KR20190128470A - 공기청정기능을 갖는 하이브리드 냉각탑이 내장된 가습 가능 히트펌프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 히트펌프 내에 열교환기 및 냉각탑을 설치하여, 고온ㆍ고압의 냉매가스를 열교환시키는 열교환매체를 기화시켜 발생되는 증기와 응축기에서 발생되는 고온의 열을 목적 장소로 배출시킴으로써, 난방과 가습을 동시에 수행할 수 있으며, 공기청정기능을 갖는 하이브리드 냉각탑이 내장된 가습가능 히트펌프를 제공하는자 하는 것으로서, 냉매가스를 압축하여 배출하는 압축기(100), 압축기(100)에서 압축된 냉매가스를 액상으로 응축하는 응축기(200), 응축기(200)에서 응축된 액상냉매를 팽창시키는 팽창밸브(300), 팽창밸브(300)에서 팽창된 액상냉매를 증발시키면서 냉매가스를 압축기로 복귀시키는 증발기(400), 압축기(100)와 응축기(200)를 연결하는 관로상에 설치되어 압축기(100)에서 토출되는 고온 고압의 냉매가스를 열교환시키는 열교환기(500), 열교환기(500)와 연결되어 냉매가스와 열교환이 이루어진 고온의 열교환 매체로 증기를 발생시키는 냉각탑(600)을 포함하되; 응축기측 관로(L2) 상에 설치되는 온도센서(210)에 의해 온도를 측정하여 측정된 온도값에 따라 밸브(V)를 조절하여 냉매가스의 유량을 조절하는 것을 요지로 한다.

Description

공기청정기능을 갖는 하이브리드 냉각탑이 내장된 가습 가능 히트펌프 {Humidification heat pump with hybrid cooling tower with air cleaning function}
본 발명은 공기청정기능을 갖는 하이브리드 냉각탑이 내장된 가습 가능 히트펌프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 히트펌프 시스템에 냉각탑이 내장되어 난방과 가습을 동시에 구현할 수 있는 하이브리드 냉각탑이 내장된 가습 가능 히트펌프에 관한 것이다.
히트펌프는 사방밸브에 의해 냉매의 흐름을 변환하여 목적개소의 냉난방을 수행하는 공조기기이다
이러한 히트펌프의 시스템은 냉매가스를 고온ㆍ고압의 상태로 압축하여 배출하는 압축기와, 압축기에서 압축된 냉매가스를 액상으로 응축하는 응축기와, 응축기에서 응축된 저온ㆍ고압 상태의 액상냉매를 저온ㆍ저압상태의 액상냉매로 팽창시키는 팽창밸브와, 팽창밸브에서 팽창된 저온ㆍ저압의 액상냉매를 증발시키면서 냉매의 증발 잠열을 이용하여 증발기 타표면을 통과하는 피냉각물체와 열교환에 의하여 냉동효과를 달성하면서 증발하여 저온ㆍ저압의 냉매가스를 압축기로 복귀시키는 증발기를 포함하여 이루어진다.
난방 시의 히트펌프는 압축기에서 압축된 고온ㆍ고압의 냉매가스가 응축기로 토출되어 응축됨에 따라 발생되는 응축열을 이용하여 난방을 수행하게 된다.
이와 같은 히트펌프의 난방 시스템은 난방이 수행되는 장소에 건조한 분위기를 형성하게 됨으로써, 목적 장소에는 가습장치가 별도로 설치되어 습도를 유지시켜야 하는 문제점이 있을 뿐만 아니라, 항온ㆍ항습이 동시에 요구되는 장소에는 적용할 수 없는 문제점이 있어 왔다.
아울러 전 세계적으로 에너지 소비량을 절감할 수 있는 친환경 설비들이 각광을 받고 있는 상황에서, 상기한 히트펌프의 난방 시스템은 출력을 낮추지 않고서는 압축기 및 응축기의 부하를 경감시킬 수 없는 문제점이 있어 왔다.
따라서 종래의 문제점들을 해결할 수 있도록 구조적으로 개선된 히트펌프의 기술개발이 필요한 실정이다.
