KR101210033B1 - 출구 공기와 입구 공기를 격리하는 가열탑 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가열탑을 사용하여 유체를 가열시키기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 입구를 통해 가열탑으로 공기 흐름을 견인하는 단계와, 공기 흐름을 충전 매체 위로 통과시키는 단계를 포함한다. 상기 유체를 가열하기 위한 방법은 출구를 통해 가열탑으로부터 공기 스팀을 배출시키면서 유체를 충전 매체에 통과시키는 단계도 포함한다. 상기 방법은 출구 공기 흐름으로부터 입구 공기 흐름을 격리시키는 단계를 더 포함한다.

Description

출구 공기와 입구 공기를 격리하는 가열탑 장치 및 방법{HEATING TOWER APPARATUS AND METHOD WITH ISOLATION OF OUTLET AND INLET AIR}

본 발명은 일반적으로 가열탑 장치에 의해 가열된 물에 의해 순환 유체에 열을 전달(분배)하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 예로써, 액화 천연 가스 등을 열교환을 통해 증발시키는 장치 및 방법에 관한 것이다.

액체를 "가열"시키기 위해 비교적 찬 액체에 주변 공기로부터의 열을 전달하는 것이 바람직할 때가 있다. 이러한 상황은 액화 천연 가스에 대해서도 이루어질 수 있다.

천연 가스의 극저온 액화는, 천연 가스를 수송하기에 보다 편리한 형태로 전환시키기 위한 수단으로써 일상적으로 실시되었다. 이러한 액화는 전형적으로 약 600배까지 부피를 감소시켜 최종 제품은 보다 용이하게 저장 및 수송될 수 있다. 또한, 천연 가스에 대한 요구가 증가될 때 보다 용이하게 효과적으로 공급되도록 과다(excess) 천연 가스를 저장하기에 바람직하다. 천연 가스를 수송하고 과다 천연 가스를 저장하기 위한 하나의 실제 수단은 천연 가스를 저장 및/또는 수송을 위한 액화 상태로 변환시키고 이후 요구에 따라 액체를 증발시키는 것이다.

천연 가스는 종종 궁극적으로 사용되게 되는 원거리 지역에 유용하므로, 천 연 가스의 액화는 항상 매우 중요하다. 전형적으로, 천연 가스는 공급원으로부터 사용자 시장에 직접 파이프라인을 통해 수송된다. 그러나, 통상적으로 천연 가스는 파이프라인이 유용하지 않거나 또는 불가능한 사용자 시장으로부터 먼 거리로 떨어져 있는 공급원으로부터 수송되게 된다. 해양 항해 선박에 의해 수송이 이루어져야 하는 해양 수송의 경우에 특히 그러하다. 기상(氣相) 상태의 가스의 큰 부피 때문에 그리고 상당한 압축이 이러한 가스의 부피를 현저하게 감소시키기 위해 필요하기 때문에, 기상 상태의 천연 가스의 선박 수송은 일반적으로 실용적이지 않다. 따라서, 천연 가스를 저장하여 수송하기 위해, 가스의 부피는 전형적으로 대략 -240 ℉, 그리고 대략적으로 -260 ℉까지 상기 가스를 냉각시킴으로써 감소된다. 이 온도에서, 천연 가스는 대기 증기압 부근의 압력을 갖는 액화 천연 가스(LNG)로 변환된다. LNG의 수송 및/또는 저장이 완료될 때, LNG는 소비를 위해 최종 사용자에게 천연 가스를 제공하기 이전에 기상 상태로 복귀되어야 한다.

전형적으로, LNG의 재기화 또는 재증발은 다양한 열전달 유체, 시스템 및 공정을 채용함으로써 달성된다. 예로써, 이 기술 분야에 사용된 몇몇 공정은, 증발하도록 LNG를 가열하기 위한 고온수 또는 증기를 채용하는 증발기를 사용한다. 그러나, 이러한 가열 공정은 LNG의 극저온에 의해 고온수 또는 증기는 종종 결빙되기 때문에 증발기를 막히게 한다는 단점을 갖는다. 이러한 단점을 극복하기 위해, 오픈 래크(rack) 증발기, 중간 유체 증발기 및 침수식 연소 증발기와 같은 다른 증발기들이 이 기술 분야에 사용되어 왔다.

오픈 래크 증발기는 전형적으로 LNG와 역류식 열교환을 위한 열공급원으로써 해수 등을 사용한다. 상기 설명한 증발기와 유사하게, 오픈 래크 증발기는 증발기 표면에서 "얼음으로 덮히는 결빙(ice up)" 경향이 있어 열교환에 저항을 증가시킨다. 따라서, 오픈 래크 증발기는 증가된 열교환 영역을 구비한 열교환기를 갖도록 설계되어야 해서, 증발기의 높은 설비 비용과 증가된 점유 면적을 필요로 한다.

상기 설명한 바와 같이, 물 또는 증기에 의해 직접 가열함으로써 LNG를 증발시키는 대신, 중간 형태의 증발기는 낮은 어는점을 갖는 프로판, 풀르오르네이티드 하이드로카본(fluorinated hydrocarbon) 등과 같은 중간 유체 또는 냉각제를 채용한다. 상기 냉각제는 고온수 또는 증기로 가열될 수 있고, 가열된 냉각제 또는 냉각제 혼합물은 증발기를 통과하여 LNG를 증발시키는 데 사용될 수 있다. 이러한 형태의 증발기는 상기 설명한 증발기들에서 공통으로 갖는 아이싱 및 결빙 에피소드(frezeeing episode)를 극복하지만, 이러한 중간 유체 증발기는 보일러 또는 히터와 같이 냉각제를 가열하기 위한 수단을 필요로 한다. 이러한 형태의 증발기는 냉각제를 가열시키는 데 사용되는 가열 수단의 연료 소비로 인해 작동시키는 데 매우 비용이 많이 든다는 단점도 갖는다.

보일러 또는 히터의 높은 작동 비용을 극복하기 위해 이 기술 분야에서 현재 체용되고 있는 한가지 실시법은 LNG를 증발시키도록 작동하는 냉각제를 가열하기 위해 배수탑을 자체적으로, 또는 히터 또는 보일러와 조합하여 사용하는 것이다. 이러한 시스템에서, 물은 수온이 상승되는 배수탑으로 진행한다. 이후, 상승된 수온은 제1 증발기를 통해 글리콜과 같은 냉각제를 가열하는 데 사용되고, 이후 제2 증발기를 통해 LNG를 증발시키는 데 사용된다. 이러한 시스템도 배수탑 입구 증기 와 배수탑 출구 증기 사이의 부력차로 인한 단점을 갖는다. 가열탑은 주변 공기에 비해 매우 무거운 많은 양의 찬 습식 공기 또는 방출물을 배출한다. 찬 방출물이 상기 탑으로부터 배출될 때, 주변 공기보다 너무 무겁기 때문에 가라앉거나 또는 지면으로 이동되는 경향이 있다. 이후, 찬 방출물은 배수탑으로 유입되어, 탑의 열교환 특성을 방해하여 탑이 비효율적이게 한다. 상기 설명한 부력 문제는 찬 공기가 배수탑을 통해 재순환되게 하여, 물을 가열시키는 능력를 저하시키고 탑의 효율을 제한한다.

따라서, 이 기술 분야에서는 가열탑 장치에 의해 순환 유체에 열을 전달하기 위한 개선된 장치 및 방법을 제공할 필요가 있다. 효율적이고 비용면에서 효과적인 방식으로 LNG를 증발시키는 것을 달성하기 위한 이러한 장치 및 방법을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 이 기술 분야에서는 LNG 증발 시스템이 효과적으로 물을 가열할 수 있게 하고 LNG 증발 공정이 보다 효율적으로 비용면에서 효율적이게 할 수 있는 LNG 증발 시스템 및/또는 증발 시스템에 사용하기 위한 가열탑을 제공할 필요가 있다.

