KR200440964Y1 - 공기냉각장치 및 이를 갖는 공기냉각유닛 - Google Patents

공기냉각장치 및 이를 갖는 공기냉각유닛 Download PDF

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Abstract

본 고안은, 공기냉각장치 및 이를 갖는 공기냉각유닛에 관한 것으로, 압축공기를 냉각시키는 증발기를 갖는 공기냉각장치는, 일측에 압축공기의 출입이 가능한 유입구 및 유출구가 각각 형성되며 타측에 개구가 형성된 탑본체를 갖는 냉각탑을 포함하며, 상기 개구와 연통되어 상기 증발기를 출입 가능하게 지지하는 증발기수용부를 포함한 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 압축공기를 신속하게 냉각시킬 수 있다.

Description

공기냉각장치 및 이를 갖는 공기냉각유닛 {AIR COOLING APPARATUS AND AIR COOLING UNIT HAVING THE SAME}
도 1은 본 고안의 일실시예에 따른 공기냉각유닛의 개략도,
도 2는 도 1의 냉각탑의 분해사시도,
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 절단한 단면도,
도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 절단한 단면도,
도 5는 도 2의 증발기를 개략적으로 나타낸 개략도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100 : 공기냉각유닛 110 : 공기냉각장치
120 : 냉각탑 121 : 탑본체
123 : 개구 125 : 프랜지
127 : 프랜지커버 131 : 유입구
133 : 유출구 141 : 증발기수용부
143 : 차단부재 145 : 지지부재
150 : 증발기 151 : 증발기본체
153 : 코일 155 : 배플부재
157 : 헤드 160 : 공기압축부
161 : 송풍기 163 : 사일런스
170 : 베이스 180 : 냉매공급부
181 : 냉매압축기 183 : 응축기
185 : 팽창기 187 : 냉매배관
190 : 제어부
본 고안은, 공기냉각장치 및 이를 갖는 공기냉각유닛에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 압축공기를 냉각시키는 구조를 개선한 공기냉각장치 및 이를 갖는 공기냉각장치에 관한 것이다.
압축공기는 소정의 압력으로 압축되며 산업분야에 다양하게 사용되고 있다. 또한 필요에 따라 압축공기는 냉각될 필요가 있다. 예를 들면, 얼음을 이송하기 위해서는 냉각된 공기를 이용해야 얼음 고유의 상품성을 유지할 수 있다. 특히 여름철에는 외기온도가 높을 뿐 만 아니라 송풍기로 압축시 이송공기의 온도가 60℃이상으로 올라가 얼음의 상품성을 유지하기 어렵다.
여기서, 외부 공기를 비교적 낮은 온도로 신속하게 냉각시키는 공기냉각장치를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 설치 및 수리가 용이하며 공간 활용도를 높일 수 있는 공기냉각장치를 갖는 것이 바람직하다.
따라서, 본 고안의 목적은, 압축공기를 신속하게 비교적 낮은 온도로 냉각시킬 수 있는 공기냉각장치 및 이를 갖는 공기냉각유닛을 제공하는 것이 바람직하다.
또한, 본 고안의 다른 목적은, 설치 및 수리가 비교적 용이한 공기냉각장치 및 이를 갖는 공기냉각유닛을 제공하는 것이 바람직하다.
또한, 본 고안의 또 다른 목적은, 압축공기의 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 고안의 또 다른 목적은, 공간활용도를 향상시킬 수 있는 공기냉각장치 및 이를 갖는 공기냉각유닛을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 고안에 따라, 압축공기를 냉각시키는 증발기를 갖는 공기냉각장치에 있어서, 일측에 압축공기의 출입이 가능한 유입구 및 유출구가 각각 형성되며 타측에 개구가 형성된 탑본체를 갖는 냉각탑을 포함하며, 상기 개구와 연통되어 상기 증발기를 출입 가능하게 지지하는 증발기수용부를 포함한 것을 특징으로 하는 공기냉각장치에 의해 달성된다.
