JPH06137780A - 流体分配装置、流体供給方法及び直交流冷却塔 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱移動面に対して流体を均一に移動できる流
体分配装置、流体供給方法及び直交流冷却塔を得る。 【構成】 下方の構造体に流体を均一に分配するのに使
用される底部供給流体分配装置が得られる。この分配装
置は、分配パン、流体移送用通路、及び入口チャンバを
有する。この流体移送用通路は分配パンの後側縁内側
に、分配パンの底部より上方の位置に配置される。入口
チャンバは分配パンの後側縁かつ分配パンの一側面に設
けられる。流体は入口チャンバの底部を通って流体移送
用通路を長手方向に流れ、流体の一部は流体移送用通路
の底部の開口部を通って分配パンに流下する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は改良された流体分配シス
テムに関連する。特に本発明は非対称的に供給された分
配装置内の分配パンに均一な流体圧力を与え、直交流蒸
発水冷却塔の分野に重要な応用が期待される流体分配装
置、流体供給方法及び直交流冷却塔に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】蒸発水冷却塔は業界で公知である。大気
中に熱を放出するこれらの冷却塔は長年使用されてい
る。蒸発水冷却塔は種々の型式、例えば逆流強制通風
型、逆流誘導通風型、直交流強制通風型、直交流誘導通
風型、双曲線型がある。

【０００３】蒸発水冷却塔は種々の分野に使用されてい
る。例えばこの種の冷却塔は食品処理工業、製紙工業及
び化学品製造工業等で冷却水の供給に使用される。大型
コンクリ−ト製の双曲線型冷却塔は電気施設で運転され
る発電所への冷却水の供給に使用される。冷却塔に対す
る非常に広い応用分野は快適な冷房即ち空気調節装置で
ある。この種の装置では蒸発冷却装置は、冷凍装置の凝
縮作用に要求される冷却水を供給するのに使用される。

【０００４】直交流蒸発冷却塔は快適な冷房又は工業的
冷却装置のいずれにも使用できよう。直交流冷却塔は通
常、複数の充填シ−トを一括して冷却塔構造体で支持す
る熱伝達表面を含む。水は充填シ−トを通して重力で分
配装置から下方に分配され、充填シ−トに拡大して水の
表面積を最大にする。水が充填シ−トを流下すると、空
気が水流と９０゜の方向に送られる。空気が水と接触す
ると、熱と質量の移動が同時に起こり、水の一部は空気
中に蒸発する。水の蒸発に要するエネルギは、蒸発しな
い水の顕熱から供給される。従って冷却塔内に残る非蒸
発水の温度は低下して冷却が行なわれる。冷却塔内に残
る冷却された水は、通常冷却塔底部に配置される冷水溜
めに捕集される。冷水溜めから水はポンプで熱源に戻さ
れ、ここで大気中に放出すべき余分の廃熱を吸収する。
水を蒸発すべき空気は冷却塔から排出される。

【０００５】直交流冷却塔の配水装置の設計は最大動作
効率に対して重要である。この配水装置の目的は、冷却
すべき温水を下方の熱移動面に対して均一に分配するこ
とである。熱移動面に対して水を不均一に分配すると、
熱移動に必要な有効空気対水界面面積が減少する。冷却
すべき温水の激しい不均一分配は、熱移動媒体を通る空
気流が阻害され、空気は水と共に溢れると同時に空気は
水の少ない媒体区域に流れる。

【０００６】直交流冷却塔に使用される分配装置は一般
に重力供給型である。この種の装置は通常上方位置に配
置される熱移動媒体の上部に広がる水溜め即ちパンを含
む。水のノズル又はオリフィスは水溜めの底部に規則正
しく配列される。分配装置は通常、上方から受取った水
を水溜め内のノズルに分配する。

【０００７】ノズルは水溜めの底部を通して送られた水
を水滴として分配し、この水滴を熱移動媒体の上部に均
一に分配する。ノズルを通る水の量はノズルの大きさと
型式及びノズル上方の水の圧力によって変わる。設計と
製造の容易性のため、所定の水溜めに対してはノズルは
一種類の大きさと型式であることが望ましい。その結
果、水溜め中の種々のノズルを通る水流の速度に影響す
る主な変数はノズル上方の水の圧力である。従ってノズ
ル上方の水の圧力が水溜め全体で等しいことが均一な配
水にとつて重要である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】代表的な直交流冷却塔
では大きい容積のため、水溜め内に均一な水圧を得るこ
とは困難であることが多い。一般に、冷却すべき温水は
水溜めの上方中心位置に配置された単一のパイプで供給
される。多くの場合、パイプは２.４−３.６ｍ（８−１
２フィ−ト）の長さがある。その結果、水は供給パイプ
から最も遠いノズルに達するまでには水溜め内で少なく
とも１.２−１.８ｍ(４−６フィ−ト）移動しなければ
ならない。

【０００９】更に複雑な問題は、単一の水溜め内の流速
が１１３７〜７５８０リットル／分（３００〜２０００
ｇｐｍ）以上である事実である。平均的の大きさの水溜
め中のこの流速はかなりの乱流を発生し、水溜め内に均
一な水圧を達成することが困難である。更に、水の流速
が最高レベルに達すると、水溜めの中心から遠い縁部に
移動する水の速度は非常に早くなる。この速度は、流入
パイプに近いノズルの上部を横切る水の“ずれ”を生
じ、この区域のノズルを通して水が下方に旋回すること
ができない。このような状態では、充分な水圧が存在し
てもノズルを通る流動は低下する。

