冷却用熱交換器の運転方法、及び、その運転方法を実施するのに使用する外気調整システム
【課題】冬期において冷却用熱交換器における内部水の凍結を効果的に防止しながら、省エネルギ化の面や運転コストの節減面でも有利にする。
【解決手段】外気ＯＡを冷水Ｗと熱交換させて冷却する外気冷却運転では、冷却用熱交換器６の通風通水方式を対向流方式に切り換えた状態にし、凍結防止用水Ｗを通水して凍結を防止する凍結防止運転では、冷却用熱交換器６の通風通水方式を並行流方式に切り換えた状態にするとともに、凍結防止用水Ｗの通水量を調整することで、冷却用熱交換器６の通風路出口における外気ＯＡの温度ｔｏ、又は、冷却用熱交換器６の通水路出口における凍結防止用水Ｗの温度を設定凍結防止温度ｔｏｘに調整する。
【解決手段】外気ＯＡを冷水Ｗと熱交換させて冷却する外気冷却運転では、冷却用熱交換器６の通風通水方式を対向流方式に切り換えた状態にし、凍結防止用水Ｗを通水して凍結を防止する凍結防止運転では、冷却用熱交換器６の通風通水方式を並行流方式に切り換えた状態にするとともに、凍結防止用水Ｗの通水量を調整することで、冷却用熱交換器６の通風路出口における外気ＯＡの温度ｔｏ、又は、冷却用熱交換器６の通水路出口における凍結防止用水Ｗの温度を設定凍結防止温度ｔｏｘに調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調設備などで用いる冷却用熱交換器の運転方法、及び、その運転方法を実施するのに使用する外気調整システムに関する。
【０００２】
さらに詳しくは、冷却用熱交換器の通風路に高温の外気を通風するとともに、冷却用熱交換器の通水路に冷却手段により冷却した冷水を通水することで、その高温外気を冷水と熱交換させて冷却する外気冷却運転と、
通風路に低温の外気が通風されている冷却用熱交換器の通水路に凍結防止用水を通水することで、その通水路における水が低温外気により冷却されて凍結するのを防止する凍結防止運転とを、選択的に実施する冷却用熱交換器の運転方法、及び、その運転方法を実施するのに使用する外気調整システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
従来、外気調整システムとして、図１２に示すように、外気ＯＡを予冷又は予熱する第１熱交換器Ｎ１と、外気ＯＡを冷却する第２熱交換器Ｎ２と、外気ＯＡを加熱する第３熱交換器Ｎ３とを、その順に外気ＯＡの通風方向に並べて装備したシステムが提案されている。
【０００４】
このシステムでは、夏期には冷却塔ＣＴにより冷却した冷却熱媒水Ｗを第１熱交換器Ｎ１に通水することで、第１熱交換器Ｎ１に通風する高温の外気ＯＡを冷却熱媒水Ｗと熱交換させて予冷する予冷運転を第１熱交換器Ｎ１において実施し、この予冷後の外気ＯＡを除湿目的などのために次段の第２熱交換器Ｎ２において更に冷却する。
【０００５】
一方、冬期には熱回収熱交換器Ｈによる回収熱で加熱した加熱熱媒水Ｗを第１熱交換器Ｎ１に通水することで、第１熱交換器Ｎ１に通風する低温の外気ＯＡを加熱熱媒水Ｗと熱交換させて予熱し、この予熱後の外気ＯＡを後段の第３熱交換器Ｎ３において更に加熱する。
【０００６】
そして、このように冬期において、第１熱交換器Ｎ１に加熱熱媒水Ｗを通水して外気ＯＡを予熱することで、運転休止状態にある次段の第２熱交換器Ｎ２における内部滞留水が低温外気ＯＡにより冷却されて凍結するのを防止するとともに、第１熱交換器Ｎ１における内部の熱媒水Ｗそのものが低温外気ＯＡにより冷却されて凍結するのを防止する凍結防止運転を兼ねるようにしている。（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−５０５６２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、空気を水と熱交換させる熱交換器については、通風路上流側を通水路上流側とする並行流方式の熱交換器に比べて、通風路上流側を通水路下流側とする対向流方式の熱交換器の方が高い熱交換効率を得られることが知られており、このことから、外気を水と熱交換させて冷却又は加熱する外気用の熱交換器についても一般的には対向流方式の熱交換器が用いられる。
【０００９】
即ち、上記システムにおいて、第１〜第３熱交換器Ｎ１〜Ｎ３に対向流方式の熱交換器を用いることで、外気の冷却効率や加熱効率を高く確保することができ、省エネルギ化の面や運転コストの節減面で有利になる。
【００１０】
しかし、上記システムにおいて第１熱交換器Ｎ１（本発明で言う冷却用熱交換器に相当）に対向流方式の熱交換器を用いた場合、冬期の凍結防止運転において、図４の実線のグラフに示すように、凍結防止用水として熱交換器の通水路に通水する水Ｗが、通水路下流側（即ち、外気ＯＡの通風路上流側）へ進むほど、熱交換器の通風路入口における未だ予熱されていない低温外気ＯＡの温度に向かって大きく温度降下し、このため、熱交換器の通風路入口における外気ＯＡの温度がかなり低い場合（例えば−８℃）や、凍結防止用水として熱交換器の通水路に通水する水Ｗの温度が低い場合（例えば７℃）には、熱交換器における内部の水（即ち、熱交換器の通水路における凍結防止用水）そのものが冷温外気ＯＡにより冷却されて凍結に至り易いことが判明した。
【００１１】
なお、上記の図４及び後記の図５において破線のグラフは熱交換器における通風外気ＯＡの温度変化を示す。
【００１２】
一方、上記システムにおいて第１熱交換器Ｎ１に並行流方式の熱交換器を用いた場合、冬期の凍結防止運転において、図５の実線のグラフに示すように、凍結防止用水として熱交換器の通水路に通水する水Ｗが熱交換器の通風路出口における外気ＯＡの温度（即ち、水Ｗとの熱交換で昇温した外気ＯＡの温度）未満に温度降下することはなく、このため、対向流方式の熱交換器を用いる場合に比べ、熱交換器における内部水Ｗの凍結を効果的に防止することができる。
【００１３】
しかし、上記システムにおいて第１熱交換器Ｎ１に並行流方式の熱交換器を用いた場合には、第１熱交換器Ｎ１に対向流方式の熱交換器を用いる場合に比べ、前述の如く外気ＯＡの冷却効率や加熱効率が低く制限され、省エネルギ化の面や運転コストの節減面で不利になる。
【００１４】
この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、合理的な運転形態を採ることで、冬期において冷却用熱交換器における内部水の凍結を効果的に防止しながら、省エネルギ化の面や運転コストの節減面でも有利にし得る冷却用熱交換器の運転方法を提供する点にあり、併せて、その運転方法の実施に好適な外気調整システムを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の第１特徴構成は、冷却用熱交換器の運転方法に係り、その特徴は、
冷却用熱交換器の通風路に高温の外気を通風するとともに、前記冷却用熱交換器の通水路に冷却手段により冷却した冷水を通水することで、その高温外気を冷水と熱交換させて冷却する外気冷却運転と、
通風路に低温の外気が通風されている前記冷却用熱交換器の通水路に凍結防止用水を通水することで、その通水路における水が低温外気により冷却されて凍結するのを防止する凍結防止運転とを、選択的に実施する冷却用熱交換器の運転方法であって、
前記外気冷却運転では、前記冷却用熱交換器の通風通水方式を通風路上流側が通水路下流側となる対向流方式に切り換えた状態にし、
前記凍結防止運転では、前記冷却用熱交換器の通風通水方式を通風路上流側が通水路上流側となる並行流方式に切り換えた状態にするとともに、
前記冷却用熱交換器の通水路に通水する凍結防止用水の通水量を調整することで、前記冷却用熱交換器の通風路出口における外気の温度、又は、前記冷却用熱交換器の通水路出口における凍結防止用水の温度を設定凍結防止温度に調整する点にある。
【００１６】
つまり、この運転方法によれば、外気冷却運転では冷却用熱交換器の通風通水方式を対向流方式に切り換えるから、並行流方式の熱交換器を用いて外気を冷却するのに比べ、外気の冷却において高い冷却効率を得ることができ、省エネルギ化の面や運転コストの節減面において有利にすることができる。
【００１７】
一方、凍結防止運転では、冷却用熱交換器の通風通水方式を、冷却用熱交換器の通水路に通水する凍結防止用水が冷却用熱交換器の通風路出口における外気の温度未満に温度降下することのない並行流方式（前記図５参照）に切り換えるから、冷却用熱交換器における内部水の凍結（即ち、冷却用熱交換器の通水路における凍結防止用水の凍結）も効果的に防止することができる。
【００１８】
また、凍結防止運転では、冷却用熱交換器の通風通水方式を並行流方式に切り換えることに加え、冷却用熱交換器の通水路に通水する凍結防止用水の通水量を調整することで、冷却用熱交換器の通風路出口における外気の温度を設定凍結防止温度に調整するから、あるいはまた、凍結防止用水の温度が最も低くなる冷却用熱交換器の通水路出口における凍結防止用水の温度を設定凍結防止温度に調整するから、それら設定凍結防止温度として凍結防止用水の凍結に至らない適当な温度を設定しておくことで、冷却用熱交換器における内部水の凍結を一層確実に防止することができる。
【００１９】
そしてまた、冷却用熱交換器の通水路に通水する凍結防止用水の通水量を上記の如く調整する方式を採ることで、凍結防止用水の通水量を安全を見込んだ固定の通水量にするのに比べ、凍結防止用水の平均通水量を効果的に少量化してポンプ消費動力を低減しながら、通風路入口における外気温度の変動にも対応した状態で冷却用熱交換器における内部水の凍結を効果的に防止することができ、この点からも、省エネルギ化の面や運転コストの節減面において一層有利にすることができる。
【００２０】
なお、上記運転方法において、外気冷却運転で冷却用熱交換器の通水路に通水する冷水を冷却する冷却手段は、各種形式の冷凍機や冷水発生機に限らず、冷却塔などであってもよく、また、種々の流体などからの回収冷熱により水を冷却するものであってもよい。
【００２１】
凍結防止運転で冷却用熱交換器の通水路に通水する凍結防止用水は、加熱水に限らず、非加熱の水や冷却された水であってもよく、また、外気冷却運転と同様に冷却手段により冷却した冷水を凍結防止用水として冷却用熱交換器に通水するようにしてもよい。
【００２２】
冷却用熱交換器の通風通水方式を対向流方式と並行流方式とに選択的に切り換えるには、冷却用熱交換器の通水路に対する通水向きを切り換えるのが容易ではあるが、場合によっては、冷却用熱交換器の通風路に対する外気の通風向きを切り換えることにより対向流方式と並行流方式との切り換えを行なうにしてもよい。
【００２３】
本発明において対向流方式とは、冷却用熱交換器における通水路の一部に外気の通風方向に対して直交ないし斜交する部分が含まれてもよく、冷却用熱交換器の全体として通風路上流側が通水路下流側になるものであればよい。
【００２４】
また、同様に本発明において並行流方式とは、冷却用熱交換器における通水路の一部に外気の通風方向に対して直交ないし斜交する部分が含まれてもよく、冷却用熱交換器の全体として通風路上流側が通水路上流側になるものであればよい。
【００２５】
凍結防止用水の通水量調整については、その通水量調整により冷却用熱交換器の通風路出口における外気の温度を設定凍結防止温度に調整する調整形態と、その通水量調整により冷却用熱交換器の通水路出口における凍結防止用水の温度を設定凍結防止温度に調整する調整形態とのいずれを採用してもよい。
【００２６】
また、設定凍結防止温度としては、冷却用熱交換器の通水路における凍結防止用水が凍結に至らない温度範囲内で、上記した両調整形態のいずれを採用するかによって、あるいはまた、冷却用熱交換器の設置条件や運転条件などによって適当な温度を選定すればよい。
【００２７】
本発明の第２特徴構成は、第１特徴構成の運転方法に係り、その特徴は、
前記凍結防止運転において、前記冷却用熱交換器の通水路に通水する凍結防止用水の通水量を調整するのに、
その通水量調整の調整範囲を、前記冷却用熱交換器の通水路における凍結防止用水の流速が設定下限流速以上となる水量範囲内に制限する点にある。
【００２８】
つまり、冷却用熱交換器の通水路を流れる凍結防止用水の温度が凍結温度（例えば０℃）より高く保たれたとしても、図６の（ａ）に示す如く外気が低温（例えば−８℃）で冷却用熱交換器の伝熱壁１８における通水路側１８ａの壁面温度が凍結温度以下になると、その通水路側壁面１８ａにおいて氷核が形成され、この氷核の成長により冷却用熱交換器における内部水Ｗの凍結（即ち、冷却用熱交換器の通水路における凍結防止用水そのものの凍結）に至る場合がある。
【００２９】
そして、このような伝熱壁における通水路側壁面での氷核形成を防止するには、冷却用熱交換器の通水路における凍結防止用水の流速ｖを大きくして、凍結防止用水Ｗと通水路側壁面１８ａとの間の熱抵抗を小さくし、そのことで、図６の（ｂ）に示す如く伝熱壁１８における通水路側壁面１８ａの温度降下を抑制することが有効であることも判明した。
【００３０】
このことに基づき、上記運転方法では、前述の如く凍結防止用水の通水量調整により、冷却用熱交換器の通風路出口における外気の温度、又は、冷却用熱交換器の通水路出口における凍結防止用水の温度を設定凍結防止温度に調整することにおいて、その通水量調整の調整範囲を、冷却用熱交換器の通水路における凍結防止用水の流速が設定下限流速以上となる水量範囲内に制限し、これにより、凍結防止用水と伝熱壁における通水路側壁面との間の熱抵抗を小さくして、伝熱壁における通水路側壁面の温度降下を抑制する。
【００３１】
即ち、冷却用熱交換器の通水路における凍結防止用水の流速が設定下限流速以上であるときには、凍結防止用水の通水量調整により、冷却用熱交換器の通風路出口における外気の温度、又は、冷却用熱交換器の通水路出口における凍結防止用水の温度を設定凍結防止温度に調整するが、その通水量調整において冷却用熱交換器の通水路における凍結防止用水の流速が設定下限流速まで低下すると、冷却用熱交換器の通風路出口における外気の温度、又は、冷却用熱交換器の通水路出口における凍結防止用水の温度が設定凍結防止温度より高温になることを許して、それ以上の減少側への通水量調整を禁止し、そのことで伝熱壁における通水路側壁面の温度降下を抑制する。
【００３２】
したがって、この運転方法において、設定下限流速として適当な流速を設定しておけば、並行流方式に切り換えた状態にある冷却用熱交換器において、冷却用熱交換器の通風路出口における外気の温度、又は、冷却用熱交換器の通水路出口における凍結防止用水の温度を設定凍結防止温度に調整しているにもかかわらず、上記の如き氷核形成に原因して冷却用熱交換器の内部水凍結を招くことも効果的に防止することができ、これにより、冷却用熱交換器における内部水の凍結を一層確実に防止することができる。
【００３３】
本発明の第３特徴構成は、第２特徴構成の運転方法に係り、その特徴は、
前記凍結防止運転において、前記冷却用熱交換器の通風路入口における外気の温度が低温になるほど、前記設定下限流速を増大側に変更する点にある。
【００３４】
つまり、この運転方法によれば、冷却用熱交換器の通風路入口における外気の温度が低温になるほど、換言すれば、前述の氷核形成が生じ易くなるほど、前記設定下限流速を増大側に変更するから、氷核形成に原因する冷却用熱交換器の内部水凍結を一層確実に防止することができる。
【００３５】
そしてまた、この運転方法によれば、凍結防止用水の設定下限流速として安全を見込んだ一つの固定の流速を設定するのに比べ、凍結防止用水の平均通水量を一層少量化してポンプ消費動力を一層低減しながら、通風路入口における外気温度の変動にも対応した状態で氷核形成に原因する冷却用熱交換器の内部水凍結を効果的に防止することができ、この点で、省エネルギ化の面や運転コストの節減面でも一層有利にすることができる。
【００３６】
本発明の第４特徴構成は、第１〜第３特徴構成いずれかの運転方法に係り、その特徴は、
前記冷却用熱交換器は、伝熱壁の通風路側の壁面にフィンを備えていない無フィン式熱交換器部分と、伝熱壁の通風路側の壁面にフィンを備えている有フィン式熱交換器部分とを、それら熱交換器部分の通風路が直列となる状態に並置した構成にしておき、
前記凍結防止運転では、前記無フィン式熱交換器部分の通風路から前記有フィン式熱交換器部分の通風路の順に外気を通風する点にある。
【００３７】
つまり、伝熱壁の通風路側の壁面にフィンを備えていない無フィン式の熱交換器は、伝熱壁の通風路側の壁面にフィンを備えている有フィン式の熱交換器に比べ、フィンがない分、伝熱壁の通風路側の壁面と通風外気との間の熱抵抗が大きく、このため、外気が低温である場合にも伝熱壁における通水路側壁面の温度降下が抑制される特性を有する。
【００３８】
また、前述の如き伝熱壁における通水路側壁面での氷核形成は、冷却用熱交換器における通風路下流側部分に比べ通風路上流側部分（即ち、通風外気の温度が低い側の部分）において生じ易い。
