KR200397919Y1 - 가정용 항온항습기 - Google Patents

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KR200397919Y1
KR200397919Y1 KR20-2005-0020813U KR20050020813U KR200397919Y1 KR 200397919 Y1 KR200397919 Y1 KR 200397919Y1 KR 20050020813 U KR20050020813 U KR 20050020813U KR 200397919 Y1 KR200397919 Y1 KR 200397919Y1
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조학준
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조학준
김종남
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Abstract

본 고안은 가정용 항온항습기에 관한 것으로, 실내기에 증발기, 증발기측 팽창밸브, 재열응축기, 제어부 및 가습기를 구비하고, 실외기에 압축기, 실외열교환기, 실외열교환기측 팽창밸브 및 실외온도센서를 구비하며, 상기 압축기 고온고압 냉매 출력단, 실외열교환기의 저온저압 냉매 출력단, 재열응축기의 고온고압 냉매 입력단 및 압축기의 저온저압 냉매 입력단에 각 포트가 연결되어 냉매 경로를 바꿔 주는 4방향밸브와, 증발기측 팽창밸브 입구 및 실외열교환기측 팽창밸브 입구에 연결되어 냉매 흐름을 개폐하는 솔레노이드밸브를 구비하여, 상기 제어부가 상기 실외온도센서로부터 실외온도를 읽어 들여 실외온도가 미리 설정된 온도 이상이면, 상기 4방향밸브의 압축기 고온고압 냉매 출력단 포트를 재열응축기의 고온고압 냉매 입력단 포트에 연결하고, 상기 4방향밸브의 실외열교환기의 저온저압 냉매 출력단 포트는 압축기의 저온저압 냉매 입력단 포트에 연결하고, 증발기측 팽창밸브 입구의 솔레노이드밸브는 닫고, 실외열교환기측 팽창밸브 입구의 솔레노이드밸브는 열어, 압축기->4방향밸브->재열응축기->실외열교환기측 팽창밸브 입구 솔레노이드밸브->실외열교환기측 팽창밸브->실외열교환기->4방향밸브->압축기로 구성되는 냉매순환사이클을 형성함으로써 재열응축기와 실외열교환기를 이용한 난방 운전을 하고, 상기 제어부가 상기 실외온도센서로부터 실외온도를 읽어 들여 실외온도가 미리 설정된 온도 미만이면, 상기 4방향밸브의 압축기 고온고압 냉매 출력단 포트를 재열응축기의 고온고압 냉매 입력단 포트에 연결하고, 증발기측 팽창밸브 입구의 솔레노이드밸브는 열고, 실외열교환기측 팽창밸브 입구의 솔레노이드밸브는 닫아, 압축기->4방향밸브->재열응축기->증발기측 팽창밸브 입구 솔레노이드밸브->증발기측 팽창밸브->증발기->압축기로 구성되는 냉매순환사이클을 형성함으로써 재열응축기와 증발기를 이용한 난방 운전을 하는 것을 특징으로 한다.

Description

가정용 항온항습기{DOMESTIC THERMOHYGROSTAT}
본 고안은 가정용 항온항습기에 관한 것으로, 더 상세하게는 실내기에 재열응축기를 구비하고 재열응축기와 실외기의 실외열교환기를 이용하여 난방 운전을 할 수 있는 히트 펌프를 구비한 가정용 항온항습기에 관한 것이다.
지금까지 항온항습기는 주로 전산실, 정밀 측정실, 엔진실험실, 반도체 공장의 크린룸, 전자기판생산실 등 주로 열을 많이 발생하는 시스템이나 장치가 설치된 룸에 구비되어 이들 시스템이나 장치 주변의 온도 및 습도가 항상 일정 범위 내에 머물도록 하는데 사용되어 왔다.
그러나, 최근에는 생활 수준의 향상, 주거 환경의 개선, 건강 생활에 대한 욕구 등으로 인하여, 가정에서도 에어콘을 이용한 여름철의 냉방 및 제습 뿐만 아니라, 가습기를 이용한 실내 공기의 가습, 온풍기를 이용한 실내 공기의 가열 등 인간이 활동하기에 쾌적한 상태의 실내 온도 및 실내 습도를 유지하기 위한 노력이 활발이 이루어지고 있다.
