KR100358494B1 - A air cooling system and air cooling method using latent heat of evaporation - Google Patents

A air cooling system and air cooling method using latent heat of evaporation Download PDF

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Abstract

PURPOSE: An air cooling system and an air cooling method are provided to maximize efficiency of the air cooling system by spraying fine water droplets to the air when the outdoor air temperature is high. CONSTITUTION: An air cooling system comprises an air cooled heat exchanger(1); a fine water droplet generating unit for generating fine water droplets floating in the air; and a fine water droplet transport unit for transporting the fine water droplets generated by the fine water droplet generating unit, together with air to the air cooled heat exchanger. The fine water droplet generating unit includes a spray nozzle(23), a pump(22) and a pipe(21). The fine water droplet transport unit includes an air blower(24), a mesh screen(26) and a motor(25). The fine water droplets are evaporated in the air during transportation and absorb the latent heat of evaporation, to thereby cool the air. The air cooled heat exchanger is cooled by the cooled air.

Description

기화열을 이용한 공기냉각시스템 및 공기냉각방법{A AIR COOLING SYSTEM AND AIR COOLING METHOD USING LATENT HEAT OF EVAPORATION}Air cooling system and air cooling method using evaporation heat {A AIR COOLING SYSTEM AND AIR COOLING METHOD USING LATENT HEAT OF EVAPORATION}

본 발명은 공기냉각시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 특히 공기중에 분포된 미세물방울의 기화열을 이용하여 대기온도를 냉각시키는 공기냉각시스템 및 그 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an air cooling system and a method thereof, and more particularly, to an air cooling system and a method for cooling an air temperature by using vaporization heat of droplets distributed in air.

일반적인 공기냉각방식으로서 수랭식과 공랭식을 들 수 있다. 이러한 공랭식 냉각방식의 하나를 첨부도면 도 1을 통해 살펴본다.Common air cooling methods include water cooling and air cooling. One of these air-cooled cooling method looks through the accompanying drawings in FIG.

첨부도면 도 1은 종래의 공랭식 열교환기의 구성을 도시한 것이다.1 is a block diagram of a conventional air-cooled heat exchanger.

도 1에 도시된 바와같이, 피냉각유체는 입구측 파이프(2)를 통해 헤더박스 (header box)(4)를 거친후 다수의 핀튜브(6)를 통해 흐르면서 냉각 또는 응축되어 출구측 헤더박스(5)를 거쳐 출구측 파이프(3)를 통해 배출된다.As shown in FIG. 1, the cooled fluid passes through a header box 4 through an inlet pipe 2 and then flows through a plurality of fin tubes 6 to be cooled or condensed. Discharge through the outlet pipe 3 via (5).

이때, 냉각용 공기는 모터(10)의 동력으로 움직이는 송풍기(9)에 의해 외부에서 공기 유입구(8)로 유입된 후 공기도입부(7)를 거쳐 핀튜브(6)의 표면을 통해 흐르면서 피냉각유체와 열교환을 수행한다.At this time, the cooling air flows into the air inlet 8 from the outside by the blower 9 moving by the power of the motor 10 and then flows through the surface of the fin tube 6 through the air inlet 7 and is cooled. Perform heat exchange with the fluid.

즉, 공기유입구(8)를 통해 유입된 저온의 공기는 핀튜브(6)의 내부를 통해 흐르는 피냉각유체의 열을 흡수하여 피냉각유체를 냉각하고, 이렇게 피냉각유체와의 열교환을 통해 고온화된 공기는 열교환기의 상부를 통해 배출된다.That is, the low-temperature air introduced through the air inlet 8 absorbs the heat of the cooled fluid flowing through the inside of the fin tube 6 to cool the cooled fluid, and thus is heated by heat exchange with the cooled fluid. Air is discharged through the top of the heat exchanger.

이와 같은 공냉식 열교환기는 우리생활 주변이나 석유화학공장에서 흔히 볼수 있는 냉각장치로서 외기의 온도가 높은 여름철에는 피냉각유체를 목표치 온도로 냉각함에 있어 그 용량에 많은 문제점을 드러낸다.Such an air-cooled heat exchanger is a cooling device that can be commonly seen in our daily lives or in petrochemical plants. In summer, when air temperature is high, cooling capacity of the cooled fluid to the target temperature reveals many problems in its capacity.

특히, 석유화학 공장에는 수없이 많은 공기냉각식 열교환기(air-cooled heat exchanger)가 설치되어 있다.In particular, numerous petrochemical plants are equipped with air-cooled heat exchangers.

