(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却塔内に複数枚積層された充填材用シートからなり、充填材用シートの層間に一方から原水が供給され、且つ他方から外気が供給されることにより原水を外気と接触させて冷却する冷却塔用充填材であって、
前記複数枚の充填材用シートは、それぞれ複数の突起部と凹部とを有し、該突起部および凹部は、外気の流れ方向に長い扁平状の円錐台形状に形成され、該突起部は積層方向一方側に隣合う充填材用シートに至るよう延長され、突起部の先端部が隣合う充填材用シートに形成された凹部に嵌合することで充填材用シートの層間間隔を保持するよう構成され、前記各凹部の長手方向途中部分に、該長手方向に交叉する方向の補強リブが、各充填材用シートにおける凹部の突出側表面に形成され、
各充填材用シートの表面全体に、原水が接触することでその表面積を大きくするための凹凸波形状部が形成され、補強リブの突出側表面に沿う方向の高さは凹凸波形状部の高さを越えないように形成されていることを特徴とする冷却塔用充填材。
【請求項２】
突起部の先端部と凹部との嵌合状態において、前記先端部と凹部の長手方向部どうしが補強リブの弾性によって嵌合されることを特徴とする請求項１記載の冷却塔用充填材。
【請求項３】
請求項１又は請求項２の何れかに記載の冷却塔用充填材を構成する充填材用シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却塔内に配され、原水を外気と接触させて冷却する冷却塔用充填材及び該冷却塔用充填材を構成する充填材用シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、工場やビルなどの空調設備等から排出される冷却水は、加温されて温水となっているため、冷却水としてそのまま循環使用することは困難である。このため、冷却塔を用いて冷却水を冷却し、循環使用する方法が採用されている。
この種の冷却塔としては、内部を所定方向に流れる原水（冷却対象水）に外部から引き込まれた外気を接触させること等により原水と外気との間で熱交換を行い、原水を冷却するものが用いられている。
【０００３】
斯かる冷却塔に於いては、内部に、複数の板部材たる充填材用シートが積層されてなる冷却塔用充填材が充填され、該充填材の層間に原水が流れるように（通常、層間が上下方向に向くように）配置されており、該充填材にて、層間に上方から原水が供給され側方から外気が供給されて、原水と外気との接触により熱交換が行われるように構成されている。
【０００４】
ところで、上記の如き充填材に於いては、従来より、原水及び外気が供給される層間間隔を確保する観点及び層間に供給された原水と外気とを十分に接触させる観点から、通常、積層される充填材用シートに多数の円柱状の突起部が設けられているものが採用されている（特許文献１）。
【０００５】
即ち、斯かる充填材に於いては、突起部により、積層した充填材用シートの層間に原水と外気とが供給される間隔が確保されており、この層間に供給された原水が突起部に衝突して層間を流れる原水の滞留時間が延び且つ飛沫効果（水滴が微細化することにより液体表面が増加して気液接触が促進される効果）が得られることから、熱交換率の優れたものとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１２０９１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の充填材に於いては、熱交換率を上げるために、充填材用シートの突起部の数を増加させると、開口率（充填材に於いて充填材用シートの外気が供給される面から見て、層間の全面積中の投影的に開口している率）が低くなり、層間に外気を供給する圧損が増大するという問題が生じることとなる。
一方、突起部の数を減少させると、開口率が高くなり圧損は減少するものの、その分原水と突起部との衝突が減り、熱交換率が減少するという問題が生じることとなる。
【０００８】
そこで本願出願人は、圧損を減少させしかも熱交換率の減少を抑えることのできる構成として、突起部を、外気の流れ方向に長い扁平状の円錐台形状に形成された扁平突起部に形成した冷却塔用充填材及び充填材用シートを提案している。
扁平突起部を外気の流れ方向に長い扁平状とすれば、外気が衝突する程度の割に、上方から供給される原水が衝突することが多くなり、扁平突起部に長手方向の両端部に角が無いことから、角があるものに比して圧損を少なくすることができ、比較的圧損が少ないにもかかわらず、原水の滞留時間を長くすることができ、飛沫効果も増大させることができる。
