JP4446859B2 - Auxiliary cooling device for condenser - Google Patents
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Description
本発明は、空調・冷凍・冷蔵装置等に用いる被冷却手段である凝縮器などにおいて、気温が高いとき等に凝縮器の冷却用の吸い込み空気を冷却させる凝縮器の補助冷却装置に関する。 The present invention relates to an auxiliary cooling device for a condenser that cools suction air for cooling the condenser when the temperature is high in a condenser that is a cooling target used in an air conditioning / freezing / refrigeration apparatus or the like.
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、熱交換方式により水冷式と空冷式がある。水冷式は熱交換効率が高く、夏場の高温時にも安定した庫内・室内温度が保てるが、装置構造が複雑となり高価であった。また、空冷式は装置構造が簡便なため安価であるが、夏場の高温時等に庫内・室内の冷却効率が落ちるという欠点があった。この欠点を補う空冷式凝縮器の補助冷却装置としては、放熱フィンに直接水を散布し冷却効率を向上させる補助冷却装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Condensers used in refrigeration cycles such as air conditioning, refrigeration, and refrigeration devices are classified into a water cooling type and an air cooling type by a heat exchange method. The water-cooled type has high heat exchange efficiency and can maintain a stable indoor / indoor temperature even at high temperatures in summer, but the structure of the apparatus is complicated and expensive. In addition, the air-cooled type is inexpensive because it has a simple device structure, but it has a drawback that the cooling efficiency in the interior and the room decreases at high temperatures in summer. As an auxiliary cooling device for an air-cooled condenser that compensates for this drawback, an auxiliary cooling device is known that sprays water directly on the heat dissipating fins to improve cooling efficiency (see, for example, Patent Document 1).
この公知の技術は、補助冷却装置が、空調室外機の凝縮器の放熱フィンに、細かい粒状または霧状の水をほぼ均一に散布するスプレーノズル部と、このノズル部を作動・停止させる制御部とを備え、例えば、圧縮機が運転されている時に外気温度が35℃前後の高温になった際に、昇温した放熱フィンに対し、各スプレーノズル部から余分にドレン水が出ないように水量を調整して水を散布し、この散布した水の蒸発潜熱によって冷媒管に設けられた放熱フィンを冷却するようになっている。なお、スプレーノズル部は、保護枠に支持されると共に給水配管8によって冷却水が供給される。 In this known technology, the auxiliary cooling device has a spray nozzle part that sprays fine granular or mist water almost uniformly on the heat dissipating fins of the condenser of the air conditioner outdoor unit, and a control part that operates and stops the nozzle part. For example, when the outside air temperature reaches a high temperature of about 35 ° C. when the compressor is in operation, drain water does not come out from each spray nozzle part with respect to the raised heat dissipation fins The amount of water is adjusted and water is sprayed, and the radiation fins provided in the refrigerant pipe are cooled by the latent heat of evaporation of the sprayed water. The spray nozzle part is supported by the protective frame and is supplied with cooling water by the water supply pipe 8.
しかしながら、上記従来の放熱フィンへの直接散水方式の補助冷却装置は、夏場などの高温時に、凝縮器の放熱フィンにノズルにより直接水道水等を散水して冷却効率を向上させ、他の時期は、従来の空冷装置として運転するものであり、運転を長期にわたって続ける間に放熱フィン表面に水垢・スケール等が付着するため、空冷運転時の熱交換効率の低下や放熱フィンの腐食などが発生する等の不具合があった。 However, the above-mentioned auxiliary water cooling type direct cooling device for heat radiation fins improves the cooling efficiency by spraying tap water directly with the nozzles on the heat radiation fins of the condenser at high temperatures such as in summer. Because it operates as a conventional air cooling device and scales, scales, etc. adhere to the surface of the radiating fins while the operation is continued for a long period of time, the heat exchange efficiency decreases during the air cooling operation and the radiating fins corrode. There were problems such as.
