JPH034934A - 気液接触用充填板 - 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】 イ１１発明目的 〈産業上の利用分野〉 この発明は、シート状基材の板面に沿い液体を流下させ
、濡壁を形成し気流との直接接触に伴う潜熱作用で熱交
換を行う気液接触用充填板に関する。

〈従来の技術〉 この種の充填板としては、合成樹脂製シー１−などで形
成されたシート状基材をジグザグ状に折り曲げて波形板
とし、この波形板の稜線が垂直に立った状態にこの波形
板を配列し、この板面に液体を流下させるものがある。

〈発明が解決しようとするｙＡＭ＞ 前記先行技術の充填板では、その板面に付着した液体は
縦方向にのみ流れ、横方向には殆ど拡散せず、短時間の
うちに流下し気液接触効率が低いため、この欠点を改良
すべく波形板の斜面全域に比較的大きな凹凸を設けて横
方向への液体の拡散を促している。

然しこの凹凸を付与してもその気液接触効率が充分でな
いため、これを改善すべく波形板の稜線を傾斜させ、か
つ全面に約５ｒｒｎ程度の小孔を開けたものがあるが、
基板が合成樹脂製シートであるため、自己湿潤性に劣っ
ている。

この自己湿潤性を高めるために、この波形板全面を梨地
加工し、０．１ミクロンから４ｍの孔をその全面に形成
し、ある程度の自己湿潤性をもたせたものが、実開昭６
３−１６８２３号公報に記載されている。

しかし、前記実開昭６３−１６８２３号公報のものでは
、シート状基板をジグザグ状に折り曲げて全体波形板と
しであるため、隣接して配列される充填板間を通る空気
流の抵抗が大きくなり、送風機の負荷が高まる欠点を有
している。

前記全体波形板とした気液接触板の空気抵抗を低減する
ために、合成樹脂製シートを真空成形しその基板全面に
凹凸状の波形模様を形成した全体平坦な充填材が、実開
昭５５−３１４２１号、実公昭６３−４４１０１号各公
報に記載されているが、液体流下緩速部を形成する凹凸
模様の大きさは、６購〜Ｌｏａｎとその突起高さが大き
く、今だ空気抵抗が大きいと共に、前記実開昭６３−１
６８２３号のように自己湿潤性は有してなく、気液接触
効率を上げることが出来ない。

この発明の目的は、板面における熱交換領域を全体とし
て概ね平坦とし、この領域に形成される波形凹凸部に特
徴を持たせて、自己湿潤性保水面を形成し、少ない供給
水量のもとで熱交換領域に濡れ壁を効率良く形成できる
ようにした空気抵抗の小さい気液接触用充填板を市場に
提供することを目的とする。

口１発明の構成 く課題を解決するための手段〉 前記課題を解決するために、この発明は薄板材の板面に
沿い液体を流下させ、濡壁を形成し気流との直接接触に
伴う潜熱作用で熱交換を行う気液接触用充填板において
、 この基材の板面における熱交換領域は全体として概ね平
坦であり、その領域には幅方向で、ほゞ水平に連なる表
裏に膨出する畝を持つ細かい波形の凹凸部が、その高さ
方向、即ち液体流下方向で相互平行に密に多数形成され
、この基材の熱交換領域が自己湿潤性保水面としてある
ことを特徴とするものである。

前記充填板は、熱可塑性合成樹脂板からなることがその
成形上好適である。

前記充填板の表裏面に形成した自己湿潤性保水面はサン
ドラスト、コロナ放電加工、微細粉粒子塗着のうちの、
任意の一種以上の加工法により。

親水性粗雑面としであることが濡壁の形成上都合が良い
。

前記細かい波型の凹凸部の形状は、波の高さが３ｎｎ＋
乃至３０ｍ、波頭のピッチが５１１Ｉ１１乃至１５ｍｍ
、充填板厚さ方向の深さが１．５ｎｎ＋乃至３ｍｍ、そ
の畝又は溝の幅は２ｎｎ乃至３■で、その傾斜角度は３
度乃至６０度としであることが保水機能上好ましい。

