JP2005076936A - クーリングタワー用循環水予冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 既存のクーリングタワーの上部に増設するだけでクーリングタワーに供給される循環水の温度を下げることができ、設置面積を増やすことなくクーリングタワーの能力不足を解消し、かつ省エネルギー性に優れると共にメンテナンス等の管理が容易で省力性に優れたクーリングタワー用循環水予冷却装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 底板部と、底板部に多数形成された循環水の滴下孔と、底板部を囲繞する側壁部と、を有する循環水滴下槽と、底板部の下部に連設された熱交換部と、熱交換部の内部に配設された充填材と、熱交換部の一側壁部に形成された空気吸い込み口と、空気吸い込み口と対向する側壁に配設された吸い込みファンと、クーリングタワーの循環水送水管に接続される接続部を有し循環水滴下槽に循環水を供給する循環水供給管と、熱交換部とクーリングタワーの上部水槽とを接続する接続ユニット部と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、工場やビル等の空気調和設備等で使用される循環水を冷却するクーリングタワーに配設される循環水予冷却装置に関するものである。

従来より、工場やビル等の空気調和設備等で使用される循環水を冷却するために、屋外に設置されるクーリングタワーが用いられている。クーリングタワーとしては、内部に配設された充填物等の熱交換部で外気と循環水を直接接触させ、外気と循環水の温度差による熱伝導により、或いは循環水を蒸発させその蒸発熱の放出により循環水を冷却する開放式のクーリングタワーと、熱交換器を備え空気と循環水を直接接触させずに熱交換を行い循環水を冷却する密閉式のクーリングタワーとがある。このうち、開放式のクーリングタワーとしては、一般的に、循環水を熱交換部の上部に設けられた上部水槽へ送水し、上部水槽の底部に設けられた散水孔を介して充填物等の熱交換部に所定の流量で均一に滴下させ熱交換部で外気と熱交換させるクロスフロー型やカウンターフロー型等のクーリングタワーが用いられている。
近年のＯＡ化に伴い電子計算機室等を持つ工場やビル等が増加しているが、電子計算機は稼働中に大量の熱を発生し、熱の影響を受けやすいため、電算機の安定運転、信頼性を確保するには室内温度を常に一定に保持しなければならず、空気調和設備は、年間連続、無停止運転を行うことが必要となっている。特に、吸収式冷凍機は圧縮機を必要としないので圧縮式冷凍機に比べて電気容量を減らすことができ、工場やビル等の冷房用として好適に用いられるが、冷却能力の低下時にはガスや油などの燃料消費量が増加し、地球温暖化の原因にもなっていた。そこで、これらの課題を解決するため種々検討がされている。

クーリングタワーの冷却能力を向上させるために（特許文献１）には「冷却塔本体内を数個の相互独立した熱交換室に上下階層的に傾斜板で仕切り、各熱交換室に外気取入口と、排気口とが少なくとも一個宛設けてあり、各熱交換室における外気取り入れ口と排気口に向け流れる空気流路に熱交換器が設けてあり、この熱交換器上方に散水装置が配置してあると共に、各傾斜板の上面によって、上段の熱交換室の集水槽が形成され、前記各傾斜板の下面で下段の熱交換室の天井面が形成されており、各熱交換室の集水槽は最下段の熱交換室の下部水槽に連通していることを特徴とする多段式向流型冷却塔。」が開示されている。
また、（特許文献２）には「通風空間を介して対向する多段の充填材ブロックと、該通風空間の上方に設けた冷却ファンと、該充填材ブロックに温水を供給する温水供給手段と、該充填材ブロックから流下する冷水を貯留する冷水槽とを備えた冷却塔において、上下で隣接する充填材ブロックの間であって、充填材ブロックの外側端面を結ぶ線の内側で且つ充填材ブロックの外周部分直下の位置に集水槽を設け、上記通風空間を介して冷却ファンにより吸引された気流によって冷却される充填材ブロックの外周部を流下する温水の一部を上記集水槽からバイパス配管を経て冷水槽に送給することを特徴とする冷却塔。」が開示されている。
特許第２７９４０２９号公報 特許第２７８０９０５号公報

