JP2010084950A - 冷却塔 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却塔の運転時において、外部空気の温度が循環液の凍結する温度程度より低下している場合であっても、空気流通路における充填材の上流側において循環液の凍結を良好に防止して、冷却塔の運転を継続的に行うことが可能な技術を提供する。
【解決手段】塔体２内に導入された外部空気Ａが塔体２の入口２ａから出口２ｂに流通可能な空気流通路３と、空気流通路３において外部空気Ａを塔体２の入口２ａから導入し塔体２の出口２ｂに排出させる排出手段４と、排出手段４により上流側から導入された外部空気Ａと塔体２の上部２ｃから供給される循環液Ｃとを接触させて熱交換する充填材５とを備えた冷却塔１であって、空気流通路３において塔体２の入口２ａより下流側で充填材５よりも上流側に、塔体２の入口２ａから導入された外部空気Ａと塔体２の上部２ｃから供給された循環液Ｃとを非接触で熱交換させる乾式熱交換器６を備えた。
【選択図】図２

Description

本発明は、塔体内に導入された外部空気が当該塔体の入口から出口に流通可能な空気流通路と、空気流通路において外部空気を塔体の入口から導入し塔体の出口に排出させる排出手段と、排出手段により上流側から導入された外部空気と塔体の上部から供給される循環液とを接触させて熱交換する充填材と、を備えた冷却塔に関する。

従来、吸収式冷凍機等の発熱源から排出される温水を冷却して低温水とした後、当該低温水を発熱源に循環的に供給する装置として冷却塔（クーリングタワー）と呼ばれる装置が利用されている。この冷却塔は、例えば、塔体内に導入された外部空気が当該塔体の側方（入口）から上方（出口）に流通可能な空気流通路と、空気流通路において外部空気を塔体の側方から導入し塔体の上方に排出させる排出手段と、排出手段により上流側から導入された外部空気と塔体の上部から供給される循環液とを接触させて熱交換する充填材とを備えて構成される（例えば、特許文献１参照）。これにより、発熱源から排出された温水を上記循環液として塔体の上部から供給して充填材に散布するとともに、外部空気を塔体の側方から導入して充填材近傍を通過させることができる。したがって、当該充填材において循環液と外部空気とが直接接触して熱交換し当該循環液を冷却することができ、この冷却された循環水を発熱源において冷却の用途に良好に利用することができる。

特開平５−０８７４６８号公報

さて、上記冷却塔では、充填材として冷却対象の循環液（温水）と当該循環液よりも低温の外部空気とを直接接触させ、主として循環液が蒸発することによる気化熱（潜熱）により循環液を冷却する湿式熱交換器が採用されており、循環液と外部空気とを効率よく熱交換させることができる。
しかしながら、通常、冷却塔は屋外に設置されるため、冬季等に外部空気が循環液の凍結する温度程度（例えば、循環液が水である場合には０℃程度）より低下した場合には、循環液が凍結し冷却塔の運転が困難となる問題がある。
すなわち、冷却塔の運転時には、循環液を塔体の上部から供給して充填材に散布し、外部空気を塔体の側方から導入して充填材近傍を通過させる。この場合、冬季等において外部空気が循環液の凍結する温度程度より低下していると（例えば、外気温度が−２０℃程度となっていると）、当該外部空気と充填材に散布された循環液とが直接接触することにより、当該循環液が、外部空気が導入される塔体の側方入り口付近や充填材の上流側近傍で凍結し、空気流通路を閉鎖して、外部空気による循環液の冷却を適切に行うことができない可能性がある。このような冷却塔の運転時における循環液の凍結は冷却塔の継続運転を困難とするため、できるだけ防止することが必要となる。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷却塔の運転時において、外部空気の温度が循環液の凍結する温度程度より低下している場合であっても、空気流通路における充填材の上流側において循環液の凍結を良好に防止して、冷却塔の運転を継続的に行うことが可能な技術を提供する点にある。

上記目的を達成するための本発明に係る冷却塔は、塔体内に導入された外部空気が当該塔体の入口から出口に流通可能な空気流通路と、前記空気流通路において前記外部空気を前記塔体の入口から導入し前記塔体の出口に排出させる排出手段と、前記排出手段により上流側から導入された外部空気と前記塔体の上部から供給される循環液とを接触させて熱交換する充填材と、を備えた冷却塔であって、その特徴構成は、前記空気流通路において前記塔体の入口より下流側で前記充填材よりも上流側に、前記塔体の入口から導入された外部空気と前記塔体の上部から供給された循環液とを非接触で熱交換させる乾式熱交換器を備えた点にある。

