JP3976125B2 - 冷却塔における蒸発水回収装置とこの回収装置を備える冷却塔 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は冷却塔における蒸発水回収装置とこの回収装置を備える冷却塔に関する。
開放式冷却塔においては循環水の蒸発の回収であり、密閉式冷却塔においては散布水の蒸発の回収になり、従って「散布水」との表記は「循環水又は散布水」を意味する。
【０００２】
【従来の技術】
冷却塔、例えば直交流式冷却塔においては、散布水が冷却されることにより散布水の一部が蒸発し、空気側に物質移動し、その蒸発量は熱交換する熱量と散布水の蒸発潜熱により決定される。
散布水が蒸発することで散布水中に含まれる塩類、シリカなどの不純物の濃度が高くなり、その水質が悪化する。
散布水との間で熱交換する外気である空気は加熱、加温され、排気口では飽和状態の空気となる。この空気が加熱される温度は熱交換する熱量と空気量で定まる。
濃縮倍率を３程度とするブローダウンを行う場合、前記単位時間当たりの蒸発量は冷却塔の補給水量の６５乃至７０％を占め、省水資源の観点から改善する余地が充分にある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の目的は殊に夏季、冬季における渇水状態において水道水の補給が制限又は停止された場合でも、前記蒸発水の一部を回収することにより、蒸発水を回収し、その渇水に対応すると共に、四季を通して補給水量比率を少なくし、水資源の有効利用に寄与し、水道代金の低減を図ることである。
更に、この発明の別の目的は回収した蒸発水を冷却塔に戻し、散布水中のシリカなどの不純物の濃縮を緩和しその水質の悪化を防止することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記課題を達成するために、特定発明は 冷却塔内に充填された充填材に散布水を散布する散水装置が設けてあり、冷却塔内に取り込んだ外気流と前記充填上に散布された散布水との接触に伴う気化の潜熱作用により、散布水を冷却し、蒸発した水蒸気と熱を空気流側に移動し、飽和湿り空気として冷却塔の外部に排気する排気筒が設けてある冷却塔において、
前記排気筒の上部に連通して蒸発水回収捕集ダクトが配置してあり、前記捕集ダクトの周面に沿い、この内周面を冷却する冷却用ジャケットが設けてあり、この冷却用ジャケットには冷媒入口と出口が設けてあり、この冷却用ジャケットにより冷媒通路が形成され、
前記捕集ダクトの内面下部には、前記蒸発水の結露水を一時収集するための環状の水受け部が形成してあり、前記冷却塔本体内に装備された散布装置に回収した捕集水を供給するための管が前記水受け部に接続されていることを特徴とする冷却塔における蒸発水回収装置とする。
【０００５】
前記課題を達成するために、この発明において、気流接触板が捕集ダクト内面近傍に配置してあり、前記気流接触板は円周方向、スパイラル方向のうちの少なくとも一つの方向のフィン又はルーバー板からなることを特徴とする。
【０００６】
前記課題を達成するために、この発明において、前記ルーバー板は夫々外側が内側より低い下向きのルーバー板をスパイラル状に上下階層的に配列してなり、各ルーバー板間に前記飽和状態の湿り空気の分流、案内通路が形成してあることを特徴とする。
【０００７】
前記課題を達成するために、関連発明は、請求項１、２又は３記載の蒸発水回収装置を備えることを特徴とする冷却塔としてある。
【０００８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１
この形態は、請求項１、２、３記載の発明である蒸発水回収装置の代表的な実施の形態であり、請求項４記載の発明である冷却塔の代表的な実施の形態と共に説明する
図１において、直交流式冷却塔１０内に充填された充填材又は密閉型熱交換器１２上に散布水を散布する散水装置である上部水槽１１が設けてあり、この冷却塔１０内に取り込んだ外気流と前記充填材又は密閉型熱交換器１２上に散布された散布水との接触に伴う気化の潜熱作用により、散布水を冷却し、蒸発した水蒸気と熱を空気流側に移動し、飽和湿り空気として前記冷却塔１０の外部に排気する排気筒１３が設けてある。
前記排気筒１３の上部に連通して蒸発水回収装置Ａとして蒸発水回収捕集ダクト１４が配置してある。
【０００９】
前記捕集ダクト１４の外周面に沿い、この内周面を冷却する冷却用ジャケット１７が設けてあり、この冷却用ジャケット１７には冷媒入口と出口が設けてあり、この冷却用ジャケット１７は、冷媒通路が形成されている。
【００１０】
