KR20150046635A - 재생형 간접증발식 냉각방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 간접증발식 냉각 프로세스를 구현함에 있어서, 선 냉각 기능을 갖는 건채널과, 재생형 증발기능을 갖는 습채널을 인접하게 배치하여 구비하되, 건채널 통과 공기 중의 일부가 습채널로 유입시키는 과정에서 그 공기의 흐름 방향을 180°로 전환시킬 수밖에 없었던 종래기술의 구조상 문제점을 해결함으로써, 공기 유동경로의 단순화로 공기압 손실을 최소화하여 냉각 효율을 증대시킴과 아울러 열교환기 유닛의 열교환판 면적 대비 체적을 최소화할 수 있는 재생형 간접증발식 냉각방법 및 그 장치에 관한 것이다.
본 발명의 핵심은, 건채널을 통과한 인입공기가 유출되는 건채널 후단부에 습채널을 연이어 연결(시리얼하게 연결) 배치하여 구성하는 데에 그 특징이 있다. 즉, 건채널을 통과한 공기 중의 일부(워킹에어(W.A))를 습채널로 유도하는 과정에서 공기의 흐름 방향이 180°로 전환됨으로 인한 압력손실이 발생되던 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 건채널을 통과한 인입공기가 유출되는 건채널 후단부에 습채널을 연이어 연결(시리얼하게 연결) 배치하여 구성함으로써, 건채널을 통과한 공기 중의 일부(워킹에어(W.A))를 습채널로 유도하는 과정에서 공기압력 손실을 최소화할 수 있다.

Description

재생형 간접증발식 냉각방법 및 그 장치{Method and Apparatus of serial regenerative indirect evaporative cooling}

본 발명은 간접증발식 냉각기술의 개선, 특허 공조(air conditioning)에 사용하는 재생형 간접 증발식 냉각방법 및 그 장치에 관한 것으로서,

보다 상세하게는 간접증발식 냉각 프로세스를 구현함에 있어서, 선 냉각 기능을 갖는 건채널과, 재생형 증발기능을 갖는 습채널을 인접하게 배치하여 구비하되, 건채널 통과 공기 중의 일부가 습채널로 유입시키는 과정에서 그 공기의 흐름 방향을 180°로 전환시킬 수밖에 없었던 종래기술의 구조상 문제점을 해결함으로써,

공기 유동경로의 단순화로 공기압 손실을 최소화하여 냉각 효율을 증대시킴과 아울러 열교환기 유닛의 열교환판 면적 대비 체적을 최소화할 수 있는 재생형 간접증발식 냉각방법 및 그 장치에 관한 것이다.

통상적으로 증발식 에어쿨러는 공기 속으로 물을 증발시키고, 물의 증발에 따른 증발 잠열 흡수로 주변의 공기나 열교환 매체의 온도를 낮추어 공기를 냉각하여 공급하는 장치이다.

공기를 냉각하기 위해 물의 증발 잠열을 이용한 방법은 잘 알려져 있다.

이러한 증발식 냉각방법은 공급공기에 직접 물을 증발시키는 직접 증발방식(한국 공개특허 제1996-0001649호)과, 직접 증발방식으로 물을 증발시켜 온도가 낮아진 공기가 열교환기를 통해 공급공기를 냉각시키는 간접 증발방식(한국 공개특허 제2002-0061735호, US 4,002,040호) 및 상기 두 방식을 조합한 2-스테이지 방식(미국특허 US 6,931,883호) 등이 있다.

직접 증발식 에어 쿨러는 그 구조(도 1a 참조)가 간단하고 낮은 전력으로 구동이 가능한 장점이 있지만, 직접 증발에 의해 고습도의 공기를 공급하기 때문에, 밀폐된 실내공간에서 사용할 경우 실내 습도가 지속적으로 증가하여 쾌적한 냉방효과를 얻을 수 없는 단점이 있다.

한편, 간접 증발식 에어쿨러는 공급공기가 물과 적접 접촉하지 않아 수분함량의 변화 즉 절대습도는 변화되지 않으므로, 직접 증발식 에어쿨러에 비해 훨씬 쾌적한 공기를 실내로 공급할 수 있는 장점이 있지만, 직접 증발식 에어쿨러에 비해 제조비용이 많이 소요되고 냉각효율도 직접 증발식에 비해 낮은 단점이 있다. 하지만, 간접 증발식 에어쿨러에서의 공급공기가 건구온도 및 습구온도 모두 감소한다는 사실에 착안하여 효율을 높이는 다양한 방법이 시도되어 왔다.

