KR102300238B1 - 절전형 항온항습장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 절전형 항온항습장치에 있어서, 상세히는 가열히터와 가습히터 및 열교환기를 사용하여 항온항습조의 내부를 일정한 온도 및 습도로 유지하도록 하되, 상기 열교환기를 가습히터가 작동하는 곳과 떨어진 위치에 배치하고, 열교환기에 공급되는 냉매의 양을 열교환 설정온도에 맞추어 정밀하게 제어하여, 항온항습조 내부를 목표온도로 유지하기 위한 가열히터의 작동을 최소한으로 함으로써 에너지를 획기적으로 절약할 수 있도록 한 절전형 항온항습장치에 관한 것으로,
목표 온도와 습도가 유지되는 항온항습조와; 상기 항온항습조의 배면에 부착되어 공기를 순환시키는 송풍팬과; 상기 항온항습조 내부에 설치되어 내부 온도 및 습도를 센싱하는 항온항습센서와; 상기 항온항습조의 배후에 설치되어 가열한 공기를 상기 송풍팬을 통해 항온항습조 내부로 공급하되, 상기 항온항습센서의 센싱에 따라 작동이 조절되어 목표 온도를 유지하도록 한 가열히터와; 상기 항온항습조 배후의 가열히터 아래에 설치되어 물을 가열하여 만든 수증기를 상기 송풍팬을 통해 항온항습조 내부로 공급하되, 상기 항온항습센서의 센싱에 따라 작동이 조절되어 목표 습도를 유지하도록 한 가습히터와; 상기 항온항습조 아래의 가습히터가 작동하는 위치에서 떨어진 곳에 배치되고, 항온항습조로부터 목표 온도 이상으로 가열된 공기가 순환하여 공급되면 냉매를 통해 온도를 냉각시키는 열교환기와; 상기 열교환기의 출구에 설치되어 열교환기를 통과하는 온도를 센싱하는 열교환센서와; 상기 열교환기에 냉매를 압축하여 전자팽창밸브를 통해 공급하는 냉동기와; 상기 항온항습센서에 의한 가열히터의 작동을 제어함과 동시에, 열교환센서에 의해 센싱한 온도에 의해 목표 온도와 근접하게 냉각되도록 전자팽창밸브를 통해 열교환기에 공급하는 냉매의 양을 정밀하게 제어하면서 가열히터의 작동을 조절하는 제어부와; 상기 항온 항습조의 출입문에 설치하되 장치의 내부 및 외부를 구분하여 폐쇄하거나 개방하는 메인 도어(100)와; 상기 메인 도어에 일정거리 이격되어 설치하되 메인도어의 형상에 상응하여 사각패널 형상으로 제작되며 메인도어에 수평하게 설치하여 장치의 내부 및 외부를 구분하는 보조도어(200)와; 상기 메인도어와 보조도어의 일측을 고정시키고 타측은 강제 끼움결합 또는 열림상태가 되도록하는 문틀(300)을 포함하여 구성함이 특징이다.

Description

절전형 항온항습장치{CONSTANT TEMPERATURE AND HUMIDITY APPARATUS WITH ENERGY SAVING}

본 발명은 절전형 항온항습장치에 관한 것으로서, 상세히는 가열히터와 가습히터 및 열교환기를 사용하여 항온항습조의 내부를 일정한 온도 및 습도로 유지하도록 하되, 상기 열교환기를 가습히터가 작동하는 곳과 떨어진 위치에 배치하고, 열교환기에 공급되는 냉매의 양을 열교환 설정온도에 맞추어 정밀하게 제어하여, 항온항습조 내부를 목표온도로 유지하기 위한 가열히터의 작동을 최소한으로 함으로써 에너지를 획기적으로 절약할 수 있도록 한 절전형 항온항습장치에 관한 것이다.

본 발명의 배경기술로 일반적인 항온항습기들은 항온항습조 내부의 온도와 습도와 일정하게 유지해주기 위해 센서와 가열히터 및 가습히터, 그리고 열교환기를 사용하고 있는데, 이를 이용한 구체적인 항온항습의 과정을 보면 다음과 같다.

먼저, 항온항습조 내부의 온도 및 습도를 센싱하는 센서에 의해 상기 가열히터와 가습히터의 작동을 조절하여 뜨거운 공기와 습기를 적절하게 상기 항온항습조 내부로 공급함으로써 항온항습을 위한 목표 온도 및 습도를 유지하게 된다.

이때, 상기 항온항습기는 온도뿐만 아니라 습도도 일정한 값으로 계속해서 유지주어야 하는 장비이고 항온항습조 내에서 테스트를 하는 제품 자체가 발열도 하기 때문에, 아무리 센서로 항온항습조 내의 온도와 습도를 제어한다고 해도 목표 온도 이상으로 올라갈 수밖에 없어 뜨거운 공기를 순환시켜 온도를 떨어뜨리게 된다.

그런데, 종래에는 도 4에 도시한 바와 같이, 항온항습조의 외부로 순환하는 온도를 냉각시킨 후 이를 다시 항온항습조에 공급할 때 냉각되어 떨어진 온도만큼 히터를 가열하여 온도를 올릴 때, 냉동기를 통해 상기 열교환기에 공급하는 냉매의 양을 3단계 정도로 밖에 조절할 수 없어 항온항습조 내부의 목표 온도보다 훨씬 낮은 온도로 열교환기로 냉각시킨 후 다시 항온항습조에 공급하고 있으므로, 그 많은 차이만큼의 온도를 올려주기 위해 가열히터를 가동하므로 많은 에너지가 소비되는 문제가 있다.

