(57)【要約】【課題】ピーク電力カットに寄与できる冷却システムを提供する。【解決手段】冷却システム１は、室内へ流れ込む外気を冷却可能な蒸発器２１と、吸熱部１５ａが外気の蒸発器２１への流路に位置し、放熱部１５ｂが地中に埋設された熱交換器用ヒートパイプ１５とを有している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内へ流れ込む外気を冷却可能な熱交換器と、
吸熱部が外気の前記熱交換器への流路に位置し、放熱部が地中に埋設された又は地下水に触れる、熱交換器用ヒートパイプと、
を有する冷却システム。
【請求項２】
前記熱交換器用ヒートパイプの作動液は、大気圧下における沸点が２５℃以上３５℃以下である
請求項１に記載の冷却システム。
【請求項３】
前記放熱部の作動液を前記吸熱部に送出可能なポンプを更に有する
請求項１又は２に記載の冷却システム。
【請求項４】
前記熱交換器との間で冷媒を循環させ、前記冷媒を冷却水により冷却する凝縮器と、
前記凝縮器との間で前記冷却水を循環させ、前記冷却水を空冷する冷却塔と、
吸熱部が外気の前記冷却塔内の冷却水への流路に位置し、放熱部が地中に埋設された又は地下水に触れる、冷却塔用ヒートパイプと、
を更に有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷却システム。
【請求項５】
前記熱交換器との間で冷媒を循環させ、前記冷媒を空冷する凝縮器と、
吸熱部が外気の前記凝縮器への流路に位置し、放熱部が地中に埋設された又は地下水に触れる、凝縮器用ヒートパイプと、
を更に有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷却システム。
【請求項６】
室内へ流れ込む外気及び室内を循環する空気の少なくとも一方を冷却可能な熱交換器と、
前記熱交換器との間で冷媒を循環させ、前記冷媒を冷却水により冷却する凝縮器と、
前記凝縮器との間で前記冷却水を循環させ、前記冷却水を空冷する冷却塔と、
吸熱部が外気の前記冷却塔内の冷却水への流路に位置し、放熱部が地中に埋設された又は地下水に触れる、冷却塔用ヒートパイプと、
を有する冷却システム。
【請求項７】
室内へ流れ込む外気及び室内を循環する空気の少なくとも一方を冷却可能な熱交換器と、
前記熱交換器との間で冷媒を循環させ、前記冷媒を空冷する凝縮器と、
吸熱部が外気の前記凝縮器への流路に位置し、放熱部が地中に埋設された又は地下水に触れる、凝縮器用ヒートパイプと、
を有する冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、室内を冷却する冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
室内を外気との熱交換によって冷却する、チラーを含む冷却システムが知られている。特許文献１では、公知のチラーにヒートパイプを組み合わせた冷却システムを開示している。具体的には、特許文献１では、室内を循環する空気を冷却するチラーの蒸発器の手前にヒートパイプを配置し、蒸発器に流れる空気をヒートパイプによって予め冷却している。特許文献１では、ヒートパイプは、吸熱部が蒸発器の手前に配置され、放熱部が外気に晒されており、蒸発器へ流れる室内の空気の熱を外気に放出している。
【０００３】
また、チラーを含む冷却システムに関するものではないが、特許文献２では、室内に取り入れられる外気をヒートパイプにより冷却する技術を開示している。特許文献２では、ヒートパイプは、吸熱部が外気の室内への取り入れ部に配置され、放熱部が地中に埋設されており、室内へ取り入れられる外気の熱を地中に放熱している。室内へ取り入れられた外気は、室内を流れた後、排気ファンによって室外へ排気される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−６５９１２号公報
【特許文献２】特開２００１−４１５２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
