KR20000057872A

KR20000057872A - 항온항습장치

Info

Publication number: KR20000057872A
Application number: KR1020000005079A
Authority: KR
Inventors: 시바타히로시; 오가타츠요시
Original assignee: 스즈키 도미오; 다카시마야 니파츠 고교 주식회사; 마스다 나오토; 사모 일렉트론 주식회사
Priority date: 1999-02-10
Filing date: 2000-02-02
Publication date: 2000-09-25
Also published as: TW409175B; CN1264019A

Abstract

본 발명은 항온항습 기능을 유지하면서, 운전 비용을 절감한 항온항습장치에 관한 것이다. 압축된 냉매를, 항온조에 구비된 냉각시스템 및 가열시스템에 분배하여 유동시킨다. 냉각 및 가열 시스템을 흐르는 냉매의 유량을 제어하는 것에 의해, 항온조의 온도를 일정하게 유지한다. 냉각 시스템의 제습효과와 물 분무의 균형에 의해, 습도를 제어한다.

Description

항온항습장치{Thermo-hydrostatic system}

본 발명은 자동차 및 자동차의 부품, 가전제품 및 가전제품의 부품, 식품, 의료(衣料), 약품 등의 환경시험을 하기 위해 사용되는 항온항습장치에 관한 것이다.

환경시험용의 항온항습장치는 넓은 온도범위(예를 들어, -70℃ 내지 +80℃정도) 내의 임의의 온도에 있어서 온도와 습도를 일정하게 유지하는 기능을 갖는 것이 요구된다. 이를 위해, 항온항습장치는 도 16에 도시된 바와 같이, 주위를 단열벽으로 둘러싸인 항온조(1)에 전기보일러(2)를 이용한 가습기(3)와 냉동기(4)를 이용한 냉각기(5)와, 전기 가열기(6)를 조합한 구조로 이루어진다.

이와 같은 항온항습장치에 있어서, 냉동기(4)는 온도를 강하시킬 때 뿐만 아니라, 온도를 상승시킬 때에도, 온도를 조정하기 위해 항상 운전된다. 온도를 상승시킬 때에는, 또한 전기 가열기(6)에 의해 항온조(1)를 가열하기 때문에, 냉동기(4)와 전기 가열기(6) 양쪽의 가동전력이 필요하다. 또한, 가습을 위해 전기보일러(2)를 가동하는 경우에는, 더욱 많은 전력이 필요하여, 항온항습장치의 운전 비용이 높아진다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하여, 항온·항습기능을 유지하면서, 운전 비용을 대폭적으로 저감시킬 수 있는 항온항습장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시예는 단열벽으로 주위를 둘러싼 항온조와, 냉매를 압축하는 압축기와, 압축기에 의해 압축된 냉매에 의해 항온조를 냉각하는 냉각시스템과, 압축된 냉매의 일부에 의해 항온조를 가열하는 가열시스템과, 냉매의 유량을 조정하며 항온조의 온도를 제어하는 온도제어시스템을 구비하는 항온항습장치로 이루어진다.

상기의 실시예에 따르면 압축에 의해 온도가 상승된 냉매의 일부를 응축기에서 냉각하지 않고, 고온 그대로를 이용하여 항온조를 가열한다. 그러므로, 항온조를 가열하기 위해 독립된 가열기가 불필요하여, 장치 전체의 운전비용이 저감될 수 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 항온항습장치의 제 1 실시예의 개략도.

도 2 는 냉각 및 가열 계통을 구성하는 각각의 기기를 도시하는 도면.

도 3 은 제 1 실시예에 대한 항온조의 설정온도의 변화를 도시하는 도표.

도 4 는 설정온도가 상온정도인 경우의 냉매 유동을 도시하는 도면.

도 5 는 설정온도를 상승시키는 경우의 냉매 유동을 도시하는 도면.

도 6 은 설정온도를 하강시키는 경우의 냉매 유동을 도시하는 도면.

도 7 은 설정온도를 다시 하강시키는 경우의 냉매 유동을 도시하는 도면.

도 8 은 설정온도를 다시 상승시키는 경우의 냉매 유동을 도시하는 도면.

도 9 는 본 발명의 제 2 실시예의 개략도.

