KR101258391B1 - 동파방지 기능을 갖는 제습 냉방기 - Google Patents

동파방지 기능을 갖는 제습 냉방기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 동파방지 기능을 갖는 제습 냉방기에 관한 것으로, 특히 하절기 냉방과 동절기 난방이 모두 가능한 하이브리드형 제습 냉방기에 있어서, 냉방시 제습기의 재생에 사용되는 온수 코일이 동절기에 동파되는 것을 방지할 수 있는 동파방지 기능을 갖는 제습 냉방기에 관한 것이다.

Description

동파방지 기능을 갖는 제습 냉방기{Apparatus for dehumidifying and cooling air having freezing burst of pipe prevention function}
본 발명은 동파방지 기능을 갖는 제습 냉방기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하절기 냉방과 동절기 난방이 모두 가능한 하이브리드형 제습 냉방기에 있어서, 냉방시 제습기의 재생에 사용되는 온수 코일이 동절기에 동파되는 것을 방지할 수 있는 동파방지 기능을 갖는 제습 냉방기에 관한 것이다.
일반적으로 제습 냉방기는 하절기에는 제습기 및 증발 냉각기를 이용하여 실내 공급공기를 냉각시키고, 이때 80℃ 이하의 저온 열원인 온수를 이용하여 상기 제습기에 흡습된 습기를 날려버린다. 또한, 동절기에는 동일 열원(즉, 온수)을 이용하여 난방도 가능하게 한다.
한편, 한국등록특허 제10-0947616호 등에서는 이상과 같이 하절기 냉방과 동절기 난방을 모두 가능하게 하는 구성을 제안하고는 있지만, 동절기에는 온수가 순환하는 온수 코일이나 그에 연결된 온수 배관의 동파방지를 위한 관리가 어렵다는 문제점이 있었다.
특히, 온수 코일은 하절기 냉방시 온수로 실외 공기를 가열(재생용 공기)하는 구역이기 때문에 외기 흡입의 통로가 된다. 따라서, 동절기에는 차가운 외기에 의하여 온수 코일 주변의 공기 온도가 냉각되므로 동파 가능성이 매우 높은 곳이다.
이에, 종래에는 동파를 방지하기 위해 온수 배관 표면에 열선을 설치하거나, 온수 코일 내의 물을 강제로 배출하는 등의 방법을 사용하였다. 그러나, 열선은 그 설치를 위한 부품의 추가는 물론 과도한 전력소모가 문제되고, 물의 강제 배출은 그 관리가 쉽지 않았다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 히터 등 특별한 추가 시설이나 설비가 불필요하고 관리가 용이하면서도, 제습기의 재생에 사용되는 온수 코일이 동절기에 동파되는 것을 방지할 수 있는 동파방지 기능을 갖는 제습 냉방기를 제공하고자 한다.
이를 위해, 본 발명에 따른 동파방지 기능을 갖는 제습 냉방기는 실내 공간으로 공기를 공급하는 송풍기와; 상기 송풍기에 의해 공급되는 공기에 포함된 습기를 제거하는 제습기와; 온수를 공급받아 외기를 가열하고, 상기 가열된 외기로 상기 제습기에 흡수된 습기를 제거하는 온수식 재생기와; 하절기 물의 증발 잠열에 의해 상기 제습기를 통과한 공기의 온도를 낮추는 증발 냉각기와; 상기 온수식 재생기에 연결된 온수 배관의 온도를 감지하는 제1 온도센서; 및 동절기 상기 제1 온도센서에서 감지한 온도가 설정값보다 낮은 경우 상기 온수 배관을 통해 온수가 순환하도록 제어하여 동파를 방지하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 온수식 재생기로 공급되는 외기의 온도를 감지하는 제2 온도센서를 더 포함하되, 상기 제어부는 상기 제2 온도센서에서 감지한 온도가 설정값보다 낮은 경우 상기 온수식 재생기로 따뜻한 실내 배출공기가 유입되도록 댐퍼를 개방하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 댐퍼는 환기시 따뜻한 실내 배출공기가 흡입되는 환기용 흡기 댐퍼인 것이 바람직하다.
