(57)【要約】【課題】空冷式冷房装置の運転に基づく大気への熱負荷を低減する。【解決手段】空冷式冷房装置の室外機４０の送風ファンの吸引口の前面側に、管体１と管体１を被覆する多孔質保水部２０と管体１に水を供給する水供給部からなる排熱抑制装置を適宜の間隔または千鳥状に配置し、送風ファンの吸引流が管体１の間を通過する際に多孔質保水部２０表面の水分の蒸発熱で冷却することによって凝縮機の冷却効率を高め、室外機４０から排出される排熱を抑制する。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空冷式冷房装置の室外機の送風ファンの吸引側に、管体と管体を被覆する保水部と管体に水を供給する水供給部からなる排熱抑制装置が設けてある室外機。
【請求項２】
請求項１において、管体が保水部への水供給穴を有するパイプである室外機。
【請求項３】
請求項１において、管体が中心部が空洞の多孔質体である室外機。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、保水部は、フェルト、金網、焼結金属、セラミックスのいずれか、またはそれらの組み合わせたものである室外機。
【請求項５】
請求項１〜4のいずれかにおいて、保水部にフィン状の突起面を有する室外機。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかにおいて、管体が所定の間隔で複数本平行に配置してある室外機。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかにおいて、管体が螺旋状又は渦巻状である室外機。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかにおいて、水供給部は、貯水槽と供給管からなり、貯水槽から管体に水が自然流下可能である室外機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、室内の空気を冷却する室内機と室外機とを備えた空冷式冷房装置の冷却効率を向上させて省エネルギーを図ることに関する。
【背景技術】
【０００２】
現代の都市域は、コンクリート構造物やアスファルト道路などのため、夏季には厳しい熱環境にさらされるので、快適さを確保する目的で冷房装置が使用されるが、その排熱が都市のヒートアイランド現象を引き起こすものとして問題となっている。
【０００３】
一般家庭や事務所等に設置されるパッケージエアコン又はルームエアコンと呼ばれている空冷式冷房装置は、室内機と凝縮器を有する室外機を備え、その凝縮器を冷却した外気は、熱風として大気中に排出され、大気温度を上昇させる主要な要因の１つになっている。
【０００４】
空冷式冷房装置の運転に基づく大気への熱負荷を軽減するためのアプローチは、一般的に、２つの方向からおこなわれており、一つは冷房装置の効率向上であり、他の一つは排出された熱風からの熱除去である。
【０００５】
空冷式冷房装置の効率向上策としては、凝縮器の伝熱管表面に水を散布・噴霧して水を蒸発させ、凝縮器での冷却能力を改善して冷房効率向上を図り、結果として、その運転に伴う大気への熱負荷を軽減する技術が、例えば、特許文献１（空冷式冷房機等の冷却機能向上装置）、特許文献２（空気熱源式冷房装置及びこれを用いた冷房方法）、特許文献３（省エネドレン散布機）、特許文献４（空冷式冷房装置）に開示されている。
【０００６】
特許文献１、特許文献３、特許文献４には、室内機から排出される排水を伝熱管表面に散布・噴霧する水として用いることが開示されている。特許文献２には、伝熱管表面に水を噴霧する手段を設け、外気温度及び外気湿度の実測値と予め入力された各温度、湿度における水噴霧量の最適値のデータに基づいて、或いは、伝熱管下部に設置した水滴センサの検知データに基づいて、水の蒸発量を推定する手段と、噴霧水量を制御する手段を設け、その推定した蒸発量に合わせ噴霧水量を制御することが開示されている。
【０００７】
