KR100960967B1

KR100960967B1 - 냉난방기기 및 그 운용방법

Info

Publication number: KR100960967B1
Application number: KR1020090070319A
Authority: KR
Inventors: 원성준
Original assignee: (주)세원웰빙공조
Priority date: 2009-07-31
Filing date: 2009-07-31
Publication date: 2010-06-03

Abstract

본 발명은 가습 및 제습 기능을 갖는 에너지 절감형 냉난방기기 및 그 운용방법에 관한 것이다.

본 발명은 이를 위해 가습 및 제습 기능을 갖는 통상의 냉난방기기에 있어서, 몸체의 내측 하부에 구비되며, 물을 가열하여 증기를 발생시키는 전극봉식 증기장치(4); 상기 전극봉식 증기장치와 연결되며, 증기를 이용하여 스팀을 발생시키는 스팀가열기(6); 상기 전극봉식 증기장치와 연결되며, 냉방·난방·가습·제습으로 생성된 응축수를 모으는 드레인 증발장치(5);가 구비되어 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 냉방·난방·가습·제습 및 냉방 또는 가습·냉방 또는 제습·난방 또는 가습·난방 또는 제습·드레인 증발 등의 모든 기능을 수행할 수 있도록 한 것임은 물론 실내공기를 흡입하여 열교환에 지장을 주는 먼지 등을 제거하고 동시에 깨끗한 공기를 공급하는 공기여과기를 거쳐 실내 열교환기로 보내면 열교환기를 통과하는 냉매와 열교환되고 송풍기에 의하여 하향 또는 상향으로 토출되도록 한 것이며, 이로 인해 제품의 품질과 신뢰성을 대폭 향상시켜 사용자로 하여금 좋은 이미지를 심어줄 수 있도록 한 것이다.

가습, 제습, 냉난방기기.

Description

냉난방기기 및 그 운용방법{A AIR CONDITIONER and its operational method thereof}

본 발명은 가습 및 제습 기능을 갖는 에너지 절감형 냉난방기기 및 그 운용방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉방·난방·가습·제습 및 냉방 또는 가습·냉방 또는 제습·난방 또는 가습·난방 또는 제습·드레인 증발 등의 모든 기능을 수행할 수 있도록 한 것임은 물론 실내공기를 흡입하여 열교환에 지장을 주는 먼지 등을 제거하고 동시에 깨끗한 공기를 공급하는 공기여과기를 거쳐 실내 열교환기로 보내면 열교환기를 통과하는 냉매와 열교환되고 송풍기에 의하여 하향 또는 상향으로 토출되도록 한 것이며, 이로 인해 제품의 품질과 신뢰성을 대폭 향상시켜 사용자로 하여금 좋은 이미지를 심어줄 수 있도록 한 것이다.

먼저, 본 발명은 본 출원인이 선출원하여 등록받은 특허등록 제0896805호(출원번호 제2008-0120689호)(명칭: 항온항습 기능을 갖는 증기식 공기조화기)를 개량 발명한 것임을 밝혀두는 바이다.

주지하다시피 실내공기를 쾌적한 상태로 유지하게 하는 장치로 보통 냉방장치라고 부르는 공기조화기[空氣調和器: air conditioner]가 있다. 흔히 냉방장치(冷房裝置)라고 하나, 정확히는 공기조화기라고 해야 한다. 일정한 공간을 인간이 활동하기에 알맞은 온도·습도·기류(氣流) 분포로 조절하고, 동시에 공기 속의 먼지 등을 제거한다. 쾌적한 실내온도는 인간의 감각에 의한 것으로 미묘하나, 여름철에는 외기(外氣)와 기온차가 5~6℃ 정도이고, 실내온도 25~29℃, 습도 60~70%, 겨울철에는 실내온도 18~21℃, 습도 55~70% 정도가 좋다고 한다.

원리는 냉동기·냉장고처럼 액체가 증발할 때 주위에서 열을 빼앗는 증발열을 이용한 것으로, 냉매로는 저온에서도 증발하기 쉬운 액체가 사용되는데, 보통 프레온 가스가 사용된다. 기본 구조는 밀봉된 철제용기 속에 전동기와 압축기를 직결시키고, 전동기로 압축기를 회전시켜 냉매를 압축한다. 압축기에는 왕복운동식과 로터리(rotary) 그리고 스크롤(scroll)식이 있다. 응축기는 구리 파이프 표면에 알루미늄 핀(pin)을 장치한 것으로, 냉매가 가진 열을 공기 속으로 발산시켜 냉각 액화하는 작용을 한다. 캐필레리튜브(모세관)는 응축기에서 나오는 고압의 액상(液狀)냉매를 압력을 낮추어 다음 증발기에서 증발하도록 하는 장치이며, 안지름 1mm 정도인 가는 구리 파이프이다.

증발기의 구조는 응축기와 거의 같으며, 압축된 냉매는 여기서 증발하여 주위에서 열을 빼앗는다. 따라서 증발기 표면에 접촉한 공기의 온도는 내려가고, 공기 속의 수분은 증발기의 표면에 물방울이 되어 제거된다. 송풍기 계통은 능률적으로 열교환을 하기 위해 강제적으로 공기를 보내는 것이다.

