(57)【要約】【課題】  空気の状態に応じてＦＡとＦＢの最適な比率を調節し、エネルギー消費を抑えることができる間接気化冷却器を提供すること。【解決手段】  気化熱を利用して通過する空気の乾球温度を下げる冷却部１と、顕熱交換可能な隔壁により冷却部１と隣接し、冷却部１との間で顕熱交換することにより通過する空気の乾球温度を下げる被冷却部２と、を有する間接気化冷却器であって、冷却部１と被冷却部２に送風される空気の流量比を調節する流量比調節手段４と、冷却部１および被冷却部２に送風される空気の比エンタルピーを計算するのに必要な情報を検出する空気状態検出部５と、空気状態検出部５が検出した情報に基づいて、冷却部１と被冷却部２との間の顕熱交換の効率が高くなるように流量比調節手段４の動作を制御する制御手段100と、を具備することを特徴とする。【選択図】          図２
2009008343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気化熱を利用して通過する空気の乾球温度を下げる冷却部と、顕熱交換可能な隔壁により前記冷却部と隣接し、前記冷却部との間で顕熱交換することにより通過する空気の乾球温度を下げる被冷却部と、を有する間接気化冷却器であって、
前記冷却部と前記被冷却部に送風される空気の流量比を調節する流量比調節手段と、
前記冷却部および前記被冷却部に送風される空気の比エンタルピーを計算するのに必要な情報を検出する空気状態検出部と、
前記空気状態検出部が検出した情報に基づいて、前記冷却部と前記被冷却部との間の顕熱交換の効率が高くなるように前記流量比調節手段の動作を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする間接気化冷却器。
【請求項２】
前記制御手段は、前記空気状態検出部が検出した情報に基づいて、前記冷却部と前記被冷却部との間の顕熱交換の効率が高くなる場合の前記冷却部が前記被冷却部から奪う比エンタルピーΔｈＡと、前記被冷却部が前記冷却部によって奪われる比エンタルピーΔｈＢを計算し、前記冷却部を通過する空気の流量ＦＡと前記被冷却部を通過する空気の流量ＦＢの比が、ＦＡ：ＦＢ＝ΔｈＢ：ΔｈＡとなるように前記流量比調節手段の動作を制御することを特徴とする請求項１記載の間接気化冷却器。
【請求項３】
気化熱を利用して通過する空気の乾球温度を下げる冷却部と、顕熱交換可能な隔壁により前記冷却部と隣接し、前記冷却部との間で顕熱交換することにより通過する空気の乾球温度を下げる被冷却部と、前記冷却部および前記被冷却部に空気を送風する送風手段と、を有する間接気化冷却器であって、
前記冷却部と前記被冷却部に送風される空気の流量比を調節する流量比調節手段と、
前記冷却部および前記被冷却部に送風される空気の比エンタルピーを計算するのに必要な情報を検出する空気状態検出部と、
前記冷却部及び前記被冷却部に流入する空気のいずれか一方又は両方の流量を検出する風量検出手段と、
前記空気状態検出部および前記風量検出手段が検出した情報に基づいて、前記冷却部と前記被冷却部との間の顕熱交換の効率が高くなるように前記流量比調節手段および前記送風手段の動作を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする間接気化冷却器。
【請求項４】
前記制御手段は、前記空気状態検出部が検出した情報に基づいて、前記冷却部と前記被冷却部との間の顕熱交換の効率が高くなる場合の前記冷却部が前記被冷却部から奪う比エンタルピーΔｈＡと、前記被冷却部が前記冷却部によって奪われる比エンタルピーΔｈＢを計算し、前記被冷却部を通過する空気の流量ＦＢが一定かつ前記冷却部を通過する空気の流量ＦＡと前記被冷却部を通過する空気の流量ＦＢの比が、ＦＡ：ＦＢ＝ΔｈＢ：ΔｈＡとなるように前記流量比調節手段および前記送風手段の動作を制御することを特徴とする請求項３記載の間接気化冷却器。
【請求項５】
気化熱を利用して通過する空気の乾球温度を下げる冷却部と、顕熱交換可能な隔壁により前記冷却部と隣接し、前記冷却部との間で顕熱交換することにより通過する空気の乾球温度を下げる被冷却部と、前記冷却部に空気を送風する冷却部送風手段と、前記被冷却部に空気を送風する被冷却部送風手段と、を有する間接気化冷却器であって、
前記冷却部および前記被冷却部に送風される空気の比エンタルピーを計算するのに必要な情報を検出する空気状態検出部と、
前記冷却部送風手段が送風する空気の流量を検出する風量検出手段と、
前記空気状態検出部が検出した情報に基づいて、前記冷却部と前記被冷却部との間の顕熱交換の効率が高くなるように前記冷却部送風手段の動作を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする間接気化冷却器。