도 10은 제 2 실시예에 있어서의 항온조의 설정온도를 도시하는 도표.

도 11은 설정온도가 실온정도인 경우의 냉매의 유동을 도시하는 도면.

도 12는 설정온도가 실온에서 상승한 경우의 냉매의 유동을 도시하는 도면.

도 13은 설정온도가 고온에서 실온으로 하강한 경우의 냉매의 유동을 도시하는 도면.

도 14는 설정온도가 실온에서 하강한 경우의 냉매의 유동을 도시하는 도면.

도 15는 설정온도가 저온에서 실온으로 상승하는 경우의 냉매의 유동을 도시하는 도면.

도 16은 종래기술의 항온항습장치의 개략도.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※

111: 격벽 112: 팬

114: 공기조화실 121: 압축기

122: 냉각기 123: 가열기

124: 물분무기 125: 고압조정밸브

126: 고압조정밸브

127: 열교환기 128: 냉각수 공급관

129: 건조기 130: 전자 밸브

131: 전자 밸브 132: 자동 팽창 밸브

133: 자동압력조정밸브

134: 전자 밸브 135: 전자 밸브

136: 분사 장치 137: 팽창 밸브

138: 응축기 139: 응축기

140: 전자 밸브 141: 자동고압조정밸브

142: 전자 밸브 143: 가습용 급수 밸브

144: (미립자분무용 전자식) 공기 밸브

150: 복귀 냉매 관로

151: 고온의복귀 냉매 관로

하기에, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 설명한다.

도 1은, 본 발명의 항온가습장치의 제 1 실시예의 개략도를 도시한다. 항온조(10)는 주위가 단열벽(11)으로 둘러싸인다. 항온조(10)의 내부는 격벽(12)에 의해 시험실(13)과 공기조화실(14)로 나뉘어진다. 격벽(12)의 상하에는 통기구(15)가 배치되고, 모터(16)에 의해 회전되는 팬(17; fan)에 의해서, 공기조화실(14)에서 온도와 습도가 조정된 공기가 시험실(13)에 순환하도록 되어 있다. 또한, 격벽(12)을 설치하지 않고서, 시험실(13)과 공기조화실(14)을 일체로 하여도 양호하다.

본 실시예의 항온항습기에는 냉매압축형의 냉동기(20), 압축기(21)가 설치되어 있다. 항온조(10)의 공기조화실(14)에는 냉각기(22), 가열기(23) 및 분무기(24)가 설치되어 있다. 분무기(24)는 물을 고압공기에 의해 미립자로서 분무한다.

도 2는 본 발명에 따른 냉각 및 가열 시스템을 도시한다.

압축기(21)는 도입된 냉매를 압축하여 토출한다. 냉매로서는 플루오르화계 탄화수소(CFC) 가스 등을 사용하는 것이 가능하다. 그 압력에 의해 냉매는 압력과 함께 온도가 상승하여, 예를 들어 온도가 110℃정도까지 상승한다. 압축기(21)로부터 토출된 냉매는 가스상태 그대로 두 개의 고압조정밸브(25, 26)를 통해 2 계통으로 분배된다. 이들 고압조정밸브(25, 26)는 2계통으로의 분배가 적절하게 행하여지도록 시동시에만 조정된다.

고압조정밸브(25)를 통한 고온의 냉매는 열교환기(27)에 들어가고, 냉각수공급관(28)에 의해 공급되어온 상온의 냉각수에 의해 냉각되어, 액체로 된다. 이 온도는 예를 들어 32℃이다. 이와 같이 냉각된 냉매는 건조기(29: drier)에서 수분이 제거된 후, 전자 밸브(30, 31)로 분기된다. 또한, 이들 전자밸브(30, 31)는 양방이 동시에 개방되지 않는다.