이 공랭식 열교환기는 대기온도가 상승함에 따라 그 최적 설계범위 밖에서 운전해야 할때가 많다. 예를들어, 한국의 정유회사에 설치된 공랭식 열교환기는 대부분 대기온도를 30℃ 내지 32℃로 하여 설계되어 있다. 대기온도가 그 값보다 낮으면 운전상에 여유가 있으나 그 설계온도 보다 상승하면 용량부족 현상이 일어나게 된다.This air-cooled heat exchanger often needs to operate outside its optimum design range as the ambient temperature rises. For example, most air-cooled heat exchangers installed in refineries in Korea are designed with atmospheric temperatures between 30 ° C and 32 ° C. If the air temperature is lower than the value, there is room for operation, but if the air temperature rises above the design temperature, a capacity shortage phenomenon occurs.

대부분 설계 공기온도는 그 지방의 최대 예상기온 보다 낮게 설계한다. 이는 온도가 상승할 수록 공랭식 열교환기의 규모가 커져서 초기 시설비와 운전비용이 많이 들기 때문이다.Most design air temperatures are designed to be lower than the local maximum expected temperature. This is because, as the temperature increases, the size of the air-cooled heat exchanger increases, which increases the initial installation cost and the operating cost.

따라서, 종래에는 대기온도가 설계공기온도 보다 높아지면 열교환기의 상부에서 물을 뿌려서 용량부족을 면한다. 그러나, 이때 막대한 양의 물이 필요하고 물살포에서 일어나는 많은 어려움이 일어난다.Therefore, conventionally, when the air temperature is higher than the designed air temperature, water is sprayed from the top of the heat exchanger to avoid the capacity shortage. However, this requires an enormous amount of water and many difficulties arise from water spraying.

따라서, 본 발명은 대기온도가 높은 여름철에도 열교환기의 용량을 증가시키지 않고도 피냉각유체를 목표치 온도로 끌어내릴수 있는 공기냉각시스템을 개발하는데 있다.Accordingly, the present invention is to develop an air cooling system capable of bringing a cooled fluid to a target temperature without increasing the capacity of the heat exchanger even in summer when the atmospheric temperature is high.

또한, 본 발명은 피냉각대상체에 유입되는 외기의 온도를 기화열을 이용하여 저온화시킬수 있는 새로운 냉각방식을 제공함을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a new cooling method capable of lowering the temperature of the outside air flowing into the object to be cooled using vaporization heat.

또한, 본 발명은 피냉각대상체로 유입되는 대기중의 공기에 물방울을 분사시켜 이 물방울이 기화하면서 공기의 온도를 냉각시킴으로써 공랭식 냉각방식의 효율을 최적화하는 것을 그 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to optimize the efficiency of the air-cooled cooling method by spraying water droplets to the air in the air flowing into the object to be cooled to cool the temperature of the air while the water droplets vaporize.

상기한 기술적 사상과 목적에 근거한 본 발명의 공기냉각시스템은 피냉각대상체; 공기의 이동속도에 따라 공기중에 오래 떠 있을 정도 크기의 미세한 물방울을 발생시키는 미세물방울 발생수단; 상기 미세물방울 발생수단에 의해 생성된 다수의 미세물방울을 대기중의 공기와 함께 상기 피냉각대상체로 운송하는 미세물방울 운반수단을 포함하고; 상기 운송중의 미세물방울은 공기중에서 증발하여 기화열을 흡수하고, 기화열을 빼앗긴 공기는 냉각되며, 이 냉각공기에 의해 상기 피냉각대상체가 냉각되는 것을 특징으로 한다.Air cooling system of the present invention based on the above technical idea and object is to be cooled; Fine water droplet generating means for generating a fine droplet of a size long enough to float in the air according to the movement speed of the air; A fine droplet transport means for transporting a plurality of fine droplets generated by the fine droplet generation means to the object to be cooled together with air in the air; The droplets during transportation are evaporated in the air to absorb the heat of vaporization, the air deprived of the heat of vaporization is cooled, the object to be cooled is cooled by this cooling air.

상기 미세물방울 발생수단은 공기와 접촉하는 물의 표면을 크게 하기 위하여 물을 에어로졸화(aerosolize) 하는 분사노즐을 포함한다.The droplet generation means includes an injection nozzle which aerosolizes water to enlarge the surface of the water in contact with the air.

이때, 상기 운송중의 미세물방울은 100% 기화되는 것이 바람직하다.At this time, the fine droplets during the transportation is preferably 100% vaporized.

상기 미세물방울 운반수단은 상기 미세물방울을 수송하고, 공기중에 고루 분포시키기 위한 송풍기를 포함한다.The droplets transport means includes a blower for transporting the droplets and evenly distributed in the air.

