KR20130001210U - 물 튀김 방지용 루버 틀 - Google Patents

Abstract

본 고안은 냉각탑에 사용하는 루버(비늘 창살로 불리기도 함)에 관한 것으로, 냉각탑 내부의 냉각수가 루버를 통과하여 외부로 튀지 못하도록 내부 루버 및 외부 루버를 설치하고, 특히 루버 내부에서 발생하는 물 튀김 현상으로 인한 영향을 최소화하기 위해 상기 내부 루버 및 외부 루버를 경사를 가지고 엇갈리게 설치하고 내부 루버는 외부 루버 보다 폭이 작은 루버를 외부에 설치여 물 튀김을 방지하는 루버 틀에 관한 것이다.

Description

물 튀김 방지용 루버 틀{WATER SPLASH PROOF LOUVER FRAME }

본 고안은 냉각탑에 사용하는 물 튀김 방지 루버 틀에 관한 것으로, 통상 냉각탑에는 외부 이물질이 침투되는 것을 막고 햇빛으로 인한 냉각수의 녹조를 막기 위해 루버를 설치하는데, 특히 동절기 냉각탑 팬 구동 정지시 냉각탑 내부의 냉각수가 떨어지면서 발생하는 물안개가 외부의 오리피스(orifice) 현상으로 인해 외부로의 누출을 최소화하도록 구성한 물 튀김 방지 루버 틀에 관한 것이다.

일반적으로 냉각탑이라 함은 냉각수를 낮은 온도로 냉각하여 폐열을 대기로 배출하는 장치 또는 냉동기의 응축기에서 냉매의 응축에 사용하는 냉각 용수를 실외공기와 직접 접촉시켜 차게 식히는 열교환 장치로서, 공기조화, 제조 및 발전설비에 냉각수를 제공하여 사용한다. 즉, 상기 냉각수(냉각 용수; 물)를 재차 사용하기 위해 강제적으로 주위 공기를 강제순환하여 온수의 열을 감소시켜 냉각수를 재사용하는 장치이다.

상기 냉각수를 필요로 하는 곳은 빌딩의 공조 설비중에 에어컨 기능을 하는 용도로 사용되거나 또한 산업 설비에 뜨거운 제품을 취급하는 곳의 제품을 냉각시켜주는 냉각수로서 활용하는데 뜨거워진 냉각수를 그냥 방류하면 폐수처리 비용이 상승하고 환경오염의 문제가 발생하게, 이러한 비용을 줄이기 위해 냉각수를 냉각하는 것이 냉각탑이다.

상기 냉각탑의 기본 원리는 냉각수를 끌어올려 자연 유화식으로 아래로 흘려버리면 냉각탑에 설치된 모터가 팬을 작동시켜 주위 공기를 유입하여 냉각수와 접촉하여 지속적으로 냉각수를 냉각시켜 사용하는 것이다.

일반적으로 반도체 산업과 같은 내부가 깨끗하고 온도 습도 등이 적당해야 하는 작업은 클린룸으로 불리는 공간에서 작업을 하고 있다. 따라서 외부로부터 공기를 유입하여 필터링을 통해 작업공간에 공기를 유입하고 있는 실정이다. 통상, 정밀 작업을 하는 클린 룸은 실내 공기 중의 오염 물질이 규정된 수치 이하로 관리되도록 공기를 정화하며, 따라서 작업에 맞는 규정된 청정도가 유지되도록 하여, 습도, 온도 등의 환경 조건이 일정하게 이루어지는 공간을 말한다. 따라서 계절에 따른 주변 환경의 변화의 요인으로 인한 외부 공기의 온도, 습도의 변화가 있더라도, 내부 작업에 적합하도록 항상 일정한 온도, 습도를 규정 상태로 만들어 사용하기 위해서는 항상 일정량의 규정된 외부 공기가 냉각탑 외부에 설치된 루버를 통과하여 내부로 도입되어야 하고 이를 유지하기 위해서는 냉각수가 계속 순환해야 한다.

그러나 이러한 냉각수의 순환에도 불구 하고 냉각탑 내부의 환경 변화, 즉, 물 튀김으로 인해 발생하는 많은 환경적 변화 요인이 존재하게 되었다. 따라서 이를 방지하도록 냉각탑 습식부 외부에 루버를 설치하여 햇빛에 의한 녹조 방지 또는 손실을 최소화하고 있는 실정이다. 또한, 최첨단 작업과 같은 공기 정화가 필요한 작업 장소에서는 외부에서 공기를 덕트를 통해 도입하여 필터를 통해 강제로 공급시켜 사용하는 공기 공급 장치인 외조기를 설치하여 청정 공기를 공급하고, 일정온도를 유지하기 위해서는 냉각탑을 설치하여 용수를 공기와 직접 접촉하여 사용한다.

