(57)【要約】【課題】  旋回気流を従来の構成よりも効率的に発生することが可能な気流発生装置を提供する。【解決手段】  その内部に旋回流路２が形成されたケーシング３と、旋回流路と連通するようにケーシングに形成された気体導入部８と、気体導入部から旋回流路内に気体を吸引する吸引手段５と、旋回流路と吸引手段とを連通するようにケーシングの中央に形成された排気経路９とを有し、気体導入部から旋回流路内へ吸引された気体４が旋回流路内で旋回し、排気経路を介してケーシング外部に排出される気流発生装置１であって、旋回流路内を旋回している旋回気流Ｒを気体導入部８から導入される気体４と干渉しない方向に案内する整流部１２を旋回流路内に設ける。【選択図】図３
2009260152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
その内部に旋回流路が形成されたケーシングと、前記旋回流路と連通するように前記ケーシングに形成された気体導入部と、前記気体導入部から前記旋回流路内に気体を吸引する吸引手段と、前記旋回流路と前記吸引手段とを連通するように前記ケーシングの中央に形成された排気経路とを有し、前記気体導入部から前記旋回流路内へ吸引された気体が前記旋回流路内で旋回し、前記排気経路を介してケーシング外部に排出される気流発生装置であって、
前記旋回流路内を旋回している旋回気流を前記気体導入部から導入される気体と干渉しない方向に案内する整流部を有することを特徴とする気流発生装置。
【請求項２】
前記整流部は、前記ケーシングの内側面から前記旋回流路の流路幅を狭める方向に突出し、前記気体導入部よりも旋回気流回転方向の上流側に配置されていることを特徴とする請求項１記載の気流発生装置。
【請求項３】
前記旋回流路は、前記ケーシングの内側面と前記排気経路の外側面との間に形成された環状空間であり、
前記整流部は、前記環状空間を平面的に見たときに、前記環状空間の放射線方向への幅に対して、その突出量が２／３以下であることを特徴とする請求項１または２記載の気流発生装置。
【請求項４】
前記旋回流路は、前記ケーシングの内側面と前記排気経路の外側面との間に形成された環状空間であり、
前記整流部は、前記環状空間内で旋回している旋回気流を、前記ケーシングの内側面から前記排気経路の外側面へ案内するように形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の気流発生装置。
【請求項５】
前記気体導入部は、前記ケーシングの中心に対して周方向に等間隔となるように複数形成されていて、
前記整流部は、各気体導入部の間に配置されていることを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の気流発生装置。
【請求項６】
前記気体導入部は、前記旋回流路に対して少なくとも下方に傾斜するように形成されていることを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載の気流発生装置。
【請求項７】
請求項１ないし６の何れかに記載の気流発生装置と、
前記気流発生装置の旋回流路内においてケーシングの内側面側に配置されていて、熱源と接続された放熱部とを備えたことを特徴とする旋回型冷却装置。
【請求項８】
請求項１ないし６の何れかに記載の気流発生装置と、
前記気流発生装置の旋回流路内においてケーシングの内側面側に配置されていて、熱源と接続された放熱部と、
前記旋回流路内を旋回している気体の湿度を高める加湿手段を備えたことを特徴とする旋回型冷却装置。
【請求項９】
熱源と、前記熱源と接続された冷却装置を備え、前記冷却装置として請求項７または８記載の旋回型冷却装置を有することを特徴とする熱交換システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、旋回気流を発生させる気流発生装置及びそれを用いて放熱部を冷却する旋回型冷却装置と熱交換システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
熱交換媒体を熱交換器に導入して熱交換を行う冷却装置は広く知られている。冷却装置の冷却形態には、冷却効率が良いことからクーリングタワーのように熱交換媒体が導入される熱交換器に冷却水を流しあてて熱交換媒体を冷却するものがある。このような冷却装置を用いたシステムとしては、空調システムが挙げられる。
【０００３】
