JP4338018B2 - 冷房システム - Google Patents
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- Y02B30/54—Free-cooling systems
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外気温度の変動等に対応して冷房装置側が要求する冷水温度条件に適合させて運転制御方式を選択的に採用する冷房システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、冬季においても冷熱供給を必要とする施設は、工場はもとよりオフィスビルのおいても多くなっている。このような施設において、省エネルギーの観点から冬季には冷凍機を運転せず、冷却塔により冷水をつくり、冷房に利用する方法（以下、フリークーリングという）が一般化している。
従来、この種の冷凍機を用いた冷房装置は、例えば図５に示す特公昭５７−４３８２号公報に開示した技術があった。
これについて説明すれば、夏季には冷凍機１の凝縮器２と冷却塔３とを冷却水の循環ポンプ４を介して接続する循環管路から成る冷却水回路Aで冷却水を得るようにし、該冷凍機１の冷却器６と冷房室の空調機７とを冷水用の循環ポンプ８を介して接続した循環管路から成る空調回路Ｂにより該空調機７に対し冷水を給送して冷房を行なうようになっている。
なお、循環ポンプ４の前方において、往復路を温度制御弁５で短絡させ、設定温度の検出による該温度制御弁５の開閉作動で所定温度の冷却水を得るようになっている。
また、冬季には、冷却水回路Ａの往路における冷却水循環ポンプ４の前方位置と復路における温度制御弁５の後方位置とを空調回路Ｂの往路における冷却器６と冷水用循環ポンプ８間において循環側路Ｃで接続すると共に、該接続部と冷却器６間において空調回路Ｂの往復管路を連通路Ｄで短絡し、冷却塔で作られた冷水を空調機7に供給できるような回路が形成される。
なお、循環側路Ｃの往復路と連通路Ｄにはそれぞれ冬季には開かれ夏季には閉じる弁９、１０、１１を設け、また冷却水回路Ａにおける凝縮器２の前後と空調回路Ｂにおける冷却器６の前後並びに循環側路Ｃの往復路の接続端間にそれぞれ冬季には閉じられ夏季には開かれる弁１２、１３、１４、１５、１６を設け、これらの弁の開閉によって配管経路を切り替えている。
当該従来の技術に於ける冷房装置は、冬季と夏季に峻別して、冷却水回路Ａ、空調回路Ｂ、循環回路Ｃ及び連通路Ｄに介在させる弁９ないし１１、弁１２ないし１６のそれぞれを開放又は閉止して冷水を循環させて空調機７又は該冷房装置を動作させる構成であり、１年を通じて外気温度や冷凍機へ流入する冷却水温度等を精査して合理的に冷房装置を駆動システムには適しないものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このようないわゆるフリークーリングは、冷却塔から冷房装置をつなぐ流路を設け、回路を切り替えるだけでよく手軽に実施でき、しかも冷凍機を運転することなく冷房することができるので、省エネルギー手法として優れている。したがって、本来であれば、冷却水温度が冷房に供する温度域まで、低下した場合には、積極的にフリークーリングへ切り替えることが望ましいが以下のような問題点があり、それができなかった。
フリークーリングへの切替え或いは冷凍機で製造された冷水による冷房運転（以下、冷凍機運転という）への切替えは通常、季節ごとの切替えが一般的になっている。これは、一旦フリークーリングへ切り換えると、通常の冷凍機運転に戻すことは容易ではないことに起因している。通常の冷房時には、冷却塔から冷凍機への冷却水温度は３２℃程度、冷凍機から冷房装置への冷水温度は７℃程度である。すなわち、この条件でフリークーリングを実施するための配管経路（以下、フリークーリング回路という）を形成させることにより、冷却塔と冷凍機間の配管中にある水は７℃の水となっている。
ここで、通常の冷凍機運転へ戻すものとすると、冷却塔から冷凍機へ流入する冷却水の温度が７℃となるが、この種のシステムに使用する冷凍機は、冷却水が流入する温度の下限が設定（２０℃程度）されており、その水を昇温しなければならない。しかし、通常の空調システムでは、冷却塔と冷凍機間の配管中にある水を昇温する設備はない。このため、一旦フリークーリングへ切り換えるとなると、時間ロスなく冷凍機運転へ連続的に戻すことは不可能であった。
このような理由から、日毎或いは時間ごとにフリークーリングへの切り換えを行うことはなく、年に２回、フリークーリング或いは冷凍機運転へ手動で切り換えるものとしている。したがって、フリークーリングを行う外気条件が整っている日があっても、後日冷凍機運転が必要な危険性がある場合には、フリークーリングを実施することはできなかった。また、逆にフリークーリングから冷凍機運転へ切り換える場合にも、急に冷凍機運転が必要となる場合を考慮して、早めの時期に切替をおこなっていた。つまり、従来採用されてきたフリークーリングは限られた期間でしか採用できず、フリークーリングを実施する機会を逃していた。
したがって、ある切替設定温度を設けて、フリークーリング或いは冷凍機運転を連続的におこなうことは不可能であった。つまり、フリークーリング或いは冷凍機運転への切替設定温度が切替時の冷却水出口温度とほぼ一致するのであれば、時間ロスがなく、連続的に切替ができ、フリークーリングが利用可能となるので、そのような冷房システムが切望されていた。
また、さらに、フリークーリングを積極的に採用することすなわち利用期間を長期間にわたらせるためには、冷房装置側の冷水利用温度を上げることが考えられる。しかし、冷房装置側の冷水利用温度を上げるためには、冷房装置における熱交換器の増強が必要となり、イニシャルコストの増大が懸念される。
【０００４】
本発明は省エネルギー化の実現を目的とした水蒸気圧縮冷凍機を用いた冷房システムを提供するものであって、次に述べる課題の解決を意図するものである。
【０００５】
