JP2001059695A

JP2001059695A - 冷却塔の充填材の支持構造

Info

Publication number: JP2001059695A
Application number: JP11234298A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Mizusawa; 充水沢; Masaaki Hashimoto; 真昭橋本; Shigeyoshi Takano; 重好高野
Original assignee: Shinko Pantec Co Ltd
Current assignee: Shinko Pantec Co Ltd
Priority date: 1999-08-20
Filing date: 1999-08-20
Publication date: 2001-03-06
Anticipated expiration: 2019-08-20
Also published as: JP3657150B2

Abstract

(57)【要約】【課題】清掃が簡単で、冷却能力が高く、低コストの
冷却塔の充填材の支持構造を提供すること。【解決手段】充填材シート２３の上部に貫通孔２５を
設け、複数の充填材シート２３の端面を揃えて並列して
配し、充填材シート２３の上部に設けた貫通孔２５に吊
り下げパイプ１１を挿通し、パイプ挿通開口と鉤形部を
有する吊り下げ金具１４のパイプ挿通開口に吊り下げパ
イプ１１を挿通し、吊り下げ金具１４の鉤形部１３を冷
却塔の梁１５に取り付けたピン１６に係合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工場設備、空調設
備等から排出される温水を高効率で冷却する冷却塔の充
填材の支持構造に関し、特に吊下式充填材に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来より、工場設備、ビル等の空調設備
等から排出される温水を冷却して循環使用するために使
用される冷却塔には、温水の冷却方式の点から、温水と
冷却用気流との流れ方向が直角である、いわゆる「クロ
スフロー方式」のものと、温水と冷却用気流とが対向す
る、いわゆる「カウンターフロー方式」のものとがあ
り、本発明の充填材の支持構造はいずれの方式の冷却塔
にも適用可能である。以下には、本発明の理解を容易に
するため、クロスフロー方式冷却塔について、簡単に説
明する。

【０００３】クロスフロー方式冷却塔としては、図１に
示す構造のものが一般的である。図１において、通風空
間１の両側に複数の充填材シートから構成される充填材
ブロック２、２が設置され、通風空間１の上方には冷却
ファン３が取り付けられ、各充填材ブロック２の上方に
は温水分配槽４が設けられ、温水分配槽４には温水供給
管５から散水箱６を経て温水が供給されている。各温水
分配槽４の底面には、多数のノズル７が取り付けられて
おり、このノズル７を経て充填材ブロック２に温水が供
給され、供給された温水は充填材ブロック２中を流下す
る。一方、冷却ファン３によって充填材ブロック２側方
のルーバー８から充填材ブロック２中を経て通風空間１
内に向かう空気の流れＦが生じ、この気流Ｆによって充
填材ブロック２中を流下する温水が冷却される。そし
て、温水と熱交換した後の空気はエリミネーター９で水
滴を分離された後、外部へ放出される。このように、ク
ロスフロー方式冷却塔では、流下する温水は横方向から
供給された気流によって冷却される。かくして、充填材
ブロック２中を通過した温水は、冷水となって冷水槽１
０に貯留される。

【０００４】ところで、充填材ブロックを設計する場合
には、冷却効果を増大するための工夫が必要であり、最
大表面積を得るように充填材シートの表面に薄いフィル
ム状で温水を飛散させる手段と、水の重力落下流の速度
を遅くし冷却空気に最大量の水が接するようにする手段
と、余分な空気圧力の損失が生じることなくしかも接触
面積を確保するために乱流状の空気流を生じさせる手段
とを備えることが好ましい。これらの手段を達成するた
めに、充填材ブロックを構成する充填材シートの各表面
は、利用可能表面を有効に増大し且つ水の流下フィルム
の流速を減少するように山形模様が一面に施されること
が多い。このように、冷却塔の充填材シートは常に水と
接触し、複雑な加工が施され、しかも、充填材シートの
数は多いので、耐錆性、加工性およびコスト面を考慮し
て、充填材シートは薄肉（例えば、０．４〜０．５mm
厚）の合成樹脂で射出成形されることが多い。

【０００５】さらに、充填材シートに基本的に要求され
る条件として、流下する水と冷却空気との接触空間を確
保するために、隣接する各充填材シートの間に一定の間
隔を保持するためのスペーサー（突起物）が必要であ
る。

