KR20070120198A - 공조 시스템 - Google Patents

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KR20070120198A
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노부키 마츠이
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다이킨 고교 가부시키가이샤
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Abstract

입력부(30)에는, 조습장치(10)의 제어목표온도인 설정온도(Ts)와, 조습장치(10)의 제어목표습도인 설정상대습도(Rs)가 설정된다. 공조제어부(42)는, 실내온도가 상기 설정온도(Ts)에 가까워지도록 조습장치(10)의 온도조절능력을 조절한다. 또, 연산부(33)는, 설정온도(Ts)에서 설정상대습도(Rs)가 될 절대습도를 목표절대습도(As)로서 산출한다. 조습제어부(41)는, 실내의 절대습도가 상기 목표절대습도(As)에 가까워지도록 조습장치(10)의 조습능력을 조절한다.
조습장치, 공조장치, 목표온도, 목표상대습도, 공조 시스템

Description

공조 시스템{AIR CONDITIONING SYSTEM}
본 발명은, 실내의 잠열부하를 처리하는 조습장치와, 실내의 현열부하를 처리하는 공조장치에 의해 동일 실내의 공조를 행하는 공조 시스템에 관한 것이다.
종래, 실내의 현열부하를 처리하는 공조장치나, 실내의 잠열부하를 처리하는 조습장치 등의 각종 공기조화장치가 알려져 있다.
예를 들어, 특허문헌 1에는, 냉매회로에서 냉매가 순환하여 증기압축 냉동주기를 행하는 공조장치가 개시되어 있다. 이 공조장치의 냉매회로에는, 압축기, 실내 열교환기, 팽창밸브, 실외 열교환기 및 십자전환밸브가 접속된다. 이 공조장치는, 십자전환밸브의 전환에 의해 냉매의 순환방향이 가역(可逆)이 되어, 냉방운전과 난방운전이 전환 가능하게 구성된다. 그리고, 예를 들어 냉방운전에서는, 증발기가 되는 실내 열교환기에서 냉각된 공기가 실내로 공급되어, 실내의 냉방이 이루어진다. 한편, 난방운전에서는, 응축기가 되는 실내 열교환기에서 가열된 공기가 실내로 공급되어, 실내의 난방이 이루어진다.
또, 예를 들어, 특허문헌 2에는, 수분을 흡착하는 흡착제가 담지된 흡착열교환기가 냉매회로에 접속된 조습장치가 알려져 있다. 이 조습장치는, 냉매의 순환방향이 전환됨으로써 상기 흡착열교환기가 증발기 또는 응축기로서 기능하여, 제습 운전과 가습운전이 전환 가능하게 구성된다. 그리고 예를 들어, 제습운전에서는, 흡착열교환기에서 증발한 냉매에 의해 흡착제가 냉각되어, 공기의 수분이 이 흡착제에 흡착된다. 흡착제에 수분을 부여하고 제습된 공기는 실내로 공급되어, 실내의 제습이 이루어진다. 한편, 가습운전에서는, 흡착열교환기에서 응축한 냉매에 의해 흡착제가 가열되어, 흡착제에 흡착된 수분이 탈리된다. 이 수분을 함유하며 가습된 공기는 실내로 공급되어, 실내의 가습이 이루어진다.
[특허문헌 1 : 일본 특허 공개 2003-106609호 공보]
[특허문헌 2 : 일본 특허 공개 2004-294048호 공보]
[발명의 개시]
[발명이 해결하고자 하는 과제]
그런데, 실내의 습도에 관한 쾌적 범위는 실내의 상대습도가 크게 기여한다. 따라서, 전술한 바와 같은 조습장치는, 실내의 상대습도가 쾌적한 범위로 되도록 운전할 필요가 있다. 또, 실내의 쾌적성을 향상시키기 위해서는, 실내온도와 실내 상대습도의 쌍방을 쾌적하게 느낄 수 있도록 유지할 필요가 있다. 이를 위해, 전술한 바와 같은, 실내의 현열부하를 처리하는 공조장치와, 실내의 잠열부하를 처리하는 조습장치를 동일 실내에서 병용하는 것을 생각할 수 있다.
한편, 이와 같이 공조장치와 조습장치를 병용하여 실내의 공기조화를 행할 경우, 공조장치의 운전에 따라 실내의 온도가 변화하므로, 실내의 상대습도도 변화해버린다. 이 때문에, 예를 들어 그 시점의 실내 상대습도에 기초하여 조습장치의 능력을 제어하는 것으로는, 실내의 온도와 상대습도 쌍방을 신속하게 쾌적한 범위로 유지하기가 어려워진다.
