JP4247698B2 - Cooling system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷却すべき機器から戻る被冷却水を冷却した後、前記機器に送り出す冷却装置に関し、詳しくは18℃から29℃程度の中低温域に効率よく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、中低温に最小限のエネルギーで冷却する冷却装置として本出願人の発明による実開昭61−84480号公報で開示されたものがある。
このものは図2に示すように、上部に蒸発式冷却塔と下部にチラーとを一体的に組み合わせた冷却装置である。冷却塔の内部には複数層の伝熱パイプ2が配置されており、被冷却水は入り口ヘッダー3から伝熱パイプ2内に入って出口ヘッダー4へ出て下部のチラーの蒸発器15を通り使用中の冷却すべき機器へ冷却のため送られるようになっている。
【0003】
伝熱パイプ2の下部には受水槽6を設けてあり、水が常時保有されている。この水はポンプ7によって揚水管8を通り散水層5に送られ、散水層5の底面に開けられた多数の***を通して伝熱パイプ2に散水される。散水された水は伝熱パイプの表面に水膜を作りながら下方の伝熱パイプに順に落下し、この間ファン10の送風によって伝熱パイプが散水された水の蒸発潜熱で冷やされ、伝熱パイプ内を通過する水が冷却されるものである。
【0004】
夏場等で上部の冷却塔だけで冷え足たりないときは下部のチラーも運転され、冷却搭で冷却された後、下部のチラーで更に冷却される。上部の冷却塔部のみで目的の温度に冷却できる場合はチラーの運転が停止しており、上部の冷却塔の冷却能力は散水装置の散水量やファン10の風量調節によって行われる。また外気温度によって受水槽の水を散水層5に送水するポンプ7の揚水量も調節され、冬場の外気温度が低いときは散水が停止される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記した冷却装置は蒸発式冷却塔であって、散水装置で伝熱パイプに散水し、これをファンによる送風によって蒸発潜熱で冷却するので冷却効率に優れたものである。しかしながら上記のごとく蒸発式冷却塔は、散水漕や受水槽、揚水ポンプなどの装置が必要で複雑な構造となり、また散水のための水を必要とするために地下水等、水の供給源を確保しなければならず、設置場所にも問題があった。また補給水の水質が悪い場合や、粉塵、煤煙、塩分などを含む設置環境が悪い場所では散水する水質を汚し、これを冷却塔内で散水するため、腐食やスケールを発生させる原因ともなっていた。
【0006】
更に上記のごとく散水装置の伝熱パイプへの散水量が不連続な場合には、散水中のカルシュウムやマグネシュウムが伝熱パイプの表面に析出して乾燥固着し、伝熱パイプの熱伝導が悪化する問題があった。このため定期的に伝熱パイプ表面の析出物を取り除く掃除をしなければならず、メンテナンス性に問題があった。また冷却塔内の散布水で冷却すべき機器から戻った被冷却水とコンデンサーとを共通して散水する場合は、コンデンサーからの放熱で散布水温が上昇し、被冷却水の冷却性能が十分発揮されない問題があった。
本発明は上記の問題点を解消して、構造が簡単コンパクトで、メンテナンス性に優れ、設置場所に制約がなく、効率よく冷却する冷却装置を提供する。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、被冷却流体が流動し被冷却水の熱を放熱するラジエターと、前記ラジエターに送風するファンとを備え、前記ファンによって外気を取り込み被冷却水を冷却する空冷式冷却塔と、蒸発器、圧縮機、コンデンサー(凝縮器)、膨張弁が連結されて冷媒を循環させるチラーと、前記ラジエターを通過した被冷却水を前記蒸発器に導いて前記蒸発器を通過させる管路とを備え、前記蒸発器に導かれた被冷却水は、前記蒸発器を通過して前記冷媒と熱交換され冷却される冷却装置であって、前記ラジエターは被冷却水が流動する伝熱パイプとその外周に設けられたフィンで形成されて前記冷却装置の外側部に設けられ、前記コンデンサーは冷媒が流動する伝熱パイプとその外周に設けられたフィンで形成されて前記ラジエターの内側に配置され、前記ファンによって取り込まれた外気は、先ず前記ラジエターの被冷却水を冷却し、次いで前記コンデンサーの冷媒を冷却することを特徴とする冷却装置である。
【0008】
上記において、前記チラーは前記冷却塔の下部に設けられたことを特徴とする。また上記において、冷却すべき機器から戻る被冷却水の温度を測定する温度計と、外気温度を測定する温度計と、前記被冷却水が冷却塔のラジエターを通過して蒸発器へ送られる管路と、前記ラジエターを通過せずに蒸発器へ送られるバイパス管路と、該バイパス管路と前記冷却塔のラジエターへ通過する管路との切り替え手段とを設け、前記被冷却流体の温度が外気温度より高いときはバイパス管路を閉とし、前記被冷却流体の温度が外気温度より低いときはバイパス管路を開とする前記切り替え手段の制御が行われることを特徴とする冷却装置である。
【0009】
更に上記において、前記水用ラジエターを通過した被冷却水の温度を測定する温度計を設け、冷却装置の運転が停止中に前記被冷却水の温度がある設定温度より低いときは循環ポンプが起動し冷却装置内を被冷却水が循環することを特徴とする冷却装置である。
【0010】
【作用】
本発明は上記の構成であって、被冷却水が通過する伝熱パイプにフィンを設けた水用ラジエターと、チラーの冷媒を冷却する伝熱パイプにフィンを設けたコンデンサーとを冷却塔内に設け、冷却塔内では水を使わずにファンの送風のみによって冷却する。このため散水装置や水の配管が不要で、設置場所に水供給源の制約がない。また伝熱パイプに散水中のカルシュウム等が析出することによる冷却効率の低下やメンテナンス性の問題もない。