즉, 냉동성능의 제어단계가 적어서 항온항습조의 목표 온도와 열교환기의 온도 차이가 넓어지면, 차이 나는 열량만큼은 가열히터가 발열하여 목표 온도를 유지하게 된다. 만약, 필요 이상으로 목표 온도와 열교환기의 온도 차이가 커지면 그만큼 가열히터가 더 많이 발열을 하여야 하기 때문에 전력 소모량이 많아지고, 이로 인해 제품의 유지비용도 많이 드는 단점이 있다. 도 4에서 붉은 색 부분은 실제 가열히터가 발열하여야 하는 값이다.

예컨대, 종래에는 항온항습조 내부의 목표 온도가 80℃인 경우, 상기 80℃보다 높은 온도로 공기가 순환하여 열교환기를 통과하면 60℃ 정도로 온도가 떨어진 공기가 다시 항온항습조 내부로 들어가고, 이때 가열히터는 목표 온도인 80℃에 맞추도록 20℃ 정도를 승온시키기 위해 작동하므로 온도를 20℃ 승온시키려면 에너지를 많이 소비하게 된다.

이와 같은 문제점을 개선하기 위해 종래에는 전자팽창밸브에 의해 압축기 가스바이패스(gas bypass) 량을 연속적으로 제어하는 수단을 가지고 냉각능력 조정 가능한 냉각기와, 출력 제어수단을 가지는 가열기 및/또는 가습기를 구비한 선행기술문헌의 특허문헌에 기재된 항온항습장치를 사용하고 있다.

즉, 도 5에 도시한 바와 같이, 전자팽창밸브에 의해 압축기 가스바이패스 량을 연속적으로 제어하는 항온항습장치는 물을 가열해서 습도를 발생시키는 방법이기 때문에 낮은 온도에서도 습도를 발생시키기 위해서는 물을 100℃까지 가열하여 수증기를 만들게 된다. 이때, 항온항습조(100A)에서 순환되는 바람을 타고 가습히터(40) 주변에는 온도에 상관없이 100℃ 근처까지 온도가 상승하게 되므로, 이 부분을 절대가습구간(A)이라고 하고 이 부분에 온도센서를 위치시키면 열교환기(50)를 통과하는 공기의 온도를 제어할 수 있는 데이터가 나올 수 없다.

따라서, 상기한 종래 항온항습장치는 이를 회피하기 위해서 열교환기(50)를 통과하는 공기의 온도를 직접 제어하지 않고, 가열히터(30)의 출력이 발생하는 양에 따라 냉동기의 전자팽창밸브를 제어하게 되며, 이때 가열히터(30)는 항상 25%정도만 계속해서 가동되도록 전자팽창밸브를 제어하기 때문에 에너지를 소비하는 것은 다를 바 없다. 여기서, 도면 부호 11은 송풍팬이고 20은 항온항습조 내부에 설치되는 온도 및 습도 센서이다.

다시 말하자면, 상기한 가스량을 2∼3단계로 제어하는 종래 항온항습장치는 많은 전력을 소비하게 되며, 이를 개선하기 위해 전자팽창밸브로 제어하는 항온항습기는 종래 항온항습장치에 비하여 30∼40%에 이를 정도로 에너지 절감 효과가 상당하나, 가습히터 때문에 발생되는 절대가습구간(A) 때문에 가장 좋은 방법인 열교환기의 온도를 직접 제어할 수 없다. 따라서 어쩔 수 없이 우회적으로 가열히터의 출력량으로 짐작하여 간접적으로 열교환기의 온도를 제어한다. 그러나 이러한 방법은 가열히터의 출력량이 목표하는 퍼센테이지(%) 이하로 떨어지면 냉각효과가 낮아 진 걸로 인식하여 스스로 냉매량을 늘리게 됨으로써, 더 많은 전력을 줄일 수 있는 구간에서도 목표하는 에너지 절약만 구현된다. 이리하여 고습 조건에서도 가장 좋은 방법인 열교환기의 온도를 직접 제어함으로써, 사용조건이 많고 전력소모량이 큰 온도 60℃에서 90%나 85℃에서 85% 등에서도 최고 70%까지도 에너지를 절약할 수 있는 시스템을 개발하게 되었다.

한국 등록특허 제10-0799480호

본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 항온항습을 위해 가열히터와 가습히터 및 열교환기가 필요한 항온항습기에서 상기 가열히터를 최소한으로 가동하여 에너지를 절약하기 위해, 상기 열교환기를 가습히터가 작동하여 습기를 발생시키는 절대가습구간(A)을 피하여 배치됨으로써, 항온항습조에서 상기 열교환기를 통과하여 냉각되는 공기의 온도를 정확하게 센싱할 수 있어 항온항습조 내의 목표 온도와의 차이를 최소한으로 할 수 있는 절전형 항온항습기를 제공함에 있다.