또한, 본 발명은 대기온도를 측정하는 온도측정수단과; 측정된 대기온도와 설정된 목표온도를 비교하여 대기온도가 목표온도를 초과하면 상기 미세물방울 발생수단과 미세물방울 운반수단을 구동하고, 반대로 대기온도가 목표온도를 하회하면 상기 미세물방울 발생수단과 미세물방울 운반수단을 정지시키는 냉각제어수단을 부가적으로 포함한다.In addition, the present invention and the temperature measuring means for measuring the atmospheric temperature; By comparing the measured air temperature with the set target temperature, if the air temperature exceeds the target temperature, the micro water droplet generating means and the micro water droplet transporting means are driven; on the contrary, if the air temperature is lower than the target temperature, the micro water droplet generating means and the micro water droplets. And cooling control means for stopping the conveying means.

여기서, 상기 피냉각대상체는 공랭식 열교환기, 가축 사육장 내부 또는 경기장의 관중석 등일 수 있다.Here, the object to be cooled may be an air-cooled heat exchanger, a spectator seat inside a livestock kennel, or the like.

또한, 본 발명의 공기냉각방법은 공기의 이동속도에 따라 공기중에 오래 떠 있을 정도 크기의 미세한 물방울을 발생시켜 대기중에 분사시키는 제 1 단계와; 상기 제 1 단계에서 분사된 미세물방울을 대기중의 공기와 함께 피냉각대상체로 운송하는 제 2 단계와; 운송중인 미세물방울이 공기중에서 증발하여 주위의 기화열을 흡수함으로써 냉각공기를 발생시키는 제 3 단계와; 상기 제 3 단계에서 발생된 냉각공기를 이용하여 피냉각대상체를 냉각시키는 제 4 단계를 포함한다.In addition, the air cooling method of the present invention comprises the first step of generating a fine droplet of the size enough to float in the air in accordance with the moving speed of the air to the air; A second step of transporting the droplets injected in the first step together with the air in the atmosphere to the object to be cooled; A third step of generating cooling air by evaporating the droplets in the air by absorbing vaporization heat in the air; And a fourth step of cooling the object to be cooled by using the cooling air generated in the third step.

본 발명의 공기냉각방법은 상기 제 1 단계 이전의 전처리 단계로서 대기온도를 측정하는 온도측정과정과 측정된 대기온도와 설정된 목표온도를 비교하여 대기온도가 목표온도를 초과할때에만 상기 제 1 단계 내지 제 4 단계를 수행하는 냉각제어과정을 부가적으로 포함한다.The air cooling method of the present invention is a pre-treatment step prior to the first step, and the first step is performed only when the atmospheric temperature exceeds the target temperature by comparing the measured temperature with the measured target temperature and the set target temperature. And additionally, a cooling control process for performing the fourth step.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 첨부된 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.Other objects and advantages of the invention will be described below and will be appreciated by the practice of the invention. Furthermore, the objects and advantages of the present invention can be realized by means and combinations indicated in the appended claims.

명세서내에 통합되어 있고 명세서의 일부를 구성하는 첨부도면은 발명의 현재의 바람직한 실시예를 예시하며, 다음의 바람직한 실시예의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 할 것이다.The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate the presently preferred embodiments of the invention and, together with the description of the following preferred embodiments, serve to explain the principles of the invention.

도 1은 종래의 공랭식 열교환기에 대한 개략구성도를 도시한 것이다.Figure 1 shows a schematic diagram of a conventional air-cooled heat exchanger.

도 2는 본 발명에 따른 공기냉각시스템의 일실시예의 구성을 도시한 것이다.Figure 2 shows the configuration of one embodiment of an air cooling system according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 공기냉각시스템의 다른 일실시예의 구성을 도시한 것이다.Figure 3 shows the configuration of another embodiment of an air cooling system according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

23: 분사노즐 21: 파이프23: injection nozzle 21: pipe

22: 펌프 24: 송풍기22: pump 24: blower

25: 모터 26: 그물스크린25: motor 26: net screen

27: 열전쌍 26: 콘트롤러27: thermocouple 26: controller

본 발명은 물 1ι가 공기중에서 증발하면 기화열 582kcal의 열을 공기중에서 흡수한다는 사실에 착안하였다. 또한, 물을 신속하게 증발시키기 위해서는 공기와 접촉하는 물의 표면을 크게 해야한다. 즉, 공기와의 접촉표면을 크게 하기 위해서는 물을 에어로졸화(크기가 미세하여 공중에 떠있는 작은 물방울)시켜야 한다는 것이다.The present invention focuses on the fact that when water 1ι evaporates in air, 582 kcal of vaporization heat is absorbed in the air. In addition, to rapidly evaporate water, the surface of the water in contact with air must be large. In other words, in order to increase the contact surface with air, water must be aerosolized (small droplets of fine size and floating in the air).

