KR20220032680A

KR20220032680A - 냉각탑

Info

Publication number: KR20220032680A
Application number: KR1020200114310A
Authority: KR
Inventors: 박인규
Original assignee: 주식회사 에이치제이현진
Priority date: 2020-09-08
Filing date: 2020-09-08
Publication date: 2022-03-15
Also published as: KR102413713B1

Abstract

본 발명은 냉각탑본체부의 공기유입부에 히트파이프가 장착된 공기냉각챔버가 설치되어 외부 공기를 냉각시켜줌에 따라 냉각 성능 및 냉각 효율이 향상되는 냉각탑에 관한 것이다.

Description

냉각탑{Cooling Tower}

본 발명은 냉각탑에 관한 것으로서, 냉각탑본체부의 공기유입부에 히트파이프가 장착된 공기냉각챔버가 설치되어 외부 공기를 냉각시켜줌에 따라 냉각 성능 및 냉각 효율이 향상되는 냉각탑에 관한 것이다.

일반적으로, 대형 공기조화시스템의 경우에는 냉매를 냉각하기 위하여 냉각탑(cooling tower)이 주로 사용되고 있다. 구체적으로 살펴보면, 공기조화시스템에서, 순환하는 냉매를 액상으로 변화시키는 응축기에서 발생하는 열을 방열시키기 위한 수냉식 냉각탑이 일반적으로 사용된다. 이와 같은 냉각탑은 최소한의 전기 에너지를 사용하여 가장 경제적으로 폐열을 제거할 수 있는 매체로서, 냉각수를 사용하고 있으며, 이러한 냉각수는 순환하는 것에 의하여 재사용될 수 있도록 구성하고 있다.

그러나 냉각탑은, 공조시스템의 설비에 비하여, 그다지 중요성에 대한 관심을 끌지 못하고 있다. 실제의 경우 냉동장치와 냉각탑의 전력소비율을 살펴보면, 제품의 특성과 운전방식에 따라 약간의 차이는 있으나, 대략 92:8 정도로 냉동기 본체에서 소요되는 동력이 압도적이다.

그러나, 냉각탑의 에너지 절약을 위해서는, 전체적인 동력의 차이도 중요하지만, 냉각탑이 정상적인 성능을 발취하지 못하여 야기되는 에너지손실도 고려하지 않으면 안된다. 예를 들어, 공조시스템을 냉각시키기 위한 냉각수의 온도가 1.5℃ 상승하게 되면, 압축기에 소요되는 전력은 거의 10% 정도 상승하게 된다.

따라서, 공조시스템의 효율적인 운전을 위해서는 냉각수의 온도도 매우 중요한 것임을 알 수 있다.

그리고, 일반적으로 냉각탑으로 유입되는 냉각수의 온도는 공조기의 크기 및 용량에 따라서 차이는 있지만, 대략 37℃ 정도로서, 냉각탑을 통과하여 실내에 설치된 공조기로 유입되는 온도는 약 31~32℃로서, 약 5~6℃ 정도의 차이가 존재하고 있다.

이와 같은 냉각탑의 작동원리를 살펴보면, 수냉식 응축기에 사용되는 냉각수를 재사용하기 위해서, 냉각수와 공기를 접촉시키는 것에 의하여 냉각수를 재사용 가능한 온도까지 냉각시키고 있다. 냉각탑의 종류는, 향류형(couter flow type)과 직교류형(cross flow type) 및 양자를 복합한 하이브리드형(hybrid type)으로 대별된다.

향류형 냉각탑의 구성에 있어서는, 물을 상부의 살포장치에 의하여 살포하고, 공기는 아래로부터 팬에 의하여 유입되면서 상부를 향하여 분사된다. 살수된 물은 충전재 표면을 공기와 향류시켜 낙하하면서 일부의 물을 증발시키고 나머지 물의 온도를 내릴 수 있도록 구성되고 있다.

그리고, 직교류형 냉각탑의 구성에 의하면, 냉각시키고자 하는 물은 상부에 살수되고, 차가운 공기는 측면에서 유입되어, 낙하되는 물에 대하여 직교하도록 구성되어 있다. 그리고 상술한 향류형과 같이 일부의 물을 증발시켜 나머지 물

의 온도를 내리는 구조로 되어 있다.

그리고, 하이브리드형의 경우에 있어서는, 열교환장치에 사용되고 있는 향휴형 및 직교류형 냉각탑의 구조를 조립하여 리드화 함으로써 냉각탑의 효율을 극대화한 것으로, 현재 가장 널리 사용되고 있는 형태이다.

그러나 상술한 바와 같은 기존의 냉각탑에 있어서는, 냉각수가 외기에 직접 노출되어 있기 때문에, 여러 가지 문제점이 지적된다.

외부의 공기와의 접촉에 의하여 냉각수가 냉각되기 때문에, 외기의 영향에 의하여 냉각효율이 크게 좌우되는 단점이 있다.

