JP2828238B2 - 冷却装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷却すべき機器等から
戻る被冷却流体を冷却した後、これを再び前記機器に送
り出す冷却装置に関し、詳しくは冷却塔部分の散水装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の蒸発式冷却塔の例を図５の上部を
用いて説明する。なお、図５に示したものは、上部に蒸
発式冷却塔を下部にチラーを一体的に組合せた冷却装置
である。先ず、冷却塔１の内部には複数層の伝熱パイプ
２が規則的に配置されていて、被冷却流体は被冷却流体
入口ヘッダー３から伝熱パイプ２内に入ってパイプ内を
流れた後、被冷却流体出口ヘッダー４から出て下部のチ
ラーを通り再び使用機器に送られる。伝熱パイプの下部
には受水槽６が設けてあって水が常時保有されている。
この水はポンプ７によって揚水管及び散水装置５を介し
て伝熱パイプ２上に均一に散水される。散水された水は
伝熱パイプの外周面に水膜を作りながら順次下方の伝熱
パイプ上に落下し、受水槽６に達して再びポンプ７によ
って循環されるようになっている。

【０００３】ところで、近年の精密機器などの生産ライ
ンや研究施設では、空調室温に近くて安定した温度（18
〜29°Ｃ）の冷却水を必要とするが、このように冷却す
べき機器から戻る被冷却流体を冷却して当該機器に送り
出す冷却装置としては、従来は上記したような密閉式冷
却塔や圧縮式チラーが用いられてきた。これらの冷却装
置では、例えば密閉式冷却塔については、夏場などでは
せいぜい30°Ｃ程度にしか冷却することができず、精密
機器などで必要とする上記の温度まで冷却できない。

【０００４】そこで18〜29°Ｃ程度の中低温域で定温保
持することができる冷却装置として、図５に示したよう
に伝熱パイプと該伝熱パイプに散水する散水装置と（送
風ファンも備えていてもよい。）を有する蒸発式の冷却
塔１と、圧縮機と凝縮器と膨張弁と蒸発器とこれらを循
環する冷媒とを有するチラーとを、上下に一体化して組
付け、冷却すべき機器から戻る被冷却流体を先ず冷却塔
を通過させ、その後蒸発器の順に導いて、外気温等に基
づいて適宜上記したような中低温域をつくり出す冷却装
置が、特開平２−187585号公報に提案されている。

【０００５】また、この冷却装置に関連して、特開平２
−197778号公報では、圧縮機の起動、停止時に機器に送
り出される被冷却流体の温度の過度変化を緩和すること
を目的として、圧縮機の起動あるいは停止に連動して送
風量又は散水量を一時的に減少あるいは増加することが
提案されている。従って、散水量を例にとると、圧縮機
の運転がもともと必要でない冬場であるとか、圧縮機を
起動したときは、特に散水槽に供給される水量は少なく
なる。また逆に夏場や圧縮機を停止したときは多くなっ
ている。

【０００６】尚、上記した散水槽５は伝熱パイプ２の上
方に位置し、パイプの全面に均一に散水ができるように
ドーナツ状の円筒水槽とし、槽底にはまんべんなく小孔
が明けられている。そして従来ポンプから揚水された散
水用の水は４〜８カ所分岐し、エルボ継手などの放水口
を介して単に下方に落水して供給されていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の散水装置では、
単に落水した水は徐々に底面に広がろうとするが、近く
の小孔を通ってすぐに落ちるという形態をとるので、給
水量が少ない運転状態であると、散水量に対して給水量
が追いつかずいくらたっても水槽の底にまんべんに水が
行き渡らず散水が行われない箇所が生じ、効率が落ちる
という問題があった。

【０００８】また、このような水の中には必ずカルシウ
ム、マグネシウム等の成分が含まれている。このため長
期使用中にこれらの硬度成分が炭酸カルシウム等のスケ
ールとして析出してくる（特に伝熱パイプの周辺）。こ
のようなスケールは、受水槽にも溜るし循環水の中にも
混じって散水槽にも給水される。このため、これが散水
槽の散水用小孔に詰まって目詰まりを起し、散水が行わ
ないという問題が生じることもあった。

