JP3608511B2 - 排熱回収コンパクト形クーリングタワー - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は排熱回収コンパクト形クーリングタワーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のクーリングタワーは、たんに冷暖房用の熱媒をコイルで空冷する構造であり、嵩高であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そのため、据付場所に限界があった。また、換気などの外気処理空調の場合、換気ユニットなどが必要であり、コスト高となる。そこで、これらの問題点を解決する排熱回収コンパクト形クーリングタワーを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の排熱回収コンパクト形クーリングタワーは、本体ケーシングに、伝熱管内を流れる熱媒を空冷するコイルと、外気取入口と、室内排気を取入れる排気取入口と、排気兼用のコイル送風機と、コイルへ流れる外気と排気の各風量を個別に制御するダンパ機構と、備えた。さらに、空気のコイル通過面風速を４．０〜６．０ｍ／ｓに設定した。さらに、本体ケーシングに、コイルの熱媒流量を制御自在なポンプを、設けた。さらに、コイル２が複数の分岐ヘッダ２５を備え、分岐ヘッダ２５毎に異なる熱媒が流通するように構成した。さらに、コイルが複数の分岐ヘッダを備え、所定の分岐ヘッダの熱媒を流通・停止させることによりコイル全体の熱媒流量を調整するように構成した。さらに、コイルの伝熱管を楕円管にした。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図１と図２は、本発明の排熱回収コンパクト形クーリングタワーの一実施例を示しており、このクーリングタワーは、本体ケーシング１に、伝熱管７内を流れる水やブラインなどの熱媒を空冷するコイル２と、外気取入口３と、ダクトなどを介して室内排気を取入れる排気取入口４と、外気取入口３と排気取入口４に連通する空気排出口５と、排気兼用のコイル送風機６と、コイル２へ流れる外気と排気の各風量を個別に制御するダンパ機構Ｄと、コイル２の熱媒流量を制御自在なポンプＰと、を備えている。なお、ポンプＰは本体ケーシング１の外部に設けるも自由である。図の白抜きの実線及び点線の矢印は風向を示している。
【０００６】
外気取入口３と排気取入口４は、本体ケーシング１の風上側に形成し、空気排出口５は本体ケーシング１の風下側に形成する。さらに、本体ケーシング１には、外気取入口３からの外気風量を調整する外気ダンパ９と、排気取入口４からの排気風量を調整する排気ダンパ１０と、を夫々設けて、ダンパ機構Ｄを構成する。コイル送風機６は押込み式としてコイル２の風上に設け、外気と排気を十分に混合した状態でコイル２に送風して空気と熱媒との熱交換効率を良くする。
【０００７】
コイル２は、多数の伝熱管７からなる管群を、多数のプレートフィン８を並設して成るフィン群２３に、挿着して構成する。空気のコイル通過面風速は４．０〜６．０ｍ／ｓの範囲に設定する。伝熱管７は、楕円管に形成し楕円長軸を風向と略平行にするのが好ましいが、円形管でもよい。コイル２は、チラーなどの熱源機１１と配管接続し、ポンプＰにて熱媒を熱源機１１とコイル２に循環させ、コイル２において熱媒をコイル通風空気にて冷却する。このとき排気熱（室内からの冷気）を利用してコイル２の熱交換負荷を下げることができ、あたかも全熱交換器を用いたような効果をコイル２のみで得ることができる。熱源機１１には空調機などを接続する。
【０００８】
図３〜図５は他の実施例で、前記実施例において、コイル２が複数の分岐ヘッダ２５を備え、所定の分岐ヘッダ２５の熱媒を流通・停止させることによりコイル全体の熱媒流量を調整するように構成したもので、各分岐ヘッダ２５の熱媒流量を個別に制御できるバルブ１２を設ける。それを適宜開閉することにより、流通している熱媒流速を落とさずに、コイル全体の熱媒流量を増減調整できる。
【０００９】
コイル２は、多数のプレートフィン８を所定間隔で平行に並設して成るフィン群２３と、途中の管部２９が複数段・複数列でこのフィン群２３に挿着され通風方向たる管部列方向へ向かいつつ蛇行する多数の伝熱管７と、これら伝熱管７の一端部に連通連結される複数の熱媒流入側の分岐ヘッダ２５と、これら伝熱管７の他端部に連通連結される１つ又は複数の熱媒流出側の合流ヘッダ２６と、を備える。この複数の分岐ヘッダ２５と合流ヘッダ２６に複数台の熱源機１１を配管接続し、熱源機１１には空調機を接続する。各熱源機１１と各分岐ヘッダ２５を接続する熱媒流入路３０は、その途中で一旦合流してから再度分流するように配管する。このようにすれば各熱媒に温度差のある場合、直接熱媒同士で熱交換できてコイル２の負荷を減らすことができる。
【００１０】
図６は、フィン群２３の伝熱管挿着面方向（管部の軸心方向）から見たもので、白丸で示す管部２９、２９の間の線は、管部２９、２９を連通連結する反転部を示し、実線が手前側、点線が奥側のもので、コイル２の各伝熱管７を、熱媒が水平乃至上向きに流れるように設ける。この例では、さらに、フィン群２３の伝熱管挿着面方向から見て、伝熱管７がその途中で管部段方向乃至熱媒上流側に（好ましくは複数回）向かうように、かつ互いに異なる分岐ヘッダ２５に連結された伝熱管７の管部２９が少なくとも１つずつ（図６の二点鎖線で囲んだゾーンの如く）一段乃至二段毎に含まれるように、構成する。これにより、コイルのパスが増して伝熱管有効長を長くとることができ、一つの分岐ヘッダ２５の熱媒流通のみでもほぼ全段にわたって熱媒の流れる管部２９が含まれるので、バイパス空気が少なくてコイル通風空気との交換熱量を多くとれ、熱交換能力が高い。さらに、互いに異なる分岐ヘッダ２５に連結された伝熱管７の管部２９が少なくとも１つずつ、管部段方向の端部近傍段を除いて、一段毎に含まれるように構成することにより、コイル内の風量・風速分布に合わせた無駄の少ない一層効率的な熱交換を行える。
【００１１】
図７と図８は、図３の実施例において、コイル２が複数の分岐ヘッダ２５を備え、分岐ヘッダ２５毎に異なる熱源機１１からの熱媒が流通するように構成したもので、各熱源機１１と各分岐ヘッダ２５を接続する熱媒流入路３０は各分岐ヘッダ２５と熱源機１１に一対一で配管する。このようにすれば、両方の熱源機１１を冷房のみ又は暖房のみの運転に用いるだけでなく、例えば一方の熱源機１１を冷房用に他方の熱源機１１を暖房用にして冷暖房同時運転することができる。このとき、複数の分岐ヘッダ２５に連結された各伝熱管７は１つのフィン群２３を共用するように挿着してあるので、熱媒と空気の熱交換だけでなく、それよりも温度差の大きな熱媒同士（加熱用熱媒温度−冷却用熱媒温度）での熱交換も行えて熱交換能力が高まる。なお、図示省略するが、所定の分岐ヘッダ２５の熱媒を流通・停止させることによりコイル全体の熱媒流量を調整するように、各分岐ヘッダ２５の熱媒流量を個別に制御できるバルブを設けてもよい。
【００１２】
なお、図示省略するが、図３と図７の実施例において、熱媒が下向きにも流れるようにしてもよい。さらに分岐ヘッダ２５の数は図例に限定されるものではなく変更自由であり、１本や３本以上とするも自由である。またフィン群２３の伝熱管挿着面方向から見て管部２９の配列を千鳥状や格子状等に変更するも自由であり、風向の変更も自由である。また、熱媒とコイル通風空気が向流でなく並流となるようにしてもよい。
【００１３】
【発明の効果】
請求項１の発明では、排気熱を回収してコイルを大きくせずとも冷却能力を上げることができ省エネを図れる。しかも、１台のコイル用送風機を排気送風に兼用してあるので、排気専用送風機や換気ユニットなどが不要となり、部品点数の削減ができ、クーリングタワー全体をコンパクト化できる。１台のクーリングタワーで、冷房用熱源機と暖房用熱源機を同時に運転することができる。微少な熱媒流量制御が可能で、熱源機の運転台数の増減があっても熱媒流量が増減しても、偏流せずに熱媒が流れるので、熱交換能力を保証でき、省エネを図れる。コイルのパスが増して伝熱管有効長を長くとることができ、一つの分岐ヘッダ２５の熱媒流通のみでもほぼ全段にわたって熱媒の流れる管部２９が含まれるので、バイパス空気が少なくてコイル通風空気との交換熱量を多くとれ、熱交換能力が高い。
請求項２の発明では、高風速で小型のコイルを使用でき空調機をコンパクト化できる。
請求項３の発明では、熱源機の運転状況に応じてコイルの熱交換能力を調整でき省エネを図れる。
請求項４の発明では、高風速で使用しても圧力損失が増加せずかつ熱交換能力も低下しないので小型のコイルを使用でき空調機を一層コンパクト化できる。また、通常風速では圧力損失が減少して熱交換効率が向上するので小型の送風機を用いることができ騒音低減を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す簡略正面図である。
【図２】コイルの要部断面図である。
【図３】他の実施例を示す簡略正面図である。
【図４】図３のコイルの斜視図である。
【図５】図３のコイルの簡略平面図である。
【図６】図３のコイルの要部側面図である。
【図７】別の実施例を示す簡略正面図である。
【図８】図７のコイルの簡略側面図である。
【符号の説明】
１ 本体ケーシング
２ コイル
３ 外気取入口
４ 排気取入口
６ コイル送風機
７ 伝熱管
２５ 分岐ヘッダ
Ｄ ダンパ機構
Ｐ ポンプ

