JP2004044822A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外気側熱交換器の表面におけるスケールの析出が防止され、スケールによる伝熱性能の低下が殆どなくて外気側熱交換器を小型のものとすることができ、しかもメンテナンス時におけるスケール除去の作業が不要で保守、点検が容易な冷凍装置を提供する。
【解決手段】外気側熱交換器５の冷却用空気通路２を、同通路内に水を溜めることができる形状に構成するとともに、同空気通路内に水を供給する注水手段１９と、空気通路内の水を排出する排水手段１７とを備え、冷却運転時においては前記外気側熱交換器５へ冷却用の水が散布され、散布された水は前記排水手段により排出されるが、冷却運転が停止されると前記排水手段が閉止されるとともに注水手段により空気通路内に水が貯留されて外気側熱交換器５全体が水に浸漬されるようにした。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は各種の冷凍機械器具や空調装置に冷熱を供給する冷凍装置に関する。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】
冷凍装置には、冷却運転時に圧縮機から吐出された冷媒ガスを液化する外気側熱交換器として蒸発式凝縮器を備えるものがあり、この蒸発式凝縮器は凝縮器に冷却用の空気を流過せしめるとともに凝縮器の表面に水を散布し、水の蒸発潜熱によって凝縮器内の冷媒ガスを冷却して液化するようになっている。
【０００３】
ところで上述した蒸発式凝縮器においては、散布用の水を装置のケーシング内下部に設けた水槽に溜めておき、この水槽からポンプで汲み上げた水を散水ノズルから凝縮器へ散布し、気化せずに凝縮器を流過した水は水槽に戻されて循環するようになっている。
【０００４】
散布用の水中には、空気中の塵埃や水道水に含まれるシリカ等の無機物が不純物として存在し、この不純物は散水用の水の循環に伴って徐々にその濃度が増す。
【０００５】
上記不純物は散水ノズルから水が散布されている状態では凝縮器の表面に附着しても洗い流されるが、装置の運転が停止して散水がストップすると、凝縮器の表面に附着している水中の不純物は凝縮器表面の乾燥によって同表面で結晶化して析出する。
【０００６】
析出した不純物はスケールと呼ばれ、凝縮器表面に強固に附着し、このスケールは装置の運転再開によって散水が再開されても容易には流れ落ちず、したがって凝縮器の表面には徐々にスケールが堆積し、凝縮器表面の伝熱性能が低下する。
【０００７】
また、スケールが析出するとメンテナンスの際にスケールを剥がして除去する作業が必要になり、メンテナンスが煩雑であるという問題もある。
【０００８】
上述したスケール析出の問題に対し、従来の装置においては予めスケールが析出して伝熱性能が低下することを考慮に入れて凝縮器を大型のものとしているが、装置コストが上昇し、また装置の小型化の障碍にもなる。
【０００９】
なお、凝縮器の表面にフィンを設けて伝熱面積を大なるものとすれば凝縮器を小型化することができるのであるが、フィンの表面にスケールが析出すると伝熱性能の低下が著しく、スケール析出の防止を実現しない限り従来の蒸発式凝縮器にはフィンを設けることは困難である。
【００１０】
【目的】
本発明の目的とするところは、外気側熱交換器の表面におけるスケールの析出が防止され、スケールによる伝熱性能の低下が殆どなくて外気側熱交換器を小型のものとすることができ、しかもメンテナンス時におけるスケール除去の作業が不要で保守、点検が容易な冷凍装置を提供することにある。
【００１１】
【発明の構成】