상기 설명한 필요성은 큰 범위에서 가열탑 장치 및 방법의 실시예를 제공한 본 발명에 의해 충족된다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 입구를 통해 가열탑으로 공기 흐름을 견인시키는 단계와, 충전 매체 위로 공기 흐름을 통과시키는 단계와, 유체를 충전 매체 위로 통과시키는 단계와, 가열탑으로부터 출구를 통해 공기 흐름을 배출하는 단계와, 출구 공기 흐름으로부터 입구 공기 흐름을 격리시키는 단계를 포함하는, 가열탑을 사용하여 유체를 가열하기 위한 방법이 제공된다.

본 발명의 다른 실시예에 따라, 입구 공기 유동 흐름을 제공하는 공기 유동 입구를 갖는, 액체를 가열하기 위한 가열탑 장치가 제공된다. 입구는 입구 덕트를 포함한다. 가열탑은 출구 공기 유동 흐름을 제공하는 공기 유동 출구도 포함한다. 입구 덕트는 출구 공기 유동 흐름에 대해 입구 공기 유동 흐름을 격리시키는 작동을 한다. 가열탑은 입구 덕트 및 출구에 연결된 적어도 하나의 가열탑 셀을 포함한다. 가열탑 셀은 충전 매체를 따라 유체 분산 조립체를 포함하며, 유체 분산 조립체는 유체를 충전 매체 상에 분산시킨다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 입구 공기 유동 흐름을 제공하는 공기 유동 입구를 갖는, 액체를 가열하기 위한 가열탑 장치가 제공된다. 가열탑은 출구 공기 유동 흐름을 제공하는 출구 덕트를 갖는 공기 유동 출구도 포함한다. 출구 덕트는 출구 공기 유동 흐름에 대해 입구 공기 유동 흐름을 격리시키는 작동을 한다. 가열탑은 입구 및 출구 덕트에 연결된 적어도 하나의 가열탑도 포함한다. 가열탑 셀은 충전 매체를 따르는 액체 분산 조립체를 포함하며, 액체 분산 조립체는 충전 매체 상에 액체를 분산시킨다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 입구 공기 유동 흐름을 제공하는 공기 유동 입구와, 출구 공기 유동 흐름을 제공하는 공기 유동 출구를 갖는, 액체를 가열하기 위한 가열탑 장치가 제공된다. 입구 덕트는 출구 공기 유동 흐름에 대해 입구 공기 유동을 격리시키는 작동을 한다. 가열탑은 입구 덕트 및 출구에 연결된 적어도 하나의 가열탑 셀도 포함한다. 가열탑 셀은 충전 매체를 따르는 액체 분산 조립체를 포함하며, 액체 분산 조립체는 충전 매체 상에 액체를 분산시킨다. 또한, 가열탑은 출구 공기 유동 흐름으로부터 입구 공기 유동 흐름을 격리시키는 하우징을 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 액체를 가열하기 위한 가열탑이 제공된다. 상기 가열탑은 각각의 입구에 연결된 복수의 가열탑 셀을 따라 공기 유동 흐름을 제공하는 공기 유동 입구를 포함한다. 각각의 가열탑 셀은 충전 매체를 따르는 액체 분산 조립체와, 출구 공기 유동 흐름을 제공하는 공기 유동 출구를 포함한다. 가열탑은 출구 공기 유동 흐름으로부터 입구 공기 유동 흐름을 격리시키는 각각의 가열탑 셀의 공기 유동 출구 위로 연장되는 하우징도 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 입구를 통해 가열탑으로 공기 흐름을 견인시키는 수단과, 충전 매체 위로 공기 흐름을 통과시키는 수단과, 충전 매체 위로 유체를 통과시키는 수단과, 출구를 통해 가열탑으로부터 공기 흐름을 배출시키는 수단과, 출구 공기 흐름으로부터 출구 공기 흐름을 격리시키는 수단을 포함하는, 액체 가열용 가열탑 장치가 제공된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 가열탑용 공기 가이드가 제공된다. 공기 가이드는 입구 공기 유동 흐름을 제공하는 공기 유동 입구를 포함한다. 공기 가이드는 출구 공기 유동 흐름을 제공하는 공기 유동 출구도 포함한다. 작동 중에, 공기 가이드는 출구 공기 유동 흐름으로부터 입구 공기 유동 흐름을 격리시킨다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 제1 공기 유동 흐름을 제공하고 개폐 위치 사이에서 이동되는 제1 입구 도어를 갖는 제1 공기 유동 입구와, 제2 공기 유동 입구를 제공하고 개폐 위치 사이에서 이동되는 제2 입구 도어를 갖는 제2 공기 유동 입구와, 제1 출구 공기 유동 흐름을 제공하고 개폐 위치 사이에서 이동되는 제1 출구 도어를 갖는 제1 공기 유동 출구와, 제2 출구 공기 유동 흐름을 제공하고 개폐 위치 사이에서 이동되는 제2 출구 도어를 갖는 제2 공기 유동 출구와, 액체 분산 조립체와, 충전 매체를 포함하는, 수직축을 따라 일반적으로 하방으로 떨어지는 액체를 가열하기 위한 가열탑 장치가 제공되고, 상기 액체 분산 조립체는 액체를 충전 매체 상으로 분산시키고, 상기 가열탑은 제1 입구 도어가 개방 위치이고 제2 입구 도어가 폐쇄 위치이고 제1 출구 도어는 개방 위치이고 제2 출구 도어는 폐쇄 위치인 제1 구성에서 작동 가능하고, 가열탑은 제1 입구 도어는 폐쇄 위치이고 제2 입구 도어는 개방 위치이고 제1 출구 도어는 폐쇄 위치이고 제2 출구 도어는 개방 위치인 제2 구성에서 작동 가능하고, 상기 탑은 제1 구성과 제2 구성 사이에서 절환될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 하나 이상의 입구와, 하나 이상의 출구와, 액체 분산 조립체와, 충전 매체를 포함하는, 수직축을 따라 일반적으로 하방으로 떨어지는 액체를 가열하기 위한 가열탑 장치가 제공되며, 상기 액체 분산 조립체는 상기 충전 매체 상에 액체를 분산시키고 상기 하나 이상의 입구 및 하나 이상의 출구들 각각은 선택적으로 개폐가능하다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 제1 입구 공기 유동 흐름을 제공하고 개폐 위치 사이에서 이동되는 제1 입구 도어를 갖는 제1 공기 유동 입구와, 제2 입구 공기 유동 흐름을 제공하고 개폐 위치 사이에서 이동되는 제2 입구 도어를 갖는 제2 공기 유동 입구와, 제1 출구 공기 유동 흐름을 제공하는 공기 유동 출구와, 액체 분산 조립체와, 충전 매체를 포함하는, 수직축을 따라 일반적으로 하방으로 떨어지는 액체를 가열하기 위한 가열탑 장치가 제공되며, 상기 가열탑의 작동 중에 제1 입구 도어는 개방위치이고 제2 입구 도어는 폐쇄 위치이며, 상기 공기 유동 입구는 회전식 출구 덕트에 연결되고, 상기 액체 분산 조립체는 액체를 충전 매체 상에 분산시키고, 상기 출구 덕트는 출구 공기 유동 흐름으로부터 입구 공기 유동 흐름을 격리시키도록 공기 유동 출구 위로 수직축에 대해 하방으로 회전된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 제1 입구 공기 흐름을 제공하고 개폐 위치 사이에서 이동되는 제1 입구 도어를 갖는 제1 공기 유동 입구와, 제2 입구 공기 유동 흐름을 제공하고 개폐 위치 사이에서 이동되는 제2 입구 도어를 갖는 제2 공기 유동 입구와, 제1 출구 공기 유동 흐름을 제공하는 공기 유동 출구와, 액체 분산 조립체와, 충전 매체를 포함하는, 수직축을 따라 일반적으로 하방으로 떨어지는 액체를 가열하기 위한 가열탑 장치가 제공되며, 가열탑의 작동 중에 제1 입구 도어는 폐쇄 위치이고 제2 입구 도어는 개방 위치이고, 공기 유동 입구는 회전식 출구 덕트에 연결되고, 액체 분산 조립체는 충전 매체 상에 액체를 분산시키고, 입구 덕트는 출구 공기 유동 흐름으로부터 입구 공기 유동 흐름을 격리시키기 위해 제1 및 제2 공기 유동 위로 수직축을 중심으로 회전된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 제1 입구 도어를 개방 위치로 작동시키는 단계와, 제1 공기 유동 입구를 개방하는 단계와, 제1 출구 도어를 개방 위치로 작동시키는 단계와, 제1 공기 유동 출구를 개방하는 단계와, 제1 공기 유동 입구를 통해 가열탑 안으로 공기 흐름을 견인시키는 단계와, 공기 흐름을 충전 매체 위로 통과시키는 단계와, 가열탑으로부터 제1 공기 유동 출구를 통해 공기 흐름을 배출시키는 단계와, 출구 공기 흐름에 대해 입구 공기 흐름을 격리시키는 단계를 포함하는, 가열탑을 사용하여 액체를 가열하기 위한 방법이 제공된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 폭(W)을 갖는 제1 가열탑 셀과, 제1 가열탑 셀 부근에서 폭(W)을 갖는 제2 가열탑 셀을 포함하는, 수직축을 따라 일반적으로 하방으로 떨어지는 액체를 가열하기 위한 가열탑이 제공되며, 상기 제1 가열탑 셀 및 제2 가열탑 셀은 거리(D)로 이격되며, D는 2W와 동일하다.

