JP2000074594A

JP2000074594A - 冷却塔

Info

Publication number: JP2000074594A
Application number: JP10238513A
Authority: JP
Inventors: Motohisa Araki; 幹久荒木
Original assignee: Seikow Chemical Engr and Machinery Ltd
Current assignee: Seikow Chemical Engr and Machinery Ltd
Priority date: 1998-08-25
Filing date: 1998-08-25
Publication date: 2000-03-14

Abstract

(57)【要約】【課題】複数種類のスプラッシュ形充てん材を用いる
ことなく、冷却水の落下時間を長くすると共に、空気と
冷却水との接触面積を大きくして、冷却性能を高めた冷
却塔を提供する。【解決手段】充てん物を構成するスプラッシュ形充て
ん材１２は、外枠部材２５の内部を中央に位置する縦方
向の線状要素２６にて左右に２分割してなる。その分割
された右側部分の横方向の線状要素３１〜３６と左側部
分の横方向の線状要素４１〜４６とを、縦方向において
所定ピッチだけずらせるとともに縦方向の線状要素２
７，２８にてさらに左右に２分割して格子状に形成す
る。充てん材１２を、表裏面が、交互に、空気の流れ方
向に対向するように積層状態として、複数列及び複数段
配置することで充てん物を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷却水と空気を接
触させ、熱交換を行う飛沫式の充てん物を有する冷却塔
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、冷却水と空気とを接触させ、
熱交換を行う飛沫式の充てん物を有し、前記充てん物
が、多数の格子形状のスプラッシュ形充てん材を積層状
態で、複数列及び複数段に配置することで構成された冷
却塔は知られており、オフィスやホテルなどの一般空調
用、スーパーマーケット等の商店において使用される冷
凍機用、各種工場の温廃水のリサイクル用として使用さ
れている。特に、各種工場の水質は汚れ、スケールの付
着による目詰まりを生じやすく、この目詰まりによるト
ラブルを解決するために、スプラッシュ形充てん材が用
いられる。

【０００３】このような充てん物を構成するスプラッシ
ュ形充てん材は、通常、上枠と下枠とが側枠にて連結さ
れてなる矩形状の外枠部材と、該外枠部材の内部を格子
状に仕切る縦方向（上下方向）及び横方向（左右方向）
の線状要素とを有するものであり、矩形孔が上下方向及
び左右方向に規則的に配列された格子状に形成されてい
る。

【０００４】ところで、前述したような冷却塔において
は、充てん物の上方から散水しつつ、落下している冷却
水（水滴）や充てん材の表面に付着している冷却水に空
気の流れを接触させることで、冷却水を気化させ、その
気化熱を冷却水から奪うことによって冷却水を冷却する
ようにしているので、空気と冷却水との接触時間が長
く、接触面積（水滴の表面と濡れている充てん材との表
面）が大きいほど、充てん物の単位容積当たりの伝熱量
が増加し、冷却塔としての冷却効果が高まると考えられ
る。

【０００５】そこで、例えば複数種類のスプラッシュ形
充てん材を用いて複雑な構造の充てん物として、冷却水
が落下する際に充てん材に当たる割合を大きくして、冷
却水が当たることで方向を変え、冷却水の落下時間を長
くするとともに、水滴が充てん材に当たって微粒化しや
すくして、冷却水の飛沫効果を高め、空気と冷却水との
接触面積を大きくすることが考えられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、そのよ
うな複数種類のスプラッシュ形充てん材を用いて複雑な
構造の充てん物を製造するのは、部品点数が多くなり、
コストアップの原因となるし、製造も面倒である。

【０００７】本発明はかかる点に鑑みてなされたもの
で、複数種類のスプラッシュ形充てん材を用いることな
く、冷却水の落下時間を長くすると共に、空気と冷却水
との接触面積を大きくして、冷却性能を高めた冷却塔を
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、冷却
水と空気とを接触させ、熱交換を行う飛沫式の充てん物
を有し、前記充てん物は、多数のスプラッシュ形充てん
材を積層状態で複数列及び複数段に配置することで構成
され、前記スプラッシュ形充てん材は、上枠と下枠とが
側枠にて連結されてなる矩形状の外枠部材と、該外枠部
材の内部を格子状に仕切る縦方向及び横方向の線状要素
とを有するものである冷却塔において、前記スプラッシ
ュ形充てん材が、左右が非対称で、表裏面が、交互に、
空気の流れ方向に対向するように配置されているもので
ある。

