KR20140069919A - 직교류형 냉각탑 충전재 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 직교류형 냉각탑 충전재는, 상호 간격을 두어 공기흐름과 평행하게 설치된 다수의 판 형상의 충전재 표면에 있는 요철에 의해 형성된 다수의 유로를 따라 상방에서 하방으로 흐르는 액체와, 상기 평판 형상의 충전재의 간격 사이를 흐르는 공기를 직접 접촉시켜 열교환 시키도록 한 냉각탑용 충전재에 있어서, 상하 및 좌우방향으로 연속하여 파형으로 배열된 복수의 피라미드형 돌기들(111); 상기 좌우로 배열된 피라미드형 돌기들(111)의 인접하여 연결된 밑변들에 의해 형성되는 골들(a)에 의해 형성되는 복수의 상하 방향의 유로들(110a); 및 상기 상하로 배열된 피라미드형 돌기들(111)의 인접하여 연결된 밑변들에 의해 형성되는 골들(b)에 의해 형성되는 복수의 좌우 방향의 유로들(110b)을 포함하며, 상기 복수의 상하 방향의 유로들(110a)이 파형으로 형성되며, 상기 복수의 좌우 방향의 유로들(110b)이 파형으로 형성된다.
본 발명의 직교류형 냉각탑 충전재에 의하면, 냉각수가 충전재 표면으로부터 박리되는 것을 최소화시키면서 충전재 표면을 타고 중력에 의해 수직 방향으로 흘러내리는 냉각수가 팬의 흡인력에 의해 냉각탑 내부로 편향되게 흐르는 것이 방지된다.

Description

직교류형 냉각탑 충전재{FILL FOR CROSS FLOW TYPE OF COOLING TOWER}

본 발명은 상하 및 좌우 방향으로 복수의 유로가 형성된 냉각탑용 충전재에 관한 것이다. 특히, 수직방향으로 흘러 내리는 냉각수가 팬의 흡입력에 의해 냉각탑 내부로 편향되게 흐르는 것을 방지하기 위해, 충전재 표면에서 상하 방향의 복수의 유로가 수직방향에 대하여 경사지며 좌우 방향으로 복수의 유로가 수평방향에 대하여 경사진 냉각탑용 충전재에 관한 것이다.

일반적으로 냉각탑은 발전플랜트, 석유화학플랜트 및 철강플랜트 등과 같은 생산 공정이나 냉동기를 비롯한 각종 기계장치에서 발생된 열을 수냉식 열 교환장치에서 물로 직접 냉각시킬 때 공정유체의 열을 전달 받아 데워진 물을 재 사용하기 위해 대기의 공기와 직접 또는 간접 접촉시켜 물의 증발 잠열을 이용하여 냉각계통이 요구하는 온도로 냉각시켜 주는 열교환장치로서, 대기의 공기를 냉각탑 내부로 유동시키는 통풍형태에 따라 자연통풍식과 강제통풍식으로 나눌 수 있다.

냉각효율의 향상을 위해 냉각탑의 내부에는 충전재(fill)를 설치하게 되는데, 이 충전재는 냉각탑의 냉각효율을 결정짓는 가장 큰 작용을 하게 될 뿐만 아니라 냉각탑의 외형크기를 결정짓기도 한다. 이러한 냉각탑용 충전재는 통상적으로 충전재를 다수 적층한 구조의 충전재 조립체로 구성하여 냉각탑의 하우징내에 설치된다.

