JP2012233606A

JP2012233606A - 補助冷却装置

Info

Publication number: JP2012233606A
Application number: JP2011101045A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Uba; 信行姥
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2011-04-28
Filing date: 2011-04-28
Publication date: 2012-11-29

Abstract

【課題】現場への設置時の作業性を向上するとともに、設置後の水圧変動に伴う給水量の調節を不要にすることができる補助冷却装置を提供する。
【解決手段】補助冷却装置１００の給水装置１２０ａは、定流量弁１４０ａ，１４０ｂを通じてマットユニット１１０ａ，１１０ｂに水を供給するので、現場での補助冷却装置１００の設置時に水圧に応じて定流量弁１４０ａ，１４０ｂの流量を調節する必要がない。また、設置後に当該設置場所において生じる水圧の変動に関わらず、設定された水量をマットユニット１１０ａ，１１０ｂに供給することができる。したがって、設置後の給水量調節が不要になるとともに、設置場所における給水圧の変動に起因したクーリングマットへの給水量の変動が無くなり、クーリングマットによる冷却性能が安定する。また、設置後においても、補助冷却装置の運転を停止させることなく設定流量の変更を弁の外側から行うことができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、冷凍サイクルの凝縮器の放熱部に対向して配置される通風性を有するクーリングマットと、該クーリングマットに水を供給する給水装置とを備え、前記放熱部に吸い込まれる空気が前記クーリングマットを通過する際に前記クーリングマットに供給された水の蒸発により潜熱が奪われて冷却されるようにした補助冷却装置に関する。

空調・冷凍・冷蔵装置等の冷凍サイクルに用いられる凝縮器は、冷媒を液化するときに熱を発生するので冷却する必要がある。凝縮器の冷却を空気で行う空冷式は、装置構造が簡便なため安価であるが、夏場の高温時等に冷却効率が低下するという問題があり、そうした問題を解決するために、空冷式の凝縮器に対して更に補助冷却装置を用いることが種々提案されている。補助冷却装置の一例として、本出願人は、既に、凝縮器の放熱部に対向して通風性を有するフィルタを備えたクーリングマットを配置し、該クーリングマットの上部から下部に向けて冷却水を流下させて、この水が蒸発する際に周囲から潜熱を奪うことを利用して、放熱部に吸入される空気を冷却するものを提案している（特許文献１参照）。

図７は、この補助冷却装置１０１が適用された冷凍サイクルの一例の概略を示している。冷凍サイクル８０は、コンプレッサ８１、蒸発器８２、膨張弁８３、ドライヤ８４、凝縮器８５及びこれらを連結する冷媒管８６を備えている。給水装置９０は、水道管に連通する給水管９１、該給水管９１に介装され水道水を断水又は通水するための開閉弁である電磁弁９２、該電磁弁９２の開閉を制御するサーモスタット９３及び補助冷却装置１０１のクーリングマット（以下、「マット」と略す。）１１０への流入空気の温度を感知するセンサ９４を備えている。ファン８７によって凝縮器８５に吸い込まれる空気は、補助冷却装置１０１のマット１１０を通過する際に、マット１１０を流下する冷却水が蒸発することにより潜熱を奪われるため、冷却される。

この構成によれば、凝縮器８５への吸入空気の温度が設定値以上となったことをセンサ９４が感知すると、サーモスタット９３が作動して電磁弁９２が開く。電磁弁９２が開状態になると給水管９１より散水ノズル（図示せず）を介して、補助冷却装置１０１のマット１１０に水道水が供給されるので、凝縮器８５に吸い込まれる空気が冷却される。この補助冷却装置１０１は、凝縮器８５の放熱フィンを冷却するための空気を冷却する間接冷却方式であるので、放熱フィンに直接水をかける場合のように腐食やスケールの付着が生じない。また、この補助冷却装置１０１は、既存の凝縮器に後付けにより設置することができることから、既存の設備を大幅に改造することなく設置することが可能であり、また、メンテナンス等のための着脱・交換も簡単である。