도 1 에 도시된 바와 같은 형식에는 대형 건물에 사용되는 주요 장치를 중앙에 놓고 그곳에서 덕트(duct)로 각 실내의 냉·난방을 하는 중앙집중식이 있다. 그리고 가정·사무실 등에서 사용되는 소형의 유닛식이 있는데, 이것은 설치방법에 따라 두 가지 형식으로 나눈다. 본체가 일체로 되어 있으며, 창·벽에 장치하고, 캐비닛의 후부를 실외로 내어 응축기를 외기에 의해 냉각하는 윈도형과, 실내쪽에 증발기와 송풍기를 넣은 쿨링유닛을 놓고 실외쪽에 압축기와 송풍기를 넣은 유닛을 놓아 이 사이를 냉매를 보내는 파이프로 연결하여 사용하는 스플릿형이 있다. 또 사무실과 같은 마룻바닥에 설치하는 대형의 것에는 응축기에 의한 열의 발산에 냉각수를 사용하는 패키지형 등이 있다.

상기와 같이 냉난방을 하는 종래의 공기조화기(패키지 에어컨, 항온항습기)는 냉난방시에는 별도로 설치된 냉동기에서 생산된 냉수를 공기조화기의 열교환코일에 보내어 냉방 하였고 난방시에는 별도로 설치된 보일러에서 온수 또는 증기를 생산하여 공기조화기의 열교환코일에 보내어 난방을 하였다.

때문에 종래에는 스팀배관 등의 설비 및 유지관리 및 운전에 따른 문제점이 있고 난방시에도 보일러를 가동하고 증기 또는 온수배관 및 온수펌프 등의 많은 설비 및 유지관리 운전비가 소요되는 커다란 문제점으로 지적되었다.

상기한 문제점을 치유하기 위해 종래에는 전술한 특허등록 제0896805호가 등록된바 있다.

즉, 상기한 종래의 기술은 몸체의 내측 하부에 구비되며, 물을 가열하여 스팀을 발생시키는 가열부; 상기 몸체의 내측 상부에 구비되며, 가열부의 스팀을 순 환시키면서 외부로 열을 발생시키는 스팀방출부; 상기 몸체의 내부에 구비되어 열을 변환시키는 열교환기; 상기 몸체의 내부 하측에 구비되며, 열교환기에서 낙하된 물을 증발시키는 기화부; 및 상기 몸체의 내부 하측에는 기화되지 않은 물을 가열부로 공급하여 재사용할 수 있도록 한 공급부;에 의해 가습 및 제습 기능을 갖는 에너지 절감형 냉난방기기가 구비되어 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 기존의 공기조화기 시스템을 설치하기 위해 필요한 보일러설비, 냉각탑, 펌프, 관련 배관 등이 전혀 불필요하고 또한 공기조화기 만으로 냉난방과 가습 및 제습 기능을 선택적으로 작동시킬 수 있도록 한 것이며 또한 공기조화기를 간단하게 구성하여 설비비 및 공간을 절약하고 더하여 유지 관리 및 운전비를 대폭 절감시킬 수 있도록 한 것이다.

그러나 상기한 종래의 기술도 다음과 같은 문제점이 발생 되었다.

즉, 상기한 종래의 기술은 에너지절감 시스템이 적용되지 않아 전력소모량을 절감할 수 없다는 커다란 문제점이 발생 되었다.

또한 상기 종래의 기술은 고압을 일정하게 유지시킬 수 없기 때문에 소음과 진동이 발생하게 되는 커다란 문제점이 발생 되었다.

그리고 상기 종래의 기술은 작동시 정밀한 제어를 할 수 없다는 문제점도 발생 되었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 가습 및 제습 기능을 갖는 냉난방기기에 전극봉식 증기장치와 스팀가열기 그리고 드레인 증발장치가 구비됨을 제1목적으로 한 것이고, 제2목적은 상기한 기술적 구성에 의해 냉방·난방·가습·제습 및 냉방 또는 가습·냉방 또는 제습·난방 또는 가습·난방 또는 제습·드레인 증발 등의 모든 기능을 수행할 수 있도록 한 것이며, 제3목적은 실내공기를 흡입하여 열교환에 지장을 주는 먼지 등을 제거하고 동시에 깨끗한 공기를 공급하는 공기여과기를 거쳐 실내 열교환기로 보내면 열교환기를 통과하는 냉매와 열교환되고 송풍기에 의하여 하향 또는 상향으로 토출되도록 한 것이며, 제4목적은 콘트롤박스에 연결된 인버터에 의해 실외기 팬의 기동부하를 감소시켜 전력소모량을 대폭 감소시킬 수 있도록 한 것이고, 제5목적은 이로 인해 제품의 품질과 신뢰성을 대폭 향상시켜 사용자로 하여금 좋은 이미지를 심어줄 수 있도록 한 가습 및 제습 기능을 갖는 에너지 절감형 냉난방기기 및 그 운용방법을 제공한다.

