KR100622453B1

KR100622453B1 - 증발냉각식 열교환유닛

Info

Publication number: KR100622453B1
Application number: KR1020060049099A
Authority: KR
Inventors: 서종대
Original assignee: 서종대
Priority date: 2006-05-31
Filing date: 2006-05-31
Publication date: 2006-09-12
Also published as: KR20060083928A

Abstract

본 발명은, 냉각유체를 냉각하거나 또는 냉매를 응축하는 증발냉각식 열교환유닛에 관한 것으로서, 열교환 영역을 형성하며, 공기를 유입하는 급기구와 고온배기를 배출하는 배기구를 갖는 케이싱과; 배기구와 인접하게 배치되며 냉각팬과 구동모터로 구성되는 팬부와; 급기구와 인접하게 마련되며 유입되는 공기를 열교환영역내로 안내하고 외부로 이탈되는 냉각수를 회수하는 루버와; 배기구와 인접하게 마련되며 배기구를 향해 비산되는 물방울을 회수하는 엘리미네이터와; 열교환영역에 배치되며, 다수의 곡관부와 직관부로 반복하여 사행으로 형성되는 전열관과, 직관부의 유체유입측 단부에 결합되는 유체유입헤더와, 직관부의 유체유출측 단부에 결합되는 유체유출헤더와, 전열관을 지지하며 곡관부가 출입되는 다수의 관판슬롯이 형성되는 복수의 관판프레임과, 관판프레임을 고정하는 고정부재로 구성되는 전열관부와; 전열관을 수용하여 배치되며, 냉각수와 공기의 유로와 수막을 형성하는 골과 융기로 형상되는 필러시트와, 필러시트와 일체하여 형성되는 다수의 평면부와, 평면부를 개구하여 형성되며 곡관부가 출입되고 전열관을 수용하는 필러슬롯과, 필러시트와 일체하여 형성되며 필러시트 간에 냉각수와 공기의 유로 간격을 유지하는 다수의 간격돌기로 구성되는 필러부재로 이루어지는 증발냉각식 열교환기와; 증발냉각식 열교환기의 상부에 마련되며 증발냉각식 열교환기를 향해 냉각수를 살수하는 살수부와; 증발냉각식 열교환기의 하부에 마련되는 집수조와; 집수조에서 살수부로 냉각수를 공급하는 냉각수공급관과 순환펌프를 포함하는 것을 특징한다. 이에 의하여, 열교환 효율을 향상시킬 수 있고, 증발냉각식 열교환기의 크기와 소비동력을 감소시킬 수 있으며, 조립 및 분리가 용이한 구조로서 설치 및 보수를 간편하게 할 수 있고, 유지보수비용을 저감할 수 있는 증발냉각식 열교환유닛을 제공한다.

증발냉각식 열교환기, 증발냉각식 열교환유닛, 필러, 전열관

Description

증발냉각식 열교환유닛{evaporative cooling type heat exchanging unit}

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 증발냉각식 열교환기의 개략적인 사시도,

도 2는 도 1의 측단면도,

도 3은 도 1의 필러부재에 대한 개략적인 구성도,

도 4는 본 발명의 제 2실시예에 따른 증발냉각식 열교환기의 개략적인 사시도,

도 5는 도 4의 측단면도,

도 6은 도 4의 필러부재에 대한 개략적인 구성도,

도 7은 본 발명의 증발냉각식 열교환기를 이용한 일실시예로서 증발냉각식 열교환유닛의 개략적인 측단면도,

도 8은 본 발명의 증발냉각식 열교환기를 이용한 다른 실시예로서 증발냉각식 열교환유닛의 개략적인 측단면도,

도 9는 본 발명의 증발냉각식 열교환기를 이용한 또 다른 실시예로서 증발냉각식 열교환유닛의 개략적인 측단면도,

도 10은 종래 증발냉각식 열교환기를 갖는 증발냉각식 열교환유닛의 측단면도,

도 11은 종래 증발냉각식 열교환기를 갖는 다른 증발냉각식 열교환유닛의 측단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

1a, 1b, 310 : 증발냉각식 열교환기 2a, 2b, 2c, 300a, 300b : 증발냉각식 열교환유닛

10, 310 : 전열관부 11, 311 : 전열관

12a, 12b, : 곡관부 13 : 직관부

14, 314 : 유체유입헤더 15, 315 : 유체유출헤더

16a, 16b : 관판프레임 17 : 지지관판

18 : 관판슬롯 19 : 고정부재

20a, 20b, 320 : 필러부재 21a, 21b : 필러시트

22 : 평면부 23a, 23b : 필러슬롯

24 : 마우스부 25 : 힌지홈

26 : 간격돌기 27a, 27b, 327 : 엘리미네이터

28a, 28b, 328 : 루버 30a, 30b, 330b, 330c : 살수부

31a, 31b, 31c, 331 :케이싱 33a, 33b : 응결수팬

34 : 브래킷 35a, 35b, 35c, 335 : 집수조

36 : 수위계 37 : 기계실

40, 340 : 순환펌프 41, 341 : 냉각수흡입관

42, 342 : 냉각수공급관 43a, 43b, 43c, 343 : 급수구

44 : 응결수유입관 45a, 45b, 345 : 급수제어밸브

46 : 수위조절스위치 47 : 만수관

48 : 배수밸브 49 : 배수구

50, 250 : 압축기 51, 251 : 냉매가스유입관

52 : 냉매가스유입구 53, 253 : 냉매가스토출관

54 : 냉매액유출구 55, 255 : 냉매액유출관

60a, 60b, 60c, 360 : 팬부 61a, 61b, 61c : 냉각팬

62 : 구동모터 70 : 급배기루버

71 : 급기루버 72 : 배기루버

73 : 외곽프레임 74 : 구획프레임

81 : 급기구 82 : 배기구

100 : 방진부재 101 : 실내바닥

102 : 외벽 103 : 외벽개구

200 : 냉방기 210 : 증발기

231 : 냉방기케이싱 260 : 냉방기팬

270 : 흡기그릴 280 : 토출그릴

본 발명은, 증발냉각식 열교환유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전열 관에 필러가 구성되는 증발냉각식 열교환기를 이용한 증발냉각식 열교환유닛에 관한 것이다.

일반적으로 증발냉각식 열교환기는 냉각유체(냉각수, 오일류, 공기 등)를 냉각하거나 또는 냉매가스를 응축하는 기계 및 장치에 구성된다.

냉각유체를 냉각하거나 또는 냉매를 응축하며, 증발냉각식 열교환기를 유동하는 냉각수와 공기의 접촉에 의하여 발생되는 증발 잠열을 이용하여 냉각유체(냉각수, 오일류, 공기 등) 또는 냉매가스를 냉각 열교환 시키는 기계 및 장치에 있 어, 냉각수를 냉각하면 증발냉각식 밀폐형 냉각탑, 오일 및 공기를 냉각하면 증발냉각식 냉각기 또는 열교환기, 냉매를 응축하면 증발냉각식 응축기라고 그 구분상 칭하고 있지만, 이 모두 증발냉각식 열교환기의 증발 잠열을 이용하여 냉각 열교환을 이루는 작용과 그 구성이 같은 범주에 있는 것이어서, 본원 발명에서는 "증발냉각식 열교환 유닛"으로 통칭하기로 한다.

통상의 응축기는, 공기를 냉각매체로 하는 공랭식응축기(air cooled condenser)와, 공기와 냉각수를 냉각매체로 하는 증발냉각식 열교환 유닛(evapora tive cooling type heat exchanging unit)과, 냉각탑으로부터 공급받는 냉각수를 냉각매체로 하는 수냉식응축기(water cooled condenser)로 구분된다.

일반적으로 냉동사이클을 갖는 냉동기와, 냉방기와, 히트펌프유닛 등의 냉열열원기계는 냉매가스를 압축 및 이송시키는 압축기와, 냉매가스를 응축하는 응축기와, 냉매액을 증발시키어 냉열을 생산하는 증발기로 구성되며, 냉동사이클을 완성시키기 위해서는 증발기에서 흡수한 열과 압축기가 냉매가스를 이동시키기 위하여 냉매가스의 압력을 높이는데 소요된 에너지에 상당하는 열을 응축기를 통해 냉동사이클의 외부로 제거하여야 한다.

냉매가스를 응축하는 통상의 공랭식 응축기(또는 실외기)는, 압축기 (compressor)와, 응축기(condenser)와, 냉각팬(cooling fan)과, 연관 부속으로서 냉매가스 온도조절기(temperature controller)와, 압력조절기(head pressure controller)와, 고압조절스위치(high pressure switch)와, 저압조절스위치(low pressure switch)와, 유압스위치(oil pressure switch)와, 냉각팬운전조절기(fan cycling controller)와, 냉매제어 전자변(solenoid valve)과, 어큐므레이터 (accumulator)와, 드라이어 필터(dryer filter)와, 수액기(liquid receiver)와, 소음기(muffler)와, 프리쿨러 (pre- cooler)와, 온도제어식 팽창밸브(themostatic expansion valve) 또는 모세관(capillary tube)과, 역류를 방지하는 역지변(check valve)과, 안전변(safety valve)과, 가용전(fusible plug)과, 바이패스 냉매관 (refrigerant by pass pipe)과, 제어부(control box) 등으로 구성되나 이들의 공지된 연관부속은 장치의 구성에 따라 필수 또는 선택적으로 장착될 수 있고, 압축기와 일부의 연관부속은 증발기가 구성되는 유닛에 구성할 수도 있다.

그리고 공랭식 응축기는 다수의 곡관(u-bend)과 직관으로 구성되는 전열관 (coil)과, 대략 2 ~ 6mm 간격(pitch)으로 직관에 삽입되며 대략 0.15mm ~ 0.6mm 두께의 알루미늄 판재(또는 동판)에 주름(slit)과 직관에 삽입되는 다수의 관통공이 형성되는 냉각핀(cooling fins)과, 직관에 삽입되는 다수의 관통공이 형성되는 관판으로 구성된다.

