KR20220083368A - 공기 조화기 - Google Patents

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이광표
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주식회사 경동나비엔
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Abstract

본 발명은 물의 소비가 적으면서도 효율적인 공기 조화기를 제공하는 것으로, 증발기, 팽창밸브, 압축기 및 증발식 응축기를 포함하며, 실외기는 냉각기 주수모듈을 포함하며, 상기 건채널에 실외 공기가 유입되는 유입 유로가 연결된 증발식 냉각기; 상기 유입 유로 상에서 상기 증발식 냉각기 전에 배치되며, 유입되는 공기를 제습하는 제습로터; 상기 제습로터를 재생시키기 위한 공기가 지나가는 재생 유로 상에서 상기 제습로터 전에 배치되어 공기를 가열하는 가열부; 및 상기 증발식 냉각기를 통과한 물과 상기 증발식 냉각기로 유입되는 상기 유입 유로 상의 공기를 열교환시키는 제 1 열교환기;를 포함하며, 상기 제 1 열교환기는 상기 유입 유로에서 상기 제습로터와 상기 증발식 냉각기 사이에 배치되며, 상기 제습로터는 상기 재생 유로와 상기 유입 유로에 걸쳐서 배치되며, 상기 유입 유로는 상기 증발식 냉각기를 통과한 후 실내와 연결되는 실내 공급 유로, 상기 증발식 응축기와 연결되는 응축기 공급 유로, 상기 증발식 냉각기의 습채널과 연결되는 냉각기 공급 유로로 분기되는 공기 조화기를 제공한다.

Description

공기 조화기{Air Conditioner}
본 발명은 공기를 조절하는 공기 조화기에 대한 것으로 구체적으로는 냉매 싸이클을 가지는 냉방 구조를 포함하되 냉매 싸이클의 응축기가 증발 잠열을 활용하는 증발식 응축기로 구성된 공기 조화기에 대한 것이다.
공기 조화기는 사용자 요구에 따라 실내 온도와 습도를 조절하거나 실내 공기를 환기시키거나 정화시켜 실내를 쾌적하게 유지하는 장치이다.
그러나, 실제로 실내 온도와 습도를 조절하고, 실내 공기를 환기시키며, 실내 공기를 정화까지 모두 수행할 수 있는 장치는 없으며, 상기 기능을 수행할 수 있는 복수의 장치를 구성할 경우, 상기 복수의 장치를 모두 수납할 거대한 기계실이 필요하며, 상기 기능을 모두 수행하기 위해 높은 소비 전력이 소모되게 되어 공간 효율 및 에너지 효율이 떨어지게 된다.
한편, 특허 문헌 1 에는 제습 냉방기의 냉방 출력을 증기 압축식 냉방기의 응축기를 냉각하는데 사용하는 시스템을 개시하고 있다.
하지만, 특허 문헌 1 의 경우에 응축기의 냉각에서 제습 냉방기의 냉방 출력과 함께 증발수 분사기를 통하여 물을 뿌리면서 사용하는데, 응축기의 냉매관에서 충분한 열을 빼앗기 위하여는 사용되는 물의 양이 많아지게 되며, 이는 결국 사용자에게 물 비용 부담을 주게 되는 것이어서 바람직하지 못하다.
[특허문헌 1]
한국등록특허공보 제 10-1794730호(2017.11.8)
본 발명은 위와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 공기 조화기에서 사용하는 물의 양을 감소시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 위와 같은 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 공기 조화기를 제공한다.
냉매 싸이클로 증발기, 팽창밸브, 압축기 및 증발식 응축기를 포함하는 공기 조화기로, 상기 증발식 응축기가 배치되는 실외기; 상기 증발기가 배치되는 실내기;를 포함하며, 상기 증발식 응축기는 냉매가 통과하는 냉각유로; 상기 냉각유로로 물을 제공하는 응축기 주수모듈 및 상기 냉각유로를 통과하는 공기 흐름을 형성시키는 송풍모듈을 포함하며, 상기 실외기는 건채널, 상기 건채널과 열교환하게 배치된 습채널, 상기 습채널에 물을 제공하는 냉각기 주수모듈을 포함하며, 상기 건채널에 실외 공기가 유입되는 유입 유로가 연결된 증발식 냉각기; 상기 유입 유로 상에서 상기 증발식 냉각기 전에 배치되며, 유입되는 공기를 제습하는 제습로터; 상기 제습로터를 재생시키기 위한 공기가 지나가는 재생 유로 상에서 상기 제습로터 전에 배치되어 공기를 가열하는 가열부; 및 상기 증발식 냉각기를 통과한 물과 상기 증발식 냉각기로 유입되는 상기 유입 유로 상의 공기를 열교환시키는 제 1 열교환기;를 포함하며, 상기 제 1 열교환기는 상기 유입 유로에서 상기 제습로터와 상기 증발식 냉각기 사이에 배치되며, 상기 제습로터는 상기 재생 유로와 상기 유입 유로에 걸쳐서 배치되며, 상기 유입 유로는 상기 증발식 냉각기를 통과한 후 실내와 연결되는 실내 공급 유로, 상기 증발식 응축기와 연결되는 응축기 공급 유로, 상기 증발식 냉각기의 습채널과 연결되는 냉각기 공급 유로로 분기되는 공기 조화기를 제공한다.
