KR101540221B1 - 절대습도를 이용한 에너지 절약형 항온항습기 및 그 제어방법 - Google Patents

절대습도를 이용한 에너지 절약형 항온항습기 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 에너지 절약을 위한 절대습도를 이용한 항온항습기 제어방법에 관한 것으로, 그 목적은 건구온도와 절대습도를 제어기준으로 하여 냉방시 불필요한 가습운전을 방지하고, 난방시 불필요한 제습운전을 방지함으로써, 항온항습기의 작동에 요구되는 에너지를 절약할 수 있도록 한 에너지 절약을 위한 절대습도를 이용한 항온항습기 제어방법을 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명은 압축기, 응축기, 수액기, 팽창변, 증발기, 재열용 히터, 송풍기, 가습기, 온도검출센서, 습도검출센서, 온습도 설정부, 제어부를 포함하는 항온항습기에 있어서, 상기 제어부는, 환기온도와 설정온도를 비교하는 온도 비교부; 설정온도와 설정습도로부터 설정절대습도를 구하고, 환기온도와 환기습도로부터 환기절대습도를 구하는 절대습도 연산부; 상기 설정절대습도와 환기절대습도를 비교하는 절대습도 비교부; 및 상기 온도 비교부에서 이루어지는 환기온도와 설정온도의 비교결과에 따라 난방 관련 구성품과 냉방 관련 구성품을 제어하고, 더불어 상기 절대습도 비교부에서 이루어지는 설정절대습도와 환기절대습도의 비교결과에 따라 환기절대습도가 설정절대습도를 추종하도록 가습기와 송풍기 및 냉방 관련 구성품을 제어하는 운전 제어부;로 구성된 것을 특징으로 하는 절대습도를 이용한 에너지 절약형 항온항습기 및 이러한 에너지 절약형 항온항습기를 제어하는 방법을 제공한다.

Description

절대습도를 이용한 에너지 절약형 항온항습기 및 그 제어방법{Thermo-hygrostat and its controll method using absolute humidity}
본 발명은 항온항습기 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 항온항습기의 제어기준인 건구온도와 상대습도를 건구온도와 절대습도로 변경시키는 방식으로 항온항습기의 작동에 요구되는 에너지를 절약할 수 있도록 한 절대습도를 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(24)로 이루어지는 냉각 사이클을 형성하며, 상기 히터(40)는 증발기를 통해 과냉각된 공기를 요구되는 온도로 재가열하도록 증발기의 후단에 배치된다.
이와 같은 종래의 항온항습기는 습도제어시 환기의 상대습도를 제어기준으로 하여 제어를 실시하고 있다.
도 2는 종래 항온항습기의 냉방가습시 상태점 변화를 보인 공기선도를 도시하고 있다.
종래와 같이 상대습도를 제어기준으로 하여 냉방가습을 실시하는 경우, 환기의 상대습도, 즉 h1 기준으로 제어되어 냉각과 가습이 동시에 이루어짐에 따라 불필요한 가습운전으로 에너지의 손실이 발생하며, 환기가 설정온도(t1)에 도달한 이후 증가된 상대습도에 의해 제습운전이 반복됨에 따른 추가적인 에너지 손실이 발생될 가능성이 높은 문제점이 있다.
도 3은 종래 항온항습기의 난방시 상태점 변화를 보인 공기선도를 도시하고 있다.
종래와 같이 상대습도를 제어기준으로 하여 난방을 실시하는 경우, 환기의 상대습도(h1)을 기준으로 제어되어 가열이 먼저 이루어지고, 이후 환기의 상대습도가 낮아지면 가습이 이루어지는 방식으로, 환기가 설정온도에 도달하는 시간과 설정습도에 도달하는 시간에 차이가 발생됨에 따라 정밀한 제어가 불가능한 문제점이 있다.
도 4는 종래 항온항습기의 가열제습시 상태점 변화를 보인 공기선도를 도시하고 있다.
종래와 같이 상대습도를 제어기준으로 하여 가열제습을 실시하는 경우, 환기의 상대습도(h1)을 기준으로 제어되어 가열과 제습이 동시에 이루어짐에 따른 불필요한 제습운전으로 인하여 에너지 손실이 발생하며, 설정온도(t1)에 도달한 이후 감소된 상대습도에 의해 가습운전이 반복될 우려가 있고, 가열/제습/가습의 잦은 반복운전으로 정밀제어가 불가능하며 에너지 손실 또한 큰 문제점이 있다.
