(57)【要約】      （修正有）【課題】冷却用流体の流量制御が困難になることや熱交換効率が低下してしまうことを防ぎ、外部に排出される冷却用流体の温度が高温になることを防ぐ。【解決手段】被冷却流体を第２の熱交換器１５から送られた冷却用流体で冷却するための第１の熱交換器１２と、外部から導入された冷却用流体を前記第１の熱交換器で使用された使用済み冷却用流体により加温し、この加温された冷却用流体を前記第１の熱交換器に送ると共に、前記使用済み冷却用流体を外部に排出するための排出口に送るための第２の熱交換器とを備えた。この構成により被冷却流体の目標温度と冷却水と温度差が大幅に縮少されるので、冷却水の導入流量の制御が容易になる。【選択図】    図１
2004176955.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被冷却流体を外部から導入する冷却用流体で冷却するための流体冷却装置において、
前記被冷却流体を後述の第２の熱交換器から送られた冷却用流体で冷却するための第１の熱交換器と、
前記外部から導入された冷却用流体を前記第１の熱交換器で使用された使用済み冷却用流体により加温し、この加温された前記外部からの冷却用流体を前記第１の熱交換器に送ると共に、前記使用済み冷却用流体を外部に排出するための排出口に送るための第２の熱交換器と、
を備えたことを特徴とする流体冷却装置。
【請求項２】
請求項１において、前記第１の熱交換器は、被冷却流体と冷却用流体とが互いに同じ方向に流れながら熱交換を行う非対向流型の熱交換器である、ことを特徴とする流体冷却装置。
【請求項３】
請求項１又２において、前記第２の熱交換器は、前記の第１の熱交換器からの使用済み冷却用流体と前記外部から導入された冷却用流体とが互いに対向する方向に流れながら熱交換を行う対向流型の熱交換器である、ことを特徴とする流体冷却装置。
【請求項４】
請求項１，２又３において、前記被冷却流体及び前記冷却用流体は双方とも液体である、ことを特徴とする流体冷却装置。
【請求項５】
請求項１，２又は３において、前記被冷却流体及び前記冷却用流体は双方又はいずれか一方が水蒸気などの気体である、ことを特徴とする流体冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱媒体を冷却して利用側へ供給するためのチラー装置などに使用されるのに適した流体冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体製造装置などの利用側との間でブライン（熱媒体）を冷却しながら循環的に供給するためのブライン供給装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このブライン供給装置においては、圧縮機、凝縮機、膨張弁、及び蒸発器などから構成される冷凍機が使用されるのが一般であるが、最近はこの冷凍機と共に又はこの冷凍機に代えて工業用水などの冷却水を利用した熱交換器によりブラインを冷却するようにした装置も知られている。
【特許文献１】
特開２００２−５４８５２号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図２は、従来の冷却水を利用した熱交換器を使用してブラインを冷却するようにしたブライン供給装置を説明するための概念図である。図２において、１は半導体製造装置などの熱負荷側において使用されたブラインが冷却のために戻される戻り流路、２は外部からの冷却水（例えば、平均的な温度が約２０〜２８℃の工業用水）を使用して前記ブラインを予め決められた目標温度に冷却するための熱交換器、３は前記熱交換器２で目標温度に冷却されたブラインを再び熱負荷側に供給するための送り流路、４は外部からの冷却水（工業用水）を前記熱交換器２に導入するための冷却水導入流路、５は前記熱交換器２で使用された冷却水を外部に排出するための冷却水排出流路、６は前記熱交換器２からのブラインの温度を測定するための温度センサ、７は前記温度センサ６からの出力に基づいて前記冷却水導入流路４を介して外部から導入される冷却水の流量を調節するための制御弁（例えばモーターバルブ）、である。
