KR20180079570A - 공기 조화기 - Google Patents

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Abstract

열교환기의 개수를 최소화하면서 냉방, 난방, 가습, 제습, 공기 청정 및 환기 등 다양한 공조 운전 모드를 구현할 수 있는 공기 조화기가 개시된다. 공기 조화기는 내기와 외기를 선택적으로 유입하며, 공기를 실내로 송풍하기 위한 제1 유로와 공기를 실외로 송풍하기 위한 제2 유로를 구비한 본체; 상기 제1 유로와 제2 유로에 회전 가능하게 구비되는 제습 로터; 공기 유동 방향으로 상기 제습 로터의 하류 측 제1 유로에 구비되어 이를 통과하는 공기를 가습시키는 가습 모듈을 포함하여 이루어지고, 압축기, 응축기, 팽창수단 및 증발기가 냉매 라인에 순차로 구비되어 냉매 유동 방향이 일 방향으로 이루어지는 하나의 냉매 사이클을 구비하며; 공기 유동 방향으로 상기 제습 로터의 상류 측에 상기 응축기를 수용하는 제3 유로와, 공기 유동 방향으로 상기 제습 로터의 하류 측에 상기 증발기를 수용하는 제4 유로를 구비하고; 상기 제1 유로 및 제2 유로와 상기 제3 유로 및 제4 유로를 선택적으로 연통시키는 복수의 댐퍼를 구비한다.

Description

공기 조화기{AIR CONDITIONER}
본 발명은 공기 조화기 및 이의 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 냉매 사이클의 히트펌프 시스템을 이용하여 실내의 냉방, 난방, 제습, 가습, 공기 청정 및 환기 기능 등을 수행하는 공기 조화기에 관한 것이다.
일반적으로, 공기 조화기는 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기가 냉매 라인으로 연결되어 이루어진 냉동 사이클로 구성된다. 압축기는 저온 저압의 기상 냉매를 흡입 및 압축하여 고온 고압의 기체 상태로 응축기로 토출한다. 응축기는 냉매를 공기와 열교환하여 응축시킨다. 팽창밸브는 냉매를 교축시켜 저온 저압의 상태로 팽창시킨다. 증발기는 냉매를 공기와 열교환시켜 증발시킨다.
한편, 선출원된 대한민국 등록특허공보 제10-1229676(2013.01.29)에는 가정용에 적합한 소형이면서 온수를 활용하여 에너지 소비를 줄이면서 냉수를 제조함과 아울러 복사 냉방시 표면에 결로가 발생할 경우 별도의 에어컨 등을 설치하지 않고 바닥이나 천장의 결로를 방지하는 하이브리드 냉방 장치가 개시된바 있다.
데시칸트 제습로터를 적용한 공조 장치에서는 재생에 필요한 열원을 반드시 요구한다. 상기 열원은 전술한 냉동 사이클의 응축기 열원(응축열)을 이용하거나, 별도의 전기식 히터를 이용할 수 있다.
종래의 냉동 사이클을 이용한 공기 조화기는 냉방과 난방을 수행함에 있어서, 냉동 사이클에서 냉방시 냉매를 정방향으로 순환시키고 난방시 냉매를 역방향으로 순환시키는 리버싱 밸브(4웨이 밸브)와 같은 개폐 수단 및 파이프 등의 장치를 구비하여야 한다.
한편, 환기장치의 냉난방 구조는 냉방과 난방을 수행하기 위해 실내측에 복수의 열교환기(냉방용 증발기, 난방용 응축기)와 실외측에 복수의 열교환기(난방용 증발기, 냉방용 응축기)를 구성하여, 대각선 방향으로 사이클을 구성함으로써 냉난방을 수행할 수 있다.
종래의 환기장치의 냉난방 구조는 복수의 열교환기를 구비하여야 하는 단점이 있고, 냉방 및 난방 능력에 비해 복수의 열교환기 적용에 따라 열교환기의 사이즈가 작아져 공조 성능이 떨어지며, 전체적인 패키지의 사이즈가 커지는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1229676(2013.01.29)
이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 열교환기의 개수를 최소화하면서 냉방, 난방, 가습, 제습, 공기 청정 및 환기 등 다양한 공조 운전 모드를 구현할 수 있는 공기 조화기를 제공한다.
본 발명에 따른 공기 조화기는 내기와 외기를 선택적으로 유입하며, 공기를 실내로 송풍하기 위한 제1 유로와 공기를 실외로 송풍하기 위한 제2 유로를 구비한 본체; 상기 제1 유로와 제2 유로에 회전 가능하게 구비되는 제습 로터; 공기 유동 방향으로 상기 제습 로터의 하류 측 제1 유로에 구비되어 이를 통과하는 공기를 가습시키는 가습 모듈을 포함하여 이루어지고, 압축기, 응축기, 팽창수단 및 증발기가 냉매 라인에 순차로 구비되어 냉매 유동 방향이 일 방향으로 이루어지는 하나의 냉매 사이클을 구비하며; 공기 유동 방향으로 상기 제습 로터의 상류 측에 상기 응축기를 수용하는 제3 유로와, 공기 유동 방향으로 상기 제습 로터의 하류 측에 상기 증발기를 수용하는 제4 유로를 구비하고; 상기 제1 유로 및 제2 유로와 상기 제3 유로 및 제4 유로를 선택적으로 연통시키는 복수의 댐퍼를 구비한다.
