KR101425472B1 - 냉각제습장치, 냉각제습장치의 제어방법 및 냉매순환방법 - Google Patents

냉각제습장치, 냉각제습장치의 제어방법 및 냉매순환방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 측면은 주위의 온도가 낮게 변화하더라도 증발기 표면이 영하로 내려가는 것을 방지하여 제습 성능이 유지될 수 있는 냉각제습장치 및 그 제어방법을 제공하는 것에 있으며, 이러한 본 발명의 실시예에 따른 냉각제습장치는 증발기, 압축기, 응축기와, 재열 열교환기와, 팽창수단, 송풍팬을 포함하여 상기 증발기를 통과하도록 하는 냉각제습장치에 있어서, 상기 재열 열교환기로 도입되기 전의 상기 응축기 측의 냉매를 바이패스하는 바이패스 밸브와, 상기 바이패스 밸브에 의해 바이패스된 상기 응축기 측 냉매를 상기 증발기 측으로 도입시키기 위하여 상기 응축기의 출구 측과 상기 팽창 수단의 입구 측을 연결하는 바이패스 유로와, 상기 증발기의 표면 온도를 감지하는 증발기 온도감지센서와, 상기 증발기 온도감지센서에서 측정되는 증발기 표면온도와 기준온도의 비교결과에 따라서 상기 응축기 측 냉매가 상기 증발기 측으로 바이패스될 수 있도록 상기 바이패스 밸브를 제어하는 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

냉각제습장치, 냉각제습장치의 제어방법 및 냉매순환방법{Apparatus for cooling and dehydrating, Control Method and Refrigerant Circulating Method for the Same}
본 발명은 냉각제습장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주위의 온도가 낮게 변화하더라도 증발기 표면이 영하로 내려가는 것을 방지하여 제습 성능이 유지될 수 있는 냉각제습장치 및 그 제어방법을 제공하는 것에 있다.
일반적으로 냉각제습장치는 장치 내부로 외기를 강제로 흡입하고, 이 흡입된 외기를 장치 내부의 냉각기에 의해 직접 냉각되도록 함으로써 제습과정을 행할 수 있도록 하고 있고, 제습과정을 거친 제습 공기는 항온항습 조건을 갖는 크린룸, 즉 온도 및 습도에 민감한 각종 장비나 기기, 물품을 수용하는 실내로 공급된다.
도 1은 이러한 종래의 냉각제습장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 냉각제습장치(1)는 습한 외기를 동관 및 핀 표면에 부딪히면서 노점온도 이하로 만들어 응축수를 발생시키는 저온/저압의 냉매가 흐르는 증발기(2), 온도가 낮아진 외기를 원래의 온도로 높여주기 위해 고온/고압의 냉매가 흐르는 재열 열교환기(3), 고온/고압의 냉매 가스를 고온 고압의 액으로 액화시켜주는 응축기(4), 저온/저압의 냉매를 응축 액화하기 쉽게하기 위해 고온/고압의 과열증기로 만들어 주는 압축기(5), 고온/고압의 냉매 액을 증발하기 쉽도록 교축시켜 저온/저압의 액으로 만들어 주는 팽창수단(6), 습한 외기가 본체 내부로 흡입되어 열교환기로 거치도록 이송시켜주는 송풍팬(7)로 구성되어 있다.
이러한 종래의 냉각제습장치(1)는 습한 외기가 내부로 흡입하여 냉각된 증발기(2) 코일의 표면에서 포화 상태가 되어 이슬이 맺히기 시작한다.
노점온도 이하인 증발기(2)의 코일 표면에서 흡입된 습공기는 응축되어 응축수로 변하면서 하부로 떨어지게 된다. 증발기(2)를 통과한 낮은 온도의 제습된 공기는 재열 열교환기(3)를 통과하면서 원래의 온도로 재가열된다. 종래의 냉각제습장치(1)는 이러한 과정을 반복하면서 정해진 공간의 습도는 낮아지고, 온도는 그대로 유지되도록 한다.
