JP2002235999A - 冷却塔における送風量制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 上部水槽の散水域を減少させ、散水される充
填材の領域を狭くしても、散水域の充填材に散布される
水量に見合う充填材の単位面積当たりの外気流量を確保
し、冷却能力を安定させ冷却塔が運転可能な湿球温度の
範囲を広げる。 【解決手段】 外気湿球温度が変化し、密閉型熱交換器
を流下する散布水量を減少させた場合に、ゲートを閉
じ、上部水槽１０の中央に位置する散水域１４のみを使
用し、密閉型熱交換器の中央の領域のみに散水し、かつ
左右の外気取り入れ口部１６、１７のルーバー羽根１８
を全閉する。この際、上部水槽１０の区分された散水域
１３、１４、１５のうち、中央の散水域１４からのみ散
水をする場合における外気取り込み面積を、前記上部水
槽１０の全ての散水域１３、１４、１５から散布水を前
記密閉型熱交換器全域に散布する場合の外気取り込み面
積の５０％乃至８０％とすることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、冷却塔における送風
量制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来においては、上部水槽の下方には、
充填材が配置してあり、上部水槽の内部は外気取り入れ
口部の幅方向で少なくとも３つの領域に区分されている
冷却塔が公知である。この種の冷却塔においては、全充
填材上に散布される散布水の状態に応じて冷却塔の発揮
する冷却能力は大きく左右される。例えば、全充填材上
に散布される散布水が少なく、外気との接触面積が極端
に減少すると、湿球温度が上がった場合冷却能力が不安
定となり低下する。この不安定さを改善するために、全
風量を一定として、前記上部水槽の散水域を減少させ、
散水される充填材の領域を狭くし、散水される領域での
充填材の単位面積当たりの水量を確保し、前記散水され
る充填材の領域での冷却能力の安定化を図っている。前
記のように前記上部水槽の散水域を減少させ、散水され
る充填材の領域を狭くし散布領域における水量を確保し
ても、前記外気取り入れ口部から冷却塔に取り込まれる
外気流は、散水されてない充填材の領域をも通過し、冷
却塔全体としての風量が全充填材への散布時の風量と同
一にも係らず、有効な風量が不足した状態となり、散布
水に見合う外気風量が得られず、充分な熱交換能を発揮
できない事態が起きる場合がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように前記散水域
の充填材に散布される水量に見合う充填材の単位面積当
たりの外気量が不充分な場合は、充填材の単位面積当た
りの水量を確保しても冷却能力が不安定となり、低下す
る傾向を採ることなり、この散水域を減少した時におい
てもある程度、冷却能力を安定して、発揮できるものが
望まれている。他方、充填材の凹凸形状によって最大及
び最小の散水量があり、前記最小以下の散水量を同一風
速下において散水しても充填材の濡れ壁表面積が小さく
なり、外気量と散布水が充分に接触せず、冷却能力は向
上せず、低下する場合もある。この発明は、前記上部水
槽の散水域を減少させ、散水される充填材の領域を狭く
しても、散水域の充填材に散布される水量に見合う充填
材の単位面積当たりの外気流量を確保し、全充填材上に
散布水を散布する場合では使用不可能な湿球温度におい
ても、冷却能力を安定させ冷却塔が運転可能な湿球温度
の範囲を広げることを目的とする。

【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、上部水槽の下方には、充填材が配置して
あり、上部水槽の内部は外気取り入れ口部の幅方向で少
なくとも３つの領域に区分されている冷却塔における送
風量制御方法において、送風機の回転数を一定とし、前
記上部水槽の全ての散水域から散布水を前記充填材全域
に散布する場合には、前記外気取り入れ口部を全開と
し、前記上部水槽の区分された散水域の一部を無散布域
とする場合には、無散水域下方の充填材に対応する外気
取り入れ口部を完全に閉鎖し、外気取り込み面積を変更
し、前記散水域から散布水を散布される充填材にのみ、
外気取り入れ口部から外気流を流して散布水を冷却する
ことを特徴とする冷却塔における送風量制御方法として
ある。