전자밸브(31)를 통과한 냉매는 팽창밸브(33)에서 단열팽창하는 것에 의해, 온도가 임의의 온도(예를 들어, 20℃정도)까지 저하된다. 그리고 항온조(10)의 공기조화실(14)에 설치된 냉각기(22; 증발기)로 이송되어, 항온조(10)를 냉각한다. 팽창밸브(33)는 냉각제어용 레귤레이터(61)에 접속되어 있어, 항온조(10)에 설치된 온도 센서(62)에 접속된 제어장치에 의해 개폐가 제어된다. 또한 냉각을 촉진할 때에는 전자밸브(31)를 닫고, 전자밸브(30)를 개방한다. 전자밸브(30)를 통과한 냉매는 팽창밸브(32)에서 단열팽창하여 온도가 -40℃까지 저하된다. 그리고 항온조(10)의 공기조화실(14)에 설치된 냉각기(22; 증발기)로 이송되어 항온조(10)를 냉각한다. 또한 팽창밸브(32)는 냉각기(22)를 통과한 냉매가 도입되는 배관에 설치된 온도센서(66)에 접속된 제어장치에서 개폐되도록 되어 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 건조기(29)의 출구 측에는 전자 밸브(30, 31)외에, 전자 밸브(34, 35)를 구비한 바이패스가 접속되어있다. 이들 전자밸브(34, 35)에는 유량을 무 단계로 제어할 수 있는 분사 장치(36, 37; injection device)와, 응축기(38, 39; condenser)가 접속되어 있다. 상기 전자 밸브(34, 35)를 통과한 냉매의 온도는 전자밸브(35) 측에서는 -40℃정도이지만, 전자밸브(34) 측은 후술하는 바와 같이 고온의 냉매가 혼합되기 때문에, 그보다도 더 고온이다. 이들 다른 온도의 냉매는 응축기(38, 39)에서 상온의 냉각수에 의해 데워진 후, 서로 혼합되어 압축기(21)로 복귀한다. 혼합된 냉매의 온도는 온도센서(63)에 의해 감지되어, 항상 18±5℃로 되도록 전자 밸브(34)의 개방정도가 제어된다. 또한 전자 밸브(35)는 제어장치의 부하제어용 레귤레이터(64)에 의해 제어된다. 이러한 냉각 시스템에 의해서, 항온조(10)는 냉각된다.

다음으로, 본 실시예의 가열시스템에 대하여 설명한다.

압축기(21)에 의해 압축되어 온도가 상승된 냉매의 일부는 고압조정밸브(26)를 통해, 전자 밸브(40)와 자동고압조정밸브(41)를 경유하여, 110℃정도의 고온인 채로, 항온조(10)의 공기조화실(14)에 설치된 가열기(23)에 이송된다. 이 냉매는 고온이기 때문에, 항온조(10)는 가열된다. 또는 자동고압조정밸브(41)는 가열제어용 레귤레이터(65)에 접속되어 있고, 제어장치에 의해서 가열 정도를 제어하고 있다. 가열기(23)를 통과한 냉매는 전자밸브(34)를 통과한 저온의 냉매와 혼합되어, 응축기(28)를 경유하여 압축기(21)로 복귀한다. 이러한 가열 시스템에 의해서 항온조(10)는 가열된다.

다음으로, 도 3과 같이 설정온도가 변화한 경우의, 상기의 각각의 기기의 동작에 대하여 설명한다.

우선 A와 같이, 설정온도가 실온보다도 약간 높은 20℃의 상태에 있어서의 냉매의 흐름을 도 4에 도시한다. 닫혀져있는 전자 밸브는 그 출구 측을 검은 점으로 도시하였다. 이 경우, 전자 밸브(40)가 개방되고, 고온의 냉매가 자동고압조정밸브(41)에 의해 제어된 약간의 유량으로 가열기(23)로 이송된다. 그러나, 냉각시스템의 전자밸브(30, 31)가 닫혀있기 때문에, 저온의 냉매는 냉각기(22)로 이송되지 않고. 전자밸브(35)를 경유하여 압축기(21)로 복귀한다. 그 결과, 항온조(10)는 약간 가열된다. 또한 분무기(24)는 물을 분무하여 습도를 예를 들어 65%로 유지한다.

