KR101288270B1 - 증발 냉각기용 주수장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주수장치에 관한 것으로서, 증발 냉각기의 습채널과; 상기 습채널의 상부에 배치되며 공급펌프로부터 물을 공급받는 물분사관과; 상기 물분사관의 하부영역에 상시 습채널을 향하여 일정 길이 연장형성되어 상기 습채널로 물을 분사하는 모세관과; 상기 공급펌프로부터 상기 물분사관으로 공급되는 물량을 제어하는 제어부와; 상기 공급펌프의 토출측에 배치되는 바이패스 배관과, 상기 바이패스 배관을 개폐하는 바이패스밸브를 포함하고, 상기 제어부는 운전초기에는 상기 바이패스 밸브가 닫힌 상태에서 상기 공급펌프가 최대 회전수로 구동되도록 제어하고, 상기 물분사관 내부가 만수되면 상기 바이패스 밸브를 개방하고 상기 공급펌프의 회전수를 감소시키는 것을 특징으로 한다.

Description

증발 냉각기용 주수장치{Water spray unit for evaporative cooler}

본 발명은 주수장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 증발 냉각기의 습채널 측으로 물을 분사하는 주수장치에 관한 것이다.

일반적으로 증발식 냉각기는 물을 공 기중으로 분사시켜 물의 증발 잠열을 이용하여 주위 공기를 냉각시키는 장치이다. 증발식 냉각기는 실내 공급공기에 직접 물을 분사하는 직접 증발식과, 물을 분사하여 온도가 낮아진 공기 또는 온도가 낮아진 물과 실내 공급공기를 열교환시켜 저온을 얻는 간접 증발식, 및 직접 증발식과 간접 증발식을 조합한 방식이 있다

이러한 증발식 냉각기는 송풍기를 제외하면, 에너지 투입 없이 냉방을 얻을 수 있는 장점이 있지만 일반적인 증발식 냉각기에서는 공급 가능한 최저 온도가 흡입공기의 습구 온도로 제한되기 때문에, 주위 공기가 고온 건조한 경우에만 적절한 냉방을 공급할 수 있으며, 습도가 높은 경우에는 이 방식으로 충분한 저온을 얻을 수 없다.

증발식 냉각기는 등록실용 0201473호 "코일형 증발식 응축기 냉각장치", 공개특허 2011-0092773호 "하이브리드 냉방 시스템", 공개특허 2008-0081050호 "증발식 냉각장치"등에 개시되어 있다.

한편, 증발식 냉방분야에는 재생형 증발냉각방식(regenerative evaporative cooling)이 알려져 있으며, 이 방식은 이론적으로 공급공기의 온도를 흡입공기의 습구온도가 아닌 이슬점온도까지 낮출 수 있다. 국내의 여름철 온습도 조건에서 이슬점온도는 습구온도보다 2∼5℃ 정도 낮으므로, 재생형 증발방식을 적용할 경우, 일반적인 증발방식보다 급기 온도를 더욱 낮게 할 수 있는 장점이 있다.

종래의 증발식 냉각기의 주수장치는 급수밸브를 통하여 물탱크로 유입된 물을 순환펌프를 가동하여 증발식 냉각기 상부에 설치된 물분사관으로 보내 주는데, 이때 물분사관 하부에 연결된 모세관은 미소량의 물을 분사한다. 모세관은 과다한 물소비를 줄이기 위해 물분사관 내부 수압이 아닌 중력에 의하여 습채널부로 물을 분사한다.

