JPH06249471A - 冷水製造システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷却塔を利用した冬期冷水製造システムを提
供する。 【構成】 本発明に基づく冷水製造システムは、冷却塔
１と冷凍機５または熱交換器８とを連絡する冷却水循環
経路Ａと、空調機などの負荷１５と冷凍機５または熱交
換器８とを連絡する冷水循環経路Ｂとから構成され、弁
の切換により、夏期においては、それぞれの循環経路を
冷凍機５に接続し、弁の切換により、冬期においては、
夏期に使用されていた冷凍機５を熱交換器８に置換する
ことにより、効率的に冷水を製造することが可能であ
る。また、冬期においても、２系統の循環経路を利用す
るので、冷水の汚染が問題とならない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は冷水製造システムに関
し、特に冷却塔を利用した冬期冷水製造システムに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】最近では、コンピュータ設置室など、冬
期であっても室内冷房が必要な環境が増加している。冬
期に室内冷房を行う方法としては、夏期と同様に冷凍機
を使用して冷水を得て空調機やファンコイルユニットで
冷風を形成する方法、あるいは外気を直接室内に導入し
て送風する方法などが従来より知られている。

【０００３】しかし、夏期と同様な方法により冷房を行
う方法はランニングコストの点で問題があり、また外気
冷房の場合には外気導入風道の設置や空調機の切換など
の点で問題があり、その解決が希求されていた。

【０００４】かかる技術的課題に鑑み、本願出願人は先
に特公昭５７−４３８２３号において、冷水配管と冷却
水配管をバルブ切換により接続し、冬期には冷却塔に冷
水を循環させ、外気により冷水を製造する方法を提案し
ている。

【０００５】しかしながら、上記装置においては、冷水
を冷却塔に通水する構造であるため、冷水が汚染し、ひ
いては空調機コイル等を汚染するおそれがあった。この
ように、冷水の汚染という問題を考慮した場合には、上
記装置においては開放式冷却塔は採用しづらく、実際上
は、密閉式冷却塔にのみ適用できるものであった。ま
た、同様の理由により、冷水配管が開放式である場合に
も上記装置を採用することは困難であった。さらに、上
記装置にあっては、冬期において冷却塔と空調機を連絡
する長い冷水循環系を冷水ポンプのみで形成する必要が
あるため、その冷水ポンプの揚程が大きくなる傾向があ
り問題となっていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は上記
のような従来の冷水製造システムの有する問題点に鑑み
なされたもので、その目的は、外気を冷熱源として使用
することにより動力源の大幅な節減が可能であり、冬期
にあっても既設の設備を利用して室内冷房を実施するこ
とが可能であり、さらに冷水ポンプの揚程を大きくする
ことなく、開放式冷却塔や開放式冷水配管に対しても問
題なく適用することが可能な、新規かつ改良された冷水
製造システムを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明によれば、冷却塔からの送り冷却水を弁手段
の切換により熱交換器又は冷凍機のいずれか一方に選択
的に送ることが可能であると共に、弁手段の切換により
上記熱交換器又は上記冷凍機からの戻り冷却水を上記冷
却塔に戻すことが可能なように構成された冷却水循環系
と、上記熱交換器又は上記冷凍機のいずれか一方からの
送り冷水を弁手段の切換により負荷に送ることが可能で
あると共に、弁手段の切換により負荷からの戻り冷水を
上記熱交換器又は上記冷凍機のいずれか一方に戻すこと
が可能なように構成された負荷側冷水循環系と、から構
成された冷水製造システムにおいて、夏期には、冷却塔
からの冷却水を冷凍機に送りその冷凍機からの戻り冷却
水を冷却塔に戻すように弁手段を切り換えると共に、上
記冷凍機からの冷水を負荷に送りその負荷からの戻り冷
水を上記冷凍機に戻すように弁手段が切り換えられ、冬
期には、冷却塔からの冷却水を熱交換器に送りその熱交
換器からの戻り冷却水を冷却塔に戻すように弁手段を切
り換えると共に、上記熱交換器からの冷水を負荷に送り
その負荷からの戻り冷水を上記熱交換器に戻すように弁
手段が切り換えられることを特徴とする、冷水製造シス
テムが提供される。