【００３９】
このことに基づき、上記運転方法で用いる冷却用熱交換器は、無フィン式熱交換器部分と有フィン式熱交換器部分とを、それら熱交換器部分の通風路が直列となる状態に並置した構成にしておく。
【００４０】
そして、凍結防止運転では、無フィン式熱交換器部分の通風路から有フィン式熱交換器部分の通風路の順に外気を通風するから、冷却用熱交換器の通風路上流側部分で伝熱壁における通水路側の壁面が低温外気により大きく温度降下することを、上記の如き無フィン式熱交換器部分の特性により効果的に抑制することができる。
【００４１】
したがって、この運転方法によれば、凍結防止運転において冷却用熱交換器の通風路上流側部分で前述の氷核形成が生じることを効果的に防止することができ、これにより、冷却用熱交換器の通風路入口における外気の温度が極低温の場合についても、冷却用熱交換器における内部水の凍結を効果的に防止することができる。
【００４２】
また、この運転方法であれば、冷却用熱交換器が無フィン式熱交換器部分と有フィン式熱交換器部分とを備えるから、外気冷却運転では、冷却用熱交換器の通風通水方式を対向流方式に切り換えることと相俟って、有フィン式熱交換器部分が備える高い伝熱性（即ち、フィンによる高い伝熱性）により、外気の冷却効率を高く確保することができる。
【００４３】
なお、上記運転方法の実施においては、外気冷却運転において凍結防止運転と同様に無フィン式熱交換器部分の通風路から有フィン式熱交換器部分の通風路の順に外気を通風する方式、あるいは、外気冷却運転において凍結防止運転とは逆に有フィン式熱交換器部分の通風路から無フィン式熱交換器部分の通風路の順に外気を通風する方式のいずれを採用してもよい。
【００４４】
本発明の第５特徴構成は、第１〜第４特徴構成いずれかの運転方法に係り、その特徴は、
前記凍結防止運転において、前記冷却用熱交換器の通水路出口における凍結防止用水の温度、又は、前記冷却用熱交換器の通風路出口における外気の温度、又は、前記冷却用熱交換器の通風路入口における外気の温度が設定危険温度まで低下したときに、
供給先への前記冷却用熱交換器を通じた外気の供給を停止した状態で、前記供給先と前記冷却用熱交換器との間で空気を循環させる形態にして、その循環空気を前記冷却用熱交換器の通風路に通風するリサイクル運転を実施する点にある。
【００４５】
つまり、この運転方法によれば、凍結防止運転において、冷却用熱交換器の通水路出口における凍結防止用水の温度、又は、冷却用熱交換器の通風路出口における外気の温度、又は、冷却用熱交換器の通風路入口における外気の温度が設定危険温度まで低下したときに、供給先への冷却用熱交換器を通じた外気の供給を停止するから、設定危険温度として適当な温度を設定しておけば、冷却用熱交換器における内部水の凍結が生じる危険性が高くなることに対し、冷却用熱交換器の通風路に対する外気通風の停止により、その凍結を未然に防止することができて、内部水凍結による冷却用熱交換器の破損を確実に回避することができる。
【００４６】
また、このように供給先への冷却用熱交換器を通じた外気供給を停止した状態では、供給先と冷却用熱交換器との間で空気を循環させる形態にして、その循環空気を冷却用熱交換器の通風路に通風するリサイクル運転を実施するから、供給先に対する新鮮外気の供給は停止するものの、このリサイクル運転により供給先に対する空調は継続して実施することができる。
【００４７】
なお、冷却用熱交換器への外気通風を停止する前の処置として、凍結防止運転では、冷却用熱交換器の通風路入口における外気の温度が低温になるほど、冷却用熱交換器の通風路に対する外気の通風量を減少側に調整し、これにより、冷却用熱交換器における内部水の凍結を一層確実に防止するようにしてもよい。
【００４８】
また、その場合、冷却用熱交換器の通風路入口における外気の温度が低温になるほど、冷却用熱交換器の通風路に対する外気の通風量を減少側に調整するとともに、冷却用熱交換器を通じた外気供給の供給先と冷却用熱交換器との間で循環させる形態で、外気とともに冷却用熱交換器の通風路に通風する循環空気の通風量を増大側に調整し、これにより、冷却用熱交換器における内部水の凍結をさらに確実に防止するようにしてもよい。
【００４９】
本発明の第６特徴構成は、第１〜第５特徴構成いずれかの運転方法に係り、その特徴は、
前記外気冷却運転では、前記冷却手段により冷却した冷水を前記冷却用熱交換器と他の冷却負荷装置とに対して並列的に循環させる形態で、前記冷却手段により冷却した冷水を前記冷却用熱交換器の通水路に通水し、
前記凍結防止運転では、同じく前記冷却手段により冷却した冷水を前記冷却用熱交換器と前記他の冷却負荷装置とに対して並列的に循環させる形態で、前記冷却手段により冷却した冷水を凍結防止用水として前記冷却用熱交換器の通水路に通水する点にある。
【００５０】
つまり、この運転方法では、冷却用熱交換器の通水路に凍結防止用水として通水した冷水を、他の冷却負荷装置に通水した冷水とともに冷却手段に戻して再度冷却し、その冷却冷水を再び冷却用熱交換器と他の冷却負荷装置とに対して並列的に供給する形態を採る。
【００５１】
したがって、この運転方法によれば、凍結防止用水として冷却用熱交換器の通水路に通水する冷水（冷却手段による冷却冷水）が冷却用熱交換器での低温外気との熱交換で低温外気から回収した冷熱分だけ、凍結防止運転時における冷却手段の冷却負荷を軽減することができ、これにより、省エネルギ化の面や運転コストの節減面でさらに有利にすることができる。
【００５２】
また、この運転方法によれば、外気冷却運転及び凍結防止運転のいずれにおいても冷却手段で冷却した冷水を冷却用熱交換器の通水路に通水するから、冷却用熱交換器の周りの配管構成を簡略なもので済ませることができ、この点で装置コスト面でも有利にすることができる。
【００５３】
本発明の第７特徴構成は、第１〜第５特徴構成いずれかの運転方法に係り、その特徴は、
前記凍結防止運転の実施時に、前記冷却手段により冷却した冷水又は他の冷却手段により冷却した冷水を冷却負荷装置に循環させるのに併行して、その冷却負荷装置から送出される冷水、又は、その送出冷水と中継熱交換器で熱交換させた循環水を、凍結防止用水として前記冷却用熱交換器の通水路に通水する点にある。
【００５４】
つまり、この運転方法では、冷却手段により冷却した冷水又は他の冷却手段により冷却した冷水を冷却負荷装置に循環させるのに併行して、その冷却負荷装置から送出される冷水（即ち、冷却負荷装置で昇温した冷水）、又は、その昇温した送出冷水と中継熱交換器で熱交換させた循環水を凍結防止用水として冷却用熱交換器の通水路に通水するから、凍結防止運転の実施時において運転される冷却負荷装置での排熱を凍結防止用の熱として利用する形態になり、これにより、冷却用熱交換器における内部水の凍結（即ち、冷却用熱交換器の通水路における凍結防止用水の凍結）を一層効果的に防止することができる。
【００５５】
また、この運転方法によれば、冷却負荷装置での排熱（即ち、冷却負荷装置での冷水に対する付与熱）を凍結防止用の熱として冷却用熱交換器で消費する分、その冷却負荷装置との間で冷水循環させる冷却手段又は他の冷却手段の冷却負荷を軽減することができ、これにより、省エネルギ化の面や運転コストの節減面でもさらに有利にすることができる。
【００５６】
本発明の第８特徴構成は、第１特徴構成の運転方法を実施するのに使用する外気調整システムに係り、その特徴は、
冷却用熱交換器の通風路に高温の外気を通風するとともに、前記冷却用熱交換器の通水路に冷却手段により冷却した冷水を通水することで、その高温外気を冷水と熱交換させて冷却する外気冷却運転と、
通風路に低温の外気が通風されている前記冷却用熱交換器の通水路に凍結防止用水を通水することで、その通水路における水が低温外気により冷却されて凍結するのを防止する凍結防止運転とを、選択的に実施する構成として、
前記冷却用熱交換器の通水路に対する通水向きの切り換えにより、前記冷却用熱交換器の通風通水方式を、通風路上流側が通水路下流側となる対向流方式と通風路上流側が通水路上流側となる並行流方式とに選択的に切り換える通水切換手段を備えるとともに、
前記凍結防止運転において、前記冷却用熱交換器の通水路に通水する凍結防止用水の通水量を調整することで、前記冷却用熱交換器の通風路出口における外気の温度、又は、前記冷却用熱交換器の通水路出口における凍結防止用水の温度を設定凍結防止温度に調整する運転制御手段を備えている点にある。
【００５７】
つまり、このシステムによれば、通水切換手段により冷却用熱交換器の通水路に対する通水向きを切り換えることで、冷却用熱交換器の通風通水方式を外気冷却運転では対向流方式に切り換え、一方、凍結防止運転では並行流方式に切り換えることができる。
【００５８】
また、凍結防止運転では、運転制御手段により冷却用熱交換器の通水路に対する凍結防止用水の通水量を調整して、冷却用熱交換器の通風路出口における外気の温度、又は、冷却用熱交換器の通水路出口における凍結防止用水の温度を設定凍結防止温度に調整することを運転制御手段に実行させることができる。
【００５９】
したがって、このシステムであれば、前述した第１特徴構成の運転方法を円滑に実施することができ、第１特徴構成の運転方法による前述の効果を得るのに好適なシステムとなる。
【００６０】
また、このシステムによれば、冷却用熱交換器の通水路に対する通水向きの切り換えにより、冷却用熱交換器の通風通水方式を対向流方式と並行流方式とに切り換えるから、冷却用熱交換器の通風路に対する外気の通風向きを切り換えることにより対向流方式と並行流方式との切り換えを行なうのに比べ、対向流方式と並行流方式との切り換えのための構成を簡略にすることができ、その分、装置コスト面でも有利にすることができる。
【００６１】
なお、上記システムの実施において、外気冷却運転で冷却用熱交換器の通水路に通水する冷水と、凍結防止運転で冷却用熱交換器の通水路に通水する凍結防止用水とを、互いに異なる給水源から冷却用熱交換器に供給する場合、前記通水切換手段は、冷却用熱交換器の通水路に対する通水向きの切り換えとともに、冷却用熱交換器の通水路に対する給水源の切り換えも併せて行なうものにする。
【００６２】
本発明の第９特徴構成は、第８特徴構成の外気調整システムに係り、その特徴は、
前記運転制御手段は、前記凍結防止運転において前記冷却用熱交換器の通水路に通水する凍結防止用水の通水量を調整するのに、その通水量調整の調整範囲を、前記冷却用熱交換器の通水路における凍結防止用水の流速が設定下限流速以上となる水量範囲内に制限する構成にしてある点にある。
【００６３】
つまり、このシステムによれば、凍結防止運転において運転制御手段が上記の如く調整範囲を制限した状態で通水量調整を行なう点で、前述した第２特徴構成の運転方法を円滑に実施することができ、第２特徴構成の運転方法による前述の効果を得るのに好適なシステムとなる。
【００６４】
本発明の第１０特徴構成は、第９特徴構成の外気調整システムに係り、その特徴は、
前記運転制御手段は、前記凍結防止運転において前記冷却用熱交換器の通風路入口における外気の温度が低温になるほど、前記設定下限流速を増大側に変更する構成にしてある点にある。
【００６５】
つまり、このシステムによれば、凍結防止運転において運転制御手段が上記の如く設定下限流速の変更を行なう点で、前述した第３特徴構成の運転方法を円滑に実施することができ、第３特徴構成の運転方法による前述の効果を得るのに好適なシステムとなる。
【００６６】
本発明の第１１特徴構成は、第８〜第１０特徴構成いずれかの外気調整システムに係り、その特徴は、
前記冷却用熱交換器は、伝熱壁の通風路側の壁面にフィンを備えていない無フィン式熱交換器部分と、伝熱壁の通風路側の壁面にフィンを備えている有フィン式熱交換器部分とを、それら熱交換器部分の通風路が直列となる状態に並置した構成にするとともに、
前記外気冷却運転及び前記凍結防止運転の夫々で無フィン式熱交換器部分の通風路から有フィン式熱交換器部分の通風路の順に外気を通風する構成にしてある点にある。
【００６７】
つまり、このシステムによれば、冷却用熱交換器を上記構成にしてある点で、前述した第４特徴構成の運転方法を円滑に実施することができ、第４特徴構成の運転方法による前述の効果を得るのに好適なシステムとなる。
【００６８】
そしてまた、このシステムであれば、外気冷却運転でも有フィン式熱交換器部分が冷却用熱交換器の通風路下流側に位置することで、外気冷却運転において冷却用熱交換器の通風通水方式を対向流方式に切り換えることとも相俟って、外気冷却運転での外気の冷却効率も高く確保することができる。
【００６９】
本発明の第１２特徴構成は、第８〜第１１特徴構成いずれかの外気調整システムに係り、その特徴は、
前記運転制御手段は、前記凍結防止運転において前記冷却用熱交換器の通水路出口における凍結防止用水の温度、又は、前記冷却用熱交換器の通風路出口における外気の温度、又は、前記冷却用熱交換器の通風路入口における外気の温度が設定危険温度まで低下したときに、
供給先への前記冷却用熱交換器を通じた外気の供給を停止した状態で、前記供給先と前記冷却用熱交換器との間で空気を循環させる形態にして、その循環空気を前記冷却用熱交換器の通風路に通風するリサイクル運転を実施する構成にしてある点にある。
【００７０】
つまり、このシステムによれば、凍結防止運転において冷却用熱交換器の内部水凍結が生じる危険性が高くなると運転制御手段が上記リサイクル運転を実施する点で、前述した第５特徴構成の運転方法を円滑に実施することができ、第５特徴構成の運転方法による前述の効果を得るのに好適なシステムとなる。
【００７１】
なお、冷却用熱交換器への外気通風を停止する前の処置として、運転制御手段は、凍結防止運転において冷却用熱交換器の通風路入口における外気の温度が低温になるほど、冷却用熱交換器の通風路に対する外気の通風量を減少側に調整する構成にしてもよい。
【００７２】
また、その場合、運転制御手段は、冷却用熱交換器の通風路入口における外気の温度が低温になるほど、冷却用熱交換器の通風路に対する外気の通風量を減少側に調整するとともに、冷却用熱交換器を通じた外気供給の供給先と冷却用熱交換器との間で循環させる形態で、外気とともに冷却用熱交換器の通風路に通風する循環空気の通風量を増大側に調整する構成にしてもよい。
【００７３】
本発明の第１３特徴構成は、第８〜第１２特徴構成いずれかの外気調整システムに係り、その特徴は、
前記運転制御手段は、切換指令又は設定タイムスケジュール又は前記冷却用熱交換器の通風路入口における外気の温度に基づき、前記通水切換手段を操作して前記外気冷却運転と前記凍結防止運転との切り換えを自動的に行なう構成にしてある点にある。
【００７４】
つまり、このシステムによれば、運転制御手段が通水切換手段を操作して外気冷却運転と凍結防止運転との切り換えを自動的に行なうから、手作業により通水切換手段を操作して外気冷却運転と凍結防止運転との切り換えを行なうのに比べ、その運転切り換えを容易にすることができる。
【００７５】
また、この運転制御手段による自動的な運転切り換えを冷却用熱交換器の通風路入口における外気の温度に基づき行なうようにした場合には、凍結防止運転が必要な状況になったときに的確に凍結防止運転への切り換えを行なうことができ、この点でも、冷却用熱交換器における内部水の凍結を一層確実に防止することができる。
【００７６】
本発明の第１４特徴構成は、第８〜第１３特徴構成いずれかの外気調整システムに係り、その特徴は、
前記通水切換手段は、前記外気冷却運転では、前記冷却手段により冷却した冷水を前記冷却用熱交換器と他の冷却負荷装置とに対して並列的に循環させる形態で、前記冷却手段により冷却した冷水を前記冷却用熱交換器の通水路に通水し、
前記凍結防止運転では、同じく前記冷却手段により冷却した冷水を前記冷却用熱交換器と前記他の冷却負荷装置とに対して並列的に循環させる形態で、前記冷却手段により冷却した冷水を凍結防止用水として外気冷却運転時の通水向きとは逆向きで前記冷却用熱交換器の通水路に通水する構成にしてある点にある。
【００７７】
つまり、このシステムによれば、外気冷却運転及び凍結防止運転の夫々において上記の如き通水形態を採るように通水切換手段を構成してある点で、前述した第６特徴構成の運転方法を円滑に実施することができ、第６特徴構成の運転方法による前述の効果を得るのに好適なシステムとなる。
【００７８】
本発明の第１５特徴構成は、第８〜第１３特徴構成いずれかの外気調整システムに係り、その特徴は、
前記通水切換手段は、前記凍結防止運転の実施時に、前記冷却手段により冷却した冷水又は他の冷却手段により冷却した冷水を冷却負荷装置に循環させるのに併行して、その冷却負荷装置から送出される冷水、又は、その送出冷水と中継熱交換器で熱交換させた循環水を、凍結防止用水として前記冷却用熱交換器の通水路に通水する構成にしてある点にある。
【００７９】