また、特許文献１には、被処理気体導入部を接続したサイクロン容器本体の上部から清浄気体排出部を延出させるとともに、サイクロン容器本体の下部を塵含有液排出部に形成してあるサイクロン式集塵器において、サイクロン容器本体内の旋回気流を冷却する手段を設ける構成が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３１７３４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１記載のサイクロン容器本体内のような空間に気体を導入する場合、必要とする気体を導入するために、気体導入部の開口面積や吸引手段となるファンモータの出力を設定しているが、気体導入には様々な圧力損失が生じるため、その分を見越して必要以上の出力のファンモータを設定することが多く、省エネを考えた場合、如何に圧力損失を低減するかが技術的課題の１つとしてある。また、旋回気流を用いる装置構成の場合、その旋回気流を如何に効率的に発生させるが技術的に重要となる。  
本発明は、旋回気流を従来の構成よりも効率的に発生することが可能な気流発生装置とこの装置を用いた旋回型冷却装置と熱交換システムを提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明にかかる気流発生装置は、その内部に旋回流路が形成されたケーシングと、旋回流路と連通するようにケーシングに形成された気体導入部と、気体導入部から前記旋回流路内に気体を吸引する吸引手段と、旋回流路と吸引手段とを連通するようにケーシングの中央に形成された排気経路とを有し、気体導入部から旋回流路内へ吸引された気体が旋回流路内で旋回し、排気経路を介してケーシング外部に排出するものであって、旋回流路内を旋回している旋回気流を気体導入部から導入される気体と干渉しない方向に案内する整流部を有することを特徴としている。
【０００７】
本発明において、整流部は、ケーシングの内側面から旋回流路の流路幅を狭める方向に突出し、気体導入部よりも旋回気流回転方向の上流側に配置されていることを特徴としている。
【０００８】
旋回流路をケーシングの内側面と排気経路の外側面との間に形成された環状空間とした場合、整流部は、環状空間を平面的に見たときに環状空間の放射線方向への幅に対して、その突出量が２／３以下であることを特徴としている。または、旋回流路がケーシングの内側面と排気経路の外側面との間に形成された環状空間である場合、整流部は、環状空間内で旋回している旋回気流を、ケーシングの内側面から排気経路の外側面へ案内するように形成されていることを特徴としている。
【０００９】
上記の構成に対して気体導入部は、１つでも良いが、気体（吸気）導入効率を考慮するとケーシングの中心に対して周方向に等間隔となるように複数形成するのが好ましく、この場合、整流部は、上記何れかの構成を備えつつも各気体導入部の間に配置されていることを特徴としている。気体導入部は水平でも良いが、旋回流路に対して少なくとも下方に傾斜するように形成してもよい。
【００１０】
本発明にかかる旋回型冷却装置は、上記の気流発生装置と、この気流発生装置の旋回流路内においてケーシングの内側面側に配置されていて、熱源と接続された放熱部とを備えたことを特徴としている。
【００１１】
本発明にかかる旋回型冷却装置は、上記の気流発生装置と、気流発生装置の旋回流路内においてケーシングの内側面側に配置されていて熱源と接続された放熱部と、旋回流路内を旋回している気体の湿度を高める加湿手段を備えたことを特徴としている。
【００１２】
本発明にかかる熱交換システムは、熱源と、この熱源と接続された冷却装置を備え、冷却装置として上記何れかに記載の旋回型冷却装置を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、気体導入部から旋回流路内へ導入された気体が旋回流路内で旋回し、排気経路を介してケーシング外部に排出される気流発生装置において、旋回流路内を旋回している旋回気流が、気体導入部から導入される気体と干渉しない方向に整流部で案内されるので、気体導入部からの気体と旋回気流との干渉が低減して圧力損失が抑えられることになり、気体導入部から気体を効率的に旋回流路内に導入することができ、設定した狙いの流量の旋回気流を発生させることができる。また、設定した狙いの流量の気流を導入できるので、圧力損失を見越した大型の吸引手段を設定しなくて済むので、吸引手段での消費電力の低減、装置のコンパクト化、振動低減につながる。
【００１４】
