KR20050042108A - 응축기와 증발기가 변환되는 제습기. - Google Patents

응축기와 증발기가 변환되는 제습기. Download PDF

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Abstract

본 발명은 농작물을 재배하는 시설하우스에 주로 사용되는 제습기에 관한 것으로, 이러한 제습기는 냉매를 압축하여 배출하는 압축기;와 상기 압축기에서 냉매관에 의하여 배출되는 냉매를 외부공기와 상호 열교환이 이루어지는 한 쌍의 제1, 제2열교환기;와 상기 제1열교환기와 상기 제2열교환기를 서로 연결하는 모세관;과 상기 압축기에서 배출되는 냉매를 상기 제1열교환기와 상기 제2열교환기에 선택적으로 공급하고 회수하는 변환밸브;와 온도를 감지하고 감지된 신호를 전송하는 제1온도센서;와 상기 온도센서에서 전송된 신호에 따라 상기 변환밸브를 조작하는 제어부;와 상기 제1열교환기와 상기 제2열교환기의 하부에 장착되는 집수기; 및 상기 제1열교환기와 상기 제2열교환기에 외부의 공기를 공급하는 송풍기;로 구성되어 온도에 따라 상기 제1열교환기와 상기 제2열교환기가 응축기와 증발기의 기능을 선택적으로 사용할 수 있는 구성이다. 이와 같은 발명에 의해 동절기에도 증발기에서 수분이 결빙되는 것을 방지하여 제습효율을 증대시킬 수 있고, 또한 제습기 내부에 곰팡이나 병충해가 서식할 수 없게 하며, 응축기가 과열되는 것을 방지하므로 내구성이 증가되어 제습기의 상품성이 증대는 효과가 발생된다.

Description

응축기와 증발기가 변환되는 제습기.{humidity eliminator which is convertible to condenser and vaporizer}
본 발명의 제습기에 관한 것으로, 특히 시설하우스 내부의 공기 중에 포함된 수분을 제거하고, 동절기에 증발기가 결빙되는 것을 방지하여 제습효율을 증대시키는 제습기에 관한 것이다.
일반적으로 제습기는 공기 중에 포함된 습기를 제거하는 장치로 사용되고 있는데, 최근에는 각 가정이나 매장에서 뿐만 아니라 농작물을 재배하는 시설하우스에도 사용되고 있다. 시설하우스내에 농작물 재배에 있어, 지온(地溫) 및 기온(氣溫)의 온도관리는 농작물 뿌리의 신장 및 뿌리군의 형성에 직접적인 영향을 주고, 양수분 흡수에 관여하고 토양 미생물에도 영향을 미치기 때문에 농작물의 생육과 생산성을 좌우하는 중요한 요소가 된다. 또한, 온도관리 뿐만 아니라 적정하지 않은 습도의 영향으로 재배작물의 병해를 발생시켜 고품질의 농산물을 생산할 수 없기 때문에 작물재배 관리상 적정한 습도를 관리하는 것도 매우 중요하다.
그러나, 지금까지 시설하우스 내의 온도 및 습도에 대해서, 동절기(겨울철)의 저온기에 난방기의 사용으로 주간에는 시설하우스의 실내 온도가 20℃ 내외로 유지되는 반면에, 야간에는 온도가 6℃로 내외로 떨어지기 때문에 주,야간의 온도차이가 심하게 발생되는 문제가 있고, 또한 시설하우스의 습도관리는 대부분 자연환기에 의존하고 있으나 동절기의 저온기에는 열손실로 인하여 시설하우스의 밀폐도가 높고 환기가 불가능한 문제가 있으며, 시설재배 특성상 관수 및 방제작업이 많아 실내의 상대습도가 90% 이상으로 유지됨에 따라 수분이 작물표면에 응결하여 곰팡이 등의 병해가 발생되는 문제점이 있다.