본 발명에 따른 공기 조화기는 냉매의 정역 사이클 관련 구성을 삭제하고 단일의 일방향 냉매 사이클을 구성하고 복수의 댐퍼를 통해 공기 유로를 효율적으로 개폐 제어하여 냉방, 난방, 가습, 제습, 공기 청정 및 환기 등 다양한 공조 운전 모드를 구현 가능함과 동시에 열교환기의 사이즈를 충분히 크게 확보하여 공조 성능을 향상시키고 전체적인 패키지를 축소하여 컴펙트한 설계가 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기 조화기의 구성을 개략적으로 도시한 것이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기 조화기를 도시한 것이며,
도 3 및 도 4는 도 2의 A-A선을 따른 단면도이고,
도 5 내지 도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기 조화기의 다양한 운전 모드를 도시한 것이며,
도 15는 도 2의 변형 예에 따른 공기 조화기의 일부를 도시한 것이다.
이하 첨부된 도면에 따라서 공기 조화기의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기 조화기의 구성을 개략적으로 도시한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기 조화기는 본체(10)와, 제습 로터(30)와, 가습 모듈(40)과, 냉매 사이클 및 복수의 댐퍼를 포함하여 이루어진다.
본체(10)는 실외기로서, 실외 또는 실내 적소에 설치되거나 천장, 외벽 등에 매립 설치될 수 있다. 본체(10)는 내기와 외기를 선택적으로 유입하도록 구성되며, 본체(10)의 내부에는 공기 통로인 제1 유로(61)와 제2 유로(62)가 구비된다. 제1 유로(61)는 공기를 실내로 송풍하기 위한 것이며, 제2 유로(62)는 공기를 실외로 송풍하기 위한 것이다.
본체(10)에는 내기를 유입하기 위한 내기 유입구(11)와, 외기를 유입하기 위한 외기 유입구(12)와, 공기를 실내로 공급하기 위한 실내 공급구(13) 및 공기를 실외로 배출하기 위한 실외 배출구(14)가 구비된다. 도 1은 공기 조화기를 모식적으로 도시한 것으로서, 내기 유입구(11)를 통해 유입된 내기가 제1 유로(61)를 지나 실내 공급구(13)로 공급되며 외기 유입구(12)를 통해 유입된 외기가 제2 유로(62)를 지나 실외 배출구(14)로 배출되는 구조를 도시하였다.
본 발명의 요지는 본 실시 예의 구성에 한정되는 것이 아니며, 내기와 외기를 선택적으로 도입하여 내기가 제2 유로를 통해 실외로 배출되고 외기가 제1 유로를 통해 실내로 공급되는 실시 예로도 적용이 가능하다. 이에 대한 상세한 설명은 다른 도면을 참조하여 이후에 다시 설명한다.
제습 로터(30)는 제1 유로(61)와 제2 유로(62)에 걸쳐서 회전 가능하게 구비된다. 제습 로터(30)는 공기 유동 방향으로 후술할 응축기(21)의 하류 측에 배치된다. 제습 로터(30)는 데시칸트(Desiccant) 구조로 구성될 수 있으며, 제습재가 내장되어 이를 통과하는 공기에 의해 흡습, 제습, 흡열 및 방열을 수행한다.
가습 모듈(40)은 공기 유동 방향으로 제습 로터(30)의 하류 측 제1 유로(61)에 구비된다. 가습 모듈(40)은 이를 통과하는 공기를 가습시킨다. 아울러, 제1 유로(61)에는 실내팬(51)이 구비되며, 제2 유로(62)에는 실외팬(52)이 구비된다.
냉매 사이클은 하나로 이루어지며, 압축기(20), 응축기(21), 팽창수단(22) 및 증발기(23)가 냉매 라인(24)에 순차로 구비된다. 냉매 사이클의 냉매 유동 방향은 단일 방향으로 이루어진다. 즉, 냉매 사이클은 냉매를 정방향으로만 순환시키며, 냉매를 정방향 및 역방향으로 방향 전환하기 위한 리버싱 밸브를 필요로하지 않는다.
압축기(20)는 저온 저압의 기상 냉매를 흡입 및 압축하여 고온 고압의 기체 상태로 응축기(21)로 토출한다. 응축기(21)에서 냉매는 공기와 열교환되어 응축된다. 팽창밸브(22)는 냉매를 교축시켜 저온 저압의 상태로 팽창시킨다. 증발기(23)에서 냉매는 공기와 열교환되어 증발된다.