ところで、マット１１０に供給される水の量は、給水管９１を流れる水の水圧によって変動するが、水圧は設置場所によって異なる。水の量が少なすぎるとマット１１０の冷却性能が低下し、水の量が多すぎると無駄な水を消費することになる。そのような問題を解消するべく、給水管に電動弁を設置し、外気温センサで感知した温度に基づいて電動弁の開度を制御することで、マットへの給水量を自動的に制御するようにしたシステムも提案されている。しかしながら、この場合、電動弁や複雑な制御システムを備える必要があり、システムが大がかりになるとともに製造やメンテナンスのコストが高くなるという問題がある。

そこで、マットの設置時に、設置場所の水圧を測定するとともに測定した水圧に応じてバルブを操作して給水量の調節を行う簡易型の給水装置が用いられている。図６は、こうした給水装置の設置例を示す図である。水道源１２３からマット１１０ａ，１１０ｂに冷却用の水を給水する給水装置１２０ｂは、水道源１２３から給水ユニット１２４に至る一次側給水配管１２１と、給水ユニット１２４からマット１１０ａ，１１０ｂに至る二次側給水配管１２２とから成っている。一次側給水配管１２１においては、水道源１２３から止水用のストップバルブ１２５及び不純物濾過用の水用ストレーナ１２６が設けられており、ジョイント１２８にて給水ユニット１２４に接続されている。一次側給水配管１２１は、水用ストレーナ１２６の上流側で水抜きバルブ１２７に分岐されている。二次側給水配管１２２では、給水ユニット１２４からの配管がマットの設置数に応じて分岐されており、それぞれ、バルブ組立体１２９ａ，１２９ｂと伸縮継手１３０ａ，１３０ｂを介してマット１１０ａ，１１０ｂに接続されている。バルブ組立体１２９ａ，１２９ｂは、設置されたマット毎に水量調節を行うニードルバルブを備えている。また、伸縮継手１３０ａ，１３０ｂは、水量調節時に水量測定を行う際に配管を切り離すために伸縮可能な継手であり、水量の測定後には配管が再接続される。しかしながら、この補助冷却装置では、設置後に水圧が変動した場合に水量が変化するという問題がある。

また、補助冷却装置の冷却性能は、現場の外気温度、得られる風量、熱発生量等によって変動するものであり、設置時の設定流量では給水量が不足又は過剰になる場合もあるので、補助冷却装置の設置後において、設定流量の調節の必要が生じる場合もある。この場合、マット１１０ａ，１１０ｂへの給水を停止するとともに、伸縮継手１３０を操作して配管１２２と補助冷却装置１０１とを分離し、設置場所の風量、外気温度に合わせてバルブ組立体１２９ａ，１２９ｂのニードルバルブの弁開度を調節操作して給水量調節を行っている。この場合、給水を停止する必要があるとともに、配管１２２と補助冷却装置１０１とを分離し、設定流量の調節後に配管１２２と補助冷却装置１０１とを再び接続しなければならないため、多大な手間がかかるという問題がある。

特開２００４−３８０６号公報

本発明の目的は、現場への設置時の作業性を向上するとともに、設置後の水圧変動に伴う給水量の調節を不要にすることができる補助冷却装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、設置後にクーリングマットへの給水量の調節の必要が生じた場合に、これを容易に行うことができる補助冷却装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明による補助冷却装置は、冷凍サイクルの凝縮器の放熱部に対向して配置される通風性を有するクーリングマットと、該クーリングマットに水を供給する給水装置とを備え、前記放熱部に吸い込まれる空気が前記クーリングマットを通過する際に前記クーリングマットに供給された水の蒸発により潜熱が奪われて冷却されるようにした補助冷却装置であって、前記給水装置は、定流量弁を通じて前記クーリングマットに水を供給することを特徴としている。