本発明によれば、整流部が、ケーシングの内側面から旋回流路の流路幅を狭める方向に突出し、気体導入部よりも旋回気流回転方向の上流側に配置されているので、気体導入部から導入される気体に旋回気流が到達する前にその方向が整流部によって変更されるので、気体導入部からの気体と旋回気流との干渉をより確実に低減することができ、設定した狙いの流量の旋回気流を発生させることができる。
【００１５】
本発明によれば、旋回流路をケーシングの内側面と排気経路の外側面との間に形成された環状空間とし、整流部の突出量を、環状空間を平面的に見たときに環状空間の放射線方向への幅に対して２／３以下と設定すると、環状空間（旋回流路内）に対する整流部の突出量を適正な範囲とすることができ、設定した狙いの流量の旋回気流を発生させることができる。
【００１６】
本発明によれば、気体吸気口をケーシングの中心に対して周方向に等間隔となるように複数形成した場合、整流部を気体導入部の間に配置したので、旋回流路内を旋回している旋回気流が、各気体導入部から旋回流路内に導入される気体と干渉しない方向に整流部で案内されるので、各気体導入部からの気体と旋回気流との干渉が低減して圧力損失が抑えられることになり、気体導入部から気体を効率的に旋回流路内に導入することができ、設定した狙いの流量の旋回気流を発生させることができる。
【００１７】
本発明によれば、気体導入部を旋回流路に対して少なくとも下方に傾斜するように形成することで、圧力損失が低減するため、設定した狙いの流量の旋回気流を発生させることができる。
【００１８】
本発明によれば、本発明にかかる気流発生装置の旋回流路内におけるケーシングの内側面側に、熱源と接続された放熱部を配置して旋回型冷却装置とすることで、旋回気流によって放熱部から放熱される熱を奪うことができる。また、設定した狙いの流量の気流を旋回流路内へ導入できるので、圧力損失を見越した大型の吸引手段を設定しなくて済むので、吸引手段での消費電力の低減、装置のコンパクト化、振動低減を図った旋回式冷却装置を提供することができる。
【００１９】
本発明によれば、本発明にかかる気流発生装置の旋回流路内におけるケーシングの内側面側に、熱源と接続された放熱部を配置するとともに、旋回流路内を旋回している気体の湿度を高める加湿手段を備えているので、旋回気流によって放熱部から放熱される熱を奪う量を増大することができ、加湿手段の旋回式冷却装置に比べて冷却効率を高めることができる。また、設定した狙いの流量の気流を旋回流路内へ導入できるので、圧力損失を見越した大型の吸引手段を設定しなくて済むので、吸引手段での消費電力の低減、装置のコンパクト化、振動低減を図った旋回式冷却装置を提供することができる。
【００２０】
本発明によれば、熱源と、この熱源と接続された冷却装置を備えた熱交換システムにおいて、冷却装置として本発明にかかる旋回型冷却装置を用いるので、冷却効率が高く、消費電力の低減、装置のコンパクト化、振動低減を図った冷却システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて順に説明するが、各実施形態において同一機能をする部材には、第１の実施形態で用いた符号を付し、第２の実施形態以降での重複説明は適宜省略する。
（第１の実施形態）
図１，図２において、符号１は本形態にかかる気流発生装置の一形態を示す。この気流発生装置１は、その内部に旋回流路２が形成されたケーシング３と、複数の気体導入部８と、各気体導入部から旋回流路２内に気体４を吸引して導入する吸引手段と排気ファン５と、旋回流路２と排気ファン５とを連通するようにケーシング３の中央に配置された排気経路９を備えている。
【００２２】
ケーシング３は、外側筒部３１と内側筒部３２が同心円状に配置された二重管構造とされている。外側筒部３１は、その軸線方向に位置する両端３１Ａ，３１Ｂが閉塞されたパイプ部材で構成されている。外側筒部３１の一方（本形態では図中上側）の端部３１Ａには、内側筒部３２と接続される開口部３１Ｄが形成されている。
【００２３】
両端３２Ａ，３２Ｂが開放されている内側筒部３２は、パイプ部材であって、一端３２Ａが外側筒部３１の開口部３１Ｄと連通し、他端３２Ｂが外側筒部３１の他方（本形態では図中下側）の端部３１Ｂとの間に吸引空間１０が形成されるように、外側筒部３１内に配置されている。
【００２４】
本形態において、旋回流路２は外側筒部３１の内側面３１Ｅと内側筒部３２の外側面３２Ｃとの間に環状空間として形成されている。内側筒部３２の内部空間は、旋回流路２と排気ファン５とを連通するようにケーシング３の中心寄りに形成された排気経路９を形成している。ケーシング３は、各気体導入部８と内側筒部３２の一端３２Ａを除いて密閉空間とされている。
