ハイブリッドチラー
【課題】 フリークーリング機能を構築する観点から熱交換器の熱交換面積をより大きくして熱交換効率及び省エネルギ性を高めるとともに、大型化する不具合を解消し、散水ノズル等を利用した本来の冷却能力を十分に確保する。
【解決手段】 第二冷却系Ｍ２における熱交換器３を、四つの熱交換盤部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの組合わせにより構成し、かつ各熱交換盤部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの一辺側を近接させることにより、Ｘ形に配設するとともに、四つの各熱交換盤部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄにより区画される四つの空間Ｓａｂ，Ｓｂｃ，Ｓｃｄ，Ｓｄａにおける相対向する位置関係にある任意の二つの空間Ｓａｂ，Ｓｃｄをケーシング５の送風入口６に連通させ、かつ他の二つの空間Ｓｂｃ，Ｓｄａをケーシング５の送風出口７に連通させる。
【解決手段】 第二冷却系Ｍ２における熱交換器３を、四つの熱交換盤部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの組合わせにより構成し、かつ各熱交換盤部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの一辺側を近接させることにより、Ｘ形に配設するとともに、四つの各熱交換盤部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄにより区画される四つの空間Ｓａｂ，Ｓｂｃ，Ｓｃｄ，Ｓｄａにおける相対向する位置関係にある任意の二つの空間Ｓａｂ，Ｓｃｄをケーシング５の送風入口６に連通させ、かつ他の二つの空間Ｓｂｃ，Ｓｄａをケーシング５の送風出口７に連通させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外気と冷却液の熱交換を行うフリークーリング機能を備えるハイブリッドチラーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、外気の低温環境を直接利用するフリークーリング機能を備えるハイブリッドチラーは、特許文献１で開示される冷却装置及び特許文献２で開示される冷却装置が知られている。
【０００３】
前者の冷却装置は、冷却効率を高めることを目的として、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、外気温度によって冷却水と冷媒のいずれか一方を冷却塔で冷却する構成を備えたものであり、また、後者の冷却装置は、同様に冷却効率を高めることを目的として、伝熱パイプに被冷却流体を通し、ファンによって伝熱パイプを冷却する冷却塔において、被冷却流体が通過する伝熱パイプにフィンを設けたラジエターを冷却塔の外側部に設け、圧縮機、コンデンサ、膨張弁、蒸発器からなり、冷媒を圧縮、膨張を繰り返し運転するチラーを設け、コンデンサは、伝熱パイプにフィンを設けたフィン付コンデンサに設けてラジエターの内側に配置し、冷却塔のファンによってラジエターとコンデンサに送風し、冷却すべき機器から戻る被冷却流体をラジエターからチラーの蒸発器を通して冷却し、冷却すべき機器に送り出すことができるようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２３４０５５号公報
【特許文献２】特開２０００−２６６４４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述した特許文献１及び２で開示される冷却装置（ハイブリッドチラー）をはじめ、従来におけるこの種のハイブリッドチラーは次のような問題点があった。
【０００６】
第一に、外気の低温環境をそのまま利用するフリークーリング機能を備えるため、外気と冷却液を熱交換する熱交換器の熱交換面積をできるだけ大きくして熱交換効率（冷却効率）を高めることが望ましいが、従来の冷却装置は、熱交換器における熱交換面積をより大きくする側面からは必ずしも十分であるとは言えず、フリークーリング機能を担う熱交換器の熱交換効率及び省エネルギ性を高める観点からは更なる改善の余地があった。
【０００７】
第二に、外気が十分な低温環境にない場合、通常、熱交換器に対する送風方向の上流側に散水し、この散水したミストが蒸発する際の潜熱を利用することにより冷却能力をより高めているが、この際に使用する散水ノズル（散水機構）の適切な配設スペースを確保しにくい。即ち、散水ノズルから散水されるミストを、熱交換器のより広い範囲に拡散させるには、散水ノズルを、熱交換器からある程度離れた上流側の位置に配することが望ましいが、熱交換器の上流側には適切な配設スペースが存在しないため、散水ノズルを設ける際には、別途、配設スペースを確保する必要があり、装置全体の大型化を招くとともに、散水ノズルを用いた本来の冷却能力を十分に確保できない虞れもある。
【０００８】
本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決したハイブリッドチラーの提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述した課題を解決するため、冷却液Ｌを冷却する冷却装置２を用いた第一冷却系Ｍ１と、送風ファン４により送風される外気Ｗと冷却液Ｌの熱交換を行う熱交換器３を有する第二冷却系Ｍ２と、少なくとも第一冷却系Ｍ１又は第二冷却系Ｍ２を用いて冷却液Ｌを冷却する制御を行う制御系Ｍｃとを備えてなるハイブリッドチラー１を構成するに際して、第二冷却系Ｍ２における熱交換器３を、四つの熱交換盤部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの組合わせにより構成し、かつ各熱交換盤部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの一辺側を近接させることにより、Ｘ形に配設するとともに、四つの各熱交換盤部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄにより区画される四つの空間Ｓａｂ，Ｓｂｃ，Ｓｃｄ，Ｓｄａにおける相対向する位置関係にある任意の二つの空間Ｓａｂ，Ｓｃｄをケーシング５の送風入口６に連通させ、かつ他の二つの空間Ｓｂｃ，Ｓｄａをケーシング５の送風出口７に連通させてなることを特徴とする。
【００１０】
この場合、発明の好適な態様により、各熱交換盤部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、平面視又は側面視においてＸ形に配設することができる。一方、冷却装置２は、凝縮器８を有する冷凍サイクルＣにより構成し、各熱交換盤部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを、送風ファン４の送風方向Ｆｗにおける上流側から凝縮器８に対面させて配設することができる。また、凝縮器８は、くの字形に折曲した二つの凝縮ユニット部８ｘ，８ｙの組合わせにより構成し、中央の山折部Ｅｘ，Ｅｙを対向させて配設するとともに、四つの熱交換盤部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを、二つの凝縮ユニット部８ｘ，８ｙにおける山折部Ｅｘ，Ｅｙの両側位置にそれぞれ配設することができる。他方、送風ファン４は、送風出口７に連通する二つの空間Ｓｂｃ，Ｓｄａに対して共用する位置に配設することができる。さらに、送風入口６を設けるに際しては、ケーシング５の側面パネル部５ｓ，５ｔに側面送風入口６ｓ，６ｔを設けるとともに、上面パネル部５ｕに上面送風入口６ｓｕ，６ｔｕを設けることができる。
【発明の効果】
【００１１】
このような構成を有する本発明に係るハイブリッドチラー１によれば、次のような顕著な効果を奏する。
【００１２】
（１） 第二冷却系Ｍ２における熱交換器３を、四つの熱交換盤部３ａ…の組合わせにより構成し、かつ各熱交換盤部３ａ…の一辺側を近接させることにより、Ｘ形に配設するとともに、四つの各熱交換盤部３ａ…により区画される四つの空間Ｓａｂ…における相対向する位置関係にある任意の二つの空間Ｓａｂ…をケーシング５の送風入口６に連通させ、かつ他の二つの空間Ｓｂｃ…をケーシング５の送風出口７に連通させてなるため、フリークーリング機能を構築する観点から熱交換器３の熱交換面積を可及的に大きくすることができ、ハイブリッドチラー１の熱交換効率、更には省エネルギ性をより高めることができる。
【００１３】
（２） 四つの熱交換盤部３ａ…により区画される四つの空間Ｓａｂ…が形成されるため、熱交換器３に対する送風方向Ｆｗの上流側に十分な配設スペースを確保できる。これにより、例えば、散水ノズル（散水機構）を配設するに際しても、別途、配設スペースを確保することなく、散水によるミストをより広い範囲に拡散できる最適位置を選定できる。したがって、ハイブリッドチラー１が大型化する不具合を回避できるとともに、散水ノズル等の付属機構を利用した本来の冷却能力を十分に確保できる。
【００１４】
（３） 好適な態様により、各熱交換盤部３ａ…は、平面視又は側面視においてＸ形に配設できるため、送風入口６の位置をケーシング５の側面パネル部に選定した場合であっても、送風出口７の向きや数量を、使用環境等に対応させて柔軟に選定（設定）することができる。また、各熱交換盤部３ａ…を、平面視又は側面視においてケーシング５の対角線位置に配設できるため、ハイブリッドチラー１の小型化にも寄与できる。
【００１５】
（４） 好適な態様により、冷却装置２を、凝縮器８を有する冷凍サイクルＣにより構成し、各熱交換盤部３ａ…を、送風ファン４の送風方向Ｆｗにおける上流側から凝縮器８に対面させて配設すれば、凝縮器８及び各熱交換盤部３ａ…を配設する際のデッドスペースが無くなり、全体の小型化に寄与できるとともに、送風ファン４の共用化を容易に実現できる。加えて、通常、熱交換盤部３ａ…の温度は、凝縮器８の温度よりも低くなるため、送風方向Ｆｗを考慮すれば、より効率的な熱交換を行わせることができる。
【００１６】
