JP4308123B2 - 冷却塔用回転型散水装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷却塔において使用される回転型散水装置に関し、特に、負荷側から環流してきた冷却水が受水筒の上部から水塊状に溢れ出るのを防止するようにした冷却塔用回転型散水装置に関するものである。

従来、空調設備、工業設備等において汎用されている冷却塔は、負荷側から環流してきた熱エネルギを持った冷却水を、塔体内に配設した充填材に伝って流下させながら、送風機により塔体内に吸い込んだ冷却用空気との間で熱交換を行わせ、これによって、冷却された冷却水を再び負荷側へ循環させることにより、負荷側を冷却するようにしている。

この種の冷却塔として、図５〜図６に示すように、送風機Ｆにより塔体１内に吸い込んだ冷却用空気を充填材２の下面から吸い込み、充填材２を伝って流下する冷却水と対向して接触させて熱交換を行わせる向流型冷却塔がある。
この向流型冷却塔においては、塔体１の上部に配設した回転型散水装置３から充填材２に冷却水を散水するようにしている。
回転型散水装置３は、負荷側から環流してきた熱エネルギを持った冷却水を塔体１内に導入する入口管６の開口部６ａに回転可能に接続された受水筒３０と、導入された冷却水を充填材２に散水する受水筒３０に接続された散水管３１とから構成されている。
そして、入口管６の開口部６ａは、図６（ａ）に示すように、開口部６ａにシャフト３７を固定し、このシャフト３７の下部に、上部を開放し、側面３０ｂに複数本（例えば、４本）の散水管３１を配設した有底筒状の受水筒３０を回転可能に接続、具体的には、受水筒３０の底面３０ａを、ベアリング部材３４を介して、ナット等の固定手段３５によって回転可能に固定するようにしている。
さらに、入口管６の開口部６ａは、受水筒３０の上部に挿入されるようにし、受水筒３０の上部にはゴム等の弾性部材からなる水漏れ抑制用のシール部材３２を配備するようにしている。

ところで、入口管６から導入される冷却水は、受水筒３０を介して散水管３１から充填材２に散水されるが、散水管３１の末端からの散水量が十分なものとなるよう水量を確保するには散水管３１から散水できる量よりも多くの冷却水を入口管６から供給する必要があり、そのため、受水筒３０の内部の水圧が上がり、冷却水が、図６（ｂ）に示すように、受水筒３０の上部の受水筒３０と入口管６の開口部６ａとの隙間３０ｃから外部に向かってシール材３２を押し広げたり、シール材３２の隙間を通して水塊状に溢れ出ることとなる。
この溢れ出た冷却水は、水塊状のままで充填材２を伝って流下するため熱エネルギを保ったまま水槽４に回収されることとなるため、冷却塔の冷却効率が低下するという問題があった。

この問題を解決するためには受水筒を大きくして水位を下げ受水筒の内部の水圧を低下させる方法、入口管と受水筒の連結をラビリンス構造にする方法、さらには、入口管端部と受水筒端部の環状摺動面に水流出抑制用のカップを嵌め込む方法等が採られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−９６４９９号公報

しかしながら、受水筒を大きくする場合には、上部からの流出を抑制できるまでのサイズにすると塔体全体のサイズが大形化し、設置できる場所が制限されるという問題があった。
また、入口管と受水筒の連結をラビリンス構造にする方法や入口管端部と受水筒端部の環状摺動面に水流出抑制用のカップを嵌め込む方法は、構造が複雑な上、製造コストが嵩むという問題があった。

本発明は、上記従来の冷却塔用回転型散水装置の有する問題点に鑑み、受水筒を大形化することなく簡易な構造で負荷側から環流してきた冷却水が受水筒の上部から水塊状に溢れ出るのを防止することができる冷却塔用回転型散水装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の冷却塔用回転型散水装置は、負荷側から環流してきた熱エネルギを持った冷却水を塔体内に導入する入口管の開口部に回転可能に接続された受水筒と、導入された冷却水を充填材に散水する、前記受水筒に接続された散水管とからなる冷却塔用回転型散水装置において、前記入口管の開口部を受水筒に、末端が開放されている隙間を設けて挿入し、前記入口管の開口端に接離するリング状の弁体を、入口管の開口端の下方空間に、受水筒の内周面に沿って移動可能に配設し、前記入口管の開口端の下方空間に満たされた冷却水の作用によって弁体を受水筒の内周面に沿って上昇させ、入口管の開口端に当接することにより前記隙間を塞ぐようにしたことを特徴とする。

