JP2014153001A - Cooling tower - Google Patents

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JP2014153001A JP2013023559A JP2013023559A JP2014153001A JP 2014153001 A JP2014153001 A JP 2014153001A JP 2013023559 A JP2013023559 A JP 2013023559A JP 2013023559 A JP2013023559 A JP 2013023559A JP 2014153001 A JP2014153001 A JP 2014153001A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cooling tower that does not require running cost and has high heat exchange efficiency.SOLUTION: A fan driving water turbine located at a tower top portion is rotated by cooled water, and by using the rotating force, a fan is rotated. This configuration eliminates the necessity of running cost for driving the fan. A water spray tank having a bottom plate with a plurality of water spray holes is installed at the tower top portion, and a plurality of water running rods for allowing the cooled water having passed through the water spray holes to run down are hung on portions between the respective water spray holes of the bottom plate. Thus heat exchange efficiency between outside air and the cooled water can be enhanced without using a filler unit.

Description

この発明は冷却塔、詳しくは塔内空間に空気の上昇気流を発生し、塔頂部から落下する被冷却水と上昇する空気との間で熱交換を行う高所落下方式の冷却塔に関する。   The present invention relates to a cooling tower, and more particularly to a high place dropping type cooling tower that generates an upward air flow in the tower space and exchanges heat between the cooling water falling from the top of the tower and the rising air.

例えば、地熱発電プラントでは、井戸を掘削して、地下のマグマによって加熱された地熱蒸気を地上に導き、この蒸気を作動流体として発電機のタービンを回転させて発電している。タービンから排出された蒸気(タービン排気)は、高真空状態の復水器に導入され、ここで冷却塔からの冷却水により冷却され、80℃前後の温水(被冷却水)となる。その後、温水は循環ポンプ(揚上ポンプ)により冷却塔に圧送され、ここで外気との熱交換により40℃前後に冷却され、冷却水として再び復水器に戻されてタービン排気の凝縮に利用されている。   For example, in a geothermal power generation plant, a well is excavated, geothermal steam heated by underground magma is guided to the ground, and power is generated by rotating a turbine of a generator using this steam as a working fluid. Steam discharged from the turbine (turbine exhaust) is introduced into a condenser in a high vacuum state, where it is cooled by cooling water from the cooling tower and becomes hot water (cooled water) around 80 ° C. The hot water is then pumped to the cooling tower by a circulation pump (lift pump), where it is cooled to around 40 ° C. by heat exchange with the outside air, and returned to the condenser again as cooling water for use in condensing the turbine exhaust. Has been.

このような冷却塔として、従来、例えば特許文献1に開示された高所落下方式のものが知られている。特許文献1の冷却塔は、側壁に空気の吸入部が設けられ、冷却塔の頂部に設置された電動ファンの回転により、吸入部から塔内部空間に外気が吸引される。その後、冷却塔に送られた温水は、塔内空間で上方から散水されて落下しながら、吸入部から取り込まれた外気と熱交換して冷却され、その後、冷却塔の底部の貯水槽から冷却水として回収される。   As such a cooling tower, for example, a high place falling type disclosed in Patent Document 1, for example, is known. The cooling tower of Patent Document 1 is provided with an air suction portion on the side wall, and the outside air is sucked from the suction portion into the tower internal space by the rotation of an electric fan installed at the top of the cooling tower. After that, the hot water sent to the cooling tower is sprinkled from above in the space inside the tower and dropped, cooled by exchanging heat with the outside air taken in from the suction section, and then cooled from the water storage tank at the bottom of the cooling tower. It is recovered as water.

特開平6−137260号公報JP-A-6-137260

しかしながら、特許文献1に開示された冷却塔にあっては、塔頂部の電動ファンを回転させることで、側壁の吸入部から外気を吸引して上昇気流を発生させていた。そのため、冷却塔の稼動中は電動ファンを作動させる電力が必要となり、ランニングコストがかかっていた。
また、工場プラントなどに配備された別の冷却塔として、例えば、塔内空間に、熱交換率を高める充填材ユニットを収納したものが知られている。この冷却塔は、特許文献1のように塔頂部からの温水が塔底部の貯水槽に直接落下するのではなく、温水が塔内空間の途中で充填材ユニットに捕えられ、ここで多数の充填材の表面を伝い落ちながら、外気との熱交換を長時間にわたって可能としたものである。互いの接触時間が長くなることで、熱交換率が高まる。しかしながら、充填材ユニットは充填物の間に異物が詰まり易く、メンテナンスが面倒で、一定期間後は、新品の充填材ユニットと交換しなければならなかった。
However, in the cooling tower disclosed in Patent Document 1, by rotating an electric fan at the top of the tower, outside air is sucked from the suction part on the side wall to generate an updraft. For this reason, electric power for operating the electric fan is required during operation of the cooling tower, and running costs are incurred.
Further, as another cooling tower installed in a factory plant or the like, for example, one in which a filler unit for increasing a heat exchange rate is accommodated in a space in the tower. In this cooling tower, the hot water from the top of the tower does not fall directly into the water tank at the bottom of the tower as in Patent Document 1, but the hot water is caught by the filler unit in the middle of the tower space, It allows heat exchange with the outside air for a long time while passing down the surface of the material. A heat exchange rate increases by the mutual contact time becoming long. However, the filler unit is easily clogged with foreign substances between the fillers, and maintenance is troublesome. After a certain period, the filler unit must be replaced with a new filler unit.

そこで、発明者は鋭意研究の結果、塔頂部にファン駆動用水車を搭載し、これを被冷却水により回転させ、その回転力でファンを回転させるように構成すれば、ファン駆動用のランニングコストが不要になることを知見した。また、塔頂部に、底板に複数の散水孔を配設した散水槽を設けるとともに、この底板の裏面に、散水孔を通過した被冷却水を伝い落とす複数本の水伝い部材を吊設すれば、上述した充填材ユニットを用いなくても、外気と被冷却水との熱交換率を高められることを知見し、この発明を完成させた。   Therefore, as a result of intensive research, the inventor installed a fan-driven water turbine at the top of the tower, rotated this with water to be cooled, and configured to rotate the fan with the rotational force. Has been found to be unnecessary. In addition, a watering tank having a plurality of water spray holes provided on the bottom plate is provided at the top of the tower, and a plurality of water transfer members that carry down the water to be cooled that has passed through the water spray holes are suspended from the back surface of the bottom plate. The inventors have found that the heat exchange rate between the outside air and the water to be cooled can be increased without using the above-described filler unit, and the present invention has been completed.

この発明は、ランニングコストが不要で、かつ熱交換効率が高い冷却塔を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a cooling tower that does not require running cost and has high heat exchange efficiency.

請求項1に記載の発明は、外周壁に複数の外気取込み口が形成された塔ケーシングと、該塔ケーシングの塔頂部に被冷却水を揚上する揚上ポンプと、前記塔ケーシングの塔頂部に設けられ、かつ揚上された前記被冷却水を受けるとともに、底板に離間して形成された複数の散水孔を通して前記被冷却水を塔内空間に流下させる散水槽と、前記底板のうちの隣接する前記散水孔の間の部分に吊設され、かつ該各散水孔を通した前記被冷却水を外周面に沿って伝い落とす複数の水伝い部材と、前記底板に、開口する上端部が該底板の上下面を貫通した状態で吊設され、かつ全長にわたって多数の通気孔が形成された多孔筒と、該多孔筒の筒内に、該多孔筒の長さ方向に延びたファン回転軸を中心にして回転自在に収納されたファンと、前記散水槽に設けられ、かつ前記揚上ポンプにより揚上された被冷却水により、水車回転軸を中心にして回転するファン駆動用水車と、前記水車回転軸の回転力を、前記ファン回転軸に伝達する回転力伝達構造体とを備えた冷却塔である。   The invention according to claim 1 is a tower casing in which a plurality of outside air intakes are formed on an outer peripheral wall, a lifting pump for raising cooling water to the tower top of the tower casing, and a tower top of the tower casing A water tank for receiving the water to be cooled that has been lifted and lifted, and for allowing the water to be cooled to flow into the space in the tower through a plurality of water holes formed apart from the bottom plate, A plurality of water transfer members suspended in a portion between the adjacent water sprinkling holes and passing along the outer peripheral surface of the water to be cooled passing through the water sprinkling holes, and an upper end portion opened to the bottom plate. A perforated cylinder suspended in a state penetrating the upper and lower surfaces of the bottom plate and having a large number of vent holes formed over its entire length, and a fan rotation shaft extending in the length direction of the perforated cylinder in the perforated cylinder And a fan stored in a rotatable manner around the water tank A fan-driven water turbine that rotates about the turbine rotation shaft by the water to be cooled that is provided and lifted by the lifting pump, and a rotation that transmits the rotational force of the turbine rotation shaft to the fan rotation shaft A cooling tower having a force transmission structure.

請求項1に記載の発明によれば、揚上ポンプにより揚上された被冷却水により、塔頂部のファン駆動用水車を回転させ、その水車回転軸の回転力を、回転力伝達構造体を利用して多孔筒内のファン回転軸に伝達することでファンを回転させる。これにより、多孔筒の各通気孔を介して、塔ケーシングの外周壁の各外気取込み口から塔内空間に外気が取り込まれる。このように、揚上ポンプにより揚上された被冷却水のエネルギーを利用してファンを回転させるように構成したため、従来塔の場合に必要であったファン駆動のための電力を要せず、その結果、ファン駆動用のランニングコストが不要となる。
また、ファン駆動用水車を回転させた被冷却水は散水槽が受け、その底板の各散水孔を通して塔内空間に流下した被冷却水は、底板のうち、隣接する散水孔と散水孔との間の部分に吊設された複数の水伝い部材の外周面に沿って伝い落ちる。このとき、ファンの作動により、塔ケーシングの外周壁の各外気取込み口から塔内空間に取り込まれた外気との間で、例えば塔内空間を直接落下する場合に比べて、長時間熱交換を行うことができる。これにより、上述した別の従来塔の充填材ユニットを使用しなくても、外気と被冷却水との熱交換効率(被冷却水の冷却効率)を高めることができる。
According to the first aspect of the present invention, the fan driving turbine at the top of the tower is rotated by the water to be cooled lifted by the lifting pump, and the rotational force of the rotating shaft of the turbine is transmitted to the rotational force transmitting structure. The fan is rotated by transmitting to the fan rotation shaft in the perforated cylinder. Thereby, outside air is taken in into the space in a tower from each outside air intake port of the outer peripheral wall of a tower casing via each vent of a perforated pipe. Thus, since it was configured to rotate the fan using the energy of the water to be cooled lifted by the lift pump, the power for driving the fan, which was necessary in the case of the conventional tower, is not required, As a result, the running cost for driving the fan becomes unnecessary.
In addition, the water to be cooled by rotating the fan-driven water turbine is received by the watering tank, and the water to be cooled flowing down to the space in the tower through each watering hole of the bottom plate is formed between the adjacent watering holes and watering holes in the bottom plate. It moves down along the outer peripheral surfaces of a plurality of water transfer members suspended in the middle. At this time, the operation of the fan makes it possible to exchange heat for a long time between the outside air intakes of the outer wall of the tower casing and the outside air taken into the tower space, for example, compared to when the tower space is dropped directly. It can be carried out. Thereby, even if it does not use the filler unit of another conventional tower mentioned above, the heat exchange efficiency (cooling efficiency of to-be-cooled water) with external air and to-be-cooled water can be improved.

