JP4157964B2 - 密閉式クロスフロー熱交換塔に使用される充填材ユニット - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は密閉式クロスフロー熱交換塔に使用される充填材ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の冷却塔用熱交換器における蛇行管はＵ字形状の屈曲部で順次連った直線部は相互に平行形成されている。
従って蛇行面を殊に水平方向に設置する場合、蛇行管の出入口の高さに若干の差を設けて、この管内の排水を容易に行なえるようにして設置している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、個々の直管部に装填された合成樹脂製の波板には散布水が散水されているが、全てが密閉式熱交換器に於ける直管部の外周面に散水されるとは限られず、全体としての熱交換機能を低下する傾向にある。
即ち、各段の充填材ユニットの各充填板１の位置が上下において一致し難く、上段の充填板から垂れ落ちる水が下段の充填材ユニットのそれぞれの充填板上に落ちるとき、全く下段の充填材ユニットの充填板１に接触しなかったり、接触したとしても充填板１の片面のみでその他面に殆ど供給されず、下段充填材ユニットにおける濡壁面積の実効面積が低下し、充分な外気流との接触ができないまま、下部水槽に落下し、熱交換機能が充分に発揮されない傾向にある（図１１参照）。
また、外気流は充填材ユニットを通して流れて熱交換塔における排気口下方の混合室に流入後、排気口に設けた風機の運転により外部へ排気されているが、下段の充填材ユニットほど、空気流は混合室に到達する以前に隣接する充填板間の間隙を通して排気口に向けて上昇する傾向があり、充填材ユニットにおいて前記混合室寄りの部分に外気流と散布水が無接触性の領域が発生し易い。
【０００４】
【特許文献１】
実公平６−４２１７号公報（第１頁第２コラム第１行目−同第５行目、図３）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の主たる目的は、外気流が流れる上下段の充填材ユニットには外気流を阻外するスペーサ突起を極力なくし、スペーサは各段の直管群と同一レベル乃至極く接近させて、スペーサ群により送風抵抗を減殺し送風動力を軽減させることである。
この発明の他の目的は、各段の充填材ユニットにおける充填板の片面のみへの供給に止まらず、反対面へも水を供給し、充填板の両面において濡壁面が形成され、これらと送風抵抗が小さくなった分風量が増加し、外気流との接触を充分にさせ、濡壁面からの水の蒸発を促し、熱交換能を向上させることである。
この発明の更なる目的は、外気流が充填材ユニットを通過する際に途中で排気口側に位置する上段の充填材ユニットへの空気流を抑制し、全段の充填ユニットにおいて空気流をその奥行方向全域に平行に流し、殊に下段に位置する充填材ユニットにおいて前記混合室寄りの部分に散布水と外気流との無接触域が発生するのを解消することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、特定発明は、合成樹脂製であって波板状の充填板が外気取り入れ口の幅方向に間隔をおいて複数枚並列して配列され、隣接する充填板間に外気流通路が形成され、これら充填板を横断する方向に複数本の直管部をもつ密閉式熱交換器が上下多段に階層的に配管されて、各段の直管部がそれぞれ前記の複数板の充填板を横断方向に貫通して構成された充填材ユニットを上下複数段に亘り積み重ね、各段にて前記充填材ユニットに散布された散布水を前記外気流通路を流れる外気流と直接接触し蒸発による気化の潜熱で散布水を冷却し、冷却された散布水を前記密閉式熱交換器の直管部に散布し、この密閉式熱交換器内を流れる循環冷却水を間接的に冷却する密閉式クロスフロー熱交換塔に使用される前記充填材ユニットにおいて、
隣接する充填板の頂部縁が所定ピッチで以って略水平に屈曲し形成された散布水を受ける散布水受けが各充填板の長手方向で熱交換器の奥行方向に沿い左右交互に間隔をおいて設けてあり、前記散布水受けの各先端部分は隣接する充填板の頂部縁乃至前記散布水受けと接合乃至当接して、前記外気流通路の天井部の一部を形成し、
各段の充填材ユニットにおける隣接する充填板の底部縁には前記密閉式熱交換器の直管部の配管に上部から跨架、掛合自在な形状の切欠部が前記密閉式熱交換器の直管部の配管ピッチで間隔をおいて形成してあり、
前記切欠部と切欠部との間には水平方向に凸出したスペーサ突起が各充填板の長手方向で熱交換器の奥行方向に沿い左右交互に前記外気流通路の両側側壁に設けてあり、前記スペーサ突起の各先端部分は隣接する充填板の底部縁乃至前記スペーサ突起と当接してあり、
前記頂部縁から前記底部縁に至る充填板の中間部にのみ、前記散布水散布水受けで受けた散布水を充填板面沿わせて水膜状に広げた後、前記スペーサ突起両側に位置する前記密閉式熱交換器の直管部に振り分ける畝乃至溝（以下単に畝などと云う）が前記充填板に形成してあることを特徴とする密閉式クロスフロー熱交換塔に使用される充填材ユニットとしてある。
【０００７】
この充填材ユニットにおける前記各充填板の同一側散布水受けのピッチは、前記密閉式熱交換器の直管部の配管ピッチと同一、２倍のピッチのうちの一種としてあり、多数枚の充填板の散布水受け位置は平面に見て、市松模様状に配置してあることが好ましい。
【０００８】
この充填材ユニットにおける前記散布水受けは、隣接する充填板で形成される外気流通路の両側壁から隣接する外気流通路の天井部の一部を形成するように外側に張り出し、各外気流通路の天井部の約半分の面積は前記散布水受けによって形成されていることが望ましい。
また前記課題を解決するために、この充填材ユニットにおける前記畝などのうち、隣接する前記充填板の下縁の前記切欠部の各間で、前記切欠部より上位位置にある前記畝などは山形形状に湾曲乃至屈曲して集水畝などとして形成してあり、この集水畝などの端部は前記切欠部の頂部に臨ませてある場合もある。
【０００９】
また前記課題を解決するために、この充填材ユニットにおける前記隣接する充填板で形成された各外気流通路の両側壁に連なるエリミネータ群が前記充填材ユニットの排気口側の内端部に一体に設けられ、このエリミネータ部分における外気流通路は前記内端部に漸次接近するに伴い排気口側に向けて湾曲し、前記内端部においては隣接する充填板の両側壁は上下間隔を置いて部分的に相互に接着し前記外気流通路の断面はハニカム状に形成してあり、前記各外気流通路の排気口側の内端部は上向きに傾斜して開口していることを特徴とする
【００１０】
また前記課題を解決するために、この充填材ユニットにおける前記隣接する充填板で形成された各外気流通路の両側壁に連なるエリミネータ群が前記充填材ユニットの外気取り入れ口側の外端部に一体に設けられ、このエリミネータ部分における外気流通路は前記外端部においては隣接する充填板の両側壁は上下間隔を置いて部分的に相互に接着し前記外気流通路の断面はハニカム状に形成され、奥側に行くに伴い充填板の両側壁は相互に離間し前記散布水の散水域では前記外気流通路の両側壁は相互に離間し平行乃至波型に形成されていることを特徴とする。
【００１１】
この充填材ユニットにおける請求項１記載の前記各充填板の前記切欠部は三角形のおむすび形状としてあり、前記各切欠部の頂部から裾部にかけて前記切欠部の斜辺に沿って山形に湾曲乃至屈曲した第１の集水畝などが形成してあると共に、各段の前記充填材ユニットの奥行方向であって、前記第１の集水畝などの各間には、第１の集水畝などと略同形の第２の集水畝などが形成してあり、これら２種の集水畝の裾部分はそれぞれの近傍の前記直管部の頂部に臨ませて形状としてあることが好ましい。
【００１２】
この充填材ユニットにおける前記各充填板の前記切欠部間に位置する前記スペーサ突起は、これと略同一高さ位置に１つおきに反対方向に膨出して形成されていることが好ましい。
【００１３】
また前記課題を解決するために、この充填材ユニットにおける前記散布水受けの先端部分と左右両辺には背丈の低い起立壁が形成してあり、前記散布水受けの底面はその先端部分から根元部にかけて下向きに傾斜し、この内端部を除く先端と両側縁には起立壁が形成してあり、起立壁の前記根元部は前記充填板の垂直部に連なり、前記起立壁の高さは直管部の直径の１／２乃至１／４高さとしてあることがより好ましい。
【００１４】
この充填材ユニットにおける前記の各集水畝などを除き、その他の前記充填板の垂直部に形成される前記畝などは、風上側が低く傾斜し、充填板の上下方向に亘り階段状の連続した畝などとして形成されていることが好ましい。
【００１５】
