KR20220034810A - 환기 시스템용 배터리 장치 - Google Patents
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Abstract
공기의 흐름(F)과 에너지를 교환하도록 배열된 열 교환기(10')로서, 상기 열 교환기(10')는 제 1 단부(11a)를 통해 공기의 흐름(F)을 수용하도록 배열된 하우징(11) 및 상기 하우징(11) 내부에 배열된 적어도 하나의 도관 배열(12)를 포함하여, 상기 공기의 흐름(F)이 상기 하우징(11)에 의해 수용될 때 상기 공기의 흐름(F)이 적어도 하나의 도관 배열(12)를 따라 통과하며, 여기서 열교환기(10')는 해양 환경, 주방 시스템 또는 건조기 시스템과 같이 공기가 입자를 운반 하는 시스템에서 사용되도록 배열된다.
Description
본 발명은 환기 시스템용 배터리 장치, 특히 입자가 배기 공기에 존재 하는 환경의 환기 시스템, 특히 환기 시스템의 배터리 장치, 특히 해양 환경, 주방 환경, 섬유 건조 환경 또는 공기 운반 입자와 함께 사용되는 기타 시스템의 환기 시스템에 관한 것이다.
배기 공기와 공급 공기를 모두 포함하는 최신 주거 및 사무실 건물의 환기 시스템은 대부분 에너지 재활용 장비를 사용한다. 일반적인 목표는 따뜻한 배기 공기에서 에너지를 추출하고 열교환기 장치를 통해 에너지를 차가운 공급 공기로 전달하여 재활용 에너지를 사용하여 예열하는 것이다. 이러한 부품은 예를 들어 배기 공기의 고유 에너지를 금속 플랜지를 사용하여 공급 공기로 전달하도록 구성된 교차 흐름 공기 대 공기 교환기 또는 배기 공기에서 공급 공기로 에너지를 전달하는 회전 디스크를 통해 에너지 교환이 이루어지는 회전식 공기 대 공기 교환기일 수 있다.
이러한 부품은 또한 주로 배기 공기와 배터리 내부 유체 사이의 온도 차이를 이용하여 배기 공기의 고유 에너지를 추출하고 후속적으로 냉각 공급 공기를 가열하기 위해 공급 공기의 프로세스를 역전시키도록 구성된 배터리 장치일 수 있다.
특히 추운 겨울에는 어떤 재활용 기술을 사용하든 재활용 에너지가 실내의 쾌적한 주변 온도를 유지하는 데 필요한 원하는 온도까지 공급 공기의 온도를 높일 수 없다. 따라서 공급 공기는 재활용 배터리의 다운스트림에 배치된 추가 가열 배터리로 점진적으로 가열된다. 이 배터리는 건물의 난방 시스템에 연결되어 지역 난방, 가스 또는 전기와 같이 배치된 모든 난방 수단을 활용하여 원하는 온도를 달성하는 데 필요한 증분 에너지를 공급 공기에 주입한다.
따뜻한 배기 공기에서 에너지를 추출하도록 설계된 기술 장비를 보호하기 위해 흐르는 배기 공기는 에너지 재활용 장비로 유입되기 전에 항상 필터링된다. 이러한 여과는 일반적으로 재활용 장비에 달라붙을 수 있는 입자를 포착하도록 설계된 백 필터로 구성되며 제 1 악영향으로 에너지 교환의 효율성을 저하시킨다. 제 2 악영향으로 입자가 배기 경로를 차단하기 시작하여 저항이 증가할 수 있다. 즉, 팬이 건물에서 필요한 공기량을 추출하기 위해 더 열심히 일해야 하므로 에너지 비용이 증가한다. 극단적인 경우에는 미세먼지가 쌓여 결국 공기의 흐름이 유지되지 않을 정도로 장비를 막아 실내 공기질을 심각하게 악화시킬 수 있다.
한 가지 목표는 에너지(열 또는 냉기)를 재활용하여 필요한 에너지를 줄이는 것이므로, 재활용 장비를 통해 공기 흐름을 유도하는 데 필요한 에너지가 시스템에서 재활용되는 총 에너지 순량을 상당히 감소시키는 경우 심각한 결점이 있다.
해양 선박, 해양 구조체 또는 이와 유사한 시설의 환기 시스템에서 다른 유형의 공기 중 염 입자는 따뜻한 배기 공기에서 에너지를 추출하도록 설계된 기술 장비에 심각한 문제를 야기한다.
의류 건조기 또는 기타 건조 텀블러와 같은 섬유 건조용 환기 시스템에서 다양한 유형의 보푸라기 입자는 따뜻한 배기 공기에서 에너지를 추출하도록 설계된 기술 장비에 문제를 일으킨다. 그들은 또한 배기 시스템을 막히게 하여 배기 시스템을 통해 배기 공기를 운반하기 위해 추가 전력을 필요로 한다.
이러한 입자의 문제는 재활용 장비를 보호하고 장비를 부식시키는 데 사용되는 기존의 백 필터를 매우 빠르게 막을 수 있다는 것이다. 따라서 전통적으로 이러한 재활용 장비는 이러한 오염 물질을 포함하는 기류를 처리하는 환기 시스템에 유용하지 않다.
하기에서 논의되는 바와 같이, 본 발명자들은 통찰력 있고 독창적인 추론 후에 이러한 문제가 주방 환기 시스템에서 경험되는 문제와 유사하다는 것을 깨달았고 따라서 유사한 방식으로 문제를 처리할 것을 제안하고 있다.
또한, 필터와 배터리 유닛을 모두 갖는 기존 시스템을 제조, 조립 및 장착하는 데에는 시간이 필요하고 비용이 많이 든다는 문제점이 있다.
목표는 많은 오염 물질 즉, 입자를 운반하는 공기를 처리할 때에도 시간이 지남에 따라 배기 공기(예: 레스토랑, 빵집, 해양 또는 건조기 및 유사한 환기 시스템에서)의 고유 에너지를 강력하게 추출할 수 있는 새로운 기술 솔루션을 찾는 것이다.
본 명세서의 사상은 가열 시스템 뿐만 아니라 냉각 시스템 모두에 적용될 수 있으며, 여기서 가열 에너지는 가열 시스템에서 추출 및 재활용되고 냉각 에너지는 냉각 시스템에서 추출 및 재활용된다는 점에 유의해야 한다.
목표는 배치할 필요 없이 공기(예: 해양 환경, 건조기 시스템, 레스토랑, 베이커리 및 유사한 환기 시스템)에서도 고유 에너지를 추출할 수 있는 새로운 기술 솔루션을 찾고, 극한 환경에서 생존할 수 없는 주거 및 사무실 환기용 에너지 재활용 장치와 같은 다른 유형의 환기 시스템용으로 설계된 에너지 재활용 장치를 보호하기 위해 노력하는 것이다. 새로운 기술 솔루션은 해양 환경, 섬유 건조기 시스템 레스토랑, 제과점 등의 환기 시스템에서 발생하는 공격적인 환경에서 생존할 수 있도록, 즉 시간이 지남에 따라 효율적으로 작동하도록 특별히 설계된 완전히 새로운 유형의 에너지 추출 장치이며, 유사한 작업은 별도의 공기 정화 기술을 통해 공기를 사전 여과할 필요 없이 기존 에너지 재활용 장치를 막을 수 있는 공기 중 입자를 관리하는 고유하고 특별히 설계된 기능을 나타낸다. 여기의 본 발명은 기본적으로 배기 공기가 입자를 운반하는 모든 환기 시스템에 적용할 수 있다.
따라서, 본 명세서에 따른 배터리 장치, 및 이러한 배터리 장치를 포함하는 환기 시스템은 해양 환경, 건조기 시스템 뿐만 아니라 레스토랑, 제과점 및 유사한 환기 시스템에서 사용되도록 배열된다.
본 발명에서, 해양 환경은 해양 선박, 해양 구조체 및 모든 건물, 주택 또는 항구, 항구, 해변 마을 및 마을과 같이 염수에 가까운 난방 및/또는 환기가 필요한 기타 구조체을 포함하는 것으로 간주된다.
본 발명에서 건조기 시스템은 특정 기계뿐만 아니라 그러한 기계를 수용하는 방이나 공장의 환기 시스템을 포함하는 것으로 간주된다.
이러한 목적은 첨부된 독립항 및 종속항에 정의된 기술에 의해 달성되고 특정 실시예가 관련된 종속항에 설명된다.
제 1 양태에서, 공기의 흐름을 수용하도록 배열되고 공기의 흐름으로부터 에너지를 추출하도록 구성된 환기 시스템용 배터리 장치가 제공되며, 상기 배터리 장치는: 제 1 단부 및 하우징의 제 1 단부로부터 하우징의 제 2 단부까지의 방향으로 연장되도록 상기 하우징 내부에 배열된 적어도 하나의 굴곡 도관 배열, 이에 의해 상기 공기의 흐름이 상기 공기의 흐름이 상기 굴곡된 도관 배열을 따라 통과할 상기 하우징에 의해 수용되고, 상기 적어도 하나의 굴곡 도관 배열은 공기의 흐름에 평행하거나 작은 각도로 기울어진 굴곡 도관 배열의 방향으로 연장되는 굴곡 패턴으로 배열된 적어도 제 1 도관 및 제 2 도관을 포함한다. 공기 흐름의 방향에 대해 상대적이고, 제 1 도관은 제 2 도관과 인터리빙되어 배열되고, 굴곡 패턴은 굴곡 섹션과 직선 섹션을 포함하고, 직선은 동작은 공기의 흐름에 대해 수평으로 그리고 제 1 방향으로 배열된다.
본 발명에서, 수평은 공기의 흐름 방향에서 볼 때 2 내지 -2도 범위에 있는 것으로 이해되어야 한다.
굴곡 도관 배열이 공기의 흐름과 평행하게 배열되기 때문에 굴곡 섹션도 실질적으로 수평으로 배열된다. 수평으로 배열되거나 약간 기울어진 굴곡 도관의 이러한 통찰력 있는 배열은 유체가 최소 또는 적어도 감소된 압력 강하에서 도관을 통해 이송될 수 있게 한다.
더욱이, 도관을 인터리빙함으로써 유체를 펌핑하기 위해 동일한 양의 에너지를 사용하는 선행 기술 시스템보다 더 많은 수(그리고 더 긴 길이)의 도관이 사용될 수 있다. 이것은 증가된 열 교환(열 교환 표면이 동일한 양의 에너지를 사용하는 선행 기술 시스템과 비교하여 실질적으로 증가하기 때문에)을 제공하여 특히 선행 기술 시스템과 비교하여 본 발명에 따른 배터리 장치를 매우 에너지 효율적으로 만든다.
일 실시예에서, 배터리 장치는 제 1 굴곡 도관 배열이 수직 거리에서 제 2 굴곡 도관 배열에 평행하게 배열되는 적어도 2개의 굴곡 도관 배열을 포함한다. 따라서 공기의 흐름은 실질적으로 방해받지 않고 배터리 장치를 통과할 수 있으며, 굴곡 도관 배열의 통찰력 있는 배열로 인해 공기의 흐름과 유체 사이의 열 교환을 위한 충분한 표면을 여전히 제공한다. 또한, 공기의 흐름에 있는 (원치 않는) 입자의 전부는 아니지만 대부분은 따라서 배터리 장치의 내부 구조와 충돌하고 배터리 장치를 막히지 않고 배터리 장치를 통과할 것이다. 따라서, 본 명세서에 따른 배터리 장치는 선행 기술 시스템에서와 같은 사전 필터링을 필요로 하지 않는다.
제 2 양태에서 자가-세정 배터리 장치가 제공되고, 여기서 적어도 하나의 도관은 외부 표면을 갖고, 도관은 유체를 수용하도록 구성되고, 도관은 제 1 온도 및 제 2 온도를 갖도록 구성되고, 도관이 제 1 온도일 때 도관의 외부 표면에 결로 및 오염물질 입자층이 형성되며, 도관이 제 2 온도일 때 결로가 동결되고 후속적으로 입자층을 균열시켜 입자 층이 도관에서 분리되어 배터리 장치를 자가 청소한다.
제 3 양태에서, 배터리 장치의 자가-세정 방법이 제공되고, 상기 방법은: 적어도 하나의 도관이 제 1 온도를 추정하도록 하여, 응축 및 오염물의 입자 층이 적어도 하나의 도관의 외부 표면에 형성되도록 하는 단계; 및 도관이 제 2 온도를 추정하도록 하여, 응축 및 입자 층이 동결되고 후속적으로 균열되어 입자 층이 적어도 하나의 도관으로부터 분리되도록 하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 배터리 장치는 최대 열 교환을 제공하면서 유체 및 배기 공기 모두에서 최소의 압력 강하를 제공하는 고효율로 배열된다. 본 발명에 따른 배터리 장치는 또한 어떠한 사전 필터링도 필요로 하지 않는다.
또한, 배터리 장치는 제조 및 조립이 용이하고 최소한의 에너지로 작동이 가능하다.
본 발명의 한 양태는 환기 시스템에서 에너지의 추가 재활용을 촉진하기 위해 에너지 배터리로서 환기 시스템(본 명세서에서와 같은)에서 본 명세서와 같은 배터리 장치를 활용하여 유틸리티로부터 구매해야 하는 에너지의 양을 줄이는 것이다. 또한 사전 필터링의 필요성을 제거하거나 최소한 줄인다.
본 발명에 따른 배열은 몇 년, 심지어 수십 년 동안 업계에서 널리 퍼진 여러 문제에 대한 간단하고 우아한 솔루션을 제공한다.
일 양태에 따르면, 굴곡 섹션이 대체되거나 일반적으로 형상화된 이송 채널에 의해 제공되는 도관 배열을 포함하는 배터리 장치가 또한 제공된다. 따라서, 환기 시스템에 설치되고 공기의 흐름으로부터 에너지를 추출하도록 배열된 배터리 장치가 제공되며, 상기 배터리 장치는: 제 1 단부를 통해 공기의 흐름을 수용하도록 배열된 하우징 및 상기 하우징의 제 1 단부로부터 하우징의 제 2 단부까지의 방향으로 연장하도록 상기 하우징 내부에 배열된 적어도 하나의 도관 배열을 포함하고, 상기 공기의 흐름이 상기 하우징에 의해 수용될 때 상기 공기의 흐름은 도관 배열을 따라 통과게 되고, 상기 적어도 하나의 도관 배열은 이송 채널과 상호 연결된 직선 섹션을 포함하는 복수의 도관을 포함하고, 직선 섹션은 수평으로 그리고 공기의 흐름에 대해 실질적으로 직교하는 방향으로 배열되고, 상기 도관은 공기 흐름의 반대 방향으로 유체를 수용하고 이송하도록 배열된다.
일 실시예에서, 상기 적어도 하나의 도관 배열 중 적어도 하나는 적어도 제 1 도관 및 제 2 도관을 포함하고, 여기서 제 1 도관은 제 2 도관과 인터리빙되어 배열된다.
일 실시예에서, 상기 도관 및 제 2 도관은 공기의 흐름 방향에 대해 5 내지 -5도 범위의 경사각(γ)으로 배열됨으로써 수평으로 연장되는 패턴으로 배열된다.
일 실시예에서, 제 1 도관은 직선 섹션에서 제 2 도관에 평행하다.
일 실시예에서, 직선 섹션에서 제 1 도관과 제 2 도관 사이의 거리(D1)는 2개의 직선 섹션 사이의 거리(D2)와 동일하다.
일 실시예에서, 제 1 도관 배열은 수직 거리(D3)에서 제 2 도관 배열에 평행하게 배열된다.
일 실시예에서, 배터리 장치는 굴곡 도관 배열의 각 도관에 유체를 분배하기 위해 하우징의 제 2 단부에 배열된 분배 도관, 및 유체가 상기 도관을 통해 이송된 후 유체를 수집하기 위해 하우징의 제1 단부에 배열된 수집 도관을 더 포함한다.
일 실시예에서, 배터리 장치는 열교환 시스템에 연결된다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 도관 배열이 3D 프린터에 의해 제공된다.
또한, 본 명세서에 따른 배터리 장치를 제공하기 위한 방법이 제공되며, 여기서 상기 방법은 적어도 하나의 도관 배열을 3D 프린팅하는 단계를 포함한다.
본 발명자들은 여기에 제공된 독창적인 디자인이 도관에 사용된 재료를 덜 적절하게 만들어 전체 디자인(또는 디자인의 일부)이 플라스틱 재료로 제조될 수 있고 따라서 3D 인쇄될 수도 있다는 것을 알게 되었다.
일 양태에 따르면, 공기의 흐름으로부터 에너지를 교환하도록 배열된 열 교환기는 제 1 단부를 통해 상기 공기의 흐름을 수용하도록 배열된 하우징 및 상기 하우징 내부에 배열된 적어도 하나의 도관 배열을 포함하여 상기 공기의 흐름이 상기 공기의 흐름이 상기 하우징에 의해 수용될 때 도관 배열을 따라 통과하고, 여기서 상기 적어도 하나의 도관 배열은 이송 채널과 상호 연결된 직선 섹션을 포함하는 복수의 도관을 포함하고, 직선 섹션은 수평으로 배열되고 하우징에 대해 실질적으로 직교하는 방향으로 배열됨 공기의 흐름을 포함하고, 도관은 공기의 흐름과 반대되는 일반적인 방향으로 유체를 수용하고 이송하도록 배열되며, 상기 적어도 하나의 도관 배열 중 적어도 하나는 플라스틱 재료로 3D 인쇄된다.
일 실시예에서, 적어도 하나의 도관 배열은 하우징의 제 1 단부로부터 하우징의 제 2 단부까지의 방향으로 연장되도록 배열되고, 여기서 상기 적어도 하나의 도관 배열은 운송 채널과 상호 연결된 직선 섹션을 포함하는 복수의 도관을 포함하며, 직선 섹션은 수평으로 그리고 공기의 흐름에 대해 실질적으로 직교하는 방향으로 배열되고, 도관은 공기의 흐름과 반대되는 일반적인 방향으로 유체를 수용하고 이송하도록 배열된다.
