시예에 따른 냉매 순환부(300)는 상기 압축기(320)를 통과한 고온·고압의 냉매가 상기 제2-1 열교환기(230)으로 이동한다. 상기 제2-1 열교환기(230)에 공급된 조습용액(400)과 1차 열교환을 마친 고압의 냉매는 상기 제2처리부 제어밸브(360)가 개방됨에 따라, 상기 제2 연결라인(312a)을 따라 상기 제2-2 열교환기(240)로 이송되어, 상기 제2-2 열교환기(240)를 통과하는 공기와 열교환을 한다. 이후, 상기 제2-2 열교환기(240)를 지난 상기 고압의 냉매는 상기 제1 처리부(100)에서 상기 이송라인(310)에 설치된 팽창밸브(340)에 의해 저온·저압의 냉매로 변환되어 상기 제1-1 열교환기(130)에 유입되며, 상기 저온·저압의 냉매는 상기 제1-1 열교환기(130)에 공급된 조습용액(400)과 열교환을 한다.
이때, 상기 제1-1 열교환기(130)에서 1차 열교환을 마친 상기 저압의 냉매는 이송라인(310)을 따라 이송되며, 상기 제1 밸브(351)가 개방되고 제2 밸브(352), 제3 밸브(353) 및 제4 밸브(354)는 폐쇄됨에 따라, 상기 제1 연결라인(311a)을 따라 상기 제1-2 열교환기(140)으로 이송되고, 상기 제1-2 열교환기(140)를 통과하는 공기와 열교환을 한다. 이후, 상기 제1-2 열교환기(140)를 지난 상기 저압의 냉매는 다시 상기 압축기(320)로 이동하며 연속하는 순환 사이클이 구현된다.
다음은, 조습용액(400)의 순환 사이클에 대하여 설명하며, 도 2를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치(11)에 대하여 먼저 설명한다.
상기 제1 처리부(100)의 조습용액(400)은 상기 제1 수용조(120, 도 2 참조)로부터 상기 제1 공급펌프(122)에 의해 상기 제1-1 열교환기(130)로 이송된다. 이때, 상기 제1-1 열교환기(130)를 순환하는 저온·저압의 냉매에 의해 온도가 낮아진 조습용액(400)이 상기 제1 분사노즐(150, 도 2 참조)을 통해 분사되며 공기와 열교환을 한다.
이때, 냉각된 상기 조습용액(400)은 상기 급기부(190, 도 2 참조) 측으로 향하는 공기와 접촉하여 상기 공기의 수분을 흡수하는 성질을 가짐에 따라 상기 공기의 잠열을 제거한다. 공기 중 수분을 흡수하고 온도가 높아진 상기 조습용액(400)은 상기 제1 수용조(120)에 모여서 다시 상기 공급펌프(122)에 의해 상기 제1-1 열교환기(130)로 이송되어 열교환을 하게 되며, 이에 의해 상기 제1 분사노즐(150, 도 2 참조)을 통해 분사되는 상기 조습용액(400)의 온도는 일정하게 유지될 수 있다. 이때, 공기 중 수분을 흡수함에 따라 상기 제1 수용조(120, 도 2 참조)의 수위가 기준수위보다 높아질 경우, 상기 수용조연결배관(P)은 상기 조습용액(400)을 상기 제2 수용조(220)로 이송할 수 있다.
상기 제2 수용조(220, 도 2 참조) 내의 조습용액(400)은 상기 제2 공급펌프(222)에 의해 상기 제2-1 열교환기(230)로 이송된다. 이때, 상기 제2-1 열교환기(230)를 순환하는 고온·고압의 냉매와 열교환하여 온도가 높아진 조습용액(400)이 상기 제2 분사노즐(250, 도 2 참조)을 통해 분사되며 공기와 열교환을 한다.
이때, 가열된 상기 조습용액(400)은 상기 배기부(290, 도 2 참조) 측으로 향하는 공기와 접촉하여 수분을 배출한다. 즉, 상기 제1 처리부(100)에서 흡수한 수분을 상기 제2 처리부(200)에서 외부로 배출함에 따라 상기 조습용액(400)을 재생할 수 있다. 이에 의하여, 상기 제2 수용조(220) 내의 조습용액(400)의 농도가 높아질 경우, 상기 바이패스배관(223, 도 2 참조)을 통해 농도가 높아진 상기 조습용액(400)을 다시 상기 제1 수용조(120)로 보낼 수 있다. 이에 의하여 상기 조습용액(400)은 연속하는 순환 사이클이 구현된다.