대한민국 등록실용신안공보 제20-0439392호 (2008 04 10. 공고) "증발식 가습기가 구비된 히트펌프 항온항습기" 대한민국 등록실용신안공보 제20-0240141호 (2001 10 11. 공고) "물접촉식 히트펌프 냉난방기"
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 히트펌프 내에 열교환기 및 냉각탑을 설치하여, 고온ㆍ고압의 냉매가스를 열교환시키는 열교환매체에 의하여 발생되는 증기와 응축기에서 발생되는 고온의 열을 목적 장소로 배출시킴으로써, 난방과 가습을 동시에 수행할 수 있는 하이브리드 냉각탑이 내장된 가습가능 히트펌프를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명 하이브리드 냉각탑이 내장된 가습 가능 히트펌프는, 냉매가스를 압축하여 배출하는 압축기, 압축기에서 압축된 냉매가스를 액상으로 응축하는 응축기, 응축기에서 응축된 액상냉매를 팽창시키는 팽창밸브, 팽창밸브에서 팽창된 액상냉매를 증발시키면서 냉매가스를 압축기로 복귀시키는 증발기, 압축기와 응축기를 연결하는 관로상에 설치되어 압축기에서 토출되는 고온 고압의 냉매가스를 열교환시키는 열교환기, 열교환기와 연결되어 냉매가스와 열교환이 이루어진 고온의 열교환 매체로 증기를 발생시키는 냉각탑을 포함하되; 응축기측 관로 상에 설치되는 온도센서에 의해 온도를 측정하여 측정된 온도값에 따라 밸브를 조절하여 냉매가스의 유량을 조절하는 것을 특징으로 한다.
또한, 열교환기는, 적층되어 열교환매체가 순환하는 통로를 형성하는 플레이트와, 적층된 플레이트의 상면에 연결된 열교환측관로와, 적층된 플레이트의 하면에 연결된 응축기측관로와, 적층된 플레이트의 상면의 양쪽 끝단부에 연결된 순환관 입구 및 순환관 출구와, 플레이트에 돌출된 형상으로 구비된 열교환핀을 포함하되; 상기 열교환핀은, 원호형상으로 돌출되어 교차하는 형식으로 구비되어 지그재그 형상의 유로를 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 순환관 입구 및 순환관 출구에는 순환관이 삽입,결합되되; 순환관 입출구는, 외측으로 확개된 형상이며, 확개된 순환관 입출구 내측면에는 오목홈이 형성되고, 오목홈에는 패킹이 삽입되어, 순환관과 순환관 입출구를 밀봉하는 것을 특징으로 한다.
또한, 패킹은, 고무성분 100중량부에 대하여 보강성 레진 10 내지 20 중량부, 산화아연 1 내지 5 중량부, 발수제인 지방산 아미드계 화합물 10 내지 20 중량부, 카본블랙 25 내지 30 중량부, 코발트 0.01 내지 3 중량부, 퀴논-이민계 산화방지제 2 내지 4 중량부를 포함하는 고무조성물로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 냉각탑은, 외형을 형성하며, 내부는 중공의 구조를 가지는 본체와, 본체의 하단부에 공간부를 형성하여 물을 저장하며, 외벽 일측에는 순환관이 관통되어 인입되고, 외벽 타측에는 증발기에서 발생하는 드레인 응축수를 유입하는 드레인 응축수 유입관이 구비된 저장탱크와, 저장탱크의 상부에 구비되며, 상협,하광의 깔대기 형상의 노즐과, 노즐 위쪽에 형성되며, 외부와 연통하는 관통공으로 유입되는 건조공기에 포함된 황사. 미세먼지를 필터링하여 걸러주는 필터와, 외부와 연통하는 관통공과 필터 사이에 형성되며, 제어부와 연동하여 각도를 조절함으로서, 유입되는 건조공기의 양을 조절하는 루버와, 노즐의 상측에 구비되며, 증기가 충진되는 충진재와, 충진재의 상측에 구비된 송풍팬으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 전기 가열기의 폐열을 이용하여 저장탱크의 물을 증발시키는 열매체보관탱크가 더 구비되되; 열매체보관탱크는, 전기가열기의 발열부 사이에 구비되며, 양측면에는 날개부가 형성된 중공의 구조를 가지고, 내부에는 열교환매체가 충진되며, 열매체보관탱크와 저장탱크를 연결하는 폐열순환관이 형성되되; 저장탱크의 내부에 구비된 폐열교환부는 코일 형상을 하고 있는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있을 것이다
난방과 가습을 동시에 수행할 수 있게 됨으로써, 목적장소에 별도의 가습장치를 구비시키지 않아도 되고, 난방 시에 목적장소의 항온ㆍ항습을 유지시킬 수 있게 되며, 이로 인해 온도 및 습도에 민감한 전산시스템이 구축된 전산실, 통신실, 정밀측정실, 문서보관실 또는 반도체, 전자, 제약, 화학 등의 각종 산업제조분야에 적용되어 항온ㆍ항습을 유지시킬 수 있는 이점이 있다.