하지만, 종래 기술에 따른 냉각제습장치(1)는 주위온도가 낮아지게 되면 응축온도와 압력이 낮아지게 되고 따라서 증발온도와 압력이 낮아지게 된다. 증발온도와 압력이 낮아지게 되면 증발기(2)의 표면이 영하로 내려가 흡입되는 습한 외기가 증발기(2) 표면에 붙어 성에가 발생하여, 증발기(2)의 성능을 저하시켜 흡입되는 습한 외기가 더 이상 포화상태로 되기가 어려워 제습 기능을 발휘하기 어려운 문제가 있다. 또한, 증발기(2)에서 토출되는 낮은 압력 및 온도의 냉매가 압축기(5)로 유입되어 압축기(5) 손상의 원인이 되기도 하는 문제점이 있다.
또한, 이러한 문제를 해결하기 위하여 종래에는 증발기(2) 표면의 성에 발생을 방지하기 위하여 히터 장치를 부설하였으나, 이러한 히터 장치는 발열을 위한 히터 코어의 설치를 필요로 하므로, 부품수를 증가하며 히터 코어를 발열시키는데 추가적인 전력이 요구되는 문제가 있었다.
본 발명의 일 측면은 주위의 온도가 낮게 변화하더라도 증발기 표면이 영하로 내려가는 것을 방지하여 제습 성능이 유지될 수 있는 냉각제습장치 및 그 제어방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 측면은 응축기에서 토출되는 고온 고압의 냉매가 재열 열교환기로 흐르지 않고 증발기로 유입되도록 임의로 전환시켜 별도의 히터 장치 없이도 증발기 표면에 성에가 착상되는 것을 원천적으로 제거할 수 있는 냉각제습장치 및 그 제어방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 측면은 별도의 히터 장치를 생략할 수 있어 제작원가를 절감시킬 수 있는 냉각제습장치 및 그 제어방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 실시예에 따른 냉각제습장치는 증발기, 압축기, 응축기와, 재열 열교환기와, 팽창수단, 송풍팬을 포함하여 상기 증발기를 통과하도록 하는 냉각제습장치에 있어서, 상기 재열 열교환기로 도입되기 전의 상기 응축기 측의 냉매를 바이패스하는 바이패스 밸브와, 상기 바이패스 밸브에 의해 바이패스된 상기 응축기 측 냉매를 상기 증발기 측으로 도입시키기 위하여 상기 응축기의 출구 측과 상기 팽창 수단의 입구 측을 연결하는 바이패스 유로와, 상기 증발기의 표면 온도를 감지하는 증발기 온도감지센서와, 상기 증발기 온도감지센서에서 측정되는 증발기 표면온도와 기준온도의 비교결과에 따라서 상기 응축기 측 냉매가 상기 증발기 측으로 바이패스될 수 있도록 상기 바이패스 밸브를 제어하는 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 바이패스 밸브는 상기 응축기의 출구 측과 상기 재열 열교환기의 입구 측을 선택적으로 연통시키기 위하여 온(ON) 또는 오프(OFF)되는 제1솔레노이드 밸브와, 상기 바이패스 유로 상에 구비되어 상기 제1솔레노이드 밸브와 반대로 온(ON) 또는 오프(OFF)되는 제2솔레노이드 밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제어장치는 상기 증발기 온도감지센서에서 측정된 증발기 표면온도가 0℃이하 이면, 상기 응축기 측 냉매가 상기 증발기 측으로 바이패스될 수 있도록 상기 바이패스 밸브를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 바이패스 밸브는 상기 재열 열교환기의 출구 측에 설치되는 체크 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 기준온도는 0℃인 것을 특징으로 한다.
