JP2780905B2 - 冷却塔 - Google Patents
冷却塔Info
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- JP2780905B2 JP2780905B2 JP5053316A JP5331693A JP2780905B2 JP 2780905 B2 JP2780905 B2 JP 2780905B2 JP 5053316 A JP5053316 A JP 5053316A JP 5331693 A JP5331693 A JP 5331693A JP 2780905 B2 JP2780905 B2 JP 2780905B2
- Authority
- JP
- Japan
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- filler
- hot water
- cooling tower
- water
- filler block
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- Expired - Lifetime
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、工場設備、空調設備等
から排出される温水を高効率で冷却する冷却塔に関する
ものである。
から排出される温水を高効率で冷却する冷却塔に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従来
より、工場設備、ビル等の空調設備等から排出される温
水を冷却して循環使用するために使用される冷却塔に
は、温水の冷却方式の点から、温水と冷却用気流との流
れ方向が逆である、いわゆる『カウンターフロー方式』
ものと、温水と気流との流れ方向が直角である、いわゆ
る『クロスフロー方式』のものとがあり、本願発明の冷
却塔はクロスフロー方式のものに好適に使用される。
より、工場設備、ビル等の空調設備等から排出される温
水を冷却して循環使用するために使用される冷却塔に
は、温水の冷却方式の点から、温水と冷却用気流との流
れ方向が逆である、いわゆる『カウンターフロー方式』
ものと、温水と気流との流れ方向が直角である、いわゆ
る『クロスフロー方式』のものとがあり、本願発明の冷
却塔はクロスフロー方式のものに好適に使用される。
【０００３】このクロスフロー方式冷却塔とは図３(a)
に示すような構成が一般的であり、同図に基づいてクロ
スフロー方式冷却を簡単に説明する。図において、通風
空間１の両側に充填材２、２が設置され、通風空間１の
上方には冷却ファン３が取り付けられ、各充填材２の上
方には温水槽４が設けられ、温水槽４には温水供給管５
から散水箱６を介して温水（以下「被冷却水」ともい
う）が供給されている。各温水槽４には散水ノズル７が
取り付けられており、この散水ノズル７によって充填材
２に温水が供給され、供給された温水は充填材２中を流
下する。一方、冷却ファン３によって充填材２側方のル
ーバー８から充填材２を経て通風空間１内に向かう外気
の流れＦが生じ、この気流Ｆによって充填材２中を流下
する温水が冷却される。そして、温水と熱交換した後の
空気はエリミネーター９で水滴を分離された後、外部へ
放出される。
に示すような構成が一般的であり、同図に基づいてクロ
スフロー方式冷却を簡単に説明する。図において、通風
空間１の両側に充填材２、２が設置され、通風空間１の
上方には冷却ファン３が取り付けられ、各充填材２の上
方には温水槽４が設けられ、温水槽４には温水供給管５
から散水箱６を介して温水（以下「被冷却水」ともい
う）が供給されている。各温水槽４には散水ノズル７が
取り付けられており、この散水ノズル７によって充填材
２に温水が供給され、供給された温水は充填材２中を流
下する。一方、冷却ファン３によって充填材２側方のル
ーバー８から充填材２を経て通風空間１内に向かう外気
の流れＦが生じ、この気流Ｆによって充填材２中を流下
する温水が冷却される。そして、温水と熱交換した後の
空気はエリミネーター９で水滴を分離された後、外部へ
放出される。
【０００４】このように、クロスフロー方式の冷却塔で
