(57)【要約】【課題】水の気化熱を利用して空気を冷却するにあたって、冷却効率の向上が図られた気化式空気調和機を提供する。【解決手段】気化式空気調和機１は本体筐体２に開口する吸込口３と吹出口４とを連通させる空気流通路５に気流を発生させる送風ファン６と、送風ファン６による空気流通方向と略平行をなす平面部１１ａを有して空気流通方向と略直角をなす方向に平面部１１ａが対向し合うように所定間隔をあけて並べて配置された複数の円形の板状の空気冷却材１１と、空気流通方向と略直角をなす方向に延びる軸線を中心として空気冷却材１１を回転させる回転機構２０と、貯水部３０と、を備える。空気冷却材１１はその一部が貯水部３０の水Ｗと接触する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気の吸込口及び吹出口を開口する本体筐体と、
前記吸込口と前記吹出口とを連通させる空気流通路と、
前記空気流通路に気流を発生させる送風ファンと、
前記送風ファンによる空気流通方向と略平行をなす平面部を有して前記空気流通方向と略直角をなす方向に前記平面部が対向し合うように所定間隔をあけて並べて配置された複数の多角形または略円形の板状の金属材料またはセラミック材料からなる空気冷却材と、
前記空気流通方向と略直角をなす方向に延びる軸線を中心として前記空気冷却材を回転させる回転機構と、
水または水を含む液体を貯留する貯水部と、
を備え、
前記空気冷却材はその一部が前記貯水部の水または水を含む液体と接触することを特徴とする気化式空気調和機。
【請求項２】
前記空気流通路は空気流通方向が直線状に延びて、または湾曲して延びて前記吸込口と前記吹出口とが略対向することを特徴とする請求項１に記載の気化式空気調和機。
【請求項３】
前記空気冷却材は前記吹出口の空気流通方向上流側に隣接して配置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の気化式空気調和機。
【請求項４】
前記空気冷却材は金属材料と保水性を有する高分子材料からなることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の気化式空気調和機。
【請求項５】
前記空気冷却材を構成する金属材料の表面に親水性処理を施したことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の気化式空気調和機。
【請求項６】
前記空気冷却材はその一部が前記空気流通路に位置し、前記空気流通路における前記回転機構による回転に基づく周縁部の前記貯水部から最も離れた箇所の移動方向が前記空気流通方向と略一致し、その回転速度が前記空気冷却材の表面に付着する水の一部が気化して前記空気冷却材の表面の一部が露出する程度の速度であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の気化式空気調和機。
【請求項７】
前記空気冷却材はその一部が前記空気流通路に位置し、前記空気流通路における前記回転機構による回転に基づく周縁部の、前記貯水部から最も離れた箇所の移動方向が前記空気流通方向に対して逆方向であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の気化式空気調和機。
【請求項８】
前記空気冷却材の、前記貯水部が貯留する水または水を含む液体に浸漬している表面積が前記空気冷却材の表面積全体の５％〜５０％であることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の気化式空気調和機。
【請求項９】
複数の前記空気冷却材は互いに略平行に配置されることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の気化式空気調和機。
【請求項１０】
前記空気冷却材はその表面に凹部及び凸部の少なくとも一方を有することを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の気化式空気調和機。
【請求項１１】
前記空気冷却材を構成する金属材料の熱伝導率が３０Ｗ／ｍ・ｋ以上であることを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の気化式空気調和機。
【請求項１２】
前記空気冷却材を構成する金属材料の比熱が０．１Ｊ／ｇ・℃以上、２．０Ｊ／ｇ・℃以下であることを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の気化式空気調和機。
【請求項１３】
水または水を含む液体を収容して前記貯水部に対して着脱可能であるとともに給水可能な給水容器を備えることを特徴とする請求項１〜請求項１２のいずれかに記載の気化式空気調和機。
【請求項１４】
前記給水容器は前記貯水部と連通する箇所以外が密閉されていることを特徴とする請求項１〜請求項１３のいずれかに記載の気化式空気調和機。
【請求項１５】
前記給水容器は前記貯水部と連通する箇所に弁を備えることを特徴とする請求項１〜請求項１４のいずれかに記載の気化式空気調和機。
【請求項１６】
前記回転機構は前記空気冷却材の回転速度及び回転方向が変更可能であることを特徴とする請求項１〜請求項１５のいずれかに記載の気化式空気調和機。
【請求項１７】
前記回転機構は周辺温度及び周辺湿度の少なくとも一方に基づき前記空気冷却材の回転速度を変更することを特徴とする請求項１〜請求項１６のいずれかに記載の気化式空気調和機。
【請求項１８】
前記貯水部は前記空気冷却材の表面に対して水が流通する通水孔を備えることを特徴とする請求項１〜請求項１７のいずれかに記載の気化式空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は気化式空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
気化式空気調和機は水の気化により気化熱が奪われる現象を冷却及び加湿に利用する装置である。このような気化式空気調和機は従来多々工夫され実現されており、その例が特許文献１〜３に開示されている。
【０００３】
特許文献１に記載された従来の気化式空気調和機は内部に多孔質材が充填された冷却容器と、多孔質材に向けて散水する散水装置と、冷却容器内の空気を外部に向けて送風するファンとを備える。ファンを作動させると、冷却容器の内部で空気が流通して多孔質材の表面の水が気化する。水の気化による冷却作用で冷風が発生する。
【０００４】
図１７は従来の気化式空気調和機の別の一例を示す。この気化式空気調和機１００は筐体１０１の内部の下部に配置した水タンク１０２と、上部に配置した給水樋１０３とを備える。水タンク１０２の内部の水はポンプ１０４で給水樋１０３に給水される。水タンク１０２及び給水樋１０３の内部の網掛け部は貯留された水を表している。給水樋１０３の下方には蒸発ネット１０５が垂直に配置される。給水樋１０３は蒸発ネット１０５に所定の時間当たり滴下量で水を滴下する。これにより、蒸発ネット１０５は湿潤状態となる。
【０００５】
クロスフローファン（図示せず）を内蔵した送風装置１０６を駆動すると、筐体１０１の背面１０１Ｒの吸込口１０７から吸い込まれ蒸発ネット１０５を通過する気流が発生する。図１７の白抜き矢印は空気流通方向を示す。この気流により蒸発ネット１０５を湿潤させている水が気化し、冷却作用が生じる。空気は冷却されるとともに加湿され、筐体１０１の正面１０１Ｆのルーバー付き吹出口１０８から室内に吹き出される。
【０００６】
特許文献２に記載された従来の気化式空気調和機は送風装置と、下端部を水槽部内の水に浸漬した気化フィルタと、気化フィルタの周囲を保持するフィルタケースとを備える。送風装置によって吸込口から吸い込まれた室内の乾燥した空気をヒータを通過させて加熱した後、水槽部の水により湿潤した気化フィルタを通過させて吹出口から吹き出す。フィルタケースは風路方向と平行に回転可能であり、風路方向に開口して風路方向と平行な左右が平板をなして上下面が回転半径と同一半径の円弧状をなす。さらに、フィルタケースが回転時に通過する風路上面部はフィルタケースの上下面と所定の間隙を保持すべく円弧形状をなす。
【０００７】
特許文献３に記載された従来の気化式空気調和機は水タンクと、水タンク内の水を所定量溜める貯水部と、回転可能なフィルタ部材と、ファンとを備える。フィルタ部材は複数の樹脂製プレート等で形成され、その嵌合方法について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１２−２２５５５１号公報
