(57)【要約】【課題】低外気温度あるいは低冷却負荷の条件下でも、冷水の適度な冷却を行うことができるフリークーリング用の冷熱源装置並びに冷却システム及び冷却方法を提供する。【解決手段】フリークーリング用の冷熱源装置４０は、冷却塔１と、冷却塔１で冷却された冷却水を、冷却負荷を冷却する冷水と熱交換する第１熱交換器１１と、冷却塔１と第１熱交換器１１とを連結する循環配管３１と、冷却水を循環させる冷却水ポンプ２とを含む。この冷熱源装置４０に、冷却塔１を通過した冷却水を、第１熱交換器１１を介さずに冷却塔１に返送する第１バイパス配管３４と、第１バイパス配管３４の冷却水流量を調節する第１流量調節手段８３とを設ける。これにより、第１バイパス配管３４を介して、不要な冷却水を冷却塔１に返送することで、第１熱交換器１１に流入する冷却水の流量を調節することができる。【選択図】図１
2011012904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フリークーリングにより冷却負荷の冷却を行う冷熱源装置であって、
外気により冷却水を冷却する冷却塔と、
前記冷却塔により冷却された前記冷却水と、前記冷却負荷を冷却する冷水とを熱交換する熱交換器と、
前記冷却塔と前記熱交換器とを連結する循環配管と、
前記循環配管を通じて、前記冷却塔と前記熱交換器との間で前記冷却水を循環させる冷却水ポンプと、
前記冷却塔を通過した前記冷却水を、前記熱交換器を介さずに前記冷却塔に返送する第１バイパス配管と、
前記第１バイパス配管を流れる前記冷却水の流量を調節する第１流量調節手段と、
前記熱交換器の出口における前記冷水の温度に基づいて、前記第１流量調節手段を制御する制御手段と、を備えるフリークーリング用の冷熱源装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記冷却水ポンプの回転数ωが前記冷却水ポンプの下限回転数ωＭＩＮであり、前記熱交換器の出口における前記冷水の温度が目標値よりも低い場合に、前記冷却水の少なくとも一部を前記第１バイパス配管に流すように前記第１流量調節手段を制御することを特徴とする請求項１に記載のフリークーリング用の冷熱源装置。
【請求項３】
フリークーリングにより冷却負荷の冷却を行う冷熱源装置であって、
外気により冷却水を冷却する冷却塔と、
前記冷却塔により冷却された前記冷却水と、前記冷却負荷を冷却する冷水とを熱交換する熱交換器と、
前記冷却塔と前記熱交換器とを連結する循環配管と、
前記循環配管を通じて、前記冷却塔と前記熱交換器との間で前記冷却水を循環させる冷却水ポンプと、
前記冷却塔を通過した前記冷却水を、前記熱交換器を介さずに前記冷却塔に返送する第１バイパス配管と、
前記第１バイパス配管を流れる前記冷却水の流量を調節する第１流量調節手段と、
前記熱交換器における熱交換量に基づいて、前記第１流量調節手段を制御する制御手段と、を備えるフリークーリング用の冷熱源装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記熱交換器における前記熱交換量が目標値になる前記冷却水ポンプの回転数ωを算出して、算出された前記回転数ωが前記冷却水ポンプの下限回転数ωＭＩＮを下回る場合に、前記冷却水の少なくとも一部を前記第１バイパス配管に流すように前記第１流量調節手段を制御することを特徴とする請求項３に記載のフリークーリング用の冷熱源装置。
【請求項５】
前記第１流量調節手段が、前記第１バイパス配管に設けられた二方弁であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のフリークーリング用の冷熱源装置。
【請求項６】
前記第１流量調節手段が、前記第１バイパス配管と前記循環配管との合流点に設けられた三方弁であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のフリークーリング用の冷熱源装置。
【請求項７】
前記熱交換器又は前記第１バイパス配管を通過した前記冷却水を、前記冷却塔を介さずに前記熱交換器又は前記第１バイパス配管に返送する第２バイパス配管と、
前記第２バイパス配管を流れる前記冷却水の流量を調節する第２流量調節手段とをさらに備え、
前記制御手段は、前記熱交換器の出口における前記冷水の温度又は前記熱交換器における熱交換量に基づいて、前記第２流量調節手段を制御することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のフリークーリング用の冷熱源装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載のフリークーリング用の冷熱源装置を用いて冷却した前記冷水により、前記冷却負荷を冷却するフリークーリング運転用ラインと、
冷凍機を用いて冷却した冷水により、前記冷却負荷を冷却する冷凍機運転用ラインと、
外気条件及び前記冷却負荷の少なくとも一方に基づいて、前記フリークーリング運転用ラインと前記冷凍機運転用ラインとを切り換える切換手段と、を備える冷却システム。
【請求項９】
外気により冷却水を冷却する冷却塔と、前記冷却塔により冷却された前記冷却水と、前記冷却負荷を冷却する冷水とを熱交換する熱交換器と、前記冷却塔と前記熱交換器とを連結する循環配管と、前記循環配管を通じて、前記冷却塔と前記熱交換器との間で前記冷却水を循環させる冷却水ポンプと、前記冷却塔を通過した前記冷却水を、前記熱交換器を介さずに前記冷却塔に返送する第１バイパス配管と、前記第１バイパス配管を流れる前記冷却水の流量を調節する第１流量調節手段とを備えるフリークーリング用の冷熱源装置を用いる冷却方法であって、
前記冷却水ポンプの回転数ωを測定する工程と、
前記熱交換器の出口における前記冷水の温度を測定する工程と、
測定された前記回転数ωが前記冷却水ポンプの下限回転数ωＭＩＮであり、測定された前記冷水の温度が目標値よりも低い場合に、前記冷却水の少なくとも一部を前記第１バイパス配管に流すように前記第１流量調節手段を制御する工程と、を備える冷却方法。
【請求項１０】
外気により冷却水を冷却する冷却塔と、前記冷却塔により冷却された前記冷却水と、前記冷却負荷を冷却する冷水とを熱交換する熱交換器と、前記冷却塔と前記熱交換器とを連結する循環配管と、前記循環配管を通じて、前記冷却塔と前記熱交換器との間で前記冷却水を循環させる冷却水ポンプと、前記冷却塔を通過した前記冷却水を、前記熱交換器を介さずに前記冷却塔に返送する第１バイパス配管と、前記第１バイパス配管を流れる前記冷却水の流量を調節する第１流量調節手段とを備えるフリークーリング用の冷熱源装置を用いる冷却方法であって、
