JP2006162184A5

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Publication number: JP2006162184A5
Application number: JP2004356391A
Authority: JP
Filing date: 2004-12-09
Publication date: 2007-06-21

Description

密閉式熱交換塔に使用される充填材ユニットとこの充填材ユニットが装填された密閉式熱交換塔及びこの充填材ユニットを使用して密閉式熱交換器内を流れる循環冷却水を間接的に冷却する方法

この発明は密閉式熱交換塔に使用される充填材ユニットとこの充填材ユニットが装填された密閉式熱交換塔及びこの充填材ユニットを使用して密閉式熱交換器内を流れる循環冷却水を間接的に冷却する方法に関する。

従来この種の冷却塔用熱交換器における蛇行管はＵ字形状の屈曲部で順次連った直線部は相互に平行に形成されている。
従って蛇行面を殊に水平方向に設置する場合、蛇行管の出入口の高さに若干の差を設けて、この管内の排水を容易に行なえるようにして設置している（例えば、特許文献１参照）。

この種の熱交換塔において密閉型熱交換器の個々の直管部の上下間に装填された合成樹脂製の波板よりなり、充填材群よりなる充填材ユニットには散布水が散水されているが、全てが密閉式熱交換器に於ける直管部の外周面に散水されるとは限られず、直管部間を通って、そのまゝ下方の水槽まで落下するものもあり、全体としての熱交換機能が充分に発揮されない。
実公平６−４２１７号（第１頁第２コラム第１行目−同第５行目、図３）

この発明の主目的は、密閉型熱交換器の配管を改良することにより、1つの充填材ユニットにおける密閉型熱交換器の数本の各直管部と散布水の接触率を高める。
この発明の他の目的は、前記密閉型熱交換器の配管を改良に加えて、充填材上を流れる散布水と外気流との接触面積、接触時間を充分に確保し、1つの充填材ユニットにおいて散布水の温度を、密閉型熱交換器の数本の各直管部を充分に冷却するに十分な温度に冷却可能とし、熱交換塔の入口温度と出口温度の差を従来のものと同一の熱交換性能を得ようとする場合には、熱交換塔を小型化可能とする共に、配管数を少なくし、配管の手数を省略すると共に、コスト低減を図る。
この発明の別の目的は、従来の熱交換塔と同一高さの場合には、熱交換塔の熱交換性能を高めることができるようにする。

前記課題は、特定発明である上下多段に階層的に配管した密閉式熱交換器の間に合成樹脂製で波板状の充填材が間隔をおいて複数枚並列して配列され、前記密閉式熱交換器における複数の直管部は相互に平行に配列されてなる充填材ユニットとしてあり、各前記充填材ユニットに散布された散布水を外気流と直接接触し蒸発による気化の潜熱で散布水を冷却し、冷却された散布水を下方の前記密閉式熱交換器に散布し、この密閉式熱交換器内を流れる循環冷却水を間接的に冷却する密閉式熱交換塔に使用される前記充填材ユニットにおいて、
前記充填材ユニットにおける密閉式熱交換器は少なくとも２層以上、上下階層的に隣接して配管され、各上下隣接する密閉式熱交換器のうち、一方の密閉式熱交換器の直管部は他層の密閉式熱交換器における直管部に対して、散布水の落下方向に見て直管部の直径方向に位置ずれているか、又は他層の密閉式熱交換器における直管部間の中間部にそれぞれ配列され、上下隣接する密閉式熱交換器の直管部の外周面同士は相互に隣接していることを特徴とする密閉式熱交換塔に使用される充填材ユニットにより解決される。

前記課題は、関連発明である密閉式熱交換塔の機枠内に請求項１記載の充填材ユニットが上下階層的に装填され、上下多段に階層的に配管した密閉式熱交換器の間に合成樹脂製で波板状の充填材が間隔をおいて複数枚並列して配列され、前記密閉式熱交換器における複数の直管部は相互に平行に配列されていることを特徴とする密閉式熱交換塔により解決される。
前記課題は、関連発明である上下多段に階層的に配管した密閉式熱交換器群の間に合成樹脂製で波板状の充填材が間隔をおいて複数枚並列して配列され、前記密閉式熱交換器における複数の直管部は相互に平行に配列されてなる充填材ユニットとしてあり、各前記充填材ユニットに散布された散布水を外気流と直接接触し蒸発による気化の潜熱で散布水を冷却し、冷却された散布水を下方の前記密閉式熱交換器に散布し、この密閉式熱交換器内を流れる循環冷却水を間接的に冷却する方法において、
各層の充填材ユニットにおける密閉式熱交換器を少なくとも２層以上とし、上下階層的に隣接して配管し、各上下隣接する密閉式熱交換器のうち、一方の密閉式熱交換器の直管部を他層の密閉式熱交換器における直管部に対して、散布水の落下方向に見て直管部の直径方向に位置ずれしているか、又は他層の密閉式熱交換器における直管部間の中間部に位置させ、各層の充填材ユニットにおける充填材に散布水を流下させ、この流下に伴う外気流との直接接触、及び蒸発による潜熱作用で冷却された散布水を前記少なくとも２層以上の密閉式熱交換器上に万編なく散布することを特徴とする密閉式熱交換器内を流れる循環冷却水を間接的に冷却する方法により解決される。

