(57)【要約】      （修正有）【課題】冷却性能を低下させずに、使用する水および電力を節約するとともに小型化した冷却装置および冷却方法を提供する。【解決手段】冷却装置１０は、回転中心軸から放射状に延びる羽根１３が設けられ、冷却対象となる流体Ａが内部を流動する伝熱管１１に向けて送風を行なうファン１２と、羽根１３の表面に沿って設けられる複数の水孔と、水孔をファン１２の外部に貯蔵された水源に接続して水１６を供給する供給路１７と、ファン１２を回転させて伝熱管１１に送風するとともに水孔にできる水滴に回転に起因する表面からの引離し力Ｆを付与する駆動部２７と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転中心軸から放射状に延びる羽根が設けられ、冷却対象となる流体が内部を流動する伝熱管に向けて送風を行なうファンと、
前記羽根の表面に沿って設けられる複数の水孔と、
前記ファンの外部に貯蔵された水源を前記水孔に接続して前記水孔に水を供給する供給路と、
前記ファンを回転させるとともに前記水孔にできる水滴に回転に起因する前記表面からの引離し力を付与する駆動部と、を備えることを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
前記水孔は、孔径が０．５ｍｍ〜２．０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記水孔は、前記ファンを通常回転させたときの回転速度が２ｍ／ｓ以上となる位置に設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷却装置。
【請求項４】
各々の前記水孔は、前記ファンの回転中心を向く方向に傾けられて設けられることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項５】
前記伝熱管の上方にメッシュを備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項６】
前記ファンの下方に設置されて滴下してくる前記水を受ける回収皿を備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項７】
前記羽根の前記伝熱管との対向面には、
放射方向に沿って設けられた溝部と、
前記溝部の最外端に設けられた突起部と、が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項８】
前記ファンの回転中心は、上に凸な錐形状をしていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項９】
前記ファンを収容する筐体と、
前記羽根の前記伝熱管との対向面に開口端を向けて前記筐体の内側面に設置されるといを備えることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項１０】
前記ファンを収容する筐体と、
前記筐体の内側面に設置されて前記伝熱管に向けて延びる誘導羽を備えることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項１１】
前記羽根は、前記水孔が前記羽根の外周に向かうにつれて前記伝熱管に漸近するように傾けて設置されることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項１２】
前記供給路は、前記羽根の外部に設けられるとともに前記水孔が前記羽根の外周に向かうにつれて前記伝熱管に漸近するように形状設計された幹管であることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項１３】
前記水をミストにして前記伝熱管に飛散させる水勢を付与する水勢付与部を備えることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項１４】
回転中心軸から放射状に延びる羽根の表面に沿って複数の水孔を設けたファンを冷却対象となる流体が内部を流動する伝熱管に向けて送風を行なうよう設置し、
前記ファンの外部に貯蔵された水源を前記水孔に接続して前記水孔に水を供給し、
