JP2007024488A - Cooler - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、各種機器から流出する被冷却流体を冷却する冷媒として水を使用し且つ水冷媒が循環する管路を真空配管とした冷却装置に関する。 The present invention relates to a cooling device that uses water as a refrigerant for cooling a fluid to be cooled flowing out from various devices and uses a pipe line through which the water refrigerant circulates as a vacuum pipe.
各種機械設備では、被冷却流体を、例えば10〜30℃に冷却することが行われている。特許文献1には、被冷却流体を20℃〜25℃程度の中低温域に冷却するための装置として、伝熱(冷却)パイプを複数層に重ねて形成した冷却部と冷却部に散水する散水装置及び冷却部に通風する冷却ファンとを有する密閉蒸発式冷却塔と、圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器を有し且つこの順に冷媒を循環させる冷却器とを同一の筐体内に上下に一体的に設け、冷却部と蒸発器とを被冷却流体が通過するように接続し、被冷却流体をまず前記冷却部、次に前記蒸発器の順に通過させて外部に送り出すように設けるとともに、被冷却流体の温度によって冷却塔及び冷却器の運転、停止を制御する温度調節器を備えた冷却装置が提案され、実用化されている。この密閉型冷却装置では、冷却器が運転中でも冷却部に散水される水の温度は上昇しないので、冷却器運転時の消費電力を減少することができ、また必要に応じバイパス管を開いて冷却部を通らずに蒸発器を通過させ、圧縮機に切換弁を操作して冷凍サイクルを逆にし、蒸発器で加熱できるので、年間を通じて一定温度の被冷却流体を供給できるといった利点を有する。
In various machine facilities, the fluid to be cooled is cooled to 10 to 30 ° C., for example. In
現行の冷却装置においては、概ね、冷却性能と環境性の点から冷媒として代替フロン(例えばHFCなどのオゾン層破壊係数(ODP)がゼロである物質)が使用されているが、さらに地球温暖化係数(GWP)の少ない自然冷媒(水、アンモニア、プロパン、二酸化炭素等)を使用した冷却装置が実用化されつつある。これらの自然冷媒のうちでは、GWPがゼロで環境性が優れておりまた毒性が無い水が最も有用であるが、水は、5℃における蒸発圧力が0.8718kPaと他の自然冷媒(例えばアンモニアでは、5℃で515.8kPa)と比べて低い。そこで、水冷媒を使用した冷却装置では、真空条件下で冷却(冷凍)サイクルが実行されるので、真空運転での冷却効率(例えば成績係数:COP)を向上するための構造が検討されている。 In existing cooling devices, in general, alternative chlorofluorocarbons (for example, substances with zero ozone depletion potential (ODP) such as HFC) are used as refrigerants in terms of cooling performance and environmental performance. Cooling devices using natural refrigerants (water, ammonia, propane, carbon dioxide, etc.) with a low coefficient (GWP) are being put into practical use. Among these natural refrigerants, water having zero GWP, excellent environmental properties and non-toxic water is most useful, but water has an evaporation pressure at 5 ° C. of 0.8718 kPa and other natural refrigerants (for example, ammonia). Then, it is low compared with 515.8 kPa at 5 ° C. Therefore, since a cooling (freezing) cycle is executed under a vacuum condition in a cooling device using water refrigerant, a structure for improving the cooling efficiency (for example, coefficient of performance: COP) in vacuum operation has been studied. .
例えば特許文献2には、蒸発器と凝縮器との間を2つの管路で連通して密閉循環ラインを構成するとともに、一方の管路内に圧縮機を収納し、他方の管路に調整弁を配置し、冷却冷媒として水を使用し、蒸発器内を温度5℃、圧力6.5mmHg(0.8kPa)〜温度30℃、圧力31.8mmHg(4.2kPa)の範囲とし、凝縮器内を温度10℃、圧力9.2mmHg(1.2kPa)〜温度90℃、圧力525.8mmHg(70.1kPa)の範囲として熱交換を行うようにした冷却装置が記載されている。この冷却装置では、熱交換を行う際には、例えば、循環ラインの一部に排気ポートを設けて、この排気ポートに真空ポンプを接続して排気し、循環ライン内の圧力を略真空圧まで下げて水を蒸発器内に充填している。
For example, in
特許文献3には、真空製氷部と吸収式冷凍機と冷却循環ラインを備えた真空製氷装置において、真空製氷部を、冷水の三重点圧力以下の圧力条件に維持され、供給された水の一部を蒸発させ、この水の蒸発による潜熱で残りの水の一部を凍結させる真空製氷容器と、真空製氷容器で蒸発した水蒸気を圧縮する圧縮機と、その内部に設けられた水蒸気冷却用熱交換器により真空製氷容器で蒸発した水蒸気を冷却して凝縮させる真空製氷部側凝縮器とで構成することが記載されている。この真空製氷器では、真空製氷部側凝縮器に真空ポンプを接続することにより、製氷器の内部を真空に維持している。
In
特許文献4には、水蒸気を導く蒸発器、圧縮機、補給水を取り入れた凝縮器から構成された水蒸気圧縮冷凍機と、この凝縮器に冷却水を導く冷却塔とでなる装置において、冷水管の経路に冷水が凝縮器から流送され、建物の各階層に設置された冷水液面制御手段及び熱交換手段としての冷房用輻射パネルが介在され、冷水管の一端は凝縮器に連結され、その他端は冷水液面制御手段(ボールタップ式液面制御器)及び熱交換手段(熱交換用コイル)を介して水蒸気管に連結され、水蒸気管は熱交換手段及び冷水液面制御手段を介して冷水管に接続してあって、その上端は蒸発器の入力側に連結された水冷媒気化自然循環冷房システムが記載されている。この水蒸気圧縮冷凍機では、真空ポンプにより凝縮器に蓄積された水蒸気及び水に含まれていた空気の一部を排出している。 