上記特徴構成によれば、空気流通路において塔体の入口より下流側で充填材よりも上流側に、塔体の入口から導入された外部空気と塔体の上部から供給された循環液とを非接触で熱交換させる乾式熱交換器を備えるので、冬季等において外部空気の温度が循環液の凍結する温度程度より低下している場合であっても、空気流通路における充填材の上流側において循環液の凍結を良好に防止することができる。
すなわち、排出手段により塔体の入口から導入された外部空気は空気流通路において乾式熱交換器を通過した後、充填材を通過して塔体の出口から排出されるので、塔体の入口から導入された低温（循環液の凍結する温度程度よりも低い温度）の外部空気は、そのままの温度で充填材に散布された循環液と直接接触するのではなく、上記乾式熱交換器により外部空気の温度を循環液の凍結する温度程度よりも上昇させられた上で、充填材に散布された循環液と直接接触する。したがって、充填材において、温度が循環液の凍結する温度程度よりも上昇した状態の外部空気と循環液とを接触させることができ、空気流通路における充填材の上流側での循環液の凍結を良好に防止することができる。ここで、上述の通り、乾式熱交換器は空気流通路の上流側である塔体の入口とその下流側である充填材との間に配置されている。したがって、塔体内に導入された低温（循環液が凍結する温度程度よりも低い温度）の外部空気は、充填材に散布された循環液よりも先に、乾式熱交換器において循環液と熱交換することとなる。しかし、当該乾式熱交換器は、外部空気と循環液とが非接触の状態で顕熱の移動により熱交換可能に構成されているので、当該乾式熱交換器内で循環液が凍結することはなく、しかも、外部空気の温度を充填材に散布された循環液の凍結する温度よりも上昇させた状態とすることができる。
よって、冷却塔の運転時において、外部空気の温度を循環液の凍結する温度程度よりも上昇させた状態で充填材に通過させ、充填材の上流側において循環液の凍結を良好に防止することができるので、冷却塔の運転を継続的に行うことが可能となる。

本発明に係る冷却塔の更なる特徴構成は、前記充填材及び前記乾式熱交換器に供給される循環液の比率を調整する流量調整手段と、前記排出手段による前記外部空気の排出量を調整する排出量調整手段とを備え、制御手段が、前記乾式熱交換器から排出された外部空気の温度及び前記充填材から排出された循環液の温度がそれぞれ所定の温度となるように、前記流量調整手段及び前記排出量調整手段を制御する点にある。

本特徴構成によれば、制御手段が、流量調整手段を制御して充填材及び乾式熱交換器に供給される循環液の比率を調整するとともに、排出量調整手段を制御して排出手段による外部空気の排出量を調整する。ここで、充填材及び乾式熱交換器に供給される循環液の比率、及び排出手段による外部空気の排出量を調整すると、充填材及び乾式熱交換器における外部空気と循環液との熱交換量を調整することができ、少なくとも乾式熱交換器から排出された外部空気の温度、及び充填材から排出された循環液の温度を調整することが可能となる。したがって、制御手段により、乾式熱交換器から排出された外部空気の温度を循環液の凍結する温度程度より高い所定の温度（例えば、５℃）にまで上昇させるとともに、外部空気と熱交換して充填材から排出された循環液の温度を発熱源の冷却に必要な所定の温度（例えば、３２℃）にまで低下させるように流量調整手段及び排出量調整手段を制御する。これにより、充填材に確実に循環液の凍結する温度程度より高い所定の温度の外部空気を通過させることができるとともに、温度を確実に発熱源の冷却に必要な所定の温度にまで低下させた循環液を得るように冷却塔を運転することができる。
よって、冷却塔に運転時において、充填材の上流側における循環液の凍結を確実に防止できるとともに、確実に発熱源を冷却することができる。

本発明に係る冷却塔の更なる特徴構成は、前記循環液が、発熱源から排出される冷却対象の温水である点にある。

本特徴構成によれば、循環液が発熱源から排出される冷却対象の温水であるので、本発明に係る冷却塔を、循環液（温水）を冷却塔内の充填材において外部空気と直接接触させて冷却し、冷却された循環液をそのまま発熱源に循環的に供給して当該循環液を発熱源の冷却に用いる形態の開放型冷却塔として良好に利用することができる。

本発明に係る冷却塔の更なる特徴構成は、前記塔体内において、当該塔体の上部から供給され前記外部空気と熱交換して冷却された循環液と、閉路内を循環する発熱源から排出された冷却対象の温水とが非接触で熱交換する熱交換器を備えた点にある。

本特徴構成によれば、塔体内において、外部空気と熱交換して冷却された循環液と、閉路内を循環する発熱源から排出された冷却対象の温水とが非接触で熱交換する熱交換器を備えるので、当該熱交換器内で循環液と閉路内の冷却対象の温水とを非接触で熱交換させ、当該閉路内の温水を冷却して冷水とし、当該冷水を発熱源に循環的に供給して発熱源の冷却に用いる形態の密閉型冷却塔として良好に利用することができる。

