JP2000249478A - 冷却塔 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷却能力を調整でき、冬季に氷柱現象の発生
を防止できるハイブリッド型の冷却塔の提供。 【解決手段】 ハイブリッド型の冷却塔１の上方に冷却
水の流れる熱交換チューブを有するドライセクション
２、下方に冷却水が流下して空気と直接接触して熱交換
するウエットセクション３が配置され、ドライセクショ
ン２の側部に空気の吸入部６、ウエットセクション３の
側部に空気の吸入部７がそれぞれ設けられ、少なくとも
ウエットセクションの吸入部７には可変ルーバー９が設
けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液体を空気で冷却す
る空冷式の冷却塔に関し、詳しくは上下方向に配置した
ドライセクションとウエットセクションを有し、それら
各セクションの側部に空気の吸入部を設けたハイブリッ
ド型の冷却塔に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にタービン設備における復水器の冷
却水や空調設備の冷却水などは、空冷式の冷却塔で循環
されてそこで外部空気と熱交換し冷却される。通常使用
される冷却塔は塔頂部に吸引ファン、塔側部に空気の吸
入部、塔底部に冷却水を回収する水槽を有し、塔上方か
ら冷却水をシャワー状に流下して塔内充填層で側部から
吸入する外部空気と直接接触させ水の蒸発潜熱により冷
却して水槽に回収するようになっている。そして冷却水
と接触して加湿し温められた飽和湿り空気は、塔頂部か
ら外気部に排出される。

【０００３】吸引ファンにより塔頂部から外気部に排出
される空気には多量の飽和水蒸気が同伴されており、冬
季など外部気温が低いときは冷却塔排出空気と外気との
混合が過飽和域に入り、水蒸気の一部分が凝縮して白煙
のように見えるので、一種の可視障害，交通障害などと
して問題になる。またこの白煙を形成する水滴は外気温
度が極度に低いときは付近の樹木などに付着して氷結す
る、いわゆる着氷現象を引き起こす。そこでこれらの問
題を解決するものとして、湿分の少ない温めた空気と混
合して不飽和域で排出するハイブリット型の冷却塔が従
来から採用されている。ハイブリット型の冷却塔は、上
下方向に配置したドライセクションとウエットセクショ
ンを有し、各セクションの側部に空気の吸入部、塔頂部
に吸引ファン、さらにドライセクション内に冷却塔への
戻り高温冷却水の流れる熱交換用のチューブが配置され
る。

【０００４】上記熱交換用のチューブの末端部には放出
ヘッダが連通され、負荷設備からの高温冷却水はチュー
ブを通過する間にドライセクションの側部から吸入され
る空気と間接接触して熱交換した後、放出ヘッダからウ
エットセクションに流下する。冷却水はウエットセクシ
ョンを噴霧流下する間にその側部から吸される空気と直
接接触してさらに熱交換して水槽に回収され、そこから
再び負荷設備に戻される。一方、ウエットセクションで
冷却水と直接接触することにより多量の飽和水蒸気を含
んだ空気は、ドライセクション出口の高温空気と混合し
て塔頂部から放出される。このように混合排出空気の絶
対湿度が低下して不飽和状態になると、前述のような白
煙現象は殆ど発生しない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし従来のハイブリ
ッド型の冷却塔は白煙現象を抑制する効果はあるが、外
気温度が低いときに水槽に回収された冷却水が側部から
吸入される低温の空気で過度に冷却され、水槽内のフレ
ームや柱等の外面に氷が成長する、いわゆる氷柱現象を
生じるという問題がある。また、従来のハイブリッド型
の冷却塔の冷却容量は最も負荷の大きくなる夏期を基準
とした値に設計されるので、状況に応じて冷却負荷を調
整することが困難である。したがって例えば冬季には冷
却容量が過大になり、それによって必要以上に冷却水を
冷却してしまい過冷却現象となり、エネルギー損失も増
えるという問題がある。そこで本発明はこれらの問題を
解決するハイブリッド型の冷却塔を提供することを課題
とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する請求
項１に記載の発明は、上下方向に配置したドライセクシ
ョンとウエットセクションの各側部に空気の吸入部を設
けたハイブリッド型の冷却塔において、少なくともウエ
ットセクションの吸入部に空気流通量調整用の可変ルー
バが設けられることを特徴とするものである。請求項２
に記載の発明は、請求項１に記載の冷却塔の好ましい実
施の形態であって、ウエットセクション３の吸入部７に
設けられた空気流通量調整用の可変ルーバ９が自動制御
されるものである。また請求項３に記載の発明は、請求
項１または請求項２に記載の冷却塔の好ましい実施の形
態であって、ドライセクションとウエットセクションの
各吸入部にそれぞれ空気流通量調整用の可変ルーバが設
けられることを特徴とするものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
により説明する。図１は本発明のハイブリッド型の冷却
塔の１例を示す模式的な側面図である。冷却塔１は、上
方にドライセクション２、下方にウエットセクション３
が配置され、各セクションは筒状の連結部４により連結
される。また冷却塔１の頂部には必要数（この例では２
基）の吸引ファン５、冷却塔１の下部に冷却水回収用の
水槽２０がそれぞれ設けられる。冷却塔１の平断面は方
形とされ、ドライセクション２の４つの各側部にそれぞ
れ空気の吸入部６、ウエットセクション３の４つの各側
部にもそれぞれ空気の吸入部７が設けられる。