Patent Document 4 discloses an apparatus comprising a vapor compression refrigerator comprising an evaporator for introducing water vapor, a compressor, and a condenser incorporating makeup water, and a cooling tower for introducing cooling water to the condenser. Cold water is sent from the condenser to the path of the cooling water liquid level control means installed at each level of the building and a cooling radiation panel as a heat exchange means are interposed, one end of the cold water pipe is connected to the condenser, The other end is connected to the water vapor pipe through a cold water liquid level control means (ball tap type liquid level controller) and a heat exchange means (heat exchange coil), and the water vapor pipe passes through the heat exchange means and the cold water liquid level control means. A water refrigerant vaporization natural circulation cooling system is described which is connected to a cold water pipe and whose upper end is connected to the input side of the evaporator. In this water vapor compression refrigerator, a part of air contained in water vapor and water accumulated in a condenser is discharged by a vacuum pump.
水冷媒が使用される冷却装置では、循環配管ラインを真空にするために、特許文献2〜4に記載されているように、概ね真空ポンプを使用して排気することが行われている。また、凝縮された水を排出してその分だけ蒸発器に補給水を供給する形態の冷却装置によれば、補給水とともに侵入する空気などの非凝縮性ガスを排気する必要があり、真空ポンプが常時運転される。したがって、真空ポンプを常時運転することにより、冷却装置の全消費電力の1/3程度が消費されるので、その節減が望まれている。ここで、非凝縮性ガスとは冷却装置における温度と圧力のもとでは凝縮しないガスのことをいい、例えば補給水に溶け込んでいる空気、酸素、窒素、二酸化炭素などを示している。
In a cooling device in which water refrigerant is used, in order to make a circulation piping line into a vacuum, as described in
また、真空ポンプが使用される冷却装置では、配管系内部に管内結露水がある時に真空ポンプを駆動すると、管内結露水が真空ポンプ内に侵入することによる故障が考えられる。 Further, in a cooling device in which a vacuum pump is used, if the vacuum pump is driven when there is condensed water in the pipe system, failure due to penetration of the condensed water in the pipe can be considered.
本発明の目的は上記の問題点を解消して、水冷媒を使用し且つ従来よりも消費電力が低減される冷却装置を提供することである。
また、本発明の他の目的は、上記の問題点を解消して、故障の少ない信頼性の高い水冷媒を使用する冷却装置を提供することである。
An object of the present invention is to solve the above-described problems and provide a cooling device that uses a water refrigerant and that consumes less power than before.
Another object of the present invention is to provide a cooling device that solves the above problems and uses a highly reliable water refrigerant with few failures.
上記目的を達成するために、本発明の冷却装置は、熱媒が流動し水冷媒と熱交換する熱交換器を内蔵する蒸発器と、前記水冷媒の熱量を大気に放出する凝縮器と、前記蒸発器で発生した水蒸気を圧縮する圧縮手段を有し前記蒸発器の出口と前記凝縮器の入口とが接続される第1配管と、前記凝縮器の出口と前記蒸発器の入口とが接続される第2配管と、で形成される水冷媒循環部と、
前記水冷媒循環部を真空圧にする真空手段と、
を有する冷却装置であって、
前記真空手段は、
前記蒸発器に対して下方に接続され、且つ水冷媒が上記水冷媒循環部の真空圧に対応する水頭差を形成する高さを有する第3配管と、
前記水冷媒循環部及び前記第3配管に給水する給水手段と、
前記水冷媒循環部と大気を連通可能にする排気手段と、
前記水冷媒循環部の水冷媒を大気に開放する開放手段と、
を有することを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, a cooling device of the present invention includes an evaporator containing a heat exchanger in which a heat medium flows and exchanges heat with a water refrigerant, a condenser that releases heat of the water refrigerant to the atmosphere, A first pipe having compression means for compressing water vapor generated in the evaporator and connected to an outlet of the evaporator and an inlet of the condenser; and an outlet of the condenser and an inlet of the evaporator are connected A second refrigerant pipe, a water refrigerant circulation section formed by:
A vacuum means for setting the water refrigerant circulation section to a vacuum pressure;
A cooling device comprising:
The vacuum means is
A third pipe connected to the lower side of the evaporator and having a height at which the water refrigerant forms a water head difference corresponding to the vacuum pressure of the water refrigerant circulation section;
Water supply means for supplying water to the water refrigerant circulation section and the third pipe;
An exhaust means for allowing the water refrigerant circulation part to communicate with the atmosphere;
Opening means for opening the water refrigerant in the water refrigerant circulation section to the atmosphere;
It is characterized by having.