또한, 상기 환기용 흡기 댐퍼와 온수식 재생기 사이에 설치되어 상기 실내 배출공기가 상기 온수식 재생기로 공급되도록 안내하는 연결 덕트를 포함하며, 상기 제2 온도센서는 상기 연결 덕트 내부에 설치되어 있는 것이 바람직하다.
이상과 같은 본 발명에 의하면 온도센서에서 감지한 온도에 따라 온수 코일에 온수가 강제 순환되게 하거나 혹은 차가운 외기에 의해 온도가 낮아지는 것을 방지하도록 따뜻한 실내 배출공기를 재활용하여 순환시킨다. 따라서, 동절기에도 온수 코일이나 그에 연결된 온수 배관의 동파를 방지한다.
도 1은 본 발명에 따른 동파방지 기능을 갖는 제습 냉방기의 냉방 상태를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 동파방지 기능을 갖는 제습 냉방기의 환기 상태를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 동파방지 기능을 갖는 제습 냉방기의 부분 확대도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동파방지 기능을 갖는 제습 냉방기에 대해 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 동파방지 기능을 갖는 제습 냉방기(100)는 하절기 제습기(120)에서 실내 공급공기의 습기가 제거된 후, 증발 냉각기(150)에서 물의 증발 잠열에 의해 냉각되어 냉방을 공급한다.
이때, 온수의 열을 이용하여 제습기(120)에 흡습된 습기를 날려버림으로써 재생시키는데, 제습기(120)의 재생에 사용되는 열원인 온수는 동절기 난방 공급을 위한 열원으로도 사용된다.
한편, 본 발명이 적용가능한 제습 냉방기로는 일 실시예로서 송풍기(110), 제습기(120), 온수식 재생기(130), 연결 덕트(140), 증발 냉각기(150) 및 주수장치(160)를 포함한다. 또한, 이상과 같은 구성들 간에 공기가 유동할 수 있도록 제1 댐퍼(D1) 내지 제6 댐퍼(D6)를 포함한다.
특히 본 발명은 온수식 재생기(130) 내의 온수 코일이 동파되는 것을 방지하는 기능 수행시 동파 가능성을 판단하는 제1 온도센서(S1) 및 제2 온도센서(S2)를 포함한다. 또한, 이들 온도센서(S1, S2)의 감지 결과에 따라 동파 방지 프로세스를 처리하는 제어부(미도시)를 포함한다.
송풍기(110)는 냉방 공간(즉, 실내 공간)으로 실내 공급공기를 강제 송풍하는 것으로, 실내 공급공기가 강제 송풍되는 과정에서 냉각된 후 실내 공간으로 공급된다. 이러한 송풍기(110)는 보통 제습 냉방기의 하단부에 설치된다.
제습기(120)는 송풍기(110)의 공기 배출측에 설치되어 송풍 중인 실내 공급공기에 포함된 습기를 제거한다. 따라서, 냉방기에서 물의 증발 잠열에 의한 냉방효율을 높인다.
대표적인 제습기(120)로는 제습 로터가 있다. 제습 로터의 경우 일측부에서는 실내 공급공기에 포함된 습기의 제거가 이루어지고, 타측부에서는 당해 제습 로터에 흡수 또는 흡착된 습기를 날려보내는 재생이 이루어지며, 제습 로터의 회전에 의해 이상과 같은 습기 제거와 재생이 반복된다.
온수식 재생기(130)는 제습기(120)에 흡수 또는 흡착된 습기가 제거되도록 열을 가하여 재생시킨다. 재생된 부분의 제습기(120)는 흡습 위치로 회전하여 계속해서 실내 공급공기에 포함된 습기를 제거한다.
도 3과 같이 온수식 재생기(130)는 그 내부에 온수 코일이 설치되어 있고, 온수 코일은 온수 배관(P)에 연결되어 온수를 공급받는다. 온수 코일에 온수가 흐르는 동안 실외 공기가 온수 코일의 표면을 통과하면서 열교환을 한다.
