JP2016539302A - 集水樋組立体 - Google Patents

Abstract

複数の細長の樋と対応する傾斜した捕捉板とを備え、各捕捉板がそれに接触する液体をその前面上で受けかつ該液体を対応する細長の樋中に方向づけるように配置された、冷却塔、凝縮器またはデフレグメータのための集液樋組立体を提供する。各捕捉板はその後面に、上部領域から下に向かって延設された略直立した偏向板を有し、使用時に、それに接触する液滴を受け、その液体を隣接する樋または捕捉板の中または表面上に方向づける。

Description

本発明は、冷却される水が表面を流れる充填材を有する冷却塔などの空冷式熱交換器、ならびに凝縮器およびデフレグメータ等の中にあるような散水される管束を有して管までまたは管から熱を伝達する熱交換器中で用いられる集水樋組立体に関する。

集水樋組立体は、熱交換器工業において、冷却塔充填材の底部からまたは熱交換器管束から落ちる水を収集および除去するための向流型冷却塔中で用いられる。

強制通風冷却塔は、冷却塔または他の水冷施設の充填材から落ちる水を収集し効果的な方法で水をリサイクルまたは処理することを可能にするために、集水樋組立体を必要とする。

集水樋は、強制通風冷却塔、ポンプ能力を低減するために降水域を縮小した冷却塔、向流型冷却塔充填材試験施設および散水蒸発式熱交換器の中で、冷却塔充填材または熱交換器管束の基部から滴り落ちる水をこれら冷却塔充填材または熱交換器管束に垂直に通して収集および除去するために用いられる。

水の効果的な回収により、熱交換施設を通る空気流を形成するファンおよび駆動部の損傷および保守の低減もなされる。

水の回収が不十分な場合、動力消費および水流出が増加する結果となることもあり、水の汚染物質によって環境に負の影響を与える。

多くの異なる集水組立体が開発されているが、それらのいくつかは、かなり複雑な外形を有している。これらのいくつかは、上方に流れる空気の圧力低下を過度に増大し、空気の流れを引き起こす一つ以上のファンによって消費される動力を増大する。

ある種の集水組立体は、冷却塔の充填材または管束の下方で一方向に延在する複数の平行な樋を有するとともに、上方に傾斜した捕捉板を備えている。捕捉板の下縁部は、捕捉板上に落ちる水を対応する樋に送給するように配置されている。これらの樋および捕捉板は、場合によって前記充填材または管束の下方の範囲全体を実質的に覆うように拡がって配置され、充填材または管束から滴る全ての水が捕捉板上にまたは直接樋中に落ちるようになっている。米国特許第４，５２１，３５０号明細書には、そのような配置が記載されている。

この配置の困難な点は、捕捉板上に落ちる水滴が飛び散る傾向にあり、それによる飛沫の少なくとも一部は樋同士の間に入り、樋および捕捉板組立体が捕らえ損ねる。これにより、少なくともある場合においては、集水樋および捕捉板の第一の層の下方に第二の層が位置することとなる。

冷却塔充填材試験施設に設置された２層の樋を備える既存の集水樋組立体に対して行われた測定によると、水の約１０％が樋の第一の層を通過することが示された。

湿式蒸発冷却モードで運転されている蒸気凝縮設備において用いられる形式のデフレグメータにおいては、流出水を捕集しかつ過剰な散水をリサイクルできるようにするために、管束の下方に集水樋組立体が設けられていることがある。

上述の課題のいくつかを少なくともある程度まで緩和する集水樋組立体が求められている。

米国特許第４，５２１，３５０号明細書

本発明の一態様によれば、複数の細長の樋と対応する傾斜した捕捉板とを備え、各該捕捉板がそれに接触する液体をその前面上で受けかつ該液体を対応する細長の前記樋中に方向づけるように配置された集液樋組立体であって、各前記捕捉板がその後面に、上部領域から下に向かって延在する略直立した偏向板を有し、使用時に、それに接触する液滴を受け、該液体を隣接する前記樋または該捕捉板の中または表面上に方向づける集液樋組立体が提供される。

本発明の更なる特徴は、それぞれの場合において、前記捕捉板の各々の上縁部が隣接する前記捕捉板の下縁部領域上方に位置するように前記樋および対応する傾斜した前記捕捉板が離間し、該捕捉板同士の間に傾斜した空気流路を画定すること。各前記捕捉板が前記樋の一つの壁の上方拡張部として形成されること。前記偏向板が対応する前記捕捉板の頂縁部に沿って取り付けられていること。および、隣接する前記捕捉板同士の間を傾斜した方向に通過する空気をより垂直に延びる方向に向け直す傾向になるように、各前記捕捉板の前記頂縁部領域および任意の重ねられた前記偏向板が前記捕捉板の面に向かって内側に湾曲していること、である。

