JP5105411B2 - 散水装置およびこれを備えた熱源機ならびに散水方法 - Google Patents
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これを解決するために、冷却器を備えた散水装置が提案されている。この冷却器は、充填材表面上に散布水を流して散布水と外気との接触を促進させ、循環する散布水の温度を低下させるものである。
しかし、このような冷却器を用いたとしても、循環流量を大きくした場合には所望の冷却性能が得られない場合があり、さらなる散布水温度の低下が要望されている。
すなわち、本発明にかかる散水装置は、圧縮機で圧縮された冷媒を空気により冷却して凝縮液化させる空気熱交換器に対して、上方から散布水を散布する散水部と、該散水部によって散布された散布水を前記空気熱交換器の下方にて回収する散布水回収容器と、該散布水回収容器と前記散水部との間を接続する循環配管に設けられ、散布水を循環させるための循環ポンプと、を備えた散水装置において、前記循環配管には、上水を供給する上水供給配管が接続されていることを特徴とする。
前記開閉弁は、通常運転時は閉とされ、循環する散布水を排出するブロー運転時に開とされることを特徴とする。
また、ブロー運転時には循環ポンプを停止させることができるので、補機動力を低減することができる。
また、循環切替開閉弁を閉じて散水部への供給を行わずに循環水の全量を冷却器へと導く運転を行うことにより、散水温度を効果的に低下させることができる。
以下、本発明の第1実施形態について、図面を用いて説明する。
図1には、ターボ冷凍機(熱源機)の概略構成図が示されている。
ターボ冷凍機1は、ガス冷媒を圧縮するターボ圧縮機3と、ターボ圧縮機3で圧縮されたガス冷媒を外気である空気と熱交換させて凝縮液化させる空気熱交換器5と、空気熱交換器5において凝縮された液冷媒を膨張させる高圧膨張弁7aと、高圧膨張弁7aから導かれる液冷媒を一時貯留して中間冷却を行う中間冷却器6と、中間冷却器6から導かれる液冷媒を膨張させる低圧膨張弁7bと、低圧膨張弁7bにおいて膨張させられた液冷媒を蒸発させる蒸発器9とを備えている。
フィンの基材にはアルミ合金が用いられている。アルミ合金としては、熱伝導率を良くするために、アルミ含有率が高いものを用いるのが好ましい。フィンの表面には、濡れ性を確保するために、水ガラス系親水性樹脂コーティングがなされており親水性処理が施されている。
ターボ圧縮機3から供給される冷媒は、図示しないバルブによって、鉛直空気熱交換器5a及び傾斜空気熱交換器5bのそれぞれに分配されるようになっている。このバルブについても、上述の冷凍機制御部によって制御される。
室外ファン15は、空気を上方へ送出することによって下方に配置された空気熱交換器5a,5bへと外部から空気を誘引するものである。室外ファン15は電動モータ16によって回転させられる。電動モータ16は、図示しない冷凍機制御部によって駆動・停止が行なわれるようになっている。なお、電動モータ16をインバータ制御とし、回転数を可変制御できるようにしても良い。あるいは、直流モータを採用して回転数制御を行うようにしても良い。
空気熱交換器5a,5bの下方には、これら空気熱交換器5に散布された散布水を回収するための回収トレイ34が設けられている。
各回収トレイ34によって回収された水は、合流させられた後、散布水回収タンク(散布回収容器)35にて回収される。
散布水回収タンク35の底部には、ブロー弁28が設けられている。冷凍機制御部からの指示によってブロー弁28を開くことにより、散布水回収タンク35内の貯留水を外部へと排出できるようになっている。
循環ポンプ37は、インバータモータ38によって駆動されるようになっており、冷凍機制御部によって周波数制御することにより、流量を可変制御できるようになっている。
また、水道水供給用開閉弁25を開くことによって水道水を散水ヘッダ18へと導く場合には、逆止弁50によって、水道水が循環ポンプ37側へと流れないようになっている。
図1に示すように、冷媒は、ターボ圧縮機3によって圧縮され、空気熱交換器5に送られる。空気熱交換器5へと送られた冷媒は、鉛直空気熱交換器5aと傾斜空気熱交換器5bのそれぞれに分配される。
空気熱交換器5では、室外ファン15によって導入される空気に熱を与えることによって冷媒が冷却されて凝縮する。また、各空気熱交換器5a,bには、散水ヘッダ18から散布水が流下させられるようになっている(図2参照)。流下させられた散布水は、空気熱交換器5のフィン表面を膜状に流れるに伴い、チューブ内を流れる冷媒から熱を奪う。これにより、空気熱交換器5における凝縮量を増大させている。空気熱交換器5のフィン表面を流れる冷却水が冷媒から奪う熱量は、冷媒と冷却水との温度差に基づく熱伝達にもよるが、主として散布水の蒸発潜熱が大きく寄与する。
蒸発器9において蒸発した冷媒は、圧縮機3へと戻り再び圧縮される。
<通常運転>
