KR20110106500A - 정밀 습도 제어와 온도조절이 동시에 가능한 항온항습장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉방, 난방, 가습 및 제습이 동시에 가능한 냉난방시스템에 관한 것이다. 특히 냉난방과 함께 정밀한 습도조절이 가능한 장치에 관한 것이다.
본 발명은 특히 냉방과 난방에 의하여 발생하는 냉매의 응축과 팽창시 발생하는 열을 재활용하여 냉난방이 가능한 동시에 적절한 습도의 조절이 정밀하게 이루어 질 수 있는 시스템에 관한 것이다.
반도체제조, 고정밀 의약품, 미생물배양실, 박물관, 고서보관실 등과 같이 보관되어야 하는 혹은 처리가 되는 물질에 따라 온도와 습도가 정밀하게 조절되어야 하는 시설이 점차 늘어나고 있다. 이러한 정밀 온도조절과 습도조절이 동시에 이루어지기는 어렵고 현재 널리 이용하는 방식으로 냉방과 난방을 겸비한 장치를 설치하고, 이 냉난방의 장치에 가습을 위하여 별도의 전열히팅가습장치나 초음파가습장치 등이 부설되어지고 있다. 이러한 장치는 전열장치나 초음파 장치의 작동을 위하여 별도의 히팅코일이나 초음파 발생장치를 설치하여야 하며, 이것을 조절하기 위한 별도의 콘트롤 장치의 설치도 필요하다.
본 발명은 냉매에 의한 냉난방 작동시, 냉매의 응축이나 팽창시 발생하는 열을 재활용하도록 하여 주는 동시에 모세관이 무수하게 형성된 다공성의 구조이면서 주름진 굴곡구조의 여재를 다층으로 구성하여주고, 이곳을 증발기와 보조열교환기를 통과하는 순환풍이 통과하도록 하였다. 따라서 현재 냉난방이 적용되는 실내의 습도를 측정하여 외부 콘덴서에서 낭비되어지는 폐열을 이용하여 제습도 가능하며, 가습은 포화증기압형태의 습입자를 공급하여 단시간에 목표한 습도에 도달 할 수 있게 하여 초정밀 측정기, 서버, 각종 문화재, 서류 등이 보관된 곳에 대한 초정밀 온도 및 습도 조절이 가능하게 하였다.

Description

정밀 습도 제어와 온도조절이 동시에 가능한 항온항습장치{Air conditioning system able to control preciously the humidity within the unit cycle}

본 발명은 온도조절과 습도조절이 동시에 이루어질 수 있는 항온항습 시스템에 관한 것이다. 특히 본 발명은 정밀 습도제어에 의한 항온항습이 가능한 항온항습장치에 관한 것이다.

본 발명은 온도조절과 함께 정밀한 습도 조절이 이루어 질 수 있는 항온항습장치에 관한 것이다.

사람이 거주하는 공간은 물론이고 각종 실험실, 보관실, 정밀제어장치들, 서버장치들, 정밀제품 생산시설 등에 대한 온도와 습도의 정밀한 제어가 필요하다. 그 이유는 물질의 변화는 온도의 변화에 따라 거주공간내의 각종 거주자, 동식물, 물품들이 영향을 받는다. 또한 온도와 함께 상대습도에 의한 영향도 크다. 즉, 실내거주자와 이곳에 보관되는 각종물품과 동식물에 대한 온도와 습도의 영향은 거주자의 생활의 쾌적성확보를 보장하는 것이며, 보관실의 경우 보관물품의 변질성에 큰 영향을 준다. 특히 고가의 서화류, 책자, 반도체, 실험기구, 초정밀 제어장치들.. 등 무수히 많은 것들이 온도와 습도에 따라 어떤 것은 치명적인 변화의 요인으로 작용하게 되어있다.

이러한 관계로 본 발명자는 실내의 냉난방을 조절하는 공조시스템을 개발하여 제작 및 설치를 진행하여 오던 중, 실내의 습도가 온도와 함께 심각한 영향을 준다는 점을 감안하여 습도조절이 가능한 냉난방 장치를 개발하였다. 특히 보관물의 변화를 막고자 습도를 제어하는 제습기능을 갖춘 냉난방장치를 개발하였다. 이중에서 제습을 위하여 냉매를 압축하는 콘덴서에서 발생하는 폐열을 이용하고자, 냉매의 일부를 실내로 재순환시켜 보조열교환기에 의하여 냉매를 응축하면서 응축시 발생하는 열에 의하여 실내공기의 습도를 제거하도록 하였다.

이러한 냉매의 응축열을 재사용하여 제습을 하는 것으로 막대한 에너지절감효과를 얻게 되었다. 그러나 이러한 제습외에 초정밀한 습도와 온도제어를 위하여 가습(加濕)의 필요성도 크게 대두되었다. 항온과 항습을 위해서는 제습도 중요하지만 역으로 가습도 함께 동작하여야 목적한 초정밀 항온항습이 가능한 것이다.

