KR20230059527A - 공기조화장치 - Google Patents

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KR20230059527A
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heat
duct
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박상경
최휘웅
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 공기조화장치에 관한 것이다.
본 발명의 공기조화장치는 외부공기를 냉각 또는 가열하여 실내공간으로 공급하는 공기공급장치와, 내부에 제습용액이 배치되고, 상기 공기공급장치로 공급되는 공기를 제습하는 제습장치와, 상기 제습장치와 연결되고, 내부에 배치되는 제습용액에 열을 공급하여 제습용액을 재생시키는 재생장치와, 상기 제습장치에서 배출되는 재생용액과 상기 재생장치에서 배출되는 재생용액을 열교환하는 재생열교환기를 포함한다.

Description

공기조화장치{Air Conditioning Apparatus}
본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제습장치와 재생쟁치를 포함하는 공기조화장치에 관한 것이다.
일반적으로 건축물 중앙 공조에 사용되는 공기조화 시스템에서 냉방을 수행하는 경우 필터, 냉각 코일, 가열 코일, 가습기 네가지 주 요소로 구성되있는 공기조화기(AHU, Air Handling Unit)을 통해 냉방을 수행한다.
주로 여름철 냉방을 수행하며, 이러한 공기조화기에서는 냉방시에 고온의 공기가 공기조화기로 유입되어 차가운 냉각수가 흐르고 있는 냉각 코일 표면에 접촉하면서 온도가 내려가게 된다.
다만, 여름철 습한 기후를 갖는 지역의 경우 냉각 코일 표면에서 공기 온도가 내려가는 과정 중 공기 내 수분이 응축하기 시작하는 노점온도 이하로 공기 온도가 내려가면서 냉각 코일 표면에 물방울이 맺히는 결로 현상이 발생하게 된다.
이러한 결로 현상은 냉각 코일과 공기 사이의 열저항으로 작용하여 전열 성능 감소에 따른 공기 냉각 효과 저하와 함께, 더 많은 냉방에너지를 필요로 하게되어 시스템 전력 소모량 향상을 야기하는 문제점이 있다.
이러한 문제를 극복하기 위해, 실내로 공급되는 습한 공기를 제습하여 냉각코일로 공급하는 구조를 상정할 수 있다.
등록특허 KR 101436613호에서는, 지역난방온수를 활용한 제습냉방 장치를 개시하고 있다. 개시된 문헌에서는, 여름철에는 제습냉방을 수행하고 제습제 재생은 지역난방온수 이용하고, 겨울철에는 환기와 가습이 되는 장치를 개시하고 있다.
다만, 개시된 문헌에서는, 제습 수행 시 재생을 필수적으로 해야하므로, 제습제를 제습과 재생을 동시에 진행하기 어려운 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 습한환경에서도 실내공간으로 공급되는 공기를 열교환시키는 열교환기의 효율을 극대화한 공기조화장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는 제습과 재생을 동시에 수행하여, 지속적으로 공기공급장치로 공급되는 공기를 제습할 수 있는 공기조화장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는 제습제를 재생하기 위한 다양한 구성을 포함하는 공기조화장치를 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 공기조화장치는, 외부공기를 냉각 또는 가열하여 실내공간으로 공급하는 공기공급장치와, 내부에 제습용액이 배치되고, 상기 공기공급장치로 공급되는 공기를 제습하는 제습장치와, 상기 제습장치와 연결되고, 내부에 배치되는 제습용액에 열을 공급하여 제습용액을 재생시키는 재생장치와, 상기 제습장치에서 배출되는 재생용액과 상기 재생장치에서 배출되는 재생용액을 열교환하는 재생열교환기를 포함한다. 본 발명의 공기조화장치는, 공기공급장치로 유동하는 공기를 제습할 수 있다. 또한, 본 발명의 공기조화장치는, 제습장치에 저장된 제습용액을 재생장치를 통해 재생할 수 있다. 또한, 재생장치에 저장된 제습용액과 제습장치에 저장된 제습용액은 서로 열교환하여, 제습성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 공기조화장치는, 상기 공기공급장치로 공급되는 공기가 유동하는 공급덕트와, 상기 공급덕트와 연결되고, 외기가 유입되도록 형성된 외기유입덕트와, 상기 공급덕트와 연결되고, 상기 제습장치로부터 배출되는 공기가 유동하는 제습덕트와, 상기 외기유입덕트에 배치되고, 상기 외기유입덕트를 개폐하는 외기밸브와, 상기 제습덕트에 배치되고, 상기 제습덕트를 개폐하는 제습덕트밸브를 포함하여, 외부에서 유입되는 공기를 외기유입덕트를 통해 직접적으로 공기공급장치로 보내거나, 제습장치를 통해 공기공급장치로 보낼 수 있다.
본 발명의 공기조화장치는, 상기 외기밸브와 상기 제습덕트밸브를 조절하는 제어부와, 상기 외기공급부를 유동하는 공기의 온도 또는 습도를 감지하는 센서를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 센서로부터 측정되는 공기의 습도가 설정습도를 초과할 때, 상기 외기밸브가 외기유입덕트를 폐쇄하고, 상기 제습덕트밸브가 상기 제습덕트를 개방하도록 조절하여, 공기공급장치로 유입되는 공기를 제습할 수 있다. 즉, 공기공급장치에서 발생되는 응축수를 최소화할 수 있다.
상기 재생열교환기는, 상기 재생장치로부터 배출된 제습용액을 상기 제습장치로 보내고, 상기 제습장치로부터 배출된 제습용액을 상기 재생장치로 보낸다. 본 발명은, 제습장치에서 사용된 제습용액을 재생장치로 보내고, 재생장치에서 재생된 제습용액을 제습장치로 보내어, 제습장치가 지속적으로 작동할 수 있다.
