KR20170007494A - 증발식 응축기 일체형 냉동기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 외부의 공기가 내부로 유입되는 공기흡입구를 구비하고 상면이 개구 형성된 제1공간부가 마련된 제1하우징과, 상기 제1하우징의 하측에 배치되며 제1공간부와 연결된 제2공간부가 형성된 제2하우징으로 이루어지는 하우징부와; 상기 제1공간부에 배치되어 냉매가 유동하는 유로를 형성하는 열교환 코일과; 일부가 상기 열교환 코일의 상부에 배치되어 상기 냉매를 냉각시킬 수 있도록 상기 열교환 코일 측으로 냉각수를 분출하는 분출공이 관통 형성된 냉각수 유로와; 상기 제2공간부에 배치되어 상기 냉각수를 수용하는 냉각수 수용부와; 상기 열교환 코일을 따라 유동하는 냉매를 압축시키도록 상기 열교환 코일의 일측과 연결된 압축기와; 일단이 상기 압축기와 연결되고 타단이 상기 열교환 코일와 연결되어 상기 냉매가 증발되면서 외부에서 유입된 냉수를 냉각시키는 증발기를; 포함한 것을 특징으로 하는 증발식 응축기 일체형 냉동기를 제시함으로써, 냉동기를 구성함에 있어서 냉동기의 내부에 압축기, 증발기 및 증발식 응축기를 일체로 제작함으로써 냉동기 전체의 체적을 줄여서 공간 활용도를 높일 수 있다.

Description

증발식 응축기 일체형 냉동기{PACKAGED EVAPORATIVE CONDENSING WATER CHILLER}
본 발명은 냉동기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 냉동기의 내부에 증발기와 압축기 및 증발식 응축기가 일체로 구비되도록 함으로써 냉동기의 체적을 줄임으로써 공간 활용도를 높일 수 있는 증발식 응축기 일체형 냉동기에 관한 것이다.
일반적으로 공기조화설비 및 냉동, 냉장장치 등에서 운전되는 냉동기나 산업용 열교환기는 제거되어야 하는 폐열을 수반하며, 이 폐열을 제거하기 위해서는 냉각매체를 이용하여 폐열을 대기로 방출하여야 한다.
냉동기의 응축방식은 냉매 증기보다 온도가 낮은 대기상의 공기를 강제 대류시켜 현열 냉각을 통해 냉매를 응축하는 공랭식과, 냉매 증기보다 온도가 낮은 냉각수와 열교환을 통해 냉매를 응축하고, 온도가 높아진 냉각수를 대기와 직접 또는 간접 접촉시켜 물의 증발을 이용하여 냉각수의 온도를 낮추어 순환시키는 냉각탑을 보조로 사용하는 수냉식, 그리고 냉매 증기를 열교환기의 벽을 통해 냉각수와 공기의 접촉에 의한 증발 잠열을 이용하여 냉각 응축하는 증발식으로 구분되며, 증발식 응축이 이루어지는 응축기를 가지는 냉동기는 어떤 다른 응축기로 냉매를 응축하는 냉동기보다 응축효과가 커서 경제적이지만, 크기가 크고, 일체형으로 제작하는 경우 누수 등의 문제가 있어 널리 사용되지 못하고 있다.
즉, 종래의 증발식 응축기를 포함하는 냉동기는, 냉동기에 포함되어야 하는 압축기와 증발기와 같은 부품들을 별도로 외부에 배치하게 되는데, 냉동기를 구성시에 압축기와 증발기를 냉각탑의 내부에 배치하여 구성하게 되면 냉동기 전체의 체적이 커질 뿐만 아니라, 냉동기 내부에서 유동하는 수분에 의하여 압축기와 증발기가 녹슬게 됨으로써 손상될 수 있는 문제점이 있다.