다음으로, B∼C와 같이 설정온도를 50℃, 설정습도를 95%로 높인 상태에 있어서의 냉매의 흐름을 도 5에 도시한다. 이 경우, 자동고압조정밸브(41)는 더욱 다량의 고온의 냉매를 가열기(23)에 이송하는 동시에, 분무기(24)는 분무기(24)는 더욱 다량의 물을 분무한다. 이 상태에는 전자밸브(34)도 개방되어, 저온의 냉매의 순환량도 증가시켜서 압축기(21)로 복귀한 냉매의 온도가 상승하지 않도록 제어한다. 즉, 고온의 냉매의 유량만이 증가한다. 또한, J∼K의 상태도 동작 패턴은 동일하다.

다음으로, D∼E와 같이 설정온도를 20℃로 하강시킨 경우의 냉매의 유동을 도 6에 도시한다. 자동고압조정밸브(41)가 고온의 냉매의 유량을 줄이는 동시에, 전자밸브(31)가 개방되어 저온의 냉매가 냉각기(22)로 이송된다. 이에 의해 항온조(10)의 온도가 하강된다. 또한 분무기(24)로부터의 물의 분무량과 냉각에 의한 제습량의 균형(balance)을 제어함으로써, 습도는 설정온도에서 일정하게 유지된다. 또한, L∼M의 상황도 동작 패턴이 동일하다.

다음으로, F∼G와 같이 설정온도를 -30℃까지 하강시키고자 하는 경우의 냉매의 유동을 도 7에 도시한다. 이 경우, 자동고압조정밸브(41)가 고온의 냉매의 유량을 대폭적으로 줄인다. 또한 전자밸브(31)를 닫고 전자밸브(30)를 개방하여, 팽창밸브(32)를 경유하여 냉매를 냉각기(22)로 이송하는 것에 의해, 항온조(10)를 강력하게 냉각한다. 또한, 이때에는 동결을 방지하기 위해 분무기(24)로부터의 물의 분무는 정지한다.

다음으로 H∼I와 같이 설정온도를 상승시킨 경우의 냉매의 흐름을 도 8에 도시한다. 이 경우, 자동고압조정밸브(41)에 의해 고온의 냉매를 다량으로 가열기(23)로 이송한다. 또한 전자밸브(30, 31)는 모두 닫혀 냉각기(22)로의 냉매의 공급을 정지한다. 즉, H와 같이 20℃ 이하의 경우에는 분무기(24)로부터의 물의 분무는 정지한 상태로 한다. 그리고 I와 같이 20℃를 넘으면 분무기(24)로부터의 물의 분무는 재개된다.

본 실시예에서 상기와 같이 냉각 시스템, 가열 시스템, 물 분무기를 각각 제어하는 것에 의해, 항온조(10)의 온도와 습도를 임의의 값으로 유지할 수 있다. 또한, 실시예의 냉동기는 단계압축식이지만, 더욱 냉각할 필요가 있는 경우는 냉동기를 2단 압축 또는 2원 압축(2 stage or dual expansion type)으로 하는 것으로, -70℃정도까지 제어하는 것이 가능하다.

상술한 바와 같이, 본 실시예의 장치는 냉각하기 위해 필요한 냉매의 압축에 의한 온도상승을 이용하여, 종래의 폐열로서 버려졌던 열을 이용하여 항온조를 가열하도록 한 것으로, 냉각과 가열을 동일한 냉동기를 이용하여 행하는 것이 가능하다. 따라서, 전기 가열기와 같은 독립된 가열시스템이 불필요하게 된다. 더욱이, 항온조 내의 순환 공기와 고압공기에 의한 물의 분무의 조합에 의해 가습을 행하기 때문에, 전기 보일러에 의한 전력도 불필요하게 되며, 운전 비용을 대폭적으로 인하시키는 것이 가능하다. 또한, 습도의 조절도, 물의 분무량과 냉각시스템에 의한 제습효과에 의해서 자유롭게 조절하는 것이 가능하다.

다음으로, 본 발명에 따른 제 2 실시예에 대하여 설명한다.