【０００５】前記課題を解決するために、この送風量制
御方法における前記外気取り入れ口部の開閉方法はこの
取り入れ口に設けた各ルーバー羽根の開閉度合により行
うことを特徴とする。

【０００６】前記課題を解決するために、この送風量制
御方法における前記外気取り入れ口部を、外気流方向で
充填材から充分な空間を置いて配置された離隔ルーバー
とし、この離隔ルーバーを開閉することで、前記外気流
の取り込み面積を変更することを特徴とする。

【０００７】前記課題を解決するために、この送風量制
御方法における前記気取り入れ口部の開閉乃至その開閉
度合いの調整は、全外気取り入れ口部の左右両側におい
て対称的に行うことを特徴とする。前記課題を解決する
ために、この送風量制御方法における前記上部水槽の区
分された散水域の一部を無散布域とする場合における外
気取り込み面積を、前記上部水槽の全ての散水域から散
布水を前記充填材全域に散布する場合の外気取り込み面
積の３０％乃至８０％とすることを特徴とする。

【０００８】前記課題を解決するために、この送風量制
御方法における前記離隔ルーバーと充填材間に形成され
た空間を、前記上部水槽の区分された散水域に対応して
この幅方向で少なくとも３つの領域に区画板により仕切
り、前記上部水槽の区分された散水域の一部を無散布域
とする場合に、散布域に連なるこの空間の領域のみを通
して前記充填材に外気流を流すことを特徴とする。

【０００９】前記課題を解決するために、関連発明は、
上部水槽の下方には、充填材が配置してあり、上部水槽
の内部は外気取り入れ口部の幅方向で少なくとも３つの
領域に区分されている冷却塔における送風量制御方法に
おいて、冷却塔の排気口に設けた送風機の電動モーター
を、前記上部水槽の全ての散水域から散布水を前記充填
材全域に散布する場合には、低速運転し、前記上部水槽
の区分された散水域の一部を無散布域とする場合には、
前記電動モータを高速運転することを特徴とする冷却塔
における送風量制御方法としてある。

【００１０】前記課題を解決するために、この送風量制
御方法における前記冷却塔を多セル型としてあり、各セ
ル毎に前記送風機を設けて、前記電動モーターを可変速
可能モータ、変速機付モータのうちの一種のモータと
し、これら送風機の回転速度を駆動制御することを特徴
とする。前記課題を解決するために、この送風量制御方
法における前記外気取り入れ口部を、外気流方向で充填
材から充分な空間を置いて配置された離隔ルーバーと
し、このルーバーを通して外気流量を増減することを特
徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】実施の形態１ この形態は請求項１、２、３、４、５、６記載の発明を
実施する冷却塔の代表的な実施の形態である。図１、図
２において、Ａは、冷却塔全体を示し、前記冷却塔がク
ロスフロー型の冷却塔であり、この冷却塔Ａの上部水槽
１０の下方には、充填材の一種である密閉型熱交換器１
１が配置してあり、この上部水槽１０の内部は外気取り
入れ口部１２の幅方向で３つの領域に区分されている。

【００１２】前記外気取り入れ口部１２は、前記上部水
槽１０の区分された散水域１３、１４、１５に対応して
この幅方向で３つの領域に区分され、左右両側の対称な
領域にある外気取り入れ口部１６、１７は外気の取り込
み量が調整可能なものとしてある。前記取り込み量が調
整可能な外気取り入れ口部１６、１７は、間隔を置いて
配列された複数枚のルーバー羽根１８からなり、各ルー
バー羽根１８がその長手方向の軸線周りに回動可能とし
てあり、その開閉度を調整可能としてある。前記ルーバ
ー羽根１８は、全開位置と、全閉位置で選択的に固定可
能としてある。

【００１３】前記冷却塔Ａの外気取り入れ口部１２は外
気流方向で前記密閉型熱交換器１１から充分な空間２１
を置いて配置された離隔ルーバー１９からなる。

【００１４】前記離隔ルーバー１９間に形成された空間
２１は、前記上部水槽１０の区分された散水域１３、１
４、１５に対応してこの幅方向で３つの領域に区画板２
２により仕切られている。