は、流下する温水は横方向から供給された気流によって
冷却される。かくして、充填材２を通過した温水は、冷
水となって冷水槽１０に貯留される。
は、流下する温水は横方向から供給された気流によって
冷却される。かくして、充填材２を通過した温水は、冷
水となって冷水槽１０に貯留される。
【０００５】ところで、充填材２中を流下する温水の温
度は気流との熱交換によって下方にいくに従って徐々に
低下するが、温水の温度は水平方向に均一ではなく、同
一水平面においては、外気側１１が最も低く、塔内側１
２が最も高くなる。というのは、充填材２中の気流の温
度は外側が最も低く、温水との熱交換を経て内側に向か
って高くなる。しかも、充填材２中を流下する温水は気
流によって塔内側に向けて押圧されるので、充填材２の
水平断面における温水流量分布は、図３(b) に示すよう
に、塔外側部分１１から塔内側部分１２に向けて漸増す
る傾向を示す。その結果、充填材２中の温水温度の等し
い点を結んだ等温線は、図４(b) に示すように、水平方
向（Ｔ）に均一ではなく、塔外側部分１１から塔内側部
分１２にかけて高さ方向（Ｈ）に極めて急峻な高次の曲
線状分布を示す。なお、図４(b)は、４５℃の温水を６
０ｍ3 ／hr・ｍ2 で充填材２中を流下させた場合の充填
材２内の等温線を計算した結果である（外気湿球温度＝
２７℃）。
度は気流との熱交換によって下方にいくに従って徐々に
低下するが、温水の温度は水平方向に均一ではなく、同
一水平面においては、外気側１１が最も低く、塔内側１
２が最も高くなる。というのは、充填材２中の気流の温
度は外側が最も低く、温水との熱交換を経て内側に向か
って高くなる。しかも、充填材２中を流下する温水は気
流によって塔内側に向けて押圧されるので、充填材２の
水平断面における温水流量分布は、図３(b) に示すよう
に、塔外側部分１１から塔内側部分１２に向けて漸増す
る傾向を示す。その結果、充填材２中の温水温度の等し
い点を結んだ等温線は、図４(b) に示すように、水平方
向（Ｔ）に均一ではなく、塔外側部分１１から塔内側部
分１２にかけて高さ方向（Ｈ）に極めて急峻な高次の曲
線状分布を示す。なお、図４(b)は、４５℃の温水を６
０ｍ3 ／hr・ｍ2 で充填材２中を流下させた場合の充填
材２内の等温線を計算した結果である（外気湿球温度＝
２７℃）。
【０００６】以上の説明で理解されるように、従来のク
ロスフロー式冷却塔では必ずしも効果的な熱交換が行わ
れていない。そこで、この熱交換効率を改善するための
方策として、例えば、単に空気通路として利用されてい
る、塔中央の通風空間１へ充填材を設置して伝熱面積を
増加することが考えられる。しかし、このように充填材
を増設すれば圧力損失が増加するので、冷却ファン３の
能力の点から実現は不可能である。
ロスフロー式冷却塔では必ずしも効果的な熱交換が行わ
れていない。そこで、この熱交換効率を改善するための
方策として、例えば、単に空気通路として利用されてい
る、塔中央の通風空間１へ充填材を設置して伝熱面積を
増加することが考えられる。しかし、このように充填材
を増設すれば圧力損失が増加するので、冷却ファン３の
能力の点から実現は不可能である。
【０００７】本発明は、このような従来の技術の有する
問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、温
水と外気との熱交換を効果的に行い、熱交換効率を向上
させた冷却塔を提供することにある。
問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、温
水と外気との熱交換を効果的に行い、熱交換効率を向上
させた冷却塔を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の要旨は、通風空間を介して対向する多段の充
填材ブロックと、該通風空間の上方に設けた冷却ファン
と、該充填材ブロックに温水を供給する温水供給手段
と、該充填材ブロックから流下する冷水を貯留する冷水
槽とを備えた冷却塔において、上下で隣接する充填材ブ
ロックの間であって、充填材ブロックの外側端面を結ぶ
線の内側で且つ充填材ブロックの外周部分直下の位置に
集水槽を設け、上記通風空間を介して冷却ファンにより
