JP3716012B2 - 液体空気による空気冷却装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は液体空気を用いて空気を冷却する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のこの種装置の1例が図7に示されている。ダクト51内に噴射ノズル52が設置され、液体空気供給源からの液体空気を噴射ノズル52から噴射する。
【0003】
すると、液体空気は図8に示すように、ダクト51内を流れる空気と混合域内で混合し、蒸発域内で蒸発した後、拡散域内で拡散する。かくして、ダクト51内に流入した温度t1の空気は混合域でその温度が次第に降下して温度t3となり、ダクト51の出口から流出する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の空気冷却装置においてはダクト51内に流入した空気中の湿分が噴射ノズル52の外面に氷結し、この氷がダクト51を塞いだり、この氷が飛散してダクト51の下流側の機器に支障を及ぼす。
【0005】
また、液体空気を噴射ノズル52から空気中に直接噴射すると、その微粒蒸発及び拡散が順次繰り返し起こるので、混合域が長くなり効率良く空気を冷却できないという問題があった。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために発明されたものであって、下記(1)〜(8)の手段を提案するものである。
(1)空気が流過するダクト内に噴射ノズルが設置され、液体空気を気化した気化空気を噴射ノズルから噴出してダクト内の空気を冷却する液体空気による空気冷却装置において、上記噴射ノズルの上流側のダクト内に設置する空気水熱交換器と、氷蓄熱槽内の水と液体空気とを間接又は直接熱交換させることによって槽内の水を冷却すると同時に液体空気を気化させる気化手段と、上記氷蓄熱槽内から冷水を取り出して上記空気水熱交換器を経て上記氷蓄熱槽内に帰還させる手段と、上記気化手段で気化した気化空気を上記噴射ノズルから噴射させる手段と、上記空気水熱交換器と噴射ノズルとの間のダクト内に設置する除湿器とを具備することにある。
【0007】
本発明においては、液体空気は気化手段で気化する際その潜熱によって氷蓄熱槽内の水を冷却し、気化した気化空気は噴射ノズルからダクト内を流過する空気中に噴射されることにより拡散してその顕熱によりダクト内の空気を冷却する。氷蓄熱槽内から取り出された冷水は空気水熱交換器を流過する過程でダクト内を流過する空気と熱交換してこれを冷却する。
【0008】
また、上記空気水熱交換器を流過して冷却された空気中の湿分を除湿器によって効率的に除湿することができるので、噴射ノズルへの氷結を防止できる。
【0009】
(2)上記液体空気を超伝導機器、冷凍庫、冷凍機等を間接熱交換により冷却した後、上記気化手段に導くようにすれば、液体空気の顕熱を超伝導機器等に与えることができる。
【0010】
(3)上記気化手段を氷蓄熱槽内の水と液体空気とを間接的に熱交換させる蒸発器によって構成すれば、この蒸発器において液体空気が気化する際氷蓄熱槽内の水が冷却される。
【0011】
(4)上記蒸発器の入口側に入口ヘッダを設けるとともに出口側に出口ヘッダを設ければ、液体空気は入口ヘッダを経て円滑に蒸発器に流入し、出口ヘッダにより気液分離されるので、気化空気のみを噴射ノズルに送ることができる。
【0012】
(5)上記蒸発器で気化した気化空気の一部を上記氷蓄熱槽内の水中に噴出させれば、この空気の湿熱が氷蓄熱槽内の水に与えられる。
【0013】
(6)上記気化手段を上記氷蓄熱槽内の水中に液体空気を注入する注入管によって構成すれば、液体空気は氷蓄熱槽内の水と直接熱交換することによってその蒸発潜熱を槽内の水に与える。
【0014】
(7)上記注入管とこれを囲む外管との間に限界された環状通路から圧縮空気を上記氷蓄熱槽内の水中に噴出させれば、液体空気を氷蓄熱槽内の水中に円滑に注入することができ、かつ、注入管のまわりに氷結するのを防止できる。
【0015】
(8)空気が流過するダクト内に氷蓄熱槽及びこの後流側に噴射ノズルを設置するとともに上記氷蓄熱槽内の水と上記ダクト内を流れる空気とを熱交換させる伝熱管を上記氷蓄熱槽を貫通させて設け、この氷蓄熱槽内に槽内の水と液体空気とを間接又は直接熱交換させることによって槽内の水を冷却すると同時に液体空気を気化させる気化手段を設け、この気化手段によって気化した気化空気を上記噴射ノズルから噴射させれば、ダクト内を流過する空気は伝熱管内を流過する過程で氷蓄熱槽内の水と熱交換することによって冷却され、次いで、噴射ノズルから噴出された気化空気と混合することによって冷却される。