본체(10)의 내부에는 제3 유로(63) 및 제4 유로(64)가 구비된다. 제3 유로(63)는 공기 유동 방향으로 제습 로터(30)의 상류 측에 형성되며, 응축기(21)를 수용한다. 제4 유로(64)는 공기 유동 방향으로 제습 로터(30)의 하류 측에 형성되며, 증발기(23)를 수용한다.
제3 유로(63)와 제4 유로(64)는 제1 유로(61)와 제2 유로(62)의 경계인 구획벽 상에 구비된다. 따라서, 본체(10)의 집약적인 설계가 가능하여 전체적인 패키지를 줄일 수 있다.
복수의 댐퍼는 회전 또는 슬라이딩 작동함에 따라 유로를 개폐함으로써, 제1 유로(61) 및 제2 유로(62)와 제3 유로(63) 및 제4 유로(64)를 선택적으로 연통시킨다. 댐퍼들의 더욱 상세한 구성은 다른 도면을 참조하여 이후에 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기 조화기를 도시한 것이며, 도 3 및 도 4는 도 2의 A-A선을 따른 단면도이다. 도 2 내지 도 4를 참조하여 공기 조화기의 더욱 상세한 구성을 설명한다.
본체(10)에는 내기, 즉, 실내를 순환한 리턴 에어를 도입하기 위한 내기 유입구(11)와, 외기를 도입하기 위한 외기 유입구(12)가 구비된다. 본체(10)의 내부에는 제1 유로(61)와 제2 유로(62)가 구획 형성되며, 내기 유입구(11)에 제5 유로(65)가 연결되고, 외기 유입구(12)에 제6 유로(66)가 연결된다. 제1 유로(61), 제2 유로(62), 제5 유로(65) 및 제6 유로(66)는 4방향 댐퍼(70)에 의해 서로 연결된다.
4방향 댐퍼(70)는 내기 유입구(11)를 통해 유입된 내기와 외기 유입구(12)를 통해 유입된 외기를 선택적으로 제1 유로(61)와 제2 유로(62)로 유동시키는 작용을 한다. 즉, 내기 유입구(11)를 통해 유입된 공기는 제5 유로(65)를 지나 4방향 댐퍼(70)에 의해 제1 유로(61)와 제2 유로(62) 중 하나로 유동되며, 외기 유입구(12)를 통해 유입된 공기는 제6 유로(66)를 지나 4방향 댐퍼(70)에 의해 제1 유로(61)와 제2 유로(62) 중 다른 하나로 유동된다.
도 3 및 도 4는 4방향 댐퍼(70)를 상부에서 바라본 평면도로서, 도 3과 같이 4방향 댐퍼(70)가 회전된 상태에서는, 내기 유입구(11)로 유입된 내기가 제2 유로(62) 측으로 유동하며, 외기 유입구(12)로 유입된 외기가 제1 유로(61) 측으로 유동한다. 그리고, 도 4와 같이 4방향 댐퍼(70)가 회전된 상태에서는, 내기 유입구(11)로 유입된 내기가 제1 유로(61) 측으로 유동하며, 외기 유입구(12)로 유입된 외기가 제2 유로(62) 측으로 유동한다.
또한, 본체(10)에는 공기를 실내로 공급하기 위한 실내 공급구(13) 및 공기를 실외로 배출하기 위한 실외 배출구(14)가 구비된다. 아울러, 제5 유로(65)에는 프리 필터, 탈취 필터, 헤파 필터 중 적어도 하나로 구성되는 제1 필터(15)를 구비하며, 제6 유로(66)에는 프리 필터, 미디움 필터 중 적어도 하나로 구성되는 제2 필터(16)를 구비하여, 이를 통과하는 공기를 여과하는 것이 바람직하다.
제습 로터(30)는 소정 두께를 갖는 원형 판 형상으로 이루어지며, 부직포 소재 등의 제습재가 내장되어, 회전축(33)을 중심으로 회전 가능하게 이루어진다. 제습 로터(30)는 대략 0.5rpm 이하로 비교적 저속으로 회전되는 것이 바람직하다. 제습 로터(30)는 제1 유로(61)와 제2 유로(62)의 구획벽을 기준으로 각각 제1 유로(61)와 제2 유로(62)에 1/2씩 차지하고 있으며, 제1 유로(61)에서 이를 통과하는 공기를 가습시키는 가습 영역(31)과, 제2 유로에서 이를 통과하는 공기를 제습시키는 제습 영역(32)으로 구분할 수 있다.
제3 유로(63)는 제1 유로(61) 및 제2 유로(62)에 대해 격벽에 의해 구획 형성되며, 제1 유로(61)와 제2 유로(62)의 사이에 형성된다. 응축기(21)는 제3 유로(63) 내에 구비되며, 제3 유로(63)를 유동하는 공기는 반드시 응축기(21)를 통과하도록 배치된다.
제4 유로(64)는 제1 유로(61) 및 제2 유로(62)에 대해 격벽에 의해 구획 형성되며, 제1 유로(61)와 제2 유로(62)의 사이에 형성된다. 증발기(23)는 제4 유로(64) 내에 구비되며, 제4 유로(64)를 유동하는 공기는 반드시 증발기(23)를 통과하도록 배치된다.