상기 제습장치는, 제습용액에 배치되는 제습공간을 형성하는 제습하우징과, 상기 제습하우징 내측에 배치되고, 상기 제습공간으로 제습용액을 분사하는 제습노즐를 포함한다. 상기 재생장치는, 제습용액이 배치되는 재생공간을 형성하는 재생하우징과, 상기 재생하우징 내측에 배치되고, 상기 재생공간으로 제습용액을 분사하는 재생노즐를 포함한다. 따라서, 제습하우징 내부를 유동하는 공기에 제습용액을 공급하여 제습하고, 재생하우징 내부를 유동하는 공기에 제습용액을 공급하여 제습용액을 재생할 수 있다.
상기 제습장치는, 상기 제습하우징에서 배출되는 제습용액을 상기 재생열교환기 또는 상기 제습노즐로 보내는 제습장치절환밸브를 더 포함하고, 상기 재생장치는, 상기 재생하우징에서 배출되는 제습용액을 상기 재생열교환기 또는 상기 재생노즐로 보내는 재생장치절환밸브를 더 포함한다. 따라서, 제습장치는 제습장치 내부에 저장된 제습용액을 제습장치로 순환하거나 재생열교환기로 보낼 수 있다. 또한, 제생장치는 제생장치 내부에 저장된 제습용액을 제생장치로 순환하거나 재생열교환기로 보낼 수 있다.
본 발명의 공기조화장치는, 태양에너지로부터 전기를 생산하는 태양광모듈과, 상기 태양광모듈 하부에 배치되고, 상기 태양광모듈에 의해 내부 공기가 가열되는 열회수박스와, 상기 열회수박스에서 배출되는 공기가 유동하고, 상기 공급덕트와 연결되는 열회수덕트를 더 포함하고, 상기 열회수덕트와 상기 공급덕트 사이에는 열회수덕트를 유동하는 공기가 상기 공급덕트로 유동하는 것을 조절하는 열회수덕트밸브가 배치되어, 열회수박스에서 가열된 공기가 열회수덕트를 통해 공기공급장치로 공급될 수 있다.
본 발명의 공기조화장치는, 상기 열회수덕트에서 연장되고 상기 재생장치와 연결되는 연장덕트와, 상기 연장덕트에 배치되고, 상기 연장덕트를 개폐하는 연장덕트밸브와, 상기 열회수덕트를 유동하는 공기를 상기 재생장치로 공급하는 연장덕트팬을 포함하여, 열회수덕트를 유동하는 가열된 공기를 재생장치로 공급할 수 있다. 즉, 폐열을 활용하여 제습용액을 재생시킬 수 있다.
본 발명의 공기조화장치는, 냉매를 압축시키는 압축기와, 상기 압축기에서 토출된 냉매가 응축되는 제1열교환기와 상기 압축기로 유동하는 냉매를 증발시키는 제2열교환기를 포함하는 히트펌프를 포함하고, 상기 공기공급장치는, 상기 제2열교환기에서 냉매와 열교환된 제1열매체가 유동하는 냉각열교환기와 상기 제1열교환기에서 냉매와 열교환된 제2열매체가 유동하는 가열열교환기를 포함하여, 히트펌프의 작동으로 발생하는 열을 이용하여 공기공급장치를 유동하는 공기를 냉각 또는 가열할 수 있다.
상기 제2열교환기에서 냉매와 열교환된 상기 제1열매체가 유동하고, 상기 제습장치 내부에 배치되는 제습용액을 냉각하는 제습장치 냉각기를 포함하고, 상기 냉각열교환기로부터 배출된 상기 제1열매체는 상기 제습장치 냉각기로 유동하여, 냉방모드에서 제습장치에 저장된 제습용액을 냉각하여 제습용액의 제습효과를 증가시킬 수 있다.
상기 제2열교환기에서 냉매와 열교환된 상기 제1열매체를 공기와 열교환하는 제1방열기와, 상기 제2열교환기에서 배출되는 상기 제1열매체를 상기 제1방열기 또는 상기 냉각열교환기로 보내는 절환밸브를 포함하여, 제2열교환기에서 냉각된 제1열매체를 필요시 공기공급장치로 공급할 수 있다.
상기 제1열교환기를 유동하는 냉매와 열교환된 상기 제2열매체가 유동하고, 상기 재생장치 내부에 배치되는 제습용액을 가열하는 재생장치가열기와, 상기 제1열교환기에서 냉매와 열교환된 상기 제2열매체를 상기 재생장치가열기 또는 상기 가열열교환기로 보내는 제2절환밸브를 포함하여, 제1열교환기에서 배출된 제2열매체를 공기공급장치로 또는 재생장치로 보낼 수 있다.
상기 제1열교환기에서 냉매와 열교환된 상기 제2열매체를 공기와 열교환하는 제2방열기와, 상기 제1열교환기에서 배출되는 상기 제2열매체를 상기 제2방열기 또는 상기 제2절환밸브로 보내는 제3절환밸브를 더 포함하여, 제1열교환기에서 배출된 제2열매체를 방열기로 보낼 수 있다.
상기 냉각열교환기는 상기 가열열교환기의 상류에 배치되어, 유입되는 공기를 냉각, 가열, 또는 냉각후 가열할 수 있다.
