(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
氷を固形分とするスラリー状の液体を冷媒として用いる空気調和装置であって、
空気が流れる空気通路を有する本体と；
この本体の空気通路に下向きに傾斜された姿勢で配置され、上記空気通路に露出される上面および下面を有するとともに、この上面に沿って上記冷媒が流れる冷媒ガイドと；
この冷媒ガイドの上面および下面に形成され、上記空気通路に露出されるとともに、上記冷媒の流れ方向に沿って延びる多数のフィンと；を備えていることを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
請求項１の記載において、上記冷媒ガイドは、上記フィンを有するとともに、下向きに傾斜された複数の平坦なガイド板を有し、これらガイド板は、上記空気通路内において、その傾斜方向を交互に逆向きにした姿勢で上下方向に間隔を存して複数段に亘って配置されており、また、上記冷媒は、上段のガイド板から下段のガイド板に向けて流れることを特徴とする空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粒状の氷を含むスラリー状の液体を冷媒として用いる空気調和装置に係り、特にその冷媒を搬送するための構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気調和装置の冷媒としては、一般に冷水が用いられている。この冷水よりも蓄熱量の大きな氷を含むスラリー状の液体、いわゆる氷スラリーを冷媒として用いる場合、この氷スラリーを対象とした専用の空気調和装置は殆ど知られておらず、上記冷水を冷媒とする従来の空気調和装置をそのまま流用しているのが現状である。
【０００３】
図４は、冷水を冷媒とする従来の空気調和装置１の一例を開示している。この空気調和装置１は、箱状の本体２を備えており、この本体２の内部には、空気通路３が形成されている。本体２の前面には、空気取り入れ口４と空気排出口５とが形成されており、これら空気取り入れ口４および空気排出口５は、空気通路３に連なっている。そして、空気取り入れ口４は、本体２の下部に位置され、空気排出口５は、本体２の上部に位置されている。
【０００４】
そのため、空気は、図示しないファンを介して空気取り入れ口４から空気通路３に吸入され、この空気通路３を本体２の上方に向けて流れた後に、空気排出口５を通じて本体２の外方に排出されるようになっている。
【０００５】
本体２の空気通路３には、伝熱管７が配置されている。伝熱管７は、空気通路３内での管長を確保するため、蛇行状に折れ曲がって配管されている。すなわち、伝熱管７は、複数のＵ字形の曲げ部７ａと、これら曲げ部７ａを結ぶ複数の直管部７ｂとを有しており、これら直管部７ｂに多数の伝熱フィン８が取り付けられている。伝熱管７は、本体２の側面に導かれた上流端と下流端とを有している。伝熱管７の上流端には、氷スラリー入口管９が接続されており、この伝熱管７の下流端には、氷スラリー出口管１０が接続されている。
【０００６】
氷スラリー入口管９から伝熱管７に送り込まれる氷スラリーは、水と氷の粒とが混じり合ったシャーベット状の液体であり、冷水と略同程度の粘性を有している。この氷スラリーは、蛇行状に配管された伝熱管７の中を流れた後に、氷スラリー出口管１０を通じて本体２の外方に排出される。
【０００７】
このような構成の空気調和装置１によると、空気取り入れ口４から空気通路３に吸入された空気は、伝熱管７や伝熱フィン８と接触することで熱交換され、この熱交換により冷却された空気は、空気排出口５から本体２の外方に排出されるようになっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この種の氷スラリーを冷媒とする空気調和装置１では、氷の蓄熱量を有効に活用するため、伝熱管７内を単位時間当たりに流れる氷スラリーの量を少なくする必要がある。
【０００９】
ところが、伝熱管７は、蛇行状に折れ曲がっているので、氷スラリーの流量の減少に伴ってこの氷スラリーの流速が低下すると、特にその曲げ部７ａおよび伝熱管７から氷スラリー出口管１０への分岐部等にに氷スラリーが滞留し易くなる。
【００１０】
この結果、氷の粒によって伝熱管７が閉塞されてしまい、氷スラリーの円滑な流通が妨げられるといった問題が生じてくる。
