KR20050114222A - 증발식 냉각기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다수의 열 전도성 수직 벽(2)들에 의해 서로 열적으로 연결되는 두 개의 매체 회로를 갖는 증발식 냉각기(1)에 관한 것이다. 이러한 벽(2)들 및 벽들에 배열된 열 전도성 핀들은 친수성이며 워터버퍼링 피복층을 구비한다. 피복층을 적시기 위한 가습 유닛이 이슬점 냉각기에 추가된다. 본 발명에 따르면, 가습 유닛은 이슬점 냉각기의 케이싱 일부를 형성하고, 피복층 상부에 물을 분배하기 위한 적어도 하나의 살수기(16,17,18,19) 또는 노즐을 갖는, 해제 가능한 덮개를 포함한다.

Description

증발식 냉각기 {EVAPORATIVE COOLER}

본 발명은 증발식 냉각기에 관한 것이며, 보다 상세하게는 개선된 관개 시스템을 갖는 증발식 냉각기에 관한 것이다. 본 발명은 또한 증발식 냉각기에 액체를 공급하는 방법에 관한 것이다.

다공성 패널(porous panel)에 액체가 공급되는 증발식 냉각기는 공지되어 있다. 패널을 통과하는 기류(air stream)는 이러한 액체를 증발시킬 수 있다. 이 과정에서, 공기의 온도는 낮아지고 습도는 높아진다. 이러한 종래 기술의 장치에서, 액체, 일반적으로 물은 완전히 젖은 습윤성 표면(wettable surface)을 유지시키도록 충분히 많은 양이 공급되었다. 여분의 물은 넘치게 하거나 재사용을 위해 재순환되었다. 이러한 장치는, 유입구와 일련의 배수구(water outlets)를 갖는 배수 트레이(water distribution tray)를 개시하는, 미합중국 특허 제 6,332,332호로 공지된다. 이러한 유형의 증발식 냉각기는 기류의 온도를 현격히 낮추는데 매우 비효율적인 것으로 알려져 있다.

다른 증발식 냉각기들이 공지되는데, 이러한 냉각기에서 열교환기의 제 1 측면의 1차 공기 유동(primary flow of air)은 열교환기의 제 2 측면의 2차 공기 유동 안으로 들어가는 액체의 증발에 의해 냉각된다. 이러한 냉각기에서 증발 액체의 공급이 중요하게 고려된다. 이러한 장치 중 하나가 PCT 공개공보 WO 99/41552에 공개되며, 이 장치는 2차 배관(canalization)의 벽에 스프레이 수단을 포함하고, 이 스프레이 수단은 미세하게 분리되는 액체를 스프레이 한다.

그러나 유동채널(flow channels)로 미세하게 분리된 액체를 분무(nebulization) 또는 스프레이 하는 것은 많은 문제점을 갖는다. 기능적 측면에서, 기류 속의 액적(liquid droplets)은 기류의 용량(capacity)을 감소시켜 열교환기 자체로부터 더 많은 액체를 증발시킨다. 이는 1차 유동에서 냉각효과를 감소시키며 시스템의 효율을 매우 감소시킨다. 아마도 더욱 중요한 것은, 기류 속의 액적이 레지오넬라 증과 같은 질병을 전염시키는데 심각한 위험성이 있다는 점일 것이다.

PCT 공개공보 WO 99/41552호에 공개된 대안적인 일 실시예에 따르면, 파이프 시스템이 열교환기의 흡수성 또는 흡습성 코팅에 액체를 직접 공급하는데 사용될 수 있다. 그러나 흡습성 코팅은 액체에 과도한 보유력을 가하기 쉬워 증발능력을 감소시키는 것으로 알려져 있다. 또한, 열교환기의 전체 범위에 걸쳐 액체를 고르게 분배할 수 있는 파이프 시스템은 복잡하며, 개별 파이프 배출구로부터의 액체 유동은 제어하기 어렵다.

도 1은 본 발명에 따른 이슬점 냉각기의 일정 거리 상부에 도시된, 살수기를 포함하는 덮개를 갖는 이슬점 냉각기의 사시도,

도 2는 덮개가 덮인 이슬점 냉각기의 사시도,

도 3은 도 2에 도시된 이슬점 냉각기의 타측 사시도,

도 4는 수직벽이 형성되어 있는 이슬점 냉각기 베이스의 하부 사시도,

도 5는 도 2 및 도 3에 도시된 상태의 이슬점 냉각기의 측면도,

도 6은 도 1의 VI-VI 에 따른 확대단면도,

도 7은 본 발명의 다른 실시예의 이슬점 냉각기 내부 사시도, 및

도 8은 관개 시스템의 대안적 실시예의 분해 사시도이다.

