KR102118870B1 - Membrane cooling system by electro-osmosis - Google Patents

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KR102118870B1
KR102118870B1 KR1020180149416A KR20180149416A KR102118870B1 KR 102118870 B1 KR102118870 B1 KR 102118870B1 KR 1020180149416 A KR1020180149416 A KR 1020180149416A KR 20180149416 A KR20180149416 A KR 20180149416A KR 102118870 B1 KR102118870 B1 KR 102118870B1
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이범준
백영진
이길봉
신형기
조준현
조종재
최봉수
나호상
노철우
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한국에너지기술연구원
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Abstract

The present invention absorbs droplets and water vapor by evaporating hot water using an electro-osmosis phenomenon by including an electro-osmosis membrane composite and performs a cooling function without using a separate compressor by selectively separating only water vapor using a membrane, thereby increasing cooling efficiency.

Description

전기삼투 멤브레인 냉각 시스템{Membrane cooling system by electro-osmosis}{Membrane cooling system by electro-osmosis}

본 발명은 전기삼투 멤브레인 냉각 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 압축기를 사용하지 않고 전기 삼투 멤브레인 복합체를 이용하여, 공기를 냉각시키는 냉각효율을 최대화시킬 수 있는 전기삼투 멤브레인 냉각 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to an electro-osmosis membrane cooling system, and more particularly, to an electro-osmosis membrane cooling system that can maximize the cooling efficiency of cooling air by using an electro-osmosis membrane composite without using a compressor.

일반적으로 증기압축식 냉동기는 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기를 포함하고, 냉매를 압축, 응축, 팽창 및 증발시키는 과정을 차례로 수행하여, 증발 잠열을 이용하여 실내로 유입되는 공기를 냉방시키는 장치이다. In general, a vapor compression type refrigerator includes a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator, and sequentially performs a process of compressing, condensing, expanding, and evaporating a refrigerant to cool air entering the room using latent heat of evaporation. .

최근에는 다양한 소재 및 재료 기술의 발달로 인해 증기 압축식 사이클을 대체할 수 있는 다양한 기술들이 제안되고 있다.Recently, various technologies have been proposed to replace the vapor compression cycle due to the development of various materials and material technologies.

특히, 압축기와 냉매를 원천적으로 사용하지 않는 냉각 시스템에 대한 관심이 증가하고 있다. In particular, interest in cooling systems that do not use compressors and refrigerants is increasing.

한국등록특허 제10-0528392호Korean Registered Patent No. 10-0528392

본 발명의 목적은, 압축기를 사용하지 않고도 냉각 성능을 확보할 수 있는 전기삼투 멤브레인 냉각 시스템을 제공하는 데 있다. An object of the present invention is to provide an electro-osmosis membrane cooling system capable of securing cooling performance without using a compressor.

본 발명에 따른 전기 삼투 멤브레인 냉각 시스템은, 냉수를 펌핑하는 워터 펌프와; 상기 워터 펌프에서 펌핑된 냉수를 외부 공기와 열교환시키는 냉각 코일과; 상기 냉각 코일에 연결되어, 상기 냉각 코일에서 열교환되어 가열된 온수를 토출하는 온수 토출유로와; 상기 온수 토출유로와 상기 워터 펌프 사이에 구비되어, 상기 온수 토출유로로 토출된 온수가 유입되는 수조와; 상기 수조의 내부에 구비되어, 전압 인가시 전기 삼투 현상에 의해 상기 수조 내의 온수 중 적어도 일부를 증발시켜 냉각시키고, 증발된 액적과 수증기를 분리하고 분리된 수증기만을 수증기 분압차를 이용해 외부로 배출하는 전기 삼투 멤브레인 복합체와; 상기 수조에 연결되어, 상기 전기 삼투 멤브레인 복합체에 의해 냉각된 냉수를 상기 워터펌프로 안내하는 냉수 배출유로를 포함한다.An electric osmosis membrane cooling system according to the present invention comprises: a water pump for pumping cold water; A cooling coil for exchanging cold water pumped by the water pump with external air; A hot water discharge flow path connected to the cooling coil to discharge hot water heated by heat exchange in the cooling coil; A water tank provided between the hot water discharge flow path and the water pump to flow hot water discharged into the hot water discharge flow path; It is provided inside the water tank to cool at least a part of the hot water in the water tank by evaporation when the voltage is applied, to separate the evaporated droplets and water vapor, and discharge only the separated water vapor to the outside using a partial pressure difference of water vapor. An electro-osmosis membrane complex; And a cold water discharge flow path connected to the water tank and guiding cold water cooled by the electric osmosis membrane complex to the water pump.