따라서, 본 발명의 몇몇 실시예는 본 발명의 상세한 설명이 보다 잘 이해될 수 있고, 이 기술 분야에 보다 잘 적용할 수 있도록 보다 넓게 서술하였다. 물론, 이하 설명하고 첨부한 청구범위의 주제를 형성하는 본 발명의 부가 실시예가 있다.

적어도 하나의 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명하기 전에, 본 발명은 이하의 설명 또는 도면에 도시된 상세한 구조 및 구성 요소의 배치로 한정되는 것은 아님을 알 수 있다. 본 발명은 설명하는 것에 부가하여 실시될 수 있고, 다양한 방식으로 성취될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 채용된 어구 및 용어와 요약은 설명을 목적으로 하는 것으로 이로써 제한되는 것은 아니다라는 점을 알 수 있다.

이와 같이, 이 기술 분야의 숙련자는 본 발명의 몇가지 목적을 성취하기 위한 다른 구조, 방법 및 시스템을 설계하기 위한 기초로써 용이하게 사용될 수 있다는 점을 알 수 있다. 따라서, 청구범위는 본 발명의 기술 사상 및 범위 내에서 상기 균등 구조를 포함하는 것으로 고려될 수 있다는 점이 중요하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가열탑의 측면도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 것으로, 도 1에 도시된 가열탑에 채용될 수 있는 횡류식 가열탑 셀의 단면도이다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 것으로, 도 1에 도시된 가열탑에 채용될 수 있는 역류식 가열탑 셀의 단면도이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가열탑 셀의 측단면도이다.

도 5는 도 4의 실시예에 따른 가열탑의 상부도이다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가열탑의 측면도이다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가열탑 셀의 상부도이다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가열탑의 부분 절결식 측면도이다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가열탑 셀의 상부도이다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가열탑 구조의 평면도이다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가열탑의 측면도이다.

본 발명의 다양하고 양호한 실시예로 물과 같은 액체를 가열하기 위한 가열탑 장치 및 방법을 제공한다. 몇몇 구조에서, 가열탑 및 장치는 액화 천연 가스(LNG)의 증발에 사용되는 증발 또는 기화 시스템 및/또는 공정에 사용된다. 그러나, 본 발명은 LNG 증발 공정에의 적용에만 한정되지 않고, 예로써 액체 등에의 열 의 부과를 필요로 하는 다른 시스템 및/또는 공정에 사용될 수 있다는 점을 알 수 있다. 본 발명의 양호한 실시예는 유사한 부분은 유사한 도면 부호로 지시한 도면을 참조하여 이제부터 설명한다.

도 1 내지 도 3에서, 공기 입구(13)를 한정하는 흡입 쉘 또는 덕트(12)를 갖는 가열탑은 전체적으로 도면 부호 10으로 표시된다. 또한, 가열탑(10)은 흡입 쉘(12)에 연결된 복수의 개별적 가열탑 셀(14)을 포함한다. 도 2는 전체적으로 도면부호 14a로 표시된 횡류식 가열탑 셀을 도시하고, 도 3은 전체적으로 도면 부호 14b로 표시된 역류식 가열탑 셀을 도시하며, 이하 보다 상세히 설명한다. 도 1은 (두 개가 하이퍼볼릭 쉘(hyperbolic shell) 뒤에 직접 위치되지만 도시하지 않은) 12개의 가열탑 셀(14)을 채용하는 가열탑(10)을 도시하고, 가열탑(10)은 일반적으로 가열탑(10)의 가열 용량을 변화시킬 수 있는 가변 개수의 가열탑 셀(14)을 채용할 수 있다. 마찬가지로, 가열탑(10)은 전체적으로 모두 횡류식 가열탑 셀(14a), 전체적으로 모두 역류식 가열탑 셀(14b) 또는 두 가지 타입의 가열탑 셀(14)의 조합을 채용할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 공기 흡입 쉘(12)은 하이퍼볼릭 형상인 것이 바람직하지만, 다양한 기하학적 형상의 흡입 쉘이 채용될 수 있다. 이하 설명하는 바와 같이, 하이퍼볼릭 형상의 공기 흡입 쉘(12)은 가열탑 공기 흡입부(13)를 형성하고 가열탑 공기 출구로부터 공기 입구를 격리시키는 경량의 강한 흡입 덕트를 제공한다.

도 2에서, 횡류식 가열탑 셀(14a)은 개략적으로 도시되고, 가열탑(10)에 채 용될 수 있다. 가열탑 셀(14a)은 수조(16)와, 수조(16)가 연결되는 구조물(18) 또는 프레임 조립체를 포함하는 기계적 드래프트(draft) 가열탑 셀(14a)이다. 프레임 조립체(18)는 전체적으로 도면 부호 20으로 표시되고, 수조(16) 및 출구(21) 상에 위치된 공기 입구를 포함한다. 또한, 횡류식 가열탑 셀(14a)은 그 안에 팬 블레이드 조립체 또는 공기 발생기를 갖는 프레임 조립체(18)에 연결된 팬 스택(fan stack) 또는 셔라우드(shroud; 22)를 포함한다. 팬 블레이드 조립체는 모터에 의해 차례로 구동되는 기어 구조물에 의해 회전된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 횡류식 가열탑 셀(14a)은 개략적으로 도시된 물 분산 조립체(24)를 포함한다. 또한, 횡류식 가열탑 셀(14a)은 셔라우드(22) 및 팬 조립체에 대향한 위치로 지향되고, 전체적으로 도면 부호 28로 표시된 충전 조립체를 포함한다. 충전 조립체(28)는 직접적으로 물 분산 조립체(24)에 기초가 되고, 횡류식 가열탑 셀(14a)의 전체 공기 입구를 따라 연장된다. 충전 조립체(28)는 복수의 횡류식 필름 충전 팩으로 이루어지며, 각각의 충전 팩은 서로 연결된 복수의 개별적 횡류식 필름 충전 시트를 포함한다. 상기 필름 충전 팩은 채용되는 횡류식 가열탑 셀(14a)의 크기 및 치수에 따라 다양한 크기 및 치수로 이루어질 수 있다. 충전 조립체(28)를 구성하는 필름 충전 팩은 물 분산 수조 구조물(30)에 의해 횡류식 가열탑 셀(14a)에 지지된다. 양호한 일 실시예에서, 충전 팩을 구성하는 개별적 시트는 시트에 횡방향으로 진행하는 충전 지지 튜브 주위를 감싸는 와이어 루프로부터 현수될 수 있다. 이후, 와이어 루프는 수조 구조물(30)과 같은 지지 구조물에 부착될 수 있다.

