(57)【要約】【課題】被冷却物の冷却に関与せずに循環される冷却水のエネルギーを有効に利用した冷却装置を提供する。【解決手段】冷却装置１は、冷却水３を集溜する水槽５と、外部電源４３に繋がり冷却水３を圧送するポンプ７と、外部電源４３に繋がり冷却水３を冷却する冷却器９と、これら５，７，９及び被冷却物を循環し被冷却物の冷却に関与する冷却水３の流出入水路６０，６１，６５とを備えた冷却装置１において、水槽５，ポンプ７及び冷却器９を循環し被冷却物の冷却に関与しない冷却水３の余剰水路６２と、該余剰水路６２中に発電機２とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却水を集溜する水槽と、外部電源に繋がり冷却水を圧送するポンプと、冷却水を冷却する冷却器と、これら及び被冷却物を循環し被冷却物の冷却に関与する冷却水の流出入水路とを備えた冷却装置において、水槽，ポンプ及び冷却器を循環し被冷却物の冷却に関与しない冷却水の余剰水路と、該余剰水路中に発電機とを備えていることを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
発電機が水槽の上に備えられ、発電機の上部余剰水路に落差が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記流入水路が余剰水路に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項４】
該発電機の出力が、バッテリ、照明ランプ、該圧送ポンプ、該冷却器から選ばれる少なくとも一の機器に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生産現場で用いるレーザ加工機や医療現場で用いるＭＲＩ等の被冷却物に冷却水を循環させて当該被冷却物を冷却する冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
生産現場におけるレーザ加工機やスポット溶接機、医療現場における核磁気共鳴画像装置（ＭＲＩ装置）やコンピュータ断層撮影装置（ＣＴ装置）等は、使用の際に熱が発生するため、冷却装置が備えられている。冷却装置は、これらの被冷却物に冷却水を循環させて冷却する。
【０００３】
図５に示すように、冷却装置１は、水槽５内の冷却水３が流出水路６０から流出し、圧送ポンプ７によって加圧される。加圧された冷却水３は、冷却器９（熱交換器）によって冷却され、流出水路６１を通って負荷入口より被冷却物に送られる。被冷却物の冷却に関与した冷却水３は、負荷出口より流入水路６５を通って水槽５内に流入する。
【０００４】
この冷却装置１は、冷却器９内に流れる冷却水の流量が少ないと、冷却能力が落ちる。また、流量が非常に少ないと、冷却器９内で冷却水が凍結してしまう。そのため、圧送ポンプ７は、被冷却物に流す流量以上の冷却水３を、冷却器９内に流している。被冷却物に流す流量を超過した余分な冷却水は、流出水路６１と流入水路６５との間に設けられたバイパス水路６４を経由して、水槽５内に戻されている。すなわち、この冷却装置では、余分な冷却水が、被冷却物の冷却に関与せずに装置１内を循環する。そのため、エネルギーが無駄に使われている。
【０００５】
特許文献１には、鋼材熱処理設備の冷却水循環系路に水力発電機が備えられ、発電した電力を冷却水ポンプの駆動用電源に供給する冷却装置が示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２４９２３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は前記の課題を解決するためになされたもので、被冷却物の冷却に関与せずに循環される冷却水のエネルギーを有効に利用した冷却装置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】
【０００８】
前記の目的を達成するためになされた、特許請求の範囲の請求項１に記載された冷却装置は、冷却水を集溜する水槽と、外部電源に繋がり冷却水を圧送するポンプと、外部電源に繋がり冷却水を冷却する冷却器と、これら及び被冷却物を循環し被冷却物の冷却に関与する冷却水の流出入水路とを備えた冷却装置において、水槽，ポンプ及び冷却器を循環し被冷却物の冷却に関与しない冷却水の余剰水路と、該余剰水路中に発電機とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載された冷却装置は、請求項１に記載されたものであって、発電機が水槽の上に備えられ、発電機の上部余剰水路に落差が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載された冷却装置は、請求項１に記載されたものであって、前記流入水路が余剰水路に接続されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載された冷却装置は、請求項１に記載されたものであって、該発電機の出力が、バッテリ、照明ランプ、該圧送ポンプ、該冷却器から選ばれる少なくとも一の機器に接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の冷却装置は、被冷却物の冷却に関与せずに冷却水が循環される余剰水路に、発電機を備えているので、エネルギーを有効に利用することができる。
