JP2010230261A - 冷却塔 - Google Patents

Abstract

【課題】コストを低減しつつ散布用水の凍結による散水障害を防止する冷却塔を得る。
【解決手段】充填材の上部に冷却水Ｌを内部に貯留可能な上部水槽１４が配置され、上部水槽１４の底壁１４Ａに、縦横それぞれ等間隔であって相互に同一径に形成された散水孔１６が複数設けられる。上部水槽１４の底壁１４Ａ上に、この底壁１４Ａの半分弱の面積を有した開閉部材３４が充填材の外側寄りの箇所に対応して設置される。散水孔１６間の間隔と同一間隔とされ且つ散水孔１６の孔径と同一径の貫通孔３６が開閉部材３４に設けられる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、コストを低減しつつ循環冷却する散布用水の凍結による散水障害を防止し得る冷却塔に関し、特に寒冷地において冷水製造を行う冷却塔に好適なものである。

従来より、開放式冷却塔による冬季の冷水製造が有効な省エネ施策であることは知られていたが、寒冷地において冷水製造を行うには、冷却塔の散布用水が凍結することによる散水障害への対策を施す必要があった。

このため、冷却塔における散布用水が充填材で凍結したり、或いはこの充填材からルーバーへ飛び散ってルーバーが凍結したりすることによる散水障害を防止する為に、従来から種々の対策が取られている。例えば、第１の対策として、冷却塔のファン用のモータを定期的に逆転する操作をして、充填材に着氷した氷を溶かしていた（特許文献１参照）。

第２の対策として、ルーバーへの散布用水の飛散を防止するために、冷却塔の外周両側部分に囲いを設け、この囲いの更に１，０００ｍｍ程度の間隔（図１における寸法Ｂに対応する間隔）をおいた外側にルーバーを設置することで、充填材に付着した氷の膨張に起因するルーバーの破損を防止することも考えられていた。

第３の対策として、図６に示す冷房運転時と図７に示す冷水製造運転時との間の上部水槽１１４における循環水量の変更に伴う水位差を利用し、図５から図７に示すように、上部水槽１１４の底壁１１４Ａに設けられた散水孔１１６の内の一部の散水孔１１６の外周部に流量調節ソケット１１８を被せ、図６の水量の多い冷房運転の場合には全ての散水孔１１６から散布用水を散布するものの、水量の少ない図７の冷水製造運転時の場合においては流量調節ソケット１１８により散水範囲を制限して、ルーバーの氷結や破損を防止していた。

特許第３９３４０２４号公報

しかしながら、第１の対策では十分な効果が得られない虞があり、また、第２の対策では冷却塔が大きくなりすぎて特殊な仕様となり、さらに、散水範囲を制限する第３の対策の場合、冷房運転時と冷水製造運転時との間の上部水槽１１４における水位差を利用する事から、上部水槽１１４の散水孔１１６の外周部に流量調節ソケット１１８を設けるため、多数の流量調節ソケット１１８を要する必要があり、冷却塔の製造や設置の為のコストが増大する欠点を有していた。

本発明は上記事実を考慮し、コストを低減しつつ散布用水の凍結による散水障害を防止し得る冷却塔を提供することを目的とする。

請求項１に係る冷却塔は、循環冷却する散布用水が散布されて熱交換し得る充填材と、散布用水が貯められつつ充填材の上部に配置され且つ、散布用水を散布し得る複数の散水孔が底壁に設けられている上部水槽と、スライド可能に上部水槽の底壁に配置され且つ、散布用水を通過させる貫通孔を有する開閉部材を備えたことを特徴とする。

請求項１に係る冷却塔の作用を以下に説明する。
本請求項の冷却塔では、散布用水が散布されて外気と熱交換し得る充填材の上部に、散布用水が貯められる上部水槽が配置され、この上部水槽の底壁に散布用水を散布し得る複数の散水孔が設けられている。但し、本請求項では、上部水槽の底壁に、散布用水を通過させる貫通孔を有する開閉部材がスライド可能に配置されている。

従って、本請求項の冷却塔によれば、冷房運転時には、上部水槽から散水孔のみを通過した散布用水や、開閉部材の貫通孔を介して散水孔を通過した散布用水が、充填材に散布されて外気と熱交換する。更に冷水製造運転時等においては、散布用水の凍結防止のため、散布用水の散布を部分的に制限する必要性に応じ、上部水槽の底壁に沿って開閉部材をスライドさせることで、上部水槽の散水孔と開閉部材の貫通孔とがずれて、上部水槽からの充填材への散布用水の散布を部分的に停止することができる。

