JPH0611296A - 開放式冷却塔 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 システムを停止せずに不純物の除去が可能な
開放式冷却塔の下部水槽の改良された構造を提供する。 【構成】 本発明に基づく開放式冷却塔の下部水槽の中
央には側面の略全面にわたり頂点から陵線に沿って放射
状に複数の溝条が形成された略円錐形状の冷却水受けパ
ネルが設置され、その円錐形状の冷却水受けパネルの外
周部には冷却水排水口に向かって円周方向に沿って順次
下方に傾斜する冷却水流し外周溝が形成され、冷却水排
水口の手前付近の外周溝には冷却水溜めが形成され、冷
却水排水口は冷却水溜めの垂直方向上方に設置されてお
り、冷却水溜めの底部には沈澱物排出口が設けられてい
るので、炭酸カルシウムなどの不純物が冷却水により流
されて冷却水溜め部分に収集され、そこで冷却水と不純
物の分離が行われ、不純物の除去が容易となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は開放式冷却塔に関し、特
に不純物の分離・除去が容易な開放式冷却塔の下部水槽
の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】冷却塔は冷凍機システムの排熱を行うた
めの熱交換器であり、図４に示すように、典型的な開放
式冷却塔は、冷却水給水管路４、冷却水排水管路５、上
部ハウジング１及び下部水槽２を備えている。上部ハウ
ジング１には、図示しない冷凍機から冷却水給水管路４
を介して送られた冷却水を散水するための冷却水散水装
置と、外気取入口６から外気を取り入れて排気口７から
の排気を強制するための排気ファンと、冷却水散水装置
から散水された液滴を排気ファンにより強制循環される
外気で冷却するための充填材が収納されている。上部ハ
ウジング１内で冷却された冷却水は下部水槽２において
受け止められて冷却水排水管路５を介して冷凍機に再び
戻される。

【０００３】かかる冷凍機システムを連続的に稼働する
と、特に下部水槽２の底部などに相当量の炭酸カルシウ
ム（CaCo₃）の結晶などの不純物が沈澱堆積することが
観察される。このような不純物は冷却水流通管路を詰ま
らせ、最悪の場合には冷凍機システムを故障させる原因
ともなるので、何らかの対策が必要である。

【０００４】そこで、炭酸カルシウムの結晶などの不純
物が主に冷却塔の下部水槽の底部に沈澱堆積する原因に
ついて検討してみると、第一に、冷却水が循環している
管路内表面に析出した結晶が、冷却水系のうちで最も流
速が小さい冷却塔下部水槽中に沈澱堆積することが考え
られる。しかし、現在の冷凍機システムでは、防錆材や
有機系殺藻材を混入する薬注ブロー方式により水処理が
行われる場合であっても、あるいは磁石、オゾン、紫外
線などにより機械的に水処理が行われる場合であって
も、管路内を流通する冷却水の伝導度は常に監視されて
おり、析出が生じにくい６００〜８００μS／cmに保持
されるように、給排水制御が行われているので、冷却水
流通管路内表面への炭酸カルシウムの析出は例えあった
としても微少であると考えられる。

【０００５】これに対して、冷却塔の上部ハウジングに
収納された充填材表面においては、弁制御により充填材
を通過する水量が減少（あるいは、冷却塔バイパス水量
が増加）した場合に、高濃度化が生じ炭酸カルシウムの
析出が生じやすいことが経験的に知られており、このよ
うに、主に充填材表面に析出した炭酸カルシウム結晶
が、振動等により充填材から剥離落下して、図５に示す
ように、下部水槽２の底部に堆積物３として沈澱堆積す
るものと考えられる。