본 발명은 전기 삼투 멤브레인 복합체를 포함함으로써, 전기 삼투 현상을 이용하여 온수를 증발시켜 액적과 수증기를 흡수하고, 멤브레인을 이용하여 수증기만을 선택적으로 분리함으로써, 별도의 압축기를 사용하지 않고도 냉각 기능을 수행하여, 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다. The present invention includes an electro-osmosis membrane complex, absorbs droplets and water vapor by evaporating hot water using an electro-osmosis phenomenon, and selectively separates only water vapor using a membrane, thereby performing a cooling function without using a separate compressor. Thus, there is an advantage that can improve the cooling efficiency.

또한, 수증기 분압차를 이용하여 분리된 수증기를 실외로 효과적으로 배출할 수 있다.In addition, the separated water vapor can be effectively discharged to the outdoors using a partial pressure difference of water vapor.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기 삼투 멤브레인 냉각 시스템을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 삼투 멤브레인 복합체의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수조에 전기 삼투 멤브레인 복합체가 결합된 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 A부분의 확대도이다. 1 is a block diagram schematically showing an electric osmosis membrane cooling system according to an embodiment of the present invention.
2 is a view schematically showing the configuration of the electro-osmosis membrane composite according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a configuration in which an electro-osmosis membrane complex is coupled to a water tank according to another embodiment of the present invention.
4 is an enlarged view of part A of FIG. 3.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명하면, 다음과 같다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기 삼투 멤브레인 냉각 시스템을 개략적으로 도시한 구성도이다.1 is a block diagram schematically showing an electric osmosis membrane cooling system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전기 삼투 멤브레인 냉각 시스템은, 워터 펌프(10), 냉수 공급유로(11), 냉각 코일(20), 온수 토출유로(21), 수조(30), 전기 삼투 멤브레인 복합체(40), 냉수 배출유로(12) 및 수증기 배출유로(51)를 포함한다.Referring to Figure 1, the electric osmosis membrane cooling system according to an embodiment of the present invention, water pump 10, cold water supply flow path 11, cooling coil 20, hot water discharge flow path 21, water tank 30 , Includes an electrical osmosis membrane complex 40, a cold water discharge passage 12 and a water vapor discharge passage 51.

상기 워터 펌프(10)는, 상기 전기 삼투 멤브레인 복합체(40)에서 냉각된 냉수를 펌핑하는 펌프이다.The water pump 10 is a pump that pumps cold water cooled in the electric osmosis membrane composite 40.

상기 냉수 공급유로(11)는, 상기 워터 펌프(10)와 상기 냉각 코일(20)을 연결하여, 냉수를 상기 냉각 코일(20)로 공급하는 유로이다.The cold water supply flow path 11 is a flow path connecting the water pump 10 and the cooling coil 20 to supply cold water to the cooling coil 20.

상기 냉수 공급유로(11)에는 외부로부터 정수를 공급받기 위한 정수 공급밸브(15)가 구비된다. The cold water supply flow path 11 is provided with a purified water supply valve 15 for receiving purified water from the outside.

상기 냉각 코일(20)은, 상기 냉수 공급유로(11)로 공급된 냉수를 외부 공기와 열교환시키는 열교환기이다. 상기 냉각 코일(20)은 상기 냉수를 이용해 상기 외부 공기를 냉각시켜, 냉각된 공기를 실내의 수요처로 공급한다.The cooling coil 20 is a heat exchanger for exchanging cold water supplied to the cold water supply passage 11 with external air. The cooling coil 20 cools the external air using the cold water, and supplies the cooled air to the indoor demand.

상기 온수 토출유로(21)는, 상기 냉각 코일(20)과 상기 수조(30)를 연결하여, 상기 냉각 코일(20)에서 열교환되어 가열된 온수를 상기 수조(30)로 안내하는 유로이다.The hot water discharge flow path 21 is a flow path connecting the cooling coil 20 and the water tank 30 and guiding the heated water heated by the cooling coil 20 to the water tank 30.

상기 온수 토출유로(21)에는 감압밸브(22)가 설치된다. A pressure reducing valve 22 is installed in the hot water discharge passage 21.