【0011】
特に本発明はファンで冷却する冷却塔内にフィンを設けた水用ラジエターを外側に設け、その内側にフィンを設けた冷媒冷却用コンデンサーを設置しているので、送風による外気が先に被冷却水を冷やし、次いで温度の高いコンデンサーが冷やされる。このため水用ラジエターでの放熱を最大限に利用し、ラジエターとコンデンサーを1つの熱交換器としてみた時の放熱も効率の良いものとなり、熱交換器に送風される外気とは対向流になってラジエターとコンデンサーとは効率よく冷やされる。また2層に設けてあるので冷却塔内での面積をとらず、コンパクトな冷却装置とすることができる。
このフィンを設けたラジエターやコンデンサーに散水装置で散水すると伝熱パイプやフィンの表面に散水中のカルシュウムが付着し易く、また析出物を取り除くメンテナンスが行えず、フィン付きの熱交換器は従来の散水装置付き冷却塔には使用できなかった。
【0012】
更に冷却装置の運転が停止中に前記被冷却水の温度がある設定温度より低いときは循環ポンプが起動して冷却装置内を被冷却水が循環するため、冬季の運転停止中に生じる被冷却水の凍結が防止され、冷却装置内配管の破損を防止する。
【0013】
【実施例】
以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図1は本発明の一実施例を示す冷却装置の系統図である。冷却装置40は上部が冷却塔50となっており、下部にチラー60を設けてある。冷却塔50は上部にファン51とモータ52よりなる送風装置を有し、側部に水用ラジエター55を設け、その内側にチラー60のフィン付きコンデンサー63を配置してある。ファン51によって吸気し、水用ラジエター55とフィン付コンデンサー63に送風し、上部に排気する。チラー60は2系統設けてあり、各々圧縮機61とコンデンサー63と膨張弁65と蒸発器66とを有し、各チラー60内には冷媒が循環しており、冷媒は圧縮機61において圧縮され、管路62を通って冷却塔50内に配置されたコンデンサー63において液化して放熱され、管路64を介して膨張弁65を通過して蒸発器66内で蒸発して吸熱するサイクルを繰り返す。
【0014】
被冷却水はポンプPによって冷却すべき機器Aと冷却装置40を循環しており、冷却すべき機器Aから戻った被冷却水は、管路53から第1の弁71を介して管路54を通過して冷却塔内の水用ラジエター55で冷やされ、管路56を経由して蒸発器66に導かれ、出口管路57を通って冷却すべき機器Aに送り出される。更に冷却すべき機器Aからの戻り管路53にはバイパス管路58が設けられており、水用ラジエター55の下流側管路56に接続している。バイパス管路58には第2の弁72が設けられており、弁71と72によって管路54とバイパス管路58への切り替え手段70となっている。
尚本実施例では、チラー60は2台の圧縮機を有す2系統に設けたが、1系統、又は4系統に設けてもよい。
【0015】
T1,T2,T3,T4は温度計であって、T1は冷却装置から送り出される出口管路57の被冷却水温度を、T2は冷却すべき機器Aから戻ってくる戻り管路53の被冷却水温度を測定している。53は外気温度を測定する温度計、T4は水用ラジエターを通過した後の蒸発器66へ導く管路56の被冷却水の温度を測定している。
しかして本実施例の冷却装置では、出口管路57に取り付けた温度計T1の温度が設定温度より高くなったときは、まずファン51の送風量を増し、なおも温度計T1の温度が設定温度範囲よりも高くなったときにはチラー60の圧縮機の運転台数制御を行う。また温度計T1の温度が設定温度範囲より低くなったときは、上記とは逆にまず圧縮機の運転台数が順次停止され、なおも温度計T1の温度が設定温度範囲よりも低くなったときはファン51の送風量を減少する制御が行われる。
【0016】
また戻り管路の温度T2と外気温度T3を比較しており、外気温度T3よりも戻り管路の温度T2が高いときはバイパス管路58を閉じて水用ラジエターへの管路54が開く様に弁71と72の切り替えが行われ、被冷却水は冷却塔のラジエター55で冷やされ更に蒸発器66を通過して冷却される。
反対に外気温度T3よりも戻り管路の温度T2が低いときはバイパス回路58が開きラジエターへの管路54が閉じる切り替え手段の制御が行われ、被冷却水はラジエター55を通過せず、蒸発器66でのみ冷却される。このため夏季高温期での被冷却水が冷却塔を通過して加熱される無駄が生じなく、効率よく蒸発器66で冷却される。
【0017】
また水用ラジエター54を通過して蒸発器66へ導く管路56の温度T4を測定しており、冬季等で冷却装置40の運転が停止中においても、T4が設定した温度、例えば5℃以下になったら循環ポンプPを起動させる信号を出し、被冷却水を冷却装置内で循環させ、凍結を防止するようにしている。
【0018】
【発明の効果】
以上のごとく本発明の冷却装置は、冷却塔内に水用ラジエターを外側にチラーのコンデンサーを内側に配置して2層に組み合わせて送風する冷却塔としてあるので、冷却塔内では送風のみによって効率よく被冷却水とチラーの冷媒を冷却し、また被冷却水の出口温度と戻り温度及び外気温度によって被冷却水を冷却塔とチラーで効率よく冷却制御し、更に冬季等冷却装置が停止中でも凍結防止を行う優れたものである。
【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系統図である。
【図2】 従来技術を示す冷却装置の平面図である。
【符号の説明】
40 冷却装置
50 冷却塔
51 ファン
53 戻り管路
54 水用ラジエターへの管路
55 水用ラジエター
56 水用ラジエターから蒸発器への管路
57 出口管路