前記熱交換器における熱交換量が目標値になる前記冷却水ポンプの回転数ωを算出する工程と、
算出された前記回転数ωが前記冷却水ポンプの下限回転数ωＭＩＮを下回る場合に、前記冷却水の少なくとも一部を前記第１バイパス配管に流すように前記第１流量調節手段を制御する工程と、を備える冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フリークーリング用の冷熱源装置並びに冷却システム及び冷却方法に係り、例えば、クリーンルームやデータセンタ等の空調に用いる冷熱源装置並びに冷却システム及び冷却方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
クリーンルームやデータセンタ等の施設では、一年を通じて冷房運転が行われる。このため、これらの設備の冷却システムにおいて、省エネルギーが重要な課題であり、近年ではフリークーリングの利用が提案されている。ここで、フリークーリングとは、消費電力が高い冷凍機を使用せずに、外気との熱交換を利用した冷却塔を冷熱源として空調を行う運転方式をいう。
【０００３】
例えば、特許文献１には、冷凍機を冷熱源とする冷凍機運転と、冷却塔を冷熱源とするフリークーリング運転とを切り替えることができる冷却システムが記載されている。この冷却システムによれば、冷却塔の冷却能力が高い冬季に、冷凍機を使用しないフリークーリング運転を行うことで、エネルギーを大幅に削減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１３２６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
フリークーリング運転では、冷却塔において冷却した冷却水を、冷却水ポンプにより熱交換器に送り、当該熱交換器において、冷却負荷を冷却する冷水と熱交換させるのが一般的である。
【０００６】
ここで、冷却塔出口における冷却水の温度は、外気温度の変化に応じて変動してしまうため、熱交換器において冷水を適度に冷却するには、冷却水ポンプの回転数の制御により、熱交換器に流入する冷却水の流量を調節することで省エネとなる。例えば、外気温度が低く、冷却塔出口における冷却水の温度が過剰に低い場合、冷却水ポンプの回転数を低くして、熱交換器に流入する冷却水の流量を少なくする必要がある。
【０００７】
しかしながら、冷却水ポンプは構造上の理由から運転可能な回転数の下限値が定められているため、冷却水ポンプの回転数のみにより、熱交換器に流入する冷却水の流量を調節することができない場合がある。特に、外気温度が低い場合や、冷却負荷が小さい場合は、冷却水の冷却能力が冷却負荷に対して過剰になりやすく、冷水の適度な冷却を行うことが難しい。したがって、冷却塔による冷水製造において、冷却ポンプの回転数の制御が重要となる。
【０００８】
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、低外気温度あるいは低冷却負荷の条件下でも、冷水の適度な冷却を行うことができるフリークーリング用の冷熱源装置並びに冷却システム及び冷却方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様に係るフリークーリング用の冷熱源装置は、フリークーリングにより冷却負荷の冷却を行う冷熱源装置であって、外気により冷却水を冷却する冷却塔と、前記冷却塔により冷却された前記冷却水と、前記冷却負荷を冷却する冷水とを熱交換する熱交換器と、前記冷却塔と前記熱交換器とを連結する循環配管と、前記循環配管を通じて、前記冷却塔と前記熱交換器との間で前記冷却水を循環させる冷却水ポンプと、前記冷却塔を通過した前記冷却水を、前記熱交換器を介さずに前記冷却塔に返送する第１バイパス配管と、前記第１バイパス配管を流れる前記冷却水の流量を調節する第１流量調節手段と、前記熱交換器の出口における前記冷水の温度に基づいて、前記第１流量調節手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
ここで、「冷却負荷を冷却する」は、冷却負荷を冷水で直接冷却する態様だけでなく、別の冷却媒体を介して冷却負荷を間接的に冷却する態様も含む。
【００１１】
上記フリークーリング用の冷熱源装置によれば、熱交換器出口における冷水温度（冷水往温度）に基づいて、第１バイパス配管を介して不要な冷却水を冷却塔に返送することで、熱交換器に流入する冷却水の流量を調節することができる。これにより、冷却水の冷却能力が冷却負荷に対して過剰になりやすい条件下、すなわち低外気温度あるいは低冷却負荷の条件下においても、冷水の適度な冷却を行うことができる。
【００１２】
上記フリークーリング用の冷熱源装置において、前記制御手段は、前記冷却水ポンプの回転数ωが前記冷却水ポンプの下限回転数ωＭＩＮであり、前記熱交換器の出口における前記冷水の温度が目標値よりも低い場合に、前記冷却水の少なくとも一部を前記第１バイパス配管に流すように前記第１流量調節手段を制御することが好ましい。
【００１３】
これにより、冷却水ポンプを下限回転数ωＭＩＮに設定しても、冷水の温度（冷水往温度）が目標値よりも低くなってしまう場合であっても、第１流量調節手段により熱交換器に流入する冷却水の流量を調節して、冷水の適度な冷却を行うことができる。
【００１４】
本発明の別の態様に係るフリークーリング用の冷熱源装置は、フリークーリングにより冷却負荷の冷却を行う冷熱源装置であって、外気により冷却水を冷却する冷却塔と、前記冷却塔により冷却された前記冷却水と、前記冷却負荷を冷却する冷水とを熱交換する熱交換器と、前記冷却塔と前記熱交換器とを連結する循環配管と、前記循環配管を通じて、前記冷却塔と前記熱交換器との間で前記冷却水を循環させる冷却水ポンプと、前記冷却塔を通過した前記冷却水を、前記熱交換器を介さずに前記冷却塔に返送する第１バイパス配管と、前記第１バイパス配管を流れる前記冷却水の流量を調節する第１流量調節手段と、前記熱交換器における熱交換量に基づいて、前記第１流量調節手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