（５） 好適な態様により、凝縮器８を、くの字形に折曲した二つの凝縮ユニット部８ｘ，８ｙの組合わせにより構成し、中央の山折部Ｅｘ，Ｅｙを対向させて配設するとともに、四つの熱交換盤部３ａ…を、二つの凝縮ユニット部８ｘ，８ｙにおける山折部Ｅｘ，Ｅｙの両側位置にそれぞれ配設すれば、組付性、更には組付時の機械的剛性を高めることができるとともに、凝縮器８及び熱交換器３に係わる位置決めも容易かつ正確に行うことができる。
【００１７】
（６） 好適な態様により、送風ファン４を、送風出口７に連通する二つの空間Ｓｂｃ，Ｓｄａに対して共用する位置に配設すれば、基本的には一台の送風ファン４で足りるため、全体の小型化，コストダウン及び省電力化に寄与できる。
【００１８】
（７） 好適な態様により、送風入口６を設けるに際し、ケーシング５の側面パネル部５ｓ，５ｔに側面送風入口６ｓ，６ｔを設けるとともに、上面パネル部５ｕに上面送風入口６ｓｕ，６ｔｕを設ければ、送風入口６の全体の面積をより大きくできるとともに、外気Ｗの流入方向の選択が可能になるため、ハイブリッドチラー１の最適な設置態様を選択できる。例えば、上面送風入口６ｓｕ，６ｔｕのみを選択すれば、複数台のハイブリッドチラー１…を隙間無く並べて連結使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の好適実施形態に係るハイブリッドチラーの主要部を明示する模式的斜視図、
【図２】同ハイブリッドチラーの主要部を明示する模式的断面平面図、
【図３】同ハイブリッドチラーに備える熱交換盤部の一部破断正面図、
【図４】同ハイブリッドチラーに備える熱交換盤部の下部一部を拡大及び破断して示す側面図、
【図５】同ハイブリッドチラーの送風経路を明示する模式的斜視図、
【図６】同ハイブリッドチラーの系統回路図、
【図７】同ハイブリッドチラーの動作を示すフローチャート、
【図８】同ハイブリッドチラーの優位性を説明するための原理図、
【図９】同ハイブリッドチラーを複数台使用する場合の接続系統図、
【図１０】本発明の変更実施形態に係るハイブリッドチラーの主要部を明示する模式的側面図、
【図１１】本発明の他の変更実施形態に係るハイブリッドチラーの主要部を明示する模式的正面図、
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、本発明に係る好適実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【００２１】
まず、本実施形態に係るハイブリッドチラー１の全体構造について、図１〜図６及び図８を参照して説明する。
【００２２】
ハイブリッドチラー１は、図１に示すように、全体を直方体状に形成したケーシング５を備え、このケーシング５の上部内部は熱交換室Ｒｃとして構成し、下部内部は収納室Ｒｉとして構成する。そして、熱交換室Ｒｃの内部には、第一冷却系Ｍ１の凝縮器８と第二冷却系Ｍ２の熱交換器３を配設する。この場合、凝縮器８は、図６に示すように、冷媒が循環する冷凍サイクルＣの一部となり、この冷凍サイクルＣは第一冷却系Ｍ１における冷却装置２を構成する。一方、熱交換器３は、図６に示すように、外気Ｗと冷却液Ｌの熱交換を行う第二冷却系Ｍ２を構成する。冷却装置２（第一冷却系Ｍ１）及び第二冷却系Ｍ２は、いずれも後述する冷却液Ｌを冷却する機能を備え、特に、第二冷却系Ｍ２はフリークーリング機能を有している。
【００２３】
また、凝縮器８は、図２に示すように、くの字形に折曲した二つの凝縮ユニット部８ｘ，８ｙの組合わせにより構成し、中央の山折部Ｅｘ，Ｅｙを対向させて配設する。したがって、平面視による凝縮器８の全体形状はＸ形となる。一方の凝縮ユニット部８ｘは、一般的な凝縮器構造、即ち、冷媒を通す冷媒管をジグザグ形状に湾曲形成した冷媒管ユニットの外周面に多数の放熱用フィンを付設し、冷媒管ユニットの中央をくの字形に折曲させた形態を有している。他方の凝縮ユニット部８ｙも凝縮ユニット部８ｘと同様に構成し、二つの凝縮ユニット部８ｘと８ｙは並列接続により使用する。
【００２４】
一方、熱交換器３は、四つの熱交換盤部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの組合わせにより構成し、かつ各熱交換盤部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの一辺側を近接させることによりＸ形に配設する。したがって、図２に示すように、四つの熱交換盤部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、二つの凝縮ユニット部８ｘと８ｙにおける山折部Ｅｘ，Ｅｙの両側位置にそれぞれ対面させて配設する。なお、Ｘ形とは厳密なＸ形状を意味するものではなく、Ｘ形に類似し、本発明の作用及び効果を奏することができる各種形状を含む概念である。この場合、各熱交換盤部３ａ…は、各凝縮ユニット部８ｘ，８ｙに対して後述する送風ファン４の送風方向Ｆｗにおける上流側に配する。このように、各熱交換盤部３ａ…を、送風ファン４の送風方向Ｆｗにおける上流側から凝縮器８（凝縮ユニット部８ｘ，８ｙ）に対面させれば、凝縮器８及び各熱交換盤部３ａ…を配設する際のデッドスペースが無くなり、全体の小型化に寄与できるとともに、送風ファン４の共用化を容易に実現できる。加えて、通常、熱交換盤部３ａ…の温度は、凝縮器８の温度よりも低くなるため、送風方向Ｆｗを考慮すれば、より効率的な熱交換を行わせることができる。
【００２５】
一つの熱交換盤部３ａは、図３及び図４に示すように、冷却液Ｌを通す冷却液管１１をジグザグ形状に湾曲形成した１パスＰｐを複数パス（例示は５パス）用意し、順次配列させた複数のパスＰｐ…の外周面に多数の放熱用フィン１２…を付設して単位熱交換盤部Ｃｓを構成するとともに、図３に示すように、二つの単位熱交換盤部Ｃｓ，Ｃｓを上下に連結し、熱交換盤部３ａとして構成する。この場合、１パスＰｐは、図４に示すように、自然落下により内部の冷却液Ｌが流出する際に、冷却液Ｌが内部に残存しないように、冷却液管１１の上側に位置する流出口１１ｅから下側に位置する流入口１１ｉまで、全ての部位で下降傾斜又は水平となるように考慮する。他の熱交換盤部３ｂ，３ｃ及び３ｄも、熱交換盤部３ａと同様に構成する。
【００２６】
また、各単位熱交換盤部Ｃｓは、流入側ヘッダ部１３ｉと流出側ヘッダ部１３ｅを備え、各パスＰｐ…の流入口１１ｉ…を流入側ヘッダ部１３ｉに接続するとともに、各パスＰｐ…の流出口１１ｅ…を流出側ヘッダ部１３ｅに接続する。なお、上下に配する各単位熱交換盤部Ｃｓ…における流入側ヘッダ部１３ｉ…と流出側ヘッダ部１３ｅ…の形態は異ならせている。この場合、上側の単位熱交換盤部Ｃｓにおける流入側ヘッダ部１３ｉ及び流出側ヘッダ部１３ｅと、下側の単位熱交換盤部Ｃｓにおける流入側ヘッダ部１３ｉ及び流出側ヘッダ部１３ｅは相互に接続するとともに、上側の単位熱交換盤部Ｃｓにおける流出側ヘッダ部１３ｅの上端には電磁開閉弁等を用いた凍結防止用の給気弁１４を接続し、かつ流入側ヘッダ部１３ｉの上端は終端となるように閉塞構成とする。そして、各熱交換盤部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄにおける流入側ヘッダ部１３ｉ…同士及び流出側ヘッダ部１３ｅ…同士は並列に接続する。
【００２７】
二つの凝縮ユニット部８ｘと８ｙ及び各凝縮ユニット部８ｘと８ｙに取付けた四つの熱交換盤部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、図１に示すように、熱交換室Ｒｃの底面を構成する底面パネル部Ｒｃｄの上に一体に設置（固定）する。この際、凝縮器８は、くの字形に折曲した二つの凝縮ユニット部８ｘ，８ｙの組合わせにより構成し、中央の山折部Ｅｘ，Ｅｙを対向させて配設するとともに、四つの熱交換盤部３ａ…を、二つの凝縮ユニット部８ｘ，８ｙにおける山折部Ｅｘ，Ｅｙの両側位置にそれぞれ配設するため、組付性、更には組付時の機械的剛性を高めることができるとともに、凝縮器８及び熱交換器３に係わる位置決めも容易かつ正確に行うことができる。
【００２８】
この場合、各熱交換盤部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、図２に示すように、平面視において、ケーシング５の対角線位置に配設する。このように、各熱交換盤部３ａ…は、平面視においてケーシング５の対角線位置に配設できるため、ハイブリッドチラー１の小型化に寄与できる。そして、四つの各熱交換盤部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄにより区画される四つの空間Ｓａｂ，Ｓｂｃ，Ｓｃｄ，Ｓｄａにおける相対向する位置関係にある二つの空間Ｓａｂ，Ｓｃｄは送風入口側とし、この空間Ｓａｂ，Ｓｃｄに臨むケーシング５の左右両側に位置する側面パネル部５ｓ，５ｔに、外気Ｗが流入する側面送風入口６ｓ，６ｔをそれぞれ形成する。
【００２９】
さらに、ケーシング５の上面パネル部５ｕの中央には送風出口７を形成するとともに、この送風出口７の両側に、上面送風入口６ｓｕ，６ｔｕをそれぞれ形成する。この場合、送風出口７は、残りの二つの空間Ｓｂｃ，Ｓｄａに対して上方から連通する。このように、送風入口６は、側面パネル部５ｓ，５ｔの側面送風入口６ｓ，６ｔと上面パネル部５ｕの上面送風入口６ｓｕ，６ｔｕの計四つの開口により構成されるため、送風入口６の全体の面積をより大きくできるとともに、外気Ｗの流入方向の選択が可能になるため、ハイブリッドチラー１の最適な設置態様を選択できる。例えば、上面送風入口６ｓｕ，６ｔｕのみを選択すれば、複数台のハイブリッドチラー１…を隙間無く並べて連結使用することができる（図９参照）。
【００３０】
一方、送風出口７の内側には空冷用の送風ファン４を配設する。これにより、送風ファン４は、送風出口７に連通する二つの空間Ｓｂｃ，Ｓｄａに対して共用される。このように、送風ファン４を、送風出口７に連通する二つの空間Ｓｂｃ，Ｓｄａに対して共用する位置に配設すれば、基本的には一台の送風ファン４で足りるため、全体の小型化，コストダウン及び省電力化に寄与できる。したがって、このような送風経路を構築するため、図５に示すように、凝縮ユニット部８ｘと８ｙの上端に、三角形状の水平仕切プレート１５ｓ，１５ｔを取付けることにより、二つの空間Ｓａｂ，Ｓｃｄの上方を覆うとともに、送風入口６ｓ，６ｔ側に位置する水平仕切プレート１５ｓ，１５ｔの端辺から垂直仕切プレート１６ｓ，１６ｔを上方に起立し、垂直仕切プレート１６ｓの上端を上面パネル部５ｕにおける送風出口７と上面送風入口６ｓｕ間の内面に当接させ、かつ垂直仕切プレート１６ｔの上端を上面パネル部５ｕにおける送風出口７と上面送風入口６ｔｕ間の内面に当接させることにより、空間を仕切れば、側面送風入口６ｓ，６ｔは、空間Ｓａｂ，Ｓｃｄに対してそれぞれ側方から連通するとともに、上面送風入口６ｓｕ，６ｔｕは、空間Ｓａｂ，Ｓｃｄに対してそれぞれ上方から連通し、水平仕切プレート１５ｓ，１５ｔ及び垂直仕切プレート１６ｓ，１６ｔにより送風出口７側（空間Ｓｂｃ，Ｓｄａ側）から遮断される。図５の白抜矢印は送風方向Ｆｗを示している。
