(57)【要約】【課題】散水による凝縮器の凝縮能力の向上を図ることができるとともに、省エネルギーや節水を図ることができる凝縮器及びその運転方法を提供する。【解決手段】高温高圧ガス冷媒と外気とを熱交換させて凝縮させる空冷式の凝縮器１において、熱交換器２に向けて散水する散水ノズル４と、熱交換器の周辺に打ち水を散水する打ち水ノズル８と、外気温を検出する外気温検出器１２とを備えるとともに、外気温検出器１２にて検出した外気温があらかじめ設定した温度を超えたときに、散水ノズル４及び打ち水ノズル８の少なくともいずれか一方からの散水を行う散水制御手段１１を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍機の圧縮機で圧縮されて高温高圧となって熱交換器に導入されるガス冷媒と、ファンによって流通する外気とを、前記熱交換器で間接熱交換させて前記高温高圧のガス冷媒を凝縮させる空冷式の凝縮器において、
前記熱交換器に向けて散水する散水ノズルと、熱交換器の周辺に打ち水を散水する打ち水ノズルと、外気温を検出する外気温検出器とを備えるとともに、前記外気温検出器にて検出した外気温があらかじめ設定した温度を超えたときに、前記散水ノズル及び前記打ち水ノズルの少なくともいずれか一方からの散水を行う散水制御手段を備えていることを特徴とする凝縮器。
【請求項２】
前記散水制御手段は、あらかじめ設定した第１設定温度と、該第１設定温度より高い温度であらかじめ設定した第２設定温度とを有し、前記外気温検出器にて検出した外気温が前記第１設定温度を超えて、第２設定温度以下のときに前記打ち水ノズルからの散水を行い、外気温が前記第２設定温度を超えたときに前記散水ノズルからの散水を行うことを特徴とする請求項１記載の凝縮器。
【請求項３】
前記散水制御手段は、前記冷凍機によって冷却される冷却機器における冷却負荷の増減があらかじめ冷却負荷変動情報として設定され、該冷却負荷変動情報に基づいて冷却負荷が増加したと判定したときに前記散水ノズル及び前記打ち水ノズルの少なくともいずれか一方からの散水を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の凝縮器。
【請求項４】
前記散水ノズルと前記打ち水ノズルとにおける水の散水量、水の散水角、水の散水時間は、それぞれ独立して設定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の凝縮器。
【請求項５】
前記打ち水ノズルの水の散水量は、前記散水ノズルにおける水の散水量より少なく設定されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の凝縮器。
【請求項６】
前記打ち水ノズルの水の散水角は、前記散水ノズルにおける水の散水角より大きく設定されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の凝縮器。
【請求項７】
前記散水制御手段は、前記散水ノズルの水の散水時間及び前記打ち水ノズルの水の散水時間をそれぞれ変更可能とする散水時間調節部を備えていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の凝縮器。
【請求項８】
前記散水ノズル及び前記打ち水ノズルは、水を間欠的に散布することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載の凝縮器。
【請求項９】
前記熱交換器の下方に、前記散水ノズルから前記熱交換器に散水されて蒸発しなかった水を受ける受水槽を設けるとともに、該受水槽内に前記熱交換器で凝縮した液冷媒の配管を配設したことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項記載の凝縮器。
【請求項１０】
前記熱交換器の下方に、前記散水ノズルから前記凝縮器に散水されて蒸発しなかった水を吸収して蒸発させる吸水シートを設けたことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項記載の凝縮器。
【請求項１１】
前記熱交換器の上方又は側方に、熱交換器に日光が直射することを防止する遮熱板を設けたことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項記載の凝縮器用散水装置。
【請求項１２】