또한, 위 사이클에 따르면, 상기 제1 처리부(100)를 통과하는 공기는 상기 제1 분사노즐(150)에서 분사되는 조습용액(400)과 접촉하여 1차적으로 제습이 되어 잠열이 제거되고, 상기 제1-2 열교환기(140)을 통과하면서 2차적으로 현열이 제거됨에 따라, 냉각·제습된 공기를 실내로 급기할 수 있다. 이때, 상기 제1 엘리미네이터(170, 도 2 참조)를 통과하면서 상기 조습용액(400)의 비산을 제거한 후 실내에 공급될 수 있다. 한편, 상기 제2 처리부(200)를 통과하는 공기는 상기 제2-2 열교환기(240)를 통과하면서 가열되어 상기 제2 분사노즐(250, 도 2 참조)에서 분사되는 조습용액을 재생 효율을 높일 수 있다.
즉, 본 발명의 일실시예에 따른 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치(10)는 상기 제1 처리부(100)에서 냉각·제습되고 공기청정이 수행된 공기를 실내로 급기할 수 있으며, 1차적으로 제습된 공기가 상기 제1-2 열교환기(140)를 거치며 열교환되기 때문에 상기 제1-2 열교환기(140)의 결로 발생없이 공기를 냉각할 수 있고, 결로로 인한 곰팡이, 세균의 발생을 방지할 수 있다. 아울러, 상기 제2 처리부(200)는 상기 제1 처리부(100)에서 발생한 응축열을 이용하여 상기 제2 분사노즐(250)에서 분사되는 조습용액(400)을 재생하여 연속된 사이클을 수행할 수 있다.
한편, 도 3을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치(12)에 대하여 설명하며, 본 발명의 제1 실시예에 따른 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치(11)와 차이점을 중심으로 설명하고, 중복되는 부분은 생략한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치(12)는 상기 제1-1 열교환기(130)가 상기 제1 수용조(120) 내부에 배치되고, 상기 제2-1 열교환기(230)가 제2 수용조(220) 내부에 배치될 수 있다.
이에 의하여, 상기 제1 수용조(120, 도 3 참조)의 내부의 조습용액(400)은 상기 제1 수용조(120, 도 3 참조)의 내부에 배치된 상기 제1-1 열교환기(130)와 열교환할 수 있다. 이때, 상기 제1-1 열교환기(130)를 순환하는 저온·저압의 냉매에 의해 온도가 낮아진 조습용액(400)은 상기 제1 공급펌프(122, 도 3 참조)에 의해 이송되어 상기 제1 분사노즐(150, 도 3 참조)을 통해 분사되며 공기와 열교환을 한다.
이때, 냉각된 상기 조습용액(400)은 상기 급기부(190, 도 3 참조) 측으로 향하는 공기와 접촉하여 상기 공기의 잠열을 제거하고, 수분을 흡수하는 성질을 가짐에 따라 상기 공기를 제습한다. 공기 중 수분을 흡수하고 온도가 높아진 상기 조습용액(400)은 상기 제1 수용조(120, 도 3 참조)에 모여서 다시 상기 제1 수용조(120, 도 3 참조) 내부에 배치된 상기 제1-1 열교환기(130)와 열교환을 하게 되며, 이에 의해 상기 제1 분사노즐(150, 도 3 참조)을 통해 분사되는 상기 조습용액(400)의 온도는 일정하게 유지될 수 있다. 이때, 공기 중 수분을 흡수함에 따라 상기 제1 수용조(120, 도 3 참조)의 수위가 기준수위보다 높아질 경우, 상기 수용조연결배관(P)은 상기 조습용액(400)을 상기 제2 수용조(220)로 이송할 수 있다.
상기 제2 수용조(220, 도 3 참조)의 내부의 조습용액(400)은 상기 제2 수용조(220, 도 3 참조)의 내부에 배치된 상기 제2-1 열교환기(230)와 열교환할 수 있다. 이때, 상기 제2-1 열교환기(230)를 순환하는 고온·고압의 냉매와 열교환하여 온도가 높아진 조습용액(400)은 상기 제2 공급펌프(222, 도 3 참조)에 의해 이송되어 상기 제2 분사노즐(250, 도 3 참조)을 통해 분사되며 공기와 열교환을 한다.
이때, 가열된 상기 조습용액(400)은 상기 배기부(290, 도 3 참조) 측으로 향하는 공기와 접촉하여 수분을 배출한다. 즉, 상기 제1 처리부(100)에서 흡수한 수분을 상기 제2 처리부(200)에서 외부로 배출함에 따라 상기 조습용액(400)을 재생할 수 있다. 이에 의하여, 상기 제2 수용조(220) 내의 조습용액(400)의 농도가 높아질 경우, 상기 바이패스배관(223, 도 3 참조)을 통해 농도가 높아진 상기 조습용액(400)을 다시 상기 제1 수용조(120)로 보낼 수 있다. 이에 의하여 상기 조습용액(400)은 연속하는 순환 사이클이 구현된다.