【請求項６】
前記制御手段は、前記空気状態検出部が検出した情報に基づいて、前記冷却部と前記被冷却部との間の顕熱交換の効率が高くなる場合の前記冷却部が前記被冷却部から奪う比エンタルピーΔｈＡと、前記被冷却部が前記冷却部によって奪われる比エンタルピーΔｈＢを計算し、前記冷却部を通過する空気の流量ＦＡと前記被冷却部を通過する空気の流量ＦＢの比が、ＦＡ：ＦＢ＝ΔｈＢ：ΔｈＡとなるように前記冷却部送風手段の動作を制御することを特徴とする請求項５記載の間接気化冷却器。
【請求項７】
前記冷却部は、内部に水を保持し、通過する空気から気化熱を奪うウェット流路と、顕熱交換可能な隔壁により前記ウェット流路と隣接し、前記ウェット流路との間で顕熱交換することにより通過する空気の温度を下げると共に、当該空気を前記ウェット流路に供給するドライ流路と、からなることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の間接気化冷却器。
【請求項８】
前記空気状態検出部は、空気の乾球温度を検出する乾球温度検出手段と、空気の湿度を検出する湿度検出手段と、からなることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の間接気化冷却器。
【請求項９】
前記制御手段は、前記冷却部に送風される空気の乾球温度をθ０Ｄ、湿球温度をθ０Ｗ、絶対湿度をｘ０、冷却部の乾球温度到達率をＫＡ（当該間接気化冷却器の特性や使用状況に応じて０〜１の間で設定される数値）、被冷却部の湿球温度到達率をＫＢ（当該間接気化冷却器の特性や使用状況に応じて０〜３の間で設定される数値）、冷却部が排気する空気の相対湿度をＹ％（当該間接気化冷却器の特性や使用状況に応じて７０〜１００％の間で設定される数値）とすると、前記冷却部が前記被冷却部から奪う比エンタルピーΔｈＡを、前記冷却部が排気する空気の乾球温度がθ０Ｄ−（１−ＫＡ）（θ０Ｄ−θ０Ｗ）、相対湿度がＹ％であるとして計算し、前記被冷却部が前記冷却部によって奪われる比エンタルピーΔｈＢを、前記被冷却部が排気する空気の乾球温度がθ０Ｄ−ＫＢ（θ０Ｄ−θ０Ｗ）、絶対湿度がｘ０であるとして計算することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の間接気化冷却器。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記冷却部に送風される空気の乾球温度をθ０Ｄ、湿球温度をθ０Ｗ、絶対湿度をｘ０とすると、前記冷却部が前記被冷却部から奪う比エンタルピーΔｈＡを、前記冷却部が排気する空気の乾球温度がθ０Ｄ、相対湿度が１００％であるとして計算し、前記被冷却部が前記冷却部によって奪われる比エンタルピーΔｈＢを、前記被冷却部が排気する空気の乾球温度がθ０Ｗ、絶対湿度がｘ０であるとして計算することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の間接気化冷却器。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記冷却部に送風される空気の乾球温度をθ０Ｗ、露点温度をθ０ｄｐ、絶対湿度をｘ０とすると、前記冷却部が前記被冷却部から奪う比エンタルピーΔｈＡを、前記冷却部が排気する空気の乾球温度がθ０Ｗ、相対湿度が１００％であるとして計算し、前記被冷却部が前記冷却部によって奪われる比エンタルピーΔｈＢを、前記被冷却部が排気する空気の乾球温度がθ０ｄｐ、絶対湿度がｘ０であるとして計算することを特徴とする請求項７に記載の間接気化冷却器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調システム等に使用される間接気化冷却器に関する。特に、間接気化冷却器の省エネルギー制御に関わるものである。
【背景技術】
【０００２】
特定フロン等（ＣＦＣ、ＨＣＦＣ等）のオゾン層破壊物質は、オゾン層保護の観点からモントリオール議定書により、生産の段階的な廃止が義務付けられている。一方、特定フロンの代替として開発され、オゾン層破壊の恐れがない代替フロン等３ガス（ＨＦＣ、ＰＦＣ、ＳＦ６）は、その優れた特性から、冷媒（空調機器、自動車のエアコン等）として利用されており、今後、オゾン層破壊物質からの転換が本格化するに連れて、その使用量・排出量の増加が見込まれている。しかしながら、これら３ガスは、大気中に長時間にわたって安定に存在し、かつ極めて強力な温室効果を発揮する化合物であることから、京都議定書において、代替フロン等３ガスについては追加対策を行うことにより、大幅な排出抑制に努めなければならず、温室効果がより小さい物質や機器の開発・普及・導入を促進することが強く要請されている。
