KR102580539B1 - 공기조화장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 공기조화장치는, 외기와 연통된 외기 챔버, 외기와 연통되고 내부에 배기팬을 수용하는 배기 챔버, 내기와 연통되고 내부에 급기팬을 수용하는 급기 챔버, 내기와 연통된 내기 챔버, 상기 외기 챔버, 상기 배기 챔버, 상기 급기 챔버 및 상기 내기 챔버와 연통된 가변유로 챔버, 상기 가변유로 챔버 내의 유로를 적어도 2개의 서브 유로로 분할하고, 상기 2개의 서브 유로의 분할 방향을 전환하는 유로 가변 모듈 및 상기 가변유로 챔버 내의 상기 2개의 서브 유로 사이에 에너지를 교환시키는 재생모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

공기조화장치{Air Conditioner}
본 발명은 환기, 제습, 공기 청정을 동시에 또는 별개로 할 수 있는 공기조화장치에 관한 것이다.
공기조화 시스템은 구획된 공간의 온도와 습도를 조절하는 제습 냉방 또는 가습난방 운전을 수행하거나 실내외의 공기를 교환하는 환기 운전 등을 수행하는 시스템이다.
대형 빌딩이나 공공장소의 넓은 공간에서부터 개인이 생활하고 일하는 좁은 공간에 이르기까지 다양한 장소에서 공기조화 시스템이 사용되고 있으나, 여름철에 전기 공급량이 부족하여 전기를 주동력원으로 사용하는 공기조화 시스템을 대체하거나, 이러한 단점을 극복하기 위한 기술 개발 노력이 지속되고 있다.
예를 들어, 주택이나 상업용 건물 중에는 환기를 위하여 실내외를 통하는 공기로부터 에너지를 회수하는 에너지 회수형 환기장치가 설치되기도 한다. 일반적으로 에너지 회수형 환기장치에는 공기로부터 열을 회수하거나 공기에 열을 전달할 수 있는 전열교환기가 사용된다.
또한, 일반적인 환기운전 기능을 넘어서 미국 등록특허 US 6,918,263나 US 8,943,848와 같이 히트 펌프를 환기 장치에 삽입함으로써 냉난방 기능을 추가한 기술도 나타난다. 미국 등록특허 US 6,918,263의 경우 제습로터를 환기장치의 내부에 삽입하여 제습운전 기능을 추가하였으나, 부품을 추가함으로 인하여 전체 시스템의 구성이 복잡해지고 제조비용이 증가한다.
전열교환기는 공기로부터 열을 회수하기 위한 목적으로 사용되는 부품이고, 제습로터는 공기에서 습기를 회수하기 위한 목적으로 사용된다. 전열교환기와 제습로터는 모두 공기와 공기의 사이에서 열과 습기를 교환하도록 한방식(공기-공기 열교환기)을 사용하므로, 액체와 액체의 사이에서 열교환을 하는 액체-액체 열교환기나 액체와 공기의 사이에서 열교환을 하는 액체-공기 열교환기에 비하여 부피가 매우 크다. 따라서, 전열교환기와 제습로터의 두 가지 상이한 부품을 하나의 공기조화 시스템에 채택하는 것은 용이하지 않다.
한국 등록특허 제1061944호에서는 전열교환기의 설치를 생략하고 제습로터와 히트펌프를 이용한 환기 장치 기술을 소개하지만, 이러한 기술에 의하면 환기운전 시 환기에너지를 회수하는 기능을 실행시킬 수 없다.
또한 산업현장, 공공기관 및 가정에서 쾌적한 실내공기를 유지하려는 수요가 계속 증가하고 있으며, 하절기에는 제습기를 설치하고 동절기에는 제습기와 별도의 장치인 가습기를 설치한다. 그러나 소비자의 입장에서는 제습기능과 가습 기능을 위해 별도의 장치를 구입, 설치 및 관리해야 하는 부담이 있으며, 가습기에는 물통을 설치해야 하는 등의 불편함이 존재한다.
또한, 하나의 제습로터를 사용하는 경우, 제습로터가 고장인 경우, 환기 시에 제습과 에너지 회수를 할 수 없는 문제점이 존재한다.
한국 등록특허 제1061944호(2011.08.29.) 미국 등록특허 제8943848호(2015.02.03)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 외기도입, 실내순환 모드에서 공청기능을 제공하며 흡착, 탈착이 동시에 이루어져 공청모드를 연속적으로 가동할 수 있는 공기조화장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 가변유로 모듈을 사용하여서 쉽게 유로의 변경이 가능한 공기조화장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 해결하고자 하는 또 다른 과제 사용자의 취향 및 실내외의 상태의 다양한 조건에 따라, 다양한 모드로 기능하는 공기조화장치를 구현하는 것이다.
상기 과제들을 해결하기 위하여, 본 발명의 해결 수단에 따른 공기조화장치는, 외기와 연통된 외기 챔버, 외기와 연통되고 내부에 배기팬을 수용하는 배기 챔버, 내기와 연통되고 내부에 급기팬을 수용하는 급기 챔버, 내기와 연통된 내기 챔버, 상기 외기 챔버, 상기 배기 챔버, 상기 급기 챔버 및 상기 내기 챔버와 연통된 가변유로 챔버, 상기 가변유로 챔버 내의 유로를 적어도 2개의 서브 유로로 분할하고, 상기 2개의 서브 유로의 분할 방향을 전환하는 유로 가변 모듈 및 상기 가변유로 챔버 내의 상기 2개의 서브 유로 사이에 에너지를 교환시키는 재생모듈을 포함한다.
또한, 본 발명은 상기 외기 챔버에 위치되는 제1 열교환기와, 상기 내기 챔버에 위치되는 제2 열교환기를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 외기 챔버와 상기 가변유로 챔버를 연결하는 제1 외기 연결부와 제2 외기 연결부, 상기 내기 챔버와 상기 가변유로 챔버를 연결하는 제1 내기 연결부와 제2 내기 연결부, 상기 급기 챔버와 상기 가변유로 챔버를 연결하는 제1 급기 연결부와 제2 급기 연결부 및 상기 배기 챔버와 상기 가변유로 챔버를 연결하는 제1 배기 연결부와 제2 배기 연결부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 제1 외기 연결부와 상기 제2 외기 연결부를 선택적으로 개방 또는 폐쇄하는 외기 댐퍼, 상기 제1 내기 연결부와 상기 제2 내기 연결부를 선택적으로 개방 또는 폐쇄하는 내기 댐퍼 및 상기 제1 급기 연결부와 상기 제2 급기 연결부를 선택적으로 개방 또는 폐쇄하는 급기 댐퍼 및 상기 제1 배기 연결부와 상기 제2 배기 연결부를 선택적으로 개방 또는 폐쇄하는 배기 댐퍼를 더 포함할 수 있다.
상기 가변유로 챔버는, 상기 제1 외기 연결부, 상기 제1 내기 연결부, 상기 제1 급기 연결부 및 상기 제1 배기 연결부와 연통되는 상부 영역과, 상기 제2 외기 연결부, 상기 제2 내기 연결부, 상기 제2 급기 연결부 및 상기 제2 배기 연결부와 연통되는 하부 영역을 포함할 수 있다.
상기 재생모듈은 상기 상부 영역과 상기 하부 영역 사이에 위치될 수 있다.
상기 유로 가변 모듈은, 상기 상부 영역에서 회전되는 제1 회전 블레이드와, 상기 하부 영역에서 회전되는 제2 회전 블레이드와, 상기 제1 회전 블레이드 및 상기 제2 회전 블레이드에 회전력을 공급하는 유로모터를 포함하는 공기조화장치.
상기 제1 회전 블레이드와, 상기 제2 회전 블레이드는 하나의 회전축을 공유 할 수 있다.
상기 제1 회전 블레이드와, 상기 제2 회전 블레이드의 회전축은 상기 상부 영역과 상기 하부 영역의 중심을 연결한 선과 일치되게 배치될 수 있다.
상기 제1 회전 블레이드의 길이 및 상기 제2 회전 블레이드의 길이는 상기 가변 유로 챔버의 좌우 폭과 동일할 수 있다.
상기 가변 유로 챔버의 좌우 폭은 상기 가변 유로 챔버의 전후 폭과 동일할 수 있다.
상기 상부 영역은 4개 상부 구역으로 구분되고, 상기 제1 회전 블레이드는 회전되어, 상기 4개의 상부 구역을 2개씩 연결하고, 상기 하부 영역은 4개의 하부 구역으로 구분되고, 상기 제2 회전 블레이드는 회전되어, 상기 4개의 하부 구역을 2개씩 연결할 수 있다.
상기 제1 회전 블레이드 및 상기 제2 회전 블레이드는, 상기 외기 챔버와 상기 급기 챔버를 연결하고, 상기 배기 챔버와 상기 내기 챔버를 연결하는 제1 배치와, 상기 외기 챔버 및 상기 배기 챔버를 연결하고, 상기 급기 챔버와 상기 내기 챔버를 연결하는 제2 배치를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 제1 회전 블레이드의 회전축에 연결되고 공기를 필터링하는 필터를 포함하는 제1 필터 블레이드와, 상기 제2 회전 블레이드의 회전축에 연결되고 공기를 필터링하는 필터를 포함하는 제2 필터 블레이드를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 필터 블레이드는 상기 제1 회전 블레이드와 직교하는 방향으로 연장되고, 상기 제2 필터 블레이드는 상기 제2 회전 블레이드와 직교하는 방향으로 연장될 수 있다.
