JP4165682B2 - 気化冷却装置のための液体 - Google Patents

Description

【０００１】
この発明は，気化冷却のための液体で，間接気化冷却装置に特に適している液体に関するものである。
【従来の技術】
【０００２】
一般的には，気化冷却システムと装置は，冷却すべき対象物にスプレイする冷却液体を使用する。スプレイ冷却は，例えば，技術的な建築物設備，特には，空調設備に使用されている。現在では，この目的のための最も普遍的な液体は，水であり，これは，安全に使用でき，無臭であり，さらには，伝熱特性に優れているからである。しかしながら，水の使用は，０℃で凍結する事実により制限がある。
【０００３】
エチレングリコール及びプロピレングリコールのような不凍剤は，腐食問題が生じ，そして，循環する空気流中へ気化するときに不快な臭気を発散させる点で好ましくない。さらに，それらの粘度が高く，全く毒性のものである。
【０００４】
産業，技術的な建築物設備，冷蔵設備ならびにエンジンへの適用において，冷却液体が一般に使用されている。適切な伝熱特性は，このような冷却液体の重要な特性である。冷却液体の高い比熱キャパシティ，十分な熱伝導性及びポンパビリティは，この特性に必要なものである。液体は，低温度での低粘度を特徴とし，これによって，低いポンプ力で液体に乱流を生じさせる。
【０００５】
上記の特性に加え，好ましい冷却液体は，それらが特に食品産業及び水供給用途において，汚染するものではなく，さらに毒性のものでもないことを特徴とするものである。冷却液体は，加工処理されるプロダクトに有害なものではない。さもなければ，処理工程に対する僅かな液体の漏れは，重大な事故の発生原因になる。したがって，毒性のものではないことが前記冷却液体の選択において決定的な要素となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記特性の殆どについては言えば，水は，ほぼ理想的な熱伝導液体である。水の熱伝導性とポンパビリティ特性は，優秀である。さらに，水は，完全に非毒性であり，環境に安全なものであり，さらに，完璧な非燃焼性のものである。水の致命的な欠点は，狭い温度範囲でしか使用できない点である。周知のように，水は，０℃で最早凍り，１００℃で沸騰してしまう。さらに，水は，腐食性，特に鉄を含むマテリアルズで接触すると，腐食してしまう。
【０００７】
最も代表的な水をベースとする冷却液体は，エチレングリコール，プロピレングリコール及びエタノールの水性混合物である。エチレングリコールは，最も一般的な冷却液体の一つであり，種々の自動車産業用途面において特に使用されている。しかしながら，エチレングリコールの欠点は，その毒性とその汚染体質である。したがって，非毒性が要求される適用用途においては，エチレングリコールの代わりにプロピレングリコールが多用されている。プロピレングリコールは，比較的非毒性のものではあるにせよ，環境的には問題があるものである。プロピレングリコールの他の欠点は，その粘度が低温度で大幅に増大し，一層大きなポンプ力が必要になる点である。
【０００８】
エチレングリコールに較べ，エタノールは，毒性が低い点で冷却液体に好ましい。しかしながら，エタノールの使用は，その揮発性が高い点で制約があり，その結果，火を呼びやすく，さらには，低温度で粘度が増大するが，この粘度の増大は，プロピレングリコールに較べれば，取るに足らないものにすぎない。このような理由で，エタノールは，研究所や非毒性が要求される適用用途において，クーラントとして広く使用されている。エタノールの使用に伴う偶発的な問題は，厚生省当局の承認を必要とする点であり，したがって，冷媒としてエタノールを使用することが難しくなっている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明の目的は，気化冷却のための液体を提供することであり，この液体は，間接気化冷却システム及び装置に特に適用されるものであって，これにより，従来の技術に関連する諸問題を解決し，それの欠点をなくすことを可能とするものである。
【００１０】
さらに，この発明の目的は，低温度において有用であり，その使用が環境的に安全で，しかも健康に危害を与えない気化性冷却液体を提供することである。
【００１１】
この気化性冷却液体は，添付の特許請求の範囲におけるものを特徴とする。
【００１２】
とりわけ気化冷却に使用の液体の必須な特性は，小さな水滴になることと低温である点である。水滴が小さくなることにより，前記液体と，これを囲む気体との間の熱伝導面領域が広がり，温度差が大きければ，加熱／冷却効率を高める。
【００１３】
【発明の実施の形態】
この発明によれば，気化性冷却液体の組成物として有用な好ましい化合物は，トリメチルグリシン又はトリメチルグリシン水和物の塩類である。トリメチルグリシン又はベタインが特に好ましい。ベタインは，例えば，テンサイからのような天然物から抽出されて作られ，又は，生化学プロセスにより作られるもので，好ましいライフサイクルをもつバイオ気化性冷却液体を調製することを可能にする。
【００１４】
この発明の好ましくは間接の気化冷却システムに使用の液体は，５〜３５％（重量／重量）のトリメチルグリシン又はその誘導体及び６５〜９５重量％の水を備えている。
【００１５】
この気化性冷却液体の利点は，非毒性，安全性及び臭気を持たない点である。これは，グリコール水溶液と同じ物理特性を有し，−２０℃から＋１００℃の間の温度で利用できる。−１５℃から＋８０℃にわたる温度での使用が好ましい。トリメチルグリシン又はベタインは，水滴のサイズが小さいもので，これは，おそらくグリシン分子の疎水性末端メチル並びに親水性末端酸の作用によるものである。これによって，前記液体を０℃以下の温度で使用できる。
【００１６】
必要又は所望に応じて，この発明の気化性冷却液体は，コンベンショナルな腐食抑制剤，安定化剤及びマーカー剤及び当業界で周知のその他の添加剤と組み合わせることができる。
【００１７】
この発明の気化性冷却液体は，既に知られている冷却液体よりも毒性が低く，汚染性も低い。前記液体は，有害な廃棄物として分類されるものではなく，容易に廃棄できるものであるから，コストを下げることができる。廃棄する液体は，特別な操作なしに取り扱うことができ，地中に吸収させたり，下水に流すことができる一方，当業界で使用されているエチレン及びプロピレングリコール並びにエタノールは，有害な廃棄物として，特別な手段で廃棄したり，当局の管理のもとに廃棄しなければならない。
【００１８】
この発明の気化性冷却液体は，種々の気化冷却用途，特に低温及び前記液体が環境にやさしく，非毒性でなければならない状況下において有用である。
【００１９】
前記組成物の毒性の評価は，文献からのＬＤ_５０値に基づくものである。使用されたＬＤ_５０値は，ラットの経口テストによるものである。結果を以下の表■に示す。
【００２０】
【表１】

