KR20060083497A

KR20060083497A - 공기유동 통제부재를 갖는 직교류 냉각탑

Info

Publication number: KR20060083497A
Application number: KR1020050004215A
Authority: KR
Inventors: 서종대
Original assignee: 서종대
Priority date: 2005-01-17
Filing date: 2005-01-17
Publication date: 2006-07-21
Also published as: KR100645227B1

Abstract

본 발명은, 공기유동 통제부재을 갖는 직교류냉각탑에 관한 것으로서, 내부에 열교환 영역을 형성하여 열교환부를 수용하는 케이싱과; 열교환부 상부에 구성되며 고온의 냉각수를 열교환부의 상부면에 살수하는 살수부와; 살수부를 향해 고온의 냉각수를 유입시키는 냉각수유입관과; 케이싱의 상부에 구성되며 팬실린더와 다수의 팬날개로 구성되는 통풍팬과, 구동부로 구성되는 팬부와; 살수부의 하부에 구성되는 열교환부와; 열교환부의 급기측에 마련되는 루버와; 열교환부의 배기측에 마련되는 엘리미네이터와; 열교환부의 상부영역을 유동하는 공기를 통제하는 공기유동 통제부재와; 열교환부 하부에 배치되며 일영역에 냉각수유출구가 형성되는 배출집수통이 마련되는 집수조를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기유동 통제부재을 갖는 직교류냉각탑을 제공한다. 이에 의하여, 보다 강한 흡입력이 작용되는 열교환부의 상부영역에는 적량의 공기가 유동하도록 통제하고, 열교환부의 상부영역으로 유입되는 고온 배기의 재순환을 감소시키며, 열교환부의 상부영역과 하부영역 사이에 공기유동량 편차를 감소시키어 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.

직교류냉각탑, 필러, 냉각코일, 공기유동

Description

공기유동 통제부재을 갖는 직교류 냉각탑{cross flow cooling tower with air flow regulation members}

도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 공기유동 통제부재을 갖는 직교류냉각탑의 개략적인 측단면도,

도 2는 도 1의 개략적인 파단 정면도,

도 3은 도 1 주요부의 개략적인 확대 파단 사시도,

도 4는 본 발명의 제2실시 예에 따른 공기유동 통제부재을 갖는 직교류냉각탑의 개략적인 파단 정면도,

도 5는 본 발명의 제3실시 예에 따른 공기유동 통제부재을 갖는 직교류냉각탑의 개략적인 측단면도,

도 6은 도 5 주요부의 개략적인 확대 파단 사시도,

도 7은 본 발명의 제4실시 예에 따른 공기유동 통제부재을 갖는 직교류냉각탑의 개략적인 측단면도,

도 8은 도 7의 개략적인 파단 정면도,

도 9는 도 8 주요부의 개략적인 확대 파단 사시도,

도 10은 종래 직교류 냉각탑의 개략적인 측단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

1a, 1b, 1c, 1d : 공기유동 통제부재을 갖는 직교류냉각탑

5, 105 : 공기유동량상태 10a, 10b, 10c, 10d : 공기유동통제부재

11a, 11b, 11c: 공기유동구 12 : 결합부

13 : 보강절곡부 14 : 캐노피부

15 : 연통구 16 : 블레이드

17 : 차단부 18 : 경사부

19 : 프레임 20a, 20b,120 : 살수부

21, 121 : 살수수조 22, 27, 122 : 살수노즐

23, 123 : 배출디퓨셔 24, 124 : 살수영역

25 : 제1분배관 26 : 제2분배관

28, 128 : 바람막이판 30a, 30b, 130 : 열교환부

31 : 냉각코일 32 : 냉각유체유입구

33: 냉각유체유출구 40a, 40b, 140 : 루버

45, 145 : 엘리미네이터 50, 150 : 팬부

51, 151 : 흡출구 60a, 60b, 160 : 냉각수유입관

61, 161 : 냉각수유입구 62, 162 : 분배주관

63, 163 : 분기관 64 : 하부기둥관

65 : 상부기둥관 70, 170 : 집수조

71 : 배출집수통 72, 172 : 냉각수유출구

75 : 측부케이싱 76, 176 : 상부케이싱

80 : 순환펌프 81 : 냉각수유출관

90, 190 : 지지가대 100 : 직교류냉각탑

본 발명은, 냉각수를 냉각하거나 또는 냉매를 냉각 응축하는 직교류냉각탑에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공기유동 통제부재을 갖는 직교류냉각탑에 관한 것이 다.

일반적으로 공기조화설비 및 냉동. 냉장장치 등에서 운전되는 냉동기나 산업용 열교환기기는 제거되어야 하는 폐열을 수반하며, 이 폐열을 제거하기 위해서는 냉각매체를 이용하여 폐열을 대기로 방출하여야 한다. 냉각탑의 냉각방식은 피냉각 유체보다 온도가 낮은 대기상의 공기를 강제 대류시키어 현열냉각을 하는 공랭식 냉각과, 냉각수와 공기의 접촉에 의한 증발 잠열을 이용하여 냉각하는 증발식 냉각으로 구분되며, 증발냉각 방식의 냉각탑은 어떤 다른 냉각장치보다 냉각효과가 크고 경제적이기 때문에 널리 사용되고 있다.

통상의 냉각탑은, 공기는 수직상향으로 유동되고 냉각수는 수직하향으로 유동되는 대향류형(counter flow type)냉각탑과, 공기는 거의 수평으로 유동되고 냉각수는 수직하향으로 유동되는 직교류형(cross flow type) 냉각탑으로 구분되며, 냉각수의 유동 방식은, 냉각수와 공기가 개방된 충진재를 유동하면서 증발 열교환하는 개방식과, 냉각유체(냉각수 또는 냉매)가 관내로 유동하는 밀폐된 냉각코일의 외표면 상에 냉각수와 공기를 접촉시키면서 증발 열교환하는 밀폐식으로 나누어진다.

