JP3554745B2 - 冷凍機の冷却装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば空気調和装置や冷蔵庫などの冷凍機の冷媒の冷却に用いられる冷凍機の冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
空気調和装置や冷蔵庫に用いられる冷却装置には従来から、開放式と密閉式のものが用いられている。前者のものは、コンプレッサから出た高温の冷媒と循環冷却水を熱交換し、温度の上がった循環冷却水を冷却装置の上から流下させながら、ファンによってカウンタ方向に空気を流し、循環冷却水の一部を気化させることによって循環水を冷却するようにしている。
【０００３】
また、後者のものは蛇管とフィンよりなる熱交換器にコンプレッサから出た高温の冷媒を通し、フィンの上から冷却水を流下させながらファンによってフィンの間に空気を流すことによってフィンを冷却し、冷媒の放熱をするようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来のものは、冷却効果が十分でなく従って冷凍機のエネルギ効率を十分に高めることができず、また冷却水の中に藻やバクテリアが発生する等の問題点があった。
【０００５】
本発明は熱交換器を利用してコンプレッサから出た冷媒を効果的に冷却し、空気調和機等のエネルギ効率の改善に寄与し、藻等の発生することのない冷凍機の冷却装置を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
空気調和装置や冷蔵庫等の冷凍機の冷媒の冷却を行う冷却装置において、互いに熱交換を行う２つの流体の通過路を有する熱交換器を有し、気体流に揮発性液体を相対湿度１００％の気体中に霧状の微細な液滴が浮遊した状態となるまで噴霧して霧状の処理気体流となすとともに熱交換器の通過路の一方に上方から処理気体を送通し、かつ気体流Ａａ内の微細な水滴が必要最低限よりやや多めに含まれるように噴霧し、熱交換器の通路内で気化しなかった水滴が受水槽に溜まるようにし、熱交換器内での液滴の気化熱でコンプレッサから出た冷媒を冷却するようにした
【０００７】
【発明の実施の形態】
【実施例１】本発明の請求項１、３に記載の発明は以下説明の実施例１によって実現可能であることがわかる。
【０００８】
つまり、図１において１は公知の冷凍機であり、内部にコンプレッサ（図示せず）を有している。２は熱交換器であり、その一方の流路３は蛇管状であり、他方の流路４は蛇管状の流路３を囲むジャケット状になっている。
【０００９】
熱交換器２の一方の流路３にはコンプレッサから出た高温のフロンガス（クロロフルオロ炭化水素：米国デュポン社の商標）その他の冷媒が流れており、熱交換器２の他方の流路４には冷却水が流れている。
【００１０】
５は直交流型熱交換器であり、その詳細は後述する。熱交換器２の他方の流路４は直交流型熱交換器５の一方の流路と管路６を介して連結されており、管路６の途中には循環ポンプ７が設けられている。つまり、熱交換器２と直交流型熱交換器５の間は密閉状態で冷却水が循環する状態となっている。
【００１１】
８はブロアであり、吸い込み側は大気に開放されており、吐き出し側はチャンバー９の上端と結合している。また、チャンバー９の下端は直交流型熱交換器５の他方の流路の入口と連結している。そして、直交流型熱交換器５の他方の流路の出口は大気に開放されている。
【００１２】
チャンバー９の中には噴霧装置１０が取り付けられており、チャンバー９内の空気の相対湿度を１００％にするとともに、さらに多量の微細な水滴が浮遊した状態即ち霧状とする。噴霧装置１０としては例えば空気噴霧ノズルを用いており、水の加圧ポンプ１１およびコンプレッサ１２が連結されている。
【００１３】
１３は受水槽で、直交流型熱交換器５の下方に設置されており、ドレン管１４が設けられている。
【００１４】
図２は直交流型熱交換器５の斜視図であり、以下直交流型熱交換器５の詳細について説明する。アルミニウムその他の金属のシ−トまたはポリエステルその他の合成樹脂のシ−トよりなる隔壁２１と波長３．０ｍｍ、波高１．６ｍｍの波板２２とを交互に且つ波板２２の波の方向が一段毎に直交するように積重ね互に接着して図２に示す如き直交流型熱交換器５を得る。
【００１５】
図３に示す如くこの直交流型熱交換器５の一方の小透孔群２３の軸をほぼ垂直に他の小透孔群２４の軸をほぼ水平になるように配置し、小透孔群２３の流入口２３ａにチャンバ９を取付け、チャンバ９にブロア８および水噴霧装置１０を取付ける。また、小透孔群２４の流入口２４ａおよび流出口２４ｂに夫々チャンバ２５、２６を取付け、チャンバ２５、２６に管６を連結する。
