JP3020715U - 冷却塔 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構造で故障の恐れが少なくて白煙の発
生を効果的に抑制することができる機構を有し、白煙対
策を不要とする時期においては所要の冷却機能を発揮す
ることができる冷却塔を提供する。 【構成】 充填材ブロック上方に温水を供給する温水分
配槽を備え、充填材ブロック下方に冷水槽を備え、充填
材ブロック中を流下する温水を側方に設けたルーバーを
通過する気流によって冷却する。充填材ブロックを構成
する充填材１１、１１の間に形成される各空気通路１２
の頂部を少なくとも一つおきに閉塞体１３で閉塞し、閉
塞体１３の直下に温水を散水可能な散水管１４を配して
いる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、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 塔に関し、詳しくは、白煙の抑制または防止機構を有する冷却塔に関する。

【０００２】

【従来の技術および考案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 気流とが直角に交差する、いわゆる『クロスフロー方式』のものと、温水と冷却 用気流とが向かい合う、いわゆる『カウンターフロー方式』のものがあり、本考 案の冷却塔はクロスフロー方式の冷却塔に適用可能である。そこで、本考案の理 解を容易ならしめるために、図４にクロスフロー方式冷却塔の概略構成を示す。

【０００３】 図４において、通風空間１の両側に充填材ブロック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、各充填材ブロック２の上方には温水 分配槽４が設けられ、温水分配槽４には、温水供給管５から散水箱６を介して温 水が供給されている。各温水分配槽４の底面には、多数の小孔７が設けられてお り、この小孔７を経て充填材ブロック２に温水が供給され、供給された温水は充 填材ブロック２中を流下する。一方、冷却ファン３によって充填材ブロック２側 方のルーバー８から充填材ブロック２を経て通風空間１に向かう空気の流れＦが 生じ、この気流Ｆによって充填材ブロック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。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、充填材ブロック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。

【０００４】 ところで、寒冷期や湿度の高い時期（例えば、梅雨期）には、冷却ファン３に よって排出される空気中の水蒸気が凝縮し、白煙状を呈することがある。そのた め、「視界の妨げ」や「地面または建築物への凍結」や「夜間の火災との誤認」 などの事態を引き起こすとの問題が指摘され、白煙を防止する冷却塔が要望され ている。

【０００５】 乾湿併用冷却塔は係る要望を満たすために提供されたものであり、従来の湿式 冷却塔に乾式空気加熱器を組み込み、共通の送風装置で空気加熱および水冷却を 行い、加熱された空気と湿度の高い空気を混合して排出空気の白煙を低減するも のである。この乾湿併用冷却塔の概略構成を図５に基づいて説明する。図５にお いて、２１、２１は対向する湿式部で、充填材ブロックと温水供給手段とからな り、その内部構成は図４と同様であって、装置からの戻り温水２２は外気ｆ₁ と 直接接触することによって冷却され、冷水槽２３に貯留される。２４、２４は対 向する乾式部で、空気加熱器２５を有し、この空気加熱器２５において外気ｆ₂ は装置からの戻り温水２２によって間接的に（非接触で）加熱される。そして、 湿式部を通過した湿り空気と乾式部を通過した乾き空気がファン２６によって混 合されて塔上より排出されるので、その排出空気の冷却拡散過程が湿り空気線図 における飽和曲線を下回るように湿り空気と乾き空気を混合すれば、白煙の発生 を防止することができる。すなわち、図６において、直線Ｃ−Ｗ、直線Ｃ−Ｄは それぞれ湿式部、乾式部における空気の状態変化を示し、同図に示すように、点 Ｗの湿り空気と点Ｄの乾き空気が混合して点Ｍ₀ の状態となって塔より排出され るようにすれば、排出空気の冷却拡散過程Ｍ₀ −Ｃが飽和曲線Ｓより下側にある ので、白煙の発生がないか、あるいは極僅かしか白煙は発生しない。

