KR20220085406A - 공기조화기 - Google Patents

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KR20220085406A
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김주수
백은성
주영빈
신장훈
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Abstract

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기는, 압축기와, 압축된 냉매를 열교환시키는 실외열교환기를 포함하는 실외기; 공기유입구와 공기토출구가 형성되고, 상기 압축기로부터 토출된 냉매가 유동하는 제 1배관 및 상기 실외열교환기로부터 토출된 냉매가 유동하는 제 2배관을 통해 상기 실외기와 연결되는 실내기; 상기 실내기에 배치되는 송풍팬; 상기 공기유입구를 통해 유입된 공기를 열교환시키고, 상기 제 2배관과 연결되는 메인열교환기; 상기 메인열교환기의 하류측에 배치되고, 상기 제 1배관과 연결되는 리히트열교환기; 및 상기 메인열교환기의 상류측에 배치되고, 상기 공기유입구를 통해 유입된 공기와 상기 메인열교환기에서 발생된 응축수를 열교환시키는 폐열열교환기를 포함하여, 공기유입구를 통해 유입된 공기를 메인열교환기에서 열교환되기 전에 일차적으로 냉각시킴으로써, 냉방 및 제습 성능이 향상된다는 이점이 있다.

Description

공기조화기 {Air Conditioner}
본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열교환기에 관한 것이다.
공기조화기는 실내에 냉난방, 제습, 가습된 공기를 공급하는 장치로서, 유입된 공기를 열교환시키기 위한 냉매사이클이 구비된다.
실내의 오염된 공기를 환기시키기 위해, 신선한 외기를 지속적으로 실내로 도입시키는 환기용 공기조화기의 경우, 냉방 및 제습을 위하여 유입된 외기를 지속적으로 냉각시키는 과정에서 상당량의 응축수가 활용되지 못하고 외부로 버려지는 문제점이 있었다.
또한, 습도가 높은 외기가 지속적으로 유입됨에 따라, 외기를 제습시켜 공급하는 과정에서, 외기를 이슬점 온도까지 냉각시키기 위해 과도한 냉방성능이 요구되는 문제점이 있었다.
한국등록특허 10-0902502는, 열교환과정에서 폐열회수 겸용 환기용 열교환기를 통해 열교환효율을 향상시키는 공기조화기를 개시하고 있으나, 폐열을 회수하기 위해 외기와 내기 간의 열교환이 이루어져야하기 때문에, 복수의 유로가 구비되어야 한다는 문제점이 있었다.
한국등록특허 10-1337942는, 실외로 방출되는 순환공기의 폐열을 회수하여 열교환효율을 향상시키는 공기조화기을 개시하고 있으나, 버려지는 응축수를 활용할 수 있는 방안을 제시하지 못하는 문제점이 있었다.
한국등록특허 10-0902502 한국등록특허 10-1337942
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 냉난방 성능이 향상된 공기조화기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 과제는 제습효율이 향상된 공기조화기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는 낭비되는 응축수의 폐열을 회수하는 공기조화기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는 폐열을 회수하기 위한 구조가 단순화된 공기조화기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는 유동공기에 대한 저항을 최소화시키는 공기조화기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는 배관설비가 공간적으로 컴펙트화된 공기조화기를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기는, 압축기와, 압축된 냉매를 열교환시키는 실외열교환기를 포함하는 실외기; 공기유입구와 공기토출구가 형성되고, 상기 압축기로부터 토출된 냉매가 유동하는 제 1배관 및 상기 실외열교환기로부터 토출된 냉매가 유동하는 제 2배관을 통해 상기 실외기와 연결되는 실내기; 상기 실내기에 배치되는 송풍팬; 상기 공기유입구를 통해 유입된 공기를 열교환시키고, 상기 제 2배관과 연결되는 메인열교환기; 상기 메인열교환기의 하류측에 배치되고, 상기 제 1배관과 연결되는 리히트열교환기; 및 상기 메인열교환기의 상류측에 배치되고, 상기 공기유입구를 통해 유입된 공기와 상기 메인열교환기에서 발생된 응축수를 열교환시키는 폐열열교환기를 포함하여, 응축수를 이용하여 유입된 공기를 예비냉각시킴으로써 냉방성능을 향상시킬 수 있다.
상기 공기조화기는, 상기 메인열교환기에서 발생된 응축수를 상기 폐열열교환기로 공급하는 드레인유닛을 더 포함할 수 있어, 폐열열교환기로의 응축수 공급을 원활하게 지속할 수 있다.
상기 드레인유닛은, 상기 응축수가 수용되는 드레인팬; 및 상기 드레인팬에 수용된 상기 응축수를 압출하는 펌프를 포함할 수 있어, 응축수의 수용 및 배출을 원활하게 지속할 수 있다.
상기 폐열열교환기는, 적어도 일부분이 상기 드레인팬의 내측에 위치되도록 배치될 수 있어, 응축수가 드레인팬 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있다.
상기 드레인팬의 적어도 일부는, 상기 공기유입구와 상기 폐열열교환기 사이에 형성된 유로의 외측에 배치될 수 있어, 공기유입구를 통해 유입된 공기에 작용하는 유동저항을 최소화시킬 수 있다.
