KR101517563B1

KR101517563B1 - 2개의 열교환기를 이용한 에너지 절약형 항온항습기 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR101517563B1
Application number: KR1020150034254A
Authority: KR
Inventors: 한승일
Original assignee: 주식회사 에이알
Priority date: 2015-03-12
Filing date: 2015-03-12
Publication date: 2015-05-07

Abstract

본 발명은 2개의 열교환기를 이용한 에너지 절약형 항온항습기 및 그 제어방법에 관한 것으로, 그 목적은 현열냉방동작시 환기의 과다한 제습을 방지하고, 더불어 제습재열동작시 히터의 부하를 경감시킬 수 있도록 함으로써 에너지 절약을 실현할 수 있는 2개의 열교환기를 이용한 에너지 절약형 항온항습기 및 그 제어방법을 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명은 냉매의 순환경로를 따라 압축기, 응축기, 수액기, 제1 팽창변, 제1 열교환기가 순차적으로 배치되고, 상기 제1 열교환기의 후단에 재열용 히터가 배치되며, 온도검출센서와 습도검출센서 및 온습도 설정부를 포함하는 항온항습기에 있어서, 상기 제1 열교환기와 재열용 히터의 사이에 위치하도록 배치되며, 제1 열교환기로 공급되는 냉매의 일부를 제공받아 냉매와 환기의 열교환을 통해 환기를 냉각하거나, 상기 압축기로부터 응축기로 공급되는 냉매의 일부를 제공받아 냉매와 환기의 열교환기를 통해 환기를 가열하는 제2 열교환기; 상기 항온항습기의 내부로 환기가 순환하도록 공기를 유동시키되, 제어부의 제어신호에 따라 항온항습기를 순환하는 공기량의 조절이 가능하도록 이루어진 가변형 송풍기; 및 상기 가변형 송풍기의 작동모드에 따라 항온항습기를 순환하는 환기의 일부가 제1,2 열교환기와 재열용 히터를 거치지 않고 바로 실내로 유입되도록 유로를 제어하는 바이패스 댐퍼;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2개의 열교환기를 이용한 에너지 절약형 항온항습기를 제공한다.

Description

2개의 열교환기를 이용한 에너지 절약형 항온항습기 및 그 제어방법{Thermo-hygrostat with two heat exchanger and its control method}

본 발명은 에너지 절감형 항온항습기 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 2개의 열교환기를 구비하되, 2개의 열교환기를 모두 증발기로 사용하거나, 2개의 열교환기 중 하나의 열교환기는 증발기로 사용하고 나머지 하나의 열교환기는 재열코일로 사용할 수 있도록 하는 것과 더불어 가변형 송풍기와 바이패스 댐퍼를 이용하여 공기량을 상황에 따라 조절하거나 상황에 관계없이 정풍량으로 하여 에너지 절감을 실현할 수 있도록 한 2개의 열교환기를 이용한 에너지 절약형 항온항습기 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 공기 조화는 실내의 온도, 습도, 세균, 냄새, 기류 등의 조건을 그 장소의 사용 목적에 적합한 상태로 유지하여 주택, 호텔, 회관, 사무실, 전산실 및 각종 산업현장 등에서 생활하는 실내의 사람을 쾌적한 상태로 만드는 것을 목적으로 하는 것으로, 사람에게 쾌적한 공기상태는 기후 조건, 복장, 생활수준, 건강상태 등 여러 가지 조건에 의하여 영향을 받게 되므로 일정한 값이 있는 것은 아니나, 여름에는 온도 26∼28℃, 상대습도 약 50%, 겨울에는 온도 20∼22℃, 상대습도 약 40%를 목표로 하는 것이 보통이다.

그러나 이와 같은 값은 절대적인 것은 아니며, 공장의 작업장, 창고, 실험실, 전산실 등의 장소가 그 기능을 충분히 달성하기 위해서는 거기서 생산되고 가공되며 저장 또는 시험되는 물건이나 해당 장소에서 운영 중인 각종기기에 가장 알맞은 상태를 유지하도록 하여야 한다.

특히, 일정한 온습도를 요구하는 제품 처리과정이라든지 보관과정 등 산업분야로의 응용을 그 목적으로 할 때에는 난방과 냉방뿐만 아니라 습도도 제어해야 하는데, 이와 같이 온도와 습도를 일정하게 유지시키기 위하여 항온항습기가 사용되고 있다.

도 1은 종래 항온항습기의 구조도를 도시하고 있다.

종래 항온항습기는 송풍기(10), 냉각기(20), 가습기(30), 히터(40)를 포함하는 것으로 구성된다.

한편, 상기 냉각기(20)는 압축기(21), 응축기(22), 팽창변(23), 증발기(20)로 이루어지는 냉각 사이클을 형성하며, 상기 히터는 증발기를 통해 과냉각된 공기를 요구되는 온도로 재가열하도록 증발기의 후단에 배치된다.

이와 같은 종래의 항온항습기는 냉각운전과정에서 잠열(불필요한 습기제거)에 의한 손실 열량이 발생하는 문제점이 있다.

즉, 종래의 항온항습기는 환기의 냉각과정에서 환기의 과도한 제습이 발생됨에 따라 증발기를 거친 환기를 설정습도에 도달하도록 하기 위한 가습량이 많아져 불필요한 전력손실이 발생되는 문제점이 있다.

또한, 환기의 제습을 위한 환기의 냉각과정에서 환기의 온도가 설정온도 보다 낮아지게 되므로, 히터를 이용하여 환기를 가열하도록 하고 있으나, 히터는 전기를 이용하여 열을 발산하는 방식으로 고가이며, 많은 전력을 소모하게 되는 문제점이 있다.

한편, 본 출원인은 항온항습기의 제조비용 및 운용비용을 절감할 수 있도록 한 새로운 구조의 항온항습기를 개발한 바 있으며, 이러한 항온항습기는 등록특허공보 제0824989호에 개시되어 있다.

상기 발명에 개시된 항온항습기는 증발기와 히터의 사이에 열교환기를 설치하고, 상기 열교환기는 압축기에서 발생되는 고온 고압의 냉매가스를 전달받아 공기를 가열하는 방식으로 히터의 부하를 경감시키도록 구성되어 있다.

한편, 상기 발명에 따른 항온항습기는 열교환기로써 히터의 부하를 경감시켜 에너지 절약을 실현할 수 있는 효과를 기대할 수 있지만, 증발기에서 환기를 냉각하는 과정에서 발생되는 제습은 피할 수 없는 바, 경우에 따라서는 증발기에 의해 습도가 낮아진 공기에 습기를 더하기 위하여 가습기를 작동해야만 하므로, 불필요한 전기의 소모가 이루어지는 문제점이 여전히 남아 있다.

또한, 상기 열교환기는 압축기에서 발생되는 고온 고압의 냉매 가스와 증발기로부터 나오는 환기의 열교환을 통해 공기를 재가열하는 구조를 갖는 바, 고온 냉매 가스와 환기의 큰 온도차로 인하여 열교환기에서 냉매가스의 응축이 발생되고, 이로 인하여 냉매의 압력이 낮아지게 되며, 압력이 낮아진 냉매가 응축기와 수액기를 연결하는 고압 라인으로 그대로 공급되면서 고압 라인의 압력 강하를 초래하여 냉동 사이클의 불안정한 운전을 초래하게 되는 문제점이 있다.

등록특허공보 제0824989호 (2008.04.29. 공고)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 현열냉방동작시 가변형 송풍기와 바이패스 댐퍼 및 2개의 열교환기를 이용하여 공기의 과다한 제습을 방지하고, 더불어 제습재열동작시 2개의 열교환기 중 하나의 열교환기로 압축된 고온 고압의 냉매를 순환시켜 히터의 부하를 경감시킬 수 있도록 함으로써 에너지 절약을 실현할 수 있는 2개의 열교환기를 이용한 에너지 절약형 항온항습기 및 그 제어방법을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 냉매의 순환경로를 따라 압축기, 응축기, 수액기, 제1 팽창변, 제1 열교환기가 순차적으로 배치되고, 상기 제1 열교환기의 후단에 재열용 히터가 배치되며, 환기의 온도와 습도를 검출하는 온도검출센서와 습도검출센서 및 온습도 설정부를 포함하는 항온항습기에 있어서, 상기 제1 열교환기와 재열용 히터의 사이에 위치하도록 배치되며, 제1 열교환기로 공급되는 냉매의 일부를 제공받아 냉매와 환기의 열교환을 통해 환기를 냉각하거나, 상기 압축기로부터 응축기로 공급되는 냉매의 일부를 제공받아 냉매와 환기의 열교환기를 통해 환기를 가열하는 제2 열교환기; 상기 항온항습기의 내부로 환기가 순환하도록 공기를 유동시키되, 제어부의 제어신호에 따라 항온항습기를 순환하는 공기량의 조절이 가능하도록 이루어진 가변형 송풍기; 및 상기 가변형 송풍기의 작동모드에 따라 항온항습기를 순환하는 환기의 일부가 제1,2 열교환기와 재열용 히터를 거치지 않고 바로 실내로 유입되도록 유로를 제어하는 바이패스 댐퍼;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2개의 열교환기를 이용한 에너지 절약형 항온항습기를 제공한다.

한편 상기 2개의 열교환기를 이용한 에너지 절약형 항온항습기에 있어서, 상기 제2 열교환기는 수액기와 제1 팽창변을 연결하는 배관으로부터 분기되는 제1 냉매순환관에 연결되어 냉매를 공급받고, 상기 제1 냉매순환관에는 제어부의 제어를 받아 개폐 작동되면서 제2 열교환기로 공급되는 냉매의 유동을 허용하거나 차단하는 제1 솔레노이드밸브와, 제2 열교환기로 공급되는 냉매를 저온저압으로 교축하는 제2 팽창변이 설치되며, 상기 제2 열교환기는 제1 열교환기와 압축기를 연결하는 배관으로부터 분기되는 제2 냉매순환관에 연결되어 환기의 냉각에 사용된 냉매를 압축기로 반환하도록 구성되며, 상기 제2 냉매순환관에는 제1 솔레노이드밸브와 연동하여 개폐 작동하는 제2 솔레노이드밸브가 설치될 수 있다.

한편 상기 2개의 열교환기를 이용한 에너지 절약형 항온항습기에 있어서, 상기 수액기와 제1 팽창변을 연결하는 배관에는 항온항습기의 냉방제습, 현열냉방, 현열냉방가습, 제습재열 동작시에만 배관의 유로를 개방하도록 제어부에 의해 제어되는 제3 솔레노이드밸브가 더 설치될 수 있다.