本発明は、このような事情にもとづいてなされたもので、氷を固形分とするスラリー状の液体を冷媒として用いる場合に、この冷媒の円滑な流れを確保でき、しかも、冷媒と空気との熱交換を効率良く行なうことができる空気調和装置の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載された発明は、氷を固形分とするスラリー状の液体を冷媒として用いる空気調和装置を前提としており、この空気調和装置は、
空気が流れる空気通路を有する本体と；
この本体の空気通路に下向きに傾斜された姿勢で配置され、上記空気通路に露出される上面および下面を有するとともに、この上面に沿って上記冷媒が流れる冷媒ガイドと；
この冷媒ガイドの上面および下面に形成され、上記空気通路に露出されるとともに、上記冷媒の流れ方向に沿って延びる多数のフィンと；を備えていることを特徴としている。
【００１２】
この構成によれば、スラリー状の冷媒は、冷媒ガイドの上面に沿って下向きに流れるので、この冷媒の流れ経路が空気通路に広く開放される。それとともに、冷媒は単に下向きに流れるだけであるから、従来の伝熱管を用いたものに比べて冷媒の流れ経路が単純な形状となり、冷媒の流動抵抗が小さくなる。そのため、冷媒の流れが常時円滑となり、固形分としての氷が滞留し難くなる。
【００１３】
しかも、冷媒ガイドは、空気通路に開放されているので、冷媒は、空気通路内の空気と直接接触しつつ流動することになり、冷媒から空気への伝熱性能が向上する。さらに、冷媒ガイドは、空気通路に露出される多数のフィンを有するので、空気と冷媒ガイドとの接触面積を充分に確保することができる。したがって、空気と冷媒とが直接接触することと合わせて、熱交換を効率良く行なうことができる。
【００１４】
請求項２によれば、請求項１に記載された上記冷媒ガイドは、フィンを有するとともに、下向きに傾斜された複数の平坦なガイド板を有し、これらガイド板は、上記空気通路内において、その傾斜方向を交互に逆向きにした姿勢で上下方向に間隔を存して複数段に亘って配置されており、また、上記冷媒は、上段のガイド板から下段のガイド板に向けて流れることを特徴としている。
【００１５】
この構成によると、冷媒は、流れ方向を交互に反転させながら上段のガイド板から下段のガイド板に向けて流動することになり、空気通路内での冷媒の流れ経路の長さを充分に確保することができる。そのため、冷媒と空気との接触面積が増大し、効率の良い熱交換が可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を、図１ないし図３にもとづいて説明する。
図１および図２は、空気調和装置２１の全体の構造を概略的に示している。空気調和装置２１は、本体２２を有している。本体２２は、上下方向に延びる中空の箱状をなしており、この本体２２の内部には、空気通路２３が形成されている。本体２２は、空気取り入れ口２４と空気排出口２５とを有している。これら空気取り入れ口２４および空気排出口２５は、空気通路２３に連なっている。空気取り入れ口２４は、本体２２の後壁２２ａの下部に位置され、空気排出口２５は、本体２２の前壁２２ｂの上部に位置されている。
【００１７】
また、本体２２は、送風用のファン（図示せず）を備えている。このファンが作動されると、図１に破線の矢印で示すように、本体２２の外部の空気が空気取り入れ口２４を通じて吸引され、この空気は、空気通路２３を上方に向かって流れた後、空気排出口２５から本体２２の外方に排出されるようになっている。
【００１８】
ところで、この空気調和装置２１では、冷媒として水と氷の粒とが混じり合ったシャーベット状の液体、いわゆる氷スラリーを用いている。この氷スラリーは、冷水と略同程度の粘性を有しており、その氷の粒径は、約１〜２ｍｍ程度となっている。
【００１９】
図１に示すように、空気調和装置２１の本体２２の内部には、上記冷媒を流すための冷媒ガイド２８が配置されている。冷媒ガイド２８は、第１ないし第６のガイド板２９ａ〜２９ｆを有している。ガイド板２９ａ〜２９ｆは、平坦な板状をなしている。これらガイド板２９ａ〜２９ｆは、空気通路２３内において、本体２２の高さ方向に互いに間隔を存して複数段に積み上げて配置されている。
【００２０】