종래 사용되어온 항온항습기는 단일의 시스템에 제어부(이를 핫 가스 콘트롤러(hot gas controller)라고도 함)와, 냉난방에 필요한 부품 및 제습이나 가습에 필요한 부품을 일체로 결합하여, 룸(room)의 온도 또는 습도가 설정 온도 또는 설정 습도 보다 오차 범위 이상으로 벗어나면 이를 감지하여, 제어부가 자동으로 냉방, 난방, 제습 또는 가습 운전을 하도록 되어 있다. 이러한 항온항습기의 기능은 종래 룸에 설치된 시스템이나 장치의 정상적인 작동을 위하여 이용되어 왔으나, 가정에서 인간이 활동하기에 적당한 온도 및 습도를 항상 유지하는 데에도 사용할 수 있는 것이다.
그러나, 종래 항온항습기를 가정에 그대로 사용하는 데는 지나치게 소비전력이 많다는 단점이 있다. 항온항습기가 냉방 운전과 제습 운전을 하여야 할 뿐만 아니라, 난방 운전 및 가습 운전을 하여야 하기 때문이다.
종래, 항온항습기의 난방운전은 전열히터를 동작킨 후 송풍기에 의하여 실내 공기를 순환시키는 방법에 의하여 이루어졌다. 그러나 이러한 전열히터식 난방은 설정 온도에 도달하는 시간이 많이 소요될 뿐만 아니라, 난방 효율이 떨어져 많은 전력을 소비하는 단점이 있었다.
또한, 종래 가습은 상방이 개방된 팬(pan)에 물을 수용하여 전자전극봉 등의 히터로 가열한 후 발생되는 수증기를 송풍기를 통해 실내에 공급하는 방식을 이용하여 왔다. 따라서, 가습 운전에서도 많은 전력이 소비 될 수 밖에 없었다.
근래, 실내기의 증발기에 팽창밸브를 구비할 뿐만 아니라, 실외기의 응축기에도 팽창밸브를 구비하여, 냉방 운전시에는 압축기->응축기->증발기측 팽창밸브->증발기->압축기를 순환하는 냉매순환사이클을 이용하여 냉방을 하고, 난방 운전시에는 압축기->증발기->응축기측 팽창밸브->응축기->압축기를 순환하는 냉매순환사이클을 이용하여 난방을 하는 히트 펌프 시스템이 냉난방기구로 널리 채용되고 있다.
히트 펌프 시스템은 실내기의 증발기를 공기 냉각용(냉매 증발용)으로 뿐만 아니라 공기 가열용(냉매 응축용)으로 사용 가능하여 매우 유용할 뿐만 아니라, 열효율이 매우 좋아 적은 소비 전력으로 난방할 수 있는 장점이 있으나, 다음과 같은 이유로 항온항습기에 사용하는 데는 문제가 있었다.
즉, 항온항습기가 설치되는 장소는 주로 전산실, 정밀 측정실, 엔진실험실, 반도체 공장의 크린룸, 전자기판생산실 등 주로 열에 민감한 시스템이나 장치가 설치된 룸이고, 이들 시스템이나 장치는 온도나 습도가 일정 범위를 이탈하면 장애가 발생할 수 있기 때문에 냉방 운전을 하다가 룸 온도가 너무 떨어지면 즉시 난방 운전으로 전환하여야 하고, 난방 운전을 하다가 룸 온도가 너무 높아 지면 즉시 냉방 운전으로 전환하여야 한다. 항온항습기를 가정용으로 사용하는 경우에도 동일한 동작을 하여야 한다. 그러나, 이러한 동작을 하는 항온항습기에 종래의 히트 펌프 시스템을 그대로 적용할 경우 실내기의 증발기를 냉방용으로 사용하다가 즉시 난방용으로 전환하여 사용하여야 하고, 역으로 난방용으로 사용하다가 즉시 냉방용으로 전환하여 사용하여야 한다. 냉방 운전이 진행되면 실내 공기는 항상 과냉각되고, 난방 운전이 진행되면 실내 공기는 항상 과가열되어 설정 온도 범위를 벗어나기 때문이다. 그러나 동일한 열교환기를 냉매 증발용으로 사용하다가 즉시 냉매 응축용으로 변환하여 사용하거나 그 반대로 냉매 응축용으로 사용하다가 즉시 냉매 증발용으로 사용하는 것은 열 효율을 현저하게 떨어뜨리고, 룸 온도 변화에 대응하는 즉시적인 냉방 또는 난방을 불가능하게 하여 항온항습기의 항온 기능을 상실하게 한다. 따라서, 항온항습기에서 난방은 주로 전열 히터를 사용하여 왔던 것이다.
