KR100897886B1 - 스프래쉬 그리드 필러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉각탑의 하우징 내부에 배치되되 고온의 냉각수를 분사하는 분사노즐의 하측에 설치되는 스프래쉬 그리드 필러에 있어서, 사면(四面)에 대해 지그재그로 방향 전환되는 형태가 반복 형성되는 굴곡진 웨이브구조를 갖는 사각테두리와; 상기 사각테두리에 연결되되 사각테두리의 내측공간을 채워 충전재의 전후 표면을 형성하게 되며 사선가이드돌기를 등간격 배치하되 전후측면에 위치되게 상반된 배열로 형성시킨 사선격자선형돌부를 포함하는 구성을 특징으로 한다.

이때, 상기 사선격자선형돌부는 사각테두리의 내측부에 위치하도록 앞면 사선가이드돌기를 등간격 배열하되 사각테두리의 앞면에 연결되는 앞면사선돌부와, 사각테두리의 내측부에 위치하도록 뒷면 사선가이드돌기를 등간격 배열하되 사각테두리의 뒷면에 연결되고 상기 앞면 사선가이드돌기에 반대방향으로 배열되어 상호 교차되는 뒷면사선돌부로 구성되며; 상기 앞면 사선가이드돌기 및 뒷면 사선가이드돌기는 지그재그로 방향 전환되는 반복 굴곡으로 전후 표면에 대해 서로 상반되는 다이아몬드형 웨이브 배열의 면 처리가 이루어지게 하는 기술구성이 개시된다.

냉각탑, 필러(충전재), 냉각효율, 테두리, 사선가이드돌기, 다이아몬드형 웨이브

Description

스프래쉬 그리드 필러{SPLASH GRID FILLER}

본 발명은 냉각탑용 충전재인 필러에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상측방향에서 분사되는 냉각수를 고르게 분포 유도 및 냉각수의 입자크기를 잘게 부숴 최소화시킬 수 있도록 함으로써 기존에 비해 냉각탑의 냉각효율과 성능을 크게 높여줄 수 있도록 하는 스프래쉬 그리드 필러에 관한 것이다.

일반적으로 냉각탑은 냉동기의 응축기에 사용하는 냉각용수를 재차 사용하기 위하여 실외공기와 직접 접속시켜 이 물을 냉각하는 일종의 열교환장치로서, 냉각방식으로는 통풍형태에 따라 자연통풍식과 강제통풍식으로 나눌 수 있다.

공기조화설비용 또는 일반 공장용으로는 강제통풍식이 더욱 많이 사용되고 있고, 냉각효율의 향상을 위해 냉각탑의 내부에는 충전재(filler)를 넣게 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 집합체로 구성하여 냉각탑의 하우징 내에 설치된다.

한편, 냉각탑용 충전재는 분사노즐에 의해 충전재의 상측방향에서 분사되는 고온의 냉각수를 오래 정체시키면서 하측방향으로 고르게 분포시켜 내려 보내거나 또는 분사노즐에 의해 분사되는 고온의 냉각수를 잘게 부수어줘야 하는 필요충분조건을 갖추어야 하며, 상기한 필요충분조건을 갖추었을 시 저온의 냉각수를 만들기 위한 냉각탑의 냉각효율을 크게 향상시킬 수 있고 성능을 높여줄 수 있게 된다.

여기서, 종래기술에 의한 냉각탑용 충전재에 대해 여러 가지 실시예를 살펴보면 다음과 같다.

도 6의 예시에서 보여주는 바와 같이, 종래 PVC재질에 의한 필름타입의 타A사 냉각탑용 판형 충전재(도 6의 하측 사진 참조)는 얇은 필름타입의 충전재를 구비하되 접착제를 이용하여 다수를 부착 사용하게 되는데 이로 인하여 제작이 불편 및 제조시간이 많이 소요되는 문제점 및 세척이 용이하지 못한 문제점이 있었고, 전체가 평면의 구조로 냉각수와의 접촉시 때와 먼지 및 이끼 등의 이물질이 각 층의 표면에 쌓이게 되어 무게의 가중으로 인해 주저앉게 되는 문제점과 이로 인해 교체주기가 짧은 문제점이 있었으며, 재활용이 어려우므로 폐기시 소각처리에 따른 환경호르몬의 배출로 환경친화적이지 못한 문제점을 지니고 있다.

