JPH0319478B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般に、直交流型水冷却塔に使用し、
所望の量のフイルム型即ち薄膜型及びスプラツシ
ユ型即ちはね返り型の充填部材（以下、フイル部
材という）を最適に利用する高効率のフイル組立
体即ち充填組立体に関する。詳細には、本発明
は、薄膜型フイル部材とはね返り型フイル部材と
を組合わせて成る充填組立体（以下、フイル組立
体と呼ぶ）に関し、この組立体においては、最大
の冷却効果を与えるため高価で有効な薄膜型フイ
ル部材を全組立体内の主要部に配置し、一方はね
返り型フイル部材を全組立体の残余の部分に配置
する。

直交流型水冷却塔は現在幅広く使用されてい
て、一般には高温水を受入れこの高温水をその下
方のフイル組立体へ均一に分配（分布）する上方
の高温水分配槽を有する。動力フアンや双曲線状
煙突も設けてあつて、周囲の冷たい空気を吸引し
てフイル組立体を通過させ、フイル組立体中を落
下する高温水と冷空気とを直交交錯させてこれら
高温水と冷空気との間で熱交換を行なわせる。熱
交換により冷却した水は下側の冷水集水槽に溜ま
り、一方熱交換により加熱され湿気を帯びた空気
は大気中へ放出する。

現在まで、直交流型冷却塔、特にそのフイル組
立体について多くの開発が行なわれ、種々の型式
のはね返し型フイル部材が提案されたが、これら
のフイル組立体は一般に下降する高温水を分散さ
せる特殊な形状の細長い棒を使用する。現在使用
されている別の型式のフイル組立体は合成樹脂材
料製の一連の薄い対向したシートから成る。この
ようなフイル組立体では、下降する高温水はシー
トに沿つて薄膜状を呈して動くようになつてお
り、従つてこの種のフイル組立体は薄膜型フイル
組立体として知られている。一般的には、薄膜型
フイル組立体ははね返り型フイル組立体よりも遥
かに有効である、即ち前者は後者に比べて冷却効
率が大きいと言われている。しかし、その反面、
薄膜型のフイル組立体ははね返り型のものより高
価であり、そのため薄膜型のものをはね返り型の
ものの代りに全体として使用するには至つていな
い。

米国特許第3917764号明細書には、薄膜型フイ
ル部分とはね返り型フイル部分とを組合わせて成
るフイル組立体が開示されているが、この既知の
フイル組立体は重要な点で多数の欠点を有する。
まず、使用する薄膜型フイル部材のユニツトを対
向流型のフイル組立体となるように配向してある
ことである。即ち、薄膜型フイル部材のユニツト
の空気入口面は水出口面に一致し、空気出口面は
水入口面に一致している。薄膜型フイル部材ユニ
ツトのこのような配列は、空気流を分解したり、
空気流路を短絡したり、フイル組立体中で空気を
対角線方向に上方へ動かしたりしてしまう。この
ため、冷却効率が大幅に低下する。

本発明は、薄膜型フイル部材とはね返り型フイ
ル部材とを組合わせて成るフイル組立体に関する
ものであつて、薄膜型フイル部材の位置のみなら
ず構造をも改善することにより、高価で有効な薄
膜型フイルユニツトの効果を最大に発揮させる。
薄膜型フイルユニツトは直交流型のものであつ
て、互に対向した別個の上部の水入口と下部の水
出口、及び互に対向した別個の外側の空気入口と
内側の空気出口を有する。

本発明の組合わせフイル組立体は、別個の水入
口面及び水出口面を有する一連の離隔し互に対向
対面したフイルシート（充填シート）を備えたフ
イルユニツトを含み、各面は実質上互に独立して
いる。更に、薄膜型フイルユニツトの水入口面の
上方に水分配及び空気流制限手段が設けてあつ
て、薄膜フイルユニツトへ進入する前に水を分散
させ、かつ上部の水入口面を通つて空気流が薄膜
型フイルユニツトから出るのを阻止する。また、
全体のフイル組立体は薄型フイルユニツトに対し
並置したはね返り型フイルユニツトをも含み、下
降する水を分散させる複数個のはね返り用の棒を
含む。

