KR102585349B1 - 간접 증발식 냉각장치 및 이를 포함하는 냉각시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 간접 증발식 냉각장치 및 이를 포함하는 냉각시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 친수성레이어 및 소수성레이어에 둘러쌓인 전열관을 포함하는 간접 증발식 냉각장치 및 이를 포함하는 냉각시스템에 관한 것이다.
이러한 본 발명에 따르면, 냉각 효율과 공간 효율성을 극대화시킨 간접 증발식 냉각장치 및 이를 포함하는 냉각시스템을 제공할 수 있다.

Description

간접 증발식 냉각장치 및 이를 포함하는 냉각시스템{Indirective evaporative cooling apparatus and cooling system including the same}
본 발명은 간접 증발식 냉각장치 및 이를 포함하는 냉각시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 친수성레이어 및 소수성레이어에 둘러 쌓인 전열관을 포함하는 간접 증발식 냉각장치 및 이를 포함하는 냉각시스템에 관한 것이다.
일반적으로 증발식 냉각장치는 냉매의 증발 잠열을 이용하는 냉각장치로서, 냉매가 증발할 때, 주변 공기로부터 기화열만큼의 열을 흡수하여, 주변 공기를 냉각시키는 장치이다. 이러한 증발식 냉각장치는, 압축기, 응축기, 팽창기, 증발기로 이루어진 냉동사이클을 이용하는 일반적인 공기조화장치보다 에너지 효율이 높아 친환경적이고, 구성이 간단하여 경제적이라는 장점이 있다.
증발식 냉각장치는 크게, 직접 증발식 냉각장치와 간접 증발식 냉각장치로 구분된다. 그리고, 냉매는 주로 물을 사용한다.
직접 증발식 냉각장치는, 냉각의 대상이 되는 냉각대상유체가 직접 냉매와 접촉하여 냉매를 증발시키는 방식의 증발식 냉각장치이다. 직접 증발식 냉각장치는 구성이 매우 간단하고, 냉각이 신속히 이루어 진다는 장점이 있다. 하지만, 냉매가 냉각대상유체에 증발됨에 따라 냉각대상유체의 습도가 높아진다는 문제가 있다. 뿐만 아니라, 냉각대상유체가 이미 습한 경우에는 증발이 원활히 이루어질 수 없다는 문제가 있다.
간접 증발식 냉각장치는, 직접 증발식 냉각장치와 달리, 냉각대상유체가 냉매와 접촉하지 않는 방식의 증발식 냉각장치이다. 구체적으로, 작동유체가 냉매와 접촉하여 냉매를 증발시킨 뒤 냉각되고, 냉각대상유체는 냉각된 작동유체와 열교환하여 냉각된다. 이러한 간접 증발식 냉각장치는, 직접 증발식 냉각장치와 달리, 냉각이 이루어지더라도, 습도 등의 변화가 없어 사용자에게 보다 더 쾌적한 환경을 제공할 수 있다는 장점이 있다.
하지만, 간접 증발식 냉각장치의 경우에도, 작동유체와 냉각대상유체 간의 열전달 효율이 떨어져 냉각 효율이 저하된다는 문제가 있었다. 뿐만 아니라, 작동유체에 물 등의 냉매를 분사하기 위해서는 충분한 공간이 필요하기 때문에, 장치의 공간 효율성이 떨어지고, 생산 및 설치 비용도 불필요하게 증가한다는 문제도 있었다.
대한민국 등록특허 10-1712741
상기한 기술적 배경을 바탕으로, 본 발명은 간접 증발식 냉각장치에 있어서, 냉각 효율과 공간 효율성을 극대화시킨 간접 증발식 냉각장치 및 이를 포함하는 냉각시스템을 제공한다.
본 발명에 실시예에 따른 간접 증발식 냉각장치는 전열관, 친수성레이어, 소수성레이어, 물공급장치를 포함한다. 전열관은 적어도 한 개 이상 구비된다. 친수성레이어는 전열관의 외주면에 배치되고, 물이 흡수될 수 있는 다공성 재질이다. 소수성레이어는 친수성레이어의 외주면에 배치되고, 친수성레이어에 흡수된 물이 작동유체에 의해 증발된다. 물공급장치는 친수성레이어에 물을 공급한다. 전열관 외부에 작동유체가 유동하는 제1유로가 형성되며, 전열관 내부에 냉각대상유체가 유동하는 제2유로가 형성된다.
또한, 제1유로에 형성된 작동유체의 유동 방향과, 제2유로에 형성된 냉각대상유체의 유동 방향은 서로 교차될 수 있다.
또한, 작동유체는 공기이고, 제1유로의 출구는 실외와 연통되며, 냉각대상유체는 물 또는 공기이고, 제2유로의 입구 및 출구는 실내와 연통할 수 있다.
또한, 제2유로에는 실내 공기 중 어느 일부가 유입되고, 제1유로에는 실내 공기 중 나머지 일부가 유입될 수 있다.
또한, 제2유로에서는 실내 공기가 유동하고, 제2유로로부터 토출된 실내 공기 중 적어도 일부가 제1유로로 유입될 수 있다.
또한, 친수성레이어 또는 소수성레이어는, 멤브레인으로 구비되어 배치될 수 있다.