상기 재생모듈은, 회전 가능하게 설치되는 리커버리 휠; 및 상기 리커버리 휠에 회전력을 공급하는 리커버리 모터를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 외기 챔버에 위치되는 제1 열교환기, 상기 내기 챔버에 위치되는 제2 열교환기, 냉매를 압축하는 압축기, 상기 압축기에서 압축된 냉매를 상기 제1 열교환기 및 상기 제2 열교환기 중 하나로 안내하는 냉매 절환 밸브, 상기 제1 열교환기 및 상기 제2 열교환기 중 어느 하나에서 응축된 냉매를 팽창하는 팽창밸브 및 상기 공기조화장치를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 외기도입 전열교환 모드에서, 상기 압축기를 오프(off)하고, 상기 리커버리 모터, 상기 배기팬 및 상기 급기팬을 온(on)하며, 상기 제1 외기 연결부, 상기 제2 급기 연결부, 상기 제1 배기 연결부 및 상기 제2 내기 연결부를 폐쇄하고, 상기 제2 외기 연결부, 상기 제1 급기 연결부, 상기 제2 배기 연결부 및 상기 제1 내기 연결부를 개방하고, 제1 회전 블레이드 및 상기 제2 회전 블레이드를 제1 배치로 위치하도록 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 외기도입 제습운전 모드에서, 상기 압축기를 온(on)하고, 상기 리커버리 모터, 상기 배기팬 및 상기 급기팬을 온(on)하며, 상기 제1 열교환기를 증발기로 작동시키고, 상기 제2 열교환기를 응축기로 작동시키며, 상기 제1 외기 연결부, 상기 제2 급기 연결부, 상기 제1 배기 연결부 및 상기 제2 내기 연결부를 폐쇄하고, 상기 제2 외기 연결부, 상기 제1 급기 연결부, 상기 제2 배기 연결부 및 상기 제1 내기 연결부를 개방하고, 상기 제1 회전 블레이드 및 상기 제2 회전 블레이드를 제1 배치로 위치하도록 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 실내순환 제습 및 공청 운전 모드에서, 상기 압축기를 온(on)하고, 상기 리커버리 모터, 상기 배기팬 및 상기 급기팬을 온(on)하며, 상기 제1 열교환기를 응축기로 작동시키고, 상기 제2 열교환기를 증발기로 작동시키며, 상기 제1 외기 연결부, 상기 제1 급기 연결부, 상기 제2 배기 연결부 및 상기 제2 내기 연결부를 폐쇄하고, 상기 제2 외기 연결부, 상기 제2 급기 연결부, 상기 제1 배기 연결부 및 상기 제1 내기 연결부를 개방하고, 상기 제1 회전 블레이드 및 상기 제2 회전 블레이드를 제2 배치로 위치하도록 제어할 수 있다.
본 발명은 하나의 가변유로 모듈이 회전하여서, 쉽게 유로를 변경 가능하고, 180도 회전하여도 동일한 유로를 유지하면서, 필터의 흡착/탈착할 수 있으므로, 연속적인 공청 기능을 제공할 수 있는 이점이 존재한다.
또한, 본 발명은 가변유로 챔버 내에 하나의 리커버리 휠을 사용하면서도, 가변유로 챔버의 다수의 연결부를 댐퍼로 개폐하여서, 유로를 조절하므로, 하나의 리커버리 휠을 사용하면서, 내기 순환, 환기, 제습 등 다양한 모드로 작동이 가능한 이점이 존재한다.
본 발명은 전열 성능이 최대치인 모드와 전열교환 성능은 저하되지만, 제습 성능이 향상되는 모드를 선택할 수 있어서, 에너지 절약과 제습 성능을 모두 잡을 수 있는 이점이 존재한다.
또한, 본 발명은 사용자의 취향 및 실내외의 상태의 다양한 조건에 따라, 다양한 모드로 기능한 이점이 존재한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화장치의 일부가 투영된 사시도이다.
도 2는 도 1의 공기조화장치를 일부 구성을 제외하고 상부에서 바라본 도면이다.
도 3은 도 1의 공기조화장치의 3-3'를 따라 X축 방향으로 자른 단면도이다.
도 4는 도 1의 공기조화장치의 4-4'를 따라 X축 방향으로 자른 단면도이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화장치의 작동을 도시한 도면이다.
도 5b는 도 5a 의 5b-5b'를 따라 자른 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화장치의 작동을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화장치의 냉매 싸이클의 구성을 도시한 도면이다.
도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화장치의의 구성을 도시한 블록도이다.
도 9는 본 발명의 공기조화장치의 제1모드와 제2모드에서 공기 흐름을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 공기조화장치의 제3모드와 제4모드에서 공기 흐름을 도시한 도면이다.
도면들에 표기된 화살표 O 및 I는 각각 실외측(O) 및 실내측(I)을 의미한다. 실외측(O) 및 실내측(I)은 본 발명에 따른 공기조화장치가 흡입하거나 토출하는 공기와 주변 환경과의 관계를 설명하기 위한 것으로서, 도면에서는 예시적으로 실외측(O) 및 실내측(I)이 서로 반대 방향으로 도시되었으나, 서로 반대 방향이 아닐 수도 있다.
도 1을 참고하여, X축 방향은 +X축 방향과 -X축 방향을 포괄하는 의미이며, Y축 방향은 +Y축 방향과 -Y축 방향을 포괄하는 의미이다. 본 도면에서는, Y축 방향을 전후 방향으로, X축 방향을 좌우 방향으로, Z축 방향을 상하 방향으로 지칭하나, 이는 어디까지나 본 발명이 명확하게 이해될 수 있도록 설명하기 위한 것이며, 기준을 어디에 두느냐에 따라 각 방향들을 다르게 정의할 수도 있음은 물론이다.
또한, 본 설명에서 언급되는 '상류' 및 '하류'는, 해당되는 유로 상에서 유체의 흐름 방향을 기준으로 정의된다.
이하에서 언급되는 구성요소의 용어 중 앞에 ‘제 1, 제 2, 제 3’ 등의 표현이 붙는 용어는, 지칭하는 구성요소의 혼동을 피하기 위한 것 일 뿐, 구성요소 들 사이의 순서, 중요도 또는 주종관계 등과는 무관하다. 예를 들면, 제 1 구성요소 없이 제 2구성요소 만을 포함하는 발명도 구현 가능하다.
본 설명 전체에 걸쳐 언어적/수학적으로 표현된 대소비교에 있어서, '작거나 같음(이하)'과 '작음(미만)'은 통상의 기술자 입장에서 서로 용이하게 치환가능한 정도이며, '크거나 같음(이상)'과 '큼(초과)'은 통상의 기술자 입장에서 서로 용이하게 치환가능한 정도이며, 본 발명을 구현함에 있어서 치환하여도 그 효과 발휘에 문제가 되지 않음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화장치의 일부가 투영된 사시도, 도 2는 도 1의 공기조화장치를 일부 구성을 제외하고 상부에서 바라본 도면이다. 도 2는 케이스의 상부면과, 가변유로 모듈을 제거한 상태를 도시하고 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화장치는, 외형을 형성하는 케이스(10)를 포함한다. 공기조화장치는, 외기 챔버(11), 배기 챔버(14), 급기 챔버(12), 내기 챔버(13), 외기 챔버(11), 가변유로 챔버(150), 유로 가변 모듈(70), 재생모듈(60)을 포함한다. 공기조화장치는, 공기를 이동시키도록 압력을 가하는 팬모듈(20, 30)을 포함한다.
케이스(10)의 내부에 팬모듈(20, 30)이 배치된다. 케이스(10)의 내부에 재생모듈(60)과, 댐퍼 들이 배치된다
외기 챔버(11), 배기 챔버(14), 급기 챔버(12), 내기 챔버(13), 외기 챔버(11) 및 가변유로 챔버(150)는 내부에 공기가 유동하는 공간을 가진다. 외기 챔버(11), 배기 챔버(14), 급기 챔버(12), 내기 챔버(13), 외기 챔버(11) 및 가변유로 챔버(150)는 별개 구성될 수도 있고, 케이스(10)의 내부에 수용될 수도 있으며, 케이스(10)가 여러 영역으로 분할되어 정의될 수도 있다.
외기 챔버(11)는 외부와 연통된다. 구체적으로, 외기 챔버(11)는 외기 유입구(11a)를 통해 외부와 연결된다. 외기 유입구(11a)는 외기 챔버(11)(케이스(10))를 관통하여 형성된다. 외기는 외기 유입구(11a)를 통해 외기 챔버(11) 내부로 유입된다.