吸引された気流によって冷却される充填材ブロックの外
周部を流下する温水の一部を上記集水槽からバイパス配
管を経て冷水槽に送給することを特徴とする冷却塔を第
一の発明とし、上記第一の発明において、充填材ブロッ
ク中を流下する温水量の低下に伴う圧力損失の減少に見
合う量の充填材を下部の充填材ブロックに付加した冷却
塔を第二の発明とし、上記第一または第二の発明におい
て、各段充填材の間に温水の再分配槽を設けた冷却塔を
第三の発明とする。
に本発明の要旨は、通風空間を介して対向する多段の充
填材ブロックと、該通風空間の上方に設けた冷却ファン
と、該充填材ブロックに温水を供給する温水供給手段
と、該充填材ブロックから流下する冷水を貯留する冷水
槽とを備えた冷却塔において、上下で隣接する充填材ブ
ロックの間であって、充填材ブロックの外側端面を結ぶ
線の内側で且つ充填材ブロックの外周部分直下の位置に
集水槽を設け、上記通風空間を介して冷却ファンにより
吸引された気流によって冷却される充填材ブロックの外
周部を流下する温水の一部を上記集水槽からバイパス配
管を経て冷水槽に送給することを特徴とする冷却塔を第
一の発明とし、上記第一の発明において、充填材ブロッ
ク中を流下する温水量の低下に伴う圧力損失の減少に見
合う量の充填材を下部の充填材ブロックに付加した冷却
塔を第二の発明とし、上記第一または第二の発明におい
て、各段充填材の間に温水の再分配槽を設けた冷却塔を
第三の発明とする。
【０００９】
【作用】外気に近い側の温水（被冷却水）の冷却は早く
進み、冷水槽に達するまでに外気との熱交換をほぼ完了
することが多いので、この外気側の低温の被冷却水を集
水槽からバイパス配管を経て冷水槽へバイパスさせれ
ば、残りの被冷却水と冷却空気との温度差（エンタルピ
ー差）が大きくなるので、熱交換効率を向上させること
ができる。
進み、冷水槽に達するまでに外気との熱交換をほぼ完了
することが多いので、この外気側の低温の被冷却水を集
水槽からバイパス配管を経て冷水槽へバイパスさせれ
ば、残りの被冷却水と冷却空気との温度差（エンタルピ
ー差）が大きくなるので、熱交換効率を向上させること
ができる。
【００１０】。
【００１１】また、被冷却水の一部をバイパスさせるこ
とにより充填材中を通過する水量が低下するので、下部
側充填材の圧力損失代が少なくなる。そこで、この圧力
損失代の減少に見合う量の充填材を下部側充填材に付加
すれば、伝熱面積が増加するので、熱交換量を増加する
ことが可能となる。
とにより充填材中を通過する水量が低下するので、下部
側充填材の圧力損失代が少なくなる。そこで、この圧力
損失代の減少に見合う量の充填材を下部側充填材に付加
すれば、伝熱面積が増加するので、熱交換量を増加する
ことが可能となる。
【００１２】さらに、充填材と充填材の間に温水の再分
配槽を設ければ、再分配槽内で温水が混合され、温水温
度の均一化が図られる。そして、この再分配槽から下方
の充填材に向けて水平方向に一様流量の温水が散布され
るので、水平方向における温水温度のばらつきが抑制さ
れ、熱交換効率を向上することができる
配槽を設ければ、再分配槽内で温水が混合され、温水温
度の均一化が図られる。そして、この再分配槽から下方
の充填材に向けて水平方向に一様流量の温水が散布され
るので、水平方向における温水温度のばらつきが抑制さ
れ、熱交換効率を向上することができる
【００１３】
【実施例】以下に本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。
説明する。
【００１４】図１は充填材を多段とした場合であって、
同図において、２ａ、２ｂ、２ｃはそれぞれ上段充填
材、中段充填材、下段充填材である。上段と中段および
中段と下段の各充填材の間には、それぞれ再分配槽１３
ａ、１３ｂとバイパス用冷水を受ける集水槽１４ａ、１
４ｂが設けられている。また、集水槽１４ａ、１４ｂ
は、上段充填材２ａ、中段充填材２ｂおよび下段充填材
２ｃの外側端面を結ぶ線の内側で且つ上段充填材２ａま
たは中段充填材２ｂの外周部分直下の位置に設置されて
いる。各集水槽１４ａ、１４ｂは、それぞれバイパス配
管１５ａ、１５ｂを経て冷水槽１０へ通じている。
同図において、２ａ、２ｂ、２ｃはそれぞれ上段充填