도 9는 본 실시예의 개략도이다. 항온조(110)는 단열벽에 의해 주위를 둘러 싸고 있으며, 그 일부는 격벽(111)에 의해 칸막이된 공기조화실(114)이 형성되어 있다. 공기조화실(114)에는 냉각기(122)와 가열기(123)가 설치되어 있다. 또한 팬(112)에 의해서, 항온조(110)의 내부의 시험실(113)과 공기조화실(114)의 사이에 공기조화된(air-conditioned) 공기가 순환하도록 되어 있다. 공기조화실(114)의 하부에는, 물 분무기(124)가 설치되어 있다. 물 분무기(124)에는 가습용 급수 밸브(143)와 미립자 분무용 전자식 공기 밸브(144; 솔레노이드 밸브와 공기 실린더를 조합하여 항온조 내에 공급되는 건조 공기의 유량을 조정하는 것)를 통해 순수한 물과 건조 공기가 공급되도록 되어 있다.

다음으로, 본 실시예의 냉각 시스템에 대하여 설명한다.

냉매압축용 압축기(121)는 온도가 18±5℃, 압력이 3.92×10⁵Pa이하의 가스 상태의 "복귀 냉매"를, 온도가 110℃, 압력이 1.274×10⁶∼ 2.548×10⁶Pa의 고온 고압의 가스상태로 압축하여 토출하는 기능을 갖는다.

압축기(121)로부터 토출된 고온고압의 냉매의 일부는 고압조정밸브(125)에서 일정압력으로 조정된 후, 열교환기(127)에서, 냉각수 공급관(128)으로부터 공급된 냉각수와 열교환되어, 예를 들어 32℃까지 냉각되어 액화된다. 열교환기(127)에서는 건조기(129)가 설치되어, 액화된 냉매로부터 수분이 제거된다.

건조기(129)에는, 전자밸브(131)와 자동압력조절밸브(133)가 직렬로 접속되어 있다. 상기 자동압력 밸브(133)는 냉각제어용 레귤레이터(161)에서 제어된다. 자동압력조정밸브(133)는 팽창 밸브로서 작용되어, 고압의 냉매를 단열팽창시켜 저온가스로 하고, 공기조화실(114) 내의 냉각기(122)로 이송한다.

또한, 상기 전자밸브(131) 및 자동압력조정밸브(133)와 병렬로, 전자밸브(130) 및 자동팽창밸브(132)가 접속되어 있다. 전자밸브(131) 와 자동압력조정밸브(133)는 필요로 하는 냉각영역에 따라서 선택적으로 개방된다. 또한, 자동팽창밸브(132)는 냉각기(122)의 복귀 측에 부착된 온도센서(166)와 연동하여, 그 개방정도가 자동조절되도록 되어있다. 냉각기(122)를 통과하여 온도가 상승한 냉매가스는 "복귀 냉매" 관로(150)를 경유하여 압축기(121)로 복귀한다.

다음으로 본 실시예의 가열 시스템에 대하여 설명한다.

압축기(121)로부터 토출된 고온고압의 냉매 중, 상술한 냉각시스템에 공급되지 않은 부분은 110℃의 고온가스 상태 그대로 가열시스템에 공급된다. 상기 고온의 냉매 가스는 고압조정밸브(126)와 전자밸브(140)의 병렬회로로 이송된다. 고압조정밸브(126)는 냉각시스템의 고압압력조절밸브(125)와 같이, 항상 일정압력으로 조정되고 있다. 전자밸브(140)는 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 온도를 올릴 때 및 공기가 일정온도 이상으로 안정시킬 때 개방되어, 고온의 냉매가스를 다량으로 흐르게 하는 것이 가능하다.

이들 고압조정밸브(126)와 전자밸브(140)의 병렬회로를 경유한 고온의 냉매가스는, 자동고압조정밸브(141)에서 압력이 조정되면서 공기조화실(114) 내의 가열기(123)로 이송된다. 자동고압조정밸브(141)는 가열제어용 레귤레이터(165)에 의해 개방 정도가 제어되어, 가열기(123)에 이송된 고온의 냉매가스의 유량을 제어하는 것에 의해, 가열량을 제어한다. 가열기(123)의 복귀 측에는, 전자밸브(142)를 구비한 상기 "복귀 냉매" 관로(150)와, 전자밸브(135)를 구비한 고온의 "복귀 냉매" 관로(151)가 병렬로 설치되어 있다. 이들 전자밸브(142)와 전자밸브(135)는 어느 한 쪽이 선택적으로 개방되어, 가열기(123)를 통과한 냉매가스는 "복귀 냉매" 관로(150)와 고온의 "복귀 냉매" 관로(151) 중의 어느 한 쪽을 통해 압축기(121)로 복귀한다.