本発明の冷却塔用回転型散水装置によれば、入口管の開口端に接離するリング状の弁体を、受水筒の内周面に沿って移動可能に配設するようにしたので、散水管から散水できる量よりも多くの冷却水が入口管から供給され、受水筒の内部の水圧が上がると、弁体が、受水筒の内周面に沿って移動し、受水筒と入口管との間に形成された隙間を塞ぐことによって、冷却水が受水筒の上部から水塊状に溢れ出るのを防止することができる。

以下、本発明の冷却塔用回転型散水装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図４に、本発明の冷却塔用回転型散水装置の一実施例を示す。
この冷却塔用回転型散水装置は、側壁面（例えば、４方向）下部から冷却用空気を塔体１内に吸い込むようにした冷却塔に適用したもので、塔体１内には４個の充填材２を、それぞれ冷却用空気を吸い込む面に配設するとともに、その上方に回転型散水装置３を、また、下方に水槽４を設けるようにしている。
塔体１の内部空間の上部に位置する排気口には、モータ（図示省略）によって駆動される送風機Ｆを配設する。
水槽４には、ポンプＰを介して、塔体１内に吸い込んだ冷却用空気との間で熱交換を行うことによって冷却された冷却水を負荷側へ導く出口管８を接続する。

また、充填材２の下部には集水槽５を設け、集水槽５の底面５ａに上に向けて突出形成した受け部７に充填材２を載置するように構成する。
集水槽５の底面５ａは、中央付近に開口した導水口５ｂに向かって傾斜するように形成し、導水口５ｂには水槽４の水面内に到達する導水管９を取り付ける。導水管９は、水槽４の底面に到着するように構成することが好ましいが、水槽４内に貯まる冷却水水面以下に排出口が到達するように構成すればよい。

また、回転型散水装置３は、従来と同様、入口管６の開口部６ａに回転可能に接続された受水筒３０と、導入された冷却水を充填材２に散水する、受水筒３０に接続された散水管３１とから構成されている。
そして、入口管６の開口部６ａは、開口部６ａにシャフト３７を固定し、このシャフト３７の下部に、上部を開放し、側面３０ｂに複数本（例えば、４本）の散水管３１を配設した有底筒状の受水筒３０を回転可能に接続、具体的には、受水筒３０の底面３０ａを、ベアリング部材３４を介して、ナット等の固定手段３５によって回転可能に固定するようにしている。
さらに、入口管６の開口部６ａは、受水筒３０の上部に挿入されるようにし、受水筒３０の上部にはゴム等の弾性部材からなる水漏れ抑制用のシール部材３２を配備するようにしている。
なお、ベアリング部材３４には、封水処理を施した無潤滑ベアリング部材を用いることが好ましい。

受水筒３０は、散水管３１と共に、散水管３１に設けられた噴水孔からの水の噴射の作用反力によって、入口管６の開口部６ａに固定したシャフト３７を中心にして回転する。

受水筒３０の内部には、入口管６の開口端６ｂに接離するリング状の弁体３３を、受水筒３０の内部の入口管６の開口端６ｂに対向する位置に配設し、弁体３３が受水筒３０の内周面３０ｄに沿って移動可能となるようにする。
弁体３３の内径は、入口管６の開口端６ｂの外径未満でかつ内径以上の寸法に形成し、外径は、入口管６の開口端６ｂの外径より大きくかつ受水筒３０の内径より若干小さい寸法に形成するようにする。なお、弁体３３の外周面と受水筒３０の内周面３０ｄとの隙間は可及的にゼロとし、弁体３３の外周面が受水筒３０の内周面３０ｄに摺接しながら移動するように構成することが好ましいが、冷却水の若干量の流出は、冷却効率の低下をほとんど引き起こさず、許容できるものであるため、弁体３３の外周面と受水筒３０の内周面３０ｄとの隙間が若干生じても特に問題はない。
そして、受水筒３０の内側で、入口管６の開口端６ｂに対向する位置に配設した弁体３３は、通常は、受水筒３０に散水管３１を取り付けるために受水筒３０に配設した円筒状の取付部材３６の受水筒３０内に突出した部分に載置されるようにする。

