KR100479113B1 - Indirect Evaporative Cooling Air Conditioners - Google Patents
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Abstract
본 발명은 종래의 증발 냉각형 공기 조화기는 물의 증발 잠열을 이용하여 냉각을 실시하므로 습도가 높은 지역에서는 증발 잠열 효과가 작아 사용이 불가능하고 토출 공기의 습도가 높아져 불쾌감을 유발하는 문제점이 있기 때문에,According to the present invention, since the conventional evaporative cooling air conditioner performs cooling by using latent heat of evaporation of water, the latent heat effect of evaporation is small in a high humidity area, and thus it is impossible to use, and the humidity of the discharged air is increased, causing discomfort.
외부 공기를 유입시키는 팬과, 유입공기의 습기를 흡수하는 원판형의 흡습제와, 상기 흡습제를 회전시키는 모터와, 상기 흡습제의 일부를 가열하여 흡습제의 수분을 탈착시키는 히터와, 실내외의 유로를 적절하게 조절하기 위한 복수개의 댐퍼와, 수조의 물을 흡수하여 공기와 접촉시켜주는 증발용 엘리먼트와, 상기 증발용 엘리먼트를 통과한 공기와 흡습제에 의해 습기가 제거된 공기 사이의 열교환이 이루어지는 열교환기로 구성됨으로써,A fan for introducing external air, a disc-shaped absorbent absorbing moisture from inlet air, a motor for rotating the absorbent, a heater for heating a part of the absorbent to desorb moisture of the absorbent, and an indoor / outdoor flow path A plurality of dampers for adjusting the water, an evaporation element that absorbs water from the tank, and makes contact with air, and a heat exchanger that exchanges heat between the air passing through the evaporation element and the air dehumidified by the absorbent. By
저온 다습한 공기가 실내로 토출되지 않고 고온 건조한 공기가 저온 다습한 공기과의 비접촉 열교환을 통해 냉각된 후 실내로 토출되므로 습도가 높은 지역에서도 사용이 가능한 간접 증발 냉각형 공기 조화기에 관한 것이다.It relates to an indirect evaporative cooling air conditioner that can be used even in areas of high humidity because low temperature and humid air is not discharged into a room but hot air is cooled through non-contact heat exchange with low temperature and humid air.
Description
본 발명은 실내를 냉방 또는 난방하여 쾌적한 환경이 되도록 하는 공기 조화기에 관한 것으로서, 특히 냉매를 사용하지 않고 물의 증발 잠열을 이용하여 공기의 냉각이 이루어지도록 함으로써 환경에 악영향을 끼치지 않는 증발 냉각 방식의 공기 조화기에 관한 것이다.The present invention relates to an air conditioner that cools or heats a room to provide a comfortable environment. Particularly, the present invention relates to an evaporative cooling method that does not adversely affect the environment by allowing the air to be cooled using latent heat of evaporation without using a refrigerant. It is about an air conditioner.
일반적으로 사용되는 공기 조화기의 경우 냉매를 사용하여 실내를 냉방 또는 난방하게 된다. 즉, 냉매의 기화에 따른 잠열을 이용하여 실내를 냉방하고, 냉매의 액화에 따른 잠열을 이용하여 실내를 난방하고 있다.In the case of a commonly used air conditioner, a refrigerant is used to cool or heat a room. That is, the room is cooled by using latent heat due to vaporization of the refrigerant, and the room is heated by using latent heat due to the liquefaction of the refrigerant.
상기한 종래의 공기 조화기는 작동 매체로 오존층 파괴의 주범으로 알려진 프레온(CFC)계열의 냉매를 사용하고 있는데, 환경 단체 및 각국 정부의 환경 관련 규제로 인하여 사용이 제한되고 있으며, 냉매의 순환시 많은 동력을 소비하는 문제점이 있다. 따라서, 프레온 가스가 아닌 다른 냉매를 사용하는 공기 조화기나 아예 냉매가 필요없는 공기 조화기가 개발되고 있는데, 그 중 대표적인 것이 물의 증발 잠열을 이용하여 실내를 냉방하는 증발 냉각 방식의 공기 조화기이다.The conventional air conditioner uses a Freon (CFC) series refrigerant, which is known as a main cause of ozone depletion, as a working medium, and its use is restricted due to environmental regulations of environmental organizations and governments, and it is difficult to circulate the refrigerant. There is a problem of consuming power. Therefore, an air conditioner using a refrigerant other than Freon gas or an air conditioner that does not require a refrigerant at all is being developed, and a representative one of them is an evaporative cooling air conditioner that cools a room by using latent heat of evaporation of water.
