KR20120045784A - 설치공간의 제약이 없는 일체형 항온항습장치 - Google Patents

설치공간의 제약이 없는 일체형 항온항습장치 Download PDF

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KR20120045784A
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Abstract

본 발명은 항온항습에 필요한 구성요소를 하나의 케이싱내에 설치하여 컴팩트하게 구성하여 설치 및 시공이 편리하도록 하고, 냉,난방시 소요되는 에너지를 절약할 수 있도록 한 설치공간의 제약이 없는 일체형 항온항습장치가 개시된다.
본 발명은 케이싱과; 이 케이싱의 내부에 구비되면서 냉매를 압축하여 고온,고압의 상태로 형성하는 압축기와; 상기 압축기에 의해 고온,고압화된 냉매를 사방밸브를 통해 저온,고압의 상태로 되게하는 제 1열교환기와; 상기 제 1열교환기를 거친 냉매를 팽창시켜서 저온, 저압화하는 팽창밸브와; 상기 팽창밸브에 의해 변환된 저온,저압의 액냉매가 외부의 열을 흡수하도록 하는 제 2열교환기와; 상기 압축기에 의해 고온,고압화된 냉매의 일부가 바이패스되어 흐르도록 하여 냉각 제습시 강하하는 온도를 보상하도록 하는 보조 열교환기를 포함하여 구성된다.