본 발명에 따르면, 습윤성 열교환 표면과 관개 시스템(irrigation system)을 포함하는 증발식 냉각기가 제공된다. 관개 시스템은 분배 영역에 걸쳐 관개 액체를 분배하기 위한 스프레이 장치와, 분배된 액체로부터 다수의 액체방울을 형성하고, 이러한 액체방울을 습윤성 열교환 표면에 공급하기 위한 액체방울 형성장치를 포함한다. 액체방울 형성 후 스프레이 되는 이러한 조합은 열교환기에 에어로졸이 형성되는 것을 방지하는데 특히 효과적인 것으로 알려져 있다. 이런 식으로, 레지오넬라 증과 같은 질병의 전염을 피할 수 있으며, 열교환기 부근의 공기는 분무된 물로 젖게 되지 않는다.

본 명세서에서, 액체방울(drops)은 냉각기 내에 보급되는 상태하에서 공중에 부유되지 않는 액체방울에 관한 것으로 이해된다. 액적(droplets)은 냉각기를 통과하는 기류 속에 운반될 수 있는 크기의 액체 미립자에 관한 것을 의미한다. 보다 상세하게, 1미크론(micron)에서 5미크론까지 크기 범위의 액적들은 바람직하지 못한 것으로 증명되었는데, 이는 그러한 액적들이 레지오넬라 박테리아를 운반할 정도로 충분히 크고, 레지오넬라 증을 일으킬 수 있는 폐에 깊숙이 흡입될 정도로 충분히 작기 때문이다.

스프레이와 액체방울 형성 조합의 다른 이점은 분배 영역에 걸쳐 관개 액체를 분배하는 것이 주의 깊게 제어될 수 있다는 것이다. 액체는 간헐적으로 열교환 표면에 공급되는 것이 증발 냉각기에 유리한 것으로 알려져 있다. 특히, 냉각기의 효율이 떨어지고 배출구의 온도가 상승하는, 급수를 하는 동안 및 그 바로 직후에 공급되는 것이 유리한 것으로 알려져 있다. 이러한 효과는 액적과 에어로졸 형성물의 전술된 감소에도 불구하고, 열교환기에 걸쳐 흐르는 포화 공기의 증가 때문인 것으로 생각된다. 습윤성 열교환 표면을 적시기 위해 충분한 물을 간헐적으로 스프레이 한 다음 스프레이를 멈추면, 냉각기의 효율과 배출구의 온도는 신속하게 정상상태(steady state) 값으로 되돌아온다.

그에 따라서, 증발성 액체로 증발식 냉각기의 열교환 표면을 적시는 방법이 또한 개시되는데, 이 방법은 일반적으로 밀폐된 분배 영역에 액체를 공급하는 단계와, 실질적으로 분무하지 않고 간헐적으로 이러한 액체를 열교환 표면에 전달하는 단계를 포함한다. 이러한 간헐적 전달은 작동기간 동안 일어나는 것이 바람직하며, 작동기간에서 열교환 표면으로의 액체 전달은 갑자기 시작되고 중지된다. 이렇게 하여, 물은 충격함수 또는 사각파 방식으로 전달된다. 본 발명에 따른 관개 시스템의 설계는 그러한 갑작스런 전달 제어를 용이하게 한다.

액체방울 형성장치는 다수의 개구를 갖는 트레이를 포함하는 것이 유리하다. 다수의 리세스를 구비하며, 개구는 리세스의 최하 지점에 위치한다. 이러한 구조물은 매우 실용적이고 저렴하여, 예를 들면 플라스틱 사출 기술을 이용하여 생산되는 것으로 알려져 있다. 이에 대해, 액체방울 형성장치가 참조되지만, 액체방울 형성장치는 사실상 정상 유동으로 액체를 전달하거나 열교환 표면과 직접 접촉하여 액체를 전달할 수 있는 것에 주의해야 한다. 하기에서 액체방울 형성장치에 대한 지시어는 액적 또는 에어로졸 형성물이 되지 않는 범위까지의 이러한 대안을 포함하기로 한다.

분배 영역은 트레이 상부에 위치하며 실질적으로 밀폐된 용적일 수 있는 것이 바람직하다. 이러한 용적은 스프레이 장치에 대한 액체 유입구와 액체방울 형성물에 대한 개구를 제외하면 밀폐될 수 있다. 이러한 방식으로, 분배 영역으로부터 관개 액체의 액적 또는 에어로졸을 배출하는 것이 실질적으로 방지되어, 정해진 크기보다 큰 액체방울만이 형성된다. 개구는 직경이 1mm보다 큰 액체방울들을 형성할 정도의 크기를 가진다.

