JP2003254693A

JP2003254693A - 空調設備の冷却塔

Info

Publication number: JP2003254693A
Application number: JP2002058259A
Authority: JP
Inventors: Minoru Suzuki; 実鈴木; Yasuyuki Kanemichi; 康之金道; Takeshi Otaka; 毅尾高
Original assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 2002-03-05
Filing date: 2002-03-05
Publication date: 2003-09-10

Abstract

(57)【要約】【課題】散水された水の凍結を防止することができる空
調設備の冷却塔を提供する。【解決手段】冷却塔１０は、散水用ポンプ２０が温度ス
イッチ３０を介して外気温センサ２８に接続されてお
り、外気温センサ２８の検出値が所定値を超えないと、
散水ポンプ２０が駆動できないようになっている。した
がって、外気温度の低い冬期には、散水ポンプ２０が停
止し、散水が行われないので、散水された水が凍結する
おそれがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は空調設備の冷却塔に
係り、特に半導体製造工場の空調設備で使用される冷却
塔に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工場などの空調設備では、凝
縮器で使用する冷却水を密閉式の冷却塔で冷却してい
る。密閉式の冷却塔は、冷却水を外気に接触させずに冷
却する装置であり、冷却塔の内部には、冷却水（以下、
循環水と称す）が循環するコイルが設けられている。コ
イルの上方には、散水管が配設され、この散水管から散
水ポンプによって送水された水がコイルに散水される。
これにより、コイル内を流れる循環水が冷却される。

【０００３】冷却塔の上部には、送風機が設けられる。
この送風機を駆動することによって冷却塔の側面から外
気が吸引される。この外気によって、散水管から散水さ
れた水が冷却される。

【０００４】このような密閉式の冷却塔は、循環水が汚
れないというメリットがあり、年間を通して運転する半
導体製造工場などの空調設備に有利である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
冷却塔は、季節ごとに冷却負荷が大きく変動することが
考慮されてないという問題があった。このため、冬期に
おいて冷却負荷が大きく低下すると、コイルの内外にお
ける熱交換量が減少し、コイルに付着した水が凍結する
おそれがあった。コイルに付着した水が凍結すると、コ
イルが損傷したり、熱交換率が低下するなどの不具合が
発生する。

【０００６】本発明はこのような事情に鑑みて成された
もので、散水された水の凍結を防止することができ、且
つ、冷却効率の良い運転を行うことのできる空調設備の
冷却塔を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明は
前記目的を達成するために、冷却塔の内部に、循環水の
流れるコイルと、該コイルに散水する散水手段と、前記
冷却塔の内部に外気を送風する送風手段とを備えた冷却
塔において、前記外気の温度を検出する外気検出手段
と、該外気検出手段の検出値に応じて前記散水手段を制
御し、前記冷却塔の冷却負荷が前記散水手段の停止時の
冷凍能力以下となった際に前記散水手段を停止する制御
手段と、を備えたことを特徴としている。

【０００８】本発明によれば、冷却負荷が散水手段停止
時の冷凍能力以下となる外気温度になった際に散水手段
を停止するようにした。したがって、外気温度が低い時
期は散水手段が停止しているので、散水された水の凍結
を防止できる。

【０００９】請求項２に記載の発明によれば、散水手段
で散水する水を加熱手段で加熱するようにしたので、散
水用の水の凍結を防止できる。したがって、外気温度が
上昇した際に、散水手段ですぐに散水を開始することが
できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に従って本発明に
係る空調設備の冷却塔の好ましい実施の形態について詳
説する。