또한, 친수성레이어 또는 소수성레이어는, 코팅에 의하여 배치될 수 있다.
또한, 친수성레이어는, 전열관의 외주면 표면에 친수성 패턴이 형성되어 구비될 수 있다.
또한, 물공급장치는, 급수구 및 급수유로가 형성되고, 전열관이 관통하여 배치되는 급수부재를 포함할 수 있다.
또한, 친수성레이어는, 급수유로에 노출되도록 배치되고, 소수성레이어는, 급수유로와 이격되도록 배치될 수 있다.
또한, 급수부재는, 전열관의 일측에 배치되는 제1급수부재 및 전열관의 타측에 배치되는 제2급수부재를 포함하고, 제1유로는 제1급수부재 및 제2급수부재의 사이에 형성될 수 있다.
또한, 전열관은 복수 개가 구비되고, 복수 개의 전열관들은 각각, 급수부재에 서로 평행하게 배치될 수 있다.
또한, 전열관은, 급수부재를 다수회 반복하여 관통하도록, 연속적으로 여러번 만곡된 형태로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 간접 증발식 냉각시스템은 본 발명의 실시예에 따른 간접 증발식 냉각장치, 제1배관, 제2배관, 제3배관, 제4배관을 포함한다. 제1배관은 입구가 실외와 연통되고, 출구는 제1유로의 입구와 연통된다. 제2배관은 입구가 실내와 연통되고, 출구는 제2유로의 입구와 연통된다. 제3배관은 입구가 제2유로의 출구와 연통되고, 출구는 실내와 연통된다. 제4배관은 입구가 제1유로의 출구와 연통되고, 출구가 실외와 연통된다.
또한, 제1배관은, 입구가 실외와 연통되는 제1-1배관, 및 출구가 제1유로의 입구와 연통되는 제1-2배관을 포함하고, 제2배관은 유체의 일부를 분지시키는 바이패스관과 연결되며, 제1-1배관의 출구, 제1-2배관의 입구 및 바이패스관 사이에 제1절환장치가 배치되며, 제1절환장치는, 제1-2배관에 제1-1배관 또는 바이패스관을 선택적으로 연통시킬 수 있다.
또한, 제1배관은, 입구가 실외와 연통되는 제1-1배관, 및 출구가 제1유로의 입구와 연통되는 제1-2배관을 포함하고, 기 제3배관은, 입구가 제2유로의 출구와 연통되는 제3-1배관, 및 출구가 실내와 연통되는 제3-2배관을 포함하며, 제1-1배관의 출구 및 제1-2배관의 입구 사이, 및 제3-1배관의 출구 및 제3-2배관의 입구 사이에제2절환장치가 배치되고, 제2절환장치는, 제1-2배관에 제1-1배관 또는 제3-1배관을 선택적으로 연통시킬 수 있다.
본 발명에 따른 간접 증발식 냉각장치 및 이를 포함하는 냉각시스템은 친수성레이어 및 소수성레이어에 둘러 쌓인 전열관을 포함하여, 냉각 효율과 공간 효율성을 극대화시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 간접 증발식 냉각장치의 측단면도를 나타낸 것이다.
도 2는 도 1에서 전열관 부분을 확대하여 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 간접 증발식 냉각장치의 전열관이 친수성 패턴 가공 처리된 모습을 나타낸 횡단면도이다.
도 4는 도 1에서 급수부재 부분을 확대하여 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 간접 증발식 냉각장치의 전열관이 연속적으로 여러번 만곡된 형태로 형성된 것을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 간접 증발식 냉각장치 및 이를 포함하는 냉각시스템을 나타낸 개념도이다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 간접 증발식 냉각장치 및 이를 포함하는 냉각시스템을 나타낸 개념도이다.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 간접 증발식 냉각장치 및 이를 포함하는 냉각시스템을 나타낸 개념도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명에 따른 간접 증발식 냉각장치 및 이를 포함하는 냉각시스템에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 간접 증발식 냉각장치의 측단면도를 나타낸 것이고, 도 2는 도 1에서 전열관 부분을 확대하여 나타낸 것이며, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 간접 증발식 냉각장치의 전열관이 친수성 패턴 가공 처리된 모습을 나타낸 횡단면도이고, 도 4는 도 1에서 급수부재 부분을 확대하여 나타낸 것이며, 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 간접 증발식 냉각장치의 전열관이 연속적으로 여러번 만곡된 형태로 형성된 것을 나타낸 것이고, 도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 간접 증발식 냉각장치 및 이를 포함하는 냉각시스템을 나타낸 개념도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 제1실시예에 따른 간접 증발식 냉각장치(1000)에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명의 제1실시예에 따른 간접 증발식 냉각장치(1000)는 전열관(1100)과 물공급장치(1400)를 포함하고, 전열관(1100)에는 친수성레이어(1200) 및 소수성레이어(1300)가 배치된다.
전열관(1100)은 적어도 한 개 이상 구비될 수 있다. 전열관(1100)이 복수 개로 구비될 경우, 복수 개의 전열관(1100)들은 서로 평행하게 병렬적으로 배치될 수 있다. 도 1에서는 복수개의 전열관(1100)들이 서로 평행하게 상하 방향으로 병렬적으로 배치된 구조가 도시되어 있다. 그러나, 복수 개의 전열관(1100)들의 구조는 도 1에 한정되는 것이 아니며, 복수 개의 전열관(1100)들이 서로 상하좌우 방향으로 병렬적으로 배치될 수도 있다.