여기서, 관판을 관통하여 외부로 도출된 직관의 단부에는 배열에 따라 곡관과 헤더를 용접으로 결합한다.

또한, 냉각팬의 작용에 의해 촘촘히 구성된 냉각핀 틈새로 공기를 강제 유동시키면서 전열관의 외표면을 냉각시키어 관내로 유동하는 냉매가스를 응축하게 된다.

이러한 구성의 종래 공랭식 응축기는, 증발냉각식 열교환 유닛과 수냉식 응축기에 비해 간단하게 설비할 수 있는 장점이 있는 반면에, 외기 건구온도와 냉매액의 온도차 범위내에서 감열(sensible heat) 열교환으로 냉각이 이루어지는 특성으로 응축효율이 낮고(특히 대기온도 이하로는 냉각불가), 하절기에 대기 건구온도가 설계 건구온도(32℃ DBT)를 초과할 시 온도 상승에 상응하는 응축효율이 저하되어 냉방기(또는 냉동기)의 운전장해가 발생되기도 한다.

그리고 공랭식 응축기의 구성과 용도 및 운전조건에 따라 증가 변수가 다를 수는 있지만, 응축기 소비동력과 전열관의 전열면적, 냉각공기량 및 응축기의 크기가 증발냉각식 열교환 유닛에 비해 약 40 ~ 50 % 또는 그 이상으로 증가될 수 있고 이에 따라 운전비용도 증가되는 문제점이 있다.

또한, 박판의 냉각핀은 외부충격에 약하여 충격을 가할시 함몰되거나 변형되어 공기유동에 장애를 줄 수 있고, 촘촘히 구성되는 냉각핀사이에 대기이물질이 누적되어 이를 제거하는 주기적인 관리가 필요하며, 손상된 냉각핀은 교체보수가 곤란하여 냉각핀이 구성된 전열관 전체를 교체하여야 하는 비경제성이 따른다.

그리고 공랭식 응축기(실외기)의 구성을 냉방기(실내기)에 일체 하는 공지 된 종래의 일체형 냉방기는, 실내의 냉방공기의 일부를 냉각공기로 이용하는 구성에서는 이에 상응하는 냉열손실(에너지)이 따르고, 보다 고온의 외기를 냉각공기로 이용하는 구성에서는 한정된 냉방기 공간내에 실외기에 상응하는 응축용량의 공랭식 응축기를 구성하는데 제약이 따르고 냉각팬의 소음이 실내로 전달되는 문제점이 있다. 따라서 전술한 어떤 경우라도 공랭식응축기를 냉방기에 일체하는 구성에서는 공간확보와 응축효율 및 에너지 운영면에서 성공적이지 못하다.

다음으로, 수냉식 응축기는, 공랭식 응축기에 비해 응축효율이 높고 소비동력을 감소시키는 장점이 있는 반면에, 냉각수를 공급하는 냉각탑(cooling tower)과 냉각수 및 급배수 배관 등의 부가설비가 따라야 하고, 설비가 복잡해지는 단점이 있다.

그리고 증발냉각식 열교환 유닛의 구성을 냉방기에 일체 하는 공지된 종래의 일체형 냉방기에서는, 나관(bare tube)으로 구성되는 전열관 표면에 냉각수를 살수하여 냉매를 응축하는 구성을 갖고 있지만, 한정된 냉방기 공간내에 증발냉각식 열교환 유닛을 구성하는데 제약이 따르고 낮은 살수 낙차높이에서 전열관에 살수되는 냉각수는 지체없이 집수조(또는 물탱크)로 유동됨으로 전열관 표면에 마찰하면서 확산되는 물방울과 수막형성 작용이 저하되어 증발냉각효율이 낮아지는 문제점이 있다.

따라서 증발냉각식 열교환 유닛을 냉방기에 일체하는 구성에서는 공간확보와 응축효율면에서 성공적이지 못하다.

다음은 첨부도면을 참조하여 실외에 설치되는 종래 증발냉각식 열교환기를 갖는 증발냉각식 열교환유닛에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.

설명에 앞서, 공지된 압축기와 연관부속들은 생략하고 도면에 도시된 주요부에 대해서 만 설명하기로 한다.

도 10은 종래 증발냉각식 열교환기를 갖는 증발냉각식 열교환유닛의 측단면도이다. 도면에서 도시된 바와 같이, 종래 증발냉각식 열교환기를 갖는 증발냉각식 열교환유닛(300a)은 대향류형으로서, 열교환 영역을 형성하며 상부 중앙영역에 고온배기를 배출하는 배기개구(미도시)를 형성하는 케이싱(331)이 집수조(335) 상부에 고정되어 있다.

다음으로, 집수조(335) 상단부와 케이싱(331)의 하단부 사이에 형성되며 공기를 유입하는 급기구(미도시)에는 공기를 증발냉각식 열교환유닛(300a) 내로 안내하고 외부로 이탈되는 냉각수를 회수하는 한쌍의 루버(328)가 마련되어 있다.

다음으로, 냉각팬(미도시)과, 냉각팬을 수용하는 팬실린더(미도시)와, 벨트드라이버(미도시)와 구동모터(미도시)로 구성되는 구동부(미도시)와, 구동부 지지부재(미도시)로 구성되는 팬부(360)가 케이싱(331) 상부 중앙영역에 형성된 배기구와 연통하게 결합되어 있다.

다음으로, 냉각수를 유입하는 분배주관(미도시)과, 분배주관으로 부터 분기되는 다수의 분배관(미도시)과 분배관에 결합되는 다수의 살수 노즐(미도시)로 구성되며 전열관부(310)을 향하여 냉각수를 살수하는 살수부(330b)가 케이싱(331)에 형성된 배기구와 이격되게 배치되어 있다.

다음으로, 살수부(330b)로 냉각수를 공급하며 집수조(335)에 형성된 냉각수 유출구(미도시)와 순환펌프(340)의 흡입구 사이에는 냉각수 흡입관(341)이 마련되고 순환펌프(340) 토출구와 살수부(340b) 사이에는 냉각수 공급관(342)이 연결되어 있다.

다음으로, 살수부(330b) 상부에는 냉각팬(미도시)을 향하여 비산되는 물방울을 증발냉각식 열교환유닛(300a)내로 회수하는 엘리미네이터(327)가 배치되어 있다.

다음으로, 다수의 직관부(미도시)와 곡관부(미도시)로 반복하여 사행으로 구성되는 전열관(311)과, 압축기(미도시)로부터 냉매가스를 유입하는 유체유입헤더(314)와, 증발기(미도시)로 냉매액을 유출하는 유체유출 헤더 (315)로 구성되는 증발냉각식 열교환기(310)가 살수부(330b) 하부에 소정의 살수간격을 두고 마련되어 있다.

다음으로, 증발냉각 열교환 과정에서 증발되는 냉각수를 보충하며 집수조 (335) 수위가 낮아질 때에는 보충수를 공급하고 정해진 수위까지 보충수가 공급되면 자동으로 급수를 차단하는 플로우트밸브로 구성한 급수제어밸브(345)가 급수구 (343)에 결합되어 있다.

다음으로, 집수조 저부에는 증발냉각식 열교환유닛(300a)을 지지하는 지지가대(미도시)가 마련되어 있다.

이러한 구성에 의하여, 순환펌프(340)의 작용에 따라 집수조(345)로부터 살수부(330b)로 순환되는 냉각수는 살수노즐(미도시)을 통하여 나관(bare tube)으로 구성되는 전열관(311)을 향해 살수되고, 살수되는 냉각수는 수직방향으로 연속되게 구성된 전열관의 외표면을 따라 반복적으로 떨어지면서 마찰에 의하여 작은 물 물방울로 확산되며, 전열관(311) 외표면에는 흐르는 물방울에 의하여 수막이 형성된다.

한편 냉각팬(미도시)의 작용에 의해 루버(328)를 통해 전열관(311) 영역으로 유동되는 공기는 분산되어 떨어지는 물방울과 전열관(311)에 형성되는 수막과 접촉하면서 증발열교환을 이루고 고온의 공기는 엘리미네이터(327)와 냉각팬을 통하여 외부로 배기된다.

그리고 이격되게 설치된 유닛(미도시)에 구성된 압축기로부터 유체유입헤더 (314)를 통하여 유입된 냉매가스는 전열관 (311)내를 유동하면서 증발냉각에 의하여 응축되고 응축된 냉매액은 유체유출헤더(315)를 통해 이격되게 설치된 유닛(미도시)에 구성된 증발기(미도시)로 공급되며 이러한 냉매 순환과정은 반복된다.

이러한 종래의 증발냉각식 열교환기를 갖는 증발냉각식 열교환유닛(300a)은, 직관부들 사이의 공간으로 떨어지는 냉각수는 전열관의 외표면을 거치지 않고 집수조(335)로 우회유동되고, 열교환 영역내에서 지체없이 빠르게 유동하는 무수한 물방울과 전열관 (311) 표면에 형성되는 수막과 공기가 접촉하면서 증발열교환을 하여야 하는 특성으로, 증발냉각식 열교환유닛의 구성과 용도 및 운전조건에 따라 증가 변수가 다를 수는 있지만, 수냉식 응축기에 사용되며 필러부재를 열교환부로 하는 대향류냉각탑 보다 공기유동량과, 공기유동 저항이 증가되고, 냉각팬의 소비동력의 증가(약 30 ~ 40 %)와 응축기 제품 크기가 증가(약 50 ~ 100%)되므로 초기투자비와 운전비용도 증가되는 문제점이 있다.

도 11은 종래 증발냉각식 열교환기를 갖는 다른 증발냉각식 열교환유닛의 측단면도이다. 도면에서 도시된 바와 같이, 전술한 종래 증발냉각식 열교환기를 갖는 다른 증발냉각식 열교환유닛(300a)과는 달리, 종래 증발냉각식 열교환기를 갖는 응증발냉각식 열교환유닛(300b)은, 직교류형으로서, 복수로 구성되는 전열관(310)의 상부와 하부 그리고 중앙부의 소정 영역에는 필러부재(320)를 더 포함하여 배치하고 있다.