배터리 장치와 관련하여 본 명세서에서 논의된 다른 실시예는 열교환기에 또한 적용된다.
또한, 본 명세서에 따른 열교환기를 제공하기 위한 방법이 제공되며, 여기서 상기 방법은 플라스틱 재료로부터 적어도 하나의 도관 배열을 3D 프린팅하는 단계를 포함한다.
다른 실시예는 상세한 설명 및 첨부된 청구범위에 개시되고 다른 이점도 본 발명의 상세한 설명에 개시된다.
본 발명의 실시예는 본 발명의 개념이 실행으로 축소될 수 있는 방법의 비제한적인 예를 예시하는 첨부된 도면을 참조하여 다음에서 설명된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 환기 시스템의 개략도,
도 2는 도 1의 환기 시스템에 사용되는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 장치에 사용되는 본 발명의 일 실시예에 따른 굴곡 도관 배열의 개략적 평면도,
도 3A는 본 발명의 일 실시예에 따른 굴곡 도관 배열의 개략도,
도 3B는 본 발명의 일 실시예에 따른 굴곡 도관 배열의 개략도이고,
도 4A는 본 발명의 일 실시예에 따른 굴곡 도관 배열의 장치의 개략도,
도 4B는 본 발명의 일 실시예에 따른 굴곡 도관 배열의 배열의 개략도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 굴곡 도관 배열의 장치의 개략도고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 굴곡 도관 배열의 개략적인 측면도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 굴곡 도관 배열와 함께 사용되는 지지부 조립체의 개략도이고,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 굴곡 도관 배열에서 복수의 지지부가 어떻게 사용될 수 있는지에 대한 개략도,
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 환기 시스템의 개략도,
도 10A, 10B, 1OC 및 10D는 각각 도관 벽 및 오염 물질 층의 개략도 및 이들이 본 발명에 따른 영향을 받는 방식,
도 11은 본 발명에 따른 일반적인 방법에 대한 흐름도,
도 12는 본 명세서에 따른 선택적인 배터리 장치의 개략도,
도 13은 도 1의 환기 시스템에 사용되는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 장치에 사용되는 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적인 도관 배열의 개략적 평면도,
도 14는 도 1의 환기 시스템에 사용되는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 장치에 사용되는 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적인 도관 배열의 개략적 평면도,
도 15는 도 1의 환기 시스템에 사용되는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 장치에 사용되는 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적인 도관 배열의 개략적 평면도,
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 도관 배열의 개략적 측면도,
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 적어도 하나의 도관 배열을 제공하기 위해 사용되는 3D 프린터의 개략도,
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 적어도 하나의 도관 배열을 제공하기 위한 3D 프린터를 활용하기 위한 일반적인 방법의 흐름도,
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 원리를 따라 구성된 열교환기의 개략도.
도 2는 도 1의 환기 시스템에 사용되는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 장치에 사용되는 본 발명의 일 실시예에 따른 굴곡 도관 배열의 개략적 평면도,
도 3A는 본 발명의 일 실시예에 따른 굴곡 도관 배열의 개략도,
도 3B는 본 발명의 일 실시예에 따른 굴곡 도관 배열의 개략도이고,
도 4A는 본 발명의 일 실시예에 따른 굴곡 도관 배열의 장치의 개략도,
도 4B는 본 발명의 일 실시예에 따른 굴곡 도관 배열의 배열의 개략도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 굴곡 도관 배열의 장치의 개략도고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 굴곡 도관 배열의 개략적인 측면도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 굴곡 도관 배열와 함께 사용되는 지지부 조립체의 개략도이고,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 굴곡 도관 배열에서 복수의 지지부가 어떻게 사용될 수 있는지에 대한 개략도,
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 환기 시스템의 개략도,
도 10A, 10B, 1OC 및 10D는 각각 도관 벽 및 오염 물질 층의 개략도 및 이들이 본 발명에 따른 영향을 받는 방식,
도 11은 본 발명에 따른 일반적인 방법에 대한 흐름도,
도 12는 본 명세서에 따른 선택적인 배터리 장치의 개략도,
도 13은 도 1의 환기 시스템에 사용되는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 장치에 사용되는 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적인 도관 배열의 개략적 평면도,
도 14는 도 1의 환기 시스템에 사용되는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 장치에 사용되는 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적인 도관 배열의 개략적 평면도,
도 15는 도 1의 환기 시스템에 사용되는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 장치에 사용되는 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적인 도관 배열의 개략적 평면도,
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 도관 배열의 개략적 측면도,
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 적어도 하나의 도관 배열을 제공하기 위해 사용되는 3D 프린터의 개략도,
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 적어도 하나의 도관 배열을 제공하기 위한 3D 프린터를 활용하기 위한 일반적인 방법의 흐름도,
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 원리를 따라 구성된 열교환기의 개략도.
도면을 참조하면, 도 1은 덕트(2)가 배터리 장치(10)를 통해 배기 공기를 유도할 수 있도록 덕트(2)를 따라 배열된 배터리 장치(10) 및 덕트(2)를 갖는 환기 시스템(1)의 개략적인 측면도이다. 시스템(1)은 공지된 유형의 환기 시스템일 수 있으며 배터리 장치(10)의 기능을 제한하지 않는다. 환기 시스템(1)은 배기 공기가 효과적으로 관리되어야 하는 그리스, 먼지, 염분, 보푸라기 또는 기타 유형의 입자와 같은 원치 않는 입자를 포함하는 환경에 위치할 수도 있다. 이러한 환경은 예를 들어 해양 환경, 건조기 시스템 또는 대규모 식당 주방, 제과점 또는 사용 중에 원치 않는 입자가 생성되는 기타 환경일 수 있다.
이러한 유형의 입자는 크기와 모양이 다를 수 있다. 문제가 되는 오염 물질인 그리스 샘플 질량의 95% 이상에 대한 입자 크기의 일반적인 범위는 2pm에서 25pm 사이이다.
배터리 장치(10)는 환기 시스템(1)의 덕트(2)를 통해 흐르는 원치 않는 입자(도 1에 도시되지 않음)를 포함할 수 있는 배기 공기와 같은 공기의 흐름(F)을 수용하도록 설계 및 배열된다. 공기의 흐름(F)은 팬 유닛(3)에 의해 달성 및/또는 시행된다. 팬 유닛은 환기 덕트(2)의 전면 및/또는 후단을 향해 위치할 수 있다. 팬 유닛(3)은 오늘날 환기 시스템에 사용되는 모든 유형의 팬 유닛일 수 있다..
후술되는 배터리 장치(10)는 공기의 흐름과 공기가 통과하는 배터리 장치(10)의 도관 사이의 온도 차이로 인해 배기의 흐름으로부터 에너지를 추출할 수 있다. 이에 대해서는 아래에서 더 자세히 설명한다. 아래에 제시된 배터리 장치(10)는 또한 사전 여과 없이 오염된 배기 공기에서 효율적인 작동을 위해 배터리 장치를 충분히 깨끗하게 유지할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 배터리 장치(10)의 구조가 막힘 현상이 발생하지 않기 때문에, 사전 여과가 제공되지 않는 경우에도 작동할 수 있을 정도로 본 발명에 따른 배터리 장치는 효율적이고 견고하다. 본 명세서에 따른 배터리 장치는 또한 배터리 장치의 금속 표면에 부착되는 임의의 입자를 자가-세정할 수 있다.
추출된 에너지는 건물의 에너지 시스템, 예를 들어 환기 시스템이 설치된 건물에 재분배될 수 있다.
추출된 에너지를 필요하고 및/또는 유익한 곳에 활용한다. 추출된 에너지는 필요에 따라 다른 시스템에 재분배될 수도 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 배터리 장치(10)는 배기 공기가 통과하는 복수의 도관(13, 14)을 포함한다. 도관(13, 14)은 수평으로 배열된 굴곡 도관 배열(12)로 배열된다.
도 2는 본 발명에 따른 배터리 장치(10)의 개략적인 평면도를 도시한다. 알 수 있는 바와 같이, 배터리 장치(10)는 2개의 도관, 즉 제 1 도관(13) 및 제 2 도관(14)을 포함하는 굴곡 도관 배열(12)를 포함한다. 하나의 굴곡 도관 배열(12)이 도 2에 도시되어 있지만, 이는 순전히 예시를 위한 것이며 배터리 장치(10)는 아래에 설명되는 바와 같이 복수의 굴곡 도관 장치(12)를 포함할 것이라는 점에 유의해야 한다.
도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 배터리 장치는 굴곡 도관 배열(12) 위로 유동(F)을 안내한 다음 배터리 장치(10)의 제2 단부(11b) 밖으로 안내하기 위해 제 1 단부(11a)를 통해 'F'로 표시된 (배기) 공기의 흐름을 수용하도록 배열된다.
굴곡 도관 배열은 공기의 흐름에 실질적으로 평행한 방향으로 수평으로 연장되며, 공기의 흐름에 실질적으로 수직으로 또한 수평으로 배열된 도관의 복수의 직선 섹션(12b)을 포함한다.
도 2의 굴곡 도관 배열(12)의 제 1 도관(13)과 제 2 도관(14)은 공기의 흐름(F)을 가로질러 앞뒤로 실질적으로 동일한 수평 평면(제조 변형에 대한 예약 포함)에서 실질적으로 평행하게 진행되도록 인터리브된다. 이것은 도관의 넓은 표면이 배터리 장치(10)에 대해 작은 부피만을 사용하여 공기의 흐름과 상호 작용할 수 있게 한다.
더 많이 구부러지고 공기의 흐름을 가로질러 앞뒤로 움직일 수 있는 단일 도관을 사용하는 것과 비교하여 여러 도관을 사용하면 각 도관의 압력 강하가 감소하므로 도관을 통해 유체를 펌핑하는 데 필요한 에너지가 감소한다. 그에 의해 또한 배터리 장치(10)의 에너지 소비를 감소시킨다.
직선 섹션(12b)은 굴곡 섹션(12a)에 의해 연결된다. 일 실시예에서, 직선 섹션(12b) 및 굴곡 섹션(12a)은 결합되어야 하는 개별 조각으로 만들어진다.
일 실시예에서, 적어도 하나의 도관의 직선 섹션(12b) 및 굴곡 섹션(12a)은 동일한 도관에 의해 형성되며, 도관은 반복적으로 구부러지거나 구부러진다. 이는 배터리 장치의 제조 및 조립에 소요되는 시간 및 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.
일 실시예에서, 하나 이상의 도관의 직선 섹션(12b) 및 굴곡 섹션(12a)은 하나 이상의 도관에 의해 형성되고, 도관은 구부러지거나 반복적으로 구부러지고 함께 결합된다.
굴곡 도관을 사용하면 냉각 유체의 분배 및 수집을 단순화하는 이점도 있다. 도관이 구부러지기 때문에 분배 1점과 포집 1점만 필요하므로 포집 및 분배 도관의 제조 비용과 배터리 장치(10)의 조립 비용이 절감된다. 아래에서 알 수 있듯이 동일한 것을 사용하여 여러 굴곡 도관 배열을 위한 수집 및 분배 도관은 또한 배터리 장치의 제조 및 조립 비용을 줄인다.
도관(13, 14)이 수평으로 배열됨에 따라 굴곡 부분도 수평으로 배열된다. 이렇게 하면 굴곡부에 기포(또는 기타 가스)가 포착되지 않아 냉각 유체를 순환시키는 펌프에 필요한 작업이 허용 가능한 수준으로 유지되고 도관의 압력 강하가 낮게 유지된다.
제 1 및 제 2 도관이 인터리빙되도록 굴곡 섹션(12a)는 교대로 반복되는 제 1 및 제 2 도관용 굴곡 섹션(13a, 13b, 14a, 14b)로 구성된다. 도 2의 예에서, 제 1 도관(13)은 제 1 굴곡 섹션(13a) 및 제 2 굴곡 섹션(13b)을 포함하고, 여기서 제 1 굴곡 섹션(13a)은 굴곡 도관 배열(12)의 일측에 배열되고, 제 2 굴곡 섹션(13b)은 배열된다. 유사하게, 제 2 도관(14)은 제 1 굴곡 섹션(14a) 및 제 2 굴곡 섹션(14b)을 포함하고, 여기서 제 1 굴곡 섹션(14a)은 굴곡 도관 배열(12)의 일측에 배열되고, 제 2 굴곡 섹션(14b)은 굴곡 도관 배열(12)의 반대쪽에 배열된다. 제 1 및 제 2 굴곡 섹션은 도관과 굴곡 도관 배열(12)의 길이를 가로질러 교대로 반복된다. 도 2의 예에서, 제 1 도관(13)의 제 1 굴곡 섹션(13a)은 제1 도관(13)이 또한 굴곡 섹션(12a)을 통해 제 2 도관(14)에 평행하게 - 또는 실질적으로 등거리로 연장되는 방식으로 제 2 도관(14)의 제 1 굴곡 섹션(14a)과 일치한다.
도 2의 예에서, 제 1 도관(13)의 제 1 굴곡 섹션(13a)은 제 2 도관(14)의 제 2 굴곡 섹션(14b)과 동일하고, 제 2 도관(14)의 제 1 굴곡 섹션(14a)은 제 1 도관(13)의 제 2 굴곡 섹션(13b)과 동일하다.
일 실시예에서 굴곡 섹션은 도관의 반경 방향으로 굴곡된 부분일 수 있다.
일 실시예에서 굴곡 섹션은 도관의 굴곡 부분일 수 있다.
일 실시예에서, 굴곡 섹션은 굴곡 부분 다음에 직선 부분이 뒤따르는 또 다른 굴곡 부분일 수 있다.
일 실시예에서, 굴곡 섹션은 굴곡 섹션의 입구에서 굴곡 섹션의 출구까지 볼 때 실질적으로 180도로 배열된다. 일 실시예에서, 굴곡 섹션은 178-182도 범위에 있도록 배열된다. 일 실시예에서, 굴곡 섹션은 175-185도 범위에 있도록 배열된다. 일 실시예에서, 굴곡 섹션은 170-190도 범위에 있도록 배열된다. 일 실시예에서, 굴곡 섹션은 160-200도 범위에 있도록 배열된다. 굴곡 부분의 각도가 클수록 직선 부분의 면적은 주어진 면적/체적에 수용될 수 있다. 각도가 작을수록 유체의 압력 강하가 적다. 가능한 각도는 직선 섹션의 길이와 직선 섹션 사이의 거리에 따라 달라진다. 따라서 절충안이 만들어질 수 있고 본 발명자들은 180도의 각도가 설치하기 쉬운 좋은 절충안을 제공한다는 것을 발견했다.
180도와 다른 각도의 경우, 직선 섹션은 실제로 평행하지 않을 수 있지만, 동일한 수평 평면에서 진행된다는 의미에서 평행한 것으로 여기에서 논의될 것이다.
굴곡 부분은 연속적(또는 매끄러움)일 수 있다. 굴곡 섹션은 또한 또는 선택적으로 불연속적일 수 있다. 그러한 일 실시예에서, 굴곡 섹션은 실질적으로 직선 부분을 사용하여 단계적으로 불연속적이다. 하나의 선택적 또는 추가적인 그러한 실시예에서, 굴곡 섹션은 부드러운 굴곡에 의해 연결된 실질적으로 직선 부분을 사용하여 단계적으로 불연속적이다.
따라서 굴곡 섹션은 적어도 하나의 굴곡 부분과 가능하게는 하나 이상의 직선 부분을 포함한다. 직선 부분은 엄격하게 직선일 필요는 없지만 큰 반경을 갖는 곡률을 갖는 부분일 수 있다.
일 실시예에서, 굴곡 섹션은 반-타원형으로 배열된다.
일 실시예에서, 굴곡 섹션은 반원형으로 배열된다.
일 실시예에서, 굴곡 섹션은 U-형상이 되도록 배열된다.
일 실시예에서, 각각의 굴곡 도관 배열(12)는 각 도관(13, 14)에 대해 5개보다 많은 굴곡 섹션을 포함한다. 이러한 일 실시예에서, 각각의 굴곡 도관 배열(12)는 각 도관(13, 14)에 대해 9개보다 많은 굴곡 섹션을 포함한다. 이러한 하나의 실시예에서, 각각의 굴곡 도관 배열(12)는 각 도관(13, 14)에 대해 15개보다 많은 굽은 섹션을 포함한다. 이러한 일 실시예에서, 각각의 굴곡 도관 배열(12)는 각 도관(13, 14)에 대해 25개보다 많은 굽은 섹션을 포함한다. 이러한 일 실시예에서, 각각의 굴곡 도관 배열은 도 12는 각 도관(13, 14)에 대해 35개 이상의 굴곡 섹션을 포함한다.
도관에는 동일한 유형 또는 다양하거나 다른 유형의 굴곡 섹션이 있을 수 있다.
도관의 굴곡 부분의 수가 증가함에 따라 열교환을 위한 표면도 증가한다. 그러나 도관의 유체에 대한 압력 강하는 또한 증가한다. 따라서 본 발명자들이 깨달은 바와 같이 도관의 길이(굴곡 섹션의 수)를 늘리는 대신 인터리브 도관을 사용하는 것이 유체에 대한 압력 강하를 증가시키지 않으면서 열교환을 위한 표면이 동일하게 유지되기 때문에 더 좋다.
도관이 인터리브되도록 하기 위해 제 1 도관에 대한 제 1 및 제 2 굴곡 섹션은 반경 방향이 아닌 굴곡 섹션의 경우 동일한 반경 또는 범위가 아니며, 하나의 굴곡 섹션은 다른 굴곡 섹션을 부분적으로 둘러싸는 하나의 굴곡 섹션에 의해 도관(13, 14)의 인터리빙을 가능하게 하도록 다른 굴곡 섹션보다 작다.
