JP2617759B2 - 冷却塔 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は空調装置、冷凍装置などに使用される冷却
塔に関する。

（従来技術） 従来、この種の冷却塔が特開昭51−100370号公報に記
載されており、この冷却塔に使用される気液非接触型の
熱交換器の構造は、全体合成樹脂製で、扁平な垂直方向
の相互に平行な数個の液体流下通路と、これらの各液体
流下通路間にそれぞれ形成された垂直方向の面をもつ扁
平で、水平に気流の流れる空気通路を有し、これらの２
つの液体通路が相互の液体を非接触とする複数枚の合成
樹脂板よりなる熱交換隔壁板によって仕切られている冷
却塔用熱交換器が記載されている。

前記公報の熱交換器においては各空気通路の両壁がＵ
字状部材で形成され、隣接するＵ字状部材の波形側壁は
突出して設けたリブ部分で相互に接着されていると共
に、その側縁において連結パネルにより相互に連結され
て前記液体流下通路を形成している。

この前記熱交換器は充填材の上部に、水平な支持梁で
前記逆Ｕ字状部材を吊り下げ支持したり、冷却塔の外気
取入口に面した充填材の内側にこの熱交換器を数個階層
的に吊り下げ支持し、冬季における白煙発生の防止を図
っていた冷却塔が前記公報に記載されている。

（解決しようとする課題） 前記の先行技術のものにおいては、各液体流下通路間
の間隙が狭いため充分な液体流量を確保出来ず、合成樹
脂板の全面に均一に分配することが難しく、空気との間
接接触が不十分と成り所望の熱交換率を得難い欠点があ
る。

この発明は前記欠点を改良し充填材全面に均一に冷却
水を散水分配できるようにした冷却塔を市場に提供する
ことを目的とする。

（課題を解決する手段） 前記課題を達成するために、特定発明は共通のヘッダ
ーから複数本の散水管が相互平行でほゞ水平に冷却塔本
体内に配管してあり、これら散水管より下方に配置した
複数枚の波板状充填材上に冷却水を散布して、充填材全
面にこの散布された冷却水で濡れ壁を形成し、空気と直
接接触して潜熱作用により冷却液を冷却する冷却塔にお
いて、 前記各充填材の表裏ほゞ全面に形成した背の低い畝よ
り数倍高い冷却液拡散用の流下案内畝がこの表裏面に畝
の方向を水平として張り出して形成してこの流下案内畝
に向け散布水を散布する散水開口部が、これらの散水管
の下側周面で複数個設けてあり、前記隣接する充填材同
士はその上縁全幅で一体に結合され、断面逆Ｕ字状の充
填材ユニットとしてあり、この充填材ユニットが前記散
水管から一個宛吊り下げ支持されていることを特徴とす
る冷却塔である。

前記課題を達成するために、関連発明は、扁平な垂直
方向の相互に平行な数個の第１流体流下通路と、これら
の第１流体流下通路間にそれぞれ形成された垂直方向の
面をもつ扁平で、流体と種類の異なる散布水及び気流が
相互に直接接触して直交流式に流れる気液通路を有し、
これらの２つの通路が第１、第２の液体を非接触で熱交
換する複数枚の合成樹脂板よりなる熱交換隔壁板によっ
て仕切られている間接型熱交換器が配置してある直交流
式冷却塔において、 一個の第２流体通路の両壁を形成する隣接する２次の
前記熱交換隔壁板同士はその上端全幅にわたり相互一体
に形成され単一の断面逆Ｕ字形の熱交換器ユニットを構
成しており、各熱交換器ユニットを冷却塔本体内に共通
のヘッダーから水平に相互平行に延在する複数本の第２
流体用散水管に各々一個宛跨設し吊り下げ支持すると共
に前記隣接する熱交換器ユニット間に前記第１流体流下
通路を一つ宛形成して前記間接型熱交換器が構成されて
おり、 前記熱交換隔壁板は波板状充填材としてあり、前記各
充填材の表裏ほゞ全面に形成した背の低い畝より数倍高
い冷却液拡散用の流下案内畝がこの表裏面に畝の方向を
水平として張り出して形成してこの流下案内畝に向け散
布水を散布する散水開口部が、これらの散水管の下側周
面で複数個設けてあることを特徴とする直交流式冷却塔
である。

