JP2003194373A - 発熱設備及びその換気構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、設備室１内に設置され、発熱する
発熱部５１，５２をエンクロージャ２２により包囲して
構成された発熱設備２０において、エンクロージャ２２
内のガスを排気流路２８を介して設備室１内に排出し
て、エンクロージャ２２内を換気する発熱設備２０の換
気構造において、簡単な構成で、且つ、少ないエネルギ
消費で、設備室の室温の過剰上昇を抑制することができ
る技術を実現することを目的とする。 【解決手段】 排気流路２８に、ガスが通風する通風部
４４と、通風部４４に水を供給して通風部を湿潤させる
湿潤手段４２，４３とからなる気化式冷却器４０を備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、設備室内に設置さ
れ、発熱する発熱部をエンクロージャにより包囲して構
成された発熱設備において、前記エンクロージャ内のガ
スをエンクロージャ排気流路を介して前記設備室内に排
出して、前記エンクロージャ内を換気する発熱設備の換
気構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記のような発熱設備としては、発熱部
としてガスエンジン又はガスタービン等を駆動源とする
発電機や燃料電池等を備え、防音等の目的で発熱部を包
囲するように設けられるエンクロージャを備えたコジェ
ネレーション設備などがあり、このような発熱設備は、
地下室などの設備室内に配置される場合が多い。また、
このような発熱設備は、発熱部を包囲するエンクロージ
ャ内の過剰昇温を抑制するために、ファンにより、エン
クロージャ内の空気（ガス）とエンクロージャ外且つ設
備室内の空気とを循環させて、エンクロージャ内を換気
する換気構造が設けられることがある。

【０００３】上記のように発熱設備を設置した設備室内
には、上記発熱設備のエンクロージャに設けられた排気
流路から、エンクロージャ内の発熱部により昇温された
例えば４０℃以上の空気が排出される場合がある。そし
て、特に夏期において、発熱設備から設備室内に高温の
空気が排出されると、前記設備室の室温が過剰上昇して
設備室の作業環境性が悪化し、さらに、設備室内の例え
ば高温空気の排出先付近に電気制御盤などが設置されて
いれば、その制御盤の電装部品の寿命低下等を誘発し、
保守メンテ費を高騰させる原因にもなる。

【０００４】そこで、上記設備室内に発熱設備を設置す
る場合に、設備室内の室温の上昇を抑制する方法として
は、従来、設備室内に設置された空気調節装置により設
備室の室温上昇を抑制する方法や、エンクロージャ内の
空気を排出する排気流路に屋外に導通した排気ダクトを
直接接続して、エンクロージャ内から排出される高温空
気を屋外へ直接排出する方法などがあった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前者の空気調
整装置を用いる方法では、空気調整装置等を働かせるた
めに、冷媒を冷却するためのエネルギ消費や、その冷媒
が流通する熱交換器に空気を導入するためのファンの駆
動エネルギ消費が必要となる。例えば、発熱設備として
のコジェネレーション設備を設置した場合には、そのコ
ジェネレーション設備で発生された電力の一部がそのエ
ネルギとして消費されてしまい、コジェネレーション設
備の設置による省エネ効果を阻害する要因となる。

【０００６】また、後者のエンクロージャの排気流路に
屋外に導通する排気ダクトを接続する方法では、一般的
に狭い設備室内に排気ダクトを取り回すためのスペース
を確保する必要があり、さらに、このような排気ダクト
の取り回し状態は発熱装置毎に異なるので、発熱装置を
設置する毎に、排気ダクトの設計及び工事費が発生し、
設置コストを高騰させる原因となる。

【０００７】さらに、コジェネレーション設備において
は、エンジンの排気ガスを屋外に排出するための排気ダ
クトが設けられることがあり、エンクロージャ内の空気
もエンジンの排気ガスと共に、この排気ダクトを介して
直接屋外へ排出することが考えられるが、エンクロージ
ャ内の空気はエンジンの排気ガスと比較して低温である
ため、この排気ダクトにおいてエンジンの排気ガス中の
水蒸気が凝縮して結露が発生するので、問題である。

【０００８】従って、本発明は、上記の事情に鑑みて、
設備室内に設置される発熱設備の換気構造において、簡
単な構成で、且つ、少ないエネルギ消費で、設備室の室
温の過剰上昇を抑制することができる技術を実現するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】〔構成１〕本発明に係る
発熱設備の換気構造は、請求項１に記載したごとく、設
備室内に設置され、発熱する発熱部をエンクロージャに
より包囲して構成された発熱設備において、前記エンク
ロージャ内のガスをエンクロージャ排気流路を介して前
記設備室内に排出して、前記エンクロージャ内を換気す
る発熱設備の換気構造であって、前記排気流路に、前記
ガスが通風する通風部と、前記通風部に水を供給して前
記通風部を湿潤させる湿潤手段とからなる気化式冷却器
を備えたことを特徴とする。