【０００９】請求項１の発明によれば、充てん物を構成
する格子状のスプラッシュ形充てん材が、左右が非対称
で、表裏面が、交互に、冷却水と空気の流れ方向に対向
するように配置されていることから、１種類の充てん材
を用いているだけであるが、複数種類の充てん材を組み
合わせたのと同様に、冷却水が落下する際に充てん材に
当たる割合が大きくなり、冷却水の落下時間が長くなる
とともに、水滴が充てん材に当たって微粒化が促進さ
れ、冷却水の飛沫効果を高め、空気と冷却水との接触面
積が大きくなり、結果として冷却性能が高まる。また、
冷却水に接触せしめられる空気も、格子状のスプラッシ
ュ形充てん材に衝突する割合が大きく、乱流状態となり
易く、この点からも冷却水の飛沫効果が高められ、空気
と冷却水との接触面積が大きくなるのに有利とされる。

【００１０】請求項２の発明は、請求項１の冷却塔にお
いて、請求項１の冷却塔において、前記スプラッシュ形
充てん材が、外枠部材の内部が中央に位置する縦方向の
線状要素にて２分割され、その分割された右側部分と左
側部分とは、縦方向において所定ピッチだけずれた格子
状に形成されている。

【００１１】請求項２の発明によれば、スプラッシュ形
充てん材が、外枠部材の内部が中央に位置する縦方向の
線状要素にて２分割され、その分割された右側部分と左
側部分とは、縦方向において所定ピッチだけずれた格子
状に形成されており、簡単な構成で、左右非対称とされ
ている。

【００１２】請求項３の発明は、請求項１又は２の冷却
塔において、前記スプラッシュ形充てん材が、上枠の両
側に鉤形状のフック部を、下枠の両側に係止部をそれぞ
れ有し、各段ごとに、前記フック部が上側取付部材の被
係止孔に、前記係止部が下側取付部材の被係止部にそれ
ぞれ係脱可能に係合されているものである。

【００１３】請求項３の発明によれば、各段ごとにスプ
ラッシュ形充てん材のフック部及び係止部の取付部材へ
の係合がなされているので、各段ごとにスプラッシュ形
充てん材の脱着が可能となり、メンテナンス上、各段ご
とに部分的に交換が可能とされる。また、各スプラッシ
ュ形充てん材のフック部が上側取付部材の被係止孔に、
前記係止部が下側取付部材の被係止部にそれぞれ係脱可
能に係合され、スプラッシュ形充てん材の変形が防止さ
れ、その変形に起因する脱落が防止される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１５】冷却塔の概略構成を示す図１において、１
は冷却塔で、上部には、ヘッダー２、水量調整弁３（バ
タフライ弁）から供給された冷却水を充てん物４に効率
よく、均等に散布する散水装置５が配設され、中央部に
は、電動機６にて減速機７を介して回転駆動される翼車
８が配設されている。この翼車８は、熱交換に必要な大
風量、低静圧を目的として設計されており、十分なバラ
ンス調整と耐久性が図られている。

【００１６】また、外部には、前記翼車８によって発生
せしめられる外部から中央部への空気の流れが通過する
ことで、冷却水と空気を接触させ、熱交換を行う充てん
物４が配設されている。この充てん物４は、図２及び図
３に示すように、支持構造物１１と、該支持構造物１１
に、左右方向に複数列及び上下方向に複数段に一定の規
則性をもって支持される多数のスプラッシュ形充てん材
１２とによって構成されるもので、冷却水を小径粒子状
に飛沫させ、空気と接触させるいわゆる飛沫方式で、主
として水質条件の悪いものを対象とする。

【００１７】さらに詳述すると、各スプラッシュ形充て
ん材１２は、各段の各列において、それらの表裏面が交
互に空気の流れ方向（充てん物４の厚さ方向）に対向す
るように、略一定角度（５°〜１０°程度）だけ傾斜し
た積層状態で配置されており、また、上下方向及び左右
方向においても、表側に向けられたものと、裏側に向け
られたものとが交互に配置されている（図３参照）。
尚、図３において、充てん物４の両側の隙間Ｓ１，Ｓ２
には、具体的に図示してないが、隙間調整板が設けら
れ、その両側の空間を通じて空気が流れないようにされ
ている。

【００１８】前記翼車８と充てん物４との間には、充て
ん物４で水と接触した空気がドリフトによって飛沫同伴
を生じ、ミストとして塔外に排出するのを防止するため
に、エリミネーター１３が配設されている。また、充て
ん物４の外側には、取り入れた空気の均流化と充てん物
の保護及び塔外への水飛散を防ぐために、ルーバー１４
が配設されている。