好適な実施例においては、薄膜型フイルユニツ
トは複数個の薄膜型フイルパツクにより画定さ
れ、これらのフイルパツクは、最上方のパツクが
最外側に位置し冷却塔の空気入口部に隣接するよ
うにして、漸進的に内方へずれるような構造で配
置してある。各薄膜型フイルパツクは対角線方向
に並んでおり、好適には、各パツクの空気出口が
隣りのパツクの空気入口に内方に向いて位置して
いる。

更に、水分配及び空気流制限手段は好適には、
複数個の細長いオーバーフロー槽の形をしてお
り、各オーバーフロー槽は無孔の底部と、下方の
薄膜型フイルユニツト上へ水をオーバーフローさ
せるための切欠付きの直立側壁とを有する。

フイル組立体の全体的な設計としては、周囲か
ら吸引された空気流が（フイル組立体を落下する
高温水と直交する）直交流式に水平にフイル組立
体を通るようになされている。上方にある空気流
制限手段に関連して重なつた千鳥状（互い違い）
の薄膜型フイルパツクを設けたため、フイル組立
体を通る空気流の慣性は空気流が所望の直交流方
向に流れるのを保証する。

図を用いて説明すると、第１図に示す水冷却塔
１０は開口付きの床面１４を有する普通の高温水
分配槽１２と、下部の冷水収集槽１６とを有す
る。塔１０の外側空気入口面１８は複数個の傾斜
し上下に重なつたよろい板（即ちルーバー）２０
を備え、塔の出口面２２は普通の水滴除去装置２
４を具備していてこの出口面を通る空気から水滴
を除去する。

組合わせフイル組立体２６は槽１２，１６間及
び、入口面１８と出口面２２との間に位置する。
略示すると、フイル組立体２６は、槽１２からの
高温水を受けてこれを分散し下降させ、また周囲
の冷たい空気を引込んで、フイル組立体中でこの
冷たい空気と下降する高温水とを直交交錯させ熱
交換を行なわせる。また、全体のフイル組立体２
６は対角線方向に並んだ薄膜型フイルユニツト２
８と、はね返り型フイルユニツト３０とから成
る。

詳細には、薄膜型フイルユニツト２８は複数個
（図示のものは５個）のフイルパツク３２，３４，
３６，３８，４０から成る。これらのパツクは空
気入口面１８の全幅に亘つて位置し、円形塔の場
合は、それぞれ図示のものと同じ高さで円弧状に
配置する。各パツク３２〜４０はほぼ同一形状を
しており、互に離隔して整列し横方向のパイプ４
４により支持された複数個の対面したフイルシー
ト４２（第７図）から成る。各シート４２は好適
にはその表面に山形模様４２を有するように形成
され、例えば米国特許第3733063号明細書に開示
された型式のものでよい。

各パツク３２〜４０は上部の水入口面４８と、
これに対向する下部の水出口面５０とを有する。
同様に、各パツクは直立の外側の空気入口面５２
と、これに対向する内側の空気出口面５４とを有
する。各パツクのこれらの出入口面４８〜５４は
実質上それぞれ独立しており、すべてのパツクの
水入口面４８は共働して全体の薄膜型フイルユニ
ツト２８の上部水入口面を画定する。同様に、そ
れぞれのパツクの下部の水出口面５０は共働して
全体の薄膜型フイルユニツトのための下部の水出
口面を画定する。パツクの空気入口面５２は共働
して全体の薄膜型フイルユニツトのための全体の
空気入口面を画定し、パツクの空気出口面は共働
して全体の薄膜型フイルユニツト２８の空気出口
面を画定する。

フイル組立体２６は更に、水を分配し、全体の
薄膜型フイルユニツトの水入口面からの空気の流
出を阻止するための手段を具備する。この目的の
ため、複数個の互に僅かに（例えば3/4インチ即
ち約19mm程度）離隔した細長い合成樹脂製の槽状
チヤンネル５６をそれぞれのパツク３２〜４０の
水入口面４８の上方に配置する。各チヤンネル５
６は無孔の底壁５８と、一連のＶ字状の切欠き６
２を具備した一対の離隔した直立側壁６０とを有
する。チヤンネル５６の機能については後に詳述
するが、差当つて、各パツクと共働するチヤンネ
ル５６がそれぞれ共働して全体のフイル組立体２
６の一部を構成する全体の水分配及び空気流制限
手段を形成することに留意されたい。

