KR20020059308A - 보조 냉각수 냉각수단을 구비한 비 냉각탑형 냉각 시스템 - Google Patents

보조 냉각수 냉각수단을 구비한 비 냉각탑형 냉각 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 냉각시스템에 대한 것으로, 이러한 본 발명은 증기 냉매를 액화하기 쉬운 고온·고압의 상태로 압축하는 압축기와, 압축기에서 나온 증기 냉매를 전달받아 액체 냉매로 만드는 응축기와, 응축기에서 응축된 액체 냉매를 전달받아 일시 저장하는 수액기와, 상기 수액기에 저장된 액체 냉매를 제1배관으로 전달받아 증발하기 쉬운 상태까지 감압시키는 제1팽창밸브와, 상기 제1팽창밸브에서 감압된 액체 냉매를 전달받아 증기 냉매로 증발시키면서 주위로부터 잠열을 흡수하면서 냉방하고 상기 증기 냉매를 상기 압축기로 순환시키는 증발기와, 상기 수액기에 저장된 액체 냉매를 제2배관으로 전달받아 증발하기 쉬운 상태까지 감압시키는 제2팽창밸브와, 상기 제2팽창밸브에서 감압된 액체 냉매를 전달받아 증기 냉매로 증발시키고 상기 압축기로 순환시키면서 상기 응축기를 냉각하는 냉각수를 냉각하는 냉각수 냉각기와, 상기 응축기를 냉각하는 냉각수를 상기 응축기에서 상기 냉각수 냉각기로 공급하고, 상기 냉각수 냉각기에서 냉각된 냉각수를 상기 응축기로 순환시키는 펌프를 포함하여 구성되는 산화 환원 방식으로 냉각수를 정화할 수 있는 비 냉각탑형 냉각시스템에 있어서,
빗물, 중수도수(中水) 또는 생활하수 등을 저장하는 저장탱크와; 상기 응축기를 냉각하는 냉각수를 상기 응축기에서 상기 냉각수 냉각기로 공급하기 위한 냉각수용 배관의 소정부위를 감싸면서 설치되는 냉수탱크와; 상기 저장탱크로부터 상기 냉수탱크로 빗물, 중수도수 또는 생활하수 등을 공급하는 공급배관과; 상기 냉수탱크로부터 배출되는 빗물, 중수도수 또는 생활하수 등을 다시 저장탱크로 순환시키는 순환배관과; 상기 공급배관에 착탈식으로 설치되는 찌꺼기 제거 필터와; 상기 찌꺼기 제거 필터와 상기 저장탱크 사이의 공급배관에 설치되는 개폐밸브와; 상기 공급배관 또는 상기 순환배관에 하나 이상 설치되어 상기 저장탱크로부터 냉수탱크를 거쳐 다시 저장탱크로 빗물, 중수도수 또는 생활하수 등을 순환시키는 순환펌프를 포함하여 구성되어, 냉각탑이 없는 냉각시스템에서 압축기, 응축기 및 수액기 등의 열량증가로 인한 시설용량의 증가률을 현저히 감소시키게 되는 것이다.

Description

보조 냉각수 냉각수단을 구비한 비 냉각탑형 냉각 시스템 {A cooling system having no cooling tower and having an auxiliary cooling means of cooling water}
본 발명은 냉각시스템에 관한 것으로, 특히 냉각탑이 없이 가동되는 비 냉각탑형 냉각시스템에 있어서 보조 냉각수 냉각수단을 구비한 냉각시스템 관한 것이다.
일반적으로 냉각시스템은 다양한 플랜트, 공장, 빌딩 등에서 실내공간의 냉방 및 산업시설에 있어서 냉각을 위하여 사용되며, 냉매가 압축, 응축, 증발이라고 하는 상태변화를 하면서 순환하고, 이 순환과정에서 외기와의 열교환을 통하여 외부의 온도를 저하시키는 것이다.
통상, 종래의 냉각시스템은 냉각탑을 필수적으로 구비하여야 하였다.
이러한 냉각탑을 구비해야만 하는 종래의 냉각시스템에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫째, 냉각탑으로 냉각수를 순환시키기 위한 송수배관과 펌프 및 기타의 장치를 별도로 구비해야 하므로 냉각시스템의 설치 비용이 상승하게 되었다.
둘째, 냉각탑에서 냉각수를 대기 온도로 낮추는 과정에서 냉각수가 증발하게 되어 냉각수가 부족하게 되므로 계속해서 순환 냉각수를 보충해 줌으로써, 많은 물이 낭비되었다.
셋째, 냉각탑으로의 냉각수 순환 과정에서 냉각탑의 냉각수 웅덩이에 침전된 이물질과 침투한 공기중의 세균이 데워진 냉각수인 더운 온수와 결합되어 각종 세균의 2차번식과 유기물의 형성이 되도록 하여, 냉각탑의 웅덩이는 레지오귤라 세균을 포함하는 초록의 조류(Algae) 및 곰팡이류의 번식에 온상이 되었다.