상기 공기공급장치는, 유입되는 공기 중의 이물질을 걸러내는 필터와, 공기공급장치 내부를 유동하는 공기를 가습하는 가습장치를 더 포함하고, 상기 필터는 상기 냉각열교환기의 상류에 배치되고, 상기 가습장치는 상기 가열열교환기의 하류에 배치된다. 필터가 유입단에 배치되고, 가습장치가 배출단에 배치되어, 냉각열교환기와 가열열교환기를 보호할 수 있다.
상기 재생장치 내부에 배치되고, 재생장치 내부에 저장된 제습용액을 가열하는 보조히터를 포함하여, 필요시 재생장치 내부의 제습용액을 가열할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 공기조화장치에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 실외습도가 높은 환경에서도 공기공급장치로 제습된 공기를 공급하여 냉각열교환기의 효율을 극대화할 수 있는 장점이 있다.
둘째, 제습장치와 연결되는 재생장치를 통해, 제습장치에서 사용되고 있는 제습용액을 동시에 재생장치에서 재생 및 공급할 수 있어, 제습과정과 재생과정을 동시에 진행하여, 공기공급장치로 공급되는 공기를 지속적으로 제습할 수 있는 장점이 있다.
셋째, 태양광장치에서 발생된 폐열을 활용하거나, 히트펌프에서 열교환된 열매체를 이용하거나, 전기히터를 사용하는 등 다양한 구성을 통해 재생장치에 저장된 제습용액을 재생시킬 수 있는 장점이 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 발명 공기조화장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광장치의 구성을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 3은 본 발명의 제어부와 그 관련구성의 블록도이다.
도 4은 본 발명의 공기조화장치의 일반냉방모드에서의 열매체 흐름과 공기흐름을 설명하기 위한도면이다.
도 5은 본 발명의 공기조화장치의 제습냉방모드에서의 열매체 흐름과 공기흐름을 설명하기 위한도면이다.
도 6은 본 발명의 공기조화장치의 난방모드에서의 열매체 흐름과 공기흐름을 설명하기 위한도면이다.
도 7은 본 발명의 공기조화장치의 재생모드에서의 제습용액의 유동을 설명하기 위한도면이다.
도 8은 본 발명의 공기조화장치의 제습용액교환모드에서의 제습용액의 유동을 설명하기 위한도면이다.
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 공기조화장치를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
본 발명의 공기조화장치는, 압축기(102)로 냉매를 유동시키고, 유동하는 냉매를 상변화시키는 제1열교환기(104) 및 제2열교환기(108)를 구비한 히트펌프(100), 제1열교환기(104) 또는 제2열교환기(108)를 유동하는 냉매와 열교환된 열매체를 통해 실내공간으로 공급되는 공기를 냉각 또는 가열하는 공기공급장치(130)와, 공기공급장치(130)로 유동하는 공기를 제습하는 제습용액이 저장되는 제습장치(150), 제습장치(150)와 연결되고, 내부에 저장되는 제습용액을 재생시키는 재생장치(170), 재생장치(170) 또는 공기공급장치(130)로 가열된 공기를 공급하는 태양광장치(190)를 포함한다.
히트펌프(100)는 냉매를 압축하는 압축기(102), 압축기(102)에서 토출되는 냉매 중의 오일을 분리하는 오일분리기(110), 압축기(102)에서 토출되는 냉매를 열매체와 열교환하는 제1열교환기(104), 제1열교환기(104)에서 배출되는 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(106), 압축기(102)로 유동하는 냉매를 열매체와 열교환하는 제2열교환기(108), 팽창밸브(106)에서 배출되는 냉매를 기체와 액체로 분리하여 액냉매만을 제2열교환기(108)로 공급하는 액분리기(114), 액분리기(114) 하부에 모인 냉매를 제2열교환기(108)로 보내는 냉매펌프(112), 제2열교환기(108)에서 배출된 냉매를 기체와 액체로 분리하여 기상냉매만을 압축기(102)로 보내는 어큐물레이터(116)를 포함한다.
제1열교환기(104)와 제2열교환기(108)는 냉매와 열매체를 열교환하는 판형열교환기를 사용할 수 있다. 열매체는 냉매 또는 물을 사용할 수 있다.
공기공급장치(130)는, 내부에 실내공급유로를 형성하고 실내공간으로 공기를 공급하는 공급하우징(132), 공급하우징(132)의 내측에 배치되고, 실내공급유로(131)를 유동하는 공기를 냉각하는 냉각열교환기(136), 공급하우징(132) 내측에 배치되고, 실내공급유로(131)를 유동하는 공기를 가열하는 가열열교환기(138), 공급하우징(132)으로 유입되는 공기 중의 이물질을 걸러내는 필터(134), 실내공급유로(131)를 유동하는 공기에 수분을 공급하는 가습장치(140), 공급하우징(132) 내부의 공기를 실내공간으로 공급하는 공급팬(142)을 포함한다.
도 1을 참조하면, 공급하우징(132) 내부에는 필터(134), 냉각열교환기(136), 가열열교환기(138), 가습장치(140)가 순차적으로 배치된다. 따라서, 공급하우징(132)으로 유입된 공기를 필터(134), 냉각열교환기(136), 가열열교환기(138), 및 가습장치(140)를 순차적으로 통과하여 실내공간으로 유동할 수 있다.
냉각열교환기(136)는 제2열교환기(108)에서 냉매와 열교환된 열매체가 유동하고, 가열열교환기(138)는 제1열교환기(104)에서 냉매와 열교환된 열매체가 유동한다. 열매체는, 냉각열교환기(136)를 유동하는 유체를 제1열매체, 가열열교환기(138)를 유동하는 유체를 제2열매체로 구분할 수 있다.
