KR101862238B1 - 태양열을 이용한 냉난방 제습기 - Google Patents

태양열을 이용한 냉난방 제습기 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 수용공간을 구비한 하우징; 상기 하우징의 개구부에 설치되어서, 외부 공기를 상기 수용공간으로 유입시키는 송풍유닛; 상기 외부 공기의 습기를 제거하는 로터리 타입 제습 유닛, 상기 로터리 타입 제습 유닛은, 가열통, 상기 가열통의 외측에 설치되는 제습 로터, 상기 가열통 내에 설치되며 태양열 에너지를 갖는 태양열 매체가 채워지는 태양열 매체 순환관, 상기 제습 로터의 외측에서 소정각도로 나란히 설치되고 상기 제습 로터에 의해 회전됨에 따라 일 위치에서 상기 외부 공기의 습기를 흡습하고 다른 위치에서 상기 태양열 에너지로 가열된 공기에 의해 상기 흡습된 습기가 건조되는 제습윙을 포함하고; 상기 태양열 매체 순환관과 연결되어, 상기 태양열 매체를 통해 상기 태양열 에너지를 전달받아 작동하는 흡수식 냉방기; 및 상기 태양열 매체 순환관과 연결되어, 상기 태양열 매체를 통해 상기 태양열 에너지를 전달받아 작동하는 순환수식 난방기를 포함하는, 태양열을 이용한 냉난방 제습기에 관한 것이다.

Description

태양열을 이용한 냉난방 제습기{COOLING-HEATING-DEHUMIDIFIER HAVING THE SAME USING SOLAR ENERGY}
본 발명은, 태양열을 이용한 냉난방 제습기에 관한 것이다.
지구 온난화에 따른 한반도의 아열대 기후로의 진행으로 인하여 하절기 냉방수요가 점점 커지고 순간적인 전력소비량이 증가하여 국가 에너지소비 수급 불균형 현상이 나타나고 있다.
최근의 고유가 사태는 일시적인 문제가 아니라 지속적으로 유지될 것이라는 전망이 확산되고 있으며, 이에 따라 세계 주요 에너지 소비국들에서는 안정적인 에너지 자원 확보를 위해 노력 중이다.
또한, 지구 온난화 방지를 위한 온실가스 배기량 저감을 규정한 도쿄 의정서 체제가 발효됨에 따라 화석 에너지의 사용 제한이나 에너지 효율기준 등에 대한 국제적 압력이 강화될 것으로 예상된다.
한편, 이러한 분위기에서 가정/상업 부문 에너지 소비량은 국가 총에너지 소비량의 약 25.2%로서 전력량을 기준으로 하면 약 41.9%를 차지하는 것으로 보고되고 있으며, 이러한 가정/상업 부문의 에너지 소비량은 계속하여 증가하고 있다.
따라서, 에너지의 효율적인 이용 및 국제협약의 준수를 통한 지속가능한 에너지 분야의 발전을 위해서는 가정/상업 부문의 공조용 에너지 이용 효율의 향상이 필요하다.
주거의 소비에너지 대부분이 냉난방 에너지에 소비되며 그 비중은 40%에 해당한다. 이 중 대부분은 장시간 가동되는 난방 및 온수에 소비되며 냉방 소비량의 증가가 커지고 있다.
이에 따라, 친환경적 재생에너지를 활용하여 냉난방 및 제습을 할 수 있는 장치를 마련하여, 최근 에너지 고갈 시대에 대비하여야 할 필요가 있다.
본 발명은 태양열을 이용하여 제습, 난방, 그리고 냉방을 모두 함께 할 수 있는, 태양열을 이용한 냉난방 제습기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 일실시예인 태양열을 이용한 냉난방 제습기는, 수용공간을 구비한 하우징; 상기 하우징의 개구부에 설치되어서, 외부 공기를 상기 수용공간으로 유입시키는 송풍유닛; 상기 외부 공기의 습기를 제거하는 로터리 타입 제습 유닛, 상기 로터리 타입 제습 유닛은, 가열통, 상기 가열통의 외측에 설치되는 제습 로터, 상기 가열통 내에 설치되며 태양열 에너지를 갖는 태양열 매체가 채워지는 태양열 매체 순환관, 상기 제습 로터의 외측에서 소정각도로 나란히 설치되고 상기 제습 로터에 의해 회전됨에 따라 일 위치에서 상기 외부 공기의 습기를 흡습하고 다른 위치에서 상기 태양열 에너지로 가열된 공기에 의해 상기 흡습된 습기가 건조되는 제습윙을 포함하고; 상기 태양열 매체 순환관과 연결되어, 상기 태양열 매체를 통해 상기 태양열 에너지를 전달받아 작동하는 흡수식 냉방기; 및 상기 태양열 매체 순환관과 연결되어, 상기 태양열 매체를 통해 상기 태양열 에너지를 전달받아 작동하는 순환수식 난방기를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 송풍 유닛은, 상기 외부 공기에 대하여 상기 흡수식 냉방기로의 제 1 공기 유로 및 상기 제습 유닛으로의 제 2 공기 유로를 형성할 수 있다.
