JP2010192632A

JP2010192632A - 冷却装置

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Publication number: JP2010192632A
Application number: JP2009034705A
Authority: JP
Inventors: Takahisa Nakajima; 孝久中島; Akinobu Nozawa; 昭宣野澤
Original assignee: Orion Machinery Co Ltd
Current assignee: Orion Machinery Co Ltd
Priority date: 2009-02-18
Filing date: 2009-02-18
Publication date: 2010-09-02

Abstract

【課題】装置の小型化を図りつつ製造コストを低減し得る冷却装置を提供する。
【解決手段】冷凍サイクル２における蒸発器で構成されると共にエチレングリコール３０（冷却対象流体）を導入可能に構成されてエチレングリコール３０を冷却する冷却器３（第１の冷却器）を備えた冷却装置１であって、エチレングリコール３０を冷却するための水道水４０（冷却液）およびエチレングリコール３０をそれぞれ導入可能に構成されて導入した水道水４０によってエチレングリコール３０を冷却する冷却器４（第２の冷却器）と、エチレングリコール３０の導入先を冷却器３および冷却器４のいずれに切り替える三方弁７（切替弁）とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍サイクルにおける蒸発器で構成された冷却器によって冷却対象流体を冷却する冷却装置に関するものである。

この種の冷却装置として、コンピュータ冷却装置（以下、単に「冷却装置」ともいう）が特開平５−２４８６６５号公報に開示されている。この冷却装置は、冷凍ユニットおよびバックアップ用冷凍ユニットを備え、冷却対象流体としての水を冷却してポンプユニットによってコンピュータに供給する。この場合、この冷却装置では、冷凍ユニット（以下、「バックアップ用冷凍ユニット」との区別を容易とするために「主冷凍ユニット」ともいう）およびバックアップ用冷凍ユニットが別個独立して冷凍サイクルを備えて構成されている。また、この冷凍装置では、通常運転時には、バックアップ冷凍ユニットを停止させた状態で主冷凍ユニットを稼働させて冷却対象流体としての水を冷却する。一方、主冷凍ユニットに異常が生じたときには、主冷凍ユニットを停止させると共にバックアップ用冷凍ユニットを稼働させる。これにより、主冷凍ユニットに異常が生じた場合であっても、バックアップ用冷凍ユニットによって冷却した水をコンピュータに供給し続けることが可能となっている。

特開平５−２４８６６５号公報（第２頁、第１図）

ところが、従来の冷却装置には、以下の問題点がある。すなわち、従来の冷却装置では、主冷凍ユニットに異常が生じたときに冷却対象流体（この例では、水）を冷却するためのバックアップ用冷却ユニットを備えると共に、両冷凍ユニットが別個独立して冷凍サイクルを備えて構成されている。また、従来の冷却装置では、始動時点に主冷凍ユニットおよびバックアップ用冷凍ユニットの双方を同時に稼働させて水を急冷処理することがあるものの、常態においては、バックアップ用冷凍サイクルが主冷凍ユニットの異常停止に備えて待機した状態（非稼働状態）が維持される。この場合、バックアップ用冷凍ユニットには、主冷凍ユニットに搭載されている冷凍サイクルと同程度の大きさで同程度の製造コストの冷凍サイクルが搭載されている。したがって、従来の冷却装置では、稼働率が非常に低いバックアップ用冷凍ユニットが、大きく高価な冷凍サイクルを搭載していることに起因して、装置が大型化すると共に製造コストが高騰しているという問題点がある。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、装置の小型化を図りつつ製造コストを低減し得る冷却装置を提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく、請求項１記載の冷却装置は、冷凍サイクルにおける蒸発器で構成されると共に冷却対象流体を導入可能に構成されて当該冷却対象流体を冷却する第１の冷却器を備えた冷却装置であって、前記冷却対象流体を冷却するための冷却液および当該冷却対象流体をそれぞれ導入可能に構成されて当該導入した冷却液によって当該冷却対象流体を冷却する第２の冷却器と、前記冷却対象流体の導入先を前記第１の冷却器および前記第２の冷却器のいずれに切り替える切替弁とを備えている。なお、本発明における「冷却対象流体」には、「液体」および「気体」の双方が含まれる。また、本発明における「冷却対象流体を冷却するための冷却液」とは、「未処理状態の温度が、本発明に係る冷却装置による冷却処理前の冷却対象流体の温度よりも低温の液体（すなわち、加熱処理や冷却処理を施してない自然状態の温度が冷却対象流体を冷却し得る温度の液体）」を意味する。

また、請求項２記載の冷却装置は、請求項１記載の冷却装置において、当該冷却装置による冷却処理前の前記冷却対象流体および当該冷却装置による冷却処理後の当該冷却対象流体の少なくとも一方の温度を検出する第１の温度センサと、前記第２の冷却器に導入させる前記冷却液の温度を検出する第２の温度センサと、前記第２の冷却器に導入させる前記冷却液の流量を制御する制御弁と、前記制御弁を制御して前記冷却液の前記流量を調整する流量制御部とを備え、前記流量制御部が、前記第２の冷却器によって前記冷却対象流体を冷却する際に、前記第１の温度センサおよび前記第２の温度センサからの各センサ信号に基づいて当該冷却対象流体の温度および前記冷却液の温度をそれぞれ特定すると共に特定した各温度に基づいて前記冷却処理後の当該冷却対象流体の温度が予め規定された温度範囲内となるように前記制御弁を制御する。

