KR102330756B1

KR102330756B1 - 이원냉동 방식 항온항습 시스템

Info

Publication number: KR102330756B1
Application number: KR1020200026250A
Authority: KR
Inventors: 이전한; 이상봉
Original assignee: 스타우프코리아유한회사; (주)이쿨; 이상봉
Priority date: 2020-03-02
Filing date: 2020-03-02
Publication date: 2021-11-25
Also published as: KR20210111401A

Abstract

본 발명은 이원냉동 방식 항온항습 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 하나의 실시예에 따라, 챔버유닛, 히터유닛, 가습유닛, 냉각시스템 유닛 및 제어유닛을 포함하는 항온항습 시스템에 있어서, 챔버유닛은 배출덕트와 유입덕트를 구비하여 챔버 내부로 공기를 순환시키는 덕트부, 유입덕트로 유입되는 공기가 배출덕트를 통해 챔버 내부로 순환되도록 공기를 송풍시키는 적어도 하나 이상의 송풍기 및 챔버 내부의 온도 및 습도를 감지하는 센서부를 포함하고, 히터유닛은 유입덕트를 지나는 공기를 가열시키고, 가습유닛은 유입덕트를 지나는 공기를 가습시키고, 냉각시스템 유닛은 제1 증발기를 포함하는 제1 냉동시스템 및 제2 증발기를 포함하는 이원냉동 시스템을 포함하되, 제1 또는 제2 증발기를 통해 유입덕트를 지나는 공기를 냉각시키고, 제어유닛은 센서부의 감지결과에 따른 제어를 수행하고, 유입덕트는 순환공기의 열교환을 위해 제1 또는 제2 증발기를 통한 공기 냉각, 히터유닛을 통한 공기 가열, 또는 냉각 및 가열 양자 모두가 이루어지는 제1 유입통로와 열교환을 바이패스하며 가습유닛을 통한 공기 가습이 이루어지는 제2 유입통로를 분리하는 분리막을 포함하는 것을 특징으로 하는 이원냉동 방식 항온항습 시스템이 제안된다.

Description

이원냉동 방식 항온항습 시스템{BINARY REFRIGENERATING TYPE THERMO-HYGROSTAT SYSTEM}

본 발명은 항온항습 시스템에 관한 것이다. 구체적으로는 냉각시스템이 이원냉동 시스템을 포함하는 이원냉동 방식 항온항습 시스템에 관한 것이다.

항온항습 장치는 특정한 공간인 챔버의 내부가 항상 일정한 온도와 습도를 유지하도록 하는 장치로서, 일반적으로 히터, 증발기, 가습기를 구비한다. 항온항습 장치는 정밀 측정실, 실험실, 에이징 챔버, 배양실 등 일정한 온도 및 습도 조건이 요구되는 곳에 사용된다.

특히, 다양한 환경조건을 마련해야하는 경우에, 예컨대 초저온부터 고온까지 다양한 온도조건을 충족시키기 위해서는 초저온 환경을 형성할 수 있는 이원냉동 시스템이 적용될 수 있다. 이원냉동 시스템은 2단 또는 다단 압축 냉동 시스템으로 단일 냉매 또는 서로 다른 냉매를 사용하여 각각의 독립된 냉동사이클을 온도적으로 2단계로 분리하여 초저온 환경을 얻는 시스템을 말한다.

이러한 항온항습 시스템에서 온도조건과 습도조건이 다양해질수록 이러한 조건을 만족시키는 것이 어려워진다. 특히, 온도조건이 다양해질수록 챔버 내부의 구역별 온도 편차가 커질 수 있어 온도 편차를 최소화하는 것이 필요하게 된다.

대한민국 공개특허공보 제10-2011-0048787호(2011. 05. 12. 공개) 대한민국 등록특허공보 제10-0416348호(2004. 01. 13. 등록) 대한민국 등록특허공보 제10-0808013호(2008. 02. 21. 등록) 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0059665호(2016. 05. 27. 공개) 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0096746호(2015. 08. 25. 공개)

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 다양한 온도조건과 습도조건을 효율적으로 충족시키고 구역별 온도편차를 최소화할 수 있는 이원냉동 방식 항온항습 시스템를 제안하고자 한다.

전술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 하나의 모습에 따라, 챔버유닛, 히터유닛, 가습유닛, 냉각시스템 유닛 및 제어유닛을 포함하는 항온항습 시스템에 있어서, 챔버유닛은 배출덕트와 유입덕트를 구비하여 챔버 내부로 공기를 순환시키는 덕트부, 유입덕트로 유입되는 공기가 배출덕트를 통해 챔버 내부로 순환되도록 공기를 송풍시키는 적어도 하나 이상의 송풍기 및 챔버 내부의 온도 및 습도를 감지하는 센서부를 포함하고, 히터유닛은 유입덕트를 지나는 공기를 가열시키고, 가습유닛은 유입덕트를 지나는 공기를 가습시키고, 냉각시스템 유닛은 제1 증발기를 포함하는 제1 냉동시스템 및 제2 증발기를 포함하는 이원냉동 시스템을 포함하되, 제1 또는 제2 증발기를 통해 유입덕트를 지나는 공기를 냉각시키고, 제어유닛은 센서부의 감지결과에 따른 제어를 수행하고, 유입덕트는 순환공기의 열교환을 위해 제1 또는 제2 증발기를 통한 공기 냉각, 히터유닛을 통한 공기 가열, 또는 냉각 및 가열 양자 모두가 이루어지는 제1 유입통로와 열교환을 바이패스하며 가습유닛을 통한 공기 가습이 이루어지는 제2 유입통로를 분리하는 분리막을 포함하는 것을 특징으로 하는 이원냉동 방식 항온항습 시스템이 제안된다.

이때, 유입덕트는 제1 유입통로를 통과한 공기와 제2 유입통로를 통과한 공기를 송풍기로의 유입 전에 혼합시키되 제1 유입통로를 통과한 공기량과 제2 유입통로를 통과한 공기량을 조절하며 고르게 혼합시키는 믹싱댐퍼를 더 포함할 수 있다.

이때, 또 하나의 예에서, 유입덕트는 가습유닛의 가습노즐 상부측 제2 유입통로 상에 설치되며 제2 유입통로를 통한 순환공기량을 조절하는 볼륨댐퍼를 더 포함할 수 있다.

게다가 이때, 하나의 예에서, 유입덕트는 챔버의 일측 내벽을 따라 수직덕트를 형성하고, 유입덕트는 하부에 공기유입 방향을 조절하며 제1 및 제2 유입통로로의 공기유입 비중을 조절하는 유입댐퍼를 포함하고, 송풍기는 믹싱댐퍼의 상부공간에 다수가 설치되고 챔버의 천정을 따라 설치된 배출덕트의 하나의 수평덕트 라인으로 순환공기를 모아 송풍시킬 수 있다.

또한 하나의 예에서, 믹싱댐퍼 및 볼륨댐퍼는 제어유닛의 제어에 따라 시물레이션 결과에 따른 1차 세팅이 이루어진 후 센싱 결과에 따라 적어도 믹싱댐퍼는 수동 미세조정이 수행되거나 머신런닝을 통해 자동으로 미세조정이 수행될 수 있다.

하나의 예에서, 배출덕트는 유입덕트가 설치된 맞은 편인 챔버의 타측 내벽을 따라 수직덕트를 형성하며 송풍기를 통해 송풍된 순환공기가 챔버 내부로의 배출 높이를 달리하여 배출되도록 하는 다수의 배출가이드 덕트를 포함할 수 있다.

