(57)【要約】【課題】冷却能力を向上させることができる冷却塔を提供する。【解決手段】冷却塔１の塔本体２の上部に排気口４及び送風機２０を設け，塔本体２の両側部に第一の吸気口３Ａと第二の吸気口３Ｂをそれぞれ設け，第一の吸気口３Ａと排気口４との間には第一の充填材部５Ａを設け，第二の吸気口３Ｂと排気口４との間には第二の充填材部５Ｂを設けた。かかる冷却塔１において，第一の充填材部５Ａと第二の充填材部５Ｂとの間を仕切る仕切り板１０を設けた。さらに，仕切り板１０の両側に，第一の充填材部５Ａを通過した気体を排気口４へ誘導する第一のガイド部１１Ａ，及び，第二の充填材部５Ｂを通過した気体を排気口４へ誘導する第二のガイド部１１Ｂをそれぞれ設けた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塔本体の上部に吐出口及び送風機が設けられ，前記塔本体の両側部に第一の吸気口と第二の吸気口がそれぞれ設けられ，前記第一の吸気口と前記吐出口との間に第一の充填材部が設けられ，前記第二の吸気口と前記吐出口との間に第二の充填材部が設けられ，前記第一の充填材部及び／又は第二の充填材部において冷却水を冷却させる冷却塔であって，
前記第一の充填材部と前記第二の充填材部との間を仕切る仕切り板が設けられ，
前記仕切り板の両側に，前記第一の充填材部を通過した気体を前記吐出口へ誘導する第一のガイド部，及び／又は，前記第二の充填材部を通過した気体を前記吐出口へ誘導する第二のガイド部がそれぞれ設けられていることを特徴とする，冷却塔。
【請求項２】
前記第一のガイド部及び／又は第二のガイド部は，前記第一の充填材部又は前記第二の充填材部の上縁部側から前記仕切り板の下縁部側に向かう方向に配列させられた複数のガイドベーンを備えることを特徴とする，請求項１に記載の冷却塔。
【請求項３】
前記各ガイドベーンは，前記第一の充填材部又は前記第二の充填材部側から前記仕切り板側に向かうに従い上方に向かうように湾曲させられていることを特徴とする，請求項２に記載の冷却塔。
【請求項４】
前記各ガイドベーンは，９０°以下の中心角を持った略円弧状の断面形状を有することを特徴とする，請求項２又は３に記載の冷却塔。
【請求項５】
前記第一の充填材部及び／又は第二の充填材部は，充填材及びエリミネータを備え，
前記第一の吸気口又は前記第二の吸気口から流入した気体は，前記充填材，前記エリミネータ，前記第一のガイド部又は第二のガイド部をこの順に通過して吐出口に向かう構成とし，
前記冷却水を前記充填材の上方から散水させる散水装置が設けられていることを特徴とする，請求項１〜４のいずれかに記載の冷却塔。
【請求項６】
前記第一の充填材部及び／又は第二の充填材部は，フィルム型又はスプラッシュ型の充填材を備えることを特徴とする，請求項１〜５のいずれかに記載の冷却塔。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，冷却塔に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば空調設備や工業設備等においては，熱負荷側で昇温した冷却水を冷却する装置として，冷却塔が用いられている。かかる冷却塔の一種として，クロスフロー（直交流）式冷却塔が知られている（例えば，特許分文献１，２，３参照。）。この冷却塔は，塔本体の側部に吸気口が設けられ，塔本体の上部に吐出口が設けられ，塔本体内には充填材やエリミネータ（除滴板）が設けられた構造になっている。吐出口の内側には送風機が備えられており，かかる送風機の駆動により，外気が吸気口を介して塔本体内に流入し，充填材，エリミネータを通過しながら横向きに流れた後，送風機に向かって上昇し，吐出口を介して大気中に排出されるようになっている。このような気流を形成しながら，充填材の上方から冷却水を散布させることにより，冷却水の熱が空気によって奪われ，冷却水が冷却される構成となっている。また，かかる冷却塔としては，吸気口，充填材，エリミネータ等を２つずつ備え，吐出口の下方を中心とした左右対称な構造を有するものが広く用いられている。
【０００３】
【特許文献１】実公昭５２−３２９９３号公報
【特許文献２】特公昭５６−４８２８号公報
