特開 2022-159629 密閉式冷却塔および蒸発式凝縮器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022159629

(43)【公開日】2022-10-18

(54)【発明の名称】密閉式冷却塔および蒸発式凝縮器

(51)【国際特許分類】

   F28C 1/14 20060101AFI20221011BHJP

   F28F 25/08 20060101ALI20221011BHJP

【ＦＩ】

F28C1/14

F28F25/08 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021063932

(22)【出願日】2021-04-05

(71)【出願人】

【識別番号】000003609

【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100160691

【弁理士】

【氏名又は名称】田邊 淳也

(74)【代理人】

【識別番号】100157277

【弁理士】

【氏名又は名称】板倉 幸恵

(74)【代理人】

【識別番号】100182718

【弁理士】

【氏名又は名称】木崎 誠司

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 大騎

(72)【発明者】

【氏名】山内 崇史

(72)【発明者】

【氏名】廣田 靖樹

(72)【発明者】

【氏名】神谷 隆太

(57)【要約】

【課題】より高効率で稼働する密閉式冷却塔および蒸発式凝縮器を提供する。
【解決手段】密閉式冷却塔は、被冷却媒体の流路を形成する冷却用コイルと、冷却用コイルの鉛直上方側に設置された充填部であって、流体の蒸発潜熱を用いることにより冷却用コイル内を流れる被冷却媒体を冷却する充填部と、を備える。充填部は、鉛直方向に対して９０度未満の角度で傾斜した板状の傾斜板を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

密閉式冷却塔であって、
被冷却媒体の流路を形成する冷却用コイルと、
前記冷却用コイルの鉛直上方側に設置された充填部であって、流体の蒸発潜熱を用いることにより前記冷却用コイル内を流れる前記被冷却媒体を冷却する充填部と、
を備え、
前記充填部は、鉛直方向に対して９０度未満の角度で傾斜した板状の傾斜板を有する、密閉式冷却塔。

【請求項2】

請求項１に記載の密閉式冷却塔であって、
前記充填部は、鉛直方向に沿って配置された複数の前記傾斜板を有し、
前記複数の傾斜板のうち、鉛直方向に隣り合う２枚の前記傾斜板は、それぞれ逆方向に傾斜して配置されており、
前記複数の傾斜板のうち鉛直下方側に位置する下端部は、それぞれ、流体が流れ落ちるための空間を形成している、密閉式冷却塔。

【請求項3】

請求項２に記載の密閉式冷却塔であって、
前記充填部は、さらに、
鉛直方向に延びる第１側壁と、
鉛直方向に延び、前記第１側壁と対向して配置された第２側壁と、を有し、
前記複数の傾斜板は、
鉛直上方側に位置する上端部が前記第１側壁に支持されると共に、前記下端部が前記第２側壁と離間して向かい合う第１傾斜板と、
鉛直上方側に位置する上端部が前記第２側壁に支持されると共に、前記下端部が前記第１側壁と離間して向かい合う第２傾斜板と、を含む、密閉式冷却塔。

【請求項4】

請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の密閉式冷却塔であって、
前記冷却用コイルと前記充填部とは、鉛直方向に沿って交互に複数設置され、かつ、前記鉛直方向に直交する水平方向に沿って並列に複数設置される、密閉式冷却塔。

【請求項5】

請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の密閉式冷却塔であって、さらに、
送風機を備え、
前記充填部は、前記傾斜板の表面が前記送風機により発生する風の通風方向に平行になるように配置されている、密閉式冷却塔。

【請求項6】

蒸発式凝縮器であって、
被冷却媒体の流路を形成する冷却用コイルと、
前記冷却用コイルの鉛直上方側に設置された充填部であって、流体の蒸発潜熱を用いることにより前記冷却用コイル内を流れる前記被冷却媒体を冷却する充填部と、
を備え、
前記充填部は、鉛直方向に対して９０度未満の角度で傾斜した板状の傾斜板を有する、蒸発式凝縮器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、密閉式冷却塔および蒸発式凝縮器に関する。