또한, 시설화훼류중 호접란, 장미, 스타티스 등의 경우에는 과습조건에서 연무병, 엽고병, 근부병, 잿빛곰팡이병, 노균병 및 흰가루병 등이 발생되어 전체적으로 수량이 감소되는 문제가 있고, 이를 방제하기 위한 방제작업의 증가로 인해 농약을 과다하게 사용하는 원인이 되고 있으며, 특히 호접란의 경우에 있어 자연개화기인 5∼6월경에는 외기온이 야간 실내 설정온도(18℃)보다 높아 난방기의 작동이 거의 없고, 우천 및 시설하우스내 관수작업 등으로 실내 상대습도가 높은 날에는 꽃의 표면에 곰팡이가 발생되어 피해가 많기 때문에 연중 시설하우스 내부의 습도를 관리 할 수 있는 기술개발이 절실하게 요구되는 실정이다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 국내 특허로 출원된 "시설하우스용 제습기"(출원번호 2003-56883호)가 있다. 종래기술에 따른 시설하우스용 제습기는 냉매를 압축하여 배출하는 압축기와; 상기 압축기로부터 토출되는 냉매가 이동하는 냉매관과 상기 냉매관을 수용하여 냉매와 공기를 상호 열교환시키는 응축기와; 상기 응축기로부터 이동하는 공기와 열교환된 냉매를 공기와 상호 열교환시키는 증발기와; 상기 압축기의 냉매관을 응축기 및 증발기의 냉매관에 대해 연통시키도록 설치되고 습도센서에 의해 압축기의 작동을 제어하여 설정 습도로 유지할 수 있는 컨트롤 판넬과; 상기 증발기의 하단에 설치되어 증발기에서 생성된 응축수 배출이 원활하도록 응축수를 모아주는 응축수 집수기와; 상기 증발기에서 응축된 응축수를 배출하기 위해 응축수 집수기의 하단에 연결된 응축수 배출관과; 제습기의 양측면에 각각 흡입구가 형성되고 상단에 공기배출관이 형성되어 있는 케이스와; 상기 케이스의 좌측 및 우측 흡입구 측에 각각 설치되어 공기중의 불순물을 걸러주는 공기필터와; 상기 케이스 내부 상단에 위치하여 하나의 팬으로 양측면에 형성된 흡입구로부터 공기를 강제 유동시키는 송풍팬과; 상기 송풍팬에 의해 유동되어 증발기에서 수분이 제거된 공기와 응축기에서 가열된 공기를 혼합하여 외부로 배출시켜 시설하우스 내부의 습도를 설정된 습도로 유지하는 공기배출관;으로 구성되어 있다.
또한, 상기 증발기와 응축기는 저온기에 시설하우스 내부에서 작동시 증발기에서 수분이 결빙되는 것을 방지할 수 있도록 좌우로 각각 분리되어 배치되고, 실내의 공기가 증발기와 응축기를 각각 통과하여 혼합되도록 구성되어 있다.
그러나 종래기술에 따른 "시설하우스용 제습기"의 증발기에 수분이 결빙되는 것을 방지하기 위하여 좌우로 분리되어 배치하고 있으나, 동절기에는 온도의 저하로 인하여 증발기에 수분이 결빙되어 제습효율이 저하되는 문제점이 있다.
또한 증발기와 집수기에는 습기가 높아서 바이러스, 곰팡이, 병충해 등이 서식할 수 있고, 이와 같은 환경 때문에 시설하우스 내에 재배되고 있는 농작물에도 피해를 주게 된다는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 상술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 창안한 것으로서 본 발명의 목적은 동절기에 증발기에서 수분이 결빙되는 것을 방지하여 제습효율을 증대시킬 수 있고, 또한 제습기 내부에 곰팡이나 병충해가 서식할 수 없게 하는 제습기를 제공하는데 있다.