この充填材ユニットにおける前記の各集水畝などを除き、その他の前記充填板の垂直部に形成される前記畝などは、略水平方向に波形状として上下に階層的に配列され、最上段の畝などは、前記充填板の全奥行方向に亘り、各波頭が前記散布水受けの略下方に位置するような波状の模様としてあり、各波は風上側が低勾配であり、風上側が急勾配として、各波の低勾配と急勾配の谷繋ぎ目が散布水滞留部として形成されており、次の段の畝などは最上段の畝などと略同一の形状としてあり、更に下段の波は各波の前記谷繋ぎ目から風上側に低勾配に低く傾斜した分岐畝などは、その先端部は前記集水畝などと隣接させて円弧状に湾曲させてあり、この下端は前記集水畝などの端部若しくはこの近傍に達して形成してあることが望ましい。
【００１６】
この充填材ユニットにおける前記各充填板の下縁における前記切欠部の深さは前記前記密閉式熱交換器の直管部の直径に符合し、上下の充填材ユニットの積み重ね状態において上段の充填材ユニットにおける前記各充填板の下縁は、下段の充填材ユニットにおける対応する前記充填板の上縁に極接近乃至当接した状態としてあることが好ましい。
【００１７】
【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記載の充填材ユニットの代表的な実施の形態を、密閉式クロスフロー熱交換塔の代表的な実施の形態と併せて説明する。
図１、図２、図３、図４、図５、図７、図８及び図１０において、１０は上下多段に階層的に配管した密閉式熱交換器１１の直管部１２間に合成樹脂製で波板状の充填板１３が外気取り入れ口の幅方向に間隔をおいて複数枚並列して配列され充填材ユニットとしてあり、各前記充填材ユニットに散布された散布水を外気流と直接接触させ、その蒸発による気化の潜熱でこの散布水は冷却し、冷却された散布水は下方の前記密閉式熱交換器１１の直管部１２に供給され、この密閉式熱交換器１１内を流れる循環冷却水を間接的に冷却する密閉式クロスフロー熱交換塔の全体を示す。この密閉式クロスフロー熱交換塔１０は直交流式冷却塔としてある。なお、ヒーティングタワーとしてもこの発明としては同一である。
【００１８】
前記冷却塔１０の内側であり、外気取り入れ口の幅方向の両側に対峙して一対の垂直な側板（図示せず）の内側面には管スペーサ突起が階層的に合い向あって設けてあり、これら管スペーサ突起間に前記外気取り入口側からそれぞれ抜き出し可能に前記密閉式熱交換器１１は支持してある。
前記管スペーサ突起は電気絶縁性のある合成樹脂の一種である塩化ビニール製で、前記各Ｕ字状屈曲管２３（図７参照）は金属の一種である銅製としてある。
なお、前記管スペーサ突起は前記塩化ビニールに限定されるものではなく、ポリエチレン、ポリプロプレンなどのポリオレフィン系の合成樹脂でも良い。要は電気絶縁性があり、機械的強度があれば材質に限定はない。
前記密閉式熱交換器１１が前記側板を介して冷却塔１０の支柱（図示せず）に着脱可能に組み付けられてなり、この熱交換器１１が冷却塔１０の散水装置の一種である上部水槽下方に装填されている。
前記密閉式熱交換器１１は冷却塔１０の排気口下方側に纏めて配管された循環冷却水供給ヘッダー（図示せず）と循環冷却水吐出ヘッダー（図示せず）に接続されている。
【００１９】
この冷却塔１０に使用される前記充填材ユニットにおいて、隣接する充填板１３はその頂部縁が所定ピッチでもって略水平に屈曲され、散布水を受ける散布水受け１６を形成し、この散布水受け１６は充填板１３の長手方向で熱交換塔１０の奥行方向に沿い左右交互に間隔をおいて設けてあり、多数枚の前記充填板１３の前記散布水受け１６位置は平面に見て市松模様上に配置してある（図２、図５参照）。
前記散布水受け１６の各先端部分は相隣る充填板１３の上縁乃至前記散布水受け１６と接合乃至当接してある。
各充填板１３の同一側の前記散布水受け１６のピッチは前記密閉式熱交換器１１の直管部１２の配管ピッチと同じピッチとしてある（図２参照）。
この散布水受け１６と直管部１２のピッチの関係は前記の例示の外、散布水受け１６のピッチが直管部ピッチの２倍でも、若しくは１／２でも、この発明としては同じである。
前記散布水受け１６は、隣接する充填板１３で形成される外気流通路１４の両側壁から隣接する外気流通路１４の天井部の一部を形成するように外側に張り出し、各外気流通路の天井部の約半分の面積は前記散布水受け１６によって形成されている。
前記散布水受け１６の先端部分と左右両辺には背丈の低い起立壁１６ｂが形成してあり、前記散布水受け１６の底面はその先端部分から根元部にかけて下向きに傾斜し、この内端部を除く先端と両側縁には起立壁１６ｂが形成してあり、起立壁１６ｂの前記根元部は前記充填板１３の垂直部に連なり、前記起立壁１６ｂの高さは直管部１２の直径の１／２乃至１／４高さとしてある。
図示のものにおいては前記散布水受け１６の高さは直管部１２の直径の凡そ１／３の寸法とし、極力送風抵抗が少なく、前記起立壁１６ｂは一種のリブとなり、機械的剛性を高め、且つ受けた水を充填板１３の反対面に導く樋の役目を為すように形成してある。
前記外気流通路１４の両側壁を形成する充填板１３の下縁には前記密閉式熱交換器１１の直管部１２に上部から跨架して、掛合自在な形状の切欠部１７が前記密閉式熱交換器１１の直管部１２の配管ピッチで間隔をおいて形成してある。
前記散布水受け１６で受け取った散布水を近傍の前記密閉式熱交換器１１の直管部１２に案内する畝１８が前記充填板１３で形成された前記外気流通路１４の両側壁に形成されている。
【００２０】
前記散布水受け１６は、隣接する充填板で形成される外気流通路の両壁から隣りの外気流通路１４の天井部１５の一部を形成するように外側に張り出し、隣り合う外気流通路１４の天井部１５の約半分は相手側の外気流通路１４の前記散布水受け１６に於ける片方の前記散布水受け１６で形成されている。
前記散布水受け１６の各張り出し部はこの実施の形態においては平面にみて梯形に形成してあるため、前記散布水受け１６が前記密閉式熱交換器１１の平面積に占める面積比は半分以下であるが、この明細書においては略半分の概念に含まれる。
【００２１】
前記充填板１３の上端が略水平に屈曲し隣の充填材の肩部に当接し、前記外気流通路の天井部を形成し、各充填板１３の上端を屈曲してなる前記外気流通路の天井部には千鳥状に充填板ユニット全体としては市松模様状に前記散布水受け１６が形成されていることもある。
前記充填板１３で形成された前記外気流通路１４の両側壁には、隣接する充填板１３から前記外気流通路１４側に一つおきに反対側に張り出し、相隣る充填板を相互に当接する前記スペーサ突起１９は前記密閉式熱交換器１１の直管部１２の掛け合い位置、即ち前記切欠部１７と略同一の高さに形成されている。
【００２２】
前記各充填板１３のほぼ全域には水との接触面積を増し、水の流下速度を緩和する細かい前記畝１８などが真空成形若しくはプレス成形によって形成してある。
前記畝１８などのうち、隣接する充填板１３の間隔を保持する前記スペーサ突起１９の上部における集水畝２０などはこのスペーサ突起１９の上部周囲を跨ぐように山形状に湾曲して形成され、この湾曲した集水畝２０などに沿い散布水は前記スペーサ突起１９両側に位置する前記密閉式熱交換器１１の直管部１２に振り分けて、前記密閉式熱交換器１１の直管部１２の上部乃至周囲に供給する形状としてある。つまり、各直管部１２を跨架する充填板１３の切欠部１７の間における前記集水畝２０などは山形形状に湾曲し、充填板１２の表面を流れる水を直管部１２に導くようにしてある。（図２、図６乃至図８参照）こ前記畝１８など、集水畝２０などは充填板１３をプレス乃至真空成形して形成したものであるから背面から見れば溝となっている。同様に前記スペーサ突起１９も背面から見れば窪みになっている。
【００２３】
前記隣接する充填板１３で形成された各外気流通路１４の両側壁に連なるエリミネータ群２１、２２が前記充填材ユニットの両端部に一体に設けられている。
即ち、前記各外気流通路１４の両側壁に連なるエリミネータ群２１が前記充填材ユニットの排気口側の内端部に充填板の一部として一体に設けられ、このエリミネータ部分における外気流通路１４は前記内端部に漸次接近するに伴い排気口側に向けて（図示では上方）湾曲し、前記内端部においては隣接する充填板１３の両側壁は上下間隔を置いて部分的に相互に接着し前記外気流通路１４の断面はハニカム状に形成され、前記外気流通路１４の排気口側の内端部は上向きに傾斜して開口している（図４参照）。
又、前記各外気流通路１４の両側壁に連なる第２エリミネータ群２２が前記充填材ユニットの外気取り入れ口側の外端部に一体に設けられ、この第２エリミネータ部分における外気流通路１４は前記外端部においては隣接する充填板１３の両側壁は上下間隔を置いて部分的に相互に接着し前記外気流通路１４の断面はハニカム状に形成され、奥側に行くに伴い充填板１３の両側壁は相互に離間し前記散布水の散水域では前記外気流通路１４の両側壁は相互に離間し平行乃至波型に形成されている。
