JPS6337319B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は断面Ｕ字形（はねかけ棒がその縦方向
軸を空気流と平行にして配置された機械的ドラフ
トまたは自然的ドラフト双曲線型の直交流冷却塔
に特に用いるための改良された冷却塔フイル構成
に関する。

従来のはねかけ棒フイル構成および配置に関連
する問題の１つとして、多くの設計において、は
ねかけ棒はその縦方向軸を空気流の方向に対して
垂直にして配置されるということがある。これら
のはねかけ棒の横断方向形状および寸法により生
ぜしめられる空気流の方向における大きな撮影面
積は空気流に対するより高い抵抗を惹起する。よ
つて、はねかけ棒により系内に誘起される圧力降
下は所望よりも大きい。更に、横断方向配向のた
めに設計されたフイルはねかけ棒は必然的に低輪
郭横断方法形状を有しなければならず、その結果
所望より小さな構造的強度および安定性を有する
部分を招来する。

この型式のフイルの典型的な例は1972年３月７
日に特許された米国特許第3647191号、1968年６
月25日に特許された米国特許第3389895号および
1969年９月23日に特許された米国特許第3468521
号に示されている。

米国特許第3647191号は空気流に対し横断方向
に位置する、即ち空気流方向に対し本質的に垂直
に位置するＭ形開放基部フイルを示している。米
国特許第3389895号も空気流に対し横断方向また
は垂直に位置する三角形および長方形有孔開放基
部フイルを示している。米国特許第3468521号は
鉛直な横方向平面において凸状をなす細長い縁と
下向きに勾配して前記凸状部分において終端する
上面とを有するフイル・ストリツプを示してい
る。このフイルも空気流に対し横断方向または垂
直に位置している。

前記はねかけ棒フイルの縦方向軸が空気流の方
向に平行となるように部材を配向せしめる他のは
ねかけ棒のフイル設計は水流の方向における有効
なはね返り表面積を与えないし、また本件出願人
の表面積が与えるような型の利点をも与えない。
１例として、1973年９月11日に特許された米国特
許第3758088号は空気流に対し縦方向且つ平行に
位置する非平板状正弦波型フイル部材を示してい
る。このフイルは効果的な水の解散および水と空
気間でのより効率的な伝熱のために開口を有しな
い中実の正弦波シートで作られている。また1977
年４月26日に特許された米国特許第4020130号は
本件出願人の表面が与える無孔性という即ち構造
的な類似を有しないＺ形有孔フイル組立体を示し
ている。

本発明は直交流冷却塔フイル組立体のためのは
ねかけ棒フイルの改良に関する。従つて本発明の
１つの目的は空気流に対し最小の抵抗を与え且つ
フイル組立体領域を通る水平面内においてはねか
け棒軸に平行な所期の通路内で空気流を導くと共
に向上した性能、特に落下する液体を水滴状に解
散せしめる能力およびこれらの水滴が伝熱領域即
ちフイル組立体領域内を落下するのを防止する能
力を維持するいわゆるＵ型形状のはねかけ棒フイ
ルを提供することにある。更なる改良点は横風お
よび他の大気妨害は存在する場合に高い伝熱効率
を維持する能力にある。

本発明の他の重要な目的は表面積の大部分を空
気流に対し平行にし空気流に対する最小の抵抗の
故に最小のフアン馬力が用いられるように最小部
分を空気流に対し横断方向にすることにある。

また本発明の重要な１つの目的は空気と直接接
触した最大量の液体表面積を発生し且つその特定
の形状の故に異る大きなはね返り面積の幾つかの
場を与えて最大の空気−水接触を促進するはねか
け棒フイル構成を提供することにある。

本発明の他の目的は水が塔の底に落下するに要
する時間を、即ち保留時間を増大せしめることに
より増大せしめるフイル構成を提供することにあ
る。

本発明の他の目的は保持用グリツド内に吊下げ
られる場合にはねかけ棒が定位置にしつかりと保
持されすべての方向において支持されるように構
造的な強度および安定性が増大し且つ下面上の荷
重に対する支持も増大したはねかけ棒フイル構成
を提供することにある。