58 バイパス管路
60 チラー
61 圧縮機
62 圧縮機からコンデンサーへの管路
63 フィン付きコンデンサー
64 コンデンサーから蒸発器への管路
65 膨張弁
66 蒸発器
68 蒸発器から圧縮機への管路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cooling device that cools the water to be cooled returning from the device to be cooled and then sends it to the device, and more particularly relates to a cooling device that efficiently cools to a low temperature range of about 18 ° C. to 29 ° C.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a cooling device that cools to medium and low temperatures with minimum energy, there is one disclosed in Japanese Utility Model Publication No. 61-84480 according to the invention of the present applicant.
As shown in FIG. 2, this is a cooling device in which an evaporative cooling tower is integrated in the upper part and a chiller is integrated in the lower part. A plurality of layers of
[0003]
A water receiving
[0004]
When the upper cooling tower alone does not cool enough in summer, the lower chiller is also operated, cooled by the cooling tower, and further cooled by the lower chiller. When cooling to the target temperature is possible only with the upper cooling tower, the operation of the chiller is stopped, and the cooling capacity of the upper cooling tower is performed by adjusting the amount of water sprayed by the watering device and the air flow rate of the fan 10. Further, the pumping amount of the pump 7 for feeding the water in the water receiving tank to the sprinkling layer 5 is also adjusted by the outside air temperature, and the watering is stopped when the outside air temperature in winter is low.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The cooling device described above is an evaporative cooling tower, and water is sprinkled on a heat transfer pipe by a water spray device, and this is cooled with latent heat of evaporation by blowing air from a fan, so that it has excellent cooling efficiency. However, as mentioned above, the evaporative cooling tower has a complicated structure that requires devices such as water sprinklers, water receiving tanks, and pumps, and since it requires water for sprinkling, it secures water supply sources such as groundwater. There was a problem with the installation location. In addition, when the quality of the makeup water is poor, or in places where the installation environment containing dust, smoke, salt, etc. is poor, the quality of the water sprayed is contaminated, and this is sprinkled in the cooling tower, causing corrosion and scale. .
