KR101186690B1 - 증발열을 이용한 냉방장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉방창치로 투입되는 공기의 습도를 낮추어 냉각효율이 향상되도록 하는 증발열을 이용한 냉방장치에 관한 것으로, 제습수단, 재생수단, 냉각수단 및 이송수단을 포함하여 구성될 수 있으며, 증발식 냉방기구의 냉방효율을 개선할 수 있다는 유용한 효과를 제공한다.

Description

증발열을 이용한 냉방장치{EVAPORATIVE COOLER}
본 발명은 증발열을 이용한 냉방장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉방창치로 투입되는 공기의 습도를 낮추어 냉각효율이 향상되도록 하는 증발열을 이용한 냉방장치에 관한 것이다.
일반적으로 냉방장치들은 프레온가스 등의 냉매를 이용하여 차가운 공기를 만들어 냉방하고자 하는 공간으로 배출한다.
한편, 근래에는 물 등의 기화열을 이용하여 별도의 냉매 없이도 냉방이 가능한 증발식 냉방기구들이 제안되어 사용되고 있다.
상기와 같은 증발식 냉방기구들은 표면적이 넓은 열교환 패드에 소량의 물을 지속적으로 공급하면서 열교환 패드 사이로 더운 공기를 통과시키면, 열교환 패드를 통과하는 공기의 열을 빼앗아 물이 증발되는 원리를 활용하기 때문에, 종래의 냉매를 활용하는 냉방장치에 비하여 에너지 소모량이 현저히 낮아 친환경적인 냉방기구로 각광받고 있다.
도 1의 200으로 표시한 부분은 일반적인 증발식 냉방기구의 구성을 예시하고 있다. 도 1을 참조하여 일반적인 증발식 냉방기구의 구성 및 작동원리를 살펴보면 다음과 같다.
일반적으로 증발식 냉방기구는 열교환 패드(210), 물탱크(220), 펌프(230), 수관(240) 및 팬(250)을 포함하여 구성된다. 상기 열교환 패드(210)는 수십 내지 수백 회 굴곡되어 표면적이 넓게 형성되는데, 상기 수관(240)을 통하여 열교환 패드(210) 상방으로 물이 급수되면, 열교환 패드(210) 표면에 미량의 물이 흘러내리면서 열교환 패드(210)를 통과하는 더운 공기로부터 열을 빼앗아 기화된다. 이러한 물의 기화과정에서 열을 빼앗긴 공기를 팬(250)을 통하여 냉방이 필요한 공간으로 공급함으로써 냉방기능을 구현하는 것이다. 한편, 상기 열교환 패드(210)에 공급된 물의 일부는 기화되어 유실되므로 물이 추가적으로 공급되어야 하지만, 대부분의 물은 열교환 패드(210) 하방으로 떨어지므로 이를 재활용하여 다시 열교환 패드(210)로 공급할 수 있도록 수관(240)과 펌프(230)가 구비될 수도 있다.
다만, 증발식 냉방기구들은 종전의 냉매를 활용하는 냉방기구에 비하여 냉방성능이 1/3 ~ 1/10 정도로 낮기 때문에, 냉방성능을 개선하고자 하는 연구가 계속되고 있다.
한편, 냉방기구로 유입되는 공기의 습도가 높아지게 되면, 열교환 패드에서 물의 증발현상이 감소하기 때문에 냉방효율이 크게 감소하게 되는데, 이러한 문제는 증발식 냉방기구들의 냉방능력을 감소시키는 중요한 원인들 중 하나이다.