압축기(20), 팽창수단(22) 및 냉매 라인(24)은 본체(10) 내에 배치될 수 있다. 이 경우, 압축기(20)는 제2 유로(62)에 배치되고, 팽창수단(22)은 제1 유로(61)에 배치될 수 있다. 압축기(20)에서 토출된 고온 고압의 냉매는 응축기(20)에서 방열하여, 응축기(20)가 난방용 열교환기로 기능한다. 그리고, 팽창수단(22)을 통과한 저온 저압의 냉매는 증발기(23)에서 증발하여, 증발기(23)가 냉방용 열교환기로 기능한다.
가습 모듈(40)은 물을 급수하는 급수부(41)와, 급수부(41)에 의해 공급된 물을 흡습하여 이를 통과하는 공기에 수분을 공급하는 가습 필터(43)와, 가습 필터(43)의 하부에 구비되어 물을 배수하는 배수부(42)로 구성된다. 아울러, 제1 유로(61)에는 실내팬(51)이 구비되고, 제2 유로(62)에는 실외팬(52)이 구비된다.
공기 조화기는 제1 댐퍼(71)와, 제2 댐퍼(72)와, 제3 댐퍼(73)와, 제4 댐퍼(74)와, 제5 댐퍼(75) 및 제6 댐퍼(76)를 구비한다. 아울러, 공기 조화기는 제7 댐퍼(77)와, 제8 댐퍼(78)와, 제9 댐퍼(79)와, 제10 댐퍼(80)와, 제11 댐퍼(81) 및 제12 댐퍼(82)를 구비한다.
제1 댐퍼(71)는 제1 유로(61)에 구비되어 응축기(21)를 바이패스하는 유로의 개도를 조절한다. 제2 댐퍼(72)는 제1 유로(61)와 응축기(21)의 상류 측 제3 유로(63) 사이의 개도를 조절한다. 제1 유로(61)는 격벽에 의해 막혀 있고 제1 댐퍼(71)가 개방된 경우에만 공기가 유동할 수 있다. 제2 댐퍼(72)는 제1 유로(61)의 공기가 응축기(21)를 선택적으로 통과하도록 유로를 개폐한다.
제3 댐퍼(73)는 제2 유로(62)에 구비되어 응축기(21)를 바이패스하는 유로의 개도를 조절한다. 제4 댐퍼(74)는 제2 유로(62)와 응축기(21)의 상류 측 제3 유로(63) 사이의 개도를 조절한다. 제2 유로(62)는 격벽에 의해 막혀 있고 제3 댐퍼(73)가 개방된 경우에만 공기가 유동할 수 있다. 제4 댐퍼(74)는 제2 유로(62)의 공기가 응축기(21)를 선택적으로 통과하도록 유로를 개폐한다.
제5 댐퍼(75)는 제1 유로(61)와 응축기(21)의 하류 측 제3 유로(63) 사이의 개도를 조절한다. 제6 댐퍼(76)는 제2 유로(62)와 응축기(21)의 하류 측 제3 유로(63) 사이의 개도를 조절한다. 응축기(21)를 통과한 제3 유로(63)의 공기는 반드시 제5 댐퍼(75)가 개방되어 제1 유로(61)로 유동하거나 제6 댐퍼(76)가 개방되어 제2 유로(62)로 유동한다.
제7 댐퍼(77)는 제습 로터(30)의 하류 측 제1 유로(61)에 구비되어 증발기(23)를 바이패스하는 유로의 개도를 조절한다. 제8 댐퍼(78)는 제습 로터(30)의 하류 측 제1 유로(61)와 증발기(23)의 상류 측 제4 유로(64) 사이의 개도를 조절한다. 제습 로터(30)의 하류 측 제1 유로(61)는 격벽에 의해 막혀 있고 제7 댐퍼(77)가 개방된 경우에만 공기가 유동할 수 있다. 제8 댐퍼(78)는 제1 유로(61)의 공기가 증발기(23)를 선택적으로 통과하도록 유로를 개폐한다.
제9 댐퍼(79)는 제습 로터(30)의 하류 측 제2 유로(62)에 구비되어 증발기(23)를 바이패스하는 유로의 개도를 조절한다. 제10 댐퍼(80)는 제습 로터(30)의 하류 측 제2 유로(62)와 증발기(23)의 상류 측 제4 유로(64) 사이의 개도를 조절한다. 제습 로터(30)의 하류 측 제2 유로(62)는 격벽에 의해 막혀 있고 제9 댐퍼(79)가 개방된 경우에만 공기가 유동할 수 있다. 제10 댐퍼(80)는 제2 유로(62)의 공기가 증발기(23)를 선택적으로 통과하도록 유로를 개폐한다.
