KR102126903B1 - 배연기능을 구비한 일체형 항온항습기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 일체형 항온항습기에 관한 것으로, 그 목적은 별도의 배기설비의 추가 없이 배연기능을 구현하고 원활한 외기냉방이 가능하도록 이루어진 배연기능을 구비한 일체형 항온항습기를 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명은 급기챔버와 환기챔버와 제1외기챔버 및 제2외기챔버를 포함하는 본체; 급기챔버와 제1외기챔버 사이에 설치된 외기전환댐퍼; 환기챔버와 제2외기챔버 사이에 설치된 배기전환댐퍼; 급기챔버와 환기챔버 사이에 설치된 환기전환댐퍼; 제1압축기와 제1응축코일과 제1팽창밸브와 제1냉방코일 및 제1응축팬으로 이루어지되, 상기 제1응축팬은 제1외기챔버의 공기를 외부로 배출하도록 제1외기챔버의 외벽에 설치된 것으로 이루어진 제1냉매압축사이클; 제2압축기와 제2응축코일과 제2팽창밸브와 제2냉방코일 및 제2응축팬으로 이루어지되, 상기 제2응축팬은 제2외기챔버의 공기를 외부로 배출하도록 제2외기챔버의 외벽에 설치된 것으로 이루어진 제2냉매압축사이클; 상기 급기챔버에 설치된 난방코일과 가습기와 급기팬; 환기온습도센서, 외기온도센서, 연감지기, 열감지기, 가스감지기 중 적어도 하나를 포함하는 것으로 이루어진 센서류; 및 상기 제1,2냉매압축사이클, 외기전환댐퍼, 배기전환댐퍼, 환기전환댐퍼, 가습기, 급기팬을 제어하되, 외기전환댐퍼와 배기전환댐퍼를 개방하고 환기전환댐퍼를 닫은 상태에서, 제2응축팬의 구동을 통해 환기가 환기챔버 및 제2외기챔버를 경유하여 외부로 배출되게 하고 급기팬의 작동을 통해 외기가 제1외기챔버 및 급기챔버를 경유하여 실내로 공급되게 함으로써 배연기능을 구현하는 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배연기능을 구비한 일체형 항온항습기를 제공한다.

Description

배연기능을 구비한 일체형 항온항습기{Outdoor unit integrated precision air conditioner with function to discharge smoke}
본 발명은 실외기와 실내기가 하나의 케이스에 함께 구성된 일체형 항온항습기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공기의 냉각, 가열, 가습 그리고 냉매의 압축과 순환 및 응축을 위한 설비가 패키지형태로 조합된 것으로 이루어지며, 별도의 배기 장치의 추가 없이 배연기능을 구현할 수 있도록 이루어진 배연기능을 구비한 일체형 항온항습기에 관한 것이다.
일반적으로 항온항습기는 공조대상공간을 일정한 온도와 습도로 유지시키는데 사용되는 설비로써, 온도 및 습도에 민감한 설비가 많은 에너지저장시스템(Energy Storage System:ESS), 인터넷데이터센터(Internet Data Center:IDC) 그리고 반도체, 제약, 화학 등의 산업현장에서 널리 활용되고 있다.
한편, 항온항습기는 냉매의 증발을 통해 열을 흡수하는 증발기를 주요 구성으로 하는 실내기와, 냉매를 압축하는 압축기와 냉매의 열을 방출하는 응축기를 주요 구성으로 하는 실외기와, 가습기 및 히터를 포함하는 것으로 이루어지며, 상기 실내기와 실외기와 가습기 및 히터가 하나의 케이스에 구성되어 설치공간의 확보가 용이하고, 손쉽게 설치할 수 있도록 이루어진 일체형 항온항습기가 개발되어 사용되고 있으며, 선행특허문헌1에 일체형 항온항습기의 일례가 개시되어 있다.
선행특허문헌1에 개시된 일체형 항온항습기는 수직격벽에 의해 구분된 실외부와 실내부를 포함하고, 상기 실외부에 압축기와 응축기가 설치되며, 상기 실내부에 필터, 팽창밸브, 증발기, 히터, 가습기, 외기도입댐퍼 및 송풍팬이 설치된 것으로 구성되어 있다.
이러한 일체형 항온항습기는 실내기와 실외기가 일체로 구성되어 다양한 장점을 갖고 있으나, 에너지저장시스템이나 인터넷데이터센터 등에 적용함에 있어서, 실내 연기를 외부로 배출하는 배연기능을 구현하기 위해서는 실내 공기를 외부로 배출하기 위한 별도의 배기 장치가 추가되어야만 하는 문제점이 있다.