등록특허공보 제0824989호 (2008.04.29. 공고) 등록특허공보 제0989026호 (2010.10.20. 공고)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 건구온도와 절대습도를 제어기준으로 하여 냉방시 불필요한 가습운전을 방지하고, 난방시 불필요한 제습운전을 방지함으로써, 항온항습기의 작동에 요구되는 에너지를 절약할 수 있도록 한 절대습도를 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, 팽창변, 증발기가 순차적으로 배치되고, 상기 증발기의 후단에 재열용 히터와 송풍기 및 가습기가 배치되며, 환기의 온도와 습도를 검출하는 온도검출센서와 습도검출센서, 그리고 온도 및 습도를 입력받아 저장하는 온습도 설정부와 제어부를 포함하는 항온항습기에 있어서, 상기 제어부는, 상기 온도검출센서로부터 검출되는 환기온도와 온습도 설정부에 입력된 설정온도를 비교하는 온도 비교부; 상기 온습도 설정부에 입력된 설정온도와 설정습도로부터 설정절대습도를 구하고, 온도검출센서와 습도검출센서로부터 각각 검출되는 환기온도와 환기습도로부터 환기절대습도를 구하는 절대습도 연산부; 상기 절대습도 연산부에서 얻은 설정절대습도와 환기절대습도를 비교하는 절대습도 비교부; 및 상기 온도 비교부에서 이루어지는 환기온도와 설정온도의 비교결과에 따라 난방 관련 구성품과 냉방 관련 구성품을 제어하고, 더불어 상기 절대습도 비교부에서 이루어지는 설정절대습도와 환기절대습도의 비교결과에 따라 환기절대습도가 설정절대습도를 추종하도록 가습기와 송풍기 및 냉방 관련 구성품을 제어하는 운전 제어부;를 포함하는 것으로 구성되되, 상기 운전 제어부는, 환기절대습도가 설정절대습도 보다 높으면, 가습기를 '오프'시키는 냉방제습기능; 환기절대습도가 설정절대습도와 같으면, 가습기를 '오프'시키는 현열냉방기능; 환기절대습도가 설정절대습도 보다 낮으면, 가습기를 '온'시키는 현열냉방가습기능; 환기절대습도가 설정절대습도 보다 높으면, 가습기를 '오프'시키고, 냉방 관련 구성품을 '온'시키는 제습재열기능; 환기절대습도가 설정절대습도와 같으면, 가습기를 '오프'시키고, 냉방 관련 구성품을 '오프'시키는 난방기능; 환기절대습도가 설정절대습도 보다 낮으면, 가습기를 '온'시키고, 냉방 관련 구성품을 '오프'시키는 난방가습기능;을 포함하는 것을 특징으로 하는 절대습도를 이용한 에너지 절약형 항온항습기를 제공한다.
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또한 본 발명은 냉매의 순환경로를 따라 압축기, 응축기, 수액기, 팽창변, 증발기가 순차적으로 배치되고, 상기 증발기의 후단에 재열용 히터와 송풍기 및 가습기가 배치되며, 환기의 온도와 습도를 검출하는 온도검출센서와 습도검출센서, 그리고 온도 및 습도를 입력받아 저장하는 온습도 설정부와 제어부를 포함하는 항온항습기의 제어방법에 있어서, 상기 온도검출센서로부터 검출되는 환기온도와 온습도 설정부에 입력된 설정온도를 비교하는 단계(S10); 상기 S10 단계에서 환기의 온도가 설정온도 보다 높으면, 난방 관련 구성품은 '오프'시키고, 냉방 관련 구성품은 '온'시키는 단계(S20); 상기 S20 단계에 이어서 온습도 설정부에 입력된 설정온도와 설정습도로부터 설정절대습도를 구하고, 온도검출센서와 습도검출센서로부터 검출되는 환기의 온도와 습도로부터 환기절대습도를 구하는 단계(S30); 상기 S30 단계에서 얻은 설정절대습도와 환기절대습도를 비교하는 단계(S40); 상기 S40 단계의 결과에 따라 환기절대습도가 설정절대습도를 추종하도록 가습기와 송풍기를 제어하는 단계(S50); 상기 S10 단계에서 환기의 온도가 설정온도 보다 높지 않으면, 난방 관련 구성품을 '온'시키는 단계(S60); 상기 S60 단계에 이어서 온습도 설정부에 입력된 설정온도와 설정습도로부터 설정절대습도를 구하고, 온도검출센서와 습도검출센서로부터 검출되는 환기의 온도와 습도로부터 환기절대습도를 구하는 단계(S70); 상기 S70 단계에서 얻은 설정절대습도와 환기절대습도를 비교하는 단계(S80); 및 상기 S80 단계의 결과에 따라 환기절대습도가 설정절대습도를 추종하도록 가습기와 송풍기 및 냉방 관련 구성품을 제어하는 단계(S90);로 구성되며, 상기 S50 단계는, 상기 S40 단계에서 환기절대습도가 설정절대습도 보다 큰 높으면, 가습기를 '오프'시켜 항온항습기를 냉방제습모드로 작동시키는 단계(S51); 상기 S40 단계에서 환기절대습도가 설정절대습도와 같으면, 가습기를 '오프'시켜 항온항습기를 현열냉방모드로 작동시키는 단계(S52); 및 상기 S40 단계에서 환기절대습도가 설정절대습도 보다 낮으면, 가습기를 '온'시켜 항온항습기를 현열냉방가습모드로 작동시키는 단계(S53);로 구성되고, 상기 S90 단계는, 상기 S80 단계에서 환기절대습도가 설정절대습도 보다 높으면, 가습기를 '오프'시키고, 냉방 관련 구성품을 '온'시켜 항온항습기를 제습재열모드로 작동시키는 단계(S91); 상기 S80 단계에서 환기절대습도가 설정절대습도와 같으면, 가습기를 '오프'시키고, 냉방 관련 구성품을 '오프'시켜 항온항습기를 난방모드로 작동시키는 단계(S92); 및 상기 S80 단계에서 환기절대습도가 설정절대습도 보다 낮으면, 가습기를 '온'시키고, 냉방 관련 구성품을 '오프'시켜 항온항습기를 난방가습모드로 작동시키는 단계(S93);로 구성된 것을 특징으로 하는 에너지 절약을 위한 절대습도를 이용한 항온항습기 제어방법을 제공한다.