이러한 증발식 에어쿨러의 전력 소비 부품은 송풍기와 워터펌프, 제어회로 정도에 불과하므로, 컴프레셔 타입의 기존 에어컨 소비전력에 비해 월등히 낮기 때문에 고효율 에너지 소배의 냉방효과를 얻을 수 있는 장점이 있다. 그러나, 일반적인 증발식 에어쿨러에서는 공급 가능한 최저온도가 인입공기(Intake Air, I.A)의 습구온도로 제한되기 때문에 주위공기가 고온 건조한 경우에만 적절한 냉각효율을 얻을 수 있으며, 주위공기가 고온 다습한 경우에는 냉각효율이 떨어진다.

한편, 현대의 간접 증발식 냉각방법으로 재생형 증발 냉각방법이 잘 알려져 있는데, 이 방법은 상기 간접 증발식 에어쿨러에서의 공급공기가 건구온도 및 습구온도 모두 다 감소한다는 사실에 착안하여 효율을 높인 방법이다. 이는 이론적으로 공급공기(Product Air, P.A)의 온도를 인입공기(Intake Air, I.A)의 이슬점 온도까지 낮출 수 있다. 또한 간접 증발식 냉각방법과 직접 증발식 냉각방식을 조합한 복합방식(미국특허 US 6,931,883호)과, 두 개의 간접 증발식 방법을 중첩한 2-스테이지 방식(미국특허 US 5,301,518호)으로 인입공기의 이슬점 이하까지도 온도를 낮추게 하는 기술도 있다.

나아가, 증발식 에어쿨링 시스템은 적은 소비전력만으로 구동이 가능하여, 태양광 에너지와 같은 신재생 에너지와 연동하여 운전이 가능하기 때문에 제로 에너지 하우스(Zero Energy House)와 같은 친환경 분야에 적용될 수 있다.

현대식 간접 증발식 냉각장치는 평행한 얇은 열교환 판으로 건채널(Dry channel) 통로와, 습채널(Wet Channel) 통로를 교대로 형성한 시스템에 기체를 통과시키는 수단으로 냉각기능을 수행한다. 제1 인입공기는 건채널 통로를 따라 유동하고, 이와 동시에 제2 인입공기는 건채널과 평행한 습채널 통로를 따라 유동한다. 물은 습채널 통로를 따라 유동하는 제2 인입공기와 직접 접촉하도록 습채널 표면을 따라 공급되도록 구성(도 1b 참조)된다.

이러한 간접 증발식 냉각방법의 주된 결점은, 상기 제2 인입공기가 단열 포화하기에 앞서 선 냉각되지 않기 때문에 제2 인입공기의 온도강하는 인입공기의 습구온도까지가 한계이다. 또한 습채널에 인접하여 배치된 건채널을 통과하는 공기를 냉각시키는 능력도 제한될 수밖에 없다. 이러한 결점을 극복하기 위하여 대다수의 시스템들은 제2 유동공기가 습채널로 들어가지 전에 제습하는 보조적인 방법을 추가로 구성하기도 한다. 제2 인입공기의 선 제습을 실시할 경우에는 습구온도를 떨어뜨려서 냉각능력을 높일 수 있다. 리튬 브로마이드, 리튬 클로라이드 등과 같은 화학적 제습제를 사용하여, 연속적이며 재순환 사이클을 갖는 공기 제습방법은 통상의 기술들로서 잘 알려져 있다. 하지만, 이 방법은 냉각장치 그 자체보다 더 규모가 커질 뿐만 아니라, 제조비용도 상승하게 되어 또 다른 결점이 되고 있다.

또 다른 형태의 재생형 간접 증발식 냉각장치를 소개한다. 미국특허 US 5,301,518호에 개시된 재생형 증발식 냉방기의 개략도를 도 1c에 도시하였다.

도 1c에서 보는 바와 같이 고온 공기(인입공기)는 건채널을 통과하며 온도가 낮아지며, 온도가 낮아진 저온의 공기(출력공기) 중 일부(워킹에어)는 건채널 통로(dry channel)와 평행하게 설치된 습채널(wet channel)로 유입되어 인입공기의 유동방향과 반대로 이동한다. 습채널을 통과하는 공기(워킹에어)는 습채널 내부에서 수막(water film)과 접촉하면서 증발 냉각되어 저온이 되며, 상대적으로 온도가 높은 건채널 공기통로로부터 현열을 빼앗아 출력공기(Product Air, P.A)의 온도를 감소시킨다.