前記隣接する充填板１３の間隔を保持する前記スペーサ突起１９の上部における集水畝２０などを除き、その他の前記充填板１３の側壁に形成される前記畝１８などは、外気流の流れ方向に対して風上側が低く傾斜し、充填板１３の上下方向に亘り階段状の連続した畝として形成されている（図８参照）。
前記スペーサ突起１９が円錐台状とし有り、前記スペーサ突起１９部に流下して来た散布水を近傍の前記密閉式熱交換器１１の直管部１２に振り分け案内する形状としてある。
前記各充填板１３の下縁における前記切欠部１７の深さは、前記密閉式熱交換器１１の直管部１２の直径に符合し、上下の充填材ユニットの積み重ねた状態において上段の充填材ユニットにおける前記各充填板１３の下縁は、下段の充填材ユニットに於ける対応する前記各充填板１３の上縁に極接近乃至当接した状態としてある（図７参照）。
【００２４】
実施の形態１の作用
この形態の作用を説明すると、各段にて前記充填材ユニットに散布された散布水を外気流と直接接触し蒸発による気化の潜熱で散布水を冷却し、冷却された散布水を下方の前記密閉式熱交換器１１の直管部１２に供給し、この密閉式熱交換器この際、前記複数の散布水受け１６で受けた散布水は、次いで周囲に飛散乃至外気流通路１４の両側壁に捕捉されてこれを流下し、これに形成した畝１８などに沿い流下させ、前記充填板１３の下縁が跨架、掛合された前記密閉式熱交換器１１の直管部１２の周面に向けて流下水を案内し、前記密閉式熱交換器１１の直管部１２の周面に上部から集中して流下し、密閉式熱交換器１１内を流れる循環冷却水を間接的に冷却する。直管部１２に接触した流下水はこの両側に分散し、下段の充填板１３に供給され同様に集水と散水を繰り返す。
また、各段の充填材ユニットにおける充填板１３の表裏面に沿い散布水は濡れ壁を形成し外気流との接触で冷却されながら下段の充填材ユニットにおける充填板１３に向け流下し、この流下してきた散布水はそのまま、前記散布水受け１６間を通り、その間侭下段の充填板１３の片面を濡らし、また前記下段の充填材ユニットにおける前記散布水受け１６で受け止められた水は、下段の充填材ユニットにおける対応する充填板１３の裏面に供給され、この下段の充填材ユニットにおける対応する充填板１３の両面においても継続して濡壁面が形成され（図１０参照）、これらと外気流との接触が充分になされ、濡壁面からの水の蒸発を促し、熱交換能が向上する。
【００２５】
殊に、前記畝１８などのうち、隣接する充填板１３の間隔を保持するスペーサ突起１９の上部における集水畝２０などにより、散布水を前記スペーサ突起１９両側に位置する前記密閉式熱交換器の直管部１２に振り分けて、前記密閉式熱交換器１１の直管部１２の周囲に散布し、循環水を間接的に冷却する。勿論前記スペーサ突起１９の内背面においても同様の作用をなす。
【００２６】
前記充填材ユニットの外気取り入れ口側の外端部に一体に設けたエリミネータ群２２において外気流をハニカム状に成形された外気流通路１４内に取り込み、散布水の水滴が外部に飛散するのを低減する。
【００２７】
前記充填材ユニットの排気口側の内端部に一体に設けたエリミネータ群２１において前記排気口側に向けて湾曲した前記外気流通路１４に沿い外気流を流し、散布水と直接接触して自身加温した空気流を排気口に向けて吹き出すとともに水滴を捕捉し、キャリーオーバーを阻止する。
【００２８】
前記の隣接する充填板１３の間隔を保持するスペーサ突起１９の上部における集水畝２０などを除き、その他の前記充填板１３の側壁に形成される前記畝１８により、散布水を外気流と逆方向に流下させようとし、気流との兼ね合いで実際は概ね垂直に流下する。
【００２９】
前記充填板１３で形成された前記外気流通路１４の両側壁に、隣接する充填板１３から前記外気流通路１４側に張り出し相互に当接するスペーサ突起１９が前記密閉式熱交換器１１の直管部１２の掛け合い位置と略同一の高さに形成してあるため、外気流の通過域である直管部１２の上下間に前記スペーサ突起１９が不存在の状態となり、通風抵抗が少なく、送風動力が軽減される。
前記散布水受け１６の起立壁１６ｂの高さは前記の通り背丈が低く、略直管部に接近して設けてあるから、通風抵抗は殆ど少ない。
従って、より効率的に冷却された流下水が、集中的にそれぞれの直管部１２に供給され、前記の熱交換効果を一層向上させる。
【００３０】
前記散布水受け１６が充填板１３の上縁に前記のように形成され、前記スペーサ突起１９が前記切欠き部１７と略同一の高さに形成されている為、全段の充填ユニットにおける空気流は前記外気流通路１４内を流れる際に途中から充填板１３の天井部を通り上昇し難くなり、その奥行方向全域に平行に流れ、前記冷却塔１０の排気口真下に位置する混合室を経て排気される。この結果、全濡れ壁面は外気流と接触し、途中から外気流が上方に抜け、散布水に外気流が殆んど接触しない無接触域が混合室寄りの充填材面に形成されない。
前記使用により前記密閉式熱交換器１１にスライムなどが付着し洗浄する必要がある場合には、前記密閉式熱交換器１１をこれを支持している前記側板に対してスライドさせ、外気取り入れ口側に引き出す。この際、前記充填材ユニットは前記密閉式熱交換器１１の直管部１２に掛合いしてある為、前記密閉式熱交換器１１と共に引出される。
【００３１】
前記畝１８など、集水畝２０などの形状としては、これは限定されず、前記の各集水畝２０などを除き、その他の前記充填板１３の垂直部に形成される前記畝などは、略水平方向に波形状として上下に階層的に配列され、最上段の畝１８ａなどは、前記充填板１３の全奥行方向に亘り、各波頭が前記散布水受け１６の略下方に位置するような波状の模様としてあり、各波は風上側が低勾配であり、風下側が急勾配として、各波の低勾配と急勾配の谷繋ぎ目に散布水滞留部１８ｂとして形成されており、次の段の畝１８ｃなどは最上段の畝などと略同一の形状としてあり、更に下段の波は各谷波の繋ぎ目から連なり、風上側が低く低勾配に傾斜した分岐畝などは、下方に湾曲して前記集水畝２０などと隣接させて、これらの下端は前記集水畝２０などの端部若しくはこの近傍に達して形成してある場合もある図９参照）。この場合には、より一層充填板１３の全域に散布水が行き渡る。前記の分岐畝などは前記次の段の畝１８ｃと連結して実施の形態図ではヘアピン形状にしてある。
【００３２】
実施の形態２
実施の形態１と異なる構成は次のとおりである。
合成樹脂製で波板状の充填板１３が外気取り入れ口の幅方向に間隔をおいて複数枚並列して配列され、これら充填板１３を横断貫通して複数本の密閉式熱交換器１１が上下多段に階層的に配管されて構成された充填材ユニットを構成し、更にこの充填材ユニットを上下複数段に亘り積み重ね、各段にて前記充填材ユニットに散布された散布水を外気流と直接接触し蒸発による気化の潜熱で散布水を冷却し、冷却された散布水を前記密閉式熱交換器の直管部に散布し、この密閉式熱交換器内を流れる循環冷却水を間接的に冷却する密閉式クロスフロー熱交換塔に使用される前記充填材ユニットとしてある。
【００３３】
前記充填材ユニットの各段において、隣接する充填板１３はその頂縁が所定ピッチでもって略水平に屈曲され散布水を受ける散布水受け１６を形成し、この散布水受け１６は充填板１３の長手方向で熱交換塔１０の奥行方向に沿い設けてある。
前記散布水受け１６の各先端部分は相隣る充填板１３の上縁乃至前記散布水受け１６と接合乃至当接してあり、各充填板１３には前記密閉式熱交換器に於ける隣接する平行な２本の直管部１２がＵ字状屈曲管２３で結合されたまま切欠部１７ａ貫通して、前記充填材ユニットを形成している。
この充填材ユニットは冷却塔の外気取り入れ口の内側には前記充填材ユニットを支持する１対の垂直な側板が外気取り入れ口の両側に対峙して設けてあり、この側板間に外気取り入口側から前記充填材ユニットが抜き出し可能に支持されている。
前記の充填材ユニットを一対の側板に支持する構造は実施の形態１と同様、各密閉式熱交換器のＵ字型屈曲管２３部をそれぞれ管スペーサ突起に抜き差し自在に支持させてある。
【００３４】
各充填板１３間の外気流通路１４の両側壁を形成する充填板１３には前記密閉式熱交換器１１に於ける隣接する平行な２本の直管部１２が貫通し掛合自在な形状の切欠部１７ａが前記密閉式熱交換器１１の直管部１２同士を接続するＵ字状屈曲管２３の配管ピッチで間隔をおいて穿設を形成してある。
前記各充填板１３の前記切欠部１７ａは図示の実施の形態においては三角形のおむすび形状としてあり、前記各切欠部１７ａの頂部から裾部にかけて前記切欠部１７ａの斜辺に沿って山形に湾曲乃至屈曲した第１の集水畝２０ａなどが形成してあると共に、各充填板１３の各段の前記ユニットの奥行方向であって、前記第１の集水畝２０ａなどの各間には、第１の集水畝２０ａなどと略同形の第２の集水畝２０ｂなどが形成してあり、これら２種の集水畝２０ａ、２０ｂの裾部分はそれぞれの近傍の前記直管部１２の頂部に臨ませて形状としてある（図６参照）。そのほか、実施の形態１と同一の符合は、同一の構成乃至部分を意味する。
