KR102190259B1 - 항온항습장치 및 이를 이용한 항온항습장치 제어 방법 - Google Patents

항온항습장치 및 이를 이용한 항온항습장치 제어 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102190259B1
KR102190259B1 KR1020190031869A KR20190031869A KR102190259B1 KR 102190259 B1 KR102190259 B1 KR 102190259B1 KR 1020190031869 A KR1020190031869 A KR 1020190031869A KR 20190031869 A KR20190031869 A KR 20190031869A KR 102190259 B1 KR102190259 B1 KR 102190259B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
temperature
chamber
evaporator
humidity
refrigerant
Prior art date
Application number
KR1020190031869A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200112034A (ko
Inventor
진순본
심상철
Original Assignee
주식회사 진성피엘티
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 진성피엘티 filed Critical 주식회사 진성피엘티
Priority to KR1020190031869A priority Critical patent/KR102190259B1/ko
Publication of KR20200112034A publication Critical patent/KR20200112034A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102190259B1 publication Critical patent/KR102190259B1/ko

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F1/00Room units for air-conditioning, e.g. separate or self-contained units or units receiving primary air from a central station
    • F24F1/0007Indoor units, e.g. fan coil units
    • F24F1/009Indoor units, e.g. fan coil units characterised by heating arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00Control or safety arrangements
    • F24F11/0008Control or safety arrangements for air-humidification
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00Control or safety arrangements
    • F24F11/30Control or safety arrangements for purposes related to the operation of the system, e.g. for safety or monitoring
    • F24F11/41Defrosting; Preventing freezing
    • F24F11/43Defrosting; Preventing freezing of indoor units
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00Control or safety arrangements
    • F24F11/70Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof
    • F24F11/80Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air
    • F24F11/86Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the temperature of the supplied air by controlling compressors within refrigeration or heat pump circuits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0007Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning
    • F24F5/001Compression cycle type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • F25B49/022Compressor control arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2110/00Control inputs relating to air properties
    • F24F2110/10Temperature
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2110/00Control inputs relating to air properties
    • F24F2110/20Humidity
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00Control issues
    • F25B2600/02Compressor control
    • F25B2600/021Inverters therefor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/17Speeds
    • F25B2700/171Speeds of the compressor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Air Conditioning Control Device (AREA)

Abstract

본 발명은 항온항습장치 및 이를 이용한 항온항습장치 제어방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 항온항습장치는 항온항습 상태를 유지하는 제1 챔버, 상기 제1 챔버 내의 온도를 측정하는 온도 센서, 상기 제1 챔버 내의 습도를 측정하는 습도 센서, 제어에 따라 열을 발생시켜 주변 공기의 온도를 상승시키는 히터, 제어에 따라 습기를 발생시켜 주변 공기의 습도를 상승시키는 가습기, 제어에 따라 열을 흡수하여 주변 공기의 온도와 습도를 조절하는 냉각장치, 상기 히터, 가습기 또는 냉각장치에 의해 온도 및 습도가 조절된 공기를 상기 제1 챔버로 이동시키는 송풍기, 상기 히터, 가습기, 냉각장치 및 송풍기가 위치하는 제2 챔버 및 상기 온도 센서 및 습도 센서에서 측정된 값을 기초로 상기 히터, 가습기, 냉각장치 및 송풍기의 동작을 제어하는 제어기를 포함한다.