분배 영역 내에서 액체를 균일하고 제어 가능하게 분배하기 위해서, 스프레이 장치는 회전 스프레이 헤드를 포함하는 것이 바람직하다. 스프레이 헤드는 가압 액체의 공급원에 연결하거나 다른 적절한 수단에 의해 회전될 수 있다.

본 발명의 특정 일 실시예에서, 증발식 냉각기가 제공되는데, 이러한 증발식 냉각기는:

제 1 매체 회로 및 제 2 매체 회로를 포함하는데, 제 2 매체 회로는 적어도 부분적으로 열 전도성이며 실질적으로 수직인 다수의 벽들을 통해 제 1 매체 회로에 열적으로 연결되어, 두 개의 회로인 각각의 두 매체가 역류로 흐를 수 있으며, 적어도 2차 매체는 상대 습도가 100%보다 작은 가스, 예를 들면 공기를 포함하고;

열 전도성 벽들은 적어도 1차 매체에 적어도 열을 전달하기 위해 작동하는 영역 위치에서, 적어도 열 경계층, 층류 경계층 및 상대 습도 경계층을 분리하기 위한 분리 수단을 가지며, 분리 수단은 벽의 유효한 열 전도성 표면적의 크기를 증가시키는 열 전도성 돌출부를 포함하며;

벽들의 열 전도성 표면들과 분리 수단은 적어도 2차 매체 영역에서 친수성 피복층으로 적어도 부분적으로 덮이고, 피복층은 예를 들면 다공성이거나 및/또는 모세관 현상을 통해 증발성 액체, 예를 들면 물을 흡수할 수 있어, 이러한 액체를 보유한 뒤, 적셔진 피복층이 냉각되어 그 결과로 열 전도성 표면 및 분리 수단이 역시 냉각되는 방식으로, 증발을 통해 액체를 다시 방출할 수 있으며,

피복층은 다공성의 공업용 세라믹 재료, 예를 들면 소성층(fired layer), 포틀랜드 시멘트와 같은 시멘트 또는 섬유재, 예를 들면 암면과 같은 광물모로 이루어지며;

증발식 냉각기는 1차 매체에 대한 압력차에 기초한 1차 구동 수단, 예를 들면 팬 또는 펌프와,

2차 매체에 대한 압력차에 기초한 2차 구동 수단, 예를 들면 팬과,

1차 및 2차 매체의 유입구와 배출구를 갖는 하우징과, 그리고

피복층으로부터 액체를 증발시킴으로써 2차 매체가 증발성 액체에 의해 가습되게 하기 위한 관개 유닛을 더 포함하며, 2차 매체에 의해 혼입된 증발 액체는 열 전도성 벽을 통해 1차 매체로부터 열을 추출하고;

관개 유닛은 케이싱의 일부를 형성하며 실질적으로 액적을 형성하지 않고 벽의 피복층과 분리 수단에 물을 분배하기 위해 벽의 상부 모서리 위로 간격을 두고 위치하는, 착탈 가능한 덮개를 포함하며, 적어도 하나의 살수기는 적어도 하나의 물공급 라인을 통해 가압수를 수용한다. 이러한 증발식 냉각기는 때때로 작동시 1차 공기가 이슬점에 근사한 온도에서 배출되기 때문에 이슬점 냉각기로 지칭된다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 냉각기는 남아 있는 하우징을 덮을 수 있는 제거 가능한 덮개로서 관개 유닛을 제공함으로써 단순화된다. 덮개의 제거는 이슬점 냉각기의 내부를 접근 가능하게 하며, 예를 들면 내부 검사, 핀을 갖는 열교환 벽의 교체, 세척 등을 위해 이슬점 냉각기 내부에 스프레이 하는 것과 같은 정비 업무를 수행할 수 있게 한다.

다공성 공업 등급의 세라믹 재료로 이루어진 피복층을 이용하는 것이 중요한데, 이는 충분히 많은 양의 물이, 이슬점 냉각기의 효율을 감소시킬 수 있는, 건조 구역을 피복층에 형성하지 않고 2차 매체 흐름에서 항상 증발될 수 있는 것을 보장하기 위해서이다. 이 점에서 물 흐름 공급원을 적절히 제어하는 것이 필요조건이다. 이러한 공급은 계속적이거나 간헐적일 수도 있다.