【００３１】
他方、送風入口６に臨む空間Ｓａｂ，Ｓｃｄ内における底面パネル部Ｒｃｄの上には、散水機構１８を構成する散水ノズル１８ｓ，１８ｔを、各熱交換盤部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに対して適度に離れた位置であって、送風方向Ｆｗの上流側に配設する。各散水ノズル１８ｓ，１８ｔは、斜め上方に散水できるように、熱交換盤部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに向けて配設し、特に、より広い範囲に拡散できる最適位置を選定する。散水機構１８は、各散水ノズル１８ｓ，１８ｔからの散水により冷却能力をより高める機能を備える。即ち、散水によるミストの水温及び蒸発時の潜熱の利用により送風がより冷却される。
【００３２】
ところで、本実施形態に係るハイブリッドチラー１は、Ｘ形に構成した熱交換器３を備えているため、次のような利点（優位性）を有している。図８（ａｓ）〜（ｄｓ）は、従来技術を含む様々な形態の熱交換器３，３ｒ…を示している。同図（ａｓ）は、Ｘ形に配した熱交換器３を備える本実施形態、同図（ｂｓ）は、前述した特許文献２に開示される二つの熱交換器３ｒを両側に平行に配した最も一般的な平行対峙形態、同図（ｃｓ）は、同図（ｂｓ）の形態に対して残りの端辺に更に二つの熱交換器３ｒを追加した枠形態、同図（ｄｓ）は、前述した特許文献１に開示される二つの熱交換器３ｒをＶ形に配した形態をそれぞれ示している。また、表示した数値は、各熱交換器３，３ｒ…の面積比率を示している。これより明らかなように、同図（ａｓ）に示す本実施形態に係るＸ形態の面積を「１．０」とした場合、同図（ｂｓ）に示す平行対峙形態の面積は「０．７」，同図（ｄｓ）に示すＶ形態の面積は「０．８」となり、これらの面積比率はＸ形態と比較して２０〜３０〔％〕程度小さくなる。一方、同図（ｃｓ）に示す枠形態の面積は「１．３」となり、Ｘ形態に対して面積比率は３０〔％〕程度大きくなるが、他方において、次のような問題を生じる。
【００３３】
即ち、この種のハイブリッドチラー１では、熱交換器３，３ｒ…から適度に離れた上流側の位置（適正位置）に、散水機構１８における散水ノズル１８ｓ，１８ｔを配設する必要がある。図８（ａｍ）〜（ｄｍ）は、上述した同図（ａｓ）〜（ｄｓ）に示した形態に、散水ノズル１８ｓ，１８ｔを付設する場合を示している。これより明らかなように、同図（ａｓ）に示す本実施形態に係るＸ形態と同図（ｄｓ）に示すＶ形態は、いずれも形態を変更することなく適正位置を確保できる。また、同図（ｂｓ）に示す平行対峙形態も、熱交換器３ｒの位置を変更すれば、面積比率を変更することなく適正位置を確保できる。しかし、同図（ｃｓ）に示す枠形態の場合、適正位置を確保するには、熱交換器３ｒの位置を変更する必要があるとともに、その大きさもサイズダウンする必要があり、面積比率は「０．８」程度まで小さくなる。しかも、散水ノズル１８ｓ…は計四カ所に配設する必要が生じるなど、実用上の観点からは採用できない。結局、本実施形態に係るＸ形の熱交換器３（凝縮器８）が、十分な熱交換面積を確保し、かつ散水ノズル１８ｓ，１８ｔの適正位置を確保する観点から最も望ましい形態となる。
【００３４】
他方、図６は、本実施形態に係るハイブリッドチラー１の全体系統回路を示す。なお、図６において、図１及び図２と同一部分には同一符号を付してその構成を明確にした。
【００３５】
図６において、１はハイブリッドチラーを示すとともに、５０はこのハイブリッドチラー１に接続することにより当該ハイブリッドチラー１から供給される冷却液Ｌにより冷却される工作機械等の被冷却部を示す。また、ハイブリッドチラー１において、Ｍ１は第一冷却系、Ｍ２はフリークーリング機能を有する第二冷却系をそれぞれ示す。
【００３６】
第一冷却系Ｍ１は、前述した凝縮器８を含む冷凍サイクルＣを用いた冷却装置２により構成し、この冷凍サイクルＣは冷媒Ｋが循環する一般的な冷凍サイクルにより構成可能である。２２は圧縮機であり、この圧縮機２２の吐出口は凝縮器８の冷媒入口に接続するとともに、圧縮機２２の戻り口は冷媒Ｋと冷却液Ｌの熱交換を行う冷却器（熱交換器）２３における一次側２３ｆの冷媒出口に接続する。また、冷却器２３における一次側２３ｆの冷媒入口は電子膨張弁２４を介して凝縮器８の冷媒出口に接続する。これにより、冷媒Ｋが循環する冷凍サイクルＣが構成される。なお、２５は制御弁２５ｖを接続したホットガスバイパス回路であり、圧縮機２２の吐出口と電子膨張弁２４の冷媒出口間に接続する。２２ｉは圧縮機インバータを示す。
【００３７】
さらに、冷却器２３における二次側２３ｓの冷却液入口は、圧送ポンプ２９を介して冷却液タンク２１の第二冷却液槽２１ｓに接続するとともに、冷却器２３における二次側２３ｓの冷却液出口は、被冷却部５０が接続される冷却液供給口２７ｓに接続する。また、被冷却部５０が接続される冷却液戻り口２７ｒは冷却液タンク２１の第一冷却液槽２１ｆに接続する。冷却液タンク２１は、仕切壁２１ｐにより第一冷却液槽２１ｆと第二冷却液槽２１ｓに区画され、第一冷却液槽２１ｆ内における冷却液Ｌの上澄液が仕切壁２１ｐの上端縁を乗り越えて第二冷却液槽２１ｓに進入する構造を有する。なお、２８は冷却液供給口２７ｓと冷却液戻り口２７ｒ間に接続した開閉弁を示す。
【００３８】
他方、第二冷却系Ｍ２は、前述した熱交換器３を備え、この熱交換器３の冷却液流入口は、循環ポンプ２６を介して冷却液タンク２１の第一冷却液槽２１ｆに接続するとともに、熱交換器３の冷却液流出口は、冷却液タンク２１の第二冷却液槽２１ｓに接続する。また、１８は散水機構を示し、前述した散水ノズル１８ｓ，１８ｔは、電磁開閉弁等を用いた散水バルブ３１を介して水道管側に接続する。
【００３９】
一方、４１は制御系Ｍｃの主要部を構成するコントローラであり、このコントローラ４１は、ハイブリッドチラー１の全体の制御を司る機能を備える。コントローラ４１には、冷却液Ｌの設定温度Ｔｓ（例えば、２０〔℃〕）等の各種設定項目が設定されている。また、コントローラ４１の制御出力ポートには、少なくとも前述した圧縮機インバータ２２ｉを接続するとともに、送風ファン４，電子膨張弁２４，循環ポンプ２６，圧送ポンプ２９，制御弁２５ｖ，給気弁１４及び散水バルブ３１を接続する。さらに、コントローラ４１の入力ポートには、外気乾球温度センサ４２ｔ，外気湿球温度センサ４２ｗ，チラー出口温度センサ４３，戻り温度センサ４４及び熱交換器出口温度センサ４５を接続する。これにより、外気乾球温度センサ４２ｔからは外気乾球温度となる外気Ｗの温度（外気温度）Ｔｔが検出され、外気湿球温度センサ４２ｗからは外気湿球温度Ｔｈが検出され、チラー出口温度センサ４３からはチラー出口温度Ｔｅが検出され、戻り温度センサ４４からは戻り液温度Ｔｒが検出され、それぞれコントローラ４１に付与される。コントローラ４１は、ＣＰＵ及び各種メモリ等を含むコンピュータ機能を備え、少なくともハイブリッドチラー１に係わる温度制御（シーケンス制御）を実行する。したがって、コントローラ４１には、温度制御を実現するための制御プログラムを格納するとともに、少なくとも外気温度Ｔｔが冷却液Ｌの設定温度Ｔｓよりも低いときに第二冷却系Ｍ２により冷却液Ｌを冷却する制御を行う制御機能を備えている。
【００４０】
ハイブリッドチラー１は、このような系統回路を備えるため、前述したケーシング５の収納部Ｒｉには、凝縮器８を除く冷凍サイクルＣ（第一冷却系Ｍ１）の構成部品類及び熱交換器３を除く循環ポンプ２６等の第二冷却系Ｍ２における構成部品類を配設するとともに、被冷却部５０に冷却液Ｌを供給するための上述した冷却液タンク２１及び圧送ポンプ２９等を配設する。
【００４１】
次に、本実施形態に係るハイブリッドチラー１の動作について、図７に示すフローチャートを参照して説明する。
【００４２】
まず、ハイブリッドチラー１の電源ＯＮにより圧送ポンプ２９が運転を開始する（ステップＳ１）。圧送ポンプ２９の運転により、冷却液タンク２１における第二冷却液槽２１ｓ内の冷却液Ｌは、圧送ポンプ２９，冷却器２３の二次側２３ｓ，冷却液供給口２７ｓを経て、被冷却部５０に供給される。これにより、被冷却部５０は冷却液Ｌにより冷却されるとともに、熱交換により温められた冷却水Ｌは、冷却液戻り口２７ｒを介して冷却液タンク２１における第一冷却液槽２１ｆ内に戻される。
【００４３】
一方、コントローラ４１は、チラー出口温度Ｔｅ，戻り液温度Ｔｒ，外気温度Ｔｔ，湿球温度Ｔｈを監視する。この際、チラー出口温度Ｔｅが、予め設定された冷却液Ｌの設定温度Ｔｓよりも高く、かつ戻り液温度Ｔｒが外気温度Ｔｔ以下であれば、通常のチラー運転制御（冷却装置２の制御）を行い、チラー出口温度Ｔｅが設定温度Ｔｓになるようにフィードバック制御する（ステップＳ２，Ｓ３，Ｓ４）。
【００４４】
この際、チラー出口温度Ｔｅが設定温度Ｔｓよりも高く、かつ外気温度Ｔｔが戻り液温度Ｔｒよりも低いときは、チラー運転制御を行うことなく、循環ポンプ２６に対する運転制御を行う（ステップＳ３，Ｓ５）。循環ポンプ２６の運転により、冷却液タンク２１における第一冷却液槽２１ｆ内の冷却液Ｌは、循環ポンプ２６，熱交換器３を経て、冷却液タンク２１における第二冷却液槽２１ｓ内に戻される。循環ポンプ２６の運転制御中に、チラー出口温度Ｔｅが設定温度Ｔｓ以下になれば、循環ポンプ２６の運転を停止する（ステップＳ６，Ｓ７，Ｓ８）。
【００４５】
