KR101128668B1 - 다단 설치 냉각탑의 구조 - Google Patents

Abstract

급기구와 배기구를 구비하며 열교환영역을 형성하는 케이싱; 열교환영역에 배치되는 열교환부; 열교환부의 상부에 마련되어 냉각수펌프 및 냉각수유입관을 통해 유입되는 냉각수를 열교환부에 살수하는 살수부; 열교환부로 냉각공기를 송풍하는 송풍팬부; 열교환부의 하부에 배치되는 집수조부로 구성되는 냉각탑에 있어서, 집수조부(20b, 20b')는 집수조(21b) 및 냉각수유출구(22b, 22c)로 구성되고, 냉각탑은 다단 설치 구조물 상에 2단(하단(E1) 및 상단(E3)) 또는 3단(하단(E1), 중간단(E2) 및 상단(E3)) 중 어느 하나로 설치되며, 냉각수유입관(52)에 설치되며 살수부(14a, 14b)로 유입되는 냉각수의 유량을 조절하는 유량조절밸브(53); 다단 설치 냉각탑 중 하단(E1)에 설치되는 냉각탑의 집수조(21b) 하부 또는 열교환부(15a, 15b) 하부 중 어느 한 곳에 배치되며, 통합집수조(21a, 21c, 21d), 냉각수유출주관(55)이 연결되는 냉각수유출구(22a), 넘침수배출구(23) 및 배수구(24)로 구성되는 통합집수조부(20a, 20c, 20d, 20e); 집수조(21b)의 냉각수유출구(22b, 22c)에 연결되어 통합집수조(21a, 21c, 21d)로 냉각수를 안내하는 냉각수유출관(54a, 54b, 54c, 54d); 통합집수조(21a, 21c, 21d)내로 보충수를 공급하는 보충수공급부(40a, 40b)를 포함하는 다단 설치 냉각탑의 구조를 특징으로 한다. 이에 의하여, 복수의 냉각탑을 다단으로 설치하여 설치면적을 현격하게 감소시킬 수 있고, 각 집수조의 냉각수 유출량의 편차 및 넘침 손실을 방지할 수 있으며, 집수조를 통한 공기흡입을 방지할 수 있고, 냉각수펌프의 유동저항을 감소시킬 수 있으며, 냉각탑의 운전하중을 감소시키어 설치구조물의 비용을 저감할 수 있고, 통합집수조부를 냉각탑과 이격된 장소에 설치할 수 있으며, 배관 비용을 저감할 수 있는 다단 설치 냉각탑의 구조를 제공할 수 있다.

Description

다단 설치 냉각탑의 구조{structure for multi-floor installation cooling tower}

본 발명은, 냉각탑에 관한 것으로서 특히, 다단 설치되는 복수의 냉각탑에서 유출되는 냉각수를 집수하여 냉각수유출주관으로 안내하는 통합집수조를 갖는 냉각탑의 구조에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화설비 및 냉동. 냉장장치 등에서 운전되는 냉동기나 산업용 열교환기는 제거되어야 하는 폐열을 수반하며, 이 폐열은 공기와 냉각수를 냉각매체로 이용한 냉각과정을 거쳐 대기로 방출하여 제거한다.

냉각탑의 냉각방식은 피냉각 유체보다 온도가 낮은 대기상의 공기를 강제 대류시키어 현열(sensible heat)을 이용하여 냉각하는 공랭식 냉각과, 냉각수와 공기의 접촉에 의한 증발 잠열(latent heat)을 이용하여 냉각하는 증발식 냉각으로 구분되며, 증발냉각 방식의 냉각탑은 공냉식 냉각 대비 냉각효과가 크고 경제적이기 때문에 널리 사용되고 있다.

통상의 증발 냉각식 냉각탑은, 공기는 수직상향으로 유동되고 냉각수는 수직하향으로 유동되는 대향류형(counter flow type)냉각탑과, 공기는 수평으로 유동되고 냉각수는 수직하향으로 유동되는 직교류형(cross flow type) 냉각탑으로 구분되 고,

열교환부는, 냉각수와 공기가 개방된 냉각 열교환부(충진재)를 유동하면서 상호 접촉에 의하여 직접 열교환하는 개방식(open circuit type)과, 냉각유체(냉각수 또는 냉매)가 유동하는 밀폐된 전열코일의 외표면 상에 냉각수와 공기를 접촉시키면서 간접 열교환하는 밀폐식(close circuit type)과, 개방식 열교환부와 밀폐식 열교환부를 채용한 하이브리드식(hybrid circuit type)으로 구분된다.

그리고 통풍방식에 있어서는, 냉각탑의 배기구에 설치되어 냉각열교환부를 통과하면서 열교환을 마친 고온의 공기를 흡입하여 배출하는 흡입통풍식과, 냉각탑의 급기구와 연통하게 설치되어 냉각열교환부를 향해 외부공기를 압입 통풍하여 열교환을 마친 고온의 공기를 배기구로 배출하는 압입통풍식으로 구분된다.

또한, 급기구와 배기구는, 케이싱의 양 측부(또는 4측부)에 급기구가 구성되고 케이싱 최상부에 배기구가 구성되는 "┻"자 형 급기 및 배기구조와, 케이싱의 일 측부에 급기구가 구성되고 케이싱 타측부에 배기구가 구성되는 "━"자 형 급기 및 배기구조와, 케이싱의 저부에 급기구가 구성되고 케이싱 최상부에 배기구가 구성되는 "┃"자 형 급기 및 배기구조와, 케이싱의 일측 하부에 급기구가 구성되고 케이싱 타측부에 배기구가 구성되는 "┓"자 형 급기 및 배기구조로 구분될 수 있다.

그리고 통상의 증발냉각식 냉각탑은, 냉각수 전체 순환수량(ℓ/sec)의 10~20%의 집수체적(운전수위)을 갖는 집수조, 집수조에 구성되며 냉각수유출관이 연결되는 냉각수유출구, 넘침수배출관이 연결되는 넘침수배출구, 배수관이 연결되는 배수구로 구성되는 집수조부와, 집수조에 보충수를 공급하며 급수관이 연결되는 보충수공급밸브(플로우트 밸브 또는 전동밸브)로 이루어지는 보충수공급부가 구성된다.

여기서, 집수조의 운전수위는 냉각수유출구로 공기 흡입을 차단하기 위하여 냉각수유출구의 상단부 보다 높게 수심(water depth)을 유지하고, 냉각수펌프의 불균형 운전 또는 운전정지시 냉각수유입관 및 냉각수 유출관내의 체수의 유입 등으로 발생되는 넘침수(over flow water)의 수위는 운전수위보다 높게 위치되는 것이 일반적이다.

또한, 냉각탑은 고장시 비상운전의 대비, 부하변동에 따른 대수제어운전, 유지보수의 편리, 운송, 설치 및 조립의 편리 등의 이유로 총 냉각부하를 분할하여 다수의 냉각탑으로 설치되는 것이 일반적이다. 이를 테면, 건물에 1,200RT의 냉동기가 설치되는 경우 냉각탑은 600CRT- 2대 또는, 400CRT- 3대 또는, 300CRT-4대 또는, 250CRT- 5대 또는, 200CRT-6대 중 어느 하나의 냉각부하 분할 냉각탑으로 설치될 수 있다.

그리고 냉각탑은 급기와 배기가 자유로운 건물의 옥상에 설치되는 것이 일반적이나, 옥상 설치가 제약을 받는 경우 지상 또는 실내에 설치하기도 한다.