【特許文献３】特開２００２−３６４９９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら，従来の冷却塔にあっては，吐出口の下方において気流が円滑に形成されず，圧力損失が発生し，冷却能力が減少する問題があった。特に，充填材にスケールやスライムが付着すると，充填材の開口率や気流に対する抵抗が変化し，吐出口に向かう気流の流量が変動するが，左右の充填材部から流出する気流の流量が互いに異なると，吐出口の下方における気流の状態も複雑に変化し，圧力損失が増大するおそれがあった。また，従来は主に充填材の改良による圧力損失の低減及び冷却能力の向上が図られていたが，近年においては，冷却塔の稼働率が上昇する傾向にあり，また，ヒートアイランド現象により冷却塔の冷却能力が不足する傾向があるため，さらなる冷却能力の向上が求められていた。
【０００５】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり，冷却能力を向上させ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】
【０００６】
上記課題を解決するため，本発明によれば，塔本体の上部に吐出口及び送風機が設けられ，前記塔本体の両側部に第一の吸気口と第二の吸気口がそれぞれ設けられ，前記第一の吸気口と前記吐出口との間に第一の充填材部が設けられ，前記第二の吸気口と前記吐出口との間に第二の充填材部が設けられ，前記第一の充填材部及び／又は第二の充填材部において冷却水を冷却させる冷却塔であって，前記第一の充填材部と前記第二の充填材部との間を仕切る仕切り板が設けられ，前記仕切り板の両側に，前記第一の充填材部を通過した気体を前記吐出口へ誘導する第一のガイド部，及び／又は，前記第二の充填材部を通過した気体を前記吐出口へ誘導する第二のガイド部がそれぞれ設けられていることを特徴とする，冷却塔が提供される。
【０００７】
この冷却塔にあっては，前記第一のガイド部及び／又は第二のガイド部は，前記第一の充填材部又は前記第二の充填材部の上縁部側から前記仕切り板の下縁部側に向かう方向に配列させられた複数のガイドベーンを備えても良い。前記各ガイドベーンは，前記第一の充填材部又は前記第二の充填材部側から前記仕切り板側に向かうに従い上方に向かうように湾曲させても良い。前記各ガイドベーンは，９０°以下の中心角を持った略円弧状の断面形状を有するとしても良い。
【０００８】
前記第一の充填材部及び／又は第二の充填材部は，充填材及びエリミネータを備え，前記第一の吸気口又は前記第二の吸気口から流入した気体は，前記充填材，前記エリミネータ，前記第一のガイド部及び／又は第二のガイド部をこの順に通過して吐出口に向かう構成とし，前記冷却水を前記充填材の上方から散水させる散水装置が設けられている構成としても良い。前記第一の充填材部及び／又は第二の充填材部には，フィルム型又はスプラッシュ型の充填材を備えても良い。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば，第一の充填材部と第二の充填材部との間に仕切り板を設けたことにより，第一の充填材部から流出した気流と第二の充填材部から流出した気流とが，吐出口の下方において互いに干渉することを防止できる。従って，気流が複雑に変動することを防止し，圧力損失を低減できる。また，ガイド部によって気流の向きが円滑に変化させられるので，圧力損失を低減できる。従って，送風抵抗を低減させることにより，気流の流量を増加させ，冷却能力を向上させることができる。さらには，送風機や冷却塔全体を小型化することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下，本発明の好ましい実施形態を説明する。図１及び図２は，本実施の形態にかかるクロスフロー式の冷却塔１の構成の概略を示している。図１に示すように，冷却塔１は，略直方体形状をなす塔本体２を備えている。塔本体２は，側面を略鉛直に立設させ，長さ方向をＸ軸方向（略水平方向），幅方向をＹ軸方向（Ｘ軸方向と直交する略水平方向）に向けて備えられている。
【００１１】