本発明において前記開放手段は、大気に開放する第1水槽と、前記第3配管の途中に設けられた開放弁とを含み、前記圧縮手段は、ターボ圧縮機であると共に、前記第3配管は、水の蒸発圧力に対応する水頭差を形成する高さを有し、前記排気手段は、前記水冷媒循環部と大気とが連通可能に設けられる排気弁であることが好ましい。 In the present invention, the opening means includes a first water tank that opens to the atmosphere, and an opening valve provided in the middle of the third pipe, the compression means is a turbo compressor, and the third pipe is Preferably, the exhaust means is an exhaust valve provided so that the water refrigerant circulation part and the atmosphere can communicate with each other.
本発明において前記凝縮器は、前記圧縮手段を有する前記第1配管を介して入口が前記蒸発器と接続され、且つ前記第2配管を介して出口が前記蒸発器と接続される冷媒コイルと、前記冷媒コイルを水冷する散水手段と、前記冷媒コイルに送風する送風手段と、を有することが好ましい。 In the present invention, the condenser has a refrigerant coil having an inlet connected to the evaporator via the first pipe having the compression means, and an outlet connected to the evaporator via the second pipe; It is preferable to have watering means for water-cooling the refrigerant coil and air blowing means for blowing air to the refrigerant coil.
また本発明によれば、前記凝縮器は、前記圧縮手段を有する前記第1配管を介して入口が前記蒸発器と接続され、且つ前記第2配管を介して出口が前記蒸発器と接続される冷媒コイルと、前記冷媒コイルを水冷する散水手段と前記冷媒コイルに送風する送風手段の内いずれか一方、を有するようにすることもできる。 According to the invention, the condenser has an inlet connected to the evaporator via the first pipe having the compression means, and an outlet connected to the evaporator via the second pipe. It can also be made to have any one of a refrigerant | coolant coil, the water spray means which water-cools the said refrigerant | coolant coil, and the ventilation means which ventilates the said refrigerant | coolant coil.
また、本発明において、前記水冷媒循環部は、前記水冷媒から非凝縮性ガスが放出されても、前記水冷媒循環部の真空を維持可能な容積を有することが望ましい。 In the present invention, it is desirable that the water refrigerant circulation unit has a volume capable of maintaining the vacuum of the water refrigerant circulation unit even when non-condensable gas is released from the water refrigerant.
また、本発明において、前記水冷媒循環部と前記真空手段の少なくとも一部に加熱手段を備え、冬期など外気温が0℃以下の状態で運転停止時などにおいて各機器の凍結を防止することが望ましい。 Further, in the present invention, at least a part of the water refrigerant circulation part and the vacuum means may be provided with a heating means to prevent freezing of each device when the operation is stopped at an outside temperature of 0 ° C. or less such as in winter. desirable.
本発明によれば、水頭差を利用して水冷媒が循環する配管系を真空圧にし、且つ前記配管系が密閉配管で形成されているので配管系内の水冷媒の質量は維持される。したがって、蒸発器に補給水を給水する必要がなく補給水とともに侵入する非凝縮性ガスを排出するための真空ポンプを備える必要がないので消費電力を大幅に低減することができる。
また、本発明によれば真空を得るための真空ポンプ自体を備える必要がないので、前記配管系内部に管内結露が発生している場合であっても真空ポンプに結露水が侵入することによる故障の生じることのない信頼性の高い冷却装置を得ることができる。
According to the present invention, the piping system in which the water refrigerant circulates is made into a vacuum pressure by utilizing the water head difference, and the mass of the water refrigerant in the piping system is maintained because the piping system is formed by the sealed piping. Therefore, it is not necessary to supply makeup water to the evaporator, and it is not necessary to provide a vacuum pump for discharging non-condensable gas that enters with the makeup water, so that power consumption can be greatly reduced.
Further, according to the present invention, since it is not necessary to provide a vacuum pump itself for obtaining a vacuum, even if condensation in the pipe is generated inside the piping system, a failure due to intrusion of condensed water into the vacuum pump. It is possible to obtain a highly reliable cooling device that does not cause any of the above.
