JPH0763457A - 冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】冷却塔と冷凍機を有するもので、冷凍機を止め
ているときでも働かせているときでも、冷却塔の出口に
おける冷却水の温度をほぼ同じにすることの出来る冷却
装置を提供する。 【構成】循環する散水と通風によって冷却水を冷却する
通風冷却塔と、冷媒を圧縮器→コンデンサー→膨張弁→
エバポレータと循環させる冷凍器を備えており、コンデ
ンサーを前記冷却塔で散水と通風によって冷却するとと
もに、冷却塔で冷却した冷却水を冷凍機のエバポレータ
を通して冷却するものである。通風冷却塔の散水は冷凍
機の負荷に関係せず外気の湿球温度で決まる実質的に一
定の温度に保つ手段を持っている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、クリーンルームの空気
調和に用いる冷却水、精密加工機やＣＶＤなどの冷却水
を１４〜３０℃の中低温に調整する冷却水の冷却装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】機器等を冷却することで加温した冷却水
は冷却塔の冷却コイルの中を通るときに、冷却コイルへ
の散水及び冷却コイルの間の通風によって熱を奪われ
る。フロン２２や１３２ａなどの冷媒を圧縮器、凝縮器
（コンデンサー）、膨張弁、気化器（エバポレータ）と
循環させる冷凍機を前記冷却塔の後段に設けておき、冷
却塔の冷却コイルを通った冷却水を冷凍機のエバポレー
タを通してさらに冷却することが行われる。

【０００３】このような冷却装置では、理想状態では冷
却塔でその時の湿球温度まで冷却水を冷やすことができ
る。冷却塔での冷却で目的とする温度の冷却水を得られ
るときには、冷凍機を働かせないか、エバポレータをバ
イパスして冷却する機器にこの冷却水を送ることにな
る。冷却塔での冷却だけでは不十分なときには冷凍機を
働かせて水と冷媒との熱交換をエバポレータで行って冷
却水を更に冷やして目的とする温度にしている。戻って
きた冷却水よりもその時の湿球温度が高いときには、冷
却塔の中に冷却水を通すとむしろ加温されるので、冷却
塔をバイパスして冷凍機のみによって冷却するという運
転をする。

【０００４】この冷却装置では、冷却コイルとコンデン
サーの冷却を共に冷却塔内で散水と通風によっている。
冷却コイルで冷却水を冷却したときの熱、冷凍機のエバ
ポレータで冷却水を冷却したときの熱および冷凍機の圧
縮器を働かせるエネルギー、これら全てが散水と通風に
よって奪われることになる。この散水は、上部にある散
水槽から出て、冷却水の冷却コイルとコンデンサーを冷
やして下の受水槽で受けられて、ポンプで上の散水槽に
送られるというように循環する。この散水時に通風をす
るので水と空気間の熱交換が行われるだけでなく、散水
の一部が通風によって蒸発するので気化潜熱が奪われて
散水の温度を低く保つことが出来る。散水時に蒸発など
によって減少した水は補給される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】冷却塔を働かせている
ときに、その冷却コイルの入口と出口（エバポレータの
入口）、冷凍機のエバポレータの出口、各々での冷却水
の温度を測定してみると次のことが判る。冷却水は冷却
塔で冷やされるので、冷却コイルの入口の水温Ｔinより
も冷却コイルの出口（エバポレータの入口）の温度Ｔou
t1は当然低い。冷凍機を働かせてエバポレータの出口の
水温を目的とする温度Ｔout2とする。この時、冷却コイ
ルの出口の水温Ｔout1'は冷凍機を働かせていないとき
の温度Ｔout1よりも高くなる。このために冷凍機ではＴ
out1からではなく、それよりも高いＴout1'からＴout2
まで冷却しなければならないので、冷凍機としてはＴou
t1から冷やすよりも大きな冷凍能力を必要とするように
なる。

【０００６】本発明の目的とするところは、冷却塔と冷
凍機を有するもので、冷凍機を止めているときでも働か
せているときでも、冷却塔の出口における冷却水の温度
をほぼ同じにすることの出来る冷却装置を提供し、冷凍
機の負荷を小さくすることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の冷却装置は、循
環する散水と通風によって冷却水を冷却する通風冷却塔
と、冷媒を圧縮器→コンデンサー→膨張弁→エバポレー
タと循環させる冷凍器を備えており、コンデンサーを前
記冷却塔で散水と通風によって冷却するとともに、冷却
塔で冷却した冷却水を冷凍機のエバポレータを通して冷
却するものである。通風冷却塔の散水は冷凍機の負荷に
関係せず外気の湿球温度で決まる実質的に一定の温度に
保つ手段を持っている。

【０００８】散水は散水部から受水槽まで落ちる間に冷
却コイルとコンデンサーを冷却し、散水の温度が上昇す
るが空気中に滞留する時間を長くすることで、通風によ
って冷却されて、実質的に一定の温度になる。また、十
分な通風を行うことで、実質的に一定の温度にすること
が出来る。そこで、冷却塔の散水の温度を実質的に一定
に保つ手段は、散水を散水を十分な時間空気中に滞留さ
せる手段あるいは十分な通風を生じさせる手段であるこ
とが望ましい。

【０００９】

【作用】冷凍機を運転するとコンデンサーでの放熱が多
くなり散水が温められるが、散水を通風で十分に冷却す
ることで、冷凍機の負荷に関係せず外気の湿球温度によ
って決まる実質的に一定の温度に散水を保つことが出来
る。このために、通風冷却塔で冷やされた冷却水の温度
を一定に保つことが出来る。冷却塔の後段にある冷凍機
での冷却水の冷却は、冷凍機を運転していないときと同
じ初期温度から冷却することでよいので、冷凍機の負荷
は小さくて済む。