도 10은 종래 직교류 냉각탑의 개략적인 측단면도이다. 도시된 바와 같이,

종래의 직교류 냉각탑(100)은, 열교환 영역을 형성하며, 하단부는 집수조(170) 상부에 고정되고, 상부는 살수수조(121)의 상단부에 형성된 결합턱(미도시)에 결합되는 한쌍의 측부케이싱(미도시)과, 일측은 살수수조(121)의 상단부에 형성된 결합턱

(미도시)에 고정되고 타측은 루버(140) 상부를 지지하는 한쌍의 상부케이싱(176)이 마련되어 있다.

그리고 상부가 개구되는 통형상의 살수수조(121)와 살수수조(121)의 저부를 관통하여 마련되며 수두의 중력을 이용하여 냉각수를 살수하는 다수의 살수노즐

(122)과 냉각수를 살수수조(121)내로 균등하게 배출하는 배출디퓨저(123)로 구성되는 한쌍의 살수부(120)가 루버측 상부케이싱(176) 상부와 팬부(150) 하부를 지지부로하여 상호 대향하게 배치되어 있다.

또한 살수수조(121)의 일측 벽면에는 공기가 흡출구(151)로 우회 유동되는 것을 저지하고 살수영역(124)을 형성하는 바람막이판(128)이 장착되어 있다.

그리고 고온의 냉각수를 유입하는 냉각수유입구(161) 및 분배주관(162)과, 분배주관(162)으로 부터 분기되는 한쌍의 분기관(163)으로 구성되는 냉각수유입관

(160)이 배출디퓨저(123)에 결합되어 있다.

또한 상기 팬부(150)는 상호 대향하는 한쌍의 살수수조(121)의 상단부에 형성된 결합턱(미도시)을 결합부로 하여 결합되어 있다.

그리고 상기 한쌍의 살수수조(121) 저부에 형성된 살수영역(124) 하부에는 필러로 구성되는 열교환부(130)가 배치되어 있다.

또한 상기 한쌍 열교환부(130)의 급기측에는 공기유입을 안내하고 이탈되는 냉각수를 회수하는 루버(140)가 마련되고, 배기측에는 팬부(150)를 향해 비산되는 물방울을 회수하는 엘리미네이터(145)가 마련되어 있다.

상기 열교환부(130) 하부에는 열교환부(130)를 통해 열교환된 냉각수를 수집하며, 일영역에 일체하여 배출집수통(171)과 냉각수 유출구(172)를 형성하는 집수조(170)가 배치되어 있고, 집수조(170) 하부에는 냉각탑을 지지하는 지지가대(190)가 마련되어 있다.

이러한 구성에 의하여, 냉각수 유입구(161)로 유입된 고온의 냉각수는 냉각수유입관(162)과 분기관(163) 및 배출디퓨저(123)를 통하여 살수수조(121)에 유입되어 소정의 깊이로 저수하게 된다.

살수수조(121)에 저수된 고온의 냉각수는 다수의 살수노즐(122)을 통해 열교환부(130) 상부면에 살수되고 살수된 고온의 냉각수는 열교환부(130)내를 수직하향으로 유동하면서 공기와 접촉에 의하여 열교환되고 냉각된 냉각수는 집수조(170)에 집수 된다.

한편 루버(140)를 통해 유입된 공기는 거의 수평방향으로 열교환부(130)를 유동하면서 냉각수와 열교환을 마친후 엘리미네이터(145)를 거쳐 팬부(150)를 통해 외부로 배기된다.

그리고 집수조(170)에 집수된 냉각수는 배출집수통(171)과 냉각수유출구 (172)를 통해 냉각부하설비(미도시)로 공급되고 냉각부하설비(미도시)를 통해 열을 흡수한 고온의 냉각수는 냉각을 위하여 냉각수 유입구(141)로 다시 유입되며 이러한 순환 과정은 반복 된다.

이러한 종래의 직교류냉각탑(100)은, 공기와 냉각수의 균등한 유동과 접촉을 통하여 열교환되는 것을 기본으로 하여 설계되고 있지만, 공기유동상태(105)에서 개략적으로 나타낸 바와 같이, 직교류냉각탑(100) 구조의 특성상 팬부(150)의 흡출구(151)와 인접하여 보다 강한 흡입력이 작용되는 열교환부(130)의 상부영역에는 공기유동 전면적의 평균 설계 공기유동량보다 증가된 공기가 유동되고, 이에 편승하여 통풍팬을 통하여 외부로 배출된 일부의 고온 배기가 재순환되며, 특히 저기압 또는 편풍의 영향으로 배기 재순환이 극심할 경우에는 냉각탑 성능을 심각할 정도로 저하시킬 수있다.

그리고 공기유동상태(105)에서 개략적으로 나타낸 바와 같이, 흡출구(151)에서 열교환부(130)의 수직 거리가 멀어질 수록 흡입력의 둔화됨에 따라 열교환부(130)의 하부영역으로 갈수록 공기유동량이 감소됨으로서 하부영역에는 공기유동이 희박하거나 유동되지 않는 열교환 사각영역(dead area)이 발생될 수 있고, 살수부(120)을 통해 살수되는 냉각수는 열교환부(130)내에 열교환 수막을 형성하면서 거의 균등하게 유동되는 반면에, 열교환부(130)의 상부영역과 하부영역사이에 공기유동 편차로 열교환 접촉에 불균형이 발생되어 열교환 효율을 저하시키는 문제가 발생된다.

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 보다 강한 흡입력이 작용되는 열교환부의 상부영역에는 적량의 공기가 유동하도록 통제하고, 열교환부의 상부영역으로 유입되는 고온 배기의 재순환을 감소시키며, 열교환부의 상부영역과 하부영역 사이에 공기유동량 편차를 감소시키어 열교환 효율을 향상시킬 수 있는 공기유동 통제부재을 갖는 직교류냉각탑을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 공기유동 통제부재을 갖는 직교류냉각탑에 있어서, 내부에 열교환 영역을 형성하여 열교환부를 수용하는 케이싱(casing)과; 열교환부 상부에 구성되며 고온의 냉각수를 열교환부의 상부면에 살수하는 살수부(distribution part)와; 상기 살수부를 향해 고온의 냉각수를 유입시키는 냉각수유입관과; 상기 케이싱의 상부에 구성되며 팬실린더(fan cylinder)와 다수의 팬날개(fan blades)로 구성되는 통풍팬과, 구동부로 구성되는 팬부(fan part)와; 상기 살수부 하부에 구성되는 열교환부(heat exchanger)와; 상기 열교환부의 급기측에 마련되는 루버(louver)와; 상기 열교환부의 배기측에 마련되는 엘리미네이터(eliminator)와; 상기 열교환부의 상부영역을 유동하는 공기를 통제하는 공기유동 통제부재와; 상기 열교환부 하부에 배치되며 일영역에 냉각수유출구가 형성되는 배출집수통(sump)이 마련되는 집수조(basin)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기유동 통제부재을 갖는 직교류냉각탑을 제공한다.