이러한 방식에 있어서, 건채널을 통과하는 주공기와 습채널을 통과하는 공기(워킹에어)의 상태변화를 습공기선도 도 1d에 나타내었다. 도 1d에서 주공기의 상태변화는 61, 워킹에어의 상태변화는 62로 나타난다. 도 1d에서 볼 수 있는 바와 같이 습채널을 통과하는 워킹공기의 단위 질량유량 당 엔탈피 변화(64)가 주공기의 단위 질량유량 당 엔탈피변화(63) 보다 3∼5배 정도 크므로, 에너지 평형을 맞추기 위한 워킹에어의 공기량은 출력공기(P.A)의 1/3∼1/5정도이면 된다. 따라서 주공기중 워킹에어를 제외한 2/3∼4/5 정도의 저온 공기를 공조공간으로 공급할 수 있으며, 도 1d에서 볼 수 있는 바와 같이 최대한 주공기의 이슬점 온도까지 냉각이 가능하다.

그러나, 도 1c에 도시한 바와 같은 구조의 간접 증발식 냉각장치는, 평평한 판을 습채널과 건채널의 경계로 하여, 이 판을 가로질러 건채널로부터 습채널 쪽으로 열전달이 일어나도록 하여, 주공기의 입출구 온도차를 크게 하기 위해, 주공기(primary air) 유동방향과 워킹에어(W.A) 유동방향을 정반대로 배치하여 대향류 형태로 제작하게 되는데, 상기 에어 유동방향의 급격한 반전으로 인해 공기유동에 의한 압력손실이 불가피하게 발생되는 문제점이 제기되고 있다.

KR 10-1996-0001649 A US 3,792,841 A US 4,337,216 A KR 10-2002-0061735 A US 4,002,040 A US 5,301,518 A US 6,931,883 A

본 발명은 재생형 간접증발식 냉각방법 및 그 장치에 있어서, 종래기술들에서 제기되고 있는 문제점을 해결하여, 공기 유동경로의 단순화로 공기압 손실을 최소화하여 냉각 효율을 증대시킬 수 있는 재생형 간접증발식 냉각방법 및 그 장치를 제안하는 것을 목적으로 한다.

나아가, 본 발명은, 재생형 간접증발식 냉각장치에 있어서 열교환기 유닛의 열교환판 면적 대비 체적을 최소화할 수 있는 재생형 간접증발식 냉각장치를 제안하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 재생형 간접 증발식 냉각방법 및 그 장치는,

선 냉각 기능을 갖는 건채널과, 재생형 증발기능을 갖는 습채널을 구비하되, 건채널 통과 공기 중의 일부가 습채널로 유입시키는 과정에서 그 공기의 흐름 방향을 180°로 전환시킬 수밖에 없었던 종래기술의 구조상 문제점을 해결하기 위해,

인입공기가 유출되는 건채널의 후단부에 습채널을 연결하여 시리얼하게 배치하여 구성하되, 출력공기(P.A)의 유동방향을 상기 건채널을 통과하는 인입에어의 유동방향에 대해 둔각이 되도록, 그리고, 워킹에어(W.A)의 유동방향을 상기 건채널을 통과하는 인입에어의 유동방향에 대해서도 둔각이 되도록 구성하여 하나의 '단위 유로'로 형성하며,

상기 '단위 유로'들을 서로 인접하여 배열하되, 어느 한 '단위 유로'의 습채널은 상기 '단위 유로'에 인접하는 인접 단위 유로의 건채널과 접하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

즉, 상기 '단위 유로'들을 서로 인접하여 배열하되, 상기 인입공기의 유동방향이 서로 반대방향이 되도록 배열되는 것을 본 발명의 큰 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명의 목적을 달성하기 위한 구체적인 해결수단들이 후술하게 될 발명의 상세한 설명에 기재된 실시예들에 의해 구체적으로 제시된다.