また本発明の更なる特徴は、前記集水樋が全て同じ水平面に配置されていることである。代わりに、前記集水樋が垂直方向に離間した複数の水平面において規則的に互い違いの垂直位置にあってもよい。後者の場合、空気が流れることができる範囲は、隣接する樋同士の間で増大する。

細長の各前記樋が一端または両端で開放し、捕集された前記液体がマニホールドまたは他の捕集ダクト中に排出されるようになっていてもよい。これに代えて、樋がその長さ方向の途中に少なくとも一つの排出口を有していてもよい。

本発明は、組み合わせで、冷却塔、凝縮器またはデフレグメータの充填材または管束の下方に設置された上記集水樋組立体も提供する。

本発明をより完全に理解するために、その異なる実施形態を、添付の図面を参照して以下に説明する。

本発明の一態様における集水樋組立体を具体化した冷却塔の回路を示す概略図である。 本発明の他の態様における集水樋組立体が対応付けられる熱交換器の管束を示す概略図である。 図１または図２に示された冷却塔または熱交換器管束の配置に含まれる形式の集水樋組立体の一部を示す平面図である。 複数の樋が単一の水平面に配置された本発明の複数の集水樋を示す端面図である。 垂直方向に離間した二つの水平面に互い違いに配置された複数の集水樋を示す端面図である。 複数の捕捉板の頂縁部領域および複数の偏向板が内側に湾曲した上縁部を有する複数の集水樋を示す端面図である。

図１に示す本発明の一態様において、符号１で示される集水樋組立体は、大体において符号３で示される冷却塔の充填材２の下方に配置され、金属、プラスチック、または押出金属から形成することができる。冷却塔は、集水溜め４と、再循環された冷却水を大体において符号６で示される発熱プロセスに供給するための循環ポンプ５と、充填材２の頂部の熱水分配設備７とを有している。

代替として、図２に示された本発明の他の態様において、散水式デフレグメータ等の集水施設８または空冷式熱交換器が、大体において符号１１で示されるデフレグメータ等の凝縮装置の管束９の下方に設置されてもよい。

何れの場合においても、集水樋組立体は複数の細長の樋１２と対応する傾斜した捕捉板１３を備え、各捕捉板はそこに接した液体をその前面１４で受けてその液体を対応する細長の樋に方向づけるように配置されている。

それぞれの例において、樋同士が離間しつつ捕捉板の各々の上縁部１５が隣接する捕捉板の下縁部領域１６上方に位置し、捕捉板同士の間に空気の傾斜した流路１７を画定するように、捕捉板が配置されている。それぞれの場合において、捕捉板が樋の一つの壁の上方拡張部として形成されていてもよい。この態様の配置は、特に図３に示してある。一般的にはマニホールドまたは他の捕集ダクト１９中に、捕集された液体が排出されるように、それぞれの細長の樋は一端または両端１８で開放していてもよい。

本発明で提供されている通り、略直立した偏向板２１が、捕捉板の上部領域（この例において上縁部１５）から下に向かってその後面２２に延設され、使用時に、それに接触する液滴を受け、その液体を隣接する捕捉板の下部領域または該隣接する捕捉板に対応する樋の中に方向づけることができるようになっている。

この一例において、捕捉板の上部領域２３は略垂直であり、偏向板はこの上部領域の上部に重ねられ、そこを超えて下に向かって延在し、前記上部領域の下方かつ捕捉板の傾斜した部位の後表面から離間した後方に位置する底縁部２４が終端となっている。図４から分かるように、この配置により、二つの隣接した捕捉板の傾斜した部位同士の隙間は狭められるようになる。空気の上昇流に対する抵抗の観点から、偏向板の下縁部が適切に位置していることは重要である。偏向板の下縁部の望ましい位置は、それぞれの設計によって決まる。

さらに図４から分かるように、偏向板の下縁部は隣接する傾斜した捕捉板の下部領域の上に垂直に位置し、偏向板の表面上に生じる液滴が流れ落ち、捕捉板の下部領域上に落ちるかまたはその捕捉板に対応付けられる樋中に直接落ちることができるようになっている。

図４に示す本発明の変形例において、全ての樋は等しい垂直方向高さに配置され、水平方向において同じ平面上にある。

代替的に、図５に示すように、複数の集水樋３１が垂直方向に離間した複数の水平面において互い違いの垂直位置に交互に位置し、全ての捕捉板３２が平行でかつ延在方向において異なる長さとなり、全ての上端部３３が単一の水平面で共面となるようになっていてもよい。この例において、空気が流れることができる範囲は、隣接する樋同士の間で増大する。

図６に示すように、捕捉板同士の間を通る空気の方向を変えるように計算して、捕捉板３６の頂縁部領域３５および任意の重ねられた偏向板３７が、捕捉板の上向きの前面に向かって内側に湾曲していてもよい。この方向の変更は、隣接する捕捉板同士の間の傾斜した方向に通る空気をより垂直に延びる方向に流すように向け直すことを目的としている。

