JPS61276688A - 直交流冷却塔および流動水の運動エネルギの比較的均一な分散方法 - Google Patents

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、直交流冷却塔における充填物組立体の上表面
に対し、温水を均一に連続配水する改良した構造体に関
する。

（従来の技術および問題点） 従来の蒸発式冷却塔は、重力作用によって、温水流を受
理し、外気を貫流させて、この温水の冷却を行なう熱交
換用充填物組立体を備えている。

塔全体のコスト、冷却する水のボンピングヘッド、特定
用途に対する水の温度領域、および設置場所の地理的条
件等の因子を考慮して、可能な限り最も効率的に温水を
冷却し得るような方法にて、この充填物内部に空気を導
入し、潜熱交熱が行なわれる。

空気の吸引手段は、自然通風を利用した双曲線構造に構
成されるが、この双曲線構造では広いスペースを必要と
し、設備投資額も多額となるため、一般には、電動ファ
ンを使用する。さらに、電動ファンを使用すれば、ファ
ンを選択的に制御し、外気温度と水温に応じて、必要な
ときのみ、塔に空気が流入し得るように作動させること
が可能である。自然通風式の塔では、その塔が使用され
るあらゆる外気温度に合った寸法としなければならない
。

上記の如き機械的通風を利用する冷却塔は、仕切室に区
画して構成されることが多い、各仕切室の充填物組立体
は、塔の骨組構造体によって支持された１対の対向直立
張出部内に配設され、各仕切室は、一般に、上記張出部
間のプレナム上方にて、水平に配設した単一ファンを備
えている。従って、水は、配水皿底部に設けた定量供給
ノズルまたは散水オリスイスから、重力によって、複数
の水流または散布状態で排出され、配水皿がら配水され
る。そして、水は充填物組立体の上部の隣接面に当たり
、水滴または膜状となり、より効率的な熱交換を行なう
、最後に冷却された水は、充填物組立体の下方に位置す
る冷却水貯水層に集められ、最終的には、使用箇所に循
環される。

従来の冷却塔に設けられた配水皿の機能上の目的は、流
入する温水を受理し定量供給ノズルの全体方向に向け、
これらノズルによって、下方の充填物組立体の上表面に
対し、均一に配水できるようにすることである。冷却塔
内部の水の流量は、１．０００乃至１０．０００ガロン
／分程度またはこれ以上とすることができる。塔全体の
寸法如何によって、充填物組立体の上表面は、幾つかの
定量供給ノズルを温水供給管から相当距離の離れた位置
に配設し得るような横寸法とすることができる。単純な
Ｕ字形構造の頂部開放の配水皿に対し、上記程度の流量
の温水が供給された場合、定量供給ノズルの開口が等し
く、均等の間隔で配設されていると仮定するならば、定
常流の水の水深は、配水皿の両端隣接よりも、管入口付
近の方が浅くなる。さらに、供給管から排出される水の
運動エネルギは、多くの場合、極めて大きいため、配水
皿の温水は非常な乱流となり、その結果、飛沫となり、
水が損失する可能性がある。また、乱流によって、配水
皿の水位は一定せず、そのため、各ノズルに作用する静
水頭は変化し、ノズルの散水流ｌは一定でなくなる。さ
らに、ノズルを通る水の流速が早いため、ノズルの流量
は減少し、散水状態はさらに、不均一となる。

流入する温水を、定量供給ノズルの全部に均等に配水す
るための試みとして、従来の技術による冷却塔の配水皿
の中央部には、上方せき端縁を備える直立仕切りを設け
たものがある。この直立仕切りは、配水皿の長辺側部と
平行な縦軸心を備え、仕切りの両側の配水皿底部には、
ノズルが設けられる。運転時、流入する温水は、上記せ
きの片側方向に流動し、仕切りと配水皿の隣接側部によ
って形成される区画室は、樋として作用し、水は、この
区画室の全長に沿って流動する。樋が満水になると、水
はせきから溢水し、配水皿の残りの部分に流動する。了
知し得るように、上記形式の樋の水位は、配水皿の残り
の部分の水位より高くなる。従って、樋の底部に設けた
定ｌ供給ノズルは、配水皿の他のノズルよりも大きい静
水頭の作用を受ける。この水頭差を修正するため、樋の
ノズルは、一般に、配水皿のノズルよりも大きい開口を
備える。しかし、上記の如き修正を行なうためには、理
想的な流量による適正なノズル寸法を設定するための複
雑な数学的計算を行わなければならない、さらに、塔の
運転水量が減少した場合、かかる数学的計算に基づく修
正は誤差を生じ、一部のノズルのみが、温水の全てとま
たは相当割合の水量を受水し、他の定量供給ノズルには
ほとんど温水が供給されないという結果になることも多
い。

