JPH0749269Y2 - 自然風を利用した直交流式冷却塔 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は、角形の直交流式冷却塔の少なくとも一側壁
に傾斜角一定でルーバー板を複数枚階層的に固設してな
る外気取入口に対面して熱交換器がこの冷却塔機枠内に
配備され、この熱交換器の二次側が開口する空気室の上
部に設けた排気口内の排気用送風機が夏期のみ使用する
自然風を利用した直交流式冷却塔に関する。

（従来の技術） 従来この種の冷却塔においては外気温の高い夏期におい
ては送風機を回転して強制吸排気を行って運転するが、
夏期以外の季節においてはこの送風機を停止し、循環水
を冷却塔内で循環させ、冷却塔のドラフト作用と一部外
気自然風の流れを利用して循環水を冷却しているのが一
般であるがその冷却効果は小さいのが現状である。

（解決しようとする課題） このため、従来技術においては夏期以外の季節において
も冷却効果を上げるべく送風機を間歇的に運転したりし
ているが、この季節の送風機の運転電力消費量も嵩み、
循環水の冷却コストを押し上げており、この点にまだ改
良の余地がある。

この考案は第２の外気取入口に開度調整自在な特定の流
入空気制御ダンパーを設けることにより、前記問題点を
解決し夏期以外の季節においても冷却効果を上げるべく
送風機の運転を完全に停止した状態で所望の冷却効果を
流入制御される外気自然風により行え、夏期以外の季節
における電力消費量を低減可能とした自然風を利用した
直交流式冷却塔を提供することを目的とするる。

（課題を解決するための手段） 前記課題を達成するため、この特定考案は、角形の直交
流式冷却塔の少なくとも一側壁にルーバー板を固設して
なる主外気取入口に対面して熱交換器がこの冷却塔機枠
内に配備され、この熱交換器の二次側が開口する空気室
の上部に設けた排気口内の排気用送風機が循環水ポンプ
の運転と独立して停止可能に装備してある直交流式冷却
塔において、 前記主外気取入口が設けてある面以外の冷却塔の空気室
の一面に、第２の外気取入口が設けてあり、この第２の
外気取入口には流入空気制御ダンパーが設けてあり、下
部水槽の循環水出口には循環水温度センサーが取付けて
あり、前記機枠の一部又は別個の部材には冷却塔付近の
自然風の風向及び風速計が設けてあり、前記温度センサ
ーの検出温度、前記風向及び風速計で計測した自然風の
風向及び風速値に基づいて前記制御ダンパーの開度を最
適位置へ回動及び停止させるダンパー制御装置がダンパ
ー駆動装置に連結してあることを特徴とする自然風を利
用した直交流式冷却塔としてある。

前記課題を解決するために、この直交流式冷却塔におけ
る前記制御ダンパーは垂直軸周りで回動可能な垂直ダン
パーとしてあることが好ましい。

前記課題を解決するために、この直交流式冷却塔におけ
る前記制御ダンパーは水平軸周りで回動可能な水平ダン
パーとしてある場合もある。

前記課題を解決するために、この直交流式冷却塔におけ
る前記制御ダンパーは水平軸周りで回動可能な水平ダン
パーと、垂直軸周りで回動可能な垂直ダンパーを並設し
てなる場合もある。

前記課題を解決するために、この直交流式冷却塔におけ
る前記制御ダンパーは前記外気取入口を設けた側壁と相
対する壁面に設けてあることが好ましい。

前記課題を解決するために、この直交流式冷却塔におけ
る前記制御ダンパーは前記空気室の二側壁面若しくは三
側壁面に設けてある場合もある。

前記課題を解決するために、この直交流式冷却塔におけ
る前記水平ダンパーは排気口内に排気用送風機の一次側
である前記空気室の天井面に設けて場合もある。

前記課題を解決するために、この直交流式冷却塔におけ
るダンパー駆動装置は電動モータ、油圧シリンダー装
置、エアシリンダー装置のうちの一種を使用する。

（考案の作用） 請求項１に記載された特定考案の作用を次に説明する。

１） 外気温の高い夏季において この場合には、前記流入空気制御ダンパーを全閉とし、
第２の外気取入口からの外気取り入れを完全に遮断した
状態で、前記送風機を運転し、通常の直交流式冷却塔同
様に一側壁に傾斜角を一定でルーバー板を複数枚階層的
に固設してなる前記主外気取入口から外気を吸引し熱交
換器間を通過させ、この通過中に熱交換器表面を流下す
る循環水と接触し潜熱作用で冷却し、自身昇温した空気
を空気室内に集め、排気口から外部へ排気する。

