JP4821269B2 - 冷却塔の充填材ユニットの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、冷却塔（クーリングタワー）等において設備冷却後の循環温水を大気との熱交換で冷却するフィルムシートを組み合わせた水膜式充填材に関するものである。

冷却塔は、一般的に図４に示すように、冷却塔本体３１の内部にファン３２と、その下方に、ノズル３３と、さらにその下方に充填材ユニット３４が設置された構造となっている。そして、ノズル３３から循環温水が散水され、充填材ユニット３４中を下方に流下する間に、空気と冷却水が接触して、熱交換が行われる。

このような、冷却塔の充填材ユニット３４には、近年、充填材フィルムシート１を所定間隔で複数枚積層したブロックが、多く用いられている。該充填材フィルムシート１の材質は、硬質ポリ塩化ビニルのフィルムが一般的で、該フィルムを所定の形状に真空成形して、単位充填材フィルムシート１が成形される。図２に充填材フィルムシート１を積層した状態を示す。充填材フィルムシート１には、凸部３が形成されており、この凸部３に接着材を塗布して、充填材フィルムシート１を順次接着し、積層して、略ハニカム状とし、およそ、１ｍ^３ほどの立方体のユニットが形成される。そして、該ユニットが冷却塔内に設置される。

充填材フィルムシート１を使った積層方法で接着材塗布以外の接合方法としては、
特許文献１には、板状体の板面上に間隔をおいて凸部及び孔部を設け、凸部が孔部に圧入されて、凸部先端に設けた係止部が孔部の周辺で係合する積層技術が開示されている。
特許文献２には、ＰＥＴフィルムを山部と谷部を交互に設けた波形に成形し、山部と谷部に設けた嵌合手段により、嵌合して積層する技術が開示されている。
特許文献３には、多数の突設部を形成したプラスチック製充填材シートＡに、突設部を介して他の充填材シートＢを重ね合わせ、充填材シート同士を超音波発振器を用いて、同時に一箇所以上をスポット溶接する技術が、開示されている。
特許文献４には、間隔保持用大形中空凸部と嵌合用小形中空凸部を有する熱可塑性合成樹脂製充填材を積層するにあたり、嵌合用小形中空凸部を加熱押圧する技術が開示されている。
実開平０５−６１６８６号公報 特開２００１−２５５０９９号公報 特開平０４−２２３１３６号公報 特開昭５０−１４３１４０号公報

しかしながら、上記した積層手段は、機械的手段や超音波、加熱押圧手段により嵌合するので、充填材の製造にコストがかかり、更に積層方法も複雑である。一方、有機溶剤型接着材を用いた場合には、溶剤が揮発するので、取り扱いに注意を要し、また臭気等の作業環境が問題となる。更には、充填材フィルムシート一枚毎に接着剤を塗布するので、接着加工作業が煩雑であり、非効率であるという問題があった。

発明者等は、上記した課題を解決するため鋭意検討を重ねて、本願発明に至ったもので、本発明の特徴は以下の通りである。

（１）第一の発明は、複数枚の充填材フィルムシートを、各々間隔をおいて積層した冷却塔の充填材ユニットにおいて、前記充填材フィルムシートは、片面側に間隔をおいて複数の凸部と複数の貫通孔を有して積層され、連結チューブが前記貫通孔を挿通して前記充填材フィルムシートと係合されていることを特徴とする冷却塔の充填材ユニットである。

（２）第二の発明は、連結チューブが熱可塑性樹脂からなることを特徴とする発明一に記載の冷却塔の充填材ユニットである。

（３）第三の発明は、片面側に一定間隔をおいて複数の凸部を有する充填材フィルムシートの４隅および中央部に貫通孔を設けた後、前記フィルムシートを貫通孔の位置を合わせて積層し、各貫通孔に連結チューブを挿通する。続いて、挿通された該連結チューブを熱風あるいは、蒸気による加熱手段により、所定の温度に保持かつ連結チューブ内側を加圧して、チューブ径を拡大した後に冷却し、前記連結チューブと前記充填材フィルムシートとの間に締付力を発生させることを特徴とする冷却塔の充填材ユニットの製造方法である。

