KR101451791B1 - 간접증발식 액체 냉각 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉각 장치에 관한 것으로서, 증발수를 공급하는 증발수공급부; 및
냉각공기와 냉각유체를 동시에 냉각하기 위한 단위모듈을 포함하고, 상기 단위모듈은, 추기공기배출방향의 수직방향으로 이격배치되는 복수의 열전달판; 상기 인접한 두 열전달판 사이에 동시에 접촉되게 배치되고, 처리공기가 내부에 흡입되는 적어도 하나의 건채널핀; 상기 인접한 두 열전달판 사이에 동시에 접촉되게 배치되고, 상기 건채널핀을 통과한 처리공기 중 일부가 추기되어 유입되고, 상기 증발수공급부로부터 공급된 증발수에 의해 적셔져 냉각되는 적어도 하나의 습채널핀; 및 내부에 냉각유체가 흐르고, 상기 습채널핀으로 열이 전달되어 냉각유체를 냉각하는 냉각튜브로 구성된 것을 특징으로 하는 냉각 장치를 제공한다. 이에 의해, 냉각공기뿐만 아니라 냉각액체도 생산가능하여 재생증발식 냉방기의 활용범위를 넓힐 수 있다.

Description

간접증발식 액체 냉각 장치{INDIRECT LIQUID COOLING APPARATUS}
본 발명은 냉각공기뿐만 아니라 냉각수를 생산할 수 있는 간접증발식 액체 냉각 장치에 관한 것이다.
기존의 냉매를 사용하는 냉방기는 수요가 증대되어감에 따라 에너지의 소비량도 급격히 증가하고, 냉매에 의한 오존층 파괴 및 지구 온난화를 야기하는 등의 문제점들을 안고 있다.
재생증발식 냉방기(Regenerative Evaporative Cooler;REC)는 상기한 오존층 파괴 및 지구 온난화 문제를 해결할 수 있는 대안으로 제시되고 있다.
재생증발식 냉방기는 건채널을 통과한 공기의 일부를 물이 적셔져 있는 습채널로 추기시켜 물의 증발을 유도하고, 습채널의 표면에서 물의 증발을 통해 상대적으로 온도가 높은 건채널의 공기로부터 열을 흡수함으로써, 건채널을 통과하는 공기를 습도의 증가 없이 최대 이슬점 온도까지 냉각시킬 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 재생증발식 냉방기의 코어모듈을 보여주는 사시도이고, 도 2는 도 1의 코어모듈에서 단위모듈을 보여주는 사시도로서, 도 1에 의하면 상기 재생증발식 냉방기의 코어모듈은 추기공기진행방향의 수직방향으로 서로 교호적으로 배치되는 습채널부(W)와 건채널부(D)를 구비하는 복수의 단위모듈 결합체(10)와, 복수의 단위모듈 결합체(10)의 양쪽 측면에 배치되어 복수의 단위모듈을 연결하는 헤더 플레이트(15)로 구성된다.
복수의 단위모듈은 습채널부(W)와, 습채널부(W)를 사이에 두고 양측 배치되는 건채널부(D)를 한 쌍으로 가지고, 도 2에 도시한 바와 같이 공기진행방향의 수직방향으로 간격을 두고 배치되는 열전달판(11)과, 열전달판(11) 사이에 브레이징 접합 등에 의해 부착고정되는 파형(波形) 단면 형상(corrugated shape)의 습채널핀(12) 및 건채널핀(13)을 포함한다.
상기 습채널부(W)의 하단부에 V자 단면형상의 습채널안내덕트(14)가 구비되고, 상대적으로 온도가 높은 공기가 습채널안내덕트(14)에 의해 건채널부(D)의 입구측으로 안내되어 흡입된다.
상기 흡입된 공기는 건채널부(D)를 통과하고 건채널부(D)의 출구측에서 공기의 일부는 인접한 건채널부(D) 사이의 습채널부(W)로 추기되어 건채널의 흡입공기와 대향(counterflow)되는 방향으로 습채널부(W)를 통과한 후 습채널안내덕트(14)를 통해 배출된다.
이때, 건채널부(D)의 출구측에 증발수가 공급되고, 공급된 증발수는 습채널핀(12)의 표면을 따라 흘러내리면서 증발잠열에 의해 건채널부(D)로부터 열을 빼앗아 증발되며 건채널부(D)의 공기를 냉각시킨다.