즉, 열교환기를 통과하여 냉각되는 공기의 온도를 소수점 단위로 떨어뜨릴 수 있도록 상기 온도를 센싱하여, 항온항습조의 목표 온도 미만으로 근접하게 설정한 열교환 설정온도와 상기 센싱한 온도를 비교한 후 상기 열교환기에 공급되는 냉매의 양을 정밀하게 제어하게 됨으로써, 항온항습조 내부의 목표 온도와 열교환기를 통과하는 온도의 차이를 최소한으로 할 수 있어 최소한의 차이만큼만 가열히터가 발열하여 목표 온도로 올려주는 것으로 인해 에너지를 절약할 수 있도록 한 절전형 항온항습기를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로,

본 발명은 목표 온도와 습도가 유지되는 항온항습조와; 상기 항온항습조의 배면에 부착되어 공기를 순환시키는 송풍팬과; 상기 항온항습조 내부에 설치되어 내부 온도 및 습도를 센싱하는 항온항습센서와; 상기 항온항습조의 배후에 설치되어 가열한 공기를 상기 송풍팬을 통해 항온항습조 내부로 공급하되, 상기 항온항습센서의 센싱에 따라 작동이 조절되어 목표 온도를 유지하도록 한 가열히터와; 상기 항온항습조 배후의 가열히터 아래에 설치되어 물을 가열하여 만든 수증기를 상기 송풍팬을 통해 항온항습조 내부로 공급하되, 상기 항온항습센서의 센싱에 따라 작동이 조절되어 목표 습도를 유지하도록 한 가습히터와; 상기 항온항습조 아래의 가습히터가 작동하는 위치에서 떨어진 곳에 배치되고, 항온항습조로부터 목표 온도 이상으로 가열된 공기가 순환하여 공급되면 냉매를 통해 온도를 냉각시키는 열교환기와; 상기 열교환기의 출구에 설치되어 열교환기를 통과하는 온도를 센싱하는 열교환센서와; 상기 열교환기에 냉매를 압축하여 전자팽창밸브를 통해 공급하는 냉동기와; 상기 항온항습센서에 의한 가열히터의 작동을 제어함과 동시에, 열교환센서에 의해 센싱한 온도에 의해 목표 온도와 근접하게 냉각되도록 전자팽창밸브를 통해 열교환기에 공급하는 냉매의 양을 정밀하게 제어하면서 가열히터의 작동을 조절하는 제어부와; 상기 항온 항습조의 출입문에 설치하되 장치의 내부 및 외부를 구분하여 폐쇄하거나 개방하는 메인 도어(100)와; 상기 메인 도어에 일정거리 이격되어 설치하되 메인도어의 형상에 상응하여 사각패널 형상으로 제작되며 메인도어에 수평하게 설치하여 장치의 내부 및 외부를 구분하는 보조도어(200)와; 상기 메인도어와 보조도어의 일측을 고정시키고 타측은 강제 끼움결합 또는 열림상태가 되도록하는 문틀(300)을 포함하여 구성함이 특징이다.

메인도어(100)는, 항온 항습조의 일측 가장자리에 설치하되 인체의 키높이에 설치되며 도어의 모서리로부터 일정거리 이격된 지점에 설치되어 이루어지는 도어핸들(110)과; 상기 도어 핸들의 상하좌우를 감싸는 형태이며 세로방향보다 가로방향이 더 길게 형성된 직사각형 패널 형상으로 이루어지는 도어핸들 커버(120)와; 상기 도어핸들 커버의 상부와 하부를 감싸는 부재로서 도어핸들 커버를 보호하는 커버 마감부재(130)와; 상기 도어핸들 커버의 일측에 설치되며 로터리 형태의 손잡이와 결합용 축으로 이루어지되 도어핸들 커버를 결합용 축이 삽입결합되어 이루어지고, 시계방향 또는 반시계 방향으로 회전시켜 메인도어와 보조도어 사이를 록킹상태 또는 언록킹 상태가 되도록 결정하는 쇄정용 레버(140)와; 상기 쇄정용 레버의 일측에 연결되며 쇄정용 레버를 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시에 상응하여 회전하면서 쇄정용 레버의 동력을 외부로 전달시키는 동력전달용 와이어(150)와; 상기 동력전달용 와이어에 결합되어 이루어지되 동시에 도어핸들 커버에 수직하게 슬라이딩 결합되며, 쇄정용 레버를 움직여서 동력전달용 와이어가 움직이면 이에 연동하여 상하로 승하강 되면서 보조도어와 연결되거나 연결을 해제하는 쇄정용 볼트(160)를 포함하여 구성함이 특징이다.

또한, 상기 보조도어(200)는, 매인도어에 일정거리 이격되어 각각 설치하되 메인도어의 도어핸들 및 도어핸들 커버가 위치하는 지점에 설치하며 각각의 내측에 C자형 채널이 설치되어 이루어지고, 도어핸들 및 도어핸들 커버를 결합시키거나 해제시켜 메인도어와 보조도어가 결합상태를 유지하거나 해제상태를 유지하도록 유도하는 가이드용 레일(210)과; 상기 가이드용 레일에 삽입되거나 해제되어 보조도어만을 별도로 사용할시에는 가이드용 레일을 따라 유동되어 가이드용 레일 사이의 공간부를 폐쇄하고, 메인도어와 보조도어가 동시에 개폐될 때에는 가이드용 레일 사이의 공간부를 오픈시켜 도어핸들의 동작시 자연스럽게 공간부의 오픈상태가 지속되도록 유도하는 슬라이딩 패널(220)과; 상기 슬라이딩 패널의 상부와 하부를 감싸는 부재로서 슬라이딩 패널을 보호하는 패널 마감부재(230)과; 상기 슬라이딩 패널의 상하부에 설치되며 슬라이딩 패널이 가이드용 레일을 따라 자연스럽게 전후진하도록 보조하며 가이드용 레일을 C자형 채널을 좌우로 왕복하는 슬라이딩 돌기구(240)를 포함하여 구성함이 특징이다.