구조적 일 실시예는 깔때기들이 인접한 벽의 상부 모서리들 사이 영역에 위치하는 특징을 갖는데, 이러한 깔때기는 적어도 하나의 살수기로부터 수용된 물을 수용하여 이러한 물을 각 벽들의 피복층과 분리 수단으로 통과시킨다. 이렇게 하여 적어도 하나의 살수기와, 증발이 일어나는 유효 공간 사이에서 분리가 이루어질 수 있다. 살수기 공간과, 이슬점 냉각기의 증발 공간의 깔때기를 통한 물리적 분리는, 살수기 또는 살수기들에 의해 배출된 물이 증발 공간으로 분무되는 것을 방지하는데, 이러한 분무가 이슬점 냉각기의 효율을 감소시킬 수 있기 때문이다. 이는 분무가 증발 및 관련 냉각이 벽에서가 아니라 대응 공간에서 일어나는 바람직하지 않은 결과를 나타내어, 냉각될 1차 매체의 냉각에 손해를 입할 수 있기 때문이다. 레지오넬라를 운반하는 액적의 확산도 방지된다.

깔때기를 갖는 이슬점 냉각기는 깔때기들이 다수의 깔때기를 갖는 모형 스트립으로 형성되는 특징을 갖는 것이 바람직하며, 깔때기들은 열 전도성 벽의 마주하는 상부 모서리에 해제 가능하게 연결될 수 있다.

이러한 실시예는 각각의 스트립이 벽 또는 두 개의 인접한 벽들을 갖는 일체형 유닛을 형성하도록 설계되는 것이 유리할 수 있다.

이러한 두 변형예는 스트립, 해당될 경우 관련 벽 또는 벽들이 플라스틱으로 이루어지고, 열성형, 진공성형, 사출성형 등에 의해 형성되는 특징을 가질 수 있다.

보다 상세히, 비교적 큰 열교환기의 경우, 피복층의 우수한 관개 균질성을 얻기 위해, 이슬점 냉각기는: 예를 들면 매니폴드를 통해서와 같이, 각각의 살수기에 추가되는 개별적 물공급 라인을 통해 적어도 하나의 물공급 라인에 연결되는 다수의 살수기를 포함하는 것이 유리할 수 있다.

덮개는 서로의 상부에 배치되어 서로 연결되는 두 개의 모형 판들을 포함하고, 모형판들이 물공급 라인, 해당될 경우 매니폴드를 형성하는 통로의 경계를 정하는, 일 변형예는 매우 실용적이며 저렴하게 실현될 수 있다.

살수기는 고정식일 수 있는데, 이 경우 기생충 문제에 주의를 기울여야 하는 약간의 분무가 발생할 수 있다. 본 발명에 따른 이슬점 냉각기는 살수기가 작동하는 동안 회전하는 유형인 특징을 갖는 것이 바람직하다.

다른 일 실시예에서, 이슬점 냉각기는 하우징이 여분의 물을 위한 배출 수단을 갖는 베이스를 포함하는 특징을 갖는다. 예를 들면 수위 검출기를 이용하여 여분의 물의 양을 측정하면, 물공급을 효율적으로 제어하는 것이 가능해져, 정해진 허용도 내에서 동적 평형이 확립된다.

본 발명의 일 실시예는 이하 첨부 도면을 참조하여, 일례로서만 설명될 것이다.

도 1은, 도 7을 참조로 하기에 설명되는 바와 같이, 매체(medium), 보다 상세하게는 공기가 역류로 흐를 수 있는 두 개의 매체 회로(medium circuits)를 포함하는 이슬점 냉각기(1)를 나타낸다. 이슬점 냉각기(1)는 열을 전도하고 매체를 분리하는 다수의 벽(2)들을 포함하는데, 이 벽들은 매체를 분리한 채로 1차 기류와 2차 기류 사이에서 열을 전달하는데 사용된다. 이에 대해, 설명을 위하여 도 7을 참조해야 한다.

도 7에서 상세히 볼 수 있는 바와 같이, 벽들은 사각파 형상으로 구부러진, 구리 또는 알루미늄 스트립을 갖고 있어, 표면적을 증가시키는데 효과적인 형상부로 기능하며, 핀으로 간주될 수 있다. 이러한 핀들은 적어도 부분적으로, 예를 들면 암면 또는 포틀랜드 시멘트로 구성되는 것처럼, 다공성 피복층을 구비한다. 이는, 이러한 피복층이 예를 들면 모세관 작용에 의한 것과 같이, 공급된 물을 보유하고, 그 물을 분배할 수 있는 것을 의미한다.