前記隣接する畝のピッチは４〜６ｍとして、空気抵抗及
び保水面形成上好ましい。

充填板の気流流入側端部と、気流流出側端部には、水沫
除脱用の傾斜畝が多数形成されている場合もある。

前記水沫除説用傾斜畝が形成された基材の各端部は、そ
の厚さ方向に波型形に湾曲形成されていることが、水滴
のキャリイオーバー阻止の上から望ましい。

前記充填板の一面には、スペーサ膨出部が一体に形成さ
れていることが、この充填板並列配置時の位置決め上好
ましい。

く作用〉 前記のように構成したこの発明の気液接触用充填板の作
用をその使用方法と共に説明する。

イ）直交流式冷却塔内に組込み使用する場合。

直交流式冷却塔の上部水槽下側にこの発明の気液接触用
充填板を、前記畝の方向を水平として、間隔をおいて複
数枚垂直に並列配置し、上部水槽よりこれ°ら充填板上
に冷却水を散布すると共に、この冷却水の流下方向と直
角な水平方向で空気流を隣接する充填板間の気液通路を
通り流す。

これら充填板の表面を流れ、濡れ壁を形成する冷却水と
空気流を直接接触させ、その潜熱作用で冷却水は冷却さ
れる。

この際、充填板の板面を流れる冷却水は、最上位の畝の
各谷部から溜まり始め、この凹凸部の深さ、及び波頭高
さ分だけ一時滞留し保水され、次いでこの畝の全長にわ
たり横方向に拡がり、この畝の保水量を越える水が更に
供給されるとこの畝を乗り越え溢れ出て、この板面の平
坦部を経て隣接する下位の畝に向は流下し、再びこの下
位の畝の谷部から溜り始め、所定量滞留し保水された後
、この畝を乗り越えて次の畝へとゆっくりと流下してい
く。

このよ、うにして順次全ての畝に沿い一次滞留し横方向
に拡がりながら冷却水はこの板面に沿い順次流下してゆ
き、板面の前記熱交換領域全体にわたり濡壁が形成され
ていく。

このようにして濡壁を形成した冷却水は、その流下中に
空気流との間で直接熱交換し冷却された後この冷却塔の
下部水槽から冷凍機などの負荷部へ送られ、仕事を終え
昇温した後、前記上部水槽へ戻され、再び冷却され、循
環使用される。

前記自己湿潤性保水面を前記のように親水性粗雑面に加
工処理しである場合には、冷却水が各軟部に沿い一時滞
留し保水される時間はより長くなる。

前記波型の凹凸部の形状が前記各組かい波型の凹凸部の
形状は、波の高さが３ａｎ乃至３０ｎｕ、波頭のピッチ
が５ｍ乃至１５Ｗ１１、基板厚さ方向の深さが１．５ｍ
ｍ乃至３ｎｎ＋、その畝又は溝の幅は２ａｎ乃至３薗で
、その傾斜角度は３度乃至６０度としてあることを特徴
としてあり、その隣接する畝のピッチが４ｍｍ〜６１ｍ
としである気液接触用充填板では、多数の畝の間での保
水作用により、それぞれの、少量の冷却水で前記概ね平
坦な熱交換領域全体に濡れ壁が冷却塔運転中流下形成さ
れ続ける。

と共に気液通路通過時の空気抵抗が小さくなる。

°また基材の気流流入側端部と、気流流出側端部には、
水沫除脱用の傾斜畝が多数形成されていることを特徴と
する気液接触用充填板、及び前記水沫除脱用傾斜畝が形
成された基材の各端部は、その厚さ方向に波形に湾曲形
成されていることを特徴とする充填板において、気液通
路中を流れる空気流に乗り搬送される冷却水の水滴はが
あったとしても前記水沫除脱用傾斜畝で捕捉され、冷却
塔外気取入口、排気口からキャリイオーバしない。