前記関連発明において、熱交換隔壁板は真空成形加工
品とすることが好ましい。

前記第１、第２の液体のうち、第１流体がプロセス液
体であり、第２流体が散布水とする場合がある。

前記充填ユニットは前記複数個の散水管に一本おきに
吊り下げ支持されており、充填材ユニットの支持された
散水管は第１流体散布用としてあり、また吊り下げ支持
してない散水管は第２流体散布用として使い分ける。

（発明の作用） 前記のように構成した特定発明の冷却塔の作用を向流
式冷却塔に使用した場合として説明する。

前記各散水管に共通ヘッダーにより負荷部から送られ
て来た循環冷却水を分配供給し、各散水管の前記複数個
の散水開口部から充填材の上端に設けた前記流下案内畝
に向けこの循環冷却水を散布すると、循環冷却水はこの
流下案内畝に沿い充填材幅方向に水平に均等に分散した
後、この畝を乗り越えて充填材の表裏面全面の低い畝に
沿い蛇行流下し、充填材表裏面に一様な濡れ壁を形成す
る。

一方、向流式冷却塔の外気取入口から取り込まれた外
気は、循環水と向流となって充填材間を上昇し、この上
昇中に前記充填材の濡れ壁と接触し、循環冷却水を潜熱
作用により冷却水を潜熱作用により冷却する。

このようにして冷却された循環冷却水は冷却塔下部水
槽に集められ、負荷部へ供給し、仕事を終え若干昇温し
た後、再び共通ヘッダーに供給される。

前記のように構成したこの関連発明である直交流式冷
却塔の作用を第１流体を工業用プロセス液体とし、第２
流体を散布水として使用した場合で説明する。

上部水槽から自然流下した工業用プロセス液体は前記
複数個の第１流体流下通路である工業用プロセス液体流
下通路内に流入し前記Ｕ字形熱交換器ユニットにおける
波板状充填材の外面に倣い流下し、前記流下案内畝によ
り前記充填材全幅にこの工業用プロセス流体を拡散分配
した後、全外面に亘り一様に流下させ、濡れ壁を形成す
る。

一方、この冷却塔の排気口に設けた送風機の作動によ
り、この冷却塔の外気取入口から冷却塔内に取り込まれ
た空気は前記工業用プロセス液体の流れと直交して前記
複数個の第２流体通路である 気液通路内を流れるとともに、前記散水装置の散水管
の散水開口部から冷却液が前記波板条充填材の内面側に
おいて前記流下案内畝に向けこの気液通路の壁面全体に
沿い流下し帰依機通路を濡れ壁とし、この気液通路通過
中に前記空気と直接接触し潜熱作用でこの冷却水は冷却
される。即ち、開放式でこれら流体は冷却され、この冷
却で自身昇温した空気はこの気液通路を水平に流れ前記
送風機を上部に配置した通風室に至り次いで排気口から
外部へ排気される。

このようにして冷却された冷却水は気液通路の壁面即
ち、熱交換隔壁板の一面を流下中に熱交換隔壁板を介し
て間接的に即ち非接触で前記工業用プロセス液体を冷却
し、若干昇温した冷却水は繰返し前記空気との直接接触
に伴う潜熱作用を受けて繰返し冷却され、また間接的に
前記工業用プロセス液体を繰返し冷却する。

このようにして所定温度に冷却された前記工業用プロ
セス液体は、前記下部水槽の第１流体貯留室に一時的に
滞留した後、循環ポンプの作動により冷凍機などの負荷
部へ供給され、仕事を終え昇温した後再びこの上部水槽
に供給され冷却される。一方、取り込んだ空気との間で
直接潜熱作用受けて冷却され、且つ前記工業用プロセス
液体を間接的に冷却した冷却水は、次回の工業用プロセ
ス液体の冷却に適した温度に冷却された状態で前記下部
水槽の第２流体貯溜室内に流入して一時的に滞留された
後、汲み上げポンプの作動により前記複数の散水管を有
する散水装置へ揚み上げられ、共通のヘッダーから前記
散水管へ再び供給されこれら散水管より第２流体通路内
面側の前記流下案内畝に向け散布される。