여기서 상기 살수부는, 상부가 개구되는 통형상의 살수수조와, 살수수조의 저부를 관통하여 마련되며 수두의 중력을 이용하여 냉각수를 살수하는 다수의 살수노즐과, 유입되는 냉각수를 살수수조내로 균등하게 배출하는 배출디퓨저로 구성되는 중력살수식 살수부로 구성되는 것이 바람직하나, 상부 케이싱 내에 형성되는 살수영역으로 냉각수를 유입시키는 제1분배관과, 살수영역내에서 제1분배관으로부터 분기되어 소정의 간격으로 배치되는 제2분배관과, 제2분배관에 결합되는 다수의 살수노즐로 구성되는 가압 살수식 살수부로도 구성할 수 있다.

그리고 살수수조에는, 살수영역을 형성하기 위하여 외측과 내측 벽면에 바람막이판을 더 포함하여 구성할 수도 있다.

다음으로 상기 냉각수 유입관은, 냉각수유입구와 냉각수유입관으로부터 분기되어 배출디퓨저에 연결되는 분기관을 더 포함하여 구성하는 외장형 냉각수유입관이 바람직 하나, 냉각탑의 미관 향상과 지지부재의 감소를 위하여, 배출집수통 바닥을 연통하여 하부기둥관과 상부기둥관이 플랜지로 조립되어 냉각탑 중앙에 기립 배치되며, 하부기둥관에는 냉각수유입구가 형성되고, 상부기둥관의 소정 위치에는 제1분배관과 연결되는 분기관을 더 포함하여 구성하는 내장형 냉각수유입관으로도 구성할 수 있다.

다음으로 팬실린더와 다수의 팬날개로 구성되는 통풍팬과, 구동부로 구성되는 팬부에 있어서,

상기 구동부는, 구동모터와, 브래킷이 형성된 베어링블럭에 수용된 구동축(driving shaft)의 일단부에는 팬플리(fan pulley)가 구성되고, 타단부는 다수의 팬날개를 결합하는 허브(hub)가 수용 결합되는 벨트드라이버(belt-driver)로 구성 되는 것이 바람직하다.

여기서 상기 구동부는, 구동모터와 감속기와 구동축으로 구성할 수도 있고, 통풍팬과 직결되는 감속모터(geared motor) 또는 저속모터(low speed motor) 만으로도 구성할 수도 있다.

그리고 상기 구동모터 축에 결합된 모터플리와 벨트드라이버에 구성된 팬플리에는 구동벨트가 걸리는 것이 바람직하다.

여기서 상기 구동벨트의 회전영역에는 안전유지와 습기유입을 감소하는 벨트커버를 더 포함하여 구성할 수도 있다.

또한 상기 구동모터에는, 벨트의 장력을 조절할 수 있는 조절수단(조절볼트, 이동 후판 등)과 장공의 볼트공이 형성되는 구동부지지부재를 더 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.

상기 벨트드라이버에는, 중심잡기 이동을 할수 있는 장공이 형성된 구동부지지부재를 더 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 구동모터를 지지하는 구동부지지부재는, 팬실린더의 상부 또는 측부에 고정되는 것이 바람직하나, 내장형 냉각수유입관의 상단부에 구동부지지부재를 고정하는 지지브래킷을 더 포함하여 구성할 수도 있다.

또한 상기 벨트드라이버를 지지하는 구동부지지부재는 팬실린더의 상부에 고정되는 것이 바람직하나, 내장형 냉각수유입관의 상단부에 구동부지지부재를 고정하는 지지브래킷을 더 포함하여 구성할 수도 있다.

다음으로 상기 열교환부는, 개방식 열교환부에서는 물과 공기를 접촉시키며 열교환시키는 필러(fillers)로 구성하는 것이 바람직하고, 밀폐식 열교환부에서는 관내로 냉각유체(냉각수, 냉매 등)가 유동되고 관외표면 상에는 냉각수와 공기가 접촉하며 열교환하는 밀폐식 냉각코일을 구성하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 필러는, 급기 방향의 외측 단부와 일체하여 루버가 형성되고, 배기 방향의 내측 단부에는 엘리미네이터를 일체하여 형성하는 것이 바람직하나, 별개의 루버와 엘리미네이터를 구성할 수도 있다.

또한 상기 냉각코일은, 냉각유체유입구가 형성된 헤더(header)와, 냉각유체유출구가 형성된 헤더와, 각 헤더에 결합되는 냉각코일로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 밀폐식 열교환부는, 열교환 효율을 향상시키기 위하여 밀폐형 냉각코일 하부 또는 상부, 복수로 설치되는 중간부에는 살수되는 냉각수를 냉각하는 필러로 더 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 밀폐식 열교환부는, 집수조내의 냉각수를 유동시키어 살수노즐을 통해 냉각코일의 표면상으로 살수하여 열교환시키고 필러를 통하여 냉각되어 집수된 냉각수를 다시 순환시키는 냉각수 순환펌프를 더 포함하여 구성할 수도 있다.

다음으로 상기 공기유동 통제부재는, 흡출구와 인접하여 보다 강한 흡입력이 작용되는 열교환부의 상부영역으로 과도하게 유동되는 공기량을 적량으로 감소시키고, 이에 비례하여 통풍팬의 흡입력을 열교환부의 하부영역으로 확대하여 열교환부의 상부영역과 하부영역사이에 공기유동량 편차를 감소시키는 것이 바람직하다.

