KR100958351B1 - 항온항습기 - Google Patents

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Abstract

항온항습기가 개시된다. 본 발명의 항온항습기는, 적어도 하나의 메인 압축기; 메인 압축기와는 별개로 마련되는 적어도 하나의 대체 압축기; 압축된 냉매를 응축하는 적어도 하나의 응축기; 응축된 냉매를 증발시키는 적어도 하나의 증발기; 메인 압축기, 대체 압축기, 응축기 및 증발기를 해당하는 것끼리 폐루프 형태로 각각 연결하는 복수의 냉매배관; 복수의 냉매배관에 마련되어 해당 냉매배관을 따라 유동하는 냉매의 흐름을 온/오프(on/off) 하는 복수의 밸브; 및 메인 압축기, 응축기 및 증발기에 의해 냉매의 순환이 형성되는 적어도 하나의 메인 냉매사이클과, 대체 압축기, 응축기 및 증발기에 의해 냉매의 순환이 형성되는 적어도 하나의 대체 냉매사이클이, 상호간 전환 가능하도록 복수의 밸브를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 효율적인 구성으로써, 항온항습기의 작동이 정지되는 등의 비상사태의 발생을 종래보다 현저히 감소시켜 항온 및 항습 기능의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
항온항습기, 냉매, 압축기, 송풍기

Description

항온항습기{A Thermo Hygrostat}
본 발명은, 항온항습기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 메인 압축기에 의한 메인 냉매사이클과 대체 압축기에 의한 대체 냉매사이클이 상호간 전환가능하여, 종래보다 항온 및 항습 기능의 신뢰성이 향상될 수 있는 항온항습기에 관한 것이다.
일반적으로 온도, 습도를 일정하게 유지시켜주는 것을 항온항습이라 하고, 온도 및 습도를 일정하게 유지시켜 주는 장치를 항온항습기라 한다.
이러한 항온항습기는 온도와 습도의 유지 관리가 철저히 요구되는 장소에 사용되고 있다. 예를 들면, 정밀기계를 통해 정밀 가공, 측정이 행해지는 실험실, 조립fab 등에서나, 컴퓨터 장비 시스템 등이 수용되는 전산센터실이나, 각종 고문서, 문화재가 비치되는 박물관 등에서는 내부에 수용되는 전자기기, 정밀기계, 각종 장비 등이 온도와 습도 변화에 매우 민감하므로 항온 및 항습이 철저히 요구되고 있다.
온도 및 습도를 일정하기 위해 사용되는 장치를 항온항습기라 한다. 항온항습기는, 냉매를 압축하는 압축기와, 냉매를 고온 고압으로 응축하는 응축기와, 응 축된 냉매를 증발하는 증발기와, 이들 각각을 연결하는 냉매배관과, 밸브를 포함한다. 이에 대해 간략히 설명하면, 압축기는 저온 저압의 기체 냉매를 압축하여 고온 고압의 냉매로 만들어 응축기로 이송하는 역할을 하며, 응축기는 송풍기를 이용하여 냉각수와 열교환 함으로써 고압의 액체 냉매로 만들어 주며, 증발기는 고압의 액체 냉매를 기체 냉매로 열교환하여 실내공기의 온도 및 습도를 조절하게 된다.
이러한 항온항습기에서 압축기 및 응축기에 달려있는 송풍기는 고장이 잦은 편이다. 압축기 및 송풍기가 1개로만 구성된 항온항습기는, 압축기 또는 송풍기의 고장이 발생하는 경우 해당 냉매사이클의 운전이 정지되며, 이때에는 항온 항습 기능이 멈출 수 밖에 없다.
그런데, 전술한 바와 같이, 항온 항습 기능이 절실히 요구되는 장소 예를 들면, 전산실, 실험실, 박물관 등에서는 항온항습기의 작동이 정지되는 경우가 발생되어서는 안된다. 만약 항온항습기의 작동이 정지된다면 이를 수리 및 교체하기 위한 시간 동안 내부의 각종 기기 및 부품들이 온도 및 습도 상승으로 인한 손상이 발생하게 되고, 이로 인한 손실 비용이 막대하게 증가하기 때문이다.
현재 이러한 손실을 줄이기 위한 방안으로 항온항습기의 작동이 정지되는 경우 항온항습기의 작동 상태를 모니터링하는 작업자를 상주시키고 있거나, 임시방편으로 창문을 열어둔다던지 선풍기를 가동하여 전산실 등의 온도를 낮추고 있는 실정이다.