前記冷却塔１０の排気筒１３から排気される飽和状態の湿り空気を前記捕集ダクト１４の内面に向けて吹きつける偏流部材１６が、前記捕集ダクト１４内部に更に具備されている。
前記偏流部材１６は上端が下端より大径のテーパー状の邪魔板を数個階層的に全体として陣笠状に設けて、前記捕集ダクト１４内に配置してなり、上下隣接する邪魔板間にそれぞれ外向きの排気流吐出口が形成してある。
【００１１】
前記冷却用ジャケット１７は熱伝導性の良い材料から成る前記捕集ダクト１４外側に前記パイプ１９を螺旋状に固着して形成してある。パイプ１９の代わりに冷媒通路が内側に形成してある円筒形の金属乃至合成樹成形品を前記捕集ダクト１４の外側に嵌め込んだものでもこの発明の実施の形態に含まれる。
前記捕集ダクト１４の横断面積は前記排気筒１３の排出口より大きめに形成され、前記捕集ダクト１４の内面下部には、前記結露水を収集するための環状水受け部２１が、前記捕集ダクト１４の内面寄りに形成されている。
前記冷却用ジャケット１７内を流れる冷媒は冷水、冷風、補給水の少なくとも一種としてある。冷水の場合には、通常冷却塔１０と共に使用される冷凍機の冷水の一部とする。
【００１２】
前記冷却塔本体内に装備された散布装置に回収された捕集水を供給するための供給管２２が前記水受け部２１に接続されている。
【００１３】
この形態の作用を、密閉式冷却塔を例としてその使用法と共に説明する。
上部水槽１１から散布水を密閉型熱交換器１２上に散布し、外気流と接触し、その潜熱作用で散布水を冷却し、この密閉型熱交換器１２内を循環する循環水を間接的に冷却し、前記冷却塔１０の排気口を形成する送風機２３を備えた排気筒１３から排気される空気を飽和状態の湿り空気となる。
この飽和状態の湿り空気と連なるミストは前記排気筒１３から捕集ダクト１４の内面に向けて偏流部材１６に案内されて吹きつけられ、前記冷却用ジャケット１７内を流れる冷媒の１種である冷水により間接的に冷却され、湿り空気は過飽和空気となって、前記冷却用ジャケット１７の内面に結露を発生させる。
【００１４】
この際、前記偏流部材１６により前記捕集ダクト１４内面である前記冷却用ジャケット１７内面への吹き付け位置はこの上位の偏流部材１６、つまり前記捕集ダクト１４の中央最上部のものほど前記捕集ダクト１４の上縁寄りに吹き付け、前記排気筒１３周辺部よりの偏流部材１６による吹きつけ位置を前記捕集ダクト１４の中段よりやや低めとする。
この形態では、前記冷水の場合には、捕集ダクト１４の外面に沿い螺旋状に溶接など配管したパイプ１９より成る冷却用ジャケットとして使用し、このパイプ１９内を前記冷水が流れる。
【００１５】
前記発生した結露水を前記捕集ダクト１４の下部に形成したリング状の水受け２１で収集し、供給管２２よりこれを前記捕集ダクト１４外に導き、前記上部水槽１１に散布水の一部として回収し供給する。
前記冷水として冷温水器の１種である冷凍機からの冷水の一部を直接前記パイプ１９に供給し使用する。
前記捕集ダクト１４の横断面積を排気筒１３の排気口の横断面積より大きめに形成し,風速を低下させ、前記捕集ダクト１４の内面下部に設けた環状の水受け２１に集められた前記結露水の再飛散を防止することが好ましい。
【００１６】
前記冷水に代えて,冷風、外気風、補給水を使用することもある。なお、外気風の場合には,前記冷却用ジャケットは使用しない。前記捕集ダクト１４は下端から上端まで上方程径の大きいテーパー形状でもよいし、エルボ型の曲がり管でもこの発明としては何ら変わらない。
この形態では前記ジャケット１７は熱伝導性の良い材料から成る前記捕集ダクト１４外側に前記パイプ１９を螺旋状に固着して形成してあるが、前記ジャケッ１７が外周面に固着した冷却筒が前記捕集ダクト１４内に嵌め込まれている構成とすることもある。
【００１７】
実施の形態２
この形態は、請求項２、３記載の発明の代表的な実施の形態であり、実施の形態１と異なる構成は次の通りである。
前記捕集ダクト１４内面に結露して付着した水滴を捕捉するための気流接触板２４が前記捕集ダクト１４の内側面に沿って配置されている。
前記気流接触板２４は円周方向のフィン又はルーバー板、図示のものでは前記ルーバー板からなり、各ルーバー板２４は夫々外側が内側より低い下向きのルーバー板をスパイラル状に上下階層的に配列してなり、各ルーバー板２４間に前記飽和状態の湿り空気の分流、案内通路２５が形成されている（図２参照）。
実施の形態１と異なる作用は、前記内部ルーバー板２４により、前記飽和状態の湿り空気を分流して前記捕集ダクト１４内面である前記冷却用ジャケット１７に向けて気流接触板２４の内面に案内し、前記結露水の滴下を促進させる。
その他の構造、作用は実施の形態１と略同様である。
【００１８】
実施の形態３
