KR20220161858A - 항온 항습기 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

항온 항습기는 공조 공간의 실내 공기의 일부를 항온 항습기의 내부로 도입하기 위한 제1 통로와, 제1 통로와 연결되고, 공조 공간의 실내 공기의 다른 일부를 도입하여 제1 통로를 통해 도입된 공기와 혼합한 후, 혼합된 공기를 공조 공간으로 배출하기 위한 제2 통로를 포함하는 하우징, 제1 통로와 제2 통로 중 어느 하나의 통로를 이동하는 공기를 제습하고, 제1 통로와 제2 통로 중 다른 하나의 통로를 이동하는 공기에 습기를 배출하여 재생되는 제습로터, 제1 통로의 제습로터의 상류 측에 위치하여 제1 통로에 도입된 공기와 열교환을 수행한 후 공기를 제습로터로 전달하는 제1 열교환부, 제1 통로의 제습로터의 하류 측에 위치하여 제습로터의 일 영역을 통과한 공기와 열교환을 수행한 후 공기를 제2 통로로 전달하는 제2 열교환부 및 제2 통로의 제습로터의 하류 측에 위치하여 제습로터의 다른 영역을 통과한 공기와 열교환을 수행하는 제3 열교환부를 포함한다.

Description

항온 항습기 및 그 제어 방법{THERMO HYGROSTAT AND CONTROL METHOD THEREOF}
실시예들은 항온 항습기 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실내 공기가 저온 또는 저습 상태인 환경에서도 제습 성능을 유지하면서, 재열에 소비되는 전력을 줄일 수 있는 항온 항습기 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
첨단 장비 또는 전산 서버 등이 사용되는 반도체 클린룸, 데이터 센터, 전산실 및 실험실 등의 공간에서는 실내 공기의 온도 및/또는 습도가 첨단 장비 또는 서버의 성능에 영향을 미칠 수 있다.
예를 들어, 실내 공기의 온도 및/또는 온도가 지정된 온도보다 높거나, 낮게 유지되는 경우, 첨단 장비 또는 서버의 첨단 장비 또는 서버의 부품들에 변형(예: 열적 변형 또는 기계적 변형)이 발생되어 손상되는 상황이 발생할 수 있다.
이에 따라, 반도체 클린룸, 데이터 센터, 전산실과 온도 및 습도에 민감한 공간에서는 첨단 장치 또는 서버 등을 보호하기 위하여 실내 공기의 습도와 온도를 일정하게 유지할 수 있는 항온 항습기의 필요성이 점차 증가하고 있다.
항온 항습기는 공조 공간의 실내 공기의 온도와 습도를 일정하게 유지시키기 위한 장치를 의미하며, 냉방 기능(cooling), 난방 기능(heating), 제습 기능(dehumidification) 및/또는 가습 기능(humidification)을 수행하여 실내 공기의 온도와 습도를 일정하게 유지할 수 있다.
기존의 항온 항습기는 항온 항습기로 유입되는 공기를 냉각 및 제습한 후, 냉각 및 제습된 공기를 다시 가열(또는 '재열(reheating)')하는 방식으로 실내 공기의 온도와 습도를 유지하는 것이 일반적이었다.
도 1은 종래의 항온 항습기에 의한 공기의 온도 및 습도의 변화를 나타내는 그래프이다.
예를 들어, 종래의 항온 항습기에서는 공조 공간에서 항온 항습기로 유입된 공기(예: ⓐ 지점의 공기)가 증발기와의 열교환을 통해 냉각 및 제습되어 온도와 습도가 감소할 수 있었다. 또한, 증발기에 의해 냉각 및 제습된 공기(예: ⓑ 지점의 공기)는 항온 항습기의 가열기(예: '히팅 코일(heating coil)')에 의해 재열된 후, 온도가 상승한 상태로 공조 공간으로 배출될 수 있었다.
다시 말해, 종래의 항온 항습기는 공조 공간에서 항온 항습기로 유입된 공기를 냉각 및 제습하고, 냉각 및 제습된 공기를 다시 가열(또는 '재열')함으로써, 공조 공간의 실내 공기의 온도와 습도를 목표 온도와 목표 습도로 유지할 수 있었다.
그러나, 종래의 항온 항습기의 경우, 실내 공기의 온도와 습도를 일정하게 유지하기 위해 냉각된 공기를 다시 가열하는 과정(이하 '재열 과정')이 필수적으로 수행되어야만 해서 비효율적일 뿐만 아니라, 재열 과정에서 많은 양의 전력이 소비된다는 문제가 있었다.
또한, 종래의 항온 항습기에서는 실내 공기의 목표 습도가 낮은 경우, 잠열 부하(latent heat load)의 처리 능력이 급감하여 제습량이 줄어들게 된다는 문제가 있었다.
이 때, 증발기의 온도(예: TE)를 낮추는 경우, 항온 항습기의 제습량을 증가시킬 수는 있었으나, 증발기의 온도가 특정 온도 이하(예: 약 5°C)로 낮아지는 경우 증발기의 표면에 결빙이 발생하여 결빙에 의해 항온 항습기의 제습 효율이 저하되거나, 항온 항습기의 작동이 불가능해지는 상황이 발생할 수 있었다. 예를 들어, 종래의 항온 항습기에서는 실내 공기의 목표 습도를 약 40 % 이하로 설정하는 경우, 증발기의 표면에 결빙이 발생하여 제습 효율이 저하되거나, 항온 항습기가 작동 불능 상태가 되는 상황이 발생할 수 있었다.
이에 따라, 본 개시는 소비 전력을 줄여 에너지 효율을 향상시키고, 실내 공기의 목표 습도(예: 40 % 이하)가 낮은 경우에도 증발기의 표면에 결빙이 발생하는 것을 방지할 수 있는 항온 항습기를 제공함으로써, 상술한 문제를 해결하고자 한다.
본 개시의 실시예들을 통해 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일 실시예에 관한 항온 항습기는 공조 공간의 실내 공기의 일부를 항온 항습기의 내부로 도입하기 위한 제1 통로와, 제1 통로와 연결되고, 공조 공간의 실내 공기의 다른 일부를 도입하여 제1 통로를 통해 도입된 공기와 혼합한 후, 혼합된 공기를 공조 공간으로 배출하기 위한 제2 통로를 포함하는 하우징, 제1 통로와 제2 통로를 가로지르며 하우징에 대해 회전 가능하도록 배치되어, 제1 통로와 제2 통로 중 어느 하나의 통로를 이동하는 공기를 제습하고, 제1 통로와 제2 통로 중 다른 하나의 통로를 이동하는 공기에 습기를 배출하여 재생되는 제습로터, 제1 통로의 제습로터의 상류 측에 위치하여 제1 통로에 도입된 공기와 열교환을 수행한 후 공기를 제습로터로 전달하는 제1 열교환부, 제1 통로의 제습로터의 하류 측에 위치하여 제습로터의 일 영역을 통과한 공기와 열교환을 수행한 후 공기를 제2 통로로 전달하는 제2 열교환부 및 제2 통로의 제습로터의 하류 측에 위치하여 제습로터의 다른 영역을 통과한 공기와 열교환을 수행하는 제3 열교환부를 포함하고, 하우징은 실내 공기의 적어도 일부를 제1 통로로 도입하는 제1 유입구와, 실내 공기의 적어도 일부를 제2 통로로 도입하는 제2 유입구와, 제2 통로에서 제3 열교환부를 통과한 공기를 공조 공간으로 배출하는 배출구를 더 포함한다.
일 실시예에서, 제1 통로와 제2 통로는 서로 평행하게 제1 방향을 따라 연장되고, 하우징은 제1 방향을 따라 연장되어 제1 통로와 제2 통로를 구획하는 격벽을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 통로에 위치하는 제습로터의 일 영역의 단면적은 제2 통로에 위치하는 제습로터의 다른 영역의 단면적보다 좁을 수 있다.
일 실시예에서, 하우징은 격벽의 적어도 일부를 관통하도록 배치되어, 제1 통로와 제2 통로를 연결하는 연결 통로를 더 포함하고, 제2 열교환부를 통과한 공기 연결 통로를 통해 제2 통로로 이동할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 통로에 위치하는 제습로터의 일 영역은 제습로터를 통과하는 공기에 습기를 가하여 재생되고, 제2 통로에 위치하는 제습로터의 다른 영역은 제습로터를 통과하는 공기를 제습할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 열교환부는 제1 유입구를 통해 제1 통로로 도입된 공기를 가열하여 제습로터에 전달하고, 제2 열교환부는 제습로터의 일 영역을 통과한 공기를 냉각하여 제2 통로로 전달할 수 있다.
일 실시예에서, 제3 열교환부는 제습로터의 다른 영역을 통과한 공기를 냉각하여 배출구로 전달할 수 있다.
일 실시예에서, 하우징은 실내 공기의 적어도 일부를 제습로터와 제3 열교환부의 사이에 위치한 제2 통로의 일부 영역에 도입하는 제3 유입구를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 제3 유입구를 통해 제2 통로로 도입된 공기는 제습로터의 다른 영역을 통과한 공기와 혼합된 후, 제3 열교환부를 향하는 방향으로 이동할 수 있다.
일 실시예에서, 실내 공기의 습도에 대한 정보를 획득하고, 획득된 정보에 기초하여 항온 항습기의 작동을 제어하는 프로세서를 더 포함할 수 있다.
일 예로, 프로세서는 실내 공기의 습도에 기초하여, 제습로터의 회전 속도를 조절할 수 있다.
예를 들어, 프로세서는 실내 공기의 습도가 지정된 값 이하라는 판단에 기초하여, 제습로터의 회전 속도를 낮출 수 있다.
다른 예로, 항온 항습기는 제2 유입구를 통해 제2 통로로 도입되는 공기의 양을 조절하는 댐퍼를 더 포함하고, 프로세서는 실내 공기의 습도가 지정된 값 이하라는 판단에 기초하여, 댐퍼를 통해 제2 유입구를 통해 제2 통로로 도입되는 공기의 양을 감소시킬 수 있다.
또 다른 예로, 항온 항습기는 냉매를 압축하고, 압축된 냉매를 제1 열교환부로 공급하는 압축기를 더 포함하고, 프로세서는 실내 공기의 습도가 지정된 값 이하라는 판단에 기초하여, 상기 압축기에서 상기 제1 열교환부로 공급되는 냉매의 양을 감소시킬 수 있다.
일 실시예에 관한 상술한 항온 항습기를 제어하는 방법은 공조 공간의 실내 공기의 습도에 관한 정보를 획득하는 단계 및 실내 공기의 습도가 지정된 값 이하라는 판단에 기초하여, 항온 항습기의 작동을 제어하여 상기 실내 공기의 습도를 높이는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 실내 공기의 습도를 높이는 단계는, 제습로터의 회전 속도를 낮추는 단계, 제2 유입구를 통해 제2 통로로 유입되는 실내 공기의 양을 감소시키는 단계, 및 압축기에서 제1 열교환부로 공급되는 냉매의 양을 감소시키는 단계 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상술한 실시예들에 관한 항온 항습기는 재열 과정 없이도 공조 공간의 실내 공기의 온도와 습도를 일정하게 유지할 수 있으므로, 소비 전력 저감을 통해 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상술한 실시예들에 관한 항온 항습기는 공조 공간의 목표 습도가 낮은 경우에도 제습 효율을 유지할 수 있다.
아울러, 상술한 실시예들에 관한 항온 항습기는 증발기의 표면에 결빙이 발생하는 것을 방지함으로써, 공조 공간의 목표 습도가 낮은 경우에도 제습 성능을 유지할 수 있다.
실시예들에 의한 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 항온 항습기에 의한 공기의 온도 및 습도의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 2는 일 실시예에 관한 항온 항습기의 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 항온 항습기의 분해 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 항온 항습기의 단면도이다.
도 5a는 일 실시예에 관한 항온 항습기의 구성 요소들의 연결 관계를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 5b는 도 5a에 도시된 항온 항습기의 제습로터를 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 5a의 항온 항습기에 의한 공기의 온도 및 습도 변화를 나타내는 그래프이다.
도 7은 다른 실시예에 관한 항온 항습기의 구성 요소들의 연결 관계를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 8은 도 7의 항온 항습기에 의한 공기의 온도 및 습도 변화를 나타내는 그래프이다.
도 9a는 일 실시예에 관한 항온 항습기의 일부 구성 요소들을 나타내는 블록도이다.