종래의 증발 냉각형 공기 조화기는 도 1에 도시된 바와 같이 물이 채워진 수조(11)와, 상기 수조상에 설치되어 수조(11)의 물을 흡수하는 고흡수성 엘리먼트(12)와, 상기 고흡수성 엘리먼트(12)에 공기를 송풍하여 차갑고 습도가 높은 공기가 토출되도록 하는 송풍 팬(13)으로 구성되어 있다.The conventional evaporative cooling air conditioner includes a water tank 11 filled with water, a super absorbent element 12 installed on the water tank to absorb water from the water tank 11, and the super absorbency water. It is comprised by the blowing fan 13 which blows air to the element 12, and discharges cool air of high humidity.
상기와 같이 구성된 종래의 증발 냉각형 공기 조화기는 공기에 물을 뿌려줌으로써 공기의 온도를 떨어뜨리도록 하고 있다.The conventional evaporative cooling air conditioner configured as described above is to lower the temperature of the air by spraying water on the air.
송풍 팬(13)의 동작에 따라 외부 공기가 유입되고, 수조(11)에 담긴 물은 고흡수성 엘리먼트(12)의 모세관 현상에 의해 고흡수성 엘리먼트(12)로 빨아 올려진다. 유입된 공기는 송풍 팬(13)의 동작에 따라 상기 고흡수성 엘리먼트(12)를 통과하여 실내로 토출됨으로써 실내를 냉방하게 된다. 즉, 외부 공기가 유입된 후 상기 고흡수성 엘리먼트(12)를 통과하면서 고흡수성 엘리먼트(12)의 수분을 증발시키게 되므로, 공기는 자신이 가지고 있는 열을 수분의 증발 잠열로 빼앗겨 온도가 하강된 후 토출되어 실내를 냉방하게 된다.As the blower fan 13 operates, external air flows in, and the water contained in the water tank 11 is sucked up into the superabsorbent element 12 by capillary action of the superabsorbent element 12. The introduced air is discharged through the super absorbent element 12 into the room according to the operation of the blower fan 13 to cool the room. That is, after the outside air flows in and passes through the superabsorbent element 12, the water of the superabsorbent element 12 is evaporated, so that the air is deprived of its own heat as the latent heat of evaporation of the water and the temperature is lowered. It is discharged to cool the room.
상기한 증발 냉각형 공기 조화기는 물이 증발될 때 주위의 공기가 가지고 있는 열을 빼앗아 가는 증발 잠열을 이용한 것으로서, 증발 잠열 효과가 큰 사막과 같은 건조 지역에서 주로 사용되고 있다.The evaporative cooling air conditioner uses latent heat of evaporation that takes away the heat of the surrounding air when water is evaporated, and is mainly used in a dry area such as a desert having a great latent heat effect of evaporation.
도 2를 참고하여 설명하면, 유입공기 A(온도 t1, 비습도 w1)가 고흡수성 엘리먼트를 통과하면서 수분을 증발시켜 온도가 하강되고 비습도가 증가된 토출공기 B(온도 t2, 비습도 w2)가 된다. 따라서, 실내로 토출되는 공기 B는 유입공기 A에 비해 낮은 온도가 되어 실내를 냉방하게 된다.Referring to Figure 2, the inlet air A (temperature t1, non-humidity w1) is passed through the superabsorbent element to evaporate moisture, the temperature is lowered, the discharge air B (temperature t2, non-humidity w2) is increased in specific humidity Becomes Therefore, the air B discharged to the room becomes a lower temperature than the inlet air A to cool the room.
그러나, 상기와 같이 구성된 종래의 증발 냉각형 공기 조화기는 물의 증발 잠열을 이용하여 냉각을 실시하므로 습도가 높은 지역에서는 증발 잠열 효과가 작아 사용이 불가능하고 토출 공기의 습도가 높아져 불쾌감을 유발하는 문제점이 있다.However, the conventional evaporative cooling type air conditioner configured as described above performs cooling by using latent heat of evaporation of water, so that the latent heat effect of evaporation is small in an area of high humidity, and thus it is impossible to use, and the humidity of the discharged air is high, causing discomfort. have.