しかしながら上記従来の技術では、以下のような課題を有していた。
（１）（特許文献１）では、多段式で向流型の冷却塔本体内を傾斜板により上下階層的に仕切相互独立した数個の熱交換室を形成し、各熱交換室の散水装置に循環水又は散布水を分配し、個々独立して空気との向流で冷却するため、公知の単段式の向流型冷却塔に比較して、分配された冷却水を各熱交換室で独立して冷却でき、能率良く冷却を行うことができるが、分配された冷却水はそれぞれ１個の熱交換室を通過するだけなので、冷却水の温度自体は単段式のものと変わらず、外気温が上昇した場合、冷却水を定格温度（例えば３４℃〜３６℃）まで冷却できずに冷却能力が低下してしまうという課題を有していた。
（２）（特許文献２）では、多段の充填材ブロックにより流下する温水を冷却することができるが、地球温暖化等の影響による外気温の上昇や年間連続、無停止運転等による負荷の増大に十分に対応することができず、循環水を定格温度（例えば３４℃〜３６℃）まで冷却できないという課題を有していた。また、充填材や再分配槽などの洗浄作業が煩雑でメンテナンス性に欠けるという課題を有していた。
（３）従来の吸収式冷凍機の場合、循環水の温度を３６．５℃以下まで冷却しなければ、リレーが飛んで運転が停止してしまうが、設計に十分なマージンがなく、循環水の温度が定格温度以上になると、必然的に冷凍サイクルにおける冷却能力の低下が発生し、それを補うための空気調和に要するガスや油などの燃料消費量の増加を招いて省エネルギ性に欠けるという課題を有していた。
（４）小型のクーリングタワーや循環水量の少ないクーリングタワーは、冷却能力が低いために夏期等には循環水の温度が高くなり、クーリングタワー内部や上部水槽において蒸発する循環水の量が増大し、循環水が濃縮され、循環水中のカルキの濃度が高くなり、カルキが析出し上部水槽の散水孔を塞ぎ、冷却能力を低下させるため、頻繁にメンテナンスや上部水槽の洗浄等を行う必要があり、メンテナンスのために多大な費用がかかり、またメンテナンスや洗浄作業が煩雑であり省力性に欠けるという課題を有していた。
また、冷却能力を向上させようとして循環水の流量を増やすことが行われているが、能力を超えた過剰な循環水が供給されると、結果的に循環水が十分に冷却できないという課題を有していた。
クーリングタワーの能力不足を解消し、空気調和設備によるエネルギの大量消費を防止するために、能力の高いクーリングタワーを新設することは、設備費や工事費がかかるばかりでなく、設置面積の確保が困難であるという課題を有していた。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、既存のクーリングタワーの上部に増設するだけでクーリングタワーに供給される循環水の温度を下げることができ、設置面積を増やすことなくクーリングタワーの能力不足を解消し、かつ省エネルギー性に優れると共にメンテナンス等の管理が容易で省力性に優れたクーリングタワー用循環水予冷却装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明のクーリングタワー用循環水予冷却装置は、以下の構成を有している。
本発明の請求項１に記載のクーリングタワー用循環水予冷却装置は、底板部と、前記底板部に多数形成された循環水の滴下孔と、前記底板部を囲繞する側壁部と、を有する循環水滴下槽と、前記底板部の下部に連設された熱交換部と、前記熱交換部の内部に配設された充填材と、前記熱交換部の一側壁部に形成された空気吸い込み口と、前記空気吸い込み口と対向する側壁に配設された吸い込みファンと、クーリングタワーの循環水送水管に接続される接続部を有し前記循環水滴下槽に循環水を供給する循環水供給管と、前記熱交換部と前記クーリングタワーの上部水槽とを接続する接続ユニット部と、を備えている構成を有している。
この構成により、以下のような作用を有する。
（１）底板部に多数形成された循環水の滴下孔から循環水を滴下させる循環水滴下槽と、底板部の下部に形成され内部に充填材が配設された熱交換部を有し、熱交換部に形成された空気吸い込み口と対向する側壁に吸い込みファンが配設されているので、空気吸い込み口から気流を取り込むことができ、循環水滴下槽から循環水を滴下させ充填材に通過させることにより、気流との熱交換によってクーリングタワーの上部水槽に排水する循環水の温度を低下させることができる。
（２）底板部を囲繞する側壁部を有することにより、所要量の循環水を循環水滴下槽で保持することができ、クーリングタワーへ連続的に循環水の排水を行うことができる。
（３）クーリングタワーの循環水送水管に接続される接続部を有する循環水供給管により、循環水滴下槽に循環水を供給することができるので、クーリングタワーへの循環水の供給前に循環水の温度を低下させることができ、クーリングタワー出口から冷凍機側へ供給する循環水の温度を定格温度まで低下させて、十分な冷却能力をえることができる。
（４）熱交換部とクーリングタワーの上部水槽とを接続する接続ユニット部を有するので、既存のクーリングタワーに容易に取付け、取外しができ、冷却能力を向上できるとともに、メンテナンス性に優れる。