【０００８】さらに本発明によれば、上記冷却水循環系
に、冷却塔を迂回して往路と復路とを短絡することが可
能な弁手段を設け、その弁手段を系を流れる冷却水の温
度に応じて開閉する温度制御弁として機能させることが
好ましい。

【０００９】

【作用】以上のように、本発明によれば、屋外に設置さ
れた冷却塔を利用して外気により冷却された冷却水を、
選択的に熱交換器又は冷凍機に供給しそこから回収する
冷却水循環系を形成することが可能であると共に、選択
的に熱交換器又は冷凍機から供給された冷水を負荷側に
送りそこから回収する冷水循環系を形成することが可能
である。そのため、夏期においては、冷却塔と冷凍機を
連絡する冷却水循環系と、冷凍機と負荷とを連絡する冷
水循環系とを形成するように弁手段を切り換えることが
可能である。これに対して、冬期においては、冷却塔と
熱交換器を連絡する冷却水循環系と、熱交換器と負荷と
を連絡する冷水循環系とを形成するように弁手段を切り
換えることが可能である。

【００１０】その結果、本発明によれば、冷水の汚染を
回避することが可能なので、開放式冷却塔に対しても適
用することが可能であると共に、冬期においても、冷水
循環系と冷却水循環系との２系統の循環系を採用するの
で、循環用駆動ポンプの揚程を小さくすることができ
る。

【００１１】また、温度制御弁により冷却塔を迂回する
経路を設け、冷却水の温度の変化に応じて温度制御弁の
開閉を行うことにより、冷却水の温度制御を容易に行う
ことが可能である。

【００１２】

【実施例】以下に、添付図面を参照しながら本発明に基
づいて構成された冷水製造システムについて詳細に説明
する。図１に示すように、本発明に基づく冷水製造シス
テムは、冷却塔１と熱交換器８又は冷凍機５とを連絡す
る冷却水循環経路Ａと、空調機などの負荷１５と熱交換
器８又は冷凍機５とを連絡する冷水循環経路Ｂとから構
成されている。

【００１３】冷却水循環経路Ａは、図示の通り、建築物
の屋上等に設置される冷却塔１と熱交換器又は冷凍機と
の間で冷却水を循環させるための経路である。冷却塔１
としては、後述するように、本発明によれば密閉式冷却
塔に限らず開放式冷却塔であっても自由に選択し採用す
ることが可能である。

【００１４】冷却塔１において外気により例えば５℃〜
１０℃に冷却された冷却水は、供給管路２により冷却水
ポンプ３および第１の弁手段４を介して冷凍機５の凝縮
器に送ることが可能である。さらに、冷却水ポンプ３の
下流側には分岐路６が設けられており、その分岐路６は
第２の弁手段７を介して熱交換器８に連絡しており、冷
却水を熱交換器８に送ることも可能である。なお、熱交
換器８としては、熱交換効率に優れるプレート型の熱交
換器を採用することが可能である。

【００１５】同様に、冷凍機５からの冷却水の戻り管路
９は第３の弁手段１０を介して冷却塔１にまで連絡して
おり、冷凍機５において冷熱が奪われた冷却水を冷却塔
１に戻すことが可能である。また、戻り管路９はその途
中で分岐路２５に連絡しており、その分岐路２５は第４
の弁手段１１を介して熱交換器８に連絡しており、熱交
換器８において冷熱が奪われた冷却水を冷却塔１に戻す
ことが可能なように構成されている。

【００１６】また、上記冷却水ポンプ３の上流側、すな
わち冷却水ポンプ３と冷却と１との間には短絡路１２が
分岐するように設けられており、その短絡路１２は第１
の温度制御弁１３を介して冷凍機５および熱交換器８の
下流において戻り管路９に連絡している。さらに、戻り
管路９には、短絡路１２と戻り管路９の合流点と冷却塔
１との間において、第２の温度制御弁１４が設けられて
いる。

