(57)【要約】【課題】熱交換性能の低下を抑制するとともに組立作業性を向上すること。【解決手段】複数の伝熱管５２Ｃと、平行に配置された各伝熱管５２Ｃの両端がそれぞれ固定されたヘッダである第一ヘッダ５２Ａおよび第二ヘッダ５２Ｂと、第一ヘッダ５２Ａと第二ヘッダ５２Ｂとの間で各伝熱管５２Ｃを貫通させ伝熱管５２Ｃの延在方向に間隔をおいて複数設けられた板状フィン５２Ｄと、板状フィン５２Ｄの間に空気流を流通させる送風機５１と、を備え、第一ヘッダ５２Ａおよび第二ヘッダ５２Ｂが複数列に区画形成されており、伝熱管５２Ｃは、第一ヘッダ５２Ａおよび第二ヘッダ５２Ｂの区画された領域で密に配置され、区画された第一ヘッダ５２Ａおよび第二ヘッダ５２Ｂの間の領域で粗に配置される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の伝熱管と、
平行に配置された各前記伝熱管の両端がそれぞれ固定されたヘッダと、
各前記ヘッダの間で各前記伝熱管を貫通させ前記伝熱管の延在方向に間隔をおいて複数設けられた板状フィンと、
前記板状フィンの間に空気流を流通させる送風機と、
を備える空気冷却器において、
前記ヘッダが複数列に区画形成されており、前記伝熱管は、前記ヘッダの区画された領域で密に配置され、区画された前記ヘッダの間の領域で粗に配置されることを特徴とする空気冷却器。
【請求項２】
前記伝熱管は、前記送風機による空気流の流通方向および当該流通方向に直交する方向で位置がずれた三角配置とされ、前記ヘッダの区画された領域で正三角形に配置され、区画された前記ヘッダの間の領域で二等辺三角形に配置されることを特徴とする請求項１に記載の空気冷却器。
【請求項３】
前記ヘッダは、前記送風機による空気流の流通方向に交差する方向で区画の区切り部分を配置することを特徴とする請求項１または２に記載の空気冷却器。
【請求項４】
前記板状フィンは、前記伝熱管を所定数貫通させた複数のブロックに分割形成されており、前記ヘッダの区画の区切り部分の位置に分割端が対応し、かつ当該分割端を突き合わせて設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の空気冷却器。
【請求項５】
複数のブロックに分割形成された前記板状フィンは、前記ヘッダの区画の区切り部分の間でさらに分割されていることを特徴とする請求項４に記載の空気冷却器。
【請求項６】
原子力設備の原子炉で生成された熱を利用して熱交換を行う冷却水を循環させるための循環配管と、
前記循環配管に設けられて当該循環配管の冷却水の熱を熱交換により取得する請求項１〜５のいずれか一つに記載の空気冷却器と、
を備えることを特徴とする冷却装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項５のいずれか１項において、
前記空気冷却器には、前記送風機が空気を吸い込む側であって、前記送風機よりも前記空気流の上流側に、前記空気流が流通する空間が設けられており、
前記空気冷却器を互いに隣接させて複数配置し、
前記複数の空気冷却器の前記空間は、互いに連通している、
冷却装置。
【請求項８】
複数の伝熱管、及び平行に配置された各前記伝熱管の両端がそれぞれ固定されたヘッダを有する熱交換器と、
前記複数の伝熱管の間に空気流を流通させる送風機と、
前記送風機が空気を吸い込む側であって、前記送風機よりも前記空気流の上流側に設けられ、前記空気流が流通する空間と、
を有する空気冷却器を互いに隣接させて複数配置し、
前記複数の空気冷却器の前記空間は、互いに連通している、
冷却装置。
【請求項９】
前記熱交換器は、前記空間よりも前記空気流の上流側に設けられている、
請求項８に記載の冷却装置。
【請求項１０】
前記空気冷却器は、前記熱交換器を複数有する
請求項８または請求項９に記載の冷却装置。
【請求項１１】
前記複数の熱交換器の少なくとも一部は、前記空気流が前記伝熱管を流通する方向に対向して設けられている、
請求項１０に記載の冷却装置。
【請求項１２】
前記対向して設けられる複数の熱交換器の間には、仕切りが設けられている、
請求項１１に記載の冷却装置。
【請求項１３】
前記ヘッダが複数列に区画形成されており、
前記伝熱管は、前記ヘッダの区画された領域で密に配置され、区画された前記ヘッダの間の領域で粗に配置される、
請求項８〜請求項１２のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項１４】
原子力設備の原子炉で生成された熱を利用して熱交換を行う冷却水を循環させるための循環配管と、
前記循環配管に設けられて当該循環配管の冷却水の熱を熱交換により取得する請求項８〜請求項１３のいずれか１項に記載の冷却装置と、
を備える冷却装置。
【請求項１５】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の空気冷却器、または、請求項６〜請求項１４のいずれか１項に記載の冷却装置を有する、
原子力設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、媒体が流通する伝熱管を空気流により冷却する空気冷却器、および当該空気冷却器が適用される冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、特許文献１に記載の空気冷却器（フィンチューブ型熱交換器）は、一定間隔で多数平行に並べられてその間を気流が流動する板状フィンと、板状フィンに直角に挿通される内部を流体が流動する伝熱管とから構成される。この特許文献１の空気冷却器は、伝熱管の気流後流部に発生する死水域を減少させて熱伝達率の向上を図るため、伝熱管の外径Ｄ（３ｍｍ≦Ｄ≦７．５ｍｍ）に対し、伝熱管の気流方向のピッチＬ１を、１．２Ｄ≦Ｌ１≦１．８Ｄとし、伝熱管の気流と直交方向のピッチＬ２を、２．６Ｄ≦Ｌ２≦３．５Ｄとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６３−３１８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一定間隔で多数平行に並べられてその間を気流が流動する板状フィンと、板状フィンに直角に挿通される内部を流体が流動する伝熱管とから構成される空気冷却器において、優れた熱交換性能を得るには、伝熱管を比較的密に配置し、かつ正三角形の配置となるように上記伝熱管の外径Ｄに対してピッチＬ１，Ｌ２を設定することが望まれる。しかし、複数の伝熱管を集合するヘッダに対して伝熱管の両端を溶接固定するにあたり、伝熱管を密に配置すると溶接がし難くなり、逆に溶接などの組立作業性を考慮して伝熱管の正三角形のピッチを大きくすると熱交換性能が低下することになる。
【０００５】
本発明は上述した課題を解決するものであり、熱交換性能の低下を抑制するとともに組立作業性を向上することのできる空気冷却器、冷却装置および原子力設備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】
上述の目的を達成するために、本発明の空気冷却器は、複数の伝熱管と、平行に配置された各前記伝熱管の両端がそれぞれ固定されたヘッダと、各前記ヘッダの間で各前記伝熱管を貫通させ前記伝熱管の延在方向に間隔をおいて複数設けられた板状フィンと、前記板状フィンの間に空気流を流通させる送風機と、を備える空気冷却器において、前記ヘッダが複数列に区画形成されており、前記伝熱管は、前記ヘッダの区画された領域で密に配置され、区画された前記ヘッダの間の領域で粗に配置されることを特徴とする。
【０００７】
この空気冷却器によれば、ヘッダの区画された領域で伝熱管を密に配置することで、全てが密とされた構成と比較して熱交換性能の低下を抑制することができる。また、区画されたヘッダの間の領域で伝熱管を粗に配置することで、溶接トーチなどを配置する隙間を伝熱管の間に確保することができ、組立作業性を向上することができる。
【０００８】
また、本発明の空気冷却器では、前記伝熱管は、前記送風機による空気流の流通方向および当該流通方向に直交する方向で位置がずれた三角配置とされ、前記ヘッダの区画された領域で正三角形に配置され、区画された前記ヘッダの間の領域で二等辺三角形に配置されることを特徴とする。
【０００９】
この空気冷却器によれば、伝熱管を正三角形に配置することで熱交換性能を維持することができる。また、伝熱管を二等辺三角形に配置することで溶接トーチなどを配置する隙間を伝熱管の間に確保することができ、組立作業性を向上することができる。
【００１０】
また、本発明の空気冷却器では、前記ヘッダは、前記送風機による空気流の流通方向に交差する方向で区画の区切り部分を配置することを特徴とする。
【００１１】
区画されたヘッダの間の領域では、伝熱管が粗に配置されるため、区画の区切り部分に沿って伝熱管の間隔が広がっている。ここで、空気流の流通方向が区画の区切り部分に沿う場合、伝熱管の間隔が広がっているところに沿って空気流が通過することになるため、熱交換効率が低下する傾向になる。一方、空気流の流通方向が区画の区切り部分と交差する場合、伝熱管の間隔が広がっているところに沿って空気流が通過しないことになるため、熱交換効率が向上する傾向になる。従って、送風機による空気流の流通方向に交差する方向でヘッダの区画の区切り部分を配置することで、熱交換効率を向上することができる。
【００１２】
また、本発明の空気冷却器では、前記板状フィンは、前記伝熱管を所定数貫通させた複数のブロックに分割形成されており、前記ヘッダの区画の区切り部分位置に分割端が対応し、かつ当該分割端を突き合わせて設けられていることを特徴とする。
【００１３】