【００１５】前記密閉型熱交換器１１は、前記上部水槽
１０の区分に対応して前記ルーバー１９、２０の幅方向
に３つの領域２３、２４、２５に区分されている。前記
上部水槽１０の区分された散水域１３、１４、１５を仕
切る仕切板２６、２７には、隣接する散水域を択一的に
連通、遮断するための開閉可能なゲート２８が夫々設け
られている。

【００１６】このように構成した形態の作用を請求項
１、２、３、４、５、６記載の発明の代表的な実施の形
態として説明する。前記密閉型熱交換器１１全域に散布
水を散布しこの密閉型熱交換器１１内を流れる循環水を
冷却する場合には、前記ゲート２８を開き、ルーバー羽
根１８を全開として、送風機を回転して、前記密閉型熱
交換器１１全域に散布水を散布すると共に、前記外気取
り入れ口部１２全域から外気を取り込み、前記密閉型熱
交換器１１全域に外気流を流し、散布水と直接接触させ
て、散布水の蒸発に伴う気化の潜熱で散布水を冷却し前
記循環水を間接的に冷却する。外気湿球温度が変化し、
前記密閉型熱交換器１１を流下する散布水量を減少させ
た場合に、散布水が密閉型熱交換器１１表面において適
切な厚さの水膜を形成しなくなり、前記密閉型熱交換器
１１の表面凹み部のみに散布水が表面張力で溜まる状態
となり、外気流との接触面積が少なくなる傾向を取るよ
うになる直前に、前記ゲート２８を閉じ、上部水槽１０
の中央に位置する散水域１４のみを使用し、前記密閉型
熱交換器１１の中央の領域２４のみに散水し、かつ左右
の外気取り入れ口部１６、１７のルーバー羽根１８を全
閉する。この際、前記上部水槽１０の区分された散水域
１３、１４、１５のうち、中央の散水域１４からのみ散
水をする場合における外気取り込み面積を、前記上部水
槽１０の全ての散水域１３、１４、１５から散布水を前
記密閉型熱交換器１１全域に散布する場合の外気取り込
み面積の５０％乃至８０％とすることが好ましい。この
状態で、前記ルーバー羽根１８全開時の回転数と同一の
回転数で送風機を回転すると、外気流は前記両側の領域
にある外気取り入れ口部１６、１７を通過せずに、前記
上部水槽１０の中央に位置する散水域１４から前記熱交
換器１１に散布されている部分にのみ、中央の外気取り
入れ口部２９から外気流は前記空間２１における中央の
領域のみを通して乱流を伴わずに流入する。この際、散
布水の水滴は前記空間２１の存在により前記中央の外気
取り入れ口部２９から外部には飛散しない。

【００１７】これにより、総風量の摩擦損出を無視すれ
ば、前記熱交換器１１の中央の領域２４を流れる単位面
積当たり、風速が増大することとなり、前記外気取り入
れ口部１６、１７を閉じない場合より散水域の前記熱交
換器１1の単位面積当たりの外気量を多く確保し、全熱
交換器１１上に散布水を散布する場合では使用不可能な
高めの湿球温度においても、冷却能力を発揮し、安定さ
せる。前記外気取り入れ口部１６、１７を閉じる面積が
２０％を越える場合に、送風機３２の回転数をそのまま
にしておくと、風速が過剰になるときは、送風機の回転
数を低下させて使用することを妨げるものではない。前
記密閉型熱交換器１１の中央の領域２４のみに散水し、
その左右には散水されず、温度低下の少ない空気で前記
密閉型熱交換器１１の中央部分が左右から挟まれ、この
空気は、前記空間２１の左右の領域にも拡散、混合し、
前記ルーバー羽根１８の内側を暖め、冬季の氷結を若干
防ぐ。その他、各ルーバー羽根１８は密閉型熱交換器１
１より充分に空間２１を用いる方法であるから、散布水
がルーバー羽根１８にかからず、これを凍結させる度合
いが各段に少なくなる。