또한, 팽창수단은 캐피러리 튜브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 증발기는 공기의 흐름 방향 상류측에 설치되며, 상기 응축기는 공기의 흐름 방향 하류측에 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 냉각제습장치를 다른 측면에서 본다면, 흡입되는 외부 공기를 저온/저압의 냉매를 통하여 저온의 습기가 제거된 공기로 만드는 증발기와, 상기 증발기에서 제1냉매 유로를 통하여 토출되는 냉매를 고온/고압으로 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 제2냉매 유로를 통하여 토출된 냉매를 고온/고압의 액으로 응축하는 응축기와, 상기 응축기에서 제3냉매 유로를 통하여 토출되는 냉매를 통하여 상기 저온의 습기가 제거된 공기를 다시 재열시키고 냉매의 온도를 하강시키는 재열 열교환기와, 상기 재열 열교환기에서 제4냉매 유로를 통하여 토출되는 냉매를 교축 팽창하여 상기 저온/저압의 냉매로 형성한 다음 제5냉매 유로를 통하여 상기 증발기로 도입시키는 캐피러리 튜브와, 상기 제3냉매 유로와 제4냉매 유로를 접속시키는 바이패스 유로와, 상기 재열 열교환기로 도입되기 전의 상기 응축기 측의 냉매를 바이패스하기 위하여 제3냉매 유로와 제4냉매 유로와 바이 패스 유로 상에 구비되는 바이패스 밸브와, 상기 증발기의 주위 온도를 감지하는 증발기 온도감지센서와, 상기 증발기 온도감지센서에서 측정되는 증발기 주위의 온도에 따라서 상기 응축기에 토출되는 냉매가 상기 바이패스 유로를 거쳐 상기 증발기 측으로 바이패스될 수 있도록 상기 바이패스 밸브를 제어하는 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제어장치는 상기 증발기 온도감지센서에서 측정된 증발기 표면온도가 0℃이하 이면, 상기 응축기 측 냉매가 상기 증발기 측으로 바이패스될 수 있도록 상기 바이패스 밸브를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 다른 냉각제습장치의 제어방법은 증발기에 구비된 온도감지센서를 이용하여 증발기의 표면온도를 측정하는 증발기 표면온도 측정단계와, 상기 증발기 표면온도 측정단계에서 측정된 증발기 표면온도를 기준온도 0℃와 비교하는 단계와, 상기 온도 비교 단계의 결과에 따라서 냉매가 재열 열교환기를 거쳐 증발기 측으로 도입될 것인지를 제어하는 냉매 흐름 제어 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 냉매 흐름 제어단계는 상기 증발기 표면온도가 O℃를 초과하면 냉매가 재열 열교환기를 거쳐 증발기 측으로 도입되도록 제어되는 제1냉각제습 운전단계와, 상기 증발기 표면온도가 O℃를 초과하지 않으면 냉매가 재열 열교환기를 거치지 않고 증발기 측으로 도입되도록 제어되는 제2냉각제습 운전단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 냉각제습장치의 냉매순환방법은 증발기 표면온도가 0℃이상이면 냉매가 증발기, 압축기, 응축기, 재열 열교환기, 캐피러리 튜브, 증발기를 순차적으로 흐르도록 하고, 증발기 표면온도가 0℃이하이면 냉매가 증발기, 압축기, 응축기, 캐피러리 튜브, 증발기를 순차적으로 흐르도록 하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 냉각제습장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 냉각제습장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 냉각제습장치의 제어방법을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 냉각제습장치를 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 냉각제습장치의 제어방법을 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 냉각제습장치(10)는 외관을 형성하는 본체(100);와, 본체(100)의 내부에서 흡입되는 외기의 냉각 제습을 위한 기본 구성으로 증발기(200), 압축기(300), 응축기(400), 재열 열교환기(500), 팽창수단(600), 유로전환유닛(700)을 구비하고 있다.
본체(100)는 장방형의 함체 형상으로 구비되는데, 이러한 본체(100)에는 습한 공기가 흡입되는 흡기구(110)와, 제습된 공기가 배출되는 배기구(120)가 형성된다.
배기구(120)는 제습된 공기를 공급받는 실내 측과 연결되어 있으며, 본체(100)의 내부에는 흡기구(110)를 통해 외기를 본체(100) 내부로 강제로 흡입하기 위한 송풍팬(130)이 구비되어 있다.
증발기(200)는 본체(100) 내부에서 흡기구(110)에 인접하게 구비되어 있다. 이러한 증발기(200)는 본체(100)의 흡기구(110)로 흡입되는 습한 공기와 열교환을 되기 위하여 저온/저압의 냉매가 흐른다. 이렇게 저온/저압의 냉매와 열교환된 습한 공기는 증발기(200)에서 노점온도 이하로 되어 응축수를 발생시켜 저온의 습기가 제거된 공기가 된다.