材、中段充填材、下段充填材である。上段と中段および
中段と下段の各充填材の間には、それぞれ再分配槽１３
ａ、１３ｂとバイパス用冷水を受ける集水槽１４ａ、１
４ｂが設けられている。また、集水槽１４ａ、１４ｂ
は、上段充填材２ａ、中段充填材２ｂおよび下段充填材
２ｃの外側端面を結ぶ線の内側で且つ上段充填材２ａま
たは中段充填材２ｂの外周部分直下の位置に設置されて
いる。各集水槽１４ａ、１４ｂは、それぞれバイパス配
管１５ａ、１５ｂを経て冷水槽１０へ通じている。
【００１５】係る構成を有する冷却塔による温水と空気
との熱交換について次に説明する。散水ノズル７から散
布された温水は、各充填材２ａ、２ｂ、２ｃにおいて冷
却ファン３によって吸引された外気と接触することによ
って順次冷却される。ところで、本実施例においては上
段−中段ならびに中段−下段の各充填材の間には、再分
配槽１３ａ、１３ｂが設けられているので、水平方向に
おける水量のばらつきと温度のばらつきが抑制される。
すなわち、充填材２ａで外気側の温水は内側の温水に比
べてより冷却され、一方、水量は内側の方が多いという
アンバランスを示すが、再分配槽１３ａでこの温水が混
合される結果、係るアンバランスは解消され、再分配槽
１３ａから水平方向に均一温度且つ均一流量の温水が充
填材２ｂに散布される。同じようにして再分配槽１３ｂ
から水平方向に均一温度且つ均一流量の温水が充填材２
ｃに散布される。かくして、中間部での再分配により、
被冷却水の水平方向の流量・温度のばらつきが抑制され
るので、熱交換効率を向上することができる。
との熱交換について次に説明する。散水ノズル７から散
布された温水は、各充填材２ａ、２ｂ、２ｃにおいて冷
却ファン３によって吸引された外気と接触することによ
って順次冷却される。ところで、本実施例においては上
段−中段ならびに中段−下段の各充填材の間には、再分
配槽１３ａ、１３ｂが設けられているので、水平方向に
おける水量のばらつきと温度のばらつきが抑制される。
すなわち、充填材２ａで外気側の温水は内側の温水に比
べてより冷却され、一方、水量は内側の方が多いという
アンバランスを示すが、再分配槽１３ａでこの温水が混
合される結果、係るアンバランスは解消され、再分配槽
１３ａから水平方向に均一温度且つ均一流量の温水が充
填材２ｂに散布される。同じようにして再分配槽１３ｂ
から水平方向に均一温度且つ均一流量の温水が充填材２
ｃに散布される。かくして、中間部での再分配により、
被冷却水の水平方向の流量・温度のばらつきが抑制され
るので、熱交換効率を向上することができる。
【００１６】また、再分配槽直上の外気に近い方には集
水槽１４ａ、１４ｂが設置されているので、内側に比べ
て低温の被冷却水が集水槽１４ａ、１４ｂより、それぞ
れバイパス配管１５ａ、１５ｂを経由して冷水槽１０へ
送給される。従って、充填材２ｂまたは２ｃに供給され
る被冷却水の平均温度が高くなるので、被冷却水と外気
との温度差（エンタルピー差）は、冷水バイパス経路を
有しない場合に比べて大きくなる。その結果、熱交換効
率を向上することができる。
水槽１４ａ、１４ｂが設置されているので、内側に比べ
て低温の被冷却水が集水槽１４ａ、１４ｂより、それぞ
れバイパス配管１５ａ、１５ｂを経由して冷水槽１０へ
送給される。従って、充填材２ｂまたは２ｃに供給され
る被冷却水の平均温度が高くなるので、被冷却水と外気
との温度差（エンタルピー差）は、冷水バイパス経路を
有しない場合に比べて大きくなる。その結果、熱交換効
率を向上することができる。
【００１７】図２は図１の冷却塔の中段・下段の充填材
２ｂ、２ｃに、一部の被冷却水を上記のようにしてバイ
パスさせることによる圧力損失の減少分に見合う量の充
填材を付加した例を示す。この場合、集水槽１４ａまた
は１４ｂから被冷却水の一部が抜き取られるので、充填
材２ｂまたは２ｃを通過する被冷却水量が少なくなる。
従って、充填材２ｂまたは２ｃでの圧力損失が減少する
ので、冷却ファン３は現状のままで出力アップを図らな
くてもこの圧力損失減少分に見合う量の充填材を２ｂま
たは２ｃに付加することができるのである。かくして伝
熱面積が増加するので、熱交換効率を向上することがで
きる。