종래의 냉각탑은 등록특허 제10-0193930호, 등록특허 제10-0136231호, 등록특허 제10-0082657호, 등록특허 제10-0377507호 등에 기재된 바와 같다.

상기와 같은 종래의 냉각탑은 냉각탑의 내부로 유입되는 공기를 냉각시키는 별도의 구성이 없이 단순히 외부 공기를 이용하여 냉각수의 냉각이 이루어짐에 따라 냉각수의 냉각성능이 떨어지는 문제점이 있다.

또한, 냉각탑의 내부로 유입되는 외부 공기를 냉각시키기 위한 별도의 공기냉각장치가 설치되는 경우에는 구조가 복잡해질 뿐만 아니라 제작비용의 증가되고, 냉각탑의 에너지효율이 떨어지는 문제점이 있다.

대한민국등록특허공보 제10-0193930호 대한민국등록특허공보 제10-0136231호 대한민국등록특허공보 제10-0082657호 대한민국등록특허공보 제10-0377507호

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 냉각탑본체부의 공기유입부에 히트파이프가 장착된 공기냉각챔버가 설치되어 외부 공기를 냉각시켜줌에 따라 냉각 성능 및 냉각 효율이 향상되는 냉각탑을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명에 의한 냉각탑은, 외관을 형성하며, 냉각 대상수와 공기와의 열교환을 위한 열교환 공간을 제공하는 냉각탑본체부와, 상기 냉각탑본체부의 내부에 구비되며, 복수개의 분사노즐이 설치되어 냉각대상수를 상기 냉각탑본체부의 내부에서 하부 방향으로 분사하는 냉각 대상수 공급관과, 상기 냉각대상수 공급관의 하부에 설치되며, 상기 냉각 대상수 공급관에 의해 하부로 분사된 냉각 대상수가 자유낙하하도록 안내하는 충진재와, 상기 냉각탑본체부의 하부 둘레면을 따라 외부와 연통되며, 외부 공기를 상기 냉각탑본체부의 내부로 안내하는 공기유입부와, 상기 냉각탑본체부의 일측에 설치되며, 팬(Fan) 형상으로 이루어져, 상기 냉각탑본체부의 내부에서 고속으로 회전되고, 외부 공기를 상기 냉각탑본체부의 내부로 유입시키는 송풍팬과, 상기 공기유입부의 전방측에 설치되며, 내부가 중공된 박스 형태로 이루어져 일면에 공기안내홀이 형성되고, 외부 공기를 상기 공기유입부 측으로 안내하는 공기냉각챔버와, 상기 공기냉각챔버의 내부에 상하로 길게 설치되며, 일부분은 상기 공기냉각챔버의 내부에 설치되고, 나머지 부분은 상기 공기냉각챔버의 외측으로 돌출되도록 설치되어 상기 냉각탑본체부 측으로 유입되는 외부 공기를 냉각시키는 복수개의 히트파이프를 포함한다.

상기 공기냉각챔버의 내부에는, 상기 히트파이프의 외측에 밀착되어 상기 히트파이프를 상기 공기냉각챔버에 고정시키는 클램프유닛이 더 구비된다.

상기 클램프유닛은, 상기 공기냉각챔버의 내부 상면에 설치되는 제1클램프부재와, 상기 공기냉각챔버의 내부 하면에 설치되는 제2클램프부재를 포함한다.

상기 제1클램프부재와 상기 제2클램프부재는, 내부가 중공된 원통 형상으로 이루어져, 상부면 중앙에 상기 히트파이프가 상하로 관통 설치되는 클램프몸체와, 상기 클램프몸체의 내부에 설치되며, 소정 두께를 가지는 반원링 형상으로 이루어져 상하로 길게 형성되고, 상기 히트파이프의 외주면에 밀착되어 상기 히트파이프를 상기 공기냉각챔버에 고정시키는 밀착부재와, 상기 클램프몸체의 내부에 설치되며, 탄성체로 이루어져, 상기 밀착부재을 상기 히트파이프 측으로 밀착시키는 탄성부재를 포함한다.

상기 제1클램프부재와 상기 제2클램프부재 사이에는, 상기 히트파이프가 관통 설치되며, 상기 히트파이프의 외주면과 면접촉되어 외부 공기의 냉각면적을 증가시키는 냉각부확장부재가 더 구비되며, 상기 냉각부확장부재는, 금속 소재로 이루어져, 내부가 중공된 원통 형상을 가지며 상기 히트파이프가 관통 삽입되는 냉각확장몸체와, 상기 냉각확장몸체의 내부에 충진되며, 열전달물질로 이루어져 상기 냉각확장몸체를 냉각시키는 열전달유체를 포함한다.