さらに、請求項３記載の冷却装置は、請求項１または２記載の冷却装置において、前記冷凍サイクルに生じた異常を検出するための異常検出用センサと、前記切替弁を制御して前記冷却対象流体の導入先を切り替えさせる切替制御部とを備え、前記切替制御部が、前記異常検出用センサからのセンサ信号に基づいて前記冷凍サイクルに異常が生じたと判別したときに、前記切替弁を制御して前記冷却対象流体の導入先を前記第２の冷却器に切り替えさせる。

また、請求項４記載の冷却装置は、請求項３記載の冷却装置において、前記切替制御部が、前記冷凍サイクルに異常が生じたと判別したときに、その旨を報知する。

さらに、請求項５記載の冷却装置は、請求項３または４記載の冷却装置において、前記異常検出用センサが、前記蒸発器内に吐出させる冷媒の温度、前記冷凍サイクルにおける圧縮機に吸入される前記冷媒の温度、および前記蒸発器と前記圧縮機との間の前記冷媒の圧力の少なくとも一つを検出する。

請求項１記載の冷却装置によれば、冷却対象流体を冷却するための冷却液を導入して、導入した冷却液によって冷却対象流体を冷却する第２の冷却器と、冷却対象流体の導入先を第１の冷却器および第２の冷却器のいずれに切り替える切替弁とを備えたことにより、主冷凍ユニットの他にバックアップ用冷凍ユニットを搭載している従来の冷却装置とは異なり、高価で大形なバックアップ用冷凍ユニットを搭載することなく、冷凍サイクルに異常が生じたときであっても第２の冷却器（冷却液）によって冷却対象流体を冷却して供給対象機器に供給し続けることができる。これにより、この冷却装置によれば、小型化を図ることができると共に、その製造コストを十分に低減することができる。

また、請求項２記載の冷却装置によれば、流量制御部が、第２の冷却器によって冷却対象流体を冷却する際に、第１の温度センサおよび第２の温度センサからの各センサ信号に基づいて冷却対象流体の温度および冷却液の温度をそれぞれ特定すると共に特定した各温度に基づいて冷却処理後の冷却対象流体の温度が予め規定された温度範囲内となるように制御弁を制御することにより、冷凍サイクルに異常が生じて第２の冷却器（冷却液）によって冷却対象流体を冷却しているときに冷却対象流体が過剰に冷却される事態（規定された温度範囲よりも低温の冷却対象流体が供給される事態）、および冷却対象流体の冷却が不足する事態（規定された温度範囲よりも高温の冷却対象流体が供給される事態）を回避して、適正な温度の冷却対象流体を供給することができる。

さらに、請求項３記載の冷却装置によれば、切替制御部が、異常検出用センサからのセンサ信号に基づいて冷凍サイクルに異常が生じたと判別したときに、切替弁を制御して冷却対象流体の導入先を第２の冷却器に切り替えさせることにより、例えば手動で切替弁を切り替える構成の冷却装置と比較して、冷凍サイクルの異常の検出から切替弁の切替え完了（第２の冷却器による冷却対象流体の冷却開始）までに要する時間を十分に短縮することができる。これにより、この冷却装置によれば、冷凍サイクルに異常が生じたとしても、供給対象機器に対して規定された温度範囲を外れた温度の冷却対象流体が供給される回避することができる。

また、請求項４記載の冷却装置によれば、切替制御部が、冷凍サイクルに異常が生じたと判別したときに、その旨を報知することにより、冷凍サイクルに異常が生じた旨を利用者に対して速やかに認識させることができるため、供給対象機器の停止や、冷凍サイクルの修理の手配などを迅速に行うことができる。

さらに、請求項５記載の冷却装置によれば、異常検出用センサが、蒸発器内に吐出させる冷媒の温度、冷凍サイクルにおける圧縮機に吸入される冷媒の温度、および蒸発器と圧縮機との間の冷媒の圧力の少なくとも一つを検出することにより、冷凍サイクルに異常が生じたときに、異常の発生を確実に、しかも短時間で把握することができる。

冷却装置１の構成図である。冷却装置１の他の構成図である。冷却装置１Ａの構成図である。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る冷却装置の実施の形態について説明する。

最初に、冷却装置１の構成について、図面を参照して説明する。

図１，２に示す冷却装置１は、本発明に係る冷却装置の一例であって、予め規定された温度（一例として、２０℃±１℃）に温度調整した（冷却した）エチレングリコール３０（本発明における「冷却対象流体」の一例）を、一例として、ＭＲＩおよびＸ線撮像装置等の医療機器やコンピュータ等の電子機器（図示せず：以下、「供給対象機器」ともいう）に供給する。この冷却装置１は、冷凍サイクル２、冷却器４、貯液槽５、ポンプ６、三方弁７，８、制御弁９、温度センサ１０，１１および制御部１２を備えている。なお、本発明における冷却対象流体は、上記のエチレングリコール３０に限定されるものではなく、フッ素系溶液、アルコール系溶液および純水等の各種液体や、不活性ガスおよび後述する冷却装置１Ａ（図３参照）の冷却対象流体である空気（大気）などの各種気体がこれに含まれる。