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상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 의하면, 항온항습기의 증발기를 통과한 습 공기를 재가열시켜 주는데 소요되는 에너지를 대폭 줄일 수 있고, 히터의 구동시간 단축을 통해 그 수명을 연장할 수 있으며, 환기가 불필요하게 제습되는 것을 피하여 가습기의 구동 시간을 단축함으로써 에너지 비용의 절감 및 가습기의 수명 연장이 가능한 효과가 있다.
또한, 절대습도를 이용한 예측 운전으로 실내 온습도를 보다 정밀하게 제어할 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 종래 항온항습기의 구조도,
도 2 는 종래 항온항습기의 냉방가습시 상태점 변화를 보인 공기선도,
도 3 은 종래 항온항습기의 난방시 상태점 변화를 보인 공기선도,
도 4 는 종래 항온항습기의 가열제습기 상태점 변화를 보인 공기선도,
도 5 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 항온항습기의 구조도,
도 6 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 항온항습기의 제어부 구조도,
도 7 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 항온항습기 제어방법의 순서도,
도 8 은 종래 항온항습기 제어방법과 본 발명에 따른 항온항습기 제어방법의 비교를 위한 공기선도,
도 9 는 도 8에 도시된 공기선도에 표시된 각 상태점에 대한 구성품의 운전상태를 비교하여 나타낸 표,
도 10 은 본 발명에 따른 제어방법에 의한 항온항습기의 냉각모드 작동시 상태점②의 변화를 보인 공기선도,
도 11 은 본 발명에 따른 제어방법에 의한 항온항습기의 냉각제습모드 작동시 상태점③의 변화를 보인 공기선도,
도 12 는 본 발명에 따른 제어방법에 의한 항온항습기의 가열가습모드 작동시 상태점⑨의 변화를 보인 공기선도,
도 13 은 본 발명에 따른 제어방법에 의한 항온항습기의 가열가습모드 작동시 상태점⑩의 변화를 보인 공기선도,
도 14 는 본 발명에 따른 제어방법에 의한 항온항습기의 가열모드 작동시 상태점⑪의 변화를 보인 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 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 항온항습기의 구조도를, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 항온항습기의 제어부 구조도를 도시하고 있다.
본 발명에 항온항습기는 냉매의 순환경로를 따라 압축기(110), 응축기(120), 수액기(130), 팽창변(140), 증발기(150)가 순차적으로 배치되고, 상기 증발기(150)의 후단에 재열용 히터(160)와 송풍기(170) 및 가습기(180)가 배치되며, 환기의 온도와 습도를 검출하는 온도검출센서(191)와 습도검출센서(192), 그리고 온도 및 습도를 입력받아 저장하는 온습도 설정부(200)와 제어부(210)를 포함하는 것으로 구성된다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 항온항습기에 있어서, 상기 압축기(110), 응축기(120), 수액기(130), 팽창변(140), 증발기(150), 재열용 히터(160), 가습기(180), 온도검출센서(191), 습도검출센서(192), 온습도 설정부(200)는 이미 널리 사용되고 있는 항온항습기에 일반적으로 사용되고 있는 구성이므로, 이들 구성에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
한편, 본 발명에 따른 제어부(210)는 온도 비교부(211), 절대습도 연산부(212), 절대습도 비교부(213), 운전 제어부(214)를 포함하는 것으로 구성된다.
상기 온도 비교부(211)는 온도검출센서(191)로부터 검출되는 환기온도와, 사용자에 의해 온습도 설정부(200)에 입력된 설정온도를 전달받아 비교하도록 구성된다.