冷却塔としては、例えば、地熱発電プラント、火力発電プラントなどの復水器から排出された温水(被冷却水)を冷却するものを採用することができる。その他、各種の工場プラントに配備された冷却塔を採用することができる。
塔ケーシングの形状は任意である。例えば円筒状、矩形状などを採用することができる。
外気取込み口は、塔ケーシングの外周壁の全域に形成されても、その一部に形成されてもよい。
被冷却水としては、冷却塔が配備される施設に応じたものが採用される。例えば、地熱発電プラントの復水器から排出された温水などである。
揚上ポンプとしては、水の圧送に使用される一般的なポンプを採用することができる。
散水槽の大きさおよび形状は任意である。一般的には、平面視して塔ケーシングの塔頂部と同一の大きさおよび形状である。散水孔の直径は、底板の下面(下側)に吊設される水伝い部材への被冷却水の流動が円滑となる5〜30mmとした方が好ましい。5mm未満では不純物(異物)により散水孔が詰まり易い。また、30mmを超えれば、散水孔を通過した被冷却水が散水槽の底板の裏面を伝って水伝い部材に移動することなく、水流として直下へ落ちてしまう。
As a cooling tower, what cools the warm water (cooled water) discharged | emitted from condensers, such as a geothermal power plant and a thermal power plant, is employable, for example. In addition, cooling towers installed in various factory plants can be employed.
The shape of the tower casing is arbitrary. For example, a cylindrical shape or a rectangular shape can be employed.
The outside air intake port may be formed in the whole area of the outer peripheral wall of the tower casing, or may be formed in a part thereof.
Water to be cooled is selected according to the facility where the cooling tower is installed. For example, hot water discharged from a condenser of a geothermal power plant.
As the lifting pump, a general pump used for pumping water can be adopted.
The size and shape of the watering tank are arbitrary. Generally, it is the same size and shape as the top of the tower casing in plan view. The diameter of the water spray holes is preferably set to 5 to 30 mm so that the flow of the water to be cooled to the water transfer member suspended on the lower surface (lower side) of the bottom plate becomes smooth. If it is less than 5 mm, the watering holes are likely to be clogged with impurities (foreign matter). Moreover, if it exceeds 30 mm, the to-be-cooled water which passed the sprinkling hole will fall to the direct bottom as a water flow, without moving to the water transfer member along the back surface of the bottom plate of a sprinkling tank.

水伝い部材および多孔筒の素材としては、錆びにくいステンレスなどを採用することができる。その他、合成樹脂などでもよい。
水伝い部材としては、例えば、棒材、筒材、板材、ワイヤ、ロープ、紐などを採用することができる。棒材の場合、その長さ方向に直交する断面形状としては、例えば円形、半円形、4分の1円形、楕円形、三角形、四角形(正方形を含む)以上の多角形などを採用することができる。このうち、半円形、4分の1円形、短冊形が好ましい。
水伝い部材および多孔筒の長さは任意である。例えば、塔ケーシングと略同一長さでもよい。
水伝い部材の最大幅は任意である。ただし、20〜40mmが好ましい。
水伝い部材の外周面には、被冷却水の流動性の度合いに応じて、親水性塗膜または非親水性塗膜をコーティングしてもよい。
As the material for the water transfer member and the porous cylinder, it is possible to employ stainless steel that does not easily rust. In addition, a synthetic resin may be used.
As the water transfer member, for example, a bar, a cylinder, a plate, a wire, a rope, a string, or the like can be used. In the case of a bar, as a cross-sectional shape orthogonal to the length direction, for example, a circle, a semicircle, a quarter circle, an ellipse, a triangle, a polygon more than a quadrangle (including a square), and the like can be adopted. it can. Among these, a semicircle, a quarter circle, and a strip shape are preferable.
The lengths of the water transfer member and the porous tube are arbitrary. For example, it may be substantially the same length as the tower casing.
The maximum width of the water transfer member is arbitrary. However, 20-40 mm is preferable.
The outer peripheral surface of the water transfer member may be coated with a hydrophilic coating film or a non-hydrophilic coating film according to the degree of fluidity of the water to be cooled.

多孔筒の外観形状としては、例えば円筒、角筒などを採用することができる。
多孔筒の内径は100mm以上である。100mm未満では、筒内に収納されるファンが小さくなり過ぎてしまい、各外気取込み口から塔内空間に充分に外気を取り込めない。
通気孔の直径は10〜30mmである。10mm未満では吸気不足となり、30mmを超えれば、散水孔を通過して塔内空間に流下した被冷却水の一部が、通気孔を通って多孔筒の中に侵入し易い。
ファンとしては、例えば、各種のプロペラファンを採用することができる。ファンの外径は、多孔筒の内径と略同一とした方が、多孔筒内への外気の吸引力(負圧力)を最大にできて好ましい。
As the external shape of the porous tube, for example, a cylinder, a square tube, or the like can be adopted.
The inner diameter of the porous cylinder is 100 mm or more. If it is less than 100 mm, the fan accommodated in the cylinder becomes too small, and the outside air cannot be sufficiently taken into the space in the tower from each outside air intake port.
The diameter of the vent is 10-30 mm. If it is less than 10 mm, the intake air is insufficient, and if it exceeds 30 mm, part of the water to be cooled that has flowed into the space in the tower through the sprinkling holes easily enters the porous cylinder through the vent holes.
As the fan, for example, various propeller fans can be adopted. It is preferable that the outer diameter of the fan be approximately the same as the inner diameter of the porous cylinder because the suction force (negative pressure) of the outside air into the porous cylinder can be maximized.

多孔筒の筒内におけるファンの設置位置は任意である。例えば、多孔筒の上端部内でも、多孔筒の中間部内でも、多孔筒の下端部内でもよい。
ファン回転軸は、その軸線方向が多孔筒の長さ方向に向けて配置される。ファン回転軸の上端部は、多孔筒の上側の開口から上方へ突出してもよい。この方が、回転力伝達構造体との連結がし易い。ファン回転軸を長尺として、複数のファンをファン回転軸の長さ方向に一定ピッチで多段配置してもよい。
ファン駆動用水車の種類は任意である。例えば、開放型上掛け水車の他、プロペラ水車、ベルトン水車、フランシス水車などを採用することができる。水車回転軸は、その長さ方向が水平でも、垂直でもよい。
回転力伝達構造体としては、例えば傘歯車を含む歯車方式のもの、チェーン・スプロケット方式のもの、ベルト・プーリ方式のもの、リンク方向のものなどを採用することができる。
The installation position of the fan in the cylinder of the porous cylinder is arbitrary. For example, it may be in the upper end of the perforated tube, in the middle of the perforated tube, or in the lower end of the perforated tube.
The fan rotation shaft is arranged such that its axial direction is in the length direction of the porous tube. The upper end portion of the fan rotation shaft may protrude upward from the upper opening of the perforated tube. This is easier to connect with the rotational force transmission structure. The fan rotation shaft may be long, and a plurality of fans may be arranged in multiple stages at a constant pitch in the length direction of the fan rotation shaft.
The type of water turbine for driving the fan is arbitrary. For example, a propeller turbine, a Berton turbine, a Francis turbine, etc. can be employed in addition to the open top turbine. The length of the water turbine rotating shaft may be horizontal or vertical.
As the rotational force transmission structure, for example, a gear system including a bevel gear, a chain / sprocket system, a belt / pulley system, a link direction, or the like can be employed.

請求項2に記載の発明は、前記複数の外気取込み口は、前記塔ケーシングの外周壁の全域に縦横一定ピッチで形成され、前記多孔筒は前記底板の中央部に吊設され、前記複数の水伝い部材は、前記底板の全域に離間して吊設された請求項1に記載の冷却塔である。   According to a second aspect of the present invention, the plurality of outside air intake ports are formed at a constant vertical and horizontal pitch over the entire outer peripheral wall of the tower casing, and the porous cylinder is suspended from a central portion of the bottom plate. The water transfer member is the cooling tower according to claim 1, wherein the water transfer member is suspended from the entire area of the bottom plate.

請求項2に記載の発明によれば、ファンを作動させると、各外気取込み口を通して、多孔筒の外周壁の全域から塔内空間に外気が取り込まれる。その後、外気は、底板の中央部に吊設された多孔筒に向かって移動する途中、各水伝い部材の外周面を伝い落ちる被冷却水との間でそれぞれ熱交換を行う。これにより、多孔筒を中心にして配された全ての水伝い部材において、この棒を伝い落ちる温水を均一かつ充分に冷却することができる。   According to the second aspect of the present invention, when the fan is operated, the outside air is taken into the space in the tower from the entire outer peripheral wall of the porous tube through each outside air intake port. Thereafter, the outside air exchanges heat with the water to be cooled that flows down the outer peripheral surface of each water transfer member while moving toward the perforated tube suspended in the center of the bottom plate. Thereby, in all the water transfer members arranged around the perforated tube, the hot water flowing down the rod can be uniformly and sufficiently cooled.

請求項1に記載の発明によれば、揚上ポンプによって塔頂部に揚上された被冷却水により、ファン駆動用水車を回転させ、その回転力を、回転力伝達構造体を用いて多孔筒内のファン回転軸に伝達してファンを回転させる。このように構成したため、従来塔の場合に必要であったファン駆動のための電力が不要となり、その結果、ファン駆動用のランニングコストがかからない。
また、ファン駆動用水車を回転させた被冷却水は散水槽が受け、その底板の各散水孔を通して塔内空間に流下した被冷却水は、底板のうち、隣接する散水孔と散水孔との間の部分に吊設された複数の水伝い部材の外周面に沿って伝い落ちる。このとき、ファンの作動により、塔ケーシングの外周壁の各外気取込み口から塔内空間に取り込まれた外気との間で、例えば塔内空間を直接落下する場合に比べて、長時間熱交換を行うことができる。これにより、上述した別の従来塔の充填材ユニットを使用しなくても、被冷却水の冷却効率を高めることができる。
According to the first aspect of the present invention, the fan-driven water turbine is rotated by the water to be cooled that has been raised to the top of the tower by the lift pump, and the rotational force thereof is perforated by using the rotational force transmission structure. The fan is rotated by transmitting to the fan rotation shaft inside. Since it comprised in this way, the electric power for a fan drive required in the case of the conventional tower becomes unnecessary, As a result, the running cost for a fan drive does not start.
In addition, the water to be cooled by rotating the fan-driven water turbine is received by the watering tank, and the water to be cooled flowing down to the space in the tower through each watering hole of the bottom plate is formed between the adjacent watering holes and watering holes in the bottom plate. It moves down along the outer peripheral surfaces of a plurality of water transfer members suspended in the middle. At this time, the operation of the fan makes it possible to exchange heat for a long time between the outside air intakes of the outer wall of the tower casing and the outside air taken into the tower space, for example, compared to when the tower space is dropped directly. It can be carried out. Thereby, even if it does not use the filler unit of another conventional tower mentioned above, the cooling efficiency of to-be-cooled water can be improved.

特に、請求項2に記載の発明によれば、ファンを作動させると、各外気取込み口を通して、多孔筒の外周壁の全域から塔内空間に外気が取り込まれる。その後、外気は、底板の中央部に吊設された多孔筒に向かって移動する途中、各水伝い部材の外周面を伝い落ちる被冷却水との間でそれぞれ熱交換を行う。これにより、多孔筒を中心にして配された全ての水伝い部材において、この棒を伝い落ちる温水を均一かつ充分に冷却することができる。   In particular, according to the second aspect of the present invention, when the fan is operated, the outside air is taken into the space in the tower from the entire outer peripheral wall of the porous tube through each outside air intake port. Thereafter, the outside air exchanges heat with the water to be cooled that flows down the outer peripheral surface of each water transfer member while moving toward the perforated tube suspended in the center of the bottom plate. Thereby, in all the water transfer members arranged around the perforated tube, the hot water flowing down the rod can be uniformly and sufficiently cooled.