제11 댐퍼(81)는 제1 유로(61)와 증발기(23)의 하류 측 제4 유로(64) 사이의 개도를 조절한다. 제12 댐퍼(82)는 제2 유로(62)와 증발기(23)의 하류 측 제4 유로(64) 사이의 개도를 조절한다. 증발기(23)를 통과한 제4 유로(64)의 공기는 반드시 제11 댐퍼(81)가 개방되어 제1 유로(61)로 유동하거나 제12 댐퍼(82)가 개방되어 제2 유로(62)로 유동한다.
가습 모듈(40)은 공기 유동 방향으로 제7 댐퍼(77)와 제11 댐퍼(81)의 하류 측에 배치된다.
한편, 도 15는 도 2의 변형 예에 따른 공기 조화기의 일부를 도시한 것으로서, 도 15를 참조하면 응축기(21)를 통과하는 유로와 응축기(21)를 바이패스하는 유로를 두개의 도어로 각각 개폐하지 않고 하나의 도어로 개폐하도록 구성하는 것도 가능하다.
즉, 제13 댐퍼(85)는 응축기(21)로 유동하는 유로와 응축기(21)를 바이패스하는 제1 유로(61) 사이를 개폐한다. 제13 댐퍼(85)는 도 2의 실시 예의 제1 댐퍼와 제2 댐퍼의 기능을 함께 수행한다. 제13 댐퍼(85)는 돔(Dome) 형태로 이루어질 수 있으며, 그 밖의 다른 형태로도 구현 가능하다.
아울러, 제14 댐퍼(86)는 응축기(21)로 유동하는 유로와 응축기(21)를 바이패스하는 제2 유로(62) 사이를 개폐한다. 제14 댐퍼(86)는 도 2의 실시 예의 제3 댐퍼와 제4 댐퍼의 기능을 함께 수행한다. 제14 댐퍼(85)는 돔(Dome) 형태로 이루어질 수 있으며, 그 밖의 다른 형태로도 구현 가능하다.
도시되지는 않았으나, 도 2의 제5 댐퍼 내지 제12 댐퍼도 적절히 하나의 도어로 통합하여 동일한 기능을 수행하도록 구성할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기 조화기는 다양한 운전 모드 중 특히 무급수 가습 모드와, 전열교환 환기 모드 및 바이패스 환기 모드를 구비한다. 도 5 내지 도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기 조화기의 다양한 운전 모드를 도시한 것으로서, 도면을 참조하여 각 운전 모드의 작동 예를 상세히 설명한다.
도 5를 참조하면, 냉방 모드 시, 냉매 사이클은 작동 온(ON)되고, 제습 로터(30)는 회전 정지되며, 가습 모듈(40)은 급수가 오프(OFF)된다. 내기 유입구(11)로 유입된 내기는 4방향 댐퍼(70)에 의해 제1 유로(61)로 유입되어 응축기(21)를 바이패스하고 제습 로터(30)를 지나 증발기(23)를 통과하여 열교환한다. 증발기(23)와 열교환한 공기는 냉각되어 실내 공급구(13)를 통해 실내로 공급된다.
한편, 외기 유입구(12)로 유입된 외기는 4방향 댐퍼(70)에 의해 제2 유로(62)로 유입되어 응축기(21)와 열교환한다. 응축기(21)와 열교환한 공기는 가열되어 제습 로터(30)를 지나 증발기(23)를 바이패스한 후 실외 배출구(14)를 통해 실외로 배출된다.
도 6을 참조하면, 난방 모드 시, 냉매 사이클은 작동 온(ON)되고, 제습 로터(30)는 회전 정지되며, 가습 모듈(40)은 급수가 오프(OFF)된다. 내기 유입구(11)로 유입된 내기는 4방향 댐퍼(70)에 의해 제1 유로(61)로 유입되어 응축기(21)를 통과하여 열교환한다. 응축기(21)와 열교환한 공기는 가열되고 제습 로터(30)를 지나 증발기(23)를 바이패스한 후 가습 모듈(40)을 지나 실내 공급구(13)를 통해 실내로 공급된다.
한편, 외기 유입구(12)로 유입된 외기는 4방향 댐퍼(70)에 의해 제2 유로(62)로 유입되어 응축기(21)를 바이패스한 후 제습 로터(30)를 지나 증발기(23)를 통과하여 실외 배출구(14)를 통해 실외로 배출된다.
도 7을 참조하면, 냉방&제습 모드 시, 냉매 사이클은 작동 온(ON)되고, 제습 로터(30)는 회전 구동되며, 가습 모듈(40)은 급수가 오프(OFF)된다. 내기 유입구(11)로 유입된 내기는 4방향 댐퍼(70)에 의해 제1 유로(61)로 유입되어 응축기(21)를 바이패스하고 제습 로터(30)를 지나 증발기(23)를 통과하여 열교환한다. 증발기(23)와 열교환한 공기는 냉각되어 실내 공급구(13)를 통해 실내로 공급된다.
한편, 외기 유입구(12)로 유입된 외기는 4방향 댐퍼(70)에 의해 제2 유로(62)로 유입되어 응축기(21)와 열교환한다. 응축기(21)와 열교환한 공기는 가열되어 제습 로터(30)를 지나 증발기(23)를 바이패스한 후 실외 배출구(14)를 통해 실외로 배출된다.
