(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被冷却水が流動し被冷却水の熱を放熱するラジエターと、前記ラジエターに送風するファンとを備え、前記ファンによって外気を取り込み被冷却水を冷却する空冷式冷却塔と、
蒸発器、圧縮機、コンデンサー（凝縮器）、膨張弁が連結されて冷媒を循環させるチラーと、
前記ラジエターを通過した被冷却水を前記蒸発器に導いて前記蒸発器を通過させる管路とを備え、
前記蒸発器に導かれた被冷却水は、前記蒸発器を通過して前記冷媒と熱交換され冷却される冷却装置であって、
前記ラジエターは被冷却水が流動する伝熱パイプとその外周に設けられたフィンで形成されて前記冷却装置の外側部に設けられ、前記コンデンサーは冷媒が流動する伝熱パイプとその外周に設けられたフィンで形成されて前記ラジエターの内側に配置され、
前記ファンによって取り込まれた外気は、先ず前記ラジエターを流れる被冷却水を冷却し、次いで前記コンデンサーを流れる冷媒を冷却することを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
前記チラーの圧縮機、および蒸発器は前記冷却塔の下部に設けられたことを特徴とする請求項１記載の冷却装置。
【請求項３】
冷却すべき機器から戻る被冷却水の温度を測定する温度計と、
外気温度を測定する温度計と、
前記被冷却水が前記ラジエターを通過せずに蒸発器へ送られるバイパス管路と、
該バイパス管路と前記ラジエターへ通過する管路との切り替え手段とを設け、
前記被冷却水の温度が外気温度より高いときはバイパス管路を閉とし、前記被冷却水の温度が外気温度より低いときはバイパス管路を開とする前記切り替え手段の制御が行われることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記ラジエターを通過した被冷却水の温度を測定する温度計を設け、冷却装置の運転が停止中に前記被冷却水の温度がある設定温度より低いときは循環ポンプが起動し冷却装置内を被冷却水が循環することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷却すべき機器から戻る被冷却水を冷却した後、前記機器に送り出す冷却装置に関し、詳しくは１８℃から２９℃程度の中低温域に効率よく冷却する冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、中低温に最小限のエネルギーで冷却する冷却装置として本出願人の発明による実開昭６１−８４４８０号公報で開示されたものがある。
このものは図２に示すように、上部に蒸発式冷却塔と下部にチラーとを一体的に組み合わせた冷却装置である。冷却塔の内部には複数層の伝熱パイプ２が配置されており、被冷却水は入り口ヘッダー３から伝熱パイプ２内に入って出口ヘッダー４へ出て下部のチラーの蒸発器１５を通り使用中の冷却すべき機器へ冷却のため送られるようになっている。
【０００３】
伝熱パイプ２の下部には受水槽６を設けてあり、水が常時保有されている。この水はポンプ７によって揚水管８を通り散水層５に送られ、散水層５の底面に開けられた多数の小穴を通して伝熱パイプ２に散水される。散水された水は伝熱パイプの表面に水膜を作りながら下方の伝熱パイプに順に落下し、この間ファン１０の送風によって伝熱パイプが散水された水の蒸発潜熱で冷やされ、伝熱パイプ内を通過する水が冷却されるものである。
【０００４】
夏場等で上部の冷却塔だけで冷え足たりないときは下部のチラーも運転され、冷却搭で冷却された後、下部のチラーで更に冷却される。上部の冷却塔部のみで目的の温度に冷却できる場合はチラーの運転が停止しており、上部の冷却塔の冷却能力は散水装置の散水量やファン１０の風量調節によって行われる。また外気温度によって受水槽の水を散水層５に送水するポンプ７の揚水量も調節され、冬場の外気温度が低いときは散水が停止される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した冷却装置は蒸発式冷却塔であって、散水装置で伝熱パイプに散水し、これをファンによる送風によって蒸発潜熱で冷却するので冷却効率に優れたものである。しかしながら上記のごとく蒸発式冷却塔は、散水漕や受水槽、揚水ポンプなどの装置が必要で複雑な構造となり、また散水のための水を必要とするために地下水等、水の供給源を確保しなければならず、設置場所にも問題があった。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、これを冷却塔内で散水するため、腐食やスケールを発生させる原因ともなっていた。