넷째, 상기 조류 및 균류는 하드 스케일 형성을 지원하고 산소가 없는 죽은 공간의 형성을 가능케 하며, 또한 공기 없이 살수 있는 세균은 냉각탑 및 냉각탑에 연결된 배관 등의 금속 구조물을 심하게 부식시키는 황화수소를 생성하기 때문에, 이를 제거하기 위해 유독성 화학물질의 사용하게 되었고, 이와 같은 유독성 화학물질로 화학처리를 함으로서 설비 부식이 촉진되게 되었고 극심한 환경오염을 유발하게 되었다.
이상과 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명자는 오랫동안 연구한 결과로서 산화 환원 방식으로 냉각수를 정화할 수 있는 비 냉각탑형 냉각시스템을 개발하여 2001년 5월 31일자로 특허출원(출원번호 10-2001-0030594)을 하였다.
도1은 본 발명자가 출원한 산화 환원 방식으로 냉각수를 정화할 수 있는 비 냉각탑형 냉각시스템의 구조도이다
이에 도시되어 있는 바와 같이, 기출원된 비 냉각탑형 냉각시스템은 압축기(6), 응축기(8), 수액기(10), 제1팽창밸브(12), 증발기(14)가 직렬로 연결되고, 상기 수액기(10)에 저장된 액체 냉매를 공급받아 상기 응축기(8)를 냉각하는 냉각수를 냉각하고 상기 압축기(6)로 순환시키는 냉각수 냉각기(20)를 포함하여 구성된다.
이러한 구조의 냉각시스템의 냉매회로에서의 냉매의 순환과정을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 압축기(6)에서 증기 냉매를 액화하기 쉬운 고온·고압의 상태로 압축하고, 상기 압축기(6)에서 나온 증기 냉매는 응축기(8)에서 방열하면서 액체 냉매로 응축되고, 이와 같이 응축기(8)에서 응축된 액체 냉매는 수액기(10)에 일시 저장된다.
상기 수액기(10)에 저장된 액체 냉매의 일부(m1)는 제1배관(11)을 통해 제1팽창밸브(12)를 거쳐 증발기(14)로 공급되어 주위의 잠열을 흡수하여 주위를 냉방하면서 증기 냉매로 증발되어 다시 압축기(6) 공급되어 순환하게 된다.
한편, 상기 수액기(10)에 저장된 액체 냉매의 나머지 일부(m2)는 상기 증발기(14)로 공급되지 않고, 제2배관(15)을 통하여 냉각수 냉각기(20)로 공급되게 된다.
이 때, 상기 수액기(10)와 상기 냉각수 냉각기(20) 사이에 제2팽창밸브(13)가 설치되어 수액기(10)에 저장된 액체 냉매를 증발하기 쉬운 상태까지 감압시켜 냉각수 냉각기(20)로 공급하게 된다.
여기서, 상기 냉각수 냉각기(20)로 공급된 액체 냉매의 주위로 상기 응축기(8)에서 냉각작용을 수행하고 더워진 냉각수(w1)를 접촉시키면서 차거운 냉각수(w2)로 냉각시켜고, 냉각된 냉각수(w2)를 다시 응축기(8)로 순환시키게 된다.
상기 응축기(8)에서 더워진 냉각수(w1)를 냉각수 냉각기(20)로 공급하기 위해 펌프(4)를 사용하게 된다.
상기 냉각수 냉각기(20)로 공급된 액체 냉매는 상기 냉각수를 냉각시켜면서 증발되어 증기 냉매(m3)로 되고, 그 후 다시 압축기(6)로 공급되어 다시 순환하게 된다.
즉, 상기 수액기(10)에 공급되는 액체 냉매(m)의 일부(m1)는 증발기(14)로 공급되어 주위의 공기를 냉각하여 냉방을 수행하고, 나머지 일부(m2)는 냉각수 냉각기(20)로 공급되어 응축기(8)를 냉각시키는 냉각수를 냉각하게 된다.
이와 같은 구성으로서, 본 발명자가 기출원한 비 냉각탑형 냉각시스템은 종래와 같이 냉각수를 냉각하기 위해 냉각탑을 사용할 필요가 없고, 냉각수를 정화하기 위해 유독한 화학물질을 사용할 필요가 없어 환경친화적인 냉각시스템을 제공할 수 있게 되며, 별도의 냉각탑을 구비하지 않더라도 냉각수를 냉각하게 되어 냉각시스템의 설치를 간단하게 하고, 설치비용을 획기적으로 줄일 수 있게 되었다.