このような問題を解決するため、本出願の出願人は、図4に示すように、垂直に設置される凝縮器2の放熱フィンの近傍にクーリングマット21を放熱フィンから一定距離離して同じく垂直に設置させ、このクーリングマット21の上部に、図6および図7に示すような散水樋22を、同じく下部に排水樋23および貯水槽25を各設けるとともに、散水樋22と貯水槽25との間に冷却水を循環させるポンプ26と配管24を設け、クーリングマット21の上部から冷却水を流下させてクーリングマットに冷却水を保持させ、このクーリングマットを経由して凝縮器の吸い込み空気を冷却するようにした凝縮器の補助冷却装置20を提案している(例えば、特許文献2参照)。なお、図6および図7において、3は冷却ファンを、25は貯水槽を、27は支持部を、30は給水装置を、31は給水管を、32は電磁弁をそれぞれ示している。
To solve such problems, the applicant of the present application, as shown in FIG. 4, also vertically cooling
上記引用文献2に示される凝縮器の補助冷却装置20は、被冷却手段である凝縮器2の冷却能力を向上させることができ、間接冷却であることから、放熱フィンの冷却水による腐食やスケールの付着を少なくすることができるという優れた効果を奏し、従来の凝縮器に付加することができ、既設ユニットに取り付けが可能であり、また、着脱・洗浄の簡単であるという効果を奏することができる。さらに、クーリングマットは、廃材を使用することができるので、資源の有効利用にもなるという優れた効果を奏することができる。
The
しかしながら、上記凝縮器2の補助冷却装置20は、散水樋22の下面において、クーリングマット21の幅方向及び厚み方向の全域にわたって多数の流下孔が間隔を置いて設けられているものであったため、クーリングマット21の上端に前記流下孔に対応して供給される冷却水がクーリングマット21の幅方向及び厚み方向の全域にわたってすだれ状に流下するものであった。そのため、クーリングマット21の冷却空気流出側においても冷却空気流入側と同程度に多量の冷却水が保持されることとなって凝縮器2の放熱フィンに対して冷却水の水滴が飛散付着するという不具合が生ずるものであった。
However, the
したがって、本発明は、上記特許文献2に開示される従来技術における上記不具合を解消することを発明が解決しようとする課題とするものであり、夏場などの高温時には冷却水を用いる補助冷却装置として被冷却手段である空冷式凝縮器の放熱フィンの冷却効率を向上させ、他の時期は従来通りの冷却水を用いない単なる空冷装置として運転するもので、放熱フィン表面に水垢・スケール等が付着せず、空冷運転時の熱交換効率の低下や放熱フィンの腐食などが発生しないばかりでなく、クーリングマットの使用効率を高めた冷却空気の補助冷却装置を提供することを目的とする。さらに、本発明は、冷却効果の向上により省エネルギー効果を得ることをも目的とする。
Accordingly, the present invention has an object to be solved by the invention to solve the problem described above in the prior art disclosed in
上記課題を解決するために、本発明による空調・冷凍・冷蔵装置等に用いる冷却空気の補助冷却装置は下記の手段を採用した。すなわち、本発明は、室外で垂直に設置される凝縮器の放熱フィンの風上側にクーリングマットを一定距離だけに離間して垂直に設置させ、上記クーリングマットの上部に散水する散水手段を設けるとともに、上記クーリングマットの下部に排水手段を設け、上記散水手段から上記クーリングマットの上部に散水された冷却水を上記クーリングマット内で自然流下させつつその中に上記凝縮器の吸込空気を通して該吸込空気を冷却させ、この冷却された吸込空気で上記凝縮器の熱交換を行うようにした凝縮器の補助冷却装置であることをもって発明の前提とした上で、上記散水手段は、上記クーリングマットの上部に底部が開いている散水樋で構成されており、該散水樋の内部空間に、該散水樋の冷却空気流入側の壁面に向かって水平方向に開口している多数の冷却水流出穴を有する給水パイプを配置し、上記冷却水流出穴から放出される冷却水が上記冷却空気流入側の壁面に当り分散して、上記クーリングマットの上端に注がれ、該クーリングマットの冷却空気流入側に偏って流下されるようにしたことをもって発明の第1の特徴とするものである。 In order to solve the above problems, the following cooling air auxiliary cooling device used in the air-conditioning / refrigeration / refrigeration apparatus according to the present invention employs the following means. That is, the present invention provides a cooling mat on the windward side of a radiator fin of a condenser that is vertically installed outdoors, and is vertically installed with a predetermined distance apart, and is provided with watering means for sprinkling water on the top