【０００６】ところが、従来の冷却塔の充填材の支持構
造としては、多数の充填材ブロックを積層する場合、下
段の充填材ブロック上に上段の充填材ブロックを積み重
ねる据置型が採用されていたので、充填材シートには自
重による圧縮荷重が負荷される。そこで、自重による座
屈を防止するため、充填材シートの剛性を増す手段とし
て充填材シートに多数の突起物が設けられていた。そし
て、多数の充填材シートを一体に保持するため、充填材
シートには突起物と係合可能な凹部も同時に設けられ、
一方の充填材シートの突起物に接着剤を塗布し、隣接す
る他方の充填材シートの凹部に接着剤を塗布した突起物
を嵌合するという、接着嵌合方式が採用されていた。特
に、合成樹脂製シートの場合、強度的に十分ではないた
め、剛性を極力増して自重による座屈を防止するという
目的を達成するため、図６に示すように、上段と下段の
充填材ブロック３１、３２を構成する充填材シート３３
には、極めて多数の突起物３４が設けられていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、充填材シート
の表面に多数の突起物があれば、空気の圧力損失が大き
くなるので冷却能力が低下してしまう。そのため、所定
の冷却効果を得るためには、冷却ファンの動力を大きく
する必要があり、運転コストの増大を引き起こしてい
た。

【０００８】また、据置型充填材ブロックでは、充填材
シートに付着した水や空気中の不純物を除去しようとし
ても、隣接する各充填材シートが接着剤で接着されてい
るので、組み立てた状態では清掃ができない。しかし、
不純物の付着量が多くなると所定の冷却効果を得ること
ができなくなってしまうので、新品の充填材ブロックと
交換する必要があった。

【０００９】本発明は従来の技術の有するこのような問
題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、清掃
が簡単で、冷却能力が高く、低コストの冷却塔の充填材
の支持構造を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、充填材シートを吊り下げ部材で吊り下げる
吊り下げ方式を採用したので、充填材シートに負荷され
る荷重は引っ張り力になる。据置型の従来の充填材シー
トに負荷されていた荷重は圧縮力であり、一般的に合成
樹脂製品の引っ張り強さは圧縮強さに比べて大きいの
で、強度を向上するために突起物を増やす必要がなく、
充填材シートに設ける突起物としては、隣接する各充填
材シートの間隔を保持するために必要最小数の突起物だ
けでよくなる。そのため、全体の突起物の数が大幅に少
なくなり、空気の圧力損失を減少させることができるの
で、抵抗の低下分だけ冷却塔１基当たりの処理水量の増
加が可能になる。１基当たりの処理水量の増加に伴い、
冷却塔のコンパクトが可能になる。また、圧力損失が小
さくなるので、冷却ファンの動力が小さくてすみ、運転
コストが抑制される。さらに、充填材シートは吊り下げ
部材に吊り下げられているので、充填材シートの取り付
け・取り外しが容易であり、充填材シートに付着した異
物の除去が簡単にできる。

【００１１】

【発明の実施の形態】すなわち、本発明の要旨は、複数
の充填材シートから構成される充填材ブロック上方に温
水を供給する温水分配槽を備え、該充填材ブロック下方
に冷水槽を備え、充填材ブロック中を流下する温水を気
流によって冷却する冷却塔の充填材の支持構造であっ
て、各充填材シートの上部に貫通孔を設け、複数の充填
材シートの端面を揃えて並列して配し、充填材シートの
上部に設けた貫通孔に吊り下げ部材を挿通し、該吊り下
げ部材挿通用の開口と鉤形部を有する吊り下げ金具の該
吊り下げ部材挿通開口に上記吊り下げ部材を挿通し、吊
り下げ金具の鉤形部を冷却塔の構造部材に係合すること
を特徴とする冷却塔の充填材の支持構造にある。

【００１２】以上のように構成される本発明によれば、
充填材シートを吊り下げ部材に吊り下げる非接着吊り下
げ構造であるから、次のような作用を奏する（１）強度が向上する。

【００１３】充填材シートに負荷される荷重は引っ張り
力になる。薄物材は一般的に圧縮強さに比べて引っ張り
強さは大きく、特に、充填材シートを合成樹脂製とする
場合に、その傾向は強くなる。（２）処理水量が増加し、省スペースが可能になる。

【００１４】充填材シートに設ける突起物は、隣接する
各充填材シートの間隔を保持するために必要最小数の突
起物だけでよく、剛性を向上して強度アップを図るため
の突起物は不要になり、充填材シートの全体の突起物の
数を従来の据置型のものより大幅に少なくすることがで
きる。突起物の数が少なくなることにより、圧力損失が
小さくなり（抵抗が低下し）、冷却塔１基当たりの処理
水量の増加が可能になる。１基当たりの処理水量が増加
すれば、冷却塔のコンパクト化が可能になり、省スペー
ス化を図ることができる。（３）清掃が簡単で、寿命が伸びる。