상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 창안된 본 발명은, 증발식 냉방기구의 열교환 패드로 유입되는 공기의 습도를 낮추어 냉방효율을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 창안된 본 발명의 일실시예에 따른 증발열을 이용한 냉방장치는, 액체의 기화열을 이용하여 냉풍을 공급하는 냉방장치에 있어서, 전면 및 후면에 통공이 형성된 케이스(12)와, 상기 케이스(12)의 상부에 형성되어 제습제(110)가 공급되는 제습제 공급부(13)와, 상기 케이스(12)의 하부에 형성되어 제습제(110)가 배출되는 제습제 배출부(14)와, 상기 케이스(12) 내부에서 제습제(110)가 이동하는 경로를 안내하는 경로 안내부(15)로 이루어지는 제습수단(10); 내주면에 방열부(32)가 구비되고, 상기 방열부(32)의 외주면에 보온부(33)가 구비되며, 상기 방열부(32)의 일단에는 제습제(110)가 투입되는 제습제 투입구(31)가 형성되고, 상기 방열부(32)의 타단에는 제습제(110)가 배출되는 제습제 배출구(34)가 형성되는 재생수단(30); 일측 하방에 냉각수 유입부가 구비되고, 타측 상방에 냉각수 유출부가 구비되며, 내부에 제습제(110)가 이동되는 제습제 유통관(44)이 구비되는 냉각수단(40); 및 제습제(110)를 이송하는 이송수단(20);을 포함하여 구성된다.
이때, 상기 제습제(110)로는 통상적인 실리카겔 등 제습효과가 좋은 물질들을 사용할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 열교환 패드로 유입되는 공기의 습도를 감소시켜, 열교환 패드에서 물이 기화되는 양이 증가되므로, 유입되는 더운 공기와 배출되는 차가운 공기 사이의 온도차이를 극대화할 수 있다는 유용한 효과를 제공한다.
또한, 유입되는 공기의 습도를 감소시키는 과정에서 에너지의 소모를 최소화 하는 동시에, 시스템 내에서 제습제(110)를 재사용할 수 있도록 함으로써, 제습제의 일회성 사용에 비하여 냉방장치 운영비용을 감소시키고, 환경오염을 최소화 할 수 있다는 유용한 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 전체적인 구성을 보인 개략도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 제습수단의 구성을 보인 정면도와 측면도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 재생수단의 구성을 보인 측면도와 정면도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 냉각수단의 구성을 보인 측면도,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 냉각수단의 구성을 보인 사시도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 기술 등은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 함과 더불어, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공될 수 있다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 전체적인 구성을 보인 개략도이다.
도 1을 참조하면, 열교환 패드, 물탱크, 펌프, 수관 및 팬은 증발식 냉방기구의 기본 구성요소로써, 전술한 바와 같이 일반적인 종래의 증발식 냉방기구와 유사하므로 중복 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 특징적인 구성요소로써, 제습수단(10), 재생수단(30), 냉각수단(40) 및 이송수단(20)이 구비된 상태를 확인할 수 있다.
상기 제습수단(10)은 냉방장치 내부로 유입되는 더운 공기의 습도를 낮추는 역할을 수행하며, 상기 재생수단(30)은 제습수단(10)에서 습기를 머금은 제습제(110)를 재활용할 수 있도록 처리하는 역할을 수행하고, 상기 냉각수단(40)은, 재생된 제습제(110)가 바로 제습수단(10)으로 투입될 수 있도록 냉각하는 역할을 수행하며, 상기 이송수단(20)은 제습수단(10), 재생수단(30), 냉각수단(40)들 사이에서 제습제(110)를 이송하는 역할을 수행한다.
다만, 본 도면에서 보인 제습수단(10), 재생수단(30), 냉각수단(40) 및 이송수단(20)이 모두 포함된 경우만 본 발명의 권리범위에 해당하는 것으로 해석되어서는 안될 것이다.
본 발명에 따른 증발열을 이용한 냉방장치에는 공기의 습도를 낮출 수 있도록 제습수단(10)이 포함될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 제습수단(10)의 구성을 보인 정면도와 측면도로써, 도 2를 참조하면, 제습수단(10)은 더운 공기가 열교환 패드로 유입되는 경로에 구비되며, 실리카겔 등의 제습제(110)들 사이로 더운 공기가 통과될 수 있도록 구성된다.
도면에서는 본 발명에 따른 제습수단(10)이 케이스(12), 경로 안내부(15)를 포함하여 구성되는 것으로 예시하였으나, 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니다.