그런데, 기존의 재생증발식 냉방기는 공기만을 냉각하므로, 밀도가 공기에 비해 상대적으로 높은 냉각액체를 냉각하여 재생증발식 냉방기의 활용범위를 넓히고자 하는 노력이 필요하다.
또한, 상기 재생증발식 냉방기에서 냉각되는 공기는 일반적으로 밀도가 낮기 때문에 냉방공급을 위해 필요한 부피유량이 커서 냉각공기를 송풍하기 위한 동력이 과다하게 소요되는 문제점이 있다.
한국 공개특허공보 제10-2010-0061189(2010.06.07)
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 냉각공기뿐만아니라 냉각액체를 냉각시켜 기존의 재생증발식 냉방기의 활용범위를 넓힐 수 있는 냉각 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 삼고 있다.
또한, 추기공기량을 늘리고 공급공기를 줄여 송풍동력을 절감할 수 있는 냉각 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 삼고 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명에 따른 냉각 장치는 증발수 공급부, 복수의 열전달판, 적어도 하나의 건채널핀, 적어도 하나의 습채널핀, 및 적어도 하나의 냉각튜브로 구성된 단위모듈을 포함한다. 상기 증발수공급부는 증발수를 습채널핀에 공급한다. 상기 복수의 열전달판은 추기배출방향의 수직방향으로 이격 배치된다. 상기 건채널핀은 인접한 열전달판 사이에 동시에 접촉되게 배치된다. 상기 습채널핀은 인접한 열전달판 사이에 접촉되게 배치된다. 상기 냉각튜브는 인접한 열전달판 사이에 동시에 접촉되게 배치된다. 이때, 처리공기는 건채널핀의 유입구측에서 그 내부를 통과하고, 건채널핀을 통과한 처리공기 중 일부가 추기되어 습채널핀의 내부에 유입되고, 나머지 처리공기는 건채널안내덕트를 통해 배출된다. 그리고, 상기 건채널핀의 출구측에서 추기된 추기공기는 습채널핀을 따라 처리공기진행반대방향으로 이동한 후, 습채널안내덕트를 통해 추기공기배출방향으로 배출된다. 상기 습채널핀에 공급된 증발수는 추기공기와 만나 추기공기의 열을 빼앗으며, 증발 잠열에 의해 증발하여 추기공기와 함께 외부로 배출되고 습채널핀을 냉각한다. 상기 건채널핀은 열전달판을 통해 내부에 흐르는 처리공기의 열을 습채널핀으로 전달하여 처리공기를 냉각한다. 상기 냉각튜브는 내부에 냉각유체의 이동통로를 구비하고, 열교환을 통해 냉각유체의 열을 습채널핀으로 전달하여 냉각유체를 냉각한다.
본 발명의 상기한 일 측면에서는 증발수의 증발 냉각효과를 이용한다는 점에서 재생증발식 냉방기와 유사하지만, 기존의 재생증발식 냉방기에서 공기만을 냉각했던 것과 달리 냉각수흐름통로를 제공하는 냉각튜브를 적용함으로써 냉각공기뿐만 아니라 냉각액체도 생산할 수 있게 되어 재생증발식 냉방기의 활용범위를 넓힐 수 있다.
또한, 냉각공기와 냉각수를 생산하는데 소요되는 추기공기량의 증가로 공급공기의 양이 줄어들어 공급공기를 송풍하는 송풍동력을 절감하는 효과를 얻을 수 있게 된다.
특히, 본 발명의 상기한 측면에서는, 상기 냉각튜브에 의해 냉각되는 냉각유체는 냉각수인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기한 측면에서는 상기 습채널핀의 출구측에 습채널안내덕트가 설치되어, 상기 습채널핀을 통과한 추기공기와 상기 건채널핀으로 흡입되는 처리공기를 분리할 수 있다.
또한, 상기 단위모듈은 열전달판, 건채널핀, 습채널핀, 냉각튜브 및 습채널안내덕트를 구비하고, 상기 단위모듈이 반복적으로 적층 및 결합되어 단위모듈 결합체를 이루는 것을 특징으로 한다.
상기 냉각튜브는 처리공기진행방향의 길이 및 추기공기배출방향의 길이에 비해 상대적으로 폭이 좁은 플랫튜브 구조로 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예로서, 상기 냉각튜브는 처리공기진행방향으로 이격 배치되는 복수의 튜브바디와, 상기 처리공기진행방향으로 인접 배치된 튜브바디의 단부를 연결하는 튜브바디연결부로 구성되고, 상기 냉각유체의 흐름이 습채널핀을 통과하는 추기공기와 대향류를 이룰 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 냉각튜브의 배치구조는 다음 3가지 실시예로 구성될 수 있다.