塔本体２の両側部には，塔本体２内に気体として外部の空気を取り込むための第一の吸気口３Ａと第二の吸気口３Ｂがそれぞれ設けられている。塔本体２の上部には，塔本体２内から気体を排気させるための吐出口４が設けられている。塔本体２の内部において，吸気口３Ａと吐出口４との間には，空気と冷却水との熱交換が行われる第一の充填材部５Ａが設けられ，吸気口３Ｂと吐出口４との間には，第二の充填材部５Ｂが設けられている。各充填材部５Ａ，５Ｂの上方には，被冷却液体である冷却水を供給する第一の散水装置７Ａ，第二の散水装置７Ｂがそれぞれ設けられ，各充填材部５Ａ，５Ｂの下方には，各充填材部５Ａ，５Ｂを通過した冷却水を受け止める水槽８が備えられている。さらに，第一の充填材部５Ａと第二の充填材部５Ｂとの間を仕切る仕切り板１０が設けられている。仕切り板１０の両側には，充填材部５Ａを通過した空気を吐出口４へ誘導する第一のガイド部１１Ａ，充填材部５Ｂを通過した空気を吐出口４へ誘導する第二のガイド部１１Ｂがそれぞれ設けられている。
【００１２】
吸気口３Ａ，３Ｂは，Ｘ軸方向において互いに対向する塔本体２の両側面に開口しており，それぞれ略長方形状をなしている。また，各吸気口３Ａ，３Ｂには，気流を整流させるルーバ１２がそれぞれ設けられている。
【００１３】
吐出口４は，塔本体２の上部に備えられた送風機２０のケーシング２１内に設けられている。かかるケーシング２１は略円筒形状に形成されており，長さ方向をＺ軸方向（略鉛直方向）に向けた状態で，塔本体２の天井板２ａの上方に立設されている。ケーシング２１の下端部開口は，天井板２ａの中央部に設けられた略円形の開口２２に接続されている。このケーシング２１の上端部開口が，吐出口４となっている。
【００１４】
送風機２０は，例えば軸流式のファンであり，ケーシング２１，ケーシング２１の内側に備えられた羽根車２３，羽根車２３を支持する回転軸２４，及び，回転軸２４を回転させる図示しない回転駆動機構を備えている。回転軸２４は，ケーシング２１の中央部においてＺ軸方向に向けられており，図示しない支持部材を介して，ケーシング２１に対して回転可能な状態で支持されている。かかる回転軸２４を回転させることにより，羽根車２３が回転軸２４を回転中心として回転させられると，ケーシング２１内に，開口２２から吐出口４に向かう上昇気流が形成されるようになっている。
【００１５】
仕切り板１０は，例えば略長方形の平板状に形成されており，Ｘ軸方向において塔本体２の中央部に配置され，Ｙ−Ｚ面に沿って立設されている。また，吐出口４の中央部，回転軸２４及び開口２２の中央部の真下を横切るように設けられ，各吸気口３Ａ，３Ｂから等距離を空けた位置に配置されている。かかる仕切り板１０によって，塔本体２の内部空間は，仕切り板１０の両側が互いにほぼ同じ容量になるように２分割されている。また，冷却塔１は，この仕切り板１０を中心として対称な構造を有している。以下では，仕切り板１０より吸気口３Ａ側の構造について詳細に説明する。
【００１６】
充填材部５Ａは，仕切り板１０に対して吸気口３Ａ側に設けられており，空気と冷却水との接触面積を増加させ物質伝達を促進させる充填材３１，及び，充填材３１を通過した気流から液滴を除去するエリミネータ３２を備えている。
【００１７】
充填材３１は，平面視において開口２２よりも外側，即ち吸気口３Ａ側に積層されて設けられており，吸気口３Ａから吐出口４に向かう空気の流れ方向Ｄにおいて，吸気口３Ａと吐出口４との間に設けられている。また，塔本体２の内部空間において，塔本体２の幅方向及び高さ方向に渡って設けられており，吸気口３Ａから取り込まれた空気が落下する散水と略直交する方向に流れて熱交換すべく，充填材３１の中を確実に通過するように配置されている。充填材３１は，波状に凹凸を形成した複数枚のシートを立設させて横方向に並べたフィルム型であっても良く，複数本の長板材を横方向に並べたスプラッシュ型等であっても良い。
【００１８】
エリミネータ３２は，充填材３１より内側，即ち仕切り板１０側に設けられており，図示の例では，略長方形板状に形成され，充填材３１の内側の側面に沿って近接させられている。また，空気の流れ方向Ｄにおいては，充填材３１と吐出口４との間，即ち充填材３１の下流側に設けられている。なお，エリミネータ３２，及び，充填材３１の内側の側面は，下方に向かうに従い，吸気口３Ａ側から塔本体２の内側に向かうように，Ｙ−Ｚ面に対して所定の角度をなすように傾斜させられている。
【００１９】
散水装置７Ａは，天井部２ａに取り付けられ，充填材部５Ａの充填材３１の上方に備えられている。また，散水装置７Ａには，熱負荷側から戻された温水となった冷却水を散水装置７Ａに送水する冷却水供給路３３が接続されている。冷却水供給路３３には，図示しない冷却水用ポンプが介設されている。
【００２０】