이러한 기능을 위하여, 플라스틱 스트립(3)이 벽(2)들의 상측에 놓이는데, 이러한 스트립들은, 예를 들면 열성형(thermoforming)에 의한 것처럼, 도 1에 나타낸 형상을 가지며, 하면에 물이 통과하는 개구(5)를 갖는, 일렬의 깔때기 형상의 리세스(4)를 포함한다.

도 1에서 확실히 볼 수 있는 바와 같이, 이슬점 냉각기 전체는 상측에 일정하고 균일하게 분포된 깔때기를 이와 같이 구비한다. 이슬점 냉각기(1)의 하면에는 베이스(6)가 있는데, 베이스의 구조 및 기능은 도 4 및 도 5를 참조하여 보다 상세히 설명될 것이다.

이슬점 냉각기는 덮개(7)로 덮일 수 있다. 덮개(7)는 서로의 표면에 배치되는 두 개의 모형 열가소성 플라스틱 판(8,9)으로 구성되는데(도 6 참조), 이러한 판들은 모형이 만들어져 서로 부착되어 다수의 물공급 라인(10)을 완전히 통과하는데, 다수의 물공급 라인은 다시 말하면, 매니폴드(11)를 거쳐 메인 물공급 라인(10)에 연결되고 라인(10)을 거쳐 압력하에 공급된 물을 각각의 네 개의 회전 살수기(16,17,18,19)로 공급하는 네 개의 개별 물공급 라인들(12,13,14,15)과, 공통의 메인 물공급 라인(10)이다. 수관은 공지된 고속연결 시스템(quick-coupling system)에 의하여 연결부(20)를 거쳐 물공급 라인(10)에 연결된다.

덮개(7)는 보강 리브(21,22,23,24)를 또한 구비하는 점에 주의해야 한다.

가압수(pressurised water)가 라인(10)으로 들어갈 때, 이러한 물은 살수기에 의해 옆쪽으로 스프레이 되며 덮개의 하면을 향하여 대략 균일하게 리세스(4)로 공급된다. 그러면, 그 결과로서 모인 물이 액체방울 형식으로 개구(5)를 통해 하부 공간까지 통과할 수 있으며, 이러한 공간에서 열교환 벽과 핀들의 피복층을 적실 수 있다. 여분의 물은 베이스(6)에 의해 하면에 모이고, 중앙 배수구(25)를 거쳐 배수된다.

리세스(4)와 개구(5)는 액체방울은 통과시키지만 미세 액적들은 전달되지 않게 하여 스프레이된 물을 모을 수 있는 크기이다. 보다 상세하게, 개구는 1mm 이상인 액체방울들이 형성될 수 있는 크기일 수 있다. 레지오넬라 박테리아를 운반할 수도 있는 1micron 내지 5 micron 범위의 액적들은 보다 큰 액체방울을 형성하여 개구(5)를 통과하지 못하는 것이 바람직하다.

도 2는 폐쇄된 상태의 이슬점 냉각기(1)를 나타내는데, 이 상태에서 덮개(7)가 배치되어 베이스(7)와 실질적으로 밀봉되어 상호작용한다.

도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 두 개의 측면 패널(30,31)은 베이스(6)에 조립된다. 1차 매체 통로와 2차 매체 통로를 서로 연결하여 1차 및 2차 매체의 유입구와 배출구를 각각 형성하는데 사용되며 공지되어 있는, 매니폴드가 도면에 생략되어 있으므로, 이슬점 냉각기의 두 개방 단부에서 이슬점 냉각기의 내부를 볼 수 있다. 본 발명에 따른 이슬점 냉각기의 경우, 대체로 도 7에 도시된 것과 같은 형태가 사용될 것이며, 이러한 냉각기에서 예를 들면 30%:100%의 비율로, 냉각될 1차 기류에서 2차 기류가 분기되어, 그 결과 1차 기류의 70%가 냉각 기류로 방출된다. 이는 본 발명이 본질적으로는 관계되지 않은 일 양태이다. 이러한 양태는 이슬점 냉각기의 효율 및 전술한 매니폴드의 특징 및 형상을 결정하기 위한 관점에서 중요한 것이다. 예를 들면, 도 7에 그려진 구조에 따른 이슬점 냉각기는 2차 기류용 외부 공급기를 갖지 않는데, 이는 결국 이슬점 냉각기를 통과하는 통로의 단부에서 2차 기류가 1차 기류로부터 내부로 분기되기 때문이다.

도 3은 이슬점 냉각기(1)의 타측에서 본 도면을 나타낸다.

도 4는 베이스(6)를 나타낸다. 베이스는 측면 패널(30,31)과 함께 열가소성 플라스틱 재료로 일체 성형된다. 열교환 벽(2)은, 리세스(41)와 채널(42)에 지지되어 배치되는데, 이러한 리세스와 채널은 중앙을 향해 아래쪽으로 이어져 떨어지는 여분의 물을 모으며, 이러한 물은 배수구(25)에 의해 중앙 배수채널(43)로 간다.