【００１０】

【実施例】図１で、１は通風冷却塔で、２は冷凍機であ
る。通風冷却塔１には、冷却水の冷却コイル１１があ
り、外部の機器を冷却して温められて戻ってきた冷却水
がその入口１２から冷却コイル１１に入り、冷却コイル
から出た冷却水は冷凍機２に導かれている。冷却コイル
１１の上部に散水槽１３が、下部には散水受水槽１４
が、設けられており、散水槽１３から冷却コイル１１に
散水をして、下部の受水槽１４で受け散水ポンプ１５を
経由して循環するようになっている。冷却塔上部のファ
ン１６を回して、冷却塔の外周から外気を取り入れ冷却
コイル、散水を冷やしている。

【００１１】冷凍機では、フロンなどの冷媒を圧縮する
圧縮器２１、圧縮した冷媒を冷やして液化するコンデン
サー２２、液化した冷媒を膨張弁を経て気化して被冷却
物との間で熱交換をするエバポレータ２３を備えてい
る。コンデンサー２２は通風冷却塔内に設けてあり、散
水と通風によって冷却される。

【００１２】冷却コイル１１を出た冷却水は冷凍機のエ
バポレータ２３で更に冷やされて、冷却水出口から出て
いく。冷却コイルだけで十分に目的とする温度まで冷え
る場合は冷凍機を運転せず、そのまま冷却水の出口から
出て、機器の冷却に用いられる。外気の湿球温度が戻っ
てきた冷却水の温度よりも高い場合は、冷却コイルに冷
却水を通すと温まるので切り換え弁を切り換えてエバポ
レータのみを通して冷やすことが行われる。

【００１３】冷凍機２の消費電力に応じて、ファン１６
の回転数を変えて冷却塔１を通る外気の量を調節して、
散水の温度を冷凍機２の負荷に関係せず外気の湿球温度
によって決まる実質的に一定の温度に保つ。あるいは、
図に示すようにコンデンサーの下部に円錐台状、逆円錐
台状の樋１７を多数付けて、散水が樋に沿って流れ、こ
れに通風が触れて散水の一部を気化したり、外気とで熱
交換をして外気の湿球温度によって決まる実質的に一定
の温度に散水を保つ。散水は理想状態では外気の湿球温
度となるが、循環水量、通気量、冷却塔の構造などの影
響のために、外気の湿球温度よりも数℃高い温度となっ
ている。散水の温度は、冷凍機を運転するしないに係わ
らず、冷却コイルの水温に影響を与えない程度の範囲内
の変動に保たれていればよい。

【００１４】次に実験結果を示す。 （１）外気温３０℃、相対湿度６０％（外気の湿球温度
約２４℃）のときに、４００ｌ／ｍｉｎの冷却水が４１
℃で戻ってきた。２７℃の散水（４００ｌ／ｍｉｎで循
環）と５００ｍ3 ／ｍｉｎの通風によって、この冷却水
を冷却コイルで冷やしたところ、冷却コイルの出口の水
温は２７℃であった。

【００１５】（２）次に、冷却コイルで冷やした冷却水
を冷凍機を働かせてそのエバポレータで更に冷やして冷
却装置の出口の水温２０℃を得た。このとき冷凍機の消
費電力は５３Ｋワットであった。コンデンサーからの放
熱によって散水の温度は３０℃まであがり、冷却コイル
の出口の冷却水の温度は３０℃であった。

【００１６】（３）散水量は同じで、通風量を８００ｍ
3 ／ｍｉｎまで増して、（２）と同様に冷却装置の出口
水温２０℃を得た。散水の水温は２７℃と、冷凍機を働
かせていないときと同じ温度にした。冷却コイルの出口
の冷却水の温度は２７℃となり、この冷却水を冷凍機の
エバポレータで２０℃に冷やしたときの、冷凍機の消費
電力は３７Ｋワットと、（２）の場合よりも少なくて済
んだ。

【００１７】

【効果】以上説明したように、本発明の冷却装置では冷
凍機の運転の有無に関係なく冷却塔で冷却水を同じ温度
まで冷却できるので、冷凍機の効率が向上した。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の冷却装置の断面図である。

【符号の説明】

１ 冷却塔 ２ 冷凍機 １１ 冷却コイル １６ ファン ２１ 圧縮器 ２２ コンデンサー ２３ エバポレータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 循環する散水と通風によって冷却水を冷
   却する通風冷却塔と、冷媒を圧縮器→コンデンサー→エ
   バポレータと循環させる冷凍機を備え、コンデンサーを
   前記通風冷却塔で散水と通風によって冷却するととも
   に、通風冷却塔で冷却した冷却水を冷凍機のエバポレー
   タを通して冷却するもので、冷凍機の負荷にかかわらず
   通風冷却塔の散水の温度を実質的に一定に保つ手段を有
   していることを特徴とする冷却装置。
2. 【請求項２】 通風冷却塔の散水の温度を実質的に一定
   に保つ手段は、散水を十分な長い時間空気中に滞留させ
   る手段であることを特徴とする請求項１記載の冷却装
   置。
3. 【請求項３】 通風冷却塔の散水の温度を実質的に一定
   に保つ手段は、通風冷却塔で、冷凍機の負荷による発熱
   を取り去るだけ十分な通風を生じさせる手段であること
   を特徴とする請求項１記載の冷却装置。