이와 같이, 본 발명에서는 압축기(121)로부터 토출된 고온고압의 냉매를 그대로 가열에 이용하지만, 가열기(123)에 다량의 고온의 냉매가스가 공급된 경우, 압축기(121)로의 "복귀 냉매"의 온도 및 압력이 설정치를 넘을 우려가 있다. 그래서 본 발명에서는 다음의 "복귀 냉매" 제어 시스템이 설치되어 있다.

우선, 냉각 시스템의 건조기(129)의 후단(後段)과 냉각기(122)의 복귀측 사이에, 전자밸브(134) 및 분사 장치(136)가 접속되어 있다. 이 전자밸브(134)는 일정온도 이상일 때만 개방되어, 고압의 냉매를 단열팽창시킨 저온의 냉매 가스를 "복귀 냉매" 관로(150)에 이송한다. 분사장치(136)는 압축기(121)의 복귀 측에 설치된 온도센서(163)와 연동하여, 그 개방정도가 자동조절된다. 이에 의해서 "복귀 냉매" 관로(150) 내를 흐르는 "복귀 냉매" 가스의 온도를 하강시키는 것이 가능하다.

다음에 고온의 "복귀 냉매" 관로(151)에는, 응축기(138)와 전자밸브(135)와 팽창밸브(137)와 응축기(139)가 직렬로 설치되어 있다. 응축기(138)는 가열기(123)를 나온 고압의 냉매를 냉각수에 의해 냉각하고, 팽창밸브(137)에서 단열팽창시켜 온도를 하강시켜, 응축기(139)에서 냉각한 후에 압축기(121)로 복귀된다. 이 팽창밸브(137)는 부하제어용 레귤레이터(164)에 의해 제어되어, "복귀 냉매"의 온도를 18±5℃, 압력을 3.92×10⁵Pa 이하로 한 상태에서 압축기(121)로 복귀시킨다. 또한, 응축기(138, 139)는 공냉되는 것도 양호하다.

다음에, 본 실시예의 온도제어 시스템에 대하여 설명한다.

항온조(110)에는 온도센서(162)가 설치되어 있고, 검출된 항온조(110)의 온도가 설정치로 되도록, 냉각제어용 레귤레이터(161), 가열제어용 레귤레이터(165)에 의해, 자동압력조정밸브(133), 자동고압조정밸브(141)의 개방정도를 제어하고 있다.

하기에, 도 10에 도시된 바와 같이 항온조(110)의 설정온도가 변화한 경우의 각각의 기기의 동작을 순차적으로 설명한다.

우선, A와 같이 설정온도가 실온정도인 경우에는, 도 11과 같이 가열시스템의 전자밸브(140)는 닫히고(도면 중에는, 닫혀진 밸브를 검게 전부 칠하여 도시함), 압축기(121)로부터 토출된 110℃의 냉매가스는 고압조정밸브(126)에 의해 조정된 저압으로 자동고압조정밸브(141)로 이송된다. 자동고압조정밸브(141)는 가열제어용 레귤레이터(165)에 의해 제어되어, 가열기(123)에 고온고압의 냉매가스를 공급하게 된다. 이에 의해 항온조(110)는 가열된다.

한편, 압축기(121)로부터 토출된 고온고압의 냉매가스의 일부는 열교환기(127)에서 냉각되어, 32℃의 액체로 되어 전자밸브(131)를 경유하여 자동압력조정밸브(133)로 이송된다. 이때 전자밸브(130)와 전자밸브(134)는 닫혀 있다. 자동압력조정밸브(133)는 냉각제어용 레귤레이터(161)에 의해 제어되면서 냉매를 팽창시켜, 온도가 하강된 가스는 냉각기(122)로 이송되어, 항온조(110)를 냉각한다. 따라서, 가열기(123)에 의한 가열과 냉각기(122)에 의한 냉각의 균형에 의해, 항온조(110)를 설정온도로 유지하는 것이 가능하여, 종래와 같은 독립된 가열 시스템의 운전이 불필요하게 된다. 이 때문에 종래에 비교하여 운전 비용을 대폭적으로 절감하는 것이 가능하다.