바람직하게는 다각형 또는 원형 형상의 케이스(12)의 전면부 및 후면부에는 공기가 유통될 수 있도록 통공이 구비된다. 다만, 상기 통공을 통하여 제습제(110)가 유출되지 않도록 통공의 직경은 조절되어야 한다.
따라서, 제습제(110)로써 실리카겔을 사용할 경우, 사용되는 실리카겔의 직경보다 작은 틈새로 이루어지는 메쉬(mesh) 망으로 케이스(12)를 구현할 수 있다.
한편, 상기 케이스(12)에 제습제(110)를 가득 채우고, 제습제(110)의 교체 없이 사용할 수도 있다. 그러나, 이 경우 공기의 유입량이 감소될 우려가 있을 뿐만 아니라, 일정 시간동안 제습을 하게 되면 제습제(110)가 제습 기능을 충분히 수행할 수 없게 되므로 지속적으로 교체해야 하는 번거로움이 있다.
따라서, 본 발명에서는 제습제(110)가 일정 속도로 제습수단(10) 내부를 이동하면서 제습기능을 수행할 수 있도록 경로 안내부(15)를 구비할 수 있도록 하였다.
상기 경로 안내부(15)는 케이스(12)의 상방으로부터 하방으로 지그재그로 하향경사지게 배치되어 제습제(110) 공급부(13)를 통하여 공급된 제습제(110)가 최대한 오랜 시간 동안 케이스(12) 내부에 머무르면서 공기와 접촉할 수 있도록 한다.
한편, 상기와 같이 제습수단(10)을 통과하며 습기를 흡수한 제습제(110)는 제습력이 현저하게 감소되어 더 이상 제 기능을 다 할 수 없다. 제습제(110)의 종류에 따라 한번 사용 후에는 재생이 불가능한 것도 있지만, 제습제(110)로 널리 사용되고 있는 실리카겔의 경우 일정한 열을 공급하여 가열하면, 내부에 함유하고 있던 수분이 증발되면서 다시 제습력을 회복할 수도 있다. 이러한 실리카겔 등의 제습제(110)의 특성을 고려하여 본 발명에 따른 증발열을 이용한 냉방장치에서는 제습제(110)를 재활용하여 사용할 수 있도록 재생수단(30)을 추가로 구비할 수 있도록 하였다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 재생수단(30)의 구성을 예시하고 있다.
도면에서 예시한 바와 같이, 재생수단(30)은 방열부(32)로 이루어진 공간을 제습제(110)가 통과할 수 있도록 구성된다. 이때, 상기 방열부(32)로 이루어지는 공간은 상하 높이가 제습제(110)의 직경 보다 2~3mm 크게 하여 방열부(32)로 이루어지는 공간 내부로 소량의 제습제(110)만이 투입되도록 함으로써, 제습제(110)의 가열이 효과적으로 이루어질 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 방열부(32)의 외부에는 보온부(33)를 구비하여 방열부(32)의 에너지 소모량을 감소시키는 동시에, 방열부(32)에서 발산되는 열에 의하여 주변 공기가 가열되어 냉방장치 전체의 냉방효율이 감소되는 것을 방지하는 것이 바람직하다.
상기 재생수단(30)에는 제습제(110)를 투입하는 제습제 투입구(31)와 제습제(110)를 배출하는 제습제 배출구(34)가 구비되며, 필요에 따라 제습제 투입구(31)와 제습제 배출구(34)는 방열부(32)로 이루어지는 공간의 면적보다 크게 구성될 수 있다.
또한, 상기 재생수단(30) 내부에서 제습제(110)가 원활하게 이동할 수 있도록 방열부(32)로 이루어지는 공간은 진행방향에 따라 하향 경사지게 구성되거나, 재생수단(30) 자체가 경사지게 배치될 수 있다.
상기 재생수단(30)을 거쳐 재생이 완료된 제습제(110)는 제습기능을 수행할 수 있기는 하지만, 온도가 높은 상태이기 때문에 공기와 직접 접촉시킬 경우 냉방장치로 투입되는 공기의 온도가 상승되어 최종적으로 배출되는 공기의 온도가 높아질 수 있으므로 바로 투입되기 위해서는 냉각과정이 필요하다.