of the cooling mat. A drainage means is provided at the lower part of the cooling mat, and the cooling water sprayed from the watering means to the upper part of the cooling mat is allowed to flow down naturally in the cooling mat while passing through the suction air of the condenser into the suction air. The water spraying means is an upper part of the cooling mat on the premise of the invention that it is an auxiliary cooling device for the condenser that performs heat exchange of the condenser with the cooled suction air. the bottom is constituted by sprinkling trough open, the inner space of the diverging water trough, horizontally bought toward the wall surface of the cooling air inlet side of the diverging water gutter A water supply pipe having a large number of cooling water outflow holes is arranged, and the cooling water discharged from the cooling water outflow holes hits the wall on the cooling air inflow side and is distributed to the upper end of the cooling mat. The first feature of the present invention is that it flows down toward the cooling air inflow side of the cooling mat.
さらに、上記第1の特徴に加えて、上記凝縮器の補助冷却装置において、上記クーリングマット表面に、保水を目的とする金属酸化物を塗布したことをもって発明の第2の特徴とするものである。 Furthermore, in addition to the first feature, in the auxiliary cooling device for the condenser , the second feature of the invention is that a metal oxide for water retention is applied to the surface of the cooling mat. .
本発明は、上記した第1の特徴とする構成に基づいて、被冷却手段である凝縮器の冷却空気の補助冷却装置として、給水パイプ40が、クーリングマットを通過する冷却空気の流入側になる内側壁面に近づけて設けられているので、冷却水は、クーリングマットの冷却空気流入側に偏って流下し、クーリングマットを通過する冷却空気は、気化熱によって効率よく冷却されるのに加えて、クーリングマットの冷却空気吸引側に多量の冷却水が保持されることがなくなり、そのため凝縮器に冷却水の水滴が飛散することを防ぐことができる。また、間接冷却であることから、放熱フィンの冷却水による腐食やスケールの付着の心配がない。また、上記冷却空気の補助冷却装置は、従来の凝縮器に付加することができるから、既設ユニットに取付が可能であり、また、着脱・洗浄も簡単である。また、クーリングマットは、廃材を活用することもできるから、資源の有効利用にもなる。
The present invention is based on the configuration of the first feature mentioned above, as an auxiliary cooling device of the cooling air of the condenser is to be cooled means, the
本発明の補助冷却装置が適用される空調・冷却・冷凍装置は、図4に示す構造を有している。すなわち、図4に示す冷凍サイクルは、コンプレッサ11、凝縮器2、ドライヤ14、膨張弁13、蒸発器12が冷凍サイクル10を構成すべく冷媒管7で連結されている。同図において、図1〜図3に示す実施の形態とは給・排水装置の構成が異なっているが、その他の同一部分には同一の符号を付して説明を省略する。図4において、給水装置30には、例えば、水道管に連通する給水管31と、該給水管31に介装され水道水を断水又は通水するための開閉弁となる電磁弁32と、該電磁弁32の開閉を制御するサーモスタット33と、該サーモスタット33を作動させるために補助冷却装置20への流入空気の温度を計るセンサー34と、を具備させる。
The air conditioning / cooling / refrigeration apparatus to which the auxiliary cooling apparatus of the present invention is applied has the structure shown in FIG. That is, in the refrigeration cycle shown in FIG. 4, the
