(57)【要約】【課題】外部機器の冷却で発生した温水を効率よく冷却して冷水として再び外部機器に供給することが可能な冷水の製造方法及びその装置を提供する。【解決手段】冷水の製造装置１０は、外部機器によって発生する温度の高い水を冷却して外部機器に戻す冷却塔１１と、冷却塔１１内を減圧状態に保持する減圧手段１２と、冷却塔１１内に多段に設けられて供給された水を滞留しながら順次下方に移動させる受水部１３と、各受水部１３に設けられ通気性を備えた吸水性部材１４とを有し、減圧状態の冷却塔１１に供給された水は各受水部１３で一旦滞留されながら順次その下方に設けられた受水部１３に移されて冷却塔１１の下部まで移動し、各受水部１３に滞留された水の一部は吸水性部材１４内に拡散してその表面から蒸発することで気化熱を奪って、残りの水の温度を下げる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部機器によって発生した温度の高い水を冷却塔の上側から供給し下方に落下させながら該水の温度を下げ、降温された水を該冷却塔の下部から排出する冷水の製造方法であって、
前記冷却塔を減圧状態に保持し、供給された前記温度の高い水は多段にわたって設けられた各受水部で一旦滞留されながら順次その下方に設けられた受水部に移されて前記冷却塔の下部まで移動され、しかも、該各受水部には通気性を備えた吸水性部材が設けられ、滞留している水の一部を該吸水性部材内に拡散させてその表面から蒸発させることにより気化熱を奪って、残りの水の温度を下げることを特徴とする冷水の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の冷水の製造方法において、前記冷却塔の下側からは空気を流入させ、該冷却塔内を通過させて該冷却塔の上側から排出することを特徴とする冷水の製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の冷水の製造方法において、前記冷却塔の下側から流入させる空気は加熱及び／又は乾燥されていることを特徴とする冷水の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷水の製造方法において、前記外部機器によって発生した温度の高い水は、加熱されて前記冷却塔に供給されることを特徴とする冷水の製造方法。
【請求項５】
外部機器によって発生する温度の高い水を冷却して該外部機器に戻すための冷水の製造装置であって、
上部に水蒸気排出口を備えると共に上側位置には外部から供給される前記水をシャワー状に入れる吹き込み手段を備え、更に下部には処理されて温度の下がった水を外部に排出する排水口を設けた冷却塔と、
前記水蒸気排出口に連結され前記冷却塔内を減圧状態に保持する減圧手段と、
前記冷却塔内に多段に設けられて供給された水を滞留しながら順次下方に移動させる受水部と、
前記各受水部に設けられ、該各受水部に滞留されている水の一部を吸引し蒸発させて残りの水の温度を下げる通気性を備えた吸水性部材とを有することを特徴とする冷水の製造装置。
【請求項６】
請求項５記載の冷水の製造装置において、前記各受水部には滞留している水を下方に移す複数の小孔が散在して設けられていることを特徴とする冷水の製造装置。
【請求項７】
請求項５及び６のいずれか１項に記載の冷水の製造装置において、前記各受水部には発生した水蒸気を前記冷却塔内で上側に移動させる複数の水蒸気通過口が設けられていることを特徴とする冷水の製造装置。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれか１項に記載の冷水の製造装置において、前記冷却塔の下側には該冷却塔内に空気を流入させる空気流入口が設けられていることを特徴とする冷水の製造装置。
【請求項９】
請求項８記載の冷水の製造装置において、前記空気流入口には加熱器及び／又は乾燥器が接続されていることを特徴とする冷水の製造装置。
【請求項１０】
請求項５〜９のいずれか１項に記載の冷水の製造装置において、前記吹き込み手段には、前記冷却塔に供給する温度の高い水を加熱する加熱器が接続されていることを特徴とする冷水の製造装置。
【請求項１１】
外部機器によって発生する温度の高い水を冷却して該外部機器に戻すための冷水の製造装置であって、
熱媒体を貯留し加熱してその一部を蒸気にする蒸気発生部、前記蒸気発生部で生成した前記蒸気を流入させて凝縮させ、更にその一部を再度蒸発させて温度の下がった熱媒体を生成する冷熱媒体生成部、前記温度の下がった熱媒体と前記水とを熱交換させて該水の温度を下げる水冷却部、及び前記水冷却部で熱交換された後の熱媒体を前記蒸気発生部に戻す熱媒体還流管とを備えた冷却手段と、
前記冷熱媒体生成部内の蒸気を吸引し圧縮して高温化した熱媒体にして前記蒸気発生部に供給する吸引圧縮手段とを有し、
前記熱媒体の加熱は前記蒸気発生部に供給された前記高温化した熱媒体との間の熱交換により行ない、前記蒸気の凝縮は前記蒸気発生部で熱交換した後の温度の下がった熱媒体を前記冷熱媒体生成部に供給し熱交換させることにより行うことを特徴とする冷水の製造装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の冷水の製造装置において、前記冷却手段が２以上の場合、前記各蒸気発生部に貯留された前記熱媒体の加熱は、前記各蒸気発生部を第１の熱媒体連通管で直列に連通し前記高温化させた熱媒体を前記水の流れる上流側に設けた前記蒸気発生部から下流側に設けた前記蒸気発生部に向けて通過させることにより行ない、また、最下流側の前記冷熱媒体生成部内の蒸気の凝縮は最下流側の前記蒸気発生部で熱交換した後の温度の下がった熱媒体を前記冷熱媒体生成部に供給し熱交換させることにより行ない、更に、前記各冷熱媒体生成部をその１つ下流側の前記冷熱媒体生成部と第２の熱媒体連通管で直列に連通し、該最下流側の前記冷熱媒体生成部を除く前記各冷熱媒体生成部内の蒸気の凝縮は前記各冷熱媒体生成部にその１つ下流側の前記冷熱媒体生成部内の蒸気を流入させて混合することにより行ない、しかも、最上流側の前記冷熱媒体生成部内の蒸気を前記吸引圧縮手段に戻すことを特徴とする冷水の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外部機器で発生した温水の温度を下げて冷水として外部機器に供給する冷水の製造方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、外部機器（例えば、コンプレッサ、エンジン等）の冷却で発生した温水の温度を下げて冷水とし、再び外部機器に供給する場合、温水の冷却には、例えば、上下端が開放された第１の通路の壁面に冷却用の水を流下させ、これを下部より導入した空気と接触させることにより蒸発冷却させながら循環して壁面を冷却し、側部がこの壁面と共有され上下端が閉じられて第１の通路と直交して形成されたスパイラル状の第２の通路中に温水を流して冷却する蒸発冷却器が使用されている。
このとき、温水は上下端が閉じられた、狭いスパイラル状の第２の通路内を旋回しながら通過するため、流れが乱されて、境膜伝熱係数が向上し冷却効率が向上するとされている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−０１９４７８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、温水の冷却は壁面を介した熱伝導で行なわれるため、温水の温度が高くない場合や、冷却用の水による壁面の冷却が不十分である場合は、壁面と温水との温度差が小さくなって、温水を効率的に冷却できないという問題が生じる。