그리고 상부는 개구되고 저부를 관통하여 형성되는 다수의 살수노즐로 구성된 한쌍의 중력 살수식 살수부(330b)가 케이싱(331) 상부에 마련되어 있다.

이러한 구성에 의하여, 살수부(330b)를 통해 살수되는 냉각수는 상부 필러부재(320)의 유로를 따라 상부 전열관(311) 표면에 고르게 살수되고 상부 전열관 (311)을 거친 냉각수는 중간 필러부재(320)를 거쳐 하부 전열관(311)과 하부 필러부재(320)로 유동되며, 살수 냉각수는 복수의 필러부재(320)와 전열관(311)의 외표면을 따라 반복적으로 떨어지면서 마찰에 의하여 작은 물방울로 확산되고, 필러 부재(320)와 전열관(311)의 외표면에는 흐르는 물방울에 의하여 수막이 형성된다.

한편 냉각팬의 작용에 의해 루버(328)를 통해 열교환 영역으로 유동되는 공기는 분산되어 떨어지는 물방울과, 필러부재(320)와 전열관(311) 표면에 형성되는 수막과 접촉하면서 증발열교환을 이루고 고온의 공기는 엘리미네이터(327)와 냉각팬을 통하여 외부로 배기된다.

이러한 종래의 증발냉각식 열교환기를 갖는 증발냉각식 열교환유닛(300b)은, 전열관(311) 표면상에 살수되는 냉각수가 고르게 분포되도록 하고, 열교환 영역을 유동하는 냉각수의 흐름을 지체시키어 냉각수의 열교환 효율이 향상되도록 필러부재(320)를 부설하고 있으나, 직관부들 사이의 공간으로 떨어지는 냉각수는 전열관의 외표면을 거치지 않고 필러부재(320)와 집수조(335)로 우회유동되고, 전열관(311) 영역내에서 지체없이 빠르게 유동하는 무수한 물방울과 전열관(311) 표면에 형성되는 수막과 공기가 접촉하면서 열교환을 하여야 하는 특성으로, 증발냉각식 열교환유닛의 구성과 용도 및 운전조건에 따라 증가 변수가 다를 수는 있지만, 수냉식 응축기에 사용되며 필러부재를 열교환부로 하는 직교류형 냉각탑 보다 공기유동량과, 공기유동 저항이 증가되고, 냉각팬의 소비동력의 증가(약 30 ~ 40 %)와 응축기 제품 크기가 증가(약 50 ~ 100%)되므로 초기투자비와 운전비용을 증가 시키며, 복수의 유닛으로 구성되는 중량의 전열관(311) 사이에 밀착하여 필러부재(320)를 구성하여야 함으로 지지부재의 구성이 복잡하고, 원가를 상승시키는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 열교환 효율을 향상시킬 수 있고, 열교환기의 크기와 소비동력을 감소시킬 수 있으며, 설치 및 보수를 간편하게 할 수 있고, 유지보수비용을 저감할 수 있는 증발냉각식 열교환유닛을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 냉각유체를 냉각하거나 또는 냉매를 응축하는 증발냉각식 열교환유닛에 있어서, 열교환 영역을 형성하며, 공기를 유입하는 급기구와 고온배기를 배출하는 배기구를 갖는 케이싱과; 상기 배기구와 인 접하게 배치되며 냉각팬과 구동모터로 구성되는 팬부와; 상기 급기구와 인접하게 마련되며 유입되는 공기를 상기 열교환영역내로 안내하고 외부로 이탈되는 냉각수를 회수하는 루버와; 상기 배기구와 인접하게 마련되며 배기구를 향해 비산되는 물방울을 회수하는 엘리미네이터와; 상기 열교환영역에 배치되며, 다수의 곡관부 (u-bend)와 직관부(straight tube)로 반복하여 사행(serpentine)으로 형성되는 전열관(heat exchanging tube bundle)과, 상기 직관부의 유체유입측 단부에 결합되는 유체유입헤더(fluid inlet header)와, 상기 직관부의 유체유출측 단부에 결합되는 유체유출헤더(fluid outlet header)와, 상기 전열관을 지지하며 곡관부가 출입되는 다수의 관판슬롯(tube shet slot)이 형성되는 복수의 관판프레임(tube sheet frame)과, 상기 관판프레임을 고정하는 고정부재로 구성되는 전열관부와; 상기 전열관을 수용하여 배치되며, 냉각수와 공기의 유로와 수막(water film)을 형성하는 골(ravine)과 융기(ridge)로 형상되는 필러시트(filler sheet)와, 상기 필러시트와 일체하여 형성되는 다수의 평면부(flat face)와, 상기 평면부를 개구하여 형성되며 곡관부가 출입되고 전열관을 수용하는 필러슬롯(filler slot)과, 상기 필러시트와 일체하여 형성되며 필러시트 간에 냉각수와 공기의 유로 간격을 유지하는 다수의 간격돌기(spacer)로 구성되는 필러부재로 이루어지는 증발냉각식 열교환기 (evaporative cooling heat exchanger)와; 상기 증발냉각식 열교환기의 상부에 마련되며 증발냉각식 열교환기를 향해 냉각수를 살수하는 살수부와; 상기 증발냉각식 열교환기의 하부에 마련되는 집수조와; 상기 집수조에서 살수부로 냉각수를 공급하는 냉각수공급관과 순환펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 증발냉각식 열교환유 닛을 제공한다.

여기서, 상기 전열관은 직관부와 곡관부로 반복적인 굴곡(bending)에 의하여 구성되는 것이 바람직하나, 별개의 직관과 곡관을 용접하여 구성할 수도 있고, 일측은 직관부와 곡관부로 굴곡하고 타측은 별개의 곡관을 용접하여 구성할 수도 있다.

그리고 상기 전열관은 곡관부를 경사지게 구성하는 것이 바람직하나, 수평 또는 수직으로 구성할 수도 있다.

또한, 상기 전열관은 2 ~ 6열(row) 범위에서 구성되는 것이 바람직하나, 더 이상의 열로도 구성할 수 있다.

상기 유체유입헤더와 유체유출헤더에 결합되는 전열관은 싱글사행(single serpentine)으로 배치되는 것이 바람직하나, 하프 사행(half serpentine) 또는 더블 사행(double serpentine)으로도 구성할 수 있다.

그리고 상기 전열관은 동관(copper tube)으로 구성되는 것이 바람직하나, 스테인레스관(stainless tube) 또는 철관(steel tube)으로도 구성할 수 있다.

또한, 상기 관판슬롯은 곡관부가 원활히 삽입 또는 분리되도록 곡관부 외형 보다 약간 크게하여 타원장공(oval rectangle hole)으로 형성하는 것이 바람직하다.

상기 관판프레임의 외곽에는 고정부재를 고정하는 다수의 볼트공을 더 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 한쌍의 관판프레임 사이에는 지지를 강화하기 위하여 관판슬롯 이 형성된 하나 이상의 지지관판을 더 포함하여 구성할 수도 있다.

또한, 상기 관판프레임을 고정하는 고정부재는 양단부에 나사를 체결하는 나사가 형성된 환봉(steel rod bar)으로 구성하는 것이 바람직하나, 관판프레임과 볼트체결하여 고정되는 평철 또는 형강의 고정부재로도 구성할 수도 있다.

상기 관판프레임은 전열관에 삽입을 용이하게 하기 위하여 복수로 분할하여 구성하고, 분할된 복수의 관판프레임에는 전열관에 삽입한 후 하나의 관판프레임으로 조립하는 결합부를 더 포함하여 마련할 수 있다.

그리고 상기 지지관판은 전열관에 삽입을 용이하게 하기 위하여 복수로 분할하여 구성할 수 있다.

다음으로, 상기 필러시트와 일체하게 형성되는 다수의 골과 융기는, 헤링본 (herringbone) 형상 또는 세브론 (chevron) 형상, 주름(corrugate) 형상, 물결 (wave) 형상 등 다양한 형상으로 구성할 수 있다.

그리고 상기 필러시트에 일체하게 형성되는 평면부는 필러슬롯을 용이하게 형성하는 수단으로서, 필러슬롯의 개구보다 약간 크게 형성되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 평면부는 전열관의 곡관부 배치와 대응하게 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 평면부에는 필러슬롯으로부터 외향 이격되게 보강홈을 더 포함하여 구성할 수도 있다.

상기 전열관의 곡관부 배치와 대응하게 평면부를 개구하여 형성되는 타원장공의 필러슬롯은 곡관부에 원활히 삽입 또는 분리되도록 곡관부 외형 보다 약간 크 게 구성하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 필러슬롯은 필러시트의 열교환 면적을 확대하기 위하여, 곡관부에 원활히 삽입 또는 분리되도록 직관부 외경 보다 약간 크게 하여 직관부가 출입되는 한쌍의 개구와 한쌍의 개구사이 중심을 절개하는 절개부로 형성되는 안경형상으로도 구성할 수 있다.

이 경우 절개부 양측에는 곡관부에 삽입될 때는 삽입 반대 방향으로 벌어지게 굴곡되고 곡관부를 통과했을 때는 복원력에 의하여 굴곡이 원상태로 복원되며 열교환 영역이 되는 마우스(mouth)부가 형성된다.

또한, 상기 평면부에는 마우스부가 곡관부로 삽입 또는 분리될 때 굴곡과 굴곡 원상태로 복원이 용이하도록 절개부로부터 외향으로 이격된 소정의 위치에 힌지홈을 더 포함하여 구성할 수도 있다.

상기 필러슬롯의 단부에는 필러시트의 전방 또는 후방의 방향으로 돌출되어 직관부면에 안착되는 소정 높이의 칼라(collar)를 더 포함하여 구성할 수도 있다.