또한, 하나의 예에서, 제1 냉동시스템은 제1 냉동사이클을 형성하되, 제1 냉매를 고온고압으로 압축시키는 제1 압축기, 압축된 제1 냉매를 냉각 응축시키는 제1 응축기, 응축된 제1 냉매를 팽창시키는 제1 팽창밸브 및 팽창된 제1 냉매를 증발시키며 주위 공기를 냉각시키는 제1 증발기를 포함하고, 이원냉동 시스템은 제2 냉동시스템 및 제3 냉동시스템을 구비하고, 제2 냉동시스템은 제2 냉동사이클을 형성하되, 제2 냉매를 고온고압으로 압축시키는 제2 압축기, 압축된 제2 냉매를 냉각 응축시키는 캐스케이드 열교환기, 응축된 제2 냉매를 팽창시키는 제2 팽창밸브 및 팽창된 제2 냉매를 증발시키며 주위 공기를 냉각시키는 제2 증발기를 포함하고, 제3 냉동시스템은 제3 냉동사이클을 형성하되, 제3 냉동시스템을 제2 냉동시스템과 결합시키며 제3 냉동사이클 상에서 팽창된 제3 냉매를 증발시키며 주위의 제2 냉동사이클 상의 제2 냉매를 냉각시키는 캐스케이드 열교환기, 증발된 제3 냉매를 고온고압으로 압축시키는 제3 압축기, 압축된 제3 냉매를 냉각 응축시키는 제3 응축기, 응축된 제3 냉매를 팽창시켜 캐스케이드 열교환기로 제공하는 제3 팽창밸브를 포함할 수 있다.

이때, 제2 냉매는 제1 냉매 및 제3 냉매보다 저온용 냉매이고, 제3 냉동사이클의 설정온도는 제1 냉동사이클의 설정온도보다 낮고, 캐스케이드 열교환기는 제2 냉동사이클의 일부인 제2 유로가 형성된 제2 유로판과 제3 냉동사이클의 일부인 제3 유로가 형성된 제3 유로판이 번갈아 다층을 이루는 판형 열교환기이고, 제2 냉동시스템은 제2 증발기와 제2 압축기 사이에 설치되며 제2 냉매 가스를 저장하고 제2 냉동사이클 동작시 저장된 제2 냉매 가스가 배출되어 제2 증발기로부터 출력되는 증발된 가스상의 제2 냉매와 혼합되며 제2 압축기로 제공되도록 하는 팽창가스 저장탱크를 더 포함하고, 제3 냉동시스템은 캐스케이드 열교환기와 제3 압축기 사이에 설치되며 제3 냉매액과 제3 냉매 가스를 분리하여 제3 냉매 가스를 제3 압축기로 제공하는 액분리기를 더 포함할 수 있다. 이때, 설정온도 각각은 냉매를 증발시키는 기기 주위의 목표 설정온도일 수 있다.

이때, 또 하나의 예에서, 제1 냉동시스템은 제1 압축기의 전단에 제1 압축기로 흡입되는 제1 냉매 가스의 흡입압력을 조절하는 흡입압력조절밸브 및 제1 압축기의 압력을 조절하는 제1 압력조절스위치를 더 포함하고, 제2 냉동시스템은 제2 압축기의 후단에 설치되어 압축 냉매와 압축기 오일을 분리하는 제2 오일분리기 및 제2 압축기의 압력을 조절하는 제2 압력조절스위치를 더 포함하고, 제3 냉동시스템은 제3 압축기의 후단에 설치되어 압축 냉매와 압축기 오일을 분리하는 제3 오일분리기 및 제3 압축기의 압력을 조절하는 제3 압력조절스위치를 더 포함할 수 있다. 이때, 제1 및 제3 응축기는 공냉식이고, 제1 증발기는 제1 유입통로 내에서 제2 증발기 상부에 설치되고, 히터유닛은 제1 유입통로 내에서 제1 증발기의 상측에 설치되는 전기히터를 구비하고, 가습유닛은 챔버 외부에 설치된 가습기 및 가습기에 연결되며 제2 유입통로 내에 설치된 가습노즐을 포함하고, 챔버유닛은 유입덕트가 형성된 일측의 바닥면에 배수관을 구비할 수 있다.

또한 하나의 예에서, 센서부는 챔버 센서부이고, 제1 냉동시스템 및 이원냉동 시스템은 냉매 압력을 감지하는 압력 센서부를 더 포함하고, 제어유닛은 챔버 센서부 및 압력 센서부의 감지결과에 따라, 히터유닛, 가습유닛, 제1 냉동시스템, 이원냉동 시스템 및 제1 내지 제3 팽창밸브의 작동을 제어하고, 제어유닛은, 상온 이상의 환경설정조건에서 냉각시스템 유닛의 오프-작동과 히터유닛 및 가습유닛의 적어도 하나 이상의 온-작동을 제어하고, 0℃ 이상 상온 이하의 환경설정조건에서 히터유닛, 가습유닛 및 냉각시스템 유닛 중 적어도 냉각시스템 유닛을 포함한 하나 이상의 온-작동을 제어하고, 0℃ 이하의 환경설정조건에서 가습유닛의 오프-작동과 냉각시스템 유닛의 온-작동과 히터유닛의 선택적 작동을 제어하고, 냉각시스템 유닛의 온-작동 제어 시 제1 냉동시스템의 온-작동에 따른 설정온도와 이원냉동 시스템의 온-작동에 따른 설정온도의 범위가 일부 중첩될 수 있다. 이때, 설정온도 각각은 증발기 주위의 목표 설정온도일 수 있다.

본 발명의 하나의 실시예에 따라, 이원냉동 방식 항온항습 시스템에서 다양한 온도조건과 습도조건을 효율적으로 충족시키고 구역별 온도편차를 최소화할 수 있다.

예컨대, 하나의 예에서, 제1 유입통로와 제2 유입통로를 분리하는 분리막에 의해 폭넓은 범위의 온도조건과 습도조건을 용이하게 만족시키고 항온항습 효율을 높일 수 있다.

또한, 하나의 예에 따른 이원냉동 방식 항온항습 시스템은 초저온에서 고온에 이르는 상당 범위의 온도 조건과 다양한 습도조건을 충족시켜 일정하게 유지할 수 있어, 예컨대 각종 전자기기 내지 전자부품의 테스트 또는 바이러스 내지 균 배양 등을 위한 다양한 환경조건이 요구되는 챔버 시스템에 적용될 수 있다. 예컨대, 다양한 환경에서의 에이징 시험이 요구되는 챔버 시스템에 적용될 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예에 따라 직접적으로 언급되지 않은 다양한 효과들이 본 발명의 실시예들에 따른 다양한 구성들로부터 당해 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자에 의해 도출될 수 있음은 자명하다.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이원냉동 방식 항온항습 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 이원냉동 방식 항온항습 시스템의 챔버유닛 부분을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 이원냉동 방식 항온항습 시스템의 냉각시스템 유닛 부분을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 이원냉동 방식 항온항습 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.

전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다. 본 설명에 있어서, 동일부호는 동일한 구성을 의미하고, 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 이해를 도모하기 위하여 부차적인 설명은 생략될 수도 있다.

본 명세서에서 하나의 구성요소가 다른 구성요소와 연결, 결합 또는 배치 관계에서 '직접'이라는 한정이 없는 이상, '직접 연결, 결합 또는 배치'되는 형태뿐만 아니라 그들 사이에 또 다른 구성요소가 개재됨으로써 연결, 결합 또는 배치되는 형태로도 존재할 수 있다. 또한, '상부에', '상측에', '하부에', '하측에' 등의 용어들의 경우에도 접속되는 위치뿐만 아니라 떨어진 위치에 배치되는 형태로도 존재할 수 있다. 방향을 나타내는 용어들은 기준 방향이 바뀌는 경우 그에 따른 대응되는 상대적인 방향 개념을 내포하는 것으로 해석되어야 한다.