습도는 자신의 크기를 변화시키면서, 습기를 빨아들이는 물질을 ‘흡수성 물질’, 이에 반해 크기의 변화 없이 내부로 물을 빨아 들이는 물질을 ‘친수성(물과 친화적인) 물질’이라고 한다. 흡수성 물질은 주변 환경과의 균형을 이루려는 경향이 있어, 만일 습도가 높은 외부 공기에서 습기를 머금은 목재를 상대적으로 습도가 낮은 난방이 된 실내로 가져오게 되면, 그 목재는 머금고 있던 습기를 공기 중으로 방출하게 된다. 그 과정에서 갈라지거나, 구부러지는 등의 형태의 변화가 일어나게 된다. 이와 같은 손상의 경우는 종이, 옷감, 기타 플라스틱 제품, 왁스, 과일, 채소 외 기타 물질에서도 흔히 찾아볼 수 있는데, 이는 온도보다 더욱 심각하게 제품 생산에 악영향을 미치게 된다.

변형으로부터 흡수성 물질의 보호를 위해서는 그 습도 및 환경을 일정하게 안정시켜야 한다. 공기 중 습도가 너무 낮으면 가습을 실행해 주고, 너무 습도가 높으면 제습을 실시해 주어야 하는 것이다.

반도체, IT 관련 첨단 산업을 비롯해 정전기 문제에 민감한 산업이 점차 늘어 나는 추세다. 상대습도가 35% 이상 유지되면 정전기는 현저히 줄어드는데, 이 때문에 습도 조절이 중요하게 된다.

오늘날 황사, 대기오염 등으로 인해 외부 공기 유입이 차단된 밀폐된 실내 공간에서 활동하는 시간이 많아졌다.

이러한 실내에서 적절한 습도 조절을 통해 호흡기 질환 등을 예방하고, 나아가서 실내 온도 유지를 통해 건물 내부의 열 손실을 막아 냉/난방 비용의 절감 효과도 노릴 수 있다.

따라서 냉방, 난방, 제습의 기능외에 가습(可濕)을 겸비하여야 하는 요구가 발생하게 되었다. 즉, 제습과 가습이 초정밀로 제어되어야만 목적한 습도를 정확하게 유지가능하기 때문이다.

냉방과 난방을 동시에 구현하여 설치장소에 대한 항온(恒溫)과 항습(恒濕)을 유지하면서, 보관물의 특이성에 기인한 종자류, 식물, 박물관의 유물 등의 경우 제습의 필요성이 대두되면서, 동시에 적절한 습도를 유지하여야 하는 가습과 제습의 동시적인 필요성이 발생하게 되었다. 즉, 종자를 보존할 경우 단순히 항온 항습만이 아니라 종자의 활성을 일정하게 유지하기 위하여 적절한 습도를 함께 유지하여야 하는 것이다. 즉, 제습이 일정하게 이루어지면서 일정 수준이하로 습도가 낮아지면 동시에 적절한 습도의 공급이라는 상당히 복잡한 시스템의 구성이 요구되어 지는 것이다.

동일한 형태로 고서화, 도서, 조각품, 생활민예품 등의 경우 항온기능과 함께 적절한 습도의 유지를 함께 병행하여야만 그 보관물품의 최적상황을 유지할 수 있게 되었다.

이러한 요구에 부응하고자 항온항습시스템의 일환으로 널리 사용되는 방식이 일정한 용기내에 (+)(-)의 전극을 배치하고, 이 용기내에 물을 충진한 다음, 전기를 통전시켜 물이 비등하도록 하는 방식, 초음파에 의한 가습장치, 용기의 저면에 가열장치를 설치하여 가열하는 가습장치 등과 같이 다양한 가습장치를 항온시스템에 병설하고 있다.

상기한 가습장치중에 가장 효과적인 것으로 현재 널리 이용되는 방식은 용기내에 전극을 놓고 비등(沸騰)처리하여 공급하는 방식이다. 이러한 방식은 초기에는 가습기능에 문제가 없지만, 사용시간이 경과하면서 (+)전극에는 음이온(주로 유기질 성분)이 (-)전극에는 양이온 성분들( 주로 Na, Mg, Ca, Fe 등의 금속이온들)이 흡착하여 일종의 부동태(不動態)형상의 막을 형성하게 된다. 따라서 시간이 경과하면서 이 부동태층으로 인하여 전기의 흐름이 차단되면서 가습기능이 현저하게 떨어져 일정시간 별로 그 전극에 대한 보수유지가 필요하다. 그러나 대형 시스템에 있어 이러한 보수 유지는 전부 인력에 의하여 진행이 되면서 사실상 정확한 보수유지가 되지 못하는 문제를 노출하고 있다. 이러한 방식은 가습입자의 크기가 2 내지 4 ㎛이다.

또 다른 형태인 초음파에 의한 가습의 경우에는 초음파를 이용한 발생된 물방울이 공기중에 충분히 산포하여 주지 못하고 그 대부분은 저면에 낙하하여 버린다. 그리고 초음파 발생장치 역시 사용시간의 경과에 따라 표면에 부동태의 막을 형성하게 되어 이 역시 일정간격으로 보수유지가 되어야 함에도 불구하고 현실은 인력부족과 사용자의 무지에 의하여 그대로 방치되는 경우가 대부분이다. 이 초음파에 의한 가습입자는 0.3 내지 10 ㎛이다.

