JP2816364B2

JP2816364B2 - 気液接触用充填板

Info

Publication number: JP2816364B2
Application number: JP1138362A
Authority: JP
Inventors: 忠信武藤
Original assignee: 株式会社荏原シンワ
Priority date: 1989-05-31
Filing date: 1989-05-31
Publication date: 1998-10-27
Anticipated expiration: 2013-10-27
Also published as: JPH034934A

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、シート状基材の板面に沿い液体を流下さ
せ、濡壁を形成し気流との直接接触に伴う潜熱作用で熱
交換を行う気液接触用充填板に関する。

＜従来の技術＞この種の充填板としては、合成樹脂製シートなどで形
成されたシート状基材をジグザグ状に折り曲げて波形板
とし、この波形板の稜線が垂直に立った状態にこの波形
板を配列し、この板面に液体を流下させるものがある。

＜発明が解決しようとする課題＞前記先行技術の充填板では、その板面に付着した液体
は縦方向にのみ流れ、横方向には殆ど拡散せず、短時間
のうちに流下しし気液接触効率が低いため、この欠点を
改良すべく波形板の斜面全域に比較的大きな凹凸を設け
て横方向への液体の拡散を促している。

然しこの凹凸を付与してもその気液接触効率が充分で
ないため、これを改善すべく波形板の稜線を傾斜させ、
かつ全面に約5mm程度の小孔を開けたものがあるが、基
板が合成樹脂製シートであるため、自己湿潤性に劣って
いる。

この自己湿潤性を高めるために、この波形板全面を梨
地加工し、0.1ミクロンから4mmの孔をその全面に形成
し、ある程度の自己湿潤性をもたせたものが、実開昭63
−16823号公報に記載されている。

しかし、前記実開昭63−16823号公報のものでは、シ
ート状基板をジクザグジ状に折り曲げて全体波形板とし
てあるため、隣接して配列される充填板間の通る空気流
の抵抗が大きくなり、送風機の負荷が高まる欠点を有し
ている。

前記全体波形板とした気液接触板の空気抵抗を低減す
るために、合成樹脂製シートを真空成形しその基板全面
に凹凸状の波形模様を形成した全体平坦な充填材が、実
開昭55−31421号、実公昭63−44101号各公報に記載され
ているが、液体流下緩速部を形成する凹凸模様の大きさ
は、6mm〜10mmとその突起高さが大きく、今だ空気抵抗
が大きいと共に、前記実開昭63−16823号のように自己
湿潤性は有してなく、気液接触効率を上げることが出来
ない。

この発明の目的は、板面における熱交換領域を全体と
して概ね平坦とし、この領域に形成される波形凹凸部に
特徴を持たせて、自己湿潤性保水面を形成し、少ない供
給水量のもとで熱交換領域に濡れ壁を効率良く形成でき
るようにした空気抵抗の小さい気液接触用充填板を市場
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＞前記課題を解決するために、この発明は薄板材の板面
に沿い液体を流下させ、濡壁を形成し気流との直接接触
に伴う潜熱作用で熱交換を行う気液接触用充填板におい
て、この基材の板面における熱交換領域は全体として概ね
平坦であり、その領域には幅方向で、ほゞ水平に連なる
表裏に膨出する畝を持つ細かい波形の凹凸部が、その高
さ方向、即ち液体流下方向で相互平行に密に多数形成さ
れ、この基材の熱交換領域が自己湿潤性保水面としてあ
ることを特徴とするものである。

前記充填板は、熱可塑性合成樹脂板からなることがそ
の成形上好適である。

前記充填板の表裏面に形成した自己湿潤性保水面はサ
ンドラスト、コロナ放電加工、微細粉粒子塗着のうち
の、任意の一種以上の加工法により、親水性粗雑面とし
てあることが濡壁の形成上都合が良い。

