JP3220597B2 - 密閉式直交流形冷却塔の白煙防止装置 - Google Patents

密閉式直交流形冷却塔の白煙防止装置

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JP3220597B2
JP3220597B2 JP18097694A JP18097694A JP3220597B2 JP 3220597 B2 JP3220597 B2 JP 3220597B2 JP 18097694 A JP18097694 A JP 18097694A JP 18097694 A JP18097694 A JP 18097694A JP 3220597 B2 JP3220597 B2 JP 3220597B2
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利文 中西
義久 細江
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株式会社日立空調システム
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】空調設備、工業設備等の冷却水の
冷却用として冷却塔が幅広く用いられているが、このう
ち年間運転設備等に使用されている冷却塔においては、
外気温が低下すると冷却塔からの排出空気が白煙となり
問題となる。本発明は、この白煙を防止するためになさ
れた密閉式直交流形冷却塔の白煙防止装置に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】空調設備、工業設備等における冷却水の
冷却用として冷却塔が使用される。この冷却塔から排出
される空気は、高温多湿であって冬期等外気温が低いと
きには排出空気中の湿気は白煙状態となって排出され、
交通の障害となったり、また夜間においてはこれに光が
当たると火災と見間違う恐れがある。この白煙を発生を
防止するため、従来の技術としては充填物と熱交換器を
併設して、乾式熱交換器(プレートフィンコイル)を配
した冷却塔または充填物部分に樹脂製熱交換器を組み込
んだ冷却塔がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の密閉式冷却塔に
おいて、乾式熱交換器を配したものは乾式熱交換器を組
み込むためのスペースを必要とするため大型化し、また
空気圧損も大きくなり送風機の動力アップとなる。さら
に乾式熱交換器の接続配管、温調弁等が必要で、特別な
構造としなければならず特別な塔本体を必要とする。一
方充填物に樹脂製熱交換器を組み込んだものは、構造上
複雑になると共に、また冬期において著しく冷却能力が
低下し、大きな塔体を必要とし、また冬期においては水
温が低下し過冷却となるため、乾き空気の割合に対し湿
り空気の割合が多くなり白煙が発生しやすくなる。さら
に充填物、熱交換器を通過してきた空気は、整流されて
いて塔内では充分混合されていないため、送風機により
外気へ放出時、湿り空気部分において白煙を生ずる等の
問題がある。
【0004】本発明は密閉式直交流形冷却塔において冬
期でも確実に白煙の発生を防止することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
、この発明の密閉式直交流形冷却塔の白煙防止装置
は、送風機、上部水槽、充填物、熱交換器、下部水槽、
散布水ポンプ等で構成され、吸込面は一面または二面吸
い込みとし、負荷からのプロセス水を熱交換器部におい
て散布水と空気により冷却し、散布水を充填物内で空気
と直接接触により冷却する密閉式直交流形冷却塔におい
て、上部水槽を空気吸込口側から見て任意の位置にて仕
切ると共に、仕切られた各上部水槽には分流槽を設け、
入口側には散布水ポンプの出口側と配管で接続され、一
方の配管には途中にバイパス配管を設けて下部水槽へと
直接流れ出るようになすと共に、バイパス配管と散布水
配管の分岐部には水温により自動開閉し、水温が高くな
るとバイパス側を閉じ、低くなると開ける構造のワック
ス式温調弁からなる三方弁を組み込むようにしたことを
特徴とする。 そして、より具体的には、この冷却塔は、
送風機、上部水槽、充填物、熱交換器、下部水槽、散布
水ポンプ、三方弁及び混合板等で構成され、上部水槽は
空気吸込口側から見て任意の位置にて仕切られていて上
部水槽A,Bとして形成してある。散布水は散布水ポン
プにより送水されるが、下部水槽〜散布水ポンプ〜上部
水槽へと配管されていて、その途中に各々三方弁が設け
られ、散布水をバイパス配管より直接下部水槽にバイパ
スされるようになっている。三方弁はワックス式温調弁
で水温により自動開閉し、水温が高くなるとバイパス側
を閉じ、低くなると開ける構造のものである。このうち
上部水槽A用の三方弁は水温が低くなるとバイパス側全
開となり全量バイパスされる。上部水槽B用の三方弁は
水温が低くなるとバイパス側100%未満〜50%くら
い開となり、これに相当する水量がバイパスされる。充
填物、熱交換器は一段または二段以上設けられ、各段に
設けられる熱交換器は上部水槽の仕切りの位置で分割さ