【０００６】
更に上記のごとく散水装置の伝熱パイプへの散水量が不連続な場合には、散水中のカルシュウムやマグネシュウムが伝熱パイプの表面に析出して乾燥固着し、伝熱パイプの熱伝導が悪化する問題があった。このため定期的に伝熱パイプ表面の析出物を取り除く掃除をしなければならず、メンテナンス性に問題があった。また冷却塔内の散布水で冷却すべき機器から戻った被冷却水とコンデンサーとを共通して散水する場合は、コンデンサーからの放熱で散布水温が上昇し、被冷却水の冷却性能が十分発揮されない問題があった。
本発明は上記の問題点を解消して、構造が簡単コンパクトで、メンテナンス性に優れ、設置場所に制約がなく、効率よく冷却する冷却装置を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、被冷却流体が流動し被冷却水の熱を放熱するラジエターと、前記ラジエターに送風するファンとを備え、前記ファンによって外気を取り込み被冷却水を冷却する空冷式冷却塔と、蒸発器、圧縮機、コンデンサー（凝縮器）、膨張弁が連結されて冷媒を循環させるチラーと、前記ラジエターを通過した被冷却水を前記蒸発器に導いて前記蒸発器を通過させる管路とを備え、前記蒸発器に導かれた被冷却水は、前記蒸発器を通過して前記冷媒と熱交換され冷却される冷却装置であって、前記ラジエターは被冷却水が流動する伝熱パイプとその外周に設けられたフィンで形成されて前記冷却装置の外側部に設けられ、前記コンデンサーは冷媒が流動する伝熱パイプとその外周に設けられたフィンで形成されて前記ラジエターの内側に配置され、前記ファンによって取り込まれた外気は、先ず前記ラジエターの被冷却水を冷却し、次いで前記コンデンサーの冷媒を冷却することを特徴とする冷却装置である。
【０００８】
上記において、前記チラーは前記冷却塔の下部に設けられたことを特徴とする。また上記において、冷却すべき機器から戻る被冷却水の温度を測定する温度計と、外気温度を測定する温度計と、前記被冷却水が冷却塔のラジエターを通過して蒸発器へ送られる管路と、前記ラジエターを通過せずに蒸発器へ送られるバイパス管路と、該バイパス管路と前記冷却塔のラジエターへ通過する管路との切り替え手段とを設け、前記被冷却流体の温度が外気温度より高いときはバイパス管路を閉とし、前記被冷却流体の温度が外気温度より低いときはバイパス管路を開とする前記切り替え手段の制御が行われることを特徴とする冷却装置である。
【０００９】
更に上記において、前記水用ラジエターを通過した被冷却水の温度を測定する温度計を設け、冷却装置の運転が停止中に前記被冷却水の温度がある設定温度より低いときは循環ポンプが起動し冷却装置内を被冷却水が循環することを特徴とする冷却装置である。
【００１０】
【作用】
本発明は上記の構成であって、被冷却水が通過する伝熱パイプにフィンを設けた水用ラジエターと、チラーの冷媒を冷却する伝熱パイプにフィンを設けたコンデンサーとを冷却塔内に設け、冷却塔内では水を使わずにファンの送風のみによって冷却する。このため散水装置や水の配管が不要で、設置場所に水供給源の制約がない。また伝熱パイプに散水中のカルシュウム等が析出することによる冷却効率の低下やメンテナンス性の問題もない。
【００１１】
特に本発明はファンで冷却する冷却塔内にフィンを設けた水用ラジエターを外側に設け、その内側にフィンを設けた冷媒冷却用コンデンサーを設置しているので、送風による外気が先に被冷却水を冷やし、次いで温度の高いコンデンサーが冷やされる。このため水用ラジエターでの放熱を最大限に利用し、ラジエターとコンデンサーを１つの熱交換器としてみた時の放熱も効率の良いものとなり、熱交換器に送風される外気とは対向流になってラジエターとコンデンサーとは効率よく冷やされる。また２層に設けてあるので冷却塔内での面積をとらず、コンパクトな冷却装置とすることができる。
このフィンを設けたラジエターやコンデンサーに散水装置で散水すると伝熱パイプやフィンの表面に散水中のカルシュウムが付着し易く、また析出物を取り除くメンテナンスが行えず、フィン付きの熱交換器は従来の散水装置付き冷却塔には使用できなかった。
【００１２】
更に冷却装置の運転が停止中に前記被冷却水の温度がある設定温度より低いときは循環ポンプが起動して冷却装置内を被冷却水が循環するため、冬季の運転停止中に生じる被冷却水の凍結が防止され、冷却装置内配管の破損を防止する。
【００１３】
【実施例】
