KR20160074734A - 건공기 유로를 구비한 백연저감 냉각탑 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 측면으로 외부의 공기가 흡입되는 흡입구와 상부로 공기를 배출하는 배기구가 형성되는 본체; 상기 본체의 내측으로 배치되고 공기와 외부의 냉동기에서 공급되는 고온의 냉각수가 상호 열교환하며 중앙으로는 상기 배기구 방향으로 공기 유로가 관통 형성되는 열교환부; 상기 열교환부에 대하여 상기 냉각수를 분사하는 분사 노즐; 상기 본체의 상부 내측면을 따라 복수개가 대향하여 배치되는 응축기; 및 상기 열교환부의 상부에 배치되고 상기 열교환부에서 상기 배기구로의 공기 유동 경로 상에 배치되고, 내측으로는 상기 분사 노즐이 연결되는 가지관이 배치되는 엘리미네이터; 를 포함하고, 상기 가지관으로는 상기 냉각수가 흐르며 상기 엘리미네이터를 통과하는 공기와 열교환되도록 하는 건공기 유로를 구비한 백연저감 냉각탑을 제공한다.
본 발명은, 열교환부 상에는 건공기 공급유로가 형성되도록 하고, 고온의 냉각수가 흐르는 가지관이 엘리미네이터의 열교환 가능하도록 배치되어 엘리미네이터를 통과하는 공기와 냉각수가 열교환하여 외부로 배출되는 공기의 습도를 낮추어 백연의 발생이 방지되는 효과가 있다.

Description

건공기 유로를 구비한 백연저감 냉각탑{Plume reducing cooling tower having dried air path}

본 발명은 건공기 유로를 구비한 백연저감 냉각탑에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내측으로 건공기 공급유로가 형성되고, 외부에서 유입되는 고온의 냉각수가 흐르는 가지관이 엘리미네이터를 통해 공기와 열교환할 수 있도록 배치되는 건공기 유로를 구비한 백연저감 냉각탑에 관한 것이다.

일반적으로, 건물의 냉난방을 위해 규모가 작은 건물에서는 소형 냉동기나 에어컨을 주로 사용한다. 반면에, 상대적으로 규모가 큰 건물에서는 냉각탑을 이용한 중, 대형 냉동기를 사용한다.

냉각탑은 건물의 옥상에 설치되어 냉동기로부터 배출되는 고온의 냉각수를 식혀준 후 다시 냉동기로 투입한다.

종래의 냉각탑은, 냉각탑에서 토출되는 공기는 외부의 저온의 공기와 접촉하였을 때 이슬점 온도 이하로 냉각될 수 있다. 이때 발생하는 작은 물방울들이 백색 연기의 형태로 육안 확인될 수 있고, 이를 냉각탑에서 발생하는 백연이라고 한다.

백연은 비오는 날처럼 외기습도가 높은 경우 또는 냉각탑의 토출 공기와 외부 공기의 온도차가 클 경우에 발생량이 증가한다.

일반인은 백연의 발생이 오염 물질의 발생으로 판단하는 경우가 많아, 백연의 발생을 감소시킬 필요가 있다.

본 발명에 대한 선행기술로는 공개특허 2002-0048163호를 예시할 수 있다.

본 발명은 상기한 필요성을 해결하기 위한 것으로서, 열교환부 상에는 건공기 공급유로가 형성되도록 하고, 고온의 냉각수가 흐르는 가지관이 엘리미네이터의 열교환 가능하도록 배치되어 엘리미네이터를 통과하는 공기와 냉각수가 열교환하여 외부로 배출되는 공기의 습도를 낮추고 백연의 발생이 방지되도록 하는 건공기 유로를 구비한 백연저감 냉각탑을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 측면으로 외부의 공기가 흡입되는 흡입구와 상부로 공기를 배출하는 배기구가 형성되는 본체; 상기 본체의 내측으로 배치되고 외부의 공기와 외부의 냉동기에서 공급되는 냉각수가 상호 열교환하며 중앙으로는 상기 배기구 방향으로 공기 유로가 관통 형성되는 열교환부; 상기 열교환부에 대하여 상기 냉각수를 분사하는 분사 노즐; 상기 본체의 상부 내측면을 따라 복수개가 대향하여 배치되는 응축기; 상기 열교환부에서 상기 배기구로의 공기 유동 경로 상에 배치되고, 상기 열교환부에서 열교환된 공기에 포함된 물방울을 회수하는 엘리미네이터; 및 상기 엘리미네이터와 결합되고, 하부에는 상기 분사 노즐이 연결되며, 내부에 냉각수가 흐르는 가지관; 을 포함하는 건공기 유로를 구비한 백연저감 냉각탑을 제공한다.