前記ファンを回転させることで前記水孔にできる水滴に前記表面からの引離し力を付与し前記水滴を前記伝熱管に向けて飛散させる、ことを特徴とする冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラントで発生した蒸気または水の冷却装置および冷却方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力プラントなどの大型プラントでは、プラントの冷却に必要となる大量の水を海水で賄うのが一般的である。
しかしながら、自然災害などにより、海水の供給機構が故障して海水による冷却ができない場合がある。
【０００３】
このような非常時の冷却に備えて配備するべき冷却装置として、発生した蒸気を大気と熱交換させる空冷熱交換器を用いる方法が注目されている。
例えば、発生した蒸気を一度小型のタービンの駆動に用いて降温させて、降温した蒸気を煙突に内設された空冷熱交換器で空冷し、冷却された復水を前述の小型タービンによって駆動されるポンプでサイド原子炉圧力容器に注入する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この方法では、蒸気が冷却される空冷熱交換器は煙突に内設されているので、空冷熱交換器で昇温させられた大気による上昇流が煙突の内部に発生し、この上昇流によって空冷熱交換器をとりまく大気の流速が速くなるため冷却性能がよい。
空冷では、このように高温な蒸気などを直接大気で冷却する場合もある。
【０００５】
このように空冷熱交換器において蒸気などと大気の間で熱交換を行なって冷却する技術に対して、これら蒸気などを、まずプラント内に貯蔵された水と熱交換で冷却して、逆に熱交換で昇温した水を大気と熱交換（空冷）する多段階の冷却方法もある。この場合、空冷されて当初の温度となった水は再度冷却水として使用されることとなる。
【０００６】
また、筐体内に縦置きで設置されたプレートフィン付きの伝熱管の上部に底を多孔質体とした貯水槽を設置する方法も知られている（例えば、特許文献２参照）。
この方法では、貯水槽の底を多孔質体とすることで、多孔質体部分から滴下する水が伝熱管の内部を流れる流体を冷却して、空冷熱交換器の性能を向上させることができる。
つまり、伝熱管と水との良好な熱伝達によって、空冷のみで冷却する場合と比較して伝熱面積を縮小することができ、熱交換器を小型化することが可能となる。
【０００７】
なお、発電プラント以外の技術分野では、オープンスペースなどを冷却する技術として、例えばロータリージョイントに接続されたノズルから噴射させる噴霧水の反力によりロータリージョイントを回転させながら噴霧水を散布して空間を冷却するものも知られている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１２−２５５６６０号公報
【特許文献２】特開平８−６１８８４号公報
【特許文献３】特開２０１１−２２０６４４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、上述した空冷による従来の冷却技術を発電プラントのような大規模設備の冷却に用いる場合、煙突などの付帯設備や熱交換器が大型化するという課題があった。
空冷では、水冷の場合と比べて熱伝導率が１／１００程度に落ちてしまうからである。
この大型化によって、海水による冷却装置では可能であった建屋の屋根などへの設置も困難であった。
【００１０】
一方、熱交換器を小型化するために海水に代えてプラント内に水を貯蔵して、その水で水冷しようとすると、海水に相当する大量の水を常時貯蔵しなければならない。
つまり、大量の水を貯蔵するためのスペースや付帯設備が増加してしまう。
【００１１】
また、水の貯蔵量を低減させるために水を噴霧させてその使用量を節約すると、流路を細く絞る必要があり、水の供給に要する圧力が増大するという課題もあった。
すなわち、水の噴霧のための追加的な大きな電力が必要となるという課題があった。
【００１２】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、使用する水および電力を抑えて小型化した冷却装置および冷却方法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】