第１の課題は、条件が整えば、即座にフリークーリングを熱ロスかつ時間ロスなく実施可能な熱源、冷房装置及び回路の構成とすることにより、フリークーリングを最大限に利用できる技術を提供する。
【０００６】
第２の課題は、冷却水温度変動に対する圧縮機の追従運転により水蒸気圧縮冷凍機の高効率運転が可能で、省エネルギー化および運転管理の平易化に寄与する技術を提供する。
【０００７】
第３の課題は、さらにフリークーリング適用期間の大幅な拡大が可能な冷水供給温度の高温化とそれに適合した負荷側冷房システムを提供する。
【０００８】
第４の課題は、システム全体を密閉系とし、さらに真空ポンプの脱気作用により装置・配管類の腐食防止効果が期待できる技術を提供する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る冷房システムは上述した課題を解決し、省エネルギー化を実現することを目的としたものであって、次の構成、手段から成立する。
【００１０】
請求項１記載の発明によれば、密閉式冷却塔と、蒸発器、圧縮機及び凝縮器からなる水蒸気圧縮冷凍機と、冷房装置との組合せで構成された冷房システムにおいて、前記密閉式冷却塔の出口側に凝縮器を介して形成すると共に、前記密閉式冷却塔から凝縮器、第１フリークーリング配管（冷却水往配管）を経て冷房装置に及び該冷房装置から第２フリークーリング配管（冷却水復配管）を経て前記密閉式冷却塔に冷却水を循環流送するフリークーリング回路を有し、前記両回路に切換手段を備え、該切換手段が前記密閉式冷却塔の出口水温が所定温度より高いとき前記冷凍機運転回路を用いた前記冷水による冷房運転とし、該所定温度より低いとき前記フリークーリング回路を用いた前記冷却水による冷房運転を行うことを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、密閉式冷却塔と、蒸発器、圧縮機及び凝縮器からなる水蒸気圧縮冷凍機と、冷房装置との組合せで構成された冷房システムにおいて、前記水蒸気圧縮冷凍機の凝縮器が、凝縮水温度検出手段を備え、この検出信号により前記圧縮機の回転数制御を行なうと共に、前記密閉式冷却塔から凝縮器、第１フリークーリング配管（冷却水往配管）を経て冷房装置に及び該冷房装置から第２フリークーリング配管（冷却水復配管）を経て前記密閉式冷却塔に冷却水を循環流送するフリークーリング回路を有し、前記両回路に切換手段を備え、該切換手段が前記密閉式冷却塔の出口水温が所定温度より高いとき前記冷凍機運転回路を用いた前記冷水による冷房運転とし、該所定温度より低いとき前記フリークーリング回路を用いた前記冷却水による冷房運転を行うことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき、本発明に係る冷房システムに於ける実施の形態について詳細に説明する。
【００１３】
図１は本発明に係る冷房システムに於ける実施の形態の一例を示す構成配置図である。
１７は水蒸気圧縮冷凍機であって、蒸発器１７ａ、圧縮機１７ｂ及び凝縮器１７ｃを備えている。１８は密閉式冷却塔であり、発熱を大気に開放するためのものである。
前記水蒸気圧縮冷凍機１７の凝縮器１７ｃと該密閉式冷却塔１８及び前記水蒸気圧縮冷凍機１７の凝縮器１７ｃと冷房装置１９は冷却水ポンプ２０を介して、それぞれ連結されている。また、前記水蒸気圧縮冷凍機１７の蒸発器１７ａは、冷水ポンプ２１を介して前記冷房装置１９に連結されている。
【００１４】
上記密閉式冷却塔１８は、図１に示すように前記水蒸気圧縮冷凍機１７の凝縮器１７ｃの冷却水流出側つまり冷却水復配管２４ｂ側と、冷却塔１８へ向かう冷却水量を変化させる三方弁２２を備えた該凝縮器１７ｃの冷却水流入側つまり冷却水往配管２４ｃ側との間に接続構成されている。該三方弁２２は、冷却水温度が所定値より低いとき、フリークーリング時の冷房装置１９の結露を防止するために冷却水の温度を制御する機能を有している。
尚、密閉式冷却塔１８の出口と三方弁２２の間には第１冷却水温度検出器２４ｄ、三方弁２２の出口側には第２冷却水温度検出器２４ｆを配置している。図中、１８ａは散布水ポンプ、１８ｂは噴射ノズル、１８ｃは送風機である。
【００１５】
上記冷房装置１９は、例えば、放射パネル型冷房装置、すなわち、非結露型放射冷房装置を使用し、単一若しくは複数個設置された空調装置を構成する。そして、該冷房装置１９は、前記水蒸気圧縮冷凍機１７の蒸発器１７ａの冷水流出側と冷水流入側との間、及び凝縮器１７ｃの冷却水流出側と冷却水復配管２４ｂの間に接続構成されている。
【００１６】
そして、上記密閉式冷却塔１８の出口側のＥ点の冷却水温度つまり第１冷却水温度検出器２４ｄの検出温度値Ｔ１が冷房装置１９への供給冷水温度、すなわち、冷房装置１９の冷水流入側のＦ点の冷水温度より高いとき、弁を開放する切換手段としての一方の第１切替弁２３ａが前記蒸発器１７ａの冷水流入側具体的には、冷水配管２４ａの冷却水復配管２４ｈとの分岐点と蒸発器１７ｃ間に配置されている。
また、前記第１切替弁２３ａと同時に弁を開放する切換手段としての一方の第５切替弁２３ｅは冷水ポンプ２１と冷水配管２４ａの冷却水往配管２４ｇとの合流点との間に配置されている。
【００１７】
また、前記第１切替弁２３ａならびに第５切替弁２４ｅと同時に弁を開放する切換手段としての一方の第２切替弁２３ｂは、冷却水ポンプ２０の出口側の冷却水復配管２４ｂの冷却水往配管２４ｇとの分岐点と冷却水復配管２４ｈとの合流点との間に配置している。
前記密閉式冷却塔１８と前記凝縮器１７ｃの冷却水流入側との間、つまり冷却水往配管２４ｃには上記三方弁２２を配置している。該三方弁２２は冷却水をバイパスする冷却水バイパス管２４ｅに接続され弁の開放を行なって、凝縮器１７ｃへの冷却水温度を制御する。なお、前記三方弁２２は、冷却水バイパス管２４ｅならびに冷却水復配管２４ｂの密閉式冷却塔１８への流入配管へ二方弁を各１個づつ設けた構成としてもよい。
【００１８】