본 명세서에 비록 단수적 표현이 기재되어 있을지라도, 발명의 개념에 반하거나 명백히 다르거나 모순되게 해석되지 않는 이상 복수의 구성 전체를 대표하는 개념으로 사용될 수 있음에 유의하여야 한다. 본 명세서에서 '포함하는', '갖는', '구비하는', '포함하여 이루어지는' 등의 기재는 하나 또는 그 이상의 다른 구성요소 또는 그들의 조합의 존재 또는 부가 가능성이 있는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 '제1', '제2', '제3'의 표현들은 각 구성의 순서 내지 중요도를 의미하는 것이 아니고 다른 구성과의 구분을 위한 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 참조되는 도면들은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 예시로써, 모양, 크기, 두께 등은 기술적 특징의 효과적인 설명을 위해 과장되게 표현된 것일 수 있다.

본 발명의 하나의 모습에 따른 이원냉동 방식 항온항습 시스템을 도면을 참조하여 구체적으로 살펴본다. 이때, 참조되는 도면에 기재되지 않은 도면부호는 동일한 구성을 나타내는 다른 도면에서의 도면부호일 수 있다.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이원냉동 방식 항온항습 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 이원냉동 방식 항온항습 시스템의 챔버유닛 부분을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 이원냉동 방식 항온항습 시스템의 냉각시스템 유닛 부분을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 이원냉동 방식 항온항습 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1 및/또는 4를 참조하면, 본 발명은 챔버유닛(10), 히터유닛(20), 가습유닛(30), 냉각시스템 유닛(40, 50, 70) 및 제어유닛(80)을 포함하는 항온항습 시스템에 관한 것이고, 특히 냉각시스템이 이원냉동 시스템(50, 70)을 포함하는 이원냉동 방식 항온항습 시스템에 관한 것이다. 이때, 하나의 예에서, 챔버유닛(10)은 배출덕트(11b)와 유입덕트(11a)를 구비하여 챔버 내부로 공기를 순환시키는 덕트부(11), 유입덕트(11a)로 유입되는 공기가 배출덕트(11b)를 통해 챔버 내부로 순환되도록 공기를 송풍시키는 적어도 하나 이상의 송풍기(13) 및 챔버 내부의 온도 및 습도를 감지하는 센서부(15)를 포함한다. 히터유닛(20)은 유입덕트(11a)를 지나는 공기를 가열시킨다. 가습유닛(30)은 유입덕트(11a)를 지나는 공기를 가습시킨다. 냉각시스템 유닛(40, 50, 70)은 제1 증발기(44)를 포함하는 제1 냉동시스템(40) 및 제2 증발기(54)를 포함하는 이원냉동 시스템(50, 70)을 포함하되, 제1 또는 제2 증발기(44, 54)를 통해 유입덕트(11a)를 지나는 공기를 냉각시킨다. 제어유닛(80)은 센서부(15)의 감지결과에 따른 제어를 수행한다. 그리고, 유입덕트(11a)는 순환공기의 열교환을 위해 제1 또는 제2 증발기(44, 54)를 통한 공기 냉각, 히터유닛(20)을 통한 공기 가열, 또는 냉각 및 가열 양자 모두가 이루어지는 제1 유입통로(111)와 열교환을 바이패스하며 가습유닛(30)을 통한 공기 가습이 이루어지는 제2 유입통로(112)를 분리하는 분리막(113)을 포함한다.

예컨대, 본 발명의 하나의 예에 따른 이원냉동 방식 항온항습 시스템은 다양한 온도와 습도의 조건으로 특히 이원냉동 방식을 포함함으로써 예컨대 -40 ~ 150℃ 범위와 같이 초저온에서 고온에 이르는 상당 범위의 온도 조건과 다양한 습도조건을 충족시켜 일정하게 유지할 수 있어 광범위한 챔버시스템 환경조건을 만족시킬 수 있다. 이에 따라, 각종 전자기기 내지 전자부품의 테스트 또는 바이러스 내지 균 배양 등을 위한 챔버 시스템에 적용될 수 있고, 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 다양한 환경에서의 에이징 시험이 요구되는 챔버 시스템에 적용될 수 있다.

이하에서, 본 발명의 하나의 모습에 따른 이원냉동 방식 항온항습 시스템의 구성들 각각의 세부적인 설명을 통해 구체적인 예들을 살펴본다.

챔버유닛(10)

먼저, 도 1, 2 및/또는 4를 참조하여, 이원냉동 방식 항온항습 시스템의 챔버유닛(10)을 살펴본다. 이때, 챔버유닛(10)은 덕트부(11), 적어도 하나 이상의 송풍기(13) 및 센서부(15)를 포함한다. 이때, 센서부(15)는 챔버 센서부(15)이다. 덕트부(11)는 배출덕트(11b)와 유입덕트(11a)를 구비하여 챔버 내부로 공기를 순환시킨다. 적어도 하나 이상의 송풍기(13)는 유입덕트(11a)로 유입되는 공기가 배출덕트(11b)를 통해 챔버 내부로 순환되도록 공기를 송풍시킨다. 센서부(15), 즉 챔버 센서부(15)는 챔버 내부의 온도 및 습도를 감지한다.

이때, 유입덕트(11a)는 분리막(113)을 포함한다. 분리막(113)은 유입덕트(11a)를 형성하는 제1 유입통로(111)와 제2 유입통로(112)를 분리한다. 유입덕트(11a)의 제1 유입통로(111)는 챔버 내부로의 순환을 수행하는 순환공기의 열교환을 위해 제1 또는 제2 증발기(44, 54)를 통한 공기 냉각, 히터유닛(20)을 통한 공기 가열, 또는 냉각 및 가열 양자 모두가 이루어지는 유입덕트 구간이다. 제2 유입통로(112)는 순환공기의 제1 유입통로(111)와 열교환을 바이패스하며 가습유닛(30)을 통한 공기 가습이 이루어지는 유입덕트 구간이다. 예컨대, 제1 유입통로(111)는 제2 증발기(54)로 순환공기가 통과하도록 제2 증발기(54)의 주위로 순환공기가 바이패스하지 않도록 형성될 수 있다. 제2 유입통로(112)는 제1 유입통로(111)의 주위에 형성되며 제1 유입통로(111)를 바이패스하는 순환공기가 흐르도록 형성될 수 있다. 이때, 분리막(113)은 제1 유입통로(111)를 통해 흐르는 순환공기는 열교환이 이루어지도록 하고, 반면에 제2 유입통로(112)를 통해 흐르는 순환공기는 열교환 과정을 바이패스하도록 한다.

이때, 공기 가습이 이루어지는 통로는 제2 유입통로(112)이다. 즉, 가습된 공기가 제1 유입통로(111)를 우회하게 되므로 제1 유입통로(111) 상에서 열교환 냉각 시 응축되며 항온항습 효과를 떨어뜨리는 결과를 방지할 수 있다. 또한, 종래에 열교환 통로로만 순환공기가 순환하도록 하는 경우 순환공기를 열교환통로를 통해 충분히 유입시키기 어려워 챔버 내부에서 완전한 순환이 이루어지지 않는 영역이 생길 수 있고 그에 따라 구역별 온도 편차가 생길 수 있었다. 본 발명의 하나의 예에서는 유입덕트(11a)의 구간을 제1 유입통로(111)와 제2 유입통로(112) 분리시켜 유입덕트(11a)를 통한 충분한 순환공기 유입이 이루어져 챔버 내부의 전구역에서 실질적으로 완전한 순환이 이루어지도록 하고, 제1 유입통로(111)를 통해 열교환된 공기와 제2 유입통로(112)를 통해 열교환 바이패스된 공기가 고르게 혼합되어 송풍기(13)를 통해 챔버 내부로 송풍되도록 함으로써, 챔버 내부 전구역에 대한 완전한 순환과 함께 구역별 온도편차를 최소화 내지 저감할 수 있게 된다. 즉, 본 발명의 하나의 예에 따라, 제1 유입통로(111)와 제2 유입통로(112)를 분리하는 분리막(113)에 의해 폭넓은 범위의 온도조건과 습도조건을 용이하게 만족시키며 항온항습 시스템의 항온항습 효율을 높일 수 있다.

