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JPH11257817A - Cooling system - Google Patents

Cooling system

Info

Publication number
JPH11257817A
JPH11257817A JP5703998A JP5703998A JPH11257817A JP H11257817 A JPH11257817 A JP H11257817A JP 5703998 A JP5703998 A JP 5703998A JP 5703998 A JP5703998 A JP 5703998A JP H11257817 A JPH11257817 A JP H11257817A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
water
pressure
evaporator
condenser
mmhg
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5703998A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yukinobu Sakata
行宣 阪田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
PID ENGINEERING KK
Original Assignee
PID ENGINEERING KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by PID ENGINEERING KK filed Critical PID ENGINEERING KK
Priority to JP5703998A priority Critical patent/JPH11257817A/en
Publication of JPH11257817A publication Critical patent/JPH11257817A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cooling system having a simple configuration and high cooling efficiency by obtaining a large cooling effect by utilizing the latent heat of evaporation of water on an evaporator side and easily condensing steam to water on a condenser side. SOLUTION: In a cooling system, a closed circulating line 2 is constituted by connecting an evaporator 11 and a condenser 12 to each other through pipelines 13 and 14 and a compressor 17 is housed in the pipeline 13, and then, a regulating valve 19 is connected to the pipeline 14 and water is used as a coolant. The temperature and pressure for heat exchange in the evaporator 11 are adjusted between 5 deg.C and 30 deg.C and between 6.5 mmHg and 31.8 mmHg and those for heat exchange in the condenser 12 are adjusted between 10 deg.C and 90 deg.C and between 9.2 mmHg and 525.8 mmHg.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は蒸発器と凝縮器と圧
縮機を密閉管路内に配置して、水を媒体としたエアコン
やチラーや冷蔵庫等に利用される冷却装置の技術に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technology of a cooling apparatus in which an evaporator, a condenser and a compressor are arranged in a closed pipe and used for an air conditioner, a chiller, a refrigerator, and the like using water as a medium.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から冷却装置の冷却媒体としてフロ
ンやアンモニア等を利用したものが公知となっている
が、フロンは地球の温暖化等の原因物質として環境問題
となっている。また、アンモニアはその毒性、腐食性、
臭気等の問題を有しているので、冷却媒体として利用す
るには解決すべき問題点が多数有るのである。一方、容
易に得られ安全性も高い水の蒸発熱(蒸発潜熱)を利用
して冷却することも行われてきている。しかし、大気圧
中ではその空気中の温度に対する飽和水蒸気圧までしか
水は蒸発できないために、水を蒸発させることでその周
囲は気温に対して4〜5℃しか下がらず、逆にその蒸発
によって湿度が100%近くなるに従い蒸発量が減り、
冷却能力が低下するとともに、湿度が高くなりじめじめ
する欠点があった。この技術を用いた冷却装置としては
冷風扇等がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, those using chlorofluorocarbon, ammonia or the like as a cooling medium of a cooling device have been known. However, chlorofluorocarbon has been an environmental problem as a substance causing global warming and the like. Also, ammonia is toxic, corrosive,
Since it has problems such as odor, there are many problems to be solved in order to use it as a cooling medium. On the other hand, cooling has also been performed using water evaporation heat (evaporation latent heat) which is easily obtained and has high safety. However, at atmospheric pressure, water can evaporate only up to the saturated water vapor pressure with respect to the temperature in the air. By evaporating the water, the surrounding area decreases only by 4-5 ° C with respect to the temperature. As the humidity approaches 100%, the amount of evaporation decreases,
There has been a drawback that the cooling capacity is reduced and the humidity is increased to be humid. As a cooling device using this technique, there is a cooling fan or the like.

【0003】また、水を収容した容器内の圧力を下げる
ことによって水の沸点が下がり、その蒸発するときの蒸
発潜熱で水温を下げることも知られている。例えば、5
℃まで下げて沸騰するようにしたとき、その蒸発したと
きの水蒸気の体積は水の時の体積の14万倍にもなって
しまう。つまり、5℃の水で、圧力が6.539mmHg(約870P
a)のとき1cc の水は体積147リットルの水蒸気にな
る。この蒸発器で発生した水蒸気は、水1cc で147リ
ットルとなるから、100gの水では14.7Kリット
ルにもなってしまうので、蒸発器から排出するためにピ
ストン式やギア式等のポンプで排出するとなると、大き
な容量のシリンダーが必要となり、排気効率が悪く不経
済であり、しかも、大気圧で高回転駆動すると抵抗等で
焼けてしまうことがある。また、ピストン式やギア式や
ロータリ式等の圧縮機(ポンプ)の場合、気体を圧縮す
ることは可能であるが、水を圧縮すると機械的に耐えら
れず壊れることがあるので、従来は水分を除去しなけれ
ばならなかった。
It is also known that the boiling point of water is lowered by lowering the pressure in a container containing water, and the water temperature is lowered by the latent heat of evaporation when the water is evaporated. For example, 5
When the temperature is lowered to ° C. and the water is boiled, the volume of the vapor when evaporated is 140,000 times the volume of the water. In other words, with 5 ° C water, the pressure is 6.539mmHg (about 870P
In the case of a), 1 cc of water becomes 147 liters of water vapor. The water vapor generated by this evaporator becomes 147 liters in 1 cc of water, and becomes 14.7 Kl in 100 g of water. Therefore, it is discharged by a piston type or gear type pump to discharge from the evaporator. In such a case, a large-capacity cylinder is required, and the exhaust efficiency is poor, which is uneconomical. In addition, if the cylinder is driven at a high rotation speed under the atmospheric pressure, the cylinder may be burned by resistance or the like. In the case of a compressor (pump) of a piston type, a gear type, a rotary type, etc., it is possible to compress a gas, but if water is compressed, it cannot be mechanically tolerated and may be broken. Had to be removed.

