JP4346776B2 - High efficiency device cooling system and cooling method - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、被処理物である冷却装置に有効的な温度帯の冷却水の輸送を行う高効率装置冷却システム及び冷却方法に係る。
【0002】
【発明の背景】
発熱源を有する被冷却体を冷却して被冷却体の温度をー定に保つための冷却方法には、輻射、水冷、空冷などの種々の方法がある。このうち発熱負荷の大きい被冷却体の冷却には、主に水冷が採用される。水冷は、比熱や熱伝導率が非常に大きい液体である水を冷媒としているため、本来非常に効率のよい冷却方法である。
【0003】
また、従来の冷却水システムによる冷却では、冷却を行う被冷却体には冷却水流入口と流出口があり、流入口から流入した冷却水は配管を通り被冷却部まで導かれ、比例客部から熱を奪った後、配管を通して冷却水流出口まで導かれる単純な構成になっている。
【0004】
被冷却体に流れる冷却水の流量は、被冷却体が最大の熱負荷を発生した場合に被冷却体の温度を所定の温度以下になるように余裕をもって定められ、個別に流量を制御することは通常行われていない。また被冷却体の動作状況により発熱負荷量は大きく変化するし、かつ被冷却体が停止中には発熱しないにもかかわらず、最大発熱負荷量に合わせた、常にー定流量の冷却水を流しているのが現状である。すなわち、被冷却体の稼動状況によっては、ほとんどの冷却水が無駄に流れていることになる。
【0005】
さらに、冷却水の流入温度は通常室温であり、流出温度はそれよりも5℃程度高くなっている。流入温度と流出温度の温度差を小さくしなければならないため、大流量の冷却水が必要となる。これらの理由により、被冷却体の設置台数が多い工場では莫大な流量の冷却水を循環させる冷却システムが必要となる。大流量の冷却水を流すためには、冷却水の循環ライン配管を太くして、配管のコンダクタンスを滅少させる必要があるが、限度があるため、圧送ポンプの圧送圧力を高くする方法が有力である。
【0006】
しかし圧送ポンプの消費電力は、ポンプの排出速度と設置台数に依存して大きくなるため、それによるポンプ大型化、大口径配管等に伴うコスト、占有面積の増大および大型ポンプより発生する振動等の問題が無視できない状況になってきた。
【0007】
将来の建築物の空調設備及び装置冷却設備においては、省エネルギーの設備が強く求められている。特に、クリーンルームのランニングコストに関しては電気料金の占める割合は全体の3分の1程度にもなり、その大半が空調ならびにプロセス装置に費やされる電力である。よってこの空調および装置電力量の低滅をはかることが低コスト生産には必要不可欠となる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、冷却システムをコンパクトにし、省エネルギー型の高効率装置冷却システム及び冷却方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の高効率装置冷却システムは、
複数の被冷却体を被冷却体の冷却温度域毎にグループに分け、
各グループ毎にそれぞれ独立した1次冷却水供給配管を設けるとともにそれぞれの1次冷却水供給配管に熱交換器を設け、
1次冷却水供給配管とは別の2次冷却水供給配管を、前記冷却温度域の低い温度順に各熱交換器を順次通るように配置し、
前記1次冷却水供給配管のライン及び前記2次冷却水供給配管のラインは密閉系であって、
前記1次冷却水供給配管ないし2次冷却水供給配管へ水素ガス溶解した水(以下「水素水」という)を供給するための手段を設けたことを特徴とする。
【0010】
本発明の高効率装置冷却方法は、
複数の被冷却体を被冷却体の冷却温度域毎にグループに分け、
各グループ毎にそれぞれ独立して1次冷却水により被冷却体を冷却し、
1次冷却水とは別の2次冷却水により、冷却後の前記1次冷却水を冷却温度域の低い温度順に順次冷却する高効率装置冷却方法であって、
前記1次冷却水及び2次冷却水は密閉系のラインによって供給され、
前記1次冷却水及び/または2次冷却水として水素水を用いることを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図1に基づいて説明する。
【0012】
装置冷却用媒体は、共通の温度を各装置に送られるしくみになっている為、従来の冷却水の温度帯は、供給温度が室温の20℃前後、戻り温度は25℃前後と設定し、供給温度と戻り温度の温度差は5℃前後になっている。
【0013】
本発明では、図1に示すように複数の被冷却体111a、111b、111cを冷却温度域毎にグループに分ける。1次冷却水供給配管110a、110b、110cにより各温度帯別に独立した冷却水供給ループを組み、それぞれの装置に適した温度域を設定する。図1は本発明の実施の形態に係る冷却システムを示すものである。図1では、3つのグループ102、103、104に分けた場合の事例を示す。例えば、グループ1(102)では、供給温度20℃、戻り温度25℃とし、グループ2(103)では、供給温度25℃、戻り温度30℃、グループ3(104)では、供給温度35℃、戻り温度40℃の様にである。
【0014】
各グループには複数の被冷却体が設けられており、1次冷却水供給配管110a,110b,110cと被冷却体111a,111b,111cとはそれぞれバルブを介して接続されている。
【0015】
一方、原水(市水、工水、水道水など)は、タンク130に溜められ、タンク130内の水はポンプ131により前処理装置132に送られる。前処理装置132においては、必要に応じて除濁などの処理が行われる。
【0016】
前処理装置132と2次冷却水供給配管107とはバルブを介して接続されており、前処理後の水は2次冷却水供給配管107に送られる。また、前処理装置132と各グループの1次冷却水供給配管110a,110b,110cともバルブを介して管135により接続されており、前処理後の水は1次冷却水供給配管110a,110b,110cにも送られる。なお、前処理後の余剰の水は別のタンクに溜められ系外の各種水使用体(水を使用する部分、たとえば、各種洗浄)に供給される。
【0017】
1次冷却水供給配管110a,110b,110cと被冷却体111a,111b,111cとはバルブを介してそれぞれ接続されており、1次冷却水供給配管110a,110b,110cにより冷却水はそれぞれ被冷却体11a,11b,11cに供給される。