【００１９】前記スプラッシュ形充てん材１２は、同一
形状をしており、図４に示すように、一定間隔を存して
配置された上枠２１と下枠２２とが側枠２３，２４にて
連結されてなる略矩形状の外枠部材２５と、該外枠部材
２５の内部を格子状に仕切る縦方向の線状要素２６，２
７，２８及び横方向の線状要素３１，３２，３３，３
４，３５，３６，４１，４２，４３，４４，４５，４６
とを有する。各スプラッシュ形充てん材１２は、プラス
チック（例えばポリプロピレン）にて成形され、可撓性
を有し、表面は、プラスチックそのままの面で、空気の
流れを乱すように構成されている。

【００２０】具体的には、前記スプラッシュ形充てん材
１２は、外枠部材２５の内部が中央に位置する縦方向の
線状要素２６にて左右に２分割され、その分割された右
側部分の横方向の線状要素３１〜３６と左側部分の横方
向の線状要素４１〜４６とは、縦方向において所定ピッ
チ（図面においては１／２ピッチ）だけずれるとともに
縦方向の線状要素２７，２８にてさらに左右に２分割さ
れて格子状に形成されている。よって、スプラッシュ形
充てん材１２は、右側部分と左側部分とにおいて格子形
状が上下方向にずれることで、左右が非対称となってい
る。尚、本例においては、スプラッシュ形充てん材１２
の各格子の大きさは１１０mm×１５０mmで、右側部分と
左側部分とは上下方向において５５mm配列ピッチがずれ
ている。

【００２１】よって、このようなスプラッシュ形充てん
材１２を、前述したように、各段の各列において、それ
らの表裏面が交互に空気の流れ方向に対向するように積
層状態で配置してなる充てん物４によれば、ある充てん
材１２の１つの矩形孔についてみると、その矩形孔の上
下方向の中央位置付近に次の充てん材１２の横方向の線
状要素３１〜３６又は４１〜４６が横断するように位置
するようになり、下方に落下する冷却水が、充てん材４
に衝突する可能性が高くなり、冷却水の落下時間が長く
なる傾向となる。また、充てん材１２に衝突すること
で、冷却水の微粒化が促進され、冷却水の飛沫効果が向
上し、空気との接触面積が大きくなる。さらに、それら
を通過する空気も、充てん材１２の３１〜３６，４１〜
４６に衝突する割合が大きくなり、空気の流れが乱され
た乱流状態になりやすく、冷却水の飛沫効果が高めら
れ、気液接触の効果が高くなる。よって、冷却水の落
下時間が長くなること、冷却水の微粒化の促進により
空気との接触面積が大きくなること、及び冷却水に接
触する空気の流れが乱流状態であることの相乗効果によ
って、冷却塔１の冷却性能が高められる。しかも、充て
ん材１２としては、左右非対称のものを表裏面が交互に
なるように配置するだけであり、複数種類の充てん材を
用いるのではなく、１種類の充てん材１２を用いるだけ
であるので、コストの面でも有利である。

【００２２】また、上枠２１は、図５に示すように、両
端部に向かって厚さが徐々に薄くなる下向きに山形形状
の水平部２１ａと、該水平部２１ａの中央部に連設され
鉛直上方に延びる鉛直部２１ｂとを有し、全体として断
面逆Ｔ字形状をしている。

【００２３】横方向の線状要素３２は、図６に示すよう
に、中央部分が最も厚く、両端部に向かって徐々に厚さ
が薄くなる断面略菱形形状に形成されている。

【００２４】側枠２３は、図７に示すように、両端部に
向かって厚さが徐々に薄くなる内向きに山形形状の基部
２３ａと、該基部２３ａの中央部に連設され内方に延び
る凸部２３ｂとを有する。

【００２５】また、縦方向の線状要素２６は、図８に示
すように、中央部分が最も厚く、両端部に向かって厚さ
が徐々に薄くなる断面略菱形形状に形成されている。

【００２６】そして、図９に示すように、上枠２１と、
縦方向の線状要素２８との連結部には、２つの三角形状
の補強リブ５１，５２が設けられている。これと同様
に、上枠２１と他の縦方向の線状要素２６〜２８との連
結部分や、下枠２２と縦方向の線状要素２６〜２８との
連結部分にも、２つの三角形状の補強リブが設けられて
いる。また、中央の縦方向の線状要素２５と横方向の線
状要素３１〜３６，４１〜４６との連結部分も、同様
に、２つの三角形状の補強リブが設けられている（図１
０において、縦方向の線状要素２６と横方向の線状要素
３６，４５の補強リブ５７，５８のみ図示）。

