KR20110047348A

KR20110047348A - 자체 냉각식 냉방장치

Info

Publication number: KR20110047348A
Application number: KR1020090103939A
Authority: KR
Inventors: 권삼태
Original assignee: 권삼태
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2011-05-09

Abstract

본 발명은 별도의 실외기 없이 자체에 구비된 물 순환 장치를 이용하여 냉매를 냉각시킬 수 있는 자체 냉각식 냉방장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 증발기에서 발생된 저온의 응축수를 재활용하여 물을 냉각시키고, 상기 냉각된 물과 냉매를 이용하여 2중으로 공기를 냉각함으로써 실내를 냉방하며, 상기 냉방에 사용된 물을 냉매의 응축에 재사용할 수 있는 자체 냉각식 냉방장치에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명에 따른 자체 냉각식 냉방장치는, 압축기와, 응축기와, 증발기를 통해 냉매 순환 싸이클을 형성하고 냉방을 제공함에 있어서, 증발기에서의 냉매 기화 과정 중에 발생한 응축수를 수집하여 배출하는 응축수관과, 열교환용 물을 저장하는 물탱크 및 물을 저장하는 냉각통을 포함하되, 상기 응축수관은 상기 냉각통 내부를 순환한 뒤 상기 냉각통 내부에 출력단이 위치하도록 설치되어 있고, 상기 응축기에서 증발기로 제공되는 냉매 중 일부가 순환하는 분기 냉매관과 상기 물탱크에서 배출된 물이 순환하는 물관은 상기 냉각통의 내부를 관통하도록 설치된 냉각기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

응축수, 냉매, 냉방, 물탱크, 냉각기

Description

자체 냉각식 냉방장치{Refrigerant cooled in itself type air conditioner}

본 발명은 별도의 실외기 없이 자체에 구비된 물 순환 장치를 이용하여 냉매를 냉각시킬 수 있는 자체 냉각식 냉방장치에 관한 것으로, 특히 증발기에서 발생된 저온의 응축수를 재활용하여 물을 냉각시키고, 상기 냉각된 물과 냉매를 이용하여 2중으로 공기를 냉각함으로써 실내를 냉방하며, 상기 냉방에 사용된 물을 냉매의 응축에 재사용할 수 있는 자체 냉각식 냉방장치에 관한 것이다.

일반적으로, 냉방장치는 냉매를 고온 고압으로 압축하는 압축기와, 냉매를 저온 고압으로 응축시키는 응축기 및 냉매를 증발시키는 증발기를 포함하여 냉매 순환 싸이클을 형성함으로써, 증발기에서 냉매가 증발하는 과정에서 주위의 열을 빼앗고 그에 따라 냉방이 이루어질 수 있도록 한다.

그리고, 이러한 냉방장치는 크게 증발기에서 주위의 열을 빼앗은 냉매를 다시 냉각시키기 위해 실외기를 통해 외부 공기와의 열교환을 하는 공냉식 냉방장치와, 상술한 실외기를 구비할 필요 없이 자체에 구비한 물 순환장치를 이용하여 냉 매를 냉각시키는 수냉식 냉방장치로 구분된다.

한편, 수냉식 냉방장치는 냉매를 냉각하기 위한 열교환원으로써 물을 사용하고 있으며, 상기 증발기에서 냉매가 증발되는 과정에서 발생하는 응축수도 일종의 물로서 서로 동일한 물질에 해당하는데, 종래에는 증발기에서 발생한 응축수를 재활용하지 않고 바로 배출하도록 구성되어 있어서 에너지 재활용 측면에서 좋지 못하다는 문제점이 있었다.

또한, 증발기에서 발생한 응축수를 재활용한다 하여도 산성도가 높은 응축수를 아무런 여과없이 배출하는 것이 일반적어서, 배출된 응축수에 의해 환경오염 문제가 유발하였고, 그 방지를 위해서 응축수를 여과하기 위한 별도의 여과장치를 구비하면 장치의 사이즈 및 제작비용이 증가한다는 문제점이 있었다.

또한, 공기와의 열교환을 통해 온도가 높아진 냉매의 온도를 다시 낮추기 위해서, 수냉식 냉방장치는 실외기 대신 장치를 순환하는 물을 사용하고 있지만, 이러한 물을 냉매의 냉각에만 사용함으로써 그 에너지 효율이 낮다는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 증발기에서 발생된 저온의 응축수를 재활용하여 물을 냉각시키고, 상기 냉각된 물과 냉매를 이용하여 2중으로 냉풍을 발생시키며, 상기 냉풍 발생에 사용된 물을 냉매의 응축에 사용할 수 있는 자체 냉각식 냉방장치를 제공하고자 한다.

