TWI551842B - Dry cooling tower structure - Google Patents

Description

乾式冷卻水塔結構

本發明係有關於一種乾式冷卻水塔結構，此尤指一種可降低細菌衍生及水垢產生之乾式冷卻水塔結構，藉以增強循環冷媒(或循環水)之冷却效率者。

第一圖所示者，係一習知冰水機系統示意圖，其係包含有一冰水主機10、一水冷式熱交換器11及一冷却水塔12，該冰水主機10係用以製造冰水，該水冷式熱交換器11係用以將冰水主機10所製造之冰水轉換成冷氣，該冷却水塔12係用以將循環水與空氣進行熱交換，使循環水冷却降溫後再回流至該冰水主機10，進行冷却排(散)熱之運行，以供系統之使用；由於此習知之冷却水塔12結構，係採開放式讓環境中的空氣與循環水直接接觸，以進行熱交換，因缺乏適當的隔離設施，以致空氣中的生化污染源、細菌很容易附著在該冷却水塔12中，造成細菌的不斷衍生，加上熱交換器中高溫的部分與冷却水直接接觸，很容易在內部管件中積存水垢，而降低熱交換效率，並增加輸送的阻力及運轉能源的消耗，導致管路循環的流動力下降，增加冰水主機運轉能源之消耗。

有鑑於習式所存缺失，本案發明人歷經無數次改良後，終於完成一種乾式冷卻水塔結構，即本發明之目的，係在提供一種可降低細菌 衍生及水垢產生之乾式冷卻水塔結構，藉以增強循環冷媒(或循環水)之冷却效率者。

為達上述本發明之目的，本發明之乾式冷卻水塔結構，其係於一殼體內設有一冷却風扇、一主熱交換器、一氣化層、一霧化層、一預冷層、一輔助霧化層、一補給水箱、一沉澱池及一控制器。

該殼體，係一中空筒體，其內具有一內容空間，其一側設有一排風口，其另側設有一進風口。

該冷却風扇，係設於該殼體之排風口處，並受一控制器之控制。

該主熱交換器，係設於該冷却風扇的前側，其係由一盤管所構成(該盤管係一水盤管可接水，或一冷媒盤管可接冷媒)，該盤管設有一第一進水端以連接一第一進水管一端，而該盤管並設有一第一出水端。

該氣化層，係設於該主熱交換器的前側，其由一具有毛細現象之過濾材質所構成，係用以捕捉經該霧化層未完全氣化之水霧在該氣化層完全氣化。

該霧化層，係裝設於該氣化層的前側，其係一產生水蒸發吸熱效應之水霧製冷裝置，該霧化層的頂部係位於一第一水管一端所設之噴水段的噴灑區域，該噴水段設有至少一第一噴水頭，該第一噴水頭噴灑的水會形成一水霧區域，並與通過之進氣進行氣水熱交換，該第一水管另端與該過濾裝置連接，該第一水管上設有一第一水泵。

該預冷層，係設於該霧化層的前側，其係由至少一盤管所構成，該盤管設有一第二進水端以連接一第二進水管一端，該第二進水管的 另端與該過濾裝置連接，該第二進水管上並設有一第三水泵，該第三水泵受該控制器所控制，而該盤管並設有一第二出水端，該第二出水端的位置係設於該沉澱池的上位區域。

該輔助霧化層，係設於該預冷層的前側，其係一產生水蒸發吸熱效應之水霧製冷裝置，該輔助霧化層頂部係位於一分水管一端所設一第二噴水頭的噴灑區域，該第二噴水頭噴灑的水會形成一水霧區域，並與通過之進氣進行氣水熱交換，而該分水管另端與該第一水管連接，該分水管上設有一第一電動水閥。

該補給水箱，係設於該殼體其內容空間的上方區域，該補給水箱的底部連接一第二水管一端，該第二水管另端設一出水口，該出水口係位於該沉澱池的下方區域，該補給水箱一側設一補給水管。

該沉澱池，係設於該殼體其內容空間的底部區域，匯集該殼體內的循環水，該沉澱池設有一隔離層，該隔離層將該沉澱池分隔為上位區域及下位區域，該隔離層上位區域一側設有一洩放管，該沉澱池內多餘的水可由該溢流管口自該洩放管排出，該沉澱池內設有一縱向連通管，該縱向連通管上端設有一入水口，該入水口係位於該沉澱池的上位區域，該縱向連通管下端設有一出水口，該出水口係位於該沉澱池的下位區域。

