JP2018087652A - Cooling system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フリークーリングに用いられる冷却装置に関する。 The present invention relates to a cooling device used for free cooling.
従来、フリークーリングを利用した冷却システムは、冷凍機および第1冷却塔を備えており、冷凍機と第1冷却塔とに接続された冷凍機側循環路を冷却水が循環する。そして、冷凍機で昇温した冷却水が第1冷却塔で冷却されて、再度、冷凍機に導入される。 Conventionally, a cooling system using free cooling includes a refrigerator and a first cooling tower, and cooling water circulates through a refrigerator-side circulation path connected to the refrigerator and the first cooling tower. And the cooling water heated up with the refrigerator is cooled by the 1st cooling tower, and is again introduced into the refrigerator.
また、冷凍機には、負荷側循環路を介して、物品の冷却や、冷房(空調)に用いられる負荷熱交換器が接続されている。負荷側循環路内には負荷側熱媒が循環しており、負荷熱交換器で昇温した負荷側熱媒が冷凍機で冷却されて、再度、負荷熱交換器に導入される。 The refrigerator is connected to a load heat exchanger used for article cooling and cooling (air conditioning) via a load-side circulation path. The load-side heat medium circulates in the load-side circulation path, and the load-side heat medium whose temperature has been raised by the load heat exchanger is cooled by the refrigerator and introduced again into the load heat exchanger.
さらに、負荷側循環路には、予冷用熱交換器が設けられている。この予冷用熱交換器には、予冷側循環路を介して、第2冷却塔が接続されている。予冷用熱交換器においては、負荷熱交換器から冷凍機に向かう負荷側熱媒と、予冷側循環路内を循環する冷却水との間で熱交換がなされる。 Further, a pre-cooling heat exchanger is provided in the load side circulation path. A second cooling tower is connected to the precooling heat exchanger via a precooling side circulation path. In the pre-cooling heat exchanger, heat is exchanged between the load-side heat medium heading from the load heat exchanger toward the refrigerator and the cooling water circulating in the pre-cooling side circulation path.
上記の構成によれば、冬場等、負荷側循環路を循環する負荷側熱媒の冷却が、予冷用熱交換器のみで足りる場合には、冷凍機の稼働を停止させることができる。また、冷凍機の稼働が必要な場合にも、予冷用熱交換器で予冷した冷却水を冷凍機に導入することで、冷凍機の消費エネルギーを抑制することができる(例えば、特許文献1)。 According to said structure, operation | movement of a refrigerator can be stopped when cooling of the load side heat medium which circulates through a load side circulation path only in the winter etc. is enough. Moreover, when the operation of the refrigerator is necessary, the energy consumption of the refrigerator can be suppressed by introducing the cooling water pre-cooled by the pre-cooling heat exchanger into the refrigerator (for example, Patent Document 1). .
ところで、既存の冷却システムでは、冷凍機および第1冷却塔のみが設けられている。これらの冷却システムにおいてフリークーリングを利用しようとすると、予冷用熱交換器および第2冷却塔を新たに配置するとともに、予冷側循環路を設置する必要がある。また、予冷用熱交換器に対して負荷側循環路を接続する必要がある。さらに、負荷側循環路において、負荷側熱媒を予冷用熱交換器に分配するために複数のバルブを設ける必要がある。 By the way, in the existing cooling system, only the refrigerator and the first cooling tower are provided. In order to use free cooling in these cooling systems, it is necessary to newly arrange a precooling heat exchanger and a second cooling tower, and to install a precooling side circulation path. Moreover, it is necessary to connect a load side circuit to the precooling heat exchanger. Furthermore, it is necessary to provide a plurality of valves for distributing the load-side heat medium to the pre-cooling heat exchanger in the load-side circulation path.
このように、冷凍機および第1冷却塔のみが設けられた冷却システムにおいて、フリークーリングを利用しようとすると、フリークーリングを行うための設備を設置するために様々な工程が必要となり、容易にフリークーリングを利用することが困難であった。 As described above, in the cooling system provided with only the refrigerator and the first cooling tower, when trying to use free cooling, various steps are required to install the equipment for performing free cooling, and it is easy to use free cooling. It was difficult to use cooling.
本発明は、このような課題に鑑み、従来と比して容易にフリークーリングを利用することが可能な冷却装置を提供することを目的としている。 In view of such a problem, an object of the present invention is to provide a cooling device that can use free cooling more easily than conventional ones.
上記課題を解決するために、本発明の冷却装置は、冷却塔と、前記冷却塔に対して予冷側循環路を介して接続された熱交換器と、負荷熱交換器を流通した冷却媒体が冷凍機に戻る負荷側排出路に接続され、前記熱交換器に冷却媒体を引き込むための引込路と、前記引込路上に設けられ、前記負荷側排出路を流通する冷却媒体を、該引込路を介して前記熱交換器に流通させる引込部と、を備える。 In order to solve the above problems, a cooling device of the present invention includes a cooling tower, a heat exchanger connected to the cooling tower via a pre-cooling side circulation path, and a cooling medium that has passed through the load heat exchanger. Connected to a load side discharge path that returns to the refrigerator, a drawing path for drawing a cooling medium into the heat exchanger, and a cooling medium provided on the drawing path and flowing through the load side discharge path are connected to the drawing path. And a lead-in part that circulates through the heat exchanger.
また、前記引込部は、前記負荷側排出路を流通する冷却媒体を前記引込路内に引き込む引込ポンプであるとよい。 Moreover, the said drawing part is good in it being a drawing pump which draws in the cooling medium which distribute | circulates the said load side discharge path in the said drawing path.
また、前記冷却塔および前記引込部を制御する制御部を備えるとよい。 Moreover, it is good to provide the control part which controls the said cooling tower and the said drawing-in part.
また、前記制御部は、前記冷凍機とは独立して、前記冷却塔および前記引込部を制御するとよい。 Moreover, the said control part is good to control the said cooling tower and the said drawing-in part independently of the said refrigerator.
本発明によれば、従来と比して容易にフリークーリングを利用することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to use free cooling more easily than in the past.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiments are merely examples for facilitating the understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted, and elements not directly related to the present invention are not illustrated. To do.
図1は、冷却システム1を説明する図である。図1に示すように、冷却システム1は、第1冷却装置10および第2冷却装置(冷却装置)100を含んで構成されている。第1冷却装置10は、冷凍機12、第1冷却塔14、冷凍機側循環路16、冷凍機側ポンプ18、負荷側循環路20、負荷側ポンプ22、負荷バルブ24、負荷熱交換器26を含んで構成されている。
FIG. 1 is a diagram illustrating a cooling system 1. As shown in FIG. 1, the cooling system 1 includes a
第1冷却装置10では、冷凍機12と第1冷却塔14とが冷凍機側循環路16を介して接続されており、冷却水W1が冷凍機側循環路16を介して冷凍機12と第1冷却塔14との間で循環する。冷凍機側循環路16は、冷凍機12から第1冷却塔14に向かって冷却水W1が排出される冷凍機側排出路16aと、第1冷却塔14から冷凍機12に向かって冷却水W1が供給される冷凍機側供給路16bとによって構成される。
In the
また、第1冷却装置10では、冷凍機12と負荷熱交換器26とが負荷側循環路20を介して接続されており、冷却水W2が負荷側循環路20を介して冷凍機12と負荷熱交換器26との間で循環する。負荷側循環路20は、冷凍機12から負荷熱交換器26に向かって冷却水W2が供給される負荷側供給路20aと、負荷熱交換器26から冷凍機12に向かって冷却水W2が排出される負荷側排出路20bによって構成される。
In the
冷凍機12は、負荷側循環路20内を循環する冷却水W2を冷却し、冷却水W2を冷却することで発生した熱を冷却水W1に伝達させる。
The
第1冷却塔14は、筐体30、ノズル群32、ファン34、貯水槽36、モータ38を含んで構成され、ノズル群32、ファン34、貯水槽36、モータ38が筐体30内に収容されている。
The
ノズル群32は、冷凍機側排出路16aに接続され、筐体30内に冷却水W1を散布する。
The
ファン34は、筐体30内におけるノズル群32よりも上方に設けられ、モータ38によって回転駆動される。ファン34は、回転駆動することにより、ノズル群32から散布された冷却水W1を外空気に晒して、冷却水W1を冷却する。そして、ノズル群32から散布され、ファン34によって外空気に晒されて冷却された冷却水W1は、筐体30の下部に設けられた貯水槽36内に貯留される。
The
貯水槽36には、冷凍機側供給路16bが接続される。冷凍機側供給路16bの途中には、冷凍機側ポンプ18が設けられ、冷凍機側ポンプ18によって、貯水槽36内に貯留された冷却水W1が、冷凍機12内に供給される。
A refrigerator
負荷熱交換器26は、発熱機器や物品を冷却するための熱交換器、または、空気を冷却するための冷房等であり、1つまたは複数設けられる。負荷熱交換器26は、負荷バルブ24を介して負荷側供給路20aに接続されているとともに、負荷側排出路20bに接続されている。負荷側供給路20aの途中には、負荷側ポンプ22が設けられ、負荷側ポンプ22によって、冷凍機12から負荷熱交換器26に向けて冷却水W2が供給される。
The
負荷熱交換器26は、負荷側供給路20aから供給された冷却水W2と、発熱機器や物品、または、空気等の冷却対象との間で熱交換を行い、冷却対象を冷却する。冷却対象を冷却することで温められた冷却水W2は、負荷側排出路20bを介して冷凍機12に排出される。なお、負荷バルブ24は、負荷熱交換器26ごとに設けられ、負荷熱交換器26に対して冷却水W2の供給および非供給を切り替える。
The
このような構成でなる第1冷却装置10では、不図示の制御部によって冷凍機12、第1冷却塔14、冷凍機側ポンプ18および負荷側ポンプ22が制御される。そして、第1冷却装置10では、冷凍機12から負荷熱交換器26に供給される冷却水W2の温度が常に一定の温度(目標温度)に保たれている。
In the
ここで、第1冷却装置10のみが設けられた設備に対して、フリークーリングを利用すべく、新たな冷却装置を後から配備する場合、従来では、大掛かりな工事を行う必要があった。そこで、本実施形態では、既存の第1冷却装置10に対して第2冷却装置100を設けることで、フリークーリングを容易に利用することが可能となる。
Here, in the case where a new cooling device is later deployed to use the free cooling for the facility provided with only the
第2冷却装置100は、架台102、第2冷却塔(冷却塔)104、熱交換器106、予冷側循環路108、冷却側ポンプ110、引込路112、引込ポンプ114、制御部116、温度計118、湿度計120、引込前温度計122および引込後温度計124を含んで構成される。
The
架台102には、第2冷却塔104、熱交換器106、予冷側循環路108、冷却側ポンプ110、引込ポンプ114、制御部116、温度計118および湿度計120が載置されており、第2冷却装置100が全体としてパッケージング化されている。
On the
第2冷却装置100では、第2冷却塔104と熱交換器106とが予冷側循環路108を介して接続されており、冷却媒体としての冷却水W3が予冷側循環路108を介して第2冷却塔104と熱交換器106との間で循環する。予冷側循環路108は、熱交換器106から第2冷却塔104に向かって冷却水W3が排出される冷却側排出路108aと、第2冷却塔104から熱交換器106に向かって冷却水W3が供給される冷却側供給路108bとによって構成される。
In the
第2冷却塔104は、筐体130、ノズル群132、ファン134、貯水槽136、モータ138を含んで構成され、ノズル群132、ファン134、貯水槽136、モータ138が筐体130内に収容されている。
The
ノズル群132は、冷却側排出路108aに接続され、筐体130内に冷却水W3を散布する。
The
ファン134は、筐体130内におけるノズル群132よりも上方に設けられ、モータ138によって回転駆動される。ファン134は、回転駆動することにより、ノズル群132から散布された冷却水W3を外空気に晒して、冷却水W3を冷却する。そして、ノズル群132から散布され、ファン134によって外空気に晒され冷却された冷却水W3は、筐体130の下部に設けられた貯水槽136内に貯留される。
The
貯水槽136には、冷却側供給路108bが接続される。冷却側供給路108bの途中には、冷却側ポンプ110が設けられ、冷却側ポンプ110によって、貯水槽136内に貯留された冷却水W3が、熱交換器106内に供給される。
A cooling
熱交換器106は、予冷側循環路108内を循環する冷却水W3と、後述する引込路112内を流通する冷却水W2との間で熱交換を行い、引込路112内を流通する冷却水W2の熱を、予冷側循環路108内を循環する冷却水W3に伝達させる。これにより、熱交換器106は、引込路112内を循環する冷却水W2を冷却する。
The
引込路112は、引込供給路112aおよび引込排出路112bによって構成され、第1冷却装置10における負荷側排出路20bの途中に接続される。引込供給路112aは、負荷側排出路20bの途中である上流側分岐点20cと熱交換器106とを接続し、負荷側排出路20bを流通する冷却水W2の一部または全部を熱交換器106に導く。引込排出路112bは、負荷側排出路20bにおける上流側分岐点20cよりも下流側の下流側分岐点20dと熱交換器106とを接続し、熱交換器106から排出された冷却水W2を負荷側排出路20bに戻す。
The
上流側分岐点20cの途中には、引込部としての引込ポンプ114が設けられ、引込ポンプ114によって、負荷側排出路20bを流通する冷却水W2を熱交換器106に引き込む(流通させる)。なお、引込供給路112aおよび引込排出路112bの途中には、熱交換器106への冷却水W2の供給を止めるためのバルブ140、142がそれぞれ設けられている。
In the middle of the
制御部116は、中央処理装置(CPU)、プログラム等が格納されたROM、ワークエリアとしてのRAM等を含むマイクロコンピュータでなり、冷却側ポンプ110、引込ポンプ114およびモータ138を制御する。
The
制御部116には、外気温を計測する温度計118、外気の湿度を計測する湿度計120、負荷側排出路20bにおける上流側分岐点20cよりも上流の冷却水W2の温度を計測する引込前温度計122、および、負荷側排出路20bにおける下流側分岐点20dよりも下流の冷却水W2の温度を計測する引込後温度計124が接続されている。
The
そして、制御部116は、温度計118、湿度計120、引込前温度計122および引込後温度計124によって計測された温度および湿度に基づいて、冷却側ポンプ110、引込ポンプ114およびモータ138を制御する。以下では、制御部116による制御について具体的な数値とともに説明する。
Then, the
図2および図3は、制御部116による制御の一例を説明する図である。制御部116は、第1冷却装置10において負荷熱交換器26に供給される冷却水W2の温度、つまり、冷凍機12から排出される冷却水W2の温度(目標温度)を予め、または、計測により取得する。
2 and 3 are diagrams for explaining an example of control by the
そして、制御部116は、温度計118により計測される外気温、および、湿度計120により計測される外気の湿度に基づいて、湿球温度を導出する。また、制御部116は、導出した湿球温度および外気温(乾球温度)に基づいて、第2冷却塔104によって冷却水W3の温度を低下させることが可能な温度差を導出する。
Then, the
また、制御部116は、引込前温度計122により計測される上流側分岐点20cよりも上流の冷却水W2の温度を取得する。そして、制御部116は、これらの条件に基づいて、上流側分岐点20cよりも上流の冷却水W2の温度を熱交換器106により低下させられるか否か判定する。
Moreover, the
制御部116は、夏場等の外気温が高い時期では、熱交換器106によって冷却水W2を冷却することができないと判定する。このような場合、制御部116は、冷却側ポンプ110、引込ポンプ114およびモータ138を停止させる。したがって、冷却システム1では、夏場等の外気温が高い時期には、冷凍機12のみによって負荷側循環路20を循環する冷却水W2が冷却されることになる。
The
一方、制御部116は、冬場等の外気温が低い時期では、熱交換器106によって冷却水W2を冷却することができると判定する。このような場合、制御部116は、冷却側ポンプ110、引込ポンプ114およびモータ138を駆動させる。
On the other hand, the
具体的には、制御部116は、熱交換器106に供給される冷却水W2の流量、つまり、引込ポンプ114により引き込まれる冷却水W2の流量を一定に保つように駆動させる。また、制御部116は、引込後温度計124によって計測される冷却水W2の温度が、目標温度を下回らない範囲で、冷却側ポンプ110およびモータ138を最大限駆動させる。
Specifically, the
例えば、図2に示す例では、目標温度が18℃であり、第2冷却塔104によって冷却水W3の温度を低下させることが可能な温度差が3℃であり、湿球温度が5℃であり、かつ、上流側分岐点20cよりも上流の冷却水W2の温度が21℃であったとする。
For example, in the example shown in FIG. 2, the target temperature is 18 ° C., the temperature difference that can lower the temperature of the cooling water W 3 by the
このような場合、制御部116は、熱交換器106によって冷却水W3を冷却することができると判定し、冷却側ポンプ110、引込ポンプ114およびモータ138を駆動させる。そして、制御部116は、冷却側ポンプ110、引込ポンプ114およびモータ138を最大限駆動させることで、例えば、熱交換器106によって冷却水W2の温度が19℃まで冷却され、引込後温度計124によって計測される冷却水W2の温度が19℃になったとする。この場合、冷凍機12は、冷却水W2の温度を1℃だけ低下させればよく、第2冷却装置100が設けられていない場合(この場合は、21℃−18℃=3℃)よりも冷却能力を低くして駆動することができる。
In such a case, the
また、例えば、図3に示す例では、目標温度が18℃であり、第2冷却塔104によって冷却水W3の温度を低下させることが可能な温度差が3℃であり、湿球温度が5℃であり、かつ、上流側分岐点20cよりも上流の冷却水W2の温度が19℃であったとする。
Further, for example, in the example shown in FIG. 3, the target temperature is 18 ° C., the temperature difference at which the temperature of the cooling water W3 can be lowered by the
このような場合、制御部116は、熱交換器106によって冷却水W3を冷却することができると判定し、冷却側ポンプ110、引込ポンプ114およびモータ138を駆動させる。そして、制御部116は、冷却側ポンプ110、引込ポンプ114およびモータ138を最大限駆動させることで、例えば、熱交換器106によって冷却水W2の温度が18℃まで冷却され、引込後温度計124によって計測される冷却水W2の温度が18℃になったとする。この場合、冷凍機12は、冷却水W2の温度を低下させる必要がなく、駆動しなくてよい。
In such a case, the
このように、第2冷却装置100が稼働することで、冷却システム1では、冷凍機12と熱交換器106とによって負荷側循環路20を循環する冷却水W2を冷却することになる。そして、第2冷却装置100が稼働することにより、冷凍機12による冷却消費電力を低減することができ、冷却システム1全体として消費電力を低減することができる。
As described above, when the
以上説明したように、冷却システム1は、既存の第1冷却装置10に対して第2冷却装置100を後から接続させる場合に、負荷側排出路20bに引込路112を接続させるといった簡易な作業により、フリークーリングを容易に利用することができる。
As described above, when the cooling system 1 connects the
また、第2冷却装置100の制御部116は、第1冷却装置10(冷凍機12)とは独立した制御を行うことにより、既存の第1冷却装置10の制御系を変更する必要がなく、フリークーリングを容易に利用することができる。
Moreover, the
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.
図4は、他の実施形態における冷却システム200を説明する図である。図4に示すように、他の実施形態における冷却システム200は、第1冷却装置210および第2冷却装置220を含んで構成される。なお、他の実施形態において、上記実施形態における冷却システム1と同一の構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。
FIG. 4 is a diagram illustrating a
第1冷却装置210は、負荷側排出路20bにおける上流側分岐点20cと下流側分岐点20dとの間に切替バルブ212が設けられる。また、第2冷却装置220は、上記実施形態の第2冷却装置100における引込ポンプ114に代えて三方弁222が設けられる。引込部としての三方弁222は、上流側分岐点20cから引込路112に流入した冷却水W2を、熱交換器106の上流および下流の一方または双方に流入させる。制御部116は、引込路112に冷却水W2を引き込む際、切替バルブ212を閉じた状態にする。そして、制御部116は、三方弁222の開度を調整することにより、熱交換器106に流通する冷却水W2の流量を調整する。このように、熱交換器106に冷却水W2を流通させる引込部は、上記実施形態の引込ポンプ114や、他の実施形態の三方弁222等が適用可能である。但し、流動抵抗等の観点から、引込ポンプ114がより好ましい。
In the
例えば、上述した実施形態において、既存の第1冷却装置10に対して第2冷却装置100を設置する場合について説明したが、第1冷却装置10を新規に設置する際に、第2冷却装置100を一緒に設置するようにしてもよい。
For example, in the above-described embodiment, the case where the
また、上述した実施形態における制御部116の制御は、一例に過ぎず、他の制御方法により制御するようにしてもよい。
Further, the control of the
本発明は、フリークーリングに用いられる冷却装置に利用することができる。 The present invention can be used for a cooling device used for free cooling.
1 冷却システム
10 第1冷却装置
12 冷凍機
20b 負荷側排出路
26 負荷熱交換器
100 第2冷却装置(冷却装置)
104 第2冷却塔(冷却塔)
106 熱交換器
108 予冷側循環路
112 引込路
114 引込ポンプ
116 制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
104 Second cooling tower (cooling tower)
106
Claims (4)
前記冷却塔に対して予冷側循環路を介して接続された熱交換器と、
負荷熱交換器を流通した冷却媒体が冷凍機に戻る負荷側排出路に接続され、前記熱交換器に冷却媒体を引き込むための引込路と、
前記引込路上に設けられ、前記負荷側排出路を流通する冷却媒体を、該引込路を介して前記熱交換器に流通させる引込部と、
を備える冷却装置。 A cooling tower,
A heat exchanger connected to the cooling tower via a pre-cooling circuit,
A cooling medium that has passed through the load heat exchanger is connected to a load-side discharge path that returns to the refrigerator, and a drawing path for drawing the cooling medium into the heat exchanger;
A lead-in part that is provided on the lead-in path and circulates the cooling medium flowing through the load-side discharge path to the heat exchanger via the pull-in path;
A cooling device comprising:
前記負荷側排出路を流通する冷却媒体を前記引込路内に引き込む引込ポンプである請求項1に記載の冷却装置。 The pull-in part is
The cooling device according to claim 1, wherein the cooling medium is a drawing pump that draws the cooling medium flowing through the load side discharge passage into the drawing passage.
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