이를 위해, 본 발명의 제1실시예에 따른 자체 냉각식 냉방장치는, 냉매를 압축시키는 압축기(compressor)와, 상기 압축기에서 출력된 냉매를 응축시키는 응축기(condenser)와, 상기 응축기에서 응축된 냉매를 증발시키는 증발기(evaporator)를 통해 냉매 순환 싸이클을 형성하고 냉방을 제공하는 냉방장치에 있어서, 상기 증발기에서의 냉매 기화 과정 중에 발생한 응축수를 수집하여 배출하는 응축수관과; 열교환용 물을 저장하는 물탱크; 및 물을 저장하는 냉각통을 포함하되, 상기 응축수관은 상기 냉각통 내부를 순환한 뒤 상기 냉각통 내부에 출력단이 위치하도록 설치되어 있고, 상기 응축기에서 증발기로 제공되는 냉매 중 일부가 순환하는 분기 냉매관과 상기 물탱크에서 배출된 물이 순환하는 물관은 상기 냉각통의 내부를 관통하도록 설치된 냉각기;를 포함하며, 상기 냉각기를 관통한 물관의 출력측은 상기 증발기의 입력측에 연결되고, 상기 냉각기를 관통한 분기 냉매관의 출력측은 상기 압축기의 입력측에 연결되고, 상기 증발기에서 열교환을 마친 물은 상기 냉각 통으로 회수되며, 상기 냉각통에 저장된 물은 상기 물탱크로 순환되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 제2실시예에 따른 자체 냉각식 냉방장치는, 냉매를 압축시키는 압축기와, 상기 압축기에서 출력된 냉매를 응축시키는 응축기와, 상기 응축기에서 응축된 냉매를 증발시키는 증발기를 통해 냉매 순환 싸이클을 형성하고 냉방을 제공하는 냉방장치에 있어서, 상기 증발기에서의 냉매 기화 과정 중에 발생한 응축수를 수집하여 배출하는 응축수관과; 열교환용 물을 공급하는 직수 공급관; 및 물을 저장하는 냉각통을 포함하되, 상기 응축수관은 상기 냉각통 내부를 순환한 뒤 상기 냉각통 내부에 출력단이 위치하도록 설치되어 있고, 상기 응축기에서 증발기로 제공되는 냉매 중 일부가 순환하는 분기 냉매관과 상기 직수 공급관을 통해 공급된 물이 순환하는 물관은 상기 냉각통의 내부를 관통하도록 설치된 냉각기;를 포함하며, 상기 냉각기를 관통한 물관의 출력측은 상기 증발기의 입력측에 연결되고, 상기 냉각기를 관통한 분기 냉매관의 출력측은 상기 압축기의 입력측에 연결되고, 상기 증발기에서 열교환을 마친 물은 상기 냉각통으로 회수되며, 상기 냉각통에 저장된 물은 외부로 배출되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 증발기에서 열교환을 마친 물 중 일부는 상기 응축기를 경유하도록 구성되어, 상기 응축기를 경유하는 물과 상기 압축기에서 응축기로 배출된 냉매 사이에 열교환을 통해, 상기 냉매의 응축이 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 냉각기를 관통한 물관의 출력측과 상기 증발기의 입력측 사이에 설치되어, 상기 냉각기를 관통한 물관에 흐르는 물을 냉각시키는 보조 냉각기를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 보조 냉각기는 실내에 설치된 에어컨 스탠드 내부에 설치되되, 상기 보조 냉각기는 상기 에어컨 스탠드의 실내공기 흡입구 측에 설치되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 냉각기를 관통하는 분기 냉매관은 상기 냉각기를 관통하는 응축수관의 내부에 삽입 설치되어, 상기 응축수관과 분기 냉매관이 2중층관을 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 냉각기를 관통하는 물관의 턴(turn) 수는 상기 냉각기를 관통하는 응축수관 및 분기 냉매관의 턴 수보다 적은 것이 바람직하다.