【０００９】
ところで、積層される充填材用シートの層間間隔を確保する観点からは、隣合う一の充填材用シートの突起部に、該一の充填材用シートに隣合う他の充填材用シートに突起部の先端が嵌合する凹部を形成することが考えられる。
しかしながら突起部は扁平な形状であるから、突起部と凹部との嵌合状態は不安定である。
【００１０】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、充填材用シートどうしを安定して保持させることのできる冷却塔用充填材、及びその充填材を構成する充填材用シートを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決すべく、本発明は、冷却塔内に複数枚積層された充填材用シートからなり、充填材用シートの層間に一方から原水が供給され、且つ他方から外気が供給されることにより原水を外気と接触させて冷却する冷却塔用充填材であって、前記複数枚の充填材用シートは、それぞれ複数の突起部と凹部とを有し、該突起部および凹部は、外気の流れ方向に長い扁平状の円錐台形状に形成され、該突起部は積層方向一方側に隣合う充填材用シートに至るよう延長され、突起部の先端部が隣合う充填材用シートに形成された凹部に嵌合することで充填材用シートの層間間隔を保持するよう構成され、前記各凹部の長手方向途中部分に、該長手方向に交叉する方向の補強リブが、各充填材用シートにおける凹部の突出側表面に形成され、各充填材用シートの表面全体に、原水が接触することでその表面積を大きくするための凹凸波形状部が形成され、補強リブの突出側表面に沿う方向の高さは凹凸波形状部の高さを越えないように形成されていることを特徴とする冷却塔用充填材を提供する。
【００１２】
上記構成では、突起部が外気の流れ方向に長い扁平状であることから、外気が衝突する程度の割に、上方から供給される原水が衝突することが多くなる。更に、突起部が円錐台形状であって長手方向の両端部に角が無いことから、角があるものに比して圧損を少なくすることができる。従って、比較的圧損が少ないにもかかわらず、原水の滞留時間を長くすることができ、飛沫効果も増大させることができる。
【００１３】
また、各凹部の長手方向途中部分に、長手方向に交叉する方向の補強リブが、充填材用シートにおける凹部の突出側表面に形成されているから、扁平状どうしの突起部の先端部と凹部とが嵌合しても、補強リブの支持により、突起部と凹部との嵌合状態は安定化させられる。
さらに、上記構成によれば、補強リブの弾性による突起部と凹部との嵌合の支持力を確保したうえで、凹凸波形状部の高さを越えないように形成することで、その分だけ外気の流れを阻害しないようにすることができる。
【００１４】
本発明においては、突起部の先端部と凹部との嵌合状態において、前記先端部と凹部の長手方向部どうしが補強リブの弾性によって嵌合される構成を採用することができる。
上記構成によれば、凹部が突起部の先端部により広げられるようにして挿入されると、突起部および凹部の長手方向部どうしは補強リブの弾性によって密着するようになって、突起部と凹部とが確実に嵌合される。
【００１６】
本発明は、上記何れかに記載の冷却塔用充填材を構成する充填材用シートである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、凹部の長手方向途中部分に、長手方向に交叉する方向の補強リブが、充填材用シートにおける凹部の突出側表面に形成されているから、扁平状どうしの突起部の先端部と凹部とを嵌合させても、補強リブの支持により、突起部と凹部との嵌合状態における補強リブ側へのぐらつきを抑制して、充填材用シートどうしが確実に保持される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る冷却塔用充填材が用いられる冷却塔の、正面側からの概略図である。
【図２】同冷却塔用充填材を外気供給側から見た図（側面図）である。
【図３】同充填材用シートを示す正面図である。
【図４】同一部拡大正面図である。
【図５】同充填材用シートに形成された突起部の正面図である。
【図６】同平面図である。
【図７】同側面図である。
【図８】同充填材用シートに形成された突起部の正面図である。
【図９】同平面図であり、突起部との嵌合状態を表している。
【図１０】同側面図であり、突起部との嵌合状態を表している。