증발기(200)의 출구(210)는 제1냉매 유로(11)를 통하여 압축기(300)의 입구(310)와 연결되어 있다. 압축기(300)는 증발기(200)에서 토출되는 저온/저압의 냉매를 응축 액화하기 쉽게 하기 위해 고온/고압의 과열 증기로 만들어 주는 역할을 한다.
압축기(300)의 출구(320)는 제2냉매 유로(12)를 통하여 응축기(400)의 입구(410)와 연결되어 있다. 응축기(400)는 본체(100) 내부의 배기구(120)에 인접하게 구비되어 있으며, 이러한 응축기(400)는 압축기(300)에서 토출되는 고온/고압의 냉매 가스를 고온/고압의 액으로 액화시켜주는 역할을 한다.
응축기(400)의 출구(420)는 제3냉매 유로(13)를 통하여 재열 열교환기(500)의 입구(510)와 연결되어 있다. 재열 열교환기(500)는 증발기(200)에 인접하게 설치되어 증발기(200)에서 저온 냉매와 열교환되어 저온의 습기가 제거된 공기를 다시 재열시켜 흡기구(110)로 유입된 공기와 동일한 온도로 만드는 역할을 한다.
재열 열교환기(500)의 출구(520)는 제4냉매 유로(14)를 통하여 팽창수단(600)의 입구(610)와 연결되어 있다. 이러한 팽창수단(600)은 고온/고압의 냉매 액을 증발하기 쉽도록 교축시켜 저온/저압의 액으로 만들어 주는 역할을 한다. 여기서, 팽창수단(600)은 도면에 도시된 바와 같이 캐피러리 튜브(600)를 포함할 수 있다.
그리고, 팽창수단(600)의 출구(620)는 제5냉매 유로(15)를 통하여 증발기(200)의 입구(220)와 연결되어 있다.
한편, 응축기(400)의 출구(420)와 재열 열교환기(500)의 입구(510)를 연결하는 제3냉매 유로(13)와 재열 열교환기(500)의 출구(520)와 캐피러리 튜브(600)의 입구(610)를 연결하는 제4냉매 유로(14)를 접속시키는 바이패스 유로(16)가 구비되어 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 냉각제습장치(10)는 증발기(200) 표면온도가 0℃가 이하로 감지되면 냉매가 재열 열교환기(500)를 지나지 않도록 냉매의 흐름을 전환시키는 유로전환유닛(700)을 더 구비한다.
유로전환유닛(700)은 증발기(200) 표면에 부착되어 증발기(200) 표면 또는 주위의 온도를 감지하는 증발기 온도감지센서(710)와, 증발기 온도감지센서(710)에 의해 감지된 온도에 따라서 냉매의 유동을 제어하는 제어장치(720)와, 제어장치(720)에 의해 냉매가 재열 열교환기(500)를 거치거나 거치지 않도록 냉매의 흐름을 전환시키는 바이패스 밸브(730)를 포함하여 구성된다.
증발기 온도감지센서(710)는 증발기(200)의 온도를 감지하기 위하여 증발기(200) 표면에 부착된다. 이러한 증발기 온도감지센서(710)는 증발기(200) 표면온도(또는 증발기(200) 주위의 온도)가 0℃ 이상인지 또는 0℃ 이하 인지를 감지한다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 유로전환유닛(700)은 증발기 온도감지센서(710)에서 신호를 전달받는 제어장치(720)를 포함한다.
제어장치(720)는, 마이크로 프로세서를 갖추고 있는 것으로, 증발기 온도감지센서(710)로부터 증발기(200) 표면온도가 입력되면, 입력된 증발기(200) 표면온도를 기준온도 0℃와 비교하여, 비교 값에 따라 바이패스 밸브(730)를 제어하도록 구성된다.
즉, 증발기 온도감지센서(710)로부터 입력된 증발기(200) 표면온도가 0℃이하이면, 증발기(200)의 표면에 성에에 착상될 위험이 있는 것을 판단하고, 이러한 판단에 따라 재열 열교환기(500)로 냉매가 흐르지 않도록 바이패스 밸브(730)를 제어한다.