前記細かい波型の凹凸部の形状は、波の高さが3mm乃
至30mm、波頭のピッチが5mm乃至15mm、充填板厚さ方向
の深さが1.5mm乃至3mm、その畝又は溝の幅は2mm乃至3mm
としてあることが保水機能上好ましい。

前記隣接する畝のピッチは４〜6mmとして、空気抵抗
及び保水面形成上好ましい。

充填板の気流流入側端部と、気流流出側端部には、水
沫除脱用の傾斜畝が多数形成されている場合もある。

前記水沫除脱用傾斜畝が形成された基材の各端部は、
その厚さ方向に波型形に湾曲形成されていることが、水
滴のキャリィオーバー阻止の上から望ましい。

前記充填板の一面には、スペーサ膨出部が一体に形成
されていることが、この充填板並列配置時の位置決め上
好ましい。

＜作用＞前記のように構成したこの発明の気液接触用充填板の
作用をその使用方法と共に説明する。

イ）直交流式冷却塔内に組込み使用する場合。

直交流式冷却塔の上部水槽下側にこの発明の気液接触
用充填板を、前記畝の方向を水平として、間隔をおいて
複数枚垂直に並列配置し、上部水槽よりこれら充填板上
に冷却水を散布すると共に、この冷却水の流下方向と直
角な水平方向で空気流を隣接する充填板間の気液通路を
通り流す。

これら充填板の表面を流れ、濡れ壁を形成する冷却水
と空気流を直接接触させ、その潜熱作用で冷却水は冷却
される。

この際、充填板の板面を流れる冷却水は、最上位の畝
の各谷部から溜まり始め、この凹凸部の深さ、及び波頭
高さ分だけ一時滞留し保水され、次いでこの畝の全長に
わたり横方向に拡がり、この畝の保水量を越える水が更
に供給されるとこの畝を乗り越え溢れ出て、この板面の
平坦部を経て隣接する下位の畝に向け流下し、再びこの
下位の畝の谷部から溜り始め、所定量滞留し保水された
後、この畝を乗り越えて次の畝へとゆっくりと流下して
いく。

このようにして順次全ての畝に沿い一次滞留し横方向
に拡がりながら冷却水はこの板面に沿い順次流下してゆ
き、板面の前記熱交換領域全体にわたり濡壁が形成され
ていく。

このようにして濡壁を形成した冷却水は、その流下中
に空気流との間で直接熱交換し冷却された後この冷却塔
の下部水槽から冷凍機などの負荷部へ送られ、仕事を終
え昇温した後、前記上部水槽へ戻され、再び冷却され、
循環使用される。

前記自己湿潤性保水面を前記のように親水性粗雑面に
加工処理してある場合には、冷却水が各畝部に沿い一時
滞留し保水される時間はより長くなる。

前記波型の凹凸部の形状が前記各細かい波型の凹凸部
の形状は、波の高さが3mm乃至30mm、波頭のピッチが5mm
乃至15mm、基板厚さ方向の深さが1.5mm乃至3mm、その畝
又は溝の幅は2mm乃至3mmとしてあることを特徴としてあ
り、その隣接する畝のピッチが4mm〜6mmとしてある気液
接触用充填板では、多数の畝の間での保水作用により、
それぞれの、少数の冷却水で前記概ね平坦な熱交換領域
全体に濡れ壁が冷却塔運転中流下形成され続ける。と共
に気液通路通過時の空気抵抗が小さくなる。

また基材の気流流入側端部と、気流流出側端部には、
水沫除脱用の傾斜畝が多数形成されていることを特徴と
する気液接触用充填板、及び前記水沫除脱用傾斜畝が形
成された基材の各端部は、その厚さ方向に波形に湾曲形
成されていることを特徴とする充填板において、気液通
路中を流れる空気流に乗り搬送される冷却水の水滴があ
ったとしても前記水沫除脱用傾斜畝で捕捉され、冷却塔
外気取入口、排気口からキャリィオーバしない。

