(57)【要約】【課題】  製作コスト及び騒音の増大を伴わずに冷却効率を高めることが可能な冷却装置を提供する。【構成】  被冷却流体が流動する伝熱管７１を有する放熱手段７１ａと、放熱手段７１ａに隣接して設けられ、冷媒が流動する管路４５を有し、冷凍サイクルの放熱過程を実行する凝縮器４２ａと、凝縮器４２ａに隣接して設けられ、伝熱管７１及び管路４５の周囲に外気を導入する吸気ファン８を有する複合放熱部材７を有する冷却塔部３と、放熱手段７１ａに被冷却流体を供給する流入管６１と、放熱手段７１ａから被冷却流体を流出させる流出管６７を有するとともに、凝縮器４２ａとともに冷凍サイクルを実行する膨張弁４３ａと蒸発器４４ａと圧縮機４１ａを有しかつ蒸発機４４ａに流出管６７の一部が挿入されるチラー部４を備え、冷却塔部３及びその下方に位置するチラー部４が単一の筐体５内に設置されている。【選択図】  図１
2008075988.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被冷却流体が流動する管路を有する放熱手段と、
前記放熱手段に隣接して設けられ、冷媒が流動する管路を有し、冷凍サイクルの放熱過程を実行する凝縮器と、
前記凝縮器に隣接して設けられ、前記各管路の周囲に外気を導入する吸気ファンを有することを特徴とする複合放熱部材。
【請求項２】
前記放熱手段および／又は前記凝縮器は、葛折り状に形成された管路とその管軸方向に所定間隔をおいて設けられた複数の放熱部材を有することを特徴とする請求項１に記載の複合放熱部材。
【請求項３】
被冷却流体が流動する管路を有する放熱手段と、前記放熱手段に隣接して設けられ、冷媒が流動する管路を有し、冷凍サイクルの放熱過程を実行する凝縮器と、前記凝縮器に隣接して設けられ、前記各管路の周囲に外気を導入する吸気ファンを有する複合放熱部材を有する冷却塔部と、
前記放熱手段に被冷却流体を供給する流入管と、前記放熱手段から前記被冷却流体を流出させる流出管を有するとともに、前記凝縮器とともに前記冷凍サイクルを実行する膨張弁と蒸発器と圧縮機を有しかつ前記流出管の一部が前記蒸発器を通過するように設けられたチラー部を備え、
前記冷却塔部及びその下方に位置する前記チラー部が単一の側板パネル内に設置されていることを特徴とする冷却ユニット。
【請求項４】
前記放熱手段および／又は前記凝縮器は、葛折り状に形成された管路とその管軸方向に所定間隔をおいて設けられた複数の放熱部材を有することを特徴とする請求項３に記載の冷却ユニット。
【請求項５】
前記流入管と前記流出管は、前記放熱手段及び前記蒸発器の上流側でバイパス管を介して接続され、そのバイパス管と前記流出管に流路開閉手段が設けられていることを特徴とする請求項３又は４に記載の冷却ユニット。
【請求項６】
被冷却流体が流動する管路を有する放熱手段と、前記放熱手段に隣接して設けられ、冷媒が流動する管路を有し、冷凍サイクルの放熱過程を実行する凝縮器と、前記凝縮器に隣接して設けられ、前記各管路の周囲に外気を導入する吸気ファンを有する複合放熱部材を有する冷却塔部と、
前記放熱手段に被冷却流体を供給する流入管と、前記放熱手段から前記被冷却流体を流出させる流出管を有するとともに、前記凝縮器とともに前記冷凍サイクルを実行する膨張弁と蒸発器と圧縮機を有しかつ前記流出管の一部が前記蒸発器を通過するように設けられたチラー部が単一の側板パネル内に設置された複数の冷却ユニットを備え、
前記各冷却ユニットは、吸気ファンが所定間隔をおいて相対するように設置されていることを特徴とする冷却装置。
【請求項７】
被冷却流体が流動する管路を有する放熱手段と、前記放熱手段に隣接して設けられ、冷媒が流動する管路を有し、冷凍サイクルの放熱過程を実行する凝縮器と、前記凝縮器に隣接して設けられ、前記各管路の周囲に外気を導入する吸気ファンを有する複合放熱部材を有する冷却塔部と、
前記放熱手段に被冷却流体を供給する流入管と、前記放熱手段から前記被冷却流体を流出させる流出管を有するとともに、前記凝縮器とともに前記冷凍サイクルを実行する膨張弁と蒸発器と圧縮機を有しかつ前記流出管の一部が前記蒸発器を通過するように設けられたチラー部が単一の側板パネル内に設置された複数の冷却ユニットを備え、