かかる構造では、冷却塔の効率は著しく劣ることは当然
である。

従来、樋を配水皿の外部で並んだ状態に位置決めした配
水構造体を提供しようとする考えが提案されたことであ
る。しかし、かかる樋が、配水皿に隣接する充填物組立
体の内側に存在することは、冷却塔の中心部を通る空気
通路の妨害となる。一方、かかる並んだ状態の樋を配水
皿に隣接する充填物組立体の外側に設けた場合、冷却塔
体の突起部分のない美的な外観が損われる。何れの場合
でも、上記形式の樋は、コストの嵩む支持構造体を追加
しなければ、必然的に、冷却塔全体の寸法およびコスト
もそれに応じて増大する。

（問題点を解決するための手段） 本発明の温水供給・配水構造体は、配水皿の長辺方向に
沿って、配水皿の略内側に新規な橋絡設けることによっ
て、従来の技術における上述の如き欠点を解消するもの
である。この橋絡は、流入する温水を集水器の全領域に
向け、温水の静水頭が、各定量供給ノズルで均等となる
ようにする作用を行なう。

より詳細に説明すると、この橋絡は、Ｕ字形をし、細長
で、頭部が開放した水導管であり、配水皿の底部から、
間隔を離した状態で橋絡を支持する複数の脚が設けであ
る。温水は、橋絡と横方向に心合わせするが、橋絡の縦
軸心からは偏心させることが望ましい橋絡内部の静定室
に流入する。

（１）　温水は、制御弁から垂直に滴下した後、比較的
鋭角、即ち９０゛流動方向が変化し、次いで、静定室に
水平に流入すること、また（２）温水は、静定室を出る
と、流動方向は水平に９０°変化し、等皿の逆方向の水
流に分割され、それぞれの水流は、橋絡の各端部方向に
流動することを原因として、乱流は、静定室付近にて、
著しく減少する。

水が橋絡内を縦方向に流動する間、水が橋絡の全長の相
当部分に沿って水平に伸長する１対のせきまたは側壁か
ら溢水する迄、水位は上昇する。

この１対のせきは、下方の配水皿の全長に亘って、水を
その配水皿に均等且つ均一に供給する作用を行なう、こ
のため、配水皿の水位は常時、略一定に保たれる。その
結果、配水皿の水を充填物組立体に向けて散水する定量
供給ノズルは、水の流量に関係なく、常時、均一の静水
頭の作用を受ける。

このため、各ノズルの有効開口面積を等しくすることが
できる。

橋絡の脚は、Ｕ字形断面とし、橋絡の底部と一体に成形
し、各脚が、橋絡の残留水と連通ずる室を提供するよう
にすることが望ましい０脚の上記室は、橋絡を通る水の
流動を妨害しよって、乱流は、さらに減少されるため、
略層流状態に近づく。

本発明の配水構造体は、従来の技術による構造の典型的
な配水皿と略同−の高さに配設しであるため、ポンプ並
びに配管コストは、従来の構造におけると同等程度であ
る点に注目する必要がある。

さらに、橋絡は据付けが極めて容易であり、寸法の異な
る多数のノズルを設け、仕切った配水皿を取付ける必要
がなくなる。

（実施例） 添付図面を参照しながら以下、本発明の実施態様につい
て説明する。

先ず、第１図および第２図を参照すると、機械通風式直
交流冷却塔が、全体として１０で示してあり、従来通り
、個々に作用可能な小室１１に仕切られている。冷却塔
１０は、各小室１１に共用するか、または各小室１１毎
に設けた冷却水貯水槽１４を支持する基礎１２を備えて
いる。

