KR20080041552A - Air-conditioning apparatus and method - Google Patents

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KR20080041552A
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친 쿠앙 루오
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친 쿠앙 루오
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Abstract

An air conditioning apparatus is provided to reduce noise and to increase efficiency of heat dissipation. An air conditioning apparatus comprises as follows. A housing includes an upper chamber and a lower chamber. A first heat exchanger(3), disposed inside the upper chamber, is equipped with a first fluid, a condenser(31) condensing the first fluid and a first fan(32) guiding air into the upper chamber. A second heat exchanger(4), disposed inside the lower chamber, is equipped with a second fluid, an evaporator(41) evaporating the second fluid and a second fan(42) guiding air into the lower chamber. A first tubing unit(6) is equipped with a heat exchange tube section(61), which is departed from the condenser. Additionally, a second tubing unit(7) is equipped with a heat exchange tube section(71) allowing the second fluid to transmit heat to the first fluid.

Description

공기 조절 장치 및 공기 조절 방법{AIR-CONDITIONING APPARATUS AND METHOD}Air conditioning unit and air conditioning method {AIR-CONDITIONING APPARATUS AND METHOD}

도 1은 종래의 공기 조절 시스템의 개략도, 1 is a schematic diagram of a conventional air conditioning system,

도 2는 본 발명에 따른 공기 조절 장치의 바람직한 실시예의 개략 정면도, 2 is a schematic front view of a preferred embodiment of an air conditioning device according to the present invention;

도 3은 바람직한 실시예의 측단면도, 3 is a side cross-sectional view of a preferred embodiment,

도 4는 바람직한 실시예의 응축기/증발기의 부분 단면도, 4 is a partial cross-sectional view of the condenser / evaporator of the preferred embodiment,

도 5는 본 발명의 공기 조절 방법에 관련된 단계를 예시하는 흐름도. 5 is a flow chart illustrating the steps involved in the air conditioning method of the present invention.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings

2 : 하우징 3 : 제 1 열교환 유닛2: housing 3: first heat exchange unit

4 : 제 2 열교환 유닛 5 : 열전기 냉각기4: second heat exchange unit 5: thermoelectric cooler

6 : 제 1 튜빙 유닛 7 : 제 2 튜빙 유닛6: first tubing unit 7: second tubing unit

21 : 상부 챔버 22 : 하부 챔버21: upper chamber 22: lower chamber

32 : 제 1 팬 42 : 제 2 팬32: first fan 42: second fan

본 발명은 공기 조절 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an air conditioning apparatus and method.

도 1을 참조하면, 에어컨, 히터 또는 공기 냉각기/히터와 같은 종래의 공기 조절 시스템(1)은, 압축기(11), 응축기(12), 냉각제 제어기(13), 증발기(14), 폐쇄 순환 루프(loop)를 형성하기 위해 압축기(11), 응축기(12), 냉각제 제어기(13) 및 증발기(14)를 직렬로 상호 접속하는 튜빙 유닛(15), 및 팬(16)을 포함한다. 압축기(11)는 저압 저온의 증기 상태 냉각제를 고압 고온의 증기 상태 냉각제로 압축한다. 응축기(12)는, 공기 또는 물과 같은 냉각 매체를 통해, 고압 고온의 증기 상태 냉각제를 고압 중간 온도의 액체 상태 냉각제로 응축한다. 냉각제 제어기(13)는 저압 중간 온도의 액체 상태 냉각제를 형성하도록 고압 중간 온도의 액체 상태 냉각제의 압력을 감소시킨다. 증발기(14)는 저압 중간 온도의 액체 상태 냉각제를 저온 저압의 증기 상태 냉각제로 기화시킨다. 팬(16)은 공기의 흐름을 응축기(12)와 증발기(14)를 향해 지향시킨다. Referring to FIG. 1, a conventional air conditioning system 1, such as an air conditioner, a heater or an air cooler / heater, includes a compressor 11, a condenser 12, a coolant controller 13, an evaporator 14, a closed circulation loop. a tubing unit 15, and a fan 16, which interconnect the compressor 11, the condenser 12, the coolant controller 13, and the evaporator 14 in series to form a loop. The compressor 11 compresses a low pressure low temperature steam coolant into a high pressure high temperature steam coolant. The condenser 12 condenses the high pressure, high temperature steam coolant into a high pressure medium temperature liquid coolant through a cooling medium such as air or water. The coolant controller 13 reduces the pressure of the high pressure medium temperature liquid state coolant to form a low pressure medium temperature liquid state coolant. The evaporator 14 vaporizes the low pressure medium temperature liquid state coolant into a low temperature low pressure steam state coolant. The fan 16 directs the flow of air towards the condenser 12 and the evaporator 14.

냉각제 및 팬(16)에 의해 생성된 공기의 흐름과 증발기(14)의 열교환을 통해, 실내로부터 열을 흡수하여 냉각하고 저온의 공기를 실내로 송풍하는 목적이 달성된다. 동시에, 냉각제 및 팬(16)에 의해 생성된 공기의 흐름과 응축기(12)의 열교환을 통해, 열은 외부 공기로 소산된다. Through the flow of air generated by the coolant and the fan 16 and the heat exchange of the evaporator 14, the purpose of absorbing and cooling heat from the room and blowing low temperature air into the room is achieved. At the same time, through the flow of air generated by the coolant and fan 16 and the heat exchange of the condenser 12, heat is dissipated to the outside air.