외기 챔버(11)에는 제1 열교환기(40)가 수용된다. 제1 열교환기(40)는 외기 유입구(11a)를 통해 유입된 공기와 냉매를 열 교환시킨다. 제1 열교환기(40)는 후술하는 작동모드에 따라 증발기 또는 응축기로 작동할 수 있다.
배기 챔버(14)는 외부와 연통된다. 구체적으로, 배기 챔버(14)는 배기구(16a)를 통해 외부와 연결된다. 내기는 배기구(16a)를 통해 외부로 배출된다. 배기구(16a)는 배기 챔버(14)(케이스(10))를 관통하여 형성된다.
팬모듈(20, 30)은, 공기를 실내 측으로 토출시키도록 공기에 압력을 가하는 배기팬(30)을 포함한다. 배기팬(30)은 배기 챔버(14) 내에 배치될 수 있다.
급기 챔버(12)는 실내와 연통된다. 구체적으로, 급기 챔버(12)는 급기구(12a)를 통해 실내와 연결된다. 외기는 급기구(12a)를 통해 실내로 공급된다. 급기구(12a)는 급기 챔버(12)(케이스(10))를 관통하여 형성된다.
팬모듈(20, 30)은, 공기를 실내 측으로 토출시키도록 공기에 압력을 가하는 급기팬(20)을 포함한다. 급기팬(20)은 급기 챔버(12) 내에 배치될 수 있다.
내기 챔버(13)는 실내와 연통된다. 구체적으로, 내기 챔버(13)는 내기 유입구(13a)를 통해 실내와 연결된다. 내기 유입구(13a)는 내기 챔버(13)(케이스(10))를 관통하여 형성된다. 내기는 내기 유입구(13a)를 통해 내기 챔버(13) 내부로 유입된다.
내기 챔버(13)에는 제2 열교환기(50)가 수용된다. 제2 열교환기(50)는 내기 유입구(13a)를 통해 유입된 공기와 냉매를 열 교환시킨다. 제2 열교환기(50)는 후술하는 작동모드에 따라 증발기 또는 응축기로 작동할 수 있다.
가변유로 챔버(150)는 외기 챔버(11), 배기 챔버(14), 급기 챔버(12) 및 내기 챔버(13)와 연통된다. 물론, 후술하는 댐퍼 들에 의해 가변유로 챔버(150)와 외기 챔버(11), 배기 챔버(14), 급기 챔버(12) 및 내기 챔버(13)의 연결이 해제될 수 있다. 여기서, 각 챔버들이 서로 연결 또는 연통된다는 것은 서로 공기가 통하도록 연결되는 것을 의미한다.
가변유로 챔버(150)는 다양한 형상을 가질 수 있다. 바람직하게는, 후술하는 유로 가변 모듈(70)에 의해 유로가 가변되더라도 각 유로 사이에 누설이 없도록, 가변유로 챔버(150)의 전후 방향의 폭과 가변유로 챔버(150)의 전후 방향의 폭이 동일할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 후술하는 유로 가변 모듈(70)의 블레이드 회전에 방해가 되지 않도록, 가변유로 챔버(150)의 X-Y을 따라 절단한 단면 모양이 원형이거나, 사각형 일 수 있다. 가변유로 챔버(150)가 다른 형상을 가지는 블레이드가 회전할 수 없어 유로를 가변할 수 없기 때문이다.
도 3은 도 1의 공기조화장치의 3-3'를 따라 X축 방향으로 자른 단면도, 도 4는 도 1의 공기조화장치의 4-4'를 따라 X축 방향으로 자른 단면도이다.
특히, 도 3 및 도 4를 참조하면, 가변유로 챔버(150)와 외기 챔버(11)는 외기벽(101)에 의해 구획되고, 가변유로 챔버(150)와 내기 챔버(13)는 내기벽(104)에 의해 구획되고, 가변유로 챔버(150)와 배기 챔버(14)는 배기벽(103)에 의해 구획되고, 가변유로 챔버(150)와 급기 챔버(12)는 급기벽(102)에 의해 구획된다.
즉, 케이스(10)의 내부공간은 외기벽(101), 내기벽(104), 배기벽(103) 및 급기벽(102)에 의해 가변유로 챔버(150), 외기 챔버(11), 배기 챔버(14), 급기 챔버(12) 및 내기 챔버(13)가 정의될 수 있다.
외기 챔버(11)와 가변유로 챔버(150)는 제1 외기 연결부(11b)와 제2 외기 연결부(11c)에 연결될 수 있다. 제1 외기 연결부(11b)와 제2 외기 연결부(11c)를 통해 외기 챔버(11) 내에 공기와 가변유로 챔버(150) 내로 공급될 수 있다.
제1 외기 연결부(11b)와 제2 외기 연결부(11c)는 외기벽(101)이 관통되어 형성될 수 있다. 제1 외기 연결부(11b)와 제2 외기 연결부(11c)는 홀 형태이고, 제1 외기 연결부(11b)는 제2 외기 연결부(11c) 보다 상부에 배치된다.
댐퍼는 제1 외기 연결부(11b)와 제2 외기 연결부(11c)를 선택적으로 개방 또는 폐쇄하는 외기 댐퍼(81)를 포함할 수 있다. 외기 댐퍼(81)는 제1 외기 연결부(11b)를 개방하는 경우, 제2 외기 연결부(11c)를 폐쇄하고, 제2 외기 연결부(11c)를 개방하는 경우, 제1 외기 연결부(11b)를 폐쇄할 수 있다.
외기 댐퍼(81)는 다양한 구조가 사용될 수 있다. 예를 들면, 외기 댐퍼(81)는 슬라이드형 댐퍼일 수 있다. 외기 댐퍼(81)는 외기벽(101)에서 슬라이딩되면서 제1 외기 연결부(11b) 및 제2 외기 연결부(11c) 중 어느 하나를 개방할 수 있다.
제1 내기 연결부(13b)와 제2 내기 연결부(13c)는 내기벽(104)이 관통되어 형성될 수 있다. 제1 내기 연결부(13b)와 제2 내기 연결부(13c)는 홀 형태이고, 제1 내기 연결부(13b)는 제2 내기 연결부(13c) 보다 상부에 배치된다.
댐퍼는 제1 내기 연결부(13b)와 제2 내기 연결부(13c)를 선택적으로 개방 또는 폐쇄하는 내기 댐퍼(84)를 포함할 수 있다. 내기 댐퍼(84)는 제1 내기 연결부(13b)를 개방하는 경우, 제2 내기 연결부(13c)를 폐쇄하고, 제2 내기 연결부(13c)를 개방하는 경우, 제1 내기 연결부(13b)를 폐쇄할 수 있다.
내기 댐퍼(84)는 다양한 구조가 사용될 수 있다. 예를 들면, 내기 댐퍼(84)는 슬라이드형 댐퍼일 수 있다. 내기 댐퍼(84)는 내기벽(104)에서 슬라이딩되면서 제1 내기 연결부(13b) 및 제2 내기 연결부(13c) 중 어느 하나를 개방할 수 있다.
제1 급기 연결부(12b)와 제2 급기 연결부(12c)는 급기벽(102)이 관통되어 형성될 수 있다. 제1 급기 연결부(12b)와 제2 급기 연결부(12c)는 홀 형태이고, 제1 급기 연결부(12b)는 제2 급기 연결부(12c) 보다 상부에 배치된다.
댐퍼는 제1 급기 연결부(12b)와 제2 급기 연결부(12c)를 선택적으로 개방 또는 폐쇄하는 급기 댐퍼(82)를 포함할 수 있다. 급기 댐퍼(82)는 제1 급기 연결부(12b)를 개방하는 경우, 제2 급기 연결부(12c)를 폐쇄하고, 제2 급기 연결부(12c)를 개방하는 경우, 제1 급기 연결부(12b)를 폐쇄할 수 있다.
급기 댐퍼(82)는 다양한 구조가 사용될 수 있다. 예를 들면, 급기 댐퍼(82)는 슬라이드형 댐퍼일 수 있다. 급기 댐퍼(82)는 급기벽(102)에서 슬라이딩되면서 제1 급기 연결부(12b) 및 제2 급기 연결부(12c) 중 어느 하나를 개방할 수 있다.
제1 급기 연결부(14b)와 제2 급기 연결부(14c)는 배기벽(103)이 관통되어 형성될 수 있다. 제1 급기 연결부(14b)와 제2 급기 연결부(14c)는 홀 형태이고, 제1 급기 연결부(14b)는 제2 급기 연결부(14c) 보다 상부에 배치된다.
댐퍼는 제1 급기 연결부(14b)와 제2 급기 연결부(14c)를 선택적으로 개방 또는 폐쇄하는 배기 댐퍼(83)를 포함할 수 있다. 배기 댐퍼(83)는 제1 급기 연결부(14b)를 개방하는 경우, 제2 급기 연결부(14c)를 폐쇄하고, 제2 급기 연결부(14c)를 개방하는 경우, 제1 급기 연결부(14b)를 폐쇄할 수 있다.