前記充填板の保水作用は、向流式冷却塔にこの発明の充
填板を組込み使用する場合も同様である。

口）空調器又は空調モジュールと組合せて使用される気
化式加湿器の熱交換材としてこの発明の気液接触用充填
板を利用する場合。

この気化式加湿器の上部散水装置の下側に前記イ）同様
にこの発明の気液接触用充填板を複数板垂直に並列して
配置し、イ）同様にこの散水装置から液体をこれら充填
板の板面に散布し、前記イ）同様に少量の液体で熱交換
領域全体に濡壁を形成する。

一方空調機又は空調モジュールの作動で、室内の空気を
加湿器を通して循環する。

例えば冬期の暖房システムの使用で温度２０℃、相対湿
度１５％となった室内空気を隣接する気液接触用充填板
間に形成した気液通路に水平に流し、この気液通路の通
過中に、この空気と濡れ壁とを直接接触させ、潜熱作用
で板面を流下中の液体を冷却し自身昇温した空気の相対
湿度を５５％乃至７７％程度に高め、冬期における室内
での生活環境を最適なものとす、る。

ハ）冷却パネルとして使用する場合。

上部散水パイプと下部排水樋を有するフレームを建物の
一壁面に取付け、反対側の壁面に送風機を設ける。

この上部散水パイプと下部排水溝間でこの気液接触用充
填板を複数枚、間隔を置いて並列に、前記フレームに組
み付ける。

次いで、上部散水パイプから散布水をこれら充填板上に
散布し、冷却水を前記イ）同様各充填板の板面に形成し
た畝上で一時滞留し保水した後順次流下させ、熱交換域
全面に濡れ壁を形成する。

一方、送風機を作動し、建物内の空気圧力を減少させ、
外気をこれら充填板間の気液通路を通り、建物内に吸い
込み、気液通路を通過中に空気と水を直接接触し空気の
相対湿度を高め、かつ昇温させると共に、散布水の温度
を下げる。

この冷却し適温とした散布水を下部排水樋で受け、循環
使用すると共に、建物例えば温室内の相対湿度を、植物
の育成に達した５ｏ％〜８０％の値に、また温室内の温
度を２２℃〜２８°Ｃに四季を通じて維持する。

二）凝縮器（コンデンサ）の空冷熱交換器（プレークー
ラ）として使用する場合。

この場合には、凝縮器に流入する流体をこの発明の気液
接触用充填板間の気液通路に流し、凝縮器の冷却容量を
上昇させ、総エネルギー消費量を低下させる。

ホ）エリミネータとして使用する場合 この場合には、空調装置や加湿器の下流側にこの発明の
気液接触用充填板を並列して空気流中の水滴を各充填板
の畝における凹凸部で捕捉する。

前記イ）乃至ホ）のようにこの発明の気液接触用充填板
は適宜使用される。

〈実施例〉 前記発明の代表的な実施例を次に説明する。

第１図において、ＡはＰＶＣなどの熱可塑性合成樹脂製
のシート状充填板１０からなる気液接触用充填板であり
、この充填板１０の板面における熱交換領域Ｂは全体と
して概ね平坦であり、その領域Ｂには幅方向、即ち前記
水平方向に連なる表裏に膨出する畝１１を持つ細かい波
形の凹凸部１２が、その高さ方向、即ち液体流下方向で
相互平行に密に多数形成され、この充填板１０の熱交換
領域Ｂが自己湿潤保水面ＢＯとしである。

前記充填板１０表裏面に形成した前記自己湿潤性保水面
ＢＯは、サンドラスト、コロナ放電加工、微細粉粒子付
着のうちの、任意の一種以上の加工法により、親水性粗
雑面としであることが濡壁の形成上、好ましいがこのよ
うな加工を施さず、真空成形などの加工法でこの充填板
Ａを成形したままでもこの発明としては同じである。

前記細かい波型の凹凸部１２の形状は、波の高さｈが３
ｍｍ乃至３０ＩＩｎ、波頭のピッチＰが５ｍｍ乃至１５
＋ｎｎ＋、基板１０厚さ方向の深さｄが１．５ｍ乃至３
ｒｒｒｎその畝１１又は溝の幅ｄ、は２曝乃至３ｍで、
その波形の傾斜角度θは３度乃至６０度としである。