そして、前記水蒸気圧縮冷凍機１７の凝縮器１７ｃへの冷却水流入側としての上記密閉式冷却塔１８の出口側のＥ点の冷却水温度つまり第１冷却水温度検出器２４ｄの検出温度値Ｔ１が冷房装置１９への供給冷水温度、すなわち、冷房装置１９の冷水流入側Ｆ点の冷水温度と同値又はそれより低いとき、弁を開放する切換手段としての他方の第３切替弁２３ｃが前記冷却水ポンプ２０の出口側と前記冷房装置１９の流入側との間すなわち冷却水往配管２４ｇでなる第１フリークーリング配管に配置されている。また、前記他方の第３切替弁２３ｃと同時に弁を開放する切換手段としての他方の第４切替弁２３ｄは前記冷房装置１９の出口側と前記冷却水復配管２４ｂとの間に接続された冷却水復配管２４ｈでなる第２フリークーリング配管に設置している。すなわち、該他方の第４切替弁２３ｄは、弁の開放により冷却水を密閉式冷却塔１８へ返送するための冷却水復配管２４ｈ中に介在させている。
而して、切換手段としての前記他方の第３切替弁２３ｃ及び第４切替弁２３ｄは弁の開放により、前記密閉式冷却塔１８からの冷却水を循環流送するためのフリークーリング回路として、冷却水往配管２４ｃ、凝縮器１７ｃを経由して、第１フリークーリング配管としての冷却水往配管２４ｇ、冷房装置１９、第２フリークーリング配管としての冷却水復配管２４ｈ及び冷却水復配管２４ｂで構成される。
【００１９】
尚、上記水蒸気圧縮冷凍機１７の凝縮器１７ｃ内に凝縮水温度検出器（図示せず）を設置し、この凝縮水温度を検出して圧縮機１７ｂの回転数制御を行ない、該圧縮機１７ｂの出口側の圧力を制御する。また、該凝縮器１７ｃの器内圧力を検出して制御する構成としてもよい。
【００２０】
図中、２５は真空ポンプであり、冷凍機内圧力を真空域に保持し、その脱気作用により装置や配管類の腐食防止効果を図るものである。
【００２１】
次に本発明に係る冷房システムに於ける実施の形態について、その動作を説明する。
【００２２】
（１）先づ前記密閉式冷却塔の出口側Ｅ点の冷却水温度が冷房装置への供給冷水温度すなわちＦ点の設定温度値より高いとき、つまり、冷凍機運転時の本冷房システムの動作を説明する。
本冷房システムは水蒸気圧縮冷凍機１７で冷水を製造し、その冷水を放射冷房装置つまり、冷房装置１９へ供給する通常の冷凍機による冷水供給システムと同様な動作となる。切換手段としての動作は第１切替弁２３ａ、第２切替弁２３ｂ及び第５切替弁２３ｅが全開し、第３切替弁２３ｃおよび第４切替弁２３ｄが全閉となる。
なお、冷却水往配管２４ｃ中に設けられた温度制御用としての三方弁２２は、水蒸気圧縮冷凍機１７は冷却水温度が低下しても温度補償をする必要がないのでストレート側、つまり冷却水往配管２４ｃ側を全開とし、バイパス側、つまり冷却水バイパス配管２４ｅ側を全閉とし温度制御は行わない。また、水蒸気圧縮冷凍機１７の圧縮機１７ｂは冷却水温度が低下し場合、凝縮器１７ｃの温度又は圧力に応じた回転数制御を行う。
（２）次に、前記密閉式冷却塔の出口側Ｅ点の冷却水温度が冷房装置への供給冷水温度、すなわちＦ点の設定温度値と同値又はそれより低いとき、つまり、フリークーリング時の本冷房システムの動作を説明する。
切換手段の動作は前述した（１）の場合の動作と全く反転したものとなる。すなわち、第１切替弁２３ａ、第２切替弁２３ｂ及び第5切替弁２３ｅが全閉し、第３切替弁２３ｃおよび第４切替弁２３ｄが全開となる。
前述の冷房装置１９の結露防止対策としては、密閉式冷却塔１８における送風機１８ｃの回転数制御ならびに発停制御、同じく散布水ポンプ１８ａの回転数制御ならびに発停制御を段階的に組み合わせ、冷却水往配管２４ｃの中の冷却水温度を設定値に制御する方式を採用する。
つまり、上記第２冷却水温度検出器２４ｆの検出値Ｔ２と冷房装置１９の冷水流入側Ｆ点の設定値Ｔ３を比較し、Ｔ２≦Ｔ３のとき、先づ、上記密閉式冷却塔１８の送風機１８ｃが回転数制御し、やがて停止し、次に、該密閉式冷却塔１８の散布水ポンプ１８ａが回転数制御し、やがて停止する。尚、送風機１８ｃおよび散布水ポンプ１８ａが停止した後も冷却水温度が設定値を下回るような場合には、冷却水往配管２４ｃ中の温度制御用の三方弁２２により、冷却水バイパス配管２４ｅの水量を増加させ、冷却水往配管２４ｃの冷却水温度制御を行う。このように、３段階の動作を組み合わせた、カスケード制御を実行する。
【００２３】
非結露型放射冷房装置である冷房装置１９への供給冷水温度は一般的に１５〜１９（℃）程度とされている。このことは、フリークーリングが実施可能な運転時間が飛躍的に拡大することを意味し、特に年間冷房需要のあるような施設・建物に適用した場合の省エネルギー効果は大きなものとなる。
【００２４】
フリークーリングは、前述したように、実施可能な冷水温度を通常の冷水利用温度域より高くすることで、適用期間を伸張することができる。例えば、東京における標準的な気象データから、冷却水温度の各月代表日の２４時間平均値を算出し、本システムにおいてフリークーリングが適用可能な冷水温度を１７℃と仮定して、フリークーリングが適用可能な期間を検証したものを、図２に示す。これによれば、１年を通して１０月から４月まで適用可能であり、通常の冷水温度域で試算した場合に比べて、約２倍の適用期間の伸張が期待できる結果が得られた。
【００２５】
図３は、東京の4月の代表日における冷却水温度の推移を示したものである。ここで、上述のように実施可能温度を１７℃と仮定すれば、夜間にフリークーリングが適用可能となる。適用対象としては、夜間残業運転の多いビルや躯体蓄熱を意図した２４時間冷房のビルが考えられる。この場合、切替弁を制御弁等で自動的に動作させ、迅速に切り替えることが望ましい。
【００２６】
また、本冷房システムでは、冷水系・冷却水系ともに装置・配管とも密閉システムとしており、システムの中心となる水蒸気圧縮冷凍機１７も動作圧力範囲は真空域であり、システム内の水が空気と接触する部位を持たない。システム運転時には、冷凍機運転時及びフリークーリング時ともに水蒸気圧縮冷凍機１７の真空ポンプ２５を稼働させており、システム内の水からの脱気も促進される。
【００２７】
