KR102494870B1 - 제습장치 - Google Patents

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Abstract

제습장치가 개시된다. 상기 제습장치는, 송풍팬 및 상기 송풍팬을 구동하기 위한 송풍모터를 포함하며, 상기 송풍팬의 회전에 의해 공기의 흐름을 형성하여 외부의 공기를 내부로 유입시키는 송풍부; 냉매가스를 압축하는 압축기, 압축된 냉매가스를 액화하는 응축기, 및 액화된 냉매가스를 기화시키는 증발기를 포함하는 냉매순환 유로와, 상기 압축기에서 나오는 가스를 상기 응축기를 거치지 않고 상기 증발기로 제공하는 바이패스 유로와, 상기 바이패스 유로를 통한 가스 흐름을 제어하기 위한 바이패스 밸브를 포함하는 제습부; 토출되는 공기를 가열하는 히팅부; 상기 증발기의 온도를 측정하는 증발기 온도 센서, 공기의 습도를 측정하는 습도 센서 및 공기의 온도를 측정하는 온도 센서 중 적어도 하나를 포함하는 센서부; 및 상기 센서부로부터 전달되는 측정 신호를 기초로 상기 송풍부, 상기 제습부 및 상기 히팅부 중 적어도 하나의 동작을 제어하는 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.

Description

제습장치 {DEHUMIDIFICATION APPARATUS}
본 출원은 제습장치에 관한 것이다.
공기 중의 습기를 제거하기 위한 제습장치는, 일반적으로 압축기, 응축기 및 증발기를 포함하는 냉동 사이클을 이용하여 공기 중의 습기를 제거하는 것으로, 주로 여름 장마철에 습기를 제거하거나, 실내에서 빨래 건조시에 사용된다.
그러나, 종래의 제습장치는 겨울철과 같이 온도가 낮은 경우에는 결로가 발생하고 제습 성능이 떨어진다는 단점이 있다.
따라서, 당해 기술분야에서는 겨울철 사용시에도 제습장치의 결로를 방지하고 제습 성능 저하를 개선하기 위한 방안이 요구되고 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일 실시예는 제습장치를 제공한다.
상기 제습장치는, 송풍팬 및 상기 송풍팬을 구동하기 위한 송풍모터를 포함하며, 상기 송풍팬의 회전에 의해 공기의 흐름을 형성하여 외부의 공기를 내부로 유입시키는 송풍부; 냉매가스를 압축하는 압축기, 압축된 냉매가스를 액화하는 응축기, 및 액화된 냉매가스를 기화시키는 증발기를 포함하는 냉매순환 유로와, 상기 압축기에서 나오는 가스를 상기 응축기를 거치지 않고 상기 증발기로 제공하는 바이패스 유로와, 상기 바이패스 유로를 통한 가스 흐름을 제어하기 위한 바이패스 밸브를 포함하는 제습부; 토출되는 공기를 가열하는 히팅부; 상기 증발기의 온도를 측정하는 증발기 온도 센서, 공기의 습도를 측정하는 습도 센서 및 공기의 온도를 측정하는 온도 센서 중 적어도 하나를 포함하는 센서부; 및 상기 센서부로부터 전달되는 측정 신호를 기초로 상기 송풍부, 상기 제습부 및 상기 히팅부 중 적어도 하나의 동작을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
덧붙여 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것이 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제습장치를 겨울철에 사용하는 경우에도 결로를 방지하고 제습 성능 저하를 최소화할 수 있다. 이에 따라, 제습장치의 4계절 사용성과 사용 편리성을 증대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제습장치의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 제습부의 일 구현예를 도시하는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 제습부의 다른 구현예를 도시하는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제습장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제습장치(100)는 송풍부(110), 제습부(120), 필터부(130), 센서부(140), 히팅부(150) 및 제어부(160)를 포함하여 구성될 수 있다.
송풍부(110)는 공기의 흐름을 형성하여 외부의 공기가 제습장치(100) 내부로 유입되도록 하기 위한 것으로, 송풍팬과 이를 구동하기 위한 송풍모터를 포함하여 구성될 수 있다.