등록실용신안공보 제20-0359675호(2004.08.21.공고)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 별도 배기설비의 추가 없이 배연기능을 구현할 수 있도록 이루어진 배연기능을 구비한 일체형 항온항습기를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 급기팬의 불필요한 운전을 억제하여 에너지를 절감할 수 있도록 한 배연기능을 구비한 일체형 항온항습기를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 공조대상공간에 위치하여 실질적으로 항온항습의 대상이 되는 대상물의 온도를 직접 감지하고, 이를 기반으로 온도를 제어하도록 이루어진 배연기능을 구비한 일체형 항온항습기를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 과냉각된 공기의 가열이 요구되는 경우, 압축기에서 토출되는 고온고압의 냉매가스를 이용하여 과냉각된 공기를 가열시키도록 이루어져 재열 에너지를 절감할 수 있도록 이루어진 배연기능을 구비한 일체형 항온항습기를 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 격벽에 의해 서로 구분된 급기챔버와 환기챔버와 제1외기챔버 및 제2외기챔버를 포함하되, 급기챔버와 제1외기챔버가 제1격벽을 사이에 두고 마주하고, 환기챔버와 제2외기챔버가 제2격벽을 사이에 두고 마주하며, 급기챔버와 환기챔버가 제3격벽을 사이에 두고 마주하도록 이루어진 본체; 상기 제1격벽에 설치된 외기전환댐퍼; 상기 제2격벽에 설치된 배기전환댐퍼; 상기 제3격벽에 설치된 환기전환댐퍼; 제1압축기와 제1응축코일과 제1팽창밸브와 제1냉방코일 및 제1응축팬으로 이루어지되, 상기 제1응축팬은 제1외기챔버의 공기를 외부로 배출하도록 제1외기챔버의 외벽에 설치되고, 상기 제1응축코일은 제1응축팬의 작동에 의해 제1외기챔버로 유입되는 외기를 이용하여 냉매를 응축하도록 제1외기챔버의 또 다른 외벽에 설치되며, 상기 제1냉방코일은 급기챔버의 내부에 설치된 것으로 이루어진 제1냉매압축사이클; 제2압축기와 제2응축코일과 제2팽창밸브와 제2냉방코일 및 제2응축팬으로 이루어지되, 상기 제2응축팬은 제2외기챔버의 공기를 외부로 배출하도록 제2외기챔버의 외벽에 설치되고, 상기 제2응축코일은 제2응축팬의 작동에 의해 제2외기챔버로 유입되는 외기를 이용하여 냉매를 응축하도록 제2외기챔버의 또 다른 외벽에 설치되며, 상기 제2냉방코일은 급기챔버의 내부에 설치된 것으로 이루어진 제2냉매압축사이클; 상기 급기챔버 내에서 제1,2냉방코일의 후단에 위치하도록 배치된 난방코일; 상기 급기챔버 내에서 난방코일의 후단에 위치하도록 배치된 가습기; 상기 급기챔버 내에서 가습기의 후단에 위치하도록 배치된 급기팬; 환기온습도센서, 외기온도센서, 연감지기, 열감지기, 가스감지기 중 적어도 하나를 포함하는 것으로 이루어진 센서류; 및 상기 제1,2냉매압축사이클, 외기전환댐퍼, 배기전환댐퍼, 환기전환댐퍼, 가습기, 급기팬을 제어하되, 실내 연기발생으로 인해 연감지기에서 신호가 발생되는 경우, 외기전환댐퍼와 배기전환댐퍼를 개방하고 환기전환댐퍼를 닫은 상태에서, 제2응축팬의 구동을 통해 연기가 환기챔버 및 제2외기챔버를 경유하여 외부로 배출되게 하고 급기팬의 작동을 통해 외기가 제1외기챔버 및 급기챔버를 경유하여 실내로 공급되게 함으로써 배연기능을 구현하는 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배연기능을 구비한 일체형 항온항습기를 제공한다.
한편 상기 일체형 항온항습기에 있어서, 상기 제2응축팬은 제2격벽과 마주하는 외벽에 설치되어 배기전환댐퍼와 마주하도록 구성되는 것이 바람직하다.
한편 상기 일체형 항온항습기에 있어서, 공조대상물의 표면에 설치되어 공조대상물의 표면 온도를 감지하는 표면온도센서;를 더 포함하며, 상기 제어기는 환기온도 및 공조대상물의 표면온도가 모두 미리 설정된 설정온도 이하가 되면 급기팬을 정지시키고, 환기온도와 표면온도 중 어느 하나라도 설정온도 이상이 되면 급기팬을 가동시키도록 이루어질 수 있다.
한편 상기 일체형 항온항습기에 있어서, 상기 제1냉방코일의 후단에 배치된 제1재열코일; 및 상기 제2냉방코일의 후단에 배치된 제2재열코일;을 더 포함하며, 상기 제1재열코일은 제1압축기에서 토출되는 고온의 냉매를 공급받아 공기를 가열하도록 구성되고, 상기 제2재열코일은 제2압축기에서 토출되는 고온의 냉매를 공급받아 공기를 가열하도록 구성될 수 있다.