【0004】また、ヒートポンプや冷凍機等において、
水を冷媒として蒸発器や凝縮器で熱交換を行うようにし
た技術も公知となっている。例えば、特開昭63−23
1150号や特開平7−280401号の技術である。
In heat pumps and refrigerators,
A technique for exchanging heat in an evaporator or a condenser using water as a refrigerant is also known. For example, JP-A-63-23
No. 1150 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-280401.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】前記特開昭63−23
1150号の技術は、60℃で-610mmHgにまで圧力を下
げると蒸発して水蒸気が得られ、ポンプによって凝縮器
で1kg/cm2G まで圧力を高めると120℃まで温度が高
められて、その熱を回収することができるようにしてい
る。この場合蒸発器の部分で60℃の水が必要であり、
また、圧力を-610mmHgから1kg/cm2G まで圧縮する必要
があるために、ポンプには高駆動力が必要となる。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The above-mentioned JP-A-63-23
In the technology of No. 1150, when the pressure is reduced to −610 mmHg at 60 ° C., water vapor is obtained by evaporating, and when the pressure is increased to 1 kg / cm 2 G by a pump, the temperature is increased to 120 ° C. The heat can be recovered. In this case, water at 60 ° C is required at the evaporator,
Further, since the pressure needs to be compressed from -610 mmHg to 1 kg / cm 2 G, a high driving force is required for the pump.

【0006】また、前記特開平7−280401号の技
術では、真空製氷部における蒸発器において、0℃で4.
5Torr(4.5mmHg)に減圧すると沸点に至り蒸発していき、
遠心圧縮機によって昇圧し凝縮器で10Torrとなるように
し、その凝縮温度は11℃としている。一方、蒸発器の
部分では氷を製造し、凝縮器では吸収式冷凍器で冷却し
た冷媒を循環させて冷却する構成としている。この装置
では真空製氷部においては圧力比2.22の容量の遠心
式圧縮機によって圧縮して冷却サイクルを構成すること
が示されているが、凝縮器では11℃まで温度を下げる
必要があるので、エアコン等の冷房装置には向かず、ま
た、常に真空ポンプで凝縮器を10Torrまで減圧しておく
必要があり、真空ポンプの容量も大きなものが必要とな
る。また、真空製氷部の下部がポンプを介して大気に開
放された氷蓄熱槽に接続されているが、氷水スラリーの
状態で真空製氷容器から排出することはできても空気が
逆流して入り低圧を維持することは難しいのである。つ
まり、殆ど連通された状態となって密閉することは難し
いのである。
[0006] In the technique of Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-280401, the temperature of the evaporator in the vacuum ice making section is set to 4.degree.
When the pressure is reduced to 5 Torr (4.5 mmHg), it reaches the boiling point and evaporates,
The pressure is increased by a centrifugal compressor to 10 Torr in a condenser, and the condensation temperature is set to 11 ° C. On the other hand, ice is produced in the evaporator part, and the condenser is cooled by circulating the refrigerant cooled in the absorption refrigerator. In this apparatus, it is shown that in a vacuum ice making section, a cooling cycle is constituted by compressing with a centrifugal compressor having a pressure ratio of 2.22, but in a condenser, it is necessary to lower the temperature to 11 ° C. However, it is not suitable for a cooling device such as an air conditioner, and it is necessary to always reduce the pressure of the condenser to 10 Torr by a vacuum pump, and a large capacity of the vacuum pump is required. The lower part of the vacuum ice making unit is connected to an ice heat storage tank that is opened to the atmosphere via a pump. Is difficult to maintain. In other words, it is difficult to seal with almost being in communication.