그리고, 종래 필름타입의 타A사 충전재에 대한 물의 분포도 시험에 있어서는 상측방향 중심에서 물을 분사하는 경우, 하측방향으로 물을 고르게 분포시키지 못하는 직선 하강형의 분포도를 보여주고 있을 뿐만 아니라 하측으로 떨어지는 물의 입자 또한 뭉쳐져서 아주 굵은 물줄기를 형성함을 보여주고 있습니다.

또한, 도 7의 예시에서 보여주는 바와 같이, PP재질에 의한 타B사 냉각탑용 충전재(도 7의 하측 왼쪽사진 참조)는 다수 통공을 갖는 판부재의 표면에 등간격 배치 및 동일방향으로 돌출 형성된 요철돌기가 형성되는데, 집합체인 충전재의 상측방향 중심에서 물을 분사하여 물의 분포도를 시험한 결과, 이 또한 하측방향으로 물을 고르게 분포시키지 못하는 직선 하강형의 분포도를 보여주고 있음은 물론 하측으로 떨어지는 물이 물줄기를 형성하여 떨어지고 있음을 보여주고 있습니다.

나아가, 도 7의 예시에서 보여주는 바와 같이, PP재질에 의한 타C사 냉각탑용 충전재(도 7의 하측 오른쪽 사진 참조)는 다수 통공을 갖는 판부재의 표면에 횡방향으로 지그재그 돌출 형성되는 요철돌기가 형성되는데, 집합체인 충전재의 상측방향 중심에서 물을 분사하여 물의 분포도를 시험한 결과, 이 또한 하측방향으로 물을 고르게 분포시키지 못하는 직선 하강형의 분포도를 보여주고 있음은 물론 하측으로 떨어지는 물의 입자가 뭉쳐져서 굵은 물줄기를 형성함을 보여주고 있습니다.

한편, 본원출원인 또한 냉각탑용 충전재에 대해 도 7의 예시(도 7의 상측 오른쪽 사진 참조)에서 보여주는 바와 같은 형태로 제시한 바 있으나, 이는 평면격자구조에 의한 다수의 통공을 갖는 그물망형상의 몸체 표면에 굴곡진 웨이브 형상구조를 형성하도록 구성한 것으로, 집합체인 충전재의 상측방향 중심에서 물을 분사하여 물의 분포도를 시험한 결과, 타사의 A제품, B제품, C제품과 유사한 직선 하강형의 분포도 및 물줄기의 유형을 보여주고 있습니다.

즉, 상기와 같은 여러 실시예를 포함하는 종래기술의 냉각탑용 충전재는 모 두가 다 냉각탑의 하우징 내에서 냉각수를 효과적으로 만들지 못하는 문제점을 지니고 있으며, 고온의 냉각수를 오래 정체시키면서 하측방향으로 고르게 분포시켜 내려 보내거나 또는 고온의 냉각수를 잘게 부숴줘야 하는 필요충분조건을 갖추지 못하므로 냉각을 위한 열교환효율이 떨어질 수밖에 없음은 물론 뭉쳐있는 물줄기 유형의 물로부터는 열을 쉽게 회수할 수 없게 되어 냉각탑의 냉각효율은 물론 성능을 높여주지 못하는 실정에 직면해 있으며, 단지 냉각탑의 구색을 갖추기 위한 자재비 및 유지보수비용이 소요되고 있을 뿐이다.

