KR101381209B1 - 오발코일을 갖는 항온항습장치 - Google Patents

오발코일을 갖는 항온항습장치 Download PDF

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윤재동
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Abstract

본 발명은 항온항습장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공기의 냉각이나 가열을 통해 실내의 온/습도를 설정된 상태로 유지시키면서 공기의 냉각에 의해 발생한 수분의 비산을 방지하고 열교환부재의 전열면적을 넓게 하여 열교환 효율을 향상시킴으로써 대온도차 방식이나 직팽식 등의 공조장치에 적합한 오발코일을 갖는 항온항습장치 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 냉각부재가 공기의 이동방향으로 장축을 갖는 타원형 단면의 오발코일로 구성됨에 따라 열교환면적이 확장되어 응축수의 응결이 최소화될 수 있고, 특히 오발코일의 공기흐름특성으로 코일후면의 와류현상이 최소화됨에 따라 응축수의 비산을 방지할 수 있으며, 이에 따라 기존의 송풍팬보다 풍속량이 높은 송풍팬을 채용할 수 있으므로 소형이면서 대용량의 장치를 실현할 수 있다.

Description

오발코일을 갖는 항온항습장치{APPARATUS FOR CONSTANT TEMPERATURE AND HUMIDITY WITH OVAL COIL}
본 발명은 항온항습장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공기의 냉각이나 가열을 통해 실내의 온/습도를 설정된 상태로 유지시키면서 공기의 냉각에 의해 발생한 수분의 비산을 방지하고 열교환부재의 전열면적을 넓게 하여 열교환 효율을 향상시킴으로써 대온도차 방식이나 직팽식 등의 공조장치에 적합한 오발코일을 갖는 항온항습장치 관한 것이다.
일반적으로 전산실과 같이 전산장비가 설치된 곳은 전산장비의 과열 등을 방지하기 위하여 내부의 온도 및 습도를 일정한 상태로 유지해 주어야 한다.
이에 따라, 전산실이나 기타 정밀장비가 설치된 실내에는 항온항습기가 설치되어 실내의 온/습도를 균일하게 유지해 주고 있다.
선행기술에 따른 항온항습시스템으로는 대한민국 등록특허공보 제10-0937928호에 제안된 항온항습 기능을 갖는 외기도입 에어컨이 있다.
선행기술은 도 1에 도시된 바와 같이 팽창과 증발 역할을 하는 실내기(60)와, 압축과 응축 역할을 하는 실외기(80) 및 실외의 온도에 따라 외부공기를 유입시키는 댐퍼(80)로 구성된다.
이러한 선행기술은 송풍기(63)의 작동을 통해 공기를 배출하면서 전기히터(67)나 증발기(64)를 통해 공기를 가열 또는 냉각시키고, 가습기(68)의 작동을 통해 습기를 배출하는 구성이다.
그런데, 상기와 같은 선행기술은 외부온도에 따라 외부공기를 도입함으로써 냉난방의 효율을 향상시키는 구성일 뿐, 실내의 습도를 설정된 습도로 조절하기에는 미흡한 구성이다.
예컨대, 전산실에 습도는 50%가 적합한데 선행기술은 실내의 습도를 높이기 위하여 가습기(68)의 습기를 과도하게 발생시킬 경우, 가습기(68)의 습기가 증발기(64)를 통과하면서 증발기(64)의 표면에 발생하는 응축수와 함께 이슬형태로 맺히게 되고, 이슬형태의 수분이 송풍기(63)에 의해 실내로 직접 비산되어 전산장비의 손상을 초래하는 문제점이 있다.
이러한 문제점으로 인하여, 선행기술은 송풍기(63)를 일정 풍속 이하로 제한하여야만 하는 제약이 있어서, 결과적으로 실내 전체의 온도 및 습도를 유지시키기에는 한계점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-0937928호
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로, 공기를 냉각시키는 냉각부재를 열교환면적이 확장되는 구조로 구성하여 수분발생 및 비산을 최소화시킬 수 있는 오발코일을 갖는 항온항습장치를 제공하기 위함이 하나의 목적이다.
또한, 케이싱으로 유입되는 공기가 실내공기나 실외공기의 온도에 따라 비례제어방식으로 유입될 수 있는 오발코일을 갖는 항온항습장치를 제공하기 위함이 또 하나의 목적이다.
