본 발명의 일 측면에 따른 국소복사냉방장치는, 증발된 냉매를 단열압축시켜 고온고압의 냉매기체로 방출시키는 압축기; 고온고압의 냉매기체로부터 응축잠열을 빼앗아 고온고압의 액체 냉매로 상변환시키는 응축기; 고온고압의 액체 냉매를 교축팽창에 의해 저온저압 상태의 냉매로 바꾸어 주는 팽창밸브; 내부에 관로가 형성되어 있고, 이 관로를 통해 저온저압의 액체 냉매가 통과하면서 증발됨으로써 주변의 열을 빼앗는 증발기를 포함하여 복사 냉각하는 복사패널; 및 상기 복사패널에 결로가 생기는 것을 방지하기 위하여 실내 공기 중의 수분을 제거하는 제습부를 구비한다.
여기서, 상기 응축기에서 나온 고온고압의 액체 냉매를 과냉각시키고 상기 복사패널에서 나온 가스냉매를 과열시키는 제1열교환기를 더 포함하는 것이 바람직하다.
더욱이, 상기 응축기의 냉매기체 응축 시 발생하는 방열량을 고온 축열하는 열전지를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 복사패널은 수직으로 설치되는 것이 바람직하다.
그리고 상기 응축기에서 응축잠열을 빼앗는 매체가 공기일 수 있고, 물일 수도 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 의하면, 증발된 냉매를 단열압축시켜 고온고압의 냉매기체로 방출시키는 압축기; 고온고압의 냉매기체로부터 응축잠열을 빼앗아 고온고압의 액체 냉매로 상변환시키는 응축기; 고온고압의 액체 냉매를 교축팽창에 의해 저온저압 상태의 냉매로 바꾸어 주는 팽창밸브; 물을 제2냉매로 사용하고, 저온저압의 냉매와 제2냉매를 열교환시킴으로써 냉매를 증발시키고 제2냉매를 냉각시 키는 제2열교환기; 및 내부에 관로가 형성되어 있고, 이 관로를 통해 제2냉매가 통과하면서 주변의 열을 빼앗아 복사 냉각하는 복사패널; 및 상기 복사패널에 결로가 생기는 것을 방지하기 위하여 실내 공기 중의 수분을 제거하는 제습부를 구비한다.
여기서, 상기 복사패널은 수직으로 설치되는 것이 바람직하다.
그리고 상기 응축기에서 응축잠열을 빼앗는 매체가 공기일 수 있고, 물일 수도 있다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명에 따른 국소복사냉방장치는, 크게 직팽식과 간냉식으로 분류할 수 있다.
직팽식은 냉매가 복사패널 내부에 설치된 관로에서 직접 증발행정을 하는 직접냉각 방식이며, 간냉식은 냉매와 제2냉매를 열교환시켜 1차적으로 증발행정을 하고 열교환되어 냉각된 제2냉매를 복사패널 내부에 설치된 관로에 통과시켜 냉각하는 간접냉각 방식이다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 직팽식 복사냉방 장치를 살펴보도록 한다.
도 2는 본 발명의 제 1실시예에 따른 직팽식 국소복사냉방장치를 나타낸 도면, 도 3은 본 발명의 제 2실시예에 따른 직팽식 국소복사냉방장치를 나타낸 도면, 도 4는 본 발명의 제 3실시예에 따른 직팽식 국소복사냉방장치를 나타낸 도면, 도 5는 본 발명의 제 4실시예에 따른 직팽식 국소복사냉방장치를 나타낸 도면, 도 6은 본 발명에 따른 간냉식 국소복사냉방장치를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제 1실시예에 따른 직팽식 국소복사냉방장치(100)는 압축기(110)와 응축기(120)와 팽창밸브(130)와 제습부(140)와 증발기(미도시)가 포함된 복사패널(150)로 구성되어 진다.
상기 압축기(110)는 복사패널(150)을 통과한 냉매를 흡입하여 단열압축과정을 통해 고온고압의 냉매기체로 토출시킨다.
상기 응축기(120)는 상기 압축기(110)에서 토출된 고온고압의 냉매로부터 응축잠열을 빼앗아 고온고압의 액체 냉매로 상변환시킨다.
여기서, 냉매의 응축잠열을 빼앗는 매체는 공기를 사용한다.
상기 팽창밸브(130)는 상기 응축기(120)를 거친 고온고압의 액체 냉매를 좁은 곳을 통해 급격히 넓은 곳으로 통과시켜 교축팽창에 의해 저온저압의 냉매로 변화시켜준다.
상기 복사패널(150)은 내부에 관로(151)가 형성되며, 상기 팽창밸브(130)를 통과한 저온저압의 액체가 상기 관로(151)를 통과하면서 증발됨으로써 주변의 열을 빼앗는 증발기를 포함하여 구성된다.
상기 관로(151)를 통과하는 냉매는 주변의 열을 빼앗아 상기 복사패널(150)의 표면온도는 낮아지며 복사냉각이 가능해 지게 된다.