도 5를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치(10)의 제습 모드에 대하여 설명한다. 먼저, 냉매의 순환 사이클에 대하여 설명한다. 도 5에 도시되어 있듯이, 본 발명의 일실시예에 따른 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치(10)의 제습 모드는 도 4의 냉방·제습 모드와 일부 구성이 동일하므로, 이하에서는 차이점을 중점적으로 설명한다.
본 발명의 일실시예에 따른 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치(10)는 제습을 수행하는 경우, 상기 제3 밸브(353)가 개방되고, 상기 제1 밸브(351), 제2 밸브(352) 및 제4 밸브(354)가 폐쇄됨에 따라, 상기 제1-1 열교환기(130)에서 열교환을 마치고 이송되는 저압의 냉매는 상기 제1-2 열교환기(140)를 우회하여 상기 제1 바이패스라인(311b)을 따라 이송된다. 즉, 이에 따라, 상기 이송라인(310)을 따라 이송되는 상기 저압의 냉매는 상기 제1-2 열교환기(140)을 거치지 않고, 곧바로 상기 압축기(320)를 향하여 이송된다.
이에 의하면, 상기 제1 처리부(100)를 통과하는 공기는 상기 제1 분사노즐(150, 도2 내지 도3 참조)에서 분사되는 조습용액(400)과 접촉하여 잠열이 제거된 채로 상기 급기부(190, 도2 내지 도3 참조)를 통해 실내로 급기되게 된다. 즉, 제습된 상태의 공기만을 실내로 급기할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치(10)는 실내의 부하가 높을 시, 냉방 모드를 거친 공기를 실내로 급기하되, 실내의 부하가 낮아졌을 시에는 상기 제1처리부 제어밸브(350)를 제어함에 따라, 제습된 공기만을 실내로 급기할 수 있다. 이에 따라 공기의 과도한 냉각이 필요없이 쾌적한 환경을 항상 유지할 수 있으며, 제1-1 열교환기(130)만을 작동하므로 에너지를 절약할 수 있다.
도 6을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치(10)의 난방·가습 모드를 설명한다. 먼저, 냉매의 순환 사이클에 대하여 설명한다.
상기 압축기(320)를 통과한 고온·고압의 냉매는 상기 제1-2 열교환기(140)로 이송되며, 상기 제1-2 열교환기(140)를 통과하는 공기와 열교환을 할 수 있다. 이때, 상기 제2 밸브(352)는 개방되고, 상기 제1 밸브(351), 제3 밸브(353) 및 제4 밸브(354)는 폐쇄될 수 있으며, 상기 제2 밸브(352)를 지나 상기 제1-2 열교환기(140)로 이송될 수 있다. 상기 고온·고압의 냉매는 상기 제1-2 열교환기(140)를 통과한후 상기 제1-1 열교환기(130)로 이동하여, 상기 제1-1 열교환기(130)에 공급된 조습용액(400)과 열교환을 한다. 이후, 상기 제1-1 열교환기(130)를 지난 고압의 냉매는 상기 제2 처리부(200)의 이송라인(310)에 설치된 팽창밸브(340)에 의해 저온·저압의 냉매로 변환된다.
이때, 상기 제2 처리부(200)에서 상기 이송라인(310)을 따라 이송되는 저온·저압의 냉매는 상기 제2-2 열교환기(240)를 우회하여 상기 제2 바이패스라인(312b)을 따라 상기 제2-1 열교환기(230)를 향하여 이송된다. 상기 제2-1 열교환기(230)에서 열교환을 마치며 저압의 냉매는 상기 이송라인(310)을 따라 이송되고, 상기 저압의 냉매는 다시 상기 압축기(320)로 이동하며 연속하는 순환사이클이 구현된다.
다음은, 조습용액(400)의 순환 사이클에 대하여 설명하며, 도 2를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치(11)에 대하여 먼저 설명한다.
상기 제1 처리부(100)의 조습용액은 상기 제1 수용조(120)로부터 상기 제1 공급펌프(122, 도 2 참조)에 의해 상기 제1-1 열교환기(130)로 이송된다. 이때, 상기 제1-1 열교환기(130)를 순환하는 상기 고압의 냉매에 의해 온도가 높아진 조습용액(400)이 상기 제1 분사노즐(150, 도 2 참조)을 통해 분사되며 공기와 열교환을 한다. 이때, 가열된 상기 조습용액(400)은 상기 급기부(190, 도 2 참조) 측으로 향하는 공기와 접촉하여 상기 공기의 온도를 높이며, 온도가 높고 농도가 낮을수록 수분을 배출하는 성질을 가짐에 따라 상기 공기를 가습한다. 이에 따라 수분을 배출하고 온도가 낮아진 상기 조습용액(400)은 상기 제1 수용조(120)에 모여서 다시 상기 제1 공급펌프(122)에 의해 상기 제1-1 열교환기(130)로 이송되어 열교환을 하게 되며, 이에 의해 상기 제1 분사노즐(150, 도 2 참조)을 통해 분사되는 상기 조습용액(400)의 온도는 일정하게 유지될 수 있다. 이때, 공기 중 수분을 배출함에 따라 상기 제1 수용조(120)의 수위가 기준수위보다 낮아질 경우, 상기 바이패스배관(223)은 상기 제2 수용조(220)의 조습용액(400)을 상기 제1 수용조(120)로 이송할 수 있다. 이에 의하여 상기 조습용액(400)은 연속하는 순환 사이클이 구현된다.