이러한 문제점을 고려하여 항온항습기의 작동이 정지되는 경우와 같은 비상사태 시를 대비하여 예비의 항온항습기를 더 두는 방안이 고려될 수도 있으나 이 경우 비상사태 시 외에는 예비 항온항습기가 불필요한 구성이 되어 비효율적인 낭비가 될 수 밖에 없다.
따라서 만에 하나 발생할 가능성이 있는 비상사태 시에도 항온 항습 기능의 연속성을 유지할 수 있고 장치의 구성이 효율적일 수 있는 항온항습기를 제작할 필요가 있다.
본 발명의 목적은, 효율적인 구성으로써, 항온항습기의 작동이 정지되는 등의 비상사태의 발생을 종래보다 현저히 감소시켜 항온 및 항습 기능의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 항온항습기를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 적어도 하나의 메인 압축기; 상기 메인 압축기와는 별개로 마련되는 적어도 하나의 대체 압축기; 압축된 냉매를 응축하는 적어도 하나의 응축기; 응축된 냉매를 증발시키는 적어도 하나의 증발기; 상기 메인 압축기, 상기 대체 압축기, 상기 응축기 및 상기 증발기를 해당하는 것끼리 폐루프 형태로 각각 연결하는 복수의 냉매배관; 상기 복수의 냉매배관에 마련되어 상기 해당 냉매배관을 따라 유동하는 냉매의 흐름을 온/오프(on/off) 하는 복수의 밸브; 및 상기 메인 압축기, 상기 응축기 및 상기 증발기에 의해 냉매의 순환이 형성되는 적어도 하나의 메인 냉매사이클과, 상기 대체 압축기, 상기 응축기 및 상기 증발기에 의해 냉매의 순환이 형성되는 적어도 하나의 대체 냉매사이클이, 상호간 전환 가능하도록 상기 복수의 밸브를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 항온항습기에 의해 달성된다.
상기 메인 압축기 및 상기 응축기 중 적어도 어느 하나의 작동 이상 여부를 감지하여 상기 제어부로 전송하는 감지부를 더 포함할 수 있다.
상기 메인 압축기의 작동에 이상이 발생한 경우, 상기 제어부는 상기 메인 냉매사이클의 작동이 정지되고 상기 대체 냉매사이클이 작동되도록 상기 복수의 밸브를 제어할 수 있다.
상기 응축기에 인접하게 마련되어 상기 응축기 쪽으로 송풍 공기를 공급하는 복수의 송풍기를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 복수의 송풍기 중 어느 하나의 송풍기를 작동시키다가 상기 어느 하나의 송풍기의 작동에 이상이 발생한 경우 상기 복수의 송풍기 중 다른 하나의 송풍기를 작동시키도록 상기 복수의 송풍기의 작동을 제어할 수 있다.
상기 메인 압축기와 상기 송풍기의 작동 여부를 외부로 표시하는 표시부를 더 포함할 수 있다.
상기 표시부는 알람(alarm) 또는 램프(lamp) 중 어느 하나일 수 있다.
1개의 메인 압축기, 1개의 대체 압축기, 1개의 응축기, 1개의 증발기에 의해서, 상기 메인 냉매사이클과 상기 대체 냉매사이클은 각각 1개씩 마련될 수 있다.
상기 적어도 하나의 메인 압축기는 두 개이며, 상기 적어도 하나의 대체 압축기는 하나이며, 상기 적어도 하나의 응축기는 두 개이며, 상기 적어도 하나의 증발기는 두 개이며, 상기 적어도 하나의 메인 냉매사이클은, 제1 메인 압축기, 제1 응축기 및 제1 증발기에 의해 냉매의 순환이 형성되는 제1 메인 냉매사이클과, 제2 메인 압축기, 제2 응축기 및 제2 증발기에 의해 냉매의 순환이 형성되는 제2 메인 냉매사이클을 포함하며, 상기 적어도 하나의 대체 냉매사이클은, 상기 대체 압축기, 상기 제1 응축기 및 상기 제1 증발기에 의해 냉매의 순환이 형성되는 제1 대체 냉매사이클과, 상기 대체 압축기, 상기 제2 응축기 및 상기 제2 증발기에 의해 냉매의 순환이 형성되는 제2 대체 냉매사이클을 포함하며, 상기 제어부는, 상기 제1 메인 냉매사이클 및 상기 제2 메인 냉매사이클 중 어느 하나의 작동에 이상이 발생한 경우, 해당 메인 냉매사이클이 해당 대체 냉매사이클로 전환되도록 상기 복수의 밸브를 제어할 수 있다.