한편 상기 일체형 항온항습기에 있어서, 상기 제어기는, 외기전환댐퍼와 배기전환댐퍼를 닫고, 환기전환댐퍼를 연 상태에서 제1냉매압축사이클과 제2냉매압축사이클 중 적어도 한 냉매압축사이클을 가동시키면서 환기를 냉각하여 실내로 다시 공급하는 일반운전모드; 제2응축팬과 급기팬의 가동을 통해 환기를 외부로 배출하고, 외기를 실내로 공급하는 외기냉방운전모드; 및 연기가 감지되는 경우, 외기전환댐퍼와 배기전환댐퍼를 열고, 환기전환댐퍼를 닫으며, 제1,2냉매압축사이클을 정지시킨 상태에서 제2응축팬과 급기팬의 가동을 통해 환기를 외부로 배출하고, 외기를 실내로 공급하는 배연운전모드; 중 어느 하나의 모드로 항온항습기를 운전하도록 이루어지되, 상기 외기냉방운전모드의 실행 시, 외기전환댐퍼와 배기전환댐퍼를 열고, 환기전환댐퍼를 닫으며, 제2냉매압축사이클과 제2응축팬 및 급기팬의 가동을 통해 환기를 외부로 배출하고, 외기를 실내로 공급하면서 외기냉방의 부족분을 제2냉매압축사이클의 운전으로 보완하는 복합냉방운전모드; 또는 외기전환댐퍼와 배기전환댐퍼를 열고, 제1,2냉매압축사이클을 정지시킨 상태에서 제2응축팬과 급기팬의 가동을 통해 환기를 외부로 배출하고, 외기를 실내로 공급하되, 환기전환댐퍼의 개도조절을 통해 외기와 환기의 혼합비율을 조절하면서 실내로 공급하는 자연냉방운전모드;로 항온항습기를 운전하도록 이루어질 수 있다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 의하면, 실내기와 실외기가 하나의 본체 내에 설치된 일체형의 구조로 이동 및 설치가 용이한 것은 물론이고, 별도의 배기 설비의 추가 없이 원활한 배연기능의 구현이 가능하게 되는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 항온항습 대상물의 온도를 직접적으로 감지하고, 대상물의 온도가 설정온도 이하인 경우 급기팬을 정지시킴으로써, 불필요한 에너지의 소비를 줄이는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 습도 제어를 위해 과냉된 공기의 재열이 요구되는 경우, 압축기에서 토출되는 고온의 냉매를 사용함으로써 재열 에너지를 절감하는 효과를 기대할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 일체형 항온항습기의 구조도,
도 2 는 일반운전모드로 운전 중인 일체형 항온항습기의 구조도,
도 3 은 외기냉방운전모드중 복합냉방운전모드로 운전 중인 일체형 항온항습기의 구조도,
도 4 는 외기냉방운전모드중 자연냉방운전모드로 운전 중인 일체형 항온항습기의 구조도,
도 5 는 배연운전모드로 운전 중인 일체형 항온항습기의 구조도.
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 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 일체형 항온항습기의 구조도를, 도 2는 일반운전모드로 운전 중인 일체형 항온항습기의 구조도를, 도 3은 외기냉방운전모드중 복합냉방운전모드로 운전 중인 일체형 항온항습기의 구조도를, 도 4는 외기냉방운전모드중 자연냉방운전모드로 운전 중인 일체형 항온항습기의 구조도를, 도 5는 배연운전모드로 운전 중인 일체형 항온항습기의 구조도를 도시하고 있다.
본 발명에 따른 일체형 항온항습기는 에너지저장시스템이나 인터넷데이터센터와 같이 작동 시 열을 발산하는 설비가 마련된 이동식 컨테이너나 건축물 등의 구조물에 설치되는 것으로, 본체(100), 외기전환댐퍼(210), 배기전환댐퍼(220), 환기전환댐퍼(230), 제1냉매압축사이클(300), 제2냉매압축사이클(400), 난방코일(510), 가습기(520), 급기팬(530), 센서류(600) 및 제어기(700)를 포함하는 것으로 구성된다.
상기 본체(100)는 내부에 빈 공간이 형성된 컨테이너로 이루어지되, 내부 공간이 급기챔버(110)와 환기챔버(120)와 제1외기챔버(130) 및 제2외기챔버(140)로 구획된 것으로 구성된다.
보다 구체적으로, 상기 급기챔버(110)와 제1외기챔버(130)는 제1격벽(151)을 사이에 두고 마주한 채로 구획되고, 환기챔버(120)와 제2외기챔버(140)는 제2격벽(152)을 사이에 두고 마주한 채로 구획되며, 급기챔버(110)와 환기챔버(120)는 제3격벽(153)을 사이에 두고 마주한 채로 구획되고, 제1외기챔버(130)와 제2외기챔버(140)는 제4격벽(154)을 사이에 두고 마주한 채로 구획되도록 구성된다.
한편, 환기챔버(120)로 유입되는 환기는 제2격벽(152) 및 제2외기챔버(140)를 지나 외부로 배출되거나 제3격벽(153) 및 급기챔버(110)를 지나 실내로 다시 유입되고, 제1외기챔버(130)로 유입되는 외기는 제1격벽(151) 및 급기챔버(110)를 지나 실내로 공급되거나 냉매의 응축에 사용된 후 외부로 배출되도록 구성된다.
상기 외기전환댐퍼(210)는 제1격벽(151)에 설치되며, 제어기(700)에서 발생되는 제어신호에 의해 작동하면서 개도율이 조절되도록 구성된다.
상기 배기전환댐퍼(220)는 제2격벽(152)에 설치되며, 제어기(700)에서 발생되는 제어신호에 의해 작동하면서 개도율이 조절되도록 구성된다.
상기 환기전환댐퍼(230)는 제3격벽(153)에 설치되며, 제어기(700)에서 발생되는 제어신호에 의해 작동하면서 개도율이 조절되도록 구성된다.