【発明を実施するための好ましい形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００１４】
本発明を適用する冷却装置の一実施形態の概要図が図３に示してある。図１は、その冷却装置の概要図であり、図２はその要部を示すブロック図である。
【００１５】
図３に示すように、冷却装置１は建物５２内に設置されている。建物５２内には、他に、エアープロセッサー５７，半田印刷機５８，ラジエータ５４及び照明ランプとして発光ダイオード（ＬＥＤ）１０が設置されている。また、建物５２外には、冷却塔５０が設置されている。
【００１６】
冷却装置１は流出水路６１を介してエアープロセッサー５７に接続されている。エアープロセッサー５７は、流入水路６５を介して冷却装置１に接続されている。流入水路６５には、ラジエータ５４及び冷却塔５０が備えられている。また、半田印刷機５８とエアープロセッサー５７とは、接続筒５９を介して連通されている。
【００１７】
図１に示すように、冷却装置１には、主に水槽５、圧送ポンプ７、冷却器９及び発電機２が備えられている。水槽５は、底部から流出水路６０を介して冷却器９に接続されている。流出水路６０中には圧送ポンプ７が備えられている。また、圧送ポンプ７と冷却器９との間の流出水路６０には、水圧計３２が備えられている。冷却器９は、流出水路６１を介して負荷入口よりエアープロセッサー５７に接続されている（図３参照）。冷却装置１内の流出水路６１には、液温センサ４５が備えられている。水槽５は、略中央部から流入水路６５を介して負荷出口よりエアープロセッサー５７に接続されている（図３参照）。
【００１８】
また、冷却装置１内の流出水路６１と流入水路６５との間には、バイパス水路６４が連通されている。バイパス水路６４には、バイパスバルブ１２が備えられ、閉鎖されている。
【００１９】
冷却装置１外の流出水路６１では、余剰水路６２が分岐しており、水槽５に接続されている。余剰水路６２中であって、水槽５上には発電機２が備えられている。発電機２の上部の余剰水路６２には、落差ｈが設けられている。余剰水路６２には、余剰水バルブ１５が備えられ、閉鎖されている。また、流出水路６１には、余剰水路６２との分岐箇所よりも負荷入口側に、水圧計３４が備えられている。
【００２０】
水槽５は、側面上部から給水路６７を介して給水口に接続されている。水槽５と給水路６７との接続部には、止水栓２９が備えられている。止水栓２９には、ボールタップ２２が連結されている。また、水槽５には、液面計２３が備えられている。
【００２１】
水槽５は、底部から排水路６８を介して排水口に接続されている。排水路６８には、ドレーンバルブ１８が備えられ、閉鎖されている。また、水槽５は、側面上部からオーバーフロー水路６９を介して排水路６８に接続されている。
【００２２】
圧送ポンプ７は、変圧器を通った交流電源（外部電源）４３に接続されている。また、冷却器９は、コンプレッサ４１を介して交流電源４３に接続されている。
【００２３】
図２に示すように、発電機２は、５０／６０Ｈｚ変換器７３を介してＬＥＤ１０に接続されている。また、発電機２は、電圧調整器７１及びバッテリ７２を介してＬＥＤ１０に接続されている。
【００２４】
この冷却装置の使用方法を、図１及び図３を参照して説明する。
【００２５】
図１に示すように、交流電源４３から電流を流すと、圧送ポンプ７が稼動し、水槽５内の冷却水３が流出水路６０に流れる。冷却水は、圧送ポンプ７により加圧され、冷却器９に入る。冷却水は、冷却器９によって冷却され、流出水路６１内の液温センサ４５及び水圧計３４を通過して、負荷入口より流出する。
【００２６】
図３に示すように、流出した冷却水は、流出水路６１を通ってエアープロセッサー５７内に入る。エアープロセッサー５７では、空気８１を取り入れ、それを冷却水に通過させて冷却し、冷却空気８２にする。そして、冷却空気８２を、接続筒５９を介して半田印刷機５８内のプリント基板（被冷却物）に当てて冷却する。
【００２７】
したがって、エアープロセッサー５７内において、冷却水は、プリント基板の冷却に関与し、熱をおびる。熱をおびた冷却水は、ラジエータ５４を通過し、冷却される。さらに、冷却水は、流入水路６５を通って、冷却塔５０内に入り空冷される。冷却塔５０を通過した冷却水は、負荷出口より流入水路６５を通って、冷却装置１の水槽５内に流入する（図１参照）。