上記フリークーリング用の冷熱源装置によれば、熱交換器における熱交換量に基づいて、第１バイパス配管を介して不要な冷却水を冷却塔に返送することで、熱交換器に流入する冷却水の流量を調節することができる。これにより、冷却水の冷却能力が冷却負荷に対して過剰になりやすい条件下、すなわち低外気温度あるいは低冷却負荷の条件下においても、冷水の適度な冷却を行うことができる。
【００１６】
上記フリークーリング用の冷熱源装置において、前記制御手段は、前記熱交換器における前記熱交換量が目標値になる前記冷却水ポンプの回転数ωを算出して、算出された前記回転数ωが前記冷却水ポンプの下限回転数ωＭＩＮを下回る場合に、前記冷却水の少なくとも一部を前記第１バイパス配管に流すように前記第１流量調節手段を制御することが好ましい。
【００１７】
これにより、熱交換量の目標値から算出した冷却水ポンプの回転数が下限回転数ωＭＩＮよりも低くなってしまう場合であっても、第１流量調節手段により熱交換器に流入する冷却水の流量を調節して、冷水の適度な冷却を行うことができる。
【００１８】
上記二態様に係るフリークーリング用の冷熱源装置において、前記第１流量調節手段は、二方弁又は三方弁であってもよい。中でも、三方弁は、熱交換器に流入する冷却水の流量をゼロまで調節することができる点で好ましい。
【００１９】
上記二態様に係るフリークーリング用の冷熱源装置において、前記熱交換器又は前記第１バイパス配管を通過した前記冷却水を、前記冷却塔を介さずに前記熱交換器又は前記第１バイパス配管に返送する第２バイパス配管と、前記第２バイパス配管を流れる前記冷却水の流量を調節する第２流量調節手段とをさらに備え、前記制御手段は、前記熱交換器の出口における前記冷水の温度又は前記熱交換器における熱交換量に基づいて、前記第２流量調節手段を制御することが好ましい。
【００２０】
外気温度が特に低い条件や、冷却負荷が特に小さい条件では、冷却塔のファンを停止しても、冷却塔出口における冷却水温度が必要以上に低く、冷却水の冷却能力が冷却負荷に対して過剰になる場合がある。このような場合に、第２バイパス配管及び第２流量調節手段により、冷却塔に流入する冷却水の流量を調節することで、熱交換器に流入する冷却水の温度が過度に低くなることを防止することができる。
【００２１】
本発明に係る冷却システムは、上述のフリークーリング用の冷熱源装置を用いて冷却した前記冷水により、前記冷却負荷を冷却するフリークーリング運転用ラインと、冷凍機を用いて冷却した冷水により、前記冷却負荷を冷却する冷凍機運転用ラインと、外気条件及び前記冷却負荷の少なくとも一方に基づいて、前記フリークーリング運転用ラインと前記冷凍機運転用ラインとを切り換える切換手段とを備えることを特徴とする。
【００２２】
ここで、「冷却負荷を冷却する」は、冷却負荷を冷水で直接冷却する態様だけでなく、別の冷却媒体を介して冷却負荷を間接的に冷却する態様も含む。
【００２３】
本発明の一態様に係る冷却方法は、外気により冷却水を冷却する冷却塔と、前記冷却塔により冷却された前記冷却水と、前記冷却負荷を冷却する冷水とを熱交換する熱交換器と、前記冷却塔と前記熱交換器とを連結する循環配管と、前記循環配管を通じて、前記冷却塔と前記熱交換器との間で前記冷却水を循環させる冷却水ポンプと、前記冷却塔を通過した前記冷却水を、前記熱交換器を介さずに前記冷却塔に返送する第１バイパス配管と、前記第１バイパス配管を流れる前記冷却水の流量を調節する第１流量調節手段とを備えるフリークーリング用の冷熱源装置を用いる冷却方法であって、前記冷却水ポンプの回転数ωを測定する工程と、前記熱交換器の出口における前記冷水の温度を測定する工程と、測定された前記回転数ωが前記冷却水ポンプの下限回転数ωＭＩＮであり、測定された前記冷水の温度が目標値よりも低い場合に、前記冷却水の少なくとも一部を前記第１バイパス配管に流すように前記第１流量調節手段を制御する工程とを備えることを特徴とする。
【００２４】
本発明の別の態様に係る冷却方法は、外気により冷却水を冷却する冷却塔と、前記冷却塔により冷却された前記冷却水と、前記冷却負荷を冷却する冷水とを熱交換する熱交換器と、前記冷却塔と前記熱交換器とを連結する循環配管と、前記循環配管を通じて、前記冷却塔と前記熱交換器との間で前記冷却水を循環させる冷却水ポンプと、前記冷却塔を通過した前記冷却水を、前記熱交換器を介さずに前記冷却塔に返送する第１バイパス配管と、前記第１バイパス配管を流れる前記冷却水の流量を調節する第１流量調節手段とを備えるフリークーリング用の冷熱源装置を用いる冷却方法であって、前記熱交換器における熱交換量が目標値になる前記冷却水ポンプの回転数ωを算出する工程と、算出された前記回転数ωが前記冷却水ポンプの下限回転数ωＭＩＮを下回る場合に、前記冷却水の少なくとも一部を前記第１バイパス配管に流すように前記第１流量調節手段を制御する工程とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、熱交換器出口における冷水温度（冷水往温度）又は熱交換器における熱交換量に基づいて、第１バイパス配管を介して不要な冷却水を冷却塔に返送することで、熱交換器に流入する冷却水の流量を調節することができる。これにより、冷却水の冷却能力が冷却負荷に対して過剰になりやすい条件下、すなわち低外気温度あるいは低冷却負荷の条件下においても、冷水の適度な冷却を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】フリークーリング用の冷熱源装置の一例を示す構成図である。
【図２】フリークーリング用の冷熱源装置の他の例を示す構成図である。
【図３】フリークーリング用の冷熱源装置の他の例を示す構成図である。
【図４】第１流量調節手段の制御方法の一例を示すフローチャートである。
【図５】第１流量調節手段の制御方法の他の例を示すフローチャートである。
【図６】第２バイパス配管を備えるフリークーリング用の冷熱源装置の一例を示す構成図である。
【図７】フリークーリング用の冷熱源装置を含む冷却システムの一例を示す構成図である。
【図８】冷却システムの運転方式の決定に用いるテーブルの一例を示す図である。
【図９】冷却システムのフリークーリング運転用ラインの一例を示す構成図である。
【図１０】第１の変形例に係る冷却システムを示す構成図である。
