JP6549403B2 - 冷却システム - Google Patents

Description

本発明は、インバータ式冷凍機回路を備え、冷却水を循環させる冷却水循環装置のような冷却コントロールした液を循環させて、外部に接続する熱負荷を冷却する冷却システムに関する。

図６に示す従来の冷却水循環装置５００は、インバータ式冷凍機回路６００を搭載しており、冷却水を循環させるようになっている。この冷却水循環装置５００は、循環液ＷＴを収容する水槽１１６と、この循環液ＷＴを循環させて冷却するインバータ式冷凍機回路６００と、コントローラ１２１を有している。

インバータ式冷凍機回路６００は、インバータ式冷凍機１０１と、空冷凝縮器１０３と、膨張弁１０５と、蒸発器１０７により構成されている。インバータ式冷凍機１０１は冷媒の圧縮を行い、凝縮器１０３は冷媒の凝縮を行い、膨張弁１０５は冷媒の膨張を行い、そして蒸発器１０７は冷媒の蒸発気化を行う。

循環液ＷＴは、発熱源の冷却を要する装置に接続された外部循環戻り接続部１３１から戻ってきて、この循環液ＷＴは、循環水戻り配管１１４と蒸発器１０７と循環水戻り配管１１５を経て、水槽１１６内に入る。そして、水槽１１６内の循環液ＷＴは、循環水吐出配管１１８とポンプ１１９と循環水吐出配管１２０を経て、外部循環吐出接続部１３２を介して、循環液ＷＴを供給する対象である発熱源の冷却を要する装置に対して吐出される。

上述した冷却水循環装置５００では、循環水（循環液の例）の温度制御は、インバータ式冷凍機１０１の出力を可変することにより行っている。外部循環戻り接続部１３１と外部循環吐出接続部１３２は、発熱源の冷却を要する装置へ接続されており、冷却水循環装置５００は、一定温度に冷却制御された循環液ＷＴにより発熱源を冷却する。

従来のインバータ式冷凍機１０１のインバータ制御により、蒸発器１０７で発生する最大冷却能力を上限として、発熱源の負荷量が一定量までは、インバータ式冷凍機１０１の出力を下げて冷却能力の可変を行うことで、冷却系の精密な温度の制御が可能である。

また、この種の冷却水循環装置は、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１の冷却水循環装置は、循環水を溜める水槽と、循環水を冷却する冷凍機と、循環水を加熱するヒータを備え、循環水の温度変動幅を適切に制御するために、冷凍機をオン／オフ制御してヒータをオフ状態にする第１の運転モードと、冷凍機をオン状態にしてヒータを用いて循環水の精密温度制御を行う第２の運転モードを有する。

特開２００７−４０６３１号公報

しかし、従来のインバータ式冷凍機回路６００を搭載している冷却水循環装置５００では、外部接続先の発熱源の負荷量に合わせて、インバータ式冷凍機１０１の出力を制御することで、循環液ＷＴを一定温度に精密制御を行う。この精密に制御できる範囲は、図７にグラフとして示している。図７に示すグラフでは、縦軸は、循環水の冷却能力（Ｗ）を示し、横軸は、図６のインバータ式冷凍機１０１のインバータ周波数（Ｈｚ）を示す。

図７に示すように、図６のインバータ式冷凍機１０１の出力を制御することで温度を精密に制御できる範囲は、外部接続先の発熱源の負荷量が、蒸発器１０７で発生する最大冷却能力「ａ」Ｗから、そのおよそ４０％の最小冷却能力「ｂ」Ｗまでの範囲である。

しかも、発熱源の負荷量が、最小冷却能力「ｂ」Ｗ以下になった場合には、インバータ式冷凍機１０１の出力を制御することで温度を精密に制御できる範囲ではないことから、インバータ式冷凍機１０１の動作を断続的に停止させることにより、制御を行っていた。

このように、インバータ式冷凍機回路６００を搭載している冷却水循環装置５００では、一定量以下の発熱源の負荷量に対しては、インバータ式冷凍機１０１の動作を一旦停止させなければならないことから、循環液ＷＴの温度制御が断続的となってしまい、不安定となっていた。

また、特許文献１の冷却水循環装置では、ヒータを用いて第１の運転モードと第２の運転モードを行うために、循環水の温度を複雑に制御する必要がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、外部接続先の発熱源の負荷量が一定量を超える場合はもちろんのこと、外部接続先の発熱源の負荷量が一定量以下の場合であっても、循環水のような循環液の精密な温度制御が可能な冷却システムを提供することにある。