以下、本発明の開放型冷却塔１（冷却塔の一例）の実施形態を、図１から図５に基づいて説明する。図１は、本発明の冷却塔の概略斜視図であり、図２は、本発明の開放型冷却塔１の概略構成を示す概念図である。図３は、充填材５の概略斜視図であり、図４は、乾式熱交換器６の概略斜視図であり、図５は、乾式熱交換器６の断面視図である。

本発明の開放型冷却塔１は、図１及び図２に示すように、塔体２内に導入された外部空気Ａが当該塔体２の側方２ａ（入口の一例）から上方２ｂ（出口の一例）に流通可能な空気流通路３と、空気流通路３において外部空気Ａを塔体２の側方２ａから導入し塔体２の上方２ｂに排出させる排出手段４と、排出手段４により上流側から導入された外部空気Ａと塔体２の上部２ｃから供給される循環液Ｃとを接触させて熱交換する充填材５と、を備える。
さらに、本発明の開放型冷却塔１は、図１及び図２に示すように、空気流通路３において塔体２の側方２ａより下流側で充填材５よりも上流側に、塔体２の側方２ａから導入された外部空気Ａと塔体２の上部２ｃから供給された循環液Ｃとを非接触で熱交換させる乾式熱交換器６を備える。
なお、本実施形態における開放型冷却塔１は、循環液Ｃは吸収式冷凍機８（発熱源の一例）から排出された冷却対象の温水であり、当該循環液Ｃが充填材５において外部空気Ａと直接接触して熱交換する形態が採用されている。
まず、本発明の開放型冷却塔１の各構成について説明する。

塔体２は、概略直方体形状に形成された筐体からなる。
塔体２の側方２ａ（図１及び図２では、４つの側方面のうちの対向する２面）には、複数のルーバ７が設けられ、外部空間から外部空気Ａを導入可能な隙間が形成されている。また、塔体２の上方２ｂには、排出手段４が（図２に示すように、側面視で塔体２の中央側位置に）設けられ、外部空気Ａを塔体２の上方２ｂから外部空間に排出可能に構成されている。したがって、塔体２の内部には、外部空間から塔体２内に導入された外部空気Ａを塔体２の側方２ａから上方２ｂに流通可能な空気流通路３が形成されている。
さらに、塔体２の上部２ｃには、吸収式冷凍機８から排出された温水（循環液Ｃ）を貯留し、散水可能な散水槽９が（図２に示すように、正面視で塔体２の側方側位置に）一対設けられ、当該貯留された温水（循環水Ｃ）を充填材５及び乾式熱交換器６に散水することが可能に構成されている。塔体２の下部２ｄには、充填材５及び乾式熱交換器６に散水された温水（循環液Ｃ）を貯留する下部水槽１０が設けられている。また、吸収式冷凍機８と塔体２との間には循環液Ｃの流通可能な循環液流通回路１１が形成され、吸収式冷凍機８から排出された温水（循環液Ｃ）を塔体２の上部２ｃに供給し、当該塔体２内で冷却された冷水（循環液Ｃ）を下部水槽１０から再度吸収式冷凍機８に供給可能に構成されている。

空気流通路３は、上述の通り、塔体２内に導入された外部空気Ａが当該塔体２の両側の側方２ａから上方２ｂに（図２に示すように、正面視でそれぞれ概略Ｌ字状に）流通可能に形成されており、当該空気流通路３には上流側から下流側に、ルーバ７、後述する乾式熱交換器６、充填材５、排出手段４が記載順に配置されている。なお、当該空気流通路３において乾式熱交換器６と充填材５との間には、乾式熱交換器６から排出され充填材５に導入される前の外部空気Ａの温度を計測可能な公知の第１温度センサ１２が設けられている。

排出手段４は、外部空間から外部空気Ａを塔体２の側方２ａを介して空気流通路３に導入し、導入された外部空気Ａを塔体２の上方２ｂから外部空間に排出することが可能に構成されている。例えば、排出手段４として、電動モータ１７ａ（排出量調整手段の一例）からＶベルト（ベルト防護カバー１７ｂ内に配設されている）を介して伝達された駆動力により回転駆動する排出ファン４ａが用いられる。この排出ファン４ａが回転駆動することにより、空気流通路３内に外部空気Ａを導入し、空気流通路３内から外部空気Ａを排出することができる。なお、後述する制御手段１６が電動モータ１７ａの出力を制御することにより、排出ファン４ａの回転速度を調整して、外部空気Ａの排出量を調整可能とされている。

