JP2009002528A - 冷水発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】省エネ型の改良された冷水発生装置を提供する。
【解決手段】補助ポンプ１０ａを有する補助装置１０を介して水槽３とクーリングタワー１とを配水管４，５で接続する。冷水往水バルブ７ａ、冷水還水バルブ７ｂ、冷却水往水バルブ６ａ及び冷却水還水バルブ６ｂを閉塞し、冷水往水バルブ７ｃ，７ｅ及び冷水還水バルブ７ｄ，７ｆを開く。この状態により、水槽３から冷水ポンプ９により吸入された冷水は、補助装置１０を通り、クーリングタワー１へ供給され、散水及びクーリングタワーファン１ａにより低外気と熱交換を行う。このようにして、目的温度まで冷却された冷水は、補助ポンプ１０ａによりクーリングタワー１から吸入され、水槽３に戻される。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷水発生装置、特に冷水の冷却構造に関する。

図４は、従来の冷水発生装置の概略的な全体構成図である。図４には、クーリングタワーファン１ａを駆動することで循環されてくる冷却水を冷却するクーリングタワー１と、冷媒を内部に有するチリングユニット２と、冷却対象となる冷水を貯水する水槽３とが示されている。クーリングタワー１とチリングユニット２とは、熱交換により冷媒を冷却する冷却水を循環させる配水管４ａ，４ｂで接続されている。また、水槽３とチリングユニット２とは、冷水を循環させる配水管５ａ，５ｂで接続されている。そして、配水管４ａ，４ｂには、それぞれ冷却水往水バルブ６ａと冷却水還水バルブ６ｂとが配設され、配水管５ａ，５ｂには、それぞれ冷水往水バルブ７ａと冷水還水バルブ７ｂとが配設されている。更に、配水管４ｂには冷却水ポンプ８が、配水管５ａには冷水ポンプ９が、それぞれ配設されている。

このような構成を有する従来の冷水発生装置において、水槽３に貯水されている冷水は、冷水ポンプ９により吸水されることによってチリングユニット２まで誘導される。チリングユニット２は、誘導されてきた冷水を冷媒と熱交換させることによって冷却した後、水槽３に戻す。熱交換により温度上昇した冷媒は、冷却水との熱交換により冷却される。熱交換により温度上昇した冷却水は、冷却水ポンプ８により吸水されることによってクーリングタワー１まで誘導される。クーリングタワー１は、散水及びクーリングタワーファン１ａによって低外気と熱交換させることで、誘導されてきた冷却水を冷却する。このようにして、冷水を目的温度まで冷却している。

チリングユニット２は、冷水の冷却効果を調整するために常時運転しているが、外気が非常に低温である場合には、冷却水が過冷されてしまうことになり、これにより、冷水を目的温度以下まで下げてしまう場合があった。そこで、従来においては、図示しない構造により発生される温水、蒸気、あるいは電気ヒータ等の熱源を利用して適正温度まで昇温させ、目的とする冷水温度を一定に保っていた。

特開２００４−１３２５７０号公報 特開２００４−２５１４８６号公報

しかしながら、従来においては、外気温の高低にかかわらずチリングユニットを常時運転させて冷水を冷却する一方、低外気のために過冷させた場合には昇温させるなどしており、熱交換を効果的かつ効率的に行えているとは言い難い。

また、従来においては、チリングユニット２を常時運転させていることからエネルギー消費量を削減しにくい構成であった。

本発明は、省エネ型の改良された冷水発生装置を提供することを目的とする。

以上のような目的を達成するために、本発明に係る冷水発生装置は、冷媒を内蔵する熱源機器と、クーリングタワーと、熱交換により前記冷媒を冷却する冷却水を前記クーリングタワーに循環させる冷却水循環回路と、冷水を前記熱源機器に循環させる第１の冷水循環回路と、前記熱源機器をバイパスして、冷水を前記クーリングタワーに循環させる第２の冷水循環回路と、冷水又は前記熱源機器を循環する冷却水のいずれかを前記クーリングタワーに循環させるバルブ機構とを有し、冷水を前記クーリングタワーに冷却させるものである。

また、前記第２の冷水循環回路は、前記クーリングタワーからの還水を吸水する吸水機構を有するものである。

本発明によれば、冷水をクーリングタワーへ送り、低外気にて直接冷却できるように構成したので、チリングユニットを運転させなくても冷水を冷却することが可能になる。これにより、省エネルギーを実現することができる。

以下、図面に基づいて、本発明の好適な実施の形態について説明する。

図１は、本発明に係る冷水発生装置の一実施の形態を示した概略的な全体構成図である。図１は、従来の装置構成を示した図４に対応しており、この従来と同じ構成要素には、同じ符号を付ける。また、図２は、本実施の形態における補助装置の概略構成図、図３は、配水管に取り付けられる接続ソケットの概略断面図である。なお、図３では、便宜的に断面を表すハッチングを省略した。以下、これらの図を用いて本実施の形態の構成について説明する。

