JP6081186B2 - Liquid cooling device - Google Patents
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Description
本発明は冷却塔等の液体冷却装置、特に密閉式の液体冷却装置に関する。 The present invention relates to a liquid cooling apparatus such as a cooling tower, and more particularly to a hermetic liquid cooling apparatus.
冷却塔には、空気とプロセス水(被冷却液体)とを直接接触して、該プロセス水を冷却させる開放式冷却塔と、プロセス水を伝熱管などの筒体内に通して、該筒体を冷却液体である冷媒水に接触させて、前記プロセス水を間接的に冷却させる密封式冷却塔がある。 The cooling tower is directly contacted with air and process water (liquid to be cooled) to cool the process water, and the process water is passed through a tubular body such as a heat transfer tube, There is a hermetic cooling tower in which the process water is indirectly cooled by being brought into contact with coolant water that is a cooling liquid.
前記開放式冷却塔は、隔板がなく直接接触であるので、熱抵抗がなく、原理的には優れるが、実際には両流体の相対的な流動状況の制御が難しく、プロセス水を充填材上に流下させ、その間に空気を流動させるなどの工夫が必要である。 The open-type cooling tower has no partition plate and is in direct contact, so there is no thermal resistance and it is excellent in principle. However, in actuality, it is difficult to control the relative flow conditions of both fluids, and the process water is used as a filler. It is necessary to devise such as flowing down and air flowing in the meantime.
又、プロセス水中に空気の汚れや細菌が混入する等のプロセス水汚染の問題がある。 In addition, there is a problem of process water contamination such as contamination of air and bacteria in the process water.
一方、前記密閉式冷却塔では、プロセス水汚染の問題は解消されるが、隔板があり間接接触であるので、効率が悪く装置が大きくなるという問題があった。 On the other hand, in the above-mentioned closed cooling tower, the problem of process water contamination is solved, but there is a problem that the efficiency is poor and the apparatus becomes large because there is a partition plate and indirect contact.
このため、本願発明者は、前記問題点を解決するため、内部の下方部に冷却液体が貯留されると共にその上方の内部を空気が通過する横長の筐体と、該筐体内に回転自在に横設され内部を被冷却液体が通過する高熱伝導率材製の回転筒体と、該回転筒体をその軸周りに回転させる回転手段と、該回転筒体の外周面に突設され該回転筒体の回転中に下側に位置するときに前記冷却液体中に一部が接触する、透孔を有するリングフィンと、前記回転筒体の外周面に設けた前記空気を吸引排気するファンとにより構成し、前記回転筒体を回転させることにより、前記リングフィンに冷却液体を接触させると共に、前記ファンにより空気を筐体内の冷却液体の上方及び前記リングフィンの透孔を通過させて、前記リングフィンに付着した冷却液体を蒸発させて、前記リングフィンを通じて回転筒体を冷却し、その内部を通過するプロセス水を冷却させる液体冷却装置を発明した(特許文献1)。 For this reason, in order to solve the above problems, the inventor of the present application has a horizontally long casing in which cooling liquid is stored in the lower part of the interior and air passes through the upper part, and is freely rotatable in the casing. A rotating cylinder made of a high thermal conductivity material that is placed horizontally and through which the liquid to be cooled passes, rotating means that rotates the rotating cylinder around its axis, and a rotating projection that projects from the outer peripheral surface of the rotating cylinder A ring fin having a through-hole that partially contacts the cooling liquid when positioned on the lower side during rotation of the cylinder, and a fan for sucking and exhausting the air provided on the outer peripheral surface of the rotation cylinder; By rotating the rotating cylinder, the cooling liquid is brought into contact with the ring fin, and the air is passed by the fan above the cooling liquid in the housing and through the through hole of the ring fin. Steam the cooling liquid adhering to the ring fin. By the rotating cylinder body is cooled through the ring fins, it invented a liquid cooling device for cooling the process water which passes through the interior (Patent Document 1).