【０００４】
図２の装置においては、前記熱交換器２は、熱負荷側から戻された使用済みのブラインと、外部からの冷却水とが互いに対向する方向に流れるように構成されている。また、前記制御弁７は、前記熱交換器２からのブラインの温度を測定する温度センサ６からの出力に基づいて、前記冷却水導入流路４を流れる外部からの冷却水の流量を調節し、これにより前記熱交換器２の冷却能力を可変させるようにしている（ＰＩＤ制御など）。
【０００５】
ところで、図２に示すような従来の熱交換器２では、前記冷却水導入流路４を流れる外部からの冷却水の温度（冷却水入口温度）と前記熱交換器２からのブラインの出口側測定温度（又はブラインの目標温度）との間の温度差が大きくなればなるほど、熱交換器２に導入すべき外部からの冷却水の流量は、少なくなってしまう（熱量（Ｗ）＝物質の重量×比熱×温度差／０．８６）。例えば、前記温度差が６０℃（５００Ｗ）の場合は、前記熱交換器２に導入すべき冷却水の流量は、例えば０．１リットル／分程度の少量となってしまう。このように、熱交換器２に導入すべき冷却水の流量が少なくなってしまうと、熱交換器２内の冷却水の流れが（熱交換器２の内容積などにより）遅くなってタイムラグが大きくなり制御性が悪くなってしまうという問題や、小流量の制御に対応できる制御弁が必要になってしまう場合があるという問題がある。
【０００６】
また、前記冷却水導入流路４を流れる外部からの冷却水の温度（入口温度）と前記熱交換器２からのブラインの出口側測定温度（又はブラインの目標温度）との間の温度差の幅が大きいと、前記熱交換器２に導入すべき冷却水の流量の変動幅も大きくなってしまい、例えば、前記温度差の幅が６０℃〜６℃（５００Ｗ〜１，２５０Ｗ）である場合は、前記熱交換器２に導入すべき冷却水の流量の変動幅は、例えば０．１リットル／分〜３．０リットル／分程度（約１対３０の流量比）となってしまう。このように、前記熱交換器２に導入すべき冷却水の流量の変動幅が大きくなってしまうと、導入すべき冷却水の流量が多い場合に適したバルブだけでは導入すべき（少量ずつの細かい制御には適していないため）冷却水の流量が少ない場合に対応できず、逆に、導入すべき冷却水の流量が少ない場合に適したバルブだけでは（少量の流量しか送れないため）導入すべき冷却水の流量が多い場合に対応できない（そのため複数台のバルブを設置することが必要になってしまう）という問題、すなわち、一台のバルブだけでは熱交換器２へ導入されるべき冷却水の適切な流量制御ができないという問題がある。
【０００７】
また、前記ブライン供給装置の運転を停止してメンテナンスに移行する場合は、例えばブラインの温度が８０℃などの高温のままではメンテナンスができないので、ブラインを含む装置全体の温度を短時間内に降温させることが必要であるが、前記の導入すべき冷却水の流量が少ない場合に適したバルブ（例えば、３リットル／分程度の流量しか流せないようなバルブ）だけを設置している場合は、前記降温のための十分な冷却水を流すことができず、降温時間が長くなって装置の稼動効率が低下してしまうという問題がある（他方、これを防ぐために複数台のバルブを設置しようとするときは、装置の製造・運用コストが増大してしまう）。
【０００８】
さらに、図２の装置では、前述のように、熱交換器２内を流れるブラインと冷却水とが互いに対向する方向に流れているので、例えば、熱交換器２に流入するブラインの温度が８５℃という高温であるような場合は、熱交換器２から外部に向けて送られる冷却水の温度も８５℃に近い高温に加温されてしまう場合がありうるが、そのような場合は、前記の冷却水を外部に排出するための冷却水排出流路５をホース材料で形成しているときは前記の冷却水の温度（８５℃）がホース材料の耐熱温度（例えば塩化ビニール製のホース材料の耐熱温度は６０℃程度）を超えてしまうという問題や、前記冷却水排出流路５を金属材料で形成しているときは前記の冷却水の温度（８５℃）が金属材料に伝導されて高温となるため火傷防止処理を別途施さねばならずコストが増大してしまうという問題がある。
