증발냉각기능을 구비한 제습장치 {DEHUMIDIFIER HAVING EVAPORATIVE COOLING FUNCTION}

본 발명은 증발냉각기능을 구비한 제습장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 증발냉각에 의해 열교환 효율을 향상시키는 제습장치에 관한 것이다.

일반적으로, 제습기는 공기 중에 함유된 습기를 제거하여 실내공간의 습도를 조절하는 기기이다. 제습기는 압축기, 응축기 및 열교환기로 이루어진 냉동사이클을 이용하여 공기 중의 습기를 제거한다. 즉, 공기에 함유된 수증기를 열교환기에서 물로 응축함으로써, 공기 중의 습기를 제거하는 것이다.

제습장치의 구성 중 증발기는 액상의 냉매가 증발되어 기상이 되는 과정에서 주변의 열을 흡수함에 따라 주변공기가 냉각되고, 압축기는 증발기에서 증발한 기상의 냉매를 흡입하는 작용과 그 냉매를 응축기의 포화압력까지 압력을 높여서 내보내는 작용을 하는데, 압축기를 거치면서 냉매는 고온고압 상태가 된다.

또한, 응축기는 압축기에 의해서 압축된 고온고압의 냉매가 그보다 낮은 온도의 주변 공기와 열교환 하도록 함에 따라 상온 고압으로 응축되면서 재액화되도록 하는바, 액화된 냉매는 보통 응축온도보다 더 낮은 과냉각 액체가 되어 응축기에서 나오게 된다.

한편, 응축기로부터 나오는 액상 냉매는 팽창밸브를 거치면서 압력이 낮게 되어 냉매가 증발되기 쉬운 상태가 되고, 이 저압의 액상 냉매는 상기 증발기로 재순환되어 증발기 주변의 공기를 냉각시키게 되는데, 이 과정에서 공기 중에 포함된 습증기가 증발기 표면에 응결되면서 드레인호스를 통해 배출되어 공기 중의 습도가 낮아지게 된다.

이와 같이 크게 증발기-압축기-응축기-팽창밸브로 이루어지는 제습장치가 실내로 순환 공급되는 송풍덕트 상에 마련되면, 공기가 상기 증발기와 응축기를 거쳐 실내로 송풍되고 그 실내의 공기는 다시 상기 증발기로 유입되는 순환과정을 반복하면서 실내의 제습이 이루어지게 된다.

이러한 종래기술의 제습장치는 제습과 재생기능을 번갈아 수행하며 여러개의 소형탱크로 분리 및 유니트화 되어 공급관로에 병렬 접속되는 제1 및 제2탱크와; 상기 제1 및 제2탱크의 입구측 공급관로에 설치되어 공기압에 의해 작동하면서 제1 및 제2 탱크로 유입되는 공급공기의 방향을 절환시켜 주는 방향절환 밸브와; 상기 소형탱크와 보조재생관로를 통하여 연결되며 제습기능을 수행하는 2개의 보조

탱크와; 상기 제1 및 제2탱크의 출구와 입구측 공급관로에 설치되어 제습탱크로부터 배출되는 건조공기의 방향을 절환하여 사용처로 배출함과 동시 제2탱크로 유입되는 건조공기의 유입방향을 제어하는 제1제습 재생밸브계와; 상기 보조탱크를 연결하는 보조관로와 제1제습 재생밸브계를 연결하는 연결관로에 설치되어 재생탱크 및 일측의 보조탱크로 유입되는 건조공기의 공급방향을 제어하는 제2제습 재생밸브계 및; 상기 보조탱크 사이의 보조재생관로와 배기관로를 연결하는 회수관의 연결지점에 설치되어 공기압에 의해 작동하면서 각각의 보조탱크로 유입되는 건조공기의 방향을 제어하는 방향절환 밸브로 구성됨을 특징으로 한다.

그러나 종래기술의 제습장치는 제습 및 재생기능을 번갈아 가며 수행하는 제1 및 제2탱크를 여러개의 소형탱크로 분리 형성하여 효율이 한정되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 증발기에서 열교환된 저온의 압축공기가 예냉기로 유입된 후 유입 방향과 반대 방향으로 이동하면서 예냉기 내부로 유입되는 고온다습의 압축공기에 의해 열교환되는 과정에서 저온의 압축공기 흐름을 열교환을 위한 고온의 압축공기의 흐름과 반대 방향으로 진행시켜 열교환 효율이 향상 가능한 증발냉각기능을 구비한 제습장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 증발기에서의 열교환된 저온의 압축공기가 예냉기 내부의 압축공기 유입관으로 유입된 후 상기 압축공기 유입관 상측의 방향전환 압축공기 유입관을 통해 공기의 흐름을 반대로 유입하는 과정에서 상기 예냉기 내부로 유입된 증발식 냉각기의 고온다습의 압축공기와 열교환되는 증발냉각기능을 구비한 제습장치를 통해 구현될 수 있다.

그리고 상기 예냉기는 내부에 상기 방향전환 압축공기 유입관과의 접촉 면적 향상을 위해 지그재그 형태로 방향안내판이 상하 이격될 수 있다.