【００２８】
冷却水は、上記の流れを繰り返すことにより循環し、プリント基板を冷却する。
【００２９】
この冷却装置の発電方法を、図１及び図２を参照して説明する。
【００３０】
負荷へ流れる流量を、水圧計３４に示される水圧の値から導き出す。この流量が負荷へ流すために必要な所定流量よりも多い場合、余剰水バルブ１５を開放し、流量を調整する。これにより、余分な冷却水は、余剰水バルブ１５を通って余剰水路６２に流れる。そして、冷却水は、発電機２を通過し、水槽５内に流入する。発電機２は、冷却水の通過によって、タービンが回転し、発電する。
【００３１】
図２に示すように、発電機２において発電した電力は、５０／６０Ｈｚ変換器７３により周波数が変換され、ＬＥＤ１０に流れる。これにより、ＬＥＤ１０が点灯する。また、発電した電力は、電圧調整器７１により電圧が調整される。そして、電力はバッテリ７２内に蓄電される。したがって、余剰水路６２の流れが止まり、発電がされなくなった場合であっても、バッテリ７２に蓄えられた電力によりＬＥＤ１０を点灯させることができる。
【００３２】
余剰水バルブ１５の開放によってもなお、負荷へ流れる流量が所定流量よりも多い場合には、バイパスバルブ１２を開放する。これにより、余分な冷却水は、バイパス水路６４及び流入水路６５を介して水槽５内に流入する。
【００３３】
また、水槽５内の冷却水３が所定の水位よりも低いと、ボールタップ２２が下がる。これにより、ボールタップ２２に繋がる止水栓２９が開放する。そして、給水口から水槽５へ水が供給される。所定の水位を満たすと、ボールタップ２２が上がり、それに繋がる止水栓２９が閉鎖する。したがって、給水口から水槽５への給水が止まる。
【００３４】
また、水槽５内の冷却水３が許容水位よりも高いと、冷却水３はオーバーフロー水路６９及び排水路６８より排水口に排出される。
【００３５】
水槽５のメンテナンスの際は、ドレーンバルブ１８を開放し、水槽５内の冷却水３を排水路６８より排水口に排出する。
【００３６】
また、この冷却装置に備えられた発電機の理論発電量を、以下の式により計算した。
【００３７】
理論発電量（Ｗ）＝９．８１×落差（ｍ）×流量（Ｌ／ｓ）×システム効率
計算結果を表１に示す。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
表１の結果より、発電機が組み込まれた冷却装置では、ＬＥＤを点灯させるために必要な発電量が十分に得られると考えられる。
【００４０】
本発明を適用する別な冷却装置の概要図が図４に示されている。
【００４１】
この冷却装置１は、流出水路６１から余剰水路６２が分岐しており、水槽５に接続されている。余剰水路６２中であって、水槽５上には発電機２が備えられている。余剰水路６２は、バイパス水路の役割を兼ねている。余剰水路６２には余剰水バルブ１５が備えられており、バイパスバルブの役割を兼ねている。また、流入水路６５が余剰水路６２に接続されている。その余は、図１と同様な構造を有している。
【００４２】
この冷却装置１では、水槽５内に戻る冷却水の全てが、発電機２を通過するので、エネルギーを一層有効に利用することができる。
【００４３】
発電機２が冷却装置１内に組み込まれた例を示したが、発電機２が冷却装置１に外付けされていてもよい。また、落差ｈを利用して発電する発電機２の例を示したが、下掛け水車や水中浸漬型水車のように落差が無くても発電可能な発電機であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明を適用する冷却装置を示す概要図である。
【図２】本発明を適用する冷却装置の要部を示すブロック図である。
【図３】本発明を適用する冷却装置の一実施例を示す概要図である。
【図４】本発明を適用する別な冷却装置を示す概要図である。
【図５】従来の冷却装置を示す概要図である。
【符号の説明】
【００４５】
１は冷却装置、２は発電機、３は冷却水、５は水槽、７は圧送ポンプ、９は冷却器、１０はＬＥＤ、１２はバイパスバルブ、１５は余剰水バルブ、１８はドレーンバルブ、２２はボールタップ、２３は液面計、２９は止水栓、３２は水圧計、３４は水圧計、４１はコンプレッサ、４３は交流電源、４５は液温センサ、５０は冷却塔、５２は建物、５４はラジエータ、５７はエアープロセッサー、５８は半田印刷機、５９は接続筒、６０は流出水路、６１は流出水路、６２は余剰水路、６４はバイパス水路、６５は流入水路、６７は給水路、６８は排水路、６９はオーバーフロー水路、７１は電圧調整器、７２はバッテリ、７３は５０／６０Ｈｚ変換器、８１は空気、８２は冷却空気、ｈは落差である。
【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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