외관을 형성하며, 냉각 대상수와 공기와의 열교환을 위한 열교환 공간을 제공하는 냉각탑본체부와, 상기 냉각탑본체부의 내부에 구비되며, 복수개의 분사노즐이 설치되어 냉각 대상수를 상기 냉각탑본체부의 내부에서 하부 방향으로 분사하는 냉각 대상수 공급관과, 상기 냉각 대상수 공급관의 하부에 설치되며, 상기 냉각 대상수 공급관에 의해 하부로 분사된 냉각 대상수가 자유낙하하도록 안내하는 충진재와, 상기 냉각탑본체부의 하부 둘레면을 따라 설치되며, 복수개의 허니컴 형상으로 이루어져, 외부 공기를 상기 냉각탑본체부의 내부로 안내하는 공기유입부와, 상기 냉각탑본체부의 일측에 설치되며, 팬(Fan) 형상으로 이루어져, 상기 냉각탑본체부의 내부에서 고속으로 회전되어 외부 공기를 상기 냉각탑본체부의 내부로 유입시키는 송풍팬과, 상기 공기유입부의 전방측에 설치되며, 내부가 중공된 박스 형태로 이루어져 일면에 공기안내홀이 형성되고, 외부 공기를 상기 공기유입부 측으로 안내하는 공기냉각챔버와, 상기 냉각탑본체부의 하부에 설치되며, 상기 충진재를 통과한 냉각된 냉각 대상수가 저장되고, 일부분이 상기 공기냉각챔버의 하부로 확장 형성되는 냉각수 저수조와, 상기 공기냉각챔버 및 냉각수 저수조의 내부에 상기 상하로 길게 설치되며, 일부분은 공기냉각챔버 및 냉각수 저수조의 내부에 설치되고, 나머지 부분은 상기 공기냉각챔버의 외측으로 돌출되도록 설치되어 상기 냉각탑본체부 측으로 유입되는 외부 공기 및 냉각수 저수조의 냉각 대상수를 냉각시키는 복수개의 히트파이프를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 냉각탑은 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명은, 냉각탑본체부의 공기유입부의 전방에 복수개의 히트파이프가 장착되는 공기냉각챔버가 설치됨에 따라 냉각탑본체부로 유입되는 외부 공기의 냉각이 이루어질 수 있다.

따라서, 냉각탑본체부의 내부로 유입되는 히트파이프에 의해 냉각된 상태로 유입됨에 따라 냉각탑의 냉각 성능이 향상되는 효과가 있다.

또한, 상기 공기냉각챔버의 내부에 클램프유닛이 설치되어 히트파이프의 탈부착이 작업자의 간단한 조작으로 손쉽게 이루어질 수 있으므로 조립성 및 작업성이 향상되는 이점이 있다.

그리고, 다른 실시예에서 히트파이프가 공기냉각챔버에 관통 설치되고, 하단부의 일부분이 냉각수 저수조에 삽입되도록 설치됨에 따라 외부 공기의 냉각 뿐만 아니라 냉각수 저수조에 집수되는 냉각대상수의 냉각이 동시에 이루어질 수 있으므로 냉각 효율이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 냉각탑의 바람직한 실시예의 구성을 보인 정면도.
도 2는 본 발명에 의한 냉각탑의 바람직한 실시예의 구성을 보인 평면도.
도 3은 본 발명에 의한 냉각탑의 바람직한 실시예의 구성을 보인 측면도.
도 4는 본 발명 실시예를 구성하는 공기냉각챔버에 히트파이프가 설치된 상태를 나타내는 단면도.
도 5는 본 발명 실시예를 구성하는 공기냉각챔버에 히트파이프가 설치된 상태를 나타내는 평면도.
도 6은 본 발명 실시예를 구성하는 제1클램프부재의 구성을 보인 확대단면도.
도 7은 본 발명 실시예를 구성하는 제2클램프부재의 구성을 보인 확대단면도.
도 8은 본 발명 실시예를 구성하는 제1,2클램프부재의 구성을 보인 단면도.
도 9는 본 발명 실시예를 구성하는 제1,2클램프부재에 히트파이프가 설치된 상태를 나타내는 단면도.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기냉각챔버 및 냉각수저수도에 히트파이프가 설치된 상태를 나타내는 냉각탑의 정면도.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기냉각챔버 및 냉각수저수도에 히트파이프가 설치된 상태를 나타내는 확대단면도.

