(57)【要約】【課題】水再循環システムは、空気を気化で冷却する主モードで作動する。【解決手段】水再循環モードが故障した場合、制御装置は、副貫流モードに切り換わる。システムは、気化パッドから溢れた水を収集するためのサンプと、サンプと流体連結したポンプとを含む。ポンプは、再循環モード中、水分をサンプから気化パッドの上に配置された分配装置に移送する。自動的に作動された補給水バルブが、気化パッド上の分配装置に水を送出する。水分分配装置が水分を気化パッドに分配し、自動的作動式サンプドレンバルブが、閉鎖時には水をサンプ内に保持し、開放時には水をサンプから自由に排水する。水位制御装置がサンプ水位を制御システムに通信する。監視機構が、水再循環システムが故障したか或いは正しく作動しているかどうかを検出する。【選択図】図１
2018128246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却装置用液体分配システムにおいて、
気化性液体を前記液体分配システムに入れることができる入口と、
気化性液体を前記冷却装置の気化パッド上に分配するように位置決めされたディスペンサと、
前記入口と前記ディスペンサとの間の気化性液体の流れを調節する補給水バルブと、
前記気化パッドを溢れた気化性液体を集めるように位置決めされたサンプと、
前記サンプ及び前記ディスペンサと流体連通したポンプと、
前記補給水バルブ及び前記ポンプと通信する制御装置とを含み、
前記制御装置は、前記液体分配システムを制御し、再循環モード及び貫流モードを含む複数の作動モードのうちの一つの作動モードで作動し、
前記再循環作動モードは、補給水バルブを作動して前記サンプ内に十分な水位を維持する工程と、前記ポンプを作動して気化性液体を前記サンプから前記ディスペンサに分配する工程とを含み、
前記貫流作動モードは、前記ポンプが作動しないようにする工程と、前記補給水バルブを開放して気化性液体を前記入口から前記ディスペンサに引き込むことを可能にする工程とを含む、液体分配システム。
【請求項２】
請求項１に記載の液体分配システムにおいて、
前記サンプは、前記制御装置と各々通信したドレンバルブ及び液位センサを含み、
前記制御装置は、前記サンプ内の気化性液体の液位を前記液位センサを介して監視し、
前記制御装置は、少なくとも部分的に、前記サンプ内の気化性液体の前記監視された液位に基づいて、前記複数の作動モードのうちの一つの特定の作動モードを選択する、液体分配システム。
【請求項３】
請求項２に記載の液体分配システムにおいて、
前記制御装置は、前記水再循環作動モードでは、前記サンプの前記ドレンバルブを閉鎖し、充填タイマーを作動する、液体分配システム。
【請求項４】
請求項３に記載の液体分配システムにおいて、
前記制御装置は、前記サンプ内の気化性液体の前記液位が所定液位と合わない場合、作動モードを前記再循環モードから前記貫流モードに切り換える、液体分配システム。
【請求項５】
請求項４に記載の液体分配システムにおいて、
前記制御装置は、前記充填タイマーが所定量の時間が経過したことを示し、前記サンプ内の気化性液体の液位が前記所定液位に達しない場合に警報を発する、液体分配システム。
【請求項６】
請求項２に記載の液体分配システムにおいて、
前記制御装置は、前記再循環モードから切り換えてドライモードに戻し、かつ前記制御装置は、前記ドライモードで作動している場合、前記サンプ内の気化性液体の前記監視された液位が所定液位に達するまで、前記ポンプの作動を行う、液体分配システム。
【請求項７】
請求項２に記載の液体分配システムにおいて、
前記制御装置は、前記貫流モードへの切り換えに応じて警報を有効化し、貫流チェックタイマーを開始し、前記制御装置は、前記貫流チェックタイマーの満了に応じて前記再循環モードの作動を自動的に試行する、液体分配システム。
【請求項８】
請求項１に記載の液体分配システムにおいて、
更に、前記ポンプの作動を監視する作動モニターを含む、液体分配システム。
【請求項９】
請求項８に記載の液体分配システムにおいて、
前記作動モニターは、前記ポンプの排出管路に流れスイッチを備えている、液体分配システム。
【請求項１０】
請求項８に記載の液体分配システムにおいて、
前記制御装置は、前記ポンプが適正に作動していないことを前記作動モニターが検出すると、これに応じて警報を発し、貫流作動モードの作動を実行する、液体分配システム。
【請求項１１】
請求項１に記載の液体分配システムにおいて、
前記ディスペンサは、前記サンプ及び前記入口に流体連結されており、更に、前記ポンプと前記ディスペンサとの間の管路にチェックバルブを備えている、液体分配システム。
【請求項１２】
請求項１に記載の液体分配システムにおいて、
前記ディスペンサは、前記ポンプ及び前記入口と流体連通した第１ディスペンサ、及び前記補給水バルブ及び前記入口と流体連通した第２ディスペンサを含む、液体分配システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の液体分配システムにおいて、
前記ポンプと前記第１ディスペンサとの間に流体連通を確立する導管にはチェックバルブが設けられていない、液体分配システム。
【請求項１４】
冷却システムにおいて、
内部に流体を通す冷却コイルと、
冷却コイルに対して位置決めされた気化パッドと、
空気を前記気化パッドを通して前記冷却コイル上に引き込むように構成された空気流発生装置と、
液体分配システムとを含み、該液体分配システムは、
気化性液体を前記液体分配システムに入れることができる入口と、
気化性液体を前記気化パッド上に分配するように位置決めされたディスペンサと、
前記入口と前記ディスペンサとの間の気化性液体の流れを調節する補給水バルブと、