상술한 주수장치의 운전과정에서 순환수량을 줄이기 위하여 펌프 토출측에 설치된 밸브 개구부를 줄여야 하는데 이때 펌프에서 서징 현상이 발생하면서 다량의 기포가 발생한다. 물분사관 내부의 기포가 모세관 내부에서 잔류하면서 물이 흐르는 것을 방해하여 결국에는 모세관으로부터 물이 전혀 흐르지 않게 되고, 그 결과 습채널에 공급되는 물이 전면에 균일하게 공급되지 않아 증발식 냉각기의 냉방성능이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 운전시에 서징 현상이 발생되는 것을 최소화할 수 있는 증발 냉각기용 주수장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 물분사관에 공기배출관을 형성하여 물분사관 내부에 기포가 발생되는 것을 최소화할 수 있는 증발 냉각기용 주수장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 물분사관으로 공급되는 유량을 조절하여 과다한 물소비를 줄이고 물이 균일하게 분사되도록 하는 증발 냉각기용 주수장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 증발 냉각기용 주수장치에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 주수장치는 증발 냉각기의 습채널과; 상기 습채널의 상부에 배치되며 공급펌프로부터 물을 공급받는 물분사관과; 상기 물분사관의 하부영역에 상시 습채널을 향하여 일정 길이 연장형성되어 상기 습채널로 물을 분사하는 모세관과; 상기 공급펌프로부터 상기 물분사관으로 공급되는 물량을 제어하는 제어부와; 상기 공급펌프의 토출측에 배치되는 바이패스 배관과, 상기 바이패스 배관을 개폐하는 바이패스밸브를 포함하고, 상기 제어부는 운전초기에는 상기 바이패스 밸브가 닫힌 상태에서 상기 공급펌프가 최대 회전수로 구동되도록 제어하고, 상기 물분사관 내부가 만수되면 상기 바이패스 밸브를 개방하고 상기 공급펌프의 회전수를 감소시키는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 상기 물분사관에는 상기 물분사관 내부의 공기를 외부로 배출시키는 공기배출관이 상기 습채널을 향하도록 일정길이 형성된다.

일 실시예에 따르면, 상기 습채널의 내부에는 열교환핀이 형성된다.

일 실시예에 따르면, 상기 모세관이 상기 습채널의 상부에서 일정각도 스윙하며 물을 분사하도록 상기 물분사관을 회동시키는 스윙구동부를 더 포함한다.

본 발명에 따른 주수장치는 운전시간에 따라 물분사관으로 공급되는 유량을 제어하여 물분사관 내부에 공급펌프 서징에 의한 기포발생을 최소화시키고, 발생된 기포도 공기배출관을 통하여 원활하게 배기되도록 하였다.

이에 의해 습채널로 미소량의 물을 지속적으로 균일하게 분사시킴으로써 증발 냉각기의 급격한 성능저하를 방지하여 최상의 조건에서 냉각성능을 발휘할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 냉각기용 주수장치의 전체 구성을 도시한 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 냉각기용 주수장치의 증발식냉각기 습채널측을 도시한 개략도,
도 3은 본 발명에 따른 냉각기용 주수장치의 정면구성을 도시한 정면도,
도 4는 본 발명에 따른 냉각기용 주수장치의 공기배출관의 구성을 확대하여 도시한 확대도이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도 1은 본 발명에 따른 주수장치(1)의 구성을 도시한 개략도이고, 도 2는 주수장치(1)의 물분사부(100) 측을 도시한 사시도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 주수장치(1)는 증발식냉각기의 습채널(110) 측으로 물을 분사하는 물분사부(100)와, 물이 저장되는 물탱크(200)와, 물탱크(200)의 물을 물분사부(100)로 공급하는 공급펌프(300)와, 물분사부(100)로 공급된 물의 일부를 바이패스시키는 바이패스관(400)과, 주수장치(1)의 구동에 따라 공급펌프(300)와 바이패스관(400)을 제어하는 제어부(500)를 포함한다.

물분사부(100)는 습채널(110)과, 습채널(110)의 상부에 배치되며 공급펌프(300)로부터 물을 공급받는 물분사관(140)과, 물분사관(140)에 연결되어 물을 습채널(110)로 분사하는 복수개의 모세관(150)을 포함한다.

증발식 냉각기의 습채널(110)의 내부에는 열교환핀(130)이 형성된다. 복수개의 열교환핀(130)이 돌출 형성되어 열교환 면적을 향상시킨다. 열교환핀(130)은 오프셋 핀의 형태로 형성되거나, 루버핀의 형태로 형성될 수 있다.

습채널(110)의 하부에는 공기흡입구(120)가 형성된다. 공기흡입구(120)의 일측에는 추가공기(A3)가 배출되는 배출구(113)가 형성된다. 습채널(110)의 공기흡입구(120)를 통해 공기(A1)가 유입되고, 공기(A2)가 상방향으로 토출되고, 추가공기(A3)가 배출구(113)를 통해 배출된다.