該控制器，係根據一第一感溫器所偵測之預冷層的進氣溫度值控制該第一電動水閥的開關作動，以及根據一第二感溫器所偵測之主熱交換器的出水溫度值，控制該第一水泵、該第二水泵的運轉作動。

上述之主熱交換器，其第一進水管上並設有一第二水泵。

上述之補給水管，係受一液位控制器的水位控制以補充其補 水量。

上述之洩放管，其上設有一第二電動水閥，該第二電動水閥係受該控制器之控制，以控制其洩放的水量。

上述之輔助霧化層及該預冷層，其底部設有一第一水過濾層，該第一水過濾層係一卡匣。

上述之霧化層及該氣化層，其底部設有一第二水過濾層，該第二水過濾層係一卡匣。

上述之沉澱池，其隔離層，係呈一傾斜配置，使其一側高於另一側。

上述之第一出水端及該第二出水端，係位於該沉澱池的上位區域的上層部位。

上述之溢流管口，係位於該沉澱池的上位區域的下層部位。

〔習知〕

10‧‧‧冰水主機

11‧‧‧水冷式熱交換器

12‧‧‧冷却水塔

〔本發明〕

2‧‧‧乾式冷卻水塔

20‧‧‧殼體

201‧‧‧內容空間

202‧‧‧排風口

203‧‧‧進風口

204‧‧‧濾網

21‧‧‧冷却風扇

22‧‧‧主熱交換器

220‧‧‧盤管

221‧‧‧第一進水端

222‧‧‧第一出水端

23‧‧‧氣化層

24‧‧‧霧化層

25‧‧‧預冷層

251‧‧‧盤管

252‧‧‧第二進水端

253‧‧‧第二出水端

26‧‧‧輔助霧化層

27‧‧‧補給水箱

28‧‧‧沉澱池

281‧‧‧隔離層

282‧‧‧上位區域

283‧‧‧下位區域

291‧‧‧第一水過濾層

292‧‧‧第二水過濾層

3‧‧‧控制器

B‧‧‧過濾裝置

C1‧‧‧第一電動水閥

C2‧‧‧第二電動水閥

D‧‧‧液位控制器

L1‧‧‧第一水管

L11‧‧‧噴水段

L111‧‧‧第一噴水頭

L12‧‧‧分水管

L121‧‧‧第二噴水頭

L2‧‧‧第二水管

L21‧‧‧出水口

L3‧‧‧洩放管

L31‧‧‧溢流管口

L4‧‧‧縱向連通管

L41‧‧‧入水口

L42‧‧‧出水口

L5‧‧‧第一進水管

L6‧‧‧第二進水管

L7‧‧‧補給水管

M1‧‧‧第一水泵

M2‧‧‧第二水泵

M3‧‧‧第三水泵

T1‧‧‧第一感溫器

T2‧‧‧第二感溫器

TA‧‧‧進氣溫度值

TW‧‧‧出水溫度值

TWS‧‧‧設定水溫值

TS‧‧‧設定溫度值

X‧‧‧第一差值

Y‧‧‧第二差值

第一圖，係一習知冰水機系統示意圖。

第二圖，係本發明之實施例示意圖。

第三圖，係本發明之側視剖面示意圖。

第四圖，係本發明其第一電動水閥之控制流程圖。

第五圖，係本發明其第一、二水泵之控制流程圖。

請參閱第二、三圖所示，本發明之乾式冷卻水塔2結構，其係於一殼體20內設有一冷却風扇21、一主熱交換器22、一氣化層23、一霧化層24、一預冷層25、一輔助霧化層26、一補給水箱27、一沉澱池28及一控制 器3。

該殼體20，係一中空筒體，其內具有一內容空間201，其一側設有一排風口202，其另側設有一進風口203，該進風口203更緊鄰一濾網204。

該冷却風扇21，係設於該殼體20之排風口202處，並受一控制器3之控制。

該主熱交換器22，係設於該冷却風扇21的前側，其係由一盤管220所構成(該盤管係一水盤管可接水，或一冷媒盤管可接冷媒)，該盤管220設有一第一進水端221以連接一第一進水管L5一端，該第一進水管L5上並設有一第二水泵M2，而該盤管220並設有一第一出水端222。

該氣化層23，係設於該主熱交換器22的前側，其由一具有毛細現象之過濾材質所構成，係用以捕捉經該霧化層24未完全氣化之水霧在該氣化層23完全氣化。

該霧化層24，係裝設於該氣化層23的前側，其係一產生水蒸發吸熱效應之水霧製冷裝置，該霧化層24的頂部係位於一第一水管L1一端所設之噴水段L11的噴灑區域，該噴水段L11設有至少一第一噴水頭L111，該第一噴水頭L111噴灑的水會形成一水霧區域，並與通過之進氣進行氣水熱交換，該第一水管L1另端與該過濾裝置B連接，該第一水管L1上設有一第一水泵M1。