그리고 열교환부의 상부영역과 하부영역사이에 공기유동 편차를 감소시키기 위해서는 보다 강한 흡입력이 작용되는 열교환부의 상부영역을 구획하여 과도한 공기량이 유동되지 않도록 공기유동 면적을 감소시키는 것이 바람직하다.

여기서 상기 열교환부의 상부영역은 열교환부의 상단부에서 하부방향으로 대략 열교환부 높이의 1/3 내로 범위를 두는 것이 바람직하나, 구성에 따라 상부영역의 높이는 증감될 수도 있다.

그리고 상기 열교환부의 상부영역을 유동하는 적량의 유동공기는, 열교환부의 공기유동 전면적을 유동하는 설계 공기유동량을 100 %로 했을때, 공기유동 통제 부재가 열교환부의 공기유동 전면적을 30 %를 커버했을 경우, 30 %에 해당하는 공기유동량이라고 간주할 수 있다.

상기 공기유동 통제부재는, 열교환부 상부영역으로 적량의 공기를 균등하게 유동시키는 다수의 공기유동구를 더 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.

여기서 상기 공기유동구는 다수의 관통공으로 구성되는 것이 바람직하나, 블레이드와 블레이드사이에 형성되는 간극으로도 구성할 수 있다.

그리고 상기 공기유동구는, 흡출구의 흡입력과 대응하하기 위하여 최하부에 형성된 공기유동구에서 상부 방향으로 갈수록 공기유동구의 수직간격이 점차적으로 좁아지도록 구성하는 것이 바람직하다.

또한 상기 공기유동구는, 흡출구의 흡입력과 대응하하기 위하여 최하부에 형성된 공기유동구에서 상부 방향으로 갈수록 공기유동구의 크기를 점차적으로 작아지도록 구성할 수도 있다.

상기 공기유동 통제부재는, 공기유동 통제부재를 통한 공기가 열교환부의 상 부영역으로 골고루 유동되도록 루버의 측면(또는 열교환부 측면)과 소정의 공기유동 간격을 갖고 배치되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 공기유동 통제부재는, 상단부는 살수수조의 결합턱 또는 상부 케이싱의 저부에 결합되는 결합부(플랜지 또는 브래킷)가 형성되고, 양측 단부에는

측부케이싱과 결합되는 결합부(플랜지 또는 브래킷)를 형성하며, 하단부에는 열교환부(또는 루버) 측면과 소정의 공기유동 간격을 형성하며 하단부의 강도를 보강하는 보강절곡부가 마련되고, 열교환부와 대응하는 면에는 원형, 각형, 다각형 등 다양한 형상으로 이룰 수 있는 관통구로 구성되는 다수의 공기유동구를 갖는 다공판 구조의 공기유동 통제부재가 바람직하나, 관통구로 구성되는 다수의 공기유동구의 전면에는 공기가 거의 수직상향으로 유입되고 열교환부를 향하는 햇빛을 차단하며 열교환부가 외부에서 노출되지 않도록 은폐하는 캐노피(canopy)부를 더 포함하여 구성할 수 있다.

여기서 상기 공기유동 통제부재는, 섬유강화플라스틱(fiberglass reinforced plastic)등 합성수지재 일 경우에는 사출 또는 압출 등의 성형방식으로 형상할 수 있고 철재일 경우에는 프레스와 천공으로 형상할 수 있다.

그리고 상기 공기유동 통제부재는, 일측 단부에는 소정의 높이로 수직 돌출된 차단부가 형성되고 타측에는 공기를 안내하고 외부로 이탈되는 냉각수를 회수하는 경사부를 일체하여 형성하는 블레이드와, 블레이드의 양측 단부를 고정하는 프레임과, 다수로 배치되는 블레이드 사이에 형성되는 간극을 공기유동구로 구성하는 블레이드 구조의 공기유동 통제부재로도 구성할 수 있다.

여기서 상기 블레이드 구조의 공기유동 통제부재는 열교환부의 상부영역만 커버하는 구조로 적용하는 것이 바람직하나, 열교환부의 상부영역과 대응하는 루버에 일체하여 구성할 수도 있다.

또한 상기 공기 유동 통제부재는, 살수수조의 외측 결합턱과 상호 대향하는측부케이싱을 지지부로하여 공기를 유입하는 루버 외측과 인접하게 구성하는 것이 바람직하나, 살수수조의 내측 결합턱과 상호 대향하는 측부케이싱을 지지부로하여 공기가 배출되는 엘리미네이터 외측 또는 내측과 인접하게 구성할 수도 있고, 상부케이싱 저부와 상호 대향하는 측부케이싱을 지지부로하여 엘리미네이터 내측 또는 외측과 인접하게 구성할 수도 있으며, 이경우 상부케이싱의 측판과 공기유동 통제부재 사이에는 살수영역이 형성된다.

다음으로 상기 집수조 저부에는 냉각탑을 지지하는 지지가대를 더 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대한 바람직한 여러 실시예를 설명하기로 한다.

설명에 앞서, 첨부도면에는 부호기입의 편의상 한쌍으로 구성되는 구성요소에 대하여 어느 한측의 구성요소에서 만 부호기입을 하였으나 부호가 기입되지 않은 구성요소도 후술할 상세한 설명과 같이 부호를 기입한 구성요소와 동일하다는 것을 전제에 두며, 여러 실시 예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일 부호를 적용하여 대표적으로 일실시 예에서만 설명하고, 그 외의 실시 예에서는 일실시 예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 공기유동 통제부재을 갖는 직교류냉각탑의 개략적인 측단면도이고, 도 2는 도 1의 개략적인 파단 정면도이며, 도 3은 도 1 주요부의 개략적인 확대 파단 사시도이다. 이들 도면에서 도시된 바와 같이, 공기유동 통제부재을 갖는 직교류냉각탑(1a)은, 내부에 열교환 영역을 형성하여 열교환부를 수용하는 케이싱(75)과; 열교환부(30a) 상부에 구성되어 고온의 냉각수를 열교환부의 상부면에 살수하는 살수부(20a)와; 살수부(20a)를 향해 고온의 냉각수를 유입시키는 냉각수유입관(60a)과; 케이싱(75) 상부에 구성되며 팬실린더(미도시)와 다수의 팬날개(미도시)로 구성되는 통풍팬(미도시)과, 구동부(미도시)로 구성되는 팬부(50)와; 살수부(20a) 하부에 구성되는 열교환부(30a)와; 열교환부(30a)의 급기측에 마련되는 루버(40a)와; 열교환부의 배기측에 마련되는 엘리미네이터(45)와; 열교환부(30a)의 상부영역을 유동하는 공기를 통제하는 공기유동 통제부재(10a)와; 열교환부(30a) 하부에 배치되며 일영역에 냉각수유출구(72)가 형성되는 배출집수통(71)이 마련되는 집수조(70)를 포함한다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 공기유동 통제부재을 갖는 직교류냉각탑(1a)은, 열교환 영역을 형성하며, 하단부는 집수조(70) 상부에 고정되고, 상부는 살수수조 (21)의 상단부에 형성된 결합턱(미도시)에 결합되는 한쌍의 측부케이싱(75)이 마련되어 있다.