그러면, 바이패스 밸브(730)가 제어되면서 재열 열교환기(500)로 도입되기 전의 냉매를 응축기 측에서 증발기(200) 측으로 바이패스한다. 그 결과, 재열 열교환기(500)에서의 냉매의 열교환작용이 제한되므로 증발기(200) 주위의 온도가 0℃이하인 경우 냉매의 과도한 온도 하강이 방지될 수 있도록 한다.
따라서, 응축기(400)에서 토출되는 고온/고압의 냉매가 재열 열교환기(500)를 거치지 않고 바이패스 유로(16)를 통해 캐피러리 튜브(600)를 거쳐 증발기(200) 내로 직접 유입됨에 따라 증발기(200) 표면에서 성에가 발생되는 것을 원천적으로 방지할 수 있게 된다.
결국, 제어장치(720)는, 증발기 온도감지센서(710)에서 측정되는 증발기(200) 표면온도에 따라서 응축기(400) 측 냉매가 캐피러리 튜브(600)를 거쳐 증발기(200) 측으로 바이패스될 수 있도록 바이패스 밸브(730)를 제어한다.
한편, 바이패스 밸브(730)는 응축기(400) 측의 냉매를 재열 열교환기(500)로 도입되기 전에 증발기(200) 측으로 바이패스할 수 있는 구성이면 충분한데, 예를 들어, 응축기(400)의 출구(420) 측과 재열 열교환기(500)의 입구(510) 측을 선택적으로 연통시키기 위하여 온(ON) 또는 오프(OFF)되는 제1솔레노이드 밸브(731)와, 바이패스 유로(16) 상에 구비되어 상기 제1솔레노이드 밸브(731)와 반대로 온(ON) 또는 오프(OFF)되는 제2솔레노이드 밸브(732)와, 재열 열교환기(500)의 출구(520) 측에 설치되어 냉매의 역류를 방지하는 체크 밸브(733)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 제어장치(720)는 증발기(200) 표면온도가 0℃ 이상이면 제1냉각 제습 운전(S410)를 수행하도록 냉매의 흐름을 제어하고, 증발기(200) 표면온도가 0℃ 이하이면 제2냉각 제습 운전(S420)를 수행하도록 냉매의 흐름을 제어한다.
제어장치(720)는 제1냉각 제습 운전(S410)에서 제1솔레노이드 밸브를 온(ON)시키고, 제2솔레노이드 밸브를 오프(OFF)시켜, 냉매가 증발기(200)-> 제1냉매 유로(11)-> 압축기(300)-> 제2냉매 유로(12)-> 응축기(400)-> 제3냉매 유로(13)-> 재열 열교환기(500)-> 제4냉매 유로(14)-> 캐피러리 튜브(600)-> 제5냉매 유로(15)-> 증발기(700)를 순환하게 된다.
또한, 제어장치는 제2냉각제습 운전단계에서 제1솔레노이드 밸브(731)를 오프(OFF)시키고, 제2솔레노이드 밸브(732)를 온(ON)시켜, 냉매가 증발기(200)-> 제1냉매 유로(11)-> 압축기(300)-> 제2냉매 유로(12)-> 응축기(400)-> 제3냉매 유로(13)-> 바이패스 유로(16)-> 제4냉매 유로(14)-> 캐피러리 튜브(600)-> 제5냉매 유로(15)-> 증발기(200)를 순환하게 된다. 이때, 바이패스 유로(16)를 지나는 냉매는 체크 밸브(733)에 의해 재열 열교환기(500) 측으로 역류하지 않게 된다.
다음, 본 발명의 실시예에 따른 냉각제습장치의 냉매 흐름에 대하여 살펴본다.
증발기(200) 표면 온도 주위 온도가 0℃ 이상인 정상적인 제1냉각 제습 운전(S410) 시에는 냉매가 증발기(200)-> 압축기(300)-> 응축기(400)-> 재열 열교환기(500)-> 캐피러리 튜브(600)-> 증발기(200)를 순환하게 된다.