그러나, 도 8에 도시된 바와 같은 한국 공개실용신안 2010-0008019호에 개시된 강제통풍식의 직교류형 냉각탑(60)에서는, 냉각수 분배관(20)의 노즐(30)을 통하여 충전재로 공급되는 냉각수가 중력에 의해 충전재 아래방향으로 흐르는 동안 팬(40)의 흡인력에 의하여 루버측으로부터 엘리미네이터 측으로 치우쳐서 흐르게 된다. 이에 따라, 루버와 인접하여 위치된 충전재의 하부에는 냉각수가 흐르지 않는 영역(dead zone)이 발생되어 냉각탑의 냉각효율이 저하되는 문제가 발생되었다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 일본 공개실용신안 소54-106549호에서는, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 냉각탑용 충전재 표면에 설치된 다수의 지그재그 유로를 장변과 이보다 짧은 단변을 순차로 구비하고, 상기 장변은 공기흐름의 상류를 향해 하측으로 비스듬히 경사지게 하고, 상기 단변은 공기흐름의 하류를 향해 하측으로 비스듬히 경사지게 한 구성하여, 충전재의 하부에서의 냉각수가 흐르지 않는 영역(dead zone)을 발생시키지 않음으로써 냉각탑의 성능 및 효율을 개선하였다. 그러나, 상기와 같은 냉각탑용 충전재도 냉각성능 및 효율을 향상시키는데 한계가 있었다.

따라서, 냉각탑용 충전재는 분사노즐에 의해 충전재의 상부에서 분사되는 고온의 냉각수를 충전재 표면에서 지체시키면서 하측방향으로 고르게 분포시켜 흘러 내리게 하거나 또는 분사노즐에 의해 분사되는 고온의 냉각수를 잘게 부수어줘야하는 필요충분조건을 갖추어야 하며, 상기한 필요충분조건을 갖추었을 시 저온의 냉각수를 만들기 위한 냉각탑의 냉각효율을 크게 향상시킬 수 있고 성능을 높여줄 수 있게 된다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 냉각탑용 충전재에 상하 및 좌우 방향으로 복수의 유로를 형성함으로써 분사노즐에 의해 충전재의 상부에서 분사되는 냉각수가 충전재 시트 표면을 타고 흐르게 하여 공기와의 접촉면적 및 접촉시간을 증가시키면서 하측방향으로 충전재 표면 전체에 걸쳐 고르게 분포시켜 흘러 내리게 하여, 냉각탑의 충전재 조립체에서의 고온의 냉각수의 냉각효율을 대폭적으로 향상시킬 수 있는 냉각탑용 충전재를 제공하는 것에 목적이 있다.

또한, 냉각탑용 충전재에 형성된 상하 방향의 복수의 유로를 수직방향에 대하여 경사지게 하며, 좌우 방향의 복수의 유로를 수평방향에 대하여 경사지게 함으로써, 냉각수가 루버측으로 보다 많이 흐르게 하여 냉각수가 팬의 흡인력에 의하여 충전재 전체에 걸쳐 냉각수가 고르게 흐르게 됨으로 충진재 표면에 냉각수가 흐르지 않는 영역(dead zone)이 제거가 됨으로 냉각탑의 성능 및 효율을 행상시킬 수 있는 냉각탑용 충전재를 제공하는 것에 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 상호 간격을 두어 공기흐름과 평행하게 설치된 다수의 판 형상의 충전재 표면에 있는 요철에 의해 형성된 다수의 유로를 따라 상방에서 하방으로 흐르는 냉각수와, 상기 판 형상의 충전재의 간격 사이를 흐르는 공기를 직접 접촉시켜 열교환 시키도록 한 냉각탑용 충전재에 있어서, 상하 및 좌우 방향으로 연속하여 파형으로 배열된 복수의 피라미드형 돌기들; 상기 좌우로 배열된 피라미드형 돌기들의 인접하여 연결된 밑변들에 의해 형성되는 골들에 의해 형성되는 복수의 상하 방향의 유로들; 및 상기 상하로 배열된 피라미드형 돌기들의 인접하여 연결된 밑변들에 의해 형성되는 골들에 의해 형성되는 복수의 좌우 방향의 유로들을 포함하며, 상기 복수의 상하 방향의 유로들이 파형으로 형성되며, 상기 복수의 좌우 방향의 유로들이 파형으로 형성되는 냉각탑용 충전재를 제공한다.