예를 들어, 물방울의 크기가 30㎛이면 1ι의 물이 공기와 접촉하는 면적은 100㎡이 된다. 이때 물은 약 2분 동안에 증발하며, 물방울이 중력 때문에 낙하할종말속도는 0.027m/s이기 때문에 이 미세물방울은 작은 미풍만 있어도 계속 공기중에 떠서 움직인다. 이 원리를 이용하면 실외에서 공기를 냉각시킬 수 있다.For example, if the size of the water droplets is 30 μm, the area where 1 μ of water contacts air is 100 m 2. At this time, the water evaporates for about 2 minutes, and because the drop rate is 0.027m / s due to gravity, these droplets keep floating in the air even with a small breeze. This principle allows the air to be cooled outdoors.

이하에서 첨부도면을 참조하여 상술한 원리를 실현하는 본 발명의 구체적인 실시예의 구성을 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described the configuration of a specific embodiment of the present invention for realizing the above-described principle.

도 2는 공랭식 열교환기에 본 발명이 적용된 경우를 나타내고, 도 3은 가축용 축사에 본 발명이 적용된 경우를 나타낸다.2 shows a case where the present invention is applied to an air-cooled heat exchanger, and FIG. 3 shows a case where the present invention is applied to a livestock barn.

실시예 1Example 1

도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 공랭식 열교환기의 공기 유입구 주변에는 본 발명자들에 의해 개발된 공기냉각장치가 설치된다.As shown in Figure 2, the air cooling apparatus developed by the present inventors is installed around the air inlet of the conventional air-cooled heat exchanger.

상기 공랭식 열교환기의 구성은 종래의 것과 동일하기 때문에 그 구성 및 작용에 대한 설명은 생략한다.Since the configuration of the air-cooled heat exchanger is the same as the conventional one, the description of the configuration and operation is omitted.

공랭식 열교환기(1)의 공기 유입구(8) 근처에는 분사노즐(4)을 포함하는 본 발명의 공기냉각장치(20)가 각각 위치된다.Near the air inlet 8 of the air-cooled heat exchanger 1, the air cooling apparatus 20 of the present invention including the injection nozzle 4 is located, respectively.

본 발명의 공기냉각장치(20)는 분사노즐(23), 펌프(22), 파이프(21)를 포함하는 미세물방울 발생수단과; 송풍기(24), 그물스크린(26), 모터(25)를 포함하는 미세물방울 운반수단 및 열전쌍(thermocouple)(27), 콘트롤러(28)를 포함하는 냉각제어부로 구성된다.The air cooling apparatus 20 of the present invention includes: fine droplet generation means including a spray nozzle 23, a pump 22, and a pipe 21; And a cooling control unit including a blower 24, a net screen 26, a fine droplet carrier including a motor 25, a thermocouple 27, and a controller 28.

상기 미세물방울 발생수단은 열교환기(1)로 유입되는 공기에 미세물방울을 발생시켜 분사시키기 위한 것으로서, 물이 유입되는 파이프(21)와, 이 파이프(21)를 통해 유입된 물을 가압하는 펌프(22)와, 펌프(22)에 의해 가압된 물을 미세화시켜 공기중으로 분사하는 분사노즐(23)로 구성된다.The fine droplet generating means is for generating and injecting fine droplets into the air flowing into the heat exchanger (1), the pump 21 and the pump for pressurizing the water introduced through the pipe 21 And a spray nozzle 23 which makes the water pressurized by the pump 22 fine and sprays it into the air.

상기 분사노즐(23)은 펌프에 의해 가압된 물을 1 - 1000㎛ 정도의 작은 물방울로 에어로졸화시켜야 하기 때문에 단순한 공기압 노즐(Pneumatic Nozzle)이 아니라 공기보조노즐(Air Assist Nozzle)을 사용하는 것이 바람직하다.Since the injection nozzle 23 must aerosolize the water pressurized by the pump into droplets of about 1-1000 μm, it is preferable to use an air assist nozzle instead of a simple pneumatic nozzle. Do.

또한, 상기 분사노즐(23)은 공랭식 열교환기(1)의 공기 유입구(8) 맞은편에 위치되어 공기 유입구(8)로 유입되는 공기에 미세물방울이 균일하게 분포될 수 있도록 해야한다.In addition, the injection nozzle 23 should be located opposite the air inlet 8 of the air-cooled heat exchanger 1 so that fine droplets can be uniformly distributed in the air flowing into the air inlet 8.

