JPH0570069B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は冷却装置に関するもので、主として各
種機械設備等を冷却する冷却水を15℃〜30℃、好
ましくは20℃〜25℃の中低温に、外気の温度変化
に対応して最小限のエネルギーで冷却する冷却装
置である。

（従来の技術） 従来から各種機械設備を冷却する冷却水用の冷
却装置は、外気や水等によつて熱を奪う自然冷却
型の冷却塔が一般的なものとして各種市場に提供
されている。しかし、この自然冷却型の冷却塔は
外気の温度に左右されやすく、特に夏期において
は30℃程度まで冷却するのが限度であつた。

また往復動型、ロータリー型やスクロール型等
の圧縮機を用いた冷凍機、いわゆるチリングユニ
ツトは広く使用されている。このものは冷却温度
が低く、通常被冷却流体を15℃以下の低温にまで
冷却するが、大きな運転エネルギーを必要とする
欠点がある。

ところが最近の技術の進歩にともない、例えば
レーザーのごときものを使用する機器設備が多く
なつてきた。これらの最近機器設備はトランジス
ター、IC、LSI等の非常に熱に弱い素子を使用し
ていて、レーザー等を発生する際に高温になるこ
とからこれらの機器を冷却するためには15℃〜30
℃の中低温の冷却水、中でも20℃〜25℃程度の冷
却水が必要とされている。このような中低温の冷
却水を必要とする用途に対して前記自然冷却型の
冷却塔では使用に耐えず、前記チリングユニツト
を使用して冷却を行つているのが実状である。

（発明が解決しようとする課題） 前記チリングユニツトによつて冷却する場合、
冷却すべき機器設備が運転されている限り器機か
ら戻つてきた冷却水は常に高温となつているの
で、高温の冷却水を常に冷却して循環させる必要
があり、チリングユニツトの圧縮機を常時作動さ
せなければならない。このため電力費は膨大なも
のになり、また常時作動させる結果冷却水の温度
を15℃以下の低温に低下させてしまう欠点があ
り、中低温を保つために一度冷却した冷却水をヒ
ーター等により再度加熱して、冷却すべき機器設
備の冷却に用いるようなことが行われていた。

一方、特開昭58−200945号公報にて水熱源ヒー
トポンプ式空気調和ユニツトの熱源装置が提案さ
れている。

この熱源装置は、熱源水が所定温度以上になつ
たとき導き冷却する冷却コイル、冷却フアン、散
水管、水槽および冷却塔内に配設され上記熱源水
が所定温度以下になつたとき導き加熱する凝縮器
等を有する冷凍サイクル装置を具備したものであ
り、その際にサーモスタツトによりその温度を関
知して加熱冷却を行わしめ、空気調和ユニツトに
冷却もしくは加熱した熱源水を循環させるための
装置である。

従つて、本発明の目的である15℃〜30℃の中低
温の冷却水を得るために冷却を行うためのもので
なく、その温度を感知して調節を行うサーモスタ
ツトを含む温度調節装置が、加熱をも含む温度調
節を対象としているので、調節を行う機器の調節
設定が全く異なり、その加熱までも設定するとな
ると、作動機器への調節形態が複雑化してコスト
アツプにつながる欠点があつた。

本発明は上述の欠点に鑑み、15℃〜30℃の中低
温の冷却水を得るために、冷却塔とチリングユニ
ツト即ち冷却器とを組合せることによつて被冷却
流体を外気の温度変化に対応して効率よく最小限
のエネルギーで冷却できるようにした冷却装置を
提供するものである。

（課題を解決するための手段） 本発明の要旨は、被冷却体を中低温に冷却する
ための冷却装置であつて、伝達パイプを複数層に
重ねた冷却部、前記冷却部に散水する散水装置、
前記冷却部を通風する冷却フアンからなる冷却塔
と、圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器とを有し
てこの順に冷媒を循環させる冷却器とを匣体に設
け、前記冷却塔の冷却部と前記冷却器の蒸発器と
を被冷却流体が通電するように接続し、前記被冷
却流体をまず前記冷却部、次に前記蒸発器の順に
通過させて外部に送り出すように設け、外部に送
り出す被冷却流体の温度によつて前記冷却塔およ
び前記冷却器の運転、停止を制御する自動温度調
節器を備えたことを特徴とする冷却装置である。

（作用） 本発明は上記の構成であるから、被冷却流体は
まず冷却塔の冷却部で散水と通風により冷却さ
れ、且つ被冷却流体の冷却温度で応じて冷却器の
蒸発器で冷却される。