본 발명에 따른 재생형 간접 증발식 냉각방법 및 그 장치는, 간접증발식 냉각 프로세스를 구현함에 있어서,

선 냉각 기능을 갖는 건채널과, 재생형 증발기능을 갖는 습채널을 서로 인접하게 배치하여 구비하되, 건채널 통과 공기 중의 일부가 습채널로 유입시키는 과정에서 그 공기의 흐름 방향을 180°로 전환시킬 수밖에 없었던 종래기술의 구조상 문제점을 해결함으로써,

공기 유동경로의 단순화로 공기압 손실을 최소화하여 냉각 효율을 증대시킴과 아울러 열교환기 유닛의 열교환판 면적 대비 체적을 최소화할 수 있다.

나아가, 본 발명에 따른 재생형 간접 증발식 냉각방법 및 그 장치는 적은 소비전력만으로 구동이 가능하여, 태양광 에너지와 같은 신재생 에너지와 연동하여 운전이 가능하기 때문에 제로 에너지 하우스(Zere Energy House)와 같은 친환경 분야에 적용될 수 있는 유용한 발명이다.

도 1a 내지 도 1c는 종래기술에 따른 냉각원리를 설명하는 개념도
도 1d는 증발식 냉각장치에서 공기의 상태변화를 습공기선도
도 2는 본 발명에 의한 시리얼 재생형 간접 증발식 냉각방법의 개념도
도 3은 기존의 재생형 간접 증발식 냉각방법에 의한 건채널 및 습채널의 배열 구성도 및 공기 흐름도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 시리얼 재생형 간접 증발식 냉각방법에 의한 건채널 및 습채널의 배열 구성도 및 공기 흐름도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 시리얼 재생형 간접 증발식 냉각방법에 의한 건채널 및 습채널의 배열 구성도 및 공기 흐름도
도 6 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 시리얼 재생형 간접 증발식 냉각방법에 의한 건채널 및 습채널을 원통형상으로 배열하여 구성한 실시예의 평면도
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 시리얼 재생형 간접 증발식 냉각방법을 적용하되, 평판 형상의 하나의 플레이트에 건채널 구간과 습채널 구간을 각각 형성하여 구성할 수 있음을 설명하는 도면
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 시리얼 재생형 간접 증발식 냉각방법을 적용하되, 평판 형상의 하나의 플레이트에 건채널 구간과 습채널 구간을 각각 형성하여 구성할 수 있음을 설명하는 또 다른 설명도
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 시리얼 재생형 간접 증발식 냉각방법을 적용하되, 평판 형상의 두 플레이트(201a)(201b) 사이에 격판(202)을 설치하여 상기 격판의 어느 한쪽 면에는 습채널 구간을 형성하고, 반대쪽 면에는 건채널 구간을 각각 형성하여 구성할 수 있음을 설명하는 또 다른 설명도
도 11은 상기한 도 10의 실시예에 적용되는 단위 유닛을 도시한 도면
도 12는 본 발명에 따른 시리얼 재생형 간접 증발식 냉각방법을 적용한, 또 다른 실시예의 단위유닛 설명도
도 13은 상기한 도 10 및 도 11에 도시한 실시예에 따른 본 발명의 시리얼 재생형 간접 증발식 냉각장치의 플레이트(201a)(201b) 및 격판(202)의 구조를 예시적으로 나타낸 분해 측면도
도 14는 상기한 도 11에 도시된 하나의 열교환 단위 유닛의 구조를 도시한 사시도
도 15는 상기 도 11에 도시된 단위 유닛 4개를 서로 인접하게 배열하여 구성한 열교환기의 바람직한 실시예를 도시한 평면도
도 16은 도 15에 도시된 실시예에 의한 열교환기가 적용된 냉각장치의 전체적인 구조를 개략적으로 도시한 사시도
도 17은 상기 도 16에 도시된 실시예에 따른 냉각장치의 전체적인 구조를 나타낸 단면도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 기준으로 하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 재생형 간접 증발식 냉각방법 및 그 장치에 관하여 구체적으로 설명한다.

먼저, 도 2는 본 발명에 의한 시리얼 재생형 간접 증발식 냉각방법의 개념도로서,

본 발명에 따른 시리얼 재생형 간접 증발식 냉각방법은, 유입되는 인입공기를 냉각시키는 건채널과, 재생형 증발기능을 갖는 습채널을 서로 인접하게 배치하여 구비하되, 건채널 통과 공기 중의 일부는 냉방용 출력공기로 실내로 공급되고, 건채널 통과 공기 중의 나머지 공기는 습채널로 유입시켜 상기 습채널을 통과하는 워킹에어의 증발 냉각에 의해 습채널에 인접하여 배치된 건채널을 통과하는 출력공기(Product Air, P.A)의 온도를 감소시키는 간접 증발식 냉각방법이라는 점에서는 종래기술과 차이가 없다.

