(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部水槽と、該上部水槽の散水板から流出した水が注ぎ掛けられる充填材と、該充填材の下方に配置された下部水槽と、該充填材の外周面側から内周面側へ空気流を通過させるためのファンとを有する冷却塔において、
該充填材の上面の外縁部に沿う領域に、前記散水板からの落下水を受け止めるトレーが配置されており、
該トレーの幅Ｗ１は該充填材の上面の幅Ｗ２の１０〜２５％であり、
該トレーの底板の外縁側に、水を流出させるための孔が設けられていることを特徴とする冷却塔。
【請求項２】
請求項１において、前記トレーの底板は、外縁側ほど低位となるように勾配を有することを特徴とする冷却塔。
【請求項３】
請求項２において、前記トレーの底板に、流水勾配方向に延在したリブが設けられていることを特徴とする冷却塔。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、前記孔は、前記トレーの外縁に沿う第１列目の孔と、該第１列よりも該外縁から離隔した第２列目の孔とからなり、
該第１列目の孔と第２列目の孔とは、該トレーの該外縁に沿う方向の位置がずれていることを特徴とする冷却塔。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、前記トレーの少なくとも前記外縁部に沿う辺縁に堰が立設されていることを特徴とする冷却塔。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却水系に設置される冷却塔に関するものであり、特に冷却塔内の充填材へのスケール付着を防止するよう構成した冷却塔に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷房装置等には、散水板から充填材に冷却水を散水し、蒸発潜熱により水を冷却する冷却塔が広く用いられている。冷却水は、充填材を伝わりながら下方に流れ落ちる。冷却塔には、ファンが設けられており、充填材の外周側から冷却塔中央側へ空気流が通り抜ける。
【０００３】
このような冷却塔にあっては、冷却塔の外縁部領域を伝わり落ちる冷却水が該空気流によって冷却塔中央側へ吹き寄せられるため、充填材の外縁部には冷却水が掛かりにくくなる。これによって充填材の外縁部では、濡れ乾きが繰り返されることとなり、冷却水に含まれる例えばシリカなどの不純物が濃縮され、スケールとなって付着する。
【０００４】
特開２０１３−２１０１３６には、冷却システムの停止・運転の繰り返しに伴う濡れ乾きによる充填材のスケール発生を防止するために、冷却システムの運転停止時に補給水を充填材に散水して濡れ乾きを防止し、スケール発生を防止することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２１０１３６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特開２０１３−２１０１３６の冷却塔によると、冷却システムの運転の発停に伴う濡れ乾きによるスケール発生は防止されるが、充填材外縁部における濡れ乾きによるスケール発生は防止できない。
【０００７】
すなわち、上記の通り、充填材のうち外縁部（冷却塔外周側に沿う縁部）に付着するスケールは、外縁部に冷却水が掛かることにより該外縁部が濡れることと、充填材を通過する空気流によって外縁部が乾くこととの繰り返しにより発生するものである。
【０００８】
従って、この充填材外縁部におけるスケール発生は、冷却システムの運転停止時に充填材に散水しても、防止することはできない。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題点を解決し、充填材外縁部における濡れ乾きによるスケール発生を防止することができる冷却塔を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の冷却塔は、上部水槽と、該上部水槽の散水板から流出した水が注ぎ掛けられる充填材と、該充填材の下方に配置された下部水槽と、該充填材の外周面側から内周面側へ空気流を通過させるためのファンとを有する冷却塔において、該充填材の上面の外縁部に沿う領域に、前記散水板からの落下水を受け止めるトレーが配置されており、該トレーの底板の外縁側に、水を流出させるための孔が設けられていることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の一態様では、前記トレーの底板は、外縁側ほど低位となるように勾配を有する。