れており、隣り合った熱交換器は配管で接続されてい
て、プロセス水は熱交換器Aで冷却された後、熱交換器
Bで冷却される方式となっている。また充填物の空気吹
出し側または熱交換器の吹出し側には、混合板が設けら
れていて、充填物及び熱交換器からの吹出し空気を塔内
で混合されるよう形成してある。この混合板は固定式ま
たは回転式があり、固定式のV形形状で充填物または熱
交換器からの空気の流れに対して並行に導かれ、単体ま
たは複数個で構成されている。回転式の場合、回転軸に
取り付けられた2枚以上の複数個の羽根が送風機によっ
て風を受け回転するよう形成されている。
【0006】
【作 用】本発明の冷却塔において、負荷からの冷却水
(プロセス水)は塔内各段左右の熱交換器7A,7Bの
管内を通過し、冷却された後再び負荷に送水される。ま
た下部水槽の水は散布水ポンプにて上部水槽に送水さ
れ、左右に仕切られた各槽へと水が送水され、散水孔よ
り散水される。この散水された水は充填物内で送風機に
よって吸引された外気と直角に交叉し、水と空気が直接
接触により熱交換し、水は冷却され、空気は加熱加湿さ
れる。次に熱交換器部では充填物内で冷却された水が管
外表面を伝わって流れ、管内のプロセス水を冷却する。
この時送風機によって吸引された外気と散布水が直接接
触し、水の蒸発蓄熱により散布水及び管内のプロセス水
を冷却する。熱交換器部を通過した散布水は下段の充填
物、熱交換器を通過し、下部水槽に集められる。空気は
充填物、熱交換器を通過した際、加熱加湿され混合板に
よって混合された後、送風機により塔外に排出される。
冬期等において外気温が低下すると、散布水温も低下
し、散布水ポンプから上部水槽への配管途中に設けられ
た三方弁が作動し、一方の三方弁では全量バイパスさ
れ、他方の三方弁では全量の100%未満〜50%くら
いまでバイパスされる。このため一方の上部水槽4A側
には水は送水されず、他方の上部水槽B側には50%〜
100%の間で送水され散水孔より散水される。散布水
が流れない上部水槽4A側において、充填物内は水が流
れず空気のみ通過し、一方の熱交換器7Aでは管外表面
を外気が通過し、管内のプロセス水と熱交換(顕熱によ
り熱交換)し、外気は加熱されるだけで湿度は低下し、
プロセス水は冷却される。他方の上部水槽4B側では、
散布水が少ないものの夏期と同様の熱交換が行われる。
この場合、散布水量の少ないぶん湿度の割合が少なくな
る。一方の充填物6Aを通過した空気、熱交換器7Aを
通過した高温低湿の空気、他方の充填物6B、熱交換器
7Bを通過した高温多湿の空気が混合板により混合され
た後、送風機によって排気され、低温の外気にさらされ
ても高温低湿のため白煙とはならない。
【0007】
【実施例】以下本発明密閉式直交流形冷却塔の白煙防止
装置を図面に示す実施例にもとづいて説明する。図1、
図2において1は密閉式直交流形の冷却塔であり、この
塔体2の相対する両面は空気吸込口3となっており、上
部水槽4は仕切板19で左右2つに仕切られて、一方の
上部水槽4Aと他方の上部水槽4Bとに分けられてい
る。塔体2の内部には充填物6も上部水槽4と同じよう
に左右に分けられ、上部水槽4Aの下部に充填物6A
を、上部水槽4Bの下方に充填物6Bを、熱交換器7も
同様に分割されて熱交換器7A,7Bが分けられて一段
または複数段設けられている。下部には水を集める下部
水槽8を設けている。塔体2の上部には送風機16と送
風機16を駆動するための電動機17が設けられてい
る。
【0008】プロセス配管14,15は熱交換器7A,
7Bを介して配管されており、また左右の熱交換器7A
と7Bとは図2に示す如く接続配管で接続されている。
【0009】次に散布水配管10,11は、下部水槽8
より散布水ポンプ9を経て散布水配管10、散布水配管
11にて上部水槽4へと接続されており、この散布水配
管10,11に三方弁12、三方弁13が組み込まれて
いる。
【0010】また塔体2内には図1、図2に示すように
固定式の混合板18が設けている。この混合板を回転式
とする場合は図3〜図6に示すようになす。
【0011】次に上述の如く構成される、本発明による
冷却塔の動作を説明する。下部水槽8に貯められた水
(散布水)は、散布水ポンプ9によって散布水配管1
0,11内を流れ、上部水槽4A,4Bに各々供給され
る。散布水は上部水槽4A,4Bの散水孔より散水さ
れ、充填物6A,6B、熱交換器7A,7Bを通って下
部水槽8に集められる。外気は送風機16により吸い込
まれ、充填物6A,6B内では水と空気との直接接触に
より熱交換が行われ散布水は冷却され、空気は加熱高湿
となり、熱交換器7A,7B部ではプロセス水の通る管
外表面を散布水が流れ、散布水と空気の直接接触による
熱交換がおこなれると共に、主として水の蒸発蓄熱によ
り熱交換器内のプロセス水を冷却する。これら高温多湿
の空気は、混合板18により混合させられた後、送風機
16により塔外に排出される。
【0012】冬期になり外気温が低下すると、三方弁1
2はバイパス側に全開となり、上部水槽4Aには散布水
が送水されない。三方弁13は一部(50%〜100未
満%)がバイパス側に流れ、残りの水は上部水槽4Bに
送水される。