ここで、底板部の材質はステンレス、鉄等の金属やポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ＦＲＰ等の合成樹脂が好適に用いられる。
滴下孔はプレスやドリル、レーザ加工等により形成され、孔径は２ｍｍ〜２．５ｍｍが好ましい。孔径が２ｍｍより小さくなるにつれ、滴下孔が詰まり易くなるとともに、滴下量が不足して循環水の供給不足が発生し易くなる傾向があり、２．５ｍｍより大きくなるにつれ、滴下量が多過ぎて空気との接触が不十分となり、熱交換部での熱交換が十分に行われず、循環水の温度が低下し難くなる傾向があるのでいずれも好ましくない。尚、循環水滴下槽の底板部にはオーバーフロー管を立設することが好ましい。これにより、循環水の供給量が適正量を超えた場合でも、循環水滴下槽から循環水が溢れることを防止でき、適正量を超えた循環水をオーバーフロー管に通して下部にあるクーリングタワーの上部水槽へ排水できるので、循環水を無駄なく効率的に冷却することができる。
側壁部の材質にはＦＲＰ、ポリ塩化ビニル、ステンレス等が好適に用いられる。
空気吸い込み口には熱交換部の外側斜め下に向くように複数の板状のフィンが配設されている。フィンが外側斜め下に向くように配設されているので、雨水やゴミなどが熱交換部の内部に入り難く、メンテナンス性に優れる。フィンの材質には硬質塩化ビニル樹脂やポリエチレン等が好適に用いられる。尚、フィンの表面には光触媒材を含有する汚れ防止層を形成してもよい。これにより、フィンの表面に付着する汚れの原因である種々の有機化合物を分解し、降雨等で流してフィンの表面を清浄に維持することができ、ほこりや煤塵が付着することによるフィン間の詰まりを防止できるので、気流の取り込み量を確保でき、経時的に熱交換の効率が低下することを防止でき、信頼性、メンテナンス性に優れる。
充填材には硬質塩化ビニル樹脂等で形成した波形の板材やパンチングメタル、メッシュ板等の従来のクーリングタワーで用いられているものと同様のものを使用することができる。

接続ユニット部としては、熱交換部の内部に嵌装される嵌装部とクーリングタワーの上部水槽の外周壁に固定される固定用周壁部を有するものが好適に用いられる。熱交換部の内部に嵌装される嵌装部を有することにより、熱交換部をガイドして容易に位置合わせすることができ、固定作業を行うことができる。クーリングタワーの上部水槽の大きさや形状に合わせて接続ユニット部を用意することにより、既存のクーリングタワーへの取付けを容易に行うことができ、汎用性、設置作業性に優れる。熱交換部と嵌装部及び固定用周壁部と上部水槽との固定はボルト等によるねじ止めで行うことが好ましい。これにより、容易に取付け、取外しを行うことができ、作業性、メンテナンス性に優れる。また、熱交換部と嵌装部及び固定用周壁部と上部水槽との間には循環水の漏れをより確実に防止するためにパッキングが配設される。
尚、クーリングタワーの上部水槽の縁に複数の孔を穿設されたフランジが形成されている場合は、接続ユニット部や熱交換部の底部外周に上部水槽のフランジに合わせてつば状の固定部をねじ止めして固定することができる。また、Ｈ型鋼やアングル等をクーリングタワーの上部水槽の縁に沿うように固設し、その上にクーリングタワー用循環水予冷却装置を載置して固定してもよい。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のクーリングタワー用循環水予冷却装置であって、前記循環水滴下槽の前記底板部の上部に配設された網体で有底カゴ状に形成されたストレーナを備えている構成を有している。
この構成により、請求項１の作用に加え、以下のような作用を有する。
（１）循環水滴下槽の底板部の上部に網体で有底カゴ状に形成されたストレーナを有するので、循環水がクーリングタワーの内部で蒸発し濃縮されることで析出するカルキ等の塊状物を循環水から除去することができる。
（２）有底カゴ状に形成されたストレーナを循環水滴下槽の底板部上に配設することにより、循環水が循環水滴下槽やクーリングタワーの上部水槽に貯水される前にカルキや鉄錆等の塊状物を除去することができるので、カルキや鉄錆等の塊状物が循環水滴下槽の滴下孔や上部水槽の散水孔を閉塞することを防ぐことができ、循環水の流量減少による冷却効率の低下を防ぐことができる。
（３）ストレーナを循環水滴下槽内に配設することにより、ストレーナが循環水を循環させる循環ポンプの上流側に配設されるため、循環ポンプを通過する前に循環水に含まれるカルキや鉄錆等の塊状物を除去することができ、不純物が含まれることによる循環ポンプの負担や損傷を低減させることができる。
（４）循環水からカルキや鉄錆等の塊状物を除去することにより、長期使用した場合であってもクーリングタワーの腐食等を防ぐことができるので、クーリングタワーの寿命を長くすることができ、且つ、クーリングタワーの管理が容易であり、管理費、メンテナンス費等を削減することができる。

