KR20090008238U - 습기와 냉기를 분리시킨 열교환관을 장착한 냉기발생장치 - Google Patents

습기와 냉기를 분리시킨 열교환관을 장착한 냉기발생장치 Download PDF

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Abstract

본 고안은 초음파 발진기에 의한 분무 또는 노즐을 통해 고압으로 분사되는 분무를 분무배출공기공급장치(17)로 분무를 열교환관 내부로 통과시키면서 분무가 수증기로 기화되도록 하여 발생시킨 냉기는 열교환관(12) 외부에서 활용할 수 있도록 하는 습기와 냉기를 분리시킨 열교환관을 장착한 냉기발생장치에 관한 것이다.
초음파 발진기에 의해 분무를 만들거나 노즐을 통해 고압으로 물을 분사시키면서 분무를 만들어 가습하는 것은 일반적인 기술이다. 또한 물은 증발하면서 약540cal/g라는 높은 증발잠열을 빼앗아 가므로 냉각측면에서도 좋은 냉매이다. 이러한 성질을 이용하여 가습기를 냉방장치로 활용하는 기술들이 이미 고안된 바 있다. 실용신안 등록번호 제20-0292523호 [초음파기화식냉풍기], 실용신안 등록번호 제20-0321639호 [가습기를 이용한 냉방장치] 등이 그것이다. 그러나 상기의 고안에서는 분무가 증발된 후 수증기가 이용하고자하는 냉풍과 함께 배출하도록 하는 단점이 있다. 이 경우 이용하고자 하는 냉풍에 수증기가 함께 토출됨으로써 냉풍의 습도가 높아져서 쾌적함을 느낄 수 없고, 토출된 일부 수증기가 다시 물로 변하면서 증발시 빼앗아 간 증발잠열인 약540cal/g를 냉풍이용 장소에 다시 제공함으로써 냉방의 효과가 없어지게 된다.
본 고안에서는 분무가 통과하면서 수증기로 기화하면서 냉기를 발생시킬 수 있는 열교환관을 다수 설치하여 열교환관 내부로는 분무와 수증기가 통과하여 별도의 장소로 이동하도록 하고, 열교환관 외부에서는 공기/물/액체냉매 등 다른 유체 가 통과하도록 하여 냉기를 이용 장소로 보내어 사용할 수 있도록 함으로써 냉기이용 장소에는 분무나 수증기가 올 수 없도록 하여 냉방효과를 극대화시키도록 하였다.
분무, 가습기, 초음파, 열교환관, 냉풍