Description

항온항습장치 및 이를 이용한 항온항습장치 제어 방법{APPARATUS AND CONTROLL METHOD FOR CONSTANT TEMPERATURE AND HUMIDITY}
본 발명은 항온항습장치 및 이를 이용한 항온항습장치 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉각장치에 인버터(inverter)를 적용하여 에너지 효율을 높이고 항온항습장치의 동작 중 발생할 수 있는 소음을 저감시킬 수 있는 항온항습장치 및 이를 이용한 항온항습장치 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 항온항습장치는 실내 또는 챔버(chamber)의 온도 및 습도 등을 그 장소의 사용 목적에 따라 설정한 상태로 유지시켜준다. 항온항습장치는 실내 또는 챔버 내의 공간을 원하는 온도 및 습도로 유지시켜주기 위해 히터, 가습기, 냉각장치 등을 포함한다. 히터, 가습기, 냉각장치 등을 어떻게 조합하여 운전하는지에 따라서 실내 또는 챔버 내의 온도와 습도를 항온항습장치가 얼마만큼 정밀하게 제어할 수 있는지와 운전비가 달라진다.
항온항습장치는 구성에 따라 다양한 타입이 존재한다. 예를 들어, 냉각장치 타입에 따라 공랭식 항온항습장치와 수냉식 항온항습장치가 있으며, 히터 타입에 따라 전기히터방식 항온항습장치와 온수코일방식 항온항습장치가 있다. 또한, 가습기 타입에 따라 전기가열방식 항온항습장치와 스팀방식 항온항습장치가 있다.
냉각장치는 기본적으로 압축기, 응축기, 팽창기(또는, 팽창밸브), 증발기로 구성되어 있으며, 냉각 사이클에 따라 온도를 제어한다. 항온항습장치의 경우, 냉각장치의 용량에 비례하여 히터의 용량도 설정되어야 한다. 즉, 냉각장치의 용량이 커지면 압축기 용량도 비례하여 커지고 따라서 히터의 용량도 비례하여 커져야 한다. 히터와 압축기 용량이 커지면 히터와 압축기 가동에 불필요한 전기 사용이 발생할 가능성이 높으며 이는 항온항습장치의 에너지 효율 저하로 이어지는 문제가 있다.
또한, 압축기 용량이 커질수록 발생하는 소음 또한 커져서 장비 사용 환경을 어렵게 할 뿐만 아니라 항온항습장치의 소음을 감소시키기 위한 추가 비용이 발생하는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허공보 10-1866424 (2018.6.4), 1쪽 내지 6쪽
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 방법을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 냉각장치에 인버터(inverter)를 적용하여 냉각장치의 용량이 커지더라도 에너지 효율을 향상시킬 수 있고 동작 중 발생할 수 있는 소음을 저감시킬 수 있는 항온항습장치 및 이를 이용한 항온항습장치 제어 방법을 제공한다.
본 발명은 항온항습장치의 저온 동작 시 생성될 수 있는 얼음을 제거하여 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 항온항습장치 및 이를 이용한 항온항습장치 제어 방법을 제공한다.
본 발명은 운전 중 별도의 추가 비용없이 얼음을 제거할 수 있어 유지/관리가 용이하고 유지/관리 비용을 절약할 수 있는 항온항습장치 및 이를 이용한 항온항습장치 제어 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 항온항습장치는 항온항습 상태를 유지하는 제1 챔버, 상기 제1 챔버 내의 온도를 측정하는 온도 센서, 상기 제1 챔버 내의 습도를 측정하는 습도 센서, 제어에 따라 열을 발생시켜 주변 공기의 온도를 상승시키는 히터, 제어에 따라 습기를 발생시켜 주변 공기의 습도를 상승시키는 가습기, 제어에 따라 열을 흡수하여 주변 공기의 온도와 습도를 조절하는 냉각장치, 상기 히터, 가습기 또는 냉각장치에 의해 온도 및 습도가 조절된 공기를 상기 제1 챔버로 이동시키는 송풍기, 상기 히터, 가습기, 냉각장치 및 송풍기가 위치하는 제2 챔버 및 상기 온도 센서 및 습도 센서에서 측정된 값을 기초로 상기 히터, 가습기, 냉각장치 및 송풍기의 동작을 제어하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 냉각장치는 상변화 냉매를 압축시키는 압축기, 상기 압축기를 통해 압축된 냉매를 열교환하여 액화시키는 응축기, 상기 응축기를 통해 액화된 냉매를 팽창시키는 팽창기 및 상기 팽창기를 통해 팽창된 냉매를 열교환하여 기화시키는 증발기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 항온항습장치 상기 압축기의 구동 모터의 속도를 제어하는 인버터, 상기 인버터의 동작을 제어하는 인버터 제어기 및 상기 압축기의 구동 모터의 속도를 측정하는 속도 센서를 더 포함하되, 상기 제어기는 상기 온도 센서 및 습도 센서에서 측정된 값과 상기 속도 센서에서 측정된 구동 모터의 속도를 기초로 상기 인버터 제어기를 제어하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 항온항습장치는 상기 제1 챔버 내의 기압을 측정하는 기압 센서, 상기 압축기를 통해 압축된 냉매를 제어에 따라 분기시켜 흘리는 제1 밸브 및 상기 제1 밸브를 통해 유입된 고온의 냉매를 흘려 상기 증발기를 가열시키는 가열 배관을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 항온항습장치는 상기 증발기의 표면 온도를 측정하는 증발기 온도 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 제어기는 하기 수학식 1을 만족하는 경우, 하기 수학식 2를 통해 상기 증발기의 얼음제거 동작을 수행하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 1]
Figure 112019028665573-pat00001
여기에서, Tcurrent,eva는 증발기 온도 센서를 통해 측정된 증발기 표면 온도, Tf(P)는 제1 챔버의 측정 기압에 따른 어는 점 온도, P는 기압센서를 통해 측정된 제1 챔버의 측정 기압
[수학식 2]
Figure 112019028665573-pat00002
여기에서, Hcurrent 는 제1 챔버 내의 현재 습도, Hsaturated(Tcurrent)는 제1 챔버 내의 현재 온도에서의 포화 습도, Tcurrent 는 제1 챔버 내의 현재 온도, t(Tcurrent,eva ≤ Tf(P))는 증발기 표면 온도가 제1 챔버의 어는 점 온도보나 낮아진 시간, tcurrent는 현재 시간, α는 제1 보정계수, β는 제2 보정계수, Ith는 I 값의 기 설정된 문턱값
일 실시예에서, 상기 제어기는 상기 수학식 2를 만족하는 경우, 상기 인버터 제어기를 통해 상기 인버터를 제어하여 상기 제1 챔버의 현재 온도를 보상 온도만큼 더 낮추고, 상기 제1 밸브를 제어하여 상기 고온의 냉매를 상기 가열 배관으로 기 설정된 시간동안 흘려 얼음제거 동작을 수행하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 제어기는 상기 수학식 1을 만족하는 경우, 하기 수학식 3을 계산하고 항온항습모드 운영 종료시 상기 증발기의 얼음제거 동작을 수행하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 3]
Figure 112019028665573-pat00003
여기에서, Tend는 항온항습장치의 운영이 종료되는 시각
일 실시예에서, 상기 제어기는 하기 수학식 4에 의해 산출된 시간 동안 상기 제1 밸브를 제어하여 상기 고온의 냉매를 상기 가열 배관으로 흘려 얼음제거 동작을 수행하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 4]
Figure 112019028665573-pat00004
여기에서, γ는 제3 보정계수
일 실시예에서, 상기 냉각장치는 상변화 냉매를 압축시키는 압축기, 상기 압축기를 통해 압축된 냉매를 분기시켜 흘리는 제2 밸브, 상기 제1 밸브를 통해 유입된 냉매를 열교환하여 액화시키는 제1 응축기, 상기 제1 밸브를 통해 유입된 냉매를 열교환하여 액화시키는 제2 응축기, 상기 제1 응축기 및 제2 응축기를 통해 액화된 냉매를 합류시켜 흘리는 제3 밸브, 상기 제2 밸브를 통해 유입된 냉매를 팽창시키는 팽창기 및 상기 팽창기를 통해 팽창된 냉매를 열교환하여 기화시키는 증발기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 제2 밸브는 상기 제1 응축기에 냉매를 흘리되, 냉매의 유량이 기 설정된 값을 넘는 경우에는 상기 제1 응축기와 제2 응축기에 동시에 냉매를 흘리는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 항온항습장치 제어 방법은 온도 센서가 제1 챔버 내의 온도를 측정하는 단계, 습도 센서가 상기 제1 챔버 내의 습도를 측정하는 단계, 기압 센서가 상기 제1 챔버 내의 기압을 측정하는 단계, 증발기 온도 센서가 증발기의 표면 온도를 측정하는 단계, 제어기가 상기 측정된 제1 챔버 내의 온도, 습도, 기압 및 증발기의 표면 온도를 기초로 증발기의 얼음제거 동작을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 증발기의 얼음제거 동작을 수행하는 단계는 하기 수학식 1을 만족하는 경우, 상기 제어기가 하기 수학식 2를 통해 상기 증발기의 얼음제거 동작을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 1]
