KR20120041382A

KR20120041382A - 환기통합형 하이브리드 세대공조기

Info

Publication number: KR20120041382A
Application number: KR1020100102807A
Authority: KR
Inventors: 윤동원; 홍성민
Original assignee: 가천대학교 산학협력단
Priority date: 2010-10-21
Filing date: 2010-10-21
Publication date: 2012-05-02
Also published as: KR101275160B1

Abstract

환기통합형 하이브리드 세대공조기가 개시된다. 본 발명에 따른 환기통합형 하이브리드 세대공조기는 상호 격리된 제1내부공간, 제2내부공간 및 제3내부공간을 가지며, 제2내부공간과 연결되며 실내측과 연결되는 급기배출구와, 제1내부공간과 연결되며 실내측과 연결되는 배기흡입구와, 제3내부공간과 각각 연결되며 실외측과 연결되는 급기흡입구 및 배기배출구가 형성된 케이스; 제1내부공간 및 제2내부공간 중 적어도 하나의 내부공간에 설치되며, 냉각유체 또는 가열유체가 유동 가능하게 공급되는 가열냉각파이프; 제3내부공간에 배치되어 제3내부공간을 제1서브공간 및 제2서브공간으로 분할하는 전열교환기; 급기흡입구로부터 실외공기를 흡입하기 위한 급기팬 및 배기흡입구로부터 실내공기를 흡입하기 위한 배기팬; 및 제1내부공간 및 제2내부공간 사이, 제1서브공간 또는 제2서브공간과 제1내부공간 사이 및 제1서브공간 또는 제2서브공간과 제2내부공간 사이가 서로 연결되거나 차단하는 댐퍼유닛;을 구비한다. 그리고 케이스의 내부에는 순환유로, 급기유로, 배기유로, 급기바이패스유로 및 배기바이패스유로가 댐퍼유닛, 급기팬 및 배기팬의 작동모드에 따라 형성된다.

Description

환기통합형 하이브리드 세대공조기{Ventilation integrated hybrid air conditioner}

본 발명은 환기통합형 하이브리드 세대공조기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실내공기를 환기할 수 있을 뿐만 아니라 실내공기의 오염도, 온도 및 습도 등을 능동적으로 조절할 수 있는 환기통합형 하이브리드 세대공조기에 관한 것이다.

일반적으로 공조기라 하면, 실내공기 또는 실외공기를 강제로 인입하여 실외 또는 실내측으로 송풍시키는 것으로서, 주로 학교, 병원, 지하철역사, 지하도 상가, 도서관, 박물관 및 사무실 등과 같은 많은 인원이 함께 이용하는 다중이용시설의 환기용으로 공조기나 청정실 등에서 외부공기를 필터링(filtering)한 이후에 실내로 유입시키는 것이다.

대한민국 공개특허 제2005-7279호에는 공조기의 일례가 도시되어 있다. 이러한 공조기는 케이싱의 일측단에 외기 유입구와 내기 배출구를 형성하고, 타측단에는 외기 배출구와 내기 유입구가 형성되며, 케이싱의 내측에는 외기 유입팬과 내기 배출팬이 각각 내설되고, 그 내측 중앙에 전열교환기와 필터 등이 설치되도록 구성된다.

특히, 이러한 구조를 갖는 공조기는 실외공기를 외기 유입팬에 의해 케이싱 내측으로 유입시켜 필터로 필터링후 실내로 배출하고, 동시에 실내공기를 내기 배출팬에 의해 케이싱 내측으로 유입시켜 필터로 필터링 후 실외로 배출하도록 된것으로, 이러한 과정에서 전열교환기에 의해서 겨울철에는 배출되는 실내공기의 열을 흡수하여 유입되는 실외공기의 온도를 상승시켜 난방손실을 줄이고, 여름철에는 배출되는 실내공기의 냉기를 흡수하여 유입되는 실외공기의 온도를 낮추어 냉방손실을 줄이는 효과를 얻는다.

그러나, 봄?가을철에는 별도로 냉방이나 난방을 하지는 않으나 음식 조리 및 체온에 의해 실내공기의 온도가 실외공기의 온도보다 높게 되며, 또한 실내 이산화탄소량의 증가로 시원하고 맑은 실외공기를 실내로 유입시켜 실내공기의 온도를 낮추고 환기하고자 하는 욕구가 발생되나, 종래의 공조기는 전열교환부재를 반드시 거쳐야만 환기가 되기 때문에 실내공기에 의해 가열된 실외공기가 유입되는 관계로 이러한 욕구를 충족시키지 못하는 문제점이 있었다.