この液体冷却装置によれば、プロセス水汚染の心配のない密閉式であって、しかも開放式と同等以上の熱交換効率が得られ、更に全体がコンパクトな構造の液体冷却装置を提供することができた。 According to this liquid cooling device, it is possible to provide a liquid cooling device that is a sealed type that is free from process water contamination and that has a heat exchange efficiency equal to or higher than that of an open type and that has a compact structure as a whole. did it.
しかしながら、前記液体冷却装置は、空気通路が主にリングフィンに設けられた透孔であるため、空気の流路抵抗が大きく、筐体内を通過する空気の流量が少ない。従って、簡単に空気が飽和してしまい、蒸発量が少なくなり、温度低下が少ないという欠点があった。 However, in the liquid cooling device, since the air passage is a through hole provided mainly in the ring fin, the air flow resistance is large, and the flow rate of air passing through the housing is small. Therefore, there is a drawback that the air is easily saturated, the amount of evaporation is reduced, and the temperature drop is small.
又、前記液体冷却装置は、吸引ファンを別途用意する必要があった。 Further, the liquid cooling device needs to prepare a suction fan separately.
本発明はこれらの問題点を解消し、プロセス水汚染の心配のない密閉式であって、しかも開放式と同等以上の熱交換器効率が得られ、更に全体がコンパクトな構造の液体冷却装置を提供することを目的とする。 The present invention eliminates these problems and provides a liquid cooling device having a sealed structure that is free from the risk of process water contamination, and that has a heat exchanger efficiency equivalent to or better than that of an open type, and further has a compact structure as a whole. The purpose is to provide.
前記の目的を達成すべく、本願発明の液体冷却装置は、内部の下方部に冷却液体が貯留されると共にその上方の内部を空気が通過する横長の筐体と、該筐体内に回転自在に横設した回転筒体と、該回転筒体の外周面に突設されるリングフィンと、前記回転筒体をその軸周りに回転させると共に、前記リングフィン又は/及び前記回転筒体に付着した前記冷却液体を飛散するように回転させる回転手段と、前記冷却液体の飛散により空気が同伴し、前記筐体内で、前記回転筒体の軸方向に直交する側の前記筐体の前方壁から後方壁に向かう空気の流れが生じることにより、外部空気を前記筐体内に取り込む、前記前方壁に設けた空気導入用開口部及び該筐体内部の空気を外部に排出する、前記後方壁に設けた空気排出用開口部とよりなることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the liquid cooling device of the present invention has a horizontally long casing in which cooling liquid is stored in the lower part of the interior and air passes through the upper part, and is rotatable in the casing. A horizontally disposed rotating cylinder, a ring fin projecting on the outer peripheral surface of the rotating cylinder, the rotating cylinder rotating around its axis, and attached to the ring fin and / or the rotating cylinder rotating means for rotating to scatter the cooling liquid, the air is entrained by the scattering of the cooling liquid, wherein within the housing, the rear from the front wall of the housing on the side perpendicular to the axial direction of the rotating cylinder An air flow toward the wall is generated, and external air is taken into the housing. An air introduction opening provided in the front wall and an air inside the housing are discharged to the outside. to become more air outlet opening And butterflies.
本発明によれば、吸引ファンを設けずに、開放式と同等以上の熱交換器効率が得られ、全体が小型コンパクトな構造の液体冷却装置を提供できる効果を有する。 According to the present invention, the heat exchanger efficiency equal to or higher than that of the open type can be obtained without providing a suction fan, and the liquid cooling apparatus having a small and compact structure as a whole can be provided.
本発明を実施するための形態の実施例を以下に示す。 The example of the form for carrying out the present invention is shown below.