Claims (4)

1. 本体ケーシング１に、伝熱管７内を流れる熱媒を空冷するコイル２と、外気取入口３と、室内排気を取入れる排気取入口４と、排気兼用のコイル送風機６と、コイル２へ流れる外気と排気の各風量を個別に制御するダンパ機構Ｄと、備え、前記コイル２が、フィン群２３と、途中の管部２９が複数段・複数列でこのフィン群２３に挿着され通風方向たる管部列方向へ向かいつつ蛇行する多数の伝熱管７と、これら伝熱管７の一端部に連通連結される複数の熱媒流入側の分岐ヘッダ２５と、を備え、前記フィン群２３の伝熱管挿着面方向から見て、前記伝熱管７がその途中で管部段方向乃至熱媒上流側に向かうように、かつ互いに異なる分岐ヘッダ２５に連結された伝熱管７の管部２９が少なくとも１つずつ一段乃至二段毎に含まれるように、構成し、かつ所定の前記分岐ヘッダ２５の熱媒を流通・停止させることによりコイル全体の熱媒流量を調整するように構成したことを特徴とする排熱回収コンパクト形クーリングタワー。
2. 空気のコイル通過面風速を４．０〜６．０ｍ／ｓに設定した請求項１記載の排熱回収コンパクト形クーリングタワー。
3. 本体ケーシング１に、コイル２の熱媒流量を制御自在なポンプＰを、設けた請求項１又は２記載の排熱回収コンパクト形クーリングタワー。
4. コイル２の伝熱管７を楕円管にした請求項１、２又は３記載の排熱回収コンパクト形クーリングタワー。

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