【0018】
1次冷却水供給配管110a,110b,110cの下流側の熱交換機108a,108b,108c手前には管135が設けられており、管134により1次冷却水供給配管110a,110b,110cとタンク130とは、バルブ、タンク133、ポンプ136、水処理装置137を介して接続されている。従って1次冷却水は冷却後、必要に応じてタンク130に環流せしめることができる。また、管135は分岐しており、タンク130に環流する以外に外部へ排水したり、他の水使用部へ供給することができる。なお、水処理装置137においては水中のイオンなどの除去等を行う。
【0019】
なお、グループ内における被冷却体は一つでもいいが複数とすることにより熱交換のより一層の効率化を図ることができる。図1に示す例では、各グループにそれぞれ3つの被冷却体を設けてある。なお、冷却ループには非冷却体を配置しないラインを一つ設けてあり、このラインを利用してループのは常時水が流れるようにしてある。これにより水の滞留による水の腐敗を防止することができ、ひいては電気消費量の低減を図ることができる。
【0020】
本システムは各冷却温度帯の装置に該冷却温度冷却水を供給し、装置を最小限のエネルギーで冷却する事を目的とする。101は2次冷却水供給配管107により構成された2次側冷却ループを示し、102、103、104は1次冷却水供給配管110a、110b、110cにより構成された一次側冷却ループを示す。105は冷熱源本体であり、冷却水を移送するポンプ106により、冷却水供給配管107により冷却水を熱交換器108a、108b、108cに送り込み、ループ101に接続されている各装置群を冷却する為の冷却水を作り出す。なお、図1に示す例では、1次冷却水供給配管107途上に別の被冷却体112が設けられている。
【0021】
一次側冷却ループ102では、冷却水送水ポンプ109aにより冷水供給配管110aにより各装置111aに送られる。他の装置群103、104も同様に冷却される。
【0022】
本発明においては、被冷却体として、製造プロセスに必要な生産機器、評価機器及び/またはそれらを含む空間を対象とすることが特に好ましい。
【0023】
本発明では、一次冷却水配管と二次冷却水配管とは別体である。すなわち、一次冷却水配管と二次冷却水配管とは熱交換機を通して完全に独立している。
【0024】
本発明においては、1次冷却水供給配管と2次冷却水供給配管のラインとの一方あるいは両方を密閉系とすることが好ましい。密閉系とすることにより冷却水への外部からの気体の混入を防止することができ、また、溶解した水素が抜けてしまうことを防止することができる。
【0025】
また、2次冷却水供給配管のライン上で、最も温度の高いグループの熱交換器の下流側に2次冷却水の熱を利用するための手段を設けておくことが好ましい。最も温度の高いグループの熱交換器において1次冷却水から熱を受けた2次冷却水は高温であるため、その熱の再利用を図ることができる。熱を利用するための手段として別途熱交換器を設けてもよい。
【0026】
また、クーリングタワーを設けておくことが好ましい。このクーリングタワーも外部から密閉しておくことが好ましい。
【0027】
一方、1次冷却水供給配管に流す冷却水として、脱気水を用いることが変換効率を高めるために有効である。ここで、脱気水とは、水道水からガス(特に酸素)を除去した水である。脱気後における酸素濃度としては3mg/リットル以下が好ましく、1.5mg/リットル以下がより好ましく、1mg/リットル以下がさらに好ましい。ただ、0.001mg/リットル未満では効果が飽和するため0.001〜3mg/リットルが好ましい範囲である。
【0028】
また、1次冷却水供給配管110a、110b、110cに流す冷却水として、水素水を用いることが好ましい。水素水は水に水素を添加した水であるが、前記脱気水に水素を添加したものを用いることがより一層好ましい。水素水における水素濃度としては0.1〜1.6mg/リットルが好ましい。
【0029】
なお、1次冷却水供給配管ないし2次冷却水供給配管へ供給する水を脱気するための手段あるいは水に水素ガスを溶解するための手段は系に直列あるいは並列に設けておけばよい。特にポンプと熱交換器との間に設けておくことが好ましい。
【0030】
【実施例】
以下、本発明の装置によって、本冷却システムにより装置冷却した時の結果について説明する。相対評価置として、従来型冷却システムにより装置冷却を行った事例を示し、本システムの効果について説明する。
【0031】
(実施例1)
2次冷却水供給配管107により構成された二次冷却循環系101に7℃の冷却水を供給し、1次冷却水供給配管110a、110b、110cにより構成された一次冷却循環系102、103、104をそれぞれ装置入口温度7℃から装置出口温度15℃、装置入口温度20℃から装置出口温度30℃、装置入口温度30℃から装置出口温度40℃とし、消費電力を算出した。
【0032】
その時のパラメーターとして、冷却水として脱気水、水素水を使用した場合について実験を行い、それぞれの比較を行った。
【0033】
本実験は冷却水として水道水を使用した場合の測定結果を示している。
図2において右側が本実施例の結果を示し、左側が比較例の結果を示している。
【0034】
本システムを採用した場合(右側)の消費電力量が、従来システムを採用した場合(左側)と比べて低いことかり、本システムの方が、従来システムの場合と比べ効果が高いことが確認された。すなわち、電気消費量比率は、従来システムでは約0.9であったのに対し、本システムでは約0.6と、飛躍的減少が認められた。
【0035】
(実施例2)
脱気水を用いることにより装置熱交換配管内におけるスケールの発生を防止することができ、スケール発生による変換効率の低下を防止することができる。
【0036】
冷却システムに流す冷却水としで水道水を用いた場合と脱気水を使用した場合の比較を行った。
【0037】
脱気水としていは、水道水から酸素を除去したものを用いた。脱気後における酸素濃度は0.9mg/リットルである。
【0038】
試験結果を図3に示す。
【0039】
測定は冷却システムに冷却水を2000時間連続で流し続けた後に行った。
【0040】
脱気水を流した場合(図3中央)の気体出口温度が、水道水の場合(図3左側)と比べて高いことから、脱気水を用いた方が、水道水を用いた場合と比べ効果が高いことが確認された。
【0041】