板状フィンが、伝熱管を所定数貫通させた複数のブロックに分割形成されることで、組立作業性が向上する。また、板状フィンを分割する場合は、伝熱管が等ピッチとなる部分を基準にして分割することでブロックが同様の構成となるため施工上好ましい。しかし、本発明では、区画された前記ヘッダの間の領域で伝熱管を粗に配置しているため、単に、板状フィンを伝熱管の等ピッチに合わせて分割すると、ヘッダの区画の区切り部分に対応する位置で分割した各ブロックの各分割端の間に隙間が生じ、熱交換性能に影響を及ぼすおそれがある。従って、板状フィンの分割を伝熱管の等ピッチの部分に基づき分割するとともに、区画されたヘッダの間の位置に対応して分割し、かつ分割端を突き合わせることにより、熱交換性能を維持することができる。
【００１４】
また、本発明の空気冷却器では、複数のブロックに分割形成された前記板状フィンは、前記ヘッダの区画の区切り部分の間でさらに分割されていることを特徴とする。
【００１５】
複数のブロックに分割形成された板状フィンがさらに分割されていることで、組立作業性がより向上する。
【００１６】
上述の目的を達成するために、本発明の冷却装置は、原子力設備の原子炉で生成された熱を利用して熱交換を行う冷却水を循環させるための循環配管と、前記循環配管に設けられて当該循環配管の冷却水の熱を熱交換により取得する上述したいずれか一つの空気冷却器と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
この冷却装置によれば、原子力設備の冷却水を効率よく冷却することができる。
【００１８】
本発明の冷却装置において、前記空気冷却器には、前記送風機が空気を吸い込む側であって、前記送風機よりも前記空気流の上流側に、前記空気流が流通する空間が設けられており、本発明の冷却装置は、前記空気冷却器を互いに隣接させて複数配置し、前記複数の空気冷却器の前記空間は、互いに連通している。
【００１９】
この冷却装置によれば、それぞれの送風機の空気流上流側の空間が連通しているため、熱交換性能の低下を抑制することができる。
【００２０】
本発明の冷却装置は、複数の伝熱管、及び平行に配置された各前記伝熱管の両端がそれぞれ固定されたヘッダを有する熱交換器と、前記複数の伝熱管の間に空気流を流通させる送風機と、前記送風機が空気を吸い込む側であって、前記送風機よりも前記空気流の上流側に設けられ、前記空気流が流通する空間と、を有する空気冷却器を互いに隣接させて複数配置し、前記複数の空気冷却器の前記空間は、互いに連通している。
【００２１】
この冷却装置によれば、それぞれの送風機の空気流上流側の空間が連通しているため、熱交換性能の低下を抑制することができる。
【００２２】
前記冷却装置において、前記熱交換器は、前記空間よりも前記空気流の上流側に設けられている。
【００２３】
この冷却装置によれば、それぞれの熱交換器は、連通している空間の上流側に配置されているため、好適に空気流を流通させて、熱交換性能の低下を抑制することができる。
【００２４】
前記冷却装置において、前記空気冷却器は、前記熱交換器を複数有する。
【００２５】
この冷却装置によれば、それぞれの空気冷却器は、熱交換器を複数有するため、熱交換性能の低下を抑制することができる。
【００２６】
前記冷却装置において、前記複数の熱交換器の少なくとも一部は、前記空気流が前記伝熱管を流通する方向に対向して設けられている。
【００２７】
この冷却装置によれば、複数の熱交換器の少なくとも一部は、空気流の流れ方向に対向して設置されているため、好適に空気流を流通させて、熱交換性能の低下を抑制することができる。
【００２８】
前記冷却装置において、前記対向して設けられる複数の熱交換器の間には、仕切りが設けられている。
【００２９】
この冷却装置によれば、対向する熱交換器の間には仕切りが設けられているため、例えば強風時においても、熱交換性能の低下を抑制することができる。
【００３０】
前記冷却装置において、前記ヘッダが複数列に区画形成されており、前記伝熱管は、前記ヘッダの区画された領域で密に配置され、区画された前記ヘッダの間の領域で粗に配置される。
【００３１】
この冷却装置によれば、熱交換性能の低下を抑制することができる。
【００３２】
本発明の冷却装置は、原子力設備の原子炉で生成された熱を利用して熱交換を行う冷却水を循環させるための循環配管と、前記循環配管に設けられて当該循環配管の冷却水の熱を熱交換により取得する前記の冷却装置とを備える。
【００３３】
この冷却装置によれば、原子力設備の冷却水を効率よく冷却することができる。
【００３４】
本発明の原子力設備は、前記空気冷却器、又は前記冷却装置を有する。
【００３５】
この原子力設備によれば、原子力設備の冷却水を効率よく冷却することができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、熱交換性能の低下を抑制するとともに組立作業性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、本発明の実施形態１に係る冷却装置を備えた原子力設備を模式的に表した概略構成図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態１に係る冷却装置における空気冷却器を模式的に表した概略構成図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態１に係る空気冷却器の一部省略拡大図である。
【図４】図４は、図３における矢視Ａ図である。
【図５】図５は、変形例を示す図３における矢視Ａ図である。
【図６】図６は、変形例を示す図３における矢視Ａ図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態１に係る他の空気冷却器の一部省略拡大図である。
【図８】図８は、実施形態２に係る冷却装置の一例を示す模式図である。
【図９】図９は、実施形態２に係る冷却装置の一例を示す正面図である。
【図１０】図１０は、実施形態２に係る冷却装置のＡ−Ａ断面図である。
【図１１】図１１は、実施形態２に係る冷却装置のＡ−Ａ断面図である。
【図１２】図１２は、実施形態２に係る冷却装置の他の一例を示した模式図である。
【図１３】図１３は、実施形態３に係る冷却装置を示した斜視図である。
【図１４】図１４は、実施形態３に係る空気冷却器の斜視図である。
【図１５】図１５は、実施形態３に係る熱交換器の正面図である。
【図１６】図１６は、実施形態３に係る空気冷却器の正面図である。
【図１７】図１７は、実施形態３に係る空気冷却器のＢ−Ｂ断面図である。
【図１８】図１８は、実施形態３に係る冷却装置の側面図である。
【図１９】図１９は、実施形態３に係る冷却装置のＣ−Ｃ断面図である。
【図２０】図２０は、実施形態３に係る冷却装置のＣ−Ｃ断面図である。
【図２１】図２１は、変形例に係る冷却装置の正面図である。
【図２２】図２２は、変形例に係る冷却装置のＤ−Ｄ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００３９】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る冷却装置を備えた原子力設備を模式的に表した概略構成図である。図１に示す原子力設備１は、原子炉５として、例えば、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized  Water  Reactor）が用いられている。この加圧水型の原子炉５を用いた原子力設備１は、原子炉５を含む一次冷却系３と、一次冷却系３と熱交換する二次冷却系４とで構成されており、一次冷却系３には、冷却水としての一次冷却水が流通し、二次冷却系４には、冷却水としての二次冷却水が流通する。
【００４０】
一次冷却系３は、原子炉５と、コールドレグとなる冷却水配管６ａおよびホットレグとなる冷却水配管６ｂを介して原子炉５に接続された蒸気発生器７とを有している。冷却水配管６ｂは、加圧器８が設けられている。また、冷却水配管６ａは、冷却水ポンプ９が設けられている。これら、原子炉５、冷却水配管６ａ，６ｂ、蒸気発生器７、加圧器８および冷却水ポンプ９は、堅牢な原子炉格納容器１０に収容されている。
【００４１】
原子炉５は、上記したように加圧水型原子炉であり、その内部は一次冷却水で満たされている。原子炉５は、その内部に、多数の燃料集合体１５が収容されるとともに、燃料集合体１５の核分裂を制御する多数の制御棒１６が各燃料集合体１５に抜き差し可能に設けられている。制御棒１６は、燃料集合体１５に対し、制御棒駆動装置１７により抜き差し方向に駆動される。制御棒駆動装置１７により制御棒１６が燃料集合体１５へ差し込まれると、燃料集合体１５における核反応は低下して停止する。一方で、制御棒駆動装置１７により制御棒１６が引き抜かれると、燃料集合体１５における核反応は増大して臨界状態となる。また、制御棒駆動装置１７は、電力の供給が遮断され、電力喪失状態となると、制御棒１６を燃料集合体１５に差し込むように構成されている。
【００４２】
制御棒１６により核分裂反応を制御しながら燃料集合体１５を核分裂させると、この核分裂により熱エネルギーが発生する。発生した熱エネルギーは一次冷却水を加熱し、加熱された一次冷却水は、冷却水配管６ｂを介して蒸気発生器７へ送られる。一方、冷却水配管６ａを介して蒸気発生器７から送られてきた一次冷却水は、原子炉５内に流入して、原子炉５内を冷却する。
【００４３】
冷却水配管６ｂに設けられた加圧器８は、高温となった一次冷却水を加圧することにより、一次冷却水の沸騰を抑制している。また、蒸気発生器７は、高温高圧となった一次冷却水を、二次冷却水と熱交換させることにより、二次冷却水を蒸発させて蒸気を発生させ、かつ高温高圧となった一次冷却水を冷却する。冷却水ポンプ９は、一次冷却系３において一次冷却水を循環させ、一次冷却水を蒸気発生器７から冷却水配管６ａを介して原子炉５へ送り込むとともに、一次冷却水を原子炉５から冷却水配管６ｂを介して蒸気発生器７へ送り込む。なお、蒸気発生器７は、１つの原子炉５に対して１つ設けられた形態で図示されているが、複数設けられていてもよい。