散布水回収タンク35内に貯留された水は、循環ポンプ37によって汲み上げられ、各散水ヘッダ18へと導かれる。このとき、水道水供給用開閉弁25は閉じられており、水道水は供給されないようになっている。
散布水は、散水ヘッダ18から空気交換器5に対して供給され、空気熱交換器5を冷却した後、回収トレイ34にて回収され、散布水回収タンク35内へと返送される。
一方、循環ポンプ37によって汲み上げられた水の一部は、分岐管26を通って散水トレイ41へと導かれる。散水トレイ41へと導かれた循環水の一部は、冷却器40へと供給され、冷却器40の充填材を通過する際に自身の蒸発潜熱によって冷却される。冷却された水は、回収トレイ34にて回収された後、散布水回収タンク35内へと返送される。
通常運転が継続されると、循環水の一部が蒸発することによって循環水に含まれるシリカ成分、マグネシウム成分、カルシウム成分等の濃縮度が上昇する。この濃縮度が所定値を上回った場合には、ブロー運転が開始される。なお、循環水の濃縮度は、ターボ冷凍機1の熱負荷等を用いた計算によって算出することができる。
ブロー運転を行う場合には、循環ポンプ37を停止する。そして、冷凍機制御部の指示に基づきブロー弁28を開けることによって、散布水回収タンク35内の貯留水を外部へ排出する。一方、水道水供給用開閉弁25を開き、供給配管21を介して水道水を各散水ヘッダ18へと供給する。水道水は、各散水ヘッダ18から空気熱交換器5を通過し、散布水回収タンク35へと導かれる。
液面計36により所定量の水道水が供給されたと判断されると、水道水供給用開閉弁25を閉じ、水道水の供給を停止する。
その後、循環ポンプ37を起動し、通常運転へと移行する。
循環配管22に供給配管21を接続することにより、散布水回収タンク35を介さずに散水ヘッダ18へと水道水を直接供給することとした。これにより、比較的低温とされた水道水の温度を維持したままで空気熱交換器5へと供給することができる。特に夏期には、水道水は、循環水よりも温度が低いだけでなく、外気の湿球温度よりも低い温度とされるので、空気熱交換器の冷却性能を向上させることができる。
また、水道水供給用開閉弁25は、通常運転時に閉とされ、ブロー運転時に開とするようにして、ブロー運転時にのみ水道水を供給することとしたので、通常運転時には散布水を循環させることによって水道水使用量を可及的に少なくできるとともに、ブロー運転時には高い冷却性能にて散布水を補充供給することができる。
ブロー運転時に循環ポンプ37を停止することにより、ブロー運転時には散布水を循環させず、循環水を空気熱交換器5の冷却に用いないこととした。これにより、ブロー運転時は水道水のみが供給されることになり、空気熱交換器5の冷却性能をさらに増大させることができる。
また、ブロー運転時には循環ポンプ37を停止させることができるので、補機動力を低減することができる。
次に、本発明の第2実施形態について、図3を用いて説明する。
本実施形態は、第1実施形態に対して、散水制御を実現する具体的構成が異なる。したがって、以下の説明では、第1実施形態に対して異なる部分についてのみ説明することとし、その他の事項については第1実施形態と同様とする。
図3に示すように、本実施形態は、第1実施形態の逆止弁50を循環切替開閉弁29としている点が構成上異なる。
ブロー運転の際に、ブロー弁28を開けて、散布水回収タンク35内の貯留水を排出する点は第1実施形態と同様である。
ブロー運転が開始すると、循環切替開閉弁29が閉じられるとともに、水道水供給用開閉弁25が開けられ、水道水供給運転が行われる。これにより、水道水が各散水ヘッダ18へと導かれ、空気熱交換器5へと供給される。このとき、循環ポンプ37は起動されており、散布水回収タンク35から汲み上げられた水は分岐管26を通り冷却器40へと導かれ、冷却される。
所定時間経過後、水道水供給用開閉弁25が閉じられるとともに、循環切替開閉弁29が開けられ、循環水供給運転が行われる。これにより、循環ポンプ37によって汲み上げられた水は散水ヘッダ18へと導かれ、空気熱交換器5へと供給される。このとき、循環ポンプ37の供給流量を増大させておき、空気熱交換器5のほぼ全面を濡らす程度の流量を供給するようにしておく。
さらに所定時間経過後、循環切替開閉弁29が閉じられるとともに、水道水供給用開閉弁25が開けられる。これにより、再び水道水が空気熱交換器5へと導かれる。このときに、空気熱交換器5の表面は、既に濡れた状態とされているので、供給される水道水が少量であっても空気熱交換器5の広い領域にわたって供給されることになる。
このように、水道水供給運転と循環水供給運転を交互に繰り返しつつ、ブロー運転を行い、散布水の入れ替えを行う。
循環水供給運転にて循環水を流して空気熱交換器のほぼ全表面を濡らした後に、上水供給運転により上水を供給することとしたので、空気熱交換器の冷却に有効な上水が広い面積に広がることになり、上水を有効に利用することができる。
循環切替開閉弁29を閉じて散水ヘッダ18への供給を行わずに循環水の全量を冷却器40へと導く運転を行うことにより、散水温度を効果的に低下させることができる。