전술한 본 발명의 냉각탑용 충전재는, 상기 상하 방향의 유로들의 파형의 정점들을 연장하는 선이 수직선에 대하여 루버측으로 기울어져 형성되며, 상기 좌우 방향의 유로들의 파형의 정점들을 연장하는 선이 수평선에 대하여 루버측으로 기울어져 형성될 수 있다.

전술한 본 발명의 냉각탑용 충전재는, 상기 상하 방향의 유로들의 파형의 정점들을 연장하는 선이 수직선에 대하여 루버측으로 기울어진 각도가 6 내지 12도이며, 상기 좌우 방향의 유로들의 파형의 정점들을 연장하는 선이 수평선에 대하여 루버측으로 기울어진 각도가 6 내지 12도인 것이 바람직하다.

전술한 본 발명의 냉각탑용 충전재는, 상기 상하 방향의 유로들이 6 내지 15 mm 간격으로 배열되며, 상기 좌우 방향의 유로들이 6 내지 15 mm 간격으로 배열될 수 있다.

전술한 본 발명의 냉각탑용 충전재는, 전방으로 돌출되며 소정의 간격을 가지고 형성된 복수의 제 1 돌출부들과, 전방으로 돌출되며 상기 제 1 돌출부들 보다 높이가 낮으며 소정의 간격을 가지고 형성되며 배면부에 삽입홈이 형성된 복수의 제 2 돌출부들을 구비하며, 상기 제 1 돌출부와 상기 제 2 돌출부가 상하 및 좌우 방향으로 교대로 형성되며, 서로 인접하게 결합된 충전재들에서, 하나의 충전재 상의 제 1 돌출부가 인접하는 다른 충전재 상의 제 2 돌출부의 배면부의 삽입홈에 끼워져 결합가능하게 될 수 있다.

전술한 본 발명의 냉각탑용 충전재는, 서로 인접하게 결합된 충전재들 사이를 유동하는 공기의 흐름을 수평으로 안내하기 위하여 수평으로 형성된 복수의 가이드홈들을 더 포함할 수 있다.

전술한 본 발명의 냉각탑용 충전재는, 가이드홈들의 높이가 제 1 돌출부의 높이와 제 2 돌출부의 높이 차보다 작은 형성되는 것이 바람직하다.

전술한 본 발명의 냉각탑용 충전재는, 복수의 가이드홈들이 100 내지 150 mm 간격으로 배치될 수 있다.

본 발명에 따른 냉각탑용 충전재를 이용하면, 충전재에 상하 및 좌우 방향으로 복수의 유로를 형성함으로써 분사노즐에 의해 충전재의 상부에서 분사되는 냉각수를 잘게 부수어서 공기와의 접촉면적 및 접촉시간을 증가시키면서 하측방향으로 충전재 표면 전체에 고르게 분포시켜 흐르게 하여, 냉각탑의 충전재 조립체에서의 고온의 냉각수의 냉각효율을 대폭적으로 향상시킬 수 있는 효과가 얻어질 수 있다.

또한, 냉각탑용 충전재에 형성된 상하 방향의 복수의 유로를 수직방향에 대하여 경사지게 하며, 좌우 방향으로 복수의 유로를 수평방향에 대하여 경사지게 함으로써, 냉각수가 팬의 흡인력에 의해 냉각탑 내부로 편향되게 흐르는 것이 방지되므로 엘리미네이터 측으로 경사져서 한쪽으로 치우쳐서 흐르게 되어 야기되는 충전재의 하부의 냉각수가 흐르지 않는 영역(dead zone)을 발생시키지 않음으로써 냉각탑의 성능 및 효율을 행상시킬 수 있는 효과가 얻어질 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각탑용 충전재의 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각탑용 충전재의 부분 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각탑용 충전재 조립체의 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각탑용 충전재 조립체를 분해 상태로 도시한 사시도이다.
도 5는 도 3에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각탑용 충전재 조립체에서 서로 인접하여 결합되는 충전재들의 결합상태를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 3에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각탑용 충전재 조립체의 측단면도이다.
도 7은 종래의 냉각탑을 도시한 사시도이다.
도 8은 종래의 냉각탑에 이용되는 충전재 조립체의 사시도이다.
도 9는 도 8의 종래의 냉각탑의 충전재에서의 유로를 나타내는 도면이다.