ここで、ストレーナは、塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン等の合成樹脂やステンレス、鉄、鋼等の金属等の線条物で形成される。また、網体は、所定のメッシュになるように複数枚の網体を重ね合わせて用いることもできる。これにより、網体の強度を向上させることができるとともに、濾過能力を向上させることができる。ストレーナは、循環水滴下槽の底板部上に配設されるが、循環水供給管が循環水滴下槽の底板部から突出するように配設されている場合には、ストレーナを循環水供給管に環装する等して配設する。これにより、容易にストレーナの着脱を行って洗浄することができ、ストレーナに溜まったカルキや鉄錆等の塊状物を容易に取り除くことができるので、メンテナンス性を向上させることができる。また、ストレーナの上部には、循環水の飛散防止用カバーを覆設することが好ましい。これにより、循環水供給管から吐出された循環水が飛散防止用カバーに衝突して落下するので、落下中に空気と接触することにより熱交換が行われ冷却される。
尚、ストレーナの底面積は飛散防止用カバーの上面と同じか、又は大きめに形成されることが好ましい。これにより、循環水が循環水滴下槽に滴下する際に、すべてストレーナを通過するため、循環水に含まれるカルキや鉄錆等の塊状物を確実に除去することができ、信頼性に優れる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のクーリングタワー用循環水予冷却装置であって、前記循環水の温度を測定する温度センサと、前記温度センサの測定値に従って前記吸い込みファンの駆動を制御する制御部と、を備えている構成を有している。
この構成により、請求項１又は２の作用に加え、以下のような作用を有する。
（１）循環水の温度を測定する温度センサにより、常に循環水の温度を監視することができ、制御部により必要時のみ吸い込みファンを駆動することができるので、循環水の冷却を効率的に行うことができて省エネルギ性に優れる。
ここで、温度センサは循環水滴下槽内に配設することが好ましい。これにより、循環水供給管から供給された循環水の温度を的確に測定することができる。予め設定した設定温度よりも循環水の温度が低い場合に吸い込みファンを停止し、高い場合には吸い込みファンを駆動するようにすることで、クーリングタワーへの循環水の供給前に不必要な冷却を行うことがない。尚、制御部はクーリングタワー用循環水予冷却装置の本体とは別にクーリングタワーの制御部等と共に屋内等に配設され、クーリングタワーの動作と連動して制御を行う。