この発明の実施例1に係る冷却塔の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the cooling tower which concerns on Example 1 of this invention. この発明の実施例1に係る冷却塔の一部断面図を含む拡大平面図である。It is an enlarged plan view including the partial cross section figure of the cooling tower which concerns on Example 1 of this invention. この発明の実施例1に係る冷却塔の塔頂部の要部拡大縦断面図である。It is a principal part expanded vertical sectional view of the tower top part of the cooling tower which concerns on Example 1 of this invention. この発明の実施例1に係る冷却塔の塔頂部に配置された散水槽の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the watering tank arrange | positioned at the tower top part of the cooling tower which concerns on Example 1 of this invention. この発明の実施例1に係る冷却塔の塔内空間での空気の流れを示す一部拡大正面図である。It is a partially expanded front view which shows the flow of the air in the tower space of the cooling tower which concerns on Example 1 of this invention.

以下、この発明の実施例を具体的に説明する。ここでは、地熱発電プラントの冷却塔について説明する。   Examples of the present invention will be specifically described below. Here, a cooling tower of a geothermal power plant will be described.

図1〜図3中、10はこの発明の実施例1に係る冷却塔で、この冷却塔10は外周壁11に複数の外気取込み口12が形成された外塔ケーシング13と、外塔ケーシング13の塔頂部に温水(被冷却水)を揚上する揚上ポンプPと、外塔ケーシング13の塔頂部に設けられ、かつ揚上された温水を受けるとともに、底板14に離間して形成された複数の散水孔15を通して塔内空間に流下させる散水槽16と、底板14のうちの隣接する散水孔15の間の部分に吊設され、かつ各散水孔15を通した温水を外周面に沿って伝い落とす複数の水伝い部材17と、底板14に、開口する上端部が底板14の上下面を貫通して吊設され、かつ全長にわたって多数の通気孔18が形成された多孔筒19と、多孔筒19の筒内に、多孔筒19の長さ方向に延びたファン回転軸20を中心にして回転自在に収納されたファン21と、散水槽16に設けられ、かつ揚上ポンプPにより揚上された温水により、水車回転軸28を中心にして回転するファン駆動用水車22と、ファン駆動用水車22の水車回転軸28の回転力を、ファン21のファン回転軸20に伝達する回転力伝達構造体23とを備えた、地熱発電プラント用の高所落下方式冷却塔である。   1 to 3, reference numeral 10 denotes a cooling tower according to the first embodiment of the present invention. The cooling tower 10 includes an outer tower casing 13 in which a plurality of outside air intakes 12 are formed on the outer peripheral wall 11, and an outer tower casing 13. The lift pump P that lifts hot water (cooled water) to the top of the tower and the tower top of the outer tower casing 13 receive the lifted hot water and are spaced apart from the bottom plate 14. It is suspended in the part between the watering tank 16 made to flow down to the space in a tower through several watering holes 15, and the adjacent watering holes 15 among the bottom plates 14, and the warm water which passed through each watering hole 15 is followed along an outer peripheral surface. A plurality of water transfer members 17 that pass down, a porous cylinder 19 in which the upper end of the bottom plate 14 is suspended through the upper and lower surfaces of the bottom plate 14 and a plurality of vent holes 18 are formed over the entire length; In the cylinder of the porous cylinder 19, the length direction of the porous cylinder 19 The fan 21 housed rotatably around the extended fan rotation shaft 20 and the hot water pumped by the lifting pump P and rotated by the water pump 16 rotate around the turbine rotation shaft 28. A high place for a geothermal power plant including a fan driving turbine 22 and a rotational force transmission structure 23 that transmits the rotational force of a turbine rotating shaft 28 of the fan driving turbine 22 to the fan rotating shaft 20 of the fan 21. It is a drop type cooling tower.

以下、これらの構成体を具体的に説明する。
外塔ケーシング13は、平面視して一辺の長さが1.5mの正方形で、かつ高さが8mの角筒状の筐体で、地面を掘削して設けたコンクリート製の貯水槽24の中に立設されている。外塔ケーシング13の塔頂部には、揚上ポンプPによって揚上した温水を流下してファン駆動用水車22を回転させる際、温水が塔外へ飛散しないように、平面視して正方形状の遮蔽壁25が立設されている。外塔ケーシング13の外周壁11の全域には、縦横一定ピッチで複数の外気取込み口12が形成されている。
揚上ポンプPは、冷却塔10の近くに設置され、地熱発電プラントの復水器から導出された80℃前後の温水を、揚上管26を介して冷却塔10の塔頂部に揚上する。揚上管26の上端部26aは塔頂部の上方で水平に屈曲し、その開口する先端が、ファン駆動用水車22の直上に配置される。これにより、揚上管26の先端から流れ落ちた温水は、その直下のファン駆動用水車22の各羽根22aに連続的に衝突し、水車回転軸28を中心にして、ファン駆動用水車22を回転させる。
Hereinafter, these components will be specifically described.
The outer casing 13 is a square-shaped casing having a side length of 1.5 m and a height of 8 m in plan view, and is a concrete water tank 24 provided by excavating the ground. It is erected inside. When the hot water pumped up by the lifting pump P is caused to flow down and the fan-driven water turbine 22 is rotated at the top of the outer casing 13, a square shape is obtained in plan view so that the hot water does not scatter outside the tower. A shielding wall 25 is erected. A plurality of outside air intakes 12 are formed in the entire outer peripheral wall 11 of the outer tower casing 13 at a constant vertical and horizontal pitch.
The lifting pump P is installed near the cooling tower 10 and lifts up to about 80 ° C. hot water derived from the condenser of the geothermal power plant to the top of the cooling tower 10 via the lifting pipe 26. . The upper end portion 26a of the lifting pipe 26 is bent horizontally above the tower top portion, and the opening tip thereof is disposed immediately above the fan driving turbine 22. As a result, the hot water that has flowed down from the tip of the lifting pipe 26 continuously collides with each blade 22a of the fan driving turbine 22 directly below it, and rotates the fan driving turbine 22 about the turbine rotating shaft 28. Let

散水槽16は、外塔ケーシング13の塔頂部に搭載された平面視して正方形の水槽で、外塔ケーシング13の上端開口部に平行に横架された一対のH型鋼41により支持されている。散水槽16の底板14の略全域には、直径2cmの散水孔15が縦横一定ピッチでマトリクス状に配設されている。底板14の中央部には、長さ方向を垂直方向に向けた多孔筒19の上端部が固定されている。
各水伝い部材17は長さ方向に直交する断面が半円形の棒材で、底板14の裏面全域において、隣接する散水孔15と散水孔15との間に、各上端を底板14に固定した状態で吊設されている。各水伝い部材17の直径(最大幅)は25mmで、その長さは7m程度である。各水伝い部材17の下端は、貯水槽24の近くに配置されている。
前記多孔筒19は、内径20cm、長さ約7mで、かつその上端部を除く略周壁全域に直径3cmの通気孔18が多数形成されている。これにより、全ての外周壁11の外気取込み口12から塔内空間に取り込まれた外気を、外塔ケーシング13のどの高さ位置からでも多孔筒19に導入することができる。
多孔筒19の外周面のうち、各ファン21の収納領域の直上部分には、円錐台状(略傘状)の水避けガイド部材40が配設されている。
The water sprinkling tank 16 is a square water tank mounted on the top of the outer tower casing 13 in plan view, and is supported by a pair of H-shaped steels 41 that are horizontally mounted parallel to the upper end opening of the outer tower casing 13. . Sprinkling holes 15 having a diameter of 2 cm are arranged in a matrix at a constant vertical and horizontal pitch over substantially the entire area of the bottom plate 14 of the watering tank 16. At the center of the bottom plate 14, the upper end portion of the perforated tube 19 with the length direction oriented in the vertical direction is fixed.
Each water transfer member 17 is a bar having a semicircular cross section perpendicular to the length direction, and the upper ends of the water transfer members 17 are fixed to the bottom plate 14 between the adjacent water spray holes 15 in the entire back surface of the bottom plate 14. It is suspended in a state. Each water transfer member 17 has a diameter (maximum width) of 25 mm and a length of about 7 m. The lower end of each water transfer member 17 is disposed near the water storage tank 24.
The porous cylinder 19 has an inner diameter of 20 cm, a length of about 7 m, and a large number of vent holes 18 having a diameter of 3 cm are formed in the entire area of the peripheral wall excluding its upper end. Thereby, the outside air taken into the tower space from the outside air inlets 12 of all the outer peripheral walls 11 can be introduced into the porous cylinder 19 from any height position of the outer tower casing 13.
A frustoconical (substantially umbrella-shaped) water avoidance guide member 40 is disposed on the outer peripheral surface of the porous cylinder 19 immediately above the storage area of each fan 21.

ファン21はプロペラファンで、多孔筒19の筒内空間に多段配置されている。すなわち、複数のファン21は、多孔筒19の通気孔18が存在しない上端部一帯のみに配置しても、多孔筒19の長さ方向の全長にわたって配置してもよい(ここでは前者)。何れの場合も、対応する長さのファン回転軸20に対して、ファン回転軸20の長さ方向に一定ピッチで複数のファン21が固定されている。これにより、ファン21の作動により発生した負圧力が、多孔筒19の長さ方向の全域まで及ぶ。ファン21のファン回転軸20は、多孔筒19の上端部に十字枠により固定された軸受27に軸支されている。ファン21のファン回転軸20の上端部は、多孔筒19の上側の開口を通過して、ファン駆動用水車22の水車回転軸28付近に配置されている。ファン21のファン回転軸20の上端には、小径な従動側傘歯車29が固定されている。
ファン駆動用水車22は、水車回転軸28が水平な開放型上掛け水車で、散水槽16の一側部の上方に配置されている。水車回転軸28の元部は、散水槽16の一側壁に沿って立設された水車支持台30の上端部に、軸受31を介して、回転自在に片持ちされている。また、水車回転軸28の先端部は、ファン駆動用水車22の中心部を貫通して多孔筒19の上方近くに達している。この水車回転軸28の先端には、前記従動側傘歯車29と噛合する大径な駆動側傘歯車32が固定されている。回転力伝達構造体23は、これらの駆動側傘歯車32および従動側傘歯車29を有している。
The fan 21 is a propeller fan and is arranged in multiple stages in the in-cylinder space of the porous cylinder 19. That is, the plurality of fans 21 may be arranged only in the upper end portion of the porous cylinder 19 where the vent hole 18 does not exist, or may be arranged over the entire length of the porous cylinder 19 (here, the former). In any case, a plurality of fans 21 are fixed at a constant pitch in the length direction of the fan rotation shaft 20 with respect to the corresponding fan rotation shaft 20. As a result, the negative pressure generated by the operation of the fan 21 reaches the entire area of the porous cylinder 19 in the length direction. The fan rotation shaft 20 of the fan 21 is pivotally supported by a bearing 27 fixed to the upper end portion of the porous cylinder 19 by a cross frame. The upper end portion of the fan rotation shaft 20 of the fan 21 passes through the opening on the upper side of the porous cylinder 19 and is disposed in the vicinity of the turbine rotation shaft 28 of the fan driving water turbine 22. A small-diameter driven bevel gear 29 having a small diameter is fixed to the upper end of the fan rotation shaft 20 of the fan 21.
The fan-driven water turbine 22 is an open top-type water turbine in which the water turbine rotating shaft 28 is horizontal, and is disposed above one side of the sprinkler tank 16. A base portion of the water turbine rotating shaft 28 is cantilevered via a bearing 31 at an upper end portion of a water turbine support base 30 erected along one side wall of the water sprinkling tank 16. Further, the tip end portion of the water turbine rotating shaft 28 passes through the central portion of the fan driving water turbine 22 and reaches near the upper portion of the porous tube 19. A large-diameter drive-side bevel gear 32 that meshes with the driven-side bevel gear 29 is fixed to the tip of the water turbine rotating shaft 28. The rotational force transmission structure 23 includes the driving side bevel gear 32 and the driven side bevel gear 29.