【特許文献２】特開２００５−０３７０１１号公報
【特許文献３】特許４２７０１６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１〜３に記載された気化式空気調和機で使用される多孔質材や気化フィルタは熱容量が小さく、気化熱で冷却された状態で温かい空気に接触したとしても熱交換は限定的である虞がある。したがって、空気の温度低下量が僅かであることが課題となっていた。
【００１０】
また、上記図１７を用いて説明した従来の気化式空気調和機で使用される蒸発ネット１０５や一般的な気化フィルタは水に含まれる塵や埃、スケール（水垢）などにより目詰まりを起こす虞がある。したがって、通気性が阻害されて冷却効率が低下する課題があった。
【００１１】
また、蒸発ネットや気化フィルタは空気抵抗が大きく、これらを通過する気流を発生させるファンを回転させるモータに大きな出力が必要であった。これにより、消費電力において課題があった。
【００１２】
また、上記従来の蒸発ネットや特許文献１に記載された気化フィルタは送風によって熱交換され易い箇所での気化量が気化による温度低下とともに減少してしまう。また、気流の当たり易い箇所しか冷却されず、冷却効率が上がらなかった。また、熱交換され易くするために例えば蒸発ネットを空気流通路に対して平行に配置すると、気流によりばたつくことがあった。したがって、蒸発ネットや気化フィルタ同士が接触してしまい、強い気流を発生させることができなかった。さらに、蒸発ネットは所定の厚みを有するため、空気流通路に対して平行に並べたとしても空気抵抗となり圧力損失が高くなる。その結果、ファンを回転させるモータの回転数が低下してしまうという課題があった。
【００１３】
特許文献２に記載された気化式空気調和機はフィルタケースにより全体を保持してこの課題を克服しようとしている。しかしながら、このフィルタケースはフィルタ上下面を覆う構造であり、一部で開口しているが、回転時に一時的に空気流通路を塞ぐ虞があった。また、フィルタを保持するために円盤構造を採用することができず、気化させるにあたって十分な表面積を確保できないという課題があった。
【００１４】
特許文献３に記載された気化式空気調和機は回転可能なフィルタ部材の下部に水を含浸させてファンによって加湿を行う。フィルタ部材は所定の厚みを有するので、空気流通路に対して平行に並べたとしても空気抵抗となって圧力損失が高くなるという課題があった。また、フィルタが一度乾いてしまうと効力を発揮しなくなる。さらに、フィルタは熱伝導率が悪く、入り組んだ構造のために蒸発によってフィルタに含まれる水の温度が冷えてもタンク内の水と熱交換し難い。また、フィルタに含まれる水の温度がタンクの水温より低いままになり、蒸発量が少なくなって空気を十分冷却させることができなかった。
【００１５】
これに加えて、特許文献３に記載された気化式空気調和機は空気流通路に関して吸込口と吹出口とが直角方向であるため、空気の流通がスムーズでなく空気抵抗が大きい。また、ファンの吹出口に冷却部が隣接していないため、気化フィルタへの送風量が少ない。これにより、蒸発量を増加させるためにフィルタの表面積を増加させると厚みが増大し、フィルタ同士の距離を詰める必要が生じて通風量が少なくなるといった課題があった。さらには、スケールやカビが発生することによる手入れが面倒であるといった課題や、埃や臭いがフィルタに吸着、沈着してしまうといった課題があった。
【００１６】
本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、水の気化熱を利用して空気を冷却するにあたって、冷却効率の向上が図られた気化式空気調和機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の課題を解決するため、本発明の気化式空気調和機は、空気の吸込口及び吹出口を開口する本体筐体と、前記吸込口と前記吹出口とを連通させる空気流通路と、前記空気流通路に気流を発生させる送風ファンと、前記送風ファンによる空気流通方向と略平行をなす平面部を有して前記空気流通方向と略直角をなす方向に前記平面部が対向し合うように所定間隔をあけて並べて配置された複数の多角形または略円形の板状の金属材料またはセラミック材料からなる空気冷却材と、前記空気流通方向と略直角をなす方向に延びる軸線を中心として前記空気冷却材を回転させる回転機構と、水または水を含む液体を貯留する貯水部と、を備え、前記空気冷却材はその一部が前記貯水部の水または水を含む液体と接触することを特徴とする。
【００１８】
また、上記構成の気化式空気調和機において、前記空気流通路は空気流通方向が直線状に延びて、または湾曲して延びて前記吸込口と前記吹出口とが略対向することを特徴とする。
【００１９】
また、上記構成の気化式空気調和機において、前記空気冷却材は前記吹出口の空気流通方向上流側に隣接して配置されることを特徴とする。
【００２０】
また、上記構成の気化式空気調和機において、前記空気冷却材は金属材料と保水性を有する高分子材料からなることを特徴とする。
【００２１】
また、上記構成の気化式空気調和機において、前記空気冷却材を構成する金属材料の表面に親水性処理を施したことを特徴とする。
【００２２】
また、上記構成の気化式空気調和機において、前記空気冷却材はその一部が前記空気流通路に位置し、前記空気流通路における前記回転機構による回転に基づく周縁部の前記貯水部から最も離れた箇所の移動方向が前記空気流通方向と略一致し、その回転速度が前記空気冷却材の表面に付着する水の一部が気化して前記空気冷却材の表面の一部が露出する程度の速度であることを特徴とする。
【００２３】
また、上記構成の気化式空気調和機において、前記空気冷却材はその一部が前記空気流通路に位置し、前記空気流通路における前記回転機構による回転に基づく周縁部の、前記貯水部から最も離れた箇所の移動方向が前記空気流通方向に対して逆方向であることを特徴とする。
【００２４】
また、上記構成の気化式空気調和機において、前記空気冷却材の、前記貯水部が貯留する水または水を含む液体に浸漬している表面積が前記空気冷却材の表面積全体の５％〜５０％であることを特徴とする。
【００２５】
また、上記構成の気化式空気調和機において、複数の前記空気冷却材は互いに略平行に配置されることを特徴とする。
【００２６】
また、上記構成の気化式空気調和機において、前記空気冷却材はその表面に凹部及び凸部の少なくとも一方を有することを特徴とする。
【００２７】
また、上記構成の気化式空気調和機において、前記空気冷却材を構成する金属材料の熱伝導率が３０Ｗ／ｍ・ｋ以上であることを特徴とする。
【００２８】
また、上記構成の気化式空気調和機において、前記空気冷却材を構成する金属材料の比熱が０．１Ｊ／ｇ・℃以上、２．０Ｊ／ｇ・℃以下であることを特徴とする。
【００２９】
また、上記構成の気化式空気調和機において、水または水を含む液体を収容して前記貯水部に対して着脱可能であるとともに給水可能な給水容器を備えることを特徴とする。
【００３０】
また、上記構成の気化式空気調和機において、前記給水容器は前記貯水部と連通する箇所以外が密閉されていることを特徴とする。
【００３１】
また、上記構成の気化式空気調和機において、前記給水容器は前記貯水部と連通する箇所に弁を備えることを特徴とする。
【００３２】
また、上記構成の気化式空気調和機において、前記回転機構は前記空気冷却材の回転速度及び回転方向が変更可能であることを特徴とする。
【００３３】
また、上記構成の気化式空気調和機において、前記回転機構は周辺温度及び周辺湿度の少なくとも一方に基づき前記空気冷却材の回転速度を変更することを特徴とする。
【００３４】
また、上記構成の気化式空気調和機において、前記貯水部は前記空気冷却材の表面に対して水が流通する通水孔を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の構成によれば、水の気化熱を利用して空気を冷却するにあたって、冷却効率の向上が図られた気化式空気調和機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１実施形態の気化式空気調和機の概略垂直断面側面図である。
【図２】本発明の第１実施形態の気化式空気調和機の概略垂直断面正面図である。
【図３】本発明の第１実施形態の気化式空気調和機の空気冷却材の概略斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態の気化式空気調和機と従来例の気化式空気調和機との冷却温度の違いを示すグラフである。