그리고 상부가 개구되는 통형상의 살수수조(21)와 살수수조(21) 저부를 관통하여 마련되며 수두의 중력을 이용하여 냉각수를 살수하는 다수의 살수노즐(22)과 냉각수를 살수수조(21)내로 균등하게 배출하는 배출디퓨저(23)로 구성되는 한쌍의 살수부(20a)가 측부케이싱(75) 상단부에 상호 대향하게 결합되어 있다.

또한 살수수조(21)의 내측벽과 외측벽에는 공기가 흡출구(51)로 우회유동되는 것을 저지하고 살수영역(24)을 형성하는 한쌍의 바람막이판(28)이 장착되어 있다.

그리고 고온의 냉각수를 유입하는 냉각수유입구(61) 및 분배주관(62)과, 분배주관(62)으로 부터 분기되는 한쌍의 분기관(63)으로 구성되는 냉각수유입관(60a) 이 배출디퓨저(23)에 결합되어 있다.

다음으로 팬실린더(미도시)와 다수의 팬날개(미도시)로 구성되는 통풍팬(미도시)과, 구동모터(미도시)와 벨트드라이버(미도시)로 구성되는 구동부(미도시)와, 구동부(미도시)를 지지하는 구동부지지부재(미도시)를 더 포함하여 구성하는 팬부 (50)가 상호 대향하게 배치된 살수수조(21)의 상단부에 형성된 결합턱에 결합되어 있다.

다음으로 상기 살수수조(21) 저부에 형성된 살수영역(24) 하부에는 필러로 구성되는 열교환부(30a)가 집수조(70)에 지지되어 배치되어 있다.

그리고 상기 열교환부(30a)의 외측과 일체하여 공기유입을 안내하고 이탈되는 냉각수를 회수하는 루버(40a)가 마련되고, 내측에는 팬부(50)를 향해 비산되는 물방울을 회수하는 엘리미네이터(45)가 마련되어 있다.

다음으로 상부와 양측부에는 다수의 볼트공을 형성하는 결합부(12)가 형성되고, 하단부에는 공기유동 간격을 형성하며 하단부의 강도를 보강하는 보강절곡부 (13)가 마련되며, 열교환부(30a)의 상부영역과 대응하는 면에 형성되는 관통구(미 도시)로 구성되는 다수의 공기유동구(11a)를 갖는 다공판 구조의 공기유동 통제부재가 살수수조(21)의 상단부에 형성된 결합턱과 측부케이싱(75)의 양측단부를 결합부로하여 조립되어 있다.

여기서 상기 공기유동 통제부재(10a)는 루버의 공기유입측과 소정의 공기유동 간격을 두고 조립된다.

그리고 상기 공기유동구(11a)는, 흡출구(51)의 흡입력과 대응하기 위하여 최

하부에 형성된 공기유동구(11a)에서 상부 방향으로 갈수록 공기유동구(11a)의 수직 배치 간격이 점차적으로 좁아지도록 구성할 수 있다.

또한 도면상에는 일정한 크기를 같는 거의 직사각형 형상으로 관통되는 공기유동구(11a)와, 공기유동구(11a)의 수직 및 수평간격을 일정하게 도시하였으나 공기유동구(11a)의 관통공 형상과 크기, 수직 및 수평 배치간격은 설계에 따라 다양하게 적용할 수 있다.

다음으로 집수조(70) 하부에는 냉각탑(1a)을 지지하는 지지가대(90)를 더포함하여 마련하고 있다.

이하 에서는, 상기 주요구성에 대한 작용을 설명하기로 한다.

냉각수유입구(61)를 통하여 유입된 고온의 냉각수는 살수수조(21)에 구성된 살수노즐(22)을 통하여 살수영역(24)내에서 열교환부(30a) 상부면에 살수되고 살수된 냉각수는 열교환부(30a)내에서 하향 유동된다.

그리고 열교환부(30a) 상부영역에 구성된 공기유동 통제부재(10a)의 공기유동구(11a)를 거쳐 유입된 공기는 공기유동 통제부재(10a)와 대응하는 루버(40a)를 통해 열교환부(30a)의 상부영역으로 유동되고, 공기유동 통제부재(10a)의 하단부와 열교환부(30a)의 하단부 사이의 비통제영역을 통하여 루버(40a)로 유입되는 공기는 비통제영역과 대응하는 열교환부(30a)의 영역으로 유동하면서 수직하향으로 유동되는 냉각수와 접촉하여 열교환하며, 열교환을 마친 고온의 공기는 엘리미네이터(45)를 거쳐 통풍팬(미도시)을 통해 외부로 배기된다.

한편 흡출구(51)와 인접하여 보다 강한 흡입력이 작용되는 열교환부(30a)의 상부영역을 통하여 과도한 공기량이 유동되지 않도록 공기유동 통제부재(10a)가 공기유동량을 통제를 함으로서 통풍팬의 흡입력이 열교환부(30a)의 하부영역으로 확대되어 비통제영역을 유동하는 공기량이 증가되어 열교환부(30a)로 유동된다.