前記の発明において、密閉型熱交換器の配管を改良することにより、1つの充填材ユニットにおける数層の密閉型熱交換器、殊にその直管部と散布水の接触率を高めることができる。
更に、前記効果に加えて、充填材上を流れる散布水と外気流との接触面積、接触時間を充分に確保し、1つの充填材ユニットにおいて散布水の温度を、数本の密閉型熱交換器の直管部を充分に冷却するに十分な温度に冷却できる。
従って、熱交換塔の入口温度と出口温度の差を従来のものと同一の熱交換性能を得ようとする場合には、熱交換塔を小型化可能とする共に、配管数を少なくし、配管の手数を省略できると共に、コストを低減できる。
また、従来の熱交換塔と同一高さの場合には、熱交換塔の熱交換性能を高めることができる。
更に、前記のように密閉型熱交換器の配管を改良することにより、前記充填材の層は乾き空気発生通路と湿り空気発生通路が混在してなる場合には、乾き空気発生通路の高さを従来のものより高くでき、乾き空気発生通路の下縁がそれぞれ開放している場合、従来の背の低い乾き空気発生通路では下側の密閉管外周面に付着している水分が蒸発し、湿り空気となって、乾き空気発生通路内に侵入し、その殆どの高さの空気がこの湿り空気と混合するため、その奥行き全域で乾き空気を得難いが、本件発明のものでは乾き空気発生通路の高さが従来のものより相当高くしてあるため、各乾き空気発生通路内の下部領域の密閉管近傍では湿り空気が侵入し混合されるが、この乾き空気発生通路の下縁付近を除く高所領域では完全な乾き空気が確保でき、従来の背の低いものに比べて所望の乾き空気の発生量を多く発生でき、冬期、梅雨時のように相対湿度が高い時期の白煙の発生を抑制できる。

実施の形態１
この形態は、請求項１記載の充填材ユニットの代表的な実施の形態を、請求項４載の発明である密閉式熱交換塔の代表的な実施の形態と併せて説明する。
図１（ａ）、図２、図３、図４において、熱交換塔１０はその機枠内に充填材ユニットＡが上下階層的に装填されている。この充填材ユニットＡは、上下多段に階層的に配管した密閉式熱交換器１１の間に合成樹脂製で波板状の充填材１３が外気取り入れ口１４の幅方向に間隔をおいて複数枚並列して配列され、前記各密閉式熱交換器１１における複数の直管部は相互に平行で、かつ外気取り入れ口１４の幅方向に略平行に配列されている上下多段に階層的に配管した密閉式熱交換器１１の直管部１２間に合成樹脂製で波板状の充填材１３が外気取り入れ口の幅方向に間隔をおいて複数枚並列して配列されて構成されている。
前記充填材ユニットＡに散布された散布水を外気流と直接接触させ、その蒸発による気化の潜熱でこの散布水は冷却し、冷却された散布水は下方の前記密閉式熱交換器１１の直管部１２に供給され、この密閉式熱交換器１１内を流れる循環冷却水を間接的に冷却する前記密閉式熱交換塔１０は直交流式冷却塔としてある。
前記充填材ユニットＡにおける密閉式熱交換器１０は少なくとも２層以上、図示のものでは４層、上下階層的に隣接して配管され、各上下隣接する密閉式熱交換器１１のうち、上側の密閉式熱交換器１１の直管部１２は下側の密閉式熱交換器１１における直管部１２の隙間の中間部に位置して配列されている。換言すれば、前記密閉式熱交換器１１のうち、上側の密閉式熱交換器１１における隣接する直管部１２間の真下に、下側の密閉式熱交換器１１における直管部１２が位置し、隣接する密閉式熱交換器１１の直管部１２の外周面同士は相互に隣接した状態で、前記上下階層的に密閉式熱交換器１１は配管されている。
図の例においては、直管部１２の配管ピッチは大凡これらの直径の２倍としてあり、従って、各直管部１２の間隙寸法も概ね直管部１２の直径寸法に等しく、真上から見たとき、即ち散布水の落下方向に見て、下層の直管部１２の間にそれぞれ下層の直管部１２に配列され、散布される水は上下層の直管部１２の何れかに必ず接触することになる。勿論上層の直管部１２に接触した流下水の一部も下層の直管部１２に接触する。
なお、前記例示では上側の密閉式熱交換器１１における隣接する直管部１２間の真下に、下側の密閉式熱交換器１１における直管部１２が位置しているが、真下とは限らず、一方の密閉式熱交換器１１の直管部１２は他側の密閉式熱交換器１１における直管部１２に対して千鳥に位置ずれした態様もこの発明の技術的範囲に入る。
前記充填材ユニットＡにおける充填材１３は前記4層の密閉式熱交換器１１に対応し散布水温度が得られるに十分な寸法及び形状に設定されている。
具体的には、前記充填材ユニットＡにおける充填材１３のピッチ、その幅寸法を従来のものと同一寸法とした場合、その高さは、前記４層の密閉式熱交換器１１に対応し約２８ｃｍに設定されている。隣接する充填材１３のピッチは概ね１ｃｍ乃至２ｃｍとしてある。