또한 종래의 공조기는 단순히 실외공기 및 실내공기를 교환하는데 주기능이 있으며, 실내공기를 원하는 온도나 습도 등으로 유지하거나 변환하는 등 실내공기의 상태를 능동적으로 제어하지 못하는 한계가 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 실내공기의 온도나 습도 등을 능동적으로 제어할 수 있을 뿐만 아니라 계절이나 사용자의 의도에 따라 다양한 모드에서 작동할 수 있도록 구조가 개선되어 사용편의성이 증대되며 나아가 에너지도 절감될 수 있도록 하는 환기통합형 하이브리드 세대공조기를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 환기통합형 하이브리드 세대공조기는 상호 격리된 제1내부공간, 제2내부공간 및 제3내부공간을 가지며, 상기 제2내부공간과 연결되며 실내측과 연결되는 급기배출구와, 상기 제1내부공간과 연결되며 실내측과 연결되는 배기흡입구와, 상기 제3내부공간과 각각 연결되며 실외측과 연결되는 급기흡입구 및 배기배출구가 형성된 케이스; 상기 제1내부공간 및 제2내부공간 중 적어도 하나의 내부공간에 설치되며, 냉각유체 또는 가열유체가 유동 가능하도록 공급되는 가열냉각파이프; 상기 제3내부공간에 배치되어 상기 제3내부공간을 제1서브공간 및 제2서브공간으로 분할하는 전열교환기; 상기 급기흡입구로부터 실외공기를 흡입하기 위한 급기팬 및 상기 배기흡입구로부터 실내공기를 흡입하기 위한 배기팬; 및 상기 제1내부공간 및 제2내부공간 사이, 상기 제2서브공간과 상기 제1내부공간 사이 및 상기 제1서브공간과 상기 제2내부공간 사이가 서로 연결되거나 차단되도록 상기 케이스의 내부에 설치되는 댐퍼유닛;을 구비하며, 상기 케이스의 내부에는, 상기 급기흡입구로부터 흡입된 실외공기가 상기 급기배출구를 통해 배출되는 통로인 급기유로 및 상기 배기흡입구로부터 흡입된 실내공기가 상기 배기배출구를 통해 배출되는 배기유로가 형성되되, 상기 급기유로 및 배기유로는 상기 전열교환기 내에서 서로 교차하도록 형성되며, 상기 케이스의 내부에는 상기 급기흡입구로부터 흡입된 실외공기가 상기 제2서브공간을 통해 상기 급기배출구를 통해 배출되는 급기바이패스유로 및 상기 배기흡입구로부터 흡입된 실내공기가 상기 제1서브공간을 통해 상기 배기배출구를 통해 배출되는 배기바이패스유로가 형성되며, 상기 케이스의 내부에는 상기 배기흡입구로부터 흡입된 실내공기가 상기 제1내부공간 및 제2내부공간을 통해 상기 급기배출구를 통해 배출되는 순환유로가 형성되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 케이스의 내부에는 상기 제1내부공간 및 제2내부공간을 서로 분리하는 제1격벽과, 상기 제3내부공간을 상기 제1내부공간과 제2내부공간과 동시에 서로 분리하는 제2격벽이 형성되며, 상기 제2격벽은, 상기 제2격벽 중 상기 전열교환기가 투영되는 부분 및 상기 투영되는 부분의 양단부에 배치되는 부분을 포함하는 중앙 격벽부와, 상기 중앙 격벽부의 양측에 각각 배치되는 한 쌍의 사이드 격벽부로 나뉘며, 상기 댐퍼유닛은, 상기 제1격벽에 설치되어, 상기 제1격벽에 관통 형성된 순환구를 개폐하는 순환용 댐퍼; 상기 제2격벽의 중앙 격벽부에 서로 이격되게 설치되어, 상기 중앙 격벽부에 각각 관통 형성된 제1배기구 및 제1급기구를 각각 개폐하는 제1배기용 댐퍼 및 제1급기용 댐퍼; 및 상기 한 쌍의 사이드 격벽부에 각각 배치되어, 상기 하나의 사이드 격벽부에 관통 형성된 제2배기구 및 상기 다른 하나의 사이드 격벽부에 관통 형성된 제2급기구를 각각 개폐하는 제2배기용 댐퍼 및 제2급기용 댐퍼;를 포함하는 것이 바람직하다.

또한 상기 가열냉각파이프와 연결되며, 상기 케이스의 외부에 배치되며, 상기 냉각유체 또는 가열유체가 공급되는 공급파이프; 상기 공급파이프에 설치되며, 상기 냉각유체 또는 가열유체의 상기 가열냉각파이프로의 공급을 제어하는 전동밸브; 및 상기 제1내부공간 및 제2내부공간이 각각 상기 제3내부공간과 차단되고 상기 제1내부공간 및 제2내부공간이 상호 연결된 상태에서, 상기 실내공기가 미리 설정된 기준온도 또는 기준습도로 유지되도록 상기 실내공기의 측정온도 또는 측정습도를 기초로 상기 전동밸브 및 급기팬 중 적어도 하나를 제어하는 제어부;를 더 구비하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 급기흡입구 및 배기흡입구에는 상기 실내공기 및 실외공기를 필터링하기 위한 필터가 각각 설치되며, 상기 가열냉각파이프는 코일형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 가열냉각파이프에 온수나 냉수를 공급함으로써 실내공기의 온도를 능동적으로 제어할 수 있다. 특히 급기팬의 송풍량 및 온수나 냉수의 공급량도 제어함으로써, 실내공기의 온도, 습도를 제어할 수 있으며, 원하는 수준의 온도 및 습도에 이르는 시간까지도 조절할 수 있다.