상기한 구성의 또 다른 문제는 가열에 의한 가습시, 발생된 습기에 잠열을 갖고 있어 이 잠열의 발산으로 냉방의 경우 냉방효율를 낮추게 한다. 그리고 이 가열장치에 대한 별도의 전원공급장치를 설치하고, 이 전원장치를 설치 장소의 습도에 따라 콘트롤하기 위한 별도의 제어장치를 설치하여야 하므로, 비용의 증가, 부피의 증가 그리고 원가상승의 문제가 발생한다.

에너지 절감과 효율성을 제고하기 위하여 일부 히트펌프식으로 고온상태의 냉매를 유입하여 물을 가열하도록 하고 있다. 그러나 이러한 구조는 냉매의 일부를 유입하도록 하기 위하여 도관을 설치하는 것은 문제가 없다고 하지만, 이 냉매가 지나도록 물탱크를 설치하여야하며, 특히 냉매의 공급으로 인한 물의 가열이 정확하게 원하는 수준의 습도를 공급하기 위하여 콘트롤하는 것이 대단히 어려운 것이다. 냉방이 충분히 이루어져 냉매순환이 크지 않을 경우 가열을 위한 고온의 냉매가 불충분하게 된다. 결국 불충분한 고온냉매를 대신하여 별도의 가열장치를 설치하지 않는 경우 목적한 수분의 가습이 이루어지지 못하게 된다. 반대로 난방의 경우에는 가열을 위한 고온냉매가 실내에 전부 공급이 되므로, 물의 가열을 위한 충분한 냉매의 공급이 부족하게 된다. 결국 이러한 방식은 정밀한 습도 제어가 불필요한 범용의 구조물에 사용이 가능하며, 수십 수백억에 달하는 고서화, 종자보관, 귀금속 등의 보관실에는 적용이 어렵다.

이외에도 스팀분사식의 경우 가습입자가 2 내지 4 ㎛이고, 미세노즐에 의한 직접 분사식의 경우에는 15 내지 0.0024 ㎛이다.

이러한 가습입자의 크기가 크고 불일치하게 되면 습도를 높이는데 이용되지 못하고 대부분이 그대로 낙하하여 시설물 저면을 적셔주는 현상만 일으키고 있다. 즉, 가습입자를 가능한 작게 만들수록 가습효과는 극대화할 수있는 것이다.

항온항습에서 항습을 이루기 위하여 가장 효과적이라고 인정하고 공급되어져 있는 팬타입(상기한 +,- 전극에 의한 비등에 의한 수증기공급)의 경우에 대한 문제점은 다음과 같다.

실내의 높은 온도의 공기가 열교환기를 통과하면서 냉각되어지므로 냉각이 된다. 이러한 냉각순환사이클에서 온도가 낮은 열교환기를 통과하면서 응축액화되어지므로 내부의 습도가 낮아지게 된다. 따라서 냉각사이클의 순환으로 온도를 낮추면서 상대습도도 낮아지게 되는데, 이 상대습도를 높이기 위하여 별도의 상기한 팬타입 가습기가 작동한다. 이러한 작동으로 발생한 수증기는 물의 비등온도인 100℃에 거의 근접한 온도이므로, 이것이 열교환기에 접하게 되면 전기가열로 억지로 높여준 수증기의 온도가 순간적으로 낮아지면서 재응축이 일어나게 된다. 즉, 공급되어진 수증기의 대부분이 열교환기 통과하면서 거의 사라지게 되므로 사실상 실내측 습도는 올라가지 못하고 계속 수증기 공급을 위한 전기가열, 그리고 수증기에 의한 열교환기에서의 재응축에 의한 온도상승으로 다시 냉각사이클이 순환하여야 하는 악순환이 반복되는 것이다. 따라서 실제 고도의 항온항습을 제어할 수 있으면서 냉난방을 겸하기 위한 장치라고 설치되어 있지만 그 효율성이 낮아 다시 별도의 가습기 혹은 제습기를 냉난방 시스템과 별도로 설치운영하는 것이 현재의 실정이다.

본 발명은 냉매를 이용한 항온항습 시스템에 있어서, 별도의 전원장치나 초음파 장치의 이용이 없이 정밀한 제습과 가습이 동시에 가능한 항온항습 장치를 제공하고자 한다.

본 발명은 특히 전극에 의한 가열장치나 초음파 장치와 같이 일정 주기별로 보수유지가 필요없이 장기간에 걸쳐 가습이 가능한 항온항습 장치를 제공하고자 한다.

본 발명은 습도의 조절을 위한 가습입자의 크기를 자연상태에서 공급되는 가장 미세한 입자크기인 자연기화식으로 최소화하여 자연상태의 가습과 동일한 형태로 습도조절이 가능하게 한 장치를 제공하고자 한다.

본 발명은 습도조절에 있어 자연계에서 공급되는 습도공급과 동일한 구성으로 자연스러운 습도 공급이 이루어지면서, 장기간 사용하여도 고장이 없고, 특히 유지관리를 위한 전기소모가 극히 적은 새로운 장치를 제공하고자 한다.