上記課題を達成するため、請求項１に記載の冷却システムは、循環液を収容する槽と、冷媒圧縮を行うインバータ式冷凍機と凝縮器と膨張弁と蒸発器を有し、発熱源から送られてくる前記循環液を前記蒸発器に通すことで冷却する冷凍機回路と、を備え、前記冷凍機回路には、前記凝縮器と前記膨張弁を接続する高圧冷凍配管から、前記蒸発器と前記インバータ式冷凍機を接続する低圧冷凍配管へ前記冷媒を通すことで、前記膨張弁側へ流す前記冷媒の流量を調整するバイパス回路が、設けられ、前記バイパス回路を閉じた時の前記冷凍機回路の第１の冷却能力の範囲と、前記バイパス回路を開いた時の前記冷凍機回路の第２の冷却能力の範囲と、が設定され、更に、前記バイパス回路は、前記高圧冷凍配管と前記低圧冷凍配管をつなぐバイパス冷凍配管と、前記バイパス冷凍配管の途中に設けられる電磁弁とキャピラリチューブとを備え、前記バイパス回路の前記電磁弁が閉じた時の前記冷凍機回路の前記第１の冷却能力の範囲と、前記バイパス回路の前記電磁弁が開いた時の前記冷凍機回路の前記第２の冷却能力の範囲とが、一部分で重なるように設定されていることを特徴とする。

請求項１に記載の冷却システムでは、バイパス回路を閉じた時の冷凍機回路の第１の冷却能力の範囲と、バイパス回路を開いた時の冷凍機回路の第２の冷却能力の範囲と、が設定されている。これにより、冷却システムは、外部接続先の発熱源の負荷量が一定量を超える場合は第１の冷却能力の範囲で、しかも外部接続先の発熱源の負荷量が一定量以下の場合には第２の冷却能力の範囲で、循環水のような循環液の精密な温度制御が可能である。
また、バイパス回路の電磁弁が閉じた時の第１の冷却能力の範囲と、バイパス回路の電磁弁が開いた時の第２の冷却能力の範囲とが、一部分で重なる。これにより、電磁弁が閉じて第１の冷却能力の範囲に設定した時と電磁弁が開いて第２の冷却能力の範囲に設定した時に、循環液の温度は、第１の冷却能力の範囲と、第２の冷却能力の範囲において、切れ目なく連続して精密に制御することができる。

請求項２に記載の冷却システムは、前記膨張弁は、前記槽内の前記循環液の温度に基づいて開度調整されることで前記冷媒の流量を制御する電子式の膨張弁であることを特徴とする。

請求項２に記載の冷却システムでは、冷凍機回路に電子式の膨張弁を用いることで、冷却システムは、第１の冷却能力の範囲と第２の冷却能力の範囲で、循環水のような循環液の精密な温度制御が可能である。

請求項３に記載の冷却システムは、前記膨張弁は、前記低圧冷凍配管を通じて前記蒸発器から前記インバータ式冷凍機へ送られる前記冷媒の温度に基づいて調整されることで、前記冷媒の流量を制御する機械式の膨張弁であることを特徴とする。

請求項３に記載の冷却システムでは、冷凍機回路に機械式の膨張弁を用いることで、冷却システムは、第１の冷却能力の範囲と第２の冷却能力の範囲で、循環水のような循環液の精密な温度制御が可能である。

請求項４に記載の冷却システムは、前記バイパス回路には、前記冷媒の開閉操作部が配置されており、前記開閉操作部は、前記槽内の前記循環液の温度に基づいて前記バイパス回路における開閉を行うことを特徴とする。

請求項４に記載の冷却システムでは、バイパス回路に開閉操作部を用いることで、冷却システムは、第１の冷却能力の範囲と第２の冷却能力の範囲で、循環水のような循環液の精密な温度制御が可能である。

請求項６に記載の冷却システムでは、前記発熱源から前記槽内に前記循環液を循環させる冷却液循環経路を有し、前記冷却液循環経路を通る前記循環液は、前記冷凍機回路の前記蒸発器において前記冷媒との熱交換を行うことで冷却されることを特徴とする。

請求項６に記載の冷却システムでは、槽内に循環させる循環液は、冷却液循環経路を通ることで、蒸発器において熱交換することで冷却できる。

本発明によれば、外部接続先の発熱源の負荷量が一定量を超える場合はもちろんのこと、外部接続先の発熱源の負荷量が一定量以下の場合であっても、循環水のような循環液の精密な温度制御が可能な冷却システムを提供できる。