【００３５】
この形態の作用は、次のとおりである。
前記充填材ユニットを上下複数段に亘り積み重ね、各段にて前記充填材ユニットに散布された散布水を外気流と直接接触し蒸発による気化の潜熱で散布水を冷却し、冷却された流下水を前記密閉式熱交換器１１の直管部１２に供給し、この密閉式熱交換器１１内を流れる循環冷却水を間接的に冷却する。
この際、各段において複数の散布水受け１６に衝突した散布水は、周囲に飛散し、一部はこの上面を流れて充填板１３の反対面に流れ、散布水受け１６に衝突しない流下水はそのまま下段の充填材の片面に供給され、外気流通路１４の両側壁に形成した畝１８などに沿い流下させ、前記充填板１３を貫通して延びる上下の前記密閉式熱交換器１１の直管部１２の周面に向けて前記第１の集水畝２０ａなど、第２の集水畝２０ｂなどにより前記流下水を案内し、前記密閉式熱交換器１１の直管部１２の周面に上部から散布水を散水し、密閉式熱交換器１１内を流れる循環冷却水を間接的に冷却する。
【００３６】
殊にこの実施の形態においては、スペーサ突起のない切欠部１７ａ上縁部分の直管部１２の間に位置する第１集水畝２０ａなども、山形に形成してあるからこの部分においても流下水は直管部１２に導かれ、直管で左右に分散された流下水は、この下方の前記畝１８など、第１および第２の集水畝２０ａ、２０ｂなどによって再び直管部１２に集中される作用を順次繰り返して流下する。
更に、各スペーサ突起１９は直管部１２と同一レベルに設け、通風を阻害せず、効率のよい熱交換作用をなす。
その他、前記２つの実施の形態においては、散布水受け１６は隣接する充填板１３の散布水受け１６と突き合わせ接合されているから、これらも１種のスペーサ突起の役目をなし、充填板１３の上縁の剛性を高めている。
その他実施の形態１と同一符号のところは、同一の構成部分乃至同一部材であり、同様の作用を為す。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１乃至３記載の充填材ユニットに関する発明においては、前記充填板で形成された前記外気流通路の両側壁には、隣接する充填板から前記外気流通路側に張り出し相互に当接するスペーサ突起が前記密閉式熱交換器の直管部の掛け合い位置と略同一の高さに形成されていることにより、外気流を低い抵抗の下で流し、スペーサ突起群により送風抵抗を減殺し送風動力を軽減させることができる。
即ち、隣接する前記充填板間に形成された前記外気流通路の両側壁に、隣接する充填板から前記外気流通路１４側に張り出し相互に当接するスペーサ突起が前記密閉式熱交換器の直管部の掛け合い位置と略同一の高さに形成してあるため、外気流の通過域である直管部の上下間に前記スペーサ突起が不存在の状態となり、通風抵抗を低減し、送風動力を軽減できる。
加えて、前記散布水受けの各先端部分は相隣る充填板の頂部縁乃至前記散布水受けと接合乃至当接してあるとともに、前記切欠部と切欠部との間には水平方向に凸出したスペーサ突起が各充填板の長手方向で熱交換器の奥行方向に沿い左右交互に設けてあり、前記スペーサ突起の各先端部分は相隣る充填板の底部縁乃至前記スペーサ突起部と当接してあることにより、各段の充填材ユニットにおける充填板の片面のみへの供給に止まらず、反対面へも水を供給でき、充填板の両面において濡壁面を形成でき、これらと前記送風抵抗が小さくなった分風量が増加した外気流との接触を充分にさせ、濡壁面からの水の蒸発を促し、熱交換能を向上させることができる。
更に、前記散布水受けが充填板の上縁に前記のように形成され、前記スペーサ突起が前記切欠部と略同一の高さに形成されている為、全段の充填ユニットにおける空気流が前記外気流通路１４内を流れる際に途中から充填板の天井部を通り上昇し難くなり、その奥行方向全域に平行に流すことができ、前記冷却塔の排気口真下に位置する混合室を経て排気されるため、全濡れ壁面は外気流と接触し、途中から外気流が上方に抜け、散布水に外気流が殆んど接触しない無接触域が混合室寄りの充填材面に形成されない。
【００３８】
前記散布水受けの先端部分と左右両辺には背丈の低い起立壁が形成してあり、前記散布水受けの底面はその先端部分から根元部にかけて下向きに傾斜し、この内端部を除く先端と両側縁には起立壁が形成してあり、起立壁の前記根元部は前記充填板の垂直部に連なり、前記起立壁の高さは直管部の直径の１／２乃至１／４高さとしてある形態においては、散布水を適切に受け、濡れ壁を形成できるとともに、またこの高さは前述の通り背丈が低く、この部分においても気流抵抗は少なく送風効率の高いものとなる。
又、請求項２、３記載の充填材ユニットに関する発明においては、前記効果に加えて、前記エリミネータにより、散布水の外部への飛散を低減出来る。
【００３９】
前記の各集水畝などを除き、その他の前記充填板の垂直部に形成される前記畝などは、風上側が低く傾斜し、充填板の上下方向に亘り階段状の連続した畝などとして形成されている形態においては、空気流の流速に係らず前記充填板の側壁の略全域に濡れ壁を形成できる。
【００４０】
前記各集水畝などを除き、その他の前記充填板の垂直部に形成される前記畝などは、略水平方向に波形状として上下に階層的に配列され、最上段の畝などは、前記充填板の全奥行方向に亘り、各波頭が前記散布水受けの略下方に位置するような波状の模様としてあり、各波は風上側が低勾配であり、風下側が急勾配として、各波の低勾配と急勾配の谷繋ぎ目に散布水滞留部として形成されており、次の段の畝などは最上段の畝などと略同一形状としてあり、更に下段の波は各波の谷繋ぎ目から風上側に低勾配で傾斜した分岐畝などが形成してあり、その先端部は前記集水畝などと隣接させて円弧状に湾曲させてあり、この下端は前記集水畝などの端部若しくはこの近傍に達して形成してある形態においては、前記最上段の畝により散布水を前記充填板の垂直部全域に略均等にぬれ壁を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の熱交換塔概略側面図である。
【図２】図１の要部斜視図である。
【図３】図２における充填板を含む充填材ユニットと密閉型熱交換器の位置関係を示す側面図である。
【図４】図３のエリミネータ部分を示す断面斜視図である。
【図５】図２の充填材ユニットの一部を示す平面図である。
【図６】実施の形態２の図１同様の斜視図である。
【図７】図１における充填材ユニットを三段に積み重ねた状態を示す斜視図である。
【図８】図２の充填材ユニットの一部省略正面図である。
【図９】図８と異なる畝の形状を示す充填材ユニットの一部省略正面図である。
【図１０】図３における上下の充填板が位置づれした状態の側面図である。
【図１１】従来技術の充填板の配列を示す概略側面図である。
【符号の説明】
１１ 密閉型熱交換器
１２ 直管部
１３ 充填板
１４ 外気流通路
１５ 天井部
１６ 散布水受け
１７ 切欠部
１８ 畝など
１９ スペーサ突起
２０ 第２畝
２３ Ｕ字状屈曲管
【発明の属する技術分野】
この発明は密閉式クロスフロー熱交換塔に使用される充填材ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の冷却塔用熱交換器における蛇行管はＵ字形状の屈曲部で順次連った直線部は相互に平行形成されている。
従って蛇行面を殊に水平方向に設置する場合、蛇行管の出入口の高さに若干の差を設けて、この管内の排水を容易に行なえるようにして設置している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、個々の直管部に装填された合成樹脂製の波板には散布水が散水されているが、全てが密閉式熱交換器に於ける直管部の外周面に散水されるとは限られず、全体としての熱交換機能を低下する傾向にある。
即ち、各段の充填材ユニットの各充填板１の位置が上下において一致し難く、上段の充填板から垂れ落ちる水が下段の充填材ユニットのそれぞれの充填板上に落ちるとき、全く下段の充填材ユニットの充填板１に接触しなかったり、接触したとしても充填板１の片面のみでその他面に殆ど供給されず、下段充填材ユニットにおける濡壁面積の実効面積が低下し、充分な外気流との接触ができないまま、下部水槽に落下し、熱交換機能が充分に発揮されない傾向にある（図１１参照）。
また、外気流は充填材ユニットを通して流れて熱交換塔における排気口下方の混合室に流入後、排気口に設けた風機の運転により外部へ排気されているが、下段の充填材ユニットほど、空気流は混合室に到達する以前に隣接する充填板間の間隙を通して排気口に向けて上昇する傾向があり、充填材ユニットにおいて前記混合室寄りの部分に外気流と散布水が無接触性の領域が発生し易い。