本発明の補助冷却装置によれば、出荷時に流量設定した定流量弁を通じてクーリングマットに水が供給されるので、現場での補助冷却装置の設置時に定流量弁の流量を調節する必要がなく、設置後に当該設置場所において給水圧の変動が生じても、給水圧の変動に関わらず、設定された水量をクーリングマットに供給することができる。したがって、設置時の作業性が向上するとともに、設置後のバルブによる給水量調節が不要になり、さらに給水圧の変動に起因した冷却性能の変動を抑えることができる。

このような特長を持つ定流量弁であるが、設置現場によっては、設定流量を変更する必要が生じる場合がある。そこで、本補助冷却装置において、前記定流量弁は、当該定流量弁を流れる水を停止させることなく設定流量を外部から変更可能である外部調節式定流量弁とすることができる。即ち、クーリングマットへの給水量は、給水量の削減と冷却効率の向上の観点から、冷凍サイクルの室外機の設置場所の温度や室外機の風量等に応じて適宜調節することが好ましい。本発明の補助冷却装置によれば、定流量弁を外部調節式定流量弁とすることで、定流量弁を分解せずに設定流量の調節を当該弁の外側から簡単に行うことができるので、設置後の設定流量の調節作業が容易となる。また、本発明の補助冷却装置は、設置時及び設置後において、配管をクーリングマットに接続した状態で設定流量の調節が可能であるため、設置作業者ばかりでなくユーザにおいても、補助冷却装置の運転を停止させることなく、例えば、クーリングマットを流下する水の状態を観察しながら、クーリングマットへの給水量の調節を容易かつ適切に行うことができる。

更に、本発明の補助冷却装置において、前記定流量弁は前記配管の継手を兼ねているので、配管接続部品の点数及び接続工数を低減することができる。

本発明の補助冷却装置によれば、現場への設置時の作業性が向上する。また、設置後の水圧変動に伴う給水量の調節を不要にすることができるとともにクーリングマットの冷却性能を安定させることができる。

本発明による補助冷却装置に用いられる外部調節式定流量弁の一実施例であって、設定流量が小の状態を示す断面図である。図１に示す外部調節式定流量弁の設定流量を大きくした状態を示す断面図である。図１に示す外部調節式定流量弁の設定流量変更方法の説明図である。図２に示す外部調節式定流量弁の設定流量変更方法の説明図である。図５は本発明による補助冷却装置の一実施例を示す図である。図６は従来の補助冷却装置の一例を示す図である。図７は従来の補助冷却装置の一例を示す図である。

以下、添付した図面に基づいて、本発明による補助冷却装置の実施例を説明する。本実施例の説明に先立って、まず、この補助冷却装置に用いられる外部調節式定流量弁（以下、簡単のため「定流量弁」と略す。）について説明する。

図１に示す定流量弁１は、流体が流れる一方の配管２と、その軸線方向に同軸状に対向配置され、配管２に接続されるべき他方の配管３との間に介装され、両配管２、３を連通接続する。配管２の定流量弁１側の端部４は拡大されていて、且つその内側には後述する第１接続部材１１との接続用の雌ねじ５が形成されている。配管３の定流量弁１側の端部６は小径に形成されていて、且つその外側には後述する第２接続部材１２との接続用の雄ねじ７が形成されている。

定流量弁１は、一方の配管２に接続される筒状の第１接続部材１１と、他方の配管３に接続される筒状の第２接続部材１２と、第１接続部材１１に軸方向に摺動自在に内装された弁部材１３と、第１接続部材１１に軸方向に移動自在に螺着された筒状の調節部材１４と、第１接続部材１１と第２接続部材１２とを連結する筒状の連結部材１５とを備えている。第１接続部材１１及び第２接続部材１２、調節部材１４は同軸状に配置されており、定流量弁１の内部の流体経路を全体的にストレートに形成している。この構造により、定流量弁１を流れる流体の圧力損失を可及的に小さくすることができる。

第１接続部材１１は、概して円筒状の部材であって、一方の端部２０（配管２側）の外周には雄ねじ２１が形成されている。雄ねじ２１は配管２の端部４の内側に形成されている雌ねじ５に螺合する。