이와 같은 외기전환댐퍼(210)와 배기전환댐퍼(220) 및 환기전환댐퍼(230)는 서로 평행한 채로 이격되게 배치된 다수의 블레이드가 회전하면서 개도율이 조절되도록 이루어진 공지의 댐퍼로 구성될 수 있다.
상기 제1냉매압축사이클(300)은 제1압축기(310)와 제1응축코일(320)과 제1팽창밸브(330)와 제1냉방코일(340) 및 제1응축팬(350)으로 구성되어 실내로 공급되는 공기를 냉각하도록 구성된다.
보다 구체적으로, 상기 제1압축기(310)는 제1외기챔버(130)의 내부에 설치되고, 상기 제1응축코일(320)은 제1외기챔버(130)를 구성하는 일측 외벽에 설치되며, 상기 제1응축팬(350)은 제1외기챔버(130)를 구성하는 또 다른 외벽에 설치되어 제1외기챔버(130)의 공기를 외부로 배출하도록 구성된다.
상기 제1응축팬(350)은 외기전환댐퍼(210)가 설치되는 제1격벽(151)과 마주하는 곳에 위치한 외벽에 설치되는 것이 바람직하다.
이와 같은 제1응축팬(350)의 작동에 의해 외부로부터 제1외기챔버(130)로 유입되는 공기가 제1응축코일(320)을 지나는 과정에서 냉매와 열교환을 하게 되므로, 냉매의 응축이 이루어지게 된다.
상기 제1팽창밸브(330)와 제1냉방코일(340)은 급기챔버(110)의 내부에 설치되어 급기챔버(110)를 유동하는 공기를 냉각하도록 구성된다.
한편, 제1응축코일(320) 후단의 냉매 유동경로 상에는 제1수액기(360)와 제1냉매액 전자밸브(370)가 설치된다.
상기 제2냉매압축사이클(400)은 제2압축기(410)와 제2응축코일(420)과 제2팽창밸브(430)와 제2냉방코일(440) 및 제2응축팬(450)으로 구성되어 실내로 공급되는 공기를 냉각하도록 구성된다.
보다 구체적으로, 상기 제2압축기(410)는 제2외기챔버(140)의 내부에 설치되고, 상기 제2응축코일(420)은 제2외기챔버(140)를 구성하는 일측 외벽에 설치되며, 상기 제2응축팬(450)은 제2외기챔버(140)를 구성하는 또 다른 외벽에 설치되어 제2외기챔버(140)의 공기를 외부로 배출하도록 구성된다.
상기 제2응축팬(450)은 배기전환댐퍼(220)가 설치되는 제2격벽(152)과 마주하는 곳에 위치한 외벽에 설치되며, 이러한 구조에 의하면 제2응축팬(450)과 배기전환댐퍼(220)를 일직선상에 위치시킬 수 있게 되므로, 제2응축팬(450)의 구동을 통해 연기를 외부로 배출할 경우 공기의 유동저항을 감소시켜 연기의 원활한 배출이 가능하게 된다.
한편, 제2응축팬(450)의 작동에 의해 외부로부터 제2외기챔버(140)로 유입되는 공기가 제2응축코일(420)을 지나는 과정에서 냉매와 열교환을 하게 되므로, 냉매의 응축이 이루어지게 된다.
상기 제2팽창밸브(430)는 환기챔버(120) 또는 급기챔버(110)에 설치되며, 상기 제2냉방코일(440)은 급기챔버(110)의 내부에 설치되어 급기챔버(110)를 유동하는 공기를 냉각하도록 구성된다.
한편, 상기 제2응축코일(420) 후단의 냉매 유동경로 상에는 제2수액기(460)와 제2냉매액 전자밸브(470)가 설치된다.
상기와 같이 구성된 제1냉매압축사이클(300)과 제2냉매압축사이클(400)은 실내부하에 따라 어느 하나의 냉매압축사이클만이 작동하거나 둘 다 작동할 수 있다.
상기 난방코일(510)은 급기챔버(110)의 내부에서 급기챔버(110)를 유동하는 공기의 유동방향을 기준으로 제1,2냉방코일(340,440)의 후단에 위치하도록 설치되며, 온수, 스팀 등의 열매체를 공급받아 공기와 열매체의 열교환을 통해 공기를 가열하거나, 전기를 이용하여 열을 발산하면서 공기를 가열하도록 구성될 수 있다.
상기 가습기(520)는 급기챔버(110)의 내부에서 공기의 유동방향을 기준으로 난방코일(510)의 후단에 위치하도록 설치되며, 공기 중으로 물을 분무하여 공기를 가습하도록 구성된다.
상기 급기팬(530)은 급기챔버(110)의 내부에서 공기의 유동방향을 기준으로 가습기(520)의 후단에 위치하도록 설치되며, 급기팬(530)으로부터 토출되는 공기는 실내로 공급된다.
상기 센서류(600)는 환기온습도센서(601), 외기온도센서(602), 연감지기(603), 열감지기(604). 가스감지기(605) 중 적어도 하나를 포함하는 것으로 구성되며, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 센서류(600)는 환기온습도센서(601), 외기온도센서(602), 연감지기(603), 열감지기(604). 가스감지기(605)를 모두 포함하는 것으로 구성된다.