前記各密閉式熱交換器１１は前記外気取り入口１４側から前記冷却塔１０に対してそれぞれ抜き出し可能に設けてあり、かつ前記熱交換塔１０の機枠に対し、直接上下方向に所定ピッチで階層的支持さてある。
この熱交換器１１が前記冷却塔１０の散水装置の一種である上部水槽１５下方に装填されている。
前記各密閉式熱交換器１１は冷却塔１０の排気口１０ｂ下方側に纏めて配管された循環冷却水供給ヘッダーと循環冷却水吐出ヘッダーに接続されている。

実施の形態１の作用（請求項６記載の発明の代表的な実施の形態に対応）
この形態の作用を説明すると、前記充填材ユニットＡに散布された散布水を外気流と直接接触し蒸発による気化の潜熱で散布水を冷却し、冷却された散布水を下方の前記密閉式熱交換器１１の直管部１２に供給し、この密閉式熱交換器１１内を流れる循環冷却水を間接的に冷却する。

この際、図１（ａ）側に示す各前記充填材ユニットＡにおいては、充填材１３に散布された散布水を外気流と直接接触し蒸発による気化の潜熱で散布水を冷却し、冷却された散布水を下方の前記密閉式熱交換器の直管部に散布し、この密閉式熱交換器１１内を流れる循環冷却水を間接的に冷却する。
充填材ユニットＡにおける密閉式熱交換器１１を４層とし、上下階層的に隣接して配管し、各上下隣接する密閉式熱交換器１１のうち、一方の層の密閉式熱交換器１１の直管部１２を他層の密閉式熱交換器１１における直管部１２間の中間部に位置させ、充填材ユニットＡにおける充填材１３に散布水を流下させ、この流下に伴う外気流との直接接触、及び蒸発による潜熱作用で冷却された散布水を前記４層の密閉式熱交換器１１上に万編なく散布し、これら密閉式熱交換器１１内を流れる循環冷却水を間接的に冷却する。

実施の形態２
実施の形態１と異なる構成、作用は次のとおりである。
図１（ｂ）側に示すこの態様においては、各充填材ユニットＡは、上方が多層の密閉型熱交換器１１で、下方が充填材１３からなるものとし、まず上部水槽から散水された散布水を最上層の充填材ユニットＡにおける多層の密閉型熱交換器１１の直管部１２に先ず散布水は散布され、すべての散布水は上下層の何れかの直管部に少なくとも一回、図示の４層の場合は少なくとも２層、実際は少なくとも３回は何れかの直管部１２と接触してから、下方の充填材１３に流し、この流下に伴う外気流との直接接触、及び蒸発による潜熱作用で散布水を冷却する。
このような作用を各段の充填材ユニットＡにおいて繰り返し行なう。
最下層の充填材ユニットＡにおける充填材１３に散布水を流下させ、この流下に伴う外気流との直接接触、及び蒸発による潜熱作用で冷却された散布水を最上層に位置する充填材ユニットＡにおける4層の密閉式熱交換器１１の各直管部１２上に万遍なく散布する。
これら実施の形態１及び２においては、直管部１１の密度は上下及び間隔も狭くすることが容易であり、熱交換機能の向上が得られ、また、通過する外気流も各層毎に上下に分かれて層流となって流れる。