長期間の使用乃至循環水の水質などにより前記幅の狭
い複数ある第１流体流下通路のうち、数箇所の第１流体
流下通路で塵埃や微生物がそれらの壁面に付着し循環水
の流れに支障を来すほどに目詰まりした場合には、全て
の熱交換器ユニットである充填材ユニットを前記散水管
から取外しこの間接型熱交換器に付着した物を循環する
水の一部乃至洗篠水を利用して除去して清浄化する。

このようにして清浄化した後は、再び充填材ユニット
を前記散水管に再度吊り下げ支持し清浄化した間接型熱
交換器を冷却塔本体内に充填し冷却塔の運転を再開す
る。

次にこの冷却塔を冬季においてヒーテイングタワーと
して使用する場合には、第１流体はブライン液とし上部
水槽よりこの間接型熱交換器の前記第１流体流下通路の
上流端に向けて自然落下させ、流入させる。この第１流
体流下通路を流下中に前記気液通路内を通過する空気に
より、このブライン液を間接的に加温して昇温させ、負
荷部である蒸発器へ供給し室内の暖房などの仕事をした
後低温化したブライン液を再び上部水槽へ戻し、繰返し
加温する。この際、散水装置は通常使用せず、使用する
場合にはブライ液のように凍結せずブライン液より液温
の高い液体をこの気液通路内に散布する。

（発明の効果） 前記のように構成し作用する特定発明の冷却塔及び関
連発明の直交流式冷却塔においては次の効果を奏する。

前記波板状充填材の上端寄りに前記流下案内畝がこの
表裏面に畝の方向が水平方向として張り出して形成され
ているため、180度の範囲内で各散水管の下側周面に複
数個設けた散水開口部から隣接する波状充填材の流下案
内畝全域に均等に冷却水を分配でき、この畝を越え充填
材面を流下する冷却水により、充填材全域を濡り壁とし
て、熱交換を促進できる。

殊に、特定発明においては、前記隣接する充填材同士
はその上縁全幅で一体に接合され、断面逆Ｕ字状の充填
材ユニットとしてあり、この充填材ユニットが前記散水
管から一個宛吊り下げ支持されているものにおいては、
充填材の支持部材として散水管を利用でき、部品数を少
なくできる。

加えて、前記充填材ユニットは前記複数個の散水管に
一本おきに吊り下げ支持されており、充填材ユニットの
支持された散水管は第２流体散布用としてあり、また吊
り下げ支持してない散水管は第２液体散布用とすれば、
冷却塔の高さを高くすることなく、２種の流体を非接触
で熱交換できる。

殊に関連発明の直交流式冷却塔の効果は更に独特の効
果がある。

一個の気液通路の両壁を形成する隣接する２枚の前記
熱交換隔壁板同士はその上端全幅にわたり相互一体に形
成され単一の断面逆Ｕ字形の熱交換器ユニットを構成し
ており、各熱交換器ユニットを冷却塔本体内に共通のヘ
ッダーから水平に相互平行に延在する複数本の散水管に
一個宛各熱交換器ユニットを跨設し吊り下げ支持すると
共に前記隣接する熱交換器ユニット間に前記第１流体流
下通路を一つ宛形成して前記間接型熱交換器が構成され
ているため、単一の冷却塔内で第１、第２流体を開放式
で外部空気により冷却できると共に、この潜熱作用で外
部空気との間で熱交換された一方の流体により前記熱交
換隔壁板を介して前記他方の流体を送風機に負荷をかけ
ずに密閉式で、即ち間接的に冷却でき、この結果送風機
を小型でき、かつ前記揚み上げポンプ及び循環ポンプの
容量も小出力のもので十分となり、冷却塔全体の消費動
力を低減出来る。

また、各熱交換器ユニット即ち充填材ユニットを冷却
塔本体内に共通のヘッダーから水平に相互平行に延在す
る複数本の散水管に一個宛充填材ユニットを跨設し吊り
下げ支持すると共に前記隣接する充填材ユニット間に前
記第２流体流下通路を一つ宛形成して前記間接型熱交換
器が構成されているため、液体流下通路内で塵埃や微生
物がそれらの壁面に付着し循環水の流れに支障を来たす
ほどに目詰まりが酷くなった場合でも、前記散水管から
これら充填材ユニットを取り外すのみでこの間接型熱交
換器をこの本体から引き出し間接型熱交換器に付着した
付着物を洗浄水などで的確に除去し清掃出来、容易に第
２流体流下通路の目詰まりを解消できる。