히트 펌프 시스템은 상술한 문제점뿐만 아니라, 또 다음과 같은 치명적인 문제점이 있다.
히트 펌프를 이용한 난방 운전시에는 냉매는 압축기->실내기의 증발기->응축기측 팽창밸브->실외기의 응축기->압축기를 순환하면서, 실내기의 증발기에서 응축이 일어나고, 실외기의 응축기에서 증발이 일어나게 되는데, 실외기의 응축기 주변의 온도가 10℃이하로 떨어지면, 실외기의 응축기에서 냉매가 증발하는데 필요한 증발잠열이 모자라 증발 불량이 일어나고, 압축기에서는 이로 인해 저압냉매의 건포화도가 낮아져 습압축에 의한 압축불량이 발생되며, 응축이 일어나는 실내기의 증발기에서는 흡입 냉매의 비체적이 커져 응축열 발생량이 줄어들게 되어 난방성능이 현저히 저하된다. 실제, 시중에 유통되는 히트 펌프를 시험한 결과 실외기 주변의 온도가 10℃이하로 떨어지면 난방효율이 현격히 떨어지다가 -5℃ ~ -10℃에 이르면 히트 펌프에 의한 난방은 전혀 이루어지지 않는 것을 확인하였다. 이러한 점을 개선하기 위하여 한국 특허등록 제10-496376호나 한국공개특허 공개번호 2002-70944호 등에서는 응축기의 출력관과 증발기 출력관간에 열교환이 이루어지도록 하는 장치(보조열교환기 유닛 또는 열량회수장치)를 구비하여 증발잠열을 보충하는 시도를 하고 있으나, 실험적으로 제작한 실시품에 의하면 이 들 명세서에 기재된 고안의 효과는 거의 미미한 수준 밖에 나타나지 않음을 확인하였다. 따라서, 최근의 히트 펌프를 채용한 냉난방 겸용시스템은 모두 이 들 명세서 기재 내용 또는 홍보 내용과는 다르게 히트 펌프 시스템과 별도로 혹한기 난방을 위하여 전열 히터를 내부에 구비하고 있다.
상술한 종래 기술의 문제점을 해결하고자 안출 된 본 고안은, 히트 펌프를 이용하면서도 수시로 냉방 운전 및 난방 운전을 전환하면서 항상 일정한 온도를 유지할 수 있고, 별도의 전열 히터를 구비하지 않고도 혹한기 난방이 가능한 가정용 항온항습기를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 고안의 다른 목적은 재열응축기를 이용하여 히트 펌프를 구성하면서도 순환 냉매의 부족 현상을 예방할 수 있는 가정용 항온항습기를 제공하는 데 있다.
본 고안의 또 다른 목적은 적은 소비 전력으로 난방 및 제습을 할 수 있는 가정용 항온항습기를 제공하는 데 있다.
본 고안의 또 다른 목적은 살균 및 탈취된 공기를 실내에 공급할 수 있는 가정용 항온항습기를 제공하는 데 있다.
상술한 목적을 달성하고자 하는 본 고안에 따른 가정용 항온항습기는 실내기에 증발기, 증발기측 팽창밸브, 재열응축기, 제어부 및 가습기를 구비하고, 실외기에 압축기, 실외열교환기, 실외열교환기측 팽창밸브 및 실외온도센서를 구비하며, 상기 압축기 고온고압 냉매 출력단, 실외열교환기의 저온저압 냉매 출력단, 재열응축기의 고온고압 냉매 입력단 및 압축기의 저온저압 냉매 입력단에 각 포트가 연결되어 냉매 경로를 바꿔 주는 4방향밸브와, 증발기측 팽창밸브 입구 및 실외열교환기측 팽창밸브 입구에 연결되어 냉매 흐름을 개폐하는 솔레노이드밸브를 구비하여,
상기 제어부가 상기 실외온도센서로부터 실외온도를 읽어 들여 실외온도가 미리 설정된 온도 이상이면, 상기 4방향밸브의 압축기 고온고압 냉매 출력단 포트를 재열응축기의 고온고압 냉매 입력단 포트에 연결하고, 상기 4방향밸브의 실외열교환기의 저온저압 냉매 출력단 포트는 압축기의 저온저압 냉매 입력단 포트에 연결하고, 증발기측 팽창밸브 입구의 솔레노이드밸브는 닫고, 실외열교환기측 팽창밸브 입구의 솔레노이드밸브는 열어, 압축기->4방향밸브->재열응축기->실외열교환기측 팽창밸브 입구 솔레노이드밸브->실외열교환기측 팽창밸브->실외열교환기->4방향밸브->압축기로 구성되는 냉매순환사이클을 형성함으로써 재열응축기와 실외열교환기를 이용한 난방 운전을 하고,
상기 제어부가 상기 실외온도센서로부터 실외온도를 읽어 들여 실외온도가 미리 설정된 온도 미만이면, 상기 4방향밸브의 압축기 고온고압 냉매 출력단 포트를 재열응축기의 고온고압 냉매 입력단 포트에 연결하고, 증발기측 팽창밸브 입구의 솔레노이드밸브는 열고, 실외열교환기측 팽창밸브 입구의 솔레노이드밸브는 닫아, 압축기->4방향밸브->재열응축기->증발기측 팽창밸브 입구 솔레노이드밸브->증발기측 팽창밸브->증발기->압축기로 구성되는 냉매순환사이클을 형성함으로써 재열응축기와 증발기를 이용한 난방 운전을 하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안에 따른 가정용 항온항습기의 히트 펌프 구조를 상세히 설명한다.