이하 본 발명에 의한 냉각탑의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 1에는 본 발명에 의한 냉각탑의 바람직한 실시예의 구성을 보인 정면도가 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명에 의한 냉각탑의 바람직한 실시예의 구성을 보인 평면도가 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명에 의한 냉각탑의 바람직한 실시예의 구성을 보인 측면도가 도시되어 있다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 냉각탑은, 외관을 형성하며, 냉각 대상수와 공기와의 열교환을 위한 열교환 공간을 제공하는 냉각탑본체부(10)와, 상기 냉각탑본체부의 내부에 구비되며, 복수개의 분사노즐(12)이 설치되어 냉각 대상수를 상기 냉각탑본체부(10)의 내부에서 하부 방향으로 분사하는 냉각대상수 공급관(12)과, 상기 냉각대상수 공급관(12)의 하부에 설치되며, 상기 냉각대상수 공급관(12)에 의해 하부로 분사된 냉각대상수가 자유낙하하도록 안내하는 충진재(16)와, 상기 냉각탑본체부(10)의 하부 둘레면을 따라 외부와 연통되며, 외부 공기를 상기 냉각탑본체부(10)의 내부로 안내하는 공기유입부(18)와, 상기 냉각탑본체부(10)의 일측에 설치되며, 팬(Fan) 형상으로 이루어져, 상기 냉각탑본체부(10)의 내부에서 고속으로 회전되어 외부 공기를 상기 냉각탑본체부(10)의 내부로 유입시키는 송풍팬(22)과, 상기 공기유입부(18)의 전방측에 설치되며, 내부가 중공된 박스 형태로 이루어져 측면에 공기통과공(32)이 형성되고, 외부 공기를 상기 공기유입부(18) 측으로 안내하는 공기냉각챔버(30)와, 상기 공기냉각챔버(30)의 내부에 상하로 길게 설치되며, 일부분은 상기 공기냉각챔버(30)의 내부에 설치되고, 나머지 부분은 상기 공기냉각챔버(30)의 외측으로 돌출되도록 설치되어 상기 냉각탑본체부(10) 측으로 유입되는 외부 공기를 냉각시키는 복수개의 히트파이프(34) 등으로 이루어진다.

상기 냉각탑본체부(10)는 내부가 중공된 사각박스 형상으로 형성된다. 상기 냉각탑본체부(10)는 육면체 형상뿐만 아니라 원통 형상 등 다양한 형상으로 적용될 수 있으며, 외관을 형성하며 내부에 설치되는 다수의 부품을 외부환경으로 부터 보호하는 역할을 한다.

상기 냉각탑본체부(10)의 내부에는 냉각대상수 공급관(12)이 설치된다. 상기 냉각대상수 공급관(12)은 관 형태로 이루어져, 상기 냉각탑본체부(10)의 상측부 중앙에 좌우로 길게 설치된다. 상기 냉각대상수 공급관(12)의 일단은 냉각시스템(미도시)과 연결되고, 타단은 상기 냉각탑본체부(10)의 내부에 결합되어 냉각시스템에 사용되어 고온으로 가열된 냉각 대상수를 상기 냉각탑본체부(10)의 내부 상측으로 안내하는 역할을 한다.

상기 냉각대상수 공급관(12)의 하부에는 분사노즐(12)이 설치된다. 상기 분사노즐(12)은 일반적인 노즐(nozzle)로 자세한 설명을 생략한다. 상기 분사노즐(12)은 상기 냉각대상수 공급관(12)의 하부면을 따라 일정한 간격으로 복수개가 배치된다. 상기 분사노즐(12)은 상기 냉각대상수 공급관(12)의 내부로 유입된 고온의 냉각대상수를 후술할 충진재(16) 측으로 살수하는 역할을 한다.

상기 냉각탑본체부(10)의 내부에는 충진재(16)가 설치된다. 상기 충진재(16)는 일반적으로 하향으로 흐르는 냉각대상수와 상향으로 흐르는 외부 공기사이에 열전달이 이루어지도록 하여, 냉각대상수를 냉각시키는 역할을 하는 것으로, 냉각대상수와 외부 공기의 접촉 시간 및 면적을 증대시키기 위해 대부분 주름 형태의 얇은 플레이트 또는 시이트 같은 충진판이 수직으로 적층된 형태로 이루어진다.

상기 냉각탑본체부(10)의 하부 둘레면에는 공기유입부(18)가 형성된다. 상기 공기유입부(18)는 상기 냉각탑본체부(10)의 하부 둘레면에 관통 형성된다. 상기 공기유입부(18)는 외부와 연통되어, 외부 공기를 상기 냉각탑본체부(10)의 내부로 안내하는 통로 역할을 한다.

상기 공기유입부(18)의 내부에는 루버(20)가 설치된다. 상기 루버(20)는 냉각탑 분야에서 일반적으로 사용되는 루버(louver)로 자세한 설명은 생략한다. 상기 루버(20)는 복수개의 허니콤 형상으로 배열된 형태로 이루어져, 상기 냉각탑본체부(10)의 내부로 외부 공기의 유입을 안내함과 동시에 냉각대상수가 외부로 유출되는 것을 방지하는 역할을 한다.