従つて冷却塔の入口側へ入る被冷却流体の温度
が高いので冷却塔での冷却効率が高い。また夏期
など外気温度が高く冷却塔のみでは30℃程度まで
しか冷却されていないので中低温とならない、こ
のように冷却能力が不足する時に、外部に送り出
す被冷却流体の温度によつて冷却器も運転して冷
却塔と冷却器で被冷却流体を冷却するので、所望
の中低温の設定温度範囲内に冷却できる。また冬
期など外気温度が低く冷却塔の冷却能力だけで冷
却できるときには冷却器を停止し、冷却能力を調
節するので、所望の中低温の設定温度範囲内に冷
却できる。

このため、年間を通じて冷却器の運転負荷が少
なく、15℃〜30℃の中低温の冷却水を熱効率が良
く省エネルギーで冷却供給することができる。

又、冷却塔と冷却器とが匣体に設けてあるの
で、工場生産が可能で配管施工、点検、品質、コ
スト面で安定した装置が得られる。

（実施例） 以下図面を参照して本発明の一実施例を説明す
る。図面において上部は冷却塔を示し、１は冷却
部で冷却用の伝熱パイプ２を複数層に重ねて形成
してある。伝熱パイプ２には入口ヘツダー３と出
口ヘツダー４とが取り付けてあり、被冷却流体と
しての冷却水が入口ヘツダー３から伝熱パイプ２
を通つて出口ヘツダー４に流れる間に冷却される
ように形成されている。

この冷却部１の上部に散水槽５を設け、冷却部
１の下方には受水槽６を設け、散水槽５から冷却
部１に散水した水を受水槽６で受けるように形成
してある。そして受水槽６の水は送水路８のポン
プ７によつて散水槽５に送り散水槽５の水が冷却
部１の伝熱パイプ２に散水するようにして散水装
置を形成している。

更に散水槽５の上方にはモーター９で回転する
冷却フアン１０を配し、冷却フアン１０の回転に
よつて冷却部１の側方の空気流入口１１から空気
を吸入し、冷却部１で放出された熱を奪い外界に
強制的に排出するように通風させている。

一方上記のように構成された冷却塔の下部には
圧縮機１２、凝縮器１３、膨張弁１４、及び蒸発
器１５からなる冷却器を設け、この冷却器を上記
冷却塔と同じ匣体に収め一体にしてある。

冷却器は一般的な往復動圧縮機等を用いた冷凍
機いわゆるチリングユニツトで、圧縮機１２で圧
縮された冷脳が凝縮器１３で放熱し、膨張弁１４
を介して蒸発器１５内で膨張蒸発して吸熱するサ
イクルを繰返すように配管形成されている。

凝縮器１３は冷却塔内で散水槽５からの散水を
受けるように冷却部１と受水槽６との間に配置し
てあり、冷却塔内の散水装置と冷却フアン１０と
によつて冷却されるようにしてある。更に冷却塔
と冷却器とはそれらの冷却部１と蒸発器１５とが
出口ヘツダー４を介して配管接続されており、外
部機器１８への送出管１７がポンプ１６を介して
蒸発器１５と配管接続されている。

その他、出口ヘツダー４と蒸発器１５とを結ぶ
配管途中には自動温度調節器の一次サーモスタツ
ト２０を、蒸発器１５の出口と外部機器１８とを
結ぶ送出管１７の途中には自動温度調節器の二次
サーモスタツト２１を設けてあり、このサーモス
タツト２０，２１に設定した設定温度範囲によつ
て、ポンプ７や圧縮機１２が制御される。尚、２
２は膨張タンク、２３は受水槽６内の水がなくな
つたときに補給する水補給バルブである。

前述の如く、凝縮器１３を受水槽６との間に配
しているので、共通の冷却フアン１０の働きによ
り前記凝縮器１３から放出された熱を奪うことも
できるし、散水槽５から散水された水を有効利用
して前記凝縮器１３を冷却することもできるの
で、放熱部分の熱回収が効率的で冷却フアン１０
も共通に兼用できるので、装置全体のコストを安
くでき、又、冷却塔と冷却器とを匣体に収めてあ
るので、工場生産が容易で配管施工や点検が現地
施工に比べて安定した品質のものが得られ、又コ
ンパクトにコストの面でも有利なものを形成する
ことができる。

次にこの冷却装置の被冷却流体としての冷却水
の循環系路を説明する。

外部機器１８で熱交換して暖められた高温の冷
却水は戻り管１９を通つて冷却塔内の入口ヘツダ
ー３に入り、まず冷却塔の冷却部１で冷却され
る。次に冷却部１で冷却された冷却水は出口ヘツ
ダー４を通つて蒸発器１５に送られ、蒸発器１５
を通過した後、ポンプ１６によつて送出管１７を
通り外部機器１８内へ送られる。外部機器１８で
熱交換に使用された後の冷却水は再び戻り管１９
を通つて入口ヘツダー３へ入る。被冷却流体はこ
のようにして循環している。