그러나, 본 발명자가 기출원한 비 냉각탑형 냉각시스템은 압축 냉매를 사용하는 냉각수 냉각기가 추가되어 설치되어야 하므로 냉매를 압축하기 위한 에너지가 더욱 증가되며, 냉매를 압축하여 제공하기 위한 메인시스템(Main System)을 구성하는 압축기, 응축기 또는 수액기 등의 시설용량이 기존보다 더욱 증가되어야 하는 단점을 안고 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 단점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 냉각탑을 구비하지 않은 비 냉각탑형 냉각시스템에 있어서 보조냉각수 냉각수단을 추가 설치하여 메인시스템(Main System)을 구성하는 압축기, 응축기 및 수액기 등의 시설용량의 증가률을 현저히 감소시키고, 적은 에너지로서도 소기의 냉각수를 만들 수 있는 냉각시스템을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 빗물, 중수도수(中水道水) 또는 생활하수 등을 정화시키고 효율적으로 활용할 수 있는 보조 냉각수 냉각수단을 구비한 비 냉각탑형 냉각 시스템 을 제공하는 데 있다.
도1은 본 발명자가 기출원한 산화 환원 방식으로 냉각수를 정화할 수 있는 비 냉각탑형 냉각시스템의 구조도
도2는 본 발명에 의한 보조 냉각수 냉각수단을 구비한 비 냉각탑형 냉각 시스템의 구조도
도3은 도2의 냉수탱크 및 그 주위를 상세히 도시한 상세도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
6 : 압축기8 : 응축기
10 : 수액기14 : 증발기
20 : 냉각수 냉각기30 : 저장탱크
34 : 찌꺼기 제거 밸브34 : 개폐밸브
36 : 유량계37 : 공급배관
38 : 순환펌프39 : 순환배관
40 : 냉각수가 저장된 냉수 탱크44 : 아연판
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 보조 냉각수 냉각수단을 구비한 비 냉각탑형 냉각 시스템은 증기 냉매를 액화하기 쉬운 고온·고압의 상태로 압축하는 압축기와, 압축기에서 나온 증기 냉매를 전달받아 액체 냉매로 만드는 응축기와, 응축기에서 응축된 액체 냉매를 전달받아 일시 저장하는 수액기와, 상기 수액기에 저장된 액체 냉매를 제1배관으로 전달받아 증발하기 쉬운 상태까지 감압시키는 제1팽창밸브와, 상기 제1팽창밸브에서 감압된 액체 냉매를 전달받아 증기 냉매로 증발시키면서 주위로부터 잠열을 흡수하면서 냉방하고 상기 증기 냉매를 상기 압축기로 순환시키는 증발기와, 상기 수액기에 저장된 액체 냉매를 제2배관으로 전달받아 증발하기 쉬운 상태까지 감압시키는 제2팽창밸브와, 상기 제2팽창밸브에서 감압된 액체 냉매를 전달받아 증기 냉매로 증발시키고 상기 압축기로 순환시키면서 상기 응축기를 냉각하는 냉각수를 냉각하는 냉각수 냉각기와, 상기 응축기를 냉각하는 냉각수를 상기 응축기에서 상기 냉각수 냉각기로 공급하고, 상기 냉각수 냉각기에서 냉각된 냉각수를 상기 응축기로 순환시키는 펌프를 포함하여 구성되는 산화 환원 방식으로 냉각수를 정화할 수 있는 비 냉각탑형 냉각시스템에 있어서, 빗물, 중수도수(中水道水) 또는 생활하수 등을 저장하는 저장탱크와; 상기 응축기를 냉각하는 냉각수를 상기 응축기에서 상기 냉각수 냉각기로 공급하기 위한 냉각수용 배관의 소정부위를 감싸면서 설치되는 냉수탱크와; 상기 저장탱크로부터 상기 냉수탱크로 빗물, 중수도수 또는 생활하수 등을 공급하는 공급배관과; 상기 냉수탱크로부터 배출되는 빗물, 중수도수 또는 생활하수 등을 다시 저장탱크로 순환시키는 순환배관과; 상기 공급배관에 착탈식으로 설치되는 찌꺼기 제거 필터와; 상기 찌꺼기 제거 필터와 상기 저장탱크 사이의 공급배관에 설치되는 개폐밸브와; 상기 공급배관 또는 상기 순환배관에 하나 이상 설치되어 상기 저장탱크로부터 냉수탱크를 거쳐 다시 저장탱크로 빗물, 중수도수 또는 생활하수 등을 순환시키는 순환펌프를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 저장탱크의 상부 측면에는 오버플로우(overflow)되는 빗물, 중수도수 또는 생활하수 등을 배출하기 위한 배출관이 결합되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 냉수탱크에 의해 감싸지는 냉각수용 배관의 소정부위의 외면은 고순도 구리로 구성되고, 상기 냉수탱크의 내부에는 냉수탱크의 내면에 근접하게 복수개의 고순도 아연판이 설치되는 것이 바람직하다.