그러나, 본 발명의 핵심은, 건채널을 통과한 인입공기가 유출되는 건채널 후단부에 습채널을 연이어 연결(시리얼하게 연결) 배치하여 구성하는 데에 그 특징이 있다. 즉, 건채널을 통과한 공기 중의 일부(워킹에어(W.A))를 습채널로 유도하는 과정에서 공기의 흐름 방향이 180°로 전환됨으로 인한 압력손실이 발생되던 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 건채널을 통과한 인입공기가 유출되는 건채널 후단부에 습채널을 연이어 연결(시리얼하게 연결) 배치하여 구성함으로써, 건채널을 통과한 공기 중의 일부(워킹에어(W.A))를 습채널로 유도하는 과정에서 공기압력 손실을 최소화할 수 있다.

도 2에 도시된 실시예에 따른 본 발명은, 건채널에 인접하여 습채널이 배치되므로 기존의 간접 증발식 냉각방법의 장점을 그대로 얻을 수 있으면서도, 워킹에어(W.A))의 유동방향은 인입공기의 유동방향과 동일하게 유지될 수 있다. 물론, 도 2에 도시된 실시예에 있어서, 출력공기(P.A)의 유동방향은 상기 건채널을 통과하는 인입에어(I.A)의 유동방향에 대해 90도를 이루게 되나, 이는 종래기술에서 워킹에어의 180도 방향전환으로 인한 공기압력 손실의 문제와 비교되지 않을 정도이다.

본 발명은 도 3 내지 도 12에 도시되어 있는 바와 같이 다양한 형태로 변형 실시될 수 있으나,

이러한 실시예들의 공통적 목적은, 워킹에어(W.A)의 유동방향을 상기 건채널을 통과하는 인입에어의 유동방향에 대해 90도 이하를 갖도록, 그리고, 출력공기(P.A)의 유동방향 또한 상기 건채널을 통과하는 인입에어(I.A)의 유동방향에 대해 90도 이하가 되도록 구성하여 하나의 '단위 유로'로 형성하며,

상기 '단위 유로'들을 서로 인접하여 배열하되, 어느 한 '단위 유로'의 습채널은 상기 단위 유로에 인접하는 인접 단위 유로의 건채널과 접하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

도 3은 기존의 재생형 간접 증발식 냉각방법에 의한 건채널 및 습채널의 배열 구성도 및 공기 흐름도를 참고적으로 도시한 것으로서, 도 3의 방식으로 제안된 종래기술 중의 하나가 미국특허 US 5,301,518호이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 시리얼 재생형 간접 증발식 냉각방법에 의한 건채널 및 습채널의 배열 구성도 및 공기 흐름도로서, 출력공기(PA)는 인입공기의 유동방향에 대해 90°로 방향 전환되지만, 워킹에어(WA)는 인입공기의 유동방향과 동일하게 유지되도록 하여 공기유동경로를 최소화하여 공기압 손실을 최소화한 실시예를 설명하는 것이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 시리얼 재생형 간접 증발식 냉각방법에 의한 건채널 및 습채널의 배열 구성도 및 공기 흐름도로서, 출력공기(PA)는 인입공기의 유동방향에 대해 90°로 방향 전환되지만, 워킹에어(WA)는 인입공기의 유동방향에 대해 둔각을 이루도록 하여, 공기 유동경로를 최소화하여 공기압 손실을 감소시킨 실시예를 설명하는 것이다.

도 6 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 시리얼 재생형 간접 증발식 냉각방법에 의한 건채널 및 습채널을 원통형상으로 배열하여 구성한 실시예를 도시한 것이다.

도 6에 도시된 실시예에서는 건채널 후단부에 습채널이 연이어 연결(시리얼하게 연결) 배치된 구조를 갖는 것으로서, 출력공기는 원통형의 일측 방향으로 배출되도록 구성될 수도 있으며, 필요에 따라서는 원통형 내부의 작은 원형 상부(또는 하부)로 배출되도록 구성할 수도 있다.