【００１０】〔作用効果〕本構成の発熱設備の換気構造
によれば、発熱部により昇温されたエンクロージャ内の
高温の空気は、排気流路において、上記湿潤手段により
水が供給されて湿潤した通風部を通過する際に、顕熱の
一部が通風部の水を蒸発させるための気化熱として消費
されることで冷却し、その冷却後の空気が設備室内に排
出されることになる。従って、水を消費するだけという
簡単且つ省エネルギな構成で、エンクロージャ内の高温
の空気を冷却した後に設備室内に排出することができ
る、設備室の室温の過剰上昇を抑制することができる発
熱設備の換気構造を実現することができる。

【００１１】〔構成２〕本発明に係る発熱設備の換気構
造は、請求項２に記載したごとく、上記構成１の発熱設
備の構成に加えて、前記発熱設備が、コジェネレーショ
ン設備であることを特徴とする。

【００１２】〔作用効果〕発熱部としてガスエンジン又
はガスタービン等を駆動源とする発電機や燃料電池等を
備え、防音等の目的で発熱部を包囲するように設けられ
るエンクロージャを備えた発熱設備としてのコジェネレ
ーション設備は、特に、地下室等の熱がこもりやすい設
備室内に設置されることが多い。そして、このような場
合でも、本構成の発熱設備の換気構造によれば、エンク
ロージャ内の高温の空気を、顕熱の一部を湿潤された通
風部の水を蒸発させるための気化熱として消費して、良
好に冷却した後に、設備室内に排出することができるの
で、コジェネレーション設備で発生した電力を設備室の
室温上昇の抑制のために消費することがなく、コジェネ
レーション設備の設置による省エネ効果を充分に発揮さ
せることができる。

【００１３】〔構成３〕本発明に係る発熱設備は、請求
項３に記載したごとく、発熱する発熱部をエンクロージ
ャにより包囲して構成され、前記エンクロージャ内を換
気する換気構造として上記構成１又は２の発熱設備の換
気構造を備えたことを特徴とする。

【００１４】〔作用効果〕本構成のコジェネレーション
設備等として構成された発熱設備は、エンクロージャ内
の高温の空気を、顕熱の一部を湿潤された通風部の水を
蒸発させるための気化熱として消費して、良好に冷却し
た後に、設備室内に排出することができる換気構造を備
えているので、この発熱設備を設備室に設ける際に、設
備室の室温上昇抑制のための設計及び工事費が発生する
のを抑制することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明に係る発熱設備の換気構造
の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１
に示すコジェネレーション設備２０（発熱設備の一例）
は、ガスエンジン５１（発熱部の一例）を駆動源とする
発電機５２（発熱部の一例）を備え、防音等の目的でそ
れらの包囲するように設けられるエンクロージャ２２を
備えて構成され、設備室１内に配置されている。

【００１６】この設備室１は、屋外に通じる給気ダクト
３内に設けられた給気ファン４により外気が設備室１内
に供給されると共に、屋外に通じる排気ダクト６内に設
けられた排気ファン７により設備室１内の空気が屋外に
排出されることで、換気されるように構成されている。

【００１７】一方、この設備室１に配置されたコジェネ
レーション設備２０は、エンクロージャ２２内の空気を
燃焼用空気として利用するガスエンジン５１により発電
機５２を駆動させて電力を発生し、さらに、ガスエンジ
ン５１及び発電機５２を冷却するための冷却水及びガス
エンジン５１から排出される燃焼排ガスの熱により水を
加熱して温水を生成するように構成されている。

【００１８】そして、コジェネレーション設備２０に
は、ガスエンジン５１及び発電機５２の発熱により昇温
するエンクロージャ２２内の空気を設備室１内の空気と
循環させて換気するために、設備室１内に通じる給気ダ
クト２４内に設けられた給気ファン２５により設備室１
内の空気をエンクロージャ２２内に供給すると共に、設
備室１内に通じる排気ダクト２７内に設けられた排気フ
ァン３０によりエンクロージャ２２内の空気を設備室１
内に排出する換気構造が設けられている。