すなわち、ガイド板２９ａ〜２９ｆは、夫々下向きに傾斜されており、これらガイド板２９ａ〜２９ｆの傾斜角度αは、互いに同一となっている。第１のガイド板２９ａ、第３のガイド板２９ｃおよび第５のガイド板２９ｅは、本体２２の後壁２２ａから前壁２２ｂに向けて斜め下向きに延びている。第１、第３および第５のガイド板２９ａ，２９ｃ，２９ｅの先端は、前壁２２ｂの内面と向かい合っており、これら各ガイド板２９ａ，２９ｃ，２９ｅ先端と前壁２２ｂの内面とは、互いに接することなく離間されている。
【００２１】
第２のガイド板２９ｂ、第４のガイド板２９ｄおよび第６のガイド板２９ｆは、本体２２の前壁２２ｂから後壁２２ａに向けて斜め下向きに延びている。これら第２、第４および第６のガイド板２９ｂ，２９ｄ，２９ｆの先端は、後壁２２ａの内面と向かい合っており、これら各ガイド板２９ｂ，２９ｄ，２９ｆの先端と後壁２２ａの内面とは、互いに接することなく離間されている。
【００２２】
そのため、第１ないし第６のガイド板２９ａ〜２９ｆは、互い違いに配置されており、第１、第３および第５のガイド板２９ａ，２９ｃ，２９ｅと、第２、第４および第６のガイド板２９ｂ，２９ｄ，２９ｆとでは、その傾斜方向が互いに逆向きとなっている。この結果、第１、第３および第５のガイド板２９ａ，２９ｃ，２９ｅの先端は、第２、第４および第６のガイド板２９ｂ，２９ｄ，２９ｆの上方に位置されており、第２および第４のガイド板２９ｂ，２９ｄの先端は、第３および第５のガイド板２９ｃ，２９ｅの上方に位置されている。
【００２３】
また、第１ないし第６のガイド板２９ａ〜２９ｆは、本体２２の左右の側壁２２ｃ，２２ｄの間に跨がっており、各ガイド板２９ａ〜２９ｆの側縁部は、側壁２２ｃ，２２ｄの内面に突き合わされている。そのため、第１、第３および第５のガイド板２９ａ，２９ｃ，２９ｅは、本体２２の後壁２２ａと側壁２２ｃ，２２ｄとによって支持され、第２、第４および第６のガイド板２９ｂ，２９ｄ，２９ｆは、本体２２の前壁２２ｂと側壁２２ｃ，２２ｄとによって支持されている。
【００２４】
第１ないし第６のガイド板２９ａ〜２９ｆは、夫々空気通路２３に露出される上面３０ａと下面３０ｂとを有している。各ガイド板２９ａ〜２９ｆの上面３０ａは、上記冷媒が流れる流動面となっており、この流動面を流れる冷媒の流速は、各ガイド板２９ａ〜２９ｆの傾斜角度αによって定められている。
【００２５】
第１ないし第６のガイド板２９ａ〜２９ｆの上面３０ａには、複数の第１の伝熱フィン３１が一体に突設されている。図３に第１のガイド板２９ａを代表して示すように、上記第１の伝熱フィン３１は、上記冷媒の流れ方向に沿って一直線状に延びるとともに、この第１のガイド板２９ａの幅方向に間隔を存して配置されている。そのため、第１の伝熱フィン３１は、各ガイド板２９ａ〜２９ｆの上面３０ａと協同して複数の溝状の冷媒通路３２を構成しており、これら冷媒通路３２に沿って上記冷媒が流動するようになっている。
【００２６】
また、第１ないし第５のガイド板２９ａ〜２９ｅの下面３０ｂには、複数の第２の伝熱フィン３４が一体に突設されている。第２の伝熱フィン３４は、上記冷媒の流れ方向に沿って一直線状に延びるとともに、第１ないし第５のガイド板２９ａ〜２９ｅの幅方向に間隔を存して配置されている。これら第２の伝熱フィン３４の配置間隔は、第１の伝熱フィン３１の配置間隔よりも小さく定められている。
【００２７】
図２に示すように、本体２２の後壁２２ａの上部には、複数の冷媒導入口３６が開口されている。冷媒導入口３６は、最上段に位置する第１のガイド板２９ａの冷媒通路３２に連なっており、この冷媒導入口３６には、上記冷媒を供給するための冷媒入口管３７が接続されている。また、最下段に位置する第６のガイド板２９ｆの先端には、冷媒出口管３８が接続されている。冷媒出口管３８は、上記空気取り入れ口２４の下方において、上記本体２２の後壁２２ａを貫通して、この本体２２の外方に導出されている。
【００２８】
次に、このような構成の空気調和装置２１の作用について説明する。
空気取り入れ口２４から空気通路２３の下部に吸入された空気は、図１に破線の矢印で示すように、第１ないし第６のガイド板２９ａ〜２９ｆの間を縫うように蛇行して流れる。この空気は、第１のガイド板２９ａの先端と第２のガイド板２９ｂとの間を通って空気通路２３の上部に到達し、ここから空気排出口２５を通じて本体２２の外方に排出される。
【００２９】
