JP3293780B2 - 蒸発式冷却機 - Google Patents
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- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D3/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium flows in a continuous film, or trickles freely, over the conduits
- F28D3/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium flows in a continuous film, or trickles freely, over the conduits with tubular conduits
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2339/00—Details of evaporators; Details of condensers
- F25B2339/04—Details of condensers
- F25B2339/041—Details of condensers of evaporative condensers
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一種の蒸発式冷却機
に関し、さらに詳しくは、冷凍或いは空調設備で冷媒の
冷却液化用いられる蒸発式冷却機に関する。
に関し、さらに詳しくは、冷凍或いは空調設備で冷媒の
冷却液化用いられる蒸発式冷却機に関する。
【０００２】
【従来の技術】環境保護意識が高まり地球全体の石油エ
ネルギーが危機にある今日、新たなエネルギー資源の開
発とエネルギー資源の節約が重要な課題となっている。
特に、亜熱帯地域にある国家では、毎年夏の猛暑により
冷凍空調設備が大量に使用され、往々にして電力供給不
足の現象が発生する。例えば台湾では、天然エネルギー
資源を有さないため電力の多くを核エネルギー発電に頼
っている。ただし、核エネルギー電力は核の廃棄物や放
射線などが環境を害する問題を発生させ、ゆえに新たな
エネルギー資源の開発のほか、いかに有効に設備の電力
消費量を減らし、エネルギー使用効率を高めるかが早急
に解決されるべき課題とされている。
ネルギーが危機にある今日、新たなエネルギー資源の開
発とエネルギー資源の節約が重要な課題となっている。
特に、亜熱帯地域にある国家では、毎年夏の猛暑により
冷凍空調設備が大量に使用され、往々にして電力供給不
足の現象が発生する。例えば台湾では、天然エネルギー
資源を有さないため電力の多くを核エネルギー発電に頼
っている。ただし、核エネルギー電力は核の廃棄物や放
射線などが環境を害する問題を発生させ、ゆえに新たな
エネルギー資源の開発のほか、いかに有効に設備の電力
消費量を減らし、エネルギー使用効率を高めるかが早急
に解決されるべき課題とされている。
【０００３】鑑みるに、空調設備では、主に、液体冷媒
が蒸発器中で気化する時に外部空気と熱交換して、冷却
された空気を室内に送り出し、そして気化した冷媒は冷
却機中の圧縮機でまず圧縮して高圧高温の気体となして
から、さらに凝縮器で冷却して液状冷媒となしており、
この循環作用を重複して行うようにしてある。
が蒸発器中で気化する時に外部空気と熱交換して、冷却
された空気を室内に送り出し、そして気化した冷媒は冷
却機中の圧縮機でまず圧縮して高圧高温の気体となして
から、さらに凝縮器で冷却して液状冷媒となしており、
この循環作用を重複して行うようにしてある。
【０００４】また、従来の冷凍空調設備の冷却機には、
空冷式と水冷式及び蒸発式の三種の形態がある。これら
三種類の冷却方式はそれぞれ以下のようである。 １．空冷式冷却機は空気の対流を利用して冷却効果を発
生しており、空気の温度が高く、高い冷媒冷却圧力が必
要となると、冷却温度もまた高くなり、放熱効果が劣る
ために、熱伝導面積と風量を増加する必要が生じる。こ
のため体積が大きく、騒音が高く、消耗するエネルギー
資源も最大であった。 ２．水冷式冷却機は冷却水入出水の温度差の顕熱変化
（１グラムの水の水温が摂氏１度上昇するのに１ｃａｌ
の熱量を吸収する原理）を利用しており、その運転効率
は空冷式のものよりやや優れているが、冷却水システム
を別に設置しなければならないため、膨大な空間と設備
コストがかかり、また冷却水の循環で発生ずる環境問題
はアルツハイマー病との関係も取り沙汰されており、解
決が待たれている。且つ冷却水循環システムには比較的
大きな馬力の水ポンプが必要で、エネルギーの使用効率
を高めることはできなかった。 ３．蒸発式冷却機は冷却水の蒸発する潜熱変化（１ｇの
水が蒸発するのに５３９ｃａｌの熱最を吸収する原理）
を利用しており、その放熱効果は上述の２種類のタイプ
よりも優れている。しかし、その中の一部の水が、蒸発
する際に吸収する潜熱により冷媒の温度を下げるのに使
用され、その他の大部分の水は蒸発せず循環使用される
ため、水冷式冷却機と同様に貯水設備の設置に大きな空
間を必要とし、その問題とコストも水冷式冷却機と同じ
であった。
空冷式と水冷式及び蒸発式の三種の形態がある。これら
三種類の冷却方式はそれぞれ以下のようである。 １．空冷式冷却機は空気の対流を利用して冷却効果を発
生しており、空気の温度が高く、高い冷媒冷却圧力が必
