KR20130100425A - 제습기 - Google Patents

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KR20130100425A
KR20130100425A KR1020120021598A KR20120021598A KR20130100425A KR 20130100425 A KR20130100425 A KR 20130100425A KR 1020120021598 A KR1020120021598 A KR 1020120021598A KR 20120021598 A KR20120021598 A KR 20120021598A KR 20130100425 A KR20130100425 A KR 20130100425A
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전창덕
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한국교통대학교산학협력단
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Abstract

본 발명의 제습기는, 제습기 본체 내에 존재하는 공기를 외부로 배출하는 송풍팬과, 송풍팬의 동작에 따라 제습기 본체 내로 흡입되는 외부 공기와 열교환하는 냉매가 순환하는 제1 열교환기와, 제1 열교환기와 서로 대향되게 설치되며 송풍팬의 동작에 따라 제습기 본체 내로 흡입되는 외부 공기와 열교환하는 냉매가 순환하는 제2 열교환기와, 제1 열교환기와 제2 열교환기를 연결하는 배관에 설치되며 고온 고압의 냉매를 감온, 감압하는 팽창밸브와, 냉매를 압축하여 고온, 고압의 기체상태로 토출하는 압축기와, 압축기로부터 토출되는 냉매의 순환 방향을 제1 열교환기 또는 제2 열교환기 중 어느 하나로 바꾸는 사방밸브와, 사방밸브와 압축기 사이에 설치되며 사방밸브로부터 압축기로 유입되는 액체 상태의 냉매를 걸러주는 어큐뮬레이터와, 제1 열교환기와 제2 열교환기가 서로 번갈아 가며 증발기 또는 응축기로 동작하도록 사방밸브를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

제습기{Dehumidifier}
본 발명은 제습기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서로 대향되게 배치된 두 개의 열교환기를 번갈아 가며 증발기와 응축기로 작동시켜 제상을 수행하면서 제습도 중단없이 연속적으로 실시 가능한 제습기에 관한 것이다.
제습기는 공기 중에 함유된 습기를 제거하여 실내공간의 습도를 조절하는 기기이다. 일반적으로, 제습기는 압축기, 응축기 및 열교환기로 이루어진 냉동사이클을 사용하여 공기 중의 습기를 제거한다.
종래 제습기(90)는 도 1에 도시한 바와 같이, 압축기(10)와, 고온 고압의 냉매배관(20)과, 제1 열교환기(응축기)(30)와, 팽창밸브(40)와, 제2 열교환기(제습기)(50)와, 저온 저압 냉매배관(60)과, 물탱크(70)와, 송풍팬(80)을 포함하여 구성된다. 송풍팬(80)이 가동되면 습한 공기가 제습기(90)의 제2 열교환기(제습기)(50)로 유입되어 차가운 제2 열교환기(제습기)(50)의 표면과 접촉하여 응축수를 생성함으로서 습한 공기의 수분을 제거하는 제습 작용을 한다. 제2 열교환기(제습기)(50)를 통과하면서 차가워진 공기는 제1 열교환기(응축기)(30)를 통과하면서 응축열을 전달받아 온도가 상승된 후 실내 공간으로 배출된다.
그러나 이러한 구조의 종래 제습기는 제습공간의 온도를 -2~5℃ 조건으로 유지하면서 제습하는 경우, 제2 열교환기(제습기)(50)에 서리가 형성되기 때문에 빈번하게 제상이 요구된다. 따라서 이러한 경우 압축기(10) 가동을 중지시켜 자연 제상을 하거나 히트펌프 방식으로 제작하여 역사이클 제상을 한다. 그러므로 자연제상을 하거나 역사이클 제상을 하는 시간 동안 더 이상 제습을 할 수 없기 때문에 제습 능력이 감소할 수밖에 없는 문제점이 있었다.