또한, 컨트롤러의 제어를 원격으로 제어할 수 있는 수단이 마련된 오발코일을 갖는 항온항습장치를 제공하기 위함이 또 하나의 목적이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 오발코일을 갖는 항온항습장치는, 실외공기 또는 실내공기가 유입되는 유입구 및 유입된 공기가 실내로 배출되는 배출구를 가지며, 상기 유입구 및 상기 배출구를 소통시키면서 소통공간을 갖는 함체형의 케이싱; 상기 케이싱의 소통공간에 내장되어 상기 유입구에 진공압을 제공하면서 실내공기나 실외공기를 흡입하여 상기 배출구로 이동시키는 송풍팬; 상기 소통공간에 설치되어 냉매를 코일로 관류시키면서 열교환을 통해 공기를 냉각 및 제습시키는 냉각부재; 상기 냉각부재에 냉매를 제공하는 냉매공급기; 상기 소통공간에 설치되어 상기 냉각부재에 의해 냉각된 공기를 설정된 온도로 가열하거나 공기의 온도를 보상하는 히팅/재열부재; 상기 소통공간에 설치되어 상기 배출구로 이동하는 공기에 습기를 제공하는 가습기; 및 상기 송풍팬, 상기 냉매공급기, 상기 히팅/재열부재, 상기 가습기의 작동을 제어하는 컨트롤러;를 포함하며, 상기 냉각부재는, 상기 냉매공급기의 냉매를 관류시키면서 상기 송풍팬에 의해 이동하는 공기의 이동방향으로 장축을 갖는 타원형 단면의 오발코일; 및 상기 오발코일에 의해 관통되면서 이격상태로 적층되어 상기 오발코일의 냉기를 방열하는 복수의 방열핀;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 케이싱은, 상기 유입구를 구성하면서 실내공기가 유입되는 제1 유입구; 및 상기 제1 유입구와 분리된 상태로 실외공기가 유입되는 제2 유입구;를 포함하고, 상기 제1 유입구와 상기 제2 유입구에 각각 설치되고, 상기 컨트롤러의 제어에 의해 작동하면서 상기 제1 유입구와 상기 제2 유입구 및 상기 배출구를 개폐하는 댐퍼;를 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 본 발명은, 실내공기와 실외공기의 온도를 감지하여 상기 컨트롤러에 제공하는 감지센서;를 더 포함하며, 상기 컨트롤러는, 상기 감지센서에서 감지된 실내공기 및 실외공기의 온도를 기반으로 상기 댐퍼를 제어하면서 상기 제1 유입구 및 상기 제2 유입구의 개폐를 비례제어하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 냉각부재는, 상기 방열핀들을 이격상태로 적층시키는 스페이서;를 더 포함하며, 상기 스페이서는, 상기 방열핀에 동일체를 이루면서 상기 오발코일의 관통부위에 돌출되고, 상기 오발코일의 길이방향을 따라 관체형으로 돌출되어 또 다른 방열핀에 걸리는 돌출관;을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 냉각부재는, 상기 오발코일이 관통된 상기 돌출관과 인접상태로 상기 방열핀에 설치되어 공기와 함께 이동하는 수분을 가로막는 수분 비산방지 가이드;를 더 포함하여 구성될 수 있다.
예컨대, 상기 수분 비산방지 가이드는, 상기 오발코일의 장축을 중심으로 대칭을 이루며, 상기 배출구 측으로 갈수록 간격이 좁아지는 경사면을 이루면서 수분의 이동을 간섭하는 한 쌍의 쉴드판;으로 구성될 수 있다.
또한, 상기 한 쌍의 쉴드판은, 상기 오발코일에 인접상태로 일단부의 간격이 좁아지는 삿갓형태를 이루면서 오발코일의 외주면을 접촉한 공기가 수분과 함께 유입되는 유입부; 및 상기 유입부와 대칭상태로 연장되고, 일단부의 간격이 넓어지는 형태를 이루면서 상기 유입부의 공기를 배출시키는 배출부;를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 본 발명은, 상기 컨트롤러에 탑재되거나 연결되어 상기 컨트롤러를 원격으로 제어하기 위한 인터페이스를 제공하는 원격제어부;를 더 포함하여 구성될 수 있다.
예컨대, 상기 원격제어부는, 상기 컨트롤러에 탑재되거나 연결되고, 통신기기와 무선네트워크로 연결되면서 상기 컨트롤러의 원격 제어모드를 제공하는 와이파이 통신모듈, 블루투스 통신모듈, 와이브로 통신모듈, 전력선 제어 송수신기 중 적어도 하나로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 오발코일을 갖는 항온항습장치는,
냉각부재가 공기의 이동방향으로 장축을 갖는 타원형 단면의 오발코일로 구성됨에 따라 열교환면적이 확장되어 응축수의 응결이 최소화될 수 있고, 특히 오발코일의 공기흐름특성으로 코일후면의 와류현상이 최소화됨에 따라 응축수의 비산을 방지할 수 있으며, 이에 따라 기존의 송풍팬보다 풍속량이 높은 송풍팬을 채용할 수 있으므로 고효율이면서 대용량의 장치를 실현할 수 있다.
또한, 송풍팬의 풍속이나 용량을 고효율의 송풍팬으로 높일 수 있으므로 실내 전역의 온도 및 습도가 균일하게 유지될 수 있다.
또한, 제1 유입구 및 제2 유입구에 설치된 댐퍼가 실내 및 실외공기의 온도에 따라 컨트롤러에 의해 비례제어 방식으로 개폐되므로 실외공기의 온도를 이용함으로써 냉방이나 난방에 따른 에너지를 절감할 수 있다.
또한, 방열핀에 스페이서를 구성하는 돌출관이 형성되어 또 다른 방열핀에 걸리므로 방열핀들이 이격상태를 이루면서 견고하게 고정될 수 있다.
또한, 수분 비산방지 가이드가 오발코일에 인접상태로 방열핀에 설치되어 공기와 함께 이동하는 수분을 가로막는 형태로 간섭하므로 송풍팬의 과잉풍속이 발생할 경우에도 수분의 비산이 방지될 수 있다.
또한, 수분 비산방지 가이드를 구성하는 한 쌍의 쉴드판이 경사면을 이루는 삿갓형태로 구성되면서 간격이 좁아지는 유입부를 통해 수분을 간섭하고, 간격이 넓어지는 배출부를 통해 공기를 배출하므로 수분의 비산이 차단된 상태로 공기가 배출될 수 있다.
