(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数設けられた熱交換器の内部に流通させた熱媒体を外気と熱交換させて昇温させる密閉式の加熱塔であり、且つ所定の加熱手段で温めた熱媒体を前記各熱交換器に流通させ、熱交換器に生じた霜を除去可能な加熱塔において、
前記各熱交換器に接続され、蒸発器である熱利用装置との間で熱媒体を循環させる循環管路における、少なくとも各熱交換器の入口部分上流側近傍にそれぞれ配設されて、前記循環管路から各熱交換器への熱媒体の流入と非流入とを各熱交換器ごとに切替え可能とする複数の循環制御弁と、
前記各熱交換器における熱媒体入口近くの所定箇所及び熱媒体出口近くの所定箇所にそれぞれ接続され、除霜用の熱媒体を各熱交換器に流通可能とする除霜用管路部と、
当該除霜用管路部における各熱交換器との接続位置近傍にそれぞれ配設され、除霜用管路部と熱交換器間での、除霜用の熱媒体の流通状態と非流通状態とを切替え可能とする複数の除霜用制御弁と、
当該除霜用管路部に配設され、除霜用の熱媒体を加圧して管路内で所定方向に熱媒体が流れる状態とするポンプと、
前記除霜用管路部に配設され、熱媒体を加熱する前記加熱手段としてのヒータと、
前記除霜用管路部に配設され、熱交換器の熱媒体容量と同じ容量で熱媒体を流入出可能に貯留するタンクと、
前記除霜用管路部における、各熱交換器の熱媒体入口近くの管路位置と熱媒体出口近くの管路位置であって、且つそれぞれ熱交換器に対し除霜用制御弁よりも離れた側となる各管路位置同士を短絡するバイパス用管路と、
当該バイパス用管路を開閉する制御弁と、
前記各制御弁の切替制御並びに前記ポンプ及びヒータの作動制御を行う制御部とを備え、
前記各熱交換器は、前記循環管路に並列に接続されると共に、共通の一つの前記除霜用管路部にそれぞれ除霜用制御弁を介在させつつ並列に接続され、除霜用の熱媒体を熱交換器に択一的に流通可能とされ、
前記除霜用管路部は、タンクの前後の管路間にそれぞれ接続されて熱媒体をタンクに通さず流通させるタンク迂回管路を設けられると共に、タンク迂回管路を開閉し、且つタンク迂回管路の開状態でタンクの流入出口側へ熱媒体を流通させず、タンク迂回管路の閉状態ではタンクの流入出口側へ熱媒体を流通可能とする迂回制御弁を設けられてなり、
前記制御部が、前記循環管路の循環制御弁を閉止して循環管路を通じた熱媒体の熱交換器への流通を停止させ、且つ除霜用管路部の除霜用制御弁を開放して除霜用熱媒体を熱交換器に対し流通可能とした上で、前記迂回制御弁の開閉を制御して、熱媒体をタンクに対し流入出させつつ熱交換器と除霜用管路部に流通させる入替用接続状態と、熱媒体をタンク迂回管路に通してタンクに流入出させずに熱交換器と除霜用管路部で循環流通させる除霜用接続状態とを、切替可能とし、
さらに、前記制御部が、各熱交換器ごとに、循環管路の熱媒体を熱交換器に流通させない待機状態の期間を、当該期間が熱交換器同士で互いに重ならないように設定して、当該待機状態の期間に、各除霜用制御弁を閉止して各熱交換器に除霜用の熱媒体を流通させない状態で、前記迂回制御弁を閉止し、且つバイパス用管路の制御弁を開放すると共に、ポンプ及びヒータを作動させ、除霜用管路部で除霜用の熱媒体をヒータで加熱しつつタンク及びバイパス用管路を経由して循環させ、除霜用の熱媒体を昇温させるようにし、
前記制御部は、所定の一熱交換器の待機状態から、前記循環管路の熱媒体を前記所定の一熱交換器に流通させて熱交換させる状態とし、前記待機状態の期間を終了させると共に、前記待機状態の期間に昇温させた除霜用の熱媒体を他の熱交換器に流通させて除霜を行わせ、加えて、当該除霜の期間に引き続いて、前記他の熱交換器における待機状態の期間を新たに開始させる、という一連の制御を繰り返して、各熱交換器における除霜を、熱交換器ごとに時間をずらしつつ、それぞれ直前の待機状態の期間に昇温させた除霜用の熱媒体の流通により行わせることを
特徴とする加熱塔。
【請求項２】
前記請求項１に記載の加熱塔において、
前記タンクが、熱媒体の流入出口を上部と下部にそれぞれ設けられ、
除霜用管路部におけるタンクから熱媒体を吸出す側の管路及びタンクに熱媒体を押込む側の管路と、タンクにおける上下の各流入出口との間に配置されて、前記各管路とタンクにおける上下の各流入出口とを連通可能とする複数の接続切替用管路と、
除霜用管路部と接続切替用管路にそれぞれ配設され、タンク上部を熱媒体流出側とすると共にタンク下部を熱媒体流入側とする第一の管路接続状態と、タンク上部を熱媒体流入側とすると共にタンク下部を熱媒体流出側とする第二の管路接続状態とを切替可能に開閉制御される複数の接続切替用制御弁とを備え、
前記制御部が、前記迂回制御弁を前記入替用接続状態とする中で、熱交換器内に残っている熱媒体を除霜用管路部を通じてタンク内に流入させ、且つタンク内のより温かい除霜用の熱媒体を熱交換器に流入させる場合には、制御部が、接続切替用制御弁を前記第一の管路接続状態が生じる開放又は閉止状態とし、また、
熱交換器内の除霜用の熱媒体を除霜用管路部を通じてタンク内に流入させ、且つタンク内のより冷たい熱媒体を熱交換器に流入させる場合には、制御部が、接続切替用制御弁を前記第二の管路接続状態が生じる開放又は閉止状態とすることを
特徴とする加熱塔。
【請求項３】
前記請求項２に記載の加熱塔において、
前記タンクが、タンクにおける熱媒体の流入出に際し、流入量と流出量を等しくされると共に、タンク内部を、流入出に伴って移動する熱媒体が、温度成層をなす状態を維持したまま上方又は下方に一様に移動可能な構造とされることを
特徴とする加熱塔。
【請求項４】
複数設けられた熱交換器の内部に流通させた熱媒体を外気と熱交換させて昇温させる密閉式の加熱塔で、昇温させた熱媒体を前記各熱交換器に流通させ、当該熱交換器に生じた霜を除去する加熱塔の除霜方法において、
前記各熱交換器に接続され、蒸発器である熱利用装置との間で熱媒体を循環させる循環管路における、少なくとも各熱交換器の入口部分上流側近傍にそれぞれ配設した複数の循環制御弁の開閉で、前記循環管路から当該循環管路に並列に接続される各熱交換器への熱媒体の流入と非流入とを各熱交換器ごとに切替え可能にし、
前記各熱交換器における熱媒体入口近くの所定箇所及び熱媒体出口近くの所定箇所にそれぞれ所定の除霜用制御弁を介して接続される除霜用管路部を通じて、当該除霜用管路部に並列に接続される各熱交換器に対し、除霜用の熱媒体を熱交換器に択一的に流通可能とし、
前記除霜用管路部には、除霜用の熱媒体を加圧して管路内で所定方向に送給するポンプと、熱媒体を加熱するヒータと、熱交換器の熱媒体容量と同じ容量で熱媒体を流入出可能に貯留するタンクとが配設されると共に、タンクの前後の管路間にそれぞれ接続されて熱媒体をタンクに通さないタンク迂回管路が設けられ、さらに、タンク迂回管路を開閉し、且つタンク迂回管路の開状態でタンクの流入出口側へ熱媒体を流通させず、タンク迂回管路の閉状態ではタンクの流入出口側へ熱媒体を流通可能とする迂回制御弁が設けられて、当該迂回制御弁の開閉制御で、熱媒体をタンクに流入出させられる入替用接続状態と、熱媒体をタンク迂回管路に通してタンクに流入出させない除霜用接続状態とを切替使用可能とされ、
前記除霜用管路部が、各熱交換器の熱媒体入口近くの管路位置と熱媒体出口近くの管路位置であって、且つそれぞれ熱交換器に対し除霜用制御弁よりも離れた側となる各管路位置について、当該管路位置同士を短絡するバイパス用管路を有すると共に、当該バイパス用管路を開閉する制御弁を有して、バイパス用管路を経由してヒータとタンクの含まれる経路で熱媒体を循環可能とし、
前記各熱交換器に対する除霜工程として、
前記循環管路の循環制御弁を閉じて熱媒体の循環管路を通じた流通を停止させる一方、除霜用管路部の除霜用制御弁を開放状態として除霜用熱媒体を熱交換器に対し流通可能とし、且つ除霜用管路部で熱媒体をタンクに流入出させられる前記入替用接続状態で、ポンプ及びヒータを作動させ、除霜用管路部で熱媒体の流れを生じさせてタンク内の除霜用熱媒体を熱交換器に入れると共に、熱交換器内に残る冷たい熱媒体を除霜用管路部を通じてタンクに流入させる第一の熱媒体入替工程と、
タンク内にあった除霜用熱媒体が熱交換器に存在していた冷たい熱媒体と全て入れ替わったら、除霜用管路部で熱媒体をタンク迂回管路に通してタンクに出入りさせない前記除霜用接続状態に移行して、除霜用熱媒体がヒータで加熱されつつ熱交換器と除霜用管路部を循環して除霜を実行する熱媒体循環工程と、
熱交換器が除霜完了と見なせる状態に達したら、除霜用管路部で熱媒体をタンクに流入出させられる前記入替用接続状態に移行し、且つヒータを非作動状態とし、タンク内の冷たい熱媒体をタンクから出して熱交換器に入れると共に、熱交換器内の除霜用熱媒体を除霜用管路部を通じてタンクに流入させる第二の熱媒体入替工程と、
タンク内にあった冷たい熱媒体が熱交換器に存在していた熱媒体と全て入れ替わったら、除霜用管路部の除霜用制御弁を閉止状態とすると共にポンプの作動を停止して、熱媒体の除霜用管路部を通じた流通を停止させる熱媒体流通停止工程とを含み、
各熱交換器ごとに、循環管路の熱媒体を熱交換器に流通させない待機状態の期間を、期間が互いに重ならないように設定し、当該待機状態の期間に、前記除霜工程に先立つ予熱工程として、除霜用制御弁を閉止すると共にバイパス用管路の制御弁を開放した状態で、ポンプ及びヒータを作動させ、除霜用管路部で除霜用の熱媒体をヒータで加熱しつつタンク及びバイパス用管路を通じて循環させて、熱媒体の昇温のみ実行し、
所定の一熱交換器の待機状態の期間が終了して、循環管路の熱媒体を熱交換器に流通させて熱交換させる運転状態に移行すると、他の熱交換器が前記除霜工程を開始し、前記所定の一熱交換器の待機状態の期間と重なる予熱工程で温度を高めた除霜用熱媒体を利用しつつ除霜を実行し、
除霜工程の終了後、前記他の熱交換器が待機状態に移行すると共に、並行して予熱工程が実行され、以降、前記各工程が繰り返されて、各熱交換器の除霜工程が熱交換器ごとに時間をずらしつつ、それぞれ直前の予熱工程で温度を高められた除霜用熱媒体により実行されることを
特徴とする加熱塔の除霜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱塔（ヒーティングタワー）における冬期運転時等における熱交換器への着霜に対し、除霜により継続運転が可能な、加熱塔とその除霜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気調和設備などで循環使用する熱媒体、例えばブライン、の加熱を目的として主に屋外に設置される加熱塔には、熱交換器を有して空気とブラインが直接接触しない密閉式加熱塔が一般的に用いられる。
【０００３】
こうした密閉式加熱塔では、熱交換器にフィンコイルを用いることが多く、この熱交換器のフィンコイルが、ファンで誘引された外気と接触して熱交換を行うが、フィンコイル内部を流通して外気との熱交換で加熱される熱媒体の温度が通常この外気に比べて極めて低いことから、冬期など外気温が低い場合などは、外気中の水分が熱交換器表面で凍結し、霜が発生、付着する場合がある。
【０００４】
特に、熱交換器における熱媒体の入口や、通過した外気の出口にあたる部分では、熱媒体や外気の温度が他部位よりも低くなっているため、霜の付着が進行しやすく、この霜の付着が進行してフィンコイル表面が覆われた状態になると、外気がフィンコイル表面と接触できないだけにとどまらず、空気流路が塞がれて外気が熱交換器を通過できなくなり、適切に熱交換が行えず加熱塔全体として性能低下をもたらすなど、加熱塔を利用する上での大きな問題となっていた。