要となると、冷却温度もまた高くなり、放熱効果が劣る
ために、熱伝導面積と風量を増加する必要が生じる。こ
のため体積が大きく、騒音が高く、消耗するエネルギー
資源も最大であった。 ２．水冷式冷却機は冷却水入出水の温度差の顕熱変化
（１グラムの水の水温が摂氏１度上昇するのに１ｃａｌ
の熱量を吸収する原理）を利用しており、その運転効率
は空冷式のものよりやや優れているが、冷却水システム
を別に設置しなければならないため、膨大な空間と設備
コストがかかり、また冷却水の循環で発生ずる環境問題
はアルツハイマー病との関係も取り沙汰されており、解
決が待たれている。且つ冷却水循環システムには比較的
大きな馬力の水ポンプが必要で、エネルギーの使用効率
を高めることはできなかった。 ３．蒸発式冷却機は冷却水の蒸発する潜熱変化（１ｇの
水が蒸発するのに５３９ｃａｌの熱最を吸収する原理）
を利用しており、その放熱効果は上述の２種類のタイプ
よりも優れている。しかし、その中の一部の水が、蒸発
する際に吸収する潜熱により冷媒の温度を下げるのに使
用され、その他の大部分の水は蒸発せず循環使用される
ため、水冷式冷却機と同様に貯水設備の設置に大きな空
間を必要とし、その問題とコストも水冷式冷却機と同じ
であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主要な課題
は、１ｇの水が完全に気化する時に５３９ｃａｌの蒸発
潜熱を吸収するという原理を十分に利用し、給水を回収
及び循環させる必要が無く、そのため従来の大量の水の
循環システムを使用したものより熱交換効率が高い蒸発
式冷却機を提供することにある。
は、１ｇの水が完全に気化する時に５３９ｃａｌの蒸発
潜熱を吸収するという原理を十分に利用し、給水を回収
及び循環させる必要が無く、そのため従来の大量の水の
循環システムを使用したものより熱交換効率が高い蒸発
式冷却機を提供することにある。
【０００６】本発明の次の課題は、簡単な構造で各部品
がその中に包含され、外部の冷却システムと管路を取り
けける必要がなく、製造と取り付けコストを最低にまで
下げることができる蒸発式冷却機を提供することにあ
る。
がその中に包含され、外部の冷却システムと管路を取り
けける必要がなく、製造と取り付けコストを最低にまで
下げることができる蒸発式冷却機を提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、低い消費電力で駆動される低圧縮比の圧縮機１０
と、前記圧縮機１０から供給される高圧高温の気体冷媒
を冷却液化する蒸発式冷却装置２０と、前記蒸発式冷却
装置２０に冷却水を供給する給水システム４０と、前記
蒸発式冷却装置２０を冷却する送風装置６０を備える蒸
発式冷却機であって、前記蒸発式冷却装置２０は、吸湿
材２０２で被覆された冷却管本体２１０を蛇行状に折り
曲げることで形成され、空気の流れ方向と直交するよう
に配置された少なくとも１つの冷却管２０４を有し、前
記給水システム４０は、前記冷媒管２０４の上面箇所と
冷媒管２０４の高さ方向の中間箇所にそれぞれ配置さ
れ、下方に存在する吸湿材被覆の冷却管本体２１０に対
して冷却水を均一に放水する放水器４０８と、給水源か
ら前記各放水器４０８に給水される冷却水の給水量を制
御する給水電磁弁４０２と、前記圧縮機１０の運転時運
転時、前記給水源からの給水水圧が高い場合は前記給水
電磁弁４０２を、その閉鎖時間を一定に、かつ開放時間
が短くなるように開閉制御し、また、前記給水源からの
給水水圧が低い場合は前記給水電磁弁４０２を、その閉
鎖時間を一定に、かつ開放時間が長くなるように開閉制
御することにより、給水量を前記圧縮機１０の発生した
熱量を冷却するに十分なものとすると共に給水量をほぼ
蒸発量に等しく制御する給水制御装置４０４を有し、前
記送風装置６０は、ファン６０２を駆動するファンモー
タ６０４を備え、このファンモータ６０４でファン６０
２を駆動するで発生する気流が蒸発式冷却装置２０内の
空気層間隙を通過されることにより、前記吸湿材２０２
に吸着された水分を常温で蒸発させ、この蒸発時に蒸発
式冷却装置２０の冷媒が液化する時に放出する熱量を吸
収するようにしたことを特徴とする。
は、低い消費電力で駆動される低圧縮比の圧縮機１０
と、前記圧縮機１０から供給される高圧高温の気体冷媒
を冷却液化する蒸発式冷却装置２０と、前記蒸発式冷却
装置２０に冷却水を供給する給水システム４０と、前記
蒸発式冷却装置２０を冷却する送風装置６０を備える蒸
発式冷却機であって、前記蒸発式冷却装置２０は、吸湿
材２０２で被覆された冷却管本体２１０を蛇行状に折り
曲げることで形成され、空気の流れ方向と直交するよう
に配置された少なくとも１つの冷却管２０４を有し、前
記給水システム４０は、前記冷媒管２０４の上面箇所と
冷媒管２０４の高さ方向の中間箇所にそれぞれ配置さ
れ、下方に存在する吸湿材被覆の冷却管本体２１０に対
して冷却水を均一に放水する放水器４０８と、給水源か
ら前記各放水器４０８に給水される冷却水の給水量を制
御する給水電磁弁４０２と、前記圧縮機１０の運転時運
転時、前記給水源からの給水水圧が高い場合は前記給水
電磁弁４０２を、その閉鎖時間を一定に、かつ開放時間
が短くなるように開閉制御し、また、前記給水源からの
給水水圧が低い場合は前記給水電磁弁４０２を、その閉
鎖時間を一定に、かつ開放時間が長くなるように開閉制
御することにより、給水量を前記圧縮機１０の発生した
熱量を冷却するに十分なものとすると共に給水量をほぼ
