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JP2580991B2 - 被冷却水の冷却方法及び冷水塔 - Google Patents

被冷却水の冷却方法及び冷水塔

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JP2580991B2
JP2580991B2 JP5349672A JP34967293A JP2580991B2 JP 2580991 B2 JP2580991 B2 JP 2580991B2 JP 5349672 A JP5349672 A JP 5349672A JP 34967293 A JP34967293 A JP 34967293A JP 2580991 B2 JP2580991 B2 JP 2580991B2
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Japan
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water
cooled
cooling
outside air
water tank
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寛治 加藤
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IHI Corp
Original Assignee
Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
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Publication date
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Priority to KR1019940026173A priority patent/KR100193930B1/ko
Priority to DE69408960T priority patent/DE69408960T2/de
Priority to US08/463,499 priority patent/US5505883A/en
Priority to US08/462,890 priority patent/US5505882A/en
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    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
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  • Thermal Sciences (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、被冷却水の冷却方法及
び冷水塔に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、種々のプラント、工場、ビル等に
おいて大量に使用される水を冷却するための冷水塔の需
要が益々高くなってきている。
【０００３】冷水塔には、図４に示すようにケーシング
１の上部に送風機２を備えて配置した排気口３と、ケー
シング１の外周に形成した外気取入口４と、ケーシング
１の上部に設けた上部水槽５と、上部水槽５の下側に配
置されて該上部水槽５の散水口６から散水された被冷却
水７を流下させ、前記外気取入口４から横方向に吸引さ
れて排気口３に導かれる外気８を直交流で熱交換させて
被冷却水７の冷却を行う熱交換部９を備えたものがあ
る。
【０００４】前記熱交換部９には、上部水槽５の直下に
設けたフィン付きチューブ１０からなる乾式空気加熱部
１１と、該乾式空気加熱部１１の下側に配置され、例え
ばシート状の合成樹脂材の表面に凹凸を有した熱交換面
材を多数並列に起立させて備えることにより流通間隔を
形成した形状、或いは薄い板を組合わせた形状等を有し
た充填材ユニット１２を備えたものがある。１３は充填
材ユニットの下部に設けて冷却後の水を回収する下部水
槽である。
【０００５】上記冷水塔では、上部水槽５の被冷却水７
を乾式空気加熱部１１のフィン付きチューブ１０内に流
下させ、更にその下部の充填材ユニット１２の熱交換面
材等に沿って流下させ、同時に送風機２により外気取入