상술한 본 발명의 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 실시 예를 통하여 보다 분명해질 것이다.

이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들은 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소는 제1 구성 요소로도 명명될 수 있다.

어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 또는 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "∼사이에"와 "바로 ∼사이에" 또는 "∼에 인접하는"과 "∼에 직접 인접하는" 등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

본 발명의 일 실시예에 따른 냉각탑용 충전재(fill)는, 예를 들어, PP재질을 사용한 판형의 사출성형으로 제조될 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각탑용 충전재는 상호 간격을 두어 공기 흐름과 평행하게 설치된 다수의 판 형상으로 이루어지며, 복수의 피라미드형 돌기들(111)이 상하 및 좌우 방향으로 연속하여 파형(웨이브 형상)으로 배열된다. 상기 좌우로 배열된 피라미드형 돌기들(111)의 인접하여 연결된 밑변들은 골들(a)을 형성하며, 이 골들(a)이 연속적으로 이어져서 상하 방향의 유로(110a)를 형성한다. 또한, 상기 상하로 배열된 피라미드형 돌기들(111)의 인접하여 연결된 밑변들은 골들(b)을 형성하며, 이 골들(b)이 연속적으로 이어져서 좌우 방향의 유로들(110b)을 형성한다. 이때, 상기 상하 방향의 유로(110a) 및 상기 좌우 방향의 유로(110b)는 파형, 즉 웨이브 형상으로 형성된다. 이와 같이, 충전재의 표면에 복수의 상하 및 좌우 방향의 파형의 유로들(110a, 110b)을 형성함으로써 분사노즐에 의해 충전재의 유입부(117)를 통하여 상부에서 분사되는 냉각수를 잘게 부수어서 공기와의 접촉면적 및 접촉시간을 증가시키면서 하측방향으로 충전재 표면 전체에 걸쳐 고르게 분포시켜 내려 보낼 수 있게 된다. 이에 따라, 냉각탑의 충전재 조립체에서의 고온의 냉각수의 냉각효율이 대폭적으로 향상될 수 있다.

또한, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 상하방향의 유로들(110a)은 수직선에 대하여 루버(116)측으로 경사지게 형성되며, 상기 좌우방향의 유로들(110b)은 수평선에 대하여 루버(116)측으로 경사지게 형성될 수 있다.

즉, 상기 상하방향의 유로들(110a)의 파형의 정점들(Pa)을 연장하는 선이 수직방향에 대하여 소정의 기울기를 가지고 형성되며, 상기 좌우방향의 유로들(110b)의 파형의 정점들(Pb)을 연장하는 선이 수평방향에 대하여 소정의 기울기를 가지고 형성될 수 있다.

이와 같이, 냉각탑용 충전재에 형성된 상하 방향의 복수의 유로들(110a)을 수직방향에 대하여 경사지게 하며, 좌우 방향으로 복수의 유로들(110b)을 수평방향에 대하여 경사지게 함으로써, 충전재의 상부에서 분사되는 냉각수를 루버측으로 경사지게 흐르게 함으로써, 냉각수가 루버측으로 보다 많이 흐르게 하여 냉각수가 팬의 흡인력에 의하여 냉각수의 흐름이 엘리미네이터 끌려지더라도 충전재의 하부의 냉각수가 흐르지 않는 영역(dead zone)이 발생되지 않는다. 이에 따라, 냉각탑의 성능 및 효율이 향상될 수 있다.

상기 좌우방향의 유로들(110b)의 파형은 수평선에 대하여 루버(116)측으로 약 6 내지 12도 기울어져 형성되며, 상기 상하방향의 유로들(110a)의 파형은 수직선에 대하여 루버(116)측으로 약 6 내지 12도 기울어져 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 좌우방향의 유로들(110b)의 파형의 정점들(Pb)을 연장하는 선이 수평선(lb)과 이루는 각도 θb가 약 6 내지 12 도가 되며, 상기 상하방향의 유로들(110a)의 파형의 정점들(Pa)을 연장하는 선이 수직선(la)과 이루는 각도 θa가 약 6 내지 12 도가 되는 것이 바람직하다.