【００１３】
本実施形態にかかる冷却装置は、冷却対象となる流体が内部を流動する伝熱管に前記回転中心軸を向けて設置されるとともに前記回転中心軸から放射状に延びる羽根が設けられたファンと、前記羽根の表面に沿って設けられる複数の水孔と、前記水孔を前記ファンの外部に貯蔵された水源に接続して水を供給する供給路と、前記ファンを回転させて前記伝熱管に送風するとともに前記水孔にできる水滴に回転に起因する前記表面からの引離し力を付与する駆動部と、を備えるものである。
【００１４】
また、本実施形態にかかる冷却方法は、回転中心軸から放射状に延びる羽根の表面に沿って複数の水孔を設けたファンを冷却対象となる流体が内部を流動する伝熱管に向けて送風を行なうよう設置し、前記ファンの外部に貯蔵された水源を前記水孔に接続して前記水孔に水を供給し、前記ファンを回転させることで前記水孔にできる水滴に前記表面からの引離し力を付与し前記水滴を前記伝熱管に向けて飛散させる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、使用する水および電力を抑えて小型化した冷却装置および冷却方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】各実施形態にかかる冷却装置が適用される発電プラントの概略図。
【図２】第１実施形態にかかる冷却装置の構成図。
【図３】（Ａ）は図２の波線平面によるファンの縦断面図、（Ｂ）は第１実施形態にかかる羽根の変形例を示した縦断面図。
【図４】（Ａ）は第１実施形態にかかる冷却装置の供給路の変形例を示す概略図、（Ｂ）は第１実施形態にかかる冷却装置の供給路の変形例を示す概略図、（Ｃ）は第１実施形態にかかる冷却装置の供給路の変形例を示す概略図。
【図５】第１実施形態にかかる冷却装置のファンの変形例を示す図。
【図６】引離し力を受けて水孔から飛散する水の模式図。
【図７】気液の相対速度と臨界水滴径との関係を示した図。
【図８】第２実施形態にかかる冷却装置の構成図。
【図９】第３実施形態にかかる冷却装置の構成図。
【図１０】第４実施形態にかかる冷却装置のファンの概略上面図。
【図１１】第４実施形態にかかる冷却装置のファンの変形例を示す概略上面図。
【図１２】第５実施形態にかかる冷却装置の構成図。
【図１３】第６実施形態にかかる冷却装置の構成図。
【図１４】第２実施形態にかかる冷却装置を用いた冷却方法を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は、各実施形態にかかる冷却装置１０が適用される発電プラント１００の概略図である。
図１の一例に示されるように、冷却装置１０は、例えば沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）で発生する蒸気の二次熱交換器として使用される。
【００１８】
例えば、原子炉圧力容器４４で発生した放射能を帯びた蒸気または高温水は、抽気管４２で原子炉格納容器４３の外部に導かれる。
そして、発電プラント１００の内部に貯蔵されて海水を代替するより低温な流体Ａと熱交換器４５で熱交換をして冷却される。
【００１９】
これら蒸気などとの熱交換で５０℃〜６０℃程度にまで昇温した流体Ａは室温程度にまで冷却されて、再度、熱交換器４５に冷却水として送られて利用される。
各実施形態にかかる冷却装置１０は、この流体Ａを伝熱管１１に導き、伝熱管１１に送風およびミスト１６ｂ（１６）の噴霧をすることで、流体Ａを冷却するものである。
【００２０】
（第１実施形態）
図２は、第１実施形態にかかる冷却装置１０の構成図である。
図３（Ａ）は、図２の平面Ωによるファン１２の縦断面図、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の羽根１３の変形例を示した縦断面図である。
【００２１】
第１実施形態にかかる冷却装置１０は、図２および図３に示されるように、回転中心軸Ｏから放射状に延びる羽根１３が設けられ、冷却対象となる流体Ａが内部を流動する伝熱管１１に向けて送風を行なうファン１２と、羽根１３の表面に沿って設けられる複数の水孔１４と、水孔１４をファン１２の外部に貯蔵された水源に接続して水１６を供給する供給路１７と、ファン１２を回転させて伝熱管１１に送風するとともに水孔１４にできる水滴に回転に起因する表面からの引離し力Ｆを付与する駆動部２７と、を備える。