이상과 같은 본 발명에 따른 자체 냉각식 냉방장치에 의하면, 증발기에서 발생된 저온의 응축수를 재활용하여 물을 냉각시키고, 상기 냉각된 물과 냉매를 이용하여 2중으로 공기를 냉각함으로써 실내를 냉방함에 따라 냉방 성능을 향상시킨다. 또한, 상기 냉방에 사용된 물을 냉매의 응축에 재사용할 수 있도록 함으로써 에너지 효율을 향상시킨다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자체 냉각식 냉방장치에 대해 상세히 설명한다.

단, 이하에서는 냉각기를 통과하여 냉각된 후 공기의 냉각에 사용되는 물질로서 가장 일반적으로 사용 가능한 '물(water)'을 일 예로 들어 설명하나 본 발명은 이에 한정하는 것이 아니고, 상기 물 대신 그 외 다양한 화학물질이나 액상 물질 역시 사용가능함은 자명할 것이다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 자체 냉각식 냉방장치를 나타낸 구성도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 자체 냉각식 냉방장치의 냉각기를 나타낸 내부 구성도이고, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 자체 냉각식 냉방장치의 냉각기를 나타낸 평단면도이며, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 자체 냉각식 냉방장치의 에어컨 스탠드를 나타낸 사시도이다.

먼저, 도 1을 통해 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 자체 냉각식 냉방장치(100)는 냉매를 고온·고압으로 압축시키는 압축기(110)와, 냉매를 저온·고압으로 응축시키는 응축기(120)와, 외부 열원과의 열교환을 통해 냉매를 증발(혹은, 기화)시키는 증발기(130)와, 열교환용(즉, 냉각용) 물을 저장하는 물탱크(160)와, 물탱크(160)에 저장된 물을 공급받아 냉각시키는 냉각기(150) 및 상기 냉각기(150)에서 출력된 물을 추가적으로 냉각시킨 다음 증발기(130)로 공급하는 보조 냉각기(140)를 포함한다.

일 예로서 증발기(130) 및 보조 냉각기(140)는 냉방이 이루어지는 사무실이나 방 등에 실내에 설치된 에어컨 스탠드에 구비되고, 그 외 압축기(110)와, 응축 기(120)와, 물탱크(160) 및 냉각기(150)는 관리실 등 공조공간 외부에 설치된 냉각기 타워에 구비된다.

물론, 필요에 따라서는 상기 에어컨 스탠드와 냉각기 타워가 공조 공간(즉, 사무실 등) 내에 일체로 설치될 수도 있다.

이때, 상기 압축기(110)의 출력단(port 2)은 응축기(120)의 냉매 입력단(port 1)과 연결되어 있고, 응축기(120)의 냉매 출력단(port 2)은 5방변 밸브(131)를 통해 증발기(130)의 냉매 입력단(port 1)과 연결되어 있다. 5방변 밸브(131)의 출력단은 증발기(130)에서의 열교환 특성 향상을 위해 모세관(capillary tube)이 연결되어 있고, 이러한 모세관은 증발기(130) 내부를 순환한다.

또한, 증발기(130)의 냉매 출력단(port 2)은 4방변 밸브(132)를 통해 압축기(110)의 입력단(port 1)과 연결되어 있으며, 이들 사이의 연결은 냉매관에 의해 이루어진다. 따라서, 압축기(110), 응축기(120) 및 증발기(130)가 냉매 순환 싸이클을 형성한다.

단, 본 발명에 있어서의 냉매 순환 싸이클이 이상과 같은 구성들로 한정되는 것은 아니며, 응축기(120)와 증발기(130) 사이에는 모세관이나 팽창밸브 등과 같은 팽창기(미도시)가 더 설치되고, 수액기(receiver)(미도시)나 각 구성들의 입출력단에 구비된 각종 밸브(미도시) 등을 더 포함할 수 있다.

상기 증발기(130)의 하단에는 냉매가 증발하는 과정에서 발생한 응축수를 수 집하는 응축수 받이(133)가 설치되어 있고, 응축수 받이(133)의 일측에는 응축수를 배출하기 위한 응축수관(134)의 일단이 연결되어 있으며, 응축수관(134)의 타단은 냉각기(150)의 응축수 입력단(port 3)과 연결되어 있어서, 발생된 응축수를 냉각기(150)로 공급할 수 있게 한다.