【0013】上部水槽4A側では散水されないため、充
填物6Aを通過した空気は外気と同じ状態で、熱交換器
7Aを通過した空気は管内を流れるプロセス水の高温側
と間接的に熱交換(顕熱による熱交換)し、空気は絶対
湿度が一定のままで加熱され、高温低湿空気となる。次
に上部水槽4B側では散布水量が減少の状態で散水さ
れ、充填物6Bを通過した空気は水と直接接触による熱
交換し高温多湿となり、熱交換器7Bを通過した空気は
水と直接接触による熱交換を行い、そのときの蒸発蓄熱
によりプロセス水を冷却すると共に、散布水も冷却され
空気は高温多湿となる。
【0014】各充填物6A,6B、熱交換器7A,7B
を通過した空気は混合板18により混合し、低湿の空気
となって送風機16により低温の外気に放出されても、
過飽和空気とならず白煙を生じない。
【0015】
【発明の効果】本発明においては、冬期一方の上部水槽
A側では三方弁の働きにより水は全量バイパスされ散水
されないため、一方の充填物を通過した空気は外気温の
ままで温度のみ上昇した乾き空気となる。また他方の上
部水槽B側では三方弁の働きにより水は50%〜100
%未満バイパスされ、夏期に比べ散水量が少ないため、
この上部水槽側の充填物、熱交換器を通過した空気は中
温多湿の空気となる。従ってこれらの吹出し空気は混合
板により塔内で混合された後、送風機によって気温が低
下している外気へ排出しても過飽和空気とならないの
で、白煙を生じない。さらに乾式熱交換器(プレートフ
ィンコイル)を組み込まないため、据付面積が少なくて
すみ、乾式熱交換器の配管等が不要で特別な塔体を必要
としない。また散布水配管途中に三方弁の組み込みと上
部水槽を任意の位置で仕切ると共に、混合板を組み込む
ことにより、安価な塔体が利用でき、かつ容量に応じた
上部水槽の仕切と三方弁の選定により、冷却性能の確保
と白煙防止機能を満足することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明密閉式直交流形冷却塔の白煙防止装置の
一実施例を示す縦断面図である。
【図2】同側面図である。
【図3】異なる実施例の縦断面図である。
【図4】同横断平面図である。
【図5】ヘッダー部の詳細図である。
【図6】混合板の正面図である。
【符号の説明】
1 密閉式直交流形冷却塔 2 塔体 3 空気吸込口 4 上部水槽 5 分流槽 6 充填物 7 熱交換器 8 下部水槽 9 散布水ポンプ 10 散布水配管 11 散布水配管 12 三方弁 13 三方弁 16 送風機 17 電動機 18 混合板 19 仕切板 20 水量調節弁 21 接続配管 30 ヘッダー 32 固定板 33 軸受台 34 回転軸 35 軸受 36 軸受 37 摺動部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F28C 1/14 F28F 25/04

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 送風機、上部水槽、充填物、熱交換器、
    下部水槽、散布水ポンプ等で構成され、吸込面は一面ま
    たは二面吸い込みとし、負荷からのプロセス水を熱交換
    器部において散布水と空気により冷却、散布水充填
    物内で空気と直接接触により冷却する密閉式直交流形冷
    却塔において、上部水槽を空気吸込口側から見て任意の
    位置にて仕切ると共に、仕切られた各上部水槽には分流
    槽を設け、入口側には散布水ポンプの出口側と配管で接
    続され、一方の配管には途中にバイパス配管を設けて下
    部水槽へと直接流れ出るようになすと共に、バイパス配
    管と散布水配管の分岐部には水温により自動開閉し、水
    温が高くなるとバイパス側を閉じ、低くなると開ける構
    造のワックス式温調弁からなる三方弁を組み込むように
    したことを特徴とする密閉式直交流形冷却塔の白煙防止
    装置。
  2. 【請求項2】 冷却塔を構成している充填物と熱交換器
    は、単段または2段以上で構成し、熱交換器の各段は上
    部水槽の仕切板の位置で分割され、各段毎に熱交換器同
    志が接続されていることを特徴とする請求項1記載の密
    閉式直交流形冷却塔の白煙防止装置。
  3. 【請求項3】 送風機直下、充填物出口部分または熱交
    換器出口部分に混合板を設け、充填物または熱交換器か
    らの空気の流れに対して並行V字形に置かれ、単体また
    は複数個以上で構成されていて充填物及び熱交換器から
    の出口空気を混合させることを特徴とする請求項1記載
    の密閉式直交流形冷却塔の白煙防止装置。
  4. 【請求項4】 送風機直下、充填物出口部分または熱交
    換器出口部分に混合板を設け、回転軸に取り付けられた
    2枚以上の複数個の羽根が送風機によって風を受け回転
    し、充填物及び熱交換器からの出口空気を混合させるこ
    とを特徴とする請求項1記載の密閉式直交流形冷却塔の
    白煙防止装置。
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