전열관(1100)은 관 내지 튜브 형태로 형성되고, 내부에는 유체의 유동 경로가 형성된다. 전열관(1100)은 열전도성이 우수한 금속 재질로 형성될 수 있다. 전열관(1100)에는 친수성레이어(1200)와 소수성레이어(1300)가 배치된다.
친수성레이어(1200)는 전열관(1100)의 외주면에 배치된다. 친수성레이어(1200)는 전열관(1100)의 외주면과 밀착되도록 배치될 수 있다. 친수성레이어(1200)는 친수성이면서 동시에 다공성인 재질로 형성될 수 있다. 이로 인하여 친수성레이어(1200)에는 물(W) 등의 유체가 흡수될 수 있다. 친수성레이어(1200)는 다공성의 멤브레인 재질로 구비되어 전열관(1100)의 외주면에 배치될 수 있다. 친수성레이어(1200)가 멤브레인 재질로 구비되는 경우, 필름 혹은 시트의 형태로 구비될 수 있다. 또한 친수성레이어(1200)는 전열관(1100)에 친수성 물질을 코팅하는 형태로 제작될 수 있다. 이 경우, 친수성레이어(1200)의 두께를 얇게 형성할 수 있어, 전열관(1100)으로의 열전도율을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
친수성레이어(1200)는 친수성 패턴의 형상으로 구비되어 전열관(1100)의 외주면에 배치될 수 있다. 이 경우, 멤브레인이나 코팅과 같이 별도의 재질로 구비되지 않고, 전열관(1100)과 동일한 재질로 전열관(1100)의 외부 표면에 형성될 수 있다. 친수성 패턴은 전열관(1100)의 외주면 표면에 다수 개의 돌기가 형성되어 제작될 수 있다.
소수성레이어(1300)는 친수성레이어(1200)의 외주면에 배치된다. 소수성레이어(1300)는 친수성레이어(1200)의 외주면과 밀착되도록 배치될 수 있다. 소수성레이어(1300)는 소수성이면서 동시에 다공성인 재질로 형성될 수 있다. 다공성 재질의 소수성레이어(1300)에는 기공이 형성되고, 기공을 통하여 소수성레이어(1300)에는 공기가 통과할 수 있다.
소수성레이어(1300)는 다공성의 멤브레인 재질로 구비되어 친수성레이어(1200)의 외주면에 배치될 수 있다. 소수성레이어(1300)가 멤브레인 재질로 구비되는 경우, 필름 혹은 시트의 형태로 구비될 수 있다. 또한 소수성레이어(1300)는 친수성레이어(1200)에 소수성 물질을 코팅하는 형태로 제작될 수 있다. 이 경우, 소수성레이어(1300)의 두께를 얇게 형성할 수 있어, 소수성레이어(1300)에서의 증발성능이 보다 향상될 수 있고, 전열관(1100)으로의 열전도율도 향상될 수 있다.
물공급장치(1400)는 친수성레이어(1200)에 물(W) 등을 공급하기 위한 장치이다. 물공급장치(1400)가 친수성레이어(1200)에 물(W)을 공급하는 경우, 물공급장치(1400)는 외부 급수원으로부터 물(W)을 공급받아, 친수성레이어(1200)에 물(W)을 공급한다. 친수성레이어(1200)는 물공급장치(1400)로부터 공급받은 물(W)을 흡수하여 일시적으로 저장할 수 있다. 외부 급수원으로는 물(W)이 저장된 물탱크(미도시) 또는 상수도 급수원 등이 적용될 수 있다. 물공급장치(1400)에는 친수성레이어(1200)로 공급되는 물(W)의 유동량을 조절하기 위한 유동조절장치(미도시)가 배치될 수 있다.
전열관(1100)의 외부에는 제1유로(1500)가 형성된다. 제1유로(1500)에는 작동유체(WF)가 유동한다. 제1유로(1500)의 출구는 실외와 연통한다. 제1유로(1500)의 입구는 실외 또는 실내와 연통될 수 있다. 작동유체(WF)는 공기일 수 있다. 작동유체(WF)는 실외 공기일 수 있고, 경우에 따라서는 실내 공기일 수도 있다. 작동유체(WF)는 제1유로(1500)에서 유동하면서, 전열관(1100)을 통과한다. 구체적으로, 작동유체(WF)는 전열관(1100)의 소수성레이어(1300)를 통과하게 되는데, 소수성레이어(1300)에 형성된 기공을 통과하게 된다. 이 때, 소수성레이어(1300)와 밀착 배치된 친수성레이어(1200)에 흡수 및 일시 저장된 물(W) 등의 유체가, 소수성레이어(1300)의 기공에서 작동유체(WF)와 만나 증발하게 된다. 이 과정에서 작동유체(WF)는 물(W) 등의 유체의 증발 잠열 만큼의 열이 빼앗기게 되어 냉각된다.