【００４４】
ここで、原子力設備１の一次冷却系３における一連の動作について説明する。原子炉５内の核分裂反応により発生した熱エネルギーにより、一次冷却水が加熱されると、加熱された一次冷却水は、冷却水ポンプ９によりホットレグとなる冷却水配管６ｂを介して蒸気発生器７に送られる。ホットレグとなる冷却水配管６ｂを通過する高温の一次冷却水は、加圧器８により加圧されることで沸騰が抑制され、高温高圧となった状態で、蒸気発生器７に流入する。蒸気発生器７に流入した高温高圧の一次冷却水は、二次冷却水と熱交換を行うことにより冷却され、冷却された一次冷却水は、冷却水ポンプ９によりコールドレグとなる冷却水配管６ａを介して原子炉５に送られる。そして、冷却された一次冷却水が原子炉５に流入することで、原子炉５が冷却される。つまり、一次冷却水は、原子炉５と蒸気発生器７との間を循環している。なお、一次冷却水は、冷却材および中性子減速材として用いられる軽水である。
【００４５】
二次冷却系４は、蒸気管２１を介して蒸気発生器７に接続されたタービン２２と、タービン２２に接続された復水器２３と、復水器２３と蒸気発生器７とを接続する給水管２６に介設された給水ポンプ２４と、を有している。そして、上記のタービン２２には、発電機２５が接続されている。
【００４６】
ここで、原子力設備１の二次冷却系４における一連の動作について説明する。蒸気管２１を介して蒸気発生器７から蒸気がタービン２２に流入すると、タービン２２は回転を行う。タービン２２が回転すると、タービン２２に接続された発電機２５は、発電を行う。この後、タービン２２から流出した蒸気は復水器２３に流入する。復水器２３は、その内部に冷却管２７が配設されており、冷却管２７の一方には冷却水（例えば、海水）を供給するための取水管２８が接続され、冷却管２７の他方には冷却水を放水路へ排水するための排水管２９が接続されている。そして、復水器２３は、タービン２２から流入した蒸気を冷却管２７により冷却することで、蒸気を液体に戻している。液体となった二次冷却水は、給水ポンプ２４により給水管２６を介して蒸気発生器７に送られる。蒸気発生器７に送られた二次冷却水は、蒸気発生器７において一次冷却水と熱交換を行うことにより再び蒸気となる。
【００４７】
また、二次冷却系４には、冷却装置４０が接続されている。冷却装置４０は、二次冷却系４の上述したタービン２２を回転させる上記の流れとは別系統の冷却系である。冷却装置４０は、冷却水の冷却ができない場合に、二次冷却系４の二次冷却水を冷却する予備冷却系である。冷却装置４０は、制御部４１により動作が制御される。
【００４８】
冷却装置４０は、原子力設備１の原子炉５で生成された熱を利用して熱交換を行う冷却水（二次冷却水）を循環させる循環配管をなす流入管４２および流出管４４と、開閉弁４６，４８と、ポンプ４９と、空気冷却器５０と、を有する。流入管４２は、蒸気発生器７の液体状態（水）の二次冷却水を空気冷却器５０に案内する配管である。流出管４４は、空気冷却器５０で冷却された二次冷却水を蒸気発生器７に案内する配管である。開閉弁４６は、流入管４２に配置されており、流入管４２の開閉を切り替える。開閉弁４６は、閉じられることで蒸気発生器７の二次冷却水が空気冷却器５０に流入することを抑制し、開かれることで蒸気発生器７の二次冷却水が空気冷却器５０に流入できる状態とする。開閉弁４８は、流出管４４に配置されており、流出管４４の開閉を切り替える。開閉弁４８は、閉じられることで空気冷却器５０の二次冷却水が蒸気発生器７に流入することを抑制し、開かれることで空気冷却器５０の二次冷却水が蒸気発生器７に流入できる状態とする。ポンプ４９は、流出管４４に設置されている。ポンプ４９は、流出管４４内の二次冷却水を蒸気発生器７に送ることで、冷却装置４０内を流れる二次冷却水を蒸気発生器７との間で循環させる。空気冷却器５０は、流入管４２で案内された二次冷却水に空気を吹き付けて、空気と二次冷却水との間で熱交換することで二次冷却水を冷却する空冷式の冷却器である。空気冷却器５０の構造は後述する。
【００４９】
冷却装置４０は、制御部４１により開閉弁４６，４８を開状態とし、ポンプ４９を駆動させることで、蒸気発生器７、流入管４２、空気冷却器５０、流出管４４、蒸気発生器７の順に二次冷却水としての媒体を循環させる。このように、流入管４２、流出管４４、および空気冷却器５０は、蒸気発生器７の二次冷却水を循環させる循環経路をなす。また、冷却装置４０は、循環する二次冷却水を空気冷却器５０で冷却する。これにより、蒸気発生器７内の二次冷却水を冷却することができ、二次冷却水で一次冷却水を冷却し続けることができる。
【００５０】
また、一次冷却系３には、冷却装置９０が接続されている。冷却装置９０は、一次冷却系３の上述した蒸気発生器７で熱交換させる上記の流れとは別系統の冷却系である。冷却装置９０は、冷却水の冷却ができない場合に、一次冷却系３の一次冷却水を冷却する予備冷却系である。冷却装置９０は、制御部９１により動作が制御される。
【００５１】
冷却装置９０は、原子力設備１の原子炉５で生成された熱を利用して熱交換を行う冷却水（一次冷却水）を循環させる循環配管をなす流入管９２および流出管９４と、開閉弁９６，９８と、ポンプ９９と、空気冷却器５０と、を有する。流入管９２は、冷却水配管６ａに接続されて蒸気発生器７から原子炉５に供給される一次冷却水を空気冷却器５０に案内する配管である。流出管９４は、冷却水配管６ｂに接続されて空気冷却器５０で冷却された一次冷却水を蒸気発生器７に案内する配管である。開閉弁９６は、流入管９２に配置されており、流入管９２の開閉を切り替える。開閉弁９６は、閉じられることで一次冷却水が空気冷却器５０に流入することを抑制し、開かれることで一次冷却水が空気冷却器５０に流入できる状態とする。開閉弁９８は、流出管９４に配置されており、流出管９４の開閉を切り替える。開閉弁９８は、閉じられることで空気冷却器５０の一次冷却水が蒸気発生器７に流入することを抑制し、開かれることで空気冷却器５０の一次冷却水が蒸気発生器７に流入できる状態とする。ポンプ９９は、流出管９４に設置されている。ポンプ９９は、流出管９４内の一次冷却水を蒸気発生器７に送ることで、冷却装置９０内を流れる一次冷却水を蒸気発生器７との間で循環させる。空気冷却器５０は、流入管９２で案内された一次冷却水に空気を吹き付けて、空気と一次冷却水との間で熱交換することで一次冷却水を冷却する空冷式の冷却器である。空気冷却器５０の構造は後述する。
【００５２】
冷却装置９０は、制御部９１により開閉弁９６，９８を開状態とし、ポンプ９９を駆動させることで、蒸気発生器７、流入管９２、空気冷却器５０、流出管９４、蒸気発生器７の順に二次冷却水を循環させる。このように、流入管９２、流出管９４、および空気冷却器５０は、蒸気発生器７の一次冷却水を循環させる循環経路をなす。また、冷却装置９０は、循環する一次冷却水を空気冷却器５０で冷却する。これにより、蒸気発生器７内の一次冷却水を冷却することができ、一次冷却水および二次冷却水を冷却し続けることができる。なお、制御部９１は、上述した冷却装置４０の制御部４１と独立したものであっても、一つのものであってもよい。
【００５３】
次に、空気冷却器５０の構成を説明する。図２は、実施形態１に係る冷却装置における空気冷却器を模式的に表した概略構成図であり、図３は、本発明の実施形態１に係る空気冷却器の一部省略拡大図であり、図４は、図３における矢視Ａ図であり、図５は、変形例を示す図３における矢視Ａ図であり、図６は、変形例を示す図３における矢視Ａ図である。なお、上述したように空気冷却器５０は、冷却装置４０および冷却装置９０に設けられている。以下の説明においては、冷却装置４０について説明し、冷却装置９０については符号を括弧付きで示す。
【００５４】
空気冷却器５０は、図２に示すように、送風機５１と、熱交換器５２と、を有する。送風機５１および熱交換器５２は、屋外において、地面や地面に設けられた基礎コンクリートに設置されたフレーム（図示せず）により支持されている。
【００５５】
送風機５１は、例えば、軸方向に空気流を排出する軸流ファンや、吸い込み式ファンである。実施形態１では、熱交換器５２が対向して配置され、送風機５１が各熱交換器５２の間に設けられている。そして、送風機５１は、下から上に空気を送ることで、対向する各熱交換器５２に空気流を送る。
【００５６】
熱交換器５２は、第一ヘッダ５２Ａ、第二ヘッダ５２Ｂ、伝熱管５２Ｃ、および板状フィン５２Ｄを有する。第一ヘッダ５２Ａは、冷却水（一次冷却水または二次冷却水）を貯留する水室（ヘッダ）をなす容器であり、流入管４２（９２）と接続されて流入管４２（９２）を流れる冷却水が供給される。第二ヘッダ５２Ｂは、冷却水を貯留する水室（ヘッダ）をなす容器であり、流出管４４（９４）と接続されて貯留した冷却水が流出管４４（９４）に排出される。伝熱管５２Ｃは、第一ヘッダ５２Ａと第二ヘッダ５２Ｂとの間に延在して設けられ、各端部が第一ヘッダ５２Ａと第二ヘッダ５２Ｂとにそれぞれ接続されている。この伝熱管５２Ｃは、複数が平行に配置されている。すなわち、各伝熱管５２Ｃは、第一ヘッダ５２Ａに供給された冷却水（媒体）が第一ヘッダ５２Ａから分配して流入され、この冷却水を第二ヘッダ５２Ｂに集めて送る。板状フィン５２Ｄは、薄板状に形成され、各伝熱管５２Ｃが延在する方向に直交して設けられ、各伝熱管５２Ｃを貫通させ、各伝熱管５２Ｃが延在する方向に沿って間隔をおいて複数配置されている。この熱交換器５２は、流入管４２（９２）から流入した冷却水と、送風機５１で案内された空気流と、の間で熱交換を行わせ、冷却水を冷却する。
【００５７】