【0007】このような従来技術に対して、前述のよう
に例えば、5℃で圧力が6.539mmHg(約870Pa)のとき1cc
の水は体積147リットルの水蒸気であるが、この水蒸
気を40mmHgまで圧縮し、30℃の物体に接触させる
と、水蒸気は凝縮して1cc の水に戻る。その温度30
℃、圧力40mmHgの時の水蒸気の体積は25リットル程
度である。本発明はこの事実に着目して、冷却装置を構
成するものである。つまり、このとき、体積比は約1/
6(25/147)であるが、圧力差は40mmHg−6.
5mmHg=33.5mmHg(約0.045kgf/cm2 )であ
り、大気圧が1.033kgf/cm2 であることから比べる
と、わずかな動力で圧縮することが可能なことがわか
る。即ち、本発明は日常的な冷房温度領域において、小
さな動力で圧縮して効率良く、冷房(冷却)できる冷却
装置が提供できるのである。
[0007] With respect to such a conventional technique, as described above, for example, when the pressure is 6.539 mmHg (about 870 Pa) at 5 ° C, 1 cc
Is 147 liters of water vapor. When this water vapor is compressed to 40 mmHg and brought into contact with an object at 30 ° C., the water vapor condenses and returns to 1 cc of water. Its temperature 30
At 25 ° C. and a pressure of 40 mmHg, the volume of water vapor is about 25 liters. The present invention focuses on this fact and constitutes a cooling device. That is, at this time, the volume ratio is about 1 /
6 (25/147), but the pressure difference is 40 mmHg-6.
5 mmHg = 33.5 mmHg (approximately 0.045 kgf / cm 2 ), and it can be seen from the comparison that the atmospheric pressure is 1.033 kgf / cm 2 that it is possible to compress with a small amount of power. That is, the present invention can provide a cooling device capable of performing cooling (cooling) efficiently by compressing with small power in a daily cooling temperature range.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明が解決しようとす
る課題は以上の如くであり、次に該課題を解決するため
の手段を説明する。即ち、蒸発器11と凝縮器12との
間を管路13と管路14によって連通して密閉循環ライ
ン2を構成するとともに、前記管路13内に圧縮機17
を収納し、前記管路14に調整弁19を配置し、冷却冷
媒として水を循環ライン2内に入れた冷却装置であっ
て、前記蒸発器11内を温度5℃、圧力6.5mmHg 〜温度
30℃、圧力31.8mmHgの範囲とし、前記凝縮器12内を
温度10℃、圧力9.2mmHg 〜温度90℃、圧力525.8mmH
g の範囲として熱交換を行うようにしたものである。ま
た、前記圧縮機17の吸い込み側と吐出側の間が密閉さ
れないように構成したものである。また、前記圧縮機1
7を軸流式ファンで構成し、または、スクリュー式ファ
ンで構成したものである。
The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described. That is, the closed circulation line 2 is formed by connecting the evaporator 11 and the condenser 12 by the pipes 13 and 14, and the compressor 17 is provided in the pipe 13.
A cooling device in which a regulating valve 19 is disposed in the pipe line 14 and water is introduced into the circulation line 2 as a cooling refrigerant, wherein the inside of the evaporator 11 has a temperature of 5 ° C. and a pressure of 6.5 mmHg to 30. ℃, pressure 31.8mmHg range, the inside of the condenser 12 temperature 10 ℃, pressure 9.2mmHg ~ temperature 90 ℃, pressure 525.8mmH
The heat exchange is performed in the range of g. Also, the compressor 17 is configured so that the space between the suction side and the discharge side is not sealed. In addition, the compressor 1
7 is constituted by an axial fan or a screw fan.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】図1は本発明の冷却装置の一例を
示す図であり、本発明の冷却装置1は蒸発器11と凝縮
器12が管路13と管路14によって連通されて、これ
らは密閉されている。そして、前記蒸発器11には熱交
換器15が配置され、凝縮器12にも熱交換器16が配
置される。また、前記管路13の途中には圧縮機17が
配置され、前記管路14の途中には調整弁19が配置さ
れている。該調整弁19は水の流量を調節するものであ
るが、蒸発器11内に所定量の水がなくなると開き、設
定水位まで溜まると閉じる開閉弁とすることもできる。
尚、圧縮機17は管路13を隔離するものではなく、圧
縮機17を駆動しないときは蒸発器11と凝縮器12の
間は連通されている。
FIG. 1 is a view showing an example of a cooling apparatus according to the present invention. In the cooling apparatus 1 according to the present invention, an evaporator 11 and a condenser 12 are communicated with each other by a pipe 13 and a pipe 14, and These are sealed. A heat exchanger 15 is arranged in the evaporator 11, and a heat exchanger 16 is arranged in the condenser 12. A compressor 17 is arranged in the middle of the pipe 13, and a regulating valve 19 is arranged in a middle of the pipe 14. The regulating valve 19 regulates the flow rate of water. The regulating valve 19 may be an on-off valve that opens when a predetermined amount of water runs out in the evaporator 11 and closes when the evaporator 11 reaches a set water level.
Note that the compressor 17 does not isolate the pipe 13, and when the compressor 17 is not driven, the communication between the evaporator 11 and the condenser 12 is established.