【００１０】種々の方法が直交流冷却塔内で均一な水分
配を促進するため利用されてきた。一つの方法は拡配箱
を使用する方法である。温水供給用パイプは水溜めの上
方中心に配置された拡配箱の上部に接続される。拡配箱
は底部に複数の開口部を有し、これらの開口部は全体と
して温水供給パイプよりも大きい断面積を有する。従っ
て拡配箱内の水の速度は供給パイプ内の水の速度よりも
小さい。拡配箱は、一般に内部に複数のそらせ板を有
し、水溜め内で垂直下方に向ける代わりに、拡配箱の底
部から流出する水を水溜め縁部に向けて一定角度傾斜し
て流動させる。

【００１１】中心の頭上位置に配置された供給パイプか
ら送水される水溜めを有する冷却塔に均一な水分配を与
える他の方法は、米国特許第４,５７９,６９２号の明細
書に記載されている。この特許に記載されている分配装
置は、分配パン内に配置されている蒸留室及び樋を使用
する。樋の縦軸は水溜めの縦軸と一致している。蒸留室
の一端は温水供給パイプに連結され、他端は樋の中心に
連結され、それぞれ水溜めの中心から一縁部に達する２
つの部分に樋を分割する。供給パイプから送られる温水
は蒸留室に流れ、次に樋に流れ込む。温水が樋に流入す
ると、温水は２つの同じ流れに分割され、これらの流れ
は逆方向に流動する。水が樋を流れ下ると、樋の両側か
ら水溜めに溢れ、水溜め全長にわたって均一な水分配が
得られる。

【００１２】別の直交流冷却塔では、冷却すべき温水は
分配パンの後側に配置された樋を使用して分配パンに供
給され、この樋の縦方向の長さは分配パンの縦軸に平行
である。上記の場合には、温水は上方から樋の中心に供
給される。

【００１３】上記のような一つの装置では、樋は樋の前
側中心から樋の端部に向けて下方に傾斜するそらせ板を
含む。そらせ板は、ノズルが配置された分配パンの一部
に隣接する樋の側辺の底部の開口部の上方に配置され
る。水は樋内を流下し、その一部は傾斜したそらせ板に
よって樋の端部に向けられる。水は２つの垂直堰部によ
ってノズルに向けて曲げられ、垂直堰部は樋の中心に、
分配パン内の樋の縦軸に直角に配置され、かつ樋の下方
から分配パン内に伸び出している。水は樋のノズル隣接
辺に流出し、樋に平行かつ樋と、ノズルを有する水溜め
の一部との間に配置された傾斜樋上を流動する。

【００１４】小型の直交流冷却塔に使用される別の装置
では、冷却すべき温水は分配水溜めの上方に配置されて
いる樋に水溜めの上方から供給される。温水は温水供給
パイプの直下に配置された偏向用山形材によって樋の何
れか一方の側部に偏向される。温水は樋の縁部に流れ、
樋の後側隅部かつ底部に配置された２つの開口部を流下
し、次に樋の下側から、流量制限用ノズルを含む分配パ
ンに流入する。

【００１５】上記の方法は、冷却すべき温水が水溜めの
上方かつ中心から供給される場合には、分配用水溜めに
水を均一に分配するのに有効に使用されるが、幾つかの
理由で温水が下方から供給することが有利な場合があ
る。例えば、底部供給分配装置は、水を水溜めより上方
のレベルまで上昇させる必要がないから上部供給分配装
置よりもポンプエネルギが小さくてすむ。底部供給分配
装置を利用する冷却塔は建設費が安く、上部供給分配装
置に必然的に必要な見苦しいパイプ構造体を省略できる
から審美的にも有利である。

【００１６】底部供給型の分配装置では、水溜めの下方
の熱伝達面の存在−これは水分配の観点では好適である
が−のため、配水水溜めの中央に温水供給パイプを配置
することは実際的ではない。また温水供給パイプを分配
水溜めの後内側に配置することは、多くの直交流冷却塔
ではこの区域にファンが設けられるから実際的ではな
い。従って、冷却塔の全体の大きさをあまり増大するこ
となく、同時に冷却塔の審美的外観を保持したまま、底
部供給分配装置に流体を供給できる位置は、分配パンの
一つの後側隅部の非対称位置から分配装置に流体を供給
することである。

【００１７】供給点が分配パンの一隅部にある底部供給
分配装置では、供給点から最も遠いノズルまでの水溜め
内の距離は、中心配置頭上装置の２倍以上である。従っ
て流動区域の単位面積当りの水量は約２倍になるから水
溜め内で乱流が起こる可能性も増大する。

【００１８】一隅部から分配水溜めに給水するのに使用
された一つの方法は、水溜めの内側に有孔パイプを、有
孔部が水溜めの中心にくるように配置する。実際には水
は水溜めの中心にパイプで送られ、有孔部の孔を通して
分配される。この方法は比較的低い冷却塔では良好な分
配が行なわれるが、代表的な直交流冷却塔のような高い
冷却塔では、分配パイプの大きさが水溜めに適合する大
型が必要である。