한편, 냉동 및 공기조화 장치에 있어서 응축기의 용량이 증발기의 용량보다 크기 때문에 일반적으로 응축기의 크기가 증발기의 크기보다 크다. 이런 경우 응축기와 증발기를 항상 응축기와 증발기로 고정시켜 사용하면 문제가 없으나, 열교환기 기능을 바꾸는 경우, 즉 응축기를 증발기로, 증발기를 응축기로 전환하여 사용하게 되면 크기가 작은 열교환기가 응축기가 되는 경우가 발생하기 때문에 시스템 고압부 압력이 필요 이상으로 높아져 시스템 효율이 급격히 나빠지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 제상에 의한 제습을 중단하지 않고 연속적으로 수행할 수 있는 제습기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 용량이 다른 두 개의 열교환기의 용량 밸런스(capacity balance) 조절이 가능한 제습기를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양상에 따른 제습기는, 제습기 본체 내에 존재하는 공기를 외부로 배출하는 송풍팬과, 송풍팬의 동작에 따라 제습기 본체 내로 흡입되는 외부 공기와 열교환하는 냉매가 순환하는 제1 열교환기와, 제1 열교환기와 서로 대향되게 설치되며 송풍팬의 동작에 따라 제습기 본체 내로 흡입되는 외부 공기와 열교환하는 냉매가 순환하는 제2 열교환기와, 제1 열교환기와 제2 열교환기를 연결하는 배관에 설치되며 고온 고압의 냉매를 감온, 감압하는 팽창밸브와,
냉매를 압축하여 고온, 고압의 기체상태로 토출하는 압축기와, 압축기로부터 토출되는 냉매의 순환 방향을 제1 열교환기 또는 제2 열교환기 중 어느 하나로 바꾸는 사방밸브와, 사방밸브와 압축기 사이에 설치되며 사방밸브로부터 압축기로 유입되는 액체 상태의 냉매를 걸러주는 어큐뮬레이터와, 제1 열교환기와 제2 열교환기가 서로 번갈아 가며 증발기 또는 응축기로 동작하도록 사방밸브를 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 제1 열교환기와 제2 열교환기는 각각 복수개의 냉매 유동관을 포함하고, 제1 열교환기와 제2 열교환기의 복수개의 냉매 유동관과 제1 열교환기와 제2 열교환기를 연결하는 배관 사이에 전자밸브가 설치되며, 제어부는 제습 운전 모드에서 제1 열교환기와 제2 열교환기가 항상 일정한 용량의 응축기 또는 증발기로 동작하도록 전자밸브를 제어한다.
상기와 같은 구성에 따르면 본 발명의 제습기는, 제 1 열교환기와 제 2 열교환기를 제습기 양 끝단에 대향적으로 분리, 배치시켜 일정 시간 주기 또는 착상감지 센서에 의해 두 개의 열교환기를 번갈아 가며 증발기와 응축기로 작동시킴으로써, 제상에 의한 제습을 중단하지 않고 연속적으로 수행할 수 있는 유용한 효과가 있다.
또한 본 발명의 제습기는, 용량이 다른 두 개의 열교환기 중 냉매의 흐름을 단속할 수 있는 전자밸브가 설치된 열교환기가 응축기로 작동하는 경우 유로를 개방하고 증발기로 작동하는 경우 유로를 차단시킴으로써, 용량이 다른 두 개의 열교환기의 용량 밸런스(capacity balance) 조절이 가능한 유용한 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 제습기를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 제습기에서 제1 열교환기를 이용한 제습 운전 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 제습기에서 제2 열교환기를 이용한 제습 운전 방법을 설명하기 위한 예시도이다..
이하, 첨부된 도면을 참조하여 전술한, 그리고 추가적인 양상을 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 제습기에서 제1 열교환기를 이용한 제습 운전 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 제습기는, 제습기 본체(210)와, 송풍팬(220)과, 제1 열교환기(230)와, 제2 열교환기(240)와, 팽창밸브(250)와, 압축기(260)와, 사방밸브(270)와, 어큐뮬레이터(280)를 포함한다.
제습기 본체(210)는 압축기(260)와, 사방밸브(270)와, 어큐뮬레이터(280)가 설치되는 제1 공간부(P)와, 제1 열교환기(230)와, 제2 열교환기(240)와 팽창밸브(250)가 설치되는 제2 공간부(Q)와, 제1 공간부(P)와 제2 공간부(Q)를 분리하는 받침판(700)을 포함한다.
제습기 본체(210)의 제1 공간부(P)에는 받침판(700)에 형성되는 배수구(550)와 연결되는 배수라인(600)을 통해 배출되는 응축수를 저장하는 물탱크(650)가 설치된다. 제습기 본체(210)의 측면에는 외부 공기가 통과할 수 있는 관통부재(500-1, 500-2)가 설치된다.
송풍팬(220)은 제습기 본체(210) 내에 존재하는 공기를 외부로 배출하는 역할을 한다. 송풍팬(220)은 제습기 본체(210)의 상부에 설치되는 것이 바람직하다. 이는 제습기 본체(210) 내에 존재하는 공기를 외부로 배출함으로서, 관통부재(500-1, 500-2)를 통해 외부 공기가 자연스럽게 제습기 본체(210) 내부로 유입되도록 하기 위함이다. 본 발명의 제습기는 관통부재(500-1, 500-2)를 통해 양 측면에서 한꺼번에 많은 양의 외부 공기가 유입되어 제습효율이 높다.
제1 열교환기(230)와 제2 열교환기(240)는 송풍팬(220)의 동작에 따라 제습기 본체(210) 내로 흡입되는 외부 공기와 열교환하는 냉매가 순환하도록 해준다. 제1 열교환기(230)와 제2 열교환기(240)는 서로 대향되게 설치되며, 각각 복수개의 냉매 유동관(230-1, 230-2, 230-3, 240-1, 240-2, 240-3)을 포함하여 구성된다.