【０００４】
【特許文献１】
実公平６−４２１７号公報（第１頁第２コラム第１行目−同第５行目、図３）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の主たる目的は、外気流が流れる上下段の充填材ユニットには外気流を阻外するスペーサ突起を極力なくし、スペーサは各段の直管群と同一レベル乃至極く接近させて、スペーサ群により送風抵抗を減殺し送風動力を軽減させることである。
この発明の他の目的は、各段の充填材ユニットにおける充填板の片面のみへの供給に止まらず、反対面へも水を供給し、充填板の両面において濡壁面が形成され、これらと送風抵抗が小さくなった分風量が増加し、外気流との接触を充分にさせ、濡壁面からの水の蒸発を促し、熱交換能を向上させることである。
この発明の更なる目的は、外気流が充填材ユニットを通過する際に途中で排気口側に位置する上段の充填材ユニットへの空気流を抑制し、全段の充填ユニットにおいて空気流をその奥行方向全域に平行に流し、殊に下段に位置する充填材ユニットにおいて前記混合室寄りの部分に散布水と外気流との無接触域が発生するのを解消することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、特定発明は、合成樹脂製であって波板状の充填板が外気取り入れ口の幅方向に間隔をおいて複数枚並列して配列され、隣接する充填板間に外気流通路が形成され、これら充填板を横断する方向に複数本の直管部をもつ密閉式熱交換器が上下多段に階層的に配管されて、各段の直管部がそれぞれ前記の複数板の充填板を横断方向に貫通して構成された充填材ユニットを上下複数段に亘り積み重ね、各段にて前記充填材ユニットに散布された散布水を前記外気流通路を流れる外気流と直接接触し蒸発による気化の潜熱で散布水を冷却し、冷却された散布水を前記密閉式熱交換器の直管部に散布し、この密閉式熱交換器内を流れる循環冷却水を間接的に冷却する密閉式クロスフロー熱交換塔に使用される前記充填材ユニットにおいて、
隣接する充填板の頂部縁が所定ピッチで以って略水平に屈曲し形成された散布水を受ける散布水受けが各充填板の長手方向で熱交換器の奥行方向に沿い左右交互に間隔をおいて設けてあり、前記散布水受けの各先端部分は隣接する充填板の頂部縁乃至前記散布水受けと接合乃至当接して、前記外気流通路の天井部の一部を形成し、
各段の充填材ユニットにおける隣接する充填板の底部縁には前記密閉式熱交換器の直管部の配管に上部から跨架、掛合自在な形状の切欠部が前記密閉式熱交換器の直管部の配管ピッチで間隔をおいて形成してあり、
前記切欠部と切欠部との間には水平方向に凸出したスペーサ突起が各充填板の長手方向で熱交換器の奥行方向に沿い左右交互に前記外気流通路の両側側壁に設けてあり、前記スペーサ突起の各先端部分は隣接する充填板の底部縁乃至前記スペーサ突起と当接してあり、
前記頂部縁から前記底部縁に至る充填板の中間部にのみ、前記散布水散布水受けで受けた散布水を充填板面沿わせて水膜状に広げた後、前記スペーサ突起両側に位置する前記密閉式熱交換器の直管部に振り分ける畝乃至溝（以下単に畝などと云う）が前記充填板に形成してあることを特徴とする密閉式クロスフロー熱交換塔に使用される充填材ユニットとしてある。
【０００７】
この充填材ユニットにおける前記各充填板の同一側散布水受けのピッチは、前記密閉式熱交換器の直管部の配管ピッチと同一、２倍のピッチのうちの一種としてあり、多数枚の充填板の散布水受け位置は平面に見て、市松模様状に配置してあることが好ましい。
【０００８】
この充填材ユニットにおける前記散布水受けは、隣接する充填板で形成される外気流通路の両側壁から隣接する外気流通路の天井部の一部を形成するように外側に張り出し、各外気流通路の天井部の約半分の面積は前記散布水受けによって形成されていることが望ましい。
また前記課題を解決するために、この充填材ユニットにおける前記畝などのうち、隣接する前記充填板の下縁の前記切欠部の各間で、前記切欠部より上位位置にある前記畝などは山形形状に湾曲乃至屈曲して集水畝などとして形成してあり、この集水畝などの端部は前記切欠部の頂部に臨ませてある場合もある。
【０００９】
また前記課題を解決するために、この充填材ユニットにおける前記隣接する充填板で形成された各外気流通路の両側壁に連なるエリミネータ群が前記充填材ユニットの排気口側の内端部に一体に設けられ、このエリミネータ部分における外気流通路は前記内端部に漸次接近するに伴い排気口側に向けて湾曲し、前記内端部においては隣接する充填板の両側壁は上下間隔を置いて部分的に相互に接着し前記外気流通路の断面はハニカム状に形成してあり、前記各外気流通路の排気口側の内端部は上向きに傾斜して開口していることを特徴とする
【００１０】
また前記課題を解決するために、この充填材ユニットにおける前記隣接する充填板で形成された各外気流通路の両側壁に連なるエリミネータ群が前記充填材ユニットの外気取り入れ口側の外端部に一体に設けられ、このエリミネータ部分における外気流通路は前記外端部においては隣接する充填板の両側壁は上下間隔を置いて部分的に相互に接着し前記外気流通路の断面はハニカム状に形成され、奥側に行くに伴い充填板の両側壁は相互に離間し前記散布水の散水域では前記外気流通路の両側壁は相互に離間し平行乃至波型に形成されていることを特徴とする。
【００１１】
この充填材ユニットにおける請求項１記載の前記各充填板の前記切欠部は三角形のおむすび形状としてあり、前記各切欠部の頂部から裾部にかけて前記切欠部の斜辺に沿って山形に湾曲乃至屈曲した第１の集水畝などが形成してあると共に、各段の前記充填材ユニットの奥行方向であって、前記第１の集水畝などの各間には、第１の集水畝などと略同形の第２の集水畝などが形成してあり、これら２種の集水畝の裾部分はそれぞれの近傍の前記直管部の頂部に臨ませて形状としてあることが好ましい。
【００１２】
この充填材ユニットにおける前記各充填板の前記切欠部間に位置する前記スペーサ突起は、これと略同一高さ位置に１つおきに反対方向に膨出して形成されていることが好ましい。
【００１３】
また前記課題を解決するために、この充填材ユニットにおける前記散布水受けの先端部分と左右両辺には背丈の低い起立壁が形成してあり、前記散布水受けの底面はその先端部分から根元部にかけて下向きに傾斜し、この内端部を除く先端と両側縁には起立壁が形成してあり、起立壁の前記根元部は前記充填板の垂直部に連なり、前記起立壁の高さは直管部の直径の１／２乃至１／４高さとしてあることがより好ましい。
【００１４】
この充填材ユニットにおける前記の各集水畝などを除き、その他の前記充填板の垂直部に形成される前記畝などは、風上側が低く傾斜し、充填板の上下方向に亘り階段状の連続した畝などとして形成されていることが好ましい。
【００１５】
この充填材ユニットにおける前記の各集水畝などを除き、その他の前記充填板の垂直部に形成される前記畝などは、略水平方向に波形状として上下に階層的に配列され、最上段の畝などは、前記充填板の全奥行方向に亘り、各波頭が前記散布水受けの略下方に位置するような波状の模様としてあり、各波は風上側が低勾配であり、風上側が急勾配として、各波の低勾配と急勾配の谷繋ぎ目が散布水滞留部として形成されており、次の段の畝などは最上段の畝などと略同一の形状としてあり、更に下段の波は各波の前記谷繋ぎ目から風上側に低勾配に低く傾斜した分岐畝などは、その先端部は前記集水畝などと隣接させて円弧状に湾曲させてあり、この下端は前記集水畝などの端部若しくはこの近傍に達して形成してあることが望ましい。
【００１６】
この充填材ユニットにおける前記各充填板の下縁における前記切欠部の深さは前記前記密閉式熱交換器の直管部の直径に符合し、上下の充填材ユニットの積み重ね状態において上段の充填材ユニットにおける前記各充填板の下縁は、下段の充填材ユニットにおける対応する前記充填板の上縁に極接近乃至当接した状態としてあることが好ましい。
【００１７】
【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記載の充填材ユニットの代表的な実施の形態を、密閉式クロスフロー熱交換塔の代表的な実施の形態と併せて説明する。
図１、図２、図３、図４、図５、図７、図８及び図１０において、１０は上下多段に階層的に配管した密閉式熱交換器１１の直管部１２間に合成樹脂製で波板状の充填板１３が外気取り入れ口の幅方向に間隔をおいて複数枚並列して配列され充填材ユニットとしてあり、各前記充填材ユニットに散布された散布水を外気流と直接接触させ、その蒸発による気化の潜熱でこの散布水は冷却し、冷却された散布水は下方の前記密閉式熱交換器１１の直管部１２に供給され、この密閉式熱交換器１１内を流れる循環冷却水を間接的に冷却する密閉式クロスフロー熱交換塔の全体を示す。この密閉式クロスフロー熱交換塔１０は直交流式冷却塔としてある。なお、ヒーティングタワーとしてもこの発明としては同一である。