冷凍サイクル２は、冷却器３と、この冷却器３内に冷媒を吐出させるための圧縮機２２、凝縮器２３および膨張弁２４とを備えている。冷却器３は、本発明における第１の冷却器の一例であって、いわゆる「蒸発器」で構成されると共に、冷却対象流体としてのエチレングリコール３０の通過（導入）が可能に構成されて、膨張弁２４から吐出された冷媒の気化熱によってエチレングリコール３０を冷却する。この場合、この冷却装置１では、一例として、プレート式冷却器で冷却器３が構成されている。圧縮機２２は、制御部１２の制御に従って冷却器３においてエチレングリコール３０と熱交換して温度上昇させられた気化冷媒を凝縮器２３に向けて圧送する。凝縮器２３は、圧縮機２２によって圧送された高温高圧の気化冷媒を冷却することで凝縮させる（液化させる）。この場合、この冷却装置１では、凝縮器２３による冷媒の冷却効率を高めるためのファン２８が取り付けられている。膨張弁２４（図２における「電子膨張弁」）は、制御部１２の制御に従って冷却器３内に液化冷媒を吐出させることで冷却器３内において冷媒を気化させる。なお、本発明における冷凍サイクルに採用する膨張弁は電子膨張弁に限定されるものではなく、キャピラリチューブや機械式膨張弁を採用することもできる。

また、冷凍サイクル２は、本発明における異常検出用センサの一例である温度センサ２５，２６および圧力センサ２７を備えている。温度センサ２５（図２における「冷却器入口温度センサ」）は、膨張弁２４および冷却器３の間（冷却器３における膨張弁２４側の端部）に配設されて冷却器３内に吐出される冷媒の温度を検出してセンサ信号を出力する。温度センサ２６（図２における「吸入温度センサ」）は、冷却器３および圧縮機２２の間に配設されて圧縮機２２に吸入される冷媒の温度を検出してセンサ信号を出力する。圧力センサ２７（図２における「低圧圧力計」）は、冷却器３および圧縮機２２の間に配設されて圧縮機２２に吸入される冷媒の圧力（吸入圧力）を検出してセンサ信号を出力する。

なお、図２に示すように、実際の冷凍サイクル２には、凝縮器２３内の冷媒温度を検出するための温度センサ（同図における「凝縮温度センサ」）や、凝縮器２３の周囲の温度を検出するための温度センサ（同図における「周囲温度センサ」）を備えているが、本発明についての理解を容易とするために、これらにつての詳細な説明を省略すると共に、図１における図示を省略する。また、実際の冷凍サイクル２は、圧縮機２２によって圧送される高温冷媒の一部を膨張弁２４と冷却器３との間に戻すための補助冷媒配管（図２における「電磁弁」および「キャピラリチューブ」を有する冷媒配管）などを備えているが、本願発明についての理解を容易とするために、これらについての説明、および図１における図示を省略する。

冷却器４（図２における「緊急用冷却器」）は、本発明における第２の冷却器の一例であって、上記のエチレングリコール３０と、本発明における冷却液の一例である水道水４０とをそれぞれ導入して、導入した水道水４０によってエチレングリコール３０を冷却するように構成されている。この場合、本発明における冷却水は上記の水道水４０に限定されるものではなく、自然状態における温度（加熱処理または冷却処理を行っていない常態における温度）が冷却装置１による冷却処理前のエチレングリコール３０の温度よりも低温の各種液体（一例として、海水、雨水、伏流水および井戸水等）がこれに含まれる。なお、この冷却装置１では、一例として、プレート式冷却器で冷却器４が構成されている。

貯液槽５（図２における「水槽」）は、供給対象機器に供給する（供給対象機器から戻された）エチレングリコール３０を一時的に貯留する。ポンプ６（図２における「圧送ポンプ」）は、後述するように、制御部１２の制御に従って貯液槽５内のエチレングリコール３０を圧送することによって冷却器３，４のいずれかを通過させて供給対象機器に供給する。この場合、図２に示すように、実際の冷却装置１では、供給対象機器側においてエチレングリコール３０を受け入れられない事態が生じたとき（たとえば、供給用配管に詰まりが生じたとき）などに、供給用配管やポンプ６などに過剰なストレスが加わる事態を回避するために、供給対象体に向けて供給するエチレングリコール３０の一部、またはすべてを貯液槽５に戻すためのバイパス用配管（同図における「バイパスバルブ」が接続されている配管）および圧力センサ（同図における「水圧計」）が配設されている。また、実際の冷却装置１では、貯液槽５内からエチレングリコール３０がオーバーフローする事態を回避するための液面計、フロートスイッチおよびドレーン配管（同図における「ドレーンバルブ」が接続されている配管）も配設されている。本願発明についての理解を容易とするために、これらについての説明、および図１における図示を省略する。

三方弁７は、本発明における切替弁の一例であって、制御部１２の制御に従ってポンプ６によって圧送されるエチレングリコール３０の導入先を冷却器３および冷却器４のいずれかに切り替える。三方弁８は、上記の三方弁７と連動してエチレングリコール３０の流路を切り替える。具体的には、三方弁８は、三方弁７がエチレングリコール３０の導入先を冷却器３に切り替えているときには、冷却器３と供給対象機器とを連通させて冷却器４をエチレングリコール３０の流路から遮断すると共に、三方弁７がエチレングリコール３０の導入先を冷却器４に切り替えているときには、冷却器４と供給対象機器とを連通させて冷却器３をエチレングリコール３０の流路から遮断する。

