KR101825359B1 - 일체형 증발 냉각기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일체형 증발 냉각기에 관한 것으로, 물의 증발 냉각을 이용하여 공급된 공기를 냉각하는 냉각부가 상부에 마련되는 케이스; 상기 케이스의 하부 내측을 상하로 구획하여, 제습공간부와 재생공간부를 나누는 차단판; 상기 차단판과 수평인 회전축을 가져, 상기 제습공간부에서 공급되는 공기를 제습하고, 상기 재생공간부에서 재생 건조되는 제습 로터부를 포함하되, 상기 제습된 공기는 상기 냉각부를 통과하면서 냉각되고; 상기 냉각부와 제습공간부와 재생공간부는 상부에서부터 하부로 순차 적층되는 구조로 이루어진다. 본 발명은 제습 로터를 수직으로 배치하여, 제습 로터의 상부측에 설치되는 증발 열교환부에서 물이 제습 로터의 허니컴 부분에 유입되는 것을 방지함으로써, 제습 로터의 제습 효율 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

일체형 증발 냉각기{Integrated evaporative cooler}

본 발명은 일체형 증발 냉각기에 관한 것으로, 더 상세하게는 제습과 냉방을 동시에 실현할 수 있는 일체형 증발 냉각기에 관한 것이다.

일반적으로 일반적으로 사용되는 냉방 및 제습 장치인 에어컨은 냉매를 사용하며, 냉매의 누설에 의한 오존층 파괴와 지구 온난화의 문제의 주범으로 인식되고 있다. 이러한 냉매 사용의 문제점을 감안하여 실내 배기와 실외 흡입 공기 사이의 현열 및 잠열 전달을 통해 환기부하를 경감시키는 에너지 환기장치들이 개발되었다.

그러나 종래 환기장치들은 잠열회수율이 현열회수율에 비하여 현저히 낮아 냉방부하 증가에 대응할 수 없는 문제점이 있었다. 이러한 종래 에너지 환기장치의 문제점을 고려하여 재생 증발식 냉방기술이 개발되었다.

재생 증발식 냉방기술은 물의 증발 냉각 효과를 이용하여 공기의 온도를 낮추는 것으로, 물 이외의 냉매를 사용하지 않기 때문에 기존의 에어컨이 가지는 문제점을 해결할 수 있으며, 냉방부하를 충분히 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

이러한 특징의 종래 재생 증발식 냉방기술은 등록특허 10-1363941호(공동주택 지역냉방을 위한 환기겸용 스탠드형 제습냉방 시스템, 2014년 2월 7일)에 기재되어 있다.

상기 등록특허에 기재된 내용을 간단히 살펴보면, 수직 격벽으로 건채널과 습채널로 구획되고, 건채널에서 급기 송풍기와 간접 증발 냉각기와 증발기가 마련되어 있으며, 습채널에 응축기와, 히팅 코일, 배기 송풍기가 설치되며, 상기 수직 격벽의 하단에 제습 로터가 설치되는 구성이다.

상기 제습 로터는 회전축이 상기 수직 격벽의 하단에 지면과 수직하게 마련(등록특허의 도면 3, 도면 4 참조)되어 있다. 상기 제습 로터의 기능은 외기와 실내공기의 혼합공기를 제습하는 것으로, 건식 흡착방식으로 습기를 흡착할 수 있도록 수분 흡착제를 담지한 허니컴 형상의 디스크를 회전시켜 사용하게 된다.

이때 제습 로터는 습기의 포화 흡착상태를 방지하기 위하여 일부를 구획하여 습채널을 통해 공급되는 공기를 온수관과 열교환시켜 제습 로터의 일부를 통과하도록 함으로써 습기가 건조되도록 하여, 지속적으로 사용하도록 하고 있다.

그러나 앞서 설명한 바와 같이 종래 제습 로터는 회전축이 지면과 수직한 상태로 배치되어 있기 때문에 증발 냉각을 위해 공급되는 물이 제습 로터로 유입되기가 쉬우며, 물이 직접 제습 로터에 유입된 경우 외기와 실내 공기가 혼합된 혼합공기의 수분을 흡착할 수 없기 때문에 냉방 효율이 매우 저하되는 문제점이 있었다.

또한 상기 제습 로터의 손상이나 기타의 이유로 정비 또는 교환이 필요한 경우 제습 로터의 상부측에 위치하는 증발기, 응축기, 간접 증발기, 난방수 공급관 등을 모두 분리해야 하기 때문에 교체 작업이 어렵고 시간이 많이 소요되는 문제점이 있었다.