도 3에서, 역류식 가열탑 셀(14b)은 개략적으로 도시되고, 가열탑(10)에 채용될 수 있다. 도 2에 도시된 횡류식 가열탑 셀(14a)과 유사하게, 역류식 가열탑 셀(14b)은 수조(16)와, 수조(16)가 연결되는 구조물(18) 또는 프레임 조립체를 포함하는 기계식 드래프트 가열탑 셀(14b)이다. 프레임 조립체(18)는 공기 유동 출구(21)를 따라 수조(16) 상에 위치되고, 전체적으로 도면 부호 20으로 표시된 공기 입구를 포함한다. 역류식 가열탑 셀(14b)은 그 안에 팬 블레이드 조립체(23) 또는 공기 발생기를 갖는 프레임 조립체(18)에 연결된 팬 스택 또는 셔라우드(22)도 포함한다. 팬 블레이드 조립체는 모터에 의해 차례로 구동되는 기어 구조물에 의해 회전된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 역류식 가열탑 셀(14b)은 복수의 스프레이 노즐(26)을 갖는 물 분산 조립체(24)를 포함한다. 역류식 가열탑 셀(14b)은 전체적으로 도면 부호 32로 표시된 충전 조립체도 포함하지만, 역류식 가열탑 셀(14b)의 이름이 제안하는 바와 같이, 충전 조립체(32)는 역류식 충전 조립체(32)이다. 충전 조립체(32)는 횡류식 충전 조립체(28)에서의 대응부와 유사하게 물 분산 조립체(24) 아래에 직접 놓여지지만, 대응부와 달리 공기 입구(20) 상에 직접적으로 프레임 조립체(18)의 전체 수평 영역을 따라 연장된다. 충전 조립체(32)는 복수의 역류식 필름 충전 팩으로 구성되며, 각각의 충전 팩은 서로 연결된 복수의 개별적 역류식 필름 충전 시트를 포함한다. 상기 필름 충전 팩은 채용되는 역류식 가열탑 셀(14b)의 크기 및 치수에 따라 다양한 크기 및 치수를 가질 수 있다. 상기 충전 조립체(32)를 구성하는 필름 충전 팩은 (도시하지 않은) 복수의 수평으로 배치되고 이격된 크로스 부재에 의해 역류식 가열탑 셀(14b)에 지지된다.

도 1 내지 도 3에서, 가열탑(10)의 작동 중에, 물은 물 분산 조립체(24)로 이송되고, 분산 조립체는 충전 조립체(28, 32) 상에 물을 이송하거나 분산시키도록 진행한다. 물이 충전 조립체 상에 분사되는 동안, 공기는 각각의 팬 조립체에 의해 가열탑 셀(14a, 14b)을 통해 동시에 끌어 당겨진다. 우선 공기가 흡입 쉘(12)의 공기 입구(13)를 통해 가열탑(10)으로 진입한 후 별개 가열탑 셀(14a, 14b)의 별개 공기 유동 입구로 진행한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 공기 유동이 입구(20)를 통해 횡류식 가열탑 셀(14a)에 진입할 때, 경로(A)를 따라 유동하도록 진행되며, 충전 조립체(28)를 통해 접촉하여 유동한다. 이러한 충전 조립체와의 접촉으로 인해, 열교환이 이루어지고 공기는 매우 차고 습하게 된다. 차고 습한 공기 또는 방출물은 공기 유동 출구(21)를 통해 횡류식 가열탑 쉘(12a)을 빠져나가도록 진행된다. 유사하게, 도 3에 도시된 바와 같이, 공기 유동은 충전 조립체(32) 아래의 입구(20)를 통해 역류식 가열탑 셀(14b)로 진입하여 경로(B)를 따라 유동하도록 진행되며, 충전 조립체(32)를 통해 접촉하여 유동하고, 열교환이 이루어지며 공기는 매우 차고 습하게 된다. 이후, 차고 습한 공기 또는 방출물은 공기 유동 출구(21)를 통해 역류식 가열탑 셀(14b)을 빠져나온다. 그러나, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 유동 경로는 경로(A)를 따라 횡류식 셀(14a)을 통해 공기가 유동하는 횡류식 쉘(12a)에 존재하여, 충전 조립체(28) 및 물과 수직 또는 법선 관계로 접촉하고, 역류식 셀(14b)을 통해 경로(B)를 따라 유동하여 충전 조립체(32)와 동시적으로 접촉한다.

상기 설명한 바와 같이 가열탑(10)의 작동 중에, 흡입 쉘(12)은 가열탑 셀(14)에 대해 위치되어, 흡입 쉘(12)은 가열탑 셀(14)의 각각의 출구(21)를 빠져나가는 방출물의 출구 유동으로부터 입구(13) 안으로의 공기의 유동을 격리시키는 기능을 한다. 가열탑 셀에 대한 이러한 흡입 쉘(12)의 위치설정 및 방향성은 재순환의 발생을 감소시킨다. 특히, 이러한 방향성은 셀(14)로부터 빠져나와 입구(13)를 통해 가열탑(10)으로 재진입하는 가열탑 방출물의 발생을 감소시킨다.

도 2 및 도 3에 도시된 역류식 가열탑 셀(14b) 및 횡류식 가열탑 셀(14a)은 각각 흡입 쉘 등을 사용하지 않는 가열탑 장치에 선택적으로 사용될 수 있다. 예로써, 도 10에 도시된 것과 같은 장치에서, 개별적인 셀(14)은 그룹으로 배치될 수 있고, 셀(14)은 적어도 하나, 바람직하게는 두 개의 셀 폭(W)의 거리(D)로 이격되며, 개별적인 셀(14)은 지면으로부터 상승되는 것이 바람직하다. 또한, 가열탑 셀(14)은 단일로 채용될 수 있고, 단일 셀은 예로써, 단일 셀 횡류식 가열탑 또는 단일 셀 역류식 가열탑인 가열탑을 형성한다.

도 4에서, 가열탑 셀은 전체적으로 도면 부호 100으로 도시되고 본 발명의 다른 실시예에 따라 도시된다. 가열탑 셀(100)은 습윤 섹션(102)과, 물 수집 수조(104)와, 셔라우드 또는 팬 스택(106)과, 프레임 또는 프레임 조립체(108)와, 팬 스택(106) 상에 연장되는 상부 하우징(110) 또는 캐노피(canopy)를 포함하는 기계식 드래프트 가열탑이다. 가열탑 셀(100)은 공기 유동 입구(112) 및 공기 유동 출구(114)를 갖는다.

팬 스택(106)은 모터에 의해 구동되고 안에 배치된 블레이드 조립체를 포함 하며, 습윤 섹션(102)은 상기 실시예와 유사하게 충전 조립체를 따르는 액체 분산기를 포함한다. 충전 조립체는 개별적 필름 충전 시트로 구성된 복수의 필름 충전 팩을 포함한다. 가열탑 셀(100) 적용에 따라, 가열탑 셀(100)은 습윤 섹션(102)의 충전 조립체에 사용된 필름 충전 시트 형태에 종속되는 횡류식 또는 역류식 용량 중 어느 하나의 기능을 수행할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상부 하우징(110)은 습윤 섹션(102)으로부터 멀리 상방으로 연장되는 제1 벽(116)을 갖는다. 또한, 상부 하우징(110)은 팬 스택(106) 상에 가열탑 셀(100)을 수평으로 가로지르게 연장되는 제1 벽(124)에 연결된 제2 벽(118)을 포함한다. 상부 하우징(110)은 팬 스택(106) 아래에서 거리를 갖는 가열탑 셀(100)로부터 멀리 그리고 하방으로 각도를 이루어 연장되는 제2 벽(118)에 연결된 제3 경사벽 또는 처마(eave; 120)를 더 포함한다.

가열탑 셀(100)의 작동 중에, 물은 습윤 섹션(102)으로 이송되어, 분사 노즐은 물을 충전 조립체 상에 분사하도록 한다. 물이 충전 조립체 상에 분사되는 동안, 공기는 동시에 팬 조립체에 의해 가열탑 셀(100)을 통해 끌어당겨진다. 공기는 초기에 공기 입구(112)를 통해 가열탑 셀(100)에 진입하고 초기 경로(C)를 따라 유동하며, 습윤 섹션(102)을 통과하여 충전 조립체에 접촉된다. 공기가 습윤 섹션(102)의 충전 조립체를 통과할 때, 열 교환이 이루어져 공기는 매우 차갑고 습하게 된다. 이후, 차고 습한 공기 또는 방출물은 팬 스택(106)을 통해 가열탑 셀(100)을 빠져나온다. 방출물이 가열탑 셀(100)을 빠져나오면, 상부 하우징(110)은 방출물 유동을 하향으로 지향시키고 화살표 D로 표시한 바와 같이 가열탑 셀(100)로부 터 멀리 외향으로 지향시킨다.

