KR20200062925A

KR20200062925A - 응축수를 사용하여 효율을 향상시킨 저전력 냉방장치

Info

Publication number: KR20200062925A
Application number: KR1020180148921A
Authority: KR
Inventors: 홍진광; 손창원
Original assignee: 주식회사 포시
Priority date: 2018-11-27
Filing date: 2018-11-27
Publication date: 2020-06-04
Also published as: KR102247995B1

Abstract

본 발명은 증발기 코일을 코어유닛 내의 열전달유체와 직접 접촉시키는 방식으로 코어 표면에서의 결빙을 방지하되, 코어 표면에서 발생하는 저온의 응축수를 수집하여 그 냉기를 응축기의 냉각 및 저압 냉매계통의 열교환을 위해 재활용하는 응축수를 사용하여 효율을 향상시킨 저전력 냉방장치에 관한 것이다.

Description

응축수를 사용하여 효율을 향상시킨 저전력 냉방장치 {Low power consumption cooling system with improved efficiency by using condensed water}

본 발명은 냉방장치에 관한 것으로, 자세하게는 증발기 코일을 코어 내의 열전달유체와 직접 접촉시키는 방식으로 코어 표면에서의 결빙을 방지하되, 코어 표면에서 발생하는 저온의 응축수를 수집하여 그 냉기를 응축기의 냉각 및 저압 냉매계통의 열교환을 위해 재활용하는 응축수를 사용하여 효율을 향상시킨 저전력 냉방장치에 관한 것이다.

에어컨으로 대표되는 냉방장치는 실내를 온도를 외부 온도보다 낮게 떨어뜨리는 공조장치로서, 계절별 온도 차이가 큰 환경에서 기온이 높은 시기인 여름철에는 냉방을 통해 쾌적한 실내환경의 조성과 원활한 활동이 이루어지도록 한다.

이러한 냉방장치는 공통적인 기본구성으로 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기를 구비한다. 증발기는 팽창밸브를 통과한 저온 저압의 냉매를 외부와 열 교환시켜 냉매 증발에 의한 열 흡수로 공기를 냉각시키게 되고, 압축기를 통해 증발기에서 배출된 저온 저압의 기체 냉매를 흡입하여 포화압력까지 압축한 후 압축된 고온 고압의 기체 냉매를 응축기를 통해 냉각하여 액화시켜 이를 다시 팽창밸브의 교축 작용에 의하여 저온 저압의 액 냉매로 증발기에 공급하는 냉각 사이클을 수행하게 된다.

이와 같이 에어컨으로 대표되는 냉방장치 운영시 설치공간의 원활한 냉방을 위해서는 일정 규격 이상의 장치가 요구되며, 통상의 압축기의 전력소모량이 클 뿐 아니라 증발기의 과도한 저온으로 인해 표면이 결빙되어 열효율이 떨어짐에 따라 이를 조절함에 따른 효율저하가 발생하며 냉방면적에 대응하여 큰 규격의 냉방장치가 요구되는 등의 이유로 과도한 전력소모가 발생하게 된다.

이러한 전력소모는 전력생산을 위한 비용 및 환경오염과도 밀접한 연관성이 있어 이를 줄이기 위한 많은 정책이 나오고 있으며 특히 가정에서는 전력요금의 누진제 적용으로 많은 부담을 주게 됨에 따라 전력소모를 줄이면서도 냉방효율을 높일 수 있는 다양한 방안이 요구되고 있다.

한편, 일반적인 냉방장치에서 증발기의 표면 온도가 낮음에 따라 응축수(condensate water)가 필연적으로 발생하게 되며, 증발기 표면 온도에 대응하여 상당히 낮은 온도를 갖는 특징이 있다. 증발기의 규격에 따라 응축수의 양이 달라질 수 있으나 증발기의 온도가 낮아 응축수가 많을 경우 시간당 수백 ℓ까지도 응축수가 발생하기도 하나 일반적으로 이러한 저온의 응축수를 호스나 펌프를 통해 그대로 버려 낭비요인으로 지적되는 문제가 있었다.