이 과정에서 응축기(21)에 의해 가열된 제2 유로(62)의 따뜻한 공기는 제습 로터(30)를 지나면서 제습을 수행하여, 제1 유로(61)의 제습 로터(30)를 통과하는 공기는 제습된 후 증발기(23)로 흐른다.
도 8을 참조하면, 난방&가습 모드 시, 냉매 사이클은 작동 온(ON)되고, 제습 로터(30)는 회전 정지되며, 가습 모듈(40)은 급수가 온(ON)된다. 내기 유입구(11)로 유입된 내기는 4방향 댐퍼(70)에 의해 제1 유로(61)로 유입되어 응축기(21)를 통과하여 열교환한다. 응축기(21)와 열교환한 공기는 가열되고 제습 로터(30)를 지나 증발기(23)를 바이패스한 후 가습 모듈(40)을 지나 실내 공급구(13)를 통해 실내로 공급된다. 가습 모듈(40)을 통과하는 따뜻한 공기는 가습 모듈(40)에 의해 가습된다.
한편, 외기 유입구(12)로 유입된 외기는 4방향 댐퍼(70)에 의해 제2 유로(62)로 유입되어 응축기(21)를 바이패스한 후 제습 로터(30)를 지나 증발기(23)를 통과하여 실외 배출구(14)를 통해 실외로 배출된다.
도 9를 참조하면, 제습 모드 시, 냉매 사이클은 작동 온(ON)되고, 제습 로터(30)는 회전 구동되며, 가습 모듈(40)은 급수가 오프(OFF)된다. 내기 유입구(11)로 유입된 내기는 4방향 댐퍼(70)에 의해 제1 유로(61)로 유입되어 응축기(21)를 바이패스하고 제습 로터(30)를 지나 증발기(23)를 바이패스한 후 가습 모듈(40)을 지나 실내 공급구(13)를 통해 실내로 공급된다.
한편, 외기 유입구(12)로 유입된 외기는 4방향 댐퍼(70)에 의해 제2 유로(62)로 유입되어 응축기(21)와 열교환한다. 응축기(21)와 열교환한 공기는 가열되어 제습 로터(30)를 지나 증발기(23)를 지나 실외 배출구(14)를 통해 실외로 배출된다.
이 과정에서 응축기(21)에 의해 가열된 제2 유로(62)의 따뜻한 공기는 제습 로터(30)를 지나면서 제습을 수행하여, 제1 유로(61)의 제습 로터(30)를 통과하는 공기는 제습된 후 실내로 공급된다.
도 10을 참조하면, 가습 모드 시, 냉매 사이클은 작동 오프(OFF)되고, 제습 로터(30)는 회전 정지되며, 가습 모듈(40)은 급수가 온(ON)된다. 내기 유입구(11)로 유입된 내기는 4방향 댐퍼(70)에 의해 제1 유로(61)로 유입되어 응축기(21)를 바이패스한 후 제습 로터(30)를 지나 증발기(23)를 바이패스한 후 가습 모듈(40)을 지나 실내 공급구(13)를 통해 실내로 공급된다. 가습 모듈(40)을 통과하는 공기는 가습 모듈(40)에 의해 가습된다.
한편, 외기팬(52)은 작동 오프(OFF)되어 제2 유로(62)로 공기가 유동하지 않는다.
도 11을 참조하면, 무급수 가습 모드 시, 냉매 사이클은 작동 온(ON)되고, 제습 로터(30)를 회전 구동하며, 가습 모듈은 급수가 오프(OFF)된다. 내기 유입구(11)로 유입된 내기는 4방향 댐퍼(70)에 의해 제1 유로(61)로 유입되어 응축기(21)를 통과하여 열교환한다. 응축기(21)와 열교환한 공기는 가열되어 제습 로터(30)를 지나 증발기(23)를 바이패스한 후 가습 모듈(40)을 지나 실내 공급구(13)를 통해 실내로 공급된다.
한편, 외기 유입구(12)로 유입된 외기는 4방향 댐퍼(70)에 의해 제2 유로(62)로 유입되어 응축기(21)를 바이패스한 후 제습 로터(30)를 지나 증발기(23)를 통과하여 실외 배출구(14)를 통해 실외로 배출된다.
무급수 가습 모드는 실외의 습도가 높은 우기, 봄, 가을과 같이 상대습도가 높은 간조기 등의 환경에서 수행하기 적합하다. 즉, 무급수 가습 모드 시, 가습 모듈(40)의 급수가 정지되어 실질적으로 가습 모듈(40)은 습기 제공의 수단이 되지 못하며, 제2 유로(62)를 통해 제습 로터(30)를 통과하는 외기에 의해 제습 로터(30)가 흡습되어, 이 습기를 제1 유로(61)를 통과하는 고온의 공기에 제공함으로써 가습이 이루어진다. 이러한 무급수 가습 모드는 별도로 가습 모듈(40)을 구동하지 않아 소비 전력을 낮춤과 동시에 급수가 생략되므로 물의 소비도 줄일 수 있다.