他方、循環ポンプ２６の運転制御中において、チラー出口温度Ｔｅが設定温度Ｔｓよりも高ければ、送風ファン４に対する運転制御を行う（ステップＳ６，Ｓ１０）。この際、チラー出口温度Ｔｅが設定温度Ｔｓ以下になれば、送風ファン４の運転を停止する（ステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１３）。また、送風ファン４の運転制御中において、チラー出口温度Ｔｅが設定温度Ｔｓよりも高く、かつ外気温度Ｔｔが外気湿球温度Ｔｈよりも高いときは、散水バルブ３１を開側に切換え、散水ノズル１８ｓ，１８ｔから散水する（ステップＳ１１，Ｓ１４，Ｓ１５）。これにより、散水によるミストの水温及び蒸発する際の潜熱を利用して冷却能力がより高められる。散水バルブ３１が開側に切換えられている際に、チラー出口温度Ｔｅが設定温度Ｔｓ以下になれば、散水バルブ３１を閉側に切換える（ステップＳ１６，Ｓ１７）。
【００４６】
さらに、散水バルブ３１が開側においてチラー出口温度Ｔｅが設定温度Ｔｓよりも高くなり、或いは散水バルブ３１が閉側において外気温度Ｔｔが湿球温度Ｔｈ以下になれば、圧縮機２２の運転制御を行う（ステップＳ１４，Ｓ１６，Ｓ１８）。この際、チラー出口温度Ｔｅが設定温度Ｔｓ以下になれば、圧縮機２２の運転を停止する（ステップＳ１９，Ｓ２０，Ｓ２１）。なお、循環ポンプ２６、送風ファン４、圧縮機２２のそれぞれの運転中に、ハイブリッドチラー１が電源ＯＦＦになれば全動作が停止する（ステップＳ７，Ｓ１２，Ｓ２０，Ｓ９）。
【００４７】
よって、このような本実施形態に係るハイブリッドチラー１によれば、第二冷却系Ｍ２における熱交換器３を、四つの熱交換盤部３ａ…の組合わせにより構成し、かつ各熱交換盤部３ａ…の一辺側を近接させることにより、Ｘ形に配設するとともに、四つの各熱交換盤部３ａ…により区画される四つの空間Ｓａｂ…における相対向する位置関係にある任意の二つの空間Ｓａｂ…をケーシング５の送風入口６に連通させ、かつ他の二つの空間Ｓｂｃ…をケーシング５の送風出口７に連通させてなるため、フリークーリング機能を構築する観点から熱交換器３の熱交換面積を可及的に大きくすることができ、ハイブリッドチラー１の熱交換効率、更には省エネルギ性をより高めることができる。また、四つの熱交換盤部３ａ…により区画される四つの空間Ｓａｂ…が形成されるため、熱交換器３に対する送風方向Ｆｗの上流側には十分な配設スペースを確保できる。これにより、散水ノズル１８ｓ，１８ｔを配設するに際しても、別途、配設スペースを確保することなく、散水によるミストをより広い範囲に拡散できる最適位置を選定できる。したがって、ハイブリッドチラー１が大型化する不具合を回避できるとともに、散水ノズル１８ｓ，１８ｔ等の付属機構を利用した本来の冷却能力を十分に確保できる。
【００４８】
次に、本発明の変更実施形態に係るハイブリッドチラー１について、図９〜図１１を参照して説明する。
【００４９】
図９は、複数台（例示は３台）のハイブリッドチラー１…を連結して使用する例を示す。本実施形態に係るハイブリッドチラー１は、例えば、一台の工作機械等の被冷却部５０に使用することを想定しているため、被冷却部５０が大型設備等になった場合、一台のハイブリッドチラー１では能力不足になる。したがって、この場合には、複数のハイブリッドチラー１…を連結して使用することができる。連結する場合、被冷却部５０に供給する冷却液Ｌは、複数のハイブリッドチラー１…から供給される冷却液Ｌ…を合流して使用するとともに、被冷却部５０から戻された冷却液Ｌ…は、複数のハイブリッドチラー１…に対して分流させることから分流量が偏る場合が考えられる。そこで、複数のハイブリッドチラー１…を連結して使用する際には、各ハイブリッドチラー１…の冷却液戻り口２７ｒ…に接続される配管に、電動バルブ６１…をそれぞれ接続するとともに、各ハイブリッドチラー１…における冷却液タンク２１…に水位センサ６２…を付設し、各冷却液タンク２１…における冷却液Ｌ…の水位を検出するとともに、各コントローラ４１…間において相互通信可能に構成することにより、各コントローラ４１…により、各冷却液タンク２１…における冷却液Ｌ…の水位が均等になるように各電動バルブ６１…を駆動制御することができる。
【００５０】
図１０に示す変更実施形態は、送風ファン４の配設形態を変更したものである。図１に示した実施形態は、直方体状に形成したケーシング５の内部に送風ファン４を配設した場合を示したが、図１０に示す変更実施形態は、ケーシング５の外部、即ち、ケーシング５の上面パネル部５ｕの上に風洞部７１を付設し、この風洞部７１の内部に送風ファン４ｅを配設したものである。したがって、この変更実施形態では、送風ファン４ｅを含む風洞部７１を、ボルト等の着脱手段７２を介して上面パネル部５ｕに取付けることができるため、必要により送風ファン４ｅを含む風洞部７１を上面パネル部５ｕから取外し、例えば、建物の壁面に取付けるとともに、壁面の風洞部７１と上面パネル部５ｕ間を別途のダクトにより接続する施工も可能になるなど、送風ファン４ｅの配設位置や送風方向を柔軟に設定することができる。
【００５１】
図１１に示す変更実施形態は、熱交換器３及び蒸発器８の取付形態を変更したものである。即ち、図１に示した実施形態は、熱交換器３（及び蒸発器８）を平面視においてＸ形となるように構成したが、図１１に示す変更実施形態は、熱交換器３（及び蒸発器８）を側面視（正面視を含む）においてＸ形となるように構成したものであり、いわば垂直設置を水平設置に変更したものである。したがって、この変更実施形態は、図１に示した実施形態に対して、一対の側面パネル部５ｓ，５ｔに側面送風入口６ｓ，６ｔをそれぞれ設ける点は同じになるものの、図１に示した送風出口７を、正面パネル部５ｆ及び後面パネル部５ｒの双方に、送風出口７ａ及び７ｂとして設けることができる。これにより、上面パネル部５ｕは開口の無い平坦な面として構成でき、上面パネル部５ｕからの埃等の内部侵入を回避できる。この場合、一方側にのみ送風ファンを配設すれば、図１に示した実施形態と同じになるが、図１１の変更実施形態では、二つの送風ファン４ａ，４ｂをそれぞれ両側に配設することが可能となるため、送風Ｆｗの一方側への偏りが無くなる。
【００５２】
このように、各熱交換盤部３ａ…は、平面視又は側面視においてＸ形に配設できるため、送風入口６の位置をケーシング５の側面パネル部に選定した場合であっても、送風出口７の向きや数量を、使用環境等に対応させて柔軟に選定（設定）することができる。また、各熱交換盤部３ａ…は、側面視においてもケーシング５の対角線位置に配設できるため、ハイブリッドチラー１の小型化に寄与できる。
【００５３】
以上、好適実施形態（変更実施形態）について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。
【００５４】
例えば、各熱交換盤部３ａ…を、平面視又は側面視においてケーシング５の対角線位置に配設する場合を示したが、対角線位置以外の位置に配設する場合を排除するものではない。また、冷却装置２は、冷凍サイクルＣにより構成した場合を示したが、ペルチェ素子を利用したサーモモジュール等の他の冷却系により構成する場合を排除するものではない。したがって、サーモモジュールを利用する場合には、凝縮器８は不要となる。さらに、熱交換盤部３ａ…を凝縮器８に重ね合わせ又は近接させて配設する場合を示したが、離間して配設する場合を排除するものではない。一方、凝縮器８は、くの字形に折曲させた二つの凝縮ユニット部８ｘ，８ｙの組合わせにより構成した場合を示したが、熱交換盤部３ａ…の場合と同様に四つの凝縮ユニット部により構成してもよいし、連続する単体のユニットとして構成してもよい。同様に熱交換器３の場合も単体となる四つの熱交換器の組合わせにより構成する場合のみならず、くの字形に折曲させた単体の熱交換器の当該折曲部の両側を二つの熱交換盤部３ａ…として利用してもよいし、或いは一本の冷却液管を所謂一筆書き状に折曲してＸ形に形成した一つの熱交換器の四面をそれぞれ熱交換盤部３ａ…として利用してもよい。したがって、熱交換盤部とは、単一（一ブロック）の盤に対して複数の熱交換盤部エリアを区画する場合を含む概念である。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明に係るハイブリッドチラーは、冷却液を循環させて冷却する必要のある工作機械等の各種被冷却部に接続して利用できる。
【符号の説明】
【００５６】
１：ハイブリッドチラー，２：冷却装置，３：熱交換器，３ａ：熱交換盤部，３ｂ：熱交換盤部，３ｃ：熱交換盤部，３ｄ：熱交換盤部，４：送風ファン，５：ケーシング，
５ｓ：側面パネル部，５ｔ：側面パネル部，５ｕ：上面パネル部，６：送風入口，６ｓ：側面送風入口，６ｔ：側面送風入口，６ｓｕ：上面送風入口，６ｔｕ：上面送風入口，７：送風出口，８：凝縮器，８ｘ：凝縮ユニット部，８ｙ：凝縮ユニット部，Ｌ：冷却液，Ｍ１：第一冷却系，Ｍ２：第二冷却系，Ｍｃ：制御系，Ｗ：外気，Ｓａｂ：各熱交換盤部により区画される空間，Ｓｂｃ：各熱交換盤部により区画される空間，Ｓｃｄ：各熱交換盤部により区画される空間，Ｓｄａ：各熱交換盤部により区画される空間，Ｃ：冷凍サイクル，Ｆｗ：送風方向，Ｅｘ：山折部，Ｅｙ：山折部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外気と冷却液の熱交換を行うフリークーリング機能を備えるハイブリッドチラーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、外気の低温環境を直接利用するフリークーリング機能を備えるハイブリッドチラーは、特許文献１で開示される冷却装置及び特許文献２で開示される冷却装置が知られている。
【０００３】
前者の冷却装置は、冷却効率を高めることを目的として、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、外気温度によって冷却水と冷媒のいずれか一方を冷却塔で冷却する構成を備えたものであり、また、後者の冷却装置は、同様に冷却効率を高めることを目的として、伝熱パイプに被冷却流体を通し、ファンによって伝熱パイプを冷却する冷却塔において、被冷却流体が通過する伝熱パイプにフィンを設けたラジエターを冷却塔の外側部に設け、圧縮機、コンデンサ、膨張弁、蒸発器からなり、冷媒を圧縮、膨張を繰り返し運転するチラーを設け、コンデンサは、伝熱パイプにフィンを設けたフィン付コンデンサに設けてラジエターの内側に配置し、冷却塔のファンによってラジエターとコンデンサに送風し、冷却すべき機器から戻る被冷却流体をラジエターからチラーの蒸発器を通して冷却し、冷却すべき機器に送り出すことができるようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２３４０５５号公報