일 실시예에서, 제 1 도관의 굴곡 섹션은 도관이 굴곡 섹션을 통해 서로 동일한 거리(등거리)에 있도록 함으로써 제 2 도관의 대응하는 굴곡 섹션과 일치하도록 배열된다.
일 실시예에서, 제 1 도관의 굴곡 섹션은 외측 도관이 굴곡 섹션을 통해 내부 도관을 수용하거나 부분적으로 둘러싸도록 배열됨으로써 제 2 도관의 대응하는 굴곡 섹션과 일치하도록 배열된다.
일 실시예에서, 더 작은 굴곡 섹션의 굴곡 반경은 도관 직경의 1.5 내지 2.5배와 동일하다. 일 실시예에서, 더 작은 굴곡 섹션의 굴곡 반경은 도관 직경의 1.75 내지 2.25배와 동일하다. 일 구현예에서, 더 작은 굴곡 섹션의 굴곡 반경은 도관 직경의 2배 이상이다.
이렇게 하면 도관을 통해 운반되는 모든 유체가 방해받지 않고 이동하고 도관의 난류를 줄일 수 있다.
일 실시예에서, 더 작은 굴곡 섹션의 굴곡 섹션은 예를 들어 부스터 기능과 같이 굴곡 섹션의 내부 반경을 변형하지 않는 기술에 기초한 굴곡 기계를 이용하여 제조된다. 그러한 실시예에서, 굴곡 섹션 반경은 도관 직경의 2배보다 작을 수 있다.
직선 섹션을 형성하는 도관의 쌍(즉, 제 1 및 제 2 도관)은 다른 한 쌍의 도관, 즉 다음 섹션으로부터 섹션 거리(도 2에서 D2로 표시됨)에 배열된다. 직선 섹션을 서로 거리를 두고 배치하면 통과하는 공기가 이 보이드로 들어갈 수 있으므로 도관으로 인한 난류가 발생하고 공기 흐름 F와 도관(13, 14) 사이의 노출된 표면이 증가한다. 이는 도관의 유체와 공기 사이의 열 교환을 증가시킨다.
일 실시예에서 단면 거리는 14mm이다. 일 실시예에서, 단면 거리는 12 내지 16 mm 범위이다. 일 실시예에서, 단면 거리는 10 내지 20 mm 범위이다. 일 실시예에서, 단면 거리는 5 내지 30 mm 범위이다.
일 실시예에서 단면 거리는 도관의 직경에 따른다. 그러한 일 실시예에서, 단면 거리는 도관 직경의 2-5배 범위에 있다. 그러한 일 실시예에서, 단면 거리는 도관 직경의 2-3배 범위에 있다. 그러한 일 실시예에서, 단면 거리는 도관 직경의 2배이다.
직선 섹션을 따라, 제 1 및 제 2 도관(13, 14)은 서로로부터 도관 거리(도 2에서 D1로 표시됨)로 배열된다. 평행하지 않은 직선 단면의 경우 거리는 평균 또는 중간점 거리이다. 도관 거리를 낮게 유지함으로써 동일한 영역에 더 많은 도관을 수용할 수 있으므로 공간 사용이 증가하여 공기 흐름에 노출된 동일한 수의 직선 섹션 및 도관 표면에 대해 배터리 장치를 더 작게 만든다. 따라서 도관 거리 D1은 단면 거리 D2보다 작거나 같다.
일 실시예에서 도관 거리는 14mm이다. 일 실시예에서 도관 거리는 12 내지 16mm 범위이다. 일 실시예에서 도관 거리는 10 내지 20mm 범위이다. 일 실시예에서 도관 거리는 5 내지 30mm 범위이다.
일 실시예에서, 도관 거리는 도관의 직경에 따른다. 그러한 일 실시예에서 도관 거리는 도관 직경의 2-5배 범위에 있다. 그러한 일 실시예에서 도관 거리는 도관 직경의 2-3배 범위에 있다. 그러한 일 실시예에서 도관 거리는 도관 직경의 2배이다.
도 3A 및 도 3B는 본 발명에 따른 굴곡된 도관 배열(12)의 선택적인 실시예의 개략적인 평면도를 각각 도시한다. 위에서 언급한 바와 같이, 굴곡 도관 배열(12)는 2개 이상의 도관을 포함할 수 있고, 도 3A는 굴곡 도관 배열(12)가 제 1 도관(13), 제 2 도관(14) 및 제 3 도관(15)을 포함하는 예를 도시한다. 알 수 있는 바와 같이, 도관은 굴곡 섹션(12a)에서 대략 등거리이고 직선 섹션(12b)에서 평행하다. 제 3 도관(15)은 제 1 도관(13)과 제 2 도관(14) 사이에 배열된다. 제 3 도관(15)은 일 실시예에서 굴곡 도관 배열(12)에서 제 3 도관의 연장부에 걸쳐 반복되는 굽은 섹션으로 배열된다.
도 3B는 굴곡 도관 배열(12)가 제 1 도관(13), 제 2 도관(14), 제 3 도관(15) 및 제 4 도관(16)을 포함하는 예를 도시한다. 직선 섹션(12b). 알 수 있는 바와 같이, 제 4 도관(16)은 제 1 도관(13)과 제 3 도관(15)에 인접한 제 2 도관(14) 사이에 배열된다.
일 실시예에서, 제 3 도관(15)은 제 1(15a) 및 제 2(15b) 굴곡 섹션을 이용하여 굴곡 배열되고, 제 4 도관(16)은 제 1(16a) 및 제 2 굴곡 섹션(16b)을 이용하여 굴곡 배열되고, 여기서 제 3 도관의 제 1 굴곡 섹션(15a)은 도 15는 제 4 관로(16)의 제 1 굴곡 섹션(16a)에 대응하고, 제 3 관로(15)의 제 2 굴곡 섹션(15b)는 제 4 관로(16)의 제 2 굴곡 섹션(16b)에 대응한다.
일 실시예에서, 2개(또는 그 이상)의 굴곡 도관 배열은 선택적으로 또는 추가로 굴곡 도관 배열에 더 많은 도관을 갖도록 중첩되거나 끼워져 배열될 수 있다. 그러한 실시예에서, 섹션 거리는 그 다음 네스팅된 굴곡 도관 배열로부터 섹션을 수용하기 위해 섹션들 사이에서 변할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 장치(10)는 하나 이상의 굴곡 도관 배열(12)를 포함하고, 도 4A는 제 1 굴곡 도관 배열(12-1) 및 제 2 굴곡 도관 배열(12-2)을 포함하는 배터리 장치(10)의 개략적인 평면도를 도시한다. 도시를 위해 2개의 굴곡 도관 배열만 도 4A에 표시된다. 알 수 있는 바와 같이, 제 1 굴곡 도관 배열(12-1)는 제 2 굴곡 도관 배열(12-2)의 상부에 배열된다. 굴곡 도관 배열을 서로의 상부에 적층함으로써, 여러 개의 굴곡 도관 배열(12)가 동일한 배터리 장치(10)에 수용될 수 있다.
일 실시예에서, 제 1 굴곡 도관 배열(12-1)는 제 2 굴곡 도관 배열(12-2)의 상부에 직선으로 배열된다. 이것은 배터리 장치의 전체 크기를 만들고 분배 및 수집 도관의 크기를 작게 만드는 이점이 있다.
일 실시예에서, 제 1 굴곡 도관 배열(12-1)는 제 2 굴곡 도관 배열(12-2)의 상부에 배열되지만 공기의 흐름 방향으로 오프셋된다. 일 실시예에서, 제 1 굴곡 도관 배열(12-1)는 오프셋 거리(도 6에서 D4 참조)만큼 제 2 굴곡 도관 배열(12-2)를 오프셋한다. 이것은 공기의 흐름이 받아들여질 때 굴곡 도관 배열 사이에 생성된 난류를 감소시켜 압력 강하를 최소화하는 이점이 있다.
일 실시예에서 오프셋 거리는 14mm이다. 일 실시예에서 오프셋 거리는 12 내지 16mm 범위에 있다. 일 실시예에서 오프셋 거리는 10 내지 20mm 범위이다. 일 실시예에서 오프셋 거리는 5 내지 30mm 범위이다.
일 실시예에서 오프셋 거리는 도관의 직경에 의존한다. 그러한 일 실시예에서 오프셋 거리는 도관 직경의 2-5배 범위에 있다. 그러한 일 실시예에서 오프셋 거리는 도관 직경의 2-3배 범위에 있다. 그러한 일 실시예에서 오프셋 거리는 도관 직경의 2배이다.
제 1 굴곡 도관 배열(12-1)는 제 2 굴곡 도관 배열(12-2)로부터 수직 거리(D3)에 배열된다.
일 실시예에서, 수직 거리(D3)는 3 내지 7 mm이다. 일 실시예에서, 수직 거리는 5mm이다.
일 실시예에서, 수직 거리(D3)는 도관의 직경에 비례한다. 그러한 일 실시예에서, 수직 거리(D3)는 도관 직경의 0.5 내지 1배 범위에 있다.
수직 거리(D3)는 일 실시예에서 2개의 굴곡 도관 배열 사이의 최소 거리이다. 일부 도관은 서로 더 멀리 떨어져 있을 수 있지만 더 작지는 않다.
수직 거리(D3)는 일 실시예에서 2개의 굴곡 도관 배열 사이의 평균 거리이다.
굴곡 도관 배열 사이의 (최소) 수직 거리를 보장함으로써 공기의 흐름에 통과할 통로가 제공되어 압력 강하 및/또는 배터리 장치를 통한 공기의 흐름을 구동하는 데 필요한 전력 및 공기 흐름의 강하는 낮고 수용 가능한 수준으로 유지될 수 있다. 필요한 실제 최소 거리는 공기 흐름과 필요한 최소 압력 강하에 따라 다르다.
도 4B는 적어도 제 1 및 제 2 굴곡 도관 배열(12-1, 12-2)를 포함하는 본 발명에 따른 도관 배열(12)의 측면도를 도시한다. 볼 수 있는 바와 같이 굴곡 도관 배열은 공기의 흐름에 대해 기울어져 배열될 수 있다. 일 실시예에서, 이것은 도관 배열의 후방 부분보다 더 높은 위치에 굴곡 도관 배열의 전방 부분을 배열함으로써 달성된다. 도 4B는 예시를 위해 크게 과장된 경사각 감마를 예시한다. 일 실시예에서, 틸트 각도는 도 4B에서 점선으로 표시된 바와 같이 공기의 흐름 방향에 대해 5도 내지 -5도 범위이다. 일 실시예에서, 경사각은 1 내지 -5도 범위이다. 일 실시예에서, 경사각은 1 내지 -2도 범위이다. 전방 부분이 후방 부분보다 높은 경사각으로 도관 배열(12)를 배열함으로써, 시스템 외부로 임의의 기포를 운반하는 것이 더 쉬울 것이다. 틸트 각도가 상대적으로 작기 때문에, 공기의 흐름은 여전히 배터리 장치(10)를 통해 방해받지 않고 흐를 수 있다.
일 실시예에서, 틸트 각도는 실질적으로 0도이다(제조 변형을 유보함).
도 5는 실제적인 수의 굴곡 도관 배열(12)를 포함하는 굴곡 도관 배열(12)의 장치의 개략적인 측면도를 도시한다. 도 5의 예에는 40개의 굴곡 도관 배열(12)가 모두 적층되고 교대 로 서로 오프셋 되어 있다..
도 6은 여러 개의 굴곡 도관 배열(12-1-12-4)의 도관(13, 14)의 개구를 보여주는 단면 컷아웃의 개략적인 측면도를 도시한다. 도 6에서, 다양한 거리(D1-D4)가 도시되고, 도 6의 예에서, 거리(D1-D3)는 실질적으로 동일하고 오프셋 거리(D4)는 다른 거리의 절반과 대략 동일하다(D4=D1/2).
일 실시예에서, 본 명세서에 따른 배터리 장치(10)는 30 내지 80개의 굴곡 도관 배열을 포함하고, 각각은 10 내지 20개의 굽은 섹션을 포함한다.
본 명세서에 따른 배터리 장치를 사용하는 것은 몇 가지 이점을 갖고 개선된 열 교환을 제공한다. 이렇게 향상된 열 교환은 부분적으로 굴곡 도관의 배열과 도관 사이의 거리 사이의 관계로 인한 것이다. 본 명세서에 따른 배터리 장치의 열 교환은 도관의 실제 재료가 덜 중요할 정도로 매우 효율적인 것으로 밝혀졌다. 그러나, 일 실시예에서, 도관은 황동 또는 황동 합금으로 만들어진다. 일 실시예에서, 도관은 알루미늄 합금으로 만들어진다. 일 실시예에서, 도관은 구리 또는 구리 합금으로 만들어진다. 일 실시예에서, 도관은 스테인리스 스틸로 만들어진다. 일 실시예에서, 도관은 플라스틱으로 만들어진다.
일 실시예에서, 굴곡 도관 배열은 분배 도관(19) 및 수집 도관(20)에 대한 연결에 의해 제자리에 유지된다.
일 실시예에서, 굴곡 도관 배열(12)은 굴곡 도관 배열(12)중 적어도 일부 사이에 배열된 지지부(17)에 의해 서로 최소 거리로 유지된다. 이것은 도관이 더 얇은 재료로 만들어질 수 있고 특히 분배 및 수집 도관에 대한 연결이 덜 견고하게 만들어질 수 있다는 이점이 있다.
도 7은 2개의 지지부(17-1, 17-2)의 개략적인 측면도를 도시한다. 각각의 지지부는 제 1(상부) 측면(17A) 및 제 2(하부) 측면(17B)으로 배열된다. 적어도 하나의 측면은 원형, 반원형, 직사각형, U자형 또는 다른 형태일 수 있는 적어도 하나의 컷아웃(17C)와 함께 배열되며, 도관(13, 14)(또는 15, 16은 도 7에 도시되지 않음)을 수용하도록 크기가 조정된다. 지지부의 길이는 굴곡 도관 배열(12)의 길이에 따라 변할 수 있고, 도 7의 길이는 예시 목적으로 선택되고 4 내지 5개의 직선 섹션을 유지하도록 배열된다는 점에 유의해야 한다.
일 실시예에서, 컷아웃(17C)은 그룹으로 배열되고, 그룹 내의 컷아웃의 수는 굴곡 도관 배열의 도관의 수에 대응한다. 도 7에 도시된 예 에서, 각 그룹에는 2개의 컷아웃(17C1, 17C2)이 있다.
그룹의 각 컷아웃(17C) 사이의 거리는 직선 섹션의 도관 사이 거리; D1에 실질적으로 대응(가공으로 인한 편차 내에서 허용 오차를 허용하기 위해)한다. 각 컷아웃 그룹 사이의 거리는 직선 섹션 사이의 거리; D2와 실질적으로 일치(가공으로 인한 편차 내에서 허용 오차를 허용하기 위해)한다.
지지부(17) 그룹의 제 1 측면(17A)의 컷아웃(17C)와 제 2 측면(17B)의 컷아웃 사이의 거리는 굴곡 도관 배열 사이의 거리; D3에 실질적으로 대응(가공으로 인한 편차 내에서 허용 오차를 허용하기 위해)한다.
일 실시예에서, 컷아웃(17C)는 각각의 직선 섹션의 도관(13, 14)을 각각 수용하도록 크기 및 형상이 결정된다. 도 7에서 이것은 컷아웃(170, 17C2)으로 표시되어 있다. 이는 보다 안정적인 배열을 가능하게 하여 도관의 진동을 방지하거나 감소시킨다.
일 실시예에서, 컷아웃(17C)는 도관 섹션, 즉 각각의 직선 섹션의 제 1, 제 2 등의 도관을 수용하도록 크기 및 형상이 결정된다. 도 7에서 이것은 컷아웃(17C')으로 표시된다. 이것은 더 가벼운 지지를 가능하게 하고(재료 비용을 절약함) 더 쉽게 장착할 수 있다.
위의 도관 거리(D1) 및 단면 거리(D2)와 관련하여 개시된 바와 같이, 컷아웃 거리도 동일할 수 있다.
굴곡 도관 배열(12) 및 지지부(17)를 장착할 때, 제 1 굴곡 도관 배열(12)(도 7에 도시되지 않음)의 도관(13, 14)은 도 7에서 화살표로 표시된 바와 같이 제 1(하부) 지지부(17-1)의 제 1(상부) 측면(17A)의 컷아웃(17C)(예: 170, 17C2, 17C') 내에 장착되거나 배치된다. 그런 다음 제 2(상부) 지지부(17-2)는 도 7에서 화살표로 표시된 바와 같이 제 2(상부) 지지부(17-2)의 제 2(하부) 측면(17B)의 컷아웃(17C)이 도관(13, 14)을 수용하도록 상단에 배치된다. 도 7에서 알 수 있는 바와 같이, 컷아웃 사이의 섹션은 일 실시예에서 지지부가 장착된다.
일 실시예에서, 제 1 지지부(17-1)의 2개의 컷아웃(17C) 사이의 적어도 하나의 섹션에 홀(17D)이 배열된다. 이러한 일 실시예에서, 제 2 지지부(17-2)의 2개의 컷아웃(17C) 사이의 대응하는 섹션에 대응하는 홀(17D')이 배열된다. 이러한 선택적 또는 추가적인 실시예에서, 제 2 지지부(17-2)의 2개의 컷아웃(17C) 사이의 대응 섹션에 대응 핀(17E)이 배열된다.