송풍팬은 송풍모터에 의해 회전하여 공기의 흐름을 형성할 수 있으며, 송풍모터의 구동속도(즉, 분당 회전수(revolutions per minute; RPM))는 제어부(160)에 의해 조절될 수 있다.
제습부(120)는 송풍부(110)에 의해 제습장치(100) 내부로 유입된 공기 중에 포함된 수분을 제거하기 위한 것이다.
제습부(120)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 압축기(121), 응축기(122) 및 증발기(123)로 이루어지는 냉매순환 유로(P1)에 더하여, 압축기(121)로부터 나오는 고온의 가스(HOT GAS)를 응축기(122)를 거치지 않고 증발기(123)로 제공하기 위한 바이패스 유로(P2, P3)를 포함하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 제습부(120)는 냉매순환 유로(P1)를 통해 냉매가스의 상변화를 유도하고 냉매가스의 상변화에 따른 흡열반응을 이용하여 제습장치(100) 내부로 유입된 공기를 냉각할 수 있다. 다시 말해, 압축기(121)는 냉매가스를 압축하고, 응축기(122)는 압축된 냉매가스를 액화하며, 액화된 냉매가스는 증발기(123)에서 기화 및 팽창되면서 주변의 공기를 냉각할 수 있으며, 이러한 냉각을 통해 유입된 공기 중의 수분을 물로 응결시켜 제거할 수 있다. 이후, 냉매가스는 다시 압축기(121)로 유입되어 상술한 과정을 반복할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제습부(120)는 도 2에 도시된 바와 같이, 냉매순환 유로(P1) 상에서 압축기(121)의 출력단의 일 지점에 제1 바이패스 유로(P2)를 연결하고, 제1 바이패스 유로(P2)로의 가스 흐름을 제어하기 위한 바이패스 밸브(124)가 구비될 수 있다. 여기서, 제1 바이패스 유로(P2)는 냉매순환 유로(P1) 상에서 압축기(121)의 출력단의 일 지점과 증발기(123)의 입력단을 연결하여, 압축기(121)에서 나온 가스가 응축기(122)를 거치지 않고 바로 증발기(123)로 제공되도록 할 수 있다. 여기서, 제1 바이패스 유로(P2) 상에서 증발기(123)의 입력단과 응축기(122)의 후단에 연결된 팽창밸브(126)의 사이에는 체크밸브(125)가 연결되어 가스의 역류를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제습부(120)는 도 3에 도시된 바와 같이, 냉매순환 유로(P1) 상에서 압축기(121)의 출력단의 일 지점에 제1 바이패스 유로(P2) 및 제2 바이패스 유로(P3)를 연결하고, 제1 바이패스 유로(P2) 및 제2 바이패스 유로(P3)로의 가스 흐름을 제어하기 위한 바이패스 밸브(124)가 구비될 수 있다. 여기서, 제1 바이패스 유로(P2)는 냉매순환 유로(P1) 상에서 압축기(121)의 출력단의 일 지점과 증발기(123)의 입력단을 연결하여, 압축기(121)에서 나온 가스가 응축기(122)를 거치지 않고 바로 증발기(123)로 제공되도록 할 수 있으며, 제1 바이패스 유로(P2) 상에서 증발기(123)의 전단에는 체크밸브(125)가 연결되어 가스의 역류를 방지할 수 있다. 또한, 제2 바이패스 유로(P3)는 냉매순환 유로(P1) 상에서 압축기(121)의 출력단의 일 지점과 팽창밸브(126)의 전단을 연결하여, 압축기(121)에서 나온 가스가 응축기(122)를 거치지 않고 팽창밸브(126) 및 체크밸브(125)를 통해 증발기(123)로 제공되도록 할 수 있다. 또한, 바이패스 밸브(124)는 제1 바이패스 유로(P2) 및 제2 바이패스 유로(P3) 중 어느 한쪽 또는 양쪽으로 가스가 흐르도록 제어할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 바이패스 유로를 이중으로 구성할 경우, 압축기(121)의 출력단과 증발기(123)의 입력단 사이의 압력차를 저감시켜 소음을 저감시킬 수 있다. 더 나아가, 액냉매가 증발기(123)에서 보다 안정적으로 기체 상태로 변할 수 있도록 하여 압축기(121)로의 액냉매 유입을 방지함으로써, 바이패스 유로에 의한 동작의 안정성을 보다 향상시킬 수 있다.