따라서, 온수에 의해 가열된 실외 공기(즉, 재생용 공기)는 연결 덕트(140)를 통해 제습기(120)로 제공되며, 실내 공급공기의 습기를 제거하는 과정에서 제습기(120)에 흡수 또는 흡착된 습기를 날려보낸다.
특히, 온수 코일은 하절기 냉방시 실외 공기와 열교환하는 부분이기 때문에 실외 공기에 노출된다. 따라서, 동절기에는 차가운 외기에 의하여 온수 코일 주변의 공기 온도가 냉각되므로 동파 가능성이 매우 높고, 이점에서 본 발명의 해결 과제가 되는 부분이다.
연결 덕트(140)는 실내 공급공기(예: 냉방시), 재생용 공기(예: 재생시) 및 실외 공기(예: 환기시)의 유동을 각각 안내하는 것으로, 내부에는 공기 유동 통로가 각 목적에 맞게 형성되어 있다.
이러한 연결 덕트(140)는 일 예로 온수식 재생기(130)와 증발 냉각기(150) 사이에 설치되어 이상과 같은 각각의 공기 유동을 안내하며, 그에 대한 설명은 이하에서 상세히 한다.
증발 냉각기(150)는 하절기 물의 증발 잠열에 의해 제습기(120)를 통과한 공기의 온도를 낮추는 역할을 한다.
이러한 증발 냉각기(150)는 그 상부에 설치된 주수장치(160)로부터 물을 공급받아 습채널을 형성하며, 저부 일측에는 물을 수집 및 배출하는 배출구가 설치되어 있다.
이와 같은 습채널을 통과하면서 실내 공급공기가 냉각되고, 냉각된 공기를 실내 공간으로 공급하여 냉방이 이루어진다.
주수장치(160)는 증발 냉각기(150)에 물을 분사하는 것으로, 분사된 물에 의해 증발 냉각기(150)에 습채널이 형성되게 한다. 주수장치(160)에서 정상적으로 물을 공급하지 않으면 실내 공급공기의 냉각이 이루어지지 않거나 미비하게 된다.
제1 댐퍼(D1)는 흡입구로서 송풍기(110)의 일측에 설치된다. 제1 댐퍼(D1)를 통해 실내 배출공기가 흡입되고, 흡입된 실내 배출공기는 실내 공급공기로서 다시 송풍된다.
제2 댐퍼(D2)는 흡입구로서 연결 덕트(140)에 연결된다. 제2 댐퍼(D2)를 통해 실외 공기가 흡입되고, 흡입된 실외 공기는 제습기(120)의 재생용 공기로 사용된다.
제3 댐퍼(D3)는 배출구로서 송풍기(110)의 일측에 설치된다. 상기 제2 댐퍼(D2)를 통해 흡입된 실외 공기가 당해 제3 댐퍼(D3)를 통해 다시 실외로 배출된다.
제4 댐퍼(D4)는 흡입구로서 연결 덕트(140)에 연결된다. 환기시 제4 댐퍼(D4)를 통해 실내 배출공기를 흡입하고, 흡입된 실내 배출공기는 상기 제3 댐퍼(D3)를 통해 실외로 배출된다.
이러한 제4 댐퍼(D4)는 아래에서 좀더 상세히 설명하는 바와 같이 동절기에 온수식 재생기(130)로 따뜻한 실내 배출공기를 공급하는 '환기용 흡기 댐퍼(D4)'로 사용된다. 따라서, 환기용인 제4 댐퍼(D4)로 온수 코일의 동파 역시 방지한다.
제5 댐퍼(D5)는 흡기구로서 송풍기(110)의 타측에 설치된다. 환기시 제5 댐퍼(D5)를 통해 흡입된 신선한 실외 공기가 송풍기(110)를 통해 실내 공간으로 송풍된다.
제6 댐퍼(D6)는 필요시 추가되는 것으로 추기 댐퍼이다. 이러한 추기 댐퍼는 공지된 바와 같이 다양한 목적의 추기를 수행한다. 예컨대, 제습기(120)의 용량에 따라 제1 댐퍼(D1)와 제5 댐퍼(D5)를 통해 흡입된 실내 공기와 실외 공기의 일부를 추기하여 외부로 배출시킨다.