아울러 흡기구조가 복잡하여 시스템의 설치가 용이하지 않은 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 제습 로터에 물이 유입되는 것을 방지할 수 있는 일체형 증발 냉각기를 제공함에 있다.

또한 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 제습 로터의 점검과 교체가 용이한 일체형 증발 냉각기를 제공함에 있다.

그리고 제습 로터의 제습부분과 재생 부분의 구분을 명확하게 하여, 제습과 재생이 보다 원할하게 되도록 함으로써, 냉방 효율을 높일 수 있는 일체형 증발 냉각기를 제공함에 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일체형 증발 냉각기는, 물의 증발 냉각을 이용하여 공급된 공기를 냉각하는 냉각부가 상부에 마련되는 케이스; 상기 케이스의 하부 내측을 상하로 구획하여, 상부에 제습공간부가 위치하고, 상기 제습공간부의 하부에 재생공간부가 위치하도록 상기 제습공간부와 재생공간부 사이를 차단하는 차단판; 상기 차단판과 수평인 회전축을 가져, 상기 회전축을 회전중심으로 하여 회전됨으로써 상기 제습공간부와 재생공간부에 교대로 위치함으로써, 상기 제습공간부에서 공급되는 공기를 제습하고, 그 제습한 부분이 상기 재생공간부에서 재생 건조되도록 하는 제습 로터부를 포함하되, 상기 제습된 공기는 상기 냉각부를 통과하면서 냉각되고; 상기 냉각부와 제습공간부와 재생공간부는 상부에서부터 하부로 순차 적층되는 구조로 이루어진다.

상기 케이스에 마련되어 상기 재생공간부에 외기를 공급하는 외기공급포트; 상기 외기공급포트를 통해 공급된 외기를 승온시키는 열교환부; 및 상기 외기공급포트를 통해 외기가 공급될 수 있도록 하며, 상기 열교환부를 통해 승온된 외기를 상기 재생공간부 내에 위치하는 제습 로터부로 공급하는 제1순환팬을 더 포함할 수 있다.

상기 재생공간부와 제습공간부를 연결하여 공기의 유동이 이루어지도록 하는 연결덕트를 더 포함할 수 있다.

상기 제습공간부에 마련되어, 상기 연결덕트를 통해 공급된 공기가 상기 제습공간부 내의 상기 제습 로터부의 일부를 통과하도록 하여 제습하고, 제습된 공기를 상기 냉각부의 건채널로 공급하는 제2순환팬을 더 포함할 수 있다.

상기 냉각부는, 물을 공급하는 물공급부; 건채널과 습채널을 포함하여 건채널을 통해 공급되는 공기를 습채널을 지나는 물의 증발 냉각을 이용하여 냉각하는 열교환부; 및 상기 습채널에 물과 함께 공급되는 공기를 외부로 배기하는 배기팬을 포함할 수 있다.

상기 재생공간부 내에 위치하는 제습 로터부의 재생 건조에 사용된 공기를 상기 제습공간부로 공급하는 연결덕트를 구비하고; 상기 연결덕트를 통해 상기 제습공간부에서 소요되는 외기의 30%를 공급하고, 상기 외기공급포트를 통해 나머지 70%의 외기를 공급하여, 상기 연결덕트의 사용에 의해 외기를 보상하며, 외기를 공급하기 위한 덕트의 수량을 줄일 수 있는 것일 수 있다.
상기 제습공간부를 통과하는 공기는 상기 제습공간부의 위치보다 하부에서 공급되어 오도록 공기의 유로가 형성되고, 상기 재생공간부를 통과하는 공기도 상기 재생공간부의 위치보다 하부에서 공급되어 오도록 공기의 유로가 형성된 것일 수 있다.

본 발명 일체형 증발 냉각기는, 제습 로터를 수직으로 배치하여, 제습 로터의 상부측에 설치되는 증발 열교환부에서 물이 제습 로터의 허니컴 부분에 유입되는 것을 방지함으로써, 제습 로터의 제습 효율 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명 일체형 증발 냉각기는, 제습 로터를 수직으로 배치하고, 케이스의 측면일부에 도어를 설치함으로써, 제습 로터의 점검과 교환이 용이한 효과가 있다.

또한 본 발명은 외부에 연결되는 급기 또는 배기구의 수를 줄여 설치가 용이한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 일체형 증발 냉각기의 전면측 투영사시도이다.
도 2는 도 1의 배면측 투영사시도이다.
도 3은 도 1의 단면도이다.