制御弁９は、本発明における制御弁の一例であって、後述するように、制御部１２の制御に従って冷却器４に導入させる水道水４０の流量を調整する。温度センサ１０（図２における「液温センサ」）は、本発明における第１の温度センサに相当し、冷却装置１による冷却処理後のエチレングリコール３０の温度を検出してセンサ信号を出力する（本発明における「冷却装置による冷却処理前の冷却対象流体および冷却装置による冷却処理後の冷却対象流体の少なくとも一方」が「冷却処理後の冷却対象流体」である例）。温度センサ１１は、本発明における第２の温度センサに相当し、冷却器４に導入させる冷却液としての水道水４０の温度（すなわち、水道管から供給される水道水４０の温度）を検出してセンサ信号を出力する。

制御部１２は、冷却装置１を総括的に制御する。具体的には、制御部１２は、本発明における切替制御部として機能し、冷凍サイクル２が正常稼働しているか否かを監視すると共に、冷凍サイクル２が正常稼働している状態においては、三方弁７，８を制御してエチレングリコール３０の導入先を冷却器３に切り替えさせて冷却器３によってエチレングリコール３０を冷却させる。また、制御部１２は、冷凍サイクル２に異常が生じたときには、三方弁７，８を制御してエチレングリコール３０の導入先を冷却器３から冷却器４に切り替えさせて冷却器４（水道水４０）によってエチレングリコール３０を冷却させる。

さらに、制御部１２は、本発明における流量制御部として機能する。具体的には、制御部１２は、エチレングリコール３０の導入先が冷却器４に切り替えられている状態（すなわち、冷却器４（水道水４０）によってエチレングリコール３０を冷却している状態）において、温度センサ１０からのセンサ信号に基づいて冷却器４による冷却処理後のエチレングリコール３０の温度を特定すると共に、温度センサ１１からのセンサ信号に基づいて冷却器４に導入させる水道水４０の温度を特定する。また、制御部１２は、特定した各温度に基づき、冷却器４による冷却後のエチレングリコール３０の温度が目標温度範囲内（一例として、２０℃±５℃）となるように制御弁９を制御して冷却器４に対する水道水４０の流量を調整する。

次に、冷却装置１によるエチレングリコール３０に対する冷却処理について、図面を参照しつつ具体的に説明する。

図示しない操作パネルのスタートスイッチが操作されてエチレングリコール３０の冷却処理の開始を指示されたときに、制御部１２は、まず、冷凍サイクル２の圧縮機２２を制御して冷凍サイクル２を稼働させると共に、ポンプ６を制御してエチレングリコール３０の圧送を開始させる。また、制御部１２は、冷凍サイクル２が正常稼働しているときには、三方弁７，８を制御してエチレングリコール３０の導入先を冷却器３に切り替えさせ、その状態を維持させる。この場合、ポンプ６によって圧送されたエチレングリコール３０が冷却器３を通過する際に冷却されて供給対象機器に供給される。また、供給対象機器に対するエチレングリコール３０の供給に伴い、供給対象機器において温度上昇させられた（供給対象機器を冷却した）高温のエチレングリコール３０が冷却装置１に戻されて貯液槽５に貯留される。このように、この冷却装置１では、供給対象機器と貯液槽５との間においてエチレングリコール３０を循環させる構成が採用されている。なお、冷凍サイクル２の動作原理については公知のため、詳細な説明を省略する。

一方、冷凍サイクル２に異常が生じたときには、制御部１２は、冷却器３に代えて冷却器４によってエチレングリコール３０を冷却させる。具体的には、制御部１２は、温度センサ２５からのセンサ信号に基づいて膨張弁２４から吐出された冷媒の温度が正常範囲を外れた（正常温度範囲よりも高い温度または低い温度となった）と判別したとき、温度センサ２６からのセンサ信号に基づいて圧縮機２２に吸入される冷媒の温度が正常範囲を外れた（正常温度範囲よりも高い温度または低い温度となった）と判別したとき、圧力センサ２７からのセンサ信号に基づいて圧縮機２２に吸入される冷媒の圧力が正常範囲を外れた（正常圧力範囲よりも高い圧力または低い圧力となった）と判別したとき、または圧縮機２２や膨張弁２４に動作不良が生じたときに、冷凍サイクル２に異常が生じたと判別する。

この際には、冷却器３（冷凍サイクル２）によってエチレングリコール３０を目標温度まで冷却するのが困難となり、供給対象機器が異常加熱して破損するおそれがあるため、制御部１２は、まず、図示しないブザーから警告音を放音すると共に、図示しない警告ランプを点灯させることにより、冷凍サイクル２に異常が生じている旨を報知する。これにより、利用者は、必要に応じて供給対象機器を停止させたり、冷却装置１のメンテナンス担当者に連絡をして冷凍サイクル２の点検・修理を依頼したりする。また、制御部１２は、上記の警告処理の開始と並行して、三方弁７，８を制御してエチレングリコール３０の導入先を冷却器４に切り替えさせると共に、制御弁９を制御して冷却器４に水道水４０を導入させる。