冷却塔の内部には、充填物組立体１８の間隔を離し、外
方に傾斜させて配設した１対の対向張出部（１方のみ図
示）を包囲する骨組１６が設けである。一方、外側ケー
シング２０は、それぞれの対向する吸気口２２を形成す
る各充填物組立体１８の正面部分を除いて、骨組１６に
固着されている。

各小室１１内で、空気は、対向する充填物組立体１８か
らプレナム２４内に導入され、軸２８を介してモータ３
０の駆動するファン２６によって上方に吸引される。ベ
ンチュリ形状の直立筒３２がファン２６を囲繞し、骨組
１６の水平梁３４系統を介して冷却塔１０の頂部に設け
である。

第１図および第２図で明らかなように、温水は、最上端
が丁字形部材３６に接続された直立管（図示せず）を通
って、各小室１１に供給される０丁字形部材３６の片側
は制御弁３８に連通し、丁字形部材３６の反対側は、他
端が制御弁４２に結合された水平管４０に接続しである
。制御弁３８．４２から排出された水は、その後、配水
構造体４４．４６に流入し、この配水構造体４４．４６
によって、水は、均一状態にて、水平方向に流動し、そ
の後、充填物組立体１８を通って、重力によって、均一
に落下し、貯水槽に貯まる。

第２図から明らかなように、小室１１の各側の配水構造
体４４は、充填物組立体１８の上表面全体の上方を水平
に伸長する細長の配水型４６で構成されている。第４図
および第５図を参照すると、集水皿４６は、横断面が略
Ｕ字形であり、また、平坦な底部５２に連結され、間隔
を離して配設した１対の平行側部４８．５０を備えてい
る。複数の排水オリフィスまたは定量供給ノズルが充填
物組立体１８上方で、底部５２に沿って等間隔で配設さ
れている。各定量供給ノズル５４の開口の有効断面積は
同一とすることが望ましい。

上記配水構造体はまた、第２図に示すように、冷却塔の
小室１１の全長に沿って横方向に伸長する細長の配水橋
絡５６を備えている。第５図を参照すると、橋絡５６は
、配水型４６の上方にあり、全体として、配水型４６の
領域内に配設されている。さらに、橋絡５６の縦軸心は
、配水型４６の縦軸心と並行するが、偏心させである。

橋絡５６は、間隔を離して配設した１対の対向垂直壁６
０．６２を相接続する底板５８を備えている。垂直壁６
０．６２の、最上端部分には、それぞれ対向し、外方に
湾曲した端縁またはせき６４．６４が形成される。

次に、第６図を参照すると、橋絡５６は、ポリエステル
等のガラス繊維強化樹脂材料で成形し、底板５８には、
間隔を離して配設した複数の１体形の細長い脚６８を設
け、この脚６８は、配水型４６の底部５２上方で、間隔
を離した位置で橋絡５６を支持する。各脚６８の縦軸心
は、橋絡５６の縦軸心に対し垂直となる。各脚６８の横
断面形状は略Ｕ字形であるため、脚６８の内部には、橋
絡７２と連通する空洞７０が形成される。橋絡７２は、
全体として、側壁６０．６２並びに、脚６８の間の底板
５８部分によって画成されている。

さらに、各脚６８の最下部には、１対の穴７３が設けて
あり、冷却塔１０の運転停止時、橋絡５６の残留水を排
出することができる。

各橋絡７２は、各制御弁３８または４２の吐出側の下方
に位置決めした横方向の隣接する静定室７４に連通して
いる。第４図に示すように、上記静定室７４は、各脚６
８と略類似形状の脚７６を備えている。

第４図乃至第６図に示すように、カバー７８が、静定室
７４の上方に設けてあり、制御弁４２から流動する水を
拘束することができる。このカバー７８は、また、静定
室７４に隣接する橋絡５６の中心領域の上方を伸長し、
この中心領域部分では若干高くし、せき６４の基部を越
えて溢水する水を逃がすことができるようにしである。

