JP3287954B2 - 密閉式加熱塔 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷却塔を兼ねた空調用
の密閉式加熱塔に関し、特に、特に熱交換器への着霜に
よる熱交換の効率低下を防ぐようにした密閉式加熱塔に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、密閉式加熱塔においては、表面に
プレートフィンが取り付けられた蛇行したパイプ或いは
多数の並列に接続されたパイプからプレートフィンコイ
ルを構成し、このプレートフィンコイルのパイプの内部
に、熱媒体となる内部流体を通し、外部からの空気をこ
れらのパイプの周りに流して、内部流体と空気との間で
熱交換を行なわせることにより、内部流体を加熱する構
造がその一般的なものである。そして、加熱の伝熱方式
としては、向流型，並流型及び直交流型にそれぞれ分類
される。向流型は、パイプの内部を通過する内部流体に
対してその流れ方向と逆向きに空気を流して熱交換する
方式であり、並流型はこれとは逆に内部流体と空気のそ
れぞれの流れ方向を同じとしたものである。また、直交
流型は、内部流体の流れ方向に対してこれを直交して横
切るように空気を流す方式である。

【０００３】これらの各種の方式の中で、熱交換効率は
向流型が最も良く、次いで直交流型及び並流型の順であ
り、空調用や工業用の設備等で現在最も多く利用されて
いるものは向流型である。

【０００４】密閉式加熱塔としては、向流式プレートフ
ィンコイルを、水平配置した構造を有するものや、又
は、斜めに配置した構造を有するものが知られている。

【０００５】この向流式プレートフィンコイルによる装
置は、汎用コイルを並列に配置したもので、構造が簡単
であるため製造が容易であるという利点がある。

【０００６】しかし、この向流式プレートフィンコイル
を使用した装置においては、低温の内部流体によって冷
却される空気が露点温度以下になると結霧し、０℃以下
では空気出口側のコイル全面で着霜し、空気通路を短時
間に塞ぐため、熱交換効率が急激に低下するという問題
があった。また、この着霜を防止するために、霜取り装
置を設けてコイルを加熱することも行なわれているが、
加熱のための余分な電力を必要とすると共に、霜取り作
業をいつ行なうか等の作業管理が煩雑であった。

【０００７】そこで、この問題を解決するために、特開
平４−３１３６８号公報に記載のように、直交流式プレ
ートフィンコイルを斜めに配置し、内部流体をコイルの
下側から上側に向かって流すようにすることにより、コ
イルの下端部の温度が最も低くなるようにしている。す
なわち、空気と内部流体の温度差はコイルの下端部が最
大であり、上端部に近づくにつれて温度差が小さくなっ
ている。このため、コイルに着霜する場合には、最初は
コイルの下端部のみに着霜し、空気出口側のコイル全面
で着霜することはなく、熱交換効率の急激な低下は防止
できる。

【０００８】ところが、このように内部流体をコイルの
下側から上側に向かって流すようにした場合、コイルの
上端部における内部流体と空気の温度差が小さくなるの
で、熱交換の効率が低下するおそれがある。そこで、特
開平４−３１３６８号公報に記載の装置においては、空
気の流路断面を下側から上側に向けて順次狭くすること
により、コイルの上端部における空気の流速を下端部よ
り速くして熱交換の効率の低下を防止している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、直交流
式プレートフィンコイルを使用した装置においては、向
流式と同等の熱交換効率を得るためには、コイル正面に
対して風速を意図的に不規則分布に設定する必要がある
が、このような不規則な風速分布を定常的に維持するの
が難しく、また、直交流式プレートフィンコイルは、コ
イル自体の製造が難しいという問題があった。

【００１０】そこで本発明は、製造や保守が容易な向流
式の熱交換器を使用しながら、熱交換効率を低下させる
ことなく、熱交換器のコイルへの着霜を防止することを
目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の密閉式加熱塔
は、向流式フィンコイルの出口ヘッダーと次の向流式フ
ィンコイルの入口ヘッダを順次複数接続して直列とし、
各向流式フィンコイルの内部流体の出口側が空気入口側
に面するように配置したことを特徴とする。

【００１２】

【作用】内部流体は、下段のコイルから上段のコイルに
向けて流れながら空気との間で熱交換を行なうので、内
部流体の温度は下段では低く、上段になるにつれて高く
なる。一方、吸込空気の温度は、コイル全面で均一であ
るために、両者の温度差は下段のコイルが大きくなる。
したがって、出口空気がより低温となる下段のコイルか
ら着霜が順次生じるために、短時間に空気通路が遮断さ
れることがない。

【００１３】

【実施例】図１は、本発明の密閉式加熱塔の実施例を示
す模式図である。図２は、図１のＡ−Ａ線切断断面図で
ある。

【００１４】加熱塔は、一対の熱交換器１，２が上下方
向に配置されたタワー本体部３と、このタワー本体部３
の上部に配置されたファン４と、熱交換器１の上部に配
置された上部水槽５と、タワー本体部３の底部に配置さ
れた下部水槽６とを備えている。

【００１５】タワー本体部３の内部は、ファン４と下部
水槽６との間に存在する空間部７と熱交換器１，２が配
置された熱交換部８とに区画されており、空間部７と熱
交換部８との間には、水飛散防止用のエリミネータ９が
設けられている。また、タワー本体部３の熱交換器１，
２の壁面には、空気吸込口ルーバー１０が設けられてい
る。