여기서, 상기 가열통에는 상기 제 2 공기 유로가 관통하는 유입구가 형성될 수 있다.
여기서, 상기 제습윙은, 중공부를 두고 양측에 형성되는 제습판을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제습판은 실리카겔 제습판, 및 리튬브로마이드중 하나를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 가열통에는 상기 제습윙과 연통하는 연통구가 형성되고, 상기 중공부는 상기 연통구와 연결되어서, 상기 가열통에 의해 가열된 공기가 상기 제습윙의 제습판을 가열 건조시킬 수 있다.
여기서, 상기 로터리 타입 제습 유닛은, 상기 태양열 매체 순환관에 부착된 가열핀을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 태양열을 이용한 냉난방 제습기는, 상기 태양열 매체 순환관과 상기 흡수식 냉방기를 연결하는 제 1 태양열 매체 공급관을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 태양열을 이용한 냉난방 제습기는, 상기 태양열 매체 순환관과 상기 순환수식 난방기를 연결하는 제 2 태양열 매체 공급관을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 태양열을 이용한 냉난방 제습기는, 상기 외부 공기를 상기 제 1 유로로 가이드하도록 하는 차단막을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 차단막은, 상기 로터리 타입 제습 유닛의 회전에 따라 개폐되도록, 상기 하우징의 상단에 탄성 설치될 수 있다.
여기서, 상기 태양열을 이용한 냉난방 제습기는, 상기 수용공간을 제 1 수용공간과 제 2 수용공간으로 구별되도록 하는 차단판을 더 포함하고, 상기 송풍유닛, 상기 흡수식 냉방기 및 상기 순환수식 난방기는 상기 제 1 수용공간에 배치될 수 있다.
여기서, 상기 제습 유닛은 상기 제 1 수용공간과 제 2 수용공간의 경계에 배치되고, 상기 제습판은 제 1 수용공간에서 흡습하고, 제 2 수용공간에서 건조될 수 있다.
상술한 구성을 가진 본 발명의 일실시예에 따르면, 태양열에 의해 가열된 고온의 열매체를 이용하여 냉방, 난방 뿐 아니라 제습을 할 수 있게 되며, 이 때 사용되는 에너지는 친환경 에너지를 주로 이용하게 되므로, 에너지 효용성을 높일 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예인 태양열을 이용한 냉난방 제습기의 사용상태도.
도 2는 본 발명의 일실시예인 태양열을 이용한 냉난방 제습기의 투과 사시도.
도 3은 본 발명의 일실시예인 태양열을 이용한 냉난방 제습기에서의 공기 흐름을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예인 태양열을 이용한 냉난방 제습기 중 차단막의 기능 및 로터리 타입 제습 유닛에서의 공기 흐름을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 다른 실시예인 로터리 타입 제습 유닛의 구조를 설명하기 위한 사시도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양열을 이용한 냉난방 제습기에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.
도 1은 본 발명의 일실시예인 태양열을 이용한 냉난방 제습기의 사용상태도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 외부에는 태양열을 집열하는 집열기(A)과, 이 집열기(A)에 연결되어서, 태양열을 모으며, 그 내부에 열매체가 채워진 축열조(B), 그리고, 축열조로부터 열매체를 공급받고, 이 에너지를 이용하여 냉방, 난방 및 제습을 하는 본 발명의 일실시예인 냉난방 제습기(1)가 구성될 수 있다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예인 냉난방 제습기(1)는, 축열조(B)에서 모아진 태양열 에너지를 이용하여 냉방, 난방 및 제습을 실행하기 때문에 열효율이 우수하고 에너지 효용성이 높아지게 된다.
이하, 도 2 내지 도 5에서는 본 발명의 일실시예인 태양열을 이용한 냉난방 제습기의 구성 및 동작에 대하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예인 태양열을 이용한 냉난방 제습기의 투과 사시도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예인 냉난방 제습기(1)는, 하우징(10), 송풍 유닛(20), 로터리 타입 제습 유닛(30), 흡수식 냉방기(40), 순환수식 난방기(50), 차단막(80), 차단판(90), 그리고 제 1 열매체 공급관(60), 제 2 열매체 공급관(70)을 포함하여 구성될 수 있다.