【0016】
【発明の実施の形態】
本発明の第1の実施形態が図1に示されている。空気が流過するダクト5内には空気流れに沿って空気水熱交換器6、除湿器10、噴射ノズル9がこの順に設置されている。液体空気タンク1からポンプ2によって抽出された液体空気は氷蓄熱槽3内の蒸発器4に送られ、ここで氷蓄熱槽3内の水Wと間接熱交換してこれを冷却することによって蒸発気化する。この際、水Wの一部は氷結して氷1Cとなる。
【0017】
氷蓄熱槽3内の冷水は空気水熱交換器6に入り、ここでダクト5内を流れる空気を冷却することによって昇温した後、冷水循環ポンプ7によって付勢され、スプレー8から氷蓄熱槽3内に戻る。
【0018】
蒸発器4で気化した気化空気の大部分は弁21を通って噴射ノズル9からダクト5内を流れる空気中に噴射され、一部は弁22を通って氷蓄熱槽3内の水W中に吹き出される。この際、弁21、22の開度を加減することによって噴射ノズル9から噴射される気化空気の量を調整する。
【0019】
しかして、図2に示すように、ダクト5内に流入した温度t1の空気は空気水熱交換器6を流過することによって温度t2に冷却された後、除湿器10を流過する過程で除湿され、更に噴射ノズル9から噴射された気化空気と混合域において混合して温度t3に冷却される。
【0020】
しかして、液体空気の蒸発潜熱を氷蓄熱槽3内の水及び空気水熱交換器6を介してダクト5内の空気に与え、次いで、気化空気の顕熱をダクト5内の空気に与えているため、ダクト5内を流れる空気を段階的に冷却することができ、従って、液体空気の冷熱を効果的にダクト5内の空気に与えることができる。
【0021】
そして、気化空気がダクト5内の空気に噴射されて拡散するので、これらを均質に混合できるとともに従来のように液体空気をダクト5内で蒸発させた後に拡散させる必要がないので、混合域の長さが短くなり、従って、ダクト5の長さを短くできる。
【0022】
また、ダクト5内の空気は空気水熱交換器6を流過する過程で冷水と熱交換することによって冷却された後、除湿器10を流過することによって除湿されるとともに噴射ノズル9内には気化空気が流れるので、噴射ノズル9やその後流側のダクト5内に空気中の水分が氷結することはない。
【0023】
ダクト5内を空気が流れない場合には、冷水循環ポンプ7を停止し、かつ、弁21を閉、弁22を開として気化空気の全量を氷蓄熱槽3内の水中に吹き込むことによって氷蓄熱槽3内に冷熱を蓄えて置くことができる。
【0024】
また、冷水循環ポンプ7の吐出量を加減して空気水熱交換器6を流過する冷水の量を増減し又は弁21、22の開度を加減して噴射ノズル9から噴射される気化空気の量を増減すれば、ダクト5から流出する冷却空気の温度を任意に調整しうる。
【0025】
本発明の第2の実施形態が図3に示されている。この第2の実施形態においては、液体空気タンク1からポンプ2によって抽出された極低温(約−170℃)の液体空気は超伝導機器17、冷凍庫18、冷凍機19の冷却器20等を流過する過程でその顕熱を与えた後に蒸発器4に供給される。他の構成、作用は図1に示す第1の実施形態と同様である。このようにすれば液体空気の保有する冷熱を3段階に利用しうる。
【0026】
図4には氷蓄熱槽の変形例が示されている。この氷蓄熱槽3Aにおいては、蒸発器4の入口側に入口ヘッダ11が設けられ、出口側に出口ヘッダ12が設けられている。しかして、液体空気は入口ヘッダ11で分岐して蒸発器4の多数の伝熱管内に円滑に流入し、伝熱管内を流過する過程で蒸発気化した後、出口ヘッダ12内で合流し、ここで気液分離した後、気化空気のみが流出する。
【0027】
図5には氷蓄熱槽の更に他の変形例が示されている。この氷蓄熱槽3Bにおいては、注入管15とこれを囲む外管14からなる2重管13の先端が氷蓄熱槽3B内の水W中に浸漬されている。しかして、液体空気は注入管15内を通り、注入管15と外管14との間に限界される環状通路を通って来た圧縮空気によって付勢されてこれと一緒に水W中に吹き出される。この液体空気は水Wと直接熱交換してこれを冷却することによって蒸発気化する。このようにすると、液体空気は遠方に到達して水W中に拡散するとともに注水管15のまわりに氷結するのを抑制できる。
【0028】