【００１８】
前記冷却塔１０の内側であり、外気取り入れ口の幅方向の両側に対峙して一対の垂直な側板（図示せず）の内側面には管スペーサ突起が階層的に合い向あって設けてあり、これら管スペーサ突起間に前記外気取り入口側からそれぞれ抜き出し可能に前記密閉式熱交換器１１は支持してある。
前記管スペーサ突起は電気絶縁性のある合成樹脂の一種である塩化ビニール製で、前記各Ｕ字状屈曲管２３（図７参照）は金属の一種である銅製としてある。
なお、前記管スペーサ突起は前記塩化ビニールに限定されるものではなく、ポリエチレン、ポリプロプレンなどのポリオレフィン系の合成樹脂でも良い。要は電気絶縁性があり、機械的強度があれば材質に限定はない。
前記密閉式熱交換器１１が前記側板を介して冷却塔１０の支柱（図示せず）に着脱可能に組み付けられてなり、この熱交換器１１が冷却塔１０の散水装置の一種である上部水槽下方に装填されている。
前記密閉式熱交換器１１は冷却塔１０の排気口下方側に纏めて配管された循環冷却水供給ヘッダー（図示せず）と循環冷却水吐出ヘッダー（図示せず）に接続されている。
【００１９】
この冷却塔１０に使用される前記充填材ユニットにおいて、隣接する充填板１３はその頂部縁が所定ピッチでもって略水平に屈曲され、散布水を受ける散布水受け１６を形成し、この散布水受け１６は充填板１３の長手方向で熱交換塔１０の奥行方向に沿い左右交互に間隔をおいて設けてあり、多数枚の前記充填板１３の前記散布水受け１６位置は平面に見て市松模様上に配置してある（図２、図５参照）。
前記散布水受け１６の各先端部分は相隣る充填板１３の上縁乃至前記散布水受け１６と接合乃至当接してある。
各充填板１３の同一側の前記散布水受け１６のピッチは前記密閉式熱交換器１１の直管部１２の配管ピッチと同じピッチとしてある（図２参照）。
この散布水受け１６と直管部１２のピッチの関係は前記の例示の外、散布水受け１６のピッチが直管部ピッチの２倍でも、若しくは１／２でも、この発明としては同じである。
前記散布水受け１６は、隣接する充填板１３で形成される外気流通路１４の両側壁から隣接する外気流通路１４の天井部の一部を形成するように外側に張り出し、各外気流通路の天井部の約半分の面積は前記散布水受け１６によって形成されている。
前記散布水受け１６の先端部分と左右両辺には背丈の低い起立壁１６ｂが形成してあり、前記散布水受け１６の底面はその先端部分から根元部にかけて下向きに傾斜し、この内端部を除く先端と両側縁には起立壁１６ｂが形成してあり、起立壁１６ｂの前記根元部は前記充填板１３の垂直部に連なり、前記起立壁１６ｂの高さは直管部１２の直径の１／２乃至１／４高さとしてある。
図示のものにおいては前記散布水受け１６の高さは直管部１２の直径の凡そ１／３の寸法とし、極力送風抵抗が少なく、前記起立壁１６ｂは一種のリブとなり、機械的剛性を高め、且つ受けた水を充填板１３の反対面に導く樋の役目を為すように形成してある。
前記外気流通路１４の両側壁を形成する充填板１３の下縁には前記密閉式熱交換器１１の直管部１２に上部から跨架して、掛合自在な形状の切欠部１７が前記密閉式熱交換器１１の直管部１２の配管ピッチで間隔をおいて形成してある。
前記散布水受け１６で受け取った散布水を近傍の前記密閉式熱交換器１１の直管部１２に案内する畝１８が前記充填板１３で形成された前記外気流通路１４の両側壁に形成されている。
【００２０】
前記散布水受け１６は、隣接する充填板で形成される外気流通路の両壁から隣りの外気流通路１４の天井部１５の一部を形成するように外側に張り出し、隣り合う外気流通路１４の天井部１５の約半分は相手側の外気流通路１４の前記散布水受け１６に於ける片方の前記散布水受け１６で形成されている。
前記散布水受け１６の各張り出し部はこの実施の形態においては平面にみて梯形に形成してあるため、前記散布水受け１６が前記密閉式熱交換器１１の平面積に占める面積比は半分以下であるが、この明細書においては略半分の概念に含まれる。
【００２１】
前記充填板１３の上端が略水平に屈曲し隣の充填材の肩部に当接し、前記外気流通路の天井部を形成し、各充填板１３の上端を屈曲してなる前記外気流通路の天井部には千鳥状に充填板ユニット全体としては市松模様状に前記散布水受け１６が形成されていることもある。
前記充填板１３で形成された前記外気流通路１４の両側壁には、隣接する充填板１３から前記外気流通路１４側に一つおきに反対側に張り出し、相隣る充填板を相互に当接する前記スペーサ突起１９は前記密閉式熱交換器１１の直管部１２の掛け合い位置、即ち前記切欠部１７と略同一の高さに形成されている。
【００２２】
前記各充填板１３のほぼ全域には水との接触面積を増し、水の流下速度を緩和する細かい前記畝１８などが真空成形若しくはプレス成形によって形成してある。
前記畝１８などのうち、隣接する充填板１３の間隔を保持する前記スペーサ突起１９の上部における集水畝２０などはこのスペーサ突起１９の上部周囲を跨ぐように山形状に湾曲して形成され、この湾曲した集水畝２０などに沿い散布水は前記スペーサ突起１９両側に位置する前記密閉式熱交換器１１の直管部１２に振り分けて、前記密閉式熱交換器１１の直管部１２の上部乃至周囲に供給する形状としてある。つまり、各直管部１２を跨架する充填板１３の切欠部１７の間における前記集水畝２０などは山形形状に湾曲し、充填板１２の表面を流れる水を直管部１２に導くようにしてある。（図２、図６乃至図８参照）こ前記畝１８など、集水畝２０などは充填板１３をプレス乃至真空成形して形成したものであるから背面から見れば溝となっている。同様に前記スペーサ突起１９も背面から見れば窪みになっている。
【００２３】
前記隣接する充填板１３で形成された各外気流通路１４の両側壁に連なるエリミネータ群２１、２２が前記充填材ユニットの両端部に一体に設けられている。
即ち、前記各外気流通路１４の両側壁に連なるエリミネータ群２１が前記充填材ユニットの排気口側の内端部に充填板の一部として一体に設けられ、このエリミネータ部分における外気流通路１４は前記内端部に漸次接近するに伴い排気口側に向けて（図示では上方）湾曲し、前記内端部においては隣接する充填板１３の両側壁は上下間隔を置いて部分的に相互に接着し前記外気流通路１４の断面はハニカム状に形成され、前記外気流通路１４の排気口側の内端部は上向きに傾斜して開口している（図４参照）。
又、前記各外気流通路１４の両側壁に連なる第２エリミネータ群２２が前記充填材ユニットの外気取り入れ口側の外端部に一体に設けられ、この第２エリミネータ部分における外気流通路１４は前記外端部においては隣接する充填板１３の両側壁は上下間隔を置いて部分的に相互に接着し前記外気流通路１４の断面はハニカム状に形成され、奥側に行くに伴い充填板１３の両側壁は相互に離間し前記散布水の散水域では前記外気流通路１４の両側壁は相互に離間し平行乃至波型に形成されている。
前記隣接する充填板１３の間隔を保持する前記スペーサ突起１９の上部における集水畝２０などを除き、その他の前記充填板１３の側壁に形成される前記畝１８などは、外気流の流れ方向に対して風上側が低く傾斜し、充填板１３の上下方向に亘り階段状の連続した畝として形成されている（図８参照）。
前記スペーサ突起１９が円錐台状とし有り、前記スペーサ突起１９部に流下して来た散布水を近傍の前記密閉式熱交換器１１の直管部１２に振り分け案内する形状としてある。
前記各充填板１３の下縁における前記切欠部１７の深さは、前記密閉式熱交換器１１の直管部１２の直径に符合し、上下の充填材ユニットの積み重ねた状態において上段の充填材ユニットにおける前記各充填板１３の下縁は、下段の充填材ユニットに於ける対応する前記各充填板１３の上縁に極接近乃至当接した状態としてある（図７参照）。
【００２４】
実施の形態１の作用
この形態の作用を説明すると、各段にて前記充填材ユニットに散布された散布水を外気流と直接接触し蒸発による気化の潜熱で散布水を冷却し、冷却された散布水を下方の前記密閉式熱交換器１１の直管部１２に供給し、この密閉式熱交換器この際、前記複数の散布水受け１６で受けた散布水は、次いで周囲に飛散乃至外気流通路１４の両側壁に捕捉されてこれを流下し、これに形成した畝１８などに沿い流下させ、前記充填板１３の下縁が跨架、掛合された前記密閉式熱交換器１１の直管部１２の周面に向けて流下水を案内し、前記密閉式熱交換器１１の直管部１２の周面に上部から集中して流下し、密閉式熱交換器１１内を流れる循環冷却水を間接的に冷却する。直管部１２に接触した流下水はこの両側に分散し、下段の充填板１３に供給され同様に集水と散水を繰り返す。