【背景技術】

【0002】

冷却用コイル内を流れる被冷却媒体を、流体しての冷却水と被冷却媒体との温度差を利用して冷却する密閉式冷却塔が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された密閉式冷却塔は、上下方向に設けられた複数の充填材と複数の冷却コイルとを備えている。充填材内には、気液接触面積を増やすための複数の単位板が、通風方向に平行かつ垂下した状態で並べられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開昭６３－２１０５９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載された密閉式冷却塔では、気液接触面積を増やすためには充填材内に並べる単位板の数を増やさなければならない。単位板の数が増えると、充填材の圧力損失が大きくなるため、送風機動力を増加させる必要がある。一方で、充填材の圧力損失を低減させるためには、充填材内の複数の単位板の間隔を大きくすることにより実現できるが、単位板の間隔を大きくすると、充填材を大きくする必要がある。特に、充填材内で冷却する時間を長くするためには、充填材の高さを高くしなければならない。充填材の大きさおよび高さを大きくすると、充填材に散布する冷却水が増加し、かつ、冷却水をくみ上げる高さが大きくなるため、ポンプ動力が増加する。そのため、密閉式冷却塔の高効率の稼働には課題がある。

【0005】

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、より高効率で稼働する密閉式冷却塔および蒸発式凝縮器を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現できる。

【0007】

（１）本発明の一形態によれば、密閉式冷却塔が提供される。この密閉式冷却塔は、被冷却媒体の流路を形成する冷却用コイルと、前記冷却用コイルの鉛直上方側に設置された充填部であって、流体の蒸発潜熱を用いることにより前記冷却用コイル内を流れる前記被冷却媒体を冷却する充填部と、を備え、前記充填部は、鉛直方向に対して９０度未満の角度で傾斜した板状の傾斜板を有する。

【0008】

この構成によれば、充填部に散水された流体が傾斜板の表面を流れる際の滞留時間を、傾斜していない傾斜板よりも長くすることができる。滞留時間が長いことにより、流体と送風機による送風との接触時間が増大する。この結果、充填部に流す流体の流量に対する蒸発量が多くなり、流体の温度がより下がり、より少ない流体の流量での密閉式冷却塔の冷却効果が向上する。これにより、本構成の密閉式冷却塔は、より高効率で稼働できる。

【0009】

（２）上記態様の密閉式冷却塔において、前記充填部は、鉛直方向に沿って配置された複数の前記傾斜板を有し、前記複数の傾斜板のうち、鉛直方向に隣り合う２枚の前記傾斜板は、それぞれ逆方向に傾斜して配置されており、前記複数の傾斜板のうち鉛直下方側に位置する下端部は、それぞれ、流体が流れ落ちるための空間を形成していてもよい。
この構成によれば、充填部の上部から散水される流体は、複数の傾斜板のうちの最上部に配置された傾斜板の表面に付着する。傾斜板に付着した流体は、重力により、複数の傾斜板の表面を移動する。流体は、傾斜板の下端部に到達すると、下端部に形成された空間を通って、傾斜板の鉛直下方に位置する傾斜板の表面に付着する。その後、流体は、傾斜板の表面に沿って移動する間に、空気にさらされながら鉛直下方へと移動する。すなわち、本構成の密閉式冷却塔では、流体は、互いに逆方向に傾斜した複数の傾斜板の表面を移動することにより、より長い時間空気にさらされて蒸発できる。この結果、より少ない流体の流量で冷却効率をさらに向上させることができる。

