KR101604317B1 - 두 개의 전자변 제어용 재열콘덴서를 이용한 고효율 항온항습기 - Google Patents

두 개의 전자변 제어용 재열콘덴서를 이용한 고효율 항온항습기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 두 개의 전자변 제어용 재열콘덴서를 이용한 고효율 항온항습기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존 공랭식 응축기의 방열을 미세한 제어가 가능한 선형제어밸브를 적용하여 압축기에서 토출되는 고온고압의 과열냉매를 실내기의 항온항습기로 유도하여 재열부하의 90%정도를 담당하며, 정밀한 온도제어는 기존의 전기히터대비 10%의 용량을 갖는 전기가열기에 의하여 급기공기의 온도를 제어함으로써, 일반형 항온항습기에 비하여 재열부하를 90% 이상 절감할 수 있으며, 외기로 방출되던 응축기의 방열을 재흡수하기 때문에 항온항습기에서 배출되는 방열량의 일부를 절감하고, 그로 인해 기존 일체형 냉동기의 사용으로 인한 콘덴서 외기발출량의 실내 공조부하를 절감할 수도 있는 특징이 있다.

Description

두 개의 전자변 제어용 재열콘덴서를 이용한 고효율 항온항습기{High efficiency constant temperature humidity chamber with two solenoid control reheat condenser}
본 발명은 두 개의 전자변 제어용 재열콘덴서를 이용한 고효율 항온항습기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존 공랭식 응축기의 방열을 미세한 제어가 가능한 선형제어밸브를 적용하여 압축기에서 토출되는 고온고압의 과열냉매를 실내기의 항온항습기로 유도하여 재열부하의 90%정도를 담당하며, 정밀한 온도제어는 기존의 전기히터대비 10%의 용량을 갖는 전기가열기에 의하여 급기공기의 온도를 제어함으로써, 일반형 항온항습기에 비하여 재열부하를 90% 이상 절감할 수 있으며, 외기로 방출되던 응축기의 방열을 재흡수하기 때문에 항온항습기에서 배출되는 방열량의 일부를 절감하고, 그로 인해 기존 일체형 냉동기의 사용으로 인한 콘덴서 외기발출량의 실내 공조부하를 절감할 수도 있는 두 개의 전자변 제어용 재열콘덴서를 이용한 고효율 항온항습기에 관한 것이다.
일반적으로 항온항습기는 실내에 설치되는 실내기와 실외에 설치되는 실외기 2개의 구성품으로 구성되는 것을 볼 수 있다.
이와 같이 실내기와 실외기 2개부분으로 구성되는 항온항습기의 실내기에는 공기여과수단과 증발기와 가습장치, 송풍장치를 가지며, 실외기에는 압축기, 수액기, 응축기와 배풍장치로 구성되어지는 것을 볼 수 있다.
따라서, 종래 항온항습기에 있어서 동절기에는 실내기만으로 항온항습이 가능하게 되며, 하절기에 있어서는 실외기로부터 냉동싸이클을 구동하여 항온항습을 수행하는 것을 볼 수 있다.
일반적인 항온항습기의 경우 입구공기의 온도와 습도를 측정하여 적절한 풍량에 따른 조화된 온도와 습도의 공기를 공급함으로서 고내의 온도와 습도를 일정하게 유지해준다.
여기서 고온고습의 고내 공기(①)는 증발기를 통과하면서 저온의 포화상태의 공기(②)로 진행되며 이때 많은 양의 수분이 응축되게 된다. 그리고, 재열히터를 통과하면서 고내의 요구 온도 및 습도(③)로 제어되어 공급하게 된다.
그리고, 일반적인 항온항습기의 운전조건에서 증발기를 통과하기 전의 입구공기의 상태(①)와 증발기를 거친후의 상태(②),이고, 그런 다음 재열히터를 통과한 후의 공기상태(③)를 습공기선도에 표현하였다. 항온항습기의 부하는 습공기 선도상의 상태 ①에서 상태 ②까지의 냉각부하와 상태 ③에서 상태 ②까지의 재열부하로 표현된다. 일반적으로 냉각부하와 재열부하의 비율은 냉각부하가 재열부하의 2 ~ 3배로 나타나며, 냉각기의 효율(COP 3.0 정도)을 고려하면 실제 전력의 사용량은 냉각부하보다도 재열부하가 크게 나타나며 이로 인하여 항온항습기의 전력소모량이 크게 된다.