본 발명은 실내기에 열교환장치, 리히팅장치 그리고 모세관가습장치를 하나의 구조물로 일체화하여 설치하여 버려지는 응축열을 재활용하는 동시에 냉방, 난방, 제습 및 가습이 동시에 가능하게 하였다.

본 발명은 특히 막대한 가열전원이나 구동장치, 제어장치가 필요없이 자연스러운 물의 흐름을 유도하는 모세관장치에 의하여 통과공기의 현열(顯熱)에 의하여 물을 기화증발하도록 하여 가습이 가능하게 하였다.

본 발명은 습도의 조절에 있어 전기가열장치, 초음파장치와 같은 고가이면서 관리가 어려운 장치의 사용이 없이, 상부에서부터 자연스럽게 물이 미세한 모세관을 통하여 흘러내리면서 실내순환풍에 접하게 하여 습도의 조절이 자연계의 습도 공급과 동일하게 하였다.

본 발명은 특히 증발식인 동시에 적하(滴下)식의 독자적인 셀프클리닝(자정작용)에 의해 특별한 수처리가 필요 없고 기타 방식의 문제점인 장시간 경과후의 무기물질 침착으로 형성되는 백분(白粉)의 비산이 없는 크린 가습이 가능하다.

본 발명은 또한 기존의 전극식, 초음파식 혹은 가열식과 같은 장치에서 발생하는 고장문제를 근본적으로 해소하였다.

본 발명의 청구항1에 기재된 구조로 열교환부, 보조열교환부 그리고 기화식 가습부의 일체식 설치로 온도조절과 습도조절이 임의로 가능하게 되었다.

본 발명의 청구항2에 기재된 구성은 열교환부와 보조열교환부에 냉매를 공급하되, 보조열교환부는 실외의 응축기에서 발생하는 폐열을 재사용하도록 하여 제습이 동시에 이루어 지도록 하였다.

본 발명에서 기화식가습부는 보조열교환부의 후면에 부착설치하여 순환공기(가)가 관통가능하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 냉난방과 제습가습이 동시에 가능한 공조장치를 제공하게 되어, 보조열교환부에서는 제습기능을 발휘하며, 모세관 가습부에서는 가습기능이 발휘되도록 하였다.

상기한 장치로 인하여 전기가열장치나 초음파장치와 같은 기구의 설치가 필요없어 구조가 간단하게 되었다. 또한 이러한 구조의 단순화는 고장이 전무하게 되었다. 이러한 고장의 발생이 없게 되면서 전극의 관리나 초음파발생장치의 관리와 같은 유지보수의 필요성이 없게 되어 비용절감을 극대화하게 되었다.

본 발명은 특히 가열장치에 의한 수증기 발생인 경우 수증기가 다시 실내에서 수증기에 함유한 잠열을 방출하게 되면서 실내 온도를 상승시켜 주게 되어, 이 실내 온도 상승으로 한 냉방사이클을 다시 회전동작하면서 에너지 소모가 이루어지는 문제점이 없다.

본 발명의 청구항 3의 기화식가습부는 세라믹재(101)들이 각각의 좌편굴곡부(102)우편굴곡부(103)이 서로 접하도록 좌편굴곡부와 우편굴곡부에 의하여 통공(105)을 형성하며,

프레임의 상부에는 분무도관(107)이 횡배치되어져 측면의 공급조절콘트롤부(108)의 조절에 의하여 노즐(109)로 부터 점적 공급가능하도록 배치하였다. 따라서 모세기공들이 연속적으로 파형으로 구성되어져 이들이 좌우가 서로 굴곡부가 만나서 통공을 구성하게 되면서 이곳을 통하여 도 3의 가와 같이 공기가 순환하면서 노즐을 통하여 내려오는 물이 자연스럽게 기화되어 공급이 되어진다. 이렇게 공급되는 습(濕)입자는 포화공기형태로 0.002㎛이하의 극미세 입자로 단위시간안에 공급된 수분이 전부 습도 상승으로 가용되어 지므로 목표습도의 도달에 가장 최단시간안에 도달이 가능하다.

또한 본 발명은 공급하는 세라믹재의 미세 공극에 의하여 부수적으로 실내에서 발생하는 각종 미세먼지 혹은 유기휘발물질 등의 흡착 기능과 세정효과를 동시에 발휘하여 실내를 가장 자연에 가까운 상태로 만들어 준다.

본 발명의 청구항 4 항기재의 발명은 모세관 가습부의 좌편굴곡부와 우편굴곡부에 의하여 통공(105)이 상측을 향하여 경사방향으로 형성되어져 있게 하여, 도3에 도시하듯이 공급되는 공기가 하부에서 상측으로 통공을 따라 진행하여 공급되는 수분이 상부에서 하부로 서서히 하강하면서 실내에 균질한 수분공급이 가능하게 되었다.