次に、図1〜図5を参照して、この発明の実施例1に係る冷却塔10の稼動方法を説明する。
図1〜図3に示すように、この冷却塔10は、地熱発電プラントに配備されている。地熱発電プラントでは、井戸を掘削して、地下のマグマによって加熱された地熱蒸気を地上に導き、この蒸気を作動流体として発電機のタービンを回転させて発電する。その際、タービンから排出されたタービン排気は、高真空状態の復水器に導入され、ここで冷却塔10からの冷却水により冷却され、80℃前後の温水となる。その後、温水は揚上ポンプPにより冷却塔10に圧送される。
Next, with reference to FIGS. 1-5, the operating method of the cooling tower 10 which concerns on Example 1 of this invention is demonstrated.
As shown in FIGS. 1 to 3, the cooling tower 10 is installed in a geothermal power plant. In a geothermal power plant, a well is excavated, geothermal steam heated by underground magma is guided to the ground, and power is generated by rotating a turbine of a generator using this steam as a working fluid. At that time, the turbine exhaust discharged from the turbine is introduced into a condenser in a high vacuum state, where it is cooled by cooling water from the cooling tower 10 and becomes hot water at around 80 ° C. Thereafter, the hot water is pumped to the cooling tower 10 by the lifting pump P.

すなわち、揚上ポンプPにより塔頂部まで揚上された温水は、揚上管26の先端の開口から流下してファン駆動用水車22を回転させる。その回転力は、水車回転軸28から駆動側傘歯車32、従動側傘歯車29を経てファン回転軸20に伝達されてファン21が回転する。これにより、多孔筒19の筒内空間が負圧化し、その影響で外塔ケーシング13の塔内空間が負圧化し、これに伴い、外塔ケーシング13の外周壁11の各外気取込み口12から塔内空間に外気が取り込まれる。このように、揚上ポンプPにより揚上された温水の位置エネルギーを利用してファン21を回転するため、従来塔では必要であったファン駆動用の電力が不要となり、その結果、ファン駆動用のランニングコストがかからない。   That is, the hot water raised to the top of the tower by the lifting pump P flows down from the opening at the tip of the lifting pipe 26 and rotates the fan-driven turbine 22. The rotational force is transmitted from the water turbine rotating shaft 28 to the fan rotating shaft 20 through the driving side bevel gear 32 and the driven side bevel gear 29, and the fan 21 rotates. Thereby, the in-cylinder space of the porous cylinder 19 becomes negative pressure, and as a result, the inner space of the outer tower casing 13 becomes negative pressure, and accordingly, from each outside air intake port 12 of the outer peripheral wall 11 of the outer tower casing 13. Outside air is taken into the tower space. Thus, since the fan 21 is rotated using the potential energy of the hot water raised by the lifting pump P, the electric power for driving the fan, which was necessary in the conventional tower, becomes unnecessary. There is no running cost.

また、ファン駆動用水車22を回転させた後の温水は散水槽16に溜まり、その底板14の各散水孔15の直径が2cmと小さいため、各散水孔15を通して塔内空間に流下した温水は底板14の裏面を伝い、隣接する散水孔15と散水孔15との間の部分に吊設された各水伝い部材17に移る(図4)。その後、温水は各水伝い部材17の外周面に沿ってゆっくりと伝い落ちて行く。このとき、ファン21が作動しているため、外塔ケーシング13の外周壁11の各外気取込み口12から塔内空間に取り込まれた外気と、伝い落ちている温水とが熱交換を行う(図5)。すなわち、温水は、各水伝い部材17の外周面を低速で下方へ移動しながら外気と接触するため、例えば、従来のように温水が、直接、散水孔15から貯水槽24に向かって鉛直に落下する場合に比べて、熱交換の時間が長くなる。これにより、上述した別の従来塔の充填材ユニットを使用しなくても、被冷却水の冷却効率を高めることができる。
その際、多孔筒19の外周面には、各ファン21の収納領域の直上部分に水避けガイド部材40が配設されているため、各散水孔15から落下した温水の飛沫等は、水避けガイド部材40に衝突して多孔筒19から遠ざかる。これにより、温水の飛沫等がファン21の負圧力により多孔筒19に吸引され、ファン21に多量の温水がかかるのを防止できる。水避けガイド部材40は、温水が酸性度が高い温泉水の場合にファン21が錆び易いことから、特に有効となる。
Moreover, since the hot water after rotating the fan driving water wheel 22 is accumulated in the watering tank 16 and the diameter of each watering hole 15 of the bottom plate 14 is as small as 2 cm, the hot water flowing into the tower space through each watering hole 15 is It passes along the back surface of the bottom plate 14 and moves to each water transfer member 17 suspended in a portion between the adjacent water spray holes 15 (FIG. 4). Thereafter, the warm water slowly moves down along the outer peripheral surface of each water transfer member 17. At this time, since the fan 21 is operating, the outside air taken into the space in the tower from each outside air inlet 12 of the outer peripheral wall 11 of the outer tower casing 13 exchanges heat with the hot water that has been transferred down (FIG. 5). That is, since the hot water contacts the outside air while moving downward on the outer peripheral surface of each water transfer member 17 at a low speed, for example, the hot water is directly directed vertically from the water spray hole 15 toward the water storage tank 24 as in the prior art. Compared to dropping, the time for heat exchange becomes longer. Thereby, even if it does not use the filler unit of another conventional tower mentioned above, the cooling efficiency of to-be-cooled water can be improved.
At that time, since the water avoidance guide member 40 is disposed on the outer peripheral surface of the perforated tube 19 in the portion directly above the storage area of each fan 21, the splash of hot water falling from each water spray hole 15 is avoided. It collides with the guide member 40 and moves away from the porous cylinder 19. As a result, it is possible to prevent hot water splashes and the like from being sucked into the porous cylinder 19 by the negative pressure of the fan 21 and a large amount of hot water from being applied to the fan 21. The water avoidance guide member 40 is particularly effective because the hot water is easily rusted when the hot water is hot spring water having high acidity.

さらに、塔ケーシング13の外周壁11の全域に、複数の外気取込み口12を縦横一定ピッチで形成し、底板14の中央部に多孔筒19を吊設し、かつ複数の水伝い部材17を、底板14の全域に離間して吊設するように構成したため、ファン21を作動させると、各外気取込み口12を通して、多孔筒19の外周壁11の全域から塔内空間に外気が取り込められる。その後、外気は、底板14の中央部に吊設された多孔筒19に向かって移動するが、その途中、多孔筒19の周りに配された各水伝い部材17の外周面を伝い落ちる温水との間でそれぞれ熱交換を行う。これにより、多孔筒19を中心にして吊設された全ての水伝い部材17において、この棒を伝い落ちる温水を均一かつ充分に冷却することができる。
熱交換後、40℃前後まで冷却された冷却水(温水)は、各水伝い部材17の下端から貯水槽24に落下していったん貯水され、その後、冷却水として再び復水器に戻されてタービン排気の凝縮に利用される。
Furthermore, a plurality of outside air inlets 12 are formed at a constant vertical and horizontal pitch in the entire outer peripheral wall 11 of the tower casing 13, a porous cylinder 19 is suspended at the center of the bottom plate 14, and a plurality of water transfer members 17 are provided. Since the fan 21 is operated so as to be hung apart from the whole area of the bottom plate 14, outside air can be taken into the space in the tower from the whole area of the outer peripheral wall 11 of the porous cylinder 19 through each outside air inlet 12. Thereafter, the outside air moves toward the porous cylinder 19 suspended in the central portion of the bottom plate 14, and on the way, hot water that flows down the outer peripheral surface of each water transfer member 17 arranged around the porous cylinder 19 and Heat exchange between each. Thereby, in all the water transfer members 17 suspended around the porous cylinder 19, the hot water flowing down the rod can be uniformly and sufficiently cooled.
After the heat exchange, the cooling water (warm water) cooled to around 40 ° C. is dropped into the water storage tank 24 from the lower end of each water transfer member 17 and then temporarily stored, and then returned to the condenser again as cooling water. Used for condensation of turbine exhaust.

この発明は、経済的でかつ被冷却水の外気との熱交換効率も高い冷却塔の技術として有用である。   The present invention is useful as a cooling tower technique that is economical and has high heat exchange efficiency with the outside air of the water to be cooled.

10 冷却塔、
11 外周壁、
12 外気取込み口、
13 塔ケーシング、
14 底板、
15 散水孔、
16 散水槽、
17 水伝い部材、
18 通気孔、
19 多孔筒、
20 ファン回転軸、
21 ファン、
22 ファン駆動用水車、
23 回転力伝達構造体、
28 水車回転軸、
P 揚上ポンプ。
10 Cooling tower,
11 outer wall,
12 Outside air intake,
13 tower casing,
14 Bottom plate,
15 sprinkling holes,
16 Watering tank,
17 Water transport members,
18 vents,
19 perforated tube,
20 Fan rotation axis,
21 fans,
22 Fan-driven water wheel,
23 Rotational force transmission structure,
28 water turbine rotating shaft,
P Lift pump.

この発明は冷却塔、詳しくは塔内空間に空気の上昇気流を発生し、塔頂部から落下する被冷却水と上昇する空気との間で熱交換を行う高所落下方式の冷却塔に関する。   The present invention relates to a cooling tower, and more particularly to a high place dropping type cooling tower that generates an upward air flow in the tower space and exchanges heat between the cooling water falling from the top of the tower and the rising air.

例えば、地熱発電プラントでは、井戸を掘削して、地下のマグマによって加熱された地熱蒸気を地上に導き、この蒸気を作動流体として発電機のタービンを回転させて発電している。タービンから排出された蒸気(タービン排気)は、高真空状態の復水器に導入され、ここで冷却塔からの冷却水により冷却され、80℃前後の温水(被冷却水)となる。その後、温水は循環ポンプ(揚上ポンプ)により冷却塔に圧送され、ここで外気との熱交換により40℃前後に冷却され、冷却水として再び復水器に戻されてタービン排気の凝縮に利用されている。   For example, in a geothermal power generation plant, a well is excavated, geothermal steam heated by underground magma is guided to the ground, and power is generated by rotating a turbine of a generator using this steam as a working fluid. Steam discharged from the turbine (turbine exhaust) is introduced into a condenser in a high vacuum state, where it is cooled by cooling water from the cooling tower and becomes hot water (cooled water) around 80 ° C. The hot water is then pumped to the cooling tower by a circulation pump (lift pump), where it is cooled to around 40 ° C. by heat exchange with the outside air, and returned to the condenser again as cooling water for use in condensing the turbine exhaust. Has been.

このような冷却塔として、従来、例えば特許文献1に開示された高所落下方式のものが知られている。特許文献1の冷却塔は、側壁に空気の吸入部が設けられ、冷却塔の頂部に設置された電動ファンの回転により、吸入部から塔内部空間に外気が吸引される。その後、冷却塔に送られた温水は、塔内空間で上方から散水されて落下しながら、吸入部から取り込まれた外気と熱交換して冷却され、その後、冷却塔の底部の貯水槽から冷却水として回収される。   As such a cooling tower, for example, a high place falling type disclosed in Patent Document 1, for example, is known. The cooling tower of Patent Document 1 is provided with an air suction portion on the side wall, and the outside air is sucked from the suction portion into the tower internal space by the rotation of an electric fan installed at the top of the cooling tower. After that, the hot water sent to the cooling tower is sprinkled from above in the space inside the tower and dropped, cooled by exchanging heat with the outside air taken in from the suction section, and then cooled from the water storage tank at the bottom of the cooling tower. It is recovered as water.