그리고 압축기 및 응축기의 부하를 경감시켜 에너지 소비량 및 손실을 절감할 수 있게 되어 운용에 소모되는 비용을 절약할 수 있게 됨과 더불어 환경보호에 이바지할 수 있을 뿐만 아니라, 히트펌프 시스템의 경량화를 도모할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명 하이브리드 냉각탑이 내장된 가습 가능 히트펌프의 개략도,
도 2는 본 발명 열교환기의 분해사시도,
도 3은 본 발명 열교환기의 단면도,
도 4는 본 발명 열교환핀의 부분확대도,
도 5는 본 발명 순환관과 순환관 입출구의 결합단면도 및 부분확대 단면도,
도 6은 본 발명 순환관에 구비된 나선형 날개의 횡단면도,
도 7은 본 발명 냉각탑의 단면도,
도 8은 본 발명 냉각탑 제2실시 예의 단면도,
도 9는 본 발명 전기가열기의 폐열을 이용하는 개략도.
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 참고로, 본 발명을 설명하는데 참조하는 도면에 도시된 구성요소의 크기, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다.
또, 본 발명의 설명에 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자, 운용자 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 이 용어에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내리는 것이 마땅하다.
그리고 본 출원에서, '포함하다', '가지다' 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특정의 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지칭하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
그러므로, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 구현 예(態樣, aspect)(또는 실시 예)들을 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, 본 명세서에서 사용한 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 주지 또는 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
이하에서 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면을 참고하여 설명한다.
도 1은 본 발명 하이브리드 냉각탑이 내장된 가습 가능 히트펌프의 개략도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 냉각탑이 내장된 가습 가능 히트펌프는 냉매가스를 고온ㆍ고압의 상태로 압축하여 배출하는 압축기(100)와, 압축기(100)에서 압축된 냉매가스를 액상으로 응축하는 응축기(200)와, 응축기(200)에서 응축된 저온ㆍ고압 상태의 액상냉매를 저온ㆍ저압상태의 액상냉매로 팽창시키는 팽창밸브(300)와, 팽창밸브(300)에서 팽창된 저온ㆍ저압의 액상냉매를 증발시키면서 냉매의 증발 잠열을 이용하여 냉동효과를 달성하면서 증발하여 저온ㆍ저압의 냉매가스를 압축기로 복귀시키는 증발기(400)를 포함하여 이루어진다.
여기에서 본 발명에 따른 하이브리드 냉각탑이 내장된 가습 가능 히트펌프는 난방운전 시에 압축기(100)에서 압축된 고온ㆍ고압의 냉매가스를 응축기(200) 측으로 흐르도록 조작하여 발생되는 응축열을 이용하여 난방을 수행하게 되며, 응축된 액상냉매를 팽창밸브(300)에서 팽창시킨 후 증발기(400)로 흐르도록 조작하여 저온ㆍ저압의 냉매가스가 되게 한 후 압축기(100)에 흡입되는 사이클을 반복하게 된다.
그리고 본 발명에 따른 하이브리드 냉각탑이 내장된 가습 가능 히트펌프는 난방과 가습을 동시에 제공하기 위해 열교환기(500) 및 냉각탑(600)을 포함하여 이루어진다.