また、各段の充填材ユニットにおける充填板１３の表裏面に沿い散布水は濡れ壁を形成し外気流との接触で冷却されながら下段の充填材ユニットにおける充填板１３に向け流下し、この流下してきた散布水はそのまま、前記散布水受け１６間を通り、その間侭下段の充填板１３の片面を濡らし、また前記下段の充填材ユニットにおける前記散布水受け１６で受け止められた水は、下段の充填材ユニットにおける対応する充填板１３の裏面に供給され、この下段の充填材ユニットにおける対応する充填板１３の両面においても継続して濡壁面が形成され（図１０参照）、これらと外気流との接触が充分になされ、濡壁面からの水の蒸発を促し、熱交換能が向上する。
【００２５】
殊に、前記畝１８などのうち、隣接する充填板１３の間隔を保持するスペーサ突起１９の上部における集水畝２０などにより、散布水を前記スペーサ突起１９両側に位置する前記密閉式熱交換器の直管部１２に振り分けて、前記密閉式熱交換器１１の直管部１２の周囲に散布し、循環水を間接的に冷却する。勿論前記スペーサ突起１９の内背面においても同様の作用をなす。
【００２６】
前記充填材ユニットの外気取り入れ口側の外端部に一体に設けたエリミネータ群２２において外気流をハニカム状に成形された外気流通路１４内に取り込み、散布水の水滴が外部に飛散するのを低減する。
【００２７】
前記充填材ユニットの排気口側の内端部に一体に設けたエリミネータ群２１において前記排気口側に向けて湾曲した前記外気流通路１４に沿い外気流を流し、散布水と直接接触して自身加温した空気流を排気口に向けて吹き出すとともに水滴を捕捉し、キャリーオーバーを阻止する。
【００２８】
前記の隣接する充填板１３の間隔を保持するスペーサ突起１９の上部における集水畝２０などを除き、その他の前記充填板１３の側壁に形成される前記畝１８により、散布水を外気流と逆方向に流下させようとし、気流との兼ね合いで実際は概ね垂直に流下する。
【００２９】
前記充填板１３で形成された前記外気流通路１４の両側壁に、隣接する充填板１３から前記外気流通路１４側に張り出し相互に当接するスペーサ突起１９が前記密閉式熱交換器１１の直管部１２の掛け合い位置と略同一の高さに形成してあるため、外気流の通過域である直管部１２の上下間に前記スペーサ突起１９が不存在の状態となり、通風抵抗が少なく、送風動力が軽減される。
前記散布水受け１６の起立壁１６ｂの高さは前記の通り背丈が低く、略直管部に接近して設けてあるから、通風抵抗は殆ど少ない。
従って、より効率的に冷却された流下水が、集中的にそれぞれの直管部１２に供給され、前記の熱交換効果を一層向上させる。
【００３０】
前記散布水受け１６が充填板１３の上縁に前記のように形成され、前記スペーサ突起１９が前記切欠き部１７と略同一の高さに形成されている為、全段の充填ユニットにおける空気流は前記外気流通路１４内を流れる際に途中から充填板１３の天井部を通り上昇し難くなり、その奥行方向全域に平行に流れ、前記冷却塔１０の排気口真下に位置する混合室を経て排気される。この結果、全濡れ壁面は外気流と接触し、途中から外気流が上方に抜け、散布水に外気流が殆んど接触しない無接触域が混合室寄りの充填材面に形成されない。
前記使用により前記密閉式熱交換器１１にスライムなどが付着し洗浄する必要がある場合には、前記密閉式熱交換器１１をこれを支持している前記側板に対してスライドさせ、外気取り入れ口側に引き出す。この際、前記充填材ユニットは前記密閉式熱交換器１１の直管部１２に掛合いしてある為、前記密閉式熱交換器１１と共に引出される。
【００３１】
前記畝１８など、集水畝２０などの形状としては、これは限定されず、前記の各集水畝２０などを除き、その他の前記充填板１３の垂直部に形成される前記畝などは、略水平方向に波形状として上下に階層的に配列され、最上段の畝１８ａなどは、前記充填板１３の全奥行方向に亘り、各波頭が前記散布水受け１６の略下方に位置するような波状の模様としてあり、各波は風上側が低勾配であり、風下側が急勾配として、各波の低勾配と急勾配の谷繋ぎ目に散布水滞留部１８ｂとして形成されており、次の段の畝１８ｃなどは最上段の畝などと略同一の形状としてあり、更に下段の波は各谷波の繋ぎ目から連なり、風上側が低く低勾配に傾斜した分岐畝などは、下方に湾曲して前記集水畝２０などと隣接させて、これらの下端は前記集水畝２０などの端部若しくはこの近傍に達して形成してある場合もある図９参照）。この場合には、より一層充填板１３の全域に散布水が行き渡る。前記の分岐畝などは前記次の段の畝１８ｃと連結して実施の形態図ではヘアピン形状にしてある。
【００３２】
実施の形態２
実施の形態１と異なる構成は次のとおりである。
合成樹脂製で波板状の充填板１３が外気取り入れ口の幅方向に間隔をおいて複数枚並列して配列され、これら充填板１３を横断貫通して複数本の密閉式熱交換器１１が上下多段に階層的に配管されて構成された充填材ユニットを構成し、更にこの充填材ユニットを上下複数段に亘り積み重ね、各段にて前記充填材ユニットに散布された散布水を外気流と直接接触し蒸発による気化の潜熱で散布水を冷却し、冷却された散布水を前記密閉式熱交換器の直管部に散布し、この密閉式熱交換器内を流れる循環冷却水を間接的に冷却する密閉式クロスフロー熱交換塔に使用される前記充填材ユニットとしてある。
【００３３】
前記充填材ユニットの各段において、隣接する充填板１３はその頂縁が所定ピッチでもって略水平に屈曲され散布水を受ける散布水受け１６を形成し、この散布水受け１６は充填板１３の長手方向で熱交換塔１０の奥行方向に沿い設けてある。
前記散布水受け１６の各先端部分は相隣る充填板１３の上縁乃至前記散布水受け１６と接合乃至当接してあり、各充填板１３には前記密閉式熱交換器に於ける隣接する平行な２本の直管部１２がＵ字状屈曲管２３で結合されたまま切欠部１７ａ貫通して、前記充填材ユニットを形成している。
この充填材ユニットは冷却塔の外気取り入れ口の内側には前記充填材ユニットを支持する１対の垂直な側板が外気取り入れ口の両側に対峙して設けてあり、この側板間に外気取り入口側から前記充填材ユニットが抜き出し可能に支持されている。
前記の充填材ユニットを一対の側板に支持する構造は実施の形態１と同様、各密閉式熱交換器のＵ字型屈曲管２３部をそれぞれ管スペーサ突起に抜き差し自在に支持させてある。
【００３４】
各充填板１３間の外気流通路１４の両側壁を形成する充填板１３には前記密閉式熱交換器１１に於ける隣接する平行な２本の直管部１２が貫通し掛合自在な形状の切欠部１７ａが前記密閉式熱交換器１１の直管部１２同士を接続するＵ字状屈曲管２３の配管ピッチで間隔をおいて穿設を形成してある。
前記各充填板１３の前記切欠部１７ａは図示の実施の形態においては三角形のおむすび形状としてあり、前記各切欠部１７ａの頂部から裾部にかけて前記切欠部１７ａの斜辺に沿って山形に湾曲乃至屈曲した第１の集水畝２０ａなどが形成してあると共に、各充填板１３の各段の前記ユニットの奥行方向であって、前記第１の集水畝２０ａなどの各間には、第１の集水畝２０ａなどと略同形の第２の集水畝２０ｂなどが形成してあり、これら２種の集水畝２０ａ、２０ｂの裾部分はそれぞれの近傍の前記直管部１２の頂部に臨ませて形状としてある（図６参照）。そのほか、実施の形態１と同一の符合は、同一の構成乃至部分を意味する。
【００３５】
この形態の作用は、次のとおりである。
前記充填材ユニットを上下複数段に亘り積み重ね、各段にて前記充填材ユニットに散布された散布水を外気流と直接接触し蒸発による気化の潜熱で散布水を冷却し、冷却された流下水を前記密閉式熱交換器１１の直管部１２に供給し、この密閉式熱交換器１１内を流れる循環冷却水を間接的に冷却する。
この際、各段において複数の散布水受け１６に衝突した散布水は、周囲に飛散し、一部はこの上面を流れて充填板１３の反対面に流れ、散布水受け１６に衝突しない流下水はそのまま下段の充填材の片面に供給され、外気流通路１４の両側壁に形成した畝１８などに沿い流下させ、前記充填板１３を貫通して延びる上下の前記密閉式熱交換器１１の直管部１２の周面に向けて前記第１の集水畝２０ａなど、第２の集水畝２０ｂなどにより前記流下水を案内し、前記密閉式熱交換器１１の直管部１２の周面に上部から散布水を散水し、密閉式熱交換器１１内を流れる循環冷却水を間接的に冷却する。
【００３６】
殊にこの実施の形態においては、スペーサ突起のない切欠部１７ａ上縁部分の直管部１２の間に位置する第１集水畝２０ａなども、山形に形成してあるからこの部分においても流下水は直管部１２に導かれ、直管で左右に分散された流下水は、この下方の前記畝１８など、第１および第２の集水畝２０ａ、２０ｂなどによって再び直管部１２に集中される作用を順次繰り返して流下する。