つまり、このシステムによれば、凍結防止運転において上記の如き通水形態を採るように通水切換手段を構成してある点で、前述した第７特徴構成の運転方法を円滑に実施することができ、第７特徴構成の運転方法による前述の効果を得るのに好適なシステムとなる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】空調設備の設備構成図
【図２】外気冷却運転及び凍結防止運転を示すシステム構成図
【図３】外気温度と制御弁の設定下限開度との関係を示すグラフ
【図４】対向流方式の熱交換器における外気と水の温度変化を示すグラフ
【図５】並行流方式の熱交換器における外気と水の温度変化を示すグラフ
【図６】伝熱壁における水側壁面での氷核形成を説明する図
【図７】別実施形態を示すシステム構成図
【図８】他の別実施形態を示すシステム構成図
【図９】他の別実施形態を示すシステム構成図
【図１０】他の別実施形態を示すシステム構成図
【図１１】他の別実施形態を示すシステム構成図
【図１２】従来の外気調整システムのシステム構成図
【発明を実施するための形態】
【００８１】
図１は空調設備を示し、ここで、１は冷凍機、２は温水発生器、３は屋外からの導入外気ＯＡを温湿度調整する外調機、４は生産室などの空調対象域５を温湿度調整する空調機である。
【００８２】
外調機３には、冷却用熱交換器６と加熱用熱交換器７と加湿装置８とを、その順に外気通風方向の上流側から並べて装備してあり、冷却用熱交換器６及び加熱用熱交換器７には夫々、フィンチューブ型熱交換器を用いてある。
【００８３】
この外調機３では、夏期には基本的に、屋外から導入する高温の外気ＯＡを冷却用熱交換器６及び加熱用熱交換器７にその順に通風するのに伴い、冷凍機１と冷却用熱交換器６との間で冷水Ｗを循環させるとともに、温水発生機２と加熱用熱交換器７との間で温水Ｗを循環させる。
【００８４】
つまり、高温の導入外気ＯＡを冷却用熱交換器６において冷凍機１による冷却冷水Ｗと熱交換させて冷却除湿し、続いて、この除湿外気ＯＡを加熱用熱交換器７において温水発生器２による加熱温水Ｗと熱交換させて再熱加熱し、この除湿再熱外気ＯＡを調整外気として給気ファン９により空調対象域５に送給する。
【００８５】
また、この外調機３では、冬期には基本的に、屋外から導入する低温の外気ＯＡを冷却用熱交換器６及び加熱用熱交換器７にその順に通風するのに伴い、温水発生機２と加熱用熱交換器７との間で温水Ｗを循環させ、これにより、低温の導入外気ＯＡを加熱用熱交換器７において温水発生機２による加熱温水Ｗと熱交換させて加熱し、この加熱外気ＯＡを必要応じ加湿装置８により加湿調整した上で調整外気として給気ファン９により空調対象域５に送給する。
【００８６】
一方、空調対象域５では、夏期及び冬期の夫々において外調機３から調整外気ＯＡの送給を受けることに並行して、外調機３からの調整外気ＯＡの送給量に相当する量の域内空気ＲＡを排気ファン１０により外部に排出する。
【００８７】
空調対象域５を温湿度調整する空調機４にはフィンチューブ型の温調用熱交換器１１を装備してあり、夏期には、外調機３から除湿再熱外気ＯＡが空調対象域５に送給されることに対して、空調機４の温調用熱交換器１１に空調対象域５の域内空気ＲＡを循環通風するとともに、その温調用熱交換器１１と冷凍機１との間で冷水Ｗを循環させる。
【００８８】
また、この空調対象域５は冬期にも冷却負荷（冷房負荷）が存在するため、外調機３から加熱外気ＯＡが空調対象域５に送給される冬期にも、空調機４の温調用熱交換器１１に空調対象域５の域内空気ＲＡを循環通風するのに対し、夏期と同じく、その温調用熱交換器１１と冷凍機１との間で冷水Ｗを循環させる。
【００８９】
つまり、夏期及び冬期のいずれにおいても、空調対象域５の域内空気ＲＡを空調機４の温調用熱交換器１１において冷凍機１による冷却冷水Ｗと熱交換させて冷却し、これにより、空調対象域５において夏期及び冬期に存在する冷却負荷を処理して空調対象域５を所要の温湿度状態に調整する。
【００９０】
外調機３では、冬期において基本的に冷却用熱交換器６を休止状態にするため、冷却用熱交換器６の内部に残った水（具体的には、冷却用熱交換器６における通水路ｒｗの滞留水）が冬期における低温の導入外気ＯＡにより冷却されて凍結する虞がある。
【００９１】
この為、この外調機３では、冬期にも冷却用熱交換器６と冷凍機１との間で冷水Ｗを循環させて、冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに冷凍機１による冷却冷水Ｗを凍結防止用水として通水することで、冷却用熱交換器６における内部水の凍結（実質的には、冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに凍結防止用水として通水する冷水Ｗの凍結）を防止する凍結防止運転を実施する。
【００９２】
換言すれば、夏期には高温の導入外気ＯＡを前述の如く冷却除湿することを目的として、図２（ａ）に示す如く、冷却用熱交換器６の通風路ｒｆに夏期における高温の導入外気ＯＡ（例えば３２℃）を通風するのに対し、冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに冷凍機１による冷却冷水Ｗ（例えば７℃）を通水することで、高温の導入外気ＯＡを冷水Ｗと熱交換させて所定温度（例えば１１．４℃）に冷却する外気冷却運転を冷却用熱交換器６で実施する。
【００９３】
一方、冬期には図２（ｂ）に示す如く、冬期における低温の導入外気ＯＡが通風路ｒｆ通風されている状態にある冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに夏期と同じく冷凍機１による冷却冷水Ｗ（例えば７℃〜９℃）を凍結防止用水として通水することで、その冷水Ｗが冷却用熱交換器６の通水路ｒｗにおいて低温の導入外気ＯＡ（例えば−８℃）により冷却されて凍結するのを防止する凍結防止運転を冷却用熱交換器６で実施する。
【００９４】
そして、このように冷却用熱交換器６において外気冷却運転と凍結防止運転とを選択的に実施するのに、冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに対する冷水Ｗの通水向きを切り換えることで、外調機３における冷却用熱交換器６の通風通水方式を、同図２（ａ）に示す如く通風路ｒｆの上流側が通水路ｒｗの下流側となる対向流方式と、同図２（ｂ）に示す如く通風路ｒｆの上流側が通水路ｒｗの上流側となる並行流方式とに選択的に切り換える通水切換手段としての切換三方弁１２を装備してある。
【００９５】
つまり、この切換三方弁１２のよる通水向きの切り換えにより、外気冷却運転では冷却用熱交換器６の通風通水方式を図２（ａ）に示す如き対向流方式にし、一方、凍結防止運転では冷却用熱交換器６の通風通水方式を図２（ｂ）に示す如き並行流方式にするようにしてある。
【００９６】
即ち、対向流方式の熱交換器は並行流方式の熱交換器に比べ高い熱交換効率を得られることから、外気冷却運転では、冷却用熱交換器６の通風通水方式を図２（ａ）に示す対向流方式に切り換えておくことで、高温外気ＯＡの冷却において高い冷却効率を得られるようにする。
【００９７】
また、並行流方式の熱交換器では（図５の実線のグラフ参照）、凍結防止用水として冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに通水する冷水Ｗ（例えば７℃〜９℃）が冷却用熱交換器６の通風路出口における外気ＯＡの温度（即ち、冷水Ｗとの熱交換で昇温した外気ＯＡの温度、例えば５℃）未満に温度降下することがなく凍結に至り難いことから、凍結防止運転では、冷却用熱交換器６の通風通水方式を並行流方式に切り換えておくことで、凍結防止用水としての冷水Ｗが冷却用熱交換器６の通水路ｒｗで凍結するのを効果的に防止する。
【００９８】
１３は外調機３の運転制御を司る運転制御手段としての制御装置であり、この制御装置１３は、冷却用熱交換器６及び通水切換手段としての切換三方弁１２などとともに外気調整システムを構成する。
【００９９】
この制御装置１３は、冷却用熱交換器６の外気冷却運転では、冷却用熱交換器６に対する制御として、冷却用熱交換器６の通風路出口における外気ＯＡの温度ｔｏを検出する出口温度センサ１４の検出情報に基づき外気冷却用制御弁１５の開度を調整して、冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに対する冷水Ｗの通水量を調整することで、冷却用熱交換器６の通風路出口における外気ＯＡの温度ｔｏを設定冷却温度ｔｏｓ（上記例では１１．４℃）に調整する。
【０１００】
即ち、この調整により、夏期における高温高湿の導入外気ＯＡを冷却用熱交換器６において所定湿度まで冷却除湿する。
【０１０１】
また、この制御装置１３は、冷却用熱交換器６の凍結防止運転では、冷却用熱交換器６に対する制御として、上記出口温度センサ１４の検出情報に基づき凍結防止用制御弁１６の開度を調整して、冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに対する凍結防止用水（冷水Ｗ）の通水量を調整することで、冷却用熱交換器６の通風路出口における外気ＯＡの温度ｔｏを設定凍結防止温度ｔｏｘ（例えば５℃）に調整する。
【０１０２】
即ち、前述の如く冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに通水する凍結防止用水（冷水Ｗ）が冷却用熱交換器６の通風路出口における外気ＯＡの温度ｔｏ未満に温度降下することがない並行流方式に冷却用熱交換器６の通風通水方式を切り換えた状態において、上記の如く通水量調整により冷却用熱交換器６の通風路出口における外気ＯＡの温度ｔｏを設定凍結防止温度ｔｏｘに調整することで、凍結防止用水（冷水Ｗ）が冷却用熱交換器６の通水路ｒｗにおいて凍結することを一層確実に防止する。
【０１０３】
さらに、この制御装置１３は、凍結防止運転において冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに対する凍結防止用水（冷水Ｗ）の通水量を凍結防止用制御弁１６の開度調整により調整するのに、その通水量調整の調整範囲を冷却用熱交換器６の通水路ｒｗにおける凍結防止用水（冷水Ｗ）の流速ｖが設定下限流速ｖｍｉｎ以上となる水量範囲内に制限するように、凍結防止用制御弁１６の開度調整範囲を設定下限開度αｍｉｎ以上の範囲に規定する。
【０１０４】
具体的には、制御装置１３は、冷却用熱交換器６の通風路入口における外気ＯＡの温度ｔｉを検出する入口温度センサ１７の検出情報に基づき、図３に示す如く通風路入口における外気ＯＡの温度ｔｉが低温になるほど上記の設定下限開度αｍｉｎを増大側に変更（換言すれば、設定下限流速ｖｍｉｎを増大側に変更）する構成にしてある。
【０１０５】
つまり、冷却用熱交換器６の通水路ｒｗにおける凍結防止用水（冷水Ｗ）の流速ｖが設定下限流速ｖｍｉｎ以上であるときには、凍結防止用水（冷水Ｗ）の通水量調整により、冷却用熱交換器６の通風路出口における外気ＯＡの温度ｔｏを設定凍結防止温度ｔｏｘに調整するが、その通水量調整において冷却用熱交換器６の通水路ｒｗにおける凍結防止用水（冷水Ｗ）の流速ｖが設定下限流速ｖｍｉｎまで低下すると、冷却用熱交換器６の通風路出口における外気ＯＡの温度ｔｏが設定凍結防止温度ｔｏｘより高温になることを許して、それ以上の減少側への通水量調整を禁止するようにしてある。
【０１０６】
そして、このように凍結防止用水（冷水Ｗ）の流速ｖを設定下限流速ｖｍｉｎ以上に確保することで、凍結防止用水（冷水Ｗ）と冷却熱交換器６の伝熱壁１８における通水路側壁面１８ａとの間の熱抵抗を小さくして、図６（ａ）との比較において図６（ｂ）に示す如く伝熱壁１８における通水路側壁面１８ａの温度降下を抑制し、これにより、冷却用熱交換器６の通風路出口における外気ＯＡの温度ｔｏを設定凍結防止温度ｔｏｘに調整しているにもかかわらず、伝熱壁１８における通水路側壁面１８ａでの氷核形成に原因して冷却用熱交換器６の通水路ｒｗで凍結防止用水（冷水Ｗ）の凍結を招くことを防止するようにしてある。
【０１０７】
一方、この空調設備において、通水切換手段としての切換三方弁１２は、夏期には冷凍機１による冷却冷水Ｗを外調機３の冷却用熱交換器６と他の冷却負荷装置としての空調機４の温調用熱交換器１１とに対して並列的に循環させる形態で、冷凍機１による冷却冷水Ｗを外気冷却運転状態にある冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに通水する通水形態を採るようにしてある。
【０１０８】
また、この切換三方弁１２は、冬期にも夏期と同じく冷凍機１による冷却冷水Ｗを外調機３の冷却用熱交換器６と他の冷却負荷装置としての空調機４の温調用熱交換器１１とに対して並列的に循環させる形態で、冷凍機１による冷却冷水Ｗを凍結防止用水として外気冷却運転時の通水向きとは逆の通水向きで凍結防止運転状態にある冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに通水する通水形態を採るようにしてある。
【０１０９】
換言すれば、この切換三方弁１２は、冬期には、外調機３における冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに凍結防止用水として通水した冷水Ｗを、他の冷却負荷装置である空調機４の温調用熱交換器１１に通水した冷水Ｗとともに冷凍機１に戻して再冷却し、その冷却冷水Ｗを再び外調機３の冷却用熱交換器６と他の冷却負荷装置である空調機４の温調用熱交換器１１とに対して並列的に供給する通水形態を採る。
【０１１０】
即ち、この通水形態を採ることで、凍結防止運転で凍結防止用水として冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに通水した冷水Ｗが冷却用熱交換器６での低温外気ＯＡとの熱交換で低温外気ＯＡから回収した冷熱分だけ、凍結防止運転時における冷凍機１の冷却負荷を軽減できるようにしてある。
【０１１１】
制御装置１３はまた、凍結防止運転において冷却用熱交換器６の通水路ｒｗから排出される凍結防止用水（冷水Ｗ）の温度ｔｗを検出する出口水温センサ２１の検出情報に基づき、冷却用熱交換器６の通水路ｒｗから排出される凍結防止用水（冷水Ｗ）の温度ｔｗが設定危険温度ｔｗｚまで低下すると、外調機３に対する外気導入ダンパ１９を閉じるとともに、それまで閉じていたリサイクルダンパ２０を開いた状態で、給気ファン９及び排気ファン１０を継続して運転し、これにより、調整外気ＯＡの供給先である空調対象域５への外調機３を通じた外気ＯＡの供給を停止した状態で、空調対象域５と外調機３との間で域内空気ＲＡを循環させる形態にして、その循環空気ＲＡを冷却用熱交換器６の通風路ｒｆに通風するリサイクル運転を実施する構成にしてある。
【０１１２】
つまり、このリサイクル運転では、低温外気ＯＡの導入を遮断した状態で、空調対象域５に対する循環空気ＲＡを冷却用熱交換器６の通風路ｒｆに通風することにより、冷却用熱交換器６の通水路ｒｗでの内部水凍結を防止する。
【０１１３】
ここで、設定危険温度ｔｗｚには前記した設定凍結防止温度ｔｏｘより低い温度を設定するが、これら設定危険温度ｔｗｚ及び設定凍結防止温度ｔｏｘにはいずれも、凍結防止用水（冷水Ｗ）が冷却用熱交換器６の通水路ｒｗにおいて凍結に至らない温度を設定してある。
【０１１４】
以上、本例で示した冷却用熱交換器６の運転方法、及び、外気調整システムによれば、冷却用熱交換器６の外気冷却運転において外気ＯＡの冷却効率を高く確保しながら、冷却用熱交換器６の凍結防止運転において冷却用熱交換器６の通水路ｒｗでの内部水の凍結も効果的に防止することができる。
【０１１５】
なお、冷却用熱交換器６を外気冷却運転と凍結防止運転とに切り換えるのに、切換三方弁１２の切り換え操作は、人為的な切り換え指令により制御手段１３に実行させる方式、あるいは、設定タイムスケジュールや入口温度センサ１７による検出外気温度ｔｉなどに基づいて制御手段１３に実行させる方式のいずれを採用してもよい。
【０１１６】
〔別実施形態〕
次に本発明の別の実施形態を列記する。
【０１１７】
前述の実施形態では、凍結防止運転において、冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに対する凍結防止用水（冷水Ｗ）の通水量を調整することで、冷却用熱交換機６の通風路出口における外気ＯＡの温度ｔｏを設定凍結防止温度ｔｏｘに調整するようにしたが、これに代え、凍結防止運転において、冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに対する凍結防止用水の通水量を調整することで、冷却用熱交換機６の通水路出口における凍結防止用水の温度を設定凍結防止温度に調整するようにしてもよい。
【０１１８】