充填材５は、外部空気Ａと温水（循環液Ｃ）との間で熱交換を行わせることができる熱交換器により構成される。例えば、図３に示すように、充填材５は、長方形状で板状のプレート５ａの複数が相互に所定の間隔をあけた状態で並行に配置されて、当該プレート５ａの隣接間に塔体２の側方２ａから導入された外部空気Ａ及び塔体２の上部２ｃの散水槽９から散水された温水（循環水Ｃ）をそれぞれ直交するように通過させ、それぞれを直接接触させて熱交換することが可能に構成されている。そして、プレート５ａの表裏面には温水（循環液Ｃ）が当該プレート５ａの表裏面に留まり、外部空気Ａとの接触時間を長くするための溝５ｂ（図３では上下方向に形成されたジグザグ状の溝）が形成されている。また、プレート５ａの表裏面には、各プレート５ａ同士を連結固定する凸部５ｃ及び凹部５ｄが当該プレート５ａの長手方向においてそれぞれ交互に配設され、短手方向においてもそれぞれ交互に配設されている。プレート５ａに配設された凸部５ｃが他のプレート５ａに配設された凹部５ｄに挿入されることにより、両プレート５ａ同士は固定され、このようにして複数のプレート５ａが固定されて充填材５が形成される。なお、当該プレート５ａの材質としては、特に限定されないが、耐蝕性及び軽量化等の観点から塩化ビニル樹脂等の樹脂材料を用いることが好ましい。

乾式熱交換器６は、外部空気Ａと温水（循環液Ｃ）との間での熱交換を、非接触で（間接的に）行わせることができる乾式の熱交換器により構成される。
例えば、図５に示すように、乾式熱交換器６は、その内部に外部空気Ａが通過する空気路６１と、温水（循環液Ｃ）が通過する循環液路６２とが形成されており、外部空気Ａと温水（循環液Ｃ）との間での熱交換を非接触で行わせることができるように構成されている。なお、外部空気Ａは図５の紙面表裏方向に流通し、循環液Ｃは図５の上下方向に流通する。
すなわち、図４に示すように、乾式熱交換器６は、温水（循環液Ｃ）の落下に抵抗を付すとともに接触面積の増大を図るため波状に形成された一対の薄板６ａ，６ｂを一単位６ｃとし、図５に示すように、当該一単位６ｃを複数並行に配置することにより形成されている。また、図４に示すように、一対の薄板６ａ，６ｂは、上下端面ｘ，ｘ及び左右端面ｙ，ｙがそれぞれ直線状に形成されている。この一対の薄板６ａ，６ｂ（一単位６ｃ）において、上下端面ｘ，ｘは互いに離間する方向に拡開しており、左右端面ｙ，ｙは互いに接近する方向に延出するように形成されている。したがって、図４及び図５に示すように、この一対の薄板６ａ，６ｂ（一単位６ｃ）において左右端面ｙ，ｙは互いに接触して、左右方向において密閉される。これにより、この一対の薄板６ａ，６ｂ（一単位６ｃ）において上下方向に温水（循環液Ｃ）が通過可能な循環液路６２が形成される。一方、図４及び図５に示すように、一対の薄板６ａ，６ｂ（一単位６ｃ）において上下端面ｘ，ｘは互いに接触しないが、これら薄板６ａ，薄板６ｂはそれぞれ他の一対の薄板６ａ，６ｂの上下端面ｘ，ｘと接触して上下方向において密閉される。これにより、一対の薄板６ａ，６ｂ（一単位６ｃ）と他の一対の薄板６ａ，６ｂ（一単位６ｃ）との間に、左右方向で外部空気Ａが通過可能な空気路６１が形成される。
すなわち、乾式熱交換器６は、一対の薄板６ａ，６ｂを複数並行に所定の間隙を維持して配置し、その間隙を交互に上下端及び左右端を閉塞し、上下端を開放した空間を循環液路６２とし、左右端を開放した空間を空気路６１とするように構成されている。なお、薄板６ａ，６ｂの表裏面には温水（循環液Ｃ）が当該プレート５ａの表裏面に留まり、外部空気Ａとの接触時間を長くするための溝６ｄ（図４では上下方向に形成された斜線状の溝）が形成されている。また、当該薄板６ａ，６ｂの材質としては、特に限定されないが、耐蝕性及び軽量化等の観点から塩化ビニル樹脂等の樹脂材料を用いることが好ましい。

発熱源は、熱を排出して冷却する必要がある機器であればよく、例えば、温水（循環液Ｃ）を排出し、本願に係る開放式冷却塔１から供給される冷却された冷水（循環液Ｃ）を利用する吸収式冷凍機８から構成される。吸収式冷凍機８では、当該冷水（循環液Ｃ）と熱交換する熱交換器により冷熱を冷却用途に利用できるように構成されている。