特開平6−137260号公報JP-A-6-137260

しかしながら、特許文献1に開示された冷却塔にあっては、塔頂部の電動ファンを回転させることで、側壁の吸入部から外気を吸引して上昇気流を発生させていた。そのため、冷却塔の稼動中は電動ファンを作動させる電力が必要となり、ランニングコストがかかっていた。
また、工場プラントなどに配備された別の冷却塔として、例えば、塔内空間に、熱交換率を高める充填材ユニットを収納したものが知られている。この冷却塔は、特許文献1のように塔頂部からの温水が塔底部の貯水槽に直接落下するのではなく、温水が塔内空間の途中で充填材ユニットに捕えられ、ここで多数の充填材の表面を伝い落ちながら、外気との熱交換を長時間にわたって可能としたものである。互いの接触時間が長くなることで、熱交換率が高まる。しかしながら、充填材ユニットは充填物の間に異物が詰まり易く、メンテナンスが面倒で、一定期間後は、新品の充填材ユニットと交換しなければならなかった。
However, in the cooling tower disclosed in Patent Document 1, by rotating an electric fan at the top of the tower, outside air is sucked from the suction part on the side wall to generate an updraft. For this reason, electric power for operating the electric fan is required during operation of the cooling tower, and running costs are incurred.
Further, as another cooling tower installed in a factory plant or the like, for example, one in which a filler unit for increasing a heat exchange rate is accommodated in a space in the tower. In this cooling tower, the hot water from the top of the tower does not fall directly into the water tank at the bottom of the tower as in Patent Document 1, but the hot water is caught by the filler unit in the middle of the tower space, It allows heat exchange with the outside air for a long time while passing down the surface of the material. A heat exchange rate increases by the mutual contact time becoming long. However, the filler unit is easily clogged with foreign substances between the fillers, and maintenance is troublesome. After a certain period, the filler unit must be replaced with a new filler unit.

そこで、発明者は鋭意研究の結果、塔頂部にファン駆動用水車を搭載し、これを被冷却水により回転させ、その回転力でファンを回転させるように構成すれば、ファン駆動用のランニングコストが不要になることを知見した。また、塔頂部に、底板に複数の散水孔を配設した散水槽を設けるとともに、この底板の裏面に、散水孔を通過した被冷却水を伝い落とす複数本の水伝い部材を吊設すれば、上述した充填材ユニットを用いなくても、外気と被冷却水との熱交換率を高められることを知見し、この発明を完成させた。   Therefore, as a result of intensive research, the inventor installed a fan-driven water turbine at the top of the tower, rotated this with water to be cooled, and configured to rotate the fan with the rotational force. Has been found to be unnecessary. In addition, a watering tank having a plurality of water spray holes provided on the bottom plate is provided at the top of the tower, and a plurality of water transfer members that carry down the water to be cooled that has passed through the water spray holes are suspended from the back surface of the bottom plate. The inventors have found that the heat exchange rate between the outside air and the water to be cooled can be increased without using the above-described filler unit, and the present invention has been completed.

この発明は、ランニングコストが不要で、かつ熱交換効率が高い冷却塔を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a cooling tower that does not require running cost and has high heat exchange efficiency.

請求項1に記載の発明は、外周壁に複数の外気取込み口が形成された塔ケーシングと、該塔ケーシングの塔頂部にまで被冷却水を揚上する揚上ポンプと、前記塔ケーシングの塔頂部に設けられ、かつ揚上された前記被冷却水を受けるとともに、底板に離間して形成された複数の散水孔を通して前記被冷却水を塔ケーシング内の空間に流下させる散水槽と、この塔ケーシング内の空間にて前記底板のうちの隣接する前記散水孔の間の部分に吊設され、かつ該各散水孔を通した前記被冷却水をその外周面に沿って伝い落とす棒材である複数の水伝い部材と、この塔ケーシング内の空間にて前記底板に、開口する上端部が該底板の上下面を貫通した状態で吊設され、かつ全長にわたって多数の通気孔が形成された多孔筒と、該多孔筒の筒内に一定ピッチで、該多孔筒の長さ方向に延びたファン回転軸を中心にして回転自在に収納された複数のファンと、前記散水槽に設けられ、かつ前記揚上ポンプにより揚上された被冷却水により、水平な水車回転軸を中心にして回転する上掛けファン駆動用水車と、前記水車回転軸の回転力を、前記ファン回転軸に伝達する回転力伝達構造体とを備えた冷却塔である。 The invention according to claim 1 is a tower casing in which a plurality of outside air intake ports are formed on an outer peripheral wall, a lifting pump for raising cooling water to the top of the tower casing, and a tower of the tower casing It provided at the top, and together with the elevating been subjected to the target coolant, a water tank dispersion to flow down the target cooling water in the space in the tower casing through a plurality of water spray holes formed at a distance from each other in the bottom plate, the column A bar that is suspended in a portion of the bottom plate between adjacent watering holes in a space in the casing , and that transfers the water to be cooled through each watering hole along its outer peripheral surface. A plurality of water-conveying members and a porous member in which a plurality of vent holes are formed over the entire length, suspended in the space in the tower casing, with the upper end opened from the bottom plate penetrating the upper and lower surfaces of the bottom plate. a cylindrical, constant peak in the cylinder of the porous tube In Ji, a plurality of fans which are rotatably accommodated around the fan rotation axis extending in the length direction of the porous tube, provided in the diffuser aquarium, and the cooling is elevating by the elevating pump A cooling tower provided with an overlying fan driving water turbine that rotates about a horizontal water turbine rotating shaft by water, and a rotational force transmission structure that transmits the rotational force of the water turbine rotating shaft to the fan rotating shaft. is there.

請求項1に記載の発明によれば、揚上ポンプにより揚上された被冷却水により、塔頂部のファン駆動用水車を回転させ、その水車回転軸の回転力を、回転力伝達構造体を利用して多孔筒内のファン回転軸に伝達することでファンを回転させる。これにより、多孔筒の各通気孔を介して、塔ケーシングの外周壁の各外気取込み口から塔内空間に外気が取り込まれる。このように、揚上ポンプにより揚上された被冷却水の運動エネルギと位置エネルギーとを利用してファンを回転させるように構成したため、従来塔の場合に必要であったファン駆動のための電力を要せず、その結果、ファン駆動用のランニングコストが不要となる。
また、ファン駆動用水車を回転させた被冷却水は散水槽が受け、その底板の各散水孔を通して塔内空間に流下した被冷却水は、底板のうち、隣接する散水孔と散水孔との間の部分に吊設された複数の水伝い部材の外周面に沿って伝い落ちる。このとき、ファンの作動により、塔ケーシングの外周壁の各外気取込み口から塔内空間に取り込まれた外気との間で、例えば塔内空間を直接落下する場合に比べて、長時間熱交換を行うことができる。これにより、上述した別の従来塔の充填材ユニットを使用しなくても、外気と被冷却水との熱交換効率(被冷却水の冷却効率)を高めることができる。
According to the first aspect of the present invention, the fan driving turbine at the top of the tower is rotated by the water to be cooled lifted by the lifting pump, and the rotational force of the rotating shaft of the turbine is transmitted to the rotational force transmitting structure. The fan is rotated by transmitting to the fan rotation shaft in the perforated cylinder. Thereby, outside air is taken in into the space in a tower from each outside air intake port of the outer peripheral wall of a tower casing via each vent of a perforated pipe. As described above, the fan is rotated by using the kinetic energy and the potential energy of the water to be cooled lifted by the lift pump, so that the electric power for driving the fan that has been necessary in the case of the conventional tower is used. As a result, the running cost for driving the fan becomes unnecessary.
In addition, the water to be cooled by rotating the fan-driven water turbine is received by the watering tank, and the water to be cooled flowing down to the space in the tower through each watering hole of the bottom plate is formed between the adjacent watering holes and watering holes in the bottom plate. It moves down along the outer peripheral surfaces of a plurality of water transfer members suspended in the middle. At this time, the operation of the fan makes it possible to exchange heat for a long time between the outside air intakes of the outer wall of the tower casing and the outside air taken into the tower space, for example, compared to when the tower space is dropped directly. It can be carried out. Thereby, even if it does not use the filler unit of another conventional tower mentioned above, the heat exchange efficiency (cooling efficiency of to-be-cooled water) with external air and to-be-cooled water can be improved.

冷却塔としては、例えば、地熱発電プラント、火力発電プラントなどの復水器から排出された温水(被冷却水)を冷却するものを採用することができる。その他、各種の工場プラントに配備された冷却塔を採用することができる。
塔ケーシングの形状は任意である。例えば円筒状、矩形状などを採用することができる。
外気取込み口は、塔ケーシングの外周壁の全域に形成されても、その一部に形成されてもよい。
被冷却水としては、冷却塔が配備される施設に応じたものが採用される。例えば、地熱発電プラントの復水器から排出された温水などである。
揚上ポンプとしては、水の圧送に使用される一般的なポンプを採用することができる。
散水槽の大きさおよび形状は任意である。一般的には、平面視して塔ケーシングの塔頂部と同一の大きさおよび形状である。散水孔の直径は、底板の下面(下側)に吊設される水伝い部材への被冷却水の流動が円滑となる5〜30mmとした方が好ましい。5mm未満では不純物(異物)により散水孔が詰まり易い。また、30mmを超えれば、散水孔を通過した被冷却水が散水槽の底板の裏面を伝って水伝い部材に移動することなく、水流として直下へ落ちてしまう。
As a cooling tower, what cools the warm water (cooled water) discharged | emitted from condensers, such as a geothermal power plant and a thermal power plant, is employable, for example. In addition, cooling towers installed in various factory plants can be employed.
The shape of the tower casing is arbitrary. For example, a cylindrical shape or a rectangular shape can be employed.
The outside air intake port may be formed in the whole area of the outer peripheral wall of the tower casing, or may be formed in a part thereof.
Water to be cooled is selected according to the facility where the cooling tower is installed. For example, hot water discharged from a condenser of a geothermal power plant.
As the lifting pump, a general pump used for pumping water can be adopted.
The size and shape of the watering tank are arbitrary. Generally, it is the same size and shape as the top of the tower casing in plan view. The diameter of the water spray holes is preferably set to 5 to 30 mm so that the flow of the water to be cooled to the water transfer member suspended on the lower surface (lower side) of the bottom plate becomes smooth. If it is less than 5 mm, the watering holes are likely to be clogged with impurities (foreign matter). Moreover, if it exceeds 30 mm, the to-be-cooled water which passed the sprinkling hole will fall to the direct bottom as a water flow, without moving to the water transfer member along the back surface of the bottom plate of a sprinkling tank.

水伝い部材および多孔筒の素材としては、錆びにくいステンレスなどを採用することができる。その他、合成樹脂などでもよい。
水伝い部材としては、例えば、棒材、筒材、板材、ワイヤ、ロープ、紐などを採用することができる。棒材の場合、その長さ方向に直交する断面形状としては、例えば円形、半円形、4分の1円形、楕円形、三角形、四角形(正方形を含む)以上の多角形などを採用することができる。このうち、半円形、4分の1円形、短冊形が好ましい。
水伝い部材および多孔筒の長さは任意である。例えば、塔ケーシングと略同一長さでもよい。
水伝い部材の最大幅は任意である。ただし、20〜40mmが好ましい。
水伝い部材の外周面には、被冷却水の流動性の度合いに応じて、親水性塗膜または非親水性塗膜をコーティングしてもよい。
As the material for the water transfer member and the porous cylinder, it is possible to employ stainless steel that does not easily rust. In addition, a synthetic resin may be used.
As the water transfer member, for example, a bar, a cylinder, a plate, a wire, a rope, a string, or the like can be used. In the case of a bar, as a cross-sectional shape orthogonal to the length direction, for example, a circle, a semicircle, a quarter circle, an ellipse, a triangle, a polygon more than a quadrangle (including a square), and the like can be adopted. it can. Among these, a semicircle, a quarter circle, and a strip shape are preferable.
The lengths of the water transfer member and the porous tube are arbitrary. For example, it may be substantially the same length as the tower casing.
The maximum width of the water transfer member is arbitrary. However, 20-40 mm is preferable.
The outer peripheral surface of the water transfer member may be coated with a hydrophilic coating film or a non-hydrophilic coating film according to the degree of fluidity of the water to be cooled.

