초록

본 발명은 저비용·고효율 현장보급형 식물공장 생산시스템 개발을 위하여 요구되는 공조 장치로서, 종래의 일반적인 스탠드 에어컨 타입의 공조 장치가 가진 낮은 기류 균일도, 낮은 CO2 농도, 운전 초기의 습도 관리 미흡, 최적의 식물 생육 환경을 제공하기 위하여 요구되는 높은 수준의 냉난방 부하로 인한 낮은 에너지 효율의 단점을 극복할 수 있는 에너지 절감형 식물공장 전용 히트펌프 항온항습기 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

대표청구항 ▼

식물공장(100) 내부에서 항온 항습 장치(200)로 공기를 리턴시키는 회기(RA: Return Air) 라인과 항온 항습 장치(200)로부터 식물공장(100) 내부로 공기를 공급하는 급기(SA: Supply Line) 라인을 구비하고 있는데, 이 사이에서 항온 항습 장치(200)의 냉매가 증발하면서 공기 라인의 공기로부터 증발잠열을 흡수하도록 설치되는 증발기(EVA)(210)를 거치게 되고, 증발기(210)를 통과하면서 급기 온도는 낮아지는 반면에 상대 습도가 높아지는 문제점을 해결하기 위히여 후속하여 재가열기(RH: ReHeat

식물공장(100) 내부에서 항온 항습 장치(200)로 공기를 리턴시키는 회기(RA: Return Air) 라인과 항온 항습 장치(200)로부터 식물공장(100) 내부로 공기를 공급하는 급기(SA: Supply Line) 라인을 구비하고 있는데, 이 사이에서 항온 항습 장치(200)의 냉매가 증발하면서 공기 라인의 공기로부터 증발잠열을 흡수하도록 설치되는 증발기(EVA)(210)를 거치게 되고, 증발기(210)를 통과하면서 급기 온도는 낮아지는 반면에 상대 습도가 높아지는 문제점을 해결하기 위히여 후속하여 재가열기(RH: ReHeater)(250a)를 거치게 되고, 급기 펌프(260)에 의해 식물공장(100) 내부로 순환 급기되게 되며, 회기(RA)의 상승된 온도는 낮추기 위한 냉방 공조 기능을 담당하는 증발기(210)의 냉매는 냉매 라인(RF-LINE)을 따라서 압축기(220), 응축기(230), 팽창 밸브(240), 그리고 다시 증발기(210)의 순서로 순환하면서 히트 펌프로서의 기능을 수행하는 구조의 항온항습기에 있어서,온도 센서에 의해 측정되는 회기의 온도와 기설정된 기준 온도와의 차이값에 따라 냉매 라인(RF-LINE)을 따라 응축기(230)로 흐르는 냉매의 일부량를 재가열기(250a)로 보내기 위하여, PID 제어되는 스테핑 모터(M)로 구동되는 분기 밸브(291)와 체크 밸브(292)가 응축기(230)의 전후 라인에 각각 설치되고,증발기(210) 표면에 결로된 응결수를 포집 저장하는 드레인 팬(270)으로부터 펌프(280)를 이용하여 응축기(230)의 공기 필터부(230f)에 선택적으로 분무하는 분무 라인 및 분무 장치(Spray)가 설치되고,식물공장(100) 내부로부터 회수되는 회기가 증발기로 공급되기 이전에 CO2 농도를 높일 수 있도록, 외기(OA: Outdoor Air)로부터 CO2 를 포집하는 포집 섹터를 갖춘 CO2 포집 농축기(320)가 설치되고, 식물공장(100) 내부로부터 회수되는 회기가 급기로 전환되어 흐르는 영역에 회기의 온도를 높여주는 회기 히터(330)가 설치되며, CO2 포집 농축기(320)의 회전 로우터의 작동에 의해 회전되어서 포집 섹터가 온도가 상승된 회기의 흐름과 만나는 분리 영역으로 이동하게 되면 포집 농축된 CO2가 고온의 회기에 의해 분리되어서 회기의 CO2 농도를 상승시키고, 이후 CO2 농도 상승을 위하여 온도가 상승된 회기의 온도를 낮추기 위하여 증발기(210)에 이르기 전에 고온의 회기(RA)와 외기(OA)가 열교환하도록 열교환기(340)(HX)가 추가적으로 설치되고, 그리고상기 열교환기(340)(HX)에는 외기의 온도 센서값에 의해 외기(OA)를 열교환기(340) 주변으로 공급하는 동작을 제어하는 댐퍼(350)와 외기 라인이 설치되며, 외기 라인으로 공급되는 외기량을 조절하는 상기 댐퍼(350)의 개도율 조정은 열교환기(340)(HX)와 증발기(210)(EVA) 사이의 온도센서로부터의 측정값에 따라 PID 제어되도록 구성되며,상기 열교환기(340)를 지난 외기는 CO2 포집 농축기(320)로 공급되며, 이는 송풍팬(310)에 의해 이루어지고, CO2 포집 농축기(320)를 거친 외기는 송풍팬(310)을 지나서 배기(EA)로 나가게 되며, 상기 CO2 포집 농축기(320)의 CO2 포집 농축량은 송풍팬(310)의 송풍량을 조절하거나 또는 CO2 포집 농축기(320)의 회전 로우터의 회전 속도(RPH)를 조절하여 달성되는 것을 특징으로 하는 식물공장용 에너지 절감형 히트펌프 항온항습기.