【0010】また、前記熱交換器15・16の何れか一
方または両方を水冷式とせず空冷式とすることも可能で
ある。この場合蒸発器11または凝縮器12の容器の周
囲にフィン22・22・・・を設けて表面積を大きくし
て熱交換を促進させることができる。例えば図2に示す
ように、蒸発器11にファン23を設置して、該ファン
23の風力により冷風を送り熱交換を行うようにし、凝
縮器12は熱交換パイプ(熱交換器16)を介して熱交
換を行ったり、図3に示すように蒸発器11と凝縮器1
2の両方にファン23・23を設けてファン23・23
で熱交換を行うようにすることもできる。また、図4に
示すように、蒸発器11に熱交換器15を設けてポンプ
24によって冷却水を循環させて、該熱交換器15の他
側にファン23等を設けて風を当てて熱交換を行うよう
に構成することもできる。
Further, it is also possible that one or both of the heat exchangers 15 and 16 are not water-cooled but air-cooled. In this case, fins 22 are provided around the container of the evaporator 11 or the condenser 12 to increase the surface area to promote heat exchange. For example, as shown in FIG. 2, a fan 23 is installed in the evaporator 11, and cool air is sent by the wind of the fan 23 to perform heat exchange. The condenser 12 is connected via a heat exchange pipe (heat exchanger 16). 3 to perform heat exchange, and as shown in FIG.
2 are provided with fans 23
Can be used to perform heat exchange. Further, as shown in FIG. 4, a heat exchanger 15 is provided in the evaporator 11 and cooling water is circulated by a pump 24. A fan 23 and the like are provided on the other side of the heat exchanger 15 to blow air to generate heat. It can be configured to perform exchange.

【0011】そして、前記蒸発器11と凝縮器12と管
路13・14を密閉した循環ライン2として冷却装置1
を構成する場合に、本発明ではこの循環ライン2におい
て、蒸発器11内の温度を5℃、圧力6.5mmHg 〜30
℃、圧力31.8mmHgとし、凝縮器12内の温度を10℃、
圧力9.2mmHg 〜90℃、圧力525.8mmHg として、蒸発器
11及び凝縮器12でそれぞれ熱交換を行う冷却装置を
構成している。特に、エアコンや冷房装置として使用す
る場合には、蒸発器11内の温度を10℃、圧力9.2mmH
g 〜20℃、圧力17.5mmHgとし、室内器側とする。そし
て、凝縮器12内の温度を20℃、圧力17.5mmHg〜60
℃、圧力149.4mmHg として室外器側とし、てそれぞれ熱
交換を行う冷却装置を構成する。更に現実に冷却装置と
して使用する場合には、好ましくは、蒸発器11内の温
度を14℃、圧力12.0mmHg〜16℃、圧力13.6mmHgと
し、凝縮器12内の温度を25℃、圧力23.8mmHg〜35
℃、圧力42.1mmHgとして熱交換するのである。
[0011] The evaporator 11, the condenser 12, and the pipes 13 and 14 form a closed circulation line 2 for the cooling device 1.
In the present invention, in the circulation line 2, the temperature inside the evaporator 11 is set to 5 ° C. and the pressure is set to 6.5 mmHg to 30.
℃, pressure 31.8mmHg, the temperature inside the condenser 12 is 10 ℃,
At a pressure of 9.2 mmHg to 90 ° C. and a pressure of 525.8 mmHg, a cooling device for exchanging heat in the evaporator 11 and the condenser 12 is constituted. In particular, when used as an air conditioner or a cooling device, the temperature inside the evaporator 11 is set to 10 ° C. and the pressure is set to 9.2 mmH.
g to 20 ° C, pressure 17.5mmHg, indoor unit side. Then, the temperature inside the condenser 12 is set to 20 ° C. and the pressure is set to 17.5 mmHg to 60.
The cooling unit is configured to perform heat exchange with the outdoor unit side at ℃ and pressure of 149.4mmHg. Further, when actually used as a cooling device, preferably, the temperature in the evaporator 11 is 14 ° C., the pressure is 12.0 mmHg to 16 ° C., the pressure is 13.6 mmHg, and the temperature in the condenser 12 is 25 ° C., the pressure is 23.8 mmHg. ~ 35
The heat is exchanged at a temperature of 42.1mmHg at ℃.

【0012】また前記圧縮機17はモーター20とファ
ン21からなり、その吸い込み側と吐出側の間は密閉さ
れないように構成されており、ファン21は具体的に
は、軸流式またはスクリュー式または横断流式のファン
が適用される。前記軸流式ファンには、ターボファン、
多翼軸流ファン、軸流多段ファン、動翼と静翼からなる
ファン等と呼ばれるものが含まれる。また、スクリュー
式ファンにはネジ式ファン、一軸スクリューファンやネ
ジ溝式ファン、ヘリカル式ファン等と呼ばれるものが含
まれる。また、該圧縮機17のファン21はモーター2
0によって駆動され、該モーター20はファン21と共
に管路13内に収容され、循環ライン2に漏れ(空気の
侵入)が生じないようにしている。そして、この圧縮機
17は真空に近い密閉容器内に収容され、圧縮機17を
駆動するものであるから、ファン21の回転時の抵抗は
小さく、摩擦抵抗も小さいことから高回転でモーターを
駆動しても焼けることはないのであり、大きな馬力も必
要としないし、また、騒音も大きくならない。
The compressor 17 comprises a motor 20 and a fan 21. The suction side and the discharge side of the compressor 17 are not sealed. The fan 21 is, for example, an axial type or a screw type. Cross-flow fans are applied. The axial fan includes a turbo fan,
A multi-blade axial flow fan, an axial flow multi-stage fan, a fan including a moving blade and a stationary blade, and the like are included. Further, the screw type fans include those called screw type fans, single-shaft screw fans, screw groove type fans, helical type fans and the like. The fan 21 of the compressor 17 has a motor 2
The motor 20 is housed in the conduit 13 together with the fan 21 so as to prevent leakage (air intrusion) from occurring in the circulation line 2. The compressor 17 is housed in an airtight container close to a vacuum and drives the compressor 17, so that the resistance at the time of rotation of the fan 21 is small and the frictional resistance is small, so that the motor is driven at high rotation. Even if it does not burn, it does not require large horsepower and does not increase noise.