이러한 목적 달성을 위하여 본 발명은 몸체의 내부에 전자변과 팽창밸브가 연결된 증발기, 온,습도센서가 연결된 콘트롤박스 그리고 송풍기가 구비된 실내기 및 모터의 구동에 의해 압축기와 응축기 및 액분리기와 유분리기가 작동되는 실외 기가 구비되어 가습 및 제습 기능을 갖는 통상의 냉난방기기에 있어서, 몸체의 내측 하부에 구비되며, 물을 가열하여 증기를 발생시키는 전극봉식 증기장치; 상기 전극봉식 증기장치와 연결되며, 증기를 이용하여 스팀을 발생시키는 스팀가열기; 상기 전극봉식 증기장치와 연결되며, 냉방·난방·가습·제습으로 생성된 응축수를 모으는 드레인 증발장치;가 구비됨을 특징으로 하는 가습 및 제습 기능을 갖는 에너지 절감형 냉난방기기를 제공한다.

또한 본 발명은 가습 및 제습 기능을 갖는 통상의 냉난방기기의 운용방법에 있어서, 스위치박스의 버튼 조작에 따라 콘트롤박스에 신호를 전달하여 냉방·난방·가습·제습 중에서 어느 하나를 선택하거나 또는 냉방 또는 가습·냉방 또는 제습·난방 또는 가습·난방 또는 제습·드레인 증발 중에서 어느 하나를 선택한 후 온도 또는 습도를 설정하는 단계; 콘트롤박스에 연결된 온도 또는 습도센서에 의해 실내온도 또는 실내습도와 설정온도 또는 설정습도를 비교하는 단계; 비교한 온도차 또는 습도차에 의해 콘트롤박스에서 전자변(SOL)과 콤프(COMP)를 출력하는 단계; 이후 압축기와 응축기가 구비된 실외기 및 전극봉식 증기장치와 연결된 가습노즐과, 스팀가열부와 연결된 스팀노즐(16)과 그리고 드레인 증발장치와 연결된 드레인증발노즐이 구비된 실내기를 구동하여 냉난방기기를 제어하는 단계;가 포함됨을 특징으로 하는 가습 및 제습 기능을 갖는 에너지 절감형 냉난방기기의 운용방법을 제공한다.

상기에서 상세히 살펴본 바와 같이 본 발명은 가습 및 제습 기능을 갖는 냉난방기기에 전극봉식 증기장치와 스팀가열기 그리고 드레인 증발장치가 구비되도록 한 것이다.

그리고 본 발명은 상기한 기술적 구성에 의해 냉방·난방·가습·제습 및 냉방 또는 가습·냉방 또는 제습·난방 또는 가습·난방 또는 제습·드레인 증발 등의 모든 기능을 수행할 수 있도록 한 것이다.

또한 본 발명은 실내공기를 흡입하여 열교환에 지장을 주는 먼지 등을 제거하고 동시에 깨끗한 공기를 공급하는 공기여과기를 거쳐 실내 열교환기로 보내면 열교환기를 통과하는 냉매와 열교환되고 송풍기에 의하여 하향 또는 상향으로 토출되도록 한 것이다.

더하여 본 발명은 콘트롤박스에 연결된 인버터에 의해 실외기 팬의 기동부하를 감소시켜 전력소모량을 대폭 감소시킬 수 있도록 한 것이다.

본 발명은 상기한 효과로 인해 제품의 품질과 신뢰성을 대폭 향상시켜 사용자로 하여금 좋은 이미지를 심어줄 수 있도록 한 매우 유용한 발명인 것이다.

이하에서는 이러한 효과 달성을 위한 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 적용된 가습 및 제습 기능을 갖는 에너지 절감형 냉난방기기 및 그 운용방법은 도 2 내지 도 5 에 도시된 바와 같이 구성되는 것이다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

먼저, 본 발명은 몸체(101)의 내부에 전자변과 팽창밸브(3)가 연결된 증발기(1), 온,습도센서(23)가 연결된 콘트롤박스(9) 그리고 송풍기(2)가 구비된 실내기(100) 및 모터의 구동에 의해 압축기와 응축기 및 액분리기와 유분리기가 작동되는 실외기(200)가 구비되어 가습 및 제습 기능을 갖는 통상의 냉난방기기에 있어서 이하의 기술적 구성을 특징으로 한다.

즉, 상기 몸체(101)의 내측 하부에 구비되며, 물을 가열하여 증기를 발생시키는 전극봉식 증기장치(4)와, 상기 전극봉식 증기장치(4)와 연결되며, 증기를 이용하여 스팀을 발생시키는 스팀가열기(6)와, 상기 전극봉식 증기장치(4)와 연결되며, 냉방·난방·가습·제습으로 생성된 응축수를 모으는 드레인 증발장치(5)에 의해 가습 및 제습 기능을 갖는 에너지 절감형 냉난방기기가 구성된다.