夏期においては、室内の温度が上昇しやすいから、室内を循環する空気及び／又は室内へ取り入れられる空気から放出すべき熱エネルギーが増加する。その一方で、夏期においては、外気の温度が高いから、熱エネルギーを外気へ放出するチラーの原理上、冷却効率は低下する。その結果、冷却システムの負担は飛躍的に増加し、ひいては、消費電力が飛躍的に増加する。
【０００６】
そして、夏期において、外気の温度が日中の最高気温に達する時間帯又はその前後の時間帯においては、冷却システムの消費電力がピークとなる。このとき、冷却システムの消費電力が種々の機器の消費電力全体に占める割合は比較的高いことから、発電所が送電する全消費電力もピークとなりやすい。このピーク時の消費電力は、発電所の送電能力を超えるおそれがあり、その結果、計画停電や工場の休日稼働（企業間で工場の稼働日をずらす）等の対策を余儀なくされる場合もある。
【０００７】
このように、夏期における冷却システムの負担増加は、単なる消費電力の増加によるコスト増大に留まらず、ピーク電力の上昇に起因する種々の社会的問題も招いている。
【０００８】
従って、ピーク電力カットに寄与できる冷却システムが提供されることが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様に係る冷却システムは、室内へ流れ込む外気を冷却可能な熱交換器と、吸熱部が外気の前記熱交換器への流路に位置し、放熱部が地中に埋設された又は地下水に触れる、熱交換器用ヒートパイプと、を有する。
【００１０】
好適には、前記熱交換器用ヒートパイプの作動液は、大気圧下における沸点が２５℃以上３５℃以下である。
【００１１】
好適には、前記冷却システムは、前記放熱部の作動液を前記吸熱部に送出可能なポンプを更に有する。
【００１２】
好適には、前記冷却システムは、前記熱交換器との間で冷媒を循環させ、前記冷媒を冷却水により冷却する凝縮器と、前記凝縮器との間で前記冷却水を循環させ、前記冷却水を空冷する冷却塔と、吸熱部が外気の前記冷却塔内の冷却水への流路に位置し、放熱部が地中に埋設された又は地下水に触れる、冷却塔用ヒートパイプと、を更に有する。
【００１３】
好適には、前記冷却システムは、前記熱交換器との間で冷媒を循環させ、前記冷媒を空冷する凝縮器と、吸熱部が外気の前記凝縮器への流路に位置し、放熱部が地中に埋設された又は地下水に触れる、凝縮器用ヒートパイプと、を更に有する。
【００１４】
本発明の一態様に係る冷却システムは、室内へ流れ込む外気及び室内を循環する空気の少なくとも一方を冷却可能な熱交換器と、前記熱交換器との間で冷媒を循環させ、前記冷媒を冷却水により冷却する凝縮器と、前記凝縮器との間で前記冷却水を循環させ、前記冷却水を空冷する冷却塔と、吸熱部が外気の前記冷却塔内の冷却水への流路に位置し、放熱部が地中に埋設された又は地下水に触れる、冷却塔用ヒートパイプと、を有する。
【００１５】
本発明の一態様に係る冷却システムは、室内へ流れ込む外気及び室内を循環する空気の少なくとも一方を冷却可能な熱交換器と、前記熱交換器との間で冷媒を循環させ、前記冷媒を空冷する凝縮器と、吸熱部が外気の前記凝縮器への流路に位置し、放熱部が地中に埋設された又は地下水に触れる、凝縮器用ヒートパイプと、を有する。
【発明の効果】
【００１６】
上記の構成によれば、ピーク電力をカットできる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る冷却システムの概略構成を示す模式図。
【図２】図１の冷却システムの要部の構成を示す模式図。
【図３】図３（ａ）は図１の冷却システムのヒートパイプの一例を示す模式図、図３（ｂ）は図３（ａ）のIIIｂ−IIIｂ線における断面図。
【図４】図１の冷却システムの効果を説明する図。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る冷却システムの要部の構成を模式図。
【図６】図６（ａ）〜図６（ｃ）はヒートパイプの第１の変形例を示す模式図。
【図７】ヒートパイプの第２の変形例を示す模式図。
【図８】ヒートパイプの第３の変形例を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態及び変形例について説明する。なお、第２の実施形態以降において、既に説明した構成と同様又は類似の構成については、既に説明した構成に付した符号と同一の符号を付すことがあり、また、説明を省略することがある。
