KR20110091391A

KR20110091391A - 공랭식 냉각장치

Info

Publication number: KR20110091391A
Application number: KR1020100011205A
Authority: KR
Inventors: 양동근; 이기섭; 조남준; 황본창
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2010-02-05
Filing date: 2010-02-05
Publication date: 2011-08-11
Also published as: KR101646143B1

Abstract

본 발명은 공랭식 냉각장치에 관한 것이다. 본 발명은 단위칠러의 응축기들이 역사다리꼴 모양으로 형성되어 하단으로 갈수록 이웃하는 다른 단위칠러의 응축기들과 멀어지도록 경사지게 설치됨에 따라 상기 단위칠러들 사이에는 전후좌우 방향으로 공기통로가 형성될 수 있다. 이에 따라 외부의 공기가 상기 단위칠러들 사이로 원활하게 흡입되어 공랭식 칠러의 효율이 향상될 수 있다.

Description

공랭식 냉각장치{AIR COOLING TYPE CHILLER}

본 발명은 공랭식 냉각장치(chiller)에 관한 것으로, 특히 공간활용도를 높일 수 있는 공랭식 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로 냉각장치는 열 매체의 방열방식에 따라 수냉식과 공랭식으로 구분할 수 있다. 수냉식 냉각장치는 냉각탑에서 열 매체를 비산시켜 방열하는 방식이고, 공랭식 냉각장치는 열 매체가 흐르는 열교환기를 공기와 접촉시켜 방열하는 방식이다.

공랭식 냉각장치는 외기의 온도 변화에 대응하여 최소한의 에너지로 열 매체를 거의 실온으로 냉각할 수 있다. 하지만, 밀폐 증발식 냉각탑은 산수조, 집수조, 양수 펌프 등이 필요하며 구조가 복잡하다. 또, 산수용 물의 공급원이 필요하므로 설치 장소가 제한된다. 또, 보급수의 수질이 나쁜 경우나, 분진, 매연, 염분 등을 포함하는 설치환경이 나쁜 장소에서는 배관에 부식이나 스케일이 발생하므로 정기적인 보수 점검이 번거롭다.

반면, 공랭식 냉각장치는 전열관에 물을 뿌리지 않으므로 산수조나 집수조 등이 불필요하다. 이에 따라, 공랭식 냉각장치는 산수에 의한 전열관의 부식이나 스케일이 발생하지 않아 수냉식 냉각 장치보다 보수가 간단하다. 또, 냉각수를 공급하는 펌프가 불필요하여 소비 전력을 절약할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이 종래의 공랭식 냉각장치(이하, 공랭식 칠러)는, 케이스(1)의 내부에 압축기(2)와 응축기(3) 그리고 팽창 밸브(4)와 증발기(5)로 된 냉동사이클이 설치되고, 상기 케이스(1)의 상면 또는 측면에는 외부의 공기를 흡입하여 응축기(3)와 열교환되도록 하기 위한 복수 개의 흡기팬(6)들이 설치되어 있다.

여기서, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 응축기(3)는 복수 개가 측면투영시 전후 양측에서 브이(V)자 모양으로 설치되고, 그 양쪽 응축기(3) 사이의 상측 개구부에 상기 흡기팬(6)들이 좌우 방향으로 배치되어 있다.

상기와 같은 종래의 공랭식 칠러는, 압축기(2)에서 고온,고압으로 압축된 냉매를 응축기(3)에서 공기를 열 매체로 사용하여 방열하고 팽창 밸브(4)에서 저온, 저압으로 만든 후 증발기(5)에서 물과 열교환하여 그 열교환된 물을 냉방 열원으로 사용하는 곳에 공급하게 된다. 이때, 상기 흡기팬(6)들이 작동하면 케이스(1) 외부의 공기가 흡입되어 응축기(2)를 통과한 후 상기 흡기팬(6)들을 거쳐 다시 케이스(1)의 외부로 배출되고 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 공랭식 칠러는, 도 2에서와 같이 그 응축기(3)가 정면투영시 직사각형 판넬 모양으로 형성되어 전방에서의 투영시 이웃하는 다른 공랭식 칠러의 응축기(3)와 측면들이 서로 접촉되도록 설치됨에 따라 평면투영시 좌우방향으로는 공기통로(F)가 형성되지만 전후방향으로는 공기통로가 형성되지 못하게 된다. 이에 따라 도 3에서와 같이 다수 개의 공랭식 칠러가 단위면적에 연속하여 배치될 경우 단위면적당 전체 공기통로의 면적이 좁아져 그만큼 칠러의 성능이 저하되는 문제점이 있었다.