제1실시예로, 상기 냉각튜브는 서로 인접한 두 습채널핀에 각각 부착된 열전달판 사이에 동시에 면접촉될 수 있다.
제2실시예로, 상기 냉각튜브는 서로 인접한 두 건채널핀과 습채널핀에 각각 부착된 열전달판 사이에 동시에 면접촉될 수 있다.
제3실시예로, 상기 냉각튜브는 서로 인접한 두 건채널핀에 각각 부착된 열전달판 사이에 동시에 면접촉될 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 냉각 장치에 의하면, 냉각공기뿐만 아니라 냉각수도 생산가능하여 기존의 재생증발식 냉방기의 활용범위를 넓힐 수 있다. 또한, 추기공기의 소요량을 증가시켜 공급공기의 유량을 감소시킴으로써 공급공기의 송풍동력이 절감된다.
도 1은 종래기술에 따른 재생증발식 냉방기의 코어모듈을 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1의 코어모듈에서 단위모듈을 보여주는 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 냉각 장치의 일 예를 개략적으로 보여주는 측면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 냉각 장치에 적용가능한 단위모듈의 일 예를 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 복열(multiple row) 냉각튜브가 적용된 단위모듈의 제1실시예를 보여주는 사시도이다.
도 6은 도 5의 측면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 단위모듈 결합체의 제1실시예를 개략적으로 보여주는 정면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 단위모듈 결합체의 제2실시예를 개략적으로 보여주는 정면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 단위모듈 결합체의 제3실시예를 개략적으로 보여주는 정면도이다.
이하, 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 기존의 재생증발식 냉방기를 개선한 냉각 장치에 관한 것이다.
본 발명에서 개선한 점을 살펴보면, 기존의 재생증발식 냉방기는 공기만을 냉각시키므로 그 활용범위가 좁지만, 본 발명의 냉각 장치는 공기와 냉각액체를 냉각시키므로 그 활용범위가 넓다.
또한, 기존의 재생증발식 냉방기에서는 습채널 및 건채널만 냉각하므로 건채널의 출구측에서 추기되는 추기공기 소요량이 적지만, 본 발명의 냉각 장치에서는 냉각튜브를 추가로 냉각하므로 추기공기 소요량이 기존 기술 대비 증대됨에 따라 공급공기량이 상대적으로 줄어들어 송풍동력이 절감되는 효과를 얻을 수 있다.
이를 위해, 본 발명에 따른 냉각 장치는 기존의 재생증발식 냉방기에 냉각튜브(cooling tube)를 적용한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
첨부한 도 3은 본 발명에 따른 단위모듈 결합체(110)가 사용될 수 있는 냉각 장치의 일 예를 개략적으로 보여주는 측면도이다.
이하의 설명에서 처리공기는 냉방하고자 하는 공간으로부터 장치 내부로 유입되는 공기를 말한다. 추기공기는 처리공기 중에서 추출된 일부(예, 처리공기 대비 10~50%)의 공기로서 증발수와 열교환하는데 사용되며, 처리공기진행방향(Z)의 역방향으로 이동된다. 또한, 공급공기는 처리공기에서 추기공기를 뺀 나머지 공기로서 실질적으로 냉방하고자 하는 공간에 공급되는 공기를 말한다.
또한, 처리공기진행방향(Z)은 처리공기가 케이스(100)의 하단부에 형성된 유입구(101)를 통해 유입된 처리공기가 상방향으로 이동하는 방향이고, 추기공기배출방향(X)은 추기공기가 습채널부(W)의 출구측에서 처리공기진행방향(Z)의 수직방향으로 배출되는 방향을 의미한다.
그리고, 이하의 설명에서 상부/상단부, 하부/하단부는 중력방향을 기준으로 구성요소의 중심부에서 그 위쪽/위쪽 끝, 그 아래쪽/아래쪽 끝에 위치함을 의미하고, 이 용어는 구성요소의 위치를 알기 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 상방향 및 하방향은 중력방향을 기준으로 유체의 흐름방향 등을 알기 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 장치는 케이스(100), 증발수공급부(122), 단위모듈 결합체(110), 저장수조(123), 펌프(125), 공급송풍기(120), 추기송풍기(121) 등을 포함하여 구성된다.