なお、酸素濃度を0.0005〜6mg/リットルの範囲で変化させて実験を行ったところ3mg/リットル以下において特に良好な結果が得られた。
【0042】
(実施例3)
水素水を用いることにより装置熱交換配管内における錆の発生を防止することができるだけではなく、例えば生菌に帰因するスライムの発生を抑制することができ、スライム発生による変換効率の低下を防止することができる。また、薬品を使用していないため、使用した水は水処理装置原水として使用することができ水使用量の低減化が可能である。
【0043】
装置熱交換配管に流す冷却水として水道水を用いた場合と水素水を使用した場合の比較を行った。
【0044】
水素としては、水道水から酸素を除去した後、水素を添加したものを用いた。水素添加後における水素濃度は0.6mg/リットルである。
【0045】
試験結果を図3に示す。
【0046】
測定は冷却システムに冷却水を2000時間連続で流し続けた後に行った。
【0047】
水素水を流した場合(図3右側)の気体出口温度が、水道水の場合(図3左側)と比べて高いことから、水素水を用いた方が、水道水を用いた場合と比べ効果が高いことが確認された。
【0048】
(実施例4)
本例では、最初に、実施例2と同様の条件で冷却水からの脱気を行い、次いで実施例3と同様の条件で水素ガスを溶解した。
【0049】
本例では、実施例3の場合よりもさらに電気消費量比率が約30%減少した。
【0050】
【発明の効果】
本発明によれば、熱交換部分の熱交換効率が上昇し、冷却水量が低減でき、配管径、送水ポンプ動力も小さくすることができ、冷却システムのイニシャルコストおよびランニングコストの低滅が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る高効率冷却システムフローを示す模式的な図である。
【図2】本発明に係る実験結果を示すグラフである。
【図3】本発明に係る実験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
101 二次冷却水循環系
102 一次冷却水循環系1
103 一冷却水循環系2
104 一冷却水循環系3
105 冷熱源本体
106 二次冷却水送水ポンプ
107 二次冷却水供給配管
108a、108b、108c 次熱交換装置
109a、109b、109c 一次冷却水送水ポンプ
110a、110b、110c 一次冷却水供給配管
111a、111b、111c 被冷却体(被冷却装置)
[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a high-efficiency apparatus cooling system and a cooling method for transporting cooling water in a temperature zone effective for a cooling apparatus that is an object to be processed.
[0002]
BACKGROUND OF THE INVENTION
There are various methods such as radiation, water cooling, and air cooling as cooling methods for cooling a cooled object having a heat source and keeping the temperature of the cooled object constant. Of these, water cooling is mainly used for cooling a cooled object having a large heat generation load. Water cooling is essentially a very efficient cooling method because water, which is a liquid having a very large specific heat and thermal conductivity, is used as a refrigerant.
[0003]
Moreover, in the cooling by the conventional cooling water system, the cooling target to be cooled has a cooling water inlet and an outlet, and the cooling water flowing in from the inlet is led to the cooled part through the pipe, and from the proportional customer part. After depriving of heat, it has a simple structure that is led to the cooling water outlet through the pipe.
[0004]
The flow rate of cooling water that flows to the body to be cooled is determined with a margin so that the temperature of the body to be cooled is below a predetermined temperature when the body to be cooled generates the maximum heat load, and the flow rate is individually controlled. Is not usually done. Also, the amount of heat generation load varies greatly depending on the operating condition of the cooled object, and even though the object to be cooled does not generate heat while it is stopped, a constant flow rate of cooling water is always flowed according to the maximum heat generation load amount. This is the current situation. That is, most of the cooling water flows wastefully depending on the operating state of the object to be cooled.