또, 종래의 공랭식 칠러는, 도 4에서와 같이 단위 칠러(10)들 사이에 일정 간격만큼의 보수공간(S)이 필요하게 되어 다수 개의 단위 칠러(10)들을 배열하기 위해서는 보수공간(S)만큼의 필요공간이 증가하게 되는 문제점도 있었다.

본 발명의 목적은, 단위면적당 공기통로의 면적을 넓혀 칠러의 성능이 향상되는 공랭식 냉각장치를 제공하려는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 다수 개의 단위 칠러들을 배열할 때 별도의 보수공간을 두지 않고 조밀하게 배치할 수 있도록 하여 다수 개의 단위 칠러들을 배치하느데 필요한 필요공간을 줄일 수 있는 공랭식 냉각장치를 제공하려는데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위해, 복수 개의 열교환기들이 적어도 3면 이상의 측벽면을 이루도록 형성되며, 상기 열교환기들은 모두 경사지게 형성되는 공랭식 냉각장치가 제공될 수 있다.

여기서, 상기 열교환기들은 그 열교환기들이 이루는 횡단면은 상단에서 하단으로 갈수록 점차 작아지게 형성되고, 상기 열교환기들은 이웃하는 열교환기들과 상단의 간격이 하단의 간격보다 작게 형성될 수 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 입구측 개구와 출구측 개구가 구비되고 그 입구측 개구와 출구측 개구 사이에 공기통로를 이루는 내부공간이 형성되는 케이스; 상기 케이스의 입구측 개구 부근에 설치되고 냉매가 흐르도록 관로를 가지며 그 관로를 흐르는 냉매가 공기와 열교환되어 냉동사이클의 일부를 이루는 응축용 열교환기; 및 상기 케이스의 출구측 개구에 횡방향으로 일정 간격을 두고 설치되며 공기가 입구측 개구와 응축용 열교환기를 통과하여 상기 출구측 개구로 배출되도록 하는 흡기팬;을 포함하고, 상기 응축용 열교환기는 상단에서 하단으로 갈수록 단면적이 작아지게 형성되어 상기 케이스의 측벽면에 대해 경사지게 설치되는 공랭식 냉각장치가 제공된다.

여기서, 상기 케이스는 다수 개가 평면투영시 좌우방향과 상하방향으로 대략 동일한 간격으로 배열될 수 있다.

본 발명에 의한 공랭식 냉각장치는, 상기 단위칠러의 응축기들이 역사다리꼴 모양으로 형성되어 하단으로 갈수록 이웃하는 다른 단위칠러의 응축기들과 멀어지도록 경사지게 설치됨에 따라 상기 단위칠러들 사이에는 전후좌우 방향으로 공기통로가 형성될 수 있다. 이에 따라 외부로부터 공기가 상기 단위칠러들 사이로 원활하게 흡입되어 공랭식 칠러의 효율이 향상될 수 있다.

도 1은 종래 단위칠러의 일례를 개략적으로 보인 정면도,
도 2는 도 1에 따른 단위칠러를 보인 사시도,
도 3은 도 1에 따른 단위칠러들이 배열된 상태를 보인 사시도,
도 4는 도 1에 따른 단위칠러들이 배열된 상태를 보인 평면도,
도 5는 본 발명에 따른 단위칠러를 보인 사시도,
도 6은 도 5에 따른 단위칠러를 저면에 보인 평면도,
도 7은 도 5에 따른 단위칠러들이 배열된 상태를 보인 사시도,
도 8은 다수 개의 단위칠러를 서로 접하게 하여 동일면적에 배열한 경우, 종래와 같이 전후방향으로는 응축기들이 밀착되어 공기통로가 형성되지 못하는 경우와 시스템 저항을 비교해본 그래프
도 9는 도 5에 따른 단위칠러들이 배열된 상태를 보인 평면도.

이하, 본 발명에 의한 공랭식 냉각장치를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 단위칠러를 보인 사시도이고, 도 6은 도 5에 따른 단위칠러를 저면에 보인 평면도이며, 도 7은 도 5에 따른 단위칠러들이 배열된 상태를 보인 사시도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 공랭식 냉각장치는, 복수 개의 단위칠러(100)들이 단위 면적에 연이어 설치되고, 그 단위칠러(100)의 후술할 응축기(120) 또는 증발기(130)(도면에서는, 증발기가 연결된 예를 도시함)가 실내기와 열교환되도록 연결된다. 상기 단위 칠러(100)는 케이스(110)와, 상기 케이스(110)의 하측 내부공간에 구비되는 냉기발생부(120)와, 상기 케이스(110)의 상측 내부공간에 설치되는 열교환부(130)를 포함한다.

