KR20220125597A - 공기조화기 - Google Patents

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KR20220125597A
KR20220125597A KR1020210029639A KR20210029639A KR20220125597A KR 20220125597 A KR20220125597 A KR 20220125597A KR 1020210029639 A KR1020210029639 A KR 1020210029639A KR 20210029639 A KR20210029639 A KR 20210029639A KR 20220125597 A KR20220125597 A KR 20220125597A
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KR
South Korea
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water
valve
heat exchanger
air conditioner
pipe
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KR1020210029639A
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조성욱
황선호
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삼성전자주식회사
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Abstract

공기조화기는 실내에 배치되는 제1 열교환기, 실외에 배치되어 상기 제1 열교환기와 연결되는 제2 열교환기, 수증기의 생성을 위한 물을 수용하는 워터탱크, 실내 공기를 여과하도록 마련되는 여과장치, 상기 수증기의 생성을 위한 물을 상기 워터탱크로 안내하거나, 상기 여과장치에서 발생하는 잔류물 또는 상기 제1 열교환기에서 발생하는 응축수를 실외로 안내하도록 마련되는 제1 밸브 및 연결 배관에 의해 상기 제1 밸브와 연결되는 제2 밸브로서, 상기 수증기의 생성을 위한 물을 공급받거나, 상기 제1 밸브로부터 전달되는 잔류물 또는 응축수를 배출하도록 마련되는 제2 밸브를 포함한다.

Description

공기조화기{AIR CONDITIONER}
본 개시는 공기조화기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공기의 습도 조절 및/또는 이산화탄소 제거가 가능한 공기조화기에 관한 것이다.
공기조화기는 실내 공기를 쾌적한 상태로 유지시키는 장치로, 인간이 활동하기 알맞은 온도, 습도, 기류, 분도 등을 조절함과 동시에 공기 속에 있는 먼지 등을 제거할 수 있다.
일반적으로, 공기조화기는 압축기, 응축기, 팽창장치, 증발기로 구성되는 냉동 사이클을 포함하며, 냉매의 순환 방향에 따라 냉방 또는 난방 운전을 수행한다. 여름에는 실내의 열을 흡수하여 실외로 배출하면서 냉방 운전을 수행한다. 겨울에는 실외의 열을 흡수하여 실내로 공급하면서 난방 운전을 수행한다.
그러나, 기존의 공기조화기는 공기질(air quality)을 관리하는데 한계를 가진다. 특히, 겨울에는, 실내 온도가 높아짐에 따라 실내 공기의 습도는 낮아지게 되는 바, 사용자는 건조감으로 인한 큰 불편을 느낄 수 있다. 또한, 실내의 미세먼지 제거, 이산화탄소 농도 조절, 산소 농도 조절, 습도 조절, 실내 냄새 제거, 살균 등의 관리가 필요한 실정이다.
본 개시의 일 측면은 공기질을 종합적으로 관리할 수 있는 공기조화기를 제공한다.
본 개시의 다른 측면은 겨울철 실내의 습도를 조절할 수 있는 공기조화기를 제공한다.
본 개시의 다른 측면은 수증기 제공을 위한 물 공급, 응축수 배출 및/또는 이산화탄소 배출이 용이한 공기조화기를 제공한다.
본 발명의 사상에 따른 공기조화기는 실내에 배치되는 제1 열교환기, 실외에 배치되어 상기 제1 열교환기와 연결되는 제2 열교환기, 수증기의 생성을 위한 물을 수용하는 워터탱크, 실내 공기를 여과하도록 마련되는 여과장치, 상기 수증기의 생성을 위한 물을 상기 워터탱크로 안내하거나, 상기 여과장치에서 발생하는 잔류물 또는 상기 제1 열교환기에서 발생하는 응축수를 실외로 안내하도록 마련되는 제1 밸브 및 연결 배관에 의해 상기 제1 밸브와 연결되는 제2 밸브로서, 상기 수증기의 생성을 위한 물을 공급받거나, 상기 제1 밸브로부터 전달되는 잔류물 또는 응축수를 배출하도록 마련되는 제2 밸브를 포함할 수 있다.
상기 공기조화기는 상기 제1 열교환기와 열교환하도록 마련되는 제1 보조 열교환기 및 상기 제1 보조 열교환기와 연결되는 제2 보조 열교환기로서, 상기 워터탱크에 수용되는 물과 열교환하도록 마련되는 제2 보조 열교환기를 더 포함할 수 있다.
상기 공기조화기는 상기 워터탱크와 상기 제1 밸브를 연결하는 물 안내 배관, 상기 제1 열교환기와 상기 제1 밸브를 연결하는 응축수 안내 배관 및 상기 여과장치와 상기 제1 밸브를 연결하는 잔류물 안내 배관을 더 포함할 수 있다.
상기 공기조화기는 상기 수증기의 생성을 위한 물을 공급하도록 상기 제2 밸브에 연결되는 물 공급 배관을 더 포함할 수 있다.
상기 공기조화기는 상기 잔류물 또는 상기 응축수를 배출하도록 상기 제2 밸브에 연결되는 배출 배관을 더 포함할 수 있다.
상기 수증기의 생성을 위한 물을 공급하는 경우, 상기 물 안내 배관, 상기 연결 배관 및 상기 물 공급 배관이 연통되는 연통될 수 있다.
상기 응축수를 배출하는 경우, 상기 응축수 안내 배관, 상기 연결 배관 및 상기 배출 배관이 연통될 수 있다.
상기 잔류물을 배출하는 경우, 상기 잔류물 안내 배관, 상기 연결 배관 및 상기 배출 배관이 연통될 수 있다.
상기 공기조화기는, 주 냉매를 압축하는 제1 압축기, 상기 주 냉매를 감압하는 제1 팽창장치, 상기 주 냉매가 유동하도록 마련되는 주 냉매관으로서, 상기 제1 압축기, 상기 제1 열교환기, 상기 제1 팽창장치 및 상기 제2 열교환기를 연결하는 주 냉매관, 보조 냉매를 압축하는 제2 압축기, 상기 보조 냉매를 감압하는 제2 팽창장치 및 상기 보조 냉매가 유동하도록 마련되는 보조 냉매관으로서, 상기 제2 압축기, 상기 제2 보조 열교환기, 상기 제2 팽창장치 및 상기 제1 보조 열교환기를 연결하는 보조 냉매관을 더 포함할 수 있다.
상기 공기조화기는, 상기 워터탱크에 수용된 물이 유동하도록 마련되는 수관으로서, 상기 제2 보조 열교환기와 열교환하는 수관을 더 포함할 수 있다.
상기 여과장치는 실내 공기 중의 미세먼지를 여과하는 제1 필터, 실내 공기 중의 이산화탄소를 포집하는 제2 필터, 실내 공기 중의 질소를 포집하는 제3 필터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 여과장치는 상기 여과장치는 적어도 하나의 전기화학 셀을 더 포함하며, 상기 전기화학 셀은, (+)전압이 인가되는 경우 실내 공기 중의 이산화탄소를 포집하고, (-)전압이 인가되는 경우 포집된 이산화탄소를 방출할 수 있다.
상기 (-)전압이 인가되는 경우, 상기 잔류물 안내 배관, 상기 연결 배관 및 상기 배출 배관이 연통될수 있다.
상기 공기조화기는 실내 공기를 이온화하는 이오나이저를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브를 개별적으로 제어하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.
