JP4523014B2 - 大型低温風洞空気冷却器のデフロスト方式 - Google Patents

Description

本発明は、大型低温風洞空気冷却器のデフロスト方式に関するものであり、特に、冷却コイルの霜取りを短時間で効率よく行い得るとともに霜取り時における試験室内温度の上昇を最小限に抑えることが可能な冷媒直膨液ポンプ方式の大型低温風洞空気冷却器のデフロスト方式に関するものである。

従来の大型低温風洞空気冷却器として、例えば図２に示すようなものがある。同図において、風洞１の一端側に該風洞１内に空気の流れを生じさせるための送風機２が設置され、風洞１内には該風洞１内に流される空気を冷却する冷却コイル（蒸発器）３が設置されている。該冷却コイル３は空気の流れ方向と直交する方向の面の面積が８ｍ×８ｍ程度の大きさに形成された大形のものが用いられている。この冷却コイル３に対し空気流れの下流側には冷却コイル３を経て風洞１から流れる空気を加熱する加熱用ヒータとしての加熱用電気ヒータ４が設置されている。該加熱用電気ヒータ４の空気送出側４ａに連通した送気ダクト５の送風口５ａが試験室６内に開口されている。

前記冷却コイル３は、受液器７から液ポンプ８により冷媒往管３ａを介して送られた低圧の冷媒液９を蒸発させ、その気化熱で前記風洞１内に流される空気を冷却する。冷媒液９としては、Ｒ４０４ａ等の代替フロンが用いられている。前記冷却コイル３内で液→ガスの状態変化をして冷却に寄与した冷媒ガスは、冷媒復管３ｂを介して前記受液器７内の上部空間部に導入され、該受液器７内の上部から冷媒ガス管路１０により一般的な冷房回路１１に導かれている。該冷房回路１１には、図示しない圧縮機、凝縮器、受液器及び膨張弁等が備えられている。そして、冷媒ガスは圧縮機で圧縮され、凝縮器でガス→液の状態変化をして再び冷媒液となり、受液器に溜まる。次いで、冷媒液は膨張弁で減圧されて低温低圧の冷媒液となり、冷媒液管路１２を経て受液器７に戻る。該受液器７には図示しない液面レベルコントローラが付設されており、低温低圧の冷媒液９は、常時ほぼ一定の液面レベルを保持しながら受液器７に貯蔵される。また、前記加熱用電気ヒータ４には、常開の開閉スイッチＳ１を介して該加熱用電気ヒータ４に加熱用電力を供給するための加熱用電源１３が接続されている。

そして、前記冷却コイル３及び前記加熱用電気ヒータ４で所要の高低温状態に調温された空気が送気ダクト５を介して試験室６内に送り込まれ、該試験室６内が、例えば−５０℃〜＋６０℃の範囲で所要の高低温状態に設定される。この所要の高低温状態に設定された試験室６内で、自動車等の供試体について各種の試験が行われる。

ところで、前記冷却コイル３の表面は０℃以下の温度に降下し、また風洞１内には何らかの隙間等から水蒸気を含んだ空気が入ってきてしまう。このため、冷却コイル３の表面に霜着きが生じる。そして霜着きが進むと、冷却コイル３の冷却能力が低下するとともに該冷却コイル３部分の空気の通りが悪化する。したがって、冷却コイル３の霜取りが必要となる。

しかし、液ポンプ方式における冷却コイル３は大形のものが用いられているため、通常の大きさの冷却コイルにおいて適用されているような除霜用電気ヒータを冷却コイルにおけるフィン等の間に差し込んで霜取りを行うことは、実際には不可能である。また、風洞１内全体を適宜のヒータで昇温させることで冷却コイル３の霜取りを行うと、該風洞１内及び試験室６内の全体が昇温してしまい、霜取りに要する時間が長くなるとともにエネルギ的にも無駄があった。このため、土曜、日曜等の休日に試験装置全体の稼働を止めて自然解凍により冷却コイル３の霜取りを行わざるを得なかった。

また、大型低温風洞空気冷却器に関連する従来技術として、例えば本出願人の特許出願に係る公開公報に開示されているように、次のような環境試験装置が知られている。この従来技術は、自動車等の供試体が収容される試験室に、吸入ダクトと送風ダクトを介して接続された主空調器が備えられ、前記吸入ダクトの途中に除湿器からの送気管が接続された環境試験装置において、前記除湿器をプレクーラー付乾式除湿器で構成し、所要の環境条件下で行われる本試験以外の試験準備等の段階においては、前記主空調器の冷却運転及び前記プレクーラー付乾式除湿器における除湿運転は停止し、該プレクーラー付乾式除湿器のプレクーラーから供給される冷気によって試験室の空調を行うように構成されている。

そして、本試験の実施時以外はプレクーラー付乾式除湿器のプレクーラーを試験室内の冷房に使用することができるので、別途パッケージエアコン等の試験室用空調装置を導入しなくても、本試験用の主空調器の駆動を最小限に留めることができ、したがって設備コスト及びランニングコストの低減を期すことができるとしている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−３４３２３８号公報（第３頁、図１）。