그리고 상기 필러시트에 일체하여 형성되는 간격돌기는, 20 ~ 40mm의 범위 내에서 필러부재 간의 간격이 유지되도록 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 필러부재가 직교류형인 경우에는 공기유입측 단부와 일체하여 루버를 더 포함하여 형성할 수 있고, 배기측 단부와 일체하여 엘리미네이터를 더 포함하여 형성할 수도 있다.

상기 필러부재는 전열관에 삽입을 용이하게 하기 위하여 복수로 분할하여 구성할 수 있다.

또한, 상기 필러부재는 내열성을 갖는 폴리프로필렌(poly propylene) 또는 폴리염화비닐(polyvinyl chloride) 등의 플라스틱 막(plastic film)으로 진공성형하여 형상되는 것이 바람직하나, 플라스틱재로 사출 성형하여 형상할 수도 있고, 내부식성을 갖는 스테인레스 등의 비철금속 박판재에 골과 융기, 평면부 및 간격돌기를 프레스(press)로 형상하고 필러슬롯을 타공하여 구성할 수도 있다.

상기 증발냉각식 열교환유닛에는, 냉매가스를 압축하여 유동시키는 압축기와 증발기로부터 냉매가스를 유입하는 냉매가스유입관과, 압축기로부터 증발냉각식 열교환기로 냉매가스를 유동시키는 냉매가스 토출관을 더 포함하여 구성할 수도 있다.

그리고 상기 증발냉각식 열교환유닛은, 외벽개구와 연통하여 실내에 설치되는 구조로 구성되는 것이 바람직하나, 냉방기(실내기) 케이싱내에 일체하게 설치되는 구조로도 구성할 수 있고, 실외에 설치되는 구조로도 구성할 수 있다.

또한,, 상기 집수조 저부에는 압축기와 순환펌프가 장치되며 점검구와 소정의 환기공과 배관 관통공이 형성되는 기계실을 더 포함하여 구성할 수 있다.

여기서, 상기 케이싱의 일영역에는 이격되게 설치되는 증발기로 부터 발생되는 응결수를 수집하는 응결수팬(dew condensation water pan)과 응결수를 케이싱내로 유입시키는 응결수유입구를 더 포함하여 구성할 수도 이다. 이 경우 증발기로 부터 발생되는 저온의 응결수는 냉각수로 사용하게 된다.

상기 증발냉각식 열교환유닛이 실내에 설치되는 경우 급기구와 배기구에는 외벽개구에 배치되며 급기루버와 배기루버로 구획되는 급배기루버를 더 포함하여 구성할 수도 있다.

그리고 상기 살수부는 살수수조와 살수수조의 저부를 관통하여 형성되는 다수의 살수노즐로 살수하는 중력살수식 살수부로 구성되는 것이 바람직하나, 분배주관과 분배주관으로 부터 분기되는 다수의 분배관과 분배관에 결합되는 다수의 살수노즐로 살수하는 가압살수식 살수부로도 구성할 수도 있다.

여기서, 상기 살수수조는 상부가 개구되는 통형상으로 구성되는 것이 바람직하나, 상부를 폐쇄하고 상부면의 일영역을 관통하여 형성되는 개폐식 점검구와 일측벽을 연통하여 형성되는 냉각수유입구를 더 포함하여 구성할 수도 있다.

또한, 상기 살수수조의 저부 양측에는 살수영역을 형성하는 격판을 더 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.

상기 집수조는 케이싱과 별개하여 구성되는 것이 바람직하나, 케이싱 저부에 일체하게 구성할 수도 있다.

여기서, 상기 케이싱과 일체하여 형성되는 집수조에는 집수조내에 수위를 외부에서 확인할 수 있는 투명의 수위계(투명 호수 또는 수지판)와 수위계 결합구를 더 포함하여 마련할 수 있고, 집수조 상부의 케이싱 일영역에는 단수 시 비상가동을 위하여 냉각수를 보충하며 케이싱 내측으로는 급수안내관이 형성되고 외측으로는 개폐 마개를 갖는 급수구를 더 포함하여 마련할 수도 있다.

그리고 상기 급수제어밸브는 수위를 감지하는 감지봉으로 구성되는 수위조절스위치와 수위조절스위치의 신호에 의해 개폐 작동되는 전자밸브(또는 전동밸브)로 구성되는 것이 바람직하나, 수위 변동에 따라 개폐되는 플로우트 밸브(float valve)로도 구성할 수 있다.

또한, 상기 팬부는 팬실린더와 축류팬(axial fan) 날개로 구성되는 냉각팬과 냉각팬과 직결하는 구동모터로 구성되는 것이 바람직하나, 팬실린더와 축류팬 팬날개로 구성되는 냉각팬과 밸트드라이버와 구동모터로도 구성할 수 있고, 저부에는 케이싱 상부와 결합되는 흡입부가 형성되고 일측부에는 배기구를 형성하며 상부 중앙영역에는 구동모터 결합부가 마련되는 팬하우징과 원심팬(centrifugal fan) 날개로 구성되는 냉각팬과 구동모터로도 구성할 수도 있다.

상기 집수조 저부에는 방진부재 또는 지지가대를 더 포함하여 구성할 수도 있다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대한 바람직한 여러 실시예를 설명하기로 한다.

설명에 앞서, 첨부도면에는 부호기입의 편의상 한쌍으로 구성되는 구성요소에 대하여 어느 한측의 구성요소에서 만 부호기입을 하였으나 부호가 기입되지 않은 구성요소도 후술할 상세한 설명과 같이 부호를 기입한 구성요소와 동일하다는 것을 전제에 두며, 여러 실시 예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일 부호를 적용하여 대표적으로 일실시 예에서만 설명하고, 그 외의 실시 예에서는 일실시 예와 다른 구성에 대해서 만 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 증발냉각식 열교환기의 개략적인 사시도이고, 도 2는 도 1의 측단면도이며, 도 3은 도 1의 필러부재에 대한 개략적인 구성도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 냉각수는 수직하향으로 유동되고 공기는 거의 수평방향으로 교차 유동되는 직교류형 증발냉각식 열교환기(1a)는, 다수의 곡관부(12a, 12b)와 직관부(13)로 반복하여 사행으로 형성되는 전열관(11)과, 직관부(13)의 유체유입측 단부에 결합되는 유체유입헤더(14)와, 직관부(13)의 유체유출측 단부에 결합되는 유체유출헤더(15)와, 전열관(11)을 지지하며 곡관부(12a)가 출입되는 다수의 관판슬롯(18)이 형성되는 한쌍의 관판프레임(16a, 16b)과, 한쌍의 관판프레임(16a, 16b)을 고정하는 고정부재(19)로 구성되는 전열관부(10)와; 전열관(11)을 수용하여 배치되며, 냉각매체의 유로와 수막을 형성하는 골(미도시)과 융기(미도시)로 형상되는 필러시트(21a)와, 필러시트(21a)와 일체하여 형성되는 다수의 평면부(22)와, 평면부(22)를 개구하여 형성되며 곡관부(12a)가 출입되고 전열관(11)을 수용하는 필러슬롯(23a)과, 필러시트(21a) 간에 냉각수와 공기의 유로 간격을 유지하며 필러시트(21a)와 일체하여 형성되는 다수의 간격돌기(26)로 구성되는 필러부재(20a)를 포함하여 구성하고 있다.

여기서, 상기 전열관(10)은 곡관부(12a, 12b)를 경사지게 구성하고 있다.

그리고 상기 관판슬롯(18)은 곡관부(12a)가 원활히 삽입 또는 분리되도록 곡관부(12a) 외형 보다 약간 크게하여 타원장공으로 구성되어 있다.

또한, 상기 관판프레임(16a, 16b)의 외곽에는 고정부재(19)를 고정하는 다수의 볼트공(미도시)을 더 포함하여 마련하고 있다.

상기 한쌍의 관판프레임(16a, 16b)사이에는 지지를 강화하기 위하여 다수의 관판슬롯(18)과 고정부재(19)를 고정하는 다수의 볼트공(미도시)이 형성된 복수의 지지관판(17)을 더 포함하여 마련하고 있다.

그리고 상기 관판프레임(16a, 16b)과 지지관판(17)은 전열관(11)에 삽입을 용이하게 하기위하여 복수로 분할하여 구성하고, 분할된 복수의 관판프레임(16a, 16b)과 지지관판(17)에는 전열관 (11)에 삽입한 후 하나로 조립하는 결합부(미도시)를 더 포함하여 마련할 수 있다.

다음으로, 상기 필러부재(20a)는 냉각수는 수직하향으로 유동되고 공기는 거의 수평방향으로 교차 유동되는 직교류형으로 구성되어 있다.

그리고 상기 평면부(22)는 필러슬롯(23a) 개구보다 약간 크게하여 곡관부 배치와 대응하게 형성되어 있다.

여기서, 상기 평면부(22)에는 필러슬롯(23a)으로부터 외향 이격되게 보강홈(미도시)을 더 포함하여 구성할 수 있다.

상기 평면부(22)에 형성되는 안경형상의 필러슬롯(23a)은 곡관부(12a)에 원활히 삽입 또는 분리되도록 직관부(13) 외경 보다 약간 크게 하여 직관부(13)가 출입되는 한쌍의 개구(미도시)와 한쌍의 개구사이 중심을 절개하는 절개부(미도시)로 형성되어 있다.

그리고 상기 절개부(미도시) 양측에는 곡관부(12a)에 삽입될 때는 삽입 반대 방향으로 벌어지게 굴곡되고 곡관부(12a)를 통과했을 때는 복원력에 의하여 굴곡이 원상태로 복원되며 열교환 영역이 되는 마우스부(24)가 마련되어 있다.

또한, 상기 평면부(21a)에는 마우스부(24)의 굴곡과 복원력에 의하여 굴곡이 원상태로 복원되는 작용이 용이하도록 절개부로부터 외향으로 이격된 소정의 위치에 힌지홈(25)을 더 포함하여 구성하고 있다.