도 7에 도시된 실시예에서는, 건채널의 후단부와 습채널의 선단부를 단절시키고, 이 단절된 공간을 원통형으로 구성하여 Air Plenum 공간을 형성하는 것도 가능하다. 이와 같은 변형 실시예의 경우, 상기 원통형 Air Plenum에 집결된 공기는 와류를 형성하면서 유동하다가 습채널을 통해 외부로 배출된다. 도 7의 실시예에서 출력공기는 원통형 내부의 Plenum에 하부 방향 또는 상부방향으로 (즉, 인입공기 유동방향에 대해 90°방향으로) 출력공기의 방향이 전환되는 실시예이다.

도 7에 도시하지는 않았으나, 상기 원통형 Air Plenum에 건채널을 통과한 인입공기의 일부를 습채널로 유도하고, 나머지 공기들을 출력공기 측으로 배출할 수 있는 유로 절환수단을 구비하여 건채널을 통과한 인입공기 중에서 습채널로 유입되는 워킹에어의 양을 제어하는 것도 가능하다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 시리얼 재생형 간접 증발식 냉각방법을 적용하되, 평판 형상의 하나의 플레이트에 건채널 구간과 습채널 구간을 각각 형성하여 구성할 수 있음을 설명하는 도면이다. 도 8에는 도시하지 않았으나, 두 개의 플레이트가 서로 마주보게 배치되어야만, 인입공기가 유동할 수 있는 유로가 형성되는 것이므로, 상기 도 8에 도시된 플레이트가 서로 마주보는 한 쌍에 의해 단위 유로가 형성된다.

도 8의 실시예에서 출력공기는 상기 편판형 플레이트의 상부 또는 하부 방향으로 (즉, 인입공기 유동방향에 대해 90°방향으로) 출력공기의 방향이 전환되는 실시예이다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 시리얼 재생형 간접 증발식 냉각방법을 적용하되, 평판 형상의 하나의 플레이트에 건채널 구간과 습채널 구간을 각각 형성하여 구성할 수 있음을 설명하는 또 다른 설명도로서, 도 9의 실시예에서 출력공기는 상기 편판형 플레이트를 관통하는 방향으로 (즉, 인입공기 유동방향에 대해 90°방향으로) 출력공기의 방향이 전환되는 실시예이다.

상기 도 9에서 도면부호 215는 건채널을 통과한 인입공기 중에서 워킹에어로 재활용되지 않는 나머지 공기(출력공기)가 배출되는 통로를 도시한 것이다.

상기 도 9에는 도시되어 있지 않으나, 두 개의 플레이트가 서로 마주보게 배치되어야만, 인입공기가 유동할 수 있는 안위 유로가 형성되는 것이므로, 상기 도 9에 도시된 플레이트가 서로 마주보는 한 쌍으로 구성된다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 시리얼 재생형 간접 증발식 냉각방법을 적용하되, 평판 형상의 두 플레이트(201a)(201b) 사이에 격판(202)을 설치하여 상기 격판의 어느 한쪽 면에는 습채널 구간을 형성하고, 반대쪽 면에는 건채널 구간을 각각 형성하여 '단위 유로'를 구성할 수 있음을 설명하는 또 다른 설명도로서, 도 10의 실시예에서 출력공기와 워킹에어 모두 인입공기의 유동방향과 동일한 방향을 유지하게 되는 실시예이다.

상기 격판(202)의 일 측면(도면을 기준으로 전면)에는 습채널 형성면이 구성되고, 그 반대 면에는 출력공기가 유동하는 관로로서의 기능을 갖게 된다. 그러므로, 상기 격판(202)의 습채널 형성면을 마주보며 배치되는, 플레이트(201b)의 안쪽 면에도 습채널 형성면이 구성되는 것은 당연하다.

도 11은 상기한 도 10의 실시예에 도시된 '단위 유로' 2개를 서로 인접하게 배열하여 열교환이 완전히 이루어지는 '열교환 단위 유닛'(이하 '단위 유닛'이라고도 한다)을 도시한 것으로서, 워킹에어의 유동방향 및 출력공기의 유동방향 모두가 인입공기의 유동방향과 동일한 방향으로 유지된다.

앞에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 시리얼 재생형 간접 증발식 냉각방법은, 유입되는 인입공기를 냉각시키는 건채널과, 재생형 증발기능을 갖는 습채널을 서로 인접하게 배치되는 구조라는 점에서는 종래기술과 차이가 없다.