【０００６】このように下部水槽２の底部に沈澱堆積す
る不純物の主たる成分は、冷却塔の充填材表面において
析出した炭酸カルシウムの結晶であると考えられるの
で、冷却塔の充填材表面における炭酸カルシウムの析出
を防止又は減少させるための各種対策が講じられてい
る。例えば、水側バイパス制御よりも排気ファンの発停
を早く行えば、バイパス水量の増加時に排気ファンの運
転を停止させて、充填材表面部分の乾燥（すなわち、炭
酸カルシウムの析出）を防止することができる。あるい
は、排気ファンをインバータ方式とすることにより、水
側バイパスを省略し、充填材中を常時全量流れとするこ
とにより、同様に、充填材表面部分の乾燥を防止するこ
とができる。また、自動ブロー用補給水を充填材上部よ
り散水することにより、炭酸カルシウムの濃度を希釈
し、充填材表面における析出を減少させることができ
る。あるいは、上述した冷却水流通管路において感知さ
れる伝導度の設定値を低くして、補給水を増加すること
により、同様に、充填材を通過する冷却水中の炭酸カル
シウムの濃度を希釈することも可能である。

【０００７】しかしながら、かかる炭酸カルシウムの析
出防止対策は何れも、付加的な工程が必要であり、冷却
機システムのランニングコストを増加させる原因とな
る。また、冷却水自体の濃度を希釈することは、同時に
冷却水中に含まれるカルシウムイオン（Ca²+）の濃度も
下げることになり、システムの防錆機能が低下する。さ
らに重要なことは、かかる対策をいくら講じたとして
も、炭酸カルシウム自体の析出を完全に防止することは
不可能であり、冷却機システムを稼働する以上ある程度
の炭酸カルシウムなどの不純物が下部水槽２に沈澱堆積
することは回避できないという事実である。

【０００８】そこで、従来のシステムにあっては、図４
及び図５に示すように、冷却塔の下部水槽２に沈澱堆積
した不純物が冷却水排水管路５を介して冷却機システム
に送られないように、下部水槽２の中央にある冷却水取
入口の周囲にはスクリーン８が設けられて、不純物の冷
却水排水管路５への流れ込みが防止される。しかしなが
ら、図５に示すように、ある程度の炭酸カルシウムなど
の不純物（3'）がスクリーンの網目を通り抜けて、冷却
水排水口付近に堆積したり、排水管路５を介して冷却機
システムに送られることは避けられない。また、スクリ
ーンの網目が目詰まりした場合には、冷却機システムが
緊急停止する事態も生じ得る。

【０００９】したがって、冷却塔の下部水槽２に対する
定期的なメンテナンスが不可避であり、そのためには、
特に炭酸カルシウムなどの不純物の沈澱堆積が生じ易い
冷却塔の下部水槽から不純物の除去が容易に行えること
が好ましいが、従来の装置では、不純物除去作業の度に
複雑かつ煩雑な作業が必要であった。すなわち、まず、
冷凍機システム全体を停止し、図７に示すように、ボル
ト締めされた外周ギャラリを取り外し、その後、図６に
示すように、デッキブラシ１１を用いて、手動で炭酸カ
ルシウム結晶などの不純物を下部水槽２の中央に設けら
れた開口部９に押し込み、開口部９の底部に設けられた
不純物排出弁１０を開放することにより、不純物の排気
除去を行う必要があった。

【００１０】以上のように、従来の装置においては、不
純物除去作業は手動で行う必要があり、非常に手間がか
かるため、冷却機システムのランニングコストを上昇さ
せる原因となっていた。また、昨今では、電算機室用の
空調など、例え、メンテナンスのためであっても空調設
備全体を停止させることが好ましくない場合があり、従
来のように、不純物除去作業の都度装置を停止せねばな
らないシステムの改善が要求されていた。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、上記のような従来の装置の問題点に鑑み、冷却
機システム全体を停止させることなく、弁の切換等の簡
単な作業により、容易かつ自動的に、冷却塔下部水槽に
沈澱蓄積した炭酸カルシウム結晶などの不純物を除去す
ることが可能な、改良された開放式冷却塔の下部水槽の
構造を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に基づく開放式冷却塔の下部水槽の中央に
は、円錐側面の略全面にわたり頂点から陵線に沿って円
錐外周方向に向かって放射状に複数の溝条が形成された
略円錐形状の冷却水受けパネルが設置され、さらに、そ
の円錐形状の冷却水受けパネルの外周部には、冷却水排
水口に向かって円周方向に沿って順次下方に傾斜する冷
却水流し外周溝が形成され、冷却水排水口の手前付近の
外周溝には、冷却水溜め部分が形成され、前記冷却水排
水口は前記冷却水溜め部分の垂直方向上方に設置されて
おり、さらに前記冷却水溜め部分の底部には、沈澱物排
出口が設けられている。