本発明の積層手段は、複雑な嵌合手段や接着材を使用せず、簡単確実に積層できるので、作業環境の向上、作業効率の向上が可能となる。

本発明の冷却塔の充填材ユニット３４は、積層された充填材フィルムシート１の連結材として、熱可塑性チューブ２が、充填材フィルムシート１を均等に連結保持できるように、充填材フィルムシート１を貫通保持しているので、それぞれの充填材フィルムシート１を積層する際は、充填材フィルムシート１表面の凸部に係止機能を必要とせず、また接着材での接着も必要としない。
連結チューブ２の形状は、筒状で長手方向端部は開口しているが、片端はフランジ等で閉じられていてもよい。連結チューブ２は、熱可塑性樹脂を使用しているので、その筒状部の外径は、加熱・加圧されて拡径し、充填材フィルムシート１の貫通穴と密着して接合する。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。図１―１は充填材フィルムシート１枚の連結用チューブの穴の位置の一例を示す図である。該フィルムシートの寸法は、0.4〜0.5mm厚 x 900mm幅 x 900mm長 くらいが一般的である。

連結用チューブ２を通す穴径は、３０〜５０ｍｍで充填材フィルムシートの４隅に各１個と中央部に１個加工する。穴の個数はシートのサイズにより変更し、通常５〜８個加工する。穴は、プレス加工により設けるのがよい。

図１―２に各充填材フィルムシート１をブロック形状に積層した側面図を示す。充填材フィルムシート１の片面側には循環温水が通過できる空間を確保するための凸部３が一定間隔で充填材フィルムシート１上に形成されている。１個の凸部の山高さは２５〜４５ｍｍ程度がよい。山高さが低すぎると充填材フィルムシートの間隔が狭くなりすぎ、循環温水がスムースに通過し難くなるからである。
１ブロックの組み立て寸法は、概ね900mm幅 x 900mm長 x 900mm高 位である。
連結チューブ２用穴は充填材フィルムシート１を積層する時の位置合わせ用としても、使用可能である。
連結チューブ２はカシメ効果を出すために、熱可塑性樹脂を使用する。熱可塑性樹脂とは、常温では変形しにくいが、適当な温度に加熱すると軟化し、粘性流動が起こるため変形しやすくなり、外力を加えて連結チューブ１のチューブ径を拡大した後、冷却し、外力を取り去っても、その外径が保持される性質を有する樹脂である。この一連の変化は可逆的であり、繰り返し行うことが可能である。また、冷却固化すれば十分な強度を有する樹脂である。

熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン（PE）、ポリプロピレン（PP）、ポリ塩化ビニル（PVC）ポリスチレン（PS）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂（ABS）、アクリロニトリル−スチレン共重合樹脂（AS）等の汎用樹脂を使うことが出来る。

図１―２に示すように充填材フィルムシート１を積層し、連結チューブ２を挿入して、１ブロックの組み立てを行った後、連結チューブ２の内面を加熱し、連結チューブ２の外径を所定寸法に膨張拡大した後冷却する。連結チューブ２は熱可塑性樹脂を使用したので膨張拡大した外径で固定されるが、充填材フィルムシート１は熱変形が少ないのでカシメ効果が生じて充填材フィルムシート１はブロックとして組み立て固定される。

図３に連結チューブ２と充填材フィルムシート１との接合作業方法および必要器具を示す。ベース１７の上に接合する充填材フィルムシート１を１ブロック枚数分積層する。尚充填材フィルムシート１の連結チューブ２の貫通穴には連結チューブ２を挿入しておく。

次に、加熱ノズル４ａを連結チューブ２内に挿入する。加熱ノズル４ａには、小穴４ｂが多数あけてあり、ここより熱風及び冷風を供給する。加熱ノズル４ａは上蓋４ｃと一体になっており、下蓋４ｃと共に、連結チューブ２内の加圧時にカ゛ス漏れを防ぐようになっている。加熱ノズル４ａは、連結チューブ２の数（５〜８個）だけ設置しサポート板１５に固定して使用する。

サポート板１５はサポート柱１６ａを介してベース１７と結合され、サポート柱１６ａは積層した充填材フィルムシート１の角隅部４箇所に設置する。サポート柱１６ａの上端部はネジとなっており、ナット１６ｂを締め込むことにより蓋４ｃを連結チューブに強固に押しつけることができる。