상기 폐열열교환기는, 상기 메인열교환기와 상기 펌프 사이에 배치될 수 있어, 드레인유닛의 배치구조를 컴펙트화할 수 있다.
상기 펌프는, 상기 공기유입구와 상기 폐열열교환기 사이에 형성된 유로의 외측에 배치될 수 있어, 공기유입구를 통해 유입된 공기에 작용하는 유동저항을 최소화시킬 수 있다.
상기 펌프는, 상기 응축수를 상기 폐열열교환기로 공급하는 송출관과, 상기 응축수를 상기 실내기의 외부로 압출하는 배출관과 각각 연결될 수 있어, 응축수의 순환이 원활하게 이루어질 수 있다.
상기 송출관을 통해 상기 폐열열교환기로 공급된 상기 응축수는, 상기 배출관에서 합류될 수 있어, 응축수의 배출이 효율적으로 이루어질 수 있다.
상기 배출관은, 상기 배출관 내의 유동흐름을 조절하는 밸브가 설치될 수 있어, 송출관과 배출관 내의 유동을 조절함으로써 열교환량을 조절할 수 있다.
상기 폐열열교환기는, 하부에 형성된 인렛을 통해 상기 응축수를 공급받고, 상부에 형성된 아웃렛을 통해 상기 응축수를 배출할 수 있어, 응축수 순환유로의 길이를 최소화시킬 수 있다.
상기 공기조화기는, 상기 실내기 내부에 배치되고, 상기 제 1배관 및 제 2배관과 각각 연결되는 절환유닛을 더 포함할 수 있어, 냉매의 유동흐름 조절을 통해 냉난방모드를 전환시킬 수 있다.
상기 공기조화기는, 상기 폐열열교환기의 일측에 상기 절환유닛이 배치되는 공간이 형성될 수 있고, 상기 폐열열교환기로 상기 응축수를 공급하는 드레인유닛이 상기 배치될 수 있어, 동일한 공간에 배치된 절환유닛과 드레인유닛의 관리를 통합적으로 수행할 수 있다.
상기 공기유입구를 통해 유입된 공기는, 상기 폐열열교환기를 거치면서 냉각되고, 상기 메인열교환기를 거치면서 제습되고, 상기 리히트열교환기를 거치면서 가열될 수 있어, 공기조화기를 통해 냉각 및 제습된 공기를 공급할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 공기조화기에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째,　공기유입구를 통해 유입된 공기를 메인열교환기에서 열교환되기 전에 일차적으로 냉각시킴으로써, 냉방 및 제습 성능이 향상된다는 장점이 있다.
둘째,　폐열열교환기에 의한 일차적 냉각을 통해, 메인열교환기에서 이슬점온도 도달을 촉진시켜, 제습효율이 향상된다는 장점도 있다.
셋째,　낭비되는 응축수의 폐열을 활용함으로써, 별도의 폐열원없이 냉난방 성능을 향상시킬 수 있는 장점도 있다.
넷째, 응축수의 순환을 위한 드레인유닛을 공기유로의 외측에 배치하여, 송풍성능의 저하없이 냉난방 성능을 향상시킬 수 있는 장점도 있다.
다섯째, 드레인유닛과 절환유닛을 동일공간에 배치하여, 제품을 컴펙트화하고 배관설비의 관리를 통합적으로 수행할 수 있는 장점도 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 실외기의 냉매흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 실내기의 분해사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 냉매흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 실내기 상방투시도의 일부이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 실내기 측방투시도의 일부이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 응축수의 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 유동공기의 물성치를 T-v선도로 나타낸 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 공기조화기를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 1을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기(1)의 전체구성을 우선 설명한다. 도 1은, 실내기(100)와 실외기(200)가 연결된 공기조화기(1)를 상방에서 비스듬히 바라본 형태를 도시한 것이다.
공기조화기(1)는, 공기유입구(101)와 공기토출구(102)(도 3참조)가 형성된 실내기(100)와; 실내기(100)와 배관(30, 40, 50)을 통해 연결되는 실외기(200)를 포함한다.
실내기(100)는 실내공간에 배치될 수 있고, 실외기(200)는 실외공간에 배치될 수 있다. 다만, 실내기(100)와 실외기(200)의 배치는 이에 한정되지 않고, 실내기(100)와 실외기(200) 모두 실외공간에 배치될 수도 있다.
실내기(100)의 전체적인 외형은 사각기둥형일 수 있다. 실내기(100)는, 실내기(100)의 상측면을 형성하는 탑커버(103)와; 탑커버(103)과 연결되는 사이드패널(104)과; 실내기(100)의 전방면을 형성하는 전방패널(105)을 포함할 수 있다.
탑커버(103)와, 사이드패널(104)과, 전방패널(105)은 실내기(100)의 외측면을 형성할 수 있고, 판형일 수 있다.
공기유입구(101)는 전방패널(105)에 전후방으로 개구되어 형성될 수 있다. 실외공간의 공기는 공기유입구(101)를 통해 실내기(100) 내부로 유입될 수 있다.