그리고, 원격제어부가 구비됨에 따라 통신기기를 통한 컨트롤러의 원격제어가 가능하므로 실내의 온/습도를 편리하게 조절할 수 있다.
도 1은 선행기술에 따른 항온항습기를 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 오발코일을 갖는 항온항습장치 전체구성을 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명의 냉각부재를 나타내는 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 냉각부재를 나타내는 확대 단면도.
도 5는 냉각부재의 다른 실시예를 나타내는 확대 단면도.
도 6은 본 발명의 컨트롤러를 나타내는 블록도.
도 7은 본 발명의 살균유닛을 나타내는 사시도.
도 8은 본 발명에 의한 살균유닛을 나타내는 횡단면도.
이하에서 첨부 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대해서 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지의 범용적인 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명에 따른 오발코일을 갖는 항온항습장치(100)는 공기를 설정된 온/습도로 실내에 배출하는 것으로써, 도 2에 도시된 바와 같이 케이싱(110), 송풍팬(120), 냉각부재(130), 냉매공급기(140), 히팅/재열부재(150), 가습기(160) 및 컨트롤러(170)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 케이싱(110)은 본 발명의 외형을 이루는 부재로써, 도 2에 도시된 바와 같이 함체형으로 형성되면서 공기가 유입되는 유입구(111)와, 유입된 공기가 이동하는 소통공간(113)이 형성되고, 소통공간(113)으로 이동한 공기를 실내로 배출하는 배출구(112)가 구비된다.
유입구(111)는 도시된 바와 같이 케이싱(110)의 일측에 개방된 상태로 형성되어 실내공기가 유입되는 제1 유입구(111a)와, 케이싱(110)의 타측에 형성되어 실외공기가 유입되는 제2 유입구(111b)로 구성될 수 있다.
이러한, 제1 유입구(111a) 및 제2 유입구(111b)는 미도시된 필터부재가 구비되어 유입공기에 포함된 이물질이 필터링될 수 있으며, 미도시된 에어플로유닛에 연결되어 실외공기와 실내공기가 제각기 유입될 수도 있다.
즉, 실내공기나 실외공기는 도 2에 도시된 바와 같이 유입구(111)로 유입되어 소통공간(113)을 거치면서 설정된 온/습도로 조절되고, 배출구(112)를 통해 실내로 배출된다.
한편, 제1 유입구(111a) 및 제2 유입구(111b)는 컨트롤러(170)의 제어에 따라 개폐되는 댐퍼(115)가 구비되어 컨트롤러(170)에 의해 실내공기나 실외공기가 유입될 수 있다.
댐퍼(115)는 예컨대, 제1 유입구(111a) 및 제2 유입구(111b)에 회전가능한 상태로 제각기 설치되어 회전을 통해 개폐되는 다수의 블레이드와 컨트롤러(170)에 의해 작동하면서 다수의 블레이드를 회전시키는 액추에이터나 모터로 구성될 수 있으며, 이외에도 본 발명이 속하는 분야에 알려진 통상의 구성이 적용될 수도 있다.
이러한 댐퍼(115)는 실내온도나 실외온도에 따라 컨트롤러(170)의 자동제어에 의한 외기보상 프로그램을 통해 작동하면서 제1 유입구(111a) 및 제2 유입구(111b)를 비례제어 방식으로 개폐시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 도 6에 도시된 바와 같이 실내공기와 실외공기의 온/습도를 감지하여 컨트롤러(170)에 제공하는 감지센서(165)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 감지센서(165)는 도 6에 도시된 바와 같이 온/습도 센서로 구성되어 실내의 온/습도 및 실외의 온/습도를 컨트롤러(170)에 제공한다.
이에 따라, 컨트롤러(170)는 감지센서(165)에서 감지된 실내/외 공기의 온/습도를 통해 실내/외 공기의 엔탈피(enthalpy:열함량)를 검출하고, 검출된 엔탈피를 기반으로 전술한 댐퍼(115)의 비례제어를 통해 제1 유입구(111a) 및 제2 유입구(111b)의 개폐율을 비례제어할 수 있다.
그리고, 본 발명은 미도시된 배기라인과 배기댐퍼 및 이산화탄소 농도센서를 더 포함하여 구성될 수 있다.
미도시된 배기라인은 실내공기를 실외로 배출하기 위한 구성요소로, 예컨대 통상적인 덕트와 같은 공조라인으로 구성될 수 있다.
배기댐퍼는 전술한 컨트롤러에 의해 작동하면서 배기라인을 개폐시키는 것으로, 전술한 댐퍼와 동일한 구성이 적용될 수 있다.
이산화탄소 농도센서는 실내공기에 포함된 이산화탄소의 농도를 감지하여 컨트롤러(170)에 제공한다.
여기서, 컨트롤러(170)는 이산화탄소 농도센서의 감지신호에 따라 배기댐퍼의 개폐를 제어할 수 있으며, 전술한 댐퍼(115)를 제어하면서 배기라인과 제2 유입구(111b)의 개폐를 비례제어할 수 있다.
즉, 실외공기의 유입이나 실내공기를 케이싱(110)으로 유입하는 급기와, 실내공기를 외부로 배출하는 배기의 모든 제어는 컨트롤러(170)에 의한 댐퍼(115) 및 배기댐퍼의 자동개폐에 의해 비례제어될 수 있다.
한편, 배출구(112)는 도시된 바와 달리, 공기의 배출방향이 상이하도록 복수의 유로로 구성되어 공기의 토출방향을 선택적으로 배출시킬 수도 있으며, 전술한 댐퍼(115)가 설치되어 컨트롤러(170)에 의해 개폐될 수도 있다.