상기 케이스(100)는 냉각 장치의 외형을 이루는 구성요소이며, 내부에 수용공간이 구비되어, 증발수공급부(122), 단위모듈 결합체(110), 저장수조(123), 펌프(125), 공급송풍기(120), 추기송풍기(121) 등을 수용한다.
상기 케이스(100)의 일측 하단부에 유입구(101)가 형성되어, 처리공기가 유입구(101)를 통해 케이스(100) 내부로 유입된다. 상기 케이스(100)의 일측 상단부에 공급공기배출구(102)가 형성되어, 공급공기가 공급공기배출구(102)를 통해 케이스(100) 외부로 배출된다. 또한, 케이스(100)의 타측 하단부 추기공기배출구(103)가 형성되어, 추기공기가 추기공기배출구(103)를 통해 배출된다.
또한, 상기 케이스(100)의 타측 상단부에서 건채널안내덕트(117)의 출구측에 공급송풍기(120)가 배치되어, 건채널안내덕트(117)를 통해 안내되는 처리공기를 흡입하고 공급공기의 배출을 원활하게 유지할 수 있다. 상기 케이스(100)의 타측 하단부에서 습채널안내덕트(114)의 출구측에 추기송풍기(121)가 배치되어, 건채널부(D)의 출구측에서 건채널핀(113)을 통과한 처리공기의 일부를 추기하여 추기공기배출구(103)로 배출시킬 수 있다.
상기 증발수공급부(122)는 저면에 다수의 분사공을 구비하여 분사공을 통해 단위모듈 결합체(110)에 증발수를 뿌려준다.
상기 저장수조(123)는 케이스(100)의 타측 하단에 배치되어, 단위모듈 결합체(110)를 통과한 증발수를 저장한다.
상기 저장수조(123)와 증발수공급부(122)는 재순환파이프(124)를 통해 연결되고, 재순환파이프(124)의 관로에 펌프(125)가 설치되며, 펌프(125)에 의해 저장수조(123)의 물을 증발수공급부(122)로 압송하여, 저장수조(123)에 저장된 증발수를 재활용할 수 있다.
여기서, 상기 단위모듈 결합체(110)는 복수의 단위모듈(111)이 반복적으로 적층 및 접합되는 결합체이다.
상기 단위모듈(111)은 건채널핀(113), 습채널핀(112), 열전달판(115), 및 냉각튜브(116)를 필수구성요소로 하고, 별도로 제작된 습채널안내덕트(114)를 더 포함할 수 있으며, 실질적으로 처리공기 및 냉각수를 냉각하는 기능을 한다.
도 4는 본 발명에 따른 단위모듈(111)의 일 예를 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 4에 의하면, 열전달판(115)은 열을 전달하는 부재로서 평면의 플레이트 구조로 이루어지고, 특히 열전달계수가 높은 알루미늄 및 구리 등의 금속재질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 열전달판(115)은 추기공기배출방향의 수직방향(Y)으로 간격을 두고 이격배치되고, 상기 추기공기배출방향의 수직방향(Y)으로 이격 배치된 두 열전달판(115) 사이에 건채널핀(113), 습채널핀(112), 냉각튜브(116), 습채널핀(112), 건채널핀(113) 순서대로 적층배치된다.
이때, 건채널핀(113)과 습채널핀(112)은 둘 다 파형(波形) 단면 형상(corrugated shape)의 곡면 구조로 이루어지고, 공기 및 증발수와의 접촉면적을 확장시켜 열전달 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 건채널핀(113)과 습채널핀(112)도 열전달판(115)과 마찬가지로 열전달 계수가 높은 금속재질을 사용할 수 있다.
상기 건채널핀(113)과 습채널핀(112)은 각각 두 열전달판(115) 사이에 동시에 접촉되게 배치되고, 상하방향을 제외한 사방의 측면이 막힌 구조로서 구조적 및 열전달 등의 기능적 측면에서 유사하지만, 건채널핀(113)은 열전달판(115)과 함께 건채널부(D)를 이루며 내부에 처리공기가 유입되고, 습채널핀(112)은 열전달판(115)과 함께 습채널부(W)를 이루며 내부에 증발수와 추기공기가 유입된다. 또한, 건채널핀(113)과 습채널핀(112)을 통과하는 처리공기의 진행방향과 추기공기의 진행방향은 서로 반대되는 대향류(counterflow)를 이루어 냉각성능을 향상시킬 수 있다.
이때, 습채널부(W)는 증발수에 의해 적셔지는 부분으로서, 음영 처리로 건채널부(D)와 구분하여 표시된다.