홀(17D)을 대응하는 홀(17D)과 정렬함으로써, 두 개의 지지부(17-1, 17-2)는 홀(17D 및 17D)을 통해 나사, 핀, 볼트 또는 기타 부착 수단(도시되지 않음)을 삽입함으로써 서로 부착될 수 있다. 선택적으로 또는 추가적으로, 핀(17E)은 2개의 지지부를 부착하기 위해 홀(17D) 내로 그리고 홀(17D)을 통해 삽입된다.
지지부를 서로 부착함으로써 보다 안정적인 배열이 제공된다.
일 실시예에서, 도 7에 도시된 바와 같이, 지지부(17)의 제 1 측면(17A) 및 제 2 측면(17B)은 서로에 대해 지지 각도(A)로 배열된다. 이것은 부착 수단이 장착 시에 굴곡 도관 배열(12) 내부에 있는 측면 대신에 비스듬히 위에서 삽입될 수 있기 때문에 보다 쉬운 조립 또는 장착을 가능하게 한다.
일 실시예에서, 컷아웃(17C)은 직사각형이다. 일 실시예에서, 컷아웃(17C)은 U-형상이다. 일 실시예에서, 컷아웃(17C)는 반원형이다.
도 8은 복수의 지지부(17-1, 17-2, 17-3)가 서로에 대해 장착될 수 있는 방법의 개략도를 도시하며, 여기서 지지부는 점선 화살표로 표시된 바와 같이 비스듬히 결합될 수 있다.
일 실시예에서, 장착을 단순화하기 위해 배열의 하단 또는 상단에 베이스 지지부(17-0)가 있을 수 있으며 지지부가 비스듬히 기울어진 것처럼 지지부는 다른 지지부에 결합될 때까지 스스로 서지 않는다. 일 실시예에서, 그러한 베이스 지지부(17-0)는 하우징(11)의 일부이거나, 하우징(11)에 포함되거나 결합된다. 일 실시예에서, 베이스 지지부(17-0)는 상부면(17A)이 컷아웃(17C)(및 하부 무게를 줄이거나 다른 구조를 수용하기 위한 컷을 제외하고는 그렇지 않다. 일 실시예에서, 베이스 지지부(17-0)는 상부 측면(17A)이 하부 부분에 대해 제 2 각도 B로 배열되도록 배열되며, 여기서 제 2 각도 B는 각도 A의 절반에 90도를 더한 것과 실질적으로 동일하다.
도 1로 돌아가서, 배터리 장치(10)는 일 실시예에서 환기 시스템(1)에 배열된다. 그러나 배터리 장치는 공기(또는 다른 가스) 흐름에서 에너지가 추출되는 모든 시스템에 배치될 수 있다.
작동시, 배터리 장치(10)는 냉매와 같이 배터리 장치가 수용하도록 배열된 유체를 더 포함한다. 유체는 도관(13, 14)을 통해 이송된다. 일 실시예에서, 유체는 염수이다. 일 실시예에서, 유체는 도관(13, 14)을 냉각하도록 구성되며, 이는 차례로 주변 배기 공기를 냉각시킬 것이다. 유체는 선택적으로 도관을 가열하는 데 사용될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 이러한 배기 공기 흐름 F의 공통 온도는 20°C ~ 32°C이고 이송되는 유체의 공통 온도는 -10°C ~ 20°C이며 이는 배기 공기의 4°C에서 18°C 사이의 온도 강하를 달성할 수 있음을 의미한다. 따라서, (냉각) 유체 및 도관(13, 14)의 배열은 배기 공기를 냉각함으로써 배기 공기의 흐름(F)에서 에너지를 추출하고 또한 배기 공기 응축수의 수분 함량의 일부로 방출된 에너지를 추출하도록 구성된다.
종래 기술의 배터리 장치에서는 배터리 장치가 너무 빨리 막혀서 효율적으로 작동하지 않을 것이기 때문에 사전 여과가 필요하다.
그러나, 본 발명의 배터리 장치(10)는 사전 필터링이 필요하지 않은 방식으로 구성된다. 본 발명의 개시된 배터리 장치의 설계는 공기 흐름의 압력 강하를 최소화하고, 따라서 공기 흐름이 (상대적으로) 방해받지 않고 통과할 수 있도록 한다.
이것은 공기 흐름이 배터리 장치를 방해받지 않고 (상대적으로) 통과하도록 하여 오염 입자(예: 그리스, 그을음, 습기 등)가 배터리 장치를 통과할 수 있도록 하는 굴곡 섹션 배열의 공기 역학적 특성에 의해 가능하며, 배터리 장치(10)의 내부 구조(굴곡 섹션 배열 등)와 충돌 및 접착 없이, 배터리 장치 막힘의 위험을 방지하거나 적어도 감소시킨다.
따라서 배터리 장치(10)는 사전 여과 없이 오염된 공기에서 작동할 수 있다.
배터리 장치(10)로 되돌아가는 냉각 유체는 배터리 장치(10)의 도관(13, 14)과 두 개의 파이프에 의해 이에 연결된 선택적 펌프 사이에서 폐쇄 루프로 흐르도록 배열 된다. 펌프는 예를 들어 열 교환기, 열 펌프 또는 아래에서 논의되는 가열 시스템(4,5)과 같은 임의의 다른 적절한 장치로 대체될 수 있지만, 지금은 펌프로 지칭될 것이다. 펌프는 적절한 온도로 냉각된 냉각 유체를 공급한다. 배터리 장치(10)에 진입할 때 냉각 유체의 바람직한 온도는 -10℃ 내지 20℃이다. 냉각 유체가 배터리 장치 (10 )의 도관(13, 14)을 통과하고 도관(13, 14)을 냉각함에 따라, 이제 복귀하는 냉각 유체는 더 높은 온도를 갖는다. 냉각 유체는 폐쇄 루프 내에서 배터리 장치(10) 및 도관(13, 14)으로 복귀하기 전에 임의의 적절한 장치에 의해 적절한 온도로 다시 냉각된다. 냉각 유체와 복귀 냉각 유체 사이의 온도 차이는 4°C 및 18°C 사이일 수 있다. 흐르는 배기 공기로부터 추출된 에너지는 전체 시스템의 에너지 소비를 줄이는 데 사용될 수 있다. 예를 들어 환기 시스템(1)이 작동하는 건물이나 방을 가열한다. 또한, 위에서 논의된 바와 같이, 여기의 교시는 에너지가 추출되고 냉각을 위해 재사용되는 냉각 시스템에 동등하게 잘 적용될 수 있다는 점에 주목해야 한다.
도 9는 도 1과 같은 환기 시스템의 배터리 장치(10)가 열교환 시스템(4, 5)용 배터리 장치로 사용되는 시스템(1)의 개략도를 도시한다. 본 발명의 배터리 장치를 열교환 시스템과 연결하는 것이 가능하고 도 9는 단지 하나의 예를 도시한다. 한 예에서, 열교환 시스템은 에너지가 추출되고 난방을 위해 재사용되는 난방 시스템이다. 또한, 위에서 논의된 바와 같이, 여기의 교시는 에너지가 추출되고 냉각을 위해 재사용되는 냉각 시스템에 동등하게 잘 적용될 수 있다는 점에 주목해야 한다.
열교환 시스템(4, 5)은 일반적으로 제 1 유닛(4) 및 제 2 유닛(5)을 포함한다. 일 실시예에서, 제 1 유닛(4)은 도관(7)을 통해 배터리 장치(10)로부터 유체를 수용하고 유체를 제 2 유닛으로 이송하도록 배열된 펌프이다. 이러한 실시예에서 배터리 장치의 유체는 예를 들어 공급 공기를 가열 또는 냉각하기 위해 열교환 시스템의 매체와 열교환(HE)을 겪도록 하여 다음과 같이 추출된 에너지를 재활용하거나 재사용할 수 있다. 배터리 장치. 그런 다음 유체는 도관 9 및 6을 통해 배터리 장치로 반환된다.
일 실시예에서, 제 1 유닛은 도관(6, 7)을 통해 배터리 장치(10)로부터 유체를 수용 및 복귀시키고 배터리 장치(10)로부터 수용된 유체가 도관(8, 9)을 통해 제 1 유닛(4)과 제 2 유닛(5) 사이에서 이송되는 열교환 시스템의 유체와 열교환(HE)을 거치도록하게 배열된 열 펌프이다. 이러한 실시예에서, 열교환 시스템의 유체는 예를 들어 열교환 시스템의 매체와 열교환을 겪도록 허용된다. 공급 공기를 가열하거나 냉각하여 배터리 장치에서 추출한 에너지를 재활용하거나 재사용한다.
이러한 열교환 시스템(4, 5)은 알려져 있고 더 이상의 설명이 필요하지 않으며, 그것들이 너무 잘 알려져 있기 때문에 간결함을 위해 많은 세부사항과 변형이 생략되었다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, 제 1 유닛(4)이 펌프인 실시예에서, 열교환 시스템의 펌프는 배터리 장치(10)의 펌프(21)에 의해 구현되거나 교체될 수 있으며, 두 시스템은 펌프를 공유한다.
도 2로 돌아가면, 배터리 장치(10)는 펌프(21)로부터 유체(가열 시스템의 예에서 냉각 유체 및 냉각 시스템의 예에서 가열 유체)를 수용하도록 배열된 분배 도관(19)을 더 갖는다. 도 2에서 4,5로 참조된 점선 상자에 의해 유체는 또한 도 9와 관련하여 논의된 바와 같이 추가 또는 외부 시스템(4,5)을 통해 펌핑될 수 있다. 분배 도관(19)은 굴곡 도관 배열(12)의 도관(13, 14)의 각각 하나 또는 적어도 복수에 유체를 분배하도록 배열된다. 또한, 배터리 장치(10)는 유체가 굴곡 도관 배열(12)의 도관(13, 14)을 통해 이송된 후 유체를 수용하고 이를 가능하게하는 가열 시스템(4,5)을 통해 펌프(21)로 되돌리도록 배열된 수집 도관(20)을 포함한다.
일 실시예에서 분배 도관(19)은 유체를 복수의 굴곡 도관 배열(12)에 분배하도록 배열되고, 그러한 일 실시예에서 분배 도관(19)은 배터리 장치(10)의 모든 굴곡 도관 배열(12)에 유체를 분배하도록 배열된다.
유사하게, 일 실시예에서 수집 도관(20)은 복수의 굴곡 도관 배열(12)로부터 유체를 수집하도록 배열되고, 그러한 일 실시예에서 수집 도관(20)은 배터리 장치(10)의 모든 굴곡 도관 배열(12)로부터 유체를 수집하도록 배열된다.
이러한 집합적 분배 및 수집 은 유체의 압력 강하를 최소화할 수 있는 굴곡 도관 배열의 영리한 배열로 가능하다. 이것은 또한 단순화된 제조 및 설치를 가능하게 한다.
도 2의 예시적인 실시예에서, 분배 도관(19)은 공기 흐름(F)의 하류에 배열되고 수집 도관(20)은 상류에 배열된다.
이것은 보다 효율적인 열 교환을 가능하게 한다.
여기서 스프링클러 장치(23)라고 하는 물 분배 장치는 배터리 장치(10) 및/또는 환기 시스템(1)에 더 포함될 수 있다.
유리하게는, 스프링클러 장치(23)는 배터리 장치(10)를 세척하기 위해 챔버(22)로부터 가열된 물을 모을 수 있다.
분로 밸브(29)는 또한 환기 시스템(1)에 배열될 수 있다.
상술한 바와 같은 배터리 장치(10)는 많은 장점을 갖는다. 배터리 장치(10)는 사전 필터링 없이도 난방 시스템에서 더 사용할 에너지를 추출할 수 있다. 알려진 환기 시스템에서 이 두 가지 기능((열) 배터리 및 사전 필터링)은 분리되어 두 개의 서로 다른 장치를 사용하여 필터링과 에너지 추출을 모두 수행한다. 예를 들어, 정기적으로 수행되어야 하는 필요한 청소 및 유지 보수 작업의 양이 너무 많고 위에 제시된 배터리 장치(10)에서만큼 효율적이지 않기 때문에 이것은 유익하지 않았다. 또한 사전 필터링은 공기 흐름의 불가피한 압력 강하를 유발하여 배터리 장치의 열교환 효율을 낮추거나 보상해야 하는 시스템의 전력 소비를 증가시키며 시스템의 낮은 에너지 효율로 이어진다. 에너지 추출을 가능하게 하는 장치는 그리스, 그을음 등과 같은 원치 않는 입자를 처리하는 데 적합하지 않은 경우가 많다. 이러한 입자는 장치에 달라붙어 장치의 효율성에도 영향을 미칠 수 있다. 또한, 오늘날 사용되는 필터 유닛은 에너지 추출 유닛이 원치 않는 입자로부터 완전히 보호되도록 배기의 흐름을 필터링할 수 없다. 여과되지 않은 공기에서 작동할 수 있을 만큼 충분히 견고하여 환기 시스템의 효율성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 에너지를 덜 요구하는 팬 장치를 환기 시스템에 사용할 수 있다. 이는 이전에 사용된 에너지 추출 장치가 배기 공기가 흐르는 과정에서 장애물을 생성하여 원하는 흐름을 생성하기 위해 더 강한 팬을 요구하기 때문이다.
항상 어느 정도의 오염물이 축적될 것이기 때문에 - 여기에 교시된 굴곡 도관 배열의 영리한 배열을 사용하는 경우에도, 배터리 장치(10)는 또한 자가 세척되도록 배열될 수 있다.
배터리 장치는 오염 물질을 포함하는 배기 공기의 흐름을 수용하도록 구성되며, 상기 배터리 장치는 외부 표면을 갖는 적어도 하나의 도관을 포함하고, 도관은 제 1 온도 및 제 2 온도를 갖도록 구성되고, 여기서 도관이 제 1 온도를 가질 때 온도 응축 및 오염 물질의 입자 층이 도관의 외부 표면에 형성되고, 도관이 제 2 온도를 가질 때 응축 및 입자 층이 동결되고 후속적으로 균열이 발생하여 입자 층이 도관으로부터 분리된다.
이는 배터리 장치가 깨끗하게 유지되고 그리스 입자 및 기타 오염 물질의 응집이 배터리 장치를 막히지 않기 때문에 유리하다. 자가 세척 방식이므로 사람의 도움이나 별도의 매체나 약품의 첨가가 필요하지 않으며 자동으로 세척된다. 형성된 오염 물질 층을 동결로 깨뜨리기 위해 오염 물질 입자가 배터리 장치의 표면에 남아 있지 않은 효율적인 세척 프로세스가 발생한다. 예를 들어 스프링클러 장치(23)에 의해 제공되는 뜨거운 물 스프레이에 의해 또는 도관을 통해 제 2(더 높은) 온도에서 유체를 흐르게 함으로써 도관에서 오염물 의 부착된 층 을 제거할 수 있다.
일 실시예에서, 환기 시스템이 제공되며, 여기서 적어도 하나의 도관은 유체를 수용하도록 배열되고, 제 1 및 제 2 유체 온도를 추정하도록 배열되고, 여기서 유체가 제 1 유체 온도를 추정할 때, 도관은 제 1 온도를 추정하고 유체가 제 2 유체 온도를 추정할 때 도관은 제 2 온도를 추정한다.
일 실시예에서, 도관은 유체의 온도를 조절함으로써 유체가 제 2 유체 온도를 취하게 함으로써 제 2 도관 온도를 취하게 된다.
일 실시예에서, 도관은 기류를 조절함으로써 제 2 도관 온도를 취하게 된다.
일 실시예에서, 제 2 온도가 0 내지 -60℃의 범위에 있는 자가-세정 배터리 장치가 제공된다. 바람직하게는, 제 2 온도는 -3 내지 -20℃, 보다 바람직하게는 -8 내지 -12℃이다. 이러한 온도 간격은 형성된 얼음 층이 오염 물질 층에 균열을 일으키도록 한다.
상세한 설명에서 설명할 바와 같이, 구조에 균열이 생기는 것은 얼음층이 아니라 얼음층이 입자층에 균열을 일으키므로 입자층이 입자층에 대한 응집력을 해제하거나 도관의 외부 표면을 그리핑하게 한다.
많은 상황에서 배터리 장치(10)를 포함하는 환기 시스템(1)은 배기 공기가 효과적으로 관리되어야 하는 그리스, 그을음, 먼지, 때 또는 다른 유형의 입자와 같은 오염 물질을 포함하는 환경에 위치한다. 이러한 환경은 예를 들어 해양 환경, 건조기 시스템 또는 대규모 식당 주방, 제과점 또는 설명된 오염 물질 또는 기타 입자가 공기 중으로 운반되는 기타 환경일 수 있다.
배터리 장치(10)는 환기 덕트(2)로 유입되고 배터리 장치(10)를 통과하는 오염 물질을 포함할 수 있는 배기 공기의 흐름(F)을 수용하도록 설계 및 배열되며, 여기서 오염 물질 중 일부는 배터리 장치의 도관(13, 14)과 충돌할 수 있다. 그리고 오염 물질의 층이 시간이 지남에 따라 천천히 형성된다.
그러나, 본 명세서에 따른 배터리 장치(10)는 영리한 방식으로 자가-세정되도록 배열될 수 있으며, 도 10A-10D를 참조하여 아래의 설명은 배터리 장치(10)가 어떻게 배터리 장치로부터 오염 물질을 제거하고 자체억으로 세척될 수 있는지를 보여주며, 도 10은 도관 벽(28) 및 오염 물질 층(25)의 일련의 개략도이다. 먼저, 배터리 장치(10)는 환기 시스템(1)에 배열된다. 일 실시예에서, 배터리 장치(10)의 도관(13, 14) 그다음 제 1 도관 온도(Tci) 또는 도관 냉각 온도(Tci)를 추정하게 된다.
일 실시예에서 도관이 제 1 도관 온도(Tci)를 추정하게 하는 것은 제 1 유체 온도 TFI를 갖는 유체를 순환시킴으로써 달성된다. 따라서, 도관(13, 14 )은 유체의 온도(TFI)에 가까운 온도(Tci)를 추정한다. 제 1 도관 온도 (Tci)로 인해 도관(13, 14)의 외부 표면(28)에 응축이 형성될 것이다.