[0005]
Furthermore, the inflow temperature of the cooling water is usually room temperature, and the outflow temperature is about 5 ° C. higher than that. Since the temperature difference between the inflow temperature and the outflow temperature must be reduced, a large flow of cooling water is required. For these reasons, a factory with a large number of objects to be cooled requires a cooling system that circulates a huge amount of cooling water. In order to flow a large amount of cooling water, it is necessary to thicken the circulation line piping of the cooling water to reduce the conductance of the piping, but since there is a limit, a method of increasing the pumping pressure of the pumping pump is an effective method. It is.
[0006]
However, the power consumption of the pressure pump increases depending on the discharge speed of the pump and the number of installed pumps, so the costs associated with the increase in pump size, large-diameter piping, etc., increase in occupied area, and vibrations generated from the large pump, etc. The problem has become impossible to ignore.
[0007]
In future building air-conditioning equipment and equipment cooling equipment, energy-saving equipment is strongly demanded. In particular, the running cost of a clean room accounts for about one-third of the total electricity bill, and most of it is power consumed by air conditioning and process equipment. Therefore, it is indispensable for low-cost production to reduce the air conditioning and power consumption of the apparatus.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
It is an object of the present invention to provide an energy-saving high-efficiency device cooling system and a cooling method with a compact cooling system.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The high efficiency device cooling system of the present invention is
Divide multiple cooled objects into groups for each cooling temperature range of the cooled objects,
In addition to providing an independent primary cooling water supply pipe for each group, a heat exchanger is provided in each primary cooling water supply pipe,
A secondary cooling water supply pipe different from the primary cooling water supply pipe is arranged so as to sequentially pass through each heat exchanger in the order of low temperature of the cooling temperature range,
The line of the primary cooling water supply pipe and the line of the secondary cooling water supply pipe are closed systems,
A means for supplying water dissolved with hydrogen gas (hereinafter referred to as “hydrogen water”) to the primary cooling water supply pipe or the secondary cooling water supply pipe is provided.