【０００５】
このような霜を速やかに取除くために、従来から、着霜した熱交換器に対し所定の操作を行って霜を溶かす除霜方法が種々提案されている。例えば、通常の熱媒体の循環管路から切離し状態とした除霜対象の熱交換器に対し、別途ヒータや高温蒸気、温水等の熱源を用いた加熱により十分昇温した熱媒体を流入させ、熱交換器を温めてその外側の霜を溶かしたり、熱交換器外面に外部から供給される温水を散布して霜を溶かしたりする方法などが従来から提案されている。このような従来の加熱塔の除霜機構の一例として、温めたブラインを供給されて除霜を行う仕組みのヒーティングタワーを備えるヒートポンプが、特開平１１−６６６６号公報に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−６６６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のヒーティングタワーにおける除霜機構は前記特許文献に示されるような構成とされており、霜を溶かすためのブラインや温水等の熱媒体の加熱には、ヒータ等の熱源を用いているが、加熱に際しては、加熱対象の熱媒体が、熱交換器に残っていた熱媒体、すなわち循環管路を流通していたものと同じ、温度の低い熱媒体となっていた。詳細には、従来の除霜は、循環管路流通時と同様の約−１０ないし−１５℃、平均的には−１１℃程度、のブラインを例えば３℃程度に加熱して実行され、除霜が終了すると、除霜に使用したブラインはそのまま循環管路に戻るようにしていた。そして、次回以降の除霜でも、前記同様約−１０ないし−１５℃のブラインを加熱して除霜を実行する方法が繰返されていた。
【０００８】
このように、除霜の際、循環管路を流通する時と同様の温度の低い熱媒体を加熱するようにしていたために、温度を上昇させにくく、熱交換器に付着した霜と熱媒体との温度差を十分に確保できず、除霜効率が劣ることとなり、外気条件によっては、除霜に時間がかかって、霜の発生、成長に追いつかず、空気流路の閉塞に至る場合もある、という課題を有していた。
【０００９】
また、除霜能力を高めて閉塞の危険を回避するために、霜と熱媒体との温度差を確保しようとすると、その分、熱源で熱を発生させるエネルギー分のコストが大きなものになってしまうという課題を有していた。
【００１０】
本発明は前記課題を解消するためになされたもので、除霜に用いる熱媒体を熱交換器と循環管路を流通する熱媒体とは別とし、除霜用の熱媒体が循環管路を流通する熱媒体並みに温度低下するのを抑制し、除霜に用いる熱媒体の加熱の効率を高めると共に、熱媒体の保有する熱を有効利用して、霜を熱媒体でより効率よく除去できる、加熱塔及びこれに適用される除霜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】
【００１１】
本発明に係る加熱塔は、熱交換器内部に流通させた熱媒体を外気と熱交換させて昇温させる密閉式の加熱塔であり、且つ所定の加熱手段で温めた熱媒体を前記熱交換器に流通させ、熱交換器に生じた霜を除去可能な加熱塔において、前記熱交換器に接続され、蒸発器である熱利用装置との間で熱媒体を循環させる循環管路における、少なくとも熱交換器入口部分上流側近傍に配設されて、前記循環管路から熱交換器への熱媒体の流入と非流入とを切替え可能とする循環制御弁と、前記熱交換器における熱媒体入口近くの所定箇所及び熱媒体出口近くの所定箇所にそれぞれ接続され、除霜用の熱媒体を熱交換器に流通可能とする除霜用管路部と、当該除霜用管路部における熱交換器との接続位置近傍にそれぞれ配設され、除霜用管路部と熱交換器間での、除霜用の熱媒体の流通状態と非流通状態とを切替え可能とする除霜用制御弁と、当該除霜用管路部に配設され、除霜用の熱媒体を加圧して管路内で所定方向に熱媒体が流れる状態とするポンプと、前記除霜用管路部に配設され、熱媒体を加熱する前記加熱手段としてのヒータと、前記除霜用管路部に配設され、熱交換器の熱媒体容量と同じ容量で熱媒体を流入出可能に貯留するタンクと、前記各制御弁の切替制御並びに前記ポンプ及びヒータの作動制御を行う制御部とを備え、前記除霜用管路部は、タンクの前後の管路間にそれぞれ接続されて熱媒体をタンクに通さず流通させるタンク迂回管路を設けられると共に、タンク迂回管路を開閉し、且つタンク迂回管路の開状態でタンクの流入出口側へ熱媒体を流通させず、タンク迂回管路の閉状態ではタンクの流入出口側へ熱媒体を流通可能とする迂回制御弁を設けられてなり、前記制御部が、前記循環管路の循環制御弁を閉止して循環管路を通じた熱媒体の熱交換器への流通を停止させ、且つ除霜用管路部の除霜用制御弁を開放して除霜用熱媒体を熱交換器に対し流通可能とした上で、前記迂回制御弁の開閉を制御して、熱媒体をタンクに対し流入出させつつ熱交換器と除霜用管路部に流通させる入替用接続状態と、熱媒体をタンク迂回管路に通してタンクに流入出させずに熱交換器と除霜用管路部で循環流通させる除霜用接続状態とを、切替可能とするものである。
【００１２】
このように本発明によれば、循環管路のうち熱交換器の熱媒体入口に至る管路部分を開閉する循環制御弁で、循環管路から熱交換器を切離し可能とする一方、熱交換器に除霜用制御弁を介して接続される除霜用管路部を設け、この除霜用管路部を通じて除霜用の熱媒体を熱交換器に流入出可能とし、除霜のために、循環管路側の循環制御弁を閉状態とすると共に、除霜用制御弁を開放して、除霜用熱媒体を熱交換器に流通させる状況下で、熱媒体をタンクに流入出させる入替用接続状態と、熱媒体をタンクに流入出させずに熱交換器と除霜用管路部で循環させる除霜状態とを切替可能とし、除霜工程として除霜用管路部のポンプ及びヒータを作動させ、熱交換器に除霜用の熱媒体を流通させる場合に、必要に応じてタンクを除霜用熱媒体の循環経路から切り離せる。これにより、タンクに熱媒体を流入させられる状態の除霜用管路部で熱媒体を流動させ、タンクと熱交換器の熱媒体を一旦入れ替えてから、熱媒体の入ったタンクを除霜用熱媒体の循環経路から切り離して、熱交換器にあった温度の低い熱媒体を除霜用管路部で除霜に用いないようにすることができ、低温の熱媒体を除霜可能な温度までヒータで温める必要がなくなると共に、除霜を終えて熱交換器を出た後も所定の熱を保有する熱媒体をタンク内のより低い温度の熱媒体と混合させず、熱の損失を抑えながら、熱媒体を継続的に循環させてヒータで加熱可能となり、ヒータでの熱媒体の加熱を効率化でき、熱媒体を十分に昇温させて熱交換器に流入させ、除霜に利用でき、熱交換器の着霜部分で、熱媒体による除霜の実行時間を短縮できる。
【００１３】
また、当初熱交換器にあった温度の低い熱媒体を、除霜のために熱交換器に流通させる熱媒体としては用いず、且つ除霜を終えて熱交換器を出た熱媒体とも混合させないことで、除霜用としてヒータでの加熱対象とする熱媒体が温度の低いものとなることを防止でき、熱媒体加熱のためにヒータが過剰に熱を発生させずに済む分、ヒータの熱発生容量を小さく抑えることができ、ヒータの設置に係るコスト抑制が図れると共に、熱媒体加熱のためのヒータ使用を必要最小限にとどめて、除霜の省エネルギー化が図れる。
【００１４】
さらに、熱交換器に対する除霜の終了後に、タンクに熱媒体を流入させられる状態としてから、除霜用管路部で熱媒体を流動させ、タンクに入っていた温度の低い熱媒体と、これより温度の高い熱交換器内の除霜用の熱媒体をあらためて入れ替えることができ、除霜を終えた後も所定の熱を保有する除霜用熱媒体を熱交換器に残さずにタンクに回収して貯留し、次の新たな除霜実行の際に使用するようにして、後の除霜工程でもヒータでの熱媒体の加熱を効率化でき、熱媒体を適温まで速やかに昇温させて熱交換器での除霜に利用でき、除霜実行時間の短縮が図れると共に、熱媒体加熱のためのヒータの熱発生量を抑えられ、熱媒体加熱のためのヒータ使用を少なくして、除霜に係るエネルギー消費を抑制できる。
【００１５】
また、本発明に係る加熱塔は必要に応じて、前記タンクが、熱媒体の流入出口を上部と下部にそれぞれ設けられ、除霜用管路部におけるタンクから熱媒体を吸出す側の管路及びタンクに熱媒体を押込む側の管路と、タンクにおける上下の各流入出口との間に配置されて、前記各管路とタンクにおける上下の各流入出口とを連通可能とする複数の接続切替用管路と、除霜用管路部と接続切替用管路にそれぞれ配設され、タンク上部を熱媒体流出側とすると共にタンク下部を熱媒体流入側とする第一の管路接続状態と、タンク上部を熱媒体流入側とすると共にタンク下部を熱媒体流出側とする第二の管路接続状態とを切替可能に開閉制御される複数の接続切替用制御弁とを備え、前記制御部が、前記迂回制御弁を前記入替用接続状態とする中で、熱交換器内に残っている熱媒体を除霜用管路部を通じてタンク内に流入させ、且つタンク内のより温かい除霜用の熱媒体を熱交換器に流入させる場合には、制御部が、接続切替用制御弁を前記第一の管路接続状態が生じる開放又は閉止状態とし、また、熱交換器内の除霜用の熱媒体を除霜用管路部を通じてタンク内に流入させ、且つタンク内のより冷たい熱媒体を熱交換器に流入させる場合には、制御部が、接続切替用制御弁を前記第二の管路接続状態が生じる開放又は閉止状態とするものである。
【００１６】
このように本発明によれば、タンクの上下の各流出入口と除霜用管路部との連通状態を、制御部が接続切替用制御弁を開閉制御して切替可能とし、除霜用管路部が入替用接続状態にある場合に、当初は熱交換器内にあった温度の低い熱媒体をタンクに回収しつつタンク内にあったより温度の高い除霜用の熱媒体をタンクから出して熱交換器に向かわせる際には、制御部が、タンク上部側を流出口、下部側を流入口として使用する管路接続状態とし、且つ、除霜後の熱交換器内にある除霜用の熱媒体をタンクに回収しつつ、タンク内のより温度の低い熱媒体をタンクから出して熱交換器に向かわせる際には、制御部が、タンク下部側を流出口、上部側を流入口として使用する管路接続状態として、相対的に温度の高い状態にある除霜用熱媒体を、常にタンクの上部で流出入させる一方、相対的に温度の低い当初熱交換器内にあった熱媒体を、常にタンクの下部で流入出させることにより、タンク内では温度の高い熱媒体が上側に、温度の低い熱媒体が下側に位置する状態が保持され、タンク内で熱媒体の熱対流が生じにくく、タンク内で温度の異なる熱媒体が混合しにくくなり、熱媒体のうち温度の高いものについて、これより温度の低いものへの熱移動による熱の損失を抑えられ、ヒータに向かう熱媒体の温度が低くなるのを防いで、ヒータでの熱媒体加熱を効率よく実行でき、熱媒体を速やかに昇温させて除霜実行時間の短縮が図れることに加え、加熱の際のヒータでの熱発生量を小さくでき、除霜に係るエネルギー消費を抑えられる。
【００１７】
また、本発明に係る加熱塔は必要に応じて、前記タンクが、タンクにおける熱媒体の流入出に際し、流入量と流出量を等しくされると共に、タンク内部を、流入出に伴って移動する熱媒体が、温度成層をなす状態を維持したまま上方又は下方に一様に移動可能な構造とされるものである。
【００１８】
このように本発明によれば、タンクに対する熱媒体の流入量と流出量を等しくすると共に、タンクをこのタンク内の熱媒体が温度成層をなす状態を維持可能な内部構造とされ、熱媒体の流入出に伴ってタンク内部を上方又は下方へ移動する熱媒体における等温の各領域が、タンク内で温度の異なる他の領域と混合することなく移動できることにより、熱媒体の流入出に関わりなく、タンク内で熱媒体の各領域が温度を維持して熱交換が生じず、相対的に温度の高い除霜用の熱媒体のタンク内での熱損失を確実に抑制でき、熱媒体の保有する熱を有効利用して除霜を効率化することができる。
【００１９】