상기 필러슬롯(23a)의 단부에는 필러시트(21a)의 전방 또는 후방의 방향으로 돌출되어 직관부(13) 면에 안착되는 소정 높이의 칼라(collar)를 더 포함하여 구성할 수 있다.

그리고 상기 필러부재(20a)의 배기측 단부와 일체하여 엘리미네이터(27a)가 마련되고, 급기측 단부와 일체하여 루버(28a)가 마련되어 있다.

또한, 필러부재(20a)는 곡관부(12a)에 삽입과 분리를 용이하게 하기 위하여 복수로 분할하여 구성할 수 있다.

이하에서는, 상기 주요구성에 대한 작용을 설명하기로 한다.

유체유입헤더(14)와 유체유출헤더(15)에 결합된 다수의 곡관부(12a, 12b)와 직관부(13)로 반복하여 사행으로 형성되는 전열관(11)의 곡관부(12a)를 통하여 헤더(14, 15)방향으로 관판프레임(16b)을 삽입하고 안경향상의 필러슬롯(23a)이 형성된 필러부재(20a)와 지지관판(14), 그리고 필러부재(20a)를 연속적으로 삽입하고 관판프레임(16a)을 삽입한 다음 관판프레임(16b)과 지지관판(14)에 연통하게 형성되는 불트공에 고정부재(19)를 관통시킨 후 고정부재(19)의 양측 단부에 형성된 나사에 너트를 체결함으로서 조립이 완성된다.

여기서, 필러부재(20a)가 곡관부(12a)를 통해 삽입될 때에는 마우스부(24)가삽입 반대방향으로 벌어지게 굴곡되고 곡관부(12a)를 통과함과 동시에 복원력에 의하여 마우스부(24)는 굴곡이 원상태로 복원되어 직관부(13)의 외표면을 따라 삽입하게 된다.

그리고 노화되거나 손상된 필러부재(20a)의 교체 또는 필러부재(20a) 표면에 누적된 이물질의 청소를 위하여 전열관(11)으로 부터 필러부재(20a)를 분리할 때에는 삽입의 반대순으로 진행된다.

이러한 구성에 의하여, 살수부(미도시)를 통해 수직 하향으로 살수되는 냉각수는 증발냉각식 열교환기(1a)를 이루는 필러부재(20a)와 전열관(11)의 표면에 수막 형성과 마찰에 의한 미세한 물방울을 확산하면서 필러부재(20a)의 유로를 따라 지연되는 흐름으로 집수조(미도시)를 향해 유동된다.

한편 냉각팬(미도시)의 작용에 의해 루버(28a)를 통해 유입되는 공기는 필러부재(20a)와 전열관(11)의 유로를 따라 유동하면서 필러부재(20a)와 전열관(11) 표면에 형성되는 수막과 유동되는 미세한 물방울과의 접촉에 의해 증발열교환을 이루고 고온의 공기는 엘리미네이터(27a)와 냉각팬을 통해 외부로 배기된다.

그리고 필러부재(20a)를 유동하면서 냉각되어 집수조(미도시)에 집수된 저온의 냉각수는 다시 살수부(미도시)로 순환되며 이러한 순환 과정은 반복된다.

다음으로, 유체유입헤더(14)로 유입된 냉각유체(냉각수 또는 냉매가스 등)는 전열관(11) 내로 유동하면서 관외에서 작용되는 증발냉각 열교환에 의하여 냉각(또는 응축)되어 유체유출헤더(15)를 통해 냉각 열부하설비(미도시) 또는 냉열열원기계(냉동기 등)로 유동되고 열교환을 마친 고온의 냉각유체는 유체유입헤더(14)로 다시 유입되는 순환 및 증발냉각 열교환 과정이 반복된다.

이에 의하여, 살수 냉각수가 공기와 충분한 열교환 접촉을 이루도록 흐름을 지연시키고 기류분포를 균등하게 하며, 필러부재(20a)와 전열관(11) 표면에 형성되는 수막과 유동되는 미세한 물방울과 공기가 동시에 증발열교환 접촉을 이루게 함 으로서 열교환 접촉영역이 확대되고, 살수되는 냉각수가 필러부재(20a)를 통하여 냉각됨으로서 열교환효율을 향상시킬 수 있고, 열교환효율의 향상에 따라 전열관 (11)의 전열면적과 냉각공기 유동량이 감소됨으로 열교환기의 크기를 감소시킬 수 있으며, 전열관(11)에 필러부재(20a)의 조립 및 분리가 용이한 구조로서 설치 및 보수를 간편하게 할 수 있고, 냉각팬의 소비동력감소와 보수와 교체가 가능한 필러부재(20a)에 의하여 유지보수비용을 저감할 수 있는 증발냉각식 열교환기(1a)가 제공된다.

도 4는 본 발명의 제 2실시예에 따른 증발냉각식 열교환기의 개략적인 사시도이고, 도 5는 도 4의 측단면도이며, 도 6은 도 4의 필러부재에 대한 개략적인 구성도이다. 이들 도면에서 도시된 바와 같이, 전술한 제1실시 예와는 달리, 냉각수는 수직하향으로 유동되고 공기는 수직상향으로 대향하여 유동되는 대향류형 증발냉각식 열교환기(1b)는, 전열관(11)에 구성되는 곡관부(12a, 12b)를 수직으로 배치하고 있다.

그리고 상기 곡관부(12a)에 삽입되는 관판슬롯(18)은 곡관부(12a)에 원활히 삽입 또는 분리되도록 곡관부(12a) 외형 보다 약간 크게하여 수직의 타원장공으로 구성되어 있다.

다음으로, 상기 전열관(11)에는 골과 융기를 형성하는 필러시트(21b)와, 평면부(22)와, 필러슬롯(23b)과, 간격돌기(26)로 구성되는 대향류형 필러부재(20b)가 삽입되어 배치되어 있다.

그리고 상기 평면부(22)에는 곡관부(12a)에 원활히 삽입 또는 분리되도록 곡 관부(12a) 외형 보다 약간 크게하여 수직의 타원장공으로 필러슬롯(23b)을 구성하고 있다.

유체유입헤더(14)와 유체유출헤더(15)에 결합된 다수의 곡관부(12a, 12b)와 직관부(13)로 반복하여 사행으로 형성되는 전열관(11)의 곡관부(12a)를 통하여 헤더(14, 15)방향으로 관판프레임(16b)을 삽입하고 타원장공의 필러슬롯(23a)이 형성된 필러부재(20b)와 지지관판(14), 그리고 필러부재(20b)를 연속적으로 삽입하고 관판프레임(16a)을 삽입한 다음 관판프레임(16b)과 지지관판(14)에 연통하게 형성되는 불트공에 고정부재(19)를 관통시킨 후 고정부재(19)의 양측 단부에 형성된 나사에 너트를 체결함으로서 조립이 완성된다.

그리고 노화되거나 손상된 필러부재(20b)의 교체 또는 필러부재(20b) 표면에 누적된 이물질의 청소를 위하여 전열관(11)으로 부터 필러부재(20b)를 분리할 때에는 삽입의 역순으로 진행된다.

이러한 구성에 의하여, 살수부(미도시)를 통해 수직 하향으로 살수되는 냉각수는 증발냉각식 열교환기(1b)를 이루는 필러부재(20b)와 전열관(11)의 표면에 수막 형성과 마찰에 의한 미세한 물방울을 확산하면서 필러부재(20b)의 유로를 따라 지연되는 흐름으로 집수조(미도시)를 향해 유동된다.

한편 냉각팬(미도시)의 작용에 의해 루버(미도시)를 통해 유입되는 공기는 필러부재(20b)와 전열관(11)의 유로를 따라 유동하면서 필러부재(20b)와 전열관 (11) 표면에 형성되는 수막과 유동되는 미세한 물방울과의 접촉에 의해 증발열교환 을 이루고 고온의 공기는 엘리미네이터(미도시)와 냉각팬을 통해 외부로 배기 된다.

그리고 필러부재(20b)를 유동하면서 냉각되어 집수조(미도시)에 집수된 저온의 냉각수는 다시 살수부로 순환되며 이러한 순환 과정은 반복된다.

이에 의하여 전술한 실시예에서 설명한 효과를 갖는 것은 물론 대향류형 증발냉각식 열교환기(1b)를 제공할 수 있다.

도 7은 본 발명의 증발냉각식 열교환기를 이용한 일실시예로서 증발냉각식 열교환유닛의 개략적인 측단면도이다. 도면에서 도시된 바와 같이, 증발냉각식 열교환기를 이용하는 증발냉각식 열교환유닛(2a)은. 열교환 영역을 형성하며 공기를 유입하는 급기구(미도시)와 고온배기를 배출하는 배기구(미도시)를 갖는 케이싱(31a)과; 상기 배기구(미도시)와 인접하게 배치되며 냉각팬(61a)과 구동모터(62)로 구성되는 팬부(60a)와; 상기 급기구(미도시)와 인접하게 마련되며 유입되는 공기를 증발냉각식 열교환유닛(2a)내로 안내하고 외부로 이탈되는 냉각수를 회수하는 루버(28a)와; 상기 배기구와 인접하게 마련되며 배기구를 향해 비산되는 물방울을 회수하는 엘리미네이터(27a)와; 상기 열교환 영역에 마련되며, 다수의 곡관 부(12a)와 직관부(13)로 반복하여 사행으로 형성되는 전열관(11)과, 상기 직관부 (13)의 유체유입측 단부에 결합되는 유체유입헤더(14)와, 상기 직관부(11)의 유체유출측 단부에 결합되는 유체유출헤더(15)와, 상기 전열관(11)을 지지하며 곡관부 (12a)가 출입되는 다수의 관판슬롯(18)이 형성되는 한쌍의 관판프레임(16a)과, 상기 관판프레임(16a)을 고정하는 고정부재(19)로 구성되는 전열관부(10)와; 상기 전열관(11)을 수용하여 배치되며, 냉각매체의 유로와 수막을 형성하는 골 과 융기로 형상되는 필러시트 (21a)와, 상기 필러시트(21a)와 일체하여 형성되는 다수의 평면부(22)와, 상기 평면부(22)를 개구하여 형성되며 곡관부(12a)가 출입되고 전열관 (11)을 수용하는 필러슬롯(23a)과, 상기 필러시트(21a) 간에 냉각매체의 유로 간격을 유지하며 필러시트(21a)와 일체하여 형성되는 다수의 간격돌기(26)로 구성되는 필러부재(20a)로 구성되는 증발냉각식 열교환기(1a)와; 상기 증발냉각식 열교환기(1a)의 상부에 마련되며 증발냉각식 열교환기(1a)를 향해 냉각수를 살수하는 살수부(30a)와; 상기 증발냉각식 열교환기(1a)의 하부에 마련되는 집수조(35a)와; 상기 집수조(35a)에서 살수부(30a)로 냉각수를 공급하는 냉각수 흡입관(41)과 냉각수공급관(42)과 순환펌프(40)와, 상기 집수조(35a)에 공급되는 보충수를 제어하는 급수제어밸브(45a)를 포함하여 구성하고 있다.

