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JPH0926243A - 液体空気による空気冷却装置 - Google Patents

液体空気による空気冷却装置

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Publication number
JPH0926243A
JPH0926243A JP19413895A JP19413895A JPH0926243A JP H0926243 A JPH0926243 A JP H0926243A JP 19413895 A JP19413895 A JP 19413895A JP 19413895 A JP19413895 A JP 19413895A JP H0926243 A JPH0926243 A JP H0926243A
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JP
Japan
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air
water
storage tank
liquid
heat storage
Prior art date
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Application number
JP19413895A
Other languages
English (en)
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JP3716012B2 (ja
Inventor
Tadashi Tsuji
正 辻
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP19413895A priority Critical patent/JP3716012B2/ja
Publication of JPH0926243A publication Critical patent/JPH0926243A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3716012B2 publication Critical patent/JP3716012B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 液体空気を利用して空気を効率的に冷却しう
るコンパクトで故障が少なく信頼性に富む冷却装置を提
供する。 【解決手段】 空気が流過するダクト5内に空気水熱交
換器6とこの後流側に噴射ノズル9を設置する。氷蓄熱
槽3内に槽内の水と液体空気とを熱交換させることによ
って氷蓄熱槽3内の水を冷却すると同時に液体空気を気
化させる蒸発器4を設け、この氷蓄熱槽3内から取り出
した冷水を空気水熱交換器6に循環させ、蒸発器4で気
化した空気を噴射ノズル9から噴射させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【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、第1の発明の特徴
とするところは、空気が流過するダクト内に設置された
空気水熱交換器と、この後流側に設置された噴射ノズル
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空気を上記
噴射ノズルから噴射させる手段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】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。
【0009】上記ダクト内の上記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、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。
【0010】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】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】上記蒸発器で気化した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】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】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】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
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、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】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。
【0035】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。
【0036】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】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】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】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】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】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 (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 空気が流過するダクト内に設置された空
    気水熱交換器と、この後流側に設置された噴射ノズル
    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空気を上記
    噴射ノズルから噴射させる手段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。
  2. 【請求項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。
  3. 【請求項3】 上記ダクト内の上記空気水熱交換器と噴
    射ノズルとの間に除湿器を設置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。
  4. 【請求項4】 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。
  5. 【請求項5】 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4記載の液体空気による空気冷却装置。
  6. 【請求項6】 上記蒸発器で気化した空気の一部を上記
    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
    4記載の液体空気による空気冷却装置。
  7. 【請求項7】 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。
  8. 【請求項8】 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7記載の液体空気
    による空気冷却装置。
  9. 【請求項9】 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。
JP19413895A 1995-07-07 1995-07-07 液体空気による空気冷却装置 Expired - Lifetime JP3716012B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101147733B1 (ko) * 2004-12-02 2012-05-25 엘지전자 주식회사 에어컨 시스템

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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