このようにして構成した直交流式冷却塔は、冷却塔
と、ヒーテイングタワーとしても使用出来る。

前記散水管が隣接する充填材の中間で、前記充填材の
上端より上位に位置している場合には、より確実に冷却
水を流下案内畝に向け散布することができる。

前記熱交換壁板を真空成形加工品とすれば、その製造
を容易にできる。

前記第１、第２の液体のうち、第１流体がプロセス液
体であり、第２流体が散布水とすれば一つの冷却塔で、
プロセス液体を散布水で間歇的に冷却できる。

＜実施例＞ 次に、この発明の代表的な実施例を説明する。

第１実施例 第１図において、A₀は向流式冷却塔であり、この向流
式冷却塔A₀の共通ヘッダー10から数本の散水管11が相互
平行で水平に冷却塔本体12内に配管してあり、これら散
水管10より下方で、複数枚の波板状充填材13が、冷却塔
本体12内に装填されている。

２枚の充填材13同士がその上縁全幅で一体に結合さ
れ、断面逆Ｕ字状の充填枚ユニット13dとしてある。こ
の充填材ユニット13dを、前記散水管11に一本おきに吊
り下げ支持する（第１図参照）。

前記各充填材13の上端には、充填材13の表裏全面に形
成した背の低い畝13bより２倍程度高い冷却液拡散用の
流下案内畝13cがこの表裏面にその畝13cの方向を水平と
して張り出して形成してある。

この流下案内畝13cに向け散布水を散布する散水開口
部である散水孔14は、散水管11の下側周面に負数個設け
てある。この散水孔14に代えてスリットでもよい。

＜第１実施例の作用、効果＞ 前記第１実施例の向流式冷却塔Ａの作用、効果は請求
項１記載の発明の作用、効果を奏するとともに、前記充
填材ユニット13dを散水管11に一本おきに吊り下げ支持
することにより、充填材13の支持構造体として散水管11
を利用でき、かつ充填材13の段積みに伴う座屈を未然に
回避できる上、充填材13の表裏面に、散水管11から冷却
液を有効に散布でき、かつ充填材ユニット13dの損傷時
には、散水管11を引き抜くことで損傷した充填材13dを
容易に取外せ、他の充填材13dの配列を乱さずに済む。

この散水孔14に代えスリットを設けた場合には、案内
畝13cへの散布をより広範囲に行える。

＜第２実施例＞ 第２図は、関連発明の代表的実施例である直交流式冷
却塔を示すものであり、20は工業用プロセス液体貯留上
部槽であり、この上部槽20の下部には、扁平な垂直方向
の相互に平行な数個の工業用プロセス液体流下通路21
と、これらの各工業用プロセス液体流下通路21間にそれ
ぞれ形成された垂直方向の面をもつ扁平な散布水通路22
を有し、これらの２つの通路21と22がこの工業用プロセ
ス液体と散布水を非接触で熱交換する複数枚の合成樹脂
板よりなる熱交換隔壁板23、24によって仕切られている
間接型熱交換器Ｃがこの直交流式冷却塔Ｂ内に配置され
ている。

一個の前記散布水通路22の両壁を形成する隣接する２
枚の前記熱交換隔壁板23、24同士はその上端25全幅にわ
たり相互一体に形成され単一の断面逆Ｕ字形の熱交換器
ユニットC₀を構成している。前記各熱交換器ユニットC₀
を、この冷却塔本体25内に共通のヘッダー26から水平に
相互平行に延在する複数本の散水管27に各々一個宛跨設
し吊り下げ支持すると共に前記隣接する熱交換器ユニッ
トC₀間に前記工業用プロセス液体流下通路21を一つ宛形
成して前記間接型熱交換器Ｃが構成されている。

前記熱交換隔壁板23、24は波板状充填材としてある。

前記充填材の上端寄り即ち熱交換ユニットC₀の上端寄
りで散水管27の下部近傍には充填材の表裏ほゞ全面に形
成した背の低い畝より数倍高い散布水拡散用の流下案内
畝29がこの表裏面にその畝29の方向を水平として張り出
して形成してある。