上記目的を達成するために、本発明に係る装置は、外気側熱交換器に冷却用の空気を流過せしめるための空気通路を、同通路内に水を溜めることができる形状に構成するとともに、同空気通路内に水を供給する注水手段と、空気通路内の水を排出する排水手段とを備え、冷却運転時においては空気通路内において前記外気側熱交換器へ冷却用の水が散布され、散布された水は外気側熱交換器を流過して冷却した後、前記排水手段により排出されるが、冷却運転が停止されると前記排水手段が閉止されるとともに注水手段により空気通路内に水が貯留されて外気側熱交換器全体が水に浸漬されるようにした構成のものとしてある。
【００１２】
本発明の実施態様の第１は、冷却運転時に、圧縮機から吐出された冷媒ガスが外気側熱交換器にて液化され、膨張弁を経て負荷側熱交換器に送られて気化し、その後圧縮機へ戻される冷媒回路を備える冷凍装置において、送風機の駆動により前記外気側熱交換器に同熱交換器を冷却するための空気が流過される空気通路を備え、同空気通路はケーシングの空気入口に続く下向部と同出口に至る上向部との間が横向部で連絡する略Ｕ字状を呈し、この空気通路内に、前記外気側熱交換器と、同熱交換器の上方に設けられ、同熱交換器に冷却用の水を散布する散水ノズルを備えるとともに空気通路の最下部に空気通路内の水を排出するドレン口を備え、また、前記空気通路に水を供給する注水口を備えるとともに前記ドレン口に続く排水管の途中に排水バルブを備え、冷媒回路に冷媒が循環される冷却運転中においては前記送風機が駆動されるとともに散水ノズルから外気側熱交換器へ水が散布され、かつ前記排水バルブが開かれていて外気側熱交換器を流過した水が前記ドレン口から排出されるが、冷却運転が停止されると、送風機が停止されるとともに前記排出バルブが閉止され、かつ前記注水口から空気通路内に所定の水位となるまで水が供給されて前記外気側熱交換器全体が水に浸漬され、冷却運転の開始時には前記排出バルブが開成されて空気通路内の水が排出されるとともに送風機の駆動および散水ノズルからの散水が行なわれるようにした構成のものとしてある。
【００１３】
また、本発明の実施態様の第２は、前記ケーシング内下部に散水用の水を貯留する水槽を備え、同水槽内の水を前記散水ノズルに送る送水管の途中に送水ポンプを備え、同送水管の送水ポンプと散水ノズル間から分岐し、先端注水口が注水バルブを介して前記空気通路内に臨む分岐注水管を備え、かつ、前記ドレン口に一端が接続され、途中に前記排水バルブを備える排水管の他端を前記水槽に臨ませ、冷却運転時には上記注水バルブが閉止されているとともに排水バルブが開かれていて、前記送水ポンプの駆動により水槽内の水が散水ノズルから外気側熱交換器に散布され、ドレン口から排水管を経て水槽に戻されるが、冷却運転が停止されると、前記注水バルブが開かれるとともに排水バルブが閉止され、前記送水ポンプの駆動により水槽内の水が空気通路内へ外気側熱交換器全体が水に浸漬するまで供給されて貯留された後、送水ポンプの駆動が停止されるとともに注水バルブが閉止され、冷却運転が開始されると排水バルブが開成されて空気通路内の水が水槽内に戻されるとともに送水ポンプが駆動され、散水ノズルから外気側熱交換器への水の散布が行なわれるようにした構成のものとしてある。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明に係る装置の実施例を添付図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。
ケーシング１の上部には、ケーシング上面に開口する空気入口１ａから同じくケーシング上面に開口する空気出口１ｂに至る空気通路２が形成されていて、この空気通路は入口側の下向部の下部と出口側の上向部の下部との間が横向部にて連絡する略Ｕ字状を呈しており、横向部の下面は中央部に向って下傾するドレンパンを兼ねる仕切板３によってケーシング内の下部と区画されていて、その最下部にドレン口４が設けられている。