【０００３】
このような環境の中で、代替フロン等３ガスを使用せずに空調を行うものとして、間接気化冷却器がある（例えば、特許文献１）。間接気化冷却器は、不織布等により流路表面に保水力をもたせ、通過する気体から気化熱を奪うウェット流路と、顕熱交換可能な隔壁によりウェット流路と隔絶され、ウェット流路との間で顕熱交換することにより通過する気体の温度を下げるドライ流路と、ウェット流路およびドライ流路に気体を送風する送風手段と、で主に構成される。そして、ウェット流路で保水されている水が蒸発するときにウェット流路を通過する空気の顕熱を奪い、更にウェット流路とドライ流路との間で顕熱交換を行うことでドライ流路の空気を冷却するものである。この際、ドライ流路の入口と出口で空気の絶対湿度は増加しないことが特徴である。
【０００４】
【特許文献１】特許公表2005-513392
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、ある状態の空気（図１中の状態「０」）が間接気化冷却器のドライ流路とウェット流路に共に導入した場合を考える。この場合、ウェット流路に導入された空気は、ウェット流路内に保水された水が気化することにより気化熱を奪われ、理論的には、一旦、図１の「Ａ１」の状態となる。次に、ウェット流路内の空気は、ドライ流路と熱交換をすることにより、温度が上昇しながら同時に水の蒸発が促進される。すると、空気の状態は、理想的には飽和曲線上を右上方向に「Ａ２」の状態まで移行する。
【０００６】
一方、ドライ流路ではウェット流路から熱を奪われることにより絶対湿度一定のまま温度が「０」の状態から「Ｂ２」の状態にまで下降する。
【０００７】
図１において、「０」の状態の空気がドライ流路で冷却され、状態「Ｂ２」まで冷却された場合、ドライ流路で奪われた比エンタルピーをΔｈＢとすると、ドライ流路で奪われたエンタルピーＨＢは、ＨＢ＝ΔｈＢ×ＦＢ（ここでＦＢはドライ流路を通過する空気の流量）で計算される。同様に、ウェット流路で奪った比エンタルピーをΔｈＡとすると、ウェット流路で奪うエンタルピーＨＡは、ＨＡ＝ΔｈＡ×ＦＡ（ここでＦＡはウェット流路を通過する空気の流量）と表すことができる。エネルギー保存則により、ＨＡ＝ＨＢであるため、ΔｈＡ×ＦＡ＝ΔｈＢ×ＦＢとなる。
【０００８】
したがって、ＦＡ：ＦＢ＝ΔｈＢ：ΔｈＡと表すことができる。
【０００９】
ΔｈＡは理想的には、ΔｈＡ（ideal）まで大きくなることができるため、ＦAを減らすことが可能である。
【００１０】
しかしながら、従来の間接気化冷却器は、風量が固定値となっている場合がほとんどであり、ウェット流路に余分な空気を送っているため、その分、送風手段の動力が無駄になっているという問題があった。
【００１１】
またＦＡとＦＢの最適な比率はドライ流路、ウェット流路に供給する空気の状態変化に基づいて変化するが、従来のものは、この変化に応じてＦＡとＦＢの最適な比率を調節するものではなかった。
【００１２】
そこで本発明は、空気の状態に応じてＦＡとＦＢの最適な比率を調節し、エネルギー消費を抑えることができる間接気化冷却器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】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の間接気化冷却器は、気化熱を利用して通過する空気の乾球温度を下げる冷却部と、顕熱交換可能な隔壁により前記冷却部と隣接し、前記冷却部との間で顕熱交換することにより通過する空気の乾球温度を下げる被冷却部と、を有する間接気化冷却器であって、前記冷却部と前記被冷却部に送風される空気の流量比を調節する流量比調節手段と、前記冷却部および前記被冷却部に送風される空気の比エンタルピーを計算するのに必要な情報を検出する空気状態検出部と、前記空気状態検出部が検出した情報に基づいて、前記冷却部と前記被冷却部との間の顕熱交換の効率が高くなるように前記流量比調節手段の動作を制御する制御手段と、を具備することを特徴とする。
【００１４】
この場合、前記制御手段は、前記空気状態検出部が検出した情報に基づいて、前記冷却部と前記被冷却部との間の顕熱交換の効率が高くなる場合の前記冷却部が前記被冷却部から奪う比エンタルピーΔｈＡと、前記被冷却部が前記冷却部によって奪われる比エンタルピーΔｈＢを計算し、前記冷却部を通過する空気の流量ＦＡと前記被冷却部を通過する空気の流量ＦＢの比が、ＦＡ：ＦＢ＝ΔｈＢ：ΔｈＡとなるように前記流量比調節手段の動作を制御すれば良い。
【００１５】
