KR20140081803A

KR20140081803A - 건조제-기반 냉각 시스템

Info

Publication number: KR20140081803A
Application number: KR1020147007627A
Authority: KR
Inventors: 단 포코시
Original assignee: 듀쿨, 엘티디.
Priority date: 2011-08-26
Filing date: 2012-08-27
Publication date: 2014-07-01
Also published as: EP2753882A1; CN104024748A; AU2012300335A1; KR102159396B1; JP2014525558A; BR112014004412B1; CO7030938A2; SG11201400114VA; US20150260420A1; WO2013032969A1; BR112014004412A2; IL231112A0; AU2012300335A8; MX2014002151A

Abstract

공기 조화를 위한 건조제-기반 시스템 및 방법은 환경이 제어될 영역으로부터 원격으로 위치된 제1 유닛을 포함한다. 부가 유닛은 공기 조화가 요구되는 영역 내에 각각 위치된다. 부가 유닛 각각은 제1 유닛에 연결되어 건조제가 부가 유닛 각각과 제1 유닛 사이로 전달될 수 있다. 차갑고 희석되지 않은 건조제가 제1 유닛으로부터 부가 유닛 중 적어도 하나로 전달될 수 있음으로써, 부가 유닛의 위치에 있는 주변 공기가 제습되고 냉각될 수 있다. 부가 유닛 각각이 개별적으로 제어 가능함으로써, 부가 유닛을 둘러싸는 각각의 환경은 상이한 수준의 습도 및 온도에서 유지될 수 있다.

Description

건조제-기반 냉각 시스템{DESICCANT-BASED COOLING SYSTEM}

관련 출원에 대한 교차-참조

본 출원은 2011년 8월 26일에 출원된 미국 특허 가출원 제 61/527,904호의 이점을 주장하며, 이 미국 특허 가출원은 이로써 참조로 본 명세서에 포함된다.

기술 분야

본 발명은 건조제-기반 공기 조화 시스템 및 방법에 관한 것이다.

공기 조화 시스템은 공기를 가열, 냉각, 제습 및 가습하기 위한 임의의 다양한 공정을 활용할 수 있다. 예를 들면, 증기-압축 시스템은 다른 주변 공간으로 냉각 및/또는 열을 제공하기 위하여 냉매의 팽창 및 압축을 이용할 수 있다. 다른 유형의 공기 조화 시스템은 건조제와 같은 흡습성 재료를 이용하여 기류에서 물을 제거하거나 물을 기류에 부가하고, 주변 환경을 냉각 또는 가열한다. 이와 같은 시스템의 예는 2002년 12월 3일에 발행된 미국 특허 US6487872호에서 설명되며, 이 특허는 이로써 참조로 본원에 포함된다.

전형적인 건조제-기반 시스템은 건조제를 이용하는 중앙 유닛을 채용하여 건조제를 희석시키는 습기를 하나의 기류로부터 제거하고, 습기를 건조제로부터 다른 기류로 넘겨주어서 희석된 건조제를 농축하거나 재생한다. 이 중앙 유닛은 이어서 조화된 공기를 예를 들면 건물 내의 하나 또는 둘 이상의 방일 수 있는 주변 환경에 제공한다.

이러한 유형의 건조제 시스템의 한 가지 제약은 이 시스템이 건물 내의 상이한 방들 내부 주변 환경을 개별적으로 제어하는 것은 허용하지 않을 수 있다는 것이다. 건조제 시스템의 원격으로 위치하는 상이한 부분은 - 예를 들어 재생기 실외 및 공정 부분 실내를 가짐으로써 - 재생 작업과 공정 작업 사이에 건조제 농도의 균형을 맞추기 위한 복잡한 시스템을 요구할 수 있다. 따라서, 건조제 균형을 위한 과도하게 복잡한 시스템 없이도 건물 내의 하나 또는 둘 이상의 방에 대해 개별 제어를 제공하는 건조제-기반 공기 조화 시스템에 대한 요구가 존재한다.

본 발명은 건조제-기반 냉각 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 실시예는 건물 내의 하나 또는 둘 이상의 방 안의 환경의 개별 제어를 허용하는 건조제-기반 시스템을 이용하여 공기를 조화하기 위한 시스템 및 방법을 제공한다.

본 발명의 실시예는 환경이 제어될 건물의 외부에 배치되는 제1 하위 시스템(subsystem)을 가지는 시스템을 포함한다. 제2 하위 시스템은 건물 내부, 즉 환경 제어가 요구되는 방 안에 위치되는 것이 바람직하다. 제2 하위 시스템이 제1 하위 시스템에 연결됨으로써, 건조제는 방 안에 원하는 환경을 제공하기 위해서 요구되는 바대로 제1 하위 시스템과 제2 하위 시스템 사이로 전달된다.

본 발명의 실시예는 또한 제1 하위 시스템 또는 실외 유닛, 및 다수의 제2 하위 시스템 또는 실내 유닛을 가지는 건조제-기반 공기 조화 시스템을 포함한다. 각각의 실내 유닛이 실외 유닛에 연결됨으로써, 건조제는 방 각각에 대해 개별적인 환경 제어를 제공하기 위해서 요구된 바대로 개별적으로 실내 유닛 각각으로 유동할 수 있고 실내 유닛 각각으로부터 유동할 수 있다. 이와 같은 한 가지 방식은 실내 유닛 내부로의 건조제 유동을 제어하기 위해 플로트-작동식 밸브를 이용함으로써 성취될 수 있다. 온도 센서가 또한 추가 제어를 제공하도록 밸브에 연결될 수 있음으로써, 실내 유닛 내부로의 건조제의 유동은 건조제의 질량 및 온도 둘 모두의 함수일 수 있다. 이러한 방식으로, 컴퓨터 알고리즘이 실내 유닛 내부로의 및 실내 유닛으로부터의 건조제의 유동을 개별적으로 제어하기 위해 이용될 수 있음으로써, 실내 유닛이 위치되는 각각의 공간 내에서 상이한 환경 상태가 유지될 수 있다.