【００１９】さらに、図１及び図２に示すように、この
換気構造の排気ダクト２７内の排気流路２８には、排出
される空気が通風する通風部として簀子状の湿潤エレメ
ント４４と、その湿潤エレメント４４の上方を覆うよう
に形成された散水部材４３と、内部に供給された水をそ
の散水部材４３の内壁に噴出するための上向きの散水口
４２ａが複数形成された散水管４２と、湿潤エレメント
４４から滴下する水を収容し、その水を水ドレン配管に
排出するためのバット部材４６とを備えて構成された気
化式冷却器４０が設けられている。

【００２０】即ち、この気化式冷却器４０は、散水管４
２の散水口４２ａから噴出された水は、散水部材４３の
内壁に衝突して湿潤エレメント４４の上方に均等に散布
され、湿潤エレメント４４の表面は散水された水により
適度に湿った状態を維持することになる。このような散
水管４２及び散水エレメント４４のように、通風部とし
ての湿潤エレメント４４に水を供給して、湿潤エレメン
ト４４の表面を湿潤させる手段を湿潤手段と呼ぶ。

【００２１】そして、コジェネレーション設備２０の換
気構造に、この気化式冷却器４０を設けることにより、
ガスエンジン５１及び発電機５２の発熱により昇温する
エンクロージャ２２内の高温の空気は、排気流路２８に
おいて、上記湿潤手段により水が供給されて湿潤した湿
潤エレメント４４を通過する際に、顕熱の一部が湿潤エ
レメント４４の水を蒸発させるための気化熱として消費
されることで冷却し、その冷却後の空気が設備室１内に
排出されることになり、設備室１の室温の過剰上昇を抑
制することができる。

【００２２】また、換気設備を気化式冷却器４０を設け
て構成した定格出力４００ｋＷ程度のコジェネレーショ
ン設備２０を用いた実験においては、給気ダクト２４内
を介してエンクロージャ２２内に供給される空気の温度
が３６℃程度、エンクロージャ２２内のガスエンジン５
１及び発電機５２等の発熱部により昇温した空気の温度
が４１℃程度となっている場合でも、その高温の空気を
上記気化式冷却器４０の湿潤エレメント４４を通風させ
てることで２８℃程度まで冷却して設備室１に排出する
ことができ、設備室１内に空気調節装置等を設けること
なく、設備室１内の空気の温度を３０℃程度に維持する
ことができた。

【００２３】また、従来のようにエンクロージャ２２内
の高温の空気をそのまま設備室１内に排出し、設備室１
内の空気調節装置を働かせない場合には、上記の実験と
同等の条件下において、設備室１内の空気の温度が４０
℃以上となる。さらに、この４０℃以上となった設備室
１内の空気を、例えば上記気化式冷却器４０を設けた場
合と同等に冷却する場合には、その空気調節装置におい
て、送風機ファンで４ｋＷ程度、冷媒体を冷却するため
に３０ｋＷ程度の合計３４ｋＷ程度の電力が消費され
る。そして、この消費電力は、コジェネレーション設備
２０の発電電力の８％程度となり、結果、この空気調節
装置の消費電力は、コジェネレーション設備２０の見掛
け上の発電効率低下として計上されてしまうことにな
る。

【００２４】一方、換気設備を気化式冷却器４０を設け
て構成したコジェネレーション設備２０は、空気調節装
置を設ける必要がなく、電力を消費することがないの
で、コジェネレーション設備２０の発電効率の低下を抑
制して、コジェネレーション設備２０の設置による省エ
ネ効果を充分に発揮させることができる。

【００２５】これまで説明してきたコジェネレーション
設備２０は、気化式冷却器４０において湿潤エレメント
４４の水を蒸発させることで冷却した空気を設備室１内
に排出するので、この設備室１内には、例えば相対湿度
が９０％程度の空気が排出されることがある。このよう
な高湿度の空気が設備室１内に排出されると、設備室１
内の空気の相対湿度が例えば５０％程度と高くなること
がある。そして、このような高湿度の空気がそのまま排
気ダクト６を介して屋外へ排出されると、温度湿度等の
外気状態によって急冷却されて空気中の水蒸気が凝縮
し、白煙となることが有る。このような白煙そのもの
は、水滴であるから有害ではないが、大量に発生する
と、火災と間違えたり、有害ガスを放出しているように
受け取られたりするので、この白煙を見えにくくするこ
とが好ましい。

【００２６】そこで、排気ダクト６内には、屋外に排出
する空気を熱媒体との熱交換により加熱する加熱用熱交
換器９が設けられている。そして、設備室１内の高湿度
の空気は、加熱用熱交換器９により加熱されて相対湿度
が低下された後に屋外へ排出されることになり、空気の
白煙化が防止される。

