JP2002213898A

JP2002213898A - 冷却塔の運転方法とこの冷却塔

Info

Publication number: JP2002213898A
Application number: JP2001008735A
Authority: JP
Inventors: Kunioki Sasaki; 国興佐々木; Masami Sekimizu; 政美関水
Original assignee: Ebara Shinwa Ltd
Current assignee: Ebara Refrigeration Equipment and Systems Co Ltd
Priority date: 2001-01-17
Filing date: 2001-01-17
Publication date: 2002-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】冷却塔の送風機を通常運転とは逆方向に回転
することにより、ルーバー板間などに結氷した氷柱を簡
易、短時間に解かして、ルーバー板から容易に除去可能
な冷却塔を市場に提供する。【解決手段】密閉型冷却塔Ａのルーバー板１１間を通
して、外気を冷却塔本体１６内に取り込み、フィン付き
密閉型熱交換コイルＣと外気流との接触で間接的に前記
フィン付き密閉型熱交換コイルＣ内を流れる循環冷却水
を冷却する。この冷却塔Ａの設置されている乾球温度を
検出する温度計１２と、その相対湿度を測定する乾式の
湿度計１３が設けてある。計測された乾球温度と相対湿
度から求めた湿球温度が氷柱発生温度となったときに、
冷却塔Ａの排気口１４に設置された送風機１５の回転方
向を正逆制御するタイムスケジュールが予め設定されて
いる送風機制御装置１７が設けてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、冷却塔の運転方法と
その冷却塔に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来においては、冷却塔の冬期運転時
に、外気温が氷点下以下となると、冷却塔における外気
取り込み口部を形成する複数の隣接するルーバー板間に
氷柱が発生し、外気の取り込み量が少なくなり、冷却塔
の冷却能力が低下する傾向があり、最悪の場合には、氷
柱により前記外気取り込み口部が完全に閉塞され、外気
の取り込みが不能となり、冷却塔を緊急停止し、手動で
このルーバー板間に付着した氷柱を取り外しているのが
現状である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記のように手作業で
氷柱を外すことは、容易なことではなく、外気温の低い
冬期においては、作業環境が悪く、迅速に前記氷柱を除
去出来ない。またこの氷柱除去作業で、ルーバーを破損
してしまうおそれもある。この発明の目的は、このよう
な従来の技術の欠点を改良し、冷却塔の送風機を通常運
転とは逆方向に回転し、外気の取り込みに工夫を凝らす
ことにより、前記ルーバー板間などに結氷した氷柱を簡
易、短時間に解かして、前記ルーバー板などから容易に
除去可能な冷却塔を市場に提供することである。この発
明の他の目的は、外気取り込み部及び熱交換器における
結氷を未然に防止することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に特定発明は、冬季において、外気気象条件のうち、少
なくとも冷却塔の設置場所での外気の乾球温度と相対湿
度を測定し、これら測定された乾球温度と相対湿度より
算出された質急温度が氷柱発生条件となったときに、予
め設定してあるタイムスケジュールに基づいて、冷却塔
の送風機の回転方向を正逆制御し、その逆回転時間内に
外気流を、冷却塔の排気口から外気取り込み口に向けて
熱交換器間を通して流し、散布水乃至循環水により外気
流を加温して、この昇温した空気流をこの冷却塔の外気
取り込み口部に向け吹き付け、この外気取り込み口部に
おける結氷の防止乃至結氷した氷柱の解凍を行うことを
特徴とする冷却塔の運転方法とする。

【０００５】前記課題を解決するために、この冷却塔の
運転方法における前記算出される湿球温度を少なくとも
２段階に分け、前記タイムスケジュールは、前記湿球温
度の各段階に応じて少なくとも２種のタイムチャートを
含み、前記湿球温度が低いほど前記逆回転時間比を長く
することを特徴とする

【０００６】前記課題を解決するために、この冷却塔の
運転方法における前記逆回転時間と正回転時間の比率を
少なくと１対３乃至１：１として、冬季における散布水
乃至循環水の冷却作用を確保することを特徴とする。

