JP7292262B2 - 集水配置 - Google Patents

Description

本発明は、蒸発冷却塔、流体冷却器、及び蒸発凝縮器に関し、具体的には、蒸発冷却機器内の空気及び噴霧水流の改善に関する。本発明は、蒸発冷却塔の所与の占有面積に対する熱容量を増加させるために、空気流抵抗を減少させながら空気分散を改善する。加えて本発明は、自動洗浄式の、アクセス、検査、及び保守の容易な、蒸発冷却機器を提供することを目指す。

空気流分散の改善、及び空気流抵抗の減少は、障害物の量及び空気流路内への転回を減少させること、及び、ファン周辺のプレナム域を開くことによって達成される。側面吸気ファンを備える典型的な強制通風蒸発冷却機器は、ファンの上に配置された熱交換器への不均等な空気流分散を有する。中実バッフル又はファンハウジングは、典型的には、熱交換器を介した落下水滴から、機械的構成要素及びファン構成要素を保護するように配置される。流入空気速度のほぼ垂直な配置がファンによって提供されるものと仮定すると、熱交換器への転回損失は、ファンに対して逆に作用する全静圧、及び所与の空気流について増加するファンエネルギー消費に、著しく寄与する。収容されていないファンを使用する強制通風蒸発冷却機器の場合、ファン及びファンプレナムは、水管理の問題で熱交換器から分離されており、熱交換器セクションの直下には位置決めされないため、結果として、空気流抵抗が高いことに起因してファン性能の不良が生じ、熱交換器とファンセクションとが隣り合うことに起因して、ユニット占有面積は大きく、ユニットコストはより高くなる。

本発明では、空気流分散を改善し、空気流抵抗を減少させ、集水システム設計を改善するための、改善された重複溝集水システムを導入する。新規実施形態は、強制通風ファンの上に取り付けられた噴霧水ポンプを有し、別の新規実施形態は、ファンがオンのときに開き、ファンがオフのときに閉じるため、ファンがオフのときには自然の空気流を停止させ、ファンがオフのときに集水システムからいかなる水滴も出ないようにする、一体型空気作動式ダンパを含む。

重複溝集水システムは、通常は空気流を底部側から垂直に流しながら、頂部側から流れる噴霧水を収集するように設計される。システムは、隣り合わせに重複して積み重ねられた単一片の溝アセンブリで作られる。提示されるいくつかの実施形態において、集水システムは、ユニットの占有面積の一部のみをカバーし、これによって空気流抵抗のバランスを微細に取り、ユニットを通過する空気流の制御をより強めることができる。ユニットの占有面積の一部のみをカバーしている場合、更に傾斜を持たせることにより、集水システムは、集水チャネルから水溜めまでの滝状の水流を作る。滝状の水は通過する空気と混ざり合い、拡張された雨ゾーンとなり、噴霧水を更に冷却することが可能であるため、結果としてユニットの熱性能は更に高くなる。提示される他の実施形態では、重複溝集水システムがユニットの全占有面積をカバーしている。

提示される一実装は、傾斜重複水溝集水システムアセンブリが、噴霧水のほとんどを集める１次集水チャネル、及び残りの噴霧水を集める２次集水チャネルという、２つの集水チャネルからなるものである。別の実施形態は、更になお第３の集水チャネルも導入する。チャネルはすべて、破片や他の要素に起因する目詰まりを防止し、必要に応じて容易に検査及び洗浄できるだけの、十分な幅で作られている。溝アセンブリの通気道は、集水性能を向上させながら、空気側圧力降下を最小限にするように設計される。必要に応じて、集水性能を向上させるためにドリップエッジが加えられる。水の飛び散りが問題な場合、溝システムの集水チャネルの排出側に、集水トラフを設計に組み込むことができる。噴霧水はトラフ内に収集され、重力作用の下でパイプを介して汚水槽に排出し、汚水槽内に噴霧される水の量を減少させることができる。加えて、集水システムの下にルーバーを追加して、汚水槽エリアをファンエリアから隔離することができる。高い集水能力が必要な場合、３つの一体型集水チャネルを備える設計を使用することができる。溝アセンブリは、適用のニーズに応じて、吸気の方向に対して平行又は垂直とすることができる。いくつかの実施形態では、重複水溝集水システムは、噴霧のほとんど又は一部を集水し、熱交換器から汚水槽までの落水距離を短くすることによって、水消音器として動作することも可能である。いくつかの実施形態において、ファンが動作しているとき、通常は水である蒸発液の一部を収集する溝アセンブリから落下する水は、背面壁へと強制的に送られる。動作中、これによって、飛び散りの可能性を低減させ、背面壁を洗浄し、水が飛び散る雑音を低減させる。いくつかの実施形態において、汚水槽は冷却塔の外部構造内に配置される。他の実施形態において、汚水槽は冷却塔から遠隔に配置することができるか、又は汚水槽は冷却塔の外側に取り付けられる。

本発明の衛生的、自動洗浄式、容易なアクセス、容易な検査、及び容易な保守の態様は、重複溝が、機械構成要素を熱交換器からの落下水から保護し、検査及び保守のために汚水槽とファンとの間の内部アクセスを乾燥させておくことによって実現される。加えて、重複溝は、典型的には０°より大きく８０°より小さい角度にあり、ここで０°とは水平面を指し、水の速度及び排水を増加させるために、最適な角度は１°から５°の間であり、結果として自動洗浄システムを生じさせることになる。傾斜は、いくつかの実施形態において、汚水槽内に滝状の水流も生じさせる。この高速水流は、汚水槽内の水の動きを増加させ、したがって、よどんだ汚水槽エリアからの生体成長のリスクを減少させることができる。加えて、洗浄システムは集水溝と一体化するように設計可能であり、集水チャネルの外へ流し出すための加圧及び重力駆動水流を提供する。最終的に、噴霧水をできる限り吸気から遠ざけておくことによって、ファンを介して水が飛び散るリスクを、また、特にファンが作動していないときの冬季凍結リスクを、大幅に低減させる。