本発明の液体冷却装置の実施例1を図1乃至図4によって説明する。 A liquid cooling apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
1は液体冷却装置、2は該液体冷却装置1の筐体を示し、該筐体2は左右端部に側壁2a、2bを有する横長の断面矩形状の筒体2cからなる。
Reference numeral 1 denotes a liquid cooling device, 2 denotes a casing of the liquid cooling device 1, and the
又、前記筒体2cの左端側の下面壁に冷却液体である冷媒水の補給管3が連結されている。又、4は、該補給管3に介在した開閉弁を示す。
In addition, a coolant water replenishment pipe 3 which is a cooling liquid is connected to the bottom wall on the left end side of the
又、図3に示すように、前記筒体2cの前方壁2dでその中間部に、前記筒体2cの軸方向に伸びる長方形状の外部空気導入用の開口部5aが形成されると共に、前記筒体2cの後方壁2eでその上方部に、前記筒体2cの軸方向に伸びる長方形状の空気排出用の開口部5bが形成されている。
As shown in FIG. 3, a rectangular external air introduction opening 5a extending in the axial direction of the
6は回転筒体を示し、該回転筒体6は、熱伝導性の良い銅等の金属製の筒状体からなり、前記筐体2内を貫通して、該筐体2に対して回転自在に横設されている。
又、7はリングフィンを示し、該リングフィン7は、熱伝導性の良い円環状の金属からなり、前記回転筒体6の外周面に等間隔で多数突設されている。
尚、前記リングフィン7の回転により、該リングフィン7に付着した冷媒水が飛散しやすくなるように、該リングフィン7の表面に、孔又は溝を設けてもよい。
In addition, you may provide a hole or a groove | channel in the surface of this
又、図3及び図4において、8は外部剥ぎ取り羽根を示し、該外部剥ぎ取り羽根8は前記筒体2cの前方壁2dの内面の中間部に水平状に突設した横長の帯状板からなり、その先端部に多数の切欠き9を形成し、これら各切欠き9に前記各リングフィン7を介入するようにした。
In FIGS. 3 and 4, reference numeral 8 denotes an external stripping blade, and the external stripping blade 8 is formed from a horizontally long belt-like plate projecting horizontally at the middle portion of the inner surface of the
又、前記切欠き9は、前記リングフィン7の両面に近接するように形成されると共に、前記外部剥ぎ取り羽根8の先端部は、前記回転筒体6の外周面に近接するように形成されている。
The notch 9 is formed so as to be close to both surfaces of the
そして、前記外部剥ぎ取り羽根8の先端部及びこれら切欠き9の内縁部により回転筒体6及びリングフィン7に多量に同伴し過ぎた冷媒水を剥ぎとって適量の冷媒水を回転筒体6及びリングフィン7に同伴するようにして、回転筒体6及び各リングフィン7の冷却効果の低下を防止するようにする。
The tip of the external stripping blade 8 and the inner edge of the notch 9 strip off the refrigerant water that is excessively entrained in the rotating
10aは被冷却液体であるプロセス水の流入室を示し、該流入室10aは、前記筐体2の左端部の側方に設けられ、又、前記回転筒体6はその左端部6aにおいて前記流入室10a内に連通している。又、10bは該プロセス水の流出室を示し、該流出室10bは該筐体2の右端部の側方に設けられ、前記回転筒体6はその右端部6bにおいて前記流出室10b内に連通している。
11は固定軸を示し、該固定軸11は、前記回転筒体6の中心部を貫通して、前記流入室10aの左側壁内側面と前記流出室10bの右側壁内側面とに固定されている。
12aはタイミングプーリで、前記筐体2の右側壁と前記流出室10bの左側壁との間隙の前記回転筒体6の右端部に嵌着されており、モータ12bによりタイミングベルト12cを介して前記回転筒体6を回転駆動し、前記タイミングプーリ12aと前記モータ12bと前記タイミングベルト12cにより前記回転筒体6をその軸周りに回転させる回転手段を構成する。
A
13は内部剥ぎ取り羽根を示し、該内部剥ぎ取り羽根13は横長の板状体からなり、前記固定軸11に沿って該固定軸11から前記回転筒体6の内壁に向かって突設されている。
即ち、前記内部剥ぎ取り羽根13は、前記固定軸11の上下に各1枚ずつ固定され、各内部剥ぎ取り羽根13の先端部が前記回転筒体6の内周面に近接するように形成されている。
That is, the
又、前記剥ぎ取り羽根13に横長の四辺形の透孔14を有し、該透孔14は剥ぎ取り羽根13の全長に沿って複数個設けられている。
Further, the
