JP7627893B2 - 冷媒冷却装置 - Google Patents

Description

本開示は、冷媒冷却装置に関する。

従来、冷凍機の熱交換器の前に設置された散水マットへ水を滴下して、散水マットからの水の蒸発に伴い気化熱が奪われた空気を用いて、凝縮負荷を低減する構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４－３８０６号公報

特許文献１に記載された構成を用いて、複数の熱交換器を冷却しようとする場合、同じ個数の熱交換器及び散水マットを、水平方向に交互に並べることが考えられる。しかしながら、このような構成では、装置の設置面積が大きくなってしまうおそれがある。

本開示は、設置面積が大きくなることを抑制しつつ、熱交換器内の冷媒を適切に冷却することができる冷媒冷却装置を提供することを目的とする。

本開示の冷媒冷却装置は、水平方向に一列に並ぶように配置された３個以上の熱交換器と、前記熱交換器が形成する列の両端側にそれぞれ配置された上側散水マットと、前記熱交換器及び前記上側散水マットよりも下側に配置された下側散水マットと、前記上側散水マット及び前記下側散水マットに水を供給する水供給部と、前記上側散水マットからの水の蒸発に伴い気化熱が奪われた上側の冷却空気を、前記上側散水マットにそれぞれ対向する外側の前記熱交換器に導く一方で、前記下側散水マットからの水の蒸発に伴い気化熱が奪われた下側の冷却空気を、前記上側散水マットに対向しない内側の前記熱交換器に導くように構成された空気導入部と、を備える。

本開示の冷媒冷却装置によれば、設置面積が大きくなることを抑制しつつ、熱交換器内の冷媒を適切に冷却することができる。

第１実施形態に係る冷媒冷却装置の正面図 第１実施形態に係る冷媒冷却装置における冷却ユニットよりも下側の部位の平面図 第１実施形態に係る冷媒冷却装置の縦断面図 第２実施形態に係る冷媒冷却装置の正面図 第２実施形態に係る冷媒冷却装置における冷却ユニットよりも下側の部位の平面図 第２実施形態に係る冷媒冷却装置の縦断面図 第３実施形態に係る冷媒冷却装置の正面図 第３実施形態に係る冷媒冷却装置における冷却ユニットよりも下側の部位の平面図 第３実施形態に係る冷媒冷却装置の縦断面図 第３実施形態に係る下側散水マットの前面風速と下側散水マットの飽和効率との関係を示すグラフ 第３実施形態に係る下側散水マットの前面風速と下側散水マットを通過する空気の圧力損失との関係を示すグラフ 実施例に係る支持体の第１の高さ設定方法の説明図 実施例に係る支持体の第２の高さ設定方法の説明図 実施例に係る支持体の第２の高さ設定方法の説明図

［実施形態］
本開示の実施形態について説明する。

＜第１実施形態＞
まず、本開示の第１実施形態について説明する。

（冷媒冷却装置の構成）
まず、第１実施形態に係る冷媒冷却装置の構成について説明する。図１は、冷媒冷却装置の正面図である。図２は、冷媒冷却装置における冷却ユニットよりも下側の部位の平面図である。図３は、冷媒冷却装置の縦断面図である。

図１及び図２に示される冷媒冷却装置１は、図示されない冷凍装置の圧縮機で圧縮された冷媒を冷却する。冷媒冷却装置１は、３台の冷却ユニット２と、補助冷却装置３と、を備える。なお、冷媒冷却装置１を構成する冷却ユニット２の台数は、２台以上であれば良い。

冷却ユニット２は、本体２１と、２個の熱交換器２２と、を備える。本体２１は、四角箱形状に形成されている。本体２１は、図１及び図２における左右方向（水平方向）に並ぶように配置された２個の熱交換器２２を収納する。本体２１の上壁には、ファン２３が配置されている。ファン２３の駆動により、本体２１の内部の空気が上方へ排気される。

熱交換器２２は、いわゆる空冷式の熱交換器であり、圧縮機で圧縮された冷媒と、当該熱交換器２２の周囲に存在する空気との熱交換を行い、熱交換後の冷やされた冷媒を、冷凍装置の膨張弁を介して蒸発器へ送る。蒸発器へ送られた冷媒と当該蒸発器の周囲に存在する空気との熱交換により、冷凍装置の冷却対象が冷やされる。２個の熱交換器２２は、固定板２４に固定されている。固定板２４の前端は本体２１の前壁に固定され、固定板２４の後端は本体２１の後壁に固定されている。このような構成により、固定板２４の下方の空気が、当該固定板２４により固定されている２個の熱交換器２２の間に流入することが防止される。２個の熱交換器２２は、本体２１の前側（図１における手前側）から見て、上端間の距離が下端間の距離よりも長くなるように傾いている。なお、２個の熱交換器２２は、本体２１の前側から見て、上端間の距離が下端間の距離と同じになるように、又は、上端間の距離が下端間の距離よりも短くなるように配置されても良い。

補助冷却装置３は、熱交換器２２を冷却する。補助冷却装置３は、支持体３１と、２個の上側散水マット３２と、３個の下側散水マット３３と、水供給部３４と、を備える。

支持体３１は、左右方向（水平方向）に一列に並ぶように配置された３台の冷却ユニット２を下方から支持する。支持体３１は、載置部３１１と、脚部３１２と、を備える。載置部３１１は、例えば四角枠状に形成されている。載置部３１１上に、３台の冷却ユニット２が載置される。脚部３１２は、載置部３１１の四隅から下方に延びるように設けられている。