냉각열교환기(136)와 가열열교환기(138)는 핀-튜브 열교환기를 사용할 수 있다.
제1열매체와 제2열매체는 서로 다른 유로로 유동한다. 따라서, 제1열매체와 제2열매체는 서로 섞이지 않는다. 제1열매체는, 제2열교환기(108)에서 냉매와 열교환하여 냉각되고, 공기공급장치(130) 또는 제습장치(150)로 유동하여 순환할 수 있다. 제2열매체는, 제1열교환기(104)에서 냉매와 열교환하여 가열되고, 가열열교환기 또는 재생장치(170)로 유동하여 순환할 수 있다. 제1열매체와 제2열매체의 유동은 이하에서 자세하게 설명한다.
제습장치(150)와 재생장치(170)는 서로 제습용액을 공유한다. 따라서, 제습장치(150)에 저장된 제습용액이 재생장치(170)로 유동할 수 있다. 또한, 재생장치(170)에 저장된 제습용액이 제습장치(150)로 유동할 수 있다.
제습장치(150)는, 제습용액이 저장되고 내부에 제습공간(151)을 형성하는 제습하우징(152), 제습공간(151)으로 제습용액을 분사하는 제습노즐(154), 제습하우징(152)에서 배출되는 제습용액을 재생열교환기(188) 또는 제습노즐(154)로 공급하는 제습장치절환밸브(156), 제습하우징(152)에서 배출되는 제습용액을 제습장치절환밸브(156)로 공급하는 제습장치펌프(158)를 포함한다.
제습노즐(154)에 의해 분사되는 제습용액은 재생장치(170)에서 수분을 배출하고 농도가 진해진 제습용액으로, 제습공간(151)으로 분사되어 외부에서 유입된 공기를 제습, 냉각시킬 수 있다.
제습장치(150)는, 제2열교환기(108)에서 냉매와 열교환된 제1열매체가 유동하고, 제습장치(150) 내부에 저장된 제습용액을 냉각시키는 제습장치 냉각기(160)를 포함한다. 제습장치 냉각기(160)는 제2열교환기(108)를 통해 냉각된 제1열매체를 이용하여 제습하우징(152) 내부에 저장된 제습용액을 냉각시킨다. 제습장치 냉각기(160)는 티타늄 소재의 스파이럴 열교환기를 사용할 수 있다.
제습하우징(152)은, 일측에 외기가 유입되는 제습하우징유입구(152a)가 형성되고, 타측에 제습공간(151)을 유동하는 공기가 배출되는 제습하우징배출구(152b)가 형성된다. 제습하우징(152)에서 배출되는 공기는 이하에서 설명할 제습덕트(234)로 유동할 수 있다.
제습용액은 어떤 액체 제습제를 사용하여도 무방하나, 수증기압, 무독성, 점성 등 다양한 요소가 고려되어 현재 많이 사용되는 염화리튬, 염화칼슘, 트리에틸렌그리콜 등이 바람직하다.
재생장치(170)는 제습용액이 저장되고 내부에 재생공간(171)을 형성하는 재생하우징(172), 재생공간(171)으로 제습용액을 분사하는 재생노즐(174), 재생하우징(172)에서 배출되는 제습용액을 재생열교환기(188) 또는 재생노즐(174)로 공급하는 재생장치절환밸브(176), 재생하우징(172)에서 배출되는 제습용액을 재생장치절환밸브(176)로 공급하는 재생장치펌프(178)를 포함한다.
재생장치(170)는 제1열교환기(104)에서 냉매와 열교환된 제2열매체가 유동하고 재생장치(170) 내부에 저장된 제습용액을 가열하는 재생장치 가열기(180)와, 외부의 전원으로 열을 발생시키고 재생장치(170) 내부에 저장된 제습용액을 가열하는 보조히터(182)를 포함한다.
재생장치 가열기(180)는 제1열교환기(104)에서 고온의 냉매와 열교환된 제2열매체를 이용하여 재생장치(170) 내부에 저장된 제습용액을 가열한다. 재생장치 가열기(180)는 티타늄 소재의 스파이럴 열교환기를 사용할 수 있다.
보조히터(182)는 히트펌프(100)가 운전하고 있지 않거나 제습용액을 추가적으로 가열할 필요가 있을 때, 재생장치(170)에 저장된 제습용액으로 열을 공급할 수 있다.
재생장치(170)는 일측에 태양광장치(190)에서 배출되는 공기가 공급되는 재생하우징유입구(172a)가 형성되고, 타측에 재생공간(171)을 유동하는 공기가 외부로 배출되는 재생하우징배출구(172b)가 형성된다.
재생장치(170)에 저장되는 제습용액은, 제습장치(150)에서 수분을 충분히 머금은 농도가 묽은 제습제로써, 재생노즐(174)에 의해 재생공간(171)으로 분사되면서, 유입되는 공기에 수분을 전달하며 진한 농도의 제습용액으로 변하게 된다.
재생열교환기(188)는 제습장치(150)에서 배출되는 제습용액과 재생장치(170)에서 배출되는 제습용액을 서로 열교환한다. 재생열교환기(188)는 제습장치(150)에서 배출된 제습용액을 재생장치(170)로 보내고, 재생장치(170)에서 배출된 제습용액을 제습장치(150)로 보낸다.
구체적으로, 재생열교환기(188)는 제습장치(150)에서 배출된 제습용액을 재생노즐(174)로 보내고, 재생장치(170)에서 배출된 제습용액을 제습노즐(154)로 보낸다. 재생열교환기(188)는 판형열교환기를 사용할 수 있다.