これに伴い、充填材の外側にルーバーが配置されている場合には、充填材の外側寄りの箇所への散布用水の散布を停止すれば、充填材の凍結が低減される他、散布用水が充填材からルーバーに飛び散り難くなるのに合わせて、充填材やルーバーの氷結や破損が防がれて散布用水の凍結による散水障害を防止できるようになる。

他方、流量調節ソケットを被せて散水範囲を制限する構造では、多数の流量調節ソケットが必要となると共に冷却塔に取り付ける必要があり、冷却塔の製造や設置の為のコストが増大する欠点を有する。しかし、本請求項の冷却塔によれば、流量調節ソケットを用いずに、上部水槽の底壁に沿ってスライド可能な開閉部材をこの底壁に配置したことで、同様に散水範囲を制限できる結果、冷却塔の製造や設置の為のコストが低減されるようになる。

以上より、本請求項の冷却塔によれば、コストを低減しつつ散布用水の凍結による散水障害を防止できることになる。

請求項２に係る冷却塔の作用を以下に説明する。
本請求項に係る冷却塔は請求項１と同一の作用を奏する。但し、本請求項では、散水孔が、上部水槽の底壁に等間隔で複数設けられ、貫通孔が、散水孔間の間隔と同一間隔で開閉部材に複数設けられるという構成を有している。

つまり、本請求項によれば、上部水槽の底壁に等間隔で複数設けられた散水孔の間隔と同一間隔で貫通孔を開閉部材に複数設けたことにより、上部水槽の底壁に沿って開閉部材をスライドさせるのに伴い、多数の散水孔が同時に開閉され、散布用水の散布範囲が制限されることになる。

請求項３に係る冷却塔の作用を以下に説明する。
本請求項に係る冷却塔は請求項１及び請求項２と同一の作用を奏する。但し、本請求項では、蝶ボルトが、上部水槽の底壁にネジ止められ、蝶ボルトが貫通し得る細長穴部が、開閉部材に細長く形成されるという構成を有している。

つまり、本請求項によれば、開閉部材に細長く形成された細長穴部に、上部水槽の底壁にネジ止められた蝶ボルトが貫通することで、細長く形成された細長穴部に沿って開閉部材を蝶ボルトに対して移動するだけの簡易な作業のみによって、散水孔の開閉が可能となる。

以上説明したように本発明の上記構成によれば、コストを低減しつつ散布用水の凍結による散水障害を防止し得る冷却塔を提供できるという優れた効果をも有する。

本発明の一実施の形態に係る冷却塔を示す正面図である。 本発明の一実施の形態に係る冷却塔における一方の上部水槽を示す拡大平面図であって、冷房運転時の状態を示す図である。 図２の３−３矢視線断面図である。 図３に対応する冷水製造運転時の状態を示す図である。 従来技術に係る冷却塔における上部水槽を示す拡大平面図である。 図５の６−６矢視線断面図であって、冷房運転時の状態を示す図である。 図６に対応する冷水製造運転時の状態を示す図である。

本発明に係る冷却塔の一実施の形態を図１から図４に示し、これらの図に基づき本実施の形態を説明する。
本実施の形態に係る冷却塔１０は、図１に示すように空間となっている中心部分を挟んで合成樹脂製である例えば硬質塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）製の波板からなる充填材１２が２つ配置されている。

これら２つの充填材１２の上部には、内部に散布用水である冷却水Ｌが貯留可能な上部水槽１４がそれぞれ配置されており、これら２つの上部水槽１４の底壁１４Ａには、図２に示すように、縦横それぞれ等間隔であって相互に同一径に形成された散水孔１６が複数設けられている。これに伴い、この上部水槽１４の底面を形成する底壁１４Ａに設けられた複数の散水孔１６から、充填材１２上に散布用水である冷却水Ｌが散布されるようになっている。

また、図１に示すように、２つの充填材１２の下部には、冷却塔１０の下側壁面とされる受水壁部１８が形成されており、この受水壁部１８の中央部分とされるこれら２の充填材１２間の下側部分には、充填材１２上に散布される冷却水Ｌが充填材１２内を通過して落下した後に受水壁部１８により集められて貯められる下部水槽２０が、配置されている。