前記各冷却ユニットは、同一の方向を向くように且つ隣接して設置されていることを特徴とする冷却装置。
【請求項８】
被冷却流体が流動する管路を有する放熱手段と、前記放熱手段に隣接して設けられ、冷媒が流動する管路を有し、冷凍サイクルの放熱過程を実行する凝縮器と、前記凝縮器に隣接して設けられ、前記各管路の周囲に外気を導入する吸気ファンを有する複合放熱部材を有する冷却塔部と、
前記放熱手段に被冷却流体を供給する流入管と、前記放熱手段から前記被冷却流体を流出させる流出管を有するとともに、前記凝縮器とともに前記冷凍サイクルを実行する膨張弁と蒸発器と圧縮機を有しかつ前記蒸発器に前記流出管の一部が前記蒸発器を通過するように設けられたチラー部が単一の側板パネル内に設置された複数の冷却ユニットを備え、
前記各冷却ユニットが単一の筐体内に設置されている冷却装置を複数台備え、
前記各冷却装置が、隣接して接続されていることを特徴とする冷却装置集合体。
【請求項９】
被冷却流体が流動する管路を有する放熱手段と、前記放熱手段に隣接して設けられ、冷媒が流動する管路を有し、冷凍サイクルの放熱過程を実行する凝縮器と、前記凝縮器に隣接して設けられ、前記各管路の周囲に外気を導入する吸気ファンを有する複合放熱部材を有する冷却塔部と、
前記放熱手段に被冷却流体を供給する流入管と、前記放熱手段から前記被冷却流体を流出させる流出管を有するとともに、前記凝縮器とともに前記冷凍サイクルを実行する膨張弁と蒸発器と圧縮機を有しかつ前記蒸発器に前記流出管の一部が挿入されるチラー部が単一の側板パネル内に設置された複数の冷却ユニットを備え、
前記各冷却ユニットは吸気ファンが所定間隔をおいて相対するように設置されていることを特徴とする冷却装置集合体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却すべき機器から戻る被冷却水を例えば低温域に冷却してからその機器に送り出すために使用される複合放熱部材と、その放熱部材を有する冷却ユニット、及び複数の冷却ユニットを備えた冷却装置、並びにその冷却装置を複数個組合わせた集合体に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置や樹脂成形用金型装置などの各種機械設備では、被冷却流体を１５〜３０℃に冷却することが行われている。特に１８℃から２９℃程度の中低温域に冷却するための装置として、例えば、伝熱管を複数層に重ねて形成した冷却部と冷却部に散水する散水装置および冷却部に通風する冷却ファンとを有する密閉蒸発式冷却塔と、圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器を有し、かつこの順に冷媒を循環させる冷却器（チラーユニット）とを同一の筐体内に上下に一体的に設け、冷却部と蒸発器とを被冷却流体が通過するように接続し、被冷却流体をまず前記冷却部、次に前記蒸発器の順に通過させて外部に送り出すように設けるとともに、被冷却流体の温度によって冷却塔および冷却器の運転、停止を制御する温度調節器を備えた冷却装置が提案され、実用化されている（特許文献１参照）。この冷却装置は、外気の温度変化に対応し最小限のエネルギーで被冷却流体を効率よく中低温域に冷却できる冷却装置であるが、密閉蒸発式冷却塔は、散水槽や受水槽および揚水ポンプなどの装置が必要で複雑な構造となる。また、散水する水を確保する必要があるので装置を設置するためには水の供給源が確保されていなければならず設置場所が制限される場合がある。また、補給水の水質が悪い場合や、粉塵、煤煙、塩分などを含む設置環境が悪い場所では散水する水質を汚し、腐食やスケールを発生させる原因ともなるので、定期的に保守点検を行わなければならず、日常のメンテナンスが煩雑である。
【０００３】
これらの問題点を解決するために、空冷式の冷却装置が提案され、実用化されている（特許文献２参照）。この冷却装置１’は、図７に示すように、筐体の上部に設けられた吸気手段であるファン１３によって、被冷却流体が通過する伝熱管を有するラジエータ１２に空気を送風することで被冷却流体を冷却する空冷式冷却塔１１と、冷凍サイクルを構成するための圧縮機１５ａ、１５ｂ、凝縮器１６ａ、１６ｂ、膨張弁１７ａ、１７ｂおよび蒸発器１８ａ、１８ｂを有するチラーとを備え、外気側に設けられたラジエータの内側にチラーを構成する凝縮器が配置された構造を有する。