상기 제1 응축기에 인접하게 마련되어 상기 제1 응축기 쪽으로 송풍 공기를 공급하는 제1 송풍기 및 제2 송풍기를 더 포함하며, 상기 제2 응축기에 인접하게 마련되어 상기 제2 응축기 쪽으로 송풍 공기를 공급하는 제3 송풍기 및 제4 송풍기를 더 포함할 수 있다.
상기 밸브는 전자 제어 가능한 솔레노이드(solenoid) 밸브일 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 효율적인 구성으로써, 항온항습기의 작동이 정지되는 등의 비상사태의 발생을 종래보다 현저히 감소시켜 항온 및 항습 기능의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명과 본 발명의 작동상의 이점 및 본 발명의 실시예에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.
설명에 앞서, 기본적으로 한 개의 압축기, 한 개의 응축기, 한 개의 증발기, 이를 연결하는 복수의 배관 및 복수의 밸브로 이루어지는 시스템을 한 개의 냉매 순환 루프라 정하기로 한다. 한편, 냉매사이클도 이와 유사한 개념이나, 냉매 순환 루프의 개념의 하위 개념으로 정의되어, 냉매 순환 루프 상에 구비되는 각 구성요소 중 일부가 대체되어 순환하는 경우에는 다른 냉매사이클로 고려한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 항온항습기에서 한 개의 냉매 순환 루프를 가지고 정상 작동 시의 상태를 설명하기 위한 개략적인 도면이고, 도 2는 도 1에서 메인 압축기의 고장 시 대체 압축기가 가동되는 상태를 설명하기 위한 개략적인 도면이며, 도 3은 도 1의 항온항습기의 개략적인 블록도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 항온항습기는, 1개의 단일 냉매 순환 루프를 구성하며, 메인 압축기가 작동될 수 없는 경우 이를 대체하는 대체 압축기를 통해 대체 냉매사이클을 가동시켜 항온항습 기능의 연속성을 보장한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 항온항습기는, 냉매를 압축하는 하나의 메인 압축기(111)와, 별개로 마련되는 하나의 대체 압축기(112)와, 압축된 냉매를 응축하는 하나의 응축기(120)와, 응축된 냉매를 증발시키는 하나의 증발기(130)와, 이를 연결하는 복수의 냉매배관(100a, 100b, 100c, 100d, 100e, 100f, 100g, 100h)과, 해당 냉매배관(100a, 100b, 100c, 100d, 100e, 100f, 100g, 100h)을 온/오프(on/off) 하는 복수의 밸브(140, 141, 142, 143)와, 복수의 밸브를 제어하는 제어부(150)와, 메인 압축기(111)의 작동이 정지될 때 이를 감지하는 감지부(160), 메인 압축기(111)의 상태를 외부로 표시하는 표시부(170)를 포함한다.
메인 압축기(111)는 평상 시 응축기(120) 및 증발기(130)와 함께 구동되어 냉매를 순환시키는 하나의 메인 냉매사이클을 형성한다. 이 때에는 제1 전자변(140)이 온(on)되고 제2 전자변(141), 제3 전자변(142) 및 제4 전자변(143)은 오프(off)되어 메인 압축기(111)만 작동되게 된다. 이들 전자변(140, 141, 142, 143)에 대해서는 후술하기로 한다.
대체 압축기(112)는 응축기(120) 및 증발기(130)와 함께 구동되어 냉매를 순환시키는 하나의 대체 냉매사이클을 형성할 수 있다. 대체 냉매사이클은 메인압축기(111)의 작동이 정지되는 등의 이유로 메인 냉매사이클의 작동이 멈추는 경우에 작동되는 냉매사이클로서, 메인 냉매사이클의 작동이 정지되는 경우에도 항온항습 기능이 지속적으로 작동될 수 있게 한다. 대체 압축기(112)가 가동될 때에는 제2 전자변(141), 제3 전자변(142) 및 제4 전자변(143)이 온(on)되고 제1 전자변(140)은 오프(off)된다.
응축기(120)는 압축된 고온 고압의 냉매를 냉각수와 열교환하는 역할을 한다. 응축기(120)의 인접 위치에는 열교환을 용이하게 하기 위한 송풍기(121, 122)가 마련되는데, 본 실시예에서는 응축기(120)가, 응축기(120)의 일측에 설치되는 제1 송풍기(121)와, 응축기(120)의 타측에 설치되는 제2 송풍기(122)를 구비한다. 이들 각각의 송풍기(121, 122)는 응축기(120)를 기점으로 양측에 대향되게 한 쌍으로 마련되고, 선택적으로 작동되게 함으로써 송풍 효율을 높일 수 있다. 각 송풍기(121, 122)의 온/오프(on/off) 또한 제어부(250)의 제어신호에 의해 제어된다.