前記気化パッドを溢れた気化性液体を収集するように位置決めされたサンプと、
前記サンプ及び前記ディスペンサと流体連通したポンプと、
前記空気流発生装置及び前記液体分配システムと通信する、演算処理装置を含む制御装置とを含み、
前記制御装置は、再循環モード及び貫流モードを含む複数の作動モードのうちの一つの作動モードで作動するように前記液体分配システムを制御し、
前記再循環作動モードは、前記補給水バルブを作動して前記サンプ内に十分な水位を維持する工程と、前記ポンプを作動し、気化性液体を前記サンプから前記ディスペンサに分配する工程とを含み、
前記貫流作動モードは、前記ポンプが作動しないようにする工程と、前記補給水バルブを開放し、前記気化性液体を前記入口から前記ディスペンサに引き込むことを可能にする工程とを含む、冷却システム。
【請求項１５】
請求項１４に記載の冷却システムにおいて、
前記サンプは、前記制御装置と各々通信したドレンバルブ及び液位センサを含み、
前記制御装置は、前記サンプ内の気化性液体の液位を前記液位センサを介して監視し、
前記制御装置は、少なくとも部分的に、前記サンプ内の気化性液体の前記監視された液位に基づいて、前記複数の作動モードのうちの一つの特定の作動モードを選択する、冷却システム。
【請求項１６】
請求項１５に記載の冷却システムにおいて、
前記制御装置は、前記水再循環作動モードでは、前記サンプの前記ドレンバルブを閉鎖し、充填タイマーを作動する、冷却システム。
【請求項１７】
請求項１６に記載の冷却システムにおいて、
前記制御装置は、前記サンプ内の気化性液体の前記液位が所定液位と合わない場合、作動モードを前記再循環モードから前記貫流モードに切り換える、冷却システム。
【請求項１８】
請求項１７に記載の冷却システムにおいて、
前記制御装置は、前記充填タイマーが所定量の時間が経過したことを示し、かつ前記サンプ内の気化性液体の前記液位が前記所定液位に達しない場合に警報を発する、冷却システム。
【請求項１９】
請求項１５に記載の冷却システムにおいて、
前記制御装置は前記水再循環作動モードから切り換えてドライモードに戻し、前記制御装置は、前記ドライモードで作動している場合、前記サンプ内の気化性液体の前記監視された液位が所定液位に達するまで、ポンプの作動を行う、冷却システム。
【請求項２０】
請求項１５に記載の冷却システムにおいて、
前記制御装置は、前記貫流モードへの切り換えに応じて警報を有効化し、貫流チェックタイマーを開始し、前記制御装置は、前記貫流チェックタイマーの満了に応じて前記水再循環作動モードの作動を自動的に試行する、冷却システム。
【請求項２１】
請求項１４に記載の冷却システムにおいて、
更に、前記ポンプの作動を監視する作動モニターを含む、冷却システム。
【請求項２２】
請求項２１に記載の冷却システムにおいて、
前記制御装置は、前記ポンプが適正に作動していないことを前記作動モニターが検出すると、これに応じて警報を発し、前記貫流作動モードの作動を実行する、冷却システム。
【請求項２３】
請求項１４に記載の液体分配システムにおいて、
前記ディスペンサは、前記サンプ及び前記入口に流体連結されており、更に、前記ポンプと前記ディスペンサとの間の管路にチェックバルブを備えている、液体分配システム。
【請求項２４】
請求項１４に記載の液体分配システムにおいて、
前記ディスペンサは、前記ポンプ及び前記入口と流体連通した第１ディスペンサ、及び前記補給水バルブ及び前記入口と流体連通した第２ディスペンサを含む、液体分配システム。
【請求項２５】
請求項２４に記載の液体分配システムにおいて、
前記ポンプと前記第１ディスペンサとの間に流体連通を確立する導管にはチェックバルブが設けられていない、液体分配システム。
【請求項２６】
請求項１４に記載の液体分配システムにおいて、
前記制御装置が、前記再循環モードから切り換えてドライモードに戻したとき、前記水再循環ポンプは、前記サンプ水位が所定水位に達するまで、オン状態のままである、液体分配システム。
【請求項２７】
請求項１４に記載の液体分配システムにおいて、
前記制御装置は、前記貫流モードに切り換わったとき、前記警報を有効化し、貫流チェックタイマーを開始し、このタイマーが満了したとき、前記制御装置は前記水再循環モードの作動を自動的に試行する、液体分配システム。
【請求項２８】
液体分配システムを再循環モードと貫流モードとの間で作動する方法において、
液体をディスペンサで気化パッド上に分配する工程と、
前記気化パッドから溢れた液体をサンプ内に収集する工程と、
前記サンプ内の液位と関連したパラメータを監視する工程と、
前記作動モードを、再循環モードと貫流モードとの間で、前記制御装置で、少なくとも部分的に、前記監視されたパラメータに基づいて制御する工程とを含み、
前記再循環モードでの作動は、液体を前記サンプから前記ディスペンサに送出する工程を含み、
前記貫流モードでの作動は、液体を入口から前記ディスペンサに送出する工程を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２０１７年２月９日に出願された「断熱冷却器／圧縮機の水再循環システム」という標題の米国仮特許出願第６２／４５６，８７３号の優先権を主張するものである。出典を明示することにより、この出願に開示された全ての内容は本明細書の開示の一部とされる。
【０００２】
本願は、全体として、断熱冷却器（例えば凝縮器）に液体再循環システムを使用することに関する。更に詳細には、本願は、空気の気化冷却を含む用途用の断熱気化材料即ち気化パッドを濡らすため、主気化モード及び貫流バックアップモードを使用することに関する。
【背景技術】
【０００３】