상기와 같이, 상하방향의 유로들(110a)을 수직방향에 대하여 루버(116)측으로 경사지게하여 냉각수의 흐름을 루버(116)측으로 유도하고, 좌우방향의 유로들(110b)을 수평방향에 대하여 루버(116)측으로 경사지게하여 냉각수의 흐름을 보다 많이 루버(116)의 하단부쪽으로 유도함으로써, 루버측으로 유도된 냉각수의 상하방향의 흐름작용 및 좌우방향의 흐름작용이 조합되어 냉각수의 전체적인 흐름을 루버(116)의 하단부쪽으로 편향시킬 수 있다.

여기서, 상기 경사각도 θa 및 θb가 6도 이하인 경우에는 냉각수의 상하방향의 흐름 및 좌우방향의 흐름을 루버(116)의 하단부쪽으로 유도하는 효과가 미흡하게 될 수 있어서, 상기 경사각도 θa 및 θb를 6도 이상으로 설정한 것이다. 또한, 상기 경사각도 θa 및 θb가 12도 이하인 경우에는 냉각수의 상하방향의 흐름 및 좌우방향의 흐름을 루버(116)의 하단부쪽으로 유도하는 효과가 너무 커져서 냉각효율이 저하될 될 수 있어서, 상기 경사각도 θa 및 θb를 12도 이하로 설정한 것이다.

한편, 상기 상하 방향의 유로들(110a) 및 상기 좌우 방향의 유로들(110b)은 약 6 내지 15 mm 간격으로 배열된 것이 바람직하다.

여기서, 상하 방향의 유로들의 배열 간격이 6 mm 이하로 되는 경우에는 냉각수와 접촉하는 충전재 표면적이 감소하게 되어 냉각효율이 저하되므로, 상기 배열 간격을 6 mm 이상으로 설정한 것이다. 또한, 상하 방향의 유로들의 배열 간격이 15 mm 이상이 되는 경우에는 충전재의 돌기(111) 표면에 접촉하어 흐르는 냉각수가 중력에 의해 돌기(111) 표면으로부터 이탈되어 아래 방향으로 낙하되어 버리게되는 현상을 방지하기 위하여 상기 배열 간격을 15 mm 이하로 설정한 것이다. 즉, 상기 배열 간격이 15 mm를 초과하지 않는 경우에는 냉각수의 표면장력에 의해 냉각수가 돌기(111)의 표면에 접촉하면서 아래 방향으로 흐를 수 있게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 냉각탑용 충전재(fill)는 PP재질을 사용한 판형의 사출성형으로 제조될 수 있으므로, 본 발명의 냉각탑용 충전재(110)가 상기와 같이 전면이 복수의 피라미드형 돌기들(111)이 돌출된 형상으로 형성되는 경우에, 충전재(110)의 후면은 복수의 피라미드형 오목부들이 형성된 형상으로 이루어질 수 있다.