즉, 습도가 높은 지역에서는 물이 거의 증발되지 않게 되므로 증발에 따른 잠열 효과가 미약하여 사용이 불가능하고, 외부로부터 유입되는 공기가 물과 직접 접촉하여 증발시키게 되므로 실내로 토출되는 공기의 습도가 높아지게 된다.In other words, water is hardly evaporated in a high humidity area, so the latent heat effect due to evaporation is weak, and it is impossible to use it. do.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 흡습제를 이용하여 외기 공기를 제습하고 증발 엘리먼트를 통과한 저온 다습한 공기와의 열교환을 하도록 한 후에 실내로 토출시켜 토출 공기의 온도와 습도가 동시에 낮아지도록 함으로써, 고온 다습한 지역에서도 사용이 가능하고 실내 난방용으로도 사용이 가능한 간접 증발 냉각형 공기 조화기를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, dehumidifying the outside air using a moisture absorbent and the heat exchange with the low-temperature humid air passing through the evaporation element and then discharged into the room to discharge the temperature of the air The purpose of the present invention is to provide an indirect evaporative cooling air conditioner that can be used in high temperature and high humidity areas and can also be used for indoor heating by lowering and humidity at the same time.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 외부 공기를 유입시키는 팬과, 유입공기의 습기를 흡수하는 원판형의 흡습제와, 상기 흡습제를 회전시키는 모터와, 상기 흡습제의 일부를 가열하여 흡습제의 수분을 탈착시키는 히터와, 실내외의 유로를 적절하게 조절하기 위한 복수개의 댐퍼와, 수조의 물을 흡수하여 공기와 접촉시켜주는 증발용 엘리먼트와, 상기 증발용 엘리먼트를 통과한 공기와 흡습제에 의해 습기가 제거된 공기 사이의 열교환이 이루어지는 열교환기로 구성된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a fan for introducing external air, a disc-shaped absorbent absorbing moisture from inlet air, a motor for rotating the absorbent, and a part of the absorbent to heat moisture of the absorbent. Moisture is removed by a desorption heater, a plurality of dampers for appropriately controlling indoor and outdoor flow paths, an evaporation element that absorbs water from a water tank and contact with air, and air and a moisture absorbent passing through the evaporation element. And a heat exchanger in which heat exchange is performed between the air.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 간접 증발 냉각형 공기 조화기는 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 외부 공기를 유입시키는 2개의 팬(51,52)과, 유입공기의 습기를 흡수하는 원판형의 흡습제(53)와, 상기 흡습제(53)를 회전시키는 모터(54)와, 상기 흡습제(53)의 일부를 가열하여 흡습제(53)의 수분을 탈착시키는 히터(55)와, 실내외의 유로를 적절하게 조절하기 위한 복수개의 댐퍼(56a,56b,56c)와, 수조(59)의 물을 흡수하여 공기와 접촉시켜주는 증발용 엘리먼트(57)와, 상기 증발용 엘리먼트(57)를 통과한 공기와 흡습제(53)에 의해 습기가 제거된 공기 사이의 열교환이 이루어지는 열교환기(58)로 구성된다.3 and 4, the indirect evaporative cooling air conditioner of the present invention includes two fans 51 and 52 for introducing external air, and a disc-shaped absorbent 53 for absorbing moisture from the inlet air. , A motor 54 for rotating the moisture absorbent 53, a heater 55 for heating a portion of the moisture absorbent 53 to desorb moisture of the moisture absorbent 53, and a plurality of channels for appropriately controlling indoor and outdoor flow paths. Dampers 56a, 56b, 56c, evaporation element 57 for absorbing water from the water tank 59 and contacting air, and air and moisture absorbent 53 passing through the evaporation element 57. It consists of a heat exchanger 58 in which heat exchange between the air from which moisture was removed is performed.