【００１１】図１は、本発明に係る空調設備の概略構造
を示す模式図である。

【００１２】同図に示すように、冷却塔１０の内部に
は、コイル１２が配置される。コイル１２は、銅管、鋼
管、またはステンレス管などから成り、複数段にわたっ
て水平方向に配列される。コイル１２同士の隙間には、
熱交換率を上げるために充填材（不図示）が設けられ
る。また、コイル１２は、冷却塔１０の外部において、
冷凍機１５の凝縮器１６と循環用ポンプ１４に接続され
る。この循環用ポンプ１４を駆動することによってコイ
ル１２と凝縮器１６との間に循環水が流れる。循環水
は、コイル１２で冷却されて凝縮器１６に供給され、冷
凍機１５の冷熱源として利用される。冷凍機１５は、空
調機１７の冷却コイル１９に接続され、この冷却コイル
１９に、冷却した冷媒を供給するように構成される。こ
れにより、ファン２３によってケーシング２１内に吸引
されたエアが、冷却コイル１９で冷却され、不図示の被
空調室に給気される。符号２５はエアフィルタであり、
このエアフィルタ２５によってエアの除塵が行われる。

【００１３】冷却塔１０のコイル１２の上方には、散水
管１８が設けられる。散水管１８は、散水ポンプ（散水
手段に相当）２０を介して、冷却塔１０の下部の水槽部
１０Ａに接続されており、散水ポンプ２０を駆動するこ
とによって、水槽部１０Ａの水が散水管１８に送水され
る。散水管１８には、多数の小孔が形成されており、散
水管１８に送水された水は、この小孔から均一に噴霧さ
れる。噴霧された水は、コイル１２に付着し、コイル１
２内を流れる循環水と熱交換する。これにより、コイル
１２内を流れる水が冷却される。なお、冷却塔１０の規
模が大きい場合は、散水管１８の代わりに散水槽（不図
示）を設け、この散水槽から散水するようにしてもよ
い。

【００１４】水槽部１０Ａには、水の温度を検出する水
温センサ２２と、水を加熱するヒータ（加熱手段に相
当）２４が設けられる。ヒータ２４は、水温センサ２２
の検出値に応じて制御され、例えば水温センサ２２の検
出値が５℃になった際に加熱を開始し、水の凍結を防止
する。また、水温センサ２２の検出値が上昇して１１℃
になった際に、ヒータ２４を停止する。

【００１５】冷却塔１０の上部には、多翼型や軸流型な
どの送風機２６が、上方に向けて送風するように配置さ
れる。また、冷却塔１０の側壁には、外気を吸引するた
めのルーバ（不図示）が設けられる。したがって、送風
機２６を駆動することによって、冷却塔１０の側面から
外気が吸引され、上方に向けて送風される。これによ
り、散水管１８から散水された水が冷却され、この水の
温度上昇を防止できる。また、散水を停止した場合に
は、冷却塔１０に外気を吸引することによって、コイル
１２を空冷することができる。

【００１６】送風機２６と散水ポンプ２０は、温度指示
スイッチ３２に接続され、この温度指示スイッチ３２に
よって回転数が制御される。例えば、循環水の温度が設
定値よりも高い場合は、散水ポンプ２０や送風機２６の
回転数を増加させることによって、散水量や送風量を増
加させ、コイル１２を流れる冷却水の温度を低下させ
る。

【００１７】冷却塔１０の外部には、外気温度を検出す
る外気温センサ２８が設けられる。外気温センサ２８
は、温度スイッチ３０を介して散水ポンプ２０に接続さ
れる。温度スイッチ３０は、外気温センサ２８の検出値
が所定値を超えるまで散水ポンプ２０を起動できないよ
うにするインターロックとして作用する。したがって、
散水ポンプ２０は、外気温センサ２８の検出値が所定値
を超えた際にのみ駆動し、検出値が所定値よりも小さく
なると停止する。すなわち、外気温度が所定値よりも大
きい場合は散水と外気の送風が行われ、外気温度が所定
値よりも小さい場合は、散水が停止されて外気の送風の
みが行われる。以下に、上述した所定値について説明す
る。

【００１８】図２は、外気温度に対する冷却塔１０の冷
凍能力と冷却負荷を示している。同図において、実線
は、送風機２６と散水ポンプ２０を両方駆動して得られ
る冷凍能力の最大値を示しており、二点鎖線は、散水ポ
ンプ２０を停止して送風機２６を駆動して得られる冷凍
能力の最大値を示している。また、一点鎖線は、冷却負
荷を示している。