그리고 열교환부(30a)를 유동하면서 냉각된 냉각수는 집수조(70)로 집수되어 배출집수통(71)과 냉각수유출구(72)를 통해 냉각부하설비(미도시)로 유동되고 냉각부하설비에서 열교환한 고온의 냉각수는 냉각탑(1a)으로 재순환하여 냉각하고 냉각된 냉각수를 다시 냉각부하설비로 유동시키는 순환 과정이 반복된다.

이에 따라, 흡출구(51)와 인접하여 보다 강한 흡입력이 작용되는 열교환부(30a)의 상부영역에는 공기유동 통제부재(10a)를 통하여 적량의 공기량이 유동되도록 통제함으로서, 이에 상응하는 고온 배기의 재순환을 감소시키고, 공기유동량상태(5)에서 개략적으로 나타낸 바와 같이, 통풍팬의 흡입력이 열교환부(30a)의 하부영역으로 확대되어 흡입력이 미치지 못해 공기가 희박하게 유동되거나 유동되지 않는 열교환 사각영역의 해소와 비통제영역을 통하여 유동되는 공기량이 증가되어 열교환부(30a)의 상부영역과 하부영역사이에 공기유동 편차를 감소시킴으로서 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 제2실시 예에 따른 공기유동 통제부재을 갖는 직교류냉각탑의 개략적인 파단 정면도이다. 도면에서 도시된 바와 같이, 전술한 제1실시 예와는 달리, 공기유동 통재부재를 갖는 직교류 냉각탑(1b)은, 상부와 양측부에는 다수의 볼트공을 형성하는 결합부(12)가 형성되고, 하단부에는 공기유동 간격을 형성하며 하단부의 강도를 보강하는 보강절곡부(13)가 마련되며, 열교환부(30a)와 대응하는 면에는 외측으로 캐노피부(14)를 더 포함하는 다수의 관통공으로 구성되는 공기유동구(11b)를 갖는 다공판 구조의 공기유동 통제부재(10b)가 살수수조(21)의 결합턱(미도시)과 측부케이싱(75) 양측단부를 결합부로 하여 결합되어 있다.

여기서 캐노피부(14) 및 관통공의 형상과 크기, 수직 및 수평배치 간격은 설계에 따라 다양하게 적용할 수 있다.

이하 에서는, 제1실시예와 다른 주요 구성에 대한 작용에 대하여 설명하기로 한다.

공기유동구(11b)를 커버하여 일체하게 형성되는 캐노피부(14)는 공기를 거의 수직상향으로 유입시킴으로서 하향으로 유동되는 고온배기의 유입을 방해하는 효과가 있고, 루버(40a) 및 열교환부(30a)를 향하는 햇빛을 차단하여 경화 손상을 저감할 수 있으며, 루버(40a) 및 열교환부(30a)가 외부에서 노출되지 않도록 은폐하여 미관을 향상시킬 수 있으고, 냉각탑(1b)내로 빗물이나 눈이 침입되는 것을 저지할 수 있다.

도 5는 본 발명의 제3실시 예에 따른 공기유동 통제부재을 갖는 직교류냉각 탑의 개략적인 측단면도이고, 도 6은 도 5 주요부의 개략적인 확대 파단 사시도이다. 이들 도면에서 도시된 바와 같이, 전술한 실시 예와는 달리, 공기유동 통재부재를 갖는 직교류냉각탑(1c)은, 열교환 영역을 형성하며 중앙영역에는 흡출구(51)가 마련되고 루버(40b)측 양단부와 일체하여 하단부가 내향절곡되는 측판(미도시)이 형성되는 상부케이싱(76)이 마련되어 있다.

다음으로 상기 엘리미네이터(45)와 인접한 상기 상부케이싱(76)의 저부에는 다공판 구조의 공기유동 통제부재(10c)가 고정되어 있다.

여기서 상기 공기유동 통제부재(10c)의 일영역에는 후술할 제1분배관(25)과 분기관(63)을 결합하는 연통구(15)와 플랜지 볼트공(미도시)을 더 포함하여 마련하고 있다.

그리고 상기 케이싱(76)의 양단부와 일체하여 형성된 측판(미도시)과 공기유동 통제부재(10c) 사이에는 살수영역(24)이 형성되어 있다.

다음으로 냉각수를 유입하는 제1분배관(25)과, 제1분배관(25)으로부터 소정의 간격으로 분기되는 제2분배관(26)과, 제2분배관(26)에 결합되는 다수의 살수노즐(22)로 구성되는 살수부(20b)가 살수영역(24)내에 수용 배치되어 있다.

다음으로 하부기둥관(64)과 상부기둥관(65)으로 조립되며, 하부기둥관(64)에는 상단부에 구성되는 플랜지(미도시) 및 하단부에 구성되는 기초체결판(미도시)과 하부기둥관(64)에서 분기하여 형성되는 냉각수유입구(61)가 구성되고, 상단부가 폐쇄되는 상부기둥관(64)에는 하단부에 형성되는 플랜지(미도시)와, 상부 소정의 위치에서 분기하여 제1분배관(25)과 결합하는 한쌍의 분기관(63)으로 구성되는 내 장형 냉각수유입관(60b)이 배출집수통(71)의 바닥을 연통하여 냉각탑(1c) 중앙에 기립 배치되어 있다.

여기서 상기 하부기둥관(64)과 상부기둥관(65)의 조립은 플랜지 볼트공(미도시)과 냉각수 유동 연통구(미도시)가 형성된 배출집수통(71) 바닥을 사이에 두고 가스켓(미도시)을 삽입하여 각 기둥관(64, 65)의 플랜지를 맞대고 볼트체결 함으로서 완성된다.

그리고 상기 냉각수유입구(61)과 냉각수유출구(72) 사이에는 냉각수유출관

(81)이 연결되고 냉각수유출관(81)의 소정 위치에는 집수조(70)내의 냉각수를 살수

부(20b)로 순환시키는 순환펌프(80)가 설치되어 있다.

다음으로 상기 상부케이싱(76)에 형성된 흡출구(51)와 연통하여 팬부(50)가 고정되어 있다.