본 발명은 이러한 점에 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적으로 하는 바는, 조습장치와 공조장치를 구비하는 공조 시스템에 있어서, 실내의 온도와 상대습도 쌍방을 신속하게 또 쾌적하게 유지할 수 있는 공조 시스템을 제안하는 데 있다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
제 1 발명은, 실내의 잠열부하를 처리하는 조습장치(10)와, 실내의 현열부하를 처리하는 공조장치(20)를 구비하며, 목표온도(Ts)와 목표상대습도(Rs)에 기초하여, 상기 조습장치(10) 및 상기 공조장치(20)에서 처리한 공기를 동일 실내로 공급하는 공조 시스템을 전제로 한다. 그리고 이 공조 시스템은, 실내온도가 상기 목표온도(Ts)에 가까워지도록 공조장치(20)의 처리능력을 조절하는 공조제어부(42)와, 상기 목표온도(Ts)에서 상기 목표상대습도(Rs)가 될 절대습도를 목표절대습도(As)로서 산출하는 연산부(33)와, 실내의 절대습도가 상기 목표절대습도(As)에 가까워지도록 조습장치(10)의 처리능력을 조절하는 조습제어부(41)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
제 1 발명의 공조 시스템에서는, 조습장치(10) 및 공조장치(20)가 운전됨으로써, 실내의 조습과 온도조절이 동시에 이루어진다. 상기 공조장치(20)는, 실내온도가 목표온도(Ts)에 가까워지도록 공조제어부(42)에서 온도조절능력이 제어된다. 그 결과, 실내온도가 점차 목표온도(Ts)로 수속되어, 최종적으로 목표온도(Ts)로 유지된다. 한편, 조습장치(10)는, 실내 상대습도가 목표상대습도(Rs)에 가까워지도록 조습능력이 제어된다. 구체적으로는, 우선, 연산부(33)가, 실내의 제어목표온도인 목표온도(Ts)와, 실내의 제어목표습도인 목표상대습도(Rs)로부터, 목표온도(Ts)의 조건 하에서 목표상대습도(Rs)가 될 목표절대습도(As)를 산출한다. 그 후, 습도조절부(41)는, 예를 들어 실제의 실내 절대습도와, 상기 목표절대습도(As)로부터 조습장치(10)에 필요한 조습능력을 산출하고, 조습장치(10)의 조습능력을 이 필요처리능력으로 조절한다. 즉, 조습장치(10)는, 목표온도(Ts)에서 제어목표습도가 될 목표상대습도(Rs)를 충족시키도록 조습능력이 조절된다.
제 2 발명은 제 1 발명에 있어서, 사용자가 상기 목표상대습도(Rs)를 설정상대습도로서 입력하는 입력부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
제 2 발명에서는, 사용자가 원하는 목표상대습도(Rs)가 설정상대습도로서 입력부(30)에 입력된다. 즉, 조습장치(10)에서는, 목표온도(Ts)에서 설정상대습도(Rs)를 충족시키도록 조습능력이 조절된다.
제 3 발명은 제 1 발명에 있어서, 사용자가 상기 목표온도(Ts)를 설정온도로서 입력하는 입력부(30)와, 상기 설정온도에 따라 목표상대습도(Rs)를 자동으로 결정하는 결정부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
제 3 발명에서는, 사용자가 원하는 목표온도(Ts)가 설정온도로서 입력부(30)에 입력된다. 또, 결정부는, 입력부(30)에 입력된 설정온도에 기초하여, 이 설정온도에 대응하는 목표상대습도(Rs)를 자동으로 결정한다. 즉, 조습장치(10)에서는, 설정온도(Ts)에서 상기 목표상대습도(Rs)를 충족시키도록 조습능력이 조절된다.
제 4 발명은 제 1 발명에 있어서, 상기 조습장치(10)가, 공기 중의 수분을 흡착하는 흡착제를 담지하는 흡착열교환기(51, 52)가 접속됨과 더불어, 냉동주기를 행하는 냉매회로를 구비하며, 상기 냉매회로(50)의 냉매로 흡착열교환기(51, 52)의 흡착제를 가열하거나 또는 냉각하여, 이 흡착제와 접촉하는 공기를 조습하고, 조습한 공기를 실내로 공급함으로써 실내의 잠열부하를 처리하는 것을 특징으로 한다.
제 4 발명의 조습장치(10)에는, 냉매가 순환하여 냉동주기를 행하는 냉매회로(50)가 구성된다. 이 냉매회로(50)에는, 표면에 흡착제가 담지된 흡착열교환기(51, 52)가 접속된다. 이 흡착열교환기(51, 52)는, 냉매회로에서의 냉매 흐름방향에 따라 증발기 또는 응축기로서 기능한다.
구체적으로, 예를 들어 흡착열교환기(51, 52)가 증발기로서 기능하면, 냉매에 의해 흡착제가 냉각된다. 공기가 이 흡착열교환기(51, 52)를 통과하면, 공기 중의 수분이 흡착제에 흡착된다. 이상과 같이 하여 제습된 공기가 실내로 공급되면, 실내의 제습이 이루어진다. 한편, 예를 들어 흡착열교환기(51, 52)가 응축기로서 기능하면, 냉매에 의해 흡착제가 가열된다. 공기가 이 흡착열교환기(51, 52)를 통과하면, 흡착제로부터 탈리된 수분이 이 공기에 부여된다. 이상과 같이 하여 가습된 공기가 실내로 공급되면, 실내의 가습이 이루어진다.
[발명의 효과]
본 발명에 의하면, 공조장치(20)의 목표온도(Ts)에서 목표상대습도(Rs)를 만족시키도록 조습장치(10)의 조습능력을 조절하도록 구성된다. 여기에서, 공조장치(20)는 목표온도(Ts)를 제어목표온도로 하므로, 공조장치(20)를 기동시킨 후, 조금 지나면, 실내온도는 목표온도(Ts)로 도달할 것으로 예측된다. 한편, 조습장치(10)는, 공조장치(20)의 기동 시부터, 목표온도(Ts)에서의 목표상대습도(Rs)를 만족시키도록 제어되므로, 실내의 상대습도를 신속하게 목표상대습도(Rs)로 수속시킬 수 있다. 따라서, 이 공조 시스템에 의해, 실내의 온도와 상대습도를 신속하게, 또 쾌적한 범위로 유지할 수 있다.