図４は、冷媒として水を用いた水蒸気圧縮冷凍機１７のモリエル線図上の動作を模式的に示したものである。これにより、供給冷水温度の高温化と冷却水温度低下に対応した圧縮機１７ｂの回転数制御が、機器のエネルギー効率改善に寄与することが検証可能である。図４は、冷水供給温度つまり、蒸発器１７ａにおける冷媒の蒸発温度を７（℃）から１７（℃）へ変化させた場合と、冷却水（還）温度つまり、凝縮器１７ｃにおける冷媒の凝縮温度を３７（℃）から３０（℃）へ変化させた場合の動力削減量を示したものであり、７（℃）蒸発、３７（℃）凝縮の場合の水蒸気圧縮冷凍機１７の理論成績係数Ｋ１が、５．０程度であるのに対し、１７（℃）蒸発、３０（℃）凝縮の場合の理論成績係数Ｋ２は、１０以上に上昇する。
【００２８】
すなわち、冷水温度７（℃）に於ける蒸発器１７ａの蒸発圧力は１．０（ｋＰａ）であり、このときの比エンタルピーの差をＣ１（ｋｊ／ｋｇ）、冷水温度７（℃）の圧縮機１７ｂの動力をＭ１（ｋｊ／ｋｇ）とすれば、上記水蒸気圧縮冷凍機１７の理論成績係数Ｋ１は、図４に示すデータから、
Ｋ１＝Ｃ１／Ｍ１≒２５００／（３０００−２５００）＝５．０となる。
また、冷水温度１７（℃）に於ける蒸発器１７ａの蒸発圧力は１．９（ｋＰａ）であり、このときの比エンタルピーの差をＣ２（ｋｊ／ｋｇ）、冷却水の温度が３７（℃）から３０（℃）に低下した時の圧縮機１７ｂの動力をＭ２（ｋｊ／ｋｇ）とすれば、上記水蒸気圧縮冷凍機１７の理論成績係数Ｋ２は、図４に示すデータから、
Ｋ２＝Ｃ２／Ｍ２≒２５００／（２７５０−２５００）＝１０．０となる。
尚、図中Ｍ３は水蒸気圧縮冷凍機１７の圧縮機１７ｂの削減動力量（ｋｊ／ｋｇ）を示している。
【００２９】
【発明の効果】
本発明に係る冷房システムは、叙上の構成、動作を有するので次の効果がある。
【００３０】
請求項１記載の発明によれば、密閉式冷却塔と、蒸発器、圧縮機及び凝縮器からなる水蒸気圧縮冷凍機と、冷房装置との組合せで構成された冷房システムにおいて、前記密閉式冷却塔の出口側に凝縮器を介して形成すると共に、前記密閉式冷却塔から凝縮器、第１フリークーリング配管（冷却水往配管）を経て冷房装置に及び該冷房装置から第２フリークーリング配管（冷却水復配管）を経て前記密閉式冷却塔に冷却水を循環流送するフリークーリング回路を有し、前記両回路に切換手段を備え、該切換手段が前記密閉式冷却塔の出口水温が所定温度より高いとき前記冷凍機運転回路を用いた前記冷水による冷房運転とし、該所定温度より低いとき前記フリークーリング回路を用いた前記冷却水による冷房運転を行うことを特徴とする冷房システムを提供する。
このような構成としたので、冷凍機運転回路とフリークーリング回路を切替えるための冷水設定温度と冷房装置が要求する冷水利用温度の不一致が解消され、連続的な回路切替が可能となる。したがって、これまでフリークーリング運転の実施が不可能とされてきた時間単位、日単位等の実施が可能となり、フリークーリング運転の適用期間の範囲を大幅に拡大し、省エネルギーを図ることができるという効果がある。また、回路切替に係る切替弁を減らすことができるという効果がある。
【００３１】
請求項２記載の発明によれば、密閉式冷却塔と、蒸発器、圧縮機及び凝縮器からなる水蒸気圧縮冷凍機と、冷房装置との組合せで構成された冷房システムにおいて、前記水蒸気圧縮冷凍機の凝縮器が、凝縮水温度検出手段を備え、この検出信号により前記圧縮機の回転数制御を行なうと共に、前記密閉式冷却塔から凝縮器、第１フリークーリング配管（冷却水往配管）を経て冷房装置に及び該冷房装置から第２フリークーリング配管（冷却水復配管）を経て前記密閉式冷却塔に冷却水を循環流送するフリークーリング回路を有し、前記両回路に切換手段を備え、該切換手段が前記密閉式冷却塔の出口水温が所定温度より高いとき前記冷凍機運転回路を用いた前記冷水による冷房運転とし、該所定温度より低いとき前記フリークーリング回路を用いた前記冷却水による冷房運転を行うことを特徴とする冷房システムを提供する。
このような構成としたので、請求項１記載の発明の効果に加えて、冷却水温度低下に対応して圧縮機動力を低減することを可能とする効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る冷房システムに於ける実施の形態の一例を示す構成配置図である。
【図２】本発明に係る冷房システムに於ける実施の形態の動作であって、１年期間の冷凍機運転及びフリークーリングの運転動作の特性図である。
【図３】本発明に係る冷房システムに於ける実施の形態の動作であって、１日の冷凍機運転及びフリークーリングの運転動作の特性図である。
【図４】本発明に係る冷房システムに於ける水蒸気圧縮冷凍機の動作を示すモリエル線図である。
【図５】従来の技術に於ける冷房装置の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
１ 冷凍機
２ 凝縮器
３ 密閉式冷却塔
４ 循環ポンプ
５ 温度制御弁
６ 冷却器
７ 空調機
８ 循環ポンプ
９〜１６ 弁
１７ 水蒸気圧縮冷凍機
１７ａ 蒸発器
１７ｂ 圧縮機
１７ｃ 凝縮器
１８ 冷却塔
１８ａ 散布水ポンプ
１８ｂ 噴射ノズル
１８ｃ 送風機
１９ 冷房装置
２０ 冷却水ポンプ
２１ 冷水ポンプ
２２ 三方弁
２３ａ 第１切替弁
２３ｂ 第２切替弁
２３ｃ 第３切替弁
２３ｄ 第４切替弁
２３ｅ 第５切替弁
２４ａ 冷水配管
２４ｂ 冷却水復配管
２４ｃ 冷却水往配管
２４ｄ 第１冷却水温度検出器
２４ｆ 第２冷却水温度検出器
２４ｅ 冷却水バイパス配管
２４ｇ 冷却水往配管（第１フリークーリング配管）
２４ｈ 冷却水復配管（第２フリークーリング配管）
【発明の属する技術分野】
本発明は、外気温度の変動等に対応して冷房装置側が要求する冷水温度条件に適合させて運転制御方式を選択的に採用する冷房システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、冬季においても冷熱供給を必要とする施設は、工場はもとよりオフィスビルのおいても多くなっている。このような施設において、省エネルギーの観点から冬季には冷凍機を運転せず、冷却塔により冷水をつくり、冷房に利用する方法（以下、フリークーリングという）が一般化している。
従来、この種の冷凍機を用いた冷房装置は、例えば図５に示す特公昭５７−４３８２号公報に開示した技術があった。