【００１５】充填材シートに異物が付着した場合、吊り
下げ金具の鉤形部を冷却塔の構造部材から離脱し、吊り
下げ部材が充填材ブロックを貫通した状態で冷却塔から
取り外す。そして、充填材シートの貫通孔から吊り下げ
部材を引き抜きば、充填材シート１枚づつに分離するこ
とができるので、充填材シートの清掃が容易になり、そ
の結果、充填材シートの寿命を延長することができる。（４）省エネルギーが可能である。

【００１６】充填材シートの熱交換性能を低下させずに
圧力損失を小さくすることができるので、冷却ファンの
動力が低くなり、運転コストを低減することができる。

【００１７】また、複数の充填材シートの端面を揃えず
に、水平断面方向における充填材シートの端面が規則的
あるいは不規則にずれるようにすれば、充填材シートの
入口部の空気通過面積が増加するので、風速が低下し、
圧力損失を小さくすることができる。具体的には、以下
のような手段を採ることができる。

【００１８】すなわち、一般的に充填材シートは平行四
辺形（長方形および正方形を含む）の形状のものが用い
られており、この平行四辺形の充填材シートに設ける貫
通孔の形状を工夫することにより、圧力損失を低下させ
ることが可能になる。

【００１９】すなわち、充填材シートの形状が平行四辺
形であって、上部に設ける貫通孔の形状によって充填材
シートがＡシートとＢシートの２種類から構成され、Ａ
シートの上部には吊り下げ部材が上下に移動可能な長孔
状の貫通孔をシートの上下方向端面に対して交差する方
向に設け、Ｂシートの上部に設ける貫通孔の下端は上記
長孔状の貫通孔の下端と同一水平面に位置するように設
け、充填材ブロックはＡシートとＢシートを交互に配置
したものから構成されることにより、圧力損失を低減す
ることが可能になる。

【００２０】というのは、図５（ｃ）に示すように、本
発明に従って、長孔状の貫通孔を有するＡシート（２３
ａ）と通常の貫通孔を有するＢシート（２３ｂ）を交互
に配置することにより、孔の長さの差に相当する分だけ
Ａシート（２３ａ）の上端面および下端面はＢシート
（２３ｂ）のそれより下方にずれ、しかも、充填材シー
トの形状は平行四辺形であるから、同一高さの横断面
（Ｘ−Ｘ矢視方向）で見た場合、図５（ｄ）に示すよう
に、一方の側Ｓ₁ではＡシート（２３ａ）がＢシート
（２３ｂ）より外方にずれ、他方の側Ｓ₂ではＢシート
（２３ｂ）がＡシート（２３ａ）より外方にずれる。そ
の結果、図５（ｅ）に示すように、従来の充填材シート
の空気吸い込み側の間隔をｄとすれば、本発明の場合、
図５（ｆ）に示すように、充填材シートの空気吸い込み
側の間隔は２ｄとなる。このように、本発明によれば、
従来の充填材シートに比べて入口部の空気通過面積が増
加するので、風速が低下し、その結果、圧力損失が小さ
くなるのである。

【００２１】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。図２（ａ）は本発明に係る冷却塔の充填材の
支持構造の一実施例を示す側面図であり、図２（ａ）に
おいて、充填材ブロック２ａ、２ｂ、２ｃを構成する硬
質塩化ビニル樹脂製の充填材シート（図３の番号２３参
照）の上部に貫通孔（図３の番号２５参照）を設け、複
数の充填材シートの端面を揃えて並列して配し（図３参
照）、充填材シートの上部に設けた貫通孔に吊り下げパ
イプ（吊り下げ部材）１１を挿通し、図２（ｂ）に示す
ようなパイプ挿通開口１２と鉤形部１３を有する吊り下
げ金具１４のパイプ挿通開口１２に吊り下げパイプ１１
を挿通し、吊り下げ金具１４の鉤形部１３を冷却塔の梁
１５に取り付けたピン１６に係合する構造である。吊り
下げ金具としては、図２（ｂ）に示すもの以外に、図２
（ｃ）に示すように、長孔状のパイプ挿通開口１７を有
し、一方の端部側１８を他方の端部側１９より少し幅狭
に形成し、幅狭の端部側１８を端部側１９に設けた孔
（図２（ｄ）の番号２０）に挿通して折り曲げて鉤形を
形成し、この鉤形部２１をピン１６に係合するような構
造のものも採用できる。また、吊り下げ金具はワイヤー
状のものも採用できる。