【００１９】そこで、この発明は熱移動面に対して流体
を均一に移動できる流体分配装置、流体供給方法及び直
交流冷却塔を提供することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】この発明による流体分配
装置は、底部、前側面、後側面及び２つの端部を有する
分配パンと、分配パンの底部に配置されかつ流体を内部
で流動させる流動制限用オリフィス又はノズルと、上
部、一側面及び底部を備え、底部に縦軸に沿う開口部を
有する流体移送用通路と、第１開口部及び第２開口部を
有する入口チャンバとを含む。分配パン、流体移送用通
路及び入口チャンバは、流体を受取り、流体を分配パン
に均一に供給して各ノズルに均一な静圧力ヘッドを供給
する。分配パン、流体移送用通路及び入口チャンバは、
流体分配装置の下方から流体を受取り、流体を流体分配
装置に均一に供給する。入口チャンバは分配パンの後側
面かつ一端に配置される。流体移送用通路は、流体移送
用通路と分配パンの縦軸が平行になるように分配パンの
内側部に沿って配置される。流体移送用通路は、流体移
送用通路の底部が分配パンの底部の上方の位置にある状
態で配置される。流体移送用通路の底部の開口部は分配
パンの後側面に隣接する。入口チャンバの第２開口部は
第１開口部の断面流動面積よりも大きい断面流動面積を
有する。入口チャンバの第１開口部はほぼ水平方向に入
口チャンバの底部に配置されかつ供給パイプに接続され
て流体を受取り、第２開口部は入口チャンバの一側面に
ほぼ垂直方向に配置されかつ分配パンに接続され、分配
パンと流体移送用通路に流体を供給する。流体移送用通
路の底部の下方位置で、縦軸が流体移送用通路の縦軸と
平行になるように分配パンの底部に固着された堰部が設
けられ、堰部は分配パンの全長とほぼ同じ長さ、ほぼ垂
直に向けて伸び出す。更に、分配パンの底部と後側面と
によって形成され、かつ入口チャンバの分配パンに対す
る接続点と分配パンの端部との間で分配パンの長手方向
に間隔をとって隅部に配置された４つのそらせ板が設け
られる。このそらせ板は流体移送用通路から分配パンの
ノズルに向けて流出する流体の方向を変える。この発明
の実施例では流体は水である。

【００２１】この発明による流体供給方法は、流体をほ
ぼ垂直の方向に流す過程と、次に流体を９０゜曲げた
後、ほぼ水平方向に流体移送用通路装置に流す過程と、
次に流体を流体移送用通路に沿ってほぼ水平方向に流す
と同時に、流体移送用通路の底部の開口部から下方に流
体移送用通路の全長にわたって流体の一部を流通させる
過程と、次に流体移送用通路の底部から流体を流出させ
た後、流体流動の方向を反転し、かつ流体を流体移送用
通路の縦軸にほぼ垂直の方向に、重力供給ノズル又はオ
リフィスを含む分配パンの一区域に向けて曲げ、流体を
これに流通させる過程とを含む。この流体供給方法で
は、流体が９０゜曲げられる前にほぼ垂直方向に上方に
流通され、次に流体がほぼ水平方向に流体移送用通路に
流通される。更に、流体がほぼ垂直の方向に流れる時期
から流体がほぼ水平の方向に移動するように再び方向を
変えられる時期まで流体の速度が減少される。また、流
体移送用通路の一端からのみ流体移送用通路に流体を流
入させてもよい。流体が流体移送用通路の底部から流出
した後、流体移送用通路の下に流体を流通させてもよ
い。流体が流体移送用通路を流出した後、流体を堰部の
上を流通させてもよい。

【００２２】この発明による直交流冷却塔は、空気入口
と空気出口とを有しかつ内部に熱伝達表面が配置された
包囲体と、熱伝達表面を通して空気を流動させ空気出口
から流出させる空気移動装置と、包囲体の底部に配置さ
れかつ熱伝達表面を通して流下する冷却水を捕集する溜
め装置と、熱伝達表面の上方に全体が配置されかつ入口
チャンバを備えた水分配装置とを含む。入口チャンバは
流体移送用通路が内部に配置された分配パンに接続さ
れ、流体移送用通路は水分配パンの上方にかつその後側
面に沿って配置される。流体移送用通路は更に流体移送
用通路の底部にこの長手方向に水が通る開口部を含む。
包囲体の上部を経て入口チャンバ内まで包囲体内で垂直
方向に水を上昇させる揚水管が設けられる。流体移送用
通路の底部内の開口部は水分配パンの後側面に最も近い
流体移送用通路の側面に配置される。入口チャンバは分
配パンの一端に配置されかつ分配パンの後側部にその一
端で水を供給する。水分配パンの底部上方の流体移送用
通路配置は、流体移送用通路の開口部から流体移送用通
路の下方を通りノズル又はオリフィスを含む分配溜めの
一部に達する水の流通路を形成する。空気出口は円形
で、水分配パンは矩形で、分配パン後側面の中心点は空
気出口の近くに配置され、入口チャンバは分配パン後側
面、空気出口及び冷却塔の円部で区切られた空間内に配
置される。

【００２３】

【作用】本発明の分配装置は、重力流動制限ノズルを含
む分配パンに均一流体分配を与える底部供給分配装置で
ある。直交流冷却塔に使用すると、本発明は頭上の温水
パイプを省略できるから、必要なポンプエネルギを減少
し、審美的に優れた冷却塔が得られかつ下にある熱移動
表面に均一に水を分配することができる。