그런데, 건물의 옥상은 건물의 공간 활용의 효율화에 따라, 건물이용자들의 편의시설(주차장, 스포츠 시설, 휴식시설 등) 설치와, 도시의 녹지환경 정책에 의하여 녹화옥상(green roof)화가 진전되고 있음으로 냉각탑의 옥상설치 면적 확보는 갈수록 어려워지고 있고, 냉각탑을 지상에 설치하는 경우 많은 지상면적을 제공하여야함으로 부지 확보에 더욱 제약을 받는다.

또한, 옥상 또는 지상에 냉각탑의 설치제약으로 냉각탑을 실내에 설치하는 경우, 높은 층고의 기계실, 급기 및 배기덕트(duct) 설치공간을 확보하여야 함으로 건설비가 증가됨은 물론, 냉각탑의 실내설치 공간에 상응하는 실용 실내공간이 감소되고, 급기 및 배기덕트 설비비추가와 급기 및 배기덕트의 유동저항에 상응하는 냉각팬의 동력이 증가되는 등의 역효과가 수반됨으로 그 적용이 극히 제한적이다.

그리고 건물의 옥상 또는 지상에 냉각탑 설치장소 확보의 제약은 설치면적 크기와 직결되는 것이지만, 제한된 설치면적에 설치되도록 냉각탑의 크기를 축소하여 제조하는 것은 냉각탑의 구조 및 특성상 그 실현이 어렵다.

다음은, 종래기술에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 8은 종래 냉각수 집수 및 유동 시스템을 갖는 냉각탑의 대한 개략적인 설치 측면도이다. 도면에 도시하고 있는 바와 같이, 종래 냉각탑(100)은, 옥상에 설치되는 3대의 직교류형 냉각탑을 일례로 적용한 것으로서, 급기구(112)와 배기구 (113)를 구비하며 열교환영역을 형성하는 케이싱(111); 상기 열교환영역에 배치되는 열교환부(115); 상기 열교환부(115)의 일측에 마련되는 엘리미네이터(미도시);상기 열교환부(115)의 상부에 마련되어 냉각수를 상기 열교환부(115)에 살수하며, 냉각수유입관(152)이 연결되는 냉각수유입구(미부호)를 갖는 한 쌍의 살수수조(미부호), 상기 살수수조(미부호)의 저부를 관통하여 마련되는 다수의 살수노즐(미부호)로 구성되는 중력식 살수부(114); 한 쌍의 살수수조(미부호) 사이에 배치되며 축류식팬(미부호),구동모터(미부호) 및 팬실린더(미부호)로 구성되는 흡입식 송풍팬부(116); 상기 열교환부(115)의 하부에 배치되는 집수조(121), 상기 집수조 (121)의 하부 일영역에 마련되는 집수통(127), 냉각수유출관(154)이 연결되는 냉각수유출구(122), 넘침수배출관((161)이 연결되는 넘침수배출구(123), 배수관(162)이 연결되는 배수구(124), 급수관이 연결되는 급수구(126)로 구성되는 집수조부(120); 상기 집수조(121)로 보충수를 공급하며, 급수관(143)과 상기 급수관에 연결되는 개폐밸브(143) 및 보충수공급밸브(141)로 이루어지는 보충수공급부(140)로 구성되는 된 냉각탑(100)의 설치를 나타내고 있다.

다음으로, 상기 각 냉각수유입관(152)은 냉각수유입주관(151)에 연결되어 있다.

다음으로, 상기 냉각수유입주관(151)으로부터 냉각수 공급거리가 다른 각 냉각탑(100)으로 공급되는 냉각수유입량을 조절하기 위하여 상기 각 냉각수유입관 (152)에는 유량조절밸브(153)를 마련하고 있다.

다음으로, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 각 냉각수유출주관(155)으로부터 냉각수 흡입거리가 다른 각 냉각탑(100)에서 유출되는 냉각수유출량을 조절하기 위하여 상기 각 냉각수유출관(154)에 냉각수유출량을 조절하는 유량조절밸브를 더 마련하거나, 수평되게 설치된 각 집수조(121)의 집수 수위를 균형화하기 위하여 각 집수조(121)를 연통하는 균형관(equalize pipe)을 더 포함하여 연결할 수도 있다.

그러나, 종래 집수조를 갖는 냉각탑(100)은, 건물의 옥상 또는 지상에 1단으로 평행하게 설치되는 구조로서, 냉각탑의 저부 평면적 이하로 설치면적을 감소시키는 것은 냉각탑의 구조 및 작용상 현실적으로 가능하지 않다.

그리고 제한된 장소에서 설치면적을 감소시키기 위하여 건축물(건물의 외벽 또는 냉각탑 위장벽)로부터 냉각탑의 급기구간의 간격을 좁혀 공기 흡입공간을 축소 및 서비스공간을 축소시키어 설치하지만, 공기 흡입공간을 축소할 경우 냉각탑의 성능저하를 유발할 수 있고, 서비스공간을 축소하면 보수가 불편한 문제점이 있다.

참고로, 총 냉각부하 1,200CRT를 3분할하여 400CRT 냉각탑 3대를 설치하는 경우로서, 참고도 1에서 나타내고 있는 바와 같이 냉각탑의 적정 설치면적은 약 100㎡가 된다.

참고도 1. 종래 400 CRT (3대) 냉각탑의 설치면적

또한, 종래 냉각탑을 다단으로 설치하는 경우를 가정하더라도, 설치 높이가 다른 각 집수조의 수두압의 편차로 인해 냉각수펌프의 흡인력으로 강제유출되는 냉각수는,

하단에 설치된 냉각탑에서는 냉각수가 과잉유출(이 경우 집수조내의 체수부족 발생 및 공기흡입초래) 되는 반면에 상단에 설치된 냉각탑의 냉각수는 감소유출 (이 경우 냉각수의 유입량과 유출량의 편차로 냉각수의 범람 초래)되는 냉각수 유출량의 불균형이 발생되어 냉각탑의 열교환 능력저하와 냉각수의 손실을 초래할 수 있다.

그리고 부하변동에 따른 냉각탑의 운전 정지 등으로 냉각수펌프가 정지(off)할 때에 상단에 설치된 냉각탑의 집수조 및 냉각수유출관내의 냉각수가 하단 냉각탑의 집수조내로 역류하여 범람함으로 냉각수 손실을 초래할 수 있다.

또한, 냉각수유출관을 통한 공기의 흡입 방지 등 안전 운전수위를 확보하기 위하여 집수조내에 소정 깊이(냉각수유출구 구경에 따라 250~ 400mm)로 냉각수를 체수(전체 순환수량의 10~20 %) 하여야함으로 냉각탑의 운전하중이 증가함에 따라 설치구조물의 크기 및 비용이 증가되며, 각 집수조마다 보충수공급부, 넘침배관 및 배수배관을 설치함에 따라 이들 배관비용이 증가되고, 상단에 설치되는 냉각탑의 집수조의 수면 수두와 상당하는 냉각수펌프의 흡입 저항이 증가되는 등의 문제점이 있다.