【００１３】

【作用】本発明に基づく開放式冷却塔の下部水槽は、上
記のように構成されているので、次のように作動する。
まず、従来の装置と同様に、冷却水給水管路４から冷却
塔に給水された冷却水は、散水装置により散水され、充
填材を通過する間に、排気ファンにより取り入れられた
外気により冷却されて、図３に点線矢印で示すように、
略円錐形状のパネル２０の側面上に注がれる。同時に、
充填材表面等において析出した炭酸カルシウムなどの不
純物も略円錐形状のパネル２０の側面上に落下する。こ
こで、本発明によれば、略円錐形状のパネル２０の表面
全体にわたり、図２に示すように、円錐の頂点から稜線
に沿って円錐の外周に向かって放射状に複数の溝条２１
が形成されており、しかも、これらの溝条２１は円錐側
面の稜線に沿って形成されているのである程度の傾斜を
有しているため、上部ハウジングで冷却されてパネルに
到達した冷却水２２は上記溝条２１の中をある程度の流
速で流れることが可能である。そのため、充填材から落
下してきた不純物２３もパネルの溝条２１内に留まるこ
となく、円錐パネルの外周を取り巻く外周溝３０，３１
に流れ込む。さらに、円錐パネルの外周を取り巻く冷却
水流し外周溝３０，３１も、冷却水排水口２７に向かっ
て順次下方に傾斜しているので、円錐パネルの側面上を
流れてきた冷却水の流速は円錐パネル外周溝３０，３１
においても落ちず、炭酸カルシウムなどの不純物を排水
口２７方向に向かって流すことになる。ある程度の流速
で円錐パネルの外周溝を流れてきた冷却水は、冷却水排
水口２７の手前付近に設けられた冷却水溜め部分２４に
到達すると、流速が落ち、よどみが形成される。そのた
め、冷却水と共に運ばれてきた炭酸カルシウムなどの不
純物も冷却水溜め部分２４において沈澱堆積する。本考
案によれば、冷却水の排水口２７は冷却水溜め部分より
も上方に形成されているので、冷却水溜め部分において
沈澱堆積された不純物の上澄みである冷却水のみが冷却
水排水口２７から冷却機システムに供給される。したが
って、冷却水溜め部分の底部に沈澱堆積された不純物
は、冷却機システムを停止せずに、沈澱物排出口の弁２
６を開放することにより容易に除去可能である。

【００１４】

【実施例】次に、添付図面を参照しながら、本発明に基
づく開放式冷却装置の下部水槽２の構造の好適な実施例
について説明する。図１は、本発明に基づく開放式冷却
装置の下部水槽構造の斜視図である。図１に示す下部水
槽構造２の上部には、排気用ファンと冷却水散水装置と
充填材とを備えた冷却塔の上部ハウジング１が設置され
るが、上部ハウジングの構造及び機能については、図４
に関連して上述した従来の装置と変わらないので説明は
省略する。本考案によれば、冷却塔の下部水槽２の中央
には、略円錐形状の冷却水受けパネル２０が設置され
る。略円錐形状のパネル２０の表面には円錐の頂点から
陵線に沿って放射状に円錐の外周にまで延びる複数の溝
条２１が形成される。図２に示す溝条２１の断面はジグ
ザグ形状をしているが、この溝条２１の形状は、下部水
槽２の上部に配置された充填材を介して円錐パネル２０
の側面上に注がれた冷却水２２が、円錐の頂点から円錐
の外周にまである程度の流速により流れることが可能で
あれば、図２に示すような形状に特定されない。このよ
うに、本発明によれば、図３に示されるように、円錐パ
ネル２０の側面上に円錐の稜線に沿って形成された溝条
２１中を冷却水２２がある程度の流速で流れるので、上
部ハウジング１内の充填材表面等で析出され冷却水と共
にパネル上に落下してきた炭酸カルシウムなどの不純物
２３も、溝条２１の底部に滞留することなく、溝条２１
に沿って円錐パネルの外周の外周溝３０，３１にまで押
し流されることになる。