２ｂ、２ｃに、一部の被冷却水を上記のようにしてバイ
パスさせることによる圧力損失の減少分に見合う量の充
填材を付加した例を示す。この場合、集水槽１４ａまた
は１４ｂから被冷却水の一部が抜き取られるので、充填
材２ｂまたは２ｃを通過する被冷却水量が少なくなる。
従って、充填材２ｂまたは２ｃでの圧力損失が減少する
ので、冷却ファン３は現状のままで出力アップを図らな
くてもこの圧力損失減少分に見合う量の充填材を２ｂま
たは２ｃに付加することができるのである。かくして伝
熱面積が増加するので、熱交換効率を向上することがで
きる。
【００１８】図４(a) は図２の構成の冷却塔において、
最上段の充填材２ａと中段の充填材２ｂにおける被冷却
水の等温線の計算結果を示す。この計算例は、４５℃の
温水を６０ｍ3 ／hr・ｍ2 で充填材を流下させ、集水槽
１４ａから通水量の約１０％をバイパスさせた場合を示
す（外気湿球温度＝２７℃）。従来の冷却方式である図
４(b) との対比で明らかなように、従来に比べて、中段
の充填材２ｂにおける外気流入部１１での被冷却水温度
が高く（外気との温度差が大きく）、しかも、水平方向
の温度差は図４(b) の場合より少ない。この場合、通水
量の約１０％を系外へ取り出したので、充填材２ｂに約
５０％の充填材を付加することができる。
最上段の充填材２ａと中段の充填材２ｂにおける被冷却
水の等温線の計算結果を示す。この計算例は、４５℃の
温水を６０ｍ3 ／hr・ｍ2 で充填材を流下させ、集水槽
１４ａから通水量の約１０％をバイパスさせた場合を示
す（外気湿球温度＝２７℃）。従来の冷却方式である図
４(b) との対比で明らかなように、従来に比べて、中段
の充填材２ｂにおける外気流入部１１での被冷却水温度
が高く（外気との温度差が大きく）、しかも、水平方向
の温度差は図４(b) の場合より少ない。この場合、通水
量の約１０％を系外へ取り出したので、充填材２ｂに約
５０％の充填材を付加することができる。
【００１９】
【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で次の効果を奏する。
で次の効果を奏する。
【００２０】 請求項１記載の発明のように、充填材
を通過する被冷却水の中で冷却の早い外気側の一部の被
冷却水を系外に取り出すことにより、残りの被冷却水と
外気との温度差（エンタルピー差）が大きくなるので、
熱交換効率の向上が可能である。
を通過する被冷却水の中で冷却の早い外気側の一部の被
冷却水を系外に取り出すことにより、残りの被冷却水と
外気との温度差（エンタルピー差）が大きくなるので、
熱交換効率の向上が可能である。
【００２１】 請求項２記載の発明のように、一部の
被冷却水を系外に取り出すことによる圧力損失減少に見
合う量の充填材を付加することで、冷却ファン能力を変
更することなく伝熱面積を増加して熱交換量を増加する
ことができる。
被冷却水を系外に取り出すことによる圧力損失減少に見
合う量の充填材を付加することで、冷却ファン能力を変
更することなく伝熱面積を増加して熱交換量を増加する
ことができる。
【００２２】 請求項３記載の発明のように、上下方
向の充填材間に被冷却水の再分配槽を設けることによ
り、水平方向の水量ならびに水温のばらつきを抑制する
ことができるので、熱交換効率を向上することが可能で
ある。
向の充填材間に被冷却水の再分配槽を設けることによ
り、水平方向の水量ならびに水温のばらつきを抑制する
ことができるので、熱交換効率を向上することが可能で
ある。
【図１】本発明の冷却塔の一例を示す側断面図である。
【図２】本発明の冷却塔の別の実施例を示す側断面図で
ある。
ある。
【図３】図３(a) は従来の冷却塔の側断面図、図３(b)
は図３(a) の冷却塔の充填材の水平断面内の水量分布を
示す図である。
は図３(a) の冷却塔の充填材の水平断面内の水量分布を
示す図である。
【図４】図４(a) は本発明の冷却塔の充填材中の被冷却
水の等温線を示す図、図４(b)は従来の冷却塔の充填材
中の被冷却水の等温線を示す図である。
水の等温線を示す図、図４(b)は従来の冷却塔の充填材
中の被冷却水の等温線を示す図である。