냉매배관(100a, 100b, 100c, 100d, 100e, 100f, 100g, 100h)에 마련되어 해당 냉매배관(100a, 100b, 100c, 100d, 100e, 100f, 100g, 100h)을 따라 유동하는 냉매의 흐름을 온/오프(on/off)하는 복수의 밸브는, 솔레노이드(solenoid) 밸브로서, 전자변(140, 141, 142, 143)을 말한다. 제1 전자변 내지 제4 전자변(140, 141, 142, 143)은 각 압축기(111, 112)의 전 단계에 마련되고 제어신호에 의해 작동된다. 이들 전자변(140, 141, 142, 143)은 제어부(250)에서 발생한 제어신호에 의해 메인 압축기(111)와 대체 압축기(112)의 작동을 온/오프(on/off)하게 된다.
제어부(250)는 도 3에 도시된 바와 같이, 2개의 압축기(111, 112) 중 어느 하나와, 하나의 응축기(120), 하나의 증발기(130)에 의해 하나의 독립된 냉매사이클이 되도록 밸브 작동을 제어한다. 이를 위해, 제어부(250)는, 감지부(260)가 송출한 신호를 기초로 하여 제1 전자변(140)을 오프(off)시키고 제2 전자변(141), 제3 전자변(143) 및 제4 전자변(144)을 온(on) 시켜 대체 압축기(112)로의 전환이 시간의 단절없이 즉각적으로 이루어지게 한다. 또한, 감지된 신호를 외부의 작업자에게 표시하도록 신호를 보내도록 명령한다.
그리고 제어부(250)는 2개의 송풍기(121, 122) 중 어느 하나의 작동을 제어한다. 제1 송풍기(121)가 정상 작동하는 경우에는 제2 송풍기(122)의 작동을 오 프(off)시키도록 명령을 내리며, 만일 제1 송풍기(121)가 고장이 발생한 경우에는 제2 송풍기(122)를 온(on) 시킴으로써 응축기(120)가 연속적이고 정상적으로 작동할 수 있게 한다. 각 송풍기(121, 122)에는 감지부(260)가 마련되어 송풍기(121, 122) 작동의 이상 유무를 판별할 수 있다.
감지부(260)는, 메인 압축기(111)의 고장이 발생한 경우, 이를 감지하여 메인 압축기(111)의 고장이 발생했음을 알리는 신호를 제어부(250)로 송출한다.
표시부(270)는, 알람(alarm) 또는 램프(lamp) 중 어느 하나로 마련한다. 표시부(270)는 감지된 신호를 외부의 작업자가 정확히 파악할 수 있도록 표시함으로써 메인 압축기(111)의 상태를 파악하고 필요하다면 수리 또는 교체할 수 있도록 한다. 또한, 각 송풍기(121, 122)의 고장 유무를 작업자에게 표시하는 역할도 겸한다.
이와 같이, 냉매사이클의 관점에서 볼때, 각 구성부품들의 이상 유무를 감지한 뒤 제어부(250)를 통해 제어하여 정상인 구성부품들로 대체하게 함으로써, 메인 냉매사이클의 작동이 정지된 후 대체 냉매사이클이 작동되기 까지의 기능 정지 시간을 줄일 수 있고, 비상사태를 대비하여 실시간으로 항온항습기를 모니터링하는 인력을 상주시키는 등의 불필요한 비용 손실을 절감할 수 있다.
이하, 본 실시예에 따른 항온항습기의 작동을 상세 설명하기로 한다. 단, 도면 상의 굵은 실선은 냉매의 흐름을 표시하며, 복수의 냉매배관을 냉매배관으로 통일하여 기술하되, 참조부호를 달리하여 설명하기로 한다.
본 실시예에 따른 항온항습기는, 도 1에 도시된 바와 같이, 메인 압축 기(111), 대체 압축기(112), 2개의 송풍기(121, 122) 및 4개의 전자변(140, 141, 142, 143)을 이용하여 냉매의 단일 순환 루프를 형성한다. 제어부(250)는, 감지부(260)로부터의 감지신호를 기초로 하여 각 전자변(140, 141, 142, 143)을 제어함으로써 메인 압축기(111), 2개의 송풍기(121, 122) 중 어느 하나, 증발기(130)에 의한 메인 냉매사이클과, 대체 압축기(112), 2개의 송풍기(121, 122) 중 어느 하나, 증발기(130)에 의한 대체 냉매사이클 중 어느 한 냉매사이클이 필요에 따라 연속적으로 전환될 수 있게 한다.