한편, 상기 환기온습도센서(601), 연감지기(603), 열감지기(604), 가스감지기(605)는 환기챔버(120)의 내부에서 유입되는 환기의 온도와 습도 및 연기와 열과 가스를 각각 감지하도록 설치되며, 외기온도센서(602)는 본체(100) 외부에 설치되어 외부 공기의 온도를 감지하도록 구성된다.
한편, 습도 제어를 위해 과냉각된 공기를 다시 가열하기 위한 제1재열코일(380)과 제2재열코일(480)이 제1냉방코일(340)과 제2냉방코일(440)의 후단에 각각 설치될 수 있으며, 제1재열코일(380)과 제2재열코일(480)로 고온의 냉매가스를 공급하여 재열 에너지를 절감하는 구조가 더 포함될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 제1재열코일(380)은 제1냉방코일(340)의 후단에 위치하도록 급기챔버(110)의 내부에 설치되어 제1냉방코일(340)에 의해 냉각된 공기를 다시 가열하도록 구성되고, 상기 제2재열코일(480)은 제2냉방코일(440)의 후단에 위치하도록 급기챔버(110)의 내부에 설치되어 제2냉방코일(440)에 의해 냉각된 공기를 다시 가열하도록 구성된다.
이러한 제1재열코일(380)은 제1압축기(310)에서 토출되는 고온의 냉매가스를 공급받아 재열을 위한 열원으로 사용하도록 이루어진다. 이를 위해 제1재열코일(380)은 제1압축기(310)와 제1응축코일(320)을 연결하는 배관(390)으로부터 분기된 제1분기배관(391)에 연결되어 제1압축기(310)에서 토출되는 고온의 냉매가스를 공급받도록 구성되며, 상기 배관(390)에는 유로를 개폐하는 제1-1냉매가스 전자밸브(392)가 설치되고, 상기 제1분기배관(391)에는 제1분기배관(391)의 유로를 개폐하는 제1-2냉매가스 전자밸브(393)가 설치된다.
마찬가지로, 상기 제2재열코일(480)은 제2압축기(410)에서 토출되는 고온의 냉매가스를 공급받아 재열을 위한 열원으로 사용하도록 제2압축기(410)와 제2응축코일(420)을 연결하는 배관(490)으로부터 분기된 제2분기배관(491)에 연결되어 제2압축기(410)에서 토출되는 고온의 냉매가스를 공급받도록 구성되며, 상기 배관(490)에는 유로를 개폐하는 제2-1냉매가스 전자밸브(492)가 설치되고, 상기 제2분기배관(491)에는 제2분기배관(491)의 유로를 개폐하는 제2-2냉매가스 전자밸브(493)가 설치된다.
상기 제어기(700)는 본 발명에 따른 일체형 항온항습기를 전체적으로 제어하는 것으로, 환기의 온도 및 습도와 외기의 온도 및 관리자에 의해 설정된 설정 온도를 기반으로 제1,2냉매압축사이클(300,400), 외기전환댐퍼(210), 배기전환댐퍼(220), 환기전환댐퍼(230), 가습기(520), 급기팬(530)을 직접적으로 제어하고, 이와 더불어 밸브의 제어를 통해 제1,2재열코일(380,480) 및 난방코일(510)로 공급되는 유체를 제어하도록 구성된다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제어기(700)는 일체형 항온항습기를 제어함에 있어서, 일반운전모드와 외기냉방운전모드 및 배연운전모드 중 어느 하나의 모드로 운전하도록 구성된다.
상기 일반운전모드는 외기 온도가 환기 온도 보다 높아 외기를 이용한 냉방이 불가능한 경우 제1냉매압축사이클(300)과 제2냉매압축사이클(400)을 이용하여 실내 공기에 대한 냉방운전을 실시하는 운전모드로, 외기전환댐퍼(210)와 배기전환댐퍼(220)를 닫아 외기의 유입을 차단하고, 환기전환댐퍼(230)를 열어주어 환기챔버(120)로 유입되는 환기가 환기전환댐퍼(230) 및 급기챔버(110)를 경유하여 다시 실내로 공급되게 하는 것으로 이루어진다.
한편, 공기의 유동은 급기팬(530)의 가동에 의해 이루어지며, 제1냉매압축사이클(300)과 제2냉매압축사이클(400) 중 적어도 하나의 냉매압축사이클이 작동하면서 공기를 냉각하게 된다.
즉, 실내냉방부하가 상대적으로 작아 하나의 냉매압축사이클로 충분히 냉방이 가능한 경우, 제1,2냉매압축사이클(300,400) 중 하나의 냉매압축사이클만을 가동하고, 실내냉방부하가 상대적으로 큰 경우 제1,2냉매압축사이클(300,400) 모두를 가동시키게 된다.
물론, 습도제어 및 난방제어가 요구되는 경우 제1,2재열코일(380,480), 난방코일(510), 가습기(520)를 추가적으로 제어하여 급기에 대한 습도제어 및 난방제어를 행하게 된다.