그런데 사계절이 뚜렷한 우리나라에서는 여름 더위, 겨울 추위 등 계절에 따른 요인 외에도 사계절 내리는 비로 인해 습도가 많은 영향을 미치고 특히 장마나 태풍으로 인해 강한 바람과 함께 내리는 빗물 또는 이물질이 루버 사이를 통과해 내부로 들어와 냉각탑 성능에 많은 영향을 미치고 있다. 또한, 냉각탑 자체가 대형화되고, 특히 여러 대의 냉각탑을 묶어 사용하는 백 투 백 방식의 경우에는 냉각용수를 재사용하도록 노즐과 충진재를 통과한 냉각수가 아래로 떨어지면서 물 튀김이 발생하여 튀긴 물이 외부로 노출되기도 하고 더구나 팬을 작동시키지 않는 겨울철에는 물이 그대로 외부로 나가 결빙으로 인해 사고의 위험성도 존재하고 있다.

상기와 같이 일정 온도를 유지하고 냉각수 재활용을 하기 위해 사용되는 냉각탑은 외부 공기와 냉각수(물)이 직접 접촉하여 지속적으로 사용하게 되는데, 냉각탑 습식부 외부에 설치된 각각의 루버 사이를 공기가 통과하고, 상기 각각의 루버 사이를 통과한 공기와 냉각수가 접촉하여 온도를 유지하고, 이러한 용수와 공기가 직접 접촉하는 형태를 개방형 냉각탑이라 부르며, 현재 가장 많이 사용되고 있다.

한편, 이러한 냉각탑에서 냉각수를 순환하여 재사용하기 위해서는 모터를 이용하여 관을 통해 상부로 물을 끌어올리는데, 백 투 백 (back to back) 냉각탑의 경우 서로 맞닿는 부분의 루버는 사용할 수 없으므로 실제 루버의 높이가 통상의 냉각탑의 2배 정도로 하여 사용하고 있다. 즉, 냉각탑 자체 높이가 10미터 이상이므로, 상기 높이로 인해 냉각수가 노즐에서 분사되어 충진재를 통과한 물이 하부로 떨어지는데, 물 튀김이 발생하게 되고 튀긴 물이 루버 사이로 빠져 나가 팬을 정지하는 겨울 철에는 결빙의 원인이 되기도 했다.

다시 말하면, 일반적으로 사용되는 통상의 냉각탑은 공기와 냉각수(물)가 접촉에 의해 필터를 통과하면서, 열교환을 이루는데, 외부에서 항상 일정량의 공기를 도입하도록 하여 강제로 순환하고 동시에 냉각탑 내부에 냉각수를 순환시켜 공기와 냉각수에 의해 온수의 열을 빼앗아 물을 다시 냉각시켜 재사용하는 것이다.

따라서 추가로 냉각탑 효율을 극대화하기 위해서는 냉각탑 내부에서 물 튀김으로 인한 영향을 억제할 필요성이 있다. 이러한 물 튀김을 방지하기 위해서는 냉각탑 하우징에 설치하는 루버 자체를 루버 기둥에 비스듬히 설치하여 냉각탑 내부의 물이 외부로 튀기는 것을 방지하였으나, 이마저 최선의 방책이 되지는 못했다. 따라서 냉각탑 루버 기둥을 중심으로, 냉각탑 외부에 설치한 루버 보다 길이는 같고, 루버 폭은 작은 엇갈린 상태로 루버 기둥을 중심으로 비스듬히 루버를 양쪽에 설치하면, 물 튀김 자체를 상당히 줄일 수 있을 것으로 기대된다.

본 고안의 목적은 냉각탑 내부에서 냉각수가 노즐과 충진재를 통과하여 물 튀김으로 인한 영향을 최소화하고 동시에 공기와 접촉으로 냉각수를 효율적으로 재활용하기 위해, 냉각탑의 루버 기둥에 고정되는 내부 루버 및 외부 루버를 상기 루버 기둥에 비스듬히 경사지게 설치하여 물이 튀어 밖으로 배출되는 물을 최소화하고 동시에 비산량을 감소하여 냉각수 보충을 최소화하는 것이다.