도 9b는 일 실시예에 관한 항온 항습기의 구성 요소들의 연결 관계를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 10은 일 실시예에 관한 항온 항습기의 제습로터의 회전 속도를 제어하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11은 일 실시예에 관한 항온 항습기의 댐퍼의 작동을 제어하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 12는 일 실시예에 관한 항온 항습기의 압축기의 작동을 제어하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
실시예들에서 사용되는 용어는 본 개시에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 개시에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 개시의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
본 개시에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 본 개시에 기재된 "-부", "-모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 개시에서 사용된 바와 같이, "적어도 어느 하나의"와 같은 표현이 배열된 구성요소들 앞에 있을 때, 배열된 각각의 구성이 아닌 전체 구성 요소들을 수식한다. 예를 들어, "a, b, 및 c 중 적어도 어느 하나"라는 표현은 a, b, c, 또는 a와 b, a와 c, b와 c, 또는 a와 b와 c를 포함하는 것으로 해석하여야 한다.
본 개시에서 '구성 요소의 상류'는 구성 요소와 인접한 영역 중 구성 요소를 통과하기 전에 위치한 영역을 의미하며, '구성 요소의 하류'는 구성 요소와 인접한 영역 중 구성 요소를 통과한 이후에 위치한 영역을 의미할 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 개시의 실시예들에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다 그러나 본 개시의 실시예들은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 2는 일 실시예에 관한 항온 항습기의 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 항온 항습기의 분해 사시도이며, 도 4는 도 2에 도시된 항온 항습기의 단면도이다.
도 2, 도 3 및 도 4를 참조하면, 일 실시예에 관한 항온 항습기(100)는 공조 공간의 실내 공기의 온도와 습도를 일정하게 유지하기 위한 장치로, 하우징(110), 제1 열교환부(200), 제습로터(300), 제2 열교환부(400) 및 제3 열교환부(500)를 포함할 수 있다.
하우징(110)은 항온 항습기(100)의 전체적인 외관을 형성할 수 있으며, 내부가 빈 형상으로 형성되어 항온 항습기(100)의 구성 요소들이 배치될 수 있는 공간(또는 '배치 공간')을 제공할 수 있다. 예를 들어, 하우징(110)의 내부에는 제1 열교환부(200), 제습로터(300), 제2 열교환부(400) 및/또는 제3 열교환부(500)가 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
하우징(110)은 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 전체적으로 사각 기둥 형상으로 형성될 수 있으나, 하우징(110)의 형상이 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예에서, 하우징(110)은 전체적으로 원기둥 형상으로 형성될 수도 있다.
하우징(110)은 공조 공간의 실내 공기의 적어도 일부가 하우징(110)의 내부로 도입 또는 유입되는 제1 유입구(111i) 및 제2 유입구(112i)를 포함할 수 있다. 제1 유입구(111i) 및/또는 제2 유입구(112i)를 통해 하우징(110)의 내부로 도입된 실내 공기는 하우징(110)의 내부에서 온도와 습도가 조절된 후, 배출구(112e)를 통해 하우징(110)의 외부로 배출될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 하우징(110)은 제1 하우징(110a), 제2 하우징(110b), 제3 하우징(110c) 및 브라켓(110d)을 포함할 수 있다. 다만, 하우징(110)이 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 실시예에 따라 적어도 하나의 구성 요소가 추가되거나, 상술한 구성 요소들 중 적어도 하나(예: 브라켓(110d))이 생략될 수도 있다.
제1 하우징(110a)은 제1 유입구(111i) 및 배출구(112e)를 포함하며, 제2 하우징(110b)과 결합되어 항온 항습기(100)의 측면의 일부와 항온 항습기(100)의 상단면과 하단면의 일부를 형성할 수 있다. 예를 들어, 제1 유입구(111i)는 제1 하우징(110a)의 측면의 적어도 일 영역에 배치되고, 배출구(112e)는 제1 하우징(110a)의 상단면의 적어도 일 영역에 배치될 수 있으나, 제1 유입구(111i)와 배출구(112e)의 배치 구조가 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
본 개시에서 '측면'은 도 2 내지 도 3의 x축 또는 y축 방향을 향하는 면을 의미하고, '상단면'은 도 2 내지 도 3의 z축 방향을 향하는 면을 의미할 수 있으며, 해당 표현들은 이하에서도 동일한 의미로 사용될 수 있다.
제2 하우징(110b)은 제1 하우징(110a)과 제3 하우징(110c)의 사이에 위치하며, 제1 하우징(110a) 및 제3 하우징(110c)과 결합하여 항온 항습기(100)의 측면의 적어도 일부를 형성할 수 있다.
일 예시에서, 제1 하우징(110a)과 제2 하우징(110b)의 사이에 형성되는 내부 공간에는 제1 열교환부(200), 제3 열교환부(500) 및 제1 열교환부(200)에 냉매를 공급하는 압축기(101)가 배치될 수 있으며, 제2 하우징(110b)은 압축기(101), 제1 열교환부(200) 및 제3 열교환부(500)를 지지 또는 고정할 수 있다.
이 때, 제2 하우징(110b)은 제1 하우징(110a)과 제2 하우징(110b)의 사이에 형성되는 내부 공간을 구획하도록 형성되어, 압축기(101), 제1 열교환부(200) 및 제3 열교환부(500)는 제1 하우징(110a)과 제2 하우징(110b)의 사이의 내부 공간에서 서로 분리될 수 있다. 예를 들어, 압축기(101)와 제1 열교환부(200)는 제1 하우징(110a)과 제2 하우징(110b)의 사이의 내부 공간의 하단 영역(예: -z 방향의 영역)에 배치되고, 제3 열교환부(500)는 제1 하우징(110a)과 제2 하우징(110b)의 사이의 내부 공간의 상단 영역(예: z 방향의 영역)에 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 예시에서, 제2 하우징(110b)과 제3 하우징(110c)의 사이에 형성되는 내부 공간에는 제습로터(300) 및 제2 열교환부(400)가 배치될 수 있으며, 제2 하우징(110b)과 제3 하우징(110c)은 제습로터(300) 및 제2 열교환부(400)를 외부 충격 또는 외부 이물질의 유입으로부터 보호할 수 있다.
제3 하우징(110c)은 제2 유입구(112i)를 포함하며, 제2 하우징(110b)과 결합되어 항온 항습기(100)의 측면의 다른 일부와 항온 항습기(100)의 상단면과 하단면의 다른 일부를 형성할 수 있다. 예를 들어, 제2 유입구(112i)는 제3 하우징(110c)의 측면의 적어도 일 영역에 배치될 수 있으나, 제2 유입구(112i)의 배치 구조가 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
브라켓(110d)은 제2 하우징(110b)과 제3 하우징(110c)의 사이에 형성되는 내부 공간에 위치하여, 제습로터(300) 및/또는 제2 열교환부(400)를 지지 또는 고정할 수 있다. 브라켓(110d)은 예를 들어, 제습로터(300)와 제2 열교환부(400)의 사이에 위치하여 제습로터(300)와 제2 열교환부(400)를 지지 또는 고정할 수 있다. 이 때, 브라켓(110d)에는 공기가 유동할 수 있는 홀이 형성되어, 제습로터(300)를 통과한 공기가 제2 열교환부(400)로 전달될 수 있다.
도면 상에는 하우징(110)의 구성 요소들이 분리된 실시예에 대해서만 도시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 실시예에 따라 제1 하우징(110a), 제2 하우징(110b), 제3 하우징(110c) 및/또는 브라켓(110d)이 일체로 형성될 수도 있다.
도 4를 참조하면, 제1 열교환부(200)는 공조 공간에서 제1 유입구(111i)를 통해 하우징(110)의 내부로 도입 또는 유입되는 공기(예: RA1, return air1)와 열교환을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 열교환부(200)는 히트 펌프(heat pump)의 응축기(condenser)를 포함하는 공기 가열기일 수 있으며, 그 결과 제1 열교환부(200)는 제1 열교환부(200)를 통과하는 공기의 온도를 상승시킬 수 있다.
이 때, 압축기(101)는 냉매를 압축하고, 고온, 고압으로 압축된 공기를 제1 열교환부(200)에 전달할 수 있다. 제1 열교환부(200)를 통과하는 공기는 압축기(101)로부터 전달되는 냉매와의 열교환을 수행할 수 있으며, 그 결과 제1 열교환부(200)를 통과하는 공기의 온도는 상승하고, 냉매의 온도는 감소하여 냉매의 상(phase)이 액상으로 변화될 수 있다. 상술한 열교환에 의해 온도가 감소한 냉매는 제2 열교환부(400)로 전달되어 제2 열교환부(400)를 통과하는 공기와 열교환을 수행한 후, 다시 압축기(101)로 유입될 수 있으며, 이에 대한 구체적인 설명은 후술하도록 한다.
제습로터(300)는 하우징(110)의 내부 공간에서 회전 가능하도록 배치될 수 있으며, 제습로터(300)의 일 영역(또는 '재생 영역')은 통과하는 공기에 습기를 배출하고, 제습로터(300)의 다른 영역(또는 '제습 영역')은 통과하는 공기를 제습할 수 있다.
예를 들어, 제습로터(300)는 제1 열교환부(200)를 거쳐 제습로터(300)의 일 영역을 통과하는 공기에 습기를 배출하고, 제2 열교환부(400)를 거쳐 제습로터(300)의 다른 영역을 통과하는 공기 중에 포함된 수증기를 흡착하여 제2 열교환부(400)를 통과한 공기를 제습할 수 있다.
제2 열교환부(400)는 제1 열교환부(200) 및 제습로터(300)의 일 영역을 통과한 공기와 열교환을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제2 열교환부(400)는 히트 펌프의 증발기(evaporator)의 잠열을 이용하여 통과하는 공기를 냉각하는 공기 냉각기일 수 있으며, 그 결과 제2 열교환부(400)는 제2 열교환부(400)를 통과하는 공기의 온도와 습도를 낮출 수 있다.
예를 들어, 제1 열교환부(200)를 통과하는 공기와의 열교환에 의해 냉각된 냉매는 제2 열교환부(400)로 전달되어, 제2 열교환부(400)를 전달하는 공기와 열교환을 수행할 수 있다. 이에 따라, 제2 열교환부(400)를 통과하는 공기의 온도는 감소하고, 냉매의 온도는 증가하게 될 수 있다.
제2 열교환부(400)를 통과하는 공기와 열교환을 수행한 냉매는 다시 압축기(101)로 유입될 수 있으며, 압축기(101)는 유입된 냉매를 다시 제1 열교환부(200)로 전달하는 동작을 반복 수행할 수 있다. 즉, 일 실시예에 관한 항온 항습기(100)에서 압축기(101), 제1 열교환부(200) 및 제2 열교환부(400)는 히트 펌프를 형성할 수 있다.
제3 열교환부(500)는 제2 열교환부(400)와 제습로터(300)의 다른 영역을 거쳐 제3 열교환부(500)를 통과하는 공기와 열교환을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제3 열교환부(500)는 제2 열교환부(400)와 실질적으로 동일 또는 유사하게 증발기의 잠열을 이용하여 통과하는 공기를 냉각하는 공기 냉각기일 수 있다. 그 결과, 제3 열교환부(500)를 통과하는 공기는 냉각될 수 있으며, 냉각된 공기는 송풍기(117)에 의해 하우징(110)의 내부에서 하우징(110)의 외부로 배출되어 공조 공간으로 공급될 수 있다.
본 개시에서 항온 항습기(100)에서 공조 공간으로 공급되는 공기는 '실내 급기(SA, supply air)'라고 지칭될 수 있으며, 해당 표현은 이하에서도 동일한 의미로 사용될 수 있다.
송풍기(117)는 예를 들어, 제1 하우징(110a)과 제2 하우징(110b)의 사이에 형성되는 내부 공간에 위치하여 제3 열교환부(500)를 통과한 공기가 배출구(112e)를 향하는 방향으로 이동하도록 하는 공기의 흐름을 발생시킬 수 있으나, 송풍기(117)의 배치 위치가 이에 한정되는 것은 아니다.
항온 항습기(100)의 외부에 위치한 실외기(20)는 제3 열교환부(500)와 연결 또는 유체 연결되어 제3 열교환부(500)에 냉매를 공급할 수 있다. 예를 들어, 실외기(20)는 실외기(20)와 제3 열교환부(500)를 연결하는 냉매 유로(미도시)를 통해 제3 열교환부(500)에 냉매를 공급할 수 있다.
