JP2660209B2 - 白煙防止機能付きの直交流式冷却塔 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 イ．発明の目的 （産業上の利用分野） この発明は湿式熱交換器の上部に乾式熱交換器が階層
的に配列され、前記湿式熱交換器を通過した湿り空気と
乾式熱交換器を通過した乾いた空気を混合する混合室が
同一の排気口の一次側に形成してある白煙防止機能を有
する直交流式冷却塔に関する。

（従来の技術） この種の冷却塔としては特開昭57−92688号、特開昭6
1−175480号、及び特公昭63−45036号などが既に公開さ
れ、初期の白煙防止効果を奏している。

（発明が解決しようとする課題） このような先行技術の内、特開昭57−92688号公報に
記載された冷却塔においては混合室を取り囲むように水
平ダンパーと、垂直ダンパーを乾式熱交換器と湿式熱交
換器に対応して配置し、水平ダンパーを通過した湿り空
気と、垂直ダンパーを通過した乾いた空気とをこの混合
室で交互に立体交差させて混合するものであるが、冷却
塔排気口に設けた送風機の作動により送風機よりに配置
した乾式熱交換器、垂直なダンパーを通り混合室に流入
した乾いた空気はこの垂直ダンパーを出るとすぐに排気
口に向け上方に引かれてしまい、水平ダンパーを通過し
た湿り空気と交叉する量はほんの僅かであり、この混合
室で充分に乾いた空気と湿った空気が混合されないうち
に排気口から排気されてしまい、完全な白煙防止効果を
発揮できていないのが現実である。

同様に特開昭61−175480号公報に記載された冷却塔に
おいても、前記公報記載のものと同様の欠点が有り、そ
の白煙防止効果には今一歩の感がある。

次に、前記特公昭63−45036号公報記載の冷却塔用の
混合装置は、前記２つの先行技術と相違して、乾式熱交
換器から吹き出してくる乾いた空気を混合室内に案内す
る断面Ｖ字型又はＵ字型のチヤンネルが乾式熱交換器の
下端から排気口の中央部に向けて傾斜して配置してあ
り、このチヤンネルは湿り空気の上昇運動に対する邪魔
板として作用すると共に、乾いた空気を排気口に向けて
拡散しながら流しこのチャンネルの作用により湿り空気
と乾き空気を排気口の下側で混合するものである為、送
風機動力が大きくなると共に、、このチヤンネルは前記
のように断面Ｖ字型又はＵ字型であるため、乾式熱交換
器から吹き出してくる乾いた空気の殆どはこの吹き出し
直後に送風機により排気側へ引かれてしまい、前記２つ
の先行技術の冷却塔と同様に、この混合室で充分に乾い
た空気と湿った空気が混合され無いうちに排気口から排
気されることとなり、完全な白煙防止効果を発揮できな
い憂いがある。更に送風機下側と乾式熱交換器の空気吹
き出し口の上端部間には充分な空間が取れないため、こ
の空気吹き出し口の上端部から出た乾き空気を排気口へ
充分に吸引出来ず、排気口の周縁部分において湿り空気
と充分混合せずに排気されてしまう欠点を有している 殊に、前記乾式熱交換器が合成樹脂製の場合、金属製
のフインに比べて熱交換率が若干劣るため乾いた空気は
そう高温とならず、前記混合度合いの均一化が要望され
るが、前記のような欠点を有している前記従来技術では
このような要望に答えられない。

この発明は前記従来技術の欠点を特殊な形状の筒体を
湿り空気と乾き空気の層流案内要素として利用して、合
成樹脂製乾式交換器を前記のように組み込んだ冷却塔で
も充分な白煙防止効果を得られる直交流式冷却塔塔を市
場に提供することを目的とする。

更に、この発明は前記筒体の空気吐出口にルーバー状
の案内板を数個並列することで、乾き空気の流れを案内
し送風機の中心部まで到達できるようにした白煙防止機
能付きの直交流式冷却塔を市場に提供することを目的と
する。

