KR101313564B1 - 조류 저항성 에지 코팅 및 이를 제조하는 방법 - Google Patents

Abstract

기체-액체 접촉 장치 내에서 사용되는 기체-액체 접촉 바디는 평행하게 배치되어 교대의 시트 내에 주름을 가져 기체 및 액체에 대한 다수의 십자-횡단 채널을 형성하는 다수의 서로 마주보는 주름진 시트로 형성된다. 상기 접촉 바디는 수-불투과성 소수성 재료로 코팅된 시트의 표면 상의 수-불투과성 소수성 재료의 농도는 상기 시트의 에지에서 최대이고 상기 공기 입구 부분 내에서 하류쪽으로 갈수록 감소하여 상기 시트의 공기에 대한 노출을 점차 증가시킨다.

조류 저항성 에지 코팅

Description

조류 저항성 에지 코팅 및 이를 제조하는 방법{ALGAE RESISTANT EDGE COATING AND METHOD OF FORMING SAME}

본발명은 증기 냉각 장치 등을 위한 접촉 바디 및 그 코팅을 형성하는 방법에 관한 것이다.

냉각 타워 및 증기 냉각기 등은 공기 흐름과의 열교환 식으로 충전 어셈블리를 통해 물을 가라앉힘으로써 물로부터 열을 제거한다. 결과적으로 다양한 열교환 기능을 위해 물을 사용하여 장비로 되돌아가기 전에 물의 표면 증발에 의해 물의 온도는 낮아진다.

기체 및 액체가 통과하는 접촉 바디 내의 다수의 채널 또는 도관을 정의하는 주름진 재료의 다수의 시트로부터 이들 장치에서 사용하기 위한 접촉 바디를 형성하는 것은 널리 공지되어 있다. 그러한 널리 공지된 접촉 바디 중 하나는 예를 들면 미국 특허 제 3,500,615호에 개시되어 있다. 그러한 접촉 바디는 크라프트 종이, 섬유유리, 플라스틱 및 예를 들면 미국 특허 제 3,862,280호에 나타낸 것과 같은 다공성 재료 및 함침 재료와 같은 기타 재료를 포함하는 다양한 재료로부터 형성된다.

이러한 타입의 기체 접촉 바디는 냉각 타워 및 증기 냉각 장치에 있어서 뚜 렷한 장점을 갖는다. 몇가지 단점 중 하나는 그러한 접촉 바디는 우수한 공기 필터 및 조류에 대한 번식 장소로서도 작용한다는 것이다. 이것은 특히 대부분의 오염물 및 공기 불순물과 접촉하고 또한 태양광에 노출되어 있는 접촉 바디의 공기 입구 측을 따라서 그러하다. 따라서, 접촉 바디의 이 부분은 접촉 바디를 들어오는 먼지 및 오염물의 결과로서 오염 및 응집되기 쉽다.

이 문제를 해결하고 공기로부터 여과된 공기 및 오염물을 제거하기 위해, 접촉 바디를 다량의 물로 씻는 것이 이전에 제안되었다. 만약 이렇게 행해지지 않으면, 파편들이 접촉 바디의 기판(특히 크라프트 종이, 섬유유리 또는 면과 같은 다공성 기판인 경우) 상에서 건조되는 것이 가능하여, 접촉 바디에 의해 포획된 먼지, 오염물, 포자 및 광물이 접촉 바디 시트의 섬유를 통해 침착 및 고체화한다. 이러한 침착물은 이후 섬유 기판의 제거없이는 제거하기 어렵다. 만약 방치된다면, 매체의 공기 입구 측은 궁극적으로 완전히 봉쇄될 수 있다.

오염물 및 기타 공기 중 불순물로 인한 오염 이외에, 습윤 접촉 매체와 태양광의 사이의 계면에서, 대표적으로 입구 측 상 및 가능하게는 접촉 바디의 출구측 상에서 조류가 형성된다는 것을 발견하였다. 대표적인 증발 냉각 장치의 구조인 경우, 매체의 채널의 처음 1/4 내지 1 인치가 태양광에 노출되어, 광, 영양소 및 수분의 존재 하에서 조류가 증식하기 쉽다.

