JPH0616811B2 - 液噴霧式冷却方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 イ 発明の目的 ａ 産業上の利用分野 本発明は、冷却・乾燥を必要とされる例えば工場・倉庫
や、ガス中の水分を除去するプラント等において用いら
れる冷却方法、および冷却装置に関するものである。

ｂ 従来の技術 上記場所に設置される従来の冷却装置は、例えば第９版
「空気・調和衛生工学便覧」資料篇（発行編纂社団法人
空気調和・衛生工学会，昭和５０年４月２８日発行）の
第３５６頁，第３６０頁に記載がある。それらは、装置
内に送り込れた空気やガス等の気体に、冷却溶液を噴霧
することにより、気体中の水分を該冷却溶液に吸収させ
て除湿と冷却を行う。そして該冷却溶液を、加熱・冷却
の熱交換をすることにより、冷却溶液中の水を大気へ放
出させ、該冷却溶液は循環し再使用するものである。

ｃ 考案が解決しようとする問題点 上記従来の液噴霧式冷却技術では、冷却溶液に例えばエ
チレングリコールのような不凍液が用いられ、それを循
環させている。しかしエチレングリコールは、吸収した
水分によって濃度が薄くなるので、濃縮再生のため濃縮
器が必要になるし、濃縮時に加熱エネルギーが必要で、
その加熱でエチレングリコールは腐食性が大きくなるた
め、ステンレスのような耐食性の材料を用いなければな
ず、設備費が多くかかる。また冷却溶液がダクトを通り
食品等に付着・汚染したような場合、エチレングリコー
ルを用いていると、食品等の味・品質を害してしまう問
題点もあった。

さらに、他の手段で水分を含んだ空気（ガス）を冷却す
る場合や、乾燥空気（ガス）をつくる目的で空気（ガ
ス）冷却する場合等には、冷却器表面に水分が着霜して
熱効率を下げてしまうため、定期的（１〜３時間毎）に
除霜（デフロスト）が必要となる。除霜には種々な方法
があるが、例えば空気除霜では、時間がかかる上に装置
の運転を停止せねばならない。電気除霜は電力が必要で
あるとともに、時間がかかるし電気ヒータの寿命に問題
がある。散水除霜や高圧液除霜では、その際の水・液の
処理・管理が問題になる。ホットガス除霜でも、冷凍機
を運転せねばならずその間は冷却運転を停止する必要が
あるし、また凝縮した液の処理を上手にしないと氷が残
ることがある。

そして何れの除霜方法も、除霜のために熱エネルギーが
必要であるが、その熱エネルギーは除霜用に１００パー
セント使用されず、ある程度が装却室等の加熱源になっ
てしまう、等の問題点があった。

本発明は、冷却方法および装置に関して上記従来技術の
問題点を解決しようとするものである。即ち本発明の目
的は、濃縮再生用の装置や加熱の必要がなく、装置の簡
素化とランニングコストの低減が可能であり、また用途
・目的に応じた冷却溶液の選択使用ができるとともに、
除霜時に冷却装置の運転を停止する必要がなく、かつ除
霜のための特別なエネルギーが不要な、液噴霜式冷却方
法および装置を提供しようとするものである。

ロ 発明の構成 ａ 問題点を解決するための手段 まず第１に、本発明の液噴霧式冷却方法は、水分を含ん
で運ばれてくる気体に、水分を氷結させ得る低温の冷却
溶液を噴霧して、気体中の水分を氷結・凝集させ氷粒化
するとともに気体を冷却・乾燥させ、該気体は送り出
し、他方、氷粒を含む冷却溶液は、濾過により氷粒を取
り除いた後、循環・噴霧させるようにしたものである。

第２に、本発明の液噴霧式冷却装置は、水分を含む気体
が通るダクト管(1)の中間部に冷却室(2)を設け、該冷却
室(2)内の上部に、水分を氷結させ得る低温の冷却溶液
(3)の噴霧手段(4)を設け、該冷却室(2)内から前記噴霧
手段(4)への液循環路(5)を設け、該液循環路(5)に冷却
手段(6)を設けるとともに、氷粒(7)を濾過可能なフィル
タ(9)を取り外し可能にもつ濾過手段(8)を、少なくとも
何れか一つが選択使用可能に、２個以上設けてなるもの
である。

上記構成において、ダクト(1)は、ここを水分を含んだ
空気・ガス等の気体が通過するものである。

水分を氷結させ得る低温の冷却溶液(3)としての条件
は、水に対して溶融関係をもたず、低温での使用が可能
でかつ安全性のあるものである。例えばシリコンオイル
が望ましいが、本冷却方法および装置を用いる用途・目
的によって、食用油その他上記条件を満たすものを選択
使用するようにすればよい。また真空ポンプオイルを用
いれば、真空中でも使用可能であり、本発明を例えばコ
ールドラップとして使用可能となる。

