(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気冷却器の冷却面に、この冷却面を覆うように水および氷と密度差を有する疎水性流動物質よりなる間接熱媒体を流下させ、この間接熱媒体に被冷却空気を接触させて冷却し、間接熱媒体の表面で被冷却空気中の水分を凍結させ、凍結物たる氷微粒子と間接熱媒体との混合物を空気冷却器から回収して分離槽へ送り、この分離槽において間接熱媒体から氷微粒子を比重分離して外部に排出する無着霜熱交換方法。
【請求項２】
冷凍機から冷媒が供給される空気冷却器を備え、同空気冷却器の上部に、水および氷と密度差を有する疎水性流動物質よりなる間接熱媒体を空気冷却器の冷却面に散布する散布手段を設けるとともに、前記空気冷却器の下部に、空気冷却器の冷却面を流下して被冷却空気と接触することにより被冷却空気中の水分を凍結させてその凍結物たる氷微粒子が混入した間接熱媒体を回収する回収手段を設け、回収された間接熱媒体中の氷微粒子を比重分離し、この氷微粒子を融解せしめて外部に排出する分離槽を備える無着霜熱交換方法による冷却装置。
【請求項３】
冷凍機から冷媒が供給されて水および氷と密度差を有する疎水性流動物質よりなる間接熱媒体を冷却する熱媒冷却器と、前記冷媒が供給されない空気冷却器を備え、同空気冷却器の上部に、熱媒冷却器により冷却された間接熱媒体を空気冷却器の冷却面に散布する散布手段を設けるとともに、前記空気冷却器の下部に、空気冷却器の冷却面を流下して被冷却空気と接触することにより被冷却空気中の水分を凍結させてその凍結物たる氷微粒子が混入した間接熱媒体を回収する回収手段を設け、回収された間接熱媒体中の氷微粒子を比重分離し、この氷微粒子を融解せしめて外部に排出する分離槽を備える無着霜熱交換方法による冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は冷蔵倉庫等において空気を氷点下に冷却する空気冷却器の無着霜熱交換方法および同方法による冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】
冷蔵倉庫等において空気を氷点下に冷却する空気冷却器は、その冷却管やフィンの表面等の冷却面が氷点下になり、被冷却空気中の水蒸気がこの冷却面で凝縮、凍結して霜が付着する。
【０００３】
冷却管やフィンの表面が霜で覆われると、熱交換器から被冷却空気への冷熱の伝導が霜によって妨げられて熱交換不良を惹き起こしたり、霜が付着した分被冷却空気の流路面積が減少して通風不良になるという問題があり、いずれも冷却効率の低下の原因となる。
【０００４】
空気冷却器の除霜方法には従来から次のような方法がある。
(a) ホットガス除霜
圧縮機からの高温冷媒ガスを空気冷却器の冷却管内に送り、高温冷媒ガスの凝縮熱により除霜する方法。
(b) ホット液除霜
高圧の冷媒液を空気冷却器の冷却管内に送り、高圧冷媒液の顕熱により除霜する方法で、通常は上記ホットガス除霜と併用される。
(c) 電熱除霜
空気冷却器内に電熱ヒータを配設し、このヒータの熱で除霜する方法。
(d) 散水除霜
霜が付着した冷却面に常温の水や温水を掛けて除霜する方法。
(e) 空気除霜
被冷却室内の温度が比較的高いときに空気冷却器への冷媒の供給を停止し、被冷却室内の空気を空気冷却器に送って除霜する方法。
(f) 不凍液除霜
エチレングリコールやプロピレングリコール等の不凍液を空気冷却器の冷却面に散布し、冷却面で凝縮する被冷却空気中の水分を不凍液中に溶かし込んで排出する方法。
【０００５】
上記(a) 〜(e) の除霜方法は、除霜の際に冷却を一時中断しなければならず、除霜中に被冷却室内の温度が上昇するという問題がある。
除霜中の温度上昇を防止するには、空気冷却器を複数台設け、１台の空気冷却器を除霜している間に他の空気冷却器の冷却運転を行うことで被冷却室内の温度上昇を防ぐ方法があるが、冷却装置の構成が複雑でコスト高になり、また装置スペースも余計に取るという問題がある。
【０００６】
上記(f) の不凍液除霜では除霜時に冷却運転を中断して不凍液を散布する方法と、冷却中に不凍液を連続して散布する方法がある。
不凍液を連続散布する場合には冷却運転を中断せずにすむので、被冷却室内の温度上昇を防ぐことはできるが、不凍液は親水性の流動物質であるので、不凍液中に被冷却空気中の水分が溶け込み、溶け込んだ水分の量が増加すると、不凍液の濃度が下がって凍結点が上昇し、不凍液自体が空気冷却器の冷却面で凍結してしまうおそれがある。
【０００７】