일실시예에서, 상기 실내 공급 유로는 상기 실내기에 연결될 수 있으며, 상기 제 1 열교환기는 핀-튜브 열교환기일 수 있다.
일실시예에서, 상기 증발식 응축기를 통과한 물을 다시 상기 응축기 주수모듈로 공급될 수 있다.
일실시예에서, 상기 증발식 응축기를 퉁과한 물과 상기 증발기와 상기 압축기 사이의 냉매가 열교환하는 제 2 열교환기를 더 포함할 수 있으며, 상기 제 2 열교환기는 이중관 또는 판형 열교환기일 수 있다.
일실시예에서, 상기 제 1 열교환기를 통과한 물과 상기 압축기와 상기 증발식 응축기 사이의 냉매가 열교환하는 제 3 열교환기를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 위와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 공기 조화기에서 사용하는 물의 양을 감소시키는 것을 목적으로 한다.
도 1 은 제습로터, 증발식 냉각기 및 증발식 응축기를 포함하는 공기 조화기의 개략도이다.
도 2 는 본 발명의 공기조화기의 일 실시예에 따른 개략도이다.
도 3 은 본 발명의 공기조화기의 다른 실시예에 따른 개략도이다.
도 4 는 본 발명의 공기조화기의 또다른 실시예에 따른 개략도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참고로 하여, 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 설명하도록 한다.
도 1 에는 제습로터(180), 증발식 냉각기(170) 및 증발식 응축기(110)를 포함하는 공기 조화기(100)의 개략도가 도시되어 있다.
공기 조화기(100)는 냉매가 순환하는 냉매 싸이클(R1)을 포함하며, 상기 냉매 싸이클(R1)은 냉매를 응축기를 응축시키는 증발식 응축기(110), 팽창 밸브(120), 냉매가 증발하며 공기를 냉각하는 증발기(130) 및 압축기(140)를 통과한다. 이러한 냉매 싸이클(R1)의 팽창밸브(120), 증발기(130) 및 압축기(140)는 통상의 에어컨과 동일할 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
증발식 응축기(140)는 통상의 응축기에 응축기 표면에 물을 뿌려서 물이 증발하면서 냉매의 냉각을 돕는 구조로, 증발식 응축기(140)는 냉매가 통과하는 냉각유로; 상기 냉각유로로 물을 제공하는 응축기 주수모듈 및 상기 냉각유로를 통과하는 공기 흐름을 형성시키는 송풍모듈을 포함한다. 증발식 응축기(140)는 상술한 특허문헌 1 이나 한국공개특허공보 10-2019-0006781에 개시되어 있으며, 이러한 구조가 아니더라도 물의 증발을 활용하는 응축기 구조라면 다른 증발식 응축기가 적용될 수 있음은 물론이다.
냉매 싸이클(R1)에서 압축기(140), 증발식 응축기(110), 팽창 밸브(120)는 실외기에, 증발기(130)는 실내기(150)에 배치될 수 있으며, 증발식 응축기(110)를 제외하고는 실내기에 배치되거나, 다른 공조 공간에 배치될 수도 있다.
실외기는 실외 공기가 유입되는 유입 유로(A1) 상에 배치되며, 건채널과 습채널을 포함하며 상기 건채널을 통과하는 공기를 냉각시키는 증발식 냉각기(170); 상기 유입 유로(A1) 상에 상기 증발식 냉각기(170) 전에 배치되며, 유입되는 공기를 제습하는 제습로터(180); 상기 제습로터(180)를 재생시키기 위한 공기가 지나가는 재생 유로(A12, A13) 상에서 상기 제습로터(180) 전에 배치되어 공기를 가열하는 가열부(185);를 포함한다.