배기 댐퍼(83)는 다양한 구조가 사용될 수 있다. 예를 들면, 배기 댐퍼(83)는 슬라이드형 댐퍼일 수 있다. 배기 댐퍼(83)는 배기벽(103)에서 슬라이딩되면서 제1 급기 연결부(14b) 및 제2 급기 연결부(14c) 중 어느 하나를 개방할 수 있다.
가변유로 챔버(150)는 상부 영역(151)과 하부 영역(152)으로 구별될 수 있다. 가변유로 챔버(150)의 상부 영역(151)과 하부 영역(152)의 사이에는 재생모듈(60)이 위치될 수 있다. 구체적으로, 가변유로 챔버(150)의 상부 영역(151)과 하부 영역(152)의 경계는 재생모듈(60)의 리커버리 휠(62)에 의해 구분될 수 있다. 상부 영역(151)은 하부 영역(152) 보다 상부에 위치된다.
상부 영역(151)은 제1 외기 연결부(11b), 제1 내기 연결부(13b), 제1 급기 연결부(12b) 및 제1 급기 연결부(14b)와 연통될 수 있다. 하부 영역(152)은 제2 외기 연결부(11c), 제2 내기 연결부(13c), 제2 급기 연결부(12c) 및 제2 급기 연결부(14c)와 연통된다.
상부 영역(151)은 제1 외기 연결부(11b), 제1 내기 연결부(13b), 제1 급기 연결부(12b) 및 제1 급기 연결부(14b)와 좌우 방향에서 중첩되게 배치되고, 하부 영역(152)은 제2 외기 연결부(11c), 제2 내기 연결부(13c), 제2 급기 연결부(12c) 및 제2 급기 연결부(14c)와 좌우 방향에서 중첩되게 배치될 수 있다.
또한, 상부 영역(151)은 제1 상부 구역(151a), 제2 상부 구역(151b), 제3 상부 구역(151c) 및 제4 상부 구역(151d)으로 구획될 수 있다. 제1 상부 구역(151a)은 제1 외기 연결부(11b)와 인접하고, 제1 외기 연결부(11b)와 연통되는 영역이다.
제2 상부 구역(151b)은 제1 급기 연결부(12b)와 인접하고, 제1 급기 연결부(12b)와 연통되는 영역이다. 제3 상부 구역(151c)은 제1 급기 연결부(14b)와 인접하고, 제1 급기 연결부(14b)와 연통되는 영역이다. 제4 상부 구역(151d)은 제1 내기 연결부(13b)와 인접하고, 제1 내기 연결부(13b)와 연통되는 영역이다.
또한, 하부 영역(152)은 제1 하부 구역(152a), 제2 하부 구역(152b), 제3 하부 구역(152c) 및 제4 하부 구역(152d)으로 구획될 수 있다. 제1 하부 구역(152a)은 제2 외기 연결부(11c)와 인접하고, 제2 외기 연결부(11c)와 연통되는 영역이다.
제2 하부 구역(152b)은 제2 급기 연결부(12c)와 인접하고, 제2 급기 연결부(12c)와 연통되는 영역이다. 제3 하부 구역(152c)은 제2 급기 연결부(14c)와 인접하고, 제2 급기 연결부(14c)와 연통되는 영역이다. 제4 하부 구역(152d)은 제2 내기 연결부(13c)와 인접하고, 제2 내기 연결부(13c)와 연통되는 영역이다.
제1 상부 구역(151a)은 제1 하부 구역(152a)과 수직적으로 중첩되고, 제2 상부 구역(151b)은 제2 하부 구역(152b)과 수직적으로 중첩되고, 제3 상부 구역(151c)은 제3 하부 구역(152c)과 수직적으로 중첩되고, 제4 상부 구역(151d)은 제4 하부 구역(152d)과 수직적으로 중첩된다.
재생모듈(60)은 열 에너지를 교환하는 기능을 수행할 수 있다. 또한, 재생모듈(60)은 제습 기능을 수행할 수 있다. 재생모듈(60)에 의해서, 급기(SA)를 제습할 수 있고, 배기(EA)를 제습할 수도 있다. 제습 운전이란, 급기(SA)를 제습하는 운전을 의미한다. 제습 운전시, 배기(EA)의 가습이 동시에 수행될 수 있다.
재생모듈(60)은 공기 중의 수분을 흡착하여 제습할 수 있다. 재생모듈(60)은 실내측(I)으로 토출될 공기 중의 수분을 흡착하여, 실내측(I)으로 제습된 공기가 토출되게 할 수 있다. 이 때, 재생모듈(60)은 실외측(O)으로 토출될 공기 중에 수분을 공급하여, 실외측(O)으로 가습된 공기가 토출되게 할 수 있다.
재생모듈(60)은 가습 기능을 수행할 수 있다. 재생모듈(60)에 의해서, 급기(SA)를 가습할 수 있고, 배기(EA)를 가습할 수도 있다. 가습 운전이란, 급기(SA)를 가습하는 운전을 의미한다. 가습 운전시, 배기(EA)의 제습이 동시에 수행될 수 있다. 재생모듈(60)은 흡착하여 저장된 수분을 공기 중에 탈착하여 가습할 수 있다.
재생모듈(60)은 실내측(I)으로 토출될 공기 중에 수분을 공급하여, 실내측(I)으로 가습된 공기가 토출되게 할 수 있다. 이 때, 재생모듈(60)은 실외측(O)으로 토출될 공기 중의 수분을 흡착하여, 실외측(O)으로 제습된 공기가 토출되게 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 재생모듈(60)은 가변유로 챔버(150) 내를 흐르는 공기들 간에 에너지를 교환시킨다. 재생모듈(60)은 가변유로 챔버(150) 내에 설치된다.
재생모듈(60)은 리커버리 휠(62)과, 리커버리 모터(64)를 포함한다 또한, 재생모듈(60)은 프레임(61)과, 축 고정부(63)와, 밴드(65)를 더 포함할 수 있다.
리커버리 휠(62)은 공기가 통과하면서 열 교환하는 형태를 가질 수 있다. 리커버리 휠(62)은 공기가 통과되는 매트릭스 형태를 포함할 수 있다. 리커버리 휠(62)은 수분을 흡수하는 흡습소재를 포함할 수 있다. 리커버리 휠(62)은 공기 중의 수분을 흡수하고, 열을 가할 경우 흡수된 수분을 공기 중으로 방출시킬 수 있다.
리커버리 휠(62)의 일부는 제1 상부 영역(151)과 수직적으로 중첩되고, 리커버리 휠(62)의 다른 일부는 제2 상부 영역(151)과 수직적으로 중첩되고, 리커버리 휠(62)의 또 다른 일부는 제3 상부 영역(151)과 수직적으로 중첩되며, 리커버리 휠(62)의 나머지는 제4 상부 영역(151)과 수직적으로 중첩된다.
리커버리 휠(62)은 케이스(10)에 회전 가능하게 설치될 수 있다. 리커버리 휠(62)의 회전축(66)은 가변유로 챔버(150)에 회전 가능하게 설치될 수 있다. 물론, 모듈화와 제조의 편의성의 위해 실시예에서, 리커버리 휠(62)은 축 고정부(63)에 회전 가능하게 설치될 수 있다.
바람직하게는, 리커버리 휠(62)의 회전축(66)의 방향은 상하 방향과 나란하게 배치될 수 있다. 리커버리 휠(62)의 회전축(66)은 가변유로 챔버(150)의 중심에 배치될 수 있다.
축 고정부(63)는 프레임(61)에 고정되고, 프레임(61)은 가변유로 챔버(150)의 상부 영역(151)과 하부 영역(152) 사이에 배치되어서, 상부 영역(151)과 하부 영역(152) 사이를 차단한다. 프레임(61)은 가변유로 챔버(150)에 설치되고, 내부에 리커버리 휠(62)을 수용한다.
즉, 리커버리 휠(62) 및 프레임(61)이 가변유로 챔버(150)의 상부 영역(151)과 하부 영역(152)의 경계를 정의할 수 있다.
리커버리 모터(64)는 리커버리 휠(62)에 회전력을 공급하는 리커버리 모터(64)를 포함할 수 있다. 리커버리 모터(64)는 다양한 방식으로 리커버리 힐에 회전력을 공급할 수 있다. 구체적으로, 리커버리 모터(64)는 리커버리 휠(62)에 밴드(65)에 의해 회전력을 전달한다. 리커버리 모터(64)는 프레임(61)의 일측에 설치될 수 있다.
유로 가변 모듈(70)은 가변유로 챔버(150) 내의 유로를 적어도 2개의 서브 유로로 분할하고, 2개의 서브 유로의 분할 방향을 전환한다. 여기서 서브 유로는 가변유로 챔버(150) 내의 영역이 서로 연결되어 정의될 수 있다.
예를 들면, 유로 가변 모듈(70)은, 상부 영역(151)에서 회전되는 제1 회전 블레이드(72)와, 하부 영역(152)에서 회전되는 제2 회전 블레이드(73)와, 제1 회전 블레이드(72) 및 제2 회전 블레이드(73)에 회전력을 공급하는 유로모터를 포함한다.