이하, 상기와 같은 본 발명의 기술적 사상에 따른 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도2는 본 발명에 의한 보조 냉각수 냉각수단을 구비한 비 냉각탑형 냉각 시스템의 구조도이고, 도3은 도2의 냉수탱크(40) 및 그 주위를 상세히 도시한 상세도이다.
도2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 압축기(6), 응축기(8), 수액기(10), 제1팽창밸브(12), 증발기(14)가 직렬로 연결되고, 상기 수액기(10)에 저장된 액체 냉매를 공급받아 상기 응축기(8)를 냉각하는 냉각수를 냉각하고 상기 압축기(6)로 순환시키는 냉각수 냉각기(20)를 포함하여 구성된 비 냉각탑형 냉각시스템에 있어서, 보조 냉각기 냉각수단을 포함하여 구성된다.
상기 보조 냉각수 냉각수단은 저장탱크(30) 및 냉수탱크(40)와 상기 저장탱크(30) 및 냉수탱크(40) 사이에 연결되는 공급배관(37) 및 순환배관(39)과 상기 공급배관(37)에 설치되는 찌꺼기 제거 필터(32) 및 개폐밸브(34)를 포함하여 구성된다.
상기 각 구성요소에 대하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 냉각수를 효율적이고 경제적으로 사용하기 위하여 보조 냉각수 냉각수단에서 이용되는 물은 빗물, 중수도수(中水道水) 또는 생활하수 등을 이용하게 된다.
여기서, 중수도수란 한 번 사용한 수돗물을 생활용수, 공업용수 등으로 재활용할 수 있도록 한 물로서, 주로 수세식 화장실용수, 에어컨 냉각용수, 청소용수, 세차용수, 살수용수, 조경용수(연못, 분수 등), 소방용수 등 잡용도에만 쓰이기 때문에 잡용수라고도 한다.
본 발명은 이러한 중수도수의 사용으로써 수돗물 소비량을 줄이고 하수 발생량을 감소시켜 수질보전의 효과를 얻을 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
따라서, 본 발명의 상기 저장탱크(30)는 빗물, 중수도수 또는 생활하수 등을 저장하며, 이를 위해 도시되지 않은 빗물 수집시설, 중수도시설 또는 생활하수 수집시설 등이 구비되며, 이들 시설로부터 상기 저장탱크(30)로 빗물, 중수도수 또는 생활하수 등을 빗물, 중수도수 또는 생활하수 등의 공급관(57)을 통하여 공급받게 된다.
상기 냉수탱크(40)는 상기 응축기(8)를 냉각하는 냉각수를 상기 응축기(8)에서 상기 냉각수 냉각기(20)로 공급하기 위한 냉각수용 배관의 소정부위를 감싸면서 설치된다.
상기 냉수탱크(40)는 상기 공급배관(37)을 통하여 상기 저장탱크(30)로부터 빗물, 중수도수 또는 생활하수 등을 공급받고, 공급된 빗물, 중수도수 또는 생활하수 등은 냉수탱크(40)의 내부를 흘러 배출되어지도록 구성된다.
이와 같이 상기 냉수탱크(40)로부터 배출되는 빗물, 중수도수 또는 생활하수 등은 상기 순환배관(39)을 통하여 다시 저장탱크(30)로 순환시킨다.
이와 같은 구성으로서, 상기 냉수탱크(40) 내를 흘러가는 빗물, 중수도수 또는 생활하수 등에 의해 상기 응축기(8)에서 상기 냉각수 냉각기(20)로 공급되는 냉각수가 일정정도 냉각되게 된다.
즉, 상기 냉수탱크(40)는 상기 응축기(8)와 상기 냉각수 냉각기(20)를 연결하는 냉각수용 배관의 소정부위를 감싸면서 설치되고, 상기 냉수탱크(40) 내부에서상기 냉각수용 배관의 소정부위를 접촉하면서 흐르는 빗물, 중수도수 또는 생활하수 등은 통상 상온인 25℃ 내외인 반면 상기 냉각수용 배관을 따라 상기 응축기(8)에서 상기 냉각수 냉각기(20)로 공급되는 냉각수는 상기 응축기(8)에서 발생하는 더운 열을 내포하기 때문에 통상 39℃ 이상의 온도를 유지하기 때문에 이들 온도차에 의해 냉각수용 배관을 따라 흐르는 냉각수가 1차적으로 일정정도 냉각되게 되는 것이다.