Description

설치공간의 제약이 없는 일체형 항온항습장치{Integral Type Thermo-Hygrostat with Unrestricted Installation Space}
본 발명은 설치공간의 제약이 없는 일체형 항온항습장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 항온항습에 필요한 구성요소를 하나의 케이싱내에 설치하여 컴팩트하게 구성하여 설치공간의 제약없이 설치 및 시공이 편리하도록 하고, 가동시 소요되는 에너지를 절약할 수 있도록 한 것이다.
일반적으로, 현대 기술의 발전과 더불어 사람들이 호흡하는 공기중에는 먼지 등을 비롯한 많은 공해 물질이 존재하고, 이 존재하는 공해 물질로 인하여 많은 건강을 해치게 된다.
그리고, 실내 온도 및 습도가 높은 경우에 사람들이 짜증나고, 쉽게 피로감을 느껴 업무 처리 효율이 저하되며, 실내 온도 및 습도가 낮을 경우에는 건강을 해치게 된다.
또한, 전산실, 반도체 부품 생산공장, 연구실, 통신실, 광학기계 생산업체, 병원의 C/T 및 MRI 촬영실, 정밀기계 조립장치 등 첨단산업에 따른 주위의 온ㆍ습도 및 청정도를 조절할 수 있도록 하는 항온항습장치가 개발되고 있다.
일반적인 항온항습 방식은 통상적인 냉매에 의한 냉,난방장치를 이용하여 항온을 하고, 제습에는 냉각 제습, 고체 또는 액체로 구성된 흡습제에 의한 제습, 건식제습법 등이 함께 이용된다.
통상의 항온항습장치는 실내 공간의 현재 온도 및 습도를 설정된 값으로 유지시켜주는 장치로서, 냉기를 공급하는 냉각기 및 온기를 공급하는 온풍기와 실내 습도를 유지시켜주는 가습기로 이루어지고, 증발기와 응축기 등으로 이루어진 냉각기가 냉각 사이클을 형성하여 상기 증발기로부터 냉기를 발생시키고, 열선으로부터 발생되는 온기를 송풍 팬을 통해 실내 공간으로 공급하며, 물속에 열 파이프의 가열로 물을 수증기화시키거나, 또는 물 전도율을 이용한 전기 통전으로 물을 가열하여 수증기를 발생시키는 가습기를 통해 실내 공간의 습도를 조절한다.
여기서, 종래의 항온항습장치는 냉방용 냉매사이클과 별도의 전기히터를 구비한 구조이거나, 또는 냉동기용 압축기에서 발생되는 일부의 열원만을 이용하고, 부족한 에너지는 전기히터를 사용하여 운전하는 방식이며, 별도의 고온,고압의 가스 응축장치를 제작하여 실외에 제작함으로써 전력소모 및 설치비용의 상승과 공간을 확보해야 하는 문제점이 있었다.
또한, 항온항습에 필요한 모든 구성요소가 일체화되지 못하고 나뉘어서 설치되거나 또는 필요에 따라 별도의 장치(응축장치 등)를 마련해야 하므로, 그 만큼 설치공간에 제약을 받을 수 밖에 없었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 항온항습에 있어서 가습,가온,제습에 필요한 에너지를 자체내의 열원만으로 이용하여 에너지를 절감할 수 있고, 하나의 케이싱내에 필요한 구성요소를 구비하여 컴팩트한 구성으로 설치공간에 제약을 받지 않으면서 설치공간을 줄이고, 설치를 간편하게 할 수 있도록 한 설치공간의 제약이 없는 일체형 항온항습장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 케이싱과; 이 케이싱의 내부에 구비되면서 냉매를 압축하여 고온,고압의 상태로 형성하는 압축기와; 상기 압축기에 의해 고온,고압화된 냉매를 사방밸브를 통해 저온,고압의 상태로 되게하는 제 1열교환기와; 상기 제 1열교환기를 거친 냉매를 팽창시켜서 저온, 저압화하는 팽창밸브와; 상기 팽창밸브에 의해 변환된 저온,저압의 액냉매가 외부의 열을 흡수하도록 하는 제 2열교환기와; 상기 압축기에 의해 고온,고압화된 냉매의 일부가 바이패스되어 흐르도록 하여 냉각 제습시 강하하는 온도를 보상하도록 하는 보조 열교환기를 포함하여 구성된 것이다.
또한, 상기 케이싱에는 급기팬 구조체에 의해 실내로 공기를 공급하는 급기덕트가 형성되고, 이 급기덕트에는 실내로 공급되는 공기의 일부를 바이패스시켜서 케이싱의 내부로 다시 공급되도록 하는 바이패스 덕트가 형성된 구조이다.
또한, 케이싱의 내부에는 가습을 위한 가습기가 구비되고, 이 가습기는 상기 압축기로부터 나오는 고온,고압의 냉매의 일부를 바이패스시켜서 열교환되도록 하여 가습수를 예열하도록 하는 가습수조로부터 가습수를 공급받도록 된 구조이다.
이와 같이, 본 발명은 케이싱의 내부에 실내기에 해당하는 구성요소와 실외기에 해당하는 구성요소를 모두 설치하여 일체화함으로써, 슬림형을 이룰 수 있고, 더욱이 실내로 공급되는 공기의 일부를 바이패스시켜서 열교환기의 열교환 효율을 증대시킬 수 있는 것이다.
또한, 본 발명은 일체형임과 동시에, 슬림형으로서 설치공간에 제약을 받지 않으므로, 예를 들어 루프탑 유닛(Roof Top Unit)형으로서 건물의 옥상에 간편하게 설치할 수 있다.
또한, 보조 열교환기를 설치하여 압축기로부터 나온 냉매의 일부를 바이패스시켜서 통과되도록 함으로써, 여름철 제습을 위해 냉방운전시 강하되는 실내온도를 보상하여 에너지를 절약할 수 있다.