更に、各スペーサ突起１９は直管部１２と同一レベルに設け、通風を阻害せず、効率のよい熱交換作用をなす。
その他、前記２つの実施の形態においては、散布水受け１６は隣接する充填板１３の散布水受け１６と突き合わせ接合されているから、これらも１種のスペーサ突起の役目をなし、充填板１３の上縁の剛性を高めている。
その他実施の形態１と同一符号のところは、同一の構成部分乃至同一部材であり、同様の作用を為す。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１乃至３記載の充填材ユニットに関する発明においては、前記充填板で形成された前記外気流通路の両側壁には、隣接する充填板から前記外気流通路側に張り出し相互に当接するスペーサ突起が前記密閉式熱交換器の直管部の掛け合い位置と略同一の高さに形成されていることにより、外気流を低い抵抗の下で流し、スペーサ突起群により送風抵抗を減殺し送風動力を軽減させることができる。
即ち、隣接する前記充填板間に形成された前記外気流通路の両側壁に、隣接する充填板から前記外気流通路１４側に張り出し相互に当接するスペーサ突起が前記密閉式熱交換器の直管部の掛け合い位置と略同一の高さに形成してあるため、外気流の通過域である直管部の上下間に前記スペーサ突起が不存在の状態となり、通風抵抗を低減し、送風動力を軽減できる。
加えて、前記散布水受けの各先端部分は相隣る充填板の頂部縁乃至前記散布水受けと接合乃至当接してあるとともに、前記切欠部と切欠部との間には水平方向に凸出したスペーサ突起が各充填板の長手方向で熱交換器の奥行方向に沿い左右交互に設けてあり、前記スペーサ突起の各先端部分は相隣る充填板の底部縁乃至前記スペーサ突起部と当接してあることにより、各段の充填材ユニットにおける充填板の片面のみへの供給に止まらず、反対面へも水を供給でき、充填板の両面において濡壁面を形成でき、これらと前記送風抵抗が小さくなった分風量が増加した外気流との接触を充分にさせ、濡壁面からの水の蒸発を促し、熱交換能を向上させることができる。
更に、前記散布水受けが充填板の上縁に前記のように形成され、前記スペーサ突起が前記切欠部と略同一の高さに形成されている為、全段の充填ユニットにおける空気流が前記外気流通路１４内を流れる際に途中から充填板の天井部を通り上昇し難くなり、その奥行方向全域に平行に流すことができ、前記冷却塔の排気口真下に位置する混合室を経て排気されるため、全濡れ壁面は外気流と接触し、途中から外気流が上方に抜け、散布水に外気流が殆んど接触しない無接触域が混合室寄りの充填材面に形成されない。
【００３８】
前記散布水受けの先端部分と左右両辺には背丈の低い起立壁が形成してあり、前記散布水受けの底面はその先端部分から根元部にかけて下向きに傾斜し、この内端部を除く先端と両側縁には起立壁が形成してあり、起立壁の前記根元部は前記充填板の垂直部に連なり、前記起立壁の高さは直管部の直径の１／２乃至１／４高さとしてある形態においては、散布水を適切に受け、濡れ壁を形成できるとともに、またこの高さは前述の通り背丈が低く、この部分においても気流抵抗は少なく送風効率の高いものとなる。
又、請求項２、３記載の充填材ユニットに関する発明においては、前記効果に加えて、前記エリミネータにより、散布水の外部への飛散を低減出来る。
【００３９】
前記の各集水畝などを除き、その他の前記充填板の垂直部に形成される前記畝などは、風上側が低く傾斜し、充填板の上下方向に亘り階段状の連続した畝などとして形成されている形態においては、空気流の流速に係らず前記充填板の側壁の略全域に濡れ壁を形成できる。
【００４０】
前記各集水畝などを除き、その他の前記充填板の垂直部に形成される前記畝などは、略水平方向に波形状として上下に階層的に配列され、最上段の畝などは、前記充填板の全奥行方向に亘り、各波頭が前記散布水受けの略下方に位置するような波状の模様としてあり、各波は風上側が低勾配であり、風下側が急勾配として、各波の低勾配と急勾配の谷繋ぎ目に散布水滞留部として形成されており、次の段の畝などは最上段の畝などと略同一形状としてあり、更に下段の波は各波の谷繋ぎ目から風上側に低勾配で傾斜した分岐畝などが形成してあり、その先端部は前記集水畝などと隣接させて円弧状に湾曲させてあり、この下端は前記集水畝などの端部若しくはこの近傍に達して形成してある形態においては、前記最上段の畝により散布水を前記充填板の垂直部全域に略均等にぬれ壁を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の熱交換塔概略側面図である。
【図２】図１の要部斜視図である。
【図３】図２における充填板を含む充填材ユニットと密閉型熱交換器の位置関係を示す側面図である。
【図４】図３のエリミネータ部分を示す断面斜視図である。
【図５】図２の充填材ユニットの一部を示す平面図である。
【図６】実施の形態２の図１同様の斜視図である。
【図７】図１における充填材ユニットを三段に積み重ねた状態を示す斜視図である。
【図８】図２の充填材ユニットの一部省略正面図である。
【図９】図８と異なる畝の形状を示す充填材ユニットの一部省略正面図である。
【図１０】図３における上下の充填板が位置づれした状態の側面図である。
【図１１】従来技術の充填板の配列を示す概略側面図である。
【符号の説明】
１１ 密閉型熱交換器
１２ 直管部
１３ 充填板
１４ 外気流通路
１５ 天井部
１６ 散布水受け
１７ 切欠部
１８ 畝など
１９ スペーサ突起
２０ 第２畝
２３ Ｕ字状屈曲管
Claims (3)
- 合成樹脂製であって波板状の充填板が外気取り入れ口の幅方向に間隔をおいて複数枚並列して配列され、隣接する充填板間に外気流通路が形成され、これら充填板を横断する方向に複数本の直管部をもつ密閉式熱交換器が上下多段に階層的に配管されて、各段の直管部がそれぞれ前記の複数板の充填板を横断方向に貫通して構成された充填材ユニットを上下複数段に亘り積み重ね、各段にて前記充填材ユニットに散布された散布水を、外気流通路を流れる外気流と直接接触し、蒸発による気化の潜熱で散布水を冷却し、冷却された散布水を前記密閉式熱交換器の直管部に散布し、この密閉式熱交換器内を流れる循環冷却水を間接的に冷却する密閉式クロスフロー熱交換塔に使用される前記充填材ユニットにおいて、
隣接する充填板の頂部縁が所定ピッチで以って略水平に屈曲し形成された散布水を受ける散布水受けが各充填板の長手方向で熱交換器の奥行方向に沿い左右交互に間隔をおいて設けてあり、前記散布水受けの各先端部分は隣接する充填板の頂部縁乃至前記散布水受けと接合乃至当接して、前記外気流通路の天井部の一部を形成し、
各段の充填材ユニットにおける隣接する充填板の底部縁には前記密閉式熱交換器の直管部の配管に上部から跨架、掛合自在な形状の切欠部が前記密閉式熱交換器の直管部の配管ピッチで間隔をおいて形成してあり、
前記切欠部と切欠部との間には水平方向に凸出したスペーサ突起が各充填板の長手方向で熱交換器の奥行方向に沿い左右交互に外気流通路の両側側壁に設けてあり、前記スペーサ突起の各先端部分は隣接する充填板の底部縁乃至前記スペーサ突起と当接してあり、
前記頂部縁から前記底部縁に至る充填板の中間部にのみ、前記散布水散布水受けで受けた散布水を充填板面沿わせて水膜状に広げた後、前記スペーサ突起両側に位置する前記密閉式熱交換器の直管部に振り分ける畝乃至溝（以下単に畝などと云う）が前記充填板に形成してあることを特徴とする密閉式クロスフロー熱交換塔に使用される充填材ユニット。 - 前記隣接する充填板で形成された各外気流通路の両側壁に連なるエリミネータ群が前記充填材ユニットの排気口側の内端部に一体に設けられ、このエリミネータ部分における外気流通路は前記内端部に漸次接近するに伴い排気口側に向けて湾曲し、前記内端部においては隣接する充填板の両側壁は上下間隔を置いて部分的に相互に接着し前記外気流通路の断面はハニカム状に形成してあり、前記各外気流通路の排気口側の内端部は上向きに傾斜して開口していることを特徴とする請求項１記載の密閉式クロスフロー熱交換塔に使用される充填材ユニット。
- 前記隣接する充填板で形成された各外気流通路の両側壁に連なるエリミネータ群が前記充填材ユニットの外気取り入れ口側の外端部に一体に設けられ、このエリミネータ部分における外気流通路は前記外端部においては隣接する充填板の両側壁は上下間隔を置いて部分的に相互に接着し前記外気流通路の断面はハニカム状に形成され、奥側に行くに伴い充填板の両側壁は相互に離間し前記散布水の散水域では前記外気流通路の両側壁は相互に離間し平行乃至波型に形成されていることを特徴とする請求項１記載の密閉式クロスフロー熱交換塔に使用される充填材ユニット。
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