【図１１】同実際の充填材用シートの一部を斜視図的に表した写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態について、冷却塔用充填材が充填された冷却塔について説明する。本実施形態の冷却塔用充填材の充填された冷却塔は、工場設備等で加温され排出された冷却水等の原水を冷却するためのものである。
【００２０】
図１は、前記冷却塔を示す、正面側からの概略図である。
前記冷却塔は、側面周面に外気取入口５１が形成され上面中央部に外気排出口５２が形成された略円柱状又は角柱状のケーシング５０と、ケーシング５０内側で外気取入口５１に沿うように配され原水Ａと外気Ｂとを接触させて熱交換により原水Ａを冷却する冷却部６０と、冷却部６０に原水Ａを散水供給するように冷却部６０の上方に配された原水供給部７０と、冷却部６０により冷却された冷水を収容する冷水槽８０と、冷却部６０にて包囲されるようにケーシング５０内の中央部に形成された通風空間９０を介して、冷却に用いられた外気Ｂを外気排出口５２へ排出する送風機１００とを備えている。
【００２１】
冷却部６０は、ケーシング５０内の中央側に通風空間９０が形成されるようにケーシング５０内の外側寄りに配されている。
また、冷却部６０は、冷却塔用充填材１が複数段上下方向に連結された状態で充填されてなり、原水供給部７０により上方から供給された原水Ａとケーシング５０の外気取入口５１を介して側方から供給された外気Ｂとを、冷却塔用充填材１内にて熱交換させ、冷却された原水Ａを冷水槽８０に排出し、熱交換によって加熱された外気Ｂを中央部の通風空間９０に排出するように構成されている。
【００２２】
次に、上記の如き冷却塔に複数段充填された本実施形態の冷却塔用充填材１を構成する充填材用シート５について説明する。
図２は、冷却塔用充填材１を外気Ｂが供給される側、すなわち側面方向から見た図であり、複数の充填材用シート５が前後方向に積層された状態を示している。図３は、冷却塔用充填材１を構成する充填材用シート５を示す正面図である。
【００２３】
図２ないし図４に示すように、本実施形態の冷却塔用充填材１は、複数の突起部１５及び凹部２０を有する充填材用シート５が複数枚積層されて構成されている。
冷却塔用充填材１では、前後方向に積層された各充填材用シート５の、複数の突起部１５及び凹部２０によって、層間に空間が形成されてなり、該空間が形成されることにより原水Ａや外気Ｂが層間に供給されうるようになっている。
【００２４】
各充填材用シート５は同様の構成であるので、一枚の充填材用シート５についてその構成を説明する。この場合、図１の方向すなわち正面側から観た充填材用シート５について説明する。
図２および図３に示すように、充填材用シート５は、平板状で且つ正面視が長方形（正方形も含む）または平行四辺形（鋭角コーナーで通常、７５度以上９０度未満）に形成されている。
【００２５】
充填材用シート５は合成樹脂から形成され、金型を用いたプレス成形などにより一枚のシートから形成されている。その大きさは特に限定されるものではないが底面の長さ及び高さがそれぞれ４００〜１０００ｍｍ程度に設定され、また、その厚み（この場合、前後方向の厚みに相当する）は、通常、０．２〜０．７ｍｍ程度である。充填材用シート５に用いられる合成樹脂として、例えば、硬質ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン等を挙げることができる。
【００２６】
充填材用シート５は、その表面積を増大させるべく略全域に、前後方向に波打った波模様状の凹凸波形状部８が形成されている。なお、図３に於いて、凹凸波形状部８は、一部のみ示している。
凹凸波形状部８は、その稜線８ａ及び谷線８ｂが互いに平行であり、且つ上下方向でジグザグに蛇行するように形成されている。尚、凹凸波形状部８の深さ、すなわち稜線８ａの頂面８１ａと谷線８ｂの頂点８１ｂの間の深さは特に限定されないが、３〜１０ｍｍ程度である。頂面８１ａは垂直平面に形成されている。
【００２７】
充填材用シート５に形成された突起部１５と凹部２０どうしは、上下方向、左右方向に互いに交互になるよう、整然と配置されている。但し、隣合う充填材用シート５どうしでは、突起部１５と凹部２０は、対応する位置に形成されている。
尚、突起部１５および凹部２０を配置した領域には、凹凸波形状部８は形成されていない。
【００２８】
各突起部１５は同一の構成であるので、一個の突起部１５の構成について説明する。図５ないし図７に、突起部１５の詳細を示す。これらの図に示すように、突起部１５は、充填材用シート５の一面側である後面から、積層方向一方側である後方へ突出するよう形成されている。突起部１５は、その充填材用シート５の後方に隣合う別の充填材用シート５に至るよう延長されている。