본 발명은 이와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로 서, 복수의 냉각탑을 다단으로 설치하여 설치면적을 현격하게 감소시킬 수 있고, 각 집수조의 냉각수 유출량의 편차 및 넘침 손실을 방지할 수 있으며, 집수조를 통한 공기흡입을 방지할 수 있고, 냉각수펌프의 유동저항을 감소시킬 수 있으며, 냉각탑의 운전하중을 감소시키어 설치구조물의 비용을 저감할 수 있고, 배관비용을 저감할 수 있는 다단 설치 냉각탑의 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 급기구와 배기구를 구비하며 열교환영역을 형성하는 케이싱; 상기 열교환영역에 배치되는 열교환부; 상기 열교환부의 상부에 마련되어 냉각수펌프 및 냉각수유입관을 통해 유입되는 냉각수를 상기 열교환부에 살수하는 살수부; 상기 열교환부로 냉각공기를 송풍하는 송풍팬부; 상기 열교환부의 하부에 배치되는 집수조부로 구성되는 냉각탑에 있어서,

상기 집수조부(20b, 20b')는 집수조(21b) 및 냉각수유출구(22b, 22c)로 구성되고, 상기 냉각탑은 다단 설치 구조물 상에 2단(하단(E1) 및 상단(E3)) 또는 3단(하단(E1), 중간단(E2) 및 상단(E3)) 중 어느 하나로 설치되며, 상기 냉각수유입관(52)에 설치되며 상기 살수부(14a, 14b)로 유입되는 냉각수의 유량을 조절하는 유량조절밸브(53); 상기 다단 설치 냉각탑 중 하단(E1)에 설치되는 냉각탑의 집수조(21b) 하부 또는 열교환부(15a, 15b) 하부 중 어느 한 곳에 배치되며, 통합집수조(21a, 21c, 21d), 냉각수유출주관(55)이 연결되는 냉각수유출구(22a), 넘침수배출구(23) 및 배수구(24)로 구성되는 통합집수조부(20a, 20c, 20d, 20e); 상기 집수조(21b)의 냉각수유출구(22b, 22c)에 연결되어 상기 통합집수조(21a, 21c, 21d)로 냉각수를 안내하는 냉각수유출관(54a, 54b, 54c, 54d); 상기 통합집수조(21a, 21c, 21d)내로 보충수를 공급하는 보충수공급부(40a, 40b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 다단 설치 냉각탑의 구조를 제공한다.

여기서, 급기구 및 배기구는, 케이싱의 일 측부에 급기구가 구성되고 케이싱 타측부에 배기구가 구성되는 "━"자 형 급기 및 배기구조, 케이싱의 일측 하부에 급기구가 구성되고 케이싱 타측부에 배기구가 구성되는 "┓"자 형 급기 및 배기구조인 것이 바람직하나, 케이싱의 양 측부(또는 4측부)에 급기구가 구성되고 케이싱 최상부에 배기구가 구성되는 "┻"자 형 급기 및 배기구조와, 케이싱의 저부에 급기구가 구성되고 케이싱 최상부에 배기구가 구성되는 "┃"자 형 급기 및 배기구조 등 다른 형태의 급기 및 배기구조로도 적용할 수 있다.

다음으로, 상기 열교환부는, 필러로 구성되는 개방식 열교환부; 전열관, 고온유체유입구 및 유체유입헤더, 냉각유체유출구 및 유체유출헤더로 구성되는 밀폐식 열교환부 또는 개방식 열교환부와 밀폐식 열교환부로 구성되는 혼식 열교환부 중 어느 하나가 구성될 수 있다.

그리고 상기 열교환부는, 직교류형 열교환부 또는 대향류형 열교환부 중 어느 하나가 될 수 있다.

다음으로, 상기 살수부는, 살수수조와 상기 살수수조의 저부를 관통하여 마련되는 다수의 살수노즐로 구성되는 중력식 살수부 또는 살수관과 상기 살수관에 연결되는 다수의 살수노즐로 구성되는 압력식 살수부 중 어느 하나가 구성될 수 있다.

다음으로, 상기 송풍팬부는, 급기를 열교환부로 압입하는 압입통풍식 송풍팬이 또는 상기 열교환부를 통과한 고온의 포화습공기를 흡입하여 대기로 배기하는 흡입통풍식 송풍팬 중 어느 하나가 구성될 수 있다.

다음으로, 상기 냉각수펌프는, 유동저항(흡입저항 및 토출저항)을 감소하기 위하여,상기 냉각탑의 케이싱 내부 또는 통합집수조 내부 중 어느 한 곳에 설치되는 것이 바람직하나, 이격된 기계실에 설치할 수도 있다.

그리고 상기 냉각탑의 케이싱 내부 또는 기계실에 설치되는 냉각수펌프는 노출형이 바람직하고, 통합집수조 내에 설치되는 냉각수펌프는 수중형인 것이 바람직하다.

다음으로, 상기 집수조는, 집수되는 냉각수를 수두의 중력으로 배출하는 것이 바람직하고, 상기 냉각수유출구 및 냉각수유출관은, 상기 살수부를 통하여 유입되는 냉각수량과 상응하는 냉각수량을 중력으로 배출할 수 있는 구경(또는 유동단면적)을 갖는 것이 바람직하다.

그리고 상기 집수조의 저부에는, 수평으로 결합되는 상기 냉각수유출구의 구경보다 낮게 집수조의 깊이를 형성하여 체수량을 감소시키거나, 상기 집수조의 저부에 수직으로 냉각수유출구를 결합하는 수단으로써, 소정깊이의 함몰부를 더 포함하여 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 함몰부는, 상기 냉각수유출구 직경의 50%에 달하는 깊이를 갖는 것이 바람직하나, 그 이상의 깊이로도 적용할 수 있다.

상기 집수조의 저부는, 상기 함몰부를 향하여 하향 구배를 갖는 것이 바람직하다.

다음으로, 상기 설치구조물은, 상기 냉각탑을 수직으로 다단 설치가능하도록 다수의 기둥과 지지보를 갖는 철재 또는 콘크리트 구조의 냉각탑 설치전용 설치구조물(90a)인 것이 바람직하나, 건물의 단차 옥상(이를 테면, 옥상 높이가 다른 복수의 옥상으로서, 건물의 주 옥상과 그 옥상에 세워진 엘리베이터 기계실, 물탱크실 등의 옥탑건물의 옥상(90b)), 또는 지상과 건물의 옥상을 냉각탑 설치구조물 (90b)로 적용할 수도 있다.

여기서, 건물의 단차 옥상 또는 지상과 건물의 옥상에는 냉각탑을 1단으로 설치하는 것이 바람직하지만, 냉각탑 설치전용 설치구조물(90a)을 설치하여 냉각탑을 다단으로 설치할 수도 있다.

그리고 상기 냉각탑 설치전용 구조물에는, 안전사고 방지와 작업자의 편리를 위해 보호난간(hand rail) 및 발판(walk way)과, 작업자가 오르내리는 계단이 설치될 수 있다.

또한, 상기 냉각탑 설치전용 설치구조물에는, 냉각탑의 과도한 높이 노출을 억제하기 위하여 2단(하단(E1) 및 상단(E3))으로 냉각탑을 설치하는 것이 바람직하나, 냉각탑 설치높이 증가에 제한을 받지 않는 경우에는, 3단(하단(E1), 중간단 (E2) 및 상단(E3)) 또는 그 이상의 단으로 설치할 수도 있다.

그리고 상기 냉각탑 설치전용 구조물의 각단에는 상기 냉각탑이 복수로 설치될 수 있고, 건물의 단차 옥상의 설치구조물에는 각 옥상 마다 상기 냉각탑이 복수로 설치될 수 있으며, 지상과 건물 옥상의 설치구조물에는 지상 및 옥상에 상기 냉각탑이 복수로 설치될 수 있다.