この際には、ポンプ６によって圧送されたエチレングリコール３０が冷却器４を通過する水道水４０によって冷却されて供給対象機器に供給される。また、供給対象機器に対するエチレングリコール３０の供給に伴い、供給対象機器において温度上昇させられた（供給対象機器において冷却対象体を冷却した）高温のエチレングリコール３０は、冷却器３による冷却処理時と同様にして、冷却装置１に戻されて貯液槽５に貯留される。また、冷却器４内においてエチレングリコール３０を冷却することによって温度上昇させられた水道水４０は、図示しない排水処理設備に向けて排水される。また、制御部１２は、温度センサ１０からのセンサ信号に基づいて冷却処理後のエチレングリコール３０の温度を特定すると共に、温度センサ１１からのセンサ信号に基づいて冷却器４に導入させる水道水４０の温度を特定する。さらに、制御部１２は、特定した各温度に基づき、冷却処理後のエチレングリコール３０の温度が目標温度範囲内の温度となるように制御弁９を制御して水道水４０の流量を調整する。

具体的には、制御部１２は、冷却処理後のエチレングリコール３０の温度が目標温度範囲内における高温側の温度のときや、水道水４０の温度がやや高い温度のときには、制御弁９を制御して冷却器４に導入させる水道水４０を増量させる。これにより、冷却器４内において大量の水道水４０によってエチレングリコール３０が十分に冷却されて高温のエチレングリコール３０が供給対象機器に供給される事態が回避される。一方、冷却処理後のエチレングリコール３０の温度が目標温度範囲内における低温側の温度のときや、水道水４０の温度がやや低い温度のときには、制御弁９を制御して冷却器４に導入させる水道水４０流量を減少させる。これにより、冷却器４内におけるエチレングリコール３０の冷却が制限されて過剰に低温のエチレングリコール３０が供給対象機器に供給される事態が回避される。

このように、この冷却装置１によれば、エチレングリコール３０を冷却するための水道水４０を導入して、導入した水道水４０によってエチレングリコール３０を冷却する冷却器４と、エチレングリコール３０の導入先を冷却器３および冷却器４のいずれに切り替える三方弁７とを備えたことにより、主冷凍ユニットの他にバックアップ用冷凍ユニットを搭載している従来の冷却装置とは異なり、高価で大形なバックアップ用冷凍ユニットを搭載することなく、冷凍サイクル２に異常が生じたときであっても冷却器４（水道水４０）によってエチレングリコール３０を冷却して供給対象機器に供給し続けることができる。これにより、この冷却装置１によれば、小型化を図ることができると共に、その製造コストを十分に低減することができる。

また、この冷却装置１によれば、制御部１２が、冷却器４によってエチレングリコール３０を冷却する際に、温度センサ１０，１１からの各センサ信号に基づいてエチレングリコール３０の温度および水道水４０の温度をそれぞれ特定すると共に特定した各温度に基づいて冷却処理後のエチレングリコール３０の温度が予め規定された温度範囲内となるように制御弁９を制御することにより、冷凍サイクル２に異常が生じて冷却器４（水道水４０）によってエチレングリコール３０を冷却しているときにエチレングリコール３０が過剰に冷却される事態（規定された温度範囲よりも低温のエチレングリコール３０が供給される事態）、およびエチレングリコール３０の冷却が不足する事態（規定された温度範囲よりも高温のエチレングリコール３０が供給される事態）を回避して、適正な温度のエチレングリコール３０を供給することができる。

さらに、この冷却装置１によれば、制御部１２が、温度センサ２５，２６および圧力センサ２７からのセンサ信号に基づいて冷凍サイクル２に異常が生じたと判別したときに、三方弁７を制御してエチレングリコール３０の導入先を冷却器４に切り替えさせることにより、例えば手動で三方弁７を切り替える構成の冷却装置と比較して、冷凍サイクル２の異常の検出から三方弁７の切替え完了（冷却器４によるエチレングリコール３０の冷却開始）までに要する時間を十分に短縮することができる。これにより、この冷却装置１によれば、冷凍サイクル２に異常が生じたとしても、供給対象機器に対して規定された温度範囲を外れた温度のエチレングリコール３０が供給される回避することができる。

また、この冷却装置１によれば、制御部１２が、冷凍サイクル２に異常が生じたと判別したときに、その旨を報知することにより、冷凍サイクル２に異常が生じた旨を利用者に対して速やかに認識させることができるため、供給対象機器の停止や、冷凍サイクル２の修理の手配などを迅速に行うことができる。

さらに、この冷却装置１によれば、本発明における異常検出用センサとしての温度センサ２５，２６および圧力センサ２７が、冷却器３内に吐出させる冷媒の温度、圧縮機２２に吸入される冷媒の温度、および冷却器３と圧縮機２２との間の冷媒の圧力を検出することにより、冷凍サイクル２に異常が生じたときに、異常の発生を確実に、しかも短時間で把握することができる。

次に、本発明に係る冷却装置の他の実施の形態について説明する。なお、上記の冷却装置１と同一の構成要素については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