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係わる冷却装置を模式的に示す断面図である。冷却装置1は、例えば水道水などの水冷媒が破線矢印で示すように循環する水冷媒循環部2と、その水冷媒循環部2を真空にするための真空手段3とで構成されている。水冷媒循環部2は、そこに流入した水冷媒が蒸発する蒸発器21と、その途中に圧縮手段22が設けられた第1配管23を介して蒸発器21の下流側に設置された凝縮器24と、凝縮器24の出口242と蒸発器21を密閉状態で接続する第2配管25とが連結された密閉流路である。真空手段3は蒸発器21の下方に接続される第3配管31と、水冷媒循環部2及び真空手段3に給水する給水手段33と、水冷媒循環部2に設けられた排気弁(排気手段)35と、第3配管31の端部に設けられた開放弁(開放手段)34により構成される。水冷媒循環部2は真空手段3によって真空圧にされて、その後蒸発、圧縮、凝縮、膨張といった冷却サイクルが構成される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a cooling device according to an embodiment of the present invention. The
この冷却装置の各部の詳細は次の通りである。
(水冷媒循環部)
蒸発器21は、そこに流入した水冷媒が蒸発して、水蒸気が発生する密閉容器であり、その内部には、例えば熱媒(被冷却流体)が流動するコイル管で形成された熱交換器211が配設されている。水を冷媒とする場合、例えば5℃の水冷媒を得る利用温度帯では水を常温(5℃)で蒸発させる必要があるので水冷媒循環部2は5℃の水の蒸発圧力である0.8718kPaとなるように設定されている。また、蒸発器21の出口212は途中に圧縮手段22が設けられた第一配管23を介して凝縮器24に接続されている。
Details of each part of the cooling device are as follows.
(Water refrigerant circulation part)
The
本発明では水を冷媒として使用しており、水は単位容積当たりの冷却能力が低く、且つ高い圧縮比が必要となることから、圧縮手段22にはターボ圧縮機が使用されることが好ましい。ターボ圧縮機は、羽根車の回転により、水蒸気にエネルギーを付与する(圧力を上昇させる)もので、例えば羽根車出口の子午面が回転軸に垂直な遠心式のターボ圧縮機(1段又は多段)を使用できる。また、後述する真空を得る際に、配管系内部の水冷媒をスムースに排出するために、図1に示すように圧縮手段22は蒸発器21の上部に配置され液溜まりが形成されないように設置されることが望ましい。
In the present invention, water is used as a refrigerant. Since water has a low cooling capacity per unit volume and requires a high compression ratio, a turbo compressor is preferably used as the compression means 22. The turbo compressor imparts energy (increases pressure) to water vapor by the rotation of the impeller. For example, a centrifugal turbo compressor (one stage or multiple stages) in which the meridian surface at the exit of the impeller is perpendicular to the rotation axis. ) Can be used. Further, in order to smoothly discharge the water refrigerant inside the piping system when obtaining a vacuum, which will be described later, as shown in FIG. 1, the compression means 22 is disposed above the
凝縮器24は、その内部に収容された冷媒コイル243を有すると共に、その上方に送風機244と散水管245が設置された構造を有する。冷媒コイルの入口241は、第1配管23に接続され、出口242は減圧・調整弁26及び連結管27を含む第2配管25を介して蒸発器21に接続されている。散水管245は、冷媒コイル243と対向する側に複数の散水孔(図示を省略)を有すると共に、下端側には散水ポンプ246が設けられている。この凝縮器24には、先端にフロート247を有し且つ途中に補給弁248を有する補給管249が付設されている。
The
(真空手段)