これについて説明すれば、夏季には冷凍機１の凝縮器２と冷却塔３とを冷却水の循環ポンプ４を介して接続する循環管路から成る冷却水回路Aで冷却水を得るようにし、該冷凍機１の冷却器６と冷房室の空調機７とを冷水用の循環ポンプ８を介して接続した循環管路から成る空調回路Ｂにより該空調機７に対し冷水を給送して冷房を行なうようになっている。
なお、循環ポンプ４の前方において、往復路を温度制御弁５で短絡させ、設定温度の検出による該温度制御弁５の開閉作動で所定温度の冷却水を得るようになっている。
また、冬季には、冷却水回路Ａの往路における冷却水循環ポンプ４の前方位置と復路における温度制御弁５の後方位置とを空調回路Ｂの往路における冷却器６と冷水用循環ポンプ８間において循環側路Ｃで接続すると共に、該接続部と冷却器６間において空調回路Ｂの往復管路を連通路Ｄで短絡し、冷却塔で作られた冷水を空調機7に供給できるような回路が形成される。
なお、循環側路Ｃの往復路と連通路Ｄにはそれぞれ冬季には開かれ夏季には閉じる弁９、１０、１１を設け、また冷却水回路Ａにおける凝縮器２の前後と空調回路Ｂにおける冷却器６の前後並びに循環側路Ｃの往復路の接続端間にそれぞれ冬季には閉じられ夏季には開かれる弁１２、１３、１４、１５、１６を設け、これらの弁の開閉によって配管経路を切り替えている。
当該従来の技術に於ける冷房装置は、冬季と夏季に峻別して、冷却水回路Ａ、空調回路Ｂ、循環回路Ｃ及び連通路Ｄに介在させる弁９ないし１１、弁１２ないし１６のそれぞれを開放又は閉止して冷水を循環させて空調機７又は該冷房装置を動作させる構成であり、１年を通じて外気温度や冷凍機へ流入する冷却水温度等を精査して合理的に冷房装置を駆動システムには適しないものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このようないわゆるフリークーリングは、冷却塔から冷房装置をつなぐ流路を設け、回路を切り替えるだけでよく手軽に実施でき、しかも冷凍機を運転することなく冷房することができるので、省エネルギー手法として優れている。したがって、本来であれば、冷却水温度が冷房に供する温度域まで、低下した場合には、積極的にフリークーリングへ切り替えることが望ましいが以下のような問題点があり、それができなかった。
フリークーリングへの切替え或いは冷凍機で製造された冷水による冷房運転（以下、冷凍機運転という）への切替えは通常、季節ごとの切替えが一般的になっている。これは、一旦フリークーリングへ切り換えると、通常の冷凍機運転に戻すことは容易ではないことに起因している。通常の冷房時には、冷却塔から冷凍機への冷却水温度は３２℃程度、冷凍機から冷房装置への冷水温度は７℃程度である。すなわち、この条件でフリークーリングを実施するための配管経路（以下、フリークーリング回路という）を形成させることにより、冷却塔と冷凍機間の配管中にある水は７℃の水となっている。
ここで、通常の冷凍機運転へ戻すものとすると、冷却塔から冷凍機へ流入する冷却水の温度が７℃となるが、この種のシステムに使用する冷凍機は、冷却水が流入する温度の下限が設定（２０℃程度）されており、その水を昇温しなければならない。しかし、通常の空調システムでは、冷却塔と冷凍機間の配管中にある水を昇温する設備はない。このため、一旦フリークーリングへ切り換えるとなると、時間ロスなく冷凍機運転へ連続的に戻すことは不可能であった。
このような理由から、日毎或いは時間ごとにフリークーリングへの切り換えを行うことはなく、年に２回、フリークーリング或いは冷凍機運転へ手動で切り換えるものとしている。したがって、フリークーリングを行う外気条件が整っている日があっても、後日冷凍機運転が必要な危険性がある場合には、フリークーリングを実施することはできなかった。また、逆にフリークーリングから冷凍機運転へ切り換える場合にも、急に冷凍機運転が必要となる場合を考慮して、早めの時期に切替をおこなっていた。つまり、従来採用されてきたフリークーリングは限られた期間でしか採用できず、フリークーリングを実施する機会を逃していた。
したがって、ある切替設定温度を設けて、フリークーリング或いは冷凍機運転を連続的におこなうことは不可能であった。つまり、フリークーリング或いは冷凍機運転への切替設定温度が切替時の冷却水出口温度とほぼ一致するのであれば、時間ロスがなく、連続的に切替ができ、フリークーリングが利用可能となるので、そのような冷房システムが切望されていた。
また、さらに、フリークーリングを積極的に採用することすなわち利用期間を長期間にわたらせるためには、冷房装置側の冷水利用温度を上げることが考えられる。しかし、冷房装置側の冷水利用温度を上げるためには、冷房装置における熱交換器の増強が必要となり、イニシャルコストの増大が懸念される。
【０００４】
本発明は省エネルギー化の実現を目的とした水蒸気圧縮冷凍機を用いた冷房システムを提供するものであって、次に述べる課題の解決を意図するものである。
【０００５】
第１の課題は、条件が整えば、即座にフリークーリングを熱ロスかつ時間ロスなく実施可能な熱源、冷房装置及び回路の構成とすることにより、フリークーリングを最大限に利用できる技術を提供する。
【０００６】
第２の課題は、冷却水温度変動に対する圧縮機の追従運転により水蒸気圧縮冷凍機の高効率運転が可能で、省エネルギー化および運転管理の平易化に寄与する技術を提供する。
【０００７】
第３の課題は、さらにフリークーリング適用期間の大幅な拡大が可能な冷水供給温度の高温化とそれに適合した負荷側冷房システムを提供する。
【０００８】
第４の課題は、システム全体を密閉系とし、さらに真空ポンプの脱気作用により装置・配管類の腐食防止効果が期待できる技術を提供する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る冷房システムは上述した課題を解決し、省エネルギー化を実現することを目的としたものであって、次の構成、手段から成立する。
【００１０】