본 발명은 상술한 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 분사노즐에 의해 집합체인 충전재의 상측방향으로 분사되는 고온의 냉각수를 오래 정체시키면서 하측방향으로 고르게 분포시켜 내려 보내도록 함은 물론 고온의 냉각수를 잘게 부숴 입자크기를 최소화시킬 수 있도록 하는 필요충분조건을 갖출 수 있도록 한 스프래쉬 그리드 필러를 제공하는데 그 목적이 있다.

즉, 본 발명은 냉각탑에 소요되는 자재비 및 유지보수비용을 절감할 수 있으면서도 기존에 비해 냉각탑의 냉각효율과 성능을 크게 높여줄 수 있도록 한 스프래쉬 그리드 필러를 제공하는데 있다.

본 발명은 냉각탑의 하우징 내부에 배치되되 고온의 냉각수를 분사하는 분사노즐의 하측에 설치되는 스프래쉬 그리드 필러에 있어서,

사면(四面)에 대해 지그재그로 방향 전환되는 형태가 반복 형성되는 굴곡진 웨이브구조를 갖는 사각테두리와; 상기 사각테두리에 연결되되 사각테두리의 내측공간을 채워 충전재의 전후 표면을 형성하게 되며 비스듬하게 경사진 사선가이드돌기를 등간격 배치하되 전후측면에 위치되게 상반된 배열로 형성시킨 사선격자선형돌부를 포함하는 구성을 특징으로 한다.

이때, 상기 사선격자선형돌부는 사각테두리의 내측부에 위치하도록 앞면 사선가이드돌기를 등간격 배열하되 양측단부가 사각테두리의 앞면에 연결되는 앞면사선돌부와, 사각테두리의 내측부에 위치하도록 뒷면 사선가이드돌기를 등간격 배열하되 양측단부가 사각테두리의 뒷면에 연결되고 상기 앞면 사선가이드돌기에 반대방향으로 배열되어 상호 교차접촉에 의한 격자구조를 형성되게 하는 뒷면사선돌부로 구성되며; 상기 앞면 사선가이드돌기 및 뒷면 사선가이드돌기는 지그재그로 방향 전환되는 형태의 굴곡을 반복 형성시켜 충전재의 전후 표면에 대해 서로 상반되는 다이아몬드형 웨이브 배열의 면 처리가 이루어지도록 구성함이 바람직하다.

본 발명은 냉각탑의 하우징 내에서 분사되는 고온의 냉각수를 하측방향으로 고르게 분포시켜 내려 보내므로 충전재 상에서 오래 정체시켜 흘려보낼 수 있고 냉각수와 외부 공기와의 접촉면적 및 접촉시간 증대를 이끌어낼 수 있어 열교환효율 을 증대시킬 수 있으며, 또한 충전재의 표면을 통하여 하강되는 물줄기의 상호 교차에 의한 충돌을 유도하므로 물을 잘게 부숴 입자크기를 최소화시킬 수 있고 이에 따라 고온의 냉각수가 보유하는 열에너지를 더욱 용이하게 회수할 수 있어 기존에 비해 냉각탑의 냉각효율과 성능을 크게 높여줄 수 있다.

또한, 본 발명은 냉각탑에 소요되는 자재비 및 유지보수비용을 절감할 수 있어 경제적인 손실을 최소화시킬 수 있고, 냉각탑의 외형 크기를 줄일 수 있는 부수효과를 발생시키므로 냉각탑의 전반적인 제작비 및 설치비의 절감까지 이끌어낼 수 있다.

본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 4에서와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 냉각탑용 스프래쉬 그리드 필러(100)는 PP재질을 사용한 판형의 사출성형제품으로서, 사각테두리(110)와, 상기 사각테두리(110)에 연결되되 사각테두리의 내측공간을 채워 필러(100)의 전후 표면을 형성하게 되며 비스듬하게 경사진 선형(線形)의 사선(斜線)가이드돌기(A)(B)를 등간격 배치하되 전후측면에 상반(相反)된 배열로 형성시킨 사선격자선형돌부(120)로 이루어진다.