前述の実施形態では、冷却用熱交換器６にフィンチューブ型の熱交換器を用いる例を示したが、これに代えて図７に示す如く、冷却用熱交換器６の構成として、伝熱壁１８の通風路側の壁面１８ｂにフィンを備えていない無フィン式熱交換器部分６Ａ（所謂ベアチューブ型熱交換器部分）と、伝熱壁１８の通風路側の壁面１８ｂにフィン（図示省略）を備えている有フィン式熱交換器部分６Ｂ（即ち、フィンチューブ型熱交換器部分）とを、それら熱交換器部分６Ａ，６Ｂの通風路ｒｆが直列となる状態に並置した構成を採用し、そして、外気冷却運転及び凍結防止運転の夫々において無フィン式熱交換器部分６Ａの通風路ｒｆから有フィン式熱交換器部分６Ｂの通風路ｒｆの順に外気ＯＡを通風するようにしてもよい。
【０１１９】
前述の実施形態では、冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに対する通水向きを切り換えることで冷却用熱交換器６の通風通水方式を対向流方式と並行流方式とに選択的に切り換える通水切換手段として切換三方弁１２を用いた例を示したが、図８に示すように、この通水切換手段を４つの二方弁１２Ａにより構成してもよく、また、図９に示すように、この通水切換手段として４方切換弁１２Ｂを用いるようにしてもよい。
【０１２０】
前述の実施形態では、外気冷却運転において冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに対する通水量を調整する外気冷却用制御弁１５と、凍結防止運転において冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに対する通水量を調整する凍結防止用制御弁１６とを各別に装備したが、上記の図８や図９に示す如く、外気冷却運転と凍結防止運転との夫々において兼用制御弁１５Ａにより冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに対する通水量を調整するようにしてもよい。
【０１２１】
冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに対する通水向きを切換三方弁１２などの通水切換手段により切り換えて、冷却用熱交換器６の通風通水方式を対向流方式と並行流方式とに選択的に切り換えるのに、切換三方弁１２などの通水切換手段の切り換え操作は、手作業により行うようにしてもよく、あるいはまた、切換指令や設定タイムスケジュールあるいは冷却用熱交換器６の通風路入口における外気ＯＡの温度ｔｉに基づいて制御装置１３（運転制御手段）に自動的に行なわせるようにしてもよい。
【０１２２】
また場合によっては、冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに対する通水向きの切り換えにより、冷却用熱交換器６の通風通水方式を対向流方式と並行流方式とに切り換えるのに代えて、冷却用熱交換器６の通風路ｒｆに対する外気通風向きの切り換えにより冷却用熱交換器６の通風通水方式を対向流方式と並行流方式とに切り換えるようにしてもよい。
【０１２３】
前述の実施形態では、凍結防止運転においても外気冷却運転と同様に冷凍機１（冷却手段の一例）による冷却冷水Ｗを凍結防止用水として冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに通水する例を示したが、凍結防止運転において冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに通水する凍結防止用水は、外気冷却運転において冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに通水する冷水Ｗとは別の給水源から供給される冷水や常温水あるいは加熱水であってもよい。
【０１２４】
なお、冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに対する通水向きを通水切換手段により切り換えることで冷却用熱交換器６の通風通水方式を対向流方式と並行流方式とに切り換える場合において、外気冷却運転で冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに通水する冷水と凍結防止運転において冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに通水する凍結防止用水とを各別の給水源から供給する場合は、通水切換手段は冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに対する通水向きの切り換えとともに、給水源の切り換えも行なうものにする。
【０１２５】
前述の実施形態では、外気通風方向において冷却用熱交換器６の下流側に加熱用熱交換器７を装備する例を示したが、本発明は、外気通風方向において冷却用熱交換器６の下流側に熱交換器を装備しない場合にも適用することができ、また場合によっては、外気通風方向において冷却用熱交換器６の上流側に所定用途の熱交換器を装備する場合にも適用することができる。
【０１２６】
前述の実施形態では、凍結防止運転において冷却用熱交換器６の通水路出口における凍結防止用水Ｃの温度ｔｗが設定危険温度ｔｗｚまで低下したときリサイクル運転を実施するようにしたが、これに代え、凍結防止運転において冷却用熱交換器６の通風路出口における外気ＯＡの温度ｔｏや通風路入口における外気ＯＡの温度ｔｉが設定危険温度まで低下したときにリサイクル運転を実施するようにしてもよい。
【０１２７】
また、リサイクル運転に至るまでの処置として、凍結防止運転において冷却用熱交換器６の通風路入口における外気ＯＡの温度ｔｉが低温になるほど、冷却用熱交換器６の通風路ｒｆに対する外気ＯＡの通風量を減少側に調整するようにしてもよい。
【０１２８】
さらに、その場合、冷却用熱交換器６の通風路入口における外気ＯＡの温度ｔｉが低温になるほど、冷却用熱交換器６の通風路ｒｆに対する外気ＯＡの通風量を減少側に調整するとともに、外気供給の供給先５と冷却用熱交換器６との間で循環させる形態で外気ＯＡとともに冷却用熱交換器６の通風路ｒｆに通風する循環空気ＲＡの通風量を増大側に調整するようにしてもよい。
【０１２９】
前述の実施形態では凍結防止運転において、冷凍機１（冷却手段の一例）により冷却した冷水Ｗを冷却用熱交換器６と他の冷却負荷装置（温調用熱交換器１１）とに対して並列的に循環させる形態で、冷凍機１による冷却冷水Ｗを凍結防止用水として冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに通水するようにしたが、これに代え、図１０，図１１に示す如く、凍結防止運転の実施時に、外気冷却運転で冷却用熱交換器６に通水する冷水Ｗを冷却する冷凍機等の冷却手段又は他の冷凍機等の冷却手段のいずれかの冷却手段１′により冷却した冷水Ｗを冷却負荷装置１１′に循環させるのに併行して、その冷却負荷装置１１′から送出される冷水Ｗ（即ち、冷却負荷緒装置１１′で昇温した冷水）、又は、その送出冷水Ｗと中継熱交換器Ｈ（即ち、熱回収熱交換器）で熱交換させた循環水Ｗ′を、凍結防止用水として冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに通水するようにしてもよい。
【０１３０】
即ち、このようにすれば、凍結防止運転の実施時において運転される冷却負荷装置１１′での排熱を凍結防止用の熱として利用する形態で、冷却用熱交換器６における内部水の凍結を一層効果的に防止することができ、また、冷却負荷装置１１′での排熱を凍結防止用の熱として冷却用熱交換器６で消費する分、その冷却負荷装置１１′との間で冷水循環させる冷却手段１′の冷却負荷を軽減することができる。
【０１３１】
外気冷却運転において冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに通水する冷水Ｗを冷却する冷却手段は、冷凍機１に限らず各種形式の冷水発生機や蓄熱冷熱により冷水Ｗを冷却するものであってもよく、また場合によっては、冷却塔や種々の流体からの回収冷熱により冷水Ｗを冷却するものであってもよい。
【０１３２】
外気冷却運転において冷却用熱交換器６で冷却した外気ＯＡの供給先は空調対象域５に限られるものではなく、冷却用熱交換器６で冷却した外気ＯＡはどのような用途に供するものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１３３】
本発明による冷却用熱交換器の運転方法及び外気調整システムは、凍結防止を必要とするものであれば、空調用に限らず各種分野における種々の用途の冷却用熱交換器に適用することができる。
【符号の説明】
【０１３４】
６ 冷却用熱交換器
ｒｆ 通風路
ＯＡ 外気
ｒｗ 通水路
１ 冷却手段
Ｗ 冷水，凍結防止用水
ｔｏ 通風路出口の外気温度
ｔｏｘ 設定凍結防止温度
ｖ 流速
ｖｍｉｎ 設定下限流速
ｔｉ 通風路入口の外気温度
１８ 伝熱壁
１８ｂ 通風路側壁面
６Ａ 無フィン式熱交換器部分
６Ｂ 有フィン式熱交換器部分
５ 供給先
ＰＡ 循環空気
１１ 冷却負荷装置
１′ 冷却手段
１２ 通水切換手段
１３ 運転制御手段
ｔｗ 通水路出口の水温度
ｔｗｚ 設定危険温度
Ｈ 中継熱交換器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調設備などで用いる冷却用熱交換器の運転方法、及び、その運転方法を実施するのに使用する外気調整システムに関する。
【０００２】
さらに詳しくは、冷却用熱交換器の通風路に高温の外気を通風するとともに、冷却用熱交換器の通水路に冷却手段により冷却した冷水を通水することで、その高温外気を冷水と熱交換させて冷却する外気冷却運転と、
通風路に低温の外気が通風されている冷却用熱交換器の通水路に凍結防止用水を通水することで、その通水路における水が低温外気により冷却されて凍結するのを防止する凍結防止運転とを、選択的に実施する冷却用熱交換器の運転方法、及び、その運転方法を実施するのに使用する外気調整システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
従来、外気調整システムとして、図１２に示すように、外気ＯＡを予冷又は予熱する第１熱交換器Ｎ１と、外気ＯＡを冷却する第２熱交換器Ｎ２と、外気ＯＡを加熱する第３熱交換器Ｎ３とを、その順に外気ＯＡの通風方向に並べて装備したシステムが提案されている。
【０００４】
このシステムでは、夏期には冷却塔ＣＴにより冷却した冷却熱媒水Ｗを第１熱交換器Ｎ１に通水することで、第１熱交換器Ｎ１に通風する高温の外気ＯＡを冷却熱媒水Ｗと熱交換させて予冷する予冷運転を第１熱交換器Ｎ１において実施し、この予冷後の外気ＯＡを除湿目的などのために次段の第２熱交換器Ｎ２において更に冷却する。
【０００５】
一方、冬期には熱回収熱交換器Ｈによる回収熱で加熱した加熱熱媒水Ｗを第１熱交換器Ｎ１に通水することで、第１熱交換器Ｎ１に通風する低温の外気ＯＡを加熱熱媒水Ｗと熱交換させて予熱し、この予熱後の外気ＯＡを後段の第３熱交換器Ｎ３において更に加熱する。
【０００６】
そして、このように冬期において、第１熱交換器Ｎ１に加熱熱媒水Ｗを通水して外気ＯＡを予熱することで、運転休止状態にある次段の第２熱交換器Ｎ２における内部滞留水が低温外気ＯＡにより冷却されて凍結するのを防止するとともに、第１熱交換器Ｎ１における内部の熱媒水Ｗそのものが低温外気ＯＡにより冷却されて凍結するのを防止する凍結防止運転を兼ねるようにしている。（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−５０５６２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、空気を水と熱交換させる熱交換器については、通風路上流側を通水路上流側とする並行流方式の熱交換器に比べて、通風路上流側を通水路下流側とする対向流方式の熱交換器の方が高い熱交換効率を得られることが知られており、このことから、外気を水と熱交換させて冷却又は加熱する外気用の熱交換器についても一般的には対向流方式の熱交換器が用いられる。
【０００９】
即ち、上記システムにおいて、第１〜第３熱交換器Ｎ１〜Ｎ３に対向流方式の熱交換器を用いることで、外気の冷却効率や加熱効率を高く確保することができ、省エネルギ化の面や運転コストの節減面で有利になる。
【００１０】
しかし、上記システムにおいて第１熱交換器Ｎ１（本発明で言う冷却用熱交換器に相当）に対向流方式の熱交換器を用いた場合、冬期の凍結防止運転において、図４の実線のグラフに示すように、凍結防止用水として熱交換器の通水路に通水する水Ｗが、通水路下流側（即ち、外気ＯＡの通風路上流側）へ進むほど、熱交換器の通風路入口における未だ予熱されていない低温外気ＯＡの温度に向かって大きく温度降下し、このため、熱交換器の通風路入口における外気ＯＡの温度がかなり低い場合（例えば−８℃）や、凍結防止用水として熱交換器の通水路に通水する水Ｗの温度が低い場合（例えば７℃）には、熱交換器における内部の水（即ち、熱交換器の通水路における凍結防止用水）そのものが冷温外気ＯＡにより冷却されて凍結に至り易いことが判明した。
【００１１】
なお、上記の図４及び後記の図５において破線のグラフは熱交換器における通風外気ＯＡの温度変化を示す。
【００１２】
一方、上記システムにおいて第１熱交換器Ｎ１に並行流方式の熱交換器を用いた場合、冬期の凍結防止運転において、図５の実線のグラフに示すように、凍結防止用水として熱交換器の通水路に通水する水Ｗが熱交換器の通風路出口における外気ＯＡの温度（即ち、水Ｗとの熱交換で昇温した外気ＯＡの温度）未満に温度降下することはなく、このため、対向流方式の熱交換器を用いる場合に比べ、熱交換器における内部水Ｗの凍結を効果的に防止することができる。
【００１３】
しかし、上記システムにおいて第１熱交換器Ｎ１に並行流方式の熱交換器を用いた場合には、第１熱交換器Ｎ１に対向流方式の熱交換器を用いる場合に比べ、前述の如く外気ＯＡの冷却効率や加熱効率が低く制限され、省エネルギ化の面や運転コストの節減面で不利になる。
【００１４】
この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、合理的な運転形態を採ることで、冬期において冷却用熱交換器における内部水の凍結を効果的に防止しながら、省エネルギ化の面や運転コストの節減面でも有利にし得る冷却用熱交換器の運転方法を提供する点にあり、併せて、その運転方法の実施に好適な外気調整システムを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の第１特徴構成は、冷却用熱交換器の運転方法に係り、その特徴は、
冷却用熱交換器の通風路に高温の外気を通風するとともに、前記冷却用熱交換器の通水路に冷却手段により冷却した冷水を通水することで、その高温外気を冷水と熱交換させて冷却する外気冷却運転と、
通風路に低温の外気が通風されている前記冷却用熱交換器の通水路に凍結防止用水を通水することで、その通水路における水が低温外気により冷却されて凍結するのを防止する凍結防止運転とを、選択的に実施する冷却用熱交換器の運転方法であって、
前記外気冷却運転では、前記冷却用熱交換器の通風通水方式を通風路上流側が通水路下流側となる対向流方式に切り換えた状態にし、
前記凍結防止運転では、前記冷却用熱交換器の通風通水方式を通風路上流側が通水路上流側となる並行流方式に切り換えた状態にするとともに、
前記冷却用熱交換器の通水路に通水する凍結防止用水の通水量を調整することで、前記冷却用熱交換器の通風路出口における外気の温度、又は、前記冷却用熱交換器の通水路出口における凍結防止用水の温度を設定凍結防止温度に調整する点にある。
【００１６】
つまり、この運転方法によれば、外気冷却運転では冷却用熱交換器の通風通水方式を対向流方式に切り換えるから、並行流方式の熱交換器を用いて外気を冷却するのに比べ、外気の冷却において高い冷却効率を得ることができ、省エネルギ化の面や運転コストの節減面において有利にすることができる。
【００１７】
一方、凍結防止運転では、冷却用熱交換器の通風通水方式を、冷却用熱交換器の通水路に通水する凍結防止用水が冷却用熱交換器の通風路出口における外気の温度未満に温度降下することのない並行流方式（前記図５参照）に切り換えるから、冷却用熱交換器における内部水の凍結（即ち、冷却用熱交換器の通水路における凍結防止用水の凍結）も効果的に防止することができる。
【００１８】
また、凍結防止運転では、冷却用熱交換器の通風通水方式を並行流方式に切り換えることに加え、冷却用熱交換器の通水路に通水する凍結防止用水の通水量を調整することで、冷却用熱交換器の通風路出口における外気の温度を設定凍結防止温度に調整するから、あるいはまた、凍結防止用水の温度が最も低くなる冷却用熱交換器の通水路出口における凍結防止用水の温度を設定凍結防止温度に調整するから、それら設定凍結防止温度として凍結防止用水の凍結に至らない適当な温度を設定しておくことで、冷却用熱交換器における内部水の凍結を一層確実に防止することができる。