따라서, 이러한 문제점들을 해결하면서 냉동기의 내부에 압축기와 증발기를 배치하여 냉동기의 체적을 줄여서 공간 활용도를 높임과 동시에 수분에 의한 손상을 방지할 수 있는 냉동기의 필요성이 대두되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 냉동기를 구성함에 있어서 냉동기의 내부에 압축기, 증발기 및 증발식 응축기를 일체로 제작함으로써 냉동기 전체의 체적을 줄여서 공간 활용도를 높일 수 있는 증발식 응축기 일체형 냉동기를 제시하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 외부의 공기가 내부로 유입되는 공기흡입구와, 공기가 토출되는 개구 가 형성되며 제1공간부가 마련된 제1하우징과, 상기 제1하우징의 하측에 배치되며 제1공간부와 연결된 제2공간부가 형성된 제2하우징으로 이루어지는 하우징부와; 상기 제1공간부에 배치되어 냉매가 유동하는 유로를 형성하는 열교환 코일과; 일부가 상기 열교환 코일의 상부에 배치되어 상기 냉매를 냉각시킬 수 있도록 상기 열교환 코일 측으로 냉각수를 분출하는 분출공이 관통 형성된 냉각수 유로와; 상기 제2공간부에 배치되어 상기 냉각수를 수용하는 냉각수 수용부와; 상기 열교환 코일을 따라 유동하는 냉매를 압축시키도록 상기 열교환 코일의 일측과 연결된 압축기와; 일단이 상기 압축기와 연결되고 타단이 상기 열교환 코일과 연결되어 상기 냉매가 증발되면서 외부에서 유입된 냉수를 냉각시키는 증발기를; 포함하며, 상기 냉각수 유로의 일단은 상기 냉각수 수용부와 연통되고 상기 냉각수 유로 상에는 상기 냉각수를 상기 열교환 코일의 상부에 배치된 상기 냉각수 유로 영역으로 이동시키는 펌프가 설치되고, 상기 냉각수 수용부와 상기 펌프는 관으로 연결되며, 상기 냉각수 수용부는 상기 압축기와 증발기를 상기 제2공간부에 수용할 수 있는 공간의 마련을 위하여 그 종단면이 일정 높이를 갖는 상광하협 형상으로 형성된 수조섬프로 구성되며 상기 제2하우징과 일체로 구비된 것을 특징으로 하는 증발식 응축기 일체형 냉동기를 제시한다.
여기서, 상기 제1하우징의 개구 형성된 상면에는 외부공기가 상기 공기흡입구를 통하여 상기 제1공간부로 흡입되도록 하는 냉각팬이 구비될 수 있다.
그리고, 상기 냉각수 유로 하측에 배치된 상기 열교환 코일의 상면 양측에는 상기 분출공을 통하여 분출되는 냉각수가 상기 열교환 코일의 외측으로 분출됨을 방지하기 위하여 경사지게 배치되는 별도의 튐방지부재가 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1공간부와 상기 제2공간부가 외부와 차폐되도록 상기 제1하우징과 상기 냉각수 수용부는 체결볼트에 의하여 체결되며, 상기 제1하우징과 상기 냉각수 수용부의 접촉부에는 별도의 패킹부재가 설치될 수 있다.
본 발명은 냉동기를 구성함에 있어서 냉동기의 내부에 압축기, 증발기 및 증발식 응축기를 일체로 제작함으로써 냉동기 전체의 체적을 줄여서 공간 활용도를 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 냉각수를 열교환 코일 측으로 분출시키는 냉각수 유로가 구비된 제1하우징의 하측에 냉각수 수용부를 구비한 제2하우징을 배치함으로써 냉각수 유로에서 분출되는 냉각수가 냉각수 수용부 측으로 유입되도록 함으로써 냉동기의 내부에서 수분의 유출로 인한 다른 부품들의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증발식 응축기 일체형 냉동기의 구조를 도시한 단면도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증발식 응축기 일체형 냉동기의 구조를 도시한 단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 증발식 응축기 일체형 냉동기는, 외부의 공기가 내부로 유입되는 공기흡입구(111)를 구비하고 상면이 개구 형성된 제1공간부(112)가 마련된 제1하우징(110)과, 제1하우징(110)의 하측에 배치되며 제1공간부(112)와 연결된 제2공간부(121)가 형성된 제2하우징(120)으로 이루어지는 하우징부(100)와, 제1공간부(112)에 배치되어 냉매가 유동하는 유로를 형성하는 열교환 코일(200)과, 일부가 열교환 코일(200)의 상부에 배치되어 상기 냉매를 냉각시킬 수 있도록 열교환 코일(200) 측으로 냉각수를 분출하는 분출공(301)이 관통 형성된 냉각수 유로(300)와, 제2공간부(121)에 배치되어 상기 냉각수를 수용하는 냉각수 수용부(400)와, 열교환 코일(200)을 따라 유동하는 냉매를 압축시키도록 열교환 코일(200)의 일측과 연결된 압축기(500)와, 일단이 압축기(500)와 연결되고 타단이 열교환 코일(200)와 연결되어 상기 냉매가 증발되면서 외부에서 유입된 냉수를 냉각시키는 증발기(600)를 포함하여 구성되어 있다.