상기 및 이하에서는, 물공급장치(1400)를 통해 친수성레이어(1200)로 물(W) 등이 공급되고, 친수성레이어(1200)에 공급된 물(W) 등이 소수성레이어(1300)에서 작동유체(WF)와 만나 증발된다고 설명되었다. 그러나 이는 본 발명에 따른 간접 증발식 냉각장치(1000)의 일 예시에 불과하고, 경우에 따라서는, 물공급장치(1400)에서 친수성레이어(1200)로 공급되는 물(W)은 증발이 가능한 다른 액체상태의 유체로 대체될 수 있다. 예를 들어, 물공급장치(1400)에서 친수성레이어(1200)로 공급되는 물(W)은 액체상태의 에탄올과 같은 유체로 대체될 수 있다. 이 경우, 액체상태의 유체가 친수성레이어(1200)로 공급되고, 친수성레이어(1200)에 공급된 액체상태의 유체는 소수성레이어(1300)에서 작동유체(WF)와 만나 증발하게 된다.
전열관(1100)의 내부에는 제2유로(1600)가 형성된다. 제2유로(1600)에는 냉각대상유체(OF)가 유동한다. 제2유로(1600)의 입구 및 출구는 실내와 연통될 수 있다. 냉각대상유체(OF)는 물 또는 공기일 수 있다. 냉각대상유체(OF)는 모두 실내로부터 유입되어 실내로 토출되는 물 또는 공기일 수 있다. 제2유로(1600)의 냉각대상유체(OF)는, 제1유로(1500)에서 냉각된 작동유체(WF)와 열교환하여 냉각되게 된다. 이 때 열교환은 전열관(1100)을 통하여 이루어진다. 따라서, 냉각대상유체(OF)는 냉각된 상태로 제2유로(1600)의 출구로 토출되게 된다.
제1유로(1500)에 형성된 작동유체(WF)의 유동 방향은, 제2유로(1600)에 형성된 냉각대상유체(OF)의 유동 방향과 서로 교차되도록 형성될 수 있다. 이 경우, 작동유체(WF)와 냉각대상유체(OF) 간의 열전달이 더욱 효과적으로 이루어질 수 있다는 장점이 있다.
상기 및 이하에서는, 작동유체(WF)가 공기일 수 있고, 냉각대상유체(OF)가 물 또는 공기일 수 있다고 설명되었다. 그러나 이는 본 발명에 따른 간접 증발식 냉각장치(1000)의 일 예시에 불과하고, 작동유체(WF) 또는 냉각대상유체(OF)는 다른 유체로 대체될 수 있다. 구체적으로, 작동유체(WF)는 물공급장치(1400)에서 친수성레이어(1200)로 공급되는 물(W) 등의 액체상태의 유체를 증발시킬 수 있는 기체상태의 다른 유체로 대체될 수 있다. 그리고, 냉각대상유체(OF)는 전열관(1100)을 통해서 작동유체(WF)와 열교환 할 수 있는 액체상태 또는 기체상태의 다른 유체로 대체될 수 있다.
물공급장치(1400)는 급수부재(1410)를 포함한다. 급수부재(1410)의 일측에는 급수구(1420)가 형성되고, 급수부재(1410)의 내부에는 급수유로(1430)가 형성된다. 급수구(1420)에는 외부 급수원으로부터 공급되는 물이 유입된다. 급수구(1420)로 유입된 물을 급수유로(1430)에서 유동하면서 친수성레이어(1200)에 공급된다. 급수유로(1430)는 경우에 따라 상하 방향으로 길게 연장되어 형성될 수 있고, 급수구(1420)는 급수유로(1430)의 상단에 형성될 수 있다. 이 경우, 급수구(1420)로 유입된 물이 중력에 의하여 하측으로 유동할 수 있다.
급수부재(1410)에는 전열관(1100)이 관통하여 배치될 수 있다. 이 경우, 전열관(1100)은 급수부재(1410)를 관통한 채로, 급수부재(1410)에 끼움 결합되어 배치될 수 있다. 이 경우, 전열관(1100)은 급수부재(1410)에 의하여 고정 및 지지될 수 있다.
전열관(1100)이 급수부재(1410)에 배치된 경우, 친수성레이어(1200)는 급수유로(1430)에 노출되도록 배치될 수 있다. 구체적으로, 친수성레이어(1200)는 급수유로(1430)를 향하여 연장되도록 형성될 수 있다. 이 경우, 친수성레이어(1200)는 급수유로(1430)에 수용되어 있는 물에 직접 접촉되어 물을 효과적으로 흡수할 수 있다.
반면에, 소수성레이어(1300)의 경우, 급수유로(1430)와 이격되도록 배치될 수 있다. 구체적으로, 소수성레이어(1300)는 급수부재(1410)의 외벽과 바깥 방향으로 이격되어 배치될 수 있다. 또한, 급수유로(1430)를 형성하는 급수부재(1410)의 외벽과 친수성레이어(1200) 사이에 실러(1440)가 배치되고, 실러(1440) 및 급수유로(1430)의 외측에 소수성레이어(1300)가 배치될 수 있다. 이 경우, 실러(1440)에 의해서, 급수유로(1430)의 물이 급수부재(1410)의 바깥 쪽으로 누수되지 않고, 소수성레이어(1300)에는 급수유로(1430)의 물이 직접 접촉되지 않게 된다. 실러(1440)는 오링 또는 접착제일 수 있으며, 누수를 방지할 수 있는 수단이라면 어떤 것이든 모두 적용될 수 있다.