本発明の冷却システムの第１の実施形態を示す図である。 図１に示す冷却システムに設けられたバイパス回路を示す図である。 図１に示す冷却システムにおいて、インバータ式冷凍機の出力を制御することで、循環水ＷＴを一定温度に精密に制御できる範囲の例を示す図である。 本発明の冷却システムの第２の実施形態を示す図である。 本発明の冷却システムの第３の実施形態を示す図である。 従来のインバータ式冷凍機回路を搭載した冷却水循環装置（冷却システム）を示す図である。 図６に示す従来の冷却水循環装置において、インバータ式冷凍機の出力を制御することで、循環液を一定温度に精密に制御できる範囲を示す図である。

以下、図面を用いて、本発明を実施するための形態(以下、実施形態と称する)を説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の冷却システムの第１実施形態を示す図である。図２は、図１に示す冷却システムに設けられたバイパス回路を示す図である。

図１に示す冷却システム５０は、例えば冷却水を用いたインバータ式の冷却水循環装置である。この冷却システム５０は、冷却水供給対象である発熱源（図示せず）の冷却を要する装置に対して、ある一定温度以上の循環水ＷＴを循環させながら供給することで、この発熱源の冷却を行うためのシステムである。外部循環戻り接続部９０と外部循環吐出接続部９１は、発熱源の冷却を要する装置に接続されている。循環水ＷＴは、冷却水ともいい、循環液の一例である。

図１に示す冷却システム５０は、循環水ＷＴを収容する水槽１６と、インバータ式の冷凍機回路５１と、冷却水循環経路８０と、制御部としてのコントローラ２１を有している。

水槽１６は、循環水ＷＴを収容する収容槽である。この水槽１６は、外部の発熱源の冷却を要する装置から、外部循環戻り接続部９０を経て冷却水循環経路８０を通過して戻されてくる循環水ＷＴを収容する。その後に、循環水ＷＴは、冷却水循環経路８０を経て外部循環吐出接続部９１から、発熱源の冷却を要する装置に対して吐出される。

水槽１６の底部には、温度センサ１７が配置されている。温度センサ１７は、水槽１６内に収容されている循環水ＷＴの温度を検知するための温度検出手段である。

図１に示すインバータ式の冷凍機回路５１について説明する。

インバータ式の冷凍機回路５１は、インバータ式冷凍機１、高圧冷凍配管２、空冷式の凝縮器３、高圧冷凍配管４、電子式の膨張弁５、低圧冷凍配管６、蒸発器７、低圧冷凍配管８を有している。

このインバータ式冷凍機１は、高圧冷凍配管２と低圧冷凍配管８の間に配置されている。インバータ式冷凍機１は、冷媒圧縮を行い、凝縮器３は冷媒凝縮を行い、電子式の膨張弁５は冷媒膨張を行い、そして蒸発器７は冷媒の蒸発気化を行う。

凝縮器３の冷媒管路３ｔは、高圧冷凍配管２と高圧冷凍配管４の間に配置されている。電子式の膨張弁５は、高圧冷凍配管４と低圧冷凍配管６の間に配置されている。蒸発器７の冷媒管路７ａは、低圧冷凍配管６と低圧冷凍配管８の間に配置されている。

次に、図１と図２に示すバイパス回路４０を説明する。

図２は、図１に示すバイパス回路４０を示しており、図１と図２に示すバイパス回路４０は、高圧冷凍配管４と低圧冷凍配管８との間に接続されている。このバイパス回路４０は、必要に応じて、高圧冷凍配管４側から低圧冷凍配管８側へ冷媒をバイパスして通すために、バイパス冷凍配管９とバイパス冷凍配管１２と、バイパス冷凍配管９とバイパス冷凍配管１２の間に配置された電磁弁１０と、キャピラリチューブ１１を有している。

このバイパス回路４０は、凝縮器３と電子式の膨張弁５との間の高圧冷凍配管４から、蒸発器７とインバータ式冷凍機１との間の低圧冷凍配管８とを、直接接続するバイパス経路として、配置されている。

図１に示す例では、バイパス回路４０の電磁弁１０の適正なオン／オフ制御（開成／閉成制御）は、温度センサ１７で検知した水槽１６内の循環水ＷＴの温度に応じて、コントローラ２１の指令により行う。すなわち、コントローラ２１は、温度センサ１７から得られる槽１６内の温度検出信号Ａを監視して、コントローラ２１は、水槽１６内の温度負荷に応じた電磁弁１０の適正なオン／オフ制御（開成／閉成制御）を行う。