필터부(130)는 송풍부(110)에 의해 제습장치(100)의 내부로 유입되는 공기에 포함된 오염물질을 걸러내기 위한 것으로, 예를 들어, 제습장치(100)의 내부로 유입되는 공기 중의 오염물질을 흡착하는 방식 등으로 오염물질을 제거할 수 있다.
필터부(130)는 예를 들어 전처리 필터(prefilter), 기능성 필터, 헤파 필터(High Efficiency Particulate Air filter; HEPA filter), 탈취 필터 등 다양한 종류의 필터를 포함할 수 있다. 여기서, 전처리 필터는 비교적 큰 먼지, 머리카락, 애완동물의 털 등을 제거하기 위한 것이고, 기능성 필터는 꽃가루, 집진드기, 세균, 박테리아 등을 제거하기 위한 것이고, 헤파 필터는 미세한 먼지, 실내 곰팡이와 같은 각종 세균 등을 제거하기 위한 것이며, 탈취 필터는 실내의 각종 악취와 유해가스 등을 제거하기 위한 것이다.
센서부(140)는 증발기(123)의 온도를 측정하는 증발기 온도 센서(141), 제습장치(100)가 설치된 공간의 공기의 습도를 측정하는 습도 센서(미도시) 및 온도를 측정하는 온도 센서(미도시) 등을 포함할 수 있다. 여기서, 증발기 온도 센서(141)는 증발기(123)에서 비교적 온도가 낮은 일 측의 온도를 측정하도록 설치될 수 있다.
센서부(140)는 측정 신호를 제어부(160)로 전달하여, 제어부(160)가 이를 기초로 송풍부(110), 제습부(120) 및 히팅부(150)의 동작을 제어하도록 할 수 있다.
히팅부(150)는 제습장치(100)의 토출구 부근에 구비되어 토출되는 공기를 가열하기 위한 것으로, 예를 들어 히팅 코일(heating coil) 등으로 구현될 수 있다.
히팅부(150)는 제어부(160)의 제어에 따라 토출되는 공기를 가열하여 제습장치(100)의 토출 공기의 온도를 상승시킬 수 있다. 이를 통해, 제습장치(100)의 주변 공기의 상대습도를 낮추고 건조량을 높혀서 겨울철과 같이 낮은 온도에서도 제습 효과를 증대시키고, 결로를 방지시킬 수 있게 된다.
제어부(160)는 제습장치(100)의 전반적인 동작을 제어하기 위한 것으로, 예를 들어 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU), 마이크로프로세서, 주문형 반도체 (Application Specific Integrated Circuit, ASIC), Field Programmable Gate Arrays(FPGA) 등의 프로세서로 구현될 수 있다.
구체적으로, 제어부(160)는 센서부(140)로부터 전달받은 측정 신호를 기초로 송풍부(110), 제습부(120) 및 히팅부(150) 중 적어도 하나의 동작을 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(160)는 센서부(140)로부터 증발기 온도, 습도 및 온도 데이터 중 적어도 하나를 전달받고, 이를 기초로 하기의 표 1과 같이 제습부(120)에 구비된 바이패스 밸브(124) 및 히팅부(150)의 동작을 제어할 수 있다.
조건 바이패스 밸브 히팅부
일반 제습 조건 OFF OFF
증발기 온도가 기 설정된 제1 온도 이하인 상태로 기 설정된 시간 유지시 ON OFF
저온 결로방지 기능 ON ON
일반 결로방지 기능 OFF ON
여기서, 일반 제습 조건은 예를 들어 습도가 기 설정된 습도 이상인 경우 등과 같이 제습 기능이 필요한 경우로서, 표 1에서 다른 조건에 해당하지 않은 통상적인 경우에 해당한다. 이 경우, 제어부(160)는 바이패스 밸브(124)를 오프로 제어하고, 히팅부(150)도 오프로 제어하여, 통상적인 냉매순환 유로(P1)를 통해 제습 동작이 수행되도록 제어할 수 있다.