등록실용신안공보 제20-0311131호 등록실용신안공보 제20-0403736호
따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서,
기존 공랭식 응축기의 방열을 미세한 제어가 가능한 선형제어밸브를 적용하여 압축기에서 토출되는 고온고압의 과열냉매를 실내기의 항온항습기로 유도하여 재열부하의 90%정도를 담당하며, 정밀한 온도제어는 기존의 전기히터대비 10%의 용량을 갖는 전기가열기에 의하여 급기공기의 온도를 제어함으로써, 일반형 항온항습기에 비하여 재열부하를 90% 이상 절감할 수 있는 두 개의 전자변 제어용 재열콘덴서를 이용한 고효율 항온항습기를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 외기로 방출되던 응축기의 방열을 재흡수하기 때문에 항온항습기에서 배출되는 방열량의 일부를 절감하고, 그로 인해 기존 일체형 냉동기의 사용으로 인한 콘덴서 외기발출량의 실내 공조부하를 절감할 수도 있는 두 개의 전자변 제어용 재열콘덴서를 이용한 고효율 항온항습기를 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하고자, 본 발명은 유입구와 배출구가 양끝단부에 각각 형성되는 하우징과;
상기 하우징 내에 형성되되, 유입구 측에 형성되어 공기를 냉각시키는 증발기와;
상기 증발기의 후단부에 형성되어 냉각된 공기를 설정온도까지 재열하는 재열콘덴서와;
상기 재열콘덴서의 후단부에 형성되어 재열된 공기를 설정온도까지 정밀하게 재열하는 정밀 재열히터와;
상기 증발기 및 재열 콘데서에 연결되어 열원을 공급하는 히트펌프시스템;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 두 개의 전자변 제어용 재열콘덴서를 이용한 고효율 항온항습기에 관한 것이다.
이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 두 개의 전자변 제어용 재열콘덴서를 이용한 고효율 항온항습기는 기존 공랭식 응축기의 방열을 미세한 제어가 가능한 선형제어밸브를 적용하여 압축기에서 토출되는 고온고압의 과열냉매를 실내기의 항온항습기로 유도하여 재열부하의 90%정도를 담당하며, 정밀한 온도제어는 기존의 전기히터대비 10%의 용량을 갖는 전기가열기에 의하여 급기공기의 온도를 제어함으로써, 일반형 항온항습기에 비하여 재열부하를 90% 이상 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 외기로 방출되던 응축기의 방열을 재흡수하기 때문에 항온항습기에서 배출되는 방열량의 일부를 절감하고, 그로 인해 기존 일체형 냉동기의 사용으로 인한 콘덴서 외기발출량의 실내 공조부하를 절감할 수도 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 항온항습기를 나타낸 개략 단면도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 항온항습기의 습공기선도를 나타낸 그래프도이다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래와 같은 특징을 갖는다.
본 발명은 유입구와 배출구가 양끝단부에 각각 형성되는 하우징과;
상기 하우징 내에 형성되되, 유입구 측에 형성되어 공기를 냉각시키는 증발기와;
상기 증발기의 후단부에 형성되어 냉각된 공기를 설정온도까지 재열하는 재열콘덴서와;
상기 재열콘덴서의 후단부에 형성되어 재열된 공기를 설정온도까지 정밀하게 재열하는 정밀 재열히터와;
상기 증발기 및 재열 콘데서에 연결되어 열원을 공급하는 히트펌프시스템;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 특징을 갖는 본 발명은 그에 따른 바람직한 실시예를 통해 더욱 명확히 설명될 수 있을 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도되지 않는다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 항온항습기를 나타낸 개략 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 항온항습기의 습공기선도를 나타낸 그래프도이다.
도 1 내지 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 두 개의 전자변 제어용 재열콘덴서를 이용한 고효율 항온항습기(200)는 유입구(11)와 배출구(12)가 양끝단부에 각각 형성되는 하우징(10)과; 상기 하우징(10) 내에 형성되되, 유입구(11) 측에 형성되어 공기를 냉각시키는 증발기(20)와; 상기 증발기(20)의 후단부에 형성되어 냉각된 공기를 설정온도까지 재열하는 재열콘덴서(30)와; 상기 재열콘덴서(30)의 후단부에 형성되어 재열된 공기를 설정온도까지 정밀하게 재열하는 정밀 재열히터(40)와; 상기 증발기(20) 및 재열콘덴서(30)에 연결되어 열원을 공급하는 히트펌프시스템(50)과; 상기 고효율 항온항습기(200)를 제어하는 제어부(100)로 구성된다.
