冷却方法及冷却装置制造方法及图纸

冷却空气的冷却装置，作为热交换器的构成材料，以使制冷剂很好地吸热为目的，一般使用导热率高的铜或铝等金属。但是，这样的热交换器由于导热率高，所以制冷剂的温度就是热交换器的表面温度，结果库内或室内干燥。另外，因为由于干燥空气潜热降低了，所以，若热交换器的入口和出口的温差在１０℃以上，则就不能冷却了。本发明专利技术的冷却装置，以不伴随有湿度降低现象、热交换器的入口温度和出口温度的差小、即能源损失小的冷却装置为目的，使热交换器的材质为弱导热性的材质。由于是弱导热性的材质，所以，热交换器的表面温度比制冷剂的温度高，露点温度随之上升。因此，库内或室内湿度不会降低。另外，由于湿度不会降低，所以空气潜热量不会变小，即使热交换器的入口和出口的温差小，也能充分地进行冷却。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种由热交换器冷却空气的装置，尤其是使库内和室内的相对湿度值保持在接近100％，同时能提高能源利用率，且还能进行湿度控制的冷却方法及冷却装置。以往，在冷却空气的场合，一般采用的方法是，使氟隆(氟里昂)或替代氟隆的制冷剂、或者使水、蓄冷剂以及防冻液从设置在库内和室内的热交换器流过，通过强制空气使其在那里循环，或者，使其产生自然对流来进行冷却。另外，还研究应用了以获得高温度为目的、使用同样的制冷剂、用整个壁面进行冷却的、被称之为所谓冷淬方式的冷却方法。再有，近年来似乎也有人使用依据佩尔蒂效应的冷却方法等等。一般情况下，作为一种热交换器的组成材料，以使制冷剂很好地吸热为目的，通使用导热率高的铜或铝等金属。即使是佩尔蒂元件也一样，通过导热率高的金属或陶瓷进行热交换。但是，由于导热率高，制冷剂的温度就是金属的表面温度，若是氟隆的话，表面温度由其蒸发温度所决定。另外，即使是水、蓄冷剂以及防冻液也一样，水、蓄冷剂以及防冻液的温度与热交换器的表面温度大致相同。空气是以混合了蒸气的湿空气的状态存在的，这是众所周知的事实。该水蒸气量虽然其重量比在1～2％以下，但即使在常温下，也有蒸发和冷凝现象，其潜热所能产生的影响，已达到了在研究冷却方法和冷却装置时不能忽视的的程度。能混合到空气中的最大水蒸气量随温度的上升而增加。我们称含有该最大水蒸气量的空气为饱和空气，饱和空气的绝对湿度在同温同压下达最大。若冷却某一状态的空气使其温度下降，则会变成饱和空气，水蒸气冷凝。我们称该饱和温度为其空气的露点温度。若湿空气冷却到露点温度以下，则水蒸气产生冷凝，要发生结露现象。用附图说明图1的空气线图对由以往的冷却装置冷却的空气的变化进行说明。A点表示某一空气的状态是绝对湿度是x1、温度是T1。使空气环绕与制冷剂的温度td相同的、表面温度为td的热交换器的周围流动，使其冷却。环绕热交换器的表面流动的空气如实线E所示，温度从T1变化到T2，湿度从x1变化到x3，达到平衡点D。此时的绝对湿度降低至接近于在与制冷却剂的温度相同的温度--热交换器表面温度td下的最大水蒸气量的值，回流空气温度减小到这种程度。这样一来，用上述制冷剂的温度就是热交换器的表面温度的现有的冷却方式进行冷却，由于热交换器的表面温度很低，与其相对应，露点温度也低，不免会出现绝对湿度降低、在湿度减小的状态下运行的现象。因此，在其热交换系中，要对空气中的水分进行必要以上的冷却，使其结露，以水或霜的形式排出到外部。就是说，自然也会白白舍弃一些能源。另外，众所周知，湿空气的比焓，即使在同温下也是绝对湿度越大，其值越大。用现有的热交换器进行热交换的空气很干燥，空气的潜热量显著降低。因此，热交换器的入口和出口的温度差若在10℃以上，就不能冷却了。即，由于空气潜热低，如果没有与内部、外部的热负荷相对应的温度差，则不能保证必要的温度。因此，以往在进行热交换时，由于其性质方面的原因，总伴随有空气的干燥和能源的浪费。使制冷剂流过库内和室内的热交换器、进行热交换的冷却装置，用现有的冷却装置和冷却方法则库内和室内干燥，若是冷藏库，则不适合于生鲜食品的长时间保存。另外，若是冷却室内，则由于过于干燥而从皮肤上蒸发的水分增多，引起人们常说的冷房病。再有，如上所述，冷却空气中的水分会在库外或室外以水的形式丢弃部分能量。因此能想起的是由冰进行的冷却，众所周知，以往由冰进行的冷却是高湿度的。