또한, 배출구(112)는 통상적으로 펑커노즐 또는 벙커노즐로 알려진 PK형 디퓨져로 구성되어 공기의 배출거리를 확장시키면서 배출방향을 가변시킬 수도 있다.
펑커노즐은 반구형의 노즐본체 및 노즐본체와 동일체로 연통되는 관체형의 토출관으로 구성되어 전체적으로 대략 호리병 형태를 이루며, 노즐본체가 케이싱(110)에 회전가능하게 결합됨에 따라 토출관의 공기 배출방향을 가변시킬 수 있으며, 토출관이 노즐본체보다 좁게 형성됨에 따라 공기의 배출거리를 확장시킬 수 있다.
상기 송풍팬(120)은 케이싱(110)의 유입구(111)로 공기가 유입되기 위한 진공압을 제공하는 부재로써, 도 2에 도시된 바와 같이 케이싱(110)의 소통공간(113)에 내장되어 후술되는 컨트롤러(170)의 제어에 의해 작동하며, 유입구(111)에 진공압을 제공함으로써 공기를 배출구(112)로 이동시킨다.
이러한 송풍팬(120)의 세부구성은 한정하지 않으며, 본 발명이 속하는 분야에 알려진 임의 구성이 적용될 수 있음에 따라 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 냉각부재(130)는 송풍팬(120)에 의해 이동하는 공기를 냉각 및 제습시키는 구성요소이다.
냉각부재(130)는 후술되는 냉매공급기(140)에서 공급되는 냉각유체가 내부로 관류하며, 외주면을 통해 공기와 열접촉함에 따라 소통공간(113)의 공기를 냉각시키면서 공기에 포함된 습기를 제습시킨다.
즉, 냉각부재(130)는 통상의 냉방장치에 적용되는 증발기와 같은 기능을 하면서 공기를 냉각 및 제습시킨다.
이러한 냉각부재(130)는 도 3에 도시된 바와 같이 오발코일(131) 및 방열핀(132)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 오발코일(131)은 냉매공급기(140)의 냉매를 관류시키면서 공기를 냉각시키며, 냉매와 공기의 온도차에 의해 외주면에 수분(응축수)이 발생함에 따라 공기 중의 수분을 제습시킨다.
여기서, 이러한 오발코일(131)은 도 4에 도시된 바와 같이 타원형의 단면으로 형성되면서 공기의 이동방향으로 장축을 갖는다.
이러한 오발코일(131)은 공기와의 열접촉면적이 확장되어 공기의 냉각효율이 향상될 수 있으며, 코일 후단의 공기흐름이 와류되는 것을 방지하여 응축수의 비산을 방지할 수 있다.
예컨대, 원형단면의 코일은 이동하는 공기와의 열접촉면적이 협소해지며, 특히 배출구(112)를 향해 공기가 빠져나가는 후단의 외주면이 공기와의 접촉이 거의 없으므로 수분이 물방울 형태로 맺히게 되고, 맺힌 물방울은 열접촉코일(131)의 외주면을 타고 흐르면서 공기의 와류현상에 의해 배출구(112)로 비산된다.
반면, 타원형의 오발코일(131)은 이동하는 공기와의 열접촉면적이 배출구(112) 쪽까지 확장되므로 외주면에 발생하는 수분이 물방울형태로 맺히는 것이 최소화되며, 물방울이 맺히더라도 기류를 따라 비산되지 않고 하부로 흐르게 된다.
이에 따라, 본 발명의 오발코일(131)는 송풍팬(120)에 의한 공기를 원활하게 냉각하면서 수분이 배출구(112)로 비산하는 것을 감소시킨다.
여기서, 케이싱(110)에는 응축수를 배출하기 위한 미도시된 드레인이 구비된다.
상기 방열핀(132)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 오발코일(131)에 의해 관통되면서 이격상태로 적층되어 오발코일(131)의 냉기를 방열한다.
이러한 방열핀(132)들은 스페이서의 구성을 통해 이격상태를 이루면서 적층될 수 있다.
예컨대, 스페이서는 도 3에 도시된 바와 같이 돌출관(133)으로 구성될 수 있다.
돌출관(133)은 도 3에 도시된 바와 같이 방열핀(132)과 동일체로 오발코일(131)의 관통부위에 관체형으로 돌출되면서 또 다른 방열핀(132)에 걸린다.
즉, 방열핀(132)은 돌출관(133)을 통해 오발코일(131)에 적층상태로 끼워지면서 또 다른 방열핀(132)의 돌출관(133)에 걸림에 따라 돌출관(133)의 길이만큼 이격된 상태로 적층되며, 이격공간으로 공기를 관류시키면서 공기를 냉각시킨다.
한편, 본 발명의 냉각부재(130)는 도 5에 도시된 바와 같이 수분 비산방지 가이드(180)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 수분 비산방지 가이드(180)는 송풍팬(120)의 과잉풍속에 의해 공기와 함께 이동하는 냉각부재(130) 표면의 수분을 가로막는 형태로 간섭하면서 수분이 배출구(112)로 비산하는 것을 방지하는 구성요소이다.
예컨대, 수분 비산방지 가이드(180)는 도 5에 도시된 바와 같이 오발코일(131) 및 돌출관(133)과 인접상태로 방열핀(131)에 설치되는 한 쌍의 쉴드판(181)으로 구성될 수 있다.