ロ．発明の構成 （課題を解決するための手段） 前記課題を達成するために、この発明の湿式熱交換器
の上部に合成樹脂製乾式熱交換器が階層的に配列され、
前記湿式熱交換器を通過した湿り空気と乾式熱交換器を
通過した乾いた空気の混合空気を大気に排気する排気口
に送風機が設けてある白煙防止機能を有する直交流式冷
却塔において、 前記乾式熱交換器の空気通路の空気吹き出し口に対面
する空気取り込み口を有し、前記排気口の下方に水平方
向に張り出して乾湿空気混合用筒体が複数個間隔を置い
て配置してあり、この筒体の空気取り込み高さは空気吹
き出し口の全高さに符合してあり、前記各筒体の先端部
は閉止端部としてあり、この筒体の上壁には空気吹き出
し口側から先端側にかけて空気吐出口が開口してあり、
前記筒体内部が乾き空気放出案内室としてあり、この空
気吐出口には、その先端方向に乾き空気を案内するルー
バ状の案内板が数個その筒体空気取り込み口から先端部
にかけて間隔をおいてそれぞれ並列して配置してあり、
前記直交流式冷却塔において、前記筒体の空気吐出口が
穿設してある筒体の上壁は、乾式熱交換器の空気吹き出
し口上端から前記送風機下方へ、この送風機の羽根から
離反するように下向きに傾斜延在しており、この筒体の
底部はこの上壁と逆方向で空気吹き出し口下端から前記
送風機下方に向けて上方に傾斜し水滴受け部としてある
ことが、乾き空気の吸引、及び水滴の回収状望ましい。

（作 用） 前記のように構成した発明の作用を次に説明する。

冷凍機などから供給されてきた循環冷却水を合成樹脂
製乾式熱交換器上部から散布流下し、この流下中に外部
より前記乾式熱交換器の空気通路内に取り込まれた外気
とこの循環冷却水とを間接的に熱交換し循環冷却水を冷
却したあと、この乾式熱交換器の下に階層的に配列した
前記湿式熱交換器上に散布し、前記湿式熱交換器表面上
を流下中に外気と前記循環冷却水とを直接接触して、潜
熱作用により前記循環冷却水を所定温度に冷却して直交
流式冷却塔の下部水槽に収集し冷凍機などの負荷部へ循
環し使用して再び昇温したあと前記乾式熱交換器へ再供
給する。

一方前記湿式熱交換器における熱交換で相対湿度が高
くなった湿り空気は排気口に設けた送風機の吸引作用で
この湿式熱交換器を通り抜けて排気口に向け上昇してい
く。

また、乾式熱交換器における熱交換で相対湿度が変化
しない乾き空気も、前記送風機の吸引作用を受けて、乾
き空気の殆どは前記乾式熱交換器の空気通路の空気吹き
出し口から各筒体の前記空気取り込み口を経て放出案内
室内に流入すると同時に前記乾き空気の若干の量は隣接
する筒体間に吐出される。

次いで、各筒体の乾き空気放出案内室内に分散分布し
て前記流入した乾き空気は各筒体の上壁に穿設した空気
吐出口に配列したルーバー状の案内板間の間隙から排気
口中央部に向けほゞ層流の状態を維持しながらルーバー
状の案内板で各筒体先端物方向に案内されながら放出さ
れ、放出された乾き空気は排気口の中心部及び相向かい
合う筒体間にまで達する。隣接する筒体間に吐出される
若干の量の前記乾き空気と共に前記排気口全域にわたり
一様分布して吸引される。

この際ルーバー状の安易板間を通過時に乾き空気の静
圧がほぼ３分の１程度低減し単位時間当たりにこの空気
吐出口から吐出する風量がルーバー状の案内板のないも
のより増大する傾向をとると同時に隣接する前記筒体間
に形成された垂直な通路を前記湿り空気流が下方から上
昇して来る。

而して、乱流と成らずに、湿り空気流と乾き空気流は
相互並列した層流状態で、送風機に至り、小動力の送風
機の回転中の羽根により相互に細かく分布されている乾
き空気と湿り空気の流れは撹拌されて、相対湿度を調整
された混合空気として霧を伴わずに大気へ排気される。
換言すれば、白煙を発生せずに冷却塔外へ空気は排気さ
れる。

更に、筒体の上壁を傾斜し、その底部を傾斜して形成
した場合には、送風機の羽根と上壁に設けた空気吐出口
との間に充分な空気が形成され、乾式熱交換器の空気吹
き出し口の上端部から取り込んだ空気をも、充分に排気
口に向け放出するとともに、この筒体内に滴下した水滴
を、この底部に沿い乾式熱交換器11側へ引き寄せ下方の
湿式熱交換器上に放出する。

