(57)【要約】【課題】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。【解決手段】  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２と、該筐体２内に回転自在に横設した回転筒体６と、該回転筒体６をその軸周りに回転させる回転手段と、該回転筒体６の外周面に突設されるリングフィン７とからなり、該リングフィン７又は／及び該回転筒体６は、該リングフィン７の下部、又は該リングフィン７の下部及び該回転筒体６の下部が浸漬するまで前記筐体２に貯留した前記冷却液体が、前記回転手段の回転駆動により前記リングフィン７又は／及び前記回転筒体６に付着して飛散可能に形成されていることを特徴とする液体冷却装置１。【選択図】図３
2014122759.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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るリングフィンとからなり、該リングフィン又は／及び該回転筒体は、該リングフィンの下部、又は該リングフィンの下部及び該回転筒体の下部が浸漬するまで前記筐体に貯留した前記冷却液体が、前記回転手段の回転駆動により前記リングフィン又は／及び前記回転筒体に付着して飛散可能に形成されていることを特徴とする液体冷却装置。
【請求項２】
上記筐体内部の空気が、前記回転筒体の軸方向に直交する方向に通過するように、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及び後方壁にそれぞれ空気導入用開口部及び空気排出用開口部を設けたことを特徴とする請求項１記載の液体冷却装置。
【請求項３】
前記リングフィンが介入すると共に該各リングフィンの両面に近接する切欠きを有する板状の外部剥ぎ取り羽根を前記筐体内に設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の液体冷却装置。
【請求項４】
前記回転筒体は円筒状に形成され、前記外部剥ぎ取り羽根の先端部が、該回転筒体の外周面に近接していることを特徴とする請求項３記載の液体冷却装置。
【請求項５】
前記回転筒体は円筒状に形成され、該回転筒体の軸中心部を挿通する固定軸を有すると共に該固定軸に沿って該固定軸から前記回転筒体の内壁に向かって突設した内部剥ぎ取り羽根を有する請求項１乃至請求項４のいずれか１に記載の液体冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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）。
【０００７】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−１２９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。  
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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るリングフィンとからなり、該リングフィン又は／及び該回転筒体は、該リングフィンの下部、又は該リングフィンの下部及び該回転筒体の下部が浸漬するまで前記筐体に貯留した前記冷却液体が、前記回転手段の回転駆動により前記リングフィン又は／及び前記回転筒体に付着して飛散可能に形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の液体冷却装置の縦断面図である。
【図２】前記液体冷却装置の平面図である。
【図３】図１におけるＸ−Ｘ線截断面図である。
【図４】外部剥ぎ取り羽根の個所の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明を実施するための形態の実施例を以下に示す。
【実施例１】
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
又、散水ポンプを用意する必要がない。
【００５０】
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。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【符号の説明】
【００５３】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年1月9日(2013.1.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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