また、本発明に係る加熱塔は必要に応じて、前記除霜用管路部における、熱交換器の熱媒体入口近くの管路位置と熱媒体出口近くの管路位置であって、且つそれぞれ熱交換器に対し除霜用制御弁よりも離れた側となる各管路位置同士を短絡するバイパス用管路と、当該バイパス用管路を開閉する制御弁とを備え、前記制御部が、各除霜用制御弁を閉止して熱交換器に除霜用の熱媒体を流通させない状態で、前記迂回制御弁を閉止し、且つバイパス用管路の制御弁を開放した上で、ポンプ及びヒータを作動させ、除霜用管路部で除霜用の熱媒体をヒータで加熱しつつタンク及びバイパス用管路を経由して循環させて、熱媒体の昇温のみ実行させるものである。
【００２０】
このように本発明によれば、除霜用管路部における熱交換器への熱媒体出入口近くで除霜用制御弁よりも熱交換器から離れた管路位置間にバイパス用管路を設け、且つこのバイパス用管路にこれを開閉する制御弁を設けて、除霜用管路部において除霜用制御弁を閉じ、バイパス用管路の制御弁を開放し、ポンプ及びヒータを作動させた場合には、熱媒体が熱交換器を通らず、代わりにバイパス用管路を短絡して流れて、除霜用管路部で熱媒体が熱交換器を通過することなく循環可能となり、合わせて、タンクに熱媒体を流入出させられるようにすると、タンクの熱媒体が除霜用管路部を循環する間にヒータで加熱されて昇温し、除霜に適した温度に到達できることにより、熱交換器に熱媒体を通さず除霜を行わない間に、タンク内の除霜用の熱媒体を除霜用管路部で循環させてヒータ加熱し、あらかじめ十分高い温度としてから、除霜用管路部を熱交換器に連通させて、高い温度の熱媒体を熱交換器に流通させられることとなり、事前に温度を高くした熱媒体を熱交換器に流通させて、除霜を効率よく実行でき、除霜時間の短縮と、除霜能力増大による熱交換器閉塞の危険性低減が図れる。また、タンクの熱媒体がバイパス用管路を通り、熱交換器を通らない分、熱損失を抑えて無理なく熱媒体温度を高めることができ、より高温の熱媒体を効率よく得て後の除霜工程で有効活用でき、除霜工程を複数回繰り返し実行する場合における除霜の効率を全体的に向上させられる。
【００２１】
また、本発明に係る加熱塔の除霜方法は、熱交換器内部に流通させた熱媒体を外気と熱交換させて昇温させる密閉式の加熱塔で、昇温させた熱媒体を前記熱交換器に流通させ、当該熱交換器に生じた霜を除去する加熱塔の除霜方法において、前記熱交換器に接続され、蒸発器である熱利用装置との間で熱媒体を循環させる循環管路における、少なくとも熱交換器入口部分上流側近傍に配設した循環制御弁の開閉で、前記循環管路から熱交換器への熱媒体の流入と非流入とを切替え可能にし、前記熱交換器における熱媒体入口近くの所定箇所及び熱媒体出口近くの所定箇所にそれぞれ所定の除霜用制御弁を介して接続される除霜用管路部を通じて、除霜用の熱媒体を熱交換器に流通可能とし、前記除霜用管路部には、除霜用の熱媒体を加圧して管路内で所定方向に送給するポンプと、熱媒体を加熱するヒータと、熱交換器の熱媒体容量と同じ容量で熱媒体を流入出可能に貯留するタンクとが配設されると共に、タンクの前後の管路間にそれぞれ接続されて熱媒体をタンクに通さないタンク迂回管路が設けられ、さらに、タンク迂回管路を開閉し、且つタンク迂回管路の開状態でタンクの流入出口側へ熱媒体を流通させず、タンク迂回管路の閉状態ではタンクの流入出口側へ熱媒体を流通可能とする迂回制御弁が設けられて、当該迂回制御弁の開閉制御で、熱媒体をタンクに流入出させられる入替用接続状態と、熱媒体をタンク迂回管路に通してタンクに流入出させない除霜用接続状態とを切替使用可能とされ、熱交換器に対する除霜工程として、前記循環管路の循環制御弁を閉じて熱媒体の循環管路を通じた流通を停止させる一方、除霜用管路部の除霜用制御弁を開放状態として除霜用熱媒体を熱交換器に対し流通可能とし、且つ除霜用管路部で熱媒体をタンクに流入出させられる前記入替用接続状態で、ポンプ及びヒータを作動させ、除霜用管路部で熱媒体の流れを生じさせてタンク内の除霜用熱媒体を熱交換器に入れると共に、熱交換器内に残る冷たい熱媒体を除霜用管路部を通じてタンクに流入させる第一の熱媒体入替工程と、タンク内にあった除霜用熱媒体が熱交換器に存在していた冷たい熱媒体と全て入れ替わったら、除霜用管路部で熱媒体をタンク迂回管路に通してタンクに出入りさせない前記除霜用接続状態に移行して、除霜用熱媒体がヒータで加熱されつつ熱交換器と除霜用管路部を循環して除霜を実行する熱媒体循環工程と、熱交換器が除霜完了と見なせる状態に達したら、除霜用管路部で熱媒体をタンクに流入出させられる前記入替用接続状態に移行し、且つヒータを非作動状態とし、タンク内の冷たい熱媒体をタンクから出して熱交換器に入れると共に、熱交換器内の除霜用熱媒体を除霜用管路部を通じてタンクに流入させる第二の熱媒体入替工程と、タンク内にあった冷たい熱媒体が熱交換器に存在していた熱媒体と全て入れ替わったら、除霜用管路部の除霜用制御弁を閉止状態とすると共にポンプの作動を停止して、熱媒体の除霜用管路部を通じた流通を停止させる熱媒体流通停止工程とを含むものである。
【００２２】
このように本発明によれば、循環管路のうち熱交換器の熱媒体入口に至る管路部分を開閉する循環制御弁で、循環管路から熱交換器を切離し可能とする一方、熱交換器に除霜用制御弁を介して接続される除霜用管路部を通じて、除霜用の熱媒体を熱交換器に流入出可能とし、除霜工程として、循環制御弁を閉止すると共に、除霜用制御弁を開放して、除霜用熱媒体を熱交換器に流通可能とした上で、まず熱媒体をタンクに流入出させられる状態としてから、ポンプ及びヒータを作動させて、タンク内の除霜用熱媒体と熱交換器内に残る冷たい熱媒体とを除霜用管路部を通じて入れ替える第一の工程と、熱媒体をタンクに出入りさせない状態で、除霜用熱媒体を熱交換器と除霜用管路部に循環させて除霜を実行する第二の工程と、除霜完了を受けてあらためて熱媒体をタンクに流入出させられる状態とし、且つヒータを非作動として、タンク内の冷たい熱媒体と熱交換器内の除霜用熱媒体を除霜用管路部を通じて入れ替える第三の工程と、除霜用制御弁を閉止すると共にポンプの作動を停止し、除霜用管路部での熱媒体の流通を停止させる第四の工程とを、それぞれ実行する。これにより、熱交換器にあった温度の低い熱媒体を除霜用管路部で除霜に用いないようにすることができ、低温の熱媒体を除霜可能な温度までヒータで温める必要がなくなると共に、除霜を終えて熱交換器を出た後も所定の熱を保有する熱媒体をタンク内のより低い温度の熱媒体と混合させず、熱の損失を抑えながら、熱媒体を除霜用管路部で継続的に循環させてヒータで加熱可能となり、ヒータでの熱媒体の加熱を効率化でき、熱媒体を十分に昇温させて熱交換器に流入させて除霜を実行でき、熱交換器の着霜部分で、熱媒体による除霜の実行時間を短縮できる。
【００２３】
また、当初熱交換器にあった温度の低い熱媒体を、除霜のために熱交換器に流通させる熱媒体としては用いず、且つ除霜を終えて熱交換器を出た熱媒体とも混合させないことで、除霜用としてヒータでの加熱対象とする熱媒体が温度の低いものとなることを防止でき、熱媒体加熱のためにヒータが過剰に熱を発生させずに済む分、熱媒体加熱のためのヒータ使用を必要最小限にとどめて、除霜の省エネルギー化が図れる。
【００２４】
さらに、熱交換器に対する除霜の終了後に、所定の熱を保有する除霜用熱媒体を熱交換器に残さずにタンクに回収して貯留し、次の新たな除霜実行の際に使用可能として、繰り返し除霜を行う場合に、後の除霜工程でもヒータでの熱媒体の加熱を効率化でき、熱媒体を適温まで速やかに昇温させられ、除霜実行時間の短縮が図れると共に、熱媒体加熱のためのヒータの熱発生量を抑えられ、ヒータ使用に係るエネルギー消費を抑制できる。
【００２５】
また、本発明に係る加熱塔の除霜方法は必要に応じて、除霜用管路部が、熱交換器の熱媒体入口近くの管路位置と熱媒体出口近くの管路位置であって、且つそれぞれ熱交換器に対し除霜用制御弁よりも離れた側となる各管路位置について、当該管路位置同士を短絡するバイパス用管路を有すると共に、当該バイパス用管路を開閉する制御弁を有して、バイパス用管路を経由してヒータとタンクの含まれる経路で熱媒体を循環可能とし、前記除霜工程に先立つ予熱工程として、除霜用制御弁を閉止すると共にバイパス用管路の制御弁を開放した状態で、ポンプ及びヒータを作動させ、除霜用管路部で除霜用の熱媒体をヒータで加熱しつつタンク及びバイパス用管路を通じて循環させて、熱媒体の昇温のみ実行するものである。
【００２６】
このように本発明によれば、除霜用管路部における熱交換器への熱媒体出入口近くで除霜用制御弁よりも熱交換器から離れた管路位置間に、バイパス用管路を有すると共に、このバイパス用管路中の制御弁でバイパス用管路を開閉可能とし、予熱工程として、除霜用管路部において除霜用制御弁を閉じ、バイパス用管路の制御弁を開放し、タンクに熱媒体を流入出させられるようにした上で、ポンプ及びヒータを作動させて、タンクの熱媒体を熱交換器に通さずにバイパス用管路に導いて、除霜用管路部で循環させる間に、熱媒体がヒータで加熱されて昇温し、除霜に適した温度に到達できることにより、熱交換器に熱媒体を通さず除霜を行わない間に、タンク内の除霜用の熱媒体を加熱してあらかじめ十分高い温度としてから、除霜用管路部を熱交換器に連通させて、高い温度の熱媒体を熱交換器に流通させられることとなり、事前に温度を高くした熱媒体を熱交換器に流通させて、除霜を効率よく実行でき、除霜時間の短縮と、除霜能力増大による熱交換器閉塞の危険性低減が図れる。また、タンクの熱媒体がバイパス用管路を通り、熱交換器を通らない分、熱損失を抑えて無理なく熱媒体温度を高めることができ、より高温の熱媒体を効率よく得て後の除霜工程で有効活用でき、除霜工程を複数回繰り返し実行する場合における除霜の効率を全体的に向上させられる。
【００２７】
また、本発明に係る加熱塔の除霜方法は必要に応じて、前記循環管路に、複数の熱交換器が並列に接続され、各熱交換器ごとに循環制御弁の開閉で、循環管路の熱媒体を熱交換器に流通させる状態と流通させない状態とを切替え可能とし、且つ、共通の一つの除霜用管路部に、複数の熱交換器が、それぞれ除霜用制御弁を介在させつつ並列に接続され、除霜用の熱媒体を熱交換器に択一的に流通可能とし、各熱交換器ごとに、循環管路の熱媒体を熱交換器に流通させない待機状態の期間を、期間が互いに重ならないように設定し、当該待機状態の期間に、前記予熱工程を実行し、所定の一熱交換器の待機状態の期間が終了して、循環管路の熱媒体を熱交換器に流通させて熱交換させる運転状態に移行すると、他の熱交換器が除霜工程を開始し、前記所定の一熱交換器の待機状態の期間と重なる予熱工程で温度を高めた除霜用熱媒体を利用しつつ除霜を実行し、除霜工程の終了後、前記他の熱交換器が待機状態に移行すると共に、並行して予熱工程が実行され、以降、前記各工程が繰り返されて、各熱交換器の除霜工程が熱交換器ごとに時間をずらしつつ、それぞれ直前の予熱工程で温度を高められた除霜用熱媒体により実行されるものである。
【００２８】