提示されるほとんどの実施形態の場合、蒸発冷却機器は強制通風の片面吸気口構成であるが、これは本発明及び提示された実施形態を限定するものではない。本発明は、二面吸気口、三面吸気口、及び四面吸気口の強制通風蒸発冷却機器、並びに、片面吸気口、二面吸気口、三面吸気口、及び四面吸気口の誘引通風蒸発冷却機器にも関する。

本発明の第１の実施形態に従った、蒸発間接式熱交換器製品を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態に従った、蒸発間接式熱交換器製品を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態に従った、蒸発間接式熱交換器製品を示す側面図である。 本発明の第２の実施形態に従った、蒸発間接式熱交換器製品を示す側面図である。 本発明の第３の実施形態に従った、蒸発直接式熱交換器製品を示す側面図である。 本発明の第４の実施形態に従った、蒸発間接式熱交換器製品を示す側面図である。 本発明の第５の実施形態に従った、蒸発間接式熱交換器製品を示す側面図である。 本発明の第６の実施形態に従った、蒸発間接式熱交換器製品を示す側面図である。 本発明の第７の実施形態に従った、蒸発間接式熱交換器製品を示す側面図である。 本発明の第８の実施形態に従った、蒸発間接式熱交換器製品を示す側面図である。 本発明の第９の実施形態に従った、蒸発間接式熱交換器製品を示す側面図である。 本発明の第１０の実施形態に従った、蒸発間接式熱交換器製品を示す側面図である。 本発明の第１１の実施形態に従った、蒸発間接式熱交換器製品を示す側面図である。 本発明の第１２の実施形態に従った、蒸発間接式熱交換器製品を示す側面図である。 本発明の第１３の実施形態に従った、蒸発間接式熱交換器製品を示す側面図である。 本発明の第１４の実施形態に従った、蒸発間接式熱交換器製品を示す斜視図である。 本発明の第１５の実施形態に従った、重複溝集水システムを示す斜視上面図である。 本発明の第１５の実施形態に従った、重複溝集水システムの溝アセンブリを示す斜視底面図である。 本発明の第１６の実施形態に従った、重複溝集水システムのサブセクションを示す前側面図である。 本発明の第１７の実施形態に従った、重複溝集水システムのサブセクションを示す前側面図である。 本発明の第１８の実施形態に従った、重複溝集水システムのサブセクションを示す前側面図である。 本発明の第１９の実施形態に従った、重複溝集水システムのサブセクションを示す前側面図である。 本発明の第２０の実施形態に従った、重複溝集水システムのサブセクションを示す前側面図である。 本発明の第２１の実施形態に従った、重複溝集水システムのサブセクションを示す側面図である。 本発明の第２２の実施形態に従った、重複溝集水システムのサブセクションを示す前側面図である。 本発明の第２２の実施形態に従った、重複溝集水システムのサブセクションを示す前側面図である。 本発明の第２３の実施形態に従った、重複溝集水システムのサブセクションを示す前側面図である。 本発明の第２３の実施形態に従った、重複溝集水システムのサブセクションを示す前側面図である。

次に図面を、特に図１を参照すると、全体として０１０で指定された蒸発間接式熱交換器製品が示されている。装置は、接続端部０１３、逆接続端部０１６、吸気口端部０１２、及び逆吸気口端部０１１を含む、４つの垂直面を有する。装置は、底部端部０１４及び頂部排気口端部０１６も有する。

次に図２Ａを参照すると、いくつかの内部構成要素を３次元の視点で示すために、図１のサイドパネルが取り外されている。噴霧ポンプ０２０、ファンモータ０２５、ファン０２６、ファンケーシングパネル０１２、集水システム４００、間接式蛇行管熱交換器０２３、噴霧水分配システム０２２、ミスト除去装置０２８、噴霧水ノズル０２４、後部集水支持体１０３、検査扉１０１、及び噴霧汚水槽０２１を備える、蒸発間接式熱交換器製品装置１００が示されている。後で説明するように、集水システム４００下方のファン０２６及びファンモータ０２５付近のエリア０３６は乾燥エリア０３６と示され、集水システム４００の左下のエリアは湿潤エリア０３７と示される。