特許文献３には、室外機の流入風で風車のように回るファンにドレン水を滴下し、細かい水滴にして拡散・散布する技術が開示されている。又、特許文献４には、室内機からの排水を散布に利用するに際し、貯水槽を設けてバッファーとして、日中の一番気温が高く冷房負荷が最も大きくなる時間帯に集中的に散布し、それ以外の時間帯には貯水槽の貯水量を増やすような稼動形態を採用することによって、省エネルギー効果を向上できることが示されている。
【０００８】
凝縮器の伝熱管表面に水を散布・噴霧してその表面で水を蒸発させることにより凝縮器の冷却能力を改善し、空冷式冷房装置の運転に伴う熱負荷を軽減しようとする技術は、一般的に、伝熱管表面にスケールが析出し熱交換能力が低下する可能性があり、それを防止するためには散布水中の不純物を除去する必要がある。又、フィンを有する伝熱管表面に均等に水を散布するのは難しく、期待した冷却能力の改善効果が得られなかった。
【０００９】
更に多くの場合、室外機を設置する場所の下部は水に対する対策がなされておらず、水を垂れ流すことができない状況にあるが、水が垂れ落ちないように散布水量を制御することは極めて困難である。
【００１０】
散水パイプや貯水槽、不純物除去器などを既設の室外機にオプションとして付設するためには、大幅な改良が必要となり、コスト面からみても、実用性に乏しいものである。
【００１１】
特許文献５（クーラー室外機冷却装置）には、室内機からの排水を利用して室外機の放熱効果を上げ、冷房効果を助けるため、枠の間に布を挟んで固定し、枠上部に取付部を設けた室外機冷却装置を室外機の背部に設置し、室内機の排水を布に供給し、室外機の吸引風が濡れた布を通る際に気化熱により冷却され、その冷却された外気で凝縮器が冷却することにより、室外機の放熱効果を上げるものである。
【００１２】
しかし、布が吸引抵抗となり、既設のファンに設置した場合、室外ファンでは必要な外気量を凝縮器に送風できなくなるという問題がある。室外ファン等を大型化して所定の外気量の確保は可能ではあるが、その改造には多大なコストを要し、又、室外ファンの消費動力が増大し、結果的には省エネルギーが達成できない。
【００１３】
もう一方のアプローチ、即ち、水の気化潜熱を利用して、排出された熱風から熱を直接的に除去する技術に関しては、これは古来おこなわれてきた打ち水や植物の蒸散作用による冷却を利用する方法と原理的には同じ技術であるが、直接的に空冷式冷房装置の効率向上を図るものではなく、個々には電気代の低減などとして実感し難いものではあるが、特許文献６（排出風の処理装置）などに開示されている。
【００１４】
特許文献６には、略円盤形の通風抵抗のない繊維体と、その繊維体を濡らすための水供給部を有する排出風の処理装置が開示されており、エアコンの吹き出し口に対面して設置された繊維体が室外機から排出される熱風を受け、繊維体の表面で生じる水の蒸発によって排出空気を冷却するものである。
【００１５】
繊維体を室外機の吹き出し側に設置したものであり、繊維体で生じる流動抵抗が凝縮器の放熱効果に及ぼす影響は大幅に低減される。即ち、吹き出し側に設置した場合には、吹き出し口と繊維体との間を密封しない限り、その間で外側への流路が開放されているため、繊維体で生じた流動抵抗が凝縮器にまで遡って影響することは殆どない。従って、空冷式冷房装置の性能に実質上の影響を与えることなく、空冷式冷房装置の運転に基づく大気への熱負荷を軽減することが容易になる。
【００１６】
凝縮器を冷却した後の高温となった空気を水と接触させるため、効率よく水を蒸発させることができる。更に又、この装置は、極めて簡単な構成を有し、その製作や設置、運転も比較的簡単であり、既設の空冷式冷房装置にこの排出風の処理装置を付設するに際しても設備の変更は殆ど必要なく、安価に実現できるものである。
【００１７】
空冷式冷房装置の排熱を抑制する目的として使用されているものではないが、多孔性物質を利用して蒸発面積を増大させ、冷熱を効率よく発生させる技術が特許文献７（吸着式冷蔵庫及び吸着式冷凍装置と、その霜取方法）に開示されている。   この文献には、蒸発器の内周面に多孔性物質（フェルト、金網、焼結金属など）を材料とするウィックを設け、冷媒液をウィックの毛管現象によって蒸発器上部に上昇させ、蒸発面積を増加させると共に冷蔵室上部においても冷熱を発生させることができることが示されている。