【００１８】実施の形態２ 実施の形態１と異なる構成は、前記取り込み量が調整可
能な外気取り入れ口部１６、１７の前記開閉度合が調整
可能なルーバー羽根１８の内側には、開閉不動の第２ル
ーバー１８ａが冷却塔Ａの機枠に固定してある（図３参
照）。そのほか、実施の形態1と同一の符号は同一の構
成を意味し、同一の作用を為す。この形態特有の作用
は、前記外気取り入れ口部１６、１７を全閉するときに
は、前記外側のルーバー羽根１８を閉じて、左右両側に
位置する前記外気取り入れ口部１６、１７を閉じる。

【００１９】実施の形態３ 実施の形態１と異なる構成は、前記上部水槽１０を区分
する仕切板２６、２７は、水位が高い場合には水没する
堰３０としてある。そのほか、実施の形態1と同一の符
号は同一の構成を意味し、同一の作用を為す（図４参
照）。この形態特有の作用は、前記ゲート２８を閉じる
代わりに、この上部水槽１０の水位を前記堰３０より低
くし中央の散水域１４のみから散布水を散水する。

【００２０】実施の形態４ この形態は請求項７、８記載の発明を実施する冷却塔の
代表的な実施形態である。実施の形態１と異なる内容は
次の通りである。図５において、冷却塔Ａ１は多セル型
で、各セル毎にその排気口３１に設けた送風機３２の電
動モーター３３は、回転数を変更可能なもので、好まし
くはインバータモータとしてある。このインバータモー
タ３３によりこれら送風機３２の回転速度を駆動制御す
るものとしてある。この冷却塔Ａ１の外気取り入れ口部
１２は、冷却塔機枠に固定された開度一定のルーバ板１
８Ｂからなる。なお、この外気取り入れ口部１２を、外
気流方向で前記密閉型熱交換器１１から充分な空間２１
を置いて配置された離隔ルーバーとし、前記離隔ルーバ
ーと密閉型熱交換器１１に形成された空間２１を、前記
上部水槽１０の区分された散水域に対応してこの幅方向
で少なくとも３つの領域に区画板２２により仕切る場合
もある（請求項９記載の発明を実施する冷却塔の代表的
な実施形態に対応）。その他、実施の形態１と同一の符
号は、同一の構成を意味し、同一の作用を為す。

【００２１】この形態の特有の作用を請求項７、８記載
の発明の代表的な実施の形態として説明する。前記上部
水槽１０の全ての散水域１３、１４、１５から散布水を
前記密閉型熱交換器１１全域に散布する場合には、前記
インバータモータ３３の回転数を設定速度で運転する。
次いで前記上部水槽１０の区分された散水域１３、１
４、１５のうち、中央の散水域１４からのみ散水をする
場合には、前記インバータモータ３３を通常の設定速度
より高速で回転させる。これにより、前記上部水槽１０
の中央に位置する散水域１４から前記熱交換器１１に散
布されている部分を含めて、前記外気取り入れ口部１２
から外気流は前記空間２１を通して前記熱交換器１１に
流入する。

【００２２】この結果、前記熱交換器１１の単位面積当
たりの風速が増大することとなり、前記熱交換器１１全
域への散水の場合より中央の散水域の前記密閉型熱交換
器１1において、単位面積当たりの外気量を多く確保
し、全密閉型熱交換器１１上に散布水を散布する場合で
は使用不可能な高めの湿球温度においても、冷却能力を
発揮し、安定させる。なお、前記空間２１を通して、外
気が供給される間に整流される。また区画板２２の設け
てあるものにおいては、前記整流作用はより顕著であ
る。前記実施の形態においてはインバータモータを用い
たが、モータ自体は定速モータとし、無端変速機を用い
て、送風機の回転速度を変更可能としたものもこの発明
の実施の形態に含まれる。この実施の形態においては、
ルーバーとして可動式のものを用いることなく、散布領
域を狭くしたとき、単位面積当たりの風量の増大が可能
となる。

【００２３】各実施の形態において、前記ルーバー羽根
１８の長手方向は垂直方向が好ましいが、水平方向であ
っても、この発明の実施の形態に含まれ、また取り込み
量が調整可能なものとしては、前記開閉型のルーバーの
他、水平動乃至上下動するシャッター乃至スライド方式
若しくは着脱型の雨戸型のものでも、請求項記載１、
２、３、４、５、６の発明の実施の形態に含まれる。