最後に、本発明の１つの目的は構成が簡単且つ
経済的でその形状の故に増大した構造的強度を有
すると共に上述の型式の冷却塔内において長寿命
を有するはねかけ棒フイル組立体構成を提供する
ことにある。

２つの側を封包され２つの側を開放せしめた誘
導ドラフト直交流水冷却塔２が第１図に示されて
おり、開放側は吸気域を表わす。吸気側には全体
的に３で示すフイル組立体域からの水のはね返り
を防止し且つ性能に対する風の効果を低下せしめ
るためによろい戸９が組込まれている。冷却塔２
は通常の熱水入口４と、分配弁５と、水をフイル
組立体域即ち伝熱域内へと分散せしめるための孔
または他の分配手段を有する熱水だまり６とを有
する。全体的に７で示した冷水だまりがフイル組
立体３の下方に位置している。冷却塔から出る前
に湿気を帯びた空気から水分を奪うために全体的
に８で示した霧分離器がフイル部分の背後に位置
している。フアン・シリンダ２８を介して空気を
上方および外方に引出すフアン（不図示）により
空気流が誘起せしめられる。フイル組立体は塔２
の種々の枠部材により支持されており公知のもの
である。

第２図に示したごとく、フイル組立体構体３の
全体は側部枠部材２４、頂部枠部材２３および底
部枠部材２１と縦方向側部２２とを有する一連の
枠または箱状ユニツトであつてもよい。フイルは
第１図に示したごとく枠内に懸つている。第２図
および第３図は空気移動方向に互いに離隔せしめ
られ垂直平面内に配置され各頂部枠部材２３から
吊下げられうる複数のグリツド３０を示す。これ
らのグリツド３０の各々は、フイル４０（以下
「フイル部材」または「はねかけ棒」ともいう）
のための保持構体（以下「グリツド構体」といい
３０であらわす）を形成すべく、多数の水平要素
３３とそれに交差するほぼ鉛直な鉛直要素３２と
から成る。１つのグリツド構体の水平要素３３お
よび鉛直要素３２はプラスチツク等の合成樹脂材
料で構成するかあるいは鋼または微細な引抜きワ
イヤ材料等の金属で形成してもよい。該金属材料
は合成樹脂材料で被覆するか包むかしてよい。
個々のグリツドは例えばＪ形フツクまたはボルト
等の公知の手段によるかあるいはグリツドをノツ
チ付き部材内に載置せしめるかまたは当業者に周
知の他の公知方法により頂部枠部材２３から吊下
げてよい。

複数のはねかけ棒４０がグリツド構体３０の水
平要素３３上に被覆されそれによつて支持され、
後述するごとくフイル部材４０の縦方向長さに沿
うノツチ４１を各列の鉛直要素グリツド・ワイ
ヤ）３２内に嵌入せしめることにより定位置にロ
ツクされうる。フイル部材の長さに沿つて種々の
間隔で任意数のグリツド構体３０を設置してよく
沈降を防ぐに充分な支持が個々のフイル部材に与
えられるように充分なグリツド構体が設置される
べきである。好ましい間隔はフイルを約24インチ
（609.6mm）ごとにグリツド構体により支持せしめ
ることであり、よろい戸の端はグリツド支持平面
を最大約３インチ（76.2mm）だけ越えて片持ち式
に支持される。

本発明の典型的なＵ形棒フイル部材４０を第４
図および第５図に詳細に示すが、該図でわかるよ
うにはねかけ棒４０は細長くされ全体的にＵ型の
断面形状をもつて構成されている。第４図および
第５図の斜視図または上面図で見て、いわゆるＵ
形棒は本質的には一連の本質的に平板状が水平な
要素４２，４３，４４と一連の本質的に垂長な要
素４５，４６とから成る。従つて、Ｕ形棒フイル
は第４図および第５図に４２，４３として示した
２つの実質的に平板な無孔の上側要素と、その長
さに沿つて間欠的な横断方向の無孔のストリツプ
４７を有する実質的に平板な部分的に無孔の下側
要素４４と、２つの鉛直方向に細長くされた無孔
の要素４５，４６とから成り、該要素４５，４６
の各々は各上側要素４２，４３を実質的に平板な
下側要素４４に連結している。２つの上側要素４
２，４３はその外方縁に沿つて種々の締付け要素
４１を有してよく、該締付け要素は単に各上側要
素４２，４３の外縁に沿うノツチにすぎない。第
２図および第４図においてわかるように、これら
のノツチは各対のノツチが互いに直接対向しワイ
ヤ・グリツド内に滑り嵌めするように心合せしめ
られている。この滑り嵌めはＵ形棒フイルが作動
時に固定した状態を保ち移行しないようにするも
のである。フイル棒の長さに沿う各対のノツチを
利用することは必要でないが、各グリツド支持枠
を隣接して位置するノツチのみを使用することは
必要である。