【０００９】
本発明はこのような従来技術の問題点に着目してなされたものであって、熱交換器内に導入されるべき冷却水などの冷却用流体の流量が少ないために（そのために熱交換器に導入される冷却用流体の流れが遅くなってしまうこと等により）熱交換器内に導入されるべき冷却用流体の流量の制御が困難になってしまうことを防ぐことができ、熱交換器内に導入されるべき冷却水などの冷却用流体の流量が少ないために（その結果、熱交換のための有効面積が少なくなることにより）熱交換効率が低下してしまうことを防ぐことができ、一台のバルブだけでも熱交換器へ導入される冷却用流体の適切な流量制御を容易に行うことができ、装置の運転を停止してメンテナンスに移行するための装置の降温時間を短縮して装置の稼動効率を向上させることができ、さらに、熱交換器から外部に排出される冷却用流体の温度が極端に高温になってしまうことを防ぐことができる流体冷却装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このような従来技術の課題を解決するための本発明による流体冷却装置は、被冷却流体を外部から導入する冷却用流体で冷却するための流体冷却装置であって、前記被冷却流体を後述の第２の熱交換器から送られた冷却用流体で冷却するための第１の熱交換器と、前記外部から導入された冷却用流体を前記第１の熱交換器で使用された使用済み冷却用流体により加温し、この加温された冷却用流体を前記第１の熱交換器に送ると共に、前記使用済み冷却用流体を外部に排出するための排出口に送るための第２の熱交換器とを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の流体冷却装置においては、前記第１の熱交換器は、被冷却流体と冷却用流体とが互いに同じ方向に流れながら熱交換を行う非対向流型の熱交換器であることが望ましい。
【００１２】
また、本発明の流体冷却装置においては、前記第２の熱交換器は、前記の第１の熱交換器からの使用済み冷却用流体と前記外部から導入された冷却用流体とが互いに対向する方向に流れながら熱交換を行う対向流型の熱交換器であることが望ましい。
【００１３】
また、本発明の流体冷却装置においては、前記被冷却流体及び前記冷却用流体は双方とも液体であるのがよい。
【００１４】
さらに、本発明の流体冷却装置においては、前記被冷却流体及び前記冷却用流体は双方又はいずれか一方が水蒸気などの気体であるのがよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態による流体冷却装置を含むブライン供給装置を説明するための概念図である。図１において、１１は半導体製造装置などの熱負荷側において使用された純水やガルデン（商品名）などのブラインが冷却のために戻されるブライン戻り流路、１２は外部から導入される平均的な温度が例えば約２０〜２８℃の工業用水から成る冷却水（後述の第２熱交換器１５で予備的に加温された冷却水）を使用して前記ブラインを予め決められた目標温度に冷却するための第１熱交換器、１３は前記第１熱交換器１２で目標温度に冷却されたブラインを再び熱負荷側に供給するためのブライン送り流路、である。
【００１６】
また、図１において、１４は外部からの冷却水（工業用水）を後述の第２熱交換器１５に導入するための冷却水導入流路、１５は前記第１熱交換器１２で使用されてブラインとの熱交換により加温された使用済み冷却水により前記冷却水導入流路１４からの冷却水を予備的に加温するための第２熱交換器、１６は前記第２熱交換器１５で予備的に加温された冷却水を前記第１熱交換器１２に導入するための冷却水導入流路、１７は前記第１熱交換器１２で使用されブラインとの熱交換により加温された前記使用済み冷却水を前記第２熱交換器１５に移動させるための冷却水移動流路、１８は前記第２熱交換器１５で更に使用された前記使用済み冷却水を外部に排出するための冷却水排出流路、である。
【００１７】