【００２２】
さらに冷却装置１０は、水１６をミスト１６ｂ（１６）にして伝熱管１１に飛散させる水勢を付与する水勢付与部１９（１９ａ，１９ｂ）を備える。
【００２３】
ファン１２は、図２に示されるように、冷却対象となる流体Ａが内部を流動する伝熱管１１に回転中心軸Ｏを向けて設置される。
このファン１２には、回転中心軸Ｏから放射状に延びる羽根１３が設けられる。
回転伝達機構２７ｂ（２７）を介して接続されたモータ２７ａ（２７）によってファン１２は、回転して流体Ａが流動する伝熱管１１に送風をする。
ファン１２で冷却する伝熱管１１は、支柱２３ａ（２３）で支持された支持台２３の上台２３ｂ（２３）に載せられる。
そして、伝熱管ヘッダ２５から流入した流体Ａを内部に流動させて大気と熱交換（空冷）させる。
【００２４】
支持台２３の下台２３ｃ（２３）には、ファン１２を収容した筺体２１が支柱２３ａに固定されて設置される。
この筺体２１は、ファン１２による気流がファン１２の上部に設置された伝熱管１１に到達するように、上面が開放されている。
ファン１２で送風することで、流体Ａの大気との熱交換が促進される。
なお、上台２３ｂおよび下台２３ｃは、伝熱管１１への送風を阻害しないように、例えば網目状にするなど、風通しのよい構造になっている。
【００２５】
ファン１２の羽根１３には、例えば図３（Ａ）に示されるように、孔径が０．５ｍｍ〜２ｍｍの複数の水孔１４が設けられている。
この水孔１４は、供給路１７によって水源（貯槽１５）に接続されて、水１６を溢流させる。
【００２６】
溢流した水１６が回転する羽根１３の遠心力を受けることを考慮して、図３（Ｂ）に示されるように、水孔１４は、回転中心方向に傾けて施工されるのが望ましい。
このように水孔１４を傾けて施工することで、筺体２１の側面に放散してしまい、伝熱管１１に到達できないミスト１６ｂを低減させることができる。
【００２７】
供給路１７は、水孔１４をファン１２の外部に貯蔵された水源（貯槽１５）に接続して、水１６を水孔１４に供給する。
供給路１７は、図３（Ａ）に示されるように、ロータリージョイント２９（２９ａ，２９ｂ）の内部にその経路を配置させる。
【００２８】
また、例えばファン１２が既設の場合など、供給路１７を外付けで設置してもよい。
供給路１７を外付けすることによって、既存のファン１２を設計変更しないで供給路１７を形成することができる。
例えば、図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、いずれも、図３（Ａ）に示される供給路１７の変形例を示す概略図である。
図４では、伝熱管１１の近傍の供給路１７のみを示している。
【００２９】
図４に示されるように、羽根１３に幹管１７１（１７）を沿わせて、この幹管１７１を貯槽１５に接続して供給路１７とすることで水孔１４の配置を自由に決定することができる。
例えば、図４（Ａ）に示されるように、最外周が高くなるように、幹管１７１に勾配をもたせて配置する。
【００３０】
このように、幹管１７１と羽根１３を非平行にすることができ、羽根１３が伝熱管１１に平行に設置されていても、水孔１４を伝熱管１１に漸近させることができる。
水孔１４を伝熱管１１に漸近させることで、上述と同様に遠心力で伝熱管１１に到達せずに筺体２１の側面に放散してしまうミスト１６ｂを低減させることができる。
【００３１】
また、図４（Ｂ）に示されるように、幹管１７１は羽根１３に平行に沿わせて、この幹管１７１から、伝熱管１１に向かう複数の枝管１７２を分岐させてもよい。
枝管１７２を羽根１３の外周側で高くすることで、幹管１７１は羽根１３に平行に沿ったまま水孔１４を漸近させることができる。
さらに、図４（Ｃ）に示されるように、図４（Ｂ）において枝管１７２を回転中心Ｏに向けて傾けて施工することで遠心力の影響をさらに小さくすることができる。
【００３２】
なお、図５は、第１実施形態にかかる冷却装置１０のファン１２の変形例を示す図である。
図５に示されるように、羽根１３を外周側が高くなるように傾けることで、筺体２１の側面に放散してしまうミスト１６ｂを低減させてもよい。