以上のように、本発明のクーリングタワー用循環水予冷却装置によれば、以下のような有利な効果が得られる。
請求項１に記載の発明によれば、以下のような効果を有する。
（１）循環水滴下槽から滴下させた循環水を熱交換部の内部に配設された充填材に通すことにより、熱交換部に形成された空気吸い込み口から取り込んだ気流との熱交換を行うことができ、クーリングタワーの上部水槽に排水する循環水の温度を低下させることができて、既存のクーリングタワーの能力をカバーすることができ、空気調和設備によるエネルギの大量消費を防止することが可能なクーリングタワー用循環水予冷却装置を提供することができる。
（２）所要量の循環水を循環水滴下槽で保持することができ、クーリングタワーへ連続的に循環水の排水を行うことができる信頼性に優れたクーリングタワー用循環水予冷却装置を提供することができる。
（３）循環水供給管に接続部を有するにより、容易に循環水供給管とクーリングタワーの循環水送水管を接続することができ、循環水滴下槽に循環水を供給することができるので、クーリングタワーへの循環水の排水前に循環水の温度を低下させることができ、クーリングタワー出口から冷凍機側へ供給する循環水の温度を低下させて冷却能力を向上させることができる省エネルギ性に優れたクーリングタワー用循環水予冷却装置を提供することができる。
（４）接続ユニット部により既存のクーリングタワーの上部水槽に容易に接続できるので設置作業性、汎用性に優れ、容易に取付け、取外しができるのでメンテナンス性に優れ、設置面積を増やすことなくクーリングタワーの冷却能力を向上させることができる機能性に優れたクーリングタワー用循環水予冷却装置を提供することができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、以下のような効果を有する。
（１）循環水滴下槽の底板部の上部に網体で有底カゴ状に形成されたストレーナを有するので、循環水が循環水滴下槽やクーリングタワーの上部水槽に貯水される前にカルキや鉄錆等の塊状物を除去することができるので、カルキや鉄錆等の塊状物が循環水滴下槽の滴下孔や上部水槽の散水孔を閉塞することを防ぐことができ、循環水の流量減少による冷却効率の低下を防ぐことができる信頼性、安定性に優れたクーリングタワー用循環水予冷却装置を提供することができる。
（２）有底カゴ状に形成されたストレーナを循環水滴下槽内に配設することにより、循環水が循環ポンプを通過する前にカルキや鉄錆等の塊状物を除去することができ、不純物が含まれることによる循環ポンプの負担や損傷を低減させることができるとともに、クーリングタワーの腐食等を防いで長寿命化を図ることができるので信頼性に優れ、管理が容易でメンテナンス性に優れたクーリングタワー用循環水予冷却装置を提供することができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２の効果に加え、以下のような効果を有する。
（１）温度センサにより常に循環水の温度を監視することができるので信頼性に優れ、温度センサの測定値に従って制御部で吸い込みファンの駆動を制御することにより、必要時のみ吸い込みファンを駆動することができるので、循環水の冷却を効率的に行うことができ、省エネルギ性に優れたクーリングタワー用循環水予冷却装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態におけるクーリングタワー用循環水予冷却装置について、以下図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるクーリングタワー用循環水予冷却装置の設置方法を示す分解斜視図であり、図２は本発明の実施の形態１におけるクーリングタワー用循環水予冷却装置の設置状態を示す要部断面側面図である。
図１及び図２において、１は本発明の実施の形態１におけるクーリングタワー用循環水予冷却装置、２はクーリングタワー用循環水予冷却装置１を後述する既存のクーリングタワー２０に接続するＦＲＰ、ポリ塩化ビニル樹脂、ステンレス等で作製された接続ユニット部、３は周壁部固定ボルト３ｂが挿通される固定ボルト挿通孔３ａが穿設され接続ユニット部２の天板４を囲繞する固定用周壁部、４ａは天板４に形成された開口部、４ｂは天板４の開口部４ａの外周に形設されたボルト固定孔、５は天板４の開口部４ａを囲繞し熱交換部７の内部に嵌装される嵌装部、６は熱交換部７の底部外周に形成され固定用貫通孔６ａが穿設された固定部、６ｂは固定用貫通孔６ａに挿通され接続ユニット部２のボルト固定孔４ｂに螺合されて固定部６と接続ユニット部２を固定する固定ボルト、７ａは熱交換部７の内部に硬質塩化ビニル樹脂等で波形等の板状に形成され複数、配設された充填材、７ｂは熱交換部７の側壁部に形成された空気吸い込み口、７ｃは空気吸い込み口７ｂに多数配設された硬質塩化ビニル樹脂やポリエチレン製等の板状のフィン、８は熱交換部７の空気吸い込み口７ｂに対向する側壁に配設された吸い込みファン、９は熱交換部７の上部に連設された循環水滴下槽、１０はステンレス等の金属製やポリエチレン、ポリプロピレン等の合成樹脂製で循環水の滴下孔１０ａを多数形成された循環水滴下槽９の底板部、１０ｂは循環水滴下槽９の底板部１０に立設され過剰に供給された循環水を後述するクーリングタワー２０の上部水槽２３へ排水するオーバーフロー管、１１は循環水滴下槽９の底板部１１を囲繞するＦＲＰ、ポリ塩化ビニル樹脂、ステンレス製等の側壁部、１２は循環水滴下槽９の底板部１０上に配設され循環水の温度を測定する温度センサ、１３は循環水滴下槽９の底板部１０に環装され下端部に形成された接続部１３ａにより後述するクーリングタワー２０の循環水送水管２６と接続される硬質塩化ビニル樹脂等の合成樹脂製の循環水供給管、１４は６〜１２メッシュのポリ塩化ビニル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等の合成樹脂やステンレス、鉄、鋼等の金属等の網体により有底カゴ状に形成され循環水供給管１３に環装されて循環水滴下槽９の底板部１０上に載置されたストレーナ、１５はストレーナ１４の上部に配設され循環水供給管１３に覆設された循環水の飛散防止用カバー、２０はクーリングタワー用循環水予冷却装置１が配設固定される既存のクーリングタワー、２１は内部に充填材２１ａを配設された熱交換部、２２はクーリングタワー２０の一側壁部に形成された空気吸い込み口、２２ａは空気吸い込み口２２に多数配設されたフィン、２３は熱交換部２１の上部に連設されたクーリングタワー２０の上部水槽、２４は複数の散水孔２４ａを穿設された上部水槽２３の底部、２５は上部水槽２３の外周壁、２５ａは外周壁２５に後加工により穿設され接続ユニット部２の固定ボルト挿通孔３ａに挿通された周壁部固定ボルト３ｂが挿通される接続ユニット固定孔、２５ｂは接続ユニット固定孔２７の裏面に溶接等により固定され周壁部固定ボルト３ｂが螺着される固定用ナットである。