또한 공조기가 순환모드, 열교환모드 및 외기냉방모드 등 다양한 모드하에서 작동할 수 있게 되므로, 사용 편의성이 증대된다. 특히 봄이나 가을 등과 같은 중간기에서는 실외공기를 이용함으로써 실내를 냉방할 수 있으므로 에너지를 절감할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 환기통합형 하이브리드 세대공조기의 개략적인 단면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선의 개략적인 단면도이다.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선의 개략적인 단면도이다.
도 4는 도 1의 공조기의 개략적인 평면도이다.
도 5, 도 6, 도 7a 및 도 7b는 각각 도 1의 공조기의 작동모드를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 환기통합형 하이브리드 세대공조기의 개략적인 단면도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선의 개략적인 단면도이며, 도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선의 개략적인 단면도이며, 도 4는 도 1의 공조기의 개략적인 평면도이며, 도 5, 도 6, 도 7a 및 도 7b는 각각 도 1의 공조기의 작동모드를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

도 1 내지 도 7b를 참조하면, 본 실시예에 따른 환기통합형 하이브리드 세대공조기(100)는 케이스(10)와, 가열냉각파이프(20)와, 전열교환기(30)와, 급기팬(40) 및 배기팬(50)과, 댐퍼유닛(60)과, 제어부를 구비한다.

케이스(10)는 전체적으로 박스형태로 이루어진다. 케이스(10)의 내부는 제1격벽(11) 및 제2격벽(12)에 의해 제1내부공간(101), 제2내부공간(102) 및 제3내부공간(103)으로 분할된다. 제1내부공간(101) 및 제2내부공간(102)은 제1격벽(11)에 의해 분할되며 서로 동일한 높이에 배치되며, 제3내부공간(103)은 제1내부공간(101) 및 제2내부공간(102)의 아래쪽에 배치되고 제2격벽(12)에 의해 제1내부공간(101) 및 제2내부공간(102)과는 분리된다. 여기서 제1격벽(11) 및 제2격벽(12)은 평면으로 형성된다. 또한 케이스(10)에는 제2내부공간(102)과 연결되는 급기배출구(104) 및 제1내부공간(101)과 연결되는 배기흡입구(105)가 형성된다. 급기배출구(104)는 실외공기가 실내측으로 배출되는 통로이며, 배기흡입구(105)는 실내공기가 실내측으로부터 흡입되는 통로이다. 그리고 케이스(10)에는 제3내부공간(103)과 각각 연결되는 급기흡입구(106) 및 배기배출구(107)도 형성된다. 급기흡입구(106)는 실외공기가 실외측으로부터 흡입되는 통로이며, 배기배출구(107)는 실내공기가 실외측으로 배출되는 통로이다. 그리고 급기흡입구(106) 및 배기흡입구(105)의 부근에는 흡입되는 실내공기 및 실외공기를 필터링하기 위한 필터(13,14)가 각각 설치되어 있다. 여기서 필터(13,14)는 실내공기 및 실외공기의 흡입경로 상에 배치된다.

또한 케이스의 제2격벽(12)은 중앙 격벽부(121)와, 제1사이드 격벽부(122) 및 제2사이드 격벽부(123)로 나뉘며, 중앙 격벽부(121), 제1사이드 격벽부(122) 및 제2사이드 격벽부(123)의 경계는 도 2에 가상선으로 도시되어 있다. 중앙 격벽부(121)는 제1사이드 격벽부(122) 및 제2사이드 격벽부(123) 사이에 배치된다. 중앙 격벽부(121)는 전열교환기(30)가 배치되는 부분이다. 전열교환기(30)를 제2격벽(12)으로 투영하면, 그 투영부분은 중앙 격벽부(121)에 배치된다. 물론, 중앙 격벽부(121)의 양 가장자리에는 전열교환기(30)가 투영되지 않는 부분도 존재한다.