図３に示す冷却装置１Ａは、本発明に係る冷却装置の他の一例であって、一例として、移動式簡易クーラー等の各種機器（図示せず：以下、「供給対象機器」ともいう）に予め規定された温度（一例として、２０℃±１℃）に温度調整した（冷却した）空気５０（本発明における「冷却対象流体」の他の一例）を供給する。この冷却装置１Ａは、前述した冷却装置１における冷却器３，４、ポンプ６、三方弁７，８、温度センサ１０および制御部１２に代えて、冷却器３ａ，４ａ、送風機６ａ、三方弁７ａ，８ａ、温度センサ１０ａおよび制御部１２ａを備えている。

冷却器３ａは、本発明における第１の冷却器の他の一例であって、いわゆる「蒸発器」で構成されると共に、冷却対象流体としての空気５０の通過（導入）が可能に構成されて、膨張弁２４から吐出された冷媒の気化熱によって空気５０を冷却する。この場合、この冷却装置１Ａでは、一例として、プレート式冷却器で冷却器３ａが構成されている。冷却器４ａは、本発明における第２の冷却器の他の一例であって、空気５０と、本発明における冷却液の一例である水道水４０とを導入可能に構成されて、導入した水道水４０によって空気５０を冷却するように構成されている。この場合、この冷却装置１Ａでは、一例として、プレート式冷却器で冷却器４ａが構成されている。

送風機６ａは、後述するように制御部１２ａの制御に従って空気５０を圧送することによって冷却器３ａ，４ａのいずれかを通過させて供給対象機器に供給する。三方弁７ａは、本発明における切替弁の他の一例であって、制御部１２ａの制御に従って送風機６ａによって圧送される空気５０の導入先を冷却器３ａおよび冷却器４ａのいずれかに切り替える。三方弁８ａは、上記の三方弁７ａと連動して空気５０の流路を切り替える。具体的には、三方弁８ａは、三方弁７ａが空気５０の導入先を冷却器３ａに切り替えているときには、冷却器３ａと供給対象機器とを連通させて冷却器４ａを空気５０の流路から遮断すると共に、三方弁７ａが空気５０の導入先を冷却器４ａに切り替えているときには、冷却器４ａと供給対象機器とを連通させて冷却器３ａを空気５０の流路から遮断する。温度センサ１０ａは、本発明における第１の温度センサに相当し、冷却装置１Ａによる冷却処理後の空気５０の温度を検出してセンサ信号を出力する（本発明における「冷却装置による冷却処理前の冷却対象流体および冷却装置による冷却処理後の冷却対象流体の少なくとも一方」が「冷却処理後の冷却対象流体」である例）。

制御部１２ａは、冷却装置１Ａを総括的に制御する。具体的には、制御部１２ａは、本発明における切替制御部として機能し、冷凍サイクル２が正常稼働しているか否かを監視すると共に、冷凍サイクル２が正常稼働している状態においては、三方弁７ａ，８ａを制御して空気５０の導入先を冷却器３ａに切り替えさせて冷却器３ａによって空気５０を冷却させる。また、制御部１２ａは、冷凍サイクル２に異常が生じたときには、三方弁７ａ，８ａを制御して空気５０の導入先を冷却器３ａから冷却器４ａに切り替えさせて冷却器４ａ（水道水４０）によって空気５０を冷却させる。

さらに、制御部１２ａは、本発明における流量制御部として機能する。具体的には、制御部１２ａは、空気５０の導入先が冷却器４ａに切り替えられている状態（すなわち、冷却器４ａ（水道水４０）によって空気５０を冷却している状態）において、温度センサ１０ａからのセンサ信号に基づいて冷却器４ａによる冷却処理後の空気５０の温度を特定すると共に、温度センサ１１からのセンサ信号に基づいて冷却器４ａに導入させる水道水４０の温度を特定する。また、制御部１２ａは、特定した各温度に基づき、冷却器４ａによる冷却後の空気５０の温度が目標温度範囲内（一例として、２０℃±５℃）となるように制御弁９を制御して冷却器４ａに対する水道水４０の流量を調整する。

次に、冷却装置１Ａによる空気５０に対する冷却処理について、図面を参照しつつ具体的に説明する。

図示しない操作パネルのスタートスイッチが操作されて空気５０の冷却処理の開始を指示されたときに、制御部１２ａは、まず、冷凍サイクル２の圧縮機２２を制御して冷凍サイクル２を稼働させると共に、送風機６ａを制御して空気５０の圧送を開始させる。また、制御部１２ａは、冷凍サイクル２が正常稼働しているときには、三方弁７ａ，８ａを制御して空気５０の導入先を冷却器３ａに切り替えさせ、その状態を維持させる。この場合、送風機６ａによって圧送された空気５０が冷却器３ａを通過する際に冷却されて供給対象機器に供給される。また、供給対象機器に対する空気５０の供給に伴い、供給対象機器において温度上昇させられた（供給対象機器を冷却した）高温の空気５０が冷却装置１Ａに戻される。このように、この冷却装置１Ａでは、供給対象機器との間において空気５０を循環させる構成が採用されている。