次にこの冷却装置の運転方法について説明す
る。

例えば、外部機器１８へ送る冷却水の設定温度
範囲を20℃〜25℃とした場合、冬期等外気の温度
が低く冷却部１で冷却された冷却水の温度が設定
温度範囲下限の20℃以下になつた際、一次サーモ
スタツト２０が作動して散水槽５からの散水量を
調節するようにポンプ７の運転が調節される。更
に冷えるようであれば冷却フアン１０を調節する
ようにモーター９の運転が調節される。又冷却部
１で冷却水の温度20℃になつた際に、まず冷却フ
アン１０を調節して停止するようにしてもよい。

又夏期等の外気温度が高く、冷却部１で冷却さ
れ外部機器１８へ送り出す冷却水の温度が25℃以
上になつた際、二次サーモスタツト２１が作動し
て冷却器の圧縮機１２が運転され、冷却部１で冷
却後の冷却水が蒸発器１５でも冷却される。この
ように冷却部１と蒸発器１５で冷却していて、冷
却される冷却水の温度が設定温度範囲の所定の温
度以下になつた際に圧縮機１２が停止する。この
温度は、設定温度範囲内上限の25℃にすることも
あり、又設定温度範囲内下限の20℃にすることも
ある。上限の25℃にすると、圧縮機１２の運転時
間が短く電力を消費しないが、圧縮機１２の運転
と停止の頻度が増す。又下限の20℃にすると、圧
縮機１２の運転時間が長くなり電力を消費する
が、運転と停止の頻度が少なくなる。従つて、冷
却塔と冷却器の能力によつて設定温度20℃〜25℃
範囲内の最適な温度を設定する。

上記において一次サーモスタツト２０と二次サ
ーモスタツト２１で冷却器を運転したときは設定
温度範囲が同じであるため、どちらのサーモスタ
ツトで検知しても良い。

以上のことから、 冬期等外気の温度が低い場合には、冷却塔の冷
却能力が高いので冷却部１のみによる自然冷却で
被冷却流体の冷却水を設定温度範囲内に冷却でき
る。そして冷却水が温度が設定温度範囲下限の20
℃以下になつてしまうような時に、まず散水槽５
からの散水量を調節し、更に温度が下がるようで
あれば冷却フアン１０も調節して停止させ、又、
冷却水の温度が設定温度範囲下限の20℃以下にな
つてしまうような時にまず冷却フアン１０を調節
して停止させるので所望の中低温の設定温度範囲
に冷却できる。このため冷却器の圧縮機１２をほ
とんど運転する必要がなく電力を消費しない。

又夏期等外気の温度が高く冷却部１の自然冷却
では冷却水の温度を設定温度範囲内に冷却できな
い場合、冷却水の温度が設定温度範囲上限の25℃
以上になつた際に冷却器も運転されるので、冷却
塔の冷却部１と冷却器の蒸発器１５とによつて所
望の中低温の設定温度範囲内に冷却できる。

このため最小限の冷却エネルギーで15℃〜30℃
の中低温の冷却水を得ることができる。更に冷却
塔と冷却器を直列に接続して冷却塔で優先して冷
却するようにしているから、冷却塔へ入る水の温
度が高くても冷却塔での冷却効率が高く得られ
る。従つて冷却塔での入口温度と出口温度との温
度差を大きく取ることができ、冷却器での負荷も
少なくて済み、全体として冷却効率が高い冷却を
行うことができる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明は外気の温度変化
に対応して最小限のエネルギーで中低温の冷却水
を効率よく冷却できるコンパクトな冷却装置であ
る。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示す概略図であ
る。 １……冷却部、２……伝熱パイプ、３……入口
ヘツダー、４……出口ヘツダー、５……散水槽、
６……受水槽、７……ポンプ、８……送水路、９
……モーター、１０……冷却フアン、１１……空
気流入口、１２……圧縮機、１３……凝縮器、１
４……膨張弁、１５……蒸発器、１６……ポン
プ、１７……送出管、１８……外部機器、１９…
…戻り管、２０……一次サーモスタツト、２１…
…二次サーモスタツト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被冷却体を中低温に冷却するための冷却装置
   であつて、 伝熱パイプを複数層に重ねた冷却部、前記冷却
   部に散水する散水装置、前記冷却部を通風する冷
   却フアンからなる冷却塔と、 圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器とを有して
   この順に冷媒を循環させる冷却器とを同じ匣体内
   に設け、 前記冷却塔の冷却部と前記冷却器の蒸発器とを
   被冷却流体が通電するように接続し、 前記被冷却流体をまず前記冷却部、次に前記蒸
   発器の順に通過させて外部に送り出すように設
   け、 外部に送り出す被冷却流体の温度によつて前記
   冷却塔及び前記冷却器の運転、停止を制御する自
   動温度調節器を備えたことを特徴とする冷却装
   置。