蒸発量に等しく制御する給水制御装置４０４を有し、前
記送風装置６０は、ファン６０２を駆動するファンモー
タ６０４を備え、このファンモータ６０４でファン６０
２を駆動するで発生する気流が蒸発式冷却装置２０内の
空気層間隙を通過されることにより、前記吸湿材２０２
に吸着された水分を常温で蒸発させ、この蒸発時に蒸発
式冷却装置２０の冷媒が液化する時に放出する熱量を吸
収するようにしたことを特徴とする。
【０００８】請求項２に記載の発明は、前記給水制御装
置４０４が、給水源である水道水、地下水などの自然圧
力給水、及び蒸発器凝結水補充などの高、中、低の給水
水圧に応じた水圧選定切り換え機能を有し、この高、
中、低の給水水圧に応じて水圧選定切り換えを行うこと
により前記給水電磁弁４０２の閉鎖時間を一定に、かつ
開放時間を前記高、中、低の給水水圧に応じて小、中、
大に変更制御し、さらに給水電磁弁４０２を圧縮機１０
の運転時期に合わせて間欠的に開閉動作せることで周期
給水を行い、給水量を前記圧縮機の発生した熱量を冷却
するに十分なものとすると共に給水量をほぼ蒸発量に等
しくして、冷却水を回収する必要をなくし、また、余剰
給水がある場合は、必要に応じて外部より回収使用する
ように構成されていることを特徴とする。
置４０４が、給水源である水道水、地下水などの自然圧
力給水、及び蒸発器凝結水補充などの高、中、低の給水
水圧に応じた水圧選定切り換え機能を有し、この高、
中、低の給水水圧に応じて水圧選定切り換えを行うこと
により前記給水電磁弁４０２の閉鎖時間を一定に、かつ
開放時間を前記高、中、低の給水水圧に応じて小、中、
大に変更制御し、さらに給水電磁弁４０２を圧縮機１０
の運転時期に合わせて間欠的に開閉動作せることで周期
給水を行い、給水量を前記圧縮機の発生した熱量を冷却
するに十分なものとすると共に給水量をほぼ蒸発量に等
しくして、冷却水を回収する必要をなくし、また、余剰
給水がある場合は、必要に応じて外部より回収使用する
ように構成されていることを特徴とする。
【０００９】請求項３に記載の発明は、前記給水システ
ム４０の放水器４０８が、その給水出口面に複数の孔が
設けられると共に、放水器４０８の管径が入水端より管
末に向け徐々に縮小されて、給水圧力を平均に分配でき
るようにしてあり、かつ出水口面には給水を平均に分布
させる一層の吸湿材２１０が設けられ、冷却水が蒸発式
冷却装置２０に流れるように構成されていることを特徴
とする。
ム４０の放水器４０８が、その給水出口面に複数の孔が
設けられると共に、放水器４０８の管径が入水端より管
末に向け徐々に縮小されて、給水圧力を平均に分配でき
るようにしてあり、かつ出水口面には給水を平均に分布
させる一層の吸湿材２１０が設けられ、冷却水が蒸発式
冷却装置２０に流れるように構成されていることを特徴
とする。
【００１０】請求項４に記載の発明は、前記給水システ
ム４０が、冷却水を連続して蒸発式冷却装置２０に供給
してテスト運転及びメインテナンス時に十分な給水を行
うための連続給水スイッチ４０６を備えることを特徴と
する。
ム４０が、冷却水を連続して蒸発式冷却装置２０に供給
してテスト運転及びメインテナンス時に十分な給水を行
うための連続給水スイッチ４０６を備えることを特徴と
する。
【００１１】請求頂５に記載の発明は、前記蒸発式冷却
装置２０が、冷媒管２０４を該冷媒管２０４間の空気通
路２１２が保持されるように固定し、蒸発により発生す
る蒸気が空気と共に空気通路２１２を通して連続的に送
られるようにする少なくとも一つの支持板２０６と、前
記支持板２０６に固定された各層の冷媒管２０１を位置
決めすると共にその重量を支持する支持板２０６に固定
された各層の冷媒管２０１を位置決めすると共にその重
量を支持する少なくとも一つの固定板２０８を備えるこ
とを特徴とする。
装置２０が、冷媒管２０４を該冷媒管２０４間の空気通
路２１２が保持されるように固定し、蒸発により発生す
る蒸気が空気と共に空気通路２１２を通して連続的に送
られるようにする少なくとも一つの支持板２０６と、前
記支持板２０６に固定された各層の冷媒管２０１を位置
決めすると共にその重量を支持する支持板２０６に固定
された各層の冷媒管２０１を位置決めすると共にその重
量を支持する少なくとも一つの固定板２０８を備えるこ
とを特徴とする。
【００１２】請求項６に記載の発明は、前記蒸発式冷却
装置２０に一般のフィン空冷式冷却機を組み合わせ、こ
のフィン空冷式冷却機の放熱効果を高めた部分蒸発式冷
却機を形成したことを特徴とする。
装置２０に一般のフィン空冷式冷却機を組み合わせ、こ
のフィン空冷式冷却機の放熱効果を高めた部分蒸発式冷
却機を形成したことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明は、冷媒が気体から液体に
変化する時の温度と冷却圧力が正比例する原理を利用
し、冷却機の空気通路中の冷却管の熱伝導接触面上を吸
湿性の薄膜材料で被覆し、給水された水を吸湿性材料に
付着させ、空気を冷却管の空気通路中で急速に通過させ
ることにより吸湿性材料中の水分を常温で蒸発させ、水
分に潜熱変化を行わせて、冷媒管内の熱量を吸収させ、
大幅に冷媒の温度を下げ、極めて低い冷却圧力を使用し
て冷媒を蒸発させるようにしてあり、これにより、圧縮
機のシステム中での運転も軽々と行えるようになり、冷
凍効果を増進でき、並びに圧縮機の駆動モータの出力パ
ワーを変更できてエネルギー資源を節約する目的を達成
できるものとされている。また、吸湿性材料の吸湿と保