Description

습기와 냉기를 분리시킨 열교환관을 장착한 냉기발생장치{The cold air generator installed heat exchange pipes separating humidity and cold air}
가습기 또는 냉방기기 구조에 관한 분야
물은 증발하면서 약540cal/g라는 높은 증발잠열을 빼앗아 가므로 냉각측면에서도 좋은 냉매이며 이를 이용하여 가습기의 분무를 증발시키면서 냉방장치로 활용하고자 하는 기술들은 몇 가지가 이미 고안된 바 있다. 실용신안 등록번호 제20-0292523호 [초음파기화식냉풍기], 실용신안 등록번호 제20-0321639호 [가습기를 이용한 냉방장치] 등이 그것이다. 그러나 상기의 고안에서는 분무가 증발된 후 수증기가 이용하고자하는 냉풍과 함께 배출하도록 하는 단점이 있다. 이 경우 이용하고자 하는 냉풍에 수증기가 함께 토출됨으로써 냉풍의 습도가 높아져서 쾌적함을 느낄 수 없고, 토출된 일부 수증기가 다시 물로 변하면서 증발시 빼앗아 간 증발잠열인 약540cal/g를 냉풍이용 장소에 다시 제공함으로써 냉방의 효과가 없어지게 된다.
본 고안에서는 열교환관을 이용하여 분무와 수증기는 열교환관 내부로 흐르고 이용하고자 하는 냉기는 열교환관 외부로 흐르도록 분무와 냉기를 분리시켜 냉방의 효과를 극대화시키고자 한다. 또한 냉기 발생장소인 열교환관으로부터 멀리 떨어져 있는 냉기 이용 장소까지 냉기를 이송이 가능하도록 한다. 그리고 현재 많이 보급되어 있는 선풍기에 단순히 인접하여 설치함으로써 냉방기능을 수행할 수 있도록 하고, 냉방기능 외에도 가습기로도 사용할 수 있도록 활용성을 높이도록 한다.
분무발생통과 수증기모음통 사이에 열교환관을 설치하여 분무/수증기는 열교환관 안으로 흐르게 하고, 냉기는 열교환관 밖으로 유출되도록 하여 습기와 냉기를 분리시킴
이제까지 가습기를 이용하여 물의 증발잠열을 이용하는 냉풍기가 고안되기도 하였다. 그러나 이제까지는 증발한 수증기가 냉기와 같이 토출되는 방법을 택함으로 인하여 배출되는 냉풍에 습기가 많아서 상쾌함이 덜 하였고 수증기중 일부가 냉기이용 장소에서 다시 물로 변함으로 인해 냉각성능도 떨어져 고안은 되었지만 제품으로 만들어져 사용되지는 않고 있다.
본 고안에서는 지금까지의 냉풍기와는 달리 열교환관(12)을 설치하여 내부로 는 분무가 흐르면서 수증기로 증발하면서 냉열을 제공하도록 하고 외부로는 냉기를 취득할 유체가 흐르게 하여, 즉 습기인 수증기와 냉기가 서로 별도의 회로로 분리되게 흐르게 하여 냉풍에 습기가 없도록 하여 상쾌함을 높였으며 냉기이용 장소에 수증기가 도달하지 않음으로 인해 냉방성능을 획기적으로 높이는 계기를 제공하였다. 또한 본 고안에 의한 냉기발생장치는 기존에 보급된 많은 선풍기와 조합하여 사용할 수가 있어 자원 활용에 획기적인 기여를 할 수 있도록 하였으며, 냉방으로 사용하지 않을 경우 가습기로도 사용할 수 있는 구조이므로 활용도가 매우 높다.
도 1은 본 고안의 습기와 냉기를 분리시킨 열교환관을 장착한 냉기발생장치 설명도이다. 밀폐형의 분무발생통(11) 내부에 한 개 이상의 분무발생기(15)가 설치되고 분무발생통(11) 상부 일측에 관통되도록 물공급장치(16), 분무배출공기공급장치(17)가 각각 설치된다. 그림에서는 물공급장치(16)와 분무배출공기공급장치(17)를 반대 방향에 도시하였으나 공간 활용측면에서 같은 방향에 설치할 수도 있다. 분무발생통(11) 상부에는 수증기모음통(13)이 설치되는데 분무발생통(11)과 수증기모음통(13) 사이에는 다수개의 열교환관(12)들이 관통되도록 설치된다. 수증기모음통(13) 상부에는 수증기가 배출되도록 수증기배출구(14)가 형성된다. 그림에서 열교환관(12)들은 수직관을 도시하였지만 열교환관(12) 길이를 늘이기 위하여 일반적으로 냉열기기에서 사용되는 좌우굴곡관(미도시)을 사용할 수도 있다. 열교환관(12)은 금속관을 사용하는 것이 일반적이나 압력이 발생하지 않으므로 플라스틱 재질의 관을 사용할 수도 있다. 분무발생통(11)과 수증기모음통(13)을 연결하는 열 교환관(12)들이 분리가 가능하도록 하는 것도 본 고안의 범위에 포함되는데 이렇게 하면 열교환관을 세척하거나 보관하기에 쉽다. 분무발생기(15)는 초음파발진기 또는 고압물분사노즐 중의 하나이다. 물공급장치(16)는 물통 또는 급수관 중의 하나이다. 분무배출공기공급장치(17)에 팬이 설치되거나 외부 공기흐름을 받아들이는 통풍구 형태중 하나이다. 냉기발생장치를 제어하는 제어장치(미도시)도 본 고안의 범위에 포함된다. 작동원리는 다음과 같다. 물공급장치(16)에서 분무발생통(11) 내부로 물이 제공되면 분무발생기(15)에서 분무가 발생하여 분무발생통(11)안에 쌓이게 되고 이 분무는 분무배출공기공급장치(17)에 의해 열교환관(12) 내부를 통과하면서 증발을 하여 수증기로 변하면서 증발잠열을 빼앗아 열교환관(12)을 냉각시키며 상부에 설치된 수증기모음통(13)으로 모아진다. 열을 먹은 수증기는 수증기배출구(14)를 통하여 배출되면서 작동의 한 주기를 마친다. 