[0010]
The highly efficient apparatus cooling method of the present invention is:
Divide multiple cooled objects into groups for each cooling temperature range of the cooled objects,
Cool the object to be cooled by primary cooling water independently for each group,
A high-efficiency device cooling method that sequentially cools the cooled primary cooling water in order of lower temperature in the cooling temperature range, using secondary cooling water different from the primary cooling water,
The primary cooling water and the secondary cooling water are supplied by a closed line,
Hydrogen water is used as the primary cooling water and / or secondary cooling water.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0012]
Since the device cooling medium is designed to send a common temperature to each device, the temperature zone of the conventional cooling water is set to a supply temperature of around 20 ° C. and a return temperature of around 25 ° C. The temperature difference between the supply temperature and the return temperature is around 5 ° C.
[0013]
In the present invention, as shown in FIG. 1, a plurality of cooled objects 111a, 111b, and 111c are divided into groups for each cooling temperature region. An independent cooling water supply loop is assembled for each temperature zone by the primary cooling water supply pipes 110a, 110b, and 110c, and a temperature range suitable for each device is set. FIG. 1 shows a cooling system according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows an example in the case of being divided into three groups 102, 103, and 104. For example, in group 1 (102), the supply temperature is 20 ° C. and the return temperature is 25 ° C., in group 2 (103), the supply temperature is 25 ° C., the return temperature is 30 ° C., and in group 3 (104), the supply temperature is 35 ° C. Like a temperature of 40 ° C.
[0014]
Each group is provided with a plurality of bodies to be cooled, and the primary cooling water supply pipes 110a, 110b, and 110c and the bodies to be cooled 111a, 111b, and 111c are connected to each other through valves.
[0015]
On the other hand, raw water (city water, industrial water, tap water, etc.) is stored in a tank 130, and water in the tank 130 is sent to a pretreatment device 132 by a pump 131. In the pretreatment device 132, processing such as turbidity is performed as necessary.
[0016]
The pretreatment device 132 and the secondary cooling water supply pipe 107 are connected via a valve, and the water after the pretreatment is sent to the secondary cooling water supply pipe 107. In addition, the pretreatment device 132 and the primary cooling water supply pipes 110a, 110b, 110c of each group are connected to each other by a pipe 135 through valves, and the pretreated water is supplied to the primary cooling water supply pipes 110a, 110b, Also sent to 110c. The surplus water after the pretreatment is stored in a separate tank and supplied to various water use bodies (parts using water, for example, various washings) outside the system.
[0017]
The primary cooling water supply pipes 110a, 110b, and 110c and the cooled bodies 111a, 111b, and 111c are respectively connected via valves, and the cooling water is cooled by the primary cooling water supply pipes 110a, 110b, and 110c, respectively. It is supplied to the bodies 11a, 11b, 11c.
[0018]
A pipe 135 is provided in front of the heat exchangers 108a, 108b, 108c on the downstream side of the primary cooling water supply pipes 110a, 110b, 110c, and the primary cooling water supply pipes 110a, 110b, 110c and the tank 130 are provided by the pipe 134. Are connected via a valve, a tank 133, a pump 136, and a water treatment device 137. Therefore, the primary cooling water can be circulated to the tank 130 as needed after cooling. Further, the pipe 135 is branched, and can be drained to the outside or supplied to other water use parts besides circulating to the tank 130. Note that the water treatment apparatus 137 removes ions in the water.
[0019]
Note that the number of objects to be cooled in the group may be one, but by using a plurality of objects, the efficiency of heat exchange can be further improved. In the example shown in FIG. 1, three to-be-cooled bodies are provided for each group. The cooling loop is provided with one line on which no non-cooling body is arranged, and water is constantly flowing through the loop using this line. As a result, it is possible to prevent water from decaying due to water retention, and to reduce the amount of electricity consumed.