【００１５】
上記下向部内には、蒸発式凝縮器よりなる外気側熱交換器５が設けられていて、同熱交換器の上方における下向部内に散水ノズル６が設けられている。
【００１６】
また、上記空気出口１ｂには送風機７が設けられていて、送風機７の駆動により空気入口１ａから空気通路２内に流入した空気は前記外気側熱交換器５を流過して空気出口１ｂから外部へ排出されるようになっている。
【００１７】
前記ケーシング１内の前記仕切板３で区画された下部には、四方弁２４、圧縮機８、第１膨張弁９ａ、第２膨張弁９ｂ、負荷側熱交換器１０が設けられていて、四方弁２４の操作により冷却運転と加熱運転が切り替えられる構成となっている。
【００１８】
具体的には、冷却運転時には圧縮機８の吐出側から送り出された冷媒ガスが四方弁２４を経て外気側熱交換器５に送られて液化し、逆止弁２５、第２膨張弁９ｂを経て負荷側熱交換器１０に送られて蒸発し、負荷側熱交換器からの冷媒が四方弁２４を経て圧縮機の吸入側に戻され、加熱運転時には圧縮機８の吐出側から送り出された冷媒ガスが四方弁２４を経て負荷側熱交換器１０に送られて液化し、逆止弁２６、第１膨張弁９ａを経て外気側熱交換器５に送られて蒸発し、外気側熱交換器からの冷媒が四方弁２４を経て圧縮機の吸入側に戻されるように冷媒回路が構成されている。
【００１９】
上記負荷側熱交換器１０は、冷媒の気化潜熱によってブラインや水等の冷熱媒体を冷却し、または圧縮機からの吐出ガスによって冷熱媒体を加熱し、負荷側熱交換器からの冷熱媒体は例えば被空調室に設けられた各空調用熱交換器１１に供給されるようになっている。
【００２０】
また、前記ケーシング１の内底部は前記散水ノズル６に供給する水を蓄える水槽１２となっていて、同水槽１２内に一端が臨む送水管１３の他端が送水ポンプ１４を介して散水ノズル６に接続されている。
【００２１】
上記送水管１３の水槽側端部にはフィルタ１５が設けられており、また、送水管の途中における送水ポンプ１４の下流側には浄化装置１６が設けられていて、これらフィルタおよび浄化装置によって水中の不純物をできるだけ除去するようにしてある。
【００２２】
さらに、前記空気通路２の最下部におけるドレン口４に一端が接続された排水管１７の他端が水槽１２内に臨んでおり、この排水管の途中には後述する排水バルブ２１を設けてあり、これら排水管と排水バルブで排水手段を構成してある。なお、水槽１２内への水の補給は給水管１８によって適宜行なわれるようになっている。
【００２３】
しかして、前記送水管１３の途中には分岐注水管１９の一端が接続されていて、この分岐注水管の他端注水口は注水バルブ２０を介して空気通路２内に臨んでおり、前記送水ポンプ１４の駆動によって注水口から空気通路２内に水を供給する注水手段を構成している。
【００２４】
上記注水バルブ２０は、前記冷媒回路にて冷却運転が行なわれている間は閉止されているが、冷却運転が停止すると所定時間開成されて前記水槽１２内の水を空気通路２内に所要の高さＨＬまで注水し、再び閉ざされる構成のものとしてある。
【００２５】
また、前記排水管１７の途中には前記排水バルブ２１を設けてあって、同排水バルブは前記冷媒回路における冷却運転が行なわれている間は開かれているが、冷却運転が停止すると閉止され、再び冷却運転が開始される前に開成される構成のものとしてある。
【００２６】
なお、本実施例では冷媒がアンモニアの場合を示しており、アンモニアを冷媒として用いる場合にはアンモニアの漏洩時にアンモニアがケーシング１外へ出ないようにケーシング内を負圧にしなければならず、本実施例の装置においては前記送風機７の入口側に前記空気通路２とケーシング内とを連通する排気口２２を設けてあり、ケーシング内の空気が送風機入口側の負圧により排気口から吸引されてケーシング内が負圧となるように構成してあって、ケーシング内にはケーシングの側面にあけた空気取入口２３から空気が吸入されるようになっている。しかし、冷媒にアンモニア以外のものを使用する場合には上記排気口２２および空気取入口２３を設ける必要はない。