第１図を参照すると、各薄膜型フイルパツク３
２〜４０はフイル組立体の全高さに亘つて外側か
ら内側に向つて徐々にずれて位置している。第１
図に示す実施例においては、パツクは、各パツク
の空気出口面５４が次のすぐ下側のパツクの空気
入口面５２よりも内側（第１図の右側）に位置
し、隣接するパツクが互に上下に部分的に重なる
ように、配置してある。

はね返り型フイルユニツト３０は逆Ｖ字状の横
断面をした複数個の細長いはね返り棒６４（第５
図）から成る。はね返り棒は普通のハンガーによ
り吊架されていて、その長手軸がフイル組立体を
通る空気流の流れ方向に実質上一致するように配
置してある。また、はね返り棒は、薄膜型フイル
ユニツト２８が占めていないフイル組立体の残り
の部分全体を実質上占めている。

第２図を参照すると、塔６８は本発明に係る組
合わせフイル組立体７０を備えており、塔６８及
びフイル組立体７０は、大半の点で塔１０及びフ
イル組立体２６と同じ構造なので、異なる点のみ
を詳説する。特に、フイル組立体７０は４つの独
立した同形の薄膜型フイルパツク７４と、はね返
り棒より成るはね返し型フイルユニツト７６とを
有し、フイルパツク７４は内方に向つてずれて配
置してある。しかし、この第２図の実施例では、
パツク７４は隅と隅を接して対角線方向に並んで
おり、各パツクの内側の空気出口面は隣接する下
方の次のパツクの空気入口面と垂直方向において
実質上整合している。パツクのこのような配列の
ため、槽状のチヤンネル５６は各パツクの全横方
向寸法に亘つて存在しており、この点は、上方の
パツクで覆われていないパツクの横方向寸法部分
にのみチヤンネルが存在する第１図の実施例とは
異なる。材料等に関する他のすべての点に関して
は、塔６８及び組立体７０は塔１０及び組立体２
６と同じである。

第３図は本発明の更に別の実施例を示すもの
で、フイル組立体７８が設けてある。この実施例
では、薄膜型フイルユニツト８０は第１図のもの
と同じであるが、はね返り型フイルユニツトは、
そのはね返り棒６４がフイル組立体を通る空気流
の流れ方向に対し直角方向に向いている点のみ第
１図のものとは異なる。

第６，７図は、特にフイル組立体に関連する高
温水分配槽に関する別の例を示す。特に、第６，
７図に示す高温水分配槽８２は槽の底壁の貫通孔
内に位置した複数個の水分散ノズル８４を具備す
る。ノズル８４は米国特許第3617036号明細書に
開示された型式のものである。このようなノズル
を使用すると、下方のフイル組立体のための均一
な水の分配が容易になる。

第４図は本発明の他の実施例を示し、この実施
例においては、薄膜型フイルパツクの少なくとも
いくつかは、全体のフイル組立体内において同じ
垂直レベルで横方向に離れて位置し、底部で支持
された薄膜型フイル用のスペーサ群がその区域内
で並置したフイルパツク間に位置している。詳細
には、第４図に示すように、並置したフイルパツ
ク間の空間は、図示のような下側の格子構造によ
り支持される水冷却スペーサ群を画定する補助の
波形薄膜型フイルシートの一部により覆われ、該
フイルシートは、高温水が冷却されずにこれらの
区域を通つて下方へ流れるのを阻止する機能を果
す。この目的に使用するに適した代表的な薄膜型
フイル群は実公昭36−31463号公報及び米国特許
第3733063号明細書に示されている。薄膜型フイ
ル群を支持する格子はこれらフイル群を通る上方
への空気流を制限し、フイル群を通る空気通路は
主として水平方向のものとなつている。

直交流型水冷却塔への本発明のフイル組立体の
使用は当業者にとつて理解できよう。簡単に説明
すれば、（第１図の塔１０を参照すると、）高温水
分配槽１２内へ汲み上げられ、次いで高温水は槽
１２の開口付き床面１４を通つてフイル組立体２
６上へ落下する。高温水がフイル組立体中を降下
しているとき、高温水は１以上のフイルパツク３
２〜４０及びはね返り棒６４に遭遇し、これらを
通過する。この間、高温水は分散し、塔１０の空
気入口面１８を通して吸入された周囲空気流と直
角に交流することにより冷却される。