【図５】本発明の第１実施形態の気化式空気調和機の空気冷却材の間隔と空気流通方向長さとの関係が冷却温度に及ぼす影響を示すグラフである。
【図６】本発明の第２実施形態の気化式空気調和機の概略垂直断面側面図である。
【図７】本発明の第３実施形態の気化式空気調和機の空気冷却材の部分断面図である。
【図８】本発明の第４実施形態の気化式空気調和機の空気冷却材の配置が冷却温度に及ぼす影響を示すグラフである。
【図９】本発明の第５実施形態の気化式空気調和機の空気冷却材の直径に対する浸漬深さが空気冷却材の水の付着面積に及ぼす影響を示すグラフである。
【図１０】本発明の第６実施形態の気化式空気調和機の空気冷却材の説明図である。
【図１１】本発明の第８実施形態の気化式空気調和機の概略垂直断面正面図である。
【図１２】本発明の第９実施形態の気化式空気調和機の概略垂直断面側面図である。
【図１３】本発明の第９実施形態の気化式空気調和機の貯水部の蓋の斜視図である。
【図１４】本発明の第９実施形態の気化式空気調和機の貯水部の蓋の上面図である。
【図１５】図１２に示す貯水部の蓋のXV−XV線における水平断面図である。
【図１６】本発明の第１０実施形態の気化式空気調和機の冷却部及び貯水部を示す概略垂直断面正面図である。
【図１７】従来の気化式空気調和機の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の実施形態を図１〜図１６に基づき説明する。なお、本説明における「垂直」、「平行」は方向の単なる目安であり、厳密な意味において垂直であること、平行であることを要求するものではない。
【００３８】
＜第１実施形態＞
最初に、本発明の第１実施形態の気化式空気調和機について、図１〜図３を用いてその構造を説明する。図１及び図２は気化式空気調和機の概略垂直断面側面図及び概略垂直断面正面図である。図３は気化式空気調和機の空気冷却材の概略斜視図である。なお、図１及び図３に描画した白抜き矢印は送風ファンにより生じる気流の流通経路及び流通方向を示す。また、図１に描画した二点鎖線は空気流通路の上下方向の略中心線を示す。
【００３９】
気化式空気調和機１は、図１に示すように矩形箱形をなす本体筐体２を備える。本体筐体２はその一端に開口した空気の吸込口３と、他端に開口した吹出口４とを連通させる空気流通路５を内部に備える。本体筐体２は内部に送風ファン６、冷却部１０、回転機構２０、貯水部３０を備える。送風ファン６及び冷却部１０は本体筐体２の内部で直線をなす空気流通方向に沿って並んでいることが望ましい。
【００４０】
空気流通路５は空気流通方向が略直線状に延びて吸込口３と吹出口４とが対向する。より詳しく言えば、空気流通路５はその上下方向の略中心線５Ｃを図１に二点鎖線で示したように、空気流通方向が冷却部１０において下方の貯水部３０の水Ｗに接近するように湾曲して延びている。空気流通路５の上下方向の略中心線５Ｃに関して、吸込口３から冷却部１０までの経路と冷却部１０から吹出口４までの経路との間の角度αが１２０°を超えるように空気流通路５を形成することが好ましい。これにより、圧力損失を低減することができる。そして、強い風を冷却部１０に当てることができ、さらに吹出口４の風速を高めることが可能である。
【００４１】
送風ファン６としては例えば軸流ファン、クロスフローファン、シロッコファンなどが利用され、冷却部１０より吸込口３に近い側に配置される。送風ファン６は吸込口３から本体筐体２の内部に吸い込んだ空気を冷却部１０に吹き当てる方向、すなわち図１における右方から左方に向かって空気流通路５に気流を発生させる。
【００４２】
冷却部１０は本体筐体２の内部の、送風ファン６に対して空気流通方向下流側に配置される。冷却部１０は本体筐体２の内部、すなわち空気流通路５を流通する空気との間で熱交換を行うことにより冷却した空気を送風する。冷却部１０が冷却した空気は吹出口４から本体筐体２の外部に吹き出される。冷却部１０が吹出口４に近いので、より冷たい空気を本体筐体２の外部に吹き出すことができる。
【００４３】
なお、本実施形態では、冷却部１０を送風ファン６に対して空気流通方向下流側に配置しているが、この配置に限定されるわけではなく、送風ファン６に対して上流側に配置しても良い。この場合、送風ファン６の回転により本体筐体２の内部に吸い込まれた空気が冷却部１０で冷却され、送風ファン６を通過して吹出口４から本体筐体２の外部に吹き出される。
【００４４】
冷却部１０は、図１〜図３に示すように空気冷却材１１及び軸１２を備える。なお、図３は空気冷却材１１及び軸１２の一部を描画している。空気冷却材１１は円形の板状をなし、複数が各々中心を貫通する軸１２に所定間隔をあけて並べて固定される。軸１２は空気流通方向と略直角をなして水平方向に延びる軸線を有する。空気冷却材１１はその一部が空気流通路５の内側に位置し、他の一部が貯水部３０の水Ｗに浸かる。空気冷却材１１はその一部が貯水部３０の水Ｗに浸かることにより自身に付着した水Ｗの気化熱を利用して周囲の空気や空気冷却材１１自身を冷却する。
【００４５】
回転機構２０は、図１及び図２に示すようにモータ２１、第一プーリ２２、第二プーリ２３及びベルト２４を備える。モータ２１はその軸部が第一プーリ２２に連結される。第二プーリ２３には冷却部１０の軸１２が連結される。ベルト２４は第一プーリ２２及び第二プーリ２３に巻き掛けられる。モータ２１を駆動すると、第一プーリ２２、ベルト２４、第二プーリ２３及び軸１２を介して円形の板状をなす空気冷却材１１が回転する。回転機構２０は空気冷却材１１の空気流通路５の内側に位置する部分の周縁部の移動方向が空気流通方向と略一致する方向（図１の矢印Ａ）、或いは略逆となる方向（図１の矢印Ｂ）のいずれの方向にも空気冷却材１１を回転させることができる。なお、回転機構２０は空気冷却材１１を回転させるために第一プーリ２２、第二プーリ２３及びベルト２４を利用しているが、プーリやベルトに代えてギア機構を利用しても良い。
【００４６】
貯水部３０は、図１及び図２に示すように貯水容器３１を備える。貯水容器３１は空気冷却材１１の下方に配置され、例えばタンクで構成される。貯水容器３１はその内部に不図示の水位センサーを備える。貯水容器３１は水位センサーから得られる水位情報に基づき貯留する水Ｗが所定量以上を維持するように調整される。また、水位センサーは貯水容器３１の内部の水Ｗが枯渇したことを報知することもできる。他の液位の調整方法としては、例えばトリチェリの原理を利用した方法を用いることも可能である。
【００４７】
空気冷却材１１はその下部が貯水容器３１の水Ｗに浸かり、接触する。空気冷却材１に水を接触させる方法はこれに限定されるわけではなく、他の方法を用いても構わない。例えば、空気冷却材１１の下方に保水性のある布やスポンジ状の部材を配置して空気冷却材１１と接触させる方法などを用いても良い。このような方法により、空気冷却材１１に水Ｗを接触させることができる。
【００４８】
上記構成の気化式空気調和機１において不図示の運転スイッチが操作されて送風運転が指示されると、送風ファン６及び回転機構２０が駆動される。これにより、気化式空気調和機１は吸込口３を介して気化式空気調和機１の外部の空気を本体筐体２の内部に吸い込む。送風ファン６は冷却部１０の空気冷却材１１に空気を吹き当てる方向に空気流通路５に気流を発生させる。
【００４９】
回転機構２０ではモータ２１が駆動し、第一プーリ２２、ベルト２４、第二プーリ２３及び軸１２を介して円形の板状をなす空気冷却材１１が比較的低速で回転する。空気冷却材１１はその下部が貯水容器３１の水Ｗに浸かり、接触するので、回転機構２０による回転で、空気冷却材１１の表面等には継続的に水が付着する。
【００５０】
このとき、送風ファン６により空気冷却材１１に空気を吹き当てると、空気冷却材１１は自身に付着した水が気化する際の気化熱を利用して周囲の空気や空気冷却材１１自身を継続的に冷却する。さらに、冷却された空気冷却材１１が貯水容器３１の水Ｗに浸かることで水Ｗとの間で熱交換を行い、その水Ｗを冷却する。空気冷却材１１は逆に水温まで温度上昇するため、さらに回転して水Ｗに浸かった部分が水Ｗから空気流通路５に露出したときに１回転前の蒸発量と同じ程度の蒸発量を保って空気を冷却する。従来のフィルタ式では熱交換され難いので、フィルタが冷たくなって蒸発量が減ってしまう。
【００５１】
回転機構２０による空気冷却材の回転速度は空気冷却材１１の表面に付着する水膜の一部が蒸発し、空気冷却材１１の基材の一部が露出する程度の速度である。空気冷却材１１の基材の一部が露出する程度の速度であれば、空気冷却材１１の表面に付着する水膜が最も薄くなる。これにより、空気冷却材１１の表面の微細な凹凸が顕著に現れ、空気冷却材１１の表面積が増加して気化効率が最大になる。
