JPS5916200B2 - 冷却塔のような蒸発冷却器に関する方法と装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は冷却塔のような蒸発冷却器に関連する方法に関
するものであり、これはケーシング内に収納された多層
型の接触本体を備え、空気流の大気中への復帰にもとす
く蒸気の凝縮により比較的寒い気候における霧の形成を
防止するため、層間に存在している本体間隙には暖かい
水と大気の流れが同時に通過される。

これに関連して、多層型は接触本体が全体的に平行な層
から成り、この層の間に端から端まで延びている溝即ち
間隙を形成することを意味することが解かる。

水は上方から接触本体の間隙に供給され、また空気は向
流か又は交差流かの何れかで間隙を通して案内される。

水の冷却は、空気の蒸気含有量が増加されるように溝内
に流れている空気に、蒸発により実質的に達成される。

冷却塔は主として夏に必要とされるが、それらは他の季
節の間、即ち気温が比較的低いとき運転されるというこ
とがしばしば起きる。

これは例えば、冷却貯蔵プラントのコンプレッサーから
の熱の除去、又は電気エネルギーを発生するための蒸気
タービンプラント、種々の処理工業での場合である。

上記による比較的寒い気候は、こうして大気への排出に
もとすく冷却塔内に発生される湿気のある空気が、蒸気
の凝縮により霧の雲を形成する程低い温度を大気が有す
ることを意味するのが解かる。

このような周囲の状況を悩ましている霧の形成が、蒸発
表面を越える通路の後で冷却塔を貫通している湿気のあ
る空気を加熱することにより打ち消され、あるいは分離
したヒーターにより予熱された大気の他の空気流と混合
されということが解かる。

これら２つの場合、こうして得られた空気が大気中に復
帰するとき凝縮が除去される程低い相対湿度を有するこ
とを達成できる。

しかしながら、これが高い費用と空気ヒーター、弁、及
び必要ならば追加の空気通路及びダンパの形に空間を要
する装置とで行なわれる。

霧の形成の問題がしばしば年間の限定された期間の中だ
け存在するので、このような装置のための追加の費用は
、問題である短かい操作期間と反比例して重い負担を構
成する。

追加の費用はそれ自体幾分かは高い投資費用に、幾分か
は増大する送風機の働きによる操作の高い費用に現われ
、これはこのような装置が霧の形成期間の間ばかりでは
なく、冷却塔の操作の全期間中にも含まれる。

本発明は別々の空気ヒーターを用いることなく出て行く
冷却塔空気の霧の形成を効果的に防止することのできる
方法と装置に関するものである。

更に、本発明は、必要な時に霧の形成な防止するが、冷
却容量の要求が最も太きいときに暖かい季節の間冷却塔
の蒸発容量の完全な使用を可能にする方法と装置に関す
るものである。

これは、従って冷却塔の冷却器充填物がその間隙のいく
つかが水の供給部から切ることができ、一方隣接する間
隙が水で湿されたままであるように形成されるのが達成
される。

次に乾燥した溝内に前記溝を貫通している空気が隣接す
る間隙内で水の層と接触して熱伝導により加熱され、−
力水で湿らされた間隙内の空気は、これらの間隙内の水
のフィルムと直接接触することにより増加した湿度を与
えられる。

こうして冷却塔充填物には、乾燥し、予熱された空気流
と湿った空気流が交互に通過される。

充填物を通る空気流の通路の後に、大気中に戻るとき混
合した空気がどんな霧も発生しないような性質の混合状
態が得られる。

霧の形成かも早や懸念されないとき又は危険が実質的に
減少されるとき、大気の加熱のためだけ早めに役立つ接
触本体内の間隙が装置と結合することができ、従ってそ
れらにも水が供給され、また次に冷却塔が最高の容量を
達成する。

接触本体は平坦な層のように種々の仕方で作られ、その
位置は互に関して間隙部材により固定され、又は層それ
自体が波形にされ、又は他の方法で互に対して係合する
ふくらみが形成されることにより相互の位置を証明する
。