冷凍機の圧縮機で圧縮されて高温高圧となって熱交換器に導入されるガス冷媒と、ファンによって流通する外気とを、前記熱交換器で間接熱交換させて前記高温高圧のガス冷媒を凝縮させる空冷式の凝縮器の運転方法において、
外気温を検出し、検出した外気温があらかじめ設定した温度を超えたときに、前記熱交換器に向けての散水及び熱交換器周辺への打ち水散水の少なくともいずれか一方の散水を行うことを特徴とする凝縮器の運転方法。
【請求項１３】
あらかじめ設定した第１設定温度と、該第１設定温度より高い温度であらかじめ設定した第２設定温度とを有し、検出した外気温が前記第１設定温度を超えて、第２設定温度以下のときには前記打ち水散水を行い、外気温が前記第２設定温度を超えたときに前記熱交換器への散水を行うことを特徴とする請求項１２記載の凝縮器の運転方法。
【請求項１４】
前記冷凍機に設けられている圧縮機の運転台数及び圧縮機の稼働時間をそれぞれ検出し、検出した圧縮機の運転台数及び圧縮機の稼働時間が、あらかじめ設定された運転台数以上又は稼働時間以上になったときに前記熱交換器への散水を行うことを特徴とする請求項１２又は１３記載の凝縮器の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍サイクルに設けられている凝縮器及びその運転方法に関し、詳しくは、冷凍機の圧縮機で圧縮されて高温高圧となったガス冷媒とファンによって流通する外気とを熱交換器で熱交換させて凝縮させる空冷式の凝縮器及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な冷却設備では、冷凍機の圧縮機で圧縮されて高温高圧となったガス冷媒を凝縮器に導入し、ファンによって強制的に流通する外気との熱交換により凝縮させて高圧の液冷媒とし、この液冷媒を膨張弁で膨張させることにより、低温低圧のガス冷媒を発生させ、この低温低圧のガス冷媒を冷却器に導入して冷却対象を冷却するようにしている。
【０００３】
このような冷却設備において、高温高圧ガス冷媒と熱交換する外気の温度が高くなったり、凝縮した高圧液冷媒の温度が高くなったりすると、圧縮機を保護するための高圧スイッチが作動して圧縮機が停止する、いわゆる高圧カットが発生しやすくなるため、凝縮器の吐出管路を流れる高圧液冷媒の温度が所定温度以上になったときに、凝縮器の熱交換器に向けて散水することが行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２７４２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１によれば、高圧カットの発生は防止できるものの、省エネルギーや散水用水の節水、冷凍機の能力向上についての検討はなされていなかった。
【０００６】
そこで本発明は、散水による凝縮器の凝縮能力の向上を図ることができるとともに、省エネルギーや節水も図ることのできる凝縮器及びその運転方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の凝縮器は、冷凍機の圧縮機で圧縮されて高温高圧となって熱交換器に導入されるガス冷媒と、ファンによって流通する外気とを、前記熱交換器で間接熱交換させて前記高温高圧のガス冷媒を凝縮させる空冷式の凝縮器において、前記熱交換器に向けて散水する散水ノズルと、熱交換器の周辺に打ち水を散水する打ち水ノズルと、外気温を検出する外気温検出器とを備えるとともに、前記外気温検出器にて検出した外気温があらかじめ設定した温度を超えたときに、前記散水ノズル及び前記打ち水ノズルの少なくともいずれか一方からの散水を行う散水制御手段を備えていることを特徴としている。
【０００８】
また、本発明の凝縮器においては、前記散水制御手段は、あらかじめ設定した第１設定温度と、該第１設定温度より高い温度であらかじめ設定した第２設定温度とを有し、前記外気温検出器にて検出した外気温が前記第１設定温度を超えて、第２設定温度以下のときに前記打ち水ノズルからの散水を行い、外気温が前記第２設定温度を超えたときに前記散水ノズルからの散水を行うことが好ましく、前記冷凍機によって冷却される冷却機器における冷却負荷の増減があらかじめ冷却負荷変動情報として設定され、該冷却負荷変動情報に基づいて冷却負荷が増加したと判定したときに前記散水ノズル及び前記打ち水ノズルの少なくともいずれか一方からの散水を行うことが好ましい。
【０００９】
