JP3201650B2 - 冷却塔 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、冷凍・冷蔵ショーケ
ースやエアコンディショナー等と併設され、それらの凝
縮器から送られてくる水を再び低温の冷却水として、凝
縮器に供給する冷却塔に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ダイキャスト法で製作される製
品の冷却用として使用される水は、大量の鋳造品を冷却
することにより、徐々にその水の温度が上昇してくる。
このために、約８０℃となる熱水を取り替えるかあるい
は冷却してやらなければならない。取り替えることは熱
水を排水することになり不経済となる。そこで、一度使
用した水を低温の冷却水として再生し、循環使用するこ
とが必要になる。

【０００３】このように、水を冷却する装置として冷却
塔がある。冷却塔はクーリングタワーとも呼ばれ、水を
循環使用できるようにこれを絶えず空気と接触させて冷
却する装置である。原理的には、被冷却水と周囲の多量
にある空気とを直接接触させて、被冷却水を一部蒸発さ
せると同時に、蒸発に必要な熱を残りの被冷却水から奪
うため、被冷却水の温度が下がり冷却されることにな
る。

【０００４】従来の冷却塔の代表的な一例を図３により
説明する。この冷却塔は上部から滴下する被冷却水に向
かって、下部から上方に空気を通風して向流接触を行わ
せるタイプのものである。

【０００５】この冷却塔には、上部に冷却塔本体５０の
下部から上方に空気を強制的に通風させるためのファン
５２、このファン５２を回転駆動させるための駆動用モ
ータ５４、被冷却水が揚水ポンプ５５により送水されて
くる入力管５６、この入力管５６からの被冷却水を受け
る受水筒５８、この受水筒５８に入った被冷却水を散水
する散水管６０がそれぞれ設けられている。

【０００６】また、冷却塔本体５０の中央部には、冷却
塔本体５０内での水の自由落下を阻止し、被冷却水と空
気との接触時間を延ばすと共に被冷却水と空気の接触面
積を大きくし、冷却効果を高めるための充填物６２が設
けられている。

【０００７】さらに、冷却塔本体５０の下部には、冷却
された水を溜める水槽６４及び冷却された水を送水する
ための出力管６６がそれぞれ設けられている。

【０００８】このような構成からなる冷却塔は、揚水ポ
ンプ５５により入力管５６から受水筒５８に入った被冷
却水を散水管６０で充填物６２にまき、充填物６２によ
って冷却効果を高め、冷却水を水槽６４に貯蔵し、水槽
６４の冷却水を出力管６６によって冷却塔の外部へ導く
ようになっている。

【０００９】被冷却水が散水管６０で充填物６２にまか
れるとき、冷却塔本体５０の上部のファン５２は、空気
入口６８から流入する空気を空気出口７０へと強制通風
させているため、被冷却水はこの充填物６２に沿って滴
下する間に多量の空気と接触する。これにより、被冷却
水の一部が蒸発することにより残りの被冷却水から蒸発
熱が奪われるため被冷却水は冷却される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の冷却塔
では、冷却塔本体内に被冷却水と空気との接触面積を高
めるための充填物が設けられているが、この充填物は被
冷却水との接触面積が大きい程冷却効果が上がるため、
より冷却効果を上げるにはこの充填物の容積を大きくす
る必要がある。このために、冷却塔本体も大型となる。

【００１１】また、被冷却水を周りの空気と接触させる
ために、冷却塔本体の下部から流入する空気を冷却塔本
体の上方へと強制通風させるためのファン用の駆動装置
が必要である。

【００１２】このように、従来の冷却塔は構造上からみ
て大型になるため、メンテナンスも複雑となり製作コス
トもかかる。さらに、ファン駆動装置への電力の供給が
冷却操作中、常に必要である。

【００１３】本発明は上述の点に鑑みなされたもので、
冷却塔のメンテナンスを容易にすると共に小型化を図
り、製作費のコストダウンが図れ、しかも、ランニング
コストが大幅に削減できる冷却塔を提供することを目的
としている。