본 고안의 또 다른 목적은 겨울철에 팬 구동을 정지할 때 노즐을 통한 물이 충진재를 통해 떨어지는 경우, 물 튀김으로 인해 냉각탑 주변이 결빙되는 것을 방지하기 위한 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 고안의 물 튀김 방지 루버는 다수개의 루버 기둥을 고정할 수 있도록 지면에 설치되어 루버를 고정하는 루버 축, 상기 루버 축에 수직으로 고정된 다수개의 루버 기둥과, 상기 루버 기둥에 일정 간격으로 경사를 가지고 비스듬히 설치된 복수개의 내부 루버 받침대 및 복수개의 외부 루버 받침대와, 상기 내부 루버 받침대와 외부 루버 받침대에 올려져 고정된 복수개의 내부 루버 및 복수개의 외부 루버를 포함하며, 상기 내부 루버 및 외부 루버는 루버 기둥을 중심으로 서로 엇갈리게 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안의 물 튀김 방지 루버 틀은 상기 내부 루버 및 외부 루버는 루버 축과 같은 방향의 물결 모양을 형성하여 루버 기둥에 고정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안의 물 튀김 방지 루버 틀의 상기 내부 루버는 외부 루버 보다 폭이 작은 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안의 상기 복수개의 루버 중 최상부에 고정된 외부 루버는 내부 쪽으로 두 번째 루버 기둥까지 연결되며, 최하부 루버는 내부 루버인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안의 상기 내부 루버 및 외부 루버는 루버 축 방향으로 물결 모양으로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안의 상기 최상부 루버는 루버 축과 수직방향으로 구형파 모양으로 형성된 것을 특징으로 한다.

본 고안의 물 튀김 방지 루버 틀은 냉각탑 습식부에 비스듬히 내부 루버 및 외부 루버를 설치하여, 내부 루버는 외부 루버 보다 폭을 작게 구성하고, 루버를 루버 기둥을 중심으로 상하로 엇갈리게 40도 이상 비스듬히 설치하여 냉각탑 내부에서 노즐을 통해 떨어지는 물 튀김으로 발생하는 영향을 최소화하여, 특히 겨울철에는 냉각탑 주변에서 발생할 수 있는 결빙 현상을 방지하는 효과가 있다.

도 1은 일반적으로 사용하는 냉각탑에 루버를 설치한 경우를 도시하는 도면이다.
도 2는 냉각탑에 설치하는 본 고안에 따른 물 튀김 방지 루버 틀의 구조를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 고안에 따른 물 튀김 방지 루버 틀의 물결 모양 및 구형파 모양의 루버를 도시하는 도면이다.

이하 도면을 참조로 본 고안에 따른 물 튀김 방지 루버 틀에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 일반적으로 사용하는 냉각탑에 루버를 설치한 경우를 도시하는 도면이다. 도시된 바와 같이 일반적으로 사용하는 냉각탑은 상부의 건식부와 하부의 습식부로 구성되어 냉각수와 공기의 흐름을 이용하게 되는데, 상부 건식부는 팬(12), 모터, 일루미네이터, 노즐(13), 충진재로 구성되고, 하부 습식부는 루버, 루버 기둥, 루버 축 등으로 구성되어 있다. 상기 하부 습식부에 설치된 루버를 통해서 유입되는 공기는 충진재(14)를 통과하여 건식부 상부에 설치된 팬을 통해 외부로 나간다. 한편, 하부 습식부의 냉각수(물)가 프로세스 라인에 의해 노즐 시스템에 공급되어 상기 노즐에서 분사되는 물은 충진재를 통과하고 하부의 습식부로 떨어져 계속해서 순환된다. 상기 습식부로 떨어진 물은 다시 설치된 관을 통해 건식부 노즐을 통해 분사하게 되는데, 상기 노즐을 통해 분사되는 물은 충진재를 통해 다시 습식부로 떨어져 냉각수가 순환하는 구성을 하고 있다.

도 2는 냉각탑에 설치하는 본 고안에 따른 물 튀김 방지 루버 틀의 구조를 도시하는 도면으로서, 도 1에 사용되는 루버와 다른 구조의 모양을 도시하고 있다.

