JP2017150679A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】液体の出口温度を目標温度に素早く収束させることができる熱交換器を提供する。【解決手段】熱交換器は、液体と空気との間で熱交換を行う熱交換器本体３と、熱交換器本体３に液体を導入する導入管１０と、熱交換器本体３から液体を排出する排水管１１と、導入管１０を流れる液体の温度である入口温度を測定する入口温度センサ１３と、排水管１１を流れる液体の温度である出口温度を測定する出口温度センサ１９と、熱交換器本体３に空気を導入するためのファン５と、ファン５を回転させるモータ７と、モータ７を変速可能とするインバータ８と、入口温度の測定値および出口温度の測定値に基づき、インバータ８を介してモータ７の動作を制御する制御部５１と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、熱交換器に関し、特に、冷却塔またはラジエータなどの空冷式または水冷式の熱交換器に関する。

従来から、空調設備やプラントなどで使用される液体（例えば、冷却水）を冷却するために、冷却塔またはラジエータなどの熱交換器が用いられている。このような熱交換器は、熱交換器本体と、該熱交換器本体に液体を導入する導入管、および熱交換器本体から液体を排出する排水管と、熱交換器本体の内部に外気を導入するためのファン装置を有している。ファン装置は、モータと、該モータの回転軸に連結されたファンとを有し、モータによってファンを回転させることにより熱交換器本体の内部に空気が導入される。導入管から熱交換器本体に導入された液体は、該熱交換器本体に導入された空気と熱交換を行うことにより冷却される。冷却された液体は、熱交換器本体から排水管を通って排出される。

熱交換器は、通常、排水管を流れる液体の温度である出口温度を測定する温度センサと、出口温度の測定値に基づいて、モータの動作を制御する制御部とを有している。制御部は、モータとは離間して配置される制御盤に収容されている。また、制御部は、モータを始動させる始動温度と、モータを停止させる停止温度を記憶している。制御部は、出口温度の測定値が始動温度よりも高くなったときにモータの運転を開始し、出口温度の測定値が停止温度以下になったときにモータの運転を停止させる。

図９（ａ）は、従来の熱交換器で、時間経過にしたがって変化する出口温度の測定値の一例を示すグラフであり、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示される出口温度の測定値の変化にしたがって制御されるモータの動作の一例を示すグラフである。図９（ａ）および図９（ｂ）に示されるように、制御部は、出口温度の測定値がモータの始動温度である３３℃よりも高くなったとき（時点Ｘ）にモータを始動してファンを回転させ、出口温度の測定値が停止温度である３１℃以下になったとき（時点Ｙ）にモータを停止させる。制御部が出口温度の測定値に基づいてモータの始動および停止を制御することによって、液体の出口温度を目標温度である３２℃に収束させている。

特表２０１１−５１７７５８号公報

従来の熱交換器は、液体の出口温度の測定値に基づいて、モータの始動および停止を制御する。このような熱交換器は、液体が冷却する機械（例えば、ボイラー、冷凍機、または空調機など）の負荷が増加して、熱交換器に導入される液体の入口温度が急激に高くなった場合に、熱交換器の出口温度を目標温度に素早く収束させることができない。すなわち、従来の熱交換器では、熱交換器から排出される液体の出口温度を目標温度に収束させる温度制御が遅れてしまうという問題があった。

特許文献１は、モータを変速可能とするインバータを有するファン装置を備えた熱交換器を記載している。制御部がインバータを制御することにより、インバータはモータを所望の回転速度で回転させることができるので、液体の出口温度を目標温度に収束させやすい。しかしながら、インバータを用いてモータの回転速度を制御しても、温度制御の遅れを解消するには限界がある。

また、従来の熱交換器では、制御部がモータとは離間して配置された制御盤に収容されているので、単独の制御盤を用意する必要があり、また、モータと制御部との間の配線が長くなる。その結果、熱交換器の製造コストが高くなっていた。さらに、モータと制御部との間の配線が長くなると、電気的ノイズなどが増加して、制御部及び周辺機器に悪影響を与えていた。