이어서, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각탑용 충전재(110, 120)를 이용한 충전재 조립체에 대하여 설명한다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 충전재들은 서로 인접하는 충전재들이 소정의 간격을 가지고 결합됨으로써 양 충전재들 사이로 냉각수를 흘려보내고, 냉각수의 흐름과 대략 직교하는 방향으로(즉, 수평 방향으로) 대기의 공기를 유입시켜 냉각수와 공기를 접촉시켜 열교환한다. 인접하는 충전재들은, 예를 들어, 충전재의 표면에 전방으로 돌출되며 소정의 간격을 가지고 형성된 복수의 제 1 돌출부들(112)과, 전방으로 돌출되며 상기 제 1 돌출부들 보다 높이가 낮으며 소정의 간격을 가지고 형성되며 배면부에 삽입홈이 형성된 복수의 제 2 돌출부들(113)이 서로 끼워 맞춰져서 서로 결합될 수 있다. 즉, 서로 인접하게 결합된 충전재들에서, 하나의 충전재 상의 제 1 돌출부(112)가 인접하는 다른 충전재 상의 제 2 돌출부(113)의 배면부의 삽입홈(113b)에 끼워져 결합가능하게 될 수 있다. 이 경우, 서로 인접하여 결합된 충전재들 사이의 간격은 제 1 돌출부(112)의 높이와 제 2 돌출부(113)의 높이의 차에 의해 정해진다. 본 발명의 일 실시예에 따른 충전재(110, 120)는 상기 제 1 돌출부(112)와 상기 제 2 돌출부(113)가 상하 및 좌우 방향으로 교대로 형성되며, 하나의 충전재(110)에 형성된 제 1 돌출부들(112)의 위치는 상기 충전재(110)에 인접하여 결합되는 다른 충전재(120)에 형성된 제 2 돌출부들(113)의 위치에 대응하며, 하나의 충전재(110)에 형성된 제 2 돌출부들(113)의 위치는 다른 충전재(120)에 형성된 제 1 돌출부들(112)의 위치에 대응하도록 형성될 수 있다.

또한, 서로 인접하게 결합된 충전재들 사이를 유동하는 공기의 흐름을 수평으로 안내하기 위하여 수평으로 형성된 복수의 가이드홈들(114)을 더 포함할 수 있다. 이 경우에, 상기 가이드홈들(114)의 높이가 상기 제 1 돌출부(112)의 높이와 상기 제 2 돌출부(113)의 높이 차보다 같거나 커지게 되는 경우에는 충전재들 사이에서 하측방향으로 흐르는 냉각수의 흐름을 방해하게 되므로, 상기 가이드홈들(114)의 높이는 상기 제 1 돌출부(112)의 높이와 상기 제 2 돌출부(113)의 높이 차(즉, 서로 인접하게 결합된 충전재들(110, 120) 사이의 간격)보다 작게 형성된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 복수의 가이드홈들(114)을 구비한 충전재들(110, 120)을 적층하여 결합한 상태에서의 복수의 가이드홈들(114)은 수평 방향으로 공기 흐름 가이드 채널을 형성하게 된다.

상기 복수의 가이드홈들(114)은 100 내지 150 mm 간격으로 배치되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 가이드홈들(114)의 배열 간격이 100 mm 이하로 되는 경우에는 아래방향으로 흐르는 냉각수의 흐름 저항이 커지게 되고, 충전재들 사이를 통과하는 공기의 공기압 손실이 커져서, 상기 배열 간격을 100 mm 이상으로 설정한 것이다. 또한, 상기 가이드홈들(114)의 배열 간격이 150 mm 이상으로 되는 경우에는, 서로 인접하게 결합된 충전재들 사이를 유동하는 공기의 흐름을 수평으로 안내하는 효과가 저하되어, 상기 배열 간격을 150 mm 이하로 설정한 것이다.

상기 복수의 가이드홈들(114)에서 인접하는 가이드홈들의 돌출방향은 서로 반대로(전방 및 후방으로) 형성될 수도 있지만, 모두 동일한 방향으로 형성될 수도 있다.

상기에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각탑용 충전재(110)는 도 7에 도시된 바와 같은 직교류형 냉각탑(crossflow type cooling tower)에 적용할 수 있지만, 여기에 한정되는 것은 아니며, 대향류형 냉각탑이나 다른 형식의 냉각탑에도 적용될 수 있음을 물론이다.