구체적으로, 주변 공기와 열교환하여 온도 상승된 증발기(200)로부터의 냉매가 제5냉매 유로(15)를 통해 압축기(300)로 순환하여 고온 고압으로 기체화되고, 압축기(300)로부터 제1냉매 유로(11)를 통하여 응축기(400)로 토출된 냉매는 응축기(400)를 거치면서 고온의 응축열이 외부 공기로 발산되면서 온도가 하강하여 저온 고압의 포화액으로 된다.
그리고, 응축기(400)로부터 토출된 냉매는 재열 열교환기(500)에서 저온의 습기가 제거된 공기를 다시 유입된 공기와 동일한 온도로 재열시킨 다음, 캐피러리 튜브(600)를 통과하면서 저온/저압의 차가운 액상의 냉매로 변화되어 증발기(200)에서 기화되면서 외부 공기의 증발 잠열을 흡수하여 주변 공기를 냉각시키게 되는 것이다.
주위 온도가 낮게 변화하여 0℃ 이하인 제2냉각 제습 운전(S420) 시에는 냉매가 증발기(200)-> 압축기(300)-> 응축기(400)-> 캐피러리 튜브(600)-> 증발기(200)를 순환하게 된다.
구체적으로, 주위 온도가 낮게 변화하여 0℃ 이하로 되어 증발기(200)의 표면에 성에가 착상되는 것을 방지하기 위해, 응축기(400)의 출구(420) 측과 캐피러리 튜브(600)의 입구(610) 측을 우회하여 연결되는 바이패스 유로(16)를 구비하여, 응축기(400)로부터의 고온 고압의 냉매가 재열 열교환기(500)를 거치지 않고 캐피러리 튜브(600)를 거쳐 증발기(200)로 바로 유입되게 된다.
재열 열교환기(500)의 입구(510) 측 단부, 바이패스 유로(16), 재열 열교환기(500)의 출구(520) 측 단부에는 각각 제1솔레노이드 밸브(731), 제2솔레노이드 밸브(732), 체크 밸브(733)가 구비되어 있어 제어장치(720)에 의하여 바이패스 밸브(700)의 개폐 동작이 제어 가능하도록 할 수 있다.
즉, 주위 온도가 0 ℃ 이상인 제1냉각 제습 운전(S410) 시에는 바이패스 유로(16)를 폐쇄하여 냉매가 순환되는 진행방향이 증발기(200)-> 압축기(300)-> 응축기(400)-> 재열 열교환기(500)-> 캐피러리 튜브(600)-> 증발기(200)인 것으로 하고, 주위 온도가 낮게 변화하여 0℃ 이하인 제2냉각 제습 운전(S420) 시에는 제1냉각 제습 운전(S410)의 냉매 흐름의 일부를 임의로 전환시켜 응축기(400)로부터의 고온 고압의 냉매가 재열 열교환기(500)를 거치지 않고 캐피러리 튜브(600)를 거쳐 증발기(200)로 바로 유입되도록 하는 것이 가능하다.
이는 제1냉각 제습 운전(S410)로 냉동 사이클이 수행되는 과정 중, 증발기(200)의 표면에 결빙 현상이 발생하여 성에가 착상될 O℃ 이하인 경우에 제어장치(720)가 이를 판단하여 제1솔레노이드 밸브(731)를 개방시키는 동작을 수행하는 것이다.
이와 같이 상기 증발기(200) 표면 온도가 0℃ 이하인 지에 따라서 모드전환 신호를 전달받은 제어장치(720)에 의해 바이패스 유로(16)의 제2솔레노이드 밸브(732)가 개방되는 것이다.
이를 통하여, 압축기(300)에서 토출되는 고온/고압의 냉매는 응축기(400)와 캐피러리 튜브(600)를 거쳐 곧바로 증발기(200)의 입구(220) 측으로 전환시키는 제2냉각 제습 운전(S420)가 수행될 경우에 응축기(400)에서 토출되는 고온/고압의 냉매는 바이패스 유로(16)를 통해 캐피러리 튜브(600)를 거쳐 증발기(200) 입구(220) 측으로 우회하여 증발기(200) 내로 직접 유입된다.