물론, 재생수단(30)을 통과한 제습제(110)가 제습수단(10)으로 다시 투입되기 전까지 장시간 대기할 수 있도록 구성할 수도 있겠지만, 그렇게 할 경우 냉방장치 전체의 크기가 증가하는 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 증발열을 이용한 냉방장치에서는 재생수단(30)을 통과한 제습제(110)가 신속하게 제습수단(10)에 투입될 수 있도록 냉각수단(40)을 추가로 구비할 수 있도록 하였다.
도 4에서는 본 발명의 일실시예에 따른 냉각수단(40)의 구성을 예시하고 있다.
도면에서 예시한 바와 같이, 열교환부(41)의 일측 하단에서 냉각수가 공급되고, 타측 상단에서 냉각수가 배출될 수 있도록 냉각수 유입부(42)와 냉각수 유출부(43)를 구비할 수 있다. 이렇게 구비하면, 냉각수가 열교환부(41) 내부에서 최대한 오래 머무를 수 있게 되므로 냉각효율이 향상될 수 있다.
또한, 제습제(110)도 열교환부(41) 내에서 최대한 장시간 동안 머무를 수 있도록 제습제 이동관(44)은 횡방향 나선코일 형상으로 이루어진다. 이때, 도 5에서 예시한 바와 같이 제습제(110) 이동관을 종방향 나선코일 형상으로 배치하여 제습제 이동관(44) 내부에서 제습제(110)가 원활하게 이동되도록 할 수도 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 제습수단(10)을 통과하면서 공기의 습도를 낮춘 제습제(110)는 재생수단(30)에서 가열되면서 수분을 배출하고, 냉각수단(40)에서 냉각되어 제습수단(10)으로 재투입되는 과정을 반복하며 증발식 냉방기구의 냉방효율을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 제습수단(10), 재생수단(30), 냉각수단(40) 사이의 경로에서 제습제(110)의 원활한 이동을 돕기 위하여 이송수단(20)을 구비할 수 있다.
상기 이송수단(20)은 일반적인 모터(21)와 스크류기어(22)에 의하여 구현될 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예들은 본 발명을 실시하는데 있어 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 본 발명에 의한 증발열을 이용한 냉방장치
110 : 제습제
200 : 종래의 증발식 냉방장치
10 : 제습수단
12 : 케이스
13 : 제습제 공급부
14 : 제습제 배출부
15 : 경로 안내부
20 : 이송수단
21 : 모터
22 : 스크류기어
30 : 재생수단
31 : 제습제 투입구
32 : 방열부
33 : 보온부
34 : 제습제 배출구
40 : 냉각수단
41 : 열교환부
42 : 냉각수 유입부
43 : 냉각수 유출부
44 : 제습제 유통관

Claims (1)

  1. 액체의 기화열을 이용하여 냉풍을 공급하는 냉방장치에 있어서,
    전면 및 후면에 통공이 형성된 케이스(12)와, 상기 케이스(12)의 상부에 형성되어 제습제(110)가 공급되는 제습제 공급부(13)와, 상기 케이스(12)의 하부에 형성되어 제습제(110)가 배출되는 제습제 배출부(14)와, 상기 케이스(12) 내부에서 제습제(110)가 이동하는 경로를 안내하는 경로 안내부(15)로 이루어지는 제습수단(10);
    내주면에 방열부(32)가 구비되고, 상기 방열부(32)의 외주면에 보온부(33)가 구비되며, 상기 방열부(32)의 일단에는 제습제(110)가 투입되는 제습제 투입구(31)가 형성되고, 상기 방열부(32)의 타단에는 제습제(110)가 배출되는 제습제 배출구(34)가 형성되는 재생수단(30);
    일측 하방에 냉각수 유입부(42)가 구비되고, 타측 상방에 냉각수 유출부(43)가 구비되며, 내부에 제습제(110)가 이동되는 제습제 유통관(44)이 구비되는 냉각수단(40); 및
    제습제(110)를 이송하는 이송수단(20);
    을 포함하여 구성되는
    증발열을 이용한 냉방장치.
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