更に、上下隣接する畝１１のピッチＰ。は４〜６＋ｎｍ
としである。

なお、図面においては、全体形状を示すため、この寸法
に拘らずに、その形状は誇張して描かれている。

前記充填板１ｏの気流流入側端部１３と、気流流出側端
部１４には、水沫除脱用の傾斜畝１５が形成された充填
板１０の各端部１３．１４は、その厚さ方向に波型形に
湾曲形成されていると共に、前記充填板１０の一面には
、スペーサ膨出部１６が一体に間隔をおいて形成されて
いる。

１７は、前記気液接触用充填材Ａの上縁に沿い形成され
た最上段の畝１１ａの各谷部ｌｌｂに冷却水を案内する
ために水平方向に間隔をおいて同一方向に傾斜して形成
された傾斜突起である。

同様にこの気液接触用充填材Ａの下縁に沿い形成された
最下段の畝１１ｃと、この下縁との間にも、この最下段
の畝１１ｃの各谷部がら溢れ出る冷却水を斜めに、充填
板中の中央寄り下方へ案内するために水平方向に間隔を
おいて同一方向に傾斜した傾斜突起１８が形成されてい
る。

なお、畝１１の形状はこの実施例の三角波に限定されず
、第３図のような湾曲状のものでも良い。

このように構成した実施例の作用及びその使用方法は、
前記く作用〉の項で記載された内容と前記突起１７．１
８に関する作用を除き同一であるため、ここでは突起１
７．１８の作用のみを説明し、その他の作用の説明は省
略する。

前記のようにこの上縁側に設けた複数の傾斜突起１７に
より、この気液接触用充填材Ａ上縁に散布された冷却水
は最上段の畝１１ａの各谷部１０ｂに順次案内供給され
、この畝１１ａに沿い一時滞留し保水された後、この畝
１１を乗り越え溢九出て、次段の畝１１内に流入してゆ
く。

また、最下段の畝１１ｂから溢れ出た冷却水は、前記傾
斜突起１８により中央方向へ傾けられた状態でこの気液
接触用充填材Ａの下縁から流出し、所定の位置に収集さ
れる。

ハ８発明の効果 前記のように構成し、その自己潤滑性保水面が前記のよ
うに冷却水の一時滞留、保水機能を有する本件発明の気
液接触用充填板においては、前記水平方向に連なる表裏
に膨出する畝により少量の液体をこの充填板の板面上に
流下させることで。

その板面に充分の水を貯えて熱交換領域全面に濡れ壁を
形成でき、かつ、ゆっくりと順次流下するため空気流と
の直接接触で液体を冷却できると共に、気化時間も充分
にあり、気化の潜熱による冷却効果も充分に発揮される
。

また前記畝は細かい波形の凹凸部で形成されているため
、気液通路内を流れる空気の抵抗も小さい。

この結果、この充填板を多数枚並列して組み込んで使用
されるとき同一の熱交換率を得るに、各充填板間の寸法
を従来のものより狭くしても送風機の負荷を増大せずに
済み、従ってこの充填板群の占有空間を小さくすること
ができ冷却塔、加湿器、プレクーラなどの散水装置が小
型化できる。

また同一の容積とすれば従来のものより熱交換率の高い
ものが得られる。

前記充填板を、熱可塑性合成樹脂板とすれば、この充填
板を安価にかつ大量生産できる。

前記充填板の表裏面に形成した自己湿潤性保水面を、サ
ンドブラスト、コロナ放電加工、微細粉粒子付着のうち
の、任意の一種以上の加工法により、親水性粗雑面とす
ることで、冷却水の保水効果がより高められ、より少量
の冷却水で供給でも充分の濡壁の形成ができる。

前記細かい波型の凹凸部の形状を、波の高さが３Ｉ乃至
３０ｎｍ、波頭のピッチが５ｍｍ乃至１５圃、基板厚さ
方向の深さが１．５ｍｍ乃至３■、その畝又は溝の幅は
２ｍ乃至３膿で、その傾斜角度は３度乃至６０度とする
ことで、この冷却水の保水機能をより向上できると共に
、空気抵抗をより小さくできる。