상기 제2 수용조(220) 내의 조습용액(400)은 상기 제2 공급펌프(222)에 의해 상기 제2-1 열교환기(230)으로 이송된다. 이때, 상기 제2-1 열교환기(230)를 순환하는 저온·저압의 냉매에 의해 온도가 낮아진 조습용액(400)이 상기 제2 분사노즐(250, 도 2 참조)을 통해 분사되며 공기와 열교환을 한다. 냉각된 상기 조습용액(400)은 상기 배기부(290, 도 2 참조) 측으로 향하는 공기와 접촉하여 열과 수분을 흡수한다. 이에 의해서, 증발이 이루어지는 제2 처리부(200)의 적상 문제를 해결할 수 있다.
즉, 기존의 공랭식 히트펌프에 의하면 난방 시 증발기의 역할을 하여 외기보다 낮은 증발온도가 됨에 따라 적상이 발생하는 문제가 있었으며, 이를 해결하고자 냉매 사이클을 역으로 돌려 난방이 중단되는 현상이 발생했다. 본 발명의 일실시예에 따른 올인원 히트펌프 공기청정조화 장치(10)는 상기 제2-1 열교환기(230)를 순환하는 저온·저압의 냉매에 의해 냉각된 상기 조습용액(400)이 외기 중 열과 수분을 흡수하며, 직접적으로 외부공기와 접촉하는 상기 제2-2 열교환기(240)를 사용하지 않으므로 상기 제2 처리부(200)의 적상 문제를 해결할 수 있으며, 지속적인 난방이 가능하다. 또한, 상기 조습용액(400)은 -70℃까지 얼지 않기 때문에 상기 제2 컨택트셀(260, 도 2 참조) 내부에도 결빙이 발생하지 않는다.
위 사이클에 따르면, 상기 제1 처리부(100)를 통과하는 공기는 상기 고압의 냉매에 의해 온도가 높아진 조습용액(400)이 수분을 배출함에 따라 가습되어 급기될 수 있으며, 상기 제2 처리부(200)를 통과하는 공기는 상기 저온·저압의 냉매가 상기 제2 바이패스라인(312b)을 따라 상기 제2-2 열교환기(240)를 우회하여 상기 제2-1 열교환기(230)로 향하고, 상기 제2-1 열교환기(230)에서 분사되는 조습용액(400)이 상기 공기의 수분과 열을 흡수하므로, 적상의 문제를 해결할 수 있다. 즉, 지속적인 난방·가습 모드의 제공과 함께 상기 제2 처리부(200) 내의 적상의 문제를 해결할 수 있다.
한편, 도 3을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치(12)에 대하여 설명하며, 본 발명의 제1 실시예에 따른 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치(11)와 차이점을 중심으로 설명하고, 중복되는 부분은 생략한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치(12)는 상기 제1-1 열교환기(130)가 상기 제1 수용조(120) 내부에 배치되고, 상기 제2-1 열교환기(230)가 제2 수용조(220) 내부에 배치될 수 있다.
이에 의하여, 상기 제1 수용조(120, 도 3 참조)의 내부의 조습용액(400)은 상기 제1 수용조(120, 도 3 참조)의 내부에 배치된 상기 제1-1 열교환기(130)와 열교환할 수 있다. 이때, 상기 제1-1 열교환기(130)를 순환하는 상기 고압의 냉매에 의해 온도가 높아진 조습용액(400)은 상기 제1 공급펌프(122, 도 3 참조)에 의해 이송되어 상기 제1 분사노즐(150, 도 3 참조)을 통해 분사되며 공기와 열교환을 한다.
이때, 온도가 높아진 상기 조습용액(400)은 상기 급기부(190, 도 3 참조) 측으로 향하는 공기와 접촉하여 상기 공기의 온도를 높이고 수분을 배출하는 성질을 가짐에 따라 상기 공기를 난방 및 가습한다. 공기 중 수분을 배출하고 온도가 낮아진 상기 조습용액(400)은 상기 제1 수용조(120, 도 3 참조)에 모여서 다시 상기 제1 수용조(120, 도 3 참조) 내부에 배치된 상기 제1-1 열교환기(130)와 열교환을 하게 되며, 이에 의해 상기 제1 분사노즐(150, 도 3 참조)을 통해 분사되는 상기 조습용액(400)의 온도는 일정하게 유지될 수 있다. 이때, 공기 중 수분을 배출함에 따라 상기 제1 수용조(120, 도 3 참조)의 수위가 기준수위보다 낮아질 경우, 상기 바이패스배관(223, 도 3 참조)은 상기 제2 수용조(220)의 조습용액(400)을 상기 제1 수용조(120)로 이송할 수 있다.