該預冷層25，係設於該霧化層24的前側，其係由至少一盤管251所構成，該盤管251設有一第二進水端252以連接一第二進水管L6一端，該第二進水管L6的另端與該過濾裝置B連接，該第二進水管L6上並設有一第三水泵M3，該第三水泵M3受該控制器3所控制，而該盤管251並設有一第二出水端253，該第二出水端253的位置係設於該沉澱池28的上位區域282。

該輔助霧化層26，係設於該預冷層25的前側，其係一產生 水蒸發吸熱效應之水霧製冷裝置，該輔助霧化層26頂部係位於一分水管L12一端所設一第二噴水頭L121的噴灑區域，該第二噴水頭L121噴灑的水會形成一水霧區域，並與通過之進氣進行氣水熱交換，而該分水管L12另端與該第一水管L1連接，該分水管L12上設有一第一電動水閥C1。

該補給水箱27，係設於該殼體20其內容空間201的上方區域，該補給水箱27的底部連接一第二水管L2一端，該第二水管L2另端設一出水口L21，該出水口L21係位於該沉澱池28的下方區域283，該補給水箱27一側設一補給水管L7，該補給水管L7並受一液位控制器D的水位控制以補充其補水量。

該沉澱池28，係設於該殼體20其內容空間201的底部區域，匯集該殼體20內的循環水，該沉澱池28設有一隔離層281，該隔離層281將該沉澱池28分隔為上位區域282及下位區域283，該隔離層281上位區域282一側設有一洩放管L3，該沉澱池28內多餘的水可由該溢流管口L31自該洩放管排出，該洩放管L3上設有一第二電動水閥C2，該第二電動水閥C2係受該控制器3之控制，以控制其洩放的水量，該沉澱池28內設有一縱向連通管L4，該縱向連通管L4上端設有一入水口L41，該入水口L41係位於該沉澱池28的上位區域282，該縱向連通管L4下端設有一出水口L42，該出水口L42係位於該沉澱池28的下位區域283。

該控制器3，係根據一第一感溫器T1所偵測之預冷層25的進氣溫度值TA控制該第一電動水閥C1的開關作動，以及根據一第二感溫器T2所偵測之主熱交換器22的出水溫度值TW，控制該第一水泵M1、該第二水泵M2的運轉作動。

該輔助霧化層26及該預冷層25，其底部設有一第一水過濾層291，藉以過濾水中之雜質，過濾後之水再流入該沉澱池28以作為循環之用水，該第一水過濾層291係一卡匣，可供定期抽換更新。

該霧化層24及該氣化層23，其底部設有一第二水過濾層292，藉以過濾水中之雜質，過濾後之水再流入該沉澱池28以作為循環之用水，該第二水過濾層292係一卡匣，可供定期抽換更新。

該沉澱池28的隔離層281，係呈一傾斜配置，使其一側高 於另一側，該第一出水端222、該第二出水端253及入水口L41，係位於該沉澱池28的上位區域282的上層部位，該溢流管口L31係位於該沉澱池28的上位區域282的下層部位，如此可使乾淨的循環水由該入水口L41流入該沉澱池28的下位區域283，而沉澱的雜質及該沉澱池28內多餘的水，則可透過該洩放管L3排出。

藉由上述元件組成之乾式氣水冷熱交換結構2，當外部之空氣受冷却風扇21的運轉作動，由進風口203進入，先通過該濾網204初步過濾，再進入該輔助霧化層26，由於該第二噴水頭L121所噴灑的水，會形成一水霧區域，並與通過之進氣進行氣水熱交換，而產生水蒸發效應，使進氣溫度迅速下降後，然後進氣再流經該預冷層25與其盤管251發生熱交換作用，而產生預冷降溫效果(該預冷層25內的水溫係低於空氣的溫度，當空氣通過時因熱交換作用，會使空氣產生降溫預冷)。

進氣經過該預冷層25的預冷後，接著進入該霧化層24，由於該噴水段L11的第一噴水頭L111所噴灑的水，會形成一水霧區域，並與通過之進氣進行氣水熱交換，而產生水蒸發效應，使進氣溫度迅速下降後，再流經該氣化層23過濾掉空氣中的雜質，並透過該氣化層23捕捉經過該霧化層24未完全氣化之水霧完全氣化，然後到達該主熱交換器22，進氣通過該主熱交換器22時，會與該主熱交換器22其盤管220內的循環水產生熱交換，使該循環水獲得降溫冷卻後，再由該第一出水端222流出。