次に、本発明の第3実施形態について、図4及び図5を用いて説明する。
本実施形態は、ブロー運転を行うタイミングについてのものであり、上述した第1実施形態および第2実施形態のいずれにも適用できるものである。
上述のように、ブロー運転の開始時期は、散布水の濃縮度に基づいて決定される。本実施形態では、ブロー運転を開始する濃縮度を、外気温度およびターボ冷凍機1の冷房負荷に応じて変更することとした。
具体的には、図4(a)に示すように、例えば外気温度(乾球)が32℃以上でかつ負荷が80%以上といった場合のように、外気温度および負荷が高い場合は条件Aとする。例えば外気温度が32℃未満でかつ負荷が80%未満といった場合のように、外気温度および負荷が低い場合は条件Cとする。また、これら条件Aおよび条件Cの間を条件Bとする。
そして、図4(b)に示すように、ブロー運転を開始する濃縮度を、小さい順から、条件A、条件B、条件Cの順番に設定する。これにより、条件Aではブロー運転の頻度を多くし、条件Cではブロー運転の頻度を少なくする。なお、条件Bでの濃縮度を、標準的にブロー運転が必要となる濃縮度に設定しておくことが好ましい。
同図から分かるように、昼間から夜間にかけての時刻10時から22時の間では、外気の湿球温度WBよりも水道水温度WTの方が低くなっている。また、冷房負荷Qがピークとなる14時から18時の間では、特に外気の湿球温度WBと水道水温度WTとの差が大きくなっている。したがって、外気温度が高くかつ負荷が大きい場合には、水道水を使うことが特に有効であるといえる。
3 ターボ圧縮機(圧縮機)
5 空気熱交換器
18 散水ヘッダ(散水部)
20 散水装置
21 供給配管(上水供給配管)
22 循環配管
25 水道水供給用開閉弁(開閉弁)
26 分岐管
35 散布水回収タンク(散布水回収容器)
37 循環ポンプ
40 冷却器
Claims (7)
- 圧縮機で圧縮された冷媒を空気により冷却して凝縮液化させる空気熱交換器に対して、上方から散布水を散布する散水部と、
該散水部によって散布された散布水を前記空気熱交換器の下方にて回収する散布水回収容器と、
該散布水回収容器と前記散水部との間を接続する循環配管に設けられ、散布水を循環させるための循環ポンプと、
を備えた散水装置において、
前記循環配管には、上水を供給する上水供給配管が接続されており、
該上水供給配管には、前記上水の供給および停止を行う開閉弁が設けられ、
前記開閉弁は、通常運転時は常に閉とされ、循環する前記散布水を排出するブロー運転時に開とされることを特徴とする散水装置。 - 前記ブロー運転時には、前記循環ポンプを停止することを特徴とする請求項1記載の散水装置。
- 前記ブロー運転時には、前記開閉弁を閉じた状態で散布水を循環させる循環水供給運転と、前記開閉弁を開いた状態で散布水を循環させずに上水を供給する上水供給運転とが交互に行われることを特徴とする請求項1記載の散水装置。
- 前記循環配管の中途位置に接続された分岐管と、
該分岐管によって導かれた散布水を冷却した後に前記散布水回収容器へと排出する冷却器と、
前記循環配管に設けられ、該循環配管と前記分岐管との接続位置と、該循環配管と前記上水供給配管との接続位置との間に位置する循環切替開閉弁と、
を備えていることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の散水装置。 - 循環する散布水の濃縮度に応じて散布水を排出するブロー運転の開始時期を決定する制御部を備え、
該制御部は、前記空気熱交換器が接続される冷房装置の熱負荷および/または外気温度に応じて、ブロー運転を開始する濃縮度を変更することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の散水装置。 - 請求項1〜5のいずれかに記載された散水装置と、
該散水装置から水が散布される空気熱交換器と、
冷媒を圧縮して前記空気熱交換器に冷媒を供給する圧縮機と、
前記空気熱交換器にて凝縮した液冷媒を膨張させる膨張弁と、
該膨張弁にて膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器と、
を備えていることを特徴とする熱源機。 - 圧縮機で圧縮された冷媒を空気により冷却して凝縮液化させる空気熱交換器に対して、上方から散布水を散布する散水部と、
該散水部によって散布された散布水を前記空気熱交換器の下方にて回収する散布水回収容器と、
該散布水回収容器と前記散水部との間を接続する循環配管に設けられ、散布水を循環させるための循環ポンプと、
を備え、前記空気熱交換器に対して散布水を循環させて散布する散水方法において、
通常運転時には、前記散水部に対して前記上水の供給を常に停止し、
ブロー運転時に、前記散布水回収容器を介さずに、前記散水部に対して上水を供給することを特徴とする散水方法。
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