도 1, 2 및/또는 4를 참조하면, 하나의 예에서, 유입덕트(11a)는 믹싱댐퍼(114)를 더 포함할 수 있다. 믹싱댐퍼(114)는 제1 유입통로(111)를 통과한 공기와 제2 유입통로(112)를 통과한 공기를 송풍기(13)로의 유입 전에 혼합시킨다. 이때, 믹싱댐퍼(114)는 제1 유입통로(111)를 통과한 공기량과 제2 유입통로(112)를 통과한 공기량을 조절하며 혼합시킬 수 있다. 예컨대, 믹싱댐퍼(114)는 분리막(113)의 상단부위에 제1 유입통로(111)와 제2 유입통로(112)를 커버하도록 형성될 수 있다.

예컨대, 믹싱댐퍼(114)는 베인의 방향 내지 각도를 조절하여 제1 유입통로(111)를 통과한 공기량과 제2 유입통로(112)를 통과한 공기량을 조절하며 고르게 혼합시킬 수 있다. 믹싱댐퍼(114)를 이용하여 송풍기(13)로의 유입 전에 제1 유입통로(111)를 통과한 열교환된 공기와 제2 유입통로(112)를 통과한 공기를 고르게 혼합시킴으로써 챔버 내부의 순환공기의 구역별 온도차를 억제 내지 최소화 혹은 적어도 감소시킬 수 있다. 특히, 유입덕트(11a)에 구비된 분리막(113)과 믹싱댐퍼(114)가 함께 기능하며 항온항습 효과의 증진과 더불어 챔버 내의 순환공기의 온도차를 줄여 항온항습 시스템의 성능을 효과적으로 향상시킬 수 있다.

예컨대, 유입덕트(11a)가 챔버의 일측 내벽을 따라 수직덕트로 형성되는 경우 제2 유입통로(112)는 제1 유입통로(111)의 챔버 내벽 결합면을 제외한 나머지 둘레면을 에워싸도록 형성될 수 있다. 이때, 제2 유입통로(112)의 상부측에 다수의 개구에 믹싱댐퍼(114)들이 설치되며 다수의 송풍기(13)의 흡입공간으로 제1 유입통로(111)를 통과한 열교환된 순환공기와 제2 유입통로(112)를 통과한 순환공기가 골고루 잘 섞이도록 제2 유입통로(112) 상부측 베인타입 댐퍼들의 방향과 각도가 조절될 수 있다. 게다가, 제1 유입통로(111) 상부측에 형성된 믹싱댐퍼(114) 부분들도 제2 유입통로(112)를 통과한 순환공기와 열교환된 순환공기가 다수의 송풍기(13)의 흡입공간에서 잘 섞이도록 베인타입 댐퍼들의 방향과 각도가 조절될 수 있다. 예컨대, 믹싱댐퍼(114)를 이루는 베인들의 방향과 각도를 조절함에 따라 제1 유입통로(111)를 통과한 공기량과 제2 유입통로(112)를 통과한 공기량도 조절할 수 있다.

예컨대, 도 2 및/또는 3을 참조하면, 하나의 예에서, 유입덕트(11a)는 볼륨댐퍼(115)를 더 포함할 수 있다. 볼륨댐퍼(115)는 가습유닛(30)의 가습노즐(33) 상부 측 제2 유입통로(112) 상에 설치되며 제2 유입통로(112)를 통한 순환공기량을 조절할 수 있다. 예컨대, 목표하는 설정온도 내지 설정온도 및 설정습도를 맞추기 위해 볼륨댐퍼(115)에 의해 제2 유입통로(112)를 통한 순환공기량이 조절될 수 있다. 예컨대, 목표하는 설정온도 내지 설정온도 및 설정습도를 맞추기 위한 제2 유입통로(112)를 통한 순환공기량의 조절은 믹싱댐퍼(114) 및 볼륨댐퍼(115)의 혼합 작동에 의해 이루어질 수 있다. 예컨대, 제2 유입통로(112)의 예컨대 중간구간에 설치된 볼륨댐퍼(115)의 베인들의 각도를 조절하여 제2 유입통로(112)를 통한 순환공기량을 조절할 수 있다.

예컨대 하나의 예에서, 믹싱댐퍼(114) 및 볼륨댐퍼(115)는 제어유닛(80)의 제어에 따라 시물레이션 결과에 따른 1차 세팅이 이루어진 후 센싱 결과에 따라 적어도 믹싱댐퍼(114)는 수동 미세조정이 수행되거나 머신런닝을 통해 자동으로 미세조정이 수행될 수 있다. 믹싱댐퍼(114) 및 볼륨댐퍼(115)는 수동으로 센서부(15)의 감지결과를 확인하며 조절할 수 있으나, 예컨대, 미리 컴퓨터 시물레이션을 통해 얻은 결과에 따라 제어유닛(80)을 통한 설정목표 입력 시 1차 세팅이 이루어지도록 할 수 있다. 이때, 시물레이션 결과에 따른 1차 세팅 후 믹싱댐퍼(114) 또는/및 볼륨댐퍼(115)에 대해 센서부(15)의 감지결과를 확인하며 수동으로 미세조절할 수 있다. 또는, 실시예에 따라, 머신런닝과 같은 인고지능 프로그램을 갖추어, 머신런닝을 통해 설정목표에 최적화된 믹싱댐퍼(114) 또는/및 볼륨댐퍼(115)의 미세조절이 수행될 수도 있다.

예컨대, 하나의 예에서, 유입덕트(11a)는 챔버의 일측 내벽을 따라 수직덕트를 형성할 수 있다. 이때, 챔버 내벽측에 제1 유입통로(111)가 결합되고, 제1 유입통로(111)의 챔버내벽 결합면을 제외한 둘레면을 제2 유입통로(112)가 감싸도록 형성될 수 있다.

게다가, 도 2 및/또는 4를 참조하면, 하나의 예에서, 유입덕트(11a)는 유입댐퍼(116)를 더 포함할 수 있다. 유입댐퍼(116)는 하부에서 공기유입 방향을 조절하며 제1 및 제2 유입통로(112)로의 공기유입 비중을 조절할 수 있다. 예컨대, 유입댐퍼(116)는 수동으로 조절하거나 자동으로 조절될 수도 있다. 예컨대, 유입댐퍼(116)는 미리 컴퓨터 시물레이션을 통해 얻은 결과에 따라 제어유닛(80)을 통한 설정목표 입력 시 1차 세팅이 이루어지도록 할 수 있고, 이후 수동으로 또는 머신런닝 방식으로 미세조정될 수도 있다.

도 1, 2 및/또는 4를 참조하면, 적어도 하나의 송풍기(13)는 유입덕트(11a)로 유입되는 공기가 배출덕트(11b)를 통해 챔버 내부로 순환되도록 공기를 송풍시킨다. 예컨대, 하나의 예에서, 송풍기(13)는 믹싱댐퍼(114)의 상부공간에 다수가 설치될 수 있다. 믹싱댐퍼(114)의 상부공간에 설치된 다수의 송풍기(13)는 챔버의 천정을 따라 설치된 배출덕트(11b)의 하나의 수평덕트 라인(117)으로 순환공기를 모아 송풍시킬 수 있다. 이에 따라, 믹싱댐퍼(114)에서 제1 유입통로(111)를 통과한 공기와 제2 유입통로(112)를 통과한 공기를 송풍기(13)로의 유입 전에 혼합시키는 것과 아울러 다수의 송풍기(13)를 통해 배출되는 순환공기를 하나의 수평덕트 라인(117)으로 모아 송풍되도록 함으로써 제1 유입통로(111)를 통과한 공기와 제2 유입통로(112)를 통과한 공기가 한층더 골고루 혼합될 수 있다. 이에 따라, 챔버 내부의 순환공기의 구역별 온도차를 억제 내지 최소화 혹은 적어도 감소시킬 수 있다.