하우징(10)은, 본 발명의 일실시예인 냉난방 제습기(1)의 외관을 형성하며, 금속재 또는 플라스틱재로 구성될 수 있으며, 그 내부에는 수용공간(11)을 구비한다. 이 수용공간(11)은 차단막(80)과 차단판(90) 의해 제 1 수용공간(111)과 제 2 수용공간(112)으로 구별되며, 상기 송풍 유닛(20), 상기 흡수식 냉방기(40) 및 상기 순환수식 난방기(50)는 상기 제 1 수용공간(111)에 배치되며, 제 2 수용 공간(112)에서는, 제습 유닛(30)의 제습윙(33) 중 흡습을 완료한 것이 건조된다. 이에 대해서는 도 4 및 5에서 보다 상세하게 설명하도록 한다.
또한, 하우징(10)의 제 2 수용공간(112)에는, 제습유닛(30)을 건조하면서 발생하는 제습공기를 배출하는 제습 공기 배출구(13)와 냉방기(40)에서 발생하는 고온의 공기를 배출하는 고온 공기 배출구(15)가 형성된다.
송풍 유닛(20)은, 상기 하우징(10)의 개구부(12)에 설치되어서, 외부 공기(여기서 외부 공기란, 냉난방 제습기의 외부에 있는 공기를 의미할 뿐 실내 공기에 대비되는 실외 공기만을 의미하는 것은 아니다)를 내부로 상기 수용공간(11)으로 유입시키는 기능을 한다. 이러한 송풍 유닛(20)은 보다 구체적으로는, 상기 외부 공기에 대하여 상기 흡수식 냉방기(40)로의 제 1 공기 유로(C) 및 상기 제습 유닛(30)으로의 제 2 공기 유로(D)를 형성하게 되는데 이에 대해서는 도 4에서 보다 상세하게 설명하도록 한다.
로터리 타입 제습 유닛(30)은 외부 공기의 습기를 제거하는 역할을 하게 되며, 가열통(35), 상기 가열통(35)의 외측에 설치되는 제습 로터(31), 상기 가열통(35) 내에 설치되는 태양열 매체 순환관(32), 상기 가열통(35)의 외측에서 소정각도로 나란히 설치되며, 상기 제습 로터(31)의 회전에 따라 회전하는 제습윙(33)을 포함하여 구성된다. 이에 대해서는 도 5에서 보다 상세하게 설명하도록 한다.
흡수식 냉방기(40)는, 축열조에서 축적된 태양열 에너지를 전달하는 매체인 태양열 매체가 채워지는 태양열 매체 순환관(32)과 연결되어서, 태양열을 이용하여 냉방을 하는 기능을 한다. 특히, 로터리 타입 제습 유닛(30)에 의해 건조된 공기를 이용하여 냉방시키므로, 냉방효율이 더욱더 우수하게 될 수 있다. 이에 대해서는 후술하도록 한다.
순환수식 난방기(50)는, 축열조(B)에서 축적된 태양열 에너지를 전달하는 매체인 열매체가 채워지는 태양열 매체 순환관(32)과 연결되어서, 태양열을 이용하여 난방을 하는 기능을 한다.
한편, 상기 태양열 매체 순환관(32)과 상기 흡수식 냉방기(40)는 제 1 태양열 매체 공급관(60)에 의해 연결되며, 상기 순환수식 난방기(50)는 제 2 태양열 매체 공급관(70)에 의해 연결된다. 여기서 제 2 태양열 공급관(70)은 삼방 밸브(71)를 포함하여서, 난방기(50)에 열매체를 공급할 필요가 없는 경우, 외부로 열매체를 빼내게 된다.
차단판(90)은, 하우징(10) 내의 수용공간(11)을, 차단막(80)과 함께, 제 1 수용공간(111)과 제 2 수용공간(112)으로 구획하는 것이다.