그리고 상기 케이싱(31a)에는 일측면을 개구하여 점검구(미도시)를 더 포함하여 마련하고 있다.

또한, 상기 케이싱(31a)에는 응결수유입관(미도시)과, 만수관(47)과, 집수조 배수관(미도시)과, 냉매가스유입관(미도시)과, 냉매액유출관(미도시)이 관통하는 각각의 관통공(미도시)을 더 포함하여 마련하고 있다.

상기 케이싱(31a)의 바닥에는 케이싱(31a)내에 발생되는 물을 배수하는 배수구(45)를 더 포함하여 마련하고 있다.

그리고 상기 케이싱(31a)의 외벽(102)을 향하는 전면에는 급기구와 배기구를 형성하는 개구(미도시)가 마련되며 개구의 외곽으로는 후술할 급배기루버(70)를 장착하는 결합부(미도시)를 더 포함하여 마련하고 있다.

또한, 상기 케이싱(31a)의 전면측 상판(미도시)과 바닥판(미도시)에는 케이싱(31a)을 외벽(102)에 고정하는 복수의 브래킷(34)을 더 포함하여 마련하고 있다.

상기 케이싱(31a)의 전면 개구에 마련된 결합부에 결합되는 외곽프레임(73)과, 급기루버(71)와, 배기루버(72)와, 급기루버(71)와 배기루버(72)를 구획하는 구획프레임(74)으로 구성되는 급배기루버(70)를 더 포함하여 마련하고 있다.

여기서, 상기 급배기루버(70)는 외벽개구(104)를 관통하여 배치된다.

그리고 상기 팬부(60a)는 배기구(미도시) 영역을 구획하여 고정되는 팬실린더(미도시)와 축류팬(axial fan) 날개로 구성되는 냉각팬(61a)과, 냉각팬(61a)과 직결하는 구동모터(62)로 구성되어 구동부지지부재(미도시)에 볼트체결로 고정되어 있다.

다음으로, 상기 살수부(30a)는 통형상의 살수수조(미도시)와 살수수조의 저부를 관통하여 형성되는 다수의 살수노즐(미도시)과 살수수조 저부 양측에 마련되며 살수영역(미도시)을 형성하는 한쌍의 격판(미도시)과 일측벽을 연통하여 형성되며 냉각수가 유입되는 냉각수유입구(미도시)와 타측벽에 구성되는 복수의 브래킷( 미도시)을 마련하고 있다.

그리고 상기 살수부(30a)는 브래킷을 고정구로 하여 구획프레임(74)의 내측부에 볼트로 고정되어 있다.

다음으로, 상기 케이싱(31a)내에 배치되며 상부가 개구되는 통형상의 집수조

(35a)는 보충수가 유입되는 급수구(미도시)와, 냉방기(실내기)의 증발기로 부터 발생되는 응결수가 응결수유입관을 통해 유입되는 급수구(43b)와, 단수시 비상가동을 위하여 사용자가 냉각수를 보충하며 케이싱(31a) 내측으로는 급수안내관(미도시)이 형성되고 외측으로는 개폐마개(미도시)를 갖는 급수구(43c)와, 냉각수 유출구(미도시)와, 집수조내에 수위를 확인하는 수위계(36)가 결합되는 수위계 결합구(미도시)와, 지정수위 이상으로 보충수가 유입될시 외부로 배수하는 만수관(47)과, 집수조내의 냉각수를 배수하는 배수구(미도시)와, 레벨스위치(46)가 결합되는 레벨스위치 결합구(미도시)를 더 포함하여 마련하고 있다.

그리고 집수조(35a)에 구성되는 급수구(미도시)와 케이싱(31a)을 관통하여 마련되는 급수구(43a)사이에는 급수관(미도시)과 전자밸브(또는 전동밸브)로 구성되는 급수제어밸브(45a)가 마련되어 있다.

또한, 상기 집수조(35a) 저부에 구성된 배수구(미도시)에는 배수밸브(48)를 더 포함하여 마련하고 있다.

다음으로, 상기 살수부(30a)와 집수조(35a)의 수면 사이에는 증발냉각식 열교환기(1a)가 설치되어 있다.

그리고 상기 집수조(35a)에 형성된 냉각수유출구(미도시)와 살수부(30a)에 형성된 냉각수유입구(미도시) 사이에는 냉각수 흡입관(41)과 순환펌프(40)와, 냉각수토출관(42)이 설치되어 있다.

다음으로, 상기 케이싱(31a)내에 집수조(35a)와 이격되는 소정의 위치에는 냉매가스유입구(52)와 냉매가스토출구(미도시)가 구성되며 냉매가스를 유동시키는 압축기(50)를 더 포함하여 마련하고 있다.

그리고 상기 압축기(50)의 냉매가스토출구(미도시)와 증발냉각식 열교환기(1a)에 구성된 유체유입헤더(14) 사이에는 냉매가스토출관(53)이 더 포함되어 연결 되어 있다.

다음으로, 상기 집수조(35a) 개구(미도시)와 케이싱(31a) 전판(미도시)의 내측면 사이에는 케이싱(31a)내에서 발생되는 응결수 또는 비산 물방울을 수집하여 집수조(35a)로 안내하는 응결수팬(33a)을 더 포함하여 배치하고 있다.

다음으로, 상기 케이싱(31a)의 저부와 실내바닥(101) 사이에는 복수의 방진부재(100)를 더 포함하여 마련하고 있다.

살수부(30a)를 통해 수직 하향으로 살수되는 냉각수는 증발냉각식 열교환기 (1a)를 이루는 필러부재(20a)와 전열관부(10)에 구성된 전열관(11)의 표면에 수막 형성과 마찰에 의한 미세한 물방울을 확산하면서 필러부재(20a)의 유로를 따라 지연되는 흐름으로 집수조(35a)를 향해 유동된다.

한편 냉각팬(61a)의 작용에 의해 급기루버(71, 28a)를 통해 유입되는 공기는 필러부재(20a)와 전열관(11)의 유로를 따라 유동하면서 필러부재(20a)와 전열관 (11) 표면에 형성되는 수막과 유동되는 미세한 물방울과의 접촉에 의해 증발열교환을 이루고 고온의 공기는 엘리미네이터(27a)와 냉각팬(61a)을 통해 외부로 배기된다.

그리고 필러부재(20a)를 유동하면서 냉각되어 집수조에 집수된 저온의 냉각수는 다시 살수부(30a)로 순환되며 이러한 순환 과정은 반복된다.

다음으로, 유체유입헤더(14)로 유입된 냉매가스는 전열관(11) 내로 유동하면서 관외에서 작용되는 증발냉각 열교환에 의하여 응축되고 냉매액은 유체유출헤더 (15)를 통해 냉열열원기계(냉동기 또는 냉방기, 공기조화기 등)에 구성된 증발기(미도시)로 유동되고 열교환을 마친 냉매가스는 압축기(50)를 통해 유체유입헤더

(14)로 다시 유입되는 순환 및 증발냉각 열교환 과정이 반복된다.

다음으로, 증발냉각식 열교환기를 이용하는 증발냉각식 열교환유닛(2a)과 이격되게 실내에 설치되는 냉방기(미도시)로부터 발생되는 저온의 응결수는 응결수유입관(미도시)과 급수구(43b)를 통해 집수조(30a)로 유입되어 냉각수로 활용하게 된다.

다음으로, 케이싱(31a)내에 배치되는 응결수팬(33a)을 통하여 케이싱(31a)내에서 발생되는 비산 물방울과 포화습공기의 응결수를 수집하여 집수조(35a)내로 안내함으로서 케이싱(31a)내부의 청결유지와 응결수를 냉각수로 활용할 수 있다.

다음으로, 단수시 수위계(36)의 확인에 의하여 부족되는 냉각수를 급수구 (43c)를 통해 사용자가 직접 보충수를 주입할 수 있음으로 단수 시에도 증발냉각식 열교환유닛(2a)을 운전을 할 수 있다.

이에 의하여, 이에 의하여, 살수 냉각수가 공기와 충분한 열교환 접촉을 이루도록 흐름을 지연시키고 기류분포를 균등하게 하며, 필러부재와 전열관 표면에 형성되는 수막과 유동되는 미세한 물방울과 공기가 동시에 증발열교환 접촉을 이루게 함으로서 열교환 접촉영역이 확대되고, 살수되는 냉각수가 필러부재를 통하여 냉각됨으로서 열교환효율을 향상시킬 수 있고, 열교환효율의 향상에 따라 전열관 의 전열면적과 냉각공기 유동량이 감소됨으로 열교환기의 크기를 감소시킬 수 있으며, 전열관에 필러부재의 조립 및 분리가 용이한 구조로서 간편하게 설치 및 보수를 할 수 있고, 냉각팬의 소비동력감소와 보수와 교체가 가능한 필러부재에 의하여 유지보수비용을 저감할 수 있는 증발냉각식 열교환유닛(2a)을 제공할 수 있다.