４本の脚部３１２のうち、前側（図２の下側）の２本の脚部３１２には、当該２本の脚部３１２の間の空間を塞ぐように、前側調整板３１３が配置されている。後側（図２の上側）の２本の脚部３１２には、当該２本の脚部３１２の間の空間を塞ぐように、後側調整板３１４が配置されている。各調整板３１３，３１４は、それぞれの高さが脚部３１２の長さと略等しい板状に形成されている。前側調整板３１３の略中央には、流入調整孔３１３Ａが形成されている。前側調整板３１３は、支持体３１の前側から載置部３１１の下方へ流入する空気の量を、流入調整孔３１３Ａの大きさに対応する量に調整する。一方、後側空気流入調整板３１３Ｂには、流入調整孔３１３Ａが形成されていない。後側調整板３１４は、支持体３１の後側から載置部３１１の下方へ空気が流入することを防止する。後側調整板３１４は、支持体３１の後側から載置部３１１の下方へ流入する空気の量を調整すると言うこともできる。

上側散水マット３２及び下側散水マット３３（以下、「散水マット３２，３３」と言う場合がある）は、通気性を有する素材により、板状に形成されている。散水マット３２，３３は、空気通過時の抵抗が少なく、水との熱交換を円滑に行うことができる素材で構成されても良い。空気を通し易い散水マット３２，３３としては、不織布状の繊維体を例示することができる。散水マット３２，３３は、吸水性及び高耐久性を有する素材で構成されても良い。散水マット３２，３３の厚さは、例えば、数センチメートル程度である。資源の有効利用の観点から、廃プラスチックをリサイクルして繊維状に再加工した散水マット３２，３３を使用することが好ましい。散水マット３２，３３の設置し易さの観点から、散水マット３２，３３は伸縮可能な素材で形成されていることが好ましい。散水マット３２，３３は、１個のマットで構成されても良いし、上下方向及び前後方向のうち少なくとも一方の方向に並べられた複数のマットで構成されても良い。

３台の冷却ユニット２が形成する列の両端側には、それぞれ１個ずつの上側散水マット３２が配置されている。見方を変えると、６個の熱交換器２２が形成する列の両端側に、それぞれ１個ずつの上側散水マット３２が配置されている。

下側散水マット３３は、支持体３１の側部に対向する位置に配置されている。具体的に、各上側散水マット３２の下方には、それぞれ１個ずつの下側散水マット３３が配置されている。以下、上側散水マット３２の下方に位置する下側散水マット３３を、第１下側散水マット３３Ａと言う場合がある、各第１下側散水マット３３Ａは、本体２１の前側から見て左側の２本の脚部３１２の間の空間、又は、右側の２本の脚部３１２の間の空間を、それぞれ塞ぐように配置されている。第１下側散水マット３３Ａの上端は、上側散水マット３２の下端に接触しても良いし、接触しなくても良い。また、上側散水マット３２及び第１下側散水マット３３Ａは、１個の散水マットで構成されても良い。前側調整板３１３には、流入調整孔３１３Ａを塞ぐように、残りの１個の下側散水マット３３が配置されている。流入調整孔３１３Ａを塞ぐ下側散水マット３３を、第２下側散水マット３３Ｂと言う場合がある。

支持体３１には、当該支持体３１の側部における下側散水マット３３に対向する部位と支持体３１の上面とを連通する連通部３１５が形成されている。連通部３１５は、左側の２本の脚部３１２の間の空間と、右側の２本の脚部３１２の間の空間と、流入調整孔３１３Ａと、載置部３１１の下方の空間と、載置部３１１の開口と、により構成されている。

水供給部３４は、上側散水マット３２及び下側散水マット３３に水を供給する。水供給部３４は、各上側散水マット３２に上側から水を供給する上側水供給部３４１と、第２下側散水マット３３Ｂに上側から水を供給する下側水供給部３４２と、を備える。第１下側散水マット３３Ａには、上側水供給部３４１から供給された水が、上側散水マット３２を介して供給される。上側水供給部３４１及び下側水供給部３４２からそれぞれ供給される水の量を、個別に調整できるようにしても良い。なお、水供給部３４は、第１下側散水マット３３Ａのみに水を供給する構成を更に備えても良い。

次に、図３を参照して、冷媒冷却装置１の更に詳細な構成について説明する。図３に示されるように、冷却ユニット２の本体２１は、右側の側壁（右側壁）及び左側の側壁（左側壁）にそれぞれ形成された側方開口２１１と、底面に形成された下方開口２１２と、を備える。側方開口２１１又は下方開口２１２を介して、本体２１の外部の空気が本体２１の内部に導入される。

各側方開口２１１に対向する位置には、熱交換器２２がそれぞれ配置されている。左端に位置する冷却ユニット２の左側壁の側方開口２１１に対向する位置と、右端に位置する冷却ユニット２の右側壁の側方開口２１１に対向する位置とに、それぞれ上側散水マット３２が配置されている。以下、上側散水マット３２に対向する側方開口２１１を、外側の側方開口２１１Ａと言う場合がある。また、上側散水マット３２に対向しない側方開口２１１、つまり外側の側方開口２１１Ａ以外の側方開口２１１を、内側の側方開口２１１Ｂと言う場合がある。また、外側の側方開口２１１Ａを介して上側散水マット３２に対向する熱交換器２２を、外側の熱交換器２２Ａと言う場合がある。また、上側散水マット３２に対向しない熱交換器２２、つまり内側の側方開口２１１Ｂに対向する熱交換器２２を、内側の熱交換器２２Ｂと言う場合がある。各上側散水マット３２は、外側の側方開口２１１Ａを塞ぐように配置されている。