２） 夏季以外の季節若しくは外気温が低い場合 この場合においては、前記送風機の運転を停止し、ダン
パー制御装置に入力される前記温度センサーの検出温
度、前記風向及び風速計で計測した自然風の風向及び風
速値に基づいて前記制御ダンパーの開度を最適位置へ回
動及び停止させて、第２の外気取入口からも自然風の一
部を適当流量取り入れ、循環水を適切に冷却し、所定温
度として下部水槽の循環水出口から負荷部へ供給する。

また、自然風の風速が約5m以上と高速の場合や、自然風
の風向が前記主外気取入口と第２の外気取入口を結ぶ水
平軸線に対して±15度以内の場合にはこの制御ダンパー
を完全に閉じ、殆どの風がこの制御ダンパーから空気室
を通り抜けて前記主外気取入口から外部へ吹き抜けてし
まわないようにし、その結果、循環水の冷却塔機枠外部
への飛散は減少する。

請求項２記載の考案においては、特定考案の作用に加え
て、前記制御ダンパーを垂直軸周りで回動可能な垂直ダ
ンパーとしてあるため、自然風の一部を滑らかに乱流を
伴わずに冷却塔内に吸引する。

請求項３記載の考案においては、特定考案の作用に加え
て、前記制御ダンパーを水平軸周りで回動可能な水平ダ
ンパーとしてあるため、外気取入口の全高さにわたり、
自然風を上下階層状で層流として自然風を冷却塔内に取
り込み使用する。

請求項４記載の考案においては、請求項１記載の考案の
作用に加えて、前記制御ダンパーが水平軸周りで回動可
能な水平ダンパーと、垂直軸周りで回動可能な垂直ダン
パーを並設してなるため、自然風の流速を制御ダンパー
部分で一旦減速調整した後前記空気室に自然風を流入さ
せる。

請求項５記載の考案においては、請求項２、３記載の考
案の作用に加えて、前記制御ダンパーを前記主外気取入
口を設けた側壁と相対する壁面に設けてあるため、主外
気取入口からの外気と方向を逆として平行に前記空気室
に流入させ一様に混合する。

請求項６、７記載の考案においては、請求項１、２、３
記載の考案の作用に加えて、前記制御ダンパーは前記空
気室の二側壁面乃至三側壁面に設けてあるため、自然風
の取り込み量が増大し、かつ、種々風向きの自然風が安
定良く流入する。

請求項８記載の考案においては、請求項３記載の作用に
加えて前記水平ダンパーは排気口内に排気用送風機の一
次側である前記空気室の天井面に設けてあるため、冷却
塔の周囲の外壁に阻害されずに自然風を取り込む。

請求項９記載の考案においては、請求項１記載の考案の
作用に加えて、ダンパー駆動装置を電動モータ、油圧シ
リンダー装置、エアシリンダー装置のうちの一種とする
ことで、汎用のもので前記制御ダンパーの開閉を安価に
制御する。

（考案の効果） 特定考案の効果は次の通りである。

前記主外気取入口が設けてある面以外の冷却塔の空気室
の一面に、第２の外気取入口が設けてあり、この第２の
外気取入口には流入空気制御ダンパーが設けてあるとと
もに、前記温度センサーの検出温度、前記風向及び風速
計で計測した自然風の風向及び風速値に基づいて前記制
御ダンパーの開度を最適位置へ回動し及び停止させるダ
ンパー制御装置がダンパー駆動装置に連結してある為、
夏期以外の季節若しくは外気温が低い場合において送風
機の運転を停止した状態でも、最適位置へ回動及び停止
させられた前記制御ダンパーを通して自然風の一部をこ
の冷却塔の空気室内に所定量取り入れ循環水を所定温度
に充分に冷却できると共に、自然風の風速が約5m以上と
高速の場合や、自然風の風向が前記主外気取入口と第２
の外気取入口を結ぶ水平軸線に対して±15度以内の場合
にはこの制御ダンパーを完全に閉じることで、殆どの風
がこの制御ダンパーから空気室を通り抜けて前記外気取
入口寄り外部へ吹き抜けてしまうのを阻止出来、その結
果、循環水の冷却塔機枠外部への飛散を減少できる。

請求項２記載の考案においては、特定考案の効果に加え
て、前記制御ダンパーを垂直軸周りで回動可能な垂直ダ
ンパーとしてあるため、自然風の一部を滑らかに乱流を
伴わずに冷却塔内に吸引できる。