[0006]
Furthermore, when the amount of water sprayed to the heat transfer pipe of the water spray device is discontinuous as described above, calcium and magnesium in the water spray deposit on the surface of the heat transfer pipe and adhere to dryness, and the heat transfer of the heat transfer pipe deteriorates. There was a problem to do. For this reason, it was necessary to periodically remove the deposit on the surface of the heat transfer pipe, and there was a problem in maintainability. In addition, when the water to be cooled and the condenser returned from the equipment to be cooled with the sprayed water in the cooling tower are sprayed in common, the sprayed water temperature rises due to heat dissipation from the condenser, and the cooling performance of the cooled water is fully demonstrated. There was no problem.
The present invention solves the above problems, and provides a cooling device that is simple and compact in structure, excellent in maintainability, has no restrictions on installation location, and efficiently cools.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The gist of the present invention is that it comprises a radiator in which a fluid to be cooled flows and dissipates heat of the water to be cooled, and a fan that blows air to the radiator, and an air-cooled cooling tower that cools the water to be cooled by taking in outside air by the fan. An evaporator, a compressor, a condenser (condenser), an expansion valve connected to each other, and a chiller that circulates the refrigerant, and a pipe that guides the water to be cooled that has passed through the radiator to the evaporator and passes through the evaporator. The cooling water led to the evaporator is a cooling device that passes through the evaporator and is cooled by heat exchange with the refrigerant, and the radiator includes a heat transfer pipe through which the cooling water flows. Formed with fins provided on the outer periphery thereof and provided on the outer side of the cooling device, the condenser is formed with heat transfer pipes through which the refrigerant flows and fins provided on the outer periphery thereof, and inside the radiator. Is arranged, the outside air taken in by the fan, the cooled water of the radiator is cooled first, and then a cooling apparatus characterized by cooling the refrigerant in the condenser.
[0008]
In the above, the chiller is provided in a lower part of the cooling tower. In the above, a thermometer for measuring the temperature of the cooled water returning from the device to be cooled, a thermometer for measuring the outside air temperature, and a pipe through which the cooled water passes through the radiator of the cooling tower and is sent to the evaporator A bypass pipe that is sent to the evaporator without passing through the radiator, and a switching means for switching between the bypass pipe and the pipe that passes to the radiator of the cooling tower, and the temperature of the fluid to be cooled is When the temperature of the fluid to be cooled is lower than the outside air temperature, the switching unit is closed, and when the temperature of the fluid to be cooled is lower than the outside air temperature, the switching unit is controlled. .
[0009]
Further, in the above, a thermometer for measuring the temperature of the cooled water that has passed through the water radiator is provided, and the circulating pump is activated when the temperature of the cooled water is lower than a set temperature while the cooling device is stopped. The cooling device is characterized in that the water to be cooled circulates in the cooling device.
[0010]
[Action]
The present invention is configured as described above, and includes a water radiator in which fins are provided in a heat transfer pipe through which water to be cooled passes, and a condenser in which fins are provided in a heat transfer pipe for cooling a chiller refrigerant in a cooling tower. In the cooling tower, it is cooled only by the blow of fans without using water. For this reason, a watering device and water piping are unnecessary, and there is no restriction of a water supply source in an installation place. In addition, there is no problem in cooling efficiency and maintenance due to precipitation of calcium in the water spray pipe.
[0011]
In particular, in the present invention, a water radiator having fins is provided outside in a cooling tower cooled by a fan, and a refrigerant cooling condenser having fins is provided on the inside thereof. The water is cooled and then the hot condenser is cooled. For this reason, the heat radiation from the water radiator is used to the maximum, and when the radiator and condenser are viewed as a single heat exchanger, the heat radiation is also efficient, and the outside air blown to the heat exchanger is counterflow. The radiator and condenser are cooled efficiently. Moreover, since it is provided in two layers, it does not take up the area in a cooling tower, and it can be set as a compact cooling device.