この下部水槽２０には、冷却水Ｌを送水して循環させる為の送水配管２２の一端が連結されていて、この送水配管２２の他端側は各上部水槽１４内にまで伸びている。そして、この送水配管２２の途中には、冷却水Ｌを上部水槽１４側に送り出す為の循環ポンプ２４が配置されていて、この循環ポンプ２４が下部水槽２０内から冷房時には冷却水Ｌを、また冷水製造運転時等においては冷水を必要な負荷に送り出すようになっている。さらに、その役割である冷専空調機や生産機器などの負荷２５側との熱交換による給熱を行った上で、各上部水槽１４内に戻る送水配管２２により循環されている。尚、この下部水槽２０には、下部水槽２０内に貯められる冷却水Ｌの凍結を防止するための凍結防止ヒータ２６を併せて設置しており、この凍結防止ヒータ２６による水槽の空焚等の不具合防止の対策として図示しないレベルスイッチも設置されている。

この一方、冷却塔１０の上部には、風雪等の冷却塔１０内への侵入を防止する為の吐出フード２８が取り付けられており、この吐出フード２８内に電動モータ３０により駆動回転されるファン３２が配置されている。そして、この電動モータ３０を操作することにより、ファン３２の正逆回転の何れかが選択可能とされている。

他方、図２及び図３に示すように、上部水槽１４の底壁１４Ａ上には、ステンレス鋼製又は透明なアクリル樹脂製の板材で形成されたものあって、上部水槽１４の底壁１４Ａの半分弱の面積を有した開閉部材３４が、充填材１２の外側寄りの箇所に対応して設置されている。さらに、この開閉部材３４には、散水孔１６間の間隔と同一間隔とされ且つ散水孔１６の孔径と同一径の貫通孔３６が設けられている。但し、上部水槽１４の底壁１４Ａと開閉部材３４との間には、ネオセルパッキン３７が配置されていて、開閉部材３４からの必要以上の冷却水Ｌの漏れ出しを防いでいる。

また、上部水槽１４の底壁１４Ａには、ステンレス鋼製の蝶ボルト４０のねじ込みが可能な図示しないねじ孔が複数形成されており、開閉部材３４には、これら複数のねじ孔と等しいピッチであって、それぞれ細長く形成されて蝶ボルト４０が貫通し得るように形成された複数の細長穴部３８が形成されている。但し、複数の細長穴部３８が細長くされる方向は、これら複数の細長穴部３８間を繋ぐ図２に示す直線Ｘと直交する方向とされている。

従って、細長穴部３８を貫通させて蝶ボルト４０の先端側を上部水槽１４の底壁１４Ａのねじ孔にねじ込むことで、開閉部材３４が上部水槽１４の底壁１４Ａに固定されることになり、蝶ボルト４０を若干緩めることにより、開閉部材３４がこの底壁１４Ａに沿いつつ複数の細長穴部３８が細長くされる方向である矢印Ｙ方向にスライド可能となる。この結果、開閉部材３４を矢印Ｙ方向にスライドさせて移動させることにより、充填材１２の外側寄りの箇所に上部水槽１４からの散水が制限される２００ｍｍ程度の図４に示す散水制限範囲Ａが設けられることになる。

さらに、２つの充填材１２の外側部分とされる冷却塔１０の外周部両側には、３００ｍｍ程度の図１に示す寸法Ｂの空間を挟んで、ルーバー４２が設置されている。この為、開閉部材３４による充填材１２の外周部への散水制限範囲Ａと合わせて、５００ｍｍ程度の離隔距離Ｃが設けられることとなる。

次に、本実施の形態に係る冷却塔１０の作用を以下に説明する。
本実施の形態の冷却塔１０では、散布用水である冷却水Ｌが散布されて熱交換し得る充填材１２の上部に、冷却水Ｌが貯められる上部水槽１４が配置され、この上部水槽１４の底壁１４Ａに冷却水Ｌを散布する為の複数の散水孔１６が等間隔で設けられている。

但し、本実施の形態では、冷却水Ｌを通過させる複数の貫通孔３６を散水孔１６間の間隔と同一間隔で複数有する開閉部材３４が、上部水槽１４の底壁１４Ａにスライド可能に配置されていて、上部水槽１４の底壁１４Ａにネジ止められる蝶ボルト４０が貫通し得る細長穴部３８が、この開閉部材３４に細長く形成されている。