즉, 상기 분사노즐(23)은 열교환기의 공기 유입구(1)와 후술하는 송풍기(24)와의 사이에 배치됨으로써 송풍기(24)로 부터 전달되는 바람에 의해 미세물방울이 공기중에 균일하게 분포될 뿐만 아니라 낙하되지 않고, 공중에 오래 떠 있을 수 있다. 이와같이, 미세물방울이 공중에 오래 떠 있음으로써 미세물방울은 최대한 기화되고 열교환기에 유입되는 공기는 최대로 냉각된다.That is, the injection nozzle 23 is disposed between the air inlet 1 of the heat exchanger and the blower 24 to be described later, the fine droplets are uniformly distributed in the air by the wind transmitted from the blower 24. But it doesn't fall off and can stay in the air long. As such, the fine droplets float in the air for a long time to vaporize the fine droplets as much as possible and the air flowing into the heat exchanger is cooled to the maximum.

또한, 상기 분사노즐(23)은 열교환기의 공기 유입구(8)와 송풍기(24) 사이의 임의의 위치에 미세물방울을 분사할수 있도록 공기 유로의 측면에 설치되는 것도 가능하다. 다만, 이경우에는 미세물방울을 균일하게 분포시키는 것이 곤란한 단점이 있다.In addition, the injection nozzle 23 may be installed on the side of the air passage so as to spray the droplets at any position between the air inlet 8 and the blower 24 of the heat exchanger. In this case, however, it is difficult to uniformly distribute the fine droplets.

또한, 상기 분사노즐(23)은 공기의 이동속도에 따라 물방울의 크기를 조절할 수 있도록 설계된다. 이때, 물방울의 크기는 공기중에서 오래 떠 있을 정도의 크기로 한다. 아래의 표 1에 물방울의 크기와 공기속도 사이의 관계가 잘 나타나 있다.In addition, the injection nozzle 23 is designed to adjust the size of the water droplets according to the moving speed of the air. At this time, the size of the water droplets is such that the size of a long floating in the air. Table 1 below shows the relationship between water droplet size and air velocity.

물방울의 크기(㎛)Water droplet size (㎛) 3030 4040 6060 7070 8080 9090 100100 공기 속도(m/s)Air speed (m / s) 0.0270.027 0.0480.048 0.110.11 0.470.47 0.190.19 0.240.24 0.300.30

도 2의 경우에는 하나의 분사노즐(23)만이 설치된 경우를 나타낸 것이지만 복수개의 분사노즐(23)이 설치되는 것도 가능하다.In FIG. 2, only one injection nozzle 23 is installed, but a plurality of injection nozzles 23 may be provided.

상기 미세물방울 운반수단은 공기중에 분사된 미세물방울을 낙하시키지 않고 열교환기의 공기 유입구로 수송하고, 공기중에 미세물방울을 골고루 분포시켜 빨리 증발시키기 위한 것이다.The droplet transport means is transported to the air inlet of the heat exchanger without dropping the droplets injected into the air, and to distribute the droplets evenly in the air to quickly evaporate.

상기 미세물방울 운반수단은 분사노즐(23)의 배면에 설치되어 바람을 일으킴으로써 미세물방울이 함유된 공기를 이동시키는 송풍기(24)와, 상기 송풍기(24)를 회전시키기 위한 회전력을 발생시키는 모터(25)와, 상기 송풍기(24)를 보호하기 위해 설치되는 그물스크린(26)으로 이루어진다.The droplet transport means is installed on the rear surface of the injection nozzle 23 to generate a wind blower 24 for moving the air containing the micro droplets, and a motor for generating a rotational force for rotating the blower (24) 25 and a net screen 26 installed to protect the blower 24.

상기 그물스크린(26)은 도면중에 점선으로 표현된 바와같이 그물망으로 이루어져 공기의 유입과 유출이 자유롭다.The net screen 26 is made of a net as shown by the dotted line in the figure is free to inlet and outlet of air.

상기 모터는 후술하는 콘트롤러에 의해 온(on)/오프(off) 제어된다.The motor is controlled on / off by a controller described later.

상기 냉각제어부는 대기온도를 측정하기 위한 열전쌍(27)과, 이 열전쌍(27)에 의해 측정된 대기온도를 설정된 목표온도와 비교하고, 측정온도가 설정온도에 비해 높으면 상기 펌프(22)와 모터(25)를 구동하고, 측정온도가 설정온도에 비해 낮으면 펌프(22)와 모터(25)의 구동을 정지시키는 콘트롤러(28)로 구성된다.The cooling control unit compares the thermocouple 27 for measuring the atmospheric temperature and the atmospheric temperature measured by the thermocouple 27 with the set target temperature, and if the measured temperature is higher than the set temperature, the pump 22 and the motor. The controller 28 is configured to drive 25 and stop the driving of the pump 22 and the motor 25 when the measured temperature is lower than the set temperature.