口４から外気８を吸引して乾式空気加熱部１１及び充填
材ユニット１２を横方向に流通させることにより前記被
冷却水７の冷却を行うようにしている。
【０００６】前記充填材ユニット１２の熱交換面材に沿
って流下する被冷却水７は、外気８と直接熱交換される
ことにより効果的に冷却され、冷水塔の能力はこの充填
材ユニット１２の容量によって略決定される。充填材ユ
ニット１２において被冷却水７と熱交換を行った外気８
は、昇温されると共に湿度が略１００％の湿り空気１４
となり、従ってこの湿り空気１４をそのまま冷水塔外部
に排出すると、外気温度が低い場合には白煙を生じるこ
とになる。このような白煙の発生は、外気を汚染してい
るかのごとき嫌悪感を近隣居住者等に与える結果とな
り、また夜間には光の作用等によって火災と誤認する恐
れがある等から、白煙を発生させない要求が高まってい
る。
【０００７】このために、図４においては被冷却水７を
乾式空気加熱部１１のフィン付きチューブ１０内を流下
する際、フィン付きチューブ１０の外周に沿って流通す
る外気８は乾式で加熱されることにより湿度が極めて低
い乾き空気１５となり、この乾き空気１５を送風機２に
よって前記湿り空気１４に混合することにより、排気口
３から排出される空気の湿度を低減させて、白煙の発生
を防止するようにしている。
【０００８】しかし上記冷水塔においては、白煙の発生
の防止のための乾き空気１５を作るために、フィン付き
チューブによる専用の乾式空気加熱部１１を設けるよう
にしているため、非常に構造が複雑化して高価になると
共に、フィン付きチューブによる間接的な熱交換である
ために熱交換効率を余り高めることができず、従って非
常に大きな容量を必要として乾式空気加熱部１１の構造
が大型化し、冷却主要部である充填材ユニット１２の容
量を同一とした場合には冷水塔の高さ寸法が高くなり、
また、冷水塔の容積を同一とした場合には充填材ユニッ
ト１２の容量が削減されて能力が低下してしまう問題が
ある。
【０００９】このような問題を解決するために、図５及
び図６に示すような冷水塔が提案されている。即ち、例
えば図４に示した熱交換部９を、少なくとも上下二段の
充填材ユニット１６ａ，１６ｂによって構成するように
し、且つ最上段の充填材ユニット１６ａに、シート状の
合成樹脂材の表面に凹凸を有した熱交換面材１７を多数
並列に起立させることにより流通間隔１８を形成し、該
流通間隔１８の一部に蓋１９を設けることにより該蓋１
９を設けた流通間隔１８に被冷却水７を流さないように
している。また必要に応じて、前記蓋１９を開閉できる
ようにしている。図中２０は中間部水槽を示す。
【００１０】上記したように、流通間隔１８を閉塞する
蓋１９を設置するようにした場合には、該蓋１９によっ
て閉塞された流通間隔１８には被冷却水７が流下せず、
外気８のみが流通するようになるので乾き空気１５を作
ることができ、この乾き空気１５を上部充填材ユニット
１６ａの蓋１９を有しない流通間隔１８及び下部の充填
材ユニット１６ｂにて被冷却水７の冷却を行った湿り空
気１４に混合して排出すると、白煙の発生を防止するこ
とができる。
【００１１】また前記蓋１９を開閉できるようにしたも
のにおいては、蓋１９を開くことによって総ての熱交換
面材１７に被冷却水７を流下させて充填材ユニット１６
ａ，１６ｂによる冷却能力を増大することができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記図
５及び図６に示した冷水塔においては、前記熱交換面材
１７の流通間隔１８の一部を閉塞する蓋１９を固設した
場合、白煙が発生しない条件での使用時にも乾き空気１
５を作る部分が常に最上部の充填材ユニット１６ａに存
在することになり、冷水塔の能力がその分低下してしま
う問題がある。
【００１３】また、前記蓋１９を開閉できるようにする
場合は、蓋１９を開閉する作業が大変であるばかりでな
く、熱交換面材１７は薄い合成樹脂のシート等によって
軽量化を図り且つ狭い間隔で配置された構成となってい
るために、このような薄いシートの上端部間を開閉でき
るように蓋１９を取付けることが技術的に大変困難であ
り、また蓋１９を開閉できるように取付けたとしても構
造が複雑化し、しかも狭隘部に可動部を有することにな
るためにメンテナンスが大変となる等の問題があり、実
用的とは言えない。
【００１４】本発明は、斯かる従来の問題点に鑑みてな
したもので、充填材ユニット内における外気による被冷
却水の直接冷却と乾式加熱とを、前述した各種の問題を
生じることなく容易に切替えて白煙の発生を防止するこ