ところで、実施形態１の熱交換器５２において、伝熱管５２Ｃの内径は、１０ｍｍ〜２０ｍｍ程度であり、板状フィン５２Ｄの板厚は、０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ程度であり、板状フィン５２Ｄのピッチは、２ｍｍ〜３ｍｍ程度である。伝熱管５２Ｃは、炭素鋼やステンレス鋼などで成形されている。板状フィン５２Ｄは、アルミニウム合金や銅などで成形されている。また、板状フィン５２Ｄは、腐食防止のために樹脂材などが塗膜されていてもよい。
【００５８】
また、図３および図４に示すように、第一ヘッダ５２Ａおよび第二ヘッダ５２Ｂは、複数列に区画形成されている。具体的に、図３および図４では、第一ヘッダ５２Ａおよび第二ヘッダ５２Ｂの内部を複数列に区画する複数の仕切板５２Ｅが設けられている。第一ヘッダ５２Ａの内部を仕切板５２Ｅにより区画することで、冷却水を第一ヘッダ５２Ａ側で区画ごとに分配し、当該区画から複数の伝熱管５２Ｃにさらに分配して各伝熱管５２Ｃに冷却水が行き渡るようにして熱交換効率を向上させることができる。一方、第二ヘッダ５２Ｂの内部を仕切板５２Ｅにより区画することで、各伝熱管５２Ｃから冷却水を第二ヘッダ５２Ｂ側で区画ごとに集めて受け入れ、さらに各区画の冷却水を集めて第二ヘッダ５２Ｂから排出することで、第一ヘッダ５２Ａ側で分配された冷却水の圧損を抑えつつ集めることができる。なお、仕切板５２Ｅで形成された区画は、流入管４２（９２）および流出管４４（９４）の位置では、全てが纏まるように形成されている。
【００５９】
そして、伝熱管５２Ｃは、図４に示すように、第一ヘッダ５２Ａおよび第二ヘッダ５２Ｂの区画された領域、すなわち仕切板５２Ｅが設けられた間の領域で密に配置され、区画された第一ヘッダ５２Ａおよび第二ヘッダ５２Ｂの間の領域、すなわち仕切板５２Ｅを間においた領域で粗に配置されている。
【００６０】
具体的には、図４に示すように、伝熱管５２Ｃは、送風機５１による空気流の流通方向Ｗおよび当該流通方向Ｗに直交する方向で位置がずれた三角配置とされている。伝熱管５２Ｃは、三角配置の底辺となる流通方向Ｗに直交する方向でのピッチＰ０が、伝熱管５２Ｃの外径Ｄに対し、１．６≦Ｐ０／Ｄ≦２．５の関係にある。そして、仕切板５２Ｅが設けられた間の領域において、伝熱管５２Ｃは、流通方向ＷでのピッチＰ１が、伝熱管５２Ｃの外径Ｄに対し、１．６≦Ｐ１／Ｄ≦２．５の関係にある。すなわち、仕切板５２Ｅが設けられた間の領域において、伝熱管５２Ｃは、流通方向Ｗに直交する方向および流通方向ＷでのピッチＰ０,Ｐ１が同等で配置されている。好ましくは、正三角形に配置されている。一方、仕切板５２Ｅを間においた領域において、伝熱管５２Ｃは、流通方向ＷでのピッチＰ２が、伝熱管５２Ｃの外径Ｄに対し、２．５≦Ｐ２／Ｄ≦８の関係にある。すなわち、仕切板５２Ｅを間においた領域において、伝熱管５２Ｃは、流通方向ＷでのピッチＰ２が、流通方向Ｗに直交する方向でのピッチＰ０よりも大きく配置されている。つまり、二等辺三角形に配置されている。
【００６１】
このように、実施形態１の空気冷却器５０は、複数の伝熱管５２Ｃと、平行に配置された各伝熱管５２Ｃの両端がそれぞれ固定されたヘッダである第一ヘッダ５２Ａおよび第二ヘッダ５２Ｂと、第一ヘッダ５２Ａと第二ヘッダ５２Ｂとの間で各伝熱管５２Ｃを貫通させ伝熱管５２Ｃの延在方向に間隔をおいて複数設けられた板状フィン５２Ｄと、板状フィン５２Ｄの間に空気流を流通させる送風機５１と、を備え、第一ヘッダ５２Ａおよび第二ヘッダ５２Ｂの内部を複数列に区画する複数の仕切板５２Ｅが設けられており、伝熱管５２Ｃは、仕切板５２Ｅが設けられた間の領域で密に配置され、仕切板５２Ｅを間においた領域で粗に配置される。
【００６２】
この空気冷却器５０によれば、仕切板５２Ｅが設けられた間の領域で伝熱管５２Ｃを密に配置することで、全てが密とされた構成（例えば、１．６≦Ｐ０／Ｄ≦２．５、かつ１．６≦Ｐ１／Ｄ≦２．５）と比較して熱交換性能の低下を抑制することができる。また、仕切板５２Ｅを間においた領域で伝熱管５２Ｃを粗に配置することで、溶接トーチなどを配置する隙間を伝熱管５２Ｃの間に確保することができ、組立作業性を向上することができる。
【００６３】
例えば、図４に示すように、仕切板５２Ｅが設けられた間の領域において、伝熱管５２Ｃが、流通方向Ｗに直交する方向および流通方向ＷでのピッチＰ０,Ｐ１が伝熱管５２Ｃの外径Ｄに対し、１．６≦Ｐ０／Ｄ≦２．５、および１．６≦Ｐ１／Ｄ≦２．５の関係にある。ここでは、熱交換性能が高い次元で維持される。一方、仕切板５２Ｅを間においた領域において、伝熱管５２Ｃが、流通方向ＷでのピッチＰ２が伝熱管５２Ｃの外径Ｄに対し、２．５≦Ｐ２／Ｄ≦８の関係にある。ここでは、熱交換性能が低下する場合もあるが、溶接トーチなどを配置する隙間を伝熱管５２Ｃの間に確保することができ、組立作業性を向上することができる。
【００６４】
また、実施形態１の空気冷却器５０では、伝熱管５２Ｃは、送風機５１による空気流の流通方向Ｗおよび当該流通方向Ｗに直交する方向で位置がずれた三角配置とされ、仕切板５２Ｅが設けられた間の領域で正三角形に配置され、仕切板５２Ｅを間においた領域で二等辺三角形に配置されることが好ましい。
【００６５】
この空気冷却器５０によれば、伝熱管５２Ｃを正三角形に配置することで熱交換性能を維持することができる。また、伝熱管５２Ｃを二等辺三角形に配置することで溶接トーチなどを配置する隙間を伝熱管５２Ｃの間に確保することができ、組立作業性を向上することができる。
【００６６】
また、実施形態１の空気冷却器５０では、図４に示すように、仕切板５２Ｅは、送風機５１による空気流の流通方向Ｗに交差する方向で延在して配置されていることが好ましい。
【００６７】
仕切板５２Ｅを間においた領域では、伝熱管５２Ｃが粗（２．５≦Ｐ２／Ｄ≦４）に配置されるため、仕切板５２Ｅに沿って伝熱管５２Ｃの間隔が広がっている。ここで、空気流の流通方向Ｗが仕切板５２Ｅに沿う場合、伝熱管５２Ｃの間隔が広がっているところに沿って空気流が通過することになるため、熱交換効率が低下する傾向になる。一方、空気流の流通方向Ｗが仕切板５２Ｅの延在方向に交差する場合、伝熱管５２Ｃの間隔が広がっているところに沿って空気流が通過しないことになるため、熱交換効率が向上する傾向になる。従って、仕切板５２Ｅを、送風機５１による空気流の流通方向Ｗに交差する方向で延在して配置することで、熱交換効率を向上することができる。なお、熱交換効率を向上する効果を顕著に得るため、仕切板５２Ｅを、送風機５１による空気流の流通方向Ｗに直交する方向で延在して配置することがより好ましい。
【００６８】
また、実施形態１の空気冷却器５０では、図５に示すように、板状フィン５２Ｄは、伝熱管５２Ｃを所定数貫通させた複数のブロック５２Ｄａに分割形成されており、伝熱管５２Ｃの延在方向で視て仕切板５２Ｅが設けられた位置に分割端５２Ｄｂが対応し、かつ分割端５２Ｄｂを突き合わせて設けられていることが好ましい。
【００６９】
板状フィン５２Ｄが、伝熱管５２Ｃを所定数貫通させた複数のブロック５２Ｄａに分割形成されることで、組立作業性が向上する。また、板状フィン５２Ｄを分割する場合は、伝熱管５２Ｃが等ピッチ（伝熱管５２Ｃが、流通方向Ｗに直交する方向および流通方向ＷでのピッチＰ０，Ｐ１が伝熱管５２Ｃの外径Ｄに対し、１．６≦Ｐ０／Ｄ≦２．５、および１．６≦Ｐ１／Ｄ≦２．５の関係にあることを意味する）となる部分を基準にして分割することでブロック５２Ｄａが同様の構成となるため施工上好ましい。しかし、実施形態１では、仕切板５２Ｅを間においた領域で伝熱管５２Ｃを粗に配置しているため、単に、板状フィン５２Ｄを伝熱管５２Ｃの等ピッチに合わせて分割すると、仕切板５２Ｅに対応する位置で分割した各ブロック５２Ｄａの各分割端５２Ｄｂの間に隙間が生じ、性能に影響を及ぼすおそれがある。例えば、伝熱面積が不足している場合、板状フィン５２Ｄの分割を伝熱管５２Ｃの等ピッチの部分に基づき分割するとともに、仕切板５２Ｅが設けられた位置に対応して分割し、かつ分割端５２Ｄｂを突き合わせることにより、伝熱面積を増やすことができる。なお、分割端５２Ｄｂの突き合わせ部において、凹凸で重ね合わせて突き合わせたり、傾斜面で重ね合わせて突き合わせたりすることで性能を適正化することができる。
【００７０】
また、実施形態１の空気冷却器５０では、図６に示すように、図５において複数のブロック５２Ｄａに分割形成された板状フィン５２Ｄは、伝熱管５２Ｃの延在方向で視て仕切板５２Ｅが設けられた部分の間（第一ヘッダ５２Ａおよび第二ヘッダ５２Ｂの区画の区切り部分の間）でさらに複数の小ブロック５２Ｄａａに分割されていることが好ましい。
【００７１】
複数のブロック５２Ｄａに分割形成された板状フィン５２Ｄがさらに分割されていることで、組立作業性がより向上する。複数のブロック５２Ｄａに分割形成された板状フィン５２Ｄをさらに分割する場合は、図６に示すように、ブロック５２Ｄａの分割と平行して並ぶ伝熱管５２Ｃの列ごと（ここでは１列ごと）に分割することが、さらに分割した小ブロック５２Ｄａａがほぼ同様の構成を含むため施工上好ましい。
【００７２】
また、実施形態１の冷却装置４０（９０）は、原子力設備１の原子炉５で生成された熱を利用して熱交換を行う冷却水（一次冷却水または二次冷却水）を循環させるための循環配管をなす流入管４２（９２）および流出管４４（９４）と、循環配管に設けられて循環配管の冷却水の熱を熱交換により取得する上述した空気冷却器５０と、を備える。
【００７３】
この冷却装置４０（９０）によれば、原子力設備１の冷却水を効率よく冷却することができる。
【００７４】
ところで、図７は、本発明の実施形態１に係る他の空気冷却器の一部省略拡大図である。なお、上述したように空気冷却器５０は、冷却装置４０および冷却装置９０に設けられている。以下の説明においては、冷却装置４０について説明し、冷却装置９０については符号を括弧付きで示す。