도 1은 본 고안에 따른 가정용 항온항습기의 냉방 운전 모드를 보여주는 구성도이고, 도 2는 본 고안에 따른 가정용 항온항습기의 난방 운전 모드를 보여주는 구성도이고, 도 3은 본 고안에 따른 가정용 항온항습기의 혹한기 난방 모드 또는 제습 모드를 보여주는 구성도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 고안의 특징은 실내기(100) 내부에 2개의 열교환기(E, RC)를 구비하여 그 중 1개는 냉매를 증발하여 공기를 냉각시키기 위한 증발기(E)로 사용하고, 다른 1개는 냉매를 응축하여 공기를 가열하기 위한 재열응축기(RC)로 사용한 점과, 실외기에 1개의 열교환기(HE)를 구비하여, 난방시 히트 펌프를 상기 재열응축기(RC)와 실외열교환기(HE) 또는 상기 재열응축기(RC)와 증발기(E)에 의하여 구성한 점에 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 실시 예에 있어서는 1개의 4방향밸브(204), 3개의 솔레노이드밸브(S1 ~ S3) 및 3개의 체크밸브(112, 213)를 이용하여 냉매순환경로를 절환하여 줌으로써, 냉매 순환 회로 구성을 간결하게 하였다. 도 1 내지 도 3에서 내부가 검게 채워진 솔레노이드밸브는 닫힌 상태이고, 그렇지 않은 솔레노이드밸브는 열린 상태이다.
도 1 내지 도 3에는 도시하지 않았지만, 종래 기술에서 설명한 바와 같이 항온항습기는 제어부(이를 핫 가스 콘트롤러(hot gas controller)라고도 함)를 구비하여 실내기 또는 실외기의 각 구성품(솔레노이드밸브, 4방향밸브, 압축기, 냉각팬, 송풍기, 공기청정기 등)을 제어한다. 제어부는 통상 실내기(100)에 구비하지만 실외기(200)에 구비할 수도 있다.
본 고안에 따른 가정용 항온항습기는 실내기(100)에 증발기(E), 증발기측 팽창밸브(EV1), 재열응축기(RC), 제어부 및 가습기를 구비하고, 실외기(200)에 압축기(CO), 실외열교환기(HE), 실외열교환기측 팽창밸브(EV2) 및 실외온도센서(216)를 구비한다.
상술한 바와 같이, 본 고안에 따른 가정용 항온항습기의 특징은 난방 운전을 위한 냉매순환사이클의 구성에 있다.
즉, 본 고안에 따른 가정용 항온항습기는 압축기(CO) 고온고압 냉매 출력단, 실외열교환기(HE)의 저온저압 냉매 출력단, 재열응축기(RC)의 고온고압 냉매 입력단 및 압축기(CO)의 저온저압 냉매 입력단에 각 포트가 연결되어 냉매 경로를 바꿔 주는 4방향밸브(204)와, 증발기측 팽창밸브(EV1) 입구 및 실외열교환기측 팽창밸브(EV2) 입구에 연결되어 냉매 흐름을 개폐하는 솔레노이드밸브(S1, S2)를 구비하여 이들을 개폐함으로써 냉매순환경로를 변경한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제어부가 상기 실외온도센서(216)로부터 실외온도를 읽어 들여 실외온도가 미리 설정된 온도 이상이면, 상기 4방향밸브(204)의 압축기(CO) 고온고압 냉매 출력단 포트(a)를 재열응축기(RC)의 고온고압 냉매 입력단 포트(d)에 연결하고, 상기 4방향밸브(204)의 실외열교환기(HE)의 저온저압 냉매 출력단 포트(b)는 압축기(CO)의 저온저압 냉매 입력단 포트(c)에 연결하고, 증발기측 팽창밸브(EV1) 입구의 솔레노이드밸브(S2)는 닫고, 실외열교환기측 팽창밸브(EV2) 입구의 솔레노이드밸브(S1)는 열어, 압축기(CO)->4방향밸브->재열응축기(RC)->실외열교환기측 팽창밸브 입구 솔레노이드밸브(S1)->실외열교환기측 팽창밸브(EV2)->실외열교환기(HE)->4방향밸브->압축기(CO)로 구성되는 냉매순환사이클을 형성함으로써 재열응축기(RC)와 실외열교환기(HE)를 이용한 난방 운전을 한다.