（実施例） 前記発明の代表的実施例を次に説明する。

第１図において、Ａは、湿式熱交換器10の上部に合成
樹脂製乾式熱交換器11が階層的に配列され、前記湿式熱
交換器10を通過した湿り空気と乾式熱交換器11を通過し
た乾いた空気の混合空気を大気に排気する排気口12に送
風機13が設けてある白煙防止機能を有する直交流式冷却
塔であり、前記乾式熱交換器11の空気通路14の空気吹き
出し口15に対面する空気取り込み口16を有し、前記排気
口12の下方水平方向に張り出して乾湿空気混合用筒体Ｂ
が複数個間隔を置いて配置してあり、この筒体Ｂの空気
取り込み高さは空気吹き出し口15の全高さに符合してあ
り、前記各筒体Ｂの先端部は閉止端部17としてあり、こ
の筒体Ｂの上壁には空気吹き出し口15側から先端側にか
けて空気吐出口18が開口してあり、前記筒体Ｂ内部が乾
き空気放出案内室19としてある。この空気吐出口18に
は、排気口の中心部乃至各筒体Ｂの先端方向へ乾き空気
を案内するルーパー状の案内板の一種である可動のガイ
ドベーン60が少なくとも１個、好適には３個、この筒体
13の空気取り込み16からその先端部17にかけて所定間隙
をおいて並列してある（第10図参照）。

前記筒体Ｂの空気吐出口18が穿設してある筒体Ｂの上
壁は、乾式熱交換器11の空気吹き出し口15上端から前記
送風機13下方へ、この送風機13の羽根から離反するよう
に下向きに傾斜延在しており、この筒体Ｂの底部20はこ
の上壁と逆方向で空気吹き出し口15下端から送風機13の
下方へ向けて上方に傾斜し水滴受け部としてあること
が、乾き空気の吸引及び水滴の回収上望ましい。

前記筒体Ｂは、全体FRPなどの合成樹脂製としてあ
る。

前記乾式熱交換器11は水平方向に空気を流す空気通路
30と、この空気通路30間に形成され循環冷却水を下方に
流す循環冷却水流下通路31とを有し、これら２つの通路
30、31が合成樹脂製の隔壁板33、34で仕切られており、
前記循環冷却水流下通路31上流側には外部に開口した循
環冷却水供給部35が形成されており、前記流下通路31の
下流側にも外部に開口した吐出部36が設けてあり、この
流下通路31の幅の大部分は、流下液緩速部31aとしてあ
る。

前記流下液緩速部31aは少なくとも一つの垂直なシー
ル部37を介して垂直方向の溢水路38と隣接形成して配置
され、この垂直なシール部37の上端は、堰39の形状とし
てあり、この堰39を通して前記溢水路38と流下液緩速部
31aにおける最上段部の液溜部分31bとが相互連通してい
る。

前記乾式熱交換器11は、全体として薄肉で扁平な中空
体40から成る間接型熱交換体Ｃを複数枚並列してなり、
前記空気通路30は隣接する中空体間に形成され、各中空
体40内に前記循環冷却水流下通路31が成形されていると
共にこの中空体40の上縁に前記循環冷却水供給部35が設
けられ、その下縁に前記吐出部36が形成され、これら間
接型熱交換体Ｃはブロー乃至真空成形品としてあり、溢
水路38が前記中空体40の一側縁または両側縁に沿って設
けてある。

前記屈曲する流下液緩速部31aはその中央部分で垂直
な区画シール部分31bで２系列乃至４系列の流体通路に
夫れ夫れ分離されている（第３図、第５図参照）。

（実施例の作用） 前記実施例の作用は前記発明の作用と同様であり、前
記筒体Ｂが空気吹き出し口15に前記のように取付けられ
た前記乾式熱交換器11に関する実施例特有の作用は次の
通りである。

即ち、前記流下液緩速部31aが使用中に目詰まりした
場合に前記供給部35から循環冷却水が溢れること無く、
循環冷却水の一部を前記堰39を越えて前記溢水路38内に
流入した後流下出来、前記流下液緩速部31a内を流下し
ていく残りの循環冷却水とともに前記吐出部36から外部
へ吐出し、下方の湿式熱交換器10上に散布する。

前記熱交換器11は、次のような構造としてある。

一個の空気通路50の両壁を形成し隣接する２枚の前記
熱交換隔壁板51、52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熱交換器ユニット53とする。この熱
交換器ユニット53を複数個相互平行にして同一ケースＤ
内に起立して並列配置し、隣接する前記熱交換器ユニッ
ト53間に循環冷却水流下通路54を一つ宛形成すると共
に、この流下通路54形成面において隣接する前記熱交換
ユニット53同士を掛合、分離自在に連結配備すること
で、前記熱交換器11が構成されている（第４図参照）。

前記全ての熱交換隔壁板51、52同士は表裏反転してそ
の上端全幅にわたり相互一体に形成されている。

前記流下通路54は、この流下通路54の両側壁面を形成
する隣接する熱交換器ユニット53の熱交換隔壁板51、52
の内外に分布膨出した水平な邪魔部55を相互嵌合、突合
せ階層的にジグザグな前記流下通路54としてある。