종래의 냉각탑에 사용되는 루버 틀(10)은 도 1에 도시된 바와 같이 한쪽 방향으로만 경사지게 설치하여 냉각탑에서 충진재를 통과한 물이 하부로 떨어지면 완벽하게 튀는 물을 차단하지는 못했다. 즉, 상기 루버(15)를 통해 외부로 물이 튀는 경우도 생겨 장시간이 지나면 냉각수를 보충해야할 뿐 아니라, 팬을 정지하는 겨울철에는 외부로 튄 물로 인해 냉각탑 주변이 결빙되어 안전 사고의 위험성도 있었다. 따라서 냉각탑 내부의 물이 밖으로 튀지 못하게 할 수 있는 다양한 형태의 루버가 필요하게 되었으나 만족스럽지 못했고 여전히 문제점이 존재했다. 따라서 가장 많이 사용하는 백 투 백 냉각탑의 경우 본 고안의 물 튀김 방지 루버 틀을 설치하는데, 냉각탑의 루버 기둥(24)을 중심으로 내부 루버 및 외부 루버를 각각 설치하고, 상기 루버 표면 구조를 물결 구조 또는 구형파 구조로 만들어 외부로 튀는 물을 집수하여 재사용하도록 구성한 것이다.

본 고안의 물 튀김 방지 루버는 물결 구조 또는 구형파 구조의 형태를 이루어 물이 퍼지지 않고, 물결 홈 또는 사각 홈을 따라 물이 집수되어 흐르도록 구성되어 있으며, 여기에서 설명된 물 튀김 방지 루버는 냉각탑 내부에서 물 튀김이 위에서 아래로 발생하므로 영향을 최소화 하기 위해 내부 및 외부에 비스듬히 경사지게 내부 및 외부 루버 받침대(20)를 설치하고, 상기 받침대에 내부 루버 및 외부 루버(21, 22)를 고정하는 형태로 구성되는데, 이때 상기 내부에 설치된 루버는 외부에 설치된 루버와 길이는 같고 폭은 작은 루버를 지면의 루버 축(23)에 수직으로 연결된 루버 기둥을 중심으로 엇갈리게 연결하여 외부 루버에 고정하는 것으로, 이러한 루버의 구조로 인해 냉각탑 내부에서 발생하는 물 튀김이 외부로 토출되지 않는 구성으로 되어 있다.

도시된 바와 같은 루버 틀 설치 구조는 복수 개의 루버 중 최상부의 루버(21)는 내부의 제 1 루버 기둥(24)부터 연결되어 상부로 올라가는 구조로 루버 받침대(20)가 고정되어 있으며, 상기 최상부 루버의 길이는 받침대를 포함하여 대략 통상적으로 설치한 외부 루버 길이의 2배 정도이다. 상기 최상부 루버는 통상의 루버 보다 길게 구성한 이유는 물 튀김이 발생하는 경우에 가능하면 루버 틀에서 멀리 안쪽으로 물이 떨어지도록 구성한 것이며, 어떤 경우에는 최상부의 물결 구조 또는 구형파 구조의 요철도 통상의 루버의 물결 방향에 수직 방향으로 설치하여 물결을 따라 흐르지 않고 직접 하부로 바로 떨어지게 할 수도 있도록 형성한다.

도 3에 도시된 바와 같이 루버 틀 설치시 가장 하부, 즉 루버 축(23)에 가장 근접한 내부 루버는 루버 틀 구조상 내부 루버(22)로부터 고정하고 다음에 외부 루버(21)를 고정하는데 이는 튀긴 물이 바로 밑으로 떨어지게 하기 위함이다.

본 고안의 루버 틀 설치 구조는 또한 좌우로 설치한 복수개의 루버 기둥(24)을 중심으로 내부 루버 받침대 및 외부 루버 받침대에 내부 루버 및 외부 루버(21, 22)를 고정하는데 높이와 폭은 조건 및 환경에 맞게 적당하게 설치하여 사용할 수 있다. 상기 루버 틀은 내부 루버, 외부 루버를 루버 기둥에 끼워 사용하는 것이 아니라 상기 루버 기둥 내부에 내부 루버, 외부 루버를 고정하기 위한 내부 루버 받침대 및 외부 루버 받침대를 40도 이상으로 비스듬히 경사지게 설치하고, 상기 받침대 위에 상기 내부 루버 및 외부 루버를 고정하도록 구성된다.

상기 본 고안에 따른 루버 틀은 통상 겨울철에는 공기를 강제 순환하는 냉각탑 상부 팬을 돌리지 않으므로, 위에서 상술한 바와 같이 백 투 백 냉각탑을 설치하는 경우에는 서로 맞닿는 부분에는 루버 역할을 하지 못하므로, 외부 공기를 양호하게 유입하고, 냉각탑 내부의 냉각수를 원활하게 이용하기 위해 사용한다. 상기 냉각탑의 루버 기둥의 높이는 대용량의 경우 7 내지 9미터 또는 그 이상인 것을 가장 많이 사용하는데 이러한 높이에서 물 튀김은 냉각 효율에 직접적인 영향을 주고, 특히 팬을 동작시키지 않는 겨울철에는 물 튀김 방지를 하는 것이 필요하다.