실외기(20)에서 제3 열교환부(500)로 공급된 냉매는 제3 열교환부(500)를 통과하는 공기와 열교환을 수행할 수 있으며, 그 결과 제3 열교환부(500)를 통과하는 공기의 온도는 낮아지고, 냉매의 온도는 증가하여 액체 상의 냉매가 증발할 수 있다.
이 때, 증발된 냉매는 냉매 유로를 통해 실외기(20)로 다시 전달될 수 있으며, 실외기(20)는 증발된 냉매를 응축시킨 후, 다시 제3 열교환부(500)로 공급하는 과정을 반복할 수 있다.
이하에서는 도 5a 내지 도 5b를 참조하여, 항온 항습기(100)의 내부로 유입된 공기의 습도와 온도가 조절되는 과정에 대하여 구체적으로 살펴보도록 한다.
도 5a는 일 실시예에 관한 항온 항습기의 구성 요소들의 연결 관계를 개략적으로 도시한 개념도이고, 도 5b는 도 5a에 도시된 항온 항습기의 제습로터를 나타내는 사시도이다.
도 5a에 도시된 항온 항습기(100)는 도 2 내지 도 4에 도시된 항온 항습기(100)의 일 실시예일 수 있으며, 이하에서 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 일 실시예에 관한 항온 항습기(100)는 하우징(110), 제1 열교환부(200), 제습로터(300), 제2 열교환부(400) 및 제3 열교환부(500)를 포함할 수 있다.
하우징(110)은 항온 항습기(100)의 전체적인 외관을 형성할 수 있으며, 하우징(110)의 내부에는 항온 항습기(100)로 도입 또는 유입된 공기가 이동하는 제1 통로(111) 및 제2 통로(112)가 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 하우징(110)은 제1 방향(예: 도 2, 도 3의 y축 방향)을 따라 연장될 수 있으며, 하우징(110)의 내부에 위치하는 제1 통로(111)와 제2 통로(112)도 제1 방향을 따라 연장되며 서로 평행하게 배치될 수 있다. 예를 들어, 제2 통로(112)는 제1 통로(111)의 제1 방향과 실질적으로 수직한 제2 방향(예: 도 2, 도 3의 z축 방향) 상에 위치할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
하우징(110)은 제1 방향을 따라 연장되는 격벽(115)을 포함할 수 있으며, 격벽(115)은 하우징(110)의 내부에 위치하여 제1 통로(111)와 제2 통로(112)를 구획할 수 있다. 즉, 하우징(110)의 내부 공간은 격벽(115)에 의해 제1 통로(111)와 제2 통로(112)로 구획될 수 있다.
제1 통로(111)는 공조 공간의 실내 공기를 하우징(110)의 내부로 도입 또는 유입시키기 위한 통로의 역할을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 통로(111)는 공조 공간의 실내 공기의 일부(예: RA1)가 제1 통로(111)의 내부로 도입 또는 유입되는 제1 유입구(111i) 및 제1 유입구(111i)와 인접하여 배치되며 공기 중의 이물질을 제거하기 위한 제1 필터(111f)를 포함할 수 있다. 공조 공간의 실내 공기의 일부(예: RA1)는 제1 유입구(111i)와 제1 필터(111f)를 통과한 후, 제1 통로(111)의 내부로 도입될 수 있으며, 제1 통로(111)의 내부로 도입된 공기는 제1 열교환부(200)를 향하는 방향으로 이동할 수 있다.
제2 통로(112)는 하우징(110)의 내부에서 온도와 습도가 조절된 공기를 하우징(110)의 외부로 배출하는 역할을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제2 통로(112)는 공조 공간의 실내 공기의 다른 일부(예: RA2)가 제2 통로(112)의 내부로 도입되는 제2 유입구(112i), 제2 유입구(112i)와 인접하며 공기 중의 이물질을 제거하기 위한 제2 필터(112f) 및 하우징(110)의 내부에서 제습된 공기를 공조 공간으로 배출 또는 공급하기 위한 배출구(112e)를 포함할 수 있다.
일 예시에서, 제2 유입구(112i) 및 제2 필터(112f)는 제2 통로(112)의 상류 측에 배치되어, 제2 유입구(112i)와 제2 필터(112f)를 통과한 공기는 제2 통로(112)의 상류 측에 도입될 수 있다. 다른 예시에서, 배출구(112e)는 제2 통로(112)의 하류 측에 위치하여, 제2 통로(112)의 하류에 도달한 공기는 배출구(112e)를 통해 하우징(110)의 외부 또는 공조 공간으로 배출될 수 있다.
이 때, 제1 통로(111)와 제2 통로(112)는 서로 평행하도록 배치되되, 제1 통로(111)와 제2 통로(112)를 구획하는 격벽(115)의 적어도 일 영역을 관통하는 연결 통로(113)에 의해 서로 연결 또는 연통될 수 있다. 예를 들어, 연결 통로(113)는 격벽(115)을 관통하여 제1 통로(111)의 하류 영역과 제2 통로(112)의 상류 영역을 연결할 수 있으며, 이에 따라 공조 공간에서 제1 통로(111)로 도입된 공기는 연결 통로(113)를 거쳐 제2 통로(112)로 이동할 수 있다.
제1 통로(111)와 제2 통로(112)가 연결 통로(113)를 통해 연결됨에 따라, 제1 통로(111)에서 연결 통로(113)를 통해 제2 통로(112)로 이동한 공기는 제2 통로(112)의 상류에서 제2 유입구(112i) 및 제2 필터(112f)를 거쳐 제2 통로(112)의 내부로 도입된 실내 공기의 다른 일부(예: RA2)와 혼합될 수 있다. 혼합된 공기(예: 도 5a의 ⑤ 지점의 공기)는 제2 통로(112)를 따라 이동하며 제2 통로(112)에 위치한 제습로터(300)의 일부를 통과할 수 있으며, 이에 대한 구체적인 설명은 후술하도록 한다.
제1 열교환부(200)는 제1 통로(111)의 제습로터(300)의 상류 측에 위치하며, 제1 열교환부(200)를 통과하는 공기와 열교환을 수행한 후 공기를 제습로터(300)로 전달하는 역할을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 열교환부(200)는 공기를 통과시키면서 통과하는 공기의 온도를 증가시키기 위한 공기 가열기일 수 있다. 따라서, 제1 열교환부(200)를 통과한 공기(예: 도 5a의 ② 지점의 공기)의 온도는 제1 열교환부(200)를 통과하기 전의 공기(예: 도 5a의 ① 지점의 공기)의 온도보다 높아질 수 있다.
예를 들어, 제1 열교환부(200)는 히트 펌프(heat pump)의 응축기(condenser)를 포함하는 공기 가열기일 수 있으나, 제1 열교환부(200)가 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예에서, 제1 열교환부(200)는 공기보다 높은 온도를 갖는 열 매체가 내부에 흐르는 열교환 튜브, 가열 코일(heating coil) 또는 전기에 의해 열을 발생하는 전기 저항 소자 중 적어도 하나일 수도 있다.
제습로터(300)는 하우징(110)의 내부에 제1 통로(111)와 제2 통로(112)를 가로지르며, 하우징(110)을 기준으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전 가능하도록 배치될 수 있다. 제습로터(300)의 일 영역(300a)(이하 '재생 영역')은 통과하는 공기에 습기를 배출하고, 제습로터(300)의 다른 영역(300b)(이하 '제습 영역') 은 통과하는 공기를 제습할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제습로터(300)는 세라믹 종이로 구성된 허니콤(honeycomb, 벌집) 형상의 다공 구조를 포함하며, 세라믹 종이의 표면에는 제습제가 안정적으로 코팅되어 있을 수 있다.
제습로터(300)는 예를 들어, 실리카 겔(silica gel)을 이용하거나 고분자 재료로 제조된 다공성의 고분자 제습재료를 이용하여 제조될 수 있다. 이 때, 고분자 제습재료는 실리카 겔에 비하여 흡습 성능이 4배 이상에 달하여 제습로터(300)의 무게를 4분의 1의 수준으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 항균 및/또는 항곰팡이 특성을 가지고 있어서 지속적으로 회전해야 하는 제습로터(300)의 구현에 적합한 소재를 의미할 수 있다.
제습로터(300)의 제습 영역(300b)은 제습제를 통해 제습로터(300)를 통과하는 공기 중의 수증기를 흡착함으로써, 제습 영역(300b)을 통과하는 공기를 제습하는 역할을 수행할 수 있다.
이 때, 제습로터(300)의 제습제에 흡착될 수 있는 수분의 양은 한정되어 있으므로, 주기적으로 제습제에 흡착된 수분을 기화시켜 제습제에 다시 수증기가 흡착될 수 있도록 해줄 필요가 있다. 이에 따라, 제습로터(300)의 재생 영역(300a)은 제습제에 흡착되어 있는 수분을 재생 영역(300a)을 통과하는 공기에 배출하는 역할을 수행할 수 있다.
본 개시에서 제습제에 흡착된 수분을 공기로 배출하여 제습제에 다시 수증기가 흡착될 수 있는 상태를 만드는 작용을 '재생 작용'이라 지칭하며, 해당 표현은 이하에서도 동일한 의미로 사용될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제습로터(300)의 재생 영역(300a)은 제1 통로(111)에 위치하여 제1 열교환부(200)를 통과한 공기(예: 도 5a의 ② 지점의 공기)에 수분을 배출하는 재생 작용을 수행할 수 있다. 이 때, 제1 열교환부(200)를 통과한 공기는 제1 통로(111)에 위치하는 제습로터(300)의 상류 측에 위치하는 공기로 지칭될 수도 있다.
제습로터(300)의 제습 영역(300b)은 제2 통로(112)에 위치하여, 제습 영역(300b)을 통과하는 공기 중의 수증기를 흡착하는 제습 작용을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제습로터(300)의 제습 영역(300b)은 제2 열교환부(400)를 통과한 공기(예: 도 5a의 ④ 지점의 공기)와 제2 유입구(112i) 및 제2 필터(112f)를 거쳐 제2 통로(112)로 도입된 공기(예: RA2)가 혼합된 공기(예: 도 5a의 ⑤ 지점의 공기)에 포함된 수증기를 흡착함으로써, 혼합된 공기를 제습할 수 있다.
제습로터(300)의 상술한 재생 작용과 제습 작용은 시간적으로 분리되어 수행되는 것이 아니라, 동시에 수행될 수 있다. 예를 들어, 특정 시간에서 제1 통로(111)에 위치하는 제습로터(300)의 재생 영역(300a)에서는 재생 작용이 이루어지고, 제2 통로(112)에 위치하는 제습로터(300)의 제습 영역(300b)에서는 제습 작용이 이루어질 수 있다.
제습로터(300)가 하우징(110)의 격벽(115)을 기준으로 회전 가능하도록 배치됨에 따라, 제1 통로(111)에 위치하던 제습로터(300)의 재생 영역(300a)은 제습로터(300)의 회전에 의해 제2 통로(112)로 이동할 수 있으며, 제2 통로(112)에 위치하던 제습로터(300)의 제습 영역(300b)은 제습로터(300)의 회전에 의해 제1 통로(111)로 이동할 수 있다.
즉, 제습로터(300)가 제1 통로(111)와 제2 통로(112)를 가로지르면서 지정된 속도로 회전함에 따라, 제습로터(300)는 제습 작용과 재생 작용을 시간적으로 동시에 그리고 연속적으로 수행할 수 있다.
제2 열교환부(400)는 제1 통로(111)에 위치하는 제습로터(300)의 하류 측에 위치하며, 제2 열교환부(400)를 통과하는 공기와 열교환을 수행한 후 공기를 제1 통로(111)와 연결된 제2 통로(112)로 전달하는 역할을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제2 열교환부(400)는 제1 통로(111)에 위치하는 제습로터(300)의 재생 영역(300a)을 통과한 공기(예: 도 5a의 ③ 지점의 공기)를 냉각하기 위한 공기 냉각기일 수 있다. 이에 따라, 제2 열교환부(400)를 통과한 공기(예: 도 5a의 ④ 지점의 공기)의 온도와 습도는 제2 열교환부(400)를 통과하기 전의 공기(예: 도 5a의 ③ 지점의 공기)의 온도와 습도에 비해 낮아질 수 있다.