도 1, 2 및/또는 4를 참조하면, 배출덕트(11b)는 송풍기(13)를 통해 송풍되는 공기를 챔버 내부로 배출시켜 순환되도록 한다. 이때, 챔버 내부로 순환되는 공기는 구역별로 온도 차가 나지 않도록 하거나 최소화할 필요가 있다. 예컨대, 도시되지 않았으나, 배출덕트(11b)가 챔버의 천정에서 하부로 공기를 배출시키는 경우 고르게 사방으로 퍼질 수 있도록 배출덕트(11b)의 배출구가 방사상으로 형성되도록 할 수 있고, 이 경우에 유입덕트(11a)는 챔버 하부측 내벽 둘레를 따라 형성된 흡입관(도시되지 않음)을 통해 순환공기를 흡입하고 분리막(113)에 의해 제1 유입통로(111)와 제2 유입통로(112)로 분리되기 전에 흡입공기를 모은 후에 제1 유입통로(111)와 제2 유입통로(112)로 나뉘어 순환되도록 할 수도 있다.

또는 하나의 예에서, 도 2 및/또는 4를 참조하면, 배출덕트(11b)는 다수의 배출가이드 덕트(118)를 포함할 수 있다. 다수의 배출가이드 덕트(118)는 챔버 천정에 설치되는 수평덕트 라인(117)과 연결되며 유입덕트(11a)가 설치된 맞은 편인 챔버의 타측 내벽을 따라 수직덕트를 형성할 수 있다. 이때, 다수의 배출가이드 덕트(118)는 송풍기(13)를 통해 송풍된 순환공기가 챔버 내부로의 배출 높이를 달리하여 배출되도록 할 수 있다. 배출가이드 덕트(118)를 통해 챔버의 타측 내벽측에서 높이를 달리하며 고르게 순환공기가 배출되도록 하여 챔버 내부의 구역별 온도차를 줄일 수 있다. 이때, 다수의 배출가이드 덕트(118)는 수직 단면상 다수의 통로로 나눠지고 각 통로 별로 챔버 내측을 향해 절곡된 높이를 달리하여 순환공기가 챔버 내부로 고르게 배출되도록 할 수 있다.

이때, 다수의 배출가이드 덕트(118)가 유입덕트(11a)의 맞은 편 챔버 내벽에 형성됨으로써, 배출가이드 덕트(118)의 배출구로부터 유입덕트(11a)의 유입댐퍼 방향으로 한 방향으로 순환공기가 흐르며 챔버 내부의 전 구역을 고르게 퍼져 구역별 온도편차를 최소화할 수 있다. 만일, 챔버 내벽 중 3면에서 순환공기가 배출되고 1면에서만 회수되는 경우 챔버 내부에 공기가 순환되지 않는 데드존이 발생할 수 있고 데드존과 다른 공간 간에 온도 편차가 생기게 되므로, 배출가이드 덕트(118)와 유입덕트(11a)가 서로 마주보는 방향에 설치되어 순환공기가 일방향으로 고르게 흐르도록 하여 온도 편차를 줄이거나 최소화할 수 있다.

예컨대 이때, 도 2 및/또는 4를 참조하면, 배출덕트(11b)의 수평덕트 라인(117)과 배출가이드 덕트(118)의 연결부위에는 각 배출가이드 덕트(118)의 통로를 구분짓는 격막이 절곡되어 공기의 방향이 각 배출가이드 덕트(118)별로 고르게 분산 배출되도록 할 수 있다.

도 1, 2 및/또는 4를 참조하면, 센서부(15), 예컨대 챔버 센서부(15)는 챔버 내부의 온도 및 습도를 감지하기 위한 온도센서 및 습도센서를 구비할 수 있다.

예컨대, 도 1, 2 및/또는 4를 참조하면, 챔버유닛(10)의 챔버에는 히터유닛(20), 가습유닛(30)의 가습노즐(33), 냉각시스템 유닛(40, 50, 70)의 제1 및 제2 증발기(54)가 유입덕트(11a) 내에 구비되고, 가습유닛(30)의 가습기(31), 냉각시스템 유닛(40, 50, 70)의 나머지 압축기, 응축기, 팽창밸브 등은 챔버 외부에 설치된다.

또한, 도 2 및/또는 4를 참조하면, 하나의 예에서, 챔버유닛(10)은 유입덕트(11a)가 형성된 일측의 바닥면에 배수관(17)을 구비할 수 있다. 배수관(17)은 제1 유입통로(111) 상의 제1 증발기(44) 내지 제2 증발기(54)를 거치며 응축된 순환공기의 응축수를 배출시킬 수 있다.

히터유닛(20) 및 가습유닛(30)

다음으로, 도 1, 2 및/또는 4를 참조하여, 이원냉동 방식 항온항습 시스템의 히터유닛(20) 및 가습유닛(30)을 살펴본다.

히터유닛(20)은 유입덕트(11a)를 지나는 공기를 가열시키고, 가습유닛(30)은 유입덕트(11a)를 지나는 공기를 가습시킨다.

예컨대, 하나의 예에서, 히터유닛(20)은 제1 유입통로(111) 내에서 제1 증발기(44)의 상측에 설치되는 전기히터(20)를 구비할 수 있다. 또한, 가습유닛(30)은 챔버 외부에 설치된 가습기(31) 및 가습기(31)에 연결되며 제2 유입통로(112) 내에 설치된 가습노즐(33)을 포함할 수 있다.

냉각시스템 유닛(40, 50, 70)

다음으로, 도 1, 3 및/또는 4를 참조하여, 이원냉동 방식 항온항습 시스템의 냉각시스템 유닛(40, 50, 70)을 살펴본다. 냉각시스템 유닛(40, 50, 70)은 제1 냉동시스템(40) 및 이원냉동 시스템(50, 70)을 포함한다. 이때, 제1 냉동시스템(40)은 제1 증발기(44)를 포함하고, 이원냉동 시스템(50, 70)은 제2 증발기(54)를 포함한다. 이때, 제1 또는 제2 증발기(44, 54)를 통해 유입덕트(11a)를 지나는 공기를 냉각시킨다.

도 3 및/또는 4를 참조하여 살펴본다. 하나의 예에서, 제1 냉동시스템(40)은 제1 냉동사이클을 형성하고, 이원냉동 시스템(50, 70)은 제2 냉동사이클을 형성하는 제2 냉동시스템(50) 및 제3 냉동사이클을 형성하는 제3 냉동시스템(70)을 구비할 수 있다.

예컨대, 제1 냉동시스템(40)은 제1 냉매를 고온고압으로 압축시키는 제1 압축기(41), 압축된 제1 냉매를 냉각 응축시키는 제1 응축기(42), 응축된 제1 냉매를 팽창시키는 제1 팽창밸브(43) 및 팽창된 제1 냉매를 증발시키며 주위 공기를 냉각시키는 제1 증발기(44)를 포함할 수 있다. 제1 증발기(44)는 유입덕트(11a)의 제1 유입통로(111) 상에 설치되고, 나머지 구성들은 챔버 외부에 설치될 수 있다. 예컨대, 제1 응축기(42)는 공냉식일 수 있다.