請求項１記載の発明によれば、密閉式冷却塔と、蒸発器、圧縮機及び凝縮器からなる水蒸気圧縮冷凍機と、冷房装置との組合せで構成された冷房システムにおいて、前記密閉式冷却塔の出口側に凝縮器を介して形成すると共に、前記密閉式冷却塔から凝縮器、第１フリークーリング配管（冷却水往配管）を経て冷房装置に及び該冷房装置から第２フリークーリング配管（冷却水復配管）を経て前記密閉式冷却塔に冷却水を循環流送するフリークーリング回路を有し、前記両回路に切換手段を備え、該切換手段が前記密閉式冷却塔の出口水温が所定温度より高いとき前記冷凍機運転回路を用いた前記冷水による冷房運転とし、該所定温度より低いとき前記フリークーリング回路を用いた前記冷却水による冷房運転を行うことを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、密閉式冷却塔と、蒸発器、圧縮機及び凝縮器からなる水蒸気圧縮冷凍機と、冷房装置との組合せで構成された冷房システムにおいて、前記水蒸気圧縮冷凍機の凝縮器が、凝縮水温度検出手段を備え、この検出信号により前記圧縮機の回転数制御を行なうと共に、前記密閉式冷却塔から凝縮器、第１フリークーリング配管（冷却水往配管）を経て冷房装置に及び該冷房装置から第２フリークーリング配管（冷却水復配管）を経て前記密閉式冷却塔に冷却水を循環流送するフリークーリング回路を有し、前記両回路に切換手段を備え、該切換手段が前記密閉式冷却塔の出口水温が所定温度より高いとき前記冷凍機運転回路を用いた前記冷水による冷房運転とし、該所定温度より低いとき前記フリークーリング回路を用いた前記冷却水による冷房運転を行うことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき、本発明に係る冷房システムに於ける実施の形態について詳細に説明する。
【００１３】
図１は本発明に係る冷房システムに於ける実施の形態の一例を示す構成配置図である。
１７は水蒸気圧縮冷凍機であって、蒸発器１７ａ、圧縮機１７ｂ及び凝縮器１７ｃを備えている。１８は密閉式冷却塔であり、発熱を大気に開放するためのものである。
前記水蒸気圧縮冷凍機１７の凝縮器１７ｃと該密閉式冷却塔１８及び前記水蒸気圧縮冷凍機１７の凝縮器１７ｃと冷房装置１９は冷却水ポンプ２０を介して、それぞれ連結されている。また、前記水蒸気圧縮冷凍機１７の蒸発器１７ａは、冷水ポンプ２１を介して前記冷房装置１９に連結されている。
【００１４】
上記密閉式冷却塔１８は、図１に示すように前記水蒸気圧縮冷凍機１７の凝縮器１７ｃの冷却水流出側つまり冷却水復配管２４ｂ側と、冷却塔１８へ向かう冷却水量を変化させる三方弁２２を備えた該凝縮器１７ｃの冷却水流入側つまり冷却水往配管２４ｃ側との間に接続構成されている。該三方弁２２は、冷却水温度が所定値より低いとき、フリークーリング時の冷房装置１９の結露を防止するために冷却水の温度を制御する機能を有している。
尚、密閉式冷却塔１８の出口と三方弁２２の間には第１冷却水温度検出器２４ｄ、三方弁２２の出口側には第２冷却水温度検出器２４ｆを配置している。図中、１８ａは散布水ポンプ、１８ｂは噴射ノズル、１８ｃは送風機である。
【００１５】
上記冷房装置１９は、例えば、放射パネル型冷房装置、すなわち、非結露型放射冷房装置を使用し、単一若しくは複数個設置された空調装置を構成する。そして、該冷房装置１９は、前記水蒸気圧縮冷凍機１７の蒸発器１７ａの冷水流出側と冷水流入側との間、及び凝縮器１７ｃの冷却水流出側と冷却水復配管２４ｂの間に接続構成されている。
【００１６】
そして、上記密閉式冷却塔１８の出口側のＥ点の冷却水温度つまり第１冷却水温度検出器２４ｄの検出温度値Ｔ１が冷房装置１９への供給冷水温度、すなわち、冷房装置１９の冷水流入側のＦ点の冷水温度より高いとき、弁を開放する切換手段としての一方の第１切替弁２３ａが前記蒸発器１７ａの冷水流入側具体的には、冷水配管２４ａの冷却水復配管２４ｈとの分岐点と蒸発器１７ｃ間に配置されている。
また、前記第１切替弁２３ａと同時に弁を開放する切換手段としての一方の第５切替弁２３ｅは冷水ポンプ２１と冷水配管２４ａの冷却水往配管２４ｇとの合流点との間に配置されている。
【００１７】
また、前記第１切替弁２３ａならびに第５切替弁２４ｅと同時に弁を開放する切換手段としての一方の第２切替弁２３ｂは、冷却水ポンプ２０の出口側の冷却水復配管２４ｂの冷却水往配管２４ｇとの分岐点と冷却水復配管２４ｈとの合流点との間に配置している。
前記密閉式冷却塔１８と前記凝縮器１７ｃの冷却水流入側との間、つまり冷却水往配管２４ｃには上記三方弁２２を配置している。該三方弁２２は冷却水をバイパスする冷却水バイパス管２４ｅに接続され弁の開放を行なって、凝縮器１７ｃへの冷却水温度を制御する。なお、前記三方弁２２は、冷却水バイパス管２４ｅならびに冷却水復配管２４ｂの密閉式冷却塔１８への流入配管へ二方弁を各１個づつ設けた構成としてもよい。
【００１８】
そして、前記水蒸気圧縮冷凍機１７の凝縮器１７ｃへの冷却水流入側としての上記密閉式冷却塔１８の出口側のＥ点の冷却水温度つまり第１冷却水温度検出器２４ｄの検出温度値Ｔ１が冷房装置１９への供給冷水温度、すなわち、冷房装置１９の冷水流入側Ｆ点の冷水温度と同値又はそれより低いとき、弁を開放する切換手段としての他方の第３切替弁２３ｃが前記冷却水ポンプ２０の出口側と前記冷房装置１９の流入側との間すなわち冷却水往配管２４ｇでなる第１フリークーリング配管に配置されている。また、前記他方の第３切替弁２３ｃと同時に弁を開放する切換手段としての他方の第４切替弁２３ｄは前記冷房装置１９の出口側と前記冷却水復配管２４ｂとの間に接続された冷却水復配管２４ｈでなる第２フリークーリング配管に設置している。すなわち、該他方の第４切替弁２３ｄは、弁の開放により冷却水を密閉式冷却塔１８へ返送するための冷却水復配管２４ｈ中に介在させている。
而して、切換手段としての前記他方の第３切替弁２３ｃ及び第４切替弁２３ｄは弁の開放により、前記密閉式冷却塔１８からの冷却水を循環流送するためのフリークーリング回路として、冷却水往配管２４ｃ、凝縮器１７ｃを経由して、第１フリークーリング配管としての冷却水往配管２４ｇ、冷房装置１９、第２フリークーリング配管としての冷却水復配管２４ｈ及び冷却水復配管２４ｂで構成される。