하우징부(100)는 상측에 배치되는 제1하우징(110)과 하측에 배치되는 제2하우징(120)으로 구성되며, 제1하우징(110)과 제2하우징(120)과 일체로 형성되는 냉각수 수용부(400)는 체결볼트(101)에 의하여 체결됨으로써 제1하우징(110)과 제2하우징(120)의 내부에 각각 형성된 제1공간부(112)와 제2공간부(121)가 외부와 차폐되도록 한다.
제1하우징(110)과 냉각수 수용부(400)가 상호 접촉되는 접촉부에는 수밀을 위한 별도의 패킹부재(102)가 구비되어 있다.
제1하우징(110)은 상술한 바와 같이 내부에 제1공간부(112)가 구비되고, 제1공간부(112)로 외부의 공기를 유입시킬 수 있도록 일측에는 공기흡입구(111)가 형성되어 있으며, 상면이 개구 형성되어 있다.
개구 형성된 상면에는 공기흡입구(111)를 통하여 제1공간부(112)로 유입된 공기를 외부로 배출시키는 역할을 하는 냉각팬(130)이 마련되어 있다.
제2하우징(120)은 제1하우징(110)과 동일한 형상으로 형성되며 내부에 제2공간부(121)가 마련되어 있으며, 하부 일측 외면에는 후술할 증발기(600) 측으로 냉수가 유입된 후에 유출되는 냉수 파이프(610)가 삽입될 수 있는 삽입공이 관통 형성되어 있다.
열교환 코일(200)은 제1공간부(112)에 배치되어 열교환 코일(200)을 따라 유동하는 냉매를 신속하게 냉각시킬 수 있도록 상호 중첩되게 배치됨으로써 냉매가 유동하는 유로의 길이를 늘일 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
열교환 코일(200)의 일단은 증발기(600)와 연결되고, 타단은 압축기(500)와 연결됨으로써 증발기(600)를 통과하면서 기화되어 냉수 파이프(610)를 냉각시킨 냉매가 압축기(500)를 통해 열교환 코일(200)을 거치면서 다시 순환되도록 한다.
열교환 코일(200)의 상면에는 냉각수 유로(300)의 분출공(301)에서 열교환 코일(200)을 냉각시키기 위하여 분출되는 냉각수가 냉각수 수용부(400) 측이 아닌 다른 방향으로 튐으로써 다른 부품들이 수분으로 인하여 녹슬지 않도록 하는 튐방지부재(210)가 구비되어 있다.
튐방지부재(210)는 열교환 코일(200) 상면의 둘레에 배치되며 상측으로 갈수록 점진적으로 벌어지는 판상으로 형성되어 분출공(301)에서 분출되는 냉각수가 외부로 튐을 방지하게 된다.
열교환 코일(200)의 상부에는 열교환 코일(200)을 따라 유동하는 냉매를 액화시킬 수 있도록 열교환 코일(200)을 냉각시키는 냉각수 유로(300)가 구비되어 있다.
이러한 냉각수 유로(300)에는 열교환 코일(200) 측으로 냉각수를 분출하여 열교환 코일(200)을 냉각시킬 수 있도록 하는 분출공(301)이 냉각수 유로(300)의 길이 방향을 따라 일정 간격 이격 배치되어 있다.
냉각수 유로(300)의 일단에는 냉각수가 분출공(301)을 통하여 외부로 분출될 수 있도록 일정한 유압을 가할 수 있는 별도의 펌프(310)가 구비되어 있으며, 이러한 펌프의 일측은 경사유로(410)를 통하여 냉각수 수용부(400)와 연결되어 있다.
냉각수 수용부(400)는 제2하우징(120)과 일체로 형성되며 상광하협 형상으로 형성된 수조섬프로 구성되어 개구 형성된 상면을 통하여 열교환 코일(200) 측으로 분출되는 냉각수가 냉각수 수용부(400)로 용이하게 집수되도록 함과 동시에 냉각수 수용부(400)의 일측에는 압축기(500) 및 증발기(600)를 수용할 수 있는 공간을 마련할 수 있는 효과가 있다.