第3配管31は、蒸発器21の下方に接続され、その先端は第1水槽32を介して大気に開放されている。第3配管31の中間部には水冷媒循環部2及び真空手段3に給水するために、給水弁331と給水管332からなる給水手段33が設けられている。第3配管31の開放側の端部近傍には水冷媒循環部2の内部の水冷媒を開放するために開放弁34が設けられている。第3配管31の長さは、水冷媒循環部2の内部を低真空領域の真空度が得られるような高さに水冷媒循環部2が設けられるように設定されている。具体的には蒸発器21の内部の水冷媒の水面と、第1水槽32の水面の水頭差h1が約10m(蒸発温度を5℃とする場合、5℃の水の蒸発圧力に対応する10.24m)に設定される。
(Vacuum means)
The
冷媒コイル243、第1配管23、第2配管25及び第3配管31を含む配管系を構成する材料としては、冷媒が水であることから耐食性を有する金属材料、例えばオーステナイト系ステンレス鋼(SUS304など)を使用することが好ましい。また冷媒コイル243は、この種材料からなる蛇腹管で形成することができる。ガスケット材料(パッキン)としては、真空領域で使用されることから、機械的特性が優れているアクリルニトリルブタジエンゴムやクロロプレンゴムを使用する(使用温度は90℃以下)ことが好ましい。
The material constituting the piping system including the
ここで、この冷却装置1による冷却の原理を図1及び図2を使用して説明する。図2は水を冷媒として使用して、蒸発温度5℃−凝縮温度40℃の冷却サイクルを構成した場合のモリエル線図(圧力−比エンタルピ線図)を示しており、縦軸が圧力(kPa)、横軸が比エンタルピ(kJ/kg)である。図2における各区間、すなわち点Aから点B間(第1区間)、点Bから点C間(第2区間)、点Cから点D間(第3区間)、及び点Dから点A間(第4区間)はそれぞれ蒸発、断熱圧縮、凝縮、及び膨張の各工程に対応し冷却サイクルが構成される。各区間における水冷媒の状態の変化は次に示すとおりである。
Here, the principle of cooling by the
(第1区間)
蒸発器21には例えば5℃の水冷媒が充填されており、蒸発器21を含む水冷媒循環部2は下記で説明する真空手段3の操作により5℃における水の蒸発圧力である0.8718kPaの真空圧に設定される。このときの第1水槽の水面からの蒸発器21内の水冷媒の上面までの高さh1は、大気圧と蒸発器21内の圧力との差に相当する水圧が得られる10.24mとなる。水冷媒は図2の点Aにおいて蒸発を開始し蒸発器21で飽和蒸気線上の点Bの状態(飽和蒸気)になるまで等温変化する。前述した通り、本発明において、上記の真空圧は、蒸発器21、圧縮機22、凝縮器24を含む水冷媒循環部2の内部を満水にして、蒸発器21の下方に約10mの高さを有するように設けられた第3配管31から水冷媒循環部2の水冷媒を外部に排出することにより得られる。図2において点Bは飽和蒸気線上に記されているが、圧縮手段22への水の浸入を防止するために過熱蒸気(図中 飽和蒸気線より右側)に設定されることが望ましい。
(第2区間)
点Bの状態の飽和蒸気は圧縮手段22に送られ、圧縮手段22により40℃の水の蒸発圧力である7.385kPaになるまで断熱圧縮され、点Cの状態(高温(約195℃)の過熱蒸気)となる。
(第3区間)
点Cの状態の過熱蒸気は、凝縮器24により冷却されて7.385kPaにおける飽和液線上の点Dの状態(完全に液化し40℃の温水)となり、このとき蒸発器21内の水冷媒の水面と第2配管内の水冷媒の水面との高さの差h2は、5℃の場合と40℃の場合の蒸気圧の差に相当する0.66mとなる。図2において点Dは飽和液線上に記されているが、成績係数(COP)を向上させるためには過冷却水(図中 飽和液線より左側)に設定することが望ましい。
(第4区間)
点Dの状態の温水は、減圧・調整弁26で5℃の水の蒸発圧力である0.8718kPaに減圧され蒸発器21に送られて点Aの状態(5℃の湿り蒸気)となる。
以下この冷却サイクルが繰り返される。
(First section)
The
(Second section)
The saturated steam in the state of point B is sent to the compression means 22 and adiabatically compressed by the compression means 22 until the evaporation pressure of water at 40 ° C. reaches 7.385 kPa, and the state of point C (high temperature (about 195 ° C.)) Superheated steam).
(3rd section)
The superheated steam in the state of point C is cooled by the
(4th section)
The hot water in the state of point D is decompressed to 0.8718 kPa which is the evaporation pressure of 5 ° C. water by the pressure reducing / regulating
Thereafter, this cooling cycle is repeated.