이하, 본 고안 일체형 증발 냉각기에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 일체형 증발 냉각기의 전면측 투영사시도이고, 도 2는 도 1의 배면측 투영사시도이며, 도 3은 도 1의 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 각각 참조하면 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 일체형 증발 냉각기는, 케이스(100)의 내측 하단부에 마련되어 재생공간부(110)와 제습공간부(120)를 구분하는 차단판(130)과, 상기 차단판(130)의 일부를 관통하여 마련되며, 회전축이 상기 차단판(130)과 수평하게 위치하는 제습 로터부(200)와, 상기 차단판(130)의 하부측 공간인 재생공간부(110)에 마련되어 외부 공기를 유입하여 상기 재생공간부(110)에 위치하는 제습 로터부(200)의 일부를 재생하는 제1순환팬(111)과, 상기 차단판(130)의 상부인 제습공간부(120)에 위치하는 제습 로터부(200)의 일부를 통해 외기를 공급받아 순환시키는 제2순환팬(121)과, 상기 제습부(120)의 상부에 마련되어 상기 제2순환팬(121)에 의해 공급되는 제습된 공기를 증발 냉각시켜 실내로 공급하는 냉각부(300)를 포함하여 구성된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 일체형 증발 냉각기의 구성과 작용에 대하여 보다 상세히 설명한다.

먼저, 케이스(100)는 중공된 것이며, 벽면에 설치되어 전면측은 실내측에 위치하고 배면측은 실외측에 위치하게 된다. 케이스(100)는 측면에 실외측 또는 실내측의 측면 일부 또는 전부에 측면도어(140)를 설치하여 주요 구성품인 제습 로터부(200)를 쉽게 점검할 수 있다.

앞서 설명한 종래 기술은 지면에 대하여 수직방향의 회전축을 갖는 제습 로터를 사용하기 때문에 케이스의 상부측에서 다른 부품들을 분리한 후 제습 로터를 점검 또는 교체해야 했으나, 본 고안에서는 제습 로터부(200)를 지면에 대하여 수평방향의 회전축을 갖는 제습 로터부(200)를 사용하여 상기 측면도어(140)를 개방한 상태로 케이스(100)의 측면에서 점검과 고체가 가능하게 된다.

이는 장치의 유지 및 보수가 용이하게 되며, 점검 시간을 단축할 수 있는 장점이 있다.

상기 케이스(100)의 내측에는 차단판(130)이 가로로 설치된다.

상기 차단판(130)은 상기 제습 로터부(200)가 삽입될 수 있는 정도의 면적으로 상하 통공이 마련된 것이며, 차단판(130)은 하부의 재생공간부(110)와 상부의 제습공간부(120)를 분할하는 역할을 한다.

따라서 재생공간부(110)와 제습공간부(120) 사이에서 공기가 순환되는 것을 최대한 방지할 수 있게 된다. 이는 서로 반대의 작용을 하는 두 공간의 차폐율을 높여 각각의 공간에서 작용되는 재생과 제습 기능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

상기 제습 로터부(200)는 회전체이며, 제습 로터부(200)의 회전축이 차단판(130)과 수평하게 위치한다. 즉, 제습 로터부(200)는 종래 지면과 수평한 설치상태에서 수직인 설치상태가 된다.

즉, 종래 제습 로터는 회전축이 지면에 대하여 수직인 방향이며, 제습을 수행하는 허니컴 부분이 상부와 하부로 노출되어 있기 때문에 물을 사용하는 상기 냉각부에서 누수가 발생하는 경우, 그 제습 로터의 허니컴 부분으로 직접 유입되며, 물의 유입에 따라 제습 및 재생 효율이 현저하게 감소하게 된다.

이처럼 제습 로터의 제습 및 재생 효율이 저하되면 냉방 효율도 저하된다.

그러나 본 고안의 제습 로터부(200)는 허니컴이 측면으로 노출되는 구조이며, 따라서 냉각부(300)에서 누수가 발생하는 경우에도 제습 로터부(200)의 허니컴 구조 부분에 물이 직접 유입되는 것을 방지할 수 있게 된다.

이처럼 누수 등의 상황에서도 제습 로터부(200)의 성능이 저하되지 않기 때문에 냉방 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

상기 제습 로터부(200)는 회전이 가능한 구조이며, 그 회전에 의해 상기 제습공간부(120)에 위치하던 일부를 차단판(130) 하부의 재생공간부(110)에 위치시켜 습기를 제거하여 재생할 수 있다.