【特許文献２】特開２０００−２６６４４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述した特許文献１及び２で開示される冷却装置（ハイブリッドチラー）をはじめ、従来におけるこの種のハイブリッドチラーは次のような問題点があった。
【０００６】
第一に、外気の低温環境をそのまま利用するフリークーリング機能を備えるため、外気と冷却液を熱交換する熱交換器の熱交換面積をできるだけ大きくして熱交換効率（冷却効率）を高めることが望ましいが、従来の冷却装置は、熱交換器における熱交換面積をより大きくする側面からは必ずしも十分であるとは言えず、フリークーリング機能を担う熱交換器の熱交換効率及び省エネルギ性を高める観点からは更なる改善の余地があった。
【０００７】
第二に、外気が十分な低温環境にない場合、通常、熱交換器に対する送風方向の上流側に散水し、この散水したミストが蒸発する際の潜熱を利用することにより冷却能力をより高めているが、この際に使用する散水ノズル（散水機構）の適切な配設スペースを確保しにくい。即ち、散水ノズルから散水されるミストを、熱交換器のより広い範囲に拡散させるには、散水ノズルを、熱交換器からある程度離れた上流側の位置に配することが望ましいが、熱交換器の上流側には適切な配設スペースが存在しないため、散水ノズルを設ける際には、別途、配設スペースを確保する必要があり、装置全体の大型化を招くとともに、散水ノズルを用いた本来の冷却能力を十分に確保できない虞れもある。
【０００８】
本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決したハイブリッドチラーの提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述した課題を解決するため、冷却液Ｌを冷却する冷却装置２を用いた第一冷却系Ｍ１と、送風ファン４により送風される外気Ｗと冷却液Ｌの熱交換を行う熱交換器３を有する第二冷却系Ｍ２と、少なくとも第一冷却系Ｍ１又は第二冷却系Ｍ２を用いて冷却液Ｌを冷却する制御を行う制御系Ｍｃとを備えてなるハイブリッドチラー１を構成するに際して、第二冷却系Ｍ２における熱交換器３を、四つの熱交換盤部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの組合わせにより構成し、かつ各熱交換盤部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの一辺側を近接させることにより、Ｘ形に配設するとともに、四つの各熱交換盤部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄにより区画される四つの空間Ｓａｂ，Ｓｂｃ，Ｓｃｄ，Ｓｄａにおける相対向する位置関係にある任意の二つの空間Ｓａｂ，Ｓｃｄをケーシング５の送風入口６に連通させ、かつ他の二つの空間Ｓｂｃ，Ｓｄａをケーシング５の送風出口７に連通させてなることを特徴とする。
【００１０】
この場合、発明の好適な態様により、各熱交換盤部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、平面視又は側面視においてＸ形に配設することができる。一方、冷却装置２は、凝縮器８を有する冷凍サイクルＣにより構成し、各熱交換盤部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを、送風ファン４の送風方向Ｆｗにおける上流側から凝縮器８に対面させて配設することができる。また、凝縮器８は、くの字形に折曲した二つの凝縮ユニット部８ｘ，８ｙの組合わせにより構成し、中央の山折部Ｅｘ，Ｅｙを対向させて配設するとともに、四つの熱交換盤部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを、二つの凝縮ユニット部８ｘ，８ｙにおける山折部Ｅｘ，Ｅｙの両側位置にそれぞれ配設することができる。他方、送風ファン４は、送風出口７に連通する二つの空間Ｓｂｃ，Ｓｄａに対して共用する位置に配設することができる。さらに、送風入口６を設けるに際しては、ケーシング５の側面パネル部５ｓ，５ｔに側面送風入口６ｓ，６ｔを設けるとともに、上面パネル部５ｕに上面送風入口６ｓｕ，６ｔｕを設けることができる。
【発明の効果】
【００１１】
このような構成を有する本発明に係るハイブリッドチラー１によれば、次のような顕著な効果を奏する。
【００１２】
（１） 第二冷却系Ｍ２における熱交換器３を、四つの熱交換盤部３ａ…の組合わせにより構成し、かつ各熱交換盤部３ａ…の一辺側を近接させることにより、Ｘ形に配設するとともに、四つの各熱交換盤部３ａ…により区画される四つの空間Ｓａｂ…における相対向する位置関係にある任意の二つの空間Ｓａｂ…をケーシング５の送風入口６に連通させ、かつ他の二つの空間Ｓｂｃ…をケーシング５の送風出口７に連通させてなるため、フリークーリング機能を構築する観点から熱交換器３の熱交換面積を可及的に大きくすることができ、ハイブリッドチラー１の熱交換効率、更には省エネルギ性をより高めることができる。
【００１３】
（２） 四つの熱交換盤部３ａ…により区画される四つの空間Ｓａｂ…が形成されるため、熱交換器３に対する送風方向Ｆｗの上流側に十分な配設スペースを確保できる。これにより、例えば、散水ノズル（散水機構）を配設するに際しても、別途、配設スペースを確保することなく、散水によるミストをより広い範囲に拡散できる最適位置を選定できる。したがって、ハイブリッドチラー１が大型化する不具合を回避できるとともに、散水ノズル等の付属機構を利用した本来の冷却能力を十分に確保できる。
【００１４】
（３） 好適な態様により、各熱交換盤部３ａ…は、平面視又は側面視においてＸ形に配設できるため、送風入口６の位置をケーシング５の側面パネル部に選定した場合であっても、送風出口７の向きや数量を、使用環境等に対応させて柔軟に選定（設定）することができる。また、各熱交換盤部３ａ…を、平面視又は側面視においてケーシング５の対角線位置に配設できるため、ハイブリッドチラー１の小型化にも寄与できる。
【００１５】
（４） 好適な態様により、冷却装置２を、凝縮器８を有する冷凍サイクルＣにより構成し、各熱交換盤部３ａ…を、送風ファン４の送風方向Ｆｗにおける上流側から凝縮器８に対面させて配設すれば、凝縮器８及び各熱交換盤部３ａ…を配設する際のデッドスペースが無くなり、全体の小型化に寄与できるとともに、送風ファン４の共用化を容易に実現できる。加えて、通常、熱交換盤部３ａ…の温度は、凝縮器８の温度よりも低くなるため、送風方向Ｆｗを考慮すれば、より効率的な熱交換を行わせることができる。
【００１６】
（５） 好適な態様により、凝縮器８を、くの字形に折曲した二つの凝縮ユニット部８ｘ，８ｙの組合わせにより構成し、中央の山折部Ｅｘ，Ｅｙを対向させて配設するとともに、四つの熱交換盤部３ａ…を、二つの凝縮ユニット部８ｘ，８ｙにおける山折部Ｅｘ，Ｅｙの両側位置にそれぞれ配設すれば、組付性、更には組付時の機械的剛性を高めることができるとともに、凝縮器８及び熱交換器３に係わる位置決めも容易かつ正確に行うことができる。
【００１７】
（６） 好適な態様により、送風ファン４を、送風出口７に連通する二つの空間Ｓｂｃ，Ｓｄａに対して共用する位置に配設すれば、基本的には一台の送風ファン４で足りるため、全体の小型化，コストダウン及び省電力化に寄与できる。
【００１８】
（７） 好適な態様により、送風入口６を設けるに際し、ケーシング５の側面パネル部５ｓ，５ｔに側面送風入口６ｓ，６ｔを設けるとともに、上面パネル部５ｕに上面送風入口６ｓｕ，６ｔｕを設ければ、送風入口６の全体の面積をより大きくできるとともに、外気Ｗの流入方向の選択が可能になるため、ハイブリッドチラー１の最適な設置態様を選択できる。例えば、上面送風入口６ｓｕ，６ｔｕのみを選択すれば、複数台のハイブリッドチラー１…を隙間無く並べて連結使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の好適実施形態に係るハイブリッドチラーの主要部を明示する模式的斜視図、
【図２】同ハイブリッドチラーの主要部を明示する模式的断面平面図、
【図３】同ハイブリッドチラーに備える熱交換盤部の一部破断正面図、
【図４】同ハイブリッドチラーに備える熱交換盤部の下部一部を拡大及び破断して示す側面図、
【図５】同ハイブリッドチラーの送風経路を明示する模式的斜視図、
【図６】同ハイブリッドチラーの系統回路図、
【図７】同ハイブリッドチラーの動作を示すフローチャート、
【図８】同ハイブリッドチラーの優位性を説明するための原理図、
【図９】同ハイブリッドチラーを複数台使用する場合の接続系統図、
【図１０】本発明の変更実施形態に係るハイブリッドチラーの主要部を明示する模式的側面図、
【図１１】本発明の他の変更実施形態に係るハイブリッドチラーの主要部を明示する模式的正面図、
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、本発明に係る好適実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【００２１】
まず、本実施形態に係るハイブリッドチラー１の全体構造について、図１〜図６及び図８を参照して説明する。
【００２２】
ハイブリッドチラー１は、図１に示すように、全体を直方体状に形成したケーシング５を備え、このケーシング５の上部内部は熱交換室Ｒｃとして構成し、下部内部は収納室Ｒｉとして構成する。そして、熱交換室Ｒｃの内部には、第一冷却系Ｍ１の凝縮器８と第二冷却系Ｍ２の熱交換器３を配設する。この場合、凝縮器８は、図６に示すように、冷媒が循環する冷凍サイクルＣの一部となり、この冷凍サイクルＣは第一冷却系Ｍ１における冷却装置２を構成する。一方、熱交換器３は、図６に示すように、外気Ｗと冷却液Ｌの熱交換を行う第二冷却系Ｍ２を構成する。冷却装置２（第一冷却系Ｍ１）及び第二冷却系Ｍ２は、いずれも後述する冷却液Ｌを冷却する機能を備え、特に、第二冷却系Ｍ２はフリークーリング機能を有している。
【００２３】