제1 회전 블레이드(72)와 제2 회전 블레이드(73)는 별개의 모터로 작동될 수도 있고, 별개의 회전축에서 회전될 수도 있다. 바람직하게는, 제1 회전 블레이드(72)와, 제2 회전 블레이드(73)는 하나의 회전축을 공유할 수 있다.
제1 회전 블레이드(72)와, 제2 회전 블레이드(73)의 회전축(71)은 상부 영역(151)과 하부 영역(152)의 중심을 연결한 선과 일치되게 배치될 수 있다. 제1 회전 블레이드(72)와, 제2 회전 블레이드(73)의 회전축(71)은 리커버리 휠(62)의 회전축(66)과 일치될 수 있다.
제1 회전 블레이드(72)의 길이 및 제2 회전 블레이드(73)의 길이는 가변유로 챔버(150)의 좌우 폭과 동일할 수 있다. 따라서, 제1 회전 블레이드(72)의 길이 및 제2 회전 블레이드(73)의 길이가 가변 유로 챔버의 좌우 폭 및 전후 폭과 동일하고, 제1 회전 블레이드(72) 및 제2 회전 블레이드(73)가 가변 유로 챔버의 중심을 회전축으로 회전하게 되므로, 가변 유로 챔버 내의 서브 유로 간의 공기의 유동이 최소화될 수 있다.
제1 회전 블레이드(72) 및 제2 회전 블레이드(73)는 판 형태로 가변 유로 챔버 내의 공간을 2개의 서브 유로로 구획한다.
제1 회전 블레이드(72)는 제1 회전 블레이드(72)는 회전되어, 4개의 상부 구역을 2개씩 연결하고, 제2 회전 블레이드(73)는 회전되어, 4개의 하부 구역을 2개씩 연결할 수 있다.
특히, 도 6을 참조하면, 제1 회전 블레이드(72) 및 제2 회전 블레이드(73)는 외기 챔버(11)와 급기 챔버(12)를 연결하고, 배기 챔버(14)와 내기 챔버(13)를 연결하는 제1 배치를 가질 수 있다.
제1 배치에서는 제1 회전 블레이드(72) 및 제2 회전 블레이드(73)는 좌우 방향과 나란하게 배치되고, 제1 회전 블레이드(72) 및 제2 회전 블레이드(73)의 양단이 가변유로 챔버(150)의 좌우벽과 접촉될 수 있다.
제1 배치에서, 제1 회전 블레이드(72)에 의해 제1 상부 구역(151a)과 제2 상부 구역(151b)이 연통되어 하나의 서브 유로를 정의하고, 제3 상부 구역(151c)과 제4 상부 구역(151d)이 연통되어 다른 하나의 서브 유로를 정의할 수 있다.
제1 배치에서, 제2 회전 블레이드(73)에 의해 제1 하부 구역(152a)과 제2 하부 구역(152b)이 연통되어 하나의 서브 유로를 정의하고, 제3 하부 구역(152c)과 제4 하부 구역(152d)이 연통되어 다른 하나의 서브 유로를 정의할 수 있다.
도 5를 참조하면, 제1 회전 블레이드(72) 및 제2 회전 블레이드(73)는 외기 챔버(11) 및 배기 챔버(14)를 연결하고, 급기 챔버(12)와 내기 챔버(13)를 연결하는 제2 배치를 가질 수 있다.
제1 회전 블레이드(72) 및 제2 회전 블레이드(73)는 시계방향 또는 반 시계방향으로 90도 회전하여 제1 배치에서 제2 배치로 전환될 수 있다.
제2 배치에서는 제1 회전 블레이드(72) 및 제2 회전 블레이드(73)는 전후 방향과 나란하게 배치되고, 제1 회전 블레이드(72) 및 제2 회전 블레이드(73)의 양단이 가변유로 챔버(150)의 전후벽과 접촉될 수 있다.
제2 배치에서, 제1 회전 블레이드(72)에 의해 제1 상부 구역(151a)과 제3 상부 구역(151c)이 연통되어 하나의 서브 유로를 정의하고, 제2 상부 구역(151b)과 제4 상부 구역(151d)이 연통되어 다른 하나의 서브 유로를 정의할 수 있다.
제2 배치에서, 제2 회전 블레이드(73)에 의해 제1 하부 구역(152a)과 제3 하부 구역(152c)이 연통되어 하나의 서브 유로를 정의하고, 제2 하부 구역(152b)과 제4 하부 구역(152d)이 연통되어 다른 하나의 서브 유로를 정의할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 제1 필터 블레이드(75)와 제2 필터 블레이드(76)를 포함할 수 있다. 제1 필터 블레이드(75)는 제1 회전 블레이드(72)의 회전축에 연결되고, 공기를 필터링하는 필터를 포함한다.
제1 필터 블레이드(75)는 가변유로 챔버(150)의 상부 영역(151)에 배치되고, 제1 회전 블레이드(72)와 직교하는 방향으로 연장된다. 제1 필터 블레이드(75)는 제1 회전 블레이드(72)에는 회전축을 중심으로 양측에 각각 하나의 필터(77)가 구비된다.
제2 필터 블레이드(76)는 제2 회전 블레이드(73)의 회전축(71)에 연결되어 공기를 필터링하는 필터(78)를 포함한다. 제2 필터 블레이드(76)는 가변유로 챔버(150)의 하부 영역(152)에 배치되고, 제2 회전 블레이드(73)와 직교하는 방향으로 연장된다. 제1 필터 블레이드(75)에는 제1 회전 블레이드(72)의 회전축을 중심으로 양측에 각각 하나의 필터가 구비된다.
제1 필터 블레이드(75)와 제2 필터 블레이드(76)의 길이는 제1회전 블레이드 및 제2 회전 블레이드(73)의 길이와 동일한 것이 바람직하다.
특히, 도 6을 참조하면, 제1 배치에서, 제1 필터 블레이드(75)는 제1 상부 구역(151a)과 제2 상부 구역(151b) 사이에 배치되고, 제3 상부 구역(151c)과 제4 상부 구역(151d) 사이에 배치되고, 제2 필터 블레이드(76)는 제1 하부 구역(152a)과 제2 하부 구역(152b) 사이에 배치되고, 제3 하부 구역(152c)과 제4 하부 구역(152d) 사이에 배치된다.
도 5를 참조하면, 제2 배치에서, 제1 필터 블레이드(75)는 제1 상부 구역(151a)과 제3 상부 구역(151c) 사이에 배치되고, 제2 상부 구역(151b)과 제4 상부 구역(151d) 사이에 배치되고, 제2 필터 블레이드(76)는 제1 하부 구역(152a)과 제3 하부 구역(152c) 사이에 배치되고, 제2 하부 구역(152b)과 제4 하부 구역(152d) 사이에 배치된다.
이하, 공기조화장치의 냉매 싸이클에 대해 상술한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화장치의 냉매 싸이클의 구성을 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 냉매 싸이클은 냉매를 압축하는 압축기(90)와 제1 열교환기(40)와 팽창밸브(43)와 제2 열교환기(50)를 포함한다. 냉매 싸이클은 압축기(90)와 제1 열교환기(40)와 팽창밸브(43)와 제2 열교환기(50)를 연결하는 냉매배관 (미도시)를 포함한다.
또한, 냉매 싸이클은 압축기(90)에서 압축된 냉매를 제1 열교환기(40) 및 제2 열교환기(50) 중 하나로 안내하는 냉매 절환 밸브(95)를 더 포함할 수 있다.
제1 모드에서, 제1 열교환기(40) 및 제2 열교환기(50) 중 제1 열교환기(40)는 증발기로 작동하고, 제2 열교환기(50)는 응축기로 작동한다.
냉매 절환 밸브(95)는 제1 모드에서 압축기(90)에서 압축된 냉매를 제2 열교환기(50)로 공급하고, 제1 열교환기(40)에서 토출된 냉매를 압축기(90)로 공급되게 배관을 절환한다.
제2 모드에서, 제1 열교환기(40) 및 제2 열교환기(50) 중 제2 열교환기(50)는 증발기로 작동하고, 제1 열교환기(40)는 응축기로 작동한다.
냉매 절환 밸브(95)는 제2 모드에서 압축기(90)에서 압축된 냉매를 제1 열교환기(40)로 공급하고, 제2 열교환기(50)에서 토출된 냉매를 압축기(90)로 공급되게 배관을 절환한다.
이하, 도 8를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 다른 공기조화장치의 제어 블럭을 설명하도록 한다.
공기조화장치는 사용자로부터 지시를 입력 받는 입력부(미도시)를 포함할 수 있다. 공기조화장치는 공기의 상태를 감지하는 센서부(120, 130)을 포함할 수 있다.
공기조화장치는 센서부의 감지 정보 및/또는 입력부의 입력 정보를 근거로 공기조화장치의 작동을 제어하는 제어부(140)를 포함할 수 있다.
제어부(140)는 재생모듈(60)과 유로 가변 모듈(70)의 작동을 제어할 수 있다. 제어부(140)는 압축기(90)(90)의 작동 여부를 제어할 수 있다. 제어부(140)는 냉매절환밸브의 절환 동작을 제어할 수 있다. 제어부(140)는 댐퍼 들의 개폐 동작을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(140)는 배기팬(30)과, 급기팬(20)을 제어할 수 있다.