Figure 112019028665573-pat00005
여기에서, Tcurrent,eva는 증발기 온도 센서를 통해 측정된 증발기 표면 온도, Tf(P)는 제1 챔버의 측정 기압에 따른 어는 점 온도, P는 기압센서를 통해 측정된 제1 챔버의 측정 기압
[수학식 2]
Figure 112019028665573-pat00006
여기에서, Hcurrent 는 제1 챔버 내의 현재 습도, Hsaturated(Tcurrent)는 제1 챔버 내의 현재 온도에서의 포화 습도, Tcurrent 는 제1 챔버 내의 현재 온도, t(Tcurrent,eva ≤ Tf(P))는 증발기 표면 온도가 제1 챔버의 어는 점 온도보나 낮아진 시간, tcurrent는 현재 시간, α는 제1 보정계수, β는 제2 보정계수, Ith는 I 값의 기 설정된 문턱값
일 실시예에서, 상기 증발기의 얼음제거 동작을 수행하는 단계는 상기 수학식 2를 만족하는 경우, 상기 제어기가 상기 인버터 제어기를 통해 상기 인버터를 제어하여 상기 제1 챔버의 현재 온도를 보상 온도만큼 더 낮추는 단계 및 상기 제어기가 상기 제1 밸브를 제어하여 상기 고온의 냉매를 상기 가열 배관으로 기 설정된 시간동안 흘려 얼음제거 동작을 수행하는 단계를 포함를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 항온항습장치 및 이를 이용한 항온항습장치 제어 방법은 냉각장치의 용량이 커지더라도 에너지 효율을 향상시킬 수 있고 동작 중 발생할 수 있는 소음을 저감시킬 수 있다.
본 발명에 따른 항온항습장치 및 이를 이용한 항온항습장치 제어 방법은 저온 동작 시 생성될 수 있는 얼음을 제거하여 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 항온항습장치 및 이를 이용한 항온항습장치 제어 방법은 운전 중 별도의 추가 비용없이 얼음을 제거할 수 있어 유지/관리가 용이하고 유지/관리 비용을 절약할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 항온항습장치의 개략적인 구성을 나타내는 구성도
도 2는 도 1의 항온항습장치의 개략적인 구성을 나타내는 블록도
도 3은 인버터가 적용된 냉각장치를 이용하여 챔버 내 온도를 제어하는 과정을 나타내는 도면
도 4는 도 1의 냉각장치의 다른 실시예를 나타내는 구성도
도 5는 도 1의 냉각장치의 또 다른 실시예를 나타내는 구성도
도 6은 증발기의 개략적인 구성을 나타내는 구성도
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 항온항습장치의 개략적인 구성을 나타내는 구성도
도 8은 도 7의 항온항습장치의 개략적인 구성을 나타내는 블록도
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 항온항습장치의 제어 방법을 설명하는 흐름도
이하, 본 발명에 따른 항온항습장치 및 이를 이용한 항온항습장치 제어 방법을 실시하기 위한 구체적인 내용을 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 항온항습장치의 개략적인 구성을 나타내는 구성도이다.
도 1을 참조하면, 항온항습장치(100)는 제1 챔버(chamber)(104), 분리벽(106), 제2 챔버(108), 온도 센서(110), 습도 센서(112), 송풍기(114), 히터(116), 가습기(118), 냉각장치(120)를 포함하고, 냉각장치(120)는 압축기(122), 응축기(124), 팽창기(126) 및 증발기(128)를 포함한다.
항온항습장치는 전산장비를 보호하기 위해 전산실에 구비된 장치일 수도 있고, 공산품 등의 신뢰성 테스트를 위한 테스트 장치일 수도 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 전자장치, 배터리 등의 테스트 대상 물건의 신뢰성을 테스트하는 용도의 항온항습장치를 가정하여 설명하기로 한다.
제1 챔버(104)는 분리벽(106)을 통해 제2 챔버(108)와 구분되는 공간으로 설정된 항온항습 상태를 유지하는 공간이다. 일 실시예에서, 제1 챔버(104) 내에는 테스트 대상 물건(102)이 위치할 수 있다. 예를 들어, 테스트 대상 물건은 전자장치나 배터리 등이 될 수 있다.
제2 챔버(108)는 히터(116), 가습기(118), 냉각장치(120) 및 송풍기(114)가 위치한다. 제1 챔버(104)와 제2 챔버(108)는 각각 밀봉된 챔버는 아니며 제1 챔버(104)와 제2 챔버(108)의 공기는 순환할 수 있다.
온도 센서(110)는 제1 챔버(104) 내의 온도를 측정하고, 습도 센서(112)는 제1 챔버(106) 내의 습도를 측정한다. 제1 챔버(104) 내에서 온도 센서(110)와 습도 센서(112)의 위치는 구현 예에 따라 달라질 수 있다.
히터(116)는 제어에 따라 열을 발생시켜 주변 공기의 온도를 상승시키고, 가습기(118)는 제어에 따라 습기를 발생시켜 주변 공기의 습도를 상승시킨다. 예를 들어, 전기가열방식 가습기(118)를 사용하는 경우, 가습기(118)는 물이 수용되는 수조와 수조 내부에 배치되는 가습히터로 구성될 수 있다.
냉각장치(120)는 제어에 따라 열을 흡수하여 주변 공기의 온도와 습도를 조절한다. 냉각장치(120)는 냉각 사이클에 따라 온도와 습도를 제어한다. 압축기(122)는 증발기(128)를 경유한 고온 저압의 상변화 냉매 기체를 고압 기체로 압축하고, 응축기(124)는 고온 고압의 냉매 기체를 고압의 액체로 변화시키면서 냉매의 열을 응축열로써 외기로 방출(열교환)한다. 팽창기(126)는 증발기(128)를 경유한 고압의 액체 냉매를 저압의 액체로 팽창시키고, 증발기(128)는 저압의 냉매 액체를 고온 저압의 기체로 변화시키면서 냉매의 기화열을 외기로부터 흡수(열교환)한다. 증발기(128)는 제2 챔버(108)내에 위치하여, 제2 챔버(108) 내의 열을 흡수하여 제2 챔버(108) 내의 온도를 낮출 수 있다. 또한, 증발기(128)는 주변의 온도를 낮추어 습기를 응결시킴으로써, 제2 챔버(108) 내의 습도를 낮출 수 있다.
즉, 항온항습장치는 히터(116)와 냉각장치(120)를 이용하여 제1 챔버(104)의 온도를 상승시키거나 하강시킬 수 있고, 가습기(118)와 냉각장치(120)를 이용하여 제1 챔버(104)의 습도를 상승시키거나 하강시킬 수 있다.
송풍기(114)는 히터(116), 가습기(118) 및 냉각장치(120)에 의해 온도 및 습도가 조절된 제2 챔버(108)의 공기를 제1 챔버(104)로 이동시킨다.
도 2는 도 1의 항온항습장치의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 항온항습장치는 온도 센서(110), 습도 센서(112), 송풍기(114), 히터(116), 가습기(118), 냉각장치(120), 교류전원(202), 정류기(204), 인버터 제어기(206), 인버터(208), 제어기(210), 속도 센서(212)를 포함하고, 냉각장치(120)는 압축기(122), 응축기(124), 팽창기(126) 및 증발기(128)를 포함한다.
이하에서는 설명의 편의를 위해 도 1에서 설명되지 않은 구성을 중심으로 설명하기로 한다. 정류기(204)는 교류전원(202)으로부터 입력받은 교류(AC)를 직류(DC)로 정류한다. 정류기(204)에서 정류된 직류 전원은 항온항습장치의 내부 구성요소를 구동하는 전원으로 사용된다.
제어기(210)는 온도 센서(110) 및 습도 센서(112)에서 측정된 값을 기초로 히터(116), 가습기(118), 냉각장치(120) 및 송풍기(114)의 동작을 제어한다.
인버터 제어기(206)는 제어기(210)의 제어에 따라 인버터(inverter)(208)의 동작을 제어한다. 인버터(208)는 냉각장치(120)에 구비된 압축기(122)의 구동 모터의 속도를 제어한다. 속도 센서(212)는 압축기(122)의 구동 모터의 속도를 측정한다.
일 실시예에서, 제어기(210)는 온도 센서(110) 및 습도 센서(112)에서 측정된 값과 속도 센서(212)에서 측정된 구동 모터의 속도를 기초로 인버터 제어기(206)를 제어하고, 인버터 제어기(206)는 인버터(208)의 동작을 제어할 수 있다.
도 3은 인버터가 적용된 냉각장치를 이용하여 챔버 내 온도를 제어하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 인버터(208)는 압축기(122)의 구동 모터의 속도를 제어하여 챔버 내 온도가 목표 온도(Ttarget)에 도달할 때까지 압축기(122)를 지속적으로 동작시킨다. 일 실시예에서, 구동 모터는 BLDC모터로 구성될 수 있다.