【００１８】
又、本発明者らは、直接的に空冷式冷房装置の排熱を抑制するものではないが、所謂ヒートアイランド問題への対策として、多孔質の保水性建材の気化冷却を利用する技術を永らく研究してきた（例えば、非特許文献１）。この多孔質の保水性建材は、庭石に用いる大谷石の廃材を主原料とするセラミックタイルであり、その内部に10ミクロン程度の空隙を多数有し、透水性と毛細管的特性を兼備している。このため、一旦水を含むと長時間にわたって保水し続け、保水状態で加熱されると水分を蒸発し、気化潜熱により建材の温度上昇を抑えると共に、周囲の空気から熱を奪い冷気を発生させる。水分蒸発によって水分が抜けた表面近くの部分には、毛管現象により建材内部の水が再配分されるものであり、冷房装置に利用可能なものである。
【００１９】
【特許文献１】実開平０６−００２０１３号公報
【特許文献２】特開２００１−３１７８２１号公報
【特許文献３】特開２００３−０４２４７６号公報
【特許文献４】特開２００４−１９０８７７号公報
【特許文献５】実開平０５−０５４９２６号公報
【特許文献６】特開２００４−１５０７８２号公報
【特許文献７】特開平０７−００４７７６号公報
【非特許文献１】羽田野、他３名（尾崎、鈴木、吉越）：水分蒸発を利用した夏季の熱環境改善と電力節減に関する研究、土木学会論文集、Ｎｏ．６９２／７−２１，  ｐｐ．１３−２０，  ２００１．１１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明は、室内の空気を冷却する室内機と室外機とを備えた空冷式冷房装置の冷房効率を上げて大気への熱負荷を軽減し、省エネルギーを達成するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
請求項１の発明は、空冷式冷房装置の室外機の送風ファンの吸引側に、管体と管体を被覆する保水部と管体に水を供給する水供給部からなる排熱抑制装置が設けたものである。
請求項２の発明は、管体として穴あきパイプを使用し、パイプを被覆する保水部に水を供給するようにしたものである。
請求項３の発明は、管体として中心部を空洞として水の通路部を形成した多孔質材を使用したものである。
【００２２】
請求項４の発明は、保水部が、フェルト、金網、焼結金属、セラミックスのいずれかを材料としたものである。
請求項５の発明は、保水部に水の蒸発面を増大させるためフィン状の突起面を設けたものである。
請求項６の発明は、水蒸発部は、前記室外機の吸引口の前面にこれと概ね平行に、前記蒸発管を所定の間隔で複数本配置したものである。
請求項７の発明は、水蒸発部は、前記室外機の吸引口の前面にこれと概ね対面して、前記蒸発管を螺旋状又は渦巻状に配置したものである。
【００２３】
請求項８の発明は、水供給部が貯水槽と供給管とからなり、貯水槽内の水が管体に自然流下可能としたものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、凝縮機に水の気化熱で冷却された空気を、吸引抵抗を増大させることなく供給することによって室外機の効率をあげるため、省エネルギーとなり、又、付設物の構造が単純であるので既存の室外機への付設も容易である。
また、本発明は、都市域で生じているヒートアイランド問題の解決に貢献できるものであって、その産業上の利用価値は極めて大きいものである。
【００２５】
更に、本発明は、吸着式熱サイクルを利用した空冷式冷房装置に適用することもできる。吸着式熱サイクルは、周知の如く、固体と気体との熱の移動を伴う吸着・脱着現象を熱サイクルに利用したものであり、吸着材（例えば、シリカゲル、ゼオライトなど）を外部熱源で加熱し冷媒（例えば、アルコール、水など）を脱着させる脱着工程と、その吸着材を低温（通常、常温近辺）の状態まで冷却する冷却工程と、その低温状態で冷媒蒸気を吸着剤に吸着させる吸着工程から熱サイクルが構成され、この吸着式熱サイクルを利用した空冷式冷房装置では、冷却工程において本発明を適用することができる。