上記のように構成された冷却装置を例えば次の(a)(b)(c)の手順で操作することにより、水冷媒循環部2を真空圧状態になし上記冷却サイクルを実行することができる。
(a)開放弁34を閉弁して配管系(水冷媒循環部2)を大気に対して遮断した状態で、排気弁35を開弁し、給水弁331を所定時間だけ開弁する。この操作より、給水管332から給水されて、配管系内の空気はすべて排気弁35から大気中に放出され、且つ冷媒の水圧(例えば101.325kPa以上)により、配管系は満水状態となる。
By operating the cooling device configured as described above, for example, according to the following procedures (a), (b), and (c), the water
(A) With the
(b)配管系が満水状態になった後、給水弁331と排気弁35を閉弁し且つ開放弁34を開弁する。これらの閉弁と開弁の操作により、水冷媒循環部2は蒸発器21の下方に接続された第3配管31の端部を受け取る第1水槽32を介して外部に開放される。このとき水冷媒の上方の水面は排気弁35より降下し、上方の水面が第一水槽32内の水面より約10mの高さの位置まで降下した位置で水面の降下は停止する。この現象は、配管系内の水の圧力と大気圧が釣り合うために生じ、このとき水冷媒循環部2の密閉流路内部は低真空領域の真空状態となる。ここで得られる真空度は第一水槽32内の水面と蒸発器21との水頭差hに依存し、水頭差h1を例えば10.243mに設定すれば理論的には0.8718kPaの真空となる。このとき、水冷媒に含まれる空気等の非凝縮性ガスが水冷媒循環部2に放出されるので、放出される非凝縮性ガスの分圧を低くしてその影響を小さくするために、水冷媒循環部2の内容積を十分大きくすることが望ましく、排気弁35は第1配管23から所定の高さを有するように配置することができる。
(B) After the piping system is full, the
(c)次いで、圧縮手段22を駆動しながら蒸発器21内の熱交換器211に外部機器4から排出された熱媒(例えば12℃の被冷却水)を導入し且つ凝縮器24に備わった送風機244と散水ポンプ246を駆動することにより、次のようにして、水冷媒の蒸発、圧縮、凝縮、膨張といった冷却サイクルが行われると共に、前記熱媒が冷却される。
(C) Next, the heat medium (for example, water to be cooled at 12 ° C.) discharged from the external device 4 is introduced into the
蒸発器21では、水が蒸発することにより(水の蒸発温度は5℃)、水蒸気(蒸気圧は0.8718kPa)が発生し、内部には5℃程度の冷水が溜まる。この水蒸気は、圧縮手段22で圧縮されて(例えば7.375kPaの圧力上昇が与えられる)、凝縮器24に送られる。凝縮器24においては、散水管245の上部から冷却コイル243に冷水が散布されてその蒸発潜熱で水冷媒が冷却されると共に、送風機244により導入された外気によっても冷却される。この場合、散水された冷却水は冷却パイプの外周面に水膜を作りながら順に下方の冷却パイプに落下し、冷却パイプ内の水冷媒が冷却される。冷却コイルに散布される冷水は補給管249から給水され、次いでストレーナ(図示を省略)などで挟雑物が除去された後、散水ポンプ246で汲み上げられる。そして最終的に水蒸気は冷却されて液化し、40℃の温水となり、減圧・調整弁26及び連結管27を含む第2配管25を通って減圧され蒸発器21に戻る。
In the
上記の冷却サイクルが繰り返される過程で、蒸発器21においては、外部機器4から流入した被冷却水(例えば12℃)は、上記で得られた水冷媒(例えば5℃)との熱交換により冷却されて(例えば7℃)、外部機器4に戻される。
In the process of repeating the above cooling cycle, in the
図3は、本発明の第2の実施の形態に係わる冷却装置を模式的に示す概略断面図であり、図1と同一機能部分は同一の参照符号で示しその説明を省略する。この冷却装置1’は、図1の凝縮器24において、散水手段(散水管245、給水管249及びこれらの付属機器)を省略し、冷却コイル243を空冷した以外は、図1と同様の構造を有する。この構造によれば、凝縮器24の部品点数を削減できるので、低コストの装置が得られる。またこの冷却装置1’によれば、水冷式のものよりも冷却能力はやや低下するが、冷却コイル243にスケールが付着しないので、保守点検が容易になるという利点がある。この冷却装置によれば、図1に示す冷却装置と同様の操作で運転を行うことができる。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view schematically showing a cooling device according to the second embodiment of the present invention. The same functional parts as those in FIG. This
なお、図1、図3の冷却装置は水冷媒を使用しているので、冬期など外気温が0℃以下になる運転停止時に水冷媒の凍結を防止する必要があり、蒸発器21、圧縮手段22、凝縮器24及び各機器を接続する第1配管23、第2配管25で形成される水冷媒循環部2と、真空手段3の少なくとも一部に保温処理(断熱処理)を施すことが望ましい。さらに、上記の各装置が0℃以下になることを防止するための加熱手段(不図示)を備えることがより望ましい。
1 and 3 uses water refrigerant, it is necessary to prevent the water refrigerant from freezing at the time of operation stop when the outside air temperature is 0 ° C. or lower, such as in winter. 22, it is desirable to perform a heat insulation process (heat insulation process) on the water
(実験例)
水冷媒循環部2と真空手段3を独立して作製し、それぞれの動作の確認試験を実施することにより本発明の冷却装置の動作を確認した。
まず、真空手段の動作確認試験について説明する。図4に示す真空手段の試験装置は、図1に示す冷却装置1から真空手段3のみを抜き出した試験装置である。すなわち、この試験装置は上部より排気弁35’、仮想水冷媒循環部2’、第3配管31、開放弁34及び第1水槽32により構成されており、第3配管31の中間部に給水弁331を介して給水管332が接続されている。排気弁35’の設置高さhは第1水槽32の水面より13.4m上方である。また、仮想水冷媒循環部2’には真空計36が接続されている。
(Experimental example)
The operation of the cooling device of the present invention was confirmed by independently producing the water
First, the operation confirmation test of the vacuum means will be described. 4 is a test apparatus in which only the vacuum means 3 is extracted from the
この試験装置を使用して次に示す手順で確認試験を実施した。
1.排気弁35’と開放弁34を開弁した状態で給水弁331を開弁して給水管334から、開放弁34が完全に浸るまで第1水槽32に給水する。
2.この状態で開放弁34を閉弁して第3配管32及び仮想水冷媒循環部2’が満水になるまで給水を続ける。このとき、第3配管32及び仮想水冷媒循環部2’内の空気は排気弁35’より大気に放出されるので排気弁35’より下方の管内部は水のみで満たされる。
3.次いで、開放弁34を開弁すると、その結果、排気弁35’より下方の水は開放弁34、第1水槽32を介して外部に排出されるので、管内の水位は第1水槽32に溜められた水の水面からh1の高さになるまで下降する。
4.このときの仮想水冷媒循環部2’の圧力と、第1水槽32の水面から上方への水位h1及び真空計36の圧力値を確認する。
Using this test apparatus, a confirmation test was performed according to the following procedure.