급수부재(1410)는 복수 개로 구비될 수 있다. 급수부재(1410)가 2개로 구비될 경우, 급수부재(1410)는 제1급수부재(1411) 및 제2급수부재(1412)로 구비될 수 있다. 제1급수부재(1411)와 제2급수부재(1412)는 전체적인 외형이 서로 좌우 대칭되도록 형성될 수 있다. 제1급수부재(1411)는 전열관(1100)의 일측에 배치되고, 제2급수부재(1412)는 전열관(1100)의 타측에 배치될 수 있다. 즉, 제1급수부재(1411)와 제2급수부재(1412)는 전열관(1100)의 양쪽에 각각 배치될 수 있다. 이 경우, 제1급수부재(1411)와 제2급수부재(1412)가 전열관(1100)을 양쪽에서 고정 및 지지하여, 구조적 안정성을 높일 수 있다는 장점이 있다.
제1급수부재(1411) 및 제2급수부재(1412)가 전열관(1100)의 양쪽에 배치된 경우, 제1급수부재(1411)와 제2급수부재(1412) 사이에 제1유로(1500)가 형성될 수 있다. 즉, 작동유체(WF)는 제1급수부재(1411)와 제2급수부재(1412)의 사이 공간에서 유동할 수 있다.
급수부재(1410)는 세 개로 구비될 수도 있다. 이 경우, 앞서 설명한 제1급수부재(1411), 제2급수부재(1412) 외에 제3급수부재(미도시)를 더 포함할 수 있다. 제3급수부재는 제1급수부재(1411)와 제2급수부재(1412) 사이 중앙에 배치될 수 있다. 이 경우, 물을 전열관(1100)의 중앙에서 한번 더 공급하여, 친수성레이어(1200)에 물을 더욱 원활하게 공급할 수 있다.
도 5에서는, 전열관(1100)은 한 개로 구비된 것이 도시되어 있다. 도 5는, 도 1에서 전열관(1100)이 복수 개가 서로 평행하게 병렬로 배치된 것과 달리, 하나의 전열관(1100)이 지그재그 형상으로 형성된 것을 나타낸 것이다. 즉, 하나의 전열관(1100)이 연속적으로 여러번 만곡된 형태로 형성될 수 있다. 이 경우, 전열관(1100)의 제2유로(1600)의 냉각대상유체(OF)가 복수 회 냉각을 거치게 되어, 전열관(1100) 출구에서의 냉각대상유체(OF)의 온도가 더욱 낮게 형성되어 토출될 수 있다. 도 5에서는 지그재그 형상의 전열관(1100)이 한 개만 배치된 것으로 도시되어 있으나, 이는 예시에 불과하고, 필요에 따라서, 복수 개의 지그재그 형상의 전열관(1100)이 배치될 수 있음은 물론이다.
도 6을 참조하여, 본 발명의 제1실시예에 따른 간접 증발식 냉각장치(1000)를 포함하는 냉각시스템(2000)에 대하여 설명한다. 본 발명의 제1실시예에 따른 냉각시스템(2000)은, 본 발명의 제1실시예에 따른 간접 증발식 냉각장치(1000)와, 제1배관(2100), 제2배관(2200), 제3배관(2300), 제4배관(2400)을 포함한다.
간접 증발식 냉각장치(1000)는 실내에 배치된다. 제1배관(2100)은 입구(I)가 실외(O)와 연통되고, 출구가 제1유로(1500)의 입구와 연통되는 배관이다. 즉, 제1배관(2100)의 입구에 실외(O) 공기가 유입되고, 제1배관(2100)에 유입된 실외(O) 공기는 출구로 토출되어 제1유로(1500)로 유입된다.
제2배관(2200)은 입구가 실내(I)와 연통되고, 출구는 제2유로(1600)의 입구와 연통되는 배관이다. 즉, 제2배관(2200)의 입구에 실내(I) 공기가 유입되고, 제2배관(2200)에 유입된 실내(I) 공기는 출구로 토출되어 제2유로(1600)로 유입된다.
제3배관(2300)은 입구가 제2유로(1600)의 출구와 연통되고, 출구는 실내(I)와 연통되는 배관이다. 즉, 제2유로(1600)의 출구로부터 토출되는 냉각된 실내(I) 공기(냉각이 완료된 냉각대상유체(OF))가 제3배관(2300)의 입구로 유입되고, 제3배관(2300)에 유입된 실내(I) 공기는 출구로 토출되어 실내에 공급된다.
제4배관(2400)은 입구가 제1유로(1500)의 출구와 연통되고, 출구가 실외(O)와 연통되는 배관이다. 즉, 제1유로(1500)의 출구로부터 토출되는 실외(O) 공기(물의 증발 과정을 거친 작동유체(WF))가 제4배관(2400)의 입구로 유입되고, 제4배관(2400)에 유입된 실외(O) 공기는 출구를 통하여 실외(O)로 토출된다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 간접 증발식 냉각장치 및 이를 포함하는 냉각시스템을 나타낸 개념도이다.