증발식 냉각기(170)는 냉각이 필요한 공기가 통과하는 건채널과 상기 건채널에 인접하며 주수 모듈의 물이 공급되어 증발이 발생하여 상기 건채널과 열교환하는 습채널을 포함하며, 통상, 건채널과 습채널을 교번적으로 배치되고, 습채널 상부에는 주수모듈이 배치되어 습채널로 물을 제공하며, 상부 또는 하부에는 송풍모듈이 구비되어 유동을 발생시킨다. 증발식 냉각기(170)는 증발을 활용할 수 있다면 다른 구조가 적용되는 것도 가능함은 물론이다.
상기 제습로터(180)는 상기 재생 유로(A12, A13)와 상기 유입 유로(A1)에 걸쳐서 배치되며, 상기 제습로터(180)는 회전하는 로터를 통하여 유입 유로(A1)에서는 수분을 흡수하며, 재생 유로(A12, A13)에서는 흡수된 수분을 배출하는 방식으로 동작한다. 상기 유입 유로(A1)는 상기 증발식 냉각기(170)를 통과한 후 분기점(P2, P3)에서 실내와 연결되는 실내 공급 유로(A5), 상기 증발식 응축기(110)와 연결되는 응축기 공급 유로(A4), 상기 증발식 냉각기(170)의 습채널과 연결되는 냉각기 공급 유로(A2)로 분기된다. 이 실시예에서 분기점(P2)에서 냉각기 공급 유로(A2)로 분기한 후 유로(A3)가 다음 분기점(P3)에서 응축기 공급 유로(A4)와 실내 공급 유로(A5)로 분기하는 것으로 도시하였으나, 한 분기점에서 3 곳, 냉각기 공급 유로(A2), 응축기 공급 유로(A4)와 실내 공급 유로(A5)로 분기될 수도 있다.
상기 실내 공급 유로(A5)는 상기 실내기(150)에 연결되며, 증발기(130)를 통과한 후 냉각된 상태로 실내로 공급될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 증발기(130)는 실내 순환 유로(A10)가 통과하고, 실내 공급 유로(A5)는 천정에서 실내로 공급되는 것도 가능하다.
한편, 공기 조화기(100)는 실내로 공급되는 공기량에 대응되는 만큼 실내 공기를 외부로 배출하는 배출 유로(A11)를 포함할 수 있으며, 이 배출 유로(A11)는 재생 유로(A12)와 합류점(P4)에서 합류하여 합쳐진 재생유로(A13)이 될 수 있으며, 상기 재생 유로(A12, A13)에서 가열기(185)에서 가열된 후 제습 로터(180)를 재생시킨 후 외부로 배출된다.
수공급원(WS)에 연결되는 수공급 유로(W1)는 분기점(P1)에서 상기 증발식 응축기(110)로 향하는 수공급 유로(W2)와 상기 증발식 냉각기(170)로 향하는 수공급 유로(W3)로 분기되며, 수공급 유로(W2, W3)에 의해서 상기 증발식 응축기(110)를 통과하는 냉매를 응축시키기 위한 잠열을 제공하는 물 및 상기 증발식 냉각기(170)를 통과하는 공기를 냉각시키기 위한 잠열을 제공하는 물이 공급된다. 증발식 냉각기(170)를 통과한 물 및 증발식 응축기(110)를 통과한 물은 외부로 배수된다.
증발식 응축기(110)에 차가운 공기를 제공하기 위하여는 증발식 냉각기(170)를 통과시키게 되며, 유입 유로(A1)의 공기의 증발 효율을 상승시기키 위하여 제습로터(180)를 거치게 되며, 제습로터(180)에서는 제습과 함께 가열이 이루어지게 된다. 유입 유로(A1)의 공기는 제습로터(180)를 재생시키는 재생 유로(A13)와 현열 교환하는데, 재생 유로(A13)는 제습로터(180)를 통과하기 전에 가열기(185)를 거쳐가면서 온도가 상승한다. 따라서, 가열된 유입 유로(A1)의 공기를 다시 냉각시키기 위하여 많은 양의 물이 필요하며, 이는 가정의 전기 에너지를 사용하는 것은 아니지만 물 자원을 활용하는 것으로 많이 사용하는 경우에는 사용자에게 부담을 줄 수 있다.