이하에서는, 태양열을 이용한 냉난방 제습기에서의 공기흐름을 중심으로 동작을 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예인 태양열을 이용한 냉난방 제습기에서의 공기 흐름을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예인 태양열을 이용한 냉난방 제습기 중 차단막의 기능 및 로터리 타입 제습 유닛에서의 공기 흐름을 설명하기 위한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 송풍 유닛(20)에 의해 유입되는 외부의 습한 공기가 본 발명에 따른 냉난방 제습기(1)로 유입이 되면, 차단막(80)에 의해 제한된 제 1 유로(C)를 따라 제습윙(33, 도 2 참조)에서 제습이 된다. 다시 말해, 차단막(80)은 외부 공기를 제 1 유로(C)로 가이드하게 되는 것이다. 한편, 가열통(35)에는 관통홀(351)이 형성되고, 관통홀(351)과 대응되는 형상으로 제습 로터(31)에는 소정간격으로 유입구(311)가 형성되어서, 송풍 유닛(200)에 의해 유입되는 외부 공기가 제 2 유로(D)를 따라 가열통(35)내로 유입된다.
제 1 유로(C)를 따른 공기는, 제습윙(33)에서 제습되어서 건조된 후, 다시 흡수식 냉방기(40)로 공급된다. 이와 같이 제습된 공기가 냉방의 대상이 되기 때문에, 냉방 효율이 향상되게 된다. 즉, 차단판(90)에 의해 구획되는 제 1 수용 공간(111)내로만 제 1 유로(C)가 형성되게 되며, 제습판(331)에 의해 제습된 공기가 냉방되게 된다.
한편, 상기 송풍 유닛에 의해 가압되어 형성된 제 2 유로(D)를 따른 공기는, 도 5에 도시된 바와 같이, 가열통(35) 내의 태양열 매체 순환관(32)에 의하여 가열된 후, 제습윙(33)의 중공부(332)로 이동되어서, 제 2 수용공간(112)내에 위치하는 제습윙(33)을 건조시킨후, 하우징(10)의 제 2 수용공간(112)에 설치된 제습 공기 배출구(13)를 통해 외부로 배출되게 된다.
한편, 제 2 유로(D)를 따른 공기에 의하여 건조된 제습윙(33)은, 가열통(35)의 외측에 동심으로 설치되는 제습 로터(31)에 의해 회전되어서, 다시 제 1 수용공간(111)에 위치하게 되며, 제 1 수용공간(111)에서는 제습윙(33)은 외부공기를 건조하게 된다. 이와 같이 제습 로터(31)의 회전에 따라 제습윙(33)이 제 1 수용공간(111)에서(일 위치에서) 흡습하고, 제 2 수용공간(112)에서(다른 위치에서) 건조되면서, 효율적인 제습기능을 유지할 수 있게 된다.
차단막(80)은 상기 로터리 타입 제습 유닛(30)의 회전에 따라 개폐되도록, 상기 하우징(10)의 상단에 탄성 설치되거나, 하우징(10)의 상단에서, 상하 이동가능하게 설치되어서, 제습기능이 동작할 때, 차단막(80)이 내려와서, 제 1 수용공간(111)과 제 2 수용공간(112)을 구분하게 할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예인 로터리 타입 제습 유닛의 구조를 도 5를 참조하여 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예인 로터리 타입 제습 유닛(30)의 구조를 설명하기 위한 사시도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 로터리 타입 제습 유닛(30)은, 가열통(35), 상기 가열통(35) 내에 설치되는 태양열 매체 순환관(32), 상기 태양열 매체 순환관(32)에 부착된 가열핀(34), 상기 가열통(35)과 동심으로 외측에 설치되는 제습 로터(31) 및 상기 제습 로터(31)의 외측에서 소정각도로 나란히 설치된 제습윙(33)을 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 제습 로터(31)에는 외부의 공기를 유입하기 위한 유입구(311)가 형성된다. 또한 가열통(35)에도 상기 유입구(311)에 대응하는 크기의 관통홀(351)이 형성된다. 이에 따라 유입된 외부 공기는 가열통(35)내의 태양열 매체 순환관(32)과 이를 둘러싸게 형성되는 가열핀(34)에 의해 가열되어서, 제 2 수용공간(112)에 위치하는 제습윙(33)을 건조하는 기능을 하게 된다.
제습윙(33)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 중공부(332)를 두고 양측에 형성되는 제습판(331)을 포함하여 구성되며, 상기 중공부(332)는, 제습 로터(31)의 연통구(313)와 연통되게 형성된다. 이에 따라 가열통(35)에 의해 가열된 공기는 중공부(332)를 통과하게 되고, 이에 따라 양측의 제습판(331)이 건조되게 된다. 여기서, 상기 제습판(331)은 실리카겔 제습판, 및 리튬브로마이드 제습판 중 하나가 이용될 수 있다.