フイル部材の実質的に平板な下側要素４４は無
孔の中実の横断方向ストリツプ４７が散在せしめ
られていることを除いてその長さ全体にわたつて
孔を付けられている。即ち、下側要素はその長さ
方向に多孔領域と上側ストリツプ部分にあたる無
効領域とを交互に有する。孔付きの平板な細長い
下側要素４４上の開口は直径が1/8インチ（3.2
mm）から1/2インチ（13mm）にわたり、これらの
開口は好ましくは直径が3/16インチ（4.8mm）で
あることが判明した。この大きさの開口は液体の
良好な機械的解散およびはね返り作用をもたら
す。平板な下側要素の縦方向長さに沿つて間欠的
な距離に無孔のストリツプ４７が分散せしめられ
ている。典型的な大きさのＵ形棒表面要素におい
ては、これらのストリツプは互いに約５ないし７
インチ（127〜177.8mm）だけ離隔せしめられて位
置している。下側要素４４の表面の縦方向長さに
沿つて位置するこれらの横断方向の無孔ストリツ
プの目的は本明細書において後述する独自な型の
はね返りパターンを発生せしめることによりより
良好な空気−水接触を確実ならしめることにあ
る。

下側要素４４の各縁には平板な下側要素に本質
的に垂直な実質的に鉛直の細長い要素４５，４６
が位置している。これらの鉛直要素は無孔であつ
てＵ形棒はねかけ表面に剛性を与えると共に冷却
塔を介する前記下向き水路内に水が膜を形成しう
るような表面を与えるものである。加えて、これ
らの要素４５，４６は空気流に対して事実上なん
らの抵抗をも与えない。上縁上にはこれらの鉛直
要素４５，４６に対し本質的に垂直で前述のごと
く縦方向に配向された２つの上側要素４２，４３
が位置している。これら上側要素４２，４３も無
孔であつて空気流に対し事実上なんらの抵抗をも
与えない。しかしそれらは冷却塔内を落下する水
がはねて（高い）空気−水接触効率を確実ならし
めるはね返りパターンを生じる平板な無孔表面を
与えるものである。

本発明の好ましい実施例においては、２つの上
側要素４２，４３は同一の幅を有し、該幅は好ま
しい実施例においては一般に1/4インチと3/4イン
チ（6.35mmと19.05mm）の間にある。同様に鉛直
要素４５，４６の幅は好ましい実施例においては
一般に3/4インチと１−1/2インチ（19.05mmと
38.1mm）の間にあり、平板状の下側要素４４の幅
は好ましい実施例においては一般に５インチから
６インチ（127mmから152.4mm）の間にある。無孔
ストリツプ４７は下側要素４４の長さに沿つて間
欠的に位置しており上述したごとく一般に約６イ
ンチ（152.4mm）だけ離隔しており幅は約1/2イン
チ（12.7mm）である。また水に出会う全表面の平
面図域４２，４３，４４（これは４７を含む）、
４５，４６の孔部面積対非孔部面積の好ましい実
施例においては約33対67であるが、第５図に４８
として画成されている下側要素４４の有孔域のみ
の孔部面積対非孔部面積の比は約55対45である。