또한, 제습부(120)에 의한 제습 동작 수행 중에 증발기 온도가 기 설정된 제1 온도(예를 들어, 영하 3도) 이하인 상태로 기 설정된 시간(예를 들어, 1분) 유지되면, 제어부(160)는 바이패스 밸브(124)를 온으로 제어하고, 히팅부(150)는 오프로 제어할 수 있다. 이에 따라, 압축기(121)에서 나온 가스가 응축기(122)를 거치지 않고 증발기(123)로 제공되도록 하여 고온의 가스로 증발기(123)를 순간적으로 녹여줌으로써 제습 동작 시간을 보다 연장시킬 수 있다. 또한, 제어부(160)는 상술한 조건을 벗어나면 바이패스 밸브(124)를 오프로 제어할 수 있다.
또한, 저온 결로방지 기능이 필요한 경우, 구체적으로, 주변 온도가 기 설정된 제2 온도(예를 들어, 영하 10도) 이하인 경우, 제어부(160)는 바이패스 밸브(124)와 히팅부(150)를 모두 온으로 제어할 수 있다. 주변 온도가 크게 낮은 경우 증발기 온도가 영하로 떨어져서 수분이 얼어 착상이 되며 얼어 들어갈 수 있는데, 이 경우 바이패스 밸브(124)를 온으로 제어하여 증발기(123)를 순간적으로 녹여줌으로써 제습 기능을 회복시키고 토출 공기의 온도를 상승시킬 수 있으며, 더하여 히팅부(150)를 온으로 제어하여 토출 공기의 온도를 보다 상승시켜서 상대습도를 낮추고 건조량을 높혀서 겨울철과 같이 낮은 온도에서도 제습 효과를 증대시키고, 결로를 빠르게 없애줄 수 있다.
또한, 일반 결로방지 기능이 필요한 경우, 구체적으로, 주변 온도가 기 설정된 제3 온도(예를 들어, 15도) 이상이면서 결로방지 기능이 선택된 경우, 제어부(160)는 바이패스 밸브(124)를 오프로 제어하고, 히팅부(150)를 온으로 제어할 수 있다. 여기서, 결로방지 기능은 사용자의 입력에 따라 수동으로 선택될 수도 있고, 기 설정된 조건이 만족되는 경우 자동으로 선택될 수도 있으며, 기 설정된 조건은 예를 들어, 기 설정된 시간이 되거나, 제습부(120)의 동작 시간이 일정 시간 이상이 된 경우, 또는 습도가 일정 습도 이상이 된 경우 등을 포함할 수 있다. 주변 온도가 너무 낮지 않은 봄, 가을철의 경우 증발기에 결로가 잘 발생하지 않으므로 바이패스 유로를 사용할 필요성이 떨어진다. 이 경우, 히팅부(150)만을 온으로 제어하여 토출 공기의 온도를 상승시켜서 결로를 방지할 수 있다. 필요한 경우, 수동 조작에 의해 일반 결로방지 조건에서도 바이패스 밸브(124)와 히팅부(150)를 모두 온으로 제어할 수도 있다.
다른 실시예에 따르면, 제어부(160)는 결로방지 기능 동작시에 센서부(140)로부터 전달받은 습도 데이터를 추가로 고려하여 하기의 표 2와 같이 송풍부(110) 및 히팅부(150) 중 적어도 하나의 동작을 제어할 수 있다. 다만, 표 2에 기재된 습도 조건, RPM 및 히팅 용량의 구체적인 수치는 예시에 불과한 것으로, 제습장치(100)가 설치된 장소 및 제습장치(100)의 성능 등에 따라 적절하게 변경될 수 있다.
습도 조건 송풍부의 송풍모터 RPM
(최대 RPM 대비)		 히팅부의 히팅용량
20% 이하 30% 30%
20% ~ 30% 50% 50%
30% ~ 50% 70% 70%
50% ~ 70% 90% 90%
70% 이상 100% 100%
또 다른 실시예에 따르면, 제어부(160)는 결로방지 기능 동작시에 센서부(140)로부터 전달받은 주변 온도 및 습도 데이터를 추가로 고려하여 하기의 표 3과 같이 히팅부(150)의 히팅 용량을 제어할 수 있다. 다만, 표 3에 기재된 온도 및 습도 조건과 히팅 용량의 구체적인 수치는 예시에 불과한 것으로, 제습장치(100)가 설치된 장소 및 제습장치(100)의 성능 등에 따라 적절하게 변경될 수 있다.