상기 엘리미네이터는, 단면상에 '<'형태의 절곡부가 복수로 형성되고, 상기 절곡부의 절곡 방향은 상부에서 하부로 교번하며 서로 반대 방향을 향하는 복수의 엘리미네이터 패널을 포함할 수 있다.

상기 가지관은, 상기 엘리미네이터 패널 사이에 상기 엘리미네이터 패널과 평행하게 복수로 배치되고 상기 고온의 냉각수가 유입되는 주 공급관과, 일단이 상기 주 공급관에 연결되고 타단은 이웃하여 배치되는 상기 주 공급관으로 연결되며 상부로는 상기 엘리미네이터 패널과 연결되고 하부로는 상기 분사 노즐이 연결되는 보조 공급관을 포함할 수 있다.

상기 보조 공급관은, 상기 엘리미네이터 패널과 직교하는 방향으로 배치될 수 있다.

상기와 같은 본 발명은, 열교환부 상에 건공기 공급유로가 형성되도록 하여 배출되는 공기의 습도를 낮추어 백연현상을 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 냉각수가 흐르는 가지관의 일측에 엘리미네이터를 형성하여 상기 가지관에서 흐르는 냉각수와 엘리미네이터를 통과하는 공기의 열교환 면적을 증가시켜 배출공기가 고온의 냉각수에 의하여 승온되도록 하여 백연의 발생을 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건공기 유로를 구비한 백연저감 냉각탑의 구성의 일 예를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명에서 사용하는 엘리미네이터의 구성의 일 예를 나타내는 평면도이다.
도 3은 도 2의 A 부분의 상세도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 엘리미네이터의 측면도이다.
도 5는 도 4의 B 부분의 상세도면이다.
도 6은 본 발명에서 사용하는 응축기의 구성의 일 예를 나타내는 사시도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건공기 유로를 구비한 백연저감 냉각탑의 구성의 일 예를 나타내는 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 건공기 유로를 구비한 백연저감 냉각탑(100)은 본체(110), 열교환부(120), 엘리미네이터(130), 가지관(132) 및 응축기(140)를 포함한다.

본 발명에 따른 건공기 유로를 구비한 백연저감 냉각탑(100)이 포함하는 구성 요소에 대해 설명하기로 한다.

본체(110)는 사용자가 필요로 하는 소정의 형태로 형성되고, 내부에는 후술하는 구성 요소들의 배치를 위한 공간이 제공된다. 본 실시예에서 본체(110)는 육면체 형태일 수 있다.

본체(110)의 측면으로는 외부의 공기가 유입되는 흡기구(112)가 형성되고, 상부로는 공기가 배출되는 배기구(114)가 형성된다. 흡기구(112) 상에는 본체(100) 내부로 공기가 유입되도록 하는 흡기팬이 배치될 수 있고, 배기구(114) 상에는 본체(100) 내부의 공기가 외부로 배기되도록 하는 배기팬이 배치될 수 있다. 흡기팬과 배기팬은 별도로 설치된 모터(미도시)의 동작에 의해 회전될 수 있다.

열교환부(120)는 외부의 공기와 냉각수가 열교환되도록 하고, 온도가 저하된 냉각수는 외부의 냉동기로 공급되어 냉방에 사용되도록 한다. 여기서, 열교환부는 열교환을 위해 복수의 패널을 포함할 수 있다.

열교환부(120)의 중앙으로는 흡기구(112)를 통해 유입되는 공기가 지나는 공기 유로(121)가 형성될 수 있다. 공기 유로는 냉각탑(100)의 중앙에 형성되는 것이 바람직하다.

상기 열교환부(120)를 통과한 고온다습한 공기는 상대적으로 건조한 상기 공기 유로(121)를 통과한 공기와 혼합되므로, 전체적인 토출공기의 습도는 감소되어 백연현상이 감소될 수 있다.

분사 노즐(136)은 외부의 냉동기에서 배출되는 고온의 냉각수를 열교환부(120)로 분사한다. 여기서, 분사 노즐(136)은 후술하는 가지관(132)을 통해 냉각수를 공급받을 수 있다.

상기 분사 노즐(135)은 열교환부(120) 상부에 배치되지만 공기 유로(121) 상부에는 배치되지 않는 것이 바람직하다.