さらに、本発明の凝縮器においては、前記散水ノズルと前記打ち水ノズルとにおける水の散水量、水の散水角、水の散水時間は、それぞれ独立して設定することができ、前記打ち水ノズルの水の散水量を前記散水ノズルにおける水の散水量より少なく設定したり、前記打ち水ノズルの水の散水角を前記散水ノズルにおける水の散水角より大きく設定したりすることが好ましい。
【００１０】
また、本発明の凝縮器においては、前記散水制御手段は、前記散水ノズルの水の散水時間及び前記打ち水ノズルの水の散水時間をそれぞれ変更可能とする散水時間調節部を備えていてもよく、前記散水ノズル及び前記打ち水ノズルは、水を間欠的に散布することができる。さらに、前記熱交換器の下方に、前記散水ノズルから前記熱交換器に散水されて蒸発しなかった水を受ける受水槽を設けるとともに、該受水槽内に前記熱交換器で凝縮した液冷媒の配管を配設したり、前記熱交換器の下方に、前記散水ノズルから前記凝縮器に散水されて蒸発しなかった水を吸収して蒸発させる吸水シートを設けたり、前記熱交換器の上方又は側方に、熱交換器に日光が直射することを防止する遮熱板を設けたりすることができる。
【００１１】
本発明の凝縮器の運転方法は、冷凍機の圧縮機で圧縮されて高温高圧となって熱交換器に導入されるガス冷媒と、ファンによって流通する外気とを、前記熱交換器で間接熱交換させて前記高温高圧のガス冷媒を凝縮させる空冷式の凝縮器の運転方法において、外気温を検出し、検出した外気温があらかじめ設定した温度を超えたときに、前記熱交換器に向けての散水及び熱交換器周辺への打ち水散水の少なくともいずれか一方の散水を行うことを特徴としている。
【００１２】
また、本発明の凝縮器の運転方法においては、あらかじめ設定した第１設定温度と、該第１設定温度より高い温度であらかじめ設定した第２設定温度とを有し、検出した外気温が前記第１設定温度を超えて、第２設定温度以下のときには前記打ち水散水を行い、外気温が前記第２設定温度を超えたときに前記熱交換器への散水を行うことが好ましく、さらに、前記冷凍機に設けられている圧縮機の運転台数及び圧縮機の稼働時間をそれぞれ検出し、検出した圧縮機の運転台数及び圧縮機の稼働時間が、あらかじめ設定された運転台数以上又は稼働時間以上になったときに前記熱交換器への散水を行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の凝縮器によれば、熱交換器へ向かって散水する散水ノズルと、熱交換器の周辺に打ち水を散水する打ち水ノズルとを外気温に応じて適切に使い分けることにより、凝縮器における高温高圧ガス冷媒の凝縮効率を向上させることができるとともに、節水効果も得ることができる。
【００１４】
また、低温の第１設定温度と高温の第２設定温度とによって打ち水ノズルからの散水と散水ノズルからの散水とを切り替えることにより、凝縮効果を低下させることなく節水効果を更に向上できる。さらに、冷却負荷が増加したと判定したときに、例えば圧縮機の運転台数が増加したときなどに散水を行うことにより、高温高圧のガス冷媒を効率よく凝縮させることができる。
【００１５】
散水ノズル及び打ち水ノズルにおける水の散水量、水の散水角、水の散水時間を独立して設定することにより、目的に応じた適切な散水を行うことができ、特に、打ち水ノズルからの散水量を散水ノズルからの散水量より少なくすることで、節水効果を期待することができる。また、打ち水ノズルからの散水角を大きくすることにより、打ち水ノズルの設置数を少なくすることができる。さらに、散水ノズルからの散水時間及び打ち水ノズルからの散水時間を変更可能とすることにより、冷凍機の運転状態などに合わせた散水を的確に行うことができ、散水を間欠的に行うことにより、凝縮効果を向上させながら、節水を図ることができる。
【００１６】
また、蒸発しなかった水を受ける受水槽に凝縮後の液冷媒の配管を設けることによって高圧液冷媒を過冷却することができ、冷却能力を向上できる。また、吸水シートに水を吸収させることにより、吸水シートから蒸発する水によって凝縮器に吸引される外気温度を下げることができ、さらに、遮熱板を設けて日光を遮ることにより、凝縮器の温度上昇を抑えることができるので、凝縮器における熱交換効率を向上させることができる。また、散水ノズルからの散水を定期的に行うことにより、凝縮器の汚れや目詰まりによる熱交換効率の低下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の凝縮器の一形態例を示す側面図である。
【図２】同じく凝縮器の正面図である。