一方、冷媒入口管３７から供給される冷媒、つまり氷スラリーは、図１に実線の矢印で示すように、最上段の第１のガイド板２９ａの冷媒通路３２に沿って下向きに流れる。この氷スラリーは、第１のガイド板２９ａの先端から次の段の第２のガイド板２９ｂの上面３０ａに向けて落下し、この第２のガイド板２９ｂの冷媒通路３２に沿って下向きに流れる。
【００３０】
すなわち、氷スラリーは、上の段のガイド板２９ａ〜２９ｅから次の下の段のガイド板２０ｂ〜２９ｆに移るとともに、その流れ方向を交互に反転させながら空気通路２３の上部から下部に向けて流動し、最終的に冷媒出口管３８を通じて本体２２の外部に導かれる。
【００３１】
この場合、氷スラリーが流動する第１ないし第６のガイド板２９ａ〜２９ｆの冷媒通路３２は、空気通路２３に開放されているので、氷スラリーと空気とが直接接触し合う。しかも、氷スラリーは、流れ方向を複数回に亘って反転させながら空気通路２３の上部から下部に向けて流れるので、氷スラリーの流れ経路が充分に長くなる。
【００３２】
それとともに、氷スラリーは、空気通路２３の上部から下部へと流れるのに対し、空気は、空気通路２３の下部から上部へと流れるので、氷スラリーと空気とは、互いに対向し合うようにして流れ、これら氷スラリーと空気とが満遍なく接触し合う。
【００３３】
さらに、空気は、第１のないし第５のガイド板２９ａ〜２９ｅの下面３０ｂに沿って流れるので、上記氷スラリーと間接的に接する状態となる。この際、第１ないし第６のガイド板２９ａ〜２９ｆは、空気通路２３に露出された第１および第２の伝熱フィン３１，３４を備えているので、空気とガイド板２９ａ〜２９ｆとの接触面積が増大し、空気への伝熱に必要な面積を充分に確保することができる。したがって、空気が冷媒と直接接触することと合わせて、これら両者間の熱交換を効率良く行なうことができ、伝熱性能を高めることができる。
【００３４】
また、上記構成の空気調和装置２１によると、氷スラリーは、流れ方向を複数回に亘って反転させながら流動するので、本体２２を大型化することなく、氷スラリーの流れ経路を充分に確保することができる。そのため、装置全体のコンパクト化を図りつつ、効率の良い熱交換が可能となる。
【００３５】
加えて、氷スラリーは、第１ないし第６のガイド板２９ａ〜２９ｆの上面３０ａの冷媒通路３２に沿って下向きに流れるので、この冷媒の流れ経路が空気通路２３に広く開放された状態となる。それとともに、氷スラリーは、第１ないし第６のガイド板２９ａ〜２９ｆの傾斜に基づいて下向きに流れるだけであるから、氷スラリーの流れ経路が単純な形状となり、氷スラリーの流動抵抗が小さくなる。そのため、従来の伝熱管７を用いたものに比べて冷媒の流れが常時円滑となり、氷による冷媒の流れ経路の閉塞を未然に防止することができる。
【００３６】
なお、上記実施の形態では、ガイド板を６枚としたが、このガイド板の数は上記実施の形態に特定されるものではなく、空気調和装置の性能に応じて適宜設定されるものである。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１によれば、冷媒の流れが常時円滑となり、氷による冷媒の流れ経路の閉塞を未然に防止することができる。
また、冷媒は、空気通路内の空気と直接接触しつつ流動するので、冷媒から空気への伝熱性能が向上する。しかも、フィンの存在により、空気と冷媒ガイドとの接触面積を充分に確保することができ、本体のコンパクト化を図りつつ、空気との熱交換を効率良く行なうことができる。
【００３８】
請求項２によれば、限られた大きさの本体内に、冷媒の流れ経路を充分に確保することができ、その分、冷媒と空気との接触面積が増大して、熱交換をより効率良く行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る空気調和装置の断面図。
【図２】図１のＸ−Ｘ線に沿う断面図。
【図３】第１および第２の伝熱フィンを有する冷媒ガイドの斜視図。
【図４】（Ａ）は、従来の空気調和装置を一部断面して示す正面図。
（Ｂ）は、従来の空気調和装置を一部断面して示す側面図。
【符号の説明】
２１…空気調和装置
２２…本体
２３…空気通路
２８…冷媒ガイド
３０ａ…上面
３０ｂ…下面
３１，３４…フィン（第１の伝熱フィン、第２の伝熱フィン）
【図１】
0003631849.tif 000002
【図２】
0003631849.tif 000003
【図３】
0003631849.tif 000004
【図４】
0003631849.tif 000005