冷媒冷却装置１は、空気導入部４と、空気導入阻止部５と、図示されない制御部と、を更に備える。

空気導入部４は、上側散水マット３２からの水の蒸発に伴い気化熱が奪われた空気（以下、「上側冷却空気」と言う場合がある）を、外側の熱交換器２２Ａに導く一方で、下側散水マット３３からの水の蒸発に伴い気化熱が奪われた空気（以下、「下側冷却空気」と言う場合がある）を、内側の熱交換器２２Ｂに導くように構成されている。空気導入部４は、上側導入部４１と、下側導入部４２と、を備える。

上側導入部４１は、冷却ユニット２の外側の側方開口２１１Ａにより構成されている。上側導入部４１は、図３に矢印Ａ１で示されるように、上側冷却空気を外側の側方開口２１１Ａを介して、外側の熱交換器２２Ａへ導く。

下側導入部４２は、連通部３１５と、冷却ユニット２の下方開口２１２と、により構成されている。下側導入部４２は、図２及び図３に矢印Ａ２で示されるように、下側冷却空気を連通部３１５及び下方開口２１２を介して、内側の熱交換器２２Ｂへ導く。

空気導入阻止部５は、下側冷却空気を外側の熱交換器２２Ａに導かないように構成されている。空気導入阻止部５は、一列に並ぶ冷却ユニット２のうち列の両端に位置する冷却ユニット２にそれぞれ配置された仕切り板５１と、当該仕切り板５１が配置された冷却ユニット２の固定板２４と、により構成されている。左端の冷却ユニット２に配置された仕切り板５１は、本体２１の左側壁、前壁及び後壁と、固定板２４の左側縁とで囲まれる空間を塞ぐように配置されている。右端の冷却ユニット２に配置された仕切り板５１は、本体２１の右側壁、前壁及び後壁と、固定板２４の右側縁とで囲まれる空間を塞ぐように配置されている。なお、例えば本体２１の左側壁、前壁及び後壁と、固定板２４の左側縁とで囲まれる空間を塞ぐ仕切り板５１に相当する構成は、当該空間を塞ぐ機能を有する限り、板状に形成されていなくても良いし、支持体３１に配置されても良い。

制御部は、冷媒冷却装置１全体の動作を制御する。

（冷媒冷却装置の動作）
次に、冷媒冷却装置１の動作について説明する。

熱交換器２２を冷却するに際し、制御部は、水供給部３４を制御して、散水マット３２，３３への水の供給を開始する。水の供給が開始されると、上側散水マット３２、第１下側散水マット３３Ａ及び第２下側散水マット３３Ｂが水で濡れる。また、制御部は、３台の冷却ユニット２のファン２３を駆動する。

３台の冷却ユニット２のうち両端の冷却ユニット２のファン２３が駆動すると、図３に矢印Ａ１で示されるように、本体２１の外側から、上側散水マット３２、上側導入部４１（外側の側方開口２１１Ａ）、外側の熱交換器２２Ａを通過して、本体２１の上方へ向かう気流が形成される。この気流により、上側散水マット３２からの水の蒸発に伴い気化熱が奪われた上側冷却空気が生成される。外側の熱交換器２２Ａは、上側冷却空気との熱交換により冷却される。外側の熱交換器２２Ａとの熱交換が行われた上側冷却空気は、本体２１の上方から排気される。

また、両端の冷却ユニット２のファン２３及び当該両端の冷却ユニット２に挟まれた冷却ユニット２のファン２３が駆動すると、図２及び図３に矢印Ａ２で示されるように、支持体３１の外側から、第１，第２下側散水マット３３Ａ、３３Ｂ、下側導入部４２（連通部３１５及び下方開口２１２）、内側の熱交換器２２Ｂを通過して、本体２１の上方へ向かう気流が形成される。この気流により、第１，第２下側散水マット３３Ａ、３３Ｂからの水の蒸発に伴い気化熱が奪われた下側冷却空気が生成される。下側冷却空気は、空気導入阻止部５により外側の熱交換器２２Ａへ向かうことが防止されているため、内側の熱交換器２２Ｂに向かって流れる。内側の熱交換器２２Ｂは、下側冷却空気との熱交換により冷却される。内側の熱交換器２２Ｂとの熱交換が行われた下側冷却空気は、本体２１の上方から排気される。

第１実施形態によれば、内側の熱交換器２２Ｂを冷却するための下側冷却空気を生成する下側散水マット３３は、外側の熱交換器２２Ａを冷却するための上側冷却空気を生成する上側散水マット３２、及び、熱交換器２２の下側に配置されている。したがって、内側の熱交換器２２Ｂを冷却するための冷却空気を生成する散水マットを、当該内側の熱交換器２２Ｂと同じ高さ位置に配置する場合と比べて、冷媒冷却装置１の設置面積が大きくなることを抑制することができる。また、内側の熱交換器２２Ｂ内の冷媒を下側冷却空気により冷却する一方で、外側の熱交換器２２Ａ内の冷媒を上側冷却空気により冷却するため、冷媒冷却装置１を構成する全ての熱交換器２２内の冷媒を適切に冷却することができる。