이하, 도 7을 참조하여, 본 발명의 제2실시예에 따른 간접 증발식 냉각장치(1000)에 대하여 설명한다. 본 발명의 제2실시예에 따른 간접 증발식 냉각장치(1000)의 구성은, 제1유로(1500) 및 제2유로(1600)를 제외하고는, 본 발명의 제1실시예에 따른 간접 증발식 냉각장치(1000)의 구성과 동일하므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
본 발명의 제2실시예에 따른 간접 증발식 냉각장치(1000)는 제1유로(1500)의 입구에서 실내(I)의 공기가 유입될 수 있다. 이 경우, 제1유로(1500)의 입구에 유입되는 실내(I)의 공기는, 제2유로(1600)로 유입되기 위한 실내(I) 공기 중 어느 일부가 바이패스된 것일 수 있다.
만약, 제1유로(1500)에 유입되는 작동유체(WF)가 다습한 실외(O) 공기인 경우, 제1유로(1500)에서의 증발이 원활히 이루어질 수 없기 때문에 냉각 효율이 저하된다. 이러한 냉각 효율 저하를 방지하기 위해서는, 비교적 건조한 상태의 유체가 제1유로(1500)로 유입되어야 한다. 일반적으로 실외(O) 공기가 다습한 경우에도, 실내(I) 공기는 실외(O) 공기보다 더 건조한 상태를 유지한다. 따라서, 제1유로(1500)에 다습한 실외(O) 공기 대신 비교적 건조한 실내(I) 공기가 유입되는 경우, 실외(O) 환경이 다습하더라도, 냉각장치(1000)의 냉각 효율 저하를 방지할 수 있다는 효과가 있다.
이하, 도 7을 참조하여, 본 발명의 제2실시예에 따른 간접 증발식 냉각장치(1000)를 포함하는 냉각시스템(2000)에 대하여 설명한다. 본 발명의 제2실시예에 따른 냉각시스템(2000)의 구성은, 제1배관(2100) 및 제2배관(2200)을 제외하고는, 본 발명의 제1실시예에 따른 냉각시스템(2000)의 구성과 동일하므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
본 발명의 제2실시예에 따른 냉각시스템(2000)은 본 발명의 제2실시예에 따른 간접 증발식 냉각장치(1000), 제1배관(2100), 제2배관(2200), 제3배관(2300), 제4배관(2400), 제1절환장치(2500), 바이패스관(2600)을 포함한다.
제1배관(2100)은 제1-1배관(2110)과 제1-2배관(2120)을 포함한다. 제1-1배관(2110)은 입구가 실외(O)와 연통되고, 제1-2배관(2120)은 출구가 제1유로(1500)의 입구와 연통된다. 제1-1배관(2110)과 제1-2배관(2120)의 사이에는 제1절환장치(2500)가 배치된다. 즉, 제1절환장치(2500)는 제1-1배관(2110)의 출구와 제1-2배관(2120)의 입구를 서로 연결하도록 배치된다.
제2배관(2200)과 제1절환장치(2500) 사이에는 바이패스관(2600)이 배치된다. 즉, 바이패스관(2600)의 입구는 제2배관(2200)과 연통되고, 바이패스관(2600)의 출구는 제1절환장치(2500)와 연통된다.
제1절환장치(2500)는 제1-2배관(2120)의 입구에, 제1-1배관(2110)의 출구 및 바이패스관(2600)의 출구 중 적어도 하나 이상을 선택적으로 또는 함께 연통시킬 수 있다. 만약, 제1-2배관(2120)의 입구에 제1-1배관(2110)의 출구가 연통된 경우, 제1배관(2100)에는 실외(O) 공기만이 유입되고, 제1유로(1500)에서 유동하는 작동유체(WF)는 실외(O) 공기만으로 이루어질 수 있다. 이와는 달리, 제1-2배관(2120)의 입구에 바이패스관(2600)이 연통된 경우, 제1유로(1500)에서 유동하는 작동유체(WF)는 실내(I) 공기만으로 이루어질 수 있다. 또한, 제1-2배관(2120)의 입구에 제1-1배관(2110) 및 바이패스관(2600) 이 모두 연통된 경우, 제1유로(1500)에서 유동하는 작동유체(WF)는 실외(O) 공기와 실내(I) 공기가 혼합된 공기일 수 있다. 이와 같이 제1유로(1500)에 실내(I) 공기가 유동하는 경우, 앞서 살펴본 바와 같이, 실외(O) 공기가 다습한 경우에도, 냉각장치(1000)의 냉각 효율 저하를 방지할 수 있다는 효과가 있다.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 간접 증발식 냉각장치 및 이를포함하는 냉각시스템을 나타낸 개념도이다.
이하, 도 8을 참조하여, 본 발명의 제3실시예에 따른 간접 증발식 냉각장치(1000)에 대하여 설명한다. 본 발명의 제3실시예에 따른 간접 증발식 냉각장치(1000)의 구성은, 제1유로(1500) 및 제2유로(1600)를 제외하고는, 본 발명의 제1실시예에 따른 간접 증발식 냉각장치(1000)의 구성과 동일하므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
본 발명의 제3실시예에 따른 간접 증발식 냉각장치(1000)는 제1유로(1500)의 입구에서 제2유로(1600)로부터 토출된 냉각대상유체(OF)가 유입될 수 있다. 이 경우, 제1유로(1500)에서의 작동유체(WF)의 적어도 일부가 제2유로(1600)에서 토출된 냉각대상유체(OF)로 구성될 수 있다.