상기 압축공기를 발생시키는 공기압축부와; 상기 냉각탑을 지지하는 베이스를 더 포함하며, 상기 공기압축부는 상기 베이스에 결합된 것이 바람직하다.
상기 증발기수용부는, 상기 증발기를 출입 가능하게 지지하는 지지부재와; 상기 탑본체와 상기 지지부재에 결합되어 상기 냉각탑 내부의 유로를 상기 증발기로 안내하는 차단부재를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 증발기는 복수의 코일과, 상기 코일을 지지하는 배플부재를 갖는 복수 의 증발기본체를 포함하며, 상기 증발기본체는 상기 유로를 따라 배치된 것이 바람직하다.
또한, 본 고안의 목적은, 압축공기를 냉각하는 공기냉각유닛에 있어서, 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 공기냉각장치와; 상기 공기냉각장치에 냉매를 공급하는 냉매공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기냉각유닛에 의해 달성된다.
이하에서는 본 고안에 따른 공기냉각장치 및 이를 갖는 공기냉각유닛(100)을 첨부도면 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한다.
본 고안에 따른 공기냉각장치(110)는 증발기(150)와, 냉각탑(120)과, 증발기수용부(141)를 포함한다. 공기냉각장치(110)는 공기압축부(160)와 베이스(170)를 더 포함한다.
또한, 본 고안에 따른 공기냉각유닛(100)은 공기냉각장치(110)와, 냉매공급부(180)를 포함한다. 공기냉각유닛(100)은 제어부(190)를 더 포함한다.
냉각탑(120)은, 측면과 상측에 각각 유입구(131)와 유출구(133)가 형성되어 있으며, 상하 경판을 갖는 원통형상을 갖는다. 냉각탑(120)은 개구(123)가 형성된 탑본체(121)를 포함한다. 냉각탑(120)은 판상의 절곡된 금속제를 포함하나 필요에 따라 강화플라스틱과 같은 다양한 재질을 포함할 수 있다. 냉각탑(120) 내부에는 증발기수용부(141)가 형성된다.
이에, 냉각탑(120) 내부에서는 유입구(131)에서 유출구(133)로 압축공기 유로가 형성되고 냉각탑(120) 내부의 압축공기 유로 상에 증발기(150)가 마련되어 압축공기는 열교환 가능하다.
프랜지(125)는 개구(123)의 단부에 배치되며 프랜지커버(127)와 볼트 등에 의해 결합된다. 프랜지커버(127)는 냉매배관(187)이 연통될 수 있는 관통홀(미도시)를 갖는다.
드레인밸브(129)는 냉각탑(120) 내부에 생성된 수분을 배출시키는 기능을 한다. 즉, 압축된 외기가 증발기(150)와 열교환되면서 수분은 증발기(150) 표면에서 얼음으로 변하여 증발기(150)에 부착된다. 이에, 증발기(150)의 열전달 효율을 현저하게 저하시킬 수 있다. 따라서, 제어부(190)에서 증발기(150)를 제상시키도록 제어할 수 있다. 이 때, 발생된 수분은 냉각탑(120) 하부에 모이며, 냉각탑(120) 하부에 마련된 드레인밸브(129)에 의해 외부로 배출될 수 있다. 드레인밸브(129)는 자동밸브를 포함한다. 공기압축부(160)가 작동하지 않는 경우 자동밸브와 같은 드레인밸브(129)가 열려 수분을 배출할 수 있도록 제어부(190)에서 제어할 수 있다.
이에, 증발기(150)의 열전달 효율을 향상시킬 수 있다.
유입구(131)는 압축공기가 탑본체(121)로 들어가며 공기압축부(160)와 연통되어 있다. 유입구(131)는 일실시예로 탑본체(121)의 측면에 형성되어 있으나 공기압축부(160)의 위치, 탑본체(121)의 형상 등을 고려하여 다양한 위치에 형성될 수 있다.