상기 설정온도는 공랭식 열교환기의 사양에 따라 달라질 수 있기 때문에 일율적으로 말할 수는 없지만 대략 30℃정도로 볼 수 있다.Since the set temperature may vary depending on the specification of the air-cooled heat exchanger, it may not be uniformly described, but may be viewed as about 30 ° C.

따라서, 대기의 온도가 매우 높은(30℃를 초과하는 경우) 여름철 한낮 내지 이른 저녁에는 측정온도가 설정된 목표온도에 비해 높기 때문에 모터와 펌프를 구동하여 공기냉각장치를 작동시키고, 그렇지 않은 경우에는 공기냉각장치를 정지시킴으로써 불필요한 에너지의 낭비를 막을 수 있다.Therefore, when the air temperature is very high (above 30 ℃), the measurement temperature is higher than the set target temperature in the midday to early evening in summer, so that the air cooling system is operated by driving the motor and pump, otherwise Stopping the chiller can prevent unnecessary waste of energy.

상술한 바와같은 구성을 갖는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기냉각시스템의 구체적인 작용을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the specific operation of the air cooling system according to the first embodiment of the present invention having the configuration as described above are as follows.

콘트롤러(28)는 열전쌍(27)으로 부터 입력되는 대기온도를 미리 셋팅되어 있는 설정온도와 비교하고, 비교결과 대기온도가 설정온도를 초과할 정도로 외기의 온도가 높으면 모터(25)와 펌프(22)를 구동한다.The controller 28 compares the atmospheric temperature input from the thermocouple 27 with a preset set temperature, and if the temperature of the outside air is high enough that the atmospheric temperature exceeds the set temperature as a result of the comparison, the motor 25 and the pump 22 ).

모터(25)와 펌프(22)가 작동됨에 따라 분사노즐(23)과 송풍기(24)가 작동되고, 이 분사노즐(23)로 부터 분출된 미세물방울은 송풍기(24)로 부터 전달되는 바람에 의해 공기중에 균일하게 분포된 후 낙하되지 않고 일정한 속도로 열교환기(1)의 공기 유입구(8)로 입력된다.As the motor 25 and the pump 22 are operated, the spray nozzle 23 and the blower 24 are operated. The droplets ejected from the spray nozzle 23 are blown by the wind transmitted from the blower 24. It is uniformly distributed in the air and is then inputted to the air inlet 8 of the heat exchanger 1 at a constant speed without falling.

공기중에 분사되어 공기 유입구(8)를 향해 이동하는 미세물방울은 이동중에 증발되어 주변의 공기로 부터 기화열을 흡수한다. 이에따라 공기 유입구(8)로 도입되는 공기는 기화열을 빼앗긴 냉각공기로 된다.Fine droplets injected into the air and moving toward the air inlet 8 are evaporated during the movement to absorb the heat of vaporization from the surrounding air. Accordingly, the air introduced into the air inlet 8 becomes the cooling air deprived of the heat of vaporization.

이 냉각공기가 열교환기의 공기 유입구(8)를 통해 유입된 후 피냉각유체와 열교환을 수행함으로써 외기의 온도가 매우 높은 여름철에도 열교환기의 성능을 높일 수 있다.Since the cooling air is introduced through the air inlet 8 of the heat exchanger, the heat exchanger performs heat exchange with the cooled fluid, thereby improving the performance of the heat exchanger even in the summer when the temperature of the outside air is very high.

실시예 2Example 2

본 실시예 역시 상기 실시예 1과 기본적인 기술사상에 있어서는 동일하다. 다만, 본 실시예는 분사노즐을 포함하는 공기냉각장치가 적용되는 피냉각대상체에 있어서 상기 실시예 1과 다르다.This embodiment is also the same in basic technical thought as the first embodiment. However, the present embodiment differs from the first embodiment in the object to be cooled to which the air cooling apparatus including the injection nozzle is applied.

즉, 본 실시예는 상기 실시예 1과는 달리 가축용 축사, 운동경기장의 관중석 등과 같이 폐쇄된 공간을 피냉각대상체로 한다.That is, in the present embodiment, unlike the first embodiment, the object to be cooled is a closed space such as a livestock barn or a grandstand of an athletic stadium.

이하에서, 도 3에 도시된 가축용 축사(30)를 예로들어 본 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, the present embodiment will be described in detail by taking the livestock barn 30 shown in FIG. 3 as an example.