한국 공개특허 제10-2018-0010750호(2018.01.31)

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 증발기 코일을 코어 내의 열전달유체와 접촉시키는 방식으로 코어 전반에 대한 냉기 확산이 이루어지도록 하되, 코어 표면에서 발생하여 버려지던 저온의 응축수를 수집 및 저장하고 응축기의 냉각 및 저압 냉매계통을 일부 수용하여 열교환이 이루어지도록 하는 응축수를 사용하여 효율을 향상시킨 저전력 냉방장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 코어 내부의 열전달유체 측에 히터를 추가설치하여 난방기능을 일체로 구현할 수 있는 저전력 냉방장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 위해 본 발명은 열전달유체가 수용되어 대향 배치되는 제1헤더탱크 및 제2헤더탱크와, 상기 제1헤더탱크 및 제2헤더탱크 사이를 연결하여 열전달유체를 유동시키는 복수의 제1열교환튜브와, 상기 제1열교환튜브의 사이에 결합되는 냉각핀으로 구성된 코어유닛과, 압축기 및 팽창밸브를 구비한 냉방장치에 있어서, 제1헤더탱크에 내장되어 열전달유체를 냉각시키는 제1증발기코일; 상기 코어유닛의 표면에 발생하는 응축수를 받아 저장하는 응축수저장탱크; 상기 응축수저장탱크에 저장된 응축수에 침지되어 냉각되는 응축기; 상기 제1증발기코일 출구에서 분기되어 상기 응축수저장탱크에 위치함으로 수집되는 응축수에 냉기를 전달하는 제2증발기코일; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이때 상기 응축수저장탱크에는 응축수의 수위를 감지하는 수위조절센서가 설치되고, 상기 응축수저장탱크와 연통되되, 상기 수위조절센서와 연동하는 이송펌프를 통해 상기 응축수저장탱크의 응축수를 이송받아 저장하거나, 저장된 응축수를 상기 응축수저장탱크로 이송하는 임시저장탱크; 를 더 포함할 수 있다.

또한, 순환관을 통해 상기 응축수저장탱크와 연통되되, 상기 순환관에 설치된 이송펌프를 통해 상기 응축수저장탱크의 응축수를 순환시키며 보조팬을 통해 응축수와 외기 사이의 열교환이 이루어지도록 하는 보조열교환기; 를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1헤더탱크 및 제2헤더탱크는 각각 상하 방향으로 배치되되, 상기 제2헤더탱크 내부에 설치되어 열전달유체와 열교환이 이루어지는 히터코일이 설치될 수 있다.

또한, 상기 코어유닛(10)의 하부 측벽에는 응축수를 안내하되 상기 응축수저장탱크의 상부면에 연설되는 경사판이 결합되고, 상기 응축수저장탱크의 상부에는 응축수를 유입시키는 다수의 타공구가 형성되며, 내부에는 열손실을 방지하기 위해 타공구를 통해 유입되는 응축수를 안내하는 레버린스(labyrinth)타입의 안내판이 다수 배치될 수 있다.

또한, 상기 제1헤더탱크 및 제2헤더탱크 사이의 가장자리에는 냉각핀이 연결되지 않는 제2열교환튜브가 배치되고, 상기 제2열교환튜브의 양측에는 외부와 열교환을 방지하기 위한 방풍플레이트가 결합될 수 있다.

또한, 상기 제1헤더탱크 및 제2헤더탱크 사이를 연결하여 열전달유체를 고속으로 순환시키는 순환펌프가 설치될 수 있다.

증발기코일의 표면온도는 -30 내지 -20℃ 수준에서 표면의 결빙으로 냉방 효율이 급속이 저하되는 종래의 냉방장치와 달리, 본 발명에서는 증발기코일을 열전달유체를 통해 코어유닛으로 냉기를 확산되도록 함으로써, 열전달유체의 온도를 0℃ ~ 3℃로 유지시켜, 코어유닛 표면에 결빙을 방지할 수 있다.

