KR100729606B1 - 증발식 냉방장치의 에어가이드 - Google Patents

Abstract

증발식 냉방장치의 에어가이드에 대한 발명이 개시된다. 개시된 증발식 냉방장치의 에어가이드는: 메인송풍기에 의해서 열교환기가 내장된 하우징 내측으로 송풍된 공기는 건채널을 통과한 후에 일부는 물과 접촉되는 습채널을 역방향으로 통과하여 외측으로 배기되고 나머지 공기는 공조대상 공간으로 토출되는 증발식 냉방장치에 있어서, 상기 메인송풍기와 상기 열교환기 사이에는 송풍된 공기를 균일하게 분배하기 위하여 복수의 통로가 구비된 에어가이드를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

에어가이드, 증발식 냉방장치, 제1가이드부재, 제2가이드부재

Description

증발식 냉방장치의 에어가이드{Evaporative air conditioner with air guide}

도 1은 종래 기술에 따른 증발식 냉방장치의 개략도이다.

도 2는 도 1에 도시된 개념도를 바탕으로 한 열교환기를 도시한 도면이다.

도 3은 도 2에 도시된 열교환기가 설치된 증발식 냉방장치의 외형을 형성하는 하우징을 도시한 도면이다.

도 4는 도 3에 도시된 증발식 냉방장치의 하우징 내측에 열교환기가 설치된 상태를 도시한 도면이다.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 증발식 냉방장치에 에어가이드가 설치된 상태를 도시한 도면이다.

도 6은 도 5에 도시된 열교환기가 설치된 증발식 냉방장치의 외형을 형성하는 하우징을 도시한 도면이다.

도 7은 도 5에 도시된 에어가이드를 확대 도시한 도면이다.

도 8은 도 7에 도시된 에어가이드가 열교환기 상측에 설치된 상태를 도시한 도면이다.

도 9는 도 7에 도시된 에어가이드를 A-A방향으로 절개한 단면도이다.

도 10은 도 7에 도시된 에어가이드를 B-B방향으로 절개한 단면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

30 : 하우징 32 : 상측덕트

34 : 경사덕트 35 : 측면덕트

36 : 배기타워 37 : 하측공간

38 : 냉각출구 40 : 에어가이드

42 : 제1가이드부재 44 : 제2가이드부재

46 : 통로 50 : 열교환기

52 : 건채널 54 : 상측개구

56 : 열교환핀 58 : 습채널

59 : 측면개구 C1,C2,D1,D2 : 내부각도

본 발명은 증발식 냉방장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 송풍기를 통하여 열교환기로 유입되는 공기가 에어가이드에 의하여 균일하게 분배되도록 하여열교환기의 성능을 극대화 시키는 증발식 냉방장치의 에어가이드에 관한 것이다.

일반적으로, 증발식 냉방기는 공기에 물을 분사하여, 물 증발에 따른 증발잠열 흡수로 공기의 온도를 낮추어 냉방을 공급하는 장치이다.

상기 증발식 냉방기에는 공급공기에 직접 물을 분사하는 직접 증발식(대한민국 공개특허 96-1649, 미국특허 US3792841, US4337216)과 물을 분사하여 온도가 낮아진 공기(대한민국 공개특허 2000-0020820) 또는 온도가 낮아진 물(대한민국 공개특허 1996-0038336, 미국특허 US4566290)과 실내 공급공기를 열교환시켜 저온을 얻는 간접 증발식과 직접 증발식과 간접 증발식을 조합한 방식(미국특허 US5664433)이 있다.

직접 증발식 냉방기를 밀폐된 실내 공간에서 사용할 경우, 냉방기에서 증발된 수분에 의하여 실내 습도가 지속적으로 증가하므로, 주위 공기가 고온 다습한 지역에서는 높은 습도로 인하여 사용자에게 불쾌감을 유발하게 되어 적용이 적절치 않으며, 간접 증발식 냉방기에서는 실내 공급 공기의 습도변화가 없으므로, 직접 증발식 냉방기에 비하여 좀더 쾌적한 공기를 공급할 수 있다.

상기 증발식 냉방기는 송풍기를 제외하면, 전혀 에너지 투입 없이 냉방을 얻을 수 있는 큰 장점이 있다. 그러나 일반적인 증발식 냉방기에서는 공급 가능한 최저온도가 흡입공기의 습구온도로 제한되기 때문에, 주위 공기가 고온 건조한 경우에만 적절한 냉방을 공급할 수 있으며, 습도가 높은 경우에는 이 방식으로 충분한 저온을 얻을 수 없다.