상기 사각테두리(110)는 지그재그로 방향이 전환되는 형태의 굴곡이 반복 형성되는 웨이브구조를 갖도록 사면(四面)이 형성되게 한다.

이때, 사각테두리(110)는 대략 직사각형태로 많이 구성되는데, 상기 사선격 자형성돌부(120)의 다이아몬드형 웨이브구조를 통한 표면 처리를 위해 사면(四面) 중에서 서로 마주하는 상하측부와 좌우측부가 동일 경사각의 지그재그식 굴곡구조를 형성되게 한다.

여기서, 상기 사각테두리(110)는 필러(100)에 대해서 다이아몬드형 웨이브 표면처리를 위해 좌우측부의 굴곡방향 전환에 따른 형성길이(L1)가 상하측부의 형성길이(L2)에 비해 길게 형성된다 할 것이다.

상기 사선격자선형돌부(120)는 사각테두리(110)의 내측부에 위치하도록 앞면 사선가이드돌기(A)를 등간격 배열하되 양측단부가 사각테두리의 앞면에 연결되는 앞면사선돌부(121)와, 사각테두리(110)의 내측부에 위치하도록 뒷면 사선가이드돌기(B)를 등간격 배열하되 양측단부가 사각테두리의 뒷면에 연결되고 상기 앞면 사선가이드돌기(A)에 반대방향으로 배열되어 상호 교차접촉에 의한 격자구조를 형성하게 되는 뒷면사선돌부(122)로 구성된다.

이때, 본 발명에 의한 냉각탑용 필러(100)의 전후 표면을 형성하게 되는 상기 사선격자선형돌부(120)는 앞면사선돌부(121)와 뒷면사선돌부(122)의 교차 접촉에 의해 다수의 통공(H)을 형성하게 되며, 상기 통공(H)은 다이아몬드형상으로 형성된다.

상기 앞면사선돌부(121)의 앞면 사선가이드돌기(A) 및 뒷면사선돌부(122)의 뒷면 사선가이드돌기(B)는 지그재그로 방향 전환되는 굴곡이 반복 형성되게 구성함으로써 필러(100)의 전후 표면에 대해 서로 상반되는 다이아몬드형 웨이브 배열을 갖는 접촉면 처리가 이루어지게 구성함이 바람직하다.

즉, 필러(100)의 앞면에 있어 다이아몬드 구조의 중심을 향해 돌출되어지는 구조를 형성한다면, 이에 대응되는 위치의 필러(100) 뒷면에 있어서는 다이아몬드 구조의 중심을 향해 함몰되어지는 형태로 필러(100)의 전후 표면에 대해 서로 상반되는 다이아몬드형 구조가 연속적으로 반복되는 굴곡진 웨이브 배열을 형성하게 된다.

상기 앞면사선돌부(121)의 앞면 사선가이드돌기(A) 및 뒷면사선돌부(122)의 뒷면 사선가이드돌기(B)는 각각 3mm~5mm 두께로 구성함이 바람직하며, 두께 4mm로 형성함이 가장 바람직하다 할 수 있다.

여기서, 상기 앞면 사선가이드돌기(A) 및 뒷면 사선가이드돌기(B)의 두께를 3mm 미만으로 하는 경우와 두께 5mm를 초과하는 경우에는 고온 냉각수를 하측방향으로 고르게 분포 유도함과 아울러 고온 냉각수를 잘게 부숴주는 기능이 미비해져 열교환 및 열회수에 따른 효율이 저하되므로 저온의 냉각수를 만들기 위한 냉각효율이 떨어지게 된다.

또한, 상기 사선격자선형돌부(120)에는 본 발명의 필러(100)를 집합체로 구성하기 위해 다수의 적층 결합을 가능하게 하는 결합돌기(123)가 돌출 형성된다.