특히, 본 발명에 적용된 상기 콘트롤박스(9)에는 실외기(200) 팬의 기동부하를 감소시켜 전력소모량 감소에 도움을 주도록 한 인버터(20)가 연결 구비됨이 바람직하다.

그리고 본 발명에 적용된 상기 몸체(101)의 내부에는 전극봉식 증기장치(4)와 연결된 가습노즐(15)과, 스팀가열기(6)와 연결된 스팀노즐(16)과 그리고 드레인 증발장치(5)와 연결된 드레인증발노즐(17)이 연결 구비된다.

아울러 본 발명에 적용된 상기 전극봉식 증기장치(4)와 스팀가열기(6)의 사이에는 스팀라인(21)이 연결되고, 상기 전극봉식 증기장치(4)와 드레인 증발장치(5)의 사이에는 가습라인(22)이 연결 구비된다.

더하여 본 발명에 적용된 상기 증발기(1)의 일단에는 스팀가열기의 효율을 더욱 높일 수 있는 보조가열기(7)가 연결 구비된다.

본 발명에 적용된 미 설명부호 8 은 에어필터이고, 10은 스위치박스이며, 11은 고압압력게이지이고, 12는 저압압력게이지이며, 13은 에어입구그릴이고, 14는 에어출구그릴이다.

한편, 본 발명에 적용된 상기 송풍기가 구비된 냉난방기기는 다음과 같이 구성될 수 있다.

즉, 전술한 기술적 구성인 도 4와 같이 전면 그릴흡입과 전면 그릴토출로 구성되거나 또는 도 5(a)와 같이 전면 그릴흡입과 덕트 전면토출로 구성되거나 또는 도 5(b)에 도시된 바와 같이 후면 덕트흡입과 후면 덕트도출로 구성되거나 또는 도 5 (c)에 도시된 바와 같이 전면 그릴흡입과 후면 덕트토출로 구성되거나 또는 도 5(d)에 도시된 바와 같이 전면 덕트흡입과 전면 덕트토출로 구성되거나 또는 도 5(e)에 도시된 바와 같이 전면 덕트흡입과 후면 덕트토출로 구성되거나 또는 도 5(f)에 도시된 바와 같이 후면 덕트흡입과 전면 덕트토출로 구성되는 것 중에서 선택된 어느 하나로 구성하여 사용할 수 있음은 물론이다.

한편 본 발명은 상기의 구성부를 적용함에 있어 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다.

그리고 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명 가습 및 제습 기능을 갖는 에너지 절감형 냉난방기기의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

우선, 본 발명은 가습 및 제습 기능을 갖는 통상의 냉난방기기의 운용방법에 있어서, 스위치박스(10)의 버튼 조작에 따라 콘트롤박스(9)에 신호를 전달하여 냉방·난방·가습·제습 중에서 어느 하나를 선택하거나 또는 냉방 또는 가습·냉방 또는 제습·난방 또는 가습·난방 또는 제습·드레인 증발 중에서 어느 하나를 선택한 후 온도 또는 습도를 설정하는 단계를 거치게 된다.

이어서 콘트롤박스(9)에 연결된 온도 또는 습도센서(23)에 의해 실내온도 또는 실내습도와 설정온도 또는 설정습도를 비교하는 단계를 거치게 된다.

그리고 상기 비교한 온도차 또는 습도차에 의해 콘트롤박스에 내장된 마이컴에 의하여 솔레노이드밸브(SOL)와 콤프레셔(COMP)로 신호를 출력하는 단계를 거치게 된다.

이후 압축기와 응축기가 구비된 실외기(200) 및 전극봉식 증기장치(4)와 연 결된 가습노즐(15)과, 스팀가열부(6)와 연결된 스팀노즐(16)과 그리고 드레인 증발장치(5)와 연결된 드레인증발노즐(17)이 구비된 실내기(100)를 구동하여 냉난방기기를 제어하는 단계;를 거쳐 본 발명 가습 및 제습 기능을 갖는 에너지 절감형 냉난방기기를 운용하게 된다.

특히, 본 발명은 상기 제어단계에서 콘트롤박스(9)에 연결된 인버터(20)에 의해 실외기(200)의 응축기에 들어간 냉매증기를 냉각, 액화시켜 후술하는 바와 가이 에너지를 절감시키게 된다.

이를 보다 상세히 설명하면, 본 발명은 공냉식의 경우(에너지 절감 시스템 적용)에 적용이 바람직한 것으로, 응축기에 들어간 냉매증기를 냉각, 액화 시키기 위해 응축기용 FAN의 인버터(20)가 작동되며, 상기 압축기용 마그네트와 연동되어 응축기 FAN용 인버터가 ON된다.

상기한 본 발명 응축기 FAN용 인버터(20) 적용시 성능변화 및 효과는 다음과 같다.

즉, 고압을 일정하게 유지하기 때문에 불응축 가스의 발생이 없어 소음과 진동이 약 50%이상 감소된다.

또한 일정한 고압과 저압이 유지되기 때문에, C.O.P(성적계수)향상 및 압축비가 일정하게 되어 냉동효과가 상승되므로 온도 하강이 빨라져 전력소모량이 약 20% 감소된다.