【００１４】

【課題を解決しようとする手段】上記した目的を達成す
るためにこの発明の冷却塔は、ａ）中心部に開口を備え
た板若しくは多孔板からなる水平方向の隔壁により複数
段に区画された部屋を有し上下両端を開口した円筒状の
冷却塔本体を、水槽の上端開放部上に設け、ｂ）該冷却
塔本体の中心部を上下方向に貫通する回転軸を、軸受け
により回転自在に支持して設け、ｃ）前記冷却塔本体の
最上部の部屋に被冷却水を噴射するノズルを設け、ｄ）
該ノズルから噴射される被冷却水を複数枚の羽根車で受
けて回転する水車を前記回転軸の上端部寄りに一体回転
可能に設け、ｅ）前記最上部の部屋以外の部屋には、前
記各開口若しくは多数の小孔より滴下する被冷却水を撹
拌すると共に冷却塔本体の上端開口又は下端開口より空
気を取り入れ、該空気を下向き又は上向きに送り込む方
向に傾斜させた複数枚の撹拌翼を、前記回転軸にそれぞ
れ一体回転可能に設けた構成としている。

【００１５】

【作用】上記した構成を有する本発明の冷却塔によれ
ば、冷却塔本体内の最上部の部屋に設けられたノズルか
ら噴射される被冷却水の羽根車への衝突力を利用して水
車を回転させるため、この水車と連動している最上部の
部屋以外に設けられた撹拌翼が水車と一体的に回転する
ことになり、被冷却水を強制的に撹拌して噴霧状態にす
る。さらに、これらの撹拌翼は回転によって空気を隔壁
の中心部開口若しくは多数の小孔を通じて上向きに又は
下向きに送り込む方向に傾斜しているので、冷却塔本体
の上端開口又は下端開口から空気が取り入れられ、噴霧
状態となった被冷却水がこの空気と接触することにな
る。

【００１６】このように、ノズルからの被冷却水の噴射
エネルギーを利用して水車を回転させ、同時に撹拌翼を
回転させて被冷却水を強制的に撹拌して噴霧状態にし、
さらに、これを導入空気と接触させることにより被冷却
水の蒸発熱で被冷却水が冷却される。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の冷却塔の実施例を図面に基づ
いて説明する。

【００１８】図１は本実施例に係る冷却塔の外観及び一
部の内部構造を示す斜視図である。図２は図１の縦断面
図である。

【００１９】図において、冷却塔２は被冷却水を冷却す
る冷却塔本体４と冷却された水を貯蔵する水槽６とによ
り構成され、それぞれ円筒状の構造となっており、冷却
塔本体４の上下両端は開口され、水槽６の上端開放部上
に設けられている。

【００２０】冷却塔本体４の内部には、中心部に同一円
形の開口７ａ・７ｂ・７ｃを有する隔壁８ａ・８ｂ・８
ｃが水平方向に一定間隔で取り付けられている。

【００２１】これにより、冷却塔本体４は隔壁８ａより
冷却塔本体４の上方を被冷却水導入室Ａ、隔壁８ａと８
ｂ及び冷却塔本体４の外周内面で囲まれた部屋を一次冷
却室Ｂ、同様に、隔壁８ｂと８ｃ及び冷却塔本体４の外
周内面で囲まれた部屋を二次冷却室Ｃ、さらに、隔壁８
ｃより冷却塔本体４の下方を冷却水出力室Ｄとして形成
されている。

【００２２】上記のように形成された被冷却水導入室
Ａ、一次冷却室Ｂ、二次冷却室Ｃ及び冷却水出力室Ｄの
各部屋の縦方向の中心には、各部屋の各開口７ａ・７ｂ
・７ｃを上下方向に貫通する回転軸１０が設けられてい
る。この回転軸１０は、冷却塔本体４の両端の軸受け１
２ａ・１２ｂで支持されている。さらに、軸受け１２ａ
・１２ｂは、それぞれ十字型の形状をなす支持材１４ａ
・１４ｂで支持されて、冷却塔本体４の両端の中央部に
それぞれ固定されている。

【００２３】前記被冷却水導入室Ａには、管継手１６に
より二方向に分岐されて被冷却水を導入する分配管１８
が設けられている。この分配管１８の先端には、被冷却
水を噴射するノズル２０がそれぞれ取り付けられてい
る。さらに、このノズル２０から噴射される被冷却水を
受けて、その反動力で回転を強制される複数枚の羽根車
２３を有する水車２２が設けられている。

【００２４】前記一次冷却室Ｂの中心部には複数枚の撹
拌翼２４ａが、また、前記二次冷却室Ｃの中心部には複
数枚の撹拌翼２４ｂが、それぞれ設けられている。この
撹拌翼２４ａ・２４ｂは、冷却塔本体４の上部の空気入
口２５から空気を吸い込み、下向きに送り込むように翼
を傾斜させている。