또한, 상기 복사 패널(150)은 소형으로 이동이 가능한 형상으로 제작될 수 있으며, 수직으로 설치될 수 있다.
상기 제습부(140)는 상기 복사패널(150)에 결로가 생기는 것을 방지하기 위하여 실내 공기 중의 수분을 제거한다.
상기 제습부(140)에서 제습되는 원리는 실내의 포화이슬점온도보다 상기 제습부(140)의 표면온도가 낮기 때문에 실내 공기에 포함되어 있는 수분이 상기 제습부(140)의 표면에 응결되어 결과적으로 실내 공기는 제습되게 된다.
여기서, 상기 제습부(140)는 상기 복사패널(150)의 표면에 설치되거나 인접부에 설치되는 것이 바람직하다. 그러한 이유는, 상기 복사패널(150)의 근접거리에 위치하여야 제습효과가 뛰어나기 때문이다.
도 3은 본 발명의 제 2실시예에 따른 직팽식 국소복사냉방장치(200)를 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이, 압축기(110)와 응축기(320)와 팽창밸브(130)와 제습부(140)와 증발기(미도시)가 포함된 복사패널(150)로 구성되어 진다. 여기서, 앞서 도시된 도 2에서와 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 가리키므로, 그 설명을 생략하기로 한다.
상기 응축기(220)는 상기 압축기(110)에서 토출된 고온고압의 냉매로부터 응축잠열을 빼앗아 고온고압의 액체 냉매로 상변환시킨다.
여기서, 상기 응축기(320)에 있어서 냉매의 응축잠열을 빼앗는 매체는 물을 사용한다.
도 4는 본 발명의 제 3실시예에 따른 직팽식 국소복사냉방장치(300)를 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 3실시예에 따른 직팽식 국소복사냉방장치(300)는 압축기(110), 응축기(120), 제1열교환기(160), 팽창밸브(130), 제습부(140) 및 증발기(미도시)가 포함된 복사패널(150)로 구성되어 진다. 여기서, 앞서 도시된 도 2에서와 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 가리키므로, 그 설명을 생략하기로 한다.
상기 제1열교환기(160)는, 상기 응축기(120)에서 나온 고온고압의 액체 냉매를 상기 복사패널(150)에서 나온 가스냉매와 열교환하여 과냉각시킨다. 보다 구체적으로, 증발온도가 5℃ 정도 되는 상기 복사패널(150)의 가스냉매와 상기 응축기(120)에서 나온 고온고압의 액체 냉매를 열교환하여, 액체 냉매를 과냉각시키고 상기 가스냉매는 15℃ 정도로 과열되어 상기 압축기(110)로 공급한다.
여기서, 상기 응축기(120)에 있어서 냉매의 응축잠열을 빼앗는 매체는 물 또는 공기를 사용한다.
상기의 구성을 통하여, 고온고압의 액체 냉매를 과냉각함으로써, 플래시 가스의 생성을 억제하여 냉동시스템의 성능을 향상시키고 시스템의 안정성을 증가시킨다.
상기 팽창밸브(130)는, 상기 제1열교환기(160)에서 과 냉각된 액체냉매를 좁은 곳을 통해 급격히 넓은 곳으로 통과시켜 교축팽창에 의해 저온저압의 냉매로 변 화시켜준다.
상기 제습부(140)는, 상기 복사패널(150)에 결로가 생기는 것을 방지하기 위하여 실내 공기 중의 수분을 제거한다. 보다 구체적으로, 상기 제습부(140)는, 코일형 제습증발기에서 공기를 냉각 감습시키며 일차 증발하여 실내 주잠열부하를 처리한다.
상기 제습부(140)에서 제습되는 원리는 실내의 포화이슬점온도보다 상기 제습부(140)의 표면온도가 낮기 때문에 실내 공기에 포함되어 있는 수분이 상기 제습부(140)의 표면에 응결되어 결과적으로 실내 공기는 제습되게 된다.
여기서, 상기 제습부(140)는 상기 복사패널(150)의 표면에 설치되거나 인접부에 설치되는 것이 바람직하다. 그러한 이유는, 상기 복사패널(150)의 근접거리에 위치하여야 제습효과가 뛰어나기 때문이다.
상기 복사패널(150)은 내부에 관로(151)가 형성되며, 상기 팽창밸브(130)를 통과한 저온저압의 액체가 상기 관로(151)를 통과하면서 증발됨으로써 주변의 열을 빼앗는 증발기를 포함하여 구성된다.
상기 관로(151)를 통과하는 냉매는 주변의 열을 빼앗아 상기 복사패널(150)의 표면온도는 낮아지며 복사냉각이 가능해 지게 된다. 따라서, 실내 현열부하 및 부분잠열부하를 제거한다.