【００１９】
尚、上記水蒸気圧縮冷凍機１７の凝縮器１７ｃ内に凝縮水温度検出器（図示せず）を設置し、この凝縮水温度を検出して圧縮機１７ｂの回転数制御を行ない、該圧縮機１７ｂの出口側の圧力を制御する。また、該凝縮器１７ｃの器内圧力を検出して制御する構成としてもよい。
【００２０】
図中、２５は真空ポンプであり、冷凍機内圧力を真空域に保持し、その脱気作用により装置や配管類の腐食防止効果を図るものである。
【００２１】
次に本発明に係る冷房システムに於ける実施の形態について、その動作を説明する。
【００２２】
（１）先づ前記密閉式冷却塔の出口側Ｅ点の冷却水温度が冷房装置への供給冷水温度すなわちＦ点の設定温度値より高いとき、つまり、冷凍機運転時の本冷房システムの動作を説明する。
本冷房システムは水蒸気圧縮冷凍機１７で冷水を製造し、その冷水を放射冷房装置つまり、冷房装置１９へ供給する通常の冷凍機による冷水供給システムと同様な動作となる。切換手段としての動作は第１切替弁２３ａ、第２切替弁２３ｂ及び第５切替弁２３ｅが全開し、第３切替弁２３ｃおよび第４切替弁２３ｄが全閉となる。
なお、冷却水往配管２４ｃ中に設けられた温度制御用としての三方弁２２は、水蒸気圧縮冷凍機１７は冷却水温度が低下しても温度補償をする必要がないのでストレート側、つまり冷却水往配管２４ｃ側を全開とし、バイパス側、つまり冷却水バイパス配管２４ｅ側を全閉とし温度制御は行わない。また、水蒸気圧縮冷凍機１７の圧縮機１７ｂは冷却水温度が低下し場合、凝縮器１７ｃの温度又は圧力に応じた回転数制御を行う。
（２）次に、前記密閉式冷却塔の出口側Ｅ点の冷却水温度が冷房装置への供給冷水温度、すなわちＦ点の設定温度値と同値又はそれより低いとき、つまり、フリークーリング時の本冷房システムの動作を説明する。
切換手段の動作は前述した（１）の場合の動作と全く反転したものとなる。すなわち、第１切替弁２３ａ、第２切替弁２３ｂ及び第5切替弁２３ｅが全閉し、第３切替弁２３ｃおよび第４切替弁２３ｄが全開となる。
前述の冷房装置１９の結露防止対策としては、密閉式冷却塔１８における送風機１８ｃの回転数制御ならびに発停制御、同じく散布水ポンプ１８ａの回転数制御ならびに発停制御を段階的に組み合わせ、冷却水往配管２４ｃの中の冷却水温度を設定値に制御する方式を採用する。
つまり、上記第２冷却水温度検出器２４ｆの検出値Ｔ２と冷房装置１９の冷水流入側Ｆ点の設定値Ｔ３を比較し、Ｔ２≦Ｔ３のとき、先づ、上記密閉式冷却塔１８の送風機１８ｃが回転数制御し、やがて停止し、次に、該密閉式冷却塔１８の散布水ポンプ１８ａが回転数制御し、やがて停止する。尚、送風機１８ｃおよび散布水ポンプ１８ａが停止した後も冷却水温度が設定値を下回るような場合には、冷却水往配管２４ｃ中の温度制御用の三方弁２２により、冷却水バイパス配管２４ｅの水量を増加させ、冷却水往配管２４ｃの冷却水温度制御を行う。このように、３段階の動作を組み合わせた、カスケード制御を実行する。
【００２３】
非結露型放射冷房装置である冷房装置１９への供給冷水温度は一般的に１５〜１９（℃）程度とされている。このことは、フリークーリングが実施可能な運転時間が飛躍的に拡大することを意味し、特に年間冷房需要のあるような施設・建物に適用した場合の省エネルギー効果は大きなものとなる。
【００２４】
フリークーリングは、前述したように、実施可能な冷水温度を通常の冷水利用温度域より高くすることで、適用期間を伸張することができる。例えば、東京における標準的な気象データから、冷却水温度の各月代表日の２４時間平均値を算出し、本システムにおいてフリークーリングが適用可能な冷水温度を１７℃と仮定して、フリークーリングが適用可能な期間を検証したものを、図２に示す。これによれば、１年を通して１０月から４月まで適用可能であり、通常の冷水温度域で試算した場合に比べて、約２倍の適用期間の伸張が期待できる結果が得られた。
【００２５】
図３は、東京の4月の代表日における冷却水温度の推移を示したものである。ここで、上述のように実施可能温度を１７℃と仮定すれば、夜間にフリークーリングが適用可能となる。適用対象としては、夜間残業運転の多いビルや躯体蓄熱を意図した２４時間冷房のビルが考えられる。この場合、切替弁を制御弁等で自動的に動作させ、迅速に切り替えることが望ましい。
【００２６】
また、本冷房システムでは、冷水系・冷却水系ともに装置・配管とも密閉システムとしており、システムの中心となる水蒸気圧縮冷凍機１７も動作圧力範囲は真空域であり、システム内の水が空気と接触する部位を持たない。システム運転時には、冷凍機運転時及びフリークーリング時ともに水蒸気圧縮冷凍機１７の真空ポンプ２５を稼働させており、システム内の水からの脱気も促進される。
【００２７】
図４は、冷媒として水を用いた水蒸気圧縮冷凍機１７のモリエル線図上の動作を模式的に示したものである。これにより、供給冷水温度の高温化と冷却水温度低下に対応した圧縮機１７ｂの回転数制御が、機器のエネルギー効率改善に寄与することが検証可能である。図４は、冷水供給温度つまり、蒸発器１７ａにおける冷媒の蒸発温度を７（℃）から１７（℃）へ変化させた場合と、冷却水（還）温度つまり、凝縮器１７ｃにおける冷媒の凝縮温度を３７（℃）から３０（℃）へ変化させた場合の動力削減量を示したものであり、７（℃）蒸発、３７（℃）凝縮の場合の水蒸気圧縮冷凍機１７の理論成績係数Ｋ１が、５．０程度であるのに対し、１７（℃）蒸発、３０（℃）凝縮の場合の理論成績係数Ｋ２は、１０以上に上昇する。
【００２８】
すなわち、冷水温度７（℃）に於ける蒸発器１７ａの蒸発圧力は１．０（ｋＰａ）であり、このときの比エンタルピーの差をＣ１（ｋｊ／ｋｇ）、冷水温度７（℃）の圧縮機１７ｂの動力をＭ１（ｋｊ／ｋｇ）とすれば、上記水蒸気圧縮冷凍機１７の理論成績係数Ｋ１は、図４に示すデータから、
Ｋ１＝Ｃ１／Ｍ１≒２５００／（３０００−２５００）＝５．０となる。