【００２９】
突起部１５は、外気の流れ方向である左右方向に長い、上下方向に扁平状の円錐台形状に形成されている。また、その前後方向途中の断面は楕円形に形成されている。
突起部１５は、胴部１６と先端部１７とから一体的に形成されている。
胴部１６は、その基部側（充填材用シート５の前面側）に近いほど、左右幅が広く上下高さが高く形成され、後方ほど順次左右幅が狭く、上下高さが低くなるよう形成されている。
先端部１７は、胴部１６の後部に一体的に形成されている。先端部１７は先端本体部１８と、先端本体部１８の後部に一体的に形成された挿入部１９とを有する。先端本体部１８は、後方ほど順次左右幅が狭く、上下高さが低くなるよう形成されている。挿入部１９は後方ほど順次左右幅が狭く、上下高さが低くなるよう形成されている。
胴部１６と先端本体部１８の表面の傾斜角度は異なっている。すなわち、先端本体部１８の表面傾斜角度に対して胴部１６の表面傾斜角度のほうが急峻である。この構成により、先端本体部１８の表面と胴部１６の表面とは鈍角的に連続している。
【００３０】
突起部１５の上面および下面には、左右方向に離間した二条の溝１５ａが形成されている。この構成により断面積が増大しており、その分だけ強度を向上させた構成としている。一枚の充填材用シート５には、上記の構成の突起部１５が複数形成されている。
【００３１】
各凹部２０は同一の構成であるので、一個の凹部２０の構成について説明する。図８ないし図１１（図１１は、実際の製品の一部を斜視図的に表した写真である）に、凹部２０の詳細を示す。これらの図に示すように、凹部２０は、充填材用シート５の他側面である前面から、後方に向けてくぼむように形成されている。したがって、充填材用シート５の後面には凹部２０の形状に応じた突形状部分が形成されている。
凹部２０の内方空間は、突起部１５の先端部１７が挿入可能な形状に形成されている。すなわち凹部２０は、外気の流れ方向である左右方向に長い、上下方向に扁平状の円錐台形状に形成されている。
【００３２】
但し、凹部２０の内面左右幅Ｌ１は、突起部１５の先端部１７の左右幅Ｌ２に比べて大きく形成され、凹部２０の内面高さＨ１は先端部１７の高さＨ２と同じかＨ２よりも低く形成され締まり嵌めとしている。
凹部２０の前後深さＤ１は、先端部１７の前後長さＤ２に比べてわずかに大きく形成されている。
【００３３】
充填材用シート５の後面（突出側表面に相当する）のうち凹部２０に対応する所定部位に補強リブ２１が形成されている。補強リブ２１は、凹部２０を形成することで後方へ突出した突出面２２において、その左右方向（長手方向）に交叉する方向に延びるよう形成されている。補強リブ２１は、突出面２２の上部および下部にそれぞれ形成されている。補強リブ２１は、側面視して略三角形状に形成されており、その後面からの前後高さＤ３は、凹凸波形状部８の頂面８１ａを越えないよう形成されている。
この場合では、補強リブ２１の前後高さＤ３は、凹凸波形状部８の頂面８１ａに一致するよう形成されている。
【００３４】
各充填材用シート５の所定の部位に分散するように、挿通穴２５が形成されている。各挿通穴２５は、各充填材用シート５において同じ位置に形成されている。各挿通穴２５には、充填材用シート５どうしの積層状態を安定化させるための支持柱２６が挿通されている。各挿入穴２５の位置は、これに支持柱２６を挿通させたとき、前後に隣合う充填材用シート５どうしの突起部１５と凹部２０とを前後方向で合致させられる位置に配置されている。
【００３５】
前後方向に充填材用シート５どうしを積層する場合では、複数の支持柱２６に充填材用シート５に形成された挿通穴２５を挿通するようにして、必要枚数の充填材用シート５を積層する。このとき、前後方向（積層方向）に隣合う充填材用シート５どうしでは、突起部１５と凹部２０は、対応する位置に形成されているから、前側の充填材用シート５の突起部１５を後側の充填材用シート５の凹部２０に嵌合することができる。
【００３６】
凹部２０の内面高さＨ１は先端部１７の高さＨ２よりも低く形成されているから、突起部１５と凹部２０とを嵌合するとき、凹部２０はやや上下方向に開かれながら、突起部１５が挿入される。また、突起部１５はその先端部１７が円錐台形状に形成されているから、凹部２０への挿入を容易に行うことができる。
【００３７】
胴部１６と先端本体部１８の表面の傾斜角度は異なっており、先端本体部１８の表面と胴部１６の表面とは鈍角的に連続している。このため、突起部１５を凹部２０に挿入すると、先端本体部１８の表面と胴部１６の表面との連続部分が凹部２０の周縁に係止し、凹部２０の前後深さＤ１は、先端部１７の前後長さＤ２に比べてわずかに大きく形成されているから、挿入部１９は凹部２０の底には接触しない位置で突起部１５が留められる。