상기 열교환기(500)는 압축기(100)와 응축기(200)를 연결하는 관로상에 설치되는 것으로, 열교환 매체의 순환에 따라 압축기(100)에서 토출되는 고온 고압의 냉매가스를 열교환시키게 된다.
상기 냉각탑(600)은 열교환기(500)와 연결되어 냉매가스와 열교환이 이루어진 고온의 열교환 매체를 기화시켜 증기의 발생을 가능케 한다.
아울러 증발기(400)에서 발생하는 저온의 드레인 응축수를 저장탱크로 공급하여 고온ㆍ고압의 냉매가스와 열교환시키고, 또한 냉각탑(600)에서도 열교환이 이루어진 고온의 열교환 매체를 실내 공기와 열교환 시킴으로써 응축 부하를 경감시켜 응축기(200) 팬 모터의 운전 전력비를 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라 압축기(100)의 운전 부하도 경감시킬 수 있게 된다.
이와 더불어 저온 저습의 동절기에는 열교환 매체를 전기 가열기의 폐열로 열교환시켜 가열된 열교환 매체를 냉각탑(600)에서 기화시켜 증기를 발생시킴으로써 목적장소에 항온ㆍ항습 상태를 유지할 수 있는 실시예로도 변형될 수 있다.
한편 압축기(100)와 응축기(200)를 연결하는 관로는 다음과 같은 실시예로 이루어질 수 있다.
상기 압축기(100)와 응축기(200)를 연결하는 관로는 압축기(100) 측에서 분지되어 상호 병합되는 열교환기측 관로(L1) 및 응축기측 관로(L2)로 이루어지며, 열교환측 관로(L1) 상에는 열교환기(500)가 설치된다.
그리고 압축기(100) 측에서 분지되는 곳의 관로에는 밸브가 설치되어 열교환기측 관로(L1) 및 응축기측 관로(L2)로 토출되는 냉매가스의 유량을 제어할 수 있게끔 하는 것이 바람직할 것이다.
이러한 상기 밸브는 열교환기(500)로 토출되는 고온ㆍ고압의 냉매가스의 유량을 제어하여 응축기(200)에서 목표한 온도의 열을 발생시키게 할 수 있도록 다음과 같은 실시예로 이루어질 수 있다.
상기 밸브는 개도조절이 가능한 솔레노이드 밸브(V)로 이루어지며, 응축기측 관로(L2) 상에 설치되는 온도센서(210)에 의해 온도를 측정하여 측정된 온도값에 따라 도시하지 않은 제어부에서 밸브(V)의 개폐조절을 가능케 하는 구조를 구현하여 응축기측 관로(L2)의 온도가 목표한 온도보다 상대적으로 낮을 경우 응축기측 관로(L2)로 냉매가스의 유량을 증가시킨다.
이하에서는 각 구성요소의 구체적 실시 예에 관하여 설명한다.
도 2는 본 발명 열교환기의 분해사시도, 도 3은 본 발명 열교환기의 단면도, 도 4는 본 발명 열교환핀의 부분확대도이다.
도시된 바와 같이 열교환기(500)는 플레이트(513)가 적층되어 열교환매체가 순환하는 통로를 형성하고, 상면에는 열교환측관로(L1)이 연결되고, 하면에는 응축기측관로(L2)가 연결되어 있으며, 상면의 양쪽 끝단부에는 순환관 입구(511) 및 순환관 출구(512)가 형성되어 있다.
또한, 플레이트(513)에는 돌출된 형상의 열교환핀(514)이 구비되어 있는데 이와 같은 구성은 일반적으로 상용되는 판형 열교환기와 다름이 없으므로 여기에서는 구체적인 설명은 생략한다.
본 실시 예의 특징이 되는 구성은 플레이트(513)에 돌출된 형태로 구비된 열교환핀(514)의 형상에 있다.