前記充填板の保水作用は、向流式冷却塔にこの発明の
充填板を組込み使用する場合も同様である。

ロ）空調器又は空調モジュールと組合せて使用される気
化式加湿器の熱交換材としてこの発明の気液接触用充填
板を利用する場合。

この気化式加湿器の上部散水装置の下側に前記イ）同
様にこの発明の気液接触用充填板を複数板垂直に並列し
て配列し、イ）同様にこの散水装置から液体をこれら充
填板の板面に散布し、前記イ）同様に少量の液体で熱交
換領域全体に濡壁を形成する。

一方空調機又は空調モジュールの作動で、室内の空気
を加湿器を通して循環する。

例えば冬期の暖房システムの使用で温度20℃、相対湿
度15％となった室内空気を隣接する気液接触用充填板間
に形成した気液通路に水平に流し、この気液通路の通過
中に、この空気と濡れ壁とを直接接触させ、潜熱作用で
板面を流下中の液体を冷却し自身昇温した空気の相対湿
度を55％乃至77％程度に高め、冬期における室内での生
活環境を最適なものとする。

ハ）冷却パネルとして使用する場合。

上部散水パイプと下部排水樋を有するフレームを建物
の一壁面に取付け、反対側の壁面に送風機を設ける。

この上部散水パイプと下部排水溝間でこの気液接触用
充填板を複数枚、間隔を置いて並列に、前記フレームに
組み付ける。

次いで、上部散水パイプから散布水をこれら充填板上
に散布し、冷却水を前記イ）同様各充填板の板面に形成
した畝上で一時滞留し保水した後順次流下させ、熱交換
域全面に濡れ壁を形成する。

一方、送風機を作動し、建物内の空気圧力を減少さ
せ、外気をこれら充填板間の気液通路を通り、建物内に
吸い込み、気液通路を通過中に空気と水を直接接触し空
気の相対湿度を高め、かつ昇温させると共に、散布水の
温度を下げる。

この冷却し適温とした散布水を下部排水樋で受け、循
環使用すると共に、建物例えば温室内の相対湿度を、植
物の育成に達した50％〜80％の値に、また温室内の温度
を22℃〜28℃に四季を通じて維持する。

ニ）凝縮器（コンデンサ）の空冷熱交換器（プレークー
ラ）として使用する場合。

この場合には、凝縮器に流入する流体をこの発明の気
液接触用充填板間の気液通路に流し、凝縮器の冷却容量
を上昇させ、総エネルギー消費量を低下させる。

ホ）エリミネータとして使用する場合この場合には、空調装置や加湿器の下流側にこの発明
の気液接触用充填板を並列して空気流中の水滴を各充填
板の畝における凹凸部で捕捉する。

前記イ）乃至ホ）のようにこの発明の気液接触用充填
板は適宜使用される。

＜実施例＞前記発明の代表的な実施例を次に説明する。

第１図において、ＡはPVCなどの熱可塑性合成樹脂製
のシート状充填板10からなる気液接触用充填板であり、
この充填板10の板面における熱交換領域Ｂは全体として
概ね平坦であり、その領域Ｂには幅方向、即ち前記水平
方向に連なる表裏に膨出する畝11を持つ細かい波形の凹
凸部12が、その高さ方向、即ち液体流下方向で相互平行
に密に多数形成され、この充填板10の熱交換領域Ｂが自
己湿潤保水面B0としてある。

前記充填板10表裏面に形成した前記自己湿潤性保水面
B0は、サンドラスト、コロナ放電加工、微細粉粒子付着
のうちの、任意の一種以上の加工法により、親水性粗雑
面としてあることが濡壁の形成上、好ましいがこのよう
な加工を施さず、真空成形などの加工法でこの充填板Ａ
を成形したままでもこの発明としては同じである。

前記細かい波型の凹凸部12の形状は、波の高さｈが3m
m乃至30mm、波頭のピッチＰが5mm乃至15mm、基板10厚さ
方向の深さｄが1.5mm乃至3mmその畝11又は溝の幅d₀は2m
m乃至3mmとしてある。