도 3에 도시된 바와 같이 축사(30)의 일측에는 외부 공기를 도입하기 위한 공기 유입구(31)가 설치되고, 이 공기 유입구(31)에는 상기 실시예 1과 동일한 분사노즐(32), 송풍기(36), 모터(35) 등을 구비한 공기냉각장치가 설치된다. 이 공기냉각장치는 비교적 높은 위치에 있는 축사 벽에 설치되는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 3, one side of the livestock house 30 is provided with an air inlet 31 for introducing external air, and the air inlet 31 has the same injection nozzle 32 and blower as in the first embodiment. 36), the air cooling apparatus provided with the motor 35 etc. is provided. This air cooling device is preferably installed in the stall wall at a relatively high position.

다만, 본 실시예의 분사노즐(32)은 물을 유입하기 위한 파이프(33)와 공기 콤프레서(34)를 구비한 공기보조노즐인 것이 특징이다.However, the injection nozzle 32 of the present embodiment is characterized in that the air auxiliary nozzle having a pipe 33 and an air compressor 34 for introducing water.

또한, 본 실시예에 있어서는 열교환기와 같이 정밀한 제어가 필요하지 않기 때문에 열전쌍과 콘트롤러를 구비한 냉각제어부는 따로 구비하지 않아도 된다. 즉, 대기온도가 지나치게 올라간 경우 사용자가 모터와 분사노즐을 작동시키는 것에 의해 상기 실시예 1과 동일한 원리에 의해 축사 내부의 온도를 저감시킬 수 있다.In addition, in this embodiment, since precise control is not necessary like a heat exchanger, the cooling control part provided with a thermocouple and a controller does not need to be provided separately. That is, when the air temperature is too high, the user can reduce the temperature inside the house according to the same principle as the first embodiment by operating the motor and the injection nozzle.

물론, 본 실시예에 있어서도 상기 실시예 1과 동일한 냉각제어부를 구비하는것이 가능하지만 이경우 효율에 비해 설치비용이 비싼 것이 흠이다.Of course, in the present embodiment, it is possible to include the same cooling control unit as in the first embodiment, but in this case, the installation cost is high compared to the efficiency.

이하에서, 본 실시예의 작용을 약술한다.In the following, the operation of the present embodiment is outlined.

가축들이 여름철에 대기온도가 38℃이상 올라갈 경우 폐사할 위험에 처한다. 이때, 본 실시예의 공기냉각장치가 작동되면, 파이프(33)를 통해 공급된 물이 공기 콤프레서(34)에 의해 가압되어 분사노즐(32)을 통해 미세물방울로 분사된다. 이 미세물방울은 송풍기(36)에 의해 외부로 부터 유입된 공기와 함께 축사(30) 내부로 이송된다. 이때 미립물방울은 공기중에 떠서 낙하하면서 증발한다.Livestock are at risk of dying if the air temperature rises above 38 ° C in summer. At this time, when the air cooling apparatus of the present embodiment is operated, the water supplied through the pipe 33 is pressurized by the air compressor 34 is injected into the droplets through the injection nozzle 32. These fine water droplets are transported into the barn 30 together with the air introduced from the outside by the blower 36. At this time, the droplets evaporate while falling in the air.

축사내의 미세물방울이 낙하하는 속도는 아래의 표 2와 같다.The speed at which fine droplets fall in the pen is shown in Table 2 below.

물방울의 크기(㎛)Water droplet size (㎛) 3030 4040 5050 6060 7070 8080 9090 낙하 속도(cm/s)Drop speed (cm / s) 2.692.69 4.784.78 7.477.47 10.0810.08 14.6614.66 19.1519.15 24.2324.23

따라서, 미세물방울의 크기는 물방울이 모두 증발될 수 있도록 선정된다.Therefore, the size of the fine droplets are selected so that all of the droplets can be evaporated.

상술한 실시예에 본 발명이 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and variations are made by those skilled in the art within the equivalent scope of the technical concept of the present invention and the claims to be described below. Of course it is possible.

본 발명의 공기냉각시스템은 여름철과 같이 외기온도가 높을 경우 공기중에 미세물방울을 살포하여 공기의 온도를 낮춤으로써 공랭식 냉각방식의 효율을 극대화할 수 있다.The air cooling system of the present invention can maximize the efficiency of the air-cooled cooling system by lowering the temperature of the air by spraying fine droplets in the air when the outside air temperature is high, such as summer.

또한, 본 발명은 공기중에 살포되는 물방울의 크기를 미세화하여 물의 표면적을 증대시킴으로써 저에너지로 청결하고 효율적인 냉방을 달성한다.In addition, the present invention achieves clean and efficient cooling with low energy by increasing the surface area of water by miniaturizing the size of water droplets sprayed into the air.