한편 상기 2개의 열교환기를 이용한 에너지 절약형 항온항습기에 있어서, 상기 제1 팽창변과 제2 팽창변은 용량이 상이하게 구성될 수 있다.

한편 상기 2개의 열교환기를 이용한 에너지 절약형 항온항습기에 있어서, 상기 제2 열교환기는 압축기와 응축기를 연결하는 배관으로부터 분기된 제3 냉매순환관과 연결되어 압축기에 의해 압축된 냉매를 공급받고, 상기 제3 냉매순환관에는 제어부의 제어를 받아 개폐 작동을 하는 제4 솔레노이드밸브가 설치되며, 상기 제2 열교환기는 수액기와 응축기를 연결하는 배관으로부터 분기되는 제4 냉매순환관과 연결되어 환기의 가열에 사용된 냉매를 상기 배관으로 반환하도록 구성될 수 있다.

한편 상기 2개의 열교환기를 이용한 에너지 절약형 항온항습기에 있어서, 상기 압축기와 응축기를 연결하는 배관으로부터 분기되어 응축기와 수액기를 연결하는 배관으로 연결되며, 응축기로 공급되는 냉매의 일부를 응축기의 후단으로 공급하여 제2 열교환기로부터 반환되는 냉매에 의한 수액기 내부 압력 강하를 방지하는 압력보상관; 및 상기 압력보상관에 설치되며, 미리 설정된 설정압력과 수액기의 압력 차이에 따라 상기 압력보상관을 통해 배관으로 공급되는 냉매를 제어하여 수액기측 냉매의 압력 저하시 이를 보상하는 압력보상장치;가 더 포함될 수 있다.

한편 상기 2개의 열교환기를 이용한 에너지 절약형 항온항습기에 있어서, 상기 제어부는, 항온항습기의 현열냉방 동작 시 제1,2 열교환기의 장치노점온도를 상승시키기 위해 가변형 송풍기를 대풍량 모드로 전환하고, 항온항습기를 순환하는 모든 환기가 제1,2 열교환기를 거치도록 바이패스 댐퍼를 '오프'시키며, 수액기로부터 나오는 냉매가 제1 열교환기와 제2 열교환기로 공급되도록 유로를 제어하여 환기가 제1 열교환기와 제2 열교환기를 순차적으로 거치며 냉각되게 하는 기능을 갖는다.

또한 상기 2개의 열교환기를 이용한 에너지 절약형 항온항습기에 있어서, 상기 제어부는, 가변형 송풍기의 풍량가변모드 및 항온항습기의 제습 동작 시 가변형 송풍기를 저풍량 모드로 전환하고, 바이패스 댐퍼를 '오프'시키며 , 압축기에서 압축된 냉매의 일부가 제2 열교환기로 공급되어 제2 열교환기에서 환기의 가열의 이루어지도록 하며, 제2 열교환기에서 환기의 가열에 사용된 냉매가 수액기와 응축기를 연결하는 배관으로 반환되도록 하고, 더불어 압축기에서 압축된 냉매의 일부가 수액기와 응축기를 연결하는 배관으로 공급되도록 유로하는 기능을 갖는다.

또한 상기 2개의 열교환기를 이용한 에너지 절약형 항온항습기에 있어서, 상기 제어부는, 가변형 송풍기의 풍량고정모드 및 항온항습기의 제습 동작 시 가변형 송풍기를 대풍량 모드로 고정하고, 바이패스 댐퍼를 '온'시켜 환기중 일부가 제1,2 열교환기 및 재열용 히터를 통과하지 않게 하여 설계환기횟수를 만족시키며, 압축기에서 압축된 냉매의 일부가 제2 열교환기로 공급되어 제2 열교환기에서 환기의 가열의 이루어지도록 하고, 제2 열교환기에서 환기의 가열에 사용된 냉매가 수액기와 응축기를 연결하는 배관으로 반환되도록 하며, 더불어 압축기에서 압축된 냉매의 일부가 수액기와 응축기를 연결하는 배관으로 공급되도록 유로를 제어하는 기능을 갖는다.

또한 본 발명은 냉매의 순환경로를 따라 압축기, 응축기, 수액기, 제1 팽창변, 제1 열교환기가 순차적으로 배치되고, 상기 제1 열교환기의 후단에 제2 열교환기와 재열용 히터 및 가변형 송풍기가 배치되며, 환기의 일부가 제1,2 열교환기 및 재열용 히터를 거치지 않고 그대로 실내로 유입될 수 있도록 유로를 제어하는 바이패스 댐퍼, 온도검출센서, 습도검출센서 및 온습도 설정부를 포함하는 항온항습기의 제어방법에 있어서, 가변형 송풍기의 작동모드를 검출하는 단계(S100); 상기 S100 단계에서 가변형 송풍기의 작동모드가 풍량가변모드인 것으로 검출되면, 환기의 상태에 따라 가변형 송풍기를 대풍량 모드와 저풍량 모드로 전환시키면서 항온항습기를 제어하는 단계(S200); 및 상기 S100 단계에서 가변형 송풍기의 작동모드가 풍량고정모드인 것으로 검출되면, 가변형 송풍기를 대풍량 모드로 고정한 상태로 항온항습기를 제어하는 단계(S300)로 구성된 것을 특징으로 하는 2개의 열교환기를 이용한 에너지 절약형 항온항습기의 제어방법을 제공한다.

한편 상기 2개의 열교환기를 이용한 에너지 절약형 항온항습기의 제어방법에 있어서, 상기 S200 단계는, 상기 가변형 송풍기를 풍량가변모드로 작동시키는 단계(S210); 상기 온도검출센서를 이용하여 환기의 온도를 검출하고, 검출된 환기의 온도와 온습도 설정부에 입력된 설정온도를 비교하는 단계(S220); 상기 S220 단계에서 환기의 온도가 설정온도 보다 높으면, 난방모드 관련 구성품은 '오프'시키고 냉방모드 관련 구성품은 '온'시키는 단계(S230); 상기 S230 단계에 이어서 습도검출센서를 이용하여 환기의 습도를 검출하고, 검출된 환기의 습도와 온습도 설정부에 입력된 설정습도를 비교하는 단계(S231); 상기 S231 단계에서 환기의 습도가 설정습도 보다 높으면, 가습기를 '오프'시키고, 수액기로부터 나오는 냉매가 제1 열교환기와 제2 열교환기로 공급되도록 하며, 바이패스 댐퍼를 '오프'시키고, 가변형 송풍기를 저풍량 모드로 전환하여 항온항습기를 냉방제습모드로 작동시키는 단계(S2311); 상기 S231 단계에서 환기의 습도가 설정습도와 같으면, 가습기를 '오프'시키고, 수액기로부터 나오는 냉매가 제1 열교환기와 제2 열교환기로 공급되도록 하며, 바이패스 댐퍼를 '오프'시키고, 가변형 송풍기를 대풍량 모드로 전환하여 항온항습기를 현열냉방모드로 작동시키는 단계(S2312); 상기 S231 단계에서 환기의 습도가 설정습도 보다 낮으면, 가습기를 '온'시키고, 수액기로부터 나오는 냉매가 제1 열교환기와 제2 열교환기로 공급되도록 하며, 바이패스 댐퍼를 '오프'시키고, 가변형 송풍기를 대풍량 모드로 전환하여 항온항습기를 현열냉방가습모드로 작동시키는 단계(S2313); 상기 S220 단계에서 환기의 온도가 설정온도 보다 높지 않으면, S220 단계에서 이어서 습도검출센서를 이용하여 환기의 습도를 검출하고, 검출된 환기의 습도와 온습도 설정부에 입력된 설정습도를 비교하는 단계(S241); 상기 S241 단계에서 환기의 습도가 설정습도 보다 높으면, 가습기를 '오프'시키고, 수액기로부터 나오는 냉매가 제1 열교환기로 공급되도록 하며, 압축기로부터 나오는 냉매의 일부가 제2 열교환기로 공급되도록 하고, 바이패스 댐퍼를 '오프'시키며, 가변형 송풍기를 저풍량 모드로 전환하여 항온항습기를 제습재열모드로 작동시키는 단계(S2411); 상기 S241 단계에서 환기의 습도가 설정습도 보다 높지 않으면, 난방모드 관련 구성품을 '온'시키고, 환기의 습도와 설정습도가 같은지 비교하는 단계(S241-1); 상기 S241-1 단계에서 환기의 습도와 설정습도가 같으면, 가습기를 '오프'시키고, 제1 열교환기와 제2 열교환기로의 냉매 공급을 차단하며, 바이패스 댐퍼를 '오프'시키고, 가변형 송풍기를 저풍량 모드로 전환하여 항온항습기를 난방모드로 작동시키는 단계(S2412); 및 상기 S241-1 단계에서 환기의 습도와 설정습도가 같지 않으면, 가습기를 '온'시키고, 제1 열교환기와 제2 열교환기로의 냉매 공급을 차단하며, 바이패스 댐퍼를 '오프'시키고, 가변형 송풍기를 저풍량 모드로 전환하여 항온항습기를 난방가습모드로 작동시키는 단계(S2413);로 구성될 수 있다.