【０００７】前記課題を解決するために、この冷却塔の
運転方法における前記冷却塔の排気口から取り込んだ外
気を、前記散布水乃至循環水による加温に加えて、他の
熱源により補助加熱することを特徴とする。

【０００８】前記課題を解決するために、この冷却塔の
運転方法におけるこの冷却塔の設置場所における風速を
も測定することを特徴とする。

【０００９】前記課題を解決するために、関連発明は、
送風機の正回転時に冷却塔の外気取り込み口部から外気
を取り込み、熱交換器と外気流との接触で散布水乃至循
環水を冷却し、排気口から気流を排出する冷却塔におい
て、外気気象条件のうち、少なくとも冷却塔の設置場所
での外気の乾球温度と相対湿度を測定する温度計及び湿
度計が設置してあり、前記計測された乾球温度と相対湿
度の関係が氷柱発生条件となったときに、この冷却塔の
送風機の回転方向を正逆制御するタイムスケジュールが
予め設定されている送風機制御装置が設けてあることを
特徴とする冷却塔とする。

【００１０】前記課題を解決するために、この冷却塔に
おける前記氷柱発生気象条件となる外気乾球温度乃至湿
球温度は少なくとも２段階に分けられ、前記タイムスケ
ジュールは、前記計測された乾球温度乃至この乾球温度
に対応する湿球温度の各段階に応じて少なくとも２種の
タイムチャートを含み、外気乾球温度乃至湿球温度が低
いほど前記逆回転時間総和が長く設定されていることを
特徴とする。

【００１１】前記課題を解決するために、この冷却塔に
おける前記送風機制御装置は、この送風機の回転数を前
記タイムスケジュールに基づいて変更可能とする制御部
を含むものであることを特徴とする。

【００１２】前記課題を解決するために、この冷却塔に
おける前記冷却塔の排気口に取り込んだ外気を補助加熱
する加熱要素が、外気流の通路の一部に設置されている
ことを特徴とする。

【００１３】前記課題を解決するために、この冷却塔に
外気取り込み口近傍には風速計が設置され、この風速計
の測定値は、前記送風機制御機器の入力値の一つとして
あることを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】実施の形態１この形態は請求項６、７、８記載の発明の代表的な実施
の形態である。図１において、Ａは、密閉型冷却塔であ
り、この冷却塔Ａの外気取り込み口部１０は複数枚のル
ーバー板１１からなる。この冷却塔Ａは、隣接する前記
ルーバー板１１間を通して、外気を冷却塔本体１６内に
取り込み、熱交換器の一種であるフィン付き密閉型熱交
換コイルＣと外気流との接触で間接的に前記フィン付き
密閉型熱交換コイルＣ内を流れる循環冷却水を冷却する
公知の冷却塔である。前記冷却塔Ａの設置されている乾
球温度を検出する温度計１２と、その相対湿度を測定す
る乾式の湿度計１３が設けてある。この温度計１２と、
前記湿度計１３で計測された乾球温度と相対湿度より算
出される湿球温度が氷柱発生条件となったときに、冷却
塔Ａの排気口１４に設置された送風機１５の回転方向を
正逆制御するタイムスケジュール（図４参照）が予め設
定されている送風機制御装置１７が設けてある。前記氷
柱発生気象条件となる前記湿球温度は２段階乃至３段
階、図のものは２段階に分けられ、例えば０度Ｃ乃至−
１０度Ｃ、−１０度Ｃ以下に区分され、前記タイムスケ
ジュールは、前記外気乾球温度の各区分に応じて２種の
タイムチャートを含み、外気乾球温度が低いほど前記逆
回転時間比が長く設定されている。例えば、湿球温度が
０度Ｃ乃至−１０度Ｃの範囲においては、正回転９０分
間逆回転３０分間を繰り返し、−１０度Ｃ以下の場合は
３０分間毎に逆回転するように、タイムスケジュールが
組んである。これらタイムスケジュールは例示であっ
て、限定的な意味はない。前記送風機１５には、電動モ
ータの一種であるインバータモータ１９が設けてあり、
このインバータモータ１９の回転数を変更可能とする制
御部がこの制御装置１７に設けてある。なお、風速計
（図示せず）を冷却塔Ａのルーバー板１１近傍に設置
し、この風速計の測定値を、前記送風機制御機器１７の
入力値の一つとすることもある（請求項１２記載の発明
の代表的な実施の形態に対応）。この風速に加えて、風
向きを測定することが好ましい。なお、前記外気乾球温
度のみにより、経験則に基づいた係数乃至函数式より近
似の湿球温度を算出し、この値によりタイムスケジュー
ルを選択する値とする方法及び装置も、この発明の態様
の一つである。