とを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の発明は、熱交換面材を相互間に流通間隔を形成するよ
う多数並列に起立させて備えた充填材ユニットに上部水
槽底部の散水口から被冷却水を散水し、同時に前記充填
材ユニットの流通間隔に外気を吸引して横方向に流通さ
せて、前記熱交換面材に沿って流下する被冷却水を外気
により直交流式で冷却する方法であって、前記充填材ユ
ニットの流通間隔の一部に、上部水槽底部の散水口より
高い位置に開口した昇降自在な上部液取入口から被冷却
水を区画して供給できるようにし、白煙が発生しない通
常時は、前記上部液取入口を上部水槽内の被冷却水の液
面より下側に下降することにより、総ての熱交換面材に
散水を行って総ての流通間隔にて外気による被冷却水の
直接冷却を行い、白煙発生時には、前記上部液取入口を
上部水槽内の被冷却水の液面より上側に上昇することに
より、上部液取入口に連通している流通間隔への被冷却
水の散水を停止し、被冷却水が散水されている流通間隔
での外気による被冷却水の直接冷却と、被冷却水が散水
されていない流通間隔を流通する外気の乾式加熱とを同
時に行い、直接冷却による湿り空気と乾式加熱による乾
き空気とを混合することを特徴とするものである。
【００１６】本発明の請求項２に記載の発明は、ケーシ
ングの上部に送風機を有して設置された排気口と、ケー
シングの外周に形成した外気取入口と、ケーシングの上
部に設けた上部水槽と、上部水槽の下側に配置されて該
上部水槽の散水口から散水された被冷却水を流下させ、
前記外気取入口から吸引した外気を横方向に流通して前
記被冷却水と直交流で熱交換させる熱交換部を備えた冷
水搭であって、前記熱交換部が単段或いは複数段の充填
材ユニットで構成され、且つ単段の充填材ユニット、或
いは複数段の充填材ユニットの少なくとも最上段を、熱
交換面材を多数並列に起立させることにより流通間隔を
形成した構成とし、且つ前記充填材ユニットの一部の流
通間隔に区画室を介して連通し上部水槽の散水口より上
部に上部液取入口を有した区画導入部を上方に伸縮自在
に構成して前記充填材ユニットに乾・湿切替空間を形成
し、前記区画導入部の上部液取入口高さを調節する昇降
装置を設けたことを特徴とするものである。
【００１７】
【作用】従って本発明では、夏期等の白煙の発生の恐れ
が無い通常時において、上部液取入口を上部水槽内の被
冷却水の液面より下側に下降すると、前記上部液取入口
に被冷却水が流入して充填材ユニットの総ての熱交換面
材に散水が行われ、総ての流通間隔にて外気による被冷
却水の直接冷却が行われるので、充填材ユニットの総て
を最大限に稼働させて大きな能力で被冷却水の冷却を行
うことが可能となる。また、冬期等の白煙の発生時にお
いて、上部液取入口を上部水槽内の被冷却水の液面より
上側に上昇すると、上部液取入口に連通している流通間
隔への被冷却水の散水が停止されるので、被冷却水が散
水されている流通間隔で外気による被冷却水の直接冷却
がなされると共に、被冷却水が散水されていない流通間
隔で外気による被冷却水の乾式加熱が同時になされるこ
となり、前記直接冷却によって生じる湿り空気に、乾式
加熱によって生じる乾き空気が混合されて白煙の発生が
防止される。
【００１８】
【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明
する。
【００１９】図１〜図３は本発明の一実施例を示すもの
で、図中図５及び図６と同一のものには同一の符号を付
して詳細な説明は省略する。
【００２０】図１に示すように、被冷却水７と外気８と
の熱交換を行う熱交換部９が、熱交換面材１７を多数並
列に起立させることにより流通間隔１８を形成した単一
の充填材ユニット１６により構成されている。
【００２１】更に、前記上部水槽５内には給水管２７を
介して被冷却水７が供給されており、且つ給水管２７に
備えた流量調節弁２８が、例えば前記上部水槽５に備え
た図示しない水位計からの信号に基づいて開度調節され
ることにより上部水槽５への給水量が制御されて前記上
部水槽５内の被冷却水７の液面が所定水位に保持される
ようになっている。
【００２２】前記充填材ユニット１６の一部の流通間隔
１８には、散水空間Ｌに位置する区画室１８ａを介して
連通し、しかも上部水槽５底部の散水口６より上部に上
部液取入口２１を有した区画導入部２３が設けられてお
り、これによって前記充填材ユニット１６の流通間隔１
８の一部に乾・湿切替空間２４が形成されている。