また、凝縮器８は、図２に示すように、くの字形に折曲した二つの凝縮ユニット部８ｘ，８ｙの組合わせにより構成し、中央の山折部Ｅｘ，Ｅｙを対向させて配設する。したがって、平面視による凝縮器８の全体形状はＸ形となる。一方の凝縮ユニット部８ｘは、一般的な凝縮器構造、即ち、冷媒を通す冷媒管をジグザグ形状に湾曲形成した冷媒管ユニットの外周面に多数の放熱用フィンを付設し、冷媒管ユニットの中央をくの字形に折曲させた形態を有している。他方の凝縮ユニット部８ｙも凝縮ユニット部８ｘと同様に構成し、二つの凝縮ユニット部８ｘと８ｙは並列接続により使用する。
【００２４】
一方、熱交換器３は、四つの熱交換盤部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの組合わせにより構成し、かつ各熱交換盤部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの一辺側を近接させることによりＸ形に配設する。したがって、図２に示すように、四つの熱交換盤部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、二つの凝縮ユニット部８ｘと８ｙにおける山折部Ｅｘ，Ｅｙの両側位置にそれぞれ対面させて配設する。なお、Ｘ形とは厳密なＸ形状を意味するものではなく、Ｘ形に類似し、本発明の作用及び効果を奏することができる各種形状を含む概念である。この場合、各熱交換盤部３ａ…は、各凝縮ユニット部８ｘ，８ｙに対して後述する送風ファン４の送風方向Ｆｗにおける上流側に配する。このように、各熱交換盤部３ａ…を、送風ファン４の送風方向Ｆｗにおける上流側から凝縮器８（凝縮ユニット部８ｘ，８ｙ）に対面させれば、凝縮器８及び各熱交換盤部３ａ…を配設する際のデッドスペースが無くなり、全体の小型化に寄与できるとともに、送風ファン４の共用化を容易に実現できる。加えて、通常、熱交換盤部３ａ…の温度は、凝縮器８の温度よりも低くなるため、送風方向Ｆｗを考慮すれば、より効率的な熱交換を行わせることができる。
【００２５】
一つの熱交換盤部３ａは、図３及び図４に示すように、冷却液Ｌを通す冷却液管１１をジグザグ形状に湾曲形成した１パスＰｐを複数パス（例示は５パス）用意し、順次配列させた複数のパスＰｐ…の外周面に多数の放熱用フィン１２…を付設して単位熱交換盤部Ｃｓを構成するとともに、図３に示すように、二つの単位熱交換盤部Ｃｓ，Ｃｓを上下に連結し、熱交換盤部３ａとして構成する。この場合、１パスＰｐは、図４に示すように、自然落下により内部の冷却液Ｌが流出する際に、冷却液Ｌが内部に残存しないように、冷却液管１１の上側に位置する流出口１１ｅから下側に位置する流入口１１ｉまで、全ての部位で下降傾斜又は水平となるように考慮する。他の熱交換盤部３ｂ，３ｃ及び３ｄも、熱交換盤部３ａと同様に構成する。
【００２６】
また、各単位熱交換盤部Ｃｓは、流入側ヘッダ部１３ｉと流出側ヘッダ部１３ｅを備え、各パスＰｐ…の流入口１１ｉ…を流入側ヘッダ部１３ｉに接続するとともに、各パスＰｐ…の流出口１１ｅ…を流出側ヘッダ部１３ｅに接続する。なお、上下に配する各単位熱交換盤部Ｃｓ…における流入側ヘッダ部１３ｉ…と流出側ヘッダ部１３ｅ…の形態は異ならせている。この場合、上側の単位熱交換盤部Ｃｓにおける流入側ヘッダ部１３ｉ及び流出側ヘッダ部１３ｅと、下側の単位熱交換盤部Ｃｓにおける流入側ヘッダ部１３ｉ及び流出側ヘッダ部１３ｅは相互に接続するとともに、上側の単位熱交換盤部Ｃｓにおける流出側ヘッダ部１３ｅの上端には電磁開閉弁等を用いた凍結防止用の給気弁１４を接続し、かつ流入側ヘッダ部１３ｉの上端は終端となるように閉塞構成とする。そして、各熱交換盤部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄにおける流入側ヘッダ部１３ｉ…同士及び流出側ヘッダ部１３ｅ…同士は並列に接続する。
【００２７】
二つの凝縮ユニット部８ｘと８ｙ及び各凝縮ユニット部８ｘと８ｙに取付けた四つの熱交換盤部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、図１に示すように、熱交換室Ｒｃの底面を構成する底面パネル部Ｒｃｄの上に一体に設置（固定）する。この際、凝縮器８は、くの字形に折曲した二つの凝縮ユニット部８ｘ，８ｙの組合わせにより構成し、中央の山折部Ｅｘ，Ｅｙを対向させて配設するとともに、四つの熱交換盤部３ａ…を、二つの凝縮ユニット部８ｘ，８ｙにおける山折部Ｅｘ，Ｅｙの両側位置にそれぞれ配設するため、組付性、更には組付時の機械的剛性を高めることができるとともに、凝縮器８及び熱交換器３に係わる位置決めも容易かつ正確に行うことができる。
【００２８】
この場合、各熱交換盤部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、図２に示すように、平面視において、ケーシング５の対角線位置に配設する。このように、各熱交換盤部３ａ…は、平面視においてケーシング５の対角線位置に配設できるため、ハイブリッドチラー１の小型化に寄与できる。そして、四つの各熱交換盤部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄにより区画される四つの空間Ｓａｂ，Ｓｂｃ，Ｓｃｄ，Ｓｄａにおける相対向する位置関係にある二つの空間Ｓａｂ，Ｓｃｄは送風入口側とし、この空間Ｓａｂ，Ｓｃｄに臨むケーシング５の左右両側に位置する側面パネル部５ｓ，５ｔに、外気Ｗが流入する側面送風入口６ｓ，６ｔをそれぞれ形成する。
【００２９】
さらに、ケーシング５の上面パネル部５ｕの中央には送風出口７を形成するとともに、この送風出口７の両側に、上面送風入口６ｓｕ，６ｔｕをそれぞれ形成する。この場合、送風出口７は、残りの二つの空間Ｓｂｃ，Ｓｄａに対して上方から連通する。このように、送風入口６は、側面パネル部５ｓ，５ｔの側面送風入口６ｓ，６ｔと上面パネル部５ｕの上面送風入口６ｓｕ，６ｔｕの計四つの開口により構成されるため、送風入口６の全体の面積をより大きくできるとともに、外気Ｗの流入方向の選択が可能になるため、ハイブリッドチラー１の最適な設置態様を選択できる。例えば、上面送風入口６ｓｕ，６ｔｕのみを選択すれば、複数台のハイブリッドチラー１…を隙間無く並べて連結使用することができる（図９参照）。
【００３０】
一方、送風出口７の内側には空冷用の送風ファン４を配設する。これにより、送風ファン４は、送風出口７に連通する二つの空間Ｓｂｃ，Ｓｄａに対して共用される。このように、送風ファン４を、送風出口７に連通する二つの空間Ｓｂｃ，Ｓｄａに対して共用する位置に配設すれば、基本的には一台の送風ファン４で足りるため、全体の小型化，コストダウン及び省電力化に寄与できる。したがって、このような送風経路を構築するため、図５に示すように、凝縮ユニット部８ｘと８ｙの上端に、三角形状の水平仕切プレート１５ｓ，１５ｔを取付けることにより、二つの空間Ｓａｂ，Ｓｃｄの上方を覆うとともに、送風入口６ｓ，６ｔ側に位置する水平仕切プレート１５ｓ，１５ｔの端辺から垂直仕切プレート１６ｓ，１６ｔを上方に起立し、垂直仕切プレート１６ｓの上端を上面パネル部５ｕにおける送風出口７と上面送風入口６ｓｕ間の内面に当接させ、かつ垂直仕切プレート１６ｔの上端を上面パネル部５ｕにおける送風出口７と上面送風入口６ｔｕ間の内面に当接させることにより、空間を仕切れば、側面送風入口６ｓ，６ｔは、空間Ｓａｂ，Ｓｃｄに対してそれぞれ側方から連通するとともに、上面送風入口６ｓｕ，６ｔｕは、空間Ｓａｂ，Ｓｃｄに対してそれぞれ上方から連通し、水平仕切プレート１５ｓ，１５ｔ及び垂直仕切プレート１６ｓ，１６ｔにより送風出口７側（空間Ｓｂｃ，Ｓｄａ側）から遮断される。図５の白抜矢印は送風方向Ｆｗを示している。
【００３１】
他方、送風入口６に臨む空間Ｓａｂ，Ｓｃｄ内における底面パネル部Ｒｃｄの上には、散水機構１８を構成する散水ノズル１８ｓ，１８ｔを、各熱交換盤部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに対して適度に離れた位置であって、送風方向Ｆｗの上流側に配設する。各散水ノズル１８ｓ，１８ｔは、斜め上方に散水できるように、熱交換盤部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに向けて配設し、特に、より広い範囲に拡散できる最適位置を選定する。散水機構１８は、各散水ノズル１８ｓ，１８ｔからの散水により冷却能力をより高める機能を備える。即ち、散水によるミストの水温及び蒸発時の潜熱の利用により送風がより冷却される。
【００３２】
ところで、本実施形態に係るハイブリッドチラー１は、Ｘ形に構成した熱交換器３を備えているため、次のような利点（優位性）を有している。図８（ａｓ）〜（ｄｓ）は、従来技術を含む様々な形態の熱交換器３，３ｒ…を示している。同図（ａｓ）は、Ｘ形に配した熱交換器３を備える本実施形態、同図（ｂｓ）は、前述した特許文献２に開示される二つの熱交換器３ｒを両側に平行に配した最も一般的な平行対峙形態、同図（ｃｓ）は、同図（ｂｓ）の形態に対して残りの端辺に更に二つの熱交換器３ｒを追加した枠形態、同図（ｄｓ）は、前述した特許文献１に開示される二つの熱交換器３ｒをＶ形に配した形態をそれぞれ示している。また、表示した数値は、各熱交換器３，３ｒ…の面積比率を示している。これより明らかなように、同図（ａｓ）に示す本実施形態に係るＸ形態の面積を「１．０」とした場合、同図（ｂｓ）に示す平行対峙形態の面積は「０．７」，同図（ｄｓ）に示すＶ形態の面積は「０．８」となり、これらの面積比率はＸ形態と比較して２０〜３０〔％〕程度小さくなる。一方、同図（ｃｓ）に示す枠形態の面積は「１．３」となり、Ｘ形態に対して面積比率は３０〔％〕程度大きくなるが、他方において、次のような問題を生じる。
【００３３】
即ち、この種のハイブリッドチラー１では、熱交換器３，３ｒ…から適度に離れた上流側の位置（適正位置）に、散水機構１８における散水ノズル１８ｓ，１８ｔを配設する必要がある。図８（ａｍ）〜（ｄｍ）は、上述した同図（ａｓ）〜（ｄｓ）に示した形態に、散水ノズル１８ｓ，１８ｔを付設する場合を示している。これより明らかなように、同図（ａｓ）に示す本実施形態に係るＸ形態と同図（ｄｓ）に示すＶ形態は、いずれも形態を変更することなく適正位置を確保できる。また、同図（ｂｓ）に示す平行対峙形態も、熱交換器３ｒの位置を変更すれば、面積比率を変更することなく適正位置を確保できる。しかし、同図（ｃｓ）に示す枠形態の場合、適正位置を確保するには、熱交換器３ｒの位置を変更する必要があるとともに、その大きさもサイズダウンする必要があり、面積比率は「０．８」程度まで小さくなる。しかも、散水ノズル１８ｓ…は計四カ所に配設する必要が生じるなど、実用上の観点からは採用できない。結局、本実施形態に係るＸ形の熱交換器３（凝縮器８）が、十分な熱交換面積を確保し、かつ散水ノズル１８ｓ，１８ｔの適正位置を確保する観点から最も望ましい形態となる。