【００５２】
送風ファン６により空気冷却材１１に吹き当てられる空気は空気冷却材１１の表面を流通するときに水または空気冷却材１１との間で熱交換を行うことにより冷却される。このようにして冷却された空気が吹出口４から気化式空気調和機１の外部に吹き出される。
【００５３】
なお、例えば貯水部３０の上部に殺菌灯を設置したり、貯水容器３１の内部の水Ｗに対して殺菌成分を注入する部材を設置したりすることにより貯水容器３１の内部及び水Ｗを殺菌し、水質を改善するようにしても良い。
【００５４】
続いて、冷却部１０の詳細な構成について説明する。
【００５５】
複数の空気冷却材１１は各々、送風ファン６による空気流通方向と略平行をなす平面部１１ａを有する。空気冷却材１１は平面部１１ａが略垂直をなすように立てた状態で設けられる。空気冷却材１１を垂直に配置することで、表裏をなす２箇所の平面部１１ａに貯水部３０の水Ｗを付着させることができ、水の気化効率が向上する。空気冷却材１の平面部１１ａは完全な平坦でなくても良く、例えば波板形状であったり、薄板をジグザグに折り曲げた形状であったり、不規則に皺を形成した板であっても良い。
【００５６】
空気冷却材１１は例えば金属板により構成され、より熱伝達率が高い金属材料を使用することが好ましい。金属としては錆を生じ難いアルミニウムやステンレス鋼、或いは防錆処理を施した鋼などが用いられる。空気冷却材１１に熱伝導率が高い金属を用いることで、送風によって熱交換され易い箇所、すなわち気流の当たり易い箇所で局所的に水が気化して冷却されたとしても、当該箇所の温度低下は緩和される。従来の蒸発ネットや気化フィルタであれば、送風によって熱交換され易い箇所での水の気化量は気化による温度低下とともに減少してしまう。しかしながら、空気冷却材１１に金属材料を用いることで温度分布が平準化され易いため、気流が当たり易い箇所で高い気化量を維持することができる。
【００５７】
また、空気冷却材１１を金属材料で構成すると、表面に付着する水が気温より低い場合に気化量が少なくなっても、金属から水に対して熱放出され易くなる。さらに、空気冷却材１１をより熱伝達率が高い金属材料で構成すると、水が気化する際の潜熱の伝達効率が上昇し、空気冷却材１１をより効率良く冷却することが可能である。これらのことから、気化式空気調和機１の冷却効率が向上する。
【００５８】
また、複数の空気冷却材１１は空気流通方向と略直角をなす方向に平面部１１ａが対向し合うように所定間隔をあけて並べて配置される。送風ファン６により空気冷却材１１に吹き当てられる空気は隣り合う空気冷却材１１の間をスムーズに流通する。従来の蒸発ネットや気化フィルタのように目詰まりに起因して通気性が阻害される虞がなく、高い冷却効率が期待できる。空気冷却材１１は熱伝達率が高い金属材料で構成すると、空気流通方向の長さをより長くすることで熱交換され易くなり冷却効率が向上する。
【００５９】
さらに、従来の蒸発ネットや気化フィルタを用いた気化式空気調和機では気流が当たり易い空気流通方向上流側の部分しか冷却されず、冷却効率が向上しなかった。しかしながら、本実施形態の構成によれば、空気冷却材１１の局所的な冷却が抑制される。また、従来の蒸発ネットを用いた気化式空気調和機では気流により蒸発ネットがばたつくことがあったため、蒸発ネット同士が接触してしまい、強い気流を発生させることができなかった。しかしながら、本実施形態の構成によれば、空気冷却材１１がばたつかないので、強い気流を発生させることができる。
【００６０】
続いて、上記冷却部１０の構成を具体的に変更したときの空気の冷却効果について、図４及び図５を用いて説明する。図４は第１実施形態の気化式空気調和機１と従来例の気化式空気調和機１００との冷却温度の違いを示すグラフ、図５は空気冷却材１１の間隔と空気流通方向長さとの関係が冷却温度に及ぼす影響を示すグラフである。
【００６１】
図４に関して、第１実施形態の気化式空気調和機１の比較対象となる従来例の気化式空気調和機１００は図１７に示す装置である。このような構成の従来例の気化式空気調和機１００と、第１実施形態の気化式空気調和機１とに対して、環境温度３５℃、湿度８０％の条件下で環境温度３５℃からの冷却温度の違いを検証した。なお、第１実施形態の気化式空気調和機１については複数の空気冷却材１１の間隔を３ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍに変更して実験した。図４の縦軸は環境温度３５℃からの空気の冷却温度（℃）を示し、横軸は複数の空気冷却材１１の間隔（ｍｍ）を示す。
【００６２】
図４によれば、従来例の気化式空気調和機１００の空気の冷却温度は０．７℃であり、ほとんど下がらないことが分かる。一方、第１実施形態の気化式空気調和機１の空気の冷却温度は、空気冷却材１１の間隔が３ｍｍのとき２．９℃、５ｍｍのとき２．０℃、１０ｍｍのとき１．３℃であり、いずれも高い冷却性能を示している。第１実施形態の気化式空気調和機１において従来例の気化式空気調和機１００と同様の０．７℃の冷却温度を示すのは、空気冷却材１１の間隔が２６ｍｍを超えたときとなる。
【００６３】
したがって、複数の空気冷却材１１の間隔は２６ｍｍ以下が好ましく、３ｍｍ〜１０ｍｍ程度がより好ましい。その結果、上記構成の第１実施形態の気化式空気調和機１は従来例の気化式空気調和機１００より冷却効率が向上する。
【００６４】
図５に関して、空気冷却材１１の空気流通方向長さとは、空気冷却材１１の空気流通方向に沿った長さを意味し、図１における空気冷却材１１の直径を意味する。第１実施形態の気化式空気調和機１において、空気冷却材１１の間隔と空気流通方向長さとの関係が冷却温度に及ぼす影響を検証した。第１実施形態の気化式空気調和機１は複数の空気冷却材１１の間隔を２ｍｍ〜１０ｍｍで１ｍｍ毎に変更し、空気冷却材１１の空気流通方向長さを５０ｍｍ〜２００ｍｍで５０ｍｍ毎に変更して実験した。図５の縦軸は空気冷却材１１の空気流通方向長さ（ｍｍ）を示し、横軸は複数の空気冷却材１１の間隔（ｍｍ）を示す。
【００６５】
図５によれば、空気冷却材１１の空気流通方向長さが５０ｍｍで、複数の空気冷却材１１の間隔が７ｍｍ以上になると、第１実施形態の気化式空気調和機１による空気の冷却温度が０．７℃以下になっていることが分かる。図４を用いて説明した従来例の気化式空気調和機１００の空気の冷却温度０．７℃と同等以上の性能を求めるのであれば、空気冷却材１１の空気流通方向長さを５０ｍｍ以上に設定し、複数の空気冷却材１１の間隔を８ｍｍ程度以下に設定することが好ましい。その結果、上記構成の第１実施形態の気化式空気調和機１は従来例の気化式空気調和機１００より冷却効率が向上する。
【００６６】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態の気化式空気調和機について、図６を用いて説明する。図６は気化式空気調和機の概略垂直断面側面図である。なお、この実施形態の基本的な構成は先に説明した第１実施形態と同じであるので、第１実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付し、図面の記載及びその説明を省略するものとする。
【００６７】
第２実施形態に係る気化式空気調和機１は、図６に示すように回転機構２０が空気冷却材１１の空気流通路５の内側に位置する部分の周縁部、すなわち周縁部の前記貯水部から最も離れた箇所の移動方向が空気流通方向と略一致する方向（図６の矢印Ａ）に空気冷却材１１を回転させる。
【００６８】
第２実施形態に係る気化式空気調和機１の構成の効果を実験により確認した結果を表１に示す。表１には比較例１として、空気冷却材１１の空気流通路５の内側に位置する部分の周縁部の移動方向が空気流通方向と略逆となる方向（図１の矢印Ｂ参照）に空気冷却材１１を回転させたときの結果を併記した。
【００６９】
【表１】
2015111023.tif 000003
【００７０】
表１によれば、第２実施形態のように空気冷却材１１の空気流通路５の内側に位置する部分の周縁部の移動方向が空気流通方向と略一致する方向に空気冷却材１１を回転させた第２実施形態のほうが、略逆となる方向に空気冷却材１１を回転させた比較例１より温度低下量が大きいことが分かる。
【００７１】