냉각 및 제습을 위해, 실내 유닛은 실외 유닛으로부터 차갑고 농축된 건조제를 수용할 것이고, 이 건조제는 이어서 내부 공간으로부터의 기류와 접촉하게 된다. 기류는 실내 유닛의 일 부분으로 들어갈 수 있고, 이곳에서 기류는 물을 건조제에 내어줌과 동시에 냉각된다. 건조한 냉기는 이어서 원하는 상태를 제공하기 위해 주변 환경으로 배출된다.

희석된 건조제는 실내 유닛 내의 섬프(sump) 내에 수집되어, 예를 들어 중력 또는 펌프 시스템에 의해 실외 유닛으로 역으로 전달될 수 있다. 희석된 건조제는 실외 유닛에서 재생되며, 이곳에서 건조제는 건조제로부터 물을 제거하는 열 및 비교적 건조한 기류의 조합에 노출될 수 있다. 본 발명의 일부 실시예에서, 열은 증기-압축 시스템의 부분인 하나 이상의 열 교환기를 통하여 제공될 수 있다. 증기-압축 시스템은 또한 적어도 하나의 증발기를 포함하며, 이 증발기는 실내 유닛에 제공되는 건조제를 위한 냉각원(source of cooling)일 수 있다.

실외 유닛은 자체적으로 별개의 챔버로 분리될 수 있고, 이 별개의 챔버 중 첫 번째, 즉 제1 공정 챔버는 실내 유닛으로부터 희석된 건조제를 수용하여 재생된 건조제를 실내 유닛으로 전달한다. 실외 유닛 내의 제2 챔버는 건조제로부터 물을 제거하기 위하여 기류 및/또는 열을 부가함으로써 희석된 건조제의 재생을 수행한다. 두 개의 챔버는 예를 들어 오리피스(orifice) 또는 챔버들 사이에 건조제를 전달하기에 효과적인 일부 다른 메커니즘을 통하여 연결될 수 있다.

전술된 것에 부가하여, 본 발명의 실시예는 또한 실내 유닛에 의해 처리되는 실내 공기를 가습하고 따뜻하게 하기 위한 메커니즘을 제공한다. 이러한 메커니즘이 예를 들어 실외 유닛 내의 건조제에 물을 부가함으로써 성취될 수 있음으로써, 실내 유닛으로 전달되는 건조제는 상대적으로 높은 퍼센티지(percentage)의 물을 함유한다. 따라서, 실내 공기가 실내 유닛 중 하나에 의해 처리될 때, 실내 공기는 건조제로부터 물을 얻고 습한 공기를 실내 환경 내부로 역으로 배출한다. 이는 겨울에 공기가 일반적으로 매우 건조한 찬 기후에서 특히 도움이 될 수 있다. 이와 동일한 방식으로, 실외 유닛 내의 건조제가 가열될 수 있음으로써, 습기를 실내 공기에 제공하는 것에 부가하여, 건조제는 공기가 실내 유닛을 통하여 처리될 때 이 공기를 따뜻하게 한다.

본 발명의 적어도 일부 실시예들은 공기 조화를 위한 시스템을 포함한다. 이 시스템은 제1 기류를 수용하도록 그리고 액체 건조제로부터 제1 기류로 물을 전달하기 위해 제1 기류를 액체 건조제와 접촉시키도록 작동될 수 있는 재생기를 수용하는 제1 유닛을 포함한다. 이 재생기는 물이 제1 기류로부터 액체 건조제로 전달된 후 액체 건조제를 수집하기 위한 재생기 섬프를 포함하며, 제1 유닛은 재생기 섬프에 유체적으로 연결되는 공정 섬프의 제1 부분을 추가로 수용한다. 제2 유닛은 제1 유닛으로부터 원격으로 위치되며, 제2 기류를 수용하고 제2 기류를 액체 건조제와 접촉시키도록 구성된다. 제2 유닛은 액체 건조제가 제2 기류와 접촉한 후 액체 건조제를 수집하기 위한 공정 섬프의 제2 부분을 수용한다. 제1 유닛이 제2 유닛과 선택적으로 유체 연통됨으로써 액체 건조제는 공정 섬프의 제1 부분과 제2 부분 사이로 선택적으로 전달될 수 있으며, 액체 건조제가 제2 유닛으로 되돌아가기 전에 공정 섬프의 제2 부분으로부터 공정 섬프의 제1 부분으로 전달되는 액체 건조제는 재생기 섬프 내의 액체 건조제와 혼합될 수 있다.