또한, 하나의 케이싱내에 실내기와 실외기 파트에 해당하는 구성요소 모두를 설치한 구성, 다시 말해서 일체형을 이루므로, 보조 열교환기의 배관길이가 단축되어, 그 만큼 배관을 흐르는 냉매의 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 항온항습장치의 냉방모드시의 계통도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 항온항습장치의 난방모드시의 계통도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 항온항습장치의 내부 구조를 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 3의 배면 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 항온항습장치의 내부 구조를 나타낸 정면도이다.
도 6은 도 4의 평면에서 본 개략도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 항온항습장치에 의한 각 룸으로의 공기흐름을 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 첨부된 예시도면에 의거 상세하게 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 항온항습장치(1)는 냉매를 압축하여 고온,고압의 상태로 형성하는 압축기(10)와, 이 압축기(10)에 의해 고온,고압화된 냉매를 사방밸브(20)를 통해 저온,고압의 상태로 되게하는 제 1열교환기(30)와, 이 제 1열교환기(30)를 거치 냉매를 팽창시켜서 저온, 저압화하는 팽창밸브(40)와, 상기 팽창밸브(40)에 의해 변환된 저온,저압의 액냉매가 외부의 열을 흡수하도록 하는 제 2열교환기(50)를 포함하여 구성되어서 이 제 2열교환기(50)를 거친 냉매가 다시 사방밸브(20)를 거쳐서 압축기(10)로 회수되도록 구성된다.
도 1,2에서 실선이 냉매의 흐름 배관을 나타낸 것이고, 점선은 냉매가 흐르지 않는 배관을 나타낸 것이다.
상기 팽창밸브(40)는 냉방모드시에 사용되는 것이고, 도 2에 도시된 바와 같이, 난방모드시에는 다른 팽창밸브(41)를 거치도록 한다.
여기서, 본 발명은 상기 제 1열교환기(30)로 냉매가 보내지기 전에 냉매의 일부가 가습수조(60)로 바이패스시켜서 가습수조(60)의 물을 예열하여 가습기(61)로 급수를 공급되게 한 구조를 가진다.
이때, 바이패스되는 냉매는 온도센서(62)와 솔레노이드밸브(63)로 제어되고, 첵크밸브(64)를 통해 역류되는 것을 방지한다.
따라서, 가습기(61)내에서 가열되는데 필요한 동력을 줄일 수 있으므로, 겨울철에 가습하는 경우, 에너지를 절약할 수 있는 것이다.
또한, 사방밸브(20)를 통과한 고온,고압의 냉매는 일반 운전시에는 제 1열교환기(30)만을 거치도록 하지만, 여름철과 같이 습도가 높은 경우에는, 실내(룸)에 설치된 습도센서(71)와 냉매배관 상에 구비되는 솔레노이드밸브(72)로 제어하는 제습모드로 가동할 수 있다.
다시 말해서, 습도센서(71)에서 실내의 습도가 소정치보다 높은 경우, 이를 감지하여 솔레노이드 밸브(72)를 개방하여 냉매의 일부를 보조 열교환기(70)로 흐르게 하여 냉각 제습시, 강하하는 온도를 보조 열교환기(70)에서 발생하는 응축열로 열교환하여 온도강하를 보정(온도상승)한 상태로 제 2열교환기(50)를 거쳐 실내로 공급되도록 하여 에너지를 절약할 수 있다.
즉, 적정온도로 냉방이 되도록 맞추어진 상태에서, 제습모드로 가동되는 경우, 제 2열교환기(50)의 출구측 온도가 적정온도와 무관하게 저하되도록 압축기를 계속해서 가동하므로, 냉각제습에 따른 압축기의 에너지가 과도한 소비되고, 다시 적정온도로 맞추기 위한 에너지를 다시 사용해야 하는데, 본 발명에서는 보조 열교환기(70)를 통해 제 2열교환기(50)측으로 유입되는 공기의 온도를 높여서 보상되도록 함으로써, 전체적인 에너지를 절약할 수 있다.
또한, 제 1열교환기(30)와 보조 열교환기(70)에서 응축된, 고온,고압의 냉매액은 합해져서 리시버(80)(수액기)를 거치면서 기포를 제거하고 액체만이 흐르게 한다.
상기 제 1열교환기(30)는 냉방모드시에는 응축기로 이용되고, 난방모드시에는 증발기로 이용되며, 제 2열교환기(50)는 반대로 냉방 모드시에는 증발기로, 난방 모드시에는 응축기로 이용된다.
또한, 압축기(10)로부터 나온, 고온 고압의 냉매는 열교환후 다시 압축기(10)로 회수되기 전에 냉매에 포함될 수 있는 액분리를 위한 어큐뮬레이터(11)가 설치된다.
더욱이, 본 발명에 따른 항온항습장치(1)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 케이싱(100)과, 이 케이싱(100)의 내부에 실내기 파트와 실외기 파트가 함께 설치되어 컴팩트한 구조를 가진다. 따라서, 설치공간에 제약을 받지 않고 원하는 곳에 간편하게 설치할 수 있다.
예를 들어, 로프 탑 유닛(Roof Top Unit)형으로서, 건물의 옥상에 설치하여 사용할 수 있다.
