JPH07234055A - 冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 冷却塔内に配置した２種類の冷媒を効率よく
冷却し、従来以上に冷却効率が高まる冷却装置を提供す
る。 【構成】 送風装置１４を備えた冷却塔１０内に、冷却
水を冷却する冷却水コイルと冷凍機の冷媒を冷却するコ
ンデンサコイルとを同じプレートフィンチューブ型熱交
換器内に配管した熱交換ユニット３０を設け、冷却塔で
冷却水と冷媒のいずれか一方を冷却して冷却効率を高め
た冷却装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は冷却装置に関するもの
で、主として外部機器を冷却する冷却水を１５℃〜２０
℃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に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、本出願人が発明の特公平５−７０
０６９号で公告された図３に示す冷却装置がある。この
ものは冷却塔と圧縮機、膨張弁等からなる冷凍機とを組
み合わせて、外部機器を冷却する冷却水を冷却塔と冷凍
機とに通過させ、冷却塔および冷凍機の運転、停止を制
御するものである。そして冬期等外気の湿球温度が低い
時期は冷凍機を停止して冷却塔で冷却水を冷却し、また
夏期等外気湿球温度が高い時期は冷凍機で冷却水を冷却
し、全体として省エネルギーで冷却できるものである。
この冷却装置の冷却塔内には、上段に冷却水を冷却する
冷却水コイル２を設け、その下段に冷凍機の冷媒を冷却
するコンデンサコイル３を設けて、同じ冷却塔で冷却水
と冷媒を冷却する構造としている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、入口
水温が高く入口と出口水温の温度差が大きい場合、外気
温度が低い冬期は冷凍機を停止して冷却塔のみの運転で
冷却水を冷却する。また冷却塔だけで冷え足りない場合
は、冷却塔と冷凍機との両方で冷却する。更に外気温が
高くなり冷却塔で暖める恐れの場合は冷凍機のみで冷却
する。ここで冷却効率向上のため冷却塔のみで冷却する
期間をより長くするため、通常より大型の冷却塔を持っ
ている。

【０００４】しかし入口水温が低く、入口と出口水温の
温度差が小さい場合は、冷却塔を使用して冷却する期間
が短くなり、逆に圧縮機の運転時間が長くなってくる。
また冷凍サイクルは、外気温が低い場合コンデンサーの
凝縮温度が極端に低くなり、蒸発温度も低くなるため、
冷媒の液圧縮を起こす恐れがある。このため上記のよう
に、冷却塔と冷凍機とを同時に動かす期間はほとんどな
くなってくる。即ち、冷却塔と冷凍機を動かすことでの
冷却効率の向上はほとんどなく、冷却塔をある程度以上
大きくする必要がない。

【０００５】また上記従来技術は、冷却水を冷却する冷
却水コイルと冷凍機の冷媒を冷却するコンデンサコイル
とを各々別々に冷却塔内に配置し、且つ冷媒を冷却する
コンデンサコイルを下部側に配置している。このため冷
却水コイルがコンデンサーコイルの上部側にあるので、
冷却水コイルが送風装置や散水装置に近く、冷却塔内で
の冷却水コイルの冷却効率が良い。しかし夏期等冷凍機
の運転のみによって冷却水を冷却する際は、冷媒を冷却
するコンデンサコイルが冷却塔の下部側に配置されてい
るので冷却塔上部の送風装置や散水装置から遠く、冷却
塔内でのコンデンサコイルの冷却効率が冷却水コイルに
比べて良くない。

【０００６】また中間期において冷却水は冷却塔と冷凍
機との両方で冷却される。このため冷却塔では冷却水コ
イルとコンデンサコイル双方の熱交換コイルを冷却する
が、この場合においても散水装置の水は上部に配置され
た冷却水コイルに伝熱して温度上昇した水がコンデンサ
コイルに伝熱するので冷却塔での冷却効率が低下する。
即ち、冷却塔の下部側に配置したコンデンサコイル側の
冷却効率が上部側に配置された冷却水コイル側の冷却効
率に比べて低下する。本発明は上記の課題を解消して、
冷却塔内に配置した２種類の冷媒を効率よく冷却し、従
来以上に冷却効率が高まる冷却装置を提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、送風装
置を備えた冷却塔内に、冷却水を冷却する冷却水コイル
と冷凍機の冷媒を冷却するコンデンサコイルとを同じプ
レートフィンチューブ型熱交換器内に配管した熱交換ユ
ニットを設け、前記冷却塔で冷却水または冷媒を冷却す
ることを特徴とする冷却装置である。また、送風装置を
備えた冷却塔内に、冷却水を冷却する冷却水コイルと冷
凍機の冷媒を冷却するコンデンサコイルとを同じプレー
トフィンチューブ型熱交換器内に配管した熱交換ユニッ
トを設け、外気温度が低いときは冷凍機の運転を停止し
て前記熱交換ユニット内に冷却水のみを通し、外気温度
が高いときは冷凍機を運転して冷却水を冷凍機の蒸発器
にのみ通して前記熱交換ユニット内に冷凍機の冷媒のみ
を通し、外気温度によって前記冷却水と冷媒のいずれか
一方を冷却塔で冷却することを特徴とする冷却装置であ
る。

