JPH0748032B2 - 冷却装置 - Google Patents

冷却装置

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JPH0748032B2
JPH0748032B2 JP1018727A JP1872789A JPH0748032B2 JP H0748032 B2 JPH0748032 B2 JP H0748032B2 JP 1018727 A JP1018727 A JP 1018727A JP 1872789 A JP1872789 A JP 1872789A JP H0748032 B2 JPH0748032 B2 JP H0748032B2
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JP
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cooling
cooling tower
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cooled
fluid
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潔 柳町
仁 丹生
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Hitachi Metals Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、冷却すべき機器から戻る被冷却流体を冷却
した後、前記機器に送り出す冷却装置に関し、詳しくは
冷却装置の冷却塔において生じうる被冷却流体の加熱を
防止した冷却装置に関する。
[従来の技術] 精密機器などの生産ラインや研究施設では、空調室温に
近くかつ安定した温度の冷却水を必要とするが、このよ
うに冷却すべき機器から戻る被冷却流体を冷却して当該
機器に送り出す冷却装置としては、従来密閉式冷却塔や
圧縮式チラーが用いられてきた。これらの冷却装置で
は、例えば密閉式冷却塔については、夏場などではせい
ぜい30℃程度にしか冷却することができず、精密機器な
どで必要とするより中低位の温度まで被冷却流体を冷却
できないという問題点があった。また圧縮式チラーにつ
いては、7〜17℃程度にまで冷却されてしまい過冷によ
る結露を招きやすく品質管理上好ましくなく、また被冷
却流体の定温保持が困難で寸法精度の保持上問題があっ
た。
そこで18〜29℃程度の中低温域で定温保持することがで
きる冷却装置として、伝熱パイプと該伝熱パイプに送風
するファンとを有する空冷式の冷却塔と、圧縮器と凝縮
器と膨張弁と蒸発器とこれらを循環する冷媒とを有する
チラーと、冷却すべき機器から戻る被冷却流体を前記冷
却塔、蒸発器の順に導いた後前記機器に送り出す管路と
を設けた冷却装置や、上記冷却塔を、散水機構を有する
蒸発式冷却塔とした冷却装置が提案されている(実開昭
61−84480号)。
[発明が解決しようとする課題] 上記した冷却装置は、18〜29℃程度の中低温域で定温保
持することができ、かつ不要な過冷が防止される冷却装
置ではあるが、冷却塔として空冷式冷却塔によるときは
冷却塔に入る被冷却流体の温度が外気乾球温度よりも低
いときに、また冷却塔として蒸発式冷却塔によるときは
冷却塔に入る被冷却流体の温度が外気湿球温度よりも低
いときに、被冷却流体は冷却塔の通過によって冷却され
ずにかえって加熱されてしまい、チラーでの冷却を不必
要に大きく取らなければならなくなって装置全体の効率
を悪化させていた。
したがって本発明は、冷却塔において生じうる被冷却流
体の加熱を防止し、前段の冷却塔と後段のチラーとを安
定的に制御することができ、しかも運転費の安価な冷却
装置を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 本発明は上記課題を解決するために成されたものであ
り、すなわち本発明の請求項1は、伝熱パイプと該伝熱
パイプに送風するファンとを有する冷却塔と、圧縮器と
凝縮器と膨張弁と蒸発器とこれらを循環する冷媒とを有
するチラーと、冷却すべき機器から戻る被冷却流体を前
記冷却塔、蒸発器の順に導いた後前記機器に送り出す管
路とを設けた冷却装置において、前記冷却塔を迂回する
バイパス管路と、該バイパス管路と冷却塔を通過する管
路との切替え手段とを付設し、被冷却流体の冷却塔入口
温度から外気乾球温度を減じた温度差が所定値よりも大
きいときは冷却塔を通過する管路を開としてバイパス管
路を閉とし、前記温度差が前記所定値よりも小さいとき
は冷却塔を通過する管路を閉としてバイパス管路を開と
するように切替え手段を制御し、且つ、前記機器に戻る
被冷却流体の温度が設定温度範囲よりも高いときは、先
ず冷却塔による冷却能力を増大し、なおも設定温度範囲
よりも高いときはチラーによる冷却能力を増大し、前記
機器に戻る被冷却流体の温度が設定温度範囲よりも低い