열교환핀(514)은, 돌출된 원호형상을 하고 있으며, 원호형상으로 돌출된 열교환핀이 서로 교차하는 형식으로 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 구조를 갖는 열교환핀은 각각의 열교환핀(514)의 지그재그 형상의 유로를 이루고 있어, 그 유로를 통과하는 열교환매체의 유속을 증가시키면서, 원호형상의 구조로 인하여 열교환매체와의 접촉면적이 넓어져서, 열교환 효율이 현저하게 상승되는 기능을 가지게 된다.
이하에서는 순환관의 구조에 관하여 설명한다.
순환관은 별도의 부품으로 제조되어 결합하여 사용하게 되는데, 이때 열교환매체의 누설을 방지할 수 있는 밀봉구조가 필요하다.
도 5는 본 발명 순환관과 순환관 입출구의 결합단면도 및 부분확대 단면도,도 6은 본 발명 순환관에 구비된 나선형 날개의 횡단면도이다.
도시된 바와 같이 본 실시 예에서의 순환관 입출구(511)(512)는, 외측으로 확개된 형상을 하고 있으며, 확개된 순환관 입출구(511)(512)에는 순환관(510)이 삽입,결합되어 있다.
또한, 입출구(511)(512) 내측면에는 오목홈(515)이 형성되어 있고, 오목홈(515)에는 패킹(P)이 삽입되어 있어, 순환관(510)과 순환관 입출구(511)(512)를 밀봉한다.
이와 같은 구조를 갖는 오목홈(515)에 삽입된 패킹(P)은, 순환관 입출구(511)(512)에 순환관(510)이 삽입,결합될 때, 압력을 받아 탄성변형을 하면서, 오목홈(515)에 삽입.고정되는 것이므로, 패킹(P)이 오목홈(515)의 내부에 견고하게 고정되는 것이어서, 밀봉의 효과를 현저하게 상승시키는 기능을 가지게 된다.
이하에서는 패킹(P)의 재질에 관하여 설명한다.
상기 히트펌프가 해변 또는 섬 지역에 설치될 때는, 패킹(P)은 섬 또는 해변에서는 해수와 같은 염수(鹽水)와 접촉하기 때문에, 염수에 기인한 염해를 받기 쉽다. 염해의 원인으로서, 조풍(潮風)에 동반하여 대기 중에 비산(飛散)되어 있는 염분이 패킹(P)에 날아들어 패킹(P)의 표면에 부착되거나, 강우 시에 대기 중에 부유(浮遊)하는 염분이 비와 함께 낙하되어 패킹(P)에 부착되는 것을 들 수 있는데,
상기 패킹(P)이 해수에 의하여 부식되거나 하면, 탄성변형하는 효과가 떨어지는 경우가 발생하므로, 본 실시 예에서는 패킹(P)의 재질을 특정하여 해수에 부식되는 것을 최소화하는 발명을 개시하고 있다.
상기 패킹(P)의 재질은 고무성분 100중량부에 대하여 보강성 레진 10 내지 20 중량부, 산화아연 1 내지 5 중량부, 발수제인 지방산 아미드계 화합물 10 내지 20 중량부, 카본블랙 25 내지 30 중량부, 코발트 0.01 내지 3 중량부, 퀴논-이민계 산화방지제 2 내지 4 중량부를 포함하는 고무조성물로 이루어져 있다.
상기와 같은 고무조성물은 내열노화성이 향상되고, 고무의 열화를 방지할 수 있으며, 보강의 효과가 있어, 섬이나 해변과 같이 염분이 있고, 고온다습한 지역에서 장기간 사용 되더라도 내구성이 우수한 효과를 가지게 된다.
이와 같이 외부 조건이 가혹한 지역에서 부식과 노화를 최소화 할 수 있는 고무조성물을 패킹(P)의 재질로 채택함으로써, 패킹(P)의 탄성복원력과 순환관을 밀봉하는 밀봉력을 지속적으로 유지할 수 있는 기능을 가지게 되는 것이다.
이하에서는 순환관의 내부면에 형성된 나선형 날개에 관하여 설명한다.
나선형 날개(516)는, 순환관(510)의 내주면에 중심을 향하여 돌출되어 있다.