상기 절대습도 연산부(212)는 사용자에 의해 온습도 설정부(200)에 입력된 설정온도와 설정습도로부터 설정절대습도를 구하고, 온도검출센서와 습도검출센서로부터 각각 검출되는 환기온도와 환기습도로부터 환기절대습도를 구하도록 구성된다.
참고로, 설정온도와 설정습도를 이용한 설정절대습도의 연산은 하기 수학식을 이용하여 연산될 수 있다.
Figure 112015024119490-pat00001
상기 절대습도 비교부(213)는 절대습도 연산부(212)에서 산출된 설정절대습도와 환기절대습도를 전달받아 비교하도록 구성된다.
상기 운전 제어부(214)는 온도 비교부(211)에서 이루어지는 환기온도와 설정온도의 비교결과에 따라 난방 관련 구성품과 냉방 관련 구성품을 제어하고, 더불어 상기 절대습도 비교부(213)에서 이루어지는 설정절대습도와 환기절대습도의 비교결과에 따라 환기절대습도가 설정절대습도를 추종하도록 가습기(180)와 송풍기(170) 및 냉방 관련 구성품을 제어하도록 구성된다.
보다 구체적으로, 상기 운전 제어부(214)는 환기절대습도가 설정절대습도 보다 높으면, 가습기(180)를 '오프'시키는 냉방제습기능과, 환기절대습도가 설정절대습도와 같으면, 가습기(180)를 '오프'시키는 현열냉방기능과, 환기절대습도가 설정절대습도 보다 낮으면, 가습기(180)를 '온'시키는 현열냉방가습기능과, 환기절대습도가 설정절대습도 보다 높으면, 가습기(180)를 '오프'시키고, 냉방 관련 구성품을 '온'시키는 제습재열기능과, 환기절대습도가 설정절대습도와 같으면, 가습기(180)를 '오프'시키고, 냉방 관련 구성품을 '오프'시키는 난방기능과, 환기절대습도가 설정절대습도 보다 낮으면, 가습기(180)를 '온'시키고, 냉방 관련 구성품을 '오프'시키는 난방가습기능을 포함하는 것으로 구성된다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 항온항습기 제어방법의 순서도를 도시하고 있다.
본 발명에 따른 항온항습기 제어방법은 온도검출센서(191)로부터 검출되는 환기온도와 온습도 설정부(200)에 입력된 설정온도를 비교하는 단계(S10); 상기 S10 단계에서 환기의 온도가 설정온도 보다 높으면, 난방 관련 구성품은 '오프'시키고, 냉방 관련 구성품은 '온'시키는 단계(S20); 상기 S20 단계에 이어서 온습도 설정부(200)에 입력된 설정온도와 설정습도로부터 설정절대습도를 구하고, 온도검출센서(191)와 습도검출센서(192)로부터 검출되는 환기의 온도와 습도로부터 환기절대습도를 구하는 단계(S30); 상기 S30 단계에서 얻은 설정절대습도와 환기절대습도를 비교하는 단계(S40); 상기 S40 단계의 결과에 따라 환기절대습도가 설정절대습도를 추종하도록 가습기(180)와 송풍기(170)를 제어하는 단계(S50); 상기 S10 단계에서 환기의 온도가 설정온도 보다 높지 않으면, 난방 관련 구성품을 '온'시키는 단계(S60); 상기 S60 단계에 이어서 온습도 설정부(200)에 입력된 설정온도와 설정습도로부터 설정절대습도를 구하고, 온도검출센서(191)와 습도검출센서(192)로부터 검출되는 환기의 온도와 습도로부터 환기절대습도를 구하는 단계(S70); 상기 S70 단계에서 얻은 설정절대습도와 환기절대습도를 비교하는 단계(S80); 및 상기 S80 단계의 결과에 따라 환기절대습도가 설정절대습도를 추종하도록 가습기(180)와 송풍기(170) 및 냉방 관련 구성품을 제어하는 단계(S90);로 구성된다.
상기 S10 단계는 온도 비교부(211)가 항온항습기로 유입되는 환기의 온도정보를 온도검출센서(191)로부터 전달받고, 사용자에 의하여 온습도 설정부(200)에 입력된 설정온도와 비교하는 단계로써, 온도 비교부(211)는 환기온도가 설정온도 보다 높은지를 판단하게 된다.
상기 S20 단계는 S10 단계에서 환기온도가 설정온도 보다 높은 경우 운전 제어부(214)에 의해 실행되는 단계로써, 난방 관련 구성품은 '오프'시키고, 냉방 관련 구성품은 '온'시키는 것으로 이루어지게 된다.
참고로, 상기 난방 관련 구성품은 재열용 히터(160)가 해당되며, 냉방 관련 구성품은 압축기(110)와 응축기(120) 및 증발기(150) 등 환기의 온도 하강에 작용하는 구성품이 해당될 수 있다.