一方、冷凍サイクル２に異常が生じたときには、制御部１２ａは、冷却器３ａに代えて冷却器４ａによって空気５０を冷却させる。具体的には、制御部１２ａは、温度センサ２５からのセンサ信号に基づいて膨張弁２４から吐出された冷媒の温度が正常範囲を外れた（正常温度範囲よりも高い温度または低い温度となった）と判別したとき、温度センサ２６からのセンサ信号に基づいて圧縮機２２に吸入される冷媒の温度が正常範囲を外れた（正常温度範囲よりも高い温度または低い温度となった）と判別したとき、圧力センサ２７からのセンサ信号に基づいて圧縮機２２に吸入される冷媒の圧力が正常範囲を外れた（正常圧力範囲よりも高い圧力または低い圧力となった）と判別したとき、または圧縮機２２や膨張弁２４に動作不良が生じたときに、冷凍サイクル２に異常が生じたと判別する。

この際には、冷却器３ａ（冷凍サイクル２）によって空気５０を目標温度まで冷却するのが困難となり、供給対象機器が異常加熱して破損するおそれがあるため、制御部１２ａは、まず、図示しないブザーから警告音を放音すると共に、図示しない警告ランプを点灯させることにより、冷凍サイクル２に異常が生じている旨を報知する。これにより、利用者は、必要に応じて供給対象機器を停止させたり、冷却装置１Ａのメンテナンス担当者に連絡をして冷凍サイクル２の点検・修理を依頼したりする。また、制御部１２ａは、上記の警告処理の開始と並行して、三方弁７ａ，８ａを制御して空気５０の導入先を冷却器４ａに切り替えさせると共に、制御弁９を制御して冷却器４ａに水道水４０を導入させる。

この際には、送風機６ａによって圧送された空気５０が冷却器４ａを通過する水道水４０によって冷却されて供給対象機器に供給される。また、供給対象機器に対する空気５０の供給に伴い、供給対象機器において温度上昇させられた（供給対象機器において冷却対象体を冷却した）高温の空気５０は、冷却器３ａによる冷却処理時と同様にして、冷却装置１Ａに戻される。また、冷却器４ａ内において空気５０を冷却することによって温度上昇させられた水道水４０は、図示しない排水処理設備に向けて排水される。また、制御部１２ａは、温度センサ１０ａからのセンサ信号に基づいて冷却処理後の空気５０の温度を特定すると共に、温度センサ１１からのセンサ信号に基づいて冷却器４ａに導入させる水道水４０の温度を特定する。さらに、制御部１２ａは、特定した各温度に基づき、冷却処理後の空気５０の温度が目標温度範囲内の温度となるように制御弁９を制御して水道水４０の流量を調整させる。

具体的には、制御部１２ａは、冷却処理後の空気５０の温度が目標温度範囲内における高温側の温度のときや、水道水４０の温度がやや高い温度のときには、制御弁９を制御して冷却器４ａに導入させる水道水４０を増量させる。これにより、冷却器４ａ内において大量の水道水４０によって空気５０が十分に冷却されて高温の空気５０が供給対象機器に供給される事態が回避される。一方、冷却処理後の空気５０の温度が目標温度範囲内における低温側の温度のときや、水道水４０の温度がやや低い温度のときには、制御弁９を制御して冷却器４ａに導入させる水道水４０流量を減少させる。これにより、冷却器４ａ内における空気５０の冷却が制限されて過剰に低温の空気５０が供給対象機器に供給される事態が回避される。

このように、この冷却装置１Ａによれば、空気５０を冷却するための水道水４０を導入して、導入した水道水４０によって空気５０を冷却する冷却器４ａと、空気５０の導入先を冷却器３ａおよび冷却器４ａのいずれに切り替える三方弁７ａとを備えたことにより、主冷凍ユニットの他にバックアップ用冷凍ユニットを搭載している従来の冷却装置とは異なり、高価で大形なバックアップ用冷凍ユニットを搭載することなく、冷凍サイクル２に異常が生じたときであっても冷却器４ａ（水道水４０）によって空気５０を冷却して供給対象機器に供給し続けることができる。これにより、このこの冷却装置１Ａによれば、小型化を図ることができると共に、その製造コストを十分に低減することができる。

また、この冷却装置１Ａによれば、制御部１２ａが、冷却器４ａによって空気５０を冷却する際に、温度センサ１０ａ，１１からの各センサ信号に基づいて空気５０の温度および水道水４０の温度をそれぞれ特定すると共に特定した各温度に基づいて冷却処理後の空気５０の温度が予め規定された温度範囲内となるように制御弁９を制御することにより、冷凍サイクル２に異常が生じて冷却器４ａ（水道水４０）によって空気５０を冷却しているときに空気５０が過剰に冷却される事態（規定された温度範囲よりも低温の空気５０が供給される事態）、および空気５０の冷却が不足する事態（規定された温度範囲よりも高温の空気５０が供給される事態）を回避して、適正な温度の空気５０を供給することができる。

さらに、この冷却装置１Ａによれば、制御部１２ａが、温度センサ２５，２６および圧力センサ２７からのセンサ信号に基づいて冷凍サイクル２に異常が生じたと判別したときに、三方弁７ａを制御して空気５０の導入先を冷却器４ａに切り替えさせることにより、例えば手動で三方弁７ａを切り替える構成の冷却装置と比較して、冷凍サイクル２の異常の検出から三方弁７ａの切替え完了（冷却器４ａによる空気５０の冷却開始）までに要する時間を十分に短縮することができる。これにより、この冷却装置１Ａによれば、冷凍サイクル２に異常が生じたとしても、供給対象機器に対して規定された温度範囲を外れた温度の空気５０が供給される回避することができる。