【０００４】
特許文献２に記載された冷却装置によれば、伝熱管（冷却コイル）に散水しないので、水冷式冷却塔では必要とされた散水槽や受水槽などが不要となり、簡単な構造とすることができる。また、冷却水を供給するための動力源（ポンプ）が不要なので、消費電力を節約できると共に、散水に起因する伝熱管の腐食、スケールや藻の発生が無いので、水冷式の冷却装置と比較して保守点検を簡略化することが可能である。
【０００５】
【特許文献１】特公平７−４８０３２号公報（第２〜４頁、図１）
【特許文献２】特開２０００−２６６４４７号公報（第２〜４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した利点を有する空冷式の冷却装置においても、次の点で改善が望まれている。空冷式で、高い冷却性能を得ようとすると、大流量の空気をラジエータおよび凝縮器を通過させる必要があり、例えばファンを大径化するか、複数台のファンを装置上部に設けることがまず考えられる。しかし、ファンを大径にすると運転時の騒音が大きくなり、好ましくない。また、装置の上部にファンを設けると凝縮器の上部と下部でファンまでの距離が異なるので、凝縮器の上部と下部で通過する外気の流量に差が生じて流量の分布が不均一になり、冷却効率の低下を招来する。また、複数のファンを接近させて並べて設置すると、互いのファンが空気を取り合って空気が不均一に吸い込まれる現象（いわゆる偏流現象）が発生してファンの回転軸や羽根に無理な応力が繰り返し加わって、応力が過大になると回転軸や羽根が破損することも予測され、信頼性が損なわれる。
【０００７】
さらに、上部にファンを設置した構造であると、冷却性能の点からファンと凝縮器の間には密閉空間（チャンバー室）を形成することが必要となり、冷却塔とチラーユニットとの間に底板を設けることや、冷却塔の両側面を外気と遮断するために側板などを設けることが必要となる。そのため、部品点数や組立工数が増大し、高価な冷却装置となる。
【０００８】
従って、本発明の目的は、製作コスト及び騒音の増大や、偏流現象を伴わずに冷却効率を高めることが可能な冷却装置、並びにそれを構成する複合放熱部材及び冷却ユニットを提供することである。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、冷却能力の変更が可能な冷却装置集合体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明の複合放熱部材は、
被冷却流体が流動する管路を有する放熱手段と、
前記放熱手段に隣接して設けられ、冷媒が流動する管路を有し、冷凍サイクルの放熱過程を実行する凝縮器と、
前記凝縮器に隣接して設けられ、前記各管路の周囲に外気を導入する吸気ファンを有することを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の複合放熱部材は、前記放熱手段および／又は前記凝縮器が、葛折り状に形成された管路とその管軸方向に所定間隔をおいて設けられた複数の放熱部材を有することが好ましい。
【００１２】
本発明の冷却ユニットは、
被冷却流体が流動する管路を有する放熱手段と、前記放熱手段に隣接して設けられ、冷媒が流動する管路を有し、冷凍サイクルの放熱過程を実行する凝縮器と、前記凝縮器に隣接して設けられ、前記各管路の周囲に外気を導入する吸気ファンを有する複合放熱部材を有する冷却塔部と、
前記放熱手段に被冷却流体を供給する流入管と、前記放熱手段から前記被冷却流体を流出させる流出管を有するとともに、前記凝縮器とともに前記冷凍サイクルを実行する膨張弁と蒸発器と圧縮機を有しかつ前記流出管の一部が前記蒸発器を通過するように設けられたチラー部を備え、
前記冷却塔部及びその下方に位置する前記チラー部が単一の側板パネル内に設置されていることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の冷却ユニットは、前記放熱手段および／又は前記凝縮器が、葛折り状に形成された管路とその管軸方向に所定間隔をおいて設けられた複数の放熱部材を有することが好ましい。