가열냉각파이프(20)는 제1내부공간(101) 및 제2내부공간(102) 모두에 설치된다. 즉, 가열냉각파이프(20)는 제1내부공간(101)에 설치되는 제1파이프(21) 및 제2내부공간(102)에 설치되는 제2파이프(22)를 포함하며, 제1파이프(21) 및 제2파이프(22)는 서로 연결된다. 가열냉각파이프(20)는 중공의 파이프 형상을 가지되 코일형상으로 구성되며, 이에 따라 냉각유체 또는 가열유체는 가열냉각파이프(20)의 내부에서 유동 가능하다. 냉각유체 또는 가열유체는 예를 들어 물이나 오일을 가열 및 냉각하여 얻어지며, 본 실시예에서는 물을 가열 및 냉각하여 가열유체 및 냉각유체로 사용한다. 그리고 가열냉각파이프(20)는 열전도도가 우수한 금속소재로 이루어지는 것이 바람직하다.

가열냉각파이프의 제1파이프(21)에는 공급파이프(211)가 연결된다. 공급파이프(211)는 케이스(10) 외부에 배치된다. 공급파이프(211)는 보일러에 의해 가열된 물이 저장된 가열저장조(미도시) 및 냉동기에 의해 냉각된 물이 저장된 냉각저장조(미도시)와 연결된다. 공급파이프(211)의 내부로는 가열된 물(온수) 및 냉각된 물(냉수)이 선택적으로 공급될 수 있으며, 이에 따라 공급된 물은 제1파이프(21) 및 제2파이프(22)를 순차적으로 유동하게 된다. 그리고 제2파이프(22)로 유동된 물은 가열냉각파이프의 제2파이프(22)에 연결된 회수파이프(221)를 통해 회수된다. 회수파이프(221)를 통해 회수된 물은 가열저장조 또는 냉각저장조로 공급되어 재사용되는 것이 바람직하다. 또한 공급파이프(211)에는 전동밸브(23)가 설치된다. 전동밸브(23)는 공급파이프(211)를 개폐하도록 작동하며, 이에 따라 물은 가열냉각파이프의 제1파이프(21)로 공급될 수도 있으며, 공급되지 않을 수도 있다. 그리고 전동밸브(23)는 개방 정도에 따라서 공급파이프(211)로 공급되는 물의 양도 제어한다.

전열교환기(30)는 실내 공기 및 실외 공기가 직접적으로 상호 열교환하여 헌열 및 잠열을 회수하는 것으로서, 실내 온도를 유지하면서 외부의 신선한 공기를 순환시키기 위한 장치이다. 전열교환기(30)는 전체적으로 사각 형상으로 형성된다. 전열교환기(30)는 제3내부공간(103)에 배치되되, 도 1 및 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 그 전면 및 배면이 케이스(10)의 전방 및 후방을 향하도록 배치된다. 이와 같이 전열교환기(30)가 배치되면, 제3내부공간(103)은 2개의 공간으로 분할되어, 전열교환기(30)를 중심으로 양측으로 제1서브공간(1031) 및 제2서브공간(1032)이 형성된다. 여기서 제1서브공간(1031) 및 제2서브공간(1032)은 물리적으로 완벽하게 분리된 공간을 의미하지는 않으며, 후술하는 급기유로, 배기유로, 배기용 바이패스유로 및 급기용 바이패스유로를 설명하기 위한 것이다. 그리고 도 2에는 제1서브공간(1031) 및 제2서브공간(1032)의 경계가 가상선으로 도시되어 있다. 또한 전열교환기(30)의 각 모서리에는 각각 케이스(10)의 내측면 및 제2격벽(12)과 연결되는 보조격벽(31)이 형성된다. 또한 제1서브공간(1031) 및 제2서브공간(1032)은 제2사이드 격벽부(123) 및 제1사이드 격벽부(122)에 대응되며, 여기서 대응된다 함은 제1서브공간(1031) 및 제2서브공간(1032)을 각각 제2격벽(12)에 투영시켰을 때에 그 공간이 각각 제2사이드 격벽부(123) 및 제1사이드 격벽부(122)에 포함된다는 것을 의미한다.

급기팬(40) 및 배기팬(50)은 공기의 유동을 형성하기 위한 것이다. 급기팬(40)은 실외공기를 급기흡입구(106)를 통해 흡입하여 급기배출구(104)를 통해 실내측으로 배출하기 위한 것이다. 배기팬(50)은 실내공기를 배기흡입구(105)를 통해 흡입하여 배기배출구(107)를 통해 실외측으로 배출하기 위한 것이다. 급기팬(40) 및 배기팬(50)의 풍속, 즉 송풍량을 조절하기 위해서, 인버터(미도시)가 설치되는 것이 바람직하다.

댐퍼유닛(60)은 제1내부공간(101) 및 제2내부공간(102) 사이, 제2서브공간(1032) 및 제1내부공간(101) 사이 그리고 제1서브공간(1031) 및 제2내부공간(102) 사이를 서로 연결하거나 차단하기 위한 것이다. 이와 같이 댐퍼유닛(60)에 의해 케이스(10) 내부의 공간이 연결되거나 차단되면, 공조기(100)를 도 5, 도 6 및 도 7에 각각 도시된 순환모드, 열교환모드 및 외기냉방모드로 운전할 수 있게 된다. 댐퍼유닛(60)은 케이스 내부에 각각 설치되어 공기의 유동을 제어하는 순환용 댐퍼(61), 제1배기용 댐퍼(62), 제1급기용 댐퍼(63), 제2배기용 댐퍼(64) 및 제2급기용 댐퍼(65)를 구비한다.