前記Ｕ形棒フイル４０を冷却塔内に位置せしめ
該冷却塔が典型的にはＵ形棒フイルの種々のレベ
ルのパターンが第２図に示したごとく鉛直方向に
互い違いになり且つ好ましい寸法を有した状態で
作動している時および塔を通る３ないし20gal／
min／t²の水流と塔を横に通る300ないし800t／
minの空気流がある時に、出会う典型的なはね返
りパターンは第６Ａ図および第６Ｂ図に示す通り
である。従つて、上側要素４２，４３のはね返り
パターンは第６Ａ図および第６Ｂ図のごとく示さ
れる第６Ａ図および第６Ｂ図に５０，５１として
示したこのはね返り領域の場は上側要素４２，４
３がＵ形棒状フイルの最高要素であつて平板且つ
無孔の表面で構成されているから他の基本的なは
ね返り場に比して最上方の高さに達する。

５３として画成されるもう１つのはね返り域は
平板な下側の有孔域に沿つて設定される。最終的
なはね返り域は第６Ａ図および第６Ｂ図に５２と
して画成される横断方向無孔ストリツプ４７によ
り下側要素に沿つて生ぜしめられる。従つてこの
型式のＵ形棒状フイルは剛性および最小量の材料
の使用を与えるほかに、最大の空気−水接触表面
を与えるように３つの異る高さを有するはね返り
パターンをも与えることがわかる。これは空気が
塔を介する通常の空気輪送の途中で各５２の場を
通過する際に水平な起伏する空気流パターンを生
成するものである。間欠的な噴霧場５２により生
ぜしめられる起伏する空気パターンはより良好な
空気撹流および水と空気質量間のより大きな接触
時間により伝熱を高める。

グリツド構体３０内に載置したフイル棒４０は
その縦方向軸が直交流冷却塔における空気流方向
と本質的に平行となるように存在し、従つて第２
図においてわかるように、空気流は直接引出し内
へと流れる。図示のごときはねかけ棒４０および
保持用グリツド構体３０は空気流に対して殆ど抵
抗を呈しないが、グリツド構体は横断方向および
鉛直方向に描かれるはねかけ棒フイルの支持およ
び拘束を与える。

また、個々のフイル部材４０はその縦方向軸を
空気流と平行にして存在するから、グリツド構体
内に分散せしめられた複数のフイル部材は空気流
をその所期の通路において、即ち、はねかけ棒の
縦方向軸に平行に導くと共に空気をフイル組立体
領域を通る水平面内において導く傾向を有する。
この構体は横風または他の大気妨害が存在する時
に性能を向上せしめるのを助けるものである。同
様に、実質的に鉛直な細長い要素４５，４６の故
に、フイル部材は万一横風があつてもなお水滴を
解散せしめることができる。もしはねかけ棒がそ
のように配向されていなかつたら、横風および他
の大気妨害が冷却塔の効率を低下せしめるであろ
う。

第２図および第３図からわかるように、個々の
フイル部材は千鳥状に配置されてよい。従つて、
各フイル部材４０はグリツド構体３０内の個々の
水平グリツド３３および鉛直グリツド３２により
画成される１つおきの水平空間内に位置せしめら
れるが、第２図に示すごとく１列のフイル部材６
０上へ導かれる水が当業者なら認識するように冷
水だまり７に到達する前に曲りくねつたまたはし
ばしば斜めの通路をたどるようにその下方および
すぐ上方の隣接するフイル部材に対しては沿直方
向にずれている。千鳥状パターンは本発明の好ま
しい一実施例を表わすもので、フイルはグリツド
内に各片の次には空間をもつて互いに上下に配置
されてよくあるいはそのためにグリツド構体３０
内のすべての開口はフイル部材で充填されてよい
ことを理解すべきである。