인버터(208)를 이용하여 압축기(122)의 동작 속도를 제어하면서 챔버 내 온도를 제어하는 방식은 인버터(208)를 이용하지 않는 방식에 비해 에너지 낭비를 줄여 항온항습장치의 에너지 효율을 높일 수 있다. 인버터(208)는 도 3과 같이 챔버 내 온도가 목표 온도(Ttarget)에 가까워지도록 압축기(122)의 동작 속도를 수정하므로 챔버 내 온도가 목표 온도(Ttarget)에 가까워질수록 적은 에너지를 소비한다.
인버터(208)가 사용되지 않는 경우, 항온항습장치는 챔버 내 온도가 상한 온도(T2)에 도달하면 냉각장치(120)를 구동하여 챔버의 온도를 낮추고, 챔버 내 온도가 하한 온도(T1)에 도달하면 냉각장치(120)의 동작을 정지시킨다. 챔버 내 온도가 하한 온도(T1)에 도달하면 항온항습장치는 히터(116)를 구동하여 챔버 내 온도가 목표 온도(Ttarget) 도달하도록 한다. 상기와 같이 인버터(208)가 사용되지 않는 경우에는 기 설정된 상한 온도(T2)와 하한 온도(T1)에 따라 냉각장치(120)와 히터(116)가 온/오프 되므로 목표 온도(Ttarget)의 근접 여부와 상관없이 지속적으로 동일한 구동 에너지를 소비한다. 냉각장치(120)의 용량이 커질수록 인버터(208)를 사용하는 경우와 사용하지 않는 경우의 에너지 효율 차이는 더 커질 수 있다.
또한, 인버터(208)를 통해 압축기(122)의 동작 속도를 제어하는 경우, 챔버 내 온도가 목표 온도(Ttarget)에 가까워질수록 압축기(122) 구동 모터의 속도를 적은 부하로 구동할 수 있으므로 구동 모터의 동작으로 인해 발생할 수 있는 소음을 줄일 수 있다. 인버터(208)가 사용되지 않는 경우에는 목표 온도(Ttarget)의 근접 여부와 상관없이 냉각장치(120)와 히터(116)가 온/오프 되므로 압축기(122)의 구동 모터는 지속적으로 동일한 부하로 구동하며 소음이 지속적으로 발생한다. 냉각장치(120)의 용량이 커질수록 압축기(122) 구동 모터의 부하는 커지므로 인버터(208)를 사용하는 경우와 사용하지 않는 경우의 소음 차이는 더 커질 수 있다.
도 4는 도 1의 냉각장치의 다른 실시예를 나타내는 구성도이다.
항온항습을 유지해야하는 공간 또는 챔버가 커질수록 항온항습장치의 냉각장치의 용량도 커져야 한다. 또한, 냉각장치의 용량이 커질수록 항온항습장치는 신속한 온도 및 습도 조절 능력을 가질 수 있다. 항온항습장치의 경우, 냉각장치의 용량이 커지면 압축기 용량도 비례하여 커지고 따라서 히터의 용량도 비례하여 커져야 한다. 도 4는 용량이 커진 냉각장치의 실시예를 나타내는 구성도이다.
도 4를 참조하면, 냉각장치(120)는 압축기(410), 제1 밸브(420), 제1 응축기(430), 제2 응축기(440), 제2 밸브(450), 팽창기(460) 및 증발기(470)를 포함한다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 도 1에서 설명한 냉각장치(120)와 차이가 있는 구성을 중심으로 설명하기로 한다.
압축기(410)에서 압축된 냉매는 제1 밸브(420)를 통해 분기되어 제1 응축기(430) 및 제2 응축기(440)로 흐른다. 일 실시예에서, 제어기(120)는 압축기(410)에서 유입되는 냉매의 양에 따라 제1 밸브(420)를 제어하여 냉매를 제1 응축기(430) 및 제2 응축기(440)로 흘릴 수 있다. 예를 들어, 압축기(410)에서 유입된 냉매가 기 설정된 양보다 적은 경우 제어기(120)는 냉매를 제1 응축기(430)로 흘리고, 기 설정된 양을 넘는 냉매가 유입되는 경우에는 제어기(120)는 설정된 양을 넘어 유입된 냉매를 제2 응축기(440)로 흘릴 수 있다. 또는, 제어기(120)는 제1 밸브(420)를 제어하여 제1 응축기(430)에 냉매를 흘리되, 냉매의 유량이 기 설정된 값을 넘는 경우에는 제1 응축기(430)와 제2 응축기(440)에 동시에 냉매를 흘릴 수도 있다.
다른 실시예에서, 제어기(120)는 압축기(410)에서 유입되는 냉매의 유속에 따라 제1 밸브(420)를 제어하여 냉매를 제1 응축기(430) 및 제2 응축기(440)로 흘릴 수 있다. 예를 들어, 냉매가 기 설정된 속도보다 늦은 유속으로 유입되는 경우 제어기(120)는 냉매를 제1 응축기(430)로 흘리고, 냉매가 기 설정된 속도보다 빠른 유속으로 유입되는 경우 제어기(120)는 냉매를 제1 응축기(430)와 제2 응축기(440)로 분배하여 흘릴 수 있다.
제2 밸브(450)는 제1 응축기(430) 및 제2 응축기(440)에서 응축된 냉매를 합류시켜 팽창기(460)로 흘린다. 제2 밸브(450)는 제어기(120)에 제어에 따라 제1 응축기(430) 및 제2 응축기(440)로부터 냉매를 흘릴 수 있다.
상기와 같이 제1 응축기(430) 및 제2 응축기(440)를 이용하여 냉매를 응축시키는 경우, 응축기의 용량을 키워 결과적으로 냉각장치(120)의 용량을 증가시킬 수 있다. 또한, 상황에 따라 제1 응축기(430) 및 제2 응축기(440)를 선택적으로 구동시켜 냉각장치(120)에서 불필요하게 소모되는 에너지를 줄일 수 있다.
도 5는 도 1의 냉각장치의 또 다른 실시예를 나타내는 구성도이다.
도 5는 복수(n>2)의 냉각장치를 병렬로 연결하여 냉각장치(120)를 구성한 경우의 예이다. 도 5를 참조하면, 냉각장치(120)는 제1 냉각장치와 제2 냉각장치를 포함하고, 제1 냉각장치는 제1 압축기(510), 제1 응축기(512), 제1 팽창기(514), 및 제1 증발기(516)를 포함한다. 제2 냉각장치는 제2 압축기(520), 제2 응축기(522), 제2 팽창기(524), 및 제2 증발기(526)를 포함한다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 도 1에서 설명한 냉각장치(120)와 차이가 있는 구성을 중심으로 설명하기로 한다.
냉각장치(120)는 제1 냉각장치와 제2 냉각장치를 포함하고, 제어기(120)는 상황에 따라 제1 냉각장치와 제2 냉각장치를 동시에 구동시키거나 선택적으로 구동시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 챔버 내의 현재 온도가 목표 온도(Ttarget) 보다 기 설정된 값 이상 높은 경우 또는 제1 챔버 내의 온도를 급격히 낮추도록 설정된 경우 제어기(120)는 제1 냉각장치와 제2 냉각장치를 동시에 구동시킬 수 있다.
상기와 같이 제1 냉각장치와 제2 냉각장치를 구비하는 경우, 냉각장치(120)의 용량을 증가시킬 수 있다. 또한, 상황에 따라 제1 냉각장치와 제2 냉각장치를 선택적으로 구동시켜 냉각장치(120)에서 불필요하게 소모되는 에너지를 줄일 수 있다.
도 6은 증발기의 개략적인 구성을 나타내는 구성도이다.
도 6을 참조하면, 증발기(128)는 냉매 배관(610) 및 열교환 핀(620)를 포함한다. 냉매 배관(610)은 저압의 상변화 냉매가 흐른다. 증발기(128)의 냉매 배관(610)에는 저압의 액체 상태의 냉매가 유입되고, 열교환을 통해 열을 흡수하여 기체 상태로 변한 냉매가 유출된다. 열교환 핀(620)은 냉매 배관(610)과 물리적으로 연결되고, 냉매 배관(610)을 흐르는 냉매가 주변 공기와 열교환이 용이하게 이루어지도록 한다. 일 실시예에서, 열교환 핀(620)은 열전도가 높은 도체판으로 구성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 항온항습장치의 개략적인 구성을 나타내는 구성도이고, 도 8은 도 7의 항온항습장치의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 7을 참조하면, 항온항습장치(700)는 제1 챔버(chamber)(704), 분리벽(706), 제2 챔버(708), 온도 센서(710), 습도 센서(712), 기압 센서(714), 송풍기(716), 히터(718), 가습기(720) 및 냉각장치(722)를 포함하고, 냉각장치(722)는 압축기(724), 응축기(726), 팽창기(728), 증발기(730), 증발기 온도 센서(732), 가열 배관(734) 및 제3 밸브(736)를 포함한다.
도 8을 참조하면, 항온항습장치는 온도 센서(710), 습도 센서(712), 기압센서(714), 송풍기(116), 히터(718), 가습기(720), 냉각장치(722), 교류전원(802), 정류기(804), 인버터 제어기(806), 인버터(808), 제어기(910), 속도 센서(812)를 포함하고, 냉각장치(722)는 압축기(724), 응축기(726), 팽창기(728), 증발기(730), 증발기 온도 센서(732), 가열 배관(734) 및 제3 밸브(736)를 포함한다.
이하에서는 설명의 편의를 위해, 도 1과 도 2의 항온항습장치(100)와 차이가 있는 구성을 중심으로 설명하기로 한다.
기압 센서(714)는 제1 챔버(704) 내의 기압을 측정한다. 측정된 기압은 제1 챔버(704) 내의 어는점(freezing point) 온도를 산출하기 위해 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 제3 밸브(736)는 제어기(810)의 제어에 따라 압축기(724)를 통해 압축된 고온의 냉매를 제어에 따라 분기시켜 가열 배관(734)으로 흘린다. 가열 배관(734)은 제3 밸브(736)를 통해 유입된 고온의 냉매를 흘려 증발기(730)를 가열시킨다. 예를 들어, 증발기(730)에 얼음(또는 성애)이 생긴 경우, 제어기(810)는 고온의 냉매를 가열 배관(734)에 흘려서 증발기(730)를 가열하고 증발기(730)의 얼음제거 동작을 수행할 수 있다.