재열응축기(RC)와 실외열교환기(HE)를 이용한 난방 운전시에는, 상기 증발기(E)의 저온저압 냉매 출력단은 상기 압축기(CO)의 저온저압 냉매 입력단에 개방하여 증발기(E)의 잔류 냉매가 순환냉매에 합류하게 한다. 이 것은 냉매 순환 구조에서 빠지 증발기(E)의 잔류 냉매로 인하여 순환 냉매가 부족해지고, 이로 인해 냉매순환사이클의 효율이 떨어지는 것을 방지하기 위하여 필요하다.
또한, 상기 실외열교환기(HE)의 코일 주변에 성애가 끼거나 결빙이 일어나는 겨우, 증발잠열의 부족으로 실외열교환기(HE) 내부의 압력이 커지고, 난방 효율이 급격히 떨어지게 되는데, 이를 예방하기 위하여, 압축기(211)에서 출력되는 핫가스(고온고압의 기체 냉매)를 실외열교환기(HE)에 직접 투입할 수 있는 배관(206)을 구비하고, 이 배관(206)에는 압축기의 고온고압 액체냉매 출력단의 압력과 실내열교환기(HE)의 팽창 냉매 입력단의 압력차가 일정압력(예를 들어 3K/㎠)이하로 떨어지면 자동으로 열리는 핫가스바이패스밸브(203)를 구비하여, 실외열교환기(HE)의 결빙시 실외열교환기(HE)의 코일에 핫가스(고온고압의 기체 냉매)가 직접 투입됨으로써 해빙을 할 수 있게 하는 것이 바람직하다.
본 고안에 따른 가정용 항온항습기는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제어부가 상기 실외온도센서로부터 실외온도를 읽어 들여 실외온도가 미리 설정된 온도 미만이면, 상기 4방향밸브(204)의 압축기(CO) 고온고압 냉매 출력단 포트(a)를 재열응축기(RC)의 고온고압 냉매 입력단 포트(d)에 연결하고, 증발기측 팽창밸브(EV1) 입구의 솔레노이드밸브(S2)는 열고, 실외열교환기측 팽창밸브(EV2) 입구의 솔레노이드밸브(S1)는 닫아, 압축기(CO)->4방향밸브->재열응축기(RC)->증발기측 팽창밸브 입구 솔레노이드밸브(S2)->증발기측 팽창밸브(EV1)->증발기(E)->압축기(CO)로 구성되는 냉매순환사이클을 형성함으로써 재열응축기(RC)와 증발기(E)를 이용한 난방 운전을 한다.
재열응축기(RC)와 증발기(E)를 이용한 난방 운전시에는 상기 4방향밸브(204)의 실외열교환기(HE)의 저온저압 냉매 출력단 포트(b)를 압축기(CO)의 저온저압 냉매 입력단 포트(c)에 연결하여 실외열교환기(HE)의 잔류 냉매가 순환냉매에 합류하게 하여 냉매순환사이클의 냉매 부족을 보충하게 하는 것이 바람직하다.
위에서, 재열응축기(RC) 및 실외열교환기(HE)를 이용한 히트 펌프를 구성할 것인가 또는 재열응축기(RC) 및 증발기(E)를 이용한 히트 펌프를 구성할 것인가를 결정하기 위해서 설정되는 상기 실외온도는 통상의 히트 펌프(재열응축기(RC) 및 실외열교환기(HE)를 이용한 히트 펌프)가 난방 효율을 상실하기 시작하는 온도인 10℃ 내외가 바람직하다.