請求項３記載の考案においては、特定考案の効果に加え
て、前記制御ダンパーを水平軸周りで回動可能な水平ダ
ンパーとしてあるため、外気取入口の全高さにわたり、
上下階層状で層流として自然風を冷却塔内に取り込み使
用できる。

請求項４記載の考案においては、特定考案の効果に加え
て、前記制御ダンパーが水平軸周りで回動可能な水平ダ
ンパーと、垂直軸周りで回動可能な垂直ダンパーを並設
してなるため、自然風の流速を制御ダンパー部分で一旦
減速調整した後前記空気室に流入させることができる。

請求項５記載の考案においては、請求項１、２、３記載
の考案の効果に加えて、前記制御ダンパーを前記主外気
取入口を設けた側壁と相対する壁面に設けてあるため、
主外気取入口からの外気と方向を逆として平行に前記空
気室に流入させ一様に混合できる。

請求項６、７記載の考案においては、請求項１、２、３
記載の考案の効果に加えて前記制御ダンパーは前記空気
室の二側壁面乃至三側壁面に設けてあるため、自然風の
取り込み量を増量出来、かつ、種々風向きの自然風を安
定良く流入出来る。

請求項８記載の効案においては、請求項３記載の考案の
効果に加えて、前記水平ダンパーは排気口内に排気用送
風機の一次側である前記空気室の天井面に設けてあるた
め、冷却塔の周囲の外壁に阻害されずに自然風を取り込
める。

請求項９記載の考案においては、特定考案の効果に加え
て、ダンパー駆動装置を電動モータ、油圧シリンダー装
置、エアシリンダー装置のうちの一種とすれば、汎用の
もので前記制御ダンパーの開閉を安価に制御できる。

〈実施例〉 〈第１実施例〉 この実施例は、請求項１、２、５及び９に記載された考
案の代表的な実施例である。

第１図、第２図において、Ａは角形の直交流式冷却塔で
あり、その一側壁A0には、開度一定の主外気取入口10が
ルーバー板を複数枚鎧戸式に冷却塔機枠11に固定して形
成されている。

この主外気取入口10に対面して熱交換器の一種である充
填材12が多段積みして前記機枠11内に配備されている。

この充填材12の２次側が開口する空気室13の上部には、
排気口14が設けてあり、この排気口14には、冷却水ポン
プの運転と独立して停止可能な送風機15が装備されてい
る。前記充填材12の上部には、循環水ポンプで負荷部
（例えば冷凍機）C0から送られてきた循環水を一時貯留
し、充填材12上へ散布する上部水槽16が機枠11に設置さ
れている。

前記主外気取入口10の設けてある前記一側壁A0と相対す
る壁面A1には、第２の外気取入口20が設けてある。

この第２の外気取入口20は、前記空気室13に開口してい
る。

前記第２の外気取入口20には、流入空気制御ダンパーの
一種である垂直軸21a周りで回動可能な垂直ダンパー21
が、前記第２の外気取入口20全幅にわたり複数枚並列し
て配置してある。

これら垂直ダンパー21は、一斉にその開度を調整すべ
く、共通のダンパー駆動装置の一種である小型電動モー
タ22の出力軸にリンク機構（図示せず）を介して連結し
てある。なお、このダンパー駆動装置としては、この電
動モータ22に限定されず、油圧シリンダー装置、エアシ
リンダー装置、ソレノイドでも良い。

前記冷却塔Ａの下部水槽17の循環水出口17aには、循環
水温度センサー23が取付けてあり、前記機枠13の一部で
ある第２の外気取入口20の近傍には、冷却塔Ａ付近の自
然風の風向き及び風速を計測するための風向き及び風速
計24が配置してある。

Ｃは、ダンパー制御装置であり、前記循環水温度センサ
ー23の検出温度、前記風向き及び風速計24で計測した自
然風の風向き及び風速値に基づいて前記垂直ダンパー21
の開度を最適な位置へ回動及び停止させるべく、前記小
型電動モータ22の駆動制御部としてある。

このダンパー制御装置Ｃの具体的なブロック線の一例と
して第10図がある。

この実施例の作用は次の通りである。

外気温の高い夏季においては、前記垂直なダンパー21を
全閉とし、第２の外気取入口20からの外気の取り入れを
完全に遮断した状態で、送風機15を運転し、前記冷却塔
Ａの一側壁A0の主外気取入口10から外気を吸引し充填材
12間を通過させ、この通過中に上部水槽16より散布され
この充填材12表面を流下する循環冷却水と接触し気化の
潜熱作用でこの循環冷却水を冷却し、自身昇温した空気
を冷却塔Ａの空気室内13に集め排気する。