一般的には、空気の気化冷却を行うために断熱材を使用する冷却装置では、断熱材即ち気化パッドを実質的に垂直に配置する。水分、通常は水を重力の力で気化パッドの上部分に置き、水分は、重力により気化パッドを横切って徐々に下降し、水が気化材料に吸収される機会を与える。気化パッドを適正に濡らすため、気化材料を飽和させるのに十分な量の水分が必要とされる。これは、飽和した気化材料に空気を強制的に通すことによって最大可能な気化冷却効果を得るためである。空気は、断熱材に強制的に通されると気化の作用によって冷却される。これが起こるとき、液体形態の水分が気化するため、断熱材に吸収される水分量が減少する。水を気化するために空気から熱エネルギを取り出すことによって、断熱材を通過する空気を冷却するのである。気化パッドに吸収されなかった水を溢水と呼び、これは主として、水を節約するために、気化パッドの上に圧送されて戻される。
【０００４】
水を気化パッドの上に置くのに、一般的に二つの方法が使用される。第１の方法は、サンプから溢水を圧送し、これを再循環して気化パッドに戻すように設計された水再循環システムを使用する。水が気化するとき、サンプ内の水位低下が感知され、当該技術分野で周知のように、補給水をサンプに加えること、又は気化パッドの上に直接的に加えることのいずれかによって、気化した水を補給する。必要な補給水量は、サンプフロートスイッチによって常時監視される。フロートスイッチは、ポンプが適正に作動できるようにするために正の水頭圧を維持するのに必要な最少水量（高さ）が確実に存在するように設定される。
【０００５】
水を気化パッドの上に置くのに使用される第２の方法は、「貫流(once-through)」システムと呼ばれる。気化パッドの上に置かれた水が再循環されず、システムを一回だけ通過するため、このような用語で呼ばれるのである。貫流システムでは、パッドを濡らすのが所望である場合にはいつでも、補給水ソレノイドバルブを賦勢することによって新鮮な水が気化パッドの上に置かれる。貫流システムでは、パッドによって吸収されなかった余分の水はドレンに行く。貫流システムは、簡単であり且つ初期費用が安いが、比較的多くの水を使用する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本願は、液体分配システム、及び液体分配システムを使用する冷却装置又は冷却システムを説明する。一例では、液体分配システムは、気化性液体を液体分配システムに入れることができる入口を含む。入口は、例えば、上水道等の水源から液体を入れることができてもよい。システムは、更に、気化性液体を冷却装置の気化パッドの上に分配するように位置決めされたディスペンサを含む。ディスペンサは、複数の分配装置（例えばノズル、スプレー等）を含んでいてもよく、多数の管路又は導管を介して複数の異なる源から供給されてもよい。補給水バルブが、入口とディスペンサとの間の気化性液体の流れを調節する。気化パッドから溢れた気化性液体を集めるため、サンプが位置決めされており、サンプには、ドレンバルブ及び液位モニターが設けられていてもよい。ポンプがサンプ及びディスペンサと流体連通しており、液体をそれらの間で（例えば導管又は配管を介して）強制的に流す。一つ又は多数のプロセッサを含んでいてもよい制御装置が、補給水バルブ、ポンプ、及びサンプと通信している。サンプは、ドレンバルブ及びサンプと関連したセンサを含む。制御装置は、システムと関連した様々な他の装置及びセンサと通信していてもよい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
制御装置は液体分配システムを制御し、再循環モード及び貫流モードを含む複数の作動モードのうちの一つの作動モードで作動する。主作動モードは、補給水バルブを閉鎖する工程と、ポンプを作動し、気化性液体をサンプからディスペンサに分配する工程とを含む。貫流作動モードは、ポンプを有効化する工程と、補給水バルブを開放し、気化性液体を入口からディスペンサに引き込むことができるようにする工程とを含む。制御装置は、少なくとも部分的には、システムの監視されたパラメータ、幾つかの例を挙げると、例えばサンプ内の気化性液体の監視された液位、サンプの充填にかかった時間、及びサンプのドレンバルブの位置に基づいて、特定の作動を選択する。制御装置は、システムのバルブ（例えば補給水バルブ、ドレンバルブ、ポンプとの管路に設けられたチェックバルブ等）の位置、ポンプの作動、及び空気流発生器（例えばファン）等の関連した冷却システムの他の機器の作動を制御し又は調節するようになっていてもよい。
【０００８】
次に、本発明の実施例を添付図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、水再循環システム及び貫流バックアップサイクルを含む、本発明の第１実施例による冷却システムの概略図である。
【図２】図２は、水再循環システム及び貫流バックアップサイクルを含む、本発明の第２実施例による冷却システムの概略図である。
【図３】図３は、双配管供給構成を持つ実施例の側面図を提供する、図２の冷却システムの側面図である。
【図４】図４は、水槽供給構成を持つ実施例の側面図を提供する、図２の冷却システムの側面図である。
【図５】図５は、本発明の全ての実施例による、作動モードをいつ切り換えるのかを決定するプログラム論理のフローダイアグラムである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本願は、空気を気化冷却するための主モード及び貫流システムとして作動する副／バックアップモードで作動する再循環システムを説明する。循環システムは、主作動モード（水再循環サイクルと呼ぶ）及び副作動モード即ちバックアップ（「貫流」とも呼ぶ）作動モードの両方で作動する。システムは、更に、以下の論理順序に従うようにユニットの作動を決定できるソフトウェアシステムを含んでいてもよく、このソフトウェアシステムと関連して作動してもよい。