일반적으로 항온항습기가 정상적으로 작동하는 경우에는 메인 냉매사이클이 가동된다. 이때에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 냉매사이클 내부에서 메인 압축기(111)가 작동하며, 이를 위해 제1 전자변(140)은 온(on) 상태, 제2 전자변(141), 제3 전자변(142) 및 제4 전자변(143)은 오프(off) 상태가 된다.
정상 작동 시의 냉매의 흐름은, 메인 압축기(111) -> 냉매배관(100a) -> 응축기(120) -> 냉매배관(100b) -> 증발기(130) -> 냉매배관(100c) -> 냉매배관(100g) -> 다시 메인 압축기(111)로 진행된다.
이에 반해, 메인 압축기(111)가 고장나는 경우에는 대체 냉매사이클이 가동되는데, 도 2에 도시된 바와 같이, 냉매사이클 내부에서 제1 전자변(140)은 오프(off) 되고 제2 전자변(141), 제3 전자변(142) 및 제4 전자변(143)은 온(on) 되어 대체 압축기(112)가 작동된다.
즉, 고장 시의 냉매의 흐름은, 대체 압축기(112) -> 냉매배관(100f) -> 냉매배관(100g) -> 냉매배관(100h) -> 응축기(120) -> 냉매배관(100b) -> 증발기(130) -> 냉매배관(100c) -> 냉매배관(100d) -> 대체 압축기(112)로 진행된다.
이와 같이, 메인 압축기(111)가 정상 가동되는 경우에는 메인 냉매사이클이 작동하고, 메인 압축기(111)가 고장나는 등의 경우에는 즉시 대체 압축기(112)를 통한 대체 냉매사이클이 가동될 수 있다.
또한, 비록 각 송풍기(121, 122)는 냉매사이클의 내부에 마련될 수 없어 전술한 냉매사이클에는 구성요소로 표시되지 않았지만, 제어부(250)는 제1 송풍기(121)가 고장난 경우 등 이상 징후를 감지한 뒤 이를 제2 송풍기(122)로 전환하게 함으로써 냉매의 응축 작용이 원활히 기능할 수 있게 한다.
이와 같이, 메인 압축기(111) 또는 제1 송풍기(121)가 이상 작동하여 제 역할을 수행하지 못하는 경우에도 대체 압축기(112) 또는 제2 송풍기(122)가 즉각적으로 냉매사이클에 대체, 투입됨으로써, 냉매의 연속적인 폐루프 순환을 유지하게 되어 1개의 냉매 순환 루프를 구성할 수 있다. 이를 통해 항온항습기의 항온 항습 기능이 단절되지 않고 연속되게 작동될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 항온항습기를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 4 내지 도 8은 각각 본 발명의 제2 실시예에 따른 항온항습기의 개략적인 블록도인데, 냉매의 순환이 제1 실시예와는 달리 냉매 순환 루프가 2개로 구성된다. 이하에서는 전술한 제1 실시예와 차별되는 부분만을 집중해서 설명하기로 하며, 동일 구성에 대해서는 중복 설명을 피하도록 한다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 항온항습기에서 2개의 냉매 순환 루프 중 1개의 냉매 순환 루프만 정상 가동 시의 상태를 설명하기 위한 개략적인 도면이고, 도 5는 도 4에서 2개의 냉매 순환 루프 모두가 정상 가동 시의 상태를 설명하기 위한 개략적인 도면이고, 도 6은 도 5에서 제1 메인 압축기의 고장 시 대체 압축기가 가동되는 상태를 설명하기 위한 개략적인 도면이고, 도 7은 도 5에서 제2 메인 압축기의 고장 시 대체 압축기가 가동되는 상태를 설명하기 위한 개략적인 도면이며, 도 8은 도 4의 항온항습기의 개략적인 블록도이다.
본 실시예에 따른 항온항습기는 단일 냉매 순환 루프를 두 개 형성하는데, 이를 위해 3개의 압축기(211, 212, 213), 2개의 응축기(220, 223) 및 8개의 전자변(240, 241, 242, 243, 244, 245, 246, 247)을 이용하게 된다. 이와 같은 구성을 통해 2개의 단일 냉매 순환 루프를 필요에 따라 선택적으로 또는 동시에 운전할 수 있게 된다.