このように本発明によれば、加熱塔の循環管路に複数の熱交換器が接続される場合で、これら各熱交換器が、共通の一つの除霜用管路部を用いて熱交換器に対し択一的に除霜実行可能とされると共に、熱媒体を熱交換器に流通させない待機状態が、その期間を各熱交換器で互いに重ならないようにして各々設定され、この待機状態の期間に予熱工程を実行して、複数の熱交換器に対する除霜が、所定の一熱交換器が待機状態から循環管路の熱媒体を熱交換器に流通させる通常の運転状態に移行すると、この一熱交換器の待機状態の期間と重なる予熱工程で温められた除霜用熱媒体を利用して、他の熱交換器が除霜工程を実行し、次いでこの除霜工程を終えた他の熱交換器が待機状態に移行し、並行して新たな予熱工程が実行される、という一連の工程の繰り返しで実行され、熱交換器ごとに時間をずらしつつ、直前の予熱工程を経た除霜用熱媒体を用いて除霜がそれぞれ実行されることにより、ある熱交換器が待機状態にある間に、タンク内の除霜用の熱媒体を加熱してあらかじめ十分高い温度としてから、次の所定の熱交換器の除霜工程で、高い温度の熱媒体を熱交換器に流通させられ、除霜を効率よく実行でき、除霜時間の短縮と、除霜能力増大による熱交換器閉塞の危険性低減が図れる。また、予熱工程ではタンクの熱媒体が熱交換器を通らない分、熱損失を抑えて無理なく熱媒体温度を高めることができ、より高温の熱媒体を効率よく得て、後の除霜工程で有効活用でき、複数の熱交換器における除霜の効率を全体的に向上させられる。
【００２９】
さらに、予熱工程で温めた熱媒体をタンクに貯留し、次の新たな熱交換器への除霜実行の際に使用するようにして、この除霜の際にヒータでの熱媒体の加熱を効率化でき、各熱交換器の除霜ごとの、熱媒体加熱のためのヒータの熱発生量を抑えられ、ヒータ使用に係るエネルギー消費を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る加熱塔の概略構成説明図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る加熱塔のブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る加熱塔におけるタンクの一部切欠正面図及び左側面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る加熱塔における通常運転状態の熱媒体流通状態説明図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る加熱塔における除霜工程内の第一の熱媒体入替工程説明図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る加熱塔における除霜工程内の熱媒体循環工程説明図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る加熱塔における除霜工程内の第二の熱媒体入替工程説明図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る加熱塔における通常運転状態の熱媒体流通状態説明図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る加熱塔のブロック図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る加熱塔における除霜工程での各部作動の繰返しサイクル説明図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る加熱塔における第三の熱交換器の待機状態説明図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る加熱塔における第三の熱交換器の待機状態に伴う予熱工程説明図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係る加熱塔の第一の熱交換器における除霜工程内の第一の熱媒体入替工程説明図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態に係る加熱塔の第一の熱交換器における除霜工程内の熱媒体循環工程説明図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態に係る加熱塔の第一の熱交換器における除霜工程内の第二の熱媒体入替工程説明図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態に係る加熱塔における第一の熱交換器の待機状態に伴う予熱工程説明図である。
【図１７】本発明の第２の実施形態に係る加熱塔の第二の熱交換器における除霜工程内の第一の熱媒体入替工程説明図である。
【図１８】本発明の第２の実施形態に係る加熱塔の第二の熱交換器における除霜工程内の熱媒体循環工程説明図である。
【図１９】本発明の第２の実施形態に係る加熱塔の第二の熱交換器における除霜工程内の第二の熱媒体入替工程説明図である。
【図２０】本発明の第２の実施形態に係る加熱塔における第二の熱交換器の待機状態に伴う予熱工程説明図である。
【図２１】本発明の第２の実施形態に係る加熱塔の第三の熱交換器における除霜工程内の第一の熱媒体入替工程説明図である。
【図２２】本発明の第２の実施形態に係る加熱塔の第三の熱交換器における除霜工程内の熱媒体循環工程説明図である。
【図２３】本発明の第２の実施形態に係る加熱塔の第三の熱交換器における除霜工程内の第二の熱媒体入替工程説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
（本発明の第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る加熱塔の除霜方法を前記図１ないし図７に基づいて説明する。本実施形態では、蒸発器である熱利用装置との間で循環管路を通じて熱媒体を循環させ、循環管路に接続された熱交換器で熱媒体を外気と熱交換させて昇温させる密閉式の加熱塔の例について説明する。
【００３２】
前記各図に示すように、本実施形態に係る加熱塔１は、循環管路６０から熱交換器１０内部に流通させた熱媒体をファン１１で誘引した外気と熱交換させて昇温させる密閉式加熱塔の基本的構成と共に、循環管路６０における熱交換器１０入口部分上流側近傍に配設され、管路を開閉して熱交換器１０への熱媒体の流入と非流入とを切替える循環制御弁１２と、熱交換器１０における熱媒体入口近くの所定箇所及び熱媒体出口近くの所定箇所にそれぞれ接続され、除霜用の熱媒体を熱交換器１０に流通可能とする除霜用管路部１３と、この除霜用管路部１３における熱交換器１０との接続位置近傍にそれぞれ配設され、除霜用管路部１３と熱交換器１０間での、除霜用の熱媒体の流通状態と非流通状態とを切替え可能とする除霜用制御弁１４と、除霜用管路部１３に配設されて熱媒体の流れを生じさせるポンプ１５と、除霜用管路部１３に配設されて熱媒体を加熱するヒータ１６と、除霜用管路部１３に配設されて熱媒体を貯留するタンク１７と、熱交換器１０への着霜状態を検知するセンサ１８と、センサ１８の着霜検出に対応してポンプ１５やヒータ１６の作動を制御する制御部１９とを備える構成である。
【００３３】
前記加熱塔１は、循環管路６０と接続されて設置され、熱利用装置７０との間で熱媒体を循環させ、熱利用装置７０、例えば、チラー（冷凍機）や空気調和機器等、において熱を放出し、温度を下げた熱媒体を、循環管路６０を通じて受入れ、塔内の熱交換器１０で昇温させた後、再び循環管路６０を通じて熱利用装置７０へ向わせる過程を繰返す装置であり、その基本的構成は公知の密閉式加熱塔同様のものであり、詳細な説明を省略する。
【００３４】
なお、一般に加熱塔は、ファンで外気を誘引し、外気と熱媒体とを熱交換器で熱交換させる、熱交換の単位構成部分（セル）を一又は複数組有し、セルごとに循環管路と接続されて熱媒体を流通可能とされる。例えば、地域冷暖房に使用されるような加熱塔は、三組程度のセルを１グループとして、複数グループ組合わせた大型のものとされることが多い。
【００３５】
一セルに配設される部品としての熱交換器のユニットは一つに限らず、複数が直列又は並列に接続されて配設される場合も有りうるが、除霜に係る各構成の付加にあたっては、一セル単位で対応すればよいことから、本発明においては、一セルに配設される複数の熱交換器のユニットは、これらを一まとめとした一つの熱交換器として取り扱うものとする。本実施形態における加熱塔１は、前記単位構成部分（セル）を唯一有し、この一セルをなす唯一の熱交換器１０に循環管路６０や除霜用管路部１３が接続される構成であるが、この熱交換器１０は、部品としての熱交換器のユニット一つから構成される場合と、複数の熱交換器ユニット群からなる場合の両方を含み、いずれの場合も一つの熱交換器１０と見なす。
【００３６】
前記熱交換器１０は、フィンコイル型とされ、コイルの内部に熱媒体を流通させて外気との間で熱交換を行わせる公知の構成であり、詳細な説明を省略する。この熱交換器１０に対して、循環管路６０の熱交換器入口部分上流側近傍に配設される循環制御弁１２が、制御部１９の制御に基づいて、循環管路６０から熱交換器１０への熱媒体の流入と非流入とを切替える仕組みである。
【００３７】
また、前記ファン１１は、その下方で熱交換器１０に隣接する外部から隔離された空間部分を介して、誘引通風で各熱交換器１０に横方向から外気を通し、熱交換器１０を横に通過した排気を上方へ吹出して排出する公知のものであり、詳細な説明を省略する。
【００３８】
また、加熱塔１０の各熱交換器１０近傍には、熱交換器１０における着霜を検知するセンサ１８が配設され、このセンサ１８の検知結果に基づいた制御部１９による制御で、各制御弁やポンプ１５やヒータ１６を作動させる仕組みである。センサ１８としては着霜に伴う熱交換器１０の入口側と出口側の差圧の変化を取得して着霜を検知するものなど、公知の着霜検知可能な各種センサを用いることができる。
【００３９】
前記除霜用管路部１３は、熱交換器１０における熱媒体入口近くの所定箇所、及び熱媒体出口近くの所定箇所に、それぞれ除霜用制御弁１４を介して接続される管路であり、管路中に前記ポンプ１５、ヒータ１６、及びタンク１７を有し、除霜用の熱媒体を熱交換器１０に流通可能とするものである。
【００４０】
この除霜用管路部１３の熱交換器１０との接続位置近傍には、制御部１９により開閉制御される除霜用制御弁１４が設けられており、この除霜用制御弁１４を開閉させることで、除霜用管路部１３と熱交換器１０間での、除霜用の熱媒体の流通状態と非流通状態とを切替えられる。
【００４１】
そして、除霜用管路部１３は、循環制御弁１２による循環管路６０閉止時に対応させて除霜用制御弁１４が開放状態とされるのに伴い、熱交換器１０の熱媒体入口と熱媒体出口とにそれぞれ連通して、除霜用熱媒体を熱交換器１０内に流通させ、除霜用熱媒体を循環させられる仕組みである。
【００４２】
この除霜用管路部１３における、ポンプ１５と接続されてタンク１７から熱媒体を吸出す側の管路部分、及び、タンク１７に熱媒体を押込む側の管路部分と、タンク１７における上下の各流入出口との間には、それぞれ前記各管路部分とタンク１７における上下の各流入出口とを連通可能とする、四つの接続切替用管路１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄが配設される。
【００４３】
また、これら接続切替用管路１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄには、タンク上部を熱媒体流出側とすると共にタンク下部を熱媒体流入側とする第一の管路接続状態と、タンク上部を熱媒体流入側とすると共にタンク下部を熱媒体流出側とする第二の管路接続状態とを切替可能に開閉制御される、複数の接続切替用制御弁１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈが、それぞれ配設される。
【００４４】