냉방을 하기 위해서 상기 제습공간부(120)에 위치하는 제2순환팬(121)이 동작하여 제습공간부(120) 내로 공급된 공기를 순환시켜 상기 냉각부(300)로 공급하게 된다. 상기 냉각부(300)는 알려진 바와 같이 물을 공급하는 공급부(310)와, 상기 공급부(310)에 의해 물이 공급되는 습채널과 상기 제2순환팬(121)에 의해 냉각부(300)로 공급되는 공기가 지나는 건채널을 포함하는 증발 열교환부(320)를 포함하여 증발열을 이용하여 실내로 공급되는 공기의 온도를 낮출 수 있게 된다.

상기 제습공간부(120)로 공급되는 공기는 외기가 아닌 아래에서 상세히 설명되는 재생공간부(110)에서 공급되는 공기이며, 제습공간부(120)와 재생공간부(110)사이의 차폐율을 저하시키지 않으면서, 공기가 공급될 수 있도록 하기 위하여 연결덕트(400)를 사용한다. 이 연결덕트(400)에 대해서는 이후에 보다 상세히 설명하도록 한다.

이처럼 공급되는 공기는 상기 제습 로터부(200)의 상기 제습공간부(120)에 위치하는 부분의 허니컴 부분을 통과하면서 제습이 이루어진다. 또한 제2순환팬(121)의 작용에 의해 제습된 공기는 상기 냉각부(300)로 공급된다.

상기 냉각부(300)에 공급된 공기는 건채널을 지나면서, 물과 추기가 공급되는 습채널과 열교환되어 냉각된다. 이는 물의 증발 냉각효과를 이용한 것이며, 상기 추기는 실내 냉방에 사용되는 냉각부(300)에 공급된 공기의 약 70%를 제외한 약 30%의 공기이다. 상기 실내 냉방을 위하여 상기 케이스(100)의 실내측 측면에는 송풍구가 마련되어 있다.

한편 상기 냉각부(300)의 열교환부(320)의 습채널을 통해 물과 함께 공급된 추기는 케이스(100)의 배면에 마련된 배기팬(330)을 통해 배기된다.

*이와 같은 냉방 동작이 지속되면 상기 제습공간부(120)에 위치하는 제습 로터부(200)의 일부는 습기를 계속 흡수하여 포화상태가 되면, 더 이상 제습을 할 수 없게 된다. 이를 방지하기 위하여 시간의 경과 또는 제습 로터부(200)의 검출된 습도가 기준 습도 이상이면 제습 로터부(200)를 회전시켜 상기 제습공간부(120)에 위치하던 제습 로터부(200)의 일부를 재생공간부(110)로 위치시키고, 반대로 재생공간부(110)에서 재생 건조된 제습 로터부(200)의 일부를 제습공간부(120)로 위치시킨다.

상기 재생공간부(110)에서는 제1순환팬(111)의 작용에 의하여 외기공급포트(112)를 통해 공급된 외기를 열교환부(113)를 통해 승온시키며, 그 승온된 공기를 제습에 의해 습기를 포함하는 제습 로터부(200)의 일부를 지나도록하여 상기 제습공간부(120)에서 포집한 수분을 건조시키게 된다.

상기 열교환부(113)는 외부의 온수를 사용할 수 있다.

이처럼 승온된 공기가 상기 재생공간부(110)에 위치하는 제습 로터부(200)를 지나면서 재생 건조를 하게 되며, 다시 정해진 시간 또는 상기 제습공간부(120)에 위치하는 제습 로터부(200)의 일부 습도가 정해진 습도가 되면 다시 제습 로터부(200)를 회전시켜 재생된 부분을 이용한 제습이 이루어지도록 한다.

이때 상기 재생공간부(110)에서 상기 제습 로터부(200)의 재생에 사용된 공기는 제1순환팬(111)에 의해 순환되면서 연결덕트(400)를 통해 상기 제습공간부(120)로 공급된다. 상기 연결덕트(400)는 재생공간부(110)와 제습공간부(120)의 측면부를 서로 연결하는 것으로, 차단판(130)에 의해 상하로 구분되는 제습공간부(120)와 재생공간부(110)의 사이에 공기의 흐름이 가능하게 한다.