상기 수조(30)는, 상기 온수 토출유로(21)와 상기 워터 펌프(10)사이에 구비되어, 상기 온수 토출유로(21)로 토출된 온수가 유입되어 일시 저장된다. The water tank 30 is provided between the hot water discharge flow path 21 and the water pump 10, and the hot water discharged into the hot water discharge flow path 21 flows in and is temporarily stored.

상기 수조(30)에는 상기 전기 삼투 멤브레인 복합체(40)가 구비되어, 상기 수조(30)로 유입된 온수를 냉각시킬 수 있다. The electric osmosis membrane composite 40 is provided in the water tank 30 to cool the hot water flowing into the water tank 30.

상기 수조(30)의 상부에는 상기 전기 삼투 멤브레인 복합체(40)에서 분리된 수증기(Water vapor)를 실외로 배출하기 위한 수증기 배출유로(51)가 연결된다.A water vapor discharge passage 51 for discharging water vapor separated from the electric osmosis membrane complex 40 to the outside is connected to an upper portion of the water tank 30.

상기 수증기 배출유로(51)는, 상기 수조(30)의 상부에 연결되어 실외로 노출되는 것으로 예를 들어 설명하였으나, 상기 전기 삼투 멤브레인 복합체(40)의 상부에 직접 연결되는 것도 물론 가능하다. The water vapor discharge passage 51 has been described as being connected to the upper portion of the water tank 30 and exposed to the outside, for example, but it is of course possible to be directly connected to the upper portion of the electrical osmosis membrane composite 40.

본 실시예에서는, 상기 전기 삼투 멤브레인 복합체(40)가 상기 수조(30)의 내부에 구비된 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고 상기 전기 삼투 멤브레인 복합체(40)는 상기 온수 토출유로(21)에 직접 연결되는 것도 가능하다. In this embodiment, it will be described, for example, that the electro-osmosis membrane composite 40 is provided inside the water tank 30. However, the present invention is not limited thereto, and the electric osmosis membrane composite 40 may be directly connected to the hot water discharge flow path 21.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기 삼투 멤브레인 복합체의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.2 is a view schematically showing the configuration of the electro-osmosis membrane composite according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 상기 전기 삼투 멤브레인 복합체(40)는, 다공질체(41), 한 쌍의 전극(42), 전원부(43), 멤브레인(44), 지지패널(45) 및 액적 배출부(미도시)를 포함한다.Referring to Figure 2, the electro-osmosis membrane composite 40, a porous body 41, a pair of electrodes 42, a power supply 43, a membrane 44, a support panel 45 and a droplet discharge unit ( (Not shown).

상기 전기 삼투 멤브레인 복합체(40)는, 상기 전극(42), 상기 다공질체(41), 상기 전극(42), 상기 지지패널(45) 및 상기 멤브레인(44)이 차례로 적층된 적층체이다. The electrical osmosis membrane composite 40 is a laminate in which the electrode 42, the porous body 41, the electrode 42, the support panel 45, and the membrane 44 are sequentially stacked.

상기 다공질체(41)는, 상기 수조(30)내의 온수를 흡수하도록 다공성 소재로 형성된다. The porous body 41 is formed of a porous material to absorb hot water in the water tank 30.

상기 전극(42)은, 상기 다공질체(41)의 상,하측에 각각 구비된다. 상기 전극(42)은 상기 다공질체(41)의 상,하측면에 접하도록 배치되고, 상기 액적과 상기 수증기가 통과하도록 메쉬 형태로 형성된 메쉬 전극을 사용하는 것으로 예를 들어 설명한다. The electrode 42 is provided on the upper and lower sides of the porous body 41, respectively. The electrode 42 is disposed to contact the upper and lower surfaces of the porous body 41, and it will be described, for example, using a mesh electrode formed in a mesh form to pass through the droplet and the water vapor.

상기 전원부(43)는, 상기 한 쌍의 전극(42)에 연결되어 상기 전극(42)에 전압을 인가한다.The power supply unit 43 is connected to the pair of electrodes 42 to apply a voltage to the electrodes 42.

상기 멤브레인(44)은, 상기 다공질체(41)로 흡수된 액적(droplet)과 상기 수증기 중에서 상기 수증기만을 선택적으로 통과시켜, 상기 액적과 상기 수증기를 분리하는 수증기 분리막이다.The membrane 44 is a water vapor separation membrane separating the droplets and the water vapor by selectively passing only the water vapor among the droplets absorbed by the porous body 41 and the water vapor.