【００１５】さらに、本発明に基づく冷却塔の下部水槽
２においては、上記円錐パネル２０の外周に沿って外周
溝３０，３１が形成されており、しかも、この外周溝３
０，３１が冷却水排水口２７に向かって円周方向に沿っ
て順次下方に傾斜するように形成されている。すなわ
ち、図１のＢ−Ｂ線断面図である図３から明らかなよう
に、同じ水準線上にある円錐パネルの外周縁に対して、
冷却水排水口２７に円周に沿って遠い距離にある外周溝
３０の底部よりも、冷却水排水口２７から円周に沿って
近い距離にある外周溝３１の底部の方が深く形成されて
いるので、ある程度の流速で円錐パネルの側面の溝条２
１から外周溝３０，３１に流れ込んできた冷却水は、そ
の流速を失うことなくある程度の流速で、外周溝の浅い
溝部分３０から深い溝部分３１に向かって、すなわち図
１の白抜き矢印に示す方向に流れることが可能である。
上述の通り、パネル２０上に落下した炭酸カルシウムな
どの不純物２３は放射状溝条２１を流れる冷却水２２に
より押し流されて、円錐パネル２０の外周にある外周溝
３０，３１に流れ込むことになるが、外周溝３０，３１
に流れ込んだ後も、外周溝の傾斜によりある程度の流速
を与えられた冷却水により運ばれ続けることになる。

【００１６】しかしながら、本発明に基づく冷却塔の下
部水槽の構造２によれば、冷却水排水口２７の手前の外
周溝に一段と深くなった冷却水溜め部分２４が形成され
る。そのために、ある程度の流速で流れてきた冷却水は
この冷却水溜め部分２４において流速がそがれこの部分
によどみが生じる。一般に、流体中を運ばれる固形物は
流体の流速が落ちた部分に沈澱堆積するので、冷却水に
より運ばれてきた炭酸カルシウム結晶などの固体の不純
物も、流速が落ちた冷却水溜め部分２４において沈澱堆
積し、堆積物２５を形成する。かくして、冷却水溜め部
分２４の上層には不純物を含まない上澄み冷却水が形成
されるので、冷却水溜め部分２４の上方に冷却水排水口
２７を設けることにより、不純物を含まない冷却水を回
収して冷凍機に送ることが可能である。また、冷却水留
め部分２４の底部に設けられた堆積物排気口２６を開放
することにより、その都度冷凍機システムを停止せずと
も、炭酸カルシウムなどの堆積物２５を自動的に排出す
ることが可能となる。なお、図１に示すように、冷却水
排水口の直前にスクリーン２８を設置すれば、より効果
的に不純物の冷却水排水口への流入を防止することが可
能である。

【００１７】図４に示す従来装置のように、水槽全体と
して溜まり部分を形成する水槽中に全面的に冷却水を滴
下するシステムにおいては、冷却水中に含まれた、ある
いは上部の充填材表面から落下した炭酸カルシウムなど
の不純物は下部水槽の底部全体に漫然と広がり、それを
回収除去するためには、図６に示すように、デッキブラ
シなどで中央に集めて除去する必要があった。しかしな
がら、上記のように本願発明のような装置によれば、下
部水槽に放射状溝条２１を有する円錐パネル２０及び傾
斜した外周溝３０，３１を設けることにより、下部水槽
全体に注がれた冷却水及び冷却水中に含まれる不純物を
自動的に収集することが可能であり、排水口手前に溜ま
り部分２５を形成してやることで、自動的に冷却水自体
の上澄みと不純物である沈澱堆積物を効果的に分離する
ことが可能になる。