【００２３】図２及び図３に詳細に示す如く前記区画導
入部２３は、散水口６に下端部を固定して立設された固
定管２３ａと、該固定管２３ａにＯリング２９を介して
摺動自在に外嵌された昇降管２３ｂとにより上方に伸縮
自在な二重管構造として構成されており、前記各区画導
入部２３の昇降管２３ｂが、水平方向に延びる連結バー
３０により取付具３１を介して一体連結され、且つ前記
連結バー３０自体は、上部水槽５の上部に架設した支持
架構３２に上端を連結された所要数の伸縮自在なアクチ
ュエータ３３（昇降装置）により昇降可能に支持されて
いる。
【００２４】また、前記区画室１８ａは、区画導入部２
３を挟む熱交換面材１７の上端を延長し且つ上部水槽５
の下面に取付け材２５を介して取付けることにより形成
されており、前記流通間隔１８における各散水口６の下
部には、熱交換面材１７に被冷却水７を分散して流下さ
せるための分散板２６が備えられている。
【００２５】ここで、前記分散板２６は、前記散水口６
が密に配設されている等して熱交換面材１７への十分な
散水が可能な場合には省略することができ、また熱交換
面材１７は、上部水槽５に直接取付けることなく前記取
付け材２５を強度部材で枠組みに構成して該枠組みに吊
り下げ支持させるようにしても良い。
【００２６】尚、図中３４は前記連結バー３０の両端部
を係合して上下方向に案内する為に上部水槽５の内側壁
に設けられた昇降ガイドを示す。
【００２７】次に上記実施例の作用を説明する。
【００２８】外気温度が余り低くならず白煙の発生の恐
れが無い通常時は、図３に示す如くアクチュエータ３３
を伸長することにより連結バー３０を介して各区画導入
部２３の昇降管２３ｂを下げ、該昇降管２３ｂの上部液
取入口２１を上部水槽５内の被冷却水７の液面より下側
に下降すると、散水口６及び上部液取入口２１を介して
充填材ユニット１６の総ての熱交換面材１７に散水が行
われ、よって総ての流通間隔１８において外気８（図５
参照）による被冷却水７の直接冷却が行われる。従って
夏期のように、白煙の発生の心配がなくしかも大量の冷
却水が要求される場合には、充填材ユニット１６の総て
を最大限に稼働させて大きな能力で被冷却水７の冷却を
行うことができる。
【００２９】また冬期等の白煙の発生時には、図２に示
す如くアクチュエータ３３を短縮することにより連結バ
ー３０を介して各区画導入部２３の昇降管２３ｂを上
げ、該昇降管２３ｂの上部液取入口２１を上部水槽５内
の被冷却水７の液面より上側に上昇すると、上昇された
上部液取入口２１に連通している乾・湿切替空間２４へ
の被冷却水７の散水が停止され、これにより被冷却水７
が散水されている流通間隔１８での外気８による被冷却
水７の直接冷却と、被冷却水７が散水されていない乾・
湿切替空間２４を流通する外気８の乾式加熱とが同時に
行われ、前記上部の充填材ユニット１６における流通間
隔１８において直接冷却によって生じる湿り空気１４
（図５参照）に、前記乾・湿切替空間２４における乾式
加熱によって生じる乾き空気１５が混合されることによ
り、白煙の発生が防止される。
【００３０】従って、上記実施例によれば、充填材ユニ
ット１６内における外気による被冷却水７の直接冷却と
乾式加熱とを極めて容易に切替えて白煙の発生を確実に
防止することができるので、夏期のように、白煙の発生
の心配がなくしかも大量の冷却水が要求される場合に
は、充填材ユニット１６の総てを最大限に稼働させて大
きな能力で被冷却水７の冷却を行うことができ、被冷却
水７の冷却を効率良く行うことができる。
【００３１】また、充填材ユニット１６内における外気
８による被冷却水７の直接冷却と乾式加熱との切替え操
作は、区画導入部２３をアクチュエータ３３により伸縮
させて上部液取入口２１を上部水槽５内の被冷却水７の
液面に対し出没させるだけで極めて容易に行うことがで
き、しかも可動部が全て上部水槽５の底部より上側に配
置されることからメンテナンスも極めて容易となる。
【００３２】尚、本発明は上述した実施例にのみ限定さ
れるものではなく、熱交換部は複数段の充填材ユニット
により構成しても良いこと、各区画導入部の上部液取入
口の昇降は必ずしも全てを一体に行う必要はなく、適宜
な数の区画導入部を任意に選出して個別に昇降するよう
にしても良いこと、区画導入部は図示のごとき二重管構
造とする以外に例えば蛇腹構造としても良いこと、その
他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内に於いて種々変更