このように羽根１３そのものを傾けることで、気流を伝熱管１１へ向かわせる効果も得られる。
【００３３】
水勢付与部１９は、水１６をミスト１６ｂ（１６）にして伝熱管１１に飛散させる水勢を水１６に付与する。
この水勢付与部１９は、例えば、貯槽１５または供給路１７に設置される圧力タンク１９ａまたは電気ポンプ１９ｂ（図９）などである。
貯槽１５をファン１２よりも高い位置に配置することで、重力による圧力で水１６を噴霧させてもよい。
【００３４】
ここで、水１６がファン１２の回転によりミスト１６ｂとなる原理を説明する。
図６は、引離し力Ｆを受けて水孔１４から飛散する水１６の模式図である。
引離し力Ｆとは、空気との相対速度の相違による空気抵抗による力、ファン１２の送風による風力および上述した遠心力の合力のことである。
【００３５】
従来から知られる各種の類似技術では、微細なミストを発生させるために、水孔およびノズルの径を発生させるミストと同等以下、すなわち０．３ｍｍ程度以下に絞っていた。
孔径を小さくすると、圧力損失が大きくなって、ミスト発生に高い圧力が必要となる。
一方、冷却装置１０では、回転して送風を行う羽根１３に孔径０．５ｍｍ〜２．０ｍｍの水孔１４が設けられる。これにより、本実施形態においては供給する水１６に従来から知られる各種の類似技術で必要な圧力よりもはるかに低い０．２ＭＰａ程度の圧力で駆動することが可能となる。図６に示されるように、このように水孔１４に供給された水１６は水滴１６ａとなり引離し力Ｆを受ける。
【００３６】
空気に対して水滴１６ａが有限の相対速度を有するとき、この水滴１６ａの存在しうる最大の水滴径をＷｅ数から算出する方法がある。
Ｗｅ数とは、式（１）で表される、流体中の物体の運動に関する無次元数である。
例えば燃料の噴射または水滴や気泡の形成など、気液が界面を有する場合、Ｗｅ数が支配的なパラメータとなる。
Ｗｅ  ＝  慣性力／表面張力  ＝  ｖ２ρＤ／σ        （１）
【００３７】
ここで、ｖは相対速度、ρは水滴の密度、Ｄは水滴径、σは水滴の表面張力である。
水滴径Ｄが大きくなり、Ｗｅ数が所定値以上になると、水滴が形状を維持できなくなって破砕する。
この時のＷｅ数を臨界Ｗｅ数、水滴径Ｄを臨界水滴径と呼ぶ。
【００３８】
ここで、図７は、気液の相対速度と臨界水滴径との関係を示した図である。
図７に示されるように、水孔１４の位置における回転速度が２ｍ／ｓでは、水滴径が２ｍｍ程度で臨界水滴径となる。
つまり、回転速度が２ｍ／ｓでは、水滴径が２ｍｍ程度以上になると、２ｍｍ以上の径の水滴は存在できないことがわかる。
すなわち、回転速度が２ｍ／ｓでは、水滴径が２ｍｍ程度以上になると、水１６は水孔１４から引き離されるということである。
【００３９】
また、気液の相対速度が３ｍ／ｓ以上となると、臨界水滴径が１ｍｍ以下となり、１ｍｍ以上の径の水滴は存在できないことがわかる。
つまり、回転する羽根１３に直径１ｍｍ以上の大型の水滴１６ａがある場合、水滴１６ａは、引離し力Ｆを受けて破砕されて飛散する。
【００４０】
さらに、このことは、臨界水滴径である１ｍｍ以下であっても、水滴１６ａは、引離し力Ｆを受けて破砕されて飛散することを意味している。
すなわち、水１６に０．２ＭＰａ程度の水道水程度の小さな動力を付与すれば、水滴１６ａは、破砕されてミスト１６ｂとなって伝熱管１１へ飛散する。
さらに、引離し力Ｆの影響が大きいので、水滴１６ａは、孔径の差異にほとんどよらずに微細なミスト１６ｂとなる。
【００４１】
そこで、複数の水孔１４は、いずれもファン１２を通常回転させたときの水孔１４の位置における回転速度が３ｍ／ｓ以上となる位置に設けることが望ましい。
ただし、上述したとおり、引離し力Ｆは、空気抵抗による力に加えて、風力および遠心力の合力なので、２ｍ／ｓ以上となる位置であれば、上述の効果を得ることができる。
【００４２】
なお、ミスト１６ｂの飛散は水勢付与部１９が付与する水１６の圧力にも依存するので、水孔１４の位置は、この圧力を加味して決定される。
このように回転によりミスト１６ｂを噴霧することによって、非常時で貯水量に制限のある条件下で、使用する水１６を節約しながら有効に冷却することができる。
さらに、水１６に圧力をかけるための電力も節約することができる。