상기 설명한 바와 같이 가열탑 셀(100)의 전술한 작동 중에, 상부 하우징(110)은 방출물 유동을 입구(112)로 진입하는 공기 유동으로부터 격리시키는 기능을 한다. 일단 방출물이 팬 스택(106)을 통해 가열탑 셀을 빠져나가면, 공기는 상부 하우징의 벽(116, 118, 120)과 접촉하여 화살표 D로 나타낸 바와 같이 입구(112) 대향 방향으로 방출물을 가압하여 재순환의 가능성을 감소시킨다. 특히, 상부 하우징(110)의 사용 및 벽(116, 118, 120)의 작용은 가열탑 셀(100)로부터의 가열탑 방출물이 입구(112)를 통해 셀(100)로 재진입할 발생률을 감소시킨다. 상부 하우징 벽 구성은 도시된 바로 제한되지 않고, 예컨대 벽(116, 118)은 곡면 근사법을 제공하는 3개 이상의 직선벽 세그먼트에 의해 대체될 수 있다. 또한, 상부 하우징(110)은 곡선일 수 있다.

상기 설명한 실시예와 유사하게, 도 4에 도시된 가열탑 셀은 입구(112)로부터 연장되는 흡입 쉘과 조합되어 사용될 수도 있다. 또한, 가열탑 셀(100)은 도 1과 유사한 하이퍼볼릭 쉘과 같이 다중셀 가열탑을 형성하도록 다중 유사한 가열탑 셀과 조합되어 사용될 수도 있다.

도 5는 전체적으로 도면 부호 122로 표시되고, 각각이 도 4에 도시된 것과 유사한 복수의 가열탑 셀(100)을 채용하는 다중셀 가열탑을 도시한다. 각각의 셀(100)은 각각의 가열탑 셀(100)의 팬 스택 전체에 걸쳐 루프 또는 캐노피(123)를 형성하도록 결합된 상부 하우징(110)을 갖는다. 도시된 실시예에서, 가열탑 셀(100)은 공기가 가열탑(122)으로 진입하게 되는 공통 입구(124)를 갖는다. 공통 입구(124)는 도 1에 도시된 실시예에서와 유사하게 공기 입구 쉘과 같은 기능을 한다. 공통 입구(124)는 가열탑 셀(100)을 빠져나오는 가열탑 방출물의 발생과 공기 입구(124)를 통해 가열탑(122)으로의 재진입 발생율을 감소시키기 위한 루프 또는 닫집(123)과 조합된다.

도 6에서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 횡류식 가열탑 셀(200)이 도시된다. 가열탑 셀(200)은 상기 실시예와 유사하게 수조(16)와, 수조(16)가 결합되는 프레임 조립체(18)를 포함하는 기계식 드래프트 가열탑 셀(200)이다. 가열탑 셀(200)은 상기 실시예와 유사하게 지면으로부터 상승되거나 또는 들려올려지는 것이 바람하지만, 이러한 상승이 적절한 작동을 위해 반드시 요구되는 것은 아니다. 이러한 횡류식 가열탑 셀(200)은 공기 입구(204)를 형성하는 프레임 조립체(18)에 연결된 팬 스택 또는 셔라우드(202)도 포함한다. 팬 스택(202)은 그 안에 공기 발생기 또는 팬 블레이드 조립체를 포함한다. 팬 블레이드 조립체는 모터에 의해 구동되는 기어 구조체에 의해 회전된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 횡류식 가열탑 셀(200)은, 전체적으로 도면부호 206으로 나타내고, 공기 흐름 출구를 따라 물 분배 조립체(24)를 또한 포함한다. 횡류식 가열탑 셀(200)은, 전체적으로 도면 부호 28로 나타내고 물 분산 조립체(24) 아래에 직접 위치되고 횡류식 가열탑 셀(200)의 전체 출구(206)에 걸쳐 연장되는 충전 조립체도 포함한다. 충전 조립체(28)는 복수의 횡류식 필름 충전 팩으로 구성되고, 각각의 충전 팩은 서로 연결된 복수의 개별적 횡류식 필름 충전 시트를 포함한다. 필름 충전 팩은 채용되는 횡류식 가열탑 셀(200)의 크기 및 치수에 따라 다양한 크기 및 치수를 가질 수 있다. 충전 조립체(28)를 구성하는 필름 충전 팩은 팩의 개별적 시트에 횡방향으로 진행하는 충전 지지 튜브를 둘러싸는 루프 등에 의해 횡류식 가열탑 셀(200)에 지지된다. 이후, 와이어 루프는 수조 구조체(30)와 같은 지지 구조체에 부착될 수도 있다.

횡류식 가열탑 셀(200)의 작동 중에, 물은 물 분산 조립체(24)를 통해 충전 조립체(28) 상에 이송되거나 또는 분무된다. 물이 충전 조립체(28) 상에 분무되는 동안, 공기는 팬 조립체에 의해 횡류식 가열탑 셀(200)을 통해 동시에 끌어당겨진다. 공기는 초기에 공기 입구(204)를 통해 가열탑(200)으로 진입하여, 충전 조립체(28)와 접촉하게 된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 공기 유동이 입구(204)를 통해 횡류식 가열탑 셀(200)에 진입할 때, 충전 조립체(28)와 수직 또는 법선 관계로 접촉하는 경로(E)를 따라 유동하게 되고 열교환을 발생시키는 습윤 충전 조립체(28)를 통해 유동하게 된다. 이러한 접촉에 의해, 공기는 매우 차고 습하게 된다. 차고 습한 공기 또는 방출물은 이후 공기 유동 출구(206)를 통해 횡류식 가열탑 셀(200)을 빠져나온다.

상기 설명한 바와 같이 횡류식 가열탑 셀(200)의 작동 중에, 팬 스택 또는 셔라우드(202)는 출구(206)를 빠져나오는 방출물의 출구 유동으로부터 입구(204)안으로의 공기의 유동을 격리시키는 기능을 한다. 이러한 출구(206)에 대한 팬 스택(202)의 위치설정 또는 방향성은 재순환 발생률을 감소시킨다. 특히, 이러한 방향성은 셀(200)로 빠져나오고 입구(204)를 통해 셀로 재진입하는 가열탑 방출물의 발생률을 감소시킨다.

도 7에서, 본 발명의 다른 실시예에 따라 도시된 가열탑은 전체적으로 도면 부호 300으로 표시된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 가열탑은 공기가 가열탑(300)으로 진입할 때 가열탑 방출물이 이를 통해 이동하는 공기 입구 덕트(302)를 포함한다. 도 1 내지 도 3에 도시된 이전 실시예와 유사하게, 가열탑(300)은 공기 입구 덕트(203)와 서로에 대해 대향식 일련의 관계로 접촉된 복수의 개별적 가열탑 셀(14)을 포함한다. 도 1 내지 도 3에 설명한 이전 실시예와 유사하게, 가열탑(300)에 채용된 가열탑 셀(14)은 그 안에 팬 조립체가 배치된 팬 스택 또는 셔라우드(303)를 갖는 기계식 드래프트 가열탑 셀(14)이다. 각각의 가열탑 셀(14)의 팬 스택(303)은 가열탑(300)의 공기 유동 출구를 한정하도록 결합된다. 또한, 가열탑 셀(14)은 도 2에 도시된 것과 유사한 횡류식 설계 또는 도 3에 도시된 것과 유사한 역류식 설계일 수 있다.