순환용 댐퍼(61)는 제1격벽(11)에 설치되어 제1격벽에 관통 형성된 순환구(111)를 개폐한다. 따라서 순환용 댐퍼(61)의 작동에 따라서 제1내부공간(101) 및 제2내부공간(102)은 서로 연결되거나 차단된다.

제1배기용 댐퍼(62) 및 제1급기용 댐퍼(63)는 제2격벽의 중앙 격벽부(121)에 각각 서로 이격되게 설치된다. 제1배기용 댐퍼(62) 및 제1급기용 댐퍼(63)는 중앙 격벽부(121)의 양 가장자리쪽에 배치된다. 제1배기용 댐퍼(62) 및 제1급기용 댐퍼(63)는 중앙격벽부(121)에 각각 관통 형성된 제1배기구(1211) 및 제1급기구(1212)를 개폐한다.

제2배기용 댐퍼(64) 및 제2급기용 댐퍼(65)는 제1사이드 격벽부(122) 및 제2사이드 격벽부(123)에 각각 설치된다. 제2배기용 댐퍼(64) 및 제2급기용 댐퍼(65)는 제2배기구(1221) 및 제2급기구(1231)를 각각 개폐한다. 여기서 제2배기구(1221) 및 제2급기구(1231)는 제1사이드 격벽부(122) 및 제2사이드 격벽부(123)에 각각 관통 형성되며, 제2배기구(1221) 및 제2급기구(1231)는 각각 제1배기구(1211) 및 제1급기구(1212) 보다 더 크게 형성된다.

제1급기용 댐퍼(63) 및 제2급기용 댐퍼(65)는 상방으로 개방되며, 제1배기용 댐퍼(62) 및 제2배기용 댐퍼(64)는 하방으로 개방된다.

참고로, 도 2에는 도면의 간략화를 위해서, 제2급기용 댐퍼 및 제2배기용 댐퍼 사이에 배치되는 제2격벽의 도시가 생략되어 있으며, 도 3에도 도면의 간략화를 위해서 보조격벽의 도시가 생략되어 있다. .

제어부(미도시)는 실내공기의 품질이 원하는 기준으로 유지되도록 제어동작을 수행한다. 제어부는 전동밸브(23) 및 급기팬(40)을 각각 제어한다. 실내공기의 측정온도 및 측정습도가 입력되면, 제어부는 미리 설정된 기준온도 및 기준습도가 유지되도록 전동밸브(23) 및 급기팬(40)을 제어함으로써, 물의 공급량 및 송풍량을 조절한다. 예를 들어 가열된 물의 단위시간당 공급량이 증가되면, 가열냉각파이프(20)로부터 발생되는 열이 증가하여 공기를 보다 빨리 가열할 수 있으며, 마찬가지로 냉각된 물의 공급량이 증가되면 공기를 보다 빨리 냉각할 수 있게 된다. 그리고 물이 공급되지 않거나 물의 공급량이 일정하더라도, 송풍량을 증가시키면 공기의 오염도 및 실내공기의 온도를 빠른 시간 내에 기준 오염도 및 기준온도에 맞출 수 있게 된다.

또한 제어부는 순환용 댐퍼(61), 제1배기용 댐퍼(62), 제1급기용 댐퍼(63), 제2배기용 댐퍼(64) 및 제2급기용 댐퍼(65)의 작동을 제어한다.

상술한 바와 같이 구성된 환기통합형 하이브리드 세대공조기(100)에 있어서는, 순환용 댐퍼(61), 제1배기용 댐퍼(62), 제1급기용 댐퍼(63), 제2배기용 댐퍼(64) 및 제2급기용 댐퍼(65)의 작동에 따라서 순환유로, 급기유로, 배기유로, 급기바이패스유로 및 배기바이패스유로가 케이스(10)의 내부에 형성되며, 이하에서는 도 5 내지 도 7을 참조하면서 설명하기로 한다.