次に、図２Ｂを参照すると、実施形態１００の主な内部及び外部構成要素が、接続端部の側断面図から更に良好に識別される。同様の構成要素は図２Ａと同じ番号が付けられている。熱処理流体が頂部吸気接続０２９から間接式熱交換器０２３に入り、頂部熱交換器ヘッダ０３０を介して、蛇行管回路０３３へと分配され、底部熱交換器ヘッダ０３２によって収集され、冷却された処理流体が底部排気接続０３１を介して流出するようにしておく。処理流体は、ファン０２６によって熱交換器を介して押し出される空気によって間接的に冷却され、冷却された水はポンプ０２０によって汚水槽０２１から集められ、配管０２２及び噴霧ノズル０２４を介して熱交換器の頂部へと分配される。典型的には、排気から水を除去するために、噴霧ノズル０２４の上にミスト除去装置セクション０２８が設置される。図２Ｂに示されるように、実施形態１００は、本発明の第１の実施形態に従った、重複溝集水システム４００を備えた、閉回路冷却塔又は蒸発凝縮器とすることが可能な、蒸発間接式熱交換器製品である。重複溝集水システム４００は実施形態の占有面積全体にわたっていないため、空気の一部は重複溝集水システム４００を通過し、何らかの空気はその周辺を自由に迂回することになることに留意されたい。本実施形態において、重複溝集水システムの長さＸ２及び汚水槽０２１の幅Ｘ３は、図２Ａに示されるように、任意選択の扉１０１を介して保守のために乾燥エリア０３６にアクセスするために、Ｘ４－Ｘ５の２４インチ（６０．９６ｃｍ）の最小距離を可能にすることになる。図２Ｂに示されるように、重複溝水システム４００は、吸気口端部０１２から延在し、距離Ｘ２が距離Ｘ４より大きいように、汚水槽０２１の一部を陰にしてその上に張り出す。距離Ｘ２－Ｘ４又はＸ３－Ｘ１は０インチ（０ｃｍ）より大きく、ファン０２６がゆっくりと回転しているか又は動作していない時間を含み、事実上、乾燥エリア０３６に水が到達しないことを保証するために、理想的には５インチ（１２．７ｃｍ）より大きい。重力の影響で水が汚水槽０２１に向かって自由に流れ、汚水槽０２１内に滝状に流れるように、重複溝水システム４００は傾斜している。角度θ１によって画定される重複溝水システム４００の傾斜は、典型的には０°より大きく８０°よりも小さく、最適な角度θ１は１°から５°の間である。

提示されるほとんどの実施形態について、蒸発冷却機器は強制通風の片面吸気口構成であるが、これは本発明を限定するものではない。多くの図面は、ユニットを介して空気を強制的に通風させるか又は押し出す、収容されていない遠心ファン０２６と共に示されており、実際のファンシステムは、噴霧に対して逆流、直交流、又は平行流の強制通風を含むが、限定されない、ユニットを介して空気を移動させる任意のスタイルのファンシステムとすることができる。ファンの場所及び吸排気の方向を最適化することが可能であるが、提示される実施形態に限定されないことを理解されたい。加えて、モータ０２５は、図に示されるように、ファン０２６に直接接続されるか、ベルト駆動式、又はギヤ駆動式とすることができる。熱伝達を最適化するために処理流体の方向を逆転させることができるが、提示される実施形態に限定されないことを理解されたい。蛇行間接式熱交換器内の回路の数及び配管の通路又は列の数は、提示される実施形態に限定されないことも理解されたい。更に、間接式熱交換器のタイプは、提示される実施形態に限定されないことを理解されたい。加えて、間接式、直接式、又は間接式及び直接式の組み合わせの、いずれの蒸発熱交換器であるかにかかわらず、いずれの蒸発熱交換器も本発明の範囲内に入る。本発明は、二面吸気口、三面吸気口、及び四面吸気口の強制通風蒸発冷却機器、並びに、片面吸気口、二面吸気口、三面吸気口、及び四面吸気口の誘引通風冷却機器にも関する。

本発明の第２の実施形態１１０が図２Ｃに示されている。実施形態１１０は、図２Ａ及び図２Ｂに示される第１の実施形態１００の配置の代替配置を示し、乾燥領域０３６及び湿潤領域０３７を分離するルーバー０６１を備える。汚水槽０２１と重複溝水システム４００との間の開口部においてルーバー０６１を使用することで、事実上、いかなる水もモータ０２５及びファン０２６を取り囲む乾燥エリア０３６に到達しないことになり、容易なアクセス及び保守のためのファンの周囲の清潔で安全な環境を確実にすることが保証される。ポンプ０２０が動作している間、ファン０２６が非常にゆっくり回転しているか、又は全く回転していないときに特に重要な、ルーバー０６１を介して、事実上、いかなる水も乾燥エリア０３６に達することができないことを保証するために、重複溝水システム４００とルーバー０６１との間の角度θ２は、典型的には９０°＋θ１よりも小さい。

図２Ｄに示されるように、第３の実施形態０５０は、通常は充填シートからなる直接式熱交換器セクション０５２を伴う開放冷却塔である。図２Ｄは、図２Ｂと同じ番号が付けられた同様の構成要素を有する。本発明の第３の実施形態に従った集水システム４００は、熱交換器が直接式蒸発熱交換器０５２であることを除いて、図２Ｂにおいて考察した通りに正確に動作する。冷却されるべき水は水分配器０５３に入り、噴霧水パイプ０２２からノズル０２４を通って直接式熱交換器０５２上に噴霧される。図２Ｂに示されるような噴霧ポンプを有する代わりに、冷却済み処理水は出口接続０５４から開放冷却塔０５０を出る。

図２Ｂと同じ番号が付けられた同様の構成要素を備える第４の実施形態が、図３Ａに示される。図３Ａに示されるように、実施形態２００は、本発明の第４の実施形態に従った重複溝集水システム４００を伴う、閉回路冷却塔又は蒸発凝縮器とすることができる、蒸発間接式熱交換器製品である。実施形態２００の重複溝水システム４００の溝アセンブリは、前の実施形態のものと同様である。図３Ａに示されるように、重複溝水システム４００は、ユニットの占有面積の一部のみを介して延在する。重複溝水システム４００の溝アセンブリによって収集された水は、じょうごで集水トラフ２０１に注がれ、そこから重力の影響下でドレイン２０２を介して汚水槽０２１に流れ出る。加えて、重複溝水システム４００の設計及び汚水槽０２１の幅を調整して、乾燥領域０３６と湿潤領域０３７との間の比を最適化することができる。最終的に、集水トラフ２０１のサイズ、並びに、ドレイン２０２の長さ及び性質、並びに汚水槽０２１の幅及び深さは、本実施形態を限定するものではないことを理解されたい。