상기 S30 단계는 S20 단계에서 이어서 절대습도 연산부(212)에 의해 실행되는 단계로써, 온습도 설정부(200)에 입력된 설정온도와 설정습도로부터 설정절대습도를 연산하고, 온도검출센서(191)와 습도검출센서(192)로부터 검출되는 환기의 온도와 습도로부터 환기절대습도를 연산하는 것으로 이루어지게 된다.
상기 S40 단계는 S30 단계에서 이어서 절대습도 비교부(213)에 의해 실행되는 단계로써, S30 단계에서 얻은 설정절대습도와 환기절대습도를 비교하는 것으로 이루어지게 된다.
한편, 절대습도 비교부(213)는 설정절대습도와 환기절대습도를 비교함에 있어서, 가장 먼저 환기절대습도가 설정절대습도 보다 높은지를 판단하고, 환기절대습도가 설정절대습도 보다 높지 않은 경우, 환기절대습도가 설정절대습도와 같은지를 판단하게 된다.
상기 S50 단계는 S40 단계에서 이루어지는 환기절대습도와 설정절대습도의 비교결과에 따라서 환기절대습도가 설정절대습도를 추종하도록 운전 제어부(214)가 가습기(180)와 송풍기(170)를 제어하는 것으로 이루어지게 된다.
이러한 S50 단계는, 상기 S40 단계에서 환기절대습도가 설정절대습도 보다 높으면, 가습기(180)를 '오프'시켜 항온항습기를 냉방제습모드로 작동시키는 단계(S51)와, 상기 S40 단계에서 환기절대습도가 설정절대습도와 같으면, 가습기(180)를 '오프'시켜 항온항습기를 현열냉방모드로 작동시키는 단계(S52)와, 상기 S40 단계에서 환기절대습도가 설정절대습도 보다 낮으면, 가습기(180)를 '온'시켜 항온항습기를 현열냉방가습모드로 작동시키는 단계(S53)로 구성될 수 있다.
여기서, 상기 S51 단계는 S40 단계에서 환기절대습도가 설정절대습도 보다 높은 것으로 판단된 경우 운전 제어부(214)에 의해 실행되는 단계로써, 운전 제어부(214)의 제어신호에 의해 가습기(180)가 '오프' 되며, 이에 따라 항온항습기는 냉방제습모드로 작동하게 된다.
상기 S52 단계는 S40 단계에서 환기절대습도가 설정절대습도와 같은 것으로 판단된 경우 운전 제어부(214)에 의해 실행되는 단계로써, 운전 제어부(214)의 제어신호에 의해 가습기(180)가 '오프'되며, 이에 따라 항온항습기는 현열냉방모드로 작동하게 된다.
상기 S53 단계는 S40 단계에서 환기절대습도가 설정절대습도 보다 높지 않고 더불어 환기절대습도가 설정절대습도와 같지도 않은 경우 운전 제어부(214)에 의해 실행되는 단계로써, 운전 제어부(214)의 제어신호에 의해 가습기(180)가 '온'되어 작동하는 것으로 이루어지게 되며, 이에 따라 항온항습기는 현열냉방가습모드로 작동하게 된다.
상기 S60 단계는 S10 단계에서 이루어지는 환기온도와 설정온도의 비교 과정에서 환기온도가 설정온도 보다 높지 않은 것으로 판단된 경우 운전 제어부(214)에 의해 실행되는 단계로써, 운전 제어부(214)의 제어신호에 의하여 난방 관련 구성품을 '온'시켜 환기를 가열하는 것으로 이루어지게 되며, 보다 구체적으로는 재열용 히터(160)를 작동시키는 것으로 이루어지게 된다.
상기 S70 단계는 S60 단계에서 이어서 절대습도 연산부(212)에 의해 실행되는 단계로써, S30 단계와 마찬가지로 온습도 설정부(200)에 입력된 설정온도와 설정습도로부터 설정절대습도를 연산하고, 온도검출센서(191)와 습도검출센서(192)로부터 검출되는 환기의 온도와 습도로부터 환기절대습도를 연산하는 것으로 이루어지게 된다.
상기 S80 단계는 S70 단계에서 이어서 절대습도 비교부(213)에 의해 실행되는 단계로써, S70 단계에서 얻은 설정절대습도와 환기절대습도를 비교하는 것으로 이루어지게 된다.
한편, 절대습도 제어부는 설정절대습도와 환기절대습도를 비교함에 있어서, 가장 먼저 환기절대습도가 설정절대습도 보다 높은지를 판단하고, 환기절대습도가 설정절대습도 보다 높지 않은 경우, 환기절대습도가 설정절대습도와 같은지를 판단하게 된다.