도 5 및 도 8을 주로 참조하면, 본 실시예에 따른 항온항습기는, 제1 실시예의 구성 각각을 복수 개로 확장한 것과 원칙적으로 동일하나, 제1 메인 압축기(211) 및 제2 메인 압축기(212)를 대체하는 대체 압축기(213)가 1개만 마련되어 2개의 냉매 순환 루프를 겸용하여 대체할 수 있도록 한다.
이처럼 각 냉매 순환 루프에 각각 1개씩의 여분의 압축기를 추가하지 않고, 2개의 냉매 순환 루프에 겸용되는 1개의 대체 압축기(213)만 구비하도록 함으로써 유휴 장비를 최소화할 수 있어 효율적인 구성이 될 수 있다.
먼저, 냉매 순환 루프가 1개만 정상작동하는 경우에 메인 냉매사이클은, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 전자변(240)만 온(on) 되고 나머지 전자변인 제2 전자 변 내지 제8 전자변(241, 242, 243, 244, 245, 246, 247)은 오프(off)되어 결과적으로 제1 메인 압축기(211)만 활성화된다. 이에 따라 냉매가 순환하는 구성은, 제1 메인 압축기(211) -> 응축기(220) -> 냉매배관(200b) -> 제1 증발기(230) -> 냉매배관(200c) -> 냉매배관(200g) -> 제1 메인 압축기(211)로 진행된다. 이처럼 제1 실시예에 따른 항온항습기가 정상 작동하는 경우와 기본적 구성은 동일하나, 본 실시예에서는 단일 냉매 순환 루프마다 각각의 증발기(230, 231)가 구동되도록 마련되는 점이 상이하다.
기본적으로 요구되는 항온항습기 용량을 단일 냉매 순환 루프 각각이 일정 부분씩 분담하도록 함으로써, 하나의 단일 냉매 순환 루프만 가동할 필요가 있는 경우 즉, 절전의 필요성이 있는 상황 등에서는 요구되는 용량의 냉매 순환 루프만 선택적으로 가동시킬 수 있으므로 항온항습기를 효율적으로 활용할 수 있는 장점이 있다.
다음으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 2개의 단일 냉매 순환 루프가 정상 가동되는 경우에는, 제1 메인 압축기(211) 및 제2 메인 압축기(212)가 작동하며, 이를 위해 제1 전자변(240) 및 제5 전자변(244)은 온(on) 되고, 제2 전자변(241), 제3 전자변(242), 제4 전자변(243), 제6 전자변(245), 제7 전자변(246) 및 제8 전자변(247)은 오프(off)된다.
첫 번째 단일 냉매 순환 루프는 제1 실시예의 메인 냉매사이클과 동일하고, 두 번째 단일 냉매 순환 루프를 통한 냉매의 순환은, 제2 메인 압축기(212) -> 제2 응축기(223) -> 냉매배관(200j) -> 제2 증발기(231) -> 냉매배관(200k) -> 냉매배 관(200n) -> 제2 메인 압축기(212)로 진행되어 2개의 단일 냉매 순환 루프가 가동될 수 있다.
이를 통해 여름철과 같이 혹서기에는 단일 냉매 순환 루프를 추가적으로 가동할 수 있다. 본 실시예를 통한 항온항습기는 단일 냉매 순환 루프 각각을 필요에 따라 선택적으로 또는 동시에 가동하여 항온항습기의 항온, 항습 기능을 유지할 수 있는 장점이 있다.
한편, 각 단일 냉매 순환 루프의 일부를 구성하는 2개의 메인 압축기(211, 212) 중 일부가 고장난 경우에 대해 설명하기로 한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제1 메인 압축기(211)이 고장난 경우에는 첫 번째 단일 냉매 순환 루프의 제1 메인 냉매사이클의 작동이 정지된다. 이때에는 제1 메인 압축기(211)를 대체하는 대체 압축기(213)가 즉각적으로 가동되어 제1 대체 냉매사이클이 작동되게 한다. 그러면, 대체 압축기(213) -> 냉매배관(200f) -> 냉매배관(200g) -> 냉매배관(200h) -> 제1 응축기(220) -> 냉매배관(200b) -> 제1 증발기(230) -> 냉매배관(200c) -> 냉매배관(200d) -> 대체 압축기(213)로 진행된다. 이에 따라 첫 번째 냉매 순환 루프는 정상적으로 작동되게 된다. 한편, 두 번째 냉매 순환 루프는 정상적으로 운전된다.