【００１５】この実施の形態１の作用を、請求項１、
２、３記載の方法発明の代表的な実施の形態として説明
する。冬期を除く季節においては、前記送風機制御装置
１７により、この冷却塔Ａの排気口１４に設置された送
風機１５を正回転し、前記する前記ルーバー板１１間を
通して、外気を冷却塔本体１６内に取り込み、前記熱交
換コイル１２と外気流との接触で間接的に前記熱交換コ
イル１２内を流れる循環冷却水をを冷却する。

【００１６】冬期において、前記温度計１２と前記湿度
計１３により、冷却塔Ａの設置場所における乾球温度と
相対湿度を測定し、この乾球温度と相対湿度より算出さ
れた湿球温度係が前記ルーバー板１１間に氷柱が発生す
る条件となると、前記送風機制御装置１７に予め設定し
てあるタイムチャートが自動または手動で選択され、前
記送風機１５の回転方向を正逆制御する。この送風機１
５が逆転している設定時間例えば２０分から３０分内に
おいては、前記冷却塔Ａの前記外気取り込み口部１０か
らの外気の取り込みは停止し、この冷却塔Ａの排気口１
４からこの冷却塔Ａの本体１６内に外気を取り込み、前
記熱交換コイル１２を通して外気取り込み口部１０側へ
外気を流し、この熱交換コイル１２との接触に伴い循環
冷却水を間接的に冷却し自身昇温した温風を前記ルーバ
ー板１１の内面側からこれに吹き付ける。この温風によ
り、前記ルーバー板１１間を塞いでいる氷柱を解凍し、
前記ルーバー板１１から脱落させ、前記ルーバー板１１
間を開放状態とする。前回の測定した乾球温度より次回
に測定された乾球温度が低い区分に属する場合には、前
回のものに代えて、送風機１５の逆転設定時間比が長い
別のタイムチャートを選択する。前記逆回転時間と正回
転時間の比率を少なくと１対３乃至１：１以上として、
冬季における散布水乃至循環水の冷却作用を確保するこ
とが、冷却塔Ａの冷却能上好ましい。

【００１７】前記逆転運転後、前記送風機１５を前記タ
イムチャートに従って正回転し、前記隣接する前記ルー
バー板１１間を通して、外気を取り込み、前記熱交換コ
イル１２と外気流との接触で間接的に前記熱交換コイル
１２内を流れる循環冷却水を冷却する。前記モータ１９
が設定時間正回転を継続した後、再び前記乾球温度及び
相対湿度を測定し、再び氷柱発生条件を満たしていれ
ば、再びモータ１９は逆回転される。以下この作用が繰
り返される。前記風速計により、ルーバー板１１間を流
れる外気流の風速を計測する場合には、より的確に結氷
発生時期を捕捉して前記送風機１５の正逆回転制御を行
う。

【００１８】実施の形態２この形態は請求項９記載の発明の代表的な実施の形態で
ある。実施の形態１と異なる構成は、次の通りである。
前記冷却塔Ａの排気口１４に取り込んだ外気を排気口１
４の下側で補助加熱する加熱要素２０が、排気口１４の
下方で前記排気口１４と熱交換コイル１２間に配置され
た混合室１４Ａ内に設置されている。前記冷却塔Ａの下
部水槽２１内にも、散布水加熱用のヒーター２１が設置
されている（図２参照）。前記過熱要素２０はモータ１
９が逆転するときにだけオンとなるようにしてある。そ
の他、実施の形態１と同一の符号は、同一の構成を意味
する。