【００１１】
水を気化パッドに送出する主再循環法及び貫流法の両方に利点がある。以下に説明するシステムは、これらの二つの方法を組み合わせ、システムを所望のいずれかのモードで作動する制御論理を適用する制御装置又は制御システムを導入することによって、所望の通りに使用する。再循環モードが主モードである。これは水を節約するためである。貫流モードは、水再循環システムで何らかの不都合が生じた場合に気化パッドを濡らすためのバックアップ法として役立つ。
【００１２】
多くの実施例において、再循環される気化液体は水であってもよいが、他の液体を使用することもできるということは理解されるべきである。かくして、特定の例及び実施例を説明する上で「水」という用語を使用したが、本発明の範囲を変えることなく、この用語を更に一般的な「蒸発性液体」に代えてもよい。
【００１３】
水再循環システム又は貫流システムのいずれにせよ、空気の冷却時に気化する液体の正確な量を決定することは困難である。そのため、一般的には、気化材料が水分で飽和した状態を保持し、気化冷却プロセス中に追加の水分を常に供給することが行われている。その結果、過剰供給された水分が、所定の目的で、下文において気化パッドと呼ぶ気化材料の上部に溜まり、一般的に溢れと呼ばれる余分な水分が、気化パッドの下部の下に配置された樋装置に集まる。水再循環システムでは、水溜め即ちサンプが溢れた水分を集め、ポンプが溢れた水分をサンプから取り出し、これを、一般的には水分配装置により気化パッドの上部に再び溜める。貫流システムでは、余分の水分はパッドによって吸収されず、ドレンを流れる。
【００１４】
作動中、水再循環システムは、断熱材に強制的に通した空気を冷却する際、気化により水を失う。気化プロセス中、水中の澱即ち水溶性不純物は気化せず、かくして、これらの不純物の濃度が経時的に徐々に上昇する。水中の不純物には、微生物の不純物も含まれ、これがサンプに集まってサンプ内で細菌の増殖が促進される場合がある。サンプ水の汚損を低減するため、一般的には、サンプの内容物を定期的に「排水」し、「フラッシ」することが行われている。これをフラッシモードと呼ぶ。一般的には、産業的には、サンプの内容物を１２時間乃至２４時間の作動毎に少なくとも一回排水しフラッシすることが行われると考えられている。幾つかの場合では、当該技術分野で周知のように、導電性センサを使用して排水サイクルを開始する。
【００１５】
水再循環方法では、水再循環ポンプが故障した場合、又は水再循環システムが何らかの理由で水を気化パッドの上に圧送できなくなった場合、パッドは乾燥し、気化パッドは、乾燥した熱交換器の冷却を行うのに必要な適切な予備空冷を提供できない。これが生じたとき、顧客は、所望の圧縮機圧力よりも高い圧力で、又は所望のシステム温度よりも高い温度で作動せざるを得なくなり、容量が喪失し、エネルギ消費が増え、又は冷凍負荷を満たさなくなる。従って、水再循環システムが適切に作動しなくなったことを検出する信頼性のある診断システムを使用し、新たなハードウェアを導入せずに水再循環法で貫流バックアップシステムを使用するのが望ましい。ここに説明するシステムは、貫流法及び水再循環法を組み合わせてできるだけ多くの水を節約し、水再循環が水を気化パッド上に圧送できない場合に備えたバックアップシステムを提供する。ハードウェアを少なくし、制御論理を簡単にするため、存在する全ての実施例について、補給水を気化パッド上に供給する。
【００１６】
幾つかの実施例では、水再循環ポンプが以前に作動していた場合に湿動作要求(request-for-wet-operation)がもはや必要とされない場合、水を節約するための別の試みが行われる。この状態が生じたとき、補給水バルブを閉鎖し、再循環ポンプが作動しなくなってしまう前に再循環システムの残留水を使用する試みを行い、ドレンバルブを開放する。かくして、本明細書中に説明したシステムには、主水再循環サイクルを提供する、水再循環が故障し、又は満足に作動しないときにこれを検出する感知手段を提供する、及び気化パッドを濡らし続けるための貫流バックアップサイクルを提供するといった幾つかの側面がある。
【００１７】
ここに説明するシステムには、水再循環サイクルの主モードが正しく作動しない場合に警報を発するという側面がある。更に、本システムは、主水再循環サイクルを行っているとき、水再循環サイクルがうまく作動していないことを感知装置が検知すると、気化パッドを濡らし続けるための貫流バックアップサイクルが起動し、同じ構成要素を異なる態様で使用し、追加のハードウェアを必要とせずに両サイクルを作動する。更に、システムは、水ポンプ再循環サイクルからドライサイクルに移行するとき、水レ水の追加を必要としない水位に達するまで、水再循環ポンプを作動したままにすることによって、全ての水を使い切るように形成されていてもよい。
【００１８】
一実施例では、システムは、空気を気化冷却するための主水再循環モード、及び副貫流モードで作動する。システムは、気化パッドから溢れた水を集めて貯蔵するためのサンプと、このサンプと流体連通したポンプとを含む。ポンプは、水をサンプから気化パッドの上に配置された分配装置に移送する。システムは、更に、気化パッドの上に配置された分配装置に水を送出する自動作動式補給水バルブを含む。水分分配装置は、水を気化パッドの上に分配する。自動作動式サンプドレンバルブは、閉鎖時に水をサンプ内に保持し、開放時に水をサンプから自由に排水する。システムは、サンプ内の水位を制御装置に通信するための水位制御装置と、水再循環システムが正しく作動していないことを検出するための監視機構（例えばセンサ）とを含む。循環システムは、主作動モード（水再循環サイクルと呼ぶ）及びバックアップ作動モード（貫流サイクルと呼ぶ）で作動する。システムは、更に、ユニットが以下の論理順序に従うようにユニットの作動について判定を行うことができるソフトウェアシステムを含み、このソフトウェアシステムと関連して作動する。