본 발명의 적어도 일부 실시예는 실내 공간으로부터 원격으로 위치된 제1 유닛, 및 실내 공간 안에 위치되어 제1 유닛과 선택적으로 유체 연통되는 제2 유닛을 포함하는 공기 조화 시스템을 포함한다. 제1 유닛은 재생 챔버를 포함하며, 이 재생 챔버 내부로 제1 기류가 도입되어 물을 액체 건조제로부터 제1 기류로 전달하도록 액체 건조제와 접촉된다. 재생 챔버는 물이 제1 기류로부터 액체 건조제로 전달된 후에 액체 건조제를 수집하기 위한 재생기 섬프를 포함한다. 제1 유닛이 재생기 챔버로부터 분리된 제1 공정 챔버를 더 포함하여 제1 기류가 제1 공정 챔버로 유입되는 것을 저지한다. 제1 공정 챔버는 재생기 섬프에 유체 연결되는 공정 섬프의 제1 부분을 포함한다. 제2 유닛은 제2 공정 챔버를 포함하며, 이 제2 공정 챔버 내부로 제2 기류가 도입되어 제2 기류가 실내 공간 내부로 방출되기 전에 제2 기류와 액체 건조제 사이로 물을 전달하기 위해 액체 건조제와 접촉된다. 제2 공정 챔버는 액체 건조제가 제2 기류와 접촉한 후에 액체 건조제를 수집하기 위한 공정 섬프의 제2 부분을 포함한다. 제1 유닛과 제2 유닛 사이의 선택적인 유체 연통은 공정 섬프의 제1 부분과 제2 부분 사이로 액체 건조제의 선택적인 전달을 제공한다.

본 발명의 적어도 일부 실시예들은 제1 작동 모드 동안 물을 액체 건조제로부터 제1 기류로 전달하기 위해 제1 기류를 재생 챔버 내의 액체 건조제와 접촉시키는 단계를 포함하는 공기 조화 방법을 포함한다. 물이 액체 건조제로부터 제1 기류로 전달된 후에 액체 건조체가 재생기 섬프 내에 수집된다. 재생기 섬프 내의 액체 건조제는 재생 챔버에 인접한 제1 공정 챔버 내에 배치된 공정 섬프의 제1 부분에서 액체 건조제와 혼합된다. 공정 섬프의 제1 부분으로부터 액체 건조제의 일부가 제1 공정 챔버로부터 원격으로 위치된 제2 공정 챔버 내에 배치된 공정 섬프의 제2 부분으로 전달된다. 제2 기류는 제1 작동 모드 동안 물을 제2 기류로부터 액체 건조제로 전달하도록 제2 공정 챔버에서 액체 건조제와 접촉된다. 제2 기류가 제2 공정 챔버 내의 액체와 접촉한 후에 제2 기류는 제2 공정 챔버로부터 조화될 공기를 가지는 주변 환경으로 배출된다.

도 1은 실외 유닛 및 건물 내의 개별 방에 위치된 3개의 실내 유닛을 가지는 본 발명의 일 실시예를 개략적으로 나타낸다.
도 2는 제1 작동 모드에서 가동 중인 것으로서 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 실외 유닛을 개략적으로 나타낸다.
도 3a 및 도 3b은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 유닛의 개략적인 정면도 및 측면도를 각각 도시한다.
도 4는 제2 작동 모드에서 가동 중인 것으로서 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 실외 유닛을 개략적으로 나타낸다.