【００１７】以上のように、本発明に基づく冷水製造シ
ステムの冷却水循環経路は構成されている。次に熱交換
器８又は冷凍機５と空調機などの負荷１５とを連絡し、
その間で冷水を循環させることが可能な冷水循環経路Ｂ
の構成について説明する。

【００１８】図示のように冷水循環経路Ｂにおいて、熱
交換器８から供給される冷水は、第５の弁手段１６を介
して供給管路１７により負荷１５に送ることが可能であ
る。同様に、供給管路１７は分岐路１９を備えており、
冷凍機５からの冷水を第６の弁手段１８を介して分岐路
１９により供給管路１７に供給することが可能なように
構成されている。

【００１９】負荷１５から戻された冷水は、冷水ポンプ
２０および第７の弁手段２１を介して、戻り管路２２に
より熱交換器８に戻すことが可能である。また、戻り管
路２２は分岐路２３を備えており、この分岐路２３によ
り第８の弁手段２４を介して冷水を冷凍機５に戻すこと
も可能である。

【００２０】本発明に基づく冷水製造システムは上記の
ように構成されており、第１〜第８の弁手段を適宜切り
換えることにより、既存設備を利用して最適な省エネ運
転を実施可能である。

【００２１】夏期においては、第２の弁手段７、第４の
弁手段１１、第５の弁手段１６および第７の弁手段２１
をそれぞれ閉止すると共に、第１の弁手段１、第３の弁
手段１０、第６の弁手段１８および第８の弁手段２４を
それぞれ開放することにより、冷却塔１および負荷１５
を冷凍機５と連絡させる２つの循環系を形成することが
可能である。

【００２２】このように弁を切り換えることにより、冷
却塔１において冷却された冷却水を供給管路２を介して
冷却水ポンプ３により冷凍機５に送り、冷凍機において
冷却された冷水を分岐路１９および供給管路１７を介し
て負荷側に送ることにより、冷熱伝達の往路が形成され
る。

【００２３】同様に、負荷側から戻された冷水は戻り管
路２２および分岐路２３を介して冷水ポンプ２０により
冷凍機５に送られ、冷凍機において熱を帯びた冷却水は
戻り管路９を介して冷却塔１に送られ、そこで放熱する
ことにより、冷熱伝達の復路が形成される。

【００２４】以上のように、夏期においては、本発明に
基づく冷水製造システムによれば、通常の冷房設備と同
様に、冷凍機５を使用して、その冷熱により室内冷房を
実施することが可能である。

【００２５】冬期においては、夏期とは逆に、第２の弁
手段７、第４の弁手段１１、第５の弁手段１６および第
７の弁手段２１をそれぞれ開放すると共に、第１の弁手
段１、第３の弁手段１０、第６の弁手段１８および第８
の弁手段２４をそれぞれ閉止することにより、冷却塔１
および負荷１５を、夏期のように冷凍機５ではなく熱交
換器８と連絡させる２つの循環系を形成することが可能
である。

【００２６】このように弁を切り換えることにより、冷
却塔１において冷却された冷却水を供給管路２および分
岐路６を介して冷却水ポンプ３により、夏期とは異なり
熱交換器８に送り、熱交換器８において熱交換され冷却
された冷水を供給管路１７を介して負荷側に送ることに
より、冷熱伝達の往路が形成される。

【００２７】同様に、負荷側から戻された冷水は戻り管
路２２を介して冷水ポンプ２０により熱交換器８に送ら
れ、熱交換器８において熱が受け渡された冷却水は分岐
路２５および戻り管路９を介して冷却塔１に送られ、そ
こで放熱することにより、冷熱伝達の復路が形成され
る。

【００２８】以上のように本発明によれば、冬期におい
ても、屋外に設置された冷却塔１を利用して、外気によ
り冷却水を例えば５℃〜１０℃に冷却し、室内に設置し
た熱交換器で冷水と熱交換し例えば７℃〜１２℃の冷水
を製造することが可能である。その際に、本発明におい
ては外気温度を冷熱源として利用して冷水を製造するた
め、動力源の大幅な省エネを図ることが可能である。