이러한 상기 목적은 본 발명에 의해 달성되며, 본 발명의 일면에 따라 응축기와 증발기가 변환되는 제습기는 냉매를 압축하여 배출하는 압축기;와 상기 압축기에서 냉매관에 의하여 배출되는 냉매를 외부공기와 상호 열교환이 이루어지는 한 쌍의 제1, 제2열교환기;와 상기 제1열교환기와 상기 제2열교환기를 서로 연결하여 냉매가 이동되며, 상기 제1열교환기와 상기 제2열교환기에 장착된 관보다도 직경이 더 작게 형성된 모세관;과 상기 압축기에서 배출되는 냉매를 상기 제1열교환기와 상기 제2열교환기에 선택적으로 공급하고 회수하는 변환밸브;와 온도를 감지하고 감지된 신호를 전송하는 제1온도센서;와 상기 온도센서에서 전송된 신호에 따라 상기 변환밸브를 조작하는 제어부;와 상기 제1열교환기와 상기 제2열교환기의 하부에 장착되는 집수기; 및 상기 제1열교환기와 상기 제2열교환기에 외부의 공기를 공급하는 송풍기;로 구성되어 온도에 따라 상기 제1열교환기와 상기 제2열교환기가 응축기와 증발기의 기능을 선택적으로 할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 변환밸브에서 배출되는 냉매를 공기와 열교환시키는 보조열교환기;와 상기 제1열교환기와 상기 제2열교환기의 온도를 측정하는 제2온도센서;가 추가로 장착되어서 상기 제2온도센서에서 감지된 온도가 일정온도 이상이 되면 상기 변환밸브에서 배출되는 냉매가 상기 보조열교환기로 공급되어 순환되는 것을 특징으로 한다.
그리고 외부의 공기중에 습도를 측정하는 습도센서;가 추가로 장착되고, 상기 습도센서에 의하여 측정된 습도에 따라 상기 압축기가 가동되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1열교환기와 상기 제2열교환기가 위치한 동일 높이에 전기에 의하여 열이 발산되는 전기히터;가 추가로 장착되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상술하며, 도면 전체를 통하여 동일한 부분에는 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.
도 1과 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 제습기의 사시도와 분해사시도이고, 도 3a 내지 도 3c는 도 1에 따른 제습기의 동작을 설명하기 위한 구성도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 도면 부호 10으로 도시한 본 발명에 따른 응축기와 증발기가 변환되는 제습기는 압축기(11), 변환밸브(40), 제1열교환기(21), 제2열교환기(22), 모세관(30) 송풍기(50) 및 자외선램프(60) 등으로 구성된다.
먼저 기화된 냉매를 압축하는 압축기(11)가 구비되고, 상기 압축기(11)에서 압축된 냉매는 변환밸브(40)에 의하여 상기 제1열교환기(21)와 상기 제2열교환기(22)에 선택적으로 냉매를 흐르게 하고, 순환되어 기체 상태의 냉매는 상기 변환밸브(40)를 통하여 상기 압축기(11)로 이동되며, 냉매는 서로 연결된 냉매관(12)을 따라서 이동하게 된다.
상기 제1열교환기(21)와 상기 제2열교환기(22)는 모세관(30)에 의하여 냉매가 이동되는데, 상기 모세관(30)은 상기 제1열교환기(21)와 상기 제2열교환기(22)에 장착된 관보다고 직경이 더 작은 관으로 이루어진다. 따라서 상기 모세관(30)으로 이동되는 냉매는 저항을 받게 되고, 상기 모세관(30)을 통과한 냉매는 압력이 낮아지면서 증발하게 된다.
상기 변환밸브(40)는 상기 제1열교환기(21)와 상기 제2열교환기(22)의 온도를 감지한 제2온도센서(81)의 신호에 의하여 작동되게 되는데, 상기 압축기(11)에 압축된 냉매를 받아들이는 냉매관(12)과 순환된 냉매를 상기 압축기(11)로 보내는 냉매관(12)과 상기 제1열교환기(21)와 연결되는 냉매관(12) 및 상기 제2열교환기(22)와 연결되는 냉매관(12)이 연결된다. 즉 상기 변환밸브(40)에는 4개의 냉매관(12)과 연결되며, 작동에 의하여 상기 압축기(11)에서 이동된 냉매를 상기 제1열교환기(21)와 상기 제2열교환기(22)에 선택적으로 연결되어 이동시키게 된다. 상기 변화밸브(40)은 스풀의 위치에 따라서 냉매의 이동이 결정되게 되는 밸브로서 현재 시판중인 변환밸브를 사용하게 된다.