공기조화장치는 공기의 습도를 감지하는 적어도 하나의 습도 센서(120)을 포함한다. 습도 센서(120)는 공기조화장치가 처리하는 공기의 습도 정보를 감지할 수 있다. 습도 센서(120)는 공기의 절대 습도(Ha) 또는 상대 습도(Hr)를 감지할 수 있다. 예를 들어, 습도 센서(120)는 공기의 상대 습도(Hr)를 직접적으로 감지할 수도 있고, 공기의 절대 습도(Ha) 및 온도를 측정하여 결과적으로 상대 습도(Hr)를 감지할 수도 있다.
적어도 하나의 습도 센서(120)는 실내측(I)의 공기 습도를 감지하는 실내 습도 센서(미도시)를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 습도 센서(120)는, 실외측(O)의 공기 습도를 감지하는 실외 습도 센서(미도시)를 포함할 수 있다.
공기조화장치는 공기의 온도를 감지하는 적어도 하나의 온도 센서(130)를 포함할 수 있다. 온도 센서(130)는 공기조화장치가 처리하는 공기의 온도 정보를 감지할 수 있다.
제어부(140)는 입력부의 입력 신호를 근거로 하여 공기조화장치를 제어할 수 있다. 제어부(140)는 온도 센서(130)의 감지 신호를 근거로 하여 공기조화장치를 제어할 수 있다. 제어부(140)는 습도 센서(120)의 감지 신호를 근거로 하여 공기조화장치를 제어할 수 있다.
제어부(140)는 입력 신호 및/또는 감지 신호를 근거로 하여 복수의 운전 모드 중 적어도 하나를 선택하게 제어할 수 있다.
제어부(140)는 복수의 작동 중 어느 하나를 선택하기 위하여, 냉매절환밸브의 절환 기능을 제어할 수 있다. 제어부(140)는, 복수의 작동 중 어느 하나를 선택하기 위해 댐퍼 들과, 리커버리 모터(64), 유로 모터(74) 및 압축기(90)의 작동을 제어할 수 있다.
이하, 도면을 참조하면, 본 발명의 각 모드 별 작동을 상세하게 설명하도록 한다.
도 9는 본 발명의 공기조화장치의 제1모드와 제2모드에서 공기 흐름을 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 공기조화장치의 제1모드는 외기도입 전열교환 모드를 의미한다. 제1 모드는 내기(RA)와 외기(OA)를 환기하는 과정에서, 전열 효율을 최대한 높이고, 외기 부하를 낮추는 모드이다. 이 때, 리커버리 휠(62)의 회전속도은 상대적으로 고속으로 회전한다.
구체적으로, 제어부(140)는, 외기도입 전열교환 모드에서, 압축기(90)를 오프(off)하고, 리커버리 모터(64), 배기팬(30) 및 급기팬(20)을 온(on)하며, 제1 외기 연결부(11b), 제2 급기 연결부(12c), 제1 급기 연결부(14b) 및 제2 내기 연결부(13c)를 폐쇄하고, 제2 외기 연결부(11c), 제1 급기 연결부(12b), 제2 급기 연결부(14c) 및 제1 내기 연결부(13b)를 개방하고, 제1 회전 블레이드(72) 및 제2 회전 블레이드(73)를 제1 배치로 위치하도록 제어한다.
따라서, 외기도입 전열교환 모드에서, 제1 열교환기(40)와 제2 열교환기(50)가 작동하지 않고, 제1 열교환기(40)와 제2 열교환기(50)를 지나는 공기는 열 교환하지 않는다.
외기 챔버(11)로 유입된 외기는 작동되지 않는 제1 열교환기(40)를 통과한다. 제1 열교환기(40)를 통과한 외기 챔버(11) 내의 공기는 제2 외기 연결부(11c)를 통해 가변유로 챔버(150) 내의 제1 하부 구역(152a)으로 이동된다. 제1 하부 구역(152a) 내의 공기 중 일부는 필터를 통해 필터링 되면 제2 하부 구역(152b)으로 이동하고, 제1 하부 구역(152a) 내의 공기 중 다른 일부는 리커버리 휠(62)을 통과하며 리커버리 휠(62)과 열 및 수분을 교환하고 제1 상부 구역(151a)으로 이동한다.
제1 상부 구역(151a)으로 이동된 공기는 필터를 통과하며 제2 상부 구역(151b)으로 이동하고, 제2 하부 구역(152b)으로 이동된 공기는 리커버리 휠(62)을 통과하며 리커버리 휠(62)과 열 및 수분을 교환하고 제2 상부 구역(151b)으로 이동한다.
제2 상부 구역(151b)에 모인 공기는 제1 급기 연결부(12b)를 통해 급기 챔버(12)로 이동되고, 급기 챔버(12)에서 실내로 공급된다.
외기(OA)는 리커버리 휠(62)과 열 교환하고, 리커버리 휠(62)에 수분을 빼앗겨 제습되어 급기(SA)로 배출된다.
내기 챔버(13)로 유입된 내기는 작동되지 않는 제2 열교환기(50)를 통과한다. 제2 열교환기(50)를 통과한 내기 챔버(13) 내의 공기는 제1 내기 연결부(13b)를 통해 가변유로 챔버(150) 내의 제4 상부 구역(151d)으로 이동된다. 제4 상부 구역(151d) 내의 공기 중 일부는 필터를 통해 필터링 되면 제3 상부 구역(151c)으로 이동하고, 제4 상부 구역(151d) 내의 공기 중 다른 일부는 리커버리 휠(62)을 통과하며 리커버리 휠(62)과 열 및 수분을 교환하고 제4 하부 구역(152d)으로 이동한다.
제4 하부 구역(152d)으로 이동된 공기는 필터를 통과하며 제3 하부 구역(152c)으로 이동하고, 제3 상부 구역(151c)으로 이동된 공기는 리커버리 휠(62)을 통과하며 리커버리 휠(62)과 열 및 수분을 교환하고 제3 하부 구역(152c)으로 이동한다.
제3 하부 구역(152c)에 모인 공기는 제2 급기 연결부(14c)를 통해 배기 챔버(14)로 이동되고, 배기 챔버(14)에서 외기로 배출된다.
내기는 리커버리 휠(62)과 열 교환하고, 리커버리 휠(62)에 수분을 공급하고 외기로 배출된다.
다시, 도 9를 참조하면, 본 발명의 공기조화장치의 제2모드는 외기도입 제습운전 모드를 의미한다. 제2 모드는 내기(RA)와 외기(OA)를 환기하는 과정에서, 제습 효율을 최대한 높이고, 외기 부하를 낮추는 모드이다. 이때, 리커버리 휠(62)의 회전속도는 제1 모드에 비해 상대적으로 저속이다.
구체적으로, 제어부(140)는, 외기도입 제습운전 모드에서, 압축기(90)를 온(on)하고, 리커버리 모터(64), 배기팬(30) 및 급기팬(20)을 온(on)하며, 제1 열교환기(40)를 증발기로 작동시키고, 제2 열교환기(50)를 응축기로 작동시키며, 제1 외기 연결부(11b), 제2 급기 연결부(12c), 제1 급기 연결부(14b) 및 제2 내기 연결부(13c)를 폐쇄하고, 제2 외기 연결부(11c), 제1 급기 연결부(12b), 제2 급기 연결부(14c) 및 제1 내기 연결부(13b)를 개방하고, 제1 회전 블레이드(72) 및 제2 회전 블레이드(73)를 제1 배치로 위치하도록 제어한다.
따라서, 외기도입 제습운전 모드에서, 제1 열교환기(40)는 증발기로 작동하고, 제2 열교환기(50)는 응축기로 작동된다.
외기 챔버(11)로 유입된 외기는 제1 열교환기(40)와 열 교환한다. 제1 열교환기(40)를 통과한 외기 챔버(11) 내의 공기는 제2 외기 연결부(11c)를 통해 가변유로 챔버(150) 내의 제1 하부 구역(152a)으로 이동된다. 제1 하부 구역(152a) 내의 공기 중 일부는 필터를 통해 필터링 되면 제2 하부 구역(152b)으로 이동하고, 제1 하부 구역(152a) 내의 공기 중 다른 일부는 리커버리 휠(62)을 통과하며 리커버리 휠(62)과 열 및 수분을 교환하고 제1 상부 구역(151a)으로 이동한다.
제1 상부 구역(151a)으로 이동된 공기는 필터를 통과하며 제2 상부 구역(151b)으로 이동하고, 제2 하부 구역(152b)으로 이동된 공기는 리커버리 휠(62)을 통과하며 리커버리 휠(62)과 열 및 수분을 교환하고 제2 상부 구역(151b)으로 이동한다.
제2 상부 구역(151b)에 모인 공기는 제1 급기 연결부(12b)를 통해 급기 챔버(12)로 이동되고, 급기 챔버(12)에서 실내로 공급된다.
외기(OA)는 리커버리 휠(62)과 열 교환하고, 리커버리 휠(62)에 수분을 빼앗겨 제습되어 급기(SA)로 배출된다.