도 3에 도시된 재열응축기(RC) 및 증발기(E)를 이용한 히트 펌프는 혹한기 난방(상기 예에서 설정 실외온도가 10℃ 미만인 경우의 난방)을 위하여 사용하게 되는데, 이는 증발기(E)와 재열응축기(RC)의 흡열 또는 방열 면적이 동일할 경우 폐쇄된 냉매순환사이클에서 증발기에 의하여 흡수되는 증발잠열의 단위시간당 열량보다 재열응축기(RC)에 의하여 방출되는 응축잠열의 단위시간당열량이 20%이상 많기 때문에 가능하다. 따라서, 재열응축기(RC)와 증발기(E)를 실내기(100)에 모두 구비하더라도, 이들을 폐쇄된 냉매순환사이클에 포함시킬 경우 재열응축기(RC)의 응축잠열을 이용한 난방이 가능하며, 이 때 실내기(100) 내부에 배치된 증발기(E)에서의 냉매 증발은 매우 활발히 이루어 지므로 시간 경과에 따른 응축잠열의 축적으로 고온의 난방이 가능하게 된다.
도 1을 참조하면, 냉방 운전시에는 솔레노이드밸브 S2, S3을 열고, 솔레노이드밸브 S1을 닫는다. 그러면, 냉매는 압축기(CO)와, 압축기(CO)의 소음을 제거하기 위해 설치된 머플러(202)와, 압축기의 고온고압냉매를 실외열교환기(HE)로 안내하는 4방향밸브(204)와, 실외기(200)에 설치되고 냉매가 응축되면서 응축열을 발생하는 재열응축기(RC)와, 솔레노이드밸브 S3와, 역류를 차단하는 체크밸브(213)와, 응축 액냉매와 증발기(E)에서 증발된 저온저압의 가스 냉매간에 열교환이 이루어지는 액열기(211)와, 응축액냉매를 저장하는 수액기(LR)와, 액냉매의 이물질을 걸러주는 필터드라이어(207)와, 액냉매의 흐름을 외부에서 관찰할 수 있는 사이트그라스(sight glass)와, 역류를 차단하는 체크밸브(209)와, 솔레노이드밸브 S2와, 팽창밸브 EV1과, 냉매가 증발하면서 주변 공기로 부터 증발잠열을 빼앗아 주변공기를 냉각시키는 증발기(E)와, 증발기(E)의 압력을 일정하게 유지하는 증발압력조정변(113)과, 저온저압의 기체냉매와 상기 실외열교환기(HE)에서 응축된 중온고압의 액냉매간에 열교환이 이루어지는 상기 액열기(211)와, 기체냉매의 이물질을 걸러주는 스트레이너(212)를 순차적으로 경유한 후 압축기(CO)로 복귀하며, 위 순환을 반복하면서, 실내기(100)의 증발기(E)에서의 증발잠열의 흡수에 의한 난방을 수행한다.
상기 액열기(211)에서는 압축기(CO)로 복귀하는 냉매를 과열 상태로 만들고,상기 실외열교환기(HE)에서 응축된 냉매를 과냉 상태로 만들어 냉매순환사이클의 효율을 개선한다.
또한, 상기 증발기(E)의 코일 주변에 성애가 끼거나 결빙이 일어나는 겨우, 증발잠열의 부족으로 증발기(E) 내부의 압력이 커지고, 난방 효율이 급격히 떨어지게 되는데, 이를 예방하기 위하여, 수액기(LR)에서 출력되는 중온고압의 액체 냉매를 증발기(E)에 직접 투입할 수 있게, 증발기측 팽창변(EV1) 양단의 압력차가 일정압력(예를 들어 3K/㎠)이하로 떨어지면 자동으로 열리는 핫가스바이패스밸브(111)를 상기 증발기측 팽창변(EV1)와 병렬로 설치하는 것이 바람직하다.
도 3을 참조하면, 제습 운전시에는 혹한기 난방 운전과 동일한 냉매순환사이클을 이용하여 제습을 수행한다. 실내기(100)의 공기흡입구(114)를 통하여 흡입된 다습한 공기 중의 수분은 증발기(E)를 통과하면서 응축되어 드레인(109)으로 배출되고, 재열응축기(RC)에서 응축열에 의하여 재가열된 후 실내기(100) 상부의 공기배출구(115)를 통하여 실내에 배출된다.