接続切替用制御弁１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈの切替により、具体的には、接続切替用管路１３ｂ、１３ｄの各接続切替用制御弁１３ｆ、１３ｈを閉止する一方、接続切替用管路１３ａ、１３ｃの各接続切替用制御弁１３ｅ、１３ｇを開放して、熱媒体をタンク上部から取り出しつつタンク下部からタンク内に流入させる状態（第一の管路接続状態；図５参照）と、これとは逆に、切替用制御弁１３ｅ、１３ｇを閉止する一方、切替用制御弁１３ｆ、１３ｈを開放して、熱媒体をタンク下部から取り出しつつタンク上部からタンク内に流入させる状態（第二の管路接続状態；図７参照）とを切替可能としている。
【００４５】
この他、除霜用管路部１３における、タンク１７の前後の管路部分間にタンク１７と並行する形でそれぞれ接続することとなる接続切替用管路１３ｂ、１３ｄは、接続切替用制御弁１３ｆ、１３ｈの開放状態で、熱媒体をタンク１７に通さず流通させる、タンク迂回管路として用いることができる。また、接続切替用管路１３ｂ、１３ｄにそれぞれ配置される接続切替用制御弁１３ｆ、１３ｈは、タンク迂回管路を開閉する迂回制御弁の役割を果たすこととなる。
【００４６】
詳細には、接続切替用管路１３ｂ、１３ｃの各接続切替用制御弁１３ｆ、１３ｇを開放すると共に、接続切替用管路１３ａ、１３ｄの各接続切替用制御弁１３ｅ、１３ｈを閉止する状態とするか、接続切替用管路１３ａ、１３ｄの各接続切替用制御弁１３ｅ、１３ｈを開放すると共に、接続切替用管路１３ｂ、１３ｃの各接続切替用制御弁１３ｆ、１３ｇを閉止する状態とし、合わせてタンク側の流入出口を閉止することで、熱媒体をタンク迂回管路としての接続切替用管路１３ｄ、又は接続切替用管路１３ｂに流通させ、タンク１７に通さない状態を得ることができる（図６参照）。
【００４７】
前記ポンプ１５は、除霜用管路部１３に配設され、作動状態で除霜用の熱媒体を加圧して、除霜用管路部１３が熱交換器１０及びタンク１７に通じる状態で、管路内で熱媒体がヒータ１６を経由して熱交換器１０に向かい、さらに熱交換器１０からタンク１７に向かい、タンク１７から最終的にポンプ１５に戻る所定方向に熱媒体が流れるようにするものである。
前記ヒータ１６は、熱媒体の加熱手段として除霜用管路部１３に配設され、ポンプ１５を出た後の熱媒体を加熱するものである。
【００４８】
前記タンク１７は、除霜用管路部１３に配設され、熱交換器１０の熱媒体容量と同じ容量とされる内外断熱構造の略箱状体として形成され、熱媒体の流入出口１７ａ、１７ｂを上部と下部にそれぞれ設けられ、熱媒体を流入出可能に貯留する構成である。なお、このタンク１７の流入出口１７ａ、１７ｂには、これら流入出口を開閉する流入出制御弁が配設されるようにすることもできる。
【００４９】
また、タンク１７は、タンクにおける熱媒体の流入出に際し、流入量と流出量を等しくされると共に、その内部を、流入出に伴って移動する熱媒体が、温度成層をなす状態を維持したまま上方又は下方に一様に移動可能な構造とされる。具体的には、タンクを幅が細く縦長の形状とすることで、低温の熱媒体と高温の熱媒体との接触面積を小さくすると共に、タンク内部に、流入出口１７ａ、１７ｂと連通する分散管１７ｃを設けて、熱媒体の流入出の際に熱媒体の流れを制御し、低温の熱媒体と高温の熱媒体とが混ざりにくくしている。分散管１７ｃは、熱媒体をタンク内空間に出し入れする孔１７ｄを複数並べて穿設される構成であり、この孔１７ｄを分散管１７ｃのタンク中心に近い部位ではより小さく、タンク外面に近い部位ではより大きくすることで、分散管１７ｃの各孔１７ｄから出る熱媒体が噴流となるのを防止し、タンク内の熱媒体流れを穏やかなものとして、温度の異なる熱媒体同士が混ざりにくい状態を得ている。
【００５０】
タンク１７の流入出口近傍には、制御部１９に接続された温度センサ１７ｅが設けられ、温度を検出可能とすることで、タンク内の熱媒体の入れ替わりが完了した際にあらわれる、センサ位置での熱媒体の温度変化から、この熱媒体の入れ替わり完了状態を制御部１９で把握できる仕組みである。
【００５１】
前記制御部１９は、前記各制御弁の開閉制御、並びに、ポンプ１５及びヒータ１６の作動制御を行うものである。制御部１９は、センサ１８で取得した熱交換器１０の状況が除霜に係る所定の条件を満たすと、除霜制御状態に移行して、循環管路６０の循環制御弁１２を閉止して循環管路６０を通じた熱媒体の熱交換器１０への流通を停止させ、且つ除霜用管路部１３の除霜用制御弁１４を開放して除霜用熱媒体を熱交換器１０に対し流通可能とする（図５、図６、図７参照）。
【００５２】
その上で、制御部１９は、迂回制御弁としての接続切替用制御弁１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈの開閉を制御して、熱媒体をタンク１７に対し流入出させつつ熱交換器１０と除霜用管路部１３に流通させる入替用接続状態（図５、図７参照）と、熱媒体をタンク迂回管路としての接続切替用管路１３ｂ又は１３ｄに通して、熱媒体をタンク１７に流入出させずに熱交換器１０と除霜用管路部１３で循環流通させる除霜用接続状態（図６参照）とを、切替える制御を実行する。
【００５３】
より詳細には、制御部１９は、除霜用管路部１３の除霜用熱媒体を熱交換器１０に対し流通可能とした上で、接続切替用制御弁１３ｅ、１３ｇを開放、接続切替用制御弁１３ｆ、１３ｈを閉止して入替用接続状態とし、熱媒体をタンク１７に対し流入出させつつ熱交換器１０に流通させる。この場合、接続切替用管路１３ａ、１３ｃが熱媒体を流通させるようにされて、タンク上部の流入出口１７ａを熱媒体流出側とすると共に、タンク下部の流入出口１７ｂを熱媒体流入側とする、第一の管路接続状態（図５参照）となる。
【００５４】
この後、実際に除霜を行う場合には、接続切替用制御弁１３ｆ、１３ｇを開放、接続切替用制御弁１３ｅ、１３ｈを閉止して除霜用接続状態とし、熱媒体を接続切替用管路１３ｃと、タンク迂回管路としての接続切替用管路１３ｂにそれぞれ通して、熱媒体をタンク１７に流入出させずに熱交換器１０と除霜用管路部１３で循環流通させる（図６参照）。
【００５５】
さらに、除霜を終えた後は、制御部１９があらためて接続切替用制御弁１３ｆ、１３ｈを開放、接続切替用制御弁１３ｅ、１３ｇを閉止して入替用接続状態とし、熱媒体をタンク１７に対し流入出させつつ熱交換器１０に流通させる。この場合、接続切替用管路１３ｂ、１３ｄが熱媒体を流通させるようにされて、タンク上部の流入出口１７ａを熱媒体流入側とすると共に、タンク下部の流入出口１７ｂを熱媒体流出側とする、第二の管路接続状態（図７参照）となる。
【００５６】
そして、最終的には、制御部１９は、除霜用管路部１３の除霜用制御弁１４を閉止すると共にポンプ１５の作動を停止させて、除霜用熱媒体の熱交換器１０への流通を止める仕組みである。
【００５７】
次に、本実施形態に係る加熱塔での除霜方法について説明する。前提として、ブライン等の熱媒体は、熱利用装置７０で熱を放出し、温度を下げた後、循環管路６０を通じて加熱塔１に達し、加熱塔１の熱交換器１０で昇温し、再び循環管路６０に戻る過程を繰返している（図４参照）。こうした加熱塔１の通常運転時、低温の熱媒体は熱交換器１０で外気により加熱され、入口側より出口側で温度が高くなった状態となっている。そして、霜発生時には、熱交換器１０入口側のより低温の部位から着霜し、こうした熱交換器１０の着霜時には、センサ１８により検出した熱交換器の状況（差圧や温度など）が変化して、除霜に係る所定の条件を満たすようになることから、制御部１９は熱交換器が着霜したと判定し、それに基づいて制御部１９が除霜工程を実行開始する。
【００５８】
除霜工程としては、制御部１９は、最初に第一の熱媒体入替工程（図５参照）として、循環管路６０における熱交換器１０近傍の循環制御弁１２を閉止し、熱交換器１０への熱媒体の循環管路６０を通じた流通を停止させ、循環管路６０から加熱塔１の熱交換器１０が切離された状態とする。
【００５９】
同時に制御部１９は、加熱塔の通常運転状態では閉じられていた除霜用管路部１３の除霜用制御弁１４を開放し、除霜用管路部１３を熱交換器１０の熱媒体入口及び出口にそれぞれ連通状態として、除霜用熱媒体を熱交換器１０に対し流通可能とする。
【００６０】
またこの時、制御部１９は接続切替用制御弁１３ｅ、１３ｇを開放、接続切替用制御弁１３ｆ、１３ｈを閉止して、熱媒体がタンク１７に流入出可能な状態（入替用接続状態）とする。そして同時に、制御部１９はポンプ１５及びヒータ１６を作動させ、除霜用管路部１３でポンプ１５の作動に伴う熱媒体の流れを生じさせて、タンク１７内の熱媒体をヒータ１６で加熱しながら熱交換器１０に流入させると共に、熱交換器１０内に残っていた、より冷たい熱媒体（熱媒体温度：約−１０ないし−１５℃）を、除霜用管路部１３を通じてタンク１７に流入させる。
【００６１】
タンク１７の前後では、前記第一の管路接続状態として、接続切替用管路１３ａ、１３ｃが熱媒体を流通させるようにされており、タンク上部の流入出口１７ａからタンク１７内にあった熱媒体が流出すると共に、タンク下部の流入出口１７ｂで、熱交換器１０内にあった熱媒体がタンク１７内に新たに流入する。
【００６２】
こうして、当初は熱交換器１０内にあった温度の低い熱媒体をタンク１７に回収しつつ、当初タンク１７内にあった、より温度の高い除霜用の熱媒体を熱交換器１０に向かわせる際に、相対的に温度の高い状態にある除霜用熱媒体を、常にタンク１７の上部から流出させる一方、相対的に温度の低い当初熱交換器内にあった熱媒体を、常にタンク１７の下部で流入させている。
【００６３】
入替工程の途中では、熱交換器１０内にあった温度の低い熱媒体と、元々タンク１７内にあった除霜用の熱媒体が、タンク１７内に共に存在することもあるが、流入出位置の設定により、タンク１７内では温度の高い熱媒体が上側に、温度の低い熱媒体が下側に位置する状態が保持され、タンク内部構造とも相まって、タンク内で熱媒体の熱対流が生じにくく、タンク内で温度の異なる熱媒体が互いに混合せず、熱媒体中での熱移動による熱の損失を抑えられ、ヒータ１６に向かう熱媒体の温度が低くなるのを防止できる。よって、ヒータ１６での熱媒体加熱を効率よく実行でき、熱媒体を速やかに昇温させて除霜実行時間の短縮が図れることに加え、加熱の際のヒータ１６での熱発生量を小さくでき、除霜に係るエネルギー消費を抑えられる。
【００６４】
この第一の熱媒体入替工程で、タンク１７内にあった除霜用の熱媒体が熱交換器１０に全て入り、熱交換器１０内にあった熱媒体がタンク１７に全て入り、熱媒体が入れ替わったことを温度センサ１７ｅでの温度変化検出により取得したら、制御部１９は、引き続いて熱媒体循環工程を実行する。
【００６５】
この熱媒体循環工程として、制御部１９は、接続切替用制御弁１３ｆ、１３ｇを開放、接続切替用制御弁１３ｅ、１３ｈを閉止し、管路を、熱媒体が接続切替用管路１３ｃと、タンク迂回管路としての接続切替用管路１３ｂをそれぞれ通り、熱媒体がタンク１７に流入出しない状態（除霜用接続状態）に切り替える。これにより、除霜用の熱媒体が熱交換器１０に流通しつつ、タンク１７が含まれない除霜用管路部１３を循環する状態が継続する（図６参照）。この状態では、ヒータで加熱され昇温した除霜用の熱媒体を熱交換器１０に流入させて、熱交換器１０に付着した霜を溶かして除去する除霜が進行していく。
【００６６】