본 발명의 절전형 항온항습기에 의하면, 항온항습조의 목표 온도의 유지를 위해 가동되는 가열히터의 에너지 소비량을 최소한으로 할 수 있게 됨으로써 종래 항온항습기보다 최대 30∼40%, 특정온도 조건에서는 70%까지의 에너지를 절약할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 절전형 항온항습기의 항온항습조 부분의 개략적인 내부 설치도
도 2는 본 발명에 따른 절전형 항온항습기 구성의 전체적인 배치도
도 3은 본 발명에 따른 절전형 항온항습기의 냉동성능과 목표 온도의 차이를 나타내는 그래프
도 4는 종래 항온항습기의 냉동성능과 목표 온도의 차이를 나타내는 그래프
도 5는 종래 항온항습기의 개략적인 내부 설치도
도 6은 본 발명의 보조도어를 폐쇄하고 메인도어를 개방한 상태도.
도 7은 본 발명의 메인도어 및 쇄정용 레버 작동 개념도.
도 8은 본 발명의 보조도어와 슬라이딩 패널 작동 개념도.
도 9는 본 발명의 메인도어를 90도 개방시 메인도어와 보조도어의 열림 관계도.
도 10은 본 발명의 메인도어를 180도 개방시 메인도어와 보조도어의 열림 관계도.
도 11은 본 발명의 메인도어를 개방하고 보조도어를 폐쇄한 상태에서 슬라이등 도어로 보조도어의 공간부를 메꾸는 동작 순서도.

이하 첨부된 도면과 설명을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 방법 중에서 바람직한 실시 방법에 대한 것이며, 본 발명이 하기의 도면과 설명만으로 한정되는 것은 아니다.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 발명에서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

또한, 이하 실시되는 본 발명의 바람직한 실시예는 본 발명을 이루는 기술적 구성요소를 효율적으로 설명하기 위해 각각의 시스템 기능구성에 이미 구비되어 있거나, 또는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 구비되는 시스템 기능구성은 가능한 생략하고, 본 발명을 위해 추가적으로 구비되어야 하는 기능구성을 위주로 설명한다.

만약 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 하기에 도시하지 않고 생략된 기능구성 중에서 종래에 이미 사용되고 있는 구성요소의 기능을 용이하게 이해할 수 있을 것이며, 또한 상기와 같이 생략된 구성요소와 본 발명을 위해 추가된 구성요소 사이의 관계도 명백하게 이해할 수 있을 것이다.

또한, 이하 실시예는 본 발명의 핵심적인 기술적 특징을 효율적으로 설명하기 위해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명백하게 이해할 수 있도록 용어를 적절하게 변형하여 사용할 것이나, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 결코 아니다.

결과적으로, 본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 하나의 수단일 뿐이다.

또한, 본 발명의 원리, 관점 및 실시 예들 뿐만 아니라 특정 실시 예를 열거하는 모든 상세한 설명은 이러한 사항의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 또한 이러한 균등물들은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 소자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

따라서, 예를 들어, 본 명세서의 블럭도는 본 발명의 원리를 구체화하는 예시적인 회로의 개념적인 관점을 나타내는 것으로 이해되어야 한다. 이와 유사하게, 모든 흐름도, 상태 변환도, 의사 코드 등은 컴퓨터가 판독 가능한 매체에 실질적으로 나타낼 수 있고 컴퓨터 또는 프로세서가 명백히 도시되었는지 여부를 불문하고 컴퓨터 또는 프로세서에 의해 수행되는 다양한 프로세스를 나타내는 것으로 이해되어야 한다.

프로세서 또는 이와 유사한 개념으로 표시된 기능 블럭을 포함하는 도면에 도시된 다양한 소자의 기능은 전용 하드웨어뿐만 아니라 적절한 소프트웨어와 관련하여 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어의 사용으로 제공될 수 있다. 프로세서에 의해 제공될 때, 상기 기능은 단일 전용 프로세서, 단일 공유 프로세서 또는 복수의 개별적 프로세서에 의해 제공될 수 있고, 이들 중 일부는 공유될 수 있다.

또한 프로세서, 제어 또는 이와 유사한 개념으로 제시되는 용어의 명확한 사용은 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어를 배타적으로 인용하여 해석되어서는 아니되고, 제한 없이 디지털 신호 프로세서(DSP) 하드웨어, 소프트웨어를 저장하기 위한 롬(ROM), 램(RAM) 및 비 휘발성 메모리를 암시적으로 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 주지관용의 다른 하드웨어도 포함될 수 있다.

본 명세서의 청구범위에서, 상세한 설명에 기재된 기능을 수행하기 위한 수단으로 표현된 구성요소는 예를 들어 상기 기능을 수행하는 회로 소자의 조합 또는 펌웨어/마이크로 코드 등을 포함하는 모든 형식의 소프트웨어를 포함하는 기능을 수행하는 모든 방법을 포함하는 것으로 의도되었으며, 상기 기능을 수행하도록 상기 소프트웨어를 실행하기 위한 적절한 회로와 결합된다. 이러한 청구범위에 의해 정의되는 본 발명은 다양하게 열거된 수단에 의해 제공되는 기능들이 결합되고 청구항이 요구하는 방식과 결합되기 때문에 상기 기능을 제공할 수 있는 어떠한 수단도 본 명세서로부터 파악되는 것과 균등한 것으로 이해되어야 한다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

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.