ときは、先ずチラーによる冷却能力を減少し、なおも設
定温度範囲よりも低いときは冷却塔による冷却能力を減
少するように前記冷却塔とチラーとを制御した冷却装置
である。なお温度差及び該温度差と所定値との大小比較
は、負号も考慮した値であって絶対値を意味するもので
はない。
請求項2は、上記冷却装置における冷却塔を伝熱パイプ
への散水機構を有する蒸発式冷却塔とし、被冷却流体の
冷却塔入口温度から外気湿球温度を減じた値に基づいて
前記切替え手段の切替えを行う冷却装置である。
請求項3は、請求項1又は2つの冷却装置において、凝
縮器の冷却を前記冷却塔によって行う冷却装置である。
[作用] 被冷却流体の冷却塔入口温度が外気乾球又は湿球温度よ
りも高いときは、被冷却流体は冷却塔を通過して冷却塔
において冷却され、被冷却流体の冷却塔入口温度が外気
乾球又は湿球温度よりも低いときは、被冷却流体はバイ
パス管路を通過し、冷却塔において加熱されることがな
い。
また被冷却流体の冷却塔入口温度が外気乾球又は湿球温
度よりも確かに高いがわずかにしか高くないときは、冷
却塔を通過させることによって得られる被冷却流体の冷
却量よりも、冷却塔を通過させることによる圧力損失
と、ファン又は散水機構を作動させることによる損失の
方が大きくなるから、前記所定値は必ずしも0℃とする
必要はなく、例えば正の小さな温度とすることができ
る。
また機器に戻る被冷却流体の温度のみに基づいて、前段
の冷却塔と後段のチラーとを一元的に制御しているか
ら、これら冷却塔とチラーとを安定的に制御することが
でき、しかも運転費の安価な冷却塔を運転費の高価なチ
ラーよりも優先して運転しているから、この冷却装置の
運転費は安価になる。
[実施例] 本発明の実施例を添付の図面に基づいて説明する。第1
図は本発明の冷却装置の一実施例の系統図であり、冷却
塔1は複数層の伝熱パイプ2とファン3とを有し、ファ
ン3はモーター4による駆動を受け、空気吸入口5から
吸気した空気を伝熱パイプ2に送風してこれを冷却す
る。チラー10は圧縮器11と凝縮器12と膨張弁13と蒸発器
14とを有し、該チラー10には冷媒が循環し、冷媒は圧縮
器11において圧縮され、凝縮器12において液化して放熱
し、膨張弁13を介して蒸発器14内で蒸発して吸熱するサ
イクルを繰り返す。
他方冷却すべき機器20から戻った被冷却流体は、ブース
ターポンプ21、第1の弁25、冷却塔1の伝熱パイプ2、
第2の弁26、蒸発器14の順に導かれ、最後に循環ポンプ
22を介して前記機器20に送り出されるように管路構成さ
れているほか、第1の弁25の上流側と第2の弁26の下流
側との間は、第3の弁27を有するバイパス管路28によっ
て短絡しており、また冷却塔1の上流側には温度検出器
29が取付けられている。なお図面では冷却塔1、チラー
10及び機器20への流出入配管は一系統しか示していない
が、これらの全部又は一部を複数の系統によって構成し
てもよい。また図面に示したチラー10は1台の圧縮器11
を有するが、複数台の圧縮器を有するチラーであっても
よい。
また冷却塔1とチラー10との運転については、被冷却流
体の蒸発器14出口に取付けた温度検出器23の温度が設定
温度範囲よりも高くなったときには、先ずファン3の送
風量を増加し、なおも温度検出器23の温度が設定温度範
囲よりも高くなったときには更に圧縮器11の運転台数を
増加させ、また温度検出器23の温度が設定温度範囲より
も低くなったときには、上記と逆に先ず圧縮器11の運転
台数を減少し、なおも温度検出器23の温度が設定温度範
囲よりも低くなったときには更にファン3の送風量を減
少させるように制御されている。
しかして本実施例では温度検出器29によって被冷却流体
の冷却塔1への入口温度を検出するほか、図示していな
い乾球温度検出器によって外気乾球温度を検出してお
り、前者から後者を減じた温度差が予め定めた所定値よ
りも大きいときは、第1及び第2の弁25,26は開となり
第3の弁27は閉となり、前記温度差が前記所定値よりも
小さいときは、第1及び第2の弁25,26は閉となり第3
の弁27は開となるように制御されている。したがって冷
却塔1を通過させることが装置全体の効率を最も高める
ように前記所定値を定めることによって、冷却塔1によ
る不必要な加熱や、冷却塔1を作動させることによる不
必要なエネルギー損失を除去することができる。
なお第1及び第2の弁25,26のいずれか一方は省略する
こともできるし、第1、第2及び第3の弁25,26,27とバ
イパス管路28とは、3方弁、4方弁などの他の手段によ
って構成してもよい。
次に第2図に示すように冷却塔1を、伝熱パイプ2とフ
ァン3との他に、伝熱パイプ2の上方に取付けた散水ヘ
ツダー6と、伝熱パイプ2の下方に取付けた受水槽7
と、受水槽7内の水を散水ヘッダー6に供給する散水ポ
ンプ8とを有する散水機構を更に設けた蒸発式冷却塔と
し、上記乾球温度検出器に代えて湿球温度検出器を用
い、温度検出器29による被冷却流体の冷却塔1への入口
温度から外気湿球温度を減じた温度差に基づいて、上記