【0010】

（３）上記態様の密閉式冷却塔において、前記充填部は、さらに、鉛直方向に延びる第１側壁と、鉛直方向に延び、前記第１側壁と対向して配置された第２側壁と、を有し、前記複数の傾斜板は、鉛直上方側に位置する上端部が前記第１側壁に支持されると共に、前記下端部が前記第２側壁と離間して向かい合う第１傾斜板と、鉛直上方側に位置する上端部が前記第２側壁に支持されると共に、前記下端部が前記第１側壁と離間して向かい合う第２傾斜板と、を含んでいてもよい。
この構成によれば、充填部内に供給された流体が複数の傾斜板の基端部から下端部までの傾斜板の表面の距離を移動するため、流体が空気に接触する時間をより長くすることができる。この結果、より少ない流体の流量で本構成の密閉式冷却塔の冷却効率をさらに向上させることができる。

【0011】

（４）上記形態の密閉式冷却塔において、前記冷却用コイルと前記充填部とは、鉛直方向に沿って交互に複数設置され、かつ、前記鉛直方向に直交する水平方向に沿って並列に複数設置されていてもよい。
この構成によれば、充填部と冷却用コイルとを鉛直方向に沿って交互に配置することにより、熱交換によって冷却用コイルで上昇した流体の温度を冷却用コイルの鉛直下方側に位置する充填部で再度冷却できる。また、複数の充填部と冷却用コイルとが水平方向に沿って複数設置されることにより、鉛直上方側から散水される流体の全てを、水平方向に配置された複数の充填部のうちのいずれかに供給できる。この結果、本構成の密閉式冷却塔では、充填部で流体の温度を湿球温度に適切に戻してやることで、少ない流体の流量で高い冷却効果を得ることができる。

【0012】

（５）上記形態の密閉式冷却塔において、さらに、送風機を備え、前記充填部は、前記傾斜板の表面が前記送風機により発生する風の通風方向に平行になるように配置されていてもよい。
すなわち、本構成の傾斜板は、通風方向に平行になるように配置されているため、通風方向に対しての圧力損失を低減できる。この結果、送風機の稼働電力を削減し、本構成の密閉式冷却塔をより高効率で稼働させることができる。

【0013】

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、密閉式冷却塔、蒸発式凝縮器（エバコン）、およびこれらの装置を備えるシステム等の形態で実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施形態における密閉式冷却塔の概略ブロック図である。

【図2】充填部とコイルとの概略斜視図である。

【図3】第１傾斜板と第２傾斜板との説明図である。

【図4】比較例の充填部の概略斜視図である。

【図5】実施例と比較例とにおける冷却評価の説明図である。

【図6】実施例と比較例とにおける冷却評価の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

＜実施形態＞
１．密閉式冷却塔の構成：
図１は、本発明の実施形態における密閉式冷却塔１００の概略ブロック図である。本実施形態の密閉式冷却塔１００では、後述する充填部１内に配置された複数の傾斜板（図２）が傾斜した平板形状を有するため、板状部材の傾斜面に沿って流体としての冷却水が流れる。これにより、冷却水が送風機３による送風と接する接触時間が長くなることにより、単位当たりの冷却水に対する蒸発量が多くなり、冷却水の温度を低下させることができる。

【0016】

図１に示されるように、密閉式冷却塔１００は、被冷却流体（被冷却媒体）が流れるコイル（冷却用コイル）２と、コイル２の鉛直上方側に設置される充填部１と、充填部１を通過した冷却水をコイル２の全体に散水する分散板６と、充填部１へと送風する送風機３と、コイル２を冷却した冷却水が流入する受水槽４と、受水槽４から最上部にある充填部１へと冷却水をくみ上げるポンプ５と、冷却される被冷却流体が流入してくる入口７と、入口７から各コイル２へと被冷却流体を分岐させる入口分岐管８と、各コイル２と通過して冷却された被冷却流体を合流させる出口分岐管９と、出口分岐管９を通過した被冷却流体が流出する出口１０と、を備えている。なお、本実施形態の充填部１と、コイル２と、分散板６とは、鉛直方向に沿って複数積み上げられているが、図１では、図示を省略して１段の簡略図が示されている。