다음으로, 상기 냉각탑 설치전용 구조물에 다단 설치되는 상기 냉각탑은 배기구가 케이싱의 측부에 마련되는 구조의 냉각탑으로 설치되는 것이 바람직하다.

그리고 건물의 단차 옥상 설치구조물 또는 지상 및 옥상의 설치구조물에 설치되는 상기 냉각탑은 배기구가 케이싱의 상부에 마련되는 구조의 냉각탑으로 설치되는 것이 바람직하다.

다음으로, 상기 통합집수조는, 냉각수량 전체 순환수량(ℓ/sec)의 10%이내의 집수체적을 갖는 것이 바람직하다.

그리고 상기 통합집수조부는, 상기 하단에 설치되는 냉각탑의 집수조부 하부에 배치되는 것이 바람직하나, 냉각탑구조의 간편화와 원가절감을 위하여 상기 냉각탑의 열교환부 저부에 배치할 수도 있다.

여기서, 상기 열교환부 저부에 통합집수조부를 배치하는 경우, 열교환부 저부에 배치되는 집수조부는 배제된다.

또한, 상기 통합집수조는, 유리섬유강화플라스틱(glass fiber reinforced plastic) 구조인 것이 바람직하나, 철재(아연도금철재, 스테인리스 등) 또는 콘크리트 구조로도 적용할 수 있다.

상기 유리섬유강화플라스틱 및 철재구조의 통합집수조 내에는 상기 열교환부 또는 상기 냉각탑 케이싱의 저부를 지지하는 지지부재를 더 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 콘크리트 구조의 통합집수조는, 콘크리트기초(concrete foundation) 또는 옥상 슬래브와 일체하 게 구성되는 것이 바람직하고, 콘크리트 구조의 통합집수조 내측에는 상기 냉각탑 케이싱의 저부 또는 설치구조물의 지지보를 지지하며 연통구를 갖는 내벽을 더 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 통합집수조의 외벽과 내벽의 상단부에는 상기 냉각탑 케이싱의 저부 또는 설치구조물의 지지보가 지지된다.

그리고 상기 통합집수조에는, 냉각수의 결빙을 방지하는 히터를 더 포함하여 구성할 수도 있다.

또한, 상기 통합집수조에는, 보충수를 공급하는 급수관이 연결되는 급수구를 더 포함하여 구성할 수 있다.

상기 통합집수조에 연결되는 냉각수유출구에는, 냉각수순환계(냉각수펌프, 냉각수 순환배관, 냉각열교환설비 등)로 이물질의 유입을 방지하는 여과기 (strainer)를 더 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 통합집수조에는, 그 상단 및 중간단에 설치된 상기 냉각탑들로부터 냉각수유출관을 통하여 유출되는 냉각수가 상기 통합집수조의 개방된 상면의 일영역으로 유입되는 것이 바람직하나, 냉각수유출관을 연결하여 냉각수를 유입하는 냉각수유입구를 더 포함하여 구성할 수도 있다.

또한, 상기 하단에 설치되는 냉각탑의 집수조부 하부에 배치되는 통합집수조부는, 다단 설치 냉각탑의 하중분배를 위하여 상기 집수조부로부터 수평방향으로 이격되게 설치할 수 있고, 집수조에 오염물질 유입방지와 통합집수조내 냉각수의 열손실 및 결빙을 방지하기 위하여, 상기 집수조부보다 낮은 위치의 기계실 등의 실내로 상기 통합집수조부를 이격되게 설치할 수도 있다.

여기서, 이격되게 설치되는 상기 통합집수조의 상면에는 작업을 위한 작업구(manhole)를 마련하고 폐쇄하는 것이 바람직하다.

다음으로, 설치 냉각탑들의 미관향상을 위하여 상기 살수부에 연결되는 냉각수유입관과 상기 집수조에 연결되는 냉각수유출관은, 상기 냉각탑 내부에 내장 배관되는 것이 바람직하나, 미관에 제한을 받지 않는 경우에는 외장 배관으로 할 수도 있다.

그리고, 상기 냉각탑 내부에 내장 배관되는 냉각수유출관은, 급기 또는 배기 유동 단면적에 점유를 감소시키기 위하여 공기의 유동방향으로 장변을 갖는 다원형 또는 직각형 형상의 관상체인 것이 바람직하다.

또한, 상기 집수조에는, 수두의 중력으로 냉각수의 유출을 원활하게 하기 위하여 복수의 냉각수유출구와 냉각수유출관을 구성할 수도 있다.

상기 다단 설치 냉각탑의 각 집수조에 연결된 냉각수유출관은 각각의 배관으로 상기 통합집수조로 냉각수를 안내하는 것이 바람직하나, 상기 각 냉각수유출관을 연결하는 집합 냉각수유출관(54d)으로 상기 통합집수조로 냉각수를 안내할 수도 있다.

다음으로, 상기 살수부로 냉각수를 안내하는 냉각수유입관에는, 냉각수유입량을 조절하는 유량조절밸브를 더 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.

다음으로, 상기 보충수공급부에는, 상기 통합집수조의 수위변동에 따라 부력으로 개폐작동하는 플로우트 밸브가 구성되는 것이 바람직하나, 수위검출기의 검출신호에 따라 개폐작동되는 전기개폐식 밸브로도 구성할 수 있다.

본 발명에 의하면, 복수의 냉각탑을 다단으로 설치하여 설치면적을 현격하게 감소시킬 수 있고, 각 집수조의 냉각수 유출량의 편차 및 넘침 손실을 방지할 수 있으며, 집수조를 통한 공기흡입을 방지할 수 있고, 냉각수펌프의 유동저항을 감소시킬 수 있으며, 냉각탑의 운전하중을 감소시키어 설치구조물의 비용을 저감할 수 있고, 배관비용을 저감할 수 있는 다단 설치 냉각탑의 구조를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 다단 설치 냉각탑의 구조에 대한 개략적인 계통도,
도 2는 도 1의 다단 설치 냉각탑의 구조에 대한 개략적인 설치 측면도,
도 3은 본 발명의 제2실시 예에 따른 다단 설치 냉각탑의 구조에 대한 개략적인 측면도,
도 4는 본 발명의 제3실시 예에 따른 다단 설치 냉각탑의 구조에 대한 개략적인 측면도,
도 5는 본 발명의 제4실시 예에 따른 다단 설치 냉각탑의 구조에 대한 개략적인 계통도,
도 6은 도 5의 다단 설치 냉각탑의 구조에 대한 개략적인 설치 측면도,
도 7은 본 발명의 제5실시 예에 따른 다단 설치 냉각탑의 구조에 대한 개략적인 측면도,
도 8은 종래 냉각탑의 개략적인 설치 측면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 다단 설치 냉각탑의 구조에 대한 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.

설명에 앞서, 본 발명의 목적, 특징 및 장점, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 설명되는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이 며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.

그리고 본 발명의 실시예을 설명함에 있어, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기술의 구성 및 작용에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

또한, 여러 실시 예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일부호를 적용하여 대표적으로 일실시 예에서 설명하고, 그 외의 실시 예에서는 일실시 예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 다단 설치 냉각탑의 구조에 대한 개략적인 계통도이고, 도 2는 도 1의 다단 설치 냉각탑의 구조에 대한 개략적인 설치 측면도이다. 이들 도면에 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예는, 급기구는 케이싱의 일측부에 마련되고 배기구는 케이싱의 타측부에 마련되는 직교류형 냉각탑을 실시예로 적용한 것으로서, 설치구조물(90a)은 냉각탑(3대)을 3단으로 설치하는 구조로 콘크리트기초에 고정되어 있다.