そこで、本発明は、液体の出口温度を目標温度に素早く収束させることができる熱交換器を提供する。

本発明の一態様は、液体と空気との間で熱交換を行う熱交換器本体と、前記熱交換器本体に液体を導入する導入管と、前記熱交換器本体から液体を排出する排水管と、前記導入管を流れる液体の温度である入口温度を測定する入口温度センサと、前記排水管を流れる液体の温度である出口温度を測定する出口温度センサと、前記熱交換器本体に空気を導入するためのファンと、前記ファンを回転させるモータと、前記モータを変速可能とするインバータと、前記入口温度の測定値および前記出口温度の測定値に基づき、前記インバータを介して前記モータの動作を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする熱交換器である。

本発明の好ましい態様は、前記モータ、前記インバータ、及び前記制御部は、同一のモータケーシング内に収容されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記制御部は、前記入口温度の測定値に基づいて、前記モータを始動および停止させ、前記出口温度の測定値に基づいて、前記モータを変速させることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記制御部は、前記入口温度の測定値が所定のしきい値を超えたときに、前記モータを始動させ、前記出口温度の測定値が所定の目標温度に一致するように、前記モータの回転速度を増加または減少させることを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記制御部は、前記出口温度の測定値が前記目標温度を超えたときに、前記モータの回転速度を最高回転速度まで増加させることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記制御部は、前記出口温度の測定値と前記入口温度の測定値の差を最小にするためのモータの回転速度の制御をさらに実行することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記制御部は、前記入口温度の測定値が前記所定のしきい値以下になったときに、前記モータを停止させることを特徴とする。

本発明によれば、熱交換器に導入される液体の入口温度の測定値、および熱交換器から排出される液体の出口温度の測定値の両方に基づいて、制御部がモータの動作を制御する。したがって、制御部は、液体の入口温度の変化から予め液体の出口温度の変化を予測して、モータの動作を制御することができる。その結果、液体の出口温度を目標温度に素早く収束させることができる。

熱交換器である冷却塔の一実施形態を示す模式図である。 熱交換器である冷却塔の他の実施形態を示す模式図である。 図３（ａ）は、熱交換器であるラジエータの一実施形態を示す模式図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示される枠体の内部空間を蛇行する冷却管を示す模式図である。 一実施形態に係るファン装置の断面図である。 図５（ａ）は、一実施形態に係る制御部に入力される入口温度の測定値と出口温度の測定値の変化の一例を示すグラフであり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示される入口温度の測定値と出口温度の測定値の変化にしたがって制御されるモータの動作を示すグラフである。 図５（ａ）に示される出口温度の測定値に基づいて、モータの回転速度を制御するフィードバック制御のブロック図である。 図７（ａ）は、他の実施形態に係る制御部に入力される入口温度の測定値と出口温度の測定値の変化の一例を示すグラフであり、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示される入口温度の測定値と出口温度の測定値の変化にしたがって制御されるモータの動作を示すグラフである。 図７（ａ）に示される入口温度の測定値と出口温度の測定値に基づいて、モータの動作を制御するフィードバック制御のブロック図である。 図９（ａ）は、従来の熱交換器で、時間経過にしたがって変化する出口温度の測定値の一例を示すグラフであり、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示される出口温度の測定値の変化にしたがって制御されるモータの動作の一例を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、熱交換器である冷却塔の一実施形態を示す模式図である。図１に示される冷却塔は、冷却塔本体（熱交換器本体）３と、冷却塔本体３の内部に配置された充填材２と、冷却塔本体３の上部に取り付けられたファン装置１を備える。ファン装置１の詳細な構成は後述する。ファン装置１のファンケーシング１８内に配置されたファン５をモータ７によって回転させると、冷却塔本体３の側面に設けられたルーバ１５を通って、空気が冷却塔本体３に導入される。冷却塔本体３に導入された空気は、ファン装置１を通って冷却塔から排出される。