【００２９】また、夏期に使用する冷凍機を、例えばプ
レート式熱交換器に置換するだけで冬期の冷水製造が可
能になるので、既設の設備をそのまま利用することが可
能なので、設備の面でも省エネを図ることが可能であ
る。

【００３０】さらに、本発明によれば、冬期の運転にお
いても、冷水循環系と冷却水循環系とを分離しているの
で、冷水の汚染が問題と成らず、従って密閉式の冷却塔
であろうと開放式の冷却塔であろうと自由に選択し採用
することが可能である。また、冬期の運転においても、
冷水循環系のみを冷水ポンプにより循環させればよいの
で、冷水ポンプの揚程が大きく成りすぎることも回避す
ることが可能である。

【００３１】また、本発明に基づく冷水製造システムの
通常の動作においては、第１の温度制御弁１３を閉止
し、第２の温度制御弁１４を開放して冷水を循環させて
いるが、冷水の温度が下がりすぎた場合には、第１の温
度制御弁１３を開放し、第２の温度制御弁１４を閉止す
ることにより、冷却塔１を迂回運転させることが可能で
あり、その結果、冷却水の温度を最適に制御することが
可能である。なお、冷却水の温度制御は、冷却塔１のフ
ァンのオンオフ、あるいは回転数を制御することによっ
ても行うことが可能である。かかる温度制御を行う場合
には、本発明によれば、夏期冷凍機使用時の自動制御シ
ステムを利用することが可能であり、その設定温度の変
更により冬期においても最適に温度制御することが可能
である。

【００３２】

【効果】以上のように、本発明によれば、冷水の汚染や
冷水ポンプの揚程を問題とせずに、冬期においても、夏
期に使用する冷凍機をプレート式熱交換器に置換するだ
けで、最適な室内冷房を省エネで実施することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく冷水製造システムの概略的な構
成図である。

【符号の説明】

１ 冷却塔 ３ 冷却水ポンプ ４ 第１の弁手段 ５ 冷凍機 ７ 第２の弁手段 ８ 熱交換器 １０ 第３の弁手段 １１ 第４の弁手段 １２ 迂回路 １３ 第１の温度制御弁 １４ 第２の温度制御弁 １６ 第５の弁手段 １８ 第６の弁手段 ２１ 第７の弁手段 ２４ 第８の弁手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷却塔からの送り冷却水を弁手段の切換に
   より熱交換器又は冷凍機のいずれか一方に選択的に送る
   ことが可能であると共に、弁手段の切換により上記熱交
   換器又は上記冷凍機からの戻り冷却水を上記冷却塔に戻
   すことが可能なように構成された冷却水循環系と、 上記熱交換器又は上記冷凍機のいずれか一方からの送り
   冷水を弁手段の切換により負荷に送ることが可能である
   と共に、弁手段の切換により負荷からの戻り冷水を上記
   熱交換器又は上記冷凍機のいずれか一方に戻すことが可
   能なように構成された負荷側冷水循環系と、 から構成された冷水製造システムにおいて、 夏期には、冷却塔からの冷却水を冷凍機に送りその冷凍
   機からの戻り冷却水を冷却塔に戻すように弁手段を切り
   換えると共に、上記冷凍機からの冷水を負荷に送りその
   負荷からの戻り冷水を上記冷凍機に戻すように弁手段が
   切り換えられ、 冬期には、冷却塔からの冷却水を熱交換器に送りその熱
   交換器からの戻り冷却水を冷却塔に戻すように弁手段を
   切り換えると共に、上記熱交換器からの冷水を負荷に送
   りその負荷からの戻り冷水を上記熱交換器に戻すように
   弁手段が切り換えられることを特徴とする、冷水製造シ
   ステム。
2. 【請求項２】上記冷却水循環系に、冷却塔を迂回して往
   路と復路とを短絡することが可能な弁手段が設けられて
   おり、その弁手段が系を流れる冷却水の温度に応じて開
   閉する温度制御弁であることを特徴とする、請求項１に
   記載の冷水製造システム。