【００１９】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る冷却システム１の概略構成を示す模式図である。
【００２０】
冷却システム１は、建築物１０１の対象室１０３内の空気を冷却するシステムとして構成されている。なお、冷却システム１は、冷房と暖房との双方を行うことが可能な空調システムの一部として構成されてもよいし、対象室１０３の空気を清浄化する空気清浄システムと組み合わされてもよい。
【００２１】
建築物１０１は、例えば、工場、ビル、店舗、倉庫又は一般的な家屋である。建築物１０１は、一の冷却システム１によって冷却される複数の対象室１０３を有していてもよいし、一つのみの対象室１０３を有していてもよい。対象室１０３は、どのような室であってもよく、例えば、クリーンルームであってもよい。
【００２２】
図１において、冷却システム１のうち、建築物１０１の外郭と対象室１０３との間に図示された部分の全部又は一部は、建築物１０１の外部に配置されてもよいし、逆に、対象室１０３の内部に配置されてもよい。図１では、建築物１０１の外郭と、対象室１０３とを別個に図示しているが、これらは一体的であってもよい。
【００２３】
冷却システム１は、例えば、冷媒によって空気を冷却するチラー本体３と、チラー本体３の冷媒を冷却する冷却水を空冷するための冷却塔５とを有している。また、冷却システム１は、例えば、外気をチラー本体３へ導くための外気ダクト７と、チラー本体３によって冷却された空気を対象室１０３内へ供給する給気ダクト９と、対象室１０３内の空気をチラー本体３へ還流させる還気ダクト１１と、対象室１０３内の空気を外部へ排出するための排気ダクト１３とを有している。これらチラー本体３、冷却塔５及び各種ダクトの構成は、公知の構成と同様とされてよい。
【００２４】
チラー本体３は、例えば、建築物１０１の内部であって対象室１０３の外部に配置される。冷却塔５は、例えば、建築物１０１の外部に配置される。なお、図１では、冷却塔５は、建築物１０１の屋上に配置されているが、冷却塔５は、建築物１０１の側方において、適宜な高さの位置（例えば地面の上）に配置されてよい。
【００２５】
各種ダクトの数、取り付け位置（端部の開口位置や全体の引き回し位置）、材質、形状、寸法等は、建築物１０１の構成等の種々の事情に応じて適宜に設定されてよい。また、各種ダクトは、図１に模式的に示した構成以外に種々の変形が可能である。例えば、外気ダクト７及び給気ダクト９はチラー本体３側が共通化されてもよい。また、例えば、還気ダクト１１及び排気ダクト１３は対象室１０３側が共通化されてもよい。また、例えば、還気ダクト１１は省略されてもよい。
【００２６】
冷却システム１は、更に、チラー本体３へ流れ込む外気を予め冷却するための熱交換器用ヒートパイプ１５と、冷却塔５へ流れ込む外気を予め冷却するための冷却塔用ヒートパイプ１７とを有している。冷却システム１は、これらヒートパイプを有していることを特徴の一つとしている。
【００２７】
図２は、冷却システム１の要部の構成を示す模式図である。
【００２８】
チラー本体３は、冷媒（例えばフロン）が循環する冷媒流路１９を有している。冷媒流路１９には各種装置が配置されている。例えば、チラー本体３に送られた空気と冷媒流路１９を流れる冷媒との間で熱交換を行うための蒸発器２１と、蒸発器２１にて温度が上昇した冷媒を圧縮する圧縮機２３と、圧縮された冷媒を冷却して凝縮する凝縮器２５と、凝縮され、蒸発器２１へ流れる冷媒を低圧にする膨張弁２７とを有している。
【００２９】
外気ダクト７及び／又は還気ダクト１１からチラー本体３へ流れ込んだ空気は、蒸発器２１において冷媒と熱交換を行うことによって冷却される。冷却された空気は、チラー本体３から給気ダクト９へ流れ込む。
【００３０】
なお、図２の例では、チラー本体３は、外気ダクト７及び／又は還気ダクト１１から給気ダクト９への空気の流れを生じさせるために、蒸発器２１の給気ダクト９側にファン２９と、ファン２９を駆動する不図示の電動機とを有している。このようなファンは、チラー本体３に加えて又は代えて、外気ダクト７、給気ダクト９及び／又は還気ダクト１１の適宜な位置に設けられてよい。