【０００６】 この乾湿併用冷却塔によれば、温水の冷却度の要求が厳しくて白煙対策が不要 である夏期には、空気加熱器２５の前面または後面をシャッター等で閉塞すれば 、乾式部には空気が流れなくなり、その分だけ湿式部に流れる空気量が増加する ので、温水を所定の温度まで冷却することができる。しかし、空気加熱器２５は 非常に高価であり、空気加熱器内の熱交換部の腐食という問題も懸念される。

【０００７】 さらに、乾湿併用運転時には、乾式部２４で加熱された乾き空気と湿式部２１ を通過した湿り空気とが必ずしも十分に混合されず、図６の点Ｍ₁ の状態となっ て塔より排出されることがあり、この場合、排出空気の冷却拡散過程Ｍ₁ −Ｃが 飽和曲線Ｓより上側にあるので白煙の発生は避けられないという問題もある。

【０００８】 また、特開平３−７５４９５号公報には、図７（ａ）に示すように、凹凸部を 表面に持つ充填材板３１を多数並列に起立させて設けた充填材ユニット（図４の 充填材ブロックに相当するもの）において、充填材板３１によって形成される気 液通路の、例えば二つおきを笠板３２ａで閉塞することによってその下部に空気 専用通路３３を形成し、笠板３２ａが装着されていない部分には被冷却水通路３ ４を形成する方式の直交流式冷却塔用の充填材ユニットが開示されている。この 方式によれば、湿潤空気流と乾燥空気流が交互に存在するため、図５に示す乾湿 併用冷却塔の場合に比べて両空気の混合はより十分に行われる。また、笠板３２ ａは充填材板３１と同材質とし、単に充填材板３１の頂部に嵌合するか、あるい は接着または溶着することにより簡単に乾式部が形成されるので、腐食を危惧す ることもなく、高価な熱交換器も不要となる。

【０００９】 しかしながら、この方式によれば、夏期においても頂部が閉塞された空気専用 通路を一部有する状態で運転されるため、この空気専用通路を通過する空気は水 の冷却には寄与しないばかりか、そのための無駄な動力が必要であり、その上無 駄な空気量を補うために冷却塔を大きくする必要がある。

【００１０】 係る問題に対して、笠板を取り外し可能な構造とし、空気専用通路が必要な時 期である冬季においては笠板を装着し、空気専用通路が不要な時期である夏期に おいては笠板を離脱する方法を採用すれば、年に２回は必ずこの笠板の着脱工事 をしなければならず、しかも笠板の着脱のたびに冷却塔の運転を停止しなければ ならない。

【００１１】 また、特開平３−７５４９５号公報に記載されているように、笠板３２ｂを図 ７（ｂ）の矢印で示すような開閉可能な構造とした場合、開閉機構として一般的 に使用されるヒンジ機構が周囲から散布される水によって故障しやすい。そのた めシール機構が必要であるが、完全な水シールは極めて困難である。

【００１２】 さらに、特開平６−３００４６９号公報には、図８に示すように、熱交換面材 ４１を多数並列に起立させることにより流通間隔４２を形成した充填材ユニット （図４の充填材ブロックに相当するもの）を構成し、上部水槽４３底部の散水口 ４４より高い位置に開口した上部液取入口４５を有する液取入板４６を上部水槽 ４３に設けた冷却塔が開示されている。この冷却塔によれば、白煙が発生しない 通常時には上部水槽４３内の被冷却水の液面を上部液取入口４５より上位に保持 してすべての流通間隔４２に散水を行い外気によって被冷却水を直接冷却し、白 煙発生時には液面を上部液取入口４５より下位に保持して上部液取入口４５直下 の流通間隔４２への散水を停止することで乾湿切替空間４７を形成するものであ るが、充填材は通常、塩化ビニル樹脂等の薄い樹脂製であるため、所定の位置に きっちりと固定されず、５〜２０mmずれることがむしろ一般的である。従って、 図８のように、上部液取入口４５と乾湿切替空間４７とが一致するように取り付 けることは非常に困難である。容易に実現しようとすれば、経済的メリットがな くなるほどの装置の工夫が必要である。