종래의 공기 조절 시스템(1)은, 냉각제가 원활하게 순환하여 열 흡수를 실행할 수 있도록, 냉각제를 압축하는 압축기(11)와 냉각제의 압력을 감소시키는 냉각제 제어기(13)에 의존하여야 하였다. 하지만, 그러한 구성의 사용을 통해, 시스템(1)은 많은 구성요소를 갖고, 고가이며 소음이 심했다. 더욱이, 시스템(1)은 또 한 냉각제 제어기(13)의 압축 작동 동안 상당량의 자체 열을 발생시켜, 시스템(1) 내의 열 소산의 효율이 낮다. The conventional air conditioning system 1 had to rely on the compressor 11 for compressing the coolant and the coolant controller 13 for reducing the pressure of the coolant so that the coolant can circulate smoothly and perform heat absorption. However, through the use of such a configuration, the system 1 had many components and was expensive and noisy. Moreover, the system 1 also generates a significant amount of its own heat during the compression operation of the coolant controller 13, resulting in low efficiency of heat dissipation in the system 1.

따라서, 본 발명의 목적은 간단한 구성요소를 갖고, 소음을 최소화시킬 수 있으며, 열 소산 효율을 증대시킬 수 있는 공기 조절 장치를 제공하는 것이다. 본 발명은 또한 개선된 공기 조절 방법을 제공한다. Accordingly, it is an object of the present invention to provide an air conditioner having simple components, which can minimize noise and which can increase heat dissipation efficiency. The present invention also provides an improved method of air conditioning.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 공기 조절 장치는 하우징, 제 1 및 제 2 열교환 유닛, 및 제 1 및 제 2 튜빙 유닛을 포함한다. 하우징은 상부 공기 입구 및 상부 공기 출구를 구비한 상부 챔버와, 하부 공기 입구 및 하부 공기 출구를 구비한 하부 챔버를 포함한다. 제 1 열교환 유닛은 상부 챔버 내에 배치되고, 제 1 작동 유체, 제 1 작동 유체를 응축하는 응축기, 및 응축기와의 열교환을 위해 상부 공기 입구를 통해 상부 챔버 내로 공기를 도입하도록 구성된 제 1 팬을 구비한다. 제 2 열교환 유닛은 하부 챔버 내에 배치되고, 제 2 작동 유체, 제 2 작동 유체를 기화시키는 증발기, 및 증발기와의 열교환을 위해 하부 공기 입구를 통해 하부 챔버 내로 공기를 도입하도록 구성된 제 2 팬을 구비한다. 제 1 튜빙 유닛은 응축기에 접속하여, 응축기로부터 하방으로 연장하고 그리고 응축기로부 상방으로 연장하는 폐쇄 순환 경로를 형성한다. 제 1 작동 유체는 제 1 튜빙 유닛과 응축기를 통해 순환한다. 제 1 튜빙 유닛은 응축기로부터 떨어져 배치된 열교환 튜브 섹션을 구비한다. 제 2 튜빙 유닛은 증발기에 접속하여, 증발기로 하방으로 연장하고 그 리고 증발기로부터 상방으로 연장하는 폐쇄 순환 경로를 형성한다. 제 2 작동 유체는 제 2 튜빙 유닛과 증발기를 통해 순환한다. 제 2 튜빙 유닛은 증발기로부터 떨어져 배치되고 제 1 튜빙 유닛의 열교환 튜브 섹션과 연동하는 열교환 튜브 섹션을 구비하여, 제 2 작동 유체는 열을 제 1 작동 유체로 전달한다. According to one embodiment of the invention, the air conditioning device comprises a housing, first and second heat exchange units, and first and second tubing units. The housing includes an upper chamber having an upper air inlet and an upper air outlet, and a lower chamber having a lower air inlet and a lower air outlet. The first heat exchange unit is disposed in the upper chamber and has a first working fluid, a condenser condensing the first working fluid, and a first fan configured to introduce air into the upper chamber through the upper air inlet for heat exchange with the condenser. do. The second heat exchange unit is disposed in the lower chamber and has a second working fluid, an evaporator for vaporizing the second working fluid, and a second fan configured to introduce air into the lower chamber through the lower air inlet for heat exchange with the evaporator. do. The first tubing unit connects to the condenser and forms a closed circulation path extending downward from the condenser and extending upwardly to the condenser. The first working fluid circulates through the first tubing unit and the condenser. The first tubing unit has a heat exchange tube section disposed away from the condenser. The second tubing unit connects to the evaporator and forms a closed circulation path that extends downward to the evaporator and then upwards from the evaporator. The second working fluid circulates through the second tubing unit and the evaporator. The second tubing unit has a heat exchange tube section disposed away from the evaporator and interlocked with the heat exchange tube section of the first tubing unit so that the second working fluid transfers heat to the first working fluid.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 공기 조절 방법은, (a) 제 1 튜빙 유닛과 응축기에 의해 형성된 폐쇄 순환 경로를 통해 제 1 작동 유체를 순환시켜, 상기 제 1 작동 유체가 상방으로 그리고 하방으로 교호적으로 유동하도록 하는 단계와, (b) 제 2 튜빙 유닛과 증발기에 의해 형성된 폐쇄 순환 경로를 통해 제 2 작동 유체를 순환시켜, 상기 제 2 작동 유체가 상방으로 그리고 하방으로 교호적으로 유동하게 하는 단계로서, 상기 제 2 튜빙 유닛과 상기 증발기는 대체로 상기 제 1 튜빙 유닛과 상기 응축기 아래의 위치에 배치된, 상기 단계와, (c) 상기 증발기 내에서 상기 제 2 작동 유체를 증발시킴로써 공기로부터 열을 흡수하여 상기 제 2 작동 유체가 상방으로 유동하는 단계와, (d) 상기 응축기 내에서 상기 제 1 작동 유체를 응축함으로써 공기에 열을 방출하여 상기 제 1 작동 유체가 하방으로 유동하는 단계와, (e) 대체로 상기 제 2 튜빙 유닛보다 높은 위치에서 그리고 대체로 상기 제 1 튜빙 유닛보다 낮은 위치에서, 상기 제 1 및 제 2 작동 유체 사이에 열을 교환시켜, 상기 제 1 작동 유체는 증발하여 상방으로 유동하고, 상기 제 2 작동 유체는 응축하여 하방으로 유동하는 단계를 포함한다. According to another embodiment of the present invention, an air conditioning method comprises: (a) circulating a first working fluid through a closed circulation path formed by a first tubing unit and a condenser such that the first working fluid is upwards and downwards; Alternating flow; and (b) circulating the second working fluid through a closed circulation path formed by the second tubing unit and the evaporator, such that the second working fluid flows alternately upwards and downwards. Wherein the second tubing unit and the evaporator are generally disposed at a position below the first tubing unit and the condenser, and (c) air by evaporating the second working fluid in the evaporator. Absorbing heat from the second working fluid to flow upward, and (d) dissipating heat to air by condensing the first working fluid in the condenser. Whereby the first working fluid flows downward, and (e) heat between the first and second working fluids generally at a position higher than the second tubing unit and at a position generally lower than the first tubing unit. In which the first working fluid evaporates and flows upward, and the second working fluid condenses and flows downward.