상술한 구성을 가진 본 발명의 일실시예에 따르면, 태양열에 의해 가열된 고온의 열매체를 이용하여 냉방, 난방 뿐 아니라 제습을 할 수 있게 되며, 이 때 사용되는 에너지는 친환경 에너지를 주로 이용하게 되므로, 에너지 효용성을 높일 수 있게 된다.
상기와 같은 태양열을 이용한 냉난방 제습기는 위에서 설명된 실시예의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.
1 : 냉난방 제습기
10 : 하우징
20 : 송풍 유닛
30 : 제습 유닛
40 : 냉방기
50 : 난방기
60 : 제 1 태양열 매체 공급관
70 : 제 2 태양열 매체 공급관
80 : 차단막
90 : 차단판

Claims (13)

  1. 수용공간을 구비한 하우징;
    상기 하우징의 개구부에 설치되어서, 외부 공기를 상기 수용공간으로 유입시키는 송풍유닛;
    상기 외부 공기의 습기를 제거하는 로터리 타입 제습 유닛, 상기 로터리 타입 제습 유닛은, 가열통, 상기 가열통의 외측에 설치되는 제습 로터, 상기 가열통 내에 설치되며 태양열 에너지를 갖는 태양열 매체가 채워지는 태양열 매체 순환관, 상기 제습 로터의 외측에서 소정각도로 나란히 설치되고 상기 제습 로터에 의해 회전됨에 따라 일 위치에서 상기 외부 공기의 습기를 흡습하고 다른 위치에서 상기 태양열 에너지로 가열된 공기에 의해 상기 흡습된 습기가 건조되는 제습윙을 포함하고;
    상기 태양열 매체 순환관과 연결되어, 상기 태양열 매체를 통해 상기 태양열 에너지를 전달받아 작동하는 흡수식 냉방기; 및
    상기 태양열 매체 순환관과 연결되어, 상기 태양열 매체를 통해 상기 태양열 에너지를 전달받아 작동하는 순환수식 난방기를 포함하는, 태양열을 이용한 냉난방 제습기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 송풍 유닛은,
    상기 외부 공기에 대하여 상기 흡수식 냉방기로의 제 1 공기 유로 및 상기 제습 유닛으로의 제 2 공기 유로를 형성하는, 태양열을 이용한 냉난방 제습기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가열통에는 상기 제 2 공기 유로가 관통하는 유입구가 형성되고, 상기 제습 로터에는 상기 유입구에 대응하는 관통홀이 형성되는, 태양열을 이용한 냉난방 제습기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제습윙은,
    중공부를 두고 양측에 형성되는 제습판을 포함하는, 태양열을 이용한 냉난방 제습기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제습판은 실리카겔 제습판 및 리튬브로마이드 제습판 중 하나를 포함하는, 태양열을 이용한 냉난방 제습기.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 가열통에는 상기 제습윙과 연통하는 연통구가 형성되고,
    상기 중공부는 상기 연통구와 연결되어서, 상기 가열통에 의해 가열된 공기가 상기 제습윙의 제습판을 가열 건조시키는, 태양열을 이용한 냉난방 제습기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 로터리 타입 제습 유닛은,
    상기 태양열 매체 순환관에 부착된 가열핀을 더 포함하는, 태양열을 이용한 냉난방 제습기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 태양열 매체 순환관과 상기 흡수식 냉방기를 연결하는 제 1 태양열 매체 공급관을 더 포함하는, 태양열을 이용한 냉난방 제습기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 태양열 매체 순환관과 상기 순환수식 난방기를 연결하는 제 2 태양열 매체 공급관을 더 포함하는, 태양열을 이용한 냉난방 제습기.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 외부 공기를 상기 제 1 유로로 가이드하도록 하는 차단막을 더 포함하는, 태양열을 이용한 냉난방 제습기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 차단막은,
    상기 로터리 타입 제습 유닛의 회전에 따라 개폐되도록, 상기 하우징의 상단에 탄성 설치되는, 태양열을 이용한 냉난방 제습기.
  12. 제 4 항에 있어서,
    상기 수용공간을 제 1 수용공간과 제 2 수용공간으로 구별되도록 하는 차단판을 더 포함하고,
    상기 송풍유닛, 상기 흡수식 냉방기 및 상기 순환수식 난방기는 상기 제 1 수용공간에 배치되는, 태양열을 이용한 냉난방 제습기.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 로터리 타입 제습 유닛은 상기 제 1 수용공간과 제 2 수용공간의 경계에 배치되고, 상기 제습판은 제 1 수용공간에서 흡습하고, 제 2 수용공간에서 건조되는, 태양열을 이용한 냉난방 제습기.
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