【００２６】
本発明において、多孔質の保水性材料は、多数の空隙を有し、その空隙の毛細管的特性により水を外から吸引し、それを内部に保持し内部で再配分することができる材料の総称であって、布や繊維体などを含む。また、水を蒸発させる表面とは、水の蒸発が生じる面であって、多孔質の保水性材料の物理的な表面を限定し意味するものではない。即ち、水が好適に供給されている際には、その保水性材料の物理的な表面で蒸発が生じ、これは本発明の実施において好ましい形態であるが、水の供給が少ない場合には、保水性材料の物理的な表面と共にその内側近傍でも蒸発が生じるものであって、本発明は、かかる形態を排除するものではない。
【００２７】
本発明は、伝熱管表面へのスケール析出などの問題を回避することができ、又、既設の空冷式冷房装置の室外機に付設するに際しても変更が殆ど必要なく、簡単に取り付けが可能である。
【００２８】
管体は、パイプを多孔質の保水部で被覆したものであり、パイプと水の蒸発面との距離を適度に、具体的には、保水部の毛管現象により適度の水がパイプから水の蒸発面に供給されるように決定し、大型の冷房システムを対象とした場合においても、蒸発面の全面にわたり適度な湿り気を維持するように水を供給することができ、蒸発面の全面を効果的に利用することができる。
【００２９】
管体は、掃除ができるように終端にネジ栓等を設けてもよく、材質は、銅合金、硬質ビニル管など腐食に耐え、曲げ易いものを使用し、供給穴を含めてその寸法及び形状は、空冷式冷房装置の能力や水蒸発部の具体的な構成に合わせて選定する。
【００３０】
管体として、別部材であるパイプを用いず、保水部材のみを用いて水の通路部を形成することもできる。即ち、中心部を空洞として水の通路部を形成した多孔質の保水部からなるものを管体とすることができる。これは、その管壁に水供給用の穴をもつパイプを省略して水供給量の制限を緩めること、及び製造工程の簡略化により、大型冷房システム用の蒸発管を大量生産する際などに好適な形態である。
【００３１】
蒸発管の保水部は、多孔質の保水性材料であって、フェルト、金網、焼結金属、セラミックスなどが挙げられ、単独の保水性材料を用いて形成することもできるが、複数の保水性材料を組み合わせ用いて形成することもできる。例えば、セラミックスで水の通路部を有する内側保水部を形成し、それにフェルトを被覆することにより外側保水部を形成して、二重構造を有する保水部とする。
【００３２】
保水部は、水の蒸発面を増大させるため、管状の保水部に所定の間隔でフィン状の突起面を設けることもできる。フィン状突起面は、例えば、円周方向、軸方向、或いは、螺旋方向などに設けることができるが、気流の流動抵抗や管体の可撓性の点から、特には円周方向に設けるのが好ましい。なお、その管状部とフィン部は、通常、同じ材料とし、特には１体に製作するのが好ましいが、異なる材料とすることもできる。
【００３３】
管体の配置構成は、室外機の吸引面と概ね平行に、所定の間隔で複数本配置する。底部に配置した軸管から適度な間隔で鉛直に、柱状の管体を複数本立てて配置する。管体の配列は、直線状の配列や、千鳥配列、碁盤目配列などの適宜の配列とする。管体は、鉛直だけでなく、水平、或いは、傾斜させて配置してもよい。
【００３４】
管体の配置は、室外機の吸引ファンの吸引口に対面して、管体を螺旋状又は渦巻状に配置して構成することもできる。又、かかる螺旋状又は渦巻状の管体を、吸引流の方向に所定の間隔で複数重ねて配置することもできる。螺旋状又は渦巻状に配置した構成は、特には、対象とする室外機の吸引口の形状が円形の場合に好適な実施の形態である。なお、管体は、適宜、設置した支持体により支持する。
【００３５】
水供給部は、管体に接続され、水を供給するものであって、供給源は、水道水、室内機から排出される排水、雨水などを単独に、或いは、組み合わせて用いることができる。
【００３６】