본 발명의 다른 특징 및 장점이 첨부된 도면을 참조하여 후술되는 바람직한 실시예의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. Other features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 공기 조절 장치의 바람직한 실시예가, 하우징(2), 제 1 및 제 2 열교환 유닛(3, 4), 제 1 및 제 2 튜빙 유닛(tubing unit)(6, 7)을 포함하는 것이 도시된다. 2 to 4, a preferred embodiment of the air conditioning device according to the invention comprises a housing 2, first and second heat exchange units 3 and 4, first and second tubing units. Including (6, 7) is shown.

하우징(2)은 상부 챔버(21), 하부 챔버(22), 상부 공기 입구(23) 및 상부 공기 출구(24), 하부 공기 입구(25) 및 하부 공기 출구(26)를 구비하며, 상부 공기 입구(23) 및 상부 공기 출구(24)는 하우징(2)의 전방측에 형성되며 상부 챔버(21)와 연통하고, 하부 공기 입구(25) 및 하부 공기 출구(26)는 하우징(2)의 후방측에 형성되고 하부 챔버(22)와 연통한다. 상부 공기 입구 및 출구(23, 24)는 제 1 온도 영역, 예를 들어 실내의 외측 영역과 연통한다. 하부 공기 입구 및 출구(25, 26)는 제 2 온도 영역, 예를 들어 실내의 내측 영역과 연통한다. The housing 2 has an upper chamber 21, a lower chamber 22, an upper air inlet 23 and an upper air outlet 24, a lower air inlet 25 and a lower air outlet 26, the upper air The inlet 23 and the upper air outlet 24 are formed at the front side of the housing 2 and communicate with the upper chamber 21, and the lower air inlet 25 and the lower air outlet 26 are of the housing 2. It is formed at the rear side and communicates with the lower chamber 22. The upper air inlets and outlets 23, 24 communicate with a first temperature region, for example the outer region of the room. The lower air inlets and outlets 25, 26 communicate with a second temperature region, for example the inner region of the room.

제 1 열교환 유닛(3)은 상부 챔버(21) 내에 배치되고, 상부 공기 출구(24)에 근접한 응축기(31)와 상부 공기 출구(24)에 대향하여 응축기(31)에 근접하게 배치된 제 1 팬(32)을 구비한다. 응축기(31)는 최상부 단부 상에 형성된 증기-수용 섹션(311), 바닥부 단부 상에 형성된 액체-수용 섹션(312), 및 증기-수용 섹션(311)과 액체-수용 섹션(312) 사이에 접속된 복수의 채널(313)을 포함한다. 제 1 팬(32)은, 응축기(31)와의 열교환을 위해, 상부 공기 입구(23)를 통해 제 1 온도 영역으로부터 상부 챔버(21)내로 공기를 도입하도록 구성된다. The first heat exchange unit 3 is disposed in the upper chamber 21 and is arranged close to the condenser 31 opposite the upper air outlet 24 and the condenser 31 adjacent to the upper air outlet 24. The fan 32 is provided. The condenser 31 is formed between the vapor-receiving section 311 formed on the top end, the liquid-receiving section 312 formed on the bottom end, and between the vapor-receiving section 311 and the liquid-receiving section 312. It includes a plurality of channels 313 connected. The first fan 32 is configured to introduce air into the upper chamber 21 from the first temperature region through the upper air inlet 23 for heat exchange with the condenser 31.

제 2 열교환 유닛(4)은 하부 챔버(22) 내에 배치되고, 하부 공기 출구(26)에 근접한 증발기(41), 및 하부 공기 출구(26)에 대향하여 증발기(41)에 근접하게 배치된 제 2 팬(42)을 구비한다. 증발기(41)는 최상부 단부 상에 형성된 증기-수용 섹션(411), 바닥부 단부 상에 형성된 액체-수용 섹션(412), 및 증기-수용 섹션(411)과 액체-수용 섹션(412) 사이에 접속된 복수의 채널(413)을 포함한다. 제 2 팬(42)은, 증발기(41)와의 열교환을 위해, 하부 공기 입구(15)를 통해 제 2 온도 영역으로부터 하부 챔버(22) 내로 공기를 도입하도록 구성된다. The second heat exchange unit 4 is disposed in the lower chamber 22 and is disposed in proximity to the evaporator 41 opposite the lower air outlet 26, and to the evaporator 41. 2 fans 42 are provided. Evaporator 41 has a vapor-receiving section 411 formed on the top end, a liquid-receiving section 412 formed on the bottom end, and between the vapor-receiving section 411 and the liquid-receiving section 412. It includes a plurality of channels 413 connected. The second fan 42 is configured to introduce air into the lower chamber 22 from the second temperature region through the lower air inlet 15 for heat exchange with the evaporator 41.