상기 외기냉방운전모드는 외기 온도가 환기 온도 보다 낮아 외기를 이용한 냉방이 가능한 경우 실행되는 운전모드로, 제2응축팬(450)과 급기팬(530)의 가동을 통해 환기를 외부로 배출하고, 외기를 실내로 공급하는 것으로 이루어지게 된다.
이러한 외기냉방운전모드는 복합냉방운전모드와 자연냉방운전모드로 이루어지며, 제어기(700)는 외기냉방운전모드의 실행 시, 복합냉방운전모드 또는 자연냉방운전모드로 항온항습기를 운전하도록 이루어진다.
상기 복합냉방운전모드는 외기만으로는 충분한 냉방이 어려울 경우 실행되는 운전모드로, 외기전환댐퍼(210)와 배기전환댐퍼(220)를 열고, 환기전환댐퍼(230)를 닫은 상태에서 제2냉매압축사이클(400)을 가동하여 외기와 냉매압축사이클의 복합적인 작용을 통해 급기를 냉각하는 것으로 이루어지게 된다.
이러한 복합냉방운전모드는 외기냉방운전모드의 실행과정에서 미리 설정된 시간 동안 실내 온도가 설정온도에 도달하지 못한 경우 실행될 수 있다.
한편, 복합냉방운전모드의 실행 중, 배기전환댐퍼(220)를 통해 배출되는 환기와 제2응축코일(420) 통과량을 적절하게 유지하여 냉매의 응축과 환기의 배기가 원활하게 이루어질 수 있도록 배기전환댐퍼(220)의 개도율을 적절하게 조절하여 제2응축코일(420)을 통과하는 공기량이 작지 않도록 하는 것이 바람직하다.
상기 자연냉방운전모드는 외기냉방운전모드의 실행과정에서 너무 낮은 외기 온도로 인하여 실내 온도가 설정 온도 보다 낮아지는 경우 실행되는 운전모드로, 외기전환댐퍼(210)와 배기전환댐퍼(220)를 열고, 제1,2냉매압축사이클(300,400)을 정지시킨 상태에서 제2응축팬(450)과 급기팬(530)의 가동하되, 환기전환댐퍼(230)의 개도조절을 통해 환기의 일부를 급기챔버(110)로 유동시켜 환기와 외기를 혼합하는 것으로 이루어지게 된다.
이러한 자연냉방운전모드의 실행과정에서 100% 외기만으로 실내를 냉방할 수 있도록 환기전환댐퍼(230)와 배기전환댐퍼(220)의 개도율을 적절하게 조절하는 것이 바람직하다.
이와 같이 외기냉방운전모드는 제2응축팬(450)의 구동을 통해 환기를 외부로 배출하게 되는 바, 외기냉방을 위해 실내 공기를 외부로 배출하기 위한 별도의 배기설비가 요구되지 않는다.
한편, 외기냉방운전모드의 실행과정에서 환기온습도센서(601)에서 감지되는 환기의 습도가 설정습도 이하로 감지되는 경우 가습기(520)를 추가적으로 가동할 수 있다.
상기 배연운전모드는 연감지기(603)에서 연기가 감지되는 경우 실행되는 운전모드로, 외기전환댐퍼(210)와 배기전환댐퍼(220)를 열고, 환기전환댐퍼(230)를 닫은 상태에서 제2응축팬(450)과 급기팬(530)을 가동시키는 것으로 이루어지게 된다.
이러한 배연운전모드는 실내 연기의 신속한 배출을 목적으로 하므로, 제1,2냉매압축사이클(300,400)의 작동은 요구되지 않으며, 제2응축팬(450)과 급기팬(530)의 가동을 통해 실내의 연기를 외부로 배출하고, 외기를 실내로 공급하는 것으로 이루어지게 된다.
한편, 상기 배연운전모드의 실행과정에서 제2응축팬(450)의 작동에 의해 실내 연기가 원활하게 배출될 수 있도록 하기 위해서는 배기전환댐퍼(220)의 압력손실이 제2응축코일(420) 보다 작게 유지하는 것이 바람직하며, 이를 위하여 배기전환댐퍼(220)는 100% 열린 상태를 유지하게 된다.
상기와 같은 일체형 항온항습기에 있어서, 공조대상공간에 위치하여 실질적으로 항온항습의 대상이 되는 대상물의 표면에 부착되어 대상물의 실제 온도를 검출하는 표면온도센서(606)가 더 포함될 수 있으며, 이 경우 상기 제어기(700)에는 실내냉방부하가 없을 때 제1,2냉매압축사이클(300,400) 및 급기팬(530)의 운전을 정지하여 불필요한 급기팬(530)의 운전에 의한 에너지 낭비를 줄이는 기능이 포함된다.
즉, 일반적인 일체형 항온항습기의 경우, 실내냉방부하에 상관없이 급기팬이 항상 작동하는 관계로 불필요한 에너지를 소비하게 되는 문제점이 있다.
반면, 본 발명에 따른 제어기(700)는 환기온도 및 표면온도가 동시에 설정온도 이하가 되면 급기팬(530)을 정지시켜 불필요한 급기팬(530)의 작동으로 인한 에너지 소비를 억제하고, 환기온도와 표면온도 둘 중 하나라도 설정온도 이상이 되면 급기팬(530)을 작동시키도록 이루어진다.