본 발명의 발명자는 물 자원을 절약하여, 전체적인 에너지 효율을 상승시키기 위하여 도 2 내지 4 의 공기 조화기(100)를 제공한다.
도 2 에는 본 발명의 일실시예에 따른 공기 조화기(100)의 개략도가 도시되어 있다. 도 2 의 공기 조화기(100)는 기본적으로 도 1 의 공기 조화기(100)의 구성을 모두 포함하고 있다.
공기 조화기(100)는 냉매가 순환하는 냉매 싸이클(R1)을 포함하며, 상기 냉매 싸이클(R1)은 냉매를 응축기를 응축시키는 증발식 응축기(110), 팽창 밸브(120), 냉매가 증발하며 공기를 냉각하는 증발기(130) 및 압축기(140)를 통과한다.
실외기는 실외 공기가 유입되는 유입 유로(A1) 상에 배치되며, 건채널과 습채널을 포함하며 상기 건채널을 통과하는 공기를 냉각시키는 증발식 냉각기(170); 상기 유입 유로(A1) 상에 상기 증발식 냉각기(170) 전에 배치되며, 유입되는 공기를 제습하는 제습로터(180); 상기 유입 유로(A1) 상에서 상기 증발식 냉각기(170)와 상기 제습로터(180) 사이에 배치되며 증발식 냉각기(170)를 통과한 물과 상기 유입 유로(A1) 상의 공기를 열교환시키는 제 1 열교환기(160); 및 상기 제습로터(180)를 재생시키기 위한 공기가 지나가는 재생 유로(A12, A13) 상에서 상기 제습로터(180) 전에 배치되어 공기를 가열하는 가열부(185);를 포함한다.
상기 제습로터(180)는 상기 재생 유로(A12, A13)와 상기 유입 유로(A1)에 걸쳐서 배치되며, 상기 제습로터(180)는 회전하는 로터를 통하여 유입 유로(A1)에서는 수분을 흡수하며, 재생 유로(A12, A13)에서는 흡수된 수분을 배출하는 방식으로 동작한다. 상기 유입 유로(A1)는 상기 증발식 냉각기(170)를 통과한 후 분기점(P2, P3)에서 실내와 연결되는 실내 공급 유로(A5), 상기 증발식 응축기(110)와 연결되는 응축기 공급 유로(A4), 상기 증발식 냉각기(170)의 습채널과 연결되는 냉각기 공급 유로(A2)로 분기된다.
상기 실내 공급 유로(A5)는 상기 실내기(150)에 연결되며, 증발기(130)를 통과한 후 냉각된 상태로 실내로 공급되며, 공기 조화기(100)는 실내로 공급되는 공기량에 대응되는 만큼 실내 공기를 외부로 배출하는 배출 유로(A11)를 포함할 수 있으며, 이 배출 유로(A11)는 재생 유로(A12)와 합류점(P4)에서 합류하여 합쳐진 재생유로(A13)가 될 수 있으며, 상기 재생 유로(A12, A13)에서 가열기(185)에서 가열된 후 제습 로터(180)를 재생시킨 후 외부로 배출된다.
수공급원(WS)에 연결되는 수공급 유로(W1)는 분기점(P1)에서 상기 증발식 응축기(110)로 향하는 수공급 유로(W2)와 상기 증발식 냉각기(170)로 향하는 수공급 유로(W3)로 분기되며, 수공급 유로(W2, W3)에 의해서 상기 증발식 응축기(110)를 통과하는 냉매를 응축시키기 위한 잠열을 제공하는 물 및 상기 증발식 냉각기(170)를 통과하는 공기를 냉각시키기 위한 잠열을 제공하는 물이 공급된다. 증발식 냉각기(170)를 통과한 물은 상기 제 1 열교환기(160)에서 상기 증발식 냉각기(170)로 공급되는 공기와 열교환한 후 배수되며, 증발식 응축기(110)를 통과한 물은 외부로 배수된다.
외부에서 유입된 공기는 유입 유로(A1) 상에서 제습로터(180)를 통과하면서 고온의 건공기가 된다. 예를 들면, 제습로터(180)릍 통과한 공기는 44℃의 공기가 될 수 있다. 한편, 수공급원(WS)에서 공급되는 물의 경우에 예를 들면, 25℃ 정도의 온도를 가지고 있으며, 증발식 냉각기(170)를 통과한 후라고 하더라도 그 온도는 대략 33℃ 정도 수준에 해당한다. 따라서, 증발식 냉각기(170)를 통과한 물과 증발식 냉각기(170)로 공급되는 공기를 제 1 열교환기(160)에서 열교환시키는 경우에 증발식 냉각기(170)로 공급되는 공기의 온도를 낮추는 것이 가능하다.