열전기 냉각기(5)는 수평선에 대해 경사지게 하우징(2)의 상부 및 하부 챔버(21, 22) 사이에 배치되고, 고온측(53) 및 고온측(53)에 대향하고 냉각 기능을 갖는 저온측(54)을 구비한다. 열전기 냉각기(5)는 고온측(53)과 저온측을 일정한 고온 및 저온으로 각각 유지하도록 회로를 통해 제어된다. The thermoelectric cooler 5 is disposed between the upper and lower chambers 21 and 22 of the housing 2 inclined with respect to the horizontal line, and faces the high temperature side 53 and the high temperature side 53 and has a low temperature side having a cooling function ( 54). The thermoelectric cooler 5 is controlled through a circuit to keep the hot side 53 and the cold side at constant high and low temperatures, respectively.

제 1 튜빙 유닛(6)은 응축기(31)에 연결되어, 응축기(31)로부터 하방으로 연장하고 그리고 응축기(31)로 상방으로 연장하는 폐쇄 순환 경로를 형성한다. 제 1 튜빙 유닛(6)은 증기-유동 튜브 섹션(62), 액체-유동 튜브 섹션(63), 및 증기-유동 튜브 섹션(62)과 액체-유동 튜브 섹션(63) 사이에 접속된 열교환 튜브 섹션(61)을 구비한다. 열교환 튜브 섹션(61)은 수평선에 대해 경사져, 열교환 튜브 섹션(61)은 하부 단부(611) 및 하부 단부(611)에 대향하고 하부 단부(611)보다 높은 상부 단부(612)를 구비한다. 열교환 튜브 유닛(61)은 열전기 냉각기(5)의 고온측(53)에 접촉하고, 응축기(31)로부터 떨어져 배치된다. 증기-유동 튜브 섹션(62)은 응축기(31)의 증기-수용 섹션(311)과 열교환 튜브 섹션(61)의 상부 단부(612)에 접속된다. 액체-유동 튜브 섹션(63)은 응축기(31)의 액체-수용 섹션(312)과 열교환 튜브 섹션(61)의 하부 단부(611)에 접속된다. The first tubing unit 6 is connected to the condenser 31 to form a closed circulation path extending downwards from the condenser 31 and upwards to the condenser 31. The first tubing unit 6 comprises a steam-flow tube section 62, a liquid-flow tube section 63, and a heat exchange tube connected between the steam-flow tube section 62 and the liquid-flow tube section 63. It has a section 61. The heat exchange tube section 61 is inclined with respect to the horizontal line so that the heat exchange tube section 61 has a lower end 611 and an upper end 612 opposite the lower end 611 and higher than the lower end 611. The heat exchange tube unit 61 is in contact with the hot side 53 of the thermoelectric cooler 5 and is disposed away from the condenser 31. The steam-flow tube section 62 is connected to the steam-receiving section 311 of the condenser 31 and the upper end 612 of the heat exchange tube section 61. The liquid-flow tube section 63 is connected to the liquid-receiving section 312 of the condenser 31 and the lower end 611 of the heat exchange tube section 61.

제 2 튜빙 유닛(7)은 증발기(41)에 접속되어, 증발기(41)로 하방으로 연장하고 그리고 증발기(41)로부터 상방을 연장하는 폐쇄 순환 경로를 형성한다. 제 2 튜빙 유닛(7)은 증기-유동 튜브 섹션(72), 액체-유동 튜브 섹션(73), 및 증기-유동 튜브 섹션(72)과 액체-유동 튜브 섹션(73) 사이에 접속된 열교환 튜브 섹션(71)을 구비한다. 열교환 튜브 섹션(73)은 수평선에 대해 경사져, 열교환 튜브 섹션(71)은 하부 단부(711) 및 하부 단부(711)에 대향하고 하부 단부(711)보다 높은 상부 단부(712)를 구비한다. 열교환 튜브 섹션(71)은 열전기 냉각기(5)의 저온측(54)과 접촉하고, 증발기(41)로부터 떨어져 배치된다. 증기-유동 튜브 섹션(72)은 증발기(41)의 증기-수용 섹션(411)과 열교환 튜브 섹션(71)의 상부 단부(712)에 접속된다. 액체-유동 튜브 섹션(73)은 증발기(41)의 액체-수용 섹션(412)과 열교환 튜브 섹션(71)의 하부 단부(711)에 접속된다. 제 2 튜빙 유닛(7)은 절연층(74)을 더 구비하고, 절연층(74)은 비전열성 재료로부터 제조되며 열교환 튜브 섹션(71)과 액체-유동 튜브 섹션(73)을 덮는다. The second tubing unit 7 is connected to the evaporator 41 to form a closed circulation path extending downwardly to the evaporator 41 and extending upward from the evaporator 41. The second tubing unit 7 comprises a steam-flow tube section 72, a liquid-flow tube section 73, and a heat exchange tube connected between the steam-flow tube section 72 and the liquid-flow tube section 73. Section 71 is provided. The heat exchange tube section 73 is inclined with respect to the horizontal line so that the heat exchange tube section 71 has a lower end 711 and an upper end 712 opposite the lower end 711 and higher than the lower end 711. The heat exchange tube section 71 is in contact with the low temperature side 54 of the thermoelectric cooler 5 and is disposed away from the evaporator 41. The vapor-flow tube section 72 is connected to the vapor-receiving section 411 of the evaporator 41 and the upper end 712 of the heat exchange tube section 71. The liquid-flow tube section 73 is connected to the liquid-receiving section 412 of the evaporator 41 and the lower end 711 of the heat exchange tube section 71. The second tubing unit 7 further comprises an insulating layer 74, which is made from a non-thermal material and covers the heat exchange tube section 71 and the liquid-flow tube section 73.