가열기(123)를 통과한 고온고압의 냉매가스는, 전자밸브(142)를 경유하여, 관로(150)로부터 압축기(121)로 복귀한다. 또한 냉각기(122)를 통과한 냉매가스도 관로(150)로부터 압축기(121)로 복귀한다. 이때 전자밸브(135)는 닫히고 있기 때문에, 관로(151)에는 "복귀 냉매"가 흐르지 않는다. 양쪽의 "복귀 냉매"는 관로(150) 내에서 혼합되어, 온도가 18±5℃의 상태로 되어 압축기(121)로 복귀한다. 또한, 물 분무기(124)는 가습용 급수 밸브(143)로부터 공급된 순수한 물을 미립자 분무용 전자식 공기 밸브(144)로부터 공급되는 건조 공기에서 분무하여, 항온조(110)의 습도를 일정하게 유지한다.

다음으로, B∼C, 또는 J∼K와 같이, 항온조(110)의 온도를 상승시킬 때에는 도 12와 같이 가열시스템의 전자밸브(140)가 열려, 고온고압의 냉매가스를 대량으로 가열기(123)로 유동시킨다. 이때, 냉각시스템의 전자밸브(131)를 열어, 냉각기(122)로 소량의 냉매를 공급한다. 이 결과, 항온조(110)의 온도는 상승한다. 이 상태에는 전자밸브(142)가 닫혀지고 전자밸브(135)가 열려, 다량의 고온의 냉매가스가 관로(151)를 경유하여 압축기(121)에 복귀한다. 그러나, 이것만으로는 압축기(121)로의 "복귀냉매"의 온도가 지나치게 높아질 우려가 있다. 그래서 전자밸브(134)를 열어 분사 장치(136)에 의해 냉매의 일부를 팽창시켜, 저온의 냉매가스를 관로(150)로 공급하고 관로(151)로부터의 "복귀 냉매"와 혼합하여, 압축기(121)로의 "복귀 냉매"의 온도를 18±5℃로 제어한다. 분사 장치(136)의 개방정도는 온도센서(163)에 의해 검출된 "복귀 냉매"의 온도에 상응하여 제어된다. 이 때문에, 압축기(121)가 정상적으로 작동하지 않는 문제점을 회피하는 것이 가능하다.

다음으로 항온조(110)를 D∼E, 또는 L∼M과 같이 고온으로부터 실온으로 온도를 낮춘 때에는, 도 13과 같이 가열시스템의 전자밸브(140)를 닫는다. 냉매가스는 고압조정밸브(126)에 의해 조정된 저압에서 자동고압조정밸브(141)로 이송되어, 소량이 가열기(123)에 유동된 후에, 전자밸브(142)를 경유하여 관로(150)로부터 압축기(121)로 복귀한다. 이때 전자밸브(135)는 닫히기 때문에, 관로(151)는 폐쇄된다. 한편, 냉각시스템의 전자밸브(131)가 열려, 냉각제어용 레귤레이터(161)에 의해 제어된 자동압력조정밸브(133)에서 팽창하여 저온으로 된 냉매가스가 냉각기(122)로 유동된다. 이에 의해 항온조(110)의 온도는 하강된다. 냉각기(122)로부터의 "복귀 냉매"는 관로(150)로부터 압축기(121)로 복귀한다.

다음으로, 항온조(110)를 F∼G와 같이, 실온보다도 저온으로 온도를 낮출 때에는, 가열시스템의 동작은 도 13과 동일하다. 그러나, 도 14에 도시된 바와 같이, 냉각시스템은, 전자밸브(131)를 닫고 전자밸브(130)를 열어, 보다 다량의 냉매가스를 냉각기(122)로 이송한다. 가열기(123)로부터의 "복귀 냉매"는, 냉각기(122)로부터의 "복귀 냉매"와 동시에 관로(150)로부터 압축기(121)로 복귀한다. 관로(150) 내에서 가열기(123)로부터의 소량의 고온의 "복귀 냉매"가 혼합되기 때문에, 압축기(121)로의 "복귀 냉매"의 온도는 18±5℃의 상태로 유지된다.