【0013】なお、前記モーター20は図1では蒸発器
11側の管路13内に収容してモーター20を冷却でき
るようにしているが、図5に示すように、モーター20
を管路13外に配置することも可能である。このときカ
バー24でモーター20を覆い蒸発器11側と同じ圧力
とすることもできる。また同様に、図6に示すように、
モーター20を凝縮器12側の管路13外に配置するこ
とも可能である。このように構成することでモーター2
0のメンテナンスを容易にでき、モーター20で流れ難
くなることを防止できる。また、図6二点鎖線の如くモ
ーター20’を凝縮器12側の管路13内に配置するこ
とも可能である。
In FIG. 1, the motor 20 is accommodated in a pipe 13 on the side of the evaporator 11 so that the motor 20 can be cooled. However, as shown in FIG.
Can be arranged outside the conduit 13. At this time, the motor 20 can be covered with the cover 24 to have the same pressure as the evaporator 11 side. Similarly, as shown in FIG.
It is also possible to arrange the motor 20 outside the conduit 13 on the condenser 12 side. With this configuration, the motor 2
0 can be easily maintained, and it is possible to prevent the motor 20 from becoming difficult to flow. In addition, it is also possible to arrange the motor 20 'in the conduit 13 on the condenser 12 side as shown by the two-dot chain line in FIG.

【0014】次に本発明の具体例とその熱交換の原理を
図1より説明する。この循環ライン2の一部に排気ポー
ト(図示せず)を設けて、この排気ポートに真空ポンプ
を接続して排気し、循環ライン2内の圧力を略真空圧ま
で下げ、冷却媒体として水を蒸発器11内に充填する。
或いは、循環ライン2内に水を満たして100℃以上に
温度を上げて沸騰させ、排気ポートより蒸気及び膨脹分
を排出させて、適宜排出された時点で、排気ポートを閉
じて全体を冷却して、略真空圧に近い低圧空間を得るよ
うにしてもよい。
Next, an embodiment of the present invention and the principle of heat exchange will be described with reference to FIG. An exhaust port (not shown) is provided in a part of the circulation line 2, and a vacuum pump is connected to the exhaust port to exhaust the gas. The pressure in the circulation line 2 is reduced to a substantially vacuum pressure, and water is used as a cooling medium. The inside of the evaporator 11 is filled.
Alternatively, the circulation line 2 is filled with water, the temperature is raised to 100 ° C. or more, the water is boiled, and steam and expansion components are discharged from the exhaust port. Thus, a low-pressure space close to a substantially vacuum pressure may be obtained.

【0015】但し、冷却媒体となる水は脱気された純水
が最も好ましく、脱気することによって、循環ライン2
内に酸素がなくなりサビ(酸化)が発生しなくなり、金
属部品を有する圧縮機や弁や熱交換器は循環ライン2内
に配置しても腐食されず、劣化や耐久性が低下すること
がないのである。また、純水は絶縁性が高いのでモータ
ー等でショートさせることもないのである。また、純水
は−40℃くらいまでは凍らないので、エアコン等だけ
でなく冷蔵庫や冷凍機等にも利用することが可能とな
る。また、水を単なる冷媒とするならば、他に不純物が
混じっていても冷却サイクルを構成することができ、そ
の不純物の含有率は液体や気体で30%以内が好まし
い。
However, the water serving as the cooling medium is most preferably degassed pure water.
There is no oxygen inside, no rust (oxidation) is generated, and compressors, valves and heat exchangers having metal parts are not corroded even if they are disposed in the circulation line 2, and there is no deterioration or deterioration in durability. It is. Further, since pure water has a high insulating property, it is not short-circuited by a motor or the like. Further, since pure water does not freeze until about -40 ° C, it can be used not only for air conditioners and the like but also for refrigerators and refrigerators. Further, if water is used as a simple refrigerant, a cooling cycle can be constituted even if other impurities are mixed, and the content of the impurities is preferably 30% or less in liquid or gas.