상술한 본 발명의 냉각탑용 필러(100)를 설명함에 있어서 사용된 굴곡진 웨이브구조는 직선형 굴곡의 연속적인 반복 형상을 갖는다 할 것이다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 의한 스프래쉬 그리드 필러(100)의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 필러(100)는 사선격자선형돌부(120)에 돌출 형성된 결합돌 기(123)를 이용하여 다수가 적층 결합된 충전재집합체로 구성하고, 이 충전재집합체를 냉각탑의 하우징 내부에 설치하되 고온의 냉각수를 분사하는 분사노즐의 하측에 설치되게 한다.

이때, 충전재집합체는 앞쪽에 위치되는 필러(100)의 뒷면사선돌부(122)와 뒤쪽에 위치되는 필러(100)의 앞면사선돌부(121)가 밀착 배치되고 서로 상반된 배열로 교차되게 배치되어진다.

냉각수 공급관을 통해 냉각탑의 하우징 내부로 공급되는 고온의 냉각수는 분사노즐을 통해 본 발명의 필러(100)에 의한 다수 적층구조를 갖는 충전재집합체의 상측면으로 분사되는데, 이때 충전재집합체를 구성하는 각각의 필러(100)에서는 앞면사선돌부(121)의 앞면 사선가이드돌기(A)와 뒷면사선돌부(122)의 뒷면 사선가이드돌기(B)가 서로 반대되는 방향으로 고온의 냉각수를 하측방향으로 흘려보내게 되고 다이아몬드형 웨이브 표면을 타고 하측방향으로 흘려보내므로 고온 냉각수의 흐름속도를 감속 및 필러(100)의 표면상에서 오래 머무를 수 있게 한다.

이에 따라, 필러(100)로 유입되는 외부 공기와 고온 냉각수와의 접촉면적 및 접촉시간을 최대로 늘릴 수 있어 고온의 냉각수를 저온의 냉각수로 열교환시키며, 열교환효율을 높일 수 있게 된다.

특히, 앞면사선돌부(121)의 앞면 사선가이드돌기(A)와 뒷면사선돌부(122)의 뒷면 사선가이드돌기(B)는 고온의 냉각수가 하측방향으로 흘러가도록 가이드하되 통공(H)을 가로질러 흘러가도록 가이드하게 되며, 이러한 작용은 통공(H)을 통해 충전재집합체로 유입되는 외부 공기와 고온 냉각수와의 직접적인 접촉을 더욱 강하 게 유도할 수 있어 열교환효율을 더욱 크게 증대시킬 수 있게 된다.

또한, 각 필러(100) 표면의 다이아몬드형 웨이브구조에 의해 하측방향으로 흘러가는 고온의 냉각수는 선형구조로 이루어진 하나의 다이아몬드형 표면을 흘러내리되 다이아몬드 표면의 상측부분을 경유하면서 좌측과 우측 및 하측으로 물줄기의 방향이 나누어지게 되고, 물줄기의 연속적인 배분으로 분사되는 고온의 냉각수를 하측방향으로 갈수록 고르게 분포시켜 흘려보내게 되며, 이러한 작용 또한 열교환효율을 증대시키게 된다.

한편, 각 필러(100)의 표면을 통하여 하강되는 고온의 냉각수는 앞면 사선가이드돌기(A)와 뒷면 사선가이드돌기(B)의 교차구조에 의해 하측방향으로 흘러내리면서 상호 교차에 의한 충돌이 이루어지게 되는데, 이때 물줄기의 충돌로 물줄기가 부서져 깨지고 연속적으로 물줄기를 잘게 부숴주는 작용을 하게 되므로 필러(100)의 상측에서 하측방향으로 통과되어지는 물줄기는 입자크기가 최소화되고 고르게 분포된 상태에서 알갱이의 형태로 부서져 떨어지게 된다.

이에 따라, 고온의 냉각수가 보유하는 열에너지를 더욱 용이하게 회수할 수 있게 되어 저온의 냉각수를 만들게 되며, 아주 뛰어난 냉각효율로 고온의 냉각수를 저온의 냉각수로 냉각처리할 수 있게 된다.