제2 메인 압축기(212)가 고장난 경우에는, 첫 번째 냉매 순환 루프는 그대로 정상 작동하고, 두 번째 냉매 순환 루프는 제2 대체 냉매사이클로 전환되는데, 대체 압축기(213) -> 냉매배관(200m) -> 냉매배관(200n) -> 냉매배관(200p) -> 제2 응축기(223) -> 냉매배관(200j) -> 제2 증발기(231) -> 냉매배관(200k) -> 냉매배 관(200l) -> 대체 압축기(213)로 진행된다.
이와 같이, 제1 메인 압축기(211) 및 제2 메인 압축기(212)에 의한 메인 냉매사이클과 대체 압축기(213)에 의한 대체 냉매사이클이 상호간 전환가능할 수 있게 한다. 이를 통해 어떠한 경우에도 각 냉매 순환 루프가 정지되지 않도록 한다. 고장이 발생할 수 있는 3개의 압축기(211, 212, 213) 중 1개의 압축기(213, 대체 압축기)가 반드시 냉매 순환 루프에 구성될 수 있게 함으로써, 제1 메인 압축기(211) 또는 제2 메인 압축기(212)가 고장이 나더라도 결과적으로 냉매 순환 루프는 계속 작동할 수 있게 된다.
만일, 각 냉매사이클을 구성하는 제1 메인 압축기(211) 및 제2 메인 압축기(212)가 모두 작동될 수 없는 경우를 가정하여 대체 압축기(213)를 2개 이상 구비하는 것도 고려할 수 있다. 이는 항온항습기가 마련되는 장소의 구성부품들의 항온 항습 기능의 연속성을 얼마나 필요로 하는지에 따라 선택될 문제이다. 2개 이상의 대체 압축기를 구비해야 하는 경우에는 복수의 대체 압축기 및 복수의 냉매배관 및 복수의 전자변이 더 부가되어야 한다.
한편, 제1 응축기(220)와 제2 응축기(223)에는 각각 2개씩, 총 4개의 송풍기(221, 222, 224, 225)가 구비되어 있다. 냉매사이클이 정상 작동되는 경우에는 제1 송풍기(222) 및 제3 송풍기(224)가 작동되며 각 응축기(220, 223)의 열교환 기능을 보조한다. 제1 실시예의 경우와 마찬가지로, 제1 및 제3 송풍기(221, 224)의 고장 시 이를 대체하는 제2 및 제4 송풍기(222, 225)가 가동되어 냉매의 응축 기능이 원활히 수행될 수 있다. 이를 위해 제1 송풍기(221) 및 제3 송풍기(223)의 고장 유무를 감지하는 감지부(260)와 제2 송풍기(222) 제4 송풍기(225)를 작동시키는 제어부(250)가 더 부가된다.
이와 같이, 제1 메인 압축기(211), 제2 메인 압축기(212) 또는 제1 송풍기(221), 제3 송풍기(224)가 이상 작동하여 제 역할을 수행하지 못하는 경우에도 대체 압축기(213) 또는 제2 송풍기(222) 또는 제4 송풍기(225)가 즉각적으로 냉매사이클에 대체, 투입됨으로써, 냉매의 연속적인 폐루프 순환을 유지하게 되어 1개의 냉매 순환 루프를 구성할 수 있어 종래보다 항온 및 항습 기능의 신뢰성이 향상될 수 있다.
또한, 비상사태 시 메인 압축기(211, 212)를 대체하는 대체 압축기(213)의 구성은 2개의 냉매 순환 루프를 겸용하도록 효율적으로 구성함으로써, 불필요한 유휴 장비를 줄일 수 있다.