【００３１】
チラー本体３の凝縮器２５と冷却塔５との間では、冷却水流路３１を介して冷却水が循環される。凝縮器２５においては、冷媒流路１９を流れる冷媒と、冷却水流路３１を流れる冷却水との間で熱交換が行われ、冷媒が冷却される。冷却塔５は、凝縮器２５から流れてくる冷却水を空冷する。冷却水流路３１における冷却水の流れは、例えば、冷却水流路３１の適宜な位置に設けられたポンプ３３によって実現される。
【００３２】
冷却塔５は、例えば、容器３５と、凝縮器２５からの冷却水を容器３５内にて散水する散水部３７と、容器３５内に外気を取り入れるためのファン３９と、ファン３９を駆動する不図示の電動機と、容器３５内にて散水された冷却水と取り入れられた外気とを触れさせ易くする充填材４１とを有している。
【００３３】
容器３５は、例えば、側面に外気を取り入れるための取入口３５ｐが形成されている。容器３５の下部は、散水部３７から充填材４１を経由して落下する冷却水を受ける水槽３５ａとなっている。ファン３９は、例えば、容器３５の上方に設けられた開口付近に配置されている。
【００３４】
従って、ファン３９が駆動されると、外気は、取入口３５ｐから容器３５内へ取り入れられ、その後、容器３５内を上方へ流れる。この際、この上方へ流れる外気と、散水部３７から落下する冷却水とが充填材４１において接触し、冷却水と外気との間で熱交換がなされ、冷却水が冷却される。
【００３５】
冷却システム１は、上記のようなチラー本体３及び冷却塔５の動作を実現するために、各部の動作を制御する制御装置４３と、各部に電力を供給する電源装置４５とを有している。なお、制御装置４３は、図２では１ブロックで示されているが、各部に配置された複数の制御装置から構成されてよい。電源装置４５についても同様である。
【００３６】
制御装置４３は、例えば、対象室１０３内の適宜な位置に設けられた温度センサ４７の検出する温度に基づいて、対象室１０３内の温度が所定の目標温度に収束するように冷却システム１の各部の動作をフィードバック制御する。電源装置４５は、制御装置４３の制御指令に応じた電力を冷却システム１の各部に供給する。
【００３７】
図３（ａ）は、熱交換器用ヒートパイプ１５の構成を示す模式図であり、より具体的には、図２の紙面左側から見た図である。
【００３８】
熱交換器用ヒートパイプ１５は、周囲から熱を奪う吸熱部１５ａと、周囲に熱を放出する放熱部１５ｂとを有している。吸熱部１５ａと放熱部１５ｂとは互いに接続されている。熱交換器用ヒートパイプ１５内には作動液１０５が封入されている。熱交換器用ヒートパイプ１５内は、必要に応じて、大気圧よりも低い適宜な圧力まで減圧されている。
【００３９】
公知のように、吸熱部１５ａは、その内部において作動液１０５を蒸発させ、周囲から熱を奪う。作動液１０５が蒸発することによって、吸熱部１５ａ側の気圧は放熱部１５ｂ側の気圧よりも相対的に高くなり、蒸発した作動液１０５は放熱部１５ｂへ流れる。放熱部１５ｂは、周囲に熱を放熱し、作動液１０５を凝縮する。凝縮した作動液１０５は、適宜な方法によって吸熱部１５ａに供給される。
【００４０】
吸熱部１５ａは、例えば、外気ダクト７の手前に配置される。放熱部１５ｂは、例えば、地中に埋設される。埋設の深さは、例えば、１ｍ以上である。地中の温度は、大気の温度に比較して温度変化が少ない。すなわち、地中の温度は、夏期においては大気の温度よりも低く、また、冬期においては大気の温度よりも高い。例えば、１ｍ以上の深さの地中の温度は、大気の温度が３５℃を超えるときにおいても、２０℃程度に保たれる。従って、熱交換器用ヒートパイプ１５は、夏期において、外気ダクト７に流れ込む外気から吸熱部１５ａにおいて熱を奪い、その熱を放熱部１５ｂにおいて地中に放出することが可能である。
【００４１】
作動液１０５は、例えば、比較的低温で沸騰する液体である。例えば、大気圧下において、作動液１０５の沸点は、水の沸点（１００℃）よりも低く、より好適には、２５℃以上３５℃以下である。作動液１０５として低沸点の液体を用いることにより、熱交換器用ヒートパイプ１５の内部の真空度を高くしなくても、吸熱部１５ａにおいて外気の熱によって作動液１０５を蒸発させる効率を高くできる。