항온항습장치(700)가 어는점 이하의 저온 운전모드를 장기간 유지하는 경우, 제1 챔버(704) 내의 온도가 어는점 이하로 내려갈 수 있으며, 습기가 공급되는 경우 증발기(730)에 얼음이 생성될 수 있다. 증발기(730)에 생성된 얼음은 냉각장치(722)의 냉각 효율을 떨어뜨리고 결과적으로 항온항습장치(700)의 에너지 효율이 낮아질 수 있다.
이하에서는, 항온항습장치(700)가 증발기(730)의 얼음제거 동작을 수행하는 과정을 자세히 설명하기로 한다.
제어기(810)는 증발기 온도 센서(732)를 통해 증발기(730)의 표면 온도를 측정하여 하기 수학식 1을 만족하는 지 여부를 모니터링한다.
[수학식 1]
Figure 112019028665573-pat00007
여기에서, Tcurrent,eva는 증발기 온도 센서(732)를 통해 측정된 증발기 표면 온도를 나타내며, Tf(P)는 제1 챔버(704)의 측정 기압에 따른 어는 점 온도를 나타낸다. P는 기압센서(714)를 통해 측정된 제1 챔버(704)의 측정 기압을 나타낸다. 1기압인 경우 어는 점은 0도이지만, 테스트 환경에 따라 챔버 내의 기압이 달라지는 경우, 어는 점 온도도 변할 수 있다. 기압에 따른 어는 점은 기존에 측정되어 저장된 값이 사용될 수 있다.
증발기 표면 온도가 제1 챔버(704)의 어는 점 온도보나 낮은 경우, 제1 챔버(704) 내의 습기가 증발기(730) 표면에서 응결되어 증발기(730)에 얼음이 생성될 수 있다.
상기 수학식 1을 만족하는 경우, 제어기(810)는 하기 수학식 2를 통해 증발기(730)의 얼음제거 동작을 수행한다.
[수학식 2]
Figure 112019028665573-pat00008
여기에서, Hcurrent 는 제1 챔버(704) 내의 현재 습도, Hsaturated(Tcurrent)는 제1 챔버(704) 내의 현재 온도에서의 포화 습도, Tcurrent 는 제1 챔버(704) 내의 현재 온도를 나타내며, t(Tcurrent,eva ≤ Tf(P))는 증발기 표면 온도가 제1 챔버(704)의 어는 점 온도보나 낮아진 시간, tcurrent는 현재 시간을 나타낸다. α는 제1 보정계수, β는 제2 보정계수를 나타내며, Ith는 I 값의 기 설정된 문턱값(threshold)을 나타낸다. 제1 보정계수와 제2 보정계수는 구현 예에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 제1 보정계수와 제2 보정계수는 구체적인 실험을 통해 미리 설정될 수 있다.
제어기(810)는 수학식 2를 통해 I(t) 값을 산출하고, I(t) 값이 기 설정된 문턱값(Ith)를 넘으면, 증발기(730)의 얼음제거 동작을 수행한다.
일 실시예에서, 제어기(810)는 인버터 제어기(806)를 통해 인버터(808)를 제어하여 제1 챔버(704)의 현재 온도를 보상 온도만큼 더 낮추고(Tcurrent - Tlower_compensat), 제3 밸브(736)를 제어하여 고온의 냉매를 가열 배관(734)으로 기 설정된 시간(t)동안 흘린다. 가열 배관(734)은 기 설정된 시간(t)동안 증발기(730)를 가열하여 얼음제거 동작을 수행한다. 일 실시예에서, 냉각장치(722)에 도 5와 같이 복수의 증발기가 있는 경우, 각 증발기마다 가열 배관(734)를 구비하여 각각의 증발기에 독자적으로 얼음제거 동작을 수행할 수 있다.
다른 실시예에서, 제어기(810)는 항온항습장치 운영 도중이 아니라 운영이 종료된 후 얼음제거 동작을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 운영 종료 후 얼음 제거 기능이 활성화된 경우, 제어기(810)는 항온항습장치 운영이 종료된 후 얼음제거 동작을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 저온 모드에서 항온항습장치의 운영이 종료되는 경우, 제어기(810)는 얼음 제거 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 수학식 1을 만족하는 경우, 제어기(810)는 운영이 종료될 때까지 하기 수학식 3을 계산한다.
[수학식 3]
Figure 112019028665573-pat00009
여기에서, Tend는 항온항습장치의 운영이 종료되는 시각을 나타낸다.
항온항습장치의 운영이 종료되는 경우, 제어기(810)는 수학식 3을 통해 계산된 I(t) 값을 기초로 하기 수학식 4에 의해 산출된 시간 동안 증발기(730)의 얼음제거 동작을 수행한다.
[수학식 4]
Figure 112019028665573-pat00010
여기에서, γ는 제3 보정계수를 나타내며, 제3 보정계수는 구체적인 실험을 통해 미리 설정될 수 있다. []intger는 가장 큰 정수를 산출하는 함수를 나타낸다.
제어기(810)는 제3 밸브(736)를 제어하여 고온의 냉매를 가열 배관(734)으로 흘려 얼음제거 동작을 수행한다. 일 실시예에서, 냉각장치(722)에 도 5와 같이 복수의 증발기가 있는 경우, 각 증발기마다 가열 배관(734)를 구비하여 각각의 증발기에 독자적으로 얼음제거 동작을 수행할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 항온항습장치의 제어 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 온도 센서(710)가 제1 챔버(704) 내의 온도를 측정하고 (단계 S910), 습도 센서(712)가 제1 챔버(704) 내의 습도를 측정한다(단계 S920). 기압 센서(714)는 제1 챔버(704) 내의 기압을 측정하고(단계 S930), 증발기 온도 센서(732)는 증발기(730)의 표면 온도를 측정한다(단계 S940).
제어기(810)는 측정된 제1 챔버 내의 온도, 습도, 기압 및 증발기의 표면 온도를 기초로 증발기(730)의 얼음제거 동작을 수행한다(단계 S950).
제어기(810)는 증발기 온도 센서(732)를 통해 증발기(730)의 표면 온도를 측정하여 하기 수학식 1을 만족하는 지 여부를 모니터링한다.
[수학식 1]
Figure 112019028665573-pat00011
상기 수학식 1을 만족하는 경우, 제어기(810)는 하기 수학식 2를 통해 증발기(730)의 얼음제거 동작을 수행한다.
[수학식 2]
Figure 112019028665573-pat00012
제어기(810)는 수학식 2를 통해 I(t) 값을 산출하고, I(t) 값이 기 설정된 문턱값(Ith)를 넘으면, 증발기(730)의 얼음제거 동작을 수행한다.
일 실시예에서, 제어기(810)는 인버터 제어기(806)를 통해 인버터(808)를 제어하여 제1 챔버(704)의 현재 온도를 보상 온도만큼 더 낮추고(Tcurrent - Tlower_compensat), 제3 밸브(736)를 제어하여 고온의 냉매를 가열 배관(734)으로 기 설정된 시간(t)동안 흘린다. 가열 배관(734)은 기 설정된 시간(t)동안 증발기(730)를 가열하여 얼음제거 동작을 수행한다.
다른 실시예에서, 제어기(810)는 항온항습장치 운영 도중이 아니라 운영이 종료된 후 얼음제거 동작을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 운영 종료 후 얼음 제거 기능이 활성화된 경우, 제어기(810)는 항온항습장치 운영이 종료된 후 얼음제거 동작을 수행할 수 있다.
예를 들어, 상기 수학식 1을 만족하는 경우, 제어기(810)는 운영이 종료될 때까지 상기 수학식 3을 계산한다. 항온항습장치의 운영이 종료되는 경우, 제어기(810)는 수학식 3을 통해 계산된 I(t) 값을 기초로 상기 수학식 4에 의해 산출된 시간 동안 증발기(730)의 얼음제거 동작을 수행할 수 있다.
도 9를 통해 설명된 혼합형 제어전원 공급장치를 이용한 제어전원 공급방법은 컴퓨터에 의해 실행되는 애플리케이션이나 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수도 있다.
컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.
모듈(module)이라 함은 명세서에서 설명되는 각각의 명칭에 따른 기능과 동작을 수행할 수 있는 하드웨어를 의미할 수도 있고, 또한 특정한 기능과 동작을 수행할 수 있는 컴퓨터 프로그램 코드를 의미할 수도 있고, 또한 특정한 기능과 동작을 수행시킬 수 있는 컴퓨터 프로그램 코드가 탑재된 전자적 기록 매체, 예컨대 프로세서를 의미할 수 있다.
이상 본 발명의 실시예로 설명하였으나 본 발명의 기술적 사상이 상기 실시예로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양한 공간 인식을 이용한 혼합형 제어전원 공급장치 및 이를 이용한 제어전원 공급방법으로 구현할 수 있다.
100 : 항온항습장치
104 : 제1 챔버(chamber)
106 : 분리벽
108 : 제2 챔버
110 :, 온도 센서
112 : 습도 센서
114 : 송풍기
116 : 히터
118 : 가습기
120 : 냉각장치