冷却溶液(3)を噴霧するための噴霧手段(4)は、冷却室
(2)内に均一に冷却溶液(3)が行きわたるように、例えば
図示例の如く液を噴霧するノズルを設けてある。

冷却溶液(3)を冷却する冷却手段(6)は、冷却溶液(3)を
水分が氷結するに充分な低温に冷却させるものであり、
例えば図示例の如く冷凍装置(10)と連通した冷却コイル
(11)と温度センサー(12)を有する。この冷却手段(6)を
設ける位置は、例えば冷却溶液(3)の噴霧で氷結・凝集
した氷粒(7)を濾過手段(8)の前でさらに凝集させるた
め、第１図の如く冷却室(2)内からの液循環路(5)の途中
で、濾過手段(8)の前位置に設けるのが望ましい。また
例えば第２図の如く冷却室(2)内の気体通過部分や下方
の液溜まり部、またはその何れか一方に設けてもよい。
さらに、冷却溶液(3)を例えば−４０〜５０℃程度にま
で冷却して用いるのであれば、冷却溶液(3)の噴霧を受
けた気体中の水分はそれだけで充分に、フィルタ(9)で
捕集される大きさの氷粒(7)に氷結・凝集するので、冷
却手段(6)は濾過手段(8)の後位置に設けておいてもよ
い。

氷粒(7)を濾過して取り除く濾過手段(8)は、上記の如く
氷粒(7)を濾過し得るメッシュのフィルタ(9)を、取り外
し可能に設けてなる。なお該フィルタ(9)は、噴霧手段
(4)が目詰まりしない程度のメッシュであればよく、そ
れより細かい氷粒(7)は冷却溶液(3)とともに再循環させ
ても差し支ない。そして該濾過手段(8)は、２個以上を
並列状に配管して設け、各々へのバルブ(13)(13)の操作
によりその何れか一つを選択的に使用可能で、かつ取り
出したフィルタ(9)に付着の氷粒(7)を除去するようにし
てある。なお各濾過手段(8)は、出・入口の圧力差を計
測して、フィルタ(9)の目詰まり状態を検知可能として
おくのがよい。

冷却室(2)内から噴霧手段(4)へ戻る液循環路(5)は、例
えば図示例の如く配管すればよい。

図において、(14)はポンプで、冷却溶液(3)を勢いよく
循環させるものである。(15)は濾過手段(8)の蓋、(16)
(17)(18)(19)はいずれもバルブである。

ｂ 作 用 つぎに、本発明の作用・作動状態を述べる。

冷却手段(6)で水分を氷結するに充分な低温に冷却した
冷却溶液(3)を、冷却室(2)内の噴霧手段(4)から該冷却
室(2)下部を経て液循環路(5)を通って戻る如く循環させ
ておく。この状態で、水分を含んだ空気・ガス如き気体
をダクト(1)に通過させる。

これにより、冷却室(2)内を通過する気体には、噴霧手
段(4)から気体中の水分を氷結するに充分な低温の冷却
溶液(3)が、均一に噴霧される。そこで気体は冷却され
るとともに、気体中の水分が冷却され氷結・凝集して冷
却溶液(3)に取り込まれるので、気体は乾燥する。この
冷却・乾燥した気体はエリミネータ（図示略）を経て、
ダクト(1)から送り出される。

他方、上記の際に氷結化した氷粒(7)を含む冷却溶液(3)
は、その後に濾過手段(8)へ送られるが、第１図・第２
図の如く濾過手段(8)の前位置に冷却手段(6)を設けてあ
れば、冷却溶液(3)中の氷粒(7)はそこでさらに凝集が進
み、大きくなって濾過手段(8)へ達する。また上記のよ
うに、冷却手段(6)を濾過手段(8)の後位置に設けても、
冷却溶液(3)がそこで例えば−４０〜５０℃程度にまで
冷却されておれば、氷粒(7)は同じく充分に凝集が進み
大きくなっている。そして濾過手段(8)では、２個以上
が少なくとも何れか一つの選択使用可能に並列状に配管
してあるので、冷却溶液(3)がその何れかの濾過手段(8)
を通過する際に、冷却溶液(3)中の氷粒(7)はフィルタ
(9)により捕集される。他方冷却溶液(3)はそこを通過
し、液循環路(7)を経て冷却室(2)の噴霧手段(6)へ循環
して上記と同様に噴霧され、冷却室(2)内へ送られてく
る気体を冷却・乾燥させるのであり、この作動状態が連
続して行われる。

上記の連続運転により、今まで使用していた濾過手段
(8)（図示例の第１図では下側の濾過手段）のフィルタ
(9)が、氷粒(7)により目詰まりを生じた場合は、他の濾
過手段(8)（同図で上側の濾過手段）に切り換えて、そ
の新しいフィルタ(9)で氷粒(7)を捕集すればよい。そし
て上記目詰まりした濾過手段(8)のフィルタ(9)は、図示
例の如く蓋(15)を開けて取り出し、手動その他の手段に
より氷粒(7)を除去し、該フィルタ(9)は次の使用に備え
て再びその濾手段(8)に挿入しておけばよい。そのた
め、冷却装置は運転を停止せず、連続運転がなされる。