그리고 상기 제1열교환기(21)와 상기 제2열교환기(22)의 하부에는 결로된 물을 수거하는 집수기(95)가 안착되며, 상기 집수기(95)에 모인 물은 외부로 배출되게 된다. 또한 상기 집수기(95)와 상기 모세관(30)이 장착된 상부에는 자외선램프(60)가 안착되어서 자외선을 조사하게 된다.
상기 제1열교환기(21)와 상기 제2열교환기(22)의 측면에는 송풍기(50)가 장착되어서 외부의 공기를 송풍하게 되며, 상기 제1열교환기(21)의 측면 공간에는 보조열교환기(80)가 추가로 장착되며, 상기 보조열교환기(80)는 체클밸브(83b)가 개방되고 또 하나의 역지밸브(83a)다 폐쇠된 때에는 냉매가 상기 보조열교환기(80)를 경유하지 않고, 상기 역지밸브(83a)는 개방되고 또 하나의 역지밸브(83b)는 폐쇄되는 경우에는 상기 보조열교관기(80)에 냉매가 이동되어서 응축기의 기능을 하게 된다.
그리고 외부 공기의 온도와 습도를 측정하는 제1온도센서(41)와 습도센서(90)가 장착되며, 또한 상기 제1열교환기(21)와 제2열교환기(22)의 온도를 측정하는 제2온도센서(81)가 장착된다. 그리고 각각의 센서(41,81,90)에서 감지된 신호는 제어부(70)로 전송되게 되며, 상기 제어부(70)에서는 상기 변환밸브(40)와 상기 역지밸브(83a,83b)를 제어하게 된다.
상기 제1열교환기(21)와 제2열교환기(22)는 상기 압축기(11)에서 액화된 상태의 냉매를 외부의 공기와 접촉면적을 넓게 하여서 냉각시키는 응축기의 기능과 액화된 냉매를 기화시켜서 온도를 낮추는 증발기의 기능을 선택적으로 실행할 수 있다. 즉 상기 변화밸브(40)의 작동에 의하여 상기 제1열교환기(21)는 응축기의 기능을 하고, 상기 제2열교환기(22)는 증발기의 기능을 실행하다가, 상기 변환밸브(40)의 작동에 의하여 상기 제1열교환기(21)는 증발기의 기능을 하고, 상기 제2열교환기(22)는 응축기의 기능을 실행하게 된다.
본 발명의 상기와 같은 구성에 따른 작동은 도 3a 내지 도 3c와 도 5를 참조하여 상술한다.
하절기에는 도 3a에 도시된 바와 같이 작동하는데, 습도센서(90)에서 측정된 습도는 상기 제어부(70)에 전송되고, 상기 제어부(70)에서는 설정습도 이상으로 습도가 확인되면 상기 압축기(11)와 송풍기(50)를 가동하여서 제습을 하게 되며, 상기 제1온도센서(41)에서 감지된 외부의 온도가 설정온도(예를 들어서 18℃가 적당함) 이상이고, 상기 제2온도센서(81) 에서 측정한 상기 제1열교환기(21)나 제2열교환기(22)의 온도가 설정온도(예를 들어서 0℃가 적당함) 이상인 경우에는 상기 제어부(70)에서는 상기 변환밸브(40)를 제어하여 냉매가 상기 제1열교환기(21), 상기 모세관(30) 및 상기 제2열교환기(22) 순서로 냉매가 이동시켜서 순환되게 된다. 이때 상기 제1열교환기(21)는 응축기의 기능을 하여서 열을 발산하게 되고, 상기 제2열교환기(22)는 증발기의 기능을 하여서 열을 흡수하는 기능을 하게 된다. 따라서 상기 제2열교환기(22)에서는 온도가 이슬점 이하로 냉각되면서 공기중에 있는 수분이 결로되어 상기 집수조(95)로 낙하하게 된다.