Claims (14)

  1. 항온항습 상태를 유지하는 제1 챔버;
    상기 제1 챔버 내의 온도를 측정하는 온도 센서;
    상기 제1 챔버 내의 습도를 측정하는 습도 센서;
    제어에 따라 열을 발생시켜 주변 공기의 온도를 상승시키는 히터;
    제어에 따라 습기를 발생시켜 주변 공기의 습도를 상승시키는 가습기;
    제어에 따라 열을 흡수하여 주변 공기의 온도와 습도를 조절하는 냉각장치;
    상기 히터, 가습기 또는 냉각장치에 의해 온도 및 습도가 조절된 공기를 상기 제1 챔버로 이동시키는 송풍기;
    상기 히터, 가습기, 냉각장치 및 송풍기가 위치하는 제2 챔버; 및
    상기 온도 센서 및 습도 센서에서 측정된 값을 기초로 상기 히터, 가습기, 냉각장치 및 송풍기의 동작을 제어하는 제어기를 포함하되,
    상기 냉각장치는 상변화 냉매를 압축시키는 압축기, 상기 압축기를 통해 압축된 냉매를 열교환하여 액화시키는 응축기, 상기 응축기를 통해 액화된 냉매를 팽창시키는 팽창기 및 상기 팽창기를 통해 팽창된 냉매를 열교환하여 기화시키는 증발기를 포함하고,
    상기 압축기의 구동 모터의 속도를 제어하는 인버터, 상기 인버터의 동작을 제어하는 인버터 제어기 및 상기 압축기의 구동 모터의 속도를 측정하는 속도 센서를 더 포함하되, 상기 제어기는 상기 온도 센서 및 습도 센서에서 측정된 값과 상기 속도 센서에서 측정된 구동 모터의 속도를 기초로 상기 인버터 제어기를 제어하고,
    상기 제1 챔버 내의 기압을 측정하는 기압 센서, 상기 압축기를 통해 압축된 냉매를 제어에 따라 분기시켜 흘리는 제1 밸브, 상기 제1 밸브를 통해 유입된 고온의 냉매를 흘려 상기 증발기를 가열시키는 가열 배관 및 상기 증발기의 표면 온도를 측정하는 증발기 온도 센서를 더 포함하되, 상기 제어기는 하기 수학식 1을 만족하는 경우, 하기 수학식 2를 통해 상기 제1 밸브를 제어하여 상기 고온의 냉매를 상기 가열 배관으로 흘려 상기 증발기의 얼음제거 동작을 수행하는 항온항습장치.
    [수학식 1]
    Figure 112020078799613-pat00026