【００１８】以上説明したように、本発明に基づく冷却
塔の下部水槽を採用すれば、使用中に不可避的に沈澱堆
積する炭酸カルシウムなどの不純物の除去が、従来の装
置に比較してはるかに容易に行うことが可能であり、し
かも、除去作業の都度冷凍機システムを停止する必要も
なくなるので、冷却塔のメンテナンスが容易になる。

【００１９】なお、従来の装置においては、図７に示す
ように、外周ギャラリが冷却塔の空気取入口にボルト締
めされており、ビス固定されていたが、さらに、メンテ
ナンスを容易にするためには、図８に示すように、外周
ギャラリをビス固定せず、フックによる引っかけ方式と
することが好ましい。

【００２０】

【発明の効果】上記のように、本発明によれば、円錐パ
ネルの側面に形成された溝条及び円錐パネルの外周に設
けられた傾斜溝中を冷却水により運ばれた炭酸カルシウ
ムなどの不純物は冷却水溜めにおいて沈澱堆積し、冷却
水溜め上部には不純物を含まない上澄み冷却水が形成さ
れるので、冷凍機システムを停止させることなく、冷却
水溜めの上方に形成された冷却水排水口から不純物を含
まない上澄み冷却水を回収しながら、冷却水溜の底部に
設けられた沈澱物排出口から不純物を除去することが可
能であり、したがって、従来の装置に比較して、冷却塔
のメンテナンスがはるかに容易となり、冷却機システム
のランニングコストを下げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく開放式冷却塔の下部水槽の構造
を示す斜視図である。

【図２】図１に示す下部水槽構造をＡ−Ａ線により切断
した断面図である。

【図３】図１に示す下部水槽構造をＢ−Ｂ線により切断
した断面図である。

【図４】従来の開放式冷却塔を示す斜視図である。

【図５】従来の開放式冷却塔の下部水槽の構造を示す断
面図である。

【図６】従来の開放式冷却塔の下部水槽の不純物除去作
業の様子を示す斜視図である。

【図７】従来の開放式冷却塔に用いられる外周ギャラリ
の斜視図である。

【図８】本発明に基づく開放式冷却塔に用いるに好適な
外周ギャラリの斜視図である。

【符号の説明】

２ 下部水槽 ２０ 円錐パネル ２１ 放射状溝条 ２２ 冷却水 ２３ 沈澱堆積物 ２４ 冷却水溜め ２５ 沈澱堆積物 ２６ 沈澱物排出口 ２７ 冷却水排水口 ２８ スクリーン ３０ 外周溝 ３１ 外周溝

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】排気用ファンと冷却水散水装置と充填材と
   を備えた上部ハウジングと、外気取入口と、冷却水を受
   けるための下部水槽と、冷却水給水管路と、冷却水排水
   管路とを備えた開放式冷却塔において、円錐側面の略全
   面にわたり頂点から陵線に沿って円錐外周縁に至るまで
   放射状に複数の溝条が形成された略円錐形状の冷却水受
   けパネルを前記下部水槽の中央に設け、前記円錐形状の
   冷却水受けパネルの外周部に冷却水排水口に向かって円
   周方向に沿って順次下方に傾斜する冷却水流し外周溝を
   形成し、前記冷却水排水口の手前付近の前記外周溝に冷
   却水溜め部分を形成し、前記冷却水排水口を前記冷却水
   溜め部分の垂直方向上方に設置し、さらに前記冷却水溜
   め部分の底部に沈澱物排出口を設けたことを特徴とす
   る、開放式冷却塔。