また、図１において、１９は前記第１熱交換器１２で冷却されたブライン（熱交換器１２出口側ブライン）の温度を測定するための温度センサ、２０は前記温度センサ１９からの出力に基づいて前記第１熱交換器１２に導入される外部からの冷却水の流量を調節するための制御弁、である。前記制御弁２０は、前記第１熱交換器１２からのブラインの温度を測定する前記温度センサ１９からの出力に基づいて、前記第１熱交換器１２に導入される冷却水の流量を調節し、これにより前記第１熱交換器１２の冷却能力を可変させるようにしている（ＰＩＤ制御など）。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態では、熱負荷側からのブラインを前記第２熱交換器１５からの前記第２熱交換器１５により加温された冷却水により冷却するための第１熱交換器１２と、前記第１熱交換器１２に導入される外部からの冷却水を前記第１熱交換器１２からの使用済み冷却水により予備的に加温するための第２熱交換器１５との計２つの熱交換器を備えるようにしている。
【００１９】
また、前記第１熱交換器１２は、熱負荷側から戻された使用済みのブラインと前記第２熱交換器１５からの前記第２熱交換器１５により加温された冷却水とが、互いに同一の方向に流れる（非対向流型）ように構成されている。また、前記第２熱交換器１５は、前記第１熱交換器１２で使用されブラインとの熱交換により加温された使用済み冷却水と外部から導入された冷却水とが、互いに対向する方向に流れる（対向流型）ように構成されている。
【００２０】
このように、図１に示す本実施形態の装置においては、前述のように２つの第１熱交換器１２及び第２熱交換器１５が備えられ、前記の熱負荷側からのブラインを冷却水で冷却するための第１熱交換器１２には、外部からの冷却水であって前記の第２熱交換器１５において第１熱交換器１２からの使用済み冷却水との熱交換により予備的に加温された外部からの冷却水が、導入されるようになっている。
【００２１】
したがって、本実施形態では、前記ブライン冷却用の第１熱交換器１２に導入される冷却水（外部からの冷却水であって第２熱交換器１５において第１熱交換器１２からの使用済み冷却水との熱交換により予備的に加温された外部からの冷却水）の温度とブラインの目標温度との間の温度差は、図２の従来例と比較して大幅に縮小されるようになる。
【００２２】
本発明者の実験では、本実施形態において、外部からの冷却水をいきなり前記第１熱交換器１２に導入するのではなくその前にいったん第２熱交換器１５で加温するようにした場合、第１熱交換器１２に導入される冷却水とブラインの目標温度との温度差は、例えば約１５℃〜３℃程度となり、前記図２で説明した従来例（温度差が約６０℃〜６℃）の場合と比較して、大幅に縮小された。
【００２３】
このように、本実施形態において、第１熱交換器１２に導入される冷却水とブラインの目標温度との温度差を小さくすることができれば、第１熱交換器１２に導入されるべき冷却水の流量を比較的多くすることができる（熱量（Ｗ）＝物質の重量×比熱×温度差／０．８６）ので、それだけ（高精度なバルブを使用しなくても）第１熱交換器１２への冷却水の導入流量の制御がより容易に行えるようになるというメリットが得られる。
【００２４】
また、前述のように、第１熱交換器１２に導入される冷却水とブラインの目標温度との温度差が縮小されると、その結果として（前記温度差の変動幅も縮小されるので）、前記第１熱交換器１２に導入されるべき冷却水の流量の変動幅もそれだけ縮小されるようになる。すなわち、本発明者の実験では、本実施形態において、外部からの冷却水をいきなり前記第１熱交換器１２に導入するのではなくその前にいったん第２熱交換器１５で加温することにより、第１熱交換器１２に導入される冷却水とブラインの目標温度との温度差を縮小させた場合は、前記第１熱交換器１２に導入されるべき冷却水の流量の変動幅が例えば０．７リットル／分〜１０リットル／分程度（約１対１５の流量比）となり、前記図２で説明した従来例（図２の熱交換器２に導入されるべき冷却水の流量の幅が０．１リットル／分〜３．０リットル／分程度）の場合と比較して、大幅に縮小された。