유출구(133)는 압축공기가 탑본체(121)에서 나오는 부분이며, 예를 들면, 제빙기와 같은 장치와 연통될 수 있다. 유출구(133)는 일실시예로 탑본체(121)의 상단부에 형성되어 있으나 공기압축부(160)의 위치, 탑본체(121)의 형상 등으로 고려하여 다양한 위치 형성될 수 있다.
증발기수용부(141)는 탑본체(121)의 개구(123) 프랜지(125)와 결합되며, 증발기(150)를 지지한다. 증발기수용부(141)는 프랜지(125)측에서 탑본체(121)의 내부를 바라보는 방향으로 증발기(150)가 출입될 수 있도록 증발기(150)의 상하좌우측의 크기에 대응한 크기로 마련된다. 증발기수용부(141)는 지지부재(145)와 차단부재(143)를 포함한다.
지지부재(145)는 증발기(150)를 출입 가능하게 지지한다. 지지부재(145)는 일실시예로 앵글로 마련되나 다양한 형상을 포함할 수 있다. 지지부재(145)는 탑본체(121) 및 프랜지(125)와 결합되며, 증발기(150)의 출입방향으로 나란하게 탑본체(121) 내부에 배치된다. 또한, 지지부재(145)는 증발기(150)가 위치 유지되도록 증발기(150) 출입 방향의 가로방향으로 개구(123)의 반대측에도 마련된다.
차단부재(143)는 탑본체(121)와 지지부재(145)에 결합되어 냉각탑(120) 내부에서 압축공기의 유로를 증발기(150)로 유도한다. 차단부재(143)는 지지부재(145) 중에서 하단부에 위치한 지지부재(145)와 결합되는 것이 바람직하다. 즉, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 차단부재(143)는 지지부재(145)의 좌우측에 마련된 좌우차단부재(143c)와, 개구(123)와 인접된 지지부재(145)의 앞쪽에 마련된 전차단부재(143a)와, 개구(123)와 이격된 지지부재(145)의 뒷쪽에 마련된 후차단부재(143b)를 포함한다. 차단부재(143)는 일실시예로 판상의 금속제를 포함한다. 여기서, 차단부재(143)와 유입구(131)에 의해 형성되는 공간에는 압축공기의 유로를 안정적으로 유지할 수 있도록 다양한 유로 안내부재를 배치할 수 있다. 즉, 압축공기의 유로에서 압축공기가 와류 등을 발생시키지 않도록 할 수 있다.
이에, 하나의 증발기(150) 또는 적층된 증발기(150)는 개구(123)를 통해 증발기수용부(141)에 의해 출입 안내되어 지지지부재(145)에 의해 지지될 수 있다. 또한, 증발기수용부(141)에 의해 탑본체(121) 내부의 압축공기의 유로를 형성하여 보다 압축공기의 유로를 효율적으로 유지하여 압축공기의 열교환 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 증발기(150)의 설치 및 교체, 수리 등의 작업이 용이하다.
증발기(150)는, 냉매가 흐르는 코일(153)을 포함하여 냉각탑(120)에서 압축공기와 열교환을 하여 압축공기의 온도를 떨어뜨릴 수 있다. 증발기(150)는 증발기본체(151)와 헤드(157)를 갖는다. 증발기(150)는 용량에 따라 하나의 유닛으로 마련될 수 있으며, 복수로 마련되어 상하 또는 좌우 방향으로 배치될 수 있다.
증발기본체(151)는 코일(153)과 배플부재(155)를 포함한다.
코일(153)은 냉매공급부(180)에서 공급되는 냉매를 수용하여 냉매의 통로가 된다. 코일(153)은 증발기(150)에서 다양한 패스(pass) 를 가질 수 있다. 즉, 코일(153)은 압축공기와 효율적으로 열교환될 수 있도록 배플부재(155)에 지지 가능하게 배치되며, 냉매의 유로를 형성하는 패스를 갖는다. 코일(153)은 일실시예로 동파이프를 포함한다.