한편 상기 2개의 열교환기를 이용한 에너지 절약형 항온항습기의 제어방법에 있어서, 상기 S300 단계는, 상기 가변형 송풍기의 풍량이 일정하도록 풍량고정모드로 작동하되, 가변형 송풍기를 대풍량 모드로 하여 작동시키는 단계(S310); 상기 온도검출센서를 이용하여 환기의 온도를 검출하고, 검출된 환기의 온도와 온습도 설정부에 입력된 설정온도를 비교하는 단계(S320); 상기 S320 단계에서 환기의 온도가 설정온도 보다 높으면, 난방모드 관련 구성품은 '오프'시키고 냉방모드 관련 구성품은 '온'시키는 단계(S330); 상기 S330 단계에 이어서 습도검출센서를 이용하여 환기의 습도를 검출하고, 검출된 환기의 습도와 온습도 설정부에 입력된 설정습도를 비교하는 단계(S331); 상기 S331 단계에서 환기의 습도가 설정습도 보다 높으면, 가습기를 '오프'시키고, 수액기로부터 나오는 냉매가 제1 열교환기와 제2 열교환기로 공급되도록 하며, 환기의 일부가 제1,2 열교환기 및 재열용 히터를 거치지 않고 바이패스되도록 바이패스 댐퍼를 '온'시켜 항온항습기를 냉방제습모드로 작동시키는 단계(S3311); 상기 S331 단계에서 환기의 습도가 설정습도와 같으면, 가습기를 '오프'시키고, 수액기로부터 나오는 냉매가 제1 열교환기와 제2 열교환기로 공급되도록 하며, 바이패스 댐퍼를 '오프'시켜 항온항습기를 현열냉방모드로 작동시키는 단계(S3312); 상기 S331 단계에서 환기의 습도가 설정습도 보다 낮으면, 가습기를 '온'시키고, 수액기로부터 나오는 냉매가 제1 열교환기와 제2 열교환기로 공급되도록 하며, 바이패스 댐퍼를 '오프'시켜 항온항습기를 현열냉방가습모드로 작동시키는 단계(S3313); 상기 S320 단계에서 환기의 온도가 설정온도 보다 높지 않으면, S320 단계에서 이어서 습도검출센서를 이용하여 환기의 습도를 검출하고, 검출된 환기의 습도와 온습도 설정부에 입력된 설정습도를 비교하는 단계(S341); 상기 S341 단계에서 환기의 습도가 설정습도 보다 높으면, 가습기를 '오프'시키고, 수액기로부터 나오는 냉매가 제1 열교환기로 공급되도록 하며, 압축기로부터 나오는 냉매의 일부가 제2 열교환기로 공급되도록 하고, 환기의 일부가 제1,2 열교환기 및 재열용 히터를 거치지 않고 바이패스되도록 바이패스 댐퍼를 '온'시켜 항온항습기를 제습재열모드로 작동시키는 단계(S3411); 상기 S341 단계에서 환기의 습도가 설정습도 보다 높지 않으면, 난방모드 관련 구성품을 '온'시키고, 환기의 습도와 설정습도가 같은지 비교하는 단계(S341-1); 상기 S341-1 단계에서 환기의 습도와 설정습도가 같으면, 가습기를 '오프'시키고, 제1 열교환기와 제2 열교환기로의 냉매 공급을 차단하며, 바이패스 댐퍼를 '오프'시켜 항온항습기를 난방모드로 작동시키는 단계(S3412); 및 상기 S341-1 단계에서 환기의 습도와 설정습도가 같지 않으면, 가습기를 '온'시키고, 제1 열교환기(150)와 제2 열교환기로의 냉매 공급을 차단하며, 바이패스 댐퍼를 '오프'시켜 항온항습기를 난방가습모드로 작동시키는 단계(S3413);로 구성될 수 있다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 의하면, 고온 고압의 냉매가 응축기에서 응축되는 과정에서 버려지는 폐열을 이용하여 습 공기를 재가열하는 방식을 취함으로써, 습공기의 재가열에 소요되는 에너지 및 비용을 대폭 절감할 수 있으며, 히터의 구동시간 단축을 통해 히터의 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.

또한 2개의 열교환기를 증발기로 사용하여 현열 능력을 극대화시키는 방식으로 불필요한 제습을 억제함으로써, 가습기의 구동에 요구되는 에너지 및 비용을 절감할 수 있고, 가습기의 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 종래 항온항습기의 구조도,
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 항온항습기의 구조도,
도 3a 는 본 발명에 따른 제어방법의 순서도,
도 3b 는 본 발명에 따른 항온항습기 풍량가변모드시 제어방법의 순서도,
도 3C 는 본 발명에 따른 항온항습기의 풍량고정모드시 제어방법의 순서도,
도 4 는 현열냉방모드로 작동하는 항온항습기의 구조도,
도 5a 는 종래 항온항습기에서 하나의 증발기를 통과한 환기의 상태를 보인 공기선도,
도 5b 는 본 발명의 항온항습기에서 제1 열교환기를 통과한 환기의 상태를 보인 공기선도,
도 5c 는 제2 열교환기를 통과한 환기의 상태를 보인 공기선도,
도 5d 는 도 5b 및 도 5c를 종합하여 제1,2 열교환기의 통과시 환기의 상태를 보인 공기선도,
도 6a 는 풍량가변모드를 채택하고 냉방제습모드로 작동하는 항온항습기의 구조도,
도 6b 는 풍량가변모드를 채택하고 제습재열모드로 작동하는 항온항습기의 구조도,
도 6c 는 풍량고정방식을 채택하고 냉방제습모드로 작동하는 항온항습기의 구조도,
도 6d 는 풍량고정방식을 채택하고 제습재열모드로 작동하는 항온항습기의 구조도,
도 7 은 종래 항온항습기와 본 발명에 따른 항온항습기의 비교를 위한 공기선도,
도 8 은 도 7에 도시된 공기선도에 표시된 각 상태점에 대한 구성품의 운전상태를 비교하여 나타낸 표,
도 9 는 냉각가습시 종래 항온항습기와 본 발명에 따른 항온항습기를 비교하기 위한 공기선도,
도 10 은 가열제습시 종래 항온항습기와 본 발명에 따른 항온항습기를 비교하기 위한 공기선도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 항온항습기의 구조도를 도시하고 있다.

본 발명에 따른 항온항습기는 2개의 열교환기를 구비하며, 상황에 따라 2개의 열교환기를 모두 증발기로 사용하거나, 어느 하나의 열교환기는 증발기고 사용하고 나머지 하나의 열교환기는 재열코일로 사용할 수 있도록 함으로써 항온항습기의 구동에 요구되는 에너지 소모를 줄일 수 있도록 한 것으로, 압축기(110), 응축기(120), 수액기(130), 제1 팽창변(140), 제1 열교환기(150), 재열용 히터(160), 가변형 송풍기(170), 바이패스 댐퍼(180), 온도검출센서(190), 습도검출센서(200), 온습도 설정부(210), 제2 열교환기(220), 제어부(230)를 포함하는 것으로 구성된다.

상기 압축기(110)와 응축기(120)와 수액기(130)와 제1 팽창변(140) 및 제1 열교환기(150)는 냉매의 순환경로를 따라 순차적으로 배치되어 압축기(110)에 압축되어 나오는 냉매가 응축기(120)와 수액기(130)와 제1 팽창변(140) 및 제1 열교환기(150)를 거친 후 다시 압축기(110)로 반환되도록 구성되며, 이러한 압축기(110)와 응축기(120)와 수액기(130)와 제1 팽창변(140) 및 제1 열교환기(150)의 구성은 일반적인 항온항습기에 사용되고 있는 압축기, 응축기, 수액기, 팽창변, 증발기와 각각 동일하게 구성될 수 있는 바, 압축기(110)와 응축기(120)와 수액기(130)와 제1 팽창변(140) 및 제1 열교환기(150)의 구성에 대한 보다 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

상기 재열용 히터(160)는 제1 열교환기(150)를 거치며 냉각된 환기를 가열할 수 있도록 제1 열교환기(150)의 후단에 배치되며, 통상의 전기 히터로 구성될 수 있다.

상기 가변형 송풍기(170)는 환기가 항온항습기를 거치며 온도와 습도가 조절된 후, 실내로 공급될 수 있도록 환기를 유동시키는 것으로, 항온항습기를 순환하는 환기의 양을 변환시킬 수 있도록 송풍팬의 회전수가 가변되는 구조를 갖되, 상황에 따라 환기의 유량을 변환시키는 풍량가변모드 또는 상황에 관계없이 환기의 유량을 고정하는 풍량고정모드로 작동하도록 구성된다.

이러한 가변형 송풍기(170)는 풍량가변모드에서 대풍량 모드와 저풍량 모드로 전환되어 작동하게 되고, 가변형 송풍기(170)의 대풍량 모드는 현열냉방을 위한 최대풍량을 100%으로 볼 때, 저풍량은 최대풍량 대비 60~70% 풍량으로 할 수 있으며, 제어부(230)는 대풍량 모드 및 저풍량 모드에 따라 가변형 송풍기(170)의 회전수를 제어하여 풍량을 가변시키게 된다.

참고로, 상기 언급된 가변형 송풍기(170)의 대풍량 모드와 저풍량 모드에서의 회전수는 하나의 예를 설명한 것으로, 대풍량 모드와 저풍량 모드에서 회전수는 온습도 설정부(210)에서 임의로 설정할 수도 있다.

한편, 상기 가변형 송풍기(170)는 풍량고정모드에서는 대풍량 모드로 고정되어 작동하게 된다.

상기 바이패스 댐퍼(180)는 항온항습기를 순환하는 환기의 일부가 제1,2 열교환기(150,220) 및 재열용 히터(160)를 거치지 않고 바로 실내로 공급될 수 있도록 유로를 제어하는 것으로, 제1,2 열교환기(150,220)와 재열용 히터(160)가 설치되는 출구(101)에 마련된 바이패스 유로(102)에 설치된다.

참고로, 상기 바이패스 유로(102)는 상기 출구(101)에 격벽(103)을 형성하여 환기의 일부가 제1,2 열교환기(150,220) 및 재열용 히터(160)를 거치지 않고 바로 실내로 공급될 수 있도록 하는 유로로써, 이러한 바이패스 유로(102)에 바이패스 댐퍼(180)가 설치된다.

이와 같은 바이패스 댐퍼(180)는 제어부(230)의 제어신호에 의해 바이패스 유로(102)를 개폐하게 되며, 구체적으로는 풍량가변모드에서는 환기의 상태에 상관없이 '오프' 상태를 유지하게 되고, 풍량고정모드의 경우 항온항습기의 냉방제습모드 및 제습재열모드시 바이패스 댐퍼(180)를 온'하여 적절한 제습과 설계환기횟수를 유지하도록 구성된다.

상기 온도검출센서(190)와 습도검출센서(200)는 환기 유입측에 설치되어 항온항습기로 유입되는 환기의 온도와 습도를 검출하도록 구성되며, 이러한 온도검출센서(190)와 습도검출센서(200)에서 검출되는 온도와 습도는 제어부(230)로 전달된다.

상기 온습도 설정부(210)는 주지된 바와 같이, 사용자가 원하는 실내온도와 습도를 설정할 수 있도록 하는 기능을 수행하는 것으로, 사용자가 원하는 온도값과 습도값을 입력할 수 있도록 하는 다수개의 키(211)와, 각종 설정값 및 항온항습기의 상태를 확인할 수 있도록 하는 디스플레이(212)가 포함될 수 있다.

상기 제2 열교환기(220)는 제1 열교환기(150)와 재열용 히터(160)의 사이에 위치하도록 배치되며, 제1 열교환기(150)로 공급되는 냉매의 일부를 제공받아 환기를 추가적으로 냉각하거나, 압축기(110)에서 압축된 고온 고압의 냉매를 제공받아 환기를 가열하도록 구성된다.