이를 통해 코어유닛의 크기를 소형화할 수 있는 한편, 응축기 및 저압 냉매 계통의 일부를 코어유닛의 표면에서 발생되는 응축수를 사용하여 냉각시켜 냉방장치의 효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 열전달유체 내부에 히터코일을 배치하여 단일의 장치를 통해 냉방과 난방 기능을 모두 사용할 수 있으며, 냉기 또는 열기의 대류에 최적화된 수직형의 코어유닛 구조를 통해 빠르고 효율적인 냉기 또는 열기의 전달이 이루어질 수 있다.

도 1은 본 발명의 1 실시예에 따른 냉방장치의 구조도,
도 2는 본 발명의 1 실시예에 따른 냉방장치의 측면도,
도 3은 본 발명의 1 실시예에 따른 냉방장치의 작동도,
도 4는 본 발명의 2 실시예에 따른 냉방장치의 구조도,
도 5는 본 발명의 3 실시예에 따른 냉방장치의 구조도,
도 6은 본 발명의 4 실시예에 따른 냉방장치의 구조도 이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 응축수를 사용하여 효율을 향상시킨 저전력 냉방장치의 구성을 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 1 실시예에 따른 냉방장치의 구조도, 도 2는 본 발명의 1 실시예에 따른 냉방장치의 측면도, 도 3은 본 발명의 1 실시예에 따른 냉방장치의 작동도이다.

종래에는 냉방장치에서 팽창밸브를 통과한 저온의 냉매를 직접코어에 주입하여 냉각이 이루어지도록 하는 방식으로 증발기가 곧 코어가 되는 형태인데 반해 본 발명에서는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 증발기 코일을 코어유닛 내의 열전달유체와 직접적으로 접촉하여 수용된 열전달유체의 열을 뺏고, 냉각된 열전달유체가 대류에 의해 코어유닛(10) 전체로 순환하여 송풍되는 공기의 열을 뺏는 이른바 간접방식의 냉각이 이루어지도록 하는 점에서 큰 차이가 있다.

통상의 냉방장치에서 증발기의 표면온도는 -30 내지 -20℃ 수준으로 초기에 송풍중인 공기를 빠르게 냉각할 수 있으나 표면에 성애, 결빙의 발생으로 인해 어느 순간부터 효율이 급속히 저하될 수밖에 없었다. 일반적인 냉방장치에서 송풍되는 공기 온도가 10 내지 14℃ 수준임을 감안할 때, 증발기코일의 표면온도가 -30℃까지 저하되더라도 열전달유체를 통한 간접 냉각으로 코어유닛(10)의 온도는 약 0℃ 수준으로 원활한 냉방이 이루어질 수 있게 된다.

또한, 종래의 냉방장치에서는 압축기에 주입되는 냉동유가 냉매가스와 함께 계통을 순환함에 따라 증발기의 효율을 저해하였고 전기 자동차와 같은 환경에서는 전력관리를 위해 차량의 정지나 저속 운전시 압축기 정지하는 등의 조치나 코어유닛의 결빙이나 온도조절을 위해 냉방장치를 잠시 정지시에 실내온도가 급속도로 올라갈 수밖에 없었다. 하지만, 본 발명에서는 열전달유체의 축냉 기능으로 인해 적정온도에서 잠시 압축기를 끄는 조치를 하여도 급격한 온도상승이 없어 에너지 절감 측면에서 매우 효율적이다.

더불어 본 발명에서는 이러한 간접 냉방 구조로 인해 종래대비 증발기코일의 길이를 크게 줄일 수 있고 코어유닛의 규모 크기를 소형화할 수 있는 한편, 응축기(응축기)를 코어유닛의 표면에서 발생되는 응축수를 사용하여 냉각시키되, 상기 응축수는 증발기 코일 출구측에서 냉매배관과 직·간접으로 접촉시켜 잔여 냉기를 배출하도록 할 수 있다.