일 예시에서, 제2 열교환부(400)는 히트 펌프의 증발기(evaporator)의 잠열을 이용하여 통과하는 공기를 냉각하는 공기 냉각기일 수 있으나, 제2 열교환부(400)가 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 다른 예시에서, 제2 열교환부(400)는 공기보다 낮은 온도를 갖는 냉매가 내부에 흐르는 열교환 튜브, 냉각 코일(cooling coil) 또는 전기에 의해 냉열을 발생하는 펠티에(peltier) 소자 중 적어도 하나를 포함하는 공기 냉각기일 수도 있다.
제2 열교환부(400)를 통과하며 제습 및 냉각된 공기(예: 도 5a의 ④ 지점의 공기)는 연결 통로(113)를 거쳐 제2 통로(112)의 상류 측으로 이동한 후, 제2 유입구(112i) 및 제2 필터(112f)를 거쳐 공조 공간에서 제2 통로(112)의 상류 측으로 도입되는 공기(예: RA2)와 혼합될 수 있다. 이 때, 제2 열교환부(400)에 의해 제습 및 냉각된 공기와 제습 및 냉각된 공기에 비해 상대적으로 높은 온도를 갖는 공조 공간의 실내 공기가 혼합됨에 따라, 혼합된 공기(예: 도 5a의 ⑤ 지점의 공기)의 온도는 제2 열교환부(400)를 통과한 공기에 비해 증가하게 될 수 있다.
제2 열교환부(400)를 통과한 공기는 제2 유입구(112i)를 통해 제2 통로(112)의 상류 측으로 도입된 공기는 혼합된 후, 제2 통로(112)에 위치하는 제습로터(300)의 제습 영역(300b)을 통과하며 제습될 수 있다.
예를 들어, 제습로터(300)의 제습제는 제습로터(300)의 제습 영역(300b)을 통과하는 공기 중의 수증기를 흡착할 수 있으며, 이에 따라 제습로터(300)의 제습 영역(300b)을 통과한 공기(예: 도 5a의 ⑥ 지점의 공기)의 습도는 낮아질 수 있다.
일 실시예에 관한 항온 항습기(100)에서는 제2 유입구(112i)를 통해 공조 공간의 공기의 일부(예: RA2)가 제2 통로(112)의 내부로 추가적으로 도입됨에 따라, 제2 통로(112)를 이동하는 공기의 양(이하 '유량')은 제1 통로(111)의 유량보다 많을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제2 통로(112)의 단면적은 도 5b에 도시된 바와 같이 제1 통로(111)의 유량과 제2 통로(112)의 유량의 차이를 고려하여 제1 통로(111)의 단면적보다 넓게 형성될 수 있다. 이에 따라, 제2 통로(112)에 배치되는 제습로터(300)의 제습 영역(300b)의 단면적도 제1 통로(111)에 배치되는 제습로터(300)의 재생 영역(300a)의 단면적에 비해 넓게 형성될 수 있다.
제습로터(300)의 제습 영역(300b)의 단면적이 재생 영역(300a)의 단면적보다 넓게 형성되고, 제2 통로(112)에는 제2 유입구(112i)를 통해 공조 공간의 실내 공기의 일부(예: RA2)가 추가적으로 도입됨에 따라, 제습로터(300)의 제습 영역(300b)에는 제습로터(300)의 재생 영역(300a)에 비해 더 많은 양의 공기가 통과하게 될 수 있다.
이 때, 제습로터(300)의 제습 영역(300b)에 재생 영역(300a)에 비해 많은 양의 공기가 통과하고, 제습로터(300)의 제습 작용과 재생 작용이 단열 과정(adiabatic process)으로 시간적으로 동시에 수행됨에 따라, 제습로터(300)의 재생 영역(300a)을 통과한 공기(예: 도 5a의 ③ 지점의 공기)의 온도 및 습도의 변화량은 제습로터(300)의 제습 영역(300b)을 통과한 공기(예: 도 5a의 ⑥ 지점의 공기)의 온도 및 습도 변화량보다 클 수 있다.
예를 들어, 항온 항습기(100)의 제습로터(300)에서 재생 작용과 제습 작용이 단열 과정으로 시간적으로 동시에 수행되기 위해서는, 재생 작용에서 발생되는 공기의 총 열량 감소량(또는 '총 엔탈피 감소량')이 제습 작용에서 발생되는 공기의 총 열량 증가량(또는 '총 엔탈피 증가량')과 동일해야한다.
재생 작용과 제습 작용에서 발생되는 공기의 총 열량 변화량이 동일한 조건에서 재생 작용이 수행되는 제습로터(300)의 재생 영역(300a)에는 제습 작용이 수행되는 제습로터(300)의 제습 영역(300b)에 비해 적은 양의 공기가 통과하게 됨에 따라, 재생 영역(300a)을 통과하는 공기의 습도 및 온도의 변화량은 제습 영역(300b)을 통과하는 공기의 습도 및 온도의 변화량보다 커지게 된다.
이에 따라, 일 실시예에 관한 항온 항습기(100)에서는 제습로터(300)의 재생 영역(300a)과 제습 영역(300b)의 단면적이 동일한 항온 항습기에 비해 제2 열교환부(400)에 상대적으로 높은 습도를 갖는 공기가 유입될 수 있다.
제습 및 냉각이 수행되는 제2 열교환부(400)에 높은 습도를 갖는 공기가 유입될수록 항온 항습기(100)의 제습 효율이 향상될 수 있는데, 일 실시예에 관한 항온 항습기(100)는 재생 영역(300a)의 하류에 위치하는 제2 열교환부(400)에 상대적으로 높은 습도의 공기가 유입되도록 할 수 있으므로, 제습 효율을 향상시킬 수 있다. 다시 말해, 일 실시예에 관한 항온 항습기(100)는 제2 통로(112)에 제1 통로(111)에 비해 많은 양의 공기가 이동할 수 있게 하는 상술한 구조를 통해 제습 효율을 향상시킬 수 있다.
제1 통로(111)의 단면적 대비 제2 통로(112)의 단면적의 비율이 증가할수록, 제습로터(300)의 재생 영역(300a)의 단면적 대비 제습로터(300)의 제습 영역(300b)의 단면적 비율 또한 증가할 수 있다.
제습로터(300)의 재생 영역(300a)의 단면적 대비 제습로터(300)의 제습 영역(300b)의 단면적 비율이 증가할수록, 재생 영역(300a)과 제습 영역(300b)을 통과하는 공기의 양의 차이가 증가하여 재생 영역(300a)을 통과한 공기의 습도 및 온도가 더 크게 변화하게 될 수 있다.
결과적으로, 제1 통로(111)의 단면적 대비 제2 통로(112)의 단면적의 비율이 커질수록 제습로터(300)의 재생 영역(300a)의 하류에 위치한 제2 열교환부(400)에 유입되는 공기의 습도가 증가하게 되어 항온 항습기(100)의 전체적인 제습 효율이 향상될 수 있다.
다만, 제1 통로(111)의 단면적 대비 제2 통로(112)의 단면적의 비율이 커질수록 제습로터(300)의 제습 영역(300b)의 단면적도 증가하여, 항온 항습기(100)의 전반적인 크기가 과도하게 커질 수 있다.
또한, 항온 항습기(100)의 전반적인 크기가 증가하여 항온 항습기(100) 내에서 많은 양의 공기가 이동할수록 공기를 가열하는 제1 열교환부(200)의 온도(또는 '응축 온도')가 증가할 수 있으며, 제1 열교환부(200)의 온도가 지나치게 상승하는 경우에는 제1 열교환부(200)의 손상이 발생할 수 있다.
일 예로, 항온 항습기(100)에서 제1 통로(111)의 단면적과 제2 통로(112)의 단면적의 비율이 1:3 보다 커지는 경우(예: 1:4 비율), 항온 항습기(100)의 크기가 과도하게 커질 뿐만 아니라, 제1 열교환부(200)에 손상이 발생하여 항온 항습기(100)가 정상적으로 작동하지 않는 상황이 발생할 수 있다.
이와 달리, 제1 통로(111)의 단면적과 제2 통로(112)의 단면적의 비율이 1:2 비율보다 낮아지는 경우(예: 1:1.5 비율)에는 제2 열교환부(400)에 상대적으로 낮은 습도의 공기가 유입되게 되어, 항온 항습기(100)의 제습 효율이 저하되는 상황이 발생할 수 있다.
이에 따라, 일 실시예에 관한 항온 항습기(100)는 제1 통로(111)의 단면적과 제2 통로(112)의 단면적의 비율을 약 1:2 내지 1:3의 비율로 유지함으로써, 항온 항습기(100)의 전체적인 크기가 과도하게 커지는 것을 방지하면서, 제습 효율까지 향상시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 항온 항습기(100)의 제1 통로(111)의 단면적과 제2 통로(112)의 단면적의 비율은 고정된 값일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 실시예에 따르면, 항온 항습기(100)의 제1 통로(111)의 단면적과 제2 통로(112)의 단면적의 비율은 공조 공간의 실내 공기의 상태에 따라 가변될 수도 있다. 예를 들어, 제1 통로(111)와 제2 통로(112)를 구획하는 격벽(115)의 적어도 일부는 하우징(110)에 대해 회전 가능하도록 배치될 수 있으며, 격벽(115)의 일부분이 하우징(110)에 대해 회전함에 따라 제1 통로(111)와 제2 통로(112)의 단면적이 가변될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제3 열교환부(500)는 제2 통로(112)에 위치하는 제습로터(300)의 하류 측에 위치하며, 제3 열교환부(500)를 통과하는 공기와 열교환을 수행한 후 공기를 배출구(112e)를 향하는 방향으로 전달하는 역할을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제3 열교환부(500)는 제습로터(300)의 제습 영역(300b)을 통과한 공기(예: 도 5a의 ⑥ 지점의 공기)를 냉각하기 위한 공기 냉각기일 수 있다. 이에 따라, 제3 열교환부(500)를 통과한 공기(예: 도 5a의 ⑦ 지점의 공기)의 온도는 제3 열교환부(500)를 통과하기 전의 공기(예: 도 5a의 ⑥ 지점의 공기)에 비해 낮아질 수 있다.
일 예시에서, 제3 열교환부(500)는 증발기의 잠열을 이용하여 통과하는 공기를 냉각하는 공기 냉각기일 수 있으나, 제2 열교환부(400)가 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 다른 예시에서, 제2 열교환부(400)는 공기보다 낮은 온도를 갖는 냉매가 내부에 흐르는 열교환 튜브, 냉각 코일 또는 전기에 의해 냉열을 발생하는 펠티에 소자 중 적어도 하나를 포함하는 공기 냉각기일 수도 있다.
제3 열교환부(500)를 통과하며 냉각된 공기는 배출구(112e)를 통해 공조 공간에 실내 급기(SA)로 공급될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 배출구(112e)와 인접한 제2 통로(112)의 일 영역에는 제2 통로(112)에서 공조 공간을 향하는 방향의 공기의 흐름을 발생시키기 위한 송풍기(117)가 배치될 수 있다. 송풍기(117)는 예를 들어, 제2 통로(112)의 내부에서 공조 공간을 향하는 공기의 강제 순환의 흐름을 발생시킬 수 있으며, 송풍기(117)에서 발생된 강제 순환의 흐름에 의해 제2 통로(112)의 내부의 공기는 배출구(112e)를 통해 제2 통로(112)의 외부로 배출될 수 있다.
도 6은 도 5a의 항온 항습기에 의한 공기의 온도 및 습도 변화를 나타내는 그래프이다.
도 6은 도 5a에 도시된 항온 항습기(100)로 도입된 공기가 제1 열교환부(200), 제습로터(300), 제2 열교환부(400) 및 제3 열교환부(500)를 통과하는 과정에서 발생되는 공기의 온도 및 습도 변화를 나타낸다. 이 때, 도 6은 공조 공간의 온도 25 °C로 유지하고, 습도(또는 '상대 습도')를 40 %로 유지하기 위한 공기의 온도 및 습도 변화 과정을 나타낸다.
도 6에서 ① 지점은 제1 열교환부(200)를 통과하기 전의 공기(또는 '실내 공기(RA1)')의 상태를 나타내며, ② 지점은 제1 열교환부(200)를 통과한 후의 공기의 상태를 나타내고, ③ 지점은 제습로터(300)의 재생 영역(300a)을 통과한 후의 공기의 상태를 나타낸다.