상기 S90 단계는 S80 단계에서 이루어지는 환기절대습도와 설정절대습도의 비교결과에 따라서 환기절대습도가 설정절대습도를 추종하도록 운전 제어부(214)가 가습기(180)와 송풍기(170)를 제어하는 것으로 이루어지게 된다.
이러한 S90 단계는, 상기 S80 단계에서 환기절대습도가 설정절대습도 보다 높으면, 가습기(180)를 '오프'시키고, 냉방 관련 구성품을 '온'시켜 항온항습기를 제습재열모드로 작동시키는 단계(S91)와, 상기 S80 단계에서 환기절대습도가 설정절대습도와 같으면, 가습기(180)를 '오프'시키고, 냉방 관련 구성품을 '오프'시켜 항온항습기를 난방모드로 작동시키는 단계(S92)와, 상기 S80 단계에서 환기절대습도가 설정절대습도 보다 낮으면, 가습기(180)를 '온'시키고, 냉방 관련 구성품을 '오프'시켜 항온항습기를 난방가습모드로 작동시키는 단계(S93)로 구성될 수 있다.
여기서, 상기 S91 단계는 S80 단계에서 환기절대습도가 설정절대습도 보다 높은 것으로 판단된 경우 운전 제어부(214)에 의해 실행되는 단계로써, 운전 제어부(214)의 제어신호에 의해 가습기(180)가 '오프'되고, 냉방 관련 구성품은 '온'되는 것으로 이루어지게 되며, 이에 따라 항온항습기는 제습재열모드로 작동하게 된다.
참고로, 상기 냉방 관련 구성품은 이미 설명된 바와 같이 압축기(110)와 응축기(120) 및 증발기(150)가 해당될 수 있으며, 이들 냉방 관련 구성품이 '온'됨에 따라 환기가 증발기(150)를 통과하는 과정에서 환기의 냉각 및 제습이 이루어지게 된다.
상기 S92 단계는 S80 단계에서 환기절대습도가 설정절대습도와 같은 것으로 판단된 경우 운전 제어부(214)에 의해 실행되는 단계로써, 운전 제어부(214)의 제어신호에 의해 가습기(180)와 냉방 관련 구성품이 '오프'되는 것으로 이루어지게 되며, 이에 따라 항온항습기는 난방모드로 작동하게 된다.
상기 S93 단계는 S80 단계에서 환기절대습도가 설정절대습도 보다 높지 않고 더불어 환기절대습도가 설정절대습도와 같지도 않은 경우 운전 제어부(214)에 의해 실행되는 단계로써, 운전 제어부(214)의 제어신호에 가습기(180)가 '온'되고, 냉방 관련 구성품은 '오프'되는 것으로 이루어지게 되며, 이에 따라 항온항습기는 난방가습모드로 작동하게 된다.
도 8은 종래 항온항습기 제어방법과 본 발명에 따른 항온항습기 제어방법의 비교를 위한 공기선도를, 도 9는 도 8에 도시된 공기선도에 표시된 각 상태점에 대한 구성품의 운전상태를 비교하여 나타낸 표를, 도 10은 본 발명에 따른 제어방법에 의한 항온항습기의 냉각모드 작동시 상태점②의 변화를 보인 공기선도를, 도 11은 본 발명에 따른 제어방법에 의한 항온항습기의 냉각제습모드 작동시 상태점③의 변화를 보인 공기선도를, 도 12는 본 발명에 따른 제어방법에 의한 항온항습기의 가열가습모드 작동시 상태점⑨의 변화를 보인 공기선도를, 도 13은 본 발명에 따른 제어방법에 의한 항온항습기의 가열가습모드 작동시 상태점⑩의 변화를 보인 공기선도를, 도 14는 본 발명에 따른 제어방법에 의한 항온항습기의 가열모드 작동시 상태점⑪의 변화를 보인 공기선도를 도시하고 있다.
도 2 및 도 10을 참조하면, 상태점②의 경우, 도 2를 참조하여 이미 설명된 바와 같이, 종래에는 냉각과 가습이 동시에 이루어져 불필요한 가습운전으로 인해 전력손실이 발생되고, 제습운전의 반복으로 인해 전력손실이 가중되는 문제점이 있으나, 본 발명의 경우 환기절대습도(x1)을 기준으로 습도를 제어하는 방식으로, 도달 온습도를 미리 예측하여 가습과 제습없이 냉각만 하므로 가습과 제습으로 인한 전력손실을 사전에 방지할 수 있다.
도 11을 참조하면, 상태점③의 경우, 도 2를 참조하여 이미 설명된 바와 같이, 종래에는 냉각과 가습이 동시에 이루어져 불필요한 가습운전으로 인해 전력손실이 발생되고, 제습운전의 반복으로 인해 전력손실이 가중되는 문제점이 있으나, 본 발명의 경우 환기절대습도(x1)을 기준으로 습도를 제어하는 방식으로, 도달 온습도를 미리 예측하여 가습없이 냉각만 하므로 가습으로 인한 전력손실을 사전에 방지할 수 있다.