材料はそれが一側にあるとき水と空気の両方が通過され
、また他側にあるとき空気だけが液媒体に不浸透の基本
的な程度にあるような種類のものであるのが最も望まし
い。

層は、浸透により湿り強度又は水に対する不浸透性を与
えられたプラスチック又は繊維質材料のものであり得る
。

本発明は冷却されるかつ冷却器を貫通する媒体が空気と
水の流れから分離される種類の蒸発冷却器にも用いるこ
とができる。

これに関連して、前記媒体はいわゆるフィン付きパイプ
と同様なフランジを設けられたパイプを通して案内され
る。

本発明による接触本体の層は、パイプ内を進んでいる媒
体と熱伝導連結状態である前記７ランジにより構成され
る。

本発明は添付図面に例示として示される実施例を参照し
て以下に述べられるだろう。

本発明を特徴とする特質はこれに関連しても述べられる
。

図において、１０は接触本体を示し、この本体はケーシ
ング１２内に収納され、かつ層又はシートの間に垂直即
ち直立している間隙即ち溝が形成されるよう、平行に配
置される層又はシートから成る。

示された実施例において、層は第３図の１４と１６に示
されるように２番目の層ごとに互に横切っているひだで
全て波形にされる。

全てのひだは垂直に対し角度をもって延び、かつ点のよ
うに配置された接触位置で互に対し係合する。

この構造は例えば特許第７０２４１３号及びスウェーデ
ン特許第３０７９６４号明細書から公知である。

層間で間隔を置いている手段は、即ちひだの高さは１０
ｒｒｒ！ｎ〜５０聰との間で変化しても良く、また１２
ｍｍないし３０ｍｍの限度内にあるのが望ましい。

層は水をほとんど浸透せず、かつ数十から数ミリメート
ルまでの厚さのものである、プラスチック又は他の材料
のものであり得る。

実施例において、波形にされた構造はその頂部で層が平
坦である部分１８に没入される。

ケーシング１２はその頂部に排出口２０を有し、その中
にモーター２４で駆動される羽根車２２が備えられる。

更に頂部には以下に述べられる水のための分配器が設け
られる。

第１図と第２図による実施例において、ケーシング１２
は接触本体の下に配置された大気のための横の開口２６
を有し、その空気はファン２２により接触本体の溝を通
して主に垂直方向上方に流される。

水分配装置は実施例において２群のパイプ２８．３０を
備え、これらのパイプは交互にそれぞれ層又はそれらの
部分１８と平行に延び、かつ層の間のそれぞれの共働す
る空間３２又は３３上にまっすぐに対向して配置される
。

明確化のために、ある幾つかのパイプ２８．３０だけが
第１図に示された。

パイプには下側部に水用の排出口が形成される。

２つのパイプ群は空気流を抑制しないように異なるレベ
ルで配置され、かつそれぞれ共動する分配器パイプ３４
と３６に互に連結され、これらのパイプには適当な共通
ダクト３８から冷却されるべき水が供給される。

分配器パイプ３４内には停止即ち制御弁４０が配置され
る。

パイプ３６内にも弁４２を備え得る。

水は間隙を通って下方向に流れ、かつこの下で上方に進
んでいる空気と向流して合致し、この下の空気は冷却さ
れまた空気は飽和するまで湿気な吸収する。

今冷却塔に入るとき冷却水の温度が大気の温度に関して
余りに高い場合、大気中に戻るときの飽和空気の放出が
霧の雲の形に蒸気を凝結し、一群の間隙パイプ２８は水
が下の群のパイプ３０だけに供給され、しかも接触本体
の層間の２番目ごとの間隙だけに供給されるように、遮
断される。

これは間隙３２を通る大気が中間の間隙３３の内側を通
る水とだけ間接的に交換されることとなり、このためこ
の空気はその絶対湿度が変化されこれによりその相対湿
度が下がることなしに加熱される。

このようにして異なる絶対及び相対湿度の２つの空気流
は、それらが大気中に放出される前に混合されるべく接
触本体を通過されるだろう。

加熱及び（又は）乾燥された空気流だけは空気混合物が
十分に低い相対湿度を分は与えられるようその量に調整
され、その時これは蒸気の凝縮点上にあるべく連続的に
外部空気と混合される。

冷却水は塔の底部の水だめ４４内に集められ、またダク
ト４６を通して使用場所へ排出される。

ここで水は新たに加熱され、またその後ダクト３８を通
して冷却塔に戻る。

第３図と第４図による実施例において、冷却塔は交差流
として構成され、これは水が従前とおり主に垂直下方向
に流れるのに対して、空気はケーシング１２の横壁の開
口４８を通って導入され、２つの接触本体１００間隙を
主に水平方向に通り、また混合室５０に放出され、かつ
ファン２２によりそこから吸出される。