【００２５】
排気ファン５は、内側筒部３２の一端３２Ａ（排気経路９）と連通するように配置されていて、駆動モータが駆動されることでファンが回転して排気経路９を介して旋回流路２内の気体４を吸引してケーシング３の外部に排気する周知の負圧ファンとされている。本形態において、気体４としては空気を想定しているが、これ以外の気体であってもよい。
【００２６】
各気体導入部８は、図３に示すように、外側筒部３１の外側面３１Ｃの一部に、内部の旋回流路２と連通するように形成された開口部８１と、開口部８１に挿入された吸気導入菅８２とで構成されている。各気体導入部８は、ケーシング３の中心Ｏに対して周方向に等間隔となるように旋回流路２の外周側に配置されている。各気体導入部８は、気流発生装置１が設置される空間領域から気体４を導入する吸引口として構成されていて、吸引空間１０よりも上方に配置されている。各吸気導入菅８２の長さと開口面積は同一とされている。
【００２７】
このような構成の気流発生装置１では、ケーシング３に形成された各気体導入部８と内側筒部３２の一端３２Ａを除いて密閉された空間とされているので、排気ファン５が作動すると、内側筒部３２の内部に形成された排気経路９が負圧化され、図２、図４に示すように、これと連通する旋回流路２内に、旋回流路２の外周側に形成された各気体導入部８から設置空間の温度と湿度を帯びた気体４が導入される。本形態において、旋回流路２は環状空間として形成されているので、各気体導入部８から導入された気体４は、旋回流路２の形状に習って、図２、図４に矢印Ｒで示すような旋回気流となって旋回空間２内を移動し、吸引空間１０の位置するケーシング３の下部に向かって旋回しながら下降する。下降した旋回気流Ｒは、吸引空間１０を介して内側筒部３２の他端３２Ｂから排気経路９内に吸引され、旋回しながら排気ファン５によってケーシング３の外部に排気される。
【００２８】
このような気流発生装置１においては、各気体導入部８から導入された気体４が旋回流路２内に導入されることで旋回気流Ｒとなって旋回流路２内を旋回するが、各気体導入部８が旋回流路２の外周側となる外側筒部３１に形成されているので、各気体導入部８から導入される気体４に対して旋回気流Ｒが干渉してしまうことを本願発明者は発見した。特に旋回流路２の外周側となる外側筒部３１の内周面３１Ｅ側には、遠心力によって旋回気流Ｒが寄せられて空気密度の高い旋回気流Ｒが流れるので、各気体導入部８から旋回流路２内に流入する気体４に対して強い気流となって当たってしまう。このように各気体導入部８から旋回流路２内に流入する気体４に対して旋回気流Ｒが強く当たって干渉すると、各気体導入部８から旋回流路２内に流入する気体４に対する圧力損失が大きく、設定した気流量を旋回流路２内に導入することができなくなる。このような旋回流路２内に流入する気体４と旋回気流Ｒとの干渉による旋回流路２内への気体導入量の低減は、気体導入部８が１つの場合でも発生するが、気体導入部８が２つ以上ある場合には顕著になる。これは、排気ファン５の出力と気体導入部８の総開口面積で旋回流路２内への気体導入量を決めるため、気体導入部８が１つの場合と複数の場合とで同一の導入空気量を得ようとすると、複数の気体導入部８の場合、気体導入部８を１つとした場合よりもその開口面積が小さく、１つの気体導入部８からの導入空気量が少なくなり、旋回気流４との干渉が大きく作用するためであると、本願発明者は考えた。
【００２９】
そこで、本願発明者は如何に気体導入部８から旋回流路２内へ流入する気体２と旋回気流Ｒとの干渉を低減するかという技術的課題を検討したところ、図３，図４に示すような旋回流路２内に整流部１２を設けることで、気体導入部８から旋回流路２内へ流入する気体２と旋回気流Ｒとの干渉を低減して圧力損失が低減することが、コンピュータを用いたシミュレーションによって確認できた。
【００３０】
この整流部１２は、ケーシング３の内側面となる外部筒部３１の内側面３１Ｅから旋回流路２の流路幅を狭める方向に突出するように、気体導入部８よりも旋回気流回転方向の上流側の旋回流路２内に配置する。流路幅とは、旋回流路２を平面的に見たときに環状空間の旋回流路２の放射方向への幅であり、図中Ｗで示している。整流部１２の突出量ｔとは、外部筒部３１の内側面３１Ｅからこの幅Ｗを狭める方向への量である。
【００３１】