제 2 튜빙 유닛(7) 및 증발기(41)는 제 1 튜빙 유닛(6) 및 응축기(31)의 높이보다 일반적으로 낮은 위치에 배치된다. 열전기 냉각기(5)는 제 2 튜빙 유닛(7)과 증발기(41)의 높이보다 일반적으로 높은 위치에, 그리고 제 1 튜빙 유닛(6)과 응축기(31)의 높이보다 일반적으로 낮은 위치에 배치된다. The second tubing unit 7 and the evaporator 41 are arranged at a position generally lower than the height of the first tubing unit 6 and the condenser 31. The thermoelectric cooler 5 is arranged at a generally higher position than the height of the second tubing unit 7 and the evaporator 41 and at a position generally lower than the height of the first tubing unit 6 and the condenser 31. .

제 1 및 제 2 작동 유체(30, 40)는 각각 제 1 및 제 2 튜빙 섹션(6, 7), 응축기(31) 및 증발기(41)가 배기된 후에 본 발명의 장치 내로 주입되어, 제 1 및 제 2 작동 유체(30, 40) 각각은 진공 환경을 순환한다. 이러한 실시예에 있어서, 제 1 및 제 2 작동 유체(30, 40)는 약 5℃ 내지 10℃의 상 변화(phase-change) 온도를 갖는 동일한 냉각제이다. 변형적으로, 제 1 및 제 2 작동 유체(30, 40)는 초전열성(super-thermal-conductive) 액체일 수 있다. The first and second working fluids 30, 40 are respectively injected into the apparatus of the present invention after the first and second tubing sections 6, 7, the condenser 31 and the evaporator 41 have been evacuated and thus the first And each of the second working fluids 30, 40 circulates in a vacuum environment. In this embodiment, the first and second working fluids 30, 40 are the same coolant having a phase-change temperature of about 5 ° C. to 10 ° C. Alternatively, the first and second working fluids 30, 40 can be super-thermal-conductive liquids.

도 2 및 도 3과 함께 도 5를 참조하면, 본 발명의 공기 조절 장치에 의해 수행될 수 있는 공기 조절 방법은, 제 2 작동 유체(40)를 증발시키는 단계와, 제 1 작동 유체(30)를 응축하는 단계와, 제 1 및 제 2 작동 유체(30, 40) 사이에 열을 교환하는 단계를 포함한다. 이들 단계는 이하에 보다 상세하게 설명될 것이다. Referring to FIG. 5 in conjunction with FIGS. 2 and 3, an air conditioning method that may be performed by the air conditioning apparatus of the present invention may include evaporating a second working fluid 40 and a first working fluid 30. Condensing and exchanging heat between the first and second working fluids (30, 40). These steps will be described in more detail below.

단계(81)에서, 제 2 작동 유체(40)는 상방과 하방으로 교호적으로 유동하도록 제 2 튜빙 유닛(7) 및 증발기(41)에 의해 형성된 폐쇄 순환 경로를 통해 순환된다. 이 순환 동안, 액체 상태에 있는 제 2 작동 유체(40)는 증발기(41) 내에서 증발하여, 제 2 팬(42)에 의해 하부 공기 입구(25)를 통해 하부 챔버(22) 내로 도입된 공기로부터 열을 흡수한다. 따라서, 공기는 냉각되고, 하부 공기 출구(26)를 통해 배출된다. 증발 동안, 기화된 제 2 작동 유체(40)는 채널(413)을 따라 액체-수용 섹션(412)으로부터 증기-수용 섹션(411) 내로 상방으로 유동하고, 그 후 제 2 작동 유체(40)는 증기-유동 튜브 섹션(72)을 통해 열교환 튜브 섹션(71)으로 상방으로 더 유동한다. In step 81, the second working fluid 40 is circulated through a closed circulation path formed by the second tubing unit 7 and the evaporator 41 to flow alternately up and down. During this circulation, the second working fluid 40 in the liquid state evaporates in the evaporator 41 and is introduced into the lower chamber 22 through the lower air inlet 25 by the second fan 42. Absorbs heat from it. Thus, the air is cooled and exhausted through the lower air outlet 26. During evaporation, the vaporized second working fluid 40 flows upward from the liquid-receiving section 412 into the vapor-receiving section 411 along the channel 413, and then the second working fluid 40 Further flows upward through the vapor-flow tube section 72 to the heat exchange tube section 71.

단계(82)에 있어서, 열교환 튜브 섹션(71)에 도달하면, 기화된 제 2 작동 유체(40)는 열전기 냉각기(5)를 통해 제 1 작동 유체(30)와 열을 교환한다. 상세하게, 열전기 냉각기(5)의 저온측(54)의 냉각 기능으로 인해, 열교환 튜브 섹션(71) 내의 기화된 작동 유체(40)는 응축되어 액체-유동 튜브 섹션(73)을 통해 하방으로 유동한다. 열전기 냉각기(5)의 고온측(53)은 제 2 작동 유체(40)로부터 열교환 튜브 섹션(61)으로 열을 전달하여, 제 1 작동 유체(30)는 열교환 튜브 섹션(61) 에서 증발하여 증기-유동 튜브 섹션(62)을 통해 상방으로 유동한다. In step 82, upon reaching the heat exchange tube section 71, the vaporized second working fluid 40 exchanges heat with the first working fluid 30 via the thermoelectric cooler 5. Specifically, due to the cooling function of the low temperature side 54 of the thermoelectric cooler 5, the vaporized working fluid 40 in the heat exchange tube section 71 is condensed and flows downwardly through the liquid-flow tube section 73. do. The hot side 53 of the thermoelectric cooler 5 transfers heat from the second working fluid 40 to the heat exchange tube section 61 so that the first working fluid 30 evaporates in the heat exchange tube section 61 and vaporizes. Flow upward through flow tube section 62;