【００１９】図２に示すように、冷却負荷は通常、外気
温度の上昇とともに増加する。この冷却負荷が最も大き
い時を基準として、冷却塔１０の冷凍能力が設定されて
いる。すなわち、外気温度の最も高い時期において、冷
凍能力が冷却負荷よりも若干大きくなるように、散水ポ
ンプ２０や送風機２６の仕様が選択されている。

【００２０】送風機２６と散水ポンプ２０を両方駆動し
た際の冷凍能力は、外気温度が低下するにつれて徐々に
増加している。同様に、散水ポンプ２０を停止した際の
冷凍能力も、外気温度が低下するにつれて増加してい
る。一方、冷却負荷は、外気温度が低下するにつれて減
少し、外気温度が所定値（例えば５℃）となった際、散
水ポンプ２０の停止時の冷凍能力以下となる。したがっ
て、外気温度が所定値よりも低くなった際は、散水ポン
プ２０を停止しても、冷却負荷に対応することができ
る。

【００２１】そこで、本実施の形態の冷却塔１０では、
図１の外気温センサ２８によって外気温度を検出し、こ
の検出値が所定値より低くなった際には、散水ポンプ２
０を停止するようにした。したがって、外気温度が所定
値よりも低くなった際には、散水ポンプ２０を停止して
散水を中断しているので、散水された水が凍結すること
がない。また、外気温度が所定値よりも低くなった際
に、散水ポンプ２０を停止するので、ランニングコスト
を減少させることができる。なお、散水ポンプ２０を停
止する外気温度は、安全性を考慮し、所定値よりも若干
小さい値（例えば３℃）にするとよい。また、散水ポン
プ２０を再び駆動する外気温度は、それよりも若干大き
い温度（例えば４℃）にするとよい。

【００２２】また、冷却塔１０では、水槽部１０Ａの水
の温度を水温センサ２２で検出し、この検出値に応じて
ヒータ２４を駆動した。したがって、水槽部１０Ａの水
が凍結することを防止でき、外気温度が上昇して所定値
を超えた際に、散水ポンプ２０を駆動してすぐに散水を
開始することができる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る空調設
備の冷却塔によれば、外気の温度を検出して散水手段を
制御し、冷却負荷が散水手段停止時の冷凍能力以下とな
った際に、散水手段を停止するようにしたので、外気温
度が低下した際の散水の凍結を防止することができる。
また、本発明によれば、散水手段で散水する水を加熱手
段で加熱するようにしたので、外気温度が所定値を超え
た際に散水手段ですぐに散水を開始することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される空調設備の概略構造を示す
模式図

【図２】外気運転と熱量との関係を示す図

【符号の説明】

１０…冷却塔、１２…コイル、１４…循環用ポンプ、１
５…冷凍機、１６…凝縮器、１７…空調機、１８…散水
管、１９…冷却コイル、２０…散水ポンプ、２１…ケー
シング、２２…水温センサ、２３…ファン、２４…ヒー
タ、２５…エアフィルタ、２６…送風機、２８…外気温
センサ、３０…温度スイッチ、３２…温度指示スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者尾高毅東京都千代田区内神田１丁目１番14号日立プラント建設株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冷却塔の内部に、循環水の流れるコイル
と、該コイルに散水する散水手段と、前記冷却塔の内部
に外気を送風する送風手段とを備えた空調設備の冷却塔
において、前記外気の温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段の検出値に応じて前記散水手段を制御
し、前記冷却塔の冷却負荷が前記散水手段の停止時の冷
凍能力以下となった際に前記散水手段を停止する制御手
段と、を備えたことを特徴とする空調設備の冷却塔。
【請求項２】前記散水手段で散水する水の温度を検出す
る水温検出手段と、該水温検出手段で検出した水の温度に応じて該水を加熱
する加熱手段と、を備えたことを特徴とする請求項１に
記載の空調設備の冷却塔。