다음으로 상기 살수영역(24) 하부에는 냉각코일(61)과, 냉각코일(31)의 상단부를 결합하며 냉각유체유입구(32)를 형성하는 유입헤더(미도시)와, 냉각코일(31)의 하단부를 결합하며 냉각유체유출구(33)를 형성하는 유출헤더(미도시)로 구성되는 열교환부(30b)를 더 포함하여 마련하고 있다.

그리고 상기 열교환부(30b)의 하부에는 열교환부(30b)를 통과한 냉각수를 냉각하며 하단부가 집수조(70)의 수면내로 침지하여 지지부재(미도시) 상에 지지되는 필러로 구성된 열교환부(30a)가 배치되어 있다.

또한 상기 열교환부(30a, 30b)의 급기측에는 공기유입을 안내하고 냉각탑 외부로 이탈되는 물방울을 회수하는 루버(40b)가 구성되고 배기측에는 비산되는 물방 울을 회수하는 엘리미네이터(45)가 마련되어 있다.

여기서 상기 루버(40b)와 엘리미네이터(45)는 열교환부(30a, 30b)와 별개로 구성된다.

이하 에서는 전술한 실시 예와 다른 상기 주요구성에 대한 작용을 설명하기로 한다.

순환펌프(80)의 작용에 의하여 냉각수유출관(81)을 통해 유입되는 냉각수는 살수영역(24)내에서 상부에 구성된 열교환부(30b)와 하부에 구성된 열교환부(30a)를 향하여 살수되어 하향으로 유동된다.

한편 통풍팬(미도시)의 작용에 의하여 열교환부(30b) 상부영역과 대응하는 루버(40b)를 통해 유입된 공기는 열교환부(30b) 상부영역을 유동하면서 수직하향으로 유동되는 냉각수와 접촉하여 열교환하며, 열교환을 마친 고온의 공기는 공기유동 통제부재(10c)와 엘리미네이터(45)를 거쳐 통풍팬(미도시)을 통해 외부로 배기된다.

이때 공기유동 통제부재(10c)에 형성된 다수의 공기유동구(11a)가 열교환부(30b) 상부영역을 유동하는 공기량을 통제함으로서 열교환부(30b) 상부영역으로 는 적량의 공기가 유입되게 된다.

그리고 통풍팬(미도시)의 작용에 의하여 공기유동 통제부재(10c)의 하단부와 열교환부(30a, 30b)의 하단부 사이의 비통제영역으로 유입되는 공기는 비통제영역과 대응하는 열교환부(30a, 30b)의 영역으로 유동하면서 수직하향으로 유동되는 냉각수와 접촉하여 열교환하며, 열교환을 마친 고온의 공기는 엘리미네이터(45)를 거 쳐 통풍팬(미도시)에 의하여 외부로 배기된다.

이어서 열교환부(30b)의 상단에 구성된 냉각유체유입구(32)를 통해 유입된 냉각유체는 냉각코일내(31)내로 유동하면서 냉각(또는 응축)되어 열교환부(30b)의 하단에 구성된 냉각유체유출구(33)를 통해 부하설비(미도시)로 유동되고 부하설비에서 열교환한 고온의 냉각유체는 냉각탑(1c)으로 재순환하여 냉각(또는 응축)되고 다시 부하설비로 유동시키는 순환 과정이 반복된다.

이에 따라, 밀폐 냉각코일(31)로 구성되는 열교환부(30b)를 적용함으로서 대기가 심하게 오염된 지역에서 대기와 격리하여 냉각유체를 냉각(냉각코일 외표면으로 공기와 냉각수가 유동되는 간접 증발냉각)시킬 수 있는 공기유동 통제부재를 갖는 직교류 냉각탑을 제공할 수 있다.

그리고 냉각수의 냉각은 물론 냉매가스를 응축시키는 직교류냉각탑으로도 용이하게 적용할 수 있다.

또한 밀폐 냉각코일(31)로 구성되는 열교환부(30b)하부에 구성되며, 필러로 구성되는 열교환부(30a)는, 열교환부(30b)를 통해 공기와 열교환하여 온도가 높아진 고온의 냉각수를 냉각하여 순환펌프(80)를 통해 살수부(20b)로 순환시킴으로서 열교환부(30b)의 냉각효율을 향상시킬 수 있다.

도 7은 본 발명의 제4실시 예에 따른 공기유동 통제부재을 갖는 직교류냉각탑의 개략적인 측단면도이고, 도 8은 도 7의 개략적인 파단 정면도이며, 도 9는 도 8 주요부의 개략적인 확대 파단 사시도이다. 이들 도면에서 도시된 바와 같이, 전술한 실시 예와는 달리, 공기유동 통재부재를 갖는 직교류 냉각탑(1d)은, 상기 열 교환부(30b)의 상부영역과 대응하는 일측 단부에는 소정의 높이로 수직 돌출된 차단부(17)가 형성되고 타측에는 공기를 안내하고 외부로 이탈되는 냉각수를 회수하는 경사부(18)를 일체하여 형성하는 블레이드(16)와, 블레이드(16)의 양측 단부를 고정하는 프레임(19)과, 소정의 간격으로 배치되는 다수의 블레이드(16) 사이에 형성되는 간극으로 구성되는 공기유동구(11d)를 갖는 블레이드 구조의 공기유동 통제부재(10d)가 상부케이싱(76) 저부와 루버(40b) 상부 사이에 고정되어 있다.

여기서 상기 블레이드식 공기유동 통제부재(10d)는 루버(40b)와 일체하여 루버(40b)의 상부영역에 구성할 수도 있다.

그리고 상기 공기유동구(11c)는, 흡출구(51)의 흡입력과 대응하기 위하여 최하부에 형성된 공기유동구(11c)에서 상부 방향으로 갈수록 공기유동구(11c)의 수직 배치 간격이 점차적으로 좁아지도록 구성할 수 있다.

또한 공기유동을 통제하는 간극을 형성하는 블레이드의 구조와 형상은 다양하게 적용할 수 있다.

열교환부(30a) 상부영역에 구성된 공기유동 통제부재(10d) 통하여 유입된 공기는 경사부(18)를 따라 안내되어 공기유동 통제부재(10d)와 대응하는 열교환부(60a)의 상부영역으로 유동되고, 열교환부(60a)의 상부영역에서 외측으로 이탈되는 냉각수는 경사부(18)의 안내에 따라 냉각탑(1d)내로 회수된다.