１…通風空間 ２…充填材 ２ａ…上段充填材 ２ｂ…中段充填材 ２ｃ…下段充填材 ３…冷却ファン １０…冷水槽 １３ａ…再分配槽 １３ｂ…再分配槽 １４ａ…集水槽 １４ｂ…集水槽 １５ａ…バイパス配管 １５ｂ…バイパス配管
Claims (3)
- 【請求項１】 通風空間を介して対向する多段の充填材
ブロックと、該通風空間の上方に設けた冷却ファンと、
該充填材ブロックに温水を供給する温水供給手段と、該
充填材ブロックから流下する冷水を貯留する冷水槽とを
備えた冷却塔において、上下で隣接する充填材ブロック
の間であって、充填材ブロックの外側端面を結ぶ線の内
側で且つ充填材ブロックの外周部分直下の位置に集水槽
を設け、上記通風空間を介して冷却ファンにより吸引さ
れた気流によって冷却される充填材ブロックの外周部を
流下する温水の一部を上記集水槽からバイパス配管を経
て冷水槽に送給することを特徴とする冷却塔。 - 【請求項２】 充填材ブロック中を流下する温水量の低
下に伴う圧力損失の減少に見合う量の充填材を下部の充
填材ブロックに付加した請求項１記載の冷却塔。 - 【請求項３】 各段充填材の間に温水の再分配槽を設け
た請求項１または２記載の冷却塔。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5053316A JP2780905B2 (ja) | 1993-03-15 | 1993-03-15 | 冷却塔 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5053316A JP2780905B2 (ja) | 1993-03-15 | 1993-03-15 | 冷却塔 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06265281A JPH06265281A (ja) | 1994-09-20 |
| JP2780905B2 true JP2780905B2 (ja) | 1998-07-30 |
Family
ID=12939321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5053316A Expired - Lifetime JP2780905B2 (ja) | 1993-03-15 | 1993-03-15 | 冷却塔 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2780905B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5569415A (en) * | 1995-09-18 | 1996-10-29 | Phelps; Peter M. | Cross-flow cooling tower with reduced upper inboard fill section |
| US8043587B2 (en) * | 2007-07-12 | 2011-10-25 | Indigo Technologies Group Pty Ltd | Reverse flow reactor |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54124258A (en) * | 1978-03-20 | 1979-09-27 | Hitachi Ltd | Method of producing thick film hybrid integrated circuit |
| JPS6034957U (ja) * | 1983-08-19 | 1985-03-09 | 三菱自動車工業株式会社 | パワ−ステアリング装置 |
| JP2529608B2 (ja) * | 1990-02-01 | 1996-08-28 | 清水建設株式会社 | 熱交換器 |
-
1993
- 1993-03-15 JP JP5053316A patent/JP2780905B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06265281A (ja) | 1994-09-20 |
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