실외기(200)는, 냉매가 유동하는 냉매배관(30, 40, 50)을 통해 실내기(100)와 연결될 수 있다. 실내기(100)와 실외기(200)는, 냉매배관(30, 40, 50)을 통해 냉매를 서로 주고받을 수 있다.
이하에서는 도 2를 참조하여, 실외기(200)의 내부구조를 설명한다. 도 2는, 공기조화기(1)가 냉방모드로 운전될 때의 실외기(200) 내부구성 및 냉매흐름을 도식화하여 나타낸 것이다.
실외기(200)는, 냉매를 압축하는 압축기(210)와; 압축기(210)로부터 토출된 냉매를 열교환시키는 실외열교환기(220)와; 실외열교환기(220)로 실외공기를 송풍시키는 실외팬(230)을 포함할 수 있다.
압축기(210)는, 유입된 냉매를 고온고압의 상태로 압축하여 토출시키고, 실외열교환기(220) 및 실내기(100)와 연결될 수 있다.
실외열교환기(220)는, 압축기(210)로부터 토출된 냉매를 실외공기와 열교환시킬 수 있다. 공기조화기(1)가 냉방모드로 운전될 때 실외열교환기(220)는 실외공기로 열을 방출할 수 있고, 공기조화기(1)가 난방모드로 운전될 때 실외열교환기(220)는 실외공기로부터 열을 흡수할 수 있다.
실외팬(230)은, 실외열교환기(220)와 인접하게 배치되어 실외공기를 실외열교환기(220)로 송풍시킬 수 있다.
실외기(200)는, 압축기(210)로부터 토출된 냉매가 유동하는 제 1배관(30) 및 실외열교환기(220)로부터 토출된 냉매가 유동하는 제 2배관(40)을 통해 실내기(200)와 연결된다.
실외기(200)는, 저압상태의 냉매가 유동하는 제 3배관(50)을 통해 실내기(200)와 연결될 수 있다.
공기조화기(1)가 냉방모드로 운전될 때, 압축기(210)로부터 토출된 냉매의 일부는 냉매분지점(240)에서 분지되어 제 1배관(30)을 통해 실내기(100)로 공급될 수 있다. 제 1배관(30) 내에 유동하는 냉매는, 압축된 고온고압상태의 냉매일 수 있다.
공기조화기(1)가 냉방모드로 운전될 때, 압축기(210)로부터 토출된 냉매 중 냉매분지점(240)에서 분지된 나머지는 실외열교환기(220)로 유동할 수 있다. 실외열교환기(220)로 유동한 냉매는, 실외공기와 열교환되어 응축된 뒤, 제 2배관(40)을 통해 실내기(100)로 공급될 수 있다. 제 2배관(40) 내에 유동하는 냉매는, 압축기(210)로부터 압축된 뒤, 실외열교환기(220)에서 응축된 상태의 냉매일 수 있다.
공기조화기(1)가 냉방모드로 운전될 때, 실내기(100) 내부에 배치된 메인열교환기(120)에서 열교환된 냉매는, 제 3배관(50)을 통해 실외기(200)로 유입될 수 있다. 제 3배관(50)을 통해 실외기(200)로 유입된 냉매는, 압축기(210)로 유동하여 압축기(210)에 의해 압축될 수 있다.
공기조화기(1)가 난방모드로 운전될 때, 압축기(210)로부터 토출된 냉매는 냉매분지점(240)에서 분지되지 않고, 제 1배관(30)을 통해 전부 실내기(100)로 공급될 수 있다.
공기조화기(1)가 난방모드로 운전될 때, 실내기(100) 내부에 배치된 메인열교환기(120)에서 열교환된 냉매는, 제 2배관(40)을 통해 실외기(200)로 유입될 수 있다. 제 2배관(40)을 통해 실외기(200)로 유입된 냉매는, 실외열교환기(220)로 유동할 수 있고, 실외열교환기(220)에서 증발된 뒤 압축기(210)로 유입될 수 있다.
이하에서는 도 3을 참조하여, 실내기(100)의 내부구조를 설명한다. 도 3은, 실내기(100)의 탑커버(103)와 폐열열교환기(140)(도 5참조)를 분리한 상태의 내부를 투시하여 나타낸 것이다.
실내기(100)에는, 실외공기가 유입되는 공기유입구(101) 및 공기유입구(101)를 통해 유입된 공기가 실내로 공급되는 공기토출구(102)가 형성된다. 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기(1)는, 공기유입구(101)가 실외공간을 향해 개방되어, 공기유입구(101)를 통해 실외공기가 지속적으로 공급될 수 있다.
실내기(100)는, 실내기(100) 내부에 배치되고, 제 1배관(30) 및 제 2배관(40)과 각각 연결되는 절환유닛(110); 공기유입구(101)를 통해 유입된 공기를 열교환시키고, 제 2배관(40)과 연결되는 메인열교환기(120); 메인열교환기(120)의 하류측에 배치되고, 제 1배관(30)과 연결되는 리히트열교환기(130); 공기유입구(101)를 통해 유입된 공기를 공기토출구(102)로 송풍시키는 실내팬(150); 절환유닛(110), 실내팬(150), 압축기(210) 및 실외팬(230)의 구동을 제어하는 컨트롤유닛(160); 메인열교환기(120)에서 발생된 응축수를 순환시키는 드레인유닛(170); 및 공기유입구(101)를 통해 유입되는 공기에 함유된 이물질을 걸러내는 필터(180)를 포함할 수 있다.