아울러, 증발기(130)에 설치된 5방변 밸브(131)의 출력 포트 중 일부는 분기 냉매관(135)을 통해 냉각기(150)의 냉매 입력단(port 1)과 연결되어 있어서, 응축기(120)에서 응축된 냉매 중 일부는 냉각기(150)로 공급되고, 그 나머지는 상술한 바와 같이 증발기(130)로 공급되도록 한다.

한편, 냉각기(150)는 물탱크(160)로부터 물을 공급받아 저장하는 냉각통(151)을 포함하되, 상기 응축수를 배출하는 응축수관(134)이 냉각통(151) 내부를 순환한 뒤 그 출력단은 냉각통(151)의 내부에 위치하도록 배관되어 있다. 따라서, 응축수가 냉각통(151) 내부를 순환한 다음 냉각통(151) 내부에 저장될 수 있게 한다.

또한, 분기 냉매관(135)은 냉각기(150)의 냉각통(151) 내부를 관통한 다음 압축기(110)의 입력단(port 1)에 연결되어 있고, 물탱크(160)에서 배출된 물이 순환하는 물관(161)은 냉각기(150)의 냉각통(151) 내부를 관통한 다음 4방변 밸브(141)를 통해 보조 냉각기(140)의 입력단(port 1)에 연결되어 있다.

따라서, 냉각기(150)에서 물관(161)을 따라서 흐르는 중온의 물과, 응축수관(134)을 따라서 흐르는 저온의 응축수 및 분기 냉매관(135)을 따라서 흐르는 저 온의 냉매 사이에 열교환이 이루어지고, 이와 같은 열교환을 통해 냉각된 물이 보조 냉각기(140)로 공급될 수 있게 된다.

그와 동시에, 열교환을 마친 다음 냉각기(150)의 냉각통(151) 내부로 배출된 응축수와, 증발기(130)에서 열교환을 마친 후 8방변 밸브(121)의 출력 포트 중 일부를 통해 냉각기(150)의 냉각통(151)으로 순환된 물의 재활용을 통해, 물관(161)에 흐르는 물을 냉각시킬 수도 있게 한다.

물론, 응축수나 증발기(130)에서 출력된 물이 냉각기(150)의 냉각통(151) 내에 공급되어 당해 냉각통(151)이 가득차면 플로트 스위치(미도시)의 동작 등에 의해 급수 펌프(미도시)를 동작시켜서 냉각통(151)에 채워진 물을 물탱크(160)로 재공급하고, 물탱크(160)는 이상과 같이 물관(161)을 통해 물을 배출함으로써 물 순환 싸이클이 이루어질 수 있게 한다.

즉, 본 발명은 응축수를 포함한 모든 물을 계속하여 순환시킴으로써, 응축수를 충분히 재활용하면서도, 산성도가 높은 응축수를 배출하지 않게 하여 환경오염이 저하되는 것을 방지한다.

또한, 직수관 등을 배관하여 상시 외부로부터 물을 공급받을 필요가 없으므로, 그 배관을 위한 공사를 필요하지 않게 하고, 기성 건물에의 설치가 용이하며, 냉방을 위해 물을 사용한 다음 배출할 필요가 없으므로 수자원 절약을 가능하게 한다.

단, 냉각기(150)의 냉각통(151) 내부에는 저장된 응축수 및 물이 서로 적절히 혼합되도록 순환 펌프(미도시)가 설치되어 있는 것이 바람직한데, 순환 펌프는 응축수와 물의 온도차에 따른 밀도차 발생에 의해, 냉각통(151) 내부에서 위치별 온도 편차가 발생하는 것을 방지한다.

물론, 상술한 물탱크(160)의 내부에도 순환 펌프(미도시)가 설치될 수 있는데, 물탱크(160)의 내부에 설치된 순환 펌프는 기 저장되어 있던 물과, 급수펌프(P2)를 통해 냉각기(150)에서 물탱크(160)로 공급된 물이 혼합될 경우에 발생하는 온도 편차를 방지한다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 냉각기(150) 내부를 관통하는 응축수관(134) 및 분기 냉매관(135) 중 상기 응축수관(134)의 내경이 분기 냉매관(135)의 외경보다 커서, 상기 분기 냉매관(135)이 응축수관(134)의 내부에 삽입된 상태에서 일체로 성형될 수 있게 하고, 그를 통해 응축수관(134)과 분기 냉매관(135)이 2중층 관 형상으로 이루어지게 하는 것이 바람직하다.