本発明の第５の実施形態が図３Ｂに示されている。第５の実施形態２１０は、図３Ａに示された第４の実施形態２００の配置の代替配置を示し、ここでは乾燥領域０３６を湿潤領域０３７から分離するルーバー０６１を備える。ルーバー０６１を使用することで、事実上、いかなる水もモータ０２５及びファン０２６を取り囲む乾燥エリアに到達しないことになり、容易なアクセス及び保守のためのファンの周囲の清潔で安全な環境を確実にすることが保証される。集水トラフ２０１のサイズ、並びに、ドレイン２０２の長さ及び性質、ルーバー０６１のタイプ及びサイズ、並びに汚水槽０２１の幅及び深さは、本実施形態を限定するものではないことを理解されたい。加えて、重複溝水システム４００の設計及び汚水槽０２１の幅を調整して、乾燥領域０３６と湿潤領域０３７との間の比を最適化することができる。

第６の実施形態が図４Ａに示されている。同様の構成要素は図２Ｂと同様の番号を有する。図４Ａに示されるように、実施形態５００は、閉回路冷却塔又は蒸発凝縮器とすることが可能な、蒸発間接式熱交換器製品であり、本発明の第６の実施形態に従った、重複水溝システム５０１を備える。本実施形態では、間接式熱交換器０２３を介して流れる空気はすべて、第１に重複溝水溝システム５０１を介して進むことに留意されたい。実施形態５００の重複溝水溝システム５０１の溝アセンブリは、前の実施形態の溝アセンブリと同様とすることができるが、ここでは実施形態５００の占有面積全体にはわたっている。図４Ａに示されるように、重複溝水溝システム５０１はほぼユニット全体を介して延在し、結果として、ここでは乾燥エリア０３６は重複溝水溝システム５０１下の全容積となる。重複溝水溝システム５０１によって収集された水は、じょうごで集水トラフ５０２に注がれ、そこから重力の影響下でドレイン５０３を介して汚水槽０２１に流れ出る。重複溝集水システム５０１の角度θ１は、典型的には０°より大きく、８０°より小さく、最適な角度は１°から５°の間である。集水トラフ５０２のサイズ及び形状、並びにドレイン５０３の長さ及び性質、並びに汚水槽０２１の幅及び深さは、本実施形態を限定するものではないことを理解されたい。

本発明の第７の実施形態が図４Ｂに示されている。第７の実施形態５１０は、第６の実施形態５００の配置の代替配置を示し、ファン０２６及び噴霧ポンプ０２０が動作している間に汚水槽０２１を検査することができる。実施形態５１０の重複溝水溝システム５０１の溝アセンブリは、前の実施形態の溝アセンブリと同様とすることができる。固体パネル５１１は、汚水槽０２１、並びに関連付けられる補給及び汚水槽加熱デバイス（図示せず）を、空気流から隔離するために使用される。固体パネル５１１は、集水トラフ５０２を汚水槽０２１に接続するドレイン５０３を収容するように設計される。ユニットの外側から汚水槽０２１へのアクセスしやすさはアクセス扉５１２の存在によって可能になるか、又は任意選択として、固体パネル５１１は取り外し可能とすることができる。重複溝集水システム５０１の角度θ１は、典型的には０°より大きく、８０°より小さく、最適な角度は１°から５°の間である。集水トラフ５０２のサイズ、並びにドレイン５０３の長さ及び性質、汚水槽０２１の幅及び深さ、固体パネル５１１の形状及びサイズ、並びにアクセス扉５１２のサイズ及び位置は、本実施形態を限定するものではないことを理解されたい。

本発明の第８の実施形態が図４Ｃに示されている。第８の実施形態５２０は、第６又は第７の実施形態の配置の代替配置を示し、溝の目詰まりを防ぐために重複溝水溝システム５０１に洗浄システム５２１が装備されている。各溝アセンブリについて、洗浄システムは、ノズル５２２、給水ライン５２３、制御バルブ５２４、及び給水への接続５２５からなる。洗浄水は、ネットワークからの水、汚水槽からの噴霧水、補給水、リサイクル済み又は任意の清浄な利用可能加圧給水とすることができる。洗浄水源は本実施形態を制限するものではない。溝洗浄システム５２１をすべての開示された実施形態に追加できることに留意されたい。実施形態５２０の重複溝水溝システム５２１の溝アセンブリは、前の実施形態の溝アセンブリと同様とすることができる。重複溝集水システム５０１の角度θ１は、典型的には０°より大きく、８０°より小さく、最適な角度は１°から５°の間である。最終的に、集水トラフ５０２のサイズ、並びにドレイン５０３の長さ及び性質、並びに汚水槽０２１の幅及び深さは、本実施形態を限定するものではないことを理解されたい。