【図１１】第２の変形例に係る冷却システムを示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下図面を用いて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
（冷熱源装置）
図１は、フリークーリング用の冷熱源装置の一例を示す構成図である。
【００２８】
フリークーリング用の冷熱源装置４０（以下、「冷熱源装置４０」と呼ぶ。）は、外気により冷却水を冷却する冷却塔１と、冷却塔１で冷却された冷却水を、冷却負荷を冷却する冷水と熱交換する第１熱交換器１１と、冷却塔１と第１熱交換器１１とを連結する循環配管３１と、冷却水を循環させる冷却水ポンプ２とを含む。
【００２９】
冷却塔１には、冷却水を散水する散水管１８と、外気の上昇気流を塔内に形成するためのファン１０とが設けられている。これにより、散水管１８から散水された冷却水を、外気との接触により、冷却することができる。
【００３０】
第１熱交換器１１は、冷却塔１を通過した冷却水を用いて、クリーンルーム等の冷却負荷側に循環させる冷水を冷却する熱交換器であり、プレート式、スパイラル式や、多管円筒式等の公知の熱交換器を使用することができる。なお、第１熱交換器１１において冷却された冷水は、冷水ポンプ４の動力により、冷水配管３２を介して、冷却負荷側に送られる。
【００３１】
また、冷熱源装置４０を含む冷却システムの各部を制御する制御装置５０が、ネットワーク５５を介して、インバータ７０、７１及び７２と、冷却水往温度センサ２１及び冷水往温度センサ２２とに接続されている。必要に応じて冷水還温度センサ２７、及び流量計２９が設けられる。制御装置５０が、ネットワーク５５を介して、冷水還温度センサ２７に接続される。
【００３２】
制御装置５０は、ネットワーク５５を介して、冷却水往温度センサ２１及び冷水往温度センサ２２の測定結果を取得し、当該測定結果に基づいて、インバータ７０、７１及び７２の周波数（インバータ周波数）を調節することで、ファン１０、冷却水ポンプ２及び冷水ポンプ４の制御を行う。
【００３３】
例えば、シミュレータ５１による演算結果に基づいて、冷却水往温度及び冷水往温度の目標値を算出し、冷却水往温度センサ２１及び冷水往温度センサ２２の測定結果が上記目標値に近づくように、インバータ７０、７１及び７２の周波数を調節してもよい。この場合、シミュレータ５１により、冷却システム全体の消費電力を算出し、この消費電力が最小になるような冷却水往温度及び冷水往温度の組み合わせを求め、当該組み合わせに基づいて、インバータ７０、７１及び７２の周波数を調節することが好ましい。なお、シミュレータ５１による演算については、後で詳細に説明する。
【００３４】
ところで、外気温度が低い場合、冷却塔１の冷却水出口１ａにおける冷却水の温度（冷却水往温度）が必要以上に低下して、第１熱交換器１１の冷水出口１１ａにおける冷水の温度（冷水往温度）が目標値を下回る傾向がある。この場合、通常は、制御装置５０により、冷却水ポンプ２の回転数を少なくして、第１熱交換器１１に流入する冷却水の流量を減らすことで、冷水往温度を目標値に近づけることができる。しかし、冷却水ポンプ２には、運転可能な回転数の下限値が定められているため、外気温度が著しく低い場合、冷却水ポンプ２の回転数調節だけでは冷水の適度な冷却を行うことができない。また、冷却負荷が小さい場合も、冷却水の冷却能力が冷却負荷に対して過剰である点で低外気温度の場合と同様であり、冷却水ポンプ２の回転数調節だけでは冷水を適度に冷却することができないという問題がある。
【００３５】
そこで、本実施形態では、冷却塔１を通過した冷却水を、第１熱交換器１１を介さずに冷却塔１に返送する第１バイパス配管３４と、第１バイパス配管３４を流れる冷却水の流量を調節する第１流量調節手段８３とを設けている。これにより、第１バイパス配管３４を介して、不要な冷却水を冷却塔１に返送することで、第１熱交換器１１に流入する冷却水の流量を調節することができる。したがって、冷却水の冷却能力が冷却負荷に対して過剰になりやすい条件下、すなわち低外気温度あるいは低冷却負荷の条件下においても、冷水の適度な冷却を行うことができる。
【００３６】
第１流量調節手段８３は、第１バイパス配管３４を流れる冷却水の水量を調節可能な構成であれば特に限定されず、例えば、図１に示すように第１バイパス配管３４に配置される二方弁であってもよいし、図２に示すように第１バイパス配管３４と循環配管３１との合流点に配置される三方弁であってもよい。中でも、三方弁は、第１熱交換器１１に流入する冷却水の流量をゼロまで調節することができる点で好ましい。なお、図３に示すように、第１流量調節手段８３として、第１バイパス配管３４及び循環配管３１に二方弁を一つずつ配置することで、三方弁と同様に、第１熱交換器１１に流入する冷却水の流量をゼロまで調節することができる。
【００３７】
また、第１流量調節手段８３の制御は、第１熱交換器１１の冷水出口１１ａにおける冷水の温度（冷水往温度）及び第１熱交換器１１の熱交換量の少なくとも一方に基づいて行われる。
【００３８】
第１流量調節手段８３の制御方法の具体例について説明する。図４は、冷水往温度に基づいて第１バイパス配管３４の冷却水循環を開始する場合の制御方法の一例を示すフローチャートである。また図５は、第１熱交換器１１の熱交換量に基づいて第１バイパス配管３４の冷却水循環を開始する場合の制御方法の一例を示すフローチャートである。
【００３９】
冷水往温度に基づいて第１バイパス配管３４の冷却水循環を開始する場合（図４参照）、まず、シミュレータ５１の演算結果に基づいて、第１熱交換器１１の冷水出口１１ａにおける冷水の温度の目標値（冷水往温度目標値τ）を算出する（ステップＳ１）。例えば、シミュレータ５１により冷却システム全体の消費電力を算出し、この消費電力が最小となるような冷水往温度を求めて、目標値τとしてもよい。この後、冷水往温度センサ２２により、第１熱交換器１１の冷水出口１１ａにおける冷水の温度（冷水往温度Ｔ）を測定する（ステップＳ２）。
【００４０】
次に、測定された冷水往温度Ｔと冷水往温度目標値τとを比較し（ステップＳ３）、冷水往温度Ｔが冷水往温度目標値τよりも低い場合には、ステップＳ４に移行する。一方、冷水往温度Ｔが冷水往温度目標値τ以上である場合には、冷却水ポンプ２の回転数ωが大きくなるようにインバータ７１のインバータ周波数を変更する（ステップＳ５）。
【００４１】