[0020]
The purpose of this system is to supply the cooling temperature cooling water to the devices in the respective cooling temperature zones and to cool the devices with the minimum energy. Reference numeral 101 denotes a secondary side cooling loop constituted by the secondary cooling water supply pipe 107, and reference numerals 102, 103 and 104 denote primary side cooling loops constituted by the primary cooling water supply pipes 110a, 110b and 110c. Reference numeral 105 denotes a cold heat source main body, which cools each device group connected to the loop 101 by sending the cooling water to the heat exchangers 108a, 108b, and 108c through the cooling water supply pipe 107 by the pump 106 that transfers the cooling water. Create cooling water for the purpose. In the example shown in FIG. 1, another object to be cooled 112 is provided along the primary cooling water supply pipe 107.
[0021]
In the primary side cooling loop 102, it is sent to each apparatus 111a by the cold water supply piping 110a by the cooling water feed pump 109a. The other device groups 103 and 104 are similarly cooled.
[0022]
In the present invention, the object to be cooled is particularly preferably a production device necessary for the manufacturing process, an evaluation device, and / or a space including them.
[0023]
In the present invention, the primary cooling water pipe and the secondary cooling water pipe are separate bodies. That is, the primary cooling water pipe and the secondary cooling water pipe are completely independent through the heat exchanger.
[0024]
In the present invention, it is preferable that one or both of the primary cooling water supply pipe and the secondary cooling water supply pipe line be a closed system. By using a closed system, it is possible to prevent gas from entering the cooling water from the outside, and it is possible to prevent the dissolved hydrogen from escaping.
[0025]
Moreover, it is preferable to provide means for utilizing the heat of the secondary cooling water on the downstream side of the heat exchanger of the highest temperature group on the line of the secondary cooling water supply pipe. Since the secondary cooling water that has received heat from the primary cooling water in the heat exchanger of the highest temperature group has a high temperature, the heat can be reused. A separate heat exchanger may be provided as a means for using heat.
[0026]
Moreover, it is preferable to provide a cooling tower. This cooling tower is also preferably sealed from the outside.
[0027]
On the other hand, it is effective to use deaerated water as the cooling water flowing through the primary cooling water supply pipe in order to increase the conversion efficiency. Here, deaerated water is water obtained by removing gas (particularly oxygen) from tap water. The oxygen concentration after deaeration is preferably 3 mg / liter or less, more preferably 1.5 mg / liter or less, and even more preferably 1 mg / liter or less. However, since the effect is saturated at less than 0.001 mg / liter, 0.001 to 3 mg / liter is a preferable range.
[0028]
In addition, it is preferable to use hydrogen water as the cooling water flowing through the primary cooling water supply pipes 110a, 110b, and 110c. The hydrogen water is water obtained by adding hydrogen to water, but it is more preferable to use water obtained by adding hydrogen to the degassed water. The hydrogen concentration in the hydrogen water is preferably 0.1 to 1.6 mg / liter.
[0029]
The means for degassing the water supplied to the primary cooling water supply pipe or the secondary cooling water supply pipe or the means for dissolving hydrogen gas in the water may be provided in series or in parallel with the system. In particular, it is preferable to provide it between the pump and the heat exchanger.
[0030]
【Example】
Hereinafter, the results when the apparatus of the present invention cools the apparatus by the cooling system will be described. As a relative evaluation device, an example of cooling the apparatus by a conventional cooling system will be shown, and the effect of this system will be described.
[0031]
Example 1
Cooling water at 7 ° C. is supplied to the secondary cooling circulation system 101 constituted by the secondary cooling water supply pipe 107, and the primary cooling circulation systems 102, 103 constituted by the primary cooling water supply pipes 110a, 110b, 110c, The power consumption was calculated by setting 104 to an apparatus outlet temperature of 7 ° C. to an apparatus outlet temperature of 15 ° C., an apparatus inlet temperature of 20 ° C. to an apparatus outlet temperature of 30 ° C., and an apparatus inlet temperature of 30 ° C. to an apparatus outlet temperature of 40 ° C.
[0032]
As parameters at that time, experiments were conducted in the case of using degassed water and hydrogen water as cooling water, and comparisons were made.
[0033]
This experiment shows the measurement results when tap water is used as cooling water.
In FIG. 2, the right side shows the result of the present example, and the left side shows the result of the comparative example.