【００２１】
表ＩＩおいては，前記液体の動粘度が凍結点−１５℃に対応する濃度において比較されている。この凍結点は，前記水溶液に第１の結晶が表れる温度として定義される。
【００２２】
【表２】

【００２３】
表ＩＩＩは，水性トリメチルグリシン溶液の前記凍結点に対するトリメチルグリシンの作用を示す。
【００２４】
【表３】

【００２５】
代表的な熱伝導液体の表面張力は，以下の表ＩＶに示されている。トリメチルグリシンの表面張力は，水のそれに匹敵するものであり，グリコール類が入ったものよりも高い。
【００２６】
【表４】

【００２７】
表Ｖは，３７．８℃における，いくつかの熱伝導液体の蒸気圧を示す。トリメチルグリシン溶液の蒸気圧は，他の溶液よりも低く，空気流によって容易く気化／揮発したりしないものである。
【００２８】
【表５】

【００２９】
トリメチルグリシン又はその誘導体を５〜３５重量％，そして，水を６５〜９５重量％含む，この発明の溶液は，気化冷却，特に，間接気化冷却装置に使用される。
【００３０】
図１は，代表的な気化冷却装置を示し，該装置では，間接湿気冷却と機械的冷却とが組み合わされている。新鮮な空気が１から入り，熱回収手段２へ送られ，そこで新鮮な空気を冷却し，排気空気を冷却する。符号３は，機械的冷却を示す。４は，機械的ベンチレーションポンプを示し，５は，入ってくる空気に関連する。符号６は，気化冷却装置７へ送られ，ついで熱回収手段２へ送られる排気気体を表す。その後，冷却された排気空気は，機械的ベンチレーションポンプ４を介して前記システムから排出される。間接湿気冷却は，機械的冷却と組み合わされて，後者の必要性を低下させる。間接湿気冷却のアイデアは，排気空気を湿らせ，その温度を低下させるものである。新鮮な空気の温度は，熱回収手段において冷却された空気に助けられて低下する。必要に応じて，入ってくる空気は，機械的にさらに温められる。機械的冷却のみでは，間接冷却及び機械的冷却の組み合わせよりも３〜４倍のエネルギーを消費してしまう。
【００３１】
トリメチルグリシンは，非毒性で，臭気がなく，天然発生の原料のものである。それは，水の凍結点を低下させ，優秀な熱伝導特性を有し，不快な臭気を発散しないもので，腐食性がほとんどない点で，腐食を防ぐ腐食抑制剤なしに使用できる。トリメチルグリシン溶液をスプレイ冷却装置に使用する重要な利点は，冷却効率を高める低温の水という点である。したがって，このシステムは，０℃近辺の温度，例えば，空気の温度が℃以下に落ちる冷蔵倉庫において，空気を冷やすために使用できる。さらに，トリメチルグリシンは，臭気がなく，その高い表面張力により，すぐ水滴になる点で，その使用が極めて魅力的なものになるものである。
【００３２】
この発明は，いくつかの好ましい実施例について上記したが，その詳細の記述は，この発明を狭く限定するものとして捉えてはならない。反対に，多くのモディフィケーションとバリエーションとが添付の特許請求の範囲に定められた発明の範囲とスピリット内で可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】代表的な気化冷却装置を示す。
【符号の説明】
１ 新鮮な空気が入る位置
２ 熱回収手段
３ 機械的冷却
４ 機械的ベンチレーションポンプ
５ 入ってくる空気
６ 排気気体
７ 気化冷却装置

Claims (3)

1. 気化冷却用液体としてトリメチルグリシン水溶液からなる液体を使用することを特徴とする気化冷却システム。
2. 前記液体が５〜３５重量％のトリメチルグリシン又はその誘導体及び６５〜９５％重量％の水を含むことを特徴とする請求項１記載の気化冷却システム。
3. 前記液体を冷却すべき空気及び／又は空気を冷却する熱伝導面に直接にスプレイして使用することを特徴とする請求項１記載の気化冷却システム。

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