단계(83)에 있어서, 제 1 작동 유체(30)는 상방 및 하방으로 교호적으로 유동하도록 제 1 튜빙 유닛(6) 및 응축기(31)에 의해 형성된 폐쇄 순환 경로를 통해 순환된다. 순환 동안, 기화된 제 1 작동 유체(30)는 응축기(31)에서 응축됨으로써, 제 1 팬(32)에 의해 상부 공기 입구(23)를 통해 상부 챔버(21) 내로 도입된 공기에 열을 방출한다. 공기는 고온으로 되고 상부 공기 출구(24)를 통해 상부 챔버(21)로부터 배출된다. 응축 동안, 응축된 제 1 작동 유체(30)는 중력에 의해 채널(313)을 따라 증기-수용 섹션(311)으로부터 액체-수용 섹션(312) 내로 하방으로 유동하고, 그 후 제 1 작동 유체(30)는 액체-유동 튜브 섹션(63)을 통해 열교환 튜브 섹션(61)으로 하방으로 더 유동한다. In step 83, the first working fluid 30 is circulated through a closed circulation path formed by the first tubing unit 6 and the condenser 31 to flow alternately up and down. During circulation, the first vaporized working fluid 30 is condensed in the condenser 31, thereby dissipating heat to the air introduced into the upper chamber 21 through the upper air inlet 23 by the first fan 32. do. The air becomes hot and exits the upper chamber 21 through the upper air outlet 24. During condensation, the condensed first working fluid 30 flows downwardly from the vapor-receiving section 311 into the liquid-receiving section 312 along the channel 313 by gravity, and then the first working fluid ( 30 further flows downward through the liquid-flow tube section 63 into the heat exchange tube section 61.

제 2 튜빙 유닛(7)의 절연층(74)이 주위 온도로부터 액체-유동 튜브 섹션(73)을 격리시켜, 액체-유동 튜브 섹션(73) 내의 액체 상태의 작동 유체(40)는 기화하지 않는다는 것을 주지하여야 한다. The insulating layer 74 of the second tubing unit 7 isolates the liquid-flow tube section 73 from the ambient temperature so that the working fluid 40 in the liquid state in the liquid-flow tube section 73 does not vaporize. It should be noted that.

본 발명의 공기 조절 장치 및 방법의 장점은 다음과 같이 요약될 수 있다. The advantages of the air conditioning device and method of the present invention can be summarized as follows.

액체에서 증기로 그리고 증기에서 액체로의 제 1 및 제 2 작동 유체(30, 40)의 상 변화를 통해, 액화된 제 1 및 제 2 작동 유체(30, 40)의 증력에 의한 하방으로의 유동을 통해, 그리고 기화된 제 1 및 제 2 작동 유체(30, 40)의 자연 대류에 의한 유동을 통해, 제 1 및 제 2 작동 유체(30, 40)는 자체 순환을 할 수 있어, 보통 종래의 공기 조절 시스템(1)(도 1 참조)에서 사용되는 압축기 및 냉각제 제어기가 본 발명에서는 필요하지 않다. 따라서, 본 발명의 공기 조절 장치는 구성면에서 간단하고, 가격 및 소음을 최소한으로 감소시키며, 자체 발생된 열을 최소화한다. Flow downwards by force of the liquefied first and second working fluids 30, 40 through phase changes of the liquid and steam and from vapor to liquid Through and through the natural convection of the vaporized first and second working fluids 30, 40, the first and second working fluids 30, 40 can self-circulate and are usually The compressor and coolant controller used in the air conditioning system 1 (see FIG. 1) are not necessary in the present invention. Therefore, the air conditioner of the present invention is simple in construction, minimizes cost and noise, and minimizes heat generated by itself.

비록 본 발명은 가장 실용적이고 바람직한 실시예로서 고려되는 것과 관련하여 기술되었지만, 본 발명은 개시된 실시예에 한정되지 않고, 모든 변형 및 균등 구성을 포괄하도록 가장 넓은 해석의 사상 및 범위 내에 포함되는 다양한 구성을 포괄하도록 의도된다. Although the present invention has been described in connection with what is considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments and that various configurations are included within the spirit and scope of the broadest interpretation so as to encompass all modifications and equivalent constructions. It is intended to encompass.

본 발명의 공기 조절 장치에 따르면, 보통 종래의 공기 조절 시스템에서 사용되는 압축기 및 냉각제 제어기가 필요하지 않아, 구성면에서 간단하고, 가격 및 소음을 최소한으로 감소시키며, 자체 발생된 열을 최소화하는 것이 가능하다. According to the air conditioner of the present invention, the compressor and the coolant controller which are usually used in the conventional air conditioner system are not necessary, so it is simple in configuration, it is possible to minimize the cost and noise, and to minimize the heat generated by itself. Do.