本発明の第3の実施形態が図6に示されている。この第3の実施形態においては、ダクト5内に氷蓄熱槽3Cが設置され、この氷蓄熱槽3Cにはこれを貫通する多数の伝熱管16が設けられている。氷蓄熱槽3C内の水W中には2重管13を介して液体空気及び圧縮空気が吹き込まれてこの水Wを冷却する。気化空気は出口ヘッダ12を経て氷蓄熱槽3Cの下流側に設置された噴射ノズル9から噴射される。
【0029】
しかして、ダクト5内に流入した空気は多数の伝熱管16内を流過する過程で管外の冷水と熱交換することによって冷却され、次いで、噴射ノズル9から噴射された気化空気と混合することによって更に冷却される。
【0030】
【発明の効果】
本発明においては、下記(1)〜(8)の作用効果を奏するものである。
(1)液体空気の潜熱を氷蓄熱槽内の水を介してダクト内の空気に与え、次いで、気化空気の顕熱をダクト内の空気に与えているので、ダクト内を流過する空気を段階的に冷却することができ、従って、液体空気の冷熱を効果的にダクト内を流過する空気に与えることができる。
【0031】
また、気化空気がダクト内の空気に噴射されて拡散するので、これらを均質に混合できる。そして、従来のように液体空気をダクト内で蒸発させた後に拡散させる必要がないので、混合域の長さが短くなり、ダクトの長さを短くできる。
【0032】
また、ダクト内の空気は空気水熱交換器を流過する過程で冷水と熱交換することによって冷却除湿され、噴射ノズル内には気化空気が流れるので、噴射ノズルやその後流側のダクト内に空気中の水分が氷結することはない。
【0033】
更に、氷蓄熱槽内に冷熱を蓄えて置けるので、負荷の変動に容易に追縦できる。
【0034】
また、ダクト内の空気水熱交換器と噴射ノズルとの間に除湿器を設置すれば、空気水熱交換器を流過して冷却された空気中の湿分を除湿器によって効率的に除湿することができるので、噴射ノズルへの氷結を効果的に防止できる。
【0035】
(2)液体空気を超伝導機器、冷凍庫、冷凍機等を間接熱交換により冷却した後、気化手 段に導くようにすれば、液体空気の顕熱を超伝導機器等に与えることができるので、液体空気の冷熱を3段階に利用することができ、従って、熱効率を向上しうる。
【0036】
(3)気化手段を氷蓄熱槽内の水と液体空気とを間接的に熱交換させる蒸発器によって構成すれば、この蒸発器において液体空気が気化する際の蒸発潜熱によって氷蓄熱槽内の水を冷却しうる。
【0037】
(4)蒸発器の入口側に入口ヘッダを設けるとともに出口側に出口ヘッダを設ければ、液体空気は入口ヘッダを経て円滑に蒸発器に流入し、出口ヘッダにより気液分離しうるので、気化空気のみを噴射ノズルに供給することができる。
【0038】
(5)蒸発器で気化した空気の一部を氷蓄熱槽内の水中に噴出させれば、気化空気の湿熱を氷蓄熱槽内の水に与えることができ、また、この気化空気の量を加減することによって噴射ノズルから噴出する量を調節しうるので、ダクトから流出する空気の温度を調整しうる。
【0039】
(6)気化手段を氷蓄熱槽内の水中に液体空気を注入する注入管によって構成すれば、液体空気は氷蓄熱槽内の水と直接熱交換することによってその蒸発潜熱の全てを槽内の水に与えることができる。
【0040】
(7)注入管とこれを囲む外管との間に限界された環状通路から圧縮空気を氷蓄熱槽内の水中に噴出させれば、液体空気を氷蓄熱槽内の水中遠方まで到達させることができるとともに注入管のまわりに氷結するのを防止できる。
【0041】
(8)空気が流過するダクト内に氷蓄熱槽及びこの後流側に噴射ノズルを設置するとともにこの氷蓄熱槽内の水とダクト内を流れる空気とを熱交換させる伝熱管を氷蓄熱槽を貫通させて設け、この氷蓄熱槽内に槽内の水と液体空気とを間接又は直接熱交換させることによって槽内の水を冷却すると同時に液体空気を気化させる気化手段を設け、この気化手段によって気化した空気を噴射ノズルから噴射させれば、装置を小型化しうる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施形態を示す系統図である。
【図2】 上記実施形態におけるダクト内空気の温度変化を示す線図である。
【図3】 本発明の第2の実施形態を示す系統図である。
【図4】 氷蓄熱槽の変形例を示す略示的断面図である。
【図5】 氷蓄熱槽の他の変形例を示す略示的断面図である。
【図6】 本発明の第3の実施形態を示す系統図である。
【図7】 従来の空気冷却装置を示す略示的断面図である。
【図8】 上記従来の空気冷却装置におけるダクト内空気の温度変化を示す線図である。
【符号の説明】
5 ダクト
6 空気水熱交換器
10 除湿器
9 噴射ノズル
1 液体空気タンク
2 ポンプ
3 氷蓄熱槽
4 蒸発器