この熱媒体循環工程では、除霜用の熱媒体をタンク１７に通さないようにする一方、当初熱交換器１０にあった温度の低い熱媒体（熱媒体温度：約−１０ないし−１５℃）を、タンク１７に貯留したままとして、熱交換器１０に流通させる熱媒体としては用いず、且つ除霜を終えて熱交換器１０を出た熱媒体とも一切混合させないことから、除霜用としてヒータ１６での加熱対象とする熱媒体が温度の低いものとなることを防止でき、除霜に際して、従来の循環管路流通時と同様に温度の低い熱媒体を加熱する場合に比べて、ヒータでの加熱開始時の熱媒体温度が高くなる。こうして熱媒体加熱のためにヒータ１６が過剰に熱を発生させずに済む分、ヒータ１６の熱発生容量を小さく抑えられ、ヒータ１６の設置に係るコスト抑制が図れる。また、熱媒体加熱のためのヒータ使用を必要最小限にとどめられ、除霜の省エネルギー化が図れる。
【００６７】
以上の熱媒体循環工程における熱媒体の循環で、熱交換器１０の除霜が進み、センサ１８が着霜状態を検出しなくなった時、又は、熱交換器１０で霜の溶けた水滴を確実に流下乾燥させるために、センサ１８が着霜状態を検出しなくなった時点から所定時間（例えば、５分）経過後に、制御部１９は除霜完了と判断する。そして、制御部１９は第二の熱媒体入替工程（図７参照）として、接続切替用制御弁１３ｆ、１３ｈを開放、接続切替用制御弁１３ｅ、１３ｇを閉止して、熱媒体がタンク１７に流入出する状態に移行する。
【００６８】
この時、制御部１９はポンプ１５の作動は継続させる一方、ヒータ１６は非作動として、除霜用管路部１３を通じて、タンク１７内の熱媒体をヒータ１６での加熱なしに熱交換器１０に流入させると共に、熱交換器１０内に残っていた熱媒体を、除霜用管路部１３を通じてタンク１７に流入させる。
【００６９】
タンク１７の前後では、前記第二の管路接続状態として、接続切替用管路１３ｂ、１３ｄが熱媒体を流通させるようにされており、タンク下部の流入出口１７ｂからタンク１７内にあった冷たい熱媒体が流出すると共に、タンク上部の流入出口１７ａで、熱交換器１０内にあった熱媒体がタンク１７内に新たに流入する。
【００７０】
こうして、タンク１７内に貯留していた、当初熱交換器１０内にあった温度の低い熱媒体を熱交換器１０に向かわせ、熱交換器内にあった、より温度の高い除霜用の熱媒体をタンク１７に流入させる際に、相対的に温度の低い熱媒体を、常にタンク１７の下部から流出させる一方、相対的に温度の高い除霜用熱媒体を、常にタンク１７の上部から流入させている。これにより、前記第一の熱媒体入替工程と同様、タンク１７内では温度の高い熱媒体が上側に、温度の低い熱媒体が下側に位置する状態が保持され、タンク内で熱媒体の熱対流が生じにくく、熱媒体中での熱移動による熱の損失を抑えられ、タンク１７に回収した除霜用の熱媒体の温度が低くなるのを防止できる。よって、タンク１７に貯留されて次回以降の除霜工程で除霜に用いる熱媒体の温度が下がり過ぎず、この熱媒体のヒータ１６での加熱を効率よく実行でき、除霜実行時間の短縮と、除霜に係るエネルギー消費抑制が図れる。
【００７１】
タンク１７内に貯留されていた、除霜前に熱交換器内にあった冷たい熱媒体（熱媒体温度：約−１０ないし−１５℃）が、熱交換器１０に全て入り、熱交換器１０内にあった除霜用の熱媒体がタンク１７に全て入り、熱媒体が入れ替わったことを温度センサ１７ｅでの温度変化検出により取得したら、制御部１９は、熱媒体流通停止工程として、除霜用管路部１３の除霜用制御弁１４を閉止すると共に、ポンプ１５の作動を停止させて、除霜用管路部１３を通じての除霜用熱媒体の熱交換器１０への流通を止める。
この後、循環制御弁１２を開状態として熱交換器１０を循環管路６０に連通させ（図４参照）、通常運転状態に復帰させれば、一連の除霜工程は終了となる。
【００７２】
このように、本実施形態に係る加熱塔では、循環管路６０のうち熱交換器１０の熱媒体入口に至る管路部分を開閉する循環制御弁１２で、循環管路６０から熱交換器１０を切離し可能とする一方、熱交換器１０に除霜用制御弁１４を介して接続される除霜用管路部１３を設け、この除霜用管路部１３を通じて除霜用の熱媒体を熱交換器１０に流入出可能とし、除霜のために、循環管路側の循環制御弁１２を閉状態とすると共に、除霜用制御弁１４を開放して、除霜用熱媒体を熱交換器１０に流通させる状況下で、熱媒体をタンク１７に流入出させる入替用接続状態と、熱媒体をタンク１７に流入出させずに熱交換器１０と除霜用管路部１３で循環させる除霜状態とを切替可能としている。これにより、前記入替用接続状態とした除霜用管路部１３で熱媒体を流動させ、タンク１７と熱交換器１０の熱媒体を一旦入れ替えてから、温度の低い熱媒体の入ったタンク１７を除霜用熱媒体の循環経路から切り離して、熱交換器にあった温度の低い熱媒体を除霜用管路部１３で除霜に用いずに済ますことができ、従来のような循環管路流通時と同様に温度の低い熱媒体（熱媒体温度：約−１０ないし−１５℃）を除霜可能な温度までヒータ１６で温める必要がなくなると共に、除霜を終えて熱交換器１０を出た後も所定の熱を保有する熱媒体をタンク内のより低い温度の熱媒体と混合させず、熱の損失を抑えながら、熱媒体を継続的に循環させてヒータ１６で加熱可能となり、ヒータ１６での熱媒体の加熱を効率化でき、熱媒体を十分に昇温させて熱交換器１０に流入させられ、熱交換器１０の着霜部分で、熱媒体による除霜の実行時間を短縮できる。
【００７３】
また、除霜用としてヒータ１６で加熱対象とする熱媒体が温度の低いものとなるのを防いで、熱媒体加熱のためにヒータ１６が過剰に熱を発生させずに済む分、ヒータ１６としてその熱発生容量をより小さく抑えたものを採用でき、ヒータ１６の設置に係るコスト抑制が図れると共に、熱媒体加熱のためのヒータ使用を必要最小限にとどめて、除霜の省エネルギー化が図れる。
【００７４】
さらに、熱交換器に対する除霜の終了後に、前記入替用接続状態としてから、除霜用管路部１３で熱媒体を流動させ、タンク１７に入っていた温度の低い熱媒体と、これより温度の高い熱交換器内の除霜用の熱媒体をあらためて入れ替え、除霜後も所定の熱を保有する除霜用熱媒体をタンク１７に回収して、次の新たな除霜実行の際に使用できることで、後の除霜工程でもヒータ１６での熱媒体の加熱を効率化でき、熱媒体を適温まで速やかに昇温させて除霜実行時間の短縮が図れる。
【００７５】
（本発明の第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る加熱塔を前記図８ないし図２３に基づいて説明する。
前記各図に示すように、本実施形態に係る加熱塔は、前記第１の実施形態同様、密閉式の加熱塔とされる一方、異なる点として、熱交換器とファンの組合わせを三組有し、各熱交換器２０、３０、４０を同一の循環管路６０に並列に接続される複数セルタイプとされ、且つ、共通の一つの除霜用管路部２３に、三つの熱交換器２０、３０、４０が、それぞれ除霜用制御弁２４、３４、４４を介在させつつ並列に接続され、除霜用の熱媒体を熱交換器２０、３０、４０に択一的に流通可能とされてなり、さらに、除霜用管路部２３における、熱交換器の熱媒体入口近くの管路位置と熱媒体出口近くの管路位置同士を短絡するバイパス用管路３５と、このバイパス用管路３５を開閉する制御弁３６とを備える構成を有するものである。
【００７６】
なお、加熱塔は、ファンで外気を誘引し、外気と熱媒体とを熱交換器で熱交換させる、熱交換の単位構成部分（セル）を三組有しており、これらの組ごとに、循環管路６０との接続部分や除霜用管路部２３との接続部分が設けられる関係で、循環制御弁２２、３２、４２と除霜用制御弁２４、３４、４４も複数設けられる点以外は、前記第１の実施形態同様である。すなわち、除霜用管路部２３と、ポンプ２５と、ヒータ２６と、タンク２７と、センサ２８と、制御部２９とを備える構成であり、より詳細な説明については省略する。この加熱塔では、複数設けられるセルに対し、従来の複数セルタイプの加熱塔と同様、１セルずつ順次除霜が実行されることとなる。
【００７７】
前記バイパス用管路３５は、除霜用管路部２３における、熱交換器２０、３０、４０の熱媒体入口近くの共通部分の管路位置（ヒータ２６より熱交換器２０に近い側）と熱媒体出口近くの共通部分の管路位置であって、且つそれぞれ熱交換器２０、３０、４０に対し除霜用制御弁２４、３４、４４よりも離れた側となる各管路位置間に、これらの管路位置同士を短絡するように設けられる構成である（図８参照）。このバイパス用管路３５には、これを開閉する制御弁３６も設けられる。
【００７８】
バイパス用管路３５の制御弁３６は、熱交換器２０、３０、４０に熱媒体を流通させる場合、閉止状態とされる。一方、後述する予熱工程等で、熱媒体を熱交換器２０、３０、４０に通すことなく除霜用管路部２３で循環させる必要がある場合、制御部２９の制御により、除霜用制御弁２４、３４、４４が閉止されると共に、バイパス用管路３５の制御弁３６が開放されることで、除霜用管路部２３で、熱媒体をバイパス用管路３５経由で熱交換器２０、３０、４０を通さずに循環させられることとなる。
【００７９】
前記制御部２９は、前記第１の実施形態同様、各制御弁の開閉制御、並びに、ポンプ２５及びヒータ２６の作動制御を行うものであり、特に、三つの熱交換器２０、３０、４０が設けられるのに対応して、除霜制御状態で各熱交換器ごとにタイミングをずらして循環制御弁２２、３２、４２を開閉させると共に、共通の一つの除霜用管路部２３に対し、除霜用制御弁２４、３４、４４の開状態とするタイミングをずらすようにして、除霜用の熱媒体を熱交換器２０、３０、４０に択一的に流通可能としている。
【００８０】
また、制御部２９は、各熱交換器２０、３０、４０ごとに、除霜用制御弁を閉じて熱交換器の除霜を行わず、且つ、循環制御弁も開じて循環管路６０の熱媒体を熱交換器に流通させない、待機状態の期間を、その期間が互いに重ならないように設定する。すなわち、一つの熱交換器が待機状態にある場合、残りの二つの熱交換器は通常通り熱交換する運転状態となっている。そして、待機状態の期間に、制御部２９は除霜用管路部２３において予熱工程を実行させる（図１０参照）。
【００８１】
この予熱工程では、制御部２９は、各除霜用制御弁２４、３４、４４を閉止していずれの熱交換器２０、３０、４０にも除霜用の熱媒体を流通させない状態を保持しつつ、接続切替用管路２３ｂ、２３ｄの接続切替用制御弁２３ｆ、２３ｈを開放し、且つバイパス用管路３５の制御弁３６を開放した上で、ポンプ２５及びヒータ２６を作動させ、除霜用管路部２３で除霜用の熱媒体をヒータ２６で加熱しつつタンク２７及びバイパス用管路３５を経由して循環させて、熱媒体の昇温のみを進行させる仕組みである（図１２、図１６、図２０参照）。
【００８２】
このように予熱工程として、除霜用管路部２３において除霜用制御弁２４、３４、４４を閉じ、バイパス用管路３５の制御弁３６を開放し、タンク２７に熱媒体を流入出させられるようにした上で、ポンプ２５及びヒータ２６を作動させて、タンク２７の熱媒体を熱交換器に通さずにバイパス用管路３５に導いて、除霜用管路部２３で循環させる間に、熱媒体がヒータ２６で加熱されて昇温し、除霜に適した温度に到達できることから、熱交換器２０、３０、４０に除霜用の熱媒体を通さず除霜を行わない間に、タンク２７内の除霜用の熱媒体を加熱してあらかじめ十分高い温度としてから、除霜用管路部２３を熱交換器に連通させて、高い温度の熱媒体を熱交換器に流通させられ、事前に温度を高くした熱媒体を熱交換器に流通させて、除霜を効率よく実行でき、除霜時間の短縮と、除霜能力増大による熱交換器閉塞の危険性低減が図れる。
【００８３】
この予熱工程の場合、タンク２７前後では、接続切替用管路２３ｂ、２３ｄが熱媒体を流通させるようにされて、タンク上部の流入出口２７ａを、ヒータ２６を通過して温められた熱媒体の流入側とすると共に、タンク下部の流入出口２７ｂを新たにヒータ２６に向かう熱媒体の流出側とする、第二の管路接続状態とされる。
【００８４】