다음으로 항온조(110)를 H∼I와 같이, 저온으로부터 실온으로 복귀시킬 때에는, 도 15에 도시한 바와 같이 냉각시스템의 전자밸브(131)와 전자밸브(130)를 동시에 닫고, 냉각기(122)로의 냉매공급을 정지시킨다. 또한 가열기(123)에는 도 6과 동일하게 소량의 냉매가 공급되기 때문에, 항온조(110)의 온도는 상승한다. 가열기(123)로부터의 "복귀 냉매"는 전자밸브(142)를 통하여 관로(150) 압축기(121)로 복귀한다.

즉, 설정습도가 65%인 경우에는, 물 분무기(124)는 기본적으로는 항상 동작된다. 그러나 온도가 0℃이하로 되는 F, G, H의 상태에서는, 동결방지의 목적으로 물 분무기(124)를 정지시킨다. 또한 급격하게 온도가 상승하는 J의 상태에서도, 기화열(氣化熱)에 의한 온도상승이 방해가 될 염려가 있기 때문에, 물 분무기(124)를 정지시키는 것이 양호하다.

상술한 바와 같이, 본 실시예에 의하면, 압축기(121)에 의해 압축되어 온도상승한 냉매의 일부를 그대로 가열기(123)에 순환시켜 항온조(110)를 가열하였기 때문에, 종래의 전기 가열기와 같은 독립된 가열시스템의 운전이 불필요하게 되며, 종래와 비교하여 운전비용을 대폭적으로 절감하는 것이 가능하다. 또한, 분무기에 의해, 항온조로 물 분무를 하는 것에 의해 가습을 하는 것과 동시에, 냉각 시스템에 의한 제습효과의 균형에 의해 습도를 일정하게 유지하도록 하였기 때문에, 전기 보일러에 의해 물을 끓일(沸騰) 필요가 없어져, 운전비용을 절감하는 것이 가능하다. 또한, 전자밸브(140)를 온도를 상승시킬 때만 열어, 고온의 냉매가스를 다량으로 흐르게 되도록 하였기 때문에, 항온조의 용량이 커도 원활하게 온도가 상승하는 것이 가능하다. 또한, "복귀 냉매" 제어시스템에 의해, 일반적으로 압축기(121)로의 "복귀 냉매"의 온도 및 압력을 일정 이하로 제어하도록 하였기 때문에, 냉매를 가열용으로 사용하여도, 압축기(121)의 문제점을 회피하는 것이 가능하다.

Claims

주위를 단열벽으로 둘러싼 항온조와,

냉매를 압축하는 압축기와,

상기 압축기에 의해 압축되는 냉매에 의해 상기 항온조를 냉각하는 냉각시스템과,

상기 압축된 냉매의 일부에 의해 상기 항온조를 가열하는 가열시스템과,

상기 냉매의 유량을 조정하고, 상기 항온조의 온도를 제어하는 온도제어시스템을 포함하는 항온항습장치.
제 1 항에 있어서,

상기 압축기로부터 토출된 냉매의 유동을 2 방향으로 분배하는 분배기를 더 포함하는 항온항습장치.
제 1 항에 있어서,

상기 냉각시스템에 구비된 상기 냉매의 바이패스 통로를 더 포함하는 항온항습장치.
제 1 항에 있어서,

상기 항온조에 물을 분무하는 분무기를 더 포함하는 항온항습장치.
제 2 항에 있어서,

상기 항온조에 물을 분무하는 분무기를 더 포함하는 항온항습장치.
제 3 항에 있어서,

상기 항온조로 물을 분무하는 분무기를 더 포함하는 항온항습장치.
제 1 항에 있어서,

상기 가열시스템 및 냉각시스템을 통과한 상기 냉매의 온도 및 압력을 일정이하로 제어하는 냉매제어시스템을 더 포함하는 항온항습장치.
제 7 항에 있어서,

상기 냉매제어 시스템은 복수의 관로를 구비하는 항온항습장치.
제 7 항에 있어서,

상기 항온조로 물을 분무하는 분무기를 더 포함하는 항온항습장치.
제 8 항에 있어서,

상기 항온조로 물을 분무하는 분무기를 더 포함하는 항온항습장치.