태양광장치(190)는 광전효과를 이용하여 태양에너지로부터 전기를 생산하는 장치이다. 태양광장치(190)는 태양에너지로부터 전기를 생산하는 태양광모듈(192), 태양광모듈(192)의 하측에 배치되고 태양광모듈(192)에 발생하는 열로 내부공기를 가열하는 열회수박스(194), 열회수박스(194)에서 배출되는 가열된 공기가 유동하는 열회수덕트(236)를 포함할 수 있다. 태양광장치(190)는 태양광모듈(192)에서 생산된 전기를 저장하는 에너지저장장치(196)를 포함할 수 있다.
태양광모듈(192)은 광전효과를 이용하여 태양에너지로부터 전기를 생산하는 장치이다. 해당 장치는 업계에서 통상적으로 사용되는 것으로서, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
열회수박스(194)는 태양광모듈 하부에 설치되어 공기가 유동하면서 열을 회수할 수 있는 장치이다. 열회수덕트(236)는 열회수박스(194)의 일측에 연결되어, 열회수박스(194)로부터 배출되는 공기가 유동할 수 있다.
이하에서는 제1열매체와 제2열매체의 유동과 관련된 구성을 설명한다. 공기조화장치는 제1열매체가 유동하는 제1순환부(200)와, 제2열매체가 유동하는 제2순환부(210)를 포함할 수 있다.
제1순환부(200)는, 제1열매체가 냉매와 열교환하는 제2열교환기(108), 제1열매체를 유동시키는 제1순환펌프(204), 냉각된 제1열매체를 공기공급장치(130)를 유동하는 공기와 열교환시키는 냉각열교환기(136), 냉각된 제1열매체를 제습장치(150)에 저장된 제습용액과 열교환하는 제습장치 냉각기(160), 냉각된 제1열매체를 공기와 열교환하는 흡열기(202)를 포함할 수 있다.
제1순환부(200)는, 제2열교환기(108)로부터 유동하는 제1열매체를 냉각열교환기(136) 또는 흡열기(202)로 보내는 제1-1절환밸브(206), 냉각열교환기(136)로부터 유동하는 제1열매체를 제습장치 냉각기(160) 또는 제2열교환기(108)로 보내는 제1-2절환밸브(208)를 포함한다.
제2열교환기(108)로부터 배출되는 제1열매체는 흡열기(202)를 거쳐 제2열교환기(108)로 유동할 수 있다. 또한, 제2열교환기(108)로부터 배출되는 제1열매체는 냉각열교환기(136)만을 거치거나, 냉각열교환기(136)와 제습장치 냉각기(160)를 순차적으로 거쳐 제2열교환기(108)로 유동할 수 있다.
제2순환부(210)는, 제2열매체가 냉매와 열교환하는 제1열교환기(104), 제2열매체를 유동시키는 제2순환펌프(214), 가열된 제2열매체를 공기공급장치(130)를 유동하는 공기와 열교환시키는 가열열교환기(138), 가열된 제2열매체를 재생장치(170)에 저장된 제습용액과 열교환하는 재생장치 가열기(180), 가열된 제2열매체를 공기와 열교환하는 방열기(212)를 포함할 수 있다.
제2순환부(210)는 제1열교환기(104)에서 배출된 제2열매체를 재생장치 가열기(180) 또는 가열열교환기(138)로 보내는 제2-1절환밸브(216), 제1열교환기(104)에서 배출된 제2열매체를 방열기(212) 또는 제2-1절환밸브(216)로 보내는 제2-2절환밸브(218), 제2-1절환밸브(216)로부터 유동하는 제2열매체를 가열열교환기(138) 또는 제1열교환기(104)로 보내는 제2-3절환밸브(220)를 포함한다.
제1열교환기(104)로부터 배출되는 제2열매체는 가열열교환기(138), 재생장치 가열기(180), 또는 방열기(212)를 거쳐 제1열교환기(104)로 유동할 수 있다.
이하에서는, 도 1을 참조하여, 공기공급장치(130) 또는 재생장치(170)로 공급되는 공기유동과 관련된 구성을 설명한다.
공기조화장치는 공기공급장치(130)로 유입되는 공기가 유동하는 공급덕트(230), 공급덕트(230)와 연결되고, 외기가 유입되는 외기유입덕트(232), 공급덕트(230)와 연결되고 제습장치(150)로부터 배출되는 공기가 유동하는 제습덕트(234), 외기유입덕트(232)에 배치되고 외기유입덕트(232)를 개폐하는 외기밸브(240), 제습덕트(234)에 배치되고 제습덕트(234)를 개폐하는 제습덕트밸브(242)를 포함한다.
공기공급장치(130)는 외기유입덕트(232)로부터 공기가 유입되거나, 제습장치(150)를 거쳐 제습된 공기가 유입될 수 있다.
공기조화장치는 열회수박스(194)에서 배출되는 공기가 유동하고, 공급덕트(230)와 연결되는 열회수덕트(236)와, 열회수덕트(236)에서 연장되고 재생장치(170)와 연결되는 연장덕트(238)와, 열회수덕트(236)와 공급덕트(230) 사이에 배치되고 열회수덕트(236)를 유동하는 공기가 공급덕트(230)로 유동하는 것을 조절하는 열회수덕트밸브(244)와, 연장덕트(238)에 배치되고 연장덕트(238)를 개폐하는 연장덕트밸브(246)와, 열회수덕트(236)를 유동하는 공기를 재생장치(170)로 공급하는 연장덕트팬(248)를 포함한다.
태양광장치(190)에서 배출되는 가열된 공기는 공기공급장치(130) 또는 재생장치(170)로 공급될 수 있다.