【0017】

図２は、充填部１とコイル２との概略斜視図である。図２に示されるように、本実施形態の充填部１とコイル２とは、鉛直方向（Ｚ軸に平行な方向）に沿って交互に２段に配置されている。また、充填部１とコイル２とは、鉛直方向に直交する水平方向（ＸＹ平面に平行な方向）に沿って並列に複数設置されている。なお、図２では、図示されていないが、充填部１の鉛直下方側とコイル２の鉛直上方側との間には、分散板６が配置されている。図２に示される座標系ＣＳは、鉛直方向をＺ軸に平行な方向とし、送風機３から充填部１へと送風される通風方向ＤＲをＹ軸とした場合の直交座標系である。座標系ＣＳは、図３、４に示される座標系ＣＳに対応している。

【0018】

図２に示されるように、充填部１は、Ｘ軸の正方向側に位置する第１側壁１２ａと、第１側壁１２ａに対向してＸ軸の負方向側に位置する側壁１２ｂと、ＸＹ平面に平行な面がＹ軸回りに所定の角度回転した複数の傾斜板（板状部材）１１ａ，１１ｂと、を備えている。２つの側壁１２ａ，１２ｂのそれぞれは、ＹＺ平面に平行な面、換言すると鉛直方向に伸びる面を有する板状の部材である。後述する図３に示されるように、複数の傾斜板１１ａ，１１ｂは、Ｙ軸を時計回りにα１（＞０）回転した複数の第１傾斜板１１ａと、Ｙ軸を反時計回りにα２（＞０）回転した第２傾斜板１１ｂと、で構成されている。本実施形態の複数の傾斜板１１ａ，１１ｂの表面は、送風機３により発生する風の通風方向ＤＲに平行になるように配置されている。第１傾斜板１１ａと第２傾斜板１１ｂとは、鉛直方向に沿って交互に配置されている。換言すると、複数の傾斜板１１ａ，１１ｂは、鉛直方向に対して９０°未満で傾斜している。鉛直方向に沿って隣り合う２つの傾斜板１１ａ，１１ｂは、それぞれ逆方向に傾斜して配置されている。

【0019】

図３は、第１傾斜板１１ａと第２傾斜板１１ｂとの説明図である。図３には、充填部１の一部をＹ軸負方向側（通風方向ＤＲの基端側）から見た矢視の概略図が示されている。図３では、説明のために、図２に示される側壁１２ａ，１２ｂおよび複数の傾斜板１１ａ，１１ｂの寸法関係が変更されて図示されている。

【0020】

図３に示されるように、本実施形態の第１傾斜板１１ａにおいて、鉛直上方側に位置する基端部（上端部）１１ａＢは第１側壁１２ａに支持されている。一方で、第１傾斜板１１ａにおいて、鉛直下方側に位置する下端部１１ａＥは、第２側壁１２ｂと離間して向かい合っている。換言すると、第１傾斜板１１ａの下端部１１ａＥと第２側壁１２ｂとは、第１空間ＳＰ１を形成している。

【0021】

第１傾斜板１１ａと同じように、第２傾斜板１１ｂにおいて、鉛直上方側に位置する基端部（上端部）１１ｂＢは第２側壁１２ｂに支持されている。一方で、第２傾斜板１１ｂにおいて、鉛直下方側に位置する下端部１１ｂＥは、第１側壁１２ａと離間して向かい合っている。換言すると、第２傾斜板１１ｂの下端部１１ｂＥと第１側壁１２ａとは、第２空間ＳＰ２を形成している。