【0016】前記真空に近い圧力の循環ライン2の蒸発
器11内に水を充填すると、水は沸騰して蒸発し、その
時点の温度の飽和圧力まで循環ライン2内の圧力は上昇
する。例えば室温が25℃であれば23.75mmHg の圧力と
なって平衡状態となる。ここで、圧縮機17を駆動し
て、蒸発機11内の圧力を下げると、水は沸騰してどん
どん蒸発し、その気化熱(蒸発潜熱)によって水は冷却
される。このとき約595cal/g の熱を奪って気化す
る。そして、例えば5℃まで冷却させると、その時の圧
力は6.54mmHg (約0.00889kgf/cm2) まで下がり、沸騰も
止まる。このとき、熱交換器15に5℃以上の冷却水を
流すことで、冷却水は冷却されて、これを冷房等に利用
できる。
When water is charged into the evaporator 11 of the circulation line 2 having a pressure close to the vacuum, the water boils and evaporates, and the pressure in the circulation line 2 rises to the saturation pressure of the temperature at that time. For example, if the room temperature is 25 ° C., the pressure becomes 23.75 mmHg, and an equilibrium state is established. Here, when the compressor 17 is driven to lower the pressure in the evaporator 11, the water boils and evaporates more and more, and the water is cooled by the heat of vaporization (latent heat of evaporation). At this time, it takes about 595 cal / g of heat and evaporates. Then, when cooling to, for example, 5 ° C., the pressure at that time drops to 6.54 mmHg (about 0.00889 kgf / cm 2 ), and boiling stops. At this time, by flowing cooling water of 5 ° C. or more through the heat exchanger 15, the cooling water is cooled and can be used for cooling or the like.

【0017】一方、凝縮機12内では圧縮機17の駆動
によって水蒸気は圧縮されており、例えば熱交換器16
に35℃の水を流しておくと、熱交換器16に触れた水
蒸気は凝縮して水滴となり、どんどん水が凝縮機12内
に溜まる。このときの凝縮機12内の圧力は42.17mmHg
( 約0.05732kgf/cm2) となり、凝縮熱も発生して多少の
温度上昇がみられる。そして、圧縮機17の駆動によっ
て蒸発器11内では蒸発が行われるので、水はどんどん
減少していくので、前記調整弁19が適宜開けられて凝
縮機12内の水が蒸発器11内へ流れ補充される。この
とき蒸発器11内の圧力は凝縮機12内の圧力よりも低
いので自然に吸い込まれることとなる。なお、このとき
温度上昇が発生するが、水の比熱(顕熱)は潜熱に比べ
てはるかに小さいので、無視できる程小さいのである。
On the other hand, in the condenser 12, steam is compressed by the operation of the compressor 17, and for example, the heat exchanger 16
When water of 35 ° C. is flowed through the heat exchanger, the water vapor that has touched the heat exchanger 16 is condensed to form water droplets, and water accumulates more and more in the condenser 12. The pressure inside the condenser 12 at this time is 42.17 mmHg
(Approximately 0.05732 kgf / cm 2 ), heat of condensation is also generated, and a slight rise in temperature is observed. Then, since the evaporation is performed in the evaporator 11 by the driving of the compressor 17, the water is steadily reduced. Therefore, the regulating valve 19 is appropriately opened to allow the water in the condenser 12 to flow into the evaporator 11. Be replenished. At this time, since the pressure in the evaporator 11 is lower than the pressure in the condenser 12, it is naturally sucked. At this time, a temperature rise occurs, but the specific heat of water (sensible heat) is much smaller than the latent heat, so that it is negligibly small.

【0018】このようにして、循環ライン2では水の蒸
発と凝縮が行われて循環サイクルが完成し、蒸発器11
を室内側に配置することで、室内を冷却することがで
き、凝縮機12は室外に配置するだけでよいのである。
また、冬には逆方向に圧縮し、または、蒸発器11と凝
縮機12を入れ換えることで、室内を暖房することも可
能となる。
In this way, water is evaporated and condensed in the circulation line 2 to complete the circulation cycle, and the evaporator 11
By arranging on the indoor side, the room can be cooled, and the condenser 12 need only be arranged outside the room.
In winter, it is also possible to heat the room by compressing in the opposite direction or exchanging the evaporator 11 and the condenser 12.

【0019】ここで、この圧縮機17が、一般家庭で使
用されるフロン用エアコンで冷却する場合と同等に冷却
するのに必要な能力について具体的数値を挙げて説明す
る。通常、一般家庭で使用される1馬力程度のエアコン
の冷却能力は3300kcal/hである。これと同等の冷却に必
要な水の蒸発量は蒸発潜熱を約590cal/g とすると、
3300(kcal/h)/590(kcal/kg) ≒5.59(kg/h)となる。これ
が毎分では、5590/60 ≒93.2(g/min) となる。つまり、
ロスも含めて、1分間に1馬力当たり大体100g/minの水
の蒸発量が必要となる。
Here, the capacity required to cool the compressor 17 in the same manner as in the case of cooling with a CFC air conditioner used in ordinary households will be described with specific numerical values. Usually, the cooling capacity of an air conditioner of about 1 horsepower used in a general home is 3300 kcal / h. Assuming that the latent heat of evaporation is about 590 cal / g,
3300 (kcal / h) / 590 (kcal / kg) ≒ 5.59 (kg / h). This is 5590/60 93.2 (g / min) per minute. That is,
Approximately 100 g / min water evaporation per horsepower per minute, including losses, is required.