이와 같은 구조의 나선형 날개(516)를 통과하는 열교환매체는 나선형 날개(516)에 의하여 회전되어 와류를 형성하는 것이므로, 상기 열교환핀(514)과 열교환매체와의 열교환이 원활하게 이루어지도록 하는 기능을 하는 것이다.
이하에서는 냉각탑에 관하여 설명한다.
도 7은 본 발명 냉각탑의 단면도이다.
도시된 바와 같이 냉각탑(600)은 본체(610), 충진재(620), 필터(630), 루버(640), 송풍팬(650), 노즐(660), 저장탱크(670)로 구별된다.
본체(610)는, 냉각탑의 외형을 형성하는 부분으로, 내부는 중공의 구조를 가진다.
저장탱크(670)는, 본체의 하단부에 공간부를 형성하여 물을 저장하고 있으며, 저장탱크(670)를 형성하는 본체의 외벽에는 순환관(510)이 관통되어 인입되어 있으며, 상기 순환관(510)은 저장탱크(670)에 담겨진 물을 가열하여 증기를 발생시킨다.
상기 저장탱크(670)의 일측에는 증발기에서 발생하는 드레인 응축수를 유입하는 드레인 응축수 유입관(410)이 구비되어, 증발기에서 발생하는 저온의 드레인 응축수를 저장탱크로 공급하여 순환관(510)의 고온의 열교환매체와 열교환시킨다.
그리고 증발기의 저면에 도시하지 않은 응축수를 저장하는 탱크를 형성하여 상기 저장탱크(670)로 드레인 응축수 유입관(410)을 이용하여 연결할 수 있음은 물론이다.
노즐(660)은,상협,하광의 깔대기 형상을 하고 있으므로, 저장탱크의 내부에서 발생되어 압력이 형성된 증기는 노즐(660)을 통하여 분사되어, 후술하는 충진재(620)에 습기가 충진되도록 한다.
필터(630)는, 상기 노즐 위쪽에 형성되며, 외부와 연통하는 본체(610)의 관통공으로 유입되는 건조공기에 포함된 황사. 미세먼지 등을 필터링하여 걸러주는 기능을 한다.
상기 필터(630)는, 폴리에스터 (Polyester) 33g에 비스코스 레이온(Viscose rayon) 9g이 혼합된 혼합물을 접착제 100 중량부에 대하여 일라이트 30~40 중량부, 활성탄 10~20 중량부,비스므스(Bi) 10 중량부, 텔레늄(Te) 15중량부를 혼합하여 건조한 조성물로 이루어져 있으며, 그 하단에는 부직포가 구비된 적층의 구조를 형성하고 있다.
상기 부직포는 건조공기 중에 함유되어 있는 비교적 입자가 큰 오염물질이나 냄새 등을 걸러줄 수 있도록 하고, 위 조성물은 부직포로부터 걸러지지 않은 냄새 및 미세입자를 추가적으로 걸러준다.
이와 같은 필터는 분진을 제거하는 집진의 효과와 악취 및 유해가스를 제거하는 탈취의 효과를 함께 갖게 되는 것이다.
루버(640)는, 외부와 연통하는 본체(610)의 관통공과 상기 필터(630) 사이에 형성되며, 도시하지 않은 제어부와 연통하여 루버의 각도를 조절함으로서, 유입되는 건조공기의 양을 조절하는 기능을 한다.
충진재(620)는, 낱장의 충진재를 다수 적층함으로써 집합체로 구성하여 냉각탑의 하우징 내에 설치 및 사용되는데, 본 발명의 충진재는 단면이 벌집모양으로 돌출된 구조를 가지고 있어, 냉각탑 내부로 유입되어 실내로 배출되는 건조공기와의 접촉면적을 증가시키는 역할을 수행하며, 이를 통해 건조공기를 습기가 포함된 습한공기로 변환시키는 기능을 한다.
송풍팬(650)은, 냉각탑의 상단부 유로에 형성되어 있으며, 설명하지 않은 관로를 통하여 실내로 습한공기를 공급하는 기능을 한다.
이하에서는 냉각탑의 다른 실시 예에 관하여 설명한다.