여기서, 상기 하우징(10) 내에는 유입구(11) 측에 프리필터(60)가 설치되어 유입구(11)를 통해 유입된 공기 내에 이물질을 필터링 해주고, 상기 배출구(12) 측에는 공기를 유입/배출시키도록 송풍팬(90)이 더 형성된다. 이때, 상기 하우징(10) 내에는 이송되는 공기가 용이하게 이송되도록 곡선진 격벽(미도시)이 다수개 형성된다.
또한, 상기 증발기(20)와 재열콘덴서(30) 사이에는 증발기(20)에서 냉각된 공기에 UV를 조사하여 미생물을 살균하도록 UV C 램프(70)가 더 설치되고, 상기 정밀 재열히터(40)의 후단부에는 정밀 재열된 공기를 가습하는 가습기(80)가 더 설치된다.
상기 히트펌프시스템(50)은 도 1에 도시한 바와 같이, 냉매를 고온고압으로 변환하는 압축기(51)와; 상기 압축기(51)의 고온,고압의 냉매와 열교환되는 열교환기(52)와; 상기 열교환기(52)의 출구 측과 증발기 사이에 형성되어 냉매가 증발기(20)에 유입되기 전에 냉매의 개도량을 과열도(ΔTh)와 과냉도(ΔTc)에 따라 조절하여 팽창시키는 제 1 전자식 팽창밸브(53);를 포함하여 구성된다. 이때, 상기 하우징(10) 내의 증발기(20)도 히트펌프시스템(50) 중에 하나이다.
여기서, 상기 압축기(51)와 재열콘덴서(30)는 배관으로 연결되는데, 상기 배관의 일단부에 별도의 배관이 분기되어 열교환기(52)와 연결됨으로써, 압축기(51)의 냉매를 열교환기(52) 또는 재열콘덴서(30)에 선택적으로 전달한다.
그리고, 상기 재열콘덴서(30)의 출구 측에는 개도량에 따라 압축기(51)의 냉매를 열교환기(52) 또는 재열콘덴서(30)에 전달할 수 있는 제 2 전자식 팽창밸브(54)가 더 형성되고, 상기 제 2 전자식 팽창밸브(54)는 제 1 전자식 팽창밸브(53)와 연결되어 재열콘덴서(30)에서 열교환된 냉매를 제 1 전자식 팽창밸브(53)에 전달하여 팽창시킨다. 이때, 상기 제 2 전자식 팽창밸브(54)는 온도(약 60℃이하)에 따라 파손되기 때문에 재열콘덴서(30)의 출구 측에 형성되어야 한다.
또한, 상기 열교환기(52)의 출구 측 배관 즉, 열교환기(52)와 제 1 전자식 팽창밸브(53) 사이에 연결되는 배관은 압축기(51)와 재열콘덴서(30)를 상호 연결하는 배관 및 분기된 열교환기(52)의 입구 측 배관보다 관경이 작게 형성됨으로써, 열교환기(52)의 출구 측 배관에 이송되는 냉매에 저항을 주어 제 2 전자식 팽창밸브(54)의 개도량에 따라 냉매의 이송량을 용이하게 제어할 수 있다. 이때, 본 발명에서는 열교환기(52)의 출구 측 배관은 Φ 2 ~ 3 정도이고, 나머지 배관은 Φ 9 정도이다.
상기 재열콘덴서(30)는 히트펌프시스템(50)의 압축기(51)와 연결되어 압축기(51)에서 발생된 고온,고압의 냉매가 이송되고, 상기 냉매와 하우징(10) 내를 이송하는 공기가 상호 열교환되어 공기를 가열하는데, 냉각된 공기를 설정온도까지 가열 즉 재열하는데, 상기 재열콘덴서(30)가 설정온도의 약 90%정도까지 가열하는 것이다. 도 2에서 ② - ③까지 가열한다.
상기 정밀 재열히터(40)는 전기에 의해 열이 발생하여 재열콘덴서(30)에서 1차 가열된 공기를 정밀하게 재열하는데, 재열콘덴서(30)에서 약 90%정도까지 가열하고 난 나머지 약 10%정도를 가열하는 것으로써, 기존에 설정온도까지 100% 가열하기 위해 많은 양의 전기 전력이 사용되는데 반해, 본 발명의 정밀 재열히터(40)는 설정온도의 약 10%정도만 가열하면 되기 때문에 종래보다 용량이 작아지고, 그에 따라 전기에너지를 절감한다. 도 2에서 ③ - ④까지 가열한다.
이하에서는 상기에서 기술한 두 개의 전자변 제어용 재열콘덴서(30)를 이용한 고효율 항온항습기(200)의 제어방법에 대해 도면을 참고하여 기술한다.