유체와 도관은 적어도 온도 변화가 발생한 후 초기 기간 이후에 유체와 도관 사이의 열 전달로 인해 실질적 으로 동일하거나 적어도 서로 상응하는 온도를 갖기 때문에, 도관의 온도를 변경하는 것은 유체의 온도를 변경하는 것과 일치하며 그 반대도 마찬가지이다.
배기 공기(F)의 흐름은 배터리 장치(10)에 제공되고 공기는 도관(13, 14) 사이 또는 옆에서 흐른다.
일 실시예에서, 도관이 제 1 도관 온도(Tci)를 추정하도록 하는 것은 도관(및 또한 유체)을 가열할 제 1 도관 온도(Tci) 보다 높은 비교적 높은 온도를 갖는 배기 공기의 흐름에 의해 달성되고, 도관은 유체 온도와 공기 흐름의 온도에 따라 달라지는 제 1 도관 온도를 추정한다.
배기 공기 흐름(F)의 입자는 도관(13, 14)의 외부 표면(28)과 충돌하여 부착될 것이다. 따라서 오염 물질 층(25)이 표면(28)에 형성된다.
오염층(25)을 제거하기 위해, 즉 세정 공정에 의해 배터리 장치(10)를 세정하기 위해, 유체는 제 2 유체 온도(TF2) 또는 동결 온도를 상정하게 된다. 제 2 온도(TF2)는 제 1 온도(TFI)보다 낮다. 이것은 도관(13, 14)이 제 2 유체 온도(TF2)에 실질적으로 대응하는 제 2 도관 온도(Tc2)를 추정하게 한다.
일 실시예에서, 유체를 냉각시키거나 유체를 교체하는 것과 같이 유체의 온도를 능동적으로 변경하거나 조절함으로써 유체는 제 2 유체 온도(TF2)를 추정하게 된다.(따라서 도관은 제 2 도관 온도를 추정하게 됨). 그러한 실시예에서, 유체는 유체를 가열하거나 유체를 교체하는 것과 같이 유체의 온도를 능동적으로 변경하거나 조절함으로써 제 1 유체 온도(TF1)를 취하게 된다.
일 실시예에서, 유체는 도관이 제 2 도관 온도 Tc2를 추정하도록 함으로써 제 2 유체 온도(TF2)를 추정하고, 이에따라 공기의 흐름 F를 조정함으로써 유체를 냉각시킨다. 본 발명자들이 깨달은 바와 같이 공기의 흐름은 도관에 대한 가열 효과를 가지며, 따라서 공기의 흐름은 다른 방식으로 단순히 공기의 흐름을 조정함으로써 도관(13, 14)의 온도를 조절하여 도관이 다른 온도를 추정하도록 하는 데 사용될 수 있다.
공기의 적응은 유체의 적응 또는 조절에 추가되거나 대안이 될 수 있다는 점에 유의해야 한다.
일 실시예에서, 공기의 흐름은 공기의 흐름을 감소시킴으로써 적응된다.
일 실시예에서, 공기의 흐름은 공기의 흐름을 정지시킴으로써 적응된다.
일 실시예에서, 공기의 흐름은 공기의 흐름에서 시원한 공기를 분류함으로써 적응된다. 시원한 공기는 분류 밸브(29)를 통해 유입될 수 있다. 시원한 공기는 외부 공기일 수 있으며, 이 경우 추가 냉각이 필요하지 않으므로 에너지 소비를 더욱 절약할 수 있다.
일 실시예에서, 공기의 흐름은 유체를 순환시키는 동안 적응된다. 따라서 유체는 공기 흐름에 의해 더 이상 가열되지 않으며 도관은 제 2 온도가 제 1 온도보다 낮은 것으로 추정한다.
특히 외부 공기의 감소, 정지 또는 분로를 통해 공기의 흐름을 단순히 적응시키는 것은 수행하는 데 에너지가 필요하지 않지만 실제로 전력 소비를 줄이므로 환기 시스템의 전체 전력 소비가 감소하며 청소 프로세스가 매우 효율적이고 환경 친화적이다.
제 2 냉각 온도(Tc2)(일부 실시예에서 제 2 유체 온도(TF2))는 도관(13, 14)의 표면(28) 상의 결로(26) 및 오염 물질 층(25)을 동결시키기 위해 선택된다.
따라서 응축은 얼음 층(261)으로 변한다. 도관(13, 14)이 항상 얼음 층(261)에 의해 덮일 필요는 없다는 점에 유의해야 한다.
세척 과정이 진행 중일 때만 도관(13, 14)에 얼음층(261)이 강제로 형성된다. 따라서 유체 또는 도관을 항상 결로(26)를 동결시키기에 충분한 온도로 유지하기 위해 에너지가 필요하지 않다. 청소 과정은 정기적으로 수행된다. 각 청소 이벤트 사이의 시간 범위는 배터리 장치(10)가 배치된 환경, 공기 유량 등에 따라 다르다.
배터리 장치(10)가 외부 표면(28)에 결로를 형성하기 위해 추가 수분이 필요한 경우, 수분이 추가될 수 있으며, 그 전에 도관(13, 14)이 제 2 도관 온도(Tc2)를 추정하기 전에 - 예를 들어 도관에 물을 뿌림 13, 14에는 스프링클 장치가 있다. 선택적으로, 또는 추가적으로, 입자가 도관에 부착되기 전에 추가적인 수분이 첨가된다. 자가 청소 과정에서 환기 시스템 기능을 끄는 것이 좋으나 반드시 그렇게 해야 하는 것은 아니다.
이러한 스프링클 장치는 또한 도관(13, 14)을 후속적으로 분무 세척하는 데 사용될 수 있다.
도관(13, 14)은 형성된 얼음 층(261)과 오염 물질 층(25)이 갈라질 때까지 제 2 온도 Tc2로 유지되어, 낮은 온도 Tc2, TF2로 인해 오염 물질 층(25)이 외부 표면(28)으로부터 멀어지게 한다. 일 실시예에서, 도관(13, 14)은 공기 흐름(F)을 적응시키면서 유체를 순환시킴으로써 제 2 온도(Tc2)로 유지된다. 적어도 도관이 다시 더 높은 온도를 추정할 때, 예를 들어 열교환 시스템이 꺼질 때(도관을 냉각하기 위해 유체가 순환되지 않음), 유체가 더 높은 온도를 추정하거나 환기 시스템이 활성화될 때, 공기 흐름이 도관을 가열하여 얼음 층(261)과 오염 물질 층(25)의 균열된 조합은 따라서 도관(13, 14)으로부터 오염 물질 층(25)을 분리하고 도관(13, 14)에서 떨어져 나가게 된다.
얼음층과 입자층을 분해하는 과정은 다음에서 보다 자세히 설명한다. 도 10a에서 볼 수 있는 바와 같이 도관의 외부 표면(28)이 확대되어 도시되어 있다. 일련의 도 10A-10D는 축척이 아니며 일부 비율은 응축층의 두께와 같은 설명을 위해 크게 과장되었다.
응축층(26)은 도관 온도가 제 1 도관 온도일 때(예를 들어, 제 1 온도가 섭씨 0도 이상일 때) 외부 표면(28)에 형성된다. 응축층은 자연 흡착을 통해 형성될 수 있으며, 특히 도관이 금속으로 만들어지면 응축층이 형성되도록 하는 데 에너지가 필요하지 않다.
응축층은 매우 얇을 수 있으며 특정 두께를 가질 필요는 없다. 다만, 본 명세서에 개시된 세정 공정은 실제로 에너지를 절약하기 때문에 여러 번 반복될 수 있으므로 높은 효율이 필요하지 않다는 점에 유의해야 한다.
응축층은 또한 환기 시스템으로 분무되는 유체를 포함할 수 있다.
표면이 완전히 매끄럽지 않기 때문에 응축이 형성될 수 있는 포켓이 항상 있다.
도 10A에 도시된 바와 같이, 오염물질 층(25)은 그 구조, 특히 표면이 불규칙하다. 따라서 오염 물질 층(25)과 도관의 외부 표면(28) 사이에 응축의 작은 포켓(P)이 형성될 것이다. 또한 도 10A에서 볼 수 있듯이 오염 물질 층이 불규칙하고 여러 층으로 구성되어 있을 수 있으며 함께 뭉친 여러 입자를 포함할 수 있기 때문에 오염 물질 층에 (적어도 부분적으로) 응축 또는 다른 유체로 채워진 홀(H)이 있을 수 있다.
알려진 바와 같이 액체, 특히 물은 얼면 팽창한다. 그림 10B는 응축층이 얼음층(261)으로 변하면서 어떻게 팽창하는지를 보여준다. 팽창은 팽창 방향을 나타내는 화살표로 표시된다. 도관의 외부 표면(28)이 불투과성이거나 적어도 자유 공기보다 투과성이 낮기 때문에 얼음층(261)은 외부 표면(28)에서 멀어지게 확장된다. 오염 물질 층(25)이 외부 표면(28)으로부터 떨어져서, 얼음 층(261)과 오염 물질 층(25)을 깨뜨릴 수 있다.
더욱이, 오염 물질 층과 응축 층은 동일한 물질로 구성되지 않기 때문에, 동결될 때 다른 속도로 팽창할 것이고, 이는 또한 얼음 층(261) 및 오염 물질 층(25)에 균열을 야기할 것이다.
이에 더하여, 오염 물질 층(25)의 응축 홀(H)도 확장되어 아마도 오염 물질 층(25)이 내부로부터 균열(C)을 형성하도록 균열을 일으킬 것이다.
도 1OC는 얼음층(261)이 팽창하고 오염물질층(25)이 외부 표면(28)으로부터 멀어진 경우, 즉 얼음층(261) 및 오염물질층(25)이 균열된 후의 상황을 나타낸다. 오염물질(25) 층이 외부 표면(28)으로부터 멀어짐에 따라 외부 표면(28)에 대한 응집력 또는 그립을 적어도 부분적으로 상실한다. 중력으로 인해 오염물질(25) 층의 일부는 이 지점에서 이미 떨어질 것이다.
따라서 갈라지는 것은 빙층이 아니라, 위에서 지적한 바와 같이 빙층과 오염물질층이 결합된 층이다.
도 1OC는 또한 오염 물질 층(25)에 균열 C가 형성된 상황을 도시한다.
위에서 언급했듯이 도관은 일정 기간 동안 더 낮은 온도에서만 유지되고 그 다음 비활성 온도 또는 얼음층(261)이 녹을 수 있는 제 1 온도와 같은 더 높은 온도(섭씨 0도 이상)를 취하도록 허용된다. 도 10D는 얼음층(261)이 녹고 응축층(26)으로 복귀하는 상황을 도시한다. 이것은 화살표로 표시된다. 도 10D에 도시된 바와 같이, 오염물질 층(25)은 이제 외부 표면(28)으로부터 떨어져 있고, 또한 외부 표면에 유지하기 위한 얼음 층(261)이 없으며, 오염물질 층(25)의 대부분 또는 적어도 일부는 굵은 점선 화살표로 표시된 바와 같이 외부 표면(28)에서 떨어진다.
중력으로 인해, 오염 물질(25) 층의 대부분이 외부 표면(28)에서 떨어지도록 야기될 것이다.
위에서 언급했듯이 이 프로세스는 매우 에너지 효율적이므로 정기적으로 반복할 수 있다. 오염 물질의 층이 남아 있는 경우 도관이 다시 제 1 온도를 추정하게 되므로 새로운 또는 동일한 응축 층이 형성되지만 이제는 더 크게 만들어진 포켓과 크랙이 발생하고 도관이 다시 제 2 온도(섭씨 0도 미만)를 추정하게 됨에 따라 얼음층(261)이 다시 형성되어 얼음층과 오염 물질의 나머지 층(25)이 훨씬 더 갈라지게 하고 오염물질(25)의 나머지 층을 외벽(28)으로부터 더 멀리 떨어뜨려 오염물질(25)의 나머지 층이 외벽(28)에서 떨어질 가능성을 증가시킨다.
따라서 도관(13, 14)은 자가 세척 공정으로 세척된다. 그 후, 도관은 비활성 온도와 같은 제 1 온도 또는 적어도 섭씨 0도 이상의 온도로 되돌아간다. 일 실시예에서, 이것은 유체가 제 1 유체 온도(TFI)로 되돌아가는 것에 의해 달성된다. 일 실시예에서 이것은 재적응되는 공기 흐름에 의해 달성된다. 따라서, 도관(13, 14)도 제 1 도관 온도( Tci )를 다시 한 번 추정하고 공기 정화 프로세스가 다시 시작된다. 선택적으로, 열교환 시스템이 완전히 꺼져서 도관이 비활성 온도를 추정하고 환기 시스템의 적어도 일부가 실내에 배치될 때 섭씨 0도 이상이라고 추정한다.
환기 시스템을 실외에 배치하고 환기 시스템을 끄면 환기 시스템이 다시 켜지고 레스토랑의 따뜻한 공기 흐름이 다시 시작될 때까지 도관이 낮은 온도로 유지된다. 그런 다음 꺼진 기간을 도관이 더 낮은 또는 제 2 온도에서 유지된 다음 얼음과 입자층을 깨는 얼음층을 형성하는 기간으로 사용하여 본 발명을 활용할 수 있다.
요약하면, 도 11을 참조하여 본 명세서에 따른 일반적인 방법의 흐름도를 나타내는 본 출원에 따른 자동 청소 환기 시스템의 작동 방식은 도관이 제 1 온도를 추정하고 1103에 제공하도록 하는 것을 포함한다. 공기의 흐름. 도관은 도관에서 순환되는 유체와 공기 흐름에 의해 가열되어 제 1 온도를 추정한다. 적어도 공기의 흐름을 제공하기 직전에 유체를 순환시킴으로써 공기의 흐름 및 수반되는 입자가 먼저 도관에 접촉하기 전에 응축 층이 보다 효율적으로 형성될 수 있다. 도관을 냉각하는 데 시간이 걸리므로 도관은 유체를 받는 즉시 얼지 않는다. 제 1 온도(적어도 필터링 중에 결국 도달)는 섭씨 0도 이상이다.
공기가 환기 시스템을 통해 흐르면 공기 흐름에 의해 운반되는 입자가 충돌하여 도관에 부착된다(1104). 그렇게 하면 입자 층 아래에 작은 응축 주머니가 형성되고 도관이 제 2 온도를 추정하면 응축이 얼어붙을 수 있으며 오염 물질 층과 균열 1107 오염물질 층은 도관(13, 14)의 외벽(28)에 대한 접착력(적어도 일부)을 잃는다. 얼음 층은 또한 결빙으로 인해 균열될 수 있다. 제 2 온도(최소한 결국 도달)는 섭씨 0도 미만이다. 도관은 도관에서 순환되는 유체가 추가로 냉각되고 및/또는 더 이상 공기 흐름에 의해 가열되지 않거나 감소된 정도로 제 2 온도를 추정한다. 더 이상 도관을 가열하지 않음으로써, 가능하면 단순히 기류를 차단함으로써 도관을 냉각시키는 에너지 절약 방식은 기류(팬일 수 있음)를 끄거나 낮추는 방식으로 달성된다.
오염 물질의 갈라진 층, 그리고 아마도 얼음 층의 일부는 적어도 온도가 섭씨 0도 이상의 비활성 온도와 같은 비활성 온도 또는 제 1 온도로 다시 돌아올 때 도관에서 분리된다(1108).
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 장치(10)의 내용을 보다 구체적으로 설명한다. 유체는 제 1 유체 온도 TFI를 추정하게 된다.
펌프(21)는 도관(13, 14)을 통해 온도 TFI를 갖는 유체를 펌핑한다.
배터리 장치(10)에 진입할 때 제 1 유체 온도(TFI)의 바람직한 값은 -20℃ 내지 10℃이다. 유체는 배터리 장치(10)의 폐쇄 시스템에서 흐르도록 배열될 수 있다. 다른 실시예에서 펌프(21)는 예를 들어 열 교환기, 열 펌프 또는 임의의 다른 적절한 장치로 대체될 수 있다.
한 상황에서, 도관(13, 14 )은 제 1 유체 온도(TFI)를 갖는 유체로부터의 열 전달에 의해 제 1 도관 온도( Tci )를 추정한다. 배기 공기 F의 흐름은 환기 시스템(1) 및 배터리 장치(10)로 흐른다. 일 실시예에서, 도관(13, 14 )은 다음과 조합하여 제 1 유체 온도 TFI를 갖는 유체로부터의 열 전달에 의해 제 1 도관 온도 Tci 를 추정한다 공기의 흐름에 의해 가열된다.
배기 공기 흐름 F의 일반적인 온도는 18°C에서 35°C 사이이다. 유체의 제 1 유체 온도(TFI)의 공통 값은 -20°C와 10°C 사이이다. 온도 TRI의 유체가 도관을 통과할 때 도관(13, 14)이 추정하는 제1 도관 온도(Tci)는 제1 유체 온도(TFI)보다 약간 높다. 이것은 열역학 법칙 때문이다.
이것은 배기 공기의 온도 강하가 달성될 수 있음을 의미한다. 공기 흐름이 활성화되면 제 1 도관 온도는 도관(및 유체)이 공기 흐름에 의해 가열됨에 따라 증가한다. 따라서, 유체 및 도관(13, 14)의 배열은 제 1 유체 온도(TRI)를 갖는 유체에 의해 배기를 냉각함으로써 배기의 흐름(F)으로부터 에너지를 추출하도록 구성된다.