【００２４】本発明の分配装置は、分配パン、入口チャ
ンバ、及び流体移動用通路（樋状通路）を含む。分配パ
ンは底部と４側面を有する代表的形状である。流体制限
用ノズル又はオリフィスは分配パンの底部内に配置され
る。流動指向用そらせ板は、分配パン底部と後側壁で形
成される分配パンの隅部に配置される。直交流冷却塔に
使用する場合、分配パンは、熱移動媒体がノズル開口部
の直下にくるように冷却塔内に配置できる。

【００２５】本発明の入口チャンバは分配パンの後側隅
部に隣接して配置される。入口チャンバは、分配装置の
下方から立上がる流体供給パイプに連結するため、底部
に水平に向く入口を有する。また、入口チャンバは分配
パンに連結されて流体を入口チャンバから流出させる一
側面に垂直に向く出口を有する。上記の開口部以外、入
口チャンバは全側面が完全に閉鎖されて内部に流体が流
動する。

【００２６】流体移送用通路は温水分配パンの内側かつ
後側縁に沿って配置される。流体移送用通路は水溜めの
全長に伸び出すから、分配パンの縦軸と流体移送用通路
の縦軸は平行である。流体移送用通路は上部、一側面、
部分的底部及び内部そらせ板を有する。流体移送用通路
の底部と分配パン底部との間に流体流動の空間が形成さ
れるように、流体移送用通路は分配パンの上方位置に設
けられる。流体移送用通路の全長にわたって伸び出す開
口部又は隙間が流体移送用通路の底部にある。この開口
部は分配パンの後側側面又は分配パンノズルから最も遠
い側面に隣接する流体移送用通路の底部の側面に配置さ
れる。流体移送用通路の全長にわたり伸び出す堰部は流
体移送用通路の下方で分配パン内に配置される。

【００２７】動作の際は、分配すべき流体は揚水管から
入口チャンバの底部に送られる。流体は入口チャンバ内
を流れ、入口チャンバの断面流動面積が増加するにつれ
てチャンバ内で減速し、入口チャンバを流出後、分配パ
ンに流入する。分配パンに流入する際、一部の流体は流
体移送用通路の底部の開口部を流下し、大部分の流体は
流体移送用通路に流入する。一度流体移送用通路に入る
と、流体の一部は流体移送用通路の底部の開口部を流下
し、残りの流体は更に流体移送用通路を流下する。流体
移送用通路の底部の開口部を通る流下過程は流体移送用
通路の全長で継続する。一度流体が流体移送用通路の底
部を通過すると、方向を変えて流体移送用通路の下方に
流れ、堰部を越え、ノズルが配置された分配パンの一部
に流入する。かくて、分配溜め全体に均一な水圧が得ら
れ、流体は分配装置の下方で均一に分配される。

【００２８】

【実施例】図１及び図２は本発明の分配装置１０を示
す。図１は分配装置１０の断面図、図２は分配装置の平
面図である。参照数字は同一部品には同一数字を使用す
る。

【００２９】図１に示すように、分配装置１０は入口チ
ャンバ１２、流体移送用通路１４、及び分配パン１６で
構成される。入口チャンバ１２は全側面が包囲されてい
る。しかし入口チャンバ１２は開口部１８を有し、供給
パイプ２０から流体は入口チャンバ１２に流入し、入口
チャンバ１２は開口部１９を有し、流体は入口チャンバ
１２から流体移送用通路１４に流入できる。開口部１９
は通常、高さ約１２.７ｃm（５インチ）長さ９１.４ｃm
（３６インチ）の矩形である。開口部１８は円形で通常
その直径は１５.２−３０.５ｃm（６−１２インチ）で
ある。従って開口部１９の流動断面面積は開口部１８よ
りも大きいから、開口部１９を通って入口チャンバ１２
から流出する流体の速度は、開口部１８を通ってチャン
バ１２に流入する流体よりも小さい。

【００３０】入口チャンバ１２は好適にはポリエチレン
又はポリプロピレン等のプラスチック材料から一体部品
としてモ−ルド成形で作られる。しかし入口チャンバ１
２は他の材料で作ることも可能で、複数の異なる構成要
素の組立品として設計することもできる。

【００３１】入口チャンバ１２は分配パン１６に３６で
連結され、図２に示すように分配パン１６の一端部に配
置される。分配パン１６内には上部２２、側部２４及び
底部２６で構成される流体移送用通路１４が配置され
る。底部２６は流体移送用通路１４の全長に設けられた
開口部２８を有し、入口チャンバ１２に隣接して流体移
送用通路１４の側面に配置される。開口部２８は通常、
５−１０ｃｍ（２−４インチ）の幅を有する。流体移動
用の流体移送用通路１４は通常、亜鉛メッキ鋼材で作ら
れるが、ガラス繊維強化ポリエステル、木材又はプラス
チック材料等の他の材料で作ってもよい。流体移送用通
路１４の通常の断面の大きさは高さ約１７.８−３０.５
ｃｍ（７−１２インチ）で幅約２０.３−４０.６ｃｍ
（８−１６インチ）である。この程度の流体移送用通路
１４の長さは流体移送用通路１４を使用する分配パンの
長さにほぼ等しい約１８０−６００ｃｍ（６−２０フィ
−ト）である。