상기 냉각튜브(116)는 내부에 처리공기진행방향(Z)으로 이격 배치된 격막에 의해 구획된 다수의 냉각유체통로를 구비하고, 냉각유체통로는 냉각유체, 예를 들어 냉각수의 흐름을 일정한 방향으로 안내한다. 이때, 냉각수의 흐름방향은 추기공기배출방향(X) 혹은 그 역방향이 될 수 있다.
그리고, 상기 냉각튜브(116)의 구조를 더욱 상세하게 살펴보면, 냉각튜브(116)는 추기공기배출방향의 수직방향(Y)으로 간격을 두고 평행하게 배치되는 평판과, 평판의 상단부와 하단부 사이를 각각 연결하도록 굴곡형성된 튜브연결부로 구성된다. 상기한 구조로 이루어진 냉각튜브(116)는 양측 평판 사이의 폭이 그 길이에 비해 상대적으로 매우 가늘게 형성되어, 관 내부 열전달 저항을 대폭 감소시킬 수 있다.
상기 습채널안내덕트(114)는 습채널부(W)의 출구측에 "V" 단면 형상으로 절곡형성된 곡면 구조로 배치되고, V 형상의 개구부 측면이 습채널부(W) 출구 측면에 결합되어 습채널부(W)를 통과한 추기공기와 건채널부(D)의 입구측에 유입되는 처리공기를 분리시킨다. 또한, 습채널안내덕트(114)는 습채널부(W)를 통과한 추기공기를 습채널부(W)의 출구측에서 처리공기진행방향(Z)을 수직으로 가로지르는 방향으로 배출되도록 유도하고, 습채널부(W)에서 증발되지 않고 흘러내리는 증발수를 저장수조(123)로 이동시키는 역할을 한다. 아울러, 상기 처리공기의 유입시 유동저항을 최대한 줄이기 위해 V 형상의 양쪽 측면이 유선형 등으로 이루어질 수 있다.
상기와 같이 구성된 단위모듈(111)의 냉각원리를 설명하면 다음과 같다.
처리공기가 케이스(100)의 일측 하단부에 형성된 유입구(101)를 통해 유입되면 습채널안내덕트(114)에 의해 추기공기와 분리되고, 케이스(100)의 타측 상단부에 배치된 공급송풍기(120)에 의해 건채널부(D)의 입구(INLET)측으로 유입된 후, 건채널부(D)을 따라 상승한다.
상기 건채널부(D)의 출구 측으로 배출된 초기 처리공기 중 일부는 건채널안내덕트(117)에 의해 처리공기진행방향(Z)의 수직방향으로 안내되어 케이스(100)의 일측 상단부에 형성된 공급공기배출구(102)를 통해 냉방하고자 하는 공간에 공급된다. 이때 냉방 초기의 처리공기는 냉각되지 않고 실내온도로 송풍될 수 있다.
이어서, 상기 처리공기 중 나머지 공기는 건채널안내덕트(117)에서 빠져나온 후 일정 비율로 추기되어 습채널부(W)로 유입될 수 있다. 이때 공급공기량과 추기공기량을 미리 정해진 비율로 조절하여 냉각성능을 향상시킬 수 있다. 예를 들면 냉방 초기에는 공급공기량 대비 추기공기량을 늘려 냉각 성능을 향상시키고, 소정 시간 경과 후 추기공기량을 낮출 수 있다.
한편, 상기 건채널부(D)의 상단에는 습채널안내덕트(114)와 동일한 구조의 건채널안내덕트(117)가 설치되고, 건채널안내덕트(117)에 의해 증발수공급부(122)에서 뿌려지는 증발수와 건채널부(D)를 통과한 처리공기를 분리함과 동시에 증발수가 습채널부(W)로 안내되어 유입된다.
상기 습채널부(W)로 유입된 증발수는 습채널부(W)로 유입되는 추기공기로부터 열을 빼앗아 증발하고, 증발 잠열에 의해 추기공기를 냉각한다. 아울러, 냉각된 추기공기는 습채널부(W)를 따라 처리공기진행방향(Z)의 역방향으로 하강하면서, 추기공기배출방향의 수직방향(Y)으로 열전달판(115)을 통해 건채널부(D)와 열교환, 및 추기공기배출방향의 수직방향(Y)으로 습채널핀(112)과 열전달판(115)을 통해 냉각튜브(116)와 열교환하여, 건채널부(D)의 처리공기와 냉각튜브(116)의 냉각수를 냉각한다. 이때, 습채널부(W)의 추기공기와 건채널부(D)의 처리공기는 서로 대향류를 이루어 처리공기에서 추기공기로의 열전달 효율이 증대된다.