【0022】

複数の傾斜板１１ａ，１１ｂのそれぞれが第１空間ＳＰ１または第２空間ＳＰ２を形成することにより、ポンプ５からくみ上げられて充填部１の上部から散水される冷却水は、複数の傾斜板１１ａ，１１ｂのうちの最上部に配置された第１傾斜板１１ａに付着する。第１傾斜板１１ａに付着した冷却水は、重力により、図３に示される傾斜方向ＤＲｃに沿って、複数の傾斜板１１ａ，１１ｂの表面を移動する。冷却水は、傾斜方向ＤＲｃに沿って移動する間に、送風機３により発生した送風にさらされて、充填部１の下側に位置する分散板６に到達する。すなわち、本実施形態の充填部１は、冷却水の蒸発潜熱を用いることにより、コイル２内を流れる被冷却流体を冷却している。

【0023】

２．密閉式冷却塔の効果：
以降では、本実施形態の１つの充填部１による冷却水の冷却評価について説明する。なお、下記の冷却水評価では、冷却水は蒸発のみで冷却するものと仮定し、複数の傾斜板１１ａ，１１ｂに付着する冷却水厚さｔは、全ての場所で同じ厚さとして評価した。冷却水の落下速度ｖ_ｆは、第１傾斜板１１ａのＸ軸に対する傾きα１に応じた重力加速度に応じて決定されると仮定した。なお、本実施形態では、第２傾斜板１１ｂの傾きα２は、第１傾斜板１１ａの傾きα１と同じと仮定して、以降の計算を行った。

【0024】

冷却水の落下速度ｖ_ｆは、下記式（１）のように表される。なお、Ｖ_ｆは、空中を落下する冷却水の落下速度である。

【数1】

充填部１による冷却水の蒸発量Ｖａは、下記式（２）のように表される。なお、式（２）におけるシャーウッド数ｓｈと、水蒸気の拡散係数Ｄとは、下記式（３）～（６）を用いることにより算出される。

【0025】

【数2】

【数3】

【数4】

【数5】

【数6】

Ｌ：代表長さ（奥行き長さ）
Ｃ₁：飽和水蒸気量
Ｃ₂：空気中の水蒸気量
Ｒｅ：空気側レイノルズ数
Ｓｃ：シュミット数
μ_air：空気粘性係数、１．８６×１０^-5（Ｐａ・ｓ）
ρ_air：空気密度、１．１６４（ｋｇ／ｍ³）
ｖ_air：送風機による空気流速、０．２（ｍ／ｓ）
Ｔ_air：空気温度
Ｐ₀：標準気圧、１０１３．２５（ｈＰａ）
Ｐ：空気圧力、１００１．９１（ｈＰａ）

【0026】

上記式（２）における蒸発量Ｖａを求めるための飽和水蒸気量Ｃ₁は、下記式（７）により算出される。また、式（７）における冷却水の平均温度Ｔ_aveは、冷却水の入口温度Ｔ_inと出口温度Ｔ_outとの平均として、下記式（８）により算出される。

【0027】

【数7】

【数8】

【0028】

冷却水の温度差ΔＴ（＝Ｔ_in－Ｔ_out）は、下記式（９）により算出される。

【数9】

【0029】

上記式（２）における空気中の水蒸気量Ｃ₂は、下記式（１０）により算出される。空気中の水蒸気量Ｃ₂は、空気中の水蒸気量Ｃ₂は、入口側の空気に含まれる水蒸気量θ_inと、出口側の空気に含まれる水蒸気量θ_outとの平均とした。出口側の水蒸気量θ_outは、下記式（１１）により算出される。

【数10】

【数11】

【0030】

蒸発量Ｖａ，飽和水蒸気量Ｃ₁，空気中の水蒸気量Ｃ₂，冷却水の平均温度Ｔ_ave，冷却水の出口温度Ｔ_out，および出口側の水蒸気量θ_outを変数として、式（２），（７）～（１１）を連立方程式として解くことで、下記式（１２）で表される冷却出力Ｗ_qが算出される。