この場合分配器装置は、隔壁５４によって狭い樋５６，
５８に再分される箱５２を備え、これらの樋は接触本体
内の層と平行とかつそれぞれの間隙３２又は３３上にま
っすぐ対向して配置される。

各第２の樋５６には共通のパイプ３６から分岐パイプ３
５を通して、また各第２の樋５８にはパイプ３４から分
岐パイプ３７’ｒ通して暖かい冷却水が供給される。

パイプ３４とパイプ３６はそれぞれの弁４０又は４２を
介して前と同様にして共通の主ダクト３８に連結される
。

第４図において、樋５６だけが水で満ださ・れ、一方樋
５８への供給パイプは遮断される。

これは水が空気の湿度の増加のもとで冷却されるように
、各第２の間隙に水と空気の両方が通過されることとな
る。

しかしながら、各第２の間隙内に、水の間接冷却又は空
気の加熱だけが上記したのと同様に層壁を通して達成さ
れる。

これは比較的寒い気候での操作条件に応じる。

気温が上昇し、かつ霧が形成される心配のないとき、樋
５８を通る暖かい水の供給も開放される。

次に冷却塔は実質的により多くの冷却容量を達成し、そ
の上より暖かい気候と関連される容量に対するより大き
な要求に合致する。

寒い気候における冷却塔の操作の進行は第５図に示され
、グラフの縦軸Ｘは空気の絶対湿度を、例えば空気の〜
当りの２で表わし、また横軸ｔは空気の温度を表わす。

曲線６０は飽和したときの、即ち相対湿度が１００％の
ときの空気の湿度を示す。

大気の温度が５℃で更に前記空気が飽和されあるいはほ
とんど飽和されると仮定すれば、そのために状態は曲線
６０上に点６２で示される。

冷却されるべき暖かい水は３５℃の温度で接触本体に入
り、３０℃に冷却されるだろう。

湿った間隙即ち溝３３内に入って来る大気の状態の変化
は２２℃の温度に対応する点６４に到達するよう間隙か
ら出口で引き受ける。

これらの間隙内で、空気が点６２から点６４へと飽和曲
線に従うように、空気中の水の蒸発が行なわれる。

乾燥している溝３２内で大気だけの加熱が行なわれ、一
方その湿度は一定のままである。

この空気流の状態の変化は次に横軸と平行である線６゛
６に従い、また空気は湿った空気と同様の最終温度、即
ち点６８による２２℃に到達すると仮定され、ここで相
対湿度は３５％である。

もし実施例におけるように、２番目ごとの溝が湿ってお
りまた２番目ごとの溝が乾いているならば、はぼ等しい
大量の空気がそれぞれ状態６４と状態６８に到達するだ
ろう。

２つの空気塊が互に混合されるとき、混合物は点６４と
６８との間にまっすぐ位置した温度線１２上の点７０に
よる状態に到達する。

そこで混合物が大気中に再び排出されるとき、これは線
７２により仮定した温度５℃に冷却されるだろう。

線７２は飽和曲線６０と交差しないということはグラフ
から明らかであり、これは蒸気の凝縮が行なわれないこ
とを意味する。

しかしながらもし点６４による湿気のある空気が単に大
気中に放出されたならば、それは可能ではない飽和曲線
６０上に位置される想像線７４により冷却され、このた
め蒸気は空気が、点６４と６２との間の飽和曲線６０に
沿って冷却されるのと同時に凝縮しなければならな（ゝ
Ｏ 明らかに、本発明は示された実施例に限定されるもので
はなく、その基本的な概念の範囲内で種種の観点で変更
し得る。

こうして乾燥加熱空気を発生するよう意図される接触本
体内の多数の溝は上記したよりも少なくても良く、従っ
て例えば各３番目又は４番目の溝だけが乾燥加熱空気を
発生するよう意図される。

更に、多数の乾燥している溝が次第に変化され得るよう
並列に連結した２つ以上の水供給装置を有しても良い。

同一の接触本体内に乾燥した及び湿気のある空気流をも
たらすことができるということは基本的に重要である。

空気ヒーターを必要とする空間及び費用は必要なく、ま
たファンの動きは最小に減少される。

気候状態による乾燥しまた湿気のある空気流の分配を調
整するための簡単な装置を適所に設けることは同様に重
要であり、従って最も暑い期間に冷却の観点から有効な
蒸発のために全ての表面を用いることができる。