[0034]
The power consumption when this system is adopted (right side) is lower than that when the conventional system is adopted (left side), and it is confirmed that this system is more effective than the conventional system. It was. That is, the electricity consumption ratio was about 0.9 in the conventional system, but about 0.6 in this system, and a dramatic decrease was recognized.
[0035]
(Example 2)
By using deaerated water, generation of scale in the apparatus heat exchange pipe can be prevented, and reduction in conversion efficiency due to generation of scale can be prevented.
[0036]
A comparison was made between tap water and deaerated water as cooling water flowing through the cooling system.
[0037]
As deaerated water, tap water from which oxygen was removed was used. The oxygen concentration after deaeration is 0.9 mg / liter.
[0038]
The test results are shown in FIG.
[0039]
The measurement was performed after the cooling water was continuously supplied to the cooling system for 2000 hours.
[0040]
Since the gas outlet temperature when deaerated water is flowed (the center of FIG. 3) is higher than that of tap water (the left side of FIG. 3), the case where deaerated water is used and the case where tap water is used It was confirmed that the effect is high.
[0041]
In addition, when the experiment was conducted by changing the oxygen concentration in the range of 0.0005 to 6 mg / liter, particularly good results were obtained at 3 mg / liter or less.
[0042]
(Example 3)
By using hydrogen water, not only can the generation of rust in the equipment heat exchange pipe be prevented, but also the generation of slime attributed to, for example, viable bacteria can be suppressed, and the reduction in conversion efficiency due to the generation of slime can be prevented. can do. Moreover, since no chemicals are used, the used water can be used as raw water for the water treatment apparatus, and the amount of water used can be reduced.
[0043]
A comparison was made between tap water and hydrogen water as cooling water flowing through the apparatus heat exchange pipe.
[0044]
As hydrogen, after removing oxygen from tap water, hydrogen was added. The hydrogen concentration after hydrogenation is 0.6 mg / liter.
[0045]
The test results are shown in FIG.
[0046]
The measurement was performed after the cooling water was continuously supplied to the cooling system for 2000 hours.
[0047]
When hydrogen water is flowed (right side of Fig. 3), the gas outlet temperature is higher than that of tap water (left side of Fig. 3), so using hydrogen water is more effective than using tap water. Was confirmed to be high.
[0048]
(Example 4)
In this example, first, degassing from the cooling water was performed under the same conditions as in Example 2, and then hydrogen gas was dissolved under the same conditions as in Example 3.
[0049]
In this example, the electricity consumption ratio was further reduced by about 30% compared to the case of Example 3.
[0050]
【The invention's effect】
According to the present invention, the heat exchange efficiency of the heat exchange part is increased, the amount of cooling water can be reduced, the pipe diameter and the water pump power can be reduced, and the initial cost and running cost of the cooling system can be reduced. Become.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a high-efficiency cooling system flow according to the present invention.
FIG. 2 is a graph showing experimental results according to the present invention.
FIG. 3 is a graph showing experimental results according to the present invention.
[Explanation of symbols]
101 Secondary cooling water circulation system 102 Primary cooling water circulation system 1
103 One cooling water circulation system 2
104 One cooling water circulation system 3
105 Cooling heat source body 106 Secondary cooling water feed pump 107 Secondary cooling water supply piping 108a, 108b, 108c Primary heat exchange devices 109a, 109b, 109c Primary cooling water feed pumps 110a, 110b, 110c Primary cooling water supply piping 111a, 111b , 111c Cooled object (cooled device)

Claims (11)

複数の被冷却体を被冷却体の冷却温度域毎にグループに分け、
各グループ毎にそれぞれ独立した1次冷却水供給配管を設けるとともにそれぞれの1次冷却水供給配管に熱交換器を設け、
1次冷却水供給配管とは別の2次冷却水供給配管を、前記冷却温度域の低い温度順に各熱交換器を順次通るように配置し
前記1次冷却水供給配管のライン及び前記2次冷却水供給配管のラインは密閉系であって、
前記1次冷却水供給配管ないし2次冷却水供給配管へ水素ガス溶解した水(以下「水素水」という)を供給するための手段を設けたことを特徴とする高効率装置冷却システム。
Divide multiple cooled objects into groups for each cooling temperature range of the cooled objects,
In addition to providing an independent primary cooling water supply pipe for each group, a heat exchanger is provided in each primary cooling water supply pipe,
A secondary cooling water supply pipe different from the primary cooling water supply pipe is arranged so as to sequentially pass through each heat exchanger in the order of low temperature of the cooling temperature range ,
The line of the primary cooling water supply pipe and the line of the secondary cooling water supply pipe are closed systems,
A high-efficiency apparatus cooling system comprising means for supplying hydrogen gas-dissolved water (hereinafter referred to as “hydrogen water”) to the primary cooling water supply pipe or the secondary cooling water supply pipe .