또한 응축기 FAN의 발정(급속한 ON/OFF)이 없으므로, FAN MOTOR의 기동부하 및 COMP.의 기동 부하가 감소되므로 역시 전력소모량 감소에 도움이 된다.

그리고 저압 및 고압의 설정이 DIGITAL(0.1kg/㎠단위) 방식의 정밀 제어가 되므로 사용자가 정확한 SYSTEM을 구성하기에 편리하다.

또한 유압의 설정이 DIGITAL(0.1kg/㎠단위) 방식으로 되어 설정 압력과 이상 압력시 정확한 시간에 작동되므로 압축기의 보호성능이 뛰어나다.

또한 냉매 누설과 같은 이상 운전 시 일정시간(2분)이내 5회 이상 발정(급속한 ON/OFF)시 SYSTEM정지로 인하여 압축기를 보호하는 기능이 있다.

또한 상기와 같은 모든 기능이 L.C.D계기에 숫자 및 문자로 나타나므로, 고장의 원인을 쉽게 판독하여 A/S 및 RESET를 할 수 있다.

또한 냉동 장치의 고압, 저압 및 유압을 완벽하게 제어 및 유지하므로 냉동장치의 사용 연한을 충분히 연장시킬 수 있다.(예를 들어 압축기의 비정상적인 운전을 미연에 방지하여 수명 연장이 가능하다)

또한 응축기 FAN MOTOR의 미세한 누전 및 전기적인 이상을 사전에 감지하여 보호 할 수 있다.

마지막으로 동력의 입력이 단상 또는 이상 전압이 형성될 시 사전에 감지하여 SYSTEM을 미리 정지시킨다.

한편, 본 발명 상기 드레인 증발장치는 제어단계에서, 냉방·난방·가습·제습으로 인해 생성된 응축수를 모으는 단계를 거치게 된다.

또한 실내습도 50% 이상이면 전자변을 열어 드레인된 물을 배수하는 단계를 거치게 된다.

또한 실내습도 50% 미만이면 드레인 증발장치(5)가 작동하는 단계를 거치게 된다.

아울러 물을 가열하여 생긴 증기는 드레인 증발장치(5)의 토출구를 통해 실내를 가습하는 단계를 거치게 된다.

더하여 수위가 낮아지면 드레인 증발장치(5)가 정지한 후 가열을 멈추는 단계를 거치게 된다.

마지막으로 본 발명은 드레인 증발장치(5)가 작동 전 또는 후에도 실내 습도가 50% 이상이면 드레인 증발장치(5)의 전자변을 열어 드레인된 물을 배수하는 단계를 거쳐 최종 가습 및 제습 기능을 갖는 에너지 절감형 냉난방기기를 운용하게 된다.

이하에서는 본 발명의 운전 조건별 동작 방법을 보다 상세히 설명하도록 하겠다.

먼저, 냉방시의 운전조건별 동작을 살펴보면 다음과 같다.

우선, 온도를 설정한다. 이후 온,습도 센서(23)에 의해 측정된 실내온도와 설정온도를 비교한다.(실내온도>설정온도) 이어서, 비교한 온도차가 냉각편차보다 크면 메인 PCB에서 SOL(액전자변)과 COMP 신호를 출력한다. 이때 LP입력이 ON이면 SOL과 COMP를 동시에 출력하고, LP입력이 OFF이면 SOL을 출력하고 압축기 지연 시간 후에 COMP를 출력한다. 예를 들어 냉방 2STEP인 경우 온도차가 냉각편차의 1배 크면 SOL1과 COMP1을 출력하고, 온도차가 냉각편차의 2배 크면 SOL2과 COMP2를 출력한다. 상기 COMP신호가 출력되면 압축기용 마그네트가 ON되어 압축기가 기동한다. 그리고 상기 압축기는 냉매 가스를 흡입 후 압축하여 고온고압의 가스 상태로 토출한다. 토출 냉매가스에 함유되어 있는 윤활유는 유분리기에서 분리되고, 냉매증기만 응축기로 들어간다.(분리된 유는 압축기로 되돌려 짐) 또한 응축기에 들어간 냉매증기는 냉각수(수냉식) 또는 공기(공냉식)에 의해 냉각, 액화되어 고압액의 상태로 수액기에 일시 저장된다. 그 다음 팽창밸브(3)를 거치면서 줄-톰슨(Joule-Thomson) 효과에 의해 압력과 온도가 떨어져 증발기(1)에서 냉매의 증발이 용이하게 한다. 상기 증발기(1) 내의 냉매액은 증발기(1) 주위로부터 증발에 필요한 열(증발잠열)을 빼앗아 증발하고 이에 의해 증발기(1)를 통과한 공기가 냉각되어 제어 ROOM의 온도를 낮춘다. 그리고 증발한 냉매가스는 다시 압축기에 흡입되어 사이클이 반복된다. 따라서 실내온도가 설정온도에 도달하면 메인 PCB에서 SOL을 OFF시키고 LP작동이나 30초 후 COMP 출력을 OFF한다. 냉방 2STEP인 경우 마찬가지로 냉각편차에 의해서 순차적으로 SOL2와 COMP2, SOL1와 COMP1순으로 출력을 OFF한다.

