KR20120056515A - 전기에너지 절약형 항온항습기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기에너지 절약형 항온항습기에 관한 것으로, 필터(1)와 냉각코일(2), 압축기(4), 폐열회수코일(5), 보조전기히터(6), 가습기(7), 송풍기(8), 수액기(9) 및, 공냉식 응축기 또는 수냉식 응축기(10)와, 팽창밸브(11)와, 냉매 분기관(12)과, 냉매 회기관(13)과, 자동조절밸브(14)와, 체크밸브(15) 및, 자동조절밸브(16)로 이루어지는 공냉식 또는 수냉식 항온항습기에 있어서; 상기 체크밸브(15)와 자동조절밸브(16) 대신에 하나의 냉매 혼합삼방기(100)가 설치된 구성으로 항온항습기에 채용되는 밸브 대신에 3개의 개구부를 갖는 냉매 혼합삼방기를 사용함으로써 각 개구부를 입출하는 기체 또는 액체 상호간에 간섭을 일으키지 않는 냉매 혼합삼방기 내부를 형성함으로써 배관 내 압력변화로 인한 압축기의 고장원인이 제거되어 제품의 신뢰성 향상 및 경제성이 탁월하고, 그린에너지를 이용한 전기에 의한 재열의 경우 종래 통상적인 항온항습기의 1/4 전력만을 필요로 하여 초절전이 가능하며, 정밀한 온도제어를 실현할 수 있고, 항온항습 운전의 경우 압축기의 운전 전류가 낮아져 성적계수를 상승시킬 수 있으면서 폐열회수 코일을 직렬로 연결하여 사용할 수 있으므로 고장난 밸브가 압축기의 이상고압 상승을 야기시키지 않아 압축기의 고장이 발생하지 않으므로 단순히 고장난 밸브의 교체만으로 항온항습기의 수명을 대폭 연장시킬 수 있는 각별한 장점이 있는 유용한 발명이다.

Description

전기에너지 절약형 항온항습기{Electrical energy saving type thermo-hygrostat}
본 발명은 항온항습기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 제습운전중에 공기중의 수분을 노점이하로 냉각응축한 후 재열원으로 버려지는 응축폐열을 회수하여 재사용함으로써 에너지를 대폭적으로 절약할 수 있는 구조로서 3개의 개구부를 갖는 냉매 혼합삼방기를 채용함으로써 각 개구부를 입출하는 기체 또는 액체가 밸브 내에서 상호간에 간섭을 일으키지 않는 구조의 밸브 내에서 냉매가 혼합되므로 배관 내 압력변화로 인한 압축기의 고장원인이 제거되어 제품의 신뢰성 향상뿐만 아니라 초절전에 의한 전기에너지를 절약할 수 있으면서도 정밀한 온도제어를 실현할 수 있는 전기에너지 절약형 항온항습기에 관한 것이다.
항온항습기는 전산실이나 정밀측정실, 정밀부품 가공실, 박물관, 미술품 보관실, 반도체 제조현장, 의료ㆍ제약사 등 그 장소의 사용목적에 적합한 상태로 온도 습도를 유지시키기 위해 사용되는 것으로서, 제품의 품질, 불량률을 감소시키는 장소 외에도 온도ㆍ습도의 조정관리에 따라 관련 장비의 성능에 막대한 영향을 미치는 곳 등에 다양한 용도로 활용되고 있다.
항온은 냉각기와 가열 및 재열기, 항습은 제습기와 가습기가 함께 어우러져 요구되는 온도는 온도조절기와 센서에 따라 냉각ㆍ가열되어 필요로 하는 일정한 온도를 유지하게 되고, 습도는 습도조절기와 센서에 따라 제습, 가습되어 필요로 하는 일정한 습도를 유지하게 되는 항온항습기의 기능을 발휘하도록 설계 제작되어 있다.
이러한 항온항습기로서, 종래에는 도 1a에 도시한 바와 같은 공냉식 항온항습기가 알려져 있다.