이와 같이 냉각수는 상기 냉수탱크(40)를 지나면서 1차적으로 일정정도 냉각되고 상기 냉각수 냉각기(20)에서 2차적으로 냉각되기 때문에, 냉각수가 상기 냉수탱크(40)를 지나지 않고 곧바로 상기 응축기(8)에서 상기 냉각수 냉각기(20)로 공급되어 냉각되는 경우보다 상기 냉각수 냉각기(20)에서 필요한 냉각열량 등이 감소되게 된다.
이로서, 상기 냉각수 냉각기(20)에서 냉각수를 냉각하기 위하여 필요한 냉매의 양을 감소시킬 수 있으므로 상기 냉매를 응축하여 공급하기 위한 메인시스템(Main System)을 구성하는 압축기(6), 응축기(8) 및 수액기(10) 등의 시설용량의 증가률을 현저히 감소시킬 수 있다.
한편, 상기 저장탱크(30)에 저장되는 빗물, 중수도수 또는 생활하수 등은 통상적으로 많은 찌꺼기 등을 포함할 수 있으므로, 상기 공급배관(37)에 찌꺼기 제거 필터(32)가 설치된다. 여기서, 상기 찌꺼기 제거 필터(32)는 용이하게 청소를 할 수 있도록 상기 공급배관(37)에 착탈식으로 설치되는 것이 바람직하며, 상기 찌꺼기 제거 필터(32)를 상기 공급배관(37)으로부터 탈거할 때 상기 공급배관(37) 내에빗물, 중수도수 또는 생활하수 등이 흐르지 않도록 상기 찌꺼기 제거 필터(32)와 상기 저장탱크(30) 사이의 공급배관(37)에 개폐밸브(34)가 설치된다.
또한, 상기 저장탱크(30)로부터 냉수탱크(40)를 거쳐 다시 저장탱크(30)로 빗물, 중수도수 또는 생활하수 등을 용이하게 순환시키기 위하여 하나 이상의 순환펌프(38)가 상기 공급배관(37) 또는 상기 순환배관(39)에 설치된다.
또한, 상기 저장탱크(30)로는 상술한 바와 같이 도시되지 않은 빗물 수집시설, 중수도시설 또는 생활하수 수집시설로부터 공급관(57)을 통하여 빗물, 중수도수 또는 생활하수 등을 계속해서 공급받게 되므로, 공급된 빗물, 중수도수 또는 생활하수 등이 상기 저장탱크(30)를 넘칠 수가 있으므로, 상기 저장탱크(30)의 상부 측면에는 오버플로우(overflow)되는 빗물, 중수도수 또는 생활하수 등을 배출하기 위한 배출관(59)이 결합된다.
또한, 상기 공급배관(37)에는 상기 냉수탱크(40)로 공급되는 빗물, 중수도수 또는 생활하수 등의 유량을 측정하는 유량계(36)가 더욱 설치될 수 있다.
한편, 도3에 도시된 바와 같이, 상기 냉수탱크(40)에 의해 감싸지는 냉각수용 배관의 소정부위의 외면(42)은 고순도 구리로 구성되고, 상기 냉수탱크(40)의 내부에는 냉수탱크(40)의 내면에 근접하게 복수개의 고순도 아연판(44)이 설치되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 냉수탱크(40)의 상부판은 상기 아연판을 냉수탱크(40) 내부로 삽입하여 설치할 수 있도록 다수의 나사(41)에 의해 착탈 가능하게 장착된다.
이와 같은 상기 냉수탱크(40) 내에 위치하는 냉각수용 배관의 외면(42)을 구성하는 고순도 구리와 복수개의 아연판(44)을 구성하는 고순도 아연은 상기 냉수탱크(40) 내부를 흐르는 빗물, 중수도수 또는 생활하수 등의 내에서 양극과 음극의 이온 교환으로 전자를 주고 받아 산화/환원 반응이 매우 빠르고 활발하게 진행되어 전기 화학적인 산화/환원 작용을 한다.
즉, 고순도의 구리와 아연은 전이금속 구성물로서 수용성 산화철을 방지하거나 부식을 억제하며, 전기 화학적인 산화/환원 과정으로 세균 등이 살지 못하는 전기 자장을 만들어 세균, 바이러스, 조류, 레지오귤라를 없애며, 중금속은 자체에 흡착하는 경향으로 빗물, 중수도수 또는 생활하수 등의 내에 존재하는 중금속 제거 및 세균 살균 등의 기능을 수행한다.
또한, 상기 고순도 구리와 아연은 산화/환원 작용에 의해 빗물, 중수도수 또는 생활하수 등에 존재하는 유기 물질의 이온 결합을 방해하여 유기물질이 상기 냉수탱크(40)의 내면이나 냉수탱크(40) 내부에 위치한 냉각수용 배관의 외면(42)에 달라 붙지 않게 통제한다.