상기 제2 수용조(220, 도 3 참조)의 내부의 조습용액(400)은 상기 제2 수용조(220, 도 3 참조)의 내부에 배치된 상기 제2-1 열교환기(230)와 열교환할 수 있다. 이때, 상기 제2-1 열교환기(230)를 순환하는 상기 저온·저압의 냉매와 열교환하여 온도가 낮아진 조습용액(400)은 상기 제2 공급펌프(222, 도 3 참조)에 의해 이송되어 상기 제2 분사노즐(250, 도 3 참조)을 통해 분사되며 공기와 열교환을 한다.
이때, 냉각된 상기 조습용액(400)은 상기 배기부(290, 도 3 참조) 측으로 향하는 공기와 접촉하여 열과 수분을 흡수한다. 즉, 상기 조습용액(400)은 상기 제2 처리부(200) 내부로 유입되는 외기의 수분을 흡수함에 따라 조습용액(400)의 농도를 유지할 수 있다. 이에 의하여, 상기 제2 수용조(220) 내의 조습용액(400)의 농도가 낮아질 경우, 상기 바이패스(223)을 통해 제1 수용조(120)로 보내지고 농도가 높아진 상기 조습용액(400)을 다시 수용조 연결배관(P)을 통해 상기 제2 수용조(220)로 보낼 수 있다.
이에 의하여 상기 조습용액(400)은 연속하는 순환 사이클이 구현된다.
도 7을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치(10)의 가습 모드에 대하여 설명한다. 먼저, 냉매의 순환 사이클에 대하여 설명한다. 도 7에 도시되어 있듯이, 본 발명의 일실시예에 따른 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치(10)의 가습 모드는 도 6의 난방·가습 모드와 일부 구성이 동일하므로, 이하에서는 차이점을 중점적으로 설명한다.
본 발명의 일실시예에 따른 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치(10)는 가습을 수행하는 경우, 상기 제4 밸브(354)가 개방되고, 상기 제1 밸브(351), 제2 밸브(352) 및 제3 밸브(353)가 폐쇄됨에 따라, 상기 압축기(320)를 통과하여 상기 이송라인(310)을 따라 이송되는 고온·고압의 냉매는 상기 제1 처리부(100)에서 상기 제1-2 열교환기(140)를 우회하여 상기 제1 바이패스라인(311b)을 따라 상기 제1-1 열교환기(130)로 이송된다. 즉, 이에 따라, 상기 이송라인(310)을 따라 이송되는 고온·고압의 냉매는 상기 제1-2 열교환기(140)을 거치지 않고, 곧바로 상기 제1-1 열교환기(130)를 향하여 이송된다.
이에 의하면, 상기 제1 처리부(100)를 통과하는 공기는 상기 제1 분사노즐(150, 도2 내지 도3 참조)에서 분사되는 조습용액(400)과 접촉하여 상기 조습용액(400)이 배출하는 수분에 의해 가습된 상태로 상기 급기부(190, 도2 내지 도3 참조)를 통해 실내로 급기되게 된다. 즉, 가습된 상태의 공기만을 실내로 급기할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치(10)는 상기 제1처리부 제어밸브(350)를 제어함에 따라, 가습된 공기만을 실내로 급기할 수 있다. 이에 따라 난방이 필요없이 쾌적한 환경을 항상 유지할 수 있으며, 제1-1 열교환기(130)만을 작동하므로 에너지를 절약할 수 있다.
도 8 은 본 발명 기술과 기존기술에 대한 습공기 선도를 비교한 그래프이다. 보다 구체적으로, (a)는 본 발명의 일실시예에 따른 올인원 히트펌프 공기청정조화 장치(10)의 습공기 선도이며, (b)는 에어컨디셔너의 습공기 선도이며, (c)는 데시칸트 로터에 따른 습공기 선도이다. 상기 그래프는 X 축은 건구온도(℃)를 의미하며, 도면 상에서 좌측으로 갈수록 상기 건구온도가 낮아짐을 의미하고, Y 축은 절대습도(kg/kg)를 의미하며, 도면 상에서 상측으로 갈수록 상기 절대습도가 높아짐을 의미하며, 상대습도선은 생략하였다. 이하에서는 도 8을 참조하여 설명한다.