この形態は、請求項１、２、３記載の発明の代表的な実施の形態であり、実施の形態１と異なる構成は次の通りである。
前記偏流部材１６は、排気口の送風機２３と同一軸線上にある垂直軸線の周りに排気流により自転する回転羽根２６からなる（図３参照）。
実施の形態１と異なる作用は前記回転羽根２６の上部の傾斜羽根２６ａに排気流が当り、その反作用により、前記回転羽根２６全体が自転し、この自転に伴い前記飽和状態の湿り空気の上向気流を回転羽根２６によって、前記冷却用ジャケット１７内面に向けて吹き付け、前記結露の発生を促進する。
その他の構造、作用は実施の形態１と略同様である。
そのほか、各実施の形態において、前記捕集ダクト１４の外周面、つまり前記冷却用ジャケット１７の外周面は断熱材２７などで覆い、冷媒が太陽熱で加熱されないよう様にしても、各請求項記載の発明の実施の範囲に入る。
また、前記偏流部材１６及びこの取付け部材はこの冷却塔１０における蒸発水回収装置を使用しないとき、前記捕集ダクト１４から外せるようにしてあっても、この発明の技術範囲に入る。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１乃至３記載の発明においては、殊に夏季、冬季における渇水状態において水道水の補給が制限又は停止された場合でも、前記のように蒸発水の一部を回収することにより、その渇水に対応できると共に、四季を通して補給水量比率を少なくし、水資源の有効利用に寄与して、水道代金を低減できる。
更に、前記回収した蒸発水を冷却塔に戻し、散布水中の塩類、シリカなどの不純物の濃縮を緩和し、その水質の悪化を防止することができる。
請求項２記載の発明においては、請求項１記載の発明の効果を有効に発揮し、回収した結露水を散布水として充填材に散水できる。
請求項２、３記載の発明においては、飽和湿り空気を前記捕集ダクト内面に案内し、結露水を前記捕集ダクト内面に沿い安定して流下できる。
【００２０】
請求項４記載の発明においては、請求項１、２又は３記載の蒸発水回収装置の効果を冷却塔において有効に発揮し、殊に渇水期において補給水として結露水を有効に発生し、回収して、散布水の一部として利用することが出来、殊に夏季、冬季における渇水状態において水道水の給水が制限又は停止された場合でも、前記蒸発水の一部を回収することにより、蒸発水を回収し、その渇水に対応すると共に、四季を通して補給水量比率を少なくし、水資源の有効利用に寄与し、水道代金の低減を図ることができる。
更に、回収した蒸発水を冷却塔に戻し、散布水中の塩類、シリカなどの不純物の濃縮を緩和し、その水質の悪化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１の概念図である。
【図２】 実施の形態２の概念図である。
【図３】 実施の形態３の概念図である。
【符号の説明】
１０ 冷却塔
１１ 上部水槽
１２ 充填材又は密閉型熱交換器
１３ 排気筒
１４ 捕集ダクト
１６ 偏流部材
１７ 冷却用ジャケット
１９ パイプ
２１ 水受け
２２ 供給管
２６ 回転羽根

Claims (4)

1. 冷却塔内に充填された充填材に散布水を散布する散水装置が設けてあり、冷却塔内に取り込んだ外気流と前記充填上に散布された散布水との接触に伴う気化の潜熱作用により、散布水を冷却し、蒸発した水蒸気と熱を空気流側に移動し、飽和湿り空気として冷却塔の外部に排気する排気筒が設けてある冷却塔において、
   前記排気筒の上部に連通して蒸発水回収捕集ダクトが配置してあり、前記捕集ダクトの周面に沿い、この内周面を冷却する冷却用ジャケットが設けてあり、この冷却用ジャケットには冷媒入口と出口が設けてあり、この冷却用ジャケットにより冷媒通路が形成され、
   前記捕集ダクトの内面下部には、前記蒸発水の結露水を一時収集するための環状の水受け部が形成してあり、前記冷却塔本体内に装備された散布装置に回収した捕集水を供給するための管が前記水受け部に接続されていることを特徴とする冷却塔における蒸発水回収装置。
2. 前記捕集ダクト内面に結露して付着した水滴を捕捉するための気流接触板が前記冷却用ジャケットの内周面に沿って捕集ダクト内面近傍に配置してあり、前記気流接触板は円周方向、スパイラル方向のうちの少なくとも一つの方向のフィン又はルーバー板からなることを特徴とする請求項１記載の冷却塔における蒸発水回収装置。
3. 前記ルーバー板は夫々外側が内側より低い下向きのルーバー板をスパイラル状に上下階層的に配列してなり、各ルーバー板間に前記飽和状態の湿り空気の分流、案内通路が形成してあることを特徴とする請求項２記載の冷却塔における蒸発水回収装置。
4. 請求項１、２又は３記載の蒸発水回収装置を備えることを特徴とする冷却塔。

Images