この流下案内畝29に向けて散布水を散布する散布開口
部である散水孔28は、この散水管27の下側周面に複数個
設けてある。

前記熱交換隔壁板23、24は、真空成形加工品とするこ
とが好ましい。

前記上部槽20の底部には、前記各散水管27の上方で散
水管27の直径より若干広い間隔をおいて流下孔30があけ
てある。

なお、散布水用通路22は、空気通路としても形成され
ている。

＜第２実施例の作用、効果＞ 第２実施例の直交流式冷却塔Ｂの作用、効果は請求項
２、３、４記載の発明の作用、効果と同様であるととも
に、上部槽20の流下孔30を前記散水管の上方で散水管27
の直径より若干広い間隔で設けてあるため、熱交換器ユ
ニットＣの両側表面に沿い工業用プロセス液体をより確
実に流下供給できる。

＜第３実施例＞ 第２実施例と異なる構造は、散水管27aが工業用プロ
セス液体散布用としてあり、上部槽20aが散布水貯留用
としてその供給流体の関係が逆転していることであり、
その他第２実施例と符号の同一のものは同一の構造、作
用、効果を奏する（第４図参照）。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明に係わるもので、第１図、第２図はこの発
明の第１、第２の実施例を示す概略図、及び第３図は、
第２図の要部拡大断面図、第４図は第３実施例の概略図
である。 図中符号 11……散水管、13……充填材、 13c……案内畝。

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】共通のヘッダーから複数本の散水管が相互
   平行でほゞ水平に冷却塔本体内に配管してあり、これら
   散水管より下方に配置した複数枚の波板状充填材上に冷
   却水を散布して、充填材全面にこの散布された冷却水で
   濡れ壁を形成し、空気と直接接触して潜熱作用により冷
   却液を冷却する冷却塔において、 前記各充填材の表裏ほゞ全面に形成した背の低い畝より
   数倍高い冷却液拡散用の流下案内畝がこの表裏面に畝の
   方向を水平として張り出して形成してこの流下案内畝に
   向け散布水を散布する散水開口部が、これらの散水管の
   下側周面で複数個設けてあり、前記隣接する充填材同士
   はその上縁全幅で一体に接合され、断面逆Ｕ字状の充填
   材ユニットとしてあり、この充填材ユニットが前記散水
   管から一個宛吊り下げ支持されていることを特徴とする
   冷却塔。
2. 【請求項２】第１流体貯留上部槽の下部には、扁平な垂
   直方向の相互に平行な数個の第１流体流下通路と、これ
   らの各第１流体流下通路間にそれぞれ形成された垂直方
   向の面をもつ扁平で第１流体と種類の異なる第２の流体
   が流れる第２流体通路を有し、これらの２つの通路がこ
   の第1,第２の流体を非接触で熱交換する複数枚の合成樹
   脂板よりなる熱交換隔壁板によって仕切られている間接
   型熱交換器が配置してある直交流式冷却塔において、 一個の第２流体通路の両壁を形成する隣接する２枚の前
   記熱交換隔壁板同士はその上端全幅にわたり相互一体に
   形成され単一の断面逆Ｕ字形の熱交換器ユニットを構成
   しており、各熱交換器ユニットを冷却塔本体内に共通の
   ヘッダーから水平に相互平行に延在する複数本の第２流
   体用散水管に各々一個宛を跨設し吊り下げ支持すると共
   に前記隣接する熱交換器ユニット間に前記第１流体流下
   通路を一つ宛形成して前記間接型熱交換器が構成されて
   おり、 前記熱交換隔壁板は波板状充填材としてあり、前記各充
   填材の表裏ほゞ全面に形成した背の低い畝より数倍高い
   冷却液拡散用の流下案内畝がこの表裏面に畝の方向を水
   平として張り出して形成してこの流下案内畝に向け散布
   水を散布する散水開口部が、これらの散水管の下側周面
   で複数個設けてあることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の冷却塔。
3. 【請求項３】前記熱交換隔壁板は、真空成形加工品とし
   てある特許請求の範囲第２項記載の直交流式冷却塔。
4. 【請求項４】前記第１、第２の液体のうち、第１流体が
   プロセス液体であり、第２流体が散布水である特許請求
   の範囲第２項または第３項記載の直交流式冷却塔。
5. 【請求項５】前記充填材ユニットは前記複数個の散水管
   に一本おきに吊り下げ支持されており、充填材ユニット
   の支持された散水管は第１流体散布用としてあり、また
   吊り下げ支持してない散水管は第２流体散布用としてあ
   る特許請求の範囲第１項記載の冷却塔。