상기 냉각탑본체부(10)의 상측에는 송풍팬(22)이 설치된다. 상기 송풍팬(22)은 일반적인 팬(Fan)으로 자세한 설명은 생략한다. 상기 송풍팬(22)은 상기 냉각탑본체부(10)의 상측에 설치되어, 송풍모터(24)에 의해 고속으로 회전된다. 상기 송풍팬(22)은 냉각탑본체부(10)의 내부에서 고속으로 회전되어, 상기 냉각탑본체부(10)의 내부로 외부 공기를 유입시키는을 내부로 강제로 유입시키는 역할을 한다.

상기 냉각탑본체부(10)의 하부에는 냉각대상수 저수조(26)가 설치된다. 상기 냉각대상수 저수조(26)는 하부면 양측에 각각 경사면이 형성된 수조 형태로 형성된다. 상기 냉각대상수 저수조(26)는 상기 냉각탑본체부(10)의 하부에 설치되어, 상기 충진재(16)를 통과하는 과정에서 외부 공기에 의해 냉각된 냉각대상수가 상기 냉각탑본체부(10)의 하부로 낙하하여 집수되는 부분이다.

상기 냉각대상수 저수조(26)의 내부에는 냉각대상수 배출관(28)이 설치된다. 상기 냉각대상수 배출관(28)은 도 1 또는 도 3과 같이, 관 형태로 이루어져, 상기 냉각대상수 저수조(26)와 연통된다. 상기 냉각대상수 배출관(28)의 일단은 상기 냉각대상수 저수조(26)와 연결되고, 타단은 냉각시스템과 연결되어 외부 공기에 의해 냉각된 냉각대상수를 냉각시스템에 공급하는 역할을 한다.

도 4에는 본 발명 실시예를 구성하는 공기냉각챔버에 히트파이프가 설치된 상태를 나타내는 단면도가 도시되어 있고, 도 5에는 본 발명 실시예를 구성하는 공기냉각챔버에 히트파이프가 설치된 상태를 나타내는 평면도가 도시되어 있고, 도 6에는 본 발명 실시예를 구성하는 제1클램프부재의 구성을 보인 확대단면도가 도시되어 있고, 도 7에는 본 발명 실시예를 구성하는 제2클램프부재의 구성을 보인 확대단면도가 도시되어 있고, 도 8에는 본 발명 실시예를 구성하는 제1,2클램프부재의 구성을 보인 단면도가 도시되어 있고, 도 9에는 본 발명 실시예를 구성하는 제1,2클램프부재에 히트파이프가 설치된 상태를 나타내는 단면도가 도시되어 있다.

도 4 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 공기유입부(18)의 전방측에는 공기냉각챔버(30)가 설치된다. 상기 공기냉각챔버(30)는 내부가 중공된 박스 형태로 이루어져, 상기 공기유입부(18)의 전방측에 설치된다. 상기 공기냉각챔버(30)의 측면에는 공기통과공(32)이 관통 형성된다. 상기 공기냉각챔버(30)는 상기 냉각탑본체부(10)의 둘레면 하부에 설치되어 있으며, 외부 공기를 상기 공기유입부(18) 측으로 안내하는 역할 뿐만 아니라, 후술할 히트파이프(34)가 설치되어 외부 공기가 냉각되는 부분이다.

상기 공기냉각챔버(30)의 내부에는 히트파이프(34)가 설치된다. 상기 히트파이프(34)는 일반적인 히트파이프(heat pipe)로 자세한 설명은 생략한다. 상기 히트파이프(34)는 일반적으로 작동유체의 증발 및 응축의 상변화에 따르는 잠열 및 모세관 현상을 이용하여 적은 온도차에도 불구하고 높은 열량을 상당히 먼 거리까지 전송시키는 열전달 기구이다.

상기 히트파이프(34)는 도 4와 같이, 하단부는 상기 공기냉각챔버(30)의 내부에 상하로 길게 설치되고, 상단부는 상기 공기냉각챔버(30)의 외부로 노출시키는 형태로 설치된다.

상기 히트파이프(34)는 복수개가 일정한 간격으로 상기 공기냉각챔버(30)의 내부에 수직하게 배치되고, 상기 공기냉각챔버(30)의 내부로 유입되는 외부 공기와 접촉되어 외부 공기를 냉각시키는 역할을 한다.

즉, 상기 히트파이프(34)의 상단부는 외부에 노출되어 응축작용이 이루어지고, 하단부는 상기 공기냉각챔버(30)의 내부에 설치되어 외부 공기를 냉각시키는 증발작용이 이루어질 수 있다.

이러한, 상기 히트파이프(34)의 작용원리를 이용하여 상기 냉각탑본체부(10)로 유입되는 외부 공기를 냉각시킴으로써, 상기 냉각탑의 냉각효율 및 냉각성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 공기냉각챔버(30)의 내부에는 클램프유닛(40)이 설치된다. 상기 클램프유닛(40)은 상기 공기냉각챔버(30)의 내부 상면에 설치되는 제1클램프부재(42)와 상기 공기냉각챔버(30)의 내부 하면에 설치되는 제2클램프부재(44)로 이루어진다.