도 5에는 순환모드의 운전상태가 도시되어 있다. 도 5를 참조하면, 순환용 댐퍼(61)는 순환구(111)를 개방하도록 작동되며, 제1배기용 댐퍼(62), 제1급기용 댐퍼(63), 제2배기용 댐퍼(64) 및 제2급기용 댐퍼(65)는 각각 제1배기구(1211), 제1급기구(1212), 제2배기구(1221) 및 제2급기구(1231)를 각각 폐쇄하도록 작동한다. 이와 같이 댐퍼들이 작동된 상태에서, 급기팬(40)을 작동시키면, 배기흡입구(105)를 통해 흡입된 공기를 제1내부공간(101), 순환구(111) 및 제2내부공간(102)을 순차적으로 유동한 후에 배기배출구(107)를 통해 실내측으로 다시 배출되어, 실내공기를 순환시킬 수 있게 된다. 이러한 흡입된 실내공기의 유동경로가 바로 순환유로이다. 그리고 가열냉각파이프(20)에 온수를 공급하여 주면, 흡입된 실내공기는 가열된 가열냉각파이프(20)로부터 열을 얻어 뜨거워지게 되므로, 흡입된 실내공기는 가열되어 뜨거워진 상태로 급기배출구(104)를 통해 배출된다. 또한 가열냉각파이프(20)에 냉수를 공급하여 주면, 흡입된 실내공기는 냉각되어 차가워진 상태로 배출된다. 그리고 실내공기는 흡입시에 필터(14)에 의해 필터링되므로, 배출되는 실내공기는 자동으로 정화된다.

이러한 순환운전모드는 실내공기의 온도, 습도 및 오염도(먼지의 농도) 등을 원하는 수준, 예를 들어 기준온도, 기준습도 및 기준 오염도로 능동적으로 제어하고자 할 때에 유용하다. 그리고 실내공기의 온도, 습도 및 오염도를 측정하고 측정된 값을 기초로 하여, 급기팬 및 전동밸브를 제어하면, 송풍량, 가열냉각파이프로 공급되는 온수 또는 냉수의 양을 조절할 수 있으며, 이에 따라 실내공기 온도, 습도 및 오염도를 쉽게 제어할 수 있으며, 원하는 수준에 이르기까지의 시간도 제어할 수 있게 된다.

다음으로, 도 6에는 열교환모드의 운전상태가 도시되어 있다. 도 6을 참조하면, 순환용 댐퍼(61), 제2배기용 댐퍼(64) 및 제2급기용 댐퍼(65)는 순환구(111), 제2배기구(1221) 및 제2급기구(1231)를 각각 폐쇄하도록 작동하며, 제1배기용 댐퍼(62) 및 제1급기용 댐퍼(63)는 제1배기구(1211) 및 제1급기구(1212)를 각각 개방하되 완전히 개방하지 않고 적절하게 개방하도록 작동한다. 이와 같이 댐퍼들이 작동된 상태에서, 급기팬(40) 및 배기팬(50)을 모두 작동시키면, 급기흡입구(106)를 통해 흡입된 실외공기는 제3내부공간(103)에서 전열교환기(30)를 통과하여 제1급기구(1212)를 통해 제2내부공간(102)으로 공급되며, 제2내부공간(1020을 유동한 후에 급기배출구(104)를 통해 실내측으로 배출된다. 이러한 흡입된 실외공기의 유동경로가 바로 급기유로이다. 또한 급기유로가 형성된 것과 동시에 실내공기가 배출되는 배기유로도 형성된다. 즉, 배기흡입구(105)를 통해 흡입된 실내공기는 제1내부공간(101)을 유동하여 제1배기구(1211)를 통해 제3내부공간(103)으로 공급되며, 전열교환기(30)를 통과한 후에 배기배출구(107)를 통해 실외측으로 배출되며, 이러한 실내공기의 유동경로가 바로 배기유로를 의미한다. 특히 급기유로 및 배기유로는 전열교환기(30) 내에서 서로 교차하게 형성되며, 실내공기 및 실외공기가 전열교환기(30)를 통과하는 과정에서 상호간에 열교환이 발생한다. 물론 급기유로 상에는 필터(13)가 설치되어 있어서, 실외공기는 필터링된 후에 실내측으로 공급된다.

이러한 열교환모드는 실내공기의 오염도가 기준치 이상이어서 오염도를 저감할 필요가 있을 때에 주로 유용하다. 이 때 전열교환기(30)에 의한 열교환이 이루어지게 되므로, 열회수가 가능하며 이에 따라 에너지 낭비를 줄일 수 있다. 또한 가열냉각파이프(20)에 물을 공급함으로써 실내공기의 온도를 적절하게 조절하는 것이 가능하다.

한편 도 6에 도시된 상태에서, 순환용 댐퍼(61)를 작동시켜 순환구(111)를 개방하게 되면, 배기흡입구(105)를 통해 흡입된 실내공기 일부는 순환구(111)를 통해 제2내부공간(102)으로 유입되며, 나머지 실내공기는 제1배기구(1211)를 통해 전열교환기(30)로 공급된다. 특히 순환구(111)를 통해 제2내부공간(102)으로 공급되는 실내공기는 필터(14)에 의해 필터링될 뿐만 아니라, 가열냉각파이프(20)의 내부에 물이 공급되는 경우에는 그 물의 온도에 따라 가열되거나 냉각되어 실내측으로 배출된다.