예를 들어, 44℃의 공기와 33℃ 정도의 물을 핀-튜브 타입의 제 1 열교환기(160)를 이용하여 열교환하는 경우에 증발식 냉각기(170)로 공급되는 공기의 온도를 1.5~2℃ 정도 낮추는 것이 가능하다. 1.5 ~ 2℃ 정도 공기의 온도를 낮추는 경우에 증발식 냉각기(170)에서 요구되는 냉각 부하은 제 1 열교환기(160)가 없는 도 1 의 증발식 냉각기(170)의 냉각 부하보다 대략 10% 정도가 감소할 수 있으며, 이는 증발식 냉각기(170)에서 사용되는 물의 양을 10% 정도 감소시키는 것이 가능하다는 것을 의미한다.
또한, 증발식 냉각기(170)로 공급되는 유로에 제 1 열교환기(160)가 배치되는 것이기 때문에, 공기가 제 1 열교환기(160)를 거치면서 균일한 유동장을 형성할 수 있으며, 이는 증발식 냉각기(170) 내에서 유동 흐름을 좋게하여 증발식 냉각기(170) 자체의 효율도 상승될 수 있다.
도 3 에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기 조화기(100)의 개략도가 도시되어 있다. 도 3 의 공기 조화기(100)는 도 2 의 공기 조화기(100)의 구성을 모두 포함하고 있다.
도 3 의 공기 조화기(100)는 도 2 의 공기 조화기와 동일하게 냉매가 순환하는 냉매 싸이클(R1)을 포함하며, 냉매는 증발식 응축기(110), 팽창 밸브(120), 증발기(130) 및 압축기(140)를 통과한다. 이 실시예에서 냉매 싸이클(R1)에서 증발기(130)를 통과한 후 압축기(140)로 공급되기 전에 제 2 열교환기(165)를 통과하면서 증발식 응축기(110)를 통과한 물과 열교환하면서 물의 온도는 내려가며, 냉매의 온도는 상승한다.
실외기는 유입 유로(A1) 상에 배치되는 증발식 냉각기(170); 상기 증발식 냉각기(170) 전에 배치되는 제습로터(180); 상기 증발식 냉각기(170)와 상기 제습로터(180) 사이에 배치되는 제 1 열교환기(160); 및 상기 제습로터(180)를 재생시키기 위한 공기가 지나가는 재생 유로(A12, A13)에서 상기 제습로터(180) 전에 배치되어 공기를 가열하는 가열부(185);를 포함한다.
상기 유입 유로(A1)는 상기 증발식 냉각기(170)를 통과한 후 분기점(P2, P3)에서 실내와 연결되는 실내 공급 유로(A5), 상기 증발식 응축기(110)와 연결되는 응축기 공급 유로(A4), 상기 증발식 냉각기(170)의 습채널과 연결되는 냉각기 공급 유로(A2)로 분기된다.
상기 실내 공급 유로(A5)는 상기 실내기(150)에 연결되며, 증발기(130)를 통과한 후 냉각된 상태로 실내로 공급되며, 공기 조화기(100)는 실내로 공급되는 공기량에 대응되는 만큼 실내 공기를 외부로 배출하는 배출 유로(A11)를 포함하며, 이 배출 유로(A11)는 재생 유로(A12)와 합류점(P4)에서 합류하여 합쳐진 재생유로(A13)가 된다.
수공급원(WS)에 연결되는 수공급 유로(W1)는 분기점(P1)에서 상기 증발식 응축기(110)로 향하는 수공급 유로(W2)와 상기 증발식 냉각기(170)로 향하는 수공급 유로(W3)로 분기되며, 수공급 유로(W2, W3)에 의해서 상기 증발식 응축기(110)를 통과하는 냉매를 응축시키기 위한 잠열을 제공하는 물 및 상기 증발식 냉각기(170)를 통과하는 공기를 냉각시키기 위한 잠열을 제공하는 물이 공급된다. 증발식 냉각기(170)를 통과한 물은 상기 제 1 열교환기(160)에서 상기 증발식 냉각기(170)로 공급되는 공기와 열교환한 후 배수된다. 증발식 응축기(110)를 향하는 물은 합류점(P5)에서 재순환 유로(W4)와 합류하며, 증발식 응축기(110)를 통과한 후 상기 제 2 열교환기(165)를 통과한다. 상기 제 2 열교환기(165)에서 상기 압축기(140)로 공급되는 냉매와 열교환한 물은 합류점(P5)으로 재순환 하며, 수공급 유로(W2)와 합류하여 다시 증발식 응축기(110)로 공급된다.