도 8은 본 발명의 증발냉각식 열교환기를 이용한 다른 실시예로서 증발냉각식 열교환유닛의 개략적인 측단면도이다. 도면에서 도시된 바와 같이, 전술한 일실시 예와는 달리,냉각수는 수직하향으로 유동되고 공기는 수직상향으로 대향하여 유동되는 대향류형 증발냉각식 열교환기를 이용하는 증발냉각식 열교환유닛(2b)은, 냉방기케이싱(231)과, 증발기(210)와, 냉방기팬(260)과, 실내공기를 흡입하는 흡입그릴(270)과, 실내를 향해 저온의 공기를 토출하는 토출그릴(280)로 구성되는 냉방기(200) 내에 일체하는 구성으로서, 열교환 영역을 형성하며 상부에는 고온 배기를 배출하는 배기구(미도시)가 형성되고 내측 하부에는 집수조(35b)를 형성하는 통형상의 케이싱(31b)을 마련하고 있다.

여기서, 상기 케이싱(31b)의 공기유입 방향의 측벽(미도시)에는 집수조 수면으로부터 상향으로 이격된 소정의 위치에 공기를 유입하는 급기구(81)가 마련되어 있다.

그리고 상기 케이싱(31b)의 상부에 형성되는 배기구에는 저부에 흡입부가 형성되고 일측부에는 배기구(82)를 구성하며 상부 중앙영역에는 구동모터(62)를 결합하는 결합부(미도시)가 마련되는 팬하우징(미도시)과 원심팬(centrifugal fan)날개로 구성되는 냉각팬(61b)과 구동모터(62)로 구성되는 팬부(60b)가 결합되어 있다.

다음으로, 상기 케이싱(31b)의 상부영역에는 배기구와 소정의 간격을 두고 분배주관(미도시)과 분배관(미도시)과 분배관에 결합되는 다수의 살수노즐(미도시)로 구성되는 살수부(30b)가 배치되어 있다.

다음으로, 살수부(30a) 하부에는, 다수의 곡관 부(12a)와 직관부(13)로 반복하여 사행으로 형성되는 전열관(11)과, 상기 직관부 (13)의 유체유입측 단부에 결합되는 유체유입헤더(14)와, 상기 직관부(11)의 유체유출측 단부에 결합되는 유체유출헤더(15)와, 상기 전열관(11)을 지지하며 곡관부(12a)가 출입되는 다수의 관판슬롯(18)이 형성되는 한쌍의 관판프레임(16a)과, 상기 관판프레임(16a)을 고정하는 고정부재(19)로 구성되는 전열관부(10)와; 상기 전열관(11)을 수용하여 배치되며, 냉각매체의 유로와 수막을 형성하는 골과 융기로 형상되는 필러시트 (21b)와, 상기 필러시트(21b)와 일체하여 형성되는 다수의 평면부(22)와, 상기 평면부(22)를 개구하여 형성되며 곡관부(12a)가 출입되고 전열관 (11)을 수용하는 필러슬롯(23b)과, 상기 필러시트(21b) 간에 냉각매체의 유로 간격을 유지하며 필러시트(21a)와 일체하여 형성되는 다수의 간격돌기(26)로 구성되는 필러부재(20b)로 구성되는 증발냉각식 열교환기(1b)가 배치되어 있다.

다음으로, 팬부(60b) 상부에는 증발기(210)로 부터 발생되는 응결수를 수집하며 응결수배출구(미도시)를 형성하는 응결수팬(33b)이 배치되어 있고 응결수유출구(미도시)와 케이싱(31b) 일영역에 구성된 응결수유입 급수구(43b) 사이에는 응결수유입관(44)이 연결되어 있다.

다음으로, 상기 케이싱(31b)의 저부에는 일측부에는 점검문(미도시)이 마련되고 저부에는 바닥배수구(49)가 형성되고 상부에는 급수관(미도시), 배수관(미도시), 냉각수흡입관(41), 만수관(47)이 관통되는 관통공(미도시)이 마련되며 측부에는 냉매가스유입관(51)과, 냉매가스토출관(53)과, 급수관(미도시)이 관통되는 관통공(미도시)이 마련되는 기계실(37)을 더 포함하여 구성하고 있다.

다음으로, 상기 기계실(37)에는 압축기(50)가 배치되고 압축기(50)의 냉매 가스유입구(미도시) 증발기(210)사이에는 냉매가스유입관(51)이 연결되어 있다.

그리고 상기 압축기(50)의 냉매가스토출구(미도시)와 증발냉각식 열교환기 (1b)의 유체유입헤더(미도시) 사이에는 냉매가스토출관(53)이 연결되어 있다.

다음으로, 상기 기계실(37)에는 냉각수를 순환시키는 순환펌프(40)가 배치되고 집수조(35b)의 저부를 관통하여 형성된 냉각수유출구(미도시)와 순환펌프(50)의 흡입구(미도시) 사이에는 냉각수흡입관(41)이 연결되고 순환펌프(50)의 토출구와 살수부(20b)의 냉각수유입구(미도시) 사이에는 냉각수공급관(42)이 연결되어 있다.

다음으로, 상기 기계실(37)내에 마련되며 집수조(35b)의 저부를 관통하여 형성된 급수유입구(미도시)와 급수구(43a) 사이에는 전자밸브(또는 전동밸브)로 구성되는 급수제어밸브(45a)를 수용한 급수관(미도시)이 연결되어 있다.

그리고 상기 집수조(35b)의 저부를 관통하여 형성된 결합구(미도시)에는 만수관(47)이 결합되고 만수관(47)의 하부에는 배수밸브(48)에 결합된 배수관(미도시)이 연결되어 있다.

살수부(30a)를 통해 수직 하향으로 살수되는 냉각수는 증발냉각식 열교환기 (1b)를 이루는 필러부재와 전열관부에 구성된 전열관의 표면에 수막 형성과 마찰에 의한 미세한 물방울을 확산하면서 필러부재의 유로를 따라 지연되는 흐름으로 집수조(35b)를 향해 유동된다.

한편 냉각팬(61b)의 작용에 의해 급기구(81)를 통해 유입되는 공기는 필러부재와 전열관의 유로를 따라 유동하면서 필러부재와 전열관 표면에 형성되는 수막과 유동되는 미세한 물방울과의 접촉에 의해 증발열교환을 이루고 고온의 공기는 엘리미네이터(27b)와 냉각팬(61b)을 통해 외부로 배기된다.

여기서, 급기구(81)와 배기구(82)에는 주름관(또는 덕트)을 연결하여 실외로 부터 급기되고 실외로 배기되도록 할 수 있다.

그리고 필러부재를 유동하면서 냉각되어 집수조(35b)에 집수된 저온의 냉각수는 다시 살수부(30b)로 순환되며 이러한 순환 과정은 반복된다.

다음으로, 유체유입헤더(미도시)로 유입된 냉매가스는 전열관 내로 유동하면서 관외에서 작용되는 증발냉각 열교한에 의하여 응축되고 냉매액은 유체유출헤더(미도시)를 통해 증발기(210)로 유동되며 열교환을 마친 냉매가스는 압축기(50)를 통해 유체유입헤더로 다시 유입되는 순환 및 증발냉각 응축 과정이 반복된다.

다음으로, 증발기(210)로부터 발생되는 저온의 응결수는 응결수유입관(44)과 응결수유입 급수구(43b)를 통해 집수조(35b)로 유입되어 냉각수로 활용하게 된다.

이에 의하여, 전술한 일실시예에서 설명한 효과를 갖는 것은 물론 냉방기 케이싱(231)내의 한정된 공간 내에서 일체하게 구성할 수 있는 증발냉각식 열교환기를 이용하는 증발냉각식 열교환유닛(2b)을 제공할 수 있다.

도 9는 본 발명의 증발냉각식 열교환기를 이용한 또 다른 실시예로서 증발냉각식 열교환유닛의 개략적인 측단면도이다. 도면에서 도시된 바와 같이, 전술한 실시 예와는 달리, 증발냉각식 열교환기를 이용하는 증발냉각식 열교환유닛(2c)은, 실외에 설치되며 냉각수는 수직하향으로 유동되고 공기는 수직상향으로 대향하여 유동되는 대향류형으로서, 열교환 영역을 형성하며 상부에는 고온 배기를 배출하는 배기구(미도시)가 형성되는 케이싱(31c)이 집수조 (35c) 상부에 고정되어 있다.

다음으로, 상기 집수조(35c) 상단부와 케이싱(31c)의 하단부 사이에 형성되는 급기구(미도시)에는 공기를 증발냉각식 열교환유닛(2c)내로 안내하고 외부로 이탈되는 냉각수를 회수하는 루버(28d)가 마련되어 있다.

다음으로, 상기 케이싱(31c) 중앙영역에 형성된 배기구와 연통하여 팬실린더 (미도시)와, 축류팬(axial fan)날개로 구성되는 냉각팬(61c)과, 벨트드라이버(미도시)와 구동모터(62)로 구성되는 팬부(60c)가 결합되어 있다.

다음으로, 상기 케이싱(31c)의 배기구 하부에는 냉각수를 유입하는 분배주관(미도시)과, 분배주관으로 부터 분기되는 다수의 분배관(미도시)과 분배관에 결합되는 다수의 살수노즐(미도시)로 구성되며 증발냉각식 열교환기(1b)을 향하 여 냉각수를 살수하는 살수부(30b)가 배치되어 있다.

그리고 증발냉각식 열교환기(1b)에 구성된 유체유입헤더(미도시)와 이격되게 설치된 유닛(미도시)에 구성된 압축기(미도시)의 토출구 사이에는 냉매가스토출관 (53)이 연결되고, 유체유출헤더(미도시)와 이격되게 설치된 유닛에 구성된 증발기(미도시) 사이에는 냉매액유출관(55)이 연결되어 있다.