本実施の形態１のように、上部水槽２３の底部２４を貫通して循環水送水管２６が配管されているクーリングタワー２０においては、循環水滴下槽９の底板部１０及びストレーナ１４の底部に、循環水供給管１３に環装するための孔が形成されているが、これに限られるものではなく、例えば循環水送水管２６の先端が上部水槽２３の上部に外部から下向きになるよう配管されている場合は、循環水滴下槽９の底板部１０及びストレーナ１４の底部に孔を形成せずに、循環水送水管２６に循環水供給管１３を接続して循環水滴下槽９の上部まで配管を延長して循環水滴下槽９の上部から循環水を供給する。このとき、ストレーナ１４は下向きに配設された循環水供給管１３の下部に配設することが好ましい。これにより、循環水供給管１３から供給される循環水が循環水滴下槽９に貯水される前にストレーナ１４を通過するため、循環水から確実にカルキや鉄錆等の塊状物を除去することができる。なお、網体の高さは５０ｍｍ〜１５０ｍｍに形成されることが好ましいが、循環水滴下槽９に貯水された循環水の水位より網体の上端部が高くなるように形成されることが望ましい。これにより、循環水はすべてストレーナ１４を通過して循環水滴下槽９に貯水されるため、循環水中のカルキや鉄錆等の塊状物を確実に除去することができる。
また、ストレーナ１４の上部に飛散防止用カバー１５を設けることにより、循環水供給管１３から供給された循環水が飛散防止用カバー１５の内部上面に当って循環水滴下槽９に落ちる間に外気と接して、循環水の温度を低下させることができる。なお、飛散防止用カバー１５は、図示しない脚等の支持部材により支持され、循環水滴下槽９の底板部１０等に固定されている。また、オーバーフロー管１０ｂの高さは５０ｍｍ〜１００ｍｍに形成した。オーバーフロー管１０ｂの高さが５０ｍｍより低くなるにつれ、循環水滴下槽９に貯水して滴下させる循環水の量が不足して十分な予冷却を行うことができなくなり、１００ｍｍより高くなるにつれ、循環水滴下槽９に貯水して滴下させる循環水の量が過剰になって処理能力が不足し、クーリングタワー２０へ十分な循環水を供給することができなくなることがわかった。

クーリングタワー用循環水予冷却装置１の設置方法について、図面を参照しつつ説明する。
まず、接続ユニット部２の固定用周壁部３をクーリングタワー２０の上部水槽２３の外周に嵌合させるように載置する。接続ユニット固定ボルト３ｂを接続ユニット部２の固定用周壁部３に穿設された固定ボルト挿通孔３ａから挿通し、クーリングタワー２０の上部水槽２３の外周壁２５に穿設された接続ユニット固定孔２５ａに挿通して裏面の固定用ナット２５ｂに螺着固定する。循環水供給管１３の下端部に形成された接続部１３ａをクーリングタワー２０の上部水槽２３の底部２４から突出した循環水送水管２６に嵌装して接着固定する。循環水供給管１３の上端を循環水滴下槽９の底板部１０に環装し、熱交換部７の内部に接続ユニット部２の天板４に形成された嵌装部５を嵌装させて載置する。固定ボルト６ｂを熱交換部７の固定部６に穿設された固定用貫通孔６ａから挿通し、接続ユニット部２の天板４に形設されたボルト固定孔４ｂに螺合し固定する。尚、ボルト固定孔４ｂに雌ねじを形成する代わりに裏面に溶接などでナットを固定し、固定ボルト６ｂを螺着するようにしてもよい。また、本実施の形態１ではクーリングタワー用循環水予冷却装置１の接続ユニット部２をクーリングタワー２０とボルトにより固定したが、溶接などにより固定してもよい。

以上のように構成されたクーリングタワー用循環水予冷却装置について、以下その動作を図を用いて説明する。工場やビル等の内部に設置された図示しない空気調和装置等の凝縮器を通過して高温になった循環水は、クーリングタワー２０に導入され循環水送水管２６から循環水供給管１３へ送水される。循環水供給管１３を通過した循環水は、飛散防止用カバー１５により周囲に飛散することなくクーリングタワー用循環水予冷却装置１の循環水滴下槽９に供給され貯水される。ここで、ストレーナ１４により循環水中のカルキ等の塊状物が回収される。循環水滴下槽９に貯水された循環水は循環水滴下槽９の底板部１０に形成された滴下孔１０ａにより、循環水滴下槽９の下部に連設された熱交換部７に均一に滴下される。尚、過剰に供給された循環水は、オーバーフロー管１０ｂを通って下部にあるクーリングタワー２０の上部水槽２３へ排水されるので、常に循環水滴下槽９内の循環水は一定量以下に保たれ、外部に溢れることはない。熱交換部７の内部には充填材７ａが配設されており、滴下された循環水は熱交換部７の内部を充填材７ａを伝って下方へ流れる。ここで、循環水は、熱交換部７の側壁部に配設された吸い込みファン８の駆動により、空気吸い込み口７ｂから熱交換部７の内部へ導入された外気と熱交換して冷却される。このとき、吸い込みファン８の駆動は循環水滴下槽９の内部に配設された温度センサ１２で測定された循環水の温度に基づいて屋内などに配設された制御部により制御される。予め設定した設定温度よりも循環水の温度が高い場合に吸い込みファン８が駆動され、循環水の冷却が行われる。熱交換部７を通過した循環水は、クーリングタワー２０の上部水槽２３へ排水されて、さらにクーリングタワー２０内で冷却され下部から送出されて空気調和装置の凝縮器に冷却水として供給される。このようにして、クーリングタワー２０と空気調和装置の凝縮器との間を循環する循環水は、クーリングタワー用循環水予冷却装置１によりクーリングタワー２０への供給前に予冷却される。