また、本発明の別の間接気化冷却器は、気化熱を利用して通過する空気の乾球温度を下げる冷却部と、顕熱交換可能な隔壁により前記冷却部と隣接し、前記冷却部との間で顕熱交換することにより通過する空気の乾球温度を下げる被冷却部と、前記冷却部および前記被冷却部に空気を送風する送風手段と、を有する間接気化冷却器であって、前記冷却部と前記被冷却部に送風される空気の流量比を調節する流量比調節手段と、前記冷却部および前記被冷却部に送風される空気の比エンタルピーを計算するのに必要な情報を検出する空気状態検出部と、前記冷却部及び前記被冷却部に流入する空気のいずれか一方又は両方の流量を検出する風量検出手段と、前記空気状態検出部および前記風量検出手段が検出した情報に基づいて、前記冷却部と前記被冷却部との間の顕熱交換の効率が高くなるように前記流量比調節手段および前記送風手段の動作を制御する制御手段と、を具備することを特徴とする。
【００１６】
この場合、前記制御手段は、前記空気状態検出部が検出した情報に基づいて、前記冷却部と前記被冷却部との間の顕熱交換の効率が高くなる場合の前記冷却部が前記被冷却部から奪う比エンタルピーΔｈＡと、前記被冷却部が前記冷却部によって奪われる比エンタルピーΔｈＢを計算し、前記被冷却部を通過する空気の流量ＦＢが一定かつ前記冷却部を通過する空気の流量ＦＡと前記被冷却部を通過する空気の流量ＦＢの比が、ＦＡ：ＦＢ＝ΔｈＢ：ΔｈＡとなるように前記流量比調節手段および前記送風手段の動作を制御すれば良い。
【００１７】
また、本発明の更に別の間接気化冷却器は、気化熱を利用して通過する空気の乾球温度を下げる冷却部と、顕熱交換可能な隔壁により前記冷却部と隣接し、前記冷却部との間で顕熱交換することにより通過する空気の乾球温度を下げる被冷却部と、前記冷却部に空気を送風する冷却部送風手段と、前記被冷却部に空気を送風する被冷却部送風手段と、を有する間接気化冷却器であって、前記冷却部および前記被冷却部に送風される空気の比エンタルピーを計算するのに必要な情報を検出する空気状態検出部と、前記冷却部送風手段が送風する空気の流量を検出する風量検出手段と、前記空気状態検出部が検出した情報に基づいて、前記冷却部と前記被冷却部との間の顕熱交換の効率が高くなるように前記冷却部送風手段の動作を制御する制御手段と、を具備することを特徴とする。
【００１８】
この場合、前記制御手段は、前記空気状態検出部が検出した情報に基づいて、前記冷却部と前記被冷却部との間の顕熱交換の効率が高くなる場合の前記冷却部が前記被冷却部から奪う比エンタルピーΔｈＡと、前記被冷却部が前記冷却部によって奪われる比エンタルピーΔｈＢを計算し、前記冷却部を通過する空気の流量ＦＡと前記被冷却部を通過する空気の流量ＦＢの比が、ＦＡ：ＦＢ＝ΔｈＢ：ΔｈＡとなるように前記冷却部送風手段の動作を制御すれば良い。
【００１９】
また、上述した冷却部は、内部に水を保持し、通過する空気から気化熱を奪うウェット流路と、顕熱交換可能な隔壁により前記ウェット流路と隣接し、前記ウェット流路との間で顕熱交換することにより通過する空気の温度を下げると共に、当該空気を前記ウェット流路に供給するドライ流路と、から構成することができる。
【００２０】
また、上述した空気状態検出部は、空気の乾球温度を検出する乾球温度検出手段と、空気の湿度を検出する湿度検出手段と、から構成することができる。
【００２１】
また、上述した制御手段は、前記冷却部に送風される空気の乾球温度をθ０Ｄ、湿球温度をθ０Ｗ、絶対湿度をｘ０、冷却部の乾球温度到達率をＫＡ（当該間接気化冷却器の特性や使用状況に応じて０〜１の間で設定される数値）、被冷却部の湿球温度到達率をＫＢ（当該間接気化冷却器の特性や使用状況に応じて０〜３の間で設定される数値）、冷却部が排気する空気の相対湿度をＹ％（当該間接気化冷却器の特性や使用状況に応じて７０〜１００％の間で設定される数値）とすると、前記冷却部が前記被冷却部から奪う比エンタルピーｈＡを、前記冷却部が排気する空気の乾球温度がθ０Ｄ−（１−ＫＡ）（θ０Ｄ−θ０Ｗ）、相対湿度がＹ％であるとして計算し、前記被冷却部が前記冷却部によって奪われる比エンタルピーｈＢを、前記被冷却部が排気する空気の乾球温度がθ０Ｄ−ＫＢ（θ０Ｄ−θ０Ｗ）、絶対湿度がｘ０であるとして計算することができる。
【００２２】
また、上述した制御手段は、前記冷却部に送風される空気の乾球温度をθ０Ｄ、湿球温度をθ０Ｗ、絶対湿度をｘ０とすると、前記冷却部が前記被冷却部から奪う比エンタルピーΔｈＡを、前記冷却部が排気する空気の乾球温度がθ０Ｄ、相対湿度が１００％であるとして計算し、前記被冷却部が前記冷却部によって奪われる比エンタルピーΔｈＢを、前記被冷却部が排気する空気の乾球温度がθ０Ｗ、絶対湿度がｘ０であるとして計算しても良い。
【００２３】