冷却塔は、冷却塔本体３を貫通して延びる導入管１０を有しており、液体（例えば、冷却水）は、この導入管１０を通って冷却塔本体３に導入される。導入管１０には、該導入管１０を流れる液体の温度である入口温度を測定する入口温度センサ１３が取り付けられている。導入管１０の末端には、充填材２の上方に位置する放出口１０ａが形成されており、この放出口１０ａから液体が充填材２に放出される。充填材２に放出された液体は充填材２の内部を流れ落ち、ファン装置１によって冷却塔本体３に導入された空気と接触する。これにより、液体と空気との間で熱交換が行われ、液体が冷却される。

冷却された液体は、冷却塔本体３の下部に設けられた水槽１２に集められ、該水槽１２に接続された排水管１１から冷却塔本体３の外部に排出される。排水管１１には、該排水管１１を流れる液体の温度である出口温度を測定する出口温度センサ１９が取り付けられている。図１に示される冷却塔は、液体が空気により直接的に冷却される水冷式の熱交換器であり、開放形冷却塔と称される。

図２は、熱交換器である冷却塔の他の実施形態を示す模式図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図１に示される冷却塔の構成と同一であるため、その重複する説明を省略する。

図２に示される冷却塔の導入管１０は、冷却塔本体３の内部に配置されたコイル管２０の一端に接続され、液体を冷却塔本体３から排出する排水管１１はコイル管２０の他端に接続される。本実施形態でも、導入管１０には、液体の入口温度を測定する入口温度センサ１３が取り付けられ、排水管１１には、液体の出口温度を測定する出口温度センサ１９が取り付けられている。

液体は、導入管１０からコイル管２０に流入し、コイル管２０から排水管１１に流出する。さらに、この冷却塔には、水をコイル管２０に散布するための散水管２２を有する。散水管２２は、冷却塔の外部からコイル管２０の上方まで延びており、散水管２２の末端には、水を散布する散水口２２ａが形成される。散水管２２の散水口２２ａから散布された水は、コイル管２０の表面に接触することにより、該コイル管２０を流れる液体と熱交換を行う。これにより、コイル管２０を流れる液体が冷却される。

散水管２２の散水口２２ａから散布された水は、ファン装置１によって冷却塔本体３に導入された空気によって冷却される。コイル管２０に接触して流れ落ちた水は、水槽１２に集められ、該水槽１２に接続された散水ドレン管２５から冷却塔の外部に排出される。図２に示される冷却塔は、コイル管２０を流れる液体が散水管２２から散布された水により冷却される水冷式の熱交換器であり、密閉形冷却塔と称される。

図３（ａ）は、熱交換器であるラジエータの一実施形態を示す模式図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示される枠体の内部空間を蛇行する冷却管を示す模式図である。図３（ａ）に示されるラジエータは、ラジエータ本体（熱交換器本体）３２と、液体が流れる冷却管３０が取り付けられた枠体３３と、ファン装置１とを備える。

図３（ｂ）に示されるように、冷却管３０の一端は、ラジエータ本体３２に液体を導入する導入管１０に接続されており、冷却管３０の他端は、ラジエータ本体３２から液体を排出する排水管１１に接続されている。本実施形態でも、導入管１０には、液体の入口温度を測定する入口温度センサ１３が取り付けられ、排水管１１には、液体の出口温度を測定する出口温度センサ１９が取り付けられている。冷却管３０は、該冷却管３０の直管部３０ａが鉛直方向に延びるように、枠体３３の内部空間を蛇行している。冷却管３０は、該冷却管３０の直管部３０ａが水平方向に延びるように、枠体３３の内部空間を蛇行してしてもよい。枠体３３は、ラジエータ本体３２の側面に形成された開口に嵌め込まれて、ラジエータ本体３２に固定されている。図示はしないが、冷却管３０が取り付けられた枠体３３は、ラジエータ本体３２の上面または下面に形成された開口に嵌め込まれてもよい。

ファン装置１のファン５をモータ７によって回転させると、蛇行する冷却管３０の間に形成された隙間を通って、空気がラジエータ本体３２に導入される。冷却管３０には、通常、放熱フィン（図示せず）が取り付けられ、冷却管３０を流れる液体の熱は放熱フィンに伝達される。ラジエータの冷却管３０を流れる液体は、冷却管３０および放熱フィンを介して、ファン装置１によってラジエータ本体３２の内部に導入された空気と熱交換を行う。これにより、冷却管３０を流れる液体が冷却される。図３に示されるラジエータは、冷却管３０を流れる液体が空気により冷却される空冷式の熱交換器である。