도 5는 열교환 벽(2)이 단부에 보강 프로파일(44)을 구비하는 것과, 들어오고 나가는 공기가 도 4에 도시된 개구(45)를 통과할 수 있는 것을 나타낸다.

도 7은 이슬점 냉각기(50)를 나타내는데, 이슬점 냉각기의 케이싱은 이해를 돕기 위해 생략되었다. 이러한 매우 간략화된 실례에서, 이슬점 냉각기는, 하기에 설명될 기류를 가로지르는 방향으로 지그재그 스트립 형상으로 연장되는 각 핀(54,55,56,57)들의 양쪽에, 열 전도성이며 매체를 격리시키는 벽(51,52,53)을 포함한다. 흐름 방향으로, 핀들의 길이는 제한되며, 벽들(51,52,53)은 핀들 부근에 열을 전도하고 57,57',57''로 표시된 핀들의 각 스트립들 사이에 단열부(58,58')를 갖는다. 이로 인해 길이 방향으로 열이 전달되지 않으며, 따라서 교환기(50)는 우수한 효율을 갖는다.

도시된 네 개의 통로들 중 중앙의 두 개의 통로는 1차 회로(I)에 대응한다. 최외각의 두 통로들은 하우징(미도시)에 의해 경계가 정해지며 2차 회로(II)를 형성한다. 여러 가지 흐름과 회로들은 도 2에서와 동일한 참조 번호로 표시된다.

도 7의 이슬점 냉각기(50)는 대안적인 관개 장치를 포함하는데, 이러한 관개 장치는 포틀랜드 시멘트 피복층을 구비하는 핀(54,55,56,57)을 적시기 위해 액체방울 배출구(60)를 갖는 제거 가능한 중앙 물공급 라인(59)을 갖는다. 핀들은 천공들을 가지며, 그 결과 액체방울 배출구(60)에서 나오는 물이 낮은 높이에 배치된 모든 핀들을 또한 적실 수 있다. 여분의 물은 얼마든지 도시되지 않은 수단을 통해 배출된다. 도면에서 볼 수 있는 것처럼, 천공(61)들은 슬롯으로 설계된다. 이러한 슬롯은 찍어내는 것이 아니라 스탬핑 머신에 절개부를 형성하고 둘레 표면의 중앙면으로부터 핀 재료를 가압하여 형성되는 방식으로 미늘 구조가 형성된다. 그러므로 미늘로 지칭될 수 있는 천공(61) 형상은 유동 방향으로 서로 동행하며 62와 63으로 각각 표시된 두 그룹의 미늘로 분류된다. 이러한 예시에서, 가장 먼 상류에 배치된 미늘 그룹은 유동 방향에 보이는 것처럼, 참조부호 63으로 표시된 그룹이다. 미늘이 배치되어, 흐름(5)은 핀의 타측으로 전환되기 위해 미늘에 의해 차단되며, 편향된 흐름은 적어도 대략 흐름의 본래 경로로 되돌려 지기 위해, 그룹(62)에 속하는 미늘들에 의해 차례로 다시 한번 차단된다. 이러한 구조는 방금 지나간 매체와 핀들 사이에 우수한 열전달을 제공한다.

물공급 라인(59)은 깔때기형 리세스(4)와 물이 통과하는 개구(5)로부터 물을 수용하도록 배열될 수 있다. 노즐(60)은 코팅된 면, 즉 2차 매체 흐름(II)의 핀(54,55,56,57)으로 물을 간헐적으로 방출하기 위해 작동되는 것이 바람직하다. 급수 시스템은 친수성의 수분 흡착성 피복층을 적신다. 가능한 한, 2차 기류를 직접 가습하는 것이 방지되는데, 이는 단지 이슬점 냉각기(50)의 효율에 영향을 미치기 때문이다. 그러므로 본 발명에 따르면 이 지점에서 살수기를 확실히 사용하지 않도록 한다. 증발은 물로 적셔지는 핀들의 피복층과, 친수성 피복층, 즉 58 및 58'로 표시된 핀이 없는 지역을 또한 구비할 수 있는 벽(51,52,53)의 자유벽부에서 일어난다.