상기 제1,2클램프부재(42,44)는 크게 클램프몸체(46), 밀착부재(50), 탄성부재(52) 등으로 이루어진다.

상기 클램프몸체(46)는 도 6 내지 도 10과 같이, 내부가 중공된 원통 형상으로 이루어져, 상부면 중앙에 상하로 관통되는 히트파이프 삽입홀(48)이 형성된다.

상기 클램프몸체(46)는 상기 공기냉각챔버(30)의 내부 상면 또는 내부 하면에 각각 설치되어, 상기 공기냉각챔버(30)의 내부에 수직하게 설치되는 히트파이프(34)가 삽입 고정되는 부분이다.

즉, 도 6 및 도 7과 같이, 상기 클램프몸체(46)의 상기 히트파이프 삽입홀(48)에 상기 히트파이프(34)과 삽입되어 상기 공기냉각챔버(30)에 상기 히트파이프(34)의 고정이 이루어질 수 있다.

상기 클램프몸체(46)의 내부에는 밀착부재(50)가 설치된다. 상기 밀착부재(50)는 소정두께를 가지는 판재로 이루어져, 반원링 형상으로 형성된다. 상기 밀착부재(50)는 상기 히트파이프 삽입홀(48)을 기준으로 좌우측에 각각 좌우 방향으로 이동 가능하게 설치된다. 상기 밀착부재(50)는 상기 히트파이프(34)의 외주면에 밀착되어 상기 히트파이프(34)를 고정시키는 역할을 한다.

상기 클램프몸체(46)의 내부에는 탄성부재(52)가 설치된다. 상기 탄성부재(52)는 원호 형상을 가지는 판스프링 형태로 이루어져, 도 8 및 도 9와 같이, 양단은 각각 상기 클램프몸체(46)의 내주면에 밀착되고, 측면 중앙부는 상기 밀착부재(50)에 밀착되어 상기 밀착부재(50)를 상기 클램프몸체(46)의 중앙측으로 탄성지지하도록 구성된다.

즉, 상기 탄성부재(52)에 의해 상기 밀착부재(50)가 상기 클램프몸체(46)의 히트파이프 삽입홀(48) 측으로 탄성지지됨에 따라 상기 히트파이프(34)가 상기 클램프유닛(40)이 삽입되는 경우에 도 9와 같이 상기 밀착부재(50)가 좌우 방향으로 벌어지고, 상기 탄성부재(52)에 의해 상기 밀착부재(50)가 상기 히트파이프(34)의 외주면에 밀착되어 상기 공기냉각챔버(30)에 상기 히트파이프(34)가 탈부착이 간단한 조작으로 손쉽게 이루어질 수 있다.

상기 제1,2클램프부재(42,44) 사이에는 냉각부확장부재(60)가 설치된다. 상기 냉각부확장부재(60)는 크게 냉각부확장몸체(62)와 열전달유체(66) 등으로 이루어진다. 상기 냉각부확장몸체(62)는 금속 소재로 이루어져, 내부가 중공된 원통 형상을 가지며, 중앙에 상하로 관통 형성되는 히트파이프 결합홀(64)이 형성된다. 상기 냉각부확장몸체(62)의 내부에는 상기 히트파이프(34)가 관통 삽입되어 상기 히트파이프(34)의 고정이 이루질 뿐만 아니라, 상기 히트파이프(34)의 냉기를 전달받아 외부 공기를 냉각시킬는 역할을 할 수 있다.

즉, 상기 냉각부확장몸체(62)의 내부에는 상기 히트파이프(34)의 하단부가 삽입 고정되며, 상기 히트파이프(34)의 외주면과 면접촉되어 외부 공기의 냉각작용이 이루어질 수 있으며, 이로 인해 냉각표면이 더 증가함에 따라 외부 공기의 냉각성능 및 냉각효율이 향상될 수 있다.

상기 냉각부확장몸체(62)의 내부에는 열전달유체(66)가 충진된다. 상기 열전달유체(66)는 일반적인 열전달율이 높은 에틸알콜, 메틸알콜, 물, 오일, 나트륨, 수은 중 어느 하나가 적용될 수 있다. 상기 열전달유체(66)는 상기 냉각부확장몸체(62)의 내부에 충진되어, 상기 히트파이프(34)의 냉기를 보다 빠르게 상기 냉각부확장몸체(62)에 전달하는 역할을 한다.

도 10에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기냉각챔버 및 냉각수저수도에 히트파이프가 설치된 상태를 나타내는 냉각탑의 정면도가 도시되어 있고, 도 11에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기냉각챔버 및 냉각수저수도에 히트파이프가 설치된 상태를 나타내는 확대단면도가 도시되어 있다.

