KR20000020820A - 간접 증발 냉각형 공기 조화기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종래의 증발 냉각형 공기 조화기는 물의 증발 잠열을 이용하여 냉각을 실시하므로 습도가 높은 지역에서는 증발 잠열 효과가 작아 사용이 불가능하고 토출 공기의 습도가 높아져 불쾌감을 유발하는 문제점이 있기 때문에,

외부 공기를 유입시키는 팬과, 유입공기의 습기를 흡수하는 원판형의 흡습제와, 상기 흡습제를 회전시키는 모터와, 상기 흡습제의 일부를 가열하여 흡습제의 수분을 탈착시키는 히터와, 실내외의 유로를 적절하게 조절하기 위한 복수개의 댐퍼와, 수조의 물을 흡수하여 공기와 접촉시켜주는 증발용 엘리먼트와, 상기 증발용 엘리먼트를 통과한 공기와 흡습제에 의해 습기가 제거된 공기 사이의 열교환이 이루어지는 열교환기로 구성됨으로써,

저온 다습한 공기가 실내로 토출되지 않고 고온 건조한 공기가 저온 다습한 공기과의 비접촉 열교환을 통해 냉각된 후 실내로 토출되므로 습도가 높은 지역에서도 사용이 가능한 간접 증발 냉각형 공기 조화기에 관한 것이다.

Description

간접 증발 냉각형 공기 조화기

본 발명은 실내를 냉방 또는 난방하여 쾌적한 환경이 되도록 하는 공기 조화기에 관한 것으로서, 특히 냉매를 사용하지 않고 물의 증발 잠열을 이용하여 공기의 냉각이 이루어지도록 함으로써 환경에 악영향을 끼치지 않는 증발 냉각 방식의 공기 조화기에 관한 것이다.

일반적으로 사용되는 공기 조화기의 경우 냉매를 사용하여 실내를 냉방 또는 난방하게 된다. 즉, 냉매의 기화에 따른 잠열을 이용하여 실내를 냉방하고, 냉매의 액화에 따른 잠열을 이용하여 실내를 난방하고 있다.

상기한 종래의 공기 조화기는 작동 매체로 오존층 파괴의 주범으로 알려진 프레온(CFC)계열의 냉매를 사용하고 있는데, 환경 단체 및 각국 정부의 환경 관련 규제로 인하여 사용이 제한되고 있으며, 냉매의 순환시 많은 동력을 소비하는 문제점이 있다. 따라서, 프레온 가스가 아닌 다른 냉매를 사용하는 공기 조화기나 아예 냉매가 필요없는 공기 조화기가 개발되고 있는데, 그 중 대표적인 것이 물의 증발 잠열을 이용하여 실내를 냉방하는 증발 냉각 방식의 공기 조화기이다.

종래의 증발 냉각형 공기 조화기는 도 1에 도시된 바와 같이 물이 채워진 수조(11)와, 상기 수조상에 설치되어 수조(11)의 물을 흡수하는 고흡수성 엘리먼트(12)와, 상기 고흡수성 엘리먼트(12)에 공기를 송풍하여 차갑고 습도가 높은 공기가 토출되도록 하는 송풍 팬(13)으로 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 종래의 증발 냉각형 공기 조화기는 공기에 물을 뿌려줌으로써 공기의 온도를 떨어뜨리도록 하고 있다.

송풍 팬(13)의 동작에 따라 외부 공기가 유입되고, 수조(11)에 담긴 물은 고흡수성 엘리먼트(12)의 모세관 현상에 의해 고흡수성 엘리먼트(12)로 빨아 올려진다. 유입된 공기는 송풍 팬(13)의 동작에 따라 상기 고흡수성 엘리먼트(12)를 통과하여 실내로 토출됨으로써 실내를 냉방하게 된다. 즉, 외부 공기가 유입된 후 상기 고흡수성 엘리먼트(12)를 통과하면서 고흡수성 엘리먼트(12)의 수분을 증발시키게 되므로, 공기는 자신이 가지고 있는 열을 수분의 증발 잠열로 빼앗겨 온도가 하강된 후 토출되어 실내를 냉방하게 된다.

상기한 증발 냉각형 공기 조화기는 물이 증발될 때 주위의 공기가 가지고 있는 열을 빼앗아 가는 증발 잠열을 이용한 것으로서, 증발 잠열 효과가 큰 사막과 같은 건조 지역에서 주로 사용되고 있다.