본 발명의 청구항 5항 기재의 발명에 의하면 열교환부의 1차유입로(11)의 분지부(12)에서 분지되어진 1차분지로(11a)는 필터드라이어(21)와 제어밸브(22)를 통하여 팽창밸브(70)와 연결하도록 하며,

상기한 1차유입로에서 분지되어진 2차분지로(11b)는 체크밸브(23)과 제어밸브(24)를 통하여 디스트리뷰터(25)에 연결하도록 하였다. 이러한 구성에 의하여 보조열교환기(30)에서 공급되는 고온고압의 냉매를 공급받아 제습에 사용이 가능하며, 또한 상기한 제어밸브(22)(24)의 적절한 온.오프제어에 의하여 제습의 기능이 가습의 기능으로 전환하여 공급되는 공기에 기화식가습부(100)를 통하여 가습이 이루어지게 되었다.

본 발명의 청구항 6의 구성은 가습부의 상부와 하부에서 동시에 수분공급이 가능하게 하여, 필요시에 최단시간안에 가습이 이루어지도록 하였다. 필요에 따라서는 상부의 가습은 중단하고 하부의 수저장조만 이용하여 습도의 정밀조절이 가능하게 할 수 있다.

본 발명의 청구항 7 은 고온의 냉매가 수저장조에 통과하면서 부분적으로 응축액화가 이루어져 수저장조의 물을 가온시켜주게 된다. 따라서 가습용 물이 일정온도로 상승되어져 모세관가습기를 통과하면서 자연기화가 보다 효율적으로 이루어지며, 냉매의 응축액화도 동시에 이루어지게 되어 냉난방사이클 전체로 보았을 때 효율이 보다 극대화할 수 있는 것이다.

청구항8의 경우에는 2차냉매로(31)를 통하여 공급되어지는 고온의 냉매외에도 실내습도가 과할 경우 분기로(76)을 개방하여 보다 많은 양의 냉매가 보조열교환부(30)에 공급되어 제습효율을 더욱 높일 수 있는 것이다.

도 1 은 본 발명의 실내측 실내측 열교환부, 보조열교환부 그리고 기화식가습부를 분해한 상태의 사시도,
도 2 는 본 발명의 모세관 가습부의 부분확대 사시도,
도 3 은 본 발명의 전체 냉난방제습가습의 회로 구성도,
도 4 는 본 발명의 또 다른 실시예의 구성도임.

본 발명은 냉난방 그리고 제습과 동시에 가습이 동시에 가능한 모세관 가습장치를 설치한 항온항습 시스템에 관한 것이다.

본 발명은 가습에 있어 자연스러운 순환풍에 의한 증발을 유도하여 공급되는 실내순환공기중에 가장 자연스러운 습도의 공급이 가능하게 한 모세관 가습장치를 설치한 항온항습 시스템에 관한 것이다.

본 발명은 냉방, 난방, 제습 그리고 가습 사이클이 동시에 겸비되어진 항온항습 시스템에 관한 것이다.

구체적으로 본 발명의 냉방사이클은 실외측에 콘덴서(C), 콤프레서(C1) 그리고 어큐뮤레이터(A)를 설치하는 동시에 콘덴서측과 실내측 열교환부에 동시에 팽창밸브를 병설하여 주도록 하며, 특히 냉매를 고온고압으로 실외측 콘덴서에서 응축하여 응축된 냉매가 실내측에 공급토록 하여 실내측 열교환기의 사이에서 인입되는 공기를 냉각하도록 구성하며,

난방사이클은 또한 실외측의 콘덴서에 실외의 팽창밸브(70a)를 통하여 냉매를 공급하고, 실내측의 열교환부에는 콤프레서에서 공급되는 고온고압의 냉매를 응축하도록 하여 상기한 냉방장치와 반대되는 난방이 되도록 구성하며,

제습사이클은 또한 콘덴서에서 응축되어지는 고온고압의 냉매중 일부를 보조열교환부에 순환시켜 열교환부를 통과하면서 절대습(絶對濕)은 증발기에서 결로(結露)현상에 의하여 응축제거하고 온도가 낮은 포화공기형태의 습입자(濕粒子)를 보조열교환부에서 리히팅하여 실내측의 공기를 건조, 드라이시켜 상대습도(相對濕度)를 낮게 유지할 수 있는 제습이 되도록 구성하며,

가습 사이클은 상기한 냉방, 난방 그리고 제습 사이클과 함께 보조열교환부와 평행되게 모세관 가습장치로 구성되어진 기화식 가습부를 설치하여 냉방은 물론 난방사이클에서도 가습이 정밀하게 이루어지도록 하였다. 본 발명에서 사용하는 모세관 가습장치는 모세관이 형성되어진 굴곡이 많은 주름형태로 순환풍이 이곳을 통과하면서 자연스러운 물의 기화(氣化)작용으로 가습동작이 이루지도록 하였다.

이하 본 발명의 대표적인 실시예를 첨부한 도면에 의하여 구체적으로 설명한다.