요구된 바와 같이, 본 발명의 상세한 실시예들이 여기서 개시되지만, 개시된 실시예들은 다양하고 대안적인 형태로 구현될 수 있는 본 발명의 예에 불과한 것으로만 이해되어야 한다. 도면은 반드시 비율(scale) 대로 도시된 것은 아니며; 몇몇 특징은 특별한 구성요소의 세부 사항을 보여주기 위해 과장되거나 최소화될 수 있다. 따라서, 본원에서 공개된 특정한 구조적 및 기능적 세부 내용은 제한으로서 해석되어서는 안되며, 단지 본 발명을 다양하게 이용하도록 당업자를 교시하기 위한 대표적인 근거로서 해석되어야만 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건조제-기반 공기 조화 시스템(10)을 도시한다. 이 시스템(10)은 제1 유닛 또는 실외 유닛(12), 및 실외 유닛(12)으로부터 원격으로 위치된 3개의 "제2 유닛" 또는 실내 유닛(14, 16, 18)을 포함한다. 실내 유닛(14, 16, 18) 각각은 건물(26) 내의 각각의 방(20, 22, 24) 안에 위치된다. 비록 실내 유닛(14, 16, 18)의 적어도 일부가 실외 유닛(12)으로부터 비교적 먼 거리에 위치되는 것으로 나타나지만, 본 발명의 실시예는 서로로부터 원격으로 위치되지만 여전히 서로 비교적 가까운 거리 내에 위치되는 제1 및 제2 유닛을 가질 수 있다. 전반적으로, 용어 "원격으로 위치된"은 제1 및 제2 유닛이 상이한 주변 환경, 예컨대 실외 및 실내 환경 내에 적어도 실질적으로 위치되어 작동하는 것을 지칭한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 공급 라인(28)은 실외 유닛(12)으로부터 실내 유닛(14, 16, 18) 각각으로 건조제를 제공하고, 그와 유사하게 복귀 라인(30)(return line)은 실내 유닛(14, 16, 18) 각각으로부터 건조제를 수용하여 건조제를 실외 유닛(12)으로 복귀시킨다. 비록 3개의 실내 유닛이 도 1에서 도시되지만, 다른 실시예는 3개 미만 또는 초과의 실내 유닛을 포함할 수 있다. 본원에서 이용되는 바와 같이, 단어 "실내" 및 "건물"은 일반적으로 적어도 부분적으로 둘러싸인 공간을 규정하고 이 공간을 주변 실외 환경으로부터 분리시키는 임의의 구조물을 지칭한다. 예를 들어, "건물"은 텐트 또는 부분적으로 둘러싸인 다른 임시적인 구조물일 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 실외 유닛(12)을 개략적으로 도시한다. 실외 유닛(12)은 건조제(34)가 실내 유닛(14, 16, 18)으로 그리고 실내 유닛으로부터 전달되는 제1 공정 챔버(32)를 수용한다. 순수 액체, 용액, 수용액, 혼합물 및 이들의 조합물 형태의 액체를 포함하고 원하는 결과를 산출하기에 효과적인 임의의 건조제 재료가 사용될 수 있다. 염화리튬(LiCl) 및 염화칼슘(CaCl₂)은 전형적인 액체 건조제 용액이지만, 다른 액체 건조제가 이용될 수 있다. 실외 유닛(12)은 또한 건조제(34)가 재생될 수 있는 재생 챔버(36)를 포함하는 재생기(35)를 수용한다. 도 2에 도시된 실시예에서, 건조제(34)는 오리피스(38)일 수 있는 구멍을 통하여 제1 공정 챔버(32)와 재생 챔버(36) 사이로 전달된다. 다른 실시예에서, 전달은 플로트 및 펌프 메커니즘, 또는 건조제를 원하는 바대로 전달하기에 효과적인 임의의 다른 방법 또는 시스템을 통하여 제어될 수 있다. 더욱 상세하게 설명하자면, 건조제(34)는 그 안에 오리피스(38)가 배치되는 칸막이(39)(divider)에 의해 분리된, 재생기 섬프(43)와 공정 챔버(42)의 제1 부분 사이로 전달되며, 이 오리피스는 농도 구배를 기초로 하는 섬프(42, 43)들 사이로 건조제(34)의 확산을 허용한다. 아래에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 실내 유닛 각각은 공정 섬프의 제2 부분을 포함하며, 이 제2 부분 각각은 공정 섬프(42)의 제1 부분과 선택적으로 유체 연통된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제1 챔버(32)는 점선(40)에 의해 표시된 바와 같이 실내 유닛(14, 16, 18)으로부터 건조제(34)를 수용한다. 본 실시예에서, 건조제(34)는 실외 유닛(12) 안에 수용된 제1 공정 챔버(32)의 바닥에서 공정 섬프(42)의 제1 부분 내에 유지된다. 제1 공정 펌프(44)는 점선(48)에 의해 표시된 바와 같이 건조제(34)를 공정 섬프(42)의 제1 부분으로부터 열 교환기(46)를 통하여 그리고 이어서 실내 유닛으로 펌핑하기 위해 이용된다. 도 2에 도시된 실시예에서, 열 교환기(46)는 압축기(50), 제1 응축기(52), 제2 응축기(54) 및 열 팽창 밸브(55)를 포함하는 증기-압축 사이클을 기반으로 하는 냉각 시스템의 부분인 증발기이다. 다른 실시예에서, 건조제는 냉수 저장기, 태양 열 등과 같은 다른 공급원(source)에 의해 냉각 및 가열될 수 있다. 바이패스 밸브(57)는 점선(59)에 의해 표시된 바와 같이 냉각된 건조제(34)의 일부가 제1 공정 챔버(32) 내로 재도입되는 것을 허용한다. 냉각된 건조제(34)를 공정 섬프(42)의 제1 부분 내부로 역으로 부가함으로써, 섬프(42)가 냉각된 건조제(34)를 보유하는 것 그리고 하나 또는 둘 이상의 실내 유닛(14, 16, 18)이 냉각을 요구할 때에 차가운 액체를 제공해줄 수 있는 차가운 액체 저장부로서 작용하는 것이 효과적으로 허용된다.

도 2에 도시된 증기-압축 시스템은 증기-압축 시스템이 냉매로의 그리고 냉매로부터의 열 전달을 통하여 건조제(34)를 선택적으로 가열 및 냉각하는 것을 허용하기에 효과적인 냉매와 같은 임의의 유체를 이용할 수 있다. 도 2는 따뜻하고 습한 상태에서 효과적으로 이용될 수 있는, 제1 작동 모드에 있는 실외 유닛(12)을 도시한다. 이러한 모드에서, 제1 응축기(52)로부터의 열은 점선(56)에 의해 표시된 바와 같이 건조제(34)로 전달된다. 건조제(34)는 재생기 펌프(58)에 의해 응축기(52)를 통하여 펌핑된다. 응축기(52)를 떠난 후, 건조제(34)는 이 건조제(34)의 관통 유동을 허용하는 하나 또는 둘 이상의 다공성 재료를 포함할 수 있는 매체(60) 위에 분무된다. 제2 응축기(54)는 열의 일부를 증기-압축 시스템으로부터 실외 유닛(12) 외부의 주변 환경으로 전달하기 위한 제2 응축기와 연관된 팬(도시 안됨)을 가질 수 있으며, 이에 의해 사이클의 팽창 단계 전에 냉매를 추가로 냉각한다. 압축기(50) 및 응축기(52)가 재생 챔버(36) 내에 도시되어 있지만, 다른 실시예에서 압축기 및 응축기는 재생 챔버 외부 및 제1 유닛의 다른 부분 내부 또는 완전히 제1 유닛 외부에 위치될 수 있다. 재생 챔버(36) 내에 이와 같은 구성요소를 가짐으로써 재생 공정으로 부가 열이 제공되며, 이에 의해 건조제(34)로부터 훨씬 더 많은 물을 증발시키는 데 도움이 된다.