따라서, 2중층 관 중 외측에 구비된 응축수관(134)을 따라 흐르는 응축수가 그 내측에 구비된 분기 냉매관(135)을 따라 흐르는 냉매와 서로 인접하여 함께 유동됨에 따라 물관(161)에 흐르는 물과의 열교환 특성을 향상시킬 수 있음은 물론, 장치의 사이즈 역시 작아지도록 할 수 있다.

나아가, 본 발명은 물관(161)의 턴(turn) 수가 응축수관(134) 및 분기 냉매관(135)의 턴 수보다 적은 것이 바람직한데, 이러한 구성에 의하면 냉각기(150)의 내부에서 물관(161)을 따라 흐르는 물의 유동 속도가 응축수관(134)을 따라 흐르는 응축수 및 분기 냉매관(135)을 따라 흐르는 냉매의 유동 속도 보다 상대적으로 낮 아서, 물이 충분한 시간동안 응축수 및 냉매와의 열교환이 이루어질 수 있게 한다.

즉, 응축수관(134)과, 분기 냉매관(135) 및 물관(161)은 유동 경로가 길어짐에 따라 충분한 시간 동안 열교환이 이루질 수 있도록 환형 코일 형태로 감겨 있는데, 이때 물관(161)의 감긴 횟수를 응축수관(134) 및 분기 냉매관(135)의 감긴 횟수보다 적게 하여 물관(161) 내부를 따라 흐르는 물의 유동 속도를 상대적으로 적게 하여 물의 냉각이 원활하게 일어날 수 있도록 한다.

한편, 냉각기(150) 내부를 관통한 물관(161)의 출력측은 4방변 밸브(141)를 통해 보조 냉각기(140)의 입력측(port 1)과 연결되어 있고, 보조 냉각기(140)의 출력측(port 2)은 4방변 밸브(142)를 통해 증발기(130)의 물 입력측(port 3)에 연결되어 있으며, 증발기(130)의 물 출력측(port 4)은 8방변 밸브(121)의 입력측과 연결되어 있다.

그리고, 8방변 밸브(121)의 출력 포트 중 일부(1개의 포트)는 냉각기(150)의 냉각통(151)에 연결되어 있고, 상기 8방변 밸브(121)의 출력 포트 중 나머지(6개의 포트)는 응축기(120)의 물 입력측(port 3)과 연결되어 있으며, 응축기(120)의 물 출력측(port 4)은 물탱크(160)의 입력측(port 2)과 연결되어 있다.

따라서, 냉각기(150) 내에서 1차 냉각된 물은 보조 냉각기(140)에서 2차적으로 냉각된 다음 증발기(130)로 제공되고, 증발기(130)에 제공된 냉각된 물은 응축기(120)에서 제공된 냉매와 함께 주위의 열을 흡수하여 팬(FAN) 동작시 실내를 냉방할 수 있게 한다.

즉, 본 발명의 증발기(130)는 냉각된 물과 냉매가 각각 유동하도록 복층 구조로 이루어져 있고, 그 중 어느 한 층에는 보조 냉각기(140) 및 냉각기(150)에 의해 냉각된 물이 통과하고, 다른 한 층에는 응축기(120)에 의해 냉각된 냉매가 흐르기 때문에, 상기 팬(FAN)의 동작에 의해 강제 송풍되는 공기가 냉각된 물 및 냉매에 의해 2중으로 냉각될 수 있게 한다.

단, 상술한 보조 냉각기(140)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 에어컨 스탠드의 실내공기 흡입구 측에 설치되어 있어서 흡입된 실내공기에 의해 물을 보조적으로 냉각시킬 수 있도록 하는 것이 바람직한데, 이러한 보조 냉각기(140)는 실내가 어느 정도 냉방된 상태여서 실내로부터 차가운 공기가 흡입될 때 특히 유용하다.

예컨대, 실내가 냉방되기 이전의 초기 운전시에는 냉매 및 응축수에 의해 주로 물을 냉각시키고, 운전이 계속되어 실내 공기가 차가워진 경우에는 냉매 및 응축수는 물론 흡입된 차가운 실내 공기에 의해서도 물을 냉각시킬 수 있게 한다.

한편, 증발기(130) 내에서 열교환을 마친 물은 8방변 밸브(121)의 입력측으로 공급되므로, 증발기(130)에서 열교환을 마친 물 중 일부는 냉각기(150)의 냉각통(151) 내부로 순환되고, 나머지는 응축기(120)를 경유하여 물탱크(160)로 회수된다.