充填材部５Ａの充填材３１の下方において，塔本体２の底板２ｂには，開口３５が設けられている。水槽８は底板２ｂの下方に設けられており，開口３５から落下した液滴は，水槽８によって受け止められる。また，水槽８には，水槽８内に貯留された冷却水を熱負荷側に送水する冷却水送水路３６が接続されている。
【００２１】
ガイド部１１Ａは，充填材部５Ａと仕切り板１０との間に設けられており，空気の流れ方向Ｄにおいては，エリミネータ３２と吐出口４との間に設けられている。かかるガイド部１１Ａは，複数のガイドベーン（案内羽根）４０を備えている。ガイドベーン４０は，充填材部５Ａの上縁部側，即ちエリミネータ３２の上縁部側から仕切り板１０の下縁部側に向かう傾斜した対角線方向に沿って，等間隔を空けて配列させられている。充填材部５Ａにおいて気液接触した空気は，このガイドベーン４０の間を通過することにより，横向きから略９０°程度上方に方向転換させられ，吐出口４に向かって上昇するようになっている。
【００２２】
各ガイドベーン４０は，例えば所定の幅を有する細長い略長方形状の薄板を幅方向において湾曲させた形状をなし，長さ方向をＹ軸方向に向けて延設されている。なお，各ガイドベーン４０の両端部には，図示しない支持棒がそれぞれ取り付けられており，各ガイドベーン４０は，この支持棒を介して塔本体２に対して支持されている。
【００２３】
また，各ガイドベーン４０は，エリミネータ３２側から仕切り板１０側に向かうに従い上方に向かうように湾曲させられており，図３に示すように，おおよそ９０°の中心角φを持った略円弧状の縦断面形状を有する円弧状部４０ａを有している。さらに，円弧状部４０ａのエリミネータ３２側の縁部には，該縁部における円弧状部４０ａの接線方向に延びる平板部４０ｂが，該縁部に沿って設けられ，円弧状部４０ａの仕切り板１０側の縁部には，該縁部おける円弧状部４０ａの接線方向に延びる平板部４０ｃが，該縁部に沿って設けられた形状になっている。
【００２４】
なお，円弧状部４０ａは，例えば半径ｒが約０．６２６Ｃ（Ｃ：ガイドベーン４０の翼弦）程度の円に沿って形成しても良く，中心角φは９０°以下，例えば約８５°〜８６°程度にしても良い。Ｘ軸方向における平板部４０ｂの幅Ｗ１，及び，平板部４０ｃの幅Ｗ２は，翼弦Ｃに対して比較的短くても良く，例えば約０．１Ｃ程度としても良い。Ｘ軸方向に対する平板部４０ｂの傾斜角度（迎え角）θ１は例えば約４°〜５°程度とし，Ｚ軸方向に対する平板部４０ｃの傾斜角度（流出角）θ２は例えば約０°程度としても良い。翼間隔ｔ／Ｃ（ｔ：隣り合うガイドベーン４０同士の間の間隔）は，例えば０．２×２１／２〜０．２５×２１／２程度としても良い。また，ガイドベーン４０の縦横比は３以上としても良い。ガイドベーン４０の枚数は１６枚以上，より望ましくは２１枚以上であることが好ましい。ガイドベーン４０の材質としては，例えばＦＲＰ（繊維強化プラスチック），防錆処理を施した金属材等を用いても良い。
【００２５】
仕切り板１０より吸気口３Ｂ側の構造，即ち，充填材部５Ｂ，散水装置７Ｂ，ガイド部１１Ｂ等は，仕切り板１０より吸気口３Ａ側の構造とほぼ対称になっている。従って，仕切り板１０より吸気口３Ｂ側の構造において，仕切り板１０より吸気口３Ａ側の構造と実質的に同一の構成については，本明細書及び図面において互いに同一の符号を付し，重複する詳細な説明は省略することとする。
【００２６】
以上のように構成された冷却塔１にあっては，送風機２０の羽根車２３を回転させると，送風機２０に向かう上昇気流が形成され，これに伴い，冷却塔１の外部の空気が各吸気口３Ａ，３Ｂを介して塔本体２内に吸い込まれ，各充填材部５Ａ，５Ｂの充填材３１に供給される。また，各充填材部５Ａ，５Ｂの充填材３１の上方から，散水装置７Ａ，７Ｂによって冷却水が散水される。
【００２７】
吸気口３Ａから塔本体２内に流入した空気は，ルーバ１２によって整流され，充填材部５Ａの充填材３１の外側から充填材３１中に流入する。そして，充填材３１中の隙間を通りながら冷却水と接触し，冷却水に冷熱を与える。充填材３１の内側から流出した空気は，エリミネータ３２の外側から内側に向かって通過する。すると，空気中に含まれていた冷却水の液滴がエリミネータ３２によって除去される。エリミネータ３２の内側から流出した気流はさらに横方向に流れ，ガイド部１１Ａのガイドベーン４０同士の間の隙間に流入する。そして，各ガイドベーン４０の形状に沿って，横向きから上向きに円滑に方向転換させられる。ガイドベーン４０同士の間から上向きに流出した気流は，仕切り板１０による流路の制限を受けながら，仕切り板１０より吸気口３Ａ側の空間において上昇する。このように，等間隔に配置された複数のガイドベーン４０と仕切り板１０とにより，気流は整然と約９０°方向転換させられるようになっており，塔本体２内の空気の流路全体に整然とした気流が形成され，気流の淀みや乱れが生じることを防止できる。以上のように，空気は充填材部５Ａの充填材３１，エリミネータ３２，ガイド部１１Ａをこの順に横向き（Ｘ軸方向）に通過した後，送風機２０及び吐出口４に向かって上昇し，開口２２に吸い込まれる。