如第四圖所示，有關該第一電動水閥C1的開關作動，係由該控制器3根據該第一感溫器T1所偵測之預冷層25的進氣溫度值TA來決定，當進氣溫度值TA大於設定溫度值TS時，表示進氣的溫度高，因此該控制器3會控制該第一電動水閥C1打開，使該第二噴水頭L121噴水以形成一水霧區域，並與通過之進氣進行氣水熱交換，藉以降低進氣的溫度；而當該進氣溫度值TA小於或等於設定溫度值TS減第一差值X時(其中該第一差值X，可依使用需求加以設定)，表示進氣的溫度已低，因此該控制器3會控制該第一電動水閥C1關閉，使該第二噴水頭L121停止噴水。

如第五圖所示，有關該第一水泵M1、該第二水泵M2的運轉作動，係由該控制器3根據該第二感溫器T2所偵測之主熱交換器22的 出水溫度值TW來決定，當設定水溫值TWS大於或等於出水溫度值TW加上第二差值Y時(其中該第二差值Y，可依使用需求加以設定)，表示進氣溫度已降至所需溫度，因此該控制器3會控制該第一水泵M1、該第二水泵M2的停止運轉；而當該設定水溫值TWS小於出水溫度值TW，表示進氣溫度過高，因此該控制器3會控制該第一水泵M1、該第二水泵M2運轉作動。

綜上所陳，本發明之乾式冷卻水塔結構，其係於一殼體內設有一冷却風扇、一主熱交換器、一氣化層、一霧化層、一預冷層、一輔助霧化層、一補給水箱、一沉澱池及一控制器，利用該輔助霧化層及該預冷層係提供外氣進入之預冷，並於預冷後再經由該霧化層、該氣化層的水氣蒸發熱交換，而使進氣產生降溫效果，然後再通過該主熱交換器，俾以對主熱交換器內之循環冷媒(或循環水)進行熱交換，藉此以最低能耗及水之消耗，進行高效率之冷却排熱過程，使循環冷媒(或循環水)獲得冷却降溫，可降低細菌衍生及水垢產生，進而增強循環冷媒(或循環水)之冷却效率，同時循環冷媒(或循環水)又不與外部空氣直接接觸，因此當冰水主機停止運轉時冷却水集收於沉澱池，故可防止細菌之衍生及水垢之產生，能有效解決習式所存缺失，且本發明之技術又為先前技術所無，因而本發明特具創新與實用進步效益者。

在本發明內容中所提出之具體實施例，僅用以方便說明本發明之技術內容，而非將本發明狹義地限制於上述實施例，在不超出本發明之精神與下述之申請專利範圍的情況下，所作的種種變化實施，仍屬於本發明之範圍。

2‧‧‧乾式冷卻水塔

20‧‧‧殼體

201‧‧‧內容空間

202‧‧‧排風口

203‧‧‧進風口

204‧‧‧濾網

21‧‧‧冷却風扇

22‧‧‧主熱交換器

220‧‧‧盤管

221‧‧‧第一進水端

222‧‧‧第一出水端

23‧‧‧氣化層

24‧‧‧霧化層

25‧‧‧預冷層

251‧‧‧盤管

252‧‧‧第二進水端

253‧‧‧第二出水端

26‧‧‧輔助霧化層

27‧‧‧補給水箱

28‧‧‧沉澱池

281‧‧‧隔離層

282‧‧‧上位區域

283‧‧‧下位區域

291‧‧‧第一水過濾層

292‧‧‧第二水過濾層

3‧‧‧控制器

B‧‧‧過濾裝置

C1‧‧‧第一電動水閥

C2‧‧‧第二電動水閥

D‧‧‧液位控制器

L1‧‧‧第一水管

L11‧‧‧噴水段

L111‧‧‧第一噴水頭

L12‧‧‧分水管

L121‧‧‧第二噴水頭

L2‧‧‧第二水管

L21‧‧‧出水口

L3‧‧‧洩放管

L31‧‧‧溢流管口

L4‧‧‧縱向連通管

L41‧‧‧入水口

L42‧‧‧出水口

L5‧‧‧第一進水管

L6‧‧‧第二進水管

L7‧‧‧補給水管

M1‧‧‧第一水泵

M2‧‧‧第二水泵

M3‧‧‧第三水泵

Claims (10)