절환유닛(110)은, 제 1배관(30)과, 제 2배관(40)과, 제 3배관(50) 각각과 연결될 수 있다. 절환유닛(110)은, 제 1배관(30)과 제 2배관(40)과 제 3배관(50) 내의 냉매흐름을 조절할 수 있다. 절환유닛(110)은, 냉난방모드에 따라 제 1배관(30)과, 제 2배관(40)과, 제 3배관(50) 내에 유동하는 냉매의 유동방향을 전환시킬 수 있다.
절환유닛(110)은, 공기조화기(1)의 냉난방모드를 변경할 수 있다. 공기조화기(1)가 냉방모드로 운전될 때, 절환유닛(110)은, 압축기(210)로부터 토출된 고온고압상태의 냉매를 리히트열교환기(130)로 공급할 수 있다. 공기조화기(1)가 난방모드로 운전될 때, 절환유닛(110)은, 압축기(210)로부터 토출된 고온고압상태의 냉매를 메인열교환기(120)로 공급할 수 있다.
절환유닛(110)은, 복수의 열교환기(120, 130, 140)와 사이드패널(104) 사이에 형성된 공간(S) 내에 배치될 수 있다. 절환유닛(110)은, 공기유입구(101)와 공기토출구(102) 사이에 형성된 유로의 외측에 형성된 공간(S) 내에 배치된다고 달리 표현할 수 있다.
메인열교환기(120)는, 공기유입구(101)를 통해 유입된 공기와 냉매를 열교환시키고, 공기유입구(101)의 하류측에 배치된다. 메인열교환기(120)는 공기유입구(101)와 마주보게 배치될 수 있다. 메인열교환기(120)는, 냉방모드에서 공기유입구(101)를 통해 유입된 공기로부터 열을 흡수하고, 난방모드에서 공기유입구(101)를 통해 유입된 공기로 열을 공급한다.
리히트열교환기(130)는, 공기유입구(101)를 통해 유입된 공기와 냉매를 열교환시키고, 메인열교환기(120)의 하류측에 배치된다. 리히트열교환기(130)는 메인열교환기(120)와 마주보게 배치될 수 있다. 리히트열교환기(130)는, 냉방모드에서 메인열교환기(120)를 통과한 공기에 열을 공급할 수 있고, 난방모드에서는 작동하지 않을 수 있다.
실내팬(150)은, 리히트열교환기(130)의 하류측에 배치될 수 있고, 실외공기가 공기유입구(101)를 통해 실내기(100) 내로 유입되어 공기토출구(102)를 통해 토출될 수 있도록 흡입력을 제공한다.
컨트롤유닛(160)은, 공기유입구(101)와 공기토출구(102) 사이에 형성된 유로의 외측에 배치될 수 있다. 컨트롤유닛(160)은 실내팬(150)과 실외팬(160)의 가동여부 및 강도를 제어할 수 있다. 컨트롤유닛(160)은, 절환유닛(110)을 제어하여 공기조화기(1)의 냉난방모드를 제어할 수 있다. 컨트롤유닛(160)은, 압축기(210)의 운전주파수를 조절할 수 있다.
필터(180)는, 공기유입구(101)에 배치되어, 공기유입구(101)를 통과하는 이물질을 걸러낼 수 있다. 필터(180)는, 프리필터를 사용할 수 있고, 공기유입구(101)에 대응되는 형상으로 제작될 수 있다.
드레인유닛(170)은, 메인열교환기(120)에서 발생된 응축수가 수용되는 드레인팬(171); 드레인팬(171)에 수용된 응축수를 압출하는 펌프(172); 및 드레인팬(171)에 수용된 응축수가 실내기(100)의 외부로 압출되는 배출관(173)을 포함할 수 있다.
드레인팬(171)은, 상부가 개방된 사각기둥형의 수조(Water Tank)일 수 있다. 드레인팬(171)은, 메인열교환기(120)의 하측에 이격되게 배치될 수 있고, 메인열교환기(120) 하부를 커버하도록 배치될 수 있다.
드레인팬(171)의 적어도 일부는, 공기유입구(101)와 공기토출구(102) 사이에 형성된 유로의 외측에 배치될 수 있다. 드레인팬(171)의 적어도 일부는, 절환유닛(110)이 배치되는 공간(S)을 향해 돌출되게 배치될 수 있다.
공기유입구(101)는 전방패널(105)에 전후방으로 개구되게 형성될 수 있고, 사이드패널(104)과 이격되게 형성된 일측경계(101a)와, 상기 일측경계(101a)와 대향되게 형성된 타측경계(101b)를 포함할 수 있다. 공기유입구(101)는, 일측경계(101a)와 타측경계(101b) 사이에서 도 3을 기준으로 좌우방향으로 연장되게 형성될 수 있다.