更に、冷却用の水は外部から導入された空気と接触しながら第１の流路内を循環しているので、冷却用の水には塵等が混入する可能性が高く、混入した塵が壁面に付着して伝熱効率を低下させたり、第１の流路を部分的に閉塞させたりする可能性がある。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、外部機器の冷却で発生した温水を効率よく冷却して冷水として再び外部機器に供給することが可能な冷水の製造方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う第１の発明に係る冷水の製造方法は、外部機器によって発生した温度の高い水を冷却塔の上側から供給し下方に落下させながら該水の温度を下げ、降温された水を該冷却塔の下部から排出する冷水の製造方法であって、前記冷却塔を減圧状態に保持し、供給された前記温度の高い水は多段にわたって設けられた各受水部で一旦滞留されながら順次その下方に設けられた受水部に移されて前記冷却塔の下部まで移動され、しかも、該各受水部には通気性を備えた吸水性部材が設けられ、滞留している水の一部を該吸水性部材内に拡散させてその表面から蒸発させることにより気化熱を奪って、残りの水の温度を下げる。
【０００６】
冷却塔内を減圧状態に保持しているので、冷却塔内での水の沸点は低下する。そこで、冷却塔に供給する水の温度に応じて冷却塔内の減圧程度を調整することにより、水の沸点を水の温度近くまで下げることができ、水を効率的に蒸発させることが可能となる。
この際、水の温度が高くなるほど飽和水蒸気圧は高くなるので、供給する水の温度が低くなるほど、冷却塔内の絶対圧力を下げる（減圧程度を下げる）必要がある。なお、水の蒸発を促進するには蒸発面積を大きくすることが有効であり、そのため水は冷却塔内に微小な水滴状で供給することが好ましい。
一方、水が蒸発する際には、気化熱が必要となるが、冷却塔内には水が蒸発するために必要な気化熱を供給する熱源は存在しない。そこで、水が蒸発する際には、水自体が有している熱の一部を気化熱として利用することになる。
従って、水が蒸発すると、残りの水からは蒸発した水に比例した気化熱が奪われることになる。このため、残りの水の温度は低下する。
【０００７】
温度が低下した水は、冷却塔内を落下して第１段（最上段）の受水部で受けられて滞留される。第１段の受水部には通気性を備えた吸水性部材、例えば親水性繊維で織られた織物が広げられて設けられている。そこで、第１段の受水部で受けられた水の一部は吸水性部材内に進入して吸水性部材内で一様に広がる。このため、吸水性部材内に進入した水の表面積は拡大し、蒸発が促進される。
その結果、吸水性部材内に残留した水の温度が下がり、吸水性部材内の水と接触した第１段の受水部に滞留している水の温度も、熱伝導で低下する。なお、第１段の受水部に滞留される水量には上限があるため、温水が連続的に供給される状態では、第１段の受水部に滞留されて温度が下がった水は第２段の受水部に移動する。
【０００８】
第２段の受水部にも吸水性部材が第１段と実質的に同一の状態で設けられている。このため、第２段の受水部で受けられた水は吸水性部材内に進入し一様に広がって蒸発する。
その結果、吸水性部材内に残留した水の温度が下がり、第２段の受水部に滞留されている水の温度も、熱伝導で低下する。なお、第１段の受水部からは順次水が第２段の受水部に向けて移動してくるので、第２段の受水部に滞留されて温度が下がった水は下側の第３段の受水部に移動する。このように、冷却塔内に供給された水は、各受水部で滞留されながら冷却が繰り返えされるため、受水部を順次通過して冷却塔の下部まで到達した時点で水の温度は低下して冷水となっている。
【０００９】
第１の発明に係る冷水の製造方法において、前記冷却塔の下側からは空気を流入させ、該冷却塔内を通過させて該冷却塔の上側から排出することが好ましい。
冷却塔に供給された水は、冷却塔内を下方に移動しながら各受水部で滞留中に冷却されるため、各受水部を通過する度に水の蒸発は徐々に起こりにくくなる。また、水の蒸発は冷却塔内の水蒸気圧が高くなる程生じにくくなる。
このため、冷却塔の下側から外部の空気を流入させて冷却塔内を通過させて冷却塔の上側から排出する空気の流れを形成することにより、発生した水蒸気はこの空気の流れの中に混入して冷却塔の外部に排出されるので、冷却塔内の水蒸気圧（湿度）が高くなるのを防止できる。
その結果、水蒸気圧を下げることができ水の温度が低下しても水の蒸発を継続して起こさせることができる。なお、各受水部に設けらた吸水性部材は通気性を有しているため、水蒸気を含んだ空気は吸水性部材を自由に透過することができる。
【００１０】
第１の発明に係る冷水の製造方法において、前記冷却塔の下側から流入させる空気は加熱及び／又は乾燥されていることが好ましい。
外部から冷却塔内に流入させた空気に水蒸気が混入する際、空気中の水蒸気圧が低い程多量の水蒸気を混入させることができるので好ましい。空気中の水蒸気圧を下げるには、流入させる空気を加熱し冷却塔内の温度を上げて飽和水蒸気圧を高めることで、相対的に水蒸気圧を下げることができる。
また、空気を乾燥させることで、水蒸気圧を絶対的に下げることができる。更に、空気を加熱し乾燥させて水蒸気圧をより低下させることもできる。
【００１１】
第１の発明に係る冷水の製造方法において、前記外部機器によって発生した温度の高い水は、加熱されて前記冷却塔に供給されることが好ましい。
冷却塔内で水を効率的に蒸発させるには、水の温度は実質的に沸点温度、あるいは沸点温度に近いことが好ましい。一方、水の沸点は冷却塔内の圧力が低い程低下するので、水の温度が高くない場合（例えば、４０℃未満）、温水の蒸発を促進するには、冷却塔内の圧力を低圧（例えば、絶対圧力で０．０６ｋｇ／ｃｍ２  以下）に維持する必要がある。
このため、水を加温して、例えば、４０〜８０℃としてから冷却塔内に供給すると、冷却塔内の圧力を絶対圧力で０．０７〜０．６ｋｇ／ｃｍ２  の範囲に維持するだけで効率的に水の蒸発を行なうことができるので、冷却塔内をより低圧に維持する必要がなくなる。
【００１２】
前記目的に沿う第２の発明に係る冷水の製造装置は、外部機器によって発生する温度の高い水を冷却して該外部機器に戻すための冷水の製造装置であって、上部に水蒸気排出口を備えると共に上側位置には外部から供給される前記水をシャワー状に入れる吹き込み手段を備え、更に下部には処理されて温度の下がった水を外部に排出する排水口を設けた冷却塔と、前記水蒸気排出口に連結され前記冷却塔内を減圧状態に保持する減圧手段と、前記冷却塔内に多段に設けられて供給された水を滞留しながら順次下方に移動させる受水部と、前記各受水部に設けられ、該各受水部に滞留されている水の一部を吸引し蒸発させて残りの水の温度を下げる通気性を備えた吸水性部材とを有する。
【００１３】
減圧状態に保持された冷却塔の上側から水を吹き込むと、水は水滴となって落下を始めその表面では蒸発が生じる。このため、水は落下しながら気化熱が奪われ、残りの水の温度は急激に低下する。
次いで、この水を受水部で受けて、受水部に設けられた吸水性部材にその一部を吸引させて蒸発させることにより、受水部に残った水を更に冷却することができる。
なお、各受水部では、水を滞留しながら順次下方に移動させているので、水は冷却されながら各受水部を上段から下段に向かって移動する。その結果、冷却塔の下部に冷水を集めることができる。
【００１４】
第２の発明に係る冷水の製造装置において、前記各受水部には滞留している水を下方に移す複数の小孔が散在して設けられていることが好ましい。