【０００８】

【作用】本発明は上記の構成であり、冷却水コイルとコ
ンデンサコイルとが同じ１つの多層プレートフィンチュ
ーブ型熱交換器内に配管されてユニット化されている。
従ってコイルの外周に多層フィンが設けられた構造であ
り、散水装置の水や送風装置の空気に当たる伝熱面積が
大幅に増加し、冷却塔での散水や送風による冷却効率が
従来に比べて大幅に高い。また外気湿球温度によって冷
却水あるいは冷媒のいずれか一方のみを冷却するので、
多層プレートフィンチューブ型熱交換器にユニット化さ
れた冷却しない側の熱交換コイルが、冷却運転する側の
熱交換コイルの伝熱面積の役目を果たし、更に伝熱面積
が増加して冷却効率が高まる。

【０００９】更にフィンによって伝熱面積が増える結
果、熱交換コイルの長さを従来に比べて１／２から１／
３に短縮出来、コンパクトな装置にすることが出来る。
上記において冷却塔内の熱交換ユニットが冷却塔の上部
側に広がるように複数個の熱交換ユニットを配置するこ
とも出来る。このようにすると、冷却塔上部の送風装置
からの距離が熱交換ユニットの上下間で近等距離にな
り、熱交換ユニットの上下間で均等に送風装置の送風が
当たるようになり、ユニット上下間の冷却効率の差がな
くなる。

【００１０】

【実施例】以下本発明の実施例について図１、図２を参
照して説明する。図１は本発明の一実施例を示す冷却装
置で、上部は冷却塔部１０、下部は冷凍機部２０になっ
ている。冷却塔部１０は側部に外気の吸い込み口１１を
有し、上部に排気口１２を有する。吸い込み口１１には
ルーバ１３を設けてあり、排気口２２には送風フアン１
４を設けてある。ルーバ１３はフアン１４による空気の
流れをできるだけ効率よく冷却塔部１０内を通過するよ
うに調節するのに役立たせ、フアン１４によって外気を
吸引し、熱交換ユニット３０で放出された熱を上部に排
気する。

【００１１】熱交換ユニット３０の上部に散水槽１５を
設けてあり、散水槽１５から出て下方に落ちた水が連続
的に熱交換ユニットのプレートフィン３１に滴下して、
フィン３１に付着した水滴がフアン１４の送風によって
蒸発し上部の排気口１２から排出される。１６は下部の
受水槽で、受水槽１６内の水はポンプ１７によって送水
管１８を通り、左右の散水槽１５、１５に送られる。

【００１２】熱交換ユニット３０は左右に一対Ｖ字型に
配置してあり、冷却水と冷媒が左右の熱交換ユニット３
０、３０を通過する。この熱交換ユニットは多層のプレ
ートフィン３１に冷却水を通す銅管３２と冷凍機の冷媒
を通す銅管３３を組込んである。ユニット３０の銅管３
２と３３はプレートフィン３１によって銅管外面の伝熱
面積が大きく形成されており、熱交換効率がよく冷却効
率が高い。

【００１３】一方上記の冷却塔部１０の下部には、圧縮
機２１、膨張弁２３、及び蒸発器２４からなる冷凍機部
２０を設けてある。圧縮機２１で圧縮された冷媒がユニ
ット３０内のコンデンサ３３で放熱し、膨張弁２３を介
して蒸発器２４内で蒸発して吸熱するサイクルを繰り返
すように配管されている。コンデンサ３３は前記熱交換
ユニット３０内に配管されており、冷却塔内の散水装置
とフアン１４によって冷却される。