次に、図１に示す冷却水循環経路８０について説明する。

この冷却水循環経路８０は、循環水戻り配管１４、蒸発器７の管路７ｂ、循環水戻り配管１５、循環水吐出配管１８、ポンプ１９、循環水吐出配管２０を有している。循環水戻り配管１４は、外部循環戻り接続部９０と管路７ｂを接続し、循環水戻り配管１５は、管路７ｂと水槽１６の接続部１６ｃを接続している。

また、循環水吐出配管１８は、水槽１６の接続部１６ｄとポンプ１９を接続し、循環水吐出配管２０は、ポンプ１９と外部循環吐出接続部９１を接続している。温度センサ１７は、水槽１６の接続部１６ｄに配置されている。

これにより、ポンプ１９が、コントローラ２１の指令により動作すると、外部の発熱源の冷却を要する装置から外部循環戻り接続部９０を経て戻される循環水ＷＴは、循環水戻り配管１４を経て蒸発器７において熱交換されて冷却された後に、循環水戻り配管１５を経て水槽１６内に収容される。

そして、水槽１６内に収容された循環水ＷＴは、循環水吐出配管１８とポンプ１９と循環水吐出配管２０を経て、外部循環吐出接続部９１から、外部の発熱源の冷却を要する装置に対して、所定の温度で吐出することができる。

ところで、図１において破線で示すように、温度センサ１７は、水槽１６内の循環水ＷＴの温度を検出して、コントローラ２１に対して温度検出信号Ａを送る。これにより、コントローラ２１は、温度検出信号Ａに基づいて、蒸発器７における冷却能力の可変をするために、電力線Ｆを用いて、インバータ式冷凍機１の出力制御により行う。これにより、水槽１６内の温度を一定に制御することを行っている。

コントローラ２１は、破線で示す電力線Ｂを用いて、ポンプ１９の動作を制御する。コントローラ２１は、電力線Ｃを用いて、電子式の膨張弁５の動作を制御する。コントローラ２１は、温度検出信号Ａに基づいて、電力線Ｄを用いて、電磁弁１０のオン／オフ制御（開成／閉成制御）をする。コントローラ２１は、電力線Ｅを用いて、ファン１３の動作を制御する。

次に、上述したインバータ式の冷却水循環装置である冷却システム５０の動作例を説明する。

図１に示すインバータ式冷凍機１は、冷媒圧縮を行い、インバータ式冷凍機１から吐出された圧縮された冷媒は、高圧冷凍配管２を介して凝縮器３の冷媒管路３ｔに送られて凝縮器３において液化凝縮される。

液化凝縮された冷媒は、高圧冷凍配管４を介して電子式の膨張弁５に送られて、電子式の膨張弁５により冷媒膨張される。膨張された冷媒は、低圧冷凍配管６を介して冷却器としての蒸発器７の冷媒管路７ａに送られると、冷媒は、蒸発器７において蒸発気化されることで、冷媒と蒸発器７の管路７ｂを通過する循環水ＷＴとの間で熱交換が行われる。熱交換した冷媒は、低圧冷凍配管８を介してインバータ式冷凍機１に戻される。

一方、図１に示す冷却水循環経路８０では、ポンプ２２が、コントローラ２１の指令により動作すると、外部循環戻り接続部９０から戻される循環水ＷＴは、循環水戻り配管１４を経て蒸発器７の管路７ｂを通過する。このように、循環水ＷＴが、循環水戻り配管１４を経て蒸発器７の管路７ｂを通過する際に、管路７ａを通る冷媒との間で熱交換を行って冷却された後に、循環水戻り配管１５を経て水槽１６内に収容される。

水槽１６内の循環水ＷＴは、ある一定温度に保たれており、水槽１６内の循環水ＷＴは、循環水吐出配管１８とポンプ１９と循環水吐出配管２０を経て、外部循環吐出接続部９１から、外部の発熱源の冷却を要する装置に対して吐出する。

この水槽１６内の循環水ＷＴの温度が設定されるのは、好ましくは−２０℃から＋８０℃の範囲であるが、特に好ましくは＋５℃〜＋３０℃の範囲である。循環水ＷＴとしては、例えば不凍液を用いることができる。

図１と図２に示す本発明の第１実施形態の冷却システム５０では、外部接続先の発熱源の負荷量に合わせて、インバータ式冷凍機１の出力を制御することで、循環水ＷＴを一定温度に精密制御を行うことができる。