도 8에 따른 선택적이며 바람직한 실시예에는 매트릭스형 배열의 리세스(68)들을 포함하는 액체방울 트레이(66)가 제공된다. 전술한 실시예에서와 같이, 리세스들은 작은 개구(미도시)를 구비하며, 그로 인해 액체방울들이 액체방울 트레이(66)를 나갈 수 있다. 덮개(70)는 실질적으로 밀봉된 유닛을 형성하도록 액체방울 트레이(66)에 결합될 수 있다. 이러한 실시예에서, 두 개의 회전 살수기는 덮개(70)에 의해 지지되며, 덮개의 배출구들은 액체방울 트레이(66)로 고르게 분배된 물을 공급할 수 있다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 열교환 표면에 약간 많은 물을 공급하는 경우, 핀을 포함한, 습식 벽(wet wall)이 실질적으로 균일하게 물을 공급받아 사실상 모든 곳에서 물을 함유하는 것을 보장한다. 이는 증발을 위해 추진 압력에 차이를 두는 것이 모든 점에서 최적임을 의미한다. 유량과 난류(turbulence)의 정도를 적절히 선택하면 높은 효율을 얻을 수 있다. 전술된 바와 같이, 열교환 표면에 약간 많은 물을 공급하는 것은 간헐적인 것이 바람직하며, 물의 양 또는 급수 순서는 필요한 기능에 따라 조절되어야 한다.

예시적 실시예에서, 액체방울 형성장치에서 리세스 베이스의 액체방울 형성 개구는 원형 개구로 도시되었다. 다른 형상의 개구들이 사용될 수도 있다. 보다 상세하게, 가늘고 긴 슬롯들은 살수기가 정지되면 물 전달이 갑자기 멈추도록 하면서 살수기에 의해 공급된 실질적으로 모든 물을 빠르게 전달하는데 효율적인 것이 알려져 있다. 약 3mm×16mm의 면적을 갖는 슬롯은 도시된 이슬점 냉각기와 함께 효율적인 것으로 알려져 있다.

상기 예시들은 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명하지만, 다양한 다른 장치들이 첨부된 청구항에 의해 한정되는 바와 같이 본 발명의 사상 및 범위에 해당하는 것으로 간주될 수 있음에 주의한다.

Claims (21)

1. 습윤성 열교환 표면과 관개 시스템을 포함하는 증발식 냉각기로서,

   상기 관개 시스템은,

   분배 영역에 걸쳐 관개 액체를 분배하기 위한 스프레이 장치와, 그리고

   상기 분배된 액체로부터 다수의 액체방울을 형성하고 상기 액체방울을 상기 습윤성 열교환 표면으로 공급하기 위한 액체방울 형성장치를 포함하는,

   증발식 냉각기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 액체방울 형성장치는 다수의 개구를 갖는 트레이를 포함하는,

   증발식 냉각기.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 트레이는 다수의 리세스를 구비하며, 상기 개구는 상기 리세스의 최하 지점에 위치하는,

   증발식 냉각기.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 분배 영역은 트레이 상부에 위치하는,

   증발식 냉각기.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 분배 영역은, 분무된 관개 액체의 배출을 방지하는 실질적으로 밀폐된 용적인,

   증발식 냉각기.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 스프레이 장치는 회전 스프레이 헤드를 포함하는,

   증발식 냉각기.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 관개 시스템은 상기 스프레이 장치와 소통되는 가압 액체 공급원을 더 포함하는,

   증발식 냉각기.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

   제 1 매체 회로 및 제 2 매체 회로와,

   상기 1차 매체에 대한 압력차에 기초한 1차 구동 수단, 예를 들면 팬 또는 펌프와,

   상기 1차 및 2차 매체의 유입구와 배출구를 갖는 하우징을 더 포함하며,

   상기 제 2 매체 회로는 적어도 부분적으로 열 전도성이며 실질적으로 수직인 다수의 벽들을 통해 상기 제 1 매체 회로에 열적으로 연결되어, 상기 두 개의 회로를 통해 각각의 두 매체가 역류로 흐를 수 있으며, 적어도 상기 2차 매체는 상대 습도가 100%보다 작은 가스, 예를 들면 공기를 포함하고,

   상기 열 전도성 벽들은 적어도 상기 1차 매체에 적어도 열을 전달하기 위해 작동하는 영역 위치에서, 적어도 열 경계층, 층류 경계층 및 상대 습도 경계층을 분리하기 위한 분리 수단을 가지며, 상기 분리 수단은 상기 벽의 유효한 열 전도성 표면적의 크기를 증가시키는 열 전도성 돌출부를 포함하고,