図４は、一実施形態に係るファン装置１の断面図である。図４では、ファンケーシング１８の図示を省略している。このファン装置１は、図１または図２に示される冷却塔、または図３に示されるラジエータなどの熱交換器に設けられる。ファン装置１は、ファン５と、該ファン５を回転させるモータ７と、モータ７を変速可能とするインバータ８を備えている。ファン５は、ハブ１６と、このハブ１６から放射状に延びる複数の翼１４を有している。ファン５のハブ１６がモータ７の回転軸６の末端に固定されることにより、モータ７にファン５が直接連結される。

図４に示されるファン装置１は、モータ７およびインバータ８を収容するモータケーシング１７を有し、これにより、インバータ８がモータ７とユニット化される。本実施形態では、モータケーシング１７は円筒形状を有する。モータケーシング１７の内部は、隔壁２９によりモータ室２７とインバータ室２８に区画されており、インバータ室２８はモータ室２７の上側に位置する。モータ７は、モータケーシング１７の内部に形成されたモータ室２７に収容され、インバータ８は、モータケーシング１７の内部に形成されたインバータ室２８に収容される。モータケーシング１７の上壁は、取り外し可能な蓋４０から構成されている。蓋４０は、インバータ室２８の上部を構成している。

モータケーシング１７の側壁１７ｂには、電源ケーブル孔１７ａが形成されており、この電源ケーブル孔１７ａを通って、電源（図示せず）からインバータ８に電力を供給する電源ケーブル４２が延びる。隔壁２９には、モータケーブル孔２９ａが形成されており、このモータケーブル孔２９ａを通って、インバータ８からモータ７に電力を供給するモータケーブル４６が延びる。

インバータ室２８には、インバータ８に接続される制御部５１が配置される。本実施形態では、制御部５１は、インバータ８を構成するパワー素子（例えば、ＩＧＢＴなどのスイッチング素子）５０などが配置されたインバータ基板８ａ上に配置される。一実施形態では、制御部５１をインバータ８から離して配置してもよい。制御部５１がインバータ８のパワー素子５０のスイッチング動作を制御することで、モータ７の回転速度、すなわちファン５の回転速度を制御する。さらに、制御部５１には、入口温度センサ１３によって測定された液体の入口温度の測定値が信号ケーブル２３を介して入力され、出口温度センサ１９によって測定された液体の出口温度の測定値が信号ケーブル２４を介して入力される。図４において、入口温度センサ１３、出口温度センサ１９、および信号ケーブル２３，２４は想像線（点線）で示されている。入口温度センサ１３によって測定された液体の入口温度の測定値、および出口温度センサ１９によって測定された液体の出口温度の測定値は、無線通信を用いて制御部５１に入力されてもよい。この場合、信号ケーブル２３，２４は省略される。

このように、モータ７、インバータ８、および制御部５１は、同一のモータケーシング１７に収容されて、ユニット化されている。したがって、制御部５１を収容した制御盤を独立して用意する必要がなく、さらに、モータ７と制御部５１との間の配線を短くすることできる。その結果、熱交換器の製造コストを低減することができるとともに、電気的ノイズなどが制御部５１および周辺機器に与える悪影響を低減することができる。

上述した実施形態においては、モータ７、インバータ８、および制御部５１が同一のモータケーシング１７に収容されたファン装置１を説明したが、一実施形態では、インバータ８および制御部５１を収容する制御盤を設け、この制御盤を熱交換器本体３，３２の側面に取り付けてもよい。あるいは、制御盤を熱交換器本体３，３２から離間した位置に配置してもよい。さらに、一実施形態では、インバータ８をモータケーシング１７の側壁１７ｂに取り付ける一方で、制御部５１を収容する制御盤を熱交換器本体３，３２の側面に、または熱交換器本体３，３２から離間した位置に設けてもよい。