물분사관(140)은 공급펌프(300)와 연결되어 물을 공급받는다. 모세관(150)은 물분사관(140)의 하부에 습채널(110) 방향으로 연장형성되어 미소량의 물을 습채널(110)로 공급한다.

여기서, 물분사관(140)은 스윙구동부(145)에 의해 좌우로 회동한다. 이에 의해 물분사관(140)의 하부에 연결된 모세관(150)은 보다 균일하게 습채널(110)로 물을 분사할 수 있다. 스윙구동부(145)는 모터(미도시)의 구동력에 의해 물분사관(140)을 회동시킨다.

물탱크(200)는 내부에 물을 저장한다. 공급펌프(300)는 제어부(500)의 제어에 따라 물탱크(200)의 물을 물분사관(140)으로 공급한다. 공급펌프(300)는 제어부(500)의 제어에 따라 초기 운전시 최대 회전수로 구동되고, 일정 시간 경과 후 제어부(500)의 제어에 따라 2/3~3/4 범위의 회전수로 구동된다. 통상, 공급펌프(300)는 최대 회전수로 구동되도록 선정되기 때문에, 물분사관(140) 내부 유량을 줄이기 위해서는 공급펌프(300)의 토출배관에 저항을 주고, 공급펌프(300)의 회전수를 일정범위만큼만 감소시켜야 한다. 이는 공급펌프(300)의 토출배관의 저항을 크게 할 경우 물공급량이 감소하면서 좌하향 특성의 운전을 하게 되어 서징의 원인이 되는 것을 방지하기 위함이다.

바이패스 배관(400)은 물공급배관과 물탱크(200) 사이에 연결되어 물분사관(140)으로 공급되는 물의 일부를 물탱크(200)로 바이패스시킨다. 바이패스 배관(400)에는 바이패스 밸브(410)가 연결되어 제어부(500)의 제어에 따라 개폐된다. 바이패스 밸브(410)는 솔레노이드 밸브로 형성되어 제어부(500)의 전기신호에 의해 개폐된다.

제어부(500)는 물분사부(100)에서 습채널(110)로 물을 분사하는 량을 제어하여 물분사관(140) 내부에 기포가 발생되는 것을 최소화하여 서징발생을 방지한다.

이를 위해 제어부(500)는 주수장치(1)가 운전되는 초기에는 바이패스 밸브(410)를 닫은 상태에서 공급펌프(300)가 최대 회전수로 구동되도록 제어한다. 이에 의해 물분사관(140)은 초기에 비어있던 상태에서 빠르게 내부가 만수상태로 전환된다.

제어부(500)는 물분사관(140)이 만수상태가 되면 공급펌프(300)의 회전수를 1/2~2/3 범위로 감소시키고 바이패스 밸브(410)를 개방하여 물의 일부량을 바이패스 시킨다. 이에 의해 공급펌프의 서징에 의한 기포 발생을 최소화할 수 있다.

한편, 도 3과 도 4는 물분사부(100)의 다른 실시예를 도시한 정면도와 확대도이다. 다른 실시예에 따른 물분사부(100)는 물분사관(140)에 공기배출관(160)이 형성된다.

제어부(500)가 공급펌프(300)의 공급유량과 바이패스 밸브(410)의 개폐를 조절하여 공급펌프의 서징발생을 최소화하더라도 물분사관(140) 내부에 일부 기포가 발생된다. 공기배출관(160)은 물분사관(140) 내부에 잔류하는 기포를 외부로 배출시켜 모세관(153)이 막히는 것을 방지한다.

다른 실시예에 따른 모세관부(150a)는 연결관(151)과 분배관(153) 및 모세관(155)으로 형성된다. 분배관(153)이 연결관(151)으로부터 두 갈래로 분기되어 형성되므로 모세관(155) 내부의 압력이 낮아져 미소량의 물이 습채널(110)로 분사되게 된다.

이 때 물분사관(140)은 스윙구동부(145)에 의해 좌우로 회동되므로 모세관부(150a)도 좌우로 회동된다. 이 때, 공기배출관(160)을 통해 내부의 기포가 외부로 배출되므로 모세관(155)은 미소량의 물을 지속적으로 균일하게 분사시킬 수 있다.