상기 열교환기는 증발용 엘리먼트를 통과한 저온 고습한 공기와 흡습제에 의해 습기가 제거된 고온 저습한 공기가 직접 접촉되지 않도록 서로 다른 통로를 통과하도록 하는 비접촉 방식으로서, 2개의 기류는 서로 직교 방향으로 이동된다.The heat exchanger is a non-contact type to pass through different passages so that the low temperature and high humidity air passing through the evaporation element and the high temperature and low humidity air removed by the moisture absorbent are not in direct contact with each other. do.
상기와 같이 구성된 본 발명의 간접 증발 냉각형 공기 조화기는 유입 공기를 건조시키고 수분의 증발 잠열에 의해 냉각된 공기와 열교환이 이루어지도록 한 후 실내로 저온 건조한 공기를 토출시켜 실내를 냉방함과 동시에 습도를 낮게 하여 쾌적한 환경이 되도록 한다.Indirect evaporative cooling air conditioner of the present invention configured as described above is to dry the incoming air and heat exchange with the air cooled by the latent heat of evaporation of moisture to discharge the cold air into the room to cool the room and at the same time the humidity To keep the environment pleasant.
여름철과 같이 외부 공기가 고온 고습 상태인 경우에는 댐퍼(56a,56b,56c)가 도 3에 도시된 바와 같이 열리게 된다. 따라서, 제1팬(51)의 동작에 따라 외부 공기가 유입되고, 유입된 공기는 모터(54)에 의해 회전되는 흡습제(53)를 통과하면서 습기가 제거되어 고온 건조한 공기로 변화된다. 여름철에는 증발용 엘리먼트(57)측 댐퍼(56c)가 열려 있으므로, 고온 건조한 공기중 일부는 증발용 엘리먼트(57)측으로 이동되고 나머지 일부는 열교환기(58)측으로 이동된다.When the outside air is in a high temperature, high humidity state such as in summer, the dampers 56a, 56b, and 56c are opened as shown in FIG. Accordingly, the outside air is introduced by the operation of the first fan 51, and the introduced air passes through the moisture absorbent 53 rotated by the motor 54 to remove moisture and change into hot dry air. Since the damper 56c on the evaporation element 57 side is open in summer, some of the hot dry air is moved to the evaporation element 57 side and the other part is moved to the heat exchanger 58 side.
증발용 엘리먼트(58)측으로 이동된 공기는 증발용 엘리먼트(58)를 통과하면서 수조(59)로부터 끌어 올려진 수분을 증발시키게 되는데, 이때 공기가 가지고 있는 에너지의 상당 부분이 물의 증발 잠열로 이용된다. 따라서, 유입된 공기는 저온 고습한 공기로 변화되고 열교환기(58)측으로 이동되어 고온 저습한 공기와 열교환을 한 후 실외로 배출된다. 저온 고습한 공기와의 열교환을 통해 냉각된 저습 공기는 실내로 토출되어 실내를 냉방하게 된다. 이때, 고온 저습한 공기와 저온 고습한 공기는 유로가 서로 다르기 때문에 접촉되지 않고 단지 열교환만이 이루어진다.The air moved to the evaporation element 58 passes through the evaporation element 58 to evaporate the water drawn up from the water tank 59, where a significant portion of the energy of the air is used as the latent heat of evaporation of water. . Therefore, the introduced air is converted into low temperature and high humidity air and is moved to the heat exchanger 58 to exchange heat with the high temperature low humidity air and then discharge it to the outside. The low humidity air cooled by heat exchange with low temperature and high humidity air is discharged into the room to cool the room. At this time, the high temperature low humidity air and the low temperature high humidity air are not contacted because the flow paths are different from each other, and only heat exchange is performed.
또, 제2팬(52)의 동작에 따라 실외 공기가 유입된 후 히터(55)에 의해 가열된 후 흡습제(53)의 일부를 통과하게 된다. 가열된 공기는 흡습제(53)를 통과하면서 흡습제(53)에 함유된 수분을 탈착 재생시킨 후 실외를 향해 열려있는 댐퍼(56b)를 통해 실외로 배출된다.In addition, according to the operation of the second fan 52, outdoor air flows in and then is heated by the heater 55, and then passes through a part of the moisture absorbent 53. The heated air desorbs and regenerates the moisture contained in the absorbent 53 while passing through the absorbent 53 and is discharged to the outside through a damper 56b that is open toward the outside.