마지막으로, 도 7a 및 도 7b에는 외기냉방모드의 운전상태가 도시되어 있다. 도 7a 및 도 7b을 참조하면, 순환용 댐퍼(61), 제1배기용 댐퍼(62) 및 제1급기용 댐퍼(63)는 순환구(111), 제1배기구(1211) 및 제1급기구(1212)를 각각 폐쇄하도록 작동하며, 제2배기용 댐퍼(64) 및 제2급기용 댐퍼(65)는 제2배기구(1221) 및 제2급기구(1231)를 각각 개방하되 완전히 개방하지 않고 적절하게 개방하도록 작동한다. 이와 같이 댐퍼들이 작동된 상태에서, 급기팬(30) 및 배기팬(40)을 모두 작동시키면, 급기흡입구(106)를 통해 흡입된 실내공기는 제3내부공간, 특히 제3내부공간의 제2서브공간(1032)을 유동하여 제2급기구(1231)를 통해 제2내부공간(102)으로 공급되며, 제1내부공간(101)을 유동한 후에 급기배출구((104)를 통해 실내측으로 배출된다. 이와 같이 실외공기는 전열교환기(30)를 우회하여 실내측으로 공급되며, 이러한 실외공기의 유동경로가 바로 급기바이패스유로이다. 물론 실외공기는 필터(13)에 의해 필터링된 후에 실내측으로 공급된다. 또한 급기바이패스유로가 형성된 것과 동시에 실내공기가 흡입되어 전열교환기를 우회한 후에 배출되는 배기바이패스유로도 형성된다. 즉, 배기흡입구(105)를 통해 흡입된 실내공기는 제1내부공간(101)을 유동하여 제2배기구(1221)를 통해 제3내부공간, 특히 제3내부공간의 제1서브공간(1031)으로 공급되며, 최종적으로는 배기배출구(107)를 통해 실외측으로 배출된다. 이러한 실내공기의 유동경로가 바로 배기바이패스유로를 의미한다.

이러한 외기냉방모드는 주로 봄이나 가을 등과 같이 실내온도가 실외온도보다 늦을 때에 유용하다. 급기팬(40)은 실내측 온도센서에 의해 측정된 실내측 온도에 기초하여 제어된다. 예를 들어 실내측 온도가 높으면 높을수록, 급기팬(40)의 송풍량을 증가시켜 실내측 온도를 원하는 온도로 빠르게 낮출 수 있다. 특히, 외기냉방모드에서는 가열냉각파이프(20)에 냉각된 물이 공급되지 않는다. 즉 실내온도를 낮추기 위해서 단지 실외측 공기만이 활용되고 물을 냉각시키는 것이 필요하지 않다. 따라서 에너지를 절약할 수 있는 장점이 있다.

상술한 바와 같이 본 실시예에서는, 가열냉각파이프(20)에 냉수 또는 온수를 공급하여 공기와의 열교환을 통해서 공기를 가열 또는 냉각할 수 있도록 구성되어 있으므로, 실내공기의 온도 및 습도를 쉽게 제어할 수 있게 된다. 특히, 전동밸브(23) 및 급기팬(40)의 제어를 통해 냉수 또는 온수의 공급량 및 송풍량을 제어할 수 있으므로, 실내공기의 온도 및 습도의 조절뿐만 아니라 유지도 용이하며 그 조절 시간도 쉽게 제어될 수 있다.

또한 실내공기의 오염도를 낮추기 위해서, 신선한 실외공기를 유입하여 활용할 수 있으며, 이 때 유입된 실외공기만큼 실내공기가 배출되는 과정에서, 실내공기 및 실외공기가 전열교환기에서 열교환을 하게 되므로, 열회수가 가능하여 에너지 낭비를 줄일 수 있게 된다.

그리고 봄이나 가을 같은 중간기에는 별도의 열원 없이도 실외공기를 유입하여 실내를 냉방할 수 있다. 또한 별도의 환기장치 없이도 실외공기를 도입할 수 있는 장점도 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예들을 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다.

10...케이스 11...제1격벽
12...제2격벽 20...가열냉각파이프
21...제1파이프 22...제2파이프
23...전동밸브 30...전열교환기
31...보조격벽 40...급기팬
50...배기팬 60...댐퍼유닛
61...순환용 댐퍼 62...제1배기용 댐퍼
63...제1급기용 댐퍼 64...제2배기용 댐퍼
65...제2급기용 댐퍼 100...하이브리드 세대공조기
101...제1내부공간 102...제2내부공간
103...제3내부공간 104...급기배출구
105...배기흡입구 106...급기흡입구
107...배기배출구 121...중앙 격벽부
122...제1사이드 격벽부 123...제2사이드 격벽부
1211...제1배기구 1212...제1급기구
1221...제2배기구 1231...제2급기구