上部蓋４ｃには、放風ノズル５及び放風弁６が接続されており、連結チューブ２を加熱・冷却する時に、熱風及び冷風の排出口となる。放風弁６の開度は予め熱風及び冷風通気時に連結チューブ２内の圧力を適正に保てる開度に調整しておく必要がある。尚、下部蓋４ｃは、熱風、冷風が漏れないように設置したもので、連結チューブ２の下端部をフランジ等により閉じた構造としてもよい。

ブロワ１１で大気を吸込み昇圧して、熱交換器１０ａに導管１２を介して供給する。熱交換器１０ａはヒーター１０ｂ（電気式又は蒸気式）を熱源とし、熱風を供給される。熱風は、熱風自動弁７を開とすることで導管１４にて、加熱ノズル４ａに供給される。この時冷風自動弁８は閉状態とする。

熱風の供給温度は熱可塑性樹脂製の連結チューブ２を軟化させる温度である６０〜１００℃とするのがよい。この温度は、加熱時に充填材フィルムシート１は熱変形せずに、連結チューブ２のみが外径が拡大して充填材フィルムシート１とカシメ効果をもたせるもので、熱可塑性樹脂としては、エンジニアリング樹脂よりもポリエチレン等の汎用樹脂が好ましい。

熱風自動弁７及び冷風自動弁８の２次側には、減圧弁９が設置されており、加熱ノズル４ａへの供給圧力を適正に調整出来るようになっている。供給圧力は、加熱により軟化した連結チューブ２を拡径させる圧力でよく５ｋＰａ〜２０ｋＰａとするのがよい。

加熱ノズル４ａの小穴４ｂより噴出した熱風は連結チューブ２を加熱軟化させる。ここで、均一に加熱軟化させるために、放出弁６を介して放出ノズル５より連続的に排風する。これにより、連結チューブ２は同時に加熱及び加圧されて、拡径し、充填材フィルムシート１と密着する。

次に、熱風自動弁７を閉、冷風自動弁８を開とすることで、冷風を連結チューブ２に供給する。加圧状態のまま熱風から冷風に切替るので、連結チューブ２は拡径状態を維持したまま元の硬さに硬化し、充填材フィルムシート１の連結チューブ２用の穴とのカシメ効果で、充填材フィルムシート１と結合する。

組み立て、取り外しが簡便に行えるので各種冷却塔に使用することができる。

充填材フィルムシートの積層構造の上面図である。 充填材フィルムシートを連結チューブで積層した構造を示す側面図である。 充填材フィルムシートを積層した構造を示す側面図である。 連結チューブと充填材フィルムシートとの接合作業を説明する図である。 冷却塔の構造を示す図である。

符号の説明

１ 充填材フィルムシート
２ 連結チューブ
３ 凸部
４ａ 加熱ノズル
４ｂ 小穴
４ｃ 蓋
５ 放出ノズル
６ 放出弁
７ 熱風自動弁
８ 冷風自動弁
９ 減圧弁
１０ａ 熱交換器
１０ｂ ヒーター
１１ ブロワ
１２ 導管
１３ 導管
１４ 導管
１５ サポート板
１６ａ サポート柱
１６ｂ ナット
１７ ベース
３１ 冷却塔本体
３２ ファン
３３ ノズル
３４ 充填材ユニット

Claims (1)

1. 片面側に一定間隔をおいて複数の凸部を有する充填材フィルムシートの４隅および中央部に貫通孔を設けた後、前記フィルムシートを貫通孔の位置を合わせて積層し、各貫通孔に熱可塑性樹脂からなる連結チューブを挿通する。続いて、挿通された該連結チューブを熱風あるいは、蒸気による加熱手段により、所定の温度に保持かつ該連結チューブ内側を加圧して、チューブ径を拡大した後に冷却し、前記連結チューブと前記充填材フィルムシートとの間に締付力を発生させて、前記充填材フィルムシートの間隔がフィルムシートの凸部の山高さとなるように前記連結チューブに前記充填材フィルムシートを連結保持することを特徴とする冷却塔の充填材ユニットの製造方法。