또한 난방시의 운전조건별 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 온도를 설정한다. 이후 온,습도 센서(23)에 의해 측정된 실내온도와 설정온도를 비교한다.(실내온도<설정온도) 이어서, 비교한 온도차가 난방편차보다 크면 메인 PCB에서 H1 신호를 출력한다. 예를 들어 난방 3STEP인 경우 온도차가 난방편차의 1배 크면 H1을 출력하고, 온도차가 난방편차의 2배 크면 H2를 출력하고, 온도차가 난방편차의 3배 크면 H3을 출력한다. 상기 H1이 출력되면 히터용 마그네트가 ON되어 전극봉식 증기 시스템이 작동한다. 이와 동시에 난방 토출 전자변이 열린다. 상기 난방 토출 전자변을 통과한 증기는 스팀가열기(6)로 들어가서 실내기 흡입공기와 열교환하여 제어 ROOM의 온도를 높인다, 상기 스팀가열기(6)를 통과한 증기는 일부 응축되어 드레인증발장치(5)로 혼입된다. 응축되지 않은 증기는 스팀노즐(16)(2차 가습)을 통해 제어 ROOM의 습도를 높인다. 상기 H1은 스팀 가열기(6) 출력이고, H2 이후 출력은 전기 가열기 출력이다. 이후 전극봉식 증기장치(4)의 수위센서(SEN과 V)에서 수위 감지를 하여 급수 전자변의 ON/OFF여부를 판단한다. 실내온도가 설정온도에 도달하면 H1 출력을 OFF한다. 난방 3STEP일 경우 마찬가지로 난방편차에 의해서 순차적으로 H3, H2, H1순으로 출력을 OFF한다. 이어서 H1 출력 OFF 후, 30초(변경 가능) 지연시간이 지나면 난방 토출 전자변(전극봉식 증기장치내 잔류 증기 배출 기능)이 닫친다. 상기 H2 이후 출력은 전기 가열기이므로 스팀 토출 전자변이 없다.

또한 가습시의 운전조건별 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 습도를 설정한다. 이후 온,습도 센서(23)에 의해 측정된 실내습도와 설정습도를 비교한다.(실내습도<설정습도) 이어서, 비교한 습도차가 가습편차보다 크면 메인 PCB에서 HU 신호를 출력한다. 이후 HU가 출력되면 가습용 마그네트가 ON되어 전극봉식 증기장치(4) 작동한다. 이와 동시에 가습 토출 전자변이 열린다. 상기 가습 토출 전자변을 통과한 증기는 가습 노즐(1차 가습)을 통해 실내기 흡입공기와 혼합하여 제어ROOM의 습도를 높인다. 상기 전극봉식 증기장치(4)의 수위센서(SEN과 V)에서 수위 감지를 하여 급수 전자변의 ON/OFF여부를 판단한다. 상기 실내습도가 설정습도에 도달하면 HU 출력을 OFF한다. 상기 HU 출력 OFF 후, 30(변경 가능)초 지연시간이 지나면 가습 토출 전자변(전극봉식 증기 시스템내 잔류 증기 배출 기능)이 닫친다.

또한 제습시의 운전조건별 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 습도를 설정한다. 이후 온,습도 센서(23)에 의해 측정된 실내습도와 설정습도를 비교한다.(실내습도>설정습도) 이어서, 비교한 습도차가 제습편차보다 크면 메인 PCB에서 SOL(액전자변)과 COMP 신호를 출력한다. 이때 LP입력이 ON이면 SOL과 COMP를 동시에 출력하고, LP입력이 OFF이면 SOL을 출력하고 압축기 지연 시간 후에 COMP를 출력한다. 예를 들어 냉방 2STEP인 경우 습도차가 제습편차의 1배 크면 SOL1과 COMP1을 출력하고, 습도차가 제습편차의 2배 크면 SOL2과 COMP2를 출력한다. 상기 COMP신호가 출력되면 압축기용 마그네트가 ON되어 압축기가 기동한다. 또한 압축기는 냉매 가스를 흡입 후 압축하여 고온고압의 가스 상태로 토출한다. 그리고 토출 냉매가스에 함유되어 있는 윤활유는 유분리기에서 분리되고, 냉매증기만 응축기로 들어간다.(분리된 유는 압축기로 되돌려 짐) 또한 응축기에 들어간 냉매증기는 냉각수(수냉식) 또는 공기(공냉식)에 의해 냉각, 액화되어 고압액의 상태로 수액기에서 일시 저장된다. 그 다음 팽창밸브(3)를 거치면서 줄-톰슨(Joule-Thomson) 효과에 의해 압력과 온도가 떨어져 증발기(1)에서 냉매의 증발이 용이하게 한다. 상기 증발기(1)내의 냉매액은 증발기(1) 주위로부터 증발에 필요한 열(증발잠열)을 빼앗아 증발하고 이에 의해 증발기(1)를 통과한 공기가 노점온도까지 떨어져 응축되어 물로 상변화하고, 절대습도를 낮추어 제어 ROOM의 습도를 낮춘다. 이때 발생한 응축수는 드레인 증발기로 혼입된다. 상기 증발한 냉매가스는 다시 압축기에 흡입되어 사이클이 반복된다. 상기 실내습도가 설정습도에 도달하면 SOL과 COMP 출력을 OFF한다. 그리고 냉방 2STEP인 경우 마찬가지로 제습편 차에 의해서 순차적으로 SOL2와 COMP2, SOL1와 COMP1순으로 출력을 OFF한다.