散水槽９は、図１、図２、図５に示すように、吸収式冷凍機８から排出された温水（循環水Ｃ）を貯留可能な水槽からなり、塔体２の上部２ｃに設けられる。散水槽９は、その底部に複数の散水孔９ａが設けられ、塔体２内に配設された充填材５及び乾式熱交換器６に塔体２の上部２ｃから温水（循環水Ｃ）を散水可能に構成されている。なお、散水槽９は、充填材５へ散水可能な充填材用散水槽９ｂと乾式熱交換器６へ散水可能な乾式熱交換器用散水槽９ｃとに区画されている。

下部水槽１０は、充填材５及び乾式熱交換器６から排出（滴下）した冷却された冷水（循環液Ｃ）を塔体２の下部２ｄに貯留し、この冷水（循環液Ｃ）を吸収式冷凍機８に供給することができるように構成されている。なお、この下部水槽１０には、貯留されている冷水（循環液Ｃ）の温度を測定可能な公知の第２温度センサ１３が設けられている。

循環液流通回路１１は、吸収式冷凍機８から排出された温水（循環液Ｃ）を塔体２の上部２ｃに設けられた流量調整弁１４（流量調整手段の一例）を介して散水槽９に貯留し、当該散水槽９の散水孔９ａから散水して充填材５及び乾式熱交換器６に散布できるように構成されている。さらに、当該循環液流通回路１１は、充填材５及び乾式熱交換器６から塔体２の下部２ｄに滴下して下部水槽１０に貯留された冷却済みの冷水（循環液Ｃ）を、公知の電動ポンプ１５により吸引して吸収式冷凍機８に循環的に供給できるように構成されている。なお、吸収式冷凍機８から排出された温水（循環液Ｃ）の温度は、例えば、３０℃程度以上、好ましくは３７℃程度である。

流量調整弁１４は、図２に示すように、充填材用散水槽９ｂ及び乾式熱交換器用散水槽９ｃに温水（循環液Ｃ）をそれぞれ供給できるように塔体２の上部２ｃに複数設けられている。この流量調整弁１４は、制御手段１６からの制御により吸収式冷凍機８から排出された温水（循環液Ｃ）を充填材用散水槽９ｂに流量調整して供給可能な流量調整弁１４ｂと、当該温水（循環液Ｃ）を乾式熱交換器用散水槽９ｃに流量調整して供給可能な流量調整弁１４ａとから構成されている。すなわち、これら流量調整弁１４ａ，１４ｂは、それぞれ充填材５又は乾式熱交換器６に供給される温水（循環液Ｃ）の比率を適切に調整可能に構成されている。

制御手段１６は、ＣＰＵ、メモリ、記憶装置等からなり、当該ＣＰＵにより所定のプログラムを実行して情報を処理することができる公知の情報処理手段からなる。制御手段１６は、開放型冷却塔１を構成する各機器から出力情報を取得したり、当該各機器に対し制御指令を送信することができる。具体的には、制御手段１６は、各流量調整弁１４に対する温水（循環液Ｃ）の流量調整のための指令、電動モータ１７ａに対する排出ファン４ａによる外部空気Ａの排出量調整のための指令、電動ポンプ１５に対する冷水（循環液Ｃ）の送出量調整のための指令等を送信することができる。また、第１温度センサ１２及び第２温度センサ１３からの出力温度情報等を取得することができる。
制御手段１６は、これら出力温度情報に基づいて、第１温度センサ１２及び第２温度センサ１３からの出力温度情報がそれぞれ所定の温度となるように、各流量調整弁１４に対し流量調整指令及び電動モータ１７ａに対し排出量調整指令を送信することができるように構成されている。すなわち、制御手段１６は、乾式熱交換器６から排出され充填材５に導入される前の外部空気Ａの温度を循環液Ｃが凍結しない所定の温度（例えば、５℃以上、好ましくは、５℃程度）に調整することができ、充填材５から排出され下部水槽１０に貯留された冷水（循環液Ｃ）の温度を吸収式冷凍機８で有効に利用可能な温度（例えば、２８℃から３２℃程度）に調整することができる。

本発明に係る開放型冷却塔１は上記構成を備えるが、特に、乾式熱交換器６が、空気流通路３において塔体２の側方２ａより下流側で充填材５よりも上流側に設けられ、かつ、塔体２の側方２ａから導入された外部空気Ａと塔体２の上部２ｃから供給された循環液Ｃとを非接触で熱交換させることができるように構成されている。
これにより、後述するように開放型冷却塔１の運転時において、外部空気Ａの温度が循環液Ｃの凍結する温度程度より低下している場合であっても、外部空気Ａの温度を循環液Ｃの凍結する温度程度よりも上昇させた状態で充填材５に通過させ、空気流通路３における充填材５の上流側において循環液Ｃの凍結を良好に防止して、開放型冷却塔１の運転を継続的に行うことができる。