(a)를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 올인원 히트펌프 공기청정조화 장치(10)는 유입된 공기가 A 상태에서 시작하여 상기 제1-1 열교환기(130)을 지나 잠열이 1차적으로 제거되고 상기 조습용액(400)에 의해 제습됨에 따라 상기 온도 및 절대습도가 낮아진 B 상태에 도달한다. 이후, 상기 제1-2 열교환기(140)을 지나 현열이 2차적으로 제거되며 냉각됨에 따라 상기 온도가 낮아진 C 상태에 도달한다.
한편, (b)를 참조하면, 에어컨디셔너는 유입된 공기가 A 상태에서 시작하여, 공랭식 열교환기에 의해 냉각됨에 따라 온도만이 낮아지면서 상대습도가 증가하다가 포화선에 도달하여 절대습도가 감소한 D 상태에 도달한다. 또한, (c)를 참조하면, 데시칸트 로터는 유입된 공기가 A 상태에서 시작하여, 데시칸트 로터에 의해 상기 절대습도는 낮아지나 온도가 올라간 E 상태에 도달 후, 온도를 낮춤에 따라 C 상태에 도달하게 된다.
이에 의하면, 상기 에어컨디셔너 및 데시칸트 로터에 의한 냉방모드는 냉방과 제습을 분리하여 제공할 수 없고, (b)에 따른 기존의 공랭식 열교환기에 의하면 절대습도가 감소하는 것은 포화선에 도달하여 액화됨에 따라 절대습도가 감소하는 것으로 제습을 제공할 수 없고, (c)에 따른 데시칸트 로터에 의하면, C 상태에 도달하기까지 공기의 과도한 냉각이 이루어지게 되고 냉방이 오래 걸리며 전력의 소모가 심하다는 문제가 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 올인원 히트펌프 공기청정조화 장치(10)는 냉방과 제습을 분리하여 제공할 수 있고, 1차적으로 제습만 제공함에 따라 공기의 과도한 냉각이 필요없이 실내의 쾌적한 환경을 유지할 수 있으며, 상기 데시칸트 로터와 비교하여 에너지 효율이 높고 절약이 가능하다.
이상에서는 본 발명을 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 청구범위에서 청구되는 본 발명의 기술적 사상의 변화 없이 통상의 기술자에 의해서 변형되어 실시될 수 있음은 물론이다.
10: 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치
11: 제1 실시예에 따른 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치
12: 제2 실시예에 따른 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치
100: 제1 처리부 110: 제1 유입부
111: 제1 실외개구 112: 제1 실내개구
113: 컨트롤 댐퍼 114: 제1 필터
115: 공기질 감지센서 120: 제1 수용조
121: 수위감지센서 122: 제1 공급펌프
130: 제1-1 열교환기 140: 제1-2 열교환기
150: 제1 분사노즐 160: 제1 컨택트셀
170: 제1 엘리미네이터 180: 헤파필터
190: 급기부 200: 제2 처리부
210: 제2 유입부 211: 제2 필터
220: 제2 수용조 221: 수위감지센서
222: 제2 공급펌프 223: 바이패스배관
230: 제2-1 열교환기 240: 제2-2 열교환기
250: 제2 분사노즐 260: 제2 컨택트셀
270: 제2 엘리미네이터 290: 배기부
300: 냉매 순환부 310: 이송라인
311: 제1 이송라인 311a: 제1 연결라인
311b: 제1 바이패스라인 312: 제2 이송라인
312a: 제2 연결라인 312b: 제2 바이패스라인
320: 압축기 330: 사방밸브
340: 팽창밸브 350: 제1처리부 제어밸브
351: 제1 밸브 352: 제2 밸브
353: 제3 밸브 354: 제4 밸브
360: 제2처리부 제어밸브 400: 조습용액
P: 수용조연결배관

Claims (13)

  1. 일측에 위치하며 공기가 유입되는 제1 유입부, 타측에 위치하며 공기를 실내로 급기하는 급기부를 포함하고, 조습용액이 수용되는 제1 수용조, 냉매가 순환하며 상기 조습용액과 열교환하게 설치된 제1-1 열교환기, 공기와 열교환하게 설치된 제1-2 열교환기, 상기 제1-1 열교환기를 통과한 상기 조습용액을 상기 공기와 접촉시키는 제1 기액접촉부를 포함하는 제1 처리부;
    일측에 위치하며 공기가 유입되는 제2 유입부, 타측에 위치하며 공기를 실외로 배기하는 배기부를 포함하고, 조습용액이 수용되는 제2 수용조, 냉매가 순환하며 상기 조습용액과 열교환하게 설치된 제2-1 열교환기, 상기 제2 유입부를 통해 유입된 공기와 열교환하게 설치된 제2-2 열교환기, 상기 제2-1 열교환기를 통과한 상기 조습용액을 상기 공기와 접촉시키는 제2 기액접촉부를 포함하는 제2 처리부; 및
    상기 제1 처리부 및 제2 처리부를 연결하는 이송라인 및 상기 이송라인을 통해 순환하는 냉매가 압축되는 압축기를 포함하며, 상기 냉매는 상기 제1-1 열교환기 및 제2-1 열교환기를 통과하는 냉매 순환부;
    를 포함하며,
    상기 제1-1 열교환기 및 제1-2 열교환기는,
    상기 제1 유입부를 통해 유입된 공기가 상기 제1-1 열교환기 및 제1-2 열교환기를 지나 상기 급기부를 통해 실내로 급기되게 직렬로 배치되며,
    상기 이송라인은,
    상기 제2-1 열교환기 및 제2-2 열교환기를 연결하는 제2 연결라인; 및
    상기 제2 연결라인에 설치된 제2 바이패스라인;
    을 포함하고,
    상기 이송라인을 따라 이송되는 냉매는,
    난방·가습 모드 또는 가습 모드 중 어느 하나의 모드를 작동 시,
    상기 제2 처리부에서, 상기 제2-2 열교환기를 우회하여 상기 제2 바이패스라인을 따라 상기 제2-1 열교환기로 이송되는 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치.
