JPH03230099A

JPH03230099A - 熱交換器

Info

Publication number: JPH03230099A
Application number: JP2252490A
Authority: JP
Inventors: Seishiro Igarashi; 五十嵐　征四郎; Tetsuya Nakatsuji; 中辻　哲也
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 1990-02-01
Filing date: 1990-02-01
Publication date: 1991-10-14
Anticipated expiration: 2011-08-28
Also published as: JP2529608B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」本発明は、大型ヒルや地域冷暖房プラントなどにおける
熱源ンステムて使用する熱交換器に関する。

「従来の技術」夏季は冷却塔、冬季は加熱塔として使用される従来のク
ロスフロー型の熱交換器は、周知の冷却塔の延長線上で
考えられているため、以下のような問題かある。

冷却塔は、潜熱交換が主体で、加熱塔は顕然交換が主体
となるため熱交換性能が著しく異なる。

また、加熱塔として使用した時の循環水量は冷却塔とし
て使用した時の循環水量の約６０％内外である。このよ
うに、冷却塔使用時と加熱塔使用時では熱交換量や循環
水量に大きな違いがあるにもかかわらず、従来方式では
潜熱交換に比べ熱交換性能が低下する顕熱交換の加熱塔
使用時も、循環水の全てか潜熱交換を主体に設けられた
重訳水槽及び充填材を経由して下水槽へ導かれろ。

このｆ二め、顕然交換か主体の加熱塔使用時には、充填
（オの高さの関係で循環水と空気との接触時間か短くな
り、熱交換性能か低下する几め、充填＋オの容量を割り
増しし、充填材単位面積当ｆ翻〕の循環水量を苦しく低
減させることにより適当な温度差（５°Ｃ内外）を確保
させている。

このことは、水、空気比（熱交換のため充填材内を通過
する循環水と空気の重量比）を著しく悪くするにめ、熱
交換効率し低下させ、その結果コスト及び設置スペース
効率を著しく悪化させている。

発明が解決しようとする課題。

しかしながら、潜熱交換が主体に作られ１こ熱交換器を
、加熱塔として利用する時に ■循環水（エチレングリコール水溶液等）の飛散を防止
する機能、 ■循環水に雨水が侵入して循環水の濃度を薄くさせない
機能、等を追加し、充填材の容量を冷却塔利用に比べて著しく
増加させて、加熱塔の顕然交換能力を確保させている。

つまり、従来の方式では、顕熱交換を主とする加熱塔使
用時の配慮に欠けていることもあって、設置スペースが
大きくなり、また加熱塔使用時の効率を悪い乙のにして
いる。

そこで、本発明は水、空気比を最適レヘルて維持てきる
とと乙に、熱交換器自体の設置スペースを小さくするこ
とのできる熱交換器を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段」本発明の熱交換器の第１の態様は・、構造物等の室内に
配設されに循環水用配管内を循環する循環水との間て熱
交換を行うものであって、充填材の満ｆコされた複数の
充填槽が上下に離間して配置され、前記充填槽のうち最
上部に位置する充填槽の上方に上部配水槽が設けられ、
前記複数の充填槽の少なくとも一つの空隙に中間配水装
置か設けられ、前記循環水用配管を介して前記上部配水槽とその直下に
位置する充填槽が接続されて第１の経路か形成され、重
訳中間配水装置とその直下に配置さｆ＝ｆ二充填峙か接
続されて第２の経路が形成されていることを特徴として
いる。

まｒ二、本発明の第２の態様は、前記中間配水装置の上
面に、当該中間配水装置の直上部の充填槽から落下する
循環水の流路を変更する流路変更装置か設けられている
ことを特徴としている。

作用本発明の熱交換器を冷却塔として使用する時には、上部
配水層及び中間配水層に循環水を供給し、加熱塔として
使用する時には、上部配水層へのみ供給する。

上部配水層へ供給され上段充填槽を通過した循環水は、
充填槽内て熱交換され、下方へ移動されて構造物等の室
内へ戻される。そして、中間配水装置の流路変更装置の
向きの設定によって、冷却塔使用時には、上段の循環水
を直接下部水槽へ流し、また加熱塔使用時には、上部配
水槽の循環水を上段充填槽、中間配水層および下段充填
槽を経由させて下方へ流す。