【図３】凝縮器下部に設けた受水槽の一例を示す平面図である。
【図４】凝縮器下部に設けた吸水シートの一例を示す平面図である。
【図５】本発明の凝縮器における散水制御手段の一形態例を示すブロック図である。
【図６】本発明の凝縮器の運転方法の一形態例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
凝縮器１は、Ｖ字状に対向配置した一対の熱交換器２，２と、両熱交換器２，２間の上部に設けた複数のファン３，３と、熱交換器２に向けて水を散水する複数の散水ノズル４，４と、蒸発せずに凝縮器１の下方に流下した水を受ける受水槽５と、蒸発せずに凝縮器１の周囲に飛散した水を吸水する吸水シート６と、凝縮器１に日光が直射することを防止する遮熱板７と、凝縮器１の周辺に打ち水を散水する打ち水ノズル８とを備えており、ファン３によって吸引した外気と高温高圧ガス冷媒とを熱交換器２で間接熱交換させることにより、高温高圧ガス冷媒を凝縮させて高圧液冷媒とする。
【００１９】
熱交換器２には、冷凍機の圧縮機で圧縮された高温高圧ガス冷媒を熱交換器２に導入するガス導入管２ａと、熱交換器２で凝縮した高圧液冷媒を熱交換器２から導出する液導出管２ｂとが設けられており、液導出管２ｂの一部が、前記受水槽５内に配設されている。また、散水ノズル４及び打ち水ノズル８に水を供給する給水配管９は、該給水配管９から散水用配管９ａと打ち水用配管９ｂとに分岐しており、各配管９ａ、９ｂには、散水用電磁弁１０ａと打ち水用電磁弁１０ｂとがそれぞれ設けられている。なお、ここで散水する水としては、水道水だけでなく、雨水やドレン水なども利用することができる。
【００２０】
散水ノズル４及び打ち水ノズル８からの散水を制御する散水制御手段１１は、凝縮器１の周辺の気温（外気温）を検出する外気温検出器（温度計）１２と、あらかじめ設定される冷却負荷変動情報設定部１３と、タイマー１４とを備えるもので、前記外気温検出器１２で検出した外気温と、前記冷却負荷変動情報設定部１３に設定された冷却負荷変動情報と、あらかじめ設定されたタイマー１４とに基づいて、前記散水ノズル４からの散水と、前記打ち水ノズル８からの散水とを制御する。
【００２１】
冷却負荷変動情報は、冷却対象となるショーケースやプレハブ庫等の冷却負荷の変動を、例えば、複数台設けられた圧縮機の運転台数や圧縮機の稼働時間があらかじめ設定されており、圧縮機の運転台数を検出し、検出した運転台数があらかじめ設定した台数以上になったときに負荷が増大したと判定し、また、圧縮機の稼働時間を検出し、検出した稼働時間があらかじめ設定した稼働時間以上になったときに負荷が増大したと判定し、前記散水ノズル４及び前記打ち水ノズル８の少なくともいずれか一方からの散水を行う。
【００２２】
外気温検出器１２で検出した外気温による制御は、外気温検出器１２にて検出した外気温があらかじめ設定した温度以上になったときに、前記散水ノズル４及び前記打ち水ノズル８の少なくともいずれか一方からの散水を行うもので、例えば２５℃にあらかじめ設定した第１設定温度と、該第１設定温度より高い温度で、例えば３０℃にあらかじめ設定した第２設定温度とを有し、外気温検出器１２にて検出した外気温が前記第１設定温度である２５℃以上で、第２設定温度である３０℃未満のときに打ち水ノズル８からの散水を行い、外気温が前記第２設定温度である３０℃以上のときに散水ノズル１４からの散水を行う。
【００２３】
例えば、図６に示すように、散水制御手段１１は、ステップＳ１でケースやプレハブ庫等の冷却負荷が大きいと判断したときには（ＹＥＳ）、ステップＳ２に進んで散水用電磁弁１０ａを開き、散水ノズル１４からの散水を行う。ステップＳ１で冷却負荷が大きくないと判断したときには（ＮＯ）、ステップＳ３に進み、外気温が前記第１設定温度（２５℃）以下であると判断したときには（ＹＥＳ）、ステップＳ４に進み、散水用電磁弁１０ａ及び打ち水用電磁弁１０ｂを共に閉じ状態に保ち、散水を行わない。
【００２４】
ステップＳ３で外気温が第１設定温度（２５℃）以下ではないと判断したときには（ＮＯ）、ステップＳ５に進み、外気温が第２設定温度（３０℃）以下であると判断したときには（ＹＥＳ）、ステップＳ６に進み、打ち水用電磁弁１０ｂを開いて打ち水ノズル８からの凝縮器１の周辺への散水を行う。
【００２５】
さらに、ステップＳ５で外気温が第２設定温度（３０℃）以下ではないと判断したときには（ＮＯ）、前記ステップＳ２に進み、散水用電磁弁１０ａを開いて散水ノズル４から熱交換器２に向けての水の散水を開始する。