이러한 문제를 극복하기 위한 시도가 미국 특허 제 5,248,454호에 제안되어 있는데, 미국 특허 제 5,248,454호에는 기체 및 액체에 대한 다수의 십자-단면 채널을 형성하기 위해 평행하게 배치된 교대의 시트 내에 주름을 갖는 다수의 서로 마주보는 주름진 시트에 의해 형성된 기체-액체 접촉 바디를 개시한다. 접촉 바디의 공기 입구 측은 살조류제를 함유하는 수-불투과성 소수성 재료로 코팅된 입구 부분을 갖는다. 이 시스템은 조류 증식 및 이로 인한 냉각 매체의 선두 에지에 대한 손상을 방지하는 우수한 성능을 갖는다. 그렇지만, 통상 수-불투과성 재료로 형성된 코팅은 다공성 시트를 갖는 코팅의 내부 에지에서 불측의 계면을 형성한다. 증기 냉각 패드는 물을 보유하고 전달하는 다공성 기판으로 제조되기 때문에, 그 표면은 100% 증기화에 이용가능하고 기판은 증발성 매체의 표면에 걸쳐 물의 분포를 평평하게 한다. 기판의 에지를 냉각시키는 선행기술에 따른 대책은 공기 유입이 가장 뜨겁고 가장 건조한 영역에서 냉각 패드의 에지에서 증발을 저해한다.

본발명의 목적은 향상된 작동 효율성을 갖는 냉각 타워 및 증기 냉각기용 접촉 바디를 제공하는 것이다.

본발명의 또 다른 목적은 자기-청소 공기 입구 및/또는 공기 출구 에지 부분을 갖는 접촉 바디를 제공하는 것이다.

본발명의 또 다른 목적은 조류의 침착 및 증식에 저항하는 에지 부분을 갖는 접촉 바디를 제공하는 것이다.

본발명의 한 측면에 따르면 케이징, 기체 입구 측 및 기체 출구 측을 갖는 기체-액체 접촉 장치 내에서 사용되는 기체-액체 접촉 바디가 제공된다. 접촉 바디는 서로 마주보는 관계 및 교대의 시트 내에 서로 실질적으로 평행한 관계로 배치된 다수의 주름진 시트로 형성된다. 접촉 바디는 케이징의 기체 입구 측에 인접하게 배치되도록 적응된 기체 입구 에지를 한정한다.

접촉 바디의 시트는 기체 및 액체의 유통을 허용하는 상호교차하고 상호 교신하는 다수의 통로를 한정한다. 각 시트 내 주름은 접촉 바디를 통한 기체의 흐름의 주요 방향으로 굽어서 연장하고, 주름 및 교대의 스트립은 교대의 스트립 사이에 배치된 스트립 내의 주름에 굽어서 배치된다. 접촉 바디의 기체 입구 에지는 시트의 에지로부터 안쪽으로 다양한 농도의 살조류제를 함유하는 수-불투과성 소수성 재료로 코팅된다. 주름은 바람직하게는 태양을 접하는 주름의 표면이 더욱 진하게 코팅되고 설치시 태양으로부터 먼쪽의 주름은 더욱 약하게 코팅되도록 코팅된다. 이들 표면의 코팅 범위는 시트의 모서리로부터 안쪽으로 갈수록 감소한다. 결과적으로, 물이 다공성 기판을 통해 이동하여 리딩 에지에서 증발화에 이용될 수 있고, 반면 조류 증식에 가장 민감한 표면은 보호될 수 있다.

본발명의 상기 및 기타 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 예시적 구체예에 관한 다음 상세한 기술로부터 명백한데, 도면 중:

도 1은 본발명에 따라 제조된 접촉 바디를 함유하도록 적응된 냉각 타워의 한 구체예의 수직 종단면도이고;

도 2는 본발명에 따라 제조되고 도 1의 타워에 사용되도록 적응된 접촉 바디의 부분 단면 사시도이고;

도 3은 도 2의 접촉 바디의 기체 입구 에지 부분의 부분확대도이고;

도 4a는 접촉 바디의 단일 시트의 공기 입구 부분의 모서리를 더욱 확대한 도면이고;

도 4b는 뒤집은 동일한 시트의 도 4a에 유사한 도면이고;

도 5는 접촉 바디의 에지 부분을 코팅하기 위한 스프레이 부스의 모식도이다.