言うまでもなく上記開示は直交流冷却塔のため
の本発明の好ましい一実施例にのみ関するもので
あつて並行して相互連結された多数のＵ形棒フイ
ルを二倍もしくは三倍にする等の多数の変形また
は変更は特許請求の範囲に記載されるごとき本発
明の精神および範囲を逸脱することなくなされう
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は典型的な直交流冷却塔の斜視図、第２
図はフイルおよびその中のフイル・ハンガーを示
すフイル組立体領域の一部の端面図、第３図はグ
リツドおよびその中に存在するフイル部材の展開
断片図、第４図は縦方向Ｕ形はねかけ棒フイル部
材の斜視図、第５図はＵ形はねかけ棒フイル部材
の上面図、第６Ａ図および第６Ｂ図は前記フイル
を実際の作動に使用した場合の水の典型的なはね
返りパターンを示す本例のＵ形棒フイルのそれぞ
れ端面図と側面図である。 〔主要部分の符号の説明〕、４０……フイル部
材、３３……その支持手段、４２，４３……２つ
の実質的に平板な無孔上側要素、４４……１つの
実質的に平板で部分的に無孔の下側要素、４５，
４６……２つの鉛直方向に細長い無孔要素、４７
……間欠的な横断方向無孔ストリツプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数のフイル部材から成るはねかけ型フイル
   組立体構体と、該構体上に熱水を分配して該フイ
   ル部材群を通して次々に流れ落ちるようにするた
   めの熱水分配器と、冷水を受けるための冷水だま
   りと、該熱水分配器と該冷水だまりとの間の空間
   に該フイル部材群を通過する空気の直交流運動を
   誘起するための手段とを有する直交流水冷却塔に
   使用するための上記はねかけ型フイル組立体構体
   において、 それぞれが細長い樋状形態をなす一連のフイル
   部材群と、 該フイル部材群を、前記熱水分配器と前記冷水
   だまりとの間の空間内に、全体的に水平で且つ水
   平方向及び鉛直方向について実質的平行に離間す
   る関係に保ち、更に各フイル部材の長さ方向が誘
   起される空気流の方向と実質的に平行となるべく
   支持している手段とを有し、 各フイル部材が、落下する液体を通過および分
   散せしめるべく、前記樋状形態の底部をなす実質
   的に水平な細長い平板状でその長さ方向に多孔領
   域と前記樋状形態の底部を横切る無孔領域とを交
   互に有する下側要素と、前記樋状形態の両縁部を
   なす実質的に水平な平板上で無孔の２つの上側要
   素と、上側要素を下側要素に連結せしめる実質的
   に鉛直な平板状で無効の２つの鉛直要素とにより
   本質的に構成され、かくして該フイル部材上に落
   下する水が該多孔領域と無孔領域の上において異
   なる高さのはね返りパターンを形成し、これによ
   りフイル部材の長さ方向に水平な起伏する空気流
   を誘起せしめて高い空気−水接触効率を与えるべ
   くされていることを特徴とするはねかけ型フイル
   組立体構体。 ２ 特許請求の範囲第１項において、上側要素は
   狭く下側要素は実質的に幅広であることを特徴と
   するはねかけ型フイル組立体構体。 ３ 特許請求の範囲第１項において、フイル部材
   の全長に沿つて前記上側要素の外縁上にスナツ
   プ・ロツク要素が位置せしめられていることを特
   徴とするはねかけ型フイル組立体構体。 ４ 特許請求の範囲第１項において、前記フイル
   部材はその上方またはその下方のフイル部材に関
   して前記支持手段内において相対的なずれ関係に
   あることを特徴とするはねかけ型フイル組立体構
   体。 ５ 特許請求の範囲第１項において、前記２つの
   上側要素の幅は同じであることを特徴とするはね
   かけ型フイル組立体構体。 ６ 特許請求の範囲第１項において、前記フイル
   組立体構体の水に出会う全水平面の孔部面積対非
   孔部面積の比は約33対67であることを特徴とする
   はねかけ型フイル組立体構体。 ７ 特許請求の範囲第１項において、前記２つの
   上側要素の幅は約1/2インチ（12.7mm）であり、
   前記下側要素の幅は約５ないし６インチ（127mm
   ないし152.4mm）であり、前記鉛直要素の幅は3/4
   ないし１−1/2インチ（19.05mmないし38.1mm）で
   あり、前記無孔領域の長さは約1/2インチ（12.7
   mm）であることを特徴とするはねかけ型フイル組
   立体構体。 ８ 特許請求の範囲第１項において、前記下側要
   素の多孔領域のみの孔部面積対非孔部面積の比は
   約55対45であることを特徴とするはねかけ型フイ
   ル組立体構体。