回転機構２０による回転で、空気流通路５の外側に位置して貯水部３０の水Ｗに浸かる空気冷却材１１の浸漬部分のうち回転方向最下流部が吸込口３に最も近い箇所（図６の二点鎖線円Ｃの箇所）で空気流通路５の内側に出現する。したがって、空気流通路５に流入した冷却前の乾燥した温かい空気が最初に、空気冷却材１１の空気流通路５の内側に位置する部分のうち水が最も多く付着する箇所に接触する。その結果、水の気化量が増加し、冷却効率が向上する。
【００７２】
さらに、空気冷却材１１の一部は、貯水部３０において水中に浸漬しているので、水温と同程度の温度になる。続いて、空気流通路５の内側に出現した空気冷却材１１の一部は水の気化により水温と同程度の温度からさらに温度が低下し、空気流通方向の下流、すなわち吹出口４の近傍でより一層温度低下量が大きくなる。また、吹出口４の近傍では水の気化により空気の湿度も比較的高くなる。続いて、空気冷却材１１の空気流通路５の内側に位置する一部は貯水部３０の水Ｗに浸かり、水温と同程度の温度になる。このとき、空気冷却材１１の温度が水温より低くなっていると、貯水部３０の水Ｗそのものを冷却し、空気冷却材１１は熱交換されて水温近くまで温度上昇する。
【００７３】
水の気化量を増加させるためには、水及び空気の温度が比較的高く、空気の湿度が比較的低いという条件が効果的である。したがって、本実施形態によれば、空気流通路５に流入した冷却前の乾燥した温かい空気が最初に、空気冷却材１１の空気流通路５の内側に位置する部分のうち比較的温度が高い水が多く付着する箇所に接触する。その結果、水の気化量が増加し、冷却効率が向上する。
【００７４】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態の気化式空気調和機について、図７を用いて説明する。図７は気化式空気調和機の空気冷却材の部分断面図である。なお、この実施形態の基本的な構成は先に説明した第１実施形態と同じであるので、第１実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付してその説明を省略するものとする。
【００７５】
第３実施形態の気化式空気調和機１では、空気冷却材１１が板状の金属材料からなる。そして、金属材料からなる空気冷却材１１の表面に親水性薄膜１３を形成する親水性処理を施している。親水性薄膜１３の表面では接触する水が弾かれず、滞留する傾向がある。
【００７６】
親水性処理としては、金属材料の表面に親水性の高い塗装を施すことが考えられる。空気冷却材１１がアルミニウムからなる場合、シリカ、酸化チタン、アルミナのいずれかを含む塗料を塗布したり、ゾルゲル膜、溶射膜、メッキ膜を形成したりすることで親水化処理される。
【００７７】
また、空気冷却材１１は金属材料と保水性を有する高分子材料からなるよう形成しても良い。例えば、保水性を付与するために、金属材料の表面に極薄のセルロース系の材料を貼り付けたり、モスアイフィルムといった微細構造を有する高分子系のフィルムを貼り付けたりしても良い。
【００７８】
第３実施形態に係る気化式空気調和機１の構成の効果を確認した結果を表２に示す。
【００７９】
【表２】
2015111023.tif 000004
【００８０】
表２によれば、環境温度３０℃、湿度４０％において、親水性処理を施していない通常のアルミニウム製の空気冷却材１１は表面温度が２６．４℃であった。接触角が２０°〜３０°である親水性処理を施したアルミニウム製の空気冷却材１１は表面温度が２５．０℃となった。さらに、接触角が１０°以下である親水性処理を施したアルミニウム製の空気冷却材１１は表面温度が２２．８℃となった。接触角が小さいほど、すなわち親水性の程度が高いほどアルミニウム製の空気冷却材１１の温度が低下することが分かった。
【００８１】
親水性処理により、空気冷却材１１の表面に水が付着したとき、空気冷却材１１の表面と水との境界層が薄くなる。水の気化（蒸発）は水膜表面で起こるため、水膜をより薄くすることで水の気化伝達が促進し、熱伝達効率がさらに向上する。したがって、空気冷却材１１をより効率良く冷却することができ、気化式空気調和機１の冷却能力が向上する。
【００８２】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態の気化式空気調和機について、図８を用いて説明する。図８は気化式空気調和機の空気冷却材の配置が冷却温度に及ぼす影響を示すグラフである。なお、この実施形態の基本的な構成は先に説明した第１実施形態と同じであるので、第１実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付してその説明を省略するものとする。
【００８３】
第４実施形態の気化式空気調和機１では、複数の空気冷却材１１が互いに略平行に配置される。この気化式空気調和機１及び比較例の気化式空気調和機に対して冷却温度の違いを検証した結果を図８に示す。
【００８４】
第４実施形態の気化式空気調和機１に対する比較例の気化式空気調和機は複数の空気冷却材が互いに平行に配置されず（非平行配置）、間隔に狭い場所や広い場所が存在する。図８の縦軸は環境温度との温度差（環境温度に対する空気の冷却温度）（℃）を示し、横軸は空気冷却材の吹出口からの距離（ｃｍ）を示す。第４実施形態の気化式空気調和機１及び比較例の気化式空気調和機はともに空気冷却材１１の直径が１００ｍｍである。
【００８５】
図８によれば、複数の空気冷却材が互いに平行ではない比較例の気化式空気調和機の空気の冷却温度は吹出口において３．２℃であった。一方、複数の空気冷却材１１を互いに平行に配置した第４実施形態の気化式空気調和機１の空気の冷却温度は吹出口４において４．５℃であり、高い冷却性能を示している。
【００８６】
複数の空気冷却材が互いに平行ではない場合、隣り合う空気冷却材の間の空気が均一に流通しない。これにより、空気冷却材の間隔が広い場所は風量が多くなり、空気冷却材の間隔が狭い場所は風量が少なくなる。特に、風量が多い場所では熱交換効率が悪くなる。
【００８７】
一方、第４実施形態の気化式空気調和機１のように空気冷却材１１を平行に配置することにより、隣り合う空気冷却材１１の間の空気の流れを均一にすることができる。したがって、複数の空気冷却材が互いに平行ではない比較例の気化式空気調和機と比較して効果的に空気が冷却され、冷却効率が向上する。
【００８８】
＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態の気化式空気調和機について、図９を用いて説明する。図９は気化式空気調和機の空気冷却材の直径に対する浸漬深さが空気冷却材の水の付着面積に及ぼす影響を示すグラフである。なお、この実施形態の基本的な構成は先に説明した第１実施形態と同じであるので、第１実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付してその説明を省略するものとする。
【００８９】
第５実施形態の気化式空気調和機１では、空気冷却材１１の貯水部３０の水に浸漬している表面積が空気冷却材１１の表面積全体の５％〜５０％である。ここでは、円形の板状をなす空気冷却材１１の直径に対する浸漬深さが空気流通路５の空気流通空間に対して露出する空気冷却材１１の表面積、すなわち空気冷却材１１の水の付着面積に及ぼす影響を評価し、その結果を図９に示す。
【００９０】
円形の板状をなす空気冷却材１１は回転するため、全周囲に貯水部３０の水が付着する。しかしながら、空気冷却材１１の水に浸漬している箇所は空気が流れないため、浸漬領域を差し引いた面積が最大になれば良い。図９の縦軸は空気冷却材１１の水の付着面積（ｍｍ2）を示し、横軸は空気冷却材１１の直径に対する浸漬深さの割合（％）を示す。空気冷却材１１の直径については８０ｍｍ〜１３０ｍｍの１０ｍｍ刻みで検証した。
【００９１】
空気冷却材１１の直径をｄ（ｍｍ）とし、空気冷却材１１の直径に対する浸漬深さの割合をｚ(％)とした場合、空気冷却材１１の水が付着して浸漬してない領域は次に示す式で表される。
【００９２】
π(d/2)2−π(d/2-z/100×d)2−[π(d/2)2×2cos-1[(d/2−z/100×d)/(d/2)]/2π−2×d/2×sin[cos-1((d/2−z/100×d)/(d/2))]×(d/2−z/100×d)/2]
【００９３】
この式による計算結果を図９として示す。図９によれば、空気冷却材１１がいずれの直径であっても、直径に対する浸漬深さが３５％であれば空気冷却材１１の水の付着面積が最大値となる。
【００９４】