図１には、クーリングタワーファン１ａを駆動することで循環されてくる冷却水を冷却するクーリングタワー１と、冷媒（一般にフロン等の冷媒ガス）を内部に有する熱源機器として設けられたチリングユニット２と、冷却対象となる冷水を貯水する水槽３と、補助装置１０が示されている。

従来における配水管５ａ，５ｂは、水槽３とチリングユニット２とを接続していたが、配水管５ａ，５ｂそれぞれに接続ソケット１１が取り付けられることによって、補助装置８にも接続される。すなわち、水槽３に貯水された冷水は、配水管５ａを通って補助装置８に送ることができ、一方、補助装置８から排出される冷水は、配水管５ｂを通って水槽３に戻すことができる。配水管５ａが接続ソケット１１によってチリングユニット２と補助装置８に分岐された先にそれぞれ冷水往水バルブ７ａ，７ｃが設けられており、一方のバルブを閉塞することで、水槽３に貯水された冷水を他方に流すことができる。例えば、冷水往水バルブ７ａを閉め、冷水往水バルブ７ｃを開けば、水槽３に貯水された冷水は、補助装置８へ送ることができる。

同様に、チリングユニット２と補助装置８からの配水管５ｂが接続ソケット１１によって結合される前に、それぞれ冷水還水バルブ７ｂ，７ｄが設けられており、一方のバルブを閉塞することで、他方から流れてくる冷水を水槽３に戻すことができる。例えば、冷水還水バルブ７ｂを閉め、冷水還水バルブ７ｄを開けば、補助装置８から排出される冷水を水槽３に戻すことができる。

また、従来における配水管４ａ，４ｂは、クーリングタワー１とチリングユニット２とを接続していたが、配水管４ａ，４ｂそれぞれに接続ソケット１１が取り付けられることによって、補助装置８にも接続される。すなわち、補助装置８から排出される冷水は、配水管４ａを通ってクーリングタワー１に送ることができ、一方、クーリングタワー１から排出される冷水は、配水管４ｂを通って補助装置８に送ることができる。チリングユニット２と補助装置８からの配水管４ａが接続ソケット１１によって結合される前には、冷却水往水バルブ６ａ及び冷水往水バルブ７ｅがそれぞれ設けられており、一方のバルブを閉塞することで、他方から流れてくる冷水又は冷却水をクーリングタワー１へ送ることができる。例えば、冷却水往水バルブ６ａを閉め、冷水往水バルブ７ｅを開けば、補助装置８から排出される冷水をクーリングタワー１へ送ることができる。

同様に、配水管４ｂが接続ソケット１１によってチリングユニット２と補助装置８に分岐された先には、冷却水還水バルブ６ｂ及び冷水還水バルブ７ｆがそれぞれ配設されており、一方のバルブを閉塞することで、クーリングタワー１から流れ出る冷水又は冷却水を他方へ送ることができる。例えば、冷却水還水バルブ６ｂを閉め、冷水還水バルブ７ｆを開けば、クーリングタワー１からの排水を補助装置８へ送ることができる。

また、従来と同様に、配水管４ａのチリングユニット２近傍には、クーリングタワー１から冷却水を吸入する冷却水ポンプ８が、配水管５ａの水槽３近傍には、水槽３から冷水を吸入する冷水ポンプ９が、それぞれ配設されている。更に、本実施の形態における補助装置８の内部には、クーリングタワー１からの還水を吸入する吸水機構として補助ポンプ１０ａが設けられている。

また、接続ソケット１１は、図３に示したように、温度計１２と、温度計１２を配水管４，５に固定するための温度計取付ソケット１３と、接続ソケット１１が取り付けられた配水管４，５から配水管４，５を分岐又は結合するアダプタ１４と、温度計１２をアダプタ１４に取り付けるアダプタ１５と、を有している。

なお、その他にもチリングユニット２やクーリングタワーファン１ａ、更に各ポンプ８，９，１０ａを駆動させるための駆動手段や動力源、更に駆動先の切替回路等の電気系統が必要であるが、図１からは省略した。

本実施の形態では、チリングユニット２とクーリングタワー１との間を配水管４ａ、４ｂで接続することで冷却水循環回路を形成し、水槽３とチリングユニット２との間を配水管５ａ、５ｂで接続することで第１の冷水循環回路を形成している。そして、本実施の形態においては、更にチリングユニット２をバイパスして、水槽３とクーリングタワー１との間を、補助装置１０を介して配水管５ａ，４ａ，４ｂ，５ｂで接続することで第２の冷水循環回路を形成した。そして、冷水又は冷却水をクーリングタワー１に循環させるために、図１に示した配水管４，５の所定位置に、冷却水往水バルブ６ａ、冷却水還水バルブ６ｂ、冷水往水バルブ７ａ，７ｃ，７ｅ及び冷水還水バルブ７ｂ，７ｄ，７ｆから成るバルブ機構を配設した。