또한, ④ 지점은 제2 열교환부(400)를 통과한 후의 공기의 상태를 나타내고, ⑤ 지점은 제2 열교환부(400)를 통과한 공기가 제2 유입구(112i)를 통해 하우징(110)의 내부로 도입된 실내 공기(RA2)와 혼합된 상태를 나타내며, ⑥ 지점은 제습로터(300)의 제습 영역(300b)을 통과한 후의 공기의 상태를 나타내고, ⑦ 지점은 제3 열교환부(500)를 통과한 후의 공기(또는 '실내 급기(SA)')의 상태를 나타낸다.
본 개시에서'습도비(humidity ratio)'는 건조 공기(dry air)의 단위 질량당 수증기의 질량의 비율을 의미하며, 해당 표현은 이하에서도 동일한 의미로 사용될 수 있다.
도 5a에 도시된 실시예에 관한 항온 항습기(100)에 의하면, 공조 공간의 실내 공기의 일부(RA1)가 제1 유입구(111i)와 제1 필터(111f)를 거쳐 제1 통로(111)로 유입될 수 있으며, 제1 통로(111)에 유입된 공기(예: ① 지점의 공기)는 제1 통로(111)에 배치된 제1 열교환부(200)를 통과하며 가열된 후에 제습로터(300)로 전달될 수 있다. 예를 들어, 약 25°C의 공기는 제1 열교환부(200)를 통과하는 과정에서 가열되어, 온도가 약 55°C까지 상승할 수 있다.
제1 열교환부(200)를 통과한 공기(예: ② 지점의 공기)는 제1 통로(111)에 배치된 제습로터(300)의 재생 영역(300a)을 통과하며 제습로터(300)의 재생 영역(300a) 재생시킬 수 있다. 예를 들어, 제습로터(300)의 재생 영역(300a)은 재생 영역(300a)을 통과하는 고온의 공기에 의해 가열되어 흡착하고 있던 수증기를 재생 영역(300a)을 통과하는 공기에 배출할 수 있다. 상술한 과정을 통해 제습로터(300)의 재생 영역(300a)은 재생되고, 재생 영역(300a)을 통과한 공기(예: ③ 지점의 공기)의 습도는 증가하고, 온도는 감소하게 될 수 있다.
제습로터(300)의 재생 영역(300a)을 통과한 공기는 제습로터(300)의 재생 영역(300a)의 하류 측에 위치한 제2 열교환부(400)를 통과하면서 제습 및 냉각된 후, 연결 통로(113)를 통해 제2 통로(112)로 전달될 수 있다. 구체적으로, 제습로터(300)의 재생 영역(300a)을 통과한 공기는 제2 열교환부(400)를 통과하는 과정에서 제습 및 냉각됨에 따라, 제2 열교환부(400)를 통과한 공기(예: ④ 지점의 공기)의 온도와 습도는 감소하게 될 수 있다.
도 5a에 도시된 실시예에 관한 항온 항습기(100)는 제1 열교환부(200)와 제습로터(300)의 재생 영역(300a)을 통과한 공기가 제2 열교환부(400)에 유입되도록 함으로써, 항온 항습기(100)의 작동 과정에서 제2 열교환부(400)의 표면에 결빙이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
예를 들어, 제2 열교환부(400)의 표면 온도(TE)가 5 °C보다 낮아지는 경우, 제2 열교환부(400)의 표면에 결빙이 발생하여 제습 효율이 저하되거나, 항온 항습기(100)의 작동이 불가능한 상황이 발생할 수 있다.
도 5a에 도시된 실시예에 관한 항온 항습기(100)는 공조 공간의 실내 공기가 제1 열교환부(200)와 제습로터(300)의 재생 영역(300a)을 거친 후, 제2 열교환부(400)에 유입되도록 함으로써, 제2 열교환부(400)의 표면 온도(TE)를 약 5 °C 이상으로 유지할 수 있다. 이에 따라, 도 5a에 도시된 실시예에 관한 항온 항습기(100)는 공조 공간의 목표 온도 및 목표 습도가 낮은 경우에도 제2 열교환부(400)의 표면에 결빙이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
제2 열교환부(400)를 통과한 공기는 제2 유입구(112i) 및 제2 필터(112f)를 거쳐 제2 통로(112)의 내부로 도입 또는 유입되는 공조 공간의 실내 공기의 다른 일부(예: RA2)와 혼합될 수 있다. 제2 열교환부(400)에 의해 제습 및 냉각된 공기가 상대적으로 높은 온도를 갖는 실내 공기와 혼합됨에 따라, 혼합된 공기(예: ⑤ 지점의 공기)의 온도는 상승하게 될 수 있다. 예를 들어, 제2 유입구(112i)를 통해 유입되는 공기(예: RA2)의 온도는 제2 열교환부(400)를 통과한 공기의 온도보다 높으므로, 혼합된 공기(예: ⑤ 지점의 공기)의 온도는 제2 열교환부(400)를 통과한 공기(예: ④ 지점의 공기)에 비해 높을 수 있다.
혼합된 공기(예: ⑤ 지점의 공기)는 제습로터(300)의 제습 영역(300b)을 향하는 방향으로 이동하여, 제습로터(300)의 제습 영역(300b)을 통과하며 제습 작용을 거칠 수 있다. 혼합된 공기가 제습로터(300)의 제습 영역(300b)을 통과하는 과정에서 제습 작용이 이루어지므로, 제습로터(300)의 제습 영역(300b)을 통과한 공기(예: ⑥ 지점의 공기)의 습도는 제습로터(300)의 제습 영역(300b)을 통과하기 전의 공기(예: ⑤ 지점의 공기)에 비해 더 감소되고, 온도는 더 증가하게 될 수 있다.
제습로터(300)의 제습 영역(300b)을 통과한 공기(예: ⑥ 지점의 공기)는 제3 열교환부(500)를 통과하며 냉각될 수 있다. 예를 들어, 약 30 °C의 공기는 제3 열교환부(500)를 통과하며 냉각되어, 온도가 약 20 °C까지 낮아질 수 있다.
제3 열교환부(500)에 의해 냉각된 공기(예: ⑦ 지점의 공기)는 제2 통로(112)에 배치된 송풍기(117)에서 발생되는 공기의 강제 순환의 흐름에 의해 배출구(112e)를 통해 공조 공간으로 공급될 수 있다.
이와 같이, 도 5a에 도시된 실시예에 관한 항온 항습기(100)는 제1 열교환부(200), 제습로터(300) 및 제2 열교환부(400)를 통해 항온 항습기(100)로 도입된 공기의 잠열 부하를 제거한 후, 제3 열교환부(500)를 통해 공기의 현열 부하를 제거할 수 있다. 다시 말해, 도 5a에 도시된 실시예에 관한 항온 항습기(100)에서 제1 열교환부(200), 제습로터(300) 및 제2 열교환부(400)는 공기의 잠열 부하를 조절하는 역할을 수행하며, 제3 열교환부(500)는 공기의 현열 부하를 조절하는 역할을 수행할 수 있다.
종래의 항온 항습기에서 공조 공간의 온도와 습도를 일정하게 유지하기 위해서는 항온 항습기의 내부로 도입된 공기를 먼저 제습 및 냉각하고, 제습 및 냉각된 공기를 다시 가열하는 재열 과정이 필수적으로 수행되어야 했다.
재열 과정은 냉각된 공기를 다시 가열한다는 측면에서 비효율적일 뿐만 아니라, 많은 전력이 소비되므로, 종래의 항온 항습기는 에너지 효율이 높지 않다는 문제가 있었다.
이와 달리, 도 5a에 도시된 실시예에 관한 항온 항습기(100)는 상술한 바와 같이 냉각 및 제습된 공기를 다시 가열하는 재열 과정을 수행하지 않고도 공조 공간에 지정된 온도와 습도를 갖는 실내 급기(SA)를 제공할 수 있으므로, 항온 항습기(100)의 작동 과정에서 소비되는 전력을 줄일 수 있다.
도 7은 다른 실시예에 관한 항온 항습기의 구성 요소들의 연결 관계를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 7을 참조하면, 다른 실시예에 관한 항온 항습기(100)는 하우징(110), 제1 열교환부(200), 제습로터(300), 제2 열교환부(400) 및 제3 열교환부(500)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에 관한 항온 항습기(100)는 도 5a에 도시된 항온 항습기(100)에서 제3 유입구(112p)가 추가된 항온 항습기일 수 있으며, 이하에서 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
하우징(110)은 공조 공간의 실내 공기의 일부(예: RA3)를 제2 통로(112)로 도입하기 위한 제3 유입구(112p)를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제3 유입구(112p)는 공조 공간의 실내 공기의 일부(예: RA3)가 제습로터(300)의 제습 영역(예: 도 5b의 제습 영역(300b))과 제3 열교환부(500)의 사이에 유입되도록 배치될 수 있다.
제3 유입구(112p)를 통해 공조 공간에서 제2 통로(112)의 내부로 도입 또는 유입된 공기는 제습로터(300)의 제습 영역을 통과한 공기(예: ⑥'지점의 공기)와 혼합될 수 있으며, 혼합된 공기(예: ⑦' 지점의 공기)는 제3 열교환부(500)로 전달될 수 있다. 혼합된 공기는 제3 열교환부(500)를 통과하며 냉각된 후, 배출구(112e)를 통해 공조 공간으로 배출될 수 있다.
이 때, 제습로터(300)의 제습 영역을 통과한 공기가 상대적으로 온도가 낮고, 습도는 높은 공조공간의 실내 공기와 혼합됨에 따라, 혼합된 공기(예: ⑦' 지점의 공기)의 온도는 제습 영역을 통과한 공기에 비해 낮아지고, 습도는 증가하게 될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제3 유입구(113i)를 통해 제2 통로(112) 내로 도입되는 실내 공기의 유량은 제습 영역을 통과한 공기의 유량과 동일하거나, 제습 영역을 통과한 공기의 유량보다 많을 수 있다. 이에 따라, 혼합된 공기의 유량은 제습 영역을 통과한 공기의 유량의 2배 이상일 수 있다. 예를 들어, 혼합된 공기의 유량과 제습 영역을 통과한 공기의 유량의 비율은 약 2:1 내지 3:1일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
즉, 도 7에 도시된 실시예에 따른 항온 항습기(100)는 공조 공간으로 배출되는 공기(또는 '실내 급기(SA)') 중 일부의 공기만 제1 열교환부(200), 제습로터(300) 및 제2 열교환부(400)를 통과하도록 함으로써, 항온 항습기(100)의 전체적인 크기를 줄일 수 있다.
예를 들어, 항온 항습기(100)는 공조 공간으로 배출되는 공기 중 제1 유입구(111i) 및/또는 제2 유입구(112i) 통해 하우징(110)의 내부로 유입되는 공기만 제1 열교환부(200), 제습로터(300) 및 제2 열교환부(400)를 통과하도록 하고, 제3 유입구(112p)를 통해 하우징(110)의 내부로 유입되는 공기는 제3 열교환부(500)만 통과하도록 할 수 있다.
하우징(110)의 내부를 유동하는 공기의 양이 증가할수록 하우징(110)의 부피가 또한 증가하여 항온 항습기(100)의 전체적인 크기가 증가하게 될 수 있다. 도 7에 도시된 실시예에 따른 항온 항습기(100)는 공조 공간으로 배출되는 공기의 일부만 공기만 제1 열교환부(200), 제습로터(300) 및 제2 열교환부(400)를 통과하도록 함으로써, 제1 열교환부(200), 제습로터(300) 및 제2 열교환부(400)의 크기를 줄일 수 있으며, 그 결과 항온 항습기(100)를 소형화할 수 있다.
도 7에 도시된 항온 항습기(100)는 제습로터(300)의 제습 영역을 통과한 공기가 제3 유입구(112p)를 통해 하우징(110)의 내부로 도입되는 실내 공기(예: RA3)와 혼합될 것을 고려하여, 제2 열교환부(400) 및 제습로터(300)의 제습 영역에서 공기의 습도를 목표 습도보다 더 낮춤으로써, 항온 항습기(100)의 크기를 줄이면서도 공조 공간의 온도 및 습도를 일정하게 유지할 수 있다. 다시 말해, 도 7에 도시된 실시예에 관한 항온 항습기(100)는 제품의 크기를 줄이면서도, 높은 제습 성능을 유지할 수 있다.