【００３２】流体移送用通路１４は、この縦軸を分配パ
ン１６の縦軸に平行にして分配パン１６の後側面に隣接
して配置される。流体移送用通路１４は分配パン底部の
上方に設けられ、隙間２９が流体移送用通路１４底部２
６とパン底部４０との間に形成される。 分配パン１６
は、図２に示すように、底部４０、前側部４２、後側部
４４及び端部４６と４８で構成される。流体制限用ノズ
ル又はオリフィス３８は底部４０に設けられ、流体を分
配パン１６から底部４０に流動させる。流体制限用ノズ
ル３８は通常、重力流動型で、ノズルを通る流動は、ノ
ズルの型式、ノズル開口部の大きさ、圧力又はノズル開
口部上方の流体の高さによって変わる。設計と製造を簡
単にするため流体制限用ノズル３８は全部、同一型式と
同一開口部にするとよい。その結果、分配パンから均一
の流体分配を得るためには同じ流体圧力が流体溜め全体
に得られることが重要である。

【００３３】分配パン１６は通常、亜鉛メッキ鋼材で作
られるが、ガラス繊維強化ポリエステル、木材又は他の
プラスチックなども使用できる。分配パン１６は通常、
深さ約１５.２−３５.６ｃｍ（６−１４インチ）幅約６
０−１５０ｃｍ（２−５フィ−ト）で長さは約１８０−
６００ｃｍ（６−２０フィ−ト）である。

【００３４】分配パン１６は、流体移送用通路１４の下
方の空間２９内でパン底部４０に固着された堰部３０を
含む。堰部３０は通常、分配パン１６の全長にわたって
伸び出し、その縦軸が分配パン１６の軸線と平行になる
ように配置される。堰部３０は通常、分配パン１６の後
側部４４から約１０.２−１７.８ｃｍ（４−７インチ）
離れた位置に配置される。堰部３０の目的は開口部２９
を通る流体の運動を減速しかつ均一にして、流体制限用
ノズル３８を含む分配パン１６の一部に均一な流体分配
を与えることである。堰部３０は通常垂直方向に配置さ
れるが、場合によっては垂直から０゜〜６０゜の角度傾
斜して配置してもよい。

【００３５】分配パン１６は、パン底部４０と後側側面
４４とで形成されるパン１６の隅部で分配パン１６に固
着される４つの流動指向用そらせ板３４を有する。流動
指向用そらせ板３４は通常、僅か１０数ｃｍの長さと
２.５−７.６ｃｍ（１−３インチ）の高さを有する。図
２は、流動指向用そらせ板が配置される分配パン１６の
縦軸に沿う位置を示す。図示のように、流動指向用そら
せ板の一つは、入口チャンバ１２が流体移送用通路１４
に連結される縁部から僅かにずれて配置される。残りの
３つの流動指向用そらせ板は、一般に上記の第１流動指
向用そらせ板の位置と分配パンの端部４６との間で相互
に等距離離して配置される。

【００３６】流動指向用そらせ板３４の目的は、流体移
送用通路１４の底部の開口部２８を通して流下する流体
を分配パン１６に指向することである。そらせ板３４は
特に高速の流体流動の場合に必要である。このような場
合、流体は流体移送用通路１４の底部２６を高速度で流
下するから、流体移送用通路１４の縦方向にかなりの高
速ベクトルで開口部２８に流下する。そらせ板３４は再
び流体の方向を変え、流動制限用ノズル３８を含む分配
パン１６の一部に向けて流体を９０゜旋回する。

【００３７】再び図１に戻り、本発明の動作を高速流体
流動の場合について説明しよう。流体は開口部１８を通
る揚水管２０を経て入口チャンバ１２に供給される。入
口チャンバ１２に流入すると、流体の方向はほぼ垂直か
らほぼ水平の方向に９０°変わる。高速流動では入口チ
ャンバ１２は流体で充満する。流体は開口部１９を通っ
て入口チャンバ１２から流出し、流体の大部分は流体移
送用通路１４に流入し、流体移送用通路１４は分配パン
１６内に配置されると共に小量の流体は開口部２８から
直接分配パン１６内に流入する。流体移送用通路１４に
流入すると、流体は再び方向を変え、入口チャンバ１２
の対角線方向から、流体移送用通路１４の縦軸に平行な
方向に流動する。再び高速流動の流体で流体移送用通路
１４は完全に充満する。流体が流体移送用通路１４を流
下すると、流体の一部は流体移送用通路１４の全長にわ
たって開口部２８から絶えず流下すると同時に、残りの
流体は底部パネル２６で支持されて流体移送用通路１４
で送られる。

【００３８】開口部２８を通過後、流体の流動方向は分
配パン後側面との接触で反転され、分配パン底部４０と
の接触でほぼ水平方向に変えられ、更に流動指向用そら
せ板３４によって分配パン１６の横軸に平行に変えられ
るから、流体は流体移送用通路１４の下方を流動する。
流体移送用通路１４の下方を流動間、流動は堰部３０に
衝突し、堰部３０は流体流動を制限しかつ平均化する。
堰部３０を通過後、流体は流体移送用通路１４の下方の
流動を継続し、流動制限用ノズル３８を含む分配パン１
６の一部に流入する。