상기 컨트롤러는, 상기 제1 밸브를 통해, 상기 물 안내 배관, 상기 응축수 안내 배관 및 상기 잔류물 안내 배관 중 어느 하나가 상기 연결 배관에 연통되도록 제어하며, 상기 제2 밸브를 통해, 상기 물 공급 배관 및 상기 배출 배관 중 어느 하나가 상기 연결 배관에 연통되도록 제어할 수 있다.
다른 측면에서 본 발명의 사상에 따른 공기조화기는, 제1 열교환기, 제1 압축기, 제2 열교환기 및 제1 팽창장치가 주 냉매관에 의해 연결되는 주 냉동 사이클 장치, 상기 제1 열교환기의 일부와 열교환하도록 배치된 제1 보조 열교환기, 제2 압축기, 제2 보조 열교환기 및 제2 팽창장치가 보조 냉매관에 의해 연결되는 보조 냉동 사이클 장치, 수증기의 생성을 위한 물을 수용하는 워터탱크, 실내 공기를 여과하도록 마련되는 여과장치, 상기 수증기의 생성을 위한 물을 상기 워터탱크로 안내하거나, 상기 여과장치에서 발생하는 잔류물 또는 상기 제1 열교환기에서 발생하는 응축수를 실외로 안내하도록 마련되는 제1 밸브 및 상기 제1 밸브와 연결되는 제2 밸브로서, 상기 수증기의 생성을 위한 물을 공급받거나, 상기 제1 밸브로부터 전달되는 잔류물 또는 응축수를 배출하도록 마련되는 제2 밸브를 포함할 수 있다.
상기 공기조화기는 상기 워터탱크와 상기 제1 밸브를 연결하는 물 안내 배관, 상기 제1 열교환기와 상기 제1 밸브를 연결하는 응축수 안내 배관 상기 여과장치와 상기 제1 밸브를 연결하는 잔류물 안내 배관 및 상기 제1 밸브와 상기 제2 밸브를 연결하는 연결 배관을 더 포함할 수 있다.
상기 공기조화기는 상기 수증기의 생성을 위한 물을 공급하도록 상기 제2 밸브에 연결되는 물 공급 배관 및 상기 잔류물 또는 응축수를 배출하도록 상기 제2 밸브에 연결되는 배출 배관을 더 포함할 수 있다.
또 다른 측면에서 본 발명의 사상에 따른 공기조화기는, 실내 냉난방을 수행하도록 마련되는 열교환기, 실내에 수증기를 제공하도록 마련되는 워터탱크, 실내 공기를 여과하도록 마련되는 여과장치, 상기 열교환기, 상기 워터탱크의 유입측 및 상기 여과장치의 유출측과 각각 연결되는 제1 밸브 및 상기 제1 밸브, 상기 워터탱크에 물을 공급하도록 마련되는 물 공급원 및 상기 열교환기에서 발생하는 응축수 또는 상기 여과장치에서 발생하는 잔류물을 배출하도록 마련되는 아웃렛과 각각 연결되는 제2 밸브를 포함할 수 있다.
본 발명의 사상에 따르면, 공기조화기는 공기질을 종합적으로 관리할 수 있다.
본 발명의 사상에 따르면, 공기조화기는 겨울철 실내에 수증기를 제공하여 사용자 편의를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 사상에 따르면, 공기조화기는 실내에 제공되는 수증기의 생성을 위한 물 공급, 실내 열교환기에서 발생하는 응축수 제거 및 여과장치에서 발생하는 잔류물 제거를 용이하게 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 공기조화기에서의 열교환 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 공기조화기에서의 열교환 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 여과장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 제2 필터를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 제2 필터의 전기화학 셀을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 도 7에 도시된 공기조화기의 물 공급 모드를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 도 7에 도시된 공기조화기의 응축수 배출 모드를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10은 도 7에 도시된 공기조화기의 잔류물 배출 모드를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 컨트롤러를 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기조화기를 도시한 도면이다.
도 13은 도 12에 도시된 공기조화기에서의 열교환 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.
또한, 본 명세서의 각 도면에서 제시된 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낸다.
또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다"등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는다.
또한, 본 명세서에서 사용한 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는"이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
또한, 어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어 있다"거나 "접속되어 있다"고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어 있다"거나 또는 "직접 접속되어 있다"고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "∼사이에"와 "바로 ∼사이에" 또는 "∼에 인접하는"과 "∼에 직접 인접하는" 등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.
한편, 본 발명의 실시예에서, 복수의 요소 중 적어도 하나(at least one)는 복수의 요소 전부뿐만 아니라 복수의 요소 중 나머지를 배제한 각 하나 혹은 이들의 조합 모두를 지칭할 수 있다.
이하에서 설명하는 공기조화기는 에어컨, 히터, 공조장치, 환기장치, 공기청정장치 및 가습장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기를 도시한 도면이다. 도 2는 도 1에 도시된 공기조화기에서의 열교환 모습을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 3은 도 1에 도시된 공기조화기에서의 열교환 모습을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 여과장치를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 제2 필터를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 6은 도 5에 도시된 제2 필터의 전기화학 셀을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기(1)는 제1 장소에 배치되는 제1 열교환기(10) 및 제2 장소에 배치되는 제2 열교환기(20)를 포함할 수 있다. 제1 장소는 건물의 실내와 같이 온도를 조정하고자 하는 장소일 수 있으며, 제2 장소는 건물의 실외와 같이 제1 장소 이외의 장소일 수 있다. 제1 열교환기(10)는 실내 열교환기로 지칭할 수 있으며, 제2 열교환기(20)는 실외 열교환기로 지칭할 수 있다.
제1 열교환기(10)는 실내에 마련되어 실내 공기와 냉매 사이에 열교환을 수행할 수 있다. 또한, 제1 열교환기(10)는 케이싱(10c) 내부에 마련될 수 있다. 제2 열교환기(20)는 실외에 마련되어 실외 공기와 냉매 사이에 열교환을 수행할 수 있다.
제1 열교환기(10)는 냉매와 실내 공기 사이의 열교환 효율을 향상시키기 위한 냉각핀(미도시) 및 제1 열교환기(10)에서 냉매와 열교환된 실내 공기를 송풍시키는 송풍팬(미도시)을 선택적으로 포함할 수 있다.
제2 열교환기(20)는 냉매와 실외 공기 사이의 열교환 효율을 향상시키기 위한 냉각핀(미도시) 및 제2 열교환기(20)에서 냉매와 열교환된 실외 공기를 송풍시키는 송풍팬(미도시)을 선택적으로 포함할 수 있다.
공기조화기(1)는 주 냉매관(main refrigerant pipe)(51)을 포함할 수 있다. 주 냉매관(51)은 주 냉매가 유동하는 통로가 될 수 있다. 주 냉매관(51)은 주 냉매가 제1 열교환기(10) 및 제2 열교환기(20)를 순환하도록 제1 열교환기(10)와 제2 열교환기(20)를 연결할 수 있다.
주 냉매관(51)은 폐 루프를 형성하며, 주 냉매관(51) 상에는 제1 압축기(52) 및 제1 팽창장치(53)가 마련될 수 있다.
제1 압축기(52)는 주 냉매를 압축할 수 있다. 제1 압축기(52)는, 예를 들어, 입력 주파수에 따라 압축 용량이 가변되는 하나의 인버터 압축기로 구성되거나, 압축 용량이 일정한 복수개의 정속 압축기로 구성될 수 있다.