도 8은 도 7의 항온 항습기에 의한 공기의 온도 및 습도 변화를 나타내는 그래프이다.
도 8은 도 7에 도시된 항온 항습기(100)로 도입된 공기가 제1 열교환부(200), 제습로터(300), 제2 열교환부(400) 및 제3 열교환부(500)를 통과하는 과정에서 발생되는 공기의 온도 및 습도 변화를 나타낸다. 이 때, 도 8은 공조 공간의 온도 25 °C로 유지하고, 습도(또는 '상대 습도')를 20 %로 유지하기 위한 공기의 온도 및 습도 변화 과정을 나타낸다.
도 8에서 ①' 지점은 제1 열교환부(200)를 통과하기 전의 공기(또는 '실내 공기(RA1)')의 상태를 나타내며, ②' 지점은 제1 열교환부(200)를 통과한 후의 공기의 상태를 나타내고, ③' 지점은 제습로터(300)의 재생 영역(예: 도 5a의 재생 영역(300a))을 통과한 후의 공기의 상태를 나타낸다.
또한, ④' 지점은 제2 열교환부(400)를 통과한 후의 공기의 상태를 나타내고, ⑤' 지점은 제2 열교환부(400)를 통과한 공기가 제2 유입구(112i)를 통해 하우징(110)의 내부로 도입된 실내 공기(RA2)와 혼합된 상태를 나타내며, ⑥' 지점은 제습로터(300)의 제습 영역(예: 도 5b의 제습 영역(300b))을 통과한 후의 공기의 상태를 나타낸다.
아울러, ⑦' 지점은 제습로터(300)의 제습 영역을 통과한 공기가 제3 유입구(113p)를 통해 하우징(110)의 내부로 도입된 실내 공기(RA3)와 혼합된 상태를 나타내고, ⑧' 지점은 제3 열교환부(500)를 통과한 후의 공기(또는 '실내 급기(SA)')의 상태를 나타낸다.
도 7에 도시된 실시예에 관한 항온 항습기(100)에 의하면, 공조 공간의 실내 공기의 일부(RA1)가 제1 유입구(111i)와 제1 필터(111f)를 거쳐 제1 통로(111)로 유입될 수 있으며, 제1 통로(111)에 유입된 공기(예: ①' 지점의 공기)는 제1 통로(111)에 배치된 제1 열교환부(200)를 통과하며 가열된 후에 제습로터(300)로 전달될 수 있다. 예를 들어, 약 25°C의 공기는 제1 열교환부(200)를 통과하는 과정에서 가열되어, 온도가 약 55°C까지 상승할 수 있다.
제1 열교환부(200)를 통과한 공기(예: ②' 지점의 공기)는 제1 통로(111)에 배치된 제습로터(300)의 재생 영역을 통과하며 제습로터(300)의 재생 영역 재생시킬 수 있다. 예를 들어, 제습로터(300)의 재생 영역은 재생 영역을 통과하는 고온의 공기에 의해 가열되어 흡착하고 있던 수증기를 재생 영역을 통과하는 공기에 배출할 수 있다. 상술한 과정을 통해 제습로터(300)의 재생 영역은 재생되고, 재생 영역을 통과한 공기(예: ③' 지점의 공기)의 습도는 증가하고, 온도는 감소하게 될 수 있다.
제습로터(300)의 재생 영역을 통과한 공기는 제습로터(300)의 재생 영역의 하류 측에 위치한 제2 열교환부(400)를 통과하면서 제습 및 냉각된 후, 연결 통로(113)를 통해 제2 통로(112)로 전달될 수 있다. 구체적으로, 제습로터(300)의 재생 영역을 통과한 공기는 제2 열교환부(400)를 통과하는 과정에서 제습 및 냉각됨에 따라, 제2 열교환부(400)를 통과한 공기(예: ④' 지점의 공기)의 온도와 습도는 감소하게 될 수 있다.
도 7에 도시된 실시예에 관한 항온 항습기(100)는 제1 열교환부(200)와 제습로터(300)의 재생 영역을 통과한 공기가 제2 열교환부(400)에 유입되도록 함으로써, 항온 항습기(100)의 작동 과정에서 제2 열교환부(400)의 표면에 결빙이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 제2 열교환부(400)의 표면 온도가 5 °C보다 낮아지는 경우, 제2 열교환부(400)의 표면에 결빙이 발생할 수 있으나, 도 7에 도시된 실시예에 관한 항온 항습기(100)는 공조 공간의 실내 공기가 제1 열교환부(200)와 제습로터(300)의 재생 영역을 거친 후, 제2 열교환부(400)에 유입되도록 함으로써, 제2 열교환부(400)의 온도(TE)를 약 5 °C 이상으로 유지할 수 있다.
종래의 항온 항습기에서는 공조 공간의 목표 습도가 40 % 이하로 설정되는 경우, 공기를 냉각 및 제습하는 증발기(evaporator)의 온도가 5 °C 미만으로 낮아져 증발기의 표면에 결빙이 발생하는 상황이 발생할 수 있었다.
이와 달리, 도 7에 도시된 실시예에 관한 항온 항습기(100)는 도 8에 도시된 바와 같이 공조 공간의 목표 습도가 40 % 이하(예: 20 %)인 경우에도 제2 열교환부(400)의 표면 온도(TE)를 약 5 °C 이상으로 유지할 수 있다. 즉, 도 7에 도시된 실시예에 관한 항온 항습기(100)는 공조 공간의 목표 온도 및 목표 습도가 낮은 경우에도 제2 열교환부(400)의 표면에 결빙이 발생하는 것을 방지함으로써, 결빙에 의한 제습 성능 저하 또는 작동 불능을 방지할 수 있다.
제2 열교환부(400)를 통과한 공기는 제2 유입구(112i) 및 제2 필터(112f)를 거쳐 제2 통로(112)의 내부로 도입 또는 유입되는 공조 공간의 실내 공기의 다른 일부(예: RA2)와 혼합될 수 있다. 제2 열교환부(400)에 의해 제습 및 냉각된 공기가 상대적으로 높은 온도를 갖는 실내 공기와 혼합됨에 따라, 혼합된 공기(예: ⑤' 지점의 공기)의 온도는 상승하게 될 수 있다. 예를 들어, 제2 유입구(112i)를 통해 유입되는 공기(예: RA2)의 온도는 제2 열교환부(400)를 통과한 공기의 온도보다 높으므로, 혼합된 공기(예: ⑤' 지점의 공기)의 온도는 제2 열교환부(400)를 통과한 공기(예: ④' 지점의 공기)에 비해 높을 수 있다.
혼합된 공기(예: ⑤' 지점의 공기)는 제습로터(300)의 제습 영역을 향하는 방향으로 이동하여, 제습로터(300)의 제습 영역을 통과하며 제습 작용을 거칠 수 있다. 혼합된 공기가 제습로터(300)의 제습 영역을 통과하는 과정에서 제습 작용이 이루어지므로, 제습로터(300)의 제습 영역을 통과한 공기(예: ⑥' 지점의 공기)의 습도는 제습로터(300)의 제습 영역을 통과하기 전의 공기(예: ⑤' 지점의 공기)에 비해 더 감소되고, 온도는 더 증가하게 될 수 있다.
제습로터(300)의 제습 영역을 통과한 공기(예: ⑥' 지점의 공기)는 제3 유입구(112p)를 통해 제2 통로(112)의 내부로 도입 또는 유입되는 공고 공간의 실내 공기의 또 다른 일부(예: RA3)와 혼합될 수 있다.
제습 영역을 통과한 공기가 상대적으로 온도가 낮고, 습도는 높은 공조공간의 실내 공기와 혼합됨에 따라, 혼합된 공기(예: ⑦' 지점의 공기)의 온도는 제습 영역을 통과한 공기에 비해 낮아지고, 습도는 증가하게 될 수 있다.
혼합된 공기(예: ⑦' 지점의 공기)는 제3 열교환부(500)를 통과하며 냉각될 수 있다. 예를 들어, 약 27 내지 약 28 °C의 공기는 제3 열교환부(500)를 통과하며 냉각되어, 온도가 약 20 °C까지 낮아질 수 있다.
제3 열교환부(500)에 의해 냉각된 공기(예: ⑧' 지점의 공기)는 제2 통로(112)에 배치된 송풍기(117)에서 발생되는 공기의 강제 순환의 흐름에 의해 배출구(112e)를 통해 공조 공간으로 공급될 수 있다.
도 9a는 일 실시예에 관한 항온 항습기의 일부 구성 요소들을 나타내는 블록도이고, 도 9b는 일 실시예에 관한 항온 항습기의 구성 요소들의 연결 관계를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 일 실시예에 관한 항온 항습기(100)(예: 도 5a의 항온 항습기(100) 또는 도 7의 항온 항습기(100))는 항온 항습기(100)의 전반적인 작동을 제어하는 프로세서(P)를 더 포함할 수 있다.
프로세서(P)는 항온 항습기(100)의 구성 요소들과 전기적으로 연결되어, 항온 항습기(100)의 전반적인 작동을 제어할 수 있다. 프로세서(P)는 예를 들어, 공조 공간의 실내 공기에 관한 정보를 획득하고, 획득된 공조 공간의 실내 공기에 관한 정보에 기초하여 항온 항습기(100)의 작동을 제어할 수 있다.
실내 공기에 관한 정보는 예를 들어, 실내 공기의 온도에 관한 정보 및 습도에 관한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 실내 공기에 관한 정보가 상술한 정보에 한정되는 것은 아니다.
이 때, 공조 공간의 실내 공기에 관한 정보는 항온 항습기(100) 또는 항온 항습기(100)의 외부에 위치하는 센서(미도시)를 통해 획득될 수 있으며, 센서에서 획득된 공조 공간의 실내 공기에 관한 정보는 프로세서(P)로 전송될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 예로, 항온 항습기(100)는 외부 서버로부터 공조 공간의 실내 공기에 관한 정보를 획득할 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(P)는 실내 공기에 관한 정보에 기초하여, 항온 항습기(100)에서 공조 공간으로 배출되는 실내 급기의 온도 및/또는 습도를 조절할 수 있다.
예를 들어, 공조 공간의 실내 공기의 습도가 목표 습도보다 낮은 경우, 항온 항습기(100)의 제습량을 줄여야 공조 공간의 습도를 목표 습도로 낮출 수 있다. 이에 따라, 프로세서(P)는 실내 공기의 습도가 지정된 값 이하라는 판단에 기초하여, 항온 항습기(100)의 제습량을 낮출 수 있다. 본 개시에서 '지정된 값'은 공조 공간의 목표 습도와 대응되는 값을 의미할 수 있으며, 해당 표현은 이하에서도 동일한 의미로 사용될 수 있다.
일 예시에서, 프로세서(P)는 실내 공기의 습도가 지정된 값 이하라는 판단에 기초하여, 제습로터(300)의 회전 속도를 조절함으로써, 공조 공간의 실내 공기의 습도를 높일 수 있다. 프로세서(P)는 예를 들어, 제습로터(300)의 회전 속도를 지정된 속도 대비 증가 또는 감소시킴으로써, 항온 항습기(100)의 제습량을 줄일 수 있으며, 그 결과 공조 공간의 실내 공기의 습도를 높일 수 있다. 다만, 이에 대한 구체적인 설명은 후술하도록 한다.
다른 예시에서, 프로세서(P)는 실내 공기의 습도가 지정된 값 이하라는 판단에 기초하여, 제2 유입구(112i)를 통해 공조 공간에서 제2 통로(112)의 내부로 유입 또는 도입되는 공기의 양을 조절함으로써, 공조 공간의 실내 공기의 습도를 높일 수 있다.
도 9b를 참조하면, 일 실시예에 관한 항온 항습기(100)는 제2 유입구(112i)를 통해 공조 공간에서 제2 통로(112)의 내부로 유입 또는 도입되는 공기의 양을 조절하는 댐퍼(112d)를 더 포함할 수 있다. 댐퍼(112d)는 예를 들어, 제2 통로(112)의 제2 유입구(112i)와 인접한 일 영역에 배치되어, 제2 유입구(112i)를 통해 제2 통로(112)의 내부로 도입되는 공기의 양을 조절할 수 있다. 도면 상에는 댐퍼(112d)가 제2 필터(112f)의 하류에 위치한 실시예에 대해서만 도시되어 있으나, 댐퍼(112d)의 위치가 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니다. 이 때, 프로세서(P)는 댐퍼(112d)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 댐퍼(112d)를 통해 제2 통로(112)의 내부로 도입되는 공기의 양을 조절할 수 있다.