도 1에는 하절기 실내 공급공기의 냉각과 제습기(120)에서의 재생을 위한 공기 유동 상태가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이 실내 배출공기는 제1 댐퍼(D1)와 제5 댐퍼(D5)를 통해 유입된 후 송풍기(110)의 흡입측으로 공급된다. 다음, 송풍기(110)에 의해 송풍된 실내 공급공기는 제습기(120)의 일측(즉, 재생이 완료된 부분), 증발 냉각기(150) 및 주수장치(160)를 순차 통과한 후 상측으로 배출된다.
또한, 이상과 같이 냉방 동작이 수행됨과 동시에 혹은 설정된 일정 시간마다 제2 댐퍼(D2)를 통해 실외 공기가 유입된 후 연결 덕트(140)로 공급된다. 다음, 연결 덕트(140)에서 배출된 재생용 공기는 온수식 재생기(130)에서 가열되고 제습기(120)의 타측(즉, 흡습되어 재생이 필요한 부분)을 재생시킨다. 재생을 마친 실외 공기는 제3 댐퍼(D3)를 통해 실외로 배출된다.
도 2에는 실내 공기를 환기시킬 때의 공기 유동 상태가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이, 제4 댐퍼(D4) 즉, 본 발명의 환기용 흡기 댐퍼(D4)를 통해 따뜻하지만 혼탁한 실내 배출공기가 흡입되고, 흡입된 실내 배출공기는 제3 댐퍼(D3)를 통해 실외로 배출된다.
그와 동시에 제5 댐퍼(D5)를 통해 신선한 실외 공기가 흡입된 후 송풍기(110), 제습기(120), 증발 냉각기(150) 및 주수장치(160)를 순차 통과한 후 실내로 공급된다.
한편, 본 발명의 온수 코일 및 그에 연결된 온수 배관(P)은 제습기(120)의 재생을 위해 외기를 흡입시 실외 환경에 노출된다. 따라서, 동절기에 온수 코일 및 온수 배관(P)은 동파의 위험이 있다.
이에, 본 발명은 도 3과 같이 온수식 재생기(130)에 연결된 온수 배관(P)의 온도를 감지하는 제1 온도센서(S1) 및 동절기에 상기 제1 온도센서(S1)에서 감지한 온도가 설정값보다 낮은 경우 온수 배관(P)을 통해 온수가 순환하도록 제어하여 동파를 방지하는 제어부를 포함한다.
제1 온도센서(S1)는 온수 배관(P)의 표면에 부착되어 당해 온수 배관(P)의 온도를 직접 감지함은 물론 상기 온수 배관(P)에 연결된 온수 코일(온수식 재생기(130) 내부에 배치)의 온도를 간접 감지한다. 또한, 그 주변 공기의 온도 역시 감지한다.
제어부는 제1 온도센서(S1)에서 감지한 온도가 설정값 이하이면 동파의 위험이 있음을 판단하고, 온수 순환 펌프(미도시)를 작동시킴과 동시에 온수 배관(P)에 구비된 전자변밸브(SV)를 개방한다.
따라서, 따뜻한 온수가 온수 배관(P) 및 온수 코일을 순차로 통과함에 따라 해당 온수 배관(P) 및 온수 코일의 동파가 방지된다. 이와 같이 본 발명은 재생형 제습 냉방기의 특별한 설계변경 없이 제1 온도센서(S1)의 추가만으로 온수식 재생기(130)가 동파되는 것을 방지한다.
또한, 본 발명은 온수식 재생기(130)로 공급되는 외기의 온도를 감지하는 제2 온도센서(S2)를 더 포함하고, 이때 상기 제어부는 제2 온도센서(S2)에서 감지한 온도가 설정값보다 낮은 경우 온수식 재생기(130)로 따뜻한 실내 배출공기가 유입되도록 댐퍼(D4)를 개방한다.