ステップＳ４では、冷却水ポンプ２の回転数ωと、冷却水ポンプ２の下限回転数ωＭＩＮとを比較する。その結果、回転数ωが下限回転数ωＭＩＮである場合には、少なくとも一部の冷却水を第１バイパス配管３４に流す制御を開始し（ステップＳ６）、ステップ７に移行する。一方、ステップＳ４において、回転数ωが下限回転数ωＭＩＮではない場合（すなわち、ω＞ωＭＩＮの場合）には、冷却水ポンプ２の回転数ωが小さくなるようにインバータ７１のインバータ周波数を変更する（ステップＳ８）。
【００４２】
ステップＳ７では、冷水往温度センサ２２により、第１熱交換器１１の冷水出口１１ａにおける冷水の温度（冷水往温度Ｔ）を再び測定する。そして、測定された冷水往温度Ｔと冷水往温度目標値τとを比較し（ステップＳ９）、冷水往温度Ｔが冷水往温度目標値τよりも低い場合には、第１バイパス配管３４の冷却水流量が増えるように第１流量調節手段８３を制御し（ステップＳ１０）、ステップＳ７に戻る。一方、ステップＳ９において、冷水往温度Ｔが冷水往温度目標値τ以上である場合には、第１バイパス配管３４の冷却水流量が減るように第１流量調節手段８３を制御し（ステップＳ１１）、ステップＳ７に戻る。
【００４３】
また、第１熱交換器１１の熱交換量に基づいて第１バイパス配管３４の冷却水循環を開始する場合（図５参照）、まず、シミュレータ５１の演算結果に基づいて、第１熱交換器１１の熱交換量の目標値を算出する（ステップＳ２１）。例えば、シミュレータ５１の演算結果に基づいて、冷却システム全体の消費電力が最小となるような第１熱交換器１１の熱交換量を算出してもよい。そして、算出された熱交換量に基づいて、冷却水ポンプ２の回転数ωを算出する（ステップＳ２２）。熱交換量の算出は、例えば、図１０において、熱交換器１１が多数設置される場合に行なわれる。熱交換量は、図１に示す冷水往温度センサ２２、冷水還温度センサ２７及び流量計２９によって測定される熱交換器出口温度、熱交換器入口温度及び流量から算出される。
【００４４】
次に、算出された冷却水ポンプ２の回転数ωと、冷却水ポンプ２の下限回転数ωＭＩＮとを比較し（ステップＳ２３）、回転数ωが下限回転数ωＭＩＮよりも小さい場合には、少なくとも一部の冷却水を第１バイパス配管３４に流す制御を開始して（ステップＳ２４）、ステップＳ２６に移行する。一方、ステップＳ２３において、回転数ωが下限回転数ωＭＩＮ以上である場合には、冷却水ポンプ２の回転数がωになるようにインバータ７１のインバータ周波数を設定する（ステップＳ２５）。
【００４５】
ステップＳ２６では、シミュレータ５１の演算結果に基づいて、第１熱交換器１１の冷水出口１１ａにおける冷水の温度の目標値（冷水往温度目標値τ）を算出する。例えば、シミュレータ５１により冷却システム全体の消費電力を算出し、この消費電力が最小となるような冷水往温度を求めて、目標値τとしてもよい。
【００４６】
この後、冷水往温度センサ２２により、第１熱交換器１１の冷水出口１１ａにおける冷水の温度（冷水往温度Ｔ）を測定する（ステップＳ２７）。そして、測定された冷水往温度Ｔと冷水往温度目標値τとを比較し（ステップＳ２８）、冷水往温度Ｔが冷水往温度目標値τよりも低い場合には、第１バイパス配管３４の冷却水流量が増えるように第１流量調節手段８３を制御し（ステップＳ２９）、ステップＳ２７に戻る。一方、ステップＳ２８において、冷水往温度Ｔが冷水往温度目標値τ以上である場合には、第１バイパス配管３４の冷却水流量が減るように第１流量調節手段８３を制御し（ステップＳ３０）、ステップＳ２７に戻る。
【００４７】
上述のように、本実施形態に係る冷熱源装置４０によれば、第１バイパス配管３４を介して、不要な冷却水を冷却塔１に返送することで、第１熱交換器１１に流入する冷却水の流量を調節することができる。したがって、冷却水の冷却能力が冷却負荷に対して過剰になりやすい条件下、すなわち低外気温度あるいは低冷却負荷の条件下においても、冷水の適度な冷却を行うことができる。
【００４８】
以上、本発明の実施形態に係る冷却システムおよび冷却方法について説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはいうまでもない。
【００４９】
例えば、上述の実施形態では、第１熱交換器１１をバイパスする第１バイパス配管３４を備える冷熱源装置の例について説明したが、第１バイパス配管３４に加えて、冷却塔１をバイパスする第２バイパス配管３５を設けてもよい。
【００５０】
図６は、第２バイパス配管３５を備える冷熱源装置の一例を示す構成図である。なお図６において、上述の冷熱源装置４０と共通する構成要素には同一の符号を付しており、ここではその説明を省略する。
【００５１】
冷熱源装置４２は、第１熱交換器１１又は第１バイパス配管３４を通過した冷却水を、冷却塔１を介さずに第１熱交換器１１又は第１バイパス配管３４に返送する第２バイパス配管３５と、第２バイパス配管３５の冷却水流量を調節する第２流量調節手段８４とを備える。また、第２流量調節手段８４は、ネットワーク５５を介して制御装置５０と接続され、制御装置５０の指示に従って、第２バイパス配管３５の冷却水流量を調節する。例えば、図４及び５に示した第１流量調節手段８３の制御方法と同様に、第１熱交換器１１の冷水出口１１ａにおける冷水の温度（冷水往温度）及び第１熱交換器１１の熱交換量の少なくとも一方に基づいて、第２流量調節手段８４を制御することができる。
【００５２】
外気温度が特に低い条件や、冷却負荷が特に小さい条件では、冷却塔１のファン１０を停止しても、冷却塔１の出口における冷却水温度が必要以上に低く、冷却水の冷却能力が冷却負荷に対して過剰になる場合がある。このような場合に、上記構成の冷熱源装置４２を用いれば、第２バイパス配管３５及び第２流量調節手段８４により、冷却塔１に流入する冷却水の流量を調節して、第１熱交換器１１に流入する冷却水の温度が過度に低くなることを防止することができる。
【００５３】
なお、図６には、第２流量調節手段８４の一例として、第２バイパス配管３５に設けられた二方弁を示したが、第２流量調節手段８４は、第２バイパス配管３５の冷却水流量を調節可能な構成であれば、この例に限定されない。例えば、第２流量調節手段８４として、第２バイパス配管３５と循環配管３１との合流点に配置される三方弁を用いてもよいし、第２バイパス配管３５及び循環配管３１に一つずつ配置される２個の二方弁であってもよい。
（冷却システム）