【００３９】分配装置１０の上記の動作を構成のため、
分配パン１６の１隅部での流体の受取り及び縦軸に沿う
流体移送用通路１４による移送と分配によって、分配パ
ン全体に均一な流体レベルが得られる。事実上、流体は
分配パン１６の縦方向全体に、分配パン１６の縦軸に横
の方向に供給され、最も遠いノズル３８までの流体供給
点の距離は最小になる。また、分配パン１６に対する有
効な流体供給点である開口部２９は流体レベルの下方位
置にあるから、溜めに対する流体の流入は、分配パン１
６内の流体によって減速され、分配パン１６内の乱流発
生は防止される。

【００４０】低速流動の場合の本発明の分配装置の動作
を図３について説明する。図３に使用する参照数字は、
同じ構成要素については図１と図２と同一の数字を使用
する。

【００４１】高速流動の場合と同様に、流体は入口１８
を経て供給パイプ２０から入口チャンバ１２に流入す
る。入口チャンバ１２に流入すると、流体の流動方向は
垂直から水平に変わり、出口１９に向って流れる。出口
を通る流体の流速は、出口１９の増加した断面積のため
入口１８を通る流速よりも低い。

【００４２】入口チャンバ１２を出ると、流体は分配パ
ン１６に流入し、流体の一部は開口部２８を流下し、流
体の大部分は流体移送用通路１４に流入する。流体移送
用通路１４は流入すると、流体移送用通路１４の底部２
６は流体移送用通路１４を流体が縦方向に流下するよう
に動作する。しかし流体が流体移送用通路１４を流下す
る際、流体の一部は開口部２８に流下する。この流下は
流体移送用通路１４の全長にわたって連続的に起こるた
め、流体移送用通路１４全体で均一な水の流下が起こ
る。

【００４３】低速流動の場合には、入口チャンバ１２と
流体移送用通路１４には高速流動の場合のような完全な
流体充填は起こらないことに注意されたい。事実、低速
流動の場合の代表的な流体断面を図３の２１で示す。

【００４４】開口部２８に流入後、流体はパン底部４０
と流動指向用そらせ板３４によって流体移送用通路１４
の底部２６に向けられる。低速流動の場合には、開口部
２８を流下する流体の縦方向の速度ベクトルは大きくな
いから、分配パン内に均一な流体圧力を与えるため流動
指向用そらせ板は必要ではない。しかし、流動指向用そ
らせ板３４の存在は均一な分配を妨害しないから、この
存在は分配装置に広い流体流動速度で良好に動作する融
通性を与える。

【００４５】流体移送用通路１４の底部２６の下方を通
過中に、流体は堰部３０を越えて流動し、堰部３０は流
体流動を均一化し、次に流体は流動制限用ノズル３８を
含む分配パン１６の一部に向けて流れる。流体は分配パ
ン１６内の流体レベルより下方のレベルで分配パン１６
の一部に流入する。

【００４６】本発明の分配装置が、直交流冷却塔内の熱
伝達媒体に冷却すべき温水を分配させる場合に使用でき
る。図４は、本発明の分配装置を利用する直交流冷却塔
５０の立面断面図を示す。直交流冷却塔５０は冷却水捕
集溜め６８と熱伝達媒体５６が収容される包囲体５２を
含む。熱伝達媒体５６は通常、複数のシートを束にして
構成され包囲体５２の側面で支持される。

【００４７】包囲体５２は、直交流冷却塔５０の両側面
に２つの空気入口開口部５４を有する。開口部５４には
冷却塔動作間の外側に熱伝達媒体５６を通して流下する
水がはね出すことを防止する入口ルーパ５５が配置され
る。

【００４８】包囲体５２は、通常、包囲体５２の上部中
心に設けられる空気の入口開口部５８を含む。開口部５
８内には、通常、軸流ファンであるファン６０が配置さ
れる。ファン６０は通常、直径が約１.８m 〜４.８m
（６フィート〜１６フィート）である。ファン６０は軸
６２に固着され、モータ６６でベルトと滑車を経て駆動
される。ベルトと滑車の代りに歯車駆動装置も使用でき
よう。

【００４９】包囲体の上部には本発明の分配装置７０が
それぞれ熱伝達媒体５６の上方に配置される。前記のよ
うに、分配装置７０は分配パン７１、流体移送用通路７
２、及び入口チャンバ７４を含む。分配パン７１の底部
には等間隔の流体制限用オリフィス８０が設けられる。

【００５０】入口チャンバ７４は分配パン７４の後縁か
つ１隅部に配置される。入口チャンバ７４の位置を明示
するため空気出口５８とファン６０の１側面を断面図で
示す。入口チャンバ７４は底部が冷却等５０の内部を上
方に伸びる供給パイプ７８に接続される。入口チャンバ
７４の出口は分配パン７１の後側面７３に接続される。
流体移送用通路７２が分配パン７１の後側内部に、流体
移送用通路７２の軸線が分配パン７１の軸線と平行にな
るように配置される。

【００５１】流体移送用通路７２は底部８２を有し、更
に分配パン７１の後側に隣接し、底部８２の側部の開口
部８４を有する。開口部８４は流体移送用通路７２及び
分配パン７１の全長にわたり伸び出す。分配パン７１
は、流体移送用通路７２の下方にあり分配パン７１のほ
ぼ全長にわたり伸び出す堰部７５を有する。

【００５２】図５は直交流冷却塔５０の平面図を示す。
図５に使用する参照数字は図４の構成要素の参照数字と
同一である。図５に示すように直交流冷却塔５０は包囲
体５２、２つの空気入口５４及びファン６０を含む。分
配パン７１、流体移送用通路７２及び入口チャンバ７４
を有する分配装置７０が包囲体５２の両側に配置され
る。複数の流体制限用ノズル８０は分配パン７１の底部
に部分的に図示する均一間隔パターンで配置される。