受水部に小孔を設けることにより、一定量の水を受水部に滞留しながら、余分の水を下側に設けられた受水部に移すことができる。
【００１５】
第２の発明に係る冷水の製造装置において、前記各受水部には発生した水蒸気を前記冷却塔内で上側に移動させる複数の水蒸気通過口が設けられていることが好ましい。
受水部に水蒸気通過口を設けることにより、下側で発生した水蒸気を上側に移動させることができ、上部の水蒸気排出口から冷却塔外に容易に排出することができる。
その結果、冷却塔内に水蒸気が滞留することを防止できる。
【００１６】
第２の発明に係る冷水の製造装置において、前記冷却塔の下側には該冷却塔内に空気を流入させる空気流入口が設けられていることが好ましい。
水の蒸発量は、冷却塔内の空気の水蒸気圧と飽和水蒸気圧との差に比例する。このため、水の蒸発が進行して空気中の水蒸気圧が上昇してくると、蒸発量は徐々に少なくなる。従って、空気流入口を冷却塔の下側に設けて冷却塔内に空気を流入させて、例えば水蒸気排出口から外部に排出させることにより、冷却塔内の空気の水蒸気圧を低いレベルに維持することができる。
その結果、冷却塔内で水を継続して蒸発させることができる。
【００１７】
第２の発明に係る冷水の製造装置において、前記空気流入口には加熱器及び／又は乾燥器が接続されていることが好ましい。
外部から流入する空気の水蒸気圧が低い程、冷却塔内の空気の水蒸気圧を下げることができる。ここで、加熱器で流入する空気を加熱して冷却塔内に流入させると、冷却塔内の温度が上昇して空気中の飽和水蒸気圧を上げることができ、冷却塔内の空気の水蒸気圧を相対的に下げて、冷却塔内の空気の水蒸気圧と飽和水蒸気圧との差を大きくすることができる。
また、乾燥器で流入する空気を乾燥して冷却塔内に流入させると、冷却塔内の空気の水蒸気圧を絶対的に下げることができ、冷却塔内の空気の水蒸気圧と飽和水蒸気圧との差を大きくすることができる。
更に、加熱器と乾燥器を併用して、加熱した乾燥空気を冷却塔内に吹き込むことにより、冷却塔内の空気の水蒸気圧を絶対的に下げると共に、冷却塔内の空気の飽和水蒸気圧を上げることができ、冷却塔内の空気の水蒸気圧と飽和水蒸気圧との差を更に大きくすることができる。
【００１８】
第２の発明に係る冷水の製造装置において、前記吹き込み手段には、前記冷却塔に供給する温度の高い水を加熱する加熱器が接続されていることが好ましい。
加熱器により冷却塔に供給する水を加温することで、水の温度を冷却塔内での水の沸点に近づけることができ、水の蒸発を促進することができる。
【００１９】
前記目的に沿う第３の発明に係る冷水の製造装置は、外部機器によって発生する温度の高い水を冷却して該外部機器に戻すための冷水の製造装置であって、熱媒体を貯留し加熱してその一部を蒸気にする蒸気発生部、前記蒸気発生部で生成した前記蒸気を流入させて凝縮させ、更にその一部を再度蒸発させて温度の下がった熱媒体を生成する冷熱媒体生成部、前記温度の下がった熱媒体と前記水とを熱交換させて該水の温度を下げる水冷却部、及び前記水冷却部で熱交換された後の熱媒体を前記蒸気発生部に戻す熱媒体還流管とを備えた冷却手段と、前記冷熱媒体生成部内の蒸気を吸引し圧縮して高温化した熱媒体にして前記蒸気発生部に供給する吸引圧縮手段とを有し、前記熱媒体の加熱は前記蒸気発生部に供給された前記高温化した熱媒体との間の熱交換により行ない、前記蒸気の凝縮は前記蒸気発生部で熱交換した後の温度の下がった熱媒体を前記冷熱媒体生成部に供給し熱交換させることにより行う。
【００２０】
蒸気発生部で生成した蒸気を流入させると共に、熱交換した後の温度の下がった熱媒体を冷熱媒体生成部内に供給して相互に熱交換させることにより、蒸気を凝縮させて熱媒体に戻すことができる。そして、冷熱媒体生成部内は吸引圧縮手段で吸引されて減圧状態になっているので、凝縮して生成した熱媒体の表面では蒸発が生じ易くなっている。このため、凝縮して生成した熱媒体の表面では蒸発が活発に起こり、熱媒体からは蒸発に伴う蒸発熱が奪われることになり、熱媒体の温度は徐々に低下する。そして、温度の下がった熱媒体は冷熱媒体生成部に溜まる。
従って、この温度の下がった熱媒体と外部機器から発生する温度の高い水とを水冷却部に供給して熱交換させることにより、この水の温度を下げることができる。
【００２１】
また、水冷却部で熱交換されて温度が上がった熱媒体を蒸気発生部に還流させると共に、冷熱媒体生成部内で凝縮しない蒸気を圧縮して高温化して蒸気発生部に貯留している熱媒体の加熱に利用するようにしているので、熱媒体を循環させて繰り返し使用することができる。更に、高温の熱媒体は、冷熱媒体生成部内の蒸気を吸引圧縮手段で吸引し圧縮することにより生成させるので、高温の熱媒体を効率的に得ることができる。
なお、熱媒体には、例えば、水、エチルアルコール、アンモニアを使用することができる。
【００２２】
第３の発明に係る冷水の製造装置において、前記冷却手段が２以上の場合、前記各蒸気発生部に貯留された前記熱媒体の加熱は、前記各蒸気発生部を第１の熱媒体連通管で直列に連通し前記高温化させた熱媒体を前記水の流れる方向の上流側に設けた前記蒸気発生部から下流側に設けた前記蒸気発生部に向けて通過させることにより行ない、また、最下流側の前記冷熱媒体生成部内の蒸気の凝縮は最下流側の前記蒸気発生部で熱交換した後の温度の下がった熱媒体を前記冷熱媒体生成部に供給し熱交換させることにより行ない、更に、前記各冷熱媒体生成部をその１つ下流側の前記冷熱媒体生成部と第２の熱媒体連通管で直列に連通し、該最下流側の前記冷熱媒体生成部を除く前記各冷熱媒体生成部内の蒸気の凝縮は前記各冷熱媒体生成部にその１つ下流側の前記冷熱媒体生成部内の蒸気を流入させて混合することにより行ない、しかも、最上流側の前記冷熱媒体生成部内の蒸気を前記吸引圧縮手段に戻すことが好ましい。
【００２３】
冷却手段を２以上使用して水の冷却を行う場合、各蒸気発生部を第１の熱媒体連通管で直列に連通し高温化させた熱媒体を上流側の蒸気発生部から下流側の蒸気発生部に向けて通過させている。
その結果、上流側の蒸気発生部程、温度の高い熱媒体が流入することになり、熱媒体の蒸発が活発になる。
また、各冷熱媒体生成部を第２の熱媒体連通管で直列に連通し、最下流側の冷熱媒体生成部内には最下流側の蒸気発生部で熱交換した後の温度の下がった熱媒体を供給し、最下流側の冷熱媒体生成部を除く各冷熱媒体生成部内には各冷熱媒体生成部の１つ下流側の冷熱媒体生成部内の蒸気を流入させるようにしている。ここで、最下流側の蒸気発生部で熱交換した後の熱媒体の温度よりは最下流側の冷熱媒体生成部内の蒸気の温度は高くなっている。また、上流側の冷熱媒体生成部内の蒸気程、その温度は高くなっている。
その結果、最下流側の冷熱媒体生成部内には最下流側の蒸気発生部で熱交換した後の熱媒体を供給し、最下流側の冷熱媒体生成部を除く各冷熱媒体生成部内にはその１つ下流側の冷熱媒体生成部内の蒸気を流入させることにより、各蒸気発生部から冷熱媒体生成部内に流入した温度の高い蒸気を冷却して凝縮させることができる。
【００２４】
更に、各冷熱媒体生成部は第２の熱媒体連通管で直列に連通されて、最上流側の冷熱媒体生成部が吸引圧縮手段に接続されているので、上流側の冷熱媒体生成部内程、減圧状態が向上している。このため、上流側の冷熱媒体生成部内で凝縮した熱媒体程、蒸発が活発になる。その結果、上流側の冷熱媒体生成部内で凝縮した熱媒体程、その温度は低下する。そして、温度の下がった熱媒体は各冷熱媒体生成部の下部に溜まる。なお、最下流側の冷熱媒体生成部内では、蒸気と熱交換した後の熱媒体が蒸気から生成した温度の低い熱媒体と混合されて溜まる。