モータ７は、誘導モータであってもよいが、モータ７は、永久磁石が配置されたロータと、該ロータと対向して配置されたステータとを有するＰＭモータ（Permanent Magnet Motor）であるのが好ましい。特に、図４に示されるように、モータ７は、ロータ４３の内部に永久磁石４１が配置されたＩＰＭモータ（Interior Permanent Magnet Motor）であるのが好ましい。ＰＭモータ（特に、ＩＰＭモータ）は高効率を有するので、モータ７を小型化することができる。

ロータ４３は、回転軸６に固定されており、ステータ４４は、モータケーシング１７の内面に固定されている。図４に示したモータ７は、ステータ４４がロータ４３の半径方向外側に配置されたラジアルギャップ型モータである。図示はしないが、モータ７は、ステータとロータが軸方向に沿って配列されたアキシャルギャップ型モータであってもよい。

図４に示されるモータ７の回転軸６は、鉛直方向に離間して配置された２つの軸受３５，３６によって回転可能に支持されている。上側軸受３５は、隔壁２９の下面（すなわち、モータ室２７の上面）に取り付けられ、下側軸受３６はモータ室２７の下面に取り付けられる。

上述した実施形態に係る熱交換器では、制御部５１は、入口温度センサ１３によって測定された液体の入口温度の測定値、および出口温度センサ１９によって測定された液体の出口温度の測定値の両方に基づき、インバータ８を介してモータ７の動作を制御する。制御部５１は、液体が冷却する機械（例えば、ボイラー、冷凍機、または空調機など）の負荷が変化したことを、入口温度の測定値の変化により検出することができる。例えば、制御部５１は、液体が冷却する機器の負荷が増加したことを、入口温度の測定値の増加により検出することができる。さらに、制御部５１は、液体が冷却する機器の負荷が減少したことを、入口温度の測定値の減少により検出することができる。したがって、制御部５１は、液体の入口温度の測定値の変化から予め液体の出口温度の変化を予測して、モータ７の動作を制御することができる。その結果、本実施形態の熱交換器は、液体の出口温度の測定値だけに基づいてモータ７の動作を制御する従来の熱交換器と比較して、液体の出口温度を目標温度に素早く収束させることができる。以下では、制御部５１が入口温度の測定値および出口温度の測定値の両方に基づいてモータの動作を制御する具体例が説明される。

一実施形態では、制御部５１は、入口温度の測定値に基づいて、モータ７を始動および停止させ、出口温度の測定値に基づいて、インバータ８を介してモータ７を変速させる。図５（ａ）は、一実施形態に係る制御部５１に入力される入口温度の測定値と出口温度の測定値の変化の一例を示すグラフであり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示される入口温度の測定値と出口温度の測定値の変化にしたがって、制御部５１によって制御されるモータ７の動作を示すグラフである。図５（ａ）において、横軸は時間を表し、縦軸は温度を表す。さらに、図５（ａ）において、入口温度の測定値は実線で描かれ、出口温度の測定値は点線で描かれる。図５（ｂ）において、横軸は時間を表し、縦軸はモータの回転速度を表す。

制御部５１には、信号ケーブル２３，２４（図４参照）を介して、または無線通信により、入口温度センサ１３によって測定された入口温度の測定値、および出口温度センサ１９によって測定された出口温度の測定値が入力される。制御部５１は、入口温度の測定値が所定のしきい値を超えたときに（時点Ａ）、モータ７を始動させ、ファン５を回転させる。この所定のしきい値は、制御部５１に予め記憶されており、本実施形態では、２８℃に設定されている。

さらに、制御部５１は、熱交換器から排出された液体の出口温度を収束させる目標温度を記憶している。本実施形態では、目標温度は３２℃に設定されている。所定のしきい値（本実施形態では、２８℃）は、好ましくは、目標温度（本実施形態では、３２℃）以下の温度に設定される。モータ７を始動させる温度である所定のしきい値を目標温度以下の温度に設定すると、液体の出口温度が目標温度以下である状態で、モータ７を回転させることができる。すなわち、制御部５１は、液体の入口温度が所定のしきい値を超えたときに、液体が冷却する機器の負荷が増加していると判断し、液体の出口温度が目標温度を超える前にモータ７の回転を開始させる。