상기 케이스(110)는 전후 양쪽 측벽면과 좌우 양쪽 측벽면 그리고 상하 측벽면을 갖는 육면체 형상으로 형성되고, 상기 전후좌우 측벽면에는 입구측 개구인 공기흡입구(111)들이 각각 형성되며, 상기 상측벽면은 출구측 개구인 복수 개(도면에서는 4개)의 공기토출구(112)들이 형성된다. 그리고 상기 공기토출구(112)들에는 후술할 흡기팬(132)들이 사방으로 소정의 간격을 두고 각각 설치된다.

상기 냉기발생부(120)는 냉동 사이클을 실행할 수 있도록 기화된 냉매를 압축하여 후술할 열교환부(130)의 응축기(131)들로 토출하는 압축기(121)가 상기 케이스(110)의 바닥면에 고정 설치되고, 상기 응축기(131)와 후술할 증발기(123)의 사이에는 상기 응축기(131)에서 액화된 냉매를 감압하는 팽창 밸브(122)가 설치되며, 상기 팽창 밸브(122)와 압축기(121)의 사이에는 냉매를 증발시키는 증발기(123)가 순차적으로 연결되어 폐유로를 이루도록 설치된다. 그리고 상기 증발기(123)는 그 증발기(123)에서 냉각된 냉매와 열교환되는 열 매체(예를 들어, 물)가 순환 공급될 수 있도록 실내기와 연결 설치된다.

상기 압축기(121)와 팽창 밸브(122) 그리고 증발기(123)는 한 개씩만 설치될 수도 있으나, 용량에 따라서는 복수 개씩이 설치될 수도 있다.

상기 열교환부(130)는 응축기와 흡기팬을 한 쌍으로 하는 복수 개의 단위칠러(100)가 상기 케이스(110)의 상측에 일정 간격을 갖고 설치된다.

상기 단위칠러(100)는 상기 케이스(110)의 안쪽에 설치되는 복수 개(도면에서는 4개)의 응축기(131)들과, 상기 응축기(131)들의 중앙에 위치한 상기 케이스(110)의 공기토출구(112)에 설치되어 공기를 흡입하고 그 흡입된 공기가 상기 응축기(131)들을 통과하여 토출되도록 하는 흡기팬(132)으로 이루어진다.

상기 단위칠러(100)들의 응축기(131)들은 평평한 플레이트 형상으로 형성되어 전후좌우 각 4면을 이루도록 상기 흡기팬(132)을 중심으로 사방에 각각 설치된다. 그리고 상기 응축기(132)들은 그 상단에서 하단으로 갈수록 이웃하는 응축기(132)와 멀어져 사방에서 공기통로(F)가 형성될 수 있도록 상기 케이스(110)의 전후좌우 측벽면에 대해 경사지게 설치된다.

이를 위해, 상기 단위칠러(100)들의 응축기(132)들은 정면투영시 상단은 넓고 하단은 좁은 역사다리꼴 형상으로 형성되어 상기 응축기(132)들이 이루는 내부공간의 횡단면적 역시 상단에서 하단으로 갈수록 작아지게 형성될 수 있다.

그리고 도 7에서와 같이 상기 단위칠러(100)들의 상단은 이웃하는 다른 단위칠러(100)들과 접하도록 설치되는 반면 상기 단위칠러(100)들의 하단은 이웃하는 다른 단위칠러(100)들과 일정간격을 유지하도록 설치된다.

상기와 같은 본 발명에 의한 공랭식 냉각장치는 다음과 같은 작용 효과가 있다.

즉, 상기 압축기(121)가 작동하여 냉매를 압축한 후 응축기(131)들로 보내면 응축기(131)들에서는 압축된 냉매를 외부의 공기와 열교환시켜 응축한 후 팽창 밸브(122)를 거쳐 증발기(123)로 보낸다. 그러면 상기 증발기(123)에는 그 응축되어 팽창된 냉매를 외부의 공기와 열교환시켜 증발한 후 압축기(121)로 보내 다시 압축되도록 하는 일련의 과정을 반복한다.

그러면, 외부의 공기는 상기 응축기(131)들의 상측에 위치한 흡기팬(132)들의 흡입력에 의해 상기 케이스(110)의 전후좌우 측벽면에 형성된 공기흡입구(111)들을 통해 흡입된 후, 그 케이스(110)의 전후좌우 측벽면들에 대향되도록 설치된 응축기(131)를 통과하여 상기 케이스(110)의 상측벽면에 구비된 흡입팬(132)을 통해 다시 외부로 배출된다.