또한, 냉각수 수용부(400)가 상광하협 형상으로 형성됨으로써 경사유로(410)와 연결되는 냉각수 수용부(400)의 하측의 압력을 상측과 하측이 동일한 폭으로 형성된 경우보다 더욱 높일 수 있기 때문에 경사유로(410)를 통하여 배출되는 냉각수의 압력을 높일 수 있다는 효과가 있다.
경사유로(410)는 일단이 냉각수 수용부(400)의 일측면과 연통된 상태에서 펌프(310)를 향하여 하향 경사지게 배치되며, 타단은 펌프(310)의 일측과 연결되어 펌프(310) 측으로 냉각수를 공급하게 된다.
경사유로(410)가 상술한 바와 같이, 펌프(310)를 향하여 하향 경사지게 배치되므로 냉각수 수용부(400)를 통하여 외부로 유출되는 냉각수에 와류가 형성됨을 방지하여 냉각수가 신속하게 펌프(310) 측으로 유입되도록 하여 냉각 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
이는, 경사유로(410)를 통하여 냉각수 수용부(400)의 외부로 냉각수가 유출되는 방향이 중력 방향에 대하여 일정한 경사각을 갖도록 함으로써 와류가 형성되지 않고 순조롭게 냉각수가 냉각수 수용부(400)의 외부로 유출될 수 있도록 하게 된다.
경사유로(410)가 경사지게 배치되는 각도는 와류가 형성됨을 방지함과 동시에 냉각수가 외부로 유출되는 속도를 고려하면 45°의 각도를 갖도록 형성되는 것이 효과적이다.
압축기(500)는 내부로 유입되는 저온 저압의 기체 상태의 냉매를 압축시켜 고온 고압의 기체 상태로 변환시킨 후에 열교환 코일(200) 측으로 유입시킴으로써 기체 상태의 냉매를 고온 고압의 액체 상태로 액화시키는 역할을 한다.
이러한 압축기(500)의 일측은 기화된 냉매가 내부로 유입될 수 있도록 증발기(600)와 연결되어 있고, 타단은 압축이 이루어진 기체 상태의 냉매를 액화시킬 수 있도록 열교환 코일(200)과 연결되어 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 증발식 응축기 일체형 냉동기가 동작하는 과정은 다음과 같다.
우선, 일정 온도 이상으로 데워진 냉수는 냉수 유로(610)를 통하여 순환하게 되며 냉수 유로(610)는 증발기(600)의 내부에 배치된 상태이다.
냉매가 순환하는 열교환 코일(200)에서 냉매를 응축하여 액화시키게 되고, 액화된 냉매는 증발기(600) 측으로 유동하여 증발기(600)의 내부에서 기화하면서 증발기(600)의 내부에 배치된 냉수 유로(610)를 냉각시켜 냉수 유로(610)를 따라 순환하는 냉수를 냉각시키게 된다.
증발기(600)에서 기화되면서 냉수 유로(610)를 냉각시킨 냉매는 압축기(500)를 통과하면서 고온 고압의 기체상태가 되어 다시 열교환 코일(200)로 유입되고, 냉각수 수용부(400)에 수용된 냉각수는 냉각수 유로(300)의 분출공(301)을 통하여 분출되면서 냉각수에 의하여 수냉 방식으로 냉매의 냉각이 이루어짐으로써 냉매가 응축되어 액체 상태가 된다.
그와 동시에, 냉각팬(130)의 구동에 의하여 공기흡입구(111)를 통하여 제1공간부(112)로 흡입되는 공기에 의해서 공냉 방식으로도 냉매의 냉각이 이루어지게 된다.
이러한 과정에 의하여 냉매는 열교환 코일(200)을 통과하면서 액체 상태가 되며, 액화된 냉매는 다시 증발기(600) 측으로 유입된 후에 기화되면서 냉수 유로(610)를 냉각시키게 되며, 이러한 과정을 반복적으로 수행함으로써 냉수 유로(610)를 통과하는 냉수의 지속적인 냉각이 이루어지게 된다.