【００２５】
このように、本実施形態において、第１熱交換器１２に導入されるべき冷却水の流量の変動幅が縮小されると、「１台のバルブだけ」でも冷却水の流量制御が可能になり、従来例のように熱交換器に導入されるべき冷却水の流量の変動幅が大きいためにそれに対応するために「複数台のバルブ」を設置するということが必要なくなり、装置の製造・運用コストの軽減などのメリットが得られるようになる。
【００２６】
また、本実施形態では、前述のように、前記ブライン冷却用の第１熱交換器１２に導入される冷却水の温度とブラインの目標温度との温度差が図２の従来例と比較して大幅に縮小され、第１熱交換器１２に導入されるべき冷却水の流量が従来例に比較して増大し、前記冷却水を第１熱交換器１２に導入するためのバルブも比較的大量の冷却水を導入するために適したものを使用できるようになるので、そのバルブだけを使用しても、図１の装置の運転を停止してメンテナンスに移行するときの装置の降温時間を従来よりも短縮して、装置の稼動効率を上げられるようになる。
【００２７】
また、本実施形態では、前述のように、第１熱交換器１２で使用されブラインとの熱交換により加温された使用済み冷却水は、いきなり外部に排出されるのではなく、いったん第２熱交換器１５で外部からの冷却水を加温するために使用される。この第２熱交換器１５で使用される前記第１熱交換器１２からの使用済み冷却水は、外部からの冷却水を加温するために使用される（外部からの冷却水と熱交換される）結果、第２熱交換器１５から出るときは、外部からの冷却水と熱交換されて、ある程度冷却されている。そのため、本実施形態では、外部に排出される前記使用済み冷却水の温度が従来のように極端に高温となってしまうことが防止され、冷却水排出流路を形成する材料の耐熱性の問題（図２の従来例で説明したように、冷却水排出流路をホース材料で形成したとき、冷却水排出流路から排出される冷却水が高温になって冷却水排出流路を形成するホース材料の耐熱温度を超えてしまうという問題）や、冷却水排出流路への火傷防止処理の施工によるコスト増の問題（図２の従来例で説明したように、冷却水排出流路を金属材料で形成したとき、冷却水排出流路から排出される冷却水の温度（例えば８５℃）が金属材料に伝導されて高温となるため火傷防止処理を施さねばならずコストが増大してしまうという問題）などを、有効に回避することができるようになる。
【００２８】
また、本実施形態においては、前述のように、前記のブラインを冷却するための第１熱交換器１２は、熱負荷側からのブラインと第２熱交換器１５からの冷却水とが互いに同じ方向に流れる非対向流型に構成されているが、これは、第２熱交換器１５からの冷却水が第１熱交換器１２内でのブラインとの熱交換によりブラインの目標温度以上に加温されて前記第２熱交換器１５に送られてしまうことを防止するためである。すなわち、もし、図１の第１熱交換器１２を、熱負荷側からのブラインと第２熱交換器１５からの冷却水とが互いに対向する方向に流れる対向流型に構成したときは、第１熱交換器１２からの使用済み冷却水が第１熱交換器１２内でのブラインとの熱交換によりブラインの目標温度以上に加温されて第２熱交換器１５に導入されてしまう、そして、その結果、外部から導入された冷却水が、第２熱交換器１５においてこのブラインの目標温度以上に加温された使用済み冷却水と熱交換されて、ブラインの目標温度よりも高温になった状態で第１熱交換器１２に導入されてしまうという不都合な事態が発生してしまう恐れがある。本実施形態においては、このような不都合を防ぐため、前記ブラインを冷却するための第１熱交換器１２を、前述のような非対向流型に構成するようにしているのである（ただ、本発明において、諸条件の下で、外部からの冷却水が前記第２熱交換器１５内でブラインの目標温度以上に加温されないように設計するようにすれば、前記第１熱交換器１２を対流向型に構成することも可能である）。
【００２９】