또한, 상기 증발기와 상기 증발식 냉각기가 배관을 통해 연결되어 상기 증발기의 저온 압축공기가 상기 증발식 냉각기로 공급되어 고온다습의 압축공기의 온도를 하강시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 증발기에서 열교환된 저온의 압축공기가 예냉기로 유입된 후 유입 방향과 반대 방향으로 이동하면서 예냉기 내부로 유입되는 고온다습의 압축공기에 의해 열교환되는 과정에서 저온의 압축공기 흐름을 열교환을 위한 고온의 압축공기의 흐름과 반대 방향으로 진행시켜 열교환 효율이 향상 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 증발냉각기능을 구비한 제습장치를 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 증발냉각기능을 구비한 제습장치에서 예냉기를 도시한 확대도이다.
도 3은 본 발명의 증발냉각기능을 구비한 제습장치에서 예냉기의 열교환부를 를 도시한 사시도이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

이하, 본 발명의 구성을 첨부된 도면을 참조로 설명하면, 도 1은 본 발명의 증발냉각기능을 구비한 제습장치를 도시한 개략도이고, 도 2는 본 발명의 증발냉각기능을 구비한 제습장치에서 예냉기를 도시한 확대도이며, 도 3은 본 발명의 증발냉각기능을 구비한 제습장치에서 예냉기의 열교환부를 도시한 사시도이다.

이들 도면에 의하면, 본 발명에 따른 증발냉각기능을 구비한 제습장치(100)는 증발식 냉각기(EVA. COOLER: 110), 예냉기(PRECOOLER: 120), 증발기(EVAPORATOR: 130) 및 냉각 응축기(Ref. COOLED CONDENSER:140)를 포함한다.

증발식 냉각기(110)는 냉매를 사용하지 않고도 주위의 공기보다 저온의 공기를 제공할 수 있으며, 응축수의 증발 잠열을 이용하여 공기를 냉각하는 방식이다.

특히, 상기 증발식 냉각기(110)는 공기 흡입구를 통해 유입된 외부 공기를 응축수의 증발 잠열을 이용하여 냉각한 후 필터를 거쳐 예냉기(120)로 공급하게 된다.

예냉기(120)는 후술할 증발기(130)에서의 열교환된 저온의 압축공기가 예냉기 내부로 유입된 후 유입 방황과 반대 방향으로 전환된 압축공기가 배출되면서 내부로 유입된 증발식 냉각기(110)의 고온다습의 압축공기에 의해 열교환 된다.

이를 위해 상기 예냉기(120)는 외관(121) 및 열교환부(122)를 포함하며, 상기 열교환부(122)는 세부적으로 지지대(123a, 123b), 압축공기 유입관(124), 방향전환 압축공기 유입관(125) 및 방향 안내판(126)을 포함한다.

외관(121)은 중공 형성되면서 앞뒤로 밀폐되며 외주면 상단에 증발식 냉각기(110)와 연결되는 공기 흡입구와 열교환된 공기가 배출되는 공기 배출구가 각각 형성되고, 외주면 하단 전후에 증발기(130)와 연결된 압축공기입구와 압축공기출구가 각각 형성된다.

이때, 공기 흡입구와 연결된 연결라인 상에 증발식 냉각기(110)에서 공급되는 압축공기를 필터링하는 필터와 공기 흡입 게이지가 설치되고, 공기 배출구와 연결된 연결라인 상에 예냉기(120)에서 연교환 후의 공기압을 측정하는 공기 배출 게이지와 필터링하는 필터가 설치된다.

열교환부(122)는 외관(121)의 내부에 설치되어 증발기(130)에서의 열교환된 저온의 압축공기가 예냉기(120) 내부에 다수 배치된 압축공기 유입관(124)으로 유입된 후 상기 압축공기 유입관(124) 상측에 다수 배치된 방향전환 압축공기 유입관(126)을 통해 공기의 흐름을 반대로 유입하는 과정에서 상기 예냉기(120) 내부로 유입된 증발식 냉각기130)의 고온다습의 압축공기가 열교환된다.

여기서, 지지대(123a, 123b)는 외관(121)의 내부 양끝단에 배치되어 그 사이에 다수의 압축공기 유입관(124)과 다수의 방향전환 압축공기 유입관(125)이 상하로 구비된다.

한편, 도면에는 도시하지 않았지만 압축공기 유입관(124)의 출구와 이와 이웃한 상측의 방향전환 압축공기 유입관(125) 입구에 반구 형상의 홈이 형성된 공기 가이드가 설치되어 공기의 진행 방향을 안내할 수 있다.

압축공기 유입관(124)과 방향전환 압축공기 유입관(125)은 지지대(123a, 123b)의 상하측에 설정 간격을 갖도록 다수 배치되어 하측의 압축공기 유입관(124)을 통해 유입된 압축공기가 상측의 방향전환 압축공기 유입관(125)을 통해 유입 방향과 반대 방향으로 배출되므로 열교환 효율의 향상이 가능하다.