【００２７】また、縦方向の線状要素２８と横方向の線
状要素４２との連結部分には、図１１に示すように、そ
れぞれ、４つの三角形状の補強リブ５３，５４，５５，
５６が設けられている。尚、縦方向の線状要素２６，２
８と横方向の線状要素３１〜３６，４１〜４６との他の
連結部分も同様に構成されいている。

【００２８】前記上枠２１の右側のフック部２１ｄ（右
側のフック部２１ｃも同様）は、図１２（ａ）（ｂ）
（ｃ）に示すように、左右対称に、側枠２４よりも外方
に突出しかつ下方に曲がるように鉤形状に形成されてお
り、上枠２１の他の部分よりも若干幅狭に形成され、支
持構造物１１（具体的には、後述する取付部材６１の被
係止孔６１ｂ）に係止しやすいように構成されている。
また、下枠２２の右側の係止部２２ｂ（左側の係止部２
２ａも同様）も、図１３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すよう
に、上枠２１の場合と同様に、側枠２４よりも外方に突
出しかつ下方に曲がるように鉤形状に形成されており、
下枠２２の他の部分よりも若干幅狭に形成されている。

【００２９】前記スプラッシュ形充てん材１２を支持す
る支持構造物１１は、具体的には、図１４及び図１５に
示すように、水平方向及び上下方向に所定の間隔でもっ
て配置される取付部材６１と、上下方向に延び前記取付
部材６１が取付ボルト（図示せず）にて取付固定される
閉断面構造の取付支柱６２とにより基本的に構成され
る。各取付部材６１は、１対の取付プレート６１Ａ，６
１Ａからなり、取付支柱６２の両側に取付固定されるこ
とで、取付支柱６２の幅に相当する距離だけ離隔して平
行に取り付けられるようになっている。この取付支柱６
２の幅に相当する距離だけ離隔して取り付けることで、
両取付プレート６１Ａ，６１Ａの間にスプラッシュ形充
てん材１２を係止するのに必要となる空間が確保され
る。

【００３０】各取付プレート６１Ａは、図１６及び図１
７に詳細を示すように、上側にはスプラッシュ形充てん
材１２，・・の係止部２２ａ（又は係止部２２ｂ）が係
脱可能に係合支持される係合凹部６１ａ，・・が一定間
隔でもって形成され、スプラッシュ形充てん材１２を下
側から支持する一方、下側にはスプラッシュ形充てん材
１２のフック部２１ｃ（又はフック部２１ｄ）が挿入に
より係脱可能に係止される被係止孔６１ｂ，・・が一定
間隔でもって形成され、スプラッシュ形充てん材１２が
取付部材６１より脱落しないように係止するようになっ
ている。ここで、一定間隔とは、スプラッシュ形充てん
材１２の配列間隔に対応しており、係合凹部６１ａと、
被係止孔６１ｂとは、取付プレート６１Ａの長手方向に
おいて一定量ずれている。

【００３１】このように、スプラッシュ形充てん材１２
の上側のフック部２１ｃ，２１ｄは、被係止孔６１ｂ，
・・に挿入して係止させているため、スプラッシュ形充
てん材１２の脱落の防止に効果があり、スプラッシュ形
充てん材１２が変形しようとしても外れにくく、また、
スプラッシュ形充てん材１２の下側の係止部２２ａ，２
２ｂは、係合凹部６１ａ，・・上に載せて単に係合させ
るだけであるから、スプラッシュ形充てん材１２を所定
の傾き角度で取り付けるのが容易となるとともに、スプ
ラッシュ形充てん材１２の上下変形のたわみに対し自在
性を有する。

【００３２】前記実施の形態においては、スプラッシュ
形充てん材１２は、外枠部材２５の内部が中央に位置す
る縦方向の線状要素２６にて２分割し、その分割された
右側部分と左側部分とを、縦方向において所定ピッチだ
けずれた格子状に形成しているが、本発明はそれに限定
されるものではなく、１種類のスプラッシュ形充てん材
を、表裏面が、交互に、冷却水と空気の流れ方向に対向
するように配置することで、冷却水の落下時間を長く
し、飛沫効果を高める格子状であればよく、例えば、４
列構造の格子状として、１列ごとに一定ピッチずつずれ
るようにすることも可能である。