護機能により、周期的な給水補充を行えばその機能を維
持できるようにしてあり、給水量を蒸発量に接近させる
制御が可能であり、給水を回収し、循環させる必要がな
い。
変化する時の温度と冷却圧力が正比例する原理を利用
し、冷却機の空気通路中の冷却管の熱伝導接触面上を吸
湿性の薄膜材料で被覆し、給水された水を吸湿性材料に
付着させ、空気を冷却管の空気通路中で急速に通過させ
ることにより吸湿性材料中の水分を常温で蒸発させ、水
分に潜熱変化を行わせて、冷媒管内の熱量を吸収させ、
大幅に冷媒の温度を下げ、極めて低い冷却圧力を使用し
て冷媒を蒸発させるようにしてあり、これにより、圧縮
機のシステム中での運転も軽々と行えるようになり、冷
凍効果を増進でき、並びに圧縮機の駆動モータの出力パ
ワーを変更できてエネルギー資源を節約する目的を達成
できるものとされている。また、吸湿性材料の吸湿と保
護機能により、周期的な給水補充を行えばその機能を維
持できるようにしてあり、給水量を蒸発量に接近させる
制御が可能であり、給水を回収し、循環させる必要がな
い。
【００１４】以下、本発明の実施の形態について、図面
を参照して説明する。図１は、Ｒ−２２（フロン系）冷
媒の相対圧力と温度との関係を示す特性曲線図である。
この図１より分かるように、冷媒温度が低い時には、極
めて低い温度の冷却圧力でそれを凝結させられる。例え
ば、冷媒温度４５℃で凝結させるのに必要な相対圧力理
論値は約１８Kg／cm2であり、もし冷媒滞度３０℃で凝
結させるのであれば、必要な相対圧力理論値は１２.２
７／cm2まで大幅に下がる。ゆえに圧縮機のシステム中
での運転の負担が少なくなり、冷凍効果を増進すること
ができ、並びに圧縮機の駆動モータの出力パワーを変更
できるため、エネルギー資源節約の目的を達成できる。
本発明では、以上に述べた、冷媒の気体と液体の相互変
換時の冷媒温度と凝結圧力が正比例する原理を十分に利
用し、大幅に冷却機中の圧縮機の作業圧力を下げて、圧
縮機の駆動のための消費パワー（馬力）を大幅に節約す
ることを以て、冷凍空調設備のＥＥＲ（エネルギー効率
比）を大幅に改善する。
を参照して説明する。図１は、Ｒ−２２（フロン系）冷
媒の相対圧力と温度との関係を示す特性曲線図である。
この図１より分かるように、冷媒温度が低い時には、極
めて低い温度の冷却圧力でそれを凝結させられる。例え
ば、冷媒温度４５℃で凝結させるのに必要な相対圧力理
論値は約１８Kg／cm2であり、もし冷媒滞度３０℃で凝
結させるのであれば、必要な相対圧力理論値は１２.２
７／cm2まで大幅に下がる。ゆえに圧縮機のシステム中
での運転の負担が少なくなり、冷凍効果を増進すること
ができ、並びに圧縮機の駆動モータの出力パワーを変更
できるため、エネルギー資源節約の目的を達成できる。
本発明では、以上に述べた、冷媒の気体と液体の相互変
換時の冷媒温度と凝結圧力が正比例する原理を十分に利
用し、大幅に冷却機中の圧縮機の作業圧力を下げて、圧
縮機の駆動のための消費パワー（馬力）を大幅に節約す
ることを以て、冷凍空調設備のＥＥＲ（エネルギー効率
比）を大幅に改善する。
【００１５】図２により本発明の蒸発式冷却機について
説明する。図２において、蒸発式冷却機は、低い消費電
力で駆動される低圧縮比の圧縮機１０と、前記圧縮機１
０から供給される高圧高温の気体冷媒を冷却液化する蒸
発式冷却装置２０と、前記蒸発式冷却装置２０に冷却水
を供給する給水システム４０と、前記蒸発式冷却装置２
０を冷却する送風装置６０を備える。低圧縮比の圧縮機
１０で圧縮された高圧高温の気体冷媒は蒸発式冷却装置
（凝縮器）２０に送り込むことにより冷却液化される。
ここで、給水システム４０の給水制御プリント基板（給
水制御装置）４０４が蒸発式冷却装置２０への周期的な
給水を制御する。そして、送風装置６０のファンモータ
６０４がファン６０２を駆動することで外部の空気が蒸
発式冷却装置２０内の空気通路間隙に引き込まれて蒸発
を強力に促進し、水が蒸発する時、蒸発式冷却装置２０
の冷媒が液化する時に排出する熱量を吸収し、熱交換の
目的が達成される。また、給水システム４０は、冷媒管
２０４の上面箇所と冷媒管２０４の高さ方向の中間箇所
にそれぞれ配置され、下方に存在する吸湿材被覆の冷却
管本体２１０に対して冷却水を均一に散水する放水器４
０８と、給水源から各放水器４０８に給水される冷却水
の給水量を制御する給水電磁弁４０２と、圧縮機１０の
運転時、前記給水源からの給水水圧が高い場合は前記給
水電磁弁４０２を、その閉鎖時間を一定に、かつ開放時
間が短くなるように開閉制御し、また、前記給水源から
の給水水圧が低い場合は前記給水電磁弁４０２を、その
閉鎖時間を一定に、かつ開放時間が長くなるように開閉
制御することにより、給水量を圧縮機１０が発生した熱
量を冷却するのに十分なものとすると共に、給水量をほ
ぼ蒸発量に等しく制御する給水制御装置４０４を備え
る。
説明する。図２において、蒸発式冷却機は、低い消費電
力で駆動される低圧縮比の圧縮機１０と、前記圧縮機１
０から供給される高圧高温の気体冷媒を冷却液化する蒸
発式冷却装置２０と、前記蒸発式冷却装置２０に冷却水
を供給する給水システム４０と、前記蒸発式冷却装置２
０を冷却する送風装置６０を備える。低圧縮比の圧縮機
１０で圧縮された高圧高温の気体冷媒は蒸発式冷却装置
（凝縮器）２０に送り込むことにより冷却液化される。
ここで、給水システム４０の給水制御プリント基板（給
水制御装置）４０４が蒸発式冷却装置２０への周期的な
給水を制御する。そして、送風装置６０のファンモータ