実施例− 以下、本発明の蓄熱構造物の一実施例について、図面を
参照して説明する。

第１図ないし第７図は、本発明の熱交換器の一実施例を
示しＬ図であって、図中符号ｌは本実施例の熱交換器を
示す。

本発明の熱交換器Ｉは、潜熱交換に合わせた充填材３の
満たされた２つの充填槽５．６か上下に離間して配置さ
れ、前記充填槽５．６のうち最上部に位置する充填槽５
の上方に上部配水槽１０が設けられ、前記充填槽５．６
の間の空隙には中間配水装置１２が設けられている。

そして、構造物等の室内を循環する循環水用配管１５を
介して前記上部配水ＷＩｌＯとその直下に位置する充填
槽５が接続されて第１の経路が形成され、前記中間配水
装置１２とその直下に配置された充填槽６が接続されて
第２の経路が形成されている。

前記中間配水装置Ｉ２は、外註略楔形の箱型部打てあっ
て、その内部には、さらに循環水用配管１５か配設され
ている。

また、この中間配水装置１２の上面には、上段充填槽５
から落下する循環水の流路を変更する流路変更装置１３
が設けられている。

この流路変更装置Ｉ３は、第５図ないし第７図に示すよ
うに、中間配水装置１２の幅方向に延在する回転軸を中
心に回動自在に設けられた循環水案内用板体１４を主体
として構成されているものである。この案内用板体１４
は、前記中間配水装置１２の上面開口部を覆うように形
成され、その側方には回転軸１４ａが突設されている。

そして、この回転軸１４ａは、前記中間配水装置１２の
長手方向はぼ中央上面に形成された回転軸受け１２ａに
よって回動自在に支持されている。前記中間配水装置Ｉ
２の下面には、散水用充填材１７が適宜設けられている
。

また、前記充填槽５．６がそれぞれ相対向する面には、
エリミネータ−１８等が取り付けられている。これは、
充填槽５．６を上下２段に配置したために熱交換器ｌの
高さが２倍となることがら、充填槽５．６の各断面にお
ける通過風速をほぼ一定するためである。

このエリミネータ−１８は、外観板状の部材であって、
飛散した循環水を受は止め外部に流出させろことなく循
環水系統に導き、送風機停止時に上部から侵入する雨水
が循環水側に流出しない機能ら育した構成となっている
。

また、外側には外部からの強風時の吹き込んだり雨水の
侵入を防止する機能を有するルーパー１９が取り付けら
れている。さらに、熱交換器Ｉの上面には、外部に開口
する開口部２０及びファン２１が設けられ、下面には、
下部水槽２２が設けられている。

次に、本実施例の熱交換器１の使用方法について説明す
る。

まず、循環水は熱交換器１を冷却塔として使用する時に
は、例えば水を用いることとし、第１図（ｂ）に示すよ
うな熱交換経路を介して構造物の室内等を冷房する。第
１図（ｂ）中、符号３０は構造物の室内等を循環する循
環水用配管３１．３１と、熱交換器１を循環する循環配
水用配管１５．１５の熱交換を行うためのヒートポンプ
冷凍機を示す。

そして、バルブＣを調節して矢印［株］、■に示すよう
な循環水の流路を構成する。このとき、構造物の室内等
を冷房してきた循環水の流れ（矢印＠））は、室内の空
気との熱交換で上昇させられるが、ヒートポンプ冷凍機
３０て循環水（矢印■）と熱交換させられることによっ
て冷却される。

ここで、熱交換器ｌ内での熱交換について説明する。熱
交換器ｌを循環する循環水は、第１図中、矢印■、■で
示すように上部配水層及び中間配水層１２に供給される
。

上部配水層ＩＯへ供給され上段充填槽５を通過した循環
水は、中間配水装置１２の流路変更装置１−３の向きの
設定によって、第１図（ａ）及び第６図中、矢印■で示
すように上段の循環水を直接下部水１１Ｆ８へ流して、
外気との熱交換によって冷却される。