도 3 및 도 4는 케이싱(100)의 내부를 보이기 위해서, 케이싱(100)의 외면을 구성하는 커버를 생략한 상태로 도시한 것이다.
구체적으로 설명하면, 케이싱(100)의 내부에는 2층구조를 가지고, 상층부에는 실내기 파트로서, 제 2열교환기(50), 보조 열교환기(70), 급기팬 구조체(110),가습수조(60), 가습기(61), 필터(51)가 설치된다.
또한, 실내기 파트의 하부에 위치하는 실외기 파트는 제 1열교환기(30), 압축기(10), 배기팬 구조체(120), 리시버(80), 필터(31) 등으로 구성되어 설치된다.
본 실시 예에 있어서, 상기 급기팬 구조체(110)와 배기팬 구조체(120)는 설치 공간을 절약할 수 있는 플러그 팬을 사용하고, 모터 등이 연결되어 구동되도록 된 구조체이다.
따라서, 본 발명에 따른 일체형 항온항습장치(1)는 하나의 케이싱(100) 내부에 수직 2단 구조로 구성하여, 실내기 파트 구성요소와 실외기 파트 구성요소를 모두 구비하여 슬림화가 가능하고, 냉매 배관 및 전기 배선이 케이싱(100)의 내부에 설치되므로, 작업이 용이하고, 심플한 인상을 주어 미려한 외관을 확보할 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따른 일체형 항온항습장치(1)는, 케이싱(100)의 측면에는 외기댐퍼(101)와 리턴에어 댐퍼(102)가 형성되는데, 각각 2개씩 케이싱(100)의 측면 상부 및 하부에 형성된다.
상기 외기댐퍼(101)에는 각각 외기가 유입을 유도하는 외기덕트(111)가 연결되는데, 이 외기덕트(111)는 상기 2개의 외기댐퍼(101)와 연통되게 연결되도록 분기된 분기 외기덕트(111a)(111b)가 각각 형성된다.
또한, 급기팬 구조체(110)쪽에는 실내로 공기를 공급하는 급기덕트(112)가 연결되고, 급기팬 구조체(110)의 하부에 위치하는 배기팬 구조체(120)쪽에는 실내 공기를 외부로 배출시키는 배기덕트(121)가 형성된다.
또한, 급기덕트(112)와는 별도로 실내의 공기를 환기시키기 위한 리턴 에어덕트(130)가 구비된다. 이 리턴 에어덕트(130)는 리턴 에어댐터(102)에 각각 분기되어 연결되는 분기 리턴 에어덕트(131)(132)로 구성된다.
따라서, 본 발명은 상기 외기덕트(111)와 리턴 에어덕트(130)로 인해, 외기와 실내의 공기가 혼합되어 다시 실내로 유입되므로, 제 1열교환기(30)의 열교환 효율을 증대시킬 수 있는 것이다.
또한, 급기덕트(112)와 연통되게 연결되면서 리턴 에어덕트(130)의 분기 리턴 에어덕트(132)와 연결되어서 실내로 공급되는 공기의 일부를 바이패스시키는 바이패스 덕트(140)가 구비된다.
또한, 상기 바이패스 덕트(140)에는 급기덕트(112)와의 연결부분에 바이패스 댐퍼(141)가 갖추어진다.
따라서, 실내의 필요 풍량이 인버터 제어되는 급기팬 구조체(110)의 최소 풍량보다 적을때에는, 급기되는 공기의 초과되는 양 만큼 바이패스 댐퍼(133)의 개도를 조절하여 바이패스 덕트(130)를 통해서 다시 회수하여, 제 1열교환기(30)쪽으로 통과하도록 하여 제 1열교환기(30)의 열교환 효율을 높일 수 있도록 해준다.
또한, 상기 외기댐퍼(101)와 바이패스 댐퍼(133)는 풍량에 따라 개도를 조절하여 실별제어를 할 수 있도록 한다.
도 7은 실내의 각 룸에 공급되고 환기되는 공기의 흐름상태를 개략적으로 도시한 도면으로서, 도면에 있어서 OA(Out Air)는 외기, EA(Exhaust Air)는 배기, SA(Supply Air)는 급기, RA(Return Air)는 리턴에어 즉, 환기, MA(Mixing Air)는 혼합공기를 의미한다.
또한, 본 발명은 엔탈피 센서(도시되지 않음)를 이용하여 댐퍼들의 개도를 조절함으로써, 봄, 가을과 환절기에 압축기(10)의 가동없이 외기에 의한 냉방이 가능하여 에너지 절감을 할 수 있다.
다시 말해서, 봄, 가을과 환절기인 경우에는 실내는 복사열에 의해 덥게 느껴질 수 있는 분위기이지만, 실외의 외기는 실내보다 낮은 온도를 가지고 있으므로, 이러한 낮은 온도의 외기를 바로 외기덕트(111)를 통해 실내로 공급함으로써, 외기에 의한 냉방이 가능한 것이다.
본 발명은 편의상 첨부된 예시도면에 의거 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 이에 국한되지 않고 본 발명의 기술적 사상의 범주내에서 여러가지 변형 및 수정이 가능하고, 이러한 변형 및 수정은 본 발명의 청구범위내에 포함됨은 자명한 사실이다.
1 : 항온항습장치
10 : 압축기
11 : 어큐뮬레이터
20 : 사방밸브
30 : 제 1열교환기
40,41 : 팽창밸브
50 : 제 2열교환기
60 : 가습수조
61 : 가습기
62 : 필터
70 : 보조 열교환기
80 : 리시버(수액기)
100 : 케이싱
101 : 외기댐퍼
102 : 리턴에어댐퍼
110 : 급기팬 구조체
111 : 외기덕트
111a,111b : 분기 외기덕트
112 : 급기덕트
120 : 배기팬 구조체
121 : 배기덕트
130 : 리턴 에어덕트
131,132 : 분기 리턴 에어덕트
140 : 바이패스 덕트
141 : 바이패스 댐퍼