제1 팽창장치(53)는 주 냉매를 감압할 수 있다. 또한, 제1 팽창장치(53)는 주 냉매를 감압할 뿐만 아니라 충분한 열교환이 이루어지도록 냉매의 양을 조절할 수 있다. 제1 팽창장치(53)는, 예를 들어, 냉매의 양을 조절하기 위하여 개도 조절이 가능한 전자식 밸브를 포함할 수 있다.
구체적으로, 제1 압축기(52), 제1 열교환기(10), 제1 팽창장치(53) 및 제2 열교환기(20)가 주 냉매관(51)에 의해 순차적으로 직렬 연결될 수 있다. 이에 따라, 압축-응축-팽창-증발로 이루어지는 일련의 과정을 수행하는 주 냉동 사이클 장치(50)가 형성될 수 있다. 주 냉동 사이클 장치(50)는 실내 냉난방 모드(운전)를 수행할 수 있다. 주 냉동 사이클 장치(50)는 냉매의 흐름 방향에 따라 냉방 모드 또는 난방 모드를 수행할 수 있다. 이러한 주 냉동 사이클 장치(50)의 구성요소들은 후술할 컨트롤러(500)에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 제1 압축기(52)와 제1 팽창장치(53) 각각은 컨트롤러(500)에 의해 제어될 수 있다.
이하, 공기조화기(1)의 실내 냉난방 모드에 대하여 설명한다.
먼저 실내 냉방 모드에 대하여 설명하면 다음과 같다. 주 냉매는 제1 압축기(52), 제2 열교환기(20), 제1 팽창장치(53) 및 제1 열교환기(10) 순으로 순환할 수 있다. 구체적으로, 주 냉매는 제1 압축기(52)를 통과하면서 압축된다. 압축된 주 냉매는 제2 열교환기(20)를 통과하면서 열을 방출하며 응축된다. 이때, 제2 열교환기(20)는 응축기로서 기능한다. 응축된 주 냉매는 제1 팽창장치(53)를 통과하면서 팽창되고 감압된다. 팽창된 주 냉매는 제1 열교환기(10)를 통과하면서 열을 흡수한다. 이때, 제1 열교환기(10)는 증발기로서 기능한다. 도 1을 기준으로, 주 냉매는 주 냉매관(51)을 통해 시계 방향으로 유동할 수 있다. 이러한 주 냉매의 순환에 의해, 실내 냉방 모드가 수행될 수 있다.
이어서 실내 난방 모드에 대하여 설명하면 다음과 같다. 주 냉매는 제1 압축기(52), 제1 열교환기(10), 제1 팽창장치(53) 및 제2 열교환기(20) 순으로 순환할 수 있다. 구체적으로, 주 냉매는 제1 압축기(52)를 통과하면서 압축된다. 압축된 주 냉매는 제1 열교환기(10)를 통과하면서 열을 방출하며 응축된다. 이때, 제1 열교환기(10)는 응축기로서 기능한다. 응축된 주 냉매는 제1 팽창장치(53)를 통과하면서 팽창되고 감압된다. 팽창된 주 냉매는 제2 열교환기(20)를 통과하면서 열을 흡수한다. 이때, 제2 열교환기(20)는 증발기로서 기능한다. 도 1을 기준으로, 주 냉매는 주 냉매관(51)을 통해 반시계 방향으로 유동할 수 있다. 이러한 주 냉매의 순환에 의해, 실내 난방 모드가 수행될 수 있다.
공기조화기(1)는 워터탱크(30)를 포함할 수 있다. 워터탱크(30)는 실내에 수증기(vapor)를 제공하도록 마련될 수 있다. 즉, 워터탱크(30)는 실내의 습도를 높일 수 있다. 예를 들어, 워터탱크(30)는 실내에 수증기를 공급함으로써 겨울철 실내의 습도가 약 40 ~ 60%를 유지하도록 할 수 있다. 또한, 워터탱크(30)는 수증기의 생성을 위한 물을 수용할 수 있다. 워터탱크(30)는 수증기의 생성을 위한 물을 공급받는 유입측(30a)을 가질 수 있다.
워터탱크(30)에 수용된 물은, 제1 열교환기(10)와의 직간접적인 열교환을 통해 가열될 수 있다. 즉, 워터탱크(30)에 수용된 물은 제1 열교환기(10)로부터 열을 공급받을 수 있다.
예를 들어, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 워터탱크(30)는, 주 냉동 사이클 장치(50)와 열교환하는 보조 냉동 사이클 장치(60)(후술함)를 통해, 제1 열교환기(10)로부터 열을 공급받을 수 있다.
구체적으로, 주 냉동 사이클 장치(50)와 보조 냉동 사이클 장치(60)가 서로 열교환하고, 주 냉동 사이클 장치(50)와 열교환을 수행한 보조 냉동 사이클 장치(60)와 워터탱크(30)에 수용된 물이 서로 열교환할 수 있다. 즉, 공기조화기(1)는 실내에 수증기를 제공하기 위하여 두 번의 열교환을 수행할 수 있으며, 워터탱크(30)는 이중으로 열을 공급받을 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 워터탱크(30)는 다양한 방식으로 열을 공급받을 수 있다.
워터탱크(30)에 수용된 물은 수관(31)을 통해 유동할 수 있다. 워터탱크(30)에 수용된 물은 열교환에 의해 가열되어 기화될 수 있다. 구체적으로, 수관(31)을 따라 유동하는 물은 후술할 보조 냉매관(61)을 흐르는 보조 냉매와 열교환함으로써 가열될 수 있다. 결국, 워터탱크(30) 내부의 물은 수증기로 전환되어 실내에 제공될 수 있다. 바꿔 말하면, 워터탱크(30)는 기화 방식으로 실내에 습기를 제공할 수 있다.
또한, 워터탱크(30)는 상대적으로 제1 열교환기(10)보다 작은 크기로 마련되는 바, 워터탱크(30) 내부에 수용된 물은 빠르게 가열되어 기화될 수 있다. 즉, 실내에 습기를 신속하게 제공할 수 있다.
특히, 겨울철에 공기조화기가 난방 모드를 수행하는 경우, 실내의 공기가 건조해짐에 따라, 사용자는 건조감으로 인해 불쾌감을 느낄 수 있다. 또한, 실내의 건조한 공기는 피부염, 안구건조증, 기관지염 등을 유발할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 기존에는 초음파 방식으로 습기를 제공하였다. 그러나, 초음파 방식의 경우, 습기의 온도가 상대적으로 낮다. 이에 따라, 습기가 난방 시의 실내 공기와 접촉하면서 실내 공기의 온도를 떨어트릴 수 있다. 즉, 난방 효율이 저하될 수 있다.
이에 비하여, 공기조화기(1)는 기화 방식으로 습기(수증기)를 제공하는 워터탱크(30)를 포함하는 바, 습기의 온도는 상대적으로 높다. 즉, 습기로 인해 실내 공기의 온도는 낮아지지 않으며, 난방 효율이 저하되는 문제가 방지될 수 있다. 또한, 워터탱크(30) 내부의 물을 가열하여 기화시킴으로써 워터탱크(30) 내부의 세균, 곰팡이 등의 발생을 억제할 수 있다. 결국, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 보다 쾌적한 실내 환경을 조성할 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 공기조화기(1)는 제1 보조 열교환기(41) 및 제2 보조 열교환기(42)를 포함할 수 있다. 제1 보조 열교환기(41) 및 제2 보조 열교환기(42)는 후술할 보조 냉매관(61)에 의해 연결될 수 있다. 이하, 설명의 편의상, 제1 보조 열교환기(41) 및 제1 보조 열교환기(42)는 보조 열교환기(40)로 통칭할 수 있다.