도 7은 12개의 가열탑 셀(14)을 채용하는 가열탑(300)을 도시하였지만, 가열탑(300)은 다양한 개수의 가열탑 셀(14)을 채용할 수 있고, 최종 사용자는 가열탑(300)의 가열 용량을 조절할 수 있다. 유사하게, 가열탑(300)은 전체적으로 모든 횡류식 가열탑 셀(14), 전체적으로 모든 역류식 가열탑 셀(14) 또는 두 가지 형태의 가열탑 셀(14)의 임의의 조합을 채용할 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 공기 입구 덕트(302)는 두 개의 단부 섹션(304) 및 중간 섹션(306)을 갖는 직사각형 형상이 바람직하다. 각각의 섹션은 두 개의 대향 측벽(310)에 연결된 대향식 상하 벽을 포함한다. 일반적으로 직사각형의 기하학적 형상을 갖는 공기 입구 덕트(302)가 도시되었지만, 다양한 기하학적 형상의 입구 덕트(302)가 채용될 수 있다. 도시된 실시예에서, 공기 입구 덕트는 개별적 가열탑 셀(14)의 가열탑 공기 출구로부터 공기 입구(312)를 격리시키는 기능을 하는 가열탑(300)에 대한 이중 공기 유동 입구(312)를 형성한다.

가열탑(300)의 작동 중에, 공기는 화살표 G로 표시한 바와 같이 덕트(302)를 경유하여 가열탑 셀을 통해 가열탑(300) 안으로 당겨진다. 공기는 각각의 가열탑 셀(14)의 습윤 섹션으로 유동하여, 도 1 내지 도 6에 도시된 실시예와 유사하게 열교환이 이루어진다. 공기가 습윤 섹션을 통해 유동할 때, 떨어지는 액체에 열을 부과하고 공기 온도는 현저하게 냉각된다. 찬 공기 또는 방출물은 이후 화살표 G'로 나타낸 바와 같이 개별적 셀(14)의 스택(303)을 통해 개별적 가열탑 셀(14) 각각을 빠져나온다.

가열탑(300)의 상기 설명한 작동 중에, 공기 유동 입구 덕트(302)는 개별적인 가열탑 셀로 진입하는 입구 유동을 스택(303)으로부터 배출되는 방출물 공기로부터 격리시키는 기능을 하여 재순환 발생을 감소시킨다.

변형예로, 도 7에 도시된 가열탑 및 개별적 셀(14)은 방출물이 가열탑(300)을 빠져나올 때 가열탑 방출물이 이를 통해 이동하게 되는 출구 덕트로써 기능을 한다. 도 1 내지 도 3에 도시된 실시예와 유사하게, 가열탑(300)은 공기 출구 덕트(302)에 서로 대향식 일련의 관계로 연결된 복수의 개별적 가열탑 셀(14)을 포함한다. 상기 설명한 실시예와 유사하게, 탑(300)에 사용된 가열탑 셀(14)은 그 안에 팬 조립체가 배치된 팬 스택 또는 셔라우드(303)를 갖는 각각의 기계식 드래프트 가열탑 셀(14)이다. 그러나, 이러한 실시예에서, 각각의 가열탑 셀(14)의 팬 스택(303)은 출구 대신 가열탑(300)의 공기 유동 입구(들)를 한정하도록 결합된다.

변형 구성을 갖는 가열탑(300)의 작동 중에 상기 설명한 바와 같이 공기는 화살표 H로 표시된 바와 같이 각각의 팬 스택(303)을 경유하여 가열탑 셀을 통해 가열탑(300) 안으로 끌어당겨진다. 이러한 공기는 각각의 가열탑 셀(14)의 습윤 섹션으로 유동되어 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 유사하게 열교환이 이루어진다. 공기가 습윤 섹션을 통해 유동할 때, 떨어지는 액체에 열을 가하게 되어 공기 온도는 현저하게 냉각되어 습기를 축적하게 된다. 이후, 냉각 공기 또는 방출물은 각각의 가열탑 셀(14)로 빠져나와 화살표 H'로 표시한 바와 같이 공기 유동 출구 덕트(302)로 진입한다.

도 8에서, 본 발명의 다른 실시예에 따라 도시된 가열탑 셀이 전체적으로 도면부호 400으로 도시된다. 가열탑 셀(400)은 도 1 내지 도 7에 도시된 상기 실시예와 유사하다. 가열탑 셀(400)은 도 2 및 도 6에 도시된 바와 유사하게 횡류식 가열탑 장치 또는 구성으로 수행되도록 지향될 수 있거나, 가열탑 셀(400)은 도 3에 도시된 것과 유사하게 역류 가열탑 장치 또는 구성으로 수행될 수 있도록 지향될 수 있다. 그러나, 도 3에 도시된 실시예는 측면 스택을 채용하지만, 도 8에 도시된 실시예는 수직 스택을 채용한다.

도 1 내지 도 7과 관련하여 이전 설명한 실시예와 유사하게, 가열탑 셀(400)은 수조(도시 생략)와 하부 하우징(401)을 포함하는 기계식 드래프트 탑 셀(400)이다. 하부 하우징(401)은 수조를 따르는 습윤 섹션(402)을 포함하고, 4개의 측면(404)으로 구성된다. 가열탑 셀(400)은 제1 공기 입구(403a)와, 제1 공기 입구 (403a)에 대향한 제2 공기 입구(403b)를 포함한다. 각각의 공기 입구(403a, 403b)는 가열탑 셀(400)이 작동 중에 입구(403a, 403b)를 통해 공기의 유동을 제어하는 기능을 하는 복수의 입구 도어 또는 지붕창(405)을 갖는다. 가열탑 셀(400)은 그 안에 팬 블레이드 조립체 또는 공기 발생기가 배치된 하부 하우징(401)의 상부에 장착된 셔라우드 또는 팬 스택(407)도 포함한다.

습윤 섹션(402)은 상기 설명한 실시예에서와 유사하게 충전 조립체를 따르는 액체 분산기를 포함하며, 이들은 명료해지도록 도시하지 않는다. 충전 조립체는 개별적 필름 충전 시트로 구성된 복수의 필름 충전 팩을 포함한다. 가열탑 셀(400)의 적용에 따라, 가열탑 셀은 역류식 필름 충전 시트 또는 횡류식 필름 충전 시트 중 어느 하나에 고정될 수 있으므로 상기 셀은 역류탑에서의 역류식 셀 또는 횡류식 탑에서의 횡류식 셀로써 기능을 할 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 가열탑 셀(400)은 하부 하우징(401)에 연결되거나 또는 장착된 상부 하우징 또는 출구 하우징(406)도 포함한다. 출구 하우징(406)은, 하부 하우징(401)으로부터 상측으로 연장되고 두 개의 대향 측벽(410)에 연결된 하부 하우징(401)으로부터 상방으로 연장되는 두 개의 대향 단부벽(408)을 포함한다. 출구 하우징(406)은 하향 경사 방향으로 위치된 제1 공기 출구(412)와, 하향 경사 방향으로 제1 공기 출구(412)에 대향되어 위치된 제2 공기 출구(414)도 포함한다. 각각의 공기 출구(412, 414)는 각각의 출구(412, 414)로부터 나오는 공기 유동 또는 방출물을 제어하는 기능을 하는 출구 하우징(406)의 단부벽(408)들 사이에서 수평으로 연장되는 일련의 지붕창(louver) 또는 도어(416)를 포함한다.

도 8에 도시된 실시예에서, 가열탑 셀(400)의 공기 유동 입구(403a, 403b)는 단지 대향 측벽 상에 도시되었지만, 가열탑 셀(400)은 도시된 것과 유사하게 하부 하우징(401)의 4개 모두의 측면(404) 상에 다중 공기 입구(403)를 가질 수 있다. 다중 공기 입구들 각각은 벽의 전체 길이를 따라 수평으로 연장되는 입구 지붕창 또는 도어(404)도 포함한다. 유사하게, 공기 출구(414)는 하향 경사 방향으로 대향 측벽 상에 위치되지 않는다. 변형예로, 상부 하우징(406)은 하부 하우징(401)과 유사하게 일반적으로 정사각형 또는 직사각형 기하학적 형상을 갖고, 도시된 바와 같이 다중 공기 출구(414)를 갖고, 각각은 상부 하우징(406)의 4개의 측면(408, 410)을 따라 위치되거나 연장될 수 있다. 각각의 다중 공기 출구(412, 414)는 출구의 전체 길이를 따라 수평으로 연장되는 출구 지붕창 또는 도어(406)도 포함한다.