15aは前記流入室10aに連通したプロセス水の流入管、15bは前記流出室10bに連通したプロセス水の流出管、16は前記流入室10aに連通した脱気管、17は該脱気管16に介在した開閉弁、18は前記流出室10bに連通した水抜き管、19は該水抜き管18に介在した開閉弁を示す。
15a is an inflow pipe for process water communicating with the
20は遮へい板を示し、該遮へい板20は、前記筐体2内の後方上部に設けられ、凹状に湾曲しており、飛散した冷媒水滴が前記開口部5bから外に排出しないように形成されている。
21aは、前記筐体2の左側壁2aの中間部に設けた、前記回転筒体6の左端部を支承する軸受を示し、21bは、前記筐体2の右側壁2bの中間部と前記流出室10bの左側壁の中間部にそれぞれ設けた、前記回転筒体6の右端部を支承する軸受を示す。
次に本実施例の液体冷却装置1の作用と効果を説明する。 Next, the operation and effect of the liquid cooling apparatus 1 of the present embodiment will be described.
リングフィン7の下部、又は該リングフィン7の下部及び回転筒体6の下部が浸漬する液面になるまで、冷媒水の補給管3より冷媒水を筐体2内に供給し、該筐体2内の下方部に貯留させる。そして、流入管15aより流入したプロセス水を一旦流入室10a内に収容してから回転筒体6内を通過させ、流出室10b内に一旦収容してから流出管15bより流出させる。
The coolant water is supplied into the
このようにした状態で、回転手段であるモータ12bを回転駆動し、タイミングベルト12cとタイミングプーリ11aを介して回転筒体6をその軸周りに回転させて、前記リングフィン7又は/及び前記回転筒体6に付着した前記冷媒水を飛散させる。
In this state, the
即ち、前記回転筒体6の回転に伴って、前記回転筒体6及び各リングフィン7は、筐体の下方部に溜まった前記冷媒水と接触しながら回転して、その表面に冷媒水が付着し、該冷媒水は、外部剥ぎ取り羽根8で大半が剥ぎ取られて、前記筐体2内の下方部に戻されるとともに、前記回転筒体6及びリングフィン7に付着した冷媒水の一部は、遠心力により、飛散水滴となって前記リングフィン7に沿って飛散する。
That is, as the
この飛散水滴の飛散により、前記回転筒体6及びリングフィン7の飛散表面付近が減圧状態となり、該回転筒体6及びリングフィン7の表面上に付着している薄水膜からの蒸発が誘起されると共に、外部空気導入用の開口部5aから外部空気が巻き込まれて蒸気が持ち去られることにより蒸発が促進され、これによって、該回転筒体6及びリングフィン7の温度が低下し、熱伝導性のよい回転筒体7が冷却される。
Due to the scattering of the scattered water droplets, the vicinity of the scattering surface of the
そして、回転筒体6内を流れるプロセス水は、回転する回転筒体6の中心部を挿通する固定軸11に設けた内部剥ぎ取り羽根13と該回転筒体6の内周面との近接により境膜が剥離され、かくてプロセス水は冷却した回転筒体6により極めて効率的に冷却されるようになる。
Then, the process water flowing in the
又、前記飛散水滴の流れに空気が同伴され、筐体2内で前方壁から後方壁に向かう空気の流れが生じ、これにより、前方壁2dの外部空気導入用の開口部5aから外部空気が前記回転筒体6に直交するように前記筐体2内に取り込まれ、該飛散水滴は外部空気中で蒸発し、その飛散水滴は温度低下して、前記筐体2内の下方部に戻され、前記筐体2内の下方部に溜まった冷媒水の温度を低下させることができると共に、この冷媒水に接触した回転筒体6を冷却し、プロセス水が冷却されるようになる。
In addition, air is entrained in the flow of the splashed water droplets, and an air flow from the front wall toward the rear wall is generated in the
そして、水蒸気を含んだ空気は、空気排出用の開口部5bから外部に排気されるようになる。
And the air containing water vapor | steam comes to be exhausted outside from the
即ち、回転による遠心力で回転筒体6表面及びリングフィン7表面付近を減圧し、これによって表面の水膜の蒸発を促進すると共に、回転による遠心力により、飛散水滴に流れを生じさせ、これに空気が同伴することにより、外部空気を筐体内に導入し、蒸気を含んだ空気を筐体2の外方に排出し、プロセス水の冷却を促進するようにする。
That is, the surface of the
本願発明の液体冷却装置は、総括伝熱係数及び物質移動係数が大きいので、気液直接接触型の冷却塔を上回る冷却効果を得ることができる。 Since the liquid cooling device of the present invention has a large overall heat transfer coefficient and mass transfer coefficient, a cooling effect that exceeds that of a gas-liquid direct contact type cooling tower can be obtained.