ファン５が回転して、熱交換器本体３，３２に空気が導入されると、この空気によって、導入管１０から熱交換器本体３，３２に導入された液体が冷却される。液体が冷却する機械の負荷がさらに増加すると、液体の入口温度および出口温度が増加していく。制御部５１は、出口温度センサ１９によって測定された出口温度の測定値が目標温度（３２℃）を超えると（時点Ｂ）、出口温度の測定値が目標温度に一致するように、インバータ８を介してモータ７の回転速度を増加または減少させる。より具体的には、制御部５１は、該制御部５１に入力された液体の出口温度の測定値に基づいて、液体の出口温度を目標温度に一致させるフィードバック制御（例えば、ＰＩＤ制御）を実行する。

図６は、図５（ａ）に示される出口温度の測定値に基づいてモータ７の回転速度を制御するフィードバック制御のブロック図である。図６に示されるフィードバック制御では、制御部５１は、液体の出口温度の測定値に基づいて、液体の出口温度を目標温度に一致させる（すなわち、液体の出口温度の測定値と目標温度との偏差を０に近づける）モータ７の回転速度の操作量を計算する。制御部５１は、この操作量をインバータ８に出力することにより、モータ７の回転速度を制御する。モータ７の回転速度を増加させると、熱交換器に導入される空気の流量が増加して、液体の出口温度を低下させることができる。一方で、モータ７の回転速度を減少させると、熱交換器に導入される空気の流量が減少して、液体の出口温度を増加させることができる。

本実施形態では、制御部５１は、液体の出口温度の測定値が低下し始めたときに、液体の出口温度が目標温度に収束するように、モータ７の回転速度を徐々に減少させていく（図５（ｂ）参照）。液体の出口温度の測定値が目標温度よりも低下した後で増加し始めると、制御部５１は、再び、モータ７の回転速度を増加させる。このように、制御部５１は、出口温度センサ１９によって測定された出口温度の測定値が目標温度に収束するように、モータ７の回転速度を増加または減少させる。

制御部５１は、好ましくは、出口温度の測定値が目標温度を超えたときに、モータ７の回転速度を最高回転速度まで増加させる。モータ７が最高回転速度で運転されることにより、液体の出口温度を素早く低下させることができる。

入口温度センサ１３によって測定された液体の入口温度の測定値が所定のしきい値（２８℃）以下になったときは、制御部５１は、熱交換器で液体を冷却する必要がないと判断し、モータ７を停止させる。モータ７を停止させることにより、熱交換器の電力消費量を低減することができる。入口温度の測定値が所定のしきい値を超えたときは（図５（ａ）の時点Ａ参照）、制御部５１は、再び、モータ７を始動させる。

図７（ａ）は、他の実施形態に係る制御部５１に入力される入口温度の測定値と出口温度の測定値の変化の一例を示すグラフであり、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示される入口温度の測定値と出口温度の測定値の変化にしたがって、制御部５１によって制御されるモータ７の動作を示すグラフである。図７（ａ）において、横軸は時間を表し、縦軸は温度を表す。さらに、図７（ａ）において、入口温度の測定値は実線で描かれ、出口温度の測定値は点線で描かれる。図７（ｂ）において、横軸は時間を表し、縦軸はモータの回転速度を表す。さらに、図８は、図７（ａ）に示される入口温度および出口温度の測定値に基づいてモータ７の回転速度を制御するフィードバック制御のブロック図である。

本実施形態では、制御部５１は、出口温度の測定値と目標温度との偏差だけでなく、入口温度の測定値と出口温度の測定値の差（ΔＴ）に基づいて、モータ７を変速させるフィードバック制御を実行する。より具体的には、制御部５１は、出口温度の測定値と目標温度との偏差を０に近づけるモータ７の回転速度の操作量と、入口温度の測定値と出口温度の測定値の差（ΔＴ）を最小にするモータ７の回転速度の操作量の両方に基づいたフィードバック制御をモータ７の回転速度に対して実行する。

制御部５１が出口温度の測定値と目標温度との偏差を０に近づけるフィードバック制御を実行していても、液体が冷却する機器の負荷が増加すると、入口温度の測定値と出口温度の測定値との差（ΔＴ）が増加する。あるいは、液体が冷却する機器の負荷が減少すると、入口温度の測定値と出口温度の測定値との差（ΔＴ）が減少する。特に、液体が冷却する機器の負荷が急激に増加または減少すると、入口温度の測定値と出口温度の測定値との差（ΔＴ）が急激に増加または減少する。

制御部５１は、入口温度の測定値と出口温度の測定値との差（ΔＴ）の増加または減少から、機器の負荷の増加または減少を判断することができる。制御部５１が入口温度の測定値と出口温度の測定値の差（ΔＴ）を最小にするモータ７の回転速度の操作量を考慮したフィードバック制御を実行することにより、機器の負荷の増加または減少に対応したより適切なモータ７の回転速度制御を実行することができる。その結果、液体の出口温度を素早く目標温度に収束させることができる。

本実施形態でも、入口温度センサ１３によって測定された液体の入口温度の測定値が所定のしきい値（２８℃）以下になったときは、制御部５１は、モータ７の回転を停止させる。モータ７の回転を停止させることにより、熱交換器の電力消費量を低減することができる。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲とすべきである。

１ ファン装置
２ 充填材
３ 冷却塔本体
５ ファン
６ 回転軸
７ モータ
８ インバータ
１０ 導入管
１１ 排水管
１２ 水槽
１３ 入口温度センサ
１４ 翼
１５ ルーバ
１６ ハブ
１７ モータケーシング
１８ ファンケーシング
１９ 出口温度センサ
２０ コイル管
２２ 散水管
２３，２４ 信号ケーブル
２５ 散水ドレン管
２７ モータ室
２８ インバータ室
２９ 隔壁
３０ 冷却管
３２ ラジエータ本体
３３ 枠体
３５ 上側軸受
３６ 下側軸受
４０ 蓋
４１ 永久磁石
４２ 電源ケーブル
４３ ロータ
４４ ステータ
４６ モータケーブル
５０ パワー素子
５１ 制御部

Claims (7)

1. 液体と空気との間で熱交換を行う熱交換器本体と、
   前記熱交換器本体に液体を導入する導入管と、
   前記熱交換器本体から液体を排出する排水管と、
   前記導入管を流れる液体の温度である入口温度を測定する入口温度センサと、
   前記排水管を流れる液体の温度である出口温度を測定する出口温度センサと、
   前記熱交換器本体に空気を導入するためのファンと、
   前記ファンを回転させるモータと、
   前記モータを変速可能とするインバータと、
   前記入口温度の測定値および前記出口温度の測定値に基づき、前記インバータを介して前記モータの動作を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする熱交換器。
2. 前記モータ、前記インバータ、及び前記制御部は、同一のモータケーシング内に収容されていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記制御部は、
   前記入口温度の測定値に基づいて、前記モータを始動および停止させ、
   前記出口温度の測定値に基づいて、前記モータを変速させることを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器。
4. 前記制御部は、
   前記入口温度の測定値が所定のしきい値を超えたときに、前記モータを始動させ、
   前記出口温度の測定値が所定の目標温度に一致するように、前記モータの回転速度を増加または減少させることを特徴とする請求項３に記載の熱交換器。
5. 前記制御部は、前記出口温度の測定値が前記目標温度を超えたときに、前記モータの回転速度を最高回転速度まで増加させることを特徴とする請求項４に記載の熱交換器。
6. 前記制御部は、
   前記出口温度の測定値と前記入口温度の測定値の差を最小にするためのモータの回転速度の制御をさらに実行することを特徴とする請求項４に記載の熱交換器。
7. 前記制御部は、
   前記入口温度の測定値が前記所定のしきい値以下になったときに、前記モータを停止させることを特徴とする請求項４に記載の熱交換器。

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