  2. 삭제
  3. 일측에 위치하며 공기가 유입되는 제1 유입부, 타측에 위치하며 공기를 실내로 급기하는 급기부를 포함하고, 조습용액이 수용되는 제1 수용조, 냉매가 순환하며 상기 조습용액과 열교환하게 설치된 제1-1 열교환기, 공기와 열교환하게 설치된 제1-2 열교환기, 상기 제1-1 열교환기를 통과한 상기 조습용액을 상기 공기와 접촉시키는 제1 기액접촉부를 포함하는 제1 처리부;
    일측에 위치하며 공기가 유입되는 제2 유입부, 타측에 위치하며 공기를 실외로 배기하는 배기부를 포함하고, 조습용액이 수용되는 제2 수용조, 냉매가 순환하며 상기 조습용액과 열교환하게 설치된 제2-1 열교환기, 상기 제2 유입부를 통해 유입된 공기와 열교환하게 설치된 제2-2 열교환기, 상기 제2-1 열교환기를 통과한 상기 조습용액을 상기 공기와 접촉시키는 제2 기액접촉부를 포함하는 제2 처리부; 및
    상기 제1 처리부 및 제2 처리부를 연결하는 이송라인 및 상기 이송라인을 통해 순환하는 냉매가 압축되는 압축기를 포함하며, 상기 냉매는 상기 제1-1 열교환기 및 제2-1 열교환기를 통과하는 냉매 순환부;
    를 포함하며,
    상기 제1-1 열교환기는,
    상기 제1 수용조 내부에 설치되고,
    상기 제2-1 열교환기는,
    상기 제2 수용조 내부에 설치되며,
    상기 이송라인은,
    상기 제2-1 열교환기 및 제2-2 열교환기를 연결하는 제2 연결라인; 및
    상기 제2 연결라인에 설치된 제2 바이패스라인;
    을 포함하고,
    상기 이송라인을 따라 이송되는 냉매는,
    난방·가습 모드 또는 가습 모드 중 어느 하나의 모드를 작동 시,
    상기 제2 처리부에서, 상기 제2-2 열교환기를 우회하여 상기 제2 바이패스라인을 따라 상기 제2-1 열교환기로 이송되는 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서
    상기 이송라인은,
    상기 제1-1 열교환기 및 제1-2 열교환기를 연결하는 제1 연결라인; 및
    상기 제1 연결라인에 설치된 제1 바이패스라인;
    을 포함하고,
    상기 이송라인을 따라 이송되는 냉매는,
    냉방·제습 모드 작동 시,
    상기 제1 처리부에서, 상기 제1-1 열교환기를 통과하여 상기 제1 연결라인을 따라 상기 제1-2 열교환기로 이송되고,
    제습 모드 작동 시,
    상기 제1 처리부에서, 상기 제1-2 열교환기를 우회하여 상기 제1 바이패스라인을 따라 이송되는 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치.