次に、上述のフリークーリング用の冷熱源装置を含む冷却システムについて説明する。なお、以下では、冷却システムが上述の冷熱源装置４０を備える例について説明するが、冷熱源装置４０の代わりに冷熱源装置４２を設けてもよいことはいうまでもない。
【００５４】
図７は、フリークーリング用の冷熱源装置を含む冷却システムの一例を示す構成図である。冷却システム１００は、冷熱源装置４０を用いて冷却した冷水により、生産装置の発熱や照明等の発熱を冷却する熱交換器（冷却負荷）６を冷却するフリークーリング運転用ラインＡと、冷凍機９１を用いて冷却した冷水により、熱交換器６を冷却する冷凍機運転用ラインＢと、冷却システム１００の各部を制御する制御装置５０とを含む。なお、図は１系統を示しているが複数系統でもよい。
【００５５】
フリークーリング運転用ラインＡと冷凍機運転用ラインＢとは、制御装置５０により第１バルブ８１及び第２バルブ８２の開閉状態を制御することにより、互いに切り換えることができる。
【００５６】
例えば、外気湿球温度が低い冬期には、第１バルブ８１を閉状態、第２バルブ８２を開状態として、フリークーリング運転用ラインＡによる冷却を行う。すなわち、冷熱源装置４０の冷却塔１にて冷却された冷却水を、冷却水ポンプ２により、冷却塔１と第１熱交換器１１との間で循環させるとともに、フリークーリング利用時用の冷水ポンプ４により、第１熱交換器１１と第２熱交換器１２との間で冷水を循環させる。また、熱交換器冷却水ポンプ５により、第２熱交換器１２と熱交換器６との間で、熱交換器冷却水を循環させる。これにより、第１熱交換器１１、第２熱交換器１２および熱交換器６を介して冷熱源装置４０と間接的に連結されたクリーンルーム６０内の空気が冷却される。また、クリーンルーム６０を生産装置と考えて、熱交換器６で冷却してもよい。
【００５７】
一方、外気湿球温度が高い夏期には、第１バルブ８１を開状態、第２バルブ８２を閉状態として、冷凍機運転用ラインＢによる冷却を行う。すなわち、冷凍機９１にて冷却された冷水を、冷凍機運転時用の冷水ポンプ９４により、冷凍機９１と第２熱交換器１２との間で循環させる。また、ドライコイル冷却水ポンプ５により、第２熱交換器１２と熱交換器６との間で、ドライコイル冷却水を循環させる。これにより、第２熱交換器１２および熱交換器６を介して冷凍機９１と間接的に連結されたクリーンルーム６０内の空気が冷却される。なお、冷凍機運転時は、冷凍機運転時用の冷却水ポンプ９２により、冷凍機運転用ラインＢの冷却塔１と冷凍機９１の凝縮器との間で冷却水が循環される。
【００５８】
なお、中間期には、第１バルブ８１及び第２バルブ８２の両方を開状態として、フリークーリング運転用ラインＡと冷凍機運転用ラインＢとを併用してもよい。
【００５９】
フリークーリング運転用ラインＡと冷凍機運転用ラインＢとの切り換えは、外気条件及び冷却負荷の少なくとも一方に基づいて行われることが好ましい。例えば、制御装置５０が、フリークーリング運転用ラインＡ及び冷凍機運転用ラインＢについて、現在の外気条件（例えば、外気湿球温度や外気比エンタルピー）及び冷却負荷における全消費電力をシミュレータ５１により算出して、全消費電力が小さい方の運転方式を選択することができる。あるいは、シミュレータ５１の演算を種々の外気条件及び冷却負荷について予め行って、全消費電力が小さい運転方式をテーブル（図８参照）として不図示の記憶手段に記憶しておき、当該テーブルに基づいて運転方式を選択してもよい。
【００６０】
次に、フリークーリング運転用ラインＡを例にとって、シミュレータ５１による演算について説明する。図９は、冷却システム１００のフリークーリング運転用ラインＡの一例を示す構成図である。なお図９では、冷凍機運転用ラインＢを省略して、フリークーリング運転用ラインＡのみを図示している。
【００６１】
既に説明したように、冷却塔１は、外気を吸気する冷却塔ファン１０を有し、外気湿球温度が低い期間に低温の外気を利用して、冷却水を冷却する。第１熱交換器１１は、冷却塔１で冷却された冷却水と冷水とを熱交換して、冷水を冷却する。第２熱交換器１２は、第１熱交換器１１で冷却された冷水と熱交換器冷却水とを熱交換して、熱交換器冷却水を冷却する。熱交換器６は、第２熱交換器１２で冷却された熱交換器冷却水と空気とを熱交換して空気を冷却し、その低温の空気をクリーンルーム６０に送る。クリーンルーム６０内の空気は、空気循環用ファン７によって熱交換器６へ戻される。
【００６２】
冷却水ポンプ２は、循環配管３１に配設され、冷却塔１と第１熱交換器１１との間で冷却水を循環させる。冷水ポンプ４は、冷水配管３２に配設され、第１熱交換器１１と第２熱交換器１２との間で冷水を循環させる。熱交換器冷却水ポンプ５は、熱交換器冷却配管３３に配設され、第１熱交換器１１と熱交換器６との間で熱交換器冷却水を循環させる。
【００６３】
外気温湿度センサ２０は、外気の湿球温度と乾球温度（あるいは外気の温度と湿度）を計測する。冷却水往温度センサ２３は、第２熱交換器１２の熱交換器冷却水出口１２ａでの熱交換器冷却水の温度を計測する。室内温度センサ２４は、クリーンルーム６０内の温度（以下「室内温度」という）を計測する。冷却水還温度センサ２５は、第２熱交換器１２の熱交換器冷却水入口１２ｂでの熱交換器冷却水の温度を計測する。冷却水流量センサ２６は、熱交換器冷却配管３３での熱交換器冷却水の流量を計測する。
【００６４】
なお、冷水往ヘッダ８と冷水還ヘッダ９は、図７の冷凍機９１と、所定の配管を通して接続されている。
【００６５】
冷却塔ファン１０、冷却水ポンプ２、冷水ポンプ４、熱交換器冷却水ポンプ５には、それぞれインバータ７０、７１、７２、７３が接続されており、インバータ周波数によりポンプ回転数を調節できる構成になっている。なお、インバータ７０、７１、７２、７３のインバータ周波数の設定は、制御装置５０の制御値設定部５３によって行われる。
【００６６】
制御装置５０は、シミュレータ５１、最適値取得部５２、制御値設定部５３および記憶部５４を含んで構成されている。制御装置５０は、具体的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリを含んで構成されている。
【００６７】
制御装置５０は、冷却システムを構成する制御対象機器（７０〜７３、８１、８２）およびセンサ（２０〜２６）と、ネットワーク５５を通して接続されている。制御装置５０の制御値設定部５３は、ネットワーク５５を通して、センサ２０〜２６の計測値と、制御対象機器（７０〜７３、８１、８２）の運転状態とを読み込み、その制御対象機器に制御値を送る。