図３は、図１に示すインバータ式の冷却システム５０において、循環水ＷＴを一定温度に精密に制御できる範囲の例を示しているグラフである。図３に示すグラフでは、縦軸は、循環液の冷却能力（Ｗ）を示し、横軸は、運転時のインバータ式冷凍機１のインバータ周波数（Ｈｚ）を示す。

外部接続先の発熱源は、外部循環戻り接続部９０と外部循環吐出接続部９１に接続されている。この外部接続先の発熱源の熱負荷の値が、図３に例示するように、冷却能力「ａ」Ｗ（ワット）（冷凍機１の出力最大時の冷却能力）〜冷却能力「ｂ」Ｗ（ワット）（冷凍機１の出力最小時の冷却能力）の範囲の場合には、図１のコントローラ２１は、図１と図２に示す電磁弁１０の状態を、「閉」状態（オフ状態）にする。

この冷却能力「ａ」Ｗ（ワット）〜冷却能力「ｂ」Ｗ（ワット）の範囲は、第１の冷却能力の範囲ＲＨ１という。

なお、図３に示す数値例では、冷却能力「ａ」Ｗは２５００Ｗであり、冷却能力「ｂ」Ｗは９００Ｗである。

一方、外部接続先の発熱源の熱負荷の値が、図３に例示するように、冷却能力「ｂ」Ｗ（ワット）（冷凍機１の出力最小時の冷却能力）以下の場合には、図１に示すコントローラ２１が、温度検出信号Ａに基づいて、水槽１６の内の循環水ＷＴの温度を監視して、目的温度に対して、予め定めた閾値α℃以下になると、図１のコントローラ２１は、図１と図２に示す電磁弁１０の状態を、上記の「閉」状態（オフ状態）から、「開」状態（オン状態）にする。つまり、電磁弁１０を開ける。

このように、図１と図２に示す電磁弁１０を開けることにより、高圧冷凍配管４を流れる冷媒の一部が、バイパス回路４０のバイパス冷凍配管９側に流れる。これにより、図１に示す蒸発器７の冷媒管路７ａへ流れる冷媒量は減少する。

この結果、蒸発器７で発生する冷却能力は、図３に示すように、冷却能力「ｃ」Ｗ（電磁弁１０が「開」でありかつ冷凍機１の出力が最大時の冷却能力）〜冷却能力「ｄ」Ｗ（電磁弁１０が「閉」でありかつ冷凍機１の出力が最小時の冷却能力）の範囲で、精密な温度制御が可能になる。この冷却能力「ｃ」Ｗ〜冷却能力「ｄ」Ｗの範囲は、第２の冷却能力の範囲ＲＨ２という。

なお、図３に示す数値例では、冷却能力「ｃ」Ｗは１０００Ｗであり、冷却能力「ｄ」Ｗは１００Ｗである。

また、電磁弁１０が「開」状態（オン状態）の制御において、外部接続先の発熱源の熱負荷量が増えて、冷却能力「ｃ」Ｗを超えた場合には、コントローラ２１は、温度検出信号Ａに基づいて、水槽１６内の循環水ＷＴの温度上昇を検知して、予め定めた目的温度に対して、予め定めた閾値β℃以上になると、コントローラ２１は、バイパス回路４０の電磁弁１０を再び「閉」状態（オフ状態）にして、バイパス回路４０を閉鎖する。

ところで、図３に例示するように、循環水ＷＴを一定温度に精密に制御できる範囲では、第２の冷却能力の範囲ＲＨ２の冷却能力「ｃ」Ｗは、第１の冷却能力の範囲ＲＨ１の冷却能力「ｂ」Ｗよりも大きく設定されている。すなわち、第１の冷却能力の範囲ＲＨ１の冷却能力「ａ」Ｗ〜冷却能力「ｂ」Ｗの範囲が、第２の冷却能力の範囲ＲＨ２の冷却能力「ｃ」Ｗ〜冷却能力「ｄ」Ｗの範囲と、一部分が重なるように設定されている。

このように、第１の冷却能力の範囲ＲＨ１と第２の冷却能力の範囲ＲＨ２の一部を重複させることにより、図１に示す冷却システム５０では、コントローラ２１が、電磁弁１０を「開」状態（オン状態）と「閉」状態（オフ状態）に切替制御をしても、循環水ＷＴは、冷却能力「ａ」Ｗ〜冷却能力「ｄ」Ｗの範囲で、切れ目なく循環水ＷＴの温度を精密に制御することができる。