즉, 응축기(400)에서 토출되는 냉매가 재열 열교환기(500)를 거치면 고온의 응축열이 제습 냉각된 외기로 발산되면서 온도가 하강하게 되므로, 응축기(400)에서 토출되는 고온/고압의 냉매가 재열 열교환기(500)를 거치지 않고 바이패스 유로(16)를 통해 캐피러리 튜브(600)를 거쳐 증발기(200) 내로 직접 유입됨에 따라 증발기(200) 표면에서 성에가 발생되는 것을 원천적으로 방지할 수 있게 된다.
한편, 제2냉각 제습 운전(S420) 상태에서, 일정한 시간이 경과된 후에 증발기 온도감지센서(710)에 의해 증발기(200) 표면온도가 0 ℃이상으로 감지되면 증발기 온도감지센서(710)는 복귀명령 신호를 제어장치(720)에 보내고, 복귀명령 신호를 받은 제어장치(720)에 의해 바이패스 밸브(730)가 다시 폐쇄되어 바이패스 유로(16)로 냉매가 흐르지않게 됨에 따라 초기의 정상적인 제1냉각 제습 운전(S410)으로 복귀하게 된다.
다음, 본 발명의 실시예에 따른 냉각제습장치의 제어 방법에 대하여 살펴본다.
먼저, 냉각제습장치가 온(ON)된 상태(S100)에서, 증발기 온도감지센서(710)를 이용하여 증발기(200)의 표면온도를 측정하는 증발기 온도 측정단계(S200)가 수행된다.
이후, 제어장치(720)는 증발기온도 측정단계(S200)에서 측정된 증발기(200) 온도와 기준온도 0℃를 비교하는 온도비교단계(S300)가 수행된다.
온도비교단계(S300)의 결과에 따라 냉매 흐름의 조절을 통하여 냉각 제습 운전 단계를 조절하는 냉각 제습 운전단계(S400)가 수행된다.
상세하게는, 증발기(200) 온도가 0℃를 초과하면, 제어장치(720)는 제1솔레노이드 밸브(731)와 제2솔레노이드 밸브(732)를 각각 ON상태와 OFF상태로 두어 냉매가 증발기(200)-> 압축기(300)-> 응축기(400)-> 재열 열교환기(500)-> 캐피러리 튜브(600)-> 증발기(200)를 순차적으로 순환하는 제1냉각 제습 운전(S410)을 수행하도록 한다.
그리고, 증발기 온도가 0℃ 미만이면, 제1솔레노이드 밸브(731)와 제2솔레노이드 밸브(732)를 각각 OFF상태와 ON상태로 두어 냉매가 증발기(200)-> 압축기(300)-> 응축기(400)-> 캐피러리 튜브(600)-> 증발기(200)를 순차적으로 순환하는 제2냉각 제습 운전(S420)을 수행하도록 하고, 이후 실내의 습도가 적정습도에 도달(S500)하면 미도시된 습도감지센서에 의해 압축기(300) 및 송풍팬(130)은 정지되고, 이후 증발기(200) 온도가 0℃를 초과하면 냉매의 흐름이 다시 조절되어, 제1냉각 제습 운전(S410)를 수행하게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 냉각제습장치는 주위의 온도가 낮게 변화하더라도 그에 맞추어 냉매의 흐름을 조절함으로써 증발기 표면에 성에가 발생되는 것을 원천적으로 방지하여 제습 성능이 유지될 수 있도록 하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이다.