【００１９】
そしてまた、冷却用熱交換器の通水路に通水する凍結防止用水の通水量を上記の如く調整する方式を採ることで、凍結防止用水の通水量を安全を見込んだ固定の通水量にするのに比べ、凍結防止用水の平均通水量を効果的に少量化してポンプ消費動力を低減しながら、通風路入口における外気温度の変動にも対応した状態で冷却用熱交換器における内部水の凍結を効果的に防止することができ、この点からも、省エネルギ化の面や運転コストの節減面において一層有利にすることができる。
【００２０】
なお、上記運転方法において、外気冷却運転で冷却用熱交換器の通水路に通水する冷水を冷却する冷却手段は、各種形式の冷凍機や冷水発生機に限らず、冷却塔などであってもよく、また、種々の流体などからの回収冷熱により水を冷却するものであってもよい。
【００２１】
凍結防止運転で冷却用熱交換器の通水路に通水する凍結防止用水は、加熱水に限らず、非加熱の水や冷却された水であってもよく、また、外気冷却運転と同様に冷却手段により冷却した冷水を凍結防止用水として冷却用熱交換器に通水するようにしてもよい。
【００２２】
冷却用熱交換器の通風通水方式を対向流方式と並行流方式とに選択的に切り換えるには、冷却用熱交換器の通水路に対する通水向きを切り換えるのが容易ではあるが、場合によっては、冷却用熱交換器の通風路に対する外気の通風向きを切り換えることにより対向流方式と並行流方式との切り換えを行なうにしてもよい。
【００２３】
本発明において対向流方式とは、冷却用熱交換器における通水路の一部に外気の通風方向に対して直交ないし斜交する部分が含まれてもよく、冷却用熱交換器の全体として通風路上流側が通水路下流側になるものであればよい。
【００２４】
また、同様に本発明において並行流方式とは、冷却用熱交換器における通水路の一部に外気の通風方向に対して直交ないし斜交する部分が含まれてもよく、冷却用熱交換器の全体として通風路上流側が通水路上流側になるものであればよい。
【００２５】
凍結防止用水の通水量調整については、その通水量調整により冷却用熱交換器の通風路出口における外気の温度を設定凍結防止温度に調整する調整形態と、その通水量調整により冷却用熱交換器の通水路出口における凍結防止用水の温度を設定凍結防止温度に調整する調整形態とのいずれを採用してもよい。
【００２６】
また、設定凍結防止温度としては、冷却用熱交換器の通水路における凍結防止用水が凍結に至らない温度範囲内で、上記した両調整形態のいずれを採用するかによって、あるいはまた、冷却用熱交換器の設置条件や運転条件などによって適当な温度を選定すればよい。
【００２７】
本発明の第２特徴構成は、第１特徴構成の運転方法に係り、その特徴は、
前記凍結防止運転において、前記冷却用熱交換器の通水路に通水する凍結防止用水の通水量を調整するのに、
その通水量調整の調整範囲を、前記冷却用熱交換器の通水路における凍結防止用水の流速が設定下限流速以上となる水量範囲内に制限する点にある。
【００２８】
つまり、冷却用熱交換器の通水路を流れる凍結防止用水の温度が凍結温度（例えば０℃）より高く保たれたとしても、図６の（ａ）に示す如く外気が低温（例えば−８℃）で冷却用熱交換器の伝熱壁１８における通水路側１８ａの壁面温度が凍結温度以下になると、その通水路側壁面１８ａにおいて氷核が形成され、この氷核の成長により冷却用熱交換器における内部水Ｗの凍結（即ち、冷却用熱交換器の通水路における凍結防止用水そのものの凍結）に至る場合がある。
【００２９】
そして、このような伝熱壁における通水路側壁面での氷核形成を防止するには、冷却用熱交換器の通水路における凍結防止用水の流速ｖを大きくして、凍結防止用水Ｗと通水路側壁面１８ａとの間の熱抵抗を小さくし、そのことで、図６の（ｂ）に示す如く伝熱壁１８における通水路側壁面１８ａの温度降下を抑制することが有効であることも判明した。
【００３０】
このことに基づき、上記運転方法では、前述の如く凍結防止用水の通水量調整により、冷却用熱交換器の通風路出口における外気の温度、又は、冷却用熱交換器の通水路出口における凍結防止用水の温度を設定凍結防止温度に調整することにおいて、その通水量調整の調整範囲を、冷却用熱交換器の通水路における凍結防止用水の流速が設定下限流速以上となる水量範囲内に制限し、これにより、凍結防止用水と伝熱壁における通水路側壁面との間の熱抵抗を小さくして、伝熱壁における通水路側壁面の温度降下を抑制する。
【００３１】
即ち、冷却用熱交換器の通水路における凍結防止用水の流速が設定下限流速以上であるときには、凍結防止用水の通水量調整により、冷却用熱交換器の通風路出口における外気の温度、又は、冷却用熱交換器の通水路出口における凍結防止用水の温度を設定凍結防止温度に調整するが、その通水量調整において冷却用熱交換器の通水路における凍結防止用水の流速が設定下限流速まで低下すると、冷却用熱交換器の通風路出口における外気の温度、又は、冷却用熱交換器の通水路出口における凍結防止用水の温度が設定凍結防止温度より高温になることを許して、それ以上の減少側への通水量調整を禁止し、そのことで伝熱壁における通水路側壁面の温度降下を抑制する。
【００３２】
したがって、この運転方法において、設定下限流速として適当な流速を設定しておけば、並行流方式に切り換えた状態にある冷却用熱交換器において、冷却用熱交換器の通風路出口における外気の温度、又は、冷却用熱交換器の通水路出口における凍結防止用水の温度を設定凍結防止温度に調整しているにもかかわらず、上記の如き氷核形成に原因して冷却用熱交換器の内部水凍結を招くことも効果的に防止することができ、これにより、冷却用熱交換器における内部水の凍結を一層確実に防止することができる。
【００３３】
本発明の第３特徴構成は、第２特徴構成の運転方法に係り、その特徴は、
前記凍結防止運転において、前記冷却用熱交換器の通風路入口における外気の温度が低温になるほど、前記設定下限流速を増大側に変更する点にある。
【００３４】
つまり、この運転方法によれば、冷却用熱交換器の通風路入口における外気の温度が低温になるほど、換言すれば、前述の氷核形成が生じ易くなるほど、前記設定下限流速を増大側に変更するから、氷核形成に原因する冷却用熱交換器の内部水凍結を一層確実に防止することができる。
【００３５】
そしてまた、この運転方法によれば、凍結防止用水の設定下限流速として安全を見込んだ一つの固定の流速を設定するのに比べ、凍結防止用水の平均通水量を一層少量化してポンプ消費動力を一層低減しながら、通風路入口における外気温度の変動にも対応した状態で氷核形成に原因する冷却用熱交換器の内部水凍結を効果的に防止することができ、この点で、省エネルギ化の面や運転コストの節減面でも一層有利にすることができる。
【００３６】
本発明の第４特徴構成は、第１〜第３特徴構成いずれかの運転方法に係り、その特徴は、
前記冷却用熱交換器は、伝熱壁の通風路側の壁面にフィンを備えていない無フィン式熱交換器部分と、伝熱壁の通風路側の壁面にフィンを備えている有フィン式熱交換器部分とを、それら熱交換器部分の通風路が直列となる状態に並置した構成にしておき、
前記凍結防止運転では、前記無フィン式熱交換器部分の通風路から前記有フィン式熱交換器部分の通風路の順に外気を通風する点にある。
【００３７】
つまり、伝熱壁の通風路側の壁面にフィンを備えていない無フィン式の熱交換器は、伝熱壁の通風路側の壁面にフィンを備えている有フィン式の熱交換器に比べ、フィンがない分、伝熱壁の通風路側の壁面と通風外気との間の熱抵抗が大きく、このため、外気が低温である場合にも伝熱壁における通水路側壁面の温度降下が抑制される特性を有する。
【００３８】
また、前述の如き伝熱壁における通水路側壁面での氷核形成は、冷却用熱交換器における通風路下流側部分に比べ通風路上流側部分（即ち、通風外気の温度が低い側の部分）において生じ易い。
【００３９】
このことに基づき、上記運転方法で用いる冷却用熱交換器は、無フィン式熱交換器部分と有フィン式熱交換器部分とを、それら熱交換器部分の通風路が直列となる状態に並置した構成にしておく。
【００４０】
そして、凍結防止運転では、無フィン式熱交換器部分の通風路から有フィン式熱交換器部分の通風路の順に外気を通風するから、冷却用熱交換器の通風路上流側部分で伝熱壁における通水路側の壁面が低温外気により大きく温度降下することを、上記の如き無フィン式熱交換器部分の特性により効果的に抑制することができる。
【００４１】
したがって、この運転方法によれば、凍結防止運転において冷却用熱交換器の通風路上流側部分で前述の氷核形成が生じることを効果的に防止することができ、これにより、冷却用熱交換器の通風路入口における外気の温度が極低温の場合についても、冷却用熱交換器における内部水の凍結を効果的に防止することができる。
【００４２】
また、この運転方法であれば、冷却用熱交換器が無フィン式熱交換器部分と有フィン式熱交換器部分とを備えるから、外気冷却運転では、冷却用熱交換器の通風通水方式を対向流方式に切り換えることと相俟って、有フィン式熱交換器部分が備える高い伝熱性（即ち、フィンによる高い伝熱性）により、外気の冷却効率を高く確保することができる。
【００４３】
なお、上記運転方法の実施においては、外気冷却運転において凍結防止運転と同様に無フィン式熱交換器部分の通風路から有フィン式熱交換器部分の通風路の順に外気を通風する方式、あるいは、外気冷却運転において凍結防止運転とは逆に有フィン式熱交換器部分の通風路から無フィン式熱交換器部分の通風路の順に外気を通風する方式のいずれを採用してもよい。
【００４４】
本発明の第５特徴構成は、第１〜第４特徴構成いずれかの運転方法に係り、その特徴は、
前記凍結防止運転において、前記冷却用熱交換器の通水路出口における凍結防止用水の温度、又は、前記冷却用熱交換器の通風路出口における外気の温度、又は、前記冷却用熱交換器の通風路入口における外気の温度が設定危険温度まで低下したときに、
供給先への前記冷却用熱交換器を通じた外気の供給を停止した状態で、前記供給先と前記冷却用熱交換器との間で空気を循環させる形態にして、その循環空気を前記冷却用熱交換器の通風路に通風するリサイクル運転を実施する点にある。
【００４５】
つまり、この運転方法によれば、凍結防止運転において、冷却用熱交換器の通水路出口における凍結防止用水の温度、又は、冷却用熱交換器の通風路出口における外気の温度、又は、冷却用熱交換器の通風路入口における外気の温度が設定危険温度まで低下したときに、供給先への冷却用熱交換器を通じた外気の供給を停止するから、設定危険温度として適当な温度を設定しておけば、冷却用熱交換器における内部水の凍結が生じる危険性が高くなることに対し、冷却用熱交換器の通風路に対する外気通風の停止により、その凍結を未然に防止することができて、内部水凍結による冷却用熱交換器の破損を確実に回避することができる。
【００４６】
また、このように供給先への冷却用熱交換器を通じた外気供給を停止した状態では、供給先と冷却用熱交換器との間で空気を循環させる形態にして、その循環空気を冷却用熱交換器の通風路に通風するリサイクル運転を実施するから、供給先に対する新鮮外気の供給は停止するものの、このリサイクル運転により供給先に対する空調は継続して実施することができる。
【００４７】
なお、冷却用熱交換器への外気通風を停止する前の処置として、凍結防止運転では、冷却用熱交換器の通風路入口における外気の温度が低温になるほど、冷却用熱交換器の通風路に対する外気の通風量を減少側に調整し、これにより、冷却用熱交換器における内部水の凍結を一層確実に防止するようにしてもよい。
【００４８】
また、その場合、冷却用熱交換器の通風路入口における外気の温度が低温になるほど、冷却用熱交換器の通風路に対する外気の通風量を減少側に調整するとともに、冷却用熱交換器を通じた外気供給の供給先と冷却用熱交換器との間で循環させる形態で、外気とともに冷却用熱交換器の通風路に通風する循環空気の通風量を増大側に調整し、これにより、冷却用熱交換器における内部水の凍結をさらに確実に防止するようにしてもよい。
【００４９】
本発明の第６特徴構成は、第１〜第５特徴構成いずれかの運転方法に係り、その特徴は、
前記外気冷却運転では、前記冷却手段により冷却した冷水を前記冷却用熱交換器と他の冷却負荷装置とに対して並列的に循環させる形態で、前記冷却手段により冷却した冷水を前記冷却用熱交換器の通水路に通水し、
前記凍結防止運転では、同じく前記冷却手段により冷却した冷水を前記冷却用熱交換器と前記他の冷却負荷装置とに対して並列的に循環させる形態で、前記冷却手段により冷却した冷水を凍結防止用水として前記冷却用熱交換器の通水路に通水する点にある。
【００５０】
つまり、この運転方法では、冷却用熱交換器の通水路に凍結防止用水として通水した冷水を、他の冷却負荷装置に通水した冷水とともに冷却手段に戻して再度冷却し、その冷却冷水を再び冷却用熱交換器と他の冷却負荷装置とに対して並列的に供給する形態を採る。
【００５１】
したがって、この運転方法によれば、凍結防止用水として冷却用熱交換器の通水路に通水する冷水（冷却手段による冷却冷水）が冷却用熱交換器での低温外気との熱交換で低温外気から回収した冷熱分だけ、凍結防止運転時における冷却手段の冷却負荷を軽減することができ、これにより、省エネルギ化の面や運転コストの節減面でさらに有利にすることができる。
【００５２】
また、この運転方法によれば、外気冷却運転及び凍結防止運転のいずれにおいても冷却手段で冷却した冷水を冷却用熱交換器の通水路に通水するから、冷却用熱交換器の周りの配管構成を簡略なもので済ませることができ、この点で装置コスト面でも有利にすることができる。
【００５３】
本発明の第７特徴構成は、第１〜第５特徴構成いずれかの運転方法に係り、その特徴は、
前記凍結防止運転の実施時に、前記冷却手段により冷却した冷水又は他の冷却手段により冷却した冷水を冷却負荷装置に循環させるのに併行して、その冷却負荷装置から送出される冷水、又は、その送出冷水と中継熱交換器で熱交換させた循環水を、凍結防止用水として前記冷却用熱交換器の通水路に通水する点にある。
【００５４】
つまり、この運転方法では、冷却手段により冷却した冷水又は他の冷却手段により冷却した冷水を冷却負荷装置に循環させるのに併行して、その冷却負荷装置から送出される冷水（即ち、冷却負荷装置で昇温した冷水）、又は、その昇温した送出冷水と中継熱交換器で熱交換させた循環水を凍結防止用水として冷却用熱交換器の通水路に通水するから、凍結防止運転の実施時において運転される冷却負荷装置での排熱を凍結防止用の熱として利用する形態になり、これにより、冷却用熱交換器における内部水の凍結（即ち、冷却用熱交換器の通水路における凍結防止用水の凍結）を一層効果的に防止することができる。
【００５５】
また、この運転方法によれば、冷却負荷装置での排熱（即ち、冷却負荷装置での冷水に対する付与熱）を凍結防止用の熱として冷却用熱交換器で消費する分、その冷却負荷装置との間で冷水循環させる冷却手段又は他の冷却手段の冷却負荷を軽減することができ、これにより、省エネルギ化の面や運転コストの節減面でもさらに有利にすることができる。
【００５６】
本発明の第８特徴構成は、第１特徴構成の運転方法を実施するのに使用する外気調整システムに係り、その特徴は、
冷却用熱交換器の通風路に高温の外気を通風するとともに、前記冷却用熱交換器の通水路に冷却手段により冷却した冷水を通水することで、その高温外気を冷水と熱交換させて冷却する外気冷却運転と、
通風路に低温の外気が通風されている前記冷却用熱交換器の通水路に凍結防止用水を通水することで、その通水路における水が低温外気により冷却されて凍結するのを防止する凍結防止運転とを、選択的に実施する構成として、
前記冷却用熱交換器の通水路に対する通水向きの切り換えにより、前記冷却用熱交換器の通風通水方式を、通風路上流側が通水路下流側となる対向流方式と通風路上流側が通水路上流側となる並行流方式とに選択的に切り換える通水切換手段を備えるとともに、
前記凍結防止運転において、前記冷却用熱交換器の通水路に通水する凍結防止用水の通水量を調整することで、前記冷却用熱交換器の通風路出口における外気の温度、又は、前記冷却用熱交換器の通水路出口における凍結防止用水の温度を設定凍結防止温度に調整する運転制御手段を備えている点にある。
【００５７】
つまり、このシステムによれば、通水切換手段により冷却用熱交換器の通水路に対する通水向きを切り換えることで、冷却用熱交換器の通風通水方式を外気冷却運転では対向流方式に切り換え、一方、凍結防止運転では並行流方式に切り換えることができる。
【００５８】
また、凍結防止運転では、運転制御手段により冷却用熱交換器の通水路に対する凍結防止用水の通水量を調整して、冷却用熱交換器の通風路出口における外気の温度、又は、冷却用熱交換器の通水路出口における凍結防止用水の温度を設定凍結防止温度に調整することを運転制御手段に実行させることができる。