以下に、上記構成の開放型冷却塔１の運転方法について説明する。
吸収式冷凍機８から運転（吸収式冷凍機８からの温水（循環水Ｃ）の排出）が開始された旨の出力情報が制御手段１６に送信されると、制御手段１６は電動モータ１７ａに運転開始指令、各流量調整弁１４に弁の開放指令、電動ポンプ１５に運転開始指令を送信し、開放型冷却塔１の運転を開始する。

運転が開始されると、空気流通路３において塔体２の側方２ａから上方２ｂに外部空気Ａが流通し、当該外部空気Ａが、外部空間、ルーバ７（塔体２の側方２ａ）、乾式熱交換器６内の空気路６１、充填材５、排出ファン４ａ（塔体２の上方２ｂ）、外部空間の順に通過する。また、循環液流通回路１１において循環液Ｃが、吸収式冷凍機８、流量調整弁１４、散水槽９（塔体２の上部２ｃ）、乾式熱交換器６内の循環液路６２及び充填材５、下部水槽１０（塔体２の下部２ｄ）、電動ポンプ１５、吸収式冷凍機８の順に循環して流通する。

したがって、外部空間から導入された外部空気Ａは乾式熱交換器６内の空気路６１を通過して、散水槽９（乾式熱交換器用散水槽９ｃ）から散水され乾式熱交換器６内の循環液路６２を通過する温水（循環液Ｃ）と非接触で熱交換する。熱交換した外部空気Ａは、循環液Ｃが凍結しない程度の温度にまで上昇した状態で、乾式熱交換器６から排出される。熱交換した循環液Ｃは冷水（循環液Ｃ）となり乾式熱交換器６から排出され（滴下し）、下部水槽１０に貯留される。

一方、乾式熱交換器６から排出され循環液Ｃが凍結しない程度の温度にまで上昇した状態の外部空気Ａは、充填材５に導入され、散水槽９（充填材用散水槽９ｂ）から散水され充填材５内を通過する温水（循環液Ｃ）と直接接触して熱交換する。熱交換した外部空気Ａは加熱されて充填材５から排出され、塔体２の上方２ｂから外部空間に排出される。熱交換した循環液Ｃは冷水（循環液Ｃ）となり充填材５から排出され（滴下し）、下部水槽１０に貯留される。

次に、制御手段１６が、乾式熱交換器６から排出され充填材５に導入される前の外部空気Ａの温度を第１温度センサ１２から取得し、充填材５から排出され下部水槽１０に貯留した冷水（循環液Ｃ）の温度を第２温度センサ１３から取得する。

制御手段１６は、第１温度センサ１２から取得した外部空気Ａの温度が所定の温度（循環液Ｃが凍結しない程度の温度、例えば、５℃程度以上、本例では５℃）となるとともに、第２温度センサ１３から取得した冷水（循環液Ｃ）の温度が所定の温度（吸収式冷凍機８で冷却用途に有効に利用可能な温度（例えば、２８℃から３２℃程度、本例では３２℃））となるように、電動モータ１７ａの出力、各流量調整弁１４の開度を繰り返し適切に調整する。

したがって、開放型冷却塔１の運転時において、外部空気Ａの温度が循環液Ｃの凍結する温度程度より低下している場合（５℃程度より低い温度、例えば、−２０℃程度）であっても、まず、外部空気Ａを乾式熱交換器６に通過させることにより、外部空気Ａの温度を循環液Ｃの凍結する温度程度よりも上昇させた状態（例えば、５℃）で充填材５に通過させることができ、空気流通路３における充填材５の上流側において循環液Ｃの凍結を良好に防止して、開放型冷却塔１の運転を継続的に行うことができる。

また、吸収式冷凍機８から排出された温水（循環液Ｃ、例えば、３７℃程度）は冷却されて冷水（循環液Ｃ）となり下部水槽１０に貯留され、この冷水（循環液Ｃ）は吸収式冷凍機８において冷却用途に有効に利用可能な温度（例えば、３２℃）となっており、電動ポンプ１５により吸収式冷凍機８に再度供給することで、冷却用途に有効に利用可能となる。

〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、吸収式冷凍機８から排出された温水を循環液Ｃとして塔体２内に供給し、充填材５において当該温水（循環液Ｃ）を外部空気Ａと直接接触させて熱交換する開放型冷却塔１について説明した。
一方、図６に示す本別実施形態のように、吸収式冷凍機８から排出された温水（処理液Ｈ）と循環液Ｃとを別の流体として、当該温水（処理液Ｈ）は閉路２５を流通させ、当該循環液Ｃは循環液流通回路２３をそれぞれ流通させるように構成し、循環液Ｃは外部空気Ａと直接接触して熱交換を行うが、温水（処理液Ｈ）は外部空気Ａと直接接触して熱交換を行わない構成の密閉型冷却塔２１とすることもできる。
すなわち、この密閉型冷却塔２１においては、吸収式冷凍機８から排出された温水（処理液Ｈ）は密閉された閉路２５内を通過する構成であるので、外部空気Ａや循環液Ｃにより汚染されることがなく、清浄な状態の温水（処理液Ｈ）を吸収式冷凍機８において冷却に利用することが可能となる。