Claims

상호 격리된 제1내부공간, 제2내부공간 및 제3내부공간을 가지며, 상기 제2내부공간과 연결되며 실내측과 연결되는 급기배출구와, 상기 제1내부공간과 연결되며 실내측과 연결되는 배기흡입구와, 상기 제3내부공간과 각각 연결되며 실외측과 연결되는 급기흡입구 및 배기배출구가 형성된 케이스;
상기 제1내부공간 및 제2내부공간 중 적어도 하나의 내부공간에 설치되며, 냉각유체 또는 가열유체가 유동 가능하도록 공급되는 가열냉각파이프;
상기 제3내부공간에 배치되어 상기 제3내부공간을 제1서브공간 및 제2서브공간으로 분할하는 전열교환기;
상기 급기흡입구로부터 실외공기를 흡입하기 위한 급기팬 및 상기 배기흡입구로부터 실내공기를 흡입하기 위한 배기팬; 및
상기 제1내부공간 및 제2내부공간 사이, 상기 제2서브공간과 상기 제1내부공간 사이 및 상기 제1서브공간과 상기 제2내부공간 사이가 서로 연결되거나 차단되도록 상기 케이스의 내부에 설치되는 댐퍼유닛;을 구비하며,
상기 케이스의 내부에는, 상기 급기흡입구로부터 흡입된 실외공기가 상기 급기배출구를 통해 배출되는 통로인 급기유로 및 상기 배기흡입구로부터 흡입된 실내공기가 상기 배기배출구를 통해 배출되는 배기유로가 형성되되, 상기 급기유로 및 배기유로는 상기 전열교환기 내에서 서로 교차하도록 형성되며,
상기 케이스의 내부에는 상기 급기흡입구로부터 흡입된 실외공기가 상기 제2서브공간을 통해 상기 급기배출구를 통해 배출되는 급기바이패스유로 및 상기 배기흡입구로부터 흡입된 실내공기가 상기 제1서브공간을 통해 상기 배기배출구를 통해 배출되는 배기바이패스유로가 형성되며,
상기 케이스의 내부에는 상기 배기흡입구로부터 흡입된 실내공기가 상기 제1내부공간 및 제2내부공간을 통해 상기 급기배출구를 통해 배출되는 순환유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 환기통합형 하이브리드 세대공조기.
제 1항에 있어서,
상기 케이스의 내부에는 상기 제1내부공간 및 제2내부공간을 서로 분리하는 제1격벽과, 상기 제3내부공간을 상기 제1내부공간과 제2내부공간과 동시에 서로 분리하는 제2격벽이 형성되며,
상기 제2격벽은, 상기 제2격벽 중 상기 전열교환기가 투영되는 부분을 포함하는 중앙 격벽부와, 상기 중앙 격벽부의 양측에 각각 배치되는 한 쌍의 사이드 격벽부로 나뉘며,
상기 댐퍼유닛은,
상기 제1격벽에 설치되어, 상기 제1격벽에 관통 형성된 순환구를 개폐하는 순환용 댐퍼;
상기 제2격벽의 중앙 격벽부에 서로 이격되게 설치되어, 상기 중앙 격벽부에 각각 관통 형성된 제1배기구 및 제1급기구를 각각 개폐하는 제1배기용 댐퍼 및 제1급기용 댐퍼; 및
상기 한 쌍의 사이드 격벽부에 각각 설치되어, 상기 하나의 사이드 격벽부에 관통 형성된 제2배기구 및 상기 다른 하나의 사이드 격벽부에 관통 형성된 제2급기구를 각각 개폐하는 제2배기용 댐퍼 및 제2급기용 댐퍼;를 포함하는 것을 특징으로 하는 환기통합형 하이브리드 세대공조기.
제 1항에 있어서,
상기 가열냉각파이프와 연결되며, 상기 케이스의 외부에 배치되며, 상기 냉각유체 또는 가열유체가 공급되는 공급파이프;
상기 공급파이프에 설치되며, 상기 냉각유체 또는 가열유체의 상기 가열냉각파이프로의 공급을 제어하는 전동밸브; 및
상기 제1내부공간 및 제2내부공간이 각각 상기 제3내부공간과 차단되고 상기 제1내부공간 및 제2내부공간이 상호 연결된 상태에서, 상기 실내공기가 미리 설정된 기준온도 또는 기준습도로 유지되도록 상기 실내공기의 측정온도 또는 측정습도를 기초로 상기 전동밸브 및 급기팬 중 적어도 하나를 제어하는 제어부;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 환기통합형 하이브리드 세대공조기.
제 1항에 있어서,
상기 급기흡입구 및 배기흡입구에는 상기 실내공기 및 실외공기를 필터링하기 위한 필터가 각각 설치되며,
상기 가열냉각파이프는 코일형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 환기통합형 하이브리드 세대공조기.