본 발명의 냉방사이클은 실내측에는 고온고압의 냉매가 필터드라이어(21), 팽창밸브(70)를 거쳐 열교환부(증발기)(10)에서 저온저압으로 상변화하며, 이 저온저압의 냉매는 실외측의 4방밸브(77)에 의하여 어큐뮤레이터(A)로 유도하여 콤프레서(C1)에 의하여 고온고압으로 압축한 다음 콘덴서(C)에 의하여 고온고압의 냉매가스를 응축액화하도록 구성하며,

본 발명의 난방사이클은 상기한 냉방사이클과 반대로 고온고압의 냉매를 증발기(10)에서 실내공기와 열교환하여 응축액화하며, 이 냉매는 실외측의 4방밸브에 의하여 실외측의 팽창밸브(70a)와 콘덴서(C)를 거쳐 저온저압으로 상변화하도록 구성하며,

본 발명의 제습사이클은 실외측 콘덴서(C)의 고온고압의 냉매의 일부를 별도의 유도관(31)을 통하여 증발기의 전면에 위치한 보조열교환부(30)으로 직접 공급하도록 하여 증발기를 통과한 공기의 상대습도를 낮추도록 구성하며,

본 발명의 가습사이클은 증발기(10)의 후면측에 보조열교환부(30)와 기화식가습부(100)를 순환풍(가)이 모두 관통하도록 병렬설치하여 가습동작이 이루지도록 구성하였다.

본 발명의 또 다른 특징은 상기한 가습사이클에서 기화식가습부에 공급하는 수분을 냉난방 사이클에서 냉매의 응축액화시 발생하는 열을 이용하여 부분적으로 가열처리한 다음 가습용으로 공급하는 것이다.

이상의 구성을 구체적으로 도시한 도1의 부분확대도를 기초로 설명하면,

본 발명에서 상기한 증발기의 전면 하측에 1차냉매로(11)를 배치하도록 하되 1차냉매로(11)의 중간에 분지부(12)를 설치하여 1차냉매로가 2차냉매로(31), 1차분지로(11a) 그리고 2차분지로(11b)로 분지되었다. 여기서 1차분지로(11a)는 팽창밸브(70)와 연결되어져 증발기(10)에 연결되며, 2차냉매로(31)는 보조열교환부(30)과 연결되고, 이 보조열교환부에서 응축액화된 냉매는 냉매로(32)를 따라 다시 분지부(12)로 연결된다. 4차냉매로는 디스트리뷰터(25)의 하부에 직결되어지도록 구성하였다.

본 발명에서 가습사이클의 기화(氣化)식가습부는 증발기와 보조열교환부를 통과한 순환공기(가)가 관통가능하도록 배치하였다.

기화식가습부 내부에는 다수의 기공들이 형성된 세라믹 재질이 필요한 가습의 속도, 가습량에 따라 다층으로 적층하여 준 구조이다. 세라믹 재질이란 석영, 장석, 운모와 같은 조성광물을 기본소재로 하여 고온소성한 물질로 본 발명에서는 판상의 구조물로 구성하면서, 파형을 이루도록 하여 내부에 많은 주름이 형성되어져 있고, 이 주름사이에는 순환풍이 굴절이 되면서 통과하도록 순환풍의 흐름을 변화유도하여 가능한 많은 면적을 공기가 접하도록 유도하였다.

즉, 프레임(110)에 의하여 박스형태로 구성된 내부에 파형구조의 세라믹재가 병렬형태로 배치되어 진다. 이렇게 구성한 세라믹재에는 모세기공(106)들이 기공들간에 연결이 되도록 형성한 세라믹재(101)들이 각각의 좌편굴곡부(102)우편굴곡부(103)이 서로 접하도록 좌편굴곡부와 우편굴곡부에 의하여 통공(105)을 형성하며,

프레임의 상부에는 분무도관(107)이 횡배치되어져 측면의 공급조절콘트롤부(108)의 조절에 의하여 노즐(109)을 통하여 공급조절콘트롤부에서 설정된 양의 물이 세라믹재의 상측으로 점적(点滴) 분무하도록 배치하였다.

본 발명의 또 다른 특징으로 기화식가습부의 좌편굴곡부와 우편굴곡부에 의하여 통공(105)이 상측을 향하여 경사방향으로 형성하여, 실내 순환하는 공기가 상향하도록 하여 습기가 실내에 고르게 분산하도록 한다.

본 발명에서 사용하는 기화식가습부는 단위면적(1㎥)당 10 내지 23 ㎏/시간의 비율로 가습가능하도록 구성한다. 특히 공급되는 수분은 일반적인 초음파 혹은 전극가열식의 수분과 달리 포화공기형태의 0.002 내지 0.003㎛이하의 미세한 입자로 구성되어져 최단시간안에 목적한 습도를 이루게 한다. 초음파가습기나 스팀방식의 대형 수분입자처럼 일부만이 공기중에 분산되고 대부분의 입자는 하부로 낙하하게 되는 것과 달리 공급된 수분입자가 전부 대기중에 분산되어지게 된다. 일반적으로 미세입자로 10㎛이하의 크기는 인체의 기관지 모세관을 그대로 통과하게 된다. 따라서 본 발명의 수분은 0.002 내지 0.003㎛로 구성되어져 있어 수분이 필요로 하는 일반 종자, 고서화, 조각이나 미술품, 각종 정밀운용 시스템등에 100% 활용되어져 최단시간안에 목적한 수분농도를 유지하게 한다.