제1 열교환기(230)와 제2 열교환기(240)의 복수개의 냉매 유동관(230-1, 230-2, 230-3, 240-1, 240-2, 240-3)과 제1 열교환기(230)와 제2 열교환기(240)를 연결하는 배관(251) 사이에는 전자밸브(150-1, 150-2)가 설치된다. 전자밸브(150-1, 150-2)는 복수개의 냉매 유동관(230-1, 230-2, 230-3, 240-1, 240-2, 240-3) 각각에 장착될 수도 있고, 도 2에 도시한 바와 같이, 230-3과 240-3의 냉매 유동관에 장착될 수도 있다.
팽창밸브(250)는 제1 열교환기(230)와 제2 열교환기(240)를 연결하는 배관(251)에 설치되며, 고온 고압의 냉매를 감온, 감압한다. 압축기(260)는 어큐뮬레이터(280)에서 배출되는 냉매를 흡입한 후 압축하여 고온, 고압의 기체상태로 토출한다. 사방밸브(270)는 압축기(260)로부터 토출되는 냉매의 순환 방향을 상기 제1 열교환기 또는 제2 열교환기 중 어느 하나로 바꾸는 역할을 한다.
어큐뮬레이터(280)는 사방밸브(270)와 압축기(260) 사이에 설치되며, 사방밸브(270)로부터 압축기(260)로 유입되는 액체 상태의 냉매를 걸러주며, 오일을 압축기(260)에 공급하는 역할을 한다.
도 2에 도시하지 않았지만, 본 발명의 제습기는 제1 열교환기(230)와 제2 열교환기(240)가 서로 번갈아 가며 증발기 또는 응축기로 동작하도록 사방밸브(270)를 제어하는 제어부를 포함한다.
제어부는 제습 운전 모드에서 제1 열교환기(230)와 제2 열교환기(240)가 항상 일정한 용량의 응축기 또는 증발기로 동작하도록 전자밸브(150-1, 150-2)를 제어한다. 일례로, 제어부는 일정시간 간격 또는 착상감지센세로부터 입력되는 감지신호에 따라 사방밸브(270)와 전자밸브(150-1, 150-2)를 제어하도록 구현될 수 있다.
이하, 도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 제습기에서 제1 열교환기(230)를 이용한 제습 운전 방법을 설명한다.
도시된 바와 같이 사방밸브(270)를 전환하여 압축기(260)에서 나온 고온, 고압의 냉매를 제2 열교환기(240)를 구성하고 있는 제1 냉매 유동관(240-1), 제2 냉매 유동관(240-2), 제3 냉매 유동관(240-3)으로 보내면 고온의 냉매는 응축기로 작동을 하는 제2 열교환기(240)에서 응축되면서 응축열을 방출하게 되고 따라서 자연스럽게 제2 열교환기(240) 표면에 형성된 서리를 녹일 수 있다. 제2 열교환기(240)의 제3 냉매 유동관(240-3) 일단에 설치된 전자밸브(450-2)를 개방 상태로 제어하므로 고온 고압의 냉매는 제2 열교환기(240)의 3개의 열을 모두 통과하게 된다. 응축과정을 거친 냉매는 팽창밸브(250)를 통과하면서 저온, 저압의 냉매가 되어 제1 열교환기(230)로 보내진다. 제1 열교환기(230)를 통과하면서 냉매는 외기로부터 열을 흡수해 증발하는데 이때 제1 열교환기(230)를 구성하는 제1 냉매 유동관(230-1), 제2 냉매 유동관(230-2), 제3 냉매 유동관(230-3) 중 제3 냉매 유동관(230-3)의 일단에 설치된 전자밸브(450-1)를 닫힌 상태로 제어하면 냉매는 제1 열교환기(230)를 구성하는 3 개의 열 중 제1 냉매 유동관(230-1)과 제2 냉매 유동관(230-2)만을 통과하므로 증발기 크기가 응축기 크기보다 작게 되어 용량 밸런스를 맞출 수 있다. 냉매가 제1 열교환기(230)를 통과할 때 증발에 필요한 열을 습공기로부터 흡수하므로 습공기는 열을 빼앗겨 습공기에 포함된 수분이 응축됨으로서 제습이 이루어진다. 상기 제1 열교환기(230)에서 증발된 냉매는 어큐뮬레이터(280)를 거쳐 압축기(260)로 유입됨으로서 사이클을 완성한다.
이하, 도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 제습기에서 제2 열교환기(240)를 이용한 제습 운전 방법을 설명한다.