【００１６】熱交換器１は、図２に示すように、Ｕベン
ド部１１ａにより蛇行して配置された蛇管コイル１１
と、蛇管コイル１１を支持するフレーム１１ｂと、この
蛇管コイル１１の両端の設けられた入口ヘッダー１２及
び出口ヘッダー１３と、蛇管コイル１１に設けられたフ
ィン１４とを備えており、全体として向流式フィンコイ
ルを構成している。なお、蛇管コイル１１は、垂直方向
に重なって複数本並列的に設けられている。熱交換器２
も熱交換器１と同様な構造を有しており、下段の熱交換
器１の出口ヘッダー１３は、配管１５を介して上段の熱
交換器２の入口ヘッダーに連結されている。

【００１７】下段の熱交換器１の入口ヘッダー１２は、
配管１６を介して冷凍機１７の出口側に連結され、上段
の熱交換器２の出口ヘッダーは、配管１８及び熱媒体循
環ポンプ１９を介して冷凍機１７の入口側に連結されて
いる。

【００１８】また、タワー本体部３の下部水槽６は、配
管２０を介して散水ポンプ２１の入口側に連結され、散
水ポンプ２１の出口側は配管２２を介して上部水槽５に
連結されている。

【００１９】次に、上述した加熱塔の動作について説明
する。

【００２０】図１において、空気によって内部流体を加
熱する加熱塔の運転時には散水ポンプ２０は停止してい
る。熱媒体循環ポンプ１９により還流され冷凍機１７
で、低温（たとえば、−１１°Ｃ）に冷却された内部流
体は、下段の熱交換器１の入口ヘッダー１２に供給さ
れ、蛇管コイル１１を経て出口ヘッダー１３を通り、上
段の熱交換器２の入口ヘッダーに供給され、同様にして
出口ヘッダーに至る。

【００２１】一方、ファン４の回転によりタワー本体部
３の内部が大気圧に対して負圧となり、矢印Ｂで示すよ
うに、外気が空気吸込口ルーバー１０を介してタワー本
体部３の内部に流れ込み、熱交換器１，２を通過し、更
にエリミネータ９を介して空間部７内に流れ込む。そし
て、矢印Ｃ，Ｄで示すように、ファン４により吸引され
て加熱塔の外に排出される。

【００２２】いま、外気の温度がたとえば０°Ｃとする
と、空気が熱交換器１，２を通過する間に、内部流体は
０℃の空気と熱交換し、−８℃まで昇温される。このと
き、内部流体は下側から上側に流れながら熱を吸収する
ので、内部流体の温度は、下段の熱交換器１の入口より
上段の熱交換器２の入口の方が高い。吸込空気温度、湿
度は、下段の熱交換器１と上段の熱交換器２で同じであ
るために、出口空気温度も上段の熱交換器２の入口の方
が高い。したがって、下段の熱交換器１の蛇管コイル１
１で結露着霜が生じた時点では、上段の熱交換器１の蛇
管コイルでは発生しない。

【００２３】このように、内部流体の温度は下段では低
く、吸込空気温度はコイル全面で均一であるために、両
者の温度差が大きく、出口空気がより低温となる下段の
熱交換器１の蛇管コイルから着霜が順次生じるために、
短時間に空気通路が遮断されることがない。

【００２４】また、熱交換器２の台数を増やすことによ
り、着霜が全熱交換器に及ぶまでの時間を長くすること
ができ、更に効果は上がる。

【００２５】次に、上述した加熱塔を冷却塔として使用
する場合の動作について説明する。この場合には、散水
ポンプ２１を動作させ、下部水槽６内の水を、配管２０
を介して散水ポンプ２１により吸引し、配管２２を介し
て上部水槽５へ供給する。そして、上部水槽５から熱交
換器２，１に対して散水する。この場合にも、内部流
体、散布水、空気の温度分布は最適となり、効率が良
い。すなわち、内部流体と空気は向流となり熱交換効率
がよい。散布水と空気は直交流となるが、散布水温度は
内部流体温度の影響を受けるため、内部流体入口側すな
わち空気出口側の温度が高く、散布水温度分布と空気温
度は向流型に近く効率がよい。つまり、内部流体温度が
低下し熱交換効率が低下する空気吸込口ルーバー１０側
で散布水と空気の温度が最も低くなり、内部流体との温
度差を保持できるので効率がよい。

【００２６】

【発明の効果】本発明により以下の効果を奏する。

【００２７】（１）製造の容易な汎用の向流式プレート
フィンコイルを使用しながら、コイルへの着霜を防止し
て、熱交換効率の低下を防止することができる。

【００２８】（２）霜取り回数が減り、省エネルギーと
なるととも管理が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の密閉式加熱塔の実施例を示す模式図
である。

【図２】 図１のＡ−Ａ線切断断面図である。

【符号の説明】

１，２…熱交換器、３…タワー本体部、４…ファン、５
…上部水槽、６…下部水槽、７…空間部、８…熱交換
部、９…エリミネータ、１０…空気吸込口ルーバー、１
１ａ…Ｕベンド部、１１…蛇管コイル、１２…入口ヘッ
ダー、１３…出口ヘッダー、１４…フィン、１５…配
管、１６…配管、１７…冷凍機、１８…配管 １９…熱媒体循環ポンプ、２０…配管、２１…散水ポン
プ、２２…配管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 茶園 秀仁 福岡市中央区大濠公園２番39号空研工業 株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−157468（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−92155（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭54−79551（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F28D 5/02 F28D 1/04 F28D 5/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 向流式フィンコイルの出口ヘッダーと次
   の向流式フィンコイルの入口ヘッダを順次複数接続して
   直列とし、各向流式フィンコイルの内部流体の出口側が
   空気入口側に面するように配置したことを特徴とする密
   閉式加熱塔。