【００１４】
本発明の冷却ユニットは、前記流入管と前記流出管が、前記放熱手段及び前記蒸発器の上流側でバイパス管を介して接続され、そのバイパス管と前記流出管に流路開閉手段を設けることができる。
【００１５】
本発明の冷却装置は、
被冷却流体が流動する管路を有する放熱手段と、前記放熱手段に隣接して設けられ、冷媒が流動する管路を有し、冷凍サイクルの放熱過程を実行する凝縮器と、前記凝縮器に隣接して設けられ、前記各管路の周囲に外気を導入する吸気ファンを有する複合放熱部材を有する冷却塔部と、
前記放熱手段に被冷却流体を供給する流入管と、前記放熱手段から前記被冷却流体を流出させる流出管を有するとともに、前記凝縮器とともに前記冷凍サイクルを実行する膨張弁と蒸発器と圧縮機を有しかつ前記流出管の一部が前記蒸発器を通過するように設けられたチラー部が単一の側板パネル内に設置された複数の冷却ユニットを備え、
前記各冷却ユニットは、吸気ファンが所定間隔をおいて相対するように設置されていることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の冷却装置は、
被冷却流体が流動する管路を有する放熱手段と、前記放熱手段に隣接して設けられ、冷媒が流動する管路を有し、冷凍サイクルの放熱過程を実行する凝縮器と、前記凝縮器に隣接して設けられ、前記各管路の周囲に外気を導入する吸気ファンを有する複合放熱部材を有する冷却塔部と、
前記放熱手段に被冷却流体を供給する流入管と、前記放熱手段から前記被冷却流体を流出させる流出管を有するとともに、前記凝縮器とともに前記冷凍サイクルを実行する膨張弁と蒸発器と圧縮機を有しかつ前記流出管の一部が前記蒸発器を通過するように設けられたチラー部が単一の側板パネル内に設置された複数の冷却ユニットを備え、
前記各冷却ユニットは、同一の方向を向くように且つ隣接して設置されている構造とすることができる。
【００１７】
本発明の冷却装置集合体は、
被冷却流体が流動する管路を有する放熱手段と、前記放熱手段に隣接して設けられ、冷媒が流動する管路を有し、冷凍サイクルの放熱過程を実行する凝縮器と、前記凝縮器に隣接して設けられ、前記各管路の周囲に外気を導入する吸気ファンを有する複合放熱部材を有する冷却塔部と、
前記放熱手段に被冷却流体を供給する流入管と、前記放熱手段から前記被冷却流体を流出させる流出管を有するとともに、前記凝縮器とともに前記冷凍サイクルを実行する膨張弁と蒸発器と圧縮機を有しかつ前記蒸発器に前記流出管の一部が前記蒸発器を通過するように設けられたチラー部が単一の側板パネル内に設置された複数の冷却ユニットを備え、
前記各冷却ユニットが単一の筐体内に設置されている冷却装置を複数台備え、
前記各冷却装置が、隣接して接続されていることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の冷却装置集合体は、前記各冷却ユニットの吸気ファンが所定間隔をおいて相対する構造とすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の複合放熱部材は、外気の吸込方向に沿って放熱板と凝縮管と吸気ファンがこの順に設けられ、しかも吸気ファンはその回転軸が凝縮器に直交するように設けられているため、凝縮器の全面から均等に外気が吸い込まれるので、複数の吸気ファンを使用しても、偏流現象が発生せず、効率よく被冷却流体を冷却することができる。従ってこの複合放熱部材を有する冷却ユニットは冷却効率を高めることができ、もってこの冷却ユニットを複数個組合せることにより、高い冷却効率を有する冷却装置を得ることができる。また、本発明の複合放熱部材を使用した冷却装置によれば、外気を吸い込むためのチャンバー室を設ける必要がないので、それを構成する部品が削減され、製造工数及び部品費を削減することができる。
【００２０】
また、この冷却ユニットを単一の側板パネルに組み込み、各冷却ユニットの吸気ファンが所定間隔をおいて相対するようにあるいは各冷却ユニットが前記被冷却流体の流動方向に沿って並ぶように設置することにより、冷却装置の冷却性能を向上することができる。
【００２１】