상기 한 쌍의 쉴드판(181)은 도 5에 확대 도시된 바와 같이 타원형의 단면을 갖는 오발코일(131)의 장축을 중심으로 대칭을 이루면서 삿갓형태로 설치되어 각각의 오발코일(131)의 후방에 경사면을 형성한다.
즉, 쉴드판(181)은 오발코일(131)의 배출구(112)측에서 경사면을 형성함으로써 오발코일(131)의 외주면을 접촉한 공기를 간섭하면서 과잉풍속에 의해 수분이 배출구(112)로 비산하는 것을 막는다.
이러한 쉴드판(181)은 도 5에 확대 도시된 바와 같이 경사면의 상호 간격이 좁아지는 형태의 유입부(181a)와, 경사면의 상호 간격이 넓어지는 배출부(181b)로 구성되어 수분의 비산을 방지하면서 공기의 유량을 가변시켜서 공기를 원활하게 배출시킨다.
즉, 오발코일(131)을 통과한 공기는 유입부(181a)로 수분과 함께 유입되어 경사면의 간격이 좁아짐에 따라 유속이 증가하며, 경사면에 의해 수분비산이 간섭된 상태로 배출부(181b)를 통과하면서 간격이 넓어짐에 따라 단면적이 확장된 상태로 원활하게 배출구(112)로 배출된다.
상기 냉매공급기(140)는 도 2에 도시된 바와 같이 냉각부재(130)에 연결되어 냉매를 냉방코일(130)에 공급한다.
이러한 냉매공급기(140)는 예컨대 압축기 및 응축기로 구성되어 냉매를 고온고압상태로 압축 및 응축시키고, 미도시된 팽창밸브를 통해 냉각부재(130)로 저온저압상태의 냉매를 공급할 수 있다.
여기서, 냉매공급기(140)는 도 2에 도시된 바와 같이 케이싱(110)에 설치된 상태로 냉각부재(130)와 연결될 수 있으며, 이와 달리 통상의 실외기 형태로 구성되어 케이싱(110)과 이격상태로 냉각부재(130)와 연결될 수도 있다.
상기 히팅/재열부재(150)는 도 2에 도시된 바와 같이 소통공간(113)에 설치되어 공기를 가열하거나, 제습을 위해 냉각부재(130)를 통과한 공기의 온도를 보상하는 부재이다.
이러한 히팅/재열부재(150)는 도시된 바와 같이 냉각부재(130)의 후방에 배치되는 것이 바람직하며, 냉각부재(130)에 의해 냉각된 공기를 가열하면서 공기의 온도를 컨트롤러(170)에서 설정된 온도로 가열한다.
예컨대, 히팅/재열부재(150)는 재열코일(응축코일)로 구성되어 고온고압의 냉매를 케이싱(110)의 내부에서 응축하면서 냉각부재(130)에 의해 냉각된 공기의 열을 보상할 수 있으며, 히트파이프로 구성될 수도 있고, 이외에도 본 발명이 속하는 분야에 알려진 구성이 적용될 수 있다.
이러한 히팅/재열부재(150)는 예컨대 공기의 제습을 위하여 냉각부재(130) 및 냉매공급기(140)를 작동시킬 경우 공기의 냉각시 빼앗은 열을 재열코일을 통해 보상하므로 별도의 히터작동이 없어도 되므로 에너지를 절약할 수 있다.
한편, 히팅/재열부재(150)와 냉각부재(130)는 냉온수 코일로 구성되면서 단일구성될 수도 있다. 이 경우, 냉온수 코일은 설정온도에 따라 냉각기나 보일러에서 공급되는 냉수나 온수를 관류시키면서 공기를 냉각 또는 가열한다.
상기 가습기(160)는 도 2에 도시된 바와 같이 케이싱(110)의 소통공간(113)에 설치되면서 냉각부재(130)의 전방이나 후방에 배치되고, 후술되는 컨트롤러(170)에 의해 작동하면서 공기에 습기를 제공한다.
이러한 가습기(160)의 가습방법은 한정하지 않으며, 예컨대 전열식, 전극식, 적외선식, 간접증기식 또는 전극봉식 등 본 발명이 속하는 분야에 공지된 구성이 단일구성되거나 복합적으로 구성될 수 있다.
여기서, 송풍팬(120)에 의해 이동하는 공기는 특히 냉방시 전술한 냉각부재(130)를 통과하면서 발생하는 응축수에 의해 제습되기 때문에 습도가 약 30~40% 정도밖에 되지 않으며, 가습기(160)에 의해 습기가 공급될 경우 약 50%정도의 습도로 배출될 수 있다.
한편, 케이싱(110)의 소통공간(113)에는 미도시된 광촉매필터나 자외선살균기 또는 음이온발생기와 같은 살균유닛이 구비되어 공기를 살균할 수도 있다.
상기 컨트롤러(170)는 도 6에 도시된 바와 같이 전술한 송풍팬(120)이나 냉매공급기(140), 히팅/재열부재(150), 가습기(160) 및 댐퍼(115)의 작동을 제어하면서 실내의 온/습도를 설정된 온도와 습도를 제어하는 구성요소이다.
컨트롤러(170)는 컨트롤패널이나 리모컨으로 입력되는 사용자 명령을 통해 작동하며, 미도시된 감지센서에서 감지되는 실내의 온도 및 습도와 실외의 온도 및 습도를 기반으로 전술한 구성품들을 작동시킨다.