従って、本実施の形態の冷却塔１０によれば、冷却水Ｌの多い冷房運転時（循環水量が例えば６９４０Ｌ／ｍｉｎ）等の必要時には、図２及び図３に示すように、開閉部材３４の複数の貫通孔３６の位置を上部水槽１４の複数の散水孔１６の位置に合わせるようになる。このことで、複数の散水孔１６のみを通過した冷却水Ｌや、開閉部材３４の複数の貫通孔３６を介して散水孔１６を通過した冷却水Ｌが、上部水槽１４から充填材１２全体に散布されて、この充填材１２が熱交換する。

そして、冷却水Ｌの少ない冷水製造運転時（循環水量が例えば３４７０Ｌ／ｍｉｎ）等のように冷却水Ｌの凍結の防止が必要となるのに伴って、冷却水Ｌの散布を部分的に制限する必要がある場合には、蝶ボルト４０を若干緩めてから、細長く形成された細長穴部３８に沿って開閉部材３４を蝶ボルト４０に対して移動するだけの簡易な作業によって、上部水槽１４の底壁１４Ａに沿って開閉部材３４がスライドすることになる。

このことで、図４に示すように、上部水槽１４の複数の散水孔１６と開閉部材３４の複数の貫通孔３６とがずれて、上部水槽１４の複数の散水孔１６の一部を塞ぐことで、上部水槽１４からの充填材１２の外側寄りの箇所への冷却水Ｌの散布を停止することができる。つまり、本実施の形態によれば、上部水槽１４の底壁１４Ａに等間隔で複数設けられた散水孔１６の間隔と同一間隔で貫通孔３６を開閉部材３４に複数設けたことによって、上部水槽１４の底壁１４Ａに沿って開閉部材３４をスライドさせるのに伴い、多数の散水孔１６が同時に開閉され、散水範囲が調整されることになる。

これに伴って、充填材１２の外側寄りの箇所における充填材１２への冷却水Ｌの散布が停止されれば、充填材１２の凍結が低減される他、充填材１２の外側に配置されているルーバー４２に冷却水Ｌが飛び散り難くなるのに合わせて、充填材１２やルーバー４２の氷結や破損が防がれて、冷却水Ｌの凍結による散水障害を防止できるようになる。尚この際、寸法Ｂが３００ｍｍ程度とされるルーバー４２の張り出し量であれば、標準型の冷却塔１０での対応が可能でもある。

つまり、本実施の形態の冷却塔１０によれば、流量調節ソケットを用いずに、上部水槽１４の底壁１４Ａに沿ってスライド可能な開閉部材３４をこの底壁１４Ａに配置したことで、冷却塔１０の製造や設置の為のコストを低減しつつ散水範囲を制限できるようになる。さらに、流量調節ソケットを用いないことから流量調節ソケットへの塵挨の詰まりの心配もなく、また、上部水槽１４及び散水孔１６の清掃や点検の面でも有利となる。

以上より、本実施の形態の冷却塔１０によれば、コストを低減しつつ冷却水Ｌの凍結による散水障害を防止できることになる。

尚、上記実施の形態では、開閉部材の面積が一定であり、開閉部材のスライドにより開閉される散水孔の範囲が一定であったが、例えば開閉部材の面積を変えたものを複数種類用意しておいて、必要時にこれら開閉部材を変更するようにすれば、任意の範囲で散水孔を開閉可能ともなる。

本発明は、冷却塔における散布用水の凍結による散水障害を防止するのに利用可能となる他、冷却水を利用するような他の熱交換器等に適用可能となる。

１０ 冷却塔
１２ 充填材
１４ 上部水槽
１４Ａ 底壁
１６ 散水孔
３４ 開閉部材
３６ 貫通孔
３８ 細長穴部
４０ 蝶ボルト
４２ ルーバー
Ｌ 冷却水（散布用水）

Claims (3)

1. 散布用水が散布されて外気と熱交換し得る充填材、散布用水が貯められつつ充填材の上部に配置され且つ、散布用水を散布し得る複数の散水孔が底壁に設けられている上部水槽、更にスライド可能として上部水槽の底壁に配置され且つ、散布用水を通過させる貫通孔を有する開閉部材を備えたことを特徴とする冷却塔。
2. 散水孔が、上部水槽の底壁に等間隔で複数設けられ、
   貫通孔が、散水孔間の間隔と同一間隔で開閉部材に複数設けられることを特徴とする請求項１記載の冷却塔。
3. 蝶ボルトが、上部水槽の底壁にネジ止められ、
   蝶ボルトが貫通し得る細長穴部が、開閉部材に細長く形成されることを特徴とする請求項１或いは請求項２に記載の冷却塔。

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