또한, 종래 일체형 항온항습기는 주로 유입되는 환기의 온도를 감지하고 이를 기반으로 온도제어를 실행하고 있으나, 항온항습의 대상이 되는 대상물의 온도 변화로 인해 환기의 온도가 변화되기까지에는 상당한 시간이 걸리는 관계로 대상물의 과열을 안정적으로 억제할 수 없다.
반면, 본 발명에서와 같이 대상물에 표면온도센서(606)를 부착하여 대상물의 온도를 직접적으로 감지하고, 이를 기반으로 온도제어를 실시하게 되면 대상물의 과열을 효과적으로 억제할 수 있게 된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 일체형 항온항습기는 환기온도, 외기온도, 대상물의 표면온도, 연기의 감지여부에 따라 일반운전모드, 외기냉방운전모드, 배연운전모드 중 어느 하나의 운전모드로 운전된다.
상기 일반운전모드로 일체형 항온항습기를 운전하는 과정에서 환기온도가 설정온도 이하가 되더라도 환기습도가 설정습도 이상이 되면 운전 중인 냉매압축사이클은 과냉각 제습운전으로 운전된다.
즉, 환기를 노점온도 이하까지 냉각하여 공기 중 수분을 배출시키고, 이 공기를 다시 재열하여 실내가 과냉각되는 것을 방지하게 되며, 여기서 필요한 재열에너지로 별도의 외부 에너지를 이용하지 않고, 압축기에서 토출된 고온고압의 냉매가스를 사용하기 때문에 재열 에너지를 절감할 수 있게 된다.
이처럼 과냉각 제습운전이 필요한 경우, 제1-1냉매가스 전자밸브(392)와 제2-1냉매가스 전자밸브(492)는 닫히고, 제1-2냉매가스 전자밸브(393)와 제2-2냉매가스 전자밸브(493)는 열리면서 제1,2압축기(310,410)에서 토출되는 고온고압의 냉매가스를 제1재열코일(380) 및 제2재열코일(480)로 보내서 과냉각된 공기를 가열하게 된다.
상기 배연운전모드의 경우, 제2응축팬(450)의 작동을 통해 실내 연기를 외부로 배출하게 되므로, 별도의 배기설비 없이도 원활한 배연기능의 구현이 가능하게 된다.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 일체형 항온항습기는 항온항습에 요구되는 에너지를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 별도 배기 설비의 추가 없이 원활한 배연기능의 구현이 가능하게 하는 매우 유용한 발명이다.
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>
100: 본체 110: 급기챔버
120: 환기챔버 130: 제1외기챔버
140: 제2외기챔버 151: 제1격벽
152: 제2격벽 153: 제3격벽
210: 외기전환댐퍼 220: 배기전환댐퍼
230: 환기전환댐퍼 300: 제1냉매압축사이클
310: 제1압축기 320: 제1응축코일
330: 제1팽창밸브 340: 제1냉방코일
350: 제1응축팬 380: 제1재열코일
400: 제2냉매압축사이클 410: 제2압축기
420: 제2응축코일 430: 제2팽창밸브
440: 제2냉방코일 450: 제2응축팬
480: 제2재열코일 510: 난방코일
520: 가습기 530: 급기팬
600: 센서류 601: 환기온습도센서
602: 외기온도센서 603: 연감지기
604: 열감지기 605: 가스감지기
606: 표면온도센서 700: 제어기

Claims (5)

  1. 격벽에 의해 서로 구분된 급기챔버(110)와 환기챔버(120)와 제1외기챔버(130) 및 제2외기챔버(140)를 포함하되, 급기챔버(110)와 제1외기챔버(130)가 제1격벽(151)을 사이에 두고 마주하고, 환기챔버(120)와 제2외기챔버(140)가 제2격벽(152)을 사이에 두고 마주하며, 급기챔버(110)와 환기챔버(120)가 제3격벽(153)을 사이에 두고 마주하도록 이루어진 본체(100);
    상기 제1격벽(151)에 설치된 외기전환댐퍼(210);
    상기 제2격벽(152)에 설치된 배기전환댐퍼(220);
    상기 제3격벽(153)에 설치된 환기전환댐퍼(230);
    제1압축기(310)와 제1응축코일(320)과 제1팽창밸브(330)와 제1냉방코일(340) 및 제1응축팬(350)으로 이루어지되, 상기 제1응축팬(350)은 제1외기챔버(130)의 공기를 외부로 배출하도록 제1외기챔버(130)의 외벽에 설치되고, 상기 제1응축코일(320)은 제1응축팬(350)의 작동에 의해 제1외기챔버(130)로 유입되는 외기를 이용하여 냉매를 응축하도록 제1외기챔버(130)의 또 다른 외벽에 설치되며, 상기 제1냉방코일(340)은 급기챔버(110)의 내부에 설치된 것으로 이루어진 제1냉매압축사이클(300);
    제2압축기(410)와 제2응축코일(420)과 제2팽창밸브(430)와 제2냉방코일(440) 및 제2응축팬(450)으로 이루어지되, 상기 제2응축팬(450)은 제2외기챔버(140)의 공기를 외부로 배출하도록 제2외기챔버(140)의 외벽에 설치되고, 상기 제2응축코일(420)은 제2응축팬(450)의 작동에 의해 제2외기챔버(140)로 유입되는 외기를 이용하여 냉매를 응축하도록 제2외기챔버(140)의 또 다른 외벽에 설치되며, 상기 제2냉방코일(440)은 급기챔버(110)의 내부에 설치된 것으로 이루어진 제2냉매압축사이클(400);