도 10과 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각탑에 대해 자세히 설명하기로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각수 저수조(26) 및 공기냉각챔버(30)에 히트파이프(34)가 설치되어 있다.

상기 냉각탑본체부(10)의 하부에는 냉각수 저수조(26)가 설치된다. 상기 냉각수 저수조(26)는 하부면 양측에 각각 경사면이 형성된 수조 형태로 형성되고, 도 10과 같이, 상기 공기냉각챔버(30)의 하부까지 확장된 형태로 설치된다.

상기 냉각수 저수조(26)의 내부에는 복수의 히트파이프(34)의 일부분이 삽입되어 냉각수 저수조(26) 내부에 집수되는 냉각대상수를 냉각시키는 역할을 한다.

즉, 상기 히트파이프(34)는 상기 공기냉각챔버(30)에 관통되도록 설치됨과 동시에 하단부의 일부분이 상기 냉각수 저수조(26)에 삽입됨에 따라, 상기 히트파이프(34)에 의해 상기 냉각탑본체부(10)로 유입되는 외부 공기의 냉각 뿐만 아니라 상기 냉각수 저수조(26)의 냉각이 동시에 이루어질 수 있다.

이하 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 냉각탑의 작용에 대해 도 1 내지 도 11를 참조하여 살펴본다.

먼저, 냉각탑본체부(10)의 상측부에 설치되는 냉각대상수 공급관(12)에 의해 고온의 냉각대상수가 상기 냉각탑본체부(10)의 상측 내부로 공급된다.

상기 냉각탑본체부(10)의 내부로 공급된 냉각대상수는 분사노즐에 의해 상기 냉각탑본체부(10)의 내부 상측에서 하측에 배치된 충진재(16)측으로 살수된다.

이러한, 냉각대상수의 살수동작이 이루어지면, 이와 동시에 송풍팬(22)이 고속으로 회전되어 외부 공기를 상기 냉각탑본체부(10)의 내부로 유입시킨다.

상기 냉각탑본체부(10)의 내부로 유입된 외부 공기는 상기 송풍팬(22)에 의해 상기 냉각탑본체부(10)의 하류측에 상류측으로 이동되며, 이동되는 과정에서 상기 충진재(16)를 통과하는 냉각대상수을 냉각시키고 외부로 배출된다.

본 발명에 의한 냉각탑은 외부 공기가 유입되는 공기유입부(18)측에 복수개의 히트파이프(34) 및 냉각부확장부재(60)가 장착된 공기냉각챔버(30)가 설치된다.

이로 인해, 상기 냉각탑본체부(10)의 내부로 유입되는 외부 공기는 상기 히트파이프 및 냉각부확장부재(60)에 의해 냉각이 이루어진다.

따라서, 상기 냉각탑본체부(10)의 내부로 유입되는 외부 공기는 히트파이프 및 냉각부확장부재(60)에 의해 냉각된 상태로 상기 냉각탑본체부(10)의 내부로 유입됨에 따라 일반적인 냉각탑에 비해 냉각대상수의 냉각성능 및 냉각효율이 향상될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 냉각탑은 공기냉각챔버(30)의 내부에 클램프유닛(40)이 설치된다. 상기 클램프유닛(40)은 제1클램프부재(42)와 제2클램프부재(44)로 이루어져, 각각 상기 공기냉각챔버(30)의 내부 상면과 내부 하면에 설치된다.

상기 클램프유닛(40)은 상기 공기냉각챔버(30)에 상기 히트파이프(34)가 삽입되는 경우 상기 히트파이프(34)의 외주면에 밀착 고정됨에 따라 작업자의 간단한 조작으로 손쉽게 상기 히트파이프(34)의 분리 및 고정 동작이 이루어질 수 있다.

이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정되지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당 업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.

10. 냉각탑본체부 12. 냉각대상수 공급관
16. 충진재 18. 공기유입부
22. 송풍팬 26. 냉각수 저수조
28. 냉각대상수 배출관 30. 공기냉각챔버
34. 히트파이프 40. 클램프유닛
60. 냉각부확장부재