다음으로, 열교환영역을 형성하는 케이싱(11); 상기 케이싱(11)의 일측에 형성되는 급기구(12); 상기 케이싱(11)의 타측에 형성되는 배기구(13); 상기 열교환영역에 배치되며 충진재(filler)로 이루어지는 열교환부(15a); 상기 배기구(13) 방향의 상기 열교환부(15a) 측부에 마련되는 엘리미네이터(17); 상기 열교환부 (15a)의 상부에 마련되어 냉각수유입관(52)을 통해 유입되는 냉각수를 상기 열교환부(15a)에 살수하며 살수수조(미부호)와 상기 살수수조(미부호)의 저부를 관통하여 마련되는 다수의 살수노즐(미부호)로 구성되는 중력식 살수부(14a); 상기 열교환부 (15a)로 냉각공기를 송풍하며 원심팬(미부호)과 구동모터(미부호)를 갖는 압입식 송풍팬부(16a); 상기 열교환부(15a)의 하부에 배치되며 상기 케이싱(11)의 저부를 개구하여 설치되는 통합집수조(21a), 상기 통합집수조(21a)의 일영역에 마련되는 냉각수유출구(22a), 상기 통합집수조(21a)의 상부영역에 마련되는 넘침수배출구 (23), 상기 통합집수조(21a)의 하부영역에 마련되는 배수구(24)로 이루어지는 통합집수조부(20a)로 구성되는 냉각탑(10a)이 상기 설치구조물(90a)의 하단(E1)에 설치되어 있다.

그리고 상기 통합집수조(21a)의 저부는 콘크리트기초(미부호)의 바닥면에 지지되고 개구된 상부는 상기 케이싱(11)에 매립되게 배치되어 있다.

또한, 도면에는 도시하지는 않았지만 상기 통합집수조(21a)는, 상기 케이싱(11)의 저부로부터 분리 및 조립이 용이한 구조를 갖는다.

다음으로, 열교환영역을 형성하는 케이싱(11); 상기 케이싱(11)의 일측에 형성되는 급기구(12); 상기 케이싱(11)의 타측에 형성되는 배기구(13); 상기 열교환영역에 배치되며 충진재(filler)로 이루어지는 열교환부(15a); 상기 배기구(13) 방향의 상기 열교환부(15a, 15b) 측부에 마련되는 엘리미네이터(17); 상기 열교환부 (15a)의 상부에 마련되어 냉각수유입관(52)을 통해 유입되는 냉각수를 상기 열교환부 (15a)에 살수하며 살수수조(미부호)와 상기 살수수조(미부호)의 저부를 관통하여 마련되는 다수의 살수노즐(미부호)로 구성되는 중력식 살수부(14a); 상기 열교환부 (15a)로 냉각공기를 송풍하며 원심팬(미부호)과 구동모터(미부호)를 갖는 압입식 송풍팬부(16a); 상기 열교환부(15a)의 하부에 배치되며 집수조(21b)와 냉각수유출구(22b)로 이루어지는 집수조부(20b)로 구성되는 냉각탑(10a')이 상기 설치구조물 (90a)의 중간단(E2)과 상단(E3)에 설치되어 있다.

다음으로, 상기 통합집수조(21a)내로 보충수를 안내하며, 플로우트밸브로 이루어지는 보충수공급밸브(41a), 상기 보충수공급밸브(41a)에 연결되는 급수관(42), 상기 급수관에 마련되는 급수개폐밸브(43)로 구성되는 보충수공급부(40a)가 상기 케이싱(11) 내에 설치되어 있다.

다음으로, 냉각수유입주관(51)에 연결된 상기 각 냉각수유입관(52)에는 상기살수부(14a)로 유입되는 냉각수의 유량을 조절하는 유량조절밸브(53)가 설치되어 있다.

다음으로, 상기 설치구조물(90a)의 중간단(E2)에 설치된 집수조(21a)에 연결된 냉각수유출관(54b)과, 상단(E3)에 설치된 집수조(21a)에 연결된 냉각수유출관 (54c) 각각이 상기 통합집수조(21a) 내로 냉각수를 안내하도록 상기 케이싱(11)내에 내장 배관되어 있다.

다음으로, 상기 통합집수조(21a)에 마련된 냉각수유출구(22a)에는 냉각수유출주관(55)가 연결되어 있다.

다음으로, 상기 넘침수배출구(23)에는 넘침수배출관(61)이 연결되어 있고, 상기 배수구(24)에는 배수밸브(미부호)가 설치된 배수관(62)이 연결되어 있다.

다음은, 본 발명의 제 1실시예에 따른 작용에 대하여 설명하기로 한다.

냉각수유입주관(51)에 연결된 냉각수유입관(52)을 통하여 하단(E1), 중간단 (E2) 및 상단(E3)에 설치된 냉각탑(10a, 10a')의 각 살수부(14a)로 유입된 냉각수는 각 열교환부(15a)로 살수된다.

그 다음, 하단(E1)에 설치된 냉각탑(10a)의 열교환부(15a)를 통과하면서 냉각된 냉각수는 상기 통합집수조(21a) 내로 집수되고, 중간단(E2) 및 상단(E3)에 설치된 냉각탑(10a)의 각 열교환부(15a)를 통과하면서 냉각된 냉각수는 각 집수조 (21b) 및 냉각수유출관(54b, 54c)을 통하여 상기 통합집수조(21a) 내로 집수된다.

그 다음, 상기 통합집수조(21a) 내에 집수된 냉각수는 냉각수유출주관(55) 및 냉각수펌프(미도시)를 통하여 냉각열교환설비(미도시)로 공급되고 열교환을 마친 고온의 냉각수는 상기 냉각수유입주관(51)로 유동된다.

한편, 냉각수의 증발 및 비산 등으로 순환수량이 감소되어 상기 통합집수조 (21a)내의 체수 수위가 운전수위 이하로 낮아지면, 부력에 의해 작동되는 보충수공급밸브(41a)가 개방되어 통합집수조(21a) 내로 보충수가 급수되고, 보충수급수로 인해 체수 수위가 운전수위에 이르면 부력에 의해 보충수공급밸브(41a)가 폐쇄된 다.

위와 같은 작용은 상기 냉각탑(10a, 10a')이 운전되는 동안 반복된다.

따라서, 본 발명의 제 1실시 예는, 복수의 냉각탑을 다단으로 설치하여 설치면적을 현격하게 감소시킬 수 있고, 각 집수조의 냉각수 유출량의 편차 및 넘침 손실을 방지할 수 있으며, 집수조를 통한 공기흡입을 방지할 수 있고, 냉각수펌프의 유동저항을 감소시킬 수 있으며, 냉각탑의 운전하중을 감소시키어 설치구조물의 비용을 저감할 수 있고, 배관비용을 저감할 수 있는 다단 설치 냉각탑의 구조를 제공할 수 있다.

또한, 종래 냉각탑 대비 냉각탑의 설치면적을 현격하게 감소(약 70% 감소)시킴으로써, 지상에 설치하는 경우 절감된 부지를 조경 등에 활용할 수 있고, 옥상에 설치하는 경우에는 편의시설, 녹화옥상 등의 실용공간을 증대시킬 수 있다.