【００４３】
つまり、水１６を節約することで必要となる付加的な電力も抑制することができる。
なお、このような冷却装置１０は、従来の空冷のみによる冷却装置と比べて、体積を２／３程度に縮小できる。
【００４４】
以上のように、第１実施形態にかかる冷却装置１０によれば、低圧力でミスト１６ｂを発生させて熱交換器内部の伝熱管周りに供給することにより、伝熱管周りの空気の温度を低下させることができる。
すなわち、使用する水および電力を最小限に抑えて冷却性能を低下させずに小型化することができる。
このような冷却装置１０は、海水などの大量の冷却水が使用できない条件下で稼働させるために、非常用設備として貯蔵する際に特に有効である。
【００４５】
（第２実施形態）
図８は、第２実施形態にかかる冷却装置１０の構成図である。
【００４６】
第２実施形態にかかる冷却装置１０は、図８に示されるように、伝熱管１１の上方に展開されて飛散してくるミスト１６ｂを捕獲するメッシュ３１を備える。
【００４７】
上述したように、冷却装置１０は、例えば海水の供給機構が故障して海水による冷却ができない場合など、非常用として用いられることがある。
このように非常用として用いられる場合、プラント施設内の制限ある水１６の活用性を向上させることは重要となる。
【００４８】
例えば、貯槽１５に常時貯蔵される水１６の量は、全開稼働で水１６を供給した場合に、数時間から数日運転ができる程度である。
一方、伝熱管１１の十分な冷却に想定されているミスト１６ｂの噴霧量は、弱いスプリンクラー程度で、その消費量は、無視することができない。
【００４９】
ここで、ファン１２による引離し力Ｆによって飛散するミスト１６ｂは、必ずしもその全部が伝熱管１１に飛着しない。
飛散したミスト１６ｂの一部は、伝熱管１１の上方まで放散される。
また、ミスト１６ｂを一定時間継続的に噴霧するので、伝熱管１１の周辺は湿度が高くなって、水蒸気は容易に結露する。
【００５０】
そこで、上述のように伝熱管１１の上方にメッシュ３１を展開して、ミスト１６ｂを結露させて伝熱管１１および回転しているファン１２の羽根１３に滴下させる。
メッシュ３１は、支持台２３と同程度の大きさに展開された金属網、シリコン網またはゴム網などからなる。
【００５１】
メッシュ３１の穴径は、例えば数ｃｍ程度、またはメッシュ３１がファン１２からの風流を阻害しなければさらにそれ以下である。
伝熱管１１に滴下した雫水は、ミスト１６ｂと同様に伝熱管１１を冷却する。
【００５２】
羽根１３の表面に滴下した雫水は、再度、引離し力Ｆによって表面から引き離されて、風力で伝熱管１１へ飛散して伝熱管１１を冷却する。
なお、羽根１３に滴下して再度飛散したミスト１６ｂは、水孔１４から飛散した場合に比べて、水滴径が同程度以下となることがわかっている。
【００５３】
このように第２実施形態によれば、伝熱管１１の上方まで飛散したミスト１６ｂや水蒸気を再度伝熱管１１の冷却に利用することで、水１６を節約することができる。
また、メッシュ３１を用いることで、水１６の節約に必要な追加的な電力を抑制することができる。
【００５４】
なお、メッシュ３１を備えること以外は、第２実施形態は第１実施形態と同じ構造および動作手順となるので、重複する説明を省略する。
図面においても、共通の構成または機能を有する部分は同一符号で示し、重複する説明を省略する。
【００５５】
次に、第２実施形態にかかる冷却装置１０を用いた冷却方法を、図１４のフローチャートを用いて説明する（適宜図３および図８を参照）。
【００５６】
まず、ファン１２を回転させて伝熱管１１を空冷する（Ｓ１１）。
この時、ミスト１６ｂの噴霧が必要な場合は（Ｓ１２；ＹＥＳ）、供給弁２２を開放して、水勢付与部１９を稼働させて、水孔１４に水１６を供給する（Ｓ１３）。
供給された水１６は、水孔１４において水滴１６ａとなって、引離し力Ｆを受ける。
【００５７】
水滴１６ａは、水勢付与部１９および引離し力Ｆによってミスト１６ｂとなって噴霧される（Ｓ１４）。
そして、伝熱管１１に飛着したミスト１６ｂで伝熱管１１の空冷による冷却を促進する（Ｓ１５）。
【００５８】
一方、メッシュ３１に飛散したミスト１６ｂまたは水蒸気は、メッシュ３１に捕獲されて結露して（Ｓ１６）、伝熱管１１およびファン１２へと滴下する（Ｓ１７）。