그러나, 본 발명의 핵심적 특징은, 건채널을 통과한 인입공기가 유출되는 건채널 후단부에 습채널을 연이어 연결(시리얼하게 연결) 배치하여 구성하는 데에 있으며, 더 나아가, 본 발명의 도 10에 도시된 실시예에 따른 특징은, 워킹에어의 유동방향 및 출력공기의 유동방향 모두가 인입공기의 유동방향과 동일한 방향으로 유지되도록 함에 있다.

이를 위해 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 건채널 후단부에 습채널을 연이어 연결(시리얼하게 연결) 배치하여 인입공기의 유동방향의 변경이 없이 그대로 출력공기 및 워킹에어로 유동되도록 구성한 것을 '단위 유로'라 할 때,

상기 단위 유로들을 서로 인접하여 배열하되, 어느 한 단위 유로의 습채널은 상기 단위 유로에 인접하는 인접 단위 유로의 건채널과 접하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 인접한 두 단위 유로가 서로 반대방향(유동의 흐름이 반대방향임을 의미)으로 이접하게 배열되어야만, 습채널을 통과하는 공기(워킹에어)가 습채널 내부에서 수막(water film)과 접촉하면서 증발 냉각되어 저온이 되며, 상대적으로 온도가 높은 건채널 통과 공기로부터 현열을 빼앗아 출력공기(Product Air, P.A)의 온도를 감소시키게 된다.

도 12는 본 발명에 따른 시리얼 재생형 간접 증발식 냉각방법을 적용한, 또 다른 실시예의 단위 유닛으로서, 인입공기의 유동방향에 대해, 워킹에어의 유동방향 및 출력공기의 유동방향 모두가 둔각을 이루도록 구성된 실시 예를 도시한 것이다.

도 13은 상기한 도 10 및 도 11에 도시한 실시예에 따른 본 발명의 시리얼 재생형 간접 증발식 냉각장치에서, 하나의 '단위 유로'를 구성하는 평판 플레이트의 구성을 분해 도시한 것이다. 도 11에서 이미 설명한 수 있는 바와 같이, 두 플레이트(201a)(201b)의 사이에는 격판(202)이 배치된다. 상기 격판(202)은 습채널 구간에는 필수적으로 요구되는 반면, 건채널 구간에는 불필요하다. 하지만, 제작 편의성 향상을 위해, 상기 격판을 습채널 구간과 건채널 구간을 포함하는 전 구간에 걸쳐지도록 구성하고, 건채널 구간에 해당하는 영역에서는 공기가 자유롭게 통하는 구멍(hole)을 형성하여 구성하는 것도 가능하다.

도 13에 도시된 '단위 유로'의 경우는, 인입공기가 도면의 우측에서부터 좌측방향으로 유동하는 것을 기준으로 도면이 작성되었다. 도 13에서 제1 파티션 플레이트(201a)는 그 <평면도>에 도시된 바와 같이, 인접하게 될 단위 유로의 습채널 영역이 제1 파티션 플레이트(201a)의 상부 표면 우측 영역에는 형성되고, 제1 파티션 플레이트(201a)의 하부 표면 좌측 영역에도 습채널 영역이 형성된다. 상기 제1 파티션 플레이트(201a)의 하부에는 격판(202)(또는 제2 파티션 플레이트)이 배치되는데, 상기 격판(202)의 상부 표면은 상기한 제1 파티션 플레이트(201a)의 하부 표면과 함께 건채널을 형성하게 되며, 상기 격판(202)의 하부 표면은 상기한 제3 파티션 플레이트(201b)의 상부 표면과 함께 습채널을 형성하게 된다. 이를 위해, 상기 제3 파티션 플레이트(201b)의 상부 표면의 좌측 영역에는 습채널 영역이 형성된다.

만약, 상기 제3 파티션 플레이트(201b)의 하부에 또 다른 '단위 유로'가 구비되는 경우에는, 상기 제3 파티션 플레이트(201b)의 하부 표면의 우측 영역에는 습채널 영역이 형성될 것이며, 앞서 설명한 격판(202)가 반복적인 방법으로 배치될 것이다.