도면을 상세히 참조하여, 우선 도 1을 참조하여, 냉각 타워(10)는 케이징(12)을 포함하고 케이징(12) 내에는 본발명에 따라 제조된 하나 이상의 접촉 바디(22)가 장착된다. 케이징(12)의 베이스는 부유체(24) 및 배수선(25)을 갖는 웅덩이(23) 내로 형성된다. 공기와 같은 기체는 공기 입구 에지 부분(26)에서 접촉 바디 내의 채널 또는 도관으로 들어가고, 이 장치 내에서 팬(30) 및 모터(31)를 구비한 출구(29)로 위쪽으로 인출된다. 물과 같은 액체는 액체 공급선(27)을 통해 증기 냉각 장치 또는 냉각 타워 내로 도입되고 널리 공지된 방법으로 천공 또는 노즐(28) 등을 통해 공급선으로부터 배출된다. 공급선(28)으로부터 배출된 액체는 종래 구조의 분포 패드(32)를 통해 접촉 바디(22)의 상단으로 통과한다.

본발명에 따른 접촉 바디(22)는 도 2 내지 4에서 보다 상세히 예시된다. 접촉 바디는 다수의 주름진 시트(33, 34, 35, 36)로 구성되고 서로 굽어서 배치된 인접한 시트, 예를 들면 33 및 34 내 주름을 갖고, 서로 평행하게 배치된 33, 35와 같은 교대의 시트 내에서 주름을 갖고, 이에 의해 다수의 십자-단면 통로가 접촉 바디 내에 형성된다. 바람직하게는 시트는 선행기술에서 공지된 바와 같이 동일하지 않은 각도로 배치된다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 접촉 바디가 증기 냉각 장치 내에 장착될 때, 주름은 일반적으로 수평선에 대해 굽어져 있어서 주름을 통한 액체의 중력 흐름을 허용한다. 시트의 서로에 대한 및 수평선에 대한 특정 각도 관계는 이루고자 하는 특정 구조 또는 수행되는 기능에 따라 장치마다 다를 수 있다.

대표적으로 주름 및 주름진 시트는 5 내지 40 또는 밀리미터의 높이 또는 진폭 및 10 내지 30 밀리미터의 폭을 갖는다. 주름진 시트는 접촉 바디 내 접촉점에서 서로에 대해 부착되거나 또는 에지에서 적절한 스페이싱 및 유지 수단에 의해 고정된 위치에서 유지될 수 있다.

도 2, 3 및 4에 나타낸 일반적 구조를 갖는 접촉 바디는 주름진 플라스틱 시트 또는 예를 들면 유리, 크라프트 종이, 또는 면과 같은 섬유성 직조 또는 비직조 재료의 시트를 포함하는 다양한 재료로 형성되었다. 그러한 섬유성 재료는 대표적으로 다공성이고 어느 정도의 강성 및 습윤강도를 제공하기 위해 예를 들면 미국 특허 제 3,862,280호에 개시된 바와 같은 수지로 함침될 수 있다. 상기한 바와 같이 접촉 바디는 공기를 사용하여 접촉 바디를 통과하는 오염물 및 먼지를 수집하는 경향이 있다. 접촉 바디의 에지에서, 태양광, 공기 내에 함유된 수분 및 영양분 및 접촉 바디를 통과하는 물에 대한 노출에 의해 조류 증식이 촉진된다. 이러한 증식은 접촉 바디의 입구 부분(26) 상에서 태양에 노출되는 주름의 표면 부분에서 원칙적으로 일어난다.

본발명에 따르면, 종래의 접촉 바디로 인한 이 문제는 고체 및 영양분의 기판에 대한 침착 및 흡수를 방해하는 증기 냉각 매체의 적어도 공기 입구 에지에서 보호층을 제공함으로써 극복된다. 물이 공급 중단되자마자 증발하는 보호층을 제공함으로써, 조류 증식이 방지된다.

더욱 특이하게는, 주름진 재료의 각 시트의 공기 입구 에지는 소수성인 수저항성, 수-불투과성 재료(40)로 코팅된다. 상기 재료의 이러한 특징은 접촉 바디를 통과하는 물이 코팅막의 표면 상에서 퍼지도록 하여 얇은 막이 되어 접촉 바디의 에지를 연속적으로 세척하여 접촉 바디로부터의 오염물, 포자 및 기타 오염물을 제거한다. 물이 공급 중단되면, 에지는 즉시 건조된다. 따라서, 조류 증식을 지속시킬 수 있는 물을 더 이상 보유하지 않는다. 따라서, 접촉 바디의 에지는 보호되면서, 오염물의 수집 및 태양광의 노출에 약한 접촉 바디의 나머지 부분은 평소처럼 작동한다.

접촉 바디의 에지에 적용되는 라텍스 아크릴, 고무 또는 플라스틱 베이스 재료로 구성된 보호층은 접촉 바디를 충분히 보호한다는 것을 발견하였다.