본 고안에 따른 가정용 항온항습기의 가습은 직수 또는 펌프에 연결되는 물호스(104)와, 상기 물호스(104)를 통과하는 물을 정수하는 프리카본필터(105)와, 상기 물호스(104)를 통과하는 물을 살균하는 자외선램프관(106)과, 상기 물호스(104)의 선단에 구비되어 물을 분사하는 노즐(107)과, 상기 노즐(107) 하방에 배치되고 상기 노즐(107)에서 분사되는 물을 보유하면서 통과하는 공기에 의하여 물이 자연 기화하도록 하는 엘레먼트(108)로 구성되는 기화식 가습기에 의하여 이루어 지는 것이 바람직하다.
또한, 실내기(100)에서 증발기(E), 기화식 가습용 엘레먼트(108) 및 재열응축기(RC)를 통과한 공기를 살균 및 탈취하여 실내에 배출하기 위하여, 상기 실내기(100)에 배치된 재열응축기(RC)와 실내기 하우징(101)의 공기배출구(115) 사이에는 이격된 2개의 광촉매코팅격자와 상기 광촉매코팅격자들 사이에 구비된 장파자외선램프 및 단파자외선램프로 구성되는 공기청정기(117)를 구비하는 것이 바람직하다. 상기 장파자외선램프는 광촉매를 활성화시키는 파장길이 315nm 내지 400nm 범위의 자외선을 방출하는 자외선램프이고, 상기 단파자외선램프는 통과하는 공기 중의 세균, 바이러스, 곰팡이 등을 살균하는 파장길이 100nm 내지 280nm 범위의 자외선을 방출하는 자외선램프이다. 또한, 상기 광촉매코팅격자는 표면에는 광촉매가 코팅된 알루미늄 격자로 상기 장파자외선램프로 부터 조사된 자외선에 의하여 활성화되어 통과하는 공기의 살균 및 탈취 작용을 한다.
또한, 상기 실내기(100) 내부에는 탈취제 및 방향제로 널리 사용되고 있는 물질인 신남알데히드(C9H8O)를 합성수지팩에 수용하여 만든 탈취제팩(116)을 마련하여, 공기 성분 중의 악취성분 제거를 돕고, 실내에 향기로운 공기를 방출하게 하는 것이 바람직하다.
상술한 구성을 갖는 본 고안에 의하면, 별도의 전열 히터를 구비하지 않고도 적은 전력으로 난방 및 제습을 할 수 있을 뿐만 아니라, 종래의 히트 펌프의 단점을 극복하여 히트 펌프를 항온항습기에 효과적으로 활용할 수 있게 되고, 살균 및 탈취된 공기를 실내에 공급할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 고안에 따른 가정용 항온항습기의 냉방 운전 모드를 보여주는 구성도이다.
도 2는 본 고안에 따른 가정용 항온항습기의 난방 운전 모드를 보여주는 구성도이다.
도 3은 본 고안에 따른 가정용 항온항습기의 혹한기 난방 모드 또는 제습 모드를 보여주는 구성도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 실내기 101 : 실내기 하우징
102 : 격막 103 : 송풍기
104 : 물호스 105 : 프리카본필터
106 : 자외선램프관 107 : 노즐
108 : 엘레먼트 109 : 드레인
111 : 핫가스바이패스밸브 112 : 체크밸브
113 : 증발압력조정변 114 : 공기흡입구
115 : 공기배출구 116 : 탈취제 팩
117 : 공기청정기 200 : 실외기
201 : 실외기 하우징 202 : 머플러
203 : 핫가스바이패스밸브 204 : 4방향 밸브
205 : 증발압력조정변 207 : 필터드라이어
208 : 사이트그라스(sight glass) 209 : 체크밸브
211 : 액열기 212 : 스트레이너
213 : 체크밸브 214, 215 : 냉각팬
216 : 실외온도센서 CO : 압축기
HE : 실외열교환기 EV1, EV2 : 팽창밸브
E : 증발기 RC : 재열응축기
S1 ~ S3 : 솔레노이드밸브 LR : 수액기

Claims (5)

  1. 실내기(100)에 증발기(E), 증발기측 팽창밸브(EV1), 재열응축기(RC), 제어부 및 가습기를 구비하고, 실외기(200)에 압축기(CO), 실외열교환기(HE), 실외열교환기측 팽창밸브(EV2) 및 실외온도센서(216)를 구비하며, 상기 압축기(CO) 고온고압 냉매 출력단, 실외열교환기(HE)의 저온저압 냉매 출력단, 재열응축기(RC)의 고온고압 냉매 입력단 및 압축기(CO)의 저온저압 냉매 입력단에 각 포트가 연결되어 냉매 경로를 바꿔 주는 4방향밸브(204)와, 증발기측 팽창밸브(EV1) 입구 및 실외열교환기측 팽창밸브(EV2) 입구에 연결되어 냉매 흐름을 개폐하는 솔레노이드밸브(S1, S2)를 구비하여,