【００２２】図３は、本発明に係る冷却塔の充填材の支
持構造の実施例を拡大して示す斜視図である。２２は隣
接する充填材シート２３、２３の間隔を保持するための
突起物であり、２４は突起物２２に係合可能な凹部であ
る。本発明の吊り下げ構造を維持するために必要なもの
ではないが、空気流による充填材シートのバタツキを防
止するため、充填材シート２３の下部の貫通孔２５ａに
もパイプ１１を挿通することが好ましい。

【００２３】本発明によれば、充填材シートに負荷され
る荷重は引っ張り力であり、従来の据置方式による圧縮
荷重の場合に比べて充填材シートの強度は約３倍に向上
する。そのため、充填材シートの剛性を高めて強度向上
を図るために突起物を増やす必要がなく、突起物全体の
数を従来の据置方式の場合に比べて約５０％少なくする
ことができる。その結果、圧力損失が小さくなり、上記
したような効果が期待できる。

【００２４】また、吊り下げ金具１４の鉤形部１３を冷
却塔の梁１５に取り付けたピン１６から離脱し、吊り下
げパイプ１１が充填材ブロックを貫通した状態で冷却塔
から取り外し、充填材シート２３の貫通孔２５から吊り
下げパイプ１１を引き抜きば、一枚毎の充填材シートに
分離することができるので、充填材シートの清掃が容易
であり、その結果、充填材シートの寿命を延長すること
ができる。

【００２５】図４は図２（ａ）を右方から見た図であ
る。

【００２６】図５は、上部に設ける貫通孔の形状によっ
て充填材シートがＡシートとＢシートの２種類から構成
される場合を示す図で、図５（ａ）に示すように、Ａシ
ート２３ａの上部および下部には吊り下げパイプ１１が
上下に移動可能な長孔状の貫通孔２６をシートの上下方
向端面Ｅに対して交差する方向（本実施例では鉛直方
向）に形成し、図５（ｂ）に示すように、Ｂシート２３
ｂの上部および下部に設ける貫通孔２７は吊り下げパイ
プ１１の直径より僅かに大きく且つ貫通孔２７の下端は
長孔状の貫通孔２６の下端と同一水平面に位置するよう
に設け、図５（ｃ）に示すように、Ａシート２３ａとＢ
シート２３ｂを交互に配置すると、Ａシート２３ａの上
端面と下端面は、Ｂシート２３ｂのそれより貫通孔の長
さの差に相当する分だけ下方にずれ、その結果、図５
（Ｃ）のＸーＸ矢視断面を示す図５（ｄ）に明らかなよ
うに、一方の側Ｓ₁ではＡシート２３ａはＢシート２３
ｂより外方にずれ、他方の側Ｓ₂ではＢシート２３ｂは
Ａシート２３ａより外方にずれる。その結果、図５
（ｅ）に示すように、従来の充填材シートの空気吸い込
み側の間隔をｄとすれば、本発明の場合、図５（ｆ）に
示すように、充填材シートの空気吸い込み側の間隔は２
ｄとなる。なお、長孔状の貫通孔２６は充填材シートの
上下方向端面Ｅに対して交差する方向に設ければよく、
鉛直方向以外に右下がり方向あるいは左下がり方向に設
けることもできる。

【００２７】クロスフロー方式冷却塔の充填材は、高さ
方向に複数段積層されることが多く、充填材ブロック内
の空気流れにより温水が下流側に引き込まれる傾向にあ
るため、充填材ブロック２ａ、２ｂ、２ｃは図２（ａ）
に示すように、上位側に比べて下位側が内方に向かうよ
うに傾斜させてある。そのため、充填材シートを流下す
る水は、充填材シートの空気吸い込み側端面に集まりや
すく、図５（ｅ）に示すように、充填材シートの空気吸
い込み側に集水部２８が形成されやすくなる。この集水
部は空気流れの妨げとなる。その上、空気吸い込み側の
間隔が狭ければ、圧力損失は一層大きくなる。そこで、
本発明に従って、図５（ｆ）に示すように、入口部の空
気通過面積が図５（ｅ）の場合より増加すれば、風速が
低下し、その結果、圧力損失が小さくなり、上記したよ
うな効果を期待することができる。