보호층은 도 5에 나타낸 장치에 의해 접촉 바디의 공기 입구 에지에 적용된다. 더욱 상세하게는, 도 5에 단지 하나만 나타낸 접촉 바디(26)는 분무 하우징(도시되지 않음) 내의 분무 스탠드(52) 아래의 컨베이어 상에서 운반된다.

분무 스탠드(52)는 컨베이어(50)의 경로를 가로 질러 연장하는 노즐 지지 바(54)를 포함한다. 노즐 지지 바(54)는 바 위에 장착되는 다수의 노즐 지지 암(56) 등을 갖는다. 분무 노즐(58)은 각 암 상에 조절가능하게 장착되고 호스(60)에 의해 보호 코팅의 공급기에 접속된다. 분무 노즐은 종래의 구조를 갖고 팬형 스프레이를 생성하는데, 이 스프레이는 도 5에 나타낸 바와 같이 접촉 바 디(22)의 위로 접한 입구 표면 부분(26) 쪽으로 굽어서 아래쪽으로 향한다. 예시적인 구체예에서, 네 개의 노즐(60)이 있는데, 두 개(60a, 60b)는 아래로 컨베이어의 이동 방향으로 향하고 다른 두 개(60c, 60d)는 컨베이의 이동 방향과 반대로 아래로 향한다.

접촉 바디 아래로 이동하는 노즐의 접촉 바디에 대한 각도는 액체 분무 기술의 숙련가에게 명백한 어떠한 공지된 편리한 방법으로 조절될 수 있다.

코팅 재료는 액체이고 팬형 패턴으로 노즐로부터 분출되어 노즐로부터 멀리 짐에 따라 코팅 액적을 형성한다. 명백한 바와 같이 코팅 액적의 분무는 입구 에지(26)를 따라 주름진 시트의 표면과 교차한다. 분무액은 주름 사이에 형성된 채널 내로 깊이 투과할 수 없고 액적이 투과하면 더욱 묽어지게 된다. 대부분의 액적은 분무 경로에 직접 접하는 주름 표면에 의해 포획되고 그러한 표면은 바로 뒤에 오는 인접한 주름의 표면을 분무하는 것을 방지한다. 결과적으로 코팅은 시트의 에지에서 가장 진하고, 에지로부터 멀어질수록 농도가 감소하여 노출된 다공성 시트의 표면적을 증가시킨다. 또한, 인접한 시트에 의해 분무가 봉쇄된 주름 부분은 도포된 액적이 거의 없어서, 다공성 시트는 본질적으로 에지까지의 영역 내에서 노출된다.

따라서, 도 2-4에 나타낸 바와 같이, 주름의 경사진 표면(64, 66)은 시트의 에지(23)에서 두껍게 코팅되고 그 사이의 중앙 밸리(68)는 본질적으로 코팅되지 않는다. 태양에 노출되는 것은 경사진 표면 뿐이다. 또한, 도 2에 가장 잘 나타낸 바와 같이, 코팅의 농도는 에지(23)로부터 먼 곳에서는 감소하여 다공성 시트를 더 욱 노출시킨다.

이러한 배치의 결과, 물이 다공성 기판을 통해 자유 에지까지 이동할 수 있고, 자유 에지에서 증기화를 위해 가장 고온 및 건조한 공기에 이용가능하면서도 시트 에지 및 자기-청소 항-조류 형성 작용에 대한 보호를 제공한다. 그리하여, 선행기술과 비교하여, 훨씬 많은 표면적이 고온 건조 공기의 증기 냉각을 위해 에지 부분(26)에 이용가능하다.

상기한 바와 같이, 본발명에 따라 사용되는 코팅은 물을 보유하지 않는데 물-불투과성이기 때문이다. 따라서, 물이 접촉 바디를 통해 분포되지 않으면 완전히 건조된다. 또한, 조류 포자는 코팅에 부착되지 않는데 코팅은 부드럽고 조류가 기판의 섬유 내에 서식하는 것을 허용하지 않기 때문이다. 또한, 에지에 있는 조류 포자는 물로 세척제거되거나 태양광에 노출될 수 없는 접촉 바디 내로 이동된다. 코팅은 또한 시트의 에지 부분에 자외선 보호를 제공한다.