また、冷水温度１７（℃）に於ける蒸発器１７ａの蒸発圧力は１．９（ｋＰａ）であり、このときの比エンタルピーの差をＣ２（ｋｊ／ｋｇ）、冷却水の温度が３７（℃）から３０（℃）に低下した時の圧縮機１７ｂの動力をＭ２（ｋｊ／ｋｇ）とすれば、上記水蒸気圧縮冷凍機１７の理論成績係数Ｋ２は、図４に示すデータから、
Ｋ２＝Ｃ２／Ｍ２≒２５００／（２７５０−２５００）＝１０．０となる。
尚、図中Ｍ３は水蒸気圧縮冷凍機１７の圧縮機１７ｂの削減動力量（ｋｊ／ｋｇ）を示している。
【００２９】
【発明の効果】
本発明に係る冷房システムは、叙上の構成、動作を有するので次の効果がある。
【００３０】
請求項１記載の発明によれば、密閉式冷却塔と、蒸発器、圧縮機及び凝縮器からなる水蒸気圧縮冷凍機と、冷房装置との組合せで構成された冷房システムにおいて、前記密閉式冷却塔の出口側に凝縮器を介して形成すると共に、前記密閉式冷却塔から凝縮器、第１フリークーリング配管（冷却水往配管）を経て冷房装置に及び該冷房装置から第２フリークーリング配管（冷却水復配管）を経て前記密閉式冷却塔に冷却水を循環流送するフリークーリング回路を有し、前記両回路に切換手段を備え、該切換手段が前記密閉式冷却塔の出口水温が所定温度より高いとき前記冷凍機運転回路を用いた前記冷水による冷房運転とし、該所定温度より低いとき前記フリークーリング回路を用いた前記冷却水による冷房運転を行うことを特徴とする冷房システムを提供する。
このような構成としたので、冷凍機運転回路とフリークーリング回路を切替えるための冷水設定温度と冷房装置が要求する冷水利用温度の不一致が解消され、連続的な回路切替が可能となる。したがって、これまでフリークーリング運転の実施が不可能とされてきた時間単位、日単位等の実施が可能となり、フリークーリング運転の適用期間の範囲を大幅に拡大し、省エネルギーを図ることができるという効果がある。また、回路切替に係る切替弁を減らすことができるという効果がある。
【００３１】
請求項２記載の発明によれば、密閉式冷却塔と、蒸発器、圧縮機及び凝縮器からなる水蒸気圧縮冷凍機と、冷房装置との組合せで構成された冷房システムにおいて、前記水蒸気圧縮冷凍機の凝縮器が、凝縮水温度検出手段を備え、この検出信号により前記圧縮機の回転数制御を行なうと共に、前記密閉式冷却塔から凝縮器、第１フリークーリング配管（冷却水往配管）を経て冷房装置に及び該冷房装置から第２フリークーリング配管（冷却水復配管）を経て前記密閉式冷却塔に冷却水を循環流送するフリークーリング回路を有し、前記両回路に切換手段を備え、該切換手段が前記密閉式冷却塔の出口水温が所定温度より高いとき前記冷凍機運転回路を用いた前記冷水による冷房運転とし、該所定温度より低いとき前記フリークーリング回路を用いた前記冷却水による冷房運転を行うことを特徴とする冷房システムを提供する。
このような構成としたので、請求項１記載の発明の効果に加えて、冷却水温度低下に対応して圧縮機動力を低減することを可能とする効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る冷房システムに於ける実施の形態の一例を示す構成配置図である。
【図２】本発明に係る冷房システムに於ける実施の形態の動作であって、１年期間の冷凍機運転及びフリークーリングの運転動作の特性図である。
【図３】本発明に係る冷房システムに於ける実施の形態の動作であって、１日の冷凍機運転及びフリークーリングの運転動作の特性図である。
【図４】本発明に係る冷房システムに於ける水蒸気圧縮冷凍機の動作を示すモリエル線図である。
【図５】従来の技術に於ける冷房装置の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
１ 冷凍機
２ 凝縮器
３ 密閉式冷却塔
４ 循環ポンプ
５ 温度制御弁
６ 冷却器
７ 空調機
８ 循環ポンプ
９〜１６ 弁
１７ 水蒸気圧縮冷凍機
１７ａ 蒸発器
１７ｂ 圧縮機
１７ｃ 凝縮器
１８ 冷却塔
１８ａ 散布水ポンプ
１８ｂ 噴射ノズル
１８ｃ 送風機
１９ 冷房装置
２０ 冷却水ポンプ
２１ 冷水ポンプ
２２ 三方弁
２３ａ 第１切替弁
２３ｂ 第２切替弁
２３ｃ 第３切替弁
２３ｄ 第４切替弁
２３ｅ 第５切替弁
２４ａ 冷水配管
２４ｂ 冷却水復配管
２４ｃ 冷却水往配管
２４ｄ 第１冷却水温度検出器
２４ｆ 第２冷却水温度検出器
２４ｅ 冷却水バイパス配管
２４ｇ 冷却水往配管（第１フリークーリング配管）
２４ｈ 冷却水復配管（第２フリークーリング配管）
Claims (2)
- 密閉式冷却塔と、蒸発器、圧縮機及び凝縮器からなる水蒸気圧縮冷凍機と、冷房装置との組合せで構成された冷房システムにおいて、前記密閉式冷却塔の出口側に凝縮器を介して形成すると共に、前記密閉式冷却塔から凝縮器、第１フリークーリング配管（冷却水往配管）を経て冷房装置に及び該冷房装置から第２フリークーリング配管（冷却水復配管）を経て前記密閉式冷却塔に冷却水を循環流送するフリークーリング回路を有し、前記両回路に切換手段を備え、該切換手段が前記密閉式冷却塔の出口水温が所定温度より高いとき前記冷凍機運転回路を用いた前記冷水による冷房運転とし、該所定温度より低いとき前記フリークーリング回路を用いた前記冷却水による冷房運転を行うことを特徴とする冷房システム。
- 密閉式冷却塔と、蒸発器、圧縮機及び凝縮器からなる水蒸気圧縮冷凍機と、冷房装置との組合せで構成された冷房システムにおいて、前記水蒸気圧縮冷凍機の凝縮器が、凝縮水温度検出手段を備え、この検出信号により前記圧縮機の回転数制御を行なうと共に、前記密閉式冷却塔から凝縮器、第１フリークーリング配管（冷却水往配管）を経て冷房装置に及び該冷房装置から第２フリークーリング配管（冷却水復配管）を経て前記密閉式冷却塔に冷却水を循環流送するフリークーリング回路を有し、前記両回路に切換手段を備え、該切換手段が前記密閉式冷却塔の出口水温が所定温度より高いとき前記冷凍機運転回路を用いた前記冷水による冷房運転とし、該所定温度より低いとき前記フリークーリング回路を用いた前記冷却水による冷房運転を行うことを特徴とする冷房システム。
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