【００５３】供給パイプ７６は入口チャンバ７４の底部
に接続され、チャンバ７４は分配パン７１に接続され
る。入口チャンバ７４は分配パン７１の後側の一隅部に
接続されることに注意されたい。分配パン７１の内側に
その後側に沿って流体移送用通路７２が配置される。流
体移送用通路７２の底部の開口部８４は分配パン７１の
後側に隣接して設けられる。分配パン７１は、分配パン
７１の底部と後縁で形成される隅部に配置される複数の
流動指向用そらせ板８８を有する。前記のように、流動
指向用そらせ板８８は、最初のそらせ板が入口チャンバ
７４と分配パン７１との連結部から僅かにずれ位置に、
残りのそらせ板８８が分配パン７１の縁部に対して等距
離離れた位置にくるように、分配パン７１の長手方向に
配置される。

【００５４】参考のための図６は、直交流冷却塔に使用
される従来技術の代表的上部供給分配装置を示す。従来
技術の分配装置１００は分配パン１０２、流体移送用通
路１０４及び供給パイプ１１６を含む。流体移送用通路
１０４は更に、流体移送用通路１０４の両縁の中心から
傾斜する傾斜そらせ板１０６を含む。傾斜そらせ板は分
配パン１０２に隣接した流体移送用通路１０４の側面内
部の開口部１１８の上方に配置される。分配パン１０２
は更に流動ノズル１１２、傾斜堰部１１０及び２つの垂
直堰部１０８と１０９を含む。供給パイプ１１６は流体
移送用通路１０４の中心上部から流体移送用通路１０４
に流体を供給することに注意されたい。これは本発明の
分配装置と根本的に異なる点で、本発明では分配装置に
下方から、かつ１側面からのみ又は非対称的に流体が供
給される。

【００５５】図５に戻り、本発明の分配装置では、直交
流冷却塔５０の全長を長くすることなく、分配装置の下
方から流体を供給することに注意されたい。入口チャン
バ７４を分配パン７１の一端に配置することにより、空
気出口５８を分配パン７１の縦方向中心点近くに維持し
て、直交流冷却塔５０の全体の長さを最小にすることが
可能である。

【００５６】上記に本発明の流体底部供給分配装置とし
て説明したが、本発明は、流体が上部かつ分配パンの一
隅部から供給される流体上部供給装置にも応用できると
考えられる。上記説明は本発明を明瞭かつ完全に説明す
るものであるが、本発明の精神の範囲内で種々の変更が
可能である。

【００５７】

【発明の効果】本発明による流体分配装置、流体供給方
法及び直交流冷却塔では、流体が流体移送用通路を流れ
る時、流体の一部は流体移送用通路の開口部を通して分
配パンに流下するため乱流の起こらない均一な流体流動
が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】分配パン、流体移送用通路、入口チャンバ及び
供給パイプを示す高速流体流動で動作する本発明の分配
装置の断面図

【図２】本発明の分配装置の平面図

【図３】低速流体流動で動作する分配装置の別の断面図

【図４】本発明の分配装置を使用する直交流冷却塔の側
面断面図

【図５】図４の直交流冷却塔の平面図

【図６】直交流冷却塔に従来使用された水分配装置の斜
視図

【符号の説明】

１２．．．入口チャンバ、 １４．．．流体移送用通
路、 １６．．．分配パン、 １８、３８．．．ノズ
ル、 １９．．．開口部、２０．．．供給パイプ、３
０．．．堰部、３４．．．そらせ板、 ５２．．．包囲
体、 ５６．．．熱伝達媒体、 ６０．．．ファン、
７２．．．流体移送用通路、 ７４．．．入口チャン
バ、８８．．．そらせ板、 １０８、１０９．．．垂直
堰部、