도 2를 참고하여 설명하면, 유입공기 A(온도 t1, 비습도 w1)가 고흡수성 엘리먼트를 통과하면서 수분을 증발시켜 온도가 하강되고 비습도가 증가된 토출공기 B(온도 t2, 비습도 w2)가 된다. 따라서, 실내로 토출되는 공기 B는 유입공기 A에 비해 낮은 온도가 되어 실내를 냉방하게 된다.

그러나, 상기와 같이 구성된 종래의 증발 냉각형 공기 조화기는 물의 증발 잠열을 이용하여 냉각을 실시하므로 습도가 높은 지역에서는 증발 잠열 효과가 작아 사용이 불가능하고 토출 공기의 습도가 높아져 불쾌감을 유발하는 문제점이 있다.

즉, 습도가 높은 지역에서는 물이 거의 증발되지 않게 되므로 증발에 따른 잠열 효과가 미약하여 사용이 불가능하고, 외부로부터 유입되는 공기가 물과 직접 접촉하여 증발시키게 되므로 실내로 토출되는 공기의 습도가 높아지게 된다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 흡습제를 이용하여 외기 공기를 제습하고 증발 엘리먼트를 통과한 저온 다습한 공기와의 열교환을 하도록 한 후에 실내로 토출시켜 토출 공기의 온도와 습도가 동시에 낮아지도록 함으로써, 고온 다습한 지역에서도 사용이 가능하고 실내 난방용으로도 사용이 가능한 간접 증발 냉각형 공기 조화기를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 증발 냉각형 공기 조화기가 도시된 구성도,

도 2는 증발 냉각 방식에 따른 온도-습도 변화 그래프,

도 3과 도4는 본 발명에 의한 간접 증발 냉각형 공기 조화기의 구성도로서,

도 3은 여름철, 도 4는 겨울철의 댐퍼 개폐 상태가 도시된 구성도,

도 5는 본 고안의 요부 구성인 열교환기의 일부가 도시된 사시도,

도 6은 본 고안의 요부 구성인 흡습제가 도시된 상세도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

51,52 : 팬 53 : 흡습제

54 : 모터 55 : 히터

56 : 댐퍼 57 : 증발용 댐퍼

58 : 열교환기 59 : 수조

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 외부 공기를 유입시키는 팬과, 유입공기의 습기를 흡수하는 원판형의 흡습제와, 상기 흡습제를 회전시키는 모터와, 상기 흡습제의 일부를 가열하여 흡습제의 수분을 탈착시키는 히터와, 실내외의 유로를 적절하게 조절하기 위한 복수개의 댐퍼와, 수조의 물을 흡수하여 공기와 접촉시켜주는 증발용 엘리먼트와, 상기 증발용 엘리먼트를 통과한 공기와 흡습제에 의해 습기가 제거된 공기 사이의 열교환이 이루어지는 열교환기로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 간접 증발 냉각형 공기 조화기는 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 외부 공기를 유입시키는 2개의 팬(51,52)과, 유입공기의 습기를 흡수하는 원판형의 흡습제(53)와, 상기 흡습제(53)를 회전시키는 모터(54)와, 상기 흡습제(53)의 일부를 가열하여 흡습제(53)의 수분을 탈착시키는 히터(55)와, 실내외의 유로를 적절하게 조절하기 위한 복수개의 댐퍼(56a,56b,56c)와, 수조(59)의 물을 흡수하여 공기와 접촉시켜주는 증발용 엘리먼트(57)와, 상기 증발용 엘리먼트(57)를 통과한 공기와 흡습제(53)에 의해 습기가 제거된 공기 사이의 열교환이 이루어지는 열교환기(58)로 구성된다.

상기 열교환기는 증발용 엘리먼트를 통과한 저온 고습한 공기와 흡습제에 의해 습기가 제거된 고온 저습한 공기가 직접 접촉되지 않도록 서로 다른 통로를 통과하도록 하는 비접촉 방식으로서, 2개의 기류는 서로 직교 방향으로 이동된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 간접 증발 냉각형 공기 조화기는 유입 공기를 건조시키고 수분의 증발 잠열에 의해 냉각된 공기와 열교환이 이루어지도록 한 후 실내로 저온 건조한 공기를 토출시켜 실내를 냉방함과 동시에 습도를 낮게 하여 쾌적한 환경이 되도록 한다.