1. 一種乾式冷卻水塔結構，其係於一殼體內設有一冷却風扇、一主熱交換器、一氣化層、一霧化層、一預冷層、一輔助霧化層、一補給水箱、一沉澱池及一控制器，其中：該殼體，係一中空筒體，其內具有一內容空間，其一側設有一排風口，其另側設有一進風口；該冷却風扇，係設於該殼體之排風口處，並受一控制器之控制；該主熱交換器，係設於該冷却風扇的前側，其係由一盤管所構成，該盤管設有一第一進水端以連接一第一進水管一端，而該盤管並設有一第一出水端；該氣化層，係設於該主熱交換器的前側，其由一具有毛細現象之過濾材質所構成，係用以捕捉經該霧化層未完全氣化之水霧在該氣化層完全氣化；該霧化層，係裝設於該氣化層的前側，其係一產生水蒸發吸熱效應之水霧製冷裝置，該霧化層的頂部係位於一第一水管一端所設之噴水段的噴灑區域，該噴水段設有至少一第一噴水頭，該第一噴水頭噴灑的水會形成一水霧區域，並與通過之進氣進行氣水熱交換，該第一水管另端與一過濾裝置連接，該第一水管上設有一第一水泵；該預冷層，係設於該霧化層的前側，其係由至少一盤管所構成，該盤管設有一第二進水端以連接一第二進水管一端，該第二進水管的另端與該過濾裝置連接，該第二進水管上並設有一第三水泵，該第三水泵受該控制器所控制，而該盤管並設有一第二出水端，該第二出水端的位置係設於該沉澱池的上位區域；該輔助霧化層，係設於該預冷層的前側，其係一產生水蒸發吸熱效應之水霧製冷裝置，該輔助霧化層頂部係位於一分水管一端所設一第二噴水頭的噴灑區域，該第二噴水頭噴灑的水會形成一水霧區域，並與通過之進氣進行氣水熱交換，而該分水管另端與該第一水管連接，該分水管上設有一第一電動水閥； 該補給水箱，係設於該殼體其內容空間的上方區域，該補給水箱的底部連接一第二水管一端，該第二水管另端設一出水口，該出水口係位於該沉澱池的下方區域，該補給水箱一側設一補給水管；該沉澱池，係設於該殼體其內容空間的底部區域，匯集該殼體內的循環水，該沉澱池設有一隔離層，該隔離層將該沉澱池分隔為上位區域及下位區域，該隔離層上位區域一側設有一洩放管，該沉澱池內多餘的水可由一溢流管口自該洩放管排出，該沉澱池內設有一縱向連通管，該縱向連通管上端設有一入水口，該入水口係位於該沉澱池的上位區域，該縱向連通管下端設有一出水口，該出水口係位於該沉澱池的下位區域；該控制器，係根據一第一感溫器所偵測之預冷層的進氣溫度值控制該第一電動水閥的開關作動，以及根據一第二感溫器所偵測之主熱交換器的出水溫度值，控制該第一水泵、該第二水泵的運轉作動。
2. 如申請專利範圍第1項所述之乾式冷卻水塔結構，其中該補給水管並受一液位控制器的水位控制以補充其補水量。
3. 如申請專利範圍第1項所述之乾式冷卻水塔結構，其中該洩放管上設有一第二電動水閥，該第二電動水閥係受該控制器之控制，以控制其洩放的水量。
4. 如申請專利範圍第1項所述之乾式冷卻水塔結構，其中該輔助霧化層及該預冷層的底部設有一第一水過濾層，該第一水過濾層係一卡匣。
5. 如申請專利範圍第1項所述之乾式冷卻水塔結構，其中該霧化層及該氣化層的底部設有一第二水過濾層，該第二水過濾層係一卡匣。
6. 如申請專利範圍第1項所述之乾式冷卻水塔結構，其中該沉澱池的隔離層，係呈一傾斜配置，使其一側高於另一側。
7. 如申請專利範圍第1項所述之乾式冷卻水塔結構，其中該第一出水端及該第二出水端，係位於該沉澱池的上位區域的上層部位。
8. 如申請專利範圍第1項所述之乾式冷卻水塔結構，其中該溢流管口係位於該沉澱池的上位區域的下層部位。
9. 如申請專利範圍第1項所述之乾式冷卻水塔結構，其中該主熱交換器 的盤管係一水盤管。
10. 如申請專利範圍第1項所述之乾式冷卻水塔結構，其中該主熱交換器的盤管係一冷媒盤管。