前記液体流下通路54形成面において隣接する前記熱交
換器ユニット52同士を分離自在に掛合する手段は隣接す
る前記熱交換器ユニット52の熱交換隔壁板51、52の両側
縁に全高さにわたり形成され相互に掛合自在な凹凸部と
し、この凹凸部の掛合により前記流下通路54の両側縁が
密閉されている。

この実施例における乾式熱交換器11における作用は次
の通り独特のものである。

即ち、前記流下通路54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承を来すほどに目詰まりが
酷くなった場合でも、この目詰まが生じた前記流下通路
54を形成している隣接している熱交換器ユニット53同士
の掛合を外すことで、これら熱交換器ユニット53の連結
を解き前記流下通路54の内面を形成していた隣接する熱
交換器ユニット53の熱交換隔壁板51、52における凹凸面
を外部に露出させて清掃する。

ハ．発明の効果 この特定発明である白煙防止機能付きの直交流式冷却
塔における前記各筒体は、前記乾式熱交換器の空気通路
の空気吹き出し口に対面する空気取り込み口を有し、前
記排気口の下方に水平方向に張り出して乾湿空気混合用
筒体が複数個間隔を置いて配置してあり、この筒体の空
気取り込み高さは空気吹き出し口の全高さに符合してあ
り、 前記各筒体の先端部は閉止端部としてあり、この筒体
の上壁には空気吹き出し口側から先端側にかけて空気吐
出口が開口してあり、前記筒体部が乾き空気放出案内室
としてあり、この空気吐出口には、排気口の中心部乃至
各筒体の先端方向及び相向い合う筒体間まで乾き空気を
案内するルーバー状の案内板が数個その箇体空気と取込
み口から先端部にかけて間隔をおいて並列して配置して
あるために、乾き空気放出案内室内に前記流入した乾き
空気は、前記各筒体の空気吐出口全域から前記ルーバー
状の案内板間を通り吐出し、前記排気口に向け案内しつ
つ所望流量の乾き空気を低静圧下において排気口に至る
までの全域においてほゞ均等分布された層流状態で放出
させることが出来ると共に、隣接する前記筒体間に形成
された垂直な間隙を前記湿り空気の上昇通路に形成し下
方から上昇して来る湿り空気を前記筒体の周面に沿い流
し、前記空気吹き出し口から放出される乾き空気の流れ
に添って相互に分布状態となった層流として排気口に向
けて吸引され、排気口下側ではこの乾き空気と湿り空気
を殆ど混合せずに整流化でき、この後この乾き空気と湿
り空気を排気口に設けた送風機で撹拌するので、送風機
の動力を大きくすること無く、乾き空気と湿り空気を充
分に混合でき、所望の白煙防止効果を発揮できると共に
冷却塔全体としての消費動力を低減出来、冷却塔の全高
さを低く出来る。

前記筒体の空気吐出口はこの筒体の上壁に穿設してあ
るため、前記乾き空気の流れを乱すことなく湿り空気と
同一流れ方向で整流化出来、騒音を伴わずに、かつ白煙
を発生させずに大気に混合空気を排気できる。

前記ルーバー状の案内板による乾き空気の排気口中央
部への案内作用により、各筒体全体の長さを短くでき、
筒体の冷却塔本体の設置が用意となるとともに、冷却塔
本体内の歩廊上方の空間を充分にとることができる。

更に、筒体の上壁を傾斜し、その底部を傾斜して形成
した場合には、送風機の羽根と上壁に設けた空気吐出口
との間に充分な空間が形成され、乾式熱交換器の空気吹
き出し口の上端部から取り込んだ空気をも、充分に排気
口に向け放出することができるとともに、この筒体内に
滴下した水滴を、この底部に沿い乾式熱交換器側へ吹き
寄せ下方の湿式熱交換器上に放出できる。

（実施例の効果） 前記実施例の作用は前記発明の効果と同様であり、前
記筒体Ｂが空気吹き出し口15に前記のように取付けられ
た第３図に示す前記乾式熱交換器11に関する実施例特有
の作用は次の通りである。即ち、前記流下液緩速部31a
が使用中に目詰まりした場合に前記供給部35から循環冷
却水が溢れること無く、循環冷却水の一部を前記堰39を
越えて前記溢水路38内に流入した後流下出来、前記流下
液緩速部31a内を流下していく残りの循環冷却水ととも
に前記吐出部36から外部へ吐出し、下方の湿式熱交換器
10上に散布できる。