【００７５】
図７に示す空気冷却器５０は、図２に示す空気冷却器５０に対し、熱交換器５２の構成が異なり、送風機５１については同様である。
【００７６】
図７に示すように、熱交換器５２は、第一ヘッダ５２Ａ、第二ヘッダ５２Ｂ、伝熱管５２Ｃ、および板状フィン５２Ｄを有する。第一ヘッダ５２Ａおよび第二ヘッダ５２Ｂは、冷却水（一次冷却水または二次冷却水）を貯留する水室（ヘッダ）をなす容器であり、流入管４２（９２）と接続されて流入管４２（９２）を流れる冷却水が供給される一方、流出管４４（９４）と接続されて貯留した冷却水が流出管４４（９４）に排出される。伝熱管５２Ｃは、第一ヘッダ５２Ａと第二ヘッダ５２Ｂとの間に延在して設けられ、各端部が第一ヘッダ５２Ａと第二ヘッダ５２Ｂとにそれぞれ接続されている。この伝熱管５２Ｃは、複数が平行に配置されている。板状フィン５２Ｄは、薄板状に形成され、各伝熱管５２Ｃが延在する方向に直交して設けられ、各伝熱管５２Ｃを貫通させ、各伝熱管５２Ｃが延在する方向に沿って間隔をおいて複数配置されている。この熱交換器５２は、流入管４２（９２）から流入した冷却水と、送風機５１で案内された空気流と、の間で熱交換を行わせ、冷却水を冷却する。
【００７７】
ところで、実施形態１の図７に示す熱交換器５２において、伝熱管５２Ｃの内径は、１０ｍｍ〜２０ｍｍ程度であり、板状フィン５２Ｄの板厚は、０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ程度であり、板状フィン５２Ｄのピッチは、２ｍｍ〜３ｍｍ程度である。伝熱管５２Ｃは、炭素鋼やステンレス鋼などで成形されている。板状フィン５２Ｄは、アルミニウム合金や銅などで成形されている。また、板状フィン５２Ｄは、腐食防止のために樹脂材などが塗膜されていてもよい。
【００７８】
また、図７に示すように、第一ヘッダ５２Ａおよび第二ヘッダ５２Ｂは、複数列に区画形成されている。具体的に、第一ヘッダ５２Ａおよび第二ヘッダ５２Ｂが複数に分割して形成されている。図７では、第一ヘッダ５２Ａは、第一分割ヘッダ５２Ａａ，５２Ａｂ，５２Ａｃ，５２Ａｄの４列に分割形成されている。また、第二ヘッダ５２Ｂは、第二分割ヘッダ５２Ｂａ，５２Ｂｂ，５２Ｂｃ，５２Ｂｄの４列に分割形成されている。そして、第一分割ヘッダ５２Ａａと第二分割ヘッダ５２Ｂａとが対向配置されて伝熱管５２Ｃで接続されている。また、第一分割ヘッダ５２Ａｂと第二分割ヘッダ５２Ｂｂとが対向配置されて伝熱管５２Ｃで接続されている。また、第一分割ヘッダ５２Ａｃと第二分割ヘッダ５２Ｂｃとが対向配置されて伝熱管５２Ｃで接続されている。また、第一分割ヘッダ５２Ａｄと第二分割ヘッダ５２Ｂｄとが対向配置されて伝熱管５２Ｃで接続されている。さらに、流入管４２（９２）は、第一分割ヘッダ５２Ａａに接続され、流出管４４（９４）は、第一分割ヘッダ５２Ａｄに接続されている。さらにまた、第一分割ヘッダ５２Ａｂと第一分割ヘッダ５２Ａｃ、第二分割ヘッダ５２Ｂａと第二分割ヘッダ５２Ｂｂ、第二分割ヘッダ５２Ｂｃと第二分割ヘッダ５２Ｂｄは、連結管５２Ｆを介して互いに接続されている。このため、流入管４２（９２）から供給された冷却水は、第一分割ヘッダ５２Ａａから伝熱管５２Ｃを介して第二分割ヘッダ５２Ｂａに送られ、この第二分割ヘッダ５２Ｂａから連結管５２Ｆを介して第二分割ヘッダ５２Ｂｂに送られ、この第二分割ヘッダ５２Ｂｂから伝熱管５２Ｃを介して第一分割ヘッダ５２Ａｂに送られ、この第一分割ヘッダ５２Ａｂから連結管５２Ｆを介して第一分割ヘッダ５２Ａｃに送られ、この第一分割ヘッダ５２Ａｃから伝熱管５２Ｃを介して第二分割ヘッダ５２Ｂｃに送られ、この第二分割ヘッダ５２Ｂｃから連結管５２Ｆを介して第二分割ヘッダ５２Ｂｄに送られ、この第二分割ヘッダ５２Ｂｄから伝熱管５２Ｃを介して第一分割ヘッダ５２Ａｄに送られて、流出管４４（９４）に排出される。このように、第一ヘッダ５２Ａおよび第二ヘッダ５２Ｂを、それぞれ複数列に分割形成することで、冷却水を分割ヘッダごとに分配し、複数の伝熱管５２Ｃにさらに分配して各伝熱管５２Ｃに冷却水が行き渡るようにして熱交換効率を向上させることができる。なお、第一ヘッダ５２Ａおよび第二ヘッダ５２Ｂの分割数に限定はない。
【００７９】
そして、伝熱管５２Ｃは、第一ヘッダ５２Ａおよび第二ヘッダ５２Ｂの区画された領域、すなわち分割された分割ヘッダの領域で密に配置され、区画された第一ヘッダ５２Ａおよび第二ヘッダ５２Ｂの間の領域、すなわち隣接する分割ヘッダの間の領域で粗に配置されている。この構成は、第一分割ヘッダ５２Ａａ，５２Ａｂ，５２Ａｃ，５２Ａｄや第二分割ヘッダ５２Ｂａ，５２Ｂｂ，５２Ｂｃ，５２Ｂｄの間に隙間が設けられていても設けられていなくてもよい。例えば、隙間が設けられている場合、図４に示す仕切板５２Ｅの厚さ分の隙間が設けられているとすることができ、隙間が設けられていない場合、図４に示す仕切板５２Ｅの厚さ分が、隣接する分割ヘッダの肉厚を加えたものとすることができる。
【００８０】
そして、図４を参照するように、伝熱管５２Ｃは、送風機５１による空気流の流通方向Ｗおよび当該流通方向Ｗに直交する方向で位置がずれた三角配置とされている。伝熱管５２Ｃは、三角配置の底辺となる流通方向Ｗに直交する方向でのピッチＰ０が、伝熱管５２Ｃの外径Ｄに対し、１．６≦Ｐ０／Ｄ≦２．５の関係にある。そして、分割された分割ヘッダの領域において、伝熱管５２Ｃは、流通方向ＷでのピッチＰ１が、伝熱管５２Ｃの外径Ｄに対し、１．６≦Ｐ１／Ｄ≦２．５の関係にある。すなわち、分割された分割ヘッダの領域において、伝熱管５２Ｃは、流通方向Ｗに直交する方向および流通方向ＷでのピッチＰ０,Ｐ１が同等で配置されている。好ましくは、正三角形に配置されている。一方、隣接する分割ヘッダの間の領域において、伝熱管５２Ｃは、流通方向ＷでのピッチＰ２が、伝熱管５２Ｃの外径Ｄに対し、２．５≦Ｐ２／Ｄ≦８の関係にある。すなわち、隣接する分割ヘッダの間の領域において、伝熱管５２Ｃは、流通方向ＷでのピッチＰ２が、流通方向Ｗに直交する方向でのピッチＰ０よりも大きく配置されている。つまり、二等辺三角形に配置されている。
【００８１】
なお、図７に示す熱交換器５２は、送風機５１による空気流が、流出管４４（９４）側から流入管４２（９２）に向かう流通方向Ｗとされていることが好ましい。このように伝熱管５２Ｃを経て熱交換器５２から排出される温度の低い下流側から空気流を送ることで熱交換量を増大することができ、熱交換性能を向上できる。
【００８２】
このように、実施形態１の図７に示す空気冷却器５０は、複数の伝熱管５２Ｃと、平行に配置された各伝熱管５２Ｃの両端がそれぞれ固定されたヘッダである第一ヘッダ５２Ａおよび第二ヘッダ５２Ｂと、第一ヘッダ５２Ａと第二ヘッダ５２Ｂとの間で各伝熱管５２Ｃを貫通させ伝熱管５２Ｃの延在方向に間隔をおいて複数設けられた板状フィン５２Ｄと、板状フィン５２Ｄの間に空気流を流通させる送風機５１と、を備え、第一ヘッダ５２Ａおよび第二ヘッダ５２Ｂが複数列に区画形成されており、伝熱管５２Ｃは、第一ヘッダ５２Ａおよび第二ヘッダ５２Ｂの区画された領域で密に配置され、区画された第一ヘッダ５２Ａおよび第二ヘッダ５２Ｂの間の領域で粗に配置される。
【００８３】
この空気冷却器５０によれば、第一ヘッダ５２Ａおよび第二ヘッダ５２Ｂの区画された領域で伝熱管５２Ｃを密に配置することで、全てが密とされた構成（例えば、１．６≦Ｐ０／Ｄ≦２．５、かつ１．６≦Ｐ１／Ｄ≦２．５）と比較して熱交換性能の低下を抑制することができる。また、区画された第一ヘッダ５２Ａおよび第二ヘッダ５２Ｂの間の領域で伝熱管５２Ｃを粗に配置することで、溶接トーチなどを配置する隙間を伝熱管５２Ｃの間に確保することができ、組立作業性を向上することができる。
【００８４】
例えば、図４を参照するように、第一ヘッダ５２Ａおよび第二ヘッダ５２Ｂの区画された領域において、伝熱管５２Ｃが、流通方向Ｗに直交する方向および流通方向ＷでのピッチＰ０,Ｐ１が伝熱管５２Ｃの外径Ｄに対し、１．６≦Ｐ０／Ｄ≦２．５、および１．６≦Ｐ１／Ｄ≦２．５の関係にある。ここでは、熱交換性能が高い次元で維持される。一方、区画された第一ヘッダ５２Ａおよび第二ヘッダ５２Ｂの間の領域において、伝熱管５２Ｃが、流通方向ＷでのピッチＰ２が伝熱管５２Ｃの外径Ｄに対し、２．５≦Ｐ２／Ｄ≦８の関係にある。ここでは、熱交換性能が低下する場合もあるが、溶接トーチなどを配置する隙間を伝熱管５２Ｃの間に確保することができ、組立作業性を向上することができる。
【００８５】
また、実施形態１の図７に示す空気冷却器５０では、伝熱管５２Ｃは、送風機５１による空気流の流通方向Ｗおよび当該流通方向Ｗに直交する方向で位置がずれた三角配置とされ、第一ヘッダ５２Ａおよび第二ヘッダ５２Ｂの区画された領域で正三角形に配置され、区画された第一ヘッダ５２Ａおよび第二ヘッダ５２Ｂの間の領域で二等辺三角形に配置されることが好ましい。
【００８６】
この空気冷却器５０によれば、伝熱管５２Ｃを正三角形に配置することで熱交換性能を維持することができる。また、伝熱管５２Ｃを二等辺三角形に配置することで溶接トーチなどを配置する隙間を伝熱管５２Ｃの間に確保することができ、組立作業性を向上することができる。
【００８７】
また、実施形態１の図７に示す空気冷却器５０では、図４を参照すると、第一ヘッダ５２Ａおよび第二ヘッダ５２Ｂは、送風機５１による空気流の流通方向Ｗに交差する方向で分割された区画の区切り部分を配置することが好ましい。ここでいう区画の区切り部分は、図４で示す仕切板５２Ｅの位置に相当する。
【００８８】