계속해서, 상기 습채널부(W)를 통과한 추기공기와 증발수는 습채널안내덕트(114)에 의해 추기공기배출방향(X)으로 이동하고, 이때 증발수는 저장수조(123)로 낙하되어 저장되고, 추기공기는 케이스(100)의 타측 하단부에 형성된 추기공기배출구(103)를 통해 외부로 배출된다.
그 다음, 상기 건채널부(D)를 따라 상승하면서 냉각된 냉각공기 중 일부가 다시 습채널부(W)로 추기되어 유입되고, 유입된 추기공기가 증발수의 증발 잠열에 의해 더욱 낮은 온도로 냉각될 수 있으며, 더욱 낮은 온도로 냉각된 추기공기는 상기와 동일한 원리로 반복해서 건채널부(D)를 냉각함에 따라 공급공기의 온도를 이슬점 온도까지 낮출 수 있다. 또한, 냉각튜브(116)에 유입되는 냉각수도 동일한 원리로 처리공기의 이슬점 온도까지 냉각될 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 복수의 냉각튜브(216)가 공기진행방향(Z)으로 이격 배치된 단위모듈(110)의 제1실시예를 보여주는 사시도이고, 도 6은 도 5의 단위모듈(111)을 추기공기배출방향의 수직방향(Y)으로 본 측면도이다.
도 5 및 도 6에 의하면, 상기 냉각튜브(216)는 처리공기진행방향(Z)으로 간격을 두고 이격 배치되는 튜브바디(216a,216b,216c)와, 서로 인접한 튜브바디(216a,216b,216c)의 단부를 지그재그 방향으로 연결하는 튜브바디연결부(217)로 구성된다.
이때, 상기 튜브바디연결부(217)로 유-밴드(U-BEND) 혹은 헤더(Header)를 사용하여 튜브바디(216a,216b,216c)를 연결할 수 있다.
여기서, 상기 튜브바디(216a,216b,216c)는 처리공기진행방향(Z)의 직교방향으로 배치되지만, 서로 인접한 튜브바디(216a,216b,216c)의 단부가 튜브바디연결부(217)에 의해 지그재그 방향으로 연결되어, 냉각수의 흐름이 처리공기진행방향(Z)에 대하여 대향류와 유사한 효과를 얻을 수 있으므로 냉각 성능을 향상시킬 수 있다.
예를 들면, 냉각수유입구(216a')가 습채널안내덕트(114)의 출구와 가까운, 즉 도면 기준으로 최하단에 위치한 튜브바디(216a)의 왼쪽 단부에 형성되고, 냉각수배출구(216c')가 습채널부(W)의 입구와 가까운, 즉 도면 기준으로 최상단에 위치한 튜브바디(216c)의 오른쪽 단부에 형성된다.
이와 같은 구조의 냉각튜브(216)에서, 냉각수의 흐름경로를 살펴보면 냉각수는 처리공기진행방향(Z)으로 이격 배치된 튜브바디 중 최하단의 튜브바디(216a) 왼쪽 단부의 냉각수유입구(216a')를 통해 유입되어 냉각튜브(216)를 따라 지그재그 방향으로 이동하다가 최상단의 튜브바디(216c) 오른쪽 단부의 냉각수배출구(216c')를 통해 배출된다.
결국, 상기 냉각튜브(116)에서 냉각수는 공기진행방향(Z)으로 이격 배치된 튜브바디(216a,216b,216c)를 상방향으로 가로지르는 방향, 즉 공기진행방향(Z)으로 이동하므로, 습채널부(W)에서의 공기진행방향(Z)의 역방향으로 흐르는 추기공기와 대향류를 이루어 냉각 성능을 향상시키게 되는 것이다.
도 7은 도 5의 단위모듈(111)이 반복적으로 결합된 단위모듈 결합체(110)를 추기공기배출방향(X)의 역방향으로 바라본 정면도이다.
또한, 도 8 및 도 9는 도 7과 대비되는 도면으로서 냉각튜브(116)의 결합위치에 따라 다양하게 실시가능한 단위모듈 결합체(110)의 제2 및 제3실시예를 보여주는 정면도이다.