보다 구체적으로, 상기 제2 열교환기(220)는 수액기(130)와 제1 팽창변(140)을 연결하는 배관(P3)으로부터 분기되는 제1 냉매순환관(241)과 연결되어 수액기(130)로부터 제1 팽창변(140)으로 공급되는 냉매의 일부를 공급받으며, 이와 더불어 압축기(110)와 응축기(120)를 연결하는 배관(P1)으로부터 분기되는 제3 냉매순환관(243)과 연결되어 압축기(110)로부터 응축기(120)로 공급되는 냉매의 일부를 공급받도록 구성된다.

한편, 상황에 따라 적절한 냉매가 제2 열교환기(220)로 공급될 수 있도록 하기 위하여 제1 냉매순환관(241)에는 제어부(230)의 제어를 받아 개폐 작동하면서 제1 냉매순환관(241)의 유로를 단속하는 제1 솔레노이드밸브(251)와, 제1 열교환기(150)로 공급되는 냉매를 저온저압으로 교축하는 제2 팽창변(260)이 설치되고, 상기 제3 냉매순환관(243)에는 제어부(230)의 제어를 받아 개폐 작동하면서 제3 냉매순환관(243)의 유로를 단속하는 제4 솔레노이드밸브(254)가 설치된다.

위와 같은 구조에 따르면, 제어부(230)는 상황에 따라 제1 솔레노이드밸브(251)를 개방하고 제4 솔레노이드밸브(254)는 폐쇄하여 수액기(130)로부터 나오는 냉매가 제2 열교환기(220)로 공급되도록 하거나, 반대로 제1 솔레노이드밸브(251)를 폐쇄하고 제4 솔레노이드밸브(254)는 개방하여 압축기(110)로부터 나오는 냉매가 제2 열교환기(220)로 공급되도록 유로를 제어하게 된다.

한편, 제1 냉매순환관(241)에 설치되는 제2 팽창변(260)은 제1 팽창변(140)과 용량이 상이하게 구성되며, 바람직하게는 제1 팽창변(140)의 용량 보다 작은 용량을 갖도록 구성된다. 이는 제2 팽창변(260)이 용량이 제1 팽창변(140)의 용량 보다 작은 경우, 제2 열교환기 내부를 순환하는 냉매의 순환량이 감소되어 감습작용을 최대한 억제하게 하고 냉각작용만을 유도하게 되어 현열비를 1.0 또는 1.0에 최대한 가깝게 유지시킬수 있는 이점이 있기 때문이다.

상기와 같이 수액기(130)와 압축기(110)로부터 선택적으로 냉매를 공급받는 제2 열교환기(220)에서 환기와의 열교환에 사용된 냉매를 압축기(110) 또는 수액기(130)로 반환하기 위한 제2 냉매순환관(242) 및 제4 냉매순환관(244)이 제2 열교환기(220)에 연결된다.

상기 제2 냉매순환관(242)은 제1 열교환기(150)와 압축기(110)를 연결하는 배관(P4)으로부터 분기되어 제2 열교환기(220)와 연결되도록 구성되어 제2 열교환기(220)로부터 배출되는 냉매를 제1 열교환기(150)와 압축기(110)를 연결하는 배관(P4)으로 반환하게 되며, 이러한 제2 냉매순환관(242)에는 제어부(230)의 제어에 의해 개폐 작동을 하되, 제1 솔레노이드밸브(251)와 연동하여 개폐 작동을 하는 제2 솔레노이드밸브(252)가 설치된다.

상기 제4 냉매순환관(244)은 응축기(120)와 수액기(130)를 연결하는 배관(P2)으로부터 분기되어 제2 열교환기(220)와 연결되도록 구성되어 제2 열교환기(220)로부터 배출되는 냉매를 응축기(120)와 수액기(130)로 연결하는 배관(P2)으로 반환하게 되며, 이러한 제4 냉매순환관(244)에는 냉매의 역류를 방지하는 체크밸브(C)가 설치된다.

한편, 상기 수액기(130)와 제1 팽창변(140)을 연결하는 배관(P3)에는 항온항습기의 냉방제습, 현열냉방, 현열냉방가습, 제습재열 동작시에만 배관(P3)의 유로를 개방하도록 제어부(230)에 의해 제어되는 제3 솔레노이드밸브(253)가 더 설치될 수 있다.

한편, 제2 열교환기(220)에서 환기를 가열하는데 사용된 냉매가 수액기(130)로 공급됨에 따른 수액기(130)의 압력 강하를 보상해 주기 위한 압력보상관(271)과 압력보상장치(272)가 더 포함될 수 있다.

상기 압력보상관(271)은 압축기(110)와 응축기(120)를 연결하는 배관(P1)으로부터 분기되어 응축기(120)와 수액기(130)를 연결하는 배관(P2)으로 연결됨으로써, 압축기(110)로부터 나오는 냉매의 일부를 수액기(130)로 공급하도록 구성된다.

상기 압력보상장치(272)는 압력보상관(271)에 설치되어 미리 설정된 설정압력과 수액기(130)의 압력 차이에 따라 상기 압력보상관(271)을 통해 배관(P2)로 공급되는 냉매를 제어하여 수액기(130)측 냉매의 압력 저하시 이를 보상하도록 구성되며, 보다 구체적으로는 수액기(130) 압력강하시 압력보상장치(272)내의 평행벨로우즈와 설정스크류로 미리 설정해 놓은 스프링과 상호 작용하여 설정압력을 유지하기 위해 가변동작을 하면서 압력보상관(271)의 유로를 단속하는 방식으로 압력보상관(271)을 통해 수액기(130)로 공급되는 냉매를 제어하게 된다.

상기 제어부(230)는 항온항습기를 제어하는 것으로, 특히 제1,2,3,4 솔레노이드밸브(251,252,253,254)의 제어를 통해 냉매의 유로를 제어하는 기능과, 가변형 송풍기(170)를 대풍량 모드와 저풍량 모드로 전환시키는 기능과, 풍량고정모드에서 가변형 송풍기(170)를 대풍량 모드로 고정하는 기능과, 환기의 온도와 습도를 설정온도 및 설정습도와 비교하여 항온항습기를 상황에 따른 적절한 모드로 동작시키는 기능을 갖는다.

보다 구체적으로, 상기 제어부(230)는 항온항습기의 현열냉방 동작 시 제1,2 열교환기(150,220)의 장치노점온도를 상승시키기 위해 풍량가변모드일 경우 가변형 송풍기(170)를 대풍량 모드로 전환하고 바이패스 댐퍼(180)를 '오프'시키며, 풍량고정모드일 경우 가변형 송풍기(170)를 대풍량 모드로 고정하고 바이패스 댐퍼(180)를 '오프'시키며, 수액기(130)로부터 나오는 냉매가 제1 열교환기(150)와 제2 열교환기(220)로 공급되도록 유로를 제어하여 환기가 제1 열교환기(150)와 제2 열교환기(220)를 순차적으로 거치며 냉각되도록 항온항습기를 제어하는 기능을 갖는다.

또한, 상기 제어부(230)는 항온항습기의 제습동작 시 풍량가변모드일 경우 가변형 송풍기(170)를 저풍량 모드로 전환하며 바이패스 댐퍼(180)를 '오프'하고, 풍량고정모드일 경우 가변형 송풍기(170)를 대풍량 모드로 전환하고 바이패스 댐퍼(180)를 '온'하고, 압축기(110)에서 압축된 냉매의 일부가 제2 열교환기(220)로 공급되어 제2 열교환기(220)에서 환기의 가열의 이루어지도록 하며, 제2 열교환기(220)에서 환기의 가열에 사용된 냉매가 수액기(130)와 응축기(120)를 연결하는 배관(P2)으로 반환되도록 하고, 더불어 압축기(110)에서 압축된 냉매의 일부가 수액기(130)와 응축기(120)를 연결하는 배관(P2)으로 공급되도록 유로를 제어하는 기능을 갖는다.

참고로, 도 2에 표시된 도면부호 280은 가습기이다.

도 3a는 본 발명에 따른 제어방법의 순서도를, 도 3b는 본 발명에 따른 항온항습기 풍량가변모드시 제어방법의 순서도를, 도 3c는 본 발명에 따른 항온항습기의 풍량고정모드시 제어방법의 순서도를 도시하고 있다.

본 발명에 따른 제어방법은 도 2를 참조하여 설명된 항온항습기를 제어하는 방법으로, 가변형 송풍기(170)의 작동모드를 검출하는 단계(S100); 상기 S100 단계에서 가변형 송풍기(170)의 작동모드가 풍량가변모드인 것으로 검출되면, 환기의 상태에 따라 가변형 송풍기(170)를 대풍량 모드와 저풍량 모드로 전환시키면서 항온항습기를 제어하는 단계(S200); 및 상기 S100 단계에서 가변형 송풍기(170)의 작동모드가 풍량고정모드인 것으로 검출되면, 가변형 송풍기(170)를 대풍량 모드로 고정한 상태로 항온항습기를 제어하는 단계(S300)로 구성된다.

상기 S100 단계는 사용자가 온습도 설정부(210)에서 설정한 가변형 송풍기(170)의 작동방식을 제어부(230)가 검출하는 것으로 이루어지게 되며, 제어부(230)는 가변형 송풍기(170)의 작동모드가 풍량가변모드인지 아니면 풍량고정모드인지를 검출하게 된다.