夏季以外の季節若しくは外気温が低い場合には、前記送
風機15の運転を停止する。この状態で、前記温度センサ
ー23で下部水槽17の循環水出口17aにおける循環水の温
度を検出し、この検出温度が所定の冷却温度より今だ高
い場合には、前記ダンパー制御装置Ｃから前記小型電動
機22に駆動指令信号を出力し、前記複数個の垂直なダン
パー21を一斉に垂直軸21a周りに回動し、その開度を大
きくし、この第２の外気取入口20からの自然風の取り込
み量を増大させ、充填材12の表面上を流下する循環水と
空気との熱交換量を増大させ、所定冷却温度になった時
点での開度に垂直なダンパー21を停止固定する。

前記開度の調整作業と併行し、自然風の風向き及び風速
値を風向き及び風速計24で計測し、この計測値を前記ダ
ンパー制御装置Ｃに入力し、自然風の風速がほゞ5m以下
の場合や、自然風の風向きが主外気取入口10と第２の外
気取入口20を結ぶ直線０に対して平面に見てθ＝±15度
以上の場合には、この検出した自然風の風向方向にこれ
ら複数枚の垂直なダンパー21の向きを連動傾斜させ、自
然風を隣接する垂直なダンパー21間から前記空気室13内
に滑らかに導入する。

次いで、自然風の風速が約5m以上と高速となる場合や、
自然風の風向が前記±15度以内の場合には、前記ダンパ
ー制御装置Ｃより小型電動モータ22へ開度縮小指令信号
が出力され、小型転動モータ22の駆動により垂直なダン
パー21の開度をより小さくし、前記空気室13への自然風
の取り込み量を絞り込み、取り込んだ自然風の一部が、
反対側面に位置する主外気取入口10を通り抜け、この通
り抜ける自然風に乗って循環水が冷却塔外部へ飛散する
のを、前記垂直なダンパー21の開度縮少により未然に防
止する。

〈第２実施例〉 この実施例は請求項１、３記載の考案の代表的な実施例
である。

第１実施例と異なるところは次の通りである。

第３図、第４図において、前記制御ダンパーとして水平
軸25a周りで、前記制御ダンパーとして水平軸25a周りで
回動可能な水平ダンパー25が、前記第２の外気取入口20
にその複数枚並列して配置してある。第１実施例と同一
の符号は同一の構成を示す。

その作用もほゞ第１実施例と同じであるが、この第２実
施例においては、自然風の風速が約5m/s以下の場合また
はその風向きが前記±30度以上の場合に、水平なダンパ
ー21の開度を拡大縮少すれば良く、その向きを自然風の
風向き方向に連動傾斜する必要性ない。

〈第３実施例〉 この実施例は請求項１、４記載の考案の代表的な実施例
である。

第１実施例と異なるところは次の通りである。

第５図、第６図において、第１実施例に示す垂直なダン
パー21の更に内側に、水平なダンパー26を前記第２の外
気取入口20の全高さに亘り複数枚並列して配置してあ
り、これらダンパー21、26の制御装置Ｃ′のブロック線
図の一例を第11図に示す。

第１実施例と同一の符号は同一の構成を示す。

この第３実施例の作用において、第１実施例の作用と異
なるところは、垂直ダンパー21のみが、前記風向き及び
風速計24で計測した自然風の風向き及び風速値に基ず
き、その姿勢（向き）を調整され、また水平なダンパー
26は、前記風向き及び風速値に加えて、下部水槽17の循
環水出口17aでの循環水温度に基ずき、その開度を調整
され、垂直なダンパー21を通り抜けた自然風の流速を一
旦減速調整し、層流化した空気流れとして外気は空気室
13に流入することである。

その他の作用は第１実施例と同じである。

〈第４実施例〉 この実施例は、請求項１、６に記載された考案の代表的
な実施例である。

第２実施例と異なるところは次の通りである。

第７図において前記水平なダンパー25が前記主外気取入
口10を設けた側壁A0と相対する前記壁面A1と、この壁面
A1に直角に連なる壁面A2に各々設けた第２の外気取入口
に配列されていることである。第２実施例と同一の符号
は同一の構成を示す。

この第４実施例の作用は、第２実施例の作用とほゞ同一
であるが、異なるところは、前記壁面A1と直角に連なる
壁面A2からも自然風の一部が循環水冷却のために取り込
まれる。