위에서 제시된 바와 같이, 건조제(34)는 열 교환기(52)로부터 열을 수용하며, 이 공정은 각각의 실내 공간(20, 22, 24) 내의 공기로부터 실내 유닛(14, 16, 18)에 의해 얻어진 물의 일부를 막아냄으로써 건조제(34)를 재생하는 것을 도와준다. 건조제(34)로부터 습기의 일부를 막아내기 위하여 열을 이용하는 것에 부가하여, 실외 유닛(12)은 또한 습기를 추가로 제거하기 위해 기류를 이용한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 주변 실외 환경으로부터의 제1 기류(62)는 흡입부(64)를 통하여 제2 챔버(36)로 들어간다. 기류(62)는 공기를 제2 챔버(36) 내로 이동시키는 팬(66)에 의해 흡입되고, 건조제가 가득한 매체(60)를 가로질러서 배출 포트(68)를 통해 외부로 배출되며, 여기서 기류(62)는 이제 (62')로서 도시되는데, 이는 기류가 제2 챔버(36)를 떠날 때에는 습기가 가득하다는 것을 나타낸다. 오리피스(38)가 섬프(42, 43) 내의 건조제 레벨 아래에 위치되기 때문에, 제1 공정 챔버(32)는 기류(62)와의 어떠한 접촉도 효과적으로 차단한다.

도 3a 및 도 3b는 각각 도 1에 도시된 실내 유닛(14) 중 하나의 정면도 및 측면도를 도시한다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 밸브(70)는 점선(72)에 의해 도시된 바와 같이 실외 유닛(12)으로부터 건조제(34)를 수용하며, 특히 밸브는 공정 섬프(42)의 제1 부분으로부터 건조제(34)를 수용한다. 밸브(70)는 플로트 시스템(74)에 연결되고, 플로트 시스템은 실내 유닛(14) 내에 수용된 제2 공정 챔버(77)의 바닥에서 공정 섬프(76)의 제2 부분 내의 건조제(34)의 레벨을 표시한다. 따라서, 본 명세서에서 예시되고 설명된 실시예에서, 시스템(10)의 공정 측부는 실외 유닛(12)과 실내 유닛(14, 16, 18) 사이에서 분리된다. 시스템(10)의 재생 부분을 수용하는 동일한 유닛 내부에 위치된 공정 측부의 일 부분을 가짐으로써, 희석 공정 측 건조제와 더 많이 농축된 재생기 측 건조제 사이에서 건조체(34)의 균형을 맞추는 것과 관련된 질량 및 에너지 전달의 복잡성을 상당히 감소시킨다. 또한, 실내 유닛 내에 수용된 공정 측의 다른 부분을 가짐으로써, 상이한 공간에서 주변 공기의 조화에 대한 개별적인 제어가 허용된다.

건조제(34)의 레벨에 관한 정보를 수신하는 것에 부가하여, 밸브(70)는 또한 온도 센서(78)로부터 정보를 수신하는데, 온도 센서는 섬프(76) 내의 건조제(34)의 온도를 측정한다. 밸브(70)는 예를 들어 3방 전자 작동식 솔레노이드 밸브일 수 있으며, 이 솔레노이드 밸브는 플로트 시스템(74) 및 온도 센서(78)로부터의 입력을 포함하는 소정의 입력에 응답한다. 밸브(70)의 제어부는 또한 도 2에 도시된 실외 유닛의 다양한 구성요소의 작동을 조정하고 제어하는 더 큰 제어 시스템의 부분일 수 있다. 이와 같은 제어 시스템은 실내 유닛(14, 16, 18) 각각이 자신의 각각의 방(20, 22, 24) 내에서 독립적인 환경 제어를 제공할 수 있도록 상호 독립적으로 작동되는 것을 허용하는 하나 이상의 알고리즘을 포함할 수 있다.

밸브(70)로의 입력, 예를 들어 플로트 시스템(74)에 의해 표시된 건조제(34)의 레벨 및/또는 온도 센서(78)에 의해 표시된 바와 같은 건조제(34)의 온도가 밸브(70)가 개방되어야만 한다는 것을 표시할 때, 실외 유닛(12)으로부터의 건조제는 점선(80)에 의해 도시된 바와 같이 실내 유닛(14)에 제공된다. 따뜻하고 습한 환경에서, 실외 유닛(12)으로부터 실내 유닛(14)으로 들어가는 건조제(34)는 차갑고 상대적으로 건조할 것인데, 다시 말하자면 물에 의해 희석되지 않을 것이다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 이는 방(20) 안의 주변 공기가 원하는 수준으로 제습되고 냉각되는 것을 허용한다.

도 3b는 실내 유닛(14)을 측면도로 보여주며, 공기가 관통하여 유동하고 실내 유닛(14)에 의해 처리되는 방법을 표시한다. 먼저, 주변 실내 환경으로부터 제2 기류(86)가 실내 유닛(14)으로 들어가고, 일단 안으로 들어오면, 화살표(88)에 의해 표시된 바와 같이, 기류(86)가 매체(84) 위로 통과할 때 이 기류는 건조제(34)와 접촉하게 된다. 공기의 유동은 팬(90)에 의해 제어되는데, 본 실시 예에서 라벨(86')에 의해 표시된 바와 같이, 제2 기류(86)가 냉각되고 제습된 후 팬은 제2 기류를 주변 환경 내부로 역으로 배출한다. 실내 유닛(14) 내의 건조제(34)가 물을 계속해서 수집하면, 섬프(76) 내의 건조제(34)의 레벨이 상승할 것이다. 또한, 공정 섬프(76)의 제2 부분 내의 건조제(34)의 온도도 증가할 것이다.