水がフイルパツクの１つに入る高さまで下降す
ると、水は頂部の開いたチヤンネル部材５６を遭
遇する。上述のように、これらのチヤンネル部材
は水を分散させる機能を果し、またフイルパツク
の上部水入口面からの空気の流出を阻止する機能
をも果す。特に、チヤンネル部材５６上へ下降し
た水はその無孔底壁５８に衝突して集まる。しか
し、集まつた水は、ノツチ６２があるため、それ
ぞれのチヤンネル部材から横方向にオーバーフロ
ーして下側のフイルシート５２上に至り、そこで
薄膜状となつた水は直交冷却空気流と遭遇して熱
交換が行なわれる。

それぞれのパツク３２〜４０を去る水はパツク
の下部出口面５０から流出し、そのパツクの配置
に応じて、はね返り棒６４上に至るか又は下側の
次のパツク中を通る。しかし、水の下降期間中の
ある時点で、水ははね返り棒６４に衝突し、全体
のフイル組立体２６のはね返り型フイルユニツト
３０内で冷却される。この現象は、水が薄膜型フ
イルパツクへ入る前か薄膜型フイルパツクから出
た後に生じる。しかし、最終的には、冷却された
水は冷水集収槽１６内に集められる。

前述のことから、各パツクの水入口面はパツク
の下側の水出口面と対向していることが判る。更
に、それぞれのパツクの直立の空気入口及び出口
面５２，５４も同様に対向している。従つて、各
パツクの４つの面（それ故、パツクにより画定さ
れる全体の薄膜型フイルユニツト２８の４つの
面）は実質上互に独立している。即ち、実質上、
水は空気出入口面を通つてパツクへ入らない。ま
た、それぞれのパツクの構造、及びチヤンネル部
材又はこれと同価の装置の設置のため、芭ツクの
水入口面４８を通つての冷却空気の「短絡」を制
限するように直交空気流の慣性が実質上維持され
る。

好適な内方にずれた配置となつたパツクの原理
は次のように説明できる。特に、塔１０内での直
交流型蒸発式の冷却方法は減少帰還の法則を受け
る。説明のため、空気流に平行な面内での方法を
考える。組合わせフイル組立体に対しては、空気
進行方向におけるフイル内の増分的な増加は、空
気がフイルを通つているときに空気の冷却能力が
減少するにつれて、先の増分より有効ではなくな
る。フイルの高さにおける増分についても同様の
ことが言え、その場合フイルの底分において加え
られる最後の増分はそれより前（上方）の増分よ
りも冷却に寄与しない。その理由は、水と空気と
の間の温度差が少なくなるにつれて冷却能力が低
下するからである。しかし、本発明の好適な組合
わせフイル組立体においては、最も有効な位置即
ち最も大なる冷却能力を与える位置において全体
のフイル内の区域に高価な薄膜型フイルユニツト
を配置し、薄膜型フイルユニツトを最大限に利用
する。

説明を簡単にするため、現実には違うが、フイ
ルの各立方体が同じ高さ及び同じ空気進行方向寸
法を有していると仮定する。フイルの高さ方向及
びフイルの空気進行方向にそれぞれ３つの増分が
あるとする。頂部分においては、水のすべては同
じ温度であり（空気が最も冷たい）塔の空気入口
にすぐ隣接する部分の冷却能力が最も大きい。そ
れ故、この位置に最上方及び最外側の立体として
薄膜型フイルを配置する。空気進行方向における
フイル組立体の残りの部分にははね返り型フイル
を配置する。第２の高さ部分（中間部）において
は、最上方及び最外側の薄膜型フイルから落下す
る水は有効に冷却され、はね返り型フイルから落
下する残りの水の冷却度はより少ない。その理由
は、はね返り型フイルの冷却能力は薄膜型フイル
の冷却能力より小さく、これらはね返り型フイル
を通る空気は薄膜型フイル内で高温水から熱を奪
つて温度が上つているからである。従つて、第２
の高さ部分においては、空気がはね返り型フイル
から落下した高温水と遭遇しその際の空気は上方
の薄膜型フイルの下方に位置するはね返り型フイ
ルを通ることによりさほど加温されていないもの
を使用するように、薄膜型フイルは、頂部分にお
ける薄膜型フイルよりも空気進行方向にずれて配
置する。