【００３４】
他方、図６は、本実施形態に係るハイブリッドチラー１の全体系統回路を示す。なお、図６において、図１及び図２と同一部分には同一符号を付してその構成を明確にした。
【００３５】
図６において、１はハイブリッドチラーを示すとともに、５０はこのハイブリッドチラー１に接続することにより当該ハイブリッドチラー１から供給される冷却液Ｌにより冷却される工作機械等の被冷却部を示す。また、ハイブリッドチラー１において、Ｍ１は第一冷却系、Ｍ２はフリークーリング機能を有する第二冷却系をそれぞれ示す。
【００３６】
第一冷却系Ｍ１は、前述した凝縮器８を含む冷凍サイクルＣを用いた冷却装置２により構成し、この冷凍サイクルＣは冷媒Ｋが循環する一般的な冷凍サイクルにより構成可能である。２２は圧縮機であり、この圧縮機２２の吐出口は凝縮器８の冷媒入口に接続するとともに、圧縮機２２の戻り口は冷媒Ｋと冷却液Ｌの熱交換を行う冷却器（熱交換器）２３における一次側２３ｆの冷媒出口に接続する。また、冷却器２３における一次側２３ｆの冷媒入口は電子膨張弁２４を介して凝縮器８の冷媒出口に接続する。これにより、冷媒Ｋが循環する冷凍サイクルＣが構成される。なお、２５は制御弁２５ｖを接続したホットガスバイパス回路であり、圧縮機２２の吐出口と電子膨張弁２４の冷媒出口間に接続する。２２ｉは圧縮機インバータを示す。
【００３７】
さらに、冷却器２３における二次側２３ｓの冷却液入口は、圧送ポンプ２９を介して冷却液タンク２１の第二冷却液槽２１ｓに接続するとともに、冷却器２３における二次側２３ｓの冷却液出口は、被冷却部５０が接続される冷却液供給口２７ｓに接続する。また、被冷却部５０が接続される冷却液戻り口２７ｒは冷却液タンク２１の第一冷却液槽２１ｆに接続する。冷却液タンク２１は、仕切壁２１ｐにより第一冷却液槽２１ｆと第二冷却液槽２１ｓに区画され、第一冷却液槽２１ｆ内における冷却液Ｌの上澄液が仕切壁２１ｐの上端縁を乗り越えて第二冷却液槽２１ｓに進入する構造を有する。なお、２８は冷却液供給口２７ｓと冷却液戻り口２７ｒ間に接続した開閉弁を示す。
【００３８】
他方、第二冷却系Ｍ２は、前述した熱交換器３を備え、この熱交換器３の冷却液流入口は、循環ポンプ２６を介して冷却液タンク２１の第一冷却液槽２１ｆに接続するとともに、熱交換器３の冷却液流出口は、冷却液タンク２１の第二冷却液槽２１ｓに接続する。また、１８は散水機構を示し、前述した散水ノズル１８ｓ，１８ｔは、電磁開閉弁等を用いた散水バルブ３１を介して水道管側に接続する。
【００３９】
一方、４１は制御系Ｍｃの主要部を構成するコントローラであり、このコントローラ４１は、ハイブリッドチラー１の全体の制御を司る機能を備える。コントローラ４１には、冷却液Ｌの設定温度Ｔｓ（例えば、２０〔℃〕）等の各種設定項目が設定されている。また、コントローラ４１の制御出力ポートには、少なくとも前述した圧縮機インバータ２２ｉを接続するとともに、送風ファン４，電子膨張弁２４，循環ポンプ２６，圧送ポンプ２９，制御弁２５ｖ，給気弁１４及び散水バルブ３１を接続する。さらに、コントローラ４１の入力ポートには、外気乾球温度センサ４２ｔ，外気湿球温度センサ４２ｗ，チラー出口温度センサ４３，戻り温度センサ４４及び熱交換器出口温度センサ４５を接続する。これにより、外気乾球温度センサ４２ｔからは外気乾球温度となる外気Ｗの温度（外気温度）Ｔｔが検出され、外気湿球温度センサ４２ｗからは外気湿球温度Ｔｈが検出され、チラー出口温度センサ４３からはチラー出口温度Ｔｅが検出され、戻り温度センサ４４からは戻り液温度Ｔｒが検出され、それぞれコントローラ４１に付与される。コントローラ４１は、ＣＰＵ及び各種メモリ等を含むコンピュータ機能を備え、少なくともハイブリッドチラー１に係わる温度制御（シーケンス制御）を実行する。したがって、コントローラ４１には、温度制御を実現するための制御プログラムを格納するとともに、少なくとも外気温度Ｔｔが冷却液Ｌの設定温度Ｔｓよりも低いときに第二冷却系Ｍ２により冷却液Ｌを冷却する制御を行う制御機能を備えている。
【００４０】
ハイブリッドチラー１は、このような系統回路を備えるため、前述したケーシング５の収納部Ｒｉには、凝縮器８を除く冷凍サイクルＣ（第一冷却系Ｍ１）の構成部品類及び熱交換器３を除く循環ポンプ２６等の第二冷却系Ｍ２における構成部品類を配設するとともに、被冷却部５０に冷却液Ｌを供給するための上述した冷却液タンク２１及び圧送ポンプ２９等を配設する。
【００４１】
次に、本実施形態に係るハイブリッドチラー１の動作について、図７に示すフローチャートを参照して説明する。
【００４２】
まず、ハイブリッドチラー１の電源ＯＮにより圧送ポンプ２９が運転を開始する（ステップＳ１）。圧送ポンプ２９の運転により、冷却液タンク２１における第二冷却液槽２１ｓ内の冷却液Ｌは、圧送ポンプ２９，冷却器２３の二次側２３ｓ，冷却液供給口２７ｓを経て、被冷却部５０に供給される。これにより、被冷却部５０は冷却液Ｌにより冷却されるとともに、熱交換により温められた冷却水Ｌは、冷却液戻り口２７ｒを介して冷却液タンク２１における第一冷却液槽２１ｆ内に戻される。
【００４３】
一方、コントローラ４１は、チラー出口温度Ｔｅ，戻り液温度Ｔｒ，外気温度Ｔｔ，湿球温度Ｔｈを監視する。この際、チラー出口温度Ｔｅが、予め設定された冷却液Ｌの設定温度Ｔｓよりも高く、かつ戻り液温度Ｔｒが外気温度Ｔｔ以下であれば、通常のチラー運転制御（冷却装置２の制御）を行い、チラー出口温度Ｔｅが設定温度Ｔｓになるようにフィードバック制御する（ステップＳ２，Ｓ３，Ｓ４）。
【００４４】
この際、チラー出口温度Ｔｅが設定温度Ｔｓよりも高く、かつ外気温度Ｔｔが戻り液温度Ｔｒよりも低いときは、チラー運転制御を行うことなく、循環ポンプ２６に対する運転制御を行う（ステップＳ３，Ｓ５）。循環ポンプ２６の運転により、冷却液タンク２１における第一冷却液槽２１ｆ内の冷却液Ｌは、循環ポンプ２６，熱交換器３を経て、冷却液タンク２１における第二冷却液槽２１ｓ内に戻される。循環ポンプ２６の運転制御中に、チラー出口温度Ｔｅが設定温度Ｔｓ以下になれば、循環ポンプ２６の運転を停止する（ステップＳ６，Ｓ７，Ｓ８）。
【００４５】
他方、循環ポンプ２６の運転制御中において、チラー出口温度Ｔｅが設定温度Ｔｓよりも高ければ、送風ファン４に対する運転制御を行う（ステップＳ６，Ｓ１０）。この際、チラー出口温度Ｔｅが設定温度Ｔｓ以下になれば、送風ファン４の運転を停止する（ステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１３）。また、送風ファン４の運転制御中において、チラー出口温度Ｔｅが設定温度Ｔｓよりも高く、かつ外気温度Ｔｔが外気湿球温度Ｔｈよりも高いときは、散水バルブ３１を開側に切換え、散水ノズル１８ｓ，１８ｔから散水する（ステップＳ１１，Ｓ１４，Ｓ１５）。これにより、散水によるミストの水温及び蒸発する際の潜熱を利用して冷却能力がより高められる。散水バルブ３１が開側に切換えられている際に、チラー出口温度Ｔｅが設定温度Ｔｓ以下になれば、散水バルブ３１を閉側に切換える（ステップＳ１６，Ｓ１７）。
【００４６】
さらに、散水バルブ３１が開側においてチラー出口温度Ｔｅが設定温度Ｔｓよりも高くなり、或いは散水バルブ３１が閉側において外気温度Ｔｔが湿球温度Ｔｈ以下になれば、圧縮機２２の運転制御を行う（ステップＳ１４，Ｓ１６，Ｓ１８）。この際、チラー出口温度Ｔｅが設定温度Ｔｓ以下になれば、圧縮機２２の運転を停止する（ステップＳ１９，Ｓ２０，Ｓ２１）。なお、循環ポンプ２６、送風ファン４、圧縮機２２のそれぞれの運転中に、ハイブリッドチラー１が電源ＯＦＦになれば全動作が停止する（ステップＳ７，Ｓ１２，Ｓ２０，Ｓ９）。
【００４７】
よって、このような本実施形態に係るハイブリッドチラー１によれば、第二冷却系Ｍ２における熱交換器３を、四つの熱交換盤部３ａ…の組合わせにより構成し、かつ各熱交換盤部３ａ…の一辺側を近接させることにより、Ｘ形に配設するとともに、四つの各熱交換盤部３ａ…により区画される四つの空間Ｓａｂ…における相対向する位置関係にある任意の二つの空間Ｓａｂ…をケーシング５の送風入口６に連通させ、かつ他の二つの空間Ｓｂｃ…をケーシング５の送風出口７に連通させてなるため、フリークーリング機能を構築する観点から熱交換器３の熱交換面積を可及的に大きくすることができ、ハイブリッドチラー１の熱交換効率、更には省エネルギ性をより高めることができる。また、四つの熱交換盤部３ａ…により区画される四つの空間Ｓａｂ…が形成されるため、熱交換器３に対する送風方向Ｆｗの上流側には十分な配設スペースを確保できる。これにより、散水ノズル１８ｓ，１８ｔを配設するに際しても、別途、配設スペースを確保することなく、散水によるミストをより広い範囲に拡散できる最適位置を選定できる。したがって、ハイブリッドチラー１が大型化する不具合を回避できるとともに、散水ノズル１８ｓ，１８ｔ等の付属機構を利用した本来の冷却能力を十分に確保できる。
【００４８】
次に、本発明の変更実施形態に係るハイブリッドチラー１について、図９〜図１１を参照して説明する。
【００４９】
図９は、複数台（例示は３台）のハイブリッドチラー１…を連結して使用する例を示す。本実施形態に係るハイブリッドチラー１は、例えば、一台の工作機械等の被冷却部５０に使用することを想定しているため、被冷却部５０が大型設備等になった場合、一台のハイブリッドチラー１では能力不足になる。したがって、この場合には、複数のハイブリッドチラー１…を連結して使用することができる。連結する場合、被冷却部５０に供給する冷却液Ｌは、複数のハイブリッドチラー１…から供給される冷却液Ｌ…を合流して使用するとともに、被冷却部５０から戻された冷却液Ｌ…は、複数のハイブリッドチラー１…に対して分流させることから分流量が偏る場合が考えられる。そこで、複数のハイブリッドチラー１…を連結して使用する際には、各ハイブリッドチラー１…の冷却液戻り口２７ｒ…に接続される配管に、電動バルブ６１…をそれぞれ接続するとともに、各ハイブリッドチラー１…における冷却液タンク２１…に水位センサ６２…を付設し、各冷却液タンク２１…における冷却液Ｌ…の水位を検出するとともに、各コントローラ４１…間において相互通信可能に構成することにより、各コントローラ４１…により、各冷却液タンク２１…における冷却液Ｌ…の水位が均等になるように各電動バルブ６１…を駆動制御することができる。