【００２８】
同様に，仕切り板１０の吸気口３Ｂ側においても，吸気口３Ｂから流入した空気が，充填材部５Ｂの充填材３１，エリミネータ３２，ガイド部１１Ｂをこの順に通過した後，ガイドベーン４０同士の間から上向きに流出し，仕切り板１０による流路の制限を受けながら，仕切り板１０より吸気口３Ｂ側の空間において，送風機２０及び吐出口４に向かって上昇する。
【００２９】
送風機２０においては，仕切り板１０より吸気口３Ａ側から上昇した空気と，仕切り板１０より吸気口３Ｂ側から上昇した空気とが，互いに混合されながら送風され，吐出口４を介して冷却塔１の上方に向かって吐出される。
【００３０】
一方，各充填材３１の上部に散水された冷却水は，各充填材３１中において空気と接触しながら下降して，充填材３１の下部から開口３５を介して水槽８に落下し，貯留される。また，各エリミネータ３２によって空気から除去された冷却水も，開口３５を介して水槽８に落下し，貯留される。こうして各充填材部５Ａ，５Ｂにおいて空気と冷却水とが十分に接触させられることにより，冷却水の熱が空気によって奪われ，冷却水が冷却される。水槽８に貯留された冷却水は，冷却水送水路３６によって再び熱負荷側に送水される。
【００３１】
かかる冷却塔１によれば，充填材部５Ａと充填材部５Ｂとの間に仕切り板１０を設けたことにより，充填材部５Ａから流出した空気の気流と充填材部５Ｂから流出した空気の気流とが，吐出口４及び送風機２０の下方において互いに干渉することを防止できる。従って，送風機２０の下方において気流が複雑に変動することを防止することで，送風機２０の下流側における圧力損失を低減できる。また，ガイド部１１Ａ，１１Ｂにより，気流の向きが横向きから上向きに，適当な曲線に沿って円滑に変化させられるので，送風機２０の下流側における圧力損失を低減できる。さらに，圧力損失を低減させることで，送風抵抗を低減させ，送風機２０の送風量を増加させることができ，充填体３１中を通過する空気の流量を増加させ，冷却水に対して冷熱を効率的に与えることができる。即ち，冷却塔１の冷却能力を向上させることができる。さらに，必要とされる送風量に対して送風機２０の大きさを小型化でき，ひいては冷却塔１全体の小型化が可能である。また，既存の冷却塔については，塔本体２内に仕切り板１０とガイド部１１Ａ，１１Ｂとを追加して設けることにより，既存の冷却塔の構成や送風機２０の動力を維持したまま，簡単かつ確実に冷却能力を向上させることができる。
【００３２】
以上，本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において，各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は，冷却塔に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】冷却塔の縦断面図である。
【図２】図１におけるＩ−Ｉ線による横断面図である。
【図３】ガイドベーンの構成を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
１      冷却塔
２      塔本体
３Ａ    第一の吸気口
３Ｂ    第二の吸気口
４      吐出口
５Ａ    第一の充填材部
５Ｂ    第二の充填材部
７Ａ    第一の散水装置
７Ｂ    第二の散水装置
１０    仕切り板
１１Ａ  第一のガイド部
１１Ｂ  第二のガイド部
２０    送風機
３１    充填材
３２    エリミネータ
４０    ガイドベーン
【図１】
2007024464.tif 000003
【図２】
2007024464.tif 000004
【図３】
2007024464.tif 000005