以上のように実施の形態１におけるクーリングタワー用循環水予冷却装置は構成されているので、以下の作用を有する。
（１）底板部１０に多数形成された循環水の滴下孔１０ａから循環水を滴下させる循環水滴下槽９と、底板部１０の下部に形成され内部に充填材７ａを配設された熱交換部７を有し、熱交換部７に形成された空気吸い込み口７ｂと対向する側壁に吸い込みファン８が配設されているので、空気吸い込み口７ｂから気流を取り込むことができ、循環水滴下槽９から循環水を滴下させ充填材７ａに通過させることにより、気流との熱交換によってクーリングタワー２０の上部水槽２３に排水する循環水の温度を低下させることができる。
（２）底板部１０を囲繞する側壁部１１を有することにより、所要量の循環水を循環水滴下槽９で保持することができ、クーリングタワー２０へ連続的に循環水の排水を行うことができる。
（３）クーリングタワー２０の循環水送水管２６に接続される接続部１３ａを有する循環水供給管１３により、循環水滴下槽９に循環水を供給することができるので、クーリングタワー２０への循環水の供給前に循環水の温度を低下させることができ、クーリングタワー出口から冷凍機側へ供給する循環水の温度を低下させて、十分な冷却能力をえることができる。
（４）熱交換部７とクーリングタワー２０の上部水槽２３とを接続する接続ユニット部２を有するので、既存のクーリングタワー２０に容易に取付け、取外しができ、クーリングタワー２０の冷却能力を向上できるとともに、メンテナンス性に優れる。
（５）循環水滴下槽９の底板部１０の上部に網体で有底カゴ状に形成されたストレーナ１４を有するので、循環水がクーリングタワー２０の内部で蒸発し濃縮されることで析出するカルキ等の塊状物を循環水から除去することができる。
（６）有底カゴ状に形成されたストレーナ１４を循環水滴下槽９の底板部１０上に配設することにより、循環水が循環水滴下槽９やクーリングタワー２０の上部水槽２３に貯水される前にカルキや鉄錆等の塊状物を除去することができるので、カルキや鉄錆等の塊状物が循環水滴下槽９の滴下孔１０ａや上部水槽２３の散水孔２４ａを閉塞することを防ぐことができ、循環水の流量減少による冷却効率の低下を防ぐことができる。
（７）ストレーナ１４を循環水滴下槽９内に配設することにより、ストレーナ１４が循環水を循環させる循環ポンプの上流側に配設されるため、循環ポンプを通過する前に循環水に含まれるカルキや鉄錆等の塊状物を除去することができ、不純物が含まれることによる循環ポンプの負担や損傷を低減させることができる。
（８）循環水からカルキや鉄錆等の塊状物を除去することにより、長期使用した場合であってもクーリングタワーの腐食等を防ぐことができるので、クーリングタワーの寿命を長くすることができ、且つ、クーリングタワーの管理が容易であり、管理費、メンテナンス費等を削減することができる。
（９）循環水の温度を測定する温度センサ１２により、常に循環水の温度を監視することができ、必要時のみ吸い込みファン８を駆動することができるので、循環水の冷却を効率的に行うことができて省エネルギ性に優れる。
（１０）ストレーナ１４の上部を覆うように飛散防止用カバー１５を配設することにより、循環水供給管１３から吐出した循環水が飛散防止用カバー１５に衝突して循環水滴下槽９に滴下する際に、滴下する循環水がすべてストレーナ１４を通過するため、循環水に含まれるカルキや鉄錆等の塊状物を確実に除去することができると共に、循環水供給管１３から吐出される循環水の一部が、飛散防止用カバー１５に衝突して落下するので、落下中に空気と接触することにより熱交換が行われ冷却される。
（１１）循環水滴下槽９の底板部１０にオーバーフロー管１０ｂを立設することにより、循環水の供給量が適正量を超えた場合でも、循環水滴下槽９から循環水が溢れることを防止でき、適正量を超えた循環水をオーバーフロー管１０ｂに通して下部にあるクーリングタワー２０の上部水槽２３へ供給できるので、循環水を無駄なく効率的に冷却することができる。