区画された第一ヘッダ５２Ａおよび第二ヘッダ５２Ｂの間の領域では、伝熱管５２Ｃが粗（２．５≦Ｐ２／Ｄ≦４）に配置されるため、分割された区画の区切り部分に沿って伝熱管５２Ｃの間隔が広がっている。ここで、空気流の流通方向Ｗが区画の区切り部分に沿う場合、伝熱管５２Ｃの間隔が広がっているところに沿って空気流が通過することになるため、熱交換効率が低下する傾向になる。一方、空気流の流通方向Ｗが区画の区切り部分の延在方向に交差する場合、伝熱管５２Ｃの間隔が広がっているところに沿って空気流が通過しないことになるため、熱交換効率が向上する傾向になる。従って、第一ヘッダ５２Ａおよび第二ヘッダ５２Ｂを、送風機５１による空気流の流通方向Ｗに交差する方向で分割された区画の区切り部分を配置することで、熱交換効率を向上することができる。なお、熱交換効率を向上する効果を顕著に得るため、分割された区画の区切り部分を、送風機５１による空気流の流通方向Ｗに直交する方向で延在して配置することがより好ましい。
【００８９】
また、実施形態１の図７に示す空気冷却器５０では、図５を参照すると、板状フィン５２Ｄは、伝熱管５２Ｃを所定数貫通させた複数のブロック５２Ｄａに分割形成されており、伝熱管５２Ｃの延在方向で視て、第一ヘッダ５２Ａおよび第二ヘッダ５２Ｂの区画の区切り部分の位置に分割端５２Ｄｂが対応し、かつ分割端５２Ｄｂを突き合わせて設けられていることが好ましい。ここでいう第一ヘッダ５２Ａおよび第二ヘッダ５２Ｂの区画の区切り部分の位置は、図５で示す仕切板５２Ｅの位置に相当する。
【００９０】
板状フィン５２Ｄが、伝熱管５２Ｃを所定数貫通させた複数のブロック５２Ｄａに分割形成されることで、組立作業性が向上する。また、板状フィン５２Ｄを分割する場合は、伝熱管５２Ｃが等ピッチ（伝熱管５２Ｃが、流通方向Ｗに直交する方向および流通方向ＷでのピッチＰ０，Ｐ１が伝熱管５２Ｃの外径Ｄに対し、１．６≦Ｐ０／Ｄ≦２．５、および１．６≦Ｐ１／Ｄ≦２．５の関係にあることを意味する）となる部分を基準にして分割することでブロック５２Ｄａが同様の構成となるため施工上好ましい。しかし、実施形態１では、区画した第一ヘッダ５２Ａおよび第二ヘッダ５２Ｂの間の領域で伝熱管５２Ｃを粗に配置しているため、単に、板状フィン５２Ｄを伝熱管５２Ｃの等ピッチに合わせて分割すると、第一ヘッダ５２Ａおよび第二ヘッダ５２Ｂの区画の区切り部分の位置で分割した各ブロック５２Ｄａの各分割端５２Ｄｂの間に隙間が生じ、性能に影響を及ぼすおそれがある。例えば、伝熱面積が不足している場合、板状フィン５２Ｄの分割を伝熱管５２Ｃの等ピッチの部分に基づき分割するとともに、第一ヘッダ５２Ａおよび第二ヘッダ５２Ｂの区画の区切り部分の位置に対応して分割し、かつ分割端５２Ｄｂを突き合わせることにより、伝熱面積を増やすことができる。なお、分割端５２Ｄｂの突き合わせ部において、凹凸で重ね合わせて突き合わせたり、傾斜面で重ね合わせて突き合わせたりすることで性能を適正化することができる。
【００９１】
また、実施形態１の図７に示す空気冷却器５０では、図６を参照すると、図５を参照する複数のブロック５２Ｄａに分割形成された板状フィン５２Ｄは、伝熱管５２Ｃの延在方向で視て第一ヘッダ５２Ａおよび第二ヘッダ５２Ｂの区画の区切り部分の間でさらに複数の小ブロック５２Ｄａａに分割されていることが好ましい。ここでいう第一ヘッダ５２Ａおよび第二ヘッダ５２Ｂの区画の区切り部分の位置は、図６で示す仕切板５２Ｅの位置に相当する。
【００９２】
複数のブロック５２Ｄａに分割形成された板状フィン５２Ｄがさらに分割されていることで、組立作業性がより向上する。複数のブロック５２Ｄａに分割形成された板状フィン５２Ｄをさらに分割する場合は、図６を参照するように、ブロック５２Ｄａの分割と平行して並ぶ伝熱管５２Ｃの列ごと（ここでは１列ごと）に分割することが、さらに分割した小ブロック５２Ｄａａがほぼ同様の構成を含むため施工上好ましい。
【００９３】
（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２について、図面を基に説明する。図８は、実施形態２に係る冷却装置４０ａの一例を示す模式図である。図９は、実施形態２に係る冷却装置４０ａの一例を示す正面図である。図１０は、実施形態２に係る冷却装置４０ａのＡ−Ａ断面図である。図１１は、実施形態２に係る冷却装置４０ａのＡ−Ａ断面図である。実施形態２に係る冷却装置４０ａは、複数の空気冷却器５０ａ、５０ｂを有し、送風機５１ａ、５１ｂの空気流上流に互いに連結する空間１０４を有する点で、実施形態１に係る冷却装置４０と相違する。その他の構成は、実施形態１と同じであるため、説明を省略する。
【００９４】
図８に示されるように、実施形態２に係る冷却装置４０ａは、第１の空気冷却器５０ａと、第２の空気冷却器５０ｂと、内部に空間１０４を有するカバー１０２とを有する。第１の空気冷却器５０ａと、第２の空気冷却器５０ｂとは、実施形態１に係る空気冷却器５０と同じ構成である。カバー１０２は、例えば枠状の部材である。図１０に示すように、カバー１０２は、一方の端部１０７において第１の空気冷却器５０ａと接続されており、他方の端部１０８において第２の空気冷却器５０ｂと接続されている。すなわち、冷却装置４０ａは、カバー１０２を介して、第１の空気冷却器５０ａと第２の空気冷却器５０ｂとを隣接して製造されている。カバー１０２は、側面に空気入口１０６が開口している。
【００９５】
図１０に示されるように、カバー１０２内部の空間１０４内には、第１の空気冷却器５０ａの送風機５１ａ及び第２の空気冷却器５０ｂの送風機５１ｂが収納されている。送風機５１ａは第１の空気冷却器５０ａの熱交換器５２ａに向かって空気流Ｗｘを発生させ、送風機５１ｂは第２の空気冷却器５０ｂの熱交換器５２ｂに向かって空気流Ｗｘを発生させる。送風機５１ａの空気を吸い込む側であって、送風機５１ａの空気流Ｗｘの上流側の領域は、空間１０４である。同様に、送風機５１ｂの空気を吸い込む側であって、送風機５１ｂの空気流Ｗｘの上流側の領域は、空間１０４である。言い換えれば、送風機５１ａ、５１ｂは空気流Ｗｘの上流側の領域を互いに共有しており、送風機５１ａ、５１ｂの空気流Ｗｘの上流側の空間は、互いに連通している。また、実施形態２においては、熱交換器５２ａ、５２ｂは、それぞれ送風機５１ａ、５１ｂよりも、空気流Ｗｘの下流側に位置している。次に、冷却装置４０ａにおける冷却方法について説明する。
【００９６】
送風機５１ａ、５１ｂは、例えば制御部４１によって駆動される。図１０は、送風機５１ａと送風機５１ｂとの両方が駆動している場合を示している。図１０に示すように、送風機５１ａ、５１ｂの両方が駆動している場合、送風機５１ａは、空気入口１０６から、熱交換器５２ａに向かって空気流Ｗｘを発生させる。同様に、送風機５１ｂは、空気入口１０６から、熱交換器５２ｂに向かって空気流Ｗｘを発生させる。空気流Ｗｘは、伝熱管５２ａＣの間及び伝熱管５２ｂＣの間を通って、伝熱管５２ａＣ内の冷却水及び伝熱管５２ｂＣ内の冷却水を冷却し、冷却装置４０ａの外部に流出する。次に、送風機５１ａのみが駆動している場合について説明する。
【００９７】
図１１は、送風機５１ａのみが駆動している場合を示している。図１１に示すように、送風機５１ａのみが駆動している場合、送風機５１ａは、空気入口１０６から、熱交換器５２ａに向かって空気流Ｗｘを発生させ、熱交換器５２ａ内の冷却水を冷却する。送風機５１ｂは駆動していないため、送風機５１ｂは、空気入口１０６から熱交換器５２ｂに向かう空気流は発生しない。しかし、送風機５１ｂの空気流の上流側の領域は、送風機５１ａの空気流の上流側の領域と、空間１０４において共有している。従って、送風機５１ａは、熱交換器５２ｂから送風機５１ａに向かう空気流Ｗｙを発生させる。空気流Ｗｙは、冷却装置４０ａの外部から、伝熱管５２ｂＣの間を通って、空気流Ｗｘと合流する。空気流Ｗｙは、伝熱管５２ｂＣの間を通るため、伝熱管５２ｂＣ内の冷却水を冷却する。
【００９８】
このように、実施形態２に係る冷却装置４０ａは、送風機５１ａ、５１ｂの上流側の領域が、空間１０４において互いに連通している。従って、一方の送風機を駆動させるだけで、熱交換器５２ａ、５２ｂの双方の熱交換器に向かって空気流を発生させて、熱交換器５２ａ、５２ｂの双方の熱交換器内の冷却水を冷却することができる。例えば、非常時に、制御部４１を非常用電源によって駆動させた場合、非常用電源の電力使用量をできるだけ低減させることが望ましい。かかる場合において、実施形態２に係る冷却装置４０ａは、電力使用量の低減のために一方の送風機を駆動させるだけで、複数の熱交換器内の冷却水を冷却することができる。従って、実施形態２に係る冷却装置４０ａは、電力使用量を削減しながら、熱交換性能の低下を抑制することができる。また、実施形態２に係る冷却装置４０ａは、複数の空気冷却器を有する。従って、空気冷却器にメンテナンスが必要となった際にも、一部の空気冷却器を冷却装置４０ａから取り外してメンテナンスを行うことができる。従って、空気冷却器のメンテナンスの際にも、冷却装置４０ａは他の空気冷却器によって冷却水の冷却を行うことができるため、冷却機能を喪失することがない。なお、実施形態２においては、冷却装置４０ａは２つの空気冷却器を有するが、冷却装置４０ａは３つ以上の空気冷却器を有していてもよい。
【００９９】
図１２は、実施形態２に係る冷却装置の他の一例を示した模式図である。冷却装置４０ａは、実施形態２において示した設置レイアウトに限られない。また、実施形態２においては、熱交換器５２ａ、５２ｂは、それぞれ送風機５１ａ、５１ｂよりも、空気流Ｗｘの下流側に位置しているが、これに限られない。例えば、図１２に示すように、冷却装置４０ｂは、熱交換器が送風機の空気流上流側に位置して、送風機として吸い込み式ファンを用いるものであってもよい。図１２に示されるように、第１の空気冷却器５０ａｏの送風機５１ａｏ及び第２の空気冷却器５０ｂｏの送風機５１ｂｏは吸い込み式ファンである。送風機５１ａｏは、第１の空気冷却器５０ａｏの熱交換器５２ａｏからカバー１０２ｏの外部に向かって、空気流Ｗｘｏを発生させる。送風機５１ｂｏが駆動しておらず、送風機５１ａｏのみが駆動している場合、送風機５１ａｏは、空気流Ｗｘｏに加え、空気流Ｗｙｏを発生させる。空気流Ｗｙｏは、第２の空気冷却器５０ｂｏの熱交換器５２ｂｏから送風機５１ａｏに向かう空気流であり、空気流Ｗｙｏは熱交換器５２ｂｏ内の冷却水を冷却する。図１２に示す場合、熱交換器５２ａｏ、５２ｂｏは、外部の空気によって冷却されるため、より効率的に冷却水を冷却することができる。このように、冷却装置４０ａは、実施形態１に係る空気冷却器５０が複数隣接して設置され、送風機５１の上流側の空間が互いに連通していれば、電力使用量を削減しながら、熱交換性能の低下を抑制することができる。