また、上述した制御手段は、前記冷却部に送風される空気の乾球温度をθ０Ｗ、露点温度をθ０ｄｐ、絶対湿度をｘ０とすると、前記冷却部が前記被冷却部から奪う比エンタルピーΔｈＡを、前記冷却部が排気する空気の乾球温度がθ０Ｗ、相対湿度が１００％であるとして計算し、前記被冷却部が前記冷却部によって奪われる比エンタルピーΔｈＢを、前記被冷却部が排気する空気の乾球温度がθ０ｄｐ、絶対湿度がｘ０であるとして計算しても良い。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、空気の状態に応じて冷却部と被冷却部に供給する風量の最適な比率を調節するので、エネルギー消費を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の間接気化冷却器は、図２に示すように、気化熱を利用して通過する空気の乾球温度を下げる冷却部１と、顕熱交換可能な隔壁により冷却部１と隣接し、冷却部１との間で顕熱交換することにより通過する空気の乾球温度を下げる被冷却部２と、冷却部１および被冷却部２に空気を送風する送風手段３と、を有する間接気化冷却器であって、冷却部１と被冷却部２に送風される空気の流量比を調節する流量比調節手段４と、冷却部１および被冷却部２に送風される空気の比エンタルピーを計算するのに必要な情報を検出する空気状態検出部５と、空気状態検出部５が検出した情報に基づいて、冷却部１と被冷却部２との間の顕熱交換の効率が高くなるように流量比調節手段４の動作を制御する制御手段100と、で主に構成される。
【００２６】
冷却部１は、内部表面に水分を吸収し易い不織布等で保水力を持たせた管状のウェット流路を有する。このウェット流路内を空気が通過すると不織布に保持されていた水が気化し、空気から気化熱を奪うため、通過する空気の温度を下げることができる。この場合、理論的には、流入する空気の湿球温度まで空気を冷却することが可能である。
【００２７】
また、冷却部１は、図３に示すように、内部に水を保持し、通過する空気から気化熱を奪うウェット流路11と、顕熱交換可能な隔壁によりウェット流路11と隣接し、ウェット流路11との間で顕熱交換することにより通過する空気の温度を下げると共に、当該空気をウェット流路に供給するドライ流路12と、で構成することもできる。この場合、理論的には、流入する空気の露点温度まで空気を冷却することが可能である。なお隔壁は、熱伝導率の良好なものであればどのようなものでも構わないが、例えば、アルミニウムや銅等の金属等によって形成することができる。
【００２８】
被冷却部２は、冷却部１と隣接した管状のドライ流路であって、顕熱交換可能な隔壁により冷却部１と隔絶されている。隔壁は、熱伝導率の良好なものであればどのようなものでも構わないが、例えば、アルミニウムや銅等の金属等によって形成することができる。これにより、冷却部１を通過する空気との間で顕熱交換を行うことができるので、被冷却部２（ドライ流路）を通過する空気の絶対湿度を上げることなく、温度を下げることができる。
【００２９】
なお、冷却部１の流路と被冷却部２の流路を互いに対向する方向に形成し、これら二つの流路における空気の流れを対向させると、空気を効率良く冷却することができる。
【００３０】
送風手段３は、冷却部１および被冷却部２に空気を送風することができるものであればどのようなものでも良いが、例えば、周波数を制御することにより風量を調節することができるファンを用いることができる。このファンを冷却部１と被冷却部２につながる流路に設けることにより、１台のファンで冷却部１と被冷却部２の双方に空気を送風することができる。また、送風手段３は、制御手段100と電気的に接続されており、制御手段100からの命令により、その送風量が制御されている。
【００３１】
流量比調節手段４は、送風手段３が冷却部１と被冷却部２に送風する空気の流量比を調節するもので、例えば、冷却部１又は被冷却部２に続く流路の少なくともいずれか一方、好ましくは冷却部１に続く流路に、開度を調節することにより空気の流量を変化させるダンパを設ければ良い。また、流量比調節手段４は、制御手段100と電気的に接続されており、制御手段100からの命令により、冷却部１と被冷却部２に送風する空気の流量比が制御されている。
【００３２】
空気状態検出部５は、冷却部１および被冷却部２に送風される空気の比エンタルピーを計算するのに必要な情報を検出するものであればどのようなものでも良い。例えば、乾球温度、湿球温度、露点温度、相対湿度、絶対湿度のいずれか２つの値を検出できれば、計算又は空気線図により空気の比エンタルピーのみならず、乾球温度、湿球温度、露点温度、相対湿度、絶対湿度の総てを求めることができる。したがって、空気状態検出部５は、空気の乾球温度を検出する乾球温度検出手段、空気の湿球温度を検出する湿球温度検出手段（例えば、湿球センサ）、空気の露点温度を検出する露点温度検出手段（例えば、露点センサ）、空気の相対湿度や絶対湿度を検出する湿度検出手段等を用いれば良い。特に、乾球温度検出手段と湿度検出手段の組み合わせが簡易である。