이러한 컨트롤러(170)는 실내의 온/습도 및 실외의 온/습도를 감지 및 비교하면서 전술한 댐퍼(115)의 비례제어를 통해 제1 유입구(111a) 및 제2 유입구(111b)의 개폐율을 비례제어할 수 있다.
한편, 컨트롤러(170)는 도 6에 도시된 바와 같이 원격제어부(190)에 연결되어 스마트폰이나 테블릿 컴퓨터 등과 같은 통신기기를 통해 원격으로 제어될 수도 있다.
상기 원격제어부(190)는 컨트롤러(180)에 탑재되거나 연결된 상태로 원격제어를 위한 인터페이스를 제공하는 구성요소이다.
예컨대, 원격제어부(190)는 무선네트워크를 통해 통신기기와 연결되면서 컨트롤러(170)의 원격 제어모드를 제공하는 와이파이 통신모듈이나 블루투스 통신모듈, 와이브로 통신모듈 또는 전력선 제어 송수신기 등으로 구성될 수 있다.
한편, 케이싱(110)의 소통공간(113)에는 도 7에 도시된 바와 같은 살균유닛(600)이 구비되어 배출구로 이동하는 공기에 함유된 유해물질을 분해 및 살균할 수도 있다.
이러한 살균유닛(600)은 예컨대 도 7에 도시된 바와 같이 베이스부재(610)와, 자외선램프(620), 광촉매그릴(630) 및 광촉매가이드(640)를 포함하여 구성될 수 있다.
베이스부재(610)는 케이싱(110)에 고정되면서 소통공간(113)에 배치된다.
이러한 베이스부재(610)에는 미도시된 안정기와 같이 자외선램프(620)의 전원을 단속 및 제어하기 위한 부재들이 설치될 수 있다.
자외선램프(620)는 베이스부재(610)에 설치된 상태로 컨트롤러(170)의 제어에 의해 발광하면서 자외선을 발산한다.
자외선은 알려진 바와 같이 살균력을 가지고 있으며, 특히 250nm 부근의 파장을 가진 것은 큰 살균력을 가지고 있어서 1cm2 당 100μW의 강도를 가진 자외선을 1분간 쪼이면 대장균, 디프테리아균, 이질균 등은 99%가 살균된다.
이러한 자외선램프(620)의 종류나 세부구성은 본 발명이 속하는 분야에 널리 알려진 사항이므로 상세한 설명은 생략한다.
광촉매그릴(630)은 광촉매제가 코팅된 상태로 자외선램프(620)를 수용함으로써 자외선램프(620)의 빛과 반응하면서 유해물질을 분해하는 부재이다.
여기서, 광촉매제의 종류는 한정하지 않으며, 예컨대 이산화티타늄 광촉매와 같이 본 발명이 속하는 분야에 알려진 임의의 구성이 채택될 수 있다.
이산화티타늄 광촉매는 n형 반도체로서 자외선(400nm)을 받으면 전자(Electron), 전공대(Electron Hole)가 형성되어 강한 산화력을 가진 하이드록시 라티칼(-OH)과 슈퍼 옥사이드을 생성한다. 이 하이드록시 라디칼과 슈퍼옥사이드가 유기 화합물을 산화 분해시켜 물과 탄산가스로 변화시킨다.
이런 원리로 공기 중의 오염물질을 산화, 분해시켜 무해한 물과 탄산가스로 변화시키고 수중의 오염 물질인 유기화합물을 분해시켜 물과 탄산가스로 변화시키게 된다. 또한 세균도 유기 화합물이므로 광촉매의 강한 산화작용에 의해 산화분해 되어 살균된다.
광촉매그릴(630)은 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 관체형으로 형성되어 상기의 광촉매제가 내주면 및 외주면에 코팅되고, 베이스부재(610)에 착탈가능한 상태로 결합되면서 자외선램프(620)를 내부에 수용하며, 복수의 투과구멍(631)이 형성됨에 따라 자외선램프(620)의 빛을 외부로 투과시킨다.
여기서, 광촉매그릴(630)은 베이스부재(610)와 나사결합될 수 있으며, 이와 달리 미도시된 고정돌기를 통해 결합되거나 고정볼트와 같은 별도의 고정부재를 통해 착탈가능하게 결합될 수 있다.
광촉매가이드(640)는 광촉매그릴(630)의 내부로 유입된 공기와 광촉매제와의 접촉시간을 증가시키기 위한 구성요소이다.
이러한 광촉매가이드(640)는 예컨대 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 돌출판(641)으로 구성될 수 있다.
돌출판(641)은 도시된 바와 같이 광촉매그릴(630)의 내주면에 원호형태로 돌출되고, 대칭상태를 이루면서 광촉매그릴(630)의 길이방향을 따라 교호로 돌출됨에 따라 공기를 우회시킨다.
즉, 광촉매그릴(630)의 내부로 유입된 공기는 교호상태의 돌출판(641)에 의해 지그재그형태로 이동함에 따라 광촉매제와의 접촉시간이 증가되므로 유해물질이 원활하게 정화될 수 있다.
이와 달리, 광촉매가이드(640)는 광촉매그릴(630)의 내주면을 따라 스크루형태로 돌출되어 공기를 회전상태로 안내하는 미도시된 스크루안내판으로 구성될 수도 있다.
그리고, 살균유닛(600)은 도 8에 도시된 바와 같이 반사판(650)을 더 포함하여 구성될 수도 있다.