   상기 벽들의 열 전도성 표면들과 상기 분리 수단은 적어도 상기 2차 매체 영역에서 친수성 피복층으로 적어도 부분적으로 덮이며, 상기 피복층은 예를 들면 다공성이거나 및/또는 모세관 현상을 통해 증발성 액체 예를 들면 물을 흡수할 수 있어, 이러한 액체를 보유한 뒤, 적셔진 피복층이 냉각되어 그 결과로 열 전도성 표면 및 분리 수단이 역시 냉각되는 방식으로, 증발을 통해 상기 액체를 다시 방출할 수 있으며,

   상기 피복층은 다공성의 공업용 세라믹 재료, 예를 들면 소성층, 포틀랜드 시멘트와 같은 시멘트 또는 섬유재, 예를 들면 암면과 같은 광물모로 이루어지고;

   상기 2차 매체에 혼입된 증발 액체가 상기 열 전도성 벽을 통해 상기 1차 매체로부터 열을 추출하는 방식으로, 상기 관개 시스템은 상기 피복층으로부터 액체를 증발시킴으로써 상기 2차 매체가 상기 증발성 액체에 의해 가습되도록 배열되며,

   상기 관개 시스템은 상기 케이싱의 일부를 형성하며 상기 벽의 피복층과 상기 분리 수단에 물을 분배하기 위해 상기 벽의 상부 모서리 위로 간격을 두고 위치하는 하나 이상의 스프레이 수단을 지지하는, 제거 가능한 덮개를 포함하고, 하나 이상의 살수기는 하나 이상의 물공급 라인을 통해 가압수를 수용하는,

   증발식 냉각기.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 인접 벽들의 상부 모서리들 사이 영역에 깔때기들이 위치하며, 상기 깔때기들은 상기 하나 이상의 스프레이 장치로부터 수용된 물을 수용하여 상기 물을 상기 각각의 벽들의 피복층과 상기 분리 수단으로 통과시키는,

   증발식 냉각기.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 깔때기들은 성형 스트립들로 형성되고, 각각의 스트립은 다수의 깔때기를 가지며 상기 깔때기들은 상기 열 전도성 벽들의 마주하는 상부 모서리들에 해제 가능하게 연결될 수 있는,

    증발식 냉각기.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 각각의 스트립은 하나의 벽 또는 두 개의 인접한 벽들을 갖는 일체형 유닛을 형성하는,

    증발식 냉각기.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 스트립들 및, 해당될 경우, 관련 벽 또는 벽들은 플라스틱으로 이루어지며, 열성형, 진공 성형, 사출 성형 등으로 형성되는,

    증발식 냉각기.
13. 제 8 항에 있어서,

    예를 들면 매니폴드를 통해, 상기 각각의 살수기에 추가되는 개별 물공급라인을 통해 하나 이상의 물공급 라인에 연결되는 다수의 살수기를 포함하는,

    증발식 냉각기.
14. 제 8 항에 있어서,

    상기 덮개는 서로의 상부에 배치되어 서로 연결되는 두 개의 성형판들을 포함하며, 상기 성형판들은 상기 또는 하나의 물공급 라인 및, 해당될 경우 매니폴드를 형성하는 통로의 경계를 정하는,

    증발식 냉각기.
15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 하우징은 여분의 물을 위한 방출 수단을 갖는 베이스를 포함하는,

    증발식 냉각기.
16. 액체를 대체로 밀폐된 분배 영역으로 공급하는 단계와, 그리고

    상기 액체를 실질적으로 분무하지 않고 간헐적인 방식으로 상기 열교환 표면에 전달하는 단계를 포함하는,

    증발성 액체로 증발식 냉각기의 열교환 표면을 적시는 방법.
17. 제 16 항에 있어서,

    상기 액체는 상기 분배 영역으로 스프레이 되는,

    증발성 액체로 증발식 냉각기의 열교환 표면을 적시는 방법.
18. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,

    상기 액체는 상기 분배 영역에 형성된 다수의 리세스로부터 상기 열교환 표면으로 전달되는,

    증발성 액체로 증발식 냉각기의 열교환 표면을 적시는 방법.
19. 제 16 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 간헐적으로 전달하는 단계는 상기 열교환 표면으로의 상기 액체 전달이 갑자기 시작되고 중단되는 작동기간을 포함하는,

    증발성 액체로 증발식 냉각기의 열교환 표면을 적시는 방법.
20. 제 19 항에 있어서,

    단일 작동기간에서 상기 열교환 표면이 실질적으로 포화되도록 충분한 액체가 전달되는,

    증발성 액체로 증발식 냉각기의 열교환 표면을 적시는 방법.
21. 제 16 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,

    여분의 액체는 재사용을 위해 상기 열교환 표면 하부에 모이는,

    증발성 액체로 증발식 냉각기의 열교환 표면을 적시는 방법.