Claims (9)

공기 조절 장치에 있어서, In the air conditioner, 상부 공기 입구(23) 및 상부 공기 출구(24)를 구비한 상부 챔버(21)와, 하부 공기 입구(25) 및 하부 공기 출구(26)를 구비한 하부 챔버(22)를 포함하는 하우징(2)과, A housing (2) comprising an upper chamber (21) with an upper air inlet (23) and an upper air outlet (24) and a lower chamber (22) with a lower air inlet (25) and a lower air outlet (26). )and, 상기 상부 챔버(21) 내에 배치된 제 1 열교환 유닛(3)으로서, 제 1 작동 유체(30), 상기 제 1 작동 유체(30)를 응축하는 응축기(31), 및 상기 응축기(31)와의 열교환을 위해 상기 상부 공기 입구(23)를 통해 상기 상부 챔버(21) 내로 공기를 도입하도록 구성된 제 1 팬(32)을 구비하는, 상기 제 1 열교환 유닛(3)과, A first heat exchange unit 3 disposed in the upper chamber 21, the first working fluid 30, a condenser 31 for condensing the first working fluid 30, and heat exchange with the condenser 31. The first heat exchange unit 3, having a first fan 32 configured to introduce air into the upper chamber 21 through the upper air inlet 23 for 상기 하부 챔버(22) 내에 배치된 제 2 열교환 유닛(4)으로서, 제 2 작동 유체(40), 상기 제 2 작동 유체(40)를 기화시키는 증발기(41), 및 상기 증발기(41)와의 열교환을 위해 상기 하부 공기 입구(25)를 통해 상기 하부 챔버(22) 내로 공기를 도입하도록 구성된 제 2 팬(42)을 구비하는, 상기 제 2 열교환 유닛(4)과, As a second heat exchange unit 4 disposed in the lower chamber 22, a second working fluid 40, an evaporator 41 for vaporizing the second working fluid 40, and a heat exchange with the evaporator 41. The second heat exchange unit 4, having a second fan 42 configured to introduce air through the lower air inlet 25 into the lower chamber 22 for the purpose of 상기 응축기(31)로부터 하방으로 연장하고 상기 응축기(31)로 상방으로 연장하는 폐쇄 순환 경로를 형성하도록 상기 응축기(31)에 접속된 제 1 튜빙 유닛(6)으로서, 상기 제 1 작동 유체(30)는 상기 제 1 튜빙 유닛(6)과 상기 응축기(31)를 통해 순환하고, 상기 제 1 튜빙 유닛(6)은 상기 응축기(31)로부터 떨어져 배치된 열교환 튜브 섹션(61)을 구비하는, 상기 제 1 튜빙 유닛(6)과, As the first tubing unit 6 connected to the condenser 31 to form a closed circulation path extending downwards from the condenser 31 and upwards to the condenser 31, the first working fluid 30 ) Circulates through the first tubing unit 6 and the condenser 31, the first tubing unit 6 having a heat exchange tube section 61 disposed away from the condenser 31, The first tubing unit 6, 상기 증발기(41)로 하방으로 연장하고 상기 증발기(41)로부터 상방으로 연장 하는 폐쇄 순환 경로를 형성하도록 상기 증발기(41)에 접속된 제 2 튜빙 유닛(7)으로서, 상기 제 2 작동 유체(40)는 상기 제 2 튜빙 유닛(7)과 상기 증발기(41)를 통해 순환하고, 상기 제 2 튜빙 유닛(7)은, 상기 증발기(41)로부터 떨어져 배치되고 상기 제 1 튜빙 섹션(6)의 상기 열교환 튜브 섹션(61)과 연동하여 상기 제 2 작동 유체(40)가 상기 제 1 작동 유체(30)로 열을 전달하는, 열교환 튜브 섹션(71)을 구비하는, 상기 제 2 튜빙 유닛(7)을 포함하는As a second tubing unit 7 connected to the evaporator 41 to form a closed circulation path extending downwardly to the evaporator 41 and extending upwardly from the evaporator 41, the second working fluid 40 ) Circulates through the second tubing unit 7 and the evaporator 41, and the second tubing unit 7 is disposed away from the evaporator 41 and the said of the first tubing section 6. The second tubing unit (7) having a heat exchange tube section (71), in which the second working fluid (40) transfers heat to the first working fluid (30) in conjunction with a heat exchange tube section (61). Containing 공기 조절 장치. air conditioner. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제 2 및 제 1 튜빙 유닛(7, 6)의 상기 열교환 튜브 섹션(71, 61)과 각각 접촉하는 저온측(54)과 고온측(53)을 구비하는 열전기 냉각기(5)를 더 포함하는It further comprises a thermoelectric cooler (5) having a low temperature side (54) and a high temperature side (53) in contact with the heat exchange tube sections (71, 61) of the second and first tubing units (7, 6), respectively. 공기 조절 장치. air conditioner. 제 2 항에 있어서, The method of claim 2, 상기 제 2 및 제 1 튜빙 유닛(7, 6)의 상기 열교환 튜브 섹션(71, 61), 상기 열전기 냉각기(5)의 상기 저온측 및 고온측(54, 53) 모두는 수평선에 대해 경사져 있어, 상기 열교환 튜브 섹션(71, 61) 각각은 하부 단부(711, 611), 및 상기 하부 단부(711, 611)에 대향하고 상기 하부 단부(711, 611)보다 높은 상부 단부(712, 612)를 갖는Both the heat exchange tube sections 71, 61 of the second and first tubing units 7, 6, the low temperature side and the high temperature side 54, 53 of the thermoelectric cooler 5 are inclined with respect to a horizontal line, Each of the heat exchange tube sections 71, 61 has a lower end 711, 611 and an upper end 712, 612 opposite the lower ends 711, 611 and higher than the lower ends 711, 611. 공기 조절 장치. air conditioner. 