1. The
2. In this state, the
3. Next, when the
4). At this time, the pressure of the virtual water
上記確認試験の結果、仮想水冷媒循環部2’の圧力は2kPa〜4kPaとなり、真空圧力が得られること、及び、このときの水位h2は10.33m〜10.54mとなることが確認され、このとき水面付近において沸騰現象が確認された。このことから、真空ポンプを使用することなく常温(27℃)で水を沸騰させるために必要な真空圧力が得られることを確認することができた。
As a result of the confirmation test, it was confirmed that the pressure of the virtual water
次に、水冷媒循環部の動作確認試験について説明する。図5に示す試験装置は、図1に示す冷却装置の真空手段3の代わりに真空ポンプ3’を備え、また排気弁35を省略している以外は図1に示す冷却装置と同様の構成である。本試験装置では、内容積が0.21m3で内部に水冷媒を貯留する蒸発器、圧縮機出力が2.2kWの圧縮機、排気速度8.5m3/hの真空ポンプ、及び凝縮熱量が4.85kWの凝縮器を使用して次に示す手順で確認試験を実施した。
1.蒸発器21に水冷媒を入れた状態で真空ポンプ3’を駆動させて水冷媒循環部2を0.8718kPaの真空にし、真空ポンプ3’を停止する。
2.圧縮機22を駆動する。
3.蒸発器21の内部の圧力及び水冷媒の温度を確認する。
Next, the operation confirmation test of the water refrigerant circulating unit will be described. The test apparatus shown in FIG. 5 has the same configuration as the cooling apparatus shown in FIG. 1 except that it includes a
1. The
2. The
3. The pressure inside the
上記の確認試験の結果、一旦真空ポンプ3’により水冷媒循環部2を0.8718kPaの真空にすれば、圧縮機22の運転を開始した後も真空状態が維持されること、また、蒸発器21内部の水(0.21m3)は17.0℃〜4.6℃に冷却されることが確認された。
As a result of the above confirmation test, once the water
上記した2つの確認試験の結果、水頭差を利用した真空手段を使用し、且つ水冷媒循環部を密閉配管で構成することによって、真空ポンプを全く使用する必要のない冷却装置が得られることが確認することができた。 As a result of the above-mentioned two confirmation tests, a cooling device that does not require the use of a vacuum pump can be obtained by using a vacuum means utilizing a water head difference and configuring the water refrigerant circulation part with a sealed pipe. I was able to confirm.
1、1’:冷却装置
2:水冷媒循環部、2’:仮想水冷媒循環部
21:蒸発器、211:熱交換器
22:圧縮手段(圧縮機)
23:第1配管
24:凝縮器、241:入口、242:出口、243:冷却コイル、244:送風機、245:散水管、246:散水ポンプ、247:フロート、248:補給弁、249:補給管
25:第2配管
26:減圧・調整弁
27:連結管
3:真空手段、3’:真空ポンプ
31:第3配管
32:第1水槽
33:給水手段、331:給水弁、332:給水管
34:開放弁
35、35’:排気弁
4:外部機器
DESCRIPTION OF
23: first piping 24: condenser, 241: inlet, 242: outlet, 243: cooling coil, 244: blower, 245: watering pipe, 246: watering pump, 247: float, 248: supply valve, 249: supply pipe 25: second pipe 26: pressure reducing / regulating valve 27: connecting pipe 3: vacuum means, 3 ': vacuum pump 31: third pipe 32: first water tank 33: water supply means, 331: water supply valve, 332: water supply pipe 34 :
Claims (5)
前記水冷媒循環部を真空圧にする真空手段と、
を有する冷却装置であって、
前記真空手段は、
前記蒸発器に対して下方に接続され、且つ水冷媒が上記水冷媒循環部の真空圧に対応する水頭差を形成する高さを有する第3配管と、
前記水冷媒循環部及び前記第3配管に給水する給水手段と、
前記水冷媒循環部と大気を連通可能にする排気手段と、
前記水冷媒循環部の水冷媒を大気に開放する開放手段と、
を有することを特徴とする冷却装置。 An evaporator having a built-in heat exchanger in which a heat medium flows and exchanges heat with water refrigerant; a condenser that releases heat of the water refrigerant to the atmosphere; and compression means that compresses water vapor generated in the evaporator A water refrigerant circulation section formed by a first pipe to which the outlet of the evaporator and the inlet of the condenser are connected, and a second pipe to which the outlet of the condenser and the inlet of the evaporator are connected. When,
A vacuum means for setting the water refrigerant circulation section to a vacuum pressure;
A cooling device comprising:
The vacuum means is
A third pipe connected to the lower side of the evaporator and having a height at which the water refrigerant forms a water head difference corresponding to the vacuum pressure of the water refrigerant circulation section;
Water supply means for supplying water to the water refrigerant circulation section and the third pipe;
An exhaust means for allowing the water refrigerant circulation part to communicate with the atmosphere;