【００２５】上記の被冷却水導入室Ａの水車２２及び一
次冷却室Ｂの撹拌翼２４ａ並びに二次冷却室Ｃの撹拌翼
２４ｂは、回転軸１０と一体に回転するように回転軸１
０に固着されている。

【００２６】冷却塔本体４の下部には取付材２６が固着
されており、水槽６に固着されている取付材２８とボル
トナット３０にて接合され、冷却塔本体４と水槽６とを
接続している。

【００２７】水槽６の側面下部には、貯蔵された冷却水
を送水する送水管３２が設けられている。また、冷却塔
本体４の外部には、被冷却水が送水されてくる回収水管
３４及び被冷却水を冷却塔本体４へ揚水するためのポン
プ３６並びに入力管３８がそれぞれ設けられている。こ
の入力管３８が前記被冷却水導入室Ａ内の管継手１６に
接続されている。

【００２８】次に、上記した構成からなる実施例の冷却
塔について、使用態様を説明する。図１及び図２におい
て、回収水管３４により送水されてくる被冷却水は、冷
却塔本体４の上部の被冷却水導入室Ａまでポンプ３６に
より揚水され、入力管３８を通り冷却塔本体４に入る。
そして、被冷却水は管継手１６を介して二方向に分岐さ
れて分配管１８に入り、この分配管１８の先端の２箇所
のノズル２０から水車２２へ噴射される。

【００２９】このように、ポンプアップして噴射された
被冷却水は、水車２２の羽根車２３に当たって、その噴
射による衝突力によって水車２２を回転軸１０を中心に
Ｅ方向に回転させる。

【００３０】水車２２は回転軸１０に固着されているた
めに、水車２２が回転すると共に一次冷却室Ｂに設けら
れた撹拌翼２４ａと二次冷却室Ｃに設けられた撹拌翼２
４ｂが連動して、水車２２と同速度で同方向に回転す
る。

【００３１】上述のように、被冷却水導入室Ａに入った
被冷却水は、ノズル２０により羽根車２３に噴射されな
がら、隔壁８ａの開口７ａから一次冷却室Ｂに滴下す
る。

【００３２】一次冷却室Ｂに流入した被冷却水は、撹拌
翼２４ａで撹拌され強制的に噴霧状態にされる。このと
き、冷却室Ｂ内には空気を吸い込むように翼を傾斜させ
た撹拌翼２４ａの回転によって下向きの送風力が働くた
め、冷却塔本体４の上部の空気入口２５から空気が吸込
まれ、開口７ａから下方に送り出されるので、噴霧状態
となった被冷却水は空気と接触し、その一部が蒸発する
ことによって蒸発熱で冷却される。

【００３３】こうして冷却された被冷却水は、撹拌翼２
４ａの回転による遠心力のため、一旦は撹拌翼２４ａの
先端の円周方向に放射状に流されたのち、隔壁８ｂの開
口７ｂから次の二次冷却室Ｃに滴下する。これにより被
冷却水の冷却操作の第一段階が終了する。同様に、二次
冷却室Ｃに流入した被冷却水は、水車２２と共に回転し
ている撹拌翼２４ｂで再度撹拌され、さらに細かい噴霧
状態となる。このときも一次冷却室Ｂの冷却操作と同じ
く、冷却室Ｃ内には空気を吸込むように翼を傾斜させた
撹拌翼２４ｂの回転による下向きの送風力が働くため、
冷却塔本体４の上部の空気入口２５から空気が吸込ま
れ、開口７ａ及び７ｂから下方に送り出されるので、噴
霧状態となった被冷却水は空気と接触し、その一部が蒸
発することによって蒸発熱で冷却される。これにより、
被冷却水の冷却操作の第二段階が終了する。

【００３４】上記のように冷却された被冷却水は、水滴
となって隔壁８ｃの開口７ｃから冷却水出力室Ｄに流入
する。さらに、冷却塔本体４に接続された水槽６に滴下
して冷却水として溜まる。また、撹拌翼２４ａ・２４ｂ
の回転によって冷却塔本体４の上部の空気入口２５から
吸い込まれる空気は、冷却塔本体４内を縦通する開口７
ａ〜７ｃにより各部屋Ａ〜Ｄを通り、冷却塔本体４と水
槽６との接続部の空気出口２７から外部へ排出される。
これにより、本冷却塔２の被冷却水の冷却操作が終了す
る。