具体的には、基本的な構成は上記実施形態と同様であるので説明は省略するが、図６に示すように、密閉型冷却塔２１には、吸収式冷凍機８から排出された冷却対象の温水（処理液Ｈ）が密閉された状態で、塔体２内の閉路用熱交換器２２を通過し、公知の電動ポンプ２６を介して再度吸収式冷凍機８に循環可能な閉路２５が設けられている。また、密閉型冷却塔２１には、塔体２内の閉路用熱交換器２２から排出された循環液Ｃが、各流量調整弁１４、散水槽９（塔体２の上部２ｃ）、乾式熱交換器６内の循環液路６２及び充填材５、下部水槽１０（塔体２の下部２ｄ）、電動ポンプ２４、閉路用熱交換器２２の順に循環して流通する循環液流通回路２３が設けられている。
閉路用熱交換器２２は、閉路２５を流通する冷却対象の温水（処理液Ｈ）と循環液流通回路２３を流通する循環液Ｃとが、当該閉路用熱交換器２２内に設けられた複数の流路を相互に対向して流通することにより、非接触で熱交換することが可能な公知のプレート型熱交換器により構成されている。

したがって、外部空間から導入された外部空気Ａは乾式熱交換器６内の空気路６１を通過して、散水槽９（乾式熱交換器用散水槽９ｃ）から散水され乾式熱交換器６内の循環液路６２を通過する循環液Ｃと非接触で熱交換する。熱交換した外部空気Ａは、循環液Ｃが凍結しない程度の温度にまで上昇した状態で、乾式熱交換器６から排出される。熱交換した循環液Ｃは、冷却されて乾式熱交換器６から排出され（滴下し）、下部水槽１０に貯留される。

一方、乾式熱交換器６から排出され循環液Ｃが凍結しない程度の温度にまで上昇した状態の外部空気Ａは、充填材５に導入され、散水槽９（充填材用散水槽９ｂ）から散水され充填材５内を通過する循環液Ｃと直接接触して熱交換する。熱交換した外部空気Ａは加熱されて充填材５から排出され、塔体２の上方２ｂから外部空間に排出される。熱交換した循環液Ｃは、冷却されて充填材５から排出され（滴下し）、下部水槽１０に貯留される。

そして、下部水槽１０に貯留した循環液Ｃは、電動ポンプ２４により閉路用熱交換器２２内に流入し、閉路２５から閉路用熱交換器２２内に流入した冷却対象の温水（処理液Ｈ）と非接触で熱交換する。

次に、制御手段１６が、乾式熱交換器６から排出され充填材５に導入される前の外部空気Ａの温度を第１温度センサ１２から取得し、充填材５から排出され下部水槽１０に貯留した循環液Ｃの温度を第２温度センサ１３から取得する。

制御手段１６は、第１温度センサ１２から取得した外部空気Ａの温度が所定の温度（循環液Ｃが凍結しない程度の温度、例えば、５℃程度以上、本例では５℃）となるとともに、第２温度センサ１３から取得した循環液Ｃの温度が所定の温度（吸収式冷凍機８から排出された冷却対象の温水（処理液Ｈ）を、当該吸収式冷凍機８において有効に利用可能な温度（例えば、３０℃から３２℃程度、好ましくは３２℃））にまで閉路用熱交換器２２内で冷却できる温度（例えば、２８℃から３０℃、好ましくは３０℃）となるように、電動モータ１７ａの出力、各流量調整弁１４の開度を繰り返し適切に調整する。

したがって、密閉型冷却塔２１の運転時において、外部空気Ａの温度が循環液Ｃの凍結する温度程度より低下している場合（５℃程度より低い温度、例えば、−２０℃程度）であっても、まず、外部空気Ａを乾式熱交換器６に通過させることにより、外部空気Ａの温度を循環液Ｃの凍結する温度程度よりも上昇させた状態で充填材５に通過させることができ、空気流通路３における充填材５の上流側において循環液Ｃの凍結を良好に防止して、密閉型冷却塔２１の運転を継続的に行うことができる。

また、閉路用熱交換器２２内において冷却された冷却対象の温水（処理液Ｈ、例えば、３７℃程度）が吸収式冷凍機８で有効に利用可能な温度（例えば、３０℃から３２℃程度、好ましくは３２℃）にまで冷却されて、電動ポンプ２６により吸収式冷凍機８に供給され、冷却用途に有効に利用される。