동절기에는 도 3b에 도시된 바와 같이 작동하는데, 먼저 도 3a에 도시된 바와 같이 작동되다가 상기 제2온도센서(81)에서 측정한 상기 제1열교환기(21)나 제2열교환기(22)의 온도가 설정온도(예를들어서 0℃가 적당함) 이하인 경우에는 상기 제어부(70)에서는 상기 변환밸브(40)를 제어하여 냉매가 상기 제2열교환기(22)로 배출하게 되고, 상기 모세관(30) 및 상기 제1열교환기(21)를 경유하여서 상기 압축기(11)로 보내게 된다. 이때 상기 제2열교환기(22)는 응축기의 기능을 하여서 열을 발산하게 되므로 0℃ 이하로 되어 결빙되었던 부위가 발산되는 열에 의하여 녹아 없어지게 된다. 그리고, 상기 제1열교환기(21)는 열을 흡수하는 증발기의 기능을 하게 되어 공기중의 수분이 결로되어 상기 집수조(95)로 낙하 된다.
주변의 온도가 불규칙적으로 변할 때 응축기의 온도가 비정상적으로 상승하여 상기 압축기의 고장원인이 되고 또한 제습효과도 떨어지게 된다. 이와 같이 응축기의 온도가 35℃ 이상으로 올라갔다는 신호가 상기 세2온도센서(81)에 의하여 상기 제어부(70)로 전송되면 상기 제어부(70)에서는 전자변(82)은 패쇄되게 된다.
즉 도 3c에 도시된 바와 같은 상기 전자변 주위에는 역지밸브(83a,83b)는 한 쌍으로 구비되는데, 도면상으로 상측에 위치한 역지밸브(83a)는 하부로 냉매가 이동할 수 있으나 상부로는 냉매가 이동되는 것은 차단되는 밸브이고, 도면의 하측에 위치한 또 하나의 역지밸브(83b)는 좌에서 우에로는 냉매가 이동할 수 없고 우측에서 좌측으로는 냉매가 이동할 수 있는 밸브이다. 따라서 상기 전바변(82)가 패쇄되면 상기 전환밸브(40)에서 공급되는 냉매는 상기 보조열교환기(80)로 냉매가 이동되어서 열을 발산하게는 구성이다. 상기 보조열교환기(80)에 의하여 냉매의 온도를 1차로 저하시킨 후에 이동되므로 과열되었던 응축기의 온도도 내려가게 된다.
이와 같은 작동에 의하여 응축기의 온도가 35℃ 이하로 내려갔다는 신호가 상기 제2온도센서(81)에서 전송되면, 상기 제어부에(70)는 상기 전자변(80)을 개방하여서 냉매가 정상적으로 순환되도록 한다. 상기 전자변(82)과 역지밸브(83a,83b) 대신에 솔레노이드밸브를 사용할 수도 있게 된다.
그리고 도 4에 도시된 또다른 실시예에서와 같이, 상기 제1열교환기와 상기 제2열교환기가 위치한 동일 높이에 전기에 의하여 열이 발산되는 전기히터(55)가 추가로 장착되어서 동절기에 시설하우스 내부에 열을 공급할 수 있도록 할 수 있게 된다. 상기 전기히터(55)는 상기 압축기(11)가 가동될 때, 즉 제습작용을 할 때 가동될 수도 있고, 습도가 일정치 이하인 경우에는 상기 제어부(70)에 의하여 상기 전기히터(55)만 단독으로 구동할 수도 있게 된다. 또한 상기 자외선 램프(60)는 상기 제어부(70)에 의하여 점등 시간과 자외선 조사량 등을 제어할 수 있게 된다.