又、外部空気を筐体内に飛散水滴の流れを利用して取り込むことができる。従って、ファンを準備する必要はなく、装置を小型化することができる。 Also, external air can be taken into the casing using the flow of scattered water droplets. Therefore, it is not necessary to prepare a fan, and the apparatus can be reduced in size.
又、リングフィンに空気を衝突させて蒸発を促すものではないため、空気通過路の流動抵抗が小さい。 Further, since the air does not collide with the ring fin to promote evaporation, the flow resistance of the air passage is small.
又、冷えた飛散水滴を筐体の下方部に戻す方式であるため冷却効果が大きく、冷媒水の飛散損失が小さい。 In addition, the cooling effect is large because the scattered splashed water droplets are returned to the lower part of the casing, and the scattering loss of the coolant water is small.
又、プロセス水を外気に接触させなくてすむため、プロセス水の汚れ、細菌の混入、プロセス水の減少などに対する対応が不要である。 Further, since it is not necessary to bring the process water into contact with the outside air, it is not necessary to deal with contamination of the process water, contamination of bacteria, reduction of the process water, and the like.
又、散水ポンプを用意する必要がない。 Moreover, it is not necessary to prepare a watering pump.
又、冷媒水を冷却できる効果を利用して、公園や工場の池に設置し、伝熱管としての回転筒体内にプロセス水を流さずに運転することにより、池の水温を適温に下げることができる。 In addition, by utilizing the effect of cooling the coolant water, it can be installed in a pond in a park or factory and operated without flowing process water into a rotating cylinder as a heat transfer tube, thereby reducing the water temperature of the pond to an appropriate temperature. it can.
本発明の液体冷却装置は、空調設備や機械設備等に冷却水を送水するための密閉型冷却塔として用いられる。 The liquid cooling device of the present invention is used as a hermetic cooling tower for supplying cooling water to air conditioning equipment, mechanical equipment, and the like.
又、本発明の液体冷却装置は、空調用冷却塔として広く利用できる。又、プロセス水にオイルを通じればオイルクーラーとして使用できる。又、室温近辺で液体を冷却する装置に幅広く利用できる。又、夏場の暑い盛りに公園や工場池等に設置し、伝熱管内に流体を流さず運転し池の水温を低下させることに利用できる。 The liquid cooling device of the present invention can be widely used as a cooling tower for air conditioning. If oil is passed through the process water, it can be used as an oil cooler. Further, it can be widely used for an apparatus for cooling a liquid near room temperature. In addition, it can be installed in parks, factory ponds, etc. on a hot summer day, and can be used to reduce the water temperature of the pond by operating without flowing fluid in the heat transfer pipe.
1 液体冷却装置
2 筐体
2c 筒体
6 回転筒体
7 リングフィン
8 外部剥ぎ取り羽根
9 切欠き
11 固定軸
13 剥ぎ取り羽根
20 遮へい板
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