ま１こ、本実施例の熱交換器ｌを加熱塔として使用する
場合は、熱交換器ｌの循環水としてエチレンクリコール
のような不凍液を用いるものとする。

第２図（ｂ）に示すような熱交換経路を介して構造物の
室内等を冷房する。そして、バルブＣを調節して矢印■
、［株］に示すような循環水の流路を構成する。このと
き、構造物の室内等を暖房してきｒコ循環水の流れ（矢
印０）は、室内の空気との熱交換で冷却させられるが、
ヒートポンプ冷凍機３０で循環水（矢印＠）と熱交換さ
せられることによって温度上昇させられる。

ここで、熱交換器ｌ内での熱交換について説明する。

加熱塔として使用する時には、第２図（ａ）中、矢印■
に示すように上部配水層１０へのみ供給される。

そして、循環水は、第２図（ａ）及び第７図中、矢印■
で示すように上部配水！’！１０の循環水を上段充填槽
５、中間配水槽１２および下段充填槽６を経由させて下
部水槽２２へ流されて、この間に外気との熱交換によっ
て温度上昇させられる。

本実施例の熱交換器１を潜熱交換主体の冷却塔として使
用する場合は、府述のようにして上下段の充填材５．６
を並列で使用することができる。

したかって、本実施例の熱交換器は中間配水装置１２の
流路変更装置」３を制御することによって、冷却塔並び
に加熱塔として各々の機能に合イつせた使い方か可能と
なり、高効率利用か実現できる。

また、充填槽５．６を上下の２段式にすることで設置ス
ペースを小さくすることかでき、著しく省スペース化を
図ることができるといった優れた効果を奏する。

まｆこ、本実施例の熱交換器１ては、エリミネータ１８
、ルーバー１９によって循環水の飛散を防止することか
できるので、冷却塔として使用しｆこ時に補給水の量を
少なくすることかでき、循環水の有効利用を図ることか
できる。

さらに、熱交換器１を、循環水にエチレングリコール等
の不凍液を使用する加熱塔として使用する時は、不凍液
の飛散を防止するとともに雨水の侵入により濃度が低下
することを防止することかできろ。

なお、本実施例の熱交換器ｌを積層式タワーにおいて冷
却塔専用として利用する場合は、充填槽５．６を並列利
用するように限定した中間配水装置１２を用い、加熱塔
として使用する場合に必要な雨水の侵入防止の機能など
を取り除けば、省スペースな冷却塔として使用すること
ができる。

また、中間配水槽１２に設けられる循環水案内用板体１
４を、第８図ないし第１Ｏ図に示すように小型のものと
してもよい。循環水案内用板体１４を小型にしても、前
記実施例と同様の作用効果を奏することができる。この
ような循環水案内板体１４の大きさは、熱交換器の使用
状況、必要度に応して適宜決定することができる。

次に、本発明の第２の実施例について、第１１図および
第１２図を参照して説明する。なお、本実施例において
、前記実施例と同様の構成となる部分には、共通の符号
を付してその説明を省略する。

本実施例の熱交換器では、萌記中間配水層１２を切り替
えバルブＣを用いろことによって行う構成した点てｍｌ
記実施例と異なっている。

第１１図において、上段充填槽５の下方に配置された中
間配水装置１６は、循環水を矢印■、■および■にしＬ
かってのみ循環させるように構成されている。

そして、熱交換器１を冷却塔として使用する場合には、
バルブＣ１、Ｃ９を開放するとともに、バルブＣ３を閉
鎖して図中矢印■、■、■、■及び■に示すような循環
経路を形成する。

また、熱交換器ｌを加熱塔として使用する場合には、バ
ルブＣ１、Ｃ，を閉鎖するとともに、バルブＣ１を開放
して図中矢印■、■、■及び［相］に示すような循環経
路を形成する。

本実施例の熱交換器ｌによっても前記実施例と同様の効
果を奏することができるとともに、循環水の流路をバル
ブによって調整することとしたで中間配水装置■６に流
路変更装置を設ける必要がないので、装置を簡略化する
ことができる。

次に、本発明の第３の実施例について、第１３図および
第１４図を参照して説明する。本実施例は、上部配水層
１０並びに中間配水層Ｉ２への送水をバルブによって切
り替える方法の他に、上部配水層１０のオーバーフロー
を利用する方法を用いた点で前記実施例と異なっている
。