배플부재(155)는 코일(153)을 전방 및 후방에서 지지한다. 배플부재는 사각형상으로 마련되며 코일(153)이 지지되도록 미도시된 코일지지지홀을 갖는다. 배플부재(155)는 일실시예로 판상의 금속제를 포함한다.
헤드(157)는 코일(153)의 전후단에 각각 마련되어 코일(153)에 복수의 패스를 유지하도록 한다. 헤드(157)는 냉매배관(187)과 연결된다. 헤드(157)도 일실시 예로 동파이프인 것이 바람직하다.
이에, 냉각탑(120) 내부를 통과한 압축공기를 신속하고 효율적으로 냉각할 수 있다.
공기압축부(160)는 외부의 공기를 압축하여 냉각탑(120)으로 공급한다. 공기압축부(160)는 송풍기(161)와 사일런스(163)를 포함한다. 송풍기(161)는 일실시예로 루츠 브로워(Roots Blower)를 포함할 수 있다. 사일런스(163)은 송풍기(161)의 흡입측 또는 토출측과 연결되어 공기의 압축에 따른 소음을 저감시키며 필요에 따라 공기를 정화하는 필터를 포함할 수 있다.
베이스(170)는 냉각탑(120)을 지지하며, 공기압축부(160)를 지지한다. 베이스(170)는 냉각탑(120) 및 공기압축부(160)를 지지할 수 있도록 충분한 강도를 갖는 구조물이 바람직하다.
이에, 압축공기의 유로를 최소화할 수 있으며, 장치의 공간 효율을 향상시킬 수 있다.
냉매공급부(180)는 냉매를 압축, 응축 및 팽창시켜 증발기(150)로 공급한다. 냉매공급부(180)는 압축공기를 냉각시키고자하는 온도에 따라 용량을 정할 수 있다. 냉매공급부(180)는 냉매압축기(181), 응축기(183) 및 팽창기(185)를 포함한다. 냉매공급부(180)는 증발기(150)를 통과한 냉매를 순환시킨다.
냉매압축기(181)는 증발기(150)를 통과한 냉매를 흡입하여 고압으로 압축시킨다. 냉매압축기(181)를 통과한 냉매는 압축됨과 동시에 압축에 따라 고온으로 된다. 이에, 냉매압축기(181)를 통과한 냉매는 고압, 고온 상태로 응축기(183)로 공 급된다.
응축기(183)에서는 냉매압축기(181)로부터 공급된 고온의 냉매가 냉각된다. 즉, 외기의 팬과 같은 수단에 의해 냉매는 열교환이 이루어진다.
팽창기(185)는 냉매의 증발을 용이하게 하도록 팽창을 시킨다. 이에, 냉매는 저온 저압 상태로 되어 증발기(150)에서 증발이 용이하게 이루어질 수 있다.
냉매배관(187)은 냉매공급부(180) 내부 및 냉매공급부(180)와 증발기(150) 사이의 냉매가 흐르도록 마련된다.
이에, 냉매는 순환되면서 열교환이 이루어지도록 할 수 있다.
제어부(190)는 공급되는 외기의 온도, 증발기(150)에서의 온도, 냉매공급부(180)에서의 냉매 온도 등을 제어한다. 제어부(190)에서는 이러한 제어를 자동으로 할 수 있다.
이러한 구성을 갖는 공기냉각장치(110) 및 이를 갖는 공기냉각유닛(100)을 도 1 내지 도 5를 참조하여 작동과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 공기냉각장치(110)의 조립과정을 살펴본다.
도 5의 개략도와 같이 다수의 코일(153)을 배플부재(155)로 조립하고 전후단에 헤드(157)를 결합한다. 이러한 증발기(150)를 상하로 결합하여 도 2에 도시된 바와 같이, 개구(123)를 통해 냉각탑(120) 내부로 결합시킨다. 이 과정에서 증발기수용부(141)는 증발기(150)의 결합과정에서 증발기(150)를 안내하며 지지하는 기능을 한다. 이에, 증발기(150)는 증발기수용부(141)와 결합된다.