이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 증발식 응축기 일체형 냉동기는 냉각수 유로(300)가 구비된 제1하우징(110)의 하측에 냉각수 수용부(400)를 구비한 제2하우징(120)을 배치함으로써 냉각수 유로(300)에서 분출되는 냉각수가 냉각수 수용부(400) 측으로 유입되도록 함으로써 냉동기의 내부에서 수분의 유출로 인한 다른 부품들의 손상을 방지함과 동시에 제2하우징(120)의 내부 공간에 압축기(500)와 증발기(600)를 배치함으로써 냉동기의 전체적인 체적을 줄임으로써 공간 활용도를 높일 수 있다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
100 : 하우징부 101 : 체결볼트
110 : 제1하우징 111 : 공기흡입구
112 : 제1공간부 120 : 제2하우징
121 : 제2공간부 130 : 냉각팬
200 : 열교환 코일 210 : 튐방지부재
300 : 냉각수 유로 301 : 분출공
310 : 펌프 400 : 냉각수 수용부
410 : 경사유로 500 : 압축기
600 : 증발기 610 : 냉수 유로

Claims (4)

  1. 외부의 공기가 내부로 유입되는 공기흡입구(111)와, 공기가 토출되는 개구 가 형성되며 제1공간부(112)가 마련된 제1하우징(110)과, 상기 제1하우징(110)의 하측에 배치되며 제1공간부(112)와 연결된 제2공간부(121)가 형성된 제2하우징(120)으로 이루어지는 하우징부(100)와;
    상기 제1공간부(112)에 배치되어 냉매가 유동하는 유로를 형성하는 열교환 코일(200)과;
    일부가 상기 열교환 코일(200)의 상부에 배치되어 상기 냉매를 냉각시킬 수 있도록 상기 열교환 코일(200) 측으로 냉각수를 분출하는 분출공(301)이 관통 형성된 냉각수 유로(300)와;
    상기 제2공간부(121)에 배치되어 상기 냉각수를 수용하는 냉각수 수용부(400)와;
    상기 열교환 코일(200)을 따라 유동하는 냉매를 압축시키도록 상기 열교환 코일(200)의 일측과 연결된 압축기(500)와;
    일단이 상기 압축기(500)와 연결되고 타단이 상기 열교환 코일(200)과 연결되어 상기 냉매가 증발되면서 외부에서 유입된 냉수를 냉각시키는 증발기(600)를; 포함하며,
    상기 냉각수 유로(300)의 일단은 상기 냉각수 수용부(400)와 연통되고 상기 냉각수 유로(300) 상에는 상기 냉각수를 상기 열교환 코일(200)의 상부에 배치된 상기 냉각수 유로(300) 영역으로 이동시키는 펌프(310)가 설치되고,
    상기 냉각수 수용부(400)와 상기 펌프(310)는 관으로 연결되며,
    상기 냉각수 수용부(400)는 상기 압축기(500)와 증발기(600)를 상기 제2공간부(121)에 수용할 수 있는 공간의 마련을 위하여 그 종단면이 일정 높이를 갖는 상광하협 형상으로 형성된 수조섬프로 구성되며 상기 제2하우징(120)과 일체로 구비된 것을 특징으로 하는 증발식 응축기 일체형 냉동기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1하우징(110)의 개구 형성된 상면에는 외부공기가 상기 공기흡입구(111)를 통하여 상기 제1공간부(112)로 흡입되도록 하는 냉각팬(130)이 구비된 것을 특징으로 하는 증발식 응축기 일체형 냉동기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 냉각수 유로(300) 하측에 배치된 상기 열교환 코일(200)의 상면 양측에는 상기 분출공(301)을 통하여 분출되는 냉각수가 상기 열교환 코일(200)의 외측으로 분출됨을 방지하기 위하여 경사지게 배치되는 별도의 튐방지부재(210)가 배치된 것을 특징으로 하는 증발식 응축기 일체형 냉동기.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1공간부(112)와 상기 제2공간부(121)가 외부와 차폐되도록 상기 제1하우징(110)과 상기 냉각수 수용부(400)는 체결볼트(101)에 의하여 체결되며, 상기 제1하우징(110)과 상기 냉각수 수용부(400)의 접촉부에는 별도의 패킹부재(102)가 설치된 것을 특징으로 하는 증발식 응축기 일체형 냉동기.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102156132B1 (ko) * 2019-12-13 2020-09-15 주식회사 성지공조기술 누수방지 장치가 구비된 냉각탑 일체형 냉동기 및 냉각시스템

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