이하에서는 도 3을 참조하여, 공기조화장치의 냉매의 유동, 열매체의 유동, 또는 공기의 유동을 제어하는 제어부(300)를 설명한다.
제어부(300)는 복수의 밸브(240, 242, 244, 246)를 조절하여 공기유동을 가이드할 수 있다. 제어부(300)는 압축기(102)를 작동시켜 히트펌프(100)의 냉매유동을 형성시킬 수 있다. 제어부(300)는 제1순환펌프(204) 또는 제2순환펌프(214)를 작동시킬 수 있다. 제어부(300)는 제1-1절환밸브(206)와 제1-2절환밸브(208)를 조절하여 제1열매체의 유동을 조절할 수 있다. 제어부(300)는 제2-1절환밸브(216)와 제2-2절환밸브(218)와 제2-3절환밸브(220)를 조절하여 제2열매체의 유동을 조절할 수 있다.
제어부(300)는 외기밸브(240), 제습덕트밸브(242), 열회수덕트밸브(244)를 조절하여 공기공급장치(130)로 유입되는 공기유동을 조절할 수 있다. 제어부(300)는 연장덕트밸브(246)와 열회수덕트밸브(244)를 조절하여 재생장치(170)로 공급되는 공기를 조절할 수 있다.
공기조화장치는 실외의 온도나 실외의 습도를 감지하는 센서(302)를 포함할 수 있다. 제어부(300)는 센서(302)로부터 실외공기의 온도나 습도의 정보를 감지할 수 있다. 제어부(300)는 센서(302)로부터 파악되는 실외습도에 따라 외기밸브(240)나 제습덕트밸브(242)를 조절할 수 있다. 제어부(300)는 센서(302)로부터 파악되는 실외습도가 설정습도를 초과할 때, 외부공기가 제습장치(150)를 거쳐 공기공급장치(130)로 유동하도록 외기밸브(240)나 제습덕트밸브(242)를 조절할 수 있다. 즉, 센서(302)로부터 파악되는 실외습도가 설정습도를 초과할 때, 제어부(300)는 제습덕트밸브(242)를 통해 제습덕트(234)를 개방시키고, 외기밸브(240)를 통해 외기유입덕트(232)를 폐쇄할 수 있다.
<냉방모드>
이하에서는, 도 4와 도 5를 참조하여, 실내공간으로 공급되는 공기를 냉각시키는 냉방모드를 설명한다.
일반적인 냉방모드에서는, 도 4와 같이 외기밸브(240)를 통해 외기공급덕트(230)를 개방하여, 외기공급덕트(230)를 통해 유입된 공기가 공기공급장치(130)로 유동하게 할 수 있다. 이때, 제2열교환기(108)에서 배출된 제1열매체는 냉각열교환기(136)로 유동하여 공기공급장치(130)로 유동하는 공기를 냉각할 수 있다. 냉각열교환기(136)를 유동한 제1열매체는 제2열교환기(108)로 유동할 수 있다. 이때, 제1열교환기(104)에서 냉매와 열교환된 제2열매체는 가열열교환기(138)로 유동하지 않고, 방열기(212)로 유동할 수 있다. 따라서, 공기공급장치(130)를 유동하는 공기는 냉각열교환기(136)를 통해 냉각되어 실내공간으로 공급될 수 있다.
이하에서는 도 5를 참조하여, 제습냉방모드를 설명한다.
제습냉방모드에는, 외기밸브(240)가 외기공급덕트(230)를 폐쇄하고, 제습덕트밸브(242)가 제습덕트(234)를 개방한다. 따라서, 외부에서 유입된 공기는 제습장치(150)를 거쳐 공기공급장치(130)로 유동할 수 있다.
제습냉방모드는 실외습도가 설정습도를 초과할 때, 진행될 수 있다. 제습냉방모드에서는, 제습장치(150)를 통해 제습된 상태의 공기가 공기공급장치(130)로 공급될 수 있다. 따라서, 냉각열교환기(136)를 유동하는 공기에 의해 냉각열교환기(136)에서 발생되는 응축수의 량을 최소화할 수 있다.
제습냉방모드에서, 제2열교환기(108)에서 배출되는 제1열매체는, 냉각열교환기(136)와 제습장치 냉각기(160)를 순차적으로 유동할 수 있다. 또한, 제습장치펌프(158)가 작동되어 제습노즐(154)로 제습용액에 분사될 수 있다. 따라서, 제습장치(150)를 통해 유동하는 공기는 제습된 상태로 제습덕트(234)로 배출될 수 있다.
제1열교환기(104)에서 배출되는 제2열매체는 방열기(212) 또는 재생장치 가열기(180)로 유동할 수 있다.
이하에서는 도 6을 참조하여, 난방모드를 설명한다.
난방모드에서는, 열회수덕트(236)와 공급덕트(230)가 연결될 수 있다. 따라서, 태양광장치(190)에서 배출된 공기가 열회수덕트(236) 및 공급덕트(230)를 거쳐 공기공급장치(130)로 유동할 수 있다. 또한, 제1열교환기(104)에서 냉매와 열교환하여 가열된 제2열매체가 가열열교환기(138)로 유동한다.
따라서, 태양광장치(190)에서 1차적으로 가열된 공기가 공급되고, 공기공급장치(130)를 통해 유동하는 공기가 가열열교환기(138)를 거쳐 2차적으로 가열될 수 있다.
제2열교환기(108)에서 배출되는 제1열매체는 흡열기(202)로 유동할 수 있다.