多孔筒の外観形状としては、例えば円筒、角筒などを採用することができる。
多孔筒の内径は100mm以上である。100mm未満では、筒内に収納されるファンが小さくなり過ぎてしまい、各外気取込み口から塔内空間に充分に外気を取り込めない。
通気孔の直径は10〜30mmである。10mm未満では吸気不足となり、30mmを超えれば、散水孔を通過して塔内空間に流下した被冷却水の一部が、通気孔を通って多孔筒の中に侵入し易い。
ファンとしては、例えば、各種のプロペラファンを採用することができる。ファンの外径は、多孔筒の内径と略同一とした方が、多孔筒内への外気の吸引力(負圧力)を最大にできて好ましい。
As the external shape of the porous tube, for example, a cylinder, a square tube, or the like can be adopted.
The inner diameter of the porous cylinder is 100 mm or more. If it is less than 100 mm, the fan accommodated in the cylinder becomes too small, and the outside air cannot be sufficiently taken into the space in the tower from each outside air intake port.
The diameter of the vent is 10-30 mm. If it is less than 10 mm, the intake air is insufficient, and if it exceeds 30 mm, part of the water to be cooled that has flowed into the space in the tower through the sprinkling holes easily enters the porous cylinder through the vent holes.
As the fan, for example, various propeller fans can be adopted. It is preferable that the outer diameter of the fan be approximately the same as the inner diameter of the porous cylinder because the suction force (negative pressure) of the outside air into the porous cylinder can be maximized.

多孔筒の筒内におけるファンの設置位置は任意である。例えば、多孔筒の上端部内でも、多孔筒の中間部内でも、多孔筒の下端部内でもよい。
ファン回転軸は、その軸線方向が多孔筒の長さ方向に向けて配置される。ファン回転軸の上端部は、多孔筒の上側の開口から上方へ突出してもよい。この方が、回転力伝達構造体との連結がし易い。ファン回転軸を長尺として、複数のファンをファン回転軸の長さ方向に一定ピッチで多段配置してもよい。
ファン駆動用水車の種類は任意である。例えば、開放型上掛け水車の他、プロペラ水車、ベルトン水車、フランシス水車などを採用することができる。水車回転軸は、その長さ方向が水平でも、垂直でもよい。
回転力伝達構造体としては、例えば傘歯車を含む歯車方式のもの、チェーン・スプロケット方式のもの、ベルト・プーリ方式のもの、リンク方向のものなどを採用することができる。
The installation position of the fan in the cylinder of the porous cylinder is arbitrary. For example, it may be in the upper end of the perforated tube, in the middle of the perforated tube, or in the lower end of the perforated tube.
The fan rotation shaft is arranged such that its axial direction is in the length direction of the porous tube. The upper end portion of the fan rotation shaft may protrude upward from the upper opening of the perforated tube. This is easier to connect with the rotational force transmission structure. The fan rotation shaft may be long, and a plurality of fans may be arranged in multiple stages at a constant pitch in the length direction of the fan rotation shaft.
The type of water turbine for driving the fan is arbitrary. For example, a propeller turbine, a Berton turbine, a Francis turbine, etc. can be employed in addition to the open top turbine. The length of the water turbine rotating shaft may be horizontal or vertical.
As the rotational force transmission structure, for example, a gear system including a bevel gear, a chain / sprocket system, a belt / pulley system, a link direction, or the like can be employed.

請求項2に記載の発明は、前記複数の外気取込み口は、前記塔ケーシングの外周壁の全域に縦横一定ピッチで形成され、前記多孔筒は前記底板の中央部に吊設され、前記複数の水伝い部材は、前記底板の全域に離間して吊設された請求項1に記載の冷却塔である。   According to a second aspect of the present invention, the plurality of outside air intake ports are formed at a constant vertical and horizontal pitch over the entire outer peripheral wall of the tower casing, and the porous cylinder is suspended from a central portion of the bottom plate. The water transfer member is the cooling tower according to claim 1, wherein the water transfer member is suspended from the entire area of the bottom plate.

請求項2に記載の発明によれば、ファンを作動させると、各外気取込み口を通して、多孔筒の外周壁の全域から塔内空間に外気が取り込まれる。その後、外気は、底板の中央部に吊設された多孔筒に向かって移動する途中、各水伝い部材の外周面を伝い落ちる被冷却水との間でそれぞれ熱交換を行う。これにより、多孔筒を中心にして配された全ての水伝い部材において、この棒を伝い落ちる温水を均一かつ充分に冷却することができる。   According to the second aspect of the present invention, when the fan is operated, the outside air is taken into the space in the tower from the entire outer peripheral wall of the porous tube through each outside air intake port. Thereafter, the outside air exchanges heat with the water to be cooled that flows down the outer peripheral surface of each water transfer member while moving toward the perforated tube suspended in the center of the bottom plate. Thereby, in all the water transfer members arranged around the perforated tube, the hot water flowing down the rod can be uniformly and sufficiently cooled.

請求項1に記載の発明によれば、揚上ポンプによって塔頂部に揚上された被冷却水により、ファン駆動用水車を回転させ、その回転力を、回転力伝達構造体を用いて多孔筒内のファン回転軸に伝達してファンを回転させる。このように構成したため、従来塔の場合に必要であったファン駆動のための電力が不要となり、その結果、ファン駆動用のランニングコストがかからない。
また、ファン駆動用水車を回転させた被冷却水は散水槽が受け、その底板の各散水孔を通して塔内空間に流下した被冷却水は、底板のうち、隣接する散水孔と散水孔との間の部分に吊設された複数の水伝い部材の外周面に沿って伝い落ちる。このとき、ファンの作動により、塔ケーシングの外周壁の各外気取込み口から塔内空間に取り込まれた外気との間で、例えば塔内空間を直接落下する場合に比べて、長時間熱交換を行うことができる。これにより、上述した別の従来塔の充填材ユニットを使用しなくても、被冷却水の冷却効率を高めることができる。
According to the first aspect of the present invention, the fan-driven water turbine is rotated by the water to be cooled that has been raised to the top of the tower by the lift pump, and the rotational force thereof is perforated by using the rotational force transmission structure. The fan is rotated by transmitting to the fan rotation shaft inside. Since it comprised in this way, the electric power for a fan drive required in the case of the conventional tower becomes unnecessary, As a result, the running cost for a fan drive does not start.
In addition, the water to be cooled by rotating the fan-driven water turbine is received by the watering tank, and the water to be cooled flowing down to the space in the tower through each watering hole of the bottom plate is formed between the adjacent watering holes and watering holes in the bottom plate. It moves down along the outer peripheral surfaces of a plurality of water transfer members suspended in the middle. At this time, the operation of the fan makes it possible to exchange heat for a long time between the outside air intakes of the outer wall of the tower casing and the outside air taken into the tower space, for example, compared to when the tower space is dropped directly. It can be carried out. Thereby, even if it does not use the filler unit of another conventional tower mentioned above, the cooling efficiency of to-be-cooled water can be improved.

特に、請求項2に記載の発明によれば、ファンを作動させると、各外気取込み口を通して、多孔筒の外周壁の全域から塔内空間に外気が取り込まれる。その後、外気は、底板の中央部に吊設された多孔筒に向かって移動する途中、各水伝い部材の外周面を伝い落ちる被冷却水との間でそれぞれ熱交換を行う。これにより、多孔筒を中心にして配された全ての水伝い部材において、この棒を伝い落ちる温水を均一かつ充分に冷却することができる。   In particular, according to the second aspect of the present invention, when the fan is operated, the outside air is taken into the space in the tower from the entire outer peripheral wall of the porous tube through each outside air intake port. Thereafter, the outside air exchanges heat with the water to be cooled that flows down the outer peripheral surface of each water transfer member while moving toward the perforated tube suspended in the center of the bottom plate. Thereby, in all the water transfer members arranged around the perforated tube, the hot water flowing down the rod can be uniformly and sufficiently cooled.

この発明の実施例1に係る冷却塔の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the cooling tower which concerns on Example 1 of this invention. この発明の実施例1に係る冷却塔の一部断面図を含む拡大平面図である。It is an enlarged plan view including the partial cross section figure of the cooling tower which concerns on Example 1 of this invention. この発明の実施例1に係る冷却塔の塔頂部の要部拡大縦断面図である。It is a principal part expanded vertical sectional view of the tower top part of the cooling tower which concerns on Example 1 of this invention. この発明の実施例1に係る冷却塔の塔頂部に配置された散水槽の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the watering tank arrange | positioned at the tower top part of the cooling tower which concerns on Example 1 of this invention. この発明の実施例1に係る冷却塔の塔内空間での空気の流れを示す一部拡大正面図である。It is a partially expanded front view which shows the flow of the air in the tower space of the cooling tower which concerns on Example 1 of this invention.

以下、この発明の実施例を具体的に説明する。ここでは、地熱発電プラントの冷却塔について説明する。   Examples of the present invention will be specifically described below. Here, a cooling tower of a geothermal power plant will be described.

図1〜図3中、10はこの発明の実施例1に係る冷却塔で、この冷却塔10は外周壁11に複数の外気取込み口12が形成された外塔ケーシング13と、外塔ケーシング13の塔頂部に温水(被冷却水)を揚上する揚上ポンプPと、外塔ケーシング13の塔頂部に設けられ、かつ揚上された温水を受けるとともに、底板14に離間して形成された複数の散水孔15を通して塔内空間に流下させる散水槽16と、底板14のうちの隣接する散水孔15の間の部分に吊設され、かつ各散水孔15を通した温水を外周面に沿って伝い落とす複数の水伝い部材17と、底板14に、開口する上端部が底板14の上下面を貫通して吊設され、かつ全長にわたって多数の通気孔18が形成された多孔筒19と、多孔筒19の筒内に、多孔筒19の長さ方向に延びたファン回転軸20を中心にして回転自在に収納されたファン21と、散水槽16に設けられ、かつ揚上ポンプPにより揚上された温水により、水車回転軸28を中心にして回転するファン駆動用水車22と、ファン駆動用水車22の水車回転軸28の回転力を、ファン21のファン回転軸20に伝達する回転力伝達構造体23とを備えた、地熱発電プラント用の高所落下方式冷却塔である。   1 to 3, reference numeral 10 denotes a cooling tower according to the first embodiment of the present invention. The cooling tower 10 includes an outer tower casing 13 in which a plurality of outside air intakes 12 are formed on the outer peripheral wall 11, and an outer tower casing 13. The lift pump P that lifts hot water (cooled water) to the top of the tower and the tower top of the outer tower casing 13 receive the lifted hot water and are spaced apart from the bottom plate 14. It is suspended in the part between the watering tank 16 made to flow down to the space in a tower through several watering holes 15, and the adjacent watering holes 15 among the bottom plates 14, and the warm water which passed through each watering hole 15 is followed along an outer peripheral surface. A plurality of water transfer members 17 that pass down, a porous cylinder 19 in which the upper end of the bottom plate 14 is suspended through the upper and lower surfaces of the bottom plate 14 and a plurality of vent holes 18 are formed over the entire length; In the cylinder of the porous cylinder 19, the length direction of the porous cylinder 19 The fan 21 housed rotatably around the extended fan rotation shaft 20 and the hot water pumped by the lifting pump P and rotated by the water pump 16 rotate around the turbine rotation shaft 28. A high place for a geothermal power plant including a fan driving turbine 22 and a rotational force transmission structure 23 that transmits the rotational force of a turbine rotating shaft 28 of the fan driving turbine 22 to the fan rotating shaft 20 of the fan 21. It is a drop type cooling tower.