【００３３】
乾球温度検出手段は、送風手段３が冷却部１及び被冷却部２に供給する空気の温度を検出するもので、例えば、熱電対等を用いることができる。また、温度検出手段は、制御手段100と電気的に接続されており、検出した情報は制御手段100に伝達される。
【００３４】
湿度検出手段は、送風手段３が冷却部１及び被冷却部２に供給する空気の相対湿度又は絶対湿度を検出するもので、例えば、高分子膜湿度センサやセラミック湿度センサ、電解質湿度センサ等の電気式湿度計を用いることができる。また、湿度検出手段は、制御手段100と電気的に接続されており、検出した情報は制御手段100に伝達される。
【００３５】
制御手段100は、空気状態検出部５が検出した情報に基づいて、冷却部１と被冷却部２との間の顕熱交換の効率が高くなるように流量比調節手段４の動作を制御するもので、例えば、コンピュータ等を用いることができる。
【００３６】
また、冷却部１及び被冷却部２に流入する空気のいずれか一方又は両方の流量を検出する風量検出手段、例えば流量計等を設けても良い。この場合、風量検出手段は、制御手段100と電気的に接続されており、検出した情報は制御手段100に伝達される。これにより、風量検出手段が検出した情報に基づいて、送風手段３が送風する空気の流量を制御することができるので、顕熱交換の冷却部１と被冷却部２との間の顕熱交換の効率を向上したり、被冷却部２の空気の流量を一定にしたりすることができる。なお、図４に示すように、ダンパ（流量比調節手段４）の開度による流量比特性曲線を予めデータベース化しておけば、冷却部１へ流入する空気の流量の計測が不要になることで、装置としての部品点数が少なくなり、信頼性が向上する。また、送風手段３がファンである場合には、図５に示すように、ダンパ（流量比調節手段４）の開度によるファンの周波数を予め決定しておくことも可能である。これにより、ファンの周波数を検出し、その値から空気の流量を計算することができるので、被冷却部２に流入する空気の流量の計測が不要となり、更に装置としての部品点数を削減することができる。
【００３７】
次に、温度検出手段、湿度検出手段および風量検出手段が検出した情報に基づいて、制御手段100が、流量比調節手段４および送風手段３の動作を制御する方法の一例について説明する。
【００３８】
まず、隔壁を介して冷却部１と被冷却部２の間で顕熱交換が行われる際に、冷却部１で奪う比エンタルピーをΔｈＡ、被冷却部２で奪われる比エンタルピーをΔｈＢ、冷却部１の空気の流量をＦＡ、被冷却部２の空気の流量をＦＢとすると、エネルギー保存則により、
ΔｈＡ×ＦＡ＝ΔｈＢ×ＦＢ
が成り立つ。これから、流量比は、
ＦＡ：ＦＢ＝ΔｈＢ：ΔｈＡ
となる。すなわち、ΔｈＡとΔｈＢの値によって、冷却部１の空気の流量ＦＡと被冷却部２の空気の流量ＦＢの流量比は決定する。
【００３９】
空気の比エンタルピーｈは、乾き空気（湿度０％の空気）の定圧比熱をＣｐａ（ｋＪ/ｋｇ・Ｋ）、水蒸気の定圧比熱をＣｐｗ（ｋＪ/ｋｇ・Ｋ）、乾球温度をｔ（℃）、０℃の水の蒸発熱をｒ（ｋＪ/ｋｇ）、絶対湿度をｘ（ｋｇ/ｋｇ（ＤＡ））とすると、
ｈ＝Ｃｐａ・ｔ＋（Ｃｐｗ・ｔ＋ｒ）・ｘ
と表すことができる。ここで、乾き空気の定圧比熱Ｃｐａ、水蒸気の定圧比熱Ｃｐｗ、０℃の水の蒸発熱ｒは定数であるから、空気の乾球温度と絶対湿度がわかれば、その空気の比エンタルピーｈを求めることができる。
【００４０】
冷却部１で奪う比エンタルピーΔｈＡと被冷却部２で奪われる比エンタルピーΔｈＢの値は、冷却部１の入り口の空気の比エンタルピーをｈＡ０、出口の比エンタルピーをｈＡ２、被冷却部２の入り口の空気の比エンタルピーをｈＢ０、出口の比エンタルピーをｈＢ２とすると、
ΔｈＡ＝ｈＡ２−ｈＡ０
ΔｈＢ＝ｈＢ０−ｈＢ２
となる。
【００４１】
すなわち、冷却部１に流入する空気と冷却部１から排出される空気の乾球温度と絶対湿度が決まれば冷却部１で奪う比エンタルピーΔｈＡを求めることができ、被冷却部２に流入する空気と冷却部１から排出される空気の乾球温度と絶対湿度が決まれば被冷却部２で奪われた比エンタルピーΔｈＢを求めることができる。
【００４２】
なお、空気の状態が「０」のときの乾球温度をθ０Ｄ（℃）、相対湿度をφ０（％）、乾球温度がθ０Ｄ（℃）の時の飽和水蒸気圧をＰＳ（ＫＰａ）とすると、
ＰＳ＝101.325×exp｛11.97-3997.3／（θ０Ｄ＋234）｝・・・式(1)