도 3은 물 튀김 방지 루버의 물결 구조 및 구형파 구조의 형태를 도시하는 도면으로서, 본 고안의 물결 구조의 루버는 냉각탑 내부 물 튀김 시에도 가능하면 물이 표면을 따라 다시 아래로 집수 되도록 하고 구형파 구조도 물이 바로 집수 되도록 하는 구조이다. 다시 말하면 본 고안의 물 튀김 방지 루버는 상기와 같은 물결 구조 또는 구형파 구조를 형성하여 상부를 향해 비스듬히 루버 기둥에 부착되어 있으므로, 내부에서 도시와 같이 비스듬히 경사지게 설치된 루버에 물이 튀는 경우, 냉각탑 외부로 나가는 것을 방지하고, 또한 물이 튀는 경우에도, 밖으로 물이 튀는 것을 억제하기 위해 물결 구조 또는 구형파 구조를 이루게 된다.

상기 물결 구조 또는 구형파 구조는 오목 볼록하게 요철부를 형성하며 물이 튀는 경우 물이 한곳으로 튀는 것을 방지하여 오목한 골을 따라 물이 흘러 외부로 물이 토출되는 것을 최소화할 수 있다.

본 고안의 물결 구조 또는 구형파 구조로 된 루버는 평판 형태로 하부는 평평하게 이루어지고 상부는 물결 구조 또는 구형파 구조로 형성되어 있다. 상기 물결 구조로 된 내부 루버는 루버 기둥(23)을 중심으로 위에서 아래로 이상 경사지게 설치하여 물 튀김시 냉각탑 내부의 물이 밖으로 못 나가게 냉각탑 외부에 설치한 외부 루버보다 폭이 작게 형성하여 외부 루버와 엇갈리게 역시 상부에서 하부로 45 이상 경사지도록 비스듬히 설치되어 있다.

따라서 백 투 백 냉각탑의 경우 일반적으로 사용하는 냉각탑보다 물이 튀지 않게 되어 상대적으로 물 튀김으로 인한 영향을 최소화할 수 있을 뿐 아니라, 냉각수와 공기의 접촉으로 물이 증발하여 우수한 냉각 효과를 가질 수 있는 것이다.

본 고안의 물 튀김 방지 루버 틀은 냉각탑 내부의 물이 밖으로 튀지 않으므로 누출되는 물의 양을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 루버를 지지하기 위해 지면에 설치된 루버 축,
   상기 루버 축에 수직으로 고정된 복수 개의 루버 기둥과,
   상기 루버 축에 수직으로 고정된 복수 개의 루버 기둥 중 외곽 기둥에 1 내지 2미터 간격으로 경사도를 가지고 비스듬히 설치된 복수 개의 내부 루버 받침대 및 외부 루버 받침대와,
   상기 복수 개의 내부 루버 받침대와 외부 루버 받침대에 연결되어 고정된 복수 개의 내부 루버 및 외부 루버를 포함하며,
   상기 복수 개의 내부 루버 및 외부 루버는 냉각탑 외곽의 루버 기둥에 서로 엇갈리게 설치된 것을 특징으로 하는 물 튀김 방지 루버 틀.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 복수 개의 내부 루버 및 외부 루버는 루버 축과 같은 방향의 물결 모양 또는 구형파 모양의 요철을 형성하여, 상기 복수개의 내부 루버 받침대 및 외부 루버 받침대에 고정되는 것을 특징으로 하는 물 튀김 방지 루버 틀.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 내부 루버는 외부 루버와 길이는 같고 폭은 작은 것을 특징으로 하는 물 튀김 방지 루버 틀.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 복수 개의 외부 루버 중 최상부에 고정된 외부 루버는 내부 쪽으로 두 번째 루버 기둥까지 연결되며, 최하부에 설치된 루버는 내부 루버인 것을 특징으로 하는 물 튀김 방지 루버 틀.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 복수 개 루버 중 최상부 루버는 다른 루버의 물결 방향과 수직 방향으로 물결을 형성한 것을 특징으로 하는 물 튀김 방지 루버 틀.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 루버 받침대의 경사도는 45도 이상인 것을 특징으로 하는 물 튀김 방지 루버 틀.

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