を加え得ることは勿論である。
【００３３】
【発明の効果】上記した本発明の被冷却水の冷却方法及
び冷水塔によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し
得る。
【００３４】（Ｉ） 充填材ユニット内における外気に
よる被冷却水の直接冷却と乾式加熱とを極めて容易に切
替えて白煙の発生を確実に防止することができるので、
夏期のように、白煙の発生の心配がなくしかも大量の冷
却水が要求される場合には、充填材ユニットの総てを最
大限に稼働させて大きな能力で被冷却水の冷却を行うこ
とができ、被冷却水の冷却を効率良く行うことができ
る。
【００３５】（ＩＩ） 特に本発明の冷水塔によれば、
充填材ユニット内における外気による被冷却水の直接冷
却と乾式加熱との切替え操作を、区画導入部を昇降によ
り伸縮させて上部液取入口を上部水槽内の被冷却水の液
面に対し出没させるだけで極めて容易に行うことができ
ると共に、可動部が全て上部水槽の底部より上側に配置
されることからメンテナンスも極めて容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す切断側面図である。
【図２】図１の区画導入部の拡大断面図である。
【図３】図２の区画導入部の上部液取入口を下降した状
態を示す拡大断面図である。
【図４】従来の冷水塔の一例を示す切断正面図である。
【図５】従来の冷水塔の他の例を示す切断正面図であ
る。
【図６】図５の切断側面図である。
【符号の説明】
１ ケーシング ２ 送風機 ３ 排気口 ４ 外気取入口 ５ 上部水槽 ６ 散水口 ７ 被冷却水 ８ 外気 ９ 熱交換部 １６ 充填材ユニット １７ 熱交換面材 １８ 流通間隔 １８ａ 区画室 ２１ 上部液取入口 ２３ 区画導入部 ２４ 乾・湿切替空間 ３３ アクチュエータ（昇降装置）

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 熱交換面材を相互間に流通間隔を形成す
    るよう多数並列に起立させて備えた充填材ユニットに上
    部水槽底部の散水口から被冷却水を散水し、同時に前記
    充填材ユニットの流通間隔に外気を吸引して横方向に流
    通させて、前記熱交換面材に沿って流下する被冷却水を
    外気により直交流式で冷却する方法であって、 前記充填材ユニットの流通間隔の一部に、上部水槽底部
    の散水口より高い位置に開口した昇降自在な上部液取入
    口から被冷却水を区画して供給できるようにし、 白煙が発生しない通常時は、前記上部液取入口を上部水
    槽内の被冷却水の液面より下側に下降することにより、
    総ての熱交換面材に散水を行って総ての流通間隔にて外
    気による被冷却水の直接冷却を行い、 白煙発生時には、前記上部液取入口を上部水槽内の被冷
    却水の液面より上側に上昇することにより、上部液取入
    口に連通している流通間隔への被冷却水の散水を停止
    し、被冷却水が散水されている流通間隔での外気による
    被冷却水の直接冷却と、被冷却水が散水されていない流
    通間隔を流通する外気の乾式加熱とを同時に行い、直接
    冷却による湿り空気と乾式加熱による乾き空気とを混合
    することを特徴とする被冷却水の冷却方法。
  2. 【請求項２】 ケーシングの上部に送風機を有して設置
    された排気口と、ケーシングの外周に形成した外気取入
    口と、ケーシングの上部に設けた上部水槽と、上部水槽
    の下側に配置されて該上部水槽の散水口から散水された
    被冷却水を流下させ、前記外気取入口から吸引した外気
    を横方向に流通して前記被冷却水と直交流で熱交換させ
    る熱交換部を備えた冷水搭であって、 前記熱交換部が単段或いは複数段の充填材ユニットで構
    成され、且つ単段の充填材ユニット、或いは複数段の充
    填材ユニットの少なくとも最上段を、熱交換面材を多数
    並列に起立させることにより流通間隔を形成した構成と
    し、且つ前記充填材ユニットの一部の流通間隔に区画室
    を介して連通し上部水槽の散水口より上部に上部液取入
    口を有した区画導入部を上方に伸縮自在に構成して前記
    充填材ユニットに乾・湿切替空間を形成し、前記区画導
    入部の上部液取入口高さを調節する昇降装置を設けたこ
    とを特徴とする冷水塔。
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