また、複数の冷却装置を組合わせた集合体とすることによって、冷却能力を容易に変更することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の詳細を添付図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る冷却装置の内部構造を示す概略図、図２は図１に示す冷却装置の外観を示す斜視図、図３は放熱部材の一部を切り欠いた斜視図、図４は凝縮器の一部を切り欠いた斜視図、図５は本発明の第２の実施の形態に係る冷却装置の外観を示す斜視図、図６は本発明の第３の実施の形態に係る冷却装置の外観を示す斜視図である。
【００２３】
［第１の実施の形態］
（冷却装置の内部構造）
図１及び図２に示す冷却装置１は、機器（不図示）から送出された被冷却流体（例えば温水）を中低温域（１５〜３０℃）に冷却して機器に戻すために、一対の冷却ユニット２ａ（図中、破線で囲まれた領域）、２ｂを備えている。図１において、実線矢印が被冷却流体の流動方向を、また破線矢印が冷媒の流動方向を示す。冷却ユニットの数量は必要とされる冷却能力に応じて選択され、１個又は３個以上でもよい。冷却ユニット２ａ（２ｂ）は、床板パネル５１と側板パネル５２及び奥側パネル５３からなる筐体５の内部に収容された冷却塔部３及びチラー部４と、冷却塔部３に被冷却流体を供給する流入管６１及びそこで冷却された被冷却流体を機器に戻す流出管６７を含む配管部材６を備えている。なお冷却ユニット２ｂは冷却ユニット２ａと同様の構造を有するので、その説明を省略する。
【００２４】
冷却塔部３は、側板パネル５２の内側に固設された、被冷却流体が流入する伝熱管７１を含む放熱手段７０ａと、冷媒が流動する冷媒管４２０を含む凝縮器４２ａと、その内側に支持された複数の軸流ファン（吸気ファン）８を有する複合放熱部材７を有する。
【００２５】
軸流ファン８は、図１に示すようにモータ８３により駆動される回転軸８１とその外周に支持された複数枚の羽根８２からなり、回転軸８１が冷媒管４５の伸長方向と直交するように設置されている。
【００２６】
放熱手段７０ａは、図３に示すように直管７１１とＵ字管７１２を組合わせて略水平方向に多段に葛折り状に形成された伝熱管７１と、その周囲に管軸方向に沿って所定間隔を隔てて設けられたフィン状の放熱板７２を有するパネル状の部材であり、その厚さは放熱板の幅Ｂで定まる。被冷却流体が流動する伝熱管７１の一端は第１配管６２ａ（６２ｂ）から立ち上げられた入口ヘッダー６３ａ（６３ｂ）に、他端は第２配管６５ａ（６５ｂ）から立ち上げられた出口ヘッダー６４ａ（６４ｂ）に接続されている。
【００２７】
凝縮器４２ａ（４２ｂ）は、図４に示すように直管４５１とＵ字管４５２を組合わせて略水平方向に多段に葛折り状に設けられた冷媒管４５と、その外周に密着し、かつ管軸方向に所定間隔を隔ててフィン状に設けられた放熱板４６とで構成されたパネル状の部材である。多段に設けられた各冷媒管４５は、葛折り状に連結されて冷媒流路が形成され、その上流側端部は圧縮機４１ａ（４１ｂ）に連結され、下流側端部は膨張弁４３ａ（４３ｂ）に連結されている。
上記の放熱手段７０ａ（７０ｂ）と凝縮器４２ａ（４２ｂ）は図１に示すように、外側（外気側）に放熱手段７０ａ（７０ｂ）が設けられ、その内側に凝縮器４２ａ（４２ｂ）が並ぶように隣接して設けられている。
【００２８】
機器Ａの被冷却流体出口側と冷却装置１の流入口６１０との間に、途中に圧送ポンプＰを有する入り管Ｐ１が接続され、流入口６１０と入口ヘッダー６３ａ（６３ｂ）は途中で２方向に分流された第１配管６２ａ、６２ｂに接続された流入管６１に接続されている。
【００２９】
流入管６１は第１配管６２ａ、６２ｂとの接続部の上流側で、電動開閉弁Ｖ（流路閉塞手段）１、手動弁Ｖ３を有するバイパス管６８を介して第２配管６５ａ、６５ｂに接続されている。第２配管６５ａ、６５ｂはバイパス管６８との接続部の下流側で、蒸発器４４ａ（４４ｂ）を通過する第３配管６６ａ（６６ｂ）と接続され、蒸発器４４ａ（４４ｂ）の下流側で合流して流出管６７に接続され、その流出口６７０で機器Ａの被冷却流体入口側に接続される戻り管Ｐ２に接続されている。
【００３０】