従来周知の冷凍サイクル(図示せず)を構成する凝縮器の近傍、即ち、図6では凝縮器2に付設された冷却ファン3とは一定距離離れた位置に補助冷却装置20が設けられる。該補助冷却装置20は、図6又は図7に示すように、マット状のクーリングマット21と、該クーリングマット21にその上方から冷却水を散水する散水樋22と、前記クーリングマット21から落下する冷却水を受ける排水樋23と、該排水樋23からの冷却水を溜める貯水槽25と、該貯水槽25の冷却水を給水管31側に還流させるポンプ26を含む循環用配管24と、前記給水管31に冷却水を供給する給水装置30と、を具備する。
An
この構成により、センサー34が流入空気の温度が設定値以上又は以下となったことを感知すると、サーモスタット33が働き、電磁弁32を開閉させる。電磁弁32が開状態になると給水管31より散水パイプ(図示せず)を介して、クーリングマット21に水道水を供給する。また、排水手段としては、排水樋を設けず貯水槽25に直接排水している。
With this configuration, when the sensor 34 senses that the temperature of the inflowing air is equal to or higher than the set value, the thermostat 33 operates and opens and closes the
なお、上記冷凍サイクル10には1つの凝縮器2を配置したもので説明したが、2つの凝縮器2を鏡面対称的に配置し、補助冷却装置20もそれぞれの凝縮器2の空気流入側に設けて左右対称とすることもできる。また、凝縮器2と補助冷却装置20の組み合わせを1セットとし、これを複数セット並行に配置させてもよい。図4に示す実施の形態では、水道水を用いる場合について述べたが、本発明はこれに限らず、蒸発器12にて発生するドレン水を用いてもよいことは勿論である。即ち、ドレン水をドレンパンからポンプにより貯水槽に供給するのである。
In addition, although the said refrigerating cycle 10 demonstrated what has arrange | positioned one
本発明の補助冷却装置の構造は、図6および図7に示す構造とすることができる。 The structure of the auxiliary cooling device of the present invention can be the structure shown in FIGS.
以下、本発明の実施の形態を、図1〜図5を用いて説明する。図1は、本発明にかかる冷却空気の補助冷却装置20の形状を説明する断面図、図2はその要部の概略構成を示す断面図、図3は散水樋の蓋を取り去った上面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining the shape of the
図1〜図3において、凝縮器2の補助冷却装置20は、クーリングマット21の上部に散水樋22を、下部に排水樋23を配置して構成される。散水樋22は、上下に開口が設けられた例えば枠体として構成され、上部開口は散水樋蓋22Lにより覆われる。散水樋22の左右の壁材は、梁22Cによって接続されている。散水樋22の下部開口にクーリングマット21の上部が排水樋23の上部開口にクーリングマット21の下部が保持される。排水樋23の底面には排水孔23Bが設けられ、排水管23Aにクーリングマット21からの冷却水を排出する。
1 to 3, the
散水樋22の内部には、一端に給水口41と他端に盲栓42を有する給水パイプ40が、水平にかつ散水樋22の両側の壁材に対して平行に配置される。給水パイプ40には、冷却水を流出する冷却水流出穴43が複数個設けられている。冷却水流出穴43は、散水樋22の冷却空気流入側の内側壁面22W方向に向かって開口しており、給水パイプ40に供給された冷却水は、冷却水流出穴43から内側壁面22Wに向けて略水平方向に流出し、内側壁面22Wに当たって上下左右に分散し、微小な水滴となって、散水樋22の開口22Kからクーリングマット21の上端部に注がれる。給水パイプ40を、クーリングマット21を通過する冷却空気の流入側になる内側壁面22Wに近づけて設けることによって、冷却水は、クーリングマット21の冷却空気流入側に偏って流下する。したがって、クーリングマット21を通過する冷却空気は、気化熱によって効率よく冷却され、クーリングマット21の冷却空気吸引側に多量の冷却水が保持されることがなくなり、凝縮器2に冷却水の水滴が飛散することを防ぐことができる。
A
クーリングマット21は、冷却水がその落下に伴って飛び散ること、および、冷却ファン3によって吸引される空気に伴って流されることを避けるために設置するものであり、クーリングマット21の素材の性状としては、空気通過時の抵抗が少なく、且つ落下する冷却水との熱交換が円滑で、耐久性があるものが好ましい。空気を通し易いマットとして、例えば不織布状の繊維体が好ましい。また、クーリングマット21は、資源の有効利用の観点から廃プラスチックをリサイクルして繊維状に再加工したものを絡ませてマット状に整形して使用することが好ましい。
The cooling
クーリングマット21の形状は、凝縮器2における空気吸入面を略カバーする程度の形状が望ましく、厚みについては、その素材・形状にもよるが、数センチ程度のものでよい。また、クーリングマット21は伸縮可能な素材を選択することで設置を容易にすることができる。そして、このクーリングマット21は支持部27により凝縮器2に取り付けられる。