도 1 내지 도 2에 도시한 바와 같이, 고효율 항온항습기의 제어방법에 앞서 우선, 고효율 항온항습기(200)의 작동방법은 하우징(10)의 유입구(11)를 통해 공기가 유입되어 프리필터(60) - 증발기(20) - UV C 램프(70) - 재열콘덴서(30) - 정밀 재열히터(40) - 가습기(80) 순으로 통과하여 송풍팬(90)을 통해 배출구(12)로 배출된다.
여기서, 도 1 내지 도 2에서처럼, 증발기(20)를 통과하면서 공기의 온도와 습도가 ① - ②까지 떨어지고, 재열콘덴서(30)를 통과하면서 온도가 ② - ③까지 높아지며, 정밀 재열히터(40)를 통과하면서 온도가 ③ - ④까지 높아진다. 이때, 가습기(80)를 통과하면서 공기 내에 부족한 습도를 공급한다.
이런 과정을 통해 항온항습기(200)가 작동되는데, 재열콘덴서(30)의 제어방법은 도 1에서 재열콘덴서(30)의 전,후의 온도 T2 - T3 차이를 측정하고, 측정한 신호를 제어부(100)에 전달하여 설정온도차(△T)에 따라 제 2 전자식 팽창밸브(54)의 개도량을 제어부(100)가 제어하여 압축기(51)의 냉매가 열교환기 측에 전달되는 것을 제어한 뒤, 많은 양의 냉매를 재열콘덴서(30) 측으로 이송되게 한다.
이렇듯, T2 - T3의 온도차(△T2-3)에 따라 제어부(100)에서는 제 2 전자식 팽창밸브(54)의 개도량을 제어하여 전체적인 항온항습기(200)를 제어하는 것이다.
10 : 하우징 11 : 유입구
12 : 배출구 20 : 증발기
30 : 재열콘덴서 40 : 정밀 재열히터
50 : 히트펌프시스템 60 : 프리필터
70 : UV C 램프 80 : 가습기
90 : 송풍팬 100 : 제어부
200 : 항온항습기

Claims (4)

  1. 유입구(11)와 배출구(12)가 양끝단부에 각각 형성되는 하우징(10)과;
    상기 하우징(10) 내에 형성되되, 유입구(11) 측에 형성되어 공기를 냉각시키는 증발기(20)와;
    상기 증발기(20)의 후단부에 형성되어 냉각된 공기를 설정온도까지 재열하는 재열콘덴서(30)와;
    상기 재열콘덴서(30)의 후단부에 형성되어 재열된 공기를 설정온도까지 정밀하게 재열하는 정밀 재열히터(40)와;
    상기 증발기(20) 및 재열콘덴서(30)에 연결되어 열원을 공급하는 히트펌프시스템(50);을 포함하여 구성되며,
    상기 히트펌프시스템(50)은, 냉매를 고온고압으로 변환하는 압축기(51)와, 상기 압축기(51)의 고온,고압의 냉매와 열교환되는 열교환기(52)와, 상기 열교환기(52)의 출구 측과 증발기 사이에 형성되어 냉매가 증발기(20)에 유입되기 전에 냉매의 개도량을 과열도(ΔTh)와 과냉도(ΔTc)에 따라 조절하여 팽창시키는 제 1 전자식 팽창밸브(53)를 포함하여 구성되고, 상기 압축기(51)와 재열콘덴서(30)는 배관으로 연결되는데, 상기 배관의 일단부에 별도의 배관이 분기되어 열교환기(52)와 연결됨으로써, 압축기(51)의 냉매를 열교환기(52) 또는 재열콘덴서(30)에 선택적으로 전달하며,
    상기 재열콘덴서(30)의 출구 측에는 개도량에 따라 압축기(51)의 냉매를 열교환기(52) 또는 재열콘덴서(30)에 전달할 수 있는 제 2 전자식 팽창밸브(54)가 더 형성되고, 상기 제 2 전자식 팽창밸브(54)는 제 1 전자식 팽창밸브(53)와 연결되어 재열콘덴서(30)에서 열교환된 냉매를 제 1 전자식 팽창밸브(53)에 전달하여 팽창시키고,
    상기 열교환기(52)의 출구 측 배관은 압축기(51)와 재열콘덴서(30)를 상호 연결하는 배관 및 열교환기(52)의 입구 측 배관보다 관경이 작게 형성되어 냉매에 저항을 주어 제 2 전자식 팽창밸브(54)의 개도량에 따라 냉매의 이송량을 용이하게 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 두 개의 전자변 제어용 재열콘덴서를 이용한 고효율 항온항습기.
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