【００５９】
したがって、このシステムであれば、前述した第１特徴構成の運転方法を円滑に実施することができ、第１特徴構成の運転方法による前述の効果を得るのに好適なシステムとなる。
【００６０】
また、このシステムによれば、冷却用熱交換器の通水路に対する通水向きの切り換えにより、冷却用熱交換器の通風通水方式を対向流方式と並行流方式とに切り換えるから、冷却用熱交換器の通風路に対する外気の通風向きを切り換えることにより対向流方式と並行流方式との切り換えを行なうのに比べ、対向流方式と並行流方式との切り換えのための構成を簡略にすることができ、その分、装置コスト面でも有利にすることができる。
【００６１】
なお、上記システムの実施において、外気冷却運転で冷却用熱交換器の通水路に通水する冷水と、凍結防止運転で冷却用熱交換器の通水路に通水する凍結防止用水とを、互いに異なる給水源から冷却用熱交換器に供給する場合、前記通水切換手段は、冷却用熱交換器の通水路に対する通水向きの切り換えとともに、冷却用熱交換器の通水路に対する給水源の切り換えも併せて行なうものにする。
【００６２】
本発明の第９特徴構成は、第８特徴構成の外気調整システムに係り、その特徴は、
前記運転制御手段は、前記凍結防止運転において前記冷却用熱交換器の通水路に通水する凍結防止用水の通水量を調整するのに、その通水量調整の調整範囲を、前記冷却用熱交換器の通水路における凍結防止用水の流速が設定下限流速以上となる水量範囲内に制限する構成にしてある点にある。
【００６３】
つまり、このシステムによれば、凍結防止運転において運転制御手段が上記の如く調整範囲を制限した状態で通水量調整を行なう点で、前述した第２特徴構成の運転方法を円滑に実施することができ、第２特徴構成の運転方法による前述の効果を得るのに好適なシステムとなる。
【００６４】
本発明の第１０特徴構成は、第９特徴構成の外気調整システムに係り、その特徴は、
前記運転制御手段は、前記凍結防止運転において前記冷却用熱交換器の通風路入口における外気の温度が低温になるほど、前記設定下限流速を増大側に変更する構成にしてある点にある。
【００６５】
つまり、このシステムによれば、凍結防止運転において運転制御手段が上記の如く設定下限流速の変更を行なう点で、前述した第３特徴構成の運転方法を円滑に実施することができ、第３特徴構成の運転方法による前述の効果を得るのに好適なシステムとなる。
【００６６】
本発明の第１１特徴構成は、第８〜第１０特徴構成いずれかの外気調整システムに係り、その特徴は、
前記冷却用熱交換器は、伝熱壁の通風路側の壁面にフィンを備えていない無フィン式熱交換器部分と、伝熱壁の通風路側の壁面にフィンを備えている有フィン式熱交換器部分とを、それら熱交換器部分の通風路が直列となる状態に並置した構成にするとともに、
前記外気冷却運転及び前記凍結防止運転の夫々で無フィン式熱交換器部分の通風路から有フィン式熱交換器部分の通風路の順に外気を通風する構成にしてある点にある。
【００６７】
つまり、このシステムによれば、冷却用熱交換器を上記構成にしてある点で、前述した第４特徴構成の運転方法を円滑に実施することができ、第４特徴構成の運転方法による前述の効果を得るのに好適なシステムとなる。
【００６８】
そしてまた、このシステムであれば、外気冷却運転でも有フィン式熱交換器部分が冷却用熱交換器の通風路下流側に位置することで、外気冷却運転において冷却用熱交換器の通風通水方式を対向流方式に切り換えることとも相俟って、外気冷却運転での外気の冷却効率も高く確保することができる。
【００６９】
本発明の第１２特徴構成は、第８〜第１１特徴構成いずれかの外気調整システムに係り、その特徴は、
前記運転制御手段は、前記凍結防止運転において前記冷却用熱交換器の通水路出口における凍結防止用水の温度、又は、前記冷却用熱交換器の通風路出口における外気の温度、又は、前記冷却用熱交換器の通風路入口における外気の温度が設定危険温度まで低下したときに、
供給先への前記冷却用熱交換器を通じた外気の供給を停止した状態で、前記供給先と前記冷却用熱交換器との間で空気を循環させる形態にして、その循環空気を前記冷却用熱交換器の通風路に通風するリサイクル運転を実施する構成にしてある点にある。
【００７０】
つまり、このシステムによれば、凍結防止運転において冷却用熱交換器の内部水凍結が生じる危険性が高くなると運転制御手段が上記リサイクル運転を実施する点で、前述した第５特徴構成の運転方法を円滑に実施することができ、第５特徴構成の運転方法による前述の効果を得るのに好適なシステムとなる。
【００７１】
なお、冷却用熱交換器への外気通風を停止する前の処置として、運転制御手段は、凍結防止運転において冷却用熱交換器の通風路入口における外気の温度が低温になるほど、冷却用熱交換器の通風路に対する外気の通風量を減少側に調整する構成にしてもよい。
【００７２】
また、その場合、運転制御手段は、冷却用熱交換器の通風路入口における外気の温度が低温になるほど、冷却用熱交換器の通風路に対する外気の通風量を減少側に調整するとともに、冷却用熱交換器を通じた外気供給の供給先と冷却用熱交換器との間で循環させる形態で、外気とともに冷却用熱交換器の通風路に通風する循環空気の通風量を増大側に調整する構成にしてもよい。
【００７３】
本発明の第１３特徴構成は、第８〜第１２特徴構成いずれかの外気調整システムに係り、その特徴は、
前記運転制御手段は、切換指令又は設定タイムスケジュール又は前記冷却用熱交換器の通風路入口における外気の温度に基づき、前記通水切換手段を操作して前記外気冷却運転と前記凍結防止運転との切り換えを自動的に行なう構成にしてある点にある。
【００７４】
つまり、このシステムによれば、運転制御手段が通水切換手段を操作して外気冷却運転と凍結防止運転との切り換えを自動的に行なうから、手作業により通水切換手段を操作して外気冷却運転と凍結防止運転との切り換えを行なうのに比べ、その運転切り換えを容易にすることができる。
【００７５】
また、この運転制御手段による自動的な運転切り換えを冷却用熱交換器の通風路入口における外気の温度に基づき行なうようにした場合には、凍結防止運転が必要な状況になったときに的確に凍結防止運転への切り換えを行なうことができ、この点でも、冷却用熱交換器における内部水の凍結を一層確実に防止することができる。
【００７６】
本発明の第１４特徴構成は、第８〜第１３特徴構成いずれかの外気調整システムに係り、その特徴は、
前記通水切換手段は、前記外気冷却運転では、前記冷却手段により冷却した冷水を前記冷却用熱交換器と他の冷却負荷装置とに対して並列的に循環させる形態で、前記冷却手段により冷却した冷水を前記冷却用熱交換器の通水路に通水し、
前記凍結防止運転では、同じく前記冷却手段により冷却した冷水を前記冷却用熱交換器と前記他の冷却負荷装置とに対して並列的に循環させる形態で、前記冷却手段により冷却した冷水を凍結防止用水として外気冷却運転時の通水向きとは逆向きで前記冷却用熱交換器の通水路に通水する構成にしてある点にある。
【００７７】
つまり、このシステムによれば、外気冷却運転及び凍結防止運転の夫々において上記の如き通水形態を採るように通水切換手段を構成してある点で、前述した第６特徴構成の運転方法を円滑に実施することができ、第６特徴構成の運転方法による前述の効果を得るのに好適なシステムとなる。
【００７８】
本発明の第１５特徴構成は、第８〜第１３特徴構成いずれかの外気調整システムに係り、その特徴は、
前記通水切換手段は、前記凍結防止運転の実施時に、前記冷却手段により冷却した冷水又は他の冷却手段により冷却した冷水を冷却負荷装置に循環させるのに併行して、その冷却負荷装置から送出される冷水、又は、その送出冷水と中継熱交換器で熱交換させた循環水を、凍結防止用水として前記冷却用熱交換器の通水路に通水する構成にしてある点にある。
【００７９】
つまり、このシステムによれば、凍結防止運転において上記の如き通水形態を採るように通水切換手段を構成してある点で、前述した第７特徴構成の運転方法を円滑に実施することができ、第７特徴構成の運転方法による前述の効果を得るのに好適なシステムとなる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】空調設備の設備構成図
【図２】外気冷却運転及び凍結防止運転を示すシステム構成図
【図３】外気温度と制御弁の設定下限開度との関係を示すグラフ
【図４】対向流方式の熱交換器における外気と水の温度変化を示すグラフ
【図５】並行流方式の熱交換器における外気と水の温度変化を示すグラフ
【図６】伝熱壁における水側壁面での氷核形成を説明する図
【図７】別実施形態を示すシステム構成図
【図８】他の別実施形態を示すシステム構成図
【図９】他の別実施形態を示すシステム構成図
【図１０】他の別実施形態を示すシステム構成図
【図１１】他の別実施形態を示すシステム構成図
【図１２】従来の外気調整システムのシステム構成図
【発明を実施するための形態】
【００８１】
図１は空調設備を示し、ここで、１は冷凍機、２は温水発生器、３は屋外からの導入外気ＯＡを温湿度調整する外調機、４は生産室などの空調対象域５を温湿度調整する空調機である。
【００８２】
外調機３には、冷却用熱交換器６と加熱用熱交換器７と加湿装置８とを、その順に外気通風方向の上流側から並べて装備してあり、冷却用熱交換器６及び加熱用熱交換器７には夫々、フィンチューブ型熱交換器を用いてある。
【００８３】
この外調機３では、夏期には基本的に、屋外から導入する高温の外気ＯＡを冷却用熱交換器６及び加熱用熱交換器７にその順に通風するのに伴い、冷凍機１と冷却用熱交換器６との間で冷水Ｗを循環させるとともに、温水発生機２と加熱用熱交換器７との間で温水Ｗを循環させる。
【００８４】
つまり、高温の導入外気ＯＡを冷却用熱交換器６において冷凍機１による冷却冷水Ｗと熱交換させて冷却除湿し、続いて、この除湿外気ＯＡを加熱用熱交換器７において温水発生器２による加熱温水Ｗと熱交換させて再熱加熱し、この除湿再熱外気ＯＡを調整外気として給気ファン９により空調対象域５に送給する。
【００８５】
また、この外調機３では、冬期には基本的に、屋外から導入する低温の外気ＯＡを冷却用熱交換器６及び加熱用熱交換器７にその順に通風するのに伴い、温水発生機２と加熱用熱交換器７との間で温水Ｗを循環させ、これにより、低温の導入外気ＯＡを加熱用熱交換器７において温水発生機２による加熱温水Ｗと熱交換させて加熱し、この加熱外気ＯＡを必要応じ加湿装置８により加湿調整した上で調整外気として給気ファン９により空調対象域５に送給する。
【００８６】
一方、空調対象域５では、夏期及び冬期の夫々において外調機３から調整外気ＯＡの送給を受けることに並行して、外調機３からの調整外気ＯＡの送給量に相当する量の域内空気ＲＡを排気ファン１０により外部に排出する。
【００８７】
空調対象域５を温湿度調整する空調機４にはフィンチューブ型の温調用熱交換器１１を装備してあり、夏期には、外調機３から除湿再熱外気ＯＡが空調対象域５に送給されることに対して、空調機４の温調用熱交換器１１に空調対象域５の域内空気ＲＡを循環通風するとともに、その温調用熱交換器１１と冷凍機１との間で冷水Ｗを循環させる。
【００８８】
また、この空調対象域５は冬期にも冷却負荷（冷房負荷）が存在するため、外調機３から加熱外気ＯＡが空調対象域５に送給される冬期にも、空調機４の温調用熱交換器１１に空調対象域５の域内空気ＲＡを循環通風するのに対し、夏期と同じく、その温調用熱交換器１１と冷凍機１との間で冷水Ｗを循環させる。
【００８９】
つまり、夏期及び冬期のいずれにおいても、空調対象域５の域内空気ＲＡを空調機４の温調用熱交換器１１において冷凍機１による冷却冷水Ｗと熱交換させて冷却し、これにより、空調対象域５において夏期及び冬期に存在する冷却負荷を処理して空調対象域５を所要の温湿度状態に調整する。
【００９０】
外調機３では、冬期において基本的に冷却用熱交換器６を休止状態にするため、冷却用熱交換器６の内部に残った水（具体的には、冷却用熱交換器６における通水路ｒｗの滞留水）が冬期における低温の導入外気ＯＡにより冷却されて凍結する虞がある。
【００９１】
この為、この外調機３では、冬期にも冷却用熱交換器６と冷凍機１との間で冷水Ｗを循環させて、冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに冷凍機１による冷却冷水Ｗを凍結防止用水として通水することで、冷却用熱交換器６における内部水の凍結（実質的には、冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに凍結防止用水として通水する冷水Ｗの凍結）を防止する凍結防止運転を実施する。
【００９２】
換言すれば、夏期には高温の導入外気ＯＡを前述の如く冷却除湿することを目的として、図２（ａ）に示す如く、冷却用熱交換器６の通風路ｒｆに夏期における高温の導入外気ＯＡ（例えば３２℃）を通風するのに対し、冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに冷凍機１による冷却冷水Ｗ（例えば７℃）を通水することで、高温の導入外気ＯＡを冷水Ｗと熱交換させて所定温度（例えば１１．４℃）に冷却する外気冷却運転を冷却用熱交換器６で実施する。
【００９３】
一方、冬期には図２（ｂ）に示す如く、冬期における低温の導入外気ＯＡが通風路ｒｆ通風されている状態にある冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに夏期と同じく冷凍機１による冷却冷水Ｗ（例えば７℃〜９℃）を凍結防止用水として通水することで、その冷水Ｗが冷却用熱交換器６の通水路ｒｗにおいて低温の導入外気ＯＡ（例えば−８℃）により冷却されて凍結するのを防止する凍結防止運転を冷却用熱交換器６で実施する。
【００９４】
そして、このように冷却用熱交換器６において外気冷却運転と凍結防止運転とを選択的に実施するのに、冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに対する冷水Ｗの通水向きを切り換えることで、外調機３における冷却用熱交換器６の通風通水方式を、同図２（ａ）に示す如く通風路ｒｆの上流側が通水路ｒｗの下流側となる対向流方式と、同図２（ｂ）に示す如く通風路ｒｆの上流側が通水路ｒｗの上流側となる並行流方式とに選択的に切り換える通水切換手段としての切換三方弁１２を装備してある。
【００９５】
つまり、この切換三方弁１２のよる通水向きの切り換えにより、外気冷却運転では冷却用熱交換器６の通風通水方式を図２（ａ）に示す如き対向流方式にし、一方、凍結防止運転では冷却用熱交換器６の通風通水方式を図２（ｂ）に示す如き並行流方式にするようにしてある。
【００９６】
即ち、対向流方式の熱交換器は並行流方式の熱交換器に比べ高い熱交換効率を得られることから、外気冷却運転では、冷却用熱交換器６の通風通水方式を図２（ａ）に示す対向流方式に切り換えておくことで、高温外気ＯＡの冷却において高い冷却効率を得られるようにする。
【００９７】
また、並行流方式の熱交換器では（図５の実線のグラフ参照）、凍結防止用水として冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに通水する冷水Ｗ（例えば７℃〜９℃）が冷却用熱交換器６の通風路出口における外気ＯＡの温度（即ち、冷水Ｗとの熱交換で昇温した外気ＯＡの温度、例えば５℃）未満に温度降下することがなく凍結に至り難いことから、凍結防止運転では、冷却用熱交換器６の通風通水方式を並行流方式に切り換えておくことで、凍結防止用水としての冷水Ｗが冷却用熱交換器６の通水路ｒｗで凍結するのを効果的に防止する。
【００９８】
１３は外調機３の運転制御を司る運転制御手段としての制御装置であり、この制御装置１３は、冷却用熱交換器６及び通水切換手段としての切換三方弁１２などとともに外気調整システムを構成する。
【００９９】
この制御装置１３は、冷却用熱交換器６の外気冷却運転では、冷却用熱交換器６に対する制御として、冷却用熱交換器６の通風路出口における外気ＯＡの温度ｔｏを検出する出口温度センサ１４の検出情報に基づき外気冷却用制御弁１５の開度を調整して、冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに対する冷水Ｗの通水量を調整することで、冷却用熱交換器６の通風路出口における外気ＯＡの温度ｔｏを設定冷却温度ｔｏｓ（上記例では１１．４℃）に調整する。
【０１００】
即ち、この調整により、夏期における高温高湿の導入外気ＯＡを冷却用熱交換器６において所定湿度まで冷却除湿する。
【０１０１】
また、この制御装置１３は、冷却用熱交換器６の凍結防止運転では、冷却用熱交換器６に対する制御として、上記出口温度センサ１４の検出情報に基づき凍結防止用制御弁１６の開度を調整して、冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに対する凍結防止用水（冷水Ｗ）の通水量を調整することで、冷却用熱交換器６の通風路出口における外気ＯＡの温度ｔｏを設定凍結防止温度ｔｏｘ（例えば５℃）に調整する。