【００１９】実施の形態１と異なる作用は次の通りであ
る。前記氷柱の解凍乃至結氷防止時期には、前記ヒータ
ー２１をオンし、モータ逆転時に外気流を排気口１４下
側に位置する前記混合室１４Ａ内で前記加熱要素２０に
より加熱すると共に、熱交換コイル１２上に散布される
散布水を前記ヒーター２１により加熱し、前記氷柱の解
凍を促進すると共に、前記ルーバー板１１及び熱交換コ
イル１２における結氷の発生を防止する（請求項４記載
の発明の代表的な実施の形態に対応）。また、散布水が
混合室１４Ａ内及びエリミネーター部分で氷結するのを
防止する。なお、必要に応じて、前記散布水を冷却塔の
下部水槽２２内で別のヒーター２３により補助加熱し、
この下部水槽２２から上部水槽２４に汲み上げて、前記
熱交換コイル１２上に散布市、前記氷柱の解凍を促進す
ることが望ましい。その他、実施の形態１と同一の符号
は、同様の作用を為す。

【００２０】実施の形態３実施の形態１と異なる構成は、冷却塔Ａ１が気液直接接
触型即ち開放型冷却塔であり、この冷却塔Ａ１は、隣接
するルーバー板１１間を通して、外気を取り込み、熱交
換器の一種である開放型熱交換器である充填板Ｃ１と外
気流との直接接触で充填板Ｃ１表面を流れる散布水を冷
却するものである（図３参照）。その他、実施の形態１
と同一の符号は、同一の構成で、同一の作用を為す。

【００２１】

【発明の効果】請求項１、２、３、４、５記載の各発明
においては、冬季において、外気気象条件のうち、少な
くとも冷却塔の設置場所での外気の乾球温度と相対湿度
を測定し、これら乾球温度と相対湿度から求めた湿球温
度が氷柱発生温度となったときに、予め設定してあるタ
イムスケジュールに基づいて、冷却塔の送風機の回転方
向を正逆制御し、その逆回転時間内に外気流を、冷却塔
の排気口から外気取り込み口に向けて熱交換器間を通し
て流素ことにより、散布水乃至循環水により外気流を加
温して、この昇温した空気流をこの冷却塔の外気取り込
み口部に向け吹き付けるが出来、この吹き付けにより、
短時間にルーバー板間に発生した氷柱を解凍し、前記外
気取り込み口部から容易に脱落でき、外気取り込み口部
を正常な状態に復帰でき、冷却塔本来の機能を早急に回
復することが出来る。更に、この外気取り込み口部での
結氷を未然に防止できる。また送風機の逆転中において
も気流方向が逆になるだけで、殊に密閉型熱交換器にお
ける熱交換作用は正逆切替時の送風機の停止期間のみ、
途切れるだけでその他逆転運転時も、熱交換作用は継続
する効果を奏する。

【００２２】請求項２記載の発明においては、前記氷柱
発生気象条件となる算出される湿球温度を少なくとも２
段階に分け、前記タイムスケジュールは、前記外気乾球
温度乃至湿球温度の各段階に応じて少なくとも２種のタ
イムチャートを含み、外気乾球温度乃至湿球温度が低い
ほど前記逆回転時間を長くすることにより、きめ細かく
外気乾球温度乃至外気湿球温度に対応して、送風機の回
転方向、その回転時間を制御でき、前記効果を顕著に発
揮できる。請求項３記載の発明においては、前記逆回転
時間と正回転時間の比率を少なくと１対３乃至１：１と
して、冬季における散布水乃至循環水の冷却作用を確保
することにより、前記効果に加えて、冬季における冷却
塔の冷却能を充分に発揮できる。請求項４記載の発明に
おいては、前記効果に加えて、前記冷却塔の排気口に取
り込んだ外気を、前記散布水乃至循環水による加温に加
えて、他の熱源により補助加熱することにより、外気流
の昇温を積極的に行うことができ、前記外気取り込み口
部及び熱交換器における氷柱の解凍、結氷の防止をより
確実に行うことができる。請求項５記載の発明において
は、前記風速をも考慮して前記効果を発揮できる。