６０４がファン６０２を駆動することで外部の空気が蒸
発式冷却装置２０内の空気通路間隙に引き込まれて蒸発
を強力に促進し、水が蒸発する時、蒸発式冷却装置２０
の冷媒が液化する時に排出する熱量を吸収し、熱交換の
目的が達成される。また、給水システム４０は、冷媒管
２０４の上面箇所と冷媒管２０４の高さ方向の中間箇所
にそれぞれ配置され、下方に存在する吸湿材被覆の冷却
管本体２１０に対して冷却水を均一に散水する放水器４
０８と、給水源から各放水器４０８に給水される冷却水
の給水量を制御する給水電磁弁４０２と、圧縮機１０の
運転時、前記給水源からの給水水圧が高い場合は前記給
水電磁弁４０２を、その閉鎖時間を一定に、かつ開放時
間が短くなるように開閉制御し、また、前記給水源から
の給水水圧が低い場合は前記給水電磁弁４０２を、その
閉鎖時間を一定に、かつ開放時間が長くなるように開閉
制御することにより、給水量を圧縮機１０が発生した熱
量を冷却するのに十分なものとすると共に、給水量をほ
ぼ蒸発量に等しく制御する給水制御装置４０４を備え
る。
【００１６】給水制御プリント基板４０４は、給水源で
ある水道水、地下水などの自然圧力給水、及び蒸発器凝
結水補充などの高、中、低の給水水圧に応じた水圧選定
切り換え機能を有し、この高、中、低の給水水圧に応じ
て水圧選定切り換えを行うことにより、給水電磁弁４０
２の閉鎖時間を一定に、かつ開放時間を前記高、中、低
の給水水圧に応じて小、中、大に変更制御し、さらに給
水電磁弁４０２を圧縮機１０の運転時期に合わせて間欠
的に開閉動作せることで周期給水を行う。このようにし
て、給水量を圧縮機１０の発生した熱量を冷却するのに
十分なものとすると共に給水量をほぼ蒸発量に等しくし
て、冷却水を回収する必要をなくし、また、余剰給水が
ある場合は、必要に応じて外部より回収使用するように
構成されている。また、給水電磁弁４０２は給水システ
ム４０の給水の供給源であり、周期性給水の開閉と外部
の接続用途を提供しており、給水源には、水道水、地下
水などの自然圧力給水、及び蒸発器凝結水補充などの方
式がとられ、極めて少量の外部再増圧給水の方式が採用
されうる。連続給水スイッチ４０６は、手動で連続給水
して試験運転や洗浄メンテナンスを行うのに用いられ
る。その他の図示される部品は従来の設計に属し、予め
ユニット化され包装されている。これは図３に示される
とおりである。
ある水道水、地下水などの自然圧力給水、及び蒸発器凝
結水補充などの高、中、低の給水水圧に応じた水圧選定
切り換え機能を有し、この高、中、低の給水水圧に応じ
て水圧選定切り換えを行うことにより、給水電磁弁４０
２の閉鎖時間を一定に、かつ開放時間を前記高、中、低
の給水水圧に応じて小、中、大に変更制御し、さらに給
水電磁弁４０２を圧縮機１０の運転時期に合わせて間欠
的に開閉動作せることで周期給水を行う。このようにし
て、給水量を圧縮機１０の発生した熱量を冷却するのに
十分なものとすると共に給水量をほぼ蒸発量に等しくし
て、冷却水を回収する必要をなくし、また、余剰給水が
ある場合は、必要に応じて外部より回収使用するように
構成されている。また、給水電磁弁４０２は給水システ
ム４０の給水の供給源であり、周期性給水の開閉と外部
の接続用途を提供しており、給水源には、水道水、地下
水などの自然圧力給水、及び蒸発器凝結水補充などの方
式がとられ、極めて少量の外部再増圧給水の方式が採用
されうる。連続給水スイッチ４０６は、手動で連続給水
して試験運転や洗浄メンテナンスを行うのに用いられ
る。その他の図示される部品は従来の設計に属し、予め
ユニット化され包装されている。これは図３に示される
とおりである。
【００１７】図４及び図５には蒸発式冷却装置２０の外
観が示されている。本発明の蒸発式冷却装置２０の外形
は、図４に示される縦型、或いは図５に示されるＬ型、
或いはＵ型及び円型など、各種の形式とされうる。その
構成部品については図６を参照されたい。吸収材２０２
で被覆された冷媒管２０４はそれぞれ支持板２０６に組
み込まれ、単数層或いは複数層の冷媒管２０４が、空気
層間隙により平行或いは交錯するように配列されて、冷
媒管２０４が同じ間隔の空気通路２１２を有するものと
され、蒸発により発生された蒸気が空気により連続的に
吹き送られるようにしてある。冷媒管２０１の組み込み
完成後に、固定板２０８が押し込まれてネジで固定され
る。ここで、固定板２０８には孔が穿たれて支持板２０
６へのネジ止めに利用され、固定板２０８と支持板２０
６により各層の冷媒管２０４が位置決めされる。最後に
放水器４０８が支持板２０６中に設けられた空間に置き
入れられ、並びに放水器４０８の出水面に一層の吸湿材
４１０が置かれて、給水時に平均した引水作用が得られ
るようにしてある。放水器４０８は、冷却機の設計高さ
により、一層或いは複数層設けられる。
観が示されている。本発明の蒸発式冷却装置２０の外形
は、図４に示される縦型、或いは図５に示されるＬ型、
或いはＵ型及び円型など、各種の形式とされうる。その
構成部品については図６を参照されたい。吸収材２０２
で被覆された冷媒管２０４はそれぞれ支持板２０６に組
み込まれ、単数層或いは複数層の冷媒管２０４が、空気
層間隙により平行或いは交錯するように配列されて、冷
媒管２０４が同じ間隔の空気通路２１２を有するものと
され、蒸発により発生された蒸気が空気により連続的に
吹き送られるようにしてある。冷媒管２０１の組み込み
完成後に、固定板２０８が押し込まれてネジで固定され
る。ここで、固定板２０８には孔が穿たれて支持板２０