제1 보조 열교환기(41)는 제1 열교환기(10)와 인접하게 배치되어 제1 열교환기(10)와 열교환하도록 마련될 수 있다. 구체적으로, 제1 보조 열교환기(41)를 통과하는 보조 냉매관(61)과 제1 열교환기(10)를 통과하는 주 냉매관(51)은 서로 열교환을 수행할 수 있다. 즉, 주 냉매와 보조 냉매 간의 열교환이 이루어질 수 있다.
예를 들어, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 보조 열교환기(41)는 제1 열교환기(10)와 함께 케이싱(10c) 내부에 마련될 수 있다. 구체적으로, 제1 보조 열교환기(41)를 통과하는 보조 냉매관(61)과 제1 열교환기(10)를 통과하는 주 냉매관(51)은 이중관으로서 일체로 마련될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 보조 열교환기(41)와 제1 열교환기(10)는 분리되어 마련될 수도 있다. 즉, 각자 케이싱을 가지며 별도의 부품으로서 마련될 수 있다.
제2 보조 열교환기(42)는 제1 보조 열교환기(41)와 연결될 수 있다. 또한, 제2 보조 열교환기(42)는 제1 열교환기(10)와 워터탱크(30) 사이에 마련될 수 있다. 제2 보조 열교환기(42)는 워터탱크(30)에 수용되는 물과 열교환하도록 마련될 수 있다. 구체적으로, 제2 보조 열교환기(42)를 통과하는 보조 냉매관(61)과 워터탱크(30)를 통과하는 수관(31)은 서로 열교환을 수행할 수 있다. 즉, 보조 냉매와 물 간의 열교환이 이루어질 수 있다.
제1 열교환기(10) 및 제1 보조 열교환기(41)의 열교환에 의해 데워진 보조 냉매는, 보조 냉매관(61)을 순환하며 한번 더 데워질 수 있다. 한번 더 데워진 보조 냉매는, 제2 보조 열교환기(42)에서 수관(31)을 통해 유동하는 물과 열교환할 수 있다.
결국, 워터탱크(30)에 수용된 물은 두 번의 열교환을 통해 이중으로 열을 공급받게 되며, 워터탱크(30)에 수용된 물은 신속하게 가열될 수 있다. 즉, 실내 가습을 위한 수증기의 생성이 빠르게 이루어질 수 있다.
공기조화기(1)는 보조 냉매관(auxiliary refrigerant pipe)(61)을 포함할 수 있다. 보조 냉매관(61)은 보조 냉매가 유동하는 통로가 될 수 있다. 보조 냉매관(61)은, 보조 냉매가 제1 보조 열교환기(41) 및 제2 보조 열교환기(42)를 순환하도록, 제1 보조 열교환기(41) 및 제2 보조 열교환기(42)를 연결할 수 있다.
보조 냉매관(61)은 폐 루프를 형성하며, 보조 냉매관(61) 상에는 제2 압축기(62) 및 제2 팽창장치(63)가 마련될 수 있다.
제2 압축기(62)는 보조 냉매를 압축할 수 있다. 제2 압축기(62)는, 예를 들어, 입력 주파수에 따라 압축 용량이 가변되는 하나의 인버터 압축기로 구성되거나, 압축 용량이 일정한 복수개의 정속 압축기로 구성될 수 있다.
제2 팽창장치(63)는 보조 냉매를 감압할 수 있다. 또한, 제2 팽창장치(63)는 보조 냉매를 감압할 뿐만 아니라 충분한 열교환이 이루어지도록 냉매의 양을 조절할 수 있다. 제2 팽창장치(63)는, 예를 들어, 냉매의 양을 조절하기 위하여 개도 조절이 가능한 전자식 밸브를 포함할 수 있다.
구체적으로, 제2 압축기(62), 제2 보조 열교환기(42), 제2 팽창장치(63), 제1 보조 열교환기(41)가 보조 냉매관(61)에 의해 순차적으로 직렬 연결될 수 있다. 이에 따라, 압축-응축-팽창-증발로 이루어지는 일련의 과정을 수행하는 보조 냉동 사이클 장치(60)가 형성될 수 있다. 보조 냉동 사이클 장치(60)는 주 냉동 사이클 장치(50)와 열교환하도록 마련될 수 있다. 이러한 보조 냉동 사이클 장치(60)의 구성요소들은 후술할 컨트롤러(500)에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 제2 압축기(62)와 제2 팽창장치(63) 각각은 컨트롤러(500)에 의해 제어될 수 있다.
한편, 일 예로, 제1 열교환기(10), 주 냉매관(51)의 일부, 보조 냉동 사이클 장치(60), 워터탱크(30) 및 수관(31)은 실내기의 하우징(미도시) 내에 마련될 수 있다.
공기조화기(1)는 여과장치(70)를 포함할 수 있다. 여과장치(70)는 실내 공기를 여과하도록 마련될 수 있다. 여과장치(70)는 실내 공기 중의 미세먼지를 여과할 수 있다. 또한, 여과장치(70)는 실내 공기 중의 이산화탄소 및/또는 질소를 포집할 수 있다. 이에 따라, 실내 공기의 미세먼지, 이산화탄소 및/또는 산소의 농도를 조절할 수 있으며, 보다 쾌적한 실내 환경을 조성할 수 있다.
예를 들어, 여과장치(70)는, 실내 공기 중 미세먼지가 약 80μg/m3 이하, 이산화탄소가 약 1,000ppm 이하, 산소가 약 22~23%가 되도록 조절할 수 있다. 또한, 여과장치(70)는 후술할 컨트롤러(500)에 의해 제어될 수 있다.
여과장치(70)는 실내 공기를 정화함에 따라, 실내 공기로부터 분리된 미세먼지, 이산화탄소, 질소 등의 잔류물을 배출하는 유출측(70a)을 가질 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 여과장치(70)는 제1 필터(71), 제2 필터(72), 제3 필터(73) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1 필터(71), 제2 필터(72) 및 제3 필터(73)는 개별적인 동작이 가능하다.
제1 필터(71), 제2 필터(72) 및 제3 필터(73)는 각각 여과장치(70)에 분리 가능하게 장착될 수 있다. 이에 따라, 사용자는 제1 필터(71), 제2 필터(72) 및 제3 필터(73)의 구성을 자유롭게 선택할 수 있다. 또한, 제1 필터(71), 제2 필터(72) 및 제3 필터(73)는 후술할 컨트롤러(500)에 의해 개별적으로 제어될 수 있다. 이에 따라, 1 필터(71), 제2 필터(72) 및 제3 필터(73) 각각의 작동 여부가 결정될 수 있다.
한편, 도 4에서, 공기의 흐름 방향을 기준으로 제1 필터(71), 제2 필터(72), 제3 필터(73) 순으로 배치된 것으로 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 배치 순서는 제한되지 않는다.