【００１９】
冷却を必要とするとき、即ち内部流体を冷却し即ち凝縮するためにドライコイルを必要とするとき、ドライコイルをに空気を引き込んだり押し込んだりするファンがオンにされる。これらのファンは、速度調節可能である。ファン単独ではドライコイル内のプロセス流体を冷却できないと決定されたとき、ウェット作動要求を開始できる。ウェット作動開始判定は、周囲空気温度、プロセス流体の温度又は圧力、ファンの速度、又はこれらの入力の組み合わせ等の多くのパラメータによって判定できる。これは本発明の限定ではない。湿式作動要求時（例えば冷却コイルに進入する空気又は熱交換器上の間接的空気を気化パッドによって予備冷却してドライコイルが放出する熱を増大する必要がある場合）には、水再循環サイクルを開始できる。この時点で、補給水バルブを開放して水を気化パッドの上に供給でき、ドレンバルブを閉鎖でき、水充填タイマーを開始できる。本明細書中に亘り、「冷却コイル」又は「コイル」という用語の使用は、冷却システムで一般的であるようにコイル状にされた即ち巻かれた導管に関するということに着目すべきである。しかしながら、こうした用語は、冷却システム又は装置で冷却又は圧縮されるべき液体を輸送するための他の技術にも関するということもまた理解されるべきである。例えば、「冷却コイル」又は「コイル」は、熱交換器カセット、プレート、フィル(fill)、又は冷却タワー又は冷却システムに適用されることが公知の他の作動モードに関する。
【００２０】
制御システム即ち制御装置には、本明細書中に説明されているように、ソフトウェア又は他の制御論理を実行する演算処理装置（又は多数の演算処理装置）が含まれていてもよい。制御装置は、サンプフロートスイッチと通威信し、フロートスイッチが読み取った水位が所定の下設定点よりも下であると判定されると、システムは、水充填器タイマーが満了したかどうかを決定する。タイマーが満了していない場合には、ポンプはオフのままであり、補給水バルブはオンのままである。制御システムは、水充填器タイマーが満了するまで、又はサンプ水位が所定の上水位に達するまで、サンプ水位を継続的にチェックする。水充填器タイマーが満了する前に上水位に達した場合には、水再循環ポンプをオンにし、補給水ポンプをオフにする。サンプ水位が上水位に達する前に水充填器タイマーが満了した場合には、顧客に警報を送り、貫流バックアップサイクルを開始する（この作動モードを以下に論じる）。
【００２１】
水再循環ポンプがひとたびオンになると、これらのポンプが適正に作動しているかどうかを制御論理が決定する。これは、水再循環ポンプの排出管路に配置されたフロートスイッチを使用して直接的に確かめることができ、又は幾つかの他の方法で確かめることができる。水再循環ポンプがオンであり、水流が確かめられている限り、システムは、警報がないことを決定し、制御システムはサンプ内の水位の監視を続行し、気化パッドでの水の気化により水位が低下した場合には補給水バルブを開放できる。幾つかの場合では、これが通常の主作動モードである。
【００２２】
ポンプが故障した場合のように、水ポンプがオンであり且つ水流スイッチが水流の損失を示す場合にはいつでも、システムは警報を有効化して貫流バックアップサイクルを開始できる。貫流バックアップサイクルは、ポンプをオフにし、サンプドレンバルブを開放し、補給水バルブを開放し、顧客に警報を送る。このモードでは、制御システムは、補給水を気化パッドに置くことによって気化パッドからの空気を予備冷却し、溢水がサンプドレンバルブを出る（従って、再循環しない）。この時点で、貫流チェックタイマーを始動し、システムを所定のしかし調節可能な期間に亘って貫流バックアップサイクルに保持することができる。貫流チェックタイマーが満了すると、制御論理は、ユニットを通常の水再循環動作に戻そうとし、構成要素の適切な機能についてチェックする。この機能の理由は、貫流モードを強いた初期故障が直った（例えば、故障を引き起こしていたゴミがなくなった、故障していた構成要素を交換した、又は水が復活した、そして技術者がシステムの手動リセットを行われなかった)かどうか決定することである。このようにして、建物の所有者は、問題を引き起していた事象が解決した場合、システムが自動的に水節約作動モードに復帰するということに自信を持つであろう。
【００２３】
別の実施例では、システムは、気化パッドから溢れた水を集めて溜めておくためのサンプと、このサンプと流体連通したポンプとを含む。ポンプは、気化パッドの上に配置された第１分配装置に水分をサンプから移送する。システムは、更に、気化パッドの上に配置された第２分配装置に水を送出する自動作動式補給水バルブを含む。第１及び第２の水分分配装置は、水分を気化パッドの上に分配する。自動作動式サンプドレンバルブは、閉鎖時に水をサンプに保持し、開放時に水をサンプから自由に排水する。このシステムは、サンプ内の水位を制御システムに通信する水位制御装置、及び水再循環システムが正しく作動していないかどうかを検出するための検出器又はセンサを含む。システムは、ユニットの作動についての判定を行うことができるソフトウェアシステムを作動する演算処理装置を含む。
【００２４】