본 발명의 저전력 냉방장치는 열전달유체가 순환될 수 있도록 상하로 대향 배치되는 제1헤더탱크(11) 및 제2헤더탱크(12)와, 상기 제1헤더탱크(11) 및 제2헤더탱크(12) 사이에 병렬 결합되는 제1열교환튜브(13)와, 상기 제1열교환튜브(13)의 사이에 결합되는 냉각핀(15)으로 구성된 코어유닛(10)을 구비한다.

이때 송풍팬(F)이 제1열교환튜브(13)의 전면 또는 후면에 위치하여 제1열교환튜브(13)로부터 발산되는 냉기를 통해 실내로 냉풍을 공급하도록 구성된다.

아울러 코어유닛(10)의 제1헤더탱크(11) 및 제2헤더탱크(12) 중 상부에 위치하는 제1헤더탱크(11)의 내부에는 제1증발기코일(20)이 내장되어 열전달유체와 접촉하며 직접 냉각시킬 수 있게 구성된다.

이러한 구조를 통해 종래대비 제1증발기코일(20)의 길이를 최소화하면서 냉각효율을 증대시켜, 결국 코어유닛(10) 크기의 크기를 소형화할 수 있는 기반이 마련된다.

여기서 제1증발기코일(20)의 표면온도는 -30 내지 -20℃ 수준임을 감안할 때 표면에 결로나 결빙으로 인해 어느 순간부터 냉방 효율이 급속이 저하되는 일반 냉방장치와 달리, 제1증발기코일(20)을 열전달유체와 직접 접촉시킴으로써, 열전달유체의 온도를 0℃ ~ 3℃로 안정화시키고, 이에 따라 제1열교환튜브(13)의 표면의 결빙을 방지할 수 있어 저전력 냉방장치를 구현할 수 있다.

아울러 상기 코어유닛(10)의 표면에 흐르는 응축수를 공급받아 저장하는 응축수저장탱크(30)가 구비된다.

상기 응축수저장탱크(30)는 상기 코어유닛(10)과 별도로 마련되며, 공기 중으로부터 온도차에 의해 발생되는 응축수가 중력에 의해 하측으로 흘려 떨어짐에 따라 상기 코어유닛(10)의 하부 측벽에 응축수를 안내하는 경사판(17)과 연설되도록 응축수저장탱크(30)를 마련한다.

이때 상기 응축수저장탱크(30)의 상부에는 코어유닛(10)으로부터 상기 경사판(17)을 타고 흘러내리는 응축수를 유입시키는 다수의 타공구(31)가 형성되어 응축수 외 이물질의 유입을 최소화하고, 내부열손실, 즉 응축수의 냉기가 배출되는 것을 최소화하기 위해 타공구(31)를 통해 유입되는 응축수를 안내하는 레버린스(labyrinth)타입의 안내판(32)이 다수 배치된다.

즉 응축수는 초기 상기 코어유닛(10) 표면 온도와 동일 내지는 근접한 저온을 갖게 되므로 본 발명에서 이러한 냉기를 재활용하게 되며, 열손실을 최소화하기 위해 상기 응축수저장탱크(30)를 단열재로 둘러싸 단열처리할 수 있음은 당연하다.

본 발명에서는 냉동 계통의 주요요소 중 하나인 응축기(40)를 상기 응축수저장탱크(30)에 형성하여 저온의 응축수를 통해 수냉이 이루어지도록 한다. 즉 압축기(60)를 통해 고온·고압으로 압축된 냉매를 응축기(40)를 통해 냉각시켜 액화시킴에 있어 저온의 응축수에 전체 내지는 일부 침지되도록 하여 공냉방식 대비 응축효율을 크게 향상시키게 된다.

이때 상기 응축수저장탱크(30)는 유입되는 응축수와, 상기 응축기(40)와의 열교환으로 인해 증발되는 응축수를 냉각시키고 응축수의 저온상태를 최대한 유지할 수 있도록 제1증발기코일(20)의 출구에서 분기되어 연설되는 제2증발기코일(21)이 설치된다.