遮へい体またはそらせ板８０が、カバー７８の上方伸長
部分から垂直に垂下しているため、静定室７４からの水
の飛沫を防止することができる。

比較例として、第３図は、橋絡９６を形成する直立仕切
りまたはせき９４によって区画された配水Ｉ９２および
外側の隣接する配水型または水導管９８を備える従来技
術による典型的な配水構造体９０を示している。橋絡９
６並びに水導管９８共、充填物組立体（図示せず）上方
にて、細長の配水型９２の全長に亘って伸長している。

橋絡９６の底部には、間隔を離して配設した複数のノズ
ル１００が設けてあり、一方、水導管９８の下部には、
一定数のノズル１０２が設けである。さらに、カバー１
０４が、橋絡９６の全体に伸長し、水の過度の飛沫を防
止する。

（作用） 次に作用について説明する。冷却せんとする温水の連続
流が、常時ではないが、通常、各冷却塔１１に対し、均
等の流量の水を供給し得るように調整した制御弁３８．
４２から流動する。第４図に矢印で示すように、制御弁
４２から流動する水は、静定室７４内に落下し、その後
、橋絡５６に流入し、そこで、水流は分割され、略等量
の水が、橋絡７２の長手方向に沿って、別々に反対方向
に送られる。

最初の始動後、水は橋絡５６に入り、せき６４．６６上
方から、連続的に溢水し、配水皿４６内に流出する。せ
き６４．６６は水平であり、高さも等しいため、温水は
、配水皿４６の全長に亘って配水皿４６内に均等に流れ
込む、流量の少ない状態の配水管理を行なう目的のため
、側壁６０．６２には、垂直方向に調整可能なせき板を
設けることができるが、このせき板を設けるか否かは任
意である。

第５図に示すように、各ノズル５４に対する静水頭は均
等であり、これは底板５８の下方に配設したノズルの場
合も同様である。従って、配水皿４６全体に亘り、ノズ
ル５４の有効開口面積を等しくすることができる。

第３図に示した従来技術による配水構造体９０において
、橋絡９６は、配水皿９２の一部を占拠し、ノズル１０
０から水が散水されると同時に、せき９４から水を溢れ
させる。このように、従来技術の配水皿９２は、橋絡９
６のノズル１００が、一定量の水を下方の充填物組立体
に流動させると共に、せき９４を越える水の水頭を十分
高くし、充填物組立体に流動する水に対応した量の水が
、隣接する水導管９８に送ることができるようにするの
に適した寸法を備えなければならないため、水力学的に
複雑で、推定不可能なこともある。従って、ノズル１０
０の開口は、ノズル１０２の開口より小さくしなければ
ならない、ノズル１００．１０２の開口を決定するため
の技術的計算は、特定の流量を基にしなければならない
ため、流量が一定でない場合、またはノズルの寸法決定
の基準流量を越える場合、配水構造体９０は下方の充填
物構造体に対し、均一に配水できない結果となる。

本発明による橋絡５６は、静定室７４と協働して、さら
に、制御弁４２から流入する水の運動エネルギを著しく
分散させる作用を行なう、第４図に示すように制御弁４
２内に残留する水は、鋭角に、９０°流動方向が変えら
れる間、カバー７８によって、静定室７４内に拘束され
る。直ぐ下流にて、水は、橋絡５６と静定室７４間の丁
字形交差部分に流入し、ここで半分の流量は、左方向に
向けて、９０°水平に偏向され、一方、残りの半分の水
量は、右方向に向けて、９０°水平に偏向される。さら
に各脚６８内の空洞７０は、流動水の乱流を軽減する作
用を行うため、橋絡の水は層流状態に近づく、従って、
せき６４．６６を越えて、橋絡５６内に残留する水は、
飛沫および造波動作が大幅に解消され、配水皿４６に沿
って、均一に配水される。