第１接続部材１１の端部２０側の内周の円筒面２２には、詳細を後述する弁部材１３の外筒部４０が摺接する。第１接続部材１１の端部２０の開口端の内部近傍には止め輪２３が係止されており、弁部材１３が配管２側へ抜け出すのを阻止している。

第１接続部材１１の長手方向の略中央部には、第１接続部材１１の内周面から径方向内側に張り出した環状支持部２４が形成されている。環状支持部２４は、詳細を後述する調節部材１４の小径部５０の外周面とシール係合するＯリング２５を収容する環状溝２６を有している。第１接続部材１１の他方の端部２７は径方向外側に張り出して、詳細を後述する連結部材１５と係合する鍔部分２８を形成している。鍔部分２８の外径は第１接続部１１のその他の部分の外径よりも僅かに大きく設定されている。

第２接続部材１２は、概して円筒状の部材であって、配管３側の端部３０から反対側の端部３２に向けて内周面に雌ねじ３１が形成されている。雌ねじ３１は配管３の端部６の外周面に形成されている雄ねじ７と螺合する。

第２接続部材１２の第１接続部材１１と対向する端部３２の端面３３は平坦に形成されていると共に、端部３２の開口端の近傍には環状溝３４が形成されている。この環状溝３４の内部には、後述する調節部材１４とシール係合するＯリング３５が嵌め込まれている。また、第２接続部材１２の外周面には、端部３２から端部３０に向けて雄ねじ３６が形成されている。

弁部材１３は、第１接続部材１１の円筒面２２に摺接する外筒部４０と、その軸線に沿って延びていて且つ第２接続部材１２側に向かってテーパ状に尖っているニードル弁４２を有する中央弁軸部４１と、外筒部４０と中央弁軸部４１とを接続するとともに流体を通過させる孔４４が形成されている円板部４３とを備えている。

弁部材１３は、円板部４３と第１接続部材１１の環状支持部２４との間に圧縮状態に配設されているコイルばね４５によって止め輪２３の方向へ付勢されている。

調節部材１４は、第１接続部材１１側の小径部５０と、第２接続部材１２側の大径部５１と、これらを接続する環状部５２とを備えている。環状部５２は、第１接続部材１１の環状支持部２４よりも第２接続部材１２側に位置している。

小径部５０は、その内周面が弁部材１３のニードル４２の外周面との間に流体を通過させるクリアランスＣを形成している。小径部５０は、第１接続部材１１の環状支持部２４に装着されたＯリング２５とシール係合をしている。これによって、流体が小径部５０と環状支持部２４の間を通過するのを阻止している。

一方の配管２を流れる流体と他方の配管３を流れる流体との圧力差が大きくなると、弁部材１３がコイルばね４５のばね力に抗して調節部材１４に向かって移動し、クリアランスＣが狭くなって通過断面積が絞られる。また前記圧力差が小さくなると、弁部材１３がコイルばね４５のばね力によって調節部材１４から離れる方向に移動し、クリアランスＣが広くなって通過断面積が増加する。このようにして、一方の配管２を流れる流体と他方の配管３を流れる流体との圧力差の大きさに拘わらず流体の通過流量がほぼ一定に保たれる。

調節部材１４の大径部５１の外周には雄ねじ５６が形成され、これが第１接続部材１１の内周に形成された雌ねじ５７に螺合している。調節部材１４を第１接続部材１１に対して回転させると軸方向に移動し、クリアランスＣの大きさを変更することができる。

調節部材１４の第２接続部材１２側の端部５４は、第２接続部材１２の内部に挿入されており、端部５４の外周面には、第２接続部材１２の端部３２に配置されたＯリング３５がシール係合している。Ｏリング２５、３５によって、調節部材１４と第１及び第２接続部材１１、１２との間がシールされるので、調節部材１４によるクリアランスＣの設定変更中であっても、流体が調節部材１４と第１及び第２接続部材１１、１２との間から漏れることなく、配管２、３を流れている状態を維持することができる。