以上のことから、冷却手段を２以上使用した場合、上流側の冷熱媒体生成部程、多くのより温度の下がった熱媒体を生成することができる。その結果、上流側の水冷却部程、多くのより温度の下がった熱媒体が供給されることになって、冷却能率が高くなる。
従って、温度の高い水を上流側の水冷却部から下流側の水冷却部に順次供給することにより、上流側の水冷却部程、温度の下がった熱媒体と水との間の温度差を大きく保つことができ、効率的な水の冷却を行うことができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。ここに、図１は本発明の第１の実施の形態に係る冷水の製造装置の説明図、図２は本発明の第２の実施の形態に係る冷水の製造装置の説明図、図３は本発明の第３の実施の形態に係る冷水の製造装置の説明図である。
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る冷水の製造装置１０は、図示しない外部機器で発生した温度の高い水を冷却して外部機器に戻す冷却塔１１と、冷却塔１１内を減圧状態に保持する減圧手段の一例である吸引圧縮ポンプ１２と、冷却塔１１内に多段（ここでは、３段）に設けられて供給された水を滞留しながら順次下方に移動させる受水部１３と、各受水部１３に設けられ、各受水部１３に滞留されている水の一部を吸引し蒸発させて残りの水の温度を下げる通気性を備えた吸水性部材の一例である複数の木綿織物（木綿布）１４とを有している。以下、これらについて詳細に説明する。
【００２６】
冷却塔１１は、内部を減圧状態に保持した際に大気圧との間に生じる圧力差による変形に耐えられる強さを備えた、例えば鉄製の容器である。そして、上部に冷却塔１１内で発生した水蒸気を排出する水蒸気排出口１５を備えると共に、上側位置には外部から供給される温度の高い水を冷却塔１１内に吹き込む吹き込み手段の一例であって吐出ポンプ１６を有する噴霧ノズル１７を備えている。更に、冷却塔１１の下側には冷却塔１１内に空気を流入させる空気流入口１８と、冷却塔１１の下部には処理されて温度の下がった冷水を外部に排出する排水口１９が設けられている。
このような構成とすることにより、冷却塔１１内を吸引圧縮ポンプ１２で排気して、冷却塔１１内を、例えば絶対圧力で０．０５〜０．９ｋｇ／ｃｍ２  の減圧状態に保持することができる。そして、減圧状態に保持された冷却塔１１内に温度の高い水を噴霧ノズル１７を介してシャワー状に噴出させることにより、冷却塔１１内で水滴を形成して、下方に向け落下させることができる。その際、水滴表面において水の一部を蒸発させ、その際に気化熱が奪われることによって、残りの水の温度を下げて温度の下がった水滴を生成することができる。
【００２７】
吸引圧縮ポンプ１２は、水蒸気排出口１５に水蒸気排出配管２０を介して接続されており、例えば、水封止型の真空ポンプ２１と真空ポンプ２１の排気側に接続された排気配管２２に設けられた絞り弁２３を有している。
真空ポンプ２１を運転することにより、冷却塔１１内を減圧状態に保持しながら、冷却塔１１内の水から蒸発して生成した水蒸気を吸引することができる。吸引された水蒸気は排気配管２２に絞り弁２３が設けられているため、真空ポンプ２１内と絞り弁２３より上流側の排気配管２２内で圧縮（水蒸気の圧力は、例えば１．１〜２．５ｋｇ／ｃｍ２  となる）されて高温化し、次いでその一部が凝縮して高温の水蒸気混じりの温熱水を生成する。生成した温熱水は、二次側が２系統の流路を備えた熱交換器２４の一次側に流入し熱交換を行なって排出される。
【００２８】
ここで、熱交換器２４の二次側の一方に外部機器から排出された温度の高い水（温水）を流入させて、排出側に接続した配管２５により吐出ポンプ１６の入側に供給することにより、熱交換器２４を冷却塔１１に供給する温度の高い水を更に加熱する加熱器として使用することができる。また、熱交換器２４の二次側の他方に送風機２６により空気を流入させて、排出側に接続した配管２７を介して空気流入口１８に供給することにより、熱交換器２４を冷却塔１１に流入させる空気を加熱する加熱器として使用することができる。なお、配管２７には、加熱された空気を乾燥する乾燥器の一例として吸湿剤型乾燥器２８が設けられている。ここで、吸湿剤型乾燥器２８に使用する吸湿剤としては、固体状のものとしてはシリカゲル、活性アルミナ、また液体状のものとしては塩化カルシウム等のハロゲン塩の水溶液や、エチレングリコール等のグリコールの誘導体を使用することができる。
【００２９】
各受水部１３は、冷却塔１１の内壁に取付けられた底板２９を有し、底板２９には複数の水蒸気通過口３０と、水蒸気通過口３０が形成されていない箇所に複数の小孔３１を散在させて設けている。更に、水蒸気通過口３０の周囲には、堰３２が設けられている。各水蒸気通過口３０の中央部上方の位置には、木綿織物１４を掛止して配置させる掛止部材３３が冷却塔１１の内壁に取付けられた図示しない支持部材により固定されている。ここで、木綿織物１４は、例えば、一端側が閉じた円筒形状に縫合されており、一端側を掛止部材３３に掛止し、開口した他端側を水蒸気通過口３０の外周側の底板２９と接触させ、水蒸気通過口３０を上から覆い囲むように設置している。
このような構成とすることにより、噴霧ノズル１７から温度の高い水を冷却塔１１内に噴出させると、水滴となった水の一部は最上段（第１段）の受水部１３に取付けられた木綿織物１４の表面に付着して木綿織物１４の繊維間の隙間に進入する。また、残りの液滴は底板２９の上に落下して滞留水３４として滞留される。滞留水３４の一部は小孔３１を通って落下するが、滞留水３４の更に一部は木綿織物１４に吸水されて木綿織物１４内の繊維間の隙間に進入する。
【００３０】
小孔３１を通過した水は、その下側の（ここでは第２段の）受水部１３に設けられた底板２９上に滞留されて滞留水３４となる。そして、その滞留水３４の一部は木綿織物１４に吸水されて木綿織物１４内の繊維間の隙間に進入し、更に一部は下側の（ここでは最下段の）受水部１３に落下して滞留水３４となる。このようにして、冷却塔１１内に供給された温水は、各受水部１３に順次受けられて滞留水３４を形成し、最終段の受水部１３の底板２９に設けられた小孔３１を通過した水は、冷却塔１１の下部に貯留水３５として貯留される。なお、貯留水３５の表面、滞留水３４の表面、及び木綿織物１４の表面からは、水が蒸発するため水蒸気が発生する。
そして、最上段の受水部１３で発生した水蒸気は、冷却塔１１の上部の水蒸気排出口１５から冷却塔１１の外部に排出される。また、第２段以降の受水部１３で発生した水蒸気、及び貯留水３５表面から発生した水蒸気は、その上の段の底板２９に設けられた水蒸気通過口３０を通過して円筒形状をした木綿織物１４の内側に進入する。木綿織物１４には通気性がある（例えば微細な孔が多数形成されている）ので、水蒸気は容易に木綿織物１４を通過して冷却塔１１の上部にまで達し、水蒸気排出口１５から冷却塔１１の外部に出ることができる。
【００３１】
冷却塔１１の下側には循環ポンプ３６を備えた噴霧ノズル３７が設けられている。循環ポンプ３６を運転して冷却塔１１の下部に貯留された貯留水３５を吸引して噴霧ノズル３７の噴出口３７ａから水滴として落下させることにより、落下中の水滴表面から一部の水を蒸発させて、水滴の温度を下げることができる。この水滴は貯留水３５の表面に着水することにより回収される。
従って、循環ポンプ３６を運転して貯留水３５を噴霧ノズル３７を介して循環させることにより、貯留水３５の温度を更に下げることができる。
【００３２】