제1 필터(71)는 실내 공기 중의 미세먼지를 여과할 수 있다. 예를 들어, 제1 필터(71)는 프리필터, 헤파필터, 카본필터 및 UV램프 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 프리필터는 꽃가루나 일반 먼지처럼 입자가 큰 불순물을 걸러낼 수 있다. 헤파필터는 미세지처럼 입자가 작은 불순물을 걸러낼 수 있다. 카본 필터는 악취를 정화할 수 있다. UV 램프는 살균 기능을 수행할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 필터(71)는 다양한 재질 및/또는 구조의 필터를 포함할 수 있다.
제2 필터(72)는 실내 공기 중의 이산화탄소를 포집할 수 있다. 즉, 실내 공기 중의 이산화탄소를 제거하거나 농도를 낮출 수 있다. 구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 필터(72)는 적어도 하나의 전기화학 셀(720)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전기화학 셀(720)은 복수개로 구성되어 병렬 배치될 수 있다.
전기화학 셀(720)은 ESA(Electro-Swing Adsorption) 방식을 이용하여 이산화탄소를 포집 및 방출할 수 있다. 즉, 전기화학 셀(720)은 인가 전압에 따라 이산화탄소를 포집하거나 방출할 수 있다. 예를 들어, 전기화학 셀(720)은 (+)전압이 인가되는 경우 실내 공기 중의 이산화탄소를 포집할 수 있다. 이때, 이산화탄소는 전기화학 셀(720)의 표면에 흡착될 수 있다. 반대로, (-)전압이 인가되는 경우 포집된 이산화탄소를 방출할 수 있다. 이때, 흡착된 이산화탄소는 전기화학 셀(720)로부터 탈착되어 배출될 수 있다.
도 6을 참조하면, 전기화학 셀(720)은 한 쌍의 활성 전극(721) 및 상기 한 쌍의 활성 전극(721) 사이에 배치되는 상대 전극(723)을 포함할 수 있다. 또한, 활성 전극(721) 및 상대 전극(723) 사이에는 분리막(separator)(722)이 마련될 수 있다. 예를 들어, 활성 전극(721)은 CO2 결합 퀴논-탄소나노튜브(Q-CNT) 복합재로 코팅된 전극일 수 있으며, 상대 전극(723)은 페로센-탄소나노튜브(Fc-CNT) 복합재로 코팅된 전극일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 전기화학 셀(720)은 이산화탄소를 포집하기 위한 다양한 구조 및/또는 소재로 구성될 수 있다.
제3 필터(73)는 실내 공기 중의 질소를 포집함으로써 실내 공기의 산소 비율을 높일 수 있다. 일반적으로, 공기 중의 질소는 약 78%를 차지하는 바, 실내 공기 중의 질소를 포집하게 되면 산소의 농도는 향상될 수 있다. 즉, 제3 필터(73)는 질소를 포집함으로써 실내의 산소 농도를 조절할 수 있다.
이오나이저(80)는 실내 공기를 이온화할 수 있다. 이오나이저(80)는 전압차가 크게 나는 두 개의 전극을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이오나이저(80)는 두 개의 전극 중 하나는 매우 낮은 음극으로 구성되고 나머지 하나는 접지극으로 구성될 수 있으며, 음이온을 방출할 수 있다. 구체적으로, 이오나이저(80)는 실내로 이온 분자를 분출하여 공기 중에 유해 세균과 박테리아를 제거할 수 있다. 이에 따라, 실내에서 생활하는 사용자의 아토피, 기관지 질환과 같은 질병을 예방하는 데 도움을 줄 수 있다. 또한, 이오나이저(80)는 생활 냄새 등을 없애 주변 공기를 맑게 하는 효과를 가질 수 있다. 즉, 실내 살균 및 냄새 제거에 효과적이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 8은 도 7에 도시된 공기조화기의 물 공급 모드를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 9는 도 7에 도시된 공기조화기의 응축수 배출 모드를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 10은 도 7에 도시된 공기조화기의 잔류물 배출 모드를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7 내지 도 10을 참조하면, 공기조화기(1)는 제1 밸브(100)를 포함할 수 있다. 제1 밸브(100)는 워터탱크(30), 제1 열교환기(10) 및 여과장치(70)에 각각 연결되도록 마련될 수 있다. 제1 밸브(100)는 수증기의 생성을 위한 물을 워터탱크(30)로 안내하거나, 여과장치에서 발생하는 잔류물 또는 상기 제1 열교환기(10)에서 발생하는 응축수를 실외로 안내하도록 마련될 수 있다. 또한, 제1 밸브(100)는 후술할 제2 밸브(200)와 연결될 수 있다. 제1 밸브(100)는 연결 배관(340)에 의해 제2 밸브(200)와 연결될 수 있다.
구체적으로, 제1 밸브(100)는 사방밸브(4-way valve)일 수 있다. 제1 밸브(100)는 제1 포트(101), 제2 포트(102), 제3 포트(103) 및 제4 포트(104)를 포함할 수 있다. 제1 포트(101)는 물 안내 배관(310)에 의해 워터탱크(30)(특히, 유입측(30a))와 연결될 수 있다. 제2 포트(102)는 응축수 안내 배관(320)에 의해 제1 열교환기(10)와 연결될 수 있다. 제3 포트(103)는 잔류물 안내 배관(330)에 의해 여과장치(70)(특히, 유출측(70a))와 연결될 수 있다. 제4 포트(104)는 연결 배관(340)에 의해 제2 밸브(200)와 연결될 수 있다.
공기조화기(1)는 물 안내 배관(310), 응축수 안내 배관(320) 및 잔류물 안내 배관(330)을 포함할 수 있다. 또한, 공기조화기(1)는 연결 배관(340)을 포함할 수 있다.
물 안내 배관(310)은 워터탱크(30)와 제1 밸브(100)를 연결할 수 있다. 구체적으로, 워터탱크(30)의 유입측(30a)과 제1 밸브의 제1 포트(101)를 연결할 수 있다. 수증기의 생성을 위한 물은 물 안내 배관(310)을 통해 유동하여 워터탱크(30)로 유입될 수 있다.
응축수 안내 배관(320)은 제1 열교환기(10)와 제1 밸브(100)를 연결할 수 있다. 구체적으로, 제1 열교환기(10)와 제1 밸브(100)의 제2 포트(102)를 연결할 수 있다. 특히, 공기조화기(1)가 실내 냉방 모드를 수행하는 경우, 실내의 더운 공기가 제1 열교환기(10)의 차가운 주 냉매관(51)과 접촉하게 되면서, 제1 열교환기(10)에서 응축수가 발생할 수 있다. 제1 열교환기(10)에서 발생하는 응축수는 응축수 안내 배관(320)을 통해 유동할 수 있다.
잔류물 안내 배관(330)은 여과장치(70)와 제1 밸브(100)를 연결할 수 있다. 구체적으로, 여과장치(70)의 유출측(70a)과 제1 밸브의 제3 포트(103)를 연결할 수 있다. 여과장치(70)에서 발생하는 잔류물(특히, 이산화탄소)은 잔류물 안내 배관(330)을 통해 유동할 수 있다.
아웃렛(92)은 여과장치(70)에서 발생하는 잔류물 또는 제1 열교환기(10)에서 발생하는 응축수를 배출하도록 마련될 수 있다. 아웃렛(92)은 실외에 마련되어 직접 잔류물 및/또는 응축수를 배출할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 아웃렛(92)은 실내에 마련되어 실외와 연통될 수도 있다.