The shape of the cooling
クーリングマット21は、繊維状物の外に、冷却水が伝って落下する素材であれば、例えば連続気泡を有する合成樹脂体など、他の形態のものを採用しても良い。繊維状物を用いたクーリングマット21は、繊維の表面を冷却水が濡らし、また互いに絡み合った繊維間に冷却水が保持されるので、冷却空気が冷却水に接触する面積が増え、冷却効果をより高めることができる。さらに、クーリングマット21を形成する繊維に、触媒作用を有する金属酸化物、例えば酸化チタン(TiO2)を吹き付けて親水性の向上を図ることによって、保水性を高めることができる。金属酸化物が酸化チタンの場合、光に曝されることにより清浄作用を奏するので、クーリングマットの汚れを分解することができ、クーリングマットの洗浄間隔を伸ばすことができる。金属酸化物は、繊維の状態でコーティングしてもよく、マット状に形成した後に吹き付けなどにより塗布してもよい。
As long as the cooling
かかる実施の形態によれば、冷却水は、散水樋22から面状となってクーリングマット21を伝って流下しつつ、凝縮器2に向かって通過する空気を冷却する。凝縮器2への吸込み空気を冷却した冷却水は、排水樋23を経て貯水槽25へ流下する。貯水槽25の冷却水はポンプ26により再び循環用配水管24を経て給水装置30により給水管31に供給されると共に、前述した如く冷却に供された後、再び散水樋22を経て貯水槽25に流れ込む。冷却水はこのように凝縮器2に流れ込む空気を冷却しながら循環する。なお、上記散水樋22及び排水樋23は、それぞれ散水管及び排水管であってもよい。
According to such an embodiment, the cooling water becomes planar from the
そして、散水樋22は、給水装置30の給水管31から供給された冷却水をクーリングマット21の上部分の冷却空気流入側に均等に散水するように形成されている。排水樋23は、クーリングマット21下部から滴下する冷却水を受ける樋状のものであり、その端部は貯水槽25に連結される。また、この貯水槽25には、レジオネラ除菌剤(例えば、栗田工業株式会社の商品名「クリサワーパックGR」)を入れることにより、衛生・環境の向上を図ることができる。しかも、上記除菌剤を月に1回程度交換することにより、好ましい環境状況を維持できる。
And the
なお、貯水槽25の水温はセンサー(図示せず)により常時監視し、設定温度以上になった場合は貯水槽25の冷却水を排水し、同時に新たに例えば水道水を貯水槽25に供給するようにしてもよい。また、貯水槽25の冷却水は上記環境状態の維持のため1回/日強制排水してもよい。
The water temperature of the
本発明の冷却空位の補助冷却装置の冷却効果の向上と消費電力の低減効果を、図5(A)を用いて説明する。図5(A)は、冷凍サイクルの圧縮機の動作態様を説明する図であり、縦軸に圧縮機を動作させるための消費電力を、横軸に圧縮機の動作時間を示している。被冷却手段の放熱フィンの空気吸入側に、本発明の冷却空気の補助冷却装置を設けた場合を実線で、本発明の冷却空気の補助冷却装置を設けない場合を破線で示す本発明によれば、高圧圧力が低下しこれにより冷却能力(冷房能力)の向上と、消費電力の低減という双方の省エネルギー効果を得ることができる。 The cooling effect improvement effect and power consumption reduction effect of the cooling air level auxiliary cooling device of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5A is a diagram for explaining the operation mode of the compressor in the refrigeration cycle, where the vertical axis indicates power consumption for operating the compressor and the horizontal axis indicates the operation time of the compressor. According to the present invention, the case where the cooling air auxiliary cooling device of the present invention is provided on the air suction side of the radiating fin of the cooling target means is indicated by a solid line, and the case where the cooling air auxiliary cooling device of the present invention is not provided is indicated by a broken line. For example, the high-pressure pressure is reduced, and thereby both energy saving effects such as improvement in cooling capacity (cooling capacity) and reduction in power consumption can be obtained.