このように、コントローラ２１が、バイパス回路４０の電磁弁１０を、「開」状態（オン状態）と「閉」状態（オフ状態）の切替制御を行うことで、従来不可能であった外部接続先の発熱源の熱負荷がある一定量以下（例えば冷却能力ｂＷ以下）に下がった場合であっても、第１の冷却能力の範囲ＲＨ１と、第１の冷却能力の範囲ＲＨ１とは別に第２の冷却能力の範囲ＲＨ２が設定されているので、循環水ＷＴの温度を精密に制御することができる。

このように、好ましくは、液体である循環水ＷＴの温度は、第１の冷却能力の範囲ＲＨ１である「ａ」Ｗ〜冷却能力「ｂ」Ｗと、第２の冷却能力の範囲ＲＨ２である「ｃ」Ｗ〜冷却能力「ｄ」Ｗとを、一部分で重なるように設定しているので、切れ目なく連続して循環水ＷＴの温度を精密に制御することができる。

ところで、図１と図２に示すバイパス回路４０のキャピラリチューブ１１の内径と長さは、上述したように冷却能力「ｂ」Ｗ≦冷却能力「ｃ」Ｗとなるように決められる。これにより、第１の冷却能力の範囲ＲＨ１と、第２の冷却能力の範囲ＲＨ２とを、一部分で重なるように設定することができる。

このように、本発明の第１実施形態の冷却システム５０は、外部接続先の発熱源の負荷量が一定量（例えば冷却能力ｂＷ）を超える場合はもちろんのこと、外部接続先の発熱源の負荷量が一定量以下（例えば冷却能力ｂＷ以下）の場合であっても、循環水のような循環液の精密な温度制御が可能である。

次に、本発明の第２実施形態と第３実施形態を説明する。本発明の第２実施形態と第３実施形態の箇所が、第１実施形態の対応する箇所と同様である場合には、同じ符号を記してその説明を用いる。

＜第２実施形態＞
図４は、本発明の第２実施形態のインバータ式の冷却水循環装置である冷却システム５０Ａを示している。

図１に示す冷却システム５０では、コントローラ２１が、電子式の膨張弁５の動作を制御するようになっている。

これに対して、図４に示す第２実施形態のインバータ式の冷却水循環装置である冷却システム５０Ａでは、電子式の膨張弁５に代えて機械式の膨張弁５Ｂを用いている。この機械式の膨張弁５Ｂを用いる場合には、図１に示す場合とは異なり、電力線Ｃが設けられておらず、その代わりに低圧冷凍配管８の途中の位置には、缶温筒５９が設けられている。

この缶温筒５９は、低圧冷凍配管８付近に設置されており、低圧冷凍配管８の表面の温度をガス圧として検知して、キャピラリにて機械式の膨張弁５Ｂに圧力値を伝える。

缶温筒５９は、蒸発器７から低圧冷凍配管８を経て冷凍機１へ通る冷媒の温度をガス圧として検出することで、機械式の膨張弁５Ｂの開度を調整する。缶温筒５９には、専用ガスが封入され、機械式の膨張弁５Ｂとキャピラリチューブで接続された構造であり、缶温筒５９で温度を検知して、機械的に膨張弁５Ｂの開度調整を行う。

本発明の第２実施形態の冷却システム５０Ａは、本発明の第１実施形態の冷却システム５０と同様に、液体である循環水ＷＴの温度は、第１の冷却能力の範囲ＲＨ１である「ａ」Ｗ〜冷却能力「ｂ」Ｗの範囲と、第２の冷却能力の範囲ＲＨ２である「ｃ」Ｗ〜冷却能力「ｄ」Ｗの範囲とを、一部分で重なるようにして設定しており、切れ目なく連続して精密に制御することができる。

このため、冷却システム５０Ａは、外部接続先の負荷量が一定量（例えば冷却能力ｂＷ）を超える場合はもちろんのこと、外部接続先の負荷量が一定量以下（例えば冷却能力ｂＷ以下）の場合であっても、循環水ＷＴのような循環液の精密な温度制御が可能である。

＜第３実施形態＞
図５は、本発明の第３実施形態のインバータ式の冷却水循環装置である冷却システム５０Ｂを示している。

図１に示す冷却システム５０では、バイパス回路４０は、高圧冷凍配管４より低圧冷凍配管８へ連結して冷媒をバイパスさせるために、バイパス冷凍配管９とバイパス冷凍配管１２、およびバイパス冷凍配管９とバイパス冷凍配管１２の間に配置された電磁弁１０とキャピラリチューブ１１を有している。