한편, 아연은 표준 전극 전위에 있어서 -0.76V이고 구리는 +0.34V이므로 구리와 아연 사이에는 1.1V의 전위차를 발생하며, 아연은 구리보다 더 활발하게 반응하므로 고순도의 구리와 아연에 있어서는 아연은 양극이 되고, 구리는 음극이 되어 산화/환원 반응이 매우 활발하게 진행되어 유해물질들은 무해하게 되거나 자체에 흡착하게 되고, 박테리아 등의 세균들에게는 치명적인 생존환경을 제공한다.
즉, 산화철(녹) 방지는 철과 구리보다 이온화가 활발한 냉수탱크(40) 내의 구조물인 아연판(44)을 구성하는 고순도 아연이 계속 전자를 방출하여 철보다 먼저이온화 함으로써 철의 부식을 방지한다. 이 때, 아연에서 발생된 전자는 녹과 반응하여 녹을 마그네타이트로 변화시키며 기존에 형선된 소량의 녹은 상기 냉수탱크(40) 내부를 흐르는 빗물, 중수도수 또는 생활하수 등의 압력에 의해 씻겨간다.
한편, 빗물, 중수도수 또는 생활하수 등에 존재하는 무기물 금속이온 (Ca,Mg,Na 등)이 가열 및 냉각에 따른 온도변화에 의하여 스케일이 생성되는데 이때의 형태는 7㎛ 정도의 침상구조의 형태이지만, 상기 냉수탱크(40) 내부의 고순도 구리, 아연의 산화 환원반응에 의해 무기 금속이온의 결합을 방해하여 110㎛정도의 구상구조 형태로 변화하여 냉수탱크(40)의 내벽 또는 상기 냉수탱크(40)의 내부에 위치하는 냉각수용 배관의 외면(42) 등에 달라 붙지 않게 되어 스케일을 통제하게 된다.
이때, 냉각수용 배관의 외면(42)의 스케일을 제거통제함으로 인하여 냉각수용 배관의 열전도율이 높아져 평균에너지 절약을 약 20% 정도 감소할 수 있는 효과가 있게 된다.
나아가, 냉각수용 배관의 외면(42)을 구리로 구성하는 경우 뿐만 아니라 냉수탱크(40) 내에 위치하는 냉각수용 배관을 구리로 구성하는 경우에는 일반적으로 철이라 스텐레스보다 구리가 열전도가 현저히 빠르므로 짧은 시간에 냉각수용 배관 속을 흐르는 냉각수의 온도를 낮출 수 있는 장점이 있게 된다.
또한, 고순도 구리 및 아연에 접한 무기물 금속이온(Ca,Mg,Na 등)은고형물(CaCO3, MgCO3등)로 석출되거나 CO3와 물이 발생하며 이것이 자연상태에 석회암이 녹는 원리와 같이 기존의 기 형성된 스케일을 탄산수소칼슘(Ca(HCO3)2)로 바꾸어 주는데 이것이 빗물, 중수도수 또는 생활하수 등에 녹아 제거된다. 이 때 아연은 어떤 금속보다 활발하게 끊임없이 전자를 방출하여 일정거리와 시간까지 지속적인 이온화 현상을 일으킴으로써 녹과 스케일의 방지와 제거를 완벽하게 수행하게 된다.
따라서, 상기 냉수탱크(40)에 의해 감싸지는 냉각수용 배관의 소정부위의 외면(42)은 고순도 구리로 구성되고, 상기 냉수탱크(40)의 내부에는 냉수탱크(40)의 내면에 근접하게 복수개의 고순도 아연판(44)이 설치함으로서 상기 구리와 아연에 접촉하도록 빗물, 중수도수 또는 생활하수 등을 흘려보냄으로서, 구리와 아연의 산화/환원 반응에 의해 산화철과 스케일을 방지하거나 통제하고 또한 빗물, 중수도수 또는 생활하수 등의 내에 존재하는 염소, 황화수소 및 중금속(철, 납, 수은)등을 염화물 또는 황화물을 만들거나 흡착하여 제거하고, 세균들은 생존할 수 없는 환경을 만들어 죽게한다.
이와 같이 본 발명은 상기 찌꺼기 제거용 필터와 냉수탱크(40) 내부에서 빗물, 중수도수 또는 생활하수 등을 계속해서 정화하고 정화된 빗물, 중수도수 또는 생활하수 등을 저장탱크(30)로 순환시킴으로서 냉수탱크(40) 내부의 오염을 방지함과 동시에 저장탱크(30)의 배출관(59)을 통해 보다 정화된 빗물, 중수도수 또는 생활하수 등을 얻을 수가 있게 된다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 보조 냉각수 냉각수단을 구비한 비 냉각탑형 냉각 시스템의 동작을 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도2를 참조하여 보면, 압축기(6)에서 증기 냉매를 액화하기 쉬운 고온·고압의 상태로 압축한 후, 상기 압축기(6)에서 나온 증기 냉매는 응축기(8)에서 방열하면서 액체 냉매로 응축되고, 이와 같이 응축기(8)에서 응축된 액체 냉매는 수액기(10)에 일시 저장된다.