Claims

외관을 형성하며, 냉각대상수와 공기와의 열교환을 위한 열교환 공간을 제공하는 냉각탑본체부와;
상기 냉각탑본체부의 내부에 구비되며, 복수개의 분사노즐이 설치되어 냉각대상수를 상기 냉각탑본체부의 내부에서 하부 방향으로 분사하는 냉각대상수 공급관과;
상기 냉각대상수 공급관의 하부에 설치되며, 상기 냉각대상수 공급관에 의해 하부로 분사된 냉각대상수가 자유낙하하도록 안내하는 충진재와;
상기 냉각탑본체부의 하부 둘레면을 따라 외부와 연통되며, 외부 공기를 상기 냉각탑본체부의 내부로 안내하는 공기유입부와;
상기 냉각탑본체부의 일측에 설치되며, 팬(Fan) 형상으로 이루어져, 상기 냉각탑본체부의 내부에서 고속으로 회전되고, 외부 공기를 상기 냉각탑본체부의 내부로 유입시키는 송풍팬과;
상기 공기유입부의 전방측에 설치되며, 내부가 중공된 박스 형태로 이루어져 측면에 공기통과공이 형성되고, 외부 공기를 상기 공기유입부 측으로 안내하는 공기냉각챔버와;
상기 공기냉각챔버의 내부에 상하로 길게 설치되며, 일부분은 상기 공기냉각챔버의 내부에 설치되고, 나머지 부분은 상기 공기냉각챔버의 외측으로 돌출되도록 설치되어 상기 냉각탑본체부 측으로 유입되는 외부 공기를 냉각시키는 복수개의 히트파이프;를 포함하는 냉각탑.
제 1 항에 있어서, 상기 공기냉각챔버의 내부에는,
상기 히트파이프의 외측에 밀착되어 상기 히트파이프를 상기 공기냉각챔버에 고정시키는 클램프유닛이 더 구비됨;을 특징으로 하는 냉각탑.
제 2 항에 있어서, 상기 클램프유닛은,
상기 공기냉각챔버의 내부 상면에 설치되는 제1클램프부재와;
상기 공기냉각챔버의 내부 하면에 설치되는 제2클램프부재;를 포함하는 냉각탑.
제 3 항에 있어서, 상기 제1클램프부재와 상기 제2클램프부재는,
내부가 중공된 원통 형상으로 이루어져, 상부면 중앙에 상기 히트파이프가 상하로 관통 설치되는 클램프몸체와;
상기 클램프몸체의 내부에 설치되며, 소정 두께를 가지는 반원링 형상으로 이루어져 상하로 길게 형성되고, 상기 히트파이프의 외주면에 밀착되어 상기 히트파이프를 상기 공기냉각챔버에 고정시키는 밀착부재와;
상기 클램프몸체의 내부에 설치되며, 탄성체로 이루어져, 상기 밀착부재을 상기 히트파이프 측으로 밀착시키는 탄성부재;를 포함하는 냉각탑.
제 4 항에 있어서, 상기 제1클램프부재와 상기 제2클램프부재 사이에는,
상기 히트파이프가 관통 설치되며, 상기 히트파이프의 외주면과 면접촉되어 외부 공기의 냉각면적을 증가시키는 냉각부확장부재가 더 구비되며;
상기 냉각부확장부재는,
금속 소재로 이루어져, 내부가 중공된 원통 형상을 가지며 상기 히트파이프가 관통 삽입되는 냉각부확장몸체와;
상기 냉각부확장몸체의 내부에 충진되며, 열전달물질로 이루어져 상기 냉각부확장몸체를 냉각시키는 열전달유체;를 포함하는 냉각탑.
외관을 형성하며, 냉각 대상수와 공기와의 열교환을 위한 열교환 공간을 제공하는 냉각탑본체부와;
상기 냉각탑본체부의 내부에 구비되며, 복수개의 분사노즐이 설치되어 냉각대상수를 상기 냉각탑본체부의 내부에서 하부 방향으로 분사하는 냉각대상수 공급관과;
상기 냉각대상수 공급관의 하부에 설치되며, 상기 냉각대상수 공급관에 의해 하부로 분사된 냉각대상수가 자유낙하하도록 안내하는 충진재와;
상기 냉각탑본체부의 하부 둘레면을 따라 외부와 연통되며, 외부 공기를 상기 냉각탑본체부의 내부로 안내하는 공기유입부와;
상기 냉각탑본체부의 일측에 설치되며, 팬(Fan) 형상으로 이루어져, 상기 냉각탑본체부의 내부에서 고속으로 회전되어 외부 공기를 상기 냉각탑본체부의 내부로 유입시키는 송풍팬과;
상기 공기유입부의 전방측에 설치되며, 내부가 중공된 박스 형태로 이루어져 측면에 공기통과공이 형성되고, 외부 공기를 상기 공기유입부 측으로 안내하는 공기냉각챔버와;
상기 냉각탑본체부의 하부에 설치되며, 상기 충진재를 통과한 냉각된 냉각 대상수가 저장되고, 일부분이 상기 공기냉각챔버의 하부로 확장 형성되는 냉각수 저수조와;
상기 공기냉각챔버 및 냉각수 저수조의 내부에 상기 상하로 길게 설치되며, 일부분은 공기냉각챔버 및 냉각수 저수조의 내부에 설치되고, 나머지 부분은 상기 공기냉각챔버의 외측으로 돌출되도록 설치되어 상기 냉각탑본체부 측으로 유입되는 외부 공기 및 냉각수 저수조의 냉각 대상수를 냉각시키는 복수개의 히트파이프;를 포함하는 냉각탑.