本発明の第９の実施形態が図４Ｄに示されている。第９の実施形態５３０は、第６の実施形態５００の配置の代替配置を示し、空気は、モータ０２５によって駆動される吸気ルーバー５３１を介し、ファン０２６によって蒸発熱放出機器を介して誘引される。実施形態５３０の重複水溝システム５０１の溝アセンブリは、前の実施形態の溝アセンブリと同様とすることができる。図４Ｄに示されるように、重複水溝システム５０１はほぼユニット全体を介して延在し、結果として、ここでは乾燥エリア０３６は重複溝水溝システム５０１下の全容積となる。重複溝水溝システム５０１によって収集された水は、集水トラフ５３２へと誘導され、そこから重力の影響下でドレイン５３３を介して汚水槽０２１に流れ出る。重複溝集水システム５０１の角度θ１は、典型的には０°より大きく、８０°より小さく、最適な角度は１°から５°の間である。集水トラフ５３２のサイズ、並びにドレイン５３３の長さ及び性質、汚水槽０２１の幅及び深さ、固体パネル５１１の形状及びサイズ、並びに吸気ルーバー５３１の形状、サイズ、及び位置は、本実施形態を限定するものではないことを理解されたい。第１０の実施形態が図５Ａに示されている。図５Ａ及び図５Ｂにおいて、同様の構成要素は図２Ｂと同様の番号を有する。図５Ａは、実施形態５４０の閉塞面０１１（図１で画定）を介した背面図を示し、本発明の第１０の実施形態に従った重複水溝システム５４１を備える、閉回路冷却塔又は蒸発凝縮器とすることが可能な蒸発間接式熱交換器製品である。実施形態５４０の重複水溝システム５４１の溝アセンブリは、前の実施形態の溝アセンブリと同様とすることができる。実施形態５４０の集水システム５４１の重複溝アセンブリ５４２は、中央集水トラフ５４３に向かって水を誘導し、ここから水が重力によってドレイン５４４を介して汚水槽０２１へと落下するように、実施形態５４０の中央に向かって傾斜し、重複溝集水システム５４２の角度θ１は、典型的には０°より大きく、８０°より小さく、最適な角度は１°から５°の間である。集水システム５４１は、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、図２Ｄ、図３Ａ、及び図３Ｂに示されるように、実施形態５４０の占有面積の一部のみを介して延在し、これらの図に提示されるように、それぞれ湿潤領域０３７及び乾燥領域０３６を作ることができる。集水システム５４１は、任意選択として、占有面積全体に延在することも可能であり、図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ、及び図４Ｄに示されるようにすべての空気が重複溝アセンブリ５４２を通過しなければならず、したがって重複溝アセンブリ５４２の下に乾燥エリア０３６を作る。重複溝水溝システム５４１の角度及び長さ、集水トラフ５４３のサイズ、並びにドレイン５４４の長さ及び性質、並びに汚水槽０２１の幅及び深さは、本実施形態を限定するものではないことを理解されたい。

空気流及び水の管理を最適化するための別の手法を示す、本発明の第１１の実施形態５５０が図５Ｂに示され、重複溝水溝システム５５１を備える。実施形態５５０の重複溝水溝システム５５１の溝アセンブリは、前の実施形態の溝アセンブリと同様とすることができる。図５Ａに示される実施形態５４０のものに比べて、実施形態５５０の集水システム５５１の重複溝アセンブリ５５２は、側方中央集水トラフ５５３に向かって水を誘導し、ここから水がドレイン５５４を介して汚水槽０２１へと循環するように、ユニットの側面に向かって傾斜し、重複溝集水システム５４１の角度θ１は、典型的には０°より大きく、８０°より小さく、最適な角度は１°から５°の間である。集水システム５５１は、任意選択として、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、図２Ｄ、図３Ａ、及び図３Ｂに示されるように、実施形態５５０の占有面積の一部のみを介して延在し、これらの図に提示されるように、それぞれ湿潤領域０３７及び乾燥領域０３６を作ることができる。集水システム５５１は、任意選択として、占有面積全体に延在することも可能であり、図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ、及び図４Ｄに示されるようにすべての空気が重複溝アセンブリ５５２を通過しなければならず、したがって重複溝アセンブリ５５２の下に乾燥エリア０３６を作る。重複溝水溝システム５５１の角度及び長さ、集水トラフ５５３のサイズ、並びにドレイン５５４の長さ及び性質、並びに汚水槽０２１の幅及び深さは、本実施形態を限定するものではないことを理解されたい。

本発明の第１２の実施形態６００が図６Ａに示され、重複溝水溝システム５０１によって得られた噴霧水が汚水槽６０６に流れ出る配置を示し、汚水槽６０６はファン０２６及びファンモータ０２５の上に取り付けられることに留意されたい。汚水槽６０６の大部分は実施形態６００の占有面積の外側にも取り付けられ、実施形態６００のファン０２６及びモータ０２５が動作している間であっても、保守性がかなり安全及び容易になる。実施形態６００の占有面積の外部にある汚水槽６０６の部分に噴霧ポンプ０２０が取り付けられ、これによって、ファン０２６がフル稼働している間であっても、取り外し可能な検査扉６０２を介した、汚水槽６０６、噴霧ポンプ０２０、補給アセンブリ（図示せず）、汚水槽ろ過器（図示せず）、及び汚水槽加熱器（図示せず）の安全な検査及びサービス提供が可能になることに留意されたい。取り外し可能アクセス扉６０２は、任意選択のヒンジアセンブリ６０４を介して取り付けることもできる。バッフル板６０８は、サービスが提供されているときに水が汚水槽６０６から溢れるのを防ぐ水位を超えて、空気流が漏れないことを確実にする。汚水槽６０６及び噴霧ポンプ０２０をファン０２６よりも高く取り付けることの別の追加の利点は、汚水槽及び噴霧ポンプが機器の最下部に取り付けられる他の実施形態及び従来技術に比べて、ポンプ要件を少なくすることであり、これによって、克服に向かう必要が少なくなり、噴霧ポンプ０２０を稼働させるために必要なパワーを減らすことができる。重複溝集水システム５０１の角度θ１は、典型的には０°より大きく、８０°より小さく、最適な角度は１°から５°の間である。汚水槽６０６の幅及びサイズは本実施形態を限定するものではないことを理解されたい。蒸発間接式熱交換器０２３は、蛇行管タイプとするか、又は、図に示されるように板コイルタイプ６０９とすることも可能であり、間接式熱交換器のタイプは本発明を限定するものではないことを特に留意されたい。加えて、任意のスタイルの蒸発熱交換器が本発明の範囲に入る。乾燥エリア０３６が重複溝水溝システム５０１全体の下に存在することで、保守性のために多くの余地を与え、任意選択として、構造に入るサービス扉（図示せず）が存在可能なことに留意されたい。