한편, 증발식 냉방분야에는 재생형 증발 냉각방식(regenerative evaporative cooling)이 알려져 있으며, 이 방식으로는 이론적으로 공급공기의 온도를 흡입공기의 습구온도가 아닌 이슬점온도까지 낮출 수 있다. 국내의 여름철 온습도조건에서 이슬점온도는 습구온도보다 2∼5℃ 정도 낮으므로, 재생형 증발방식을 적용할 경 우, 일반적인 증발방식보다 토출 온도를 더욱 낮게 할 수 있는 장점이 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 종래 증발식 냉방장치를 설명한다.

도 1은 종래 기술에 따른 증발식 냉방장치의 개략도이며, 도 2는 도 1에 도시된 개념도를 바탕으로 한 열교환기를 도시한 도면이며, 도 3은 도 2에 도시된 열교환기가 설치된 증발식 냉방장치의 하우징을 도시한 도면이며, 도 4는 도 3에 도시된 증발식 냉방장치의 하우징 내측에 열교환기가 설치된 상태를 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 메인송풍기(1)를 통하여 흡입된 고온의 공기는 열교환기(1)를 통해서 저온의 공기가 되어 실내로 토출된다.

상기 열교환기(1)는 상기 메인송풍기(1)를 통하여 유입된 더운 공기가 통과되면서 열교환이 이루어지는 건채널(dry channel)(5)과, 상기 건채널(5)에 접하여 설치되며 공기와 물(11)의 접촉이 이루어지는 습채널(wet channel)(9)로 크게 구성된다.

상기 건채널(5)의 내측 또는 일측에 열교환핀(7)이 설치되어 상기 건채널(5)을 흐르는 고온의 공기를 저온 상태로 만들기 위한 열교환이 이루어지게 된다.

그리고, 상기 습채널(8)의 일단에는 보조송풍기(13)가 설치되어 상기 습채널(8)을 지나는 비교적 더운 공기의 실외 배출을 돕는다.

상기 구성을 갖는 증발식 냉방장치의 동작상태를 설명하기로 한다.

상기 메인송풍기(1)에 의하여 유입된 공기는 열교환기(1)의 건채널(5)을 따라 흐르게 되면서 온도가 낮아지게 되며, 이러한 공기 중 일부는 상기 보조송풍 기(13)의 동작에 의하여 습채널(8)로 이동된다.

상기 건채널(5)과 평행하게 설치된 습채널(8)로 이동된 공기는 상기 건채널(5)을 따라 흐르는 공기의 유동 방향과 반대의 방향으로 물(11)이 뿌려진 습채널(8) 내부를 통과하면서 상기 습채널(8)의 물을 증발시킨다.

상기 습채널(8)의 물이 증발되면서 주위의 열을 빼앗아 감으로 상기 건채널(5)과 열교환핀(7)을 냉각시키게 되며, 상기 건채널(5)과 상기 열교환핀(7)을 거쳐 실내로 토출되는 공기의 온도를 더욱 낮게 한다.

상기와 같은 건채널(5)과 습채널(8)을 하나의 모듈로 할 때, 다수개의 모듈로 이루어진 열교환기(1)를 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 건채널(5)과 공기가 통과되기 위하여 다수개의 통공이 형성된 열교환핀(7) 및 습채널(8)이 수직으로 설치되어 하나의 모듈을 형성할 때, 상기 열교환기(1)는 9개의 모듈로 이루어지며, 필요에 따라 모듈의 갯수는 가감될 수 있다.

상기 건채널(5)과 열교환핀(7)을 통과하며 냉각된 공기의 70프로 정도는 공조대상 공간으로 토출되고, 나머지 30프로 정도는 습채널(8)을 따라 상측으로 이동하여 보조송풍기(13)에 의하여 외측으로 토출된다.

상기 건채널(5)의 상측에는 상측개구(6)가 구비됨으로 상기 메인송풍기(3)를 통하여 공급되는 공기가 열교환기(1)로 들어오는 입구가 되며, 상기 습채널(8)의 경사진 측면이 개구되어 측면개구(9)를 형성함으로, 상기 습채널(8)을 따라 상측으로 올라오는 공기가 나가는 출구가 된다.

상기 구성을 갖는 열교환기(1)는 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 증발식 냉방장치의 하우징(20) 내측에 설치된다.

상기 하우징(20)의 상측에는 메인송풍기(1)로부터 공기를 입력받기 위한 상측덕트(22)가 돌출 형성되며, 상기 하우징(20)의 측면에는 습채널(8)을 통과한 공기가 외측으로 배기되도록 측면덕트(24)가 돌출 형성된다.