제 1 열교환기(160)는 도 2 의 공기 조화기(100)와 동일하게 증발식 냉각기(170)로 공급되는 공기의 온도를 낮춰주며, 그로 인하여 증발식 냉각기(170)의 냉각 부하, 즉 냉각 용량이 감소되어 물의 사용량을 낮출 수 있다.
제 2 열교환기(165)는 액-액 열교환이 이루어지므로, 이중관 또는 판형 열교환기일 수 있다. 예를 들면, 증발기(130)를 통과한 냉매의 경우에 대략 18~20℃ 정도의 온도를 가지며, 증발식 응축기(110)를 통과한 물은 약 29℃ 정도의 온도를 가지므로, 제 2 열교환기(165)에서 냉매의 온도는 상승되며, 물의 온도는 내려간다. 재순환 유로(W4)의 경우에 배수 없이 증발식 응축기(110)를 통과하는 물이 순환되기 때문에 물의 낭비를 막을 수 있으며, 증발되는 용량만큼만 물을 보충해줌으로써, 물의 소비를 도 2 의 공기 조화기(100) 대비 줄일 수 있다.
또한, 순환하는 물의 온도가 지속적으로 상승되지 않도록 제 2 열교환기(165)를 포함하므로, 증발식 응축기(110)로 공급되는 물을 일정한 온도를 유지할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 재순환 유로(W4)에는 물의 순환을 위하여 펌프가 배치된다.
이 실시예에서, 제 2 열교환기(165)에 의해서 도 2 의 공기 조화기(100)에 비하여 압축기(140) 입측 냉매 온도 및 증발식 응축기(110) 입측 냉매 온도가 상승되지만, 증발식 응축기(110)의 주된 열교환원은 증발 잠열이라는 점을 고려할 때, 전체적 효율은 상승될 수 있다.
도 4 에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공기 조화기(100)의 개략도가 도시되어 있다. 도 4 의 공기 조화기(100)는 도 3 의 공기 조화기(100)의 구성을 모두 포함하고 있다.
도 4 의 공기 조화기(100)는 도 2 및 3 의 공기 조화기와 동일하게 냉매가 순환하는 냉매 싸이클(R1)을 포함하며, 냉매는 증발식 응축기(110), 팽창 밸브(120), 증발기(130) 및 압축기(140)를 통과한다. 이 실시예에서 냉매 싸이클(R1)에서 증발기(130)를 통과한 후 압축기(140)로 공급되기 전에 제 2 열교환기(165)를 통과하면서 증발식 응축기(110)를 통과한 물과 열교환하면서 물의 온도는 내려가며, 냉매의 온도는 상승한다. 또한, 압축기(140)를 통과한 후 증발식 응축기(110)에 공급되기 전에 제 3 열교환기(168)를 통과하면서 증발식 냉각기(170) 및 제 1 열교환기(160)를 통과한 물과 열교환하면서 물의 온도는 상승, 냉매의 온도는 내려간다.
실외기는 유입 유로(A1) 상에 배치되는 증발식 냉각기(170); 상기 증발식 냉각기(170) 전에 배치되는 제습로터(180); 상기 증발식 냉각기(170)와 상기 제습로터(180) 사이에 배치되는 제 1 열교환기(160); 및 상기 제습로터(180)를 재생시키기 위한 공기가 지나가는 재생 유로(A12, A13)에서 상기 제습로터(180) 전에 배치되어 공기를 가열하는 가열부(185);를 포함한다.
상기 유입 유로(A1)는 상기 증발식 냉각기(170)를 통과한 후 분기점(P2, P3)에서 실내와 연결되는 실내 공급 유로(A5), 상기 증발식 응축기(110)와 연결되는 응축기 공급 유로(A4), 상기 증발식 냉각기(170)의 습채널과 연결되는 냉각기 공급 유로(A2)로 분기된다.