【００４２】
このような低沸点の作動液１０５としては、例えば、イー・アイ・デュポン・ド・ヌムール・アンド・カンパニー（米国デュポン社）製の「ＤＲ−２」を用いてよい。「ＤＲ−２」は、ハイドロフルオロオレフィンの（Hydro Fluoro Olefin）の一種であり、構造式はCF3CH=CHCF3である。「ＤＲ−２」の大気圧下の沸点は３３．４℃である。本願発明者の実験では、水が６０℃〜７０℃で沸騰する圧力下において、「ＤＲ−２」は約２９℃で沸騰した。その他、低沸点の作動液１０５としては、洗浄液として利用されている低沸点溶剤を用いてもよい。
【００４３】
熱交換器用ヒートパイプ１５は、例えば、全体として環状に延びるように構成されており、作動液１０５を還流させることが可能となっている。換言すれば、熱交換器用ヒートパイプ１５は、吸熱部１５ａの一端と放熱部１５ｂの一端とを接続する往路１５ｃと、吸熱部１５ａの他端と放熱部１５ｂの他端とを接続する復路１５ｄとを有している。図３（ａ）において矢印で示すように、放熱部１５ｂから往路１５ｃを介して吸熱部１５ａへ液状の作動液１０５が供給され、吸熱部１５ａから復路１５ｄを介して放熱部１５ｂへ蒸発した作動液１０５が流れる。
【００４４】
往路１５ｃの放熱部１５ｂ側には、放熱部１５ｂにて凝縮された液状の作動液１０５を吸熱部１５ａに送出するためのポンプ４９と、当該ポンプ４９を駆動する不図示の電動機とが設けられている。この他、往路１５ｃには、液状の作動液１０５の逆流を防止するために、放熱部１５ｂから吸熱部１５ａへの流れを許容し、その反対方向の流れを禁止する逆止弁５１が設けられてもよい。
【００４５】
吸熱部１５ａは、例えば、複数に分岐している。すなわち、吸熱部１５ａは、一端及び他端が往路１５ｃ及び復路１５ｄを介して放熱部１５ｂの一端及び他端に接続された複数の分岐路１５ａａを有している。複数の分岐路１５ａａは、例えば、互いに平行に上下に延び、外気ダクト７の開口端に対して対向している。
【００４６】
図３（ｂ）は、図３（ａ）のIIIｂ−IIIｂ線における断面図である。
【００４７】
各分岐路１５ａａは、通常のヒートパイプと同様に、管状部材１５ａｂの内壁面に、毛細管力を生じる毛管構造部１５ａｃが形成された構成とされている。毛管構造部１５ａｃは、網状のもの（ウィック）でもよいし、溝状のもの（グルーブ）であってもよい。毛管構造部１５ａｃは、管状部材１５ａｂの内壁面に対する加工により形成されてもよいし、管状部材１５ａｂの内壁面に別部材を設けることにより構成されてもよい。図３（ｂ）において矢印で示すように、液状の作動液１０５は、毛細管力によって分岐路１５ａａの内壁面に速やかに液膜を形成する。
【００４８】
図３（ａ）及び図３（ｂ）では、熱交換器用ヒートパイプ１５の構成を説明したが、冷却塔用ヒートパイプ１７の構成も同様である。熱交換器用ヒートパイプ１５と、冷却塔用ヒートパイプ１７との相違は、概して言えば、取り付け位置のみである。すなわち、冷却塔用ヒートパイプ１７は、吸熱部１７ａが冷却塔５の取入口３５ｐの手前に位置している（図２）。冷却塔用ヒートパイプ１７の不図示の放熱部が地中に埋設されていることは、熱交換器用ヒートパイプ１５の放熱部１５ｂと同様である。なお、実際の適用において、各種の寸法や具体的形状等が両者で相違してよいことはもちろんである。
【００４９】
以上のとおり、本実施形態の冷却システム１は、室内へ流れ込む外気を冷却可能な蒸発器２１（熱交換器）と、吸熱部１５ａが外気の蒸発器２１への流路に位置し、放熱部１５ｂが地中に埋設された熱交換器用ヒートパイプ１５とを有している。
【００５０】
従って、蒸発器２１に流れる外気を熱交換器用ヒートパイプ１５によって予め冷却できる。その結果、チラー本体３の負担を軽減し、夏期のピーク電力をカットすることができる。また、冷房に必要な消費電力を全体的に低減することもできる。さらに、冷却システム１は、既設のチラーに対して熱交換器用ヒートパイプ１５等を追加することによって実現可能であることから、設置コストが安い。
【００５１】