방향 안내판(126)은 압축공기 유입관(124)과 방향전환 압축공기 유입관(125)의 사이에 상하로 설정 간격마다 지그재그 형태로 배치되어 상기 방향전환 압축공기 유입관(125)과의 접촉 면적을 향상시켜 열교환율을 상승시키게 된다.

즉, 상기 방향 안내판(126)은 증발식 냉각기(110)에서 공급된 고온다습의 압축공기가 예냉기(120)의 내부로 유입되어 지그재그 형태로 이동하면서 압축공기 유입관(124)과 방향전환 압축공기 유입관(125)에 접촉 면적이 상승되는 것이다.

한편, 도면에는 도시하지 않았지만 이웃한 방향 안내판(126)에 간격 조절이 가능하도록 간격 조절부가 구비될 수 있으며, 서로 간섭하지 않는 위치에 설치되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 간격 조절부는 이웃한 방향 안내판(126)에 각각 결합되되 외주면에 나선 방향이 반대인 상태로 양측에 구비되면서 외측단이 이웃한 방향 안내판(126)에 고정되는 나선축 형상의 연결부재와 상기 연결부재의 대향된 내측단 단부에 상기 연결부재의 나선에 각각 나선 체결되도록 중심을 기준으로 내주면 양단에 나선 방향이 반대인 결속부재를 포함한다. 이렇게, 이웃한 방향 안내판(126)의 간격 조정이 요구되는 경우 결속부재를 어느 한 방향으로 회전시키면 해당 방향에 따라 상기 이웃한 방향 안내판(126)의 간격을 줄이거나 늘릴 수 있다. 더욱이, 상기 연결부재의 나선에 내주면에 나선이 형성된 스토퍼가 체결되어 방향 안내판(126)의 위치를 고정시키고자 하는 경우 결속부재의 외측벽에 밀착되도록 체결 고정시켜 상기 결속부재가 풀리는 것을 방지하게 된다.

한편, 상기 간격 조절부는 상측의 방향 안내판(126)들끼리 연결하고, 하측의 방향 안내판(126)들끼리 연결하는 것이 바람직하다.

증발기(130)는 예냉기(120)와의 사이에 압축공기입구와 압축공기출구가 각각 연결되며, 외관(131) 내부에 냉매배관(132)이 수직 방향의 지그재그 형상으로 배치되면서 상기 냉매배관(132)의 도중에 다수의 직립한 방열판(133)이 미세 간격으로 배치되고 상기 예냉기(120)와 동일하게 방향 안내판(134)이 지그재그 형태로 배치된다.

더욱이, 상기 증발기(130)에 구성인 외관(131)의 외주면 하단 전방에 증발식 냉각기(110)로 저온의 압축공기를 직접 공급하는 제1 연결라인(150)이 밸브에 의해 개폐 가능하도록 구비된다.

냉각 응축기(140)는 제2 연결라인(152)을 통해 증발기(130)의 냉매배관(132)과 연결되며, 상기 냉매배관(132)은 냉매가 압축기(162)와 냉각 응축기(140) 및 팽창 밸브(expansion valve: 168)를 통하여 증발기(130)로 순환되어지면서 열교환되어지는 것이다.

한편, 제2 연결라인(152)에는 축전지(accumulator: 161), 압축기(ref. compressor: 162), 냉각 응축기(140), 수액기(liquid receiver: 165), 필터 드라이어(filter dryer: 166), 검사유리창(sight glass: 167) 및 팽창 밸브(168) 순으로 설치된다.

여기서 수액기(165)는 냉각응축기(140)의 팬 구동시 고온·고압의 가스가 온도 차이로 인해 액화되는 과정에서 전부 액화되지 못함에 따라 순수하게 액체만 뽑아 쓰게 하는 장치이고, 필터 드라이어(166)는 가스 중에 함유된 수분(냉동작용 저해)을 흡수하며, 이물질 제거를 위한 필터 역할도 한다.

그리고 상기 제2 연결라인(152) 중 압축기(162)의 앞뒤로 듀얼 압력 스위치(dual pressure switch: 163)가 바이패스되어 있다.

그러므로 본 발명에 따른 증발냉각기능을 구비한 제습장치(100)는 증발기(130)에서 열교환된 저온의 압축공기가 예냉기(120)로 유입되어 유입 방향과 반대 방향으로 이동하면서 상기 예냉기(120) 내부로 유입되는 고온다습의 압축공기에 의해 열교환되는 과정에서 압축공기 유입관(124)을 통해 유입된 저온의 압축공기 흐름을 방향전환 압축공기 유입관(125)을 거치면서 열교환을 위한 고온의 압축공기의 흐름과 반대 방향으로 진행시켜 열교환 효율이 향상 가능하다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100: 제습장치 110: 증발식 냉각기
120: 예냉기 121: 외관
122: 열교환부 123a, 123b: 지지대
124: 압축공기 유입관 125: 방향전환 압축공기 유입관 126: 방향 안내판 130: 증발기
140: 냉각 응축기