제2 유입구(112i)를 통해 제2 통로(112)로 도입된 공기는 제2 열교환부(400)를 통과한 공기와 혼합될 수 있으며, 혼합된 공기는 제습로터(300)의 제습 영역(예: 도 5b의 제습 영역(300b))으로 전달될 수 있다.
제2 유입구(112i)를 통해 제2 통로(112)에 실내 공기가 추가적으로 도입됨에 따라, 제습로터(300)의 제습 영역에는 재생 영역(예: 도 5b의 재생 영역(300a))에 비해 많은 양의 공기가 통과하게 된다.
이 때, 제습로터(300)의 제습 작용과 재생 작용은 단열 과정으로 시간적으로 동시에 수행되므로, 제습로터(300)의 재생 영역을 통과한 공기의 온도 및 습도 변화량은 제습로터(300)의 제습 영역을 통과한 공기의 온도 및 습도 변화량보다 클 수 있다.
제습로터(300)에서 재생 작용과 제습 작용이 단열 과정으로 시간적으로 동시에 수행되기 위해서는, 재생 작용에서 발생되는 공기의 총 열량 감소량이 제습 작용에서 발생되는 공기의 총 열량 증가량과 동일해야한다. 재생 작용과 제습 작용에서 발생되는 공기의 총 열량 변화량이 동일한 조건에서 제습로터(300)의 제습 영역에는 제습로터(300)의 재생 영역에 비해 많은 양의 공기가 통과하게 됨에 따라, 재생 영역을 통과한 공기의 온도 및 습도의 변화량이 제습 영역을 통과한 공기의 온도 및 습도의 변화량보다 커지게 된다.
상술한 구조에서 제2 유입구(112i)를 통해 제2 통로(112)로 도입되는 공기의 양이 감소하는 경우, 제습로터(300)의 제습 영역을 통과하는 공기의 양 또한 감소하게 될 수 있으며, 그 결과 재생 영역을 통과한 공기의 온도 및 습도의 변화량이 상대적으로 줄어들게 된다. 다시 말해, 제2 유입구(112i)를 통해 제2 통로(112)로 도입되는 공기의 양이 감소하는 경우, 제습로터(300)의 재생 영역을 통과하는 공기의 습도 증가량이 줄어들어 제2 열교환부(400)에 상대적으로 낮은 습도의 공기에 유입될 수 있다.
제2 열교환부(400)에 유입되는 공기의 습도가 낮아질수록, 제2 열교환부(400)의 제습량이 줄어들게 되므로, 일 실시예에 관한 항온 항습기(100)의 프로세서(P)는 댐퍼(112d)를 통해 제2 유입구(112i)를 통해 제2 통로(112)로 도입되는 공기의 양을 줄임으로써, 항온 항습기(100)의 제습량을 낮출 수 있다.
또 다른 예시에서, 프로세서(P)는 압축기(101)(예: 도 3의 압축기(101))와 전기적으로 연결되어 압축기(101)에서 제1 열교환부(200)로 공급되는 냉매의 양을 조절함으로써, 항온 항습기(100)의 제습량을 낮출 수 있다.
프로세서(P)는 실내 공기의 습도가 지정된 값 이하라는 판단에 기초하여, 압축기(101)에서 제1 열교환부(200)로 공급되는 냉매의 양을 줄임으로써, 항온 항습기(100)의 제습량을 낮출 수 있다. 예를 들어, 압축기(101)는 BLDC(brushless direct current) 압축기를 포함할 수 있으며, 프로세서(P)는 압축기(101)의 회전 속도를 제어함으로써, 압축기(101)에서 제1 열교환부(200)로 공급되는 냉매의 양을 조절할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
즉, 일 실시예에 관한 항온 항습기(100)의 프로세서(P)는 제습로터(300)의 회전 속도를 조절하는 동작, 제2 유입구(112i)를 통해 제2 통로(112)로 도입되는 공기의 양을 조절하는 동작 및 압축기(101)에서 공급되는 냉매의 양을 조절하는 동작 중 적어도 하나의 동작을 통해 항온 항습기(100)의 제습량을 조절할 수 있다.
이하에서는 도 10 내지 도 12를 참조하여, 프로세서(P)의 항온 항습기(100)의 제습량을 조절하기 위한 동작들에 대하여 구체적으로 살펴보도록 한다.
도 10은 일 실시예에 관한 항온 항습기의 제습로터의 회전 속도를 제어하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하에서 도 10에 도시된 항온 항습기의 제습로터의 회전 속도를 제어하는 방법을 설명을 설명함에 있어, 도 5a, 도 5b 및 도 9a에 도시된 항온 항습기(100)의 구성 요소들을 참고하도록 한다.
도 10을 참조하면, 1001 단계에서, 일 실시예에 관한 항온 항습기(100)의 프로세서(P)는 공조 공간의 실내 공기에 관한 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 항온 항습기(100)는 항온 항습기(100)의 내부 또는 항온 항습기(100)의 외부의 센서로부터 실내 공기에 관한 정보를 획득할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 예로, 항온 항습기(100)는 외부 서버 또는 외부 전자 장치로부터 공조 공간의 실내 공기에 관한 정보를 획득할 수도 있다.
실내 공기에 관한 정보는 예를 들어, 실내 공기의 온도 및 실내 공기의 습도 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
1002 단계에서, 일 실시예에 관한 항온 항습기(100)의 프로세서(P)는 1001 단계에서 획득된 실내 공기에 관한 정보에 기초하여, 제습로터(300)의 회전 속도 또는 단위 시간 당 회전수를 조절하여 실내 공기의 습도를 조절할 수 있다.
예를 들어, 공조 공간의 실내 공기의 습도가 목표 습도보다 낮은 경우, 항온 항습기(100)의 제습량이 줄어들어야 실내 공기의 습도를 목표 습도로 유지할 수 있다. 이에 따라, 프로세서(P)는 1001 단계에서 획득된 실내 공기에 관한 정보 중 실내 공기의 습도에 관한 정보에 기초하여, 제습로터(300)의 회전 속도를 조절함으로써, 항온 항습기(100)의 제습량을 줄일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(P)는 실내 공기의 습도가 지정된 값 이하인 경우, 실내 공기의 습도를 높여야 하는 상황이라고 판단하고, 제습로터(300)의 회전 속도를 조절할 수 있다.
구체적으로, 프로세서(P)는 실내 공기의 습도가 지정된 값 이하라는 판단에 기초하여, 제습로터(300)의 회전 속도를 지정된 속도보다 낮춤으로써, 실내 공기의 습도를 높일 수 있다.
제습로터(300)의 회전 속도를 지정된 속도보다 높이는 경우, 항온 항습기(100)의 제습량을 줄여 실내 공기의 습도를 높일 수는 있으나, 제2 열교환부(400)로 유입되는 공기의 온도가 낮아져 제2 열교환부(400)의 표면에 결빙이 발생하거나, 압축기(예: 도 3의 압축기(101))의 COP(coefficient of performance)가 감소하게 될 수 있다.
제습로터(300)의 재생 작용은 공기가 재생 영역(300a)을 통과하는 과정에서 제습제에 흡착된 수증기에 열을 가해 제습제에 흡착된 수증기를 제거하는 방식으로 수행되는데, 제습로터(300)의 회전 속도가 지정된 속도보다 높아지는 경우, 재생 영역(300a)의 온도가 재생 작용을 수행하기 위한 온도까지 충분히 높아지지 않은 상태에서 회전하여 제2 통로(112) 쪽으로 회전 이동하게 되어 재생 작용이 원활하게 수행되지 않을 수 있다.
재생 영역(300a)에서의 재생 작용이 원활하게 수행되지 않음에 따라, 재생 영역(300a)을 통과하는 공기의 온도는 감소하나, 습도는 거의 증가하지 않을 수 있다. 구체적으로, 재생 영역(300a)을 통과하는 공기가 재생 영역(300a)에 열을 전달하게 되므로, 재생 영역(300a)을 통과한 공기의 온도는 낮아지게 되나, 재생 작용이 원활하게 수행되지 않음에 따라 재생 영역(300a)을 통과한 공기의 습도는 거의 증가하지 않을 수 있다.
이에 따라, 제습로터(300)의 회전 속도가 지정된 속도보다 빨라지는 경우에는 제습로터(300)가 지정된 속도로 회전할 때에 비해 제2 열교환부(400)에 습도가 낮은 공기가 유입되게 될 수 있다.
제2 열교환부(400)의 제습량은 제2 열교환부(400)로 유입되는 공기의 습도가 높을수록 증가하는데, 제2 열교환부(400)에 상대적으로 낮은 습도의 공기가 유입됨에 따라, 제2 열교환부(400)의 제습량이 줄어들 수 있다.
다만, 이 경우, 제2 열교환부(400)의 제습량이 줄어들 뿐만 아니라, 제2 열교환부(400)의 온도가 저하되어 제2 열교환부(400)의 표면에 결빙이 발생하거나, 압축기의 COP가 감소하게 될 수 있다.
즉, 제습로터(300)의 회전 속도를 지정된 속도보다 높이는 경우, 항온 항습기(100)의 제습량을 줄일 수는 있으나, 제2 열교환부(400)의 표면에 결빙이 발생하거나, 압축기의 효율이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
반면, 제습로터(300)의 회전 속도를 지정된 속도보다 낮추는 경우, 제습로터(300)가 지정된 속도를 회전할 때에 비해 제습로터(300)의 제습 영역(300b)을 통과하는 공기의 누적량이 증가하게 되며, 그 결과 제습 영역(300b)을 통과하는 일부 공기에 포함된 수증기는 제습로터(300)의 제습제에 의해 흡착되지 못하게 될 수 있다. 다시 말해, 제습제가 포화됨에 따라, 제습로터(300)의 제습 영역(300b)을 통과하는 공기의 일부에 포함된 수증기는 제습제에 의해 흡착되지 못할 수 있으며, 그 결과 제습로터(300)의 제습 영역(300b)을 통과한 공기의 습도가 전체적으로 증가하여 실내 공기의 습도가 높아질 수 있다.
또한, 제습로터(300)의 회전 속도를 지정된 속도보다 낮추는 경우, 제습로터(300)가 지정된 속도로 회전할 때에 비해 재생 영역(300a)을 통과하는 공기의 누적량 또한 증가하게 되며, 그 결과 재생 영역(300a)을 통과하는 공기의 일부는 재생 작용을 수행하지 않고 그대로 재생 영역(300a)을 통과하게 될 수 있다.
구체적으로, 제습로터(300)가 지정된 속도보다 느리게 회전함에 따라, 일부의 공기가 재생 영역(300a)을 통과하는 것만으로 재생 영역(300a)에 흡착된 수증기가 충분히 제거될 수 있으므로, 재생 영역(300a)을 통과하는 공기의 일부는 재생 작용을 수행하지 않고 재생 영역(300a)을 그대로 통과하게 될 수 있다.
이에 따라, 제습로터(300)의 회전 속도가 지정된 속도보다 느려지는 경우에는 제습로터(300)가 지정된 속도로 회전할 때에 비해 제2 열교환부(400)에 상대적으로 높은 온도의 공기가 유입될 수 있으며, 그 결과 제2 열교환부(400)의 온도가 증가하여 압축기의 COP가 증가할 수 있다.
즉, 제습로터(300)의 회전 속도를 지정된 속도보다 낮추는 경우, 제습로터(300)의 회전 속도를 지정된 속도보다 증가시키는 경우와 달리 실내 공기의 습도를 높이면서도, 제2 열교환부(400)의 표면에 결빙이 발생하는 것을 방지하고, 압축기의 COP를 증가시킬 수 있다.
이에 따라, 일 실시예에 관한 항온 항습기(100)의 프로세서(P)는 실내 공기의 습도가 지정된 값 이하라는 판단에 기초하여, 제습로터(300)의 회전 속도를 지정된 속도보다 낮춤으로써, 실내 공기의 습도를 조절할 수 있다. 프로세서(P)는 예를 들어, 제습로터(300)의 회전 속도를 지정된 속도 대비 1/5 내지 1/10의 속도로 낮출 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 11은 일 실시예에 관한 항온 항습기의 댐퍼의 작동을 제어하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하에서 도 11에 도시된 항온 항습기의 댐퍼의 작동을 제어하는 방법을 설명을 설명함에 있어, 도 5a, 도 9a 및 도 9b에 도시된 항온 항습기(100)의 구성 요소들을 참고하도록 한다.