상기 상측덕트(22)는 메인송풍기(1)와 연결되어 있으며, 상기 측면덕트(24)는 보조송풍기(13)와 연결된다.

그리고, 상기 열교환기(1)에서 냉각된 공기는 하측공간(26)을 통하여 하우징(20) 전면의 냉각출구(28)로 전달되어 공조대상 공간으로 토출된다.

그러나, 상기 상측덕트(22)에서 하우징(20) 내측에 있는 열교환기(1) 방향으로 공기가 유입될 때 갑자기 확관되는 형상 때문에 와류가 발생됨으로 상기 열교환기(1)의 건채널(5)로 공기가 균일하게 공급되지 못하고 일측의 건채널(5)에만 공기가 공급된다.

이로 인하여, 상기 열교환기(1)가 전체적으로 동작되지 못하고 일부만 동작됨으로 인하여 열교환기(1)의 성능이 감소된다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.

본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창출된 것으로서, 열교환기로 공급되는 공기가 불균일하게 분배됨으로 인하여 열교환기가 전체적으로 사용되지 못함으 로 인하여 냉각 성능이 저하됨을 방지할 수 있는 증발식 냉방장치의 에어가이드를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 증발식 냉방장치의 에어가이드는: 메인송풍기에 의해서 열교환기가 내장된 하우징 내측으로 송풍된 공기는 건채널을 통과한 후에 일부는 물과 접촉되는 습채널을 역방향으로 통과하여 외측으로 배기되고 나머지 공기는 공조대상 공간으로 토출되는 증발식 냉방장치에 있어서, 상기 메인송풍기와 상기 열교환기 사이에는 송풍된 공기를 균일하게 분배하기 위하여 복수의 통로가 구비된 에어가이드를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 에어가이드는 격판 형상의 제1가이드부재와 제2가이드부재가 상호 교차하며 사각 형상의 통로를 형성하게 된다.

그리고, 상기 제1가이드부재는 복수로 구비되어 공기가 유입되는 입구는 좁고 공기가 토출되는 출구는 넓게 상호 경사져서 설치된다.

그리고, 상기 제1가이드부재에서 공기가 많이 유입되는 부분에 위치한 제1가이드부재 사이의 내부각도는 공기가 상대적으로 덜 유입되는 부분에 위치한 제1가이드부재 사이의 내부각도보다 크게 형성된다.

그리고, 상기 제2가이드부재는 복수로 구비되어 공기가 유입되는 입구는 좁고 공기가 토출되는 출구는 넓게 상호 경사져서 설치된다.

그리고, 상기 제2가이드부재에서 공기가 많이 유입되는 부분에 위치한 제2가 이드부재 사이의 내부각도는 공기가 상대적으로 덜 유입되는 부분에 위치한 제2가이드부재 사이의 내부각도보다 크게 형성된다.

상기와 같은 본 발명에 의하면, 상측덕트를 통하여 열교환기로 공급되는 공기의 유동이 에어가이드에 의하여 균일하게 분배됨으로 열교환기의 냉각효율이 상승된다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 증발식 냉방장치의 에어가이드의 바람직한 일 실시예를 설명한다. 설명의 편의를 위해 증발식 냉방장치의 에어가이드를 예로 들어 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 증발식 냉방장치에 에어가이드가 설치된 상태를 도시한 도면이며, 도 6은 도 5에 도시된 열교환기가 설치된 증발식 냉방장치의 외형을 형성하는 하우징을 도시한 도면이며, 도 7은 도 5에 도시된 에어가이드를 확대 도시한 도면이며, 도 8은 도 7에 도시된 에어가이드가 열교환기 상측에 설치된 상태를 도시한 도면이며, 도 9는 도 7에 도시된 에어가이드를 A-A방향으로 절개한 단면도이며, 도 10은 도 7에 도시된 에어가이드를 B-B방향으로 절개한 단면도이다.

도 5와 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 증발식 냉방장치의 에어가 이드(40)는 외형을 형성하는 하우징(30) 내측에 설치된다.

상기 하우징(30)은 메인송풍기와 연결되어 공기가 흡입되는 통로(46)가 되는 상측덕트(32)와, 상기 상측덕트(32)에서 하측으로 이동되는 공기의 유동이 안정적이 되도록 점차 넓은 공기유로를 갖는 경사덕트(34)가 구비된다.