여름철과 같이 외부 공기가 고온 고습 상태인 경우에는 댐퍼(56a,56b,56c)가 도 3에 도시된 바와 같이 열리게 된다. 따라서, 제1팬(51)의 동작에 따라 외부 공기가 유입되고, 유입된 공기는 모터(54)에 의해 회전되는 흡습제(53)를 통과하면서 습기가 제거되어 고온 건조한 공기로 변화된다. 여름철에는 증발용 엘리먼트(57)측 댐퍼(56c)가 열려 있으므로, 고온 건조한 공기중 일부는 증발용 엘리먼트(57)측으로 이동되고 나머지 일부는 열교환기(58)측으로 이동된다.

증발용 엘리먼트(58)측으로 이동된 공기는 증발용 엘리먼트(58)를 통과하면서 수조(59)로부터 끌어 올려진 수분을 증발시키게 되는데, 이때 공기가 가지고 있는 에너지의 상당 부분이 물의 증발 잠열로 이용된다. 따라서, 유입된 공기는 저온 고습한 공기로 변화되고 열교환기(58)측으로 이동되어 고온 저습한 공기와 열교환을 한 후 실외로 배출된다. 저온 고습한 공기와의 열교환을 통해 냉각된 저습 공기는 실내로 토출되어 실내를 냉방하게 된다. 이때, 고온 저습한 공기와 저온 고습한 공기는 유로가 서로 다르기 때문에 접촉되지 않고 단지 열교환만이 이루어진다.

또, 제2팬(52)의 동작에 따라 실외 공기가 유입된 후 히터(55)에 의해 가열된 후 흡습제(53)의 일부를 통과하게 된다. 가열된 공기는 흡습제(53)를 통과하면서 흡습제(53)에 함유된 수분을 탈착 재생시킨 후 실외를 향해 열려있는 댐퍼(56b)를 통해 실외로 배출된다.

겨울철의 경우에는 도 4에 도시된 바와 같이 증발용 엘리먼트측 댐퍼(56c)를 폐쇄하고, 히터(55)가 설치되지 않은 쪽의 댐퍼(56a)를 실외쪽으로 개방하고 있다. 따라서, 제1팬(51)의 동작에 따라 유입된 외부 공기는 흡습제(53)를 통과하면서 건조된 후 댐퍼(56a)를 통해 실외로 방출된다.

제2팬(52)의 동작에 따라 유입된 공기는 히터(55)에 의해 가열되어 흡습제(53)를 통과하게 되므로 흡습제(53)에 포함된 수분을 탈착시켜 재생하게 된다. 흡습제(53)를 통과하면서 생성된 고온 다습한 공기는 댐퍼(56c)가 열교환기(58)측으로 열려 있으므로, 모두 열교환기(58)측으로 이동되어 곧바로 실내로 토출된다. 이때, 증발용 엘리먼트(57)측에는 공기 흐름이 없으므로 열교환기(58)에서는 열교환이 이루어지지 않게 되고, 고온 다습한 공기는 곧바로 실내로 토출되어 실내를 난방시키게 된다.

이와 같이, 본 발명의 간접 증발 냉각형 공기 조화기는 저온 다습한 공기가 실내로 토출되지 않고 고온 건조한 공기가 저온 다습한 공기과의 비접촉 열교환을 통해 냉각된 후 실내로 토출되므로 습도가 높은 지역에서도 사용이 가능한 이점이 있다.

또, 댐퍼의 개폐를 제어하여 겨울철에는 난방용으로도 사용할 수 있으므로 그 용도가 다양해지는 다른 이점이 있다.

Claims (2)

1. 외부 공기를 유입시키는 팬과, 유입공기의 습기를 흡수하는 원판형의 흡습제와, 상기 흡습제를 회전시키는 모터와, 상기 흡습제의 일부를 가열하여 흡습제의 수분을 탈착시키는 히터와, 실내외의 유로를 적절하게 조절하기 위한 복수개의 댐퍼와, 수조의 물을 흡수하여 공기와 접촉시켜주는 증발용 엘리먼트와, 상기 증발용 엘리먼트를 통과한 공기와 흡습제에 의해 습기가 제거된 공기 사이의 열교환이 이루어지는 열교환기로 구성된 것을 특징으로 하는 간접 증발 냉각형 공기 조화기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 열교환기는 증발용 엘리먼트를 통과한 저온 고습한 공기와 흡습제에 의해 습기가 제거된 고온 저습한 공기가 직접 접촉되지 않도록 서로 다른 통로를 통과하도록 하는 비접촉 방식으로 형성된 것을 특징으로 하는 간접 증발 냉각형 공기 조화기.