또한, 물 공급원(91)은 수증기의 생성을 위한 물을 공급하도록 마련될 수 있다. 물 공급원(91)은 실내 또는 실외에 마련될 수 있다.
도 7 내지 도 10을 참조하면, 공기조화기(1)는 제2 밸브(200)를 포함할 수 있다. 제2 밸브(200)는 연결 배관(340)에 의해 제1 밸브(100)와 연결될 수 있다. 제2 밸브(200)는 수증기의 생성을 위한 물을 공급받거나, 제1 밸브(100)로부터 전달되는 잔류물 또는 응축수를 배출하도록 마련될 수 있다. 구체적으로, 제2 밸브(200)는 제1 밸브(100), 물 공급원(91) 및 아웃렛(92)에 각각 연결될 수 있다. 제2 밸브(200)는 물 공급원(91)으로부터 수증기의 생성을 위한 물을 공급받을 수 있고, 제1 밸브(100)로부터 전달받은 잔류물 또는 응축수를 아웃렛(92)으로 전달할 수 있다.
제2 밸브(200)는 삼방밸브(3-way valve)일 수 있다. 제2 밸브(200)는 제1 포트(201), 제2 포트(202) 및 제3 포트(203)를 포함할 수 있다. 제1 포트(201)는 연결 배관(340)에 의해 제1 밸브(100)의 제4 포트(104)와 연결될 수 있다. 제2 포트(202)는 물 공급 배관(350)에 의해 물 공급원(91)과 연결될 수 있다. 제3 포트(203)는 배출 배관(360)에 의해 아웃렛(92)과 연결될 수 있다.
공기조화기(1)는 물 공급 배관(350) 및 배출 배관(360)을 포함할 수 있다.
물 공급 배관(350)은 제2 밸브(200)와 물 공급원(91)을 연결할 수 있다. 구체적으로, 제2 밸브(200)의 제2 포트(202)와 물 공급원(91)을 연결할 수 있다. 수증기의 생성을 위한 물은 물 공급원(91)으로부터 공급되어 물 공급 배관(350)을 통해 유동할 수 있다.
배출 배관(360)은 제2 밸브(200)와 아웃렛(92)을 연결할 수 있다. 구체적으로, 제2 밸브(200)의 제3 포트(203)와 아웃렛(92)을 연결할 수 있다. 제1 밸브(100)로부터 전달되는 잔류물 및/또는 응축수는 배출 배관(360)을 통해 유동할 수 있다.
한편, 공기조화기(1)는 물 공급 모드, 응축수 배출 모드 및 잔류물 배출 모드를 수행할 수 있다.
물 공급 모드는 수증기 생성을 위한 물을 워터탱크(30)로 공급하기 위한 모드이다. 물 공급 모드 시, 제1 밸브(100)의 제1 포트(101) 및 제4 포트(104)는 개방(ON) 상태이고, 제1 밸브(100)의 제2 포트(102) 및 제3 포트(103)는 폐쇄 (OFF) 상태일 수 있다. 또한, 제2 밸브(200)의 제1 포트(201) 및 제2 포트(202)는 개방(ON) 상태이고, 제2 밸브(200)의 제3 포트(203)는 폐쇄(OFF) 상태일 수 있다. 이에 의해, 도 8에 도시된 바와 같이, 물 공급 모드의 경우, 물 안내 배관(320), 연결 배관(340) 및 물 공급 배관(340)은 연통될 수 있다.
응축수 배출 모드는 제1 열교환기(10)에서 발생한 응축수를 배출하기 위한 모드이다. 응축수 배출 모드 시, 제1 밸브(100)의 제2 포트(102) 및 제4 포트(104)는 개방(ON) 상태이고, 제1 밸브(100)의 제1 포트(101) 및 제3 포트(103)는 폐쇄(OFF) 상태일 수 있다. 또한, 제2 밸브(200)의 제1 포트(201) 및 제3 포트(203)는 개방(ON) 상태이고, 제2 포트(202)는 폐쇄(OFF) 상태일 수 있다. 이에 의해, 도 9에 도시된 바와 같이, 응축수 배출 모드의 경우, 응축수 안내 배관(320), 연결 배관(340) 및 배출 배관(360)은 연통될 수 있다.
잔류물 배출 모드는 여과장치(70)에서 발생한 잔류물(특히, 이산화탄소)을 배출하기 위한 모드이다. 잔류물 배출 모드 시, 제1 밸브(100)의 제3 포트(103) 및 제4 포트(104)는 개방(ON) 상태이고, 제2 밸브(200)의 제1 포트(101) 및 제2 포트(102)는 폐쇄(OFF) 상태일 수 있다. 또한, 제2 밸브(200)의 제1 포트(201) 및 제3 포트(203)는 개방(ON) 상태이고, 제2 포트(202)는 폐쇄(OFF) 상태일 수 있다. 이에 의해, 도 10에 도시된 바와 같이, 잔류물 배출 모드의 경우, 잔류물 안내 배관(330), 연결 배관(340) 및 배출 배관(360)은 연통될 수 있다. 예를 들어, 전기화학 셀(720)에 (-)전압이 인가되는 경우, 포집된 이산화탄소를 방출하기 위해, 잔류물 안내 배관(330), 연결 배관(340) 및 배출 배관(360)이 연통될 수 있다.
도 11을 참조하면, 공기조화기(1)는 컨트롤러(controller)(500)를 더 포함할 수 있다. 컨트롤러(500)는 공기조화기(1)의 구성요소들을 비롯한 구조들의 다양한 동작을 제어하고 지시할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(500)는 인쇄회로기판 상에 장착된 CPU, 마이크로프로세서(micro-processor), 칩셋(chipset), SOC(system-on-chip) 등의 하드웨어 회로로 구현될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
컨트롤러(500)는, 후술할 제1 센서(410), 제2 센서(420), 제3 센서(430) 및 제4 센서(440)로부터 신호를 입력 받을 수 있다.
컨트롤러(500)는, 제1 밸브(100) 및 제2 밸브(200)로 신호를 출력할 수 있다. 이에 따라, 제1 밸브(100)의 포트들(101, 102, 103, 104) 각각의 개폐 여부가 결정되며, 제2 밸브(200)의 포트들(201, 202, 203) 각각의 개폐 여부가 결정될 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(500)는 제1 밸브(100) 및 제2 밸브(200)를 제어함으로써, 공기조화기(1)의 물 공급 모드, 응축수 배출 모드 또는 잔류물 배출 모드를 선택할 수 있다.
컨트롤러(500)는 여과장치(70)로 신호를 출력할 수 있다. 이에 따라, 공기조화기(1)의 여과장치(70)의 작동 여부가 결정될 수 있다. 예를 들어, 제1 필터(71), 제2 필터(72) 및 제3 필터(73)의 동작이 컨트롤러(500)에 의해 개별적으로 제어될 수 있다.
컨트롤러(500)는 주 냉동 사이클 장치(50)로 신호를 출력할 수 있다. 특히, 컨트롤러(500)는 주 냉동 사이클 장치(50)의 제1 압축기(52)와 제1 팽창장치(53)로 신호를 출력할 수 있다. 이에 따라, 컨트롤러(500)는 주 냉동 사이클 장치(50)의 주 냉매 흐름의 방향을 제어할 수 있다. 즉, 공기조화기(1)의 실내 냉난방 모드를 선택할 수 있다.