冷媒冷却装置１は、下側冷却空気が外側の熱交換器２２Ａへ導かれることを防止する空気導入阻止部５を備える。このため、下側冷却空気を内側の熱交換器２２Ｂの冷却のみに利用することができ、内側の熱交換器２２Ｂの冷却効率を高くすることができる。

＜第２実施形態＞
次に、本開示の第２実施形態について説明する。

（冷媒冷却装置の構成）
まず、第２実施形態に係る冷媒冷却装置の構成について説明する。図４は、冷媒冷却装置の正面図である。図５は、冷媒冷却装置における冷却ユニットよりも下側の部位の平面図である。図６は、冷媒冷却装置の縦断面図である。なお、第１実施形態の冷媒冷却装置１と同一の構成については、同一名称及び同一符号を付し、説明を簡略にする、又は、省略する。

図４、図５及び図６に示される冷媒冷却装置１Ａは、２台の冷却ユニット２と、補助冷却装置３Ａと、空気導入部４Ａと、空気導入阻止部５と、覆い部６Ａと、図示されない制御部と、を備える。なお、冷媒冷却装置１Ａを構成する冷却ユニット２の台数は、２台以上であれば良い。

補助冷却装置３Ａは、支持体３１と、２個の上側散水マット３２と、２個の第１下側散水マット３３Ａと、水供給部３４Ａと、を備える。

支持体３１は、左右方向（水平方向）に一列に並ぶように配置された２台の冷却ユニット２と、２台の冷却ユニット２の間に配置された覆い部６Ａと、を下方から支持する。隣り合う冷却ユニット２の間隔Ｗ_unit（覆い部６Ａの幅（冷却ユニット２が並ぶ方向の長さ））（以下、「ユニット間隔Ｗ_unit」と言う場合がある）は、以下の式（１），（２）を満たすように設定されていることが好ましい。ユニット間隔Ｗ_unitは、５００ｍｍ以下であることがより好ましい。ユニット間隔Ｗ_unitが以下の式（１），（２）を満たすように設定されていることが好ましい理由については後述する。なお、冷媒冷却装置１Ａが３台以上の冷却ユニット２を備える場合、支持体３１が、左右方向に一列に並ぶように配置された３台以上の冷却ユニット２と、互いに隣り合う冷却ユニット２の間に配置された覆い部６Ａと、を下方から支持するようにしても良い。
０＜Ｗ_unit … （１）
Ｗ_unit≦Ｈ_hex／２ … （２）
Ｈ_hex：本体２１の高さ

前側調整板３１３及び後側調整板３１４には、流入調整孔が形成されていない。各調整板３１３，３１４は、支持体３１の前側又は後側から載置部３１１の下方へ空気が流入することを防止する。各調整板３１３，３１４は、支持体３１の前側又は後側から載置部３１１の下方へ流入する空気の量を調整すると言うこともできる。

２台の冷却ユニット２が形成する列の両端側には、それぞれ１個ずつの上側散水マット３２が配置されている。見方を変えると、４個の熱交換器２２が形成する列の両端側に、それぞれ１個ずつの上側散水マット３２が配置されている。各上側散水マット３２の下方には、それぞれ１個ずつの第１下側散水マット３３Ａが配置されている。

支持体３１には、当該支持体３１の側部における下側散水マット３３に対向する部位と支持体３１の上面とを連通する連通部３１５Ａが形成されている。連通部３１５Ａは、左側の２本の脚部３１２の間の空間と、右側の２本の脚部３１２の間の空間と、載置部３１１の下方の空間と、載置部３１１の開口と、により構成されている。

水供給部３４Ａは、上側水供給部３４１を備える。水供給部３４Ａは、第１下側散水マット３３Ａのみに水を供給する構成を更に備えても良い。

覆い部６Ａは、隣り合う冷却ユニット２間の領域（以下、「ユニット間領域」と言う場合がある）を覆う。覆い部６Ａは、連通部３１５Ａを介してユニット間領域に導かれる空気が冷却ユニット２の外側に漏れることを防止する。覆い部６Ａは、それぞれ板状に形成された前壁部６１Ａ、上壁部６２Ａ及び後壁部６３Ａを備える。前壁部６１Ａは、主面が鉛直方向と平行になるように、且つ、ユニット間領域の前側を塞ぐように構成されている。上壁部６２Ａは、前壁部６１Ａの上端から後方へ延びるように、且つ、ユニット間領域の上側を塞ぐように構成されている。後壁部６３Ａは、上壁部６２Ａの後端から下方へ延びるように、且つ、ユニット間領域の後側を塞ぐように構成されている。

空気導入部４Ａは、上側導入部４１と、下側導入部４２Ａと、を備える。下側導入部４２Ａは、連通部３１５Ａと、冷却ユニット２の下方開口２１２及び内側の側方開口２１１Ｂと、覆い部６Ａと、により構成されている。下側導入部４２Ａは、図２及び図３に矢印Ａ２で示されるように、下側冷却空気を、連通部３１５Ａ及び下方開口２１２を介して、内側の熱交換器２２Ｂへ導く。下側導入部４２Ａは、下側冷却空気を、連通部３１５Ａ、ユニット間領域及び内側の側方開口２１１Ｂを介して、内側の熱交換器２２Ｂへ導く。

（冷媒冷却装置の動作）
次に、冷媒冷却装置１Ａの動作について説明する。第１実施形態の冷媒冷却装置１と同じ動作については、説明を簡略にする、又は、省略する。

熱交換器２２を冷却するに際し、制御部は、水供給部３４Ａを制御して、散水マット３２，３３への水の供給を開始する。また、制御部は、２台の冷却ユニット２のファン２３を駆動する。