チラー部４は、冷凍サイクルを実行するために、気化した冷媒を圧縮する圧縮機４１ａ（４１ｂ）と、圧縮された冷媒を冷却して液化させる凝縮器４２ａ（４２ｂ）と、液化した冷媒を減圧する膨張弁４３ａ（４３ｂ）と、冷媒を蒸発させる蒸発器４４ａ（４４ｂ）が、この順に連結されて閉流路を構成して、この流路内を冷媒が循環される。蒸発器４４ａ（４４ｂ）では、冷却された冷媒と被冷却流体との熱交換が行われるので、そこで所定温度に冷却された被冷却流体を機器Ａに戻すことができる。
【００３１】
上記の冷却塔部３とチラー部４が側板パネル５２の内部に組み込むことにより冷却ユニット２ａ、２ｂが形成され、図２に示すように一対の冷却ユニット２ａ、２ｂ相対するように底部パネル５１に立設することにより冷却装置１が組み立てられる。直方体状の筐体５は、窓部を有する底部パネル５１とその各辺に立設された、複数の窓部をもつ側部パネル５２及び奥部パネル５３を有し、各窓部に外気が導入可能でかつ安全性を確保するために枠付きメッシュ状部材（例えば金網）５４が装着されている。
【００３２】
上記の冷却ユニット２ａ（２ｂ）は、例えば８台（図２参照）の軸流ファン８が所定間隔をおいて相対しかつ各軸流ファン８の羽根の回転中心間の距離Ｗが、Ｗ≧２Ｄ（Ｄ：送風機のファンの外径）となるように設けられている（図１参照）。この構成により、各軸流ファン８は、他方の軸流ファン８の影響を受けることなく外気を吸い込むことができるので、羽根の破損が有効に防止できる。また、軸流ファン８は空気の流動方向が凝縮器７２の冷媒の流動方向と直交するように設けられており、外気が放熱板の間を通過するので、チャンバー室が不要となり冷却装置１の上面や一つの側面は完全に大気に開放する構造とすることができる点で従来の冷却装置と異なる。よって、チャンバー室を構成するために使用される両側面および冷却塔底面を覆う大型の鋼板が不要になり部品費を低減することができる。なお、軸流ファンの数量は１台でもあるいは複数台でもよい。
【００３３】
上記の伝熱管７１および冷媒管４５は、熱伝導率が高く、内部を流動する流体の熱量を外気に効率よく放出することが可能な材料、例えば銅管で形成することが好ましい。
【００３４】
放熱板７２、４６は、表面積を増大して吸引される外気との接触機会を多くするために、配列方向と直交する表面に凹凸部を形成する（又は粗面化する）ことが有効であり、表面積をさらに増大させるために伝熱管又は凝縮管が挿入される孔部を除いた全ての部分に凹凸部を形成すればよい。また、放熱板７２、４６は外気や雨水に直接曝されるので、熱伝導率が高くしかも耐食性が優れた材料、例えばアルミニウム又はその合金で形成することが好ましい。
【００３５】
次に、上記の冷却装置１の組み立て方法について図１、図２を使用して説明する。
まず、側板パネル５２に冷却塔部３とチラー部４とが固定された冷却ユニット２ａ（２ｂ）と、流入管６１と流出管６７が固定された床板パネル５１とが予め用意され、冷却ユニット２ａ（２ｂ）が床板パネル５１の両側部に立設するように組み付けられる。次いで、冷却ユニット２ａ（２ｂ）が倒れることなく床板パネル５１に立設するために、奥板パネル５３が床板パネル５１に立設され、また奥板パネル５３と冷却ユニット２ａ（２ｂ）とが固定される。
【００３６】
次いで、図１に示すように冷却ユニット２ａ（２ｂ）の第１配管６２ａ（６２ｂ）が流入管６１に、第３配管６６ａ（６６ｂ）が流出管６７に接続される。そして、流入管６１と各第２配管６５ａ、６５ｂの合流部の間にバイパス管６８が接続される。
【００３７】
このように、本発明によれば冷却ユニットの作り置きをしておき、冷却能力に応じて必要な数量の冷却ユニットを組み立てるといった簡単な作業で冷却装置を得ることができる。また、冷却ユニットの作り置きが可能であるので、受注の状況や作業負荷の状況に応じた柔軟な生産計画を立てることが可能となり、行程を平準化することができる。
【００３８】
また、この冷却装置の組み立て方法によれば、図１に示す冷却装置が既に設置されている場合に、その設置場所に必要な数量の冷却ユニットを運び込んで、現地にて冷却ユニットの第１配管を流出管に、第２配管を既設の冷却装置の第２配管の合流部に接続することによって、既設の冷却装置の冷却能力を容易に向上させることもできる。
【００３９】