    상기 급기챔버(110) 내에서 제1,2냉방코일(340,440)의 후단에 위치하도록 배치된 난방코일(510);
    상기 급기챔버(110) 내에서 난방코일(510)의 후단에 위치하도록 배치된 가습기(520);
    상기 급기챔버(110) 내에서 가습기(520)의 후단에 위치하도록 배치된 급기팬(530);
    환기온습도센서(601), 외기온도센서(602), 연감지기(603), 열감지기(604), 가스감지기(605) 중 적어도 하나를 포함하는 것으로 이루어진 센서류(600); 및
    상기 제1,2냉매압축사이클(300,400), 외기전환댐퍼(210), 배기전환댐퍼(220), 환기전환댐퍼(230), 가습기(520), 급기팬(530)을 제어하되, 실내 연기발생으로 인해 연감지기(603)에서 신호가 발생되는 경우, 외기전환댐퍼(210)와 배기전환댐퍼(220)를 개방하고 환기전환댐퍼(230)를 닫은 상태에서, 제2응축팬(450)의 구동을 통해 연기가 환기챔버(120) 및 제2외기챔버(140)를 경유하여 외부로 배출되게 하고 급기팬(530)의 작동을 통해 외기가 제1외기챔버(130) 및 급기챔버(110)를 경유하여 실내로 공급되게 함으로써 배연기능을 구현하는 제어기(700);를 포함하는 것을 특징으로 하는 배연기능을 구비한 일체형 항온항습기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2응축팬(450)은 제2격벽(152)과 마주하는 외벽에 설치되어 배기전환댐퍼(220)와 마주하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 배연기능을 구비한 일체형 항온항습기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    공조대상물의 표면에 설치되어 공조대상물의 표면 온도를 감지하는 표면온도센서(606);를 더 포함하며,
    상기 제어기(700)는 환기온도 및 공조대상물의 표면온도가 모두 미리 설정된 설정온도 이하가 되면 급기팬(530)을 정지시키고, 환기온도와 표면온도 중 어느 하나라도 설정온도 이상이 되면 급기팬(530)을 가동시키도록 이루어진 것을 특징으로 하는 배연기능을 구비한 일체형 항온항습기.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1냉방코일(340)의 후단에 배치된 제1재열코일(380); 및
    상기 제2냉방코일(440)의 후단에 배치된 제2재열코일(480);을 더 포함하며,
    상기 제1재열코일(380)은 제1압축기(310)에서 토출되는 고온의 냉매를 공급받아 공기를 가열하도록 구성되고, 상기 제2재열코일(480)을 제2압축기(410)에서 토출되는 고온의 냉매를 공급받아 공기를 가열하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배연기능을 구비한 일체형 항온항습기.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어기(700)는,
    외기전환댐퍼(210)와 배기전환댐퍼(220)를 닫고, 환기전환댐퍼(230)를 연 상태에서 제1냉매압축사이클(300)과 제2냉매압축사이클(400) 중 적어도 한 냉매압축사이클을 가동시키면서 환기를 냉각하여 실내로 다시 공급하는 일반운전모드;
    제2응축팬(450)과 급기팬(530)의 가동을 통해 환기를 외부로 배출하고, 외기를 실내로 공급하는 외기냉방운전모드; 및
    연기가 감지되는 경우, 외기전환댐퍼(210)와 배기전환댐퍼(220)를 열고, 환기전환댐퍼(230)를 닫으며, 제1,2냉매압축사이클(300,400)을 정지시킨 상태에서 제2응축팬(450)과 급기팬(530)의 가동을 통해 환기를 외부로 배출하고, 외기를 실내로 공급하는 배연운전모드; 중 어느 하나의 모드로 항온항습기를 운전하도록 이루어지되,
    상기 외기냉방운전모드의 실행 시,
    외기전환댐퍼(210)와 배기전환댐퍼(220)를 열고, 환기전환댐퍼(230)를 닫으며, 제2냉매압축사이클(400)과 제2응축팬(450) 및 급기팬(530)의 가동을 통해 환기를 외부로 배출하고, 외기를 실내로 공급하면서 외기냉방의 부족분을 제2냉매압축사이클(400)의 운전으로 보완하는 복합냉방운전모드; 또는
    외기전환댐퍼(210)와 배기전환댐퍼(220)를 열고, 제1,2냉매압축사이클(300,400)을 정지시킨 상태에서 제2응축팬(450)과 급기팬(530)의 가동을 통해 환기를 외부로 배출하고, 외기를 실내로 공급하되, 환기전환댐퍼(230)의 개도조절을 통해 외기와 환기의 혼합비율을 조절하면서 실내로 공급하는 자연냉방운전모드;로 항온항습기를 운전하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 배연기능을 구비한 일체형 항온항습기.
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