주기적으로, 입자의 축적, 즉 오염 물질 층(25) 및 도관(13, 14)의 외부 표면(28) 상의 응축은 위에서 논의된 바와 같이 제거될 필요가 있다. 즉, 배터리 장치를 청소해야 한다. 공기 흐름의 저항 증가를 방지하고 막힘 위험을 방지하려면 청소가 중요한다. 따라서, 유체의 온도는 제 2 유체 온도(TR2)로 감소된다. 제 2 유체 온도 TF2는 0°C와 -60°C 사이, 바람직하게는 -3°C와 -20°C 사이, 또는 -5°C와 -15°C 사이, 더 바람직하게는 -1°C와 -10°C 사이이다. 제 2 유체 온도(TF2)를 여러 주기로 적용하거나 더 오랜 시간 동안 적용하면 자가 세척 효과가 향상된다. 위에서 언급한 바와 같이, 유체는 유체를 능동적으로 냉각시키는 것에 더하여 선택적으로 또는 추가로 기류를 적응시킴으로써 제 2 유체 온도를 취하도록 야기될 수 있다.
도관(13, 14)의 제 1 도관 온도(Tci)로 인해 배기 공기에 결합된 물로부터의 응축(26)이 도관(13, 14)의 외부 표면(28)에 형성된다. 유체가 제 2 유체 온도(TF2)로 냉각될 때, 도관(13, 14)은 제 2 도관 온도(Tc2)를 추정하고, 응축이 결빙되어 얼음(261) 층이 각 도관(13, 14)의 외부 표면(28)에 형성된다. 결로가 적어도 일부 도관 표면(28)에 가장 가깝게 형성되기 때문에 오염 물질의 일부는 응축의 상부에 부착되며, 즉 응축의 적어도 일부는 오염 물질 층(25) 아래에 있다.
결국, 오염 물질 층(25) 아래의 얼음 층(261)은 팽창하고 이에 따라 더 낮은 제 2 유체 온도(TF2)로 인해 오염 물질 층(25)에 균열이 생긴다. 제 1 유체 온도(TFI)와 비교하여 더 낮은 제 2 유체 온도(TF2)는 오염 물질(25)의 층을 수축시키고 취성이 되게 하고, 이는 결국 발파 또는 균열 효과를 초래한다. 얼음 층(261)과 오염 물질 층(25)이 깨질 때, 오염 물질 층(25)은 도관(13, 14)에서 분리되어 떨어져 나간다. 어떤 경우에는 얼음 층 자체가 갈라진 얼음 층(261) 이 온도 변화 과정 또는 동결 과정은 환기 시스템(1)에 있는 배터리 장치 (10 )의 도관(13, 14)의 자가 세척을 달성 한다. 얼음(261)과 오염 물질 층(25)이 떨어져 나갔을 때 도관(13, 14)에서, 유체의 온도는 제 1 유체 온도(TFI) 또는 비활성 온도로 되돌아가고, 프로세스가 다시 시작될 수 있다. 유닛은 유체의 온도, 세척이 일어나는 간격을 제어하는 컨트롤러(미도시), 및 수집 수단을 비울 필요가 있을 때 경보와 같은 다양한 선택 기능을 포함할 수 있다. 제어기는 예를 들어 유체의 온도 변화가 처리되는 압축기를 제어할 수 있다.
바람직한 세척 간격, 즉 제 1 유체 온도(TFI)에서 제 2 유체 온도(TF2)로의 온도 변화는 24시간마다 1회이다. 그러나 이것은 배기 공기의 입자/오염 물질의 양 에 따라 다르다.
따라서, 본 발명에 따라 도관(13, 14) 상에 얼음층(261)을 형성하는 것이 효율적이고 간단하다. 얼음 층(261)은 고부하 사이클 동안 형성될 수 있고 오염 물질 층(25)은 얼음 층(261)이 오염 물질 층(25)에 균열을 일으킬 때 도관(13, 14)의 표면(28)으로부터 떨어지게 되고, 오염 물질 층(25)에 녹은 그리스가 표면(28)에 남지 않는다. 또한 잘 작동하는 자가 세척 프로세스를 달성하기 위해 계면 활성제와 같은 추가 화학 물질이 필요하지 않다. 사용하는 동안, 배기 공기의 흐름(F)은 냉각된 도관(13, 14)에 의해 냉각되고 응축은 도관(13, 14)의 외부 표면(28)에 형성된다.
배터리 장치(10) 및 도관(13, 14)에 형성된 과잉 응축수는 수집 수단에 의해 수집되어 챔버(22)로 이송될 수 있다. 챔버(22)는 또한 배터리 장치(10)의 자가 청소 중 균열된 얼음층(261) 및 오염 물질층(25)을 수집하는 데 사용될 수 있다.
수집된 응축수 및/또는 얼음 층(261)은 일 실시예에서 배터리 장치(10)의 자가-세정 프로세스에서 재활용될 수 있다.
선택적으로, 챔버(22)는 도관(13, 14)에서 떨어진 얼음(261)을 얼음(261)을 녹일 만큼 충분히 가열하도록 배열된 가열 장치에 연결된다. 가열 장치가 사용되지 않으면 얼음(261)은 수집 트레이의 온도가 0°C 이상이다. 응축수 및/또는 녹은 얼음(261)은 도관(13, 14)의 외부 표면(28)에 여분의 수분을 추가하기 위해 도관(13, 14)에 뿌려지거나 분무될 수 있다. 따라서, 도관(13, 14)은 균열 과정을 용이하게 하기 위해 얼음층(261)이 그 위에 형성되는 것을 보장하기 위해 젖을 수 있다. 그러나 용융된 응축수를 재활용하려면 필터를 사용하여 살포 전에 오염 물질을 여과하는 것이 바람직하다.
스프링클러(23) 장치는 배터리 장치(10) 및/또는 환기 시스템(1)에 추가로 포함될 수 있다. 유리하게는, 스프링클러(23) 장치는 챔버(22)로부터 물을 모을 수 있다. 얼음층(261)을 형성하기 위한 응축이 없는 경우, 물을 도관(13, 14)에 뿌릴 수 있다. 챔버(22)의 물이 충분하지 않으면 챔버(22)를 다른 적절한 물 자원(도시되지 않음)에 연결하여 사용할 수 있다. 예를 들어 환기 시스템(1)이 사용 중인 방의 수도꼭지. 스프링클러(23) 장치 및 선택적으로 위에 설명된 가열 장치는 청소 중에 더 많은 물이 필요한 경우 임의의 일반 수원에 추가로 연결될 수 있다. 그러나 응축수를 먼저 사용한 다음 다른 공급원의 물을 추가할 수 있다는 것이 장점이다. 응축을 재활용하는 것은 수돗물과 폐기물 자원을 추가할 필요 없이 환기 시스템(1)을 지속 가능하게 사용하기 때문에 이점이 있다.
스프링클러(23) 장치는 예를 들어 환기 시스템(1) 및/또는 배터리 장치(10)를 오랫동안 사용하지 않았거나 배기 공기가 매우 건조한 경우에 사용할 수 있다. 공기의 상대 습도는 예를 들어 날씨, 기후 및 계절에 따라 달라진다. 공기가 매우 건조할 때, 얼음층(261)의 형성을 가능하게 하기 위해 공기 흐름(F)에 너무 적은 물이 존재할 위험이 있다. 이것은 스프링클러(23) 장치에 의한 수분의 추가에 의해 해결된다.
상술한 바와 같은 배터리 장치(10)는 많은 장점을 갖는다. 배터리 장치(10)는 내장형 자가 청소 시스템을 제공한다. 이로써 환기 시스템의 청소 효율이 증가하고 환기 시스템이 막혀 공기의 질 및 악취를 유발하는 위험이 감소된다.
일 실시예에서, 도관(13, 14) 중 적어도 하나는 흡착을 더욱 향상시키는 금속으로 제조된다.
일 실시예에서, 도관(13, 14) 중 적어도 하나는 오염물질이 그들의 접착력을 더 쉽게 잃는 것을 가능하게 하도록 코팅된다. 하나의 그러한 실시양태에서, 코팅은 나노-코팅이다.
도 12는 분배 도관(19)이 있는 선택적인 실시예의 개략적인 개요를 도시하며, 수집 도관(20)은 분배 도관(19) 및 수집 도관(20)이 배터리 장치의 동일한 측면에 배열되는 이전에 개시된 실시예와 달리 배터리 장치의 대향 측면에 배치된다. 배터리 장치의 동일한 측면. 분배 도관(19)과 수집 도관(20)을 배터리 장치의 동일한 측에 배치함으로써, 한 면에만 접근 가능하면 되므로 설치가 단순화될 수 있다.
도관 배열(12)를 갖는 것의 한 가지 중요한 이점은, 도관(12b)의 직선 섹션이 위에 개시된 바와 같이 굴곡 섹션(12a, 13a, 13b, 14a, 14b)에 의해 결합되며, 도관 배열(12)의 장착이 복합 도관 배열(12), 즉 각 도관 배열(12-1, 12-2, 12-3, 12-4)는 서로 적절한 거리를 유지하기 위해 스페이서를 사용하여 단순히 서로 위에 놓인다. 여기서 최소 용접과 같은 접합이 장착 중에 필요하다.
그러나, 발명자들이 여기에서 본 발명에 의해 제공되는 다른 이점 및 이점은 위에서 설명한 것과 동일한 일반 원리를 따르는 도관 배열에 의해 제공된다는 것을 깨달았기 때문에 하나 또는 여러 개의 굴곡 섹션이 다른 형태의 운송 채널로 대체되는 경우, 굴곡 부분은 운송 채널의 한 예일 뿐이다.
도 13은 본 발명에 따른 선택적인 배터리 장치(10)의 개략적인 평면도를 도시한다. 대부분의 배터리 장치는 도 2의 배터리 장치와 동일한 구성요소를 포함하지만, 굴곡 섹션(12a, 13a, 14a) 중 일부는 다른 모양의 운송 채널(13c)로 대체된다. 도 13의 예시적인 실시예에서, 배터리 장치 의 한 면(도 13의 가장 낮은 쪽)의 굴곡 부분은 이러한 일반적인 운송 채널(13a)로 대체되고 도 13의 예에서 운송 채널은 직사각형으로 도시된다. 모양은 다른 모양도 될 수 있는 일반적인 모양의 표현을 나타낸다.
주요 문제는 이송 채널이 하나의(제 1) 도관(12a, 13, 14)에서 다른(제 2) 도관으로 이송되는 유체가 실질적으로 수평으로 정렬되도록 배열되어 있어 유체가 흐르지 않도록(또는 최소한 최소, 즉 무시할 수 있도록) 제 1 도관에서 제 2 도관으로 이송되는 유체의 압력차가 없게 하고, 이는 또한 실질적으로 수평으로 배열된 도관(12, 13, 14)을 통해 유체를 펌핑하기 위해 최적으로 낮은 전력을 이용할 수 있게 한다.
이송 배열은 또한 유체(즉, 냉각수)의 흐름을 방해하는 굴곡 부분에 공기(또는 기타 가스) 방울이 걸리지 않도록 한다.
따라서 여기에서 논의된 것과 동일한 주요 이점이 도관 배열(12)을 사용하여 달성되며, 여기서 굴곡 섹션(12a, 13a, 14a, 13b, 14b)의 일부가 일반적으로 성형된 운송 채널(13c)로 대체된다. 이는 작동 동안 배터리 장치(10)의 효율에 영향 을 미치지 않는다. 따라서 이전에 굴곡 도관이라고 해서 구부러질 필요가 없다.
도 14는 본 발명에 따른 선택적인 배터리 장치(10)의 개략적인 평면도를 도시하며, 여기서 배터리 장치(10)의 다른 측면의 굴곡 부분도 일반적으로 성형된 운반 채널(13c)로 대체된다.
도 13 및 14에서, 각각의 이송 채널은 복수의 도관(12, 13, 14)을 제공하며, 여기서 유체는 2개의(제 1) 도관(13, 14)을 통해 펌핑되고 이송 채널(13c)을 통해 2개의(제 2) 도관(13', 14') 밖으로 이송된다. 두 개의 제 1 도관(13, 14)이 동일한 분배 채널(19)에 의해 공급되기 때문에 이들의 압력은 동일하고 유체는 따라서 두 개의 제 2 도관(13', 14')으로 성공적으로 이송된다. 제 1 및 제 2 도관 쌍은 본 발명에서 이러한 방식으로 삽입되는 것으로 이해되어야 한다.
이송 채널은 또한 임의의 수의 도관 쌍을 제공하도록 배열될 수 있으며, 도 15는 본 발명에 따른 대체 배터리 장치(10)의 개략적인 평면도를 도시하며, 여기서 적어도 하나의 이송 채널(13c)은 단일 도관 쌍(제 1 도관(13) 및 제 2 도관(13'))을 제공한다. 도 15의 예에서 각 도관 쌍은 (모든 단부에서) 전송 채널(13c)에 의해 제공되지만, 전송 채널(13c)의 임의의 수 및 조합이 가능하고 본 발명의 범위 내에서 이해된다.
도 16은 본 명세서에 따른 배터리 장치(10)에서 사용될 때 도관 배열(12)의 측면도를 도시하며, 본 명세서에 따른 도관 배열(12)의 주요 기본 원리를 설명하는 도면으로, 이 도관 배열은 배터리로 작용할 때 매우 에너지 효율적이다. 장치(여기에서 논의됨). 도 16의 개략도는 가시성을 위해 운송 채널이 생략된 도관 배열의 측면도를 도시한다. 도 6에서와 같이, 도면은 서로에 대해 배열된 복수의 도관 배열(12-1, 12-2, 12-3, 12-4)를 도시한다. 또한 도 6과 같이 공기(또는 기타 가스)의 흐름 방향은 "F"로 표시된 큰 화살표로 표시된다. 도 16에서 도관에서 유체(즉, 냉각제)의 일반적인 흐름 방향은 "C"로 표시된 화살표로 표시된다. 도관을 통한 냉각제의 실제 흐름 방향은 특정 도관의 흐름 방향을 나타내기 위해 점 또는 x들로 표시되는 하부 도관 배열(12-4)의 교대 도관(12)에 의해 표시된다.
도 16에서 볼 수 있듯이 공기 F의 흐름은 냉각수 C의 흐름의 주(또는 일반적인) 방향과 반대 방향이다. 이는 환기 시스템(1)에서 배터리 장치(10)로서 (도 1 또는 9에서와 같이) 사용하기에 매우 적합하도록 배터리 장치의 효율을 높이는 역할을 하는 효율적인 열교환을 제공한다.
또한 도 6에서와 같이 도관은 도관을 통해 냉각수를 펌핑하는 데 필요한 압력을 최소화하고 공기(또는 기타 가스) 기포가 흐름에 미칠 수 있는 영향을 최소화하는 실질적으로 수평으로 배열되어 도관을 통해 유체를 펌핑하는 데 필요한 압력은 배터리 장치(10)의 효율을 높이는 역할도 하여 환기 시스템(1)에서 배터리 장치(10)로 사용하기에 매우 적합하다(도 9 참조).
따라서 환기 시스템에 사용하기 위한 배터리 장치(10)는 배터리 장치를 통한 공기 흐름의 반대 방향으로 유체(예: 냉각제)를 이송하도록 여러 도관이 배열되어 있는 본 발명에 따라 제공되며, 여기서 도관은 공기 흐름에 실질적으로 수평(+/-5도, +/- 2도, +/- 1도 또는 0도 이내) 및 실질적으로 직교(+/-5도, +/- 2도, +/- 1도 또는 0도 이내 직교 방향 오프셋)으로 배열된다.
특히 도 13 및 도 14와 관련하여 논의된 바와 같이, 도관은 또한 실질적으로 수평으로(+/-5도, +/- 2도, +/- 1 도 또는 0도 이내) 배열된 운송 채널(도 16에 명시적으로 도시되지 않음)과 연결된다. 일부 실시예에서, 이송 채널 중 적어도 하나는 도관 위로 연장되도록 배열된다. 이를 통해 도관 시스템으로 유입된 공기 또는 기타 가스가 운송 채널에 갇히게 되어 예를 들어 단순히 운송 채널에 공기를 공급하여 쉽게 제거할 수 있다.
위에서 논의된 바와 같이, 배터리 장치의 도관은 일부 실시예에서 인터리빙된다. 이것은 도 16에서 제 2 줄의 도관(12-2)에 대해 명시적으로 나타나 있으며, 여기서 2개의 도관이 각 방향으로 유체를 운반하는 것으로 나타난다. 따라서 전송 채널은 한 쌍의 도관(in/out)뿐만 아니라 적어도 2개의 도관 쌍(in/in/out/out), 예를 들어 2, 3 또는 4개의 도관 쌍을 제공한다. 위에서 논의된 바와 같이 운송 채널은 각 도관 쌍을 연결하는 굴곡 섹션을 포함할 수 있거나(여기서 도관은 물리적 배열 및 공통 분배 도관(19)을 통한 유체 공급에 의해 삽입됨) 직사각형 상자와 같은 보다 일반적인 모양일 수 있다. 여러 도관의 유체가 유체의 압력에 의해 흐름과 흐름 방향이 제어되는 곳으로 들어가고 나가는 곳. 도관을 끼워넣음으로써, 위에서 논의한 바와 같이 도관을 직렬로 연결하는 것과 비교하여 더 낮은 압력 강하에서 열교환을 위한 더 큰 표면적이 달성된다.