水再循環システムの適正な作動の感知、及び貫流バックアップ制御システム論理への自動的移行を使用する少なくとも三つの実施例がある。第１実施例では、補給水は、水再循環ポンプから延びる同じ排出導管に導入される。補給水進入点とポンプ出口との間には、補給水がポンプを通って後方に排水されないようにするチェックバルブが配置されている。第２及び第３の実施例では、補給水は、気化パッドの上の別の送出点に送出され、かくしてチェックバルブに対する必要をなくす。これらの三つの技術は全て、水を気化パッドの上に提供するための主な手段として水再循環システムを使用し、水再循環システムが故障したときにこれを検出する監視制御システム、及び保守が行われて制御論理の警報がリセットされるまで水再循環サイクルから貫流サイクルに切り換える制御システムを使用する。
【００２５】
水再循環ポンプが作動していることを確かめるために水流スイッチを直接使用することができる場合には、ポンプ又は水再循環システムが適正に作動しているかどうかを決定するための別の方法がある。これらの別の方法は、水流スイッチ、水流センサ、水分配槽水位スイッチ又はセンサ、電流スイッチ又はＫＷスイッチ、電流センサ、導電性センサ、圧力スイッチ又は差圧スイッチ、気化パッドの前後に設けられた温度センサ、及び気化パッドウェット度センサを含む。これらのセンサのうちの任意のセンサ又はこれらのセンサの組み合わせを使用し、水再循環システムの適正な作動を検出してもよい。これは本発明の限定ではない。
【００２６】
次に添付図面を参照する。図１は、冷却又は凝縮されるべき流体を、導管１１５を通して冷却コイル１２５、１３０を含む導管の内部に通す、冷却システム１００を示す。冷却又は凝縮されるべき内部流体は、冷却又は凝縮を必要とする水又は水／グリコール混合物又は任意の冷媒であってもよい。冷却コイル１２５及び１３０は、フィンを持つチューブであってもよく、又はマイクロチャンネル設計であってもよい。上述のように、冷却コイル１２５及び１３０は、凝縮器であってもよく、又は熱を大気に放出するために空気を通す任意の間接的熱交換器であってもよい。流体が冷却コイル１２５及び１３０を通過する際に熱エネルギが取り出され、冷却コイル（１２５、１３０）の下から冷却された流体が出て導管１２０を通して戻される。所望であれば、流体の方向に逆にしてもよい。冷却システム１００は、ファン１０２等の空気流発生装置によって周囲空気をコイル１２５及び１３０上に通すことによって、冷却流体から熱エネルギを取り出す。周囲空気温度が十分に低い期間中、又は負荷が十分の低い場合には、「ドライ（乾燥）」状態の気化パッド１３５及び１４０を通して空気を引き込み、次いで水再循環システムを作動させることなく、ファン１０２（又は他の空気流発生装置）を介して冷却コイル１２５及び１３０の周囲に通すことができる。こうした作動方法が、「ドライ」モードでの作動であると考えられる。
【００２７】
周囲空気温度が十分に低くない場合、又は大きな熱交換容量が所望である場合には、冷却システム１００は、気化冷却パッド１３５及び１４０に気化性液体（例えば水）の形態の水分を加えることによって、「ドライ」モードから「ウェット」モードに作動モードを移行できる。気化冷却パッド１３５及び１４０がウェット（濡れた）状態にある場合には、これらのパッドが空気を気化で冷却し、温度が下がった来入空気を冷却コイル（１２５、１３０）に通す。これにより、冷却コイル１２５及び１３０から引き出すことができる熱の量を増大する。
【００２８】
冷却システム１００並びに本明細書中で考えられている他の実施例は、二つのウェット作動モードを使用する。第１即ち主ウェットモードは、水再循環サイクルを考えている。第２即ちバックアップウェットモードは、貫流サイクルを考えている。主ウェットモードは、水再循環モードで作動する。これは、貫流モードと比べて気化性液体を節約して使用するためである。かくして標準的作動条件では、代表的には、冷却要求を満たす上でこの液体節約モードで十分である。冷却システム１００は、例えば、水再循環モードが適正に作動しない場合のバックアップとして、貫流サイクルに切り換わるようになっている。冷却システム１００は、新たな構成要素を何等導入することなく、作動モードを切り換える。
【００２９】
冷却システム１００をドライモードからウェットモードに移行するとき、補給水ソレノイドバルブ１７０を賦勢し即ち開放し、排水バルブ１７５を閉鎖する。補給水バルブ１７０からの流量は、代表的には、流れ制御バルブ１７１によって制御される。これは、オリフィス、調圧バルブ又はスロットルバルブであってもよい。補給水を気化パッド１３５及び１４０の上に加えることによって、水再循環ポンプ１４５を賦勢することなく、これらの気化パッドを濡らすことができる。気化冷却パッド１３５及び１４０を確実に十分に飽和させるため、液体が気化冷却パッド１３５及び１４０を通って滴り落ち、冷却パッドを溢れて随意の収集樋１５５及び１６０の夫々に入るように、十分な量の気化性液体を分配装置１４８及び１５０に送る。これらの随意の収集樋１５５及び１６０は、溢れた液体の一時的な中間の収集場所として役立ち、溢れた液体は、次いで、導管を通してサンプ１６５に送られる。別の構成では、比較的大きなサンプを使用してもよく、随意の樋１５５及び１６０は存在しない。
【００３０】
サンプ１６５は、収集樋１５５及び１６０から溢れた液体を収集する。水再循環ポンプ１４５の取り入れ口に十分な水頭圧を提供するのに十分な溢水が集まった（気化性液体の液位がポンプ１４５を安全に作動させるのに十分に高いことを検出するフロートスイッチ１５２によって感知された）とき、ポンプ１４５を賦勢し、液体をサンプ１６５から導管１４６及び１４９を通して液体分配装置１４８及び１５０に再循環する。
【００３１】
気化性液体の液位がポンプ１４５を安全に作動させるのに十分に高いことをフロートスイッチ１５２が感知したとき、補給水バルブ１７０を消勢し即ち閉鎖する。次いで、再循環した外部補給液体は、気化冷却パッド１３５及び１４０の断熱材を通って滴り落ち、気化パッドによって吸収される。周囲空気が気化パッド１３５及び１４０を通過するとき、気化の作用によって空気が冷却される。これは、最初に断熱材によって吸収された液体が蒸発し、液体から気体になるためである。