한편, 도 5는 본 발명의 이해를 돕기 위해 나타낸 사진으로서, 본 발명에 의한 냉각탑용 필러(100)를 가지고 충전재집합체를 구성하고 상측방향 중심에서 물을 분사하여 물의 분포도를 시험한 결과를 나타낸 사진이며, 충전재집합체의 1단과 2단에 대한 물의 분포도 시험을 한 것이다.

도 5에서 보여주는 바와 같이, 본 발명에 의한 필러(100)로 분사되는 물은 이미 상술한 바와 같은 이유로 필러의 하측방향 전체 부분에 걸쳐 고르게 분포되어 떨어지고 있음을 보여주고 있으며, 물입자가 아주 최소화되어 기존 굵은 물줄기의 형태가 아닌 아주 작은 물입자의 알갱이 형태로 부서져서 떨어지고 있음을 보여주고 있습니다.

이러한 물의 분포도 시험 결과를 통해서도 알 수 있듯이, 본 발명에 의한 냉각탑용 필러(100)는 전반적인 구조개선에 의해 상세한 설명의 배경기술에서 설명한 냉각효율의 향상을 위한 충전재(필러)로서의 필요충분조건을 갖는 것으로서, 종래기술의 충전재(필러)들과는 비교할 수 없는 아주 뛰어난 냉각효율을 갖는 작용력을 발휘하게 되는 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 냉각탑용 필러를 나타낸 사시도.

도 2는 본 발명에 의한 냉각탑용 필러의 요부 상세도.

도 3은 본 발명에 의한 필러의 단면도.

도 4는 본 발명에 의한 필러의 적층 결합상태를 보인 단면 예시도.

도 5는 본 발명의 냉각탑용 필러를 사용한 물의 분포도 시험을 보여주는 사진.

도 6 및 도 7은 종래기술에 의한 냉각탑용 충전재(필러)의 유형 및 물의 분포도 시험을 보여주는 사진.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100: 필러 110: 사각테두리

120: 사선격자선형돌부 121: 앞면사선돌부

122: 뒷면사선돌부 123: 결합돌기

A,B: 사선가이드돌기 H: 통공

Claims (3)

1. 냉각탑의 하우징 내부에 배치되되 고온의 냉각수를 분사하는 분사노즐의 하측에 설치되는 스프래쉬 그리드 필러에 있어서,

   사면(四面)에 대해 지그재그로 방향 전환되는 형태가 반복 형성되는 굴곡진 웨이브구조를 갖는 사각테두리와;

   상기 사각테두리에 연결되되 사각테두리의 내측공간을 채워 필러의 전후 표면을 형성하게 되며 선형의 사선가이드돌기를 등간격 배치하되 전후측면에 위치되게 상반된 배열로 형성시킨 사선격자선형돌부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스프래쉬 그리드 필러.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 사선격자선형돌부는 사각테두리의 내측부에 위치하도록 앞면 사선가이드돌기를 등간격 배열하되 양측단부가 사각테두리의 앞면에 연결되는 앞면사선돌부와, 사각테두리의 내측부에 위치하도록 뒷면 사선가이드돌기를 등간격 배열하되 양측단부가 사각테두리의 뒷면에 연결되고 상기 앞면 사선가이드돌기에 반대방향으로 배열되어 상호 교차접촉에 의한 격자구조를 형성되게 하는 뒷면사선돌부로 구성되며;

   상기 앞면 사선가이드돌기 및 뒷면 사선가이드돌기는 지그재그로 방향 전환되는 형태의 굴곡을 반복 형성시켜 충전재의 전후 표면에 대해 서로 상반되는 다이 아몬드형 웨이브 배열의 면 처리가 이루어지게 구성한 것을 특징으로 하는 스프래쉬 그리드 필러.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 사선가이드돌기는 3mm~5mm 두께로 구성한 것을 특징으로 하는 스프래쉬 그리드 필러.

Images