도 14는 상기한 도 11에 도시된 단위 유닛 2개가 서로 인접하게 배열된 상태를 도시한 사시도이다. 도 14에 도시된 두 플레이트(201a)(201b) 및 격판(202)의 구성은 상기한 도 13에 도시된 바와 같다.

도 14에서 제3 파티션 플레이트(201b)의 우측면에는 또 다른 단위 유로가 배치되지 않는 것으로 도시한 것이나, 만약 상기 제3 파티션 플레이트(201b)의 우측 면에 또 다른 '단위 유로'가 구비되는 경우에는, 상기 제3 파티션 플레이트(201b)의 우측 표면의 일측 영역에는 습채널 영역이 형성될 것이며, 앞서 설명한 격판(202)이 반복적인 방법으로 배치될 것이다.

도 15는 상기 도 11에 도시된 단위 유닛 8개를 서로 인접하게 배열하여 구성한 열교환기의 바람직한 실시예를 도시한 평면도이다.

도 15의 열교환기 실시예에서는 출력공기를 실내로 유도하기 위한 Air Plenum 및 습채널을 통과한 배출공기(Exhausted Air)를 실외로 유도하기 위한 Air Plenum이 설치된 상태를 예시적으로 도시하였다.

도 16은 도 15에 도시된 실시예에 의한 열교환기가 적용된 냉각장치의 전체적인 구조를 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 16에 도시된 바와 같이, 습채널로 물을 공급하기 위한 분무관과, 상기 분무관으로 물을 공급하는 급수관 등이 도시되어 있다.

도 17은 상기 도 16에 도시된 실시예에 따른 냉각장치의 전체적인 구조를 나타낸 단면도이다.

201a: 제1 플레이트 파티션
201b: 제2 플레이트 파티션
202: 격판, 제3 플레이트 파티션

Claims (2)

1. 유입되는 인입공기를 냉각시키는 건채널과, 재생형 증발기능을 갖는 습채널을 서로 인접하게 배치하여 구비하되, 건채널 통과 공기 중의 일부는 냉방용 출력공기로 실내로 공급되고, 건채널 통과 공기 중의 나머지 공기는 습채널로 유입시켜 상기 습채널을 통과하는 워킹에어의 증발 냉각에 의해 습채널에 인접하여 배치된 건채널을 통과하는 출력공기(Product Air, P.A)의 온도를 감소시키는 간접 증발식 냉각방법에 있어서,
   인입공기가 유출되는 건채널의 후단부에 습채널을 연결하여 시리얼하게 배치하여 구성하되, 출력공기(P.A)의 유동방향을 상기 건채널을 통과하는 인입에어의 유동방향에 대해 둔각이 되도록, 그리고, 워킹에어(W.A)의 유동방향을 상기 건채널을 통과하는 인입에어의 유동방향에 대해서도 둔각이 되도록 구성하여 하나의 단위 유닛으로 형성하며,
   상기 단위 유닛들을 서로 인접하여 배열하되, 어느 한 단위 유닛의 습채널은 상기 단위 유닛에 인접하는 인접 단위 유닛의 건채널과 접하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 재생형 간접증발식 냉각방법.
   
2. 유입되는 인입공기를 냉각시키는 건채널과, 재생형 증발기능을 갖는 습채널을 서로 인접하게 배치하여 구비하되, 건채널 통과 공기 중의 일부는 냉방용 출력공기로 실내로 공급되고, 건채널 통과 공기 중의 나머지 공기는 습채널로 유입시켜 상기 습채널을 통과하는 워킹에어의 증발 냉각에 의해 습채널에 인접하여 배치된 건채널을 통과하는 출력공기(Product Air, P.A)의 온도를 감소시키는 간접 증발식 냉각장치에 있어서,
   인입공기가 유출되는 건채널의 후단부에 습채널을 연결하여 시리얼하게 배치하여 구성하되, 출력공기(P.A)의 유동방향을 상기 건채널을 통과하는 인입에어의 유동방향에 대해 둔각이 되도록, 그리고, 워킹에어(W.A)의 유동방향을 상기 건채널을 통과하는 인입에어의 유동방향에 대해서도 둔각이 되도록 구성하여 하나의 단위 유닛으로 형성하며,
   상기 단위 유닛들을 서로 인접하여 배열하되, 어느 한 단위 유닛의 습채널은 상기 단위 유닛에 인접하는 인접 단위 유닛의 건채널과 접하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 재생형 간접증발식 냉각장치.
   

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