図４は、冷却システム１の消費電力低減の効果を説明するための模式図である。この図において、横軸は、夏期の日を示し、縦軸は、各日の最高気温及び各日の消費電力を示している。上部の実線Ｌ１で示す折れ線グラフは、最高気温を示している。下部の棒グラフは消費電力を示している。
【００５２】
日本の夏期においては、最高気温は３０℃以上の日が多く、３５℃〜３７℃に至ることもある。また、図４において模式的に示すように、本願発明者の調査では、最高気温と、消費電力との間には、比較的強い相関があり、最高気温が高い日は、１日の消費電力も大きくなる傾向にある。
【００５３】
ここで、本実施形態の冷却システム１のように、熱交換器用ヒートパイプ１５によって、蒸発器２１に流れる外気を予め冷却すると、点線Ｌ２で示すように、蒸発器２１にとっては、実質的に外気の気温が下がることになる。例えば、本願発明者の実験等によれば、熱交換器用ヒートパイプ１５によって、３５℃〜３７℃の外気は、３０℃〜３３℃まで冷却することが可能であると推測される。そして、下部の棒グラフに交差する点線Ｌ３で示すように、消費電力のうち点線Ｌ３よりも上の部分は、カットすることが可能である。この消費電力のカットによる経済効果は、建築物１０１が大きくなるほど大きくなる。
【００５４】
また、本実施形態では、熱交換器用ヒートパイプ１５の作動液１０５は、大気圧下における沸点が２５℃以上３５℃以下である。
【００５５】
従って、作動液１０５は、比較的低温で沸騰することから、既に述べたように、熱交換器用ヒートパイプ１５の真空度を高くしなくても、効果的に、夏期の外気の温度（例えば３０℃以上）で作動液１０５を蒸発させることができる。また、沸点が低すぎると、地中の温度（例えば２０℃程度）で作動液１０５を凝縮させにくくなるが、そのような不都合も低減される。その結果、本実施形態の冷却システム１の実現容易性が向上する。
【００５６】
なお、特許文献１の技術は、本実施形態とは逆に、夏期の外気の温度で作動液を凝縮させるものである。従って、特許文献１において作動液の沸点は、本実施形態に比較して高いと考えられる。また、特許文献２の技術は、夏期だけでなく、冬期にも用いられ、夏期においては作動液を地中の温度（２０℃程度）で凝縮させ、冬期においては作動液を地中の温度（夏期と同じく２０℃程度）で蒸発させるものである。このような作用を実現するためにどのような沸点の作動液が用いられることが好ましいのか、特許文献２では不明である。
【００５７】
また、本実施形態では、冷却システム１は、放熱部１５ｂの作動液１０５を吸熱部１５ａに送出可能なポンプ４９を有している。
【００５８】
従って、例えば、最もよく知られているウィック式のヒートパイプのように、毛細管力によって放熱部から吸熱部へ作動液を供給する場合に比較して、作動液１０５を迅速かつ長い距離で吸熱部１５ａへ供給することができる。その結果、例えば、放熱部１５ｂを地中に配置する一方で、吸熱部１５ａを地面から離れた位置（高所等）に配置しても、吸熱部１５ａにおける作動液１０５の蒸発に遅れずに、作動液１０５を吸熱部１５ａに供給することができる。ひいては、冷却システム１の各部の配置の自由度が向上し、また、既設の冷却システムに対する本発明の適用も容易化される。
【００５９】
また、本実施形態では、冷却システム１は、蒸発器２１との間で冷媒を循環させ、冷媒を冷却水により冷却する凝縮器２５と、凝縮器２５との間で冷却水を循環させ、冷却水を空冷する冷却塔５と、吸熱部１７ａ（図２）が外気の冷却塔５内の冷却水への流路に位置し、放熱部（不図示。放熱部１５ｂを参照）が地中に埋設された冷却塔用ヒートパイプ１７と、を有している。
【００６０】
従って、冷却塔５に流れ込む外気を冷却塔用ヒートパイプ１７によって予め冷却できる。その結果、冷却塔５の負担を軽減し、夏期のピーク電力をカットすることができる。また、冷房に必要な消費電力を全体的に低減することもできる。さらに、冷却システム１は、既設のチラーに対して冷却塔用ヒートパイプ１７等を追加することによって実現可能であることから、設置コストが安い。
【００６１】
＜第２の実施形態＞
図５は、第２の実施形態に係る冷却システム２０１の要部の構成を示す模式図である。
【００６２】