６へのネジ止めに利用され、固定板２０８と支持板２０
６により各層の冷媒管２０４が位置決めされる。最後に
放水器４０８が支持板２０６中に設けられた空間に置き
入れられ、並びに放水器４０８の出水面に一層の吸湿材
４１０が置かれて、給水時に平均した引水作用が得られ
るようにしてある。放水器４０８は、冷却機の設計高さ
により、一層或いは複数層設けられる。
【００１８】上述の冷媒管２０４は、図７に示されるよ
うに、冷媒管本体２１０の表面を吸湿材２０２で螺旋式
に被覆して形成されるか、或いは、吸湿材２０２と相似
の材料で形成した円形チューブを冷媒管本体２１０に套
設して冷媒管本体２１０を被覆する方式、或いは接着な
どの方式が採用されうる。ここで、吸湿材には、不織
布、布、天然繊維、合成繊維、再生繊維、無機質繊維な
どの材料が使用される。被覆の完了した冷媒管２０１は
設計に応じてその管間の空気通路２１２の寸法が決定さ
れて一体に成形され、図に示されるように、管間を溶接
処理により接続する必要がない。
うに、冷媒管本体２１０の表面を吸湿材２０２で螺旋式
に被覆して形成されるか、或いは、吸湿材２０２と相似
の材料で形成した円形チューブを冷媒管本体２１０に套
設して冷媒管本体２１０を被覆する方式、或いは接着な
どの方式が採用されうる。ここで、吸湿材には、不織
布、布、天然繊維、合成繊維、再生繊維、無機質繊維な
どの材料が使用される。被覆の完了した冷媒管２０１は
設計に応じてその管間の空気通路２１２の寸法が決定さ
れて一体に成形され、図に示されるように、管間を溶接
処理により接続する必要がない。
【００１９】図８に示されるように、放水器４０８は、
図のような方形管或いは円形管とされ、給水出口端は線
形出口或いは円形出口のいずれとされてもよい。且つ管
径は入水端から管末へと漸次縮小され、こうして給水圧
力を平均して分配して冷却水を均一に蒸発式冷却装置２
０に流すことができ、並びに各層結合後に、水管４１２
でそれと給水電磁弁４０２が接続される。
図のような方形管或いは円形管とされ、給水出口端は線
形出口或いは円形出口のいずれとされてもよい。且つ管
径は入水端から管末へと漸次縮小され、こうして給水圧
力を平均して分配して冷却水を均一に蒸発式冷却装置２
０に流すことができ、並びに各層結合後に、水管４１２
でそれと給水電磁弁４０２が接続される。
【００２０】上記のように本実施の形態によれば、蒸発
式冷却装置２０の冷媒管本体２１０を吸湿材２０２で被
覆し、即ち空気通路２１２中の熱伝導接触面上を吸湿性
の薄膜材料（吸湿材２０２）で被覆し、放水器４０８に
よる給水を該吸湿材２０２に付着させ、空気通路２１２
中への快速空気の吹送りにより付着した水分を常温で蒸
発させて、大幅に冷媒の温度を下げて、極めて低い冷却
圧力を以てそれを凝結させられるようにしている。さら
に吸湿材２０２の有する吸湿と保湿の機能に、給水制御
プリント基板４０４による周期的な給水補充制御を組み
合わせて、吸湿材２０２の機能を維持させるようにして
あり、これにより給水量をほぼ蒸発量に接近させること
ができ、ゆえに給水の回収と循環を必要としない特性を
有するものとされている。
式冷却装置２０の冷媒管本体２１０を吸湿材２０２で被
覆し、即ち空気通路２１２中の熱伝導接触面上を吸湿性
の薄膜材料（吸湿材２０２）で被覆し、放水器４０８に
よる給水を該吸湿材２０２に付着させ、空気通路２１２
中への快速空気の吹送りにより付着した水分を常温で蒸
発させて、大幅に冷媒の温度を下げて、極めて低い冷却
圧力を以てそれを凝結させられるようにしている。さら
に吸湿材２０２の有する吸湿と保湿の機能に、給水制御
プリント基板４０４による周期的な給水補充制御を組み
合わせて、吸湿材２０２の機能を維持させるようにして
あり、これにより給水量をほぼ蒸発量に接近させること
ができ、ゆえに給水の回収と循環を必要としない特性を
有するものとされている。
【００２１】最後に図１１に示されるように、本発明を
各種の天候環境或いは水量不足或いは停水時期に応用す
るとき、従来のフィン空冷式冷却機８０を本発明の蒸発
式冷却装置２０の上面に配置し、並びに連接管で両者を
結合して一つの冷却機となせば、高効率の熱交換の目的
を達成することができる。
各種の天候環境或いは水量不足或いは停水時期に応用す
るとき、従来のフィン空冷式冷却機８０を本発明の蒸発
式冷却装置２０の上面に配置し、並びに連接管で両者を
結合して一つの冷却機となせば、高効率の熱交換の目的
を達成することができる。
【００２２】
【発明の効果】従来の冷却機が空調設備に利用される
時、Ｒ−２２冷媒使用のシステムでは、図９のＲ−２２
冷媒のモーリエグラフ（Mollier diagram）に示される
ように、冷却機入口の気体冷媒温度が約８０度で、出口
の液体冷媒温度は約３７度で、冷却圧力は２０Kg／cm2
−a であったが、本願発明の冷却機を使用した場合に
は、図１０に示されるように、Ｒ一２２冷媒使用のシス
テムにおいて、冷却機の入口の気体冷媒温度は約６０℃
に下げられ、出口の液体冷媒温度は約３０℃であり、冷
却圧力は約１４Kg／cm2 −a しか必要でない（図１に示
されるように、理論的にはＲ−２２冷媒が３０℃の時、
液化に要する冷却圧力は１２.２７kg／cm2である) 。し
たがって、本発明によれば、圧縮機に要求される圧縮比
が大幅に下がり、冷却機出口の液体冷媒温度は従来のも
のより約７℃も下がり、その冷凍効果は約２０％も上昇
した。また圧縮比が低くなるために、従来の圧縮機内部