【００３２】
補給水バルブ１７０及び再循環水ポンプ１４５は、同じ導管で連通しているため、背圧流阻止装置即ちチェックバルブ１４７を使用し、補給液体がポンプを通って逆流しないようにする。同様に、逆流阻止バルブネットワーク１７３により、再循環された液体が、例えば都市上水等であってもよい他の補給水源に逆流しないようにする。。
【００３３】
主再循環モード中、気化空気冷却システムから液体がなくなるに従ってサンプ１６５内の液位が低下する。液位が十分に低いことがフロートスイッチ１５２によって感知されたとき、補給水バルブ１７０を開放し、補充補給水をシステム１００に導入し、補給水タイマーをスタートする。サンプ１６５内の液位が所定の高液位まで上昇すると、補給水バルブ１７０を閉鎖し、これによって補給液源を遮断する。水位が上がらず、補給水タイマーが満了した場合、システム１００は警報を発し、貫流バックアップサイクルを（以下に更に詳細に論じるように）開始する。
【００３４】
制御システムは、サンプフロートスイッチ１５２からの信号に従ってサイクルのオン／オフを適正に行うため、ポンプ１４５及び補給水バルブ１７０の作動を連続的に監視する。制御システムが水再循環システムに問題があることを示す事象を検出した場合、ウェットモードを貫流バックアップサイクルに移行する。連続的に監視される条件には、水位（例えばポンプを作動させ続ける上で水位が不十分であるかどうかをフロートスイッチ１５２によって決定する）、補給水タイマー、ポンプ流スイッチ２１６、ポンプ電気検出スイッチ２２０又はセンサ、水パッドセンサ２２４（例えば、センサが気化パッドが濡れていないことを検出したかどうかを決定する）、又はこれらの方法の組み合わせ又は他の随意の方法が含まれる。
【００３５】
補給水タイマーが満了し、水位が至らない場合には、制御を水再循環サイクルから貫流バックアップサイクルに変更する。補給水バルブがサンプ１６５内の液位を上げることができないのには多くの理由があり、これには、補給水バルブ１７０の欠陥、水流制御装置１７１の詰まり、配管の破損、フロートスイッチ１５２の汚損、及び下位置での固着、又はドレンバルブ１７５を閉鎖できないか或いはその欠陥が含まれるがこれらに限定されない。そのいずれにせよ、サンプ１６５内の水はポンプを作動させ続けるには不十分であり、かくしてウェットモードを水再循環モードから貫流モードに変更する。補給水タイマーに加えて、故障を検出する何らかの水再循環感知方法もまた、ウェットモードを水再循環モードから貫流バックアップサイクルに変更する。
【００３６】
冷却システム１００をウェット水再循環感モードから貫流ウェットバックアップサイクルに移行するとき、補給水バルブ１７０を賦勢し、再循環ポンプ１４５をオフにし、サンプ水排水バルブ１７５を開放し、保守技術者を呼んで水再循環感システムの悪いところを直させるように顧客に警報を送る。冷却システム１００が実行する論理を図５に詳細に示す概略図に示す。
【００３７】
図１の冷却システム１００は、更に、当該技術分野で周知のように「排水サイクル」を使用し、約１２時間乃至２４時間のポンプ再循環モードである所定期間後にポンプ１４５をオフにし、サンプドレンバルブ１７５を開放してサンプ１６５の全内容物を出し、ポンプ１６５内での細菌及びねばねばの発生及び成長の可能性を低減する。
【００３８】
図２は、冷却又は凝縮されるべき流体（例えば水や冷媒）を、導管１１５を通して冷却コイル１２５、１３０の内部に通す冷却システム２００を示す。多くの構成要素は、図１に関して上文中に説明した対応する構成要素と類似して又は同様に作動するが、例外がある。冷却システム２００では、補給水バルブ１７０は同様に気化パッド１３５及び１４０の上に液体を送出する。しかしここでは、液体は別の導管１９２を通して送出され、この導管１９２が新鮮な補給水を分配装置１８０及び１８１に送出するのである。ポンプ１４５から別の管路１４８及び１５０への送出と、補給水バルブ１７０からの管路１８０及び１８１とを分けることにより、システム１００をチェックバルブ１４７（図１に示す）なしで作動できるのである。更に、これにより、逆流阻止バルブネットワーク１７３（図１に示す）を使用する必要をなくす。
【００３９】
図３は、気化パッド１３５を持つ冷却システム２５０の一部を示す側面図である。この図には、別の送出システムが、補給水バルブ１７０からの配管２１２及び水再循環ポンプ１４５から供給を受ける水送出配管２１４として個々に示してある。個々の水送出配管２１２及び２１４には、水滴２１８を気化パッド１３５の上に送出するオリフィス、ノズル、又は穴が設けられていてもよい。更に、水送出配管２１２及び２１４は、設置される場所に応じて、互いに隣接していてもよいし、一方が他方の上に位置決めされていてもよい。
【００４０】
図４もまた、気化パッド１３５を持つ冷却システム３５０の一部を示す側面図である。この図では、補給水バルブ１７０からの別の送出管路２２１及び再循環ポンプ１４５からの水送出配管２２２が重力供給水槽２２０に滴下する。重力供給水槽２２０には、水滴２１８を気化パッド１３５の上に送出するオリフィス、ノズル、又は穴が設けられていてもよい。配管２２１の進入点は、配管２２２に関して高くても良く、また、自治体によっては再循環させた水が上水システムに入り込まないようにすることが求められているため、重力供給水槽２２０の上方にあることが必要とされる場合がある。
【００４１】