ここで、先に図８を用いて説明した第４実施形態の気化式空気調和機１は空気冷却材１１の直径に対する浸漬深さが２５％であり、空気冷却材１１の間隔が６ｍｍのときの結果であり、最大で４．５℃程度の冷却温度であった。先に図４を用いて説明した従来例の気化式空気調和機１００が０．７℃程度の冷却温度であったことと比較すると、気化量が最大で６．４倍程度になっていることに相当する。すなわち、従来例の気化式空気調和機１００の蒸発ネット１０５における水の付着面積は第５実施形態の気化式空気調和機１の１／６．４程度であると考えられる。
【００９５】
一方、図９によれば、空気冷却材１１の直径に対する浸漬深さが２５％である場合の空気冷却材１１の水の付着面積は空気冷却材１１の表面積全体の５５％程度である。従来例の気化式空気調和機１００の蒸発ネット１０５における水の付着面積は第５実施形態の気化式空気調和機１の１／６．４程度であるとすれば、空気冷却材１１の表面積全体の８．５％程度に相当する。
【００９６】
空気冷却材１１の間隔を３ｍｍ程度まで狭くすれば、冷却温度をさらに低下させることができる。この場合、図８を用いて説明した第４実施形態の気化式空気調和機の空気冷却材１１の間隔が６ｍｍのときの結果である最大４．５℃程度の冷却温度に対して１．６倍程度冷却温度をさらに低下させることが実現できる可能性がある。そして、空気冷却材１１の水の付着面積である空気冷却材１１の表面積全体の８．５％を１．６で割ると５％程度になる。これにより、空気冷却材１１の水の付着面積が空気冷却材１１の表面積全体の５％であれば、従来例の気化式空気調和機１００と同等レベルの冷却性能が得られると考えられる。
【００９７】
以上のことから、空気冷却材１１の水の付着面積、すなわち空気冷却材１１の貯水部３０の水に浸漬している表面積が空気冷却材１１の表面積全体の５％以上、すなわち水位として空気冷却材１１の直径の１．５％以上の深さで浸漬していることが好ましい。一方、空気冷却材１１の水の付着面積、すなわち空気冷却材１１の貯水部３０の水に浸漬している表面積が空気冷却材１１の表面積全体の５０％を超えると、軸１２の箇所から本体筐体２の外部に水が漏洩してしまう。したがって、空気冷却材１１の水の付着面積、すなわち空気冷却材１１の貯水部３０の水に浸漬している表面積は空気冷却材１１の表面積全体の５％〜５０％が好ましい。
【００９８】
＜第６実施形態＞
次に、本発明の第６実施形態の気化式空気調和機について、図１０を用いて説明する。図１０は気化式空気調和機の空気冷却材の説明図であって空気流通方向と直角をなす方向から見た図である。なお、この実施形態の基本的な構成は先に説明した第１実施形態と同じであるので、第１実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付してその説明を省略するものとする。
【００９９】
第６実施形態の気化式空気調和機１は空気冷却材１４が板状の金属材料、例えばアルミニウムからなる。そして、図１０に示すように、そのアルミニウムからなる空気冷却材１４の表面に礫状体の凹凸部１５を設けた。空気冷却材１４の表面の凹凸部１５はエンボス加工や多孔質加工（多孔質材料を用いる場合も含む）、梨地加工により設けても良い。この構成によれば、空気冷却材１４の水及び空気に対する接触面積はその体積の割に非常に大きくなり冷却効率が向上する。
【０１００】
表面に親水性処理を施したアルミニウムからなる空気冷却材を用いた場合、継続して水が気化されるために表面にスケールが付着する。このスケールは親水性の多孔質膜として、性能の向上に貢献する。従来のフィルタ式はフィルタ表面の細かな凹凸によって性能を上げようとしているためにスケールによって目詰まりがおきてしまい、性能が悪化していた。本実施形態の方法であれば、気化式空気調和機を使用するたびに空気冷却材の表面積を大きくすることができ、性能を高めることができる。
【０１０１】
凹凸部１５は細かければ細かいほど好ましい。凹凸部１５により毛細管現象が強く働き、空気冷却材１４に付着した水が細部まで導かれ水膜がより薄化する。これにより、水の気化（蒸発）が一層進行し易くなり、気化冷却が促進する。また、空気との接触面が大きくなることや空気流をかき乱すことで空気の冷却を促進する効果がある。なお、凹凸部１５に代えて凹部または凸部の一方であっても良い。
【０１０２】
＜第７実施形態＞
次に、本発明の第７実施形態の気化式空気調和機について説明する。なお、この実施形態の基本的な構成は先に説明した第１実施形態と同じであるので、第１実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付してその説明を省略するものとする。
【０１０３】
上記実施形態の気化式空気調和機１は空気冷却材１１の表面に付着する水が気化（蒸発）することで気温が低下する効果を利用したものである。同時に、水の気化により冷却された空気冷却材１１と下部に配置された貯水部３０の内部の水との間で熱交換をさせて、水も併せて冷却する効果を有している。このようにして冷却された水が蓄冷材として機能するようになれば、空気冷却材１１の回転を停止させて気化量を少なくしても、空気冷却材１１の熱伝導率が比較的高ければ、一定時間空気を冷却することができる。これにより、消費電力の低減、加湿量の調整などが実現可能である。
【０１０４】
また、空気冷却材１１の熱伝導率としては、５０Ｗ／ｍ・ｋ以上であることが好ましい。例えば、気温２８℃、湿度４５％の環境で上記実施形態の気化式空気調和機１を使用すると、水の温度は約２０℃程度になる。例えば、空気冷却材１１をアルミニウムで構成して一枚当たりの熱伝導率が２３７Ｗ／ｍ・ｋであれば、空気と水温との温度差８ｋで、空気流通路５の中心部となる２ｃｍまで伝達させると、空気冷却材１１の一枚当たりの冷却能力は次に示す式で表される。
【０１０５】
２３７[Ｗ／ｍ・ｋ]×（空気冷却材１１の断面積：１０ｃｍ×０．０２ｃｍ）
／（到達距離：２ｃｍ）／１００[ｍ]×８[ｋ]＝１．９Ｗ
【０１０６】
このようにして、空気冷却材１１の一枚当たりの冷却能力は１．９Ｗとなる。空気冷却材１１の枚数を１５枚にすれば、気化式空気調和機１は約２９Ｗの冷却能力を有することになる。
【０１０７】
これに気化成分が加わるが、気化量が１時間で１３０ｃｃ（実験結果）であれば、冷却能力は８１Ｗとなる。単純に水を気化するだけではその気化量に大きく影響するが、熱伝導率が比較的高い材料を用いると、冷却された水自体が空気の冷却に寄与することになる。これにより、空気冷却材１１の熱伝導率が３０Ｗ／ｍ・ｋ以上であれば、水の気化による冷却能力に加えて熱伝導による熱量が４％以上となり、冷却能力の向上に有効に寄与できるようになると考えられる。したがって、第７実施形態の気化式空気調和機１は空気冷却材１１を構成する金属材料の熱伝導率が３０Ｗ／ｍ・ｋ以上である。
【０１０８】
また、空気冷却材１１の比熱は０．１Ｊ／ｇ・℃以上、２．０Ｊ／ｇ・℃以下であることが好ましい。空気冷却材１１の比熱が低過ぎると、気化熱で冷却されても、すぐに外部の空気で暖められてしまう。空気冷却材１１の比熱が高過ぎると、気化熱で熱を奪われても、空気冷却材１１自体が冷却され難い。したがって、第７実施形態の気化式空気調和機１は空気冷却材１１を構成する金属材料の比熱が０．１Ｊ／ｇ・℃以上、２．０Ｊ／ｇ・℃以下である。
【０１０９】
＜第８実施形態＞
次に、本発明の第８実施形態の気化式空気調和機について、図１１を用いて説明する。図１１は気化式空気調和機の概略垂直断面正面図である。なお、この実施形態の基本的な構成は先に説明した第１実施形態と同じであるので、第１実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付してその説明を省略するものとする。
【０１１０】
第８実施形態の気化式空気調和機１は、図１１に示すように給水容器４０を備える。給水容器４０は水Ｗを収容して貯水部３０に対して着脱可能であるとともに、給水可能である。
【０１１１】
給水容器４０は縦長の形態をなし、給水口４１を下にしてその長手方向が略鉛直をなすように立てて配置される。給水口４１は貯水容器３１に連通し、給水容器４０の内部の水Ｗを貯水容器３１の内部の水Ｗとして補給する。給水容器４０の内部の水Ｗは重力の作用により貯水容器３１に補給される。給水容器４０は貯水容器３１と連通する給水口４１以外が密閉されている。
【０１１２】
給水容器４０は給水口４１の箇所に弁４２を備える。弁４２は、例えばバネを用いた弁で構成され、トリチェリの原理によって自動的に貯水容器３１の水位を一定に調節する。
【０１１３】
水Ｗが気化して貯水容器３１の水位が下がると、空気が密閉された給水容器４０の内部に流れ込み、給水容器４０から水Ｗが排出される。給水容器４０の水位が貯水容器３１の水位と同程度になる、すなわち気化式空気調和機１の内部の水Ｗがほぼ空になれば、給水容器４０に水を入れて再度気化式空気調和機１に装着すれば良い。給水容器４０を気化式空気調和機１から取り外すとき、弁４２が閉じるので、水Ｗが漏洩することはほとんどない。