도 1a 도시한 종래의 공냉식 항온항습기는 필터(1)와 냉각코일(2), 응축수받이(3), 압축기(4), 폐열회수코일(5), 보조전기히터(6), 가습기(7), 송풍기(8), 수액기(9) 및, 공냉식 응축기(10)를 구비하는 공냉식 항온항습기에 있어서, 상기 냉각코일(2)의 입구단 전에 설치되는 팽창밸브(11)와, 상기 압축기(4)와 공냉식 응축기(10) 간의 냉매 연결관으로부터 분기하여 압축된 냉매의 일부를 분리하여 공급하는 냉매 분기관(12)과, 상기 냉매분기관(12)의 출구에 입구단이 연결되어 항습 대상이 되는 유입공기의 유로를 기준으로 냉각코일(2) 후단에 배치되는 열교환기로 이루어지는 폐열회수코일(5)과, 상기 폐열회수코일(5)의 출구단과 상기 공냉식 응축기(10)를 연결하는 냉매 회기관(13)으로 구성되고, 상기 폐열회수코일(5)의 입구단 전에 유입 냉매의 유량을 조절하는 자동조절밸브(14)가 구성되며, 상기 냉매 회기관(13) 상에 공냉식 응축기(10)로만 냉매가 흐르도록 하는 체크밸브(15)가 구성되고, 상기 압축기(4)에서 공냉식 응축기(10)로 바로 연결되는 냉매 순환관상에는 자동조절밸브(14)와 반대로 연동되는 자동조절밸브(16)를 구성하여 이루어진 것이다.
미설명부호 17은 밸브를 나타낸다.
그러나 상기한 구성을 갖는 종래의 공냉식 항온항습기는 체크밸브(15)와 자동조절밸브(16) 각각이 2웨이 자동조절 밸브(2WAY VALVE) 만을 이용하는 구조이기 때문에 냉각기능 운전으로 가동 중에 냉각코일(2)을 통과한 냉각공기로 인하여 폐열회수코일(5)에 응축된 액 냉매가 채워져 재열이 요구될 때 폐열라인 자동조절밸브(14)가 열리면, 배관 내에서 수격(Liquid Hammering)과 같은 충격이 발생하게 되며, 이때 공냉식 응축기(10) 방향의 자동조절밸브(16)가 닫히게 되면 배관 내 압력의 급격한 변화에 의해 압축기(4)에 충격이 가해져 압축기(4)의 빈번한 고장의 원인으로 작용하게 되어 있다.
또한 종래의 수냉식 항온항습기는 도 1b에 도시한 바와 같이 구성되는 것으로서, 상기한 공냉식 항온항습기의 수액기(9) 및 공냉식 응축기(10) 대신에 수냉식 응축기(10)가 사용되고 있는 점을 제외하면, 전술한 공냉식 항온항습기와 그 구성이 동일하며, 공냉식 항온항습기에서 나타나는 문제점 즉, 빈번한 자동조절밸브(14, 16)의 동작에 따라 배관 내 압력의 급격한 변화에 의해 압축기(4)에 충격이 가해져 압축기(4)의 빈번한 고장의 원인으로 작용하게 되어 있다.
상기한 실정을 고려하여 본 발명의 발명자는 상기한 종래 공냉식 및 수냉식 항온항습기에서 야기되는 문제점들을 해결하면서 에너지 소모량이 가장 많이 요구될 때가 제습과 재열이 동시에 운전될 때이며, 재열부하 열원이 전기로 구성되는 것이 보통이기 때문에 재열 열량에 따라 에너지 효율이 결정되지만 공냉식 응축기 또는 수냉식 응축기(10)로 버려지는 재열 열원인 고온의 냉매가스를 회수 활용하면 1/4 정도의 전력만으로도 제습과 재열 효과를 얻을 수 있다는 점에 착안하여 연구를 거듭한 결과 본 발명을 완성하게 된 것이다.