가열 셀(400)의 작동 중에, 물은 습윤 섹션(402)으로 이송되어 횡류식 또는 역류인 충전 조립체 상에 물을 분산하게 된다. 물이 충전 조립체 상에 분산되는 동안, 공기는 동시에 팬 조립체에 의해 가열탑 셀(400)을 통해 끌어당겨진다. 화살표 F로 표시한 바와 같이, 공기는 초기에 공기 입구(403a)를 통해 가열탑 셀(400)로 진입하여 습윤 섹션(402)을 통해 그 안으로 유동되고, 충전 조립체와 접촉하게 된다. 공기가 습윤 섹션(402)을 통과할 때, 열교환이 발생되어 공기는 매우 차고 습하게 된다. 차고 습한 공기 또는 방출물은 이후 팬 스택(407)을 통해 가열탑 셀(400)을 빠져나온다.

도 8에 도시된 바와 같이, 팬 스택(407)은 상부 하우징(406) 내의 하부 하 우징 상부에 배치되어, 일단 방출물이 가열탑 셀(400)을 빠져나오면 상부 하우징(406)으로 진입한다. 도시된 실시예에서, 가열탑 셀(400)은 제1 공기 출구(412)의 지붕창(416)이 폐쇄되고 제2 공기 출구(414)의 지붕창 또는 도어(416)가 개방되는 동안 출구(412)가 폐쇄되도록 구성된다. 따라서, 상부 하우징(406)에 진입할 때, 공기는 화살표 F로 표시한 바와 같이 제2 공기 출구(414)를 통해 가열탑 셀(400)을 빠져나오게 된다.

가열탑 셀(400)의 작동 중에, 공기 출구(414)의 지붕창(416)과 조합한 상부하우징(406)은 팬 스택(407)으로부터의 방출물의 유동을 입구(403)로 진입하는 공기로부터 격리시키는 기능을 한다. 방출물이 팬 스택(407)을 통해 가열탑 셀(400)을 빠져나오면, 방출물은 지붕창(416)이 폐쇄되기 때문에 제1 공기 출구(412)를 통해 상부 하우징(406)을 빠져나오는 것이 방지된다. 따라서, 방출물은 제2 공기 출구(414)를 통해 빠져나오도록 가압되거나 지향된다. 따라서, 방출물은 공기 입구(403) 대향 측면 상에서 가열탑 셀(400)을 빠져나오게 되어, 재순환이 발생할 가능성을 감소시킨다. 특히, 제1 공기 입구(403a)와 조합한 제2 공기 유동 출구(414)의 사용은 가열탑 셀(400)로부터 방출물이 빠져나와 입구(403a)를 통해 셀(400)로 재진입하게 되는 가열탑 셀(400)의 발생율을 감소시킨다.

작동 중에, 가열탑 셀(400)은 도 8에 도시된 다른 구성을 사용하여 작동될 수 있다. 가열탑 셀(400)은, 제1 입구(403a)가 제2 출구(414)를 따라 폐쇄되고 제2 공기 입구 출구(403b)가 제1 공기 출구(412)를 따라 개방되는 구성을 통해 작동될 수 있다. 이러한 구성에서, 공기는 상기 실시예와 관련하여 이전 설명한 바와 같이 제2 입구(403b)를 경유하여 습윤 섹션(402)을 통해 팬 스택(407) 밖으로 가열탑 셀(400)에서 유동한다. 그러나, 도 8에 도시된 구성과 달리, 방출물은 팬 스택(407)을 빠져나와 제2 공기 입구(403b)에 대향한 제1 출구(412)를 통해 상부 하우징(406)을 빠져나오게 된다.

도 8에 도시된 구성과 유사하게, 상기 설명한 변경된 구성의 제1 공기 출구(412)의 지붕창(416)은 제2 입구(403b)로 진입하는 공기로부터 가열탑 셀(400)의 방출물 유동을 격리시키는 기능을 한다. 일단 방출물이 팬 스택(407)을 통해 가열탑 셀(400)로 빠져 나오게 되면, 지붕창(416)이 폐쇄되기 때문에 방출물은 제2 공기 출구(414)를 통해 상부 하우징(406)으로 빠져나오는 것이 방지된다. 따라서, 방출물은 제1 공기 출구(412)를 통해 빠져나가도록 가압되거나 지향된다. 따라서, 방출물은 제2 공기 입구(403b)에 대향한 측면 상에서 가열탑 셀(400)을 빠져나와 재순환이 발생할 가능성을 감소시킨다. 특히, 제2 공기 출구(414) 상의 지붕창(416)이 폐쇄되고 제2 입구(403b)을 사용하여 조합식으로 제1 공기 출구(412) 상의 지붕창(416)이 개방되어 가열탑 셀(400)을 빠져나온 방출물이 제2 입구(403b)를 통해 셀(400)로 재진입의 발생율을 감소시킨다.

입구(403) 및 출구(412, 414)의 지붕창(405, 416)들 각각은 기계식 엑츄에이터에 의해 개폐 위치 사이에서 구동되는 것이 바람직하다. 엑츄에이터는 예로서 바람 방향과 같은 주변 상황에 응답하여 셀(400)의 작동 중에 입구(403) 또는 출구(412)를 개폐하도록 가열탑 셀(400)의 작업자가 선택하거나 설계할 수 있는 제어기(418)에 의해 작동된다. 또한, 제어기(418)는 주변 상황을 감지하는 감지수단을 포함할 수 있거나 또는 주변 상황을 변화시키고 그에 따라 공기 유동 입구 및 출구를 개폐함으로써 가열탑 셀의 구성을 자동적으로 변화시킬 수 있다.

도 9에서, 도 8에 도시된 가열탑 셀(400)의 다른 실시예인 가열탑 셀(500)이 도시된다. 가열탑 셀(500)은 도 8에 도시된 것과 유사하지만, 도 9에 도시된 가열탑 셀(500)은 상부 하우징(406) 대신에 배기 덕트 또는 포트(502)를 채용한다.

도 9에 도시된 바와 같이, 배기 포트(502)는 팬 스택(407)에 연결되고 입구(403a)로부터 멀리 가열탑 방출물을 배출하기 위한 경로를 제공한다. 가열탑 셀(500)의 작동 중에, 방출물은 팬 스택(407)을 통해 가열탑 셀(500)을 빠져나오고 배기 포트(502)를 통해 진행된다. 배기 포트(502)는 화살표 F로 표시한 바와 같이 가열탑 셀(500)로부터 멀리 외향 경로를 따라 방출물을 지향시키는 작동을 한다. 이러한 경로는 재순환 발생 가능성을 감소시킨다. 특히, 배기 덕트(502)는 가열탑 셀(500)로부터 빠져나온 가열탑 방출물이 입구(403a, 403b)를 통한 셀(500)로의 재진입 발생을 감소시키는 기능을 한다

가열탑 셀(500)의 배기 덕트(502)는 기계적 회전 수단에 의해 팬 스택(407) 중심으로 회전되는 것이 바람직하다. 도 8에 도시된 실시예에서의 엑츄에이터와 유사하게, 기계식 회전 수단은 예로써, 바람 방향과 같은 주변 상황에 응답하여 셀(500)이 동작 중일 때 배기 덕트(502)에 대한 바람직한 위치를 가열탑 셀(500) 작업자가 선택할 수 있게 하는 제어기(418)에 의해 작동된다. 또한, 제어기(418)는 주변 상황을 감지하는 감지 수단을 포함할 수 있거나 또는 주변 상황을 변화시킬 수 있어 미리 설정된 또는 미리 프로그램된 위치로 배기 덕트(502)를 자동적으로 회전시킬 수 있다.

도 10에서, 전체적으로 도면 부호 600으로 표시된 가열탑 구성부의 평면도가 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 도시된다. 도 10에 도시된 바와 같이, 가열탑 구성부(600)의 개별적 가열탑 셀(14)들 각각은 폭(W)를 갖고, 거리(D)로 이격되어 있다. 몇몇 가열탑 구성부에서, 예로써 폭(W)을 갖는 가열탑 셀은 대략 30'부터 대략 60'까지의 범위일 수 있고 다른 구성에서는 개별적인 셀의 폭(W)은 대략 50'에서 대략 60'까지의 범위일 수 있다. 바람직한 실시예에서, 개별적인 가열탑 셀(14)들 사이의 거리(D)는 가열탑 셀(14)의 폭(W)의 두 배이거나 또는 대략 2W와 동일한 것이 바람직하다.