【００３８】
そして、充填材用シート５の後面のうち凹部２０に対応する所定部位に補強リブ２１が形成されており、補強リブ２１は、凹部２０を形成することで後方へ突出した突出面２２において、その左右方向に交叉する方向に延びるよう形成されている。
このため、凹部２０が開かれる方向の力を補強リブ２１が受け、逆に突起部１５には、補強リブ２１からその弾性復元力が働き、突起部１５と凹部２０との嵌合が確実に行われ、突起部１５が凹部２０から抜け出にくくなる。
【００３９】
充填材用シート５には、突起部１５および凹部２０はそれぞれ複数あるので、前後方向に積層する充填材用シート５において、各突起部１５および凹部２０を嵌合させる。複数箇所で突起部１５および凹部２０を嵌合させることで、充填材用シート５どうしの保持状態が確実になる。
【００４０】
このような複数の充填材用シート５からなる冷却塔用充填材１において、充填材用シート５における突起部１５は、外気Ｂの流れ方向に長い扁平状であることから、外気Ｂが衝突する程度の割に、上方から供給される原水Ａが衝突することが多くなる。
更に、突起部１５が円錐台形状であって長手方向の両端部に角が無いことから、角があるものに比して圧損を少なくすることができる。従って、比較的圧損が少ないにもかかわらず、原水Ａの滞留時間を長くすることができ、飛沫効果も増大させることができる。
【００４１】
充填材用シート５の表面には凹凸波形状部８が形成されてなるので、充填材用シート５の表面に沿って流れる原水Ａの表面積を増大させることができ、効率よく外気Ｂと熱交換をさせることができる。
また、凹凸波形状部８は、その稜線８ａ及び谷線８ｂが上方から下方に移動する際に、蛇行するように形成されてなるので、上方から下方に谷線８ｂに沿って流れる原水Ａの滞留時間を長くすることができ、原水Ａをより低い温度に冷却させることができる。
【００４２】
そして、補強リブ２１の前後高さＤ３は、凹凸波形状部８の頂面８１ａを越えないよう形成されており、しかも補強リブ２１の前後高さＤ３は、凹凸波形状部８の頂面８１ａに一致するよう形成されている。このため、充分な弾性復元力を確保することができて、突起部１５が凹部２０から抜け出るのを確実に防止できるとともに、補強リブ２１を設けたからといって外気Ｂの流れを大きく邪魔することがなく、したがって原水Ａと外気Ｂとの熱交換率の低下を抑えることができる。
凹凸波形状部８の頂部は平面（頂面８１ａ）としてあるから、外気Ｂの流れに対する抵抗が減って外気Ｂが円滑に流れ、しかも頂部のみを平面としているだけであるから、凹凸部８に沿って原水Ａの流れの状態を変更させてしまうこともない。
【００４３】
補強リブ２１の形状は上記実施形態に限定されるものではなく、外気Ｂの流れを大きく邪魔せず、しかもその弾性復元力で突起部１５をその場に支持できるものであればよい。
また、補強リブ２１の高さＤ３は頂面８１ａを越えずに、しかもその弾性復元力で突起部１５をその場に支持できる高さであれば、頂面８１ａと一致しなくてもよい。
なお、本実施形態においては突起部１５の上面および下面に二条の溝１５ａを形成したがこれに限定されず、一本の溝としてもよい。また、溝ではなく逆方向に突出させた形状（表面側に突出する山型の形状）としても良い。なお、山型とした場合、凹部２０に嵌め込む必要があるので、この場合は先端部１７の高さＨ２は先端部１７に形成された山型の高さを含めた値となる。
【符号の説明】
【００４４】
１…冷却塔用充填材、５…充填材用シート、１５…突起部、１６…胴部、１７…先端部、１８…先端本体部、１９…挿入部、２０…凹部、２１…補強リブ、２５…挿通穴、５０…ケーシング、５１…外気取入口、５２…外気排出口、６０…冷却部、７０…原水供給部、８０…冷水槽、９０…通風空間、１００…送風機、Ａ…原水、Ｂ…外気
【図１】
0005581103.tif 000002
【図２】
0005581103.tif 000003
【図３】
0005581103.tif 000004
【図４】
0005581103.tif 000005
【図５】
0005581103.tif 000006
【図６】
0005581103.tif 000007
【図７】
0005581103.tif 000008
【図８】
0005581103.tif 000009
【図９】
0005581103.tif 000010
【図１０】
0005581103.tif 000011
【図１１】
0005581103.tif 000012