第１３の実施形態６１０が示され、実施形態６１０は、２つのファン０２６、２つのモータ０２５、及び隔壁６１２を有する点を除き、図６Ａの実施形態６００と同一である。

図６Ｃに示される第１４の実施形態６２０において、図６Ａからの３つの実施形態６００のモジュール構造をまとめて設置することで、現場組み立て、保守性、及び様々なパラメータの制御がかなり容易になる。この配置において、実施形態６２０は、３つのファン０２６、３つの汚水槽０２１、３つの噴霧水分配パイプ０２２、３セットのミスト除去装置０２８、及び３つの蒸発熱交換器（図示せず）が存在するような、３つの別々の熱交換ユニットを採用する。

次に図７Ａを参照すると、本発明の第１５の実施形態に従った、重複溝集水システム４００の斜視正面図が示されている。シートメタル、プラスチック、又は任意の形成可能材料から構成可能であり、プリントまで可能な、複数の４片溝アセンブリ２３２からなる重複溝集水システム４００が示されている。前頂部フレーム２２４は、必要に応じて水及び空気を含む空気及び水バッフルを兼ねている。後部フレーム２２２は、きちんと整列できるようにくし状のドリップエッジを有し、また、捕らえた噴霧水をじょうごで１次チャネル（後で図示）へと注ぐ。サイズの大きな溝２２８は、重複溝集水システム４００の端部に対して過剰な噴霧水を捕らえるように設計される。ルーバーチャネル２２６は、重複溝集水システム４００の湿潤側で水をせき止めておくための、一体型ドリップエッジを有する。ルーバーチャネル延長部２３０も、重複溝集水システム４００の湿潤側に水をためておくための、一体型ドリップエッジを有する。溶接エンドキャップ２３６は、水がユニットの側壁へと漏れ落ちるのを防ぐために、ユニット壁に対して適切にシーリングすることができる。この溝設計は、リベット、接着剤、又は溶接によって組み立てる必要のあるマルチパート設計とするか、又は、単片の押出、射出成型部、あるいは３Ｄプリントすることも可能であり、組み立て及び製造方法は、本発明を限定するものではないことに留意されたい。更に、部品は、シートメタル又はプラスチックなどの一般的な材料で作ることができ、使用される材料のタイプは本発明を限定するものではない。

次に、図７Ｂを参照すると、本発明の第１５の実施形態に従った、重複溝集水システム４００の斜視底面図が示されている。シートメタル、プラスチック、又は任意の形成可能材料から構成可能であり、プリントまで可能な、重複溝集水システム４００が示されている。前頂部フレーム２２４は、必要に応じて水及び空気を含む空気及び水バッフルを兼ねている。ルーバーチャネル２２６は、重複溝集水システム４００の湿潤側で水をせき止めておくための、一体型ドリップエッジを有する。チャネル延長部２３０を備えるルーバー分水器も、重複溝集水システム４００の湿潤側に水をためておくための、一体型ドリップエッジを有する。

第１６の実施形態は図８Ａに示される集水システム４００であり、空気を底部側から概して垂直に流しながら、頂部側から流れる噴霧水を収集するように設計される。１次集水チャネル４０１はほとんどの噴霧水を集める。２次集水チャネル４０２は、飛び散り、空気の速度が遅いとき、集水システム４００を介して流れる空気がないとき、又は極端に重い水負荷の期間中のいずれかから広まった、残りの噴霧を捕らえる。偏向板４０３及び頂部ドリップエッジ４０４は、噴霧水を１次集水チャネル４０１へと強制する。頂部ドリップエッジ４０４の長さ、角度、位置、及び形状は、集水性能を平衡化し、重複溝集水システム４００を介する空気側圧力降下を制限するように設計される。寸法Ｄ１は、典型的には０．５インチ（１．２７ｃｍ）から１２インチ（３０．４８ｃｍ）の間である。寸法Ｄ２は、典型的には０．５インチ（１．２７ｃｍ）から１２インチ（３０．４８ｃｍ）の間である。寸法Ｄ３は、典型的には０．５インチ（１．２７ｃｍ）から８インチ（２０．３２ｃｍ）の間である。寸法Ｄ４は、典型的には０．５インチ（１．２７ｃｍ）から８インチ（２０．３２ｃｍ）の間である。寸法Ｄ５は、典型的には５インチ（１２．７ｃｍ）から３０インチ（７６．２ｃｍ）の間である。寸法Ｄ６は、典型的には４インチ（１０．１６ｃｍ）から２０インチ（５０．８ｃｍ）の間である。寸法Ｄ７は、典型的には４インチ（１０．１６ｃｍ）から２０インチ（５０．８ｃｍ）の間である。寸法Ｄ８は、頂部ドリップエッジ４０４から１次集水チャネル４０１への水の適切な排出を保証するために、０インチ（０ｃｍ）より大きい。寸法Ｄ９は０インチ（０ｃｍ）より大きい。寸法Ｄ１及びＤ２は、１次集水チャネル４０１の集水容量を最適化するように、並びに目詰まりのないことを保証するように、並びに容易な検査及び洗浄を可能にするように、変更可能であることを理解されたい。同様に、寸法Ｄ３及びＤ４は、２次集水チャネル４０２の集水容量を最適化するように、並びに目詰まりのないことを保証するように、並びに容易な検査及び洗浄を可能にするように、変更可能である。寸法Ｄ５、Ｄ６、Ｄ７、及びＤ８をどのように画定するかに関する決定は、重複溝集水システム４００を介する受け入れ可能な空気側圧力降下と、製造の難しさの度合と、重複溝集水システム４００の許容可能なコスト及び重さとの間の、バランスである。集水溝は、水の速度を上げるため、排水を可能にするため、及び自動洗浄のための角度で設置される。通気道は、優れた集水性能を保証しながら、空気側圧力降下を最小限にするように設計される。