第１接続部材１１と第２接続部１２部材とは、連結部材１５によって互いに着脱可能に連結される。連結部材１５は、第１接続部材１１の鍔部分２８に係止可能な内フランジ部分６０を備えている。連結部材１５の内フランジ部分６０以外の内周面は第２接続部材１２の雄ねじ３６に螺合可能な雌ねじ６２が形成されており、これによって第２接続部材１２に対して着脱可能に連結される。これに加えて、連結部材１５が第１接続部材１１の鍔部分２８に係止していることにより、第１接続部材１１と第２接続部材１２とが互いに引き寄せられた状態で連結される。

調節部材１４の大径部５１には、第１接続部材１１と第２接続部材１２との間のスペースＳに対応する位置において、調節部材１４の位置調節を行うための工具が係合される工具係合部７０が突出形成されている。連結部材１５を第１接続部材１１と第２接続部材１２とが互いに接近する方向に回転させるとき、工具係合部７０が第２接続部材１２の端面３３に当接してそれ以上の接近が阻止されることで、第１接続部材１１と第２接続部材１２との連結操作が終了する。

連結部材１５は、第１接続部材１１と第２接続部材１２との間のスペースＳを覆うカバーを兼ねている。連結部材１５によって第１接続部材１１と第２接続部材１２が連結された状態では、工具係合部７０は連結部材１５に覆われて外に露出していないので、悪戯や異物の堆積等の不都合を未然に防止することができるとともに、誤って調節部材１４が操作されるのも防止することができる。

図２は、図１に示す外部調節式定流量弁１の設定通過流量を大きくした状態を示している。連結部材１５は、第２接続部材１２とのねじ係合の領域が短くなっており、その分、図１に示す状態よりも調節部材１４はニードル弁４２から離れていて、クリアランスＣも広くなっている。したがって、図１よりも大きな通過流量が設定されている。

図３、４は、定流量弁１の設定通過流量を図１に示す状態から図２に示す状態に変更するときの操作の説明図である。即ち、連結部材１５と第２接続部材１２とのねじ係合による連結を解除して連結部材１５を軸方向に移動させ、スペースＳを外部に露出させると、外部から第１接続部材１１と第２接続部材１２との間を通して工具係合部７０へのアクセスが可能となる。工具係合部７０に工具を係合させて調節部材１４を回転させると、調節部材１４が第１接続部材１１の軸方向に移動し、クリアランスＣの大きさの変更、即ち、設定通過流量の変更を行うことができる。この間、調節部材１４が回転しても、Ｏリング２５、３５によって第１及び第２接続部材１１、１２に対するシールが確保されるので、流体は外部に漏れ出ることなく、第１及び第２接続部材１１、１２と調節部材１４の内部を通って流れることができる。設定通過流量の変更後、連結部材１５を回転させて第１接続部材１１と第２接続部材１２とを連結する。

なお、上記実施形態では、第１接続部材に調節部材を移動可能に装着しているが、これに代えて第２接続部材に調節部材を移動可能に装着するようにしてもよい。

図５には、本発明による補助冷却装置の実施例が、特に給水装置に関連して示されている。図５において、図６に示す従来の補助冷却装置と共通する部品等においては、同じ符号を付すことで再度の説明を省略する。本発明の補助冷却装置においては、給水装置１２０ａの二次側給水配管１２２において、図６に示すバルブ組立体１２９ａ,１２９ｂ及び伸縮継手１３０ａ,１３０ｂが用いられることなく、代わりに定流量弁１４０ａ，１４０ｂが用いられている。定流量弁１４０a, １４０ｂは、図１〜図４に示す外部調節式定流量弁１を用いることができる。本補助冷却装置においては、給水装置１２０ａによるマット１１０ａ、１１０ｂへの水の供給は、定流量弁１４０a、１４０ｂを通じて行われる。符号１３１ａ，１３１ｂは盲栓であり、蒸発し切らずにマット１１０ａ、１１０ｂを流下した水は排水配管１３２ａ，１３２ｂを通じて排水される。定流量弁１４０ａ，１４０ｂは図示のように、二次側給水配管１２２が分岐する場合には、分岐後の配管であればどこに設置してもよいが、マット１１０ａ、１１０ｂの給水口に直接取り付けることもできる。