【０１０２】
即ち、前述の如く冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに通水する凍結防止用水（冷水Ｗ）が冷却用熱交換器６の通風路出口における外気ＯＡの温度ｔｏ未満に温度降下することがない並行流方式に冷却用熱交換器６の通風通水方式を切り換えた状態において、上記の如く通水量調整により冷却用熱交換器６の通風路出口における外気ＯＡの温度ｔｏを設定凍結防止温度ｔｏｘに調整することで、凍結防止用水（冷水Ｗ）が冷却用熱交換器６の通水路ｒｗにおいて凍結することを一層確実に防止する。
【０１０３】
さらに、この制御装置１３は、凍結防止運転において冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに対する凍結防止用水（冷水Ｗ）の通水量を凍結防止用制御弁１６の開度調整により調整するのに、その通水量調整の調整範囲を冷却用熱交換器６の通水路ｒｗにおける凍結防止用水（冷水Ｗ）の流速ｖが設定下限流速ｖｍｉｎ以上となる水量範囲内に制限するように、凍結防止用制御弁１６の開度調整範囲を設定下限開度αｍｉｎ以上の範囲に規定する。
【０１０４】
具体的には、制御装置１３は、冷却用熱交換器６の通風路入口における外気ＯＡの温度ｔｉを検出する入口温度センサ１７の検出情報に基づき、図３に示す如く通風路入口における外気ＯＡの温度ｔｉが低温になるほど上記の設定下限開度αｍｉｎを増大側に変更（換言すれば、設定下限流速ｖｍｉｎを増大側に変更）する構成にしてある。
【０１０５】
つまり、冷却用熱交換器６の通水路ｒｗにおける凍結防止用水（冷水Ｗ）の流速ｖが設定下限流速ｖｍｉｎ以上であるときには、凍結防止用水（冷水Ｗ）の通水量調整により、冷却用熱交換器６の通風路出口における外気ＯＡの温度ｔｏを設定凍結防止温度ｔｏｘに調整するが、その通水量調整において冷却用熱交換器６の通水路ｒｗにおける凍結防止用水（冷水Ｗ）の流速ｖが設定下限流速ｖｍｉｎまで低下すると、冷却用熱交換器６の通風路出口における外気ＯＡの温度ｔｏが設定凍結防止温度ｔｏｘより高温になることを許して、それ以上の減少側への通水量調整を禁止するようにしてある。
【０１０６】
そして、このように凍結防止用水（冷水Ｗ）の流速ｖを設定下限流速ｖｍｉｎ以上に確保することで、凍結防止用水（冷水Ｗ）と冷却熱交換器６の伝熱壁１８における通水路側壁面１８ａとの間の熱抵抗を小さくして、図６（ａ）との比較において図６（ｂ）に示す如く伝熱壁１８における通水路側壁面１８ａの温度降下を抑制し、これにより、冷却用熱交換器６の通風路出口における外気ＯＡの温度ｔｏを設定凍結防止温度ｔｏｘに調整しているにもかかわらず、伝熱壁１８における通水路側壁面１８ａでの氷核形成に原因して冷却用熱交換器６の通水路ｒｗで凍結防止用水（冷水Ｗ）の凍結を招くことを防止するようにしてある。
【０１０７】
一方、この空調設備において、通水切換手段としての切換三方弁１２は、夏期には冷凍機１による冷却冷水Ｗを外調機３の冷却用熱交換器６と他の冷却負荷装置としての空調機４の温調用熱交換器１１とに対して並列的に循環させる形態で、冷凍機１による冷却冷水Ｗを外気冷却運転状態にある冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに通水する通水形態を採るようにしてある。
【０１０８】
また、この切換三方弁１２は、冬期にも夏期と同じく冷凍機１による冷却冷水Ｗを外調機３の冷却用熱交換器６と他の冷却負荷装置としての空調機４の温調用熱交換器１１とに対して並列的に循環させる形態で、冷凍機１による冷却冷水Ｗを凍結防止用水として外気冷却運転時の通水向きとは逆の通水向きで凍結防止運転状態にある冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに通水する通水形態を採るようにしてある。
【０１０９】
換言すれば、この切換三方弁１２は、冬期には、外調機３における冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに凍結防止用水として通水した冷水Ｗを、他の冷却負荷装置である空調機４の温調用熱交換器１１に通水した冷水Ｗとともに冷凍機１に戻して再冷却し、その冷却冷水Ｗを再び外調機３の冷却用熱交換器６と他の冷却負荷装置である空調機４の温調用熱交換器１１とに対して並列的に供給する通水形態を採る。
【０１１０】
即ち、この通水形態を採ることで、凍結防止運転で凍結防止用水として冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに通水した冷水Ｗが冷却用熱交換器６での低温外気ＯＡとの熱交換で低温外気ＯＡから回収した冷熱分だけ、凍結防止運転時における冷凍機１の冷却負荷を軽減できるようにしてある。
【０１１１】
制御装置１３はまた、凍結防止運転において冷却用熱交換器６の通水路ｒｗから排出される凍結防止用水（冷水Ｗ）の温度ｔｗを検出する出口水温センサ２１の検出情報に基づき、冷却用熱交換器６の通水路ｒｗから排出される凍結防止用水（冷水Ｗ）の温度ｔｗが設定危険温度ｔｗｚまで低下すると、外調機３に対する外気導入ダンパ１９を閉じるとともに、それまで閉じていたリサイクルダンパ２０を開いた状態で、給気ファン９及び排気ファン１０を継続して運転し、これにより、調整外気ＯＡの供給先である空調対象域５への外調機３を通じた外気ＯＡの供給を停止した状態で、空調対象域５と外調機３との間で域内空気ＲＡを循環させる形態にして、その循環空気ＲＡを冷却用熱交換器６の通風路ｒｆに通風するリサイクル運転を実施する構成にしてある。
【０１１２】
つまり、このリサイクル運転では、低温外気ＯＡの導入を遮断した状態で、空調対象域５に対する循環空気ＲＡを冷却用熱交換器６の通風路ｒｆに通風することにより、冷却用熱交換器６の通水路ｒｗでの内部水凍結を防止する。
【０１１３】
ここで、設定危険温度ｔｗｚには前記した設定凍結防止温度ｔｏｘより低い温度を設定するが、これら設定危険温度ｔｗｚ及び設定凍結防止温度ｔｏｘにはいずれも、凍結防止用水（冷水Ｗ）が冷却用熱交換器６の通水路ｒｗにおいて凍結に至らない温度を設定してある。
【０１１４】
以上、本例で示した冷却用熱交換器６の運転方法、及び、外気調整システムによれば、冷却用熱交換器６の外気冷却運転において外気ＯＡの冷却効率を高く確保しながら、冷却用熱交換器６の凍結防止運転において冷却用熱交換器６の通水路ｒｗでの内部水の凍結も効果的に防止することができる。
【０１１５】
なお、冷却用熱交換器６を外気冷却運転と凍結防止運転とに切り換えるのに、切換三方弁１２の切り換え操作は、人為的な切り換え指令により制御手段１３に実行させる方式、あるいは、設定タイムスケジュールや入口温度センサ１７による検出外気温度ｔｉなどに基づいて制御手段１３に実行させる方式のいずれを採用してもよい。
【０１１６】
〔別実施形態〕
次に本発明の別の実施形態を列記する。
【０１１７】
前述の実施形態では、凍結防止運転において、冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに対する凍結防止用水（冷水Ｗ）の通水量を調整することで、冷却用熱交換機６の通風路出口における外気ＯＡの温度ｔｏを設定凍結防止温度ｔｏｘに調整するようにしたが、これに代え、凍結防止運転において、冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに対する凍結防止用水の通水量を調整することで、冷却用熱交換機６の通水路出口における凍結防止用水の温度を設定凍結防止温度に調整するようにしてもよい。
【０１１８】
前述の実施形態では、冷却用熱交換器６にフィンチューブ型の熱交換器を用いる例を示したが、これに代えて図７に示す如く、冷却用熱交換器６の構成として、伝熱壁１８の通風路側の壁面１８ｂにフィンを備えていない無フィン式熱交換器部分６Ａ（所謂ベアチューブ型熱交換器部分）と、伝熱壁１８の通風路側の壁面１８ｂにフィン（図示省略）を備えている有フィン式熱交換器部分６Ｂ（即ち、フィンチューブ型熱交換器部分）とを、それら熱交換器部分６Ａ，６Ｂの通風路ｒｆが直列となる状態に並置した構成を採用し、そして、外気冷却運転及び凍結防止運転の夫々において無フィン式熱交換器部分６Ａの通風路ｒｆから有フィン式熱交換器部分６Ｂの通風路ｒｆの順に外気ＯＡを通風するようにしてもよい。
【０１１９】
前述の実施形態では、冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに対する通水向きを切り換えることで冷却用熱交換器６の通風通水方式を対向流方式と並行流方式とに選択的に切り換える通水切換手段として切換三方弁１２を用いた例を示したが、図８に示すように、この通水切換手段を４つの二方弁１２Ａにより構成してもよく、また、図９に示すように、この通水切換手段として４方切換弁１２Ｂを用いるようにしてもよい。
【０１２０】
前述の実施形態では、外気冷却運転において冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに対する通水量を調整する外気冷却用制御弁１５と、凍結防止運転において冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに対する通水量を調整する凍結防止用制御弁１６とを各別に装備したが、上記の図８や図９に示す如く、外気冷却運転と凍結防止運転との夫々において兼用制御弁１５Ａにより冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに対する通水量を調整するようにしてもよい。
【０１２１】
冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに対する通水向きを切換三方弁１２などの通水切換手段により切り換えて、冷却用熱交換器６の通風通水方式を対向流方式と並行流方式とに選択的に切り換えるのに、切換三方弁１２などの通水切換手段の切り換え操作は、手作業により行うようにしてもよく、あるいはまた、切換指令や設定タイムスケジュールあるいは冷却用熱交換器６の通風路入口における外気ＯＡの温度ｔｉに基づいて制御装置１３（運転制御手段）に自動的に行なわせるようにしてもよい。
【０１２２】
また場合によっては、冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに対する通水向きの切り換えにより、冷却用熱交換器６の通風通水方式を対向流方式と並行流方式とに切り換えるのに代えて、冷却用熱交換器６の通風路ｒｆに対する外気通風向きの切り換えにより冷却用熱交換器６の通風通水方式を対向流方式と並行流方式とに切り換えるようにしてもよい。
【０１２３】
前述の実施形態では、凍結防止運転においても外気冷却運転と同様に冷凍機１（冷却手段の一例）による冷却冷水Ｗを凍結防止用水として冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに通水する例を示したが、凍結防止運転において冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに通水する凍結防止用水は、外気冷却運転において冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに通水する冷水Ｗとは別の給水源から供給される冷水や常温水あるいは加熱水であってもよい。
【０１２４】
なお、冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに対する通水向きを通水切換手段により切り換えることで冷却用熱交換器６の通風通水方式を対向流方式と並行流方式とに切り換える場合において、外気冷却運転で冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに通水する冷水と凍結防止運転において冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに通水する凍結防止用水とを各別の給水源から供給する場合は、通水切換手段は冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに対する通水向きの切り換えとともに、給水源の切り換えも行なうものにする。
【０１２５】
前述の実施形態では、外気通風方向において冷却用熱交換器６の下流側に加熱用熱交換器７を装備する例を示したが、本発明は、外気通風方向において冷却用熱交換器６の下流側に熱交換器を装備しない場合にも適用することができ、また場合によっては、外気通風方向において冷却用熱交換器６の上流側に所定用途の熱交換器を装備する場合にも適用することができる。
【０１２６】
前述の実施形態では、凍結防止運転において冷却用熱交換器６の通水路出口における凍結防止用水Ｃの温度ｔｗが設定危険温度ｔｗｚまで低下したときリサイクル運転を実施するようにしたが、これに代え、凍結防止運転において冷却用熱交換器６の通風路出口における外気ＯＡの温度ｔｏや通風路入口における外気ＯＡの温度ｔｉが設定危険温度まで低下したときにリサイクル運転を実施するようにしてもよい。
【０１２７】
また、リサイクル運転に至るまでの処置として、凍結防止運転において冷却用熱交換器６の通風路入口における外気ＯＡの温度ｔｉが低温になるほど、冷却用熱交換器６の通風路ｒｆに対する外気ＯＡの通風量を減少側に調整するようにしてもよい。
【０１２８】
さらに、その場合、冷却用熱交換器６の通風路入口における外気ＯＡの温度ｔｉが低温になるほど、冷却用熱交換器６の通風路ｒｆに対する外気ＯＡの通風量を減少側に調整するとともに、外気供給の供給先５と冷却用熱交換器６との間で循環させる形態で外気ＯＡとともに冷却用熱交換器６の通風路ｒｆに通風する循環空気ＲＡの通風量を増大側に調整するようにしてもよい。
【０１２９】
前述の実施形態では凍結防止運転において、冷凍機１（冷却手段の一例）により冷却した冷水Ｗを冷却用熱交換器６と他の冷却負荷装置（温調用熱交換器１１）とに対して並列的に循環させる形態で、冷凍機１による冷却冷水Ｗを凍結防止用水として冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに通水するようにしたが、これに代え、図１０，図１１に示す如く、凍結防止運転の実施時に、外気冷却運転で冷却用熱交換器６に通水する冷水Ｗを冷却する冷凍機等の冷却手段又は他の冷凍機等の冷却手段のいずれかの冷却手段１′により冷却した冷水Ｗを冷却負荷装置１１′に循環させるのに併行して、その冷却負荷装置１１′から送出される冷水Ｗ（即ち、冷却負荷緒装置１１′で昇温した冷水）、又は、その送出冷水Ｗと中継熱交換器Ｈ（即ち、熱回収熱交換器）で熱交換させた循環水Ｗ′を、凍結防止用水として冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに通水するようにしてもよい。
【０１３０】
即ち、このようにすれば、凍結防止運転の実施時において運転される冷却負荷装置１１′での排熱を凍結防止用の熱として利用する形態で、冷却用熱交換器６における内部水の凍結を一層効果的に防止することができ、また、冷却負荷装置１１′での排熱を凍結防止用の熱として冷却用熱交換器６で消費する分、その冷却負荷装置１１′との間で冷水循環させる冷却手段１′の冷却負荷を軽減することができる。
【０１３１】
外気冷却運転において冷却用熱交換器６の通水路ｒｗに通水する冷水Ｗを冷却する冷却手段は、冷凍機１に限らず各種形式の冷水発生機や蓄熱冷熱により冷水Ｗを冷却するものであってもよく、また場合によっては、冷却塔や種々の流体からの回収冷熱により冷水Ｗを冷却するものであってもよい。
【０１３２】
外気冷却運転において冷却用熱交換器６で冷却した外気ＯＡの供給先は空調対象域５に限られるものではなく、冷却用熱交換器６で冷却した外気ＯＡはどのような用途に供するものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１３３】
本発明による冷却用熱交換器の運転方法及び外気調整システムは、凍結防止を必要とするものであれば、空調用に限らず各種分野における種々の用途の冷却用熱交換器に適用することができる。
【符号の説明】
【０１３４】
６ 冷却用熱交換器
ｒｆ 通風路
ＯＡ 外気
ｒｗ 通水路
１ 冷却手段
Ｗ 冷水，凍結防止用水
ｔｏ 通風路出口の外気温度
ｔｏｘ 設定凍結防止温度
ｖ 流速
ｖｍｉｎ 設定下限流速
ｔｉ 通風路入口の外気温度
１８ 伝熱壁
１８ｂ 通風路側壁面
６Ａ 無フィン式熱交換器部分
６Ｂ 有フィン式熱交換器部分
５ 供給先