と同様の制御を行ってもよい。
以上の実施例において、凝縮器12の冷却を冷却塔1にお
いて行えば、装置全体がコンパクトに形成される。第2
図ではそのような構成を示した。また凝縮器12は水冷式
凝縮器によって構成することもでき、そのとき該水冷式
凝縮器を冷却する冷却機構は冷却塔1とは別に設置して
もよいし、冷却塔1において冷却してもよい。
[発明の効果] 請求項1又は2の冷却装置は、密閉型冷却塔と圧縮式チ
ラーとを効率良く組み合わせた冷却装置において、被冷
却流体の冷却塔入口温度から外気乾球又は湿球温度を減
じた温度差が所定値よりも大きいときは、被冷却流体は
冷却塔を通過し、温度差が所定値よりも小さいときは、
被冷却流体は冷却塔を通過せずにバイパス管路を通過す
るように構成されているから、冷却塔において生じうる
被冷却流体の加熱が防止され、エネルギー効率の高い冷
却装置が得られ、且つ冷却塔とチラーとを安定的に制御
することができ、しかも運転費の安価な冷却装置が得ら
れる。
請求項3の冷却装置は、上記効果を有するほか凝縮器が
冷却塔に組み込まれているから、装置全体がコンパクト
になる。
【図面の簡単な説明】
第1図と第2図は本発明の冷却装置の一実施例の系統図
である。 1…冷却塔、2…伝熱パイプ、3…ファン 4…モーター、5…空気吸入口 6…散水ヘッダー、7…受水槽、8…散水ポンプ 10…チラー、11…圧縮器、12…凝縮器 13…膨張弁、14…蒸発器、20…機器 21…ブースターポンプ、22…循環ポンプ 23,29…温度検出器、25,26,27…弁 28…バイパス管路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】伝熱パイプと該伝熱パイプに送風するファ
    ンとを有する冷却塔と、圧縮器と凝縮器と膨張弁と蒸発
    器とこれらを循環する冷媒とを有するチラーと、冷却す
    べき機器から戻る被冷却流体を前記冷却塔、蒸発器の順
    に導いた後前記機器に送り出す管路とを設けた冷却装置
    において、 前記冷却塔を迂回するバイパス管路と、該バイパス管路
    と前記冷却塔を通過する管路との切替え手段を付設し、 被冷却流体の冷却塔入口温度から外気乾球温度を減じた
    温度差が所定値よりも大きいときは冷却塔を通過する管
    路を開として前記バイパス管路を閉とし、前記温度差が
    前記所定値よりも小さいときは冷却塔を通過する管路を
    閉としてバイパス管路を開とするように前記切替え手段
    を制御し、且つ、 前記機器に戻る被冷却流体の温度が設定温度範囲よりも
    高いときは、先ず前記冷却塔による冷却能力を増大し、
    なおも設定温度範囲よりも高いときは前記チラーによる
    冷却能力を増大し、前記機器に戻る被冷却流体の温度が
    設定温度範囲よりも低いときは、先ず前記チラーによる
    冷却能力を減少し、なおも設定温度範囲よりも低いとき
    は前記冷却塔による冷却能力を減少するように前記冷却
    塔とチラーとを制御したことを特徴とする冷却装置。
  2. 【請求項2】伝熱パイプと該伝熱パイプに散水する散水
    機構とを有する冷却塔と、圧縮器と凝縮器と膨張弁と蒸
    発器とこれらを循環する冷媒とを有するチラーと、冷却
    すべき機器から戻る被冷却流体を前記冷却塔、蒸発器の
    順に導いた後前記機器に送り出す管路とを設けた冷却装
    置において、 前記冷却塔を迂回するバイパス管路と、該バイパス管路
    と前記冷却塔を通過する管路との切替え手段を付設し、 被冷却流体の冷却塔入口温度から外気湿球温度を減じた
    温度差が所定値よりも大きいときは冷却塔を通過する管
    路を開として前記バイパス管路を閉とし、前記温度差が
    前記所定値よりも小さいときは冷却塔を通過する管路を
    閉としてバイパス管路を開とするように前記切替え手段
    を制御し、且つ、 前記機器に戻る被冷却流体の温度が設定温度範囲よりも
    高いときは、先ず前記冷却塔による冷却能力を増大し、
    なおも設定温度範囲よりも高いときは前記チラーによる
    冷却能力を増大し、前記機器に戻る被冷却流体の温度が
    設定温度範囲よりも低いときは、先ず前記チラーによる
    冷却能力を減少し、なおも設定温度範囲よりも低いとき
    は前記冷却塔による冷却能力を減少するように前記冷却
    塔とチラーとを制御したことを特徴とする冷却装置。
  3. 【請求項3】前記凝縮器を前記冷却塔によって冷却した
    請求項1又は2記載の冷却装置。
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JP2008075988A (ja) * 2006-09-22 2008-04-03 Hitachi Metals Ltd 複合放熱部材、冷却ユニット、冷却装置、及び冷却装置集合体

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