【００６８】
ところで、第２熱交換器１２の熱交換器冷却水出口１２ａでの熱交換器冷却水温度、および、熱交換器６の空気出口６ａでの空気温度は、一定の設定値である。その一方で、冷却塔１の冷却水出口１ａでの冷却水温度（冷却水往温度センサ２１で計測）、および、第１熱交換器１１の冷水出口１１ａでの冷水温度（冷水往温度センサ２２で計測）は、ある範囲内で変化させても、熱交換器６の空気出口６ａでの空気温度と第２熱交換器１２の熱交換器冷却水出口１２ａでの熱交換器冷却水の温度とを、一定の設定値に制御できる。つまり、外気状態（例えば、外気の温度と湿度、または、外気の乾球温度と湿球温度、または、外気の湿球温度）などの環境条件に応じてクリーンルーム６０内の室内温度が目標値となるように制御する際に、選択可能な冷却水温度と冷水温度との組み合わせは、複数存在する。シミュレータ５１は、これら複数の冷却水温度及び冷水温度の組み合わせについて、冷却システム全体の消費電力を計算して、消費電力が最も小さい組み合わせを求める。
【００６９】
シミュレータ５１による冷却システム全体の消費電力の計算は、例えば、次の（計算１）〜（計算７）の順で行われる。
【００７０】
（計算１）熱交換器冷却水ポンプ５に係る計算：熱交換器冷却水流量センサ２６により計測された熱交換器冷却水流量を入力として、熱交換器冷却水ポンプ５のインバータ７３の周波数と、熱交換器冷却水ポンプ５の消費電力とを計算する。
【００７１】
（計算２）第２熱交換器１２に係る計算：第２熱交換器１２の熱交換器冷却水出口１２ａでの熱交換器冷却水温度（熱交換器冷却水往温度）と、計測した第２熱交換器１２の熱交換器冷却水入口１２ｂでの熱交換器冷却水温度（熱交換器冷却水還温度）および熱交換器冷却水流量と、第１熱交換器１１の冷水出口１１ａでの冷水温度（冷水往温度）とを入力として、第１熱交換器１１の冷水入口１１ｂでの冷水還温度と、冷水配管３２の冷水流量とを計算する。
【００７２】
（計算３）冷水ポンプ４に係る計算：計算２で求めた冷水流量を入力として、冷水ポンプ４のインバータ７２の周波数と、冷水ポンプ４の消費電力とを計算する。
【００７３】
（計算４）第１熱交換器１１に係る計算：冷水温度（冷水往温度）と、計算２で求めた冷水還温度および冷水流量と、冷却塔１の冷却水出口１ａでの冷却水温度（冷却水往温度）とを入力として、冷却塔１の冷却水入口１ｂでの冷却水還温度と、循環配管３１の冷却水流量とを計算する。
【００７４】
（計算５）冷却水ポンプ２に係る計算：計算４で求めた冷却水流量を入力として、冷却水ポンプ２のインバータ７１の周波数と、冷却水ポンプ２の消費電力とを計算する。
【００７５】
（計算６）冷却塔１に係る計算：冷却塔１の冷却水出口１ａでの冷却水温度（冷却水往温度）と、計算４で求めた冷却水還温度および冷却水流量と、外気状態（例えば外気湿球温度）とを入力として、冷却塔ファン１０により冷却塔１に導入される空気流量と、冷却塔ファン１０のインバータ７０の周波数と、冷却塔ファン１０の消費電力とを計算する。
【００７６】
（計算７）計算１で求めた熱交換器冷却水ポンプ５の消費電力と、計算３で求めた冷水ポンプ４の消費電力と、計算５で求めた冷却水ポンプ２の消費電力と、計算６で求めた冷却塔ファン１０の消費電力とを合計し、消費電力合計値を求める。
【００７７】
ポンプ（熱交換器冷却水ポンプ５、冷水ポンプ４、冷却水ポンプ２）に係る計算１、計算３および計算５において、流量、圧力、消費電力は、インバータ周波数のそれぞれ、１乗、２乗、３乗に比例するものとし、さらに配管３１、３２、３３の抵抗特性とポンプ２、４、５の特性を用いて前述の計算を行う。熱交換器１１、１２に係る計算２および計算４は、伝熱の方程式とエネルギー保存の方程式とを連立して行う。冷却塔１に係る計算６は、エンタルピー基準総括熱伝達率を用いた伝熱の方程式とエネルギー保存の方程式とを連立して行う。なお、計算１〜計算７の個々の計算方法の詳細については、周知の技術を用いればよいので、ここではその説明を省略する。
【００７８】
なお、上記シミュレーション（計算１〜計算７）では、外気状態、熱交換器冷却水往温度、熱交換器冷却水還温度、熱交換器冷却水流量、冷却水往温度、および、冷水往温度を入力値として、消費電力合計値およびインバータ７０〜７３の周波数(インバータ周波数)を求めている。これらの入力値のうちで、熱交換器冷却水往温度は、予め設定した一定の設定値を用いる。この場合、シミュレータ５１の入力値のうちで、変数は、外気状態、熱交換器冷却水還温度、熱交換器冷却水流量、冷却水往温度、および、冷水往温度の５つとなる。これらの変数のうちシミュレータ５１で選択可能な独立変数は、冷却水往温度および冷水往温度の２つである。環境条件に従属する選択不可な従属変数は、外気状態、熱交換器冷却水還温度および熱交換器冷却水流量の３つである。
【００７９】
また、前述のシミュレーション（計算１〜計算７）は、外気状態、熱交換器冷却水還温度、熱交換器冷却水の冷却に対する冷却負荷、冷却水往温度、および、冷水往温度、を入力値として、消費電力合計値およびインバータ周波数を求めてもよい。
【００８０】
制御装置５０の最適値取得部５２は、外気状態などの環境条件をシミュレータ５１に入力した条件で、独立変数である冷却水往温度および冷水往温度の組み合わせを運転範囲内で変化させてシミュレータ５１に入力し、シミュレーション（計算１〜計算７）を行わせる。ここで、独立変数（冷却水往温度および冷水往温度）を変更するごとに、シミュレータ５１にシミュレーションを行わせて、消費電力合計値およびインバータ周波数を繰り返し計算する。室内温度が一定の場合には、独立変数を変化させてシミュレーションを繰り返す際に、計算１を省略できる。そして、冷却システム全体の消費電力合計値が最小となる冷却水往温度および冷水往温度の組み合わせ（またはインバータ周波数の組み合わせ）を、最適値として選択し、記憶部５４に格納する。
【００８１】
記憶部５４に格納された冷却水温度および冷水温度の最適値の組み合わせは、制御値設定部５３により冷却システム１００（図７参照）に設定される。例えば、冷却塔ファン１０、冷却水ポンプ２にそれぞれ対応するインバータ７０、７１の周波数を制御することにより、冷却水温度および冷水温度を最適値に設定する。
【００８２】