그리고 본 발명에 의하면, 공조장치(20)의 온도조절에 이용하는 목표온도(Ts)를 조습장치(10) 쪽에서도 이용하도록 구성된다. 이로써, 새로 입력부 등을 배치할 필요가 없으며, 비교적 용이한 구성으로 실내의 온도와 상대습도를 쾌적하게 느낄 수 있도록 유지할 수 있다.
또, 상기 제 2 발명에 의하면, 사용자가 원하는 목표상대습도(Rs)를 설정상대습도로서 입력부(30)에 입력할 수 있다. 즉, 이 공조 시스템의 조습장치(10) 조습능력을, 사용자가 입력하는 설정상대습도에 따라 적절하게 변경할 수 있다.
또한, 상기 제 3 발명에 의하면, 사용자가 원하는 목표온도(Ts)를 설정온도로서 입력부(30)에 입력할 수 있다. 즉, 이 공조 시스템의 공조장치(20) 온도조절능력을, 사용자가 입력하는 설정온도에 따라 적절하게 변경할 수 있다. 또, 결정부에서는, 실내 온도가 설정온도로 될 경우에, 이 온도조건 하에서 사용자가 쾌적하게 느끼는 상대습도를 자동으로 목표상대습도(Rs)로서 결정할 수 있다. 즉, 사용자가 설정상대습도를 입력하지 않아도, 사용자가 쾌적하게 느끼는 실내 상대습도를 목표상대습도(Rs)로서 자동으로 결정할 수 있어, 실내 습도를 쾌적한 범위로 유지할 수 있다.
그리고 상기 제 4 발명에 의하면, 예를 들어 냉매회로(50)의 냉매에 의한 흡착제의 가열량이나 냉매량, 또는 흡착제와 공기의 접촉시간 등을 적절하게 조절함으로써, 조습장치의 조습능력을 용이하게 또 다단계로 조절할 수 있다.
도 1은, 실시형태에 관한 공조 시스템의 개략 구성도이다.
도 2는, 실시형태에 관한 조습장치의 냉매회로 구성을 나타낸 배관계통도이며, (A)는 제 1 동작 중의 동작을 나타내고, (B)는 제 2 동작 중의 동작을 나타낸다.
도 3은, 흡착열교환기의 개략 사시도이다.
도 4는, 실시형태에 관한 공조장치의 냉매회로 구성을 나타낸 배관계통도이며, (A)는 제 1 상태를 나타내고, (B)는 제 2 상태를 나타낸다.
도 5는, 그 밖의 실시형태의 제 1 변형예에 관한 조습장치의 개략구성도이며, (A)는 제 1 동작 중의 동작을 나타내고, (B)는 제 2 동작 중의 동작을 나타낸다.
도 6은, 그 밖의 실시형태의 제 2 변형예에 관한 조습유닛의 개략 사시도이다.
[부호의 설명]
1 : 공조 시스템 10 : 조습장치
20 : 공조장치 30 : 제어기(입력부)
41 : 조습제어부 42 : 공조제어부
50 : 냉매회로
51 : 제 1 흡착열교환기(흡착열교환기)
52 : 제 2 흡착열교환기(흡착열교환기)
본 발명의 실시형태에 대해 설명한다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 공조 시스템(1)은, 공기의 잠열을 처리하는 조습장치(10)와, 공기의 현열을 처리하는 공조장치(20)를 구비한다. 이 공조 시스템(1)에서는, 조습장치(10)에서 처리한 공기와, 공조장치(20)에서 처리한 공기의 쌍방이 동일 실내로 공급된다. 또 이 공조 시스템(1)은, 나중에 상세하게 서술하지만, 조습제어부(41), 공조제어부(42), 및 제어부(30)를 구비한다.
[조습장치의 개략구성]
본 실시형태의 조습장치(10)는, 제습한 공기를 실내로 공급하는 제습운전과, 가습한 공기를 실내로 공급하는 가습운전이 가능하게 구성된다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 조습장치(10)는 냉매회로(50)를 구비한다. 이 냉매회로(50)는, 제 1 흡착열교환기(51), 제 2 흡착열교환기(52), 압축기(53), 십자전환밸브(54), 및 전동팽창밸브(55)가 배치된 폐회로이다. 이 냉매회로(50)는, 충전된 냉매를 순환시킴으로써, 증기압축 냉동주기를 행한다.
상기 냉매회로(50)에서 압축기(53)는, 그 토출측이 십자전환밸브(54)의 제 1 포트에, 그 흡입측이 십자전환밸브(54)의 제 2 포트에 각각 접속된다. 제 1 흡착열교환기(51)의 한끝은 십자전환밸브(54)의 제 3 포트에 접속된다. 제 1 흡착열교 환기(51)의 다른 끝은, 전동팽창밸브(55)를 개재하고 제 2 흡착열교환기(52)의 한끝에 접속된다. 제 2 흡착열교환기(52)의 다른 끝은, 십자전환밸브(54)의 제 4 포트에 접속된다.