Claims (10)

공랭식 열교환기;Air-cooled heat exchangers; 공기의 이동속도에 따라 공기중에 오래 떠 있을 정도 크기의 미세한 물방울을 발생시키는 미세물방울 발생수단;Fine water droplet generating means for generating a fine droplet of a size long enough to float in the air according to the movement speed of the air; 상기 미세물방울 발생수단에 의해 생성된 다수의 미세물방울을 대기중의 공기와 함께 상기 공랭식 열교환기로 운송하는 미세물방울 운반수단을 포함하고;A fine droplet transport means for transporting a plurality of fine droplets generated by the fine droplet generating means to the air-cooled heat exchanger together with air in the atmosphere; 상기 운송중의 미세물방울은 공기중에서 증발하여 기화열을 흡수하고, 기화열을 빼앗긴 공기는 냉각되며, 이 냉각공기에 의해 상기 공랭식 열교환기가 냉각되는 것을 특징으로 하는 기화열을 이용한 공기냉각시스템.The droplets during transportation are evaporated in the air to absorb the heat of vaporization, the air deprived of heat is cooled, the air-cooled heat exchanger is cooled by this cooling air air cooling system using the heat of vaporization. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 미세물방울 발생수단은 공기와 접촉하는 물의 표면을 크게 하기 위하여 물을 에어로졸화(aerosolize) 하는 분사노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 기화열을 이용한 공기냉각시스템.The fine droplet generating means comprises a spray nozzle for aerosolizing the water (aerosolize) in order to increase the surface of the water in contact with the air. 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 미세물방울 운반수단은 상기 미세물방울을 수송하고, 공기중에 고루 분포시키기 위한 송풍기를 포함하는 것을 특징으로 하는 기화열을 이용한 공기냉각시스템.The droplets transport means is an air cooling system using a vaporization heat, characterized in that for transporting the fine droplets and comprises a blower for evenly distributed in the air. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 대기온도를 측정하는 온도측정수단과;Temperature measuring means for measuring the atmospheric temperature; 측정된 대기온도와 설정된 목표온도를 비교하여 대기온도가 목표온도를 초과하면 상기 미세물방울 발생수단과 미세물방울 운반수단을 구동하고, 반대로 대기온도가 목표온도를 하회하면 상기 미세물방울 발생수단과 미세물방울 운반수단을 정지시키는 냉각제어수단을 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 기화열을 이용한 공기냉각시스템.By comparing the measured air temperature with the set target temperature, if the air temperature exceeds the target temperature, the micro water droplet generating means and the micro water droplet transporting means are driven; on the contrary, if the air temperature is lower than the target temperature, the micro water droplet generating means and the micro water droplet Air cooling system using the heat of vaporization, characterized in that it further comprises a cooling control means for stopping the transport means. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 공기의 이동속도에 따라 공기중에 오래 떠 있을 정도 크기의 미세한 물방울을 발생시켜 대기중에 분사시키는 제 1 단계와;A first step of generating fine water droplets that are long enough to float in the air according to the moving speed of the air and spraying the same into the air; 상기 제 1 단계에서 분사된 미세물방울을 대기중의 공기와 함께 공랭식 열교환기로 운송하는 제 2 단계와;A second step of transporting the droplets injected in the first step together with air in the air to an air-cooled heat exchanger; 운송중인 미세물방울이 공기중에서 증발하여 주위의 기화열을 흡수함으로써 냉각공기를 발생시키는 제 3 단계와;A third step of generating cooling air by evaporating the droplets in the air by absorbing vaporization heat in the air; 상기 제 3 단계에서 발생된 냉각공기를 이용하여 공랭식 열교환기를 냉각시키는 제 4 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기화열을 이용한 공기냉각방법.And a fourth step of cooling the air-cooled heat exchanger by using the cooling air generated in the third step. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 제 1 단계 이전의 전처리 단계로서As the pretreatment step before the first step 대기온도를 측정하는 온도측정과정과Temperature measurement process to measure the atmospheric temperature 측정된 대기온도와 설정된 목표온도를 비교하여 대기온도가 목표온도를 초과할때에만 상기 제 1 단계 내지 제 4 단계를 수행하는 냉각제어과정을 부가적으로포함하는 것을 특징으로 하는 기화열을 이용한 공기냉각방법.Comparing the measured atmospheric temperature and the set target temperature, and further comprising a cooling control process for performing the first step to the fourth step only when the atmospheric temperature exceeds the target temperature air cooling using vaporization heat Way.
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