본 발명은 상기한 종래 공냉식 및 수냉식 항온항습기에서 야기되는 여러 가지 결점 및 문제점들을 해결하고자 발명한 것으로서, 그 목적은 항온항습기에 채용되는 밸브 대신에 3개의 개구부를 갖는 냉매 혼합삼방기를 사용함으로써 각 개구부를 입출하는 기체 또는 액체 상호간에 간섭을 일으키지 않는 구조로 냉매 혼합삼방기 내부를 형성함으로써 배관 내 압력변화로 인한 압축기의 고장원인이 제거되어 제품의 신뢰성 향상뿐만 아니라 경제성이 탁월한 전기에너지 절약형 항온항습기를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 가장 이상적인 폐열이용을 통하여 적절한 온도와 습도를 유지할 수 있는 에너지 초절전 효과, 특히 그린에너지를 이용한 전기에 의한 재열의 경우 종래 통상적인 항온항습기의 1/4 전력만을 필요로 하여 초절전이 가능한 전기에너지 절약형 항온항습기를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 종래 통상적인 항온항습기에서 정밀한 온도 제어를 위해 필요로 하던 보조전기히터 없이도 정밀한 온도 제어가 가능하여 1단 혹은 2단 이상까지 회로를 구성하여 온도의 단계별 제어로 제어온도의 편차를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 1단으로 서브모터를 이용한 온도제어의 경우에도 정밀한 온도제어를 실현할 수 있는 전기에너지 절약형 항온항습기를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 항온항습 운전의 경우 압축기의 운전 전류가 낮아져 성적계수를 상승시킬 수 있으면서 폐열회수 코일을 직렬로 연결하여 사용할 수 있으므로 밸브가 고장을 일으키는 경우에도 고장이 난 밸브가 압축기의 이상고압 상승을 야기시키지 않아 압축기의 고장이 발생하지 않으므로 단순히 고장난 밸브의 교체만으로 항온항습기의 수명을 대폭 연장시킬 수 있는 전기에너지 절약형 항온항습기를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 전기에너지 절약형 항온항습기는 필터(1)와 냉각코일(2), 압축기(4), 폐열회수코일(5), 보조전기히터(6), 가습기(7), 송풍기(8), 수액기(9) 및, 공냉식 응축기 또는 수냉식 응축기(10)가 구비되고, 상기 냉각코일(2)의 입구단 전에 설치되는 팽창밸브(11)와, 상기 압축기(4)와 공냉식 응축기 또는 수냉식 응축기(10) 간의 냉매 연결관으로부터 분기하여 압축된 냉매의 일부를 분리하여 공급하는 냉매 분기관(12)과, 상기 냉매분기관(12)의 출구에 입구단이 연결되어 제습 대상이 되는 유입공기의 유로를 기준으로 냉각코일(2) 후단에 배치되는 열교환기로 이루어지는 폐열회수코일(5)과, 상기 폐열회수코일(5)의 출구단과 상기 공냉식 응축기 또는 수냉식 응축기(10)를 연결하는 냉매 회기관(13)과, 상기 폐열회수코일(5)의 입구단 전에 설치되어 유입 냉매의 유량을 조절하는 자동조절밸브(14)와, 상기 냉매 회기관(13) 상에 설치되어 공냉식 응축기 또는 수냉식 응축기(10)로만 냉매가 흐르도록 하는 체크밸브(15) 및, 상기 압축기(4)와 공냉식 응축기 또는 수냉식 응축기(10) 사이에 연결되는 냉매 순환관상에 설치되는 자동조절밸브(14)와 반대로 연동되는 자동조절밸브(16)로 이루어지는 공냉식 또는 수냉식 항온항습기에 있어서; 상기 체크밸브(15)와 자동조절밸브(16) 대신에 하나의 냉매 혼합삼방기(100)가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 항온항습기에 채용되는 밸브 대신에 3개의 개구부를 갖는 냉매 혼합삼방기를 사용함으로써 각 개구부를 입출하는 기체 또는 액체 