本補助冷却装置１００の給水装置１２０ａは、出荷時に流量設定した定流量弁１４０ａ，１４０ｂ（以下、符号１４０で代表する）を通じてマット１１０ａ、１１０ｂ（以下、符号１００で代表する）に水を供給するので、現場での補助冷却装置１００の設置時に流量調節の必要がなく、設置後に給水装置１２０ａの給水圧に変動が生じても、設定水量をマット１１０に給水することができ、設置後の水圧変動に伴う給水量調節が不要になる。したがって、補助冷却装置１００への給水圧が変動しても、それに起因してマット１１０への給水量が変動することが無くなり、マット１１０による冷却性能が安定する。また、定流量弁１４０は外部調節式定流量弁であって設定流量を外部から変更可能であるので、補助冷却装置１００の設置後においても、冷凍サイクルの室外機の設置場所の温度や室外機の風量等に応じて、定流量弁１４０を分解することなく、設定流量を外側から簡単に変更することができる。したがって、マット１１０への無駄な給水量を削減し、冷却効率を向上させることができる。更に、定流量弁１４０は、その内部を流れる水を停止させることなく、配管をマット１１０に接続した稼働状態で設定流量の調節が可能であるため、設置作業者ばかりでなくユーザにおいても、補助冷却装置１００の運転を停止させることなく、例えば、マット１１０を流下する水の状態を観察しながら、マット１１０への給水量の調節を容易に行うことができる。このように、補助冷却装置１００の設置時の設置作業性や設置後の設定流量調節の作業性が格段に向上し、設置工数、調節工数が低減し、設置作業及び調節作業を容易に行うことができる。

更に、定流量弁１４０は配管の継手を兼ねているので、例えば、装置のメンテナンス、交換等の作業の際には、定流量弁１４０の箇所で配管を分離又は再連結させることができる。具体的には、例えば、図３又は図４に示すように連結部材１５と第２接続部材１２とのねじ係合による連結を解除した状態で、第２接続部材１２と調節部材１４とを分離することで、配管を分離又は再連結させることができる。したがって、別の配管継手を用意する必要がないので、補助冷却装置１００における配管接続部品の点数が減少する。また、定流量弁１４０は、マット１１０の給水口に直接に接続させる、又は当該給水口に接続される極短い配管に接続設置することができ、それにより、定流量弁１４０を、例えばマットの大きさに応じて水量を設定済のものとして、マット１１０に接続させた状態で出荷・搬送し、現場での組立てに供することができる。

１外部調節式定流量弁２，３配管
１１第１接続部材１２第２接続部材
１３弁部材１４調節部材
１５連結部材７０工具係合部分
８０冷凍サイクル８１コンプレッサ
８２蒸発器８３膨張弁
８４ドライヤ８５凝縮器
８６冷媒管８７ファン
９０給水装置９１給水管
９２電磁弁９３サーモスタット
９４センサ１００補助冷却装置
１１０ａ，１１０ｂクーリングマット
１２０ａ給水装置１２４給水ユニット
１４０ａ，１４０ｂ定流量弁

Claims

冷凍サイクルの凝縮器の放熱部に対向して配置される通風性を有するクーリングマットと、該クーリングマットに水を供給する給水装置とを備え、前記放熱部に吸い込まれる空気が前記クーリングマットを通過する際に前記クーリングマットに供給された水の蒸発により潜熱が奪われて冷却されるようにした補助冷却装置であって、
前記給水装置は、定流量弁を通じて前記クーリングマットに水を供給することを特徴とする補助冷却装置。
前記定流量弁は、当該定流量弁を流れる水を停止させることなく設定流量を外部から変更可能である外部調節式定流量弁であることを特徴とする請求項１記載の補助冷却装置。
前記定流量弁は、配管の継手を兼ねていることを特徴とする請求項１又は２記載の補助冷却装置。
前記定流量弁は、前記クーリングマットの給水口に直接に接続されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の補助冷却装置。