また、本実施形態においては、前述のように、前記の第１熱交換器１２で使用されブラインとの熱交換で加温された使用済み冷却水と外部からの冷却水との熱交換を行うための第２熱交換器１５は、第１熱交換器１２で使用された使用済み冷却水と外部からの冷却水とが互いに対向する方向に流れる対向流型に構成されているが、これは、第２熱交換器１５における熱交換効率をより高めて（すなわち第２熱交換器１５から第１熱交換器１２に導入される外部からの冷却水の温度をより高めて）、第１熱交換器１２に導入される冷却水温度とブラインの目標温度との温度差をより小さくして、第１熱交換器１２に導入されるべき冷却水の流量をより多くして、第１熱交換器１２に導入されるべき冷却水の流量の制御をより容易にするためである。
【００３０】
すなわち、もし、図１の第２熱交換器１５を、第１熱交換器１２で使用された使用済み冷却水と外部からの冷却水とが互いに同じ方向に流れる非対向流型に構成したときは、第２熱交換器１５における熱交換効率が低下してしまうため、前記第２熱交換器１５を対向流型とした場合と比較して、第１熱交換器１２に導入される冷却水の温度が比較的低くなってしまい、第１熱交換器１２に導入される冷却水温度とブラインの目標温度との温度差が比較的大きくなってしまい、第１熱交換器１２に導入されるべき冷却水の流量が比較的少なくなって、その冷却水の流量の制御性が比較的低下してしまう（本発明者の実験では、第２熱交換器１５を対向流型としたときは、第１熱交換器１２に導入されるべき冷却水の流量は、図２の従来例と比較して約３〜７倍程度となったが、図１の装置の第２熱交換器１５を非対向流型のものに代えたときは、第１熱交換器１２に導入されるべき冷却水の流量は、図２の従来例と比較して約２倍以下に止まった）。以上より、本実施形態においては、前記第２熱交換器１５は、前述のような対向流型に構成するのが望ましい（ただ、本発明においては、前記第２熱交換器１５を非対向流型として構成することも可能である）。
【００３１】
以上に説明したように、本実施形態においては、２つの第１熱交換器１２及び第２熱交換器１５を備えるようにし、前記の熱負荷側からのブラインを冷却水で冷却するための第１熱交換器１２には、第２熱交換器１５で予備的に加温された冷却水が導入されるようになっているので、前記ブライン冷却用の第１熱交換器１２に導入される冷却水の温度とブラインの目標温度との温度差を従来よりも大幅に縮小し、第１熱交換器１２に導入されるべき冷却水の流量を大幅に増やして、第１熱交換器１２へ導入する冷却水の流量の制御をより容易にすることが可能になる
【００３２】
また、本実施形態では、前述のように、第１熱交換器１２に導入される冷却水とブラインの目標温度との温度差を縮小し、第１熱交換器１２に導入されるべき冷却水の流量の変動幅も縮小して、その結果、１台のバルブだけでも前記冷却水の流量を制御することを可能にしたので、従来例（熱交換器に導入すべき冷却水の流量の変動幅が大きいためこれに対応するために複数台のバルブの設置が必要となる場合があった）と比較して、装置の製造・運用コストを低減することが可能になる。
【００３３】
また、本実施形態では、前述のように、前記ブライン冷却用の第１熱交換器１２に導入される冷却水の温度とブラインの目標温度との温度差を大幅に縮小し、前記第１熱交換器１２に導入されるべき冷却水の流量を多くして、前記冷却水を第１熱交換器１２に導入するためのバルブも比較的大量の冷却水を導入するために適したものを使用できるようにしたので、そのバルブだけを使用しても、図１の装置の運転を停止してメンテナンスに移行するときの装置の降温時間を短縮化することができ、装置の稼動効率を上げられるようになる。
【００３４】