일부 지점에서, 건조제(34)의 일부는 도 3a에 도시된 점선(94)에 의해 표시된 바와 같이 실외 유닛 내로 다시 펌핑될 것이다. 실내 유닛(14) 내의 건조제(34)는 중력 이용 공급 장치(gravity feed)를 통해 실외 유닛으로 흘러갈 수 있거나 펌핑될 수 있다. 따라서, 도 3a에 개략적으로 도시된 장치(96)는 예를 들어 건조제(34)가 소정의 레벨에 도달할 때 이 건조제가 실내 유닛(14) 밖으로 자동으로 흘러나가는 것을 허용하는 밸브일 수 있다. 대안적으로, 장치(96)는 위에서 설명된 밸브(70)와 같은 전자 작동식 밸브일 수 있다. 이와 같은 경우, 밸브(96)는 섬프(76) 내의 건조제(34)의 레벨 및/또는 온도와 같은 소정의 입력 신호의 발생시에 개방될 수 있다. 실외 유닛(12)으로 복귀시, 건조제(34)는 위에서 설명된 절차에 따라 재생된다.

실내 유닛(14, 16, 18)이 개별적으로 제어되고, 상이한 요건을 가질 수 있는 공간을 제공하기 때문에, 플로트 시스템(74)은 일부 유닛 내에서는 자주 작동될 수 있는 한편 다른 유닛에서는 플로트 시스템이 매우 드물게 작동된다. 적어도 일부 상황에서, 플로트 시스템(74)이 작동되기 전에 기류(86, 86')는 특별한 실내 유닛을 통하여 여러 번 재순환할 수 있다. 이는 실외 유닛과 개별 실내 유닛 사이에서 분리된 건조제-기반 공기 조화 시스템의 공정 측부를 가지는 것의 다른 장점인데, 다시 말하자면 실내 유닛으로부터의 건조제의 전달은 실내 유닛 섬프 내의 건조제의 농도에 기초할 것을 요구하지 않으며(비록 건조제의 전달이 이를 요구할 수 있지만), 오히려 실내 섬프 내의 액체의 온도 또는 엄격하게는 이 액체의 용적에 기초할 수 있다. 이러한 방식으로, 건조제의 농도의 균형을 맞추는 더욱 복잡한 제어 과정은 실내 유닛과 관계없이 실외 유닛 내에서 완전히 처리된다.

위에서 설명된 공기 조화는 제1 작동 모드에서 방 안의 주변 공기를 냉각 및 제습하도록 작동된다. 그러나, 시스템(10)은 또한 반대 효과를 야기하도록 공기를 조화할 수도 있는데, 다시 말해 시스템(10)은 제2 작동 모드에서 공간 내의 주변 공기를 따뜻하게 하고 이 주변 공기의 습도를 증가시키기 위해 작동될 수 있다. 이를 달성될 수 있는 한 가지 방법은 실외 유닛(12)으로 직접 부가의 물을 제공하는 것이다. 이는 도 4에서 (42')로 표시된 공정 섬프의 제1 부분에 직접적으로 물이 부가됨을 나타내는 점선(98)에 의해 도 4에서 예시되며, 프라임 기호(')는 제1 작동 모드에서 시스템(10)의 구성요소를 도시하는 다른 도면으로부터의 유사한 구성요소를 나타낸다. 재생기(35')가 정지되고, 특히 펌프(58') 및 팬(66')이 작동되지 않으면, 실외 유닛(12)으로의 물의 부가는 곧바로 섬프(42') 내에서 건조제(34)의 희석을 증가시키게 되고, 물은 재생기 섬프(43') 내의 건조제로부터 증발되지 않는다.

건조제(34)에 물을 부가하는 것에 부가하여, 열을 건조제(34)에 부가하는 것이 또한 가능함으로써, 따뜻하고 희석된 건조제가 실내 유닛(14, 16, 18)에 제공될 수 있다. 열은 증기-압축 시스템을 반대로 작동시키는 것과 같은 원하는 결과를 성취하기에 효과적인 임의의 방법에 의해서 부가될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 압축기(50')는 이제 냉매를 제1 응축기(52')에 펌핑하는데, 이 냉매는 제1 공정 펌프(44')에 의해 공정 섬프(42')의 제1 부분으로부터 실내 유닛(14, 16, 18)으로 펌핑되는 건조제(34)와 열을 교환하기 위해서 이용된다. 일부의 경우에서 "겨울 모드"로 고려될 수 있는 이러한 제2 작동 모드에서, 냉매는 제2 응축기(54')를 통하여 선택적으로 펌핑될 수 있으며, 비록 도 4에 도시되지는 않았지만, 건조제(34)는 부가의 열을 얻기 위해 두 개의 응축기(52', 54') 모두를 통하여 펌핑될 수 있다.

대안적으로, 시스템(10)에는 이 시스템(10)에 열 및/또는 전기를 제공하기 위해 물리적으로 부착되거나 원격으로 작동되는 태양 에너지 수집기가 제공될 수 있다. 이러한 공정이 후속될 때, 따뜻하고 희석된 건조제(34)는 매체(84) 위로 통과하며(도 3a 참조), 여기에서는 습기 및 열이 주변 환경으로 역으로 배출되기 전에 습기 및 열이 제2 기류(86)에 의해 수집된다(도 3b 참조).

예시적인 실시예가 위에서 설명되었지만, 이러한 실시예가 본 발명의 가능한 모든 형태를 설명하도록 의도되지는 않았다. 오히려, 상기 설명에서 사용된 용어들은 제한이라기보다는 오히려 설명을 위한 용어들이며, 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않으면서 다양한 변화가 이루어질 수 있을 것으로 이해된다. 또한, 다양하게 구현되는 실시예의 특징들은 본 발명의 추가 실시예를 형성하기 위해 조합될 수 있다.