본 발명에 따른 단위모듈 결합체(110)는 제작의 편의를 위해 도 7에 도시한 제1실시예 뿐만 아니라 도 8 및 도 9에 도시한 제2 및 제3실시예로 다양하게 실시될 수 있으며, 도 7의 제1실시예, 도 8의 제2실시예, 및 도 9의 제3실시예에 따른 단위모듈 결합체(110)의 조립구조를 각각 비교 설명하면 다음과 같다.
도 7에 의하면 상기 제1실시예에 다른 단위모듈 결합체(110)에서 냉각튜브(116)는 습채널부(W)의 내부, 즉 추기공기배출방향(X)의 수직방향(Y)으로 간격을 두고 배치되는 두 습채널핀(112)의 열전달판(115) 사이에 면접촉되게 배치된다.
도 8에 의하면 제2실시예에 따른 단위모듈 결합체(110)에서 냉각튜브(116)는 건채널부(D)와 습채널부(W) 사이, 보다 정확하게는 추기공기배출방향의 수직방향(Y)으로 이격 배치된 건채널핀(113)의 열전달판(115)과 습채널핀(112)의 열전달판(115) 사이에 동시에 면접촉되게 배치된다.
도 9에 의하면 제3실시예에 따른 단위모듈 결합체(110)에서 냉각튜브(116)는 건채널부(D)의 내부, 즉 추기공기배출방향의 수직방향(Y)으로 간격을 두고 배치되는 두 건채널핀(113)의 열전달판(115) 사이에 면접촉되게 배치된다.
따라서, 본 발명에 의하면 냉각공기뿐만 아니라 냉각수도 생산가능하여 기존의 재생증발식 냉방기의 활용범위를 넓힐 수 있다.
또한, 습채널부(W)에서 증발수의 증발에 의한 냉각범위를 기존의 건채널부(D)에서 냉각수흐름통로가 구비된 냉각튜브(116)로 확장시키고 추기공기의 소요량을 증가시킴으로써 공급공기의 유량을 감소시켜 공급공기를 냉방하고자 하는 공간으로 보내기 위한 송풍동력을 절감할 수 있다.
아울러, 추기공기의 유량을 제어하여 냉각공기와 냉수의 생산비율을 조절할 수 있다.
뿐만 아니라, 기존의 건채널부(D) 혹은 습채널부(W)의 내부 혹은 건채널부(D)와 습채널부(W) 사이에 냉각튜브(116)를 적용함으로써, 기존의 재생증발식 냉방기의 생산설비를 활용하여 본 장치의 생산이 가능한 장점이 있다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
100 : 케이스 101 : 유입구
102 : 공급공기배출구 103 : 추기공기배출구
110 : 단위모듈 결합체 111 : 단위모듈
W : 습채널부 D : 건채널부
112 : 습채널핀 113 : 건채널핀
114 : 습채널안내덕트 115 : 열전달판
116 : 냉각튜브 117 : 건채널안내덕트
120 : 공급송풍기 121 : 추기송풍기
122 : 증발수공급부 123 : 저장수조
124 : 재순환파이프 125 : 펌프
216 : 냉각튜브 216a,216b,216c : 튜브바디
216a' : 냉각수유입구 216c' : 냉각수배출구
217 : 튜브바디연결부 218 : 냉각튜브
X : 추기공기배출방향 Y : 추기공기배출방향의 수직방향
Z : 처리공기진행방향

Claims (9)

  1. 증발수를 공급하는 증발수공급부; 및
    냉각공기와 냉각유체를 동시에 냉각하기 위한 단위모듈;
    을 포함하고,
    상기 단위모듈은,
    추기공기배출방향의 수직방향으로 이격배치되는 복수의 열전달판;
    상기 복수의 열전달판 중 인접한 두 열전달판 사이에 접촉되게 배치되고, 처리공기가 내부에 흡입되는 적어도 하나의 건채널핀;
    상기 복수의 열전달판 중 인접한 두 열전달판 사이에 접촉되게 배치되고, 상기 건채널핀을 통과한 처리공기 중 일부가 추기되어 유입되고, 상기 증발수공급부로부터 공급된 증발수에 의해 적셔져 냉각되는 적어도 하나의 습채널핀; 및
    내부에 냉각유체가 흐르고, 상기 습채널핀으로 열이 전달되어 냉각유체를 냉각하는 냉각튜브;
    로 구성된 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냉각튜브에 의해 냉각되는 냉각유체는 냉각수인 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 습채널핀의 출구측에 설치되고, 상기 습채널핀을 통과한 추기공기와 상기 건채널핀으로 흡입되는 처리공기를 분리하는 습채널안내덕트를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 단위모듈은 열전달판, 건채널핀, 습채널핀, 냉각튜브 및 습채널안내덕트를 구비하고, 상기 단위모듈이 반복적으로 적층 및 결합되어 단위모듈 결합체를 이룰 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 냉각튜브는 처리공기진행방향으로 이격 배치되는 복수의 튜브바디와, 상기 처리공기진행방향으로 인접 배치된 튜브바디의 단부를 연결하는 튜브바디연결부로 구성되어, 상기 