드레인팬(171)의 적어도 일부는, 상기 일측경계(101a)보다 외측에 배치될 수 있고, 도 3을 기준으로 일측경계(101a)보다 우측으로 돌출되게 배치될 수 있다. 사이드패널(104)과 마주보게 배치된 드레인팬측벽(171a)은, 상기 일측경계(101a)보다 외측에 위치될 수 있다.
펌프(172)는, 드레인팬(171) 내에 배치될 수 있고, 드레인팬(171) 내부에 수용된 응축수를 후술할 폐열열교환기(140)(도 5참조)로 공급할 수 있다.
펌프(172)는, 공기유입구(101)와 공기토출구(102) 사이에 형성된 유로의 외측에 배치될 수 있다. 펌프(172)는, 상기 일측경계(101a)보다 외측에 배치될 수 있고, 도 3을 기준으로 일측경계(101a)보다 우측에 이격배치될 수 있다.
드레인팬(171)과 펌프(172)의 배치위치를 설명하기 위해, 상기 일측경계(101a)로부터 전후방으로 연장된 선도를 제 1선도(L1)로 정의하고, 드레인팬측벽(171a)으로부터 전후방으로 연장된 선도를 제 2선도(L2)로 정의한다. 제 2선도(L2)는 제 1선도(L1)보다 외측(도 3기준 우측)에 형성될 수 있다. 드레인팬(171)의 적어도 일부는 제 1선도(L1)와 제 2선도(L2) 사이에 배치될 수 있고, 응축수 중 일부는 제 1선도(L1)와 제 2선도(L2) 사이에 수용될 수 있다. 펌프(172)는 제 1선도(L1)와 제 2선도(L2) 사이에 배치될 수 있다.
상술한 배치구조로 인하여, 공기유입구(101)를 통해 유입되어 공기토출구(102)를 향해 유동하는 공기가 드레인유닛(170)과 간섭되지 않을 수 있다. 이에, 공기유입구(101)를 통해 유입되어 공기토출구(102)를 향해 유동하는 공기에 작용하는 유동저항을 최소화하여, 송풍성능이 저하되는 현상을 방지할 수 있다.
배출관(173)은, 펌프(172)와 연결되어 사이드패널(104)을 향해 연장될 수 있고, 사이드패널(104)과 연결될 수 있다. 사이드패널(104)에는, 배출관(173) 내에 유동하는 응축수를 실내기(100) 외부로 토출시키는 출수포트(104a)가 형성될 수 있고, 출수포트(104a)는 사이드패널(104)의 외측으로 돌출되게 형성될 수 있다.
이하에서는 도 4를 참조하여, 공기조화기(1)가 냉방모드로 운전될 때의 냉매사이클을 설명한다. 도 4는, 냉방모드에서의 냉매흐름을 도식화하여 나타낸 것이다.
압축기(210)로부터 토출된 고온고압상태의 냉매는, 냉매분지점(240)에서 일부 분지되어 실외열교환기(220)로 유입되어 응축된다. 실외열교환기(220)로 유입되어 응축된 냉매는 제 2배관(40)을 통해 절환유닛(110)으로 유입된다. 제 2배관(40)을 통해 절환유닛(110)으로 유입된 냉매는 제 1메인유로(61)를 통해 메인열교환기(120)로 유입되어 증발된다. 메인열교환기(120)로 유입되는 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(121)는, 제 1메인유로(61)에 배치되어 제 1메인유로(61)에 유동하는 냉매를 팽창시킬 수 있고, 절환유닛(110) 내에 배치될 수도 있다. 메인열교환기(120)에서 증발된 냉매는, 제 2메인유로(62)를 통해 절환유닛(110)으로 유입되고, 절환유닛(110)으로 유입된 냉매는 제 3배관(50)을 통해 압축기(210)로 유입된다.
압축기(210)로부터 토출된 고온고압상태의 냉매는, 냉매분지점(240)에서 일부 분지되어 제 1배관(30)을 통해 절환유닛(110)으로 유입된다. 제 1배관(30)을 통해 절환유닛(110)으로 유입된 냉매는, 제 1리히트유로(71)를 통해 리히트열교환기(130)로 유입되어 응축된다. 리히트열교환기(130)에서 응축된 냉매는 제 2리히트유로(72)를 통해 절환유닛(110)으로 유입되고, 제 2리히트유로(72)를 통해 절환유닛(110)으로 유입된 냉매는, 제 1메인유로(61)로 합지되어 메인열교환기(120)로 유입된다.
이하에서는 도 5를 참조하여, 폐열열교환기(140) 및 드레인유닛(170)의 배치구조를 설명한다. 도 5는, 복수의 열교환기(120, 130, 140)와, 절환유닛(110)과, 드레인유닛(170)과, 실내팬(150)을 상측에서 정하방으로 바라본 형태를 도시한 것이다.
메인열교환기(120)의 상류측에는, 공기유입구(101)를 통해 유입된 공기와 메인열교환기(120)에서 발생된 응축수를 열교환시키는 폐열열교환기(140)가 배치된다. 폐열열교환기(140)는, 공기유입구(101)와 마주보게 배치될 수 있고, 메인열교환기(120)와 나란하게 배치될 수 있다.