반사판(650)은 광촉매그릴(630)의 투과구멍(631)을 통해 투과된 자외선램프(620)의 빛을 반사함으로써 광촉매그릴(630)의 외주면에 코팅된 광촉매제의 반응을 유도하기 위한 구성요소이다.
여기서, 자외선램프(620)는 광촉매그릴(630)의 내부에 수용됨에 따라 광촉매그릴(630)의 내주면에만 직접 빛을 조사할 뿐, 외주면에는 빛의 직접 조사가 불가능하다.
반사판(650)은 도 8에 도시된 바와 같이 광촉매그릴(630)의 일측에서 자외선램프(620)의 빛을 반사하면서 광촉매그릴(630)의 외주면에 직접 조사하며, 이에 따라 광촉매그릴(630)의 외주면에 코팅된 광촉매제는 반사판(650)에서 반사되는 자외선램프(620)의 빛과 원활하게 반응하면서 공기 중의 유해물질을 분해할 수 있다.
이러한 반사판(650)은 예컨대, 내구성을 갖는 금속거울로 구성될 수 있으며, 도 10에 도시된 바와 같이 베이스부재(610)에 고정되거나 케이싱(110)에 부착된 상태로 광촉매그릴(630)의 일측 또는 양측에 배치될 수 있다.
상기와 같은 구성요소를 포함하는 본 발명의 작동 및 작용을 설명한다.
컨트롤러(170)는 컨트롤패널을 통한 직접제어나 원격제어부(170)를 통한 원격제어를 통해 사용자에 의해 실내의 온도 및 습도가 설정됨에 따라 각각의 구성품의 작동을 제어한다.
이때, 컨트롤러(170)는 감지센서(165)를 통해 실내의 온/습도 및 실외의 온/습도를 감지 및 비교하면서 전술한 댐퍼(115)의 비례제어를 통해 제1 유입구(111a) 및 제2 유입구(111b)를 개폐시킨다.
송풍팬(120)은 컨트롤러(170)에 의해 작동하면서 유입구(111a)(111b)로 유입되는 공기를 흡입하여 배출구(112)로 이동시킨다.
오발코일(131)은 냉매공급기(140)에서 공급되는 냉매를 통해 공기와 열접촉하면서 배출구(112)로 배출되는 공기를 냉각 또는 제습작용을 한다.
이때, 오발코일(131)은 타원형의 단면으로 형성됨에 따라 공기와의 열접촉면적이 확장되어 원활하게 공기를 냉각 및 제습시키며, 온도차에 의해 오발코일(131)의 외주면에 발생하는 수분은 이슬형태로 맺혀짐이 최소화된 상태로 미도시된 드레인쪽으로 흘러 이동한다.
한편, 송풍팬(120)의 과잉풍속에 의해 공기와 함께 공기와 함께 이동한 수분은 쉴드판(181)의 유입부(181a)로 유입되면서 경사면에 의해 간섭되어 배출구(112)로 비산되지 않으며, 공기는 쉴드판(181)의 배출부(181b)로 원활하게 배출된 후, 케이싱(110)의 배출구(112)측으로 이동한다.
그리고, 히팅/재열부재(150)는 컨트롤러(170)의 제어에 따라 작동하면서 냉각된 공기를 설정된 온도로 가열하거나 제습을 위해 냉각된 공기의 온도를 보상한다.
또한, 가습기(160)는 배출구(112)로 배출되는 공기에 설정된 습도로 습기를 제공한다.
이상과 같이 본 발명의 오발코일을 갖는 항온항습장치(100)에 의하면, 냉각부재(130)가 공기의 이동방향으로 장축을 갖는 타원형 단면의 오발코일(131)로 구성됨에 따라 열교환면적이 확장되어 응축수의 응결이 최소화될 수 있고, 특히 오발코일(131)의 공기흐름특성으로 코일후면의 와류현상이 최소화됨에 따라 응축수의 비산을 방지할 수 있으며, 이에 따라 기존의 송풍팬보다 풍속량이 높은 송풍팬(120)을 채용할 수 있으므로 고효율이면서 대용량의 장치를 실현할 수 있다.
또한, 송풍팬(120)의 풍속이나 용량을 높일 수 있으므로 실내 전역의 온도 및 습도가 균일하게 유지될 수 있다.
제1 유입구(111a) 및 제2 유입구(111b)에 설치된 댐퍼(115)가 실내 및 실외공기의 온도에 따라 컨트롤러에 의해 비례제어 방식으로 개폐되므로 실외공기의 온도를 이용함으로써 냉방이나 난방에 따른 에너지를 절감할 수 있다.
또한, 방열핀(132)에 스페이서를 구성하는 돌출관(133)이 형성되어 또 다른 방열핀(132)에 걸리므로 방열핀(132)들이 이격상태를 이루면서 견고하게 고정될 수 있다.
또한, 수분 비산방지 가이드(180)를 구성하는 한 쌍의 쉴드판(181)이 경사면을 이루는 삿갓형태로 구성되면서 간격이 좁아지는 유입부(181a)를 통해 수분을 간섭하고, 간격이 넓어지는 배출부(181b)를 통해 공기를 배출하므로 과잉풍속에 의해서도 수분의 비산이 차단된 상태로 공기가 배출될 수 있다.
그리고, 원격제어부(190)가 구비됨에 따라 통신기기를 통한 컨트롤러(170)의 원격제어가 가능하므로 실내의 온/습도를 편리하게 조절할 수 있다.