If water is sprayed to the radiator or condenser with fins, the calcium in the water sprinkles easily adheres to the surface of the heat transfer pipes and fins, and maintenance to remove the deposits cannot be performed. It could not be used for a cooling tower with a sprinkler.
[0012]
Furthermore, when the temperature of the cooled water is lower than a set temperature while the cooling device is stopped, the circulating pump is activated and the cooling water circulates in the cooling device. Freezing of water is prevented, and piping in the cooling device is prevented from being damaged.
[0013]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a system diagram of a cooling apparatus showing an embodiment of the present invention. The upper part of the
[0014]
The water to be cooled circulates between the device A to be cooled by the pump P and the
In the present embodiment, the
[0015]
T1, T2, T3, T4 are thermometers, T1 is the temperature of the water to be cooled in the
Therefore, in the cooling device of the present embodiment, when the temperature of the thermometer T1 attached to the
[0016]
Further, the return pipe temperature T2 and the outside air temperature T3 are compared. When the return pipe temperature T2 is higher than the outside air temperature T3, the
On the contrary, when the return pipe temperature T2 is lower than the outside air temperature T3, the switching means for opening the
[0017]
Further, the temperature T4 of the
[0018]
【The invention's effect】
As described above, the cooling device of the present invention is a cooling tower in which a water radiator is disposed inside the cooling tower and a chiller condenser is disposed on the inner side to blow in combination with two layers. Cooling water and chiller refrigerant are cooled well, cooling water is efficiently controlled by the cooling tower and chiller according to the outlet temperature, return temperature, and outside air temperature of the cooling water. It is an excellent thing to prevent.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system diagram of a cooling device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of a cooling device showing the prior art.
[Explanation of symbols]
40
Claims (4)
蒸発器、圧縮機、コンデンサー(凝縮器)、膨張弁が連結されて冷媒を循環させるチラーと、
前記ラジエターを通過した被冷却水を前記蒸発器に導いて前記蒸発器を通過させる管路とを備え、
前記蒸発器に導かれた被冷却水は、前記蒸発器を通過して前記冷媒と熱交換され冷却される冷却装置であって、
前記ラジエターは被冷却水が流動する伝熱パイプとその外周に設けられたフィンで形成されて前記冷却装置の外側部に設けられ、前記コンデンサーは冷媒が流動する伝熱パイプとその外周に設けられたフィンで形成されて前記ラジエターの内側に配置され、
前記ファンによって取り込まれた外気は、先ず前記ラジエターを流れる被冷却水を冷却し、次いで前記コンデンサーを流れる冷媒を冷却することを特徴とする冷却装置。A radiator that flows the water to be cooled and dissipates the heat of the water to be cooled; and a fan that blows air to the radiator; an air-cooled cooling tower that takes outside air by the fan and cools the water to be cooled;
An evaporator, a compressor, a condenser (condenser), an expansion valve connected to circulate the refrigerant ,
A pipe that guides the water to be cooled that has passed through the radiator to the evaporator and passes the evaporator;
The cooling water guided to the evaporator is a cooling device that passes through the evaporator and is cooled by heat exchange with the refrigerant ,
The radiator is formed of a heat transfer pipe through which water to be cooled flows and fins provided on the outer periphery thereof, and is provided on the outer side of the cooling device. was formed in the fin is disposed inside the radiator,
The cooling apparatus characterized in that the outside air taken in by the fan cools the water to be cooled flowing through the radiator first, and then cools the refrigerant flowing through the condenser.
外気温度を測定する温度計と、
前記被冷却水が前記ラジエターを通過せずに蒸発器へ送られるバイパス管路と、
該バイパス管路と前記ラジエターへ通過する管路との切り替え手段とを設け、
前記被冷却水の温度が外気温度より高いときはバイパス管路を閉とし、前記被冷却水の温度が外気温度より低いときはバイパス管路を開とする前記切り替え手段の制御が行われることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の冷却装置。A thermometer for measuring the temperature of the cooling water returning from the device to be cooled;
A thermometer for measuring the outside air temperature;
A bypass line through which the water to be cooled is sent to the evaporator without passing through the radiator;
A switching means for switching between the bypass pipe and the pipe passing to the radiator;
When the temperature of the water to be cooled is higher than the outside air temperature, the bypass means is closed, and when the temperature of the water to be cooled is lower than the outside air temperature, the switching means is controlled to open. The cooling device according to claim 1 or 2, wherein the cooling device is characterized.
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