본 발명에서 열교환부의 1차냉매로(11)의 분지부(12)에서 분지되어진 1차분지로(11a)는 필터드라이어(21)와 제어밸브(22)를 통하여 팽창밸브(70)와 연결하도록 하며,

상기한 1냉매로에서 분지되어진 2차분지로(11b)는 체크밸브(23)와 제어밸브(24)를 통하여 디스트리뷰터(25)에 연결한다.

본 발명에서 1차냉매로(11)는 실외기에서 응축되어진 냉매가 통과하는 주요 냉매흐름로인 동시에 본 응축기에서 일부를 유입하여 재순환하는 기능을 갖고 있다. 이러한 구성은 상기한 열교환부(10)가 냉방과 난방으로 겸용이 되어, 냉방시에는 저온액상 냉매가 통과하며, 난방으로 사용시에는 고온고압의 기상 냉매가 통과하는 응축기로 역활을 하기 때문에 이러한 상반된 기능을 원활히 수행하도록 하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 구성으로 도 4 에 도시한 것은 기화식 가습부의 프레임의 하부에 수저장조(200)를 설치하며, 상기한 수저장조에 세라믹재(101)들의 하부가 수저장조의 저장된 물에 부분침지토록 구성하는 것이다.

본 발명의 또 다른 특징으로는 상기한 수저장조(200)로 실외측의 콘덴서(C)에서부터 1차냉매로(11)를 통하여 공급되는 고온고압의 냉매 일부를 유도하여 콘덴서로부터 유출되어가는 폐열을 이용하여 수저장조의 물을 일부 가온처리한 다음 기화식가습부에 공급하여 보다 효율적인 가습이 이루어지도록 하였다. 이러한 구성은 콘덴서를 통과하여 고온을 유지하는 냉매가 이 수저장조를 통과하면서 가습을 위한 물을 일정하게 가열처리하며, 냉매자체도 부분적이지만 액화가 이루어져 전체 사이클로 보았을 때 효율을 높이면서 가습용 물의 가온으로 가습효과도 더욱 상승하게 한다.

이러한 구성은 상부에서 점적하는 구성과 겸비하여 사용할 수도 있으며 혹은 단독으로 사용할 수도 있다. 겸비할 경우 상부와 하부에서 동시에 수분 공급이 이루어져 가습이 보다 신속하게 이루어질 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징으로 제습의 효율을 보다 높이기 위하여 4방밸브(77)에서부터 연결되어진 분기로(76)에 의하여 고온고압의 냉매를 유출분기하여 증발기의 후면에 위치한 보조열교환부(30)로 직접 공급하도록 구성하는 것이다. 이러한 구성은 보조열교환부에 공급되어지는 상대습도를 낮추기 위한 냉매가 콘덴서와 함께 4방밸브에서의 냉매까지 합하여 공급하므로 제습이 급속하게 이루질 수 있는 것이다. 분기로(76)과 2차냉매로(31)의 접속부위에는 별도의 오토콘트로밸브(76a)를 설치하여 실내의 습도에 따라 필요한 만큼 밸브의 개방도를 조절하여 제습효과를 조절하게 된다.

이상의 구조적 특징에 따른 작동관계를 살펴보면,

실내측에 설치된 습도센서에 의하여 실내의 습도가 부족한 경우에 프레임(110)에 의하여 박스형태로 구성된 내부에 파형구조의 세라믹재의 상측에 분무도관(107)이 횡배치되어져 측면의 공급조절콘트롤부(108)의 조절에 의하여 노즐(109)을 통하여 물을 점적(占滴) 낙하하게 된다.

낙하하는 물은 세라믹재의 모세기공(106)들을 통하여 서서히 하부로 전진한다. 이러한 전진의 과정에 세라믹재(101)들이 서로 접하면서 구성한 좌편굴곡부(102)우편굴곡부(103)에 의한 통공(105)으로 도 3과 같이 공기가 순환하면서 세라믹재의 모세관 속에 있는 수분을 기화시켜준다.

이러한 기화방식은 자연계에서 벌어지는 일반적인 기화방식으로 발생된 수분입자가 0.0024 마이크로 미터(㎛) 정도의 극미(極微)구조이다. 일정한 습도에 도달하면 공급조절콘트롤부에 신호를 주어 분무도관에 대한 물공급을 중단하여 습도의 상승을 막는다.

반대로 제습의 경우에는 분무도관에 대한 물공급을 차단한 상태에서 보조열교환부(30)에 실외기의 콘덴서(C)로 부터 분지하여 고온고압의 냉매를 입부 공급받아 보조열교환부에서 열교환이 이루어 지면서 응축이 된다. 이러한 응축열에 의하여 실내공급된 공기에 대한 절대습(絶對濕)은 응축제거하고 온도가 낮은 포화공기형태의 습입자(濕粒子)를 보조열교환부에서 리히팅하여 실내측의 공기를 건조, 드라이시켜 상대습도(相對濕度)를 낮게 유지할 수 있는 제습 이루어지게 하는 것이다. 동일한 형태로 목적한 습도에 도달하면 보조열교환기에 대한 냉매공급을 차단하여 더이상의 제습을 차단하여 통상의 냉방 혹은 난방 사이클을 동작시켜주게 된다.