【００４３】
相対湿度φ０（％）より、状態「０」における水蒸気分圧をＰ０（ＫＰａ）とすると、
φ０＝（Ｐ０／ＰＳ）×100・・・式(2)
より、
Ｐ０＝φ０・ＰＳ／100・・・式(3)
【００４４】
状態「０」における湿球温度をθ０Ｗ（℃）とすると、
θ０Ｗ＝｛38η−44.68＋1245.5／（η＋11.063）・・・式(4)
ここで、
η＝ln｛（Ｐ０＋101.325×θ０Ｄ／1510）／101.325｝・・・式(5)
これにより、状態「０」における湿球温度が算出できる。
【００４５】
また、状態「０」における露点温度をθ０ｄｐ（℃）とすると、
θ０ｄｐ＝［3997.6／｛11.97−ln（Ｐ０／101.325）｝−234］・・・式(6)
これにより、状態「０」における露点温度が算出できる。
【００４６】
また、状態「０」における絶対湿度をｘ０（ｋｇ／ｋｇ（ＤＡ））とすると、
ｘ０＝0.622×Ｐ０／（101.325−Ｐ０）・・・式(7)
これにより、状態「０」における絶対湿度が算出できる。
【００４７】
このように、式(1）〜式(7)により、ある空気の状態「０」の乾球温度をθ０Ｄ（℃）、相対湿度φ０（％）を計測することによって、湿球温度θ０Ｗ（℃）、露点温度θ０ｄｐ（℃）、絶対湿度ｘ０（ｋｇ／ｋｇ（ＤＡ））を算出することができる。
【００４８】
また、空気線図の値をデータベース化して制御手段100に記憶しておき、乾球温度をθ０Ｄ（℃）、相対湿度φ０（％）を計測することによって、湿球温度θ０Ｗ（℃）、露点温度θ０ｄｐ（℃）、絶対湿度ｘ０（ｋｇ／ｋｇ（ＤＡ））を求めるようにしても良い。
【００４９】
ここで、間接気化冷却器は、理論上、冷却される空気の冷却可能限界が決まる。なぜなら、図２の間接気化冷却器の場合、冷却部１を通過する空気は、その湿球温度θ０Ｗ（℃）までしか温度を下げることができず、また、図３の間接気化冷却器の場合、冷却部１を通過する空気は、その露点温度θ０ｄｐ（℃）までしか温度を下げることができないからである。また、理論上、冷却可能限界まで冷却した時が、冷却部１と被冷却部２との間の顕熱交換の効率が最も高くなる時である。したがって、冷却可能限界時の比エンタルピーΔｈＡ、ΔｈＢを計算することで、冷却部１へ送風する空気の流量と被冷却部２へ送風する空気の流量の最適な流量比を設定することができる。
【００５０】
例えば図２の間接気化冷却器の場合、冷却可能限界は理論上、冷却部１に送風する空気の湿球温度となる。送風手段３が冷却部１および被冷却部２に送風する空気の乾球温度をθ０Ｄ（℃）、絶対湿度をｘ０（ｋｇ／ｋｇ（ＤＡ））、湿球温度θ０Ｗ（℃）すると、図１より、被冷却部２から排出される空気の状態（図１中「Ｂ２」の状態）は、乾球温度がθ０Ｗ（℃）、絶対湿度がｘ０（ｋｇ／ｋｇ（ＤＡ））となる。また、被冷却部２から排出される空気の状態（図６中「Ａ２」の状態）は、乾球温度がθ０Ｄ（℃）、相対湿度が１００％となる。したがって、空気状態検出部５によって、冷却部１および被冷却部２に送風する空気の乾球温度がθ０Ｄ（℃）、相対湿度φ０（％）を検出し、冷却部１および被冷却部２の入り口の空気の比エンタルピーをｈ０、冷却部１の出口の比エンタルピーｈＡ２、被冷却部２の出口の比エンタルピーｈＢ２を計算することにより、冷却部１で奪う比エンタルピーΔｈＡと被冷却部２で奪われる比エンタルピーΔｈＢの値を求めることができる。すなわち、冷却部１へ送風する空気の流量と被冷却部２へ送風する空気の流量の最適な流量比を設定することができる。
【００５１】
また、例えば図３の間接気化冷却器の場合、冷却可能限界は理論上、冷却部１に送風する空気の露点温度となる。送風手段３が冷却部１および被冷却部２に送風する空気の乾球温度をθ０Ｄ（℃）、露点温度θ０ｄｐ（℃）すると、図６より、被冷却部２から排出される空気の状態（図６中「Ｂ２」の状態）は、乾球温度がθ０ｄｐ（℃）、相対湿度が１００％となる。また、被冷却部２から排出される空気の状態（図６中「Ａ２」の状態）は、乾球温度がθ０Ｄ（℃）、相対湿度が１００％となる。したがって、空気状態検出部５によって、冷却部１および被冷却部２に送風する空気の乾球温度がθ０Ｄ（℃）、相対湿度φ０（％）を検出し、冷却部１および被冷却部２の入り口の空気の比エンタルピーをｈ０、冷却部１の出口の比エンタルピーｈＡ２、被冷却部２の出口の比エンタルピーｈＢ２を計算することにより、冷却部１で奪う比エンタルピーΔｈＡと被冷却部２で奪われる比エンタルピーΔｈＢの値を求めることができる。すなわち、冷却部１へ送風する空気の流量と被冷却部２へ送風する空気の流量の最適な流量比を設定することができる。
【００５２】
しかし、現実には、冷却可能限界まで温度を下げることはできないため、実際に到達できる温度をθ１ａｃｔ（℃）とし、被冷却部２の湿球温度到達率ＫＢを、