  5. 삭제
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 이송라인을 따라 이송되는 냉매는,
    상기 난방·가습 모드 작동 시,
    상기 제1 처리부에서, 상기 제1-2 열교환기를 통과하여 상기 제1 연결라인을 따라 상기 제1-1 열교환기로 이송되고,
    상기 가습 모드 작동 시,
    상기 제1 처리부에서, 상기 제1-2 열교환기를 우회하여 상기 제1 바이패스라인을 따라 상기 제1-1 열교환기로 이송되는 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 냉매 순환부는,
    상기 이송라인에 병렬로 설치되는 팽창밸브;
    를 더 포함하는 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 기액접촉부는,
    상기 조습용액을 분사하는 제1 분사노즐과 상기 조습용액과 공기가 접촉하는 제1 컨택트셀을 포함하고,
    상기 제2 기액접촉부는,
    상기 조습용액을 분사하는 제2 분사노즐과 상기 조습용액과 공기가 접촉하는 제2 컨택트셀을 포함하고,
    상기 제1 분사노즐 및 제2 분사노즐은,
    중력식 분사, 저압 분사, 노즐 분사, 고압노즐 분무, 초음파 분무, 정전식 분무, 원심 분무 중 적어도 어느 하나를 이용하는 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 처리부는,
    상기 급기부 측에 구비되며, 상기 조습용액의 비산을 방지하는 제1 엘리미네이터;
    를 더 포함하고,
    상기 제2 처리부는,
    상기 배기부 측에 구비되며, 상기 조습용액의 비산을 방지하는 제2 엘리미네이터;
    를 더 포함하는 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 유입부는,
    실내와 연결되는 면에 형성된 제1 실내개구;
    실외와 연결되는 면에 형성된 제1 실외개구; 및
    상기 제1 실외개구에 설치되는 컨트롤 댐퍼;
    를 포함하는 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 유입부는,
    실내 공기질을 감지하는 공기질감지센서; 및
    상기 컨트롤 댐퍼를 제어하는 댐퍼 제어부;
    를 더 포함하고,
    상기 댐퍼 제어부는 상기 공기질감지센서에 측정되는 오염물질의 측정량이 기준수치를 넘을 경우 상기 컨트롤 댐퍼를 조절하는 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1 처리부는,
    상기 제2 처리부의 수직 또는 수평으로 배치되며,
    상기 제1 수용조의 수위가 기준수위를 넘을 경우, 상기 조습용액이 상기 제2 수용조로 중력을 이용하여 이송되는 구조를 갖는 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 수용조 및 제2 수용조는,
    상기 제1 수용조 및 제2 수용조를 연결하는 펌프;
    상기 제1 수용조 및 제2 수용조 중 적어도 어느 하나에 설치되며, 조습용액의 수위를 감지하는 레벨센서; 및
    상기 펌프를 제어하는 수위제어부;
    를 포함하며,
    상기 수위제어부는,
    상기 레벨센서에 의해 상기 제1 수용조의 수위가 기준수위를 넘는 것을 감지할 경우, 상기 펌프를 통해 상기 제2 수용조로 상기 조습용액을 이송하고, 상기 레벨센서에 의해 상기 제2 수용조의 수위가 기준수위를 넘는 것을 감지할 경우, 상기 펌프를 통해 상기 제1 수용조로 상기 조습용액을 이송하는 액체식 올인원 냉·난방 공기청정조화 장치.
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050029562A (ko) * 2003-09-23 2005-03-28 한국생산기술연구원 복합식 히트 펌프
JP2013100987A (ja) * 2001-02-21 2013-05-23 Drykor Ltd 除湿／空調装置
KR20180123904A (ko) * 2017-05-10 2018-11-20 장경필 조습용액을 이용한 습도 조절장치
KR20190021731A (ko) * 2017-08-23 2019-03-06 한국가스공사 제습냉방장치, 제습냉방장치를 포함하는 삼중발전 시스템 및 그 운전방법
JP2019063761A (ja) * 2017-10-04 2019-04-25 中部電力株式会社 気体湿度の調整方法及び調整機器
KR102041255B1 (ko) * 2019-03-04 2019-11-07 아산엔텍 주식회사 올인원 습식 공기청정조화 장치
KR102193156B1 (ko) * 2020-05-18 2020-12-18 김상동 기능성 공기 청정 환기시스템
KR20210007763A (ko) * 2019-07-12 2021-01-20 (주)화이컴 환기 청정공기 공급장치

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013100987A (ja) * 2001-02-21 2013-05-23 Drykor Ltd 除湿／空調装置
KR20050029562A (ko) * 2003-09-23 2005-03-28 한국생산기술연구원 복합식 히트 펌프
KR20180123904A (ko) * 2017-05-10 2018-11-20 장경필 조습용액을 이용한 습도 조절장치
KR20190021731A (ko) * 2017-08-23 2019-03-06 한국가스공사 제습냉방장치, 제습냉방장치를 포함하는 삼중발전 시스템 및 그 운전방법
JP2019063761A (ja) * 2017-10-04 2019-04-25 中部電力株式会社 気体湿度の調整方法及び調整機器
KR102041255B1 (ko) * 2019-03-04 2019-11-07 아산엔텍 주식회사 올인원 습식 공기청정조화 장치
KR20210007763A (ko) * 2019-07-12 2021-01-20 (주)화이컴 환기 청정공기 공급장치
KR102193156B1 (ko) * 2020-05-18 2020-12-18 김상동 기능성 공기 청정 환기시스템

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