さらに、注目すべき点は、配水皿４６内に橋絡５６を艮
けなことにより、設計並びに構成上の柔軟性が得られる
ことである。具体的には、いかなる幅寸法の配水皿４６
に対しても、特定寸法の橋絡５６を使用することができ
、しかも、既存の冷却塔を改築して容易に、取付けるこ
とができることである。橋絡５６は、コストが嵩んだり
、大規模な支持構造体を必要とせず、プレナム２４内の
貴重なスペースを占拠せずに済む、さらに第２図から明
らかなように、橋絡５６の横方向に静定室７４を設けた
ことによって、制御弁３８を、必要上、制御弁４２とは
異なる方向に位置決めしたか否かに関係なく、冷却塔の
両側には同一の配水構造体４４を採用することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、左半分を内部構造を示すための断面図とした
、本発明による機械通風式直交流冷却塔の側面図、 第２図は、第１図の９０°方向から見た冷却塔の縮小平
面図、 第３図は、従来技術の構造で一般に使用されている仕切
った配水皿の部分断面図、 第４図は、給水管および制御弁を示す、本発明による配
水皿、橋絡および静定室の拡大断面図、第５図は、橋絡
および配水皿の下流部分に関する、第４図と同様の断面
図、および 第６図は、第５図の線６−６に関する縮小部分断面図で
ある。 １０・・・冷却塔　１１・・・小室　１２・・・基礎１
４・・・貯水槽　１６・・・骨組　１８・・・充填物組
立体　２０・・・外側ケーシング　２２・・・吸気口２
４・・・ブレナム　２６・・・ファン　２８・・・軸３
０・・・モータ　３２・・・筒　３４・・・水平梁３６
・・・丁字形部材　３８・・・制御弁　４０・・・水平
管　４２・・・制御弁　４４．４６・・・配水構造体（
配水皿）　５４・・・ノズル　５６・・・橋絡　５８・
・・底板　６４，６６・・・せき　６８・・・脚　７０
・・・空洞７２・・・橋絡　７３・・・穴　７４・・・
静定室図面のｒＰ書（内容に変更なし） 手続補正書 昭和６Ｉ年ｒ月オ日 １、事件の表示 昭和６１年特許願第　／′／ψｏ９１．　　号ヒヒｊｅ
ｔり灼　−てｒ　タ散　オニを、６、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所 ’ｈ　ｆｌ＋：　　”ｒ”マーレイ・　’ｙ−＋ｔンフ
トタフー・涛ンハ４ニー４、代理人 ５、補正の対象