또한, 상기 멤브레인(44)은, 분리된 수증기와 외부 공기의 수증기 분압차를 이용하여, 상기 분리된 수증기를 상기 외부 공기로 배출시키는 역할을 한다.In addition, the membrane 44 serves to discharge the separated water vapor to the outside air by using a partial pressure difference between the separated water vapor and the outside air.

즉, 실외 공기의 대기압과 상기 전기 삼투 멤브레인 복합체(40)내부의 압력차이가 매우 크나, 상기 멤브레인(44)은 수증기 분압차만을 이용하기 때문에 수증기를 실외로 배출하는 것이 가능하다. That is, although the pressure difference between the atmospheric pressure of the outdoor air and the inside of the electric osmosis membrane composite 40 is very large, since the membrane 44 uses only a partial pressure difference of water vapor, it is possible to discharge water vapor to the outdoors.

상기 지지패널(45)은, 상기 전극(42) 또는 상기 다공질체(41)와 상기 멤브레인(44) 사이에 구비된 지지체이다. 상기 지지패널(45)은 상기 다공성 소재로 형성된다. The support panel 45 is a support provided between the electrode 42 or the porous body 41 and the membrane 44. The support panel 45 is formed of the porous material.

상기 액적 배출부(미도시)는, 상기 멤브레인(44)에서 분리된 액적을 상기 수조(30)로 다시 보내기 위한 배출관이다. The droplet discharge unit (not shown) is a discharge pipe for sending the droplets separated from the membrane 44 back to the water tank 30.

상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 전기 삼투 멤브레인 냉각 시스템의 작용을 설명하면, 다음과 같다.When explaining the operation of the electric osmosis membrane cooling system according to an embodiment of the present invention configured as described above, as follows.

먼저, 상기 워터 펌프(10)에서 펌핑된 냉수는 상기 냉각 코일(20)로 유입된다.First, cold water pumped from the water pump 10 flows into the cooling coil 20.

상기 냉각 코일(20)에서 상기 냉수는 외부 공기와의 열교환을 통해 가열되고, 상기 외부 공기는 냉각되어 냉각된 공기는 실내의 수요처로 공급된다. In the cooling coil 20, the cold water is heated through heat exchange with external air, and the external air is cooled and the cooled air is supplied to the indoor demand.

상기 냉각 코일(20)에서 토출된 온수는 상기 수조(30)로 유입된다. The hot water discharged from the cooling coil 20 flows into the water tank 30.

상기 전기 삼투 멤브레인 복합체(40)에 전압을 인가하면, 전기 삼투 현상에 의하여 상기 수조(30)내의 온수가 증발하면서 상기 다공질체(41)에 흡수된다. When a voltage is applied to the electro-osmosis membrane composite 40, hot water in the water tank 30 is absorbed by the porous body 41 due to the electro-osmosis phenomenon.

상기 수조(30) 내의 온수 중에서 적어도 일부가 증발하면서, 증발열을 흡수하기 때문에 상기 수조(30) 내의 온수의 온도는 낮아지게 된다. 따라서, 상기 수조(30)내의 온수가 냉각될 수 있다. Since at least a portion of the hot water in the water tank 30 evaporates and absorbs the heat of evaporation, the temperature of the hot water in the water tank 30 is lowered. Therefore, hot water in the water tank 30 can be cooled.

이 때, 상기 다공질체(41)에는 액적과 수증기가 공존하는 상태이고, 상기 전기 삼투 현상에 의해서 상기 액적과 상기 수증기는 상기 멤브레인(44)을 향한 상방향으로 이동하게 된다. At this time, the porous body 41 is in a state in which droplets and water vapor coexist, and the droplets and the water vapor are moved upward toward the membrane 44 by the electroosmotic phenomenon.

상방향으로 이동한 상기 액적과 상기 수증기 중에서 상기 수증기만 상기 멤브레인(44)을 통과하게 된다. Of the droplets and the water vapor moved upward, only the water vapor passes through the membrane 44.

따라서, 상기 멤브레인(44)에서는 상기 액적과 상기 수증기가 분리될 수 있다. Therefore, the droplet and the water vapor may be separated from the membrane 44.

상기 멤브레인(44)에서 분리된 액적은 상기 액적 배출부(미도시)를 통해 외부 또는 상기 수조(30)내로 배출된다. The droplets separated from the membrane 44 are discharged to the outside or the water tank 30 through the droplet discharge unit (not shown).

상기 멤브레인(44)에서 분리된 상기 수증기는 상기 수증기 배출유로(51)를 통해 실외로 배출된다. The water vapor separated from the membrane 44 is discharged to the outside through the water vapor discharge passage 51.