이때, 상기 단위칠러(100)의 응축기(132)들이 역사다리꼴 모양으로 형성되어 하단으로 갈수록 이웃하는 다른 단위칠러(100)의 응축기(132)들과 멀어지도록 경사지게 설치됨에 따라 단위칠러(100)들 사이에는 전후좌우 방향으로 공기통로(F)가 형성되고, 이렇게 공기통로(F)가 단위칠러(100)들의 사방에 형성됨에 따라 외부로부터 공기가 원활하게 흡입될 수 있고 이로 인해 공랭식 칠러의 효율이 향상될 수 있다. 도 8은 다수 개의 단위칠러를 서로 접하게 하여 동일면적에 배열한 경우, 종래와 같이 전후방향으로는 응축기들이 밀착되어 공기통로가 형성되지 못하는 경우와 시스템 저항을 비교해본 그래프이다. 이에 도시된 바와 같이 종래에 비해 본 실시예의 경우가 단위면적당 압력(P)[Pa/S]이 낮아지면서도 일(Q)[m²/S]이 향상되는 것을 알 수 있다.

한편, 상기와 같은 복수 개의 단위칠러가 균일하게 배열된 다수 개의 공랭식 칠러는 일정한 면적의 공간에 설치되는 경우 각 공랭식 칠러 사이의 간격을 없앨 수 있어 그만큼 조밀하게 설치할 수 있다.

예를 들어, 상기 단위칠러(100)가 종래와 같이 좌우 측면의 응축기가 수직한 방향으로 형성되는 경우에는 그 단위칠러(100)들의 좌우 측면들은 보수작업(A/S)을 고려하여 서로 일정 간격(통상, 500mm 내외)만큼 보수공간을 두고 배열하여야 한다. 따라서, 상기 보수공간만큼 단위칠러(100)들이 이격되어 배치됨에 따라 동일개수의 단위칠러 대비 설치면적이 증가하게 된다.

하지만, 도 9에 도시된 바와 같이 상기 단위칠러(100)들의 사방으로 공기통로(F)가 형성되는 경우에는 이웃하는 단위칠러(100)들 사이에 형성되는 공기통로(F)가 보수공간의 역할을 할 수 있게 됨에 따라 별도의 보수공간을 두고 단위칠러(100)들을 설치할 필요가 없어져 그만큼 단위칠러(100)들을 설치하는데 필요한 공간이 줄어들게 되는 것이다.

본 발명에 의한 공랭식 냉각장치는, 상기와 같은 복수 개의 단위 냉각장치가 연접되도록 배치되어 소형 건물에 설치될 수도 있고, 다수 개의 단위 냉각장치가 연접되도록 배치되어 대형 건물에 설치될 수도 있다.

110 : 케이스 121 : 압축기
122 : 팽창 밸브 123 : 증발기
131 : 응축기 132 : 흡기팬
F : 공기통로

Claims

복수 개의 열교환기들이 적어도 3면 이상의 측벽면을 이루도록 형성되며, 상기 열교환기들은 모두 경사지게 형성되는 공랭식 냉각장치.
제1항에 있어서,
상기 열교환기들은 그 열교환기들이 이루는 횡단면은 상단에서 하단으로 갈수록 점차 작아지게 형성되는 공랭식 냉각장치.
제2항에 있어서,
상기 열교환기들은 이웃하는 열교환기들과 상단의 간격이 하단의 간격보다 작게 형성되는 공랭식 냉각장치.
제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서,
상기 열교환기는 정면투영시 역사다리꼴 형상으로 형성되는 공랭식 냉각장치.
입구측 개구와 출구측 개구가 구비되고 그 입구측 개구와 출구측 개구 사이에 공기통로를 이루는 내부공간이 형성되는 케이스;
상기 케이스의 입구측 개구 부근에 설치되고 냉매가 흐르도록 관로를 가지며 그 관로를 흐르는 냉매가 공기와 열교환되어 냉동사이클의 일부를 이루는 응축용 열교환기; 및
상기 케이스의 출구측 개구에 횡방향으로 일정 간격을 두고 설치되며 공기가 입구측 개구와 응축용 열교환기를 통과하여 상기 출구측 개구로 배출되도록 하는 흡기팬;을 포함하고,
상기 응축용 열교환기는 상단에서 하단으로 갈수록 단면적이 작아지게 형성되어 상기 케이스의 측벽면에 대해 경사지게 설치되는 공랭식 냉각장치.
제5항에 있어서,
상기 케이스는 다수 개가 평면투영시 좌우방향과 상하방향으로 대략 동일한 간격으로 배열되는 공랭식 냉각장치.