상기 수액기(10)에 저장된 액체 냉매의 일부(m1)는 제1배관(11)을 통해 제1팽창밸브(12)를 거쳐 증발기(14)로 공급되어 주위의 잠열을 흡수하여 주위를 냉방하면서 증기 냉매로 증발되어 다시 압축기(6) 공급되어 순환하게 되며, 상기 수액기(10)에 저장된 액체 냉매의 나머지 일부(m2)는 상기 증발기(14)로 공급되지 않고, 제2배관(15)을 통하여 냉각수 냉각기(20)로 공급되게 된다.
이 때, 상기 수액기(10)와 상기 냉각수 냉각기(20) 사이에 제2팽창밸브(13)가 설치되어 수액기(10)에 저장된 액체 냉매를 증발하기 쉬운 상태까지 감압시켜 냉각수 냉각기(20)로 공급하게 되며, 상기 냉각수 냉각기(20)로 공급된 액체 냉매의 주위로 상기 응축기(8)에서 냉각작용을 수행하고 더워진 냉각수(w1)를 접촉시키면서 차거운 냉각수(w2)로 냉각시켜고, 냉각된 냉각수(w2)를 다시 응축기(8)로 순환시키게 된다.
여기서, 상기 응축기(8)에서 더워진 냉각수(w1)를 냉각수 냉각기(20)로 공급하기 위해 펌프(4)를 사용하게 되며, 상기 냉각수 냉각기(20)로 공급된 액체 냉매는 상기 냉각수를 냉각시켜면서 증발되어 증기 냉매(m3)로 되고, 그 후 다시 압축기(6)로 공급되어 다시 순환하게 된다.
한편, 상기 저장탱크(30)는 도시되지 않은 빗물 수집시설, 중수도시설 또는 생활하수 수집시설 등으로부터 빗물, 중수도수 또는 생활하수 등을 공급받아 저장한다.
상기 저장탱크(30)에 저장된 빗물, 중수도수 또는 생활하수 등은 상기 공급배관(37)에 설치된 개폐밸브(34)의 개방과 함께 순환펌프(38)의 작동에 의해 상기 공급배관(37)을 따라 상기 냉수탱크(40)로 공급되게 된다.
이때, 상기 공급배관(37)에 설치된 찌꺼기 제거 필터(32)가 빗물, 중수도수 또는 생활하수 등에 존재하는 찌꺼기를 제거하게 된다.
상기 냉수탱크(40)에 공급된 빗물, 중수도수 또는 생활하수 등(C1)은 상기 냉수탱크(40) 내부에서 상기 응축기(8)와 상기 냉각수 냉각기(20)를 연결하는 냉각수용 배관의 소정부위를 접촉하면서 흐르고, 이때 상기 냉각수용 배관 내부를 흐르는 상기 응축기(8)에서 더워진 냉각수(w1)는 빗물, 중수도수 또는 생활하수 등에게 어느 정도의 열을 빼앗겨 1차적으로 일정정도 냉각된다.
이와 같이 상기 냉수탱크(40)에서 냉각수(w1)를 일정정도 냉각시킨 빗물, 중수도수 또는 생활하수 등(C2)은 순환배관(39)을 따라 다시 상기 저장탱크(30)로 순환하게 되며 순환배관(39)을 따라 흐르면서 다시 어느정도 냉각되게 된다.
또한, 상기 저장탱크(30)에 도시되지 않은 빗물 수집시설, 중수도시설 또는 생활하수 수집시설로부터 공급관을 통하여 계속해서 빗물, 중수도수 또는 생활하수 등을 공급받아 공급된 빗물, 중수도수 또는 생활하수 등이 상기 저장탱크(30)를 넘치는 경우에는 상기 저장탱크(30)의 상부 측면에는 결합된 배출관(59)으로 빗물, 중수도수 또는 생활하수 등을 배출하게 된다.