도 8은 본 발명 냉각탑 제2실시 예의 단면도, 도 9는 본 발명 전기가열기의 폐열을 이용하는 개략도이다.
본 실시 예는, 저온 저습의 동절기에는 저장탱크의 물을 전기 가열기의 폐열로 증발시켜 가열된 증기를 발생시킴으로써 목적장소에 항온ㆍ항습 상태를 유지할 수 있고자 하는 것이다.
도시된 바와 같이 전기가열기(700)에 발열부(740)가 형성되어 있는 것은 일반적으로 상용되는 구성이므로, 여기에서는 구체적인 설명을 생략한다.
본 실시 예의 특징이 되는 것은 발열부(740) 사이에 형성되어 있는 열매체보관탱크(730), 및 폐열순환관(710)에 있다.
열매체보관탱크(730)는, 발열부(740) 사이에 구비되어 있으며, 양측면에는 날개부(731)가 형성된 중공의 구조를 가지고 있어, 발열부에서 발생되는 열을 수용할 수 있는 면적을 넓히고 있으며, 내부에는 열교환매체가 충진되어 있어, 전기가열기(700)로 난방을 하면서 남은 열로 열교환매체를 가열한다.
폐열순환관(710)은, 상기 열매체보관탱크(730)와 저장탱크(670)를 연결하는 구조를 가지고 있으며, 저장탱크(670)의 내부에 구비된 폐열교환부(720)는 코일 형상을 하고 있으므로, 저장탱크(670)에 담겨져 있는 물과의 열교환면적을 넓혀, 증기발생을 원활하도록 한다.
이상과 같이 본 발명은 히트펌프 내에 열교환기 및 냉각탑을 설치하여, 난
방과 가습을 동시에 수행할 수 있는 하이브리드 냉각탑이 내장된 가습가능 히트펌프를 제공하는 것으로서,
난방과 가습을 동시에 수행할 수 있게 됨으로써, 목적장소에 별도의 가습장치를 구비시키지 않아도 되고, 난방 시에 목적장소의 항온ㆍ항습을 유지시킬 수 있게 되며, 이로 인해 온도 및 습도에 민감한 전산시스템이 구축된 전산실, 통신실, 정밀측정실, 문서보관실 또는 반도체, 전자, 제약, 화학 등의 각종 산업제조분야에 적용되어 항온ㆍ항습을 유지시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 압축기 및 응축기의 부하를 경감시켜 에너지 소비량 및 손실을 절감할 수 있게 되어 운용에 소모되는 비용을 절약할 수 있게 됨과 더불어 환경보호에 이바지할 수 있을 뿐만 아니라, 히트펌프 시스템의 경량화를 도모할 수 있는 이점이 있다.
100:압축기 200:응축기
300:팽창밸브 400:증발기
410:드레인 응축수 유입관 500:열교환기
510:순환관 511:순환관입구
512:순환관출구 513:플레이트
514:열교환핀 515:오목홈
516:나선형날개 600:냉각탑
610:본체 620:충진재
630:필터 640:루버
650:송풍팬 660:노즐
670:저장탱크 700:전기가열기
710:폐열순환관 720:폐열교환부
730:열매체보관탱크 731:날개부
740:발열부
L1:열교환측 관로 L2:응축기측 관로
V:밸브 P:패킹

Claims (6)

  1. 냉매가스를 압축하여 배출하는 압축기(100),
    압축기(100)에서 압축된 냉매가스를 액상으로 응축하는 응축기(200),
    응축기(200)에서 응축된 액상냉매를 팽창시키는 팽창밸브(300),
    팽창밸브(300)에서 팽창된 액상냉매를 증발시키면서 냉매가스를 압축기로 복귀시키는 증발기(400),
    압축기(100)와 응축기(200)를 연결하는 관로상에 설치되어 압축기(100)에서 토출되는 고온 고압의 냉매가스를 열교환시키는 열교환기(500),
    열교환기(500)와 연결되어 냉매가스와 열교환이 이루어진 고온의 열교환 매체로 증기를 발생시키는 냉각탑(600)을 포함하되;
    응축기측 관로(L2) 상에 설치되는 온도센서(210)에 의해 온도를 측정하여 측정된 온도값에 따라 밸브(V)를 조절하여 냉매가스의 유량을 조절하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 냉각탑이 내장된 가습 가능 히트펌프.