온도 조건 습도 조건 히팅부의 히팅용량
저온(5도 이하) 고습(70% 이상) 강(100%)
중온(5도~15도) 중습(40%~70%) 중(60%)
고온(25도 이상) 저습(40% 이하) 약(30%)
또 다른 실시예에 따르면, 제어부(160)는 결로방지 기능 동작시에 사용자의 수동 조작에 따라 히팅부(150)의 히팅 용량을 복수의 단(예를 들어, 강/중/약)으로 제어할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 온도 및 습도 조건을 고려하여 송풍모터의 RPM 및/또는 히팅부의 히팅 용량을 조절함으로써, 환경에 따라 적절하게 결로방지 기능을 수행하면서도 에너지 소비를 줄여서 효율성을 보다 향상시킬 수 있게 된다.
본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.
100: 제습장치
110: 송풍부
120: 제습부
121: 압축기
122: 응축기
123: 증발기
124: 바이패스 밸브
125: 팽창밸브
130: 필터부
140: 센서부
150: 히팅부
160: 제어부

Claims (10)

  1. 송풍팬 및 상기 송풍팬을 구동하기 위한 송풍모터를 포함하며, 상기 송풍팬의 회전에 의해 공기의 흐름을 형성하여 외부의 공기를 내부로 유입시키는 송풍부;
    냉매가스를 압축하는 압축기, 압축된 냉매가스를 액화하는 응축기, 및 액화된 냉매가스를 기화시키는 증발기를 포함하는 냉매순환 유로와, 상기 압축기에서 나오는 가스를 상기 응축기를 거치지 않고 상기 증발기로 제공하는 바이패스 유로와, 상기 바이패스 유로를 통한 가스 흐름을 제어하기 위한 바이패스 밸브를 포함하는 제습부;
    토출되는 공기를 가열하는 히팅부;
    상기 증발기의 온도를 측정하는 증발기 온도 센서, 공기의 습도를 측정하는 습도 센서 및 공기의 온도를 측정하는 온도 센서 중 적어도 하나를 포함하는 센서부; 및
    상기 센서부로부터 전달되는 측정 신호를 기초로 상기 송풍부, 상기 제습부 및 상기 히팅부 중 적어도 하나의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 제습장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 바이패스 유로는,
    상기 냉매순환 유로 상에서 상기 압축기의 출력단의 일 지점과 상기 증발기의 입력단을 연결하는 제1 바이패스 유로를 포함하며,
    상기 제1 바이패스 유로 상에서 상기 증발기의 입력단과 상기 응축기의 후단에 연결된 팽창밸브의 사이에는 체크밸브가 연결되는 제습장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 바이패스 유로는,
    상기 압축기의 출력단의 일 지점과 상기 팽창밸브의 전단을 연결하는 제2 바이패스 유로를 더 포함하는 제습장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 센서부로부터 전달받은 증발기 온도, 습도 및 온도 데이터 중 적어도 하나를 기초로 상기 바이패스 밸브 및 상기 히팅부의 동작을 제어하는 제습장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 증발기 온도가 기 설정된 제1 온도 이하인 상태로 기 설정된 시간 유지되면, 상기 제어부는 상기 바이패스 밸브를 온으로 제어하고, 상기 히팅부를 오프로 제어하는 제습장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 온도가 기 설정된 제2 온도 이하인 경우, 상기 제어부는 상기 바이패스 밸브 및 상기 히팅부를 온으로 제어하는 제습장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 온도가 기 설정된 제3 온도 이상이고 결로방지 기능이 선택된 경우, 상기 제어부는 상기 바이패스 밸브를 오프로 제어하고, 상기 히팅부를 온으로 제어하는 제습장치.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 습도 데이터를 기초로 상기 송풍모터의 RPM 및 상기 히팅부의 히팅 용량 중 적어도 하나를 제어하는 제습장치.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 습도 및 온도 데이터를 기초로 상기 히팅부의 히팅 용량을 제어하는 제습장치.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는 사용자의 수동 조작에 따라 상기 히팅부의 히팅 용량을 제어하는 제습장치.
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