또한 냉방, 가습시의 운전조건별 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 온도와 습도를 설정한다. 이후 온습도 센서에 의해 측정된 실내온습도와 설정온습도를 비교한다.(실내온도>설정온도, 실내습도<설정습도) 그리고 실내온도>설정온도' 조건시 냉방이 운전되며, '실내습도<설정습도' 조건시 가습이 운전된다. 운전 방법은 상기 냉방 운전과 가습 운전 방식과 동일하게 운전된다. 상기 냉방, 가습의 운전과 정지는 서로 독립적으로 작동된다.

또한 냉방, 제습시의 운전조건별 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 온습도 센서(23)에 의해 측정된 실내온습도와 설정온습도를 비교한다. (실내온도>설정온도, 실내습도>설정습도) 그리고 실내온도>설정온도' 조건시 냉방이 운전되며, '실내습도>설정습도' 조건시 제습이 운전된다. 운전 방법은 상기 냉방 운전과 제습 운전 방식과 동일하게 운전된다. 또한 냉방, 제습의 운전과 정지는 서로 독립적으로 작동된다. 단, 제습 방식이 냉각 제습이므로 냉방과 제습 신호 중 선행 신호의 조건에 따라 냉방이 운전된다.

또한 난방, 가습시의 운전조건별 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 온도와 습도를 설정한다. 이후 온습도 센서(23)에 의해 측정된 실내온습도와 설정온습도를 비교한다.(실내온도<설정온도, 실내습도>설정습도) 그리고 실내온도<설정온도' 조건시 난방이 운전되며, '실내습도<설정습도' 조건시 가습이 운전 된다. 운전 방법은 상기 난방 운전과 가습 운전 방식과 동일하게 운전된다. 상기 난방, 가습의 운전과 정지는 서로 독립적으로 작동된다.

또한 난방, 제습시의 운전조건별 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 온도와 습도를 설정한다. 이후 온습도 센서(23)에 의해 측정된 실내온습도와 설정온습도를 비교한다.(실내온도<설정온도, 실내습도>설정습도) 그리고 실내온도<설정온도' 조건시 난방이 운전되며, '실내습도>설정습도' 조건시 제습이 운전된다. 운전 방법은 난방 운전과 제습 운전 방식과 동일하게 운전된다. 상기 난방, 제습의 운전과 정지는 서로 독립적으로 작동된다.

마지막으로 드레인 증발시의 운전조건별 동작을 살펴보면 다음과 같다.

냉방, 난방, 가습, 제습으로 인해 생성된 응축수를 드레인 증발기 실린더에 모은다.(단, 스팀난방, 가습에 의한 전극봉식 증기 시스템의 배수 및 OVER FLOW는 외부로 바로 배출된다.) 또한 실내 습도가 50%(변경 가능) 이상이면 드레인 증발기 배수 전자변을 열어 드레인된 물을 배수한다. 그리고 실내 습도가 50% 미만이면 드레인 증발기가 작동한다. 이때 드레인 증발기 실린더의 수위가 E1, E2 전극봉을 넘어 E3에 도달하면 물을 가열한다. 그리고 물을 가열하여 생긴 증기는 드레인 증발기 토출구를 통해 실내를 가습한다. 만약 수위가 E4에 도달하면 드레인 알람을 발생하고 그 이상 수위에 도달하면 오버 토출구를 통해 물을 배수한다. 상기 수위가 낮아져 E2에 도달하면 드레인 증발기가 정지하며 가열을 멈춘다.(예를 들어 E1 : COMMON, E2 : OFF, E3 : ON, E4 : 만수위 알람) 그리고 드레인 증발기 작동 전 또는 후에도 실내 습도가 50% 이상이면 드레인 증발기 배수 전자변을 열어 드레인된 물을 배수한다.

본 발명 가습 및 제습 기능을 갖는 에너지 절감형 냉난방기기 및 그 운용방법의 기술적 사상은 실제로 동일결과를 반복 실시 가능한 것으로, 특히 이와 같은 본원발명을 실시함으로써 기술발전을 촉진하여 산업발전에 이바지할 수 있어 보호할 가치가 충분히 있다.

도 1 은 종래 일반적인 공기조화기 시스템의 간략 구성도.

도 2 는 본 발명에 적용된 가습 및 제습 기능을 갖는 에너지 절감형 냉난방

기기의 전체 구성도.