こうして、ヒータ２６で温められて相対的に温度の高い状態にある除霜用熱媒体を、常にタンク２７の上部で流入させる一方、ヒータ２６で温められる前の、相対的に温度の低い当初タンク２７内にあった熱媒体を、常にタンク２７の下部から流出させることで、タンク２７内では温度の高い熱媒体が上側に、温度の低い熱媒体が下側に位置する状態が保持され、タンク内で熱媒体の熱対流が生じにくく、タンク内で温度の異なる熱媒体が互いに混合せず、熱媒体中での熱移動による熱の損失を抑えられ、熱媒体の昇温を効率よく実行させられる。
【００８５】
次に、本実施形態に係る加熱塔での除霜方法について説明する。前記第１の実施形態同様、加熱塔の通常運転時（図８参照）、いずれかの熱交換器における状況変化をセンサ２８により検出し、検出結果が除霜に係る所定の条件を満たすようになった場合、制御部２９は熱交換器が着霜したと判定して、除霜工程を実行開始する。ただし、制御部２９は、全ての熱交換器に対し順次除霜工程を実行し、且つ除霜実行の前に予熱工程を実行して除霜用の熱媒体温度を高めることを可能にするため、着霜直前や着霜初期の段階を検出して、早めに除霜工程の開始を決定するように設定される。この他、制御部２９は、外気温センサ（図示を省略）により取得した外気温があらかじめ設定された温度以下となった場合に、熱交換器が着霜する状況に至ったと判定し、除霜工程を実行開始するようにしてもよい。
【００８６】
着霜状態把握後、制御部２９は、まず最初に、待機状態とするようあらかじめ設定された第三の熱交換器４０について、循環管路６０における熱交換器４０近傍の循環制御弁４２を閉止し、熱交換器４０への熱媒体の循環管路６０を通じた流通を停止させる（図１１参照）。この時、加熱塔の他の熱交換器２０、３０には循環管路６０を通じて熱媒体が流通しており、加熱塔は二つの熱交換器２０、３０を用いた運転状態となっている。
【００８７】
続いて制御部２９は、予熱工程（図１２参照）として、通常運転状態で閉じられていた除霜用管路部２３の除霜用制御弁２４、３４、４４についてはそのままの状態を維持して、まずバイパス用管路３５の制御弁３６を開放する。加えて、接続切替用制御弁２３ｆ、２３ｈを開放、接続切替用制御弁２３ｅ、２３ｇを閉止状態とする。そして、制御部２９はポンプ２５及びヒータ２６を作動させ、除霜用管路部２３で除霜用の熱媒体をヒータ２６で加熱しつつタンク２７及びバイパス用管路３５を経由して、熱交換器２０、３０、４０を通すことなく循環させて、タンク２７に貯留される熱媒体全量を昇温させる。
【００８８】
この予熱工程は、熱交換器４０の待機状態としてあらかじめ設定された期間の間、継続され（図１０参照）、除霜用管路部２３を流れる熱媒体は所定温度（例えば、約１５ないし３０℃、好ましくは約２０℃）まで昇温することとなる。
【００８９】
制御部２９は、最初の第三の熱交換器４０の待機状態の期間が終了したら、除霜用管路部２３の除霜用制御弁４４を閉じたまま、循環管路６０における熱交換器４０近傍の循環制御弁４２を開放し、熱交換器４０に循環管路６０を通じて熱媒体を流通させる。同時に、予熱工程も終了として、バイパス用管路３５の制御弁３６を閉止する。一方、制御部２９は、新たに第一の熱交換器２０で除霜工程を開始させる。こうして第一の熱交換器２０で除霜工程を進めつつ、第三の熱交換器４０では循環管路６０の熱媒体を流通させて熱交換させる状態に移行させることで、加熱塔は二つの熱交換器３０、４０を用いた運転状態となっている。
【００９０】
第一の熱交換器２０の除霜工程は、先の第三の熱交換器４０の待機状態の期間と重なる予熱工程で温度を高めた除霜用熱媒体を利用する点以外は、前記第１の実施形態と同様である。すなわち、制御部２９は、まず第一の熱媒体入替工程（図１３参照）として、循環管路６０の循環制御弁２２を閉止し、熱交換器２０への熱媒体の循環管路６０を通じた流通を停止させると共に、除霜用管路部２３の除霜用制御弁２４を開放し、除霜用管路部２３を熱交換器２０の熱媒体入口及び出口にそれぞれ連通状態として、除霜用熱媒体を熱交換器２０に対し流通可能とする。
【００９１】
そして、制御部２９は、接続切替用制御弁２３ｅ、２３ｇを開放して、熱媒体がタンク２７に流入出可能な状態（入替用接続状態）とする。この時、接続切替用管路２３ｂ、２３ｄの接続切替用制御弁２３ｆ、２３ｈは閉止状態として、熱媒体の流れが分岐、合流せず一方向となるようにしておく。先の予熱工程と同様にポンプ２５及びヒータ２６が作動することで、除霜用管路部２３で熱媒体が流通して、既に温められたタンク２７内の熱媒体をヒータ２６でさらに加熱しながら熱交換器２０に流入させると共に、熱交換器２０内に残っていた、より冷たい熱媒体（熱媒体温度：約−１０ないし−１５℃）を、除霜用管路部２３を通じてタンク２７に流入させる。
【００９２】
前記第１の実施形態同様、タンク２７内にあった除霜用の熱媒体が熱交換器２０に全て入り、熱交換器２０内にあった熱媒体がタンク２７に全て入り、熱媒体が入れ替わったことを温度センサ２７ｅでの温度変化検出により取得したら、制御部２９は、引き続いて熱媒体循環工程を実行する。
【００９３】
制御部２９は、熱媒体循環工程として、前記第１の実施形態と同様に、接続切替用制御弁２３ｆ、２３ｇを開放、接続切替用制御弁２３ｅ、２３ｈを閉止し、管路を、熱媒体が接続切替用管路２３ｃと接続切替用管路２３ｂをそれぞれ通り、熱媒体がタンク２７に流入出しない状態（除霜用接続状態）に切り替える。これにより、除霜用の熱媒体が熱交換器２０に流通しつつ、タンク２７が含まれない除霜用管路部２３を循環する状態が継続する（図１４参照）。この状態では、ヒータ２６で加熱され昇温した除霜用の熱媒体を熱交換器２０に流入させて、熱交換器２０での除霜が進行していく。
【００９４】
熱媒体の循環で、熱交換器２０の除霜が進み、あらかじめ設定された、熱交換器２０で霜が十分除去されたと見込める所定時間（例えば、６０分）が経過したら、制御部２９は熱媒体循環工程終了とし、引き続いて第二の熱媒体入替工程（図１５参照）として、あらためて接続切替用制御弁２３ｆ、２３ｈを開放、接続切替用制御弁２３ｅ、２３ｇを閉止して、熱媒体がタンク２７に流入出する状態に移行する。
【００９５】
この時、制御部２９はポンプ２５の作動は継続させる一方、ヒータ２６は非作動として、除霜用管路部２３を通じて、タンク２７内の熱媒体を熱交換器２０に流入させると共に、熱交換器２０内に残っていた除霜用の熱媒体を、除霜用管路部２３を通じてタンク２７に流入させる。
【００９６】
熱交換器２０を含む除霜用管路部２３の経路に残る、除霜に使用した熱媒体は、ヒータ２６による加熱と除霜時の放熱を経ながら循環し、最終的には循環管路６０の熱媒体（熱媒体温度：約−１０ないし−１５℃）より若干温度の高い状態（例えば、熱媒体温度は約２ないし６℃、好ましくは約３℃）となっている。こうした熱媒体をタンク２７内の当初熱交換器２０にあった冷たい熱媒体と入れ替える形で、タンク２７に回収することで、次の予熱工程で熱媒体をヒータで温める際に、より温度の高い状態を開始点として、効率よく除霜に適した温度まで昇温させることができ、従来のように、除霜した後で熱交換器内に存在する熱媒体を、熱交換器に残したまま運転状態に移行して、循環管路を循環する熱媒体の一部として用いる場合のように、熱媒体の保有する熱が有効利用されずに廃棄される状態となることを避けられ、熱媒体の熱を最大限有効に活用できる。
【００９７】
タンク２７内に貯留されていた、除霜前に熱交換器内にあった冷たい熱媒体（熱媒体温度：約−１０ないし−１５℃）が、熱交換器２０に全て入り、熱交換器２０内にあった除霜用の熱媒体がタンク２７に全て入り、熱媒体が入れ替わったことを温度センサ２７ｅでの温度変化検出により取得したら、制御部２９は、熱媒体流通停止工程として、除霜用管路部２３の除霜用制御弁２４を閉止すると共に、ポンプ２５の作動を停止させて、除霜用管路部２３を通じての除霜用熱媒体の熱交換器２０への流通を止める。
【００９８】
こうして、第一の熱交換器２０は、一連の除霜工程を終えて、除霜を行わず、且つ、循環管路６０の熱媒体も流通させない待機状態に移行する（図１０参照）。そして、制御部２９は、熱交換器２０が待機状態にある期間に、除霜用管路部２３において前記同様に予熱工程を実行させる。
【００９９】
予熱工程（図１６参照）では、前記同様、除霜用管路部２３で、除霜用の熱媒体をヒータ２６で加熱しつつ、タンク２７及びバイパス用管路３５を経由して熱交換器２０、３０、４０を通すことなく循環させ、除霜用管路部２３を流れる熱媒体が前記所定温度まで昇温した状態を得ることとなる。
【０１００】
第一の熱交換器２０のあらかじめ設定された待機状態の期間が終了したら、前記第三の熱交換器４０の場合と同様、制御部２９は、循環管路６０における循環制御弁２２を開放し、熱交換器２０に循環管路６０を通じて熱媒体を流通させると同時に、予熱工程も終了させる。その一方、制御部２９は新たに第二の熱交換器３０で除霜工程を開始させる。こうして第二の熱交換器３０で除霜工程を進めつつ、第一の熱交換器２０では循環管路６０の熱媒体を流通させて熱交換させる状態に移行させることで、加熱塔は二つの熱交換器２０、４０を用いた運転状態となっている。
【０１０１】
第二の熱交換器３０の除霜工程は、先の第一の熱交換器２０の待機状態の期間と重なる予熱工程で温度を高めた除霜用熱媒体を利用して行われる。制御部２９は、まず第一の熱媒体入替工程（図１７参照）として、循環管路６０の循環制御弁３２を閉止し、熱交換器３０への熱媒体の循環管路６０を通じた流通を停止させると共に、除霜用管路部２３の除霜用制御弁３４を開放し、除霜用管路部２３を熱交換器３０の熱媒体入口及び出口にそれぞれ連通状態として、除霜用熱媒体を熱交換器３０に対し流通可能とする。
【０１０２】
そして、前記第一の熱交換器２０の除霜工程の場合と同様に、制御部２９は熱媒体がタンク２７に流入出可能な状態で、除霜用管路部２３に熱媒体を流通させ、既に温められたタンク２７内の熱媒体をヒータ２６でさらに加熱しながら熱交換器３０に流入させると共に、熱交換器３０内に残っていた、より冷たい熱媒体（熱媒体温度：約−１０ないし−１５℃）を、除霜用管路部２３を通じてタンク２７に流入させる。
【０１０３】
この後も、前記第一の熱交換器２０の除霜工程の場合と同様、タンク２７内にあった除霜用の熱媒体が熱交換器３０に全て入り、熱交換器３０内にあった熱媒体がタンク２７に全て入ったら、制御部２９は、熱媒体循環工程を実行して、除霜用の熱媒体が熱交換器３０に流通しつつ、タンク２７が含まれない除霜用管路部２３を循環する状態（図１８参照）を継続させ、ヒータ２６で加熱され昇温した除霜用の熱媒体で熱交換器３０での除霜を進めていく。
【０１０４】
そして、あらかじめ設定された、熱交換器３０で霜が十分除去されたと見込める所定時間（例えば、６０分）が経過したら、前記熱交換器２０の除霜工程の場合と同様に、制御部２９は熱媒体循環工程終了とし、引き続いて第二の熱媒体入替工程として、熱媒体がタンク２７に流入出する状態とし、除霜用管路部２３を通じて、タンク２７内の熱媒体を熱交換器３０に流入させると共に、熱交換器３０内に残っていた除霜用の熱媒体を、除霜用管路部２３を通じてタンク２７に流入させる（図１９参照）。
【０１０５】
タンク２７内に貯留されていた冷たい熱媒体（熱媒体温度：約−１０ないし−１５℃）が熱交換器３０に全て入り、熱交換器３０内にあった除霜用の熱媒体がタンク２７に全て入ったら、制御部２９は、熱媒体流通停止工程として、除霜用管路部２３の除霜用制御弁３４を閉止すると共に、ポンプ２５の作動を停止させて、除霜用管路部２３を通じての除霜用熱媒体の熱交換器３０への流通を止める。
【０１０６】