    상기 제어부가 상기 실외온도센서(216)로부터 실외온도를 읽어 들여 실외온도가 미리 설정된 온도 이상이면, 상기 4방향밸브(204)의 압축기(CO) 고온고압 냉매 출력단 포트(a)를 재열응축기(RC)의 고온고압 냉매 입력단 포트(d)에 연결하고, 상기 4방향밸브(204)의 실외열교환기(HE)의 저온저압 냉매 출력단 포트(b)는 압축기(CO)의 저온저압 냉매 입력단 포트(c)에 연결하고, 증발기측 팽창밸브(EV1) 입구의 솔레노이드밸브(S2)는 닫고, 실외열교환기측 팽창밸브(EV2) 입구의 솔레노이드밸브(S1)는 열어, 압축기(CO)->4방향밸브->재열응축기(RC)->실외열교환기측 팽창밸브 입구 솔레노이드밸브(S1)->실외열교환기측 팽창밸브(EV2)->실외열교환기(HE)->4방향밸브->압축기(CO)로 구성되는 냉매순환사이클을 형성함으로써 재열응축기(RC)와 실외열교환기(HE)를 이용한 난방 운전을 하고,
    상기 제어부가 상기 실외온도센서로부터 실외온도를 읽어 들여 실외온도가 미리 설정된 온도 미만이면, 상기 4방향밸브(204)의 압축기(CO) 고온고압 냉매 출력단 포트(a)를 재열응축기(RC)의 고온고압 냉매 입력단 포트(d)에 연결하고, 증발기측 팽창밸브(EV1) 입구의 솔레노이드밸브(S2)는 열고, 실외열교환기측 팽창밸브(EV2) 입구의 솔레노이드밸브(S1)는 닫아, 압축기(CO)->4방향밸브->재열응축기(RC)->증발기측 팽창밸브 입구 솔레노이드밸브(S2)->증발기측 팽창밸브(EV1)->증발기(E)->압축기(CO)로 구성되는 냉매순환사이클을 형성함으로써 재열응축기(RC)와 증발기(E)를 이용한 난방 운전을 하는 것을 특징으로 하는 가정용 항온항습기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    재열응축기(RC)와 실외열교환기(HE)를 이용한 난방 운전시에는, 상기 증발기(E)의 저온저압 냉매 출력단은 상기 압축기(CO)의 저온저압 냉매 입력단에 개방하여 증발기(E)의 잔류 냉매가 순환냉매에 합류하게 하고, 재열응축기(RC)와 증발기(E)를 이용한 난방 운전시에는 상기 4방향밸브(204)의 실외열교환기(HE)의 저온저압 냉매 출력단 포트(b)를 압축기(CO)의 저온저압 냉매 입력단 포트(c)에 연결하여 실외열교환기(HE)의 잔류 냉매가 순환냉매에 합류하게 하여, 냉매순환사이클의 냉매 부족을 보충하게 한 것을 특징으로 하는 가정용 항온항습기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 가습기는 직수 또는 펌프에 연결되는 물호스(104)와, 상기 물호스(104)를 통과하는 물을 정수하는 프리카본필터(105)와, 상기 물호스(104)를 통과하는 물을 살균하는 자외선램프관(106)과, 상기 물호스(104)의 선단에 구비되어 물을 분사하는 노즐(107)과, 상기 노즐(107) 하방에 배치되고 상기 노즐(107)에서 분사되는 물을 보유하면서 통과하는 공기에 의하여 물이 자연 기화하도록 하는 엘레먼트(108)로 구성되는 기화식 가습기인 것을 특징으로 하는 가정용 항온항습기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 실내기에 배치된 재열응축기(RC)와 실내기 하우징(101)의 공기배출구(115) 사이에는 이격된 2개의 광촉매코팅격자와 상기 광촉매코팅격자들 사이에 구비된 장파자외선램프 및 단파자외선램프로 구성되는 공기청정기(117)를 구비한 것을 특징으로 하는 가정용 항온항습기.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 실내기 내부에는 신남알데히드(C9H8O)를 합성수지팩에 수용한 탈취제팩(116)을 구비하여 악취성분을 제거하고 향기를 방출하게 한 것을 특징으로 하는 가정용 항온항습기.
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