次に、本発明の第１の実施の形態に係る冷水の製造装置１０を用いた冷水の製造方法について詳細に説明する。
冷水の製造装置１０の運転を開始する場合、排水口１９に接続した図示しない停止弁を閉じて、外部機器から供給された温度の高い水を冷却して外部機器に安定して戻すことが可能となるまでの間に外部機器が必要とする量の水を、冷却塔１１の下部に設けられた図示しない給水口から冷却塔１１に給水して貯留水３５として貯留する。
そして、配管２５、２７に設けた図示しない停止弁、絞り弁２３を閉じた状態で真空ポンプ２１を運転して、真空ポンプ２１に設けられた図示しない排気口から空気を排出する。これによって、冷却塔１１内は減圧状態となる。なお、真空ポンプ２１の排気口には圧力調整弁が設けられているので、予め設定した圧力まで減圧される。冷却塔１５内の圧力が、例えば０．０７〜０．６ｋｇ／ｃｍ２  となったことを確認した後、絞り弁２３を開ける。
【００３３】
次いで、排水口１９に接続した停止弁と、配管２５に設けた停止弁をそれぞれ開けて吐出ポンプ１６を運転して、外部機器から供給され熱交換器２４を通過して温度が更に高くなった水を噴霧ノズル１７より冷却塔１１内に噴霧する。
一方、冷却塔１１の下部に貯留されている貯留水３５の一部を外部機器に戻す。また、配管２７に設けた停止弁を開けて送風機２６を運転して、熱交換器２４を通過した空気を吸湿剤型乾燥器２８を経由させて空気流入口１８から冷却塔１１内に流入させる。なお、流入させる空気量は、冷却塔１１内の圧力が、例えば０．０７〜０．６ｋｇ／ｃｍ２  に保持されるように送風機２６で調製する。
更に、循環ポンプ３６を運転して、噴霧ノズル３７から貯留水３５を噴霧させる。噴霧ノズル３７から噴霧された貯留水３５の水滴は、落下中に水滴の表面から一部の水が蒸発して水滴の温度が下がり、温度の下がった水滴が貯留水３５の水面に着水する。これによって、貯留水３５の温度を下げることができる。
【００３４】
なお、発生した水蒸気は、空気流入口１８から流入した乾燥空気に混入する。この空気は、最下段の受水部１３の底板２９に設けられた水蒸気通過口３０を通って最下段の受水部１３に取付けられた木綿織物１４の内側に進入し、更に木綿織物１４を透過して最下段の受水部１３の上側の空間部に到達する。
そして、この空気は更に上側に設けられた各受水部１３を同様の経路を通って通過して、最上段の受水部１３の上側の空間部に到達する。次いで、この空気は、冷却塔１１の上部の水蒸気排出口１５から真空ポンプ２１に吸引される。
【００３５】
噴霧ノズル１７より冷却塔１１内に噴霧された水は微小な水滴となって冷却塔１１内を落下する。その際、冷却塔１１内は減圧状態に保持されているので、水滴の表面からは、水の一部が蒸発して水滴の温度を下げる。温度の下がった水滴の一部は、第１段目の受水部１３に取付けられた木綿織物１４に付着してその繊維間の隙間に進入する。
また、残りの水滴は第１段目の受水部１３の底板２９に受けられて滞留水３４となる。この滞留水３４の一部は底板２９に設けられた小孔３１を通過して落下する。
【００３６】
更に、一部の滞留水３４は、木綿織物１４に吸水されて繊維間の隙間に進入する。木綿織物１４に吸水された水は繊維間の隙間に進入して均一に広がる。このため、木綿織物１４内に進入した水は木綿織物１４の表面でから容易に蒸発することができ、気化熱を奪われた残りの水の温度は低下する。
その結果、第１段目の受水部１３の底板２９上に溜まった滞留水３４と木綿織物１４内に進入した水との間に温度差が生じて、温度の高い滞留水３４から温度の低い木綿織物１４内に進入した水に向けて熱が移動するため、滞留水３４の温度は低下する。更に、第１段目の受水部１３の底板２９上に溜まった滞留水３４の表面からも水の蒸発が生じるため、滞留水３４の温度は更に低下する。
【００３７】
温度の下がった滞留水３４は、底板２９の小孔３１から落下して第２段目の受水部１３の底板２９に受けられて滞留水３４となる。この滞留水３４の一部は底板２９に設けられた小孔３１を通過して落下する。更に、一部の滞留水３４は、第２段目の受水部１３に取付けられた木綿織物１４に吸水されて繊維間の隙間に進入する。そして、木綿織物１４に吸水された水は木綿織物１４の表面から容易に蒸発して木綿織物１４内の残りの水の温度を低下させる。
このため、第２段目の受水部１３の底板２９上に溜まった滞留水３４と木綿織物１４内に進入した水との間に温度差が生じ、温度の高い滞留水３４から温度の低い木綿織物１４内に進入した水に向けて熱が移動して、第２段目の受水部１３の底板２９に溜まった滞留水３４の温度を低下させる。また、第２段目の受水部１３の底板２９上に溜まった滞留水３４の表面からも水の蒸発が生じるため、滞留水３４の温度は更に低下する。
【００３８】
このように受水部１３に溜まって一部が蒸発することで温度の下がった滞留水３４が、下側の受水部１３に供給されその一部を蒸発させて滞留水３４の温度を更に下げることを繰り返すことにより、最下段の受水部１３の底板２９に設けられた小孔３１から落下する水の温度は、冷却塔１１に供給された温度の高い水の温度と比較して大きく低下する。そして、最下段の受水部１３の底板２９に設けられた小孔３１から落下する水は、冷却塔１１の下部に貯留される貯留水３５中に混入し、貯留水３５の温度を下げる。
なお、各受水部１３に取付けた各木綿織物１４の表面、及び各底板２９上に溜まった滞留水３４の表面から蒸発して発生した水蒸気は、空気流入口１８から導入した乾燥空気から形成され冷却塔１１の下側から上側に向かって流れる空気の流れの中に混入し、水蒸気排出口１５から排出する。このため、冷却塔１１内で発生した水蒸気の滞留が発生せず、継続した水の蒸発が進行する。
【００３９】
各受水部１３に取付けた各木綿織物１４の表面、及び各底板２９上に溜まった滞留水３４の表面から安定して水蒸気が発生するようになると、真空ポンプ２１内には多くの水蒸気が流れ込むことになる。その結果、真空ポンプ２１内と絞り弁２３より上流側の排気配管２２内では水蒸気の圧縮が行なわれて水蒸気は高温化し、次いでその一部が凝縮して高温の水蒸気混じりの温熱水が生成する。この温熱水は、熱交換器２４の一次側に流入するので、二次側を通過する温水と、空気はそれぞれ加熱されて冷却塔１１内に供給される。
冷却塔１１に供給する水の温度が高くなると、冷却塔１１内での水の沸点との温度差が小さくなって水は蒸発し易くなる。このため、冷却塔１１に供給した水の温度が大きく低下するようになる。
また、空気が加熱されると、空気の飽和水蒸気圧が高くなり、冷却塔１１内で発生した水蒸気は空気中に混入し易くなって冷却塔１１内の水蒸気圧が上昇せず、水の蒸発が促進される。このため、水の温度は大きく低下する。その結果、冷却塔１１の下部に貯留する貯留水３５の温度も大きく下がり、より低温の冷水が排水口１９から外部機器に戻る。
【００４０】
図２に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る冷水の製造装置３８は、熱媒体の一例である水（以下、熱媒水という）を貯留し加熱してその一部を水蒸気にする蒸気発生部３９と、蒸気発生部３９で生成した水蒸気を流入させて凝縮させ、更にその一部を再度蒸発させて温度の下がった熱媒水を生成する冷熱媒体生成部４０と、温度の下がった熱媒水と図示しない外部機器によって発生する温度の高い水とを熱交換させて、温度の高い水の温度を下げる水冷却部４１と、水冷却部４１で熱交換された後の熱媒水を蒸気発生部３９に戻す熱媒体還流管４２とを備えた冷却手段４３が直列に複数（図２では３基）接続されて構成されている。