のモータの巻線を改良して、圧縮機自身の出力効率を下
げた低圧縮比の圧縮機１０を使用することができ、圧縮
機単体の運転による消耗パワーも２５％減少する。ゆえ
に本発明の冷却機は冷凍或いは空調製品に使用されてい
ずれもその出力パワーを向上でき、消耗パワーを減少で
き、ＥＥＲ他（或いはＣＯＰ）を５０％以上も向上させ
ることができる。
時、Ｒ−２２冷媒使用のシステムでは、図９のＲ−２２
冷媒のモーリエグラフ（Mollier diagram）に示される
ように、冷却機入口の気体冷媒温度が約８０度で、出口
の液体冷媒温度は約３７度で、冷却圧力は２０Kg／cm2
−a であったが、本願発明の冷却機を使用した場合に
は、図１０に示されるように、Ｒ一２２冷媒使用のシス
テムにおいて、冷却機の入口の気体冷媒温度は約６０℃
に下げられ、出口の液体冷媒温度は約３０℃であり、冷
却圧力は約１４Kg／cm2 −a しか必要でない（図１に示
されるように、理論的にはＲ−２２冷媒が３０℃の時、
液化に要する冷却圧力は１２.２７kg／cm2である) 。し
たがって、本発明によれば、圧縮機に要求される圧縮比
が大幅に下がり、冷却機出口の液体冷媒温度は従来のも
のより約７℃も下がり、その冷凍効果は約２０％も上昇
した。また圧縮比が低くなるために、従来の圧縮機内部
のモータの巻線を改良して、圧縮機自身の出力効率を下
げた低圧縮比の圧縮機１０を使用することができ、圧縮
機単体の運転による消耗パワーも２５％減少する。ゆえ
に本発明の冷却機は冷凍或いは空調製品に使用されてい
ずれもその出力パワーを向上でき、消耗パワーを減少で
き、ＥＥＲ他（或いはＣＯＰ）を５０％以上も向上させ
ることができる。
【図１】従来のＲ−２２冷媒使用のシステムにおける冷
媒の圧力と温度との関係を示す特性曲線図である。
媒の圧力と温度との関係を示す特性曲線図である。
【図２】本発明の実施の形態における蒸発式冷却機を分
解して示す構成図である。
解して示す構成図である。
【図３】本発明の実施の形態における蒸発式冷却機の外
観図である。
観図である。
【図４】本発明の実施の形態における蒸発式冷却装置の
外観図である。
外観図である。
【図５】本発明の実施の形態における蒸発式冷却装置の
他の例を示す外観図である。
他の例を示す外観図である。
【図６】本発明の実施の形態における蒸発式冷却装置機
の分解斜視図である。
の分解斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態における冷却管の斜視図で
ある。
ある。
【図８】本発明の実施の形態における給水システムの斜
視図である。
視図である。
【図９】従来の冷却機をＲ−２２システムに応用した時
の冷却作用を示すモーリエグラフである。
の冷却作用を示すモーリエグラフである。
【図１０】本発明の冷却機をＲ−２２システムに応用し
た時の冷却作用を示すモーリエグラフである。
た時の冷却作用を示すモーリエグラフである。
【図１１】本発明の部分蒸発式冷却機の実施例を示す斜
視図である。
視図である。
１０ 低圧縮比の圧縮機 ２０ 蒸発式冷却機 ２０２ 吸湿材 ２０４ 冷媒管 ２０６ 支持板 ２０８ 固定板 ２１０ 冷媒管本体 ２１２ 空気通路 ４０ 給水システム ４０２ 給水電磁弁 ４０６ 給水制御プリント基板（給水制御装置） ４０６ 連続給水スイッチ ４０８ 放水器 ４１０ 吸湿材 ４１２ 水管 ６０ 送風装置 ６０２ ファン ６０４ ファンモータ ８０ 鰭片空冷式冷却機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−218433（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−260567（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−52770（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−112661（ＪＰ，Ｕ) 特許2728207（ＪＰ，Ｂ２) 実公 平２−41508（ＪＰ，Ｙ２) 実公 昭45−7753（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F25B 39/04 F25B 41/00
Claims (6)
- 【請求項１】 低い消費電力で駆動される低圧縮比の圧
縮機１０と、前記圧縮機１０から供給される高圧高温の
気体冷媒を冷却液化する蒸発式冷却装置２０と、前記蒸
発式冷却装置２０に冷却水を供給する給水システム４０
と、前記蒸発式冷却装置２０を冷却する送風装置６０を
備える蒸発式冷却機であって、 前記蒸発式冷却装置２０は、吸湿材２０２で被覆された
冷却管本体２１０を蛇行状に折り曲げることで形成さ
れ、空気の流れ方向と直交するように配置された少なく
とも１つの冷却管２０４を有し、 前記給水システム４０は、前記冷媒管２０４の上面箇所
と冷媒管２０４の高さ方向の中間箇所にそれぞれ配置さ
れ、下方に存在する吸湿材被覆の冷却管本体２１０に対
して冷却水を均一に放水する放水器４０８と、給水源か
ら前記各放水器４０８に給水される冷却水の給水量を制
御する給水電磁弁４０２と、前記圧縮機１０の運転時、
前記給水源からの給水水圧が高い場合は前記給水電磁弁
４０２を、その閉鎖時間を一定に、かつ開放時間が短く
なるように開閉制御し、また、前記給水源からの給水水
圧が低い場合は前記給水電磁弁４０２を、その閉鎖時間
を一定に、かつ開放時間が長くなるように開閉制御する