Claims

공기 조화 시스템으로서,
제1 기류를 수용하도록 그리고 물을 액체 건조제로부터 상기 제1 기류로 전달하기 위하여 제1 기류를 액체 건조제와 접촉시키도록 작동될 수 있는 재생기를 수용하는 제 1 유닛을 포함하며, 상기 재생기는 물이 제1 기류로부터 액체 건조제로 전달된 후에 상기 액체 건조제를 수집하기 위한 재생기 섬프를 포함하며, 상기 제1 유닛은 상기 재생기 섬프에 유체적으로 연결되는 공정 섬프의 제1 부분을 추가로 수용하며,
상기 제1 유닛으로부터 원격으로 위치되고 제2 기류를 수용하도록 그리고 제2 기류를 액체 건조제와 접촉시키도록 구성된 제2 유닛을 포함하며, 상기 제2 유닛은 액체 건조제가 제2 기류와 접촉한 후에 상기 액체 건조제를 수집하기 위한 공정 섬프의 제2 부분을 수용하며,
상기 제1 유닛이 상기 제2 유닛과 선택적으로 유체 연통됨으로써, 상기 액체 건조제는 공정 섬프의 제1 부분과 제2 부분 사이로 선택적으로 전달될 수 있으며,
상기 공정 섬프의 제2 부분으로부터 상기 공정 섬프의 제1 부분으로 전달된 액체 건조제는 상기 액체 건조제가 상기 제2 유닛으로 되돌아가기 전에 재생기 섬프 내의 액체 건조제와 혼합될 수 있는, 공기 조화 시스템.
제1항에 있어서,
상기 재생기 섬프 및 상기 공정 섬프의 제1 부분은 그 사이에서 액체 건조제의 확산을 용이하게 하기 위해 안에 배치된 구멍을 갖는 칸막이에 의해 분리되는, 공기 조화 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제1 유닛은 건물 외부에 위치되고, 주변 실외 환경으로부터 그리고 주변 실외 환경으로 상기 제1 기류를 수용 및 배출하도록 구성되며, 상기 제2 유닛은 건물 내부에 위치되고, 건물 내부의 주변 환경으로부터 그리고 주변 환경으로 상기 제2 기류를 수용 및 배출하도록 구성된, 공기 조화 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제2 기류가 상기 제2 유닛 내의 상기 액체 건조제와 접촉할 때, 상기 제1 및 제2 유닛은 물을 제2 기류로부터 상기 액체 건조제로 전달하기 위하여 제1 작동 모드에서 작동될 수 있고, 물을 상기 액체 건조제로부터 상기 제2 기류로 전달하기 위하여 제2 작동 모드에서 작동될 수 있는, 공기 조화 시스템.
제4항에 있어서,
상기 재생기 섬프 내의 상기 액체 건조제로부터 물의 증발을 막기 위하여 상기 재생기는 상기 제2 작동 모드 동안에는 정지되도록 구성된, 공기 조화 시스템.
제4항에 있어서,
상기 제1 유닛은 냉매와의 열 전달을 통하여 상기 액체 건조제를 선택적으로 가열 및 냉각하도록 구성된 냉각 시스템의 적어도 일 부분을 추가로 수용하는, 공기 조화 시스템.
제6항에 있어서,
상기 제1 유닛은 적어도 상기 냉각 시스템의 증발기를 수용하고, 상기 액체 건조제가 상기 제2 유닛으로 전달되고 제2 기류와 접촉하기 전에 열을 상기 액체 건조제로부터 상기 냉매로 전달하기 위하여 제1 작동 모드 동안에 액체 건조제를 상기 공정 섬프의 제1 부분으로부터 상기 증발기를 통하여 펌핑하도록 구성된 제1 공정 펌프를 포함하는, 공 기 조화 시스템.
제7항에 있어서,
상기 액체 건조제가 상기 제2 유닛으로 전달되기 전에, 상기 증발기를 떠나는 상기 액체 건조제의 일 부분을 상기 공정 섬프의 제1 부분으로 복귀시키도록 구성된 바이패스 밸브를 더 포함하는, 공기 조화 시스템.
제6항에 있어서,
상기 제1 유닛은 상기 제1 기류와 접촉하기 전에 상기 냉매로부터 열을 수용하기 위하여 제 1 작동 모드 동안 상기 액체 건조제를 상기 재생기 섬프로부터 상기 냉각 시스템의 응축기를 통하여 펌핑하도록 구성된 재생기 펌프를 포함하는, 공기 조화 시스템.
제9항에 있어서,
상기 냉각 시스템은 상기 냉매의 팽창 단계 전에 상기 냉매를 추가로 냉각하도록 구성된 제2 응축기를 더 포함하는, 공기 조화 시스템.
공기 조화 시스템으로서,
실내 공간으로부터 원격으로 위치된 제1 유닛; 및
상기 실내 공간 내에 위치되고 상기 제1 유닛과 선택적으로 유체 연통되는 제2 유닛을 포함하며,
상기 제1 유닛은, 내부로 제1 기류가 도입되어 물을 액체 건조제로부터 상기 제1 기류로 전달하도록 액체 건조제와 접촉되는 재생 챔버를 포함하며, 상기 재생 챔버는 물이 상기 제1 기류로부터 상기 액체 건조제로 전달된 후에 상기 액체 건조제를 수집하기 위한 재생기 섬프를 포함하며,