以下、本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
４１℃〜４２℃の循環水を５℃〜７℃冷却して送り出すように設計された４００冷凍トンの能力を有するクーリングタワーに１００冷凍トンの能力を有するクーリングタワー用循環水予冷却装置を増設してクーリングタワーの運転を行った。
クーリングタワー用循環水予冷却装置の増設前後におけるクーリングタワー能力、冷凍機発生熱量、冷却塔で捨てる熱量、ガス使用量、ボイラー排熱温度は表１のようになった。

クーリングタワー用循環水予冷却装置を増設することにより、クーリングタワーの循環水の出口温度が増設前に比べ２℃〜４℃低下することがわかった。また、増設前のクーリングタワー能力では、冷凍機発生熱量がクーリングタワーで捨てる熱量を上回り、冷却能力が不足していたが、増設後はクーリングタワーで捨てる熱量が冷凍機発生熱量を上回って、クーリングタワーの冷却能力不足が解消されることがわかった。このことから、冷却水は３２℃以下に冷却する必要があると言える。更に、設置前に比べてガス使用量が４１ｍ³以上、ボイラ排熱温度が１６℃以上も低下し省エネルギ性に優れることがわかった。
尚、クーリングタワー用循環水予冷却装置の循環水滴下槽はクーリングタワーの上部水槽から０．６ｍ〜０．９ｍの高さに設置したが、既存の循環ポンプにより十分な量の循環水を供給できることがわかった。

本発明は、既存のクーリングタワーの上部に増設するだけでクーリングタワーに供給される循環水の温度を下げることができ、設置面積を増やすことなくクーリングタワーの能力不足を解消し、かつ省エネルギー性に優れると共にメンテナンス等の管理が容易で省力性に優れたクーリングタワー用循環水滴下槽を提供することができ、特に都心部等の設置スペースがない場所や電子計算機室等の大量の熱を発生する設備を有する工場やビル等に設置された空気調和設備等で使用される循環水を冷却するクーリングタワーに好適に増設して用いることができる。

本発明の実施の形態１におけるクーリングタワー用循環水予冷却装置の設置方法を示す分解斜視図 本発明の実施の形態１におけるクーリングタワー用循環水予冷却装置の設置状態を示す要部断面側面図

符号の説明

１ クーリングタワー用循環水予冷却装置
２ 接続ユニット部
３ 固定用周壁部
３ａ 固定ボルト挿通孔
３ｂ 周壁部固定ボルト
４ 天板
４ａ 開口部
４ｂ ボルト固定孔
５ 嵌装部
６ 固定部
６ａ 固定用貫通孔
６ｂ 固定ボルト
７ 熱交換部
７ａ 充填材
７ｂ 空気吸い込み口
７ｃ フィン
８ 吸い込みファン
９ 循環水滴下槽
１０ 底板部
１０ａ 滴下孔
１１ 側壁部
１２ 温度センサ
１３ 循環水供給管
１３ａ 接続部
１４ ストレーナ
１５ 飛散防止用カバー
２０ クーリングタワー
２１ 熱交換部
２１ａ 充填材
２２ 空気吸い込み口
２２ａ フィン
２３ 上部水槽
２４ 底部
２４ａ 散水孔
２５ 外周壁
２５ａ 接続ユニット固定孔
２５ｂ 固定用ナット
２６ 循環水送水管

Claims (3)

1. 底板部と、前記底板部に多数形成された循環水の滴下孔と、前記底板部を囲繞する側壁部と、を有する循環水滴下槽と、前記底板部の下部に連設された熱交換部と、前記熱交換部の内部に配設された充填材と、前記熱交換部の一側壁部に形成された空気吸い込み口と、前記空気吸い込み口と対向する側壁に配設された吸い込みファンと、クーリングタワーの循環水送水管に接続される接続部を有し前記循環水滴下槽に循環水を供給する循環水供給管と、前記熱交換部と前記クーリングタワーの上部水槽とを接続する接続ユニット部と、を有することを特徴とするクーリングタワー用循環水予冷却装置。
2. 前記循環水滴下槽の前記底板部の上部に配設された網体で有底カゴ状に形成されたストレーナを有することを特徴とする請求項１に記載のクーリングタワー用循環水予冷却装置。
3. 前記循環水の温度を測定する温度センサと、前記温度センサの測定値に従って前記吸い込みファンの駆動を制御する制御部と、を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のクーリングタワー用循環水予冷却装置。
   

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