설치방식은 두 가지로, 먼저 상기 제2증발기코일(21)을 응축수에 완전 침지시켜 응축수로 냉기를 공급하는 방식으로 이를 통해 제2증발기코일(21)의 잔여 냉기를 응축수로 효과적으로 전달하고 완전히 기화되지 않은 냉매의 완전기화를 유도하여 압축기(60)로 흡입되는 액상 냉매로 인한 문제를 해소할 수 있다.

다음으로, 상기 제2증발기코일(21)을 응축수 상측으로 띄워 상기 타공구(31) 하측에 설치함으로 공급되어 낙하하는 물방울에 접촉하는 방식으로, 이를 통해서도 제2증발기코일(21)의 잔여 냉기를 응축수로 전달함과 더불어 응축수저장탱크(30) 내부를 전체적으로 냉각시켜 증발되는 응축수를 재응축시킬 수 있다.

첨부된 도면에서는 전자의 예를 도시하고 있으나 두 번째 방법으로 선택할 수 있음은 당업자라면 어렵지 않게 이해할 수 있을 것이다.

이러한 구조를 통해 응축기(40)에서 발생하는 열에 의해 응축수의 온도가 상승되는 것을 방지하여 상기 응축기(40)를 항시적으로 냉각시켜 저전력으로도 효과적인 냉방을 수행할 수 있다.

도 3을 통해 확인할 수 있듯이 발명에 따른 저전력 냉방장치에서 계통 내 냉매의 순환경로는 일반적인 냉동기와 같이 제1증발기코일(20)→압축기(60)→응축기(40)→팽창밸브(70)를 따라 순환되는 것을 기반으로, 상기 제1증발기코일(20)의 출구측이 일부 분기되는 형태의 제2증발기코일(21)이 상기 응축수저장탱크(30)를 지난 후 다시 합쳐진 상태로 압축기(60) 입구측에 연결된다.

도 3과 같이, 코어유닛(10)은 냉각작용이 이루어지는 제1증발기코일(20)이 제1헤더탱크(11)의 내측에 설치되어 수용된 열전달유체의 냉기를 뺏고, 냉각된 열전달유체가 대류 현상에 의해 하측으로 이동하며 제1열교환튜브(13)와, 제2헤더탱크(12) 및 제2열교환튜브(14)를 거쳐 순환된다.

이때 송풍되는 공기는 제1열교환튜브(13)에서 발산되는 냉기로 인해 냉풍이 발생된다.

그리고 제1열교환튜브(13)를 통과한 열전달유체는 온도가 상승하며 제2헤더탱크(12)로 유입되므로, 온도가 상승된 열전달유체는 외측 제2열교환튜브(14)를 통해 상승되어 제1헤더탱크(11)로 순환된다.

아울러 코어유닛(10)의 표면, 즉 제1열교환튜브(13)와 냉각핀(15)의 표면에 발생한 응축수는 경사판(17)을 통해 응축수저장탱크(30)로 유입된다. 이때 응축수의 유입은 응축수저장탱크(30)의 표면에 타공된 타공구(31)로 유입되며, 타공구(31)로 유입된 응축수는 레버린스(labyrinth)타입의 안내판(32)를 따라 내부로 유입된다.

응축수저장탱크(30)에 저장된 응축수에는 응축기(40)가 수장되어 있어, 수냉을 통한 냉각이 이루어진다.

저온의 응축수를 통해 응축기(40) 내의 냉매는 기체에서 빠르게 액화되고, 액화된 냉매는 팽창밸브(70)를 통과하여 저온 저압으로 감압된 냉매가 제1증발기코일(20)로 공급된다.

상기 제1증발기코일(20)의 출구에서 분기된 제2증발기코일(21)은 응축수저장탱크(30)의 공간상에 설치되어 응축수에 잔여 냉기를 공급하며 응축기(40)에 의해 응축수의 온도가 상승하는 것을 억제한다.