도 12를 참조하면, 공기 청정 모드 시, 냉매 사이클은 작동 오프(OFF)되고, 제습 로터(30)는 회전 정지되며, 가습 모듈(40)은 급수가 오프(OFF)된다. 내기 유입구(11)로 유입된 내기는 4방향 댐퍼(70)에 의해 제1 유로(61)로 유입되어 응축기(21)를 바이패스한 후 제습 로터(30)를 지나 증발기(23)를 바이패스한 후 가습 모듈(40)을 지나 실내 공급구(13)를 통해 실내로 공급된다.
한편, 외기팬(52)은 작동 오프(OFF)되어 제2 유로(62)로 공기가 유동하지 않는다.
공기청정 모드 시, 별도의 열원이나 제습 로터의 회전 동력이나 급수 등을 수행하지 않고 제5 유로(63)의 제1 필터(15)를 통과하여 실내의 공기가 여과되면서 반복적으로 순환된다.
도 13을 참조하면, 전열교환 환기 모드 시, 냉매 사이클은 작동 오프(OFF)되고, 제습 로터(30)를 회전 구동하며, 가습 모듈은 급수가 오프(OFF)된다. 내기 유입구(11)로 유입된 내기는 4방향 댐퍼(70)에 의해 제2 유로(62)로 유입되어 응축기(21)를 바이패스한 후 제습 로터(30)를 지나 증발기(23)를 바이패스하여 실외 배출구(14)를 통해 실외로 배출된다.
한편, 외기 유입구(12)로 유입된 외기는 4방향 댐퍼(70)에 의해 제1 유로(61)로 유입되어 응축기(21)를 바이패스한 후 제습 로터(30)를 지나 증발기(23)를 바이패스한 후 가습 모듈(40)을 지나 실내 공급구(13)를 통해 실내로 공급된다.
전열교환 환기 모드는 실내의 오염된 공기를 외부로 배출하고 실외의 신선한 공기를 실내로 도입하기 위한 공조 모드이다. 전열교환 환기 모드는 실내와 실외 온도차가 약 3℃ 이상인 경우 적용하기 유리하다. 전열교환 환기 모드는 제습 로터(30)를 회전시킴으로써, 실내의 비교적 따뜻한 공기가 제습 로터(30)를 지나면서 제습 로터(30)를 가열 및 제습시킨 후 실외로 배출되고, 실외의 공기가 가열 및 제습된 제습 로터(30)를 지나면서 흡열 및 제습되어 실내로 공급되는 것이다. 따라서, 별도의 열원없이 실내의 공기를 소정의 온도까지 승온 및 제습시켜 공급이 가능한 이점이 있다.
도 14를 참조하면, 바이패스 환기 모드 시, 냉매 사이클은 작동 오프(OFF)되고, 제습 로터(30)는 회전 정지되며, 가습 모듈은 급수가 오프(OFF)된다. 내기 유입구(11)로 유입된 내기는 4방향 댐퍼(70)에 의해 제2 유로(62)로 유입되어 응축기(21)를 바이패스한 후 제습 로터(30)를 지나 증발기(23)를 바이패스하여 실외 배출구(14)를 통해 실외로 배출된다.
한편, 외기 유입구(12)로 유입된 외기는 4방향 댐퍼(70)에 의해 제1 유로(61)로 유입되어 응축기(21)를 바이패스한 후 제습 로터(30)를 지나 증발기(23)를 바이패스한 후 가습 모듈(40)을 지나 실내 공급구(13)를 통해 실내로 공급된다.
바이패스 환기 모드는 전술한 전열교환 환기 모드와 동일하게 실내의 오염된 공기를 외부로 배출하고 실외의 신선한 공기를 실내로 도입하기 위한 공조 모드이다. 바이패스 환기 모드는 실내와 실외 온도차가 약 3℃ 이하인 경우 적용하기 유리하다.