상기 경사덕트(34)에는 송풍된 공기를 균일하게 분배하기 위하여 복수의 통로(46)가 구비된 에어가이드(40)가 구비된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 상기 에어가이드(40)는 격판 형상의 제1가이드부재(42)와 제2가이드부재(44)가 상호 교차하며 사각 형상의 통로(46)를 형성하게 된다.

도 7과 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 제1가이드부재(42)는 복수로 구비되어 공기가 유입되는 상측의 입구는 간격이 좁고 공기가 토출되는 출구는 간격이 넓게 상호 경사져서 설치된다.

그리고, 상기 제1가이드부재(42)에서 공기가 많이 유입되는 부분에 위치한 제1가이드부재(42) 사이의 내부각도(C1)는 공기가 상대적으로 덜 유입되는 부분에 위치한 제1가이드부재(42) 사이의 내부각도(C2)보다 크게 형성된다.

도 7과 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 제1가이드부재(42)와 교차하며 설치되는 제2가이드부재(44)도 복수로 구비되어 공기가 유입되는 상측의 입구는 간격이 좁고 공기가 토출되는 출구는 간격이 넓게 상호 경사져서 설치된다.

그리고, 상기 제2가이드부재(44)에서 공기가 많이 유입되는 부분에 위치한 제2가이드부재(44) 사이의 내부각도(D1)는 공기가 상대적으로 덜 유입되는 부분에 위치한 제2가이드부재(44) 사이의 내부각도(D2)보다 크게 형성된다.

도 5와 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 에어가이드(40)가 설치된 하측에는 열교환기(50)가 설치되어 상기 상측덕트(32)를 통하여 하측으로 이송된 공기를 냉각시켜 하우징(30) 일측에 구비된 냉각출구(38)로 보내게 된다.

상기 경사덕트(34)와 에어가이드(40)의 형상이 상측은 좁고 하측은 넓은 형상에 한정하는 것이 아니라, 필요에 따라 다양한 형상으로 변형될 수 있음은 물론이다.

그리고, 상기 제1가이드부재(42)의 갯수와 상기 제2가이드부재(44)이 갯수는 2개 이상의 복수로 구비되며, 상기 하우징(30)의 형상과 열교환기(50)의 크기 및 성능 등을 고려한 실험값이나 컴퓨터 시뮬레이션 등에 의하여 갯수가 정해진다.

상기와 같은 에어가이드(40)는 하우징(30)으로 공기를 공급하는 메인송풍기와 공기를 냉각시키는 열교환기(50) 사이에 설치됨이 바람직하다.

상기 열교환기(50)는 메인송풍기를 통하여 유입된 더운 공기가 통과되면서 열교환이 이루어지는 건채널(dry channel)(52)과, 상기 건채널(52)에 접하여 설치되며 공기와 물의 접촉이 이루어지는 습채널(wet channel)(58)로 크게 구성된다.

상기 건채널(52)의 내측 또는 일측에 열교환핀(56)이 설치되어 상기 건채널(52)을 흐르는 고온의 공기를 저온 상태로 만들기 위한 열교환이 이루어지게 된다.

그리고, 상기 습채널(58)의 일단에는 측면덕트(35)가 연결되며, 상기 측면덕트(35)는 보조송풍기와 연결되어 상기 습채널(58)을 지난 비교적 더운 공기의 실외 배출을 돕는다.

상기 건채널(52)의 상측에는 상측개구(54)가 구비됨으로 상기 메인송풍기를 통하여 공급되는 공기가 열교환기(50)로 들어오는 입구가 되며, 상기 습채널(58)의 경사진 측면이 개구되어 측면개구(59)를 형성함으로, 상기 습채널(58)을 따라 상측으로 올라오는 공기가 나가는 출구가 된다.

상기 측면개구(59)가 형성된 상기 하우징(30) 일측에는 배기타워(36)가 구비되어 상기 습채널(58)을 통하여 외측으로 배기되는 공기의 유동이 자연스럽게 이루어지도록 한다.

상기 건채널(52)과 공기가 통과되기 위하여 다수개의 통공이 형성된 열교환핀(56) 및 습채널(58)이 수직으로 설치되어 하나의 모듈을 형성할 때, 상기 열교환기(50)는 9개의 모듈로 이루어지나 이는 실시예에 의한 것일 뿐, 제품 크기나 냉방 성능에 따라 모듈의 갯수는 가감될 수 있다.

상기 열교환기(50)의 하측에는 하측공간(37)이 구비되어 상기 열교환기(50)를 통과한 공기가 지나가는 유로가 된다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 증발식 냉방장치의 에어가이드(40)의 작동상태를 설명하기로 한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상측덕트(32)를 통하여 유입된 공기는 경사덕트(34)의 에어가이드(40)로 안내된다.