여기서, 모세관(155)과 공기배출관(160)은 직경 1.0~1.5mm 범위로, 길이 90mm~100mm 범위로 형성한다.

이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 주수장치(1)의 사용과정을 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다.

주수장치(1)가 운전을 시작하기 전에는 물분사관(140) 내부는 비어 있는 상태로 유지된다. 운전이 시작되면 제어부(500)는 공급펌프(300)를 최대 회전수로 회전시키고 바이패스 밸브(410)는 닫아 놓는다. 공급펌프(300)가 최대 회전수로 회전되면 물분사관(140) 내부에 빠르게 물이 차게 된다.

통상 10분 전후로 주수장치(1)가 운전되면, 물분사관(140) 내부는 만수상태가 된다. 순간적으로 물분사관(140) 내부에 물이 차게 되므로 기포가 발생되는 것을 줄일 수 잇다. 제어부(500)는 만수상태를 감지하면 바이패스 밸브(410)를 개방하여 공급펌프(300)에 의해 물분사관(140)으로 공급되는 물의 일부를 물탱크(200)로 바이패스 시킨다.

물분사관(140)의 물은 모세관(150)을 통해 미소량이 습채널(110)로 분사된다. 이 때, 물분사관(140)이 좌우로 회동되므로 보다 균일하게 습채널(110)의 판면에 공급될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 주수장치(1)를 운전할 때 기포발생에 의해 모세관이 막히는 시간을 공급펌프의 유량을 제어하지 않고 바이패스 배관을 설치하지 않은 종래 주수장치와 비교하였다. 이 때, 모세관의 직경을 비롯한 나머지 조건을 동일하게 적용하였다.

종래 주수장치는 운전 후 10분이 경과하면 전체 모세관의 20%에서 물이 분사되지 않고, 1시간이 경과하면 전체 모세관의 40%가 기포에 의해 막혀 물이 분사되지 않는다.

반면, 본 발명에 따른 주수장치는 운전 후 50분이 경과했을 때 전체 모세관의 5%에서 물이 분사되지 않았고, 2시간이 경과했을 때 15%가 기포에 의해 막히는 현상이 발생되었다.

이러한 실험결과를 볼 때 본 발명에 따른 주수장치가 서징 현상과 기 포발생을 현저히 줄일 수 있는 것을 알 수 있다.

1 : 주수장치 100 : 물분사부
110 : 습채널 111 : 분사관지지판
113 : 추가공기유입구 120 : 공기흡입구
130 : 열교환핀 140 : 물분사관
145 : 스윙구동부 150 : 모세관
160 : 공기배출관 200 : 물탱크
300 : 공급펌프 400 : 바이패스관
410 : 바이패스 솔레노이드밸브 500 : 제어부

Claims (4)

1. 증발 냉각기의 습채널과;
   상기 습채널의 상부에 배치되며 공급펌프로부터 물을 공급받는 물분사관과;
   상기 물분사관의 하부영역에 상시 습채널을 향하여 일정 길이 연장형성되어 상기 습채널로 물을 분사하는 모세관과;
   상기 공급펌프로부터 상기 물분사관으로 공급되는 물량을 제어하는 제어부와;
   상기 공급펌프의 토출 측에 배치되는 바이패스 배관과, 상기 바이패스 배관을 개폐하는 바이패스밸브를 포함하고,
   상기 제어부는 운전초기에는 상기 바이패스 밸브가 닫힌 상태에서 상기 공급펌프가 최대 회전수로 구동되도록 제어하고, 상기 물분사관 내부가 만수되면 상기 바이패스 밸브를 개방하고 상기 공급펌프의 회전수를 감소시키는 것을 특징으로 하는 주수장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 물분사관에는 상기 물분사관 내부의 공기를 외부로 배출시키는 공기배출관이 상기 습채널을 향하도록 일정 길이 형성되는 것을 특징으로 하는 주수장치.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 습채널의 내부에는 열교환핀이 형성되는 것을 특징으로 하는 주수장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 모세관이 상기 습채널의 상부에서 일정각도 스윙하며 물을 분사하도록 상기 물분사관을 회동시키는 스윙구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주수장치.

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