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 底部、前側面、後側面及び２つの端部を
   有する分配パンと、 分配パンの底部に配置されかつ流体を内部で流動させる
   流動制限用オリフィス又はノズルと、 上部、一側面及び底部を備え、底部に縦軸に沿う開口部
   を有する流体移送用通路と、 第１開口部及び第２開口部を有する入口チャンバとを含
   み、 分配パン、流体移送用通路及び入口チャンバは、流体を
   受取り、流体を分配パンに均一に供給して各ノズルに均
   一な静圧力ヘッドを供給することを特徴とする流体分配
   装置。
2. 【請求項２】 分配パン、流体移送用通路及び入口チャ
   ンバは、流体分配装置の下方から流体を受取り、流体を
   流体分配装置に均一に供給する「請求項１」に記載の流
   体分配装置。
3. 【請求項３】 入口チャンバは分配パンの後側面かつ一
   端に配置される「請求項２」に記載の流体分配装置。
4. 【請求項４】 流体移送用通路は、流体移送用通路と分
   配パンの縦軸が平行になるように分配パンの内側部に沿
   って配置された「請求項３」に記載の流体分配装置。
5. 【請求項５】 流体移送用通路は、流体移送用通路の底
   部が分配パンの底部の上方の位置にある状態で配置され
   た「請求項４」に記載の流体分配装置。
6. 【請求項６】 流体移送用通路の底部の開口部は分配パ
   ンの後側面に隣接する「請求項５」に記載の流体分配装
   置。
7. 【請求項７】 入口チャンバの第２開口部は第１開口部
   の断面流動面積よりも大きい断面流動面積を有する「請
   求項６」に記載の流体分配装置。
8. 【請求項８】 入口チャンバの第１開口部はほぼ水平方
   向に入口チャンバの底部に配置されかつ供給パイプに接
   続されて流体を受取り、第２開口部は入口チャンバの一
   側面にほぼ垂直方向に配置されかつ分配パンに接続さ
   れ、分配パンと流体移送用通路に流体を供給する「請求
   項７」に記載の流体分配装置。
9. 【請求項９】 更に、流体移送用通路の底部の下方位置
   で、縦軸が流体移送用通路の縦軸と平行になるように分
   配パンの底部に固着された堰部を含み、堰部は分配パン
   の全長とほぼ同じ長さ、ほぼ垂直に向けて伸び出す「請
   求項８」に記載の流体分配装置。
10. 【請求項１０】 更に、分配パンの底部と後側面とによ
    って形成されかつ入口チャンバの分配パンに対する接続
    点と分配パンの端部との間で分配パンの長手方向に間隔
    をとって隅部に配置された４つのそらせ板を含み、そら
    せ板は流体移送用通路から分配パンのノズルに向けて流
    出する流体の方向を変える「請求項９」に記載の流体分
    配装置。
11. 【請求項１１】 流体は水である「請求項１」に記載の
    流体分配装置。
12. 【請求項１２】 流体をほぼ垂直の方向に流す過程と、 次に流体を９０゜曲げた後、ほぼ水平方向に流体移送用
    通路装置に流す過程と、 次に流体を流体移送用通路に沿ってほぼ水平方向に流す
    と同時に、流体移送用通路の底部の開口部から下方に流
    体移送用通路の全長にわたって流体の一部を流通させる
    過程と、 次に流体移送用通路の底部から流体を流出させた後、流
    体流動の方向を反転し、かつ流体を流体移送用通路の縦
    軸にほぼ垂直の方向に、重力供給ノズル又はオリフィス
    を含む分配パンの一区域に向けて曲げ、流体をこれに流
    通させる過程と、を含むことを特徴とする分配パンに流
    体を供給する流体供給方法。
13. 【請求項１３】 流体が９０゜曲げられる前にほぼ垂直
    方向に上方に流通され、次に流体がほぼ水平方向に流体
    移送用通路に流通される「請求項１２」に記載の分配パ
    ンに流体を供給する流体供給方法。
14. 【請求項１４】 更に、流体がほぼ垂直の方向に流れる
    時期から流体がほぼ水平の方向に移動するように再び方
    向を変えられる時期まで流体の速度を減少する過程を含
    む「請求項１２」に記載の分配パンに流体を供給する流
    体供給方法。
15. 【請求項１５】 更に、流体移送用通路の一端からのみ
    流体移送用通路に流体を流入させる過程を含む「請求項
    １４」に記載の分配パンに流体を供給する流体供給方
    法。
16. 【請求項１６】 更に、流体が流体移送用通路の底部か
    ら流出した後、流体移送用通路の下に流体を流通させる
    過程を含む「請求項１５」に記載の分配パンに流体を供
    給する流体供給方法。
17. 【請求項１７】 更に、流体が流体移送用通路を流出し
    た後、流体を堰部の上を流通させる過程を含む「請求項
    １６」に記載の分配パンに流体を供給する流体供給方
    法。
18. 【請求項１８】 空気入口と空気出口とを有しかつ内部
    に熱伝達表面が配置された包囲体と、 熱伝達表面を通して空気を流動させ空気出口から流出さ
    せる空気移動装置と、 包囲体の底部に配置されかつ熱伝達表面を通して流下す
    る冷却水を捕集する溜め装置と、 熱伝達表面の上方に全体が配置されかつ入口チャンバを
    備えた水分配装置とを含み、 入口チャンバは流体移送用通路が内部に配置された分配
    パンに接続され、流体移送用通路は水分配パンの上方に
    かつその後側面に沿って配置され、 流体移送用通路は更に流体移送用通路の底部にこの長手
    方向に水が通る開口部を含むことを特徴とする直交流冷
    却塔。
19. 【請求項１９】 更に、包囲体の上部を経て入口チャン
    バ内まで包囲体内で垂直方向に水を上昇させる揚水管を
    含む「請求項１８」に記載の直交流冷却塔。
20. 【請求項２０】 流体移送用通路の底部内の開口部は水
    分配パンの後側面に最も近い流体移送用通路の側面に配
    置された「請求項１９」に記載の直交流冷却塔。
21. 【請求項２１】 入口チャンバは分配パンの一端に配置
    されかつ分配パンの後側部にその一端で水を供給する
    「請求項２０」に記載の直交流冷却塔。
22. 【請求項２２】 水分配パンの底部上方の流体移送用通
    路配置は、流体移送用通路の開口部から流体移送用通路
    の下方を通りノズル又はオリフィスを含む分配溜めの一
    部に達する水の流通路を形成する「請求項２１」に記載
    の直交流冷却塔。
23. 【請求項２３】 空気出口は円形で、水分配パンは矩形
    で、分配パン後側面の中心点は空気出口の近くに配置さ
    れ、入口チャンバは分配パン後側面、空気出口及び冷却
    塔の円部で区切られた空間内に配置された「請求項２
    ２」に記載の直交流冷却塔。