図２に記載の従来技術においては、冷却コイルの霜取り時に、風洞内全体を適宜のヒータで昇温させると、該風洞内及び試験室内の全体が昇温してしまい、霜取りに要する時間が長くなるとともにエネルギ的にも無駄があった。また、冷却コイルの霜取りを試験装置全体の稼働を止めて自然解凍で行うと、長時間を要するため、土曜、日曜等の休日を待って行わざるを得なかった。

さらに、特許文献１に記載の従来技術においては、除湿器をプレクーラー付乾式除湿器で構成し、本試験以外の試験準備等の段階では該プレクーラー付乾式除湿器のプレクーラーを試験室内の冷房に使用することで、別途パッケージエアコン等の試験室用空調装置を導入しなくても主空調器の駆動を最小限に留め得るようにして、この種、環境試験の分野において求められる設備コスト及びランニングコストの低減を図っている。

そこで、冷却コイルの霜取りを短時間で効率よく行うとともに霜取り時における試験室内温度の上昇を最小限に抑え、さらには設備コストの低減及び省エネを図るために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、低圧の冷媒液を貯蔵する受液器と、該受液器に貯蔵された前記低圧の冷媒液を送る液ポンプと、風洞内に設置され前記液ポンプで送られた低圧の冷媒液を蒸発させて前記風洞内に流される空気を冷却する冷却コイルと、前記風洞から流される空気を加熱する加熱用ヒータとを備え、該加熱用ヒータ及び前記冷却コイルで所要の高低温状態に調温された空気を供試体について前記所要の高低温状態の試験を行う試験室に送り込む調温系における前記冷却コイルの霜取りを行う大型低温風洞空気冷却器のデフロスト方式であって、前記液ポンプからの冷媒液を除霜用加熱手段で所要温度に加温して前記冷却コイルに送ることにより該冷却コイルの霜取りを行う大型低温風洞空気冷却器のデフロスト方式を提供する。

この構成によれば、液ポンプで冷却コイルに送られる冷媒液そのものが除霜用加熱手段で例えば１０℃程度の所要温度に加熱されて冷却コイルが加温され、該冷却コイルの霜取りが短時間で効率よく行われる。これにより試験室内温度への影響が最小限に抑えられて、霜取り時においても試験室における供試体についての試験は、そのまま行うことが可能となる。

請求項２記載の発明は、上記空気を加熱する加熱用ヒータは加熱用電源からの電力で稼働する加熱用電気ヒータであり、上記冷媒液を加温する除霜用加熱手段は除霜用電気ヒータであり、上記冷却コイルの霜取り時には、前記加熱用電源を前記除霜用電気ヒータ側に切換えて該除霜用電気ヒータを稼働させ、前記冷媒液を加温する大型低温風洞空気冷却器のデフロスト方式を提供する。

この構成によれば、冷却コイルの霜取り時には、試験室に送り込む空気を加熱する加熱用電気ヒータにおける加熱用電源が利用されて除霜用電気ヒータが稼働し、冷却コイルに送られる冷媒液が所要温度に加熱される。

請求項１記載の発明は、液ポンプからの冷媒液を除霜用加熱手段で所要温度に加温して冷却コイルに送るようにしたので、冷媒液そのものを所要温度に加熱して冷却コイルを加温するようにしたことで、該冷却コイルの霜取りを短時間で効率よく行うことができて省エネを図ることができるとともに、霜取り時における試験室内温度の上昇を最小限に抑えることができるという利点がある。

請求項２記載の発明は、上記空気を加熱する加熱用ヒータは加熱用電源からの電力で稼働する加熱用電気ヒータであり、上記冷媒液を加温する除霜用加熱手段は除霜用電気ヒータであり、上記冷却コイルの霜取り時には、前記加熱用電源を前記除霜用電気ヒータ側に切換えて該除霜用電気ヒータを稼働させ、前記冷媒液を加温するようにしたので、冷却コイルの霜取り時に、空気加熱用電気ヒータの加熱用電源を除霜用電気ヒータ側に切換えて使用するようにしたことで、設備コストの低減を図ることができるという利点がある。

冷却コイルの霜取りを短時間で効率よく行うとともに霜取り時における試験室内温度の上昇を最小限に抑え、さらには設備コストの低減及び省エネを図るという目的を、低圧の冷媒液を貯蔵する受液器と、該受液器に貯蔵された前記低圧の冷媒液を送る液ポンプと、風洞内に設置され前記液ポンプで送られた低圧の冷媒液を蒸発させて前記風洞内に流される空気を冷却する冷却コイルと、前記風洞から流される空気を加熱する加熱用ヒータとを備え、該加熱用ヒータ及び前記冷却コイルで所要の高低温状態に調温された空気を供試体について前記所要の高低温状態の試験を行う試験室に送り込む調温系における前記冷却コイルの霜取りを行う大型低温風洞空気冷却器のデフロスト方式であって、前記液ポンプからの冷媒液を除霜用加熱手段で所要温度に加温して前記冷却コイルに送ることにより実現した。