【００２８】

【発明の効果】本発明は上記のとおり構成されているの
で、次の効果を奏する。（１）充填材シートを非接着吊り下げ方式で支持するこ
とにより、強度が向上するので、充填材シートに設ける
突起は、隣接する各充填材シートの間隔を保持するため
に必要最小数の突起物だけでよく、充填材シートの全体
の突起物の数を従来の据置型のものより大幅に少なくす
ることができる。その結果、圧力損失が小さくなり（抵
抗が低下し）、冷却塔１基当たりの処理水量の増加が可
能になる。１基当たりの処理水量が増加することによっ
て、冷却塔のコンパクト化が可能になり、省スペース化
を図ることができる。

【００２９】また、吊り下げ金具の鉤形部を冷却塔の構
造部材から離脱し、吊り下げ部材を充填材シートの貫通
孔から引き抜きば、一枚毎の充填材シートに分離するこ
とができるので、充填材シートの清掃が容易になり、そ
の結果、充填材シートの寿命を延長することができる。

【００３０】さらに、充填材シートの熱交換性能を低下
させずに圧力損失を小さくすることができるので、冷却
ファンの動力が低くなり、運転コストを低減することが
できる。（２）特に、請求項２、３記載の発明によれば、さらに
圧力損失の低下が可能になるので、大幅な処理水量の増
加と、一層の省スペース化とコスト低減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】クロスフロー方式冷却塔の断面図である。

【図２】図２（ａ）は本発明の支持構造により冷却塔の
充填材を支持する一例を示す側面図であり、図２（ｂ）
は吊り下げ金具の一例を示す側面図、図２（ｃ）は別の
吊り下げ金具で吊り下げパイプを吊り下げる一例を示す
図、図２（ｄ）は図２（ｃ）の吊り下げ金具の一部を示
す平面図である。

【図３】本発明の支持構造により冷却塔の充填材を支持
する一例を示す斜視図である。

【図４】図２（ａ）を右方から見た図である。

【図５】図５（ａ）は充填材シートの一例を示す正面
図、図５（ｂ）は充填材シートの別の例を示す正面図、
図５（ｃ）は図５（ａ）と図５（ｂ）の充填材シートを
交互に配置した状態を示す斜視図、図５（ｄ）は図５
（ｃ）のＸ−Ｘ矢視断面図、図５（ｅ）は従来の充填材
シートの空気吸い込み側を示す図、図５（ｆ）は本発明
の充填材シートの空気吸い込み側を示す図である。

【図６】従来の据置型充填材シートの一例を示す斜視図
である。

【符号の説明】

２、２ａ、２ｂ、２ｃ…充填材ブロック３…冷却ファン４…温水分配槽１０…冷水槽１１…吊り下げパイプ１２、１７…パイプ挿通開口１３…鉤形部１４…吊り下げ金具１５…梁１６…ピン２２、３４…突起物２３…充填材シート２３ａ…Ａシート２３ｂ…Ｂシート２４…凹部２５、２６、２７…貫通孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の充填材シートから構成される充填
材ブロック上方に温水を供給する温水分配槽を備え、該
充填材ブロック下方に冷水槽を備え、充填材ブロック中
を流下する温水を気流によって冷却する冷却塔の充填材
の支持構造であって、各充填材シートの上部に貫通孔を
設け、複数の充填材シートの端面を揃えて並列して配
し、充填材シートの上部に設けた貫通孔に吊り下げ部材
を挿通し、該吊り下げ部材挿通用の開口と鉤形部を有す
る吊り下げ金具の該吊り下げ部材挿通開口に上記吊り下
げ部材を挿通し、吊り下げ金具の鉤形部を冷却塔の構造
部材に係合することを特徴とする冷却塔の充填材の支持
構造。
【請求項２】複数の充填材シートの端面を揃えずに、
水平断面方向における充填材シートの端面が規則的ある
いは不規則にずれていることを特徴とする請求項１記載
の冷却塔の充填材の支持構造。
【請求項３】充填材シートの形状が平行四辺形であっ
て、上部に設ける貫通孔の形状によって充填材シートが
ＡシートとＢシートの２種類から構成され、Ａシートの
上部には吊り下げ部材が上下に移動可能な長孔状の貫通
孔をシートの上下方向端面に対して交差する方向に設
け、Ｂシートの上部に設ける貫通孔の下端は上記長孔状
の貫通孔の下端と同一水平面に位置するように設け、充
填材ブロックはＡシートとＢシートを交互に配置したも
のから構成されることを特徴とする請求項１記載の冷却
塔の充填材の支持構造。