도 2는 본 발명에서 사용하는 엘리미네이터의 구성의 일 예를 나타내는 평면도이고, 도 3은 도 2의 A 부분의 상세도면이다. 또한, 도 4는 도 2에 도시된 엘리미네이터의 측면도이고, 도 5는 도 4의 B 부분의 상세도면이다.

도 2 내지 도 4를 참조하여 엘리미네이터(130)에 대해 설명하기로 한다.

엘리미네이터(130)는 본체(110) 내부에서 열교환부(120)와 후술하는 응축기(140) 사이에 배치된다. 엘리미네이터(130)는 열교환부(120)에서 열교환된 공기에 포함되어 있는 물방울을 회수한다.

엘리미네이터(130)는 복수의 엘리미네이터 패널(131)을 포함한다. 엘리미네이터 패널(131)은 플레이트 형태로서, 단면 상에 '<'형태로 절곡되는 절곡부가 복수로 형성된다. 여기서, 절곡 방향은 상부에서 하부로 교번하며 서로 반대 방향을 향한다. 복수의 엘리미네이터 패널(131)은 일정 간격으로 평행하게 배치된다.

엘리미네이터 패널(131)의 크기와 배치 개수는 사용자의 필요에 따라 다양하게 설정될 수 있다.

엘리미네이터 패널(131)의 사이에는 후술하는 주 공급관(132A)이 배치되고, 하부로는 후술하는 보조 공급관(132B)이 서로 열교환할 수 있도록 연결된다. 이때, 엘리미네이터 패널(131)과 보조 공급관(132B)은 직교하는 방향으로 배치된다.

엘리미네이터(130)를 통과하며 포함되어 있는 수분이 감소한 공기는 배기구(114)를 통해 외부로 배출된다.

엘리미네이터(130) 상에는 가지관(132)이 배치된다.

가지관(132) 내로는 외부의 냉동기에서 공급되는 고온의 냉각수가 흐르고, 고온의 냉각수는 분사 노즐(136)을 통해 열교환부(120)로 분사된다. 또한, 가지관(132) 내부를 흐르는 냉각수는 외부의 공기와 열교환한다. 이 경우 가지관과 연결된 엘리미네이터는 냉각수와 외부의 공기와의 열교환면적을 증대시켜 냉각수와 외부공기와의 열교환효율이 향상된다.

외부공기는 냉각수와의 열교환에 의하여 온도가 상승되고 습도가 낮아진다.

가지관(132)은 주 공급관(132A)과 보조 공급관(132B)을 포함한다.

주 공급관(132A)은 엘리미네이터 패널(131)의 사이에 일정 간격으로 복수개가 평행하게 배치되고, 외부에서 냉각수를 공급받을 수 있다. 주 공급관(132A)은 엘리미네이터 패널(131)과도 평행하게 배치된다. 외부의 냉각수는 복수의 주 공급관(132A) 중 어느 하나의 주 공급관(132A)으로 공급될 수 있고, 복수의 주 공급관(132A) 각각으로 공급될 수 있다.

보조 공급관(132B)은 일단이 주 공급관(132A)에 연결되고, 타단은 이웃하여 배치되어 있는 주 공급관(132A)으로 연결되어, 양측의 주 공급관(132A)을 통해 냉각수를 공급받을 수 있다. 그리고, 보조 공급관(132B)의 하부에는 냉각수를 분사하는 분사 노즐(136)이 연결된다.

주 공급관(132A)과 보조 공급관(132B)의 배치 개수는 공기의 흐름에 영향을 주지 않는 범위에서 가능한 많은 것이 바람직하다.

가지관(132)이 포함하는 주 공급관(132A)과 보조 공급관(132B)으로는 분사 노즐(136)을 통해 분사되는 고온의 냉각수가 흐르므로, 가지관(132)은 엘리미네이터 패널(131)과 열교환에 의해, 냉각수의 열을 엘리미네이터(130)로 인가할 수 있고, 인가된 열은 엘리미네이터(130)를 통과하는 공기로 전달되므로, 가지관(132)은 히팅 코일의 역할을 수행할 수 있다.

도면에서 미설명된 도면부호 135는 분사 노즐(136)을 연결하기 위한 어댑터이다. 도면에서, 가지관의 이해를 용이하게 하기 위해 분사 노즐(136)의 도시를 생략하였다.

여기서, 주 공급관(132A)과 보조 공급관(132B)에 각각 연결되지만, 사용자의 필요에 따라 분사 노즐(136)은 보조 공급관(132B)에 주로 연결될 수도 있다.