ＰＡ 循環空気
１１ 冷却負荷装置
１′ 冷却手段
１２ 通水切換手段
１３ 運転制御手段
ｔｗ 通水路出口の水温度
ｔｗｚ 設定危険温度
Ｈ 中継熱交換器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却用熱交換器の通風路に高温の外気を通風するとともに、前記冷却用熱交換器の通水路に冷却手段により冷却した冷水を通水することで、その高温外気を冷水と熱交換させて冷却する外気冷却運転と、
通風路に低温の外気が通風されている前記冷却用熱交換器の通水路に凍結防止用水を通水することで、その通水路における水が低温外気により冷却されて凍結するのを防止する凍結防止運転とを、選択的に実施する冷却用熱交換器の運転方法であって、
前記外気冷却運転では、前記冷却用熱交換器の通風通水方式を通風路上流側が通水路下流側となる対向流方式に切り換えた状態にし、
前記凍結防止運転では、前記冷却用熱交換器の通風通水方式を通風路上流側が通水路上流側となる並行流方式に切り換えた状態にするとともに、
前記冷却用熱交換器の通水路に通水する凍結防止用水の通水量を調整することで、前記冷却用熱交換器の通風路出口における外気の温度、又は、前記冷却用熱交換器の通水路出口における凍結防止用水の温度を設定凍結防止温度に調整する冷却用熱交換器の運転方法。
【請求項２】
前記凍結防止運転において、前記冷却用熱交換器の通水路に通水する凍結防止用水の通水量を調整するのに、
その通水量調整の調整範囲を、前記冷却用熱交換器の通水路における凍結防止用水の流速が設定下限流速以上となる水量範囲内に制限する請求項１に記載した冷却用熱交換器の運転方法。
【請求項３】
前記凍結防止運転において、前記冷却用熱交換器の通風路入口における外気の温度が低温になるほど、前記設定下限流速を増大側に変更する請求項２に記載した冷却用熱交換器の運転方法。
【請求項４】
前記冷却用熱交換器は、伝熱壁の通風路側の壁面にフィンを備えていない無フィン式熱交換器部分と、伝熱壁の通風路側の壁面にフィンを備えている有フィン式熱交換器部分とを、それら熱交換器部分の通風路が直列となる状態に並置した構成にしておき、
前記凍結防止運転では、前記無フィン式熱交換器部分の通風路から前記有フィン式熱交換器部分の通風路の順に外気を通風する請求項１〜３のいずれか１項に記載した冷却用熱交換器の運転方法。
【請求項５】
前記凍結防止運転において、前記冷却用熱交換器の通水路出口における凍結防止用水の温度、又は、前記冷却用熱交換器の通風路出口における外気の温度、又は、前記冷却用熱交換器の通風路入口における外気の温度が設定危険温度まで低下したときに、
供給先への前記冷却用熱交換器を通じた外気の供給を停止した状態で、前記供給先と前記冷却用熱交換器との間で空気を循環させる形態にして、その循環空気を前記冷却用熱交換器の通風路に通風するリサイクル運転を実施する請求項１〜４のいずれか１項に記載した冷却用熱交換器の運転方法。
【請求項６】
前記外気冷却運転では、前記冷却手段により冷却した冷水を前記冷却用熱交換器と他の冷却負荷装置とに対して並列的に循環させる形態で、前記冷却手段により冷却した冷水を前記冷却用熱交換器の通水路に通水し、
前記凍結防止運転では、同じく前記冷却手段により冷却した冷水を前記冷却用熱交換器と前記他の冷却負荷装置とに対して並列的に循環させる形態で、前記冷却手段により冷却した冷水を凍結防止用水として前記冷却用熱交換器の通水路に通水する請求項１〜５のいずれか１項に記載した冷却用熱交換器の運転方法。
【請求項７】
前記凍結防止運転の実施時に、前記冷却手段により冷却した冷水又は他の冷却手段により冷却した冷水を冷却負荷装置に循環させるのに併行して、その冷却負荷装置から送出される冷水、又は、その送出冷水と中継熱交換器で熱交換させた循環水を、凍結防止用水として前記冷却用熱交換器の通水路に通水する請求項１〜５のいずれか１項に記載した冷却用熱交換器の運転方法。
【請求項８】
請求項１に記載した冷却用熱交換器の運転方法を実施するのに使用する外気調整システムであって、
冷却用熱交換器の通風路に高温の外気を通風するとともに、前記冷却用熱交換器の通水路に冷却手段により冷却した冷水を通水することで、その高温外気を冷水と熱交換させて冷却する外気冷却運転と、
通風路に低温の外気が通風されている前記冷却用熱交換器の通水路に凍結防止用水を通水することで、その通水路における水が低温外気により冷却されて凍結するのを防止する凍結防止運転とを、選択的に実施する構成として、
前記冷却用熱交換器の通水路に対する通水向きの切り換えにより、前記冷却用熱交換器の通風通水方式を、通風路上流側が通水路下流側となる対向流方式と通風路上流側が通水路上流側となる並行流方式とに選択的に切り換える通水切換手段を備えるとともに、
前記凍結防止運転において、前記冷却用熱交換器の通水路に通水する凍結防止用水の通水量を調整することで、前記冷却用熱交換器の通風路出口における外気の温度、又は、前記冷却用熱交換器の通水路出口における凍結防止用水の温度を設定凍結防止温度に調整する運転制御手段を備えている外気調整システム。
【請求項９】
前記運転制御手段は、前記凍結防止運転において前記冷却用熱交換器の通水路に通水する凍結防止用水の通水量を調整するのに、その通水量調整の調整範囲を、前記冷却用熱交換器の通水路における凍結防止用水の流速が設定下限流速以上となる水量範囲内に制限する構成にしてある請求項８に記載した外気調整システム。
【請求項１０】
前記運転制御手段は、前記凍結防止運転において前記冷却用熱交換器の通風路入口における外気の温度が低温になるほど、前記設定下限流速を増大側に変更する構成にしてある請求項９に記載した外気調整システム。
【請求項１１】
前記冷却用熱交換器は、伝熱壁の通風路側の壁面にフィンを備えていない無フィン式熱交換器部分と、伝熱壁の通風路側の壁面にフィンを備えている有フィン式熱交換器部分とを、それら熱交換器部分の通風路が直列となる状態に並置した構成にするとともに、
前記外気冷却運転及び前記凍結防止運転の夫々で無フィン式熱交換器部分の通風路から有フィン式熱交換器部分の通風路の順に外気を通風する構成にしてある請求項８〜１０のいずれか１項に記載した外気調整システム。
【請求項１２】
前記運転制御手段は、前記凍結防止運転において前記冷却用熱交換器の通水路出口における凍結防止用水の温度、又は、前記冷却用熱交換器の通風路出口における外気の温度、又は、前記冷却用熱交換器の通風路入口における外気の温度が設定危険温度まで低下したときに、
供給先への前記冷却用熱交換器を通じた外気の供給を停止した状態で、前記供給先と前記冷却用熱交換器との間で空気を循環させる形態にして、その循環空気を前記冷却用熱交換器の通風路に通風するリサイクル運転を実施する構成にしてある請求項８〜１１のいずれか１項に記載した外気調整システム。
【請求項１３】
前記運転制御手段は、切換指令又は設定タイムスケジュール又は前記冷却用熱交換器の通風路入口における外気の温度に基づき、前記通水切換手段を操作して前記外気冷却運転と前記凍結防止運転との切り換えを自動的に行なう構成にしてある請求項８〜１２のいずれか１項に記載した外気調整システム。
【請求項１４】
前記通水切換手段は、前記外気冷却運転では、前記冷却手段により冷却した冷水を前記冷却用熱交換器と他の冷却負荷装置とに対して並列的に循環させる形態で、前記冷却手段により冷却した冷水を前記冷却用熱交換器の通水路に通水し、
前記凍結防止運転では、同じく前記冷却手段により冷却した冷水を前記冷却用熱交換器と前記他の冷却負荷装置とに対して並列的に循環させる形態で、前記冷却手段により冷却した冷水を凍結防止用水として外気冷却運転時の通水向きとは逆向きで前記冷却用熱交換器の通水路に通水する構成にしてある請求項８〜１３のいずれか１項に記載した外気調整システム。
【請求項１５】
前記通水切換手段は、前記凍結防止運転の実施時に、前記冷却手段により冷却した冷水又は他の冷却手段により冷却した冷水を冷却負荷装置に循環させるのに併行して、その冷却負荷装置から送出される冷水、又は、その送出冷水と中継熱交換器で熱交換させた循環水を、凍結防止用水として前記冷却用熱交換器の通水路に通水する構成にしてある請求項８〜１３のいずれか１項に記載した外気調整システム。
【請求項１】
冷却用熱交換器の通風路に高温の外気を通風するとともに、前記冷却用熱交換器の通水路に冷却手段により冷却した冷水を通水することで、その高温外気を冷水と熱交換させて冷却する外気冷却運転と、
通風路に低温の外気が通風されている前記冷却用熱交換器の通水路に凍結防止用水を通水することで、その通水路における水が低温外気により冷却されて凍結するのを防止する凍結防止運転とを、選択的に実施する冷却用熱交換器の運転方法であって、
前記外気冷却運転では、前記冷却用熱交換器の通風通水方式を通風路上流側が通水路下流側となる対向流方式に切り換えた状態にし、
前記凍結防止運転では、前記冷却用熱交換器の通風通水方式を通風路上流側が通水路上流側となる並行流方式に切り換えた状態にするとともに、
前記冷却用熱交換器の通水路に通水する凍結防止用水の通水量を調整することで、前記冷却用熱交換器の通風路出口における外気の温度、又は、前記冷却用熱交換器の通水路出口における凍結防止用水の温度を設定凍結防止温度に調整する冷却用熱交換器の運転方法。
【請求項２】
前記凍結防止運転において、前記冷却用熱交換器の通水路に通水する凍結防止用水の通水量を調整するのに、
その通水量調整の調整範囲を、前記冷却用熱交換器の通水路における凍結防止用水の流速が設定下限流速以上となる水量範囲内に制限する請求項１に記載した冷却用熱交換器の運転方法。
【請求項３】
前記凍結防止運転において、前記冷却用熱交換器の通風路入口における外気の温度が低温になるほど、前記設定下限流速を増大側に変更する請求項２に記載した冷却用熱交換器の運転方法。
【請求項４】
前記冷却用熱交換器は、伝熱壁の通風路側の壁面にフィンを備えていない無フィン式熱交換器部分と、伝熱壁の通風路側の壁面にフィンを備えている有フィン式熱交換器部分とを、それら熱交換器部分の通風路が直列となる状態に並置した構成にしておき、
前記凍結防止運転では、前記無フィン式熱交換器部分の通風路から前記有フィン式熱交換器部分の通風路の順に外気を通風する請求項１〜３のいずれか１項に記載した冷却用熱交換器の運転方法。
【請求項５】
前記凍結防止運転において、前記冷却用熱交換器の通水路出口における凍結防止用水の温度、又は、前記冷却用熱交換器の通風路出口における外気の温度、又は、前記冷却用熱交換器の通風路入口における外気の温度が設定危険温度まで低下したときに、
供給先への前記冷却用熱交換器を通じた外気の供給を停止した状態で、前記供給先と前記冷却用熱交換器との間で空気を循環させる形態にして、その循環空気を前記冷却用熱交換器の通風路に通風するリサイクル運転を実施する請求項１〜４のいずれか１項に記載した冷却用熱交換器の運転方法。
【請求項６】
前記外気冷却運転では、前記冷却手段により冷却した冷水を前記冷却用熱交換器と他の冷却負荷装置とに対して並列的に循環させる形態で、前記冷却手段により冷却した冷水を前記冷却用熱交換器の通水路に通水し、
前記凍結防止運転では、同じく前記冷却手段により冷却した冷水を前記冷却用熱交換器と前記他の冷却負荷装置とに対して並列的に循環させる形態で、前記冷却手段により冷却した冷水を凍結防止用水として前記冷却用熱交換器の通水路に通水する請求項１〜５のいずれか１項に記載した冷却用熱交換器の運転方法。
【請求項７】
前記凍結防止運転の実施時に、前記冷却手段により冷却した冷水又は他の冷却手段により冷却した冷水を冷却負荷装置に循環させるのに併行して、その冷却負荷装置から送出される冷水、又は、その送出冷水と中継熱交換器で熱交換させた循環水を、凍結防止用水として前記冷却用熱交換器の通水路に通水する請求項１〜５のいずれか１項に記載した冷却用熱交換器の運転方法。
【請求項８】
請求項１に記載した冷却用熱交換器の運転方法を実施するのに使用する外気調整システムであって、
冷却用熱交換器の通風路に高温の外気を通風するとともに、前記冷却用熱交換器の通水路に冷却手段により冷却した冷水を通水することで、その高温外気を冷水と熱交換させて冷却する外気冷却運転と、
通風路に低温の外気が通風されている前記冷却用熱交換器の通水路に凍結防止用水を通水することで、その通水路における水が低温外気により冷却されて凍結するのを防止する凍結防止運転とを、選択的に実施する構成として、
前記冷却用熱交換器の通水路に対する通水向きの切り換えにより、前記冷却用熱交換器の通風通水方式を、通風路上流側が通水路下流側となる対向流方式と通風路上流側が通水路上流側となる並行流方式とに選択的に切り換える通水切換手段を備えるとともに、
前記凍結防止運転において、前記冷却用熱交換器の通水路に通水する凍結防止用水の通水量を調整することで、前記冷却用熱交換器の通風路出口における外気の温度、又は、前記冷却用熱交換器の通水路出口における凍結防止用水の温度を設定凍結防止温度に調整する運転制御手段を備えている外気調整システム。
【請求項９】
前記運転制御手段は、前記凍結防止運転において前記冷却用熱交換器の通水路に通水する凍結防止用水の通水量を調整するのに、その通水量調整の調整範囲を、前記冷却用熱交換器の通水路における凍結防止用水の流速が設定下限流速以上となる水量範囲内に制限する構成にしてある請求項８に記載した外気調整システム。
【請求項１０】
前記運転制御手段は、前記凍結防止運転において前記冷却用熱交換器の通風路入口における外気の温度が低温になるほど、前記設定下限流速を増大側に変更する構成にしてある請求項９に記載した外気調整システム。
【請求項１１】
前記冷却用熱交換器は、伝熱壁の通風路側の壁面にフィンを備えていない無フィン式熱交換器部分と、伝熱壁の通風路側の壁面にフィンを備えている有フィン式熱交換器部分とを、それら熱交換器部分の通風路が直列となる状態に並置した構成にするとともに、
前記外気冷却運転及び前記凍結防止運転の夫々で無フィン式熱交換器部分の通風路から有フィン式熱交換器部分の通風路の順に外気を通風する構成にしてある請求項８〜１０のいずれか１項に記載した外気調整システム。
【請求項１２】
前記運転制御手段は、前記凍結防止運転において前記冷却用熱交換器の通水路出口における凍結防止用水の温度、又は、前記冷却用熱交換器の通風路出口における外気の温度、又は、前記冷却用熱交換器の通風路入口における外気の温度が設定危険温度まで低下したときに、
供給先への前記冷却用熱交換器を通じた外気の供給を停止した状態で、前記供給先と前記冷却用熱交換器との間で空気を循環させる形態にして、その循環空気を前記冷却用熱交換器の通風路に通風するリサイクル運転を実施する構成にしてある請求項８〜１１のいずれか１項に記載した外気調整システム。
【請求項１３】
前記運転制御手段は、切換指令又は設定タイムスケジュール又は前記冷却用熱交換器の通風路入口における外気の温度に基づき、前記通水切換手段を操作して前記外気冷却運転と前記凍結防止運転との切り換えを自動的に行なう構成にしてある請求項８〜１２のいずれか１項に記載した外気調整システム。
【請求項１４】
前記通水切換手段は、前記外気冷却運転では、前記冷却手段により冷却した冷水を前記冷却用熱交換器と他の冷却負荷装置とに対して並列的に循環させる形態で、前記冷却手段により冷却した冷水を前記冷却用熱交換器の通水路に通水し、
前記凍結防止運転では、同じく前記冷却手段により冷却した冷水を前記冷却用熱交換器と前記他の冷却負荷装置とに対して並列的に循環させる形態で、前記冷却手段により冷却した冷水を凍結防止用水として外気冷却運転時の通水向きとは逆向きで前記冷却用熱交換器の通水路に通水する構成にしてある請求項８〜１３のいずれか１項に記載した外気調整システム。
【請求項１５】
前記通水切換手段は、前記凍結防止運転の実施時に、前記冷却手段により冷却した冷水又は他の冷却手段により冷却した冷水を冷却負荷装置に循環させるのに併行して、その冷却負荷装置から送出される冷水、又は、その送出冷水と中継熱交換器で熱交換させた循環水を、凍結防止用水として前記冷却用熱交換器の通水路に通水する構成にしてある請求項８〜１３のいずれか１項に記載した外気調整システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１５４５４３（Ｐ２０１２−１５４５４３Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３１４６（Ｐ２０１１−１３１４６）
【出願日】平成２３年１月２５日（２０１１．１．２５）
【出願人】（０００１４９７９０）株式会社大気社 (136)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２５日（２０１１．１．２５）
【出願人】（０００１４９７９０）株式会社大気社 (136)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]