    여기에서, Tcurrent,eva는 증발기 온도 센서를 통해 측정된 증발기 표면 온도, Tf(P)는 제1 챔버의 측정 기압에 따른 어는 점 온도, P는 기압센서를 통해 측정된 제1 챔버의 측정 기압
    [수학식 2]
    Figure 112020078799613-pat00027

    여기에서, Hcurrent 는 제1 챔버 내의 현재 습도, Hsaturated(Tcurrent)는 제1 챔버 내의 현재 온도에서의 포화 습도, Tcurrent 는 제1 챔버 내의 현재 온도, t(Tcurrent,eva ≤ Tf(P))는 증발기 표면 온도가 제1 챔버의 어는 점 온도보나 낮아진 시간, tcurrent는 현재 시간, α는 제1 보정계수, β는 제2 보정계수, Ith는 I 값의 기 설정된 문턱값
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 수학식 2를 만족하는 경우,
    상기 인버터 제어기를 통해 상기 인버터를 제어하여 상기 제1 챔버의 현재 온도를 보상 온도만큼 더 낮추고,
    상기 제1 밸브를 제어하여 상기 고온의 냉매를 상기 가열 배관으로 기 설정된 시간동안 흘려 얼음제거 동작을 수행하는 항온항습장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 수학식 1을 만족하는 경우, 하기 수학식 3을 계산하고 항온항습장치의 운영 종료시 하기 수학식 4에 의해 산출된 시간 동안 상기 제1 밸브를 제어하여 상기 고온의 냉매를 상기 가열 배관으로 흘려 상기 증발기의 얼음제거 동작을 수행하는 항온항습장치.
    [수학식 3]
    Figure 112020078799613-pat00015