본 발명의 상기와 같은 구성 및 작동에 따라, 동절기에도 증발기에서 수분이 결빙되는 것을 방지하여 제습효율을 증대시킬 수 있고, 또한 제습기 내부에 곰팡이나 병충해가 서식할 수 없게 하며, 응축기가 과열되는 것을 방지하므로 내구성이 증가되어 제습기의 상품성이 증대는 효과가 발생된다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 응축기와 증발기가 변환되는 제습기를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하고 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 제습기의 사시도.
도 2는 도 1에 따른 제습기의 분해 사시도.
도 3a 내지 도 3c는 도 1에 따른 제습기의 동작을 설명하기 위한 구성도.
도 4는 다른 실시예에 따른 제습기의 구성도.
도 5는 작동상태를 설명하기 위한 흐름도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10: 제습기, 11: 압축기,
12: 냉매관, 20: 케이스,
21: 제1열교환기, 22: 제2열교환기,
30: 모세관, 40: 변환밸브,
41: 제1온도센서, 50: 송풍기,
60: 자외선램프, 70: 제어부,
80: 보조열교환기, 83a,83b: 역지밸브

Claims (5)

  1. 냉매를 압축하여 배출하는 압축기;
    상기 압축기에서 냉매관에 의하여 배출되는 냉매를 외부공기와 상호 열교환이 이루어지는 제1열교환기;와 제2열교환기;
    상기 제1열교환기와 상기 제2열교환기를 서로 연결하여 냉매가 이동되도록 하고, 상기 제1열교환기와 상기 제2열교환기에 장착된 관보다도 직경이 더 작게 형성된 모세관;
    상기 압축기에서 배출되는 냉매를 상기 제1열교환기와 상기 제2열교환기에 선택적으로 공급하고 회수하는 변환밸브;
    온도를 감지하고 감지된 신호를 전송하는 제1온도센서;
    상기 온도센서에서 전송된 신호에 따라 상기 변환밸브를 조작하는 제어부;
    상기 제1열교환기와 상기 제2열교환기의 하부에 장착되는 집수기; 및 상기 제1열교환기와 상기 제2열교환기에 외부의 공기를 공급하는 송풍기;로 구성되어 온도에 따라 상기 제1열교환기와 상기 제2열교환기가 응축기와 증발기의 기능을 선택적으로 할 수 있는 것을 특징으로 하는 응축기와 증발기가 변환되는 제습기.
  2. 제 1항에 있어서 상기 제1열교환기와 상기 제2열교환기 사이의 공간에 자외선램프;가 추가로 장착되는 것을 특징으로 하는 응축기와 증발기가 변환되는 제습기.
  3. 제 1항 내지 제 2항에 있어서, 상기 변환밸브에서 배출되는 냉매를 공기와 열교환시키는 보조열교환기;와 상기 제1열교환기와 상기 제2열교환기의 온도를 측정하는 제2온도센서;가 추가로 장착되어서 상기 제2온도센서에서 감지된 온도가 일정온도 이상이 되면 상기 변환밸브에서 배출되는 냉매가 상기 보조열교환기로 공급되어 순환되는 것을 특징으로 하는 응축기와 증발기가 변환되는 제습기.
  4. 제 1항 내지 제 2항에 있어서, 외부의 공기중에 습도를 측정하는 습도센서;가 추가로 장착되고, 상기 습도센서에 의하여 측정된 습도에 따라 상기 압축기가 가동되는 것을 특징으로 하는 응축기와 증발기가 변환되는 제습기.
  5. 제 1항 내지 제 2항에 있어서, 상기 제1열교환기와 상기 제2열교환기가 위치한 동일 높이에 전기에 의하여 열이 발산되는 전기히터;가 추가로 장착되는 것을 특징으로 하는 응축기와 증발기가 변환되는 제습기.
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