상기 십자전환밸브(54)는, 제 1 포트와 제 3 포트가 연통되며 제 2 포트와 제 4 포트가 연통되는 제 1 상태(도 2(A)에 나타낸 상태)와, 제 1 포트와 제 4 포트가 연통되며 제 2 포트와 제 3 포트가 연통되는 제 2 상태(도 2(B)에 나타낸 상태)로 전환 가능하게 구성된다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 제 1 흡착열교환기(51) 및 제 2 흡착열교환기(52)는 모두 크로스핀식 핀튜브형 열교환기로 구성된다. 이들 흡착열교환기(51, 52)는, 동제 전열관(58)과 알루미늄제 핀(57)을 구비한다. 흡착열교환기(51, 52)에 배치된 복수의 핀(57)은 각각이 장방형의 판상으로 형성되며, 일정간격으로 나열된다. 또 전열관(58)은, 각 핀(57)을 관통하도록 설치된다.
상기 각 흡착열교환기(51, 52)에서는, 각 핀(57)의 표면에 흡착제가 담지되며, 핀(57) 사이를 통과하는 공기가 핀(57) 표면의 흡착제와 접촉한다. 이 흡착제로는, 제올라이트, 실리카겔, 활성탄, 친수성 관능기를 갖는 유기고분자 재료 등, 공기 중의 수증기를 흡착할 수 있는 것이 이용된다.
또, 이 조습장치(10)에는, 도시하지 않았으나, 공기의 온도나 습도를 검출하는 복수의 센서가 설치된다. 이들 복수의 센서는, 실외공기의 온도를 검출하는 실외온도센서와, 실외공기의 상대습도를 검출하는 실외습도센서와, 실내공기의 온도를 검출하는 실내온도센서와, 실내공기의 상대습도를 검출하는 실내습도센서로 구 성된다.
<공조장치의 개략구성>
본 실시형태의 공조장치(20)는, 냉각한 공기를 실내로 공급하는 냉방운전과, 가열한 공기를 실내로 공급하는 난방운전이 가능하게 구성된다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 공조장치(20)는, 실내유닛(21) 및 실외유닛(22)을 구비한다. 상기 실내유닛(21)은 실내에 배치된다. 이 실내유닛(21)에는 실내 열교환기(62)가 수납된다. 한편, 상기 실외유닛(22)은 실외에 배치된다. 이 실외유닛(22)에는 실외 열교환기(61), 압축기(63), 십자전환밸브(64) 및 전동팽창밸브(65)가 수납된다. 상기 실내유닛(21)과 상기 실외유닛(22)은 2개의 연결배관(23, 24)으로 서로 접속된다. 그리고 공조장치(20)에는, 폐회로인 냉매회로(60)가 구성된다. 이 냉매회로(60)는, 충전된 냉매를 순환시킴으로써 증기압축 냉동주기를 행한다.
상기 냉매회로(60)에서 압축기(63)는, 그 토출측이 십자전환밸브(64)의 제 1 포트에, 그 흡입측이 십자전환밸브(64)의 제 2 포트에 각각 접속된다. 실외 열교환기(61)의 한끝은, 십자전환밸브(64)의 제 3 포트에 접속된다. 실외 열교환기(61)의 다른 끝은, 전동팽창밸브(65)를 개재하고 실내 열교환기(62)의 한끝에 접속된다. 실내 열교환기(62)의 다른 끝은, 십자전환밸브(64)의 제 4 포트에 접속된다.
상기 십자전환밸브(64)는, 제 1 포트와 제 3 포트가 연통되며 제 2 포트와 제 4 포트가 연통되는 제 1 상태(도 4(A)에 나타낸 상태)와, 제 1 포트와 제 4 포 트가 연통되며 제 2 포트와 제 3 포트가 연통되는 제 2 상태(도 4(B)에 나타낸 상태)로 전환 가능하게 구성된다. 또, 이 공조장치(20)에는, 실내로부터 공조장치(20)로의 흡입 실내공기 온도를 검출하는 흡입온도센서가 설치된다.
<조습제어부, 공조제어부 및 제어기의 구성>
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 공조 시스템(1)에는, 제어기(30), 조습제어부(41), 및 공조제어부(42)가 배치된다.
상기 제어기(30)는, 공조장치(20)의 제어목표온도인 설정온도(Ts)와, 조습장치(10)의 제어목표습도인 설정상대습도(Rs)를 각각 입력하는 입력부로 구성된다. 구체적으로, 제어기(30)에는, 온도설정부(31)와 습도설정부(32)가 설치된다.
상기 온도설정부(31)에는, 원하는 실내온도가 입력된다. 이 온도설정부(31)에는, 이 실내 목표온도가 설정온도(Ts)로서 설정된다. 한편, 상기 습도설정부(32)에는, 원하는 실내습도조건이 입력된다. 구체적으로, 습도설정부(32)에는, "저", "중", "고"의 3단계 중에서 원하는 실내습도조건이 선택적으로 입력된다. 습도설정부(32)에는, 입력된 습도조건에 대응하는 실내의 목표습도가 설정상대습도(Rs)로서 설정된다.
상기 공조제어부(42)는, 제어기(30)에 설정된 설정온도(Ts)를 수신한다. 이 공조제어부(42)는, 실내 온도가 상기 설정온도(Ts)에 가까워지도록 공조장치(20)의 온도조절능력을 조절한다.
상기 조습제어부(41)는, 제어기(30)에 설정된 설정온도(Ts) 및 설정상대습도(Rs)를 수신한다. 이 조습제어부(41)는 연산부(33)를 구비한다. 이 연산부(33) 는, 조습제어부(41)가 수신한 설정온도(Ts) 및 설정상대습도(Rs)로부터, 설정온도(Ts)에서 설정상대습도(Rs)가 될 절대습도를 산출하고, 이 절대습도를 목표절대습도(As)로서 설정한다. 그리고 조습제어부(41)는, 실내의 절대습도가, 상기 목표절대습도(As)에 가까워지도록 조습제어부(41)의 조습능력을 조절한다(상세는 후술하기로 한다).