그리고, 옥상 바닥 또는 지면에 1단으로 설치되는 종래 냉각탑 대비, 냉각탑을 수직으로 다단 설치함으로서, 건물의 외벽 등의 장애물에 의한 공기유동 간섭이 감소되고, 보다 공기유동의 자유로운 대기영역에서 급기 및 배기가 이루어지므로 급기 및 배기 장애로 발생되는 냉각탑의 효율저하를 방지할 수 있다.

도 3은 본 발명의 제2실시 예에 따른 다단 설치 냉각탑의 구조에 대한 개략적인 측면도이다. 도면에 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예는, 전술한 실시예와는 달리, 설치구조물(90a)의 하단(E1), 중간단(E2) 및 상단(E3) 각각에 2대의 냉각탑(10a')을 설치하고 있다.

다음으로, 상기 설치구조물(90a)의 하단(E1)에 설치되는 냉각탑(10a')의 각 집수조부(20b)의 하부에는, 콘크리트기초(미부호)와 일체하 게 구성되며, 외각을 구획하는 외벽(미부호), 연통구를 갖는 내벽으로 이루어지는 콘크리트 구조의 통합집수조(21c), 상기 통합집수조(21c)에 마련되는 냉각수유출구(22a), 넘침수배출구 (23), 배수구(24), 냉각수유입구(28)로 구성되는 통합집수조부(20c)를 마련하고 있다.

다음으로, 상기 설치구조물(90a)의 하단(E1) 지지보(미부호)는, 상기 통합집수조(21c)의 외벽 및 내벽의 상단부에 지지되고, 지지기둥(미부호)은 상기 콘크리트기초에 지지되어 있다.

그리고 상기 설치구조물(90a)의 각단(E1, E2 및 E3)에는 보호난간(미부호)과 발판(미부호)을 구비하고 있다.

또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 설치구조물(90a)의 각단(E1, E2 및 E3)에는 작업자가 오르내리는 계단이 설치된다.

상기 설치구조물(90a)은, 철재로 제작되어 있다.

다음으로, 상기 설치구조물(90a)의 하단(E1), 중간단(E2) 및 상단(E3)에 설치된 냉각탑(10a')의 냉각수유출구(22a)에 연결된 각 냉각수유출관(54a, 54b, 54c)관은 집합 냉각수유출관(54d)에 연결되고, 상기 냉각수유출관(54d)은 상기 냉각수유입구(28)에 연결되어 있다.

본 발명의 제 2실시예에 따른 작용에 대해서는, 전술한 제1 실시예와 대등한 것이어서 그 설명을 생략한다.

도 4는 본 발명의 제3실시 예에 따른 다단 설치 냉각탑의 구조에 대한 개략적인 측면도이다. 도면에 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명의 제3실시 예는, 전술한 실시예와는 달리, 개방식 열교환부(15a)와 밀폐식 열교환부(15b)를 구성하는 혼식 열교환부를 갖는 직교류형 냉각탑을 실시예로 적용한 것으로서, 설치구조물 (90a)은 냉각탑을 2단으로 설치하는 구조로 설치되어 있다.

다음으로, 열교환영역을 형성하는 케이싱(11); 상기 케이싱(11)의 일측에 형성되는 급기구(12); 상기 케이싱(11)의 타측에 형성되는 배기구(13); 상기 열교환영역에 배치되며 충진재(filler)로 이루어지는 열교환부(15a); 상기 열교환부 (15a)의 하부에 배치되며 전열관, 고온유체유입구(미부호) 및 유체유입헤더(미도 시), 냉각유체유출구(미부호) 및 유체유출헤더(미도시)로 구성되는 밀폐식 열교환부(15b); 상기 배기구(13) 방향의 상기 열교환부(15a, 15b) 측부에 마련되는 엘리미네이터(17); 상기 열교환부(15a)의 상부에 마련되어 냉각수유입관(52)을 통해 유입되는 냉각수를 상기 열교환부(15a, 15b)에 살수하며 살수관(미부호)과 상기 살수관(미부호)에 연결되는 다수의 살수노즐(미부호)로 구성되는 압력식 살수부(14b); 상기 열교환부(15a, 15b)로 냉각공기를 송풍하며 원심팬(미부호)과 구동모터(미부호)를 갖는 압입식 송풍팬부(16a); 상기 열교환부(15b)의 하부에 배치되며 함몰부 (25)를 형성하는 집수조(21b)와 상기 함몰부(25)에 연결되는 냉각수유출구(22b)로 이루어지는 집수조부(20b')로 구성되는 냉각탑(10b')이 상기 설치구조물(90a)의 하단 (E1)과 상단(E3)에 설치되어 있다.

다음으로, 상기 설치구조물(90a)의 하단(E1)에 설치되는 냉각탑(10b')의 집수조부(20b')의 하부에는,옥상 슬래브(미부호)와 일체하 게 구성되며, 외각을 구획하는 외벽(미부호), 연통구를 갖는 내벽(미부호)으로 이루어지는 콘크리트 구조의 통합집수조(21c), 상기 통합집수조(21c)에 마련되는 냉각수유출구(22a), 넘침수배출구(23), 배수구(24)로 구성되는 통합집수조부(20d)를 마련하고 있다.

다음으로, 상기 설치구조물(90a)의 하단(E1) 지지보(미부호)는, 상기 통합집수조(21c)의 외벽 및 내벽의 상단부에 지지되어 있다.

그리고 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 설치구조물(90a)의 각단(E1, E3)에는 보호난간(미부호)과 발판(미부호)을 구비되고, 상기 설치구조물(90a)의 각단(E1, E3)에는 작업자가 오르내리는 계단이 설치된다.

다음으로, 상기 설치구조물(90a)의 하단(E1) 및 상단(E3)에 설치된 냉각탑 (10b')의 냉각수유출구(22)에 연결된 각 냉각수유출관(54a, 54b)은 집합 냉각수유출관(54d)에 연결되고, 상기 냉각수유출관(54d)은 상기 통합집수조(21c) 내로 냉각수를 안내하도록 상기 케이싱(11)내에 내장배관으로 배치되어 있다.

다음으로, 상기 냉각수유출구(22a)와 상기 살수부(14b)의 각 냉각수유입관 (52)사이에는 상기 통합집수조(21c)로부터 상기 살수부(14b)로 냉각수를 안내하는 냉각수유출주관(55)이 상기 케이싱내(11)에 내장 배관으로 연결되어 있고, 상기 설치구조물(90a)의 하단(E1)에 설치된 냉각탑의 케이싱(11) 내 상기 배기구(13)와 상기 엘리미네이터(17) 사이 공간의 냉각수유출주관(55)에는 냉각수펌프(30a), 개폐밸브(57) 및 역지변(58)이 설치되어 있다.

다음으로, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 냉각수유출구(22)에는, 상기 냉각수펌프의 흡입 냉각수유출주관(55) 내의 냉각수의 역류를 방지하는 후드밸브 (foot valve)와 이물질의 유입을 방지하는 여과기(strainer)가 설치된다.

다음으로, 통합집수조(21c)의 일측벽을 관통하여 설치되며 개폐밸브(43)를 구성하는 급수관(42), 상기 급수관(42)에 설치되며 전기개폐식 밸브로 이루어지는 보급수공급밸브(41b), 상기 보급수공급밸브(41b)를 작동시키는 수위검출기(45)로 구성되는 보충수공급부(40b)가 마련되어 있다.