폐열열교환기(140)는, 메인열교환기(120) 및 리히트열교환기(130)와 나란하게 배치될 수 있고, 메인열교환기(120)의 상류측에 이격배치될 수 있다. 메인열교환기(120)는, 리히트열교환기(130) 및 폐열열교환기(140) 사이에서 각 열교환기(130, 140)와 이격배치될 수 있다. 실내팬(150)은, 리히트열교환기(130)의 하류측에 이격배치될 수 있고, 흡입측이 공기유입구(101)와 나란하게 형성될 수 있다.
드레인팬(171)은, 메인열교환기(120), 리히트열교환기(130) 및 폐열열교환기(140)의 하부를 커버하도록 배치될 수 있다. 드레인팬(171)의 적어도 일부는, 절환유닛(110)이 배치되는 공간(S)을 향해 돌출되게 배치될 수 있다.
드레인팬(171)의 적어도 일부와 펌프(172)는, 공기유입구(101)와 폐열열교환기(140)와 메인열교환기(120)와 리히트열교환기(130)와 실내팬(150)을 통과하는 유로의 외측에 배치될 수 있다. 이는, 드레인팬(171)의 적어도 일부와 펌프(172)가 제 1선도(L1)의 외측에 배치된다는 것을 의미할 수 있고, 이에 대한 설명은 도 3을 참조하여 상술한 바, 자세한 설명은 생략한다.
드레인팬측벽(171a)은 공기유입구(101)보다 외측에 배치될 수 있고, 드레인팬(171)에는 펌프(172)가 배치되는 드레인부(171s)가 형성될 수 있다. 드레인부(171s)는 제 1선도(L1)와 제 2선도(L2) 사이에 형성된 드레인팬(171) 내부공간을 의미할 수 있다. 드레인부(171s)는, 공기유입구(101)의 외측에 위치한 드레인팬(171) 내부공간을 의미할 수도 있고, 절환유닛(110)이 배치되는 공간(S)을 향해 돌출된 드레인팬(171)의 내부공간을 의미할 수도 있다. 이에, 드레인팬(171)의 적어도 일부와 펌프(172)는, 상기 공간(S) 내에 절환유닛(110)과 함께 배치될 수 있다.
상술한 구조로 인하여, 펌프(172) 및 펌프(172)와 연결되는 배관(141, 142, 173)이 실내기(100) 내에 유동하는 공기와 간섭되지 않을 수 있다.
사이드패널(104)에는, 배출관(173)과 연결되는 출수포트(104a)와, 제 1배관(30)과 연결되는 제 1포트(104b)와, 제 2배관(40)과 연결되는 제 2포트(104c)가 형성될 수 있다.
이하에서는 도 6을 참조하여, 복수의 열교환기(120, 130, 140)와 드레인유닛(170)의 배치구조 및 연결관계를 설명한다. 도 6은, 복수의 열교환기(120, 130, 140)와, 드레인유닛(170)을 측방에서 바라본 형태를 도시한 것이다.
폐열열교환기(140)와, 메인열교환기(120)와, 리히트열교환기(130)는, 전후방으로 서로 이격되게 배치될 수 있고, 상하방향으로 연장된 길이가 동일할 수 있다.
공기유입구(101)를 통해 유입된 공기는, 폐열열교환기(140)를 거치면서 응축수와 열교환되어 일차적으로 냉각된 뒤, 메인열교환기(120)를 거치면서 냉매와 열교환되어 냉각 및 제습되고, 리히트열교환기(130)를 거치면서 냉매와 열교환되어 가열된 상태로 공기토출구(102)를 통해 토출될 수 있다.
폐열열교환기(140)는, 메인열교환기(120)와 펌프(172) 사이에 배치될 수 있다. 펌프(172)는, 공기유입구(101)와 폐열열교환기(140) 사이에 배치될 수 있다. 펌프(172)는, 드레인팬(171)의 전방벽(171c)과 폐열열교환기(140) 사이에 배치될 수 있다. 펌프(172)는, 드레인팬(171)의 전방벽(171c)과 폐열열교환기(140)의 전방면(140b) 사이에 배치될 수 있다.
폐열열교환기(140)는, 적어도 일부분이 드레인팬(171)의 내측에 위치되도록 배치될 수 있다. 폐열열교환기(140)의 하부는 드레인팬(171)의 내측에 위치될 수 있고, 폐열열교환기(140)의 제 3하단부(140a)는 드레인팬(171)의 상단엣지(171b)보다 하측에 위치될 수 있다. 폐열열교환기(140)의 제 3하단부(140a)는, 드레인팬(171)의 상단엣지(171b)보다 하측으로 소정 간격(G)만큼 이격되도록 위치될 수 있다.
메인열교환기(120)는, 적어도 일부분이 드레인팬(171)의 내측에 위치되도록 배치될 수 있다. 메인열교환기(120)의 하부는 드레인팬(171)의 내측에 위치될 수 있고, 메인열교환기(120)의 제 1하단부(120a)는 드레인팬(171)의 상단엣지(171b)보다 하측에 위치될 수 있다. 메인열교환기(120)의 제 1하단부(120a)는, 드레인팬(171)의 상단엣지(171b)보다 하측으로 소정 간격(G)만큼 이격되도록 위치될 수 있다.