-운전동작-
<조습장치의 운전동작>
본 실시형태의 조습장치(10)에서는 제습운전과 가습운전이 행해진다. 제습운전 중이나 가습운전 중의 조습장치(10)는, 도입한 실외공기(OA)를 조습하고 나서 공급공기(SA)로서 실내로 공급하는 동시에, 도입한 실내공기(RA)를 배출공기(EA)로서 실외로 배출한다. 즉, 제습운전 중이나 가습운전 중의 조습장치(10)는, 실내를 환기한다. 또, 상기 조습장치(10)는, 제습운전 중과 가습운전 중의 어느 쪽에서도, 제 1 동작과 제 2 동작을 소정의 시간간격(예를 들어, 3분 간격)으로 교대로 반복한다.
상기 조습장치(10)는, 제습운전 중에는 제 1 공기로서 실외공기(OA)를, 제 2 공기로서 실내공기(RA)를 각각 도입한다. 또, 상기 조습장치(10)는, 가습운전 중에는 제 1 공기로서 실내공기(RA)를, 제 2 공기로서 실외공기(OA)를 각각 도입한다.
먼저, 제 1 동작에 대해 설명한다. 제 1 동작 중에는, 제 1 흡착열교환기(51)로 제 2 공기가, 제 2 흡착열교환기(52)로 제 1 공기가 각각 공급된다. 이 제 1 동작에서는, 제 1 흡착열교환기(51)에 대한 재생동작과, 제 2 흡착열교환기(52)에 대한 흡착동작이 행해진다.
도 2(A)에 나타낸 바와 같이, 제 1 동작 중의 냉매회로(50)에서는, 십자전환밸브(54)가 제 1 상태로 설정된다. 압축기(53)를 운전시키면, 냉매회로(50) 내에서 냉매가 순환한다. 구체적으로, 압축기(53)로부터 토출된 냉매는, 제 1 흡착열교환기(51)에서 방열하여 웅축된다. 제 1 흡착열교환기(51)에서 웅축된 냉매는, 전동팽창밸브(55)를 통과할 때 감압되며, 그 후, 제 2 흡착열교환기(52)에서 흡열하여 증발한다. 제 2 흡착열교환기(52)에서 증발한 냉매는 압축기(53)로 흡입되어 압축되며, 다시 압축기(53)로부터 토출된다.
이와 같이, 제 1 동작 중의 냉매회로(50)에서는, 제 1 흡착열교환기(51)가 응축기가 되며, 제 2 흡착열교환기(52)가 증발기가 된다. 제 1 흡착열교환기(51)에서는, 핀(57) 표면의 흡착제가 전열관(58) 내의 냉매에 의해 가열되어, 가열된 흡착제로부터 탈리된 수분이 제 2 공기에 부여된다. 한편, 제 2 흡착열교환기(52)에서는, 핀(57) 표면의 흡착제에 제 1 공기 중의 수분이 흡착되어, 발생한 흡착열이 전열관(58) 내의 냉매에 흡열된다.
그리고, 제습운전 중에는, 제 2 흡착열교환기(52)에서 제습된 제 1 공기가 실내로 공급되며, 제 1 흡착열교환기(51)로부터 탈리된 수분이 제 2 공기와 함께 실외로 배출된다. 한편, 가습운전 중에는, 제 1 흡착열교환기(51)에서 가습된 제 2 공기가 실내로 공급되며, 제 2 흡착열교환기(52)에 수분을 빼앗긴 제 1 공기가 실외로 배출된다.
다음으로, 제 2 동작에 대해 설명한다. 제 2 동작 중에는, 제 1 흡착열교환기(51)로 제 1 공기가, 제 2 흡착열교환기(52)로 제 2 공기가 각각 공급된다. 이 제 2 동작에서는, 제 2 흡착열교환기(52)에 대한 재생동작과, 제 1 흡착열교환기(51)에 대한 흡착동작이 행해진다.
도 2(B)에 나타낸 바와 같이, 제 2 동작 중의 냉매회로(50)에서는, 십자전환밸브(54)가 제 2 상태로 설정된다. 압축기(53)를 운전시키면, 냉매회로(50) 내에서 냉매가 순환한다. 구체적으로, 압축기(53)로부터 토출된 냉매는, 제 2 흡착열교환기(52)에서 방열하여 웅축된다. 제 2 흡착열교환기(52)에서 웅축된 냉매는 전동팽창밸브(55)를 통과할 때 감압되며, 그 후, 제 1 흡착열교환기(51)에서 흡열하여 증발한다. 제 1 흡착열교환기(51)에서 증발한 냉매는, 압축기(53)로 흡입되어 압축되며, 다시 압축기(53)로부터 토출된다.
이와 같이 냉매회로(50)에서는, 제 2 흡착열교환기(52)가 응축기가 되며, 제 1 흡착열교환기(51)가 증발기가 된다. 제 2 흡착열교환기(52)에서는, 핀(57) 표면의 흡착제가 전열관(58) 내의 냉매에 의해 가열되어, 가열된 흡착제로부터 탈리된 수분이 제 2 공기에 부여된다. 한편, 제 1 흡착열교환기(51)에서는, 핀(57) 표면의 흡착제에 제 1 공기 중의 수분이 흡착되어, 발생한 흡착열이 전열관(58) 내의 냉매에 흡열된다.