또한, 컨트롤러(500)는 보조 냉동 사이클 장치(60)로 신호를 출력할 수 있다. 특히, 컨트롤러(500)는 보조 냉동 사이클 장치(60)의 제2 압축기(62)와 제2 팽창장치(63)로 신호를 출력할 수 있다. 이에 따라, 컨트롤러(500)는 보조 냉동 사이클 장치(60)의 보조 냉매 흐름의 방향을 제어할 수 있다. 즉, 워터탱크(30)에 수용된 물을 가열하기 위하여, 보조 냉동 사이클 장치(60)를 순환하는 보조 냉매와 워터탱크(30)에 수용된 물이 서로 열교환하도록, 보조 냉매의 흐름을 제어할 수 있다.
컨트롤러(500)는 이오나이저(80)로 신호를 출력할 수 있다. 이에 따라, 이오나이저(80)의 작동을 제어할 수 있다.
예를 들어, 컨트롤러(500)의 신호 송수신은 유선 및/또는 무선으로 이루어질 수 있다.
한편, 공기조화기(1)는 제1 센서(410), 제2 센서(420), 제3 센서(430) 및 제4 센서(440) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제1 센서(410)는 실내 공기 중의 미세먼지, 이산화탄소 및/또는 산소의 농도를 감지할 수 있다. 제1 센서(410)는 컨트롤러(500)로 신호를 전달할 수 있으며, 컨트롤러(500)는 제1 센서(410)로부터 입력 받은 신호를 기초로 여과장치(70)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(500)는 제1 필터(71), 제2 필터(72) 및 제3 필터(73) 각각의 작동 여부를 결정할 수 있다.
제2 센서(420)는 실내 온도를 감지할 수 있다. 제2 센서(420)는 컨트롤러(500)로 신호를 전달할 수 있으며, 컨트롤러(500)는 제2 센서(420)로부터 입력 받은 신호를 기초로 주 냉동 사이클 장치(50)의 주 냉매의 흐름 방향(도 1을 기준으로, 시계 방향 또는 반시계 방향)을 결정할 수 있다. 즉, 실내 냉방 모드 또는 실내 난방 모드의 동작을 제어할 수 있다. 특히, 컨트롤러(500)는 제1 압축기(52) 및 제1 팽창장치(53)로 신호를 전달하여, 상기 제1 압축기(52) 및 제1 팽창장치(53)의 동작에 의해 주 냉매의 흐름이 전환되도록 할 수 있다.
제3 센서(430)는 실내 습기를 감지할 수 있다. 제3 센서(430)는 컨트롤러(500)로 신호를 전달할 수 있으며, 컨트롤러(500)는 제3 센서(430)로부터 입력 받은 신호를 기초로 제1 밸브(100) 및 제2 밸브(200)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제3 센서(430)가 소정 기준 이하의 습기를 감지한 경우, 제3 센서(430)는 컨트롤러(500)로 신호를 보낼 수 있다. 이때, 제3 센서(430)로부터 신호를 입력 받은 컨트롤러(500)는, 제1 밸브(100) 및 제2 밸브(200)로 신호를 출력하여, 제1 밸브(100) 및 제2 밸브(200)의 동작을 제어할 수 있다. 구체적으로, 컨트롤러(500)는, 제1 밸브(100)의 제1 포트(101) 및 제4 포트(104)가 개방되고, 제2 밸브(200)의 제1 포트(201) 및 제2 포트(202)가 개방되도록, 제1 밸브(100) 및 제2 밸브(200)의 동작을 제어할 수 있다. 이에 따라, 도 8에 도시된 바와 같이, 물 안내 배관(310), 연결 배관(340) 및 물 공급 배관(350)은 연통되며, 수증기 생성을 위한 물은 물 공급원(91)으로부터 워터탱크(30)로 유입될 수 있다.
한편, 컨트롤러(500)는 제3 센서(430)로부터 입력 받은 신호를 기초로 보조 냉동 사이클 장치(60)의 보조 냉매의 흐름 방향을 결정할 수 있다. 예를 들어, 워터탱크(30)에 수용된 물과 보조 냉동 사이클 장치(60)를 순환하는 보조 냉매가 서로 열교환하도록, 보조 냉매의 흐름을 제어할 수 있다. 구체적으로, 실내에 수증기를 제공하기 위하여 워터탱크(30)에 수용된 물을 가열할 경우, 보조 냉매가 도 2 및 도 3을 기준으로 반시계 방향으로 순환하도록 할 수 있다. 다만, 이는 도면을 기준으로 설명한 것이며, 냉매의 순환 방향은 냉동 사이클 장치의 구성 및/또는 배치에 따라 달라질 수 있다.
제4 센서(440)는 실내 냄새 및/또는 살균 정도를 감지할 수 있다. 제4 센서(440)는 컨트롤러(500)로 신호를 전달할 수 있으며, 컨트롤러(500)는 제4 센서(440)로부터 입력 받은 신호를 기초로 이오나이저(80)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 실내에서 악취가 나거나, 소정 기준 이상의 유해균이 검출되는 경우, 컨트롤러(500)는 이오나이저(80)가 작동하도록 제어할 수 있다.
이제, 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기조화기(2)에 대하여 설명한다. 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타내는 바, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기조화기를 도시한 도면이다. 도 13은 도 12에 도시된 공기조화기에서의 열교환 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
전술한 실시예에 따른 공기조화기(1)와 비교할 때, 공기조화기(2)는 보조 냉동 사이클 장치(60)에 대응하는 구성이 존재하지 않을 수 있다. 다만, 공기조화기(2)의 보조 냉동 사이클 장치(60) 이외의 구성 및/또는 구조는 공기조화기(1)의 것과 실질적으로 동일할 수 있다.
도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 워터탱크(30)는 제1 열교환기(10)와 열교환할 수 있다. 구체적으로, 수증기 생성을 위한 물이 순환하는 수관(31)은 제1 열교환기(10)를 통과하는 주 냉매관(51)과 열교환을 수행할 수 있다. 즉, 주 냉매와 물 간의 열교환이 이루어질 수 있다.
한편, 일 예로, 제1 열교환기(10), 주 냉매관(51)의 일부, 워터탱크(30) 및 수관(31)은 실내기의 하우징(미도시) 내에 마련될 수 있다.
전술한 실시예에 따른 공기조화기(1)와 비교하면, 공기조화기(2)는 보조 사이클 장치(60)에 대응하는 구성이 없는 바, 구조가 보다 간단할 수 있다. 예를 들면, 제2 압축기, 제2 팽창장치, 보조 열교환기, 보조 냉매관 등의 구성이 생략될 수 있는 바, 공기조화기(2)의 소형화가 가능하다. 또한, 공기조화기(2) 가동 시 소모되는 전력이 절감될 수 있다.
사용자는 공기조화기가 설치되는 장소, 열교환기 용량, 실내 면적 등을 고려하여 공기조화기의 적절한 구성 및 구조를 선택할 수 있다.