도 3 은 본 발명에 적용된 가습 및 제습 기능을 갖는 에너지 절감형 냉난방

기기의 정면도.

도 4 는 본 발명에 적용된 가습 및 제습 기능을 갖는 에너지 절감형 냉난방

기기의 측단면도.

도 5 의 (a)(b)(c)(d)(e)(f)는 본 발명에 적용된 가습 및 제습 기능을 갖는

에너지 절감형 냉난방기기의 다른 실시예의 구성도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 증발기 4: 전극봉식 증기장치

5: 드레인 증발장치 6: 스팀가열기

100: 실내기 200: 실외기

Claims

몸체의 내부에 전자변과 팽창밸브가 연결된 증발기, 온,습도센서가 연결된 콘트롤박스 그리고 송풍기가 구비된 실내기 및 모터의 구동에 의해 압축기와 응축기 및 액분리기와 유분리기가 작동되는 실외기가 구비된 통상의 냉난방기기에 있어서,

몸체의 내측 하부에 구비되며, 물을 가열하여 증기를 발생시키는 전극봉식 증기장치(4);

상기 전극봉식 증기장치와 연결되며, 증기를 이용하여 스팀을 발생시키는 스팀가열기(6);

상기 전극봉식 증기장치와 연결되며, 냉방·난방·가습·제습으로 생성된 응축수를 모으는 드레인 증발장치(5);가 구비됨을 특징으로 하는 냉난방기기.
청구항 1 에 있어서,

상기 콘트롤박스(9)에는 실외기 팬의 기동부하를 감소시켜 전력소모량 감소에 도움을 주도록 한 인버터(20)가 더 연결 구비됨을 특징으로 하는 냉난방기기.
청구항 1 에 있어서,

상기 몸체의 내부에는 전극봉식 증기장치와 연결된 가습노즐(15)과, 스팀가열부와 연결된 스팀노즐(16)과 그리고 드레인 증발장치와 연결된 드레인증발노즐(17)이 구비됨을 특징으로 하는 냉난방기기.
청구항 1 에 있어서,

상기 전극봉식 증기장치(4)와 스팀가열기(6)의 사이에는 스팀라인(21)이 연결되고, 상기 전극봉식 증기장치(4)와 드레인 증발장치(5)의 사이에는 가습라인(22)이 더 연결 구비됨을 특징으로 하는 냉난방기기.
청구항 1 에 있어서,

상기 증발기(1)의 일단에는 스팀가열기의 효율을 더욱 높일 수 있는 보조가열기(7)가 더 연결 구비됨을 특징으로 하는 냉난방기기.
청구항 1 에 있어서,

상기 송풍기가 구비된 냉난방기기는,

전면과 후면에 각각 흡입그릴 또는 토출그릴 또는 흡입덕트 또는 토출덕트 중에서 선택된 어느 하나로 구성함을 특징으로 하는 냉난방기기.
통상의 냉난방기기의 운용방법에 있어서,

스위치박스의 버튼 조작에 따라 콘트롤박스에 신호를 전달하여 냉방·난방·가습·제습 중에서 어느 하나를 선택하거나 또는 냉방 또는 가습·냉방 또는 제습·난방 또는 가습·난방 또는 제습·드레인 증발 중에서 어느 하나를 선택한 후 온도 또는 습도를 설정하는 단계;

콘트롤박스에 연결된 온도 또는 습도센서에 의해 실내온도 또는 실내습도를 비교하거나 설정온도 또는 설정습도를 비교하는 단계;

비교한 온도차 또는 습도차에 의해 콘트롤박스에 내장된 마이컴에 의하여 솔레노이드밸브(SOL)와 콤프레셔(COMP)로 신호를 출력하는 단계;

이후 압축기와 응축기가 구비된 실외기 및 전극봉식 증기장치와 연결된 가습노즐(15)과, 스팀가열부와 연결된 스팀노즐(16)과 그리고 드레인 증발장치와 연결된 드레인증발노즐(17)이 구비된 실내기를 구동하여 냉난방기기를 제어하는 단계;가 포함됨을 특징으로 하는 냉난방기기의 운용방법.
청구항 7 에 있어서,

상기 제어단계에서 콘트롤박스에 연결된 인버터에 의해 실외기의 응축기에 들어간 냉매증기를 냉각, 액화시킴을 특징으로 하는 냉난방기기의 운용방법.
청구항 7 에 있어서,

상기 드레인 증발장치는 제어단계에서,

냉방·난방·가습·제습으로 인해 생성된 응축수를 모으는 단계;

실내습도 50% 이상이면 전자변을 열어 드레인된 물을 배수하는 단계;

실내습도 50% 미만이면 드레인 증발장치가 작동하는 단계;

물을 가열하여 생긴 증기는 드레인 증발장치의 토출구를 통해 실내를 가습하는 단계;

수위가 낮아지면 드레인 증발장치가 정지한 후 가열을 멈추는 단계;가 포함됨을 특징으로 하는 냉난방기기의 운용방법.