상기 실내 공급 유로(A5)는 상기 실내기(150)에 연결되며, 증발기(130)를 통과한 후 냉각된 상태로 실내로 공급되며, 공기 조화기(100)는 실내로 공급되는 공기량에 대응되는 만큼 실내 공기를 외부로 배출하는 배출 유로(A11)를 포함하며, 이 배출 유로(A11)는 재생 유로(A12)와 합류점(P4)에서 합류하여 합쳐진 재생유로(A13)가 된다.
수공급원(WS)에 연결되는 수공급 유로(W1)는 분기점(P1)에서 상기 증발식 응축기(110)로 향하는 수공급 유로(W2)와 상기 증발식 냉각기(170)로 향하는 수공급 유로(W3)로 분기되며, 수공급 유로(W2, W3)에 의해서 상기 증발식 응축기(110)를 통과하는 냉매를 응축시키기 위한 잠열을 제공하는 물 및 상기 증발식 냉각기(170)를 통과하는 공기를 냉각시키기 위한 잠열을 제공하는 물이 공급된다.
증발식 냉각기(170)를 통과한 물은 상기 제 1 열교환기(160)에서 상기 증발식 냉각기(170)로 공급되는 공기와 열교환한 후 제 3 열교환기(168)로 공급되며, 제 3 열교환기(168)에서 압축기(140)를 통과한 냉매와 열교환한 후 배수된다.
증발식 응축기(110)를 향하는 물은 합류점(P5)에서 재순환 유로(W4)와 합류하며, 증발식 응축기(110)를 통과한 후 상기 제 2 열교환기(165)를 통과한다. 상기 제 2 열교환기(165)에서 상기 압축기(140)로 공급되는 냉매와 열교환한 물은 합류점(P5)으로 재순환 하며, 수공급 유로(W2)와 합류하여 다시 증발식 응축기(110)로 공급된다.
제 3 열교환기(168)와 관련하여 도 2 의 실시예에서 설명한 바와 같이, 증발식 냉각기(170)를 통과한 물은 증발식 냉각기(170)로 유입되는 공기와 열교환하며, 이 과정에서 증발식 냉각기(170)로 유입되는 공기의 열을 빼았아 온도가 상승한다. 이렇게 물의 온도가 상승한다고 하더라도, 압축기(140)를 통과한 냉매의 온도보다는 낮기 때문에, 압축기(140)를 통과한 냉매의 온도를 낮출 수 있다. 예를 들어, 물이 증발식 냉각기(170)를 통과한 후 33℃의 온도를 가진다면, 제 1 열교환기(160)를 통과한 후 34~35℃ 정도의 온도를 가진다. 반면에, 제 2 열교환기(165) 및 압축기(140)를 통과한 냉매의 경우에 50~60℃ 정도의 온도를 가지므로, 제 3 열교환기(168)에서 냉매로부터의 열이 물로 전달되며, 제 3 열교환기(168)를 통과한 물은 배수된다.
이 실시예에서, 증발식 응축기(110)에는 재순환 유로(W4)가 배치되며, 재순환을 위하여는 제 2 열교환기(165)가 필요하여 냉매의 온도가 도 2 의 실시예 대비 상승하며, 이는 증발식 응축기(110)의 냉각 부하의 상승을 가져올 수 있으나, 제 3 열교환기(168)를 통하여, 냉매의 온도를 낮춰주므로 증발식 응축기(110)의 냉각 부하의 증가 없이 증발식 응축기(110)의 물소비량을 감소시킬 수 있다.
이상은 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였으나, 본 발명은 실시예로 제한되는 것은 아니며, 통상의 기술자가 다양하게 변형하여 실시할 수 있음은 물론이다.
예를 들어, 제 1 열교환기(160) 없이, 제 2 열교환기(165)와 제 3 열교환기(168)를 포함하여, 재순환 유로(W4)를 구성하게 하는 것도 가능하다.