상호간에 간섭을 일으키지 않는 구조로 냉매 혼합삼방기 내부를 형성함으로써 배관 내 압력변화로 인한 압축기의 고장원인이 제거되어 제품의 신뢰성 향상뿐만 아니라 경제성이 탁월하고, 가장 이상적인 폐열이용을 통하여 적절한 온도와 습도를 유지할 수 있는 에너지 초절전 효과, 특히 그린에너지를 이용한 전기에 의한 재열의 경우 종래 통상적인 항온항습기의 1/4 전력만을 필요로 하여 초절전이 가능하며, 종래 통상적인 항온항습기에서 정밀한 온도 제어를 위해 필요로 하던 보조전기히터 없이도 정밀한 온도 제어가 가능하여 1단 혹은 2단 이상까지 회로를 구성하여 온도의 단계별 제어로 제어온도의 편차를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 1단으로 서브모터를 이용한 온도제어의 경우에도 정밀한 온도제어를 실현할 수 있을 뿐만 아니라 항온항습 운전의 경우 압축기의 운전 전류가 낮아져 성적계수를 상승시킬 수 있으면서 폐열회수 코일을 직렬로 연결하여 사용할 수 있으므로 밸브가 고장을 일으키는 경우에도 고장이 난 밸브가 압축기의 이상고압 상승을 야기시키지 않아 압축기의 고장이 발생하지 않으므로 단순히 고장난 밸브의 교체만으로 항온항습기의 수명을 대폭 연장시킬 수 있는 각별한 장점이 있다.
도 1a은 종래 공냉식 항온항습기의 구성도,
도 1b는 종래 수냉식 항온항습기의 구성도,
도 2a는 본 발명 공냉식 전기에너지 절약형 항온항습기의 구성도,
도 2b는 본 발명 수냉식 전기에너지 절약형 항온항습기의 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 냉매 혼합삼방기의 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 냉매 혼합삼방기의 단면도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명 전기에너지 절약형 항온항습기의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 2a는 본 발명 공냉식 전기에너지 절약형 항온항습기의 구성도, 도 2b는 본 발명 수냉식 전기에너지 절약형 항온항습기의 구성도, 도 3은 본 발명에 따른 냉매 혼합삼방기의 사시도, 도 4는 본 발명에 따른 냉매 혼합삼방기의 단면도로서, 본 발명 전기에너지 절약형 항온항습기는 필터(1)와 냉각코일(2), 압축기(4), 폐열회수코일(5), 보조전기히터(6), 가습기(7), 송풍기(8), 수액기(9) 및, 공냉식 응축기 또는 수냉식 응축기(10)가 구비되고, 상기 냉각코일(2)의 입구단 전에 설치되는 팽창밸브(11)와, 상기 압축기(4)와 공냉식 응축기 또는 수냉식 응축기(10) 간의 냉매 연결관으로부터 분기하여 압축된 냉매의 일부를 분리하여 공급하는 냉매 분기관(12)과, 상기 냉매 분기관(12)의 출구에 입구단이 연결되어 제습 대상이 되는 유입공기의 유로를 기준으로 냉각코일(2) 후단에 배치되는 열교환기로 이루어지는 폐열회수코일(5)과, 상기 폐열회수코일(5)의 출구단과 상기 공냉식 응축기 또는 수냉식 응축기(10)를 연결하는 냉매 회기관(13)과, 상기 폐열회수코일(5)의 입구단 전에 설치되어 유입 냉매의 유량을 조절하는 자동조절밸브(14)와, 상기 냉매 회기관(13) 상에 설치되어 공냉식 응축기 또는 수냉식 응축기(10)로만 냉매가 흐르도록 하는 체크밸브(15) 및, 상기 압축기(4)와 공냉식 응축기 또는 수냉식 응축기(10) 사이에 연결되는 냉매 순환관상에 설치되는 자동조절밸브(14)와 반대로 연동되는 자동조절밸브(16)로 이루어지는 공냉식 또는 수냉식 항온항습기에 있어서; 상기 체크밸브(15)와 수동조절밸브(16) 대신에 하나의 냉매 혼합삼방기(100)가 설치되어 있다.