상기 S200 단계는 S100 단계에서 가변형 송풍기(170)의 작동모드가 풍량가변모드인 것으로 검출된 경우 실시되는 단계로써, 상기 가변형 송풍기(170)를 풍량가변모드로 작동시키는 단계(S210); 상기 온도검출센서(190)를 이용하여 환기의 온도를 검출하고, 검출된 환기의 온도와 온습도 설정부(210)에 입력된 설정온도를 비교하는 단계(S220); 상기 S220 단계에서 환기의 온도가 설정온도 보다 높으면, 난방모드 관련 구성품은 '오프'시키고 냉방모드 관련 구성품은 '온'시키는 단계(S230); 상기 S230 단계에 이어서 습도검출센서(200)를 이용하여 환기의 습도를 검출하고, 검출된 환기의 습도와 온습도 설정부(210)에 입력된 설정습도를 비교하는 단계(S231); 상기 S231 단계에서 환기의 습도가 설정습도 보다 높으면, 가습기를 '오프'시키고, 수액기(130)로부터 나오는 냉매가 제1 열교환기(150)와 제2 열교환기(220)로 공급되도록 하며, 바이패스 댐퍼(180)를 '오프'하고, 가변형 송풍기(170)를 저풍량 모드로 전환하여 항온항습기를 냉방제습모드로 작동시키는 단계(S2311); 상기 S231 단계에서 환기의 습도가 설정습도와 같으면, 가습기를 '오프'시키고, 수액기(130)로부터 나오는 냉매가 제1 열교환기(150)와 제2 열교환기(220)로 공급되도록 하며, 바이패스 댐퍼(180)를 '오프'시키고, 가변형 송풍기(170)를 대풍량 모드로 전환하여 항온항습기를 현열냉방모드로 작동시키는 단계(S2312); 상기 S231 단계에서 환기의 습도가 설정습도 보다 낮으면, 가습기를 '온'시키고, 수액기(130)로부터 나오는 냉매가 제1 열교환기(150)와 제2 열교환기(220)로 공급되도록 하며, 바이패스 댐퍼(180)를 '오프'시키고, 가변형 송풍기(170)를 대풍량 모드로 전환하여 항온항습기를 현열냉방가습모드로 작동시키는 단계(S2313); 상기 S220 단계에서 환기의 온도가 설정온도 보다 높지 않으면, S220 단계에서 이어서 습도검출센서(200)를 이용하여 환기의 습도를 검출하고, 검출된 환기의 습도와 온습도 설정부(210)에 입력된 설정습도를 비교하는 단계(S241); 상기 S241 단계에서 환기의 습도가 설정습도 보다 높으면, 가습기를 '오프'시키고, 수액기(130)로부터 나오는 냉매가 제1 열교환기(150)로 공급되도록 하며, 압축기(110)로부터 나오는 냉매의 일부가 제2 열교환기(220)로 공급되도록 하고, 바이패스 댐퍼(180)를 '오프'시키며, 가변형 송풍기(170)를 저풍량 모드로 전환하여 항온항습기를 제습재열모드로 작동시키는 단계(S2411); 상기 S241 단계에서 환기의 습도가 설정습도 보다 높지 않으면, 난방모드 관련 구성품을 '온'시키고, 환기의 습도와 설정습도가 같은지 비교하는 단계(S241-1); 상기 S241-1 단계에서 환기의 습도와 설정습도가 같으면, 가습기를 '오프'시키고, 제1 열교환기(150)와 제2 열교환기(220)로의 냉매 공급을 차단하며, 바이패스 댐퍼(180)를 '오프'시키고, 가변형 송풍기(170)를 저풍량 모드로 전환하여 항온항습기를 난방모드로 작동시키는 단계(S2412); 및 상기 S241-1 단계에서 환기의 습도와 설정습도가 같지 않으면, 가습기를 '온'시키고, 제1 열교환기(150)와 제2 열교환기(220)로의 냉매 공급을 차단하며, 바이패스 댐퍼(180)를 '오프'시키고, 가변형 송풍기(170)를 저풍량 모드로 전환하여 항온항습기를 난방가습모드로 작동시키는 단계(S2413);로 구성된다.

상기 S210 단계는 제어부(230)가 가변형 송풍기(170)를 풍량가변모드로 작동시키는 것으로 이루어진다.

상기 S220 단계는 제어부(230)가 항온항습기로 유입되는 환기의 온도정보를 온도검출센서(190)로부터 전달받고, 사용자에 의하여 온습도 설정부(210)에 입력된 설정온도와 비교하는 단계로써, 제어부(230)는 환기 온도가 설정온도 보다 높은지의 여부를 판단하게 된다.

상기 S230 단계는 S220 단계에서 환기 온도가 설정온도 보다 높은 경우 제어부(230)에 의해 실행되는 단계로써, 난방모드 관련 구성품은 '오프'시키고 냉방모드 관련 구성품은 '온'시키는 것으로 이루어지게 된다.

참고로, 상기 난방모드 관련 구성품은 재열용 히터(160)가 해당되며, 냉방모드 관련 구성품은 제1,2 열교환기(150,220), 압축기(110), 응축기(120), 증발기 등 환기의 온도 하강에 작용하는 구성품이 해당될 수 있다.

상기 S231 단계는 S230 단계에 이어서 실시되는 단계로, 습도검출센서(200)에서 검출되는 환기의 습도를 제어부(230)가 전달받아 온습도 설정부(210)에 입력된 설정습도와 비교하되, 먼저 환기의 습도가 설정습도 보다 높은지의 여부를 판단하고, 환기습도가 설정습도 보다 높지 않은 경우, 환기습도가 설정습도와 같은지 판단하는 것으로 이루어지게 된다.

상기 S2311 단계는 S231 단계에서 환기의 습도가 설정습도 보다 높은 경우 실행되는 단계로써, 제어부(230)가 가습기를 '오프'시키고, 수액기(130)로부터 나오는 냉매가 제1 열교환기(150)와 제2 열교환기(220)로 공급되도록 하며, 바이패스 댐퍼(180)를 '오프'시키고, 가변형 송풍기(170)를 저풍량 모드로 전환하여 항온항습기를 냉방제습모드로 작동시키는 것으로 이루어지게 된다.

상기 S2312 단계는 S231 단계에서 환기의 습도가 설정습도와 같은 것으로 판단되는 경우 실행되는 단계로써, 제어부(230)가 가습기를 '오프'시키고, 수액기(130)로부터 나오는 냉매가 제1 열교환기(150)와 제2 열교환기(220)로 공급되도록 유로를 제어하며, 바이패스 댐퍼(180)를 '오프'시키고, 가변형 송풍기(170)를 대풍량 모드로 전환하여 항온항습기를 현열냉방모드로 작동시키는 것으로 이루어지게 된다.

한편, 도 4는 현열냉방모드로 작동하는 항온항습기의 구조도를, 도 5a는 종래 항온항습기에서 하나의 증발기를 통과한 환기의 상태를 보인 공기선도를, 도 5b는 본 발명의 항온항습기에서 제1 열교환기를 통과한 환기의 상태를 보인 공기선도를, 도 5c는 제2 열교환기를 통과한 환기의 상태를 보인 공기선도를, 도 5d는 도 5b 및 도 5c를 종합하여 제1,2 열교환기의 통과시 환기의 상태를 보인 공기선도를 도시하고 있다.

상기 S2312 단계에서와 같이, 제1 열교환기(150)와 제2 열교환기(220)로 상대적으로 낮은 온도의 냉매가 공급되도록 하고 가변형 송풍기(170)를 대풍량 모드로 전환시킨 경우, 제1 열교환기(150)와 제2 열교환기(220)의 장치노점온도가 상승하게 되고, 제1 열교환기(150)를 통과하는 과정에서 냉각감습된 환기는 제2 열교환기(220)를 통과하는 과정에서 감습없이 온도만 하강하게 되므로, 환기의 과도한 제습을 방지할 수 있게 되며, 환기의 과도한 제습이 방지됨에 환기의 가습을 위한 에너지의 소모를 방지할 수 있게 된다.

즉, 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 환기가 제1 열교환기(150)만을 통과하였을 때, 현열비는 도 5a와 동일하지만, 엔탈피변화량과 절대습도 변화량이 감소하여 각각 h①→h②`, x①→x②`로 상태점이 이동하게 되며, 장치노점온도는 도 5a와 동일하지만, 종래 항온항습기와 본 발명의 항온항습기를 비교하면, 온도는 t②→t②`, 절대습도는 x②→x②`로 상태점이 이동하게 된다.

한편, 도 5c를 참조하면, 환기가 제2 열교환기(220)를 통과하였을 때, 제1 열교환기(150)를 통과하면서 1차 냉각감습된 공기는 제2 열교환기(220)를 통과하면서 온도만 하락하게 되고, 따라서 엔탈피 변환량은 h②`→h②, 온도변화량은 t②`→t③로 각각 상태점 이동이 이루어지며, 현열비는 1, 장치노점온도(Coil ADP)는 Coil ADP`로 상승하게 된다.

결국, 도 5d에서와 같이 엔탈피변화량은 h①→h②로 하나의 증발기를 이용하는 종래 항온항습기와 동일하지만, 장치노점온도가 Coil ADP″로 상승되어 현열비가 종래 항온항습기 보다 상승하게 되므로, 환기의 과도한 제습을 방지할 수 있게 되는 것이다.

상기 S2313 단계는 S231 단계에서 환기의 습도가 설정습도 보다 높지 않은 것으로 판단되고, 이어서 환기의 습도가 설정습도와 같지 않은 즉, 환기의 습도가 설정습도 보다 낮은 경우 실행되는 단계로써, 제어부(230)가 가습기를 '온'시키고, 수액기(130)로부터 나오는 냉매가 제1 열교환기(150)로 제2 열교환기(220)로 공급되도록 하며, 바이패스 댐퍼(180)를 '오프'시키고, 가변형 송풍기(170)를 대풍량 모드로 전환하여 항온항습기를 현열냉방가습모드로 작동시키는 것으로 이루어지게 된다.

상기 S241 단계는 S220 단계에서 환기의 온도가 설정온도 보다 높지 않은 것으로 판단되는 경우 실행되는 단계로써, 습도검출센서(200)로부터 검출되는 환기의 습도를 제어부(230)가 전달받고, 검출된 환기의 습도와 온습도 설정부(210)에 입력된 설정습도를 비교하되, 환기의 습도가 설정습도 보다 높은지의 여부를 판단하는 것으로 이루어지게 된다.

상기 S2411 단계는 S241 단계에서 환기의 습도가 설정습도 보다 높은 경우 실행되는 단계로써, 제어부(230)가 가습기를 '오프'시키고, 수액기(130)로부터 나오는 냉매가 제1 열교환기(150)로 공급되도록 하며, 압축기(110)로부터 나오는 냉매의 일부가 제2 열교환기(220)로 공급되도록 유로를 제어하고, 바이패스 댐퍼(180)를 '오프'시키며, 가변형 송풍기(170)를 저풍량 모드로 전환하여 항온항습기를 제습재열모드로 작동시키는 것으로 이루어지게 된다.

한편, 도 6a는 풍량가변모드를 채택하고 냉방제습모드로 작동하는 항온항습기의 구조도를, 도 6b는 풍량가변모드를 채택하고 제습재열모드로 작동하는 항온항습기의 구조도가 되어 있으며, S2411 단계에서와 같이, 제1 열교환기(150)로는 상대적으로 낮은 온도의 냉매를 공급하고, 제2 열교환기(220)로는 상대적으로 높은 온도의 냉매가 공급되도록 하며, 가변형 송풍기(170)를 저풍량 모드로 전환시킨 경우, 제1 열교환기(150)를 통과하면서 냉각감습된 환기가 제2 열교환기(220)를 통과하는 과정에서 가열되므로, 재열용 히터(160)의 부하 경감 및 에너지 절약이 가능하게 된다.