前記被冷却体は、製造プロセスに必要な生産機器、評価機器及び/またはそれらを含む空間であることを特徴とする請求項記載の高効率冷却システム。The cooled body may produce equipment required for the production process, the evaluation device and / or high efficiency cooling system according to claim 1, characterized in that the space containing them. 前記1次冷却水供給配管ないし2次冷却水供給配管へ脱気した水(以下「脱気水」という)を供給するための手段を設けたことを特徴とする請求項1又は2記載の高効率装置冷却システム。 3. A high unit according to claim 1, further comprising means for supplying deaerated water (hereinafter referred to as “deaerated water”) to the primary cooling water supply pipe or the secondary cooling water supply pipe. Efficiency device cooling system. 前記グループには複数の被冷却体が設けられていることを特徴とする請求項1ないしのいずれか1項記載の高効率冷却システム。The high-efficiency cooling system according to any one of claims 1 to 3 , wherein a plurality of bodies to be cooled are provided in the group. 前記2次冷却水配管ライン上に他の被冷却体を設けたことを特徴とする請求項1ないしのいずれか1項記載の高効率冷却システム。The high efficiency cooling system according to any one of claims 1 to 4 , wherein another object to be cooled is provided on the secondary cooling water piping line. 前記2次冷却水供給配管のライン上で、最も温度の高いグループの熱交換器の下流側に該2次冷却水の熱を利用するための手段を設けたことを特徴とする請求項1ないしのいずれか1項記載の高効率冷却システム。The means for utilizing the heat of the secondary cooling water is provided on the downstream side of the heat exchanger of the highest temperature group on the line of the secondary cooling water supply pipe. The high efficiency cooling system according to any one of 5 . 前記2次冷却水供給配管のライン上で、最も温度の高いグループの熱交換器の下流側にクーリングタワーを設けたことを特徴とする請求項1ないしのいずれか1項記載の高効率冷却システム。The high efficiency cooling system according to any one of claims 1 to 6 , wherein a cooling tower is provided on the downstream side of the heat exchanger of the highest temperature group on the line of the secondary cooling water supply pipe. . 複数の被冷却体を被冷却体の冷却温度域毎にグループに分け、
各グループ毎にそれぞれ独立して1次冷却水により被冷却体を冷却し、
1次冷却水とは別の2次冷却水により、冷却後の前記1次冷却水を冷却温度域の低い温度順に順次冷却する高効率装置冷却方法であって、
前記1次冷却水及び2次冷却水は密閉系のラインによって供給され、
前記1次冷却水及び/または2次冷却水として水素水を用いることを特徴とする高効率装置冷却方法。
Divide multiple cooled objects into groups for each cooling temperature range of the cooled objects,
Cool the object to be cooled by primary cooling water independently for each group,
According to another secondary cooling water from the primary cooling water, a high-efficiency apparatus cooling way to sequentially cool the primary coolant after cooling to a temperature lower order of the cooling temperature range,
The primary cooling water and the secondary cooling water are supplied by a closed line,
A highly efficient apparatus cooling method using hydrogen water as said primary cooling water and / or secondary cooling water.
前記1次冷却水及び/または2次冷却水として、水素水を脱気した水を用いることを特徴とする請求項8記載の高効率装置冷却方法。The high-efficiency apparatus cooling method according to claim 8, wherein water obtained by degassing hydrogen water is used as the primary cooling water and / or secondary cooling water. 前記水素水における水素濃度は0.1〜1.6mg/リットルであることを特徴とする請求項または記載の高効率温湿度調整方法。The high-efficiency temperature and humidity adjustment method according to claim 8 or 9, wherein a hydrogen concentration in the hydrogen water is 0.1 to 1.6 mg / liter. 前記脱気水における酸素濃度は0.001〜3mg/リットルであることを特徴とする請求項記載の高効率冷却システム。The high-efficiency cooling system according to claim 9, wherein the oxygen concentration in the deaerated water is 0.001 to 3 mg / liter.
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