댐퍼(D4)는 환기시 따뜻한 실내 배출공기가 흡입되는 환기용 흡기 댐퍼(D4)인 것이 바람직한데, 상술한 바와 같이 본 발명의 환기용 흡기 댐퍼(D4)는 제4 댐퍼(D4)를 의미한다. 즉, 본 발명은 기존의 환기 목적으로 사용되는 제4 댐퍼(D4)를 동파 방지용으로 사용함으로써 추가 설비나 특별한 설계변경이 필요없다.
다만, 제2 온도센서(S2)는 온수식 재생기(130)로 공급되는 외기의 온도를 감지할 수만 있으면 어디든 설치될 수 있다. 예컨대, 제2 댐퍼(D2)는 흡기용 댐퍼로서 외기를 흡입하여 온수식 재생기(130)로 공급하므로 제2 온도센서(S2)를 제2 댐퍼(D2) 내부에 설치할 수 있다.
그러나, 온수식 재생기(130) 내에 설치된 온수 코일과 가장 근접한 부분은 상술한 연결 덕트(140)이고, 연결 덕트(140)의 내부 공간은 온수 코일과 바로 연결된다. 따라서, 연결 덕트(140) 내에 제2 온도센서(S2)를 설치하는 것이 바람직하다.
동절기에 연결 덕트(140) 내부의 온도가 차가운 외기에 의해 설정값 이하로 내려가면 당해 연결 덕트(140) 내부의 차가운 공기와 접촉하는 온수 코일 등의 온도 역시 내려가므로, 제어부에서는 동파의 우려가 있는 것으로 판단한다.
동파의 우려가 있는 것으로 판단한 제어부는 환기용 흡기 댐퍼(D4) 즉, 제4 댐퍼(D4)를 개방시켜 따뜻한 실내 배출공급가 흡입되게 하고, 흡입된 실내 배출공기가 연결 덕트(140)를 통해 온수식 재생기(130)로 공급되게 함으로써, 온수 코일 등이 동파되는 것을 방지한다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
110: 송풍기
120: 제습기
130: 온수식 재생기
140: 연결 덕트
150: 증발 냉각기
160: 주수장치
D1 ~ D6: 댐퍼
S1 ~ S2: 온도센서
P: 온수 배관
SV: 전자변밸브

Claims (4)

  1. 실내 공간으로 공기를 공급하는 송풍기(110)와;
    상기 송풍기(110)에 의해 공급되는 공기에 포함된 습기를 제거하는 제습기(120)와;
    온수를 공급받아 외기를 가열하고, 상기 가열된 외기(재생용 공기)로 상기 제습기(120)에 흡수된 습기를 제거하는 온수식 재생기(130)와;
    하절기 물의 증발 잠열에 의해 상기 제습기(120)를 통과한 공기의 온도를 낮추는 증발 냉각기(150)와;
    상기 온수식 재생기(130)에 연결된 온수 배관(P)의 온도를 감지하는 제1 온도센서(S1); 및
    동절기 상기 제1 온도센서(S1)에서 감지한 온도가 설정값보다 낮은 경우 상기 온수 배관(P)을 통해 온수가 순환하도록 제어하여 동파를 방지하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 동파방지 기능을 갖는 제습 냉방기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 온수식 재생기(130)로 공급되는 외기의 온도를 감지하는 제2 온도센서(S2)를 더 포함하되,
    상기 제어부는 상기 제2 온도센서(S2)에서 감지한 온도가 설정값보다 낮은 경우 상기 온수식 재생기(130)로 따뜻한 실내 배출공기가 유입되도록 댐퍼를 개방하는 것을 특징으로 하는 동파방지 기능을 갖는 제습 냉방기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 댐퍼는 환기시 따뜻한 실내 배출공기가 흡입되는 환기용 흡기 댐퍼(D4)인 것을 특징으로 하는 동파방지 기능을 갖는 제습 냉방기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 환기용 흡기 댐퍼(D4)와 온수식 재생기(130) 사이에 설치되어 상기 실내 배출공기가 상기 온수식 재생기(130)로 공급되도록 안내하는 연결 덕트(140)를 포함하며, 상기 제2 온도센서(S2)는 상기 연결 덕트(140) 내부에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 동파방지 기능을 갖는 제습 냉방기.
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