이 목적으로 바람직한 코팅은 다음과 같이 조제될 수 있는 것으로 밝혀졌다:

라텍스 고무 아크릴 또는 플라스틱(즉 PVC) 65-70부;

카올린 또는 수화 알루미나 25-30부;

이산화티타늄 또는 카본블랙 1-5부;

실리콘 0.0001 내지 1부;

다른 조성도 또한 사용될 수 있다.

비록 본발명의 바람직한 구체예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하였지만, 본발명은 구체예 자체에만 한정되지 않고 본발명의 범위 또는 사상을 벗어남 없이 본 업계의 숙련자에 의해 다양한 변경 및 변조가 행해질 수 있음을 이해할 수 있다.

Claims (7)

1. 기체-액체 접촉 장치 내에서 사용되는 기체-액체 접촉 바디에 있어서, 상기 접촉 바디는 평행하게 배치된 교대의 시트 내에 주름을 가져 기체 및 액체에 대한 다수의 십자-횡단 채널을 형성하는 다수의 서로 마주보는 주름진 시트를 포함하고, 상기 접촉 바디는 공기 입구 에지 및 이 에지의 하류 쪽의 입구 에지 부분을 포함하는 공기 입구 측을 갖고, 상기 공기 입구 에지 부분은 수-불투과성 소수성 재료로 코팅되고 수-불투과성 소수성 재료의 농도범위는 상기 공기 입구 에지에서 최대이고 상기 공기 입구 부분 내에서 하류쪽으로 갈수록 감소하여 상기 시트의 공기에 대한 노출을 점차 증가시키는 기체-액체 접촉 바디.
2. 제 1항에 있어서, 상기 입구 에지 부분 내 상기 주름진 시트의 부분은 코팅되지 않은 기체-액체 접촉 바디.
3. 케이징, 기체 입구 측 및 기체 출구 측을 갖는 기체-액체 접촉 장치 내에서 사용되는 기체-액체 접촉 바디에 있어서, 상기 접촉 바디는 서로 마주 보고 서로 평행한 관계로 배치되고 케이징의 기체 입구 측에 인접하게 배치되도록 적응된 기체 입구 에지를 한정하는 다수의 주름진 시트, 및 기체 및 액체의 유통을 허용하는 상호교차하고 상호 교신하는 다수의 통로를 포함하고, 각 시트 내 주름은 접촉 바디를 통한 기체의 흐름의 주요 방향으로 굽어서 연장하고, 교대의 스트립 내 주름은 인접한 스트립 내 주름 쪽으로 굽어서 배치되고, 상기 시트는 기체 입구 에지 및 이 에지의 하류 쪽의 입구 에지 부분을 포함하고 상기 입구 에지 부분은 수-불투과성 소수성 재료로 코팅되고 수-불투과성 소수성 재료의 농도범위는 상기 기체 입구 에지에서 최대이고 상기 기체 입구 부분 내에서 하류쪽으로 갈수록 감소하여 상기 시트의 공기에 대한 노출을 점차 증가시키는 기체-액체 접촉 바디.
4. 제 3항에 있어서, 상기 코팅은 라텍스 고무, 아크릴 및 플라스틱으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 재료를 포함하는 기체-액체 접촉 바디.
5. 제 3항에 있어서, 상기 입구 에지 부분 내 상기 주름진 시트 부분은 코팅되지 않은 기체-액체 접촉 바디.
6. 서로 마주보는 다수의 주름진 시트를 포함하는 접촉 바디의 공기 입구 에지 부분을 코팅하는 방법에 있어서, 이 방법은 다음 단계들:

   다수의 코팅 분무 노즐과 마주보는 상기 공기 입구 에지 부분과 함께 상기 접촉 바디를 이 노즐에 대해 이동시키는 단계;

   상기 노즐을 상기 접촉 바디의 표면에 대해 굽어서 배치하는 단계; 및

   상기 접촉 바디 및 그의 공기 입구 부분쪽으로 액적 형태로 코팅 재료를 분무하는 단계;

   를 포함하고, 이에 의해 공기 입구 부분의 표면 상의 코팅의 농도는 노즐과 면하는 상기 바디의 표면에서 최대이고 상기 공기 입구 부분 내에서 하류쪽으로 갈수록 감소하여 상기 시트의 공기에 대한 노출을 점차 증가시키는 방법.
7. 제 6항에 있어서, 접촉 바디의 표면 쪽으로 굽어서 노즐을 향하도록 하는 단계를 포함하고, 이에 의해 주름 표면의 미리 결정된 부분만이 코팅으로 분무되고 다른 부분은 인접한 주름에 의해 분무로부터 봉쇄되는 방법.

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