상기 제1 유닛은 상기 재생기 챔버로부터 분리된 제1 공정 챔버를 더 포함하여 상기 제1 기류가 상기 제1 공정 챔버로 유입되는 것을 저지하며, 상기 제1 공정 챔버는 상기 재생기 섬프에 유체적으로 연결된 공정 섬프의 제1 부분을 포함하며,
상기 제2 유닛은 제2 기류가 실내 공간 내로 배출되기 전에 내부로 제 2 기류가 도입되어 물을 상기 제2 기류와 상기 액체 건조제 사이로 전달하도록 상기 액체 건조제와 접촉되는 제2 공정 챔버를 포함하며, 상기 제2 공정 챔버는 상기 액체 건조제가 제2 기류와 접촉한 후에 상기 액체 건조제를 수집하기 위한 상기 공정 섬프의 제2 부분을 포함하며, 상기 제1 유닛과 상기 제2 유닛 사이의 선택적인 유체 연통이 상기 공정 섬프의 제1 부분과 제2 부분 사이로 상기 액체 건조제의 선택적인 전달을 제공하는, 공기 조화 시스템.
제11항에 있어서,
각각의 실내 공간 내에 각각 위치되고 각각 상기 제1 유닛과 선택적으로 유체 연통되는 복수의 제2 유닛을 더 포함하는, 공기 조화 시스템.
제11항에 있어서,
상기 재생기 챔버 및 제1 공정 챔버는 그 사이에서 상기 액체 건조제의 확산을 용이하게 하기 위한 상기 공정 섬프의 제1 부분과 상기 재생기 섬프 사이에 배치된 구멍을 가지는 칸막이에 의해서 분리되는, 공기 조화 시스템.
제11항에 있어서,
상기 제2 기류가 상기 제2 유닛에서 상기 액체 건조제와 접촉될 때, 상기 제1 및 제2 유닛은 제1 작동 모드에서는 물을 상기 제2 기류로부터 상기 액체 건조제로 전달하도록 작동될 수 있고, 제2 작동 모드에서는 물을 상기 액체 건조제로부터 상기 제2 기류로 전달하도록 작동될 수 있는, 공기 조화 시스템.
제14항에 있어서,
상기 제1 유닛은 냉매에 의한 열 전달을 통하여 상기 액체 건조제를 선택적으로 가열 및 냉각하도록 구성된 냉각 시스템의 적어도 일 부분을 추가로 수용하는, 공기 조화 시스템.
제15항에 있어서,
상기 제1 유닛은 적어도 상기 냉각 시스템의 증발기를 수용하고, 상기 제1 공정 챔버는 상기 액체 건조제가 제2 유닛으로 전달되어 상기 제2 기류와 접촉하기 전에 열을 상기 액체 건조제로부터 상기 냉매로 전달하기 위한 제1 작동 모드 동안 상기 액체 건조제를 상기 공정 섬프의 제1 부분으로부터 상기 증발기를 통하여 펌핑하도록 구성된 제1 공정 펌프를 포함하는, 공기 조화 시스템.
제16항에 있어서,
상기 액체 건조제가 상기 제2 유닛으로 전달되기 전에 상기 증발기를 떠나는 상기 액체 건조제의 일 부분을 상기 공정 섬프의 제1 부분으로 복귀시키도록 구성된 바이패스 밸브를 더 포함하며, 이로써 상기 공정 펌프의 제1 부분이 상기 냉각된 건조제를 보유하도록 허용하는, 공기 조화 시스템.
제17항에 있어서,
상기 재생 챔버는 상기 제1 기류와 접촉하기 전에 열을 상기 냉매로부터 수용하기 위해 상기 제1 작동 모드 동안 상기 액체 건조제를 상기 재생기 섬프로부터 상기 냉각 시스템의 응축기를 통하여 펌핑하도록 구성된 재생기 펌프를 포함하는, 공기 조화 시스템.
공기 조화 방법으로서,
제1 작동 모드 동안 물을 액체 건조제로부터 제1 기류로 전달하도록 제1 기류가 재생 챔버 내의 액체 건조제와 접촉하는 단계;
물이 상기 액체 건조제로부터 상기 제1 기류로 전달된 후에 재생기 섬프 내에 액체 건조제를 수집하는 단계;
상기 재생 챔버에 인접한 제1 공정 챔버 내에 배치된 공정 섬프의 제1 부분 내의 액체 건조제와 상기 재생기 섬프 내의 액체 건조제를 혼합하는 단계;
상기 액체 건조제의 일부를 상기 공정 섬프의 제1 부분으로부터, 상기 제1 공정 챔버로부터 원격으로 위치된 제2 공정 챔버 내에 배치된 상기 공정 섬프의 제2 부분으로 전달하는 단계;
제1 작동 모드 동안 물을 상기 제2 기류로부터 상기 액체 건조제로 전달하도록 제2 기류를 상기 제2 공정 챔버 내의 액체 건조제와 접촉시키는 단계; 및
상기 제2 기류가 상기 제2 공정 챔버 내의 액체와 접촉한 후에, 상기 제2 기류를 상기 제2 공정 챔버로부터 조화될 공기를 가지는 주변 환경으로 배출하는 단계를 포함하는, 공기 조화 방법.
제19항에 있어서,
제2 작동 모드 동안 제1 기류가 상기 재생 챔버 내의 액체 건조제와 접촉하는 것을 저지하는 단계, 및 제2 작동 모드 동안 물을 상기 액체 건조제로부터 상기 제2 기류로 전달하도록 제2 기류를 상기 제2 공정 챔버 내의 상기 액체 건조제와 접촉시키는 단계를 더 포함하는, 공기 조화 방법.