次に図８Ｂを参照すると、第１７の実施形態が示されている。図８Ａに示された第１６の実施形態の重複溝集水システム４００の集水効率を上げるために、サイズの大きな集水チャネル４１１が蒸発熱伝達機器側壁４１２に取り付けられた実施形態４１０が、図８Ｂに示される。集水システム４１０の底部を介して、概して垂直に入って来る空気は、偏向板４０３の角度θ３によって課せられる非垂直方向で、頂部に存在する。この非垂直空気流は、噴霧の一部をユニット側壁４１２に向けて偏向させ、結果として集水システム４１０の上に不均等な水負荷を生じさせることができる。側壁４１２にのみサイズの大きな集水チャネル４１１を追加することで集水容量を増加させ、したがって、機器の片側の噴霧水流量の増加に対抗する助けとなる。サイズの大きな集水チャネル４１１の幅Ｄ１０及び高さＤ１１、並びに溝の重複距離Ｄ８は、集水性能のバランスを取り、重複溝集水システム４１０を介した空気側圧力降下を制限するように設計され、本実施形態を限定するものではない。

図８Ｃに示される第１８の実施形態では、補水性能を向上させるために、１次集水チャネル４０１にドリップエッジ４５１が追加された、重複溝集水システム４５０が示されている。ドリップエッジ４５１は、高い水負荷又は低い空気流の状況のときに、最も有用となる。ドリップエッジ４５１を追加することで、空気側圧力降下を増加させることができる。図８Ａで考察したすべての主要な寸法は、必要な水負荷及び空気側圧力降下の要件に基づいて最適化することができる。ドリップエッジ４５１の長さ、角度、位置、及び形状は、集水性能のバランスを取り、重複溝集水システム４５０を介する空気側圧力降下を制限するように設計可能である。

第１９の実施形態４６０及び第２０の実施形態４７０が、それぞれ図８Ｄ及び図８Ｅに示される。１次集水チャネル４０１のオーバーフローを避けるために、１次チャネル４０１から２次集水チャネル４０２へと水が流れることができるように、それぞれ穴又はスロット４６１及び４７１が、設計に追加される。最適な穴又はスロットのサイズ及び間隔は、チャネルサイズ、水流量、及び空気流量に対応する。水負荷容量を高くするために、チャネルの深さＤ４及び幅Ｄ３の両方を増加させることによって、２次集水チャネル４０２の容積を増加させることができる。

図８Ｆにおいて、第２１の実施形態４８０は、各溝の総集水容積を増加させるための３次集水チャネル４８１を含む。１次集水チャネル４８２及び２次集水チャネル４８３のサイズを低減させて、３次集水チャネル４８１を採用していない集水システムと同じ集水容積を維持しながら、集水システム４８０を介する空気流を増加させることができる。

図８Ｇ及び図８Ｈでは、一体型ダンパ８１０がそれぞれ開位置及び閉位置にある、第２２の実施形態８００が示されている。ダンパ８１０は、集水システム８００を介して十分な空気流が流れているときは強制的に開（上）位置になり、ファンがオフのときは重力によって閉じる。一体型ダンパ８１０は、モータ式（図示せず）とすることもできる。一体型ダンパ８１０は、ヒンジ８０８を介して１次水チャネル８０１に固定される。ダンパ８１０は、閉じたときに、噴霧水を２次集水チャネル８０２に向かって偏向させることによって、極端にファンスピードが低い間、及びファンがオフのときも、水の飛び散りを防止する。一体型ダンパ８１０は、氷点下温度の間に閉じられたとき、氷形成を防止するのを助け、その上、ファンがオフのとき、自然の空気流を防止することによって、間接式熱交換器が凍結しないようにするのを助ける。一体型ダンパ８１０は、溝設計の一部として穴が取り付けられた設計の一体部分の一部とすること、アドオンとすること、（図７Ａで部品２３６として定義された）エンドキャップに取り付けること、又は、スタンドアロンモジュールとして、可能であり、本発明を限定するものではない。