【０００９】本発明は上記の問題を解決するもので、給
水量が少なくても水槽全体に水が行き渡るようにすると
共に水中のスケールを適当な箇所に補集できるようにし
て、散水が常に均一に行われる散水装置とし、よって冷
却効率を向上し省エネルギー化をはかった冷却装置を提
供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、伝熱パイプ
と、少なくとも伝熱パイプに散水する散水装置を有する
蒸発式冷却塔と、圧縮機と凝縮器と膨張弁と蒸発器とこ
れらを循環する冷媒とを有するチラーと、冷却すべき機
器から戻る被冷却流体を前記冷却塔、蒸発器の順に導い
た後前記機器に送り出す管路とを設けた冷却装置におい
て、前記散水装置は、底面に多数の小孔を一様に設けた
ドーナツ状の円筒水槽と、散水用の循環水を前記水槽内
に供給する放水口とを有し、前記放水口は、円筒水槽の
内周側又は外周側で適宜の間隔をおいて環状に複数個配
置し、この放水口からの放水によって回転流が生じるよ
うにした冷却装置である。

【００１１】冷却装置としては上記の他に少なくとも散
水装置を備えた蒸発式の冷却塔を有するものであれば良
い。そして上記放水口は、水槽の内枠側に略均等間隔で
環状になるように設け、放水口からの放水は斜め下向き
に吐出すようにすることが望ましい。また一担内枠の壁
に水を当てて水流が散るようにしても良い。また、水槽
内で生じる回転流の外側寄りに、水中にあるスケールを
溜めるためのポケット部を１箇所以上設けることが望ま
しい。

【００１２】

【作用】上記の散水装置の放水口は、ドーナツ状の円筒
水槽に対しほぼ均等間隔で環状に置かれ、かつ同時に吐
出された水が水槽の形に沿って回転しやすいように斜め
下前方に吐出すなどできるので、水量が少なくても水槽
内で回転流が生じ、水は円滑に回転方向に回り込んで、
すぐに全体に行き渡り散水が均一に行われる。

【００１３】また、循環水中にある炭酸カルシウム等の
スケールは、回転流と一緒に流されて自然と水槽の外周
側に押しやられるが、ここに１つあるいは複数個のポケ
ット部があるので、スケールはこの中に入り込んで溜ま
り、スケールの除去が同時にできる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面と共に説明す
る。尚、本発明の冷却装置の主な構成は前述した特開平
２−187585号公報や特開平２−197778号公報によって開
示された冷却装置の構成（図５参照）と変わるところが
少ないのでその部分の説明については省略する。従って
以下は散水装置部分についての説明だけを行う。

【００１５】図１は、散水槽５’を上部から見た上面
図、図２はＡ−Ａ部の断面図である。図示のように散水
槽５’は、伝熱パイプ２’の上部に位置し、円形の内枠
30と同じく円形の外枠31とでドーナツ状の円筒となし、
底面は、周方向に規則的に明けた小孔35（φ４〜φ６mm
程度）を有する略扇状の散水板32を32ａ〜32Ｌまでの12
枚敷き詰めて形成したものである。尚、小孔は散水板32
ｆ〜32ｉの一部について図示したが、全ての散水板に同
様の小孔が設けられている。そして、内枠30、外枠31、
散水板32はともに硬質塩化ビニル製で、散水板と内枠及
び外枠の固定はボルト等で行ない、間隔が生じる部分は
適宜シリコンシーラント等を詰めて水槽としている。

【００１６】内枠30の円筒内には、下部のポンプ７’か
ら立上がり各々分岐した配水管34ａ〜34ｅが配管されて
おり、その端部はそれぞれ内枠30のほぼ中程に形成した
穴37を通って水槽内の中程まで突出し、先端に放水器具
33a〜33fが取付けてある。この場合の放水器具とは、硬
質塩化ビニル製のエルボ継手であって、結果的に円環上
にほぼ均等間隔に６個装備されている。そして水を吐出
す給水口（エルボ継手の一端の口）は、上方から斜め前
方下向きに向けてある。（図２参照）従って、給水時、
水は点線で示したように斜め前方に向って６カ所同時に
吐出されるので、水量が少ないときでも水は水槽の外周
側まで即座に到達し回り込んで底面に広がり小孔を通っ
て散水が始まる。そして水量が多くなると、これが次第
に溜って回転流となり水槽内を回り始める。その後、圧
縮機が起動するなどして給水量が減ったときでも水槽内
の水はかなりの勢いで落下し続けているので散水の勢い
は弱くなるが、この様な場合でも吐出される水は回転流
となる方向にまんべんなく行き渡り、弱いながらも全体
に且つ均一に散水を行うことができている。