以下、これらの構成体を具体的に説明する。
外塔ケーシング13は、平面視して一辺の長さが1.5mの正方形で、かつ高さが8mの角筒状の筐体で、地面を掘削して設けたコンクリート製の貯水槽24の中に立設されている。外塔ケーシング13の塔頂部には、揚上ポンプPによって揚上した温水を流下してファン駆動用水車22を回転させる際、温水が塔外へ飛散しないように、平面視して正方形状の遮蔽壁25が立設されている。外塔ケーシング13の外周壁11の全域には、縦横一定ピッチで複数の外気取込み口12が形成されている。
揚上ポンプPは、冷却塔10の近くに設置され、地熱発電プラントの復水器から導出された80℃前後の温水を、揚上管26を介して冷却塔10の塔頂部に揚上する。揚上管26の上端部26aは塔頂部の上方で水平に屈曲し、その開口する先端が、ファン駆動用水車22の直上に配置される。これにより、揚上管26の先端から流れ落ちた温水は、その直下のファン駆動用水車22の各羽根22aに連続的に衝突し、水車回転軸28を中心にして、ファン駆動用水車22を回転させる。
Hereinafter, these components will be specifically described.
The outer casing 13 is a square-shaped casing having a side length of 1.5 m and a height of 8 m in plan view, and is a concrete water tank 24 provided by excavating the ground. It is erected inside. When the hot water pumped up by the lifting pump P is caused to flow down and the fan-driven water turbine 22 is rotated at the top of the outer casing 13, a square shape is obtained in plan view so that the hot water does not scatter outside the tower. A shielding wall 25 is erected. A plurality of outside air intakes 12 are formed in the entire outer peripheral wall 11 of the outer tower casing 13 at a constant vertical and horizontal pitch.
The lifting pump P is installed near the cooling tower 10 and lifts up to about 80 ° C. hot water derived from the condenser of the geothermal power plant to the top of the cooling tower 10 via the lifting pipe 26. . The upper end portion 26a of the lifting pipe 26 is bent horizontally above the tower top portion, and the opening tip thereof is disposed immediately above the fan driving turbine 22. As a result, the hot water that has flowed down from the tip of the lifting pipe 26 continuously collides with each blade 22a of the fan driving turbine 22 directly below it, and rotates the fan driving turbine 22 about the turbine rotating shaft 28. Let

散水槽16は、外塔ケーシング13の塔頂部に搭載された平面視して正方形の水槽で、外塔ケーシング13の上端開口部に平行に横架された一対のH型鋼41により支持されている。散水槽16の底板14の略全域には、直径2cmの散水孔15が縦横一定ピッチでマトリクス状に配設されている。底板14の中央部には、長さ方向を垂直方向に向けた多孔筒19の上端部が固定されている。
各水伝い部材17は長さ方向に直交する断面が半円形の棒材で、底板14の裏面全域において、隣接する散水孔15と散水孔15との間に、各上端を底板14に固定した状態で吊設されている。各水伝い部材17の直径(最大幅)は25mmで、その長さは7m程度である。各水伝い部材17の下端は、貯水槽24の近くに配置されている。
前記多孔筒19は、内径20cm、長さ約7mで、かつその上端部を除く略周壁全域に直径3cmの通気孔18が多数形成されている。これにより、全ての外周壁11の外気取込み口12から塔内空間に取り込まれた外気を、外塔ケーシング13のどの高さ位置からでも多孔筒19に導入することができる。
多孔筒19の外周面のうち、各ファン21の収納領域の直上部分には、円錐台状(略傘状)の水避けガイド部材40が配設されている。
The water sprinkling tank 16 is a square water tank mounted on the top of the outer tower casing 13 in plan view, and is supported by a pair of H-shaped steels 41 that are horizontally mounted parallel to the upper end opening of the outer tower casing 13. . Sprinkling holes 15 having a diameter of 2 cm are arranged in a matrix at a constant vertical and horizontal pitch over substantially the entire area of the bottom plate 14 of the watering tank 16. At the center of the bottom plate 14, the upper end portion of the perforated tube 19 with the length direction oriented in the vertical direction is fixed.
Each water transfer member 17 is a bar having a semicircular cross section perpendicular to the length direction, and the upper ends of the water transfer members 17 are fixed to the bottom plate 14 between the adjacent water spray holes 15 in the entire back surface of the bottom plate 14. It is suspended in a state. Each water transfer member 17 has a diameter (maximum width) of 25 mm and a length of about 7 m. The lower end of each water transfer member 17 is disposed near the water storage tank 24.
The porous cylinder 19 has an inner diameter of 20 cm, a length of about 7 m, and a large number of vent holes 18 having a diameter of 3 cm are formed in the entire area of the peripheral wall excluding its upper end. Thereby, the outside air taken into the tower space from the outside air inlets 12 of all the outer peripheral walls 11 can be introduced into the porous cylinder 19 from any height position of the outer tower casing 13.
A frustoconical (substantially umbrella-shaped) water avoidance guide member 40 is disposed on the outer peripheral surface of the porous cylinder 19 immediately above the storage area of each fan 21.

ファン21はプロペラファンで、多孔筒19の筒内空間に多段配置されている。すなわち、複数のファン21は、多孔筒19の通気孔18が存在しない上端部一帯のみに配置しても、多孔筒19の長さ方向の全長にわたって配置してもよい(ここでは前者)。何れの場合も、対応する長さのファン回転軸20に対して、ファン回転軸20の長さ方向に一定ピッチで複数のファン21が固定されている。これにより、ファン21の作動により発生した負圧力が、多孔筒19の長さ方向の全域まで及ぶ。ファン21のファン回転軸20は、多孔筒19の上端部に十字枠により固定された軸受27に軸支されている。ファン21のファン回転軸20の上端部は、多孔筒19の上側の開口を通過して、ファン駆動用水車22の水車回転軸28付近に配置されている。ファン21のファン回転軸20の上端には、小径な従動側傘歯車29が固定されている。
ファン駆動用水車22は、水車回転軸28が水平な開放型上掛け水車で、散水槽16の一側部の上方に配置されている。水車回転軸28の元部は、散水槽16の一側壁に沿って立設された水車支持台30の上端部に、軸受31を介して、回転自在に片持ちされている。また、水車回転軸28の先端部は、ファン駆動用水車22の中心部を貫通して多孔筒19の上方近くに達している。この水車回転軸28の先端には、前記従動側傘歯車29と噛合する大径な駆動側傘歯車32が固定されている。回転力伝達構造体23は、これらの駆動側傘歯車32および従動側傘歯車29を有している。
The fan 21 is a propeller fan and is arranged in multiple stages in the in-cylinder space of the porous cylinder 19. That is, the plurality of fans 21 may be arranged only in the upper end portion of the porous cylinder 19 where the vent hole 18 does not exist, or may be arranged over the entire length of the porous cylinder 19 (here, the former). In any case, a plurality of fans 21 are fixed at a constant pitch in the length direction of the fan rotation shaft 20 with respect to the corresponding fan rotation shaft 20. As a result, the negative pressure generated by the operation of the fan 21 reaches the entire area of the porous cylinder 19 in the length direction. The fan rotation shaft 20 of the fan 21 is pivotally supported by a bearing 27 fixed to the upper end portion of the porous cylinder 19 by a cross frame. The upper end portion of the fan rotation shaft 20 of the fan 21 passes through the opening on the upper side of the porous cylinder 19 and is disposed in the vicinity of the turbine rotation shaft 28 of the fan driving water turbine 22. A small-diameter driven bevel gear 29 having a small diameter is fixed to the upper end of the fan rotation shaft 20 of the fan 21.
The fan-driven water turbine 22 is an open top-type water turbine in which the water turbine rotating shaft 28 is horizontal, and is disposed above one side of the sprinkler tank 16. A base portion of the water turbine rotating shaft 28 is cantilevered via a bearing 31 at an upper end portion of a water turbine support base 30 erected along one side wall of the water sprinkling tank 16. Further, the tip end portion of the water turbine rotating shaft 28 passes through the central portion of the fan driving water turbine 22 and reaches near the upper portion of the porous tube 19. A large-diameter drive-side bevel gear 32 that meshes with the driven-side bevel gear 29 is fixed to the tip of the water turbine rotating shaft 28. The rotational force transmission structure 23 includes the driving side bevel gear 32 and the driven side bevel gear 29.

次に、図1〜図5を参照して、この発明の実施例1に係る冷却塔10の稼動方法を説明する。
図1〜図3に示すように、この冷却塔10は、地熱発電プラントに配備されている。地熱発電プラントでは、井戸を掘削して、地下のマグマによって加熱された地熱蒸気を地上に導き、この蒸気を作動流体として発電機のタービンを回転させて発電する。その際、タービンから排出されたタービン排気は、高真空状態の復水器に導入され、ここで冷却塔10からの冷却水により冷却され、80℃前後の温水となる。その後、温水は揚上ポンプPにより冷却塔10に圧送される。
Next, with reference to FIGS. 1-5, the operating method of the cooling tower 10 which concerns on Example 1 of this invention is demonstrated.
As shown in FIGS. 1 to 3, the cooling tower 10 is installed in a geothermal power plant. In a geothermal power plant, a well is excavated, geothermal steam heated by underground magma is guided to the ground, and power is generated by rotating a turbine of a generator using this steam as a working fluid. At that time, the turbine exhaust discharged from the turbine is introduced into a condenser in a high vacuum state, where it is cooled by cooling water from the cooling tower 10 and becomes hot water at around 80 ° C. Thereafter, the hot water is pumped to the cooling tower 10 by the lifting pump P.

すなわち、揚上ポンプPにより塔頂部まで揚上された温水は、揚上管26の先端の開口から流下してファン駆動用水車22を回転させる。その回転力は、水車回転軸28から駆動側傘歯車32、従動側傘歯車29を経てファン回転軸20に伝達されてファン21が回転する。これにより、多孔筒19の筒内空間が負圧化し、その影響で外塔ケーシング13の塔内空間が負圧化し、これに伴い、外塔ケーシング13の外周壁11の各外気取込み口12から塔内空間に外気が取り込まれる。このように、揚上ポンプPにより揚上された温水の位置エネルギーを利用してファン21を回転するため、従来塔では必要であったファン駆動用の電力が不要となり、その結果、ファン駆動用のランニングコストがかからない。   That is, the hot water raised to the top of the tower by the lifting pump P flows down from the opening at the tip of the lifting pipe 26 and rotates the fan-driven turbine 22. The rotational force is transmitted from the water turbine rotating shaft 28 to the fan rotating shaft 20 through the driving side bevel gear 32 and the driven side bevel gear 29, and the fan 21 rotates. Thereby, the in-cylinder space of the porous cylinder 19 becomes negative pressure, and as a result, the inner space of the outer tower casing 13 becomes negative pressure, and accordingly, from each outside air intake port 12 of the outer peripheral wall 11 of the outer tower casing 13. Outside air is taken into the tower space. Thus, since the fan 21 is rotated using the potential energy of the hot water raised by the lifting pump P, the electric power for driving the fan, which was necessary in the conventional tower, becomes unnecessary. There is no running cost.