上記の冷却装置１の運転方法を図１により説明する。
冷却装置１内（第１配管６１）に流入した被冷却流体の温度（以下、入口側温度という）Ｔ１を流入口６１０近傍に設けられた温度センサーＳ１により測定する。また、放熱手段７１ａ（伝熱管７１）から流出した被冷却流体の温度（以下、初期流出温度という）Ｔ２を、出口ヘッダー６４ａ（６４ｂ）の下流側に接続された第２配管６５ａ（６５ｂ）に設けられた温度センサーＳ２により測定する。冷却装置１から流出する被冷却流体の温度（以下、流出温度という）Ｔ３を流出口６７０の上流側に設置された温度センサーＳ３により測定する。上記の温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３は軸流ファン及び冷凍サイクルを実行する機器の運転を制御する制御装置（不図示）にて、入口側温度Ｔ１と初期流出温度Ｔ２の大小関係及び流出温度Ｔ３と設定温度Ｔ４との大小関係が比較されて、例えば次のような手順で冷却装置の運転を制御することができる。以下、（１）Ｔ１＞Ｔ２の場合、（２）Ｔ１≦Ｔ２の場合、について冷却装置１の運転動作をそれぞれ説明する。
【００４０】
（１）Ｔ１＞Ｔ２の場合
例えば冬期のように外気温度が低い場合は、被冷却流体は外気によって被冷却流体を冷却するために、まず冷却塔部３に送られる。すなわち、電動式開閉弁Ｖ１が閉弁、電動式開閉弁（流路閉塞手段）Ｖ２が開弁され、被冷却流体は流入管Ｐ１から第１配管６１、６２ａ（６２ｂ）を流動し、入口ヘッダー６４ａ（６４ｂ）を介して放熱手段７１ａ（７１ｂ）へ送られる。このとき放熱手段７１ａ（７１ｂ）の内側に凝縮器４２ａ（４２ｂ）を介して設置された軸流ファン８が駆動され、外気は放熱板７２、４６の間を通過する。これらの放熱板７２、４６は、伝熱管７１および冷媒管４５の管軸方向と直交するように設けられており、放熱板が外気の流れを整える整流板の役割を果たすので、複合放熱部材７に導入された外気は、より均一な流れを形成し、もって被冷却流体は外気と効率よく熱交換されて、冷却が行われる。
【００４１】
複合放熱部材７で冷却された被冷却流体は、出口ヘッダー６４ａ（６４ｂ）を経て、電動式開閉弁Ｖ２と第２配管６５ａ（６５ｂ）を介してチラー部４の蒸発器４４ａ（４４ｂ）へ流動する。蒸発器４４ａ（４４ｂ）では、被冷却流体は冷媒と熱交換され、その後第３配管６６ａ（６６ｂ）、流出管６７を通過して流出口６７０から戻り管Ｐ２を経て機器Ａに戻される。流出口６７０近傍では温度センサーＳ３により被冷却流体の温度Ｔ３が測定されて、所望の設定温度Ｔ４と比較される。ここで、Ｔ３＞Ｔ４の場合、即ち被冷却流体の温度が所望の温度まで冷却されていない場合は、まずインバータ制御にて軸流ファン８の回転数を増加させて複合放熱部材７を通過する外気の流量を増加させる。軸流ファン８の回転数が最高回転数に到達しても、所定温度まで冷却されないときは、さらに圧縮機４１ａ（４１ｂ）の運転が開始され、Ｔ３＝Ｔ４となるまで運転する圧縮機７１の台数が制御される。
【００４２】
（２）Ｔ１≦Ｔ２の場合
これは、例えば夏期のように、被冷却流体が冷却塔部３を通過しても冷却されていない、或いは外気の熱量を吸収して加熱されている場合である。したがって、この場合は、まず電動開閉弁Ｖ２を閉弁することによって、第２配管６５ａ（６５ｂ）を遮断して冷却塔部３を通過した被冷却流体がチラー部４に流動することを防止する。この閉弁操作と同時に電動開閉弁Ｖ１を開放してバイパス管６８に被冷却流体を流動させることで、被冷却流体が冷却塔部３を通過せずに直接チラー部４に送られる。この場合、被冷却流体が冷却塔部３を通過した場合に比べて流路の長さが短くなり圧力損失が小さくなるので大流量の被冷却流体がチラー部４に流れようとするが、流量調整用の手動弁Ｖ３の開度を調節することにより冷却塔部３を通過させた場合と同等の流量の被冷却流体をチラー部４に送ればよい。その後第３配管６６ａ（６６ｂ）、流出管６７を経て被冷却流体を流出口６７０から流出させる。流出口６７０近傍では温度センサーＳ３により被冷却流体の温度Ｔ３が測定されて、所望の設定温度Ｔ４と比較される。仮に、Ｔ３＞Ｔ４のとき即ち被冷却流体の温度が所望の温度まで冷却されていないときは、圧縮機４１ａ、４１ｂの運転が開始されＴ３＝Ｔ４となるまで運転する圧縮機７１の台数が制御される。