【００５０】
図１０に示す変更実施形態は、送風ファン４の配設形態を変更したものである。図１に示した実施形態は、直方体状に形成したケーシング５の内部に送風ファン４を配設した場合を示したが、図１０に示す変更実施形態は、ケーシング５の外部、即ち、ケーシング５の上面パネル部５ｕの上に風洞部７１を付設し、この風洞部７１の内部に送風ファン４ｅを配設したものである。したがって、この変更実施形態では、送風ファン４ｅを含む風洞部７１を、ボルト等の着脱手段７２を介して上面パネル部５ｕに取付けることができるため、必要により送風ファン４ｅを含む風洞部７１を上面パネル部５ｕから取外し、例えば、建物の壁面に取付けるとともに、壁面の風洞部７１と上面パネル部５ｕ間を別途のダクトにより接続する施工も可能になるなど、送風ファン４ｅの配設位置や送風方向を柔軟に設定することができる。
【００５１】
図１１に示す変更実施形態は、熱交換器３及び蒸発器８の取付形態を変更したものである。即ち、図１に示した実施形態は、熱交換器３（及び蒸発器８）を平面視においてＸ形となるように構成したが、図１１に示す変更実施形態は、熱交換器３（及び蒸発器８）を側面視（正面視を含む）においてＸ形となるように構成したものであり、いわば垂直設置を水平設置に変更したものである。したがって、この変更実施形態は、図１に示した実施形態に対して、一対の側面パネル部５ｓ，５ｔに側面送風入口６ｓ，６ｔをそれぞれ設ける点は同じになるものの、図１に示した送風出口７を、正面パネル部５ｆ及び後面パネル部５ｒの双方に、送風出口７ａ及び７ｂとして設けることができる。これにより、上面パネル部５ｕは開口の無い平坦な面として構成でき、上面パネル部５ｕからの埃等の内部侵入を回避できる。この場合、一方側にのみ送風ファンを配設すれば、図１に示した実施形態と同じになるが、図１１の変更実施形態では、二つの送風ファン４ａ，４ｂをそれぞれ両側に配設することが可能となるため、送風Ｆｗの一方側への偏りが無くなる。
【００５２】
このように、各熱交換盤部３ａ…は、平面視又は側面視においてＸ形に配設できるため、送風入口６の位置をケーシング５の側面パネル部に選定した場合であっても、送風出口７の向きや数量を、使用環境等に対応させて柔軟に選定（設定）することができる。また、各熱交換盤部３ａ…は、側面視においてもケーシング５の対角線位置に配設できるため、ハイブリッドチラー１の小型化に寄与できる。
【００５３】
以上、好適実施形態（変更実施形態）について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。
【００５４】
例えば、各熱交換盤部３ａ…を、平面視又は側面視においてケーシング５の対角線位置に配設する場合を示したが、対角線位置以外の位置に配設する場合を排除するものではない。また、冷却装置２は、冷凍サイクルＣにより構成した場合を示したが、ペルチェ素子を利用したサーモモジュール等の他の冷却系により構成する場合を排除するものではない。したがって、サーモモジュールを利用する場合には、凝縮器８は不要となる。さらに、熱交換盤部３ａ…を凝縮器８に重ね合わせ又は近接させて配設する場合を示したが、離間して配設する場合を排除するものではない。一方、凝縮器８は、くの字形に折曲させた二つの凝縮ユニット部８ｘ，８ｙの組合わせにより構成した場合を示したが、熱交換盤部３ａ…の場合と同様に四つの凝縮ユニット部により構成してもよいし、連続する単体のユニットとして構成してもよい。同様に熱交換器３の場合も単体となる四つの熱交換器の組合わせにより構成する場合のみならず、くの字形に折曲させた単体の熱交換器の当該折曲部の両側を二つの熱交換盤部３ａ…として利用してもよいし、或いは一本の冷却液管を所謂一筆書き状に折曲してＸ形に形成した一つの熱交換器の四面をそれぞれ熱交換盤部３ａ…として利用してもよい。したがって、熱交換盤部とは、単一（一ブロック）の盤に対して複数の熱交換盤部エリアを区画する場合を含む概念である。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明に係るハイブリッドチラーは、冷却液を循環させて冷却する必要のある工作機械等の各種被冷却部に接続して利用できる。
【符号の説明】
【００５６】
１：ハイブリッドチラー，２：冷却装置，３：熱交換器，３ａ：熱交換盤部，３ｂ：熱交換盤部，３ｃ：熱交換盤部，３ｄ：熱交換盤部，４：送風ファン，５：ケーシング，
５ｓ：側面パネル部，５ｔ：側面パネル部，５ｕ：上面パネル部，６：送風入口，６ｓ：側面送風入口，６ｔ：側面送風入口，６ｓｕ：上面送風入口，６ｔｕ：上面送風入口，７：送風出口，８：凝縮器，８ｘ：凝縮ユニット部，８ｙ：凝縮ユニット部，Ｌ：冷却液，Ｍ１：第一冷却系，Ｍ２：第二冷却系，Ｍｃ：制御系，Ｗ：外気，Ｓａｂ：各熱交換盤部により区画される空間，Ｓｂｃ：各熱交換盤部により区画される空間，Ｓｃｄ：各熱交換盤部により区画される空間，Ｓｄａ：各熱交換盤部により区画される空間，Ｃ：冷凍サイクル，Ｆｗ：送風方向，Ｅｘ：山折部，Ｅｙ：山折部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却液を冷却する冷却装置を用いた第一冷却系と、送風ファンにより送風される外気と前記冷却液の熱交換を行う熱交換器を有する第二冷却系と、少なくとも前記第一冷却系又は前記第二冷却系を用いて前記冷却液を冷却する制御を行う制御系とを備えてなるハイブリッドチラーであって、前記第二冷却系における熱交換器を、四つの熱交換盤部の組合わせにより構成し、かつ前記各熱交換盤部の一辺側を近接させることにより、Ｘ形に配設するとともに、四つの前記各熱交換盤部により区画される四つの空間における相対向する位置関係にある任意の二つの前記空間をケーシングの送風入口に連通させ、かつ他の二つの前記空間を前記ケーシングの送風出口に連通させてなることを特徴とするハイブリッドチラー。
【請求項２】
前記各熱交換盤部は、平面視又は側面視において前記Ｘ形に配設することを特徴とする請求項１記載のハイブリッドチラー。
【請求項３】
前記冷却装置は、凝縮器を有する冷凍サイクルにより構成し、前記各熱交換盤部を、前記送風ファンの送風方向における上流側から前記凝縮器に対面させて配設することを特徴とする請求項１又は２記載のハイブリッドチラー。
【請求項４】
前記凝縮器は、くの字形に折曲した二つの凝縮ユニット部の組合わせにより構成し、中央の山折部を対向させて配設するとともに、四つの前記熱交換盤部を、二つの前記凝縮ユニット部における山折部の両側位置にそれぞれ配設することを特徴とする請求項３記載のハイブリッドチラー。
【請求項５】
前記送風ファンは、前記送風出口に連通する前記二つの空間に対して共用する位置に配設することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のハイブリッドチラー。
【請求項６】
前記送風入口は、前記ケーシングの側面パネル部に設ける側面送風入口と上面パネル部に設ける第二送風入口を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のハイブリッドチラー。
【請求項１】
冷却液を冷却する冷却装置を用いた第一冷却系と、送風ファンにより送風される外気と前記冷却液の熱交換を行う熱交換器を有する第二冷却系と、少なくとも前記第一冷却系又は前記第二冷却系を用いて前記冷却液を冷却する制御を行う制御系とを備えてなるハイブリッドチラーであって、前記第二冷却系における熱交換器を、四つの熱交換盤部の組合わせにより構成し、かつ前記各熱交換盤部の一辺側を近接させることにより、Ｘ形に配設するとともに、四つの前記各熱交換盤部により区画される四つの空間における相対向する位置関係にある任意の二つの前記空間をケーシングの送風入口に連通させ、かつ他の二つの前記空間を前記ケーシングの送風出口に連通させてなることを特徴とするハイブリッドチラー。
【請求項２】
前記各熱交換盤部は、平面視又は側面視において前記Ｘ形に配設することを特徴とする請求項１記載のハイブリッドチラー。
【請求項３】
前記冷却装置は、凝縮器を有する冷凍サイクルにより構成し、前記各熱交換盤部を、前記送風ファンの送風方向における上流側から前記凝縮器に対面させて配設することを特徴とする請求項１又は２記載のハイブリッドチラー。
【請求項４】
前記凝縮器は、くの字形に折曲した二つの凝縮ユニット部の組合わせにより構成し、中央の山折部を対向させて配設するとともに、四つの前記熱交換盤部を、二つの前記凝縮ユニット部における山折部の両側位置にそれぞれ配設することを特徴とする請求項３記載のハイブリッドチラー。
【請求項５】
前記送風ファンは、前記送風出口に連通する前記二つの空間に対して共用する位置に配設することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のハイブリッドチラー。
【請求項６】
前記送風入口は、前記ケーシングの側面パネル部に設ける側面送風入口と上面パネル部に設ける第二送風入口を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のハイブリッドチラー。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−９３０６７（Ｐ２０１２−９３０６７Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４２８０５（Ｐ２０１０−２４２８０５）
【出願日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【出願人】（０００１０３９２１）オリオン機械株式会社 (450)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【出願人】（０００１０３９２１）オリオン機械株式会社 (450)
【Ｆターム（参考）】
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