응축기(140)는 엘리미네이터(130)의 상부에 배치되어, 엘리미네이터(130)를 통과한 공기와 외부에서 댐퍼(142)를 통해 유입되는 저온의 공기를 열교환시켜 저온포화상태가 되도록 한다.

응축기(140)는 본체(110) 내측 상부 내주면을 따라 복수개가 배치되고, 서로 대향하는 응축기(140) 사이로는 공기의 유동 공간이 제공되어, 배기구(114)로 유동하는 공기의 유동 경로로 사용된다.

응축기(140)의 구성을 보다 상세히 살펴보기로 한다.

응축기(140)는 복수의 단위 열교환부(142)를 포함한다. 그리고, 단위 열교환부(142)는 한 쌍의 열교환 패널(143)을 포함한다.

열교환 패널(143)의 재질은 알루미늄 또는 PVC를 포함한다. PVC는 알루미늄보다 열전도율이 낮지만, 그 두께가 얇다면 동일 면적에서의 열전달률은 서로 유사해질 수 있다. 따라서, 열교환 패널(143)의 재질은 알루미늄을 포함할 수도 있지만, 열전달률과 제작 비용을 고려하여 PVC를 이용하여 제작되는 것이 바람직하다. 그리고, 열교환 패널(143)은 열교환 패널(143)을 통한 열교환 효율을 향상시키기 위해 두께는 가능한 얇게 형성되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서 열교환 패널(143)의 두께는 0.3 내지 0.5mm 인 것이 바람직하다.

열교환 패널(143)은 동일한 간격으로 평행하게 배치되어, 응축기(140)를 구성할 수 있다.

여기서, 열교환 패널(143)은 그 단면 상에 절곡부가 연속적으로 형성된다. 절곡부는 '<'형태로 형성될 수 있다. 그리고, 열교환 패널(143)의 상부에서 하부로 진행하며 절곡부의 절곡 방향은 교번하며 서로 반대 방향을 향하도록 형성된다. 또한, 절곡부는 모두 동일한 크기인 것이 바람직하다.

따라서, 열교환 패널(143)은 수평으로 주름진 형태일 수 있다.

상기와 같은 열교환 패널(143)의 형상에 의해 함습 공기는 응축공기와의 열교환 면적이 향상되고, 응축공기가 응축기의 토출 부위를 통해 토출될 수 있도록 한다.

또한, 열교환 패널(143)의 표면으로는 요철(144) 형상이 형성되어 열교환 면적을 증가시킬 수 있도록 한다. 도 2에 의하면, 요철(144)은 절곡부의 형태와 동일하게 형성되어 있으나, 열교환 면적을 증가시킬 수 있다면 그 형태는 사용자의 필요에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

열교환 패널(143)은 복수개로 배치된다. 이때, 열교환 패널(143)은 2개씩 짝을 이루어 단위 열교환부(142)를 구성할 수 있다. 이때, 2개의 열교환 패널(143)은 소정의 이격 간격을 갖는다. 열교환 패널(143)의 이격 간격은 서로 균일한 것이 바람직하다.

그리고, 열교환 패널(143) 간의 이격 간격은 절곡부의 높이보다 작게 설정하여, 함습 공기가 유동할 때, 하부에서 상부로 유동 경로가 직선이 아닌 지그재그 형태로 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 도면 상에서는 직선 이동 경로가 있는 것으로 도시되어 있으나, 이는 응축기(140)의 구성 요소들에 대한 이해를 용이하게 하기 위한 것으로 실제로는 직선 이동 경로가 형성되지 않는 것으로 이해하여야 한다.

또한, 열교환 패널(143) 간의 이격 간격은 단위 열교환부(142) 간의 이격간격과 1.5 내지 2.5 대 1 의 비율인 것이 바람직하고, 2대 1인 것이 더욱 바람직하다.

여기서, 열교환 패널(143) 간의 이격 간격은 단위 열교환부(142) 간의 이격간격의 비율이 커질수록 백연 제거의 효과가 커지지만, 냉각탑의 효율이 저하될 수 있으므로, 사용자는 백연 제거 효과와 냉각탑의 효율을 고려하여 이격 간격의 비율을 조절하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작에 대해 살펴보기로 한다.

외부의 냉동기가 동작하면, 냉동기에서의 열교환에 의해 고온의 냉각수가 배출되고, 배출된 냉각수는 냉각탑(100)으로 유입된다.

한편, 본체(110) 일측의 흡기구(112)를 통해서 냉각수의 냉각에 사용되는 외부의 공기가 유입된다.