【００３３】

【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に述べるような効果を奏する。

【００３４】請求項１の発明は、左右が非対称に形成さ
れた格子状のスプラッシュ形充てん材を、表裏面が、交
互に、冷却水と空気の流れ方向に対向するように配置し
て、充てん物を構成しているので、落下する冷却水がス
プラッシュ形充てん材に衝突する割合が大きくなり、そ
れによって、冷却水の落下時間が長くなり、衝突により
微粒化が促進されて気液の接触面積も大きくなり、冷却
性能を高目留ことができる。また、冷却水に接触する空
気もスプラッシュ形充てん材に衝突する割合が大きくな
り、乱流状態となり易いので、冷却水の飛沫化に有利に
作用し、この点からも冷却性能を高めることが可能とな
る。さらに、スプラッシュ形充てん材としては一種類だ
けを用いるので、コストアップを回避することができ
る。

【００３５】請求項２の発明は、スプラッシュ形充てん
材を、外枠部材の内部を中央に位置する縦方向の線状要
素にて２分割し、その分割された右側部分と左側部分と
を、縦方向において所定ピッチだけずれた格子状に形成
しているので、簡単な構成で、左右非対称とすることが
できる。

【００３６】請求項３の発明は、各段ごとにスプラッシ
ュ形充てん材のフック部及び係止部の取付部材への係合
をするようにしているので、各段ごとにスプラッシュ形
充てん材の脱着が可能となり、メンテナンス上、各段ご
とに部分的に交換が可能となる。また、各スプラッシュ
形充てん材のフック部を上側の取付部材の被係止孔に、
前記係止部を下側の取付部材の被係止部にそれぞれ係脱
可能に係合するようにしているので、スプラッシュ形充
てん材の変形を防止し、その変形に起因するスプラッシ
ュ形充てん材の脱落を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る冷却塔の概略構成を示す斜視図で
ある。

【図２】充てん物の取付状態の概略構成示す側面図であ
る。

【図３】同正面図である。

【図４】本発明に係る充てん物を構成するスプラッシュ
形充てん材の正面図である。

【図５】図４のＡ−Ａ線における断面図である。

【図６】図４のＢ−Ｂ線における断面図である。

【図７】図４のＣ−Ｃ線における断面図である。

【図８】図４のＤ−Ｄ線における断面図である。

【図９】図４のＥ部詳細図である。

【図１０】図４のＨ−Ｈ方向の矢視図である。

【図１１】図４のＦ部詳細図である。

【図１２】図４のＩ部の詳細を示し、（ａ）は平面図、
（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。

【図１３】図４のＪ部の詳細を示し、（ａ）は平面図、
（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。

【図１４】スプラッシュ形充てん材との取り付け状態を
示す概略平面図である。

【図１５】同概略側面図である。

【図１６】同要部拡大側面図である。

【図１７】同要部拡大正面図である。

【符号の説明】

１冷却塔４充てん物１２スプラッシュ形充てん材２１上枠２１ｃ，２１ｄフック部２２下枠２２ａ，２２ｂ係止部２３，２４側枠２５外枠部材２６〜２８縦方向の線状要素３１〜３６横方向の線状要素４１〜４６横方向の線状要素６１取付部材６１ａ係合凹部６１ｂ被係止孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冷却水と空気とを接触させ、熱交換を行
う飛沫式の充てん物を有し、前記充てん物は、多数のス
プラッシュ形充てん材を積層状態で複数列及び複数段に
配置することで構成され、前記スプラッシュ形充てん材
は、上枠と下枠とが側枠にて連結されてなる矩形状の外
枠部材と、該外枠部材の内部を格子状に仕切る縦方向及
び横方向の線状要素とを有するものである冷却塔におい
て、前記スプラッシュ形充てん材は、左右が非対称で、
表裏面が、交互に、空気の流れ方向に対向するように配
置されていることを特徴とする冷却塔。
【請求項２】前記スプラッシュ形充てん材は、外枠部
材の内部が中央に位置する縦方向の線状要素にて２分割
され、その分割された右側部分と左側部分とは、縦方向
において所定ピッチだけずれた格子状に形成されている
ところの請求項１記載の冷却塔。
【請求項３】前記スプラッシュ形充てん材は、上枠の
両側に鉤形状のフック部を、下枠の両側に係止部をそれ
ぞれ有し、各段ごとに、前記フック部が、上側に位置す
る取付部材の被係止孔に係止され、前記係止部が、下側
に位置する取付部材の被係止部に係脱可能に係合されて
いるところの請求項１または２記載の冷却塔。