제 3 항에 있어서, The method of claim 3, wherein 상기 응축기(31) 및 상기 증발기(41) 각각은, 증기-수용 섹션(311, 411)이 제공된 최상부 단부와, 액체-수용 섹션(312, 412)이 제공된 바닥부 단부와, 상기 증기-수용 및 액체-수용 섹션(311, 411, 312, 412) 사이에 접속된 복수의 채널(313, 413)을 구비하는Each of the condenser 31 and the evaporator 41 has a top end provided with steam-receiving sections 311 and 411, a bottom end provided with liquid-receiving sections 312 and 412, and the steam-receiving and With a plurality of channels 313, 413 connected between the liquid-receiving sections 311, 411, 312, 412 공기 조절 장치. air conditioner. 제 4 항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 제 2 튜빙 유닛(7)은, 상기 증발기(41)의 상기 증기-수용 섹션(411)과 상기 제 2 튜빙 유닛(7)의 상기 열교환 튜브 섹션(71)의 상기 상부 단부(712)에 접속된 증기-유동 튜브 섹션(72)과, 상기 증발기(41)의 상기 액체-수용 섹션(412)과 상기 제 2 튜빙 유닛(7)의 상기 열교환 튜브 섹션(71)의 상기 하부 단부(711)에 접속된 액체-유동 튜브 섹션(73)을 더 구비하는The second tubing unit 7 is connected to the vapor-receiving section 411 of the evaporator 41 and the upper end 712 of the heat exchange tube section 71 of the second tubing unit 7. Steam-flow tube section 72, the liquid-receiving section 412 of the evaporator 41 and the lower end 711 of the heat exchange tube section 71 of the second tubing unit 7. Further comprising a connected liquid-flow tube section 73 공기 조절 장치. air conditioner. 제 5 항에 있어서, The method of claim 5, wherein 상기 제 2 튜빙 유닛(7)은, 비전열성 재료로부터 제조되고 상기 제 2 튜빙 유닛(7)의 상기 열교환 튜브 섹션(71)과 상기 액체-유동 튜브 섹션(73)을 덮는 절연층(74)을 더 구비하는The second tubing unit 7 comprises an insulating layer 74 made from a non-thermal material and covering the heat exchange tube section 71 and the liquid-flow tube section 73 of the second tubing unit 7. Equipped with more 공기 조절 장치. air conditioner. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제 1 및 제 2 작용 유체(30, 40) 각각은 약 5℃ 내지 10℃의 상 변화(phase-change) 온도를 갖는Each of the first and second working fluids 30, 40 has a phase-change temperature of about 5 ° C. to 10 ° C. 공기 조절 장치. air conditioner. 공기 조절 방법에 있어서, In the air conditioning method, (a) 제 1 튜빙 유닛(6)과 응축기(31)에 의해 형성된 폐쇄 순환 경로를 통해 제 1 작동 유체(30)를 순환시켜, 상기 제 1 작동 유체(30)가 상방으로 그리고 하방으로 교호적으로 유동하도록 하는 단계와, (a) circulating the first working fluid 30 through a closed circulation path formed by the first tubing unit 6 and the condenser 31 such that the first working fluid 30 alternates upwards and downwards. Allowing the flow to (b) 제 2 튜빙 유닛(7)과 증발기(41)에 의해 형성된 폐쇄 순환 경로를 통해 제 2 작동 유체(40)를 순환시켜, 상기 제 2 작동 유체(40)가 상방으로 그리고 하방으로 교호적으로 유동하게 하는 단계로서, 상기 제 2 튜빙 유닛(7)과 상기 증발기(41)는 대체로 상기 제 1 튜빙 유닛(6)과 상기 응축기(31) 아래의 높이에 배치된, 상기 단계와, (b) circulating the second working fluid 40 through a closed circulation path formed by the second tubing unit 7 and the evaporator 41 so that the second working fluid 40 alternates upwards and downwards. The second tubing unit 7 and the evaporator 41 are generally disposed at a height below the first tubing unit 6 and the condenser 31, (c) 상기 증발기(41) 내에서 상기 제 2 작동 유체(40)를 증발시킴로써 공기로부터 열을 흡수하여, 상기 제 2 작동 유체(40)가 상방으로 유동하는 단계와, (c) absorbing heat from air by evaporating the second working fluid 40 in the evaporator 41 so that the second working fluid 40 flows upwards, (d) 상기 응축기(31) 내에서 상기 제 1 작동 유체(30)를 응축함으로써 공기로 열을 방출하여, 상기 제 1 작동 유체(30)가 하방으로 유동하는 단계와, (d) dissipating heat into air by condensing the first working fluid 30 in the condenser 31, such that the first working fluid 30 flows downward; (e) 대체로 상기 제 2 튜빙 유닛(7)보다 높은 높이에서 그리고 대체로 상기 제 1 튜빙 유닛(6)보다 낮은 높이에서, 상기 제 1 및 제 2 작동 유체(30, 40) 사이에 열을 교환시켜, 상기 제 1 작동 유체(30)는 증발하여 상방으로 유동하고, 상기 제 2 작동 유체(40)는 응축하여 하방으로 유동하는 단계를 포함하는(e) generally at a height higher than the second tubing unit 7 and at a height generally lower than the first tubing unit 6, by exchanging heat between the first and second working fluids 30, 40. The first working fluid 30 evaporates and flows upwards, and the second working fluid 40 includes condensing and flowing downwards. 공기 조절 방법. Air conditioning method. 제 8 항에 있어서, The method of claim 8, 상기 제 1 및 제 2 작용 유체(30, 40) 각각은 약 5℃ 내지 10℃의 상 변화 온도를 갖는Each of the first and second working fluids 30, 40 has a phase change temperature of about 5 ° C. to 10 ° C. 공기 조절 방법. Air conditioning method.
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