【００２６】
このように、冷却負荷が大きくないときでも凝縮器１の周辺の外気温がある程度、例えば前述のように２５〜３０℃程度に上昇したときに、凝縮器１の周辺への打ち水を行うことにより、打ち水効果によって熱交換器２に吸い込まれる外気の温度を下げることができるので、外気温が上昇したときでも熱交換器２における高温高圧ガス冷媒と外気との熱交換効率を低下させることがなく、冷凍機の冷却能力を維持することができる。特に、熱交換器２に散水する場合に比べて、打ち水で使用する水は少量で十分なため、散水量の削減を図ることができる。また、熱交換器２への散水量及び散水時間を減らせば、熱交換器２のフィンへのスケール付着やフィン腐食の進行を抑制することができ、凝縮器１の長寿命化を図ることができる。
【００２７】
また、前記タイマー１４に、散水ノズル４や打ち水ノズル８の散水時間、散水間隔を設定し、間欠的に散水を行うようにしておくことにより、熱交換効率を低下させない範囲で水の使用量を大幅に削減することができる。そして、散水ノズル４や打ち水ノズル８における各ノズルの水の散水量、散水角、散水時間を凝縮器１の設置場所や構造などの条件に応じてそれぞれ個別に独立して適宜設定することにより、最小の水量で十分な散水効果を上げることができる。加えて、打ち水ノズル８からの水の散水角を、散水ノズル４からの散水角より大きく設定することにより、凝縮器周辺への打ち水効果を向上させることができ、熱交換器２に吸い込まれる外気温度を効果的に低下させることができる。
【００２８】
さらに、冷却負荷が増大したときには、散水用電磁弁１０ａを開いて散水ノズル４から熱交換器２に散水することにより、冷却器前段の膨張弁で膨張する前の高圧液冷媒の温度を低くすることができ、冷凍機の冷却能力を向上させることができる。また、一定時間経過毎に散水を行うことにより、熱交換器２の汚れや目詰まりで外気の流通性が損なわれたり、伝熱性が損なわれたりして熱交換効率が低下することを抑えることができる。
【００２９】
散水ノズル４や打ち水ノズル８からの散水は、冷却負荷が低下したり、外気温が低下したりしたときに終了すればよい。
【００３０】
さらに、凝縮器１の下方に設けた受水槽５に液導出管２ｂの配管を配設することにより、受水槽５内の水によって凝縮器１で凝縮した液冷媒を過冷却状態とすることができるので、膨張弁で膨張前の高圧液冷媒の温度を更に低くすることができる。
【００３１】
また、凝縮器１の下方に吸水シート６を設けて凝縮器１の周囲に飛散した水を吸収させることにより、凝縮器１の周辺が飛散した水によって水浸しになるようなことを防止できるだけでなく、吸水シート６から水が蒸発する際の気化熱により、ファン３によって熱交換器２に吸引される外気の温度を冷却することができる。これにより、熱交換器２における外気と高温高圧ガス冷媒との熱交換効率を向上させることができ、高圧液冷媒の温度を下げることができる。吸水シート６には、全体的に一様な密度（比較的密）を有する厚さ３０〜５０ｍｍ程度の親水性不織布等を用いることができ、必要に応じて周囲を適宜なフレームによって保持することができる。
【００３２】
さらに、凝縮器１の上方や側方に遮熱板７を設けて熱交換器２に直射日光が当たらないようにすることにより、直射日光で熱交換器２が温度上昇することを防止でき、高圧液冷媒の温度上昇を防止することができる。
【００３３】
このように、凝縮器１の下方に受水槽５を設けて液導出管２ｂを配設したり、吸水シート６を設けたり、遮熱板７を設けることにより、高圧液冷媒の温度を低くしたり、温度上昇を防止できるので、これらによっても冷凍機の冷却能力を向上させることができる。
【符号の説明】
【００３４】
１    凝縮器
２    熱交換器
２ａ  ガス導入管
２ｂ  液導出管
３    ファン
４    散水ノズル
５    受水槽
６    吸水シート
７    遮熱板
８    打ち水ノズル
９    給水配管
９ａ  散水用配管
９ｂ  打ち水用配管
１０ａ  散水用電磁弁
１０ｂ  打ち水用電磁弁
１１    散水制御手段
１２    外気温検出器（温度計）
１３    冷却負荷変動情報設定部
１４    タイマー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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