이에 따라 수장된 응축기(40)를 항시적으로 냉각시키고, 이는 저전력으로도 효과적인 냉방을 수행할 수 있어 냉방장치의 효율을 크게 향상시키게 된다.

도 4는 본 발명의 2 실시예에 따른 냉방장치의 구조도이다.

코어유닛(10)의 규격이 클 경우, 내지는 주변 습도가 높은 경우 등의 다양한 상황에서 응축수의 유입이 많아져 응축수저장탱크(30) 내에 응축수의 수위가 높아질 경우 넘침을 방지하기 위해 응축수의 수위를 조절할 필요가 있다.

이를 위해 상기 응축수저장탱크(30)에는 응축수의 수위를 감지하는 수위조절센서(33)가 설치되어 수위를 감지할 필요가 있으며, 이와 연동하여 필요 이상의 응축수를 배출관(34)에 연결된 솔레노이드밸브(35)를 통해 배출관(34)을 자동 개방시켜 배출시킬 수 있다.

이 경우 응축수의 잔여 냉기를 낭비할 뿐 아니라 설치환경에 따라서는 배수를 위한 별도의 구성이 필요함으로 본 발명에서는 상기 응축수저장탱크(30)와 연통되되, 상기 수위조절센서(33)와 연동하는 이송펌프(38)를 통해 상기 응축수저장탱크(30)의 응축수를 이송받아 저장하거나, 저장된 응축수를 상기 응축수저장탱크(30)로 이송하는 임시저장탱크(50)를 설치할 수 있다.

즉 상기 수위조절센서(33)가 일정 수위 이상임을 감지하여 상기 임시저장탱크(50)와 연통시키는 순환관(37) 및 이송펌프(38)를 통해 응축수를 이송시켜 응축수저장탱크(30)의 응축수 수위를 일정수위로 조절하게 된다.

이때 상기 임시저장탱크(50)는 단열처리되어 응축수의 냉기를 최대한 유지하며 외부 열기에 의해 임시저장된 응축수의 온도가 상승하는 것을 방지하게 된다.

또한, 본 발명에 따른 냉방장치의 구동 초기나 휴지기 중에는 상기 응축수저장탱크(30)가 비어있게 되므로 구동후 응축수가 일정량 모일 때까지는 수냉을 통한 응축기(40) 냉각효과가 크게 저하된다. 이런 경우 상기 이송펌프(38)를 통해 임시저장탱크(50)에 수용된 응축수를 응축수저장탱크(30)로 이송하여 적정량의 응축수수위가 유지되도록 할 수 있다.

만약 임시저장탱크(50)도 비어있는 경우 별도의 외부 유입관(36)을 연결시켜 수돗물을 공급할 수 있게 구성할 수 있다.

도 5는 본 발명의 3 실시예에 따른 냉방장치의 구조도이다.

코어유닛(10)에서 발생하는 응축수의 양이 비교적 많지 않을 경우를 비롯하여 응축기(40)나 주변 기온의 고온 상황인 경우 상기 응축수저장탱크(30)에 수용된 응축수의 온도가 높아져 응축효율이 크게 저하될 수 있다.

이에 본 발명의 3 실시예에서는 순환관(37)을 통해 상기 응축수저장탱크(30)와 연통되되, 상기 순환관(37)에 설치된 이송펌프(38)를 통해 상기 응축수저장탱크(30)의 응축수를 순환시키며 보조팬(F')을 통해 응축수와 외기 사이의 열교환이 이루어지도록 하는 보조열교환기(80)를 마련하여 응축수저장탱크(30)에 수용된 응축수를 추가로 냉각시킬 수 있도록 구성할 수 있다.

이는 앞서 2 실시예에서 언급된 임시저장탱크(50)와 함께 설치되거나, 임시저장탱크(50) 없이 개별적으로 설치할 수 있으며, 후자의 경우 보조열교환기(80)가 응축수를 일부 수용하며 잉여 응축수의 임시저장이 이루어지도록 할 수 있다.