【００１２】
本発明の一態様では、前記トレーの底板に、流水勾配方向に延在したリブが設けられている。
【００１３】
本発明の一態様では、前記孔は、前記トレーの外縁に沿う第１列目の孔と、該第１列よりも該外縁から離隔した第２列目の孔とからなり、該第１列目の孔と第２列目の孔とは、該トレーの該外縁に沿う方向の位置がずれている。
【００１４】
本発明の一態様では、前記トレーの少なくとも前記外縁部に沿う辺縁に堰が立設されている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の冷却塔にあっては、散水板の外縁部から落下した水がトレー上に落下し、トレーに案内されて充填材外縁部に供給されるので、充填剤外縁部が常に水で濡れた状態に維持される。これにより、充填材外縁部の濡れ乾きが防止され、充填材外縁部におけるスケール発生が防止（抑制を包含する。）される。
【００１６】
また、冷却水にスケール防止剤を含有させてある場合には、充填材外縁部に常にスケール防止剤が存在することになり、これによっても充填材外縁部におけるスケール発生が防止される。
【００１７】
このトレーの底板に、外縁側ほど低位となる流水勾配を設けることにより、水がトレー上をスムーズに流れる。この場合、流水勾配方向に延在したリブを設けることにより、トレーの外縁部側の各孔から万遍なく水が流出するようになる。
【００１８】
トレー底板の孔として、外縁に沿う第１列目の孔と、それよりも該外縁から離隔した第２列目の孔とを設け、第１列目の孔と第２列目の孔とを、該外縁方向にずれた配置とすることにより、トレー底板上を流れてきた水が第１列目及び第２列目のいずれの孔からも略均等に流れ落ち易くなる。
【００１９】
トレーの少なくとも該外縁部に沿う辺縁に堰を設けることにより、トレー上から水が溢れ落ちることが防止される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施の形態に係る冷却塔の概略的な縦断面図である。
【図２】図１のトレー付近の拡大図である。
【図３】（ａ）図はトレーの平面図、（ｂ），（ｃ）図は（ａ）図のＢ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線断面図である。
【図４】別の実施の形態に係る冷却塔の一部の縦断面図である。
【図５】さらに別の実施の形態に係る冷却塔の一部の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。
【００２２】
図１〜３は第１の実施の形態に係る開放循環冷却水系の冷却塔を示すものである。
【００２３】
この冷却塔１は、ケーシング（塔体）２を備え、底部に冷却水の下部水槽（ピット）４が設けられている。ケーシング２の側面にルーバー３が設けられ、空気流入口が形成されている。ケーシング２内に充填材５が収容され、充填材５の上方に上部水槽６が設置されている。上部水槽６の底板は多数の小孔６ｂ（図２）を有した散水板６ａにて構成されている。ケーシング２の中央部（平面視における中央部）に空室７が設けられ、この空室７の上方にファン８が設けられている。
【００２４】
下部水槽４の底部にポンプ９の吸引側が接続され、冷却ポンプ９の吐出側は、冷却水の往配管１０を介して熱交換器１２の一端に連結されている。熱交換器１２の他端は冷却水の戻り配管１３を介して冷却塔１の上部水槽６に注水可能とされている。
【００２５】