以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施例を示す冷却装置の系統図である。冷却装置４０は上部が冷却塔５０となっており、下部にチラー６０を設けてある。冷却塔５０は上部にファン５１とモータ５２よりなる送風装置を有し、側部に水用ラジエター５５を設け、その内側にチラー６０のフィン付きコンデンサー６３を配置してある。ファン５１によって吸気し、水用ラジエター５５とフィン付コンデンサー６３に送風し、上部に排気する。チラー６０は２系統設けてあり、各々圧縮機６１とコンデンサー６３と膨張弁６５と蒸発器６６とを有し、各チラー６０内には冷媒が循環しており、冷媒は圧縮機６１において圧縮され、管路６２を通って冷却塔５０内に配置されたコンデンサー６３において液化して放熱され、管路６４を介して膨張弁６５を通過して蒸発器６６内で蒸発して吸熱するサイクルを繰り返す。
【００１４】
被冷却水はポンプＰによって冷却すべき機器Ａと冷却装置４０を循環しており、冷却すべき機器Ａから戻った被冷却水は、管路５３から第１の弁７１を介して管路５４を通過して冷却塔内の水用ラジエター５５で冷やされ、管路５６を経由して蒸発器６６に導かれ、出口管路５７を通って冷却すべき機器Ａに送り出される。更に冷却すべき機器Ａからの戻り管路５３にはバイパス管路５８が設けられており、水用ラジエター５５の下流側管路５６に接続している。バイパス管路５８には第２の弁７２が設けられており、弁７１と７２によって管路５４とバイパス管路５８への切り替え手段７０となっている。
尚本実施例では、チラー６０は２台の圧縮機を有す２系統に設けたが、１系統、又は４系統に設けてもよい。
【００１５】
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４は温度計であって、Ｔ１は冷却装置から送り出される出口管路５７の被冷却水温度を、Ｔ２は冷却すべき機器Ａから戻ってくる戻り管路５３の被冷却水温度を測定している。５３は外気温度を測定する温度計、Ｔ４は水用ラジエターを通過した後の蒸発器６６へ導く管路５６の被冷却水の温度を測定している。
しかして本実施例の冷却装置では、出口管路５７に取り付けた温度計Ｔ１の温度が設定温度より高くなったときは、まずファン５１の送風量を増し、なおも温度計Ｔ１の温度が設定温度範囲よりも高くなったときにはチラー６０の圧縮機の運転台数制御を行う。また温度計Ｔ１の温度が設定温度範囲より低くなったときは、上記とは逆にまず圧縮機の運転台数が順次停止され、なおも温度計Ｔ１の温度が設定温度範囲よりも低くなったときはファン５１の送風量を減少する制御が行われる。
【００１６】
また戻り管路の温度Ｔ２と外気温度Ｔ３を比較しており、外気温度Ｔ３よりも戻り管路の温度Ｔ２が高いときはバイパス管路５８を閉じて水用ラジエターへの管路５４が開く様に弁７１と７２の切り替えが行われ、被冷却水は冷却塔のラジエター５５で冷やされ更に蒸発器６６を通過して冷却される。
反対に外気温度Ｔ３よりも戻り管路の温度Ｔ２が低いときはバイパス回路５８が開きラジエターへの管路５４が閉じる切り替え手段の制御が行われ、被冷却水はラジエター５５を通過せず、蒸発器６６でのみ冷却される。このため夏季高温期での被冷却水が冷却塔を通過して加熱される無駄が生じなく、効率よく蒸発器６６で冷却される。
【００１７】
また水用ラジエター５４を通過して蒸発器６６へ導く管路５６の温度Ｔ４を測定しており、冬季等で冷却装置４０の運転が停止中においても、Ｔ４が設定した温度、例えば５℃以下になったら循環ポンプＰを起動させる信号を出し、被冷却水を冷却装置内で循環させ、凍結を防止するようにしている。
【００１８】
【発明の効果】
以上のごとく本発明の冷却装置は、冷却塔内に水用ラジエターを外側にチラーのコンデンサーを内側に配置して２層に組み合わせて送風する冷却塔としてあるので、冷却塔内では送風のみによって効率よく被冷却水とチラーの冷媒を冷却し、また被冷却水の出口温度と戻り温度及び外気温度によって被冷却水を冷却塔とチラーで効率よく冷却制御し、更に冬季等冷却装置が停止中でも凍結防止を行う優れたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例を示す冷却装置の系統図である。
【図２】  従来技術を示す冷却装置の平面図である。
【符号の説明】
４０  冷却装置
５０  冷却塔
５１  ファン
５３  戻り管路
５４  水用ラジエターへの管路
５５  水用ラジエター
５６  水用ラジエターから蒸発器への管路
５７  出口管路
５８  バイパス管路
６０  チラー
６１  圧縮機
６２  圧縮機からコンデンサーへの管路
６３  フィン付きコンデンサー
６４  コンデンサーから蒸発器への管路
６５  膨張弁
６６  蒸発器
６８  蒸発器から圧縮機への管路
【図１】
0004247698.tif 000002
【図２】
0004247698.tif 000003