ファン１２に滴下した雫水はファン１２による引離し力Ｆで再度ミスト１６ｂとなり、ファン１２の風力で伝熱管１１に飛散する（Ｓ１８）。
【００５９】
以上の手順を繰り返すことで（Ｓ１９；ＹＥＳ；Ｓ１１へ）、制限された貯水量で伝熱管１１を効率的に冷却することができる。
水１６の供給がなくなった場合または十分に流体Ａの冷却がなされた場合など（Ｓ１９；ＮＯ）、ファン１２および水勢付与部１９を停止して冷却を終了する。
【００６０】
なお、ミスト１６ｂは必ずしも常時噴霧されている必要はなく（Ｓ１２；ＮＯ；Ｓ１９へ）、ファン１２のみで空冷することも可能である。
例えば、ミスト１６ｂの噴霧は、真夏など大気が高温となって空冷のみによる十分な冷却が困難な場合などに限定して利用してもよい。
【００６１】
このように、第２実施形態にかかる冷却装置１０によれば、第１実施形態の効果に加え、伝熱管１１の上方まで飛散したミスト１６ｂや水蒸気を再度伝熱管１１の冷却に利用することで、追加的な電力を抑制しながら水１６を節約することができる。
【００６２】
（第３実施形態）
図９は、第３実施形態にかかる冷却装置１０の構成図である。
【００６３】
第３実施形態にかかる冷却装置１０は、図９に示されるように、ファン１２の下方に回収皿３３が設置される。
この回収皿３３は、貯槽１５の気相側に接続されて、結露して滴下してくる雫水を受けて貯槽１５に返還する。
【００６４】
第２実施形態で述べたとおり、貯水量に制限のある場合、噴霧による水１６の消費量は無視することができない。
そこで、伝熱管１１またはメッシュ３１などから滴下してくる雫水をファン１２の下部で受けて、貯槽１５に返還する。
【００６５】
なお、回収皿３３に動力源を備えない場合、圧力タンク１９ａで貯槽１５の水面に圧力がかかっていると、返還水１６ｃ（１６）が貯槽１５の内部に流入できない。
そこで、第３実施形態では、図９に示されるように、水勢付与部１９には、圧力タンク１９ａの代わりに、電気ポンプ１９ｂなどを利用している。
なお、回収皿３３および貯槽１５の接続路３４の回収弁３６の開放と圧力タンク１９ａによる加圧とを相互に切り替えることで、圧力タンク１９ａのまま返還させることもできる。
【００６６】
このように、第３実施形態にかかる冷却装置１０によれば、回収皿３３で水１６を回収して再利用することで、第２実施形態と同様に、追加的な電力を抑制しながら水１６を節約することができる。
【００６７】
（第４実施形態）
図１０は、第４実施形態にかかる冷却装置１０のファン１２の概略上面図である。
【００６８】
第４実施形態にかかる冷却装置１０は、図１０に示されるように、羽根１３の伝熱管１１との対向面に、放射方向に沿って設けられた溝部３８と、溝部３８の最外端に設けられた突起部３２と、が設けられている。
【００６９】
水孔１４から発生したミスト１６ｂのうち直径が大きいものは、伝熱管１１に飛着できずに落下する。
また、伝熱管１１に飛着したミスト１６ｂも、蒸発しなかったものは、雫水となって滴下する。
【００７０】
そこで、回転するファン１２に滴下した雫水を再度ミスト１６ｂとして噴霧させる工夫として、羽根１３の表面に溝部３８および突起部３２を設ける。
羽根１３の表面に滴下した雫水は、羽根１３の上面に水膜状に広がった後、溝部３８に流入する。
【００７１】
溝部３８は、図１０に示されるように、ファン１２の放射方向に沿って形成されるため、溝部３８に流入した雫水は遠心力によって、ファン１２の外周側に向けて流れる。
溝部３８に沿って流れた雫水は、溝部３８の外端部に設けられた突起部３２に衝突して破砕され再びミスト１６ｂとなり伝熱管１１に向けて飛散する。
【００７２】
なお、図１１は、第４実施形態にかかる冷却装置１０のファン１２の変形例を示す概略上面図である。
図１１に示されるように、ファン１２の回転中心Ｏを、その側面に沿って羽根１３へ雫水を流下させる上に凸な錐形状とすることが望ましい。
【００７３】
例えば、回転中心Ｏに、羽根１３の枚数に合わせた側面数を有する錐形体３７とする。
このように錐形状とすることで、雫水を羽根１３に流下させて、再度飛散させることができる。
【００７４】
このように、第４実施形態にかかる冷却装置１０によれば、溝部３８および突起部３２で滴下した雫水を破砕することで、第２実施形態と同様に、追加的な電力を抑制しながら水１６を節約することができる。