리히트열교환기(130)는, 적어도 일부분이 드레인팬(171)의 내측에 위치되도록 배치될 수 있다. 리히트열교환기(130)의 하부는 드레인팬(171)의 내측에 위치될 수 있고, 리히트열교환기(130)의 제 2하단부(130a)는 드레인팬(171)의 상단엣지(171b)보다 하측에 위치될 수 있다. 리히트열교환기(130)의 제 2하단부(130a)는, 드레인팬(171)의 상단엣지(171b)보다 하측으로 소정 간격(G)만큼 이격되도록 위치될 수 있다.
상술한 구조로 인하여, 각 열교환기(120, 130, 140)에서 발생된 응축수가 드레인팬(171)의 외부로 빠져나가는 현상을 방지할 수 있고, 응축수의 관리를 용이하게 수행할 수 있다.
폐열열교환기(140)는, 하부에 형성된 인렛(140x)을 통해 응축수를 공급받고, 상부에 형성된 아웃렛(140y)을 통해 응축수를 배출할 수 있다. 인렛(140x)과 아웃렛(140y)은, 폐열열교환기(140)를 가로지르도록 개구된 관통공으로서 이해될 수 있다.
펌프(172)는, 응축수를 폐열열교환기(140)로 공급하는 송출관(141)과 연결될 수 있고, 송출관(141)은 폐열열교환기(140)의 인렛(140x)으로 연결되어 폐열열교환기(140)에 응축수를 공급할 수 있다.
인렛(140x)을 통해 폐열열교환기(140) 내부로 유입된 응축수는, 지그재그(Zigzag)형으로 형성된 응축수 유로를 지나 아웃렛(140y)을 통해 폐열열교환기(140)로부터 빠져나갈 수 있다.
폐열열교환기(140)로부터 빠져나가는 응축수는, 폐열열교환기(140)의 아웃렛(140y)과 연결되는 출수관(142)을 통해 실내기(100)의 외부로 배출될 수 있다.
이하에서는 도 7을 참조하여, 응축수의 유동흐름을 설명한다. 도 7은, 드레인팬(171)에 수용된 응축수의 유동흐름을 도식적으로 나타낸 것이다.
펌프(172)로부터 압출된 응축수 중 일부는, 배출관(173)을 통해 실내기(100)의 외부로 배출될 수 있다. 펌프(172)로부터 압출된 응축수 중 나머지는, 송출관(141)을 통해 폐열열교환기(140)로 공급될 수 있고, 폐열열교환기(140)에서 열교환 과정을 거친 뒤, 출수관(142)을 통해 빠져나와 응축수합지점(175)에서 배출관(173)에 합류되어 실내기(100)의 외부로 배출될 수 있다.
배출관(173)은, 펌프(172)와 응축수합지점(175) 사이에서 연장된 제 1배출관(173a)과; 응축수합지점(175)으로부터 실내기(100)의 외부를 향하여 연장되는 제 2배출관(173b)을 포함할 수 있다.
배출관(173)에는, 배출관(173) 내의 유동흐름을 조절하는 밸브(174)가 배치될 수 있다. 밸브(174)는, 유동흐름을 일방향으로 제한하는 체크밸브가 사용될 수 있다. 밸브(174)는 제 1배출관(173a)에 배치될 수 있고, 응축수합지점(175)으로부터 펌프(172) 방향으로 응축수가 유동하는 현상을 방지할 수 있다.
펌프(172)로부터 압출된 응축수는, 송출관(141)과 배출관(173) 양방향으로 유동할 수 있고, 배출관(173)으로는 유동하지 않고 송출관(141)으로만 일방향으로 유동할 수도 있다. 컨트롤유닛(160)은, 밸브(174)의 개도를 조절하여 배출관(173) 및 폐열열교환기(140) 내에 유동하는 응축수의 유량을 조절할 수 있다. 컨트롤유닛(160)은, 밸브(174)를 완전폐쇄시켜 펌프(172)로부터 압출된 응축수가 배출관(173)으로 유동하지 않고, 모두 폐열열교환기(140)로 유입되도록 제어할 수 있다.
상술한 구조로 인하여, 폐열열교환기(140)로 유입되는 응축수의 유량을 조절함으로써, 폐열열교환기(140)를 통과하는 공기의 열교환량을 조절할 수 있다.
이하에서는 도 8을 참조하여, 공기유입구(101)를 통과하여 실내기(100) 내로 유입된 공기의 냉방/제습모드에서의 온도변화를 설명한다. 도 8은, 공기조화기(1)가 냉방/제습모드로 운전될 때, 실내기(100) 내로 유입된 공기의 온도변화를 T-v선도 상에 나타낸 것이다.
공기유입구(101)를 통해 유입되는 공기는 제 1포인트(P1)에서의 물성치를 갖는다. 제 1포인트(P1)에서 유입공기의 물성치는 실외공간 공기의 상태와 동일할 수 있다.
실내기(100)내로 유입되어 폐열열교환기(140)에서 일차적으로 냉각된 공기는 제 2포인트(P2)에서의 물성치를 갖는다. 제 2포인트(P2)에서 유입공기의 온도는, 제 1포인트(P1)에서의 온도보다 낮을 수 있다.