冷却システム２０１は、チラーが空冷式である点が第１の実施形態の冷却システム１と相違する。すなわち、冷却システム２０１のチラー２０３は、第１の実施形態のチラー本体３と概略同様の構成であるが、凝縮器２２５において、冷媒流路１９を流れる冷媒は空気によって冷却される。チラー２０３は、例えば、凝縮器２２５に送風するファン２３９と、ファン２３９を駆動する不図示の電動機とを有している。
【００６３】
そして、冷却システム２０１においては、第１の実施形態の冷却塔用ヒートパイプ１７に代えて、凝縮器２２５へ流れる外気を冷却するための凝縮器用ヒートパイプ２１７が設けられている。凝縮器用ヒートパイプ２１７は、例えば、図３を参照して説明した熱交換器用ヒートパイプ１５と同様の構成であり、吸熱部２１７ａが外気の凝縮器２２５への流路（例えばファン２３９の手前位置）に配置され、不図示の放熱部（図３の放熱部１５ｂ参照）が地中に埋設されている。
【００６４】
このような構成の冷却システム２０１においても、第１の実施形態の冷却システム１と同様の効果が奏される。例えば、ピーク電力のカットが期待される。
【００６５】
＜ヒートパイプの変形例＞
以下では、ヒートパイプの変形例について説明する。なお、熱交換器用ヒートパイプを例にとって説明するが、冷却塔用ヒートパイプ及び凝縮器用ヒートパイプについても同様である。
【００６６】
（第１の変形例）
図６（ａ）〜図６（ｃ）は、第１の変形例に係る熱交換器用ヒートパイプ１５１を示す模式図である。具体的には、図６（ａ）は、外気ダクト７の側方から熱交換器用ヒートパイプ１５１を見た模式図、図６（ｂ）は、外気ダクト７の開口方向から熱交換器用ヒートパイプ１５１を見た模式図、図６（ｃ）は図６（ａ）のVIｃ−VIｃ線における断面図（一部省略）である。
【００６７】
熱交換器用ヒートパイプ１５１は、最もよく知られているウィック式のヒートパイプによって構成されている。すなわち、図６（ｃ）に示すように、熱交換器用ヒートパイプ１５１は、その概ね全体が、管状部材１５１ｄの内壁にウィックなどの毛管構造部１５１ｃが設けられた構造となっている。
【００６８】
また、熱交換器用ヒートパイプ１５１は、例えば、全体が直線状に延びるように構成されている。そして、熱交換器用ヒートパイプ１５１は、長手方向を上下方向にして配置され、一端側部分により構成された吸熱部１５１ａが外気ダクト７の手間に配置され、他端側部分により構成された放熱部１５１ｂが地中に埋設されている。熱交換器用ヒートパイプ１５１は、例えば、複数本設けられ、また、互いに平行に設けられている。
【００６９】
このような構成の熱交換器用ヒートパイプ１５１においても、実施形態の熱交換器用ヒートパイプ１５と同様に、外気の熱を地中に放熱し、ひいては、チラー本体３の負担を軽減することができる。
【００７０】
（第２の変形例）
図７は、第２の変形例に係る熱交換器用ヒートパイプ１５３を示す断面図である。
【００７１】
熱交換器用ヒートパイプ１５３は、吸熱部１５３ａ及び放熱部１５３ｂの外周面に複数のフィン１５３ｆを有している。このようにして吸熱部１５３ａ及び放熱部１５３ｂの表面積を大きくすることにより、外気からの吸熱及び地中への放熱が効率的になされる。なお、図７では、第１の変形例と同様のウィック式のヒートパイプを例にとっているが、実施形態と同様のポンプ式のヒートパイプにおいて、複数のフィン１５３ｆのような吸熱部及び放熱部の表面積を大きくするための形状が採用されてもよい。
【００７２】
（第３の変形例）
図８は、第３の変形例に係る熱交換器用ヒートパイプ１５１を示す断面図である。
【００７３】
この変形例では、放熱部１５１ｂは、地下水に触れている。夏期において地下水の温度は地中の温度よりも低いことが多く、より効果的に外気の温度を低くできると考えられる。なお、図８では、第１の変形例と同様のウィック式のヒートパイプを例にとっているが、実施形態と同様のポンプ式のヒートパイプにおいて、放熱部が地下水に触れるように配置されてもよい。
【００７４】
本発明は、以上の実施形態及び変形例に限定されず、種々の態様で実施されてよい。
【００７５】
室内は、建築物によって構成されたものに限定されない。例えば、室内は、食品を陳列する陳列棚の内部であってもよいし、冷蔵庫（建築物とは言えない比較的小型のもの）の内部であってもよいし、大型コンピュータの筐体内部であってもよいし、製造装置若しくは実験装置のチャンバ内であってもよい。