【００２３】請求項６、７、８、９、１０記載の発明に
おいては、請求項１記載の方法発明を実施でき、その効
果を発揮できる。殊に請求項７記載の発明においては、
請求項２記載の方法発明を実施でき、その効果を発揮で
きる。請求項８記載の発明においては、前記効果に加え
て、送風機の回転数を変更して、外気の排気口からの取
り込み量を変更できる。請求項９記載の発明において
は、請求項４記載の方法発明を実施でき、その効果を発
揮できる。請求項１０記載の発明においては、前記外気
取り込み口部近傍における風速を考慮して前記効果を発
揮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１の全体を示す概略正面図である。

【図２】実施の形態２の全体を示す概略図である。

【図３】実施の形態３の全体を示す概略図である。

【図４】実施の形態１におけるタイムチャートの一例を
示す線図である。

【符号の説明】

１１ルーバー板１５送風機１７送風機制御装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冬季において、外気気象条件のうち、少な
くとも冷却塔の設置場所での外気の乾球温度と相対湿度
を測定し、これら測定された乾球温度と相対湿度より算
出した湿球温度が氷柱発生条件となったときに、予め設
定してあるタイムスケジュールに基づいて、冷却塔の送
風機の回転方向を正逆制御し、その逆回転時間内に外気
流を、冷却塔の排気口から外気取り込み口に向けて熱交
換器間を通して流し、散布水乃至循環水により外気流を
加温して、この昇温した空気流をこの冷却塔の外気取り
込み口部に向け吹き付け、この外気取り込み口部におけ
る結氷の防止乃至結氷した氷柱の解凍を行うことを特徴
とする冷却塔の運転方法。
【請求項２】前記算出される湿球温度を少なくとも２段
階に分け、前記タイムスケジュールは、前記湿球温度の
各段階に応じて少なくとも２種のタイムチャートを含
み、前記湿球温度が低いほど前記逆回転時間比を長くす
ることを特徴とする請求項１記載の冷却塔の運転方法。
【請求項３】前記逆回転時間と正回転時間の比率を少な
くと１対３乃至１：１として、冬季における散布水乃至
循環水の冷却作用を確保することを特徴とする請求項１
または２記載の冷却塔の運転方法。
【請求項４】前記冷却塔の排気口から取り込んだ外気
を、前記散布水乃至循環水による加温に加えて、他の熱
源により補助加熱することを特徴とする請求項１、２ま
たは３記載冷却塔の運転方法。
【請求項５】この冷却塔の設置場所における風速をも測
定することを特徴とする請求項１、２、３または４記載
冷却塔の運転方法。
【請求項６】送風機の正回転時に冷却塔の外気取り込み
口部から外気を取り込み、熱交換器と外気流との接触で
散布水乃至循環水を冷却し、排気口から気流を排出する
冷却塔において、外気気象条件のうち、少なくとも冷却
塔の設置場所での外気の乾球温度と相対湿度を測定する
温度計及び湿度計が設置してあり、前記計測された乾球
温度と相対湿度より算出された湿球温度が氷柱発生条件
となったときに、この冷却塔の送風機の回転方向を正逆
制御するタイムスケジュールが予め設定されている送風
機制御装置が設けてあることを特徴とする冷却塔。
【請求項７】前記氷柱発生気象条件となる外気乾球温度
乃至湿球温度は少なくとも２段階に分けられ、前記タイ
ムスケジュールは、前記計測された乾球温度乃至この乾
球温度に対応する湿球温度の各段階に応じて少なくとも
２種のタイムチャートを含み、外気乾球温度乃至湿球温
度が低いほど前記逆回転時間比が長く設定されているこ
とを特徴とする請求項７記載の冷却塔
【請求項８】前記送風機制御装置は、この送風機の回転
数を前記タイムスケジュールに基づいて変更可能とする
制御部を含むものであることを特徴とする請求項６また
は７記載の冷却塔。
【請求項９】前記冷却塔の排気口より取り込んだ外気を
前記送風機の逆転時のみ加熱する加熱要素が、外気流の
通路の一部に設置されていることを特徴とする請求項
６、７または８記載の冷却塔。
【請求項１０】外気取り込み口近傍には風速計が設置さ
れ、この風速計の測定値は、前記送風機制御機器の入力
値の一つとしてあることを特徴とする請求項６、７、８
または９記載の冷却塔。