이 때, 상기 멤브레인(44)에서 분리된 수증기 분압은 상기 실외 공기 중의 수증기 분압보다 높기 때문에, 수증기 분압차에 의해 상기 멤브레인(44)에서 분리된 수증기는 상기 실외 공기 중으로 배출될 수 있다. At this time, since the partial pressure of water vapor separated from the membrane 44 is higher than the partial pressure of water in the outdoor air, water vapor separated from the membrane 44 due to the difference in water vapor partial pressure may be discharged into the outdoor air.

또한, 상기 실외 공기 중의 질소 등은 상기 멤브레인(44)의 내부로 유입되는 것은 차단된다. 즉, 상기 다공질체(41)에서 상기 액적과 상기 수증기가 상방향으로 흐르기 때문에, 상기 실외 공기 중의 질소 등은 분압이 높더라도 상기 멤브레인(44)의 내부로 유입될 수 없다.In addition, nitrogen or the like in the outdoor air is blocked from flowing into the membrane 44. That is, since the droplet and the water vapor flow upward in the porous body 41, nitrogen or the like in the outdoor air cannot flow into the membrane 44 even if the partial pressure is high.

상기와 같이, 본 발명에서는 상기 전기 삼투 멤브레인 복합체(40)에서 전기 삼투 현상을 이용하여 상기 수조(30)내의 온수를 증발시켜 증발열을 빼앗아서 상기 수조(30)내의 물을 냉각시킬 수 있다. 또한, 상기 수조(30)로부터 증발된 수증기는 상기 멤브레인(40)을 통해 외부로 배출하는 것이 용이하다. As described above, in the present invention, by using the electro-osmosis phenomenon in the electro-osmosis membrane composite 40, hot water in the water tank 30 is evaporated to take away the heat of evaporation to cool the water in the water tank 30. In addition, water vapor evaporated from the water tank 30 is easily discharged through the membrane 40 to the outside.

따라서, 본 발명에서는 별도의 압축기를 사용하지 않고, 상기 전기 삼투 멤브레인 복합체(40)를 적용함으로써, 상기 냉각 코일(20)에서 가열된 온수를 충분히 냉각시킬 수 있다. Therefore, in the present invention, by using the electric osmosis membrane composite 40 without using a separate compressor, it is possible to sufficiently cool the hot water heated in the cooling coil 20.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수조에 전기 삼투 멤브레인 복합체가 결합된 구성을 나타낸 도면이다. 도 4는 도 3의 A부분의 확대도이다. 3 is a view showing a configuration in which an electro-osmosis membrane complex is coupled to a water tank according to another embodiment of the present invention. 4 is an enlarged view of part A of FIG. 3.

본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 삼투 멤브레인 복합체(140)는, 상기 수조(30)의 상측에 구비된 수조 커버(31)에 형성된 복수의 결합홀들(31a)에 복수개가 결합되고, 상부가 오목하게 다중 절곡된 형상으로 형성된 점이 상기 일 실시예와 상이하고, 그 외 나머지 구성 및 작용은 유사하므로 유사 구성에 대한 설명은 생략하고 상이한 점을 중심으로 상세히 설명한다. Electric osmosis membrane composite 140 according to another embodiment of the present invention, a plurality of coupling holes (31a) formed in the water tank cover 31 provided on the upper side of the water tank 30 is coupled, the upper portion The point formed in a concave multi-bent shape is different from the above-described one embodiment, and the rest of the configuration and operation are similar, so a description of the similar configuration will be omitted and a detailed description will focus on the different points.

상기 전기 삼투 멤브레인 복합체(140)는 상기 수조(30)의 내부에 복수개가 서로 소정간격 이격되게 구비된다. The electrical osmosis membrane composite 140 is provided in a plurality of spaced apart from each other in the interior of the water tank (30).

상기 전기 삼투 멤브레인 복합체(140)는, 상부가 오목하게 형성되도록 다중 절곡된 형상으로 형성된다. The electro-osmosis membrane composite 140 is formed in a multi-bent shape such that the upper portion is concave.

따라서, 상기 전기 삼투 멤브레인 복합체(140)에서 상기 수조(30)내의 온수와 접촉하는 외측면인 상기 다공질체(41)의 면적이 증가되어, 상기 수조(30)내의 물을 냉각시키는 냉각 효율이 향상될 수 있다.Therefore, the area of the porous body 41, which is the outer surface in contact with the hot water in the water tank 30 in the electric osmosis membrane composite 140, is increased, thereby improving the cooling efficiency of cooling the water in the water tank 30. Can be.