また、この冷却装置１Ａによれば、制御部１２ａが、冷凍サイクル２に異常が生じたと判別したときに、その旨を報知することにより、冷凍サイクル２に異常が生じた旨を利用者に対して速やかに認識させることができるため、供給対象機器の停止や、冷凍サイクル２の修理の手配などを迅速に行うことができる。

さらに、この冷却装置１Ａによれば、本発明における異常検出用センサとしての温度センサ２５，２６および圧力センサ２７が、冷却器３ａ内に吐出させる冷媒の温度、圧縮機２２に吸入される冷媒の温度、および冷却器３ａと圧縮機２２との間の冷媒の圧力を検出することにより、冷凍サイクル２に異常が生じたときに、異常の発生を確実に、しかも短時間で把握することができる。

なお、本発明は、上記本発明の実施の形態に示した構成に限定されない。例えば、上記の冷却装置１（１Ａ）では、冷凍サイクル２に異常が生じたときに制御部１２（１２ａ）が三方弁７（７ａ），８（８ａ）を制御してエチレングリコール３０（空気５０）の導入先を冷却器３（３ａ）から冷却器４（４ａ）に自動的に切り替える構成を採用しているが、本発明はこれに限定されず、冷却対象流体の導入先を手動で切り替える構成を採用することもできる。このような構成では、冷凍サイクル２に異常が生じてから手動での切替え作業を迅速に行うために、上記の冷却装置１（１Ａ）と同様にして、冷凍サイクル２に異常が生じた旨を警告する構成を採用するのが好ましい。

また、上記の冷却装置１（１Ａ）では、温度センサ１０（１０ａ）によって検出した冷却処理後のエチレングリコール３０（空気５０）の温度と、温度センサ１１によって検出した水道水４０の温度とに基づいて制御弁９を制御する構成を採用しているが、本発明は、これに限定されず、冷却処理前のエチレングリコール３０（空気５０）の温度と、温度センサ１１によって検出した水道水４０の温度とに基づいて制御弁９を制御する構成を採用することもできる（本発明における「冷却装置による冷却処理前の冷却対象流体および冷却装置による冷却処理後の冷却対象流体の少なくとも一方」が「冷却処理前の冷却対象流体」である例）。さらに、上記の冷却装置１（１Ａ）では、本発明における冷却対象流体としてのエチレングリコール３０（空気５０）を供給対象機器との間で循環させる構成を採用しているが、本発明に係る冷却装置の構成はこれに限定されず、供給対象体に対して冷却対象流体の供給だけを行う構成を採用することもできる。

１，１Ａ冷却装置
２冷凍サイクル
３，３ａ，４，４ａ冷却器
７，７ａ，８，８ａ三方弁
９制御弁
１０，１０ａ，１１，２５，２６温度センサ
１２，１２ａ制御部
２２圧縮機
２３凝縮器
２４膨張弁
２７圧力センサ
３０エチレングリコール
４０水道水
５０空気

Claims

冷凍サイクルにおける蒸発器で構成されると共に冷却対象流体を導入可能に構成されて当該冷却対象流体を冷却する第１の冷却器を備えた冷却装置であって、
前記冷却対象流体を冷却するための冷却液および当該冷却対象流体をそれぞれ導入可能に構成されて当該導入した冷却液によって当該冷却対象流体を冷却する第２の冷却器と、前記冷却対象流体の導入先を前記第１の冷却器および前記第２の冷却器のいずれに切り替える切替弁とを備えている冷却装置。
当該冷却装置による冷却処理前の前記冷却対象流体および当該冷却装置による冷却処理後の当該冷却対象流体の少なくとも一方の温度を検出する第１の温度センサと、前記第２の冷却器に導入させる前記冷却液の温度を検出する第２の温度センサと、前記第２の冷却器に導入させる前記冷却液の流量を制御する制御弁と、前記制御弁を制御して前記冷却液の前記流量を調整する流量制御部とを備え、
前記流量制御部は、前記第２の冷却器によって前記冷却対象流体を冷却する際に、前記第１の温度センサおよび前記第２の温度センサからの各センサ信号に基づいて当該冷却対象流体の温度および前記冷却液の温度をそれぞれ特定すると共に特定した各温度に基づいて前記冷却処理後の当該冷却対象流体の温度が予め規定された温度範囲内となるように前記制御弁を制御する請求項１記載の冷却装置。
前記冷凍サイクルに生じた異常を検出するための異常検出用センサと、前記切替弁を制御して前記冷却対象流体の導入先を切り替えさせる切替制御部とを備え、
前記切替制御部は、前記異常検出用センサからのセンサ信号に基づいて前記冷凍サイクルに異常が生じたと判別したときに、前記切替弁を制御して前記冷却対象流体の導入先を前記第２の冷却器に切り替えさせる請求項１または２記載の冷却装置。
前記切替制御部は、前記冷凍サイクルに異常が生じたと判別したときに、その旨を報知する請求項３記載の冷却装置。
前記異常検出用センサは、前記蒸発器内に吐出させる冷媒の温度、前記冷凍サイクルにおける圧縮機に吸入される前記冷媒の温度、および前記蒸発器と前記圧縮機との間の前記冷媒の圧力の少なくとも一つを検出する請求項３または４記載の冷却装置。