이하에서는 도 7를 참조하여, 재생장치(170) 내부에 일시적으로 저장된 제습용액을 재생시키는 재생모드를 설명한다.
재생모드는, 태양광장치(190)에서 배출되는 가열된 공기를 재생장치(170)로 공급하여 제습용액을 재생시킬 수 있다. 재생장치(170)는 재생장치펌프(178)를 작동시켜 재생하우징(172) 내부에 저장된 제습용액을 재생노즐(174)을 통해 분사되도록 할 수 있다.
연장덕트밸브(246)를 조절하여 열회수덕트(236)를 유동하는 공기가 연장덕트(238)로 유입되게 할 수 있다. 또한, 연장덕트팬(248)을 작동시켜 열회수덕트(236)를 유동하는 공기가 연장덕트(238)를 통해 재생장치(170)로 유동하게 할 수 있다. 따라서, 재생장치(170) 내부에서 재생노즐(174)을 통해 분사되는 제습용액에 열을 공급하여 제습용액을 재생시킬 수 있다.
재생모드는, 제2열매체의 열을 제습용액으로 공급하여 제습용액을 재생시킬 수 있다. 제2-1절환밸브(216), 제2-2절환밸브(218), 및 제2-3절환밸브를 조절하여 제1열교환기(104)에서 배출되는 가열된 제2열매체를 재생장치 가열기(180)로 공급할 수 있다. 재생장치 가열기(180)는 재생하우징(172)에 저장된 제습용액과 열교환하도록 배치되어, 제습용액으로 열을 공급할 수 있다. 따라서, 재생장치(170) 내부에 저장된 제습용액을 재싱시킬 수 있다.
재생모드는, 보조히터(182)를 통해 제습용액을 재생시킬 수 있다. 보조히터(182)는 재생하우징(172) 내부에 저장되는 제습용액으로 열을 공급하여, 제습용액을 재생시킬 수 있다.
이하에서는 도 8을 참조하여, 제습장치(150)와 재생장치(170)의 제습용액교환모드를 설명한다.
제습용액교환모드는, 재생장치(170)에서 재생된 제습용액을 제습장치(150)로 공급하고, 제습장치(150)에서 수분을 흡수한 제습용액을 재생장치(170)로 공급할 수 있다.
제습용액교환모드는, 제습장치펌프(158)와 재생장치펌프(178)를 작동시킬 수 있다. 또한, 제습장치절환밸브(156)와 재생장치절환밸브(176)를 조절하여, 제습장치(150)에서 배출되는 제습용액을 재생열교환기(188)로 공급하고, 재생장치(170)에서 배출되는 제습용액을 재생열교환기(188)로 공급하도록 할 수 있다.
재생열교환기(188)는 제습장치(150)에서 배출된 제습용액과 재생장치(170)에서 배출된 제습용액을 서로 열교환할 수 있다. 재생열교환기(188)는, 제습장치(150)에서 배출된 제습용액을 재생장치(170)로 공급하고, 재생장치(170)에서 배출된 제습용액을 제습장치(150)로 공급할 수 있다.
제습장치(150)로 유동하는 제습용액은 재생열교환기(188)를 통과하며, 냉각된 상태로 제습장치(150)로 공급될 수 있다. 재생장치(170)로 유동하는 제습용액은 재생열교환기(188)를 통과하며 가열된 상태로 재생장치(170)로 공급될 수 있다.
제습장치(150)로 공급된 제습용액은 제습노즐(154)을 통해 제습하우징(152) 내부로 분사될 수 있다. 재생장치(170)로 공급된 제습용액은 재생노즐(174)을 통해 재생하우징(172) 내부로 분사될 수 있다.
제습용액교환모드는, 제습장치(150)에서 수분을 흡수한 제습용액을 재생장치(170)로 보내어 재생시키고, 재생장치(170)에서 수분이 제거된 제습용액을 제습장치(150)로 보내어 유동하는 공기를 제습시킬 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.
100 : 히트펌프 102 : 압축기
104 : 제1열교환기 108 : 제2열교환기
130 : 공기공급장치 134 : 필터
136 : 냉각열교환기 138 : 가열열교환기
150 : 제습장치 154 : 제습노즐
156 : 제습장치절환밸브 158 : 제습장치펌프
160 : 습장치 냉각기 170 : 재생장치
174 : 재생노즐 176 : 재생장치절환밸브
178 : 재생장치펌프 180 : 재생장치 가열기
182 : 보조히터 188 : 재생열교환기
190 : 태양광장치 192 : 태양광모듈
194 : 열회수박스 200 : 제1순환부
202 : 흡열기 204 : 제1순환펌프
206 : 제1-1절환밸브 208 : 제1-2절환밸브
210 : 제2순환부 212 : 방열기
214 : 제2순환펌프 216 : 제2-1절환밸브
218 : 제2-2절환밸브 220 : 제2-3절환밸브
230 : 공급덕트 232 : 외기유입덕트
234 : 제습덕트 236 : 열회수덕트
238 : 연장덕트 240 : 외기밸브
242 : 제습덕트밸브 244 : 열회수덕트밸브
246 : 연장덕트밸브 248 : 연장덕트팬
300 : 제어부 302 : 센서

Claims (16)

  1. 외부공기를 냉각 또는 가열하여 실내공간으로 공급하는 공기공급장치;
    내부에 제습용액이 배치되고, 상기 공기공급장치로 공급되는 공기를 제습하는 제습장치;
    상기 제습장치와 연결되고, 내부에 배치되는 제습용액에 열을 공급하여 제습용액을 재생시키는 재생장치; 및
    상기 제습장치에서 배출되는 재생용액과 상기 재생장치에서 배출되는 재생용액을 열교환하는 재생열교환기를 포함하는 공기조화장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기공급장치로 공급되는 공기가 유동하는 공급덕트;
    상기 공급덕트와 연결되고, 외기가 유입되도록 형성된 외기유입덕트;
    상기 공급덕트와 연결되고, 상기 제습장치로부터 배출되는 공기가 유동하는 제습덕트;
    상기 외기유입덕트에 배치되고, 상기 외기유입덕트를 개폐하는 외기밸브; 및