다음은, 본 발명의 제 3실시예에 따른 작용에 대하여 설명하기로 한다.

냉각수유출주관(55)에 연결된 냉각수유입관(52)을 통하여 하단(E1) 및 상단 (E3)에 설치된 냉각탑(10b')의 각 살수부(14b)로 유입된 냉각수는 각 열교환부 (15a, 15b)로 살수된다.

그 다음, 하단(E1) 및 상단(E3)에 설치된 냉각탑(10b')의 열교환부(15a, 15b)를 통과하면서 냉각된 냉각수는 각 집수조(21b') 및 냉각수유출관 (54a, 54b, 54d)을 통하여 상기 통합집수조(21c) 내로 집수된다.

그 다음, 상기 통합집수조(21a) 내에 집수된 냉각수는 냉각수유출주관(55) 및 냉각수펌프(미도시)을 통하여 상기 각 냉각수유입관(52)으로 공급된다.

한편, 상기 열교환부(15b)의 각 고온유체유입구(미부호)로 유입된 고온유체(냉각수 또는 냉매)는 상기 전열관을 통과하면서 냉각되고 냉각된 냉각유체는 상기 냉각유체유출구(미부호)와 냉각유체유출관(미도시)을 통해 냉각열교환설비(미도시)로 공급되고, 상기 냉각열교환설비(미도시) 통하여 열교환을 마친 고온유체는 고온유체유입관(미도시)을 통하여 상기 고온유체유입구(미부호)로 유동된다.

그리고 냉각수의 증발 및 비산 등으로 순환수량이 감소되어 상기 통합집수조 (21a)내의 체수 수위가 운전수위 이하로 낮아지면, 수위검출기(45)의 설정된 저수위 신호 검출 및 출력에 의하여 보충수공급밸브(41b)가 개방되어 통합집수조(21c) 내로 보충수가 급수되고, 보충수 급수로 인해 체수 수위가 운전수위에 이르면 수위검출기(45)의 설정된 운전수위 신호 검출 및 출력에 의하여 보충수공급밸브(41b)가 폐쇄된다.

위와 같은 작용은 상기 냉각탑(10b')이 운전되는 동안 반복된다.

따라서, 본 발명의 제 4실시 예는, 냉매를 응축하거나 냉각수를 냉각하는 복수의 냉각탑을 다단으로 설치하여 설치면적을 현격하게 감소시킬 수 있고, 각 집수조의 냉각수 유출량의 편차 및 넘침 손실을 방지할 수 있으며, 집수조를 통한 공기흡입을 방지할 수 있고, 냉각수펌프의 유동저항을 감소시킬 수 있으며, 냉각탑의 운전하중을 감소시키어 설치구조물의 비용을 저감할 수 있고, 배관비용을 저감할 수 있는 다단 설치 냉각탑의 구조를 제공할 수 있다.

또한, 종래 냉각탑 대비 냉각탑의 설치면적을 현격하게 감소(약 50% 감소)시킴으로써, 지상에 설치하는 경우 절감된 부지를 조경 등에 활용할 수 있고, 옥상에 설치하는 경우에는 편의시설, 녹화옥상 등의 실용공간을 증대시킬 수 있다.

그리고, 옥상 바닥 또는 지면에 1단으로 설치되는 종래 냉각탑 대비, 냉각탑을 수직으로 다단 설치함으로서, 건물의 외벽 등의 장애물에 의한 간섭이 감소되 고, 보다 공기유동의 자유로운 대기영역에서 급기 및 배기가 이루어지므로 급기 및 배기 장애로 발생되는 냉각탑의 효율저하를 방지할 수 있다.

도 5는 본 발명의 제4실시 예에 따른 다단 설치 냉각탑의 구조에 대한 개략적인 계통도이고, 도 6은 도 5의 다단 설치 냉각탑의 구조에 대한 개략적인 설치 측면도이다. 이들 도면에 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예는, 전술한 실시예와는 달리, 그 측면이 평행사변형 형상으로 이루어지는 개방식 열교환부 (15a')와, 축류팬(미부호)을 구성하는 송풍팬부(16b)를 갖는 직교류형 냉각탑을 실시예로 적용한 것으로서, 설치구조물(90a)은 냉각탑을 2단으로 설치하는 구조로 설치되어 있다.

다음으로, 열교환영역을 형성하는 케이싱(11); 상기 케이싱(11)의 일측에 형성되는 급기구(12); 상기 케이싱(11)의 타측에 형성되는 배기구(13); 상기 열교환영역에 배치되며 그 측면이 평행사변형 형상으로 이루어지는 충진재(filler)로 이루어지는 열교환부(15a); 상기 배기구(13) 방향의 상기 열교환부(15a) 측부에 마련되는 엘리미네이터(17); 상기 열교환부(15a)의 상부에 마련되어 냉각수유입관 (52)을 통해 유입되는 냉각수를 상기 열교환부(15a)에 살수하는 중력식 살수부 (14a); 상기 열교환부(15a)로 냉각공기를 송풍하며 축류팬(미부호)과 구동모터(미부호)를 갖는 흡입식 송풍팬부(16b); 상기 열교환부(15a)의 하부에 배치되며 집수조(21b)와 냉각수유출구(22b)로 이루어지는 집수조부(20b)로 구성되는 냉각탑 (10c')이 상기 설치구조물(90a)의 하단(E1)과 상단(E3)에 설치되어 있다.

다음으로, 외각을 구획하는 외벽(미부호), 상기 외벽의 상단부의 개구부를 폐쇄하는 상판(미부호), 상기 상판(미부호)을 관통하여 마련되는 작업구(미부호)로 구성되는 통합집수조(21d), 상기 통합집수조(21d)에 마련되는 냉각수유출구(22a), 넘침수배출구(23), 배수구(24) 및 냉각수유입구(28)로 구성되는 통합집수조부 (20e)가 상기 설치구조물(90a)의 하단(E1)에 설치되는 냉각탑(10b')의 집수조부 (20b)로부터 이격되게 배치되어 있다.

다음으로, 상기 설치구조물(90a)의 하단(E1) 지지보(미부호)는, 콘크리트기초에 지지되어 있다.

그리고 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 설치구조물(90a)의 각단(E1, E3)에는 보호난간(미부호)과 발판(미부호)을 구비되고, 상기 설치구조물(90a)의 각단(E1, E3)에는 작업자가 오르내리는 계단이 설치된다.

다음으로, 상기 설치구조물(90a)의 하단(E1) 및 상단(E3)에 설치된 냉각탑 (10c')의 냉각수유출구(22b)에 연결된 각 냉각수유출관(54a, 54b)은 집합 냉각수유출관(54d)에 연결되고, 상기 각 냉각수유출관(54a, 54b, 54d)은 상기 케이싱(11)내에 내장배관으로 배치되어 있다.

그리고 상기 통합집수조(21d)로 냉각수를 안내하는 상기 냉각수유출관(54d)은 상기 냉각수유입구(28)에 연결되어 있다.

다음으로,상기 통합집수조(21d) 내의 일영역에는 수중펌프로 이루어지는 냉각수펌프(30b)가 배치되고, 상기 냉각수유출구(22a)의 내측과 냉각수펌프(30b)의 토출구(미부호) 사이에는 토출관(미부호)이 연결되어 있다.