본 발명에 따른 충전재(110)가 직교류형 냉각탑에 적용되는 경우에는, 충전재(110)의 공기 유입부측에 유입공기를 안내하는 루버(116)가 일체식으로 형성될 수 있다. 이 경우에, 루버(116)의 공기 안내채널 단면의 수직방향의 중심선이 충전재(110)의 표면(즉, 수직평면)과 일치되게 형성될 수 있다. 이와 같이, 루버(116)를 형성할 경우에는 충전재(110)와 연결되는 루버(116)의 공기 안내채널의 후단부에서의 단턱의 높이를 낮출 수 있어서, 루버로 통하여 충전재들 사이로 유입되는 공기의 저항을 낮출 수 있게 되어 공기압 손실이 과다하게 발생하는 것을 방지하게 된다.

또한, 본 발명에 따른 충전재(110)가 직교류형 냉각탑에 적용되는 경우에는, 충전재(110)의 공기 유출부측에 냉각수가 충전재로부터 배출되는 것을 감소시키는 엘리미네이터(eliminater)(115)가 일체식으로 형성될 수 있다. 이 경우에, 엘리미네이터(115)의 공기 유출채널 단면의 수직방향의 중심선이 충전재(110)의 표면(즉, 수직평면)과 일치되게 형성될 수 있다. 이와 같이, 엘리미네이터(115)를 형성할 경우에는 충전재(110)와 연결되는 엘리미네이터(115)의 공기 유출채널의 전단부에서의 단턱의 높이를 낮출 수 있어서, 충전재들 사이를 통과하여 엘리미네이터로 유입되는 공기의 저항을 낮출 수 있게 되어 공기압 손실이 과다하게 발생하는 것을 방지하게 된다.

다음에, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각탑용 충전재(110)의 작용에 대하여 설명한다.

냉각탑용 충전재에서는 냉각수가 충전재 표면으로부터 박리되는 것을 최소화시키면서 충전재 표면을 타고 중력에 의해 수직방향으로 흘러내리게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 냉각탑용 충전재(110)의 시트 표면에 상하 및 좌우 방향으로 복수의 유로들(110a, 110b)가 형성되며, 이에 따라, 상하 방향의 유로들(110a)을 좌우 방향의 유로들(110b)이 가로지르게 되므로, 상하 방향을 따라 흐르는 냉각수의 흐름을 좌우 방향을 따라 흐르는 공기 및 냉각수가 가로지르게 되어, 상하 방향을 따라 흐르는 냉각수가 잘게 부셔져서 냉각수와 공기와의 접촉면적 및 접촉시간이 증가되면서, 충전재들(110) 사이를 흐르는 냉각수가 충전재 표면 전체에 걸쳐 고르게 분포되어 하측방향으로 흐르게 되어, 냉각탑의 충전재 조립체에서의 고온의 냉각수의 냉각효율이 대폭적으로 향상될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 냉각탑용 충전재(110)에 형성된 상하 방향의 복수의 유로들(110a)이 수직방향에 대하여 경사지게 하며, 좌우 방향으로 복수의 유로들(110b)이 수평방향에 대하여 경사지게 구성된다. 이에 따라, 충전재(110)의 상측방향에서 분사되는 냉각수를 루버(116)측으로 경사지게 흐르게 함으로써, 냉각수가 팬의 흡인력에 의해 냉각탑 내부로 편향되어 흐르게 되는 것이 방지된다. 즉, 냉각수가 팬의 흡인력에 의하여 냉각수의 흐름이 엘리미네이터(115)측으로 끌려지더라도 충전재(110)의 하부의 냉각수가 흐르지 않는 영역(dead zone)이 발생되지 않는다. 이에 따라, 냉각탑의 성능 및 효율이 향상될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

1, 2, 110 : 충전재 1a : 유로
10 : 충전재 조립체 20 : 냉각수 분배관
30 : 냉각수 분사 노즐 40 : 팬
50 : 집수조 60 : 냉각탑
111 : 피라미드형 돌기 112 : 제 1 돌기
113 : 제 2 돌기 113b : 삽입홈
114 : 가이드홈 115 : 엘리미네이터
116 : 루버 117 : 냉각수 유입부
118 : 냉각수 유출부 110a : 좌우방향 유로
110b : 상하방향 유로 a, b : 골
Pa, Pb : 유로의 정점 θ1 : 상하방향 유로의 경사각
θ2 : 좌우방향 유로의 경사각