【００２４】

【発明の効果】請求項１記載の発明においては、前記上
部水槽の散水域を減少させ、散水される充填材の領域を
狭くしても、散水域の充填材の単位面積当たりの外気量
を確保し、全充填材上に散布水を散布する場合では使用
不可能な湿球温度においても、冷却能力を安定させるこ
とができる。その結果、冷却塔が運転可能な湿球温度の
範囲を拡げることができる。

【００２５】請求項２記載の発明においては、前記外気
取り入れ口部を構成する各ルーバー羽根の開閉度合によ
り、前記外気取り入れ口部の開閉を行うことにより、請
求項１記載の発明の効果をより顕著に発揮できる。請求
項３記載の発明においては、前記外気取り入れ口部を、
外気流方向で充填材から充分な空間を置いて配置された
離隔ルーバーとし、この離隔ルーバーを開閉すること
で、前記外気流の取り込み面積を変更することにより、
請求項１、２記載の発明の効果に加えて、前記散布水の
散布時に前記外気取り入れ口部に水滴が付着したり、冷
却塔外部ヘ飛散するのを防止できる。殊に前記充填材の
中央部分のみに散水し、その左右には散水されず、温度
低下の少ない空気で前記充填材の中央部分は左右から挟
まれ、この空気は、前記空間の左右の領域にも拡散、混
合し、前記ルーバー羽根の内側を暖め、冬季の氷結を若
干防ぐ。

【００２６】請求項４記載の発明においては、前記気取
り入れ口部の閉鎖を、全外気取り入れ口部の左右両側に
おいて対称的に行うことにより、請求項１、２、３記載
の発明の効果に加えて、外気流が冷却塔の中央部を流
れ、余り渦流が起こらずに送風機に吸引され、通風抵抗
が少なくできる。

【００２７】請求項５記載の発明においては、前記上部
水槽の区分された散水域の一部を無散布域とする場合に
おける外気取り込み面積を、前記上部水槽の全ての散水
域から散布水を前記充填材全域に散布する場合の外気取
り込み面積の３０％乃至８０％とすることにより、空気
抵抗を大きく増大させることなく、請求項１、２、３、
４記載の発明の効果をより顕著に発揮できる。

【００２８】請求項６記載の発明においては、前記離隔
ルーバーと充填材間に形成された空間を、前記上部水槽
の区分された散水域に対応してこの幅方向で少なくとも
３つの領域に区画板により仕切り、前記上部水槽の区分
された散水域の一部を無散布域とする場合に、散布域に
連なるこの空間の領域のみを通して前記充填材に外気流
を流すことにより、請求項３、４、５記載の発明の効果
に加えて、前記空間の中央に取り込んだ外気流を側方に
逃がすことなく、また両側の空間の空気を吸引すること
もなく 外気を散水されている充填材の部分に案内でき
る。

【００２９】請求項７記載の発明においては、前記送風
機の回転数を変更することにより、請求項１記載の発明
同様に、前記上部水槽の散水域を減少させ、散水される
充填材の領域を狭くしても、散水域の充填材の単位面積
当たりの外気量を確保し、全充填材上に散布水を散布す
る場合では使用不可能な湿球温度においても、冷却能力
を安定させ、高めることができる。また、ルーバー部分
を開閉式のものにしなくとも目的が達成でき、この方法
を採用することによりルーバー部分の構造は従来のもの
と同様とすることができる。

【００３０】請求項８記載の発明においては、前記冷却
塔を多セル型としてあり、各セル毎に前記送風機を設け
て、前記可変速機の回転速度を駆動制御することにより
請求項７記載の発明の効果を多セル型において、発揮す
ることができる。

【００３１】請求項９記載の発明においては、前記外気
取り入れ口部を、外気流方向で充填材から充分な空間を
置いて配置された離隔ルーバーとし、このルーバーを通
して外気流量を増減することにより、散布された散布水
の水滴がルーバーに付着せず、冷却塔外部への飛散を防
止した状態で、請求項７、８記載の発明の効果を更に顕
著に発揮できる。また散布水がルーバーに掛からず、こ
れを凍結させる恐れがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１の全体を示す概略平面図である。