그리고, 제습운전 중에는, 제 1 흡착열교환기(51)에서 제습된 제 1 공기가 실내로 공급되며, 제 2 흡착열교환기(52)로부터 탈리된 수분이 제 2 공기와 함께 실외로 배출된다. 한편, 가습운전 중에는, 제 2 흡착열교환기(52)에서 가습된 제 2 공기가 실내로 공급되며, 제 1 흡착열교환기(51)에 수분을 빼앗긴 제 1 공기가 실외로 배출된다.
<공조장치의 운전동작>
본 실시형태의 공조장치(20)에서는 냉방운전과 난방운전이 행해진다.
공조장치(20)의 냉방운전에서는, 도 4(A)에 나타낸 바와 같이, 냉매회로(60)의 십자전환밸브(64)가 제 1 상태로 설정된다. 압축기(63)를 운전시키면, 냉매회로(60) 내에서 냉매가 순환한다. 구체적으로, 압축기(63)로부터 토출된 냉매는 실외 열교환기(61)에서 방열하여 응축된다. 실외 열교환기(61)에서 응축된 냉매는, 전동팽창밸브(65)를 통과할 때 감압된 후, 실내 열교환기(62)에서 흡열하여 증발한다. 실내 열교환기(62)에서 증발한 냉매는 압축기(63)로 흡입되어 압축되며, 다시 압축기(63)로부터 토출된다.
이와 같이 냉매회로(60)에서는, 실외 열교환기(61)가 응축기가 되며, 실내 열교환기(62)가 증발기가 된다. 한편, 실내로부터 공조장치(20)로 흡입된 공기는, 증발기인 실내 열교환기(62)를 통과한다. 이 공기는, 실내 열교환기(62)에서 냉각된 후, 실내로 공급된다.
한편, 공조장치(20)의 난방운전에서는, 도 4(B)에 나타낸 바와 같이 냉매회로(60)의 십자전환밸브(64)가 제 2 상태로 설정된다. 압축기(63)를 운전시키면, 냉매회로(60) 내에서 냉매가 순환한다. 구체적으로, 압축기(63)로부터 토출된 냉매는 실내 열교환기(62)에서 방열하여 응축된다. 실내 열교환기(62)에서 응축된 냉매는, 전동팽창밸브(65)를 통과할 때 감압된 후, 실외 열교환기(61)에서 흡열하 여 증발한다. 실외 열교환기(61)에서 증발한 냉매는, 압축기(63)로 흡입되어 압축되며, 다시 압축기(63)로부터 토출된다.
이와 같이, 냉매회로(60)에서는, 실외 열교환기(61)가 증발기가 되며, 실내 열교환기(62)가 응축기가 된다. 한편, 실내로부터 공조장치(20)로 흡입된 공기는, 응축기인 실내 열교환기(62)를 통과한다. 이 공기는, 실내 열교환기(62)에서 가열된 후 실내로 공급된다.
<공조 시스템의 제어동작>
본 실시형태의 공조 시스템(1)에서는, 전술한 조습장치(10)의 제습운전 또는 가습운전과, 전술한 공조장치(20)의 냉방운전 또는 난방운전과의 조합에 의해 4가지 운전이 이루어진다. 구체적으로, 공조 시스템(1)에서는, 조습장치(10)에서 제습운전을 하는 동시에 공조장치(20)에서 냉방운전을 하는 "냉방제습운전"과, 조습장치(10)에서 제습운전을 하는 동시에 공조장치(20)에서 난방운전을 하는 "난방제습운전"과, 조습장치(10)에서 가습운전을 하는 동시에 공조장치(20)에서 냉방운전을 하는 "냉방가습운전"과, 조습장치(10)에서 가습운전을 하는 동시에 공조장치(20)에서 난방운전을 하는 "난방가습운전"이 전환 가능하게 구성된다.
이하에는, 이들 운전 중 상기 "냉방제습운전"을 대표예로서 공조 시스템(1)의 제어동작을 설명한다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 공조 시스템(1)에서 냉방제습운전이 개시되면, 전술한 조습장치(10)의 제습운전 및 전술한 공조장치(20)에서의 냉방운전이 동시에 이루어진다.
공조장치(20)에서는, 제어기(30)에 설정된 설정온도(Ts)(예를 들어 25℃)를 공조제어부(42)가 수신한다. 또, 공조장치(20)의 흡입온도센서에서 검출된 흡입실내온도를 공조제어부(42)가 수신한다. 공조제어부(42)는, 흡입온도센서의 검출온도와 상기 설정온도의 온도차에 기초하여, 실내온도가 설정온도(25℃)에 가까워지도록 공조장치(20)의 냉방능력을 제어한다. 구체적으로, 이 공조장치(20)의 냉방능력 제어는, 예를 들어 실내 열교환기(62)의 냉매 증발온도나 압축기(63)의 주파수를 조정함으로써 이루어진다. 이상과 같이, 공조장치(20)에서는, 설정온도(Ts)를 목표온도로 하여 냉방운전이 이루어진다. 그 결과, 실내온도는 점차 설정온도(Ts)로 수속되어, 설정온도(25℃)로 유지된다.