不凍液中に溶け込んだ水分を除去するにはかなりの加熱をする必要があり、加熱後の高温になった不凍液を再び空気冷却器へ送るには十分に冷却しなければならず、その冷却には冷却装置の冷熱の一部を使用するので、その分冷却装置全体としての冷却効率が低下するという問題がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した問題点を解決するために本発明に係る無着霜熱交換方法は、空気冷却器の冷却面に、この冷却面を覆うように水および氷と密度差を有する疎水性流動物質よりなる間接熱媒体を流下させ、この間接熱媒体に被冷却空気を接触させて冷却し、間接熱媒体の表面で被冷却空気中の水分を凍結させ、凍結物たる氷微粒子と間接熱媒体との混合物を空気冷却器から回収して分離槽へ送り、この分離槽において間接熱媒体から氷微粒子を比重分離して外部に排出する方法としてある。
【０００９】
本発明に係る無着霜熱交換方法による冷却装置は、冷凍機から冷媒が供給される空気冷却器を備え、同空気冷却器の上部に、水および氷と密度差を有する疎水性流動物質よりなる間接熱媒体を空気冷却器の冷却面に散布する散布手段を設けるとともに、前記空気冷却器の下部に、空気冷却器の冷却面を流下して被冷却空気と接触することにより被冷却空気中の水分を凍結させてその凍結物たる氷微粒子が混入した間接熱媒体を回収する回収手段を設け、回収された間接熱媒体中の氷微粒子を比重分離し、この氷微粒子を融解せしめて外部に排出する分離槽を備える構造のものとしてある。
【００１０】
また、本発明に係る無着霜熱交換方法による冷却装置は、冷凍機から冷媒が供給されて水および氷と密度差を有する疎水性流動物質よりなる間接熱媒体を冷却する熱媒冷却器と、前記冷媒が供給されない空気冷却器を備え、同空気冷却器の上部に、熱媒冷却器により冷却された間接熱媒体を空気冷却器の冷却面に散布する散布手段を設けるとともに、前記空気冷却器の下部に、空気冷却器の冷却面を流下して被冷却空気と接触することにより被冷却空気中の水分を凍結させてその凍結物たる氷微粒子が混入した間接熱媒体を回収する回収手段を設け、回収された間接熱媒体中の氷微粒子を比重分離し、この氷微粒子を融解せしめて外部に排出する分離槽を備える構造のものとしてある。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明に係る無着霜熱交換方法および同方法による冷却装置の実施例を添付図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。
圧縮機１、凝縮器２、受液器３を備える冷凍機４からの冷媒往管５は膨張弁６を介して冷蔵倉庫等の低温環境７内における空気冷却器８の冷媒入口に接続されており、同出口は冷媒復管９を介して冷凍機４における圧縮機１の吸入側に接続されている。
【００１２】
前記空気冷却器８の冷却管および冷却フィン等の表面（冷却面）には、密度が水および氷よりも大にして疎水性流動物質よりなる間接熱媒体（以下熱媒と呼ぶ）が流されるように構成してあり、この熱媒には例えばフッ素化液体を使用する。
【００１３】
空気冷却器８の上部には熱媒を冷却面へ散布するための散布手段１０を設けてあり、また空気冷却器の下部には冷却面を流下した熱媒を受ける回収手段１１を設けてあって、同回収手段１１に一端が接続された熱媒復管１２の他端が熱媒から水分を分離するための分離槽１３に接続され、同分離槽１３に一端が接続された熱媒往管１４の他端がポンプ１５を介して前記散布手段１０に接続されている。
【００１４】
前記分離槽１３は、例えば図２に示す構造のものとしてあり、分離槽１３の下部側面に前記熱媒往管１４の一端が接続され、この往管１４よりも上方の分離槽側面に、熱媒復管１２の一端が接続されている。
【００１５】
分離槽１３内の上部には加熱コイル１６を設けてあり、この加熱コイル１６の入口は前記圧縮機１の吐出側に一端が接続された冷媒分岐往管１７の他端が接続され、また加熱コイルの出口は一端が前記凝縮器２と受液器３間の冷媒管に接続された冷媒分岐復管１８の他端が接続されており、加熱コイルには前記圧縮機１からの高温冷媒が供給されるようにしてある。
【００１６】
加熱コイル１６の上方には分離槽１３内を上下に仕切る氷微粒子フィルタ１９を取り付けてあり、同フィルタよりも上方の分離槽側面にはドレンパイプ２０の一端を接続してある。
前記氷微粒子フィルタ１９は、水は透過できるが氷微粒子は透過しないものとしてあって、氷微粒子の融解水のみをドレンパイプ２０から外部へ排出できるようになっている。
【００１７】