前記隣接する畝のピッチを４〜６ｍｍとすれば、空気抵
抗及び保水機能を良好に維持できる。

基材の気流流入側端部と、気流流出側端部には、水沫除
脱用の傾斜畝を多数形成することで、冷却水の外部への
飛散を防止できる。

前記水沫除脱用傾斜畝が形成された基材の各端部は、そ
の厚さ方向に波型形に湾曲形成することで、水滴のキャ
リイオーバー阻止をより確実に防止できる。

前記基材の一面に、スペーサ膨出部を一体に形成するこ
とで、この充填板の並列配置を迅速に行える。

〈実施例固有の効果〉 前記実施例においては、前記傾斜畝１７．１８を設ける
ことにより、この気液接触用充填板Ａへの冷却水の流入
及び流出を、冷却水の飛散なくスムーズに行うことがで
きる。

なお、充填板の表面の自己湿潤水保水面を親水性粗雑面
としなくとも、通常冷却塔として使用する場合、２〜３
週間継続運転すると、冷却水に含有されているシリカ、
カルシウムや、スラッジなどが前記保水面に付着し、親
水性粗雑面が形成される。

なお、前記実施例では、畝１１は前記充填板Ａの幅方向
に水平に連なっているものを説明したが、空気が水平に
流れる場合において風上側が高位となり、風下側を低位
となる姿勢で畝１１全体を若干角（略５度程度）傾斜し
たものであってもこの考案としては同じである。この場
合には、外気取入口よりの液体の飛散を有効に防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

図は、この発明に係るもので、第１図はこの発明の第１
実施例の一部省略正面図、第２図はその一部を省略した
平面図、第３図は他の畝の形状を示す一部概略図、第４
図は隣接する畝の関係を示す拡大正面図及び第５図はそ
の側面図である。 図中の主な記号の説明 Ａ・・・・・・・・・気液接触用充填板、１１・・・・
・・畝。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）薄板材の板面に沿い液体を流下させ、濡壁を形成し
   気流との直接接触に伴う潜熱作用で熱交換を行う気液接
   触用充填板において、 この充填板の板面における熱交換領域は全体として概ね
   平坦であり、その領域には幅方向で、ほゞ水平に連なる
   表裏に膨出する畝を持つ細かい波型の凹凸部が、その高
   さ方向、即ち液体流下方向で相互平行に密に多数形成さ
   れ、この基材の熱交換領域が自己湿潤性保水面としてあ
   ることを特徴とする気液接触用充填板。 ２）熱可塑性合成樹脂板からなることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の気液接触用充填板。 ３）前記充填板表裏面に形成した自己湿潤性保水面はサ
   ンドブラスト、コロナ放電加工、微細粉粒子塗着のうち
   の、任意の一種以上の加工法により、親水性粗雑面とし
   てあることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２
   項記載の気液接触用充填板。 ４）前記各細かい波型の凹凸部の形状は、波の高さが３
   ｍｍ乃至３０ｍｍ、波頭のピッチが５ｍｍ乃至１５ｍｍ
   、充填板の厚さ方向の深さが１．５ｍｍ乃至３ｍｍ、そ
   の畝又は溝の幅は２ｍｍ乃至３ｍｍで、その傾斜角度は
   ３度乃至６０度としてあることを特徴とする特許請求の
   範囲第２項又は第３項記載の気液接触用充填板。 ５）前記隣接する畝のピッチは４ｍｍ〜６ｍｍとしてあ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第２項又は第３項記
   載の気液接触用充填板。 ６）充填板の気流流入側端部と、気流流出側端部には、
   水沫除脱用の傾斜畝が多数形成されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項又は第２項記載の気液接触用
   充填板。 ７）前記水沫除脱用傾斜畝が形成された充填板の各端部
   は、その厚さ方向に波形に湾曲形成されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の気液接
   触用充填板。 ８）前記基材の一面には、スペーサ用膨出部が一体に形
   成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項又
   は第２項記載の気液接触用充填板。