上記構成において、冷却塔の運転開始時には、図４（ａ）に示すように、弁体３３は円筒状の取付部材３６上のａ位置４箇所で線接触して載置された状態で、空調設備、工場設備等の負荷側から熱エネルギを持った冷却水が入口管６から送り込まれ、散水管３１から充填材２に散水が行われる。

ところで、散水管３１から散水できる量を越えた多くの冷却水が入口管６から供給された場合には、受水筒３０の内部の水圧Ｐ２が上昇する。
一方、弁体３３の上方の受水筒３０の上部の受水筒３０と入口管６の開口部６ａとの隙間３０ｃは、シール材３２の隙間３２ａを介して開放されているため、この部分の水圧Ｐ１は受水筒３０の内部の水圧Ｐ２よりも低い。
この水圧の差により、すなわち、弁体３３の環状下面３３ａに作用する水圧Ｐ２と、弁体３３の環状上面３３ｂに作用する水圧Ｐ１との差により、弁体３３は、受水筒３０の内周面３０ｄに沿って移動（上昇）して、図４（ｂ）に示すように、入口管６の開口端６ｂに当接する位置に達し、受水筒３０と入口管６の開口部６ａとの間に形成された隙間３０ｃを塞ぐことによって、冷却水が受水筒３０の上部から水塊状に溢れ出るのを防止することができる。

なお、入口管６からの冷却水の供給量が散水管３１から散水できる量よりも少なくなると、受水筒３０の内部の水圧Ｐ２が低下するため、弁体３３は、受水筒３０の内周面３０ｄに沿って移動（下降）して、図４（ａ）に示す定常位置に復帰する。

以上、本発明の冷却塔用回転型散水装置について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

本発明の冷却塔用回転型散水装置は、受水筒を大形化することなく簡易な構造で負荷側から環流してきた冷却水が受水筒の上部から水塊状に溢れ出るのを防止することができることから、新規の冷却塔の回転型散水装置に適用できるほか、既設の冷却塔の回転型散水装置にも容易に組み込むことができる。

本発明の冷却塔用回転型散水装置を用いた冷却塔の一実施例を示す一部断面の正面図である。 同要部の一部断面の正面図である。 図２のＸ−Ｘに沿った一部断面の平面図である。 弁体の動きを説明する一部断面の正面図で、（ａ）は定常状態を、（ｂ）は弁体が受水筒と入口管との間の隙間を塞いだ状態を示す。 従来の冷却塔用回転型散水装置を用いた冷却塔を示す一部断面の正面図である。 同冷却塔用回転型散水装置における受水筒と入口管との間の隙間から冷却水が溢れ出る状態を示す説明図で、（ａ）は一部断面の正面図、（ｂ）は同要部の一部断面の正面図である。

１ 塔体
２ 充填材
３ 回転型散水装置
３０ 受水筒
３１ 散水管
３３ 弁体
４ 水槽
５ 集水槽
６ 入口管
６ａ 開口部
６ｂ 開口端

Claims (1)

1. 負荷側から環流してきた熱エネルギを持った冷却水を塔体（１）内に導入する入口管（６）の開口部（６ａ）に回転可能に接続された受水筒（３０）と、導入された冷却水を充填材（２）に散水する、前記受水筒（３０）に接続された散水管（３１）とからなる冷却塔用回転型散水装置（３）において、前記入口管（６）の開口部（６ａ）を受水筒（３０）に、末端が開放されている隙間（３０ｃ）を設けて挿入し、前記入口管（６）の開口端（６ｂ）に接離するリング状の弁体（３３）を、入口管（６）の開口端（６ｂ）の下方空間に、受水筒（３０）の内周面に沿って移動可能に配設し、前記入口管（６）の開口端（６ｂ）の下方空間に満たされた冷却水の作用によって弁体（３３）を受水筒（３０）の内周面（３０ｄ）に沿って上昇させ、入口管（６）の開口端（６ｂ）に当接することにより前記隙間（３０ｃ）を塞ぐようにしたことを特徴とする冷却塔用回転型散水装置。

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