이때 공기유동 통제부재(10d)에 구성된 다수의 공기유동구(11c)를 통하여 적 량의 공기가 열교환부(60a)로 유동되고, 과도한 공기유입을 저지함으로서 통풍팬의 흡입력은 열교환부(60a)의 하부로 확대된다.

한편 루버(40b)를 통하여 공기유동 통제부재(10d)의 하단부와 열교환부(30a)의 하단부 사이의 비통제영역으로 유입되는 공기는 비통제영역과 대응하는 열교환부(30a)의 영역으로 유동하면서 수직하향으로 유동되는 냉각수와 접촉하여 열교환하며, 열교환을 마친 고온의 공기는 엘리미네이터(45)를 거쳐 통풍팬(미도시)을 통해 외부로 배기된다.

이에 따라, 열교환부(60a)의 상부영역을 유동하는 공기량을 통제할 수 있고, 공기유동 통제부재(10d)를 루버(40b)와 유사하게 구성함으로서 루버측 외관을 유지할 수 있다.

전술한 실시 예에서는 공기가 양측에서 유입되는 양흡입 구조의 공기유동 통제부재를 갖는 직교류냉각탑에 대하여 대표적인 예로 상술하였으나, 편흡입 구조의 공기유동 통제부재를 갖는 직교류냉각탑으로도 적용할 수 있다.

그리고 전술한 실시 예에서는 냉각수를 냉각하는 공기유동 통제부재를 갖는 직교류냉각탑에 대하여 상술하였으나, 냉매를 응축하는 공기유동 통제부재를 갖는 직교류냉각탑으로도 적용할 수 있음은 물론이다.

또한 전술한 실시 예에서는 다공판 구조의 공기유동 통제부재와, 블레이드 구조의 공기유동 통제부재에 대하여 바람직한 실시 예로 상술하였으나, 열교환부의 상부영역에 공기유동량을 통제하는 다른 방식의 공기유동 통제부재로도 적용할 수 있다.

본 발명의 기술적 구성은 냉각탑 기술분야에 다양하게 적용할 수 있음으로, 상기 기술된 실시예에 한정하지 않으며, 본 발명의 범위는 후술할 특허청구범위에 기재된 청구범위에 의해서만 제한될 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 보다 강한 흡입력이 작용되는 열교환부의 상부영역에는 적량의 공기가 유동하도록 통제하고, 열교환부의 상부영역으로 유입되는 고온 배기의 재순환을 감소시키며, 열교환부의 상부영역과 하부영역 사이에 공기유동량 편차를 감소시키어 열교환 효율을 향상시킬 수 있는 공기유동 통제부재을 갖는 직교류냉각탑을 제공한다.

Claims

공기유동 통제부재을 갖는 직교류냉각탑에 있어서,

내부에 열교환 영역을 형성하여 열교환부를 수용하는 케이싱과;

상기 열교환부 상부에 구성되며 고온의 냉각수를 열교환부의 상부면에 살수하는 살수부와;

상기 살수부를 향해 고온의 냉각수를 유입시키는 냉각수유입관과;

상기 케이싱의 상부에 구성되며 팬실린더와 팬날개로 구성되는 통풍팬과, 구동부로 구성되는 팬부와;

상기 살수부의 하부에 구성되는 열교환부와;

상기 열교환부의 급기측에 마련되는 루버와;

상기 열교환부의 배기측에 마련되는 엘리미네이터와;

상기 열교환부의 상부영역을 유동하는 공기를 통제하는 공기유동 통제부재와;

상기 열교환부 하부에 배치되며 일영역에 냉각수유출구가 형성되는 배출집수통이 마련되는 집수조를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기유동 통제부재을 갖는 직교류냉각탑.
제1항에 있어서,

상기 살수부는, 케이싱의 상부에 마련되어 냉각수를 저수하는 통형상의 살수 수조와, 상기 살수수조의 저부를 관통하여 마련되는 다수의 살수노즐로 구성된 중력 살수식 살수부와,

상기 케이싱 내에 형성되는 살수영역에 마련되며, 냉각수를 유입 및 분배하는 분배관과, 분배관에 결합되는 다수의 살수노즐로 구성된 가압 살수식 살수부 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 공기유동 통제부재을 갖는 직교류냉각탑.
제1항에 있어서,

상기 열교환부는, 공기와 냉각수가 교차 유동하며 열교환하는 직교류 필러와, 공기와 냉각수가 관외 표면으로 유동하면서 열교환하고 냉각유체는 관내로 유동하는 밀폐 냉각코일 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 공기유동 통제부재을 갖는 직교류냉각탑.
제1항에 있어서,

상기 공기유동 통제부재는, 상부와 양측부에는 결합부가 형성되고 하단부에는 보강절곡부가 마련되며, 열교환부의 상부영역과 대응하는 면에 형성되는 관통공으로 구성되는 다수의 공기유동구를 갖는 다공판 구조의 공기유동 통제부재와,

상기 열교환부의 상부영역과 대응하는 일측 단부에는 소정의 높이로 수직 돌출된 차단부가 형성되고 타측에는 공기를 안내하고 외부로 이탈되는 냉각수를 회수하는 경사부를 일체하여 형성하는 블레이드와, 블레이드의 양측 단부를 고정되는 프레임과, 소정의 간격을 두고 배치되는 다수의 블레이드간에 형성되는 간극으로 구성되는 공기유동구를 갖는 블레이드 구조의 공기유동 통제부재 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 공기유동 통제부재을 갖는 직교류냉각탑.
제4항에 있어서,

상기 공기유동구 전면에는, 캐노피부를 더 포함하여 형성하는 것을 특징으로 하는 공기유동 통제부재을 갖는 직교류냉각탑.
제1항에 있어서,

상기 공기유동 통제부재는, 상기 열교환부의 급기측과, 배기측 중 어느 한곳에 구성되는 것을 특징으로 하는 공기유동 통제부재을 갖는 직교류냉각탑.