도 1은 본 발명에 따른 절전형 항온항습기의 항온항습조 부분의 개략적인 내부 설치도이고, 도 2는 본 발명에 따른 절전형 항온항습기 구성의 전체적인 배치도를 도시한 것이다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 절전형 항온항습기는 항온항습조(1)와 함께 송풍팬(2), 가열히터(3), 가습히터(4), 열교환기(5) 및 제어부(6)로 구성되어 케이스(10)내에 설치되며, 상기 열교환기(5)에 냉매를 공급하는 냉동기(7)와 전자팽창밸브(8)를 더 포함하고 있다.

상기 항온항습조(1)는 본 발명의 항온항습기 구성들을 포함하고 있는 케이스(10) 내의 상부에 배치되고, 항온항습조(1) 내부에는 온도 및 습도를 센싱하기 위한 항온항습센서(9)가 설치되며, 상기 항온항습센서(9)는 하나의 부품에 온도센서와 습도센서를 별도로 설치하는 방식으로 만들어져 배치된다.

상기 송풍팬(2)은 항온항습조(1)의 배면에 부착되어 상기 항온항습조(1) 내부의 공기를 순환시키는 역할, 즉 항온항습조(1) 내부의 공기는 열교환기(5)와 가열히터(3)를 거쳐 다시 항온항습조(1) 내부로 들어가 순환하도록 하는 역할을 하게 된다.

상기 가열히터(3)는 항온항습조(1) 배후의 송풍팬(2) 아래에 설치되며 공기를 가열하여 상기 송풍팬(2)을 통해 상기 항온항습조(1) 내부로 공급함으로써, 항온항습조(1) 내부의 온도를 상승시키지만 항온항습센서(8)의 온도센싱에 따라 상기 항온항습조(1) 내부는 항상 목표 온도를 유지하도록 되어 있다.

상기 가습히터(4)는 가열히터(3)의 아래의 물을 수용하고 있는 수조에 설치되며 상기 수조에 수용된 물을 끓여 발생하는 수증기를 송풍팬(2)을 통해 상기 항온항습조(1) 내부로 공급함으로써, 항온항습조(1) 내부의 습도를 상승시키지만 항온항습센서(9)의 습도센싱에 따라 상기 항온항습조(1) 내부는 항상 목표 습도를 유지하도록 되어 있다.

상기 열교환기(5)는 가습히터(4)가 작동하여 수증기를 발생시키는 절대가습구간(A)을 벗어나 항온항습조(1) 아래에 설치되며 상기 항온항습조(1)으로부터 순환하는 뜨거운 공기를 냉매에 의해 냉각하게 된다. 이때 상기 열교환기(5)에서 뜨거운 공기가 냉각되어 나가는 출구에는 열교환센서(5a)가 설치되어 냉각되어 나가는 공기의 온도를 센싱하게 된다. 여기서 열교환기(5)에는 제어부(6)에 의해 목표 온도 미만으로 근접하게 온도가 미리 설정되어 있어, 상기 열교환기(5)를 통해 냉각되어 나가는 온도는 열교환센서(5a)의 센싱으로 항상 상기한 미리 설정된 온도로 냉각된다.

이와 같은 열교환기(5)에는 냉매를 공급하는 냉동기(7)와 전자팽창밸브(8)가 연결되는데, 도 2에 도시한 바와 같이, 냉동기(7)를 통해 냉매를 압축 및 응축한 후 전자팽창밸브(8)를 통해 상기 열교환기(5)에 공급하게 된다. 이때 상기 전자팽창밸브(8)는 제어부(6)의 제어에 따라 1/500의 미량에서부터 다량의 냉매를 선별적으로 열교환기(5)에 공급할 수 있도록 되어 있다. 따라서 상기 열교환기(5)는 전자팽창밸브(8)로부터 냉매를 정밀하게 공급받게 됨으로써 목표 온도 미만으로 근접하게 설정한 열교환기의 냉각온도에 정확하게 맞추어 냉각된다.

상기 제어부(6)는 냉매를 공급하는 전자팽창밸브(8)를 제어하기도 하지만, 상기한 송풍팬(2)과 가열히터(3) 및 가습히터(4) 그리고 열교환기(5)와 각종의 센서 등을 모두 제어하는 역할을 하도록 일종의 컨트롤박스로 설치된다.

다음은 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 절전형 항온항습기의 작동을 도 3을 참조하면서 설명하도록 한다.

먼저, 항온항습조(1) 내부에 놓이는 시험체를 일정한 온도와 습도 하에서 실험을 하기 위해 가열히터(3)와 가습히터(4)를 작동하여 상기 항온항습조(1) 내부의 온도가 목표 온도와 습도에 근접하도록 상승시키고, 상승하는 온도와 습도는 항온항습센서(9)의 센싱에 의해 목표 온도와 습도를 유지하게 된다.

그러나 순환하는 공기와 발열하는 시험체 등의 조건으로 인해 항온항습조(1) 내부의 공기는 목표 온도 이상으로 상승하기 때문에 이를 순환시켜 냉각시킨 후 다시 항온항습조(1)에 공급하여 목표 온도에 맞춰줄 필요가 있다.