【００２７】尚、この加熱用熱交換器９に供給される熱
媒体としては、コジェネレーション設備２０のガスエン
ジン５１からの燃焼排ガスや、ガスエンジン５１を冷却
して加熱された冷却水や、コジェネレーション設備２０
で生成された温水の一部等を用いることができる。

【００２８】また、排気ダクト６内に設けられた温度セ
ンサ１２及び湿度センサ１３により検出された屋外へ排
出される空気の温度及び湿度と、屋外に設けられた温度
センサ１５及び湿度センサ１６により検出された外気の
温度及び湿度とをコンピュータに入力し、そのコンピュ
ータが、その夫々の温度及び湿度を比較して、排気ダク
ト６内の空気を屋外へ排出した場合に白煙が発生すると
判断した場合に、開閉弁１０を開状態として、加熱用熱
交換器９に熱媒体を供給し、屋外へ排出される前の空気
を加熱するように構成しても構わない。

【００２９】また、上記のように、設備室１内の高湿度
の空気を屋外へ排出したときに発生する白煙を防止する
別の方法としては、排気ダクト６内に、ガスエンジン５
１の燃焼排ガス等の希釈用ガスを供給して、設備室１内
の高湿度の空気を希釈して相対湿度を低下させた後に屋
外へ排出する方法や、上記のような温度及び湿度検出に
より、白煙が発生すると判断したときに、気化式冷却器
４０の開閉弁４８を閉状態として、湿潤エレメント４４
への水の供給を一時的に停止する方法などがある。

【００３０】また、設備室１内における過剰湿度上昇に
よる結露発生を抑制するために、温度センサ及び湿度セ
ンサにより設備室１内の温度及び相対湿度を検出し、又
は、結露センサにより設備室１内における結露発生状態
を検出して、設備室１内で結露が大量に発生すると判断
したときには、気化式冷却器４０の開閉弁４８を閉状態
として湿潤エレメント４４への水の供給を一時的に停止
し、さらに、設備室１内の湿度がある程度低下して設備
室１内で結露が殆ど発生しない、又は発生しても少量で
あると判断した場合には、気化式冷却器４０の開閉弁４
８を開状態として湿潤エレメント４４へ水を供給しても
構わない。

【００３１】尚、上記実施の形態において、発熱設備と
してのコジェネレーション設備２０において、ガスエン
ジン５１及び発電機５２等の発熱部により昇温したエン
クロージャ内の空気を本発明の特徴構成である気化式冷
却器４０により冷却した後に設備室１内に排出する構成
について説明したが、別の発熱設備として、例えば、改
質装置及び燃料電池等の発熱部を有する燃料電池設備
や、他の燃焼器等の発熱部を有するボイラ設備等におい
ても、その発熱部により昇温したエンクロージャ内の空
気を気化式冷却器４０により冷却した後に設備室１内に
排出するように構成することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】設備室に設置されたコジェネレーション設備の
概略構成図

【図２】換気構造における気化式冷却器の斜視図

【符号の説明】

１ 設備室 ６ 排気ダクト ９ 加熱用熱交換器 １０ 開閉弁 １２ 温度センサ １３ 湿度センサ １５ 温度センサ １６ 湿度センサ ２０ コジェネレーション設備（発熱設備） ２２ エンクロージャ ２４ 給気ダクト ２５ 給気ファン ２７ 排気ダクト ２８ 排気流路 ３０ 排気ファン ４０ 気化式冷却器 ４２ 散水管（湿潤手段） ４２ａ 散水口 ４３ 散水部材（湿潤手段） ４４ 湿潤エレメント（通風部） ４６ バット部材 ４８ 開閉弁 ５１ ガスエンジン（発熱部） ５２ 発電機（発熱部）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 設備室内に設置され、発熱する発熱部を
   エンクロージャにより包囲して構成された発熱設備にお
   いて、前記エンクロージャ内のガスをエンクロージャ排
   気流路を介して前記設備室内に排出して、前記エンクロ
   ージャ内を換気する発熱設備の換気構造であって、 前記排気流路に、前記ガスが通風する通風部と、前記通
   風部に水を供給して前記通風部を湿潤させる湿潤手段と
   からなる気化式冷却器を備えた発熱設備の換気構造。
2. 【請求項２】 前記発熱設備が、コジェネレーション設
   備である請求項１に記載の発熱設備の換気構造。
3. 【請求項３】 発熱する発熱部をエンクロージャにより
   包囲して構成され、前記エンクロージャ内を換気する換
   気構造として請求項１又は２に記載の換気構造を備えた
   発熱設備。