分離槽１３の外周は、前記加熱コイル１６から上の部分を除いて断熱材２１にて覆ってあって、熱媒の冷熱が逃げないようにしてある。
なお、図中の符号２２は空気冷却器８用の送風機を示している。
【００１８】
次に上述のように構成した冷却装置の作用を説明する。
冷凍機４からの冷媒は膨張弁６を経て空気冷却器８に送られ、冷媒復管９により冷凍機４に戻される。
【００１９】
熱媒はポンプ１５の駆動により分離槽１３から熱媒往管１４を介して散布手段１０に送られ、空気冷却器８内に散布される。
散布された熱媒２３は図３に示すように空気冷却器８内の冷却管８ａ表面等の冷却面を伝って流れ落ち、熱媒回収手段１１により回収されて熱媒復管１２を経て分離槽１３へ戻される。
【００２０】
この際、空気冷却器８の冷却面は熱媒により覆われているので、空気冷却器８内を流過する被冷却空気は冷却面には直接接触せず、冷却面で冷却された熱媒により間接的に冷却される。
被冷却空気中の水分は熱媒に接触し、熱媒の表面で凍結して氷微粒子２４となって熱媒中に混入する。
熱媒は疎水性のものとしてあるので、氷微粒子は熱媒に溶けず熱媒と氷微粒子の混合物として分離槽１３へ送られる。
【００２１】
熱媒と氷微粒子との混合物は分離槽１３内へ入ると密度の差によって比重分離する。すなわち、密度の大なる熱媒は分離槽内を下降し、密度の小なる氷微粒子は分離槽内を上昇する。
【００２２】
分離槽１３内を下降して氷微粒子が分離された熱媒は熱媒往管１４により再び空気冷却器８へ送られる。
一方、分離槽１３内を上昇した氷微粒子２４は氷微粒子フィルタ１９を透過できずにフィルタ下面の加熱コイル１６まわりに止められ、この加熱コイルからの熱により融けて融解水２４ａとなり、氷微粒子フィルタ１９を透過してドレンパイプ２０から外部へ排出される。
【００２３】
上述した実施例においては、空気冷却器８を直接膨張式のものとしてあって冷凍機からの冷媒が空気冷却器８へ送られるようにしてあるが、予め冷却した熱媒を冷凍機からの冷媒が供給されない直接接触式の空気冷却器に送り、熱媒と被冷却空気とを直接熱交換させる場合もあり、その具体例を図４、５に示す。
【００２４】
この実施例の冷却装置では、冷凍機４からの冷媒往管３１および同復管３２を熱媒冷却器３３に接続してあり、この熱媒冷却器３３により分離槽１３からの熱媒を所要の温度まで冷却してから空気冷却器３４に送るように構成してある。
【００２５】
分離槽１３に一端が接続された熱媒往管３５の他端は前記熱媒冷却器３３、ポンプ３６を介して空気冷却器３４上部の散布手段３７に接続してあり、同空気冷却器下部の回収手段３８に一端が接続された熱媒復管３９の他端は分離槽１３に接続されている。
【００２６】
空気冷却器３４内には、図５に示すように熱媒４０を流下させるガイド板４１を多数立設してあって、散布手段３７からの熱媒はこのガイド板４１に沿って流下し、回収手段３８によって回収されるようになっている。
なお、同図において、被冷却空気は前後方向に流されるものとしてある。
【００２７】
分離槽１３からの熱媒は熱媒冷却器３３にて冷却され、ポンプ３６を介して散布手段３７に送られ、この散布手段からガイド板４１に沿って流下し、ガイド板間を流れる被冷却空気を冷却する。
被冷却空気中の水分は熱媒４０と接触して氷微粒子４２となり、この氷微粒子と熱媒の混合物は回収手段３８から熱媒復管３９によって分離槽１３に戻される。
【００２８】
分離槽１３内に入った熱媒と氷微粒子の混合物は前述した実施例の場合と同様に比重分離により熱媒と氷微粒子に分離され、氷微粒子は加熱コイル１６からの熱により融けて融解水４２ａとなり、氷微粒子フィルタ１９を透過してドレンパイプ２０から外部へ排出される。
【００２９】
上述した各実施例の冷却装置においては、熱媒に水および氷よりも密度の大なる疎水性の流動物質を使用しているが、水や氷よりも密度の小なるもの、例えば石油やシリコンオイル等を使用することもでき、この場合に使用する分離槽の具体例を図６に示す。
【００３０】
この分離槽５１は外周を断熱材５２で覆われており、空気冷却器からの熱媒復管５３が分離槽側面に接続され、空気冷却器への熱媒往管５４が同復管５３よりも上方の分離槽側面に接続されている。
【００３１】
分離槽５１の下部側面には一端が融解槽５５の下部側面に接続された連絡管５６の他端が接続されていて、融解槽５５内には圧縮機からの高温冷媒が流される加熱コイル５６を設けてある。
融解槽５５内は加熱コイル５６上方で氷微粒子フィルタ５７により仕切られていて、融解槽上部にはドレンパイプ５８の一端を接続してある。
【００３２】