따라서 상기 항온항습조(1)로부터 온도가 상승된 공기가 열교환기(5)로 공급되어 냉각되지만, 상기 열교환기(5)의 출구에 설치된 열교환센서(5a)에 의해 냉각되는 온도가 항상 센싱이 되고 열교환기(5)의 냉각온도는 목표 온도 미만으로 근접하게 설정되어 있어, 제어부(6)의 제어에 따라 열교환기(5)의 냉각온도는 항상 목표 온도 미만으로 근접하게 설정된 온도에 맞추어 냉각된다. 예컨대 조건에 따라 목표 온도보다 0.1∼5℃ 정도 낮은 온도로 냉각되도록 전자팽창밸브(8)를 통해 열교환기(5)에 공급되는 냉매의 양을 정밀하게 제어한다. 즉, 온도를 0.1℃ 단위로 아주 조금 떨어뜨리려면 냉매를 아주 미량으로 공급하고 물론 온도를 많이 떨어드리려면 그만큼 냉매를 많이 공급한다.

결론적으로 도 3에서와 같이 목표 온도 값이 0.1℃ 변화될 때마다 실시간 로컬(local) 제어를 통해 냉동성능과 열교환기(5)의 온도도 0.1℃씩 다르게 제어한다. 이렇게 0.1℃ 단위로 제어하여 차이가 적어지는 만큼 같은 조건에서 최대 30∼40%의 전력소모량의 차이가 있으며, 특정온도 조건에서는 70%까지도 에너지 절약의 효과가 있다.

이와 같이 순환하는 공기를 열교환기(5)에 의해 냉각시킬 때 항온항습조(1)의 목표 온도보다 최대 0.1℃ 단위의 조금 낮은 온도로 냉각시켜 다시 항온항습조(1)로 보내기 때문에, 상기 가열히터(3)는 목표 온도와 열교환기(5)를 통해 냉각된 온도 사이의 작은 온도차이만큼을 승온시키도록 계속해서 발열하여 작동함으로써 최소한 에너지를 소비할 수 있게 되는 것이다.

한편, 항온 항습장치가 대형제품인 경우 항온 항습을 위해서 출입문의 구조를 이중화할 필요가 있는바, 본 발명은 이중도어를 설치하여 항온 항습 기능을 유지한다. 그리고, 한번의 동작에 의해서 이중도어를 모두 개방할 수도 있고, 분리하여 한개의 도어만을 개방할 수도 있다.

즉, 사각패널 형상으로 이루어지고 장치의 내부 및 외부를 구분하여 폐쇄하거나 개방하는 메인 도어(100)와, 상기 메인 도어에 일정거리 이격되어 설치하되 메인도어의 형상에 상응하여 사각패널 형상으로 제작되며 메인도어에 수평하게 설치하여 장치의 내부 및 외부를 구분하는 보조도어(200)와, 상기 메인도어와 보조도어의 일측을 고정시키고 타측은 강제 끼움결합 또는 열림상태가 되도록하는 문틀(300)을 포함하여 이루어진다.

상기 메인도어(100)는 도어핸들(110)과, 도어핸들 커버(120)와, 커버 마감부재(130)와, 쇄정용 레버(140)와, 동력전달용 와이어(150)와, 쇄정용 볼트(160)로 이루어진다.

상기 도어핸들(110)은 도어의 오른쪽 또는 왼쪽 가장자리에 설치하되 인체의 키높이에 설치되며 도어의 모서리로부터 일정거리 이격된 지점에 설치되어 이루어진다.

상기 도어핸들 커버(120)는 도어 핸들의 상하좌우를 감싸는 형태이며 세로방향보다 가로방향이 더 길게 형성된 직사각형 패널 형상으로 이루어진다.

상기 커버 마감부재(130)는 도어핸들 커버의 상부와 하부를 감싸는 부재로서 도어핸들 커버를 보호하는 역할을 한다.

상기 쇄정용 레버(140)는 도어핸들 커버의 일측에 설치되며 로터리 형태의 손잡이와 결합용 축으로 이루어지되 도어핸들 커버를 결합용 축이 삽입결합되어 이루어지고, 시계방향 또는 반시계 방향으로 회전시켜 메인도어와 보조도어 사이를 록킹상태 또는 언록킹 상태가 되도록 결정한다.

상기 동력전달용 와이어(150)는 쇄정용 레버의 일측에 연결되며 쇄정용 레버를 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시에 상응하여 회전하면서 쇄정용 레버의 동력을 외부로 전달시킨다.

상기 쇄정용 볼트(160)는 동력전달용 와이어에 결합되어 이루어지되 동시에 도어핸들 커버에 수직하게 슬라이딩 결합되며, 쇄정용 레버를 움직여서 동력전달용 와이어가 움직이면 이에 연동하여 상하로 승하강 되면서 보조도어와 연결되거나 연결을 해제할 수 있도록 구성한다.

상기 보조도어(200)는 가이드용 레일(210)과, 슬라이딩 패널(220)과, 패널 마감부재(230)와, 슬라이딩 돌기구(240)로 이루어진다.

상기 가이드용 레일(210)은 보조도어의 일측의 상부와 하부에 일정거리 이격되어 각각 설치하되 메인도어의 도어핸들 및 도어핸들 커버가 위치하는 지점에 설치하며 각각의 내측에 C자형 채널이 설치되어 이루어지고, 도어핸들 및 도어핸들 커버를 결합시키거나 해제시켜 메인도어와 보조도어가 결합상태를 유지하거나 해제상태를 유지하도록 유도한다.