【００７５】
（第５実施形態）
図１２は、第５実施形態にかかる冷却装置１０の構成図である。
【００７６】
第５実施形態にかかる冷却装置１０は、図１２に示されるように、羽根１３の伝熱管１１との対向面に開口端を向けて筺体２１の内側面に設置されるとい３５を備える。
【００７７】
第１実施形態で述べたとおり、水孔１４から発生したミスト１６ｂの一部は、遠心力を受けて筺体２１に放散される。
このようなミスト１６ｂは、伝熱管１１の冷却に寄与しない。
【００７８】
そこで、筺体２１に飛着して水膜状になった水１６をとい２９によって集めて、羽根１３の上面に滴下させる。
羽根１３に滴下した水１６は、再度回転する羽根１３によって伝熱管１１へ向けて飛散する。
なお、とい２９の長さおよび設置角度は、羽根１３の外周端の近傍で伝熱管１１へ向けて飛散するミスト１６ｂを阻害しないように決定される。
【００７９】
このように、第５実施形態にかかる冷却装置１０によれば、筺体２１へ放散される水１６をとい２９で羽根１３に滴下させることで、第２実施形態と同様に、追加的な電力を抑制しながら水１６を節約することができる。
【００８０】
（第６実施形態）
図１３は、第６実施形態にかかる冷却装置１０の構成図である。
【００８１】
第６実施形態にかかる冷却装置１０は、図１３に示されるように、筺体２１の内側面に設置されて伝熱管１１に向けて延びる誘導羽２４を備える。
【００８２】
第１実施形態で述べたとおり、水孔１４から発生したミスト１６ｂの一部は、遠心力を受けて筺体２１に放散される。
このようなミスト１６ｂは、伝熱管１１の冷却に寄与しない。
【００８３】
そこで、例えば筺体２１の内側面から回転中心Ｏに向かう緩やかな曲線を有する誘導羽２４を設けて、回転中心Ｏに向かう気流を形成させる。
つまり、誘導羽２４によって、筺体２１へ放散されるミスト１６ｂを低減させることができる。
なお、誘導羽２４の設置角度または曲率などは、ファン１２と筺体２１の距離などによって、誘導羽２４がミスト１６ｂの噴霧を阻害しないように決定される。
【００８４】
このように、第６実施形態にかかる冷却装置１０によれば、誘導羽２４を備えることで、第２実施形態と同様に、追加的な電力を抑制しながら水１６を節約することができる。
【００８５】
以上述べた少なくとも一つの実施形態の冷却装置１０によれば、低圧力でミスト１６ｂを発生させて熱交換器内部の伝熱管周りに供給することにより、海水などの大量の冷却水が使用できない条件下で、冷却性能を低下させずに小型化することが可能となる。
【００８６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。
これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。
これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００８７】
１０…冷却装置、１１…伝熱管、１２…ファン、１３…羽根、１４…水孔、１５…貯槽、１６（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ）…水（水滴，ミスト，返還水）、１７（１７１，１７２）…供給路（幹管、枝管）、１９（１９ａ，１９ｂ）…水勢付与部（圧力タンク，電気ポンプ）、２１…筺体、２２…供給弁、２３（２３ａ，２３ｂ，２３ｃ）…支持台（支柱，上台，下台）、２４…誘導羽、２５…伝熱管ヘッダ、２７（２７ａ，２７ｂ）…駆動部（モータ，回転伝達機構）、２９…ロータリージョイント、３１…メッシュ、３２…突起部、３３…回収皿、３４…接続路、３６…回収弁、３７…錐形体、３８…溝部、４２…抽気管、４３…原子炉格納容器、４４…原子炉圧力容器、４５…熱交換器、１００…発電プラント、Ａ…流体、Ｄ…水滴径、Ｆ…引離し力、Ｏ…回転中心、Ｗｅ…臨界、Ω…平面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【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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