이는 종래에 비하여 외부의 공기를 공급받거나 배출하는 포트의 수를 줄여 설치가 용이하게 되며, 장치를 간소화할 수 있는 장점이 있다.

또한, 상기 연결덕트(400)를 통해 재생공간부(110)에서 제습 로터부(200)의 재생에 사용된 공기가 제습공간부(120)로 공급되도록 하는 이유는, 상기 재생공간부(110)에 외기를 공급하는 외기공급포트(112)를 통해서는 전체 소요되는 외기의 70% 정도만 유입받고, 그 연결덕트(400)를 통해 30% 정도의 공기를 공급함으로써 외기의 유입량을 줄일 수 있게 된다.

본 고안은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 고안의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정, 변형되어 실시될 수 있음은 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

100:케이스 110:재생공간부
111:제1순환팬 112:외기공급포트
113:열교환부 120:제습공간부
121:제2순환팬 130:차단판
140:측면도어 300:냉각부
310:물공급부 320:열교환부
330:배기팬 400:연결덕트

Claims (7)

1. 물의 증발 냉각을 이용하여 공급된 공기를 냉각하는 냉각부가 상부에 마련되는 케이스;
   상기 케이스의 하부 내측을 상하로 구획하여, 상부에 제습공간부가 위치하고, 상기 제습공간부의 하부에 재생공간부가 위치하도록 상기 제습공간부와 재생공간부 사이를 차단하는 차단판;
   상기 차단판과 수평인 회전축을 가져, 상기 회전축을 회전중심으로 하여 회전됨으로써 상기 제습공간부와 재생공간부에 교대로 위치함으로써, 상기 제습공간부에서 공급되는 공기를 제습하고, 그 제습한 부분이 상기 재생공간부에서 재생 건조되도록 하는 제습 로터부를 포함하되,
   상기 제습된 공기는 상기 냉각부를 통과하면서 냉각되고;
   상기 냉각부와 제습공간부와 재생공간부는 상부에서부터 하부로 순차 적층되는 구조이며, 상기 제습공간부를 통과하는 공기는 상기 제습공간부의 위치보다 하부에서 공급되어 오도록 공기의 유로가 형성되고, 상기 재생공간부를 통과하는 공기도 상기 재생공간부의 위치보다 하부에서 공급되어 오도록 공기의 유로가 형성되고,
   상기 재생공간부와 제습공간부를 연결하여 공기의 유동이 이루어지도록 하는 연결덕트를 포함하고;
   상기 연결덕트는 상기 재생공간부와 제습공간부의 측면부를 서로 연결하기 위해 경사지게 설치되어 있으며;
   상기 제습공간부에 마련되어, 상기 연결덕트를 통해 공급된 공기가 상기 제습공간부 내의 상기 제습 로터부의 일부를 통과하도록 하여 제습하고, 제습된 공기를 상기 냉각부의 건채널로 공급하는 제2순환팬을 더 포함하고;
   상기 연결덕트를 통해 상기 제습공간부에서 소요되는 공기의 일부를 공급하는 일체형 증발 냉각기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 케이스에 마련되어 상기 재생공간부에 외기를 공급하는 외기공급포트;
   상기 외기공급포트를 통해 공급된 외기를 승온시키는 열교환부; 및
   상기 외기공급포트를 통해 외기가 공급될 수 있도록 하며, 상기 열교환부를 통해 승온된 외기를 상기 재생공간부 내에 위치하는 제습 로터부로 공급하는 제1순환팬을 더 포함하는 일체형 증발 냉각기.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 냉각부는,
   물을 공급하는 물공급부;
   건채널과 습채널을 포함하여 건채널을 통해 공급되는 공기를 습채널을 지나는 물의 증발 냉각을 이용하여 냉각하는 열교환부; 및
   상기 습채널에 물과 함께 공급되는 공기를 외부로 배기하는 배기팬을 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 증발 냉각기
6. 제2항에 있어서,
   상기 재생공간부 내에 위치하는 제습 로터부의 재생 건조에 사용된 공기를 상기 제습공간부로 공급하는 연결덕트를 구비하고;
   상기 연결덕트를 통해 공급되는 공기는 상기 제습공간부에서 소요되는 외기의 30%이고, 상기 외기공급포트를 통해 나머지 70%의 외기를 공급하여, 상기 연결덕트의 사용에 의해 외기를 보상하며, 외기를 공급하기 위한 덕트의 수량을 줄일 수 있는 것을 특징으로 하는 일체형 증발 냉각기
7. 삭제

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