シミュレーションは以下の条件で行った。まず気体発生装置１をコンピュータの三次元ＣＡＤで作成し、作成したモデルに対して流体解析ソフトを用いて、様々な条件を変換して検討したところ、表１に示す結果を得られた。
【００３２】
表１について説明すると、横軸は各種条件を示し、縦軸はモデルと計測結果を示す。この計測では、７つの異なる形態の気体発生装置１のモデルを作成した。各モデルにおいて、ケーシング３を構成する外側筒部３１と内側筒部３２の寸法は全て同一とし、吸入空間１０の面積となる吸引面積も同一としている。気体導入部８の数も３つとし、同一の開口面積（表１では干渉面積として表す）とした。
【００３３】
変化させた条件としては、排気ファン５の出力となる流出体積を段階的に大きくし、整流部１２の突出量ｔを段階的に大きくするとともに、気体導入部８の向きを変化させた。流出体積の変化においては１を基準とし、出力を２倍、３倍と変化させた。突出量ｔの変化においては、１を基準とし、２はその倍の突出量とした。また整流部１２の突出量ｔが２倍のときの整流部１２の先端１２ａの位置は、流路幅Ｗに対して２／３となるようにした。
【００３４】
【表１】
2009260152.tif 000003
【００３５】
このようなシミュレーションの結果において、注目すべきは表１の太枠の部分である。整流部１２を設ける場合と設けない場合を比較してみると、設ける場合の方が旋回静圧が高くなる。また、整流部１２の突出量ｔを１から２へと増やすと、さらに旋回静圧が高くなる。旋回静圧が高くなることは、流入条件で示す導入気体４の導入時の圧力差が小さくなることを意味に、これは圧力損失が低減したことを示す。
【００３６】
このようなことを踏まえると、本発明にかかる気流発生装置１において、
整流部１２は、
・旋回流路２内を旋回している旋回気流Ｒを各気体導入部８から導入される気体４と干渉しない方向に案内するように旋回流路２内に配置すること、
・ケーシング３の内面となる外筒部材３１の内周面３１Ｅから旋回流路２の流路幅Ｗを狭める方向に突出し、気体導入部８よりも旋回気流回転方向の上流側に配置すること、
・環状空間の旋回流路２の放射方向への流路幅Ｗに対して、その突出量が２／３以下であること、
・環状空間の旋回流路２内で旋回している旋回気流Ｒを、外筒部材３１の内周面３１Ｅから排気経路９の外面となる内筒部材３２の外周面３２Ｃへ案内するように形成することが、効果的な構成であるといえる。
【００３７】
そして、このような構成とすることで、旋回流路２内を旋回している旋回気流Ｒが、気体導入部８から導入される気体４と干渉しない方向に整流部１２で案内されるので、気体導入部８から旋回流路２内に導入される気体４と旋回気流Ｒとの干渉が低減して圧力損失が抑えられる。このため、気体導入部８から気体４を効率的に旋回流路２内に導入することができ、設定した狙いの流量の旋回気流Ｒを発生させることができる。また、設定した狙いの流量の気流を導入できることは、従来のように圧力損失を見越して大型の排気ファン５を設定する必要がなくなるので、排気ファン５での消費電力の低減を図ることができる。そして排気ファン５に大型のものを用いる必要も無いので、装置のコンパクト化を図れるとともに、排気ファン５作動時に発生する振動や騒音低減効果も期待することができる。
【００３８】
本形態では、整流部１２を、ケーシング３の内側面３１Ｅから旋回流路２の流路幅Ｗを狭める方向に突出させて、気体導入部８よりも旋回気流回転方向の上流側に配置したので、気体導入部８から導入される気体４に旋回気流が到達する前にその方向が整流部１２によって変更され、気体導入部８からの気体４と旋回気流Ｒとの干渉をより確実に低減することができ、設定した狙いの流量の旋回気流を発生させることができる。
【００３９】
旋回流路２を環状空間とし、整流部１２の突出量ｔを、環状空間を平面的に見たときに環状空間の放射線方向への幅に対して２／３以下と設定すると、環状空間（旋回流路内）に対する整流部１２の突出量ｔを適正な範囲とすることができる。整流部１２の内側面３１Ｅから突出量ｔは、２／３程度までは許容範囲としているが、それ以上突出させると効率が落ちることがわかったので、整流部１２の突出量ｔは２／３以下とするのが好ましく、望ましくは１／２程度が良い。
【００４０】