【０００８】ドライセクション２内には図示しない冷却
水の流れる熱交換用のチューブ及びその末端部に連通さ
れた放出ヘッダが設けられ、その放出ヘッダは細長い管
に沿って多数の冷却水噴出孔を有する構造とされる。ま
たウエットセクション３内には多数枚の波板充填層が並
列配置され、その波板の表面に沿って冷却水が流下する
ようになっている。ドライセクション２の各吸入部６の
開口部にはそれぞれ空気流通量調整用の可変ルーバ８が
設けられる。またウエットセクション３の各吸入部７の
開口部にもそれぞれ同様な構造の可変ルーバ９が設けら
れる。これら可変ルーバ８、９は手動式または自動式で
開度調整を行うことができるが、自動式の場合は電動
式、油圧式または空気圧式などの駆動操作部を使用して
遠隔操作することができる。なおドライセクション２の
吸入部６の可変ルーバ８は所望により固定ルーバとして
もよい。

【０００９】図２は可変ルーバ９を例としてその具体的
な構造例を示す縦断面図であり、図３は図２のＡ部拡大
図である。これらの図において可変ルーバ９は、僅かに
湾曲した円弧状の細長い多数のブレード１０、冷却塔１
のフレーム等に固定されて各ブレード１０を軸する多数
のブレード軸１１、各ブレード１０の一端部にそれぞれ
連結される多数のブレードレバー１２、共通の細長い駆
動体１３、駆動体１３の長手方向に沿って所定間隔に前
記ブレードレバー１２の端部を軸支する多数のレバー軸
１４、共通の操作レバー１５、操作レバー１５の端部を
軸支する主軸１６、操作レバー１５に連動して回動する
第１連結バー１７、前記レバー軸１４の一つに一方の端
部が軸支される第２連結バー１８、および第１連結バー
１７の端部と第２連結バー１８の他方の端部を互いに回
動自在に連結する連結軸１９を備えている。

【００１０】また、図２の操作レバー１５は手動のもの
であり、係止板１５ａに円弧状に配置された多数の係止
孔のうち適宜なものが選択され、それと操作レバー１５
の係止孔とが整合され、それらに係止ボルトが挿入され
る。なお各ブレード１０は吸入部７における開口部の横
幅長に略一致する長さとされる。またこれらブレードや
軸、バー等の各部材は鉄やアルミ等の金属、繊維強化プ
ラスチック（ＦＲＰ）等の材料で構成される。

【００１１】次に図３を参照して可変ルーバ９の作用を
説明すると、先ず操作レバー１５が図示のように水平に
あるときは、各ブレード１０は実線のように４５度の中
間位置にあり、吸入部７の開口部の空気流量は中程度と
される。次に操作レバー１５を一点鎖線のように斜め下
方に回動させると、第１連結バー１７が反時計回りに回
動し、それに伴って第２連結バー１８が斜め上方に移動
する。すると駆動体１３が上方に引き上げられて各ブレ
ード１０がそのブレード軸１１を中心として反時計回り
に回動し、一点鎖線のように略水平になるので吸入部７
の開口部の空気流量は最大になる。

【００１２】次に操作レバー１５を二点鎖線のように斜
め上方に回動させると、第１連結バー１７が時計回りに
回動し、それに伴って第２連結バー１８が斜め下方に移
動する。すると駆動体１３が下方に引き下げられて各ブ
レード１０がそのブレード軸１１を中心として時計回り
に回動し、二点鎖線のように略垂直な閉鎖状態になるの
で吸入部７の開口部の空気流量は最小もしくは実質的に
零になる。なおドライセクション２に設けられる可変ル
ーバ８の作用も、ウエットセクション３の可変ルーバ９
と同様なのでその説明は省略する。