또한, 상기 전기 삼투 멤브레인 복합체(140)에서 외부 공기와 접촉하는 내측면도 오목하게 형성됨으로써, 외부 공기와의 접촉하는 내측면인 상기 멤브레인(44)의 면적이 보다 넓어져서 수증기 배출이 보다 원활하게 이루어질 수 있다. In addition, the inner surface of the electrical osmosis membrane composite 140 in contact with the outside air is also concave, so that the area of the membrane 44, which is the inner surface in contact with the outside air, is wider, so that water vapor is discharged more smoothly. Can be.

또한, 상기 실시예에 한정되지 않고, 상기 수증기 배출유로(51)에서 실외로 배출되는 배출구측에는 상기 전기 삼투 멤브레인 복합체(140)가 추가적으로 구비되는 것도 물론 가능하다. In addition, the present invention is not limited to the above embodiment, and it is of course possible that the electric osmosis membrane composite 140 is additionally provided on the outlet side discharged from the water vapor discharge passage 51 to the outside.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, these are merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

10: 워터 펌프 20: 냉각 코일
30: 수조 40: 전기 삼투 멤브레인 복합체
41: 다공질체 42: 전극
43: 지지패널 44: 멤브레인10: water pump 20: cooling coil
30: water tank 40: electro-osmosis membrane complex
41: porous body 42: electrode
43: support panel 44: membrane

Claims (10)