Claims (8)

1. 상호 간격을 두어 공기흐름과 평행하게 설치된 다수의 판 형상의 충전재 표면에 있는 요철에 의해 형성된 다수의 유로를 따라 상방에서 하방으로 흐르는 액체와, 상기 평판 형상의 충전재의 간격 사이를 흐르는 공기를 직접 접촉시켜 열교환 시키도록 한 냉각탑용 충전재에 있어서,
   상하 및 좌우방향으로 연속하여 파형으로 배열된 복수의 피라미드형 돌기들(111);
   상기 좌우로 배열된 피라미드형 돌기들(111)의 인접하여 연결된 밑변들에 의해 형성되는 골들(a)에 의해 형성되는 복수의 상하 방향의 유로들(110a); 및
   상기 상하로 배열된 피라미드형 돌기들(111)의 인접하여 연결된 밑변들에 의해 형성되는 골들(b)에 의해 형성되는 복수의 좌우 방향의 유로들(110b)을 포함하며,
   상기 복수의 상하 방향의 유로들(110a)이 파형으로 형성되며,
   상기 복수의 좌우 방향의 유로들(110b)이 파형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각탑용 충전재.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 상하방향의 유로들(110a)의 파형의 정점들(Pa)을 연장하는 선이 수직선에 대하여 루버(116)측으로 기울어져 형성되며,
   상기 좌우방향의 유로들(110b)의 파형의 정점들(Pb)을 연장하는 선이 수평선에 대하여 루버(116)측으로 기울어져 형성된 것을 특징으로 하는 냉각탑용 충전재.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 상하방향의 유로들(110a)의 파형의 정점들(Pa)을 연장하는 선이 수직선에 대하여 루버(116)측으로 기울어진 각도가 6 내지 12도이며,
   상기 좌우방향의 유로들(110b)의 파형의 정점들(Pb)을 연장하는 선이 수평선에 대하여 루버(116)측으로 기울어진 각도가 6 내지 12도인 것을 특징으로 하는 냉각탑용 충전재.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 상하 방향의 유로들(110a)이 6 내지 15 mm 간격으로 배열되며,
   상기 좌우 방향의 유로들(110b)이 6 내지 15 mm 간격으로 배열된 것을 특징으로 하는 냉각탑용 충전재.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 충전재(110)는 전방으로 돌출되며 소정의 간격을 가지고 형성된 복수의 제 1 돌출부들(112)과, 전방으로 돌출되며 상기 제 1 돌출부들 보다 높이가 낮으며 소정의 간격을 가지고 형성되며 배면부에 삽입홈이 형성된 복수의 제 2 돌출부들(113)을 구비하며,
   상기 제 1 돌출부(112)와 상기 제 2 돌출부(113)가 상하 및 좌우 방향으로 교대로 형성되며,
   서로 인접하게 결합된 충전재들에서, 하나의 충전재 상의 제 1 돌출부(112)가 인접하는 다른 충전재 상의 제 2 돌출부(113)의 배면부의 삽입홈(113b)에 끼워져 결합가능하게 된 것을 특징으로 하는 냉각탑용 충전재.
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   서로 인접하게 결합된 충전재들 사이를 유동하는 공기의 흐름을 수평으로 안내하기 위하여 수평으로 형성된 복수의 가이드홈들(114)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각탑용 충전재.
7. 제 5 항에서 있어서,
   서로 인접하게 결합된 충전재들 사이를 유동하는 공기의 흐름을 수평으로 안내하기 위하여 수평으로 형성된 복수의 가이드홈들(114)을 더 포함하며,
   상기 가이드홈들(114)의 높이는 상기 제 1 돌출부(112)의 높이와 상기 제 2 돌출부(113)의 높이 차보다 작은 것을 특징으로 하는 냉각탑용 충전재.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 복수의 가이드홈들(114)이 100 내지 150 mm 간격으로 배치된 것을 특징으로 하는 냉각탑용 충전재.

Images