본 명세서의 다른 모든 실시예에서와 같이 그리고 종래 기술의 필터와 대조적으로, 도관이 배터리 장치가 필터로서도 작용할 수 있도록 배열되는 경우, 본 명세서에 따른 배터리 장치(10)의 도관(12)은 입자가 필터의 경로를 차단하도록 배열되지 않는다. 본 발명자들은 본 명세서에 따른 도관 배열이 통과하는 가스 흐름을 여과할 필요가 없고 충분한 정도의 열교환이 도관 배열을 통해 여전히 달성될 수 있다는 것을 깨달았다. 통과하는 기체 흐름이 일부 기체 채널에서 방해받지 않고 통과하도록 허용하는 경우에도 동일한(또는 적어도 무시할 수 있을 정도로 덜 효율적인) 열 교환이 달성될 수 있다. 이 가스 채널은 서로 수직 거리로 인접한 도관 배열을 이격함으로써 제공된다. 이 수직 거리는 도 16의 수직 거리 D3로 표시되며 도 6에서도 표시된다. 따라서 도 16의 수직 거리 D3은 상부 도관(12-2) 장치의 가장 낮은 지점에서 하부 도관 배열(12-3)의 상부 지점까지 측정된 0보다 큰 두 도관 배열(예: 12-2 및 12-3) 사이의 거리 즉 "ac"로 표시된 점선 화살표로 표시된 공기 채널의 너비를 나타낸다.
공기 흐름이 배터리 장치를 비교적 방해받지 않고 통과할 수 있도록 하는 공기 채널을 제공함으로써 배터리 장치(10)를 통한 공기 흐름을 펌핑하거나 송풍하는 데 필요한 압력이 최적의 최소값으로 감소되어 환기 시스템(1)의 전력 소비를 감소시키고 배터리 장치(10)와 환기 시스템(1) 모두의 효율성을 증가시켜 배터리 장치(10)를 환기 시스템(1)에서 배터리 장치(10)로 사용하기에 매우 유리하게 만든다.
본 발명자들은 또한 제안된 구조의 고효율로 인해 도관에 사용된 실제 재료가 전체 열 교환에 대한 재료의 영향이 무시할 수 있기 때문에 덜 중요하거나 무시할 수 있을 정도로 중요하다는 것을 깨닫고 연구하였다. 따라서 본 발명자들은 여기에서 논의된 독창적인 디자인이 다양한 플라스틱을 포함한 모든 재료의 3D 프린팅을 통해 생산될 수 있다고 제안한다.
종래 기술에서, 열교환기의 생산은 작업량 및 작업의 복잡성 모두와 관련하여 실질적인 작업 노력을 필요로 했다. 일부 열교환기는 금속으로 작업하는 3D 프린팅 메커니즘을 통해 생산되었지만 매우 복잡하고 비용이 많이 든다. 그러나, 본 발명자들이 깨달은 바와 같이, 본 발명에 따른 열교환기 또는 열교환기용 배터리 장치는 매우 효율적이어서 어떠한 재료로도 제조될 수 있어 플라스틱 재료로 작업할 수 있게 하여 3D 프린팅은 훨씬 덜 복잡하고 상당히 저렴하다!
현대인의 이해는 특히 HVAC 시스템용 열교환기는 금속으로 만들어져야 하며 이러한 일반적인 편견에서 벗어나는 것이 분명하지 않으며 그 자체로 진보적인 단계를 나타낸다! 더욱이, 금속 열교환기를 건설하기 위해 필요한 작업 노력은 수년 동안 주변에 있었던 문제였다.
따라서 도 17은 3D 프린터(100)가 본 명세서에 따른 배터리 장치(10)에서 사용하기 위한 도관 배열(12)를 생성하는 장치를 도시한다. 3D 프린터는 또한 본 명세서의 도면에 도시된 바와 같이 도관 배열(12-1, 12-2, 12-3, 12-4)의 층을 생성하도록 배열될 수 있으며, 여기서 이송 채널(13a, 13b, 13c, 14a, 14b)의 유형 또는 형상은 3D 프린팅 공정에서 장착이 자동화되기 때문에 장착에 필요한 작업이 중요하지 않기 때문에 덜 중요하다는 것이 명백해진다. 도 17에 도시된 바와 같이, 3D 프린터는 하우징(11), 분배 채널(19), 수집 채널(20), 도관 배열(12) 및/또는 이들의 층을 포함하지만 이에 제한되지 않는 일부 또는 전체 부품과 함께 배터리 장치(10)를 생성하는데 사용될 수 있으며, 도관(13, 14), 및 이송 채널(13b, 14b)을 포함한다. 도 17에 도시되지 않은 것은 3D 프린터(100)가 도 7 및 8과 관련하여 논의된 바와 같은 도관 배열을 위한 거리두기 수단(또는 지지부)(17)을 제공하기 위해 이용될 수 있다는 것이며, 장착이 3D 프린터에 의해 제공될 수 있으므로 이러한 거리두기 지지부를 교체가능하게 하는 것은 본 명세서의 사상에 참여하는 숙련자에게 명백할 것이다.
도 18은 본 명세서에 논의된 바와 같은 3D 프린팅 방법론을 통해 배터리 장치를 제공하는 간단한 방법의 흐름도를 도시하며, 여기서 상기 방법은 3D 프린팅(810)을 포함하며, 여기서 개시된 바와 같은 분배 및/또는 수집 도관을 가능하게 포함하는 적어도 하나의 도관 배열(12) 또는 그 일부를 포함한다.
도 1 내지 12와 관련하여 논의된 굴곡 도관 배열에 대해 여기에서 논의된 모든 측면 및 특징은 또한 도 13 내지 18과 관련하여 논의된 일반적인 도관 배열에 적용되며, 도 13 내지 도 18과 관련하여 논의된 일반적인 도관 배열은 또한 도 1 내지 13과 관련하여 논의된 굴곡 도관 배열에 적용된다. 본 발명자들은 또한 여기서 논의된 독창적인 배열이 해양 환경에서 사용하기 위한 환기 시스템, 건조기 시스템, 주방 또는 공기 운반 입자와 함께 사용되는 기타 시스템과 관련하여 사용할 수 있다는 것을 깨달았다. 열 교환기의 제조는 결과적인 열 교환기의 적용에 관계없이 복잡하기 때문에 열 교환기의 모든 사용 분야는 여기에서 논의된 바와 같이 플라스틱을 포함한 재료를 사용하여 3D 프린팅을 통해 제조할 수 있는 열 교환기로부터 이익을 얻을 것이다.
도 19는 여기에 개시된 배터리 장치(10)와 동일한 원리를 따라 구성된 열교환기(10')의 개략도를 도시한다. 배터리 장치(10)와 관련하여 논의된 모든 이점 및 변형은 열교환기(10')에도 적용될 수 있다. 도 19는 또한 열교환기가 어떻게 열교환 시스템(4,5)에 포함될 수 있는지 또는 열교환 시스템(4,5)을 위한 배터리 장치로 작동하도록 구성될 수 있는지를 보여준다. 당업자가 이해하는 바와 같이 열교환 구조는 열교환기 및/또는 선택적으로 배터리 장치 모두로서 사용될 수 있으며 이에 대한 더 이상의 세부사항은 여기에서 제공되지 않을 것이다. 본 명세서에 논의된 바와 같은 3D 프린팅 방법론을 통해 배터리 장치를 제공하는 간단한 방법의 흐름도를 보여주는 도 18을 참조하여 개시된 방법은 따라서 본 명세서에 개시된 바와 같은 열교환기(10')를 제공하는데 사용될 수 있으며, 여기서 상기 방법은 열 교환기(10')에서 사용되는 본 명세서에 개시된 분배 및/또는 수집 도관을 가능하게 포함하는 적어도 하나의 도관 배열(12) 또는 그 부분을 3D 프린팅(810)하는 단계를 포함한다.
본 발명은 특정 실시예를 참조하여 위에서 설명되었지만, 여기에 설명된 특정 형태로 제한되는 것으로 의도되지 않는다.
본 발명의 한 예는 공기의 흐름(F)과 에너지를 교환하도록 배열된 열 교환기(10')를 개시하고, 상기 열 교환기(10')는: 제 1 단부(11a) 및 적어도 하나의 단부(11a)를 통해 공기의 상기 흐름(F)을 수용하도록 배열된 하우징(11)을 포함한다. 상기 하우징(11) 내부에 배열된 도관 배열(12)를 포함하여, 공기의 흐름(F)이 하우징(11)에 의해 수용될 때 공기의 흐름(F)이 적어도 하나의 도관 배열(12)를 따라 통과할 것이며, 열교환기(10')는 상기 적어도 하나의 도관 배열(12)는 플라스틱 재료로부터 3D 프린팅된다.
이러한 경우의 일 실시예에서, 상기 적어도 하나의 도관 배열(12)는 하우징(11a)의 제 1 단부로부터 하우징(11b)의 제 2 단부까지의 방향으로 연장하도록 배열되고, 여기서 상기 적어도 하나의 도관 배열(12)은 이송 채널(12a, 13a, 13b, 13c, 14a, 14b)과 상호 연결된 직선 섹션(12b)을 포함하는 복수의 도관(13, 14)을 포함하고, 직선 섹션(12b)은 수평으로 그리고 공기의 흐름에 대해 실질적으로 직교하는 방향으로 배열되고, 여기서 도관은 공기 F의 흐름과 반대 방향으로 유체를 수용하고 이송하도록 배열된다.
상기 적어도 하나의 도관 배열(12) 중 적어도 하나가 적어도 제 1 도관(13) 및 제 2 도관(14)을 포함하는 이러한 예의 일 실시예에서, 제 1 도관(13)은 제 2 도관(14)과 인터리빙되어 배열된다.
그러한 예의 일 실시예에서, 도관(13) 및 제 2 도관(14)은 공기의 흐름 방향에 대해 5 내지 -5도 범위의 경사각(γ)으로 배열됨으로써 수평으로 연장되는 패턴으로 배열된다.
이러한 예의 일 실시예에서, 제 1 도관(13)은 직선 섹션(12b)에서 제 2 도관(14)에 평행하다.
이러한 예의 일 실시예에서, 직선 섹션(12b)에서 제 1 도관(13)과 제 2 도관(14) 사이의 거리(D1)는 2개의 직선 섹션(12b) 사이의 거리(D2)와 동일하다.
이러한 예의 일 실시예에서, 제 1 도관 배열(12-1)은 수직 거리(D3)에서 제 2 도관 배열(12-2)에 평행하게 배열된다.
이러한 예의 일 실시예에서 열교환기(10')는 굴곡 도관 배열(12)의 각 도관(13, 14, 15, 16)에 유체를 분배하기 위해 하우징(11)의 제 2 단부(11b)에 배열된 분배 도관(19), 및 유체가 상기 도관(13, 14, 15, 16)을 통해 이송된 후 유체를 수집하기 위해 하우징(11)의 제 1 단부(11a)에 배열된 수집 도관(20)을 을 더 포함한다.
이러한 예의 일 실시예에서 열교환기(10')는 열교환 시스템(4,5)에 포함된다.
이러한 예의 일 실시예에서 열교환 시스템은 해양 환경에서 활용하기 위한 것이다.
이러한 예의 일 실시예에서 열교환 시스템은 건조기 시스템에서 사용하기 위한 것이다.
이러한 예의 일 실시예에서, 열교환 시스템은 공기 운반 입자와 함께 사용되는 시스템에서 활용하기 위한 것이다.
본 발명의 유사한 예는 전항 중 어느 한 항에 따른 열 교환기(10')를 제공하기 위한 방법을 개시하며, 여기서 방법은 플라스틱 재료로부터 적어도 하나의 도관 배열(12)을 3D 프린팅(810)하는 것을 포함한다.
본 발명의 하나의 선택적 또는 추가적인 예는 환기 시스템(1)에 설치되도록 배열되고 공기의 흐름(F)으로부터 에너지를 추출하도록 배열되는 배터리 장치(10)를 개시하며,
상기 배터리 장치(10)는: 제 1 단부(11a)를 통해 공기의 흐름(F)을 수용하도록 배열된 하우징(11), 및 상기 하우징(11a)의 제 1 단부로부터 하우징(11b)의 제 2 단부로의 방향으로 연장하도록 상기 하우징(11) 내부에 배열된 적어도 하나의 굴곡 도관 배열(12)을 포함하고, 이에따라 상기 공기의 흐름(F)이 하우징(11)에 수용될 때 굴곡 도관 배열(11)를 따라 통과하고, 여기서 상기 적어도 하나의 굴곡 도관 배열(12)은 굴곡 도관 배열(12)의 방향 에서 연장되는 굴곡 패턴으로 배열된 제 1 도관(13) 및 제 2 도관(14)을 포함하며, 공기의 흐름 방향에 대해 5도 내지 -5도의 범위에 있는 경사각 감마에서, 제 1 도관(13)은 제 2 도관(14)과 인터리빙되어 배열되고, 굴곡 패턴은 굴곡 섹션(12a) 및 직선 섹션(12b)을 포함하고, 직선 섹션(12b)은 실질적으로 수평으로 그리고 공기의 흐름에 대해 제 1 방향으로 배열되고, 굴곡 섹션(12a)은 경사각으로 배열된다.
이러한 예의 일 실시예에서 제 1 방향은 85-95도, 88-92도, 89-91도 또는 90도이다. 그러한 예의 일 실시예에서 경사각은 1도 내지 -5도의 범위에 있다. 그러한 예의 일 실시예에서 경사각은 1도 내지 -2도의 범위에 있다. 그러한 예의 일 실시예에서 경사각은 실질적으로 0도이다.
이러한 예의 일 실시예에서, 제 1 도관(13)은 직선 섹션(12b)에서 제 2 도관(14)에 평행하다.
이러한 예의 일 실시예에서, 제 1 도관(13)은 제 1(13a) 및 제 2(13b) 굴곡 섹션을 이용하여 굴곡 배열되고, 제 2 도관(14)은 제 1 굴곡 섹션(14a) 및 제 2 굴곡 섹션(14b)을 이용하여 굴곡 배열되고, 여기서 제 1 도관(13)의 제 1 굴곡 섹션(13a)은 제 2 도관(14)의 제 1 굴곡 섹션(14a) 및 제 1 도관(13)의 제 2 굴곡 섹션(13b)은 제 2 도관(14)의 제 2 굴곡 섹션(14b)에 대응한다.
이러한 경우의 일 실시예에서, 제 1 도관(13)의 제 1 굴곡 섹션(13a)은 제 2 도관(14)의 제 2 굴곡 섹션(14b) 및 제 2 굴곡 섹션(14b)과 동일하다.
제 1 도관(13)의 굴곡 섹션(13b)은 제 2 도관(14)의 제 1 굴곡 섹션(14a)과 동일하다.
이러한 예의 일 실시예에서, 제 1 도관(13)의 제 1 굴곡 섹션(13a) 및 제 2 굴곡 섹션(13b) 및 제 2 도관(14)의 제 1 굴곡 섹션(14a) 및 제 2 굴곡 섹션(14b)은 수평이다.
이러한 예의 일 실시예에서, 제 1 도관(13)의 제 1 굴곡 섹션(13a)의 반경은 제 1 도관(13)의 직경의 1.5 내지 2.5배와 동일하고, 여기서 제 2 도관(14)의 제 2 굴곡 섹션(14b)의 반경은 다음과 같다. 제 1 도관(13) 직경의 1.5 - 2.5배와 같다.
이러한 예의 일 실시예에서, 직선 섹션(12b)에서 제 1 도관(13)과 제 2 도관(14) 사이의 거리(D1)는 2개의 직선 섹션(12b) 사이의 거리(D2)와 동일하다.
이러한 경우의 일 실시예에서, 굴곡 도관 배열은 제 3 도관(15)을 포함하고, 여기서 제 3 도관(15)은 제 1 도관(13)과 제 2 도관(14) 사이에 배열된다.
이러한 예의 일 실시예에서, 제 3 도관(15)은 반복되는 굴곡(15a)을 이용하여 굽혀서 배열된다.
이러한 경우의 일 실시예에서, 굴곡 도관 배열은 제 4 도관(16)을 포함하고, 여기서 제 4 도관(16)은 제 3 도관(15)에 인접한 제 1 도관(13)과 제 2 도관(14) 사이에 배열된다.
이러한 예의 일 실시예에서, 제 3 도관(15)은 제 1 15a 및 제 2 굴곡 섹션(15b)을 이용하여 구부러져 배열되고, 제 4 도관(16)은 제 1 굴곡 섹션(16a) 및 제 2 굴곡 섹션(16b)을 이용하여 구부러져 배열되고, 여기서 제 1 굴곡 섹션(15a)은 제 3 도관(15)은 제 4 도관(16)의 제 1 굴곡 섹션(16a)에 대응하고 제 3 도관(15)의 제 2 굴곡 섹션(15b)은 제 4 도관(16)의 제 2 굴곡 섹션(16b)에 대응한다.
이러한 경우의 일 실시예에서, 제 1 굴곡 도관 배열(12-1)는 수직 거리(D3)에서 제 2 굴곡 도관 배열(12-2)에 평행하게 배열된다.
이러한 예의 일 실시예에서, 배터리 장치는 상부 측면(17a) 및 하부 측면(17b)을 갖는 적어도 하나의 지지부(17)를 더 포함하고, 적어도 하나의 지지부(17)는 제 1 굴곡 도관 배열(12-1)와 제 2 굴곡 도관 배열(12-2) 사이에 배치되며, 여기서 상기 지지부(17)는 공기의 흐름(F)에 평행한 방향으로 연장하도록 배열되고 상기 제 1 및 제 2 도관(13, 14)을 수용하기 위한 컷아웃(17C)을 포함한다. 이러한 예의 일 실시예에서 상기 컷아웃은 도 17C는 구조체(17)의 일면(17a, 17b)에 배열된다. 이러한 예의 일 실시예에서, 상기 컷아웃(17C)는 구조체(17)의 상부 측면에 상부 컷아웃 및 구조체(17)의 하부 측면에 하부 컷아웃으로서 배열된다.
이러한 예의 일 실시예에서, 구조체(17)의 상부면(17a)은 구조체(17)의 하부면(17b)에 대해 각도로 배치된다. 이러한 예의 일 실시예에서, 상기 각도는 1-45도, 10-45도, 20-45도 또는 30-45도의 범위이다.