更に、冷水の製造装置３８には、最上流の冷却手段４３の冷熱媒体生成部４０内で凝縮しなかった蒸気を吸引し圧縮して高温化した熱媒体にして最上流側の冷却手段４３の蒸気発生部３９に供給する吸引圧縮手段４４が設けられている。以下、これらについて詳細に説明する。
【００４１】
吸引圧縮手段４４は、最上流側の冷却手段４３の冷熱媒体生成部４０内で凝縮しなかった水蒸気を排出する蒸気回収管４５と、蒸気回収管４５の一端側が吸気側に接続されている真空ポンプ４６と、真空ポンプ４６の排気側に一端側が接続された排気配管４７に設けられた絞り弁４８を有している。更に、吸引圧縮手段４４は、排気配管４７の他端側が流入側に接続された温熱水タンク４９と、温熱水タンク４９の流出側に接続した温熱水供給管５０を有している。
【００４２】
真空ポンプ４６を使用することにより、冷熱媒体生成部４０内で凝縮しなかった水蒸気を吸引することができる。また、吸引された水蒸気は排気配管４７に絞り弁４８が設けられているため、真空ポンプ４６内と絞り弁４８より上流側の排気配管４７内で圧縮されて高温化し温熱水にすることができる。そして、生成した温熱水を温熱水タンク４９に流入させて貯留し、その一部を排出することができる。温熱水を温熱水タンク４９に貯留してから排出するようにしたので、温熱水を安定して供給することが可能となる。
なお、温熱水タンク４９には、加熱ヒータ５１を設けることが好ましい。加熱ヒータ５１を設けることにより、必要に応じて温熱水の温度を更に上げたり、生成した温熱水の保温を行うことができる。
【００４３】
各蒸気発生部３９は、熱媒水を貯留する蒸気発生部本体５２と、蒸気発生部本体５２内の下部に設けられ貯留している熱媒水を加熱する加熱用熱交換器５３と、熱媒水を加熱して発生させた水蒸気を冷熱媒体生成部４０に輸送する蒸気管５４を有している。
そして、最上流側の冷却手段４３の蒸気発生部３９に設けられた加熱用熱交換器５３の一次側の流入側には温熱水供給管５０が接続されている。また、各冷却手段４３の蒸気発生部３９に設けられた各加熱用熱交換器５３の一次側の流出側とその一つ下流側の冷却手段４３の蒸気発生部３９に設けられた加熱用熱交換器５３の一次側の流入側とはそれぞれ第１の熱媒体連通管５５で接続されている。
このような構成とすることにより、温熱水タンク４９に貯留している温熱水を、上流側の冷却手段４３の加熱用熱交換器５３から下流側の冷却手段４３の加熱用熱交換器５３に向けて順次供給することができ、各蒸気発生部本体５２内に貯留されている熱媒水を加熱することができ、そのとき発生した水蒸気を各蒸気管５４を介して各冷熱媒体生成部４０に輸送することができる。
【００４４】
各冷熱媒体生成部４０は、蒸気管５４が接続され流入した水蒸気が凝縮して貯留される冷熱媒体生成部本体５６と、冷熱媒体生成部本体５６の下側位置に接続された冷熱媒体排出管５７を有している。
最下流側の冷却手段４３の冷熱媒体生成部４０には、冷熱媒体生成部本体５６の上部側と最下流側の冷却手段４３の蒸気発生部３９に設けられた加熱用熱交換器５３の一次側の流出側とを接続する戻り配管５８が設けられている。また、最上流側の冷却手段４３の冷熱媒体生成部本体５６の上側位置には蒸気回収管４５の他端側が接続されている。そして、最下流側の冷却手段４３を除く各冷却手段４３のそれぞれの冷熱媒体生成部４０には、各冷熱媒体生成部本体５６の上部側とその一つ下流側の冷却手段４３の冷熱媒体生成部本体５６の上側位置とを接続する第２の熱媒体連通管５９がそれぞれ設けられている。
【００４５】
このような構成とすることにより、吸引圧縮手段４４の真空ポンプ４６により、各冷熱媒体生成部４０内を減圧状態に保つことができる。そして、最下流側の蒸気発生部３９で熱交換した後の温度の下がった熱媒水を最下流側の冷熱媒体生成部４０に供給することができ、最下流側の冷熱媒体生成部４０内の水蒸気を冷却し凝縮させて熱媒水を生成させることができる。ここで、熱媒水を戻り配管５８を介して冷熱媒体生成部４０内に供給する際には、例えば、戻り配管５８の先端側に噴霧ノズルを設けて熱媒水を霧状にして供給することが好ましい。
また、最下流側の冷却手段４３を除く各冷却手段４３の冷熱媒体生成部本体５６内の水蒸気は、一つ下流側の冷熱媒体生成部本体５６から流入する水蒸気と熱交換させて凝縮させることができる。
そして、各冷熱媒体生成部本体５６で生成した熱媒水は、各冷熱媒体生成部本体５６内が減圧状態になっているため蒸発し易く、その一部を蒸発させることにより温度の下がった熱媒水になって、各冷熱媒体生成部本体５６の下部に貯留される。
【００４６】
特に、最下流側の冷熱媒体生成部４０で熱媒水を霧状で供給するようにすると、霧状の熱媒水でも蒸発が生じるので、霧状の熱媒水から直接温度の下がった熱媒水を生成させることができる。そして、最下流側の蒸気発生部３９では、それより上流側の蒸気発生部３９に比較して発生する水蒸気の量が少ないため、霧状の熱媒水から直接温度の下がった熱媒水を生成させることによって、必要な量の温度の下がった熱媒水を確保することができる。
なお、最上流側の冷却手段４３の冷熱媒体生成部本体５６内の蒸気は、蒸気回収管４５を介して吸引圧縮手段４４に流入して再び温熱水になって繰り返し使用することができる。
【００４７】
各水冷却部４１は、例えば、一次側の流入側が冷熱媒体排出管５７に、一次側の流出側が熱媒体還流管４２にそれぞれ接続して、二次側に外部機器から発生した温度の高い水を流通させるようにした熱交換器を用いて構成することができる。ここで、最上流側の熱交換器の二次側の流入側は、外部機器から温度の高い水を排出する往き配管６０に接続され、最下流側の熱交換器の二次側の流出側は、外部機器に水を戻す復り配管６１に接続されており、最下流側の熱交換器を除いた各熱交換器の二次側の流出側は、その一つ下流側の熱交換器の二次側の流入側と連通管６２を介して接続されている。
このような構成にすることにより、各熱交換器の一次側に流入する温度の下がった熱媒水は、熱交換されて温度が高くなって各蒸気発生部３９に還流するので、熱媒水を繰り返し使用することができる。また、外部機器から発生した温度の高い水は、各熱交換器の二次側を順次通過していくので、徐々に温度が低下し最下流側の熱交換器から排出されたときには十分に冷却されて、再び外部機器に戻すことができる。
【００４８】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る冷水の製造装置３８を用いた冷水の製造方法について詳細に説明する。
先ず、各蒸気発生部３９、温熱水タンク４９内にそれぞれ予め設定した量の熱媒水を注入する。そして、絞り弁４８、温熱水供給管５０に設けられた図示しないバルブを閉じた状態で真空ポンプ４６を運転して、真空ポンプ４６に設けられた図示しない排気口から空気を排出する。これによって、蒸気発生部３９、冷熱媒体生成部４０内は減圧状態となる。なお、排気口には圧力調整弁が設けられているので、予め設定した圧力まで減圧される。
また、温熱水タンク４９の加熱ヒータ５１で貯留している熱媒水を加熱する。そして、蒸気発生部３９、冷熱媒体生成部４０の圧力が、例えば、０．０４〜０．４ｋｇ／ｃｍ２  となって、温熱水タンク４９内の熱媒水の温度が、例えば４０〜７０℃となったことを確認した後、加熱ヒータ５１での加熱を停止し、絞り弁４８及び温熱水供給管５０に設けられたバルブを開ける。
【００４９】
温熱水供給管５０に設けられたバルブを開けることにより、温熱水タンク５１から温熱水が最上流側の蒸気発生部３９の加熱用熱交換器５３に供給され、次いで、各第１の熱媒体連通管５５を介してその一つ下流側の蒸気発生部３９の加熱用熱交換器５３に供給されるので、各蒸気発生部本体５２では貯留されている熱媒水が加熱されて水蒸気が発生する。