図５は、本明細書中に説明した冷却システムの様々な例に適用できる制御論理シーケンスのフローダイアグラム５００である。注意すべきことは、当該技術分野で周知のようにウェット状態及びドライ状態の気化パッドの両方でファンの速度を制御するのに多くの方法があり、図５の論理は、気化パッドを濡らす要求に関して開始するということである。ウェット作動を要求する決定は当該技術分野で周知であり、周囲空気温度、プロセス流体温度、プロセス流体圧力、予備設定した最大ファン速度、又はこれらの入力の組み合わせ等の多くのパラメータによって判定できる。これは本発明に対する限定ではない。
【００４２】
次に図５を参照すると、ウェット作動要求５０２時、即ち冷却コイルに進入する空気を気化パッドで予備冷却し、システムが除去する熱を増大する必要がある場合、水再循環サイクル５０４を開始する。この時点で補給水バルブ５０５を開放して水を気化パッドの上に供給し、水サンプドレンバルブ５０６を閉鎖し、水充填タイマー５０７を開始する。制御システムはサンプフロートスイッチ５０８を監視し、水位が所定の下設定点よりも下であると水充填タイマー５１０が満了したのかを確認する。水充填タイマー５１０が満了していない場合には、再循環ポンプ５１２をオフのままにし、補給水バルブ５１４をオンのままにする。制御システム５００は、水充填タイマー５１０が満了するか或いはサンプ水位５０８が所定の上水位に達するまでサンプ水位５０８をチェックし続ける。水充填タイマー５１０の満了前に上水位に達した場合には、水再循環ポンプ５１２をオンにし、補給水バルブ５１４をオフにする。サンプ水位５０８が所定の上水位に達する前に水充填タイマー５１０が満了した場合には、顧客に警報５１６を送り、貫流バックアップサイクル５２０を開始する（この作動モードは下文で論じられる）。
【００４３】
水再循環ポンプ５１２がオンになると、制御論理は適正に作動しているかどうかを確認する。適正な再循環ポンプ作動５１８は、水再循環ポンプの排出管路に配置された水流スイッチを介して直接的に、ポンプ電気検出スイッチ又はセンサ、水パッドセンサによって、又は本明細書中に記載した他の方法によって確認５１８できる。水再循環ポンプ５１２がオンであり、水流５１８が確認されている限り、警報５１９が発せられず、制御システム５００はサンプ内の水位５０８を監視し続け、そのため気化パッドでの水の気化により水位が低下した場合に補給水バルブ５１４を開放できる。これが通常の主作動モードである。
【００４４】
水再循環ポンプ５１２がオンであり、水流スイッチ５１８がポンプの故障等による水流の損失を示した場合、警報５１９が有効化され、貫流バックアップサイクル５２０を開始する。貫流バックアップサイクルは、水再循環ポンプ５２１をオフにし、サンプドレンバルブ５２２を開放し、補給水バルブ５２３を開放し、顧客に警報５２４を送る。これで、制御システムは、補給水を気化パッドに置き、溢れた水がサンプドレンバルブ５２２を出ることによって、気化パッドにより空気を予備冷却する。この時点で、貫流チェックタイマー５３０を開始する。これにより、所定のしかし調節可能な期間に亘ってシステムを貫流バックアップサイクルにしておく。貫流チェックタイマー５３０が満了すると、制御論理５００は、水再循環ポンプの作動を試行し、水再循環モードを再開する５０４ことによって適正な作動についてチェックする。
【００４５】
図５を再び参照すると、ウェット作動要求５０２をオフにすると、水再循環ポンプが予め作動されている場合には、ドライ作動５４０を開始し、補給水バルブ５４２を閉鎖し、水再循環ポンプをオフにする前に再循環システムの残留水を使用しようと試みる。かくして、制御論理はサンプ水位５４４を監視し、サンプ水位スイッチ５４４が水位の低下を表示するまで水再循環ポンプを作動し続ける。サンプ水位スイッチ５４４が水位の低下を表示した後、水再循環ポンプ５４６をオフにし、排水バルブ５４８を開放する。この論理を使用し、ドライ作動モード５５０に戻るときに残留水を排水する前にできるだけ多くの再循環水を使用する。
【００４６】
このように、液体分配システム作動方法５００は、液体をディスペンサで気化パッド上に分配する工程と、気化パッドから溢れた液体をサンプに集める工程と、サンプ内の液位と関連したパラメータを監視する工程とを含む。この方法は、更に、制御装置によって、少なくとも部分的に、監視されたパラメータに基づいて、再循環モードと貫流モードとの間で作動モードを制御する工程を含む。例えば、監視されたパラメータには、気化性液体のサンプ内の液位、ポンプの作動性能及び／又は効率、サンプのドレンバルブ位置、システムを貫流モードで作動した時間の量とシステムを再循環モードで作動した時間の量との比等がある。再循環モードで作動している場合には、制御装置により、システムは、気化性液体をサンプからディスペンサに送出する。貫流モードで作動している場合には、制御装置により、システムは、液体を入口からディスペンサに送出する。
【００４７】
本願は、例示であって限定ではないと解釈されるべき水再循環システムの例を説明する。個々に説明した例は、本明細書中に説明した範囲から逸脱することなく、変更してもよく、互いに組み合わせてもよいということは当業者には理解されるべきである。更に、所望であれば、一つの実施例又は例の特徴を、別の実施例又は例の特徴と組み合わせ、更に別の実施例又は例を提供してもよい。本願で引用し、論じ、確認し、言及した全ての文献は、出典を明示することにより、本明細書の開示の一部とされる。
【符号の説明】
【００４８】
１００  冷却システム
１０２  ファン
１１５  導管
１２５、１３０  冷却コイル
１３５、１４０  気化パッド
【図１】
2018128246.tif 000003
【図２】
2018128246.tif 000004
【図３】
2018128246.tif 000005
【図４】
2018128246.tif 000006
【図５】
2018128246.tif 000007
【外国語明細書】
2018128246000001.pdf