ＫＢ＝（θ０Ｄ−θ１ａｃｔ）／（θ０Ｄ−θ０Ｗ）
と定義すると、
θ１ａｃｔ＝θ０Ｄ−ＫＢ（θ０Ｄ−θ０Ｗ）
となる。これにより、被冷却部２の出口の比エンタルピーｈＢ２を乾球温度θ１ａｃｔ（℃）、絶対湿度ｘ０として求めても良い。なお、ＫＢの値は装置の特性や使用状況に応じて適宜設定される数値であり、例えば０〜３の間で変更することができる。
【００５３】
また、冷却部１においても、現実には、排気される空気は、冷却部１に流入する空気の乾球温度θ０Ｄ（℃）より低い温度で排気される。そこで、実際に到達できる温度θ２ａｃｔ（℃）とすると、冷却部１の湿球温度到達率ＫＡは、
１−ＫＡ＝（θ０Ｄ−θ２ａｃｔ）／（θ０Ｄ−θ０Ｗ）
であるから、
θ２ａｃｔ＝θ０Ｄ−（１−ＫＡ）（θ０Ｄ−θ０Ｗ）
となる。
【００５４】
また、冷却部１においても、現実には、排気される空気は、相対湿度が１００％とはなり得ない。そこで、実際の相対湿度をＹ％とする。これにより、冷却部１の出口の比エンタルピーｈＡ２を乾球温度θ２ａｃｔ（℃）、相対湿度Ｙ％として求めれば良い。なお、ＫＡは装置の特性や使用状況に応じて適宜設定される数値であり、例えば０〜１の間で変更することができる。また、Ｙの値も装置の特性や使用状況に応じて適宜設定される数値であり、例えば７０〜１００％の間で変更することができる。
【００５５】
これにより、ＫＡ、ＫＢおよびＹを用いて、理想的な間接気化冷却器の場合と同様の方法により、流量比調節手段４、送風手段３の調節を行うことができる。
【００５６】
なお、上記説明では、冷却部１と被冷却部２に同一状態の空気を送風する場合について説明したが、これに限らず、冷却部１と被冷却部２に乾球温度がθ０Ｄ（℃）や相対湿度φ０（％）が異なる状態の空気を送風しても良い。この場合には、それぞれについて流入する空気と排気する空気の比エンタルピーの差を計算すれば良い。
【００５７】
また、冷却部１と被冷却部２との間の顕熱交換の効率が高くなるように流量比調節手段の動作を制御できるものであれば、上記以外の制御方法を用いることも勿論可能である。
【００５８】
また、上記説明では、冷却部１と被冷却部２に対し共通のファン（送風手段３）を用い、ダンパ（流量比調節手段４）によって送風手段３が冷却部１と被冷却部２に送風する空気の流量比を調節する場合について説明したが、図７に示すように、冷却部１に空気を送風するファン（冷却部送風手段３１）と被冷却部２に送風するファン（被冷却部送風手段３２）を用いて冷却部１と被冷却部２にそれぞれ空気を送風し、各ファンの風量を調節することにより、冷却部１と被冷却部２に送風する空気の流量比を調節することも勿論可能である。この場合、２台のファン（冷却部送風手段３１、被冷却部送風手段３２）は制御手段100と電気的に接続されており、上述したのと同様の方法により、制御手段100からの命令によって、その風量が制御される。また、被冷却部２に送風するファン（被冷却部送風手段３２）の風量は一定にしておき、冷却部１に送風するファン（冷却部送風手段３１）の風量のみを制御して、冷却部１と被冷却部２に送風する空気の流量比を調節しても良い。なお、ファンを２台用いる場合には、流量比調節手段４は用いなくても良い。
【００５９】
また、冷却部１や被冷却部２に送風する空気を除湿する除湿手段等を適宜設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の間接気化冷却器における比エンタルピーの変化を示す空気線図である。
【図２】本発明の間接気化冷却器を示す概略図である。
【図３】本発明の別の間接気化冷却器を示す概略図である。
【図４】ダンパ（流量比調節手段４）の開度による流量比特性曲線を示すグラフである。
【図５】ダンパ（流量比調節手段４）の開度によるファンの周波数を示すグラフである。
【図６】本発明の別の間接気化冷却器における比エンタルピーの変化を示す空気線図である。
【図７】本発明の別の間接気化冷却器を示す概略図である。
【符号の説明】
【００６１】
１  冷却部
２  被冷却部
３  送風手段
４  流量比調節手段
５  空気状態検出手段
１１  ウェット流路
１２  ドライ流路
３１  冷却部送風手段
３２  被冷却部送風手段
５１  空気状態検出手段
５２  空気状態検出手段
１００  制御手段
【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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【図７】
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