【0020】一方、前記蒸発器11において、温度10
℃まで冷却した場合、その時の圧力は9.2mmHg(0.012512
kgf/cm2)で水は沸騰して蒸気が発生し、このときの水蒸
気の体積は106.43l/g である。そして、前述のように毎
分100g蒸発させると、その体積は10643l/min (約
11m3/min)となる。他方、前記凝縮器12において、4
0℃で凝縮させるとすると、その時の圧力は55.32mmHg
(0.075204kgf/cm2)であるので、40℃と10℃での差
圧は、0.062692kgf/cm2 である。なお、体積比は106.43
l/g (10℃):19.546l/g (40℃)=5.45:1
である。
On the other hand, in the evaporator 11, the temperature 10
When cooled to ℃, the pressure at that time is 9.2 mmHg (0.012512
At a pressure of kgf / cm 2 ), water boils to generate steam, and the volume of water vapor at this time is 106.43 l / g. Then, as described above, when evaporating 100 g per minute, the volume becomes 10643 l / min (about
11m 3 / min). On the other hand, in the condenser 12, 4
If you condense at 0 ° C, the pressure at that time is 55.32mmHg
(0.075204 kgf / cm 2 ), the differential pressure between 40 ° C. and 10 ° C. is 0.062692 kgf / cm 2 . The volume ratio is 106.43
l / g (10 ° C.): 19.546 l / g (40 ° C.) = 5.45: 1
It is.

【0021】即ち、前記循環ライン2の中においては、
フロン用エアコンと同等の冷却能力を、水の蒸発潜熱を
利用して得るには、圧縮機の吸入量が11m3/min で、
蒸発圧力と凝縮圧力の差圧が0.062692kgf/cm2 であれば
よいことになる。一方、この吸入量が11m3/min は大
気中では、直径20cmで50W程度の換気扇と同等であ
ることから容易に実現することができる。ちなみに、フ
ロンR22の場合、常温では気体であり、40℃で液体
とするには15.64kgf/cm2の圧縮力が必要であり、前記と
比べて相当大きな圧力が必要となる。また、10℃にお
ける蒸発潜熱は47cal/g であり、水と比べて大変小さ
いことがわかる。但し、蒸気の体積が小さいので、ポン
プの排気量は小さくて済む。
That is, in the circulation line 2,
In order to obtain the same cooling capacity as a CFC air conditioner by using the latent heat of vaporization of water, the suction volume of the compressor is 11 m 3 / min.
It suffices if the pressure difference between the evaporation pressure and the condensation pressure is 0.062692 kgf / cm 2 . On the other hand, this suction amount of 11 m 3 / min can be easily realized in the atmosphere because it is equivalent to a ventilating fan having a diameter of 20 cm and about 50 W. By the way, in the case of Freon R22, it is a gas at normal temperature, and a compressive force of 15.64 kgf / cm 2 is required to make it liquid at 40 ° C., which requires a considerably higher pressure than the above. The latent heat of vaporization at 10 ° C. is 47 cal / g, which is very small as compared with water. However, since the volume of steam is small, the displacement of the pump can be small.

【0022】[0022]

【発明の効果】本発明は、以上の如く構成したので、次
のような効果を奏するのである。即ち、蒸発器11と凝
縮器12との間を管路13と管路14によって連通して
密閉循環ライン2を構成するとともに、前記管路13内
に圧縮機17を収納し、前記管路14に調整弁19を配
置し、冷却冷媒として水を循環ライン2内に入れた冷却
装置であって、前記蒸発器11内を温度5℃、圧力6.5m
mHg 〜温度30℃、圧力31.8mmHgの範囲とし、前記凝縮
器12内を温度10℃、圧力9.2mmHg 〜温度90℃、圧
力525.8mmHg の範囲として熱交換を行うようにしたの
で、蒸発器11側では水の蒸発潜熱によって大きな冷却
効果が得られ、凝縮器12側では水蒸気が容易に凝縮さ
れて水に戻り、簡単な構成で冷却効率の高い冷却装置が
得られるのである。また、循環ライン2内は低圧に保た
れるために、圧縮機17が必要な駆動力は小さくて済
み、駆動エネルギーは小さく、ランニングコストは小さ
くて済むのである。そして、冷却冷媒は水であるため
に、例え漏れても環境に悪影響を及ぼすことがないので
ある。また、フロン系冷媒に比べ、内部が低圧であるた
めに、破裂の危険性がないのである。
According to the present invention having the above-described structure, the following effects can be obtained. That is, the closed circulation line 2 is formed by connecting the evaporator 11 and the condenser 12 by the pipes 13 and 14, and the compressor 17 is housed in the pipe 13, A cooling device in which a regulating valve 19 is disposed in the evaporator 11 and water is introduced into the circulation line 2 as a cooling refrigerant.
Since the heat exchange is performed in the range of mHg to 30 ° C. and the pressure of 31.8 mmHg, and the inside of the condenser 12 is set to the temperature of 10 ° C., the pressure of 9.2 mmHg to 90 ° C. and the pressure of 525.8 mmHg, the evaporator 11 Thus, a large cooling effect is obtained by the latent heat of vaporization of water, and water vapor is easily condensed and returned to water on the condenser 12 side, so that a cooling device having a simple configuration and high cooling efficiency can be obtained. Further, since the inside of the circulation line 2 is maintained at a low pressure, the driving force required for the compressor 17 is small, the driving energy is small, and the running cost is small. And since the cooling refrigerant is water, even if it leaks, it does not adversely affect the environment. Further, since the pressure inside is lower than that of a CFC-based refrigerant, there is no danger of explosion.