使用時において、冷却塔の充填材からまたは散水システムの管束から重力の影響によって落ちる水滴は、捕捉板に突き当たり、対応する樋中に方向づけられる。通常は落下する液体を冷却するために反対方向の空気流があるため、いくらかの水は捕捉板の裏に向けられ、偏向板に突き当たる。

偏向板が集水装置の裏にあるため、偏向板に突き当たる水は遮られ、傾斜した捕捉板２２の裏に接触するのを阻まれる。代わりに、水は垂直の偏向板の裏を流れ落ち、隣接する樋中に落ちる。従ってこの水滴は、すぐ後ろにある別の集水樋中か、または捕捉板の下部領域の表面上に方向づけられる。従ってこの水は、どちらかの樋に捕集される。

本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、上記の記述に対して種々の変形がなされてもよい。

本発明の一態様によれば、複数の細長の樋と対応する傾斜した捕捉板とを備え、各該捕捉板がそれに接触する液体をその前面上で受けかつ該液体を対応する細長の前記樋中に方向づけるように配置された集液樋組立体であって、各前記捕捉板がその後面に、上部領域から下に向かって延在する略直立した偏向板を有し、使用時に、それに接触する液滴を受け、該液体を隣接する前記樋または該捕捉板の中または表面上に方向づけ、前記捕捉板の前記上部領域の下方に位置し且つ該捕捉板の傾斜した部分の後面の後方に離間した底縁部で終端となるように前記偏向板が下に向かって延在している集液樋組立体が提供される。

本発明の更なる特徴は、それぞれの場合において、前記捕捉板の各々の上縁部が隣接する前記捕捉板の下縁部領域上方に位置するように前記樋および対応する傾斜した前記捕捉板が離間し、該捕捉板同士の間に傾斜した空気流路を画定すること。各前記捕捉板が前記樋の一つの壁の上方拡張部として形成されること。前記偏向板が対応する前記捕捉板の上縁部に沿って取り付けられていること。および、隣接する前記捕捉板同士の間を傾斜した方向に通過する空気をより垂直に延びる方向に向け直す傾向になるように、各前記捕捉板の頂縁部領域および任意の重ねられた前記偏向板が前記捕捉板の面に向かって内側に湾曲していること、である。

また本発明の更なる特徴は、前記樋が全て同じ水平面に配置されていることである。代わりに、前記樋が垂直方向に離間した複数の水平面において規則的に互い違いの垂直位置にあってもよい。後者の場合、空気が流れることができる範囲は、隣接する樋同士の間で増大する。

さらに図４から分かるように、偏向板の底縁部は隣接する傾斜した捕捉板の下部領域の上に垂直に位置し、偏向板の表面上に生じる液滴が流れ落ち、捕捉板の下部領域上に落ちるかまたはその捕捉板に対応付けられる樋中に直接落ちることができるようになっている。

Claims (9)

1. 複数の細長の樋と対応する傾斜した捕捉板とを備え、各該捕捉板がそれに接触する液体をその前面上で受けかつ該液体を対応する細長の前記樋中に方向づけるように配置された集液樋組立体であって、
   各前記捕捉板がその後面に、上部領域から下に向かって延設された略直立した偏向板を有し、使用時に、それに接触する液滴を受け、該液体を隣接する前記樋または前記捕捉板の中または表面上に方向づける集液樋組立体。
2. 前記捕捉板の各々の前記上縁部が隣接する前記捕捉板の下縁部領域上方に位置するように前記樋および対応する傾斜した前記捕捉板が離間し、該捕捉板同士の間に傾斜した空気流路を画定する請求項１に記載の集液樋組立体。
3. 各前記捕捉板が前記樋の一つの壁の上方拡張部として形成された請求項１または請求項２に記載の集液樋組立体。
4. 前記偏向板が対応する前記捕捉板の頂縁部に沿って取り付けられた請求項１から請求項３のいずれかに記載の集液樋組立体。
5. 隣接する前記捕捉板同士の間を傾斜した方向に通過する空気をより垂直に延びる方向に向け直す傾向になるように、各前記捕捉板の前記頂縁部領域および任意の重ねられた前記偏向板が前記捕捉板の面に向かって内側に湾曲した請求項１から請求項４のいずれかに記載の集液樋組立体。
6. 前記集水樋が全て同じ水平面に配置される請求項１から請求項５のいずれかに記載の集液樋組立体。
7. 前記集水樋が垂直方向に離間した複数の水平面において規則的に互い違いの垂直位置に配置される請求項１から請求項５のいずれかに記載の集液樋組立体。
8. 細長の各前記樋が一端または両端で開放し、捕集された前記液体がマニホールドまたは他の捕集ダクト中に排出される請求項１から請求項７のいずれかに記載の集液樋組立体。
9. 冷却塔、凝縮器またはデフレグメータの充填材または管束の下方に設置される請求項１から請求項８のいずれかに記載の集液樋組立体。

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