도 11을 참조하면, 1101 단계에서, 일 실시예에 관한 항온 항습기(100)의 프로세서(P)는 공조 공간의 실내 공기에 관한 정보를 획득할 수 있다. 1101 단계는 도 10의 1001 단계와 실질적으로 동일 또는 유사하므로, 이하에서 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
1102 단계에서, 일 실시예에 관한 항온 항습기(100)는 1101 단계에서 획득된 실내 공기의 정보에 기초하여, 댐퍼(112d)의 작동을 제어함으로써, 실내 공기의 습도를 조절할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(P)는 실내 공기의 습도가 지정된 값 이하인 경우, 실내 공기의 습도를 높여야 하는 상황이라고 판단하고, 댐퍼(112d)를 통해 제2 유입구(112i)를 통해 제2 통로(112)의 내부로 도입되는 공기의 양을 줄여 실내 공기의 습도를 높일 수 있다.
제2 유입구(112i)를 통해 제2 통로(112)에 실내 공기가 추가적으로 도입됨에 따라, 제습로터(300)의 제습 영역(300b)에는 재생 영역(300a)에 비해 많은 양의 공기가 통과하게 된다.
이 때, 제습로터(300)의 제습 작용과 재생 작용은 단열 과정으로 시간적으로 동시에 수행되므로, 제습로터(300)의 재생 영역(300a)을 통과한 공기의 온도 및 습도 변화량은 제습로터(300)의 제습 영역(300b)을 통과한 공기의 온도 및 습도 변화량보다 클 수 있다.
제습로터(300)에서 재생 작용과 제습 작용이 단열 과정으로 시간적으로 동시에 수행되기 위해서는, 재생 작용에서 발생되는 공기의 총 열량 감소량이 제습 작용에서 발생되는 공기의 총 열량 증가량과 동일해야한다. 재생 작용과 제습 작용에서 발생되는 공기의 총 열량 변화량이 동일한 조건에서 제습로터(300)의 제습 영역(300b)에는 제습로터(300)의 재생 영역(300a)에 비해 많은 양의 공기가 통과하게 됨에 따라, 재생 영역(300a)을 통과한 공기의 온도 및 습도의 변화량이 제습 영역(300b)을 통과한 공기의 온도 및 습도의 변화량보다 커지게 된다.
이 때, 제2 유입구(112i)를 통해 제2 통로(112)로 도입되는 공기의 양이 감소하는 경우, 제습로터(300)의 제습 영역(300b)을 통과하는 공기의 양 또한 감소하게 될 수 있으며, 그 결과 재생 영역(300a)을 통과한 공기의 온도 및 습도의 변화량이 상대적으로 줄어들게 된다. 다시 말해, 제2 유입구(112i)를 통해 제2 통로(112)로 도입되는 공기의 양이 감소하는 경우, 제습로터(300)의 재생 영역(300a)을 통과하는 공기의 습도 증가량이 줄어들어 제2 열교환부(400)에 상대적으로 낮은 습도의 공기에 유입될 수 있다.
제2 열교환부(400)에 유입되는 공기의 습도가 낮아질수록, 제2 열교환부(400)의 제습량이 줄어들게 되므로, 일 실시예에 관한 항온 항습기(100)의 프로세서(P)는 댐퍼(112d)를 통해 제2 유입구(112i)를 통해 제2 통로(112)로 도입되는 공기의 양을 줄임으로써, 항온 항습기(100)의 제습량을 낮출 수 있다.
즉, 일 실시예에 관한 항온 항습기(100)는 제2 유입구(112i)를 통해 제2 통로(112)로 도입되는 공기의 양을 조절하여 항온 항습기(100)의 제습량을 줄임으로써, 압축기(예: 도 3의 압축기(101)), 제1 열교환부(200) 및 제2 열교환부(400)에 의해 이루어지는 히트 펌프에 영향을 최소화하면서, 실내 공기의 습도를 증가시킬 수 있다.
도 12는 일 실시예에 관한 항온 항습기의 압축기의 작동을 제어하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하에서 도 12에 도시된 항온 항습기의 압축기의 작동을 제어하는 방법을 설명을 설명함에 있어, 도 3 및 도 9a에 도시된 항온 항습기(100)의 구성 요소들을 참고하도록 한다.
도 12를 참조하면, 1201 단계에서, 일 실시예에 관한 항온 항습기(100)의 프로세서(P)는 공조 공간의 실내 공기에 관한 정보를 획득할 수 있다. 1201 단계는 도 10의 1001 단계와 실질적으로 동일 또는 유사하므로, 이하에서 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
1202 단계에서, 일 실시예에 관한 항온 항습기(100)의 프로세서(P)는 1201 단계에서 획득된 실내 공기에 관한 정보에 기초하여, 압축기(101)의 작동을 제어함으로써, 실내 공기의 습도를 높일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(P)는 실내 공기의 습도가 지정된 값 이하라는 판단에 기초하여, 압축기(101)에서 제1 열교환부(200)로 공급되는 냉매의 양을 조절하여 항온 항습기(100)의 제습량을 줄일 수 있다.
압축기(101)는 예를 들어, BLDC 압축기를 포함할 수 있으며, BLDC 압축기의 회전 속도에 따라 제1 열교환부(200)로 공급되는 냉매의 양이 달라질 수 있다.
프로세서(P)는 압축기(101)의 회전 속도를 낮춰 압축기(101)에서 제1 열교환부(200)로 공급되는 냉매의 양을 줄임으로써, 항온 항습기(100)의 제습량을 줄일 수 있으며, 그 결과 공조 공간의 실내 공기의 습도가 증가하게 될 수 있다.
즉, 일 실시예에 관한 항온 항습기(100)는 공조 공간의 실내 공기의 습도가 지정된 값(또는 '목표 습도') 이하인 경우, 상술한 1001 단계 내지 1002 단계, 1101 단계 내지 1102 단계 및 1201 단계 내지 1202 단계 중 적어도 하나를 통해 실내 공기의 습도를 높임으로써, 공조 공간의 습도를 일정하게 유지할 수 있다.
본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 항온 항습기 101: 압축기
110: 하우징 110a: 제1 하우징
110b: 제2 하우징 110c: 제3 하우징
110d: 브라켓 111: 제1 통로
111f: 제1 필터 111i: 제1 유입구
112: 제2 통로 112d: 댐퍼
112e: 배출구 112f: 제2 필터
112i: 제2 유입구 112p: 제3 유입구
113: 연결 통로 115: 격벽
117: 송풍기 200: 제1 열교환부
300: 제습로터 300a: 제1 영역
300b: 제2 영역 400: 제2 열교환부
500: 제3 열교환부 P: 프로세서

Claims (15)

  1. 항온 항습기에 있어서,
    공조 공간의 실내 공기의 일부를 상기 항온 항습기의 내부로 도입하기 위한 제1 통로와, 상기 제1 통로와 연결되고, 상기 공조 공간의 실내 공기의 다른 일부를 도입하여 상기 제1 통로를 통해 도입된 공기와 혼합한 후, 혼합된 공기를 공조 공간으로 배출하기 위한 제2 통로를 포함하는 하우징;
    상기 제1 통로와 상기 제2 통로를 가로지르며 상기 하우징에 대해 회전 가능하도록 배치되어, 상기 제1 통로와 상기 제2 통로 중 어느 하나의 통로를 이동하는 공기를 제습하고, 상기 제1 통로와 상기 제2 통로 중 다른 하나의 통로를 이동하는 공기에 습기를 배출하여 재생되는 제습로터;
    상기 제1 통로의 상기 제습로터의 상류 측에 위치하여 상기 제1 통로에 도입된 공기와 열교환을 수행한 후 공기를 상기 제습로터로 전달하는 제1 열교환부;
    상기 제1 통로의 상기 제습로터의 하류 측에 위치하여 상기 제습로터의 일 영역을 통과한 공기와 열교환을 수행한 후 공기를 상기 제2 통로로 전달하는 제2 열교환부; 및
    상기 제2 통로의 상기 제습로터의 하류 측에 위치하여 상기 제습로터의 다른 영역을 통과한 공기와 열교환을 수행하는 제3 열교환부를 포함하고,
    상기 하우징은 상기 실내 공기의 적어도 일부를 상기 제1 통로로 도입하는 제1 유입구와, 상기 실내 공기의 적어도 일부를 상기 제2 통로로 도입하는 제2 유입구와, 상기 제2 통로에서 상기 제3 열교환부를 통과한 공기를 상기 공조 공간으로 배출하는 배출구를 더 포함하는, 항온 항습기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 통로와 상기 제2 통로는 서로 평행하게 제1 방향을 따라 연장되고,
    상기 하우징은 상기 제1 방향을 따라 연장되어 상기 제1 통로와 상기 제2 통로를 구획하는 격벽을 더 포함하는, 항온 항습기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 통로에 위치하는 제습로터의 일 영역의 단면적은 상기 제2 통로에 위치하는 제습로터의 다른 영역의 단면적보다 좁은, 항온 항습기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 통로에 위치하는 제습로터의 일 영역은 상기 제습로터를 통과하는 공기에 습기를 가하여 재생되고, 상기 제2 통로에 위치하는 제습로터의 다른 영역은 상기 제습로터를 통과하는 공기를 제습하는, 항온 항습기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 열교환부는 상기 제1 유입구를 통해 상기 제1 통로로 도입된 공기를 가열하여 상기 제습로터에 전달하고, 상기 제2 열교환부는 상기 제습로터의 상기 일 영역을 통과한 공기를 냉각하여 상기 제2 통로로 전달하는, 항온 항습기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제3 열교환부는 상기 제습로터의 상기 다른 영역을 통과한 공기를 냉각하여 상기 배출구로 전달하는, 항온 항습기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 실내 공기의 적어도 일부를 상기 제습로터와 상기 제3 열교환부의 사이에 위치한 상기 제2 통로의 일부 영역에 도입하는 제3 유입구를 더 포함하는, 항온 항습기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제3 유입구를 통해 상기 제2 통로로 도입된 공기는 상기 제습로터의 상기 다른 영역을 통과한 공기와 혼합된 후, 상기 제3 열교환부를 향하는 방향으로 이동하는, 항온 항습기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 실내 공기의 습도에 대한 정보를 획득하고, 획득된 정보에 기초하여 상기 항온 항습기의 작동을 제어하는 프로세서를 더 포함하는, 항온 항습기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 실내 공기의 습도에 기초하여, 상기 제습로터의 회전 속도를 조절하는, 항온 항습기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 실내 공기의 습도가 지정된 값 이하라는 판단에 기초하여, 상기 제습로터의 회전 속도를 낮추는, 항온 항습기.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제2 유입구를 통해 상기 제2 통로로 도입되는 공기의 양을 조절하는 댐퍼를 더 포함하고,
    상기 프로세서는 상기 실내 공기의 습도가 지정된 값 이하라는 판단에 기초하여, 상기 댐퍼를 통해 상기 제2 유입구를 통해 상기 제2 통로로 도입되는 공기의 양을 감소시키는, 항온 항습기.
  13. 제9항에 있어서,
    냉매를 압축하고, 압축된 냉매를 상기 제1 열교환부로 공급하는 압축기를 더 포함하고,
    상기 프로세서는 상기 실내 공기의 습도가 지정된 값 이하라는 판단에 기초하여, 상기 압축기에서 상기 제1 열교환부로 공급되는 냉매의 양을 감소시키는, 항온 항습기.
  14. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 항온 항습기를 제어하는 방법에 있어서,
    공조 공간의 실내 공기의 습도에 관한 정보를 획득하는 단계; 및
    상기 실내 공기의 습도가 지정된 값 이하라는 판단에 기초하여, 상기 항온 항습기의 작동을 제어하여 상기 실내 공기의 습도를 높이는 단계를 포함하는, 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 실내 공기의 습도를 높이는 단계는,
    상기 제습로터의 회전 속도를 낮추는 단계, 상기 제2 유입구를 통해 상기 제2 통로로 유입되는 상기 실내 공기의 양을 감소시키는 단계, 및 압축기에서 상기 제1 열교환부로 공급되는 냉매의 양을 감소시키는 단계 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
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