상기 S241-1 단계는 S241 단계에서 환기의 습도가 설정습도 보다 높지 않은 것으로 판단되는 경우 실행되는 단계로써, 제어부(230)가 난방모드 관련 구성품인 재열용 히터(160)를 '온'시키고, 이어서 환기의 습도와 설정습도가 같은지를 비교하는 것으로 이루어지게 된다.

상기 S2412 단계는 S241-1 단계에서 환기의 습도와 설정습도가 같은 것으로 판단되는 경우 실행되는 단계로써, 제어부(230)가 가습기를 '오프'시키고, 제1 열교환기(150)와 제2 열교환기(220)로의 냉매 공급이 차단되도록 유로를 제어하며, 바이패스 댐퍼(180)를 '오프'시키고, 가변형 송풍기(170)를 저풍량 모드로 전환하여 항온항습기를 난방모드로 작동시키는 것으로 이루어지게 된다.

상기 S2413 단계는 S241-1 단계에서 환기습도가 설정습도와 같지 않은 경우 실행되는 단계로써, 제어부(230)가 가습기를 '온'시키고, 제1 열교환기(150)와 제2 열교환기(220)로의 냉매 공급이 차단되도록 유로를 제어하며, 바이패스 댐퍼(180)를 '오프'시키고, 가변형 송풍기(170)를 저풍량 모드로 전환하여 항온항습기를 난방가습모드로 작동시키는 것으로 이루어지게 된다.

상기 S300 단계는 S100 단계에서 가변형 송풍기(170)의 작동모드가 풍량고정모드인 것으로 검출된 경우 실시되는 단계로써, 상기 가변형 송풍기(170)의 풍량이 일정하도록 풍량고정모드로 작동하되, 가변형 송풍기(170)를 대풍량 모드로 하여 작동시키는 단계(S310); 상기 온도검출센서(190)를 이용하여 환기의 온도를 검출하고, 검출된 환기의 온도와 온습도 설정부(210)에 입력된 설정온도를 비교하는 단계(S320); 상기 S320 단계에서 환기의 온도가 설정온도 보다 높으면, 난방모드 관련 구성품은 '오프'시키고 냉방모드 관련 구성품은 '온'시키는 단계(S330); 상기 S330 단계에 이어서 습도검출센서(200)를 이용하여 환기의 습도를 검출하고, 검출된 환기의 습도와 온습도 설정부(210)에 입력된 설정습도를 비교하는 단계(S331); 상기 S331 단계에서 환기의 습도가 설정습도 보다 높으면, 가습기를 '오프'시키고, 수액기(130)로부터 나오는 냉매가 제1 열교환기(150)와 제2 열교환기(220)로 공급되도록 하며, 환기의 일부가 제1,2 열교환기(150,220) 및 재열용 히터(160)를 거치지 않고 바이패스되도록 바이패스 댐퍼(180)를 '온'시켜 항온항습기를 냉방제습모드로 작동시키는 단계(S3311); 상기 S331 단계에서 환기의 습도가 설정습도와 같으면, 가습기를 '오프'시키고, 수액기(130)로부터 나오는 냉매가 제1 열교환기(150)와 제2 열교환기(220)로 공급되도록 하며, 바이패스 댐퍼(180)를 '오프'시켜 항온항습기를 현열냉방모드로 작동시키는 단계(S3312); 상기 S331 단계에서 환기의 습도가 설정습도 보다 낮으면, 가습기를 '온'시키고, 수액기(130)로부터 나오는 냉매가 제1 열교환기(150)와 제2 열교환기(220)로 공급되도록 하며, 바이패스 댐퍼(180)를 '오프'시켜 항온항습기를 현열냉방가습모드로 작동시키는 단계(S3313); 상기 S320 단계에서 환기의 온도가 설정온도 보다 높지 않으면, S320 단계에서 이어서 습도검출센서(200)를 이용하여 환기의 습도를 검출하고, 검출된 환기의 습도와 온습도 설정부(210)에 입력된 설정습도를 비교하는 단계(S341); 상기 S341 단계에서 환기의 습도가 설정습도 보다 높으면, 가습기를 '오프'시키고, 수액기(130)로부터 나오는 냉매가 제1 열교환기(150)로 공급되도록 하며, 압축기(110)로부터 나오는 냉매의 일부가 제2 열교환기(220)로 공급되도록 하고, 환기의 일부가 제1,2 열교환기(150,220) 및 재열용 히터(160)를 거치지 않고 바이패스되도록 바이패스 댐퍼(180)를 '온'시켜 항온항습기를 제습재열모드로 작동시키는 단계(S3411); 상기 S341 단계에서 환기의 습도가 설정습도 보다 높지 않으면, 난방모드 관련 구성품을 '온'시키고, 환기의 습도와 설정습도가 같은지 비교하는 단계(S341-1); 상기 S341-1 단계에서 환기의 습도와 설정습도가 같으면, 가습기를 '오프'시키고, 제1 열교환기(150)와 제2 열교환기(220)로의 냉매 공급을 차단하며, 바이패스 댐퍼(180)를 '오프'시켜 항온항습기를 난방모드로 작동시키는 단계(S3412); 및 상기 S341-1 단계에서 환기의 습도와 설정습도가 같지 않으면, 가습기를 '온'시키고, 제1 열교환기(150)와 제2 열교환기(220)로의 냉매 공급을 차단하며, 바이패스 댐퍼(180)를 '오프'시켜 항온항습기를 난방가습모드로 작동시키는 단계(S3413);로 구성된다.

상기 S310 단계는 제어부(230)가 가변형 송풍기(170)를 대풍량 모드로 고정시켜 작동시키는 것으로 이루어진다.

상기 S320 단계는 제어부(230)가 항온항습기로 유입되는 환기의 온도정보를 온도검출센서(190)로부터 전달받고, 사용자에 의하여 온습도 설정부(210)에 입력된 설정온도와 비교하는 단계로써, 제어부(230)는 환기 온도가 설정온도 보다 높은지의 여부를 판단하게 된다.

상기 S330 단계는 S320 단계에서 환기 온도가 설정온도 보다 높은 경우 제어부(230)에 의해 실행되는 단계로써, 난방모드 관련 구성품은 '오프'시키고 냉방모드 관련 구성품은 '온'시키는 것으로 이루어지게 된다.

상기 S331 단계는 S330 단계에 이어서 실시되는 단계로, 습도검출센서(200)에서 검출되는 환기의 습도를 제어부(230)가 전달받아 온습도 설정부(210)에 입력된 설정습도와 비교하되, 먼저 환기의 습도가 설정습도 보다 높은지의 여부를 판단하고, 환기습도가 설정습도 보다 높지 않은 경우, 환기습도가 설정습도와 같은지 판단하는 것으로 이루어지게 된다.

상기 S3311 단계는 S331 단계에서 환기의 습도가 설정습도 보다 높은 경우 실행되는 단계로써, 제어부(230)가 가습기를 '오프'시키고, 수액기(130)로부터 나오는 냉매가 제1 열교환기(150)와 제2 열교환기(220)로 공급되도록 하며, 환기의 일부가 제1,2 열교환기(150,220) 및 재열용 히터(160)를 거치지 않고 바이패스되도록 바이패스 댐퍼(180)를 '온'시켜 항온항습기를 냉방제습모드로 작동시키는 것으로 이루어지게 된다.

상기 S3312 단계는 S331 단계에서 환기의 습도가 설정습도와 같은 것으로 판단되는 경우 실행되는 단계로써, 제어부(230)가 가습기를 '오프'시키고, 수액기(130)로부터 나오는 냉매가 제1 열교환기(150)와 제2 열교환기(220)로 공급되도록 유로를 제어하며, 바이패스 댐퍼(180)를 '오프'시켜 항온항습기를 현열냉방모드로 작동시키는 것으로 이루어지게 된다.

상기 S3313 단계는 S331 단계에서 환기의 습도가 설정습도 보다 높지 않은 것으로 판단되고, 이어서 환기의 습도가 설정습도와 같지 않은 즉, 환기의 습도가 설정습도 보다 낮은 경우 실행되는 단계로써, 제어부(230)가 가습기를 '온'시키고, 수액기(130)로부터 나오는 냉매가 제1 열교환기(150)로 제2 열교환기(220)로 공급되도록 하며, 바이패스 댐퍼(180)를 '오프'시켜 항온항습기를 현열냉방가습모드로 작동시키는 것으로 이루어지게 된다.

상기 S341 단계는 S320 단계에서 환기의 온도가 설정온도 보다 높지 않은 것으로 판단되는 경우 실행되는 단계로써, 습도검출센서(200)로부터 검출되는 환기의 습도를 제어부(230)가 전달받고, 검출된 환기의 습도와 온습도 설정부(210)에 입력된 설정습도를 비교하되, 환기의 습도가 설정습도 보다 높은지의 여부를 판단하는 것으로 이루어지게 된다.

상기 S3411 단계는 S341 단계에서 환기의 습도가 설정습도 보다 높은 경우 실행되는 단계로써, 제어부(230)가 가습기를 '오프'시키고, 수액기(130)로부터 나오는 냉매가 제1 열교환기(150)로 공급되도록 하며, 압축기(110)로부터 나오는 냉매의 일부가 제2 열교환기(220)로 공급되도록 유로를 제어하고, 환기의 일부가 제1,2 열교환기(150,220) 및 재열용 히터(160)를 거치지 않고 바이패스되도록 바이패스 댐퍼(180)를 '온'시켜 항온항습기를 제습재열모드로 작동시키는 것으로 이루어지게 된다.

한편, 도 6c는 풍량고정방식을 채택하고 냉방제습모드로 작동하는 항온항습기의 구조도를, 도 6d는 풍량고정방식을 채택하고 제습재열모드로 작동하는 항온항습기의 구조도가 도시되어 있으며, 가변형 송풍기(170)를 풍량고정모드로 채택하여 대풍량 모드로 고정시킨 경우, 제1 열교환기(150)를 통과하면서 냉각감습된 환기가 제2 열교환기(220)를 통과하는 과정에서 가열되므로, 재열용 히터(160)의 부하 경감 및 에너지 절약이 가능하게 되며, 이때 바이패스 댐퍼(180)가 '온'되어 환기 중 일부가 바이패스 되어 환기횟수의 부족없이 설계환기횟수를 만족하게 된다.