【００２７】
次ぎに、上述のように構成された本発明の装置の作用について説明する。
通常の冷却運転時には、図２に示される動作チャートのように前記注水バルブ２０が閉ざされ、かつ排水バルブ２１が開かれた状態で、前記送水ポンプ１４、送風機７および圧縮機８が駆動される。
【００２８】
水槽１２内の水は送水ポンプ１４によって散水ノズル６から散布され、外気側熱交換器５を冷却して仕切板３に滴下し、ドレン口４から排水管１７によって水槽１２に戻される。
【００２９】
しかして圧縮機８から吐出された冷媒は、図１に示されるように四方弁２４を経て外気側熱交換器５に送られ、散水ノズル６から散布される水の蒸発潜熱で冷却されて液化し、逆止弁２５により第１膨張弁９ａをバイパスし、第２膨張弁９ｂにて減圧されて負荷側熱交換器１０内で気化し、被空調室の空調用熱交換器１１に供給されるブラインや水と熱交換し、四方弁２４を経て圧縮機８へ戻される。
【００３０】
圧縮機８の駆動が停止され、すなわち冷却運転が停止されると送風機７も停止され、注水バルブ２０が開成されるとともに排水バルブ２１が閉止されるが、送水ポンプ１４は駆動状態が維持される。
【００３１】
上記送水ポンプ１４の駆動により、水槽１２内の水が散水ノズル５および分岐注水管１９から空気通路２内に送られて溜まり、外気側熱交換器５全体が水に漬かる水位ＨＬに達すると送水ポンプの駆動が停止される。なお、送水ポンプの駆動停止は、タイマ制御による場合もあるし、空気通路２内にフロートスイッチ等の上限水位を検知するセンサを設ける場合もある。
【００３２】
上述のように、冷却運転の停止時に外気側熱交換器５が水に漬けられると、外気側熱交換器に散布された水中の不純物が同熱交換器の表面に附着していても、同熱交換器の表面は乾燥されないので、不純物が析出するおそれがなく、したがって、外気側熱交換器表面の伝熱性能の低下が防止される。
【００３３】
冷却運転を開始する際には、まず排水バルブ２１が開成されて空気通路２内の水が排水管１７から水槽１２に戻され、その後圧縮機８および送風機７が駆動されるとともに送水ポンプ１４が駆動され、通常の冷却運転が開始される。なお、圧縮機８等の駆動開始は、排水バルブ２１が開成されてから空気通路２内の水が全て排出されるまでの時間を予めタイマにセットしておいてこのタイマにより制御する場合もあるし、空気通路２内にフロートスイッチ等の下限水位を検知するセンサを設け、このセンサにより制御する場合もある。
【００３４】
本実施例の冷凍装置は、上述した冷却運転以外に加熱運転も行なうことができるヒートポンプ式のものとしてあり、加熱運転時の作用について以下に説明する。
【００３５】
加熱運転時には、図４に示される動作チャートのように外気側熱交換器５への散水が常時停止され、具体的には前記散水ポンプ１４が常時停止、注水バルブ２０が常に閉ざされ、かつ排水バルブ２１が開かれた状態で、前記送風機７および圧縮機８が駆動される。
【００３６】
しかして圧縮機８から吐出された冷媒は、図３に示されるように四方弁２４を経て負荷側熱交換器１０に送られ、外部の空調用熱交換器１１から送られる水やブライン等の冷熱媒体と熱交換させられて液化し、逆止弁２６により第２膨張弁９ｂをバイパスし、第１膨張弁９ａにて減圧されて外気側熱交換器５内で気化し、空気通路２内を流過する外気と熱交換し、四方弁２４を経て圧縮機８へ戻される。
【００３７】
圧縮機８の駆動が停止され、すなわち加熱運転が停止されると送風機７も停止され、送水ポンプ１４も加熱運転時と同様に停止されたままとされる。
【００３８】