만약, 제1유로(1500)에 유입되는 작동유체(WF)가 고온의 실외(O) 공기인 경우, 제1유로(1500)에서 증발 과정이 일어나더라도 전열관(1100)이 충분히 냉각되지 않을 수 있다. 따라서, 실외(O) 공기가 고온인 경우에도, 제1유로(1500)를 거치면서 이미 냉각 과정을 거친 실내(I) 공기 중 적어도 일부를 제2유로(1600)에 유동시키면, 작동유체(WF)의 전체적인 온도가 하강하여 전열관(1100)을 충분히 냉각시킬 수 있다는 효과가 있다. 또한, 제1유로(1500)에 유입되는 작동유체(WF)가 다습한 실외(O) 공기로만 이루어질 경우, 제1유로(1500)에서의 증발이 원활히 이루어질 수 없기 때문이 냉각 효율이 저하될 수 있다. 이러한 냉각 효율 저하를 방지하기 위하여, 본 발명의 제2실시예에 따른 간접 증발식 냉각장치(1000)와 마찬가지로, 작동유체(WF)로서 비교적 건조한 실내(I) 공기를 이용할 수 있다.
이하, 도 8을 참조하여, 본 발명의 제3실시예에 따른 간접 증발식 냉각장치(1000)를 포함하는 냉각시스템(2000)에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명의 제3실시예에 따른 냉각시스템(2000)의 구성은, 제1배관(2100) 및 제3배관(2300)을 제외하고는, 본 발명의 제1실시예에 따른 냉각시스템(2000)의 구성과 동일하므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
본 발명의 제3실시예에 따른 냉각시스템(2000)은 본 발명의 제3실시예에 따른 간접 증발식 냉각장치(1000), 제1배관(2100), 제2배관(2200), 제3배관(2300), 제4배관(2400), 제2절환장치(2700)을 포함한다.
제1배관(2100)은 제1-1배관(2110)과 제1-2배관(2120)을 포함한다. 제1-1배관(2110)은 입구가 실외(O)와 연통되고, 제1-2배관(2120)은 출구가 제1유로(1500)의 입구와 연통된다. 제1-1배관(2110)과 제1-2배관(2120) 사이에는 제2절환장치(2700)가 배치된다. 즉, 제2절환장치(2700)는 제1-1배관(2110)의 출구와 제1-2배관(2120)의 입구를 서로 연결하도록 배치된다.
제3배관(2300)은 제3-1배관(2310)과 제3-2배관(2320)을 포함한다. 제3-1배관(2310)은 입구가 제2유로(1600)의 출구와 연통되고, 제3-2배관(2320)은 출구가 실내(I)와 연통된다. 제3-1배관(2310)과 제3-2배관(2320) 사이에는 제2절환장치(2700)가 배치된다. 즉, 제2절환장치(2700)는, 제1-1배관(2110)의 출구 및 제1-2배관(2120)의 입구를 연결하고, 제3-1배관(2310)의 출구 및 제3-2배관(2320)의 입구를 연결하도록 배치된다.
제2절환장치(2700)는 제1-2배관(2120)의 입구에, 제1-1배관(2110)의 출구 및 제3-1배관(2310)의 출구 중 적어도 하나 이상을 선택적으로 또는 함께 연통시킬 수 있다. 만약, 제1-2배관(2120)의 입구에 제1-1배관(2110)의 출구가 연통된 경우, 제1배관(2100)에는 실외(O) 공기만이 유입되고, 제1유로(1500)에서 유동하는 작동유체(WF)는 실외(O) 공기만으로 이루어질 수 있다. 이와는 달리, 제1-2배관(2120)의 입구에 제3-1배관(2310)의 출구가 연통된 경우, 제1유로(1500)에서 유동하는 작동유체(WF)는, 제2유로(1600)를 지나면서 냉각 과정을 거친 실내(I) 공기만으로 이루어질 수 있다. 또한, 제1-2배관(2120)의 입구에 제1-1배관(2110)의 출구와 제3-1배관(2310)의 출구가 모두 연통될 경우, 제1유로(1500)의 입구로 유동하는 작동유체(WF)는 실외(O) 공기 및 실내(I) 공기로 구성될 수 있다. 위와 같은 경우, 앞서 살펴본 바와 같이, 실외(O) 공기를 더욱 더 냉각시킬 수 있고, 또한, 실외(O) 공기가 다습한 경우에도 냉각장치(1000)의 냉각 효율 저하를 방지할 수 있다는 효과가 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
1000 : 간접 증발식 냉각장치
1100 : 전열관
1200 : 친수성레이어
1300 : 소수성레이어
1400 : 물공급장치
1410 : 급수부재
1411 : 제1급수부재
1412 : 제2급수부재
1420 : 급수구
1430 : 급수유로
1440 : 실러
1500 : 제1유로
1600 : 제2유로
2000 : 간접 증발식 냉각시스템
2100 : 제1배관
2110 : 제1-1배관
2120 : 제1-2배관
2200 : 제2배관
2300 : 제3배관
2310 : 제3-1배관
2320 : 제3-2배관
2400 : 제4배관
2500 : 제1절환장치
2600 : 바이패스관
2700 : 제2절환장치
W: 물
OF : 냉각대상유체
WF : 작동유체
I : 실내
O : 실외

Claims (16)

  1. 적어도 한 개 이상 구비되며 냉각대상유체가 이동되는 전열관;
    상기 전열관의 적어도 일단에 배치되며 일방향으로 물을 공급하는 물공급장치;
    상기 전열관의 외주면에 배치되고, 상기 전열관을 따라 상기 물공급장치가 공급하는 물과 맞닿는 위치까지 연장되어 물이 흡수될 수 있는 다공성 재질의 친수성레이어;