압축기(260)에서 나온 고온, 고압의 냉매는 사방밸브(270)를 거쳐 제1 열교환기(230)를 구성하고 있는 제1 냉매 유동관(230-1), 제2 냉매 유동관(230-2), 제3 냉매 유동관(230-3)로 유입된다. 제1 열교환기(230)의 제3 냉매 유동관(230-3)의 일단에 설치된 전자밸브(450-1)를 개방 상태로 제어하므로 고온 고압의 냉매는 제1 열교환기(230)의 3개의 열을 모두 통과하면서 응축과정을 수행한 후 팽창밸브(250)로 보내진다. 팽창밸브(250)를 통과하면서 저온, 저압이 된 냉매는 제2 열교환기(240)를 통과하면서 증발과정을 수행하는데 이때 제2 열교환기(240)를 구성하는 제1 냉매 유동관(240-1), 제2 냉매 유동관(240-2), 제3 냉매 유동관(240-3) 중 제3 냉매 유동관(240-3)의 일단에 설치된 전자밸브(450-2)를 닫힌 상태로 제어하면 저온, 저압의 냉매는 제2 열교환기(240)를 구성하는 3 개의 열 중 제1 냉매 유동관(240-1)과 제2 냉매 유동관(240-2)만을 통과하므로 응축기 크기가 증발기 크기보다 커지게 되어 용량 밸런스를 맞출 수 있다. 제2 열교환기(240)를 통과하는 냉매는 습공기로부터 열을 흡수하여 증발을 하고, 습공기는 열을 빼앗기는 과정 중에 습공기에 포함된 수분이 응축됨으로서 제습이 이루어진다. 제2 열교환기(240)에서 증발된 냉매는 어큐뮬레이터(280)를 거쳐 압축기(260)로 유입됨으로서 사이클을 완성한다. 제2 열교환기(240) 표면에서 응축된 응축수는 받침판(700)으로 떨어져 배수구(550)와 배수라인(600)을 통과한 후 물탱크(650)에 모인다.
지금까지, 본 명세서에는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 지닌 자가 본 발명을 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 실시예들로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 제습기 본체;
    상기 제습기 본체 내에 존재하는 공기를 외부로 배출하는 송풍팬;
    상기 송풍팬의 동작에 따라 상기 제습기 본체 내로 흡입되는 외부 공기와 열교환하는 냉매가 순환하는 제1 열교환기;
    상기 제1 열교환기와 서로 대향되게 설치되며, 상기 송풍팬의 동작에 따라 상기 제습기 본체 내로 흡입되는 외부 공기와 열교환하는 냉매가 순환하는 제2 열교환기;
    상기 제1 열교환기와 제2 열교환기를 연결하는 배관에 설치되며, 고온 고압의 냉매를 감온, 감압하는 팽창밸브;
    상기 냉매를 압축하여 고온, 고압의 기체상태로 토출하는 압축기;
    상기 압축기로부터 토출되는 냉매의 순환 방향을 상기 제1 열교환기 또는 제2 열교환기 중 어느 하나로 바꾸는 사방밸브;
    상기 사방밸브와 압축기 사이에 설치되며, 상기 사방밸브로부터 상기 압축기로 유입되는 액체 상태의 냉매를 걸러주는 어큐뮬레이터; 및
    상기 제1 열교환기와 제2 열교환기가 서로 번갈아 가며 증발기 또는 응축기로 동작하도록 상기 사방밸브를 제어하는 제어부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 제습기.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제습기 본체가:
    상기 압축기와 사방밸브와 어큐뮬레이터가 설치되는 제1 공간부; 및
    상기 제1 열교환기와 제2 열교환기와 팽창밸브가 설치되는 제2 공간부;
    상기 제1 공간부와 제2 공간부를 분리하는 받침판;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 제습기.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제습기 본체의 제1 공간부에는 상기 받침판에 형성되는 배수구와 연결되는 배수라인을 통해 배출되는 응축수를 저장하는 물탱크가 설치되는 것을 특징으로 하는 제습기.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 송풍팬은 상기 제습기 본체의 상부에 설치되는 것을 특징으로 하는 제습기.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 열교환기와 제2 열교환기는 각각 복수개의 냉매 유동관을 포함하는 것을 특징으로 하는 제습기.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1 열교환기와 제2 열교환기의 복수개의 냉매 유동관과 상기 제1 열교환기와 제2 열교환기를 연결하는 배관 사이에 전자밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 제습기.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제어부는 제습 운전 모드에서 상기 제1 열교환기와 제2 열교환기가 항상 일정한 용량의 응축기 또는 증발기로 동작하도록 상기 전자밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 제습기.
  8. 청구항 1 또는 청구항 7에 있어서,
    상기 제어부는 일정시간 간격 또는 착상감지센세로부터 입력되는 감지신호에 따라 상기 사방밸브와 전자밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 제습기.

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