상기 냉매 혼합삼방기(100)는 선단 개구부(101a, 101b)와 측면 개구부(101c) 및 중앙부에 내측면에서 연장 형성된 내부 원통관(101d)을 구비하는 관체(101)와; 상기 선단 개구부(101a)에 삽입되어 용접으로 고정되는 원통관체 상의 제 1입구관(102)과; 상기 선단 개구부(101b)에 삽입되어 용접으로 고정되는 원통관체 상의 출구관(103) 및; 상기 측면 개구부(101c)에 연결 고정되는 원통관체 상의 제 2 입구관(104)으로 구성되고, 상기 제 2 입구관(104)이 관체(101)와 내부 원통관(101d)의 사이를 통해 관체(101)와 연통되어 있다.
또한, 냉매 혼합삼방기(100)는 중앙부의 외주면이 정육면체를 이루고 있다.
그리고, 상기 제 1입구관(102)은 상기 폐열회수코일(5)의 출구단에 연결되고, 상기 제 2입구관(104)은 상기 압축기(4)의 출구단에 연결되며, 상기 출구관( 103)은 상기 공냉식 응축기 또는 수냉식 응축기(10)의 입구단에 연결되어 있다.
다음에는 상기한 바와 같이 구성된 본 발명 전기에너지 절약형 항온항습기의 작용을 상세하게 설명한다.
본 발명 전기에너지 절약형 항온항습기를 작동시키면, 항온항습대상 실내의 공기는 필터(1)로 도입되어 필터링된 후 냉각코일(2)을 거쳐 압축기(4)로 인가되고, 압축기(4)는 냉매를 압축하여 압축된 고온고압의 냉매가스가 압축기(4)로부터 토출되어 냉매 혼합삼방기(100)를 거쳐 공냉식 응축기 또는 수냉식 응축기(10)로 이송되게 되며, 냉매가스의 일부는 냉매 분기관(12)을 거쳐 폐열회수코일(5)에 도입된다.
상기 압축기(4)의 냉매의 압축에 따라 발생하는 압축열(폐열)은 냉매 분기관(12)을 통해 폐열회수코일(5)로 회수하여 열교환기로 이루어진 폐열회수코일(5)에서 열 교환된다.
상기 공냉식 응축기 또는 수냉식 응축기(10)로 도입된 냉매가스는 팽창밸브(11)를 거쳐서 냉각코일(2)로 순환하여 다시 압축기(4)로 유입되면서 송풍기(8)를 통해서 실내공기의 냉각 및 항온항습 운전이 이루어지게 된다.
이때 상기 폐열회수코일(5)에 도입되는 냉매가스는 폐열회수코일(5)을 통과한 후에 냉매 회기관(13)을 통하여 회기 되고, 이와 같이 폐열회수코일(5) 및 압축기(4)로부터 회기된 냉매가 상기 냉매 혼합삼방기(100)에서 혼합되어 공냉식 응축기 또는 수냉식 응축기(10)로 순환되게 된다.
그에 따라 종래의 항온항습기에서 송풍되었던 차갑고, 포화수증기압 상태의 습도가 높은 공기를 폐열회수코일(5)을 거쳐서 적정한 실내온도로 상승시켜, 공기의 온도는 적정온도로 되고, 공기 중의 습도는 낮은 상대습도의 일정한 습도를 가지게 되어 매우 쾌적한 공기로 변화시키기 때문에 제습 및 상쾌한 공기를 제공할 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명 전기에너지 절약형 항온항습기는 폐열회수코일(5)에 의해 압축기(4)의 냉매의 압축에 따라 발생하는 압축열(폐열)을 이용함으로써 전력소모에 대한 경제적 부담을 해소할 수 있다.
뿐만 아니라 냉매배관 냉매 혼합삼방기(100)를 채용함으로써 냉매배관에 2개의 냉매회로를 구성하는 개별 전자밸브나 3-WAY 밸브가 필요하지 않아 개별 전자밸브나 3-WAY 밸브의 작동에 의해 낮아지는 실내온도 보상에 소모되는 전기에너지를 절감할 수 있게 된다.