冷却空気の冷却効果を低下させることなく冷却水の水量を削減するために、図5(B)の上段に示すような連続的な給水に代えて、図5(B)の下段に示すような数秒から数十秒の間隔で給水と停止を繰り返す間欠制御により給水することができる。 In order to reduce the amount of cooling water without reducing the cooling effect of the cooling air, instead of continuous water supply as shown in the upper part of FIG. 5B, as shown in the lower part of FIG. Water can be supplied by intermittent control that repeats water supply and stoppage at intervals of several seconds to several tens of seconds.
2…凝縮器、2a…側壁、3…冷却ファン、5…放熱フィン、7…冷媒管、10…冷凍サイクル、11…コンプレッサ、12…蒸発器、13…膨張弁、14…ドライヤ、20…補助冷却装置、21…クーリングマット、22…散水樋、22C…梁、22K…散水樋開口、22L…散水樋蓋、22W…散水樋内壁面、23…排水樋、23A…排水管、23B…排水孔、24…循環用配管、25…貯水槽、26…ポンプ、27…支持部、30…給水装置、31…給水管、32…電磁弁、33…サーモスタット、34…センサー、40…給水パイプ、41…給水口、42…盲栓、43…冷却水流出穴
DESCRIPTION OF
Claims (2)
上記散水手段は、上記クーリングマットの上部に底部が開いている散水樋で構成されており、該散水樋の内部空間に、該散水樋の冷却空気流入側の壁面に向かって水平方向に開口している多数の冷却水流出穴を有する給水パイプを配置し、上記冷却水流出穴から放出される冷却水が上記冷却空気流入側の壁面に当り分散して、上記クーリングマットの上端に注がれ、該クーリングマットの冷却空気流入側に偏って流下されるようにしたことを特徴とする凝縮器の補助冷却装置。 A cooling mat is installed vertically on the windward side of the heat dissipating fins of the condenser that is vertically installed outdoors, and is provided with watering means for sprinkling water on the top of the cooling mat, and at the bottom of the cooling mat. The drainage means is provided, and the cooling water sprayed from the watering means to the upper part of the cooling mat is allowed to flow down naturally in the cooling mat, and the suction air is cooled through the suction air of the condenser. In the auxiliary cooling device for the condenser that performs heat exchange of the condenser with the sucked air ,
The shower unit is constituted by watering trough bottom is open to the top of the cooling mat, the inner space of the diverging water gutter, opening horizontally bought toward the wall surface of the cooling air inlet side of the diverging water gutter A water supply pipe having a large number of cooling water outflow holes is arranged, and the cooling water discharged from the cooling water outflow holes is dispersed against the wall surface on the cooling air inflow side and poured into the upper end of the cooling mat. An auxiliary cooling device for a condenser , wherein the cooling mat is caused to flow down toward the cooling air inflow side of the cooling mat.
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