【００１６】
以上の構成の本発明の実施例１のものの作用をつぎの通り説明する。まず、直交流型熱交換器５を用いた冷却手段について説明する。ブロア８を動作させて気体流Ａを作り、これに水噴霧装置１０より水を噴霧し気体流Ａａとする。噴霧する水の量は、噴霧によって気化する量以上とする。すると、噴霧された水の一部が気化し、気化によって気化熱が奪われ、チャンバ９内に送られた気体流Ａａの温度が低下する。また、チャンバ９内の空気つまり気体流Ａａは相対湿度が１００％となり、その空気の中に多量の水の微粒子が浮遊した状態即ち霧状となる。
【００１７】
そして、この微細な水滴が多量に浮遊した状態の空気が直交流型熱交換器５の一方の小透孔群２３に入る。冷凍機１が運転状態であると、熱交換器２の一方の流路３に送られる冷媒の温度は高くなっており、熱交換器２の他方の流路４に送られる水と熱交換を行う。
【００１８】
熱交換器２の他方の流路４に送られる水はポンプ７によって循環されており、管６およびチャンバ２５を通って直交流型熱交換器５の他方の小透孔群２４に入る。そして、一方の小透孔群２３と他方の小透孔群２４の間で、隔壁２１を介して顕熱交換が行われる。つまり、他方の小透孔群２４を通過する冷却水は一方の小透孔群２３を通過する気体流Ａａによって冷却され、同時に一方の小透孔群２３を通過する気体流Ａａは加熱される。
【００１９】
すると、一方の小透孔群２３を通過する気体流Ａａの相対湿度は１００％以下となり、その中に含まれる多量の水の微粒子が気化し、気化熱が奪われ気体流Ａａが冷却される。
【００２０】
これによって、一方の小透孔群２３を通過する気体流Ａａの温度は低温のままほぼ一定に保たれるため、他方の小透孔群２４を通過する冷却水は熱交換器５の小透孔群２４の全域・全長にわたり連続的に冷却され、その温度もほぼ一定に保たれる。
【００２１】
この場合水噴霧装置１０からの噴霧量が多過ぎると微細な水滴が直交流型熱交換器５の小透孔群２３内の隔壁に集まり凝集して大きな水滴や水流となりその水滴や水流は微細な水滴と比べて表面積は極めて小さくなり冷媒から奪った熱量では気体流Ａａの温度を充分低下させることはできず、従って冷媒の温度を充分に下げることはできない。気体流Ａａ内の微細な水滴が均一に必要最小限よりやや多めに含まれるように噴霧すれば冷却効率がよく、水も節約できる。
【００２２】
そして、直交流型熱交換器５の小透孔群２３内で気化しなかった水滴は受水槽１３に溜り、ドレン管１４より排出される。上記の通り、水噴霧装置１０から噴霧される水量は直交流型熱交換器５の小透孔群２３内で気化する量にほぼ等しいため、受水槽１３に溜る水量は少なく、すべて廃棄しても問題はない。従って、水噴霧装置１０から噴霧される水は循環することなく使われ、藻等の発生することはない。
【００２３】
次に、本発明の実験データについて説明する。出願人の実験では、直交流型熱交換器５を厚さ２５μのアルミニウム板を用いて波長３．０ｍｍ、波高１．６ｍｍの波状に成形しこれを平板と交互に重ねて構成し、１辺２５０ｍｍの立方体形状とした。外気温２５．９℃、相対湿度３９％の時に直交流型熱交換器５に２ｍ／秒の速度で送風機８で空気を流し、噴霧装置１０によって１２リットル／時の量の水を噴霧した。これによって、直交流型熱交換器５に流入する水の温度は５８．６℃であったが、直交流型熱交換器５の出口の水の温度は２５．３℃まで低下した。
【００２４】
【実施例２】
本発明の請求項３に記載の発明は以下説明の実施例２によって実現可能であることがわかる。
【００２５】
以上の実施例では被冷却液体として水を用いる例を示したが、冬季の凍結を考慮して水にエチレングリコール等の凍結防止剤を５０％容量程度添加したり、熱交換器２や直交流型熱交換器５の腐食を防止するため、腐食防止剤を添加することも考えられる。
【００２６】
【実施例３】
本発明の請求項２、４に記載の発明は以下説明の実施例３によって実現可能であることがわかる。
【００２７】
この実施例の冷凍機の冷却装置は図４に示される。図１の実施例のものとの相違点は次の通りである。つまり、図１に示した第１実施例のものは直交流型熱交換器５の他方の小透孔群２４に水を通すようにしたのであるが、この実施例のものは直交流型熱交換器５の他方の小透孔群２４にブロア２７からの空気流を通すようにした。
【００２８】
つまり、２７はブロアでチャンバー２８の入口と結合している。チャンバ２８の出口は直交流型熱交換器５の他方の小透孔群２４ａの入口に結合している。小透孔群２４の出口２４ｂにはチャンバ２９の入口が結合しており、チャンバ２９の出口はラジエタ３０に結合している。
【００２９】