【００４３】
［第２の実施の形態］
図５に示す冷却装置１は、２組の冷却ユニット２ａ、２ｂが被冷却流体の流動方向に沿って隣接して底板パネル５１に固定されるとともに、冷却ユニット２ａ、２ｂは流入管６１と流出管６７の間に並列に配管されて接続された構造を有する。この冷却装置１の各部を構成する部材は、図１〜４と同様の構造を有するので、同一符号を付してその説明を省略する。
【００４４】
図５に示す冷却装置１は、冷却ユニット２ａ、２ｂが流動方向に沿って隣接して設けられており、冷却ユニット１台分の幅の細長い形状の冷却装置であるので、細長い設置場所であっても冷却装置を設置することができて、省スペース化が可能である。
このように、本発明によれば所定の冷却能力（例えば２０ＨＰ）を有する冷却ユニットを組み合わせることで所望の冷却能力の冷却装置を得ることができるので、図５に示す形状以外にも設置場所の形状に応じて異なった形状（例えばＬ字状や三角形状）の冷却装置とすることもできる。
【００４５】
［第３の実施の形態］
図６に示す冷却装置集合体１００は、図２に示す冷却装置１を２組、被冷却流体の流動方向に沿って隣接して設け、各冷却ユニット２ａ〜２ｄが流入管６１と流出管６２の間に並列に接続されて配管された構造を有する。この冷却装置１の各部を構成する部材は、図１〜４と同様の構造を有するので、同一符号を付してその説明を省略する。この冷却装置集合体は、必要とされる冷却能力に応じて接続する冷却ユニットの数量を選択すればよい。また、この構成によれば、同一の構造を有する冷却装置１を準備しておけば、組立現場において各ユニットを接続するだけでよいので、冷却能力に応じた冷却装置を速やかに組み立てることもできる。
【００４６】
尚、本発明の冷却装置は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えことができる。例えば、放熱手段７０ａ、７０ｂと凝縮器７２ａ、７２ｂと軸流ファン８を一体化（ユニット化）した複合放熱部材７を使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る冷却装置を模式的に示す概略図である。
【図２】図１に示す冷却装置の外観斜視図である。
【図３】放熱手段の一部を切り欠いた斜視図である。
【図４】凝縮器の一部を切り欠いた斜視図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る冷却装置の外観斜視図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る冷却装置の外観斜視図である。
【図７】従来の冷却装置を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４８】
１：冷却装置
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ：冷却ユニット
３：冷却塔部
４：チラー部
４１ａ、４１ｂ：圧縮機、４２ａ、４２ｂ：凝縮器、４３ａ、４３ｂ：膨張弁、４４ａ、４４ｂ、４４ｃ：蒸発器、４５ａ：冷媒管（管路）、４５１：直管、４５２：Ｕ字管、４６：放熱板、
５：筐体、５１：底板パネル、５２：側板パネル、５３：奥板パネル
６：配管部材、６１：流入管、６１０：流入口、６２ａ、６２ｂ：第１配管、６３ａ、６３ｂ：入口ヘッダー、６４ａ、６４ｂ：出口ヘッダー、６５ａ、６５ｂ：第２配管、６６ａ、６６ｂ：第３配管、６７：流出管、６７０：流出口、６８：バイパス管
７：複合放熱部材
７０ａ、７０ｂ：放熱手段、７１：伝熱管、７１１：直管、７１２：Ｕ字管、７２：放熱板、
８：軸流ファン（吸気ファン）、８１：回転軸、８２：羽根、８３：モータ
１００：冷却装置集合体
【図１】
2008075988.tif 000003
【図２】
2008075988.tif 000004
【図３】
2008075988.tif 000005
【図４】
2008075988.tif 000006
【図５】
2008075988.tif 000007
【図６】
2008075988.tif 000008
【図７】
2008075988.tif 000009