또한, 메인 냉매사이클의 작동이 정지된 후 대체 냉매사이클이 작동되기 까지의 기능 정지 시간을 줄일 수 있고, 비상사태를 대비하여 실시간으로 항온항습기를 모니터링하는 인력을 상주시키는 등의 불필요한 비용 손실을 절감할 수 있어 효율적인 구성이 될 수 있게 한다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 항온항습기에서 한 개의 냉매 순환 루프를 가지고 정상 작동 시의 상태를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 2는 도 1에서 메인 압축기의 고장 시 대체 압축기가 가동되는 상태를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 3은 도 1의 항온항습기의 개략적인 블록도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 항온항습기에서 2개의 냉매 순환 루프 중 1개의 냉매 순환 루프만 정상 가동 시의 상태를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 5는 도 4에서 2개의 냉매 순환 루프 모두가 정상 가동 시의 상태를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 6은 도 5에서 제1 메인 압축기의 고장 시 대체 압축기가 가동되는 상태를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 7은 도 5에서 제2 메인 압축기의 고장 시 대체 압축기가 가동되는 상태를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 8은 도 4의 항온항습기의 개략적인 블록도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
111 : 메인 압축기 120 : 응축기
121 : 제1 송풍기 130 : 증발기
140 : 제1 전자변 211 : 제1 메인 압축기
213 : 대체 압축기 220 : 제1 응축기
230 : 제1 증발기 250 : 제어부
260 : 감지부 270 : 표시부

Claims (10)

  1. 적어도 하나의 메인 압축기;
    상기 메인 압축기와는 별개로 마련되는 적어도 하나의 대체 압축기;
    압축된 냉매를 응축하는 적어도 하나의 응축기;
    응축된 냉매를 증발시키는 적어도 하나의 증발기;
    상기 메인 압축기, 상기 대체 압축기, 상기 응축기 및 상기 증발기를 해당하는 것끼리 폐루프 형태로 각각 연결하는 복수의 냉매배관;
    상기 복수의 냉매배관에 마련되어 상기 해당 냉매배관을 따라 유동하는 냉매의 흐름을 온/오프(on/off) 하는 복수의 밸브;
    상기 응축기에 인접하게 마련되어 상기 응축기 쪽으로 송풍 공기를 공급하는 복수의 송풍기; 및
    상기 메인 압축기, 상기 응축기 및 상기 증발기에 의해 냉매의 순환이 형성되는 적어도 하나의 메인 냉매사이클과, 상기 대체 압축기, 상기 응축기 및 상기 증발기에 의해 냉매의 순환이 형성되는 적어도 하나의 대체 냉매사이클이, 상호간 전환 가능하도록 상기 복수의 밸브를 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 메인 압축기 및 상기 응축기 중 적어도 어느 하나의 작동 이상 여부를 감지하여 상기 제어부로 전송하는 감지부를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 복수의 송풍기 중 어느 하나의 송풍기를 작동시키다가 상기 어느 하나의 송풍기의 작동에 이상이 발생한 경우 상기 복수의 송풍기 중 다른 하나의 송풍기를 작동시키도록 상기 복수의 송풍기의 작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 항온항습기.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 메인 압축기의 작동에 이상이 발생한 경우, 상기 제어부는 상기 메인 냉매사이클의 작동이 정지되고 상기 대체 냉매사이클이 작동되도록 상기 복수의 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 항온항습기.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 메인 압축기와 상기 송풍기의 작동 여부를 외부로 표시하는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 항온항습기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 표시부는 알람(alarm) 또는 램프(lamp) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 항온항습기.
  7. 제1항에 있어서,
    1개의 메인 압축기, 1개의 대체 압축기, 1개의 응축기, 1개의 증발기에 의해서, 상기 메인 냉매사이클과 상기 대체 냉매사이클은 각각 1개씩 마련되는 것을 특징으로 하는 항온항습기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 메인 압축기는 두 개이며,
    상기 적어도 하나의 대체 압축기는 하나이며,
    상기 적어도 하나의 응축기는 두 개이며,
    상기 적어도 하나의 증발기는 두 개이며,
    상기 적어도 하나의 메인 냉매사이클은, 제1 메인 압축기, 제1 응축기 및 제1 증발기에 의해 냉매의 순환이 형성되는 제1 메인 냉매사이클과, 제2 메인 압축기, 제2 응축기 및 제2 증발기에 의해 냉매의 순환이 형성되는 제2 메인 냉매사이클을 포함하며,
    상기 적어도 하나의 대체 냉매사이클은, 상기 대체 압축기, 상기 제1 응축기 및 상기 제1 증발기에 의해 냉매의 순환이 형성되는 제1 대체 냉매사이클과, 상기 대체 압축기, 상기 제2 응축기 및 상기 제2 증발기에 의해 냉매의 순환이 형성되는 제2 대체 냉매사이클을 포함하며,
    상기 제어부는, 상기 제1 메인 냉매사이클 및 상기 제2 메인 냉매사이클 중 어느 하나의 작동에 이상이 발생한 경우, 해당 메인 냉매사이클이 해당 대체 냉매사이클로 전환되도록 상기 복수의 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 항온항습기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 응축기에 인접하게 마련되어 상기 제1 응축기 쪽으로 송풍 공기를 공급하는 제1 송풍기 및 제2 송풍기를 더 포함하며,
    상기 제2 응축기에 인접하게 마련되어 상기 제2 응축기 쪽으로 송풍 공기를 공급하는 제3 송풍기 및 제4 송풍기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 항온항습기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 밸브는 전자 제어 가능한 솔레노이드(solenoid) 밸브인 것을 특징으로 하는 항온항습기.
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