100: 공기 조화기 110: 증발식 응축기
120: 팽창 밸브 130: 증발기
140: 압축기 150: 실내기
160: 제 1 열교환기 165: 제 2 열교환기
168: 제 3 열교환기 170: 증발식 냉각기
180: 제습로터 185: 가열부

Claims (8)

  1. 냉매가 순환하는 증발기, 팽창밸브, 압축기 및 증발식 응축기를 포함하는 공기 조화기로,
    상기 증발식 응축기가 배치되는 실외기;
    상기 증발기가 배치되는 실내기;를 포함하며,
    상기 증발식 응축기는 냉매가 통과하는 냉각유로; 상기 냉각유로로 물을 제공하는 응축기 주수모듈 및 상기 냉각유로를 통과하는 공기 흐름을 형성시키는 송풍모듈을 포함하며,
    상기 실외기는
    건채널, 상기 건채널과 열교환하게 배치된 습채널, 상기 습채널에 물을 제공하는 냉각기 주수모듈을 포함하며, 상기 건채널에 실외 공기가 유입되는 유입 유로가 연결된 증발식 냉각기;
    상기 유입 유로 상에서 상기 증발식 냉각기 전에 배치되며, 유입되는 공기를 제습하는 제습로터;
    상기 제습로터를 재생시키기 위한 공기가 지나가는 재생 유로 상에서 상기 제습로터 전에 배치되어 공기를 가열하는 가열부; 및
    상기 증발식 냉각기를 통과한 물과 상기 증발식 냉각기로 유입되는 상기 유입 유로 상의 공기를 열교환시키는 제 1 열교환기;를 포함하며,
    상기 제 1 열교환기는 상기 유입 유로에서 상기 제습로터와 상기 증발식 냉각기 사이에 배치되며,
    상기 제습로터는 상기 재생 유로와 상기 유입 유로에 걸쳐서 배치되며,
    상기 유입 유로는 상기 증발식 냉각기를 통과한 후 실내와 연결되는 실내 공급 유로, 상기 증발식 응축기와 연결되는 응축기 공급 유로, 상기 증발식 냉각기의 습채널과 연결되는 냉각기 공급 유로로 분기되는 공기 조화기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 실내 공급 유로는 상기 실내기에 연결되며, 상기 증발기를 거쳐서 토출되게 구성되는 공기 조화기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 열교환기는 핀-튜브 열교환기인 공기 조화기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 증발식 응축기를 통과한 물을 다시 상기 응축기 주수모듈로 공급되도록 재순환 유로가 구비된 공기 조화기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 증발식 응축기를 퉁과한 물과 상기 증발기와 상기 압축기 사이의 냉매가 열교환하는 제 2 열교환기를 더 포함하는 공기 조화기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 열교환기는 이중관 또는 판형 열교환기인 공기 조화기.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 열교환기를 통과한 물과 상기 압축기와 상기 증발식 응축기 사이의 냉매가 열교환하는 제 3 열교환기를 더 포함하는 공기 조화기.
  8. 냉매가 순환하는 증발기, 팽창밸브, 압축기 및 증발식 응축기를 포함하는 공기 조화기로,
    상기 증발식 응축기가 배치되는 실외기;
    상기 증발기가 배치되는 실내기;를 포함하며,
    상기 증발식 응축기는 냉매가 통과하는 냉각유로; 상기 냉각유로로 물을 제공하는 응축기 주수모듈 및 상기 냉각유로를 통과하는 공기 흐름을 형성시키는 송풍모듈을 포함하며,
    상기 실외기는
    건채널, 상기 건채널과 열교환하게 배치된 습채널, 상기 습채널에 물을 제공하는 냉각기 주수모듈을 포함하며, 상기 건채널에 실외 공기가 유입되는 유입 유로가 연결된 증발식 냉각기;
    상기 유입 유로 상에서 상기 증발식 냉각기 전에 배치되며, 유입되는 공기를 제습하는 제습로터;
    상기 제습로터를 재생시키기 위한 공기가 지나가는 재생 유로 상에서 상기 제습로터 전에 배치되어 공기를 가열하는 가열부;
    상기 증발식 응축기를 통과한 물을 다시 상기 응축기 주수모듈로 공급되게 하는 재순환 유로;
    상기 재순환 유로 상에서 상기 증발식 응축기를 퉁과한 물과 상기 증발기와 상기 압축기 사이의 냉매가 열교환하는 제 2 열교환기; 및
    상기 증발식 냉각기를 통과한 물과 상기 압축기와 상기 증발식 응축기 사이의 냉매가 열교환하는 제 3 열교환기;를 포함하며,
    상기 제습로터는 상기 재생 유로와 상기 유입 유로에 걸쳐서 배치되며,
    상기 유입 유로는 상기 증발식 냉각기를 통과한 후 실내와 연결되는 실내 공급 유로, 상기 증발식 응축기와 연결되는 응축기 공급 유로, 상기 증발식 냉각기의 습채널과 연결되는 냉각기 공급 유로로 분기되는 공기 조화기.
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