예컨대, 도 1, 3 및/또는 4를 참조하면, 제1 증발기(44)는 제1 유입통로(111) 내에서 제2 증발기(54) 상부에 설치될 수 있다.

예컨대 하나의 예에서, 제1 냉동시스템(40)은 제1 압축기(41)의 전단에 제1 압축기(41)로 흡입되는 제1 냉매 가스의 흡입압력을 조절하는 흡입압력조절밸브(45) 및 제1 압축기(41)의 압력을 조절하는 제1 압력조절스위치(47)를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 압력조절스위치(47)는 제1 압축기(41)의 고압 및 저압의 압력을 조절하는 듀얼압력조절스위치일 수 있다. 흡입압력조절밸브(45)는 제1 냉동시스템(40)의 작동 초기에 제1 압축기(41)의 초기 스트레스를 줄이는 역할을 수행할 수 있다.

예컨대, 도 3 및/또는 4를 참조하면, 제1 냉동시스템(40)은 제1 응축팬컨트롤러(47a)를 구비하여 제1 응축기(42)에서의 공냉을 위한 응축팬(42a)의 스피드를 조절할 수 있고, 게다가, 제1 응축기(42) 후단에 냉매 속 수분을 흡수하는 필터드라이어(48a), 냉매의 흐름을 확인하기 위한 사이트글라스(48b), 솔레노이드밸브(48c)가 순차로 설치될 수 있다.

도 3 및/또는 4를 참조하여, 이원냉동 시스템(50, 70)을 구체적으로 살펴본다.

먼저, 이원냉동 시스템(50, 70)의 제2 냉동시스템(50)은 제2 냉매를 고온고압으로 압축시키는 제2 압축기(51), 압축된 제2 냉매를 냉각 응축시키는 캐스케이드 열교환기(60), 응축된 제2 냉매를 팽창시키는 제2 팽창밸브(53) 및 팽창된 제2 냉매를 증발시키며 주위 공기를 냉각시키는 제2 증발기(54)를 포함할 수 있다. 이때, 캐스케이드 열교환기(60)는 제2 냉동시스템(50)과 제3 냉동시스템(70)을 결합시킨다.

예컨대, 제2 냉매는 제1 냉매 및 후술하는 제3 냉매보다 저온용 냉매일 수 있다. 예컨대, 제2 냉매는 냉동시스템에서 통상적으로 사용되는 냉매보다 낮은 온도로 작동하는 초저온 냉매일 수 있다.

예컨대 하나의 예에서, 제2 냉동시스템(50)은 제2 증발기(54)와 제2 압축기(51) 사이에 설치되며 제2 냉매 가스를 저장하고 제2 냉동사이클 동작시 저장된 제2 냉매 가스가 배출되어 제2 증발기(54)로부터 출력되는 증발된 가스상의 제2 냉매와 혼합되며 제2 압축기(51)로 제공되도록 하는 팽창가스 저장탱크(55)를 더 포함할 수 있다. 제2 냉매가 초저온 냉매인 경우 제2 냉동시스템(50)이 미동작시에도 제2 냉매는 가스상태를 유지하여 부피를 많이 차지하게 되므로, 팽창된 가스를 저장해둘 공간이 필요하다. 이때, 팽창가스 저장탱크(55)를 구비하여 제2 냉매 가스를 저장하고 제2 냉동시스템(50)의 작동 시 제2 증발기(54)로부터 출력 가스와 함께 섞여 제2 압축기(51)로 흡입되도록 할 수 있다.

예컨대, 도 3 및/또는 4를 참조하면, 하나의 예에서, 제2 냉동시스템(50)은 제2 압축기(51)의 후단에 설치되어 압축 냉매와 압축기 오일을 분리하는 제2 오일분리기(56) 및 제2 압축기(51)의 압력을 조절하는 제2 압력조절스위치(57)를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 제2 압력조절스위치(57)는 제2 압축기(51)의 고압 및 저압의 압력을 조절하는 듀얼압력조절스위치일 수 있다.

게다가, 도 3 및/또는 4를 참조하면, 제2 냉동시스템(50)은 캐스케이드 열교환기(60) 후단에 필터드라이어(58a), 냉매의 흐름을 확인하기 위한 사이트글라스(58b), 솔레노이드밸브(58c)가 순차로 설치될 수 있다. 예컨대, 제2 오일분리기(56)로부터 제2 압축기(51)로 반유되는 경로 상에 사이트글라스(158b)와 솔레노이드밸브(158c)가 설치될 수도 있다.

다음으로, 이원냉동 시스템(50, 70)의 제3 냉동시스템(70)은 제3 냉동시스템(70)을 제2 냉동시스템(50)과 결합시키며 제3 냉동사이클 상에서 팽창된 제3 냉매를 증발시키며 주위의 제2 냉동사이클 상의 제2 냉매를 냉각시키는 캐스케이드 열교환기(60), 증발된 제3 냉매를 고온고압으로 압축시키는 제3 압축기(71), 압축된 제3 냉매를 냉각 응축시키는 제3 응축기(72), 응축된 제3 냉매를 팽창시켜 캐스케이드 열교환기(60)로 제공하는 제3 팽창밸브(73)를 포함할 수 있다.

예컨대, 제3 냉동사이클의 설정온도는 제1 냉동사이클의 설정온도보다 낮을 수 있다. 이때, 제3 냉매는 제1 냉매보다 저온용 냉매이거나 동일한 냉매일 수 있다. 제3 냉매가 제1 냉매와 동일한 경우에도 제3 냉동사이클의 설정온도는 제1 냉동사이클의 설정온도보다 낮을 수 있다. 예컨대, 제1 냉매와 제3 냉매는 냉동시스템에서 일반적으로 사용되는 냉매일 수 있다. 제1 및 제3 냉동사이클의 설정온도 각각은 냉매를 증발시키는 기기 주위의 목표 설정온도일 수 있다.

예컨대, 하나의 예에서, 캐스케이드 열교환기(60)는 제2 냉동사이클의 일부인 제2 유로가 형성된 제2 유로판(도시되지 않음)과 제3 냉동사이클의 일부인 제3 유로가 형성된 제3 유로판(도시되지 않음)이 번갈아 다층을 이루는 판형 열교환기일 수 있다.

예컨대, 제3 응축기(72)는 공냉식일 수 있다.

예컨대, 하나의 예에서, 제3 냉동시스템(70)은 캐스케이드 열교환기(60)와 제3 압축기(71) 사이에 설치되며 제3 냉매액과 제3 냉매 가스를 분리하여 제3 냉매 가스를 제3 압축기(71)로 제공하는 액분리기(75)를 더 포함할 수 있다. 액분리기(75)는 압축기로 액상 냉매가 유입되는 것을 방지하기 위한 기구이다.

예컨대, 도 3 및/또는 4를 참조하면, 하나의 예에서, 제3 냉동시스템(70)은 제3 압축기(71)의 후단에 설치되어 압축 냉매와 압축기 오일을 분리하는 제3 오일분리기(76) 및 제3 압축기(71)의 압력을 조절하는 제3 압력조절스위치(77)를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 제3 압력조절스위치(77)는 제3 압축기(71)의 고압 및 저압의 압력을 조절하는 듀얼압력조절스위치일 수 있다.

예컨대, 제1, 제2 및 제3 압력조절스위치(47, 57, 77)는 냉각시스템 유닛(40, 50, 70)의 구성이 아닌 제어유닛(80)의 일부 구성이 될 수도 있다.