그리고 상기 냉각수유출구(22)의 내측과 냉각열교환설비(80) 사이에는 냉각수유출주관(55)이 연결되고, 상기 냉각수유출주관(55)에는 개폐밸브(57)와 역지변 (58)이 설치되어 있다.

다음으로, 상기 각 냉각수유입관(52)과 상기 냉각열교환설비(80) 사이에는 냉각수유입주관(55)이 연결되어 있다.

본 발명의 제 4실시예에 따른 작용에 대해서는, 전술한 실시예와 대등한 것이어서 그 설명을 생략한다.

도 7은 본 발명의 제5실시 예에 따른 다단 설치 냉각탑의 구조에 대한 개략적인 측면도이다. 도면에 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명의 제5 실시예는, 전술한 실시예와는 달리, 급기구는 케이싱의 상부에 마련되고 배기구는 케이싱의 측부에 마련되는 직교류형 냉각탑 및 대향류 충진재로 이루어지는 열교환부(15a')를 갖는 대향류형 냉각탑과, 건물의 단차 옥상을 설치구조물(90b)로 하여 실시예로 적용한 것으로서,

설명에 앞서, 전술과 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.

하단(E1) 옥상에는 통합집수조부(20c)가 설치되고, 상기 통합집수조부(20c) 상단에는 대향류형 냉각탑(10d)이 설치되어 있다.

다음으로, 상단(E2) 옥상에는 집수조부(20b')를 갖는 직교류형 냉각탑(10e') 2대가 평행하게 설치되어 있다.

제5실시예에서는 건물의 단차 옥상을 일례로 하여 설치구조물(90b)로 적용하고 있지만, 지상과 건물의 옥상을 설치구조물(90b)로 적용할 수도 있다.

본 발명의 제 5실시예에 따른 작용에 대해서는, 전술한 실시예와 대등한 것이어서 그 설명을 생략한다.

본 발명에 따른 다단 설치 냉각탑의 구조는, 설치면적을 현격하게 감소시킬 수 있고, 각 집수조의 냉각수 유출량의 편차 및 넘침 손실을 방지할 수 있으며, 집수조를 통한 공기흡입을 방지할 수 있고, 냉각수펌프의 유동저항을 감소시킬 수 있으며, 냉각탑의 운전하중을 감소시키어 설치구조물의 비용을 저감할 수 있고, 배관비용을 저감할 수 있는 효과가 있음으로, 산업상 이용이 용이하다.

10a, 10a', 10b', 10c', 10d, 10e', 100 : 냉각탑
11, 111 : 케이싱 12, 112 : 급기구
13, 113 : 배기구 14a. 14b, 114 : 살수부
15a, 15a', 15b, 115 : 열교환부 16a, 16b, 116 : 송풍팬부
17, 117 : 엘리미네이터 20a, 20c, 20d, 20e : 통합집수조부 20b, 20b', 120 : 집수조부 21a, 21c, 21d : 통합집수조 21b, 121 :집수조 22a, 22b, 22c, 122 : 냉각수유출구
23, 123 : 넘침수배출구 24, 124 : 배수구
25 : 함몰부 28 : 냉각수유입구
30a, 30b : 냉각수펌프 40a, 40b, 140 : 보충수공급부
41a, 41b, 141 : 보충수공급밸브 42, 142 : 급수관
43, 143 : 급수개폐밸브 45 : 수위검출기
51, 151 : 냉각수유입주관 52, 152 : 냉각수유입관
53, 153 : 유량조절밸브 54a, 54b, 54c, 54d, 154 : 냉각수유출관
55, 155 : 냉각수유출주관 57 : 개폐밸브 58 : 역지변 61, 161 : 넘침수관
62, 162 : 배수관 80 : 냉각열교환설비 90a, 90b : 다단 설치구조물 126 : 급수구
127 : 집수통

Claims (10)

1. 급기구와 배기구를 구비하며 열교환영역을 형성하는 케이싱;
   상기 열교환영역에 배치되는 열교환부;
   상기 열교환부의 상부에 마련되어 냉각수펌프 및 냉각수유입관을 통해 유입되는 냉각수를 상기 열교환부에 살수하는 살수부;
   상기 열교환부로 냉각공기를 송풍하는 송풍팬부;
   상기 열교환부의 하부에 배치되는 집수조부로 구성되는 냉각탑에 있어서,
   상기 집수조부(20b, 20b')는 집수조(21b) 및 냉각수유출구(22b, 22c)로 구성되고,
   상기 냉각탑은 다단 설치 구조물 상에 2단(하단(E1) 및 상단(E3)) 또는 3단(하단(E1), 중간단(E2) 및 상단(E3)) 중 어느 하나로 설치되며,
   상기 냉각수유입관(52)에 설치되며 상기 살수부(14a, 14b)로 유입되는 냉각수의 유량을 조절하는 유량조절밸브(53);
   상기 다단 설치 냉각탑 중 하단(E1)에 설치되는 냉각탑의 집수조(21b) 하부 또는 열교환부(15a, 15b) 하부 중 어느 한 곳에 배치되며, 통합집수조(21a, 21c, 21d), 냉각수유출주관(55)이 연결되는 냉각수유출구(22a), 넘침수배출구(23) 및 배수구(24)로 구성되는 통합집수조부(20a, 20c, 20d, 20e);
   상기 집수조(21b)의 냉각수유출구(22b, 22c)에 연결되어 상기 통합집수조(21a, 21c, 21d)로 냉각수를 안내하는 냉각수유출관(54a, 54b, 54c, 54d);
   상기 통합집수조(21a, 21c, 21d)내로 보충수를 공급하는 보충수공급부(40a, 40b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 다단 설치 냉각탑의 구조.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 냉각수펌프는, 상기 냉각탑 내부 또는 통합집수조 내부 중 어느 한 곳에 설치되는 것을 특징으로 하는 다단 설치 냉각탑의 구조.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 냉각수펌프는, 노출형(30a) 또는 수중형(30b) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 다단 설치 냉각탑의 구조.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 집수조(21b)는, 집수되는 냉각수를 중력으로 유출하는 것을 특징으로 하는 다단 설치 냉각탑의 구조.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 집수조(21b)의 저부에는, 상기 냉각수유출구(22c)가 결합되는 함몰부(25)를 더 포함하여 형성하는 것을 특징으로 하는 다단 설치 냉각탑의 구조.
6. 삭제
7. 제 1항에 있어서,
   상기 통합집수조(21c, 21d)에는, 상기 냉각수유출관(54d)이 연결되는 냉각수유입구(28)를 더 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 다단 설치 냉각탑의 구조.
8. 제 1항에 있어서,
   상기 통합집수조부(20e)는, 상기 집수조부(20b, 20b')로부터 이격되게 설치되는 것을 특징으로 하는 다단 설치 냉각탑의 구조.
9. 제 1항에 있어서,
   상기 살수부(14a, 14b)에 연결되는 냉각수유입관(52)과 상기 집수조(21b)에 연결되는 냉각수유출관(54a, 54b, 54c, 54d)은, 상기 냉각탑에 내부 또는 외부 중 어느 한 곳에 배관되는 것을 특징으로 하는 다단 설치 냉각탑의 구조.
10. 제 1항에 있어서,
    상기 다단 설치구조물은, 상기 냉각탑을 수직으로 다단 설치하도록 다수의 기둥과 지지보를 갖는 구조물(90a), 건물의 단차 옥상(90b) 또는, 지상과 건물의 옥상 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 다단 설치 냉각탑의 구조.

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