【０１１４】
このようにして気化式空気調和機１の水位を一定時間安定させることができ、高い冷却性能を維持することが可能である。
【０１１５】
＜第９実施形態＞
次に、本発明の第９実施形態の気化式空気調和機について、図１２〜図１５を用いて説明する。図１２は気化式空気調和機の概略垂直断面側面図である。図１３及び図１４は気化式空気調和機の貯水部の蓋の斜視図及び上面図である。図１５は図１２に示す貯水部の蓋のXV−XV線における水平断面図である。なお、この実施形態の基本的な構成は先に説明した第１実施形態と同じであるので、第１実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付してその説明を省略するものとする。
【０１１６】
第９実施形態の気化式空気調和機１は、図１２に示すように貯水部３０が蓋３２を備える。蓋３２は貯水容器３１の上面開口を全体的に閉塞する。蓋３２には、図１２及び図１３に示すように板状部３２ａ及び収容部３２ｂが設けられる。
【０１１７】
蓋３２の板状部３２ａは長方形状をなし、その平面部が貯水容器３１の水面を覆うように配置される。板状部３２ａは、図１３及び図１４に示すように長方形のスリット状をなして上下方向に貫通する複数の挿通孔３２ｃを備える。挿通孔３２ｃは複数の空気冷却材１１に対応した数量が各々、空気冷却材１１に対応した位置に設けられる。挿通孔３２ｃには各々一枚ずつ空気冷却材１１の下側の一部が挿通する。
【０１１８】
蓋３２の収容部３２ｂは、図１２及び図１３に示すように両端を閉塞した円筒を横倒しにして略水平に切断した下側の一部からなる形状であって、その切断面に表れる矩形開口を塞ぐように板状部３２ａの下面に取り付けられる。収容部３２ｂはすべての挿通孔３２ｃの板状部３２ａの下面側の出入り口を覆う。収容部３２ｂを形成する円筒は、その軸線が円形の板状をなす空気冷却材１１の軸線と一致し、その直径が空気冷却材１１の直径より大きい。これにより、収容部３２ｂは挿通孔３２ｃを通って板状部３２ａの下側に出現する空気冷却材１１の一部を覆うように収容する。
【０１１９】
収容部３２ｂは、図１２及び図１５に示すようにその最下部に複数の通水孔３２ｄを備える。通水孔３２ｄは収容部３２ｂの内側から外側まで貫通するよう設けられる。貯水容器３１が貯留する水Ｗは通水孔３２ｄを通って収容部３２ｂの外部と内部との間を流通する。通水孔３２ｄの位置は収容部３２ｂの最下部に限定されるわけではなく、収容部３２ｂの他の箇所であっても良い。また、通水孔３２ｄの数量も図１５に示した数量に限定されるわけではない。
【０１２０】
貯水部３０に蓋３２を設けることにより、気化式空気調和機１が転倒した際の貯水容器３１が貯留する水Ｗの漏洩が抑制される。したがって、気化式空気調和機１の安全性が向上する。
【０１２１】
＜第１０実施形態＞
次に、本発明の第１０実施形態の気化式空気調和機について、図１６を用いて説明する。図１６は気化式空気調和機の冷却部及び貯水部を示す概略垂直断面正面図である。なお、この実施形態の基本的な構成は先に説明した第９実施形態と同じであるので、第９実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付してその説明を省略するものとする。
【０１２２】
第１０実施形態の気化式空気調和機１は、図１６に示すように蓋３２が収容部３２ｂの内部に仕切り３２ｅを備える。仕切り３２ｅは収容部３２ｂの外形をなす円筒の軸線と直交する収容部３２ｂの垂直断面形状、すなわち図１６の紙面奥行き方向を平行をなす収容部３２ｂの垂直断面形状と同形状の板状をなす。仕切り３２ｅは複数が、空気冷却材１１の平面部１１ａと平行にして、隣り合う空気冷却材１１の間各々に配置される。挿通孔３２ｃは隣り合う仕切り３２ｅの間若しくは収容部３２ｂの垂直壁３２ｆと仕切り３２ｅとの間に位置する。
【０１２３】
複数の空気冷却材１１は各々、下側の一部が隣り合う仕切り３２ｅと収容部３２ｂの円筒壁との間若しくは収容部３２ｂの垂直壁３２ｆと仕切り３２ｅと収容部３２ｂの円筒壁との間に形成された収容部３２ｂ内部の小領域３２ｇに収容される。この収容部３２ｂの小領域３２ｇ各々には、少なくとも１個の通水孔３２ｄが設けられる。貯水容器３１が貯留する水Ｗは通水孔３２ｄを通って収容部３２ｂの小領域３２ｇ各々の外部と内部との間を流通する。
【０１２４】
なお、空気冷却材１１と仕切り３２ｅとの間隔は、特に制限はないが１．０ｍｍ〜５．０ｍｍ程度に設定されることが好ましい。
【０１２５】
貯水部３０に蓋３２を設け、且つ蓋３２の収容部３２ｂの内部に仕切り３２ｅを設けることにより、収容部３２ｂ（小領域３２ｇ）に含まれる水Ｗの量が空気冷却材１１にとって必要な量に抑制される。これにより、気化式空気調和機１が転倒した際の貯水容器３１が貯留する水Ｗの漏洩が、第９実施形態の気化式空気調和機１に対してさらに抑制される。したがって、気化式空気調和機１の安全性がより一層向上する。
【０１２６】
上記のように、本実施形態の気化式空気調和機１は、空気の吸込口３及び吹出口４を開口する本体筐体２と、吸込口３と吹出口４とを連通させる空気流通路５と、空気流通路５に気流を発生させる送風ファン６と、送風ファン６による空気流通方向と略平行をなす平面部１１ａを有して空気流通方向と略直角をなす方向に平面部１１ａが対向し合うように所定間隔をあけて並べて配置された複数の円形の板状の空気冷却材１１と、空気流通方向と略直角をなす方向に延びる軸線を中心として空気冷却材１１を回転させる回転機構２０と、を備える。
【０１２７】
この構成によれば、送風ファン６及び空気冷却材１１を回転させると、複数の板状をなす空気冷却材１１の間をスムーズに空気を流通させることができる。すなわち、従来技術で見られたフィルタケースのように空気流通路を塞ぐことがない。そして、空気冷却材１１を略円形の板状にすることで表面積をより広くすることができ、気化量が増加し、それに伴う冷却温度も大きくなる。また、空気冷却材１１が多角形、特に六角形または八角形であれば、一枚の板からより多くの空気冷却材１１を形成することができるので、材料の利用効率が高くなる。
【０１２８】
また、空気冷却材１１を金属材料またはセラミック材料で構成することにより、送風によって熱交換され易い箇所、すなわち気流の当たり易い箇所で局所的に水が気化して冷却されたとしても、当該箇所の温度低下は緩和される。従来の蒸発ネットや気化フィルタであれば、送風によって熱交換され易い箇所での水の気化量は気化による温度低下とともに減少してしまう。しかしながら、空気冷却材１１に金属材料を用いることで温度分布が平準化され易いため、気流が当たり易い箇所で高い気化量を維持することができる。
【０１２９】
さらに、空気冷却材１１を金属材料で構成すると、表面に付着する水が気温より低い場合に気化量が少なくなっても、金属から水に対して熱放出され易くなる。さらに、空気冷却材１１をより熱伝達率が高い金属材料またはセラミック材料で構成すると、水が気化する際の潜熱の伝達効率が上昇し、空気冷却材１１をより効率良く冷却することが可能である。これらのことから、気化式空気調和機１の冷却効率を向上させることが可能である。
【０１３０】
また、空気冷却材１１は金属元素を多く含んだ材料で構成される。具体的に言えば、特にエアコン用に使用されるアルミニウムであることが望ましい。アルミニウムであれば、風によるバタつきなどを抑制することができる。さらに、空気冷却材１１は金属材料で構成されるので、カビなどが発生し難い。これにより、従来の課題を一気に解決できる。
【０１３１】
また、気化式空気調和機１は水Ｗを貯留する貯水部３０を備え、空気冷却材１１の一部が貯水部３０の水Ｗと接触しているので、回転機構２０による回転で、空気冷却材１１の平面部１１ａを広範囲にわたって水Ｗと接触させることができる。さらに、空気冷却材１１を比較的低速で回転させると、空気冷却材１１に継続的に水Ｗが付着する。空気冷却材１１に付着する水の気化熱により、空気冷却材１１自身やその周囲の空気を継続して冷却することができる。冷却された空気冷却材１１はその周囲を流通する空気との間で熱交換を行い、空気を冷却することが可能である。
【０１３２】
また、空気流通路５は空気流通方向が冷却部１０において下方の貯水部３０の水Ｗに接近するように湾曲して延びて吸込口３と吹出口４とが略対向するので、圧力損失を低減することができる。そして、強い風を冷却部１０に当てることができ、さらに吹出口４の風速を高めることが可能である。なお、空気流通路５を直線状に延びるように形成しても良い。