〈第５実施例〉 この実施例は、請求項１、７記載の考案の代表的な実施
例である。

第４実施例と異なるところは次の通りである。

第８図において、主外気取入口10を設けた側壁A0以外の
残り３壁面A1、A2、A3に各々前記水平なダンパー25が取
付けてある。

第４実施例と同一の符号は同一の構成を示す。

〈第６実施例〉 この実施例は請求項８に記載された考案の代表的な実施
例である。

第２実施例と異なるところは次の通りである。

第９図において、前記水平なダンパー25が前記送風機15
の一次側である空気室13の天井面13aに並列配置してあ
る。

この第６実施例の作用はほゞ第１実施例の作用と同じで
あるが、異なるところは次の通りである。

外気温の高い夏季においては、前記天井面13aに配置し
た水平なダンパー25を全開として、送風機15の運転によ
り外気で循環冷却水を冷却する。

夏以外の季節又は外気温が低い場合には送風機15の運転
を停止し、前記水平なダンパー25の開度、姿勢を第２実
施例同様に調整して、自然風の一部を空気室13内へ送り
込む。

【図面の簡単な説明】

図はこの考案に係わるもので、第１図は第１実施例の概
略正面図、第２図はその概略横断面図、 第３図は第２実施例の概略正面図、第４図はその概略横
断面図、第５図は第３実施例の概略正面図、第６図はそ
の概略横断面図、第７図は第４実施例の概略横断面図、
第８図は第５実施例の概略横断面図、第９図は第６実施
例の概略正面図、第10図は第１図の実施例におけるダン
パー制御装置のブロック線図、及び第11図は、第５図の
実施例におけるダンパー制御装置のブロック線図であ
る。 図中 20……第２の外気取入口、21……垂直なダンパー、25…
…水平なダンパー。

Claims (9)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】角形の直交流式冷却塔の少なくとも一側壁
   にルーバー板を固設してなる主外気取入口に対面して熱
   交換器がこの冷却塔機枠内に配備され、この熱交換器の
   二次側が開口する空気室の上部に設けた排気口内の送風
   機が循環水ポンプの運転と独立して停止可能に装備して
   ある直交流式冷却塔において、 前記主外気取入口が設けてある面以外の冷却塔の空気室
   の一面に、第２の外気取入口が設けてあり、この第２の
   外気取入口には流入空気制御ダンパーが設けてあり、下
   部水槽の循環水出口には循環水温度センサーが取付けて
   あり、前記機枠の一部又は別個の部材には冷却塔付近の
   自然風の風向及び風速を計測する風向及び風速計が設け
   てあり、前記温度センサーの検出温度、前記風向及び風
   速計で計測した自然風の風向及び風速値に基づいて前記
   制御ダンパーの開度を最適位置へ回動及び停止させるダ
   ンパー制御装置がダンパー駆動装置に連結してあること
   を特徴とする自然風を利用した直交流式冷却塔。
2. 【請求項２】前記制御ダンパーは垂直軸周りで回動可能
   な垂直ダンパーとしてある実用新案登録請求の範囲第１
   項記載の自然風を利用した直交流式冷却塔。
3. 【請求項３】前記制御ダンパーは水平軸周りで回動可能
   な水平ダンパーとしてある実用新案登録請求の範囲第１
   項記載の自然風を利用した直交流式冷却塔。
4. 【請求項４】前記制御ダンパーは水平軸周りで回動可能
   な水平ダンパーと、垂直軸周りで回動可能な垂直ダンパ
   ーを並設してなる実用新案登録請求の範囲第１項記載の
   自然風を利用した直交流式冷却塔。
5. 【請求項５】前記制御ダンパーは前記主外気取入口を設
   けた側壁と相対する壁面に設けてある実用新案登録請求
   の範囲第１項、第２項又は第３項記載の自然風を利用し
   た直交流式冷却塔。
6. 【請求項６】前記制御ダンパーは前記空気室の二側壁面
   に設けてある実用新案登録請求の範囲第１項、第２項又
   は第３項記載の自然風を利用した直交流式冷却塔。
7. 【請求項７】前記制御ダンパーは前記空気室の三側壁面
   に設けてある実用新案登録請求の範囲第１項、第２項又
   は第３項記載の自然風を利用した直交流式冷却塔。
8. 【請求項８】前記水平ダンパーは排気口内に排気用送風
   機の一次側である前記空気室の天井面に設けてある実用
   新案登録請求の範囲第３項記載の自然風を利用した直交
   流式冷却塔。
9. 【請求項９】ダンパー駆動装置は電動モータ、油圧シリ
   ンダー装置、エアシリンダー装置のうちの一種である実
   用新案登録請求の範囲第１項記載の自然風を利用した直
   交流式冷却塔。