일부 증발하지 않은 분무는 열교환관(12)을 타고 분무발생통(11)으로 되돌아온다. 열교환관(12) 외부에 냉기로 인한 이슬이 발생하여 부착할 수 있으므로 이 이슬이 응결되어 물이 되어 아래로 흐를 경우가 발생하므로 분무발생통(11) 상부 가장자리에 물흐름방지턱(미도시)을 설치할 수도 있다. 이제까지 설명한 냉기발생장치를 기존에 많이 보급된 선풍기 앞에 놓기만 하여도 냉풍발생장치로 쓰일 수 있다. 또는 독립적으로 가습기로도 사용할 수 있어서 활용도가 매우 우수하다고 할 수 있다. 그리고 수증기모음통(13)을 크게 만들어 그 내부에 얼음을 넣어두면 얼음이 녹으면서 물이 발생하고 이 찬물은 열교환관(12)을 통하여 더욱더 차가운 냉기를 공급할 수 있고 분무발생통(11)으로 물을 공급하는 역할을 동시에 수행 할 수 있다.
도 2는 냉각팬이 설치된 냉기발생장치 설명도이다. 도1에 추가하여 분무발생통(11)과 수증기모음통(13)과 연결되도록 냉각팬지지대(22)를 설치하고 열교환관(12)을 향하도록 냉각팬지지대(22) 일측에 냉각팬(21)을 설치한 것이 다르다. 이렇게 되면 냉각팬(21)을 통하여 공기는 열교환관(12)과 열교환하여 냉기가 되며 이 냉기는 수증기배출구(14)에서 배출되는 수증기와 분리된 독립된 회로를 형성하므로 냉각성능을 잘 유지할 수 있다. 냉각팬(21) 방향을 열교환관(12)을 등지도록 도2와 반대로 하여 냉각팬(21)이 흡입하는 공기가 열교환관(12)을 먼저 거치도록 하는 방법도 본 고안의 범위에 포함된다.
도 3은 냉기보호관이 설치된 냉기발생장치 설명도이다. 도1에서 열교환관(12)을 감싸며 하부의 분무발생통(11)과 상부의 수증기모음통(13)과 연결하여 열교환관(12)의 냉기를 독립된 공간에 보호하는 냉기보호관(31)을 추가로 설치하였다. 냉기보호관(31)은 탈착이 가능하도록 분할된 반할원통형구조(미도시)로 만들거나 탈착식 문 구조로 만들 수도 있다. 냉기보호관(31)에는 일측에 유체입구(32) 및 유체출구(33)를 형성하여 외부에서 공기/물/액체냉매/기체냉매를 유입시킨 후 차게 만들어 유출시키킬 수 있도록 한다. 유체입구(32) 및 유체출구(33)는 뚜껑(미도시)을 추가하여 설치할 수도 있다. 이 때는 단순한 가습기로도 사용할 수가 있어서 활용성이 높아진다.
도 4는 유체이송장치와 배관이 설치된 냉기발생장치 설명도이다. 도3에서 유체입구(32)에는 유입배관(42)을 설치하고 유체출구(33)에는 유출배관(43)을 설치한다. 유입배관(42) 관로에 유체이송장치(41)를 설치하여 유체를 강제로 이송하여 열 교환관(12)과 열교환을 하도록 할 수 있다. 이 때 유체는 공기, 물, 액체냉매, 기체냉매 중의 하나일 수 있다. 경우에 따라서는 유출배관(43) 관로에 유체이송장치(41)를 설치할 수도 있다. 냉기발생장치를 실외에 두고 냉기만을 실내로 유입시켜 실내를 냉방할 경우에 유익하다. 유입배관(42)과 유출배관(43)을 실내의 열교환기를 매개로 폐회로를 형성하여 사용할 수도 있다(미도시).
도 5는 수증기배출구에 수증기배출관이 설치된 냉기발생장치 설명도이다. 냉각을 위해서는 이 냉각장치에서 발생한 수증기는 멀리 버려지는 것이 좋다. 따라서 수증기배출구(14)를 덮을 수 있는 수증기배출구덮개(51)와 수증기배출구덮개(51)에 관통되도록 연결된 수증기배출관(52)을 설치한다. 이렇게 하면 증발잠열을 먹은 수증기를 냉기 이용 장소와 떨어진 멀리 버릴 수 있어서 냉방이나 쾌적함 유지에 매우 효과적이다. 예를 들면 냉기발생장치는 실내에 두고 수증기배출관(52)만을 실외로 유출시키면 실내의 습도를 높이지 않으면서 실내냉방효과를 매우 향상시킬 수 있다.
도 6은 열교환관에 열교환핀이 설치된 냉기발생장치 설명도이다. 열교환관(12)들에서 발생한 냉기를 냉기 이용 장소에 빠른 속도로 전달하기 위하여 열교환관(12)들과 외부 유체간의 열교환면적을 높일 필요가 있다. 따라서 열교환관(12)들 외부에 다수의 열교환핀(61)을 적층하여 설치함으로써 열교환 능력을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 고안의 습기와 냉기를 분리시킨 열교환관을 장착한 냉기발생장치 설명도이다.
도 2는 냉각팬이 설치된 냉기발생장치 설명도이다.
도 3은 냉기보호관이 설치된 냉기발생장치 설명도이다.
도 4는 유체이송장치와 배관이 설치된 냉기발생장치 설명도이다.
도 5는 수증기배출구에 수증기배출관이 설치된 냉기발생장치 설명도이다.
도 6은 열교환관에 열교환핀이 설치된 냉기발생장치 설명도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
11 : 분무발생통 12 : 열교환관
13 : 수증기모음통 14 : 수증기배출구
15 : 분무발생기 16 : 물공급장치
17 : 분무배출공기공급장치 21 : 냉각팬
22 : 냉각팬지지대 31 : 냉기보호관
32 : 유체입구 33 : 유체출구
41 : 유체이송장치 42 : 유입배관
43 : 유출배관 51 : 수증기배출구덮개
52 : 수증기배출관 61 : 열교환핀