이상에서 본 발명의 구체적인 실시예를 예로 들어 설명하였으나, 이들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 보호 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
100 : 항온항습장치
110 : 케이싱 111 : 유입구
111a : 제1 유입구 111b : 제2 유입구
112 : 배출구 113 : 소통공간
120 : 송풍팬 130 : 냉각부재
131 : 오발코일 132 : 방열핀
133 : 돌출관
140 : 냉매공급기 150 : 히팅/재열부재
160 : 가습기 170 : 컨트롤러
180 : 수분 비산방지 가이드 181 : 쉴드판
181a : 유입부 181b : 배출부
190 : 원격제어부
600 : 살균유닛 610 : 베이스부재
620 : 자외선램프 630 : 광촉매그릴
631 : 투과구멍 640 : 광촉매가이드
641 : 돌출판 650 : 반사판

Claims (9)

  1. 실외공기 또는 실내공기가 유입되는 유입구 및 유입된 공기가 실내로 배출되는 배출구를 가지며, 상기 유입구 및 상기 배출구를 소통시키면서 소통공간을 갖는 함체형의 케이싱;
    상기 케이싱의 소통공간에 내장되어 상기 유입구에 진공압을 제공하면서 실내공기나 실외공기를 흡입하여 상기 배출구로 이동시키는 송풍팬;
    상기 소통공간에 설치되어 냉매를 코일로 관류시키면서 열교환을 통해 공기를 냉각 및 제습시키는 냉각부재;
    상기 냉각부재에 냉매를 제공하는 냉매공급기;
    상기 소통공간에 설치되어 상기 냉각부재에 의해 냉각된 공기를 설정된 온도로 가열하거나 공기의 온도를 보상하는 히팅/재열부재;
    상기 소통공간에 설치되어 상기 배출구로 이동하는 공기에 습기를 제공하는 가습기; 및
    상기 송풍팬, 상기 냉매공급기, 상기 히팅/재열부재, 상기 가습기의 작동을 제어하는 컨트롤러;를 포함하며,
    상기 냉각부재는,
    상기 냉매공급기의 냉매를 관류시키면서 상기 송풍팬에 의해 이동하는 공기의 이동방향으로 장축을 갖는 타원형 단면의 오발코일;
    상기 오발코일에 의해 관통되면서 이격상태로 적층되어 상기 오발코일의 냉기를 방열하는 복수의 방열핀; 및
    상기 방열핀들을 이격상태로 적층시키는 스페이서;를 포함하고,
    상기 스페이서는,
    상기 방열핀에 동일체를 이루면서 상기 오발코일의 관통부위에 돌출되고, 상기 오발코일의 길이방향을 따라 관체형으로 돌출되어 또 다른 방열핀에 걸리는 돌출관;을 포함하며,
    상기 냉각부재는,
    상기 오발코일이 관통된 상기 돌출관과 인접상태로 상기 방열핀에 설치되어 공기와 함께 이동하는 수분을 가로막는 수분 비산방지 가이드;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오발코일을 갖는 항온항습장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 케이싱은,
    상기 유입구를 구성하면서 실내공기가 유입되는 제1 유입구; 및
    상기 제1 유입구와 분리된 상태로 실외공기가 유입되는 제2 유입구;를 포함하고,
    상기 제1 유입구와 상기 제2 유입구에 각각 설치되고, 상기 컨트롤러의 제어에 의해 작동하면서 상기 제1 유입구와 상기 제2 유입구 및 상기 배출구를 개폐하는 댐퍼;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오발코일을 것을 특징으로 하는 오발코일을 갖는 항온항습장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    실내공기와 실외공기의 온도를 감지하여 상기 컨트롤러에 제공하는 감지센서;를 더 포함하며,
    상기 컨트롤러는,
    상기 감지센서에서 감지된 실내공기 및 실외공기의 온도를 기반으로 상기 댐퍼를 제어하면서 상기 제1 유입구 및 상기 제2 유입구의 개폐를 비례제어하는 것을 특징으로 하는 오발코일을 갖는 항온항습장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 수분 비산방지 가이드는,
    상기 오발코일의 장축을 중심으로 대칭을 이루며, 상기 배출구 측으로 갈수록 간격이 좁아지는 경사면을 이루면서 수분의 이동을 간섭하는 한 쌍의 쉴드판;으로 구성된 것을 특징으로 하는 오발코일을 갖는 항온항습장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 한 쌍의 쉴드판은,
    상기 오발코일에 인접상태로 일단부의 간격이 좁아지는 삿갓형태를 이루면서 오발코일의 외주면을 접촉한 공기가 수분과 함께 유입되는 유입부; 및
    상기 유입부와 대칭상태로 연장되고, 일단부의 간격이 넓어지는 형태를 이루면서 상기 유입부의 공기를 배출시키는 배출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 오발코일을 갖는 항온항습장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨트롤러에 탑재되거나 연결되어 상기 컨트롤러를 원격으로 제어하기 위한 인터페이스를 제공하는 원격제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오발코일을 갖는 항온항습장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 원격제어부는,
    상기 컨트롤러에 탑재되거나 연결되고, 통신기기와 무선네트워크로 연결되면서 상기 컨트롤러의 원격 제어모드를 상기 통신기기에 제공하는 와이파이 통신모듈, 블루투스 통신모듈, 와이브로 통신모듈, 전력선 제어 송수신기 중 적어도 하나로 구성된 것을 특징으로 하는 오발코일을 갖는 항온항습장치.
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