最下流側の加熱用熱交換器５３で熱交換された後の温度の下がった熱媒水は戻り配管５８を介して最下流側の冷熱媒体生成部本体５６内に供給されるので、最下流側の冷熱媒体生成部本体５６内の水蒸気は冷却されて凝縮し熱媒水になる。
また、最下流側の冷却手段４３を除く各冷却手段４３の冷熱媒体生成部本体５６内の水蒸気は、一つ下流側の冷熱媒体生成部本体５６から第２の熱媒体連通管を介して流入する水蒸気で冷却されて凝縮し熱媒水になる。各冷熱媒体生成部本体５６で生成した熱媒水は、各冷熱媒体生成部本体５６内が減圧状態になっているためその一部が蒸発し、温度の下がった熱媒水になって各冷熱媒体生成部本体５６の下部に貯留する。
なお、最下流側の冷熱媒体生成部本体５６の下部には、戻り配管５８を介して供給されて水蒸気と熱交換した後の熱媒水が、蒸気から生成した温度の低い熱媒体と混合されて溜まる。
【００５０】
一方、最上流側の冷却手段４３の冷熱媒体生成部本体５６内の水蒸気は蒸気回収管４５を介して真空ポンプ４６内に吸引され圧縮されて再び温熱水になって、温熱水タンク４９に貯留される。
ここで、温熱水タンク４９内に温熱水が流入することを確認して、外部機器から発生した温度の高い水を往き配管６０を介して最上流側の熱交換器の二次側に流入させ、連通管６２を介して順次下流側の熱交換器の二次側を通過させる。
一方、各熱交換器の一次側には、各冷熱媒体生成部本体５６内で生成し貯留されている温度の下がった熱媒水が冷熱媒体排出管５７を介して供給され、熱媒体還流管４２を介して各蒸気発生部本体５２に戻されているので、外部機器から発生した温度の高い水は二次側を通過する際に温度の下がった熱媒水との間で熱交換を行って徐々に温度を下げていく。そして、最下流側の熱交換器の二次側の流出側から復り配管６１を介して外部機器に戻す。
【００５１】
図３に示すように、本発明の第３の実施の形態に係る冷水の製造装置６３は、第２の実施の形態に係る冷水の製造装置３８の各水冷却部４１の代りに、例えば、水冷却部本体６４と、水冷却部本体６４内に設けられ流入側が冷熱媒体排出管５７に、流出側が熱媒体還流管４２にそれぞれ接続する冷媒通路６５と、冷媒通路６５の外表面に水を吹きかける水噴出器６６を備えた水冷却部６７をそれぞれ使用することが特徴になっている。このため、水冷却部６７についてのみ説明する。
最上流側の水冷却部６７に設けられた水噴出器６６の流入側は、外部機器から温度の高い水を排出する往き配管６０に接続され、最下流側の水冷却部６７の水冷却部本体６４の下端側は、水冷却部本体６４の下部に溜まった水を外部機器に戻す復り配管６１が接続されている。また、最下流側の水冷却部６７を除いた各水冷却部６７の水冷却部本体６４の下端側と、その一つ下流側の水冷却部６７の水噴出器６６の流入側とは連絡管６８を介して接続されている。更に、各水冷却部本体６４の上端側には、各水冷却部本体６４内に存在する水蒸気を吸引圧縮手段４４に供給する水蒸気配管６９が設けられている。
【００５２】
このような構成にすることにより、各水冷却部６７の冷媒通路６５に温度の下がった熱媒水を流しながら、その外表面に外部機器から排出される水を吹きかけることができる。その結果、外部機器から排出される水を冷媒通路６５の外表面に接触させて、その温度を下げることができる。一方、冷媒通路６５内を流れる熱媒水は冷媒通路６５の内表面に接触して温度が高くなって各蒸気発生部３９に還流するので、熱媒水を繰り返し使用することができる。
また、外部機器から発生した温度の高い水は、各水冷却部６７を順次通過していくので、徐々に温度が低下し最下流側の水冷却部６７から排出されたときには十分に冷却されて、再び外部機器に戻すことができる。
更に、各水冷却部本体６４内に存在する水蒸気は水蒸気配管６９を介して吸引圧縮手段４４に供給されるので、吸引圧縮手段４４に供給される水蒸気量がより安定して確保されると共に、これを温熱水として再利用することができる。
【００５３】
次に、本発明の第３の実施の形態に係る冷水の製造装置６３を用いた冷水の製造方法について詳細に説明するが、第２の実施の形態に係る冷水の製造装置３８を用いた冷水の製造方法と比較して水冷却部６７で冷水の製造を行うことが特徴となっている。従って、水冷却部６７の使用方法に関することのみ説明する。
先ず、各蒸気発生部３９、温熱水タンク４９内にそれぞれ予め設定した量の熱媒水を注入する。そして、絞り弁４８、温熱水供給管５０に設けられた図示しないバルブを閉じた状態で真空ポンプ４６を運転して、真空ポンプ４６に設けられた図示しない排気口から空気を排出して、蒸気発生部３９、冷熱媒体生成部４０、及び水冷却部６７内を減圧状態にする。なお、排気口には圧力調整弁が設けられているので、予め設定した圧力まで減圧される。
【００５４】
そして、温熱水タンク４９内に温熱水が流入することを確認して、外部機器から発生した温度の高い水を往き配管６０を介して最上流側の水冷却部６７の水噴出器６６に供給し、水冷却部本体６４内に噴出させて冷媒通路６５の外表面に吹きかける。一方、冷媒通路６５には、各冷熱媒体生成部本体５６内で生成し貯留されている温度の下がった熱媒水が冷熱媒体排出管５７を介して供給され、熱媒体還流管４２を介して各蒸気発生部本体５２に戻されているので、外部機器から発生した温度の高い水は冷媒通路６５の外表面と接触して温度を下げていく。そして、温度が下がった水は水冷却部本体６４の下部に溜まる。
ここで、水冷却部本体６４の下端側と、その一つ下流側の水冷却部６７の水噴出器６６の流入側とは連絡管６８を介して接続されている。このため、水冷却部本体６４の下部に溜まった温度の下がった水は、一つ下流側の水冷却部６７の水噴出器６６から再び水冷却部本体６４内に噴出されて、その内部に設けられた冷媒通路６５と接触して温度が低下する。
このように、各水冷却部６７を通過する度に水は徐々に温度を下げていくので、最下流側の水冷却部６７の水冷却部本体６４の下端側には、十分に温度が下がった水が溜まることになる。そして、十分に温度が下がった水は、復り配管６１を介して外部機器に戻される。
【００５５】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能であり、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて本発明の冷水の製造方法及びその装置を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。例えば、第１の実施の形態では、冷却塔から排出される水蒸気を圧縮して高温化させて温熱水を生成しこの温熱水を熱源にして冷却塔に供給する温水と空気の加熱を行なったが、電気ヒータ等の他の熱源を用いて加熱してもよい。また、空気の乾燥に吸湿剤型乾燥器を使用したが、空気を冷却し含有される水蒸気を凝縮させることにより乾燥させる冷却型乾燥器を使用してもよい。更に、冷却塔に供給する温度の高い水を噴霧ノズルを用いて微小な水滴として冷却塔内に供給したが、超音波振動を用いて微小な水滴として冷却塔内に供給することもできる。
第２の実施の形態では、冷却手段を複数直列に設けたが、冷却手段を１基にすることも可能である。
【００５６】
【発明の効果】
請求項１〜４記載の冷水の製造方法においては、冷却塔を減圧状態に保持し、供給された温度の高い水は多段にわたって設けられた各受水部で一旦滞留されながら順次その下方に設けられた受水部に移されて冷却塔の下部まで移動され、しかも、各受水部には通気性を備えた吸水性部材が設けられ、滞留している水の一部を吸水性部材内に拡散させてその表面から蒸発させることにより気化熱を奪って、残りの水の温度を下げるので、外部機器の冷却で発生した温度の高い水を効率よく安価に冷却して冷水として外部機器に戻すことが可能となる。