更に、上下隣接する畝11のピッチP₀は４〜6mmとして
ある。

なお、図面においては、全体形状を示すため、この寸
法に拘らずに、その形状は誇張して描かれている。

前記充填板10の気流流入側端部13と、気流流出側端部
14には、水沫除脱用の傾斜畝15が形成された充填板10の
各端部13、14は、その厚さ方向に波型形に湾曲形成され
ていると共に、前記充填板10の一面には、スペーサ膨出部16が一体に
間隔をおいて形成されている。

17は、前記気液接触用充填材Ａの上縁に沿い形成され
た最上段の畝11aの各谷部11bに冷却水を案内するために
水平方向に間隔をおいて同一方向に傾斜して形成された
傾斜突起である。

同様にこの気液接触用充填材Ａの下縁に沿い形成され
た最下段の畝11cと、この下縁との間にも、この最下段
の畝11cの各谷部から溢れ出る冷却水を斜めに、充填板
中の中央寄り下方へ案内するために水平方向に間隔をお
いて同一方向に傾斜した傾斜突起18が形成されている。

なお、畝11の形状はこの実施例の三角波に限定され
ず、第３図のような湾曲状のものでも良い。

このように構成した実施例の作用及びその使用方法
は、前記＜作用＞の項で記載された内容と前記突起17、
18に関する作用を除き同一であるため、ここでは突起1
7、18の作用のみを説明し、その他の作用の説明は省略
する。

前記のようにこの上縁側に設けた複数の傾斜突起17に
より、この気液接触用充填材Ａ上縁に散布された冷却水
は最上段の畝11aの各谷部10bに順次案内供給され、この
畝11aに沿い一時滞留し保水された後、この畝11を乗り
越え溢れ出て、次段の畝11内に流入してゆく。

また、最下段の畝11bから溢れ出た冷却水は、前記傾
斜突起18により中央方向へ傾けられた状態でこの気液接
触用充填材Ａの下縁から流出し、所定の位置に収集され
る。

ハ．発明の効果前記のように構成し、その自己潤滑性保水面が前記の
ように冷却水の一時滞留、保水機能を有する本件発明の
気液接触用充填板においては、前記水平方向に連なる表
裏に膨出する畝により少量の液体をこの充填板の板面上
に流下させることで、その板面に充分の水を貯えて熱交
換領域全面に濡れ壁を形成でき、かつ、ゆっくりと順次
流下するため空気流との直接接触で液体を冷却できると
共に、気化時間も充分にあり、気化潜熱による冷却効果
も充分に発揮される。

また前記畝は細かい波形の凹凸部で形成されているた
め、気液通路内を流れる空気の抵抗も小さい。

この結果、この充填板を多数枚並列して組み込んで使
用されるとき同一の熱交換率を得るに、各充填板間の寸
法を従来のものより狭くしても送風機の負荷を増大せず
に済み、従ってこの充填板群の占有空間を小さくするこ
とができ冷却塔、加湿器、プレクーラなどの散水装置が
小型化できる。

また同一の容積とすれば従来のものより熱交換率の高
いものが得られる。

前記充填板を、熱可塑性合成樹脂板とすれば、この充
填板を安価にかつ大量生産できる。

前記充填板の表裏面に形成した自己湿潤性保水面を、
サンドブラスト、コロナ放電加工、微細粉粒子付着のう
ちの、任意の一種以上の加工法により、親水性粗雑面と
することで、冷却水の保水効果がより高められ、より少
量の冷却水で供給でも充分の濡壁の形成ができる。

前記細かい波型の凹凸部の形状を、波の高さが3mm乃
至30mm、波頭のピッチが5mm乃至15mm、基板厚さ方向の
深さが1.5mm乃至3mm、その畝又は溝の幅は2mm乃至3mmと
することで、この冷却水の保水機能をより向上できると
共に、空気抵抗をより小さくできる。