상기 S341-1 단계는 S341 단계에서 환기의 습도가 설정습도 보다 높지 않은 것으로 판단되는 경우 실행되는 단계로써, 제어부(230)가 난방모드 관련 구성품인 재열용 히터(160)를 '온'시키고, 이어서 환기의 습도와 설정습도가 같은지를 비교하는 것으로 이루어지게 된다.

상기 S3412 단계는 S341-1 단계에서 환기의 습도와 설정습도가 같은 것으로 판단되는 경우 실행되는 단계로써, 제어부(230)가 가습기를 '오프'시키고, 제1 열교환기(150)와 제2 열교환기(220)로의 냉매 공급이 차단되도록 유로를 제어하며, 바이패스 댐퍼(180)를 '오프'시켜 항온항습기를 난방모드로 작동시키는 것으로 이루어지게 된다.

상기 S3413 단계는 S341-1 단계에서 환기습도가 설정습도와 같지 않은 경우 실행되는 단계로써, 제어부(230)가 가습기를 '온'시키고, 제1 열교환기(150)와 제2 열교환기(220)로의 냉매 공급이 차단되도록 유로를 제어하며, 바이패스 댐퍼(180)를 '오프'시켜 항온항습기를 난방가습모드로 작동시키는 것으로 이루어지게 된다.

도 7은 종래 항온항습기와 본 발명에 따른 항온항습기의 비교를 위한 공기선도를, 도 8은 도 7에 도시된 공기선도에 표시된 각 상태점에 대한 구성품의 운전상태를 비교하여 나타낸 표를, 도 9는 냉각가습시 종래 항온항습기와 본 발명에 따른 항온항습기를 비교하기 위한 공기선도를, 도 10은 가열제습시 종래 항온항습기와 본 발명에 따른 항온항습기를 비교하기 위한 공기선도를 도시하고 있다.

상태점①,②의 경우, 종래 항온항습기에서는 송풍량이 정풍량(저풍량)으로 정해져 있어서, 냉각시 온도와 습도는 도 9의 좌측 공기선도에서 확인할 수 있는 바와 같이, 현열비 상태선을 따라 이동하게 되므로, 과도하게 제습되어 설정습도에 도달하기 위한 가습량이 많아지게 되는 바, 불필요한 전력손실이 발생된다.

반면, 본 발명에 따른 항온항습기의 경우, 송풍량이 대풍량인 상태로 구동되므로, 냉각시 온도와 습도는 도 9의 우측 공기선도에서 확인할 수 있는 바와 같이, 현열비 상태선을 따라 이동하게 되므로, 과도하게 제습되는 것을 사전에 방지하여 설정습도에 도달하기 위한 가습량이 종래의 항온항습기 보다 적으며, 이에 따라 불필요한 전력 손실을 방지할 수 있다.

한편, 상태점⑧의 경우, 종래 항온항습기에서는 제습하기 위해 냉동기를 운전하고, 냉각감습된 환기를 다시 가열하기 위하여 재열용 히터(160)를 운전하게 되므로 전력손실이 많았으나, 본 발명에 따른 항온항습기의 경우, 제습방법은 종래와 같지만, 제2 열교환기(220)를 통화하는 과정에서 환기가 가열되는 바, 재열용 히터(160)에서 발생되던 불필요한 전력손실을 방지하여 에너지 절약을 실현할 수 있게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110: 압축기 120: 응축기
130: 수액기 140: 제1 팽창변
150: 제1 열교환기 160: 재열용 히터
170: 가변형 송풍기 180: 바이패스 댐퍼
190: 온도검출센서 200: 습도검출센서
210: 온습도 설정부 220: 제2 열교환기
230: 제어부 241: 제1 냉매순환관
242: 제2 냉매순환관 243: 제3 냉매순환관
244: 제4 냉매순환관 251: 제1 솔레노이드밸브
252: 제2 솔레노이드밸브 253: 제3 솔레노이드밸브
254: 제4 솔레노이드밸브 260: 제2 팽창변
271: 압력보상관 272: 압력보상장치