내기 챔버(13)로 유입된 내기는 제2 열교환기(50)와 열 교환한다. 제2 열교환기(50)를 통과한 내기 챔버(13) 내의 공기는 제1 내기 연결부(13b)를 통해 가변유로 챔버(150) 내의 제4 상부 구역(151d)으로 이동된다. 제4 상부 구역(151d) 내의 공기 중 일부는 필터를 통해 필터링 되면 제3 상부 구역(151c)으로 이동하고, 제4 상부 구역(151d) 내의 공기 중 다른 일부는 리커버리 휠(62)을 통과하며 리커버리 휠(62)과 열 및 수분을 교환하고 제4 하부 구역(152d)으로 이동한다.
제4 하부 구역(152d)으로 이동된 공기는 필터를 통과하며 제3 하부 구역(152c)으로 이동하고, 제3 상부 구역(151c)으로 이동된 공기는 리커버리 휠(62)을 통과하며 리커버리 휠(62)과 열 및 수분을 교환하고 제3 하부 구역(152c)으로 이동한다.
제3 하부 구역(152c)에 모인 공기는 제2 급기 연결부(14c)를 통해 배기 챔버(14)로 이동되고, 배기 챔버(14)에서 외기로 배출된다.
내기는 리커버리 휠(62)과 열 교환하고, 리커버리 휠(62)에 수분을 공급하고 외기로 배출된다.
리커버리 휠(62)이 회전하면서, 흡착 탈착 사이클이 형성되면서, 제습 효율은 향상되게 된다.
도 10은 본 발명의 공기조화장치의 제3모드와 제4모드에서 공기 흐름을 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 공기조화장치의 제3모드는 실내순환 제습 및 공청 운전 모드를 의미한다. 제3 모드는 내기(RA)와 외기(OA)를 환기하지 않고, 내기를 제습하여 다시 실내로 공급하는 것이다. 이 때, 리커버리 휠(62)의 회전속도은 상대적으로 저속으로 회전한다.
구체적으로, 제어부(140)는, 실내순환 제습 및 공청 운전 모드에서, 압축기(90)를 온(on)하고, 리커버리 모터(64), 배기팬(30) 및 급기팬(20)을 온(on)하며, 제1 열교환기(40)를 응축기로 작동시키고, 제2 열교환기(50)를 증발기로 작동시키며, 제1 외기 연결부(11b), 제1 급기 연결부(12b), 제2 급기 연결부(14c) 및 제2 내기 연결부(13c)를 폐쇄하고, 제2 외기 연결부(11c), 제2 급기 연결부(12c), 제1 급기 연결부(14b) 및 제1 내기 연결부(13b)를 개방하고, 제1 회전 블레이드(72) 및 제2 회전 블레이드(73)를 제2 배치로 위치하도록 제어한다.
따라서, 실내순환 제습 및 공청 운전 모드에서, 제1 열교환기(40)는 응축기로 작동하고, 제2 열교환기(50)는 증발기로 작동된다.
외기 챔버(11)로 유입된 외기는 제1 열교환기(40)와 열 교환한다. 제1 열교환기(40)를 통과한 외기 챔버(11) 내의 공기는 제2 외기 연결부(11c)를 통해 가변유로 챔버(150) 내의 제1 하부 구역(152a)으로 이동된다. 제1 하부 구역(152a) 내의 공기 중 일부는 필터를 통해 필터링 되면 제3 하부 구역(152c)으로 이동하고, 제1 하부 구역(152a) 내의 공기 중 다른 일부는 리커버리 휠(62)을 통과하며 리커버리 휠(62)과 열 및 수분을 교환하고 제1 상부 구역(151a)으로 이동한다.
제1 상부 구역(151a)으로 이동된 공기는 필터를 통과하며 제3 상부 구역(151c)으로 이동하고, 제3 하부 구역(152c)으로 이동된 공기는 리커버리 휠(62)을 통과하며 리커버리 휠(62)과 열 및 수분을 교환하고 제3 상부 구역(151c)으로 이동한다.
제3 상부 구역(151c)에 모인 공기는 제1 급기 연결부(14b)를 통해 베기 챔버로 이동되고, 배기 챔버(14)에서 외기로 배출된다.
내기 챔버(13)로 유입된 내기는 제2 열교환기(50)와 열 교환한다. 제2 열교환기(50)를 통과한 내기 챔버(13) 내의 공기는 제1 내기 연결부(13b)를 통해 가변유로 챔버(150) 내의 제4 상부 구역(151d)으로 이동된다. 제4 상부 구역(151d) 내의 공기 중 일부는 필터를 통해 필터링 되면 제2 상부 구역(151b)으로 이동하고, 제4 상부 구역(151d) 내의 공기 중 다른 일부는 리커버리 휠(62)을 통과하며 리커버리 휠(62)과 열 및 수분을 교환하고 제4 하부 구역(152d)으로 이동한다.
제4 하부 구역(152d)으로 이동된 공기는 필터를 통과하며 제2 하부 구역(152b)으로 이동하고, 제2 상부 구역(151b)으로 이동된 공기는 리커버리 휠(62)을 통과하며 리커버리 휠(62)과 열 및 수분을 교환하고 제2 하부 구역(152b)으로 이동한다.
제2 하부 구역(152b)에 모인 공기는 제2 급기 연결부(12c)를 통해 급기 챔버(12)로 이동되고, 급기 챔버(12)에서 급기(실내로)로 배출된다.
내기는 리커버리 휠(62)과 열 교환하고, 리커버리 휠(62)에 수분을 빼앗겨 제습되고 다시 급기되어 실내로 공급된다.
리커버리 휠(62)이 회전하면서, 흡착 탈착 사이클이 형성되면서, 제습 효율은 향상되게 된다.
제어부(140)는 일정 시간마다, 제1 회전 블레이드(72)와 제2 회전 블레이드(73)를 180도 회전하여서, 탈착된 필터를 다시 흡착시키고, 흡착된 필터를 다시 탈착시킬 수 있다. 이로 인해, 연속적으로 공기를 필터링할 수 있게 된다. 제1 회전 블레이드(72)와 제2 회전 블레이드(73)가 180도 회전되면 제1 필터 블레이드(75)와 제2 필터 블레이드(76)도 함께 회전된다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 공기조화장치의 제4모드는 실내순환 공청 운전 모드를 의미한다. 제3 모드는 내기(RA)와 외기(OA)를 환기하지 않고, 내기를 필터링 하여 다시 실내로 공급하는 것이다.
구체적으로, 제어부(140)는, 실내순환 제습 및 공청 운전 모드에서, 압축기(90)를 온(on)하고, 배기팬(30) 및 급기팬(20)을 온(on)하며, 리커버리 모터(64)를 오프(off) 제1 열교환기(40)를 응축기로 작동시키고, 제2 열교환기(50)를 증발기로 작동시키며, 제1 외기 연결부(11b), 제1 급기 연결부(12b), 제2 급기 연결부(14c) 및 제2 내기 연결부(13c)를 폐쇄하고, 제2 외기 연결부(11c), 제2 급기 연결부(12c), 제1 급기 연결부(14b) 및 제1 내기 연결부(13b)를 개방하고, 제1 회전 블레이드(72) 및 제2 회전 블레이드(73)를 제2 배치로 위치하도록 제어한다.
따라서, 실내순환 제습 및 공청 운전 모드에서, 제1 열교환기(40)는 응축기로 작동하고, 제2 열교환기(50)는 증발기로 작동된다.
외기 챔버(11)로 유입된 외기는 제1 열교환기(40)와 열교환한다. 제1 열교환기(40)를 통과한 외기 챔버(11) 내의 공기는 제2 외기 연결부(11c)를 통해 가변유로 챔버(150) 내의 제1 하부 구역(152a)으로 이동된다. 제1 하부 구역(152a) 내의 공기 중 일부는 필터를 통해 필터링 되면 제3 하부 구역(152c)으로 이동하고, 제1 하부 구역(152a) 내의 공기 중 다른 일부는 리커버리 휠(62)을 통과하여 제1 상부 구역(151a)으로 이동한다.
제1 상부 구역(151a)으로 이동된 공기는 필터를 통과하며 제3 상부 구역(151c)으로 이동하고, 제3 하부 구역(152c)으로 이동된 공기는 리커버리 휠(62)을 통과하여 제3 상부 구역(151c)으로 이동한다.
제3 상부 구역(151c)에 모인 공기는 제1 급기 연결부(14b)를 통해 배기 챔버(14)로 이동되고, 배기 챔버(14)에서 외기로 배출된다.
내기 챔버(13)로 유입된 내기는 제2 열교환기(50)와 열교환한다. 제2 열교환기(50)를 통과한 내기 챔버(13) 내의 공기는 제1 내기 연결부(13b)를 통해 가변유로 챔버(150) 내의 제4 상부 구역(151d)으로 이동된다.
제4 상부 구역(151d) 내의 공기 중 일부는 필터를 통해 필터링 되면 제2 상부 구역(151b)으로 이동하고, 제4 상부 구역(151d) 내의 공기 중 다른 일부는 리커버리 휠(62)을 통과하여 제4 하부 구역(152d)으로 이동한다.