充填本体の別の間隙を出る乾燥しまた湿気のある空気流
は、それらが再び大気に入る前に有効に混合されるだろ
う。

このようにして、霧の局部的な形成となる異なる状態の
空気の層になる危険を、霧のない排出となるのが明らか
な普通の状態の所でさえも除去する。

本発明の実施の態様を要約すると次の通りである。

（１） ケーシング内に収納された多層型の接触本体
を備え、空気流の大気中への復帰にもとすく蒸気の凝縮
により比較的寒い気候における霧の形−成を防止するた
め、層間に存在している本体間隙には、暖かい空気と大
気の流れが同時に通過され、接触本体下流の空気が暖か
い水により加熱された大気の他の流れと混合され、一方
湿度な変化しないか又はほとんど変化しないよう維持す
る方法において、前記他の空気流が水の供給なしでかつ
両方の媒体が同時に通過される間隙間に配置される接触
本体内の間隙を通して案内されることにより、所望状態
を与えられることを特徴とした、冷却塔のような蒸発冷
却器に関する方法。

（２）このような気候の間霧の形成が限定された範囲だ
けに行なわれ又は暖かい水が少しも接触本体内の間隙の
大きな部分又は全てに供給されないで従ってこの冷却本
体の冷却容量が高い程度又は全体に用いられることを特
徴とした前記第（１）項に記載の方法。

（３）層間に間隙をもつケーシング内に収納された層型
の接触本体を備え、前記間隙上に水分配器が配置され、
また水分配器には前記水と大気が水の流れに関して向流
又は交差流で同時に通過される冷却塔のような蒸発冷却
器において、少くとも一側に冷却水が通過する間隙に隣
接している間隙の部分が水の供給な遮断され、その後出
口を通して排出するに先立ち湿らした大気と混合される
、大気用の入口と出口とだけ連絡されることを特徴とし
た、前記第（１）項又は第（すに記載の方法を実施する
ための装置。

（４）前記間隙の部分には冷却される水が供給されるべ
く全体的又は部分的に装置されることを特徴とした前記
第（３）項に記載の装置。

（５）少な（とも２群の冷却される暖かい水のためのパ
イプ通路が接触本体の間隙上に配置され、一群の通路が
他の群の通路の間に配置され、また各群の通路が水用の
別々の分配器ダクトと一体にされていることを特徴とし
た前記第（４）項に記載の装置。

【図面の簡単な説明】

第１図は向流型の本発明により構成される冷却塔の垂直
断面を線図的に示し、第２図は塔の部分を透視しかつ拡
大して示し、第３図と第４図は交差流原理により運転さ
れる冷却塔の他の実施例を対応する仕方で示し、また第
５図は測定学的なグラフを示す。 １０・・・接触本体、１２・・・ケーシング、１４，１
６・・・層、２０・・・排出開口、２２・・・羽根車、
２４・・・モーター、２６・・・開口、２８，３０，３
４，３６・・・パイプ、３２．３３・・・空間、３８．
４６・・・ダクト、４０．４２・・青、５６．５８・・
・樋。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ケーシング内に収容される多層型の接触本体を備え
   、空気流を大気中に戻すことに基く蒸気の凝縮によって
   比較的寒い気候における霧の形成を防止するため、接触
   本体内で層間に存在している間隙には温水と大気の流れ
   が同時に通過され、接触本体下流は温水によって加熱さ
   れ、一方湿度含有量を不変とし又はほとんど不変とした
   別の大気流と混合される、冷却塔のような蒸気冷却器に
   関する方法において、前記別の大気流が水の供給なしで
   かつ両方の媒体が交互に通過される間隙の間に配置され
   る接触本体内の間隙を通して案内されることにより所望
   の状態が付与されることを特徴とした冷却塔のような蒸
   気冷却器に関する方法。 ２ ケーシング内に収納される、層間に間隙を有する層
   型の接触本体を備え、水分配器が前記間隙上に配置され
   、また前記間隙には前記温水が通過され、同時に前記温
   水の流れに関して大気が向流又は交差流で通過される冷
   却塔のような蒸気冷却器において、各間隙の少なくとも
   一側部が冷却水の通過する１つの間隙に隣接される間隙
   の一部は、水の供給を遮断され、かつ大気用の入口と出
   口とのみ連通され、前記大気がその後出口を通って排出
   される前に湿った大気と混合されることを特徴とした冷
   却塔のような蒸発冷却器。