以下、本発明の実施例を図面に従って詳述する。図１は大型低温風洞空気冷却器のデフロスト方式の構成図である。なお、図１において、前記図２における構成要素と同一ないし均等のものは、前記と同一符号を以って示し、重複した説明を省略する。

まず、本実施例に係る大型低温風洞空気冷却器のデフロスト方式の構成を説明する。本実施例では、図１に示すように、液ポンプ８で冷却コイル３に送る冷媒液９を所要温度に加温するための除霜用加熱手段としての除霜用電気ヒータ１４が、冷媒往管３ａの部分に設けられている。

また、冷却コイル３の霜取り時に、空気加熱用電気ヒータ４の加熱用電源１３を、除霜用電気ヒータ１４を稼働させる電源として切換えて使用するため、従来の開閉スイッチに代えて切換スイッチＳ２が用いられ、該切換スイッチＳ２における切換接点ｃに前記加熱用電源１３が接続され、固定接点ａに加熱用電気ヒータ４が接続され、固定接点ｂに除霜用電気ヒータ１４が接続されている。

次に、上述のように構成された大型低温風洞空気冷却器のデフロスト方式の作用を説明する。冷却コイル３の霜取り時に、該冷却コイル３による試験室６に送り込む空気の調温は停止状態となるので、送風機２及び加熱用電気ヒータ４の各稼働も停止状態とされる。

そして、切換スイッチＳ２が固定接点ｂ側に切り換えられ、加熱用電源１３の電力により除霜用電気ヒータ１４が稼働して冷却コイル３に送られる冷媒液９そのものが例えば１０℃程度の所要温度に加熱される。これにより、冷却コイル３は、流入する冷媒液９により、その内側から所要温度に加温されて冷却コイル３の霜取りが短時間で効率よく行われる。

霜取りが短時間で行われることで、試験室６内温度への影響は最小限に抑えられ、霜取りの間においても試験室６における供試体についての試験は、そのまま行うことが可能となる。

霜取りの終了後、送風機２の稼働、冷却コイル３及び加熱用電気ヒータ４による試験室６に送り込む空気の調温作用が、通常の状態に復帰して、試験室６内が所要の高低温状態に精度よく制御される。

上述したように、本実施例に係る大型低温風洞空気冷却器のデフロスト方式においては、冷却コイル３の霜取り時に、該冷却コイル３に流入させる冷媒液９そのものを所要温度に加熱するようにしたことで、冷却コイル３が、その内側から所要温度に加温されて霜取りを短時間で効率よく行うことができる。

霜取りが短時間で効率よく行われることで、省エネを図ることができるとともに、霜取り時における試験室６内温度の上昇を最小限に抑えることができる。したがって、試験室６における供試体についての試験を、そのまま行うことが可能となる。

冷却コイル３の霜取り時に、空気加熱用電気ヒータ４の加熱用電源１３を除霜用電気ヒータ１４側に切替えて使用するようにしたことで、設備コストの低減を図ることができる。

なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変をなすことができ、そして、本発明が該改変されたものにも及ぶことは当然である。

本発明の実施例に係る大型低温風洞空気冷却器のデフロスト方式の構成図。 従来の大型低温風洞空気冷却器の構成図。

符号の説明

１ 風洞
２ 送風機
３ 冷却コイル
３ａ 冷媒往管
３ｂ 冷媒復管
４ 加熱用電気ヒータ（加熱用ヒータ）
５ 送気ダクト
６ 試験室
７ 受液器
８ 液ポンプ
９ 冷媒液
１０ 冷媒ガス管路
１１ 冷房回路
１２ 冷媒液管路
１３ 加熱用電源
１４ 除霜用電気ヒータ（除霜用加熱手段）
Ｓ１ 開閉スイッチ
Ｓ２ 切換スイッチ

Claims (2)

1. 低圧の冷媒液を貯蔵する受液器と、該受液器に貯蔵された前記低圧の冷媒液を送る液ポンプと、風洞内に設置され前記液ポンプで送られた低圧の冷媒液を蒸発させて前記風洞内に流される空気を冷却する冷却コイルと、前記風洞から流される空気を加熱する加熱用ヒータとを備え、該加熱用ヒータ及び前記冷却コイルで所要の高低温状態に調温された空気を供試体について前記所要の高低温状態の試験を行う試験室に送り込む調温系における前記冷却コイルの霜取りを行う大型低温風洞空気冷却器のデフロスト方式であって、
   前記液ポンプからの冷媒液を除霜用加熱手段で所要温度に加温して前記冷却コイルに送ることにより該冷却コイルの霜取りを行うことを特徴とする大型低温風洞空気冷却器のデフロスト方式。
2. 上記空気を加熱する加熱用ヒータは加熱用電源からの電力で稼働する加熱用電気ヒータであり、上記冷媒液を加温する除霜用加熱手段は除霜用電気ヒータであり、上記冷却コイルの霜取り時には、前記加熱用電源を前記除霜用電気ヒータ側に切換えて該除霜用電気ヒータを稼働させ、前記冷媒液を加温することを特徴とする請求項１記載の大型低温風洞空気冷却器のデフロスト方式。

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