한편, 조습장치(10)에서는, 제어기(30)에 설정된 설정온도(Ts)(25℃) 및 설정상대습도(Rs)(예를 들어, 40％)를 조습제어부(41)가 수신한다. 또, 조습장치(10)의 실외온도센서 및 실내온도센서에서 검출된 검출온도와, 실외습도센서 및 실내습도센서에서 검출된 검출습도를, 각각 조습제어부(41)가 수신한다. 다음으로, 조습제어부(41)는, 설정온도(Ts)와 설정상대습도(Rs)로부터, 설정온도(25℃)에서 상대습도(40％)가 될 절대습도를 목표절대습도(As)로서 산출한다. 또, 연산부(33)에서는, 실외의 검출온도 및 검출습도로부터 실외공기(OA)의 절대습도가 산출된다. 또한, 연산부(33)에서는, 실내의 검출온도 및 검출습도로부터 공급공기(SA)의 절대습도가 산출된다.
조습제어부(41)는, 실외공기(OA) 및 공급공기(SA)의 절대습도와, 상기 목표절대습도(As)에 기초하여, 실내의 절대습도가 목표절대습도(As)에 가까워지도록 조습장치(10)의 제습능력을 제어한다. 이 조습장치(10)의 제습능력 제어는, 예를 들 어, 압축기(63)의 주파수에 따른 냉매순환향의 조절이나, 흡착열교환기(51, 52)의 흡착제와 공기와의 접촉시간을 적절하게 조절함으로써 이루어진다.
이상과 같이 하여 이 조습장치(10)에서는, 설정온도(Ts)에서 상대습도(Rs)를 충족시키도록 제습운전이 이루어진다. 그 결과, 전술한 공조장치(20)의 냉방운전에 의해 실내온도가 설정온도(Ts)에 가까워짐과 더불어, 실내 상대습도는 점점 설정상대습도(Rs)로 수속된다. 그리고 최종적으로 실내온도가 설정온도(25℃)로 유지됨과 더불어, 실내 상대습도가 설정상대습도(40％)로 유지된다.
-실시형태의 효과-
상기 실시형태에 의하면, 공조장치(20)의 목표제어온도인 설정온도(Ts)에서 목표상대습도(Rs)를 만족시키도록 조습장치(10)의 조습능력을 조절하도록 한다. 여기에서, 공조장치(20)는 설정온도(Ts)를 제어목표온도로 하므로, 공조장치(20)의 기동 후 조금 지나면, 실내온도는 설정온도(Ts)에 도달한다. 한편, 조습장치(10)는, 공조장치(20)의 기동 시부터, 설정온도(Ts)에서의 목표상대습도(Rs)를 만족시키도록 제어되므로, 실내의 상대습도를 신속하게 목표상대습도로 수속시킬 수 있다. 따라서, 이 공조 시스템에서 실내의 온도와 상대습도를 신속하게 또 쾌적한 범위로 유지할 수 있다.
또, 본 발명에 의하면, 공조장치(20)의 온도조절에 이용하는 설정온도(Ts)를 조습장치(10) 쪽에서도 이용하도록 구성된다. 이로써, 설정입력부 등을 새로 설치할 필요가 없으며, 비교적 용이한 구성으로 실내의 온도와 상대습도를 쾌적하게 느낄 수 있도록 유지할 수 있다.
<그 밖의 실시형태>
상기 실시형태에서는, 설정온도(Ts)나 설정상대습도(Rs)의 입력부를 제어기(30)에 설치하나, 이 입력부를, 예를 들어 조습장치(10)의 조습제어부(41)나, 공조장치(20)의 공조제어부(42)에 설치하도록 해도 된다. 즉, 조습제어부(41)와 공조제어부(42)가 서로 설정온도(Ts)나 설정상대습도(Rs)를 공유할 수 있도록 함으로써, 상기 실시형태와 마찬가지의 온도조절, 조습운전을 할 수 있다.
또, 목표습도(Rs)는, 반드시 사용자가 입력한 설정습도(Rs)에 의해 설정될 필요는 없으며, 입력부(30)에 입력된 설정온도(Ts)에 따라 결정부에 의해 자동적으로 결정되어도 된다. 즉, 이 결정부에는, 실내온도와, 이 실내온도에 대응하는 최적의 습도(사용자가 쾌적하게 느끼는 습도)가 미리 데이터로서 기억된다. 그리고 결정부는 상기 데이터에 기초하여, 설정온도(Ts)에서 최적이 될 습도를 목표상대습도(Rs)로서 자동으로 결정한다. 구체적으로, 결정부는, 설정온도(Ts)가 22℃ 이하일 경우, 목표상대습도(Rs)를 55％로 하며, 설정온도(Ts)가 22℃에서 26℃까지의 범위에서는, 목표상대습도(Rs)를 50％로 하고, 설정온도(Ts)가 26℃ 이상에서는, 목표상대습도(Rs)를 45％가 되도록 변경한다. 즉, 이 예에서는, 사용자가 목표설정습도를 입력하지 않아도, 실내의 온도조건에 따른 목표상대습도(Rs)를 결정할 수 있으며, 조습장치(10)에 의해 실내습도를 쾌적한 범위로 유지할 수 있다.
또, 상기 실시형태에서는, 조습장치(10)가 다음과 같이 구성되어도 된다. 여기서는 조습장치(10)의 변형예에 대해 설명하기로 한다.