한편, 도3에 도시된 바와 같이, 상기 냉수탱크(40)에 의해 감싸지는 냉각수용 배관의 소정부위의 외면(42)은 고순도 구리로 구성되고, 상기 냉수탱크(40)의 내부에는 냉수탱크(40)의 내면에 근접하게 복수개의 고순도 아연판(44)이 설치되는 경우에는, 상기 고순도 구리와 복수개의 아연판(44)에 상기 냉수탱크(40) 내부에서 흐르는 빗물, 중수도수 또는 생활하수 등이 접촉하게 되고, 여기서 냉각용 배관의 고순도 구리와 아연판(44)의 고순도 아연은 빗물, 중수도수 또는 생활하수 등의 내부에서 양극과 음극의 이온 교환으로 전자를 주고 받아 전기 화학적인 산화/환원 작용을 하여, 수용성 산화철의 발생을 방지하거나 부식을 억제하며, 전기 화학적인 산화/환원 과정으로 세균 등이 살지 못하는 전기 자장을 만들어 세균, 바이러스, 조류, 레지오귤라를 없애며, 중금속은 자체에 흡착하는 경향으로 물 속의 중금속 제거 및 세균 살균을 하며, 냉각수 속의 무기 물질의 이온 결합을 방해하여 무기물질이 상기 냉수탱크(40)의 내면이나 냉각용 배관의 외면(42)에 달라 붙지 않게 통제한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 냉각시스템은 냉각탑을 구비하지 않은 비 냉각탑형 냉각시스템에 있어서 빗물, 중수도수 또는 생활하수 등을 이용하여 효율적이고 경제적으로 냉각수를 일정정도 냉각할 수 있게 되어 메인시스템(Main System)을 구성하는 압축기, 응축기 및 수액기 등의 시설용량의 증가률을 현저히 감소시키는 효과가 있게 된다.
또한, 본 발명에 의한 냉각시스템은 빗물, 중수도수 또는 생활하수 등을 필터와 전이금속을 이용해 정화시켜 이들 용수를 효율적으로 활용할 수 있게 되는 효과가 있게 된다.

Claims (3)

  1. 증기 냉매를 액화하기 쉬운 고온·고압의 상태로 압축하는 압축기와, 압축기에서 나온 증기 냉매를 전달받아 액체 냉매로 만드는 응축기와, 응축기에서 응축된 액체 냉매를 전달받아 일시 저장하는 수액기와, 상기 수액기에 저장된 액체 냉매를 제1배관으로 전달받아 증발하기 쉬운 상태까지 감압시키는 제1팽창밸브와, 상기 제1팽창밸브에서 감압된 액체 냉매를 전달받아 증기 냉매로 증발시키면서 주위로부터 잠열을 흡수하면서 냉방하고 상기 증기 냉매를 상기 압축기로 순환시키는 증발기와, 상기 수액기에 저장된 액체 냉매를 제2배관으로 전달받아 증발하기 쉬운 상태까지 감압시키는 제2팽창밸브와, 상기 제2팽창밸브에서 감압된 액체 냉매를 전달받아 증기 냉매로 증발시키고 상기 압축기로 순환시키면서 상기 응축기를 냉각하는 냉각수를 냉각하는 냉각수 냉각기와, 상기 응축기를 냉각하는 냉각수를 상기 응축기에서 상기 냉각수 냉각기로 공급하고, 상기 냉각수 냉각기에서 냉각된 냉각수를 상기 응축기로 순환시키는 펌프를 포함하여 구성되는 산화 환원 방식으로 냉각수를 정화할 수 있는 비 냉각탑형 냉각시스템에 있어서,
    빗물, 중수도수(中水道水) 또는 생활하수 등을 저장하는 저장탱크와;
    상기 응축기를 냉각하는 냉각수를 상기 응축기에서 상기 냉각수 냉각기로 공급하기 위한 냉각수용 배관의 소정부위를 감싸면서 설치되는 냉수탱크와;
    상기 저장탱크로부터 상기 냉수탱크로 빗물, 중수도수 또는 생활하수 등을 공급하는 공급배관과;
    상기 냉수탱크로부터 배출되는 빗물, 중수도수 또는 생활하수 등을 다시 저장탱크로 순환시키는 순환배관과;
    상기 공급배관에 착탈식으로 설치되는 찌꺼기 제거 필터와;
    상기 찌꺼기 제거 필터와 상기 저장탱크 사이의 공급배관에 설치되는 개폐밸브와;
    상기 공급배관 또는 상기 순환배관에 하나 이상 설치되어 상기 저장탱크로부터 냉수탱크를 거쳐 다시 저장탱크로 빗물, 중수도수 또는 생활하수 등을 순환시키는 순환펌프를 포함하여 구성되는 보조 냉각수 냉각수단을 구비한 비 냉각탑형 냉각 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 저장탱크의 상부 측면에는 오버플로우(overflow)되는 빗물, 중수도수 또는 생활하수 등을 배출하기 위한 배출관이 결합되는 것을 특징으로 하는 보조 냉각수 냉각수단을 구비한 비 냉각탑형 냉각 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 냉수탱크에 의해 감싸지는 냉각수용 배관의 소정부위의 외면은 고순도 구리로 구성되고, 상기 냉수탱크의 내부에는 냉수탱크의 내면에 근접하게 복수개의 고순도 아연판이 설치되는 것을 특징으로 하는 보조 냉각수 냉각수단을 구비한 비 냉각탑형 냉각 시스템.
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