上述したように、加熱運転時においては外気側熱交換器５への散水は行なわれず、同熱交換器表面へのスケール析出のおそれはないので、空気通路２内への水の貯留は行なわない。
【００３９】
上述した実施例においては冷媒にアンモニアを使用しているので、ケーシング１内に圧縮機８、膨張弁９ｂおよび負荷側熱交換器１０を設けてあるが、冷媒がアンモニアでない場合にはこれら圧縮機８、膨張弁９ｂおよび負荷側熱交換器１０をケーシング１外に設ける場合もある。
【００４０】
また、上述した実施例では空気通路２内に注入して外気側熱交換器を浸す水としてケーシング１内の水槽１２に貯留されている散水用の水を使用しているが、この散水用の水とは別に空気通路２内へ直接水道水等の外部からの水を注入する場合もある。
【００４１】
また、本実施例においては冷却運転と加熱運転とを切り替えることができるヒートポンプ式の冷凍装置について説明したが、冷却運転専用のものとする場合もある。
【００４２】
【発明の効果】
本発明の装置によれば、冷却運転時においては空気通路内に外気側熱交換器を冷却するための空気が流過させられ、散水ノズルから同熱交換器に水が散布されて外気側熱交換器の冷却が行なわれるが、冷却運転が停止されると空気通路内に水が供給されるとともに空気通路内からの水の排出が停止されて空気通路内に水が貯留され、外気側熱交換器全体が水に浸漬される。
【００４３】
したがって、外気側熱交換器の表面は散水ノズルから同熱交換器に散布される水かあるいは空気通路内に貯留される水に接触して乾燥することがなく、水中の不純物が外気側熱交換器の表面において結晶化するスケール析出が防止され、熱交換器の表面にスケールが析出することによる伝熱性能の低下のおそれはまずなく、熱交換器は必要十分な小型のもので事が足り、装置コストの低減および装置の小型化を期すことができる。
【００４４】
またスケール析出のおそれがないので、外気側熱交換器の表面にフィンを設けてもフィン表面でのスケール析出による伝熱性能の低下を考慮する必要がなく、したがって外気側熱交換器表面にフィンを設けて伝熱性能をより一層向上せしめることができ、さらなる外気側熱交換器の小型化を図ることができる。
【００４５】
さらに、メンテナンス時におけるスケールの除去作業が不要であり、保守、点検作業を容易に行なうことができるという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施例の冷却運転状態を示す縦断面図。
【図２】本発明に係る冷凍装置の各部における冷却運転時の動作チャート。
【図３】本発明に係る実施例の加熱運転状態を示す縦断面図。
【図４】本発明に係る冷凍装置の各部における加熱運転時の動作チャート。
【符号の説明】
１　ケーシング
２　空気通路
３　仕切板
４　ドレン口
５　外気側熱交換器
６　散水ノズル
７　送風機
８　圧縮機
９ａ　第１膨張弁
９ｂ　第２膨張弁
１０　負荷側熱交換器
１１　空調用熱交換器
１２　水槽
１３　送水管
１４　送水ポンプ
１５　フィルタ
１６　浄化装置
１７　排水管
１８　給水管
１９　分岐注水管
２０　注水バルブ
２１　排水バルブ
２２　排気口
２３　空気取入口
２４　四方弁
２５、２６　逆止弁

Claims (1)

1. 外気側熱交換器に冷却用の空気を流過せしめるための空気通路を、同通路内に水を溜めることができる形状に構成するとともに、同空気通路内に水を供給する注水手段と、空気通路内の水を排出する排水手段とを備え、冷却運転時においては空気通路内において前記外気側熱交換器へ冷却用の水が散布され、散布された水は外気側熱交換器を流過して冷却した後、前記排水手段により排出されるが、冷却運転が停止されると前記排水手段が閉止されるとともに注水手段により空気通路内に水が貯留されて外気側熱交換器全体が水に浸漬されるようにした冷凍装置。

Images