지금까지 본 발명에 따른 공기 조화기는 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 본체 11: 내기 유입구
12: 외기 유입구 13: 실내 공급구
14: 실외 배출구 15: 제1 필터
16: 제2 필터 20: 압축기
21: 응축기 22: 팽창수단
23: 증발기 24: 냉매 라인
30: 제습 로터 31: 가습 영역
32: 제습 영역 33: 회전축
40: 가습 모듈 41: 급수부
42: 배수부 43: 가습 필터
51: 실내팬 52: 실외팬
61: 제1 유로 62: 제2 유로
63: 제3 유로 64: 제4 유로
65: 제5 유로 66: 제6 유로
70: 4방향 댐퍼 71: 제1 댐퍼
72: 제2 댐퍼 73: 제3 댐퍼
74: 제4 댐퍼 75: 제5 댐퍼
76: 제6 댐퍼 77: 제7 댐퍼
78: 제8 댐퍼 79: 제9 댐퍼
80: 제10 댐퍼 81: 제11 댐퍼
82: 제12 댐퍼

Claims (9)

  1. 내기와 외기를 선택적으로 유입하며, 공기를 실내로 송풍하기 위한 제1 유로와 공기를 실외로 송풍하기 위한 제2 유로를 구비한 본체;
    상기 제1 유로와 제2 유로에 회전 가능하게 구비되는 제습 로터;
    공기 유동 방향으로 상기 제습 로터의 하류 측 제1 유로에 구비되어 이를 통과하는 공기를 가습시키는 가습 모듈을 포함하여 이루어지고,
    압축기, 응축기, 팽창수단 및 증발기가 냉매 라인에 순차로 구비되어 냉매 유동 방향이 일 방향으로 이루어지는 하나의 냉매 사이클을 구비하며;
    공기 유동 방향으로 상기 제습 로터의 상류 측에 상기 응축기를 수용하는 제3 유로와, 공기 유동 방향으로 상기 제습 로터의 하류 측에 상기 증발기를 수용하는 제4 유로를 구비하고;
    상기 제1 유로 및 제2 유로와 상기 제3 유로 및 제4 유로를 선택적으로 연통시키는 복수의 댐퍼를 구비하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제3 유로와 제4 유로는 제1 유로와 제2 유로의 경계인 구획벽 상에 구비되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 유로에 구비되어 응축기를 바이패스하는 유로의 개도를 조절하는 제1 댐퍼와, 상기 제1 유로와 상기 응축기의 상류 측 제3 유로 사이의 개도를 조절하는 제2 댐퍼와, 상기 제2 유로에 구비되어 응축기를 바이패스하는 유로의 개도를 조절하는 제3 댐퍼와, 상기 제2 유로와 상기 응축기의 상류 측 제3 유로 사이의 개도를 조절하는 제4 댐퍼와, 상기 제1 유로와 상기 응축기의 하류 측 제3 유로 사이의 개도를 조절하는 제5 댐퍼와, 상기 제2 유로와 상기 응축기의 하류 측 제3 유로 사이의 개도를 조절하는 제6 댐퍼를 구비하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 유로에 구비되어 증발기를 바이패스하는 유로의 개도를 조절하는 제7 댐퍼와, 상기 제1 유로와 상기 증발기의 상류 측 제4 유로 사이의 개도를 조절하는 제8 댐퍼와, 상기 제2 유로에 구비되어 증발기를 바이패스하는 유로의 개도를 조절하는 제9 댐퍼와, 상기 제2 유로와 상기 증발기의 상류 측 제4 유로 사이의 개도를 조절하는 제10 댐퍼와, 상기 제1 유로와 상기 증발기의 하류 측 제4 유로 사이의 개도를 조절하는 제11 댐퍼와, 상기 제2 유로와 상기 증발기의 하류 측 제4 유로 사이의 개도를 조절하는 제12 댐퍼를 구비하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 가습 모듈은 공기 유동 방향으로 상기 제7 댐퍼와 제11 댐퍼의 하류 측에 배치되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 본체는:
    내기를 유입하는 내기 유입구;
    외기를 유입하는 외기 유입구; 및
    상기 내기 유입구를 통해 유입된 내기와 외기 유입구를 통해 유입된 외기를 선택적으로 상기 제1 유로와 제2 유로로 유동시키는 4방향 댐퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 냉매 사이클이 작동 온(ON)되고, 상기 제습 로터를 회전 구동하며, 유입된 내기가 제1 유로로 유동한 후 응축기 및 제습 로터를 통과하고 증발기를 바이패스한 후 가습 모듈을 통과하여 실내로 순환되며, 유입된 외기가 제2 유로로 유동한 후 응축기를 바이패스한 후 제습 로터를 통과하고 증발기를 지나 실외로 배출되며, 상기 가습 모듈은 급수가 오프(OFF)되는 무급수 가습 모드를 구비하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 냉매 사이클이 작동 오프(OFF)되고, 상기 제습 로터를 회전 구동하며, 유입된 내기가 제2 유로로 유동한 후 응축기를 바이패스한 후 제습 로터를 통과하여 증발기를 바이패스한 후 실외로 배출되고, 유입된 외기가 제1 유로로 유동한 후 응축기를 바이패스한 후 제습로터를 지나 증발기를 바이패스한 후 가습 모듈을 통과하여 실내로 공급되며, 상기 가습 모듈은 급수가 오프(OFF)되는 전열교환 환기 모드를 구비하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 냉매 사이클이 작동 오프(OFF)되고, 상기 제습 로터를 회전 정지시키며, 유입된 내기가 제2 유로로 유동한 후 응축기를 바이패스한 후 제습 로터를 통과하여 증발기를 바이패스한 후 실외로 배출되고, 유입된 외기가 제1 유로로 유동한 후 응축기를 바이패스한 후 제습로터를 지나 증발기를 바이패스한 후 가습 모듈을 통과하여 실내로 공급되며, 상기 가습 모듈은 급수가 오프(OFF)되는 바이패스 환기 모드를 구비하는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
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