【００１３】 本考案は従来の技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであって 、その目的は、簡単な構造で故障の恐れが少なくて白煙の発生を効果的に抑制す ることができる機構を有する冷却塔を提供することにある。また、他の目的は、 白煙対策を不要とする時期においては所要の冷却機能を発揮することができる冷 却塔を提供することにある。

【００１４】

【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考案は、充填材ブロック上方に温水を供給する温 水分配槽を備え、該充填材ブロック下方に冷水槽を備え、充填材ブロック中を流 下する温水を側方に設けたルーバーを通過する気流によって冷却する冷却塔にお いて、上記充填材ブロックを構成する充填材と充填材の間に形成される各空気通 路の頂部を少なくとも一つおきに閉塞体で閉塞し、該閉塞体の直下に温水を散水 可能な散水管を配したことを特徴とする冷却塔を第一の考案とし、 上記第一の考案において、散水管に温水を供給する上流側の管路に流量調整可 能なバルブを設けたことを特徴とする冷却塔を第二の考案とする。

【００１５】

【作用】

白煙対策が必要な時期には閉塞体直下の散水管からの散水を停止する。すると 、閉塞体の下部の空気通路を通過する空気は被冷却水たる温水と直接接触せず、 充填材を通して間接的に加熱されて乾き空気として通風空間に排出され、一方、 閉塞体を頂部に有しない空気通路を通過する空気は温水と直接接触して湿り空気 となって通風空間に排出され、乾き空気は湿り空気とともに通風空間を上昇しな がら混合され、白煙を伴わずに外部に排出される。

【００１６】 また、白煙対策が不要な時期には閉塞体直下の散水管から温水を散水すること により、充填材ブロックの空気通路を流通するすべての空気は温水の冷却に寄与 し、冷却塔に供給される温水は所定温度に冷却される。

【００１７】

【実施例】

以下に本考案の実施例を図１〜３を参照しながら説明する。図１は本考案の冷 却塔の側断面図であり、図４と共通する部分には同一参照番号を付する。図１の 冷却塔は、充填材ブロックが２ａ、２ｂの２段からなっている。各充填材ブロッ クを構成する充填材と充填材の間に形成される各空気通路の頂部を少なくとも１ つおきに閉塞体で閉塞することで上記作用の項で記載したように白煙の発生を抑 制することができるが、図２に示す例では充填材１１と１１の間に形成される各 空気通路１２の頂部は２つおきに閉塞体１３で閉塞されている。閉塞体１３の装 着方法として、図２の例では閉塞体１３は隣接する充填材１１、１１上に単に載 置されているだけであり、このようにすれば、閉塞体１３を容易に脱着すること ができる。その他に、閉塞体１３を隣接する充填材１１、１１に接着または溶着 等の方法により固着することもできる。

【００１８】 各閉塞体１３の直下には複数の散水用の小孔を設けた散水管１４が配設され、 散水管１４はヘッダー管１５に接続されており、さらにヘッダー管１５は分岐管 １６を経て温水供給管５に接続されている。各分岐管１６には流量調整可能なバ ルブ１７が取り付けられており、このバルブ１７を開閉することにより散水管１ ４への散水の供給・停止を自在に行うことができる。

【００１９】 散水管１４の直径は隣接する充填材１１、１１間に収まる寸法とし、散水量に 応じて定められるが、例えば１０mm〜３０mmの外径のものを使用することができ る。散水管に設ける散水用の小孔の径は散水管の外径に対応して選択されるが、 ２mm〜５mmの範囲とすることができる。散水管の長手方向における小孔のピッチ は１６０mm以下とするのが好ましく、４０mm〜８０mmのあいだがより好ましい。

【００２０】 さらに、散水管１４の周方向における小孔の位置は、散水管１４の中心を通る鉛 直線上に設けるのが加工上容易であるが、図３に示すように、小孔１４ａを散水 管１４の最下部から左右に４０〜４５°の位置に２個設けるのが、散水効率の点 から好ましい。