【0031】

【数12】

Ａ：伝熱面積
ΔＨ：蒸発潜熱

【0032】

上記式（１）により算出される冷却水の落下速度ｖ_fを用いて、下記式（１３）により冷却水の流量ｑが算出される。流量ｑを用いて、下記式（１４）により冷却水をくみ上げるポンプ５のポンプ動力Ｗ_pが算出される。冷却評価の指標となるポンプ動力当たりの冷熱出力Ｗ_q-pは、下記式（１５）により算出される。

【0033】

【数13】

【数14】

【数15】

【0034】

上記式（１５）により算出される実施例と比較例との冷熱出力Ｗ_q-pを評価した。実施例では、本実施形態の充填部１において、傾斜板１１ａ，１１ｂの総枚数を５枚として、各傾斜板１１ａ，１１ｂの大きさの幅Ｗ１を１０００ｍｍおよび奥行きＤ１を１０００ｍｍとして、傾きα１（＝α２）を５°とした。また、充填部１の高さＨ１を５００ｍｍとした。

【0035】

図４は、比較例の充填部１ｚの概略斜視図である。図４には、幅Ｗ１と、奥行きＤ１と、高さＨ１とを有する比較例の充填部１ｚ内に配置された１０枚の単位板１１ｚが示されている。単位板１１ｚでは、奥行きＤ１が１０００ｍｍであり、高さＨ１が５００ｍｍである。その結果、比較例の充填部１ｚにおける伝熱面積Ａは、５ｍ²である。

【0036】

図５および図６は、実施例と比較例とにおける冷却評価の説明図である。図５には、実施例と比較例とにおいて、冷熱出力Ｗ_q-pと、冷熱出力Ｗ_q-pを算出するために式（１）～（１５）で用いられる各パラメータと、が一覧表として示されている。図６には、図５に示される各パラメータが用いられて算出された実施例と比較例とにおける冷却評価に関する各パラメータが示されている。図６に示されるように、実施例の蒸発量Ｖａは比較例よりも小さいため、実施例の冷却出力Ｗ_qは比較例の半分程度である。しかしながら、本実施例の冷却水の冷却水の落下速度ｖ_ｆが比較例よりも小さいため、本実施例の冷却水の流量ｑは比較例よりも少なくて済み、この結果、本実施例のポンプ動力Ｗ_pは比較例よりも大幅に抑制される。さらに、実施例における冷却水の出口温度Ｔ_outは比較例よりも低くなり、実施例における冷却水の温度差ΔＴは比較例よりも大きくなる。この結果、実施例におけるポンプ出力当たりの冷却出力Ｗ_q-pは、比較例の６倍以上と大幅に向上している。

【0037】

以上説明したように、本実施形態の密閉式冷却塔１００では、冷却水の蒸発潜熱を用いることにより、コイル２内を流れる被冷却流体を冷却する充填部１は、鉛直方向に対して９０°未満の角度で傾斜した複数の傾斜板１１ａ，１１ｂを有している。そのため、本実施形態の密閉式冷却塔１００では、傾斜した傾斜板１１ａ，１１ｂの表面を流れる冷却水の滞留時間を、図４に示される比較例の傾斜していない単位板１１ｚよりも長くすることができる。滞留時間が長いことにより、冷却水と送風機３による送風との接触時間が増大する。この結果、充填部１に流す冷却水の流量ｑに対する蒸発量Ｖａが多くなり、冷却水の温度がより下がり、より少ない冷却水の流量ｑでの密閉式冷却塔１００の冷却効果が向上する。これにより、本実施形態の密閉式冷却塔１００は、より高効率で稼働できる。