상기 임시저장탱크(50)의 경우 단일의 순환관(37)과 양방향 이송이 가능한 이송펌프(38)를 통해 응축수저장탱크(30)와 연결될 수 있으나, 보조열교환기(80)의 경우 순환을 위해 응축수저장탱크(30)에 유입관(36) 및 배출관(34)을 구비하고 한쌍의 순환관(37)을 통해 연결이 이루어져야 함은 자명하며 상기 수위조절센서(33)에 의해 개폐되는 솔레노이드밸브(35)가 장착될 수 있다.

도 6은 본 발명의 4 실시예에 따른 냉방장치의 구조도 이다.

본 발명의 4 실시예에서 상기 코어유닛(10)에는 상기 제1헤더탱크(11) 및 제2헤더탱크(12)의 가장자리에 냉각핀(15)이 연결되지 않는 제2열교환튜브(14)가 배치되고, 상기 제2열교환튜브(14)의 양측에는 송풍되는 바람과의 접촉을 방지하기 위한 방풍플레이트(16)가 더 결합된다.

이러한 구성은 온도가 상승된 제2헤더탱크(12) 내의 열전달유체가 제2열교환튜브(14)를 따라 대류현상에 의해 순환될 수 있도록 한 구성이다. 즉 상기 제1헤더탱크(11)에서 냉각된 열전달유체는 부피가 작아져 밀도가 커짐에 따라 제1열교환튜브(13)를 따라 하강하고, 제2헤더탱크(12) 내의 열전달유체는 온도가 상승하여 부피가 팽창하므로, 대류현상에 의해 제2열교환튜브(14)로 상승되어 순환될 수 있도록 돕는 구성이다.

즉 상기 제1열교환튜브(13)를 통과한 열전달유체는 온도가 상승하며 제2헤더탱크(12)로 유입되는 바, 온도가 상승된 열전달유체는 방풍플레이트(16)에 의해 송풍되는 바람과의 간섭을 피해 제2열교환튜브(14)로 상승되어 제1헤더탱크(11)로 순환된다.

한편, 본 발명을 난방기를 겸용할 경우, 상기 제1헤더탱크(11) 및 제2헤더탱크(12)는 각각 상하 방향으로 배치된 상태에서 상기 제2헤더탱크(12) 내부에는 열전달 유체와 열교환이 이루어지는 히터코일(H)이 설치될 수 있다. 즉 냉기는 하측으로 열기는 상측으로 이동하는 대류특성을 반영한 것으로 이를 선택적으로 이용함으로 빠른 냉기 또는 열의 확산이 이루어지게 된다.

또한, 본 발명의 4실시예에서는 앞서 언급한 바와 같이 기본적으로 대류를 통해 냉기의 전달이 이루어질 수 있으나 필요에 따라 상기 제1헤더탱크(11) 및 제2헤더탱크(12) 사이에 순환펌프(18)를 설치하여 제1증발기코일(20)의 냉기를 제1열교환튜브(13)로 고속으로 순환시킬 수 있다. 이는 구동 초기 빠른 냉기 확산을 위한 조치로 임시 활용될 수 있으며 제2헤더탱크(12)의 열전달유체를 흡입하여 제1헤더탱크(11)로 공급하는 방식으로 순환펌프(18)를 설치함으로 구현 가능하다.

본 발명은 가정용 냉방장치, 산업용 냉방장치, 자동차공조기에 적용될 수 있다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

10: 코어유닛 11: 제1헤더탱크 12: 제2헤더탱크
13: 제1열교환튜브 14: 제2열교환튜브
15: 냉각핀 16: 방풍플레이트
17: 경사판 18: 순환펌프
20: 제1에바코일 21: 제2에바코일
30: 응축수저장탱크 31: 타공구 32: 안내판
33: 수위조절센서 34: 배출관
35: 솔레노이드밸브 36: 유입관
37: 순환관 38: 이송펌프
40: 응축기
50: 임시저장탱크
60: 압축기
70: 팽창밸브
80: 보조열교환기
F: 송풍팬 F': 보조팬 H: 히터코일