상기 슬라이딩 패널(220)은 가이드용 레일에 삽입되거나 해제되어 보조도어만을 별도로 사용할시에는 가이드용 레일을 따라 유동되어 가이드용 레일 사이의 공간부를 폐쇄하고, 메인도어와 보조도어가 동시에 개폐될 때에는 가이드용 레일 사이의 공간부를 오픈시켜 도어핸들의 동작시 자연스럽게 공간부의 오픈상태가 지속되도록 한다.

상기 패널 마감부재(230)는 슬라이딩 패널의 상부와 하부를 감싸는 부재로서 슬라이딩 패널을 보호하는 역할을 한다.

상기 슬라이딩 돌기구(240)는 슬라이딩 패널의 상하부에 설치되며 슬라이딩 패널이 가이드용 레일을 따라 자연스럽게 전후진하도록 보조하며 가이드용 레일을 C자형 채널을 좌우로 왕복한다.

이하에서 본 발명의 동작에 대해 설명하면 다음과 같다.

메인도어(100)와 보조도어(200)가 동시에 움직이는 경우를 살펴보면, 먼저, 메인도어(100)와 보조도어(200)는 상호 연결상태를 유지하고 있는바, 메인도어(100)의 도어핸들 커버(110)에 장착된 쇄정용 볼트(160)가 보조도어(200)의 가이드용 레일(210)에 삽입 결합된 상태를 유지한다.

즉, 메인도어(100)에 장착된 도어핸들 커버(120)와 보조도어(200)에 장착된 가이드용 레일(210)이 상호 결합상태를 유지하기 때문에 메인도어(100)가 열릴때 보조도어(200)가 메인도어(100)의 움직임에 상응하여 열리게 되고, 메인도어(100)가 닫힐때 보조도어(200)가 메인도어(100)의 움직임에 상응하여 닫히게 되는 것이다.

이때, 메인도어(100)의 도어핸들 커버(120)는 가이드 레일(210)을 따라 슬라이딩 유동하게 되는바, 구체적으로는 도어핸들 커버(120)의 상하단에 설치된 쇄정용 볼트(160)가 가이드 레일(210)을 따라 우측으로 움직이게 된다.

그리고, 메인도어(100)의 닫히는 동작을 살펴보면 메인도어(100)를 닫게 되면 경첩이 작동하여 문틀(300)을 중심으로 메인도어(100)가 일정각도 닫히게되고, 보조도어(200)가 동시에 경첩을 중심으로 유동하여 메인도어(100)의 닫힘각도와 동일한 각도로 닫히게 된다.

이때, 메인도어(100)의 도어핸들 커버(120)는 가이드 레일(210)을 따라 슬라이딩 유동하게 되는바, 구체적으로는 도어핸들 커버(120)의 상하단에 설치된 쇄정용 볼트(160)가 가이드 레일(210)을 따라 좌측으로 움직이게 된다.

이에 따라 메인도어(100)와 보조도어(200)는 연결상태를 지속시키게 되므로 메인도어(100)의 도어핸들(110)을 열고 닫는 행위만으로 보조도어(200)가 열리거나 닫히게 되어 동작이 보다 편리하다.

즉, 메인도어(100)의 도어핸들(110)을 열면 자동으로 보조도어(200)가 열리고, 메인도어(100)의 도어핸들(110)을 닫으면 자동으로 보조도어(200)가 닫히게 되어 보다 편리하게 보조도어(200)를 이용할 수 있으며, 온도보존의 효과를 극대화하기 위해 보조도어(200)를 이용하는 경우 메인도어(100)의 도어핸들(110)만을 조작하면 되므로 사용상 편리함을 극대화시킬 수 있는 것이다.

한편, 메인도어(100)와 보조도어(200)를 별도로 움직이는 경우를 살펴보면 다음과 같다.

메인도어(100)와 보조도어(200)를 분리하여 사용할 경우에는 메인도어(100)의 도어핸들(110)에 장착된 쇄정용 레버(130)를 작동시킨다. 그러면 쇄정용 레버(140)에 연결된 동력전달용 와이어(150)가 작동하게 되고 이에 따라 동력전달용 와이어(150)에 연결된 쇄정용 볼트(160)가 작동하게 되어 보조도어(200)에 설치된 가이드 레일(210)로부터 메인도어(100)가 분리된다.

즉, 쇄정용 레버(140)를 작동시키면 쇄정용 볼트(160)가 도어핸들 커버(120)의 중심축으로 위치이동되면서 가이드 레일(210)로부터 벗어나게 되고 이때 메인도어(100)를 움직이게 되면 메인도어(100)와 보조도어(200)가 완전히 분리되게 된다.

이후, 상기 보조도어(200)의 가이드 레일(210) 중앙은 공간부(211)가 형성된 상태이므로 폐쇄하기 위해 슬라이딩 패널(220)을 오른쪽으로 움직이게 되며, 이때 슬라이딩 패널(220)의 상하에 설치된 슬라이딩 돌기구(240)가 가이드 레일(210)을 따라 이동하므로 보다 용이하게 유동될 수 있다.

그리고, 상기와 같이 슬라이딩 패널(220)의 움직임이 마무리되면 보조도어(200)의 가이드 레일(210) 사이에 존재하는 공간부(211)를 완전하게 메꾸게 되며, 이에 따라 보조도어(200)를 투명창으로 사용할 경우 보조도어(200) 전체가 완전하게 폐쇄상태를 유지할 수 있다.

