冷却塔の仕組みとは？どんな働きをしている？

冷却塔とはどんな仕組みで動いており、どのような働きをするのでしょうか？冷却塔というものを知っていても、その原理まで詳しく知っているという方は多くないかもしれません。ここでは冷却塔の仕組みや原理、構造などを紹介していきます。

冷却塔の原理

冷却塔は、主に空調設備や冷暖房設備に使われ、冷却水を冷やすために使われます。こうした設備に使われる冷却水は、1度使用されると温度が上昇してしまうため、再度使えるようにするには冷やさなければなりません。そこで冷却塔を使って冷やし、もう1度利用できるようにするのです。

冷却塔の原理ですが、これは冷却塔の種類によって多少の違いがあります。まず冷却塔の種類ですが、以下の2タイプが主です。

開放式
密封式

開放式の冷却塔の場合、冷却水と外気を直接接触させることで冷却を行います。外気が直接触れることで、一部の冷却水が蒸発し、結果的に残りの冷却水が冷やされるわけです。

一方で密封式の場合、外気と直接接触することはなく、配管内にある冷却水が冷やされます。

一般的には開放式の冷却塔が主流なのですが、密封式は外気と直接接触することがなく、冷却水が汚れることもありません。そのため、冷却水を絶対に汚してはいけない時などに利用されます。ただ、どちらも冷却水を冷やすための装置という点は共通ですので、冷却塔とは冷却水を冷やすための機械だと考えておけば良いでしょう。

冷却塔の仕組み

では詳しい冷却塔の仕組みを見ていきましょう。ここでは開放式を例に紹介していきます。

空調設備などで使われる冷却水は、使用されると温度が上昇してしまいます。このままでは再度使うことができないため、冷却塔で冷やす必要が出てきます。そこで温度上昇した冷却水を冷却塔へと送り込み、冷却塔に流れている外気と接触させて冷やします。外気は送風機によって送り込まれており、常に冷却水を冷やせる状態になっています。冷却された冷却水は再度空調設備へ送られ、もう1度利用される形です。このように空調設備などでは、新しい冷却水をどんどん送り込んでいるのではなく、一定の冷却水を冷やしながら再利用しています。そこで冷却塔が必要になり、冷却塔は外気の力を利用して温まった冷却塔を冷やしている形です。

冷却塔の構造について

冷却塔は複数のパーツが組み合わさって動いています。代表的なパーツについてまずはまとめておきましょう。

散水パイプ
送風機
水槽
ブロー装置

まず散水パイプですが、これは冷やす必要のある冷却水、つまり1度利用された冷却水が出てくるパイプです。散水パイプで冷却塔とつながり、冷却水を冷やすわけです。

送風機というのは、外気を取り込んで風を送るための装置です。送風機によって風が当てられ、冷却水を冷やすことが可能です。

次に水槽ですが、これは水を貯めておくためのタンクのような役割を果たします。ある程度の水を貯めておけるようにしておかないと、次々と冷やすことができません。

最後にブロー装置ですが、これはいわゆる排水装置です。冷却水には汚れが混じることがあるのですが、この汚れが濃縮してしまわないよう、定期的に排水を行う必要があります。ブロー装置によってある程度の排水を行い、冷却水の清潔さを保っています。ブロー装置だけでは不足で、もっと清潔に保たないといけない場合に、開放式ではなく密封式を利用します。

こうした装置の働きによって、冷却塔は正常に動作します。この他にも、温度上昇した冷却水が落ちてくる充填材と呼ばれる部分や、新しい水を給水するための給水装置などもあります。

チラーと冷却塔の違い

チラーと冷却塔は非常によく似た装置ですが、厳密にはそれぞれ別の役割を持っています。その違いについても覚えておきましょう。

冷却塔の場合、空調設備を中心に冷却水を冷やすことが目的となります。温度の上昇した冷却水を、外気の力を使って冷やし、温度を下げるわけです。

一方でチラーも機械内の液体を冷やすのに使われますが、目的は冷やすだけではありません。
チラーの場合、外気や水の力を利用して、対象の温度を一定に保つことが目的です。そのため冷やすこともあれば、温めることもあります。常に一定の温度に保つ必要があるため、冷やすとは限らないのです。もちろん冷やすことが多いのですが、時には温めることもあり、これがチラーと冷却塔の大きな違いになります。

まとめ

冷却塔はビルの空調設備などに使われ、外気を利用して冷却水を冷やしてくれます。冷却水は冷やされることで再度利用できるようになり、空調設備などを循環するような形で使い続けられます。冷却塔がなければ冷やすこともできず、冷却水の温度はどんどん上昇して使えなくなってしまいます。また、チラーと混同されがちですが、冷却塔はあくまでも冷却水を冷やすものです。

一方でチラーは温度を一定に保つための装置なので、冷やすだけでなく温めることも可能です。

この違いも抑えながら、冷却塔の仕組みや構造について理解しておきましょう。