前記隣接する畝のピッチを４〜6mmとすれば、空気抵
抗及び保水機能を良好に維持できる。

基材の気流流入側端部と、気流流出側端部には、水沫
除脱用の傾斜畝を多数形成することで、冷却水の外部へ
の飛散を防止できる。

前記水沫除脱用傾斜畝が形成された基材の各端部は、
その厚さ方向に波型形に湾曲形成することで、水滴のキ
ャリィオーバー阻止をより確実に防止できる。

前記基材の一面に、スペーサ膨出部を一体に形成する
ことで、この充填板の並列配置を迅速に行える。

＜実施例固有の効果＞前記実施例においては、前記傾斜畝17、18を設けるこ
とにより、この気液接触用充填板Ａへの冷却水の流入及
び流出を、冷却水の飛散なくスムーズに行うことができ
る。

なお、充填板の表面の自己湿潤水保水面を親水性粗雑
面としなくとも、通常冷却塔として使用する場合、２〜
３週間継続運転すると、冷却水に含有されているシリ
カ、カルシウムや、スラッジなどが前記保水面に付着
し、親水性粗雑面が形成される。

なお、前記実施例では、畝11は前記充填板Ａの幅方向
に水平に連なっているものを説明したが、空気が水平に
流れる場合において風上側が高位となり、風下側を低位
となる姿勢で畝11全体を若干角（略５度程度）傾斜した
ものであってもこの考案としては同じである。この場合
には、外気取入口よりの液体の飛散を有効に防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

図は、この発明に係るもので、第１図はこの発明の第１
実施例の一部省略正面図、第２図はその一部を省略した
平面図、第３図は他の畝の形状を示す一部概略図、第４
図は隣接する畝の関係を示す拡大正面図及び第５図はそ
の側面図である。図中の主な記号の説明Ａ……気液接触用充填板、 11……畝。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】薄板材の板面に沿い液体を流下させ、濡壁
を形成し気流との直接接触に伴う潜熱作用で熱交換を行
う気液接触用充填板において、この充填板の板面における熱交換領域は全体として概ね
平坦であり、その領域には幅方向で、ほゞ水平に連なる
表裏に膨出する畝を持つ細かい波型の凹凸部が、その高
さ方向、即ち液体流下方向で相互平行に密に多数形成さ
れ、この基材の熱交換領域が自己湿潤性保水面としてあ
ることを特徴とする気液接触用充填板。
【請求項２】熱可塑性合成樹脂板からなることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の気液接触用充填板。
【請求項３】前記充填板表裏面に形成した自己湿潤性保
水面はサンドブラスト、コロナ放電加工、微細粉粒子塗
着のうちの、任意の一種以上の加工法により、親水性粗
雑面としてあることを特徴とする特許請求の範囲第１項
又は第２項記載の気液接触用充填板。
【請求項４】前記各細かい波型の凹凸部の形状は、波の
高さが3mm乃至30mm、波頭のピッチが5mm乃至15mm、充填
板の厚さ方向の深さが1.5mm乃至3mm、その畝又は溝の幅
は2mm乃至3mmとしてあることを特徴とする特許請求の範
囲第２項又は第３項記載の気液接触用充填板。
【請求項５】前記隣接する畝のピッチは4mm〜6mmとして
あることを特徴とする特許請求の範囲第２項又は第３項
記載の気液接触用充填板。
【請求項６】充填板の気流流入側端部と、気流流出側端
部には、水沫除脱用の傾斜畝が多数形成されていること
を特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の気
液接触用充填板。
【請求項７】前記水沫除脱用傾斜畝が形成された充填板
の各端部は、その厚さ方向に波形に湾曲形成されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載
の気液接触用充填板。
【請求項８】前記基材の一面には、スペーサ用膨出部が
一体に形成されていることを特徴とする特許請求の範囲
第１項又は第２項記載の気液接触用充填板。