中空体40を複数枚隣接配列するのみで前記乾式交換器
11を構成出来、前記各中空体40内に各供給口から循環冷
却水を供給し、前記供給部35から前記循環冷却水流下通
路31の流下液緩速部31a内を順次流下して前記吐出部36
から外部へ吐出することで、下方の湿式熱交換器10上に
一様に循環冷却水を散布することが出来、この直交流式
冷却塔Ａの外気取入口周囲をみだりに漏らさずに済む。

前記屈曲する流下液緩速部31aはその中央部分で垂直
な区画シール部分31bで２系列乃至４系列の流体通路に
それぞれ分離されているため、流下液緩速部31a全域に
わたり２系列乃至４系列の通路に沿い循環冷却水を分配
し流下出来、前記空気通路30を通過中の空気と前記中空
体40全表面で間接的にこの循環冷却水を接触させ冷却さ
せて温度斑のない状態で下部の湿式熱交換器10上に散布
出来る。

この実施例における第４図に示す乾式熱交換器11にお
ける効果は次の通り独特のものである。

即ち、 一個の空気通路50の両壁を形成する隣接する２枚の前
記熱交換隔壁板51、52同士はその上端56全幅にわたり相
互一体に形成され単一の熱交換器ユニット53を構成して
おり、この熱交換器ユニット53を複数個相互平行にして
同一ケースＤ内に起立して並列配置し、隣接する前記熱
交換器ユニット53間に前記流下通路54を一つ宛形成する
ため、このケースＤ内へ熱交換に見合う個数の熱交換器
ユニット53を並列配置し、相互に掛合するのみで所定の
熱交換器を得ることが出来、熱交換率の変更時に、熱交
換器ユニット53の数を増減することで容易に対応でき
る。

また、隣接する前記熱交換器ユニット53間に前記流下
通路54を一つ宛形成すると共に、この流下通路54形成面
において隣接する前記熱交換器ユニット53同士が掛合、
分離自在に連結配備されているため、前記流下通路54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
支障を来すほどに目詰まりが酷くなった場合でも、この
目詰まりが生じた前記流下通路54を形成している隣接し
ている熱交換器ユニット53同士の掛合を外すことで、こ
れら熱交換器ユニット53の連結を解き、前記流下通路54
の内面を形成していた隣接する熱交換器ユニット53の熱
交換隔壁板51、52における凹凸面を外部に露出させて清
掃することによって、容易に液体流下通路の目詰まりを
解消できる。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明に関するもので、第１図はこの実施例の一
部破断概略図、第２図はその要部平面図、第３図は乾式
熱交換器の一例を示す正面図、第４図は他の例の正面
図、第５図は第３図のものの配列状態を示す側面図、第
６図、第７図は第３図の６−６線、７−７線に沿う断面
図、及び第８図、第９図は第４図の８−８線、９−９線
に沿う断面図、第10図は前記ガイドベーンを示す拡大断
面図である。 図中の主な符号 Ｂ……筒体。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】湿式熱交換器の上部に合成樹脂製乾式熱交
   換器が階層的に配列され、前記湿式熱交換器を通過した
   湿り空気と乾式熱交換器を通過した乾いた空気の混合空
   気を大気に排気する排気口に送風機が設けてある白煙防
   止機能を有する直交流式冷却塔において、 前記乾式熱交換器の空気通路の空気吹き出し口に対面す
   る空気取り込み口を有し、前記排気口の下方に水平方向
   に張り出して乾湿空気混合用筒体が複数個間隔を置いて
   配置してあり、この筒体の空気取り込み高さは空気吹き
   出し口の全高さに符合してあり、 前記各筒体の先端部は閉止端部としてあり、この筒体の
   上壁には前記空気吹き出し口側から先端側にかけて空気
   吐出口が開口してあり、前記筒体内部が乾き空気放出案
   内室としてあり、この空気吐出口には、その先端方向に
   乾き空気を案内するルーバ状の案内板が数個その筒体空
   気取り込み口から先端部にかけて間隔をおいてそれぞれ
   並列して配置してあり、前記筒体の空気吐出口が穿設し
   てある筒体の上壁は、乾式熱交換器の空気吹き出し口上
   端から前記送風機下方へ、この送風機の羽根から離反す
   るように下向きに傾斜延在しており、この筒体の底部は
   この上壁と逆方向で空気吹き出し口下端から前記送風機
   下方に向けて上方に傾斜し水滴受け部としてあることを
   特徴とする白煙防止機能付きの直交流式冷却塔。