図示は省略するが、下部水槽４には、補給水（地下水、水道水、工業用水など）の給水配管が接続されたボールタップが設けられ、下部水槽４の水位を設定範囲に保持するようになっている。また、下部水槽４にはブロー弁（又はブローポンプ）を有したブロー配管と、オーバーフロー管とが設けられている。
【００２６】
充填材５の上面のうち外縁部（ケーシング２側）に、散水板６ａから落下してきた水を受けるトレー２０が設置されている。トレー２０は、上部水槽６と充填材５との間のスペースに差し込まれ、充填材５の上面に載置されている。
【００２７】
このトレー２０は、長方形状の底板２１と、該底板２１の一方の長辺の下面に設けられた凸条よりなる脚部２２と、底板２１の他方の長辺の上面から立設された堰２３と、底板２１のうち該堰２３に沿う領域に設けられた多数の孔２４と、底板２１の両短辺の上面から立設された堰２５と、底板２１の上面に該堰２５と平行に延設された凸条よりなるガイドリブ２６とを有している。
【００２８】
孔２４は、堰２３に沿う方向に一定間隔で列状に設けられた第１列目の孔２４と、該第１列目の孔２４よりも堰２３から離隔しており、堰２３と平行方向に第１列目と同間隔で設けられた第２列目の孔２４とを有する。第２列目の孔２４は、第１列目の孔２４，２４同士の間に位置するように第１列目の孔２４とずれて配置されている。
【００２９】
この場合、堰２３の延在方向と平行方向に隣接する孔２４同士の直近の縁同士の距離は、孔２４の直径の１〜４倍特に２〜３倍であることが好ましい。このようにすると、第２列目の孔２４，２４同士の間を通過した水が第１列目の孔２４に落ち込み、第１列目の孔２４及び第２列目の孔から略均等な流量にて水が流れ落ちる。
【００３０】
孔２４は、直径３〜１０ｍｍ特に４〜７ｍｍ程度の円形孔が好ましい。かかる孔からは、水が線状に落下し易い。
【００３１】
トレー２０は、孔２４が充填材５の上端部の最外縁部５ｆ（図２）からの水平方向距離が±５０ｍｍ以内好ましくは±３０ｍｍ特に±１０ｍｍの範囲に位置するように設置されることが好ましい。トレー２０の幅Ｗ１（図２）は、充填材５の上面の幅Ｗ２（図１）の１０〜２５％特に１５〜２０％程度であることが好ましい。
【００３２】
この実施の形態では、上部水槽６の外周縁は、充填材５の外縁部の上方に位置しているが、それよりも若干内方に位置してもよい。
【００３３】
このように構成された冷却塔においては、上部水槽６の散水板６ａの小孔６ｂから水が充填材５の上面に注ぎ掛けられる。この水は充填材５を伝わり落ちる間に、一部が蒸発し、冷却される。冷却された水は、ポンプ９、循環往配管１０、熱交換器１２、循環復配管１３の順に流れて循環される。
【００３４】
この実施の形態では、充填材５の上面のうち外縁部近傍領域にトレー２０が配置され、該外縁部近傍領域において小孔６ｂから落下してきた水が該トレー２０で受け止められる。このトレー２０上の水は、底板２１を流れ下り、孔２４から充填材５の最外縁部側に供給される。これにより、充填材５の最外縁部５ｆも常に水で濡れた状態となり、スケール発生が防止される。
【００３５】
なお、トレー２０を撤去した場合には、充填材５の外縁部側を伝わり流れ落ちる水は、充填材５を外縁部側から空室７に向って流れる空気流に押されて外縁部側から離隔し易い。このため、この外縁部には落下水が掛かったり掛からなかったりが繰り返され、濡れ乾きが生じ、スケールが発生する。
【００３６】
この実施の形態では、トレー２０に脚部２２を設け、トレー２０の外縁部側が低位となり、脚部２２側が高位となるように底板２１に流水勾配を形成している。そのため、トレー２０上に落下した水は、スムーズに水下側の孔２４に向って流れ、該孔２４から流出する。
【００３７】
また、この実施の形態では、底板２１にこの流水勾配方向に延在する複数のリブ２６を設けているので、底板２１上に落下した水が一方の短辺側（一方の堰２５側）に偏ることが防止される。
【００３８】
しかも、孔２４として第１列目の孔２４と第２列目の孔２４とが互い違い状にずれた配置となっているので、流水勾配に従って底板２１上を流れたときに水が第２列目の各孔２４及び第１列目の各孔２４にそれぞれ到達し、各孔２４から万遍なく流出するようになる。なお、このリブ２６の水下側の端部は、水下側の堰２３から離隔している。また、リブ２６の水上側の端部は、底板２１の水上側（脚部２２側）の長辺から離隔している。ただし、リブ２６の水上側は、底板２１の水上側の長辺にまで達していてもよい。