Claims (3)

  1. 케이싱과;
    이 케이싱의 내부에 구비되면서 냉매를 압축하여 고온,고압의 상태로 형성하는 압축기와;
    상기 압축기에 의해 고온,고압화된 냉매를 사방밸브를 통해 저온,고압의 상태로 되게하는 제 1열교환기와;
    상기 제 1열교환기를 거친 냉매를 팽창시켜서 저온, 저압화하는 팽창밸브와;
    상기 팽창밸브에 의해 변환된 저온,저압의 액냉매가 외부의 열을 흡수하도록 하는 제 2열교환기와;
    상기 압축기에 의해 고온,고압화된 냉매의 일부가 바이패스되어 흐르도록 하여 냉각 제습시 강하하는 온도를 보상하도록 하는 보조 열교환기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 설치공간의 제약이 없는 일체형 항온항습장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 케이싱에는 급기팬 구조체에 의해 실내로 공기를 공급하는 급기덕트가 형성되고, 이 급기덕트에는 실내로 공급되는 공기의 일부를 바이패스시켜서 케이싱의 내부로 다시 공급되도록 하는 바이패스 덕트가 형성된 것을 특징으로 하는 설치공간의 제약이 없는 일체형 항온항습장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    케이싱의 내부에는 가습을 위한 가습기가 구비되고, 이 가습기는 상기 압축기로부터 나오는 고온,고압의 냉매의 일부를 바이패스시켜서 열교환되도록 하여 가습수를 예열하도록 하는 가습수조로부터 가습수를 공급받도록 된 것을 특징으로 하는 설치공간의 제약이 없는 일체형 항온항습장치.
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KR1020100107571A KR20120045784A (ko) 2010-11-01 2010-11-01 설치공간의 제약이 없는 일체형 항온항습장치

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101396132B1 (ko) * 2013-01-15 2014-05-20 하이에어공조 주식회사 도장건조기능을 탑재한 일체형 조선용 제습장치
KR101491406B1 (ko) * 2014-02-04 2015-02-06 강호형 일체형 항온항습기
KR102659599B1 (ko) * 2022-11-15 2024-04-23 멜콘 주식회사 기체 온습도 제어 장치, 유체 공급 장치 및 기판 처리 시스템

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