    상기 친수성레이어의 외주면에 배치되고, 상기 친수성레이어의 길이보다 짧아서 상기 물과 맞닿지 않으며 상기 친수성레이어를 통하여 상기 냉각대상유체로부터 흡수된 열이 전달된 물이 작동유체에 의해 증발되는 소수성레이어를 포함하며,
    상기 전열관의 외부에 상기 작동유체가 유동하는 제1유로, 및
    상기 전열관 내부에 냉각대상유체가 유동하는 제2유로가 형성되며,
    상기 제1유로와 상기 제2유로는 교차되는 방향을 따라서 형성된 것을 특징으로 하는 간접 증발식 냉각장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 작동유체는 공기이고, 상기 제1유로의 출구는 실외와 연통되며,
    상기 냉각대상유체는 물 또는 공기이고, 상기 제2유로의 입구 및 출구는 실내와 연통하는 간접 증발식 냉각장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제2유로에는 실내 공기 중 어느 일부가 유입되고,
    상기 제1유로에는 실내 공기 중 나머지 일부가 유입되는 간접 증발식 냉각장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제2유로에서는 실내 공기가 유동하고,
    상기 제2유로로부터 토출된 실내 공기 중 적어도 일부가 상기 제1유로로 유입되는 간접 증발식 냉각장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 친수성레이어 또는 상기 소수성레이어는, 멤브레인으로 구비되어 배치되는 간접 증발식 냉각장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 친수성레이어 또는 상기 소수성레이어는, 코팅에 의하여 배치되는 간접 증발식 냉각장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 친수성레이어는,
    상기 전열관의 외주면 표면에 친수성 패턴이 형성되어 구비되는 간접 증발식 냉각장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 물공급장치는,
    급수구 및 급수유로가 형성되고, 상기 전열관이 관통하여 배치되는 급수부재를 포함하는 간접 증발식 냉각장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 친수성레이어는, 상기 급수유로에 노출되도록 배치되고,
    상기 소수성레이어는, 상기 급수유로와 이격되도록 배치되는 간접 증발식 냉각장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 급수부재는,
    상기 전열관의 일측에 배치되는 제1급수부재 및
    상기 전열관의 타측에 배치되는 제2급수부재를 포함하고,
    상기 제1유로는 상기 제1급수부재 및 상기 제2급수부재의 사이에 형성되는 간접 증발식 냉각장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 전열관은 복수 개가 구비되고,
    상기 복수 개의 전열관들은 각각, 상기 급수부재에 서로 평행하게 배치되는 간접 증발식 냉각장치.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 전열관은,
    상기 급수부재를 다수회 반복하여 관통하도록, 연속적으로 여러번 만곡된 형태로 형성되는 간접 증발식 냉각장치.
  14. 제 1 항에 기재된 냉각장치;
    입구가 실외와 연통되고, 출구는 상기 제1유로의 입구와 연통되는 제1배관;
    입구가 실내와 연통되고, 출구는 상기 제2유로의 입구와 연통되는 제2배관;
    입구가 상기 제2유로의 출구와 연통되고, 출구는 실내와 연통되는 제3배관; 및
    입구가 상기 제1유로의 출구와 연통되고, 출구가 실외와 연통되는 제4배관을 포함하는 간접 증발식 냉각시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제1배관은, 입구가 실외와 연통되는 제1-1배관, 및 출구가 상기 제1유로의 입구와 연통되는 제1-2배관을 포함하고,
    상기 제2배관은 유체의 일부를 분지시키는 바이패스관과 연결되며,
    상기 제1-1배관의 출구, 상기 제1-2배관의 입구 및 상기 바이패스관 사이에 제1절환장치가 배치되며,
    상기 제1절환장치는,
    상기 제1-2배관에 상기 제1-1배관 또는 상기 바이패스관을 선택적으로 연통시키는 간접 증발식 냉각시스템.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 제1배관은, 입구가 실외와 연통되는 제1-1배관, 및 출구가 상기 제1유로의 입구와 연통되는 제1-2배관을 포함하고,
    상기 제3배관은, 입구가 상기 제2유로의 출구와 연통되는 제3-1배관, 및 출구가 실내와 연통되는 제3-2배관을 포함하며,
    상기 제1-1배관의 출구 및 상기 제1-2배관의 입구 사이, 및 상기 제3-1배관의 출구 및 상기 제3-2배관의 입구 사이에 제2절환장치가 배치되고,
    상기 제2절환장치는,
    상기 제1-2배관에 상기 제1-1배관 또는 상기 제3-1배관을 선택적으로 연통시키는 간접 증발식 냉각시스템.
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