7 冷水循環ポンプ
8 スプレー
21、22 弁
W 水
1C 氷
Claims (8)
- 空気が流過するダクト内に噴射ノズルが設置され、液体空気を気化した気化空気を噴射ノズルから噴出してダクト内の空気を冷却する液体空気による空気冷却装置において、上記噴射ノズルの上流側のダクト内に設置する空気水熱交換器と、氷蓄熱槽内の水と液体空気とを間接又は直接熱交換させることによって槽内の水を冷却すると同時に液体空気を気化させる気化手段と、上記氷蓄熱槽内から冷水を取り出して上記空気水熱交換器を経て上記氷蓄熱槽内に帰還させる手段と、上記気化手段で気化した気化空気を上記噴射ノズルから噴射させる手段と、上記空気水熱交換器と噴射ノズルとの間のダクト内に設置する除湿器とを具備することを特徴とする液体空気による空気冷却装置。
- 上記液体空気を超伝導機器、冷凍庫、冷凍機等を間接熱交換により冷却した後、上記気化手段に導くことを特徴とする請求項1記載の液体空気による空気冷却装置。
- 上記気化手段を氷蓄熱槽内の水と液体空気とを間接的に熱交換させる蒸発器によって構成したことを特徴とする請求項1記載の液体空気による空気冷却装置。
- 上記蒸発器の入口側に入口ヘッダを設けるとともに出口側に出口ヘッダを設けたことを特徴とする請求項3記載の液体空気による空気冷却装置。
- 上記蒸発器で気化した気化空気の一部を上記氷蓄熱槽内の水中に噴出させることを特徴とする請求項3記載の液体空気による空気冷却装置。
- 上記気化手段を上記氷蓄熱槽内の水中に液体空気を注入する注入管によって構成したことを特徴とする請求項1記載の液体空気による空気冷却装置。
- 上記注入管とこれを囲む外管との間に限界された環状通路から圧縮空気を上記氷蓄熱槽内の水中に噴出させることを特徴とする請求項6記載の液体空気による空気冷却装置。
- 空気が流過するダクト内に氷蓄熱槽及びこの後流側に噴射ノズルを設置するとともに上記氷蓄熱槽内の水と上記ダクト内を流れる空気とを熱交換させる伝熱管を上記氷蓄熱槽を貫通させて設け、この氷蓄熱槽内に槽内の水と液体空気とを間接又は直接熱交換させることによって槽内の水を冷却すると同時に液体空気を気化させる気化手段を設け、この気化手段によって気化した気化空気を上記噴射ノズルから噴射させることを特徴とする液体空気による空気冷却装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP19413895A JP3716012B2 (ja) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | 液体空気による空気冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP19413895A JP3716012B2 (ja) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | 液体空気による空気冷却装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0926243A JPH0926243A (ja) | 1997-01-28 |
JP3716012B2 true JP3716012B2 (ja) | 2005-11-16 |
Family
ID=16319547
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP19413895A Expired - Lifetime JP3716012B2 (ja) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | 液体空気による空気冷却装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3716012B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101147733B1 (ko) * | 2004-12-02 | 2012-05-25 | 엘지전자 주식회사 | 에어컨 시스템 |
-
1995
- 1995-07-07 JP JP19413895A patent/JP3716012B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0926243A (ja) | 1997-01-28 |
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