【0038】

また、本実施形態の充填部１は、鉛直方向に沿って配置された複数の傾斜板１１ａ，１１ｂを有している。鉛直方向に沿って隣り合う２つの傾斜板１１ａ，１１ｂは、それぞれ逆方向に傾斜して配置されている。第１傾斜板１１ａの下端部１１ａＥと第２側壁１２ｂとは、第１空間ＳＰ１を形成している。同じように、第２傾斜板１１ｂの下端部１１ｂＥと第１側壁１２ａとは、第２空間ＳＰ２を形成している。そのため、本実施形態の密閉式冷却塔１００では、ポンプ５からくみ上げられて充填部１の上部から散水される冷却水は、複数の傾斜板１１ａ，１１ｂのうちの最上部に配置された第１傾斜板１１ａの表面に付着する。第１傾斜板１１ａに付着した冷却水は、重力により、図３に示される傾斜方向ＤＲｃに沿って、複数の傾斜板１１ａの表面を移動する。冷却水は、第１傾斜板１１ａの下端部１１ａＥに到達すると、下端部１１ａＥに形成された第１空間ＳＰ１を通って、第１傾斜板１１ａに隣接すると共に第１傾斜板１１ａの鉛直下方に位置する第２傾斜板１１ｂの表面に付着する。その後、冷却水は、傾斜方向ＤＲｃに沿って移動する間に、送風機３により発生した送風にさらされて、充填部１の下側に位置する分散板６に到達する。すなわち、本実施形態の密閉式冷却塔１００では、冷却水は、互いに逆方向に傾斜した複数の傾斜板１１ａ，１１ｂの表面を移動することにより、より蒸発することができる。この結果、より少ない冷却水の流量ｑで密閉式冷却塔１００の冷却効率をさらに向上させることができる。

【0039】

また、本実施形態の第１傾斜板１１ａにおいて、鉛直上方側に位置する基端部１１ａＢは第１側壁１２ａに支持され、鉛直下方側に位置する下端部１１ａＥは第２側壁１２ｂと離間して向かい合っている。また、第２傾斜板１１ｂにおいて、鉛直上方側に位置する基端部１１ｂＢは第２側壁１２ｂに支持され、鉛直下方側に位置する下端部１１ｂＥは第１側壁１２ａと離間して向かい合っている。そのため、本実施形態では、充填部１内に散水された冷却水が複数の傾斜板１１ａの基端部１１ａＢ，１１ｂＢから下端部１１ａＥ，１１ｂＥまでの傾斜板１１ａ，１１ｂの距離を移動するため、冷却水が送風機３による送風に接触する時間をより長くすることができる。この結果、より少ない冷却水の流量ｑで密閉式冷却塔１００の冷却効率をさらに向上させることができる。

【0040】

また、本実施形態の充填部１とコイル２とは、図２に示されるように、鉛直方向に沿って交互に２段に配置されている。また、充填部１とコイル２とは、鉛直方向に直交する水平方向に沿って並列に複数設置されている。本実施形態のように、充填部１とコイル２とを鉛直方向に沿って交互に配置することにより、熱交換によってコイル２で上昇した冷却水の温度をコイル２の鉛直下方側に位置する充填部１で再度冷却できる。また、複数の充填部１とコイル２とが水平方向に沿って複数設置されることにより、鉛直上方側から散水される冷却水の全てを、水平方向に配置された複数の充填部１のうちのいずれかに供給できる。この結果、本実施形態の密閉式冷却塔１００では、充填部１で冷却水の温度を湿球温度に適切に戻してやることで、少ない冷却水の流量ｑで高い冷却効果を得ることができる。

【0041】

また、本実施形態の複数の傾斜板１１ａ，１１ｂの表面は、送風機３により発生する風の通風方向ＤＲに平行になるように配置されている。すなわち、本実施形態の傾斜板１１ａ，１１ｂは、通風方向ＤＲに対しての圧力損失を低減できる。この結果、送風機３の稼働電力を削減し、密閉式冷却塔１００をより高効率で稼働させることができる。