【００５７】
特に、請求項２記載の冷水の製造方法においては、冷却塔の下側からは空気を流入させ、冷却塔内を通過させて冷却塔の上側から排出するので、発生した水蒸気は空気の流れの中に混入して冷却塔の外部に排出され、冷却塔内の水蒸気圧の上昇を防止して水の温度が低下しても水の蒸発を継続して起こさせることができ、温度の下がった冷水を効率的に製造することが可能となる。
【００５８】
請求項３記載の冷水の製造方法においては、冷却塔の下側から流入させる空気は加熱及び／又は乾燥されているので、冷却塔内の空気の水蒸気圧を低いレベルに維持して冷却塔内で水を継続して蒸発させることができ、温度の下がった冷水を製造することが可能となる。
【００５９】
請求項４記載の冷水の製造方法においては、外部機器によって発生した温度の高い水は、加熱されて冷却塔に供給されるので、水の温度を冷却塔内での水の沸点に近づけて水の蒸発を促進することができ、水の冷却効率を向上させることが可能となって、より温度の下がった冷水を製造することが可能となる。
【００６０】
請求項５〜１０記載の冷水の製造装置においては、上部に水蒸気排出口を備えると共に上側位置には外部から供給される水をシャワー状に入れる吹き込み手段を備え、更に下部には処理されて温度の下がった水を外部に排出する排水口を設けた冷却塔と、水蒸気排出口に連結され冷却塔内を減圧状態に保持する減圧手段と、冷却塔内に多段に設けられて供給された水を滞留しながら順次下方に移動させる受水部と、各受水部に設けられ、各受水部に滞留されている水の一部を吸引し蒸発させて残りの水の温度を下げる通気性を備えた吸水性部材とを有するので、簡単な装置構成で外部機器の冷却で発生した温度の高い水を安価に効率よく冷却して冷水として再び外部機器に戻すことが可能となる。
【００６１】
特に、請求項６記載の冷水の製造装置においては、各受水部には滞留している水を下方に移す複数の小孔が散在して設けられているので、各受水部では滞留している水の冷却を行ないながら、冷却された水を下側の受水部に供給することが可能となる。
【００６２】
請求項７記載の冷水の製造装置においては、各受水部には発生した水蒸気を冷却塔内で上側に移動させる複数の水蒸気通過口が設けられているので、下側で発生した水蒸気を上側に移動させて冷却塔内に水蒸気が滞留することを防止でき、冷却塔内で水を継続して蒸発させて温度の下がった冷水を製造することが可能となる。
【００６３】
請求項８記載の冷水の製造装置においては、冷却塔の下側には冷却塔内に空気を流入させる空気流入口が設けられているので、冷却塔内の空気の水蒸気圧を低いレベルに維持して冷却塔内で水を継続して蒸発させることができ、温度の下がった冷水を製造することが可能となる。
【００６４】
請求項９記載の冷水の製造装置においては、空気流入口には加熱器及び／又は乾燥器が接続されているので、冷却塔内の空気の水蒸気圧と飽和水蒸気圧との差を大きく保って水を継続して蒸発させることができ、温度の下がった冷水を製造することが可能となる。
【００６５】
請求項１０記載の冷水の製造装置においては、吹き込み手段には、冷却塔に供給する温度の高い水を加熱する加熱器が接続されているので、冷却塔に供給する温度の高い水を加温して水の温度を冷却塔内での水の沸点に近づけて水の蒸発を促進することができ、水の冷却効率を向上させることが可能となる。その結果、より温度の下がった冷水を製造することが可能となる。
【００６６】
請求項１１及び１２記載の冷水の製造装置においては、熱媒体を貯留し加熱してその一部を蒸気にする蒸気発生部、蒸気発生部で生成した蒸気を流入させて凝縮させ、更にその一部を再度蒸発させて温度の下がった熱媒体を生成する冷熱媒体生成部、温度の下がった熱媒体と水とを熱交換させて水の温度を下げる水冷却部、及び水冷却部で熱交換された後の熱媒体を蒸気発生部に戻す熱媒体還流管とを備えた冷却手段と、冷熱媒体生成部内の蒸気を吸引し圧縮して高温化した熱媒体にして蒸気発生部に供給する吸引圧縮手段とを有し、熱媒体の加熱は蒸気発生部に供給された高温化した熱媒体との間の熱交換により行ない、蒸気の凝縮は蒸気発生部で熱交換した後の温度の下がった熱媒体を冷熱媒体生成部に供給し熱交換させることにより行うので、温度の下がった熱媒体及び高温化した熱媒体を効率的に得ることができ、更に、熱媒体を外部に排出しないで循環させて繰り返し使用することができ、外部機器の冷却で発生した温度の高い水を効率よく安価に冷却して冷水として外部機器に戻すことが可能となる。
【００６７】
特に、請求項１２記載の冷水の製造装置においては、冷却手段が２以上の場合、各蒸気発生部に貯留された熱媒体の加熱は、各蒸気発生部を第１の熱媒体連通管で直列に連通し高温化させた熱媒体を上流側に設けた蒸気発生部から下流側に設けた蒸気発生部に向けて通過させることにより行ない、また、最下流側の冷熱媒体生成部内の蒸気の凝縮は最下流側の蒸気発生部で熱交換した後の温度の下がった熱媒体を冷熱媒体生成部に供給し熱交換させることにより行ない、更に、各冷熱媒体生成部をその１つ下流側の冷熱媒体生成部と第２の熱媒体連通管で直列に連通し、最下流側の冷熱媒体生成部を除く各冷熱媒体生成部内の蒸気の凝縮は各冷熱媒体生成部にその１つ下流側の冷熱媒体生成部内の蒸気を流入させて混合することにより行ない、しかも、最上流側の冷熱媒体生成部内の蒸気を吸引圧縮手段に戻すので、各水冷却部内では温度の下がった熱媒体と水との間の温度差を大きく保って効率的に水を冷却することができ、多量の水の冷却を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る冷水の製造装置の説明図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る冷水の製造装置の説明図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る冷水の製造装置の説明図である。
【符号の説明】
１０：冷水の製造装置、１１：冷却塔、１２：吸引圧縮ポンプ、１３：受水部、１４：木綿織物、１５：水蒸気排出口、１６：吐出ポンプ、１７：噴霧ノズル、１８：空気流入口、１９：排水口、２０：水蒸気排出配管、２１：真空ポンプ、２２：排気配管、２３：絞り弁、２４：熱交換器、２５：配管、２６：送風機、２７：配管、２８：吸湿剤型乾燥器、２９：底板、３０：水蒸気通過口、３１：小孔、３２：堰、３３：掛止部材、３４：滞留水、３５：貯留水、３６：循環ポンプ、３７：噴霧ノズル、３７ａ：噴出口、３８：冷水の製造装置、３９：蒸気発生部、４０：冷熱媒体生成部、４１：水冷却部、４２：熱媒体還流管、４３：冷却手段、４４：吸引圧縮手段、４５：蒸気回収管、４６：真空ポンプ、４７：排気配管、４８：絞り弁、４９：温熱水タンク、５０：温熱水供給管、５１：加熱ヒータ、５２：蒸気発生部本体、５３：加熱用熱交換器、５４：蒸気管、５５：第１の熱媒体連通管、５６：冷熱媒体生成部本体、５７：冷熱媒体排出管、５８：戻り配管、５９：第２の熱媒体連通管、６０：往き配管、６１：復り配管、６２：連通管、６３：冷水の製造装置、６４：水冷却部本体、６５：冷媒通路、６６：水噴出器、６７：水冷却部、６８：連絡管、６９：水蒸気配管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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