【００３５】前記冷却室を隔壁で複数段に区画したの
は、流入する被冷却水の自由落下を阻止して、滞空時間
を長くするためである。

【００３６】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変
更を加え得る。

【００３７】例えば、実施例では冷却塔本体４内の隔
壁８ａ〜８ｃは、中心部に同一円形の開口７ａ〜７ｃを
有する平板としているが、これに複数の小孔を設けた多
孔板として、外部からの空気及び被冷却水を下方へ送り
出すようにしてもよい。

【００３８】噴霧状態となった被冷却水を外部からの
空気と接触させるために、冷却塔本体４の上部の空気入
口２５から空気を取り入れているが、冷却塔本体４の下
部から空気を取り入れるようにしてもよい。しかし、撹
拌翼で被冷却水を撹拌すると共に上部から空気を吸い込
み、被冷却水と接触させて自然落下させる直接接触の方
が、下部から空気を吸い込み向流接触させる方式よりも
撹拌翼にかかる負荷が少なくて済むために、上記実施例
の方が消費動力の点では優れている。

【００３９】冷却室は一次冷却室Ｂと二次冷却室Ｃの
二部屋としているが、この他に複数冷却室を設ければ、
被冷却水の冷却操作がさらに段階的に行われるようにな
り、被冷却水はいっそう細かい噴霧状態となって空気と
の接触時間も長くなり、冷却効果を上げることができ
る。

【００４０】温水導入室Ａの羽根車２３の個数及び形
状は、ノズルから噴射される被冷却水を効率よく受けら
れるような構成としてもよい。また、一次冷却室Ｂの撹
拌翼２４ａ及び二次冷却室Ｃの撹拌翼２４ｂの羽根の枚
数及び形状は、被冷却水を効率よく噴霧状態に撹拌し、
かつ、冷却塔本体４の外部の空気を効率よく導入できる
ような構成としてもよい。

【００４１】

【発明の効果】以上、説明したことから明らかなよう
に、この発明の冷却塔には次のような効果がある。

【００４２】ノズルから噴射される被冷却水の羽根車へ
の衝突エネルギーを利用して、被冷却水の冷却操作がで
きる。したがって、従来の冷却塔のように空気の通風を
強制的に行うファン用の駆動装置が不要となり省電力化
が図れる。

【００４３】さらに、撹拌翼により取り入れる空気と被
冷却水とを接触させるために、従来の冷却塔のように空
気との接触面積を大きくするための充填物が不要とな
る。また、被冷却水の微粒化を積極的に行うための動力
も共通の動力源（被冷却水の羽根車への衝突エネルギ
ー）で行うので装置の簡略化が実現する。このために、
冷却塔本体の小型化が可能になり、構造も簡単でメンテ
ナンスが容易になると共に製作する上でのコストダウン
が図れ、しかもランニングコストが大幅に削減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の実施例にかかる冷却塔の外観及び一
部の内部構造を示す斜視図である。

【図２】図１の縦断面図である。

【図３】従来の一般的な冷却塔の一例を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

４ 冷却塔本体 ６ 水槽 ８ａ・８ｂ・８ｃ 隔壁 １０ 回転軸 １２ａ・１２ｂ 軸受け ２０ ノズル ２２ 水車 ２４ａ・２４ｂ 撹拌翼 Ａ 被冷却水導入室 Ｂ 一次冷却室 Ｃ 二次冷却室 Ｄ 冷却水出力室

フロントページの続き (72)発明者 浅井 昌 兵庫県明石市二見町南二見11番９号 有 限会社 上村製作所 二見工場内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F28F 25/06 F28F 25/08 F28F 25/00 F28C 1/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中心部に開口を備えた板若しくは多孔板
   からなる水平方向の隔壁により複数段に区画された部屋
   を有し上下両端を開口した円筒状の冷却塔本体を、水槽
   の上端開放部上に設け、 該冷却塔本体の中心部を上下方向に貫通する回転軸を、
   軸受けにより回転自在に支持して設け、 前記冷却塔本体の最上部の部屋に被冷却水を噴射するノ
   ズルを設け、 該ノズルから噴射される被冷却水を複数枚の羽根車で受
   けて回転する水車を前記回転軸の上端部寄りに一体回転
   可能に設け、 前記最上部の部屋以外の部屋には、前記各開口若しくは
   多数の小孔より滴下する被冷却水を撹拌すると共に冷却
   塔本体の上端開口又は下端開口より空気を取り入れ、該
   空気を下向き又は上向きに送り込む方向に傾斜させた複
   数枚の撹拌翼を、前記回転軸にそれぞれ一体回転可能に
   設けたことを特徴とする冷却塔。