유입된 냉각수는 분사 노즐(136)을 통해 열교환부(120)로 분사되고, 흡기구(112)를 통해 유입된 외부의 공기는 외부에서 유입된 냉각수와 열교환한다.

열교환에 의해 온도가 낮아진 냉각수는 배출되어 외부의 냉동기로 공급된다.

그리고, 냉각수와 열교환된 공기는 엘리미네이터(130)를 통과하며 수분이 제거된다.

이때, 열교환부(120)의 중앙으로는 공기 유로(121)가 형성되어 있어, 외부에서 유입된 공기가 열교환부(120)를 거치치 않고, 직접 엘리미네이터(130)로 공급될 수 있다. 외부에서 유입된 공기는 냉각수와 열교환된 공기보다 건조한 상태이므로, 열교환부(120)를 통해 엘리미네이터(130)로 공급된 공기와 혼합되어 토출되는 공기의 전체적인 습도를 낮추어 백연을 감소시킨다.

엘리미네이터(130) 상에 배치되어 있는 가지관(132)은 엘리미네이터(130)를 통해 고온의 냉각수의 열을 엘리미네이터(130)의 엘리미네이터 패널(131)로 전달한다.

엘리미네이터 패널(131)은 가지관(132)의 고온의 냉각수에서 전달받은 열을 엘리미네이터(130)를 통과하는 외부공기로 전달하여, 온도를 상승시킴과 동시에 함유하고 있는 수증기를 제거하여 습도를 낮춘다.

엘리미네이터(130)를 통과한 공기는 응축기(140)를 통해 냉각탑(100) 외부로 배출될 수 있다.

응축기(140)의 작용은 널리 알려진 공지의 기술이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명은, 열교환부 상에는 건공기 공급유로가 형성되도록 하고, 고온의 냉각수가 흐르는 가지관이 엘리미네이터의 열교환 가능하도록 배치되어 엘리미네이터를 통과하는 공기와 냉각수가 열교환하여 외부로 배출되는 공기의 습도를 낮추어 백연의 발생이 방지되는 효과가 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100: 건공기 유로를 구비한 백연저감 냉각탑
110: 본체
120: 열교환부
121: 공기 유로
130: 엘리미네이터
132: 가지관
136: 분사 노즐
140: 응축기

Claims (4)

1. 측면으로 외부의 공기가 흡입되는 흡입구와 상부로 공기를 배출하는 배기구가 형성되는 본체;
   상기 본체의 내측으로 배치되고 외부의 공기와 외부의 냉동기에서 공급되는 냉각수가 상호 열교환하며 중앙으로는 상기 배기구 방향으로 공기 유로가 관통 형성되는 열교환부;
   상기 열교환부에 대하여 상기 냉각수를 분사하는 분사 노즐;
   상기 본체의 상부 내측면을 따라 복수개가 대향하여 배치되는 응축기;
   상기 열교환부에서 상기 배기구로의 공기 유동 경로 상에 배치되고, 상기 열교환부에서 열교환된 공기에 포함된 물방울을 회수하는 엘리미네이터; 및
   상기 엘리미네이터와 결합되고, 하부에는 상기 분사 노즐이 연결되며, 내부에 냉각수가 흐르는 가지관; 을 포함하는 건공기 유로를 구비한 백연저감 냉각탑.
2. 제1항에 있어서,
   상기 엘리미네이터는,
   단면상에 '<'형태의 절곡부가 복수로 형성되고, 상기 절곡부의 절곡 방향은 상부에서 하부로 교번하며 서로 반대 방향을 향하는 복수의 엘리미네이터 패널을 포함하는 건공기 유로를 구비한 백연저감 냉각탑.
3. 제2항에 있어서,
   상기 가지관은,
   상기 엘리미네이터 패널 사이에 상기 엘리미네이터 패널과 평행하게 복수로 배치되고 상기 고온의 냉각수가 유입되는 주 공급관과,
   일단이 상기 주 공급관에 연결되고 타단은 이웃하여 배치되는 상기 주 공급관으로 연결되며 상부로는 상기 엘리미네이터 패널과 연결되고 하부로는 상기 분사 노즐이 연결되는 보조 공급관을 포함하는 건공기 유로를 구비한 백연저감 냉각탑.
4. 제3항에 있어서,
   상기 보조 공급관은,
   상기 엘리미네이터 패널과 직교하는 방향으로 배치되는 건공기 유로를 구비한 백연저감 냉각탑.

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