10...냉각제습장치 11...제1냉매 유로
12...제2냉매 유로 13...제3냉매 유로
14...제4냉매 유로 15...제5냉매 유로
16...바이패스 유로 100...본체
200...증발기 300...압축기
400...응축기 500...재열 열교환기
600...팽창수단 700...유로전환유닛
710...증발기 온도감지센서 720...제어장치
730...바이패스 밸브

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  8. 흡입되는 외부 공기를 저온/저압의 냉매를 통하여 저온의 습기가 제거된 공기로 만드는 증발기와,
    상기 증발기에서 제1냉매 유로를 통하여 토출되는 냉매를 고온/고압으로 압축하는 압축기와,
    상기 압축기에서 제2냉매 유로를 통하여 토출된 냉매를 고온/고압의 액으로 응축하는 응축기와,
    상기 응축기에서 제3냉매 유로를 통하여 토출되는 냉매를 통하여 상기 저온의 습기가 제거된 공기를 다시 재열시키고 냉매의 온도를 하강시키는 재열 열교환기와,
    상기 재열 열교환기에서 제4냉매 유로를 통하여 토출되는 냉매를 교축 팽창하여 상기 저온/저압의 냉매로 형성한 다음 제5냉매 유로를 통하여 상기 증발기로 도입시키는 캐피러리 튜브와,
    상기 제3 냉매 유로의 냉매를 상기 제4 냉매 유로로 도입시키기 위하여 상기 제3냉매 유로와 제4냉매 유로를 접속시키는 바이패스 유로와,
    상기 재열 열교환기로 도입되기 전의 상기 응축기 측의 냉매인 상기 제3 냉매 유로의 냉매를 바이패스하기 위하여 제3냉매 유로와 제4냉매 유로와 바이 패스 유로 상에 구비되는 바이패스 밸브와,
    상기 증발기의 주위 온도를 감지하는 증발기 온도감지센서와,
    상기 증발기 온도감지센서에서 측정되는 증발기 주위의 온도에 따라서 상기 응축기에 토출되는 상기 제3 냉매 유로의 냉매가 상기 바이패스 유로를 거쳐 상기 증발기 측으로 바이패스될 수 있도록 상기 바이패스 밸브를 제어하는 제어장치를 포함하며,
    상기 제어장치는, 상기 증발기 온도감지센서에 의해 감지된 증발기 표면온도가 O℃를 초과하면 상기 제3 냉매 유로의 냉매가 재열 열교환기를 거쳐 증발기 측으로 도입되도록 상기 바이패스 밸브를 제어하고, 상기 증발기 표면온도가 O℃를 초과하지 않으면 상기 제3 냉매 유로의 냉매가 재열 열교환기를 거치지 않고 증발기 측으로 도입되도록 상기 바이패스 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 냉각제습장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 바이패스 밸브는 상기 응축기의 출구 측과 상기 재열 열교환기의 입구 측을 선택적으로 연통시키기 위하여 온(ON) 또는 오프(OFF)되는 제1솔레노이드 밸브와, 상기 바이패스 유로 상에 구비되어 상기 제1솔레노이드 밸브와 반대로 온(ON) 또는 오프(OFF)되는 제2솔레노이드 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각제습장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 증발기는 공기의 흐름 방향 상류측에 설치되며,
    상기 응축기는 공기의 흐름 방향 하류측에 설치되는 것을 특징으로 하는 냉각제습장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 바이패스 밸브는 상기 재열 열교환기의 출구 측에 설치되는 체크 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각제습장치.
  12. 증발기에 구비된 온도감지센서를 이용하여 증발기의 표면온도를 측정하는 증발기 표면온도 측정단계와,
    상기 증발기 표면온도 측정단계에서 측정된 증발기 표면온도를 기준온도 0℃와 비교하는 단계와,
    재열 열교환기로 도입되기 전의 응축기 측의 냉매를 상기 증발기 측으로 바이패스하는 바이패스 밸브를 사용하여 상기 온도 비교 단계의 결과에 따라서 상기 응축기 측의 냉매가 재열 열교환기를 거쳐 증발기 측으로 도입될 것인지를 제어하는 냉매 흐름 제어 단계를 포함하며,
    상기 냉매 흐름 제어단계는, 상기 증발기 표면온도가 O℃를 초과하면 상기 응축기 측의 냉매가 재열 열교환기를 거쳐 증발기 측으로 도입되도록 제어되는 제1냉각제습 운전단계와, 상기 증발기 표면온도가 O℃를 초과하지 않으면 상기 응축기 측의 냉매가 재열 열교환기를 거치지 않고 증발기 측으로 도입되도록 제어되는 제2냉각제습 운전단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각제습장치의 제어방법.
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