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、充填物組立体、温水配水構造体を設けた直交流冷却
   塔において、 前記充填物組立体の上方にて、水平に伸長する細長の配
   水皿であって、各々、前記配水皿内部の水を前記充填物
   組立体に排出作用可能な間隔を離して配設した複数のオ
   リフィスを設けた底部を備える前記配水皿と、 様々な流量のうち任意の流量で、冷却せんとする温水を
   受理し得るようにした細長の樋路であって、樋路の略長
   手方向に沿って、水平に伸長するせき手段を有し、前記
   配水皿の密閉部分内に配設され、前記配水皿の縦軸心が
   、前記樋路の縦軸心と略平行となるようにし、さらに、
   前記配水皿の前記底部から相当に間隔を離した位置に支
   持される前記樋路とを備え、 前記樋路の前記せき手段が前記配水皿の全領域に亘って
   、温水を均一に溢れさせる作用を行ない、配水皿内の水
   の静水頭が水の流量に関係なく、前記各ノズルに対し、
   略均一であるようにしたことを特徴とする直交流冷却塔
   。 ２、前記樋路が、前記配水皿の底部と係合し得るように
   配設した複数の脚によって支持されることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載した直交流冷却塔。 ３、前記脚が、内部空洞に備えて構成され、前記各空洞
   が樋路内にて流動する水と連通し、前記水の乱流を減少
   させる作用を行なうことを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項に記載した直交流冷却塔。 ４、前記樋路が前記樋路から横方向に偏心させた静定室
   に結合され且つ前記静定室の受水領域と連通し、前記静
   定室が、運動エネルギを減少させる方向に向けて、入口
   から流入する水を受理することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載した直交流冷却塔。 ５、前記静定室の上方にあり、水の飛沫を防止するカバ
   ーを備えることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記
   載した直交流冷却塔。 ６、前記樋路が、略Ｕ字形の横断面形状を備えることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載した直交流冷却
   塔。 ７、後に、散水され、さらに、冷却塔の充填物組立体の
   上表面に配水される温水の拘束流の運動エネルギを比較
   的均一に分散させる方法において、第１流路に沿って、
   下方向に水を流動させる段階と、 落下する水が、静定室内にて略水平に流動方向を変更さ
   せる際、前記第１流路に対して、相当な角度にて、前記
   水を第２流路に沿って流動させる段階と、および 前記静定室内で水平に流動する前記水が、略水平で細長
   の樋路内にて水平に流動する際、第２流路に対して、相
   当な角度にて、前記水を、第３流路に沿って流動させ、
   その後、前記静定室の前記上表面の上方にある有孔の配
   水皿に供給するようにした段階とを備えることを特徴と
   する流動水の運動エネルギの比較的均一な分散方法。 ８、前記第２流路からの前記流動水を第３流路に沿って
   流動する２つの別の水流に分岐させ、前記分岐流動水の
   各々が、前記第２流動路に対して相当な角度を有し且つ
   それぞれの樋路構造体によって流動方向が変えられ、そ
   の後、各充填物組立体上表面の上方にあり、対応する有
   孔の配水皿に供給されるようにする段階を備えることを
   特徴とする特許請求の範囲第７項に記載した流動水の運
   動エネルギの比較的均一な分散方法。 ９、前記分岐流動水が略均等の流量を有し、略均等な長
   さの流路に沿って流動し、前記分岐流路が、前記第２流
   路に対して略９０°の角度に配設されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第８項に記載した流動水の運動エ
   ネルギの比較的均一な分散方法。 １０、前記第２流路が、前記第１流路に対して、略９０
   °の角度に配設されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第７項に記載した流動水の運動エネルギの比較的均
   一な分散方法。 １１、前記第３流路が、前記第２流路に対して、略９０
   °の角度にて配設されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１０項に記載した流動水の運動エネルギの比較
   的均一な分散方法。 １２、前記第３流路が、前記第２流路に対して、略９０
   °の角度に配設されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第７項に記載した流動水の運動エネルギの比較的均
   一な分散方法。 １３、前記静定室内の前記流動水の流速を流入水の流速
   より遅くする段階を備えることを特徴とする特許請求の
   範囲第７項に記載した流動水の運動エネルギの比較的均
   一な分散方法。 １４、後に、分散され、さらに、冷却塔の充填物組立体
   の上表面に配水される温水の束拘流の運動エネルギを比
   較的均一に分散させる方法において、第１流動路を提供
   する水平の給水管を介して、流動水の流動方向を定める
   段階と、 水が第２流路に沿って制御弁から下方に流動するように
   、前記水平の給水管に結合した前記制御弁を介して、前
   記流動水を流動させる段階と、前記制御弁から落下する
   水が、静定室内で略水平に流動方向を変えられる際、前
   記第２流路に対し、相当な角度で、前記水を第３流路に
   沿って流動させる段階と、および 前記静定室内にて水平に流動する前記水が、略水平で細
   長の樋路内にて水平に流動する際、第３流路に対して、
   相当な角度で、前記水を、第４流路に沿って流動させ、
   その後、前記静定室の前記上表面の上方にある有孔の配
   水皿に供給するようにした段階とを備えることを特徴と
   する流動水の運動エネルギの比較的均一な分散方法。 １５、前記第３流路が、前記第２流路に対して、略９０
   °の角度に配設されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１４項に記載した流動水の運動エネルギの比較的
   均一な分散方法。 １６、前記静定室内の前記流動水の流速を前記給水管の
   流入水の流速より遅くする段階を備えることを特徴とす
   る特許請求の範囲第７項に記載した流動水の運動エネル
   ギの比較的均一な分散方法。