상기 에어가이드(40)로 안내된 공기는 상기 제1가이드부재(42)와 제2가이드부재(44)에 의하여 형성된 통로(46)로 유입된다.

도 9와 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 에어가이드(40)에서 공기의 유입량이 비교적 많은 가운데 부분의 내부각도(C1,D1)는 비교적 크게 형성되고, 공기의 유입량이 비교적 적은 양측 부분의 내부각도(C2,D2)는 비교적 작게 형성됨으로 공기의 유동이 보다 균일하게 되어 상기 열교환기(50)로 공급된다.

상기 건채널(52)의 상측개구(54)로 들어온 공기는 상기 건채널(52) 내측과 다수개의 구멍이 형성된 열교환핀(56)을 통과하며 하측공간(37)으로 이동한다.

상기 하측공간(37)에 있는 공기 중에 30프로는 상기 습채널(58)의 내측공간을 따라 상측으로 이동하여 측면개구(59)로 나와서 외측으로 배기된다.

상기 건채널(52)과 평행하게 설치된 습채널(58)로 이동된 공기는 상기 건채널(52)을 따라 흐르는 공기의 유동 방향과 반대의 방향으로 물이 뿌려진 습채널(58) 내부를 통과하면서 상기 습채널(58)의 물을 증발시킨다.

상기 습채널(58)의 물이 증발되면서 주위의 열을 빼앗아 감으로 상기 건채널(52)과 열교환핀(56)을 냉각시키게 되며, 상기 건채널(52)과 상기 열교환핀(56)을 거쳐 실내로 토출되는 공기의 온도를 더욱 낮게 한다.

상기와 같은 건채널(52)과 습채널(58)을 하나의 모듈로 할 때, 상기 열교환기(50)는 다수개의 모듈로 형성된다.

한편, 상기 하측공간(37)에 있는 공기 중에 70프로 정도는 상기 냉각출구(38)를 통하여 공조대상 공간으로 토출된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로 부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

또한, 증발식 냉방장치의 에어가이드를 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 증발식 냉방장치를 포함한 다양한 종류의 공조장치에 본 발명의 에어가이드가 사용될 수 있다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 증발식 냉방장치의 에어가이드는 종래 발명과 달리 상측은 좁고 하측은 넓은 통로가 독립적으로 다수개 구획됨으로 인하여 열교환기로 공급되는 공기가 균일한 흐름을 갖도록 하여, 열교환기가 전체적으로 균일하게 사용됨으로 냉각 성능이 종래 보다 월등히 향상될 수 있다.

Claims (6)

1. 메인송풍기에 의해서 열교환기가 내장된 하우징 내측으로 송풍된 공기는 건채널을 통과한 후에 일부는 물과 접촉되는 습채널을 역방향으로 통과하여 외측으로 배기되고 나머지 공기는 공조대상 공간으로 토출되는 증발식 냉방장치에 있어서,

   상기 메인송풍기와 상기 열교환기 사이에는 송풍된 공기를 균일하게 분배하기 위하여 복수의 통로가 구비된 에어가이드를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 증발식 냉방장치의 에어가이드.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 에어가이드는 격판 형상의 제1가이드부재와 제2가이드부재가 상호 교차하며 사각 형상의 통로를 형성하게 됨을 특징으로 하는 증발식 냉방장치의 에어가이드.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 제1가이드부재는 복수로 구비되어 공기가 유입되는 입구는 좁고 공기가 토출되는 출구는 넓게 상호 경사져서 설치됨을 특징으로 하는 증발식 냉방장치의 에어가이드.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 제1가이드부재에서 공기가 많이 유입되는 부분에 위치한 제1가이드부재 사이의 내부각도는 공기가 상대적으로 덜 유입되는 부분에 위치한 제1가이드부재 사이의 내부각도보다 크게 형성됨을 특징으로 하는 증발식 냉방장치의 에어가이드.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 제2가이드부재는 복수로 구비되어 공기가 유입되는 입구는 좁고 공기가 토출되는 출구는 넓게 상호 경사져서 설치됨을 특징으로 하는 증발식 냉방장치의 에어가이드.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 제2가이드부재에서 공기가 많이 유입되는 부분에 위치한 제2가이드부재 사이의 내부각도는 공기가 상대적으로 덜 유입되는 부분에 위치한 제2가이드부재 사이의 내부각도보다 크게 형성됨을 특징으로 하는 증발식 냉방장치의 에어가이드.

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