Claims (7)

  1. 밀폐형의 분무발생통(11)과; 분무발생통(11) 내부에 설치되는 한 개 이상의 분무발생기(15)와; 분무발생통(11) 상부 일측에 관통되도록 각각 설치되는 물공급장치(16), 분무배출공기공급장치(17)와; 분무발생통(11) 상부에 설치되는 수증기모음통(13)과; 분무발생통(11)과 수증기모음통(13) 사이에 관통되도록 설치되는 다수개의 열교환관(12)들과; 수증기모음통(13) 상부에 형성되는 수증기배출구(14)와; 냉기발생장치를 제어하는 제어장치(미도시)로 구성되는 것을 특징으로 하는 습기와 냉기를 분리시킨 열교환관을 장착한 냉기발생장치.
  2. 제1항에 있어서, 분무발생통(11)과 수증기모음통(13)을 연결하는 열교환관(12)들이 분리가 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 습기와 냉기를 분리시킨 열교환관을 장착한 냉기발생장치.
  3. 제1항에 있어서, 분무발생통(11)과 수증기모음통(13)과 연결되도록 냉각팬지지대(22)를 설치하고 열교환관(12)을 향하도록 냉각팬지지대(22) 일측에 냉각팬(21)을 설치한 것을 특징으로 하는 습기와 냉기를 분리시킨 열교환관을 장착한 냉기발생장치.
  4. 제1항에 있어서, 열교환관(12)을 감싸며 하부의 분무발생통(11)과 상부의 수증기모음통(13)과 연결하여 열교환관(12)의 냉기를 독립된 공간에 보호하도록 설치되는 냉기보호관(31)과; 냉기보호관(31) 일측에 형성되는 유체입구(32) 및 유체출구(33)와; 유체입구(32) 및 유체출구(33)에 설치되는 뚜껑(미도시)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 습기와 냉기를 분리시킨 열교환관을 장착한 냉기발생장치.
  5. 제4항에 있어서, 유체입구(32)에는 유입배관(42)을 설치하고 유체출구(33)에는 유출배관(43)을 설치하며 유입배관(42) 관로에 유체이송장치(41)를 설치하는 것을 특징으로 하는 습기와 냉기를 분리시킨 열교환관을 장착한 냉기발생장치.
  6. 제1항에 있어서, 수증기배출구(14)를 덮을 수 있는 수증기배출구덮개(51)와; 수증기배출구덮개(51)에 관통되도록 연결된 수증기배출관(52)을 설치하는 것을 특징으로 하는 습기와 냉기를 분리시킨 열교환관을 장착한 냉기발생장치.
  7. 제1항에 있어서, 열교환관(12)들 외부에 다수의 열교환핀(61)을 적층하여 설치하는 것을 특징으로 하는 습기와 냉기를 분리시킨 열교환관을 장착한 냉기발생장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101138346B1 (ko) * 2010-01-21 2012-04-26 삼성중공업 주식회사 선박용 공조기

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