【図２】図１の正面図である。

【図３】実施の形態２の要部を示す概略縦断正面図であ
る。

【図４】実施の形態３の要部を示す概略縦断正面図であ
る。

【図５】実施の形態４の要部を示す概略縦断平面図であ
る。

【符号の説明】

Ａ 冷却塔 １０ 上部水槽 １１ 閉型熱交換器 １２ 外気取り入れ口部 １３、１４、１５ 散水域 １６、１７ 外気取り入れ口部 １８ ルーバー羽根 １９、２０ 離隔ルーバー ２１ 空間 ２２ 区画板

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上部水槽の下方には、充填材が配置してあ
   り、上部水槽の内部は外気取り入れ口部の幅方向で少な
   くとも３つの領域に区分されている冷却塔における送風
   量制御方法において、 送風機の回転数を一定とし、前記上部水槽の全ての散水
   域から散布水を前記充填材全域に散布する場合には、前
   記外気取り入れ口部を全開とし、 前記上部水槽の区分された散水域の一部を無散布域とす
   る場合には、無散水域下方の充填材に対応する外気取り
   入れ口部を完全に閉鎖し、外気取り込み面積を変更し、
   前記散水域から散布水を散布される充填材にのみ、外気
   取り入れ口部から外気流を流して散布水を冷却すること
   を特徴とする冷却塔における送風量制御方法。
2. 【請求項２】前記外気取り入れ口部の開閉方法はこの取
   り入れ口に設けた各ルーバー羽根の開閉度合により行う
   ことを特徴とする請求項１記載の冷却塔における送風量
   制御方法。
3. 【請求項３】前記外気取り入れ口部を、外気流方向で充
   填材から充分な空間を置いて配置された離隔ルーバーと
   し、この離隔ルーバーを開閉することで、前記外気流の
   取り込み面積を変更することを特徴とする請求項２記載
   の冷却塔における送風量制御方法。
4. 【請求項４】前記気取り入れ口部の開閉乃至その開閉度
   合の調整は、全外気取り入れ口部の左右両側において対
   称的に行うことを特徴とする請求項１、２または３記載
   の冷却塔における送風量制御方法。
5. 【請求項５】前記上部水槽の区分された散水域の一部を
   無散布域とする場合における外気取り込み面積を、前記
   上部水槽の全ての散水域から散布水を前記充填材全域に
   散布する場合の外気取り込み面積の３０％乃至８０％と
   することを特徴とする請求項１、２、３または４記載の
   冷却塔における送風量制御方法。
6. 【請求項６】前記離隔ルーバーと充填材間に形成された
   空間を、前記上部水槽の区分された散水域に対応してこ
   の幅方向で少なくとも３つの領域に区画板により仕切
   り、前記上部水槽の区分された散水域の一部を無散布域
   とする場合に、散布域に連なるこの空間の領域のみを通
   して前記充填材に外気流を流すことを特徴とする請求項
   ３、４または５記載の冷却塔における送風量制御方法。
7. 【請求項７】上部水槽の下方には、充填材が配置してあ
   り、上部水槽の内部は外気取り入れ口部の幅方向で少な
   くとも３つの領域に区分されている冷却塔における送風
   量制御方法において、 冷却塔の排気口に設けた送風機の電動モーターを、前記
   上部水槽の全ての散水域から散布水を前記充填材全域に
   散布する場合に設定速度で運転し、 前記上部水槽の区分された散水域の一部を無散布域とす
   る場合には、前記電動モータを設定速度より高速で運転
   することを特徴とする冷却塔における送風量制御方法。
8. 【請求項８】前記冷却塔を多セル型としてあり、各セル
   毎に前記送風機を設けて、前記電動モーターを可変速可
   能モータ、変速機付モータのうちの一種のモータとし、
   これら送風機の回転速度を駆動制御することを特徴とす
   る請求項７記載の冷却塔における送風量制御方法。
9. 【請求項９】前記外気取り入れ口部を、外気流方向で充
   填材から充分な空間を置いて配置された離隔ルーバーと
   し、このルーバーを通して外気流量を増減することを特
   徴とする請求項７または８記載の冷却塔における送風量
   制御方法。