また、本実施形態では、前述のように、第１熱交換器１２で使用されブラインとの熱交換により加温された使用済み冷却水は、いきなり外部に排出されるのではなく、いったん第２熱交換器１５で外部からの冷却水を加温するために使用するようにした（その結果、前記第１熱交換器１２からの使用済み冷却水は、第２熱交換器１５において外部からの冷却水と熱交換される結果、第２熱交換器１５から排出されるときはある程度冷却されたものになる）ので、外部に排出される使用済み冷却水の温度が従来のように極端に高温となることが防止され、冷却水排出流路を形成する材料の耐熱性の問題（図２の従来例で説明したように、冷却水排出流路をホース材料で形成したとき、冷却水排出流路から排出される冷却水が高温になって冷却水排出流路を形成するホース材料の耐熱温度を超えてしまうという問題）や、冷却水排出流路への火傷防止処理によるコスト増の問題（図２の従来例で説明したように、冷却水排出流路を金属材料で形成したとき、冷却水排出流路から排出される冷却水の温度（例えば８５℃）が金属材料に伝導されて高温となるため火傷防止処理を施さねばならずコストが増大してしまうという問題）を、有効に回避することができる。
【００３５】
また、本実施形態においては、前述のように、前記のブラインを冷却するための第１熱交換器１２を、熱負荷側からのブラインと第２熱交換器１５からの冷却水とが互いに同じ方向に流れる非対向流型に構成するようにしたので、第１熱交換器１２からの使用済み冷却水が第１熱交換器１２内でのブラインとの熱交換によりブラインの目標温度以上に加温されて第２熱交換器１５に導入されてしまうこと、そして、その結果、外部から導入された冷却水が、第２熱交換器１５においてこのブラインの目標温度以上に加温された使用済み冷却水と熱交換されて、ブラインの目標温度よりも高温になった状態で第１熱交換器１２に導入されてしまうことが、有効に防止できるようになる。
【００３６】
さらに、本実施形態においては、前述のように、前記の第１熱交換器１２で使用された使用済み冷却水と外部からの冷却水との熱交換を行うための第２熱交換器１５を、第１熱交換器１２で使用された使用済み冷却水と外部からの冷却水とが互いに対向する方向に流れる対向流型に構成するようにしたので、第２熱交換器１５における熱交換効率をより高めて（その結果、第２熱交換器１５から第１熱交換器１２に導入される冷却水の温度をより高めて）、第１熱交換器１２に導入される冷却水温度とブラインの目標温度との温度差をより小さくし、第１熱交換器１２に導入されるべき冷却水の流量をより多くし、冷却水の流量の制御をより容易にすることが可能になる。
【００３７】
以上本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、様々な変更が可能である。例えば、前記の実施形態においては、ブラインを冷却水（工業用水）で冷却するための熱交換器を備えたブライン供給装置の例を示したが、本発明は、ブライン供給装置に限らず、様々な冷却装置に適用することができる。また、前記の実施形態においては、ブラインを被冷却流体とし、冷却水（工業用水）を冷却用流体とした例について説明したが、本発明においては、被冷却流体は純水などのブラインではなく水蒸気などの気体でもよい。また、本発明においては、冷却用流体は工業用水ではなく水蒸気などの気体であってもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の流体冷却装置においては、第１及び第２の熱交換器を備えるようにし、被冷却流体を冷却用流体で冷却するための第１の熱交換器には、第２の熱交換器で予備的に加温された冷却用流体が導入されるようにしている。したがって、本発明によれば、前記被冷却流体を冷却するために第１の熱交換器に導入される冷却用流体の温度を従来よりも高くし、その結果、第１の熱交換器に導入される冷却用流体の温度と被冷却流体の目標温度との温度差を従来よりも大幅に縮小し、第１の熱交換器に導入されるべき冷却用流体の流量を大幅に増やして、第１の熱交換器へ導入されるべき却用流体の流量の制御をより容易にすることが可能になる。
【００３９】
また、本発明においては、前述のように、第１の熱交換器に導入される冷却用流体の温度と被冷却流体の目標温度との温度差を縮小し、その結果、第１の熱交換器に導入されるべき冷却用流体の流量の変動幅も縮小するようにしている。したがって、本発明によれば、従来のように熱交換器に導入すべき冷却用流体の流量の変動幅が大きいためその大きな変動幅に対応するために複数台のバルブを設置するという必要がなくなり、流体冷却装置の製造及び運用コストを大幅に低減することが可能になる。