これに対して、図５に示す冷却システム５０Ｂでは、このバイパス回路４０に代えて、別のバイパス回路４０Ａを用いている。バイパス回路４０Ａは、バイパス冷凍配管９と、このバイパス冷凍配管９に配置された開閉操作部７７を有する。コントローラ２１は、温度検出信号Ａに基づいて、信号線ＤＲを用いて、開閉操作部７７に対してコントロール信号を送る。これにより、開閉操作部７７が開くと、バイパス回路４０Ａのバイパス冷凍配管９に冷媒を通すことができ、開閉操作部７７が閉じると、バイパス回路４０Ａのバイパス冷凍配管９に冷媒を通さない。

冷却システム５０Ｂにおいても、循環水ＷＴの温度を、図３に示す冷却能力「ａ」Ｗ〜冷却能力「ｄ」Ｗの範囲で、切れ目なく連続して精密に制御することができる。すなわち、液体である循環水ＷＴの温度は、第１の冷却能力の範囲ＲＨ１である「ａ」Ｗ〜冷却能力「ｂ」Ｗの範囲と、第２の冷却能力の範囲ＲＨ２である「ｃ」Ｗ〜冷却能力「ｄ」Ｗの範囲とを、切れ目なく連続して精密に制御することができる。冷却システム５０Ｂは、外部接続先の負荷量が一定量（例えば冷却能力ｂＷ）を超える場合はもちろんのこと、外部接続先の負荷量が一定量以下（例えば冷却能力ｂＷ以下）の場合であっても、循環水ＷＴのような循環液の精密な温度制御が可能である。

上述したように、本発明の実施形態の冷却システム５０（５０Ａ，５０Ｂ）は、循環液を収容する槽１６と、冷媒を通すインバータ式冷凍機１と凝縮器３と膨張弁５と蒸発器７を有し、発熱源から送られてくる循環液を蒸発器７に通すことで冷却する冷凍機回路５１と、を備える。

この冷凍機回路５１には、凝縮器３と膨張弁５を接続する高圧冷凍配管４から、蒸発器７とインバータ式冷凍機１を接続する低圧冷凍配管８へ冷媒を通すことで、膨張弁４側へ流す冷媒の流量を調整するバイパス回路４０が、設けられている。このバイパス回路４０を閉じた時の冷凍機回路５１の第１の冷却能力の範囲ＲＨ１と、バイパス回路を開いた時の冷凍機回路５１の第２の冷却能力の範囲ＲＨ２と、が設定されている。

これにより、冷却システムは、外部接続先の発熱源の負荷量が一定量を超える場合は第１の冷却能力の範囲ＲＨ１で、しかも外部接続先の発熱源の負荷量が一定量以下の場合には第２の冷却能力の範囲ＲＨ２で、循環水ＷＴのような循環液の精密な温度制御が可能である。

膨張弁５は、槽１６内の循環液の温度に基づいて開度調整されることで冷媒の流量を制御する電子式の膨張弁であるので、冷却システムは、第１の冷却能力の範囲ＲＨ１と第２の冷却能力の範囲ＲＨ２で、循環水ＷＴのような循環液の精密な温度制御が可能である。

膨張弁５Ｂは、低圧冷凍配管８を通じて蒸発器７からインバータ式冷凍機１へ送られる冷媒の温度に基づいて調整されることで、冷媒の流量を制御する機械式の膨張弁であるので、冷却システムは、第１の冷却能力の範囲ＲＨ１と第２の冷却能力の範囲ＲＨ２で、循環水ＷＴのような循環液の精密な温度制御が可能である。

バイパス回路４０Ａには、冷媒の開閉操作部７７が配置されており、開閉操作部７７は、槽１６内の循環液の温度に基づいてバイパス回路４０Ａにおける開閉を行うことで、冷却システムは、第１の冷却能力の範囲ＲＨ１と第２の冷却能力の範囲ＲＨ２で、循環水ＷＴのような循環液の精密な温度制御が可能である。

図５に示すバイパス回路４０Ａは、高圧冷凍配管４と低圧冷凍配管８をつなぐバイパス冷凍配管９と、開閉操作部７７とを備える。バイパス回路４０Ａの開閉操作部７７が閉じた時の冷凍機回路の第１の冷却能力ＲＨ１の範囲と、バイパス回路４０Ａの開閉操作部７７が開いた時の冷凍機回路の第２の冷却能力の範囲ＲＨ２とが、一部分で重なるように設定されている。