  2. 청구항 제1항에 있어서,
    열교환기(500)는,
    적층되어 열교환매체가 순환하는 통로를 형성하는 플레이트(513)와,
    적층된 플레이트의 상면에 연결된 열교환측관로(L1)와,
    적층된 플레이트의 하면에 연결된 응축기측관로(L2)와,
    적층된 플레이트의 상면의 양쪽 끝단부에 연결된 순환관 입구(511) 및 순환관 출구(512)와,
    플레이트(513)에 돌출된 형상으로 구비된 열교환핀(514)을 포함하되;
    상기 열교환핀(514)은,
    원호형상으로 돌출되어 교차하는 형식으로 구비되어 지그재그 형상의 유로를 형성하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 냉각탑이 내장된 가습 가능 히트펌프.
  3. 청구항 제2항에 있어서,
    순환관 입구(511) 및 순환관 출구(512)에는 순환관(510)이 삽입,결합되되;
    순환관 입출구(511)(512)는, 외측으로 확개된 형상이며,
    확개된 순환관 입출구(511)(512) 내측면에는 오목홈(515)이 형성되고, 오목홈(515)에는 패킹(P)이 삽입되어, 순환관(510)과 순환관 입출구(511)(512)를 밀봉하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 냉각탑이 내장된 가습 가능 히트펌프.
  4. 청구항 제3항에 있어서,
    패킹(P)은,
    고무성분 100중량부에 대하여 보강성 레진 10 내지 20 중량부, 산화아연 1 내지 5 중량부, 발수제인 지방산 아미드계 화합물 10 내지 20 중량부, 카본블랙 25 내지 30 중량부, 코발트 0.01 내지 3 중량부, 퀴논-이민계 산화방지제 2 내지 4 중량부를 포함하는 고무조성물로 이루어진 것을 특징으로 하는 하이브리드 냉각탑이 내장된 가습 가능 히트펌프.
  5. 청구항 제4항에 있어서,
    냉각탑(600)은,
    외형을 형성하며, 내부는 중공의 구조를 가지는 본체(610)와,
    본체의 하단부에 공간부를 형성하여 물을 저장하며, 외벽 일측에는 순환관(510)이 관통되어 인입되고, 외벽 타측에는 증발기에서 발생하는 드레인 응축수를 유입하는 드레인 응축수 유입관(410)이 구비된 저장탱크(670)와,
    저장탱크(670)의 상부에 구비되며, 상협,하광의 깔대기 형상의 노즐(660)과,
    노즐 위쪽에 형성되며, 외부와 연통하는 관통공으로 유입되는 건조공기에 포함된 황사. 미세먼지를 필터링하여 걸러주는 필터(630)와,
    외부와 연통하는 관통공과 필터(630) 사이에 형성되며, 제어부와 연동하여 각도를 조절함으로서, 유입되는 건조공기의 양을 조절하는 루버(640)와
    노즐(660)의 상측에 구비되며, 증기가 충진되는 충진재(620)와,
    충진재(620)의 상측에 구비된 송풍팬(650)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 하이브리드 냉각탑이 내장된 가습 가능 히트펌프.
  6. 청구항 제5항에 있어서,
    전기 가열기의 폐열을 이용하여 저장탱크의 물을 증발시키는 열매체보관탱크(730)가 더 구비되되;
    열매체보관탱크(730)는, 전기가열기의 발열부(740) 사이에 구비되며, 양측면에는 날개부(731)가 형성된 중공의 구조를 가지고, 내부에는 열교환매체가 충진되며,
    열매체보관탱크(730)와 저장탱크(670)를 연결하는 폐열순환관(710)이 형성되되;
    저장탱크(670)의 내부에 구비된 폐열교환부(720)는 코일 형상을 하고 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 냉각탑이 내장된 가습 가능 히트펌프.
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