【００４０】
また、本発明においては、前述のように、第１の熱交換器に導入される冷却用流体の温度と被冷却流体の目標温度との温度差を大幅に縮小し、その結果、第１の熱交換器に導入されるべき冷却用流体の流量を従来よりも多くしたので、冷却用流体を第１の熱交換器に導入するためのバルブも比較的大量の冷却用流体を導入するために適したものを使用できるようになった。したがって、本発明によれば、前記のバルブだけを使用する場合でも（複数台のバルブを使用しなくても）、流体冷却装置の運転を停止してメンテナンスに移行するときの装置の降温時間を短縮化して、装置の稼動効率を向上させることが可能になる。
【００４１】
また、本発明においては、第１の熱交換器で使用された使用済みの冷却用流体を、いきなり外部に排出するのではなく、いったん第２の熱交換器に送りそこで外部からの冷却用流体を加温するために使用してから排出するようにしている（その結果、第１の熱交換器からの使用済みの冷却用流体は、第２の熱交換器において外部からの冷却用流体と熱交換されるので、第２の熱交換器から外部に排出されるときはある程度冷却された温度となる）ので、従来のように外部に排出される使用済みの冷却用流体の温度が極端に高温となってしまうことが防止され、使用済みの冷却用流体を外部に排出するための流路をホース材料で形成したときの耐熱性の問題や前記流路を金属材料で形成したときの火傷防止処理に伴うコスト増の問題などを有効に回避することが可能になる。
【００４２】
また、本発明において、被冷却流体を冷却するための第１の熱交換器を、被冷却流体と冷却用流体とが互いに同じ方向に流れる非対向流型に構成するようにしたときは、第１の熱交換器で使用された使用済みの冷却用流体が第１の熱交換器内での被冷却流体との熱交換により被冷却流体の目標温度以上に加温されて次段の第２の熱交換器に導入されてしまうという不都合（そして、その結果、第２の熱交換器においてこの使用済み冷却用流体と熱交換されてから第１の熱交換器に導入される外部からの冷却用流体の温度が、被冷却流体の目標温度以上に加温されて第１の熱交換器に導入されてしまうという不都合）が、有効に防止できるようになる。
【００４３】
さらに、本発明において、第１の熱交換器で使用された使用済みの冷却用流体と外部からの冷却用流体との熱交換を行うための第２の熱交換器を、第１の熱交換器で使用された使用済み冷却用流体と外部からの冷却用流体とが互いに対向する方向に流れる対向流型に構成するようにしたときは、第２の熱交換器における熱交換効率をより高めて（その結果、第２の熱交換器から第１の熱交換器に導入される冷却用流体の温度をより高めて）、第１の熱交換器に導入される冷却用流体の温度と被冷却流体の目標温度との温度差をより小さくし、第１の熱交換器に導入されるべき冷却用流体の流量をより多くし、第１の熱交換器への冷却用流体の導入流量の制御をより容易にすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の冷却水を使用した熱交換器を使用してブラインを冷却するブライン供給装置を説明するための概念図。
【図２】本発明の一実施形態による流体冷却装置を含むブライン供給装置を説明するための概念図。
【符号の説明】
１，１１  ブライン戻り流路
２，１２，１５  熱交換器
３，１３  ブライン送り流路
４，１４，１６  冷却水導入流路
５，１８  冷却水排出流路
６，１９  温度センサ
７，２０  制御弁
１４  冷却水導入流路
１７  冷却水移動流路
【図１】
2004176955.tif 000003
【図２】
2004176955.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成15年10月3日(2003.10.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による流体冷却装置を含むブライン供給装置を説明するための概念図。
【図２】従来の冷却水を使用した熱交換器を使用してブラインを冷却するブライン供給装置を説明するための概念図。