    여기에서, Tend는 항온항습장치의 운영이 종료되는 시각
    [수학식 4]
    Figure 112020078799613-pat00028

    여기에서, γ는 제3 보정계수
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서, 상기 냉각장치는
    상변화 냉매를 압축시키는 압축기;
    상기 압축기를 통해 압축된 냉매를 분기시켜 흘리는 제2 밸브;
    상기 제2 밸브를 통해 유입된 냉매를 열교환하여 액화시키는 제1 응축기;
    상기 제2 밸브를 통해 유입된 냉매를 열교환하여 액화시키는 제2 응축기;
    상기 제1 응축기 및 제2 응축기를 통해 액화된 냉매를 합류시켜 흘리는 제3 밸브;
    상기 제3 밸브를 통해 유입된 냉매를 팽창시키는 팽창기; 및
    상기 팽창기를 통해 팽창된 냉매를 열교환하여 기화시키는 증발기를 포함하는 항온항습장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 밸브는 상기 제1 응축기에 냉매를 흘리되, 냉매의 유량이 기 설정된 값을 넘는 경우에는 상기 제1 응축기와 제2 응축기에 동시에 냉매를 흘리는 항온항습장치.
  12. 제1항의 항온항습장치를 이용한 항온항습장치 제어 방법에 있어서,
    온도 센서가 제1 챔버 내의 온도를 측정하는 단계;
    습도 센서가 상기 제1 챔버 내의 습도를 측정하는 단계;
    기압 센서가 상기 제1 챔버 내의 기압을 측정하는 단계;
    증발기 온도 센서가 증발기의 표면 온도를 측정하는 단계; 및
    제어기가 상기 측정된 제1 챔버 내의 온도, 습도, 기압 및 증발기의 표면 온도를 기초로 증발기의 얼음제거 동작을 수행하는 단계를 포함하되,
    상기 증발기의 얼음제거 동작을 수행하는 단계는
    하기 수학식 1을 만족하는 경우, 상기 제어기가 하기 수학식 2를 통해 제1 밸브를 제어하여 고온의 냉매를 가열 배관으로 흘려 상기 증발기의 얼음제거 동작을 수행하는 단계를 포함하는 항온항습장치 제어방법.
    [수학식 1]
    Figure 112020078799613-pat00029

    여기에서, Tcurrent,eva는 증발기 온도 센서를 통해 측정된 증발기 표면 온도, Tf(P)는 제1 챔버의 측정 기압에 따른 어는 점 온도, P는 기압센서를 통해 측정된 제1 챔버의 측정 기압
    [수학식 2]
    Figure 112020078799613-pat00030

    여기에서, Hcurrent 는 제1 챔버 내의 현재 습도, Hsaturated(Tcurrent)는 제1 챔버 내의 현재 온도에서의 포화 습도, Tcurrent 는 제1 챔버 내의 현재 온도, t(Tcurrent,eva ≤ Tf(P))는 증발기 표면 온도가 제1 챔버의 어는 점 온도보나 낮아진 시간, tcurrent는 현재 시간, α는 제1 보정계수, β는 제2 보정계수, Ith는 I 값의 기 설정된 문턱값
  13. 삭제
  14. 제12항에 있어서, 상기 증발기의 얼음제거 동작을 수행하는 단계는
    상기 수학식 2를 만족하는 경우, 상기 제어기가 인버터 제어기를 통해 인버터를 제어하여 상기 제1 챔버의 현재 온도를 보상 온도만큼 더 낮추는 단계; 및
    상기 제어기가 상기 제1 밸브를 제어하여 상기 고온의 냉매를 가열 배관으로 기 설정된 시간동안 흘려 얼음제거 동작을 수행하는 단계를 포함하는 항온항습장치 제어방법.
KR1020190031869A 2019-03-20 2019-03-20 항온항습장치 및 이를 이용한 항온항습장치 제어 방법 KR102190259B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190031869A KR102190259B1 (ko) 2019-03-20 2019-03-20 항온항습장치 및 이를 이용한 항온항습장치 제어 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190031869A KR102190259B1 (ko) 2019-03-20 2019-03-20 항온항습장치 및 이를 이용한 항온항습장치 제어 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200112034A KR20200112034A (ko) 2020-10-05
KR102190259B1 true KR102190259B1 (ko) 2020-12-11

Family

ID=72809481

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190031869A KR102190259B1 (ko) 2019-03-20 2019-03-20 항온항습장치 및 이를 이용한 항온항습장치 제어 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102190259B1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114625193B (zh) * 2021-02-02 2023-03-24 北京航空航天大学合肥创新研究院(北京航空航天大学合肥研究生院) 细胞培养腔室的温湿度控制方法和系统
CN114294903A (zh) * 2021-12-31 2022-04-08 海信(山东)冰箱有限公司 一种恒温恒湿装置
CN115325624A (zh) * 2022-08-23 2022-11-11 南京天加环境科技有限公司 一种存储胶囊的恒温恒湿空调系统及其控制方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3023637B2 (ja) * 1993-06-08 2000-03-21 株式会社日立製作所 恒温恒湿装置の冷凍制御方法
JP2011163585A (ja) * 2010-02-05 2011-08-25 Espec Corp 恒温恒湿装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101798124B1 (ko) * 2016-01-28 2017-11-15 엘지전자 주식회사 제습장치
KR101866424B1 (ko) 2018-04-09 2018-07-05 주식회사 세일공조 Bldc모터를 이용한 에너지 절약형 전산실 항온항습장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3023637B2 (ja) * 1993-06-08 2000-03-21 株式会社日立製作所 恒温恒湿装置の冷凍制御方法
JP2011163585A (ja) * 2010-02-05 2011-08-25 Espec Corp 恒温恒湿装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200112034A (ko) 2020-10-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102190259B1 (ko) 항온항습장치 및 이를 이용한 항온항습장치 제어 방법
US20200254845A1 (en) Equipment cooling device
JP5779070B2 (ja) 太陽エネルギ利用システム
US20140345307A1 (en) Energy efficient dehumidifying refrigeration system
US10197307B2 (en) Air conditioner with oil level control for both gas and electric heat pump cycles
MX362173B (es) Regulador de fase mezclada para manejar refrigerante en un sistema de enfriamiento y almacenamiento de energia de alta eficiencia basado en refrigerante.
KR20010043805A (ko) 냉각 건조 방법 및 장치
JP2006517643A (ja) 蒸気圧縮システムの超臨界圧力調整
US9341401B2 (en) Heat source system and control method therefor
JP2011012773A (ja) ガス供給装置
JP2015117918A (ja) 蓄熱システム及びその制御方法
KR101891703B1 (ko) 제어기의 폐열을 이용한 열펌프 장치 및 이를 구비한 냉난방 장치
CN104279694A (zh) 一体式空调与冷媒控制节能装置及其控制方法
JP4927642B2 (ja) 二段式冷凍機の運転制御方法、二段式冷凍機を用いたクライオポンプの運転制御方法、二段式冷凍機及びクライオポンプ
JP6423736B2 (ja) 冷却装置
KR101445942B1 (ko) 수냉형 냉각 시스템, 수냉형 냉각장치 및 그 제어방법
JP2017141992A (ja) 圧縮空気貯蔵発電装置および圧縮空気貯蔵発電方法
JP5615686B2 (ja) 超臨界サイクルヒートポンプ装置
JP2010025374A (ja) 冷凍装置
KR20100131179A (ko) 히트펌프식 급탕 시스템
CN205784108U (zh) 冰箱
WO2018163347A1 (ja) 地熱ヒートポンプ装置
CN107300262A (zh) 一种智能化冷凝系统及其控制方法
US11319875B2 (en) Compressed air energy storage power generation device
JP3941488B2 (ja) 冷却装置

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant