JP2022019393A - チラー - Google Patents

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Abstract

【課題】小形で低コスト化及び省エネルギー化されたチラーを提供する。【解決手段】１つのタンク１と、１つのポンプ２と、複数の負荷を個別に冷却する複数の冷却液回路３，４と、冷凍回路５とを有し、前記複数の冷却液回路３，４と冷凍回路５とは、冷却能力を個々に制御可能な個別の熱交換器６，７を介して相互に接続され、第１冷却液回路３と冷凍回路５とを接続する第１熱交換器６は、第１負荷Ｗ１及び第２負荷Ｗ２から前記タンク１に戻る冷却液の温度を調整し、第２冷却液回路４と冷凍回路５とを接続する第２熱交換器７は、前記タンク１から第２負荷Ｗ２に供給される冷却液の温度を調整する。【選択図】図１

Description

本発明は、温度調整された冷却液を負荷に供給することによって該負荷の温度を一定に保つチラーに関するものであり、更に詳しくは、複数の負荷の温度を一定に保つことができるチラーに関するものである。
温度調整された冷却液を複数の負荷に供給することによって該複数の負荷の温度を一定に保つチラーは、特許文献１－特許文献３等に開示されているように公知である。
特許文献１に開示されたチラー（第１のチラー）は、１つの冷凍回路と、２つの負荷に冷却液を別々に供給する２つの冷却液回路と、２つの冷却液回路と冷凍回路とを個別に接続する２つの熱交換器とを有し、一方の熱交換器で一方の冷却液回路の冷却液の温度を調整し、他方の熱交換器で他方の冷却液回路の冷却液の温度を調整するものである。
この第１のチラーは、２つの冷却液回路の冷却液の温度を２つの熱交換器で別々に調整するため、温度が異なる２つの負荷に対応することができる。しかし、この第１のチラーは、２つの冷却液回路がそれぞれ専用のタンク及びポンプを有しているため、コストが高く、また、２つの冷却液回路及び冷凍回路を一つのケーシング内に収容した場合、チラーが大形化するという問題を有していた。
一方、特許文献２及び特許文献３に開示されたチラー（第２及び第３のチラー）は、１つのタンクと、１つのポンプと、複数の冷却液回路とを有していて、１つのポンプから吐出される冷却液を複数の冷却液回路に分散して供給し、この冷却液回路で複数の負荷を冷却するように構成されたもので、１つのタンクと１つのポンプとを使用しているため、第１のチラーに比べて小形化することが可能である。
しかしながら、この第２及び第３のチラーは、１つの熱交換器で温度調整した冷却液を複数の冷却液回路に分散して供給するようにしているため、温度の異なる複数の負荷に対応することができない。
実公平５－１７５３５号公報 特開２００４－２８５５４号公報 特開２０１１－１６３６９８号公報
本発明の技術的課題は、従来のチラーに比べて小形で低コスト化及び省エネルギー化されると共に、温度が異なる複数の負荷にも対応することができる、合理的構造を有するチラーを提供することにある。
前記課題を解決するため、本発明のチラーは、冷却液を収容する１つのタンクと、該タンク内の冷却液を吐出する１つのポンプと、該ポンプが吐出する冷却液を分流して複数の負荷に個別に供給する複数の冷却液回路と、前記冷却液の温度を該冷却液と冷媒との熱交換により調整する冷凍回路とを有し、前記複数の冷却液回路と冷凍回路とは、熱交換能力を個々に制御可能な個別の熱交換器を介して相互に接続され、前記複数の冷却液回路は、第１負荷を冷却する第１冷却液回路と、該第１負荷と異なる温度の第２負荷を冷却する第２冷却液回路とを有し、前記第１冷却液回路と冷凍回路とを接続する第１熱交換器は、前記第１負荷及び第２負荷から前記タンクに戻る冷却液の温度を調整し、前記第２冷却液回路と冷凍回路とを接続する第２熱交換器は、前記タンクから前記第２負荷に供給される冷却液の温度を調整することを特徴とする。
本発明において、前記第１冷却液回路は、前記ポンプから吐出された冷却液を、タンク内での温度である第１設定温度のまま第１負荷に送る第１供給管路と、第１負荷からの冷却液を前記タンクに戻す第１戻り管路とを有していて、該第１戻り管路に前記第１熱交換器が接続されており、それによって該第１戻り管路の冷却液は、前記第１熱交換器で前記第１設定温度に調整されたあと前記タンクに流入し、前記第２冷却液回路は、前記第１供給管路から分岐して前記第２熱交換器に接続された分岐管路と、前記第２熱交換器で第２設定温度に調整された冷却液を第２負荷に送る第２供給管路と、第２負荷からの冷却液を前記タンクに戻す第２戻り管路とを有していて、該第２戻り管路は前記第１戻り管路に接続されており、それによって該第２戻り管路の冷却液は、前記第１戻り管路の冷却液に合流するように構成されていても良い。
また、本発明において、前記第２供給管路に圧力調整弁が接続され、該圧力調整弁は、前記第２冷却液回路を流れる冷却液の圧力を前記第１冷却液回路を流れる冷却液の圧力とは異なる圧力にする。
また、本発明においては、前記第１冷却液回路に、前記第１供給管路と第１戻り管路とを接続する濾過管路が設けられ、該濾過管路に、前記冷却液の電気伝導率を調整するＤＩフィルタと、該濾過管路を開閉する電磁弁とが接続され、前記第１戻り管路に、該第１戻管路を流れる冷却液の電気伝導率を測定して前記電磁弁を開閉させるＤＩセンサが接続されていても良い。
前記濾過管路は、前記第１供給管路の前記分岐管路が分岐する位置よりも第１負荷寄りの位置と、前記第１戻り管路の前記第２戻り管路が合流する位置よりも第１熱交換器寄りの位置とを、相互に接続していることが望ましい。
本発明において、前記冷凍回路は、圧縮機の出口とコンデンサの入口とを結ぶ第１冷媒管路と、該コンデンサの出口と前記第１熱交換器の入口とを結ぶ第２冷媒管路と、前記第１熱交換器の出口と前記圧縮機の入口を結ぶ第３冷媒管路と、前記第１冷媒管路と前記第２熱交換器の入口とを結ぶ第４冷媒管路と、前記第２熱交換器の出口と前記第１熱交換器の入口とを結ぶ第５冷媒管路と、前記第４冷媒管路と該第５冷媒管路とを結ぶ第６冷媒管路とを有し、前記第２冷媒管路に第１膨張弁が接続され、前記第５冷媒管路に第２膨張弁が接続され、前記第６冷媒管路に第３膨張弁が接続されている。
また、本発明において、前記冷凍回路は、圧縮機の出口とコンデンサの入口とを結ぶ第１冷媒管路と、該コンデンサの出口と前記第１熱交換器の入口とを結ぶ第２冷媒管路と、該第２冷媒管路と前記第２熱交換器の入口とを結ぶ第３冷媒管路と、前記第１熱交換器の出口と前記圧縮機の入口を結ぶ第４冷媒管路と、前記第２熱交換器の出口と前記第４冷媒管路とを結ぶ第５冷媒管路と、前記第１冷媒管路から分岐して前記第１熱交換器の入口に接続された第６冷媒管路と、該第６冷媒管路から分岐して前記第２熱交換器の入口に接続された第７冷媒管路とを有し、前記第２冷媒管路に第１膨張弁が接続され、前記第３冷媒管路に第２膨張弁が接続され、前記第６冷媒管路に第３膨張弁が接続され、前記第７冷媒管路に第４膨張弁が接続されていても良い。
本発明のチラーは、１つのタンクと１つのポンプとによって複数の冷却液回路に冷却液を分散して供給すると共に、熱交換能力を個々に制御可能な個別の熱交換器で各冷却液回路の冷却液の温度を異なる設定温度に調整するようにしているため、複数の冷却液回路が専用のタンク及びポンプをそれぞれ有する公知のチラーに比べ、小形で低コストであると共に、省エネルギー化されたものである。
本発明に係るチラーの第１実施形態を記号で示す回路図である。 本発明に係るチラーの第２実施形態を記号で示す回路図である。
図１に示す第１実施形態のチラーＣ１は、温度が異なる２つの負荷Ｗ１，Ｗ２を冷却液で冷却することによってそれぞれ一定温度に保つもので、冷却液が収容された１つのタンク１と、このタンク１内の冷却液を吐出する１つのポンプ２と、このポンプ２から吐出された冷却液を分流して２つの負荷Ｗ１，Ｗ２に個別に供給する２つの冷却液回路３，４と、この２つの冷却液回路３，４の冷却液の温度をそれぞれ設定温度に調整する１つの冷凍回路５と、この冷凍回路５と２つの冷却液回路３，４とを個別に接続する２つの熱交換器６，７と、チラー全体を制御する制御装置８とを有している。なお、本実施形態においては、前記冷却液として純水が使用されている。
前記２つの負荷Ｗ１，Ｗ２のうち、一方の第１負荷Ｗ１は、レーザー溶接装置におけるレーザー発振器であって、低温の負荷であり、他方の第２負荷Ｗ２は、レーザー光を照射するプローブであって、レーザー発振器より高温の負荷である。
また、前記２つの冷却液回路３，４のうち、第１負荷Ｗ１を冷却するのが第１冷却液回路３であり、第２負荷Ｗ２を冷却するのが第２冷却液回路４である。
さらに、前記２つの熱交換器６，７のうち、前記第１冷却液回路３と冷凍回路５とを接続するのが第１熱交換器６であり、前記第２冷却液回路４と冷凍回路５とを接続するのが第２熱交換器７である。
また、例えば、前記第１冷却液回路３において、前記第１負荷Ｗ１に供給される冷却液の温度は、１０－３０℃の範囲、好ましくは１５－２５℃の範囲で、最適の温度に設定され、冷却液の流量は、２０－８０Ｌ／ｍｉｎの範囲で最適の流量に設定される。
一方、前記第２冷却液回路４において、前記第２負荷Ｗ２に供給される冷却液の温度は、１０－５０℃の範囲、好ましくは２０－４０℃の範囲で、最適の温度に設定され、冷却液の流量は、２－１０Ｌ／ｍｉｎの範囲で最適の流量に設定される。但し、第２負荷Ｗ２に供給される冷却液の設定温度は、第１負荷Ｗ１に供給される冷却液の設定温度に比べ、同等以上であることが必要である。
前記冷凍回路５と、１つのタンク１と、１つのポンプ２と、２つの冷却液回路３，４とは、１つの筐体９の内部に収容され、前記２つの負荷Ｗ１，Ｗ２は、該筐体９の外部に配設されている。そして、この筐体９の外側面に、前記第１負荷Ｗ１を前記第１冷却液回路３に接続するための供給側負荷接続口１０及び戻り側負荷接続口１１と、前記第２負荷Ｗ２を前記第２冷却液回路４に接続するための供給側負荷接続口１２及び戻り側負荷接続口１３とが、それぞれ設けられている。
前記冷凍回路５は、ガス状冷媒を圧縮して高温高圧のガス状冷媒にする圧縮機１５と、該圧縮機１５から送られる高温高圧のガス状冷媒を冷却して低温高圧の液状冷媒にするコンデンサ１６とを有している。このコンデンサ１６は、電動モータ１７ａで駆動されるファン１７によって冷媒を冷却する空冷式のコンデンサ１６であり、これら電動モータ１７ａ及び圧縮機１５は、制御装置８に電気的に接続され、この制御装置８でインバーター制御されることにより、各々の回転数や出力等が制御される。しかし、前記コンデンサ１６は水冷式であっても良い。
また、前記冷凍回路５は、前記圧縮機１５の出口１５ａとコンデンサ１６の入口１６ａとを結ぶ第１冷媒管路２１と、前記コンデンサ１６の出口１６ｂと前記第１熱交換器６の入口６ａとを結ぶ第２冷媒管路２２と、該第１熱交換器６の出口６ｂと前記圧縮機１５の入口１５ｂを結ぶ第３冷媒管路２３と、前記第１冷媒管路２１と前記第２熱交換器７の入口７ａとを結ぶ第４冷媒管路２４と、前記第２熱交換器７の出口７ｂと前記第１熱交換器６の入口６ａとを結ぶ第５冷媒管路２５と、前記第４冷媒管路２４と該第５冷媒管路２５とを結ぶ第６冷媒管路２６とを有している。そして、前記第２冷媒管路２２に第１膨張弁２７が接続され、前記第５冷媒管路２５における、前記第６冷媒管路２６が接続された位置よりも前記第２熱交換器７の出口７ｂ寄りの位置に、第２膨張弁２８が接続され、前記第６冷媒管路２６に第３膨張弁２９が接続されている。
なお、前記第１熱交換器６及び第２熱交換器７は、冷媒が流れる冷媒流通部６Ａ，７Ａと冷却液が流れる冷却液流通部６Ｂ，７Ｂとを有していて、冷媒流通部６Ａ，７Ａを流れる冷媒と冷却液流通部６Ｂ，７Ｂを流れる冷却液との間で熱交換を行うものである。このため、前記冷凍回路５において、第１熱交換器６及び第２熱交換器７の入口というのは、冷媒流通部６Ａ，７Ａの入口６ａ，７ａのことであり、第１熱交換器６及び第２熱交換器７の出口というのは、冷媒流通部６Ａ，７Ａの出口６ｂ，７ｂのことである。また、後述する第１冷却液回路３及び第２冷却液回路４において、第１熱交換器６及び第２熱交換器７の入口というのは、冷却液流通部６Ｂ，７Ｂの入口６ｃ，７ｃのことであり、第１熱交換器６及び第２熱交換器７の出口というのは、冷却液流通部６Ｂ，７Ｂの出口６ｄ，７ｄのことである。
前記第１膨張弁２７、第２膨張弁２８、第３膨張弁２９は、ステッピングモータによって開度を任意に調整可能な電子膨張弁であり、これらの膨張弁は前記制御装置８に電気的に接続され、この制御装置８で各々の膨張弁２７，２８，２９の開度が制御される。
前記第１冷媒管路２１には、前記圧縮機１５から吐出された冷媒の温度を検出する第１冷媒温度センサ３０が接続され、前記第２冷媒管路２２には、前記コンデンサ１６と第１膨張弁２７との間の位置に、冷媒中の異物を除去する冷媒フィルタ３１と、この冷媒の圧力を検出する第１冷媒圧力センサ３２とが接続され、前記第３冷媒管路２３には、前記第１熱交換器６から圧縮機１５に戻る冷媒の圧力を検出する第２冷媒圧力センサ３３と、この冷媒の温度を検出する第２冷媒温度センサ３４とが接続されている。
前記冷媒温度センサ３０，３４及び冷媒圧力センサ３２，３３は、前記制御装置８に電気的に接続され、測定された冷媒温度及び冷媒圧力に基づいて、前記制御装置８により、前記圧縮機１５やファン１７の回転数及び出力等が制御される。
前記第１冷却液回路３は、前記ポンプ２の吐出口２ａと前記供給側負荷接続口１０とを結ぶ第１供給管路４０と、前記戻り側負荷接続口１１と前記第１熱交換器６の入口６ｃとを結ぶ第１戻り管路４１と、前記第１熱交換器６の出口６ｄと前記タンク１とを結ぶ流入管路４２とを有している。
これにより、前記第１冷却液回路３において、前記タンク１からポンプ２で吐出された冷却液は、前記タンク１内での温度である第１設定温度のまま前記第１供給管路４０を通じて第１負荷Ｗ１に供給され、前記第１負荷Ｗ１を冷却する。そして、この第１負荷Ｗ１を冷却することにより昇温した冷却液は、前記第１戻り管路４１を通じて前記第１熱交換器６に送られ、この第１熱交換器６で温度調整されて第１設定温度に戻されたあと、前記流入管路４２からタンク１に流入する。
前記第１供給管路４０には、第１負荷Ｗ１に供給される冷却液の温度を検出する第１温度センサ４３と、冷却液の圧力を検出する圧力センサ４４とが接続され、前記第１戻り管路４１には、第１負荷Ｗ１から前記タンク１に戻る冷却液の温度を検出する第２温度センサ４５が接続されている。
前記第１温度センサ４３、第２温度センサ４５、及び圧力センサ４４は、前記制御装置８に電気的に接続され、前記第１温度センサ４３及び第２温度センサ４５が測定した冷却液の温度に基づいて、前記制御装置８で前記膨張弁２７，２８，２９の開度が調整されることにより、前記第１熱交換器６の熱交換能力が制御され、前記圧力センサ４４が測定した冷却液の圧力に基づいて、前記制御装置８で前記ポンプ２が制御される。
なお、図中の符号４６が付された部材は、前記タンク１の内部の冷却液の液位を検出するレベルスイッチ、４７が付された部材は、ドレン排出管である。
また、前記ポンプ２は、前記タンク１の外部に設置される非浸漬式のポンプである。
一方、前記第２冷却液回路４は、前記第１冷却液回路３の第１供給管路４０から分岐して前記第２熱交換器７の入口７ｃに接続された分岐管路５０と、前記第２熱交換器７の出口７ｄと前記供給側負荷接続口１２とを結ぶ第２供給管路５１と、前記戻り側負荷接続口１３と前記第１冷却液回路３の第１戻り管路４１とを結ぶ第２戻り管路５２とを有している。該第２戻り管路５２が前記第１戻り管路４１に接続されている位置は、前記第２温度センサ４５が設けられている位置より上流側（戻り側負荷接続口１１寄り）の位置である。
この構成により、前記第２冷却液回路４において、前記ポンプ２で吐出された冷却液は、前記分岐管路５０を通って第２熱交換器７に送られ、該第２熱交換器７で前記第１設定温度とは異なる第２設定温度に調整されたあと、前記第２供給管路５１を通って第２負荷Ｗ２に送られ、該第２負荷Ｗ２を冷却する。そして、前記第２負荷Ｗ２を冷却することにより昇温した冷却液は、前記第２戻り管路５２から第１戻り管路４１に流入し、この第１戻り管路４１を流れる第１冷却液回路３の冷却液と合流して前記第１熱交換器６に送られ、この第１熱交換器６で温度調整されて第１設定温度に戻されたあと、前記流入管４２から前記タンク１に流入する。
ここで、前記第２負荷Ｗ２は第１負荷Ｗ１より高温であるため、第２冷却液回路４の冷却液の設定温度（第２設定温度）は、第１冷却液回路３の冷却液の設定温度（第１設定温度）より高い。このため、前記第２熱交換器７は、前記タンク１から第１冷却液回路３及び分岐管路５０を介して第１設定温度を保った状態で送られて来る冷却液を加熱し、第２設定温度に上昇させるものである。従って、この第２熱交換器７は、加熱用の熱交換器であるということができる。
前記第２供給管路５１には、第２負荷Ｗ２に供給される冷却液の温度を検出する第３温度センサ５３と、この冷却液の圧力を変更する圧力調整弁５４とが、直列に接続されている。
前記第３温度センサ５３及び圧力調整弁５４は、前記制御装置８に電気的に接続され、前記第３温度センサ５３が測定した冷却液の温度に基づいて、前記制御装置８で前記第２膨張弁２８の開度が調整されることにより、前記第２熱交換器７の熱交換能力が制御される。また、前記第２供給管路５１を流れる冷却液の圧力を前記第１供給管路４０を流れる冷却液の圧力と異なる圧力にする必要がある場合には、前記制御装置８で前記圧力調整弁５４が制御される。しかし、前記圧力調整弁５４は、手動操作式の弁であっても良い。
更に、前記第１冷却液回路３には、イオン性物質の増加によって純度が低下した冷却液を浄化するための濾過管路６０が設けられている。この濾過管路６０の一端は、前記第１供給管路４０の、前記分岐管路５０が分岐する位置より下流側（第１負荷Ｗ１寄り）の位置に接続され、該濾過管路６０の他端は、前記第１戻り管路４１の、前記第２戻り管路５２が接続された位置より下流側（第１熱交換器６寄り）の位置に接続されている。そして、この濾過管路６０に、イオン性物質を除去するＤＩフィルタ６１と、前記濾過管路６０を開閉する電磁弁６２とが、直列に接続されている。また、該濾過管路６０と前記第１戻り管路４１との合流点に、冷却液の電気伝導率を測定するＤＩセンサ６３が接続されている。
前記ＤＩフィルタ６１は、前記冷却液内のイオン性物質を、イオン交換により樹脂表面に吸着させて除去するもので、前記濾過管路６０に形成されたフィルタ接続部６４，６５に着脱自在に接続されている。該ＤＩフィルタ６１は、前記筐体９の内部に配設されていても、該筐体９の外部に配設されていても良い。
また、前記電磁弁６２とＤＩセンサ６３とは、前記制御装置８に電気的に接続され、該ＤＩセンサ６３が測定した電気伝導率に応じて前記電磁弁６２が、前記制御装置８によって開閉制御される。
前記濾過管路６０は次のように動作する。即ち、前記ＤＩセンサ６３が測定する前記第１戻り管路４１内の冷却液の電気伝導率が、イオン性物質の増加によって基準値より高くなっている場合には、この冷却液が還流する前記タンク１内の冷却液の電気伝導率も高くなっている。このため、前記制御装置８によって前記電磁弁６２が開放され、前記第１供給管路４０の冷却液が濾過管路６０に流入することにより、ＤＩフィルタ６１で冷却液中のイオン性物質が除去され、浄化された冷却液が、前記第１戻り管路４１を通じて前記タンク１に送り込まれる。この動作が継続されることにより、前記タンク１内の冷却液は浄化される。この結果、前記第１冷却液回路３の冷却液と第２冷却液回路４の冷却液とを、常に同じ純度（液質）に保つことができる。
前記第１実施形態のチラーＣ１は次のように動作する。
前記冷凍回路５において、前記圧縮機１５から吐出された高温高圧のガス状冷媒は、前記コンデンサ１６で冷却されて低温高圧の液状冷媒になったあと、前記第２冷媒管路２２から第１膨張弁２７を通じて第１熱交換器６に送られ、該第１熱交換器６で前記第１冷却液回路３の冷却液と熱交換して該冷却液を第１設定温度に冷却したあと、第３冷媒管路２３を通じて前記圧縮機１５に戻る。
また、前記圧縮機１５から吐出された高温高圧のガス状冷媒の一部は、前記第４冷媒管路２４を通じて前記第２熱交換器７にそのまま送られ、該第２熱交換器７で前記第２冷却液回路４の冷却液と熱交換して該冷却液を第２設定温度に加熱したあと、第５冷媒回路の第２膨張弁２８を通じて前記第１熱交換器６に流入する。このとき、前記ガス状冷媒は、前記第２熱交換器７で冷却液を加熱することによって凝縮したあと、前記第２膨張弁２８で膨張することによって更に温度が低下した状態になり、その状態で前記第２冷媒管路２２の冷媒と合流して前記第１熱交換器６に流入し、該第１熱交換器６の冷却能力を補助的に高める役目を果たす。これは、前記第２膨張弁２８が、前記第２熱交換器７の出口と第１熱交換器６の入口との間に接続されることにより、前記第２熱交換器７がコンデンサ１６として機能することによるものである。
更に、前記圧縮機１５から吐出された高温高圧のガス状冷媒の一部は、前記第６冷媒管路２６から第３膨張弁２９を介して前記第１熱交換器６に送られ、該第１熱交換器６に流入する冷媒の温度調整のために使用される。
一方、前記第１冷却液回路３においては、第１設定温度に調整された前記タンク１内の冷却液が、前記ポンプ２から吐出されたあと、第１供給管路４０を通じて第１設定温度のまま第１負荷Ｗ１に送られ、該第１負荷Ｗ１を冷却する。
前記第１負荷Ｗ１を冷却することにより昇温した冷却液は、第１戻り管路４１を通じて前記第１熱交換器６に送られ、該第１熱交換器６で前記第１設定温度に調整されたあと、前記流入管路４２から前記タンク１に流入する。
前記冷却液の温度は、前記第１温度センサ４３及び第２温度センサ４５により常時測定され、測定された冷却液の温度に基づいて前記制御装置８で冷凍回路５の第１膨張弁２７及び第３膨張弁２９の開度が制御されることにより、該冷却液の温度が第１設定温度に調整される。
例えば、前記第１温度センサ４３で測定された冷却液の温度が第１設定温度より高い場合には、前記第１熱交換器６の冷却能力を高めて該冷却液の温度を下げる必要があるため、前記冷凍回路５における第１膨張弁２７の開度が拡大して低温の冷媒の流量が増大すると共に、前記第３膨張弁２９の開度が減少して高温の冷媒の流量が減少する。その結果、前記第１熱交換器６に流入する冷媒の温度が低下して該第１熱交換器６の冷却能力が増大するため、前記冷却液は冷却され、その温度が第１設定温度に調整される。
その逆に、前記冷却液の温度が第１設定温度より低い場合には、前記第１熱交換器６で該冷却液を加熱して温度を上げる必要があるため、前記第１膨張弁２７の開度が減少して低温の冷媒の流量が減少すると共に、前記第３膨張弁２９の開度が増大して高温の冷媒の流量が増大する。その結果、前記第１熱交換器６に流入する冷媒の温度は上昇し、昇温した該冷媒により前記冷却液は加熱され、その温度が第１設定温度に調整される。
また、前記第２冷却液回路４においては、前記ポンプ２から第１設定温度で吐出された冷却液の一部が、分岐管路５０を通じて第２熱交換器７に流入し、この第２熱交換器７で高温高圧のガス状冷媒と熱交換することにより加熱され、前記第１設定温度より高い第２設定温度に調整されたあと、前記第２供給管路５１を通じて第２負荷Ｗ２に送られ、該第２負荷Ｗ２を冷却する。
前記第２負荷Ｗ２を冷却することにより昇温した冷却液は、前記第２戻り管路５２から第１戻り管路４１に流入し、この第１戻り管路４１を流れる第１負荷Ｗ１からの冷却液と合流して前記第１熱交換器６に送られ、この第１熱交換器６で温度調整されて第１設定温度に戻されたあと、前記流入管路４２から前記タンク１に流入する。
前記第２負荷Ｗ２に供給される冷却液の温度は、前記第２供給管路５１に接続された第３温度センサ５３により常時測定され、測定された温度に基づいて前記制御装置８で冷凍回路５の第２膨張弁２８の開度が制御されることにより、該冷却液の温度が第２設定温度に調整される。
例えば、前記第２供給管路５１を流れる冷却液の温度が第２設定温度より高い場合、該冷却液の温度を低下させる必要があるため、前記冷凍回路５における第２膨張弁２８の開度が減少するか又は閉じることによって前記第２熱交換器７の加熱能力が減少し、その結果、前記冷却液の温度は低下して第２設定温度に調整される。
その逆に、前記第２供給管路５１を流れる冷却液の温度が第２設定温度より低い場合には、該冷却液の温度を上げる必要があるため、前記第２膨張弁２８の開度が増大して第２熱交換器７に流入する高温の冷媒の流量が増大し、その結果、冷却液は加熱されてその温度が第２設定温度に調整される。
また、前記冷却液中のイオン性物質の量が増加すると、該冷却液の電気伝導率が上昇するが、前記ＤＩセンサ６３で測定された電気伝導率が基準値より大きくなった場合には、前記電磁弁６２が開放して前記濾過管路６０が開放し、該濾過管路６０を冷却液が流れることにより、該冷却液中のイオン性物質が前記ＤＩフィルタ６１で除去される。
このとき、前記負荷の冷却を続けながら、前記冷却液の一部を前記濾過管路６０に流して濾過するようにすることも、前記負荷の冷却を停止し、前記冷却液の全部を前記濾過管路６０に流して濾過するようにすることもできる。
図２には第２実施形態のチラーＣ２が示されている。このチラーＣ２が前記第１実施形態のチラーＣ１と異なる点は、冷凍回路５Ａの構成であり、第１冷却液回路３及び第２冷却液回路４の構成と、第１熱交換器６及び第２熱交換器７の構成は、前記第１実施形態のチラーと同じである。
そこで、以下の説明においては、前記冷凍回路５Ａの構成について説明し、前記第１冷却液回路３及び第２冷却液回路４と、前記第１熱交換器６及び第２熱交換器７については、第１実施形態で用いた符号と同一の符号を付してその説明は省略する。
前記冷凍回路５Ａは、圧縮機７０の出口７０ａとコンデンサ７１の入口７１ａとを結ぶ第１冷媒管路７２と、該コンデンサ７１の出口７１ｂと前記第１熱交換器６の入口６ａとを結ぶ第２冷媒管路７３と、該第２冷媒管路７３から分岐して第２熱交換器７の入口７ａに接続された第３冷媒管路７４と、前記第１熱交換器６の出口６ｂと前記圧縮機７０の入口７０ｂを結ぶ第４冷媒管路７５と、前記第２熱交換器７の出口７ｂと前記第４冷媒管路７５とを結ぶ第５冷媒管路７６とを有している。そして、前記第２冷媒管路７３の、前記第３冷媒管路７４が分岐する位置より第１熱交換器６寄りの位置に、第１膨張弁７７が接続され、前記第３冷媒管路７４に第２膨張弁７８が接続されている。
また、前記第１冷媒管路７２から分岐する第６冷媒管路７９が、前記第２冷媒管路７３に、前記第１膨張弁７７より前記第１熱交換器６の入口６ａ寄りの位置で接続され、この第６冷媒管路７９に第３膨張弁８０が接続され、更に、前記第６冷媒管路７９から分岐する第７冷媒管路８１が、前記第３冷媒管路７４に、前記第２膨張弁７８より前記第２熱交換器７の入口７ａ寄りの位置で接続され、この第７冷媒管路８１に第４膨張弁８２が接続されている。
前記第１冷媒管路７２には、前記圧縮機７０から吐出された冷媒の温度を検出する第１冷媒温度センサ８３が接続され、前記第２冷媒管路７３には、前記コンデンサ７１から流出する冷媒中の異物を除去する冷媒フィルタ８４と、この冷媒の圧力を検出する第１冷媒圧力センサ８５とが接続され、前記第４冷媒管路７５には、前記第１熱交換器６及び第２熱交換器７から圧縮機７０に戻る冷媒の圧力を検出する第２冷媒圧力センサ８６と、この冷媒の温度を検出する第２冷媒温度センサ８７とが接続されている。
前記第２実施形態のチラーは次のように動作する。
前記冷凍回路５Ａにおいて、前記圧縮機７０から吐出された高温高圧のガス状冷媒は、前記コンデンサ７１で冷却されて低温高圧の液状冷媒になったあと、前記第２冷媒管路７３から第１膨張弁７７を通じて第１熱交換器６に送られると同時に、前記第３冷媒管路７４から第２膨張弁７８を通じて第２熱交換器７に送られ、前記第１熱交換器６で前記第１冷却液回路３の冷却液と熱交換して該冷却液を第１設定温度に調整すると共に、前記第２熱交換器７で前記第２冷却液回路４の冷却液と熱交換して該冷却液を第２設定温度に調整する。そして、前記第１熱交換器６及び第２熱交換器７を出た冷媒は、第４冷媒管路７５及び第５冷媒管路７６を通って圧縮機７０の入口７０ｂに戻る。
また、前記圧縮機７０から吐出された高温高圧のガス状冷媒の一部は、前記第６冷媒管路７９及び第３膨張弁８０を介して前記第１熱交換器６に送られると共に、前記第７冷媒管路８１及び第４膨張弁８２を介して前記第２熱交換器７に送られ、各熱交換器６，７に流入する冷媒の温度調整のために使用される。
一方、前記第１冷却液回路３においては、第１設定温度に調整された前記タンク１内の冷却液が、前記ポンプ２から吐出されたあと、第１供給管路４０を通じて第１設定温度のまま第１負荷Ｗ１に送られ、該第１負荷Ｗ１を冷却する。
前記第１負荷Ｗ１を冷却することにより昇温した冷却液は、第１戻り管路４１を通じて前記第１熱交換器６に送られ、該第１熱交換器６で前記第１設定温度に戻されたあと、前記流入管路４２から前記タンク１に流入する。
前記冷却液の温度は、前記第１温度センサ４３及び第２温度センサ４５により常時測定され、測定された冷却液の温度に基づいて前記制御装置８で冷凍回路５Ａの第１膨張弁７７及び第３膨張弁８０の開度が制御されることにより、該冷却液の温度が第１設定温度に調整される。
例えば、前記第１温度センサ４３で測定された冷却液の温度が第１設定温度より高い場合、前記第１熱交換器６の冷却能力を高めて該冷却液の温度を下げる必要があるため、前記冷凍回路５Ａにおける第１膨張弁７７の開度が拡大して低温の冷媒の流量が増大すると共に、前記第３膨張弁８０の開度が減少して高温の冷媒の流量が減少する。その結果、前記第１熱交換器６に流入する冷媒の温度が低下して該第１熱交換器６の冷却能力が増大するため、前記冷却液は冷却され、その温度が第１設定温度に調整される。
その逆に、前記冷却液の温度が第１設定温度より低い場合には、前記第１熱交換器６で該冷却液を加熱して温度を上げる必要があるため、前記第１膨張弁７７の開度が減少して低温の冷媒の流量が減少すると共に、前記第３膨張弁８０の開度が増大して高温の冷媒の流量が増大する。その結果、前記第１熱交換器６に流入する冷媒の温度は上昇し、昇温した該冷媒により前記冷却液は加熱され、その温度が第１設定温度に調整される。
また、前記第２冷却液回路４においては、前記ポンプ２から第１設定温度で吐出された冷却液の一部が、分岐管路５０を通じて第２熱交換器７に流入し、この第２熱交換器７で冷媒と熱交換することにより昇温し、前記第１設定温度より高い第２設定温度に調整されたあと、前記第２供給管路５１を通じて第２負荷Ｗ２に送られ、該第２負荷Ｗ２を冷却する。
前記第２負荷Ｗ２を冷却することにより昇温した冷却液は、前記第２戻り管路５２から第１戻り管路４１に流入し、前記第１負荷Ｗ１からの冷却液と合流して前記第１熱交換器６に送られ、この第１熱交換器６で温度調整されて第１設定温度に戻されたあと、前記流入管路４２から前記タンク１に流入する。
前記第２負荷Ｗ２に供給される冷却液の温度は、前記第２供給管路５１に接続された第３温度センサ５３により常時測定され、測定された温度に基づいて前記制御装置８で冷凍回路５Ａの第２膨張弁７８及び第４膨張弁８２の開度が制御されることにより、該冷却液の温度が第２設定温度に調整される。
例えば、前記第３温度センサ５３で測定された冷却液の温度が第２設定温度より高い場合、前記第２熱交換器７の冷却能力を高めて該冷却液の温度を下げる必要があるため、前記冷凍回路５Ａにおける第２膨張弁７８の開度が拡大して低温の冷媒の流量が増大すると共に、前記第４膨張弁８２の開度が減少して高温の冷媒の流量が減少する。その結果、前記第２熱交換器７に流入する冷媒の温度が低下して該第２熱交換器７の冷却能力が増大するため、前記冷却液は冷却され、その温度が第２設定温度に調整される。
その逆に、前記冷却液の温度が第２設定温度より低い場合には、前記第２熱交換器７で該冷却液を加熱して温度を上げる必要があるため、前記第２膨張弁７８の開度が減少して低温の冷媒の流量が減少すると共に、前記第４膨張弁８２の開度が増大して高温の冷媒の流量が増大する。その結果、前記第２熱交換器７に流入する冷媒の温度は上昇し、昇温した該冷媒により前記冷却液は加熱され、その温度が第２設定温度に調整される。
また、前記冷却液中のイオン性物質の量が増加して冷却液の純度が低下した場合に、ＤＩフィルタ６１の作用でイオン性物質が除去されることは、前記第１実施形態の場合と同様である。
前記第１実施形態のチラーＣ１及び第２実施形態のチラーＣ２は、それぞれ２つの冷却液回路３，４を有しているが、本発明のチラーは、３つ以上の冷却液回路を有することができる。例えば、１つの前記第１冷却液回路３と２つ以上の前記第２冷却液回路４とを有することも、２つ以上の前記第１冷却液回路３と１つの前記第２冷却液回路４とを有することも、２つ以上の前記第１冷却液回路３と２つ以上の前記第２冷却液回路４とを有することもできる。
ここで、前記第１実施形態のチラーＣ１において、前記第１冷却液回路３を２つ以上設ける場合は、該第１冷却液回路３と、前記第１膨張弁２７及び第３膨張弁２９を含む冷媒回路部５ａとが、前記第１熱交換器６で相互に接続された回路構成部分を、互いに並列に接続すれば良く、また、前記第２冷却液回路４を２つ以上設ける場合は、該第２冷却液回路４と、前記第２膨張弁２８を含む冷媒回路部５ｂとが、前記第２熱交換器７で相互に接続された回路構成部分を、互いに並列に接続すれば良い。
また、前記第２実施形態のチラーＣ２において、前記第１冷却液回路３を２つ以上設ける場合は、該第１冷却液回路３と、前記第１膨張弁７７及び第３膨張弁８０を含む冷媒回路部５ａとが、前記第１熱交換器６で相互に接続された回路構成部分を、互いに並列に接続すれば良く、また、前記第２冷却液回路４を２つ以上設ける場合は、該第２冷却液回路４と、前記第２膨張弁７８及び第４膨張弁８２を含む冷媒回路部５ｂとが、前記第２熱交換器７で相互に接続された回路構成部分を、互いに並列に接続すれば良い。
Ｃ１，Ｃ２ チラー
Ｗ１ 第１負荷
Ｗ２ 第２負荷
１ タンク
２ ポンプ
３ 第１冷却液回路
４ 第２冷却液回路
５，５Ａ 冷凍回路
６ 第１熱交換器
６ａ，６ｃ 入口
６ｂ，６ｄ 出口
７ 第２熱交換器
７ａ，７ｃ 入口
７ｂ，７ｄ 出口
８ 制御装置
１５，７０ 圧縮機
１５ａ，７０ａ 出口
１５ｂ，７０ｂ 入口
１６，７１ コンデンサ
１６ａ，７１ａ 入口
１６ｂ，７１ｂ 出口
２１，７２ 第１冷媒管路
２２，７３ 第２冷媒管路
２３，７４ 第３冷媒管路
２４，７５ 第４冷媒管路
２５，７６ 第５冷媒管路
２６，７９ 第６冷媒管路
２７，７７ 第１膨張弁
２８，７８ 第２膨張弁
２９，８０ 第３膨張弁
４０ 第１供給管路
４１ 第１戻り管路
５０ 分岐管路
５１ 第２供給管路
５２ 第２戻り管路
５４ 圧力調整弁
６０ 濾過管路
６１ ＤＩフィルタ
６２ 電磁弁
６３ ＤＩセンサ
８１ 第７冷媒管路
８２ 第４膨張弁

Claims (7)

  1. 冷却液を収容する１つのタンクと、該タンク内の冷却液を吐出する１つのポンプと、該ポンプが吐出する冷却液を分流して複数の負荷に個別に供給する複数の冷却液回路と、前記冷却液の温度を該冷却液と冷媒との熱交換により調整する冷凍回路とを有し、
    前記複数の冷却液回路と冷凍回路とは、熱交換能力を個々に制御可能な個別の熱交換器を介して相互に接続され、
    前記複数の冷却液回路は、第１負荷を冷却する第１冷却液回路と、該第１負荷と異なる温度の第２負荷を冷却する第２冷却液回路とを有し、
    前記第１冷却液回路と冷凍回路とを接続する第１熱交換器は、前記第１負荷及び第２負荷から前記タンクに戻る冷却液の温度を調整し、
    前記第２冷却液回路と冷凍回路とを接続する第２熱交換器は、前記タンクから前記第２負荷に供給される冷却液の温度を調整する、
    ことを特徴とするチラー。
  2. 前記第１冷却液回路は、前記ポンプから吐出された冷却液を、タンク内での温度である第１設定温度のまま第１負荷に送る第１供給管路と、第１負荷からの冷却液を前記タンクに戻す第１戻り管路とを有していて、該第１戻り管路に前記第１熱交換器が接続されており、それによって該第１戻り管路の冷却液は、前記第１熱交換器で前記第１設定温度に調整されたあと前記タンクに流入し、
    前記第２冷却液回路は、前記第１供給管路から分岐して前記第２熱交換器に接続された分岐管路と、前記第２熱交換器で第２設定温度に調整された冷却液を第２負荷に送る第２供給管路と、第２負荷からの冷却液を前記タンクに戻す第２戻り管路とを有していて、該第２戻り管路は前記第１戻り管路に接続されており、それによって該第２戻り管路の冷却液は、前記第１戻り管路の冷却液に合流する、
    ことを特徴とする請求項１に記載のチラー。
  3. 前記第２供給管路に圧力調整弁が接続され、該圧力調整弁は、前記第２冷却液回路を流れる冷却液の圧力を前記第１冷却液回路を流れる冷却液の圧力とは異なる圧力にすることを特徴とする請求項２に記載のチラー。
  4. 前記第１冷却液回路に、前記第１供給管路と第１戻り管路とを接続する濾過管路が設けられ、該濾過管路に、前記冷却液の電気伝導率を調整するＤＩフィルタと、該濾過管路を開閉する電磁弁とが接続され、
    前記第１戻り管路に、該第１戻管路を流れる冷却液の電気伝導率を測定して前記電磁弁を開閉させるＤＩセンサが接続されている、
    ことを特徴とする請求項２又は３に記載のチラー。
  5. 前記濾過管路は、前記第１供給管路の前記分岐管路が分岐する位置よりも第１負荷寄りの位置と、前記第１戻り管路の前記第２戻り管路が合流する位置よりも第１熱交換器寄りの位置とを、相互に接続していることを特徴とする請求項４に記載のチラー。
  6. 前記冷凍回路は、圧縮機の出口とコンデンサの入口とを結ぶ第１冷媒管路と、該コンデンサの出口と前記第１熱交換器の入口とを結ぶ第２冷媒管路と、前記第１熱交換器の出口と前記圧縮機の入口を結ぶ第３冷媒管路と、前記第１冷媒管路と前記第２熱交換器の入口とを結ぶ第４冷媒管路と、前記第２熱交換器の出口と前記第１熱交換器の入口とを結ぶ第５冷媒管路と、前記第４冷媒管路と該第５冷媒管路とを結ぶ第６冷媒管路とを有し、
    前記第２冷媒管路に第１膨張弁が接続され、前記第５冷媒管路に第２膨張弁が接続され、前記第６冷媒管路に第３膨張弁が接続されている、
    ことを特徴とする請求項１から５の何れかに記載のチラー。
  7. 前記冷凍回路は、圧縮機の出口とコンデンサの入口とを結ぶ第１冷媒管路と、該コンデンサの出口と前記第１熱交換器の入口とを結ぶ第２冷媒管路と、該第２冷媒管路と前記第２熱交換器の入口とを結ぶ第３冷媒管路と、前記第１熱交換器の出口と前記圧縮機の入口を結ぶ第４冷媒管路と、前記第２熱交換器の出口と前記第４冷媒管路とを結ぶ第５冷媒管路と、前記第１冷媒管路から分岐して前記第１熱交換器の入口に接続された第６冷媒管路と、該第６冷媒管路から分岐して前記第２熱交換器の入口に接続された第７冷媒管路とを有し、
    前記第２冷媒管路に第１膨張弁が接続され、前記第３冷媒管路に第２膨張弁が接続され、前記第６冷媒管路に第３膨張弁が接続され、前記第７冷媒管路に第４膨張弁が接続されている、
    ことを特徴とする請求項１から５の何れかに記載のチラー。
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