【0042】

＜実施形態の変形例＞
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

【0043】

上記実施形態では、密閉式冷却塔１００の一例について説明したが、密閉式冷却塔１００の構成等については変形可能である。例えば、密閉式冷却塔１００が備えるコイル２と、充填部１とを備える蒸発式凝縮器（いわゆる「エバコン」）であってもよい。また、密閉式冷却塔１００およびエバコンは、被冷却流体の流路を形成するコイル２と、鉛直方向に傾斜した傾斜板１１ａを有する充填部１とを備える範囲で変形可能である。例えば、密閉式冷却塔１００は、１つの傾斜板１１ａのみを備えていてもよい。傾斜板１１ａが鉛直方向に成す角度は、冷却評価で用いられた５°（α１，α２）以外であってもよく、０°よりも大きく、９０°よりも小さい範囲の任意の値でよい。また、傾斜板１１ａ，１１ｂは、表面が平面を形成する平板形状ではなく、例えば曲面を形成する板状の形状を有していてもよい。

【0044】

上記実施形態の傾斜板１１ａ，１１ｂは、下端部１１ａＥ，１１ｂＥと対向する第１側壁１２ａまたは第２側壁１２ｂとの間に第１空間ＳＰ１または第２空間ＳＰ２が形成していたが、空間ＳＰ１，ＳＰ２の形成位置については、冷却水を鉛直下方に導ける範囲内で変形可能である。複数の傾斜板１１ａのそれぞれは、鉛直方向に対して同じ角度α１で傾いていたが、それぞれが異なる角度で傾いていてもよい。複数の第２傾斜板１１ｂについても、それぞれが異なる角度で傾いていてもよい。

【0045】

上記実施形態の充填部１とコイル２とは、鉛直方向および水平方向に沿って複数配置されたが、１組のみが配置されてもよい。上記実施形態の傾斜板１１ａ，１１ｂの表面は、送風機３の通風方向ＤＲに平行になるように配置されたが、平行ではない角度で配置されてもよい。例えば、１部の傾斜板１１ａが通風方向ＤＲに平行に配置され、残りの傾斜板１１ｂが通風方向ＤＲに平行でない角度に配置されてもよい。

【0046】

以上、実施形態、変形例に基づき本態様について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本態様の理解を容易にするためのものであり、本態様を限定するものではない。本態様は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本態様にはその等価物が含まれる。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することができる。

【符号の説明】

【0047】

１…充填部
１ｚ…充填部
２…冷却用コイル
３…送風機
４…受水槽
５…ポンプ
６…分散板
７…入口
８…入口分岐管
９…出口分岐管
１０…出口
１１ａ…第１傾斜板
１１ａＢ…第１傾斜板の基端部（上端部）
１１ａＥ…第１傾斜板の下端部
１１ｂ…第２傾斜板
１１ｂＢ…第２傾斜板の基端部（上端部）
１１ｂＥ…第２傾斜板の下端部
１１ｚ…単位板
１２ａ…第１側壁
１２ｂ…第２側壁
１００…密閉式冷却塔
Ａ…伝熱面積
Ｃ１…飽和水蒸気量
Ｃ２…空気中の水蒸気量
ＣＳ…座標系
Ｄ…拡散係数
ＤＲ…通風方向
ＤＲｃ…傾斜方向
ΔＨ…蒸発潜熱
Ｌ…代表長さ
Ｐ…空気圧力
Ｐ₀…標準気圧
ｑ…流量
Ｒｅ…空気側レイノルズ数
ＳＰ１…第１空間（空間）
ＳＰ２…第２空間（空間）
Ｓｃ…シュミット数
ｓｈ…シャーウッド数
Ｔ_ave…平均温度
Ｔ_in…入口温度
Ｔ_out…出口温度
Ｖａ…蒸発量
Ｗ１…幅
Ｗ_p…ポンプ動力
Ｗ_q…冷却出力
Ｗ_q-p…冷熱出力
Ｖ_ｆ，ｖ_f…落下速度
α１，α２…角度
ρ_air…空気密度
μ_air…空気粘性係数
θ_in…空気入口の水蒸気量
θ_out…空気出口の水蒸気量
ΔＴ…温度差

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】