【０１００】
（実施形態３）
次に、本発明の実施形態３について、図面を基に説明する。図１３は、実施形態３に係る冷却装置４０ｓを示した斜視図である。実施形態３に係る冷却装置４０ｓは、１つの送風機と複数の熱交換器とを有する空気冷却器を、複数隣接して配置した点において、実施形態２とは異なる。実施形態３に係る冷却装置４０ｓにおいて、実施形態２と同じ構成を有する箇所については、説明を省略する。
【０１０１】
図１３に示されるように、実施形態３に係る冷却装置４０ｓは、第１の空気冷却器５０ｓａと、第２の空気冷却器５０ｓｂと、第３の空気冷却器５０ｓｃとを有する。詳しくは後述するが、実施形態３に係る冷却装置４０ｓにおいて、第１の空気冷却器５０ｓａと、第２の空気冷却器５０ｓｂと、第３の空気冷却器５０ｓｃとは隣接させて配置される。
【０１０２】
図１４は、実施形態３に係る第１の空気冷却器５０ｓａの斜視図である。図１４に示されるように、第１の空気冷却器５０ｓａは、カバー１１０ａと、熱交換器５２ｓａ１、５２ｓａ２、５２ｓａ３、５２ｓａ４、５２ｓａ５、５２ｓａ６と、送風機５１ｓａとを有する。（以下、熱交換器５２ｓａ１から５２ｓａ６をそれぞれ区別する必要がない場合は、熱交換器５２ｓａと記載する。）
【０１０３】
カバー１１０ａは、矩形の板部１１２ａと、板部１１２ａの各頂点部から板部１１２ａと平行な面と交差する方向に延伸する足部１１４ａとを有する。詳しくは後述するが、それぞれの熱交換器５２ｓａは、カバー１１０ａの内部であって、板部１１２ａと足部１１４ａとに囲まれる空間に配置されている。送風機５１ｓａは、板部１１２ａに設けられている。
【０１０４】
送風機５１ｓａは、例えば、軸方向に空気流を吸い込んで排出する軸流ファンである。軸流ファンは、高圧力の空気流を発生させることができるため、好適に冷却水を冷却することができる。ただし、送風機５１ｓａは、空気流を発生させることができれば、軸流ファンに限られない。送風機５１ｓａは、例えば制御部４１によって駆動される。
【０１０５】
図１５は、実施形態３に係る熱交換器５２ｓａの正面図である。図１５に示すように、熱交換器５２ｓａは、第一ヘッダ５２ｓＡ、第二ヘッダ５２ｓＢ、複数の伝熱管５２ｓＣ、及び板状フィン５２ｓＤを有する。第一ヘッダ５２ｓＡは、冷却水（一次冷却水または二次冷却水）を貯留する水室（ヘッダ）をなす容器であり、流入管４２（９２）と接続されて流入管４２（９２）を流れる冷却水が供給される。第二ヘッダ５２ｓＢは、冷却水を貯留する水室（ヘッダ）をなす容器であり、流出管４４（９４）と接続されて貯留した冷却水が流出管４４（９４）に排出される。
【０１０６】
伝熱管５２ｓＣは、第一ヘッダ５２ｓＡと第二ヘッダ５２ｓＢとの間に延在して設けられ、各端部が第一ヘッダ５２ｓＡと第二ヘッダ５２ｓＢとにそれぞれ接続されている。この伝熱管５２ｓＣは、複数が平行に配置されている。すなわち、各伝熱管５２ｓＣは、第一ヘッダ５２ｓＡに供給された冷却水（媒体）が第一ヘッダ５２ｓＡから分配して流入され、この冷却水を第二ヘッダ５２ｓＢに集めて送る。
【０１０７】
板状フィン５２ｓＤは、薄板状に形成され、各伝熱管５２ｓＣが延在する方向に直交して設けられ、各伝熱管５２ｓＣを貫通させ、各伝熱管５２ｓＣが延在する方向に沿って間隔をおいて複数配置されている。板状フィン５２ｓＤは、各伝熱管５２ｓＣの間を流れる空気流の整流板として用いられる。なお、熱交換器５２ｓａは板状フィン５２ｓＤを有していなくてもよい。
【０１０８】
この熱交換器５２ｓａは、流入管４２（９２）から流入した冷却水と、送風機５１ｓａで案内されて各伝熱管５２ｓＣの間を通る空気流との間で熱交換を行わせ、冷却水を冷却する。なお、伝熱管５２ｓＣは、複数であれば数は限定されない。また、板状フィン５２ｓＤの数についても限定されない。
【０１０９】
図１６は、実施形態３に係る第１の空気冷却器５０ｓａの正面図である。図１７は、実施形態３に係る第１の空気冷却器５０ｓａのＢ−Ｂ断面図である。図１４及び図１７に示されているように、熱交換器５２ｓａ１、５２ｓａ２、５２ｓａ３は、カバー１１０ａの内部に、鉛直方向Ｘの下方向に向かって、この順番で積み上げて設置されている。また、熱交換器５２ｓａ４、５２ｓａ５、５２ｓａ６は、カバー１１０ａの内部に、鉛直方向Ｘの下方向に向かって、この順番で積み上げて設置されている。また、熱交換器５２ｓａ１、５２ｓａ２、５２ｓａ３と、熱交換器５２ｓａ４、５２ｓａ５、５２ｓａ６とは、各伝熱管５２ｓＣの間を通る空気流の方向に向かって、対向して配置されている。また、図１４及び図１７に示されているように、空気冷却器５０ｓａは、熱交換器５２ｓａ１、５２ｓａ２、５２ｓａ３と、熱交換器５２ｓａ４、５２ｓａ５、５２ｓａ６との間に、空間１２０ａを有する。
【０１１０】
図１７に示すように、送風機５１ｓａは、カバー１１０ａの内部の空間１２０ａの空気を吸い込み、空気冷却器５０ｓａの外部に排出する。従って、送風機５１ｓａは、それぞれの熱交換器５２ｓａの各伝熱管５２ｓＣの間から空間１２０ａへ流通する空気流Ｗｓａを発生させる。空気流Ｗｓａは、各伝熱管５２ｓＣの間を通るため、各熱交換器５２ｓａ内の冷却水を冷却する。各伝熱管５２ｓＣの間を流通した空気流Ｗｓａは、空間１２０ａで互いに合流して、送風機５１ｓａを経由して空気冷却器５０ｓａの外部に流出する。つまり、空間１２０ａは、送風機５１ｓａが空気を吸い込む側であって、送風機５１ｓａよりも空気流Ｗｓａの上流側に位置する。また、熱交換器５２ｓａは、空間１２０ａよりも、空気流Ｗｓａの上流側に位置する。
【０１１１】
このように、第１の空気冷却器５０ｓａは、熱交換器５２ｓａと、各伝熱管５２ｓＣの間に空気流Ｗｓａを流通させる送風機５１ｓａと、送風機５１ｓａよりも空気流Ｗｓａの上流側に、空気流Ｗｓａが流通する空間１２０ａと、を有する。第２の空気冷却器５０ｓｂ及び第３の空気冷却器５０ｓｃは、第１の空気冷却器５０ｓａと同じ構成を有するため、説明を省略する。次に、実施形態３に係る冷却装置４０ｓの全体の構成について説明する。
【０１１２】
図１８は、実施形態３に係る冷却装置４０ｓの側面図である。図１９は、実施形態３に係る冷却装置４０ｓのＣ−Ｃ断面図である。図２０は、実施形態３に係る冷却装置４０ｓのＣ−Ｃ断面図である。図１３及び図１８に示されるように、実施形態３に係る冷却装置４０ｓは、第１の空気冷却器５０ｓａと、第２の空気冷却器５０ｓｂと、第３の空気冷却器５０ｓｃとを、鉛直方向Ｘに対する水平方向であるＹ方向に、この順番で隣接して設置されている。Ｙ方向は、熱交換器５２ｓａ１、５２ｓａ２、５２ｓａ３と、熱交換器５２ｓａ４、５２ｓａ５、５２ｓａ６とが対向する方向と交差する方向である。
【０１１３】
第１の空気冷却器５０ｓａの、第２の空気冷却器５０ｓｂに隣接する側面と対向する側面１２４には、空間１２０ａと冷却装置４０ｓの外部とを仕切る壁部１２２が設けられている。同様に、第３の空気冷却器５０ｓｃの、第２の空気冷却器５０ｓｂに隣接する側面と対向する側面１２６には、第３の空気冷却器５０ｓｃ内の空間１２０ｃと冷却装置４０ｓの外部とを仕切る壁部１２２が設けられている。図１９に示すように、第１の空気冷却器５０ｓａの有する空間１２０ａと、第２の空気冷却器５０ｓｂの有する空間１２０ｂと、第３の空気冷却器５０ｓｃの有する空間１２０ｃとは、互いに連通して、空間１２０を形成している。次に、冷却装置４０ｓにおける冷却方法について説明する。
【０１１４】
図１３及び図１９は、送風機５１ｓａ、５１ｓｂ、５１ｓｃが駆動している場合を示している。送風機５１ｓａは、それぞれの熱交換器５２ｓａ（図１９では、熱交換器５２ｓａ１、５２ｓａ２、５２ｓａ３のみが示されている）から、空間１２０ａを経由して、送風機５１ｓａに向かって空気流Ｗｓａを発生させる。空気流Ｗｓａは、送風機５１ｓａから冷却装置４０ｓの外部に向かって流出する。同様に、送風機５１ｓｂは、それぞれの熱交換器５２ｓｂ（図１３及び図１９では、熱交換器５２ｓｂ１、５２ｓｂ２、５２ｓｂ３のみが示されている）から、空間１２０ｂを経由して、送風機５１ｓｂに向かって空気流Ｗｓｂを発生させる。空気流Ｗｓｂは、送風機５１ｓｂから冷却装置４０ｓの外部に向かって流出する。同様に、送風機５１ｓｃは、それぞれの熱交換器５２ｓｃ（図１３及び図１９では、熱交換器５２ｓｃ１、５２ｓｃ２、５２ｓｃ３のみが示されている）から、空間１２０ｃを経由して、送風機５１ｓｃに向かって空気流Ｗｓｃを発生させる。空気流Ｗｓｃは、送風機５１ｓｃから冷却装置４０ｓの外部に向かって流出する。このようにして、空気流Ｗｓａ、Ｗｓｂ、Ｗｓｃは、それぞれ熱交換器５２ｓａ、５２ｓｂ、５２ｓｃ内の冷却水を冷却する。次に、送風機５１ｓｂのみが駆動している場合について説明する。
【０１１５】
図２０は、送風機５１ｓｂのみが駆動している場合を示している。図２０に示すように、送風機５１ｓｂのみが駆動している場合、送風機５１ｓｂは、熱交換器５２ｓｂから空間１２０ｂに向かって空気流Ｗｓｂを発生させ、熱交換器５２ｓｂ内の冷却水を冷却する。送風機５１ｓａ、５１ｓｃは駆動していないため、送風機５１ｓａ、５１ｓｃは、それぞれ空気流Ｗｓａ、Ｗｓｃを発生させない。