その他の態様としては、前記クロスフロー式冷却塔１０における前記充填材１３の層は乾き空気発生通路と湿り空気発生通路が混在してなり、前記充填材の層における乾き空気発生通路は例えば隣接する充填材１３の上部を開閉可能なキャップ又は充填材１３同士の接着で閉鎖しトンネル状の空気通路として形成されていることを特徴とする場合もある（請求項２、３記載の発明の代表的な実施の形態に対応）。この態様では、乾き空気発生通路の高さを従来のものより高くでき、乾き空気発生通路の下縁がそれぞれ開放している場合、従来の背の低い乾き空気発生通路では下側の密閉管外周面に付着している水分が蒸発し、湿り空気となって、乾き空気発生通路内に侵入し、その殆どの高さの空気がこの湿り空気と混合するため、その奥行き全域で乾き空気が得難いが、この態様の乾き空気発生通路の高さは従来のものより相当高くしてあるため、各乾き空気発生通路内の下部領域の密閉管近傍では湿り空気が侵入し混合されるが、この乾き空気発生通路の下縁付近を除く高所領域では完全な乾き空気が確保され、従来の背の低いものに比べて所望の乾き空気の発生量を多く発生し、冬期、梅雨時のように相対湿度が高い時期の白煙の発生を抑制する。

（ａ）．実施の形態１の熱交換塔概略側面図である。（ｂ）．実施の形態２の熱交換塔概略側面図である。図１における熱交換器の平面図である。図２の熱交換器の拡大側面図である。図１における熱交換器部分の配列を示す概略図である。

符号の説明

１１密閉型熱交換器
１２直管部
１３充填材

Claims

上下多段に階層的に配管した密閉式熱交換器の間に合成樹脂製で波板状の充填材が間隔をおいて複数枚並列して配列され、前記密閉式熱交換器における複数の直管部は相互に平行に配列されてなる充填材ユニットとしてあり、各前記充填材ユニットに散布された散布水を外気流と直接接触し蒸発による気化の潜熱で散布水を冷却し、冷却された散布水を下方の前記密閉式熱交換器に散布し、この密閉式熱交換器内を流れる循環冷却水を間接的に冷却する密閉式熱交換塔に使用される前記充填材ユニットにおいて、
前記充填材ユニットにおける密閉式熱交換器は少なくとも２層以上、上下階層的に隣接して配管され、各上下隣接する密閉式熱交換器のうち、一方の密閉式熱交換器の直管部は他層の密閉式熱交換器における直管部に対して、散布水の落下方向に見て直管部の直径方向に位置ずれているか、又は他層の密閉式熱交換器における直管部間の中間部にそれぞれ配列され、上下隣接する密閉式熱交換器の直管部の外周面同士は相互に隣接していることを特徴とする密閉式熱交換塔に使用される充填材ユニット。
前記充填材の層は乾き空気発生通路と湿り空気発生通路が混在してなることを特徴とする請求項1記載の充填材ユニット。
前記充填材の層における乾き空気発生通路は隣接する充填材の上部を開閉可能なキャップ又は充填材同士の接着で閉鎖しトンネル状の空気通路として形成されていることを特徴とする請求項２記載の充填材ユニット。
密閉式クロスフロー熱交換塔の機枠内に請求項１記載の充填材ユニットが上下階層的に装填され、上下多段に階層的に配管した密閉式熱交換器群の間に合成樹脂製で波板状の充填材が間隔をおいて複数枚並列して配列され、前記密閉式熱交換器における複数の直管部は相互に平行に配列されていることを特徴とする密閉式熱交換塔。
密閉式クロスフロー熱交換塔の機枠内に請求項２又は３記載の充填材ユニットが上下階層的に装填され、上下多段に階層的に配管した密閉式熱交換器群の間に合成樹脂製で波板状の充填材が間隔をおいて複数枚並列して配列され、前記密閉式熱交換器における複数の直管部は相互に平行に配列され、前記熱交換塔はクロスフロー式冷却塔としてあることを特徴とする白煙防止機能を有する密閉式熱交換塔。
上下多段に階層的に配管した密閉式熱交換器の間に合成樹脂製で波板状の充填材が間隔をおいて複数枚並列して配列され、前記密閉式熱交換器における複数の直管部は相互に平行に配列されてなる充填材ユニットとしてあり、各前記充填材ユニットに散布された散布水を外気流と直接接触し蒸発による気化の潜熱で散布水を冷却し、冷却された散布水を下方の前記密閉式熱交換器に散布し、この密閉式熱交換器内を流れる循環冷却水を間接的に冷却する方法において、
各層の充填材ユニットにおける密閉式熱交換器を少なくとも２層以上とし、上下階層的に隣接して配管し、各上下隣接する密閉式熱交換器のうち、一方の密閉式熱交換器の直管部を他層の密閉式熱交換器における直管部に対して、散布水の落下方向に見て直管部の直径方向に位置ずれしているか、又は他層の密閉式熱交換器における直管部間の中間部に位置させ、各層の充填材ユニットにおける充填材に散布水を流下させ、この流下に伴う外気流との直接接触、及び蒸発による潜熱作用で冷却された散布水を前記少なくとも２層以上の密閉式熱交換器上に万遍なく散布することを特徴とする密閉式熱交換器内を流れる循環冷却水を間接的に冷却する方法。