냉각유체의 흐름이 습채널핀을 통과하는 추기공기의 진행방향과 대향류를 이루도록 된 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 냉각튜브는 처리공기진행방향의 길이 및 추기공기배출방향의 길이에 비해 상대적으로 폭이 좁은 플랫튜브 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각튜브는 서로 인접한 두 습채널핀의 열전달판 사이에 동시에 면접촉되게 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각튜브는 서로 인접한 두 건채널핀과 습채널핀의 열전달판 사이에 동시에 면접촉되게 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각튜브는 서로 인접한 두 건채널핀의 열전달판 사이에 동시에 면접촉되게 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160061709A (ko) * 2014-11-24 2016-06-01 한국과학기술연구원 제습냉방 시스템
CN106440149A (zh) * 2016-12-05 2017-02-22 祝大顺 闭式间接蒸发冷却与机械制冷联合运行的冷水机组
KR101765277B1 (ko) 2015-11-18 2017-08-07 주식회사 한누리공조 재생 증발 열교환기
CN107860079A (zh) * 2016-09-22 2018-03-30 深圳市联创科技集团有限公司 双循环系统水冷降温组合体和装备该组合体的空调扇
CN111359251A (zh) * 2020-04-14 2020-07-03 杭州蕴泽环境科技有限公司 高湿烟气分级冷凝除湿装置及方法
KR20210128525A (ko) * 2020-04-16 2021-10-27 한국생산기술연구원 증발기 일체형 간접증발 냉각 장치 및 이를 이용한 복합 냉각 방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200428759Y1 (ko) * 2006-07-19 2006-10-16 웅진코웨이주식회사 냉방 기능을 구비하는 공기청정기
KR20110035669A (ko) * 2009-09-30 2011-04-06 한국과학기술연구원 액체식 제습장치용 열교환기 및 그를 이용한 액체식 제습장치
KR20120114011A (ko) * 2011-04-06 2012-10-16 한국생산기술연구원 유체 분배기를 구비한 열교환기 및 이를 이용한 공기조화 시스템

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200428759Y1 (ko) * 2006-07-19 2006-10-16 웅진코웨이주식회사 냉방 기능을 구비하는 공기청정기
KR20110035669A (ko) * 2009-09-30 2011-04-06 한국과학기술연구원 액체식 제습장치용 열교환기 및 그를 이용한 액체식 제습장치
KR20120114011A (ko) * 2011-04-06 2012-10-16 한국생산기술연구원 유체 분배기를 구비한 열교환기 및 이를 이용한 공기조화 시스템

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160061709A (ko) * 2014-11-24 2016-06-01 한국과학기술연구원 제습냉방 시스템
KR101655370B1 (ko) * 2014-11-24 2016-09-08 한국과학기술연구원 제습냉방 시스템
US10240807B2 (en) 2014-11-24 2019-03-26 Korea Institute Of Science And Technology Desiccant cooling system
KR101765277B1 (ko) 2015-11-18 2017-08-07 주식회사 한누리공조 재생 증발 열교환기
CN107860079A (zh) * 2016-09-22 2018-03-30 深圳市联创科技集团有限公司 双循环系统水冷降温组合体和装备该组合体的空调扇
CN106440149A (zh) * 2016-12-05 2017-02-22 祝大顺 闭式间接蒸发冷却与机械制冷联合运行的冷水机组
CN111359251A (zh) * 2020-04-14 2020-07-03 杭州蕴泽环境科技有限公司 高湿烟气分级冷凝除湿装置及方法
KR20210128525A (ko) * 2020-04-16 2021-10-27 한국생산기술연구원 증발기 일체형 간접증발 냉각 장치 및 이를 이용한 복합 냉각 방법
KR102317999B1 (ko) * 2020-04-16 2021-10-28 한국생산기술연구원 증발기 일체형 간접증발 냉각 장치 및 이를 이용한 복합 냉각 방법

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