室内機から排出される排水や雨水を用いるのがコストの面から好ましく、更には、水ポンプ等を要さずに水を供給できる構成が好ましく、かかる好ましい水供給部として、例えば、その排水や雨水を受けそれを貯水する貯水槽を設け、貯水槽内の水が蒸発管の通路部に自然流下可能に、貯水槽を配置し、通路部に接続する。
【００３７】
本発明の室外機は、水供給部を大気圧以上の圧力を有する水系統と接続し、水供給部に給水量を制御するための給水バルブを設け、外気温度と外気湿度を含む気象データと予め入力されたその温度等と水の蒸発量との関係を示すデータに基づいて、或いは、水蒸発部の所定位置に設置した水滴センサ等の検知データに基づいて、給水バルブの開度調整などにより給水量を制御する制御器を設け、その実測データに基づき給水量を適正に制御すようにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
図１に示すように、管体１は、水の通路部１００を形成するパイプ１０とその周囲を被覆する多孔質の保水部２０とからなり、パイプ１０は、保水部２０に水を供給する供給穴１０１が管壁に複数設けてある。なお、１０２はパイプ１０の外表面、１０３はパイプ１０の内表面である。
【００３９】
図２は、水の通路部１００とその周囲を被覆する多孔質保水部２０とからなる管体であり、別部材であるパイプを用いず、多孔質材の中心部を空洞の通路部１００としたものである。
【００４０】
図３は、水の通路部１００を形成するパイプ１０とその周囲を被覆する多孔質の保水部２０とからなる管体であって、水の蒸発面を増大させるため、所定の間隔でフィン状の突起面２０１を設けたものである。
この実施例のフィン状の突起面２０１は、円周方向に設けられているが、これに限らず、吸引流に抵抗とならないように、軸方向、或いは、螺旋方向などに設ける。又、この実施例のパイプ１０とフィン２０１は、同じ材料で１体に製作されているが、異なる材料とすることもでき、フィン２０１がフェルトの場合、風を受けて翻り、水の蒸発を促進させるものとなる。
【００４１】
図４は管体の配置を示すもので、室外機の凝縮機に冷風を送る冷却ファンの前面に管体１を平行、碁盤目配列したものである。
複数列とすることにより、最初の管体１−Ａで吸引流が乱され、この乱れた流れが次の管体１−Ｂに当たり、乱れの作用により水分蒸発を促進するという副次的な効果をもたらす。
碁盤目配列の他、千鳥配列や直線の配列などが可能であり、又、管体１は、鉛直の他、水平、或いは、傾斜させて配置してもよい。
【００４２】
図５は、管体１を渦巻状として室外機４０の吸引口に対面させて配置したものである。吸引口が円形の場合に好適である。渦巻状の配置の他、螺旋状配置などが可能であり、又、螺旋状又は渦巻状の管体１を、吸引流方向に間隔をあけて複数個配置することもできる。
【００４３】
図６は、水供給部の実施例であり、渦巻状の管体１より高い位置に自由水面を持つように貯水槽５０を配置し、途中に水量調節用の給水バルブ７０を有する供給パイプ６０で管体１に水を導くものである。貯水槽５０内の水が自然流下して管体１供給されるものである。貯水槽５０の水は、図示を省略しているが、コスト上、室内機から排出される排水と雨水を組み合わせて用いるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施例の側面図である。
【図２】管体の断面図である。
【図３】管体他の実施例の断面図である。
【図４】蒸発管の配置説明図である。
【図５】蒸発管の配置の他の実施例の説明図である。
【図６】水供給部を示す概念図である。
【符号の説明】
【００４５】
１        管体
１０      パイプ  
２０      多孔質保水部
４０      室外機
５０      貯水槽
６０      供給パイプ
７０      給水バルブ
１００    水の通路部
１０１    水供給穴
１０２    外表面
１０３    内表面
２０１    フィン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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