２台の冷却ユニット２のファン２３が駆動すると、外側の熱交換器２２Ａは、第１実施形態で説明されたように、上側冷却空気により冷却される。外側の熱交換器２２Ａとの熱交換が行われた上側冷却空気は、本体２１の上方から排気される。

また、ファン２３が駆動すると、図５及び図６に矢印Ａ２で示されるように、支持体３１Ａの外側から、第１下側散水マット３３Ａ、下側導入部４２Ａ（連通部３１５Ａ及び下方開口２１２又は内側の側方開口２１１Ｂ）、ユニット間領域、内側の熱交換器２２Ｂを通過して、本体２１の上方へ向かう気流が形成される。この気流により生成された下側冷却空気は、空気導入阻止部５が存在するため外側の熱交換器２２Ａへ向かわずに、内側の熱交換器２２Ｂに向かって流れる。内側の熱交換器２２Ｂは、下側冷却空気との熱交換により冷却される。内側の熱交換器２２Ｂとの熱交換が行われた下側冷却空気は、本体２１の上方から排気される。

ここで、冷却ユニット２が離間していない場合、冷却ユニット２が離間している場合と比べて、互いに隣り合う冷却ユニット２の内側の熱交換器２２Ｂ同士の間隔が小さくなるため、当該内側の熱交換器２２Ｂ間の領域（以下、「熱交換器間領域」と言う場合がある）の下端位置における下側冷却空気の風速が速くなる。一方、隣り合う冷却ユニット２内の内側の熱交換器２２Ｂに対向する位置（以下、「熱交換器対向位置」と言う場合がある）における下側冷却空気の風速は、冷却ユニット２が離間しているか否かに関係なく、ほぼ同じ速さである。したがって、冷却ユニット２が離間していない場合、冷却ユニット２が離間している場合と比べて、熱交換器間領域の下端位置における下側冷却空気の風速と、熱交換器対向位置における下側冷却空気の風速との差（以下、「風速差」と言う場合がある）が大きくなる。風速差が１０ｍ／秒を超えると、熱交換器間領域において乱流が発生するおそれがある。このような乱流が発生すると、内側の熱交換器２２Ｂを通過する空気の量が少なくなり、当該内側の熱交換器２２Ｂを十分に冷却することができないおそれがある。

第２実施形態では、隣り合う冷却ユニット２を離間して配置すると共に、ユニット間領域を覆う覆い部６Ａを配置しているため、隣り合う冷却ユニット２が離間していない場合と比べて、図６に示される熱交換器間領域の下端位置Ｐ１における下側冷却空気の風速と、熱交換器対向位置Ｐ２における下側冷却空気の風速との風速差を小さくすることができる。したがって、第２実施形態の構成では、隣り合う冷却ユニット２が離間していない場合と比べて、熱交換器間領域において乱流が発生することを抑制することができ、内側の熱交換器２２Ｂの冷却効率を高くすることができる。特に、第２実施形態では、ユニット間隔Ｗ_unitが、上記式（１）を満たすように設定されている。このため、第２実施形態の構成では、風速差を１０ｍ／秒以下にすることができ、熱交換器間領域において乱流が発生することを防止することができる。その結果、内側の熱交換器２２Ｂを十分に冷却することができる。また、ユニット間隔Ｗ_unitが、上記式（２）を満たすように設定されているため、冷媒冷却装置１Ａの大型化を抑制することができるとともに、支持体３１の大型化に伴うコストアップを抑制することができる。

＜第３実施形態＞
次に、本開示の第３実施形態について説明する。図７は、冷媒冷却装置の正面図である。図８は、冷媒冷却装置における冷却ユニットよりも下側の部位の平面図である。図９は、冷媒冷却装置の縦断面図である。なお、第１実施形態の冷媒冷却装置１と同一の構成については、同一名称及び同一符号を付し、説明を簡略にする、又は、省略する。

図７、図８及び図９に示される冷媒冷却装置１Ｂは、補助冷却装置３Ｂの構成が第１実施形態の冷媒冷却装置１と異なる。

補助冷却装置３Ｂは、支持体３１Ｂの高さＨ_mountが３００ｍｍ以上１５００ｍｍ以下であることと、載置部３１１Ｂが支持する冷却ユニット２が２台であること以外は、第１実施形態の補助冷却装置３と同様の構成を有する。支持体３１Ｂの高さＨ_mountが１５００ｍｍを超える場合、冷媒冷却装置１Ｂが設置されている施設の天井とファン２３との距離が短くなるため、ファン２３の排気効率が低下するおそれがある。一方、支持体３１Ｂの高さＨ_mountが３００ｍｍ未満の場合、下側散水マット３３に流入する空気の風速が３ｍ／秒を超えるおそれがある。第３実施形態では、支持体３１Ｂの高さＨ_mountを３００ｍｍ以上１５００ｍｍ以下に設定しているため、ファン２３の排気効率低下を抑制できると共に、下側散水マット３３に流入する空気の風速（以下、「前面風速」と言う場合がある）を３ｍ／秒以下にすることができる。なお、前面風速を３ｍ／秒以下にする理由については後述する。

連通部３１５Ｂは、左側の２本の脚部３１２Ｂの間の空間と、右側の２本の脚部３１２Ｂの間の空間と、流入調整孔３１３Ａと、載置部３１１Ｂの下方の空間と、載置部３１１Ｂの開口と、により構成されている。連通部３１５Ｂは、第１下側散水マット３３Ａ及び第２下側散水マット３３Ｂのそれぞれの前面風速が３ｍ／秒以下になるように、左側の２本の脚部３１２Ｂの間の空間、右側の２本の脚部３１２Ｂの間の空間、及び、流入調整孔３１３Ａの大きさが設定されている。

空気導入部４Ｂは、上側導入部４１と、下側導入部４２Ｂと、を備える。下側導入部４２Ｂは、連通部３１５Ｂと、冷却ユニット２の下方開口２１２と、により構成されている。

ここで、下側散水マット３３の前面風速を３ｍ／秒以下にする理由について説明する。図１０は、下側散水マットの前面風速と下側散水マットの飽和効率との関係を示すグラフである。図１１は、下側散水マットの前面風速と下側散水マットを通過する空気の圧力損失との関係を示すグラフである。なお、飽和効率とは、以下の式（３）により得られる値である。飽和効率が大きいほど、下側散水マット３３の空気流出側が飽和状態の近くまで加湿されることを示す。
飽和効率（％）＝（Ｔ１－Ｔ２）／（Ｔ１－Ｔ３）×１００ … （３）
Ｔ１：水で濡れた下側散水マット３３の空気流入側における空気の乾球温度
Ｔ２：水で濡れた下側散水マット３３の空気流出側における空気の乾球温度
Ｔ３：水で濡れた下側散水マット３３の空気流入側における空気と等エンタルピーの湿球温度

図１０に示される、水で濡れた下側散水マット３３の前面風速と飽和効率との関係について考える。前面風速が１ｍ／秒のときの飽和効率を基準にした場合における、前面風速が３ｍ／秒のときの飽和効率の低下率（以下、「性能低下率」という場合がある）は、下側散水マット３３の厚さが３００ｍｍ、２００ｍｍ、１５０ｍｍの場合、約１０％であり、厚さが１００ｍｍ、７５ｍｍの場合、約１５％である。

また、図１１に示される、水で濡れた下側散水マット３３の前面風速と当該下側散水マット３３を通過する空気の圧力損失との関係について考える。１００Ｐａを圧力損失の最大許容値に設定した場合、厚さが３００ｍｍ、２００ｍｍ、１５０ｍｍの下側散水マット３３における圧力損失は、前面風速が３ｍ／秒を超えると、最大許容値を超えてしまう。

さらに、前面風速が３ｍ／秒を超えると、下側散水マット３３の厚さに関係なく当該下側散水マット３３に含まれる水が空気の流れにより飛散してしまう（水撥ねが発生してしまう）。

第３実施形態では、下側散水マット３３の前面風速が３ｍ／秒以下になるように、連通部３１５Ｂを構成している。このため、下側散水マット３３の性能低下率が１５％を超えることを抑制することができ、つまり飽和効率が高い状態を維持することができ、下側散水マット３３の空気流出側（載置部３１１の下側）における湿度が等エンタルピー上の湿球温度により近づく。したがって、空気流出側の温度が低い状態を作ることができ、内側の熱交換器２２Ｂを適切に冷却することができる。また、下側散水マット３３における圧力損失を１００Ｐａ以下にすることができ、内側の熱交換器２２Ｂへ導かれる下側冷却空気の量が減ることを抑制することができる。したがって、内側の熱交換器２２Ｂを適切に冷却することができる。さらに、下側散水マット３３に含まれる水の飛散を抑制することができ、当該飛散した水により、支持体３１Ｂ又は内側の熱交換器２２Ｂの冷却フィンが腐食することを抑制することができる。

［実施形態の変形例］
本開示は、これまでに説明した実施形態に示されたものに限られないことはいうまでもなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の変形を加えることができる。また、上記実施形態及び以下に示される変形例は、正常に機能する限り、どのように組み合わせても良い。

例えば、第１実施形態の構成において、１台の冷却ユニットを支持体３１に支持させる。冷却ユニットの本体に、左右方向に一列に並ぶように３個以上の熱交換器２２を収納すると共に、１個のファン２３を配置する。また、本体における左右の側壁の側方開口に対向する位置に、上側散水マット３２を配置する。そして、ファン２３を駆動して、３個以上の熱交換器２２のうち、外側の熱交換器を上側冷却空気で冷却する一方で、内側の熱交換器を下側冷却空気で冷却するようにしても良い。

第１～第３実施形態において、空気導入阻止部５を設けなくても良い。

第１，第３実施形態において、後側調整板３１４に流入調整孔３１３Ａと同様の流入調整孔を設けると共に、当該流入調整孔を塞ぐ第２下側散水マットを配置しても良い。第１，第３実施形態において、前側調整板３１３に複数の流入調整孔３１３Ａを設けても良くこの場合、複数の流入調整孔３１３Ａを１個の第２下側散水マットで塞ぐようにしても良いし、複数の流入調整孔３１３Ａをそれぞれ１個ずつの第２下側散水マットで塞ぐようにしても良い。第１，第３実施形態において、第１下側散水マット３３Ａの代わりに２本の脚部３１２，３１２Ｂ間の空間を塞ぐ調整板を配置して、下側冷却空気が支持体３１，３１Ｂの左右両側から支持体３１，３１Ｂ内に入らないようにしても良い。第１～第３実施形態において、箱状の支持体を適用し、当該支持体の側面に流入調整孔を形成すると共に、当該流入調整孔を塞ぐ第２下側散水マットを配置しても良い。第１～第３実施形態において、例えば、前側調整板３１３と脚部３１２，３１２Ｂとを別部材で構成したが、１個の部材で構成しても良い。