【0023】また、圧縮機17の吸い込み側と吐出側の
間が密閉されないように構成したので、冷却装置を停止
したときには瞬時に蒸発器11と凝縮器12との間の圧
力差がなくなり、圧縮機に量空間を隔てるためのシール
や弁機構を設ける必要がなく、圧縮機の構造を簡単とす
ることができる。
Further, since the suction side and the discharge side of the compressor 17 are not hermetically sealed, the pressure difference between the evaporator 11 and the condenser 12 is instantaneously eliminated when the cooling device is stopped, and There is no need to provide a seal or a valve mechanism for separating the quantity space in the machine, and the structure of the compressor can be simplified.

【0024】また、圧縮機17を軸流式ファン、また
は、スクリュー式ファンで構成したので、連続的に大容
量を吸排気することが可能となる。
Further, since the compressor 17 is constituted by an axial flow type fan or a screw type fan, a large capacity can be continuously sucked and exhausted.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の冷却装置を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a cooling device of the present invention.

【図2】本発明の冷却装置において蒸発器をファンによ
り熱交換する実施例を示す図である。
FIG. 2 is a view showing an embodiment in which the evaporator performs heat exchange with a fan in the cooling device of the present invention.

【図3】本発明の冷却装置において蒸発器と凝縮器をフ
ァンにより熱交換する実施例を示す図である。
FIG. 3 is a view showing an embodiment in which heat is exchanged between an evaporator and a condenser by a fan in the cooling device of the present invention.

【図4】本発明の冷却装置において蒸発器の熱交換器を
パイプ式とし、他側でファンにより熱交換する実施例を
示す図である。
FIG. 4 is a view showing an embodiment in which a heat exchanger of an evaporator is a pipe type in the cooling device of the present invention, and heat is exchanged by a fan on the other side.

【図5】本発明の冷却装置において圧縮機のモーターを
蒸発器側の管路外に配置した実施例を示す図である。
FIG. 5 is a view showing an embodiment in which the motor of the compressor is disposed outside the pipe on the evaporator side in the cooling device of the present invention.

【図6】本発明の冷却装置において圧縮機のモーターを
凝縮器側の管路外に配置した実施例を示す図である。
FIG. 6 is a view showing an embodiment in which a compressor motor is disposed outside a conduit on a condenser side in the cooling device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 冷却装置 2 循環ライン 11 蒸発器 12 凝縮器 13・14 管路 15・16 熱交換器 17 圧縮機 19 調節弁 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cooling apparatus 2 Circulation line 11 Evaporator 12 Condenser 13.14 Pipeline 15.16 Heat exchanger 17 Compressor 19 Control valve

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 蒸発器11と凝縮器12との間を管路1
3と管路14によって連通して密閉循環ライン2を構成
するとともに、前記管路13内に圧縮機17を収納し、
前記管路14に調整弁19を配置し、冷却冷媒として水
を循環ライン2内に入れた冷却装置であって、前記蒸発
器11内を温度5℃、圧力6.5mmHg 〜温度30℃、圧力
31.8mmHgの範囲とし、前記凝縮器12内を温度10℃、
圧力9.2mmHg 〜温度90℃、圧力525.8mmHg の範囲とし
て熱交換を行うようにしたことを特徴とする冷却装置。
A line (1) is provided between an evaporator (11) and a condenser (12).
3 and a conduit 14 to form a closed circulation line 2, and a compressor 17 is housed in the conduit 13,
This is a cooling device in which a regulating valve 19 is disposed in the pipe 14 and water is introduced into the circulation line 2 as a cooling refrigerant.
31.8mmHg range, the temperature inside the condenser 12 is 10 ° C,
A cooling device characterized in that heat exchange is performed within a range of a pressure of 9.2 mmHg to a temperature of 90 ° C. and a pressure of 525.8 mmHg.
【請求項2】 前記圧縮機17の吸い込み側と吐出側の
間が密閉されていないことを特徴とする請求項1記載の
冷却装置。
2. The cooling device according to claim 1, wherein a portion between the suction side and the discharge side of the compressor is not sealed.
【請求項3】 前記圧縮機17を軸流式ファンで構成し
たことを特徴とする請求項1記載の冷却装置。
3. The cooling device according to claim 1, wherein said compressor is constituted by an axial fan.
【請求項4】 前記圧縮機17をスクリュー式ファンで
構成したことを特徴とする請求項1記載の冷却装置。
4. The cooling device according to claim 1, wherein said compressor 17 is constituted by a screw fan.
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