겨울철의 경우에는 도 4에 도시된 바와 같이 증발용 엘리먼트측 댐퍼(56c)를 폐쇄하고, 히터(55)가 설치되지 않은 쪽의 댐퍼(56a)를 실외쪽으로 개방하고 있다. 따라서, 제1팬(51)의 동작에 따라 유입된 외부 공기는 흡습제(53)를 통과하면서 건조된 후 댐퍼(56a)를 통해 실외로 방출된다.In winter, as illustrated in FIG. 4, the damper element 56c for evaporation is closed and the damper 56a on which the heater 55 is not installed is opened to the outdoor side. Therefore, the outside air introduced by the operation of the first fan 51 is dried while passing through the moisture absorbent 53 and then discharged to the outside through the damper 56a.
제2팬(52)의 동작에 따라 유입된 공기는 히터(55)에 의해 가열되어 흡습제(53)를 통과하게 되므로 흡습제(53)에 포함된 수분을 탈착시켜 재생하게 된다. 흡습제(53)를 통과하면서 생성된 고온 다습한 공기는 댐퍼(56c)가 열교환기(58)측으로 열려 있으므로, 모두 열교환기(58)측으로 이동되어 곧바로 실내로 토출된다. 이때, 증발용 엘리먼트(57)측에는 공기 흐름이 없으므로 열교환기(58)에서는 열교환이 이루어지지 않게 되고, 고온 다습한 공기는 곧바로 실내로 토출되어 실내를 난방시키게 된다.Since the air introduced by the operation of the second fan 52 is heated by the heater 55 to pass through the moisture absorbent 53, the air contained in the moisture absorbent 53 is desorbed and regenerated. Since the damper 56c is opened to the heat exchanger 58 side, the hot and humid air generated while passing through the moisture absorbent 53 is all moved to the heat exchanger 58 side and immediately discharged to the room. At this time, since there is no air flow on the evaporation element 57 side, heat exchange is not performed in the heat exchanger 58, and hot and humid air is immediately discharged into the room to heat the room.
이와 같이, 본 발명의 간접 증발 냉각형 공기 조화기는 저온 다습한 공기가 실내로 토출되지 않고 고온 건조한 공기가 저온 다습한 공기과의 비접촉 열교환을 통해 냉각된 후 실내로 토출되므로 습도가 높은 지역에서도 사용이 가능한 이점이 있다.As such, the indirect evaporative cooling air conditioner of the present invention does not discharge the low-temperature and humid air into the room, but the high-temperature dry air is cooled through non-contact heat exchange with the low-temperature and humid air and then discharged into the room. There is a possible advantage.
또, 댐퍼의 개폐를 제어하여 겨울철에는 난방용으로도 사용할 수 있으므로 그 용도가 다양해지는 다른 이점이 있다.In addition, by controlling the opening and closing of the damper can be used for heating in winter there is another advantage that the use is diversified.
도 1은 종래의 증발 냉각형 공기 조화기가 도시된 구성도,1 is a configuration diagram showing a conventional evaporative cooling air conditioner,
도 2는 증발 냉각 방식에 따른 온도-습도 변화 그래프,2 is a temperature-humidity change graph according to the evaporative cooling method,
도 3과 도4는 본 발명에 의한 간접 증발 냉각형 공기 조화기의 구성도로서,3 and 4 is a block diagram of an indirect evaporative cooling air conditioner according to the present invention,
도 3은 여름철, 도 4는 겨울철의 댐퍼 개폐 상태가 도시된 구성도,3 is a summer, Figure 4 is a block diagram showing the damper opening and closing state of the winter,
도 5는 본 고안의 요부 구성인 열교환기의 일부가 도시된 사시도,5 is a perspective view showing a part of a heat exchanger which is a main component of the present invention;
도 6은 본 고안의 요부 구성인 흡습제가 도시된 상세도이다.6 is a detailed view showing a moisture absorbent which is a main component of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
51,52 : 팬 53 : 흡습제51,52: Fan 53: Hygroscopic
54 : 모터 55 : 히터54: motor 55: heater
56 : 댐퍼 57 : 증발용 댐퍼56 damper 57 evaporation damper
58 : 열교환기 59 : 수조58: heat exchanger 59: water tank
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Legal Events
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| N231 | Notification of change of applicant | ||
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
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Payment date: 20080102 Year of fee payment: 4 |
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| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |