冷却塔のフィンとは?その役割・仕組み・構造を解説

冷却塔(クーリングタワー)に取り付けられているフィンはどのような役割を持ち、どのような仕組みとなっているのでしょうか。
冷却塔(クーリングタワー)の基本構造を知り、フィンの役割や構造を理解していきましょう。

冷却塔(クーリングタワー)のフィンとは

冷却塔(クーリングタワー)とは、冷却水を外気と直接もしくは間接的に接触させて冷却する装置です。
空調設備や工場を循環している循環水の冷却に用いられることがほとんどです。

一般的にはビルや大型商業施設などの屋上や敷地などの屋外を中心に、機械室などに設置される大型の機器となります。

冷却塔(クーリングタワー)から白煙が発生し、周囲から見ると公害のようにも見えてしまうため、白煙防止型の冷却塔(クーリングタワー)の場合には、本体の骨格部の上部にフィンと散水管が装着され、側面に冷却を行うための熱交換部が付いている構造が一般的です。

冷却塔(クーリングタワー)のフィンの役割

冷却塔(クーリングタワー)から湿った空気が外部に排出されると、白煙となって現れます。

車の排気ガスや工場の排気とは異なり、湿った空気であるため、有害物質が含まれているわけではありません。

ですが、モクモクと白煙が上がっている状況は、有害な煙を連想させ公害と誤解されてしまうことが少なくありませんでした。

そこで、従来タイプの冷却塔(クーリングタワー)では、フィンチューブ式の熱交換器によって乾燥させた空気を混ぜて外部に排出することで、白煙の低減を図ったのです。

冷却塔(クーリングタワー)のフィンの仕組み

冷却塔(クーリングタワー)は、空調に用いることで温度が上がってしまった冷媒の冷却を行うために用いた冷却水を、再び冷却に使用できる温度に戻すための装置です。

冷却塔(クーリングタワー)内で冷却水の温度を下げるには、冷却塔(クーリングタワー)内に取り込んだ外気と冷却水の接触による気化熱を利用し、冷却水の一部を蒸発させることで冷却水そのものの温度を下げています。

冷却塔(クーリングタワー)には、開放式、密閉式の2種類があり、フィンは密閉式でのみ採用されます。

密閉式は、冷却塔(クーリングタワー)内にプレートフィンコイル式、フィンチューブ式の熱交換器が設置されており、管外に散布した水の気化熱を利用し管内の冷却水を冷却する仕組みです。

冷却塔(クーリングタワー)のフィンの方式

冷媒蒸気を冷却する方式として、水冷式のほか、空気の顕熱のみを利用した空冷式という方式もあります。
空冷式において、取り込まれた空気の乾球温度は、凝縮器出口に向かうにつれ高くなります。

ですが、絶対湿度の変化はなく、顕熱量変化のみで冷媒の冷却が可能です。
水冷式と比較すると、潜熱による冷却がありません。

そのため、コイルの表面にフィンを数ミリ間隔で設置するなど、空気とコイルの伝熱面積を大きくするための対策が必要です。

フィンの方式にはプレートフィンコイル式、フィンチューブ式と2種類あります。
プレートフィンコイル式は、銅管コイル全体を覆うように大きなプレートが何枚も設置されている方式です。

また、フィンチューブ式は銅管コイルの丸い形に沿ってに直接フィンを取り付けている方式です。

冷却塔(クーリングタワー)から発生する白煙は湿った空気が外部に排出されることで生じるため、フィンチューブ式の熱交換器で乾燥させた空気を混ぜて外部に排出していました。

これに対して、プレートフィン式空気加熱器を採用すると、より省スペース、省動力で白煙対策が可能です。

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冷却塔(クーリングタワー)のフィンの構造

フィンは薄さ0.1mm程度の極薄いアルミから出来ています。
このフィンが銅管コイルに密接することで銅管内の冷媒との熱交換を効率的に行えるようになっています。

まとめ

冷却塔(クーリングタワー)は冬季や梅雨期に、ファン(送風機)から排出される多量の飽和空気が凝縮することで、白煙を排出しているように見えることが問題となっていました。

有害物質は含んでいないものの、見た目には公害のように誤解を生んでしまうことがあったのです。
冷却塔(クーリングタワー)から発生する白煙は、湿った空気が外部に排出されることで生じます。

そのため、白煙対策として、従来の冷却塔(クーリングタワー)ではフィンチューブ式の熱交換器で乾燥させた空気を混ぜて、外部に排出する方式を採用していました。

近年では、フィン式を使用しない白煙防止型の冷却塔(クーリングタワー)も製造されています。
詳しくは空研工業株式会社へお問い合わせください。

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