ことにより、給水量を前記圧縮機１０の発生した熱量を
冷却するに十分なものとすると共に給水量をほぼ蒸発量
に等しく制御する給水制御装置４０４を有し、 前記送風装置６０は、ファン６０２を駆動するファンモ
ータ６０４を備え、このファンモータ６０４でファン６
０２を駆動することで発生する気流が蒸発式冷却装置２
０内の空気層間隙を通過されることにより、前記吸湿材
２０２に吸着された水分を常温で蒸発させ、この蒸発時
に蒸発式冷却装置２０の冷媒が液化する時に放出する熱
量を吸収するようにした、 ことを特徴とする蒸発式冷却機。 - 【請求項２】 前記給水制御装置４０４は、給水源であ
る水道水、地下水などの自然圧力給水、及び蒸発器凝結
水補充などの高、中、低の給水水圧に応じた水圧選定切
り換え機能を有し、この高、中、低の給水水圧に応じて
水圧選定切り換えを行うことにより前記給水電磁弁４０
２の閉鎖時間を一定に、かつ開放時間を前記高、中、低
の給水水圧に応じて小、中、大に変更制御し、さらに給
水電磁弁４０２を圧縮機１０の運転時期に合わせて間欠
的に開閉動作せることで周期給水を行い、給水量を前記
圧縮機の発生した熱量を冷却するに十分なものとすると
共に給水量をほぼ蒸発量に等しくして、冷却水を回収す
る必要をなくし、また、余剰給水がある場合は、必要に
応じて外部より回収使用するように構成されていること
を特徴とする請求項１に記載の蒸発式冷却機。 - 【請求項３】 前記給水システム４０の放水器４０８
は、その給水出口面に複数の孔が設けられると共に、放
水器４０８の管径が入水端より管末に向け徐々に縮小さ
れて、給水圧力を平均に分配できるようにしてあり、か
つ出水口面には給水を平均に分布させる一層の吸湿材２
１０が設けられ、冷却水が蒸発式冷却装置２０に流れる
ように構成されていることを特徴とする請求項１に記載
の蒸発式冷却機。 - 【請求項４】 前記給水システム４０は、冷却水を連続
して蒸発式冷却装置２０に供給してテスト運転及びメイ
ンテナンス時に十分な給水を行うための連続給水スイッ
チ４０６を備えることを特徴とする請求項１に記載の蒸
発式冷却機。 - 【請求項５】 前記蒸発式冷却装置２０は、冷媒管２０
４を該冷媒管２０４間の空気通路２１２が保持されるよ
うに固定し、蒸発により発生する蒸気が空気と共に空気
通路２１２を通して連続的に送られるようにする少なく
とも一つの支持板２０６と、前記支持板２０６に固定さ
れた各層の冷媒管２０１を位置決めすると共にその重量
を支持する少なくとも一つの固定板２０８を備えること
を特徴とする請求項１に記載の蒸発式冷却機。 - 【請求項６】 前記蒸発式冷却装置２０に一般のフィン
空冷式冷却機を組み合わせ、このフィン空冷式冷却機の
放熱効果を高めた部分蒸発式冷却機を形成したことを特
徴とする請求項１に記載の蒸発式冷却機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25676998A JP3293780B2 (ja) | 1998-09-10 | 1998-09-10 | 蒸発式冷却機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25676998A JP3293780B2 (ja) | 1998-09-10 | 1998-09-10 | 蒸発式冷却機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000088400A JP2000088400A (ja) | 2000-03-31 |
| JP3293780B2 true JP3293780B2 (ja) | 2002-06-17 |
Family
ID=17297202
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25676998A Expired - Fee Related JP3293780B2 (ja) | 1998-09-10 | 1998-09-10 | 蒸発式冷却機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3293780B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2365955A (en) * | 1998-09-09 | 2002-02-27 | Liu Fu Chin | Evaporative condensing apparatus |
| CN108344086B (zh) * | 2017-12-27 | 2023-08-25 | 南通航运职业技术学院 | 一种基于蒸发式冷凝器的制冷系统及其控制方法 |
| CN114543280B (zh) * | 2022-02-16 | 2023-10-17 | 四川贝园科技有限公司 | 一种蒸发式冷凝器冷却水泵与风机速度联合控制方法 |
| CN116156853B (zh) * | 2023-04-10 | 2024-04-05 | 江苏泽宇智能电力股份有限公司 | 一种高效热冷去湿型变电站高带宽通信板卡 |
-
1998
- 1998-09-10 JP JP25676998A patent/JP3293780B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2000088400A (ja) | 2000-03-31 |
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