상기 복사패널(150)에서의 열전달은 복사 열전달과 자연대류 열전달로 구성된다. 상기 복사열전달은 절대온도 4승에 비례하므로 복사열전달을 크게 하기 위해서는 복사 냉방 패널의 온도를 최대한 낮춘다. 또한, 상기 복사패널(150) 표면 상 태에 따라 복사 열전달의 방사율이 크게 달라지는데, 알루미늄의 경우 방사율이 0.2 정도로 낮기 때문에 이를 개선하기 위해 마이크로-프로텍터 코팅을 적용한다.
또한, 자연대류의 효율 증대를 위해 평판보다는 물결형 판형태인 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 제 4실시예에 따른 직팽식 국소복사냉방장치(400)를 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 4실시예에 따른 직팽식 국소복사냉방장치(400)는 압축기(110), 열전지를 포함하는 응축기(420), 제1열교환기(160), 팽창밸브(130), 제습부(140) 및 증발기(미도시)가 포함된 복사패널(150)로 구성되어 진다. 여기서, 앞서 도시된 도 4에서와 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 가리키므로, 그 설명을 생략하기로 한다.
상기 열전지를 포함하는 응축기(420)에서, 열전지는 응축기에서 냉매 기체 응축시 발생되는 방열량을 열용량이 큰 축열재를 사용하여 고온 축열한다. 상기 열전지는 응축기와 쉽게 착탈 가능하고, 분리된 상태로 다른 장소에서 본래의 상태로 환원된 후 다시 응축기에 연결된다. 저온 축열 장치의 환원을 위해서는 냉동기가 필요하지만, 고온 축열 장치는 상온 하에서 쉽게 본래의 상태로 환원할 수 있는 장점이 있다. 상기 열전지 내부에는 알루미늄을 삽입하여 응축기로부터의 열을 축열재에 골고루 전달한다.
도 6은 본 발명에 따른 간냉식 국소복사냉방장치를 나타낸 도면이다. 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 간냉식 국소복사냉방장치(500)는, 압축기(110)와 응축기(220)와 팽창밸브(130)와 제습부(140)와 복사패널(150)과 제2열교환기(560) 및 냉 수순환펌프(570)로 구성되어 진다.
상기 압축기(110)는 복사패널(150)을 통과한 냉매를 흡입하여 단열압축과정을 통해 고온고압의 냉매기체로 토출시킨다.
상기 응축기(220)는 상기 압축기(110)에서 토출된 고온고압의 냉매로부터 응축잠열을 빼앗아 고온고압의 액체 냉매로 상변환시킨다.
여기서, 냉매의 응축잠열을 빼앗는 매체는 물을 사용한다.
상기 팽창밸브(130)는 상기 응축기(220)를 거친 고온고압의 액체 냉매를 좁은 곳을 통해 급격히 넓은 곳으로 통과시켜 교축팽창에 의해 저온저압의 냉매로 변화시켜준다.
상기 제2열교환기(560)는 물을 제2냉매로 사용하고, 저온저압의 냉매와 제2냉매를 열교환시킴으로써 냉매를 증발시키고 제2냉매를 냉각시킨다.
본 발명에 따른 간냉식 국소 복사냉각 장치(500)는 상기 복사패널(150) 내부에서 증발행정이 일어나지 않고, 상기 제2열교환기(560)에서 간접적으로 증발이 이루어져 냉매가 증발하면서 제2냉매의 잠열을 빼앗아 제2냉매를 냉각시킨다.
이와 같이 간접적으로 물을 제2냉매로 사용하면, 복사패널 표면의 온도 편차가 커지는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
상기 복사패널(150)은 내부에 관로(151)가 형성되며, 상기 제2열교환기(560)를 통과한 제2냉매가 상기 관로(151)를 통과하면서 주변의 열을 빼앗아 복사냉방된다.
상기 관로(151)를 통과하는 제2냉매가 주변의 열을 빼앗음으로써, 상기 복사 패널(150)의 표면온도는 낮아지며 복사냉각이 가능해 지게 된다.
제2냉매는 냉매순환펌프(570)에 의해 복사패널(150)의 관로(151)를 순환하여 복사패널(150)을 냉각시킨다.
또한, 상기 복사 패널(150)은 소형으로 이동이 가능한 형상으로 제작될 수 있으며, 수직으로 설치될 수 있다.
상기 제습부(140)는 상기 복사패널(150)에 결로가 생기는 것을 방지하기 위하여 실내 공기 중의 수분을 제거한다.
상기 제습부(140)에서 제습되는 원리는 실내의 포화이슬점 온도보다 상기 제습부(140)의 표면온도가 낮기 때문에 실내 공기에 포함되어 있는 수분이 상기 제습부(140)의 표면에 응결되어 결과적으로 실내 공기는 제습되게 된다.
여기서, 상기 제습부(140)는 상기 복사패널(150)의 표면에 설치되거나 인접부에 설치되는 것이 바람직하다. 그러한 이유는, 상기 복사패널(150)의 근접거리에 위치하여야 제습효과가 뛰어나기 때문이다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.