게다가, 도 3 및/또는 4를 참조하면, 제3 냉동시스템(70)은 제3 응축팬컨트롤러(77a)를 구비하여 제3 응축기(72)에서의 공냉을 위한 응축팬(72a)의 스피드를 조절할 수 있다. 게다가, 제3 응축기(72) 후단에 냉매 속 수분을 흡수하는 필터드라이어(78a), 냉매의 흐름을 확인하기 위한 사이트글라스(78b), 솔레노이드밸브(78c)가 순차로 설치될 수 있다. 예컨대, 제3 오일분리기(76)로부터 제3 압축기(71)로 반유되는 경로 상에 사이트글라스(178b)와 솔레노이드밸브(178c)가 설치될 수도 있다. 예컨대, 제1 및 제3 응축팬컨트롤러(47a, 77a))는 제1 및 제3 냉동시스템(40, 70)의 구성이 아닌 제어유닛(80)의 일부 구성이 될 수도 있다.

예컨대, 하나의 예에서, 제1 냉동시스템(40) 및 이원냉동 시스템(50, 70)은 냉매 압력을 감지하는 압력 센서부(91)를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 압력 센서부(91)의 감지결과에 따라 제어유닛(80)에서 제1 냉동시스템(40) 및 이원냉동 시스템(50, 70)의 작동을 제어할 수 있다.

제어유닛(80)

도 1 및/또는 4를 참조하여, 이원냉동 방식 항온항습 시스템의 제어유닛(80)을 살펴본다. 제어유닛(80)은 센서부(15), 예컨대 챔버 센서부(15)의 감지결과에 따른 제어를 수행한다. 게다가, 제어유닛(80)은 챔버 센서부(15) 외에 압력 센서부(91)의 감지결과도 함께 수신하여 감지결과에 따른 제어를 수행할 수 있다. 이때, 압력 센서부(91)는 냉각시스템 유닛(40, 50, 70)의 냉매 압력을 감지한다.

예컨대, 하나의 예에서, 제어유닛(80)은 챔버 센서부(15) 및 압력 센서부(91)의 감지결과에 따라, 히터유닛(20), 가습유닛(30), 제1 냉동시스템(40), 이원냉동 시스템(50, 70) 및 제1 내지 제3 팽창밸브(73)의 작동을 제어할 수 있다.

예컨대, 제어유닛(80)은, 상온 이상의 환경설정조건에서 냉각시스템 유닛(40, 50, 70)의 오프-작동과 히터유닛(20) 및 가습유닛(30)의 적어도 하나 이상의 온-작동을 제어하고, 0℃ 이상 상온 이하의 환경설정조건에서 히터유닛(20), 가습유닛(30) 및 냉각시스템 유닛(40, 50, 70) 중 적어도 냉각시스템 유닛(40, 50, 70)을 포함한 하나 이상의 온-작동을 제어하고, 0℃ 이하의 환경설정조건에서 가습유닛(30)의 오프-작동과 냉각시스템 유닛(40, 50, 70)의 온-작동과 히터유닛(20)의 선택적 작동을 제어할 수 있다.

예컨대, 냉각시스템 유닛(40, 50, 70)의 온-작동 제어 시 제1 냉동시스템(40)의 온-작동에 따른 설정온도와 이원냉동 시스템(50, 70)의 온-작동에 따른 설정온도의 범위가 일부 중첩될 수 있다. 예컨대, 제1 냉동시스템(40)은 설정목표온도를 예컨대 -5 ~ 20℃ 범위로 하고, 이원냉동 시스템(50, 70)은 설정목표온도를 예컨대 -40 ~ 5℃ 범위로 하여 일부 범위가 중첩되도록 할 수 있고, 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 설정목표온도 중첩범위를 히터유닛(20)의 선택적 작동제어를 부가하여 설정할 수도 있다. 이때, 제1 냉동시스템(40) 및 이원냉동 시스템(50, 70)의 설정온도 각각은 제1 및 제2 증발기 각각의 주위의 목표 설정온도일 수 있다.

이상에서, 전술한 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 범주를 제한하는 것이 아니라 본 발명에 대한 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자의 이해를 돕기 위해 예시적으로 설명된 것이다. 또한, 전술한 구성들의 다양한 조합에 따른 실시예들이 앞선 구체적인 설명들로부터 당업자에게 자명하게 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명의 다양한 실시예는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 범위는 특허청구범위에 기재된 발명에 따라 해석되어야 하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변경, 대안, 균등물들을 포함하고 있다.

10: 챔버유닛 11: 덕트부
11a: 유입덕트 11b: 배출덕트
111: 제1 유입통로 112: 제2 유입통로
113: 분리막 114: 믹싱댐퍼
115: 볼륨댐퍼 116: 유입댐퍼
117: 수평덕트 라인 118: 배출가이드 덕트
13: 송풍기 15: 챔버 센서부 내지 센서부
17: 배수관 20: 히터유닛 내지 전기히터
30: 가습유닛 31: 가습기
33: 가습노즐 40: 제1 냉동시스템
41: 제1 압축기 42: 제1 응축기
43: 제1 팽창밸브 44: 제1 증발기
45: 흡입압력조절밸브 47: 제1 압력조절스위치
50: 제2 냉동시스템 51: 제2 압축기
53: 제2 팽창밸브 54: 제2 증발기
55: 팽창가스 저장탱크 56: 제2 오일분리기
57: 제2 압력조절스위치 60: 캐스케이드 열교환기
70: 제3 냉동시스템 71: 제3 압축기
72: 제3 응축기 73: 제3 팽창밸브
75: 액분리기 76: 제3 오일분리기
77: 제3 압력조절스위치 80: 제어유닛

Claims

챔버유닛, 히터유닛, 가습유닛, 냉각시스템 유닛 및 제어유닛을 포함하는 항온항습 시스템에 있어서,
상기 챔버유닛은 배출덕트와 유입덕트를 구비하여 챔버 내부로 공기를 순환시키는 덕트부, 상기 유입덕트로 유입되는 상기 공기가 상기 배출덕트를 통해 상기 챔버 내부로 순환되도록 상기 공기를 송풍시키는 적어도 하나 이상의 송풍기 및 상기 챔버 내부의 온도 및 습도를 감지하는 센서부를 포함하고,
상기 히터유닛은 상기 유입덕트를 지나는 상기 공기를 가열시키고,
상기 가습유닛은 상기 유입덕트를 지나는 상기 공기를 가습시키고,
상기 냉각시스템 유닛은 제1 증발기를 포함하는 제1 냉동시스템 및 제2 증발기를 포함하는 이원냉동 시스템을 포함하되, 상기 제1 또는 제2 증발기를 통해 상기 유입덕트를 지나는 상기 공기를 냉각시키고,
상기 제어유닛은 상기 센서부의 감지결과에 따른 제어를 수행하고,
상기 유입덕트는 순환공기의 열교환을 위해 상기 제1 또는 제2 증발기를 통한 공기 냉각, 상기 히터유닛을 통한 공기 가열, 또는 냉각 및 가열 양자 모두가 이루어지는 제1 유입통로와 상기 열교환을 바이패스하며 상기 가습유닛을 통한 공기 가습이 이루어지는 제2 유입통로를 분리하는 분리막을 포함하는 것을 특징으로 하는 이원냉동 방식 항온항습 시스템.
청구항 1에서,
상기 유입덕트는 상기 제1 유입통로를 통과한 공기와 상기 제2 유입통로를 통과한 공기를 상기 송풍기로의 유입 전에 혼합시키되 상기 제1 유입통로를 통과한 공기량과 상기 제2 유입통로를 통과한 공기량을 조절하며 고르게 혼합시키는 믹싱댐퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이원냉동 방식 항온항습 시스템.
청구항 2에서,
상기 유입덕트는 상기 가습유닛의 가습노즐 상부 측 상기 제2 유입통로 상에 설치되며 상기 제2 유입통로를 통한 순환공기량을 조절하는 볼륨댐퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이원냉동 방식 항온항습 시스템.
청구항 3에서,
상기 유입덕트는 상기 챔버의 일측 내벽을 따라 수직덕트를 형성하고,
상기 유입덕트는 하부에 공기유입 방향을 조절하며 상기 제1 및 제2 유입통로로의 공기유입 비중을 조절하는 유입댐퍼를 포함하고,
상기 송풍기는 상기 믹싱댐퍼의 상부공간에 다수가 설치되고 상기 챔버의 천정을 따라 설치된 상기 배출덕트의 하나의 수평덕트 라인으로 순환공기를 모아 송풍시키는 것을 특징으로 하는 이원냉동 방식 항온항습 시스템.
청구항 3에서,
상기 믹싱댐퍼 및 상기 볼륨댐퍼는 상기 제어유닛의 제어에 따라 시물레이션 결과에 따른 1차 세팅이 이루어진 후 센싱 결과에 따라 적어도 상기 믹싱댐퍼는 수동 미세조정이 수행되거나 머신런닝을 통해 자동으로 미세조정이 수행되는 것을 특징으로 하는 이원냉동 방식 항온항습 시스템.
청구항 2에서,
상기 배출덕트는 상기 유입덕트가 설치된 맞은 편인 상기 챔버의 타측 내벽을 따라 수직덕트를 형성하며 상기 송풍기를 통해 송풍된 순환공기가 상기 챔버 내부로의 배출 높이를 달리하여 배출되도록 하는 다수의 배출가이드 덕트를 포함하는 것을 특징으로 하는 이원냉동 방식 항온항습 시스템.
청구항 1 내지 6 중 어느 하나에서,
상기 제1 냉동시스템은 제1 냉동사이클을 형성하되, 제1 냉매를 고온고압으로 압축시키는 제1 압축기, 압축된 상기 제1 냉매를 냉각 응축시키는 제1 응축기, 응축된 상기 제1 냉매를 팽창시키는 제1 팽창밸브 및 팽창된 상기 제1 냉매를 증발시키며 주위 공기를 냉각시키는 상기 제1 증발기를 포함하고,
상기 이원냉동 시스템은 제2 냉동시스템 및 제3 냉동시스템을 구비하고,
상기 제2 냉동시스템은 제2 냉동사이클을 형성하되, 제2 냉매를 고온고압으로 압축시키는 제2 압축기, 압축된 상기 제2 냉매를 냉각 응축시키는 캐스케이드 열교환기, 응축된 상기 제2 냉매를 팽창시키는 제2 팽창밸브 및 팽창된 상기 제2 냉매를 증발시키며 주위 공기를 냉각시키는 상기 제2 증발기를 포함하고,
상기 제3 냉동시스템은 제3 냉동사이클을 형성하되, 상기 제3 냉동시스템을 상기 제2 냉동시스템과 결합시키며 상기 제3 냉동사이클 상에서 팽창된 제3 냉매를 증발시키며 주위의 상기 제2 냉동사이클 상의 상기 제2 냉매를 냉각시키는 상기 캐스케이드 열교환기, 증발된 상기 제3 냉매를 고온고압으로 압축시키는 제3 압축기, 압축된 상기 제3 냉매를 냉각 응축시키는 제3 응축기, 응축된 상기 제3 냉매를 팽창시켜 상기 캐스케이드 열교환기로 제공하는 제3 팽창밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 이원냉동 방식 항온항습 시스템.
청구항 7에서,
상기 제2 냉매는 상기 제1 냉매 및 상기 제3 냉매보다 저온용 냉매이고,
상기 제3 냉동사이클의 설정온도는 상기 제1 냉동사이클의 설정온도보다 낮고, 상기 설정온도 각각은 냉매를 증발시키는 기기 주위의 목표 설정온도이고,
상기 캐스케이드 열교환기는 상기 제2 냉동사이클의 일부인 제2 유로가 형성된 제2 유로판과 상기 제3 냉동사이클의 일부인 제3 유로가 형성된 제3 유로판이 번갈아 다층을 이루는 판형 열교환기이고,
상기 제2 냉동시스템은 상기 제2 증발기와 상기 제2 압축기 사이에 설치되며 제2 냉매 가스를 저장하고 상기 제2 냉동사이클 동작시 저장된 상기 제2 냉매 가스가 배출되어 상기 제2 증발기로부터 출력되는 증발된 가스상의 상기 제2 냉매와 혼합되며 상기 제2 압축기로 제공되도록 하는 팽창가스 저장탱크를 더 포함하고,
상기 제3 냉동시스템은 상기 캐스케이드 열교환기와 상기 제3 압축기 사이에 설치되며 제3 냉매액과 제3 냉매 가스를 분리하여 상기 제3 냉매 가스를 상기 제3 압축기로 제공하는 액분리기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이원냉동 방식 항온항습 시스템.
청구항 8에서,
상기 제1 냉동시스템은 상기 제1 압축기의 전단에 상기 제1 압축기로 흡입되는 제1 냉매 가스의 흡입압력을 조절하는 흡입압력조절밸브 및 상기 제1 압축기의 압력을 조절하는 제1 압력조절스위치를 더 포함하고,
상기 제2 냉동시스템은 상기 제2 압축기의 후단에 설치되어 압축 냉매와 압축기 오일을 분리하는 제2 오일분리기 및 상기 제2 압축기의 압력을 조절하는 제2 압력조절스위치를 더 포함하고,
상기 제3 냉동시스템은 상기 제3 압축기의 후단에 설치되어 압축 냉매와 압축기 오일을 분리하는 제3 오일분리기 및 상기 제3 압축기의 압력을 조절하는 제3 압력조절스위치를 더 포함하고,
상기 제1 및 제3 응축기는 공냉식이고,
상기 제1 증발기는 상기 제1 유입통로 내에서 상기 제2 증발기 상부에 설치되고,
상기 히터유닛은 상기 제1 유입통로 내에서 상기 제1 증발기의 상측에 설치되는 전기히터를 구비하고,
상기 가습유닛은 챔버 외부에 설치된 가습기 및 상기 가습기에 연결되며 상기 제2 유입통로 내에 설치된 가습노즐을 포함하고,
상기 챔버유닛은 상기 유입덕트가 형성된 일측의 바닥면에 배수관을 구비하는 것을 특징으로 하는 이원냉동 방식 항온항습 시스템.
청구항 7에서,
상기 센서부는 챔버 센서부이고,
상기 제1 냉동시스템 및 상기 이원냉동 시스템은 냉매 압력을 감지하는 압력 센서부를 더 포함하고,
상기 제어유닛은 상기 챔버 센서부 및 상기 압력 센서부의 감지결과에 따라, 상기 히터유닛, 상기 가습유닛, 상기 제1 냉동시스템, 상기 이원냉동 시스템 및 상기 제1 내지 제3 팽창밸브의 작동을 제어하고,
상기 제어유닛은, 상온 이상의 환경설정조건에서 상기 냉각시스템 유닛의 오프-작동과 상기 히터유닛 및 상기 가습유닛의 적어도 하나 이상의 온-작동을 제어하고, 0℃ 이상 상온 이하의 환경설정조건에서 상기 히터유닛, 상기 가습유닛 및 상기 냉각시스템 유닛 중 적어도 상기 냉각시스템 유닛을 포함한 하나 이상의 온-작동을 제어하고, 0℃ 이하의 환경설정조건에서 상기 가습유닛의 오프-작동과 상기 냉각시스템 유닛의 온-작동과 상기 히터유닛의 선택적 작동을 제어하고,
상기 냉각시스템 유닛의 온-작동 제어 시 상기 제1 냉동시스템의 온-작동에 따른 설정온도와 상기 이원냉동 시스템의 온-작동에 따른 설정온도의 범위가 일부 중첩되고, 상기 설정온도 각각은 증발기 주위의 목표 설정온도인 것을 특징으로 하는 이원냉동 방식 항온항습 시스템.