21: 필터드라이어, 70:팽창밸브, 10: 증발기, 77: 4방밸브, A:어큐뮤레이터, C1:콤프레서, C:콘덴서, 70a:팽창밸브, 31:유도관, 30:보조열교환부, 100:기화식가습부, 가: 순환풍

Claims (8)

1. 실내측에서 고온고압의 냉매가 필터드라이어(21), 팽창밸브(70)를 거쳐 열교환부(증발기)(10)에서 저온저압으로 상변화하며, 이 저온저압의 냉매는 실외측의 4방밸브(77)에 의하여 어큐뮤레이터(A)로 유도하여 콤프레서(C1)에 의하여 고온고압으로 압축한 다음 콘덴서(C)에 의하여 응축액화하는 사이클로 구성한 냉방사이클,
   상기한 냉방사이클과 반대로 실내측에서 고온고압의 냉매를 증발기(10)에서 실내공기와 열교환하여 응축액화하며, 이 응축액화된 냉매는 실외측의 팽창밸브(70a)와 콘덴서(C)를 거쳐 저온저압으로 상변화하도록 구성한 난방사이클,
   상기한 냉방사이클에서 실외측 콘덴서(C)의 고온고압의 냉매의 일부를 별도의 유도관(31)을 통하여 증발기의 후면에 위치한 보조열교환부(30)로 직접 공급하도록 하여 증발기를 통과한 공기의 상대습도를 낮추도록 구성한 제습사이클,
   상기한 냉방 및 난방 사이클에서 실내측 증발기(10)의 후면측에 보조열교환부(30)와 기화식가습부(100)를 순환풍(가)이 모두 관통하도록 병렬설치하여 가습동작이 이루지도록 구성한 가습사이클로 구성되는 정밀 습도 제어와 온도조절이 동시에 가능한 항온항습장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   열교환부(10)의 전면 하측에 1차냉매로(11)를 배치하여 팽창밸브(70)와 연결하도록 하는 동시에 1차냉매로(11)의 중간에 분지부(12)를 설치하여 상기한 팽창밸브와 연결하여 주도록 하며,
   상기한 보조열교환부와 연결되는 2차냉매로(31)를 상기한 분지부(12)에 연결하며,
   상기한 기화식가습부는 보조열교환부의 후면에 부착설치하여 순환공기(가)가 관통가능하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 정밀 습도 제어와 온도조절이 동시에 가능한 항온항습장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   기화식가습부는 프레임(110)에 의하여 박스형태로 구성된 내부에 파형구조의 모세기공(106)들이 기공들간에 연결이되도록 형성한 세라믹재(101)들이 각각의 좌편굴곡부(102)우편굴곡부(103)이 서로 접하도록 좌편굴곡부와 우편굴곡부에 의하여 통공(105)을 형성하며,
   프레임의 상부에는 분무도관(107)이 횡배치되어져 측면의 공급조절콘트롤부(108)의 조절에 의하여 노즐(109)로 부터 점적 공급가능하도록 배치하는 것을 특징으로 하는 정밀 습도 제어와 온도조절이 동시에 가능한 항온항습장치.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   모세관 가습부의 좌편굴곡부와 우편굴곡부에 의하여 통공(105)이 상측을 향하여 경사방향으로 형성되어지는 것을 특징으로 하는 정밀 습도 제어와 온도조절이 동시에 가능한 항온항습조장치.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   열교환부의 1차유입로(11)의 분지부(12)에서 분지되어진 1차분지로(11a)는 필터드라이어(21)과 제어밸브(22)를 통하여 팽창밸브(70)와 연결하도록 하며,
   상기한 1차유입로에서 분지되어진 2차분지로(11b)는 제어밸브(24)를 통하여 디스트리뷰터(25)에 연결하도록 하는 것을 특징으로 하는 정밀 습도 제어와 온도조절이 동시에 가능한 항온항습장치.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   기화식 가습부의 프레임의 하부에 수저장조(200)를 설치하며,
   상기한 수저장조에 세라믹재(101)들의 하부가 수저장조의 저장된 물에 부분침지토록 가습사이클을 구성하는 것을 특징으로 하는 정밀 습도 제어와 온도조절이 동시에 가능한 항온항습장치.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   기화식가습부의 프레임하부에 수저장조(200)를 설치하되,
   수저장조의 내부에 분지부(12)와 팽창밸브의 사이에 별도의 분지한 도관을 설치하여 1차냉매로(11)의 냉매가 수저장조내의 저장된 물을 통과하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 정밀습도제어와 온도조절이 동시에 가능한 항온항습장치.
   
8. 제 1 항에 있어서,
   4방밸브(77)에서부터 연결되어진 분기로(76)에 의하여 고온고압의 냉매를 유출분기하여 증발기의 후면에 위치한 보조열교환부(30)로 직접 공급하도록 제습사이클을 구성하는 것을 특징으로 하는 정밀습도제어와 온도조절이 동시에 가능한 항온항습장치.
   

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