また、冷凍機１から出た冷媒をラジエタ３０に通すように管路３１が設けられている。そして、上記の相違点以外の構成は第１実施例のものと同一であるので説明を省略する。
【００３０】
この実施例のものは、ブロア２７によって空気が直交流型熱交換器５の他方の小透孔群２４を通過し、その間に冷却されてラジエタ３０に至る。ラジエタ３０には冷凍器１から高温の冷媒が管路３１を介して送られ、冷媒の熱を放出するものである。このラジエタ３０には小透孔群２４を通過した空気が送られることになる。
【００３１】
つまり、ラジエタ３０は直交流型熱交換器５の他方の小透孔群２４を通過して冷却された空気流によって冷却され、外気によって直接冷却されるものと比較して極めて効率が向上する。
【００３２】
出願人の実験では、上記の図１に示した第１実施例の直交流型熱交換器５と同一のものを使用し、外気温３５℃、相対湿度３９％の時に直交流型熱交換器５の小透孔群に２ｍ／秒の速度で送風機８で空気を流し、噴霧装置１０によって１２リットル／時の量の水を噴霧した。すると、直交流型熱交換器５からラジエタ３０に入る空気の温度は１８．６℃となり、冷媒の冷却効果が極めて高くなる。
【００３３】
この実施例のものは、既設の空気調和装置のラジエタの前に本発明の冷凍機の冷却装置を設置することができ、簡単な工事で既設の空気調和装置や冷蔵庫等の冷凍機の効率を向上することができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は上記の如く、空気調和装置や冷蔵庫等の冷凍機の冷媒の冷却を行う冷凍機の冷却装置において、互いに熱交換を行う２つの流体の通過路を有する熱交換器を有し、気体流に揮発性液体を相対湿度１００％の気体中に霧状の微細な液滴が浮遊した状態となるまで噴霧して霧状の処理気体流となすとともに熱交換器の通過路の一方に上方から処理気体を送通し、かつ気体流Ａａ内の微細な水滴が必要最低限よりやや多めに含まれるように噴霧し、熱交換器の通路内で気化しなかった水滴が受水槽に溜まるようにし、熱交換器内での液滴の気化熱で冷凍機から出た冷媒を冷却するようにしたため、冷媒は外気温の変化に拘らず十分冷却され冷凍機のエネルギ効率が高くなる。特に外気温度の高い夏場にも能力が落ちることがない。
【００３５】
実施例２に示したものは上記の効果に加えて、既設の空調設備に付加することもできるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の冷凍機の冷却装置の実施例１を示すブロック図である。
【図２】本発明に用いられる直交流型熱交換器の一例を示す斜視図である。
【図３】本発明の冷凍機の冷却装置の実施例１を示す透視斜視図である。
【図４】本発明の冷凍機の冷却装置の実施例２を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 冷凍機
２ 熱交換器
３ 流路
４ 流路
５ 直交流型熱交換器
６ 管路
７ 循環ポンプ
８ ブロア
９ チャンバ
１０ 噴霧装置
１１ ポンプ
１２ コンプレッサ
１３ 受水槽
１４ ドレン管
２１ 隔壁
２２ 波板
２３，２４ 小透孔群
２５，２６ ダクト
２７ ブロア
２８，２９ チャンバ
３０ ラジエタ

Claims (2)

1. 冷凍機の排熱源と熱交換を行った流体を冷却するものであって、互いに熱交換を行う２つの流体の通過路を有する熱交換器を有し、気体流に揮発性液体を相対湿度１００％の気体中に霧状の微細な液滴が浮遊した状態となるまで噴霧して霧状の処理気体流となすとともに前記熱交換器の通過路の一方に上方から前記処理気体を送通し、かつ気体流Ａａ内の微細な水滴が必要最低限よりやや多めに含まれるように噴霧し、前記熱交換器の通路内で気化しなかった水滴が受水槽に溜まるようにし、前記熱交換器内での液滴の気化熱で前記熱交換器の通過路の他方を通過する被冷却流体を冷却するようにしたことを特徴とする冷凍機の冷却装置。
2. 冷凍機の排熱源と熱交換を行う流体を冷却するものであって、互いに熱交換を行う２つの流体の通過路を有する熱交換器を有し、気体流に揮発性液体を相対湿度１００％の気体中に霧状の微細な液滴が浮遊した状態となるまで噴霧して霧状の処理気体流となすとともに前記熱交換器の通過路の一方に上方から前記処理気体を送通し、かつ気体流Ａａ内の微細な水滴が必要最低限よりやや多めに含まれるように噴霧し、前記熱交換器の通路内で気化しなかった水滴が受水槽に溜まるようにし、前記熱交換器内での液滴の気化熱で前記熱交換器の通過路の他方を通過する被冷却流体を冷却するようにしたことを特徴とする冷凍機の冷却装置。

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