【００１３】可変ルーバ８、９を自動式とする場合は、
操作レバー１５を設ける代わりに主軸１６に駆動操作部
の出力軸が連結され、その駆動操作部を遠隔操作等によ
り駆動する。この場合の自動遠隔操作は、外気温度，外
気湿度，外気凡速，冷却負荷ならびに冷却塔出口冷却水
温度の総合関数の設定により行うものである。上記のよ
うなハイブリッド型の冷却塔１は、複数の冷却塔１を仕
切板を介して連結し一体構造としたものも存在する。そ
の場合には仕切板が存在する部分を除いた各冷却塔１の
側部に上記のような空気の吸入部が設けられ、各吸入部
の開口部にそれぞれ可変ルーバ８、９が設けられる。

【００１４】次に、本発明の冷却塔１の運転方法を説明
する。先ず夏期のように空気の温度が高く且つ冷却負荷
も大きいときは、ドライセクション２の可変ルーバ８は
全閉にし、ウエットセクション３の可変ルーバ９を全開
とし、ウエットセクションの空気流量を最大とする。そ
れにより冷却効率は最大となりエネルギー消費の軽減を
図ることができる。しかし季節の移行期の状況によって
は、ドライセクション２の一部もしくは全ての側部にお
ける可変ルーバ８を半開状態として運転することもでき
る。

【００１５】次に冬季のように空気の温度が低く且つ冷
却負荷も小さいときは、ドライセクションを最大限活用
しウエットセクション３の可変ルーバ９を半開状態もし
くは閉鎖状態として、当該部分の空気吸入量を減少もし
くは実質的に零とする。それによって冷却水の過度の冷
却を避けることができる。さらにこのような運転操作を
することにより、水槽２０における氷柱現象も防止する
ことができる。また間違って過度の冷却をさせて氷柱現
象が発生した場合でも、ウエットセクション３の可変ル
ーバ９を半開状態もしくは閉鎖状態とすることによっ
て、ドライセクション２から流下する比較的温度の高い
冷却水により、それを溶解させることができる。なお、
ウエットセクション３の側部から吸入する空気量を減少
した場合においても、流下する冷却水からの水滴を含む
空気上昇は僅かに存在するが、その水滴はドライセクシ
ョン２で冷却水と熱交換された湿分の少ない空気と混合
してから頂部より排出されるので、白煙や着氷現象が発
生することはない。

【００１６】一方、各セクション２，３の吸入部６また
は７の空気流入抵抗は当該部分におけるゴミ等の詰まり
や汚染状況により変化するが、そのような場合には各吸
入部６または各吸入部７から吸入される空気の流量間に
偏りを生じることがある。また強い風が常に一方がら吹
きつけるような状況下においても同様なことが生じる。
しかし本発明の冷却塔１によれば、各側部の可変ルーバ
８、９を調整することにより、そのような偏りを容易に
補正することができる。

【００１７】

【発明の効果】以上のように本発明のハイブリッド型の
冷却塔によれば、可変ルーバを調整することにより、外
気温度が低いときに水槽内のフレームや柱等の外面に氷
柱現象が生じるという問題を有効に防止することができ
る。また、状況に応じて冷却負荷を調整することができ
るので、例えば冷却負荷の少ない冬季に冷却能力を減少
させて過冷却を抑制することができる。さらに各吸入部
の空気流入抵抗の違いや風向き等により、各吸入部から
吸入される空気の流量間に偏りを生じるような場合も、
可変ルーバを調整することにより、その偏りを容易に補
正することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の冷却塔の１例を示す模式的な側面図。

【図２】図１における冷却塔の可変ルーバ９の具体的な
構造を示す縦断面図。

【図３】図２のＡ部拡大図。

【符号の説明】

１ 冷却塔 ２ ドライセクション ３ ウエットセクション ４ 連結部 ５ 吸引ファン ６ ドライセクション吸入部 ７ ウエットセクション吸入部 ８ ドライセクション可変ルーバ ９ ウエットセクション可変ルーバ １０ 可変ルーバブレード １１ ブレード軸 １２ ブレードレバー １３ 駆動体 １４ レバー軸 １５ 操作レバー １５ａ 係止板 １６ 主軸 １７ 第１連結バー １８ 第２連結バー １９ 連結軸 ２０ 水槽

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下方向に配置したドライセクション２
   とウエットセクション３の各側部に空気の吸入部６、７
   を設けたハイブリッド型の冷却塔であって、少なくとも
   ウエットセクション３の吸入部７に空気流通量調整用の
   可変ルーバ９が設けられることを特徴とする冷却塔。
2. 【請求項２】 請求項１において、 ウエットセクション３の吸入部７に設けられた空気流通
   量調整用の可変ルーバ９が自動制御される冷却塔。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２において、ドラ
   イセクション２とウエットセクション３の各吸入部６、
   ７にそれぞれ空気流通量調整用の可変ルーバ８、９が設
   けられる冷却塔。