【００１７】次に本発明の他の実施例を図３に示す。図
は散水槽を上から見た上面図で、図１と同一部品は符号
を省略する。図１に示した実施例と同様に６本の揚水管
が設けられ、その先端にある給水口（エルボ継手）は、
水槽内に突出し、斜め前方下向きに向けて放水するよう
になっている。上記の実施例と異なる点は、６個の放水
口の内２個33ｃと33ｆについてエルボ継手の先に更にエ
ルボ継手36cと36fを取付けて、その先端の放水口が内枠
30に向くようにしているところである。従って、放水口
36ｃと36ｆから吐出された水は一端内枠30の壁に当って
点線で図示するように放射状にはね返るので早く広い範
囲に行きとどき易いという効果がある。そして他の放水
口から吐出された水も合わせてほどなく回転流が生じ、
前述と同様に散水が行われる。なお、この例では６個の
内２個を内枠に当てるようにしたが、この数は限られる
ものでなく、全数内枠に当てるようにして良いし、また
内枠に当てるのではなく外枠に当てるようにしても良
い。

【００１８】本発明の別の実施例を図４に示す。図は散
水槽を上から見た図であり、散水槽及び放水口の配置等
は上記した実施例と同じとなっている。本実施例で異な
るところは回転流の外側寄りの２ヶ所にポケット部40,4
1を設けた点が特徴である。散水用の循環水の中には上
述した通り炭酸カルシウム等のスケールが多く含まれて
いるので、このスケールが小孔35に詰って散水が出来な
くなるという問題も生じる。そこで本発明では水槽内で
水が回転することを利用し、流れの速い外側寄りにスケ
ールが溜まってくるので、この部分に捕集用のポケット
部40,41を設けたものである。即ち、水中のスケールは
回転流に流されて次第に流れの外側に寄って行きポケッ
ト部の中に入り込んで捕集される。なお、このポケット
部は１個でも効果はあるが、複数個設けた方が良いし、
水槽の底板に設けるようにしても良い。またポケットの
底はへこませてスケールをためるようにすることが望ま
しい。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、散水槽に供給する水を
複数箇所、環状にわたって、斜め前方下向きに、あるい
は内枠や外枠の壁に当てて放射状に散らす等して、回転
流が生じるようにしているので、給水量が少なくなって
も底面の全体にまんべんなく水が行き渡ることになり、
常えず均一に散水が行われる。また、回転流を利用して
水中のスケールを捕集できるので、散水用の小孔がスケ
ールで目詰りをするようなことがない。従って、蒸発式
冷却塔を備えた上記冷却装置において、季節（冬場）の
差や圧縮機の起動、停止によっても冷却効率にむらがな
く省エネルギー化が計れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例を示す散水槽の上面図であ
る。

【図２】 図１のＡ−Ａ側面図である。

【図３】 本発明の他の実施例を示す散水槽の上面図で
ある。

【図４】 本発明の別の実施例を示す散水槽の上面図で
ある。

【図５】 従来の蒸発式冷却塔と圧縮式チラーとを組合
せた冷却装置を示す断面図である。

【符号の説明】

１…蒸発式冷却塔 ２…伝熱パイプ ３…入
口ヘッダー ４…出口ヘッダー ５…散水槽 ６…受
水槽 ７…ポンプ ８…揚水管 ９…モ
ーター 10…冷却ファン 11…空気流入口 12…圧
縮機 13…凝縮機 14…膨張弁 15…蒸
発器 16…ポンプ 17…送出管 18…機
器 19…戻り管 30…内枠 31…外
枠 32…散水板 33…放水器具 34…配
水管 35…散水用小孔 40,41…ポケット部

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 伝熱パイプと、少なくとも伝熱パイプに
   散水する散水装置を有する蒸発式冷却塔と、圧縮機と凝
   縮器と膨張弁と蒸発器とこれらを循環する冷媒とを有す
   るチラーと、冷却すべき機器から戻る被冷却流体を前記
   冷却塔、蒸発器の順に導いた後前記機器に送り出す管路
   とを設けた冷却装置において、前記散水装置は、底面に
   多数の小孔を一様に設けたドーナツ状の円筒水槽と、散
   水用の循環水を前記水槽内に供給する放水口とを有し、
   前記放水口は、円筒水槽の内周側又は外周側で、適宜の
   間隔をおいて環状に複数個配置し、この放水口からの放
   水によって回転流が生じるようにしたことを特徴とする
   冷却装置。
2. 【請求項２】 散水装置を備えた蒸発式冷却塔を有する
   冷却装置において、前記散水装置は、底面に多数の小孔
   を一様に設けたドーナツ状の円筒水槽と、散水用の循環
   水を前記水槽内に供給する放水口とを有し、前記放水口
   は、円筒水槽の内周側又は外周側で、適宜の間隔をおい
   て環状に複数個配置し、この放水口からの放水によって
   回転流が生じるようにしたことを特徴とする冷却装置。
3. 【請求項３】 前記水槽内で生じる回転流の外側寄りに
   水中にあるスケールを捕集するポケット部を設けたこと
   を特徴とする請求項１又は２記載の冷却装置。