도 3 및 도 12를 참조하면, 상태점⑨의 경우, 도 3을 참조하여 이미 설명된 바와 같이, 종래에는 설정온도 도달시간과 설정습도 도달시간의 차이로 인해 정밀제어가 불가능한 문제점이 있었으나, 본 발명의 경우 환기절대습도(x1)을 기준으로 습도를 제어하는 방식으로, 도달 온습도를 미리 예측하여 가열운전에 따른 가습운전을 미리 함으로써 정밀한 제어가 가능하게 된다.
도 4 및 도 13을 참조하면, 상태점⑩의 경우, 도 4를 참조하여 이미 설명된 바와 같이, 종래에는 가열과 제습이 동시에 이루어져 불필요한 제습운전으로 인한 전력손실이 발생되고, 가습운전이 반복될 우려가 있으며, 가열/제습/가습의 작은 반복으로 정밀제어가 어려운 문제점이 있었으나, 본 발명의 경우 환기절대습도(x1)을 기준으로 습도를 제어하는 방식으로, 도달 온습도를 미리 예측하여 가열과 가습을 동시에 하므로 정밀제어가 가능하고, 제습운전없이 가열과 가습만 하므로 전력손실을 사전에 방지할 수 있게 된다.
도 14를 참조하면, 상태점⑪의 경우, 종래에는 상태점⑩과 마찬가지로 가열과 제습이 동시에 이루어져 불필요한 제습운전으로 인한 전력손실 및 가습운전이 반복으로 인한 전력손실이 발생되는 문제점이 있었으나, 본 발명의 경우 환기절대습도(x1)을 기준으로 습도를 제어하는 방식으로, 도달 온습도를 미리 예측하여 제습 및 가습 없이 난방만 하게 되므로 제습 및 가습으로 인한 전력손실을 사전에 방지할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 항온항습기 제어방법은 절대습도를 제어기준으로 하여 습도를 제어하는 것을 통하여 증발기(150)를 통과한 습 공기를 재가열시켜 주는데 소요되는 에너지를 대폭 줄일 수 있고, 히터의 구동시간 단축을 통해 그 수명을 연장할 수 있으며, 불필요하게 제습되는 것을 피하여 가습기(180)의 구동 시간을 단축하고, 가습기(180)의 구동에 요구되는 에너지를 절감할 수 있으며, 더불어 가습기(180)의 수명도 연장할 수 있게 되는 것이다.
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: 팽창변
150: 증발기 160; 재열용 히터
170: 송풍기 180; 가습기
191: 온도검출센서 192: 습도검출센서
200: 온습도 설정부 210: 제어부(마이크로프로세서)
211: 온도 비교부 212: 절대습도 연산부
213: 절대습도 비교부 214: 운전 제어부

Claims (5)

  1. 냉매의 순환경로를 따라 압축기, 응축기, 수액기, 팽창변, 증발기가 순차적으로 배치되고, 상기 증발기의 후단에 재열용 히터와 송풍기 및 가습기가 배치되며, 환기의 온도와 습도를 검출하는 온도검출센서와 습도검출센서, 그리고 온도 및 습도를 입력받아 저장하는 온습도 설정부와 제어부를 포함하는 항온항습기에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 온도검출센서로부터 검출되는 환기온도와 온습도 설정부에 입력된 설정온도를 비교하는 온도 비교부;
    상기 온습도 설정부에 입력된 설정온도와 설정습도로부터 설정절대습도를 구하고, 온도검출센서와 습도검출센서로부터 각각 검출되는 환기온도와 환기습도로부터 환기절대습도를 구하는 절대습도 연산부;
    상기 절대습도 연산부에서 얻은 설정절대습도와 환기절대습도를 비교하는 절대습도 비교부; 및
    상기 온도 비교부에서 이루어지는 환기온도와 설정온도의 비교결과에 따라 난방 관련 구성품과 냉방 관련 구성품을 제어하고, 더불어 상기 절대습도 비교부에서 이루어지는 설정절대습도와 환기절대습도의 비교결과에 따라 환기절대습도가 설정절대습도를 추종하도록 가습기와 송풍기 및 냉방 관련 구성품을 제어하는 운전 제어부;를 포함하는 것으로 구성되되,
    상기 운전 제어부는,
    환기온도가 설정온도 보다 높고, 환기절대습도가 설정절대습도 보다 높으면, 냉방 관련 구성품을 '온'시키고, 난방 관련 구성품을 '오프'시키며, 가습기를 '오프'시키는 냉방제습기능;
    환기온도가 설정온도 보다 높고, 환기절대습도가 설정절대습도와 같으면, 냉방 관련 구성품을 '온'시키고, 난방 관련 구성품을 '오프'시키며, 가습기를 '오프'시키는 현열냉방기능;
    환기온도가 설정온도 보다 높고, 환기절대습도가 설정절대습도 보다 낮으면, 냉방 관련 구성품을 '온'시키고, 난방 관련 구성품을 '오프'시키며, 가습기를 '온'시키는 현열냉방가습기능;
    환기온도가 설정온도 보다 높지 않고, 환기절대습도가 설정절대습도 보다 높으면, 난방 관련 구성품을 '온'시키고, 냉방 관련 구성품을 '온'시키며, 가습기를 '오프'시키는 제습재열기능;
    환기온도가 설정온도 보다 높지 않고, 환기절대습도가 설정절대습도와 같으면, 난방 관련 구성품을 '온'시키고, 냉방 관련 구성품을 '오프'시키며, 가습기를 '오프'시키는 난방기능;
    환기온도가 설정온도 보다 높지 않고, 환기절대습도가 설정절대습도 보다 낮으면, 난방 관련 구성품을 '온'시키고, 냉방 관련 구성품을 '오프'시키며, 가습기를 '온'시키는 난방가습기능;을 포함하는 것을 특징으로 하는 절대습도를 이용한 에너지 절약형 항온항습기.
