JPH0297852A - 空気冷却器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、空気を直接冷却するプレイトンサイクル空
気冷却器に関するものである。

従来の技術 地球上に照射される太陽光線のうちの紫外線は、余り多
く浴びると皮膚ガンを起す等により人体に有害であると
されているが、この地球を取巻くオゾン層が、紫外線に
対するバリア機能を果していることによって、人間を初
め数多くの生物の生存を可能としている。ところが、近
年、このオゾン層の破壊が問題となっており、その主要
な原因の一つとして、大気中に放出されるフロンガスが
取上げられている。

このフロンガスは、各種のエアロゾル溶剤として使用さ
れているほか、冷凍機冷媒として従来から大量に使用さ
れている。そのため、フロンガスによるオゾン層の破壊
を防止するために、フロンガスの生産および使用を規制
する運動が世界的な規模で推進されている。

したがって、冷凍庫や冷蔵庫あるいは空調機用としてフ
ロンガス使用の従来の冷凍機に代る冷凍・冷却システム
が望まれており、そこで、冷媒として空気を用いて冷却
するプレイトンサイクル空気冷却器が見直されるように
なった。

従来のプレイトンサイクル空気冷却器は、第２図に示す
ように、圧縮ｌ！１１１１の下流に熱交換器１２を設け
て放熱させ、圧縮により上昇した空気の温度を低下させ
た後、膨張弁１３で断熱膨張させて空気を冷却するシス
テムである。そして、膨張弁１３で断熱膨張させて冷却
した際に、過飽和状態となって結露する空気中の水分を
除湿器１４にて除去した後、例えば室内機１５から冷風
として室内に吹き出させて冷房機等として用いられる。

また、第３図にこのプレイトンサイクルをＴＳ線図で示
せば、１の状態で外部から取入れられた空気が圧縮され
ると温度が上昇して２ａの状態となる。次に容積を一定
に保持した状態で放熱して３の状態とした後、断熱膨張
させて４ａの状態まで冷却し、除湿された後に、５の状
態において被冷却物を冷却することにより温度上昇しく
または冷風として室内に吹き出した後、新たな空気を取
入れ）で、１の状態に戻るようになっている。

また冷却能力を高めるために、圧縮機を２つ設けて２段
階に圧縮するようにしたプレイトンサイクル空気冷却器
がある。これは第４図に示すように、電動モータ１６に
より駆動される第１圧縮機１７と、その下流に設けられ
た第１熱交換器１８と、さらにその下流に、第２圧縮機
１９、第２熱交換器２０．膨張タービン２１、除湿器２
２の順に設けられるとともに、前記膨張タービン２１の
回転力によって第２圧縮１１９を駆動し、前記除湿器２
２の下流において、室内１ｆｉ２３から吹き出して冷却
を行なうようになっている。また、第５図にこのプレイ
トンサイクルをＴｓｌｌ！図で示せば、１の状態で外部
から取入れられた空気が１回目の圧縮により温度が上昇
して２ａの状態となる。次に圧力を一定に保持した状態
で放熱させて３の状態とした後、２回目の圧縮を行ない
昇温して４ａの状態となった空気を再び放熱させて５の
状態とした後、第２圧縮８１１９を駆動する膨張タービ
ン２１にて断熱膨張させて６ａの状態まで冷却する。

冷却された空気は除湿された後にミ７の状態において被
冷却物を冷却することにより温度上昇して１の状態に戻
るようにするか、または冷却された空気を７の状態で外
部に吹き出して苗内の冷房等を行ない、第１圧縮１ｊ１
１７には外気が連続的に取入れられるようになっている
。

発明が解決しようとする課題 しかし、第１圧縮１１１７と第２圧縮機１９とを備えて
２段階に圧縮を行なう的記空気冷却器の場合に番よ、第
１、！２の各圧縮機１７．１９に圧縮されて昇温した空
気の熱を放熱するために、各圧ｍ機１７．１９の下流側
にそれぞれ第１．第２の各熱交換器１８．２０を設ける
必要があり、また各熱交換器１８．２０は、冷却媒体通
路にｆ＆ませる必要があるため、各氏１１１１７．１９
が別々に配設されることとなり、装置が大型化するとい
う問題点があった。

この発明は上記した技術的背景の下になされたもので、
小型で高性能な全気冷ｆＡ器を提供することを目的とし
ている。

ＷＩＢを解決するだめの手段 上記課題を解決するための手段としてこの発明は、第１
圧ｆｉｌｌで圧縮した空気を、第１熱交換器で放熱させ
、さらに第２圧ｍｓで圧縮し、第２熱交換器で再度放熱
させた後、この圧縮した空気を断熱膨張させて冷却する
空気冷却器において、前記第１熱交換器と第２熱交換器
とのそれぞれの放熱部を、同一ケーシング内に近接させ
て並設して一体に形成したことを特徴どしている。