【００１４】冷却水の設定温度に対して外気湿球温度が
低い場合、冷凍機部２０は運転を停止しており、入口、
出口弁４０、４１が開きバイパス弁４２が閉止してい
る。外部機器で熱交換して暖められた高温の水は戻り管
１９を通って冷却塔部１０内の熱交換ユニット３０を通
りここで冷却される。次に冷却塔部１０で冷却された水
は冷凍機部２０の蒸発器２４を通過した後、ポンプ２５
によって送出管２６を通り外部機器へ送られる。尚、冷
凍機が停止しているので熱交換ユニット３０に冷媒が通
らず、冷却水のみが冷却される。従ってコンデンサコイ
ルも冷却水を冷却する伝熱面積として有効に働き、熱交
換効率が向上する。

【００１５】冷却水の設定温度に対して外気湿球温度が
高い場合、冷却塔部１０では設定温度まで冷えなくな
る。この場合は冷凍機部２０が運転され、同時にバイパ
ス弁４２が開き、上部冷却水コイルへの入口、出口弁４
０、４１が閉じる。外部機器からの戻り水は冷却塔部１
０を通らずに冷凍機部２０の蒸発器２４へ送られ、蒸発
器２４で冷却される。尚、冷凍機運転時の冷媒は冷却塔
部１０の熱交換ユニット３０で冷却されて冷媒が液化さ
れる。熱交換ユニット３０には冷却水が通過しないから
冷却水コイルも冷媒を冷却する伝熱面積として有効に働
き、冷却塔部１０での熱交換効率が向上する。その結果
蒸発器２４での冷却効率も良い。

【００１６】外部機器で熱交換に使用された水は再び戻
り管１９から冷却装置内に入ってくる。上記のごとく冷
却水と冷媒は図２の熱交換ユニット３０内に配管されて
おり、散水槽１５から下方へ落ちた水が連続的に熱交換
ユニットの多層フィン３１の上部に落下してフィン３１
の熱を奪い、またフアン１４による送風で蒸発され冷却
が行われる。熱交換ユニット３０はフアン１４による風
が均等に当たるようＶ字型に配置されているので、ユニ
ット上下間の熱交換効率も均等に行われる。尚、冷却塔
部１０は送風装置のみで冷却する空冷式のものでも実施
することができる。

【００１７】

【発明の効果】以上説明のごとく本発明は、外気湿球温
度によって冷却塔または冷凍機のいずれか一方のみによ
って冷却水を冷却運転するので、冷却塔部１０に設けた
熱交換ユニット３０では、運転されない側のコイル３２
または３３が運転する側のコイルの伝熱面積の役目を果
たし、この伝熱面積が増えた分冷却塔部での熱交換効率
がよくなり、全体として冷却水の冷却効率が高まる。ま
た２つの冷媒を多層プレートフィン内で冷却出来る熱交
換ユニットにしたことで、銅管コイルの長さが従来のも
のに比べて１／２から１／３に短縮された。更に熱交換
部がコンパクトになる結果、装置全体の大きさもコンパ
クトなものに出来た。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例を示す冷却装置の断面図で
ある。

【図２】 図１の熱交換コイルユニットを示す斜視図で
ある。

【図３】 従来の技術を示す冷却装置の断面図である。

【符号の説明】

１０ 冷却塔部 １１ 吸い込み
口 １２ 排気口 １３ ルーバ １４ フアン １５ 散水槽 １６ 受水槽 １７ ポンプ １８ 送水管 １９ 戻り管 ２０ 冷凍機部 ２１ 圧縮機 ２３ 膨張弁 ２４ 蒸発器 ２５ ポンプ ２６ 送出管 ３０ 熱交換ユニット ３１ フィン ３２ 冷却水が通る銅管 ３３ 冷媒が通
る銅管、コンデンサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送風装置を備えた冷却塔内に、冷却水を
   冷却する冷却水コイルと冷凍機の冷媒を冷却するコンデ
   ンサコイルとを同じプレートフィンチューブ型熱交換器
   内に配管した熱交換ユニットを設け、前記冷却塔で冷却
   水または冷媒を冷却することを特徴とする冷却装置。
2. 【請求項２】 送風装置を備えた冷却塔内に、冷却水を
   冷却する冷却水コイルと冷凍機の冷媒を冷却するコンデ
   ンサコイルとを同じプレートフィンチューブ型熱交換器
   内に配管した熱交換ユニットを設け、外気温度が低いと
   きは冷凍機の運転を停止して前記熱交換ユニット内に冷
   却水のみを通し、外気温度が高いときは冷凍機を運転し
   て冷却水を冷凍機の蒸発器にのみ通して前記熱交換ユニ
   ット内に冷凍機の冷媒のみを通し、外気温度によって前
   記冷却水と冷媒のいずれか一方を冷却塔で冷却すること
   を特徴とする冷却装置。