このようにして、フイル組立体の各高さ部分に
おいて、薄膜型フイルを内方へ漸進的にずらして
配置する。フイル組立体の底部分においては、薄
膜型フイルは空気進行路の最終部分に位置する。
従つて、フイルユニツトを第１〜３図に示すよう
な配列にした理由を理解できるであろう。これは
冷却効果の点で好ましいものである。

第１図に示した薄膜型フイルパツク３２〜４０
は実質上矩形形状の一連の互に並置離隔した合成
樹脂のシートから成る。しかし、他の場合、パツ
クを画定するシートは平行四辺形形状、即ち傾斜
した側面を有する形状とすることもできる。直交
流型冷却塔に関連する特徴的な水の引戻しに適応
するようにパツクを設計するために必要ならこの
ような四辺形形状を採用できる。しかし、この場
合でさえも、出入口面は上述のように実質上独立
しており、水の引戻しのため水はパツクの空気出
口面に殆んど衝突しない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、冷却塔内に位置した本発明の薄膜型
及びはね返り型組合わせフイル組立体の概略垂直
断面図。第２図は本発明の別の実施例のフイル組
立体を示す第１図と同様の図。第３図は、フイル
組立体を通る空気流の方向に直角な方向に延びた
はね返り棒を示す第１図と同様の図。第４図は、
薄膜型フイルパツク間に位置した底部を支持され
た補助の水冷却用薄膜型フイルスペーサを有する
一対の並置した薄膜型フイルパツクを示す部分端
面図。第５図は第１図に示すフイル組立体のはね
返り型フイル素子を示す部分端面図。第６図はフ
イル組立体と一緒に使用する高温水分配槽の部分
底面図。第７図は第６図に示す高温水分配槽及び
その下方の薄膜型フイルパツクを示す部分垂直断
面図である。 １０：水冷却器、１２：高温水分配槽、１８：
塔の空気入口面、２２：塔の出口面、２６：フイ
ル組立体、２８：薄膜型フイルユニツト、３０：
はね返り型フイルユニツト、３２〜４０：フイル
パツク、４８：水入口面、５０：水出口面、５
２：空気入口面、５４：空気出口面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下降する高温水を受入れて分散させこの下降
   する高温水と周囲から吸入した直交冷却空気とを
   直交交錯させて熱交換させるための直交流型水冷
   却塔用のフイル組立体において、 (イ) それぞれ独立した上部水入口面、この水入口
   面に対向した下部水出口面、外側の空気入口
   面、及びこの空気入口面に対向した内側の空気
   出口面を共働して画定する一連の離隔し対向対
   面したフイルシートを有する薄膜型フイルユニ
   ツトであつて、それぞれが前記一連の離隔し対
   向対面したフイルシートを有する複数個の独立
   の薄膜型フイルパツクを含んでいる前記薄膜型
   フイルユニツトと、 (ロ) 前記フイルユニツトの最上方のフイルパツク
   が最外側に位置し最下方のフイルパツクが最内
   側に位置し各フイルパツクが上部水入口面とこ
   れに対向する下部水出口面と外側の空気入口面
   とこれに対向する内側の空気出口面とを備え各
   フイルパツクの前記４つの出入口面がそれぞれ
   実質上独立しフイルパツクの水入口面が共働し
   て全体の薄膜型フイルユニツトの上部水入口面
   を画定しフイルパツクの水出口面が共働して全
   体の薄膜型フイルユニツトの下部水出口面を画
   定しフイルパツクの空気入口面が共働して全体
   の薄膜型フイルユニツトの外側空気入口面を画
   定しフイルパツクの空気出口面が共働して全体
   の薄膜型フイルユニツトの内側空気出口面を画
   定するように、内側に向つて漸進的にずれた状
   態で前記フイルパツクを装着する手段と、 (ハ) 前記水入口面を通つて前記薄膜型フイルユニ
   ツトへ入る前に水を分散させるための及び該フ
   イルユニツトを通る空気流が該上部水入口面か
   ら流出するのを阻止するための水分配及び空気
   流制限手段であつて、各フイルパツクを通る空
   気流がその上部水入口面から流出するのを阻止
   すべく該各フイルパツクの対応する水入口面の
   上方に位置した個々の水分配及び空気流制限素
   子から成る前記水分配及び空気流制限手段と、 (ニ) 前記薄膜型フイルユニツトに対し並置した関
   係にて位置し、下降する水の一部を分散させる
   ための複数個のはね返り棒を含むはね返り型フ
   イルユニツトと、 から成るフイル組立体。