이러한 예의 일 실시예에서 배터리 장치는 제 1 지지부(17-1) 및 제 2 지지부(17-2)를 포함하며, 여기서 상기 제 1 지지부(17-1)는 흐름(F)에 평행한 방향으로 배열되고, 상기 제 2 지지부(17-2)는 반대 방향으로 배열된다.
이러한 경우의 일 실시예에서 배터리 장치는 굴곡 도관 배열(12)의 각 도관(13, 14, 15, 16)에 유체를 분배하기 위해 하우징(11)의 제 2 단부(11b)에 배열된 분배 도관(19) 및 유체가 상기 도관(13, 14, 15, 16)을 통해 이송된 후 유체를 수집하기 위해 하우징(11)의 제 1 단부(11a)에 배열된 수집 도관(20)을 더 포함한한다.
이러한 예의 일 실시예에서 배터리 장치는 열교환 시스템(4,5)에 연결된다. 그러한 예의 일 실시예에서 열교환 시스템은 해양 환경에서 사용하도록 배열된다. 그러한 예의 일 실시예에서, 열교환 시스템은 건조기 시스템에서 사용하도록 배열된다. 이러한 예의 일 실시예에서 열교환 시스템은 공기 운반 입자와 함께 사용되는 시스템에서 사용하도록 배열된다.
이러한 경우의 일 실시예에서, 적어도 하나의 도관(13, 14)은 외부 표면(28)을 갖고, 도관(13, 14)은 유체를 수용하도록 구성되고, 여기서 도관(13, 14)은 제 1 온도(TC1) 및 제 2 온도(TC2)를 갖도록 구성되고, 여기서 도관(13, 14)이 제 1 온도(TC1)를 가질 때, 도관(13, 14)의 외부 표면(28)에 오염물질의 입자층(25)과 응축이 형성되고, 도관(13, 14)이 제 2 온도(TC2)를 가질 때 응축은 동결되고 이어서 입자 층(25)이 도관(13, 14)으로부터 분리되도록 입자 층(25)에 균열이 생겨 배터리 장치(10)가 자가 세정된다.
이러한 경우의 일 실시예에서, 유체는 제 1 온도(TF1) 및 제 2 온도(TF2)를 갖도록 구성되며, 여기서 유체가 제 1 온도(TF1)를 가질 때 도관(13, 14)은 제 1 온도(TC1)을 갖고, 유체가 제 2 온도를 가질 때 도관(13, 14)은 제 2 온도(TC2)를 갖는다.
그러한 예의 일 실시예에서 도관(13, 14)의 온도는 공기(F)의 흐름에 의해 조절된다.
그러한 예의 일 실시예에서 도관(13, 14)의 온도는 공기의 흐름을 감소시킴으로써 공기의 흐름(F)에 의해 조절된다.
이러한 경우의 일 실시예에서, 자가 세척 배터리 장치는 분류 밸브(29)를 더 포함하고, 여기서 도관(13, 14)의 온도는 더 차가운 공기를 공기의 흐름으로 분류함으로써 공기(F)의 흐름에 의해 조절된다.
그러한 경우의 일 실시예에서, 도관(13, 14)은 유체의 온도를 조절함으로써 유체가 제 2 유체 온도(TF2)를 취하게 함으로써 제 2 도관 온도(TC2)를 취하게 된다.
이러한 경우의 일 실시예에서, 도관(13, 14)은 먼저 제 1 온도를 갖고, 그 다음 제 2 온도를 갖고, 그 다음 적어도 섭씨 0도 이상의 온도를 갖도록 배열된다.
본 발명의 유사한 예는 상술한 바에 따른 배터리 장치(10)의 자가-세정 방법을 개시하고, 여기서 상기 방법은: 적어도 하나의 도관(13, 14)이 제 1 온도 TCI를 추정하게 하는 단계(1102), 이에 의해 응축 및 입자 오염 물질의 층(25)은 적어도 하나의 도관(13, 14)의 외부 표면(28) 상에 형성되고; 및 도관(13, 14)이 제 2 온도(TC2)를 추정하도록 하는 단계(1106), 이에따라 응축 및 입자 층(25)이 동결되고 후속하여 입자 층(25)이 적어도 하나의 도관(13, 14)으로부터 분리되도록 균열되는 단계(1107)를 포함한다.
본 발명은 특정 실시예를 참조하여 위에서 설명되었지만, 여기에 설명된 특정 형태로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 오히려, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해서만 제한된다.
청구범위에서 "포함하는/구성하는"이라는 용어는 다른 요소 또는 단계의 존재를 배제하지 않는다. 또한, 개별 특징이 상이한 청구항에 포함될 수 있지만, 이들은 유리하게 결합될 수 있으며, 상이한 청구항에 포함된다고 해서 특징의 조합이 실현 가능하지 않거나 및/또는 유리하지 않다는 것을 의미하지는 않는다. 또한, 단수 참조는 복수를 배제하지 않다. 용어 "a", "an", "제 1", "제 2" 등은 복수를 배제하지 않는다. 청구범위의 참조 부호는 단지 명확한 예로서 제공되며 청구범위의 범위를 어떤 식으로든 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
Claims (40)
- 환기 시스템(1)에 설치되고 공기의 흐름(F)으로부터 에너지를 추출하도록 배열된 배터리 장치(10)에 있어서,
제 1 단부(11a)를 통해 공기의 흐름(F)을 수용하도록 배열된 하우징(11) 및
하우징(11a)의 제 1 단부로부터 하우징(lib)의 제 2 단부까지의 방향으로 연장되도록 상기 하우징(11) 내부에 배열된 적어도 하나의 도관 배열(12)을 포함하고, 이에 의해 상기 공기 흐름(F)이 상기 하우징(11)에 의해 수용될 때 도관 배열(12)를 따라 통과하며,
상기 적어도 하나의 도관 배열(12)은 도관 배열(12)의 방향으로 수평으로 연장되는 패턴으로 배열된 적어도 제 1 도관(13) 및 제 2 도관(14)을 포함하고,
제 1 도관(13)은 제 2 도관(14)과 인터리빙되어 배열되고, 상기 패턴은 이송 채널(12a, 13a, 13b, 13c, 14a, 14b) 및 직선 섹션(12b)을 포함하고, 상기 직선 섹션(12b)은 수평으로 그리고 공기의 흐름에 대해 제 1 방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 배터리 장치. - 제 1 항에 있어서, 상기 도관(13) 및 제 2 도관(14)은 공기 흐름의 방향에 대해 5 내지 -5도 범위에 있는 경사각(γ)으로 배열되어 수평으로 연장되는 패턴으로 배열되는 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
- 전항 중 어느 한 항에 있어서, 제 1 도관(13)은 직선 섹션(12b)에서 제 2 도관(14)에 평행한 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
- 전항 중 어느 한 항에 있어서, 직선 섹션(12b)에서 제 1 도관(13)과 제 2 도관(14) 사이의 거리(D1)는 두 직선 섹션(12b) 사이의 거리(D2)와 동일한 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
- 전항 중 어느 한 항에 있어서, 제 1 도관 배열(12-1)은 수직 거리(D3)에서 제 2 도관 배열(12-2)에 평행하게 배열되는 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
- 전항 중 어느 한 항에 있어서, 굴곡 도관 배열(12)의 각 도관(13, 14, 15, 16)에 유체를 분배하기 위해 하우징(11)의 제 2 단부(11b)에 배열된 분배 도관(19) 및 유체가 상기 도관(13, 14, 15, 16)을 통해 이송된 후 유체를 수집하기 위해 하우징(11)의 제 1 단부(11a)에 배열된 수집 도관(20)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
- 제 1 항에 있어서, 적어도 제 1 도관(13) 및 제 2 도관(14)은 굴곡 도관 배열(12) 방향으로 및 공기의 흐름 방향에 대해 5 내지 -5도 범위의 경사각(감마)으로 연장되는 굴곡 패턴으로 배열되고,
상기 굴곡 패턴은 적어도 하나의 굴곡 섹션(12a) 및 복수의 직선 섹션(12b)을 포함하고, 각각의 직선 섹션(12b)은 공기의 흐름에 대해 실질적으로 수평으로 그리고 실질적으로 수직인 제 1 방향으로 배열되고, 적어도 하나의 굴곡 섹션(12a)은 경사각으로 배열되는 것을 특징으로 하는 배터리 장치. - 제 7항에 있어서, 제 1 도관(13)은 직선 섹션(12b)에서 제 2 도관(14)과 평행한 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
- 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 도관(13)은 제 1(13a) 및 제 2(13b) 굴곡 섹션을 이용하여 굴곡 배열되고, 상기 제 2 도관(14)은 제 1(14a) 및 제 2(14b) 굴곡 섹션을 이용하여 굽혀 배열되며, 제 1 도관(13)의 제 1 굴곡 섹션(13a)는 제 2 도관(14)의 대응하는 제 1 굴곡 섹션(14a)과 일치하고, 제 1 도관(13)의 굴곡 섹션(13b)은 제 2 도관(14)의 대응하는 제 2 굴곡 섹션(14b)과 일치하는 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
- 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 제 1 도관(13)의 제 1 굴곡 섹션(13a)은 제 2 도관(14)의 제 2 굴곡 섹션(14b)과 동일하고, 제 1 도관(13)의 제 2 굴곡 섹션(13b)은 제 2 도관(14)의 제 1 굴곡 섹션(14a)과 동일한 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
- 제7항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 도관(13)의 제 1 굴곡 섹션(13a) 및 제 2 굴곡 섹션(13b)과 제 2 도관(14)의 제 1 굴곡 섹션(14a) 및 제 2 굴곡 섹션(14b)은 수평인 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
- 제 7항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 제 1 도관(13)의 제 1 굴곡 섹션(13a)의 반경은 제 1 도관(13) 직경의 1.5 내지 2.5배이고 제 2 도관(14)의 제 2 굴곡 섹션(14b)의 반경은 제 1 도관(13) 직경의 1.5 내지 2.5배와 동일한 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
- 제 7항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서, 직선 섹션(12b)에서 제 1 도관(13)과 제 2 도관(14) 사이의 거리(D1)는 두 직선 섹션(12b) 사이의 거리(D2)와 동일한 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
- 제 7항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 굴곡 도관 배열은 제 3 도관(15)을 포함하고, 상기 제 3 도관(15)은 상기 제 1 도관(13)과 상기 제 2 도관 (14)사이에 배열되는 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
- 제 14항에 있어서, 상기 제 3 도관(15)은 반복적인 굴곡(15a)을 이용하여 굽혀서 배열되는 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
- 제 14항에 있어서, 상기 굴곡 도관 배열은 제 4 도관(16)을 포함하고, 상기 제 4 도관(16)은 제 3 도관(15)에 인접한 제 1 도관(13)과 제 2 도관(14) 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
- 제 16 항에 있어서, 제 3 도관(15)은 제 1(15a) 및 제 2(15b) 굴곡 섹션을 이용하여 굴곡 배열되고, 제 4 도관(16)은 제 1 (16a) 및 제 2(16b) 굴곡 섹션을 이용하여 굴곡 배열되며, 제 3 도관(15)의 제 1 굴곡 섹션(15a)은 제 4 도관(16)의 제 1 굴곡 섹션(16a)에 대응하고 제 3 도관(15)의 제 2 굴곡 섹션(15b)은 제 4 도관(16)의 제 2 굴곡 섹션(16b)에 대응하는 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
- 제 7항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 있어서, 제 1 굴곡 도관 배열(12-1)은 수직 거리(D3)에서 제 2 굴곡 도관 배열(12-2)에 평행하게 배열되는 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
- 제 18항에 있어서, 상부면(17a)과 하부면(17b)을 갖는 적어도 하나의 지지부(17)를 더 포함하고, 적어도 하나의 지지부(17)는 제 1 굴곡 도관 배열(12-1) 및 제 2 굴곡 도관 배열(12-2) 사이에 배열되고, 상기 지지부(17)는 공기의 흐름(F)에 평행한 방향으로 연장되도록 배열되고 상기 제 1 및 제 2 도관(13, 14)을 수용하기 위한 컷아웃(17C)을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
- 제 19항에 있어서, 상기 컷아웃(17C)은 구조체(17)의 한 측면(17a, 17b)에 배열되는 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
- 제 20항에 있어서, 상기 컷아웃(17C)은 구조체(17)의 상부 측면(17a)에 상부 컷아웃로서 배열되고 구조체(17)의 하부 측면(17b)에 하부 컷아웃으로서 배열되는 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
- 제 19항 내지 제 21항 중 어느 한 항에 있어서, 구조체(17)의 상부 측면(17a)은 구조체(17)의 하부 측면(17b)에 대해 비스듬히 배열되는 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
- 제 22항에 있어서, 상기 각도는 1 내지 45도, 10 내지 45도, 20 내지 45도, 또는 30 내지 45도 범위인 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
- 제 19항 내지 제 23항 중 어느 한 항에 있어서, 제 1 지지부(17-1) 및 제 2 지지부(17-2)를 포함하고, 상기 제 1 지지부(17-1)는 흐름(F)에 평행한 방향이고, 상기 제 2 지지부(17-2)는 흐름(F)에 평행한 반대 방향으로 회전되어 배열되는 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
- 제 7항 내지 제 24항 중 어느 한 항에 있어서, 굴곡 도관 배열(12)의 각 도관(13, 14, 15, 16)에 유체를 분배하기 위해 하우징(11)의 제 2 단부(l1b)에 배열된 분배 도관(19) 및, 유체가 상기 도관(13, 14, 15, 16)을 통해 이송된 후 유체를 수집하기 위해 하우징(11)의 제 1 단부(11a)에 배열된 수집 도관(20)을 더 포함하 는 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
- 제 1항 내지 제 25항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 도관(13, 14)은 외부 표면(28)을 갖고, 상기 도관(13, 14)은 유체를 수용하도록 구성되고 제 1 온도(TCI) 및 제 2 온도(TC2)를 갖도록 구성되며, 상기 도관(13, 14)이 제 1 온도(TCI)를 가질 때, 응축 및 오염물질의 입자층(25)이 도관(13, 14)의 외부 표면(28)에 형성되고, 상기 도관(13, 14)이 제 2 온도(TC2)를 가질 때 응축은 동결되고 후속적으로 입자 층(25)이 균열되도록 하여 입자층(25)이 도관(13, 14)에서 분리되어 배터리 장치(10)가 자가 청소되는 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
- 제 26항에 있어서, 유체는 제 1 온도(TF1) 및 제 2 온도(TF2)를 갖도록 구성되고, 유체가 제 1 온도(TF1)를 가질 때 도관(13, 14)은 제 1 온도(TC1)를 가지고, 유체가 제 2 온도(TF2)를 가질 때 도관(13, 14)은 제 2 온도(TC2)를 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
- 제 26항 내지 제 27항 중 어느 한 항에 있어서, 도관(13, 14)의 온도는 공기(F)의 흐름에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
- 제 28항에 있어서, 상기 도관(13, 14)의 온도는 공기의 흐름을 감소시켜 공기의 흐름(F)에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
- 제 28항 또는 제 29항에 있어서, 분류 밸브(29)를 더 포함하고, 도관(13, 14)의 온도는 더 차가운 공기를 공기의 흐름으로 분류(shunting)함으로써 공기(F)의 흐름에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
- 제 26항 내지 제 30항 중 어느 한 항에 있어서, 도관(13, 14)은 유체의 온도를 조절함으로써 유체가 제 2 유체 온도(TF2)를 취하게 하여 제 2 도관 온도(TC2)를 취하게 되는 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
- 제 26항 내지 제 31항 중 어느 한 항에 있어서, 도관(13, 14)은 먼저 제 1 온도를 가지도록 배열되고, 그 다음에는 제 2 온도를 가지도록 배열되고, 그 다음에는 섭씨 0도 초과의 온도를 가지도록 배열되는 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
- 제 1항 내지 제 32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배터리 장치는 열교환 시스템(4,5)에 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
- 제 1항 내지 제 33항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 도관 배열 (12)은 3D 프린터(100)에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
- 공기의 흐름(F)과 에너지를 교환하도록 배열된 열 교환기(10')에 있어서,
제 1 단부(11a)를 통해 공기의 흐름(F)을 수용하도록 배열된 하우징(11) 및 상기 하우징(11) 내부에 배열된 적어도 하나의 도관 배열(12)을 포함하고,
상기 공기의 흐름(F)이 상기 하우징(11)에 의해 수용될 때 상기 공기의 흐름(F)이 적어도 하나의 도관 배열(12)를 따라 통과하고,
상기 적어도 하나의 도관 배열(12) 중 적어도 하나는 플라스틱 재료로부터 3D 인쇄되는 것을 특징으로 하는 열 교환기. - 전항 중 어느 한 항에 있어서, 해양 환경에서 사용되도록 배열된 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
- 전항 중 어느 한 항에 있어서, 주방 시스템에 사용되도록 배열된 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
- 전항 중 어느 한 항에 있어서, 건조기 시스템에 사용되도록 배열된 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
- 전항 중 어느 한 항에 따른 배터리 장치(10)를 제공하는 방법에 있어서,
적어도 하나의 도관 배열(12)을 3D 프린팅(810)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 26항 내지 제 32항 중 어느 한 항에 따른 배터리 장치(10)를 제공하는 방법에 있어서,
적어도 하나의 도관(13, 14)이 제 1 온도(TCI)를 추정하도록 하는 단계(1102)를 포함하고, 이에따라 오염물질의 입자 층(25) 및 응축이 적어도 하나의 도관(13, 14))의 외부 표면(28)에 형성되고; 및
도관(13, 14)이 제 2 온도(TC2)를 추정하도록 하는 단계(1106),
응축 및 오염물질의 입자 층(25)이 동결되고 후속적으로 입자 층(25)이 적어도 하나의 도관(13, 14)에서 분리되도록 균열되는 단계(1107)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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