（２）上記別実施形態では、制御手段１６が第１温度センサ１２及び第２温度センサ１３の出力温度情報に応じて、電動モータ１７ａの出力、各流量調整弁１４の開度を自動的に繰り返し適切に調整した。
一方で、本別実施形態のように、吸収式冷凍機８に供給される温水（処理液Ｈ）を吸収式冷凍機８の冷却用途に有効に用いることができる程度に確実に冷却できる構成であれば特に制限なく採用することができる。例えば、第１温度センサ１２及び閉路２５における閉路用熱交換器２２の下流側に設置された当該閉路２５内を流通する冷却対象の温水（処理液Ｈ）の温度を計測する第３温度センサ２７の出力温度情報に基づいて、電動モータ１７ａの出力、各流量調整弁１４の開度を自動的に繰り返し適切に調整することもできる。この際、第１温度センサ１２から取得した外部空気Ａの温度が所定の温度（循環液Ｃが凍結しない程度の温度、例えば、５℃程度以上、本例では５℃）となるとともに、第３温度センサ１３の出力温度情報が所定の温度（吸収式冷凍機８で冷却用途に有効に利用可能な温度（例えば、３０℃から３２℃程度、本例では３２℃））となるように、電動モータ１７ａの出力、各流量調整弁１４の開度を繰り返し適切に調整することができる。

（３）上記実施形態では、制御手段１６が、第１温度センサ１２から取得した温度が所定の温度となるとともに、第２温度センサ１３或いは第３温度センサ２７（図示せず）から取得した温度が所定の温度となるように、電動モータ１７ａの出力、各流量調整弁１４の開度を自動的に適切に調整した。
一方、充填材５に導入される外部空気Ａの温度を循環液Ｃが凍結しない程度の所定の温度に上昇させ、吸収式冷凍機８に供給される温水（処理液Ｈ）を吸収式冷凍機８の冷却用途に有効に用いることができる程度に確実に冷却できる構成であれば特に制限なく採用することができる。例えば、本別実施形態のように、電動モータ１７ａの出力、各流量調整手段１４の開度を手動で調整する構成とすることもできる。

本発明は、冷却塔の運転時において、外部空気の温度が循環液の凍結する温度程度より低下している場合であっても、空気流通路における充填材の上流側において循環液の凍結を良好に防止して、冷却塔の運転を継続的に行うことが可能な技術として有効に利用可能である。

本発明に係る冷却塔の概略斜視図 本発明に係る開放型冷却塔の概略構成を示す概念図 充填材の概略斜視図 乾式熱交換器の概略斜視図 乾式熱交換器の断面視図 本発明の別実施形態に係る密閉型冷却塔の概略構成を示す概念図

符号の説明

１ 開放型冷却塔（冷却塔）
２ 塔体
２ａ 塔体の側方（塔体の入口）
２ｂ 塔体の上方（塔体の出口）
２ｃ 塔体の上部
３ 空気流通路
４ 排出手段
４ａ 排出ファン
５ 充填材
６ 乾式熱交換器
８ 吸収式冷凍機（発熱源）
９ 散水槽
１４ 流量調整弁（流量調整手段）
１６ 制御手段
１７ａ 電動モータ（排出量調整手段）
２１ 密閉型冷却塔（冷却塔）
２２ 閉路用熱交換器（熱交換器）
２５ 閉路
Ａ 外部空気
Ｃ 循環液

Claims (4)

1. 塔体内に導入された外部空気が当該塔体の入口から出口に流通可能な空気流通路と、前記空気流通路において前記外部空気を前記塔体の入口から導入し前記塔体の出口に排出させる排出手段と、前記排出手段により上流側から導入された外部空気と前記塔体の上部から供給される循環液とを接触させて熱交換する充填材と、を備えた冷却塔であって、
   前記空気流通路において前記塔体の入口より下流側で前記充填材よりも上流側に、前記塔体の入口から導入された外部空気と前記塔体の上部から供給された循環液とを非接触で熱交換させる乾式熱交換器を備えた冷却塔。
2. 前記充填材及び前記乾式熱交換器に供給される循環液の比率を調整する流量調整手段と、前記排出手段による前記外部空気の排出量を調整する排出量調整手段とを備え、
   制御手段が、前記乾式熱交換器から排出された外部空気の温度及び前記充填材から排出された循環液の温度がそれぞれ所定の温度となるように、前記流量調整手段及び前記排出量調整手段を制御する請求項１に記載の冷却塔。
3. 前記循環液が、発熱源から排出される冷却対象の温水である請求項１又は２に記載の冷却塔。
4. 前記塔体内において、当該塔体の上部から供給され前記外部空気と熱交換して冷却された循環液と、閉路内を循環する発熱源から排出された冷却対象の温水とが非接触で熱交換する熱交換器を備えた請求項１又は２に記載の冷却塔。

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