ハ 発明の効果 以上で明らかな如く、本発明の液噴霧式冷却方法および
装置は、濃縮再生用の装置や加熱の必要がなくなり、装
置の簡素化とランニングコストの低減を図ることがで
き、また冷却・乾燥の用途・目的に応じた冷却溶液を選
択使用できるとともに、除霜時に冷却装置の運転停止の
必要がなくなり、かつ除霜のための特別なエネルギーも
不要にすることができる。

即ち、従来のこの種の冷却技術は、装置内に送り込れた
水分を含む気体に、冷却溶液を噴霧することで、水分を
該冷却溶液に吸収させて、気体を除湿・冷却して送り出
し、他方冷却溶液は、加熱して溶液中の水分を大気へ放
出させるとともに、その後は加熱を行ったエネルギー＋
空気を冷却・乾燥させるのに必要なエネルギー以上の能
力で冷却し、それを循環させて再使用するものであっ
た。またその際の濃縮再生のため濃縮器が必要になった
り、そこで用いる冷却溶液のエチレングリコールは加熱
で腐食性を増すので、ステンレスのような耐食性の材料
を用いる必要があったり、さらにエチンレングリコール
がダクトから食品等に付着・汚染して、味・品質を害す
ることもあった。

さらに他の従来の冷却手段では、冷却器表面に霜が付着
し、その霜が熱効率を下げるので、それを定期的に除去
することが必要になる。しかし従来の各除霜手段は各
々、時間がかかる上に装置の運転を停止せねばならなか
ったり、電気ヒータの寿命や、水・液の処理・管理に問
題があり、しかも除霜のための熱エネルギーの内、ある
程度は、装置・冷却室の加熱源となってしまっていた。

これに対して本発明では、気体に冷却溶液を噴霜して気
体を冷却・乾燥させて送り出すとともに、気体中の水分
は冷却溶液の噴霜で氷結させて、濾過手段のフィルタで
補集するものであり、かつその濾過手段は何れか一つを
選択使用可能に２個以上を並設するとともに、フィルタ
を取り外し可能としてある。

それゆえ本発明は従来手段と異なり、濾過手段の除霜時
には、フィルタが目詰まりしている濾過手段から、他の
一つの濾過手段に切り換えることにより、冷却装置の運
転を続けることができる。また、目詰まりしている方の
濾過手段は、フィルタを取り出せば、付着している粒氷
を除去することができる。そしてその氷粒の除去は、例
えば手動でも容易にできるので、上記従来技術のような
除霜用の特別なエネルギーは不要となる。

さらに本発明での冷却溶液は、従来のようなエチレング
リコールを用いる必要がなく、冷却・乾燥の目的・用途
によって、種々なものの中から選択して用いることがで
きる。そのため冷却溶液に、例えばシリコンオイルその
他と無味・無臭でかつ安全性のあるものを用いることも
でき、冷却溶液がダクトを通って、仮に食品等に付着・
汚染したとしても、エチレングリコールの場合と異な
り、味・品質等に全く問題が生じない。

しかも本発明では、冷却溶液にエチレングリコールを用
いないことにより、装置にステンレンス材を用いたり、
濃縮再生装置を設ける必要がなく、また加熱も不要とな
る。そのため、装置のコストダウンと簡素化、およびラ
ンニングコストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示すものであり、第１図は本発明
の実施に用いる液噴霧式冷却装置の一部縦断概略正面
図、第２図は他の実施例の冷却室の一部縦断概略正面図
である。 図面符号 (1)……ダクト、(2)……冷却室、(3)……冷
却溶液、(4)……噴霧手段、(5)……液循環路、(6)……
冷却手段、(7)……氷粒、(8)……濾過手段、(9)……フ
ィルタ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水分を含んで運ばれてくる気体に、水分を
   氷結させ得る低温の冷却溶液を噴霧して、気体中の水分
   を氷結・凝集させ氷粒化するとともに気体を冷却・乾燥
   させ、該気体は送り出し、他方、氷粒を含む冷却溶液
   は、濾過により氷粒を取り除いた後、循環・噴霧させる
   ようにしたことを特徴とする、液噴霧式冷却方法。
2. 【請求項２】水分を含む気体が通るダクト管(1)の中間
   部に冷却室(2)を設け、該冷却室(2)内の上部に、水分を
   氷結させ得る低温の冷却溶液(3)の噴霧手段(4)を設け、
   前記冷却室(2)下部寄りから噴霧手段(4)への液循環路
   (5)を設けて、該液循環路(5)に冷却手段(6)を設けると
   ともに、氷粒(7)を濾過可能なフィルタ(9)を取り外し可
   能にもつ濾過手段(8)を、少なくとも何れか一つが選択
   使用可能に、２個以上設けたことを特徴とする、液噴霧
   式冷却装置。
3. 【請求項３】冷却手段(6)を、濾過手段(8)の前位置に設
   けてなる、特許請求の範囲第２項に記載の液噴霧式冷却
   装置。
4. 【請求項４】冷却手段(6)を、濾過手段(8)の後位置に設
   けてなる、特許請求の範囲第２項に記載の液噴霧式冷却
   装置。