本発明によれば、気体吸気口８をケーシング３の中心に対して周方向に等間隔となるように複数形成した場合、整流部１２を気体導入部８の間に配置したので、旋回流路２内を旋回している旋回気流Ｒが、各気体導入部８から旋回流路２内に導入される気体４と干渉しない方向に整流部１２で案内されるので、各気体導入部８からの気体と旋回気流Ｒとの干渉が低減して圧力損失が抑えられることになり、気体導入部８から気体４を効率的に旋回流路Ｒ内に導入することができ、設定した狙いの流量の旋回気流Ｒを発生させることができる。
【００４１】
本形態において、各気体導入部８は、旋回流路２に対して略水平となるように形成したが、少なくとも下方に傾斜するように形成すると、圧力損失が低減されることがシミュレーションの結果から明らかになった。すなわち、表１において、各気体導入部８を旋回流路２に対して上方から下方に向かって傾斜した場合と傾斜しない場合とを比較すると、旋回流路２に対して略水平となるように各気体導入部８を形成した方が旋回静圧が高くなる傾向となる。たたし、整流部１２を設けていない状態には、整流部１２を設けた場合に比べて旋回静圧が低くなってしまう。
【００４２】
このことから、整流部１２を備えた構成においては、各気体導入８口を旋回流路２に対して少なくとも下方に傾斜するように形成することで、圧力損失が低減するため、設定した狙いの流量の旋回気流Ｒを発生させることができる。
【００４３】
本形態において、整流部１２は、開口部８１に挿入される吸気導入菅８２の先端部を円弧状に形成して構成し、開口部８１から旋回流路２内への吸気導入菅８２の挿入量を調整することで、旋回流路２内に配置しているが、このような形態に限定されるものではない。たとえば整流部１２を外側筒部３１の内側面３１Ｅに直接設ける形態としてよい。また、外側筒部３１と一体的に成型してもよいし、別体で構成して内側面３１Ｅに装着する形態であっても良い。
（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態である旋回型冷却装置１００を示す。この旋回型冷却装置１００は、第１の実施形態で説明した気流発生装置１の旋回流路２内に、熱源１０３と接続された放熱部１０１を配置したものである。放熱部１０１は熱源１０３と熱伝導部材１０２で接続されていて、熱源１０３で発生する熱が熱伝導部材１０２を介して伝達されるように構成されている。放熱部１０１としては、ケーシング３の内側面側となる外側筒部３１の内側面３１Ｅに装着してもよいが、図７に示すように外側筒部３１の内部に挿入して配置する形態、あるいは図８に示すように外側筒部３１に直接熱源１０３を接続し、外側筒部３１を放熱部１０１として構成してもよい。熱伝導部材１０２としては、ヒートパイプや、熱源１０３と放熱部１０１とを接続するように配置され、内部に冷媒ガスが流動する冷媒管であってもよい。放熱部１０１としては、ヒートパイプや冷媒管そのもので構成してもよいし、これら部材と接続された板状の放熱板で構成してもよい。いずれの場合においても、少なくも放熱部１０１として機能する部材が少なくとも旋回流路２内に位置しているか、あるいは放熱部１０１として機能する部材の放熱面が旋回流路２内に臨んでいることが前提となる。
【００４４】
熱源としては、例えばコンピュータの演算に用いるＣＰＵやＧＰＵが挙げられる。このようなＣＰＵやＧＰＵの場合には、熱伝導部材１０２としてヒートパイプを用いても良いし、ＣＰＵやＧＰＵに直接放熱部１０１を設置するようにしてもよい。この場合、放熱部１０１はケーシング３の底部となる外側筒部３１の他端３１Ｂに配置してもよいし、外側筒部３１そのものを銅などの熱伝導性に優れた部材で構成し、外側筒部３１を放熱部（放熱体）１０１として構成すればよい。
【００４５】
このような構成の旋回型冷却装置１００によると、排気ファン５が作動し、内側筒部３２の内部に形成された排気経路９が負圧化されると、各気体導入部８から旋回流路２内に気体４が導入される。導入された気体４は、旋回気流となって旋回流路２内を移動し、吸引空間１０の位置するケーシング３の下部に向かって旋回しながら下降する。このとき、遠心力の作用により外側筒部３１の内周面３１Ｅを空気密度の高い旋回気流Ｒが流れるので、この旋回気流Ｒが熱源１０３から熱が伝達されている放熱部１０１の放熱面にあたり、これと間で熱交換が行われる。つまり、放熱部１０１の熱は旋回気流４によってその熱が奪われるので、これと熱伝導部材１０２を介して接続されている熱源１０３が冷却されることとなる。放熱部１０１の熱を奪った旋回気流Ｒは、吸引空間１０から排気経路９内に吸引されて排気ファン５によってケーシング３の外部に排気される。また、本形態では整流部１２の作用により各気体導入部８８から効率よく気体４を旋回流露２内に導入できるので、整流部１２を持たない場合よりも旋回気流Ｒの流量を増やすことができ、熱交換効率を高めることができる。このため、整流部１２を設けた場合と設けていない場合とで同一の熱交換効率を達成しようとした場合、整流部１２を設けた場合の排気ファン５が小型ですることになり、省エネ、小型化を図りながら、排気ファン５からの騒音を低減することができる。