폐열열교환기(140)에서 일차적으로 냉각된 뒤 메인열교환기(120)에서 응축된 공기는 제 3포인트(P3)에서의 물성치를 갖는다. 제 3포인트(P3)에서 유입공기의 온도는, 제 2포인트(P2)에서의 온도보다 낮을 수 있다. 제 3포인트(P3)에서 유입공기의 온도는 이슬점온도일 수 있고, 유입공기에 함유된 기체상태의 수증기는 메인열교환기(120)를 지나면서 액체상태로 상변화되어 드레인팬(171)에 수용될 수 있다. 이에, 유입공기는 메인열교환기(120)를 지나면서 제습될 수 있다.
폐열열교환기(140)에 의한 일차적 냉각이 이루어짐에 따라, 메인열교환기(120)에서 이슬점온도에 도달하는 공기유량이 증대되고, 유입공기의 냉각효율 및 제습효율이 향상된다.
메인열교환기(120)에서 제습된 뒤 리히트열교환기(130)에서 가열된 공기는 제 4포인트(P4)에서의 물성치를 갖는다. 제 4포인트(P4)에서 유입공기의 온도는, 제 3포인트(P3)에서의 온도보다 높을 수 있다. 제 4포인트(P4)에서의 온도는 사용자가 기 설정한 실내희망온도일 수 있고, 제 3포인트(P3)에서 이슬점온도까지 냉각된 공기는 리히트열교환기(130)를 지나면서 상기 실내희망온도까지 가열된 뒤, 공기토출구(102)를 통해 실내공간으로 공급될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
1: 공기조화기 30: 제 1배관
40: 제 2배관 50: 제 3배관
100: 실내기 110: 절환유닛
120: 메인열교환기 130: 리히트열교환기
140: 폐열열교환기 150: 실내팬
160: 컨트롤유닛 170: 드레인유닛
180: 필터 200: 실외기
210: 압축기 220: 실외열교환기
230: 실외팬

Claims (14)

  1. 압축기와, 압축된 냉매를 열교환시키는 실외열교환기를 포함하는 실외기;
    공기유입구와 공기토출구가 형성되고, 상기 압축기로부터 토출된 냉매가 유동하는 제 1배관 및 상기 실외열교환기로부터 토출된 냉매가 유동하는 제 2배관을 통해 상기 실외기와 연결되는 실내기;
    상기 실내기에 배치되는 송풍팬;
    상기 공기유입구를 통해 유입된 공기를 열교환시키고, 상기 제 2배관과 연결되는 메인열교환기;
    상기 메인열교환기의 하류측에 배치되고, 상기 제 1배관과 연결되는 리히트열교환기; 및
    상기 메인열교환기의 상류측에 배치되고, 상기 공기유입구를 통해 유입된 공기와 상기 메인열교환기에서 발생된 응축수를 열교환시키는 폐열열교환기를 포함하는 공기조화기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 메인열교환기에서 발생된 응축수를 상기 폐열열교환기로 공급하는 드레인유닛을 더 포함하는 공기조화기.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 드레인유닛은,
    상기 응축수가 수용되는 드레인팬; 및
    상기 드레인팬에 수용된 상기 응축수를 압출하는 펌프를 포함하는 공기조화기.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 폐열열교환기는,
    적어도 일부분이 상기 드레인팬의 내측에 위치되도록 배치되는 공기조화기.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 드레인팬의 적어도 일부는,
    상기 공기유입구와 상기 폐열열교환기 사이에 형성된 유로의 외측에 배치되는 공기조화기.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 폐열열교환기는,
    상기 메인열교환기와 상기 펌프 사이에 배치되는 공기조화기.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 펌프는,
    상기 공기유입구와 상기 폐열열교환기 사이에 형성된 유로의 외측에 배치되는 공기조화기.
  8. 제 3항에 있어서,
    상기 펌프는,
    상기 응축수를 상기 폐열열교환기로 공급하는 송출관과, 상기 응축수를 상기 실내기의 외부로 압출하는 배출관과 각각 연결되는 공기조화기.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 송출관을 통해 상기 폐열열교환기로 공급된 상기 응축수는, 상기 배출관에서 합류되는 공기조화기.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 배출관은,
    상기 배출관 내의 유동흐름을 조절하는 밸브가 배치되는 공기조화기.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 폐열열교환기는,
    하부에 형성된 인렛을 통해 상기 응축수를 공급받고, 상부에 형성된 아웃렛을 통해 상기 응축수를 배출하는 공기조화기.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 실내기 내부에 배치되고, 상기 제 1배관 및 제 2배관과 각각 연결되는 절환유닛을 더 포함하는 공기조화기.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 폐열열교환기의 일측에 상기 절환유닛이 배치되는 공간이 형성되고,
    상기 폐열열교환기로 상기 응축수를 공급하는 드레인유닛이 상기 공간에 배치되는 공기조화기.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 공기유입구를 통해 유입된 공기는,
    상기 폐열열교환기를 거치면서 냉각되고, 상기 메인열교환기를 거치면서 제습되고, 상기 리히트열교환기를 거치면서 가열되는 공기조화기.
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