-제 1 변형예-
도 5에 나타낸 바와 같이, 제 1 변형예의 조습장치(10)는, 냉매회로(100)와 2개의 흡착소자(111, 112)를 구비한다. 냉매회로(100)는, 압축기(101)와 응축기(102)와 팽창밸브(103)와 증발기(104)가 차례로 접속된 폐회로이다. 냉매회로(100)에서 냉매를 순환시키면, 증기압축 냉동주기가 이루어진다. 이 냉매회로(100)는, 열원수단을 구성한다. 제 1 흡착소자(111) 및 제 2 흡착소자(112)는 제올라이트 등의 흡착제롤 구비하며, 각각 흡착부재를 구성한다. 또, 각 흡착소자(111, 112)에는 다수의 공기통로가 형성되며, 이 공기통로를 통과할 때 공기가 흡착제와 접촉한다.
이 조습장치(10)는 제 1 동작과 제 2 동작을 반복한다. 도 5(A)에 나타낸 바와 같이, 제 1 동작 중의 조습장치(10)는, 응축기(102)에서 가열된 공기를 제 1 흡착소자(111)로 공급하여 흡착제를 재생시키는 한편, 제 2 흡착소자(112)에 수분을 빼앗긴 공기를 증발기(104)에서 냉각시킨다. 또 ,도 5(B)에 나타낸 바와 같이, 제 2 동작 중의 조습장치(10)는, 응축기(102)에서 가열된 공기를 제 2 흡착소자(112)로 공급하여 흡착제를 재생시키는 한편, 제 1 흡착소자(111)에 수분을 빼앗긴 공기를 증발기(104)에서 냉각시킨다. 그리고 이 조습장치(10)는, 흡착소자(111, 112)를 통과할 때 제습된 공기를 실내로 공급하는 제습운전과, 흡착소자(111, 112)를 통과할 때 가습된 공기를 실내로 공급하는 가습운전을 전환하여 실행한다.
-제 2 변형예-
도 6에 나타낸 바와 같이, 제 2 변형예의 조습장치(10)는 조습유닛(150)을 구비한다. 이 조습유닛(150)은, 펠티어(Peltier) 소자(153)와 한 쌍의 흡착핀(151, 152)을 구비한다. 흡착핀(151, 152)은, 이른바 히트싱크의 표면에 제올라이트 등의 흡착제를 담지시킨 것이다. 이 흡착핀(151, 152)은 흡착부재를 구성한다. 펠티어 소자(153)는, 그 한쪽 면에 제 1 흡착핀(151)이, 다른 쪽 면에 제 2 흡착핀(152)이 각각 접합된다. 펠티어 소자(153)에 직류를 흘리면, 2개 흡착핀(151, 152)의 한쪽이 흡열측이 되며, 다른 쪽이 방열측이 된다. 이 펠티어 소자(153)는 열원수단을 구성한다.
이 조습장치(10)는 제 1 동작과 제 2 동작을 반복한다. 제 1 동작 중의 조습유닛(150)은, 방열측인 제 1 흡착핀(151)의 흡착제를 재생시켜 공기를 가습하는 한편, 흡열측인 제 2 흡착핀(152)의 흡착제에 수분을 흡착시켜 공기를 제습한다. 또, 제 2 동작 중의 조습유닛(150)은, 방열측인 제 2 흡착핀(152)의 흡착제를 재생시켜 공기를 가습하는 한편, 흡열측인 제 1 흡착핀(152)의 흡착제에 수분을 흡착시켜 공기를 제습한다. 그리고 이 조습장치(10)는, 조습유닛(150)을 통과할 때 제습된 공기를 실내로 공급하는 제습운전과, 조습유닛(150)을 통과할 때, 가습된 공기를 실내로 공급하는 가습운전을 전환하여 실행한다.
여기에서, 이상의 실시형태는 본질적으로 바람직한 예시로서, 본 발명, 그 적용물, 또는 그 용도범위의 제한을 의도하는 것은 아니다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명은, 잠열을 처리하는 조습장치와 현열을 처리하는 공조장치에 의해 동일실내의 공조를 실행하는 공조 시스템에 대해 유용하다.

Claims (4)

  1. 실내의 잠열부하를 처리하는 조습장치와, 실내의 현열부하를 처리하는 공조장치를 구비하며, 목표온도(Ts)와 목표상대습도(Rs)에 기초하여 상기 조습장치 및 상기 공조장치에서 처리한 공기를 동일 실내로 공급하는 공조 시스템에 있어서,
    실내온도가 상기 목표온도(Ts)에 가까워지도록 공조장치의 처리능력을 조절하는 공조제어부와,
    상기 목표온도(Ts)에서 상기 목표상대습도(Rs)가 되는 절대습도를 목표절대습도(As)로서 산출하는 연산부와,
    실내 절대습도가 상기 목표절대습도(As)에 가까워지도록 조습장치의 처리능력을 조절하는 조습제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 공조 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    사용자가 상기 목표상대습도(Rs)를 설정상대습도로서 입력하는 입력부를 구비한 것을 특징으로 하는 공조 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    사용자가 상기 목표온도(Ts)를 설정온도로서 입력하는 입력부와,
    상기 설정온도에 따라 목표상대습도(Rs)를 자동으로 결정하는 결정부를 구비한 것을 특징으로 하는 공조 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 조습장치는,
    공기 중의 수분을 흡착하는 흡착제를 담지하는 흡착열교환기(51, 52)가 접속됨과 더불어, 냉동주기를 행하는 냉매회로를 구비하며,
    상기 냉매회로의 냉매로 흡착열교환기의 흡착제를 가열하거나 또는 냉각하여, 이 흡착제와 접촉하는 공기를 조습하고, 조습한 공기를 실내로 공급함으로써 실내의 잠열부하를 처리하는 것을 특징으로 하는 공조 시스템.
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