1 : 항온항습조 2 : 송풍팬
3 : 가열히터 4 : 가습히터
5 : 열교환기 5a : 열교환센서
6 : 제어부 7 : 냉동기
8 : 전자팽창밸브 9 : 항온항습센서
10 : 케이스 A : 절대가습구간

Claims (3)

1. 목표 온도와 습도가 유지되는 항온항습조와;
   상기 항온항습조의 배면에 부착되어 공기를 순환시키는 송풍팬과;
   상기 항온항습조 내부에 설치되어 내부 온도 및 습도를 센싱하는 항온항습센서와;
   상기 항온항습조의 배후에 설치되어 가열한 공기를 상기 송풍팬을 통해 항온항습조 내부로 공급하되, 상기 항온항습센서의 센싱에 따라 작동이 조절되어 목표 온도를 유지하도록 한 가열히터와;
   상기 항온항습조 배후의 가열히터 아래에 설치되어 물을 가열하여 만든 수증기를 상기 송풍팬을 통해 항온항습조 내부로 공급하되, 상기 항온항습센서의 센싱에 따라 작동이 조절되어 목표 습도를 유지하도록 한 가습히터와;
   상기 항온항습조 아래의 가습히터가 작동하는 위치에서 떨어진 곳에 배치되고, 항온항습조로부터 목표 온도 이상으로 가열된 공기가 순환하여 공급되면 냉매를 통해 온도를 냉각시키는 열교환기와;
   상기 열교환기의 출구에 설치되어 열교환기를 통과하는 온도를 센싱하는 열교환센서와;
   상기 열교환기에 냉매를 압축하여 전자팽창밸브를 통해 공급하는 냉동기와;
   상기 항온항습센서에 의한 가열히터의 작동을 제어함과 동시에, 열교환센서에 의해 센싱한 온도에 의해 목표 온도와 근접하게 냉각되도록 전자팽창밸브를 통해 열교환기에 공급하는 냉매의 양을 정밀하게 제어하면서 가열히터의 작동을 조절하는 제어부와;
   상기 항온 항습조의 출입문에 설치하되 장치의 내부 및 외부를 구분하여 폐쇄하거나 개방하는 메인 도어(100)와;
   상기 메인 도어에 일정거리 이격되어 설치하되 메인도어의 형상에 상응하여 사각패널 형상으로 제작되며 메인도어에 수평하게 설치하여 장치의 내부 및 외부를 구분하는 보조도어(200)와;
   상기 메인도어와 보조도어의 일측을 고정시키고 타측은 강제 끼움결합 또는 열림상태가 되도록하는 문틀(300)을 포함하여 구성하고;
   
   메인도어(100)는,
   항온 항습조의 일측 가장자리에 설치하되 인체의 키높이에 설치되며 도어의 모서리로부터 일정거리 이격된 지점에 설치되어 이루어지는 도어핸들(110)과;
   상기 도어 핸들의 상하좌우를 감싸는 형태이며 세로방향보다 가로방향이 더 길게 형성된 직사각형 패널 형상으로 이루어지는 도어핸들 커버(120)와;
   상기 도어핸들 커버의 상부와 하부를 감싸는 부재로서 도어핸들 커버를 보호하는 커버 마감부재(130)와;
   상기 도어핸들 커버의 일측에 설치되며 로터리 형태의 손잡이와 결합용 축으로 이루어지되 도어핸들 커버를 결합용 축이 삽입결합되어 이루어지고, 시계방향 또는 반시계 방향으로 회전시켜 메인도어와 보조도어 사이를 록킹상태 또는 언록킹 상태가 되도록 결정하는 쇄정용 레버(140)와;
   상기 쇄정용 레버의 일측에 연결되며 쇄정용 레버를 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시에 상응하여 회전하면서 쇄정용 레버의 동력을 외부로 전달시키는 동력전달용 와이어(150)와;
   상기 동력전달용 와이어에 결합되어 이루어지되 동시에 도어핸들 커버에 수직하게 슬라이딩 결합되며, 쇄정용 레버를 움직여서 동력전달용 와이어가 움직이면 이에 연동하여 상하로 승하강 되면서 보조도어와 연결되거나 연결을 해제하는 쇄정용 볼트(160)를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 절전형 항온항습장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 보조도어(200)는,
   매인도어에 일정거리 이격되어 각각 설치하되 메인도어의 도어핸들 및 도어핸들 커버가 위치하는 지점에 설치하며 각각의 내측에 C자형 채널이 설치되어 이루어지고, 도어핸들 및 도어핸들 커버를 결합시키거나 해제시켜 메인도어와 보조도어가 결합상태를 유지하거나 해제상태를 유지하도록 유도하는 가이드용 레일(210)과;
   상기 가이드용 레일에 삽입되거나 해제되어 보조도어만을 별도로 사용할시에는 가이드용 레일을 따라 유동되어 가이드용 레일 사이의 공간부를 폐쇄하고, 메인도어와 보조도어가 동시에 개폐될 때에는 가이드용 레일 사이의 공간부를 오픈시켜 도어핸들의 동작시 자연스럽게 공간부의 오픈상태가 지속되도록 유도하는 슬라이딩 패널(220)과;
   상기 슬라이딩 패널의 상부와 하부를 감싸는 부재로서 슬라이딩 패널을 보호하는 패널 마감부재(230)과;
   상기 슬라이딩 패널의 상하부에 설치되며 슬라이딩 패널이 가이드용 레일을 따라 자연스럽게 전후진하도록 보조하며 가이드용 레일을 C자형 채널을 좌우로 왕복하는 슬라이딩 돌기구(240)를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 절전형 항온항습장치.
   

Images