다음으로, 상기 살수부(30b) 하부에는 증발냉각식 열교환기(1b)가 배치되어 있다.

다음으로, 상기 살수부(30b)로 냉각수를 공급하며 집수조(35c)에 형성된 냉각수 유출구(미도시)와 순환펌프(40)의 흡입구 사이에는 냉각수흡입관(41)이 마련되고 순환펌프(40) 토출구와 살수부(30b) 사이에는 냉각수공급관(42)이 연결되어 있다.

다음으로, 상기 살수부(30b) 상부에는 냉각팬(61c)을 향하여 비산되는 물방울을 회수하는 엘리미네이터(27b)가 배치되어 있다.

다음으로, 증발냉각 열교환 과정에서 증발되는 냉각수에 의하여 집수조(35c) 수위가 낮아질 때에는 보충수를 공급하고 정해진 수위까지 보충수가 공급되면 자동으로 급수를 차단하는 플로우트밸브로 구성한 급수제어밸브(45b)가 보충수를 급수하는 급수구(43a)에 결합되어 있다.

다음으로, 집수조 저부에는 증발냉각식 열교환유닛(2c)을 지지하는 지지가대(미도시)가 마련되어 있다.

살수부(30b)를 통해 수직 하향으로 살수되는 냉각수는 증발냉각식 열교환기 (1b)를 이루는 필러부재와 전열관의 표면에 수막 형성과 마찰에 의한 미세한 물방울을 확산하면서 필러부재의 유로를 따라 지연되는 흐름으로 집수조(35c)를 향해 유동된다.

한편 냉각팬(61c)의 작용에 의해 루버(28d)를 통해 유입되는 공기는 필러부재와 전열관의 유로를 따라 유동하면서 필러부재와 전열관 표면에 형성되는 수막과 유동되는 미세한 물방울과의 접촉에 의해 증발열교환을 이루고 고온의 공기는 엘리미네이터(27b)와 냉각팬(61c)을 통해 외부로 배기된다.

그리고 필러부재를 유동하면서 냉각되어 집수조에 집수된 저온의 냉각수는 다시 살수부(30b)로 순환되며 이러한 순환 과정은 반복된다.

다음으로, 냉매가스토출관(53)과 유체유입헤더를 통해 유입된 냉매가스는 전열관 내로 유동하면서 관외에서 작용되는 증발냉각 열교환에 의하여 응축된 냉매액은 유체유출헤더와 냉매액유출관(55)를 통해 이격된 유닛에 구성된 증발기로 유동되고 열교환을 마친 냉매가스는 유체유입헤더(14)로 다시 유입되는 순환 및 증발냉각 응축 과정이 반복된다.

이에 의하여, 전술한 일실시예에서 설명한 효과를 갖는 것은 물론 실외에 설치되는 증발냉각식 열교환기를 이용하는 증발냉각식 열교환유닛(2c)을 제공할 수 있다.

전술한 실시예에서는 원형의 직관부와 곡관부로 구성되는 전열관에 대하여 상술하였으나, 타원형 등 다른 형상의 직관부와 곡관부로 구성되는 전열관으로도 구성할 수 있다.

그리고 전술한 실시예에서는 공기는 거의 수평방향으로 유동되고 냉각수는 수직하향으로 유동되는 직교류형 증발냉각식 열교환기(1a)와, 공기는 수직상향으로 유동되고 냉각수는 수직하향으로 유동되는 대향류형 증발냉각식 열교환기(1b)에 대하여 상술하였으나, 공기와 냉각수가 같은 방향으로 유동되는 평행형(parallel flow) 증발냉각식 열교환기로도 적용할 수 있다.

또한, 전술한 실시예에서는 증발냉각식 열교환기(1a, 1b)를 이용한 증발냉각식 열교환유닛은 냉매를 응축하는 것에 대하여 상술하였으나, 냉각수를 냉각하는 증발냉각식 열교환유닛으로도 적용할 수 있고, 오일 등 다른 유체를 냉각하는 증발냉각식 열교환유닛으로도 적용할 수 있음은 물론이다.

전술한 실시예에서는 냉방기(200)와 일체하여 구성되는 증발냉각식 증발냉각식 열교환유닛(2b)에 대향류형 증발냉각식 열교환기(1b)를 구성하는 것에 대해 상술하였으나, 직교류형 증발냉각식 열교환기(1b)로도 구성할 수 있다.

그리고 전술한 실시예에서는 냉방기 케이싱(231)내에 일체하여 증발냉각식 열교환유닛(2b)이 구성되는 것에 대해 상술하였으나 냉방기 케이싱(231)내에서 분리하여 냉방기와(200) 이격된 실내에 증발냉각식 증발냉각식 열교환유닛(2b)을 구성할 수도 있다.

본 발명의 기술적 구성은 응축기, 냉각탑 및 냉각기 기술분야에 다양하게 적용할 수 있음으로, 상기 기술된 실시예에 한정하지 않으며, 본 발명의 범위는 후술할 특허청구범위에 기재된 청구범위에 의해서만 제한될 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 열교환 효율을 향상시킬 수 있고, 열교환기의 크기와 소비동력을 감소시킬 수 있으며, 조립 및 분리가 용이한 구조로서 설치 및 보수를 간편하게 할 수 있고, 유지보수비용을 저감할 수 있는 증발냉각식 열교환기 및 이를 이용한 증발냉각식 열교환유닛을 제공한다.

Claims

냉각유체를 냉각하거나 또는 냉매를 응축하는 증발냉각식 열교환유닛에 있어서,

열교환 영역을 형성하며, 공기를 유입하는 급기구와 고온배기를 배출하는 배기구를 갖는 케이싱과;

상기 배기구와 인접하게 배치되며 냉각팬과 구동모터로 구성되는 팬부와;

상기 급기구와 인접하게 마련되며 유입되는 공기를 상기 열교환영역내로 안내하고 외부로 이탈되는 냉각수를 회수하는 루버와;

상기 배기구와 인접하게 마련되며 배기구를 향해 비산되는 물방울을 회수하는 엘리미네이터와;

상기 열교환영역에 배치되며, 다수의 곡관부와 직관부로 반복하여 사행으로 형성되는 전열관과,

상기 직관부의 유체유입측 단부에 결합되는 유체유입헤더와,

상기 직관부의 유체유출측 단부에 결합되는 유체유출헤더와,

상기 전열관을 지지하며 곡관부가 출입되는 다수의 관판슬롯이 형성되는 복수의 관판프레임과,

상기 관판프레임을 고정하는 고정부재로 구성되는 전열관부와;

상기 전열관을 수용하여 배치되며, 냉각수와 공기의 유로와 수막을 형성하는 골과 융기로 형상되는 필러시트와,

상기 필러시트와 일체하여 형성되는 다수의 평면부와,

상기 평면부를 개구하여 형성되며 곡관부가 출입되고 전열관을 수용하는 필

러슬롯과, 상기 필러시트와 일체하여 형성되며 필러시트 간에 냉각수와 공기의 유로 간격을 유지하는 다수의 간격돌기로 구성되는 필러부재로 이루어지는 증발냉각식 열교환기와;

상기 증발냉각식 열교환기의 상부에 마련되며 증발냉각식 열교환기를 향해 냉각수를 살수하는 살수부와;

상기 증발냉각식 열교환기의 하부에 마련되는 집수조와;

상기 집수조에서 살수부로 냉각수를 공급하는 냉각수공급관과 순환펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 증발냉각식 열교환유닛.
제1항에 있어서,

상기 케이싱에는, 외벽개구를 향하게 급기구와 배기구를 형성하는 전면 개구가 마련되며, 상기 전면 개구에는 외곽프레임과, 급기영역과 배기영역을 구획하는 구획프레임과, 급기영역에 마련되는 급기루버와, 배기영역에 마련되는 배기루버로 구성되는 급배기루버를 더 포함하여 결합하는 것을 특징으로 하는 증발냉각식 열교환유닛.
제1항에 있어서,

상기 냉각팬은, 팬실린더와 축류형 날개로 구성되는 축류형 냉각팬과, 상부 에는 구동모터 결합부가 형성되고 저부에는 케이싱 상부에 결합되는 흡기부가 마련되며 일측부에는 배기구가 형성되는 팬하우징과 원심형 날개로 구성되는 원심형 냉각팬 중 어느 하나를 구성하는 것을 특징으로 하는 증발냉각식 열교환유닛.
제1항에 있어서,

상기 필러부재는, 공기는 거의 수평으로 유동되고 냉각수는 수직 하향으로 유동되는 직교류형 필러부재와, 공기는 수직상향으로 유동되고 냉각수는 수직하향으로 유동되는 대향류형 필러부재, 공기와 냉각수가 같은 방향으로 유동되는 평행류형 필러부재 중 어느 하나를 구성하는 것을 특징으로 하는 증발냉각식 열교환유닛.
제1항에 있어서,

상기 살수부는, 살수수조와 살수수조의 저부를 관통하여 형성되는 다수의 살수노즐로 구성되는 중력식 살수부와, 냉각수가 유입되는 분배주관과 분배주관으로부터 분기되는 분배관과 분배관에 결합되는 다수의 살수노즐로 구성되는 가압식 살수부 중 어느 하나를 구성하는 것을 특징으로 하는 증발냉각식 열교환유닛.
제1항에 있어서,

상기 집수조 하부와, 케이싱내 일측 영역 중 어느 한곳에는 증발기로부터 냉매가스유입관을 통해 유입되는 냉매가스를 압축하여 냉매가스토출관을 통해 상기 증발냉각식 열교환기로 유동시키는 압축기가 설치되는 기계실을 더 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 증발냉각식 열교환유닛.
제1항에 있어서,

상기 증발냉각식 열교환유닛은, 외벽개구와 연통하게 실내에 설치되는 것과,와, 냉방기(실내기) 케이싱내에 일체하게 설치되는 것과, 실외에 설치되는 것 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 증발냉각식 열교환유닛.