Claims

열전달유체가 수용되어 대향 배치되는 제1헤더탱크(11) 및 제2헤더탱크(12)와, 상기 제1헤더탱크(11) 및 제2헤더탱크(12) 사이를 연결하여 열전달유체를 유동시키는 복수의 제1열교환튜브(13)와, 상기 제1열교환튜브(13)의 사이에 결합되는 냉각핀(15)으로 구성된 코어유닛(10)과, 압축기(60) 및 팽창밸브(70)를 구비한 냉방장치에 있어서,
제1헤더탱크(11)에 내장되어 열전달유체를 냉각시키는 제1증발기코일(20);
상기 코어유닛(10)의 표면에 발생하는 응축수를 받아 저장하는 응축수저장탱크(30);
상기 응축수저장탱크(30)에 저장된 응축수에 침지되어 냉각되는 응축기(40);
상기 제1증발기코일(20) 출구에서 분기되어 상기 응축수저장탱크(30)에 위치함으로 수집되는 응축수에 냉기를 전달하는 제2증발기코일(21); 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 응축수를 사용하여 효율을 향상시킨 저전력 냉방장치.
제1항에 있어서,
상기 응축수저장탱크(30)에는 응축수의 수위를 감지하는 수위조절센서(33)가 설치되고,
상기 응축수저장탱크(30)와 연통되되, 상기 수위조절센서(33)와 연동하는 이송펌프(38)를 통해 상기 응축수저장탱크(30)의 응축수를 이송받아 저장하거나, 저장된 응축수를 상기 응축수저장탱크(30)로 이송하는 임시저장탱크(50); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 응축수를 사용하여 효율을 향상시킨 저전력 냉방장치.
제1항에 있어서,
순환관(37)을 통해 상기 응축수저장탱크(30)와 연통되되, 상기 순환관(37)에 설치된 이송펌프(38)를 통해 상기 응축수저장탱크(30)의 응축수를 순환시키며 보조팬(F')을 통해 응축수와 외기 사이의 열교환이 이루어지도록 하는 보조열교환기(80); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 응축수를 사용하여 효율을 향상시킨 저전력 냉방장치.
제1항에 있어서,
상기 제1헤더탱크(11) 및 제2헤더탱크(12)는 각각 상하 방향으로 배치되되, 상기 제2헤더탱크(12) 내부에 설치되어 열전달유체와 열교환이 이루어지는 히터코일(H)이 설치되는 것을 특징으로 하는 응축수를 사용하여 효율을 향상시킨 저전력 냉방장치.
제1항에 있어서,
상기 코어유닛(10)의 하부 측벽에는 응축수를 안내하되 상기 응축수저장탱크(30)의 상부면에 연설되는 경사판(17)이 결합되고,
상기 응축수저장탱크(30)의 상부에는 응축수를 유입시키는 다수의 타공구(31)가 형성되며, 내부에는 열손실을 방지하기 위해 타공구(31)를 통해 유입되는 응축수를 안내하는 레버린스(labyrinth)타입의 안내판(32)이 다수 배치되는 것을 특징으로 하는 응축수를 사용하여 효율을 향상시킨 저전력 냉방장치.
제1항에 있어서,
상기 제1헤더탱크(11) 및 제2헤더탱크(12) 사이의 가장자리에는 냉각핀(15)이 연결되지 않는 제2열교환튜브(14)가 배치되고,
상기 제2열교환튜브(14)의 양측에는 외부와 열교환을 방지하기 위한 방풍플레이트(16)가 결합되는 것을 특징으로 하는 응축수를 사용하여 효율을 향상시킨 저전력 냉방장치.
제1항에 있어서,
상기 제1헤더탱크(11) 및 제2헤더탱크(12) 사이를 연결하여 열전달유체를 고속으로 순환시키는 순환펌프(18)가 설치되는 것을 특징으로 하는 응축수를 사용하여 효율을 향상시킨 저전력 냉방장치.