【００２１】 また、散水管１４とヘッダー管１５との接続部は、可撓性の材料、例えばゴム 系のもの又は金属製の伸縮継手を用いれば、より確実に接続することができる。

【００２２】 このように構成される冷却塔において、白煙の発生を抑制するには以下のよう な操作をする。すなわち、梅雨期または寒冷期等の白煙対策が必要な時期には、 バルブ１７を閉じて散水管１４からの散水を停止すれば、閉塞体１３の下部の空 気通路を通過する空気は被冷却水たる温水と直接接触せず、充填材１１を通して 間接的に加熱されて乾き空気として通風空間１に排出され、一方、閉塞体１３を 頂部に有しない空気通路を通過する空気は温水と直接接触して湿り空気となって 通風空間１に排出される。そして、乾き空気は湿り空気とともに通風空間１を上 昇しながら混合され、白煙を伴わずに外部に排出される。

【００２３】 白煙の発生が少ないかまたは白煙を発生しない時期、すなわち温水の冷却が必 要な時期には、バルブ１７を開いて散水管１４から散水することにより、すべて の空気通路を通過する空気は温水の冷却に有効に寄与し、充填材ブロック２ａ、 ２ｂを流下する温水は所定温度に冷却される。従って、白煙対策が施されていな い冷却塔より大容量のものを採用する必要はなく、同容量でよい。

【００２４】 また、白煙対策を必要とする期間の始めと終わりに閉塞体を着脱する工事は不 要であり、乾き空気用通路と湿り空気用通路の切替えはバルブの開閉により行う ものであるから、故障が少なく、簡単な操作でよい。

【００２５】

【考案の効果】

本考案は上記のとおり構成されているので、次の効果を奏する。 簡単な構造で故障が少なく白煙の発生を効果的に抑制することができる。 白煙対策の施されていない冷却塔より大容量とせずに、白煙対策を不要とす る時期においては所要の冷却機能を発揮することができる。 白煙対策を必要とする期間の始めと終わりに閉塞体を着脱する工事は不要で ある。 乾き空気用通路と湿り空気用通路の切替えはバルブの開閉により行うもので あるから、故障が少なく、簡単な操作でよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の冷却塔の側断面図である。

【図２】図１の冷却塔の充填材ブロック部分を拡大して
示す斜視図である。

【図３】散水管の断面図である。

【図４】従来の冷却塔の断面図である。

【図５】従来の乾湿併用冷却塔の斜視図である。

【図６】乾湿併用冷却塔の湿り空気線図である。

【図７】図７（ａ）、図７（ｂ）は、それぞれ従来の冷
却塔の固定式閉塞機構を有する充填材部分を示す側面
図、開閉式閉塞機構を有する充填材部分を示す側面図で
ある。

【図８】従来の別の乾湿併用冷却塔の充填材部分および
上部水槽を示す斜視図である。

【符号の説明】

１…通風空間 ２、２ａ、２ｂ…充填材ブロック ３…冷却ファン ４…温水分配槽 ５…温水供給管 １０…冷水槽 １１…充填材 １２…空気通路 １３…閉塞体 １４…散水管 １５…ヘッダー管 １６…分岐管 １７…バルブ

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 充填材ブロック上方に温水を供給する温
   水分配槽を備え、該充填材ブロック下方に冷水槽を備
   え、充填材ブロック中を流下する温水を側方に設けたル
   ーバーを通過する気流によって冷却する冷却塔におい
   て、上記充填材ブロックを構成する充填材と充填材の間
   に形成される各空気通路の頂部を少なくとも一つおきに
   閉塞体で閉塞し、該閉塞体の直下に温水を散水可能な散
   水管を配したことを特徴とする冷却塔。
2. 【請求項２】 散水管に温水を供給する上流側の管路に
   流量調整可能なバルブを設けたことを特徴とする請求項
   １記載の冷却塔。