다음, 공기냉각장치(110)의 작동과정을 살펴본다.
도 1에 도시된 바와 같이, 외부의 공기가 흡입되어 송풍기(161)에서 압축된다. 이 과정에서 공기의 온도가 상승한다. 송풍기(161)에서 압축된 공기는 냉각탑(120)으로 공급된다.
그리고, 도 3에 도시된 바와 같이, 냉각탑(120)의 유입구(131)를 통해 유입된 압축공기는 차단부재(143)에 의해 증발기(150)의 코일(153) 사이로 안내된다. 압축공기는 유입구(131)에서 유출구(133)로 이어지면서 형성된 유로를 통해 안내된다. 이에, 압축공기는 코일(153)과 열교환되면서 냉각되어 유출구(133)를 통해 냉각탑(120) 외부로 배출되어 얼음이송장치와 같은 제조공정으로 공급될 수 있다.
이에, 압축공기는 신속하게 냉각될 수 있다.
본 고안에 따른 공기냉각장치(110) 및 이를 갖는 공기냉각유닛(100)의 일실시예를 예를 들어 설명하면 다음과 같다.
공기압축부(160)로 흡입되는 대기 온도가 30℃일 때, 용량이 30kw/hr 인 루츠 브로워(Roots Blower)와 같은 송풍기(161)를 사용하여 흡입공기를 압축하면 송풍기(161)에서 토출되는 공기의 온도는 약 65℃ 정도이다. 즉, 대기 공기가 압축에 의해 약 35℃ 상승한다.
여기서, 약 65℃의 공기가 냉각탑(120)으로 들어가서 증발기(150)를 통과한 후에 냉각탑(120)에서 토출되는 공기의 온도는 -2 ~ -5℃ 정도이다. 따라서, 냉각탑(120)에서 공기의 온도는 67 ~ 70℃ 정도 신속하게 냉각될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 고안에 따르면, 압축공기를 신속하게 비교적 낮 은 온도로 냉각시킬 수 있다.
또한, 설치 및 수리가 비교적 용이하다.
또한, 압축공기의 열교환 효율 및 공간활용도를 향상시킬 수 있다.

Claims (5)

  1. 압축공기를 냉각시키는 증발기를 갖는 공기냉각장치에 있어서,
    개구를 갖는 탑본체와, 상기 탑본체의 일측에 형성된 유입구와, 상기 탑본체의 타측에 형성된 유출구를 포함하며, 상기 유입구와 상기 유출구 사이에 유로가 형성된 냉각탑과,
    상기 개구와 연통되어 상기 증발기를 출입 가능하게 지지하며, 상기 유로 상에 배치된 증발기수용부를 포함한 것을 특징으로 하는 공기냉각장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압축공기를 발생시키는 공기압축부와;
    상기 냉각탑을 지지하는 베이스를 더 포함하며,
    상기 공기압축부는 상기 베이스에 결합된 것을 특징으로 하는 공기냉각장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 증발기수용부는,
    상기 증발기를 출입 가능하게 지지하는 지지부재와;
    상기 탑본체와 상기 지지부재에 결합되어 상기 냉각탑 내부의 유로를 상기 증발기로 안내하는 차단부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기냉각장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 증발기는 복수의 코일과, 상기 코일을 지지하는 배플부재를 갖는 복수의 증발기본체를 포함하며,
    상기 증발기본체는 상기 유로를 따라 배치된 것을 특징으로 하는 공기냉각장치.
  5. 압축공기를 냉각하는 공기냉각유닛에 있어서,
    제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 공기냉각장치와;
    상기 공기냉각장치에 냉매를 공급하는 냉매공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기냉각유닛.
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