증발기(130)에서 열교환을 마친 물 중 일부가 응축기(120)를 경유하도록 한 이유는 압축기(110)에서 제공된 고온·고압의 냉매를 저온·저압의 냉매로 응축시키는데 사용되는 열원으로서 상기 순환된 물을 사용하기 위한 것이다.

이하, 이상과 같은 구성들로 이루어진 본 발명에 따른 자체 냉각식 냉방장치의 동작에 대해 설명하도록 한다.

먼저, 냉매의 흐름을 중심으로 동작 상태를 살펴보면, 압축기(110)에서 압축된 냉매가 응축기(120)로 공급되면, 응축기(120)는 공급된 냉매를 응축시킨 후 응축된 냉매 중 일부는 증발기(130)로 공급하고, 응축된 냉매 중 나머지는 냉각기(150)로 제공된다.

증발기(130)로 제공된 냉매는 주변의 열을 흡수하는 과정에서 기화(증발)됨과 동시에 실내 등의 냉방이 이루어지도록 한 다음 압축기(110)의 입력측으로 순환된다.

그리고, 냉각기(150)로 제공된 냉매는 냉각통(151) 내부를 순환한 다음 역시 압축기(110)의 입력측으로 순환된다.

응축수의 흐름을 중심으로 동작 상태를 살펴보면, 상술한 바와 같이 냉매가 증발기(130)를 통과하면서 주위의 열을 흡수하면 그 과정에서 응축수가 발생하고, 발생된 응축수는 증발기(130)의 하단에 구비된 응축수 받이(133)로 수집되며, 응축수 받이(133)에 수집된 응축수는 응축수관(134)을 통해 냉각기(150)로 공급된다.

냉각기(150)로 공급된 응축수는 냉각기(150) 내부를 순환하는 과정에서 물관(161)에 흐르는 물을 냉각시킨 후, 냉각기(150)의 냉각통(151)에 배출 및 저장되 고, 냉각통(151)에 저장된 응축수는 증발기(130)에서 열교환을 마친 다음 냉각기(150)의 냉각통(151)으로 순환된 물과 함께 혼합된 후 다시 물탱크(160)로 환수(즉, 순환)된다.

물의 흐름을 중심으로 동작 상태를 살펴보면, 물탱크(160)에서 배출된 물은 냉각기(150) 내부를 순환하는 과정에서 응축수 및 냉매에 의해 1차로 냉각된 다음 보조 냉각기(140)로 공급된다. 그러면, 보조 냉각기(140)는 흡입된 실내 공기를 열원으로 사용하여 1차 냉각된 물을 2차로 냉각한 후 증발기(130)로 공급한다.

2차 냉각된 물이 증발기(130)로 공급되면, 그 2차 냉각된 물은 증발기(130) 내부를 순환하는 과정에서 주위의 열을 흡수하여 실내 등이 냉방될 수 있게 한다. 이 경우에도 응축수가 발생할 수는 있으나 냉매의 경우와는 달리 산성도가 높지는 않다.

그 다음, 증발기(130)에서 열교환을 마치고 배출된 물은 8방변 밸브(121)의 입력측에 공급되고, 8방변 밸브(121)에 공급된 물 중 일부는 냉각기(150)로 순환하여 상술한 바와 같이 냉각기(150) 내부에서 응축수와 혼합된 다음 물탱크(160)로 환수된다.

반면, 냉각기(150)로 공급되지 않은 나머지 물은 응축기(120)로 공급되고, 응축기(120)에 공급된 물은 압축기(110)에서 고온·고압으로 압축된 냉매를 응축시키는데 사용된 다음 물탱크(160)로 순환되며, 이러한 물 순환이 반복적으로 이루어져 냉방장치를 계속하여 가동할 수 있게 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제2실시예에 따른 자체 냉각식 냉방장치에 대해 설명한다.

본 발명의 제2실시예에 따른 자체 냉각식 냉방장치는 냉각기에 물을 제공하는 수단으로써 직수 공급관을 사용하므로, 본 발명의 제1실시예와 같이 물탱크를 포함할 필요가 없고, 그에 따라 냉방에 사용된 물은 사용 후 배출된다는 점에서 차이가 있다.