【００４６】
また、旋回気流Ｒにより熱源１０３を冷却する新規な旋回型冷却装置１００を用いると、クーリングタワーのような従来の開放型水冷式に比べて、レジオネラ菌の発生や、スライムや藻の発生がなく、除去作業時の薬剤が飛散、維持管理コストを低減することができる。
（第３の実施形態）
本形態にかかる旋回型冷却装置２００は、図９に示すように、第２の実施形態で説明した旋回型冷却装置１００に、旋回流路Ｒ内を旋回する気体４の湿度を高める加湿手段を追加した構成とされている。加湿手段２１０以外の構成は、旋回型冷却装置１００と同一構成であるので、ここでは調湿手段の構成と、その作用を中心に説明する。
【００４７】
本形態において、調湿手段は、気体４にミスト４１を供給するミスト供給装置４０として構成されている。ミスト供給装置４０としては、図９に示すように、水やお湯を入れた容器４２内に振動体４３を配置し、容器４２内と旋回流路２とをミスト搬送路４４で連通し、振動体４３に超音波を与えて振動させて水やお湯を霧状にしてミスト４１を発生する周知の構成が挙げられる。
【００４８】
この他、ミスト供給装置４０としては、図１０に示すように、数ミクロン〜数十ミクロンの超微細な霧状のミスト４１として噴射可能な噴射ノズル４５と、この噴射ノズル４５と配管４７を介して高圧ポンプ４６を接続し、高圧ポンプ４６で水またはお湯を加圧して噴射ノズル４５に搬送してミスト４１を発生する構成が挙げられる。
【００４９】
ミスト供給装置４０で発生させたミスト４１は、旋回流路２に対して気体導入部８から気体４と予め混合して供給する形態、噴射ノズル４５の噴射孔を旋回流路２内に臨むように外側筒部３１の一端３１Ａ側に噴射ノズル４５を配置してミスト４１を旋回流路２内に供給する形態、図９に示すように気体導入部８とは異なるミスト導入口４８を外側筒部３１に旋回流路２と連通するように形成し、ミスト導入口４８から旋回流路２内に供給する形態、あるいは内側筒部３２の外側面３２Ｃからミスト４１を旋回流路２内に供給する形態などが挙げられる。
【００５０】
このように、旋回流路２に導入される前の気体４、あるいは旋回流路２に導入された気体４に対して水やお湯から生成された微細なミスト４１が供給されると、旋回気流Ｒの湿度が上昇し高湿度の旋回気流Ｒとなり、放熱部１０１の放熱面に当たる。あるいは供給するミスト４１の量によっては、旋回気流Ｒと混合されたミスト４１が放熱部１０１の放熱面に直接付着する。そして、放熱面からの熱により気化して放熱部１０１の熱を奪う。放熱部１０１に向かうミスト４１の中には、放熱面に付着する前に、放熱面からの放熱により気化するものもあるので、この気化によっても放熱部１０１が冷却される。また、ミスト４１は、旋回気流Ｒと混合される際に、その一部は気化するので旋回気流Ｒの温度を下げる効果も期待できる。
【００５１】
このような旋回気流Ｒにミスト４１を混合させる旋回型冷却装置２００においては、従来のクーリングタワーのような流水方式の冷却装置に比べて、放熱部１０１の放熱面（表面）に水膜ができにくく、旋回流路２内に位置する放熱面から放出される熱によりミストが気化し易くなり、ミストの気化熱を効率的に利用でき、より効率的な熱交換を行えて、熱源１０３を冷却することができる。
【００５２】
各形態において、吸引空間１０の高さとなる他端３２Ｂと端部３１Ｂの間隔は、ケーシング３内の流動抵抗の調整に大きく影響を与えるので、この間隔は、各気体導入部８の総開口面積や吸気ファン５の吸気能力などを考慮して設定することで、旋回気流Ｒの速度を調整することができる。また、各旋回型冷却装置のケーシング３の向きは、図面で示したように一端３２Ａと他端３２Ｂが上下方向に位置する縦向きに限定されるものではなく、装置設置場所に合わせて一端３２Ａと他端３２Ｂが図中左右方向に位置する横向き、あるいはケーシング３の上下を反対に配置してもよい。
（第４の実施形態）
本形態は、図１１に示すように、第２〜第３の実施形態で説明した旋回型冷却装置１００，２００の何れかを熱源と接続して冷却装置として用いる熱交換システム３００に関する。本形態では、放熱部７０が流路７１で構成された第２の実施形態の旋回型冷却装置１００を冷却装置として用いた熱交換システム４００として、以下説明する。