作　　　用 上記のように構成することにより、第１圧縮機で圧縮さ
れて昇温した空気は、冷却媒体通路に設けられた熱交換
器で放熱した後、第２圧縮機で再び圧縮されて昇温し、
前記熱交換器を通ることにより再び放熱させて温度を低
下させる。次に、この温度を低下させた圧縮空気を、膨
張弁または膨張タービン等に送って断熱膨張させて冷却
する。

したがって、第１、第２の内圧縮機でそれぞれ圧縮され
て昇温した空気の冷却を単一の熱交換器で行なうように
したので、装置のコンパクト化が図られる。

実施例 以下、この発明の空気冷却器の一実施例を第１図に基づ
いて説明する。

空気冷却器は、外部から取入れられた空気を圧Ｉａ′す
る第１圧縮機３１と、この第１圧縮機３１を駆動する駆
動モータ３２とを有し、この第１圧縮＄１３１の下流に
は熱交換器３３が設けられている。

この熱交換器３３は空気接触式で、ファン３４により強
制的に冷却空気が吹き付けられるようになっている。ま
た、この熱交換器３３の下流には第２圧縮ａ３５が設け
られ、第２圧縮８１３５の下流側は、前記熱交換器３３
内に配設され、さらにその下流側には膨張タービン３６
が設けられている。

また、膨張タービン３６の下流には除湿器３７が設けら
れており、この除湿器３７により分離除去された水は、
配管３８を通って前記ファン３４の上方に導かれ、ファ
ン３４上に撒かれて霧状となり、冷却用空気の温度を下
げて熱交換器３３による冷却効率を高めている。また、
膨張タービン３６の軸と前記第２圧縮機３５の回転軸と
は連結シャフトで連結されており、断熱膨張させた際に
膨張タービン３６の回転力によって第２圧縮機３５が回
転駆動されるようになっている。

したがって、第１圧縮ｆ１３１で圧縮されて温度が上昇
した空気は、熱交換器３３において冷却された後、膨張
タービン３６に駆動される第２圧縮機３５によってさら
に圧縮されて前記熱交換器３３に再び戻り、この熱交換
器３３にて圧縮により上昇した熱を冷却される。そして
、第１圧縮機３１と第２圧縮ｌｌｌ３５とで２段階に圧
縮された高圧縮率の空気は、膨張タービン３６で断熱膨
張することによって大幅に冷却され、さらに除湿器３７
で除湿された後、低温の空気として、例えば冷房対象で
ある空内等の負荷３９に送られ、冷房空気として使用さ
れる。

なお、本実施例においては、除湿器３７により空気中よ
り分離除去された水を霧状にして、冷却媒体として熱交
換器３３に送る空気の冷却に用いたので、熱交換器３３
の冷却効率を高くできるという効果を有する。

また、本実施例においては、空冷式の熱交換器３３を用
いた場合について説明したが、水冷式の熱交換器を用い
ても同様に実施することができる。

発明の詳細 な説明したようにこの発明の空気冷却器は、第１圧縮機
で圧縮した空気を、第１熱交換器で放熱させ、さらに第
２圧縮機で圧縮し、第２熱交換器で再度放熱させた後、
この圧縮した空気を断熱膨張させて冷却する空気冷却器
において、前記第１熱交換器と第２熱交換器とのそれぞ
れの放熱部を、同一ケーシング内に近接させて並設して
一体に形成したので、熱交換器が１１！ｌでよく、装置
を大幅に小型化できるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の空気冷却器の構造を示す
模式図、第２図ないし第５図は従来例を示すもので、第
２図は従来の空気冷却器の模式図、第３図はそのＴＳ線
図、第４図は従来の別の空気冷却器の模式図、第５図は
そのＴＳ線図である。 第２図 １コ 第３図 ３１・・・第１圧縮機、　３３・・・熱交換器、　３４
・・・ファン、　３５・・・第２圧縮機、　３６・・・
膨張タービン、　３７・・・除湿器。 Ｓにントロピー）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第１圧縮機で圧縮した空気を、第１熱交換器で放熱させ
   、さらに第２圧縮機で圧縮し、第２熱交換器で再度放熱
   させた後、この圧縮した空気を断熱膨張させて冷却する
   空気冷却器において、前記第１熱交換器と第２熱交換器
   とのそれぞれの放熱部を、同一ケーシング内に近接させ
   て並設して一体に形成したことを特徴とする空気冷却器
   。