上述のように構成した分離槽５１では、分離槽内に入った熱媒と氷微粒子の混合物のうち、密度の小なる熱媒５９は分離槽内を上昇して熱媒往管５４から空気冷却器へ送られ、密度の大なる氷微粒子６０は分離槽内を下降して連絡管５６から融解槽５５へ送られる。
【００３３】
融解槽５５内に入った氷微粒子は氷微粒子フィルタ５７下面の加熱コイル５６まわりに止められ、加熱コイルの熱により融けて融解水６０ａとなり、氷微粒子フィルタを透過してドレンパイプ５８から外部へ排出される。
【００３４】
上述した実施例においては、分離槽内の氷微粒子を融解する手段として加熱コイルに冷凍機の圧縮機からの高温冷媒を導くように構成してあるが、加熱コイルに冷凍機以外からの産業廃熱を導くようにしてもよいし、加熱コイルを電気ヒータとしてもよく、また、加熱コイルを設けず、室温空気で融解するようにしてもよい。
【００３５】
【発明の作用、効果】
本発明に係る無着霜熱交換方法および同方法による装置は上述した構成としてあるので、次の作用、効果を奏し得る。
空気冷却器の冷却面に散布された熱媒は、冷却面に沿って流下して冷却面を覆うので、被冷却空気中の水分は空気冷却器の冷却面に接触せず、したがって空気冷却器の冷却面への着霜を防止することができる。
【００３６】
被冷却空気中の水分は熱媒により冷却されて熱媒の表面で凍結し、氷微粒子となって熱媒中に混入し、熱媒とともに分離槽へ送られる。
熱媒と氷微粒子の混合物は密度が異なり、しかも熱媒が疎水性のものとしてあるので、分離槽内に送られると密度差によって速やかに上下に分離し、分離された氷微粒子は融解されて外部へ排出される。
【００３７】
したがって、熱媒を加熱することなく氷微粒子を分離して再生することができるので、除霜による冷却効率の低下を防止することができる。
また、冷却運転を停止することなく連続して被冷却空気中の水分を外部に排出することができるので、被冷却室内の温度上昇を防止することができ安定した冷却運転を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る冷却装置の実施例を示す構成図。
【図２】分離槽の縦断面図。
【図３】間接熱媒体が空気冷却器の冷却面を流下する状態を示す縦断面図。
【図４】本発明に係る冷却装置の他の実施例を示す構成図。
【図５】間接熱媒体が空気冷却器の冷却面を流下する状態を示す縦断面図。
【図６】分離槽の他の例を示す縦断面図。
【符号の説明】
１  圧縮機                    ２  凝縮器
３  受液器                    ４  冷凍機
５  冷媒往管                  ６  膨張弁
７  低温環境
８  空気冷却器              ８ａ  冷却管
９  冷媒復管                １０  間接熱媒体の散布手段
１１  間接熱媒体の回収手段    １２  熱媒復管
１３  分離槽                  １４  熱媒往管
１５  ポンプ                  １６  加熱コイル
１７  冷媒分岐往管            １８  冷媒分岐復管
１９  氷微粒子フィルタ        ２０  ドレンパイプ
２１  断熱材                  ２２  送風機
２３  間接熱媒体
２４  氷微粒子                ２４ａ  融解水
３１  冷媒往管                ３２  冷媒復管
３３  熱媒冷却器              ３４  空気冷却器
３５  熱媒往管                ３６  ポンプ
３７  間接熱媒体の散布手段    ３８  間接熱媒体の回収手段
３９  熱媒復管                ４０  間接熱媒体
４１  ガイド板
４２  氷微粒子                ４２ａ  融解水
５１  分離槽                  ５２  断熱材
５３  熱媒復管                ５４  熱媒往管
５５  融解槽                  ５６  連絡管
５７  氷微粒子フィルタ        ５８  ドレンパイプ
５９  間接熱媒体
６０  氷微粒子                ６０ａ  融解水
【図１】
0003708230.tif 000002
【図２】
0003708230.tif 000003
【図３】
0003708230.tif 000004
【図４】
0003708230.tif 000005
【図５】
0003708230.tif 000006
【図６】
0003708230.tif 000007