이러한 본 발명의 제2실시예는 물탱크에 저장된 물보다 상대적으로 온도가 낮은 직수를 이용하게 되므로 냉방 특성이 향상될 수는 있고, 또한 냉방에 사용된 물이 사용 후 배출된다 하여도 종래 기술에 비해 월등히 적은 양만이 배출 및 소모된다는 장점이 있다.

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 자체 냉각식 냉방장치를 나타낸 구성도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 자체 냉각식 냉방장치(200)는 압축기(210)와, 응축기(220) 및 증발기(230)를 포함하여 냉매 순환 싸이클을 형성하며 이점은 상술한 본 발명의 제1실시예와 동일 혹은 유사하다.

또한, 물을 공급받아 냉각시키는 냉각기(250) 및 상기 냉각기(250)에서 출력된 물을 추가적으로 냉각시킨 다음 증발기(230)로 공급하는 보조 냉각기(240)를 포함하고 있으며, 이점 역시 상술한 본 발명의 제1실시예와 동일 혹은 유사하다.

그러나, 본 발명의 제2실시예는 상기 냉각기(250)에 물을 공급하는 수단으로서 직수 공급관(260)을 포함하고 있고, 직수 공급관(260)의 출력측은 냉각기(250) 내부를 관통하는 물관(261)과 연결되어 있다는 점에서 차이가 있다.

따라서, 물탱크(도 1의 160 참조)에 저장된 물을 냉방용 물로서 공급하는 경우보다 상대적으로 낮은 온도의 물(즉, 직수)을 공급할 수 있게 되므로, 냉방 특성을 향상시킬 수 있게 한다.

또한, 증발기(230)에서 배출된 물 중 일부는 응축기(220)로 공급되어 해당 응축기(220) 내에서 냉매의 응축에 사용되고, 응축에 사용된 물은 다시 냉각통(251)으로 순환 공급된다. 아울러, 증발기(230)에서 배출된 물 중 나머지 역시 냉각통(251)에 채워진다.

따라서, 이상과 같이 냉각통(251)에 채워진 물은 물관(261)을 따라 흐르는 물의 냉각에 재활용 된 다음 환수 배출관을 통해 배출되므로, 종래 기술에 비해 물 배출량을 상대적으로 적게 한다.

냉각통(251)에 채워진 물의 배출은 당해 냉각통(251) 내부에 구비된 온도센서(미도시)에 의해 조절되는데, 냉각통(251) 내부에 채워진 환수의 온도가 설정된 값보다 높은 것으로 감지되면 냉각통(251) 내부에 채워진 환수는 자동으로 감지된다.

물론, 필요에 따라서는 냉각통(251) 내부에 직수를 공급함으로써 냉각통(251) 내부에 채워진 환수의 온도를 낮출 수도 있을 것이다.

이상과 같이, 본 발명의 제2실시예는 물의 연속 순환을 통해 재사용하는 것 이 아니기 때문 수자원 측면에서 낭비가 있을 수는 있으나 상대적으로 온도가 낮은 직수를 이용하여 냉방을 하므로 냉방 특성을 좋게 한다. 또한, 물의 사용후 배출이 있기는 하지만 종래 기술에 비해 월등히 적은 양을 배출한다.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 설명하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.

따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 발명의 자체 냉각식 냉방장치는, 별도의 실외기 없이 자체에 구비된 물 순환 장치를 이용하여 냉매를 냉각시킴에 있어서, 증발기에서 발생된 저온의 응축수를 재활용하여 물을 냉각시키고, 상기 냉각된 물과 냉매를 이용하여 2중으로 공기를 냉각함으로써 실내를 냉방함에 따라 냉방 성능을 향상시킨다. 또한, 상기 냉방에 사용된 물을 냉매의 응축에 재사용할 수 있도록 함으로써 에너지 효율을 향상시킨다. 따라서, 냉방장치의 그린 에너지화를 앞당겨 해당 기술분야를 발전시킬 수 있게 한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 자체 냉각식 냉방장치를 나타낸 구성도이다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 자체 냉각식 냉방장치의 냉각기를 나타낸 내부 구성도이다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 자체 냉각식 냉방장치의 냉각기를 나타낸 평단면도이다.