이상에서는 특정의 실시예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 상기한 실시예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
1, 2: 공기조화기
10: 제1 열교환기
20: 제2 열교환기
30: 워터탱크
41: 제1 보조 열교환기
42: 제2 보조 열교환기
50: 주 냉동 사이클 장치
60: 보조 냉동 사이클 장치
100: 제1 밸브
200: 제2 밸브
310: 물 안내 배관
320: 응축수 안내 배관
330: 잔류물 안내 배관
340: 연결 배관
350: 물 공급 배관
360: 배출 배관

Claims (20)

  1. 실내에 배치되는 제1 열교환기;
    실외에 배치되어, 상기 제1 열교환기와 연결되는 제2 열교환기;
    수증기의 생성을 위한 물을 수용하는 워터탱크;
    실내 공기를 여과하도록 마련되는 여과장치;
    상기 수증기의 생성을 위한 물을 상기 워터탱크로 안내하거나, 상기 여과장치에서 발생하는 잔류물 또는 상기 제1 열교환기에서 발생하는 응축수를 실외로 안내하도록 마련되는 제1 밸브; 및
    연결 배관에 의해 상기 제1 밸브와 연결되는 제2 밸브로서, 상기 수증기의 생성을 위한 물을 공급받거나, 상기 제1 밸브로부터 전달되는 잔류물 또는 응축수를 배출하도록 마련되는 제2 밸브를 포함하는 공기조화기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 열교환기와 열교환하도록 마련되는 제1 보조 열교환기; 및
    상기 제1 보조 열교환기와 연결되는 제2 보조 열교환기로서, 상기 워터탱크에 수용되는 물과 열교환하도록 마련되는 제2 보조 열교환기를 더 포함하는 공기조화기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 워터탱크와 상기 제1 밸브를 연결하는 물 안내 배관;
    상기 제1 열교환기와 상기 제1 밸브를 연결하는 응축수 안내 배관; 및
    상기 여과장치와 상기 제1 밸브를 연결하는 잔류물 안내 배관을 더 포함하는 공기조화기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 수증기의 생성을 위한 물을 공급하도록, 상기 제2 밸브에 연결되는 물 공급 배관을 더 포함하는 공기조화기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 잔류물 또는 상기 응축수를 배출하도록, 상기 제2 밸브에 연결되는 배출 배관을 더 포함하는 공기조화기.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 수증기의 생성을 위한 물을 공급하는 경우,
    상기 물 안내 배관, 상기 연결 배관 및 상기 물 공급 배관이 연통되는 공기조화기.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 응축수를 배출하는 경우,
    상기 응축수 안내 배관, 상기 연결 배관 및 상기 배출 배관이 연통되는 공기조화기.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 잔류물을 배출하는 경우,
    상기 잔류물 안내 배관, 상기 연결 배관 및 상기 배출 배관이 연통되는 공기조화기.
  9. 제2항에 있어서,
    주 냉매를 압축하는 제1 압축기;
    상기 주 냉매를 감압하는 제1 팽창장치;
    상기 주 냉매가 유동하도록 마련되는 주 냉매관으로서, 상기 제1 압축기, 상기 제1 열교환기, 상기 제1 팽창장치 및 상기 제2 열교환기를 연결하는 주 냉매관;
    보조 냉매를 압축하는 제2 압축기;
    상기 보조 냉매를 감압하는 제2 팽창장치; 및
    상기 보조 냉매가 유동하도록 마련되는 보조 냉매관으로서, 상기 제2 압축기, 상기 제2 보조 열교환기, 상기 제2 팽창장치 및 상기 제1 보조 열교환기를 연결하는 보조 냉매관을 더 포함하는 공기조화기.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 워터탱크에 수용된 물이 유동하도록 마련되는 수관으로서, 상기 제2 보조 열교환기와 열교환하는 수관을 더 포함하는 공기조화기.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 여과장치는 실내 공기 중의 미세먼지를 여과하는 제1 필터, 실내 공기 중의 이산화탄소를 포집하는 제2 필터, 실내 공기 중의 질소를 포집하는 제3 필터 중 적어도 하나를 포함하는 공기조화기.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 여과장치는 적어도 하나의 전기화학 셀을 더 포함하며,
    상기 전기화학 셀은, (+)전압이 인가되는 경우 실내 공기 중의 이산화탄소를 포집하고, (-)전압이 인가되는 경우 포집된 이산화탄소를 방출하는 공기조화기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 (-)전압이 인가되는 경우,
    상기 잔류물 안내 배관, 상기 연결 배관 및 상기 배출 배관이 연통되는 공기조화기.
  14. 제1항에 있어서,
    실내 공기를 이온화하는 이오나이저를 더 포함하는 공기조화기.
  15. 제5항에 있어서,
    상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브를 개별적으로 제어하는 컨트롤러를 더 포함하는 공기조화기.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 제1 밸브를 통해, 상기 물 안내 배관, 상기 응축수 안내 배관 및 상기 잔류물 안내 배관 중 어느 하나가 상기 연결 배관에 연통되도록 제어하며,
    상기 제2 밸브를 통해, 상기 물 공급 배관 및 상기 배출 배관 중 어느 하나가 상기 연결 배관에 연통되도록 제어하는 공기조화기.
  17. 제1 열교환기, 제1 압축기, 제2 열교환기 및 제1 팽창장치가 주 냉매관에 의해 연결되는 주 냉동 사이클 장치;
    상기 제1 열교환기의 일부와 열교환하도록 배치된 제1 보조 열교환기, 제2 압축기, 제2 보조 열교환기 및 제2 팽창장치가 보조 냉매관에 의해 연결되는 보조 냉동 사이클 장치;
    수증기의 생성을 위한 물을 수용하는 워터탱크;
    실내 공기를 여과하도록 마련되는 여과장치;
    상기 수증기의 생성을 위한 물을 상기 워터탱크로 안내하거나, 상기 여과장치에서 발생하는 잔류물 또는 상기 제1 열교환기에서 발생하는 응축수를 실외로 안내하도록 마련되는 제1 밸브; 및
    상기 제1 밸브와 연결되는 제2 밸브로서, 상기 수증기의 생성을 위한 물을 공급받거나, 상기 제1 밸브로부터 전달되는 잔류물 또는 응축수를 배출하도록 마련되는 제2 밸브를 포함하는 공기조화기.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 워터탱크와 상기 제1 밸브를 연결하는 물 안내 배관;
    상기 제1 열교환기와 상기 제1 밸브를 연결하는 응축수 안내 배관;
    상기 여과장치와 상기 제1 밸브를 연결하는 잔류물 안내 배관; 및
    상기 제1 밸브와 상기 제2 밸브를 연결하는 연결 배관을 더 포함하는 공기조화기.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 수증기의 생성을 위한 물을 공급하도록, 상기 제2 밸브에 연결되는 물 공급 배관; 및
    상기 잔류물 또는 응축수를 배출하도록, 상기 제2 밸브에 연결되는 배출 배관을 더 포함하는 공기조화기.
  20. 실내 냉난방을 수행하도록 마련되는 열교환기;
    실내에 수증기를 제공하도록 마련되는 워터탱크;
    실내 공기를 여과하도록 마련되는 여과장치;
    상기 열교환기, 상기 워터탱크의 유입측 및 상기 여과장치의 유출측과 각각 연결되는 제1 밸브; 및
    상기 제1 밸브, 상기 워터탱크에 물을 공급하도록 마련되는 물 공급원 및 상기 열교환기에서 발생하는 응축수 또는 상기 여과장치에서 발생하는 잔류물을 배출하도록 마련되는 아웃렛과 각각 연결되는 제2 밸브를 포함하는 공기조화기.

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