冷却水温度および冷水温度の最適値を設定する場合の制御例を説明する。第１に、冷却水往温度センサ２１で計測される冷却水温度が最適値よりも高い場合には、冷却塔ファン１０のインバータ７０の周波数を上げて冷却塔ファン１０の回転数を上げる一方で、冷却水往温度センサ２１で計測される冷却水温度が最適値よりも低い場合には、冷却塔ファン１０のインバータ７０の周波数を下げて冷却塔ファン１０の回転数を下げる。これにより、冷却水往温度センサ２１で計測される冷却水温度を最適値に設定する。第２に、冷水往温度センサ２２で計測される冷水温度が最適値よりも高い場合には、冷却水ポンプ２のインバータ７１の周波数を上げて冷却水ポンプ２の回転数を上げる一方で、冷水往温度センサ２２で計測される冷水温度が最適値よりも低い場合には、冷却水ポンプ２のインバータ７１の周波数を下げて冷却水ポンプ２の回転数を下げる。これにより、冷水往温度センサ２２で計測される冷水温度を最適値に設定する。
【００８３】
なお、ここでは、冷水温度および冷却水温度の最適値の組み合わせを求めて設定する場合を例に説明したが、冷却塔ファン１０のインバータ７０の周波数および冷却水ポンプ２のインバータ７１の周波数の最適値の組み合わせを求めて、実際の冷却システムに設定するようにしてもよい。
【００８４】
また、シミュレータ５１の上記演算により、環境条件（例えば、外気状態とドライコイル冷却水還温度と冷却負荷の組み合わせ）と、冷却水温度及び冷水温度の最適値の組み合わせとの対応関係を示すテーブル情報を、予め記憶部５４に記憶しておいてもよい。この場合、最適値取得部５２は、環境条件に基づいて、記憶部５４内の上記テーブル情報から、冷却水温度及び冷水温度の最適値の組み合わせを取得する。これにより、制御装置５０の計算負荷を削減することができる。
【００８５】
（冷却システムの変形例）
次に、上述の冷却システム１００の変形例について説明する。図１０は、第１の変形例に係る冷却システムを示す構成図であり、図１１は、第２の変形例に係る冷却システムを示す構成図である。なお図１０及び１１では、冷凍機運転用ラインを省略して、フリークーリング運転用ラインのみを図示している。また図１０及び１１において、図９に示すフリークーリング運転用ラインと共通する構成要素は同一の符号を付し、ここではその説明を省略する。
【００８６】
図１０の冷却システム１１０は、主に、第２熱交換器１２と製造装置９６とを開放系の冷水回路で接続した点で、冷却システム１００（図９参照）と異なる。すなわち、製造装置９６と製造装置冷却水用のポンプ９８との間に配設された水槽４４内の冷却水を、ポンプ９８により、第２熱交換器１２と製造装置９６との間で循環させる。
【００８７】
また、冷却配管９３の還側（製造装置９６と水槽４４との間）に、開放端を有する開放管３７が設けられており、開放管３７と水槽４４との落差を利用して、製造装置９６を通過した後の冷却水が自然落下するような構成になっている。
【００８８】
なお、冷却配管９３の熱負荷は、第２熱交換器１２の入口１２ｂにおける冷却水の温度と、第２熱交換器１２の出口１２ａにおける冷却水の温度と、冷却配管９３を流れる冷却水の流量とに基づいて算出される。
【００８９】
また、上述の開放系の冷水回路を用いる場合、水槽４４内の水温が変動しやすいため、水槽４４から汲み取られた冷却水が第２熱交換器１２において温調された後に製造装置９６に流入する構成が好ましい。
【００９０】
図１１の冷却システム１２０は、第２熱交換器１２と製造装置９６とを開放系の冷水回路で接続するとともに、冷凍機により冷却された冷水との熱交換を行う第３熱交換器を設けた点で、冷却システム１００（図９参照）と異なる。
【００９１】
すなわち、冷却配管９３に配設された水槽４４内の冷却水を、製造装置冷却水用のポンプ９８により、第２熱交換器１２と製造装置９６との間で循環させる。さらに、水槽４４と製造装置９６との間に第３熱交換器１３を設けて、不図示の冷凍機（冷凍機９１であってもよい）により冷却された冷水が流れる冷水配管３６と第３熱交換器１３とを接続している。第３熱交換器１３により、水槽４４内の水温に変動があっても、熱交換器１３の出口における冷却水の温度を一定に維持することができる。なお、熱交換器１３の出口における冷却水の温度は、冷水配管３６を流れる冷水の温度及び流量により調節することができる。また、冷水配管３６にはバルブ８５が設けられており、第３熱交換器１３による熱交換が必要ない場合に、制御装置５０の指示によりバルブ８５が閉状態になる構成になっている。なお、第３熱交換器１３は、ブリードイン方式であってもよい。
【００９２】
また、冷却配管９３の還側（製造装置９６と第２熱交換器１２との間）に、開放端を有する開放管３７が設けられており、開放管３７と水槽４４との落差を利用して、製造装置９６を通過した後の冷却水が自然落下するような構成になっている。これにより、冷却配管９３の往側に配設したポンプ９８の揚程を削減することができる。特に、製造装置９６が著しく高所にある場合、水槽４４と開放管３７との間に十分な高低差があるため、圧力損失が大きい第２熱交換器１２に冷却水を送ることが容易になる。
【００９３】
また、図１１に示す冷却配管９３、水槽４４、第３熱交換器１３及び冷水配管３６のような既存の冷却システムに冷熱源装置４０、冷水配管３２及び第２熱交換器１２を追加するだけで構築することができるため、フリークーリング運転用ラインの導入コストを削減することができる。
【符号の説明】
【００９４】
１…冷却塔、２…冷却水ポンプ、４…冷水ポンプ、５…熱交換器冷却水ポンプ、６…熱交換器、１０…冷却塔ファン、１１…第１熱交換器、１２…第２熱交換器、１３…第３熱交換器、２０…外気温湿度センサ（外気状態センサ）、２１…冷却水往温度センサ、２２…冷水往温度センサ、２３…冷却水往温度センサ、２４…室内温度センサ、２５…冷却水還温度センサ、２６…冷却水流量センサ、３１…循環配管、３２…冷水配管、３３…ドライコイル冷却水配管、３４…第１バイパス配管、３５…第２バイパス配管、４０、４２…冷熱源装置、４４…水槽、５０…制御装置、５１…シミュレータ、５２…最適値取得部、５３…制御値設定部、５４…記憶部、５５…ネットワーク、６０…クリーンルーム、７０，７１，７２、７３…インバータ、８１…第１バルブ、８２…第２バルブ、８３…第１流量調節手段、８４…第２流量調節手段、１００、１１０、１２０…冷却システム
【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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