図８Ｉ及び図８Ｊでは、一体型ダンパ８６０がそれぞれ開位置及び閉位置にある、第２３の実施形態８５０が示されている。図８Ｇ及び図８Ｈに示される第２２の実施形態８００と同様に、ダンパ８６０は、集水システム８５０を介して十分な空気流が流れているときは強制的に開（上）位置になり、ファンがオフのときは重力によって閉じる。一体型ダンパ８６０は、モータ式（図示せず）とすることもできる。一体型ダンパ８６０は、ヒンジ８５８を介して偏向板８５３に固定される。ダンパ８６０は、閉じたときに、噴霧水を１次集水チャネル８５１に向かって偏向させることによって、極端にファンスピードが低い間、及びファンがオフのときも、水の飛び散りを防止する。一体型ダンパ８６０は、氷点下温度の間に閉じられたとき、氷形成を防止するのを助け、その上、ファンがオフのとき、自然の空気流を防止することによって、間接式熱交換器が凍結しないようにするのを助ける。一体型ダンパ８６０は、溝設計の一部として穴が取り付けられた設計の一体部分の一部とすること、アドオンとすること、（図７Ａで部品２３６として定義された）エンドキャップに取り付けること、又は、スタンドアロンモジュールとして、可能であり、本発明を限定するものではない。

Claims (26)

1. 外部構造と、前記外部構造内の蒸発熱交換器と、前記外部構造内に配置されたファンアセンブリと、前記蒸発熱交換器の下方及び前記外部構造内に配置された溝アセンブリと、前記蒸発熱交換器の上方及び前記外部構造内に配置された蒸発液分配アセンブリと、汚水槽と、を備える冷却塔であって、
   前記溝アセンブリは、前記蒸発熱交換器から落下する蒸発液の少なくとも一部を収集するとともに、収集した前記蒸発液を前記汚水槽に誘導し、
   前記溝アセンブリは、複数の近接する長いチャネル構造を有し、前記チャネル構造の各々は縦方向長さを有し、
   各チャネル構造は、１次収集チャネル及び２次収集チャネルを含み、
   前記１次収集チャネル及び前記２次収集チャネルの各々は、落下する蒸発液を収集するように構成され、
   一のチャネル構造の前記１次収集チャネルは、近接する他のチャネル構造の前記２次収集チャネルの横方向に重複する、冷却塔。
2. 前記蒸発熱交換器は、間接式蒸発熱交換器である、請求項１に記載の冷却塔。
3. 前記間接式蒸発熱交換器は、板型熱交換器である、請求項２に記載の冷却塔。
4. 前記間接式蒸発熱交換器は、蛇行管型コイルである、請求項２に記載の冷却塔。
5. 前記蒸発熱交換器は、直接式熱交換器である、請求項１に記載の冷却塔。
6. 前記ファンアセンブリは、前記溝アセンブリの下方に配置される、請求項１に記載の冷却塔。
7. 前記ファンアセンブリの下流であって前記ファンアセンブリと前記汚水槽との間にあるルーバー構造を更に備える、請求項６に記載の冷却塔。
8. 前記ルーバー構造は、垂直線から９０度よりも大きい角度で延在する、請求項７に記載の冷却塔。
9. 前記ファンアセンブリは、前記蒸発熱交換器の上方に配置される、請求項１に記載の冷却塔。
10. 前記溝アセンブリを出る前記蒸発液を収集し、前記収集した蒸発液を前記汚水槽内に投入する収集トラフを更に備える、請求項１に記載の冷却塔。
11. 前記ファンアセンブリの下流であって前記ファンアセンブリと前記汚水槽との間にあるトラフルーバー構造を更に備える、請求項１０に記載の冷却塔。
12. 前記トラフルーバー構造は、前記垂直線から９０度よりも大きい角度で延在する、請求項１１に記載の冷却塔。
13. 前記溝アセンブリは、前記汚水槽に向けて傾斜され、こうした傾斜は、水平線から１度よりも大きい、請求項１に記載の冷却塔。
14. 前記１次収集チャネル及び前記２次収集チャネルの外へ流し出すための加圧水システムが、前記溝アセンブリに接続される、請求項１に記載の冷却塔。
15. 前記溝アセンブリは、互いに向かって及び蒸発液トラフに向かって下方に傾斜する２つの溝アセンブリを更に備え、こうしたトラフは、前記蒸発液を収集し、前記汚水槽内へ誘導する、請求項１に記載の冷却塔。
16. 前記汚水槽は、前記外部構造の外側にある、請求項１に記載の冷却塔。
17. 前記ファンアセンブリは、隔壁によって分離された２つのファンを有する、請求項１に記載の冷却塔。
18. 前記溝アセンブリは、頂部フレーム及び底部フレームを備える、請求項１に記載の冷却塔。
19. 前記頂部フレームは、一体型の空気及び水バッフルを有し、
    前記底部フレームは、一体型のドリップエッジを有する、請求項１８に記載の冷却塔。
20. 一方の端部の２次収集チャネルは、実質的に他方の２次収集チャネルよりも大きい、請求項１に記載の冷却塔。
21. 各チャネル構造は、偏向セクションを含み、
    一のチャネル構造の少なくとも１つの前記偏向セクションは、近接する他のチャネル構造の前記１次収集チャネルの横方向に重複する、請求項１に記載の冷却塔。
22. 前記１次収集チャネルと前記２次収集チャネルとの間の前記チャネル構造の少なくとも１つにスロットが提供される、請求項１に記載の冷却塔。
23. 少なくとも１つの前記チャネル構造の前記１次収集チャネルは、ドリップエッジを備える、請求項１に記載の冷却塔。
24. 各チャネル構造は、３次収集チャネルを含み、
    前記３次収集チャネルは、前記１次及び２次収集チャネルの上方に延在する、請求項１に記載の冷却塔。
25. 一体型ダンパが各１次収集チャネルに取り付けられる、請求項１に記載の冷却塔。
26. 一体型ダンパが各２次収集チャネルに取り付けられる、請求項１に記載の冷却塔。
    

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