JP2013213616A - 気化冷却装置、およびその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】気化式冷却装置の構成として、外気OA(空気)をミストノズル14から噴霧された水微粒子により気化冷却後、撥水性フィルタ16を通過させてから発熱体18に接触させる。また、外気OAの温度を測るセンサToa、撥水性フィルタ内部温度を測るフィルタ内部温度センサTwを設け、これらの値より外気の湿度や適正な噴霧量を求める。
【選択図】図1
Description
特許文献1は室外機のファンと熱交換器との間に水を散布するノズルを設け、従来と変わらない室外機のケーシング内で、効果的に冷却を補助する。
特許文献3も室外機を冷却する装置で、特に微細ミストを用いる点が記載されており、エアと水とを同時に噴射する二流体ノズルを用いて微細ミストを発生させる。
特許文献5もフィルタを用いた気化冷却方法で、フィルタ(親水性加湿エレメント)の上部から散水器で純水を滴下し、ここに軸流ファンで空気を流すことにより気化冷却させる。
上記特許文献1、2においては空調用の室外機の熱交換器に直接水を散布することになるので、水や外気に含まれる不純物成分がスケールを形成し熱交換性能を低下させる。上記特許文献3では微細ミスト状にて散布することにより粒径は10μm以下となり蒸発するまでの時間が短く、壁面などに水滴をつくりにくい。但し構成に二流体ノズルが必要になり、加えて水滴を形成しにくいもののミストノズル直近は濡れるので、数mの蒸発吸収距離が必須となる。また、これらの特許文献は発熱源である熱交換器やファンへの防滴に関する対策がなく、これらに水滴付着することにより生じる錆等への対策も必要になる。
上記特許文献4には、フィルタ(マット)への給水量の制御としてフィルタ前後に配置した温度差を用いる点も記載されている。この温度差が設定値以上の場合は保水状態が十分と判定し給水を停止し、設定値以下の場合は保水状態が不十分と判定し給水を再開する。このように親水性のフィルタを用いた場合、給水のオン/オフ制御が必要になり制御機器に負荷が掛かる為、機器の寿命(メンテナンス性)の面で課題が残る。また、オン/オフ制御に伴う起電力により省エネの面でも課題が残る。
前記散水ノズルにより噴霧された水微粒子により前記空気を気化冷却し、気化冷却された前記空気を前記撥水フィルタに通した後に発熱体に接触させる気化式冷却装置の制御方法において、前記撥水フィルタ内部の温度と外気の温度とから前記空気に加湿可能な水の量を算出するステップと、前記ファンの送風量と前記水の量とに基づき、噴霧量を設定し前記散水ノズルから噴霧するステップとを有することを特徴とする。
図1は、本発明の一実施形態に関わる概略構成図である。ここでは装置の基本構成及びその動作について説明する。
ミストノズル14は、給水ポンプ20が給水管22を通して送水した水を水微粒子として噴霧する機器である。制御装置30の指令により、給水ポンプ20を制御することにより、ミストノズル14の噴霧量を調整する。ミストノズル14の下方近傍空間は十分な容積があり、噴霧された水は水滴とはならず水蒸気となる。この液相から気相への変化の際に、気化熱により近傍空間の空気を冷却する。
図1に示すように、外気OAの温度を測るセンサToa、撥水性フィルタ内に設置しフィルタ内部温度を測るフィルタ内部温度センサTwを設ける。これらの温度センサの設置箇所を説明する。外気温度センサToaは外気温度を測れる場所であればどこに配置しても構わないが、気化冷却装置10の空気吸い込み口の近傍が望ましい。内部温度センサTwは撥水性フィルタ16の内部であればどこでも構わないが、撥水性フィルタ16の構造上、上部に比べると下部において水滴を形成し易い。同様に、撥水性フィルタ16の下流側は水滴を形成し難い。後述のように湿球温度計とみなす関係上、十分な湿りを得やすい下部かつやや上流側(撥水フィルタ16において、ミストノズル14に近い側)に設置するのが望ましい。
[数1]
テテンスの式;
飽和水蒸気圧:E=6.1078×10^(7.5T/(T+237.3))
[数2]
スプルングの式;
水蒸気圧:e=E−(A/755)・P(Td−Tw)
[数3]
相対湿度:RH=e/E
例えばTw=25℃(湿球温度)、Toa=28.7℃(乾球温度)の場合、数式1よりE≒39.36(hPa)となる。この値と数式2より、e≒29.19(hPa)となる。そこで、数式3より相対湿度である74.16%が求まる。ここで求めた相対湿度の値はユーザが気化冷却装置10の運転状況の確認や外気湿度の目安としての利用を想定しており厳密な値を必要としない。例えば5%刻みの値で十分であり、ここでは74.16%を75%と表示しても構わない。
[数4]
噴霧量:
C(g/sec)=B(m3/sec)×(Wmax(g/m3)−W(g/m3))
×S(%)/Q
[数5]
飽和水蒸気量:Wmax=217×E(T)/(T+273.15)
水蒸気量:W=217×e(T)/(T+273.15)
例えばHoa=75%(外気湿度)、Toa=28.7℃(乾球温度)の場合の噴霧量Cを図3のフローチャートの順に求める。
12 ファン(送風機)
14 ミストノズル(水微粒子噴霧機)
16 撥水性フィルタ
18 発熱体
20 給水ポンプ
22 給水管
24 ドレンパン
26 排水管
28 板
30 制御装置
Tw フィルタ内部温度センサ
Toa 外気温度センサ
OA 外気
EA 排気
Claims (4)
- 通風の上流側から散水ノズル、撥水性フィルタ、発熱体の順に並べ、送風ファンによりこれらに空気を通風させ、
前記散水ノズルにより噴霧された水微粒子により前記空気を気化冷却し、気化冷却された前記空気を前記撥水フィルタに通した後に発熱体に接触させることを特徴とする気化式冷却装置。 - 前記撥水フィルタ内部に第1の温度センサと、外気の温度を測定する第2の温度センサとを設け、該第1の温度センサの値と該第2の温度センサの値とに基づき外気の湿度を推定すること
を特徴とする請求項1に記載の気化式冷却装置。 - 前記撥水フィルタ内部に第1の温度センサと、外気の温度を測定する第2の温度センサとを設け、該第1の温度センサの値と該第2の温度センサの値と前記送風ファンの風量とに基づき設定される噴霧量を前記散水ノズルから噴霧すること
を特徴とする請求項1または請求項2に記載の気化式冷却装置。 - 通風の上流側から散水ノズル、撥水性フィルタ、発熱体の順に並べ、送風ファンによりこれらに空気を通風させ、
前記散水ノズルにより噴霧された水微粒子により前記空気を気化冷却し、気化冷却された前記空気を前記撥水フィルタに通した後に発熱体に接触させる気化式冷却装置の制御方法において、
前記撥水フィルタ内部の温度と外気の温度とから前記空気に加湿可能な水の量を算出するステップと、
前記ファンの送風量と前記水の量とに基づき、噴霧量を設定し前記散水ノズルから噴霧するステップと、
を有することを特徴とする気化式冷却装置の制御方法。
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