【００７６】
ダクトは、適宜に省略可能である。例えば、チラーの、外気を取り入れるための筐体開口が設けられている部分を室外に露出させて外気ダクトを省略してもよい。また、例えば、チラーの、冷却後の空気を排出する筐体開口が設けられている部分を室内に露出させて給気ダクトを省略してもよい。
【００７７】
ヒートパイプは、ポンプにより放熱部から吸熱部へ作動液を供給するもの、及び、ウィック式のものに限定されない。例えば、ヒートパイプは、自動励振式のものであってもよいし、気泡を利用して作動液を放熱部から吸熱部へ供給するものであってもよい。
【００７８】
熱交換器用ヒートパイプの吸熱部の配置位置は、熱交換器（蒸発器）に流れる外気に熱交換器用ヒートパイプが触れる位置（外気の蒸発器への流路内）であればよく、外気ダクト手前に限定されない。例えば、吸熱部の位置は、外気ダクトの端部（吸い込み口）であってもよいし、外気ダクト内部の適宜な位置であってもよい。また、例えば、外部ダクトが設けられている場合又は設けられていない場合において、吸熱部の位置は、チラーの、外気を取り入れるための筐体開口の手前であってもよいし、筐体開口の位置であってもよいし、筐体開口よりも筐体内部側の位置であってもよい。ただし、外気ダクトの手前であれば、建築物用の既設の冷却システムに対する本発明の適用が容易である。
【００７９】
同様に、冷却塔用ヒートパイプの吸熱部の配置位置は、冷却塔内の冷却水へ流れる外気に冷却塔用ヒートパイプが触れる位置（外気の冷却塔内の冷却水への流路内）であればよく、取入口の手前に限定されない。例えば、吸熱部の位置は、取入口の位置であってもよいし、取入口よりも冷却塔の内部側の位置であってもよい。ただし、取入口の手前であれば、既設の冷却システムに対する本発明の適用が容易である。
【００８０】
同様に、凝縮器用ヒートパイプの吸熱部の配置位置は、凝縮器に流れる外気に凝縮器用ヒートパイプが触れる位置（外気の凝縮器への流路内）であればよく、チラーの、外気を取り入れるための筐体開口の手前に限定されない。例えば、吸熱部の位置は、筐体開口の位置であってもよいし、筐体開口よりもチラーの筐体内部側の位置であってもよい。ただし、チラーの筐体開口の手前であれば、既設の冷却システムに対する本発明の適用が容易である。
【００８１】
実施形態では、熱交換器用ヒートパイプ及び冷却塔用ヒートパイプの双方が設けられる場合、並びに、熱交換器用ヒートパイプ及び凝縮器用ヒートパイプの双方が設けられる場合について例示したが、熱交換器用ヒートパイプのみ、冷却塔用ヒートパイプのみ、又は、凝縮器用ヒートパイプのみが設けられてもよい。なお、これらヒートパイプは、チラーに流れる外気の熱を地中又は地下水に放熱するという点において、従来技術に比較した特徴が共通している。
【００８２】
熱交換器用ヒートパイプを有する冷却システムにおいて、チラーは、室内へ取り入れられる外気のみを冷却するもの（室内を循環する空気を冷却する機能を有さないもの）であってもよい。また、冷却塔用ヒートパイプのみ、又は、凝縮器用ヒートパイプのみが設けられる冷却システムにおいて、チラーは、室内を循環する空気のみを冷却するもの（外気を室内へ取り入れる機能又は室内へ取り入れられる外気を冷却する機能を有さないもの）であってもよい。
【００８３】
水冷式チラーのチラー本体及び冷却塔、並びに、空冷式のチラーの構成は、公知の種々の構成が採用されてよい。例えば、図２では、冷却塔として、冷却水が直接的に外気に触れ（開放型）、冷却水と外気とが互いに反対方向に流れる（向流型）ものを例示したが、冷却水と外気とが直接には触れないもの（密閉型）や冷却水と外気とが互いに直交する方向に流れるもの（直交流型）が冷却塔として採用されてもよい。
【符号の説明】
【００８４】
１…冷却システム、２１…蒸発器（熱交換器）、１５…熱交換器用ヒートパイプの、１５ａ…吸熱部、１５ｂ…放熱部。
【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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