【００３９】
この実施の形態では、トレー２０の３辺に堰２３，２５を設けているので、トレー２０上の水がこれら３辺の堰２３，２５を乗り越えて流れ落ちることがない。
【００４０】
図４，５を参照して第２、第３の実施の形態について説明する。
【００４１】
図４の実施の形態では、上部水槽６の外周縁から垂下するように水跳ね防止プレート２７が取り付けられている。プレート２７の下端は堰２３よりも内側（空室７側）に位置している。このようにプレート２７を設けることにより、トレー底板２１に落下した水が跳ねても、水滴が外部に跳ね出すことが防止され、水の飛散損失を防止することができる。
【００４２】
図４のその他の構成は上記実施の形態と同一である。なお、プレート２７を取り付ける代りに、堰２３の高さが高いトレーを用いてもよい。
【００４３】
本発明は、上部水槽６と充填材５との間隔が図示よりも小さい場合にも適用できる。
【００４４】
上記実施の形態では、充填材５は１段のみ設けられているが、上下に間隔をおいて複数段設けられていてもよい。この場合、図５のように、最上段の充填材５のみならず、下段側の充填材５の上面にも最上段の充填材５と同様にトレー２０を設置することが望ましい。
【００４５】
上記実施の形態では、トレー２０の脚部２２側の一長側辺に沿って堰を設けてもよい。このようにすれば、トレーの流水勾配が小さかったり、流水勾配がない場合でもトレーから水が溢れ出すことが防止される。
【００４６】
本発明を特に限定するものではないが、本発明は冷却塔の中でも角型冷却塔に好適に採用することができる。
【００４７】
トレー２０は、ステンレス（ＳＵＳ）製や塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）製など腐食や変形の虞がない材質が好ましく、特に加工のし易さと低コストであることからＰＶＣ製であることがより好ましい。
【００４８】
トレーの形状は限定されないが、散水板と充填材の隙間への設置のし易さや製作のし易さから外形は方形であることが望ましい。トレーの大きさは、いろいろな大きさの冷却塔に適用しやすいことを考慮すると、縦１５０〜２００ｍｍ、横４００〜４５０ｍｍ程度であることが好ましい。トレーの厚さは使用によって変形しない程度の強度を有する厚さを有していればよいが、薄い方が設置し易く、望ましい。
【００４９】
上記実施の形態では、底板２１の下面の一辺部に脚部２２を設けることにより流水勾配を形成しているが、底板２１を凹に湾曲させることにより流水勾配を形成してもよい。
【００５０】
本発明の適用冷却水系は、図１に示した開放冷却水系であってもよいが、密閉冷却水系（図示略）であってもよい。密閉冷却水系では、充填材は、内部に冷媒が通水される銅パイプである。密閉冷却水系に本発明を適用した場合、銅パイプ全体に万遍なく水が注ぎ掛けられるので、銅パイプの腐食が防止される。
【実施例】
【００５１】
［実施例１］
デパートの空調冷却水系の１００ＲＴ角型冷却塔において、トレー２０を設置し、１年間運転したところ、スケール付着防止とともに充填材表面でのスライム発生も抑制されることが認められた。
【００５２】
なお、トレー２０の大きさは４５０×２００ｍｍであり、脚部の高さは８ｍｍである。孔２４の直径は５ｍｍであり、１０ｍｍピッチで２列に配列してある。このトレーを冷却塔の片側当たり３枚設置した。
【００５３】
この冷却塔は、このトレーを配置するまでは充填材に著しい汚れが付着し、平均して３ヶ月毎に洗浄が必要であった。
【符号の説明】
【００５４】
１  冷却塔
４  下部水槽
５  充填材
６  上部水槽
６ａ  散水板
２０  トレー
２３，２５  堰
２４  孔
２６  リブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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