本実施例では、循環水はすべて一旦上部配水層ｌＯへ送
水される。循環水は、循環水量か比較的多い冷却塔使用
時には、上段充填層５へ落水する流量より供給される流
量の方が多いため、余剰分（循環水量の５０％）が上部
配水層ＩＯからオーバーフローして中間配水装置Ｉ２へ
導かれる。

また、熱交換器ｌを循環水量が少ない加熱塔として使用
する時には、上部配水槽１０から落水する水量と供給さ
れる水量とがオーバーフローレベル以下でバランスする
ため、中間配水装置１２へは導かれない。この上部配水
層１０のオーバーフローレベルは、冷却等使用時に５０
％オーバーフローするようにセットされているので、循
環水量が冷却塔使用時の約６０％内外である加熱塔とし
ての使用時にいては、その差である１０％かオーバーフ
ローしないようにオーバーフローのレベルを高くする装
置または、充填槽６へ落水する穴の数を調節する装置か
設けられている。

このように、上部配水槽５のオーバーフローを利用する
方法を用いた熱交換器を冷却塔らしくは加熱塔として使
用する場合も、前記実施例と同様の効果を奏することか
できる。

「発明の効果ｊ本発明の熱交換器は、構造物等の室内を循環する循環水
との間で熱交換を行うものであって、充填材の満たされ
た複数の充填槽が上下に離間して配置され、前記充填槽
のうち最上部に位置する充填槽の上方に上部配水槽が設
けられ、前記複数の充填槽の少なくとも一つの空隙に中
間配水装置が設けられ、構造物等の室内を循環する循環水用配管を介して前記上
部配水槽とその直下に位置する充填槽が接続されて第１
の経路が形成され、重訳中間配水装置とその直下に配置
された充填槽が接続されて第２の経路が形成されている
構成としたので、潜熱交換主体の冷却塔の使用時におい
ては、上下段の充填材を並列で使用することかでき、冷
却塔並びに加熱塔路々の機能に合わせた使い方か可能と
なり、高効率利用が実現できる。また、２段式にするこ
とで設置スペースは小さくなり著しく省スペース化を図
ることができる。

また、前記中間配水装置の上面に、当該中間配水装置の
直上部の充填槽から落下する循環水の流路を変更する流
路変更装置が設けられている構成としたので、熱交換器
を冷却塔として使用する場合と、加熱塔として使用する
場合の切替を容易に行うことができるとともに、熱交換
器の小型化を図ることができるといった優れた効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第７図は、本発明の熱交換器の一実施例を
示す図であって、第１図（ａ）は冷却塔として使用した
ときの熱交換器の全体図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）
における熱交換器の一使用例を示す経路図、第２図（ａ
）は加熱塔として使用した時の熱交換器の全体図、第２
図（ｂ）は第２図（ａ）における熱交換器の一使用例を
示す経路図、第３図は熱交換器の全体図、第４図は第３
図のＡ−Ａ矢視断面図、第５図は熱交換器を構造物に設
置したときの正面図、第６図ないし第７図は中間配水装
置の斜視図、第８図ないし第１Ｏ図は中間配水装置の他
の実施例の斜視図、第１１図ないし第１４図は本発明の
熱交換器の他の実施例を示す図である。１　　・　・・５、６１２　・・ｌ　３　・・・熱交換器、充填材、充填槽、ＩＯ・・・中間配水装置、・・流路変更装置。・・　上部配水層、

Claims

【特許請求の範囲】

（１）構造物等の室内に配設された循環水用配管内を循
環する循環水との間で熱交換を行う熱交換器であって、充填材の満たされた複数の充填槽が上下に離間して配置
され、前記充填槽のうち最上部に位置する充填槽の上方
に上部配水槽が設けられ、前記複数の充填槽の少なくと
も一つの空隙に中間配水装置が設けられ、前記循環水用配管を介して前記上部配水槽とその直下に
位置する充填槽が接続されて第１の経路が形成され、前
記中間配水装置とその直下に配置された充填槽が接続さ
れて第２の経路が形成されていることを特徴とする熱交
換器。
（２）中間配水装置の上面には、当該中間配水装置の直
上部の充填槽から落下する循環水の流路を変更する流路
変更装置が設けられていることを特徴とする請求項１記
載の熱交換器。