냉수를 펌핑하는 워터 펌프와;
상기 워터 펌프에서 펌핑된 냉수를 외부 공기와 열교환시키는 냉각 코일과;
상기 냉각 코일에 연결되어, 상기 냉각 코일에서 열교환되어 가열된 온수를 토출하는 온수 토출유로와;
상기 온수 토출유로와 상기 워터 펌프 사이에 구비되어, 상기 온수 토출유로로 토출된 온수가 유입되는 수조와;
상기 수조의 내부에 구비되어, 전압 인가시 전기 삼투 현상에 의해 상기 수조 내의 온수 중 적어도 일부를 증발시켜 냉각시키고, 증발된 액적과 수증기를 분리하고 분리된 수증기만을 수증기 분압차를 이용해 외부로 배출하는 전기 삼투 멤브레인 복합체와;
상기 수조에 연결되어, 상기 전기 삼투 멤브레인 복합체에 의해 냉각된 냉수를 상기 워터펌프로 안내하는 냉수 배출유로를 포함하고,
상기 전기 삼투 멤브레인 복합체는,
상기 수조 내의 온수를 흡수하도록 다공성 소재로 형성된 다공질체와,
상기 다공질체의 상,하측에 각각 연결된 한 쌍의 전극과,
상기 한 쌍의 전극에 상기 전압을 인가하는 전원부와,
상기 다공질체의 상측에 구비되어, 상기 다공질체로 흡수된 상기 액적과 상기 수증기 중에서 상기 수증기만을 통과시키고, 통과된 상기 수증기와 외부 공기의 수증기 분압차를 이용하여, 상기 외부 공기로 배출하는 멤브레인을 포함하고,
상기 전기 삼투 멤브레인 복합체는,
상기 전극, 상기 다공질체, 상기 전극, 상기 멤브레인이 차례로 적층된 적층체이고,
상기 멤브레인에서 분리된 상기 액적을 상기 수조로 배출하는 액적 배출부와,
상기 수조와 상기 전기 삼투 멤브레인 복합체 중 어느 하나의 상부에 연결되어, 상기 전기 삼투 멤브레인 복합체에서 분리된 수증기를 실외로 배출하는 수증기 배출유로를 더 포함하는 전기 삼투 멤브레인 냉각 시스템.A water pump for pumping cold water;
A cooling coil for exchanging cold water pumped by the water pump with external air;
A hot water discharge flow path connected to the cooling coil to discharge hot water heated by heat exchange in the cooling coil;
A water tank provided between the hot water discharge flow path and the water pump to flow hot water discharged into the hot water discharge flow path;
It is provided inside the water tank to cool at least a part of the hot water in the water tank by evaporation when the voltage is applied, to separate the evaporated droplets and water vapor, and discharge only the separated water vapor to the outside using a partial pressure difference of water vapor. An electro-osmosis membrane complex;
It is connected to the water tank, and includes a cold water discharge flow path for guiding the cold water cooled by the electro-osmosis membrane complex to the water pump,
The electro-osmosis membrane composite,
A porous body formed of a porous material to absorb hot water in the water tank,
A pair of electrodes connected to upper and lower sides of the porous body,
A power supply unit for applying the voltage to the pair of electrodes,
It is provided on the upper side of the porous body, the membrane is discharged into the external air by using only the water vapor among the droplets and the water vapor absorbed into the porous body, and the partial pressure difference between the water vapor and the outside air passed through the water vapor. and,
The electro-osmosis membrane composite,
The electrode, the porous body, the electrode, the membrane is a stacked body in turn,
A droplet discharge unit for discharging the droplets separated from the membrane into the water tank,
An electric osmosis membrane cooling system further connected to the upper portion of any one of the water tank and the electro-osmosis membrane composite, and further comprising a water vapor discharge passage for discharging water vapor separated from the electro-osmosis membrane composite to the outdoors. 삭제delete 청구항 1 있어서,
상기 전기 삼투 멤브레인 복합체는,
상기 전극과 상기 멤브레인 사이에 구비되고, 상기 다공성 소재로 형성된 지지 패널을 더 포함하는 전기 삼투 멤브레인 냉각 시스템.The method according to claim 1,
The electro-osmosis membrane composite,
An electrical osmosis membrane cooling system provided between the electrode and the membrane, and further comprising a support panel formed of the porous material. 청구항 1 있어서,
상기 한 쌍의 전극은,
상기 액적과 상기 수증기가 통과하도록 메쉬 형태로 메쉬 전극인 전기 삼투 멤브레인 냉각 시스템.The method according to claim 1,
The pair of electrodes,
An electro-osmosis membrane cooling system, which is a mesh electrode in the form of a mesh to allow the droplets and the water vapor to pass through. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 수조의 개구된 상면을 덮도록 형성되고, 상기 전기 삼투 멤브레인 복합체가 결합되는 결합홀이 형성된 수조 커버를 더 포함하고,
상기 전기 삼투 멤브레인 복합체는, 상기 결합홀에 결합되고, 상기 수조의 내부로 돌출되어 외측면은 상기 온수와 접촉되고, 내측면은 외부 공기와 접촉하도록 오목한 형상으로 절곡되게 형성된 전기 삼투 멤브레인 냉각 시스템. The method according to claim 1,
It is formed to cover the opened upper surface of the water tank, and further includes a water tank cover having a coupling hole to which the electrical osmosis membrane complex is coupled,
The electro-osmosis membrane composite, the electro-osmosis membrane cooling system is formed to be bent into a concave shape coupled to the coupling hole, protruding into the inside of the water tank, the outer surface is in contact with the hot water, and the inner surface is in contact with the outside air. 냉수를 펌핑하는 워터 펌프와;
상기 워터 펌프에서 펌핑된 냉수를 외부 공기와 열교환시키는 냉각 코일과;
상기 냉각 코일에 연결되어, 상기 냉각 코일에서 열교환되어 가열된 온수를 토출하는 온수 토출유로와;