【００５３】
本形態において、熱交換システム４００は、所謂、旋回型冷却装置２００と、冷却対象流体２０を圧縮／膨張させると共に、旋回型冷却装置１００の放熱部１０１へ導入する冷凍サイクル部３００を備えている。本形態において、熱源は冷凍サイクル部３００となる
冷凍サイクル部３００は、所謂ヒートポンプ装置であって、蒸発器３０１と凝縮器３０２との間に圧縮機３０３と膨張弁３０４が配置された周知の構成であって、各部をつなぐ配管内には熱冷却対象流体２０として二相冷媒が封入されている。本形態において、放熱部１０１は凝縮器３０２として機能する。このシステムを冷却用の空調システムとした場合、蒸発器３０１は室内などに設置されるファンコイルユニット３０５内に設けられる。
【００５４】
このような熱交換システム４００によると、冷房時において、凝縮器３０２を通過した冷却対象流体２０（二相冷媒）の温度を放熱部１０１で効率的に奪い取ることができ、冷却対象流体２０（二相冷媒）の凝縮率を高められる。これにより、膨張弁３０４を通過した際の冷却対象流体２０（二相冷媒）の膨張率が大きくなって、蒸発器３０１には温度の低い冷却対象流体２０（二相冷媒）が供給されるため、効率的に冷却を行え、冷房効率がアップし、消費電力を抑制することができる。
（第５の実施形態）
本形態にかかる熱交換システム５００は、図１２に示すように、旋回型冷却装置１００と、冷却対象流体２０を放熱部１０１へ導入する熱源となる冷却装置３１０を有している。冷却装置３１０は、冷却対象流体２０として水を用いる周知の水冷式のチラーであって、二次側の冷却対象流体２０（冷却水）を放熱部１０１との間で循環する経路３１１を備えている。
【００５５】
このように熱交換システム５００によると、冷却装置３１１で熱交換されて加熱された二次側の冷却対象流体２０（冷却水）の熱を放熱部１０１で効率的に冷却することができるので、冷却効率がアップし、消費電力を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１の実施形態である気流発生装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示す気流発生装置の構成と旋回流路内での旋回気流の流れを説明する図である。
【図３】図１に示す気流発生装置の構成と整流部の構成を示す断面図である。
【図４】図１に示す気流発生装置の旋回流路内での旋回気流と整流部の作用を説明する断面図である。
【図５】気体導入部が傾斜している気流発生装置の概略構成を示す斜視図である。
【図６】本発明の第２の実施形態である旋回型冷却装置の概略構成を示す断面図である。
【図７】放熱部を別な形態とした旋回型冷却装置の概略構成を示す断面図である。
【図８】放熱部を別な形形態とした旋回型冷却装置の概略構成を示す断面図である。
【図９】本発明の第３の実施形態である調湿手段を備えた旋回型冷却装置の概略構成を示す断面図である。
【図１０】調湿手段として別な形態が適用されたえ旋回型冷却装置の概略構成を示す断面図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態である熱交換システムの概略構成図である。
【図１２】本発明の第５の実施形態である熱交換システムの概略構成図である。
【符号の説明】
【００５７】
１                気流発生装置
２                旋回流路
３                ケーシング
４                気体
５                吸引手段
８                気体導入部
９                排気経路
１２              整流部
３１Ｅ            ケーシングの内側面
３２Ｃ            排気経路の外側面
１００，２００    旋回型冷却装置（冷却装置）
１０３，３００，３１０  熱源
１０１            放熱部
ｔ                突出量
Ｏ                ケーシングの中心
Ｗ                流路幅
４０              加湿手段
４００，５００    熱交換システム
【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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