こうして、第二の熱交換器３０は、前記第一の熱交換器２０の場合と同様、一連の除霜工程を終え、除霜を行わず、且つ、循環管路６０の熱媒体も流通させない待機状態に移行する（図１０参照）。そして、制御部２９は、第二の熱交換器３０が待機状態にある期間に、除霜用管路部２３において前記同様に予熱工程を実行させる。
【０１０７】
この予熱工程（図２０参照）でも、前記同様、除霜用管路部２３で、除霜用の熱媒体をヒータ２６で加熱しつつ、タンク２７及びバイパス用管路３５を経由して熱交換器２０、３０、４０を通すことなく循環させ、除霜用管路部２３を流れる熱媒体が前記所定温度まで昇温した状態を得ることとなる。
【０１０８】
第二の熱交換器３０のあらかじめ設定された待機状態の期間が終了したら、前記第一の熱交換器２０の場合と同様、制御部２９は、循環管路６０における循環制御弁３２を開放し、熱交換器３０に循環管路６０を通じて熱媒体を流通させると同時に、予熱工程も終了させる。その一方、制御部２９は新たに第三の熱交換器４０で除霜工程を開始させる。こうして第三の熱交換器４０で除霜工程を進めつつ、第二の熱交換器３０では循環管路６０の熱媒体を流通させて熱交換させる状態に移行させることで、加熱塔は二つの熱交換器２０、３０を用いた運転状態となっている。
【０１０９】
第三の熱交換器４０の除霜工程は、先の第二の熱交換器３０の待機状態の期間と重なる予熱工程で温度を高めた除霜用熱媒体を利用して行われる。制御部２９は、まず第一の熱媒体入替工程（図２１参照）として、循環管路６０の循環制御弁４２を閉止し、熱交換器４０への熱媒体の循環管路６０を通じた流通を停止させると共に、除霜用管路部２３の除霜用制御弁４４を開放し、除霜用管路部２３を熱交換器４０の熱媒体入口及び出口にそれぞれ連通状態として、除霜用熱媒体を熱交換器４０に対し流通可能とする。
【０１１０】
そして、前記熱交換器２０、３０の除霜工程の場合と同様に、制御部２９は熱媒体がタンク２７に流入出可能な状態で、除霜用管路部２３に熱媒体を流通させ、既に温められたタンク２７内の熱媒体をヒータ２６でさらに加熱しながら熱交換器４０に流入させると共に、熱交換器４０内に残っていた、より冷たい熱媒体（熱媒体温度：約−１０ないし−１５℃）を、除霜用管路部２３を通じてタンク２７に流入させる。
【０１１１】
この後も、前記熱交換器２０、３０の除霜工程の場合と同様、タンク２７内にあった除霜用の熱媒体が熱交換器４０に全て入り、熱交換器４０内にあった熱媒体がタンク２７に全て入ったら、制御部２９は、熱媒体循環工程を実行して、除霜用の熱媒体が熱交換器４０に流通しつつ、タンク２７が含まれない除霜用管路部２３を循環する状態（図２２参照）を継続させ、ヒータ２６で加熱され昇温した除霜用の熱媒体で熱交換器４０での除霜を進めていく。
【０１１２】
そして、あらかじめ設定された、熱交換器４０で霜が十分除去されたと見込める所定時間（例えば、６０分）が経過したら、前記熱交換器２０、３０の除霜工程の場合と同様に、制御部２９は熱媒体循環工程終了とし、引き続いて第二の熱媒体入替工程として、熱媒体がタンク２７に流入出する状態とし、除霜用管路部２３を通じて、タンク２７内の熱媒体を熱交換器４０に流入させると共に、熱交換器４０内に残っていた除霜用の熱媒体を、除霜用管路部２３を通じてタンク２７に流入させる（図２３参照）。
【０１１３】
タンク２７内に貯留されていた冷たい熱媒体（熱媒体温度：約−１０ないし−１５℃）が熱交換器４０に全て入り、熱交換器４０内にあった除霜用の熱媒体がタンク２７に全て入ったら、制御部２９は、熱媒体流通停止工程として、除霜用管路部２３の除霜用制御弁４４を閉止すると共に、ポンプ２５の作動を停止させて、除霜用管路部２３を通じての除霜用熱媒体の熱交換器４０への流通を止める。
【０１１４】
こうして、第三の熱交換器４０は、前記熱交換器２０、３０の場合と同様、一連の除霜工程を終え、除霜を行わず、且つ、循環管路６０の熱媒体も流通させない待機状態に移行する（図１０参照）。そして、制御部２９は、第三の熱交換器４０が待機状態にある期間に、前記同様に除霜用管路部２３において予熱工程を実行させる（図１０、図１２参照）。
【０１１５】
これ以降、前記第三の熱交換器４０の待機状態から、各熱交換器２０、３０、４０の、待機状態及び予熱工程を挟みながらの除霜工程の順次実行までの、一連のサイクルが一又は複数回繰り返されることとなる（図１０参照）。この加熱塔では、除霜が行われる中、常にいずれかの熱交換器が循環管路６０に連通して熱媒体を流通させ、熱交換を行って運転状態を維持することができる。
【０１１６】
このサイクルの繰り返しが、全ての熱交換器２０、３０、４０で霜が確実に除去されて問題のない状態に至ったと見込める、あらかじめ設定された回数分なされたら、制御部２９は、加熱塔での除霜完了として、第三の熱交換器４０での除霜工程終了後、循環管路６０における熱交換器４０近傍の循環制御弁４２を開放し、熱交換器４０への熱媒体の循環管路６０を通じた流通を再開させて、加熱塔の全ての熱交換器２０、３０、４０に循環管路６０を通じて熱媒体を流通させて、加熱塔を三つの熱交換器２０、３０、４０を用いた通常運転状態（図８参照）に復帰させることとなる。
【０１１７】
このように、本実施形態に係る加熱塔では、循環管路６０に複数の熱交換器２０、３０、４０が接続される場合で、これら各熱交換器が、共通の一つの除霜用管路部２３を用いて熱交換器に対し択一的に除霜実行可能とされると共に、熱媒体を熱交換器に流通させない待機状態が、その期間を各熱交換器２０、３０、４０で互いに重ならないようにして各々設定され、且つこの待機状態の期間に予熱工程を実行して、複数の熱交換器に対する除霜が、所定の一熱交換器が待機状態から運転状態に移行すると、この一熱交換器の待機状態の期間と重なる予熱工程で温められた除霜用熱媒体を利用して、他の熱交換器が除霜工程を実行し、次いでこの除霜工程を終えた他の熱交換器が待機状態に移行し、並行して新たな予熱工程が実行される、という一連の工程の繰り返しで実行され、熱交換器ごとに時間をずらしつつ、直前の予熱工程を経た除霜用熱媒体を用いて除霜がそれぞれ実行されることから、ある熱交換器が待機状態にある間に、タンク２７内の除霜用の熱媒体を加熱してあらかじめ十分高い温度としてから、次の所定の熱交換器の除霜工程で、高い温度の熱媒体を熱交換器に流通させられ、除霜を効率よく実行でき、除霜時間の短縮と、除霜能力増大による熱交換器閉塞の危険性低減が図れる。また、予熱工程ではタンク２７の熱媒体がバイパス用管路３５を通り、熱交換器を通らない分、熱損失を抑えて無理なく熱媒体温度を高めることができ、より高温の熱媒体を効率よく得て、後の除霜工程で有効活用でき、複数の熱交換器における除霜の効率を全体的に向上させられる。
【０１１８】
さらに、予熱工程で温めた熱媒体をタンク２７に貯留し、次の新たな熱交換器への除霜実行の際に使用するようにして、この除霜の際にヒータ２６での熱媒体の加熱を効率化でき、各熱交換器２０、３０、４０の除霜ごとの、熱媒体加熱のためのヒータ２６の熱発生量を抑えられ、ヒータ使用に係るエネルギー消費を抑制できる。
【０１１９】
なお、前記第１及び第２の各実施形態に係る加熱塔においては、除霜に係る各機構の適用対象を、熱媒体の加熱機能のみ備える単機能タイプの加熱塔としているが、これに限らず、必要に応じて熱媒体の冷却も行える冷却塔との兼用タイプ、すなわち加熱冷却塔を適用対象として、前記実施形態同様に除霜を行える構成とすることもできる。
【０１２０】
また、前記第１及び第２の各実施形態に係る加熱塔において、タンク１７、２７は、相対的に温度の高い熱媒体を、常にタンクの上部で流出入させる一方、相対的に温度の低い熱媒体を、常にタンクの下部で流入出させることに加え、タンク上下での熱媒体の流入量と流出量を等しくされ、さらに、熱媒体をタンク内領域に対し緩やかに出入りさせてタンク内で噴流を生じさせず、タンク内部を流入出に伴って移動する熱媒体が、温度成層をなす状態を維持したまま上方又は下方に一様に移動可能な構造とされる構成としているが、この他、タンク内に柔軟性のある隔膜（ダイヤフラム、ブラダー）のような高温領域と低温領域とを隔離する仕切りを設けて、タンク下部から流入出させる相対的に低い温度の熱媒体と、タンク上部から流入出させる相対的に高い温度の熱媒体とが、タンク内で混合しないようにする構成とすることもでき、温度の異なるものが混合することによる熱損失を避けられる。また、タンク内の熱媒体温度の異なる部分を物理的に隔離してそもそも混合を生じさせないことで、タンクへの流入出時に熱媒体の流れがタンク内で乱れないようにするといった特別な配慮が不要となり、熱媒体の入替速度を速くすることができ、除霜を迅速に実行できる。
【符号の説明】
【０１２１】
１              加熱塔
１０、２０      熱交換器
１１            ファン
１２、２２      循環制御弁
１３、２３      除霜用管路部
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ  接続切替用管路
１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈ  接続切替用制御弁
１４、２４      除霜用制御弁
１５、２５      ポンプ
１６、２６      ヒータ
１７、２７      タンク
１７ａ、１７ｂ  流入出口
１７ｃ          分散管
１７ｄ          孔
１７ｅ          温度センサ
１８、２８      センサ
１９、２９      制御部
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ  接続切替用管路
２３ｅ、２３ｆ、２３ｇ、２３ｈ  接続切替用制御弁
２７ａ、２７ｂ  流入出口
２７ｅ          温度センサ
３０、４０      熱交換器
３２、４２      循環制御弁
３４、４４      除霜用制御弁
３５            バイパス用管路
３６            制御弁
６０            循環管路
７０            熱利用装置
【図１】
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【図２】
0006498461.tif 000003
【図３】
0006498461.tif 000004
【図４】
0006498461.tif 000005
【図５】
0006498461.tif 000006
【図６】
0006498461.tif 000007
【図７】
0006498461.tif 000008
【図８】
0006498461.tif 000009
【図９】
0006498461.tif 000010
【図１０】
0006498461.tif 000011
【図１１】
0006498461.tif 000012
【図１２】
0006498461.tif 000013
【図１３】
0006498461.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0006498461.tif 000017
【図１７】
0006498461.tif 000018
【図１８】
0006498461.tif 000019
【図１９】
0006498461.tif 000020
【図２０】
0006498461.tif 000021
【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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