제4 하부 구역(152d)으로 이동된 공기는 필터를 통과하며 제2 하부 구역(152b)으로 이동하고, 제2 상부 구역(151b)으로 이동된 공기는 리커버리 휠(62)을 통과하여 제2 하부 구역(152b)으로 이동한다.
제2 하부 구역(152b)에 모인 공기는 제2 급기 연결부(12c)를 통해 급기 챔버(12)로 이동되고, 급기 챔버(12)에서 급기(실내로)로 배출된다.
제어부(140)는 일정 시간마다, 제1 회전 블레이드(72)와 제2 회전 블레이드(73)를 180도 회전하여서, 탈착된 필터를 다시 흡착시키고, 흡착된 필터를 다시 탈착시킬 수 있다. 이로 인해, 연속적으로 공기를 필터링할 수 있게 된다. 제1 회전 블레이드(72)와 제2 회전 블레이드(73)가 180도 회전되면 제1 필터 블레이드(75)와 제2 필터 블레이드(76)도 함께 회전된다.

Claims (20)

  1. 외기와 연통된 외기 챔버;
    외기와 연통되고 내부에 배기팬을 수용하는 배기 챔버;
    내기와 연통되고 내부에 급기팬을 수용하는 급기 챔버;
    내기와 연통된 내기 챔버;
    상기 외기 챔버, 상기 배기 챔버, 상기 급기 챔버 및 상기 내기 챔버와 연통된 가변유로 챔버;
    상기 가변유로 챔버 내의 유로를 적어도 2개의 서브 유로로 분할하고, 상기 2개의 서브 유로의 분할 방향을 전환하는 유로 가변 모듈; 및
    상기 가변유로 챔버 내의 상기 2개의 서브 유로 사이에 에너지를 교환시키는 재생모듈을 포함하는 공기조화장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 외기 챔버에 위치되는 제1 열교환기와,
    상기 내기 챔버에 위치되는 제2 열교환기를 더 포함하는 공기조화장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 외기 챔버와 상기 가변유로 챔버를 연결하는 제1 외기 연결부와 제2 외기 연결부;
    상기 내기 챔버와 상기 가변유로 챔버를 연결하는 제1 내기 연결부와 제2 내기 연결부;
    상기 급기 챔버와 상기 가변유로 챔버를 연결하는 제1 급기 연결부와 제2 급기 연결부; 및
    상기 배기 챔버와 상기 가변유로 챔버를 연결하는 제1 배기 연결부와 제2 배기 연결부를 더 포함하는 공기조화장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 외기 연결부와 상기 제2 외기 연결부를 선택적으로 개방 또는 폐쇄하는 외기 댐퍼;
    상기 제1 내기 연결부와 상기 제2 내기 연결부를 선택적으로 개방 또는 폐쇄하는 내기 댐퍼; 및
    상기 제1 급기 연결부와 상기 제2 급기 연결부를 선택적으로 개방 또는 폐쇄하는 급기 댐퍼; 및
    상기 제1 배기 연결부와 상기 제2 배기 연결부를 선택적으로 개방 또는 폐쇄하는 배기 댐퍼;를 더 포함하는 공기조화장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가변유로 챔버는,
    상기 제1 외기 연결부, 상기 제1 내기 연결부, 상기 제1 급기 연결부 및 상기 제1 배기 연결부와 연통되는 상부 영역과,
    상기 제2 외기 연결부, 상기 제2 내기 연결부, 상기 제2 급기 연결부 및 상기 제2 배기 연결부와 연통되는 하부 영역을 포함하는 공기조화장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 재생모듈은 상기 상부 영역과 상기 하부 영역 사이에 위치되는 공기조화장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 유로 가변 모듈은,
    상기 상부 영역에서 회전되는 제1 회전 블레이드와,
    상기 하부 영역에서 회전되는 제2 회전 블레이드와,
    상기 제1 회전 블레이드 및 상기 제2 회전 블레이드에 회전력을 공급하는 유로모터를 포함하는 공기조화장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 회전 블레이드와, 상기 제2 회전 블레이드는 하나의 회전축을 공유하는 공기조화장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1 회전 블레이드와, 상기 제2 회전 블레이드의 회전축은 상기 상부 영역과 상기 하부 영역의 중심을 연결한 선과 일치되게 배치되는 공기조화장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제1 회전 블레이드의 길이 및 상기 제2 회전 블레이드의 길이는 상기 가변 유로 챔버의 좌우 폭과 동일한 공기조화장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 가변 유로 챔버의 좌우 폭은 상기 가변 유로 챔버의 전후 폭과 동일한 공기조화장치.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 상부 영역은 4개 상부 구역으로 구분되고,
    상기 제1 회전 블레이드는 회전되어, 상기 4개의 상부 구역을 2개씩 연결하고,
    상기 하부 영역은 4개의 하부 구역으로 구분되고,
    상기 제2 회전 블레이드는 회전되어, 상기 4개의 하부 구역을 2개씩 연결하는 공기조화장치.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 제1 회전 블레이드 및 상기 제2 회전 블레이드는,
    상기 외기 챔버와 상기 급기 챔버를 연결하고, 상기 배기 챔버와 상기 내기 챔버를 연결하는 제1 배치와, 상기 외기 챔버 및 상기 배기 챔버를 연결하고, 상기 급기 챔버와 상기 내기 챔버를 연결하는 제2 배치를 포함하는 공기조화장치.
  14. 제7항에 있어서,
    상기 제1 회전 블레이드의 회전축에 연결되고 공기를 필터링하는 필터를 포함하는 제1 필터 블레이드와,
    상기 제2 회전 블레이드의 회전축에 연결되고 공기를 필터링하는 필터를 포함하는 제2 필터 블레이드를 더 포함하는 공기조화장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 필터 블레이드는 상기 제1 회전 블레이드와 직교하는 방향으로 연장되고,
    상기 제2 필터 블레이드는 상기 제2 회전 블레이드와 직교하는 방향으로 연장되는 공기조화장치.
  16. 제7항에 있어서,
    상기 재생모듈은,
    회전 가능하게 설치되는 리커버리 휠; 및
    상기 리커버리 휠에 회전력을 공급하는 리커버리 모터를 포함하는 공기조화장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 외기 챔버에 위치되는 제1 열교환기;
    상기 내기 챔버에 위치되는 제2 열교환기;
    냉매를 압축하는 압축기;
    상기 압축기에서 압축된 냉매를 상기 제1 열교환기 및 상기 제2 열교환기 중 하나로 안내하는 냉매 절환 밸브;
    상기 제1 열교환기 및 상기 제2 열교환기 중 어느 하나에서 응축된 냉매를 팽창하는 팽창밸브; 및
    상기 공기조화장치를 제어하는 제어부를 더 포함하는 공기조화장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제어부는, 외기도입 전열교환 모드에서,
    상기 압축기를 오프(off)하고, 상기 리커버리 모터, 상기 배기팬 및 상기 급기팬을 온(on)하며, 상기 제1 외기 연결부, 상기 제2 급기 연결부, 상기 제1 배기 연결부 및 상기 제2 내기 연결부를 폐쇄하고, 상기 제2 외기 연결부, 상기 제1 급기 연결부, 상기 제2 배기 연결부 및 상기 제1 내기 연결부를 개방하고, 제1 회전 블레이드 및 상기 제2 회전 블레이드를 제1 배치로 위치하도록 제어하는 공기조화장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 제어부는, 외기도입 제습운전 모드에서,
    상기 압축기를 온(on)하고, 상기 리커버리 모터, 상기 배기팬 및 상기 급기팬을 온(on)하며, 상기 제1 열교환기를 증발기로 작동시키고, 상기 제2 열교환기를 응축기로 작동시키며, 상기 제1 외기 연결부, 상기 제2 급기 연결부, 상기 제1 배기 연결부 및 상기 제2 내기 연결부를 폐쇄하고, 상기 제2 외기 연결부, 상기 제1 급기 연결부, 상기 제2 배기 연결부 및 상기 제1 내기 연결부를 개방하고, 상기 제1 회전 블레이드 및 상기 제2 회전 블레이드를 제1 배치로 위치하도록 제어하는 공기조화장치.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 제어부는, 실내순환 제습 및 공청 운전 모드에서,
    상기 압축기를 온(on)하고, 상기 리커버리 모터, 상기 배기팬 및 상기 급기팬을 온(on)하며, 상기 제1 열교환기를 응축기로 작동시키고, 상기 제2 열교환기를 증발기로 작동시키며, 상기 제1 외기 연결부, 상기 제1 급기 연결부, 상기 제2 배기 연결부 및 상기 제2 내기 연결부를 폐쇄하고, 상기 제2 외기 연결부, 상기 제2 급기 연결부, 상기 제1 배기 연결부 및 상기 제1 내기 연결부를 개방하고, 상기 제1 회전 블레이드 및 상기 제2 회전 블레이드를 제2 배치로 위치하도록 제어하는 공기조화장치.
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