도 11에서, 전체적으로 도면 부호 700으로 도시한 가열탑의 측면도가 도시된다. 가열탑(700)은 제1 입구(702)에 대응하는 제1 일련의 블레이드형 댐퍼 도어(706)와, 제2 입구(704)에 대응하는 제2 일련의 블레이트형 댐퍼 도어(708)를 따르는 대향 공기 입구(702, 704)를 갖는 기계식 드래프트 가열탑이 바람직하다. 블레이드형 댐퍼 도어(706, 708)가 도 11에 도시되지만, 가열탑(700)은 예로써, 롤-업 도어와 같은 도시된 블레이드형이 아닌 다른 댐퍼 도어를 채용할 수 있다. 제1 일련의 댐퍼 도어(706)는 제1 입구(702, 704)를 통한 입구 공기 유동을 제어하는 기능을 하지만, 제2 일련의 댐퍼 도어(708)는 제2 입구(704)를 통한 입구 공기 유동을 제어하는 기능을 한다. 상기 가열탑은 습윤 섹션(710)에 연결된 팬 스택(712)을 따르는 횡류에 대해 입구(702, 704)에 수평으로 인접하거나 또는 역류에 대해 입구(702, 704) 상에 위치된 습윤 섹션(710)을 더 포함한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 가열탑(700)은 팬 스택(712)에 연결되고 일반적으로 도면 부호 716으로 표시된 가열탑 출구를 가로질러 연장되는 일련의 회전식 베인(714)도 포함한다.

가열탑(700)의 작동 중에, 상기의 실시예와 관련하여 이전 설명과 유사하게 습윤 섹션(710)으로 물은 이송되고, 공기는 팬 조립체에 의해 가열탑(700)을 통해 동시에 당겨진다. 도시된 구성에서, 제1 댐퍼 도어(706)는 개방되고 제2 댐퍼 도어(708)는 폐쇄된다. 따라서, 공기는 제1 공기 입구(702)를 통해 가열탑(700)으로 진입하여 경로(I)를 따라 유동하게 되고 습윤 섹션(710)을 통해 유동하여 충전 조립체와 접촉한다. 공기가 습윤 섹션(710)의 충전 조립체를 통과할 때, 열교환이 이루어져 공기는 매우 차게 된다. 냉각 공기 또는 방출물은 이후 팬 스택(712)을 통해 가열탑(700)을 빠져나온다. 방출물이 가열탑(700)을 빠져나올 때, 회전식 베인(714)은 입구(702)로 진입하는 공기로부터 팬 스택(712)으로부터의 방출물의 유동을 격리시키는 기능을 한다.

도 11에 도시된 바와 같이, 회전식 베인은 방출물이 공기 유동 흐름(I)으로 지시된 바와 같이 공기 입구(702)에 대향한 측면 상에서 가열탑(700)을 빠져나오게 지향시켜 재순환이 발생될 가능성을 감소시킨다. 특히, 제1 공기 입구(702)와 조합하여 회전식 베인(714)을 사용하여 가열탑(700)으로부터의 방출물이 입구(702)를 통해 탑(700)으로 재순환하게 되는 가능성을 감소시킨다.

작동 중에, 가열탑(700)은 도 11에 도시된 바와 같이 다른 구성을 사용하여 작동될 수 있다. 가열탑(700)은 제1 일련의 댐퍼 도어(706)가 폐쇄되고 제2 일련의 댐퍼 도어(708)가 개방되는 구성으로 작동될 수도 있다. 이러한 구성에서, 회 전식 베인(714)은 제2 입구(704)에 대향 방향으로 회전된다. 이러한 구성에서, 공기는 상기 실시예와 관련하여 이전 설명한 바와 같이 가열탑(700)에서 제2 입구(704)를 경유하여 습윤 섹션(710)을 통해 팬 스택(712) 밖으로 유동한다. 그러나, 도 11에 도시된 구성과 달리, 방출물은 제2 공기 입구(704)에 대향한 팬 스택(712)를 빠져나온다.

본 발명의 많은 특징 및 이점은 상세한 설명으로부터 명백해지고, 본 발명의 기술 사상 및 범위 내에 해당하는 본 발명의 이러한 모든 특징 및 이점은 첨부한 청구 범위에 의해 커버될 수 있다. 또한, 당분야의 당업자는 많은 변경 및 수정을 용이하게 이루어질 수 있고, 본 발명은 도시하고 설명한 구성 및 작동으로 제한될 필요는 없으며, 따라서 모든 적절한 변경 및 균등물은 본 발명의 기술 사상 내에 속할 수 있다.

Claims (32)

1. 수직축을 갖는 가열탑을 사용하여 유체를 가열하기 위한 방법으로서,

   공기 유동 입구(112)를 통해 가열탑 안으로 공기 흐름을 견인하는 단계와,

   충전 매체 위로 공기 흐름을 통과시키는 단계와,

   충전 매체 위로 상기 유체를 통과시키는 단계와,

   공기 유동 출구(114)를 통해 가열탑으로부터 공기 흐름을 배출시키는 단계와,

   출구 공기를 공기 유동 입구(112) 대향 방향으로 지향시키는 단계를 더 포함하고, 상기 출구 공기를 공기 유동 입구(112) 대향 방향으로 지향시키는 단계는 공기 유동 출구(114)를 가로질러 공기 유동 출구(114) 위로 연장되는 하우징(110)을 사용하고, 상기 하우징(110)은,

   상기 수직축과 평행한, 가열탑으로부터 상방으로 멀어지는 제1 방향으로 연장되는 제1 벽(116)과,

   제1 벽(116)과 연결되고, 공기 유동 출구(114)를 가로질러 제1 벽(116)과 각도를 이루어 연장되는 제2 벽(118)과,

   제2 벽(118)과 연결되고, 공기 유동 출구(114) 아래에서 가열탑으로부터 하방으로 멀어지는 제2 방향으로 제2 벽(118)과 각도를 이루어 연장되는 처마(eave)(120)를 포함하는, 수직축을 갖는 가열탑을 사용하여 유체를 가열하기 위한 방법.
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8. 청구항 1에 있어서, 상기 유체는 물인, 수직축을 갖는 가열탑을 사용하여 유체를 가열하기 위한 방법.
9. 청구항 1에 있어서, 상기 충전 매체는 횡류식 충전 매체인, 수직축을 갖는 가열탑을 사용하여 유체를 가열하기 위한 방법.
10. 청구항 1에 있어서, 상기 충전 매체는 역류식 매체인, 수직축을 갖는 가열탑을 사용하여 유체를 가열하기 위한 방법.
11. 입구 공기 유동 흐름을 제공하는 공기 유동 입구(112)와,

    출구 공기 유동 흐름을 제공하는 공기 유동 출구(114)와,

    상기 공기 유동 입구(112) 및 상기 공기 유동 출구(114)에 연결되고, 액체 분산 조립체(24) 및 충전 매체를 가지고, 상기 액체 분산 조립체(24)는 액체를 충전 매체 상에 분산시키는, 적어도 하나의 가열탑 셀(100)과,

    상기 출구 공기 유동 흐름으로부터 상기 입구 유동 흐름을 격리시키기 위한 하우징(110)을 포함하고, 상기 하우징(110)은,

    일반적으로 상기 수직축과 평행한, 가열탑으로부터 상방으로 멀어지는 제1 방향으로 연장되는 제1 벽(116)과,

    제1 벽(116)과 연결되고, 공기 유동 출구(114)를 가로질러 제1 벽(116)과 각도를 이루어 연장되는 제2 벽(118)과,

    제2 벽(118)과 연결되고, 공기 유동 출구(114) 아래에서 가열탑으로부터 하방으로 멀어지는 제2 방향으로 제2 벽(118)과 각도를 이루어 연장되는 처마(eave)(120)를 포함하는 것인, 수직축을 따라 일반적으로 하방으로 떨어지는 액체를 가열하기 위한 가열탑 장치.
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13. 청구항 11에 있어서, 상기 충전 매체는 횡류식 충전 매체인 가열탑 장치.
14. 청구항 11에 있어서, 상기 충전 매체는 역류식 충전 매체인 가열탑 장치.
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