  2. 삭제
  3. 냉매의 순환경로를 따라 압축기, 응축기, 수액기, 팽창변, 증발기가 순차적으로 배치되고, 상기 증발기의 후단에 재열용 히터와 송풍기 및 가습기가 배치되며, 환기의 온도와 습도를 검출하는 온도검출센서와 습도검출센서, 그리고 온도 및 습도를 입력받아 저장하는 온습도 설정부와 제어부를 포함하는 항온항습기의 제어방법에 있어서,
    상기 온도검출센서로부터 검출되는 환기온도와 온습도 설정부에 입력된 설정온도를 비교하는 단계(S10);
    상기 S10 단계에서 환기의 온도가 설정온도 보다 높으면, 난방 관련 구성품은 '오프'시키고, 냉방 관련 구성품은 '온'시키는 단계(S20);
    상기 S20 단계에 이어서 온습도 설정부에 입력된 설정온도와 설정습도로부터 설정절대습도를 구하고, 온도검출센서와 습도검출센서로부터 검출되는 환기의 온도와 습도로부터 환기절대습도를 구하는 단계(S30);
    상기 S30 단계에서 얻은 설정절대습도와 환기절대습도를 비교하는 단계(S40);
    상기 S40 단계의 결과에 따라 환기절대습도가 설정절대습도를 추종하도록 가습기와 송풍기를 제어하는 단계(S50);
    상기 S10 단계에서 환기의 온도가 설정온도 보다 높지 않으면, 난방 관련 구성품을 '온'시키는 단계(S60);
    상기 S60 단계에 이어서 온습도 설정부에 입력된 설정온도와 설정습도로부터 설정절대습도를 구하고, 온도검출센서와 습도검출센서로부터 검출되는 환기의 온도와 습도로부터 환기절대습도를 구하는 단계(S70);
    상기 S70 단계에서 얻은 설정절대습도와 환기절대습도를 비교하는 단계(S80); 및
    상기 S80 단계의 결과에 따라 환기절대습도가 설정절대습도를 추종하도록 가습기와 송풍기 및 냉방 관련 구성품을 제어하는 단계(S90);로 구성되며,
    상기 S50 단계는, 상기 S40 단계에서 환기절대습도가 설정절대습도 보다 높으면, 가습기를 '오프'시켜 항온항습기를 냉방제습모드로 작동시키는 단계(S51); 상기 S40 단계에서 환기절대습도가 설정절대습도와 같으면, 가습기를 '오프'시켜 항온항습기를 현열냉방모드로 작동시키는 단계(S52); 및 상기 S40 단계에서 환기절대습도가 설정절대습도 보다 낮으면, 가습기를 '온'시켜 항온항습기를 현열냉방가습모드로 작동시키는 단계(S53);로 구성되고,
    상기 S90 단계는, 상기 S80 단계에서 환기절대습도가 설정절대습도 보다 높으면, 가습기를 '오프'시키고, 냉방 관련 구성품을 '온'시켜 항온항습기를 제습재열모드로 작동시키는 단계(S91); 상기 S80 단계에서 환기절대습도가 설정절대습도와 같으면, 가습기를 '오프'시키고, 냉방 관련 구성품을 '오프'시켜 항온항습기를 난방모드로 작동시키는 단계(S92); 및 상기 S80 단계에서 환기절대습도가 설정절대습도 보다 낮으면, 가습기를 '온'시키고, 냉방 관련 구성품을 '오프'시켜 항온항습기를 난방가습모드로 작동시키는 단계(S93);로 구성된 것을 특징으로 하는 에너지 절약을 위한 절대습도를 이용한 항온항습기 제어방법.
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