【０１１６】
しかし、送風機５１ｓｂの空気流の上流側の空間１２０ｂと、送風機５１ｓａの空気流の上流側の空間１２０ａと、送風機５１ｓｃの空気流の上流側の空間１２０ｃとは、空間１２０として互いに連通している。従って、送風機５１ｓｂは、熱交換器５２ｓａから送風機５１ｓｂに向かう空気流Ｗｓａ１を発生させる。空気流Ｗｓａ１は、熱交換器５２ｓａを通って熱交換器５２ｓａ内の冷却水を冷却し、空気流Ｗｓｂと合流する。同様に、送風機５１ｓｂは、熱交換器５２ｓｃから送風機５１ｓｂに向かう空気流Ｗｓｃ１を発生させる。空気流Ｗｓｃ１は、熱交換器５２ｓｃを通って熱交換器５２ｓｃ内の冷却水を冷却し、空気流Ｗｓｂと合流する。
【０１１７】
実施形態３に係る冷却装置４０ｓは、送風機５１ｓａ、５１ｓｂ、５１ｓｃの空気流上流側の空間１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃが、空間１２０として互いに連通している。従って、上述のように、例えば送風機５１ｓｂを駆動させるだけで、空気冷却器５０ｓａ、５０ｓｂ、５０ｓｃの全ての熱交換器に向かって空気流を発生させて、全ての熱交換器内の冷却水を冷却することができる。例えば、非常時に、制御部４１を非常用電源によって駆動させた場合、非常用電源の電力使用量をできるだけ低減させることが望ましい。このような場合において、実施形態３に係る冷却装置４０ｓは、電力使用量の低減のために、一つの送風機を駆動させるだけで、複数の熱交換器内の冷却水を冷却することができる。従って、実施形態３に係る冷却装置４０ｓは、電力使用量を削減しながら、熱交換性能の低下を抑制することができる。なお、上記説明では、隣接する空気冷却器のうち中央の空気冷却器５０ｓｂの送風機５１ｓｂを駆動させたが、これに限られない。例えば、端部の空気冷却器５０ｓａの送風機５１ｓａ、又は空気冷却器５０ｓｃの送風機５１ｓｃのみを駆動させても、同様に全ての空気冷却器の熱交換器内の冷却水を冷却することができる。
【０１１８】
また、実施形態３に係る冷却装置４０ｓは、複数の空気冷却器を有する。従って、空気冷却器にメンテナンスが必要となった際にも、一部の空気冷却器を冷却装置４０ｓから取り外してメンテナンスを行うことができる。従って、空気冷却器のメンテナンスの際にも、冷却装置４０ｓは他の空気冷却器によって冷却水の冷却を行うことができるため、冷却機能を喪失することがない。
【０１１９】
実施形態３に係る冷却装置４０ｓは、第１の空気冷却器５０ｓａと、第２の空気冷却器５０ｓｂと、第３の空気冷却器５０ｓｃとを、Ｙ方向に隣接して設置したが、これに限られない。冷却装置４０ｓは例えば２つの空気冷却器を有していてもよいし、４つ以上の空気冷却器を有していてもよい。また、それぞれの空気冷却器の送風機の上流側の空間が、互いに連通していれば、それぞれの空気冷却器の設置レイアウトは適宜選択することができる。
【０１２０】
実施形態３に係るそれぞれの熱交換器は、送風機よりも空気流上流側であって、送風機の空気流上流側の空間１２０よりもさらに空気流上流側に位置する。従って、それぞれの熱交換器内の冷却水は、外部の空気により冷却される。そのため、実施形態３に係る冷却装置４０ｓは、効率的に熱交換器内の冷却水を冷却することができ、熱交換性能の低下を抑制することができる。ただし、例えば実施形態２に示すように、それぞれの熱交換器は、送風機よりも、空気流下流側に位置していてもよい。
【０１２１】
実施形態３に係る第１の空気冷却器５０ｓａは、それぞれ６つの熱交換器を有している。空気冷却器が複数の熱交換器を有することで、より効率的に冷却水の冷却を行うことができるため、熱交換性能の低下を抑制することができる。ただし、空気冷却器の有する熱交換器の数は、これに限られず、複数でもよいし、単数でもよい。
【０１２２】
また、実施形態３に係る第１の空気冷却器５０ｓａにおいて、熱交換器５２ｓａ１、５２ｓａ２、５２ｓａ３と、熱交換器５２ｓａ４、５２ｓａ５、５２ｓａ６とが、空気流Ｗｓａが伝熱管５２ｓＣを流通する方向に向かって対向して配置されているが、これに限られない。例えば、熱交換器５２ｓａ１及び熱交換器５２ｓａ４等の、熱交換器の少なくとも一部が対向して配置されていてもよい。熱交換器の少なくとも一部が、空気流Ｗｓａが伝熱管５２ｓＣを流通する方向に向かって対向して配置されていることで、空気流Ｗｓａが効率よく流通することができる。ただし、熱交換器は互いに対向していなくてもよく、熱交換器の配列レイアウトは適宜選択することができる。また、カバー１１０ａの形状も、熱交換器の配列によって、適宜選択することができる。
【０１２３】
また、実施形態３に係る熱交換器５２ｓａ、５２ｓｂ、５２ｓｃの代わりに、実施形態１に係る熱交換器５２を適用してもよい。実施形態３に係る冷却装置４０ｓに、実施形態１に係る熱交換器５２を適用すれば、より好適に、熱交換性能の低下を抑制することができる。
【０１２４】
（変形例）
次に、実施形態３に係る冷却装置の変形例について、図面を基に説明する。図２１は、変形例に係る冷却装置４０ｔの正面図である。図２２は、変形例に係る冷却装置４０ｔのＤ−Ｄ断面図である。変形例に係る冷却装置４０ｔは、仕切り部１３０を有する点で、実施形態３に係る冷却装置４０ｓと異なる。変形例に係る冷却装置４０ｔのその他の点は実施形態３と同じ構成であるため、説明を省略する。
【０１２５】
図２１及び図２２に示すように、冷却装置４０ｔは、仕切り部１３０を有する。仕切り部１３０は、第１の空気冷却器５０ｓａ、第２の空気冷却器５０ｓｂ第３の空気冷却器５０ｓｃの、対向する熱交換器の間に設けられる。例えば台風などの強風の際、外部から熱交換器５２ｓｃ１、５２ｓｃ２、５２ｓｃ３に向かって流入してきた空気流は、そのまま対向する熱交換器５２ｓｃ４、５２ｓｃ５、５２ｓｃ６に向かい、外部に流出する可能性がある。この場合、熱交換器５２ｓｃ４、５２ｓｃ５、５２ｓｃ６には、熱交換器５２ｓｃ１、５２ｓｃ２、５２ｓｃ３を通って熱交換を行った後の空気流が流通する。そして、この空気流は、外部から熱交換器５２ｓｃ４、５２ｓｃ５、５２ｓｃ６へ向かう空気流の流れを抑制する。ここで、仕切り部１３０を設けた場合、図２２に示すように、熱交換器５２ｓｃ１、５２ｓｃ２、５２ｓｃ３に向かって流入してきた空気流Ｗｓｃ２は、仕切り部１３０により、対向する熱交換器５２ｓｃ４、５２ｓｃ５、５２ｓｃ６に向かうことを抑制する。従って、変形例に係る冷却装置４０ｔは、熱交換器５２ｓｃ４、５２ｓｃ５、５２ｓｃ６に、熱交換を行った後の空気流Ｗｓｃ２が流入することを抑制することができる。また、変形例に係る冷却装置４０ｔは、外部から熱交換器５２ｓｃ４、５２ｓｃ５、５２ｓｃ６へ向かう空気流Ｗｓｃ３の流れを抑制しない。従って、変形例に係る冷却装置４０ｔは、より好適に熱交換器内の冷却水を冷却することができ、熱交換性能の低下を抑制することができる。
【０１２６】
以上、実施形態１、２、３及び変形例について説明した。実施形態１、２、３及び変形例において、本発明に係る冷却装置は、一次冷却水又は二次冷却水の冷却を行うが、これに限られず、他の様々な設備の冷却が可能である。例えば、本発明に係る冷却装置は、復水器２３において、冷却管２７の冷却水の代替冷却手段として、タービン２２から流入した蒸気を冷却することができる。また、例えば、本発明に係る冷却装置は使用済み燃料プール内の冷却水を冷却することができる。また、例えば本発明に係る冷却装置は、蒸気発生器７内の蒸気を冷却して液体に戻す、ヒートパイプとしても利用することができる。
【０１２７】
ここで、本発明に係る冷却装置を制御する制御部４１は、非常用電源により駆動される場合がある。制御部４１の非常用電源として、例えば、風力発電機と蓄電池、太陽光発電機と蓄電池、又は波力発電機と蓄電池等の、自然エネルギーによる発電装置を利用することができる。非常用電源として、自然エネルギーによる発電装置を用いることで、非常時において電力不足となり、冷却水等を冷却できなくなることを抑制することができる。ここで、非常用電源として、自然エネルギーによる発電装置のみを使用してもよいし、非常用電源設備のバックアップとして、自然エネルギーによる発電装置を加えて使用してもよい。
【０１２８】
以上、実施形態１、２、３及び変形例を説明したが、これらの実施形態等の内容によりこれらの実施形態等が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、前述した実施形態等の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
【符号の説明】
【０１２９】
１  原子力設備
４  二次冷却系
４０  冷却装置
４２  流入管（循環配管）
４４  流出管（循環配管）
５０  空気冷却器
５１  送風機
５２  熱交換器
５２Ａ  第一ヘッダ（ヘッダ）
５２Ａａ，５２Ａｂ，５２Ａｃ，５２Ａｄ  第一分割ヘッダ
５２Ｂ  第二ヘッダ（ヘッダ）
５２Ｂａ，５２Ｂｂ，５２Ｂｃ，５２Ｂｄ  第二分割ヘッダ
５２Ｃ  伝熱管
５２Ｄ  板状フィン
５２Ｄａ  ブロック
５２Ｄａａ  小ブロック
５２Ｄｂ  分割端
５２Ｅ  仕切板
５２Ｆ  連結管
９０  冷却装置
９２  流入管（循環配管）
９４  流出管（循環配管）
Ｗ  流通方向
【図１】
2015064191.tif 000003
【図２】
2015064191.tif 000004
【図３】
2015064191.tif 000005
【図４】
2015064191.tif 000006
【図５】
2015064191.tif 000007
【図６】
2015064191.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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