Claims

냉매의 순환경로를 따라 압축기(110), 응축기(120), 수액기(130), 제1 팽창변(140), 제1 열교환기(150)가 순차적으로 배치되고, 상기 제1 열교환기(150)의 후단에 재열용 히터(160)가 배치되며, 환기의 온도와 습도를 검출하는 온도검출센서(190)와 습도검출센서(200) 및 온습도 설정부(210)를 포함하는 항온항습기에 있어서,
상기 제1 열교환기(150)와 재열용 히터(160)의 사이에 위치하도록 배치되며, 제1 열교환기(150)로 공급되는 냉매의 일부를 제공받아 냉매와 환기의 열교환을 통해 환기를 냉각하거나, 상기 압축기(110)로부터 응축기(120)로 공급되는 냉매의 일부를 제공받아 냉매와 환기의 열교환기를 통해 환기를 가열하는 제2 열교환기(220);
상기 항온항습기의 내부로 환기가 순환하도록 공기를 유동시키되, 제어부(230)의 제어신호에 따라 항온항습기를 순환하는 공기량의 조절이 가능하도록 이루어진 가변형 송풍기(170); 및
상기 가변형 송풍기(170)의 작동모드에 따라 항온항습기를 순환하는 환기의 일부가 제1,2 열교환기(150,220)와 재열용 히터를 거치지 않고 바로 실내로 유입되도록 유로를 제어하는 바이패스 댐퍼(180);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2개의 열교환기를 이용한 에너지 절약형 항온항습기.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 열교환기(220)는 수액기(130)와 제1 팽창변(140)을 연결하는 배관(P3)으로부터 분기되는 제1 냉매순환관(241)에 연결되어 냉매를 공급받고, 상기 제1 냉매순환관(241)에는 제어부(230)의 제어를 받아 개폐 작동되면서 제2 열교환기(220)로 공급되는 냉매의 유동을 허용하거나 차단하는 제1 솔레노이드밸브(251)와, 제2 열교환기(220)로 공급되는 냉매를 저온저압으로 교축하는 제2 팽창변(260)이 설치되며,
상기 제2 열교환기(220)는 제1 열교환기(150)와 압축기(110)를 연결하는 배관(P4)으로부터 분기되는 제2 냉매순환관(242)에 연결되어 환기의 냉각에 사용된 냉매를 압축기(110)로 반환하도록 구성되며, 상기 제2 냉매순환관(242)에는 제1 솔레노이드밸브(251)와 연동하여 개폐 작동하는 제2 솔레노이드밸브(252)가 설치된 것을 특징으로 하는 2개의 열교환기를 이용한 에너지 절약형 항온항습기.
청구항 1에 있어서,
상기 수액기(130)와 제1 팽창변(140)을 연결하는 배관(P3)에는 항온항습기의 냉방제습, 현열냉방, 현열냉방가습, 제습재열 동작시에만 배관의 유로를 개방하도록 제어부(230)에 의해 제어되는 제3 솔레노이드밸브(253)가 더 설치된 것을 특징으로 하는 2개의 열교환기를 이용한 에너지 절약형 항온항습기.
청구항 2에 있어서,
상기 제1 팽창변(140)과 제2 팽창변(260)은 용량이 상이한 것을 특징으로 하는 2개의 열교환기를 이용한 에너지 절약형 항온항습기.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 열교환기(220)는 압축기(110)와 응축기(120)를 연결하는 배관(P1)으로부터 분기된 제3 냉매순환관(243)과 연결되어 압축기(110)에 의해 압축된 냉매를 공급받고, 상기 제3 냉매순환관(243)에는 제어부(230)의 제어를 받아 개폐 작동을 하는 제4 솔레노이드밸브(254)가 설치되며,
상기 제2 열교환기(220)는 수액기(130)와 응축기(120)를 연결하는 배관(P2)으로부터 분기되는 제4 냉매순환관(244)과 연결되어 환기의 가열에 사용된 냉매를 상기 배관(P2)으로 반환하도록 구성된 것을 특징으로 하는 2개의 열교환기를 이용한 에너지 절약형 항온항습기.
청구항 5에 있어서,
상기 압축기(110)와 응축기(120)를 연결하는 배관(P1)으로부터 분기되어 응축기(120)와 수액기(130)를 연결하는 배관(P2)으로 연결되며, 응축기(120)로 공급되는 냉매의 일부를 응축기(120)의 후단으로 공급하여 제2 열교환기(220)로부터 반환되는 냉매에 의한 수액기(130) 내부 압력 강하를 방지하는 압력보상관(271); 및
상기 압력보상관(271)에 설치되며, 미리 설정된 설정압력과 수액기(130)의 압력 차이에 따라 상기 압력보상관(271)을 통해 배관(P2)으로 공급되는 냉매를 제어하여 수액기(130)측 냉매의 압력 저하시 이를 보상하는 압력보상장치(272);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2개의 열교환기를 이용한 에너지 절약형 항온항습기.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부(230)는, 항온항습기의 현열냉방 동작 시 제1,2 열교환기(150,220)의 장치노점온도를 상승시키기 위해 가변형 송풍기(170)를 대풍량 모드로 전환하고, 항온항습기를 순환하는 모든 환기가 제1,2 열교환기(150,220)를 거치도록 바이패스 댐퍼(180)를 '오프'시키며, 수액기(130)로부터 나오는 냉매가 제1 열교환기(150)와 제2 열교환기(220)로 공급되도록 유로를 제어하여 환기가 제1 열교환기(150)와 제2 열교환기(220)를 순차적으로 거치며 냉각되게 하는 것을 특징으로 하는 2개의 열교환기를 이용한 에너지 절약형 항온항습기.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부(230)는, 가변형 송풍기(170)의 풍량가변모드 및 항온항습기의 제습 동작 시 가변형 송풍기(170)를 저풍량 모드로 전환하고, 바이패스 댐퍼(180)를 '오프'시키며 , 압축기(110)에서 압축된 냉매의 일부가 제2 열교환기(220)로 공급되어 제2 열교환기(220)에서 환기의 가열의 이루어지도록 하며, 제2 열교환기(220)에서 환기의 가열에 사용된 냉매가 수액기(130)와 응축기(120)를 연결하는 배관(P2)으로 반환되도록 하고, 더불어 압축기(110)에서 압축된 냉매의 일부가 수액기(130)와 응축기(120)를 연결하는 배관(P2)으로 공급되도록 유로를 제어하는 것을 특징으로 하는 2개의 열교환기를 이용한 에너지 절약형 항온항습기.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부(230)는, 가변형 송풍기(170)의 풍량고정모드 및 항온항습기의 제습 동작 시 가변형 송풍기(170)를 대풍량 모드로 고정하고, 바이패스 댐퍼(180)를 '온'시켜 환기중 일부가 제1,2 열교환기(150,220) 및 재열용 히터(160)를 통과하지 않게 하여 설계환기횟수를 만족시키며, 압축기(110)에서 압축된 냉매의 일부가 제2 열교환기(220)로 공급되어 제2 열교환기(220)에서 환기의 가열의 이루어지도록 하고, 제2 열교환기(220)에서 환기의 가열에 사용된 냉매가 수액기(130)와 응축기(120)를 연결하는 배관(P2)으로 반환되도록 하며, 더불어 압축기(110)에서 압축된 냉매의 일부가 수액기(130)와 응축기(120)를 연결하는 배관(P2)으로 공급되도록 유로를 제어하는 것을 특징으로 하는 2개의 열교환기를 이용한 에너지 절약형 항온항습기.
냉매의 순환경로를 따라 압축기(110), 응축기(120), 수액기(130), 제1 팽창변(140), 제1 열교환기(150)가 순차적으로 배치되고, 상기 제1 열교환기(150)의 후단에 제2 열교환기(220)와 재열용 히터(160) 및 가변형 송풍기(170)가 배치되며, 환기의 일부가 제1,2 열교환기(150,220) 및 재열용 히터(160)를 거치지 않고 그대로 실내로 유입될 수 있도록 유로를 제어하는 바이패스 댐퍼(180), 온도검출센서(190), 습도검출센서(200) 및 온습도 설정부(210)를 포함하는 항온항습기의 제어방법에 있어서,
가변형 송풍기(170)의 작동모드를 검출하는 단계(S100);
상기 S100 단계에서 가변형 송풍기(170)의 작동모드가 풍량가변모드인 것으로 검출되면, 환기의 상태에 따라 가변형 송풍기(170)를 대풍량 모드와 저풍량 모드로 전환시키면서 항온항습기를 제어하는 단계(S200); 및
상기 S100 단계에서 가변형 송풍기(170)의 작동모드가 풍량고정모드인 것으로 검출되면, 가변형 송풍기(170)를 대풍량 모드로 고정한 상태로 항온항습기를 제어하는 단계(S300)로 구성된 것을 특징으로 하는 2개의 열교환기를 이용한 에너지 절약형 항온항습기의 제어방법.
청구항 10에 있어서,
상기 S200 단계는,
상기 가변형 송풍기(170)를 풍량가변모드로 작동시키는 단계(S210);
상기 온도검출센서(190)를 이용하여 환기의 온도를 검출하고, 검출된 환기의 온도와 온습도 설정부(210)에 입력된 설정온도를 비교하는 단계(S220);
상기 S220 단계에서 환기의 온도가 설정온도 보다 높으면, 난방모드 관련 구성품은 '오프'시키고 냉방모드 관련 구성품은 '온'시키는 단계(S230);
상기 S230 단계에 이어서 습도검출센서(200)를 이용하여 환기의 습도를 검출하고, 검출된 환기의 습도와 온습도 설정부(210)에 입력된 설정습도를 비교하는 단계(S231);
상기 S231 단계에서 환기의 습도가 설정습도 보다 높으면, 가습기를 '오프'시키고, 수액기(130)로부터 나오는 냉매가 제1 열교환기(150)와 제2 열교환기(220)로 공급되도록 하며, 바이패스 댐퍼(180)를 '오프'시키고, 가변형 송풍기(170)를 저풍량 모드로 전환하여 항온항습기를 냉방제습모드로 작동시키는 단계(S2311);
상기 S231 단계에서 환기의 습도가 설정습도와 같으면, 가습기를 '오프'시키고, 수액기(130)로부터 나오는 냉매가 제1 열교환기(150)와 제2 열교환기(220)로 공급되도록 하며, 바이패스 댐퍼(180)를 '오프'시키고, 가변형 송풍기(170)를 대풍량 모드로 전환하여 항온항습기를 현열냉방모드로 작동시키는 단계(S2312);
상기 S231 단계에서 환기의 습도가 설정습도 보다 낮으면, 가습기를 '온'시키고, 수액기(130)로부터 나오는 냉매가 제1 열교환기(150)와 제2 열교환기(220)로 공급되도록 하며, 바이패스 댐퍼(180)를 '오프'시키고, 가변형 송풍기(170)를 대풍량 모드로 전환하여 항온항습기를 현열냉방가습모드로 작동시키는 단계(S2313);
상기 S220 단계에서 환기의 온도가 설정온도 보다 높지 않으면, S220 단계에서 이어서 습도검출센서(200)를 이용하여 환기의 습도를 검출하고, 검출된 환기의 습도와 온습도 설정부(210)에 입력된 설정습도를 비교하는 단계(S241);
상기 S241 단계에서 환기의 습도가 설정습도 보다 높으면, 가습기를 '오프'시키고, 수액기(130)로부터 나오는 냉매가 제1 열교환기(150)로 공급되도록 하며, 압축기(110)로부터 나오는 냉매의 일부가 제2 열교환기(220)로 공급되도록 하고, 바이패스 댐퍼(180)를 '오프'시키며, 가변형 송풍기(170)를 저풍량 모드로 전환하여 항온항습기를 제습재열모드로 작동시키는 단계(S2411);
상기 S241 단계에서 환기의 습도가 설정습도 보다 높지 않으면, 난방모드 관련 구성품을 '온'시키고, 환기의 습도와 설정습도가 같은지 비교하는 단계(S241-1);
상기 S241-1 단계에서 환기의 습도와 설정습도가 같으면, 가습기를 '오프'시키고, 제1 열교환기(150)와 제2 열교환기(220)로의 냉매 공급을 차단하며, 바이패스 댐퍼(180)를 '오프'시키고, 가변형 송풍기(170)를 저풍량 모드로 전환하여 항온항습기를 난방모드로 작동시키는 단계(S2412); 및
상기 S241-1 단계에서 환기의 습도와 설정습도가 같지 않으면, 가습기를 '온'시키고, 제1 열교환기(150)와 제2 열교환기(220)로의 냉매 공급을 차단하며, 바이패스 댐퍼(180)를 '오프'시키고, 가변형 송풍기(170)를 저풍량 모드로 전환하여 항온항습기를 난방가습모드로 작동시키는 단계(S2413);로 구성된 것을 특징으로 하는 2개의 열교환기를 이용한 에너지 절약형 항온항습기의 제어방법.
청구항 10에 있어서,
상기 S300 단계는,
상기 가변형 송풍기(170)의 풍량이 일정하도록 풍량고정모드로 작동하되, 가변형 송풍기(170)를 대풍량 모드로 하여 작동시키는 단계(S310);
상기 온도검출센서(190)를 이용하여 환기의 온도를 검출하고, 검출된 환기의 온도와 온습도 설정부(210)에 입력된 설정온도를 비교하는 단계(S320);
상기 S320 단계에서 환기의 온도가 설정온도 보다 높으면, 난방모드 관련 구성품은 '오프'시키고 냉방모드 관련 구성품은 '온'시키는 단계(S330);
상기 S330 단계에 이어서 습도검출센서(200)를 이용하여 환기의 습도를 검출하고, 검출된 환기의 습도와 온습도 설정부(210)에 입력된 설정습도를 비교하는 단계(S331);
상기 S331 단계에서 환기의 습도가 설정습도 보다 높으면, 가습기를 '오프'시키고, 수액기(130)로부터 나오는 냉매가 제1 열교환기(150)와 제2 열교환기(220)로 공급되도록 하며, 환기의 일부가 제1,2 열교환기(150,220) 및 재열용 히터(160)를 거치지 않고 바이패스되도록 바이패스 댐퍼(180)를 '온'시켜 항온항습기를 냉방제습모드로 작동시키는 단계(S3311);
상기 S331 단계에서 환기의 습도가 설정습도와 같으면, 가습기를 '오프'시키고, 수액기(130)로부터 나오는 냉매가 제1 열교환기(150)와 제2 열교환기(220)로 공급되도록 하며, 바이패스 댐퍼(180)를 '오프'시켜 항온항습기를 현열냉방모드로 작동시키는 단계(S3312);
상기 S331 단계에서 환기의 습도가 설정습도 보다 낮으면, 가습기를 '온'시키고, 수액기(130)로부터 나오는 냉매가 제1 열교환기(150)와 제2 열교환기(220)로 공급되도록 하며, 바이패스 댐퍼(180)를 '오프'시켜 항온항습기를 현열냉방가습모드로 작동시키는 단계(S3313);
상기 S320 단계에서 환기의 온도가 설정온도 보다 높지 않으면, S320 단계에서 이어서 습도검출센서(200)를 이용하여 환기의 습도를 검출하고, 검출된 환기의 습도와 온습도 설정부(210)에 입력된 설정습도를 비교하는 단계(S341);
상기 S341 단계에서 환기의 습도가 설정습도 보다 높으면, 가습기를 '오프'시키고, 수액기(130)로부터 나오는 냉매가 제1 열교환기(150)로 공급되도록 하며, 압축기(110)로부터 나오는 냉매의 일부가 제2 열교환기(220)로 공급되도록 하고, 환기의 일부가 제1,2 열교환기(150,220) 및 재열용 히터(160)를 거치지 않고 바이패스되도록 바이패스 댐퍼(180)를 '온'시켜 항온항습기를 제습재열모드로 작동시키는 단계(S3411);
상기 S341 단계에서 환기의 습도가 설정습도 보다 높지 않으면, 난방모드 관련 구성품을 '온'시키고, 환기의 습도와 설정습도가 같은지 비교하는 단계(S341-1);
상기 S341-1 단계에서 환기의 습도와 설정습도가 같으면, 가습기를 '오프'시키고, 제1 열교환기(150)와 제2 열교환기(220)로의 냉매 공급을 차단하며, 바이패스 댐퍼(180)를 '오프'시켜 항온항습기를 난방모드로 작동시키는 단계(S3412); 및
상기 S341-1 단계에서 환기의 습도와 설정습도가 같지 않으면, 가습기를 '온'시키고, 제1 열교환기(150)와 제2 열교환기(220)로의 냉매 공급을 차단하며, 바이패스 댐퍼(180)를 '오프'시켜 항온항습기를 난방가습모드로 작동시키는 단계(S3413);로 구성된 것을 특징으로 하는 2개의 열교환기를 이용한 에너지 절약형 항온항습기의 제어방법.