    상기 제습덕트에 배치되고, 상기 제습덕트를 개폐하는 제습덕트밸브를 포함하는 공기조화장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 외기밸브와 상기 제습덕트밸브를 조절하는 제어부와;
    상기 외기공급부를 유동하는 공기의 온도 또는 습도를 감지하는 센서를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 센서로부터 측정되는 공기의 습도가 설정습도를 초과할 때, 상기 외기밸브가 외기유입덕트를 폐쇄하고, 상기 제습덕트밸브가 상기 제습덕트를 개방하도록 조절하는 공기조화장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 재생열교환기는, 상기 재생장치로부터 배출된 제습용액을 상기 제습장치로 보내고, 상기 제습장치로부터 배출된 제습용액을 상기 재생장치로 보내는 공기조화장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제습장치는,
    제습용액에 배치되는 제습공간을 형성하는 제습하우징;
    상기 제습하우징 내측에 배치되고, 상기 제습공간으로 제습용액을 분사하는 제습노즐를 포함하고,
    상기 재생장치는,
    제습용액이 배치되는 재생공간을 형성하는 재생하우징;
    상기 재생하우징 내측에 배치되고, 상기 재생공간으로 제습용액을 분사하는 재생노즐를 포함하는 공기조화장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제습장치는, 상기 제습하우징에서 배출되는 제습용액을 상기 재생열교환기 또는 상기 제습노즐로 보내는 제습장치절환밸브를 더 포함하고,
    상기 재생장치는, 상기 재생하우징에서 배출되는 제습용액을 상기 재생열교환기 또는 상기 재생노즐로 보내는 재생장치절환밸브를 더 포함하는 공기조화기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    태양에너지로부터 전기를 생산하는 태양광모듈과;
    상기 태양광모듈 하부에 배치되고, 상기 태양광모듈에 의해 내부 공기가 가열되는 열회수박스와;
    상기 열회수박스에서 배출되는 공기가 유동하고, 상기 공급덕트와 연결되는 열회수덕트를 더 포함하고,
    상기 열회수덕트와 상기 공급덕트 사이에는 열회수덕트를 유동하는 공기가 상기 공급덕트로 유동하는 것을 조절하는 열회수덕트밸브가 배치되는 공기조화장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 열회수덕트에서 연장되고 상기 재생장치와 연결되는 연장덕트와;
    상기 연장덕트에 배치되고, 상기 연장덕트를 개폐하는 연장덕트밸브와;
    상기 열회수덕트를 유동하는 공기를 상기 재생장치로 공급하는 연장덕트팬을 포함하는 공기조화장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    냉매를 압축시키는 압축기와, 상기 압축기에서 토출된 냉매가 응축되는 제1열교환기와 상기 압축기로 유동하는 냉매를 증발시키는 제2열교환기를 포함하는 히트펌프를 포함하고,
    상기 공기공급장치는, 상기 제2열교환기에서 냉매와 열교환된 제1열매체가 유동하는 냉각열교환기와 상기 제1열교환기에서 냉매와 열교환된 제2열매체가 유동하는 가열열교환기를 포함하는 공기조화기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제2열교환기에서 냉매와 열교환된 상기 제1열매체가 유동하고, 상기 제습장치 내부에 배치되는 제습용액을 냉각하는 제습장치 냉각기를 포함하고,
    상기 냉각열교환기로부터 배출된 상기 제1열매체는 상기 제습장치 냉각기로 유동하는 공기조화장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제2열교환기에서 냉매와 열교환된 상기 제1열매체를 공기와 열교환하는 제1방열기와, 상기 제2열교환기에서 배출되는 상기 제1열매체를 상기 제1방열기 또는 상기 냉각열교환기로 보내는 절환밸브를 포함하는 공기조화장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1열교환기를 유동하는 냉매와 열교환된 상기 제2열매체가 유동하고, 상기 재생장치 내부에 배치되는 제습용액을 가열하는 재생장치가열기와,
    상기 제1열교환기에서 냉매와 열교환된 상기 제2열매체를 상기 재생장치가열기 또는 상기 가열열교환기로 보내는 제2절환밸브를 포함하는 공기조화장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1열교환기에서 냉매와 열교환된 상기 제2열매체를 공기와 열교환하는 제2방열기와,
    상기 제1열교환기에서 배출되는 상기 제2열매체를 상기 제2방열기 또는 상기 제2절환밸브로 보내는 제3절환밸브를 더 포함하는 공기조화장치.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 냉각열교환기는 상기 가열열교환기의 상류에 배치되는 공기조화장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 공기공급장치는,
    유입되는 공기 중의 이물질을 걸러내는 필터;
    공기공급장치 내부를 유동하는 공기를 가습하는 가습장치를 더 포함하고,
    상기 필터는 상기 냉각열교환기의 상류에 배치되고,
    상기 가습장치는 상기 가열열교환기의 하류에 배치되는 공기조화장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 재생장치 내부에 배치되고, 재생장치 내부에 저장된 제습용액을 가열하는 보조히터를 포함하는 공기조화장치.
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