［実施例］
次に、本開示の実施例について説明する。本実施例では、冷媒冷却装置の支持体の高さの設定方法について説明する。図１２は、支持体の第１の高さ設定方法の説明図である。図１３Ａ及び図１３Ｂは、支持体の第２の高さ設定方法の説明図である。なお、第１実施形態の冷媒冷却装置１と同一の構成については、同一名称及び同一符号を付し、説明を簡略にする、又は、省略する。第１実施形態の冷媒冷却装置１と同一の構成のうち、一部の構成については、符号を省略する。

＜第１の高さ設定方法：支持体の載置部下方への空気の流入口が２箇所の場合＞
まず、支持体の載置部下方への空気の流入口が２箇所の構成、具体的に、図１２に示されるように、当該流入口が左側の２本の脚部３１２Ｃの間の空間、及び、右側の２本の脚部３１２Ｃの間の空間の合計２箇所である構成における、支持体３１Ｃの高さの設定方法について説明する。図１２に示されるように、冷媒冷却装置１Ｃの各パラメータを定義した場合、支持体３１Ｃの高さＨ_mount（ｍ）を以下の式（４），（５），（６），（７）に基づいて設定することができる。
Ｖ₂＝Ｖ_max×（Ｎ－１） … （４）
Ｖ_hex＝Ｖ₂／（２Ｎ－２） … （５）
ｕ_hex＝Ｖ_hex／（Ｗ_hex×Ｈ_hex） … （６）
Ｈ_mount＝（Ｎ－１）×Ｈ_hex×ｃｏｓ・α×ｕ_hex／β … （７）
Ｖ₂：支持体３１Ｃの載置部３１１Ｃ下方へ流入する空気の総風量（ｍ³／秒）
Ｖ_max：冷却ユニット２のファン２３の最大風量（ｍ³／秒）
Ｎ：冷媒冷却装置１Ｃを構成する冷却ユニット２の台数（台）
Ｖ_hex：１個の熱交換器２２に流入する空気の風量（ｍ³／秒）
ｕ_hex：１個の熱交換器２２に流入する空気の風速（ｍ／秒）
Ｗ_hex：熱交換器２２の管板間の長さ（ｍ）
Ｈ_hex：熱交換器２２の高さ（ｍ）
α：熱交換器２２の鉛直面Ｅに対する傾斜角度（°）
β：１個の熱交換器２２に流入する空気の限界風速（ｍ／秒）

例えば、第３実施形態のように、下側散水マット３３の前面風速を３ｍ／秒以下にする場合、βの値を３ｍ／秒にすれば良い。

＜第２の高さ設定方法：支持体の高さを低くしたい場合＞
上記式（４）～（７）に基づき算出された支持体の高さＨ_mountが高すぎる場合、第３実施形態で説明されたように、ファン２３の排気効率が低下するおそれがある。そこで、支持体の高さを低くしたい場合における冷媒冷却装置の構成及び支持体の高さの設定方法について説明する。

例えば、上記式（４）～（７）に基づき算出された支持体の高さＨ_mountが以下の式（８）を満たす場合について考える。
Ｈ_mount≧Ｈ_hex×ｃｏｓ・α … （８）
この場合、支持体の載置部下方への空気の流入口を３箇所以上に増やすことにより、支持体の高さＨ_mountを低くすることができる。例えば、図１３Ａ及び図１３Ｂに示されるように、支持体３１Ｄの載置部３１１Ｄ下方への空気の流入口を３箇所にする場合、前側の２本の脚部３１２Ｄの間の空間を塞ぐ前側調整板３１３に流入調整孔３１３Ａを形成すると共に、流入調整孔３１３Ａを塞ぐ下側散水マット３３を配置する。このような構成により、支持体３１Ｄの載置部３１１Ｄ下方への空気の流入口が、左側の２本の脚部３１２Ｄの間の空間、右側の２本の脚部３１２Ｄの間の空間、及び、流入調整孔３１３Ａの合計３箇所になる。

図１３及び図１３Ｂに示されるように、冷媒冷却装置１Ｄの各パラメータを以下のように定義した場合、下側散水マット３３（第１下側散水マット３３Ａ、第２下側散水マット３３Ｂ）の前面風速ｕ_matを、以下の式（９），（１０），（１１）に基づいて設定することができる。
Ｓ＝２×（Ｈ_mount×Ｗ_mount）＋（Ｈ_hole×Ｗ_hole）×γ … （９）
Ｖ₂＝Ｖ_hex×（２Ｎ－２） … （１０）
ｕ_mat＝Ｖ₂／Ｓ … （１１）
Ｓ：載置部３１１Ｄ下方への空気の流入口の面積（ｍ²）
Ｗ_mount：前側（後側）の２本の脚部３１２Ｄの間の空間の幅（ｍ）
Ｈ_hole：流入調整孔３１３Ａの高さ（ｍ）
Ｗ_hole：流入調整孔３１３Ａの幅（ｍ）
γ：流入調整孔３１３Ａの個数（個）