상기 온수 토출유로에 연결되고, 전압 인가시 전기 삼투 현상에 의해 상기 온수 토출유로로 토출된 온수를 증발시켜 흡수하도록 다공성 소재로 형성된 다공질체와, 상기 다공질체의 상부에 적층되어 상기 다공질체로 흡수된 액적과 수증기 중에서 수증기만을 통과시키고, 통과된 상기 수증기와 외부 공기의 수증기 분압차를 이용하여, 상기 수증기를 상기 외부 공기로 배출하는 멤브레인과, 상기 다공질체의 상,하측에 연결되는 한 쌍의 전극을 포함하는 전기 삼투 멤브레인 복합체와;
상기 전기 삼투 멤브레인 복합체에 의해 냉각된 냉수를 상기 워터펌프로 안내하는 냉수 배출유로와;
상기 전기 삼투 멤브레인 복합체에 연결되어, 상기 전기 삼투 멤브레인 복합체에서 분리된 수증기를 배출하는 수증기 배출유로를 포함하고,
상기 전기 삼투 멤브레인 복합체는,
상기 전극, 상기 다공질체, 상기 전극, 상기 멤브레인이 차례로 적층된 적층체인 전기 삼투 멤브레인 냉각 시스템. A water pump for pumping cold water;
A cooling coil for exchanging cold water pumped by the water pump with external air;
A hot water discharge flow path connected to the cooling coil to discharge hot water heated by heat exchange in the cooling coil;
A porous body formed of a porous material and connected to the hot water discharge flow path and formed of a porous material so as to evaporate and absorb hot water discharged to the hot water discharge flow path by electric osmosis when a voltage is applied, and absorbed into the porous body. A membrane for discharging the water vapor to the outside air by using only the water vapor among the droplets and water vapor and using a partial pressure difference between the water vapor and the outside air passed through, and a pair of electrodes connected to the upper and lower sides of the porous body And an electro-osmosis membrane composite comprising;
A cold water discharge flow path guiding cold water cooled by the electric osmosis membrane complex to the water pump;
It is connected to the electro-osmosis membrane composite, and includes a water vapor discharge passage for discharging the water vapor separated from the electro-osmosis membrane composite,
The electro-osmosis membrane composite,
The electrode, the porous body, the electrode, the electro-osmosis membrane cooling system, which is a laminate in which the membrane is sequentially stacked. 열교환을 통해 가열된 온수가 저수되는 수조와;
상기 수조의 개구된 상면을 덮도록 형성되고, 복수의 결합홀들이 서로 이격되게 형성된 수조 커버와;
상기 수조 커버의 결합홀들에 결합되고, 전압 인가시 전기 삼투 현상에 의해 상기 수조 내의 온수를 증발시켜 흡수하도록 다공성 소재로 형성된 다공질체와, 상기 다공질체의 상부에 적층되어 상기 다공질체로 흡수된 액적과 수증기 중에서 수증기만을 통과시키고, 통과된 상기 수증기와 외부 공기의 수증기 분압차를 이용하여, 상기 수증기를 상기 외부 공기로 배출하는 멤브레인과, 상기 다공질체의 상,하측에 연결되는 한 쌍의 메쉬 전극과, 상기 전극과 상기 멤브레인 사이에 구비되고 상기 다공성 소재로 형성된 지지 패널과, 상기 멤브레인에서 분리된 상기 액적을 상기 수조로 배출하는 액적 배출부를 포함하는 전기 삼투 멤브레인 복합체와;
상기 수조에 연결되어, 상기 전기 삼투 멤브레인 복합체에 의해 냉각된 냉수를 배출하는 냉수 배출유로와;
상기 전기 삼투 멤브레인 복합체에 연결되어, 상기 전기 삼투 멤브레인 복합체에서 분리된 수증기를 실외로 배출하는 수증기 배출유로를 포함하고,
상기 전기 삼투 멤브레인 복합체는,
상기 전극, 상기 다공질체, 상기 전극, 상기 멤브레인이 차례로 적층된 적층체이고,
상부가 오목하게 다중 절곡된 형상으로 형성되고, 상기 수조의 내부로 돌출된 하측면은 상기 수조내의 온수와 접촉하고, 오목하게 형성된 상측면은 외부 공기와 접촉하는 전기 삼투 멤브레인 냉각 시스템.A water tank in which hot water heated through heat exchange is stored;
A water tank cover formed to cover the opened upper surface of the water tank, and having a plurality of coupling holes spaced apart from each other;
A porous body formed of a porous material so as to be coupled to coupling holes of the water tank cover and to absorb and absorb hot water in the water tank by electro-osmosis when voltage is applied, and the liquid absorbed into the porous body by being stacked on top of the porous material A membrane that discharges the water vapor into the outside air by using only the water vapor among the red and water vapors and using the partial pressure difference between the water vapor and the outside air passed through, and a pair of mesh electrodes connected to upper and lower sides of the porous body And, an electro-osmosis membrane composite comprising a support panel formed between the electrode and the membrane and formed of the porous material, and a droplet discharge part for discharging the droplets separated from the membrane into the water tank;
A cold water discharge channel connected to the water tank to discharge cold water cooled by the electro-osmosis membrane complex;
It is connected to the electro-osmosis membrane composite, and includes a water vapor discharge passage for discharging the water vapor separated from the electro-osmosis membrane composite to the outdoor,
The electro-osmosis membrane composite,
The electrode, the porous body, the electrode, the membrane is a stacked body in turn,
An electric osmosis membrane cooling system in which an upper portion is formed in a concave multi-bent shape, a lower surface protruding into the water tank contacts hot water in the water tank, and a concave upper surface contacting external air.
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Title
논문(IEEE Transactions on Industry Applications Volume: 45 , Issue: 6 , Nov.-dec. 2009 ) *

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