Opening means for opening the water refrigerant in the water refrigerant circulation section to the atmosphere;
A cooling device comprising:
前記圧縮手段は、ターボ圧縮機であると共に、
前記第3配管は、水の蒸発圧力に対応する水頭差を形成する高さを有し、
前記排気手段は、前記水冷媒循環部と大気とが連通可能に設けられる排気弁である
ことを特徴とする請求項1に記載の冷却装置。 The opening means includes a first water tank that opens to the atmosphere, and an opening valve provided in the middle of the third pipe,
The compression means is a turbo compressor,
The third pipe has a height that forms a water head difference corresponding to the evaporation pressure of water,
The cooling device according to claim 1, wherein the exhaust unit is an exhaust valve provided so that the water refrigerant circulation unit and the atmosphere can communicate with each other.
前記圧縮手段を有する前記第1配管を介して入口が前記蒸発器と接続され、且つ前記第2配管を介して出口が前記蒸発器と接続される冷媒コイルと、
前記冷媒コイルを水冷する散水手段、及び/又は前記冷媒コイルに送風する送風手段と、
を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の冷却装置。 The condenser is
A refrigerant coil having an inlet connected to the evaporator via the first pipe having the compression means, and an outlet connected to the evaporator via the second pipe;
Watering means for water cooling the refrigerant coil and / or air blowing means for blowing air to the refrigerant coil;
The cooling device according to claim 1, wherein:
The cooling device according to any one of claims 1 to 4, wherein a heating unit is provided in at least a part of the water refrigerant circulation unit and the vacuum unit.
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010518348A (en) * | 2007-02-06 | 2010-05-27 | エフィシェント・エナージー・ゲーエムベーハー | HEAT PUMP, SMALL POWER GENERATION DEVICE, AND METHOD OF TRANSFERRING HEAT |
JP2010133658A (en) * | 2008-12-05 | 2010-06-17 | Sasakura Engineering Co Ltd | Air conditioning system |
JP2011027333A (en) * | 2009-07-27 | 2011-02-10 | Shinko Kogyo Co Ltd | Heating and cooling air conditioning system by refrigerant natural circulation |
CN113121306A (en) * | 2019-12-31 | 2021-07-16 | 蓝星(北京)技术中心有限公司 | Chloroprene concentration system and refrigerant control method thereof |
JP7509348B1 (en) | 2023-12-06 | 2024-07-02 | レール・リキード-ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード | Water cooling system and air separation unit equipped with same |
-
2006
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010518348A (en) * | 2007-02-06 | 2010-05-27 | エフィシェント・エナージー・ゲーエムベーハー | HEAT PUMP, SMALL POWER GENERATION DEVICE, AND METHOD OF TRANSFERRING HEAT |
US9316422B2 (en) | 2007-02-06 | 2016-04-19 | Efficient Energy Gmbh | Heat pump, small power station and method of pumping heat |
US10473368B2 (en) | 2007-02-06 | 2019-11-12 | Efficient Energy Gmbh | Heat pump, small power station and method of pumping heat |
JP2010133658A (en) * | 2008-12-05 | 2010-06-17 | Sasakura Engineering Co Ltd | Air conditioning system |
JP2011027333A (en) * | 2009-07-27 | 2011-02-10 | Shinko Kogyo Co Ltd | Heating and cooling air conditioning system by refrigerant natural circulation |
CN113121306A (en) * | 2019-12-31 | 2021-07-16 | 蓝星(北京)技术中心有限公司 | Chloroprene concentration system and refrigerant control method thereof |
CN113121306B (en) * | 2019-12-31 | 2022-11-29 | 蓝星(北京)技术中心有限公司 | Chloroprene concentrating system and refrigerant control method thereof |
JP7509348B1 (en) | 2023-12-06 | 2024-07-02 | レール・リキード-ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード | Water cooling system and air separation unit equipped with same |
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