ところで、冬季などでは、チリングユニット２で冷却可能な冷水温度より外気温度の方が低い場合がある。本願発明者は、この点に着目し、水槽３に貯水された冷水を、チリングユニット２をバイパスしてクーリングタワー１へ直接送り、冷水を低外気と熱交換させることによって冷却し、目的とする冷水温度（例えば５度）を得ることができるようにした。つまり、チリングユニット２を用いることなく冷水を冷却することができるので、チリングユニット２を運転させる必要が無く、これによりエネルギー消費量の削減を図ることができる。

次に、本実施の形態における動作について説明する。

例えば、冬季であることから低外気である場合において水槽３に貯水された冷水が目的温度より高温となったことで冷却する必要が生じたとする。この場合、冷水往水バルブ７ａ、冷水還水バルブ７ｂ、冷却水往水バルブ６ａ及び冷却水還水バルブ６ｂを閉塞し、その一方、冷水往水バルブ７ｃ，７ｅ及び冷水還水バルブ７ｄ，７ｆを開く。

以上のバルブの開閉により、水槽３から冷水ポンプ９により吸入された冷水は、補助装置１０を通り、クーリングタワー１へ供給される。クーリングタワー１へ供給された冷水は、散水及びクーリングタワーファン１ａにより低外気と熱交換を行う。このようにして、目的温度まで冷却された冷水は、補助ポンプ１０ａによりクーリングタワー１から吸入され、水槽３に戻される。

以上のように、本実施の形態によれば、チリングユニット２を駆動させることなく冷水を冷却することができる。冷水発生装置としての温度維持調整は、クーリングタワーファン１ａを発停制御により実現する。すなわち、クーリングタワー１内の温度計により冷水を目的とする冷水温度まで下げることができたら、クーリングタワーファン１ａを停止させ、温度維持を行う。なお、これでも温度が低下するようであれば、ポンプ９，１０ａの運転を停止させる。なお、チリングユニット２で冷却可能な冷水温度より外気温度の方が高い場合には、従来と同様にチリングユニット２を利用して冷水を冷却する。この場合の各バルブの開閉は、前述した補助装置１０を介して冷水をクーリングタワー１へ供給する場合と逆になる。

また、本実施の形態のように、既設のクーリングタワー１を利用して前述した冷却方法を採用するには、配水管等の設備改修が必要になる。ただ、本実施の形態においては、配水管に施工されている温度計や圧力計（上記例では温度計１２）等の接続ソケット１１を利用して冷水系統と冷（却）水系統を接続することによって、簡易的な冷水回路を形成するようにした。

なお、本実施の形態では、チリングユニット２を熱源機器の一例として説明したが、チリングユニット２と同様に電力を消費して冷水を冷却する構成を有する熱源機器であれば、本発明を適用することは可能である。

本発明に係る冷水発生装置の一実施の形態を示した概略的な全体構成図である。 本実施の形態における補助装置の概略構成図である。 本実施の形態において配水管に取り付けられる接続ソケットの概略断面図である。 従来の冷水発生装置を示した概略的な全体構成図である。

符号の説明

１ クーリングタワー、１ａ クーリングタワーファン、２ チリングユニット、３ 水槽、４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂ 配水管、６ａ 冷却水往水バルブ、６ｂ 冷却水還水バルブ、７ａ，７ｃ，７ｅ 冷水往水バルブ、７ｂ，７ｄ，７ｆ 冷水還水バルブ、８ 冷却水ポンプ、９ 冷水ポンプ、１０ａ 補助ポンプ、１０ 補助装置、１１ 接続ソケット、１２ 温度計、１３ 温度計取付ソケット、１４，１５ アダプタ。

Claims (2)

1. 冷媒を内蔵する熱源機器と、
   クーリングタワーと、
   熱交換により前記冷媒を冷却する冷却水を前記クーリングタワーに循環させる冷却水循環回路と、
   冷水を前記熱源機器に循環させる第１の冷水循環回路と、
   前記熱源機器をバイパスして、冷水を前記クーリングタワーに循環させる第２の冷水循環回路と、
   冷水又は前記熱源機器を循環する冷却水のいずれかを前記クーリングタワーに循環させるバルブ機構と、
   を有し、冷水を前記クーリングタワーに冷却させることを特徴とする冷水発生装置。
2. 前記第２の冷水循環回路は、前記クーリングタワーからの還水を吸水する吸水機構を有することを特徴とする請求項１記載の冷水発生装置。

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