지금까지 본 발명을 바람직한 실시예로서 설명하였으나, 본 발명은 이에 한 정되지 않고 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있음은 물론이다.
1 : 필터 2 : 냉각코일
3 : 응축수받이 4 : 압축기
5 : 폐열회수코일 6 : 보조전기히터
7 : 가습기 8 : 송풍기
9 : 수액기 10 : 공냉식 또는 수냉식 응축기
11 : 팽창밸브 12 : 냉매분기관
13 : 냉매 회기관 14 : 자동조절밸브
15 : 체크밸브 16 : 자동조절밸브
17 : 밸브 100 : 냉매 혼합삼방기
101 : 관체 101a, 101b : 선단 개구부
101c : 측면 개구부 101d : 내부 원통관
102 : 제 1 입구관 103 : 출구관
104 : 제 2 입구관

Claims (4)

  1. 필터(1)와 냉각코일(2), 압축기(4), 폐열회수코일(5), 보조전기히터(6), 가습기(7), 송풍기(8), 수액기(9) 및, 공냉식 응축기 또는 수냉식 응축기(10)가 구비되고, 상기 냉각코일(2)의 입구단 전에 설치되는 팽창밸브(11)와, 상기 압축기(4)와 공냉식 응축기 또는 수냉식 응축기(10) 간의 냉매 연결관으로부터 분기하여 압축된 냉매의 일부를 분리하여 공급하는 냉매 분기관(12)과, 상기 냉매분기관(12)의 출구에 입구단이 연결되어 제습 대상이 되는 유입공기의 유로를 기준으로 냉각코일(2) 후단에 배치되는 열교환기로 이루어지는 폐열회수코일(5)과, 상기 폐열회수코일(5)의 출구단과 상기 공냉식 응축기 또는 수냉식 응축기(10)를 연결하는 냉매 회기관(13)과, 상기 폐열회수코일(5)의 입구단 전에 설치되어 유입 냉매의 유량을 조절하는 자동조절밸브(14)와, 상기 냉매 회기관(13) 상에 설치되어 공냉식 응축기 또는 수냉식 응축기(10)로만 냉매가 흐르도록 하는 체크밸브(15) 및, 상기 압축기(4)와 공냉식 응축기 또는 수냉식 응축기(10) 사이에 연결되는 냉매 순환관상에 설치되는 자동조절밸브(14)와 반대로 연동되는 자동조절밸브(16)로 이루어지는 공냉식 또는 수냉식 항온항습기에 있어서;
    상기 체크밸브(15)와 자동조절밸브(16) 대신에 하나의 냉매 혼합삼방기(100)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 전기에너지 절약형 항온항습기.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 냉매 혼합삼방기(100)는 선단 개구부(101a, 101b)와 측면 개구부(101c) 및 중앙부에 내측면에서 연장 형성된 내부 원통관(101d)을 구비하는 관체(101)와; 상기 선단 개구부(101a)에 삽입되어 용접으로 고정되는 원통관체 상의 제 1 입구관(102)과; 상기 선단 개구부(101b)에 삽입되어 용접으로 고정되는 원통관체 상의 출구관(103) 및; 상기 측면 개구부(101c)에 연결 고정되는 원통관체 상의 제 2 입구관(104)으로 구성되고, 상기 제 2 입구관(104)이 관체(101)와 내부 원통관(101d)의 사이를 통해 관체(101)와 연통되어 있는 것을 특징으로 하는 전기에너지 절약형 항온항습기.
  3. 제 2항에 있어서, 냉매 혼합삼방기(100)는 중앙부의 외주면이 정육면체를 이루고 있는 것을 특징으로 하는 전기에너지 절약형 항온항습기.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 제 1입구관(102)은 상기 폐열회수코일(5)의 출구단에 연결되고, 상기 제 2입구관(104)은 상기 압축기(4)의 출구단에 연결되며, 상기 출구관(103)은 상기 공냉식 응축기 또는 수냉식 응축기(10)의 입구단에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전기에너지 절약형 항온항습기.
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