例えば、第３実施形態のように、下側散水マット３３の前面風速を３ｍ／秒以下にする場合、式（９）～（１１）に基づき算出された下側散水マット３３の前面風速ｕ_matが、以下の式（１２）を満たすように、支持体３１Ｄの高さＨ_mount、流入調整孔３１３Ａの高さＨ_hole及び幅Ｗ_holeの値を設定すれば良い。
ｕ_mat≦３．０ … （１２）

本開示は、冷媒冷却装置に適用できる。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ 冷媒冷却装置
２ 冷却ユニット
３，３Ａ，３Ｂ 補助冷却装置
４，４Ａ，４Ｂ 空気導入部
５ 空気導入阻止部
６Ａ 覆い部
２１ 本体
２２ 熱交換器
２２Ａ 外側の熱交換器
２２Ｂ 内側の熱交換器
２３ ファン
２４ 固定板
３１，３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ 支持体
３２ 上側散水マット
３３ 下側散水マット
３３Ａ 第１下側散水マット
３３Ｂ 第２下側散水マット
３４，３４Ａ 水供給部
４１ 上側導入部
４２，４２Ａ，４２Ｂ 下側導入部
５１ 仕切り板
６１Ａ 前壁部
６２Ａ 上壁部
６３Ａ 後壁部
２１１ 側方開口
２１１Ａ 外側の側方開口
２１１Ｂ 内側の側方開口
２１２ 下方開口
３１１，３１１Ｂ，３１１Ｃ，３１１Ｄ 載置部
３１２，３１２Ｂ，３１２Ｃ，３１２Ｄ 脚部
３１３ 前側調整板
３１３Ａ 流入調整孔
３１４ 後側調整板
３１５，３１５Ａ，３１５Ｂ 連通部
３４１ 上側水供給部
３４２ 下側水供給部
Ｅ 鉛直面
Ｐ１ 下端位置
Ｐ２ 熱交換器対向位置

Claims (8)

1. 水平方向に一列に並ぶように配置された３個以上の熱交換器と、
   前記熱交換器が形成する列の両端側にそれぞれ配置された上側散水マットと、
   前記熱交換器及び前記上側散水マットよりも下側に配置された下側散水マットと、
   前記上側散水マット及び前記下側散水マットに水を供給する水供給部と、
   前記上側散水マットからの水の蒸発に伴い気化熱が奪われた上側の冷却空気を、前記上側散水マットにそれぞれ対向する外側の前記熱交換器に導く一方で、前記下側散水マットからの水の蒸発に伴い気化熱が奪われた下側の冷却空気を、前記上側散水マットに対向しない内側の前記熱交換器に導くように構成された空気導入部と、を備える、
   冷媒冷却装置。
2. 前記下側の冷却空気を、前記外側の熱交換器に導かないように構成された空気導入阻止部を更に備える、
   請求項１に記載の冷媒冷却装置。
3. 前記水平方向に並ぶ２個の前記熱交換器を収納する箱状の本体、及び、前記本体内の空気を排気するファンを有し、前記水平方向に一列に並ぶように配置された２台以上の冷却ユニットを更に備え、
   前記本体は、前記２個の熱交換器にそれぞれ対向する位置に形成された側方開口と、前記２個の熱交換器の下方に形成された下方開口と、を備え、
   前記上側散水マットは、前記冷却ユニットが形成する列の両端側にそれぞれ配置され、
   前記空気導入部は、前記上側の冷却空気を、前記上側散水マットに対向する外側の前記側方開口を介して、前記外側の熱交換器に導く一方で、前記下側の冷却空気を、前記下方開口を介して、前記内側の熱交換器に導くように構成された、
   請求項２に記載の冷媒冷却装置。
4. 前記２個以上の冷却ユニットを下方から支持する支持体を更に備え、
   前記下側散水マットは、前記支持体の側部に対向する位置に配置され、
   前記支持体には、当該支持体の側部における前記下側散水マットに対向する部位と前記支持体の上面とを連通する連通部が形成され、
   前記空気導入部は、前記下側の冷却空気を、前記連通部及び前記下方開口を介して、前記内側の熱交換器に導くように構成された、
   請求項３に記載の冷媒冷却装置。
5. 隣り合う前記冷却ユニットは、互いに離れるように前記支持体により支持され、
   前記冷媒冷却装置は、前記隣り合う冷却ユニット間の領域を覆う覆い部であって、前記連通部を介して前記冷却ユニットの間に導かれる空気が前記冷却ユニットの外側に漏れることを防止する覆い部を更に備え、
   前記空気導入部は、前記下側の冷却空気を、前記連通部、前記隣り合う冷却ユニット間の領域及び前記上側散水マットに対向しない内側の前記側方開口を介して、前記内側の熱交換器に導くように構成された、
   請求項４に記載の冷媒冷却装置。
6. 前記隣り合う冷却ユニットの間隔は、当該隣り合う冷却ユニット内における前記内側の熱交換器に対向する位置の空気の風速と、当該内側の熱交換器の間の領域の下端を通過する空気の風速と、の差が、１０ｍ／秒以下になるように設定された、
   請求項５に記載の冷媒冷却装置。
7. 前記連通部は、前記下側散水マットを通過する空気の風速が３ｍ／秒以下になるように構成された、
   請求項４から６のいずれか一項に記載の冷媒冷却装置。
8. 前記支持体の側方における前記支持体の外周方向に並ぶ複数の箇所には、それぞれ前記下側散水マットが配置され、
   前記連通部は、前記支持体における前記複数の部位と前記支持体の上面とを連通するように構成された、
   請求項４から７のいずれか一項に記載の冷媒冷却装置。