도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 자체 냉각식 냉방장치의 에어컨 스탠드를 나타낸 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110, 210: 압축기 120, 220: 응축기

130, 230: 증발기 133, 233: 응축수 받이

134, 234: 응축수관 135, 235: 분기 냉매관

140, 240: 보조 냉각기 150, 250: 냉각기

160: 물탱크 260: 직수 공급관

161, 261: 물관

Claims

냉매를 압축시키는 압축기(compressor)와, 상기 압축기에서 출력된 냉매를 응축시키는 응축기(condenser)와, 상기 응축기에서 응축된 냉매를 증발시키는 증발기(evaporator)를 통해 냉매 순환 싸이클을 형성하고 냉방을 제공하는 냉방장치에 있어서,

상기 증발기에서의 냉매 기화 과정 중에 발생한 응축수를 수집하여 배출하는 응축수관과;

열교환용 물을 저장하는 물탱크; 및

물을 저장하는 냉각통을 포함하되, 상기 응축수관은 상기 냉각통 내부를 순환한 뒤 상기 냉각통 내부에 출력단이 위치하도록 설치되어 있고, 상기 응축기에서 증발기로 제공되는 냉매 중 일부가 순환하는 분기 냉매관과 상기 물탱크에서 배출된 물이 순환하는 물관은 상기 냉각통의 내부를 관통하도록 설치된 냉각기;를 포함하며,

상기 냉각기를 관통한 물관의 출력측은 상기 증발기의 입력측에 연결되고, 상기 냉각기를 관통한 분기 냉매관의 출력측은 상기 압축기의 입력측에 연결되고, 상기 증발기에서 열교환을 마친 물은 상기 냉각통으로 회수되며, 상기 냉각통에 저장된 물은 상기 물탱크로 순환되도록 구성된 것을 특징으로 하는 자체 냉각식 냉방장치.
냉매를 압축시키는 압축기와, 상기 압축기에서 출력된 냉매를 응축시키는 응축기와, 상기 응축기에서 응축된 냉매를 증발시키는 증발기를 통해 냉매 순환 싸이클을 형성하고 냉방을 제공하는 냉방장치에 있어서,

상기 증발기에서의 냉매 기화 과정 중에 발생한 응축수를 수집하여 배출하는 응축수관과;

열교환용 물을 공급하는 직수 공급관; 및

물을 저장하는 냉각통을 포함하되, 상기 응축수관은 상기 냉각통 내부를 순환한 뒤 상기 냉각통 내부에 출력단이 위치하도록 설치되어 있고, 상기 응축기에서 증발기로 제공되는 냉매 중 일부가 순환하는 분기 냉매관과 상기 직수 공급관을 통해 공급된 물이 순환하는 물관은 상기 냉각통의 내부를 관통하도록 설치된 냉각기;를 포함하며,

상기 냉각기를 관통한 물관의 출력측은 상기 증발기의 입력측에 연결되고, 상기 냉각기를 관통한 분기 냉매관의 출력측은 상기 압축기의 입력측에 연결되고, 상기 증발기에서 열교환을 마친 물은 상기 냉각통으로 회수되며, 상기 냉각통에 저장된 물은 외부로 배출되도록 구성된 것을 특징으로 하는 자체 냉각식 냉방장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 증발기에서 열교환을 마친 물 중 일부는 상기 응축기를 경유하도록 구성되어, 상기 응축기를 경유하는 물과 상기 압축기에서 응축기로 배출된 냉매 사이에 열교환을 통해, 상기 냉매의 응축이 이루어지는 것을 특징으로 하는 자체 냉각 식 냉방장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 냉각기를 관통한 물관의 출력측과 상기 증발기의 입력측 사이에 설치되어, 상기 냉각기를 관통한 물관에 흐르는 물을 냉각시키는 보조 냉각기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자체 냉각식 냉방장치.
제4항에 있어서,

상기 보조 냉각기는 실내에 설치된 에어컨 스탠드 내부에 설치되되, 상기 보조 냉각기는 상기 에어컨 스탠드의 실내공기 흡입구 측에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 자체 냉각식 냉방장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 냉각기를 관통하는 분기 냉매관은 상기 냉각기를 관통하는 응축수관의 내부에 삽입 설치되어, 상기 응축수관과 분기 냉매관이 2중층관을 형성하는 것을 특징으로 하는 자체 냉각식 냉방장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 냉각기를 관통하는 물관의 턴(turn) 수는 상기 냉각기를 관통하는 응축수관 및 분기 냉매관의 턴 수보다 적은 것을 특징으로 하는 자체 냉각식 냉방장치.