また、ファン駆動用水車22を回転させた後の温水は散水槽16に溜まり、その底板14の各散水孔15の直径が2cmと小さいため、各散水孔15を通して塔内空間に流下した温水は底板14の裏面を伝い、隣接する散水孔15と散水孔15との間の部分に吊設された各水伝い部材17に移る(図4)。その後、温水は各水伝い部材17の外周面に沿ってゆっくりと伝い落ちて行く。このとき、ファン21が作動しているため、外塔ケーシング13の外周壁11の各外気取込み口12から塔内空間に取り込まれた外気と、伝い落ちている温水とが熱交換を行う(図5)。すなわち、温水は、各水伝い部材17の外周面を低速で下方へ移動しながら外気と接触するため、例えば、従来のように温水が、直接、散水孔15から貯水槽24に向かって鉛直に落下する場合に比べて、熱交換の時間が長くなる。これにより、上述した別の従来塔の充填材ユニットを使用しなくても、被冷却水の冷却効率を高めることができる。
その際、多孔筒19の外周面には、各ファン21の収納領域の直上部分に水避けガイド部材40が配設されているため、各散水孔15から落下した温水の飛沫等は、水避けガイド部材40に衝突して多孔筒19から遠ざかる。これにより、温水の飛沫等がファン21の負圧力により多孔筒19に吸引され、ファン21に多量の温水がかかるのを防止できる。水避けガイド部材40は、温水が酸性度が高い温泉水の場合にファン21が錆び易いことから、特に有効となる。
Moreover, since the hot water after rotating the fan driving water wheel 22 is accumulated in the watering tank 16 and the diameter of each watering hole 15 of the bottom plate 14 is as small as 2 cm, the hot water flowing into the tower space through each watering hole 15 is It passes along the back surface of the bottom plate 14 and moves to each water transfer member 17 suspended in a portion between the adjacent water spray holes 15 (FIG. 4). Thereafter, the warm water slowly moves down along the outer peripheral surface of each water transfer member 17. At this time, since the fan 21 is operating, the outside air taken into the space in the tower from each outside air inlet 12 of the outer peripheral wall 11 of the outer tower casing 13 exchanges heat with the hot water that has been transferred down (FIG. 5). That is, since the hot water contacts the outside air while moving downward on the outer peripheral surface of each water transfer member 17 at a low speed, for example, the hot water is directly directed vertically from the water spray hole 15 toward the water storage tank 24 as in the prior art. Compared to dropping, the time for heat exchange becomes longer. Thereby, even if it does not use the filler unit of another conventional tower mentioned above, the cooling efficiency of to-be-cooled water can be improved.
At that time, since the water avoidance guide member 40 is disposed on the outer peripheral surface of the perforated tube 19 in the portion directly above the storage area of each fan 21, the splash of hot water falling from each water spray hole 15 is avoided. It collides with the guide member 40 and moves away from the porous cylinder 19. As a result, it is possible to prevent hot water splashes and the like from being sucked into the porous cylinder 19 by the negative pressure of the fan 21 and a large amount of hot water from being applied to the fan 21. The water avoidance guide member 40 is particularly effective because the hot water is easily rusted when the hot water is hot spring water having high acidity.

さらに、塔ケーシング13の外周壁11の全域に、複数の外気取込み口12を縦横一定ピッチで形成し、底板14の中央部に多孔筒19を吊設し、かつ複数の水伝い部材17を、底板14の全域に離間して吊設するように構成したため、ファン21を作動させると、各外気取込み口12を通して、多孔筒19の外周壁11の全域から塔内空間に外気が取り込められる。その後、外気は、底板14の中央部に吊設された多孔筒19に向かって移動するが、その途中、多孔筒19の周りに配された各水伝い部材17の外周面を伝い落ちる温水との間でそれぞれ熱交換を行う。これにより、多孔筒19を中心にして吊設された全ての水伝い部材17において、この棒を伝い落ちる温水を均一かつ充分に冷却することができる。
熱交換後、40℃前後まで冷却された冷却水(温水)は、各水伝い部材17の下端から貯水槽24に落下していったん貯水され、その後、冷却水として再び復水器に戻されてタービン排気の凝縮に利用される。
Furthermore, a plurality of outside air inlets 12 are formed at a constant vertical and horizontal pitch in the entire outer peripheral wall 11 of the tower casing 13, a porous cylinder 19 is suspended at the center of the bottom plate 14, and a plurality of water transfer members 17 are provided. Since the fan 21 is operated so as to be hung apart from the whole area of the bottom plate 14, outside air can be taken into the space in the tower from the whole area of the outer peripheral wall 11 of the porous cylinder 19 through each outside air inlet 12. Thereafter, the outside air moves toward the porous cylinder 19 suspended in the central portion of the bottom plate 14, and on the way, hot water that flows down the outer peripheral surface of each water transfer member 17 arranged around the porous cylinder 19 and Heat exchange between each. Thereby, in all the water transfer members 17 suspended around the porous cylinder 19, the hot water flowing down the rod can be uniformly and sufficiently cooled.
After the heat exchange, the cooling water (warm water) cooled to around 40 ° C. is dropped into the water storage tank 24 from the lower end of each water transfer member 17 and then temporarily stored, and then returned to the condenser again as cooling water. Used for condensation of turbine exhaust.

この発明は、経済的でかつ被冷却水の外気との熱交換効率も高い冷却塔の技術として有用である。   The present invention is useful as a cooling tower technique that is economical and has high heat exchange efficiency with the outside air of the water to be cooled.

10 冷却塔、
11 外周壁、
12 外気取込み口、
13 塔ケーシング、
14 底板、
15 散水孔、
16 散水槽、
17 水伝い部材、
18 通気孔、
19 多孔筒、
20 ファン回転軸、
21 ファン、
22 ファン駆動用水車、
23 回転力伝達構造体、
28 水車回転軸、
P 揚上ポンプ。
10 Cooling tower,
11 outer wall,
12 Outside air intake,
13 tower casing,
14 Bottom plate,
15 sprinkling holes,
16 Watering tank,
17 Water transport members,
18 vents,
19 perforated tube,
20 Fan rotation axis,
21 fans,
22 Fan-driven water wheel,
23 Rotational force transmission structure,
28 water turbine rotating shaft,
P Lift pump.

Claims (2)

外周壁に複数の外気取込み口が形成された塔ケーシングと、
該塔ケーシングの塔頂部に被冷却水を揚上する揚上ポンプと、
前記塔ケーシングの塔頂部に設けられ、かつ揚上された前記被冷却水を受けるとともに、底板に離間して形成された複数の散水孔を通して前記被冷却水を塔内空間に流下させる散水槽と、
前記底板のうちの隣接する前記散水孔の間の部分に吊設され、かつ該各散水孔を通した前記被冷却水を外周面に沿って伝い落とす複数の水伝い部材と、
前記底板に、開口する上端部が該底板の上下面を貫通した状態で吊設され、かつ全長にわたって多数の通気孔が形成された多孔筒と、
該多孔筒の筒内に、該多孔筒の長さ方向に延びたファン回転軸を中心にして回転自在に収納されたファンと、
前記散水槽に設けられ、かつ前記揚上ポンプにより揚上された被冷却水により、水車回転軸を中心にして回転するファン駆動用水車と、
前記水車回転軸の回転力を、前記ファン回転軸に伝達する回転力伝達構造体とを備えた冷却塔。
A tower casing in which a plurality of outside air intakes are formed on the outer peripheral wall;
A lifting pump for lifting cooling water to the top of the tower casing;
A sprinkler tank that is provided at the top of the tower casing and that receives the water to be cooled and that causes the water to be cooled to flow into a space in the tower through a plurality of sprinkling holes formed apart from the bottom plate; ,
A plurality of water transfer members that are suspended in a portion of the bottom plate between adjacent water sprinkling holes, and that transfer the water to be cooled through the water sprinkling holes along an outer peripheral surface;
The bottom plate is suspended in a state where the upper end portion that opens through the top and bottom surfaces of the bottom plate, and a plurality of vent holes are formed over the entire length, and
A fan housed in the perforated cylinder so as to be rotatable about a fan rotation axis extending in the length direction of the perforated cylinder;
A fan-driven water turbine that rotates about a water turbine rotating shaft by water to be cooled provided in the watering tank and lifted by the lifting pump;
The cooling tower provided with the rotational force transmission structure which transmits the rotational force of the said water turbine rotating shaft to the said fan rotating shaft.
前記複数の外気取込み口は、前記塔ケーシングの外周壁の全域に縦横一定ピッチで形成され、
前記多孔筒は前記底板の中央部に吊設され、
前記複数の水伝い部材は、前記底板の全域に離間して吊設された請求項1に記載の冷却塔。
The plurality of outside air intakes are formed at a constant vertical and horizontal pitch throughout the outer peripheral wall of the tower casing.
The perforated tube is hung at the center of the bottom plate,
The cooling tower according to claim 1, wherein the plurality of water transfer members are hung apart from each other across the bottom plate.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104315877A (en) * 2014-09-25 2015-01-28 刘忆 Cooling device realizing combination of ventilation, spraying and water-power complementation
KR20160074733A (en) * 2014-12-17 2016-06-29 주식회사오티티 Cooling tower with energy reducing
CN109506489A (en) * 2018-11-26 2019-03-22 中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司 A kind of air-guiding high position receipts water cooling tower
CN114353553A (en) * 2021-12-03 2022-04-15 上海宝协新能源科技有限公司 Energy feedback system and method using cooling water tower

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05322483A (en) * 1992-05-20 1993-12-07 Kamimura Seisakusho:Yugen Cooling tower
JPH08219684A (en) * 1995-02-14 1996-08-30 Osaka Gas Co Ltd Sprinkling device for cooling tower
JPH10141871A (en) * 1996-11-07 1998-05-29 Shinko Pantec Co Ltd Cooling tower and hot water distribution vessel and filler block
JPH10325696A (en) * 1997-05-26 1998-12-08 Mitsubishi Plastics Ind Ltd Cross flow type heat exchanging tower
JP2003314972A (en) * 2002-04-23 2003-11-06 Shin Nippon Reiki Kk Cooling tower
JP2004108667A (en) * 2002-09-19 2004-04-08 Mitsubishi Plastics Ind Ltd Louver support for cooling tower and louver mounting structural body
JP2011122745A (en) * 2009-12-08 2011-06-23 Gyohai O Double impeller power type cooling tower water turbine and cooling tower
JP2011202827A (en) * 2010-03-24 2011-10-13 Aquas Corp Medication injection device for cooling tower
US20130000866A1 (en) * 2009-04-16 2013-01-03 Vincent Wiltz Energy Efficient Cooling Tower System Utilizing Auxiliary Cooling Tower

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05322483A (en) * 1992-05-20 1993-12-07 Kamimura Seisakusho:Yugen Cooling tower
JPH08219684A (en) * 1995-02-14 1996-08-30 Osaka Gas Co Ltd Sprinkling device for cooling tower
JPH10141871A (en) * 1996-11-07 1998-05-29 Shinko Pantec Co Ltd Cooling tower and hot water distribution vessel and filler block
JPH10325696A (en) * 1997-05-26 1998-12-08 Mitsubishi Plastics Ind Ltd Cross flow type heat exchanging tower
JP2003314972A (en) * 2002-04-23 2003-11-06 Shin Nippon Reiki Kk Cooling tower
JP2004108667A (en) * 2002-09-19 2004-04-08 Mitsubishi Plastics Ind Ltd Louver support for cooling tower and louver mounting structural body
US20130000866A1 (en) * 2009-04-16 2013-01-03 Vincent Wiltz Energy Efficient Cooling Tower System Utilizing Auxiliary Cooling Tower
JP2011122745A (en) * 2009-12-08 2011-06-23 Gyohai O Double impeller power type cooling tower water turbine and cooling tower
JP2011202827A (en) * 2010-03-24 2011-10-13 Aquas Corp Medication injection device for cooling tower

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104315877A (en) * 2014-09-25 2015-01-28 刘忆 Cooling device realizing combination of ventilation, spraying and water-power complementation
KR20160074733A (en) * 2014-12-17 2016-06-29 주식회사오티티 Cooling tower with energy reducing
KR101703085B1 (en) 2014-12-17 2017-02-23 주식회사오티티 Cooling tower with energy reducing
CN109506489A (en) * 2018-11-26 2019-03-22 中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司 A kind of air-guiding high position receipts water cooling tower
CN109506489B (en) * 2018-11-26 2024-02-06 中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司 Air guide type high-level water receiving cooling tower
CN114353553A (en) * 2021-12-03 2022-04-15 上海宝协新能源科技有限公司 Energy feedback system and method using cooling water tower
CN114353553B (en) * 2021-12-03 2023-12-19 上海宝协新能源科技有限公司 Energy feedback system and method using cooling water tower

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