若研究一下由冰进行的冷却，会发现冰的融解温度是一定的，其表面的温度始终是一定的。就是说在与空气进行热交换时，由于能以其称为冰表面的融解热的形式吸热，所以，在冰和空气进行热交换时，空气的温度变化，是露点温度一定、没有伴随湿度降低的、仅是温度的变化，能实现高湿度的冷藏。本专利技术的目的就是要实现能象由冰进行冷却一样，不伴随有湿度减小现象，热交换器的入口温度和出口温度的差小、也就是能量损失少的冷却装置，本专利技术的冷却方法及冷却装置，热交换器的材质不是以往的制冷剂的温度就是其表面温度那样的、铜或铝之类的导热率高的材料，而使用弱传导性材料。这样一来，制冷剂的温度和热交换器表面的温度会产生温度梯度，热交换器表面的温度比制冷剂的温度要高。由材料可使热交换器的表面温度值接近于环流空气的温度。就是说，由于热交换器的表面温度变高了，与此相对应，露点温度提高了，也就提高了绝对湿度。由于冷却是在使绝对温度保持在较高水平的状态下进行的，所以，相对湿度提高了，能获得高湿度的冷却空气。虽然制冷剂以显热的形式进行热的交换，但由于热交换器的表面温度因上述温度梯度而比制冷剂高，所以，回流空气能有不伴随湿度降低现象的、仅仅是温度的变化。另外，由于湿度没有减小，空气的潜热量不会变小，其结果是，与以往的装置相比，即使环流空气的热交换器入口温度和出口温度的差小也能充分地进行冷却。另外，如果通过调节流过热交换器的制冷剂的量和速度来控制热交换器的表面温度的话，能进行空气的温度调节及湿度调节。这样一来，根据本专利技术能制成通过微调热交换器的表面温度，能进行任意温度和湿度的冷却的冷却装置。由于制冷剂提高了潜热效应，所以若使用比热高的蓄冷材料，则会更有效，不管材质是什么。另外，热交换器的材质最好是低导热率的材质，作为一个例子，可以举出塑料等的合成树脂、合成橡胶、陶瓷等。如以上所述，根据本专利技术的冷却方法及冷却装置，由于与以往的导热率高的铜、铝之类的金属材料的热交换器的表面温度相比，因只能以弱导热性材料所具有的温度梯度的量提高热交换器的表面温度，所以，能不降低绝对湿度进行冷却。因此，冷却装置内能保持高湿度、还能减少多余的结露或付着霜，其结果是，能减少能量消耗。图1是表示本专利技术以及以往的冷却装置的空气线图上的变化的图。图2是表示本专利技术以及以往的冷却装置上的热交换方法的模型图。图3是表示将本专利技术的冷却装置用于冷藏库的例子的图。图4是表示将本专利技术的冷却装置用于空调设备的例子的图。为了更加详细地对本专利技术进行描述，随着附图对其进行说明。图2是表示在本专利技术的冷却方法和冷却装置的热交换器上进行的热交换的模型图。制冷剂在热交换器(冷却管)3中从制冷剂入口1向制冷剂出口4流动。在冷却装置的设置于库内或室内的热交换器3上，使空气作为回流空气2以强制或自然对流的形式流动。在热交换器3的表面上能与回流空气2进行热交换，能冷却回流空气2。本专利技术的热交换器3用弱导热性材料--塑料制成，具有温度梯度。因此，在与制冷剂接触的接触面上的温度和热交换器3的表面温度之间会产生温差，热交换器3的表面温度比制冷剂的温度高。所以，能提高热交换器上的露点温度。用图1对本专利技术的热交换器上的空气的变化进行说明。图1是表示本专利技术的冷却方法及冷却装置的空气线图上的变化的图。A点表示某一空气状态是绝对湿度是x1温度是T1。使空气环绕表面温度是tb的热交换器周围流动，将其冷却。由于热交换器是弱导热性材料，所以，热交换器的表面温度tb比制冷剂的温度td高。环绕该热交换器的表面流动的空气如实线C所示，温度从T1变化到T2，湿度从x1变化到x2，到达平衡点B。此时的绝对湿度值降至接近于热交换器的表面温度为tb时的最大水蒸气量xb，然后保持这种状态。如图1所表明的那样，本专利技术的热交换器在表面温度为tb时的最大水蒸气量xb，比制冷剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冷却方法，其特征是：用弱导热性材料制成热交换器，使制冷剂在该热交换器内循环。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：长冈守利，
申请(专利权)人：株式会社阿路塔，株式会社ETI，
类型：发明
国别省市：JP[日本]