これにより、開閉操作部７７が閉じて第１の冷却能力の範囲ＲＨ１に設定した時と開閉操作部７７が開いて第２の冷却能力の範囲ＲＨ２に設定した時に、循環液の温度は、第１の冷却能力の範囲ＲＨ１と、第２の冷却能力の範囲ＲＨ２において、切れ目なく連続して精密に制御することができる。

発熱源から槽１６内に循環液を循環させる冷却液循環経路８０を有し、冷却液循環経路８０を通る循環液は、冷凍機回路５１の蒸発器７において冷媒との熱交換を行うことで冷却される。これにより、槽１６内に循環させる循環液は、冷却液循環経路８０を通ることで、蒸発器７において熱交換することで冷却できる。

以上、実施形態を挙げて本発明を説明したが、各実施形態は一例であり、特許請求の範囲に記載される発明の範囲は、発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更できるものである。

例えば、本発明の各実施形態では、液体としては、循環水を例に挙げているが、液体の種類に限定されるものではない。

１ インバータ式冷凍機
２ 高圧冷凍配管
３ 凝縮器
４ 高圧冷凍配管
５ 膨張弁
６ 低圧冷凍配管
７ 蒸発器
８ 低圧冷凍配管
９ バイパス冷凍配管
１０ 電磁弁
１１ キャピラリチューブ
１２ バイパス冷凍配管
１３ ファン
１４ 循環水戻り配管（循環液戻り配管の例）
１５ 循環水戻り配管（循環液戻り配管の例）
１６ 水槽（槽の例）
１７ 温度センサ
１８ 循環水吐出配管（循環液吐出配管）
１９ ポンプ
２０ 循環水吐出配管（循環液吐出配管）
２１ コントローラ（制御部）
５０ 冷却システム
５０Ａ 冷却システム
５０Ｂ 冷却システム
５１ インバータ式冷凍機回路
７７ 開閉操作部
８０ 冷却水循環経路（冷却液循環経路）
ＷＴ 循環水（循環液）
ＲＨ１ 第１の冷却能力の範囲
ＲＨ２ 第２の冷却能力の範囲

Claims (5)

1. 循環液を収容する槽と、
   冷媒圧縮を行うインバータ式冷凍機と凝縮器と膨張弁と蒸発器を有し、発熱源から送られてくる前記循環液を前記蒸発器に通すことで冷却する冷凍機回路と、を備え、
   前記冷凍機回路には、前記凝縮器と前記膨張弁を接続する高圧冷凍配管から、前記蒸発器と前記インバータ式冷凍機を接続する低圧冷凍配管へ前記冷媒を通すことで、前記膨張弁側へ流す前記冷媒の流量を変えるバイパス回路が、設けられ、
   前記バイパス回路を閉じた時の前記冷凍機回路の第１の冷却能力の範囲と、前記バイパス回路を開いた時の前記冷凍機回路の第２の冷却能力の範囲と、が設定され、
   更に、前記バイパス回路は、前記高圧冷凍配管と前記低圧冷凍配管をつなぐバイパス冷凍配管と、前記バイパス冷凍配管の途中に設けられる電磁弁とキャピラリチューブとを備え、
   前記バイパス回路の前記電磁弁が閉じた時の前記冷凍機回路の前記第１の冷却能力の範囲と、前記バイパス回路の前記電磁弁が開いた時の前記冷凍機回路の前記第２の冷却能力の範囲とが、一部分で重なるように設定されていることを特徴とする冷却システム。
2. 前記膨張弁は、前記槽内の前記循環液の温度に基づいて開度調整されることで前記冷媒の流量を制御する電子式の膨張弁であることを特徴とする請求項１に記載の冷却システム。
3. 前記膨張弁は、前記低圧冷凍配管を通じて前記蒸発器から前記インバータ式冷凍機へ送られる前記冷媒の温度に基づいて調整されることで、前記冷媒の流量を制御する機械式の膨張弁であることを特徴とする請求項１に記載の冷却システム。
4. 前記バイパス回路には、前記冷媒の開閉操作部が配置されており、前記開閉操作部は、前記槽内の前記循環液の温度に基づいて前記バイパス回路における開閉を行うことを特徴とする請求項１に記載の冷却システム。
5. 前記発熱源から前記槽内に前記循環液を循環させる冷却液循環経路を有し、前記冷却液循環経路を通る前記循環液は、前記冷凍機回路の前記蒸発器において前記冷媒との熱交換を行うことで冷却されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の冷却システム。
   
   

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