【０１３３】
また、空気冷却材１１は吹出口４の空気流通方向上流側に隣接して配置される。この構成によれば、より冷たい空気を本体筐体２の外部に吹き出すことが可能である。
【０１３４】
また、空気冷却材１１を金属材料と保水性を有する高分子材料からなるよう形成すると、空気冷却材１１の表面に水が滞留する作用を高めることができる。したがって、空気冷却材１１をより効率良く冷却することができ、気化式空気調和機１の冷却能力を向上させることが可能である。
【０１３５】
また、気化式空気調和機１は空気冷却材１１の表面に親水性処理を施したので、空気冷却材１１の表面に水が付着したとき、空気冷却材１１の表面と水との境界層が薄くなる。水の気化（蒸発）は水膜表面で起こるため、水膜をより薄くすることで水の気化伝達が促進され、熱伝達効率をさらに向上させることができる。したがって、空気冷却材１１をより効率良く冷却することができ、気化式空気調和機１の冷却効率を向上させることが可能である。
【０１３６】
なお、空気冷却材１１をアルミニウムで構成することにより、薄板であるにもかかわらず熱伝導性が高くて形状が保持し易い。また、空気冷却材１１の表面に親水性処理を施したので、水を薄膜状に保持させることができる。また、室内機向けのエアコンフィンであれば親水性塗膜の中に抗菌剤も含まれているため、カビの心配も軽減されて悪臭が発生し難い。
【０１３７】
さらに、空気冷却材１１の表面への親水性処理により、垂直に立てて配置された空気冷却材１１の表面に付着させた水をより長く留まらせることが可能である。したがって、空気冷却材１１をより効率良く冷却することができ、気化式空気調和機１の冷却効率を向上させることが可能である。
【０１３８】
また、空気冷却材１１はその一部が空気流通路５の内側に位置し、空気流通路５における回転機構２０による回転に基づく周縁部の貯水部３０から最も離れた箇所の移動方向が空気流通方向と略一致する。これにより、回転機構２０による回転で、空気流通路５の外側に位置して貯水部３０の水Ｗに浸かる空気冷却材１１の浸漬部分のうち回転方向最下流部が吸込口３に最も近い箇所で空気流通路５の内側に出現する。したがって、空気流通路５に流入した冷却前の乾燥した温かい空気を最初に、空気冷却材１１の空気流通路５の内側に位置する部分のうち水が最も多く付着する箇所に接触させることができる。その結果、水の気化量を増加させることができ、冷却効率を向上させることが可能である。
【０１３９】
さらに、空気冷却材１１の一部は、貯水部３０において水中に浸漬しているので、水温と同程度の温度になる。続いて、空気流通路５の内側に出現した空気冷却材１１の一部は水の気化により水温と同程度の温度からさらに温度が低下し、空気流通方向の下流、すなわち吹出口４の近傍でより一層温度低下量が大きくなる。また、吹出口４の近傍では水の気化により空気の湿度も比較的高くなる。続いて、空気冷却材１１の空気流通路５の内側に位置する一部は貯水部３０の水Ｗに浸かり、水温と同程度の温度になる。このとき、空気冷却材１１の温度が水温より低くなっていると、貯水部３０の水Ｗそのものを冷却し、空気冷却材１１は熱交換されて水温近くまで温度上昇する。
【０１４０】
水の気化量を増加させるためには、水及び空気の温度が比較的高く、空気の湿度が比較的低いという条件が効果的である。したがって、上記実施形態によれば、空気流通路５に流入した冷却前の乾燥した温かい空気を最初に、空気冷却材１１の空気流通路５の内側に位置する部分のうち比較的温度が高い水が多く付着する箇所に接触させることができる。その結果、水の気化量を増加させることができ、冷却効率を向上させることが可能である。
【０１４１】
また、空気冷却材１１の回転速度を、吹出口４側の空気冷却材１１の部位において概ね気化完了直前程度の速度とすれば、水の気化速度が最も高くなる。空気冷却材１１の表面の水膜は気化完了直前において最も薄く、空気冷却材１１の表面の凹凸の影響が顕著に表れるようにすることができ、冷却性能が最も高くなる。
【０１４２】
また、回転機構２０が周辺温度及び周辺湿度の少なくとも一方に基づき空気冷却材１１の回転速度を変更することにしても良い。これにより、冷却性能が一層高くなる。例えば、水の気化速度は高温または乾燥環境では速く、低温または多湿環境では遅い。したがって、高温または乾燥環境において空気冷却材１１の回転速度をより速くすれば冷却効率が一層高くなる。一例として、気温２８℃、湿度４５％程度の環境であれば、数ｒｐｍ程度において空気冷却材１１の一部が乾燥し始める傾向にあり、冷却性能が最も高くなる。
【０１４３】
なお、空気冷却材１１の回転方向は、空気流通路５における回転機構２０による回転に基づく周縁部の貯水部３０から最も離れた箇所の移動方向が空気流通方向と略一致していることが最も好ましい。
【０１４４】
空気冷却材１１の回転に関して、例えば回転機構２０のモータ２１に交流で駆動するシンクロナスモータを使用すると、回転方向を選択することができなくなる。しかしながらその一方で、回路部品等が必要なくなるというメリットがあり、回転方向が逆方向でも一定の性能を有しているため、モータ２１にシンクロナスモータを使用することにしても良い。
【０１４５】
また、円形の板状をなす空気冷却材１１が水に接触している領域が、空気冷却材１１の直径の１０％〜５０％で安定して維持できるようにすることが好ましい。より好ましくは、空気冷却材１１の直径の３５％程度である。
【０１４６】
円形の板状をなす空気冷却材１１は回転するため、全周囲に貯水部３０の水が付着する。しかしながら、空気冷却材１１の水に浸漬している箇所は空気が流れないため、浸漬領域を差し引いた面積が最大になれば良い。このことについて検討を重ねた結果、空気冷却材１１の水の付着面積、すなわち空気冷却材１１の貯水部３０の水に浸漬している表面積は空気冷却材１１の表面積全体の５％〜５０％が好ましい。空気冷却材１１の水の付着面積、すなわち空気冷却材１１の貯水部３０の水に浸漬している表面積が５０％を超えると、軸１２の箇所から本体筐体２の外部に水が漏洩する。空気冷却材１１の水の付着面積、すなわち空気冷却材１１の貯水部３０の水に浸漬している表面積が１０％を下回ると、冷却性能が半分以下に低下する。
【０１４７】
また、複数の空気冷却材１１は互いに略平行に配置されるので、隣り合う空気冷却材１１の間の空気の流れを均一にすることができる。したがって、複数の空気冷却材が互いに平行ではない従来例の気化式空気調和機と比較して効果的に空気を冷却することができ、冷却効率を向上させることが可能である。
【０１４８】
また、金属材料からなる空気冷却材１４の表面に凹凸部１５を形成したので、空気冷却材１４の水及び空気に対する接触面積をその体積の割に非常に大きくすることができる。したがって、空気冷却材１４をより効率良く冷却することができ、気化式空気調和機１の冷却能力を向上させることが可能である。
【０１４９】
また、空気冷却材１１を構成する金属材料の熱伝導率が３０Ｗ／ｍ・ｋ以上であるので、水の気化による冷却能力に加えて熱伝導による熱量を４％以上にすることができる。これにより、気化式空気調和機１の冷却能力の向上を図ることが可能である。
【０１５０】
また、気化式空気調和機１は、空気冷却材１１を構成する金属材料の比熱が０．１Ｊ／ｇ・℃以上、２．０Ｊ／ｇ・℃以下である。空気冷却材１１の比熱が低過ぎると、気化熱で冷却されても、すぐに外部の空気で暖められてしまう。空気冷却材１１の比熱が高過ぎると、気化熱で熱を奪われても、空気冷却材１１自体が冷却され難い。したがって、上記実施形態の気化式空気調和機１はこれらの不具合を解消することが可能である。
【０１５１】
また、気化式空気調和機１は水Ｗを収容して貯水部３０に対して着脱可能であるとともに給水可能な給水容器４０を備える。これにより、気化式空気調和機１に対する給水が容易になるとともに、気化式空気調和機１の水位を一定時間安定させることができる。したがって、気化式空気調和機１は高い冷却性能を維持することが可能である。
【０１５２】
また、給水容器４０は貯水部３０と連通する給水口４１以外が密閉されている。これにより、給水口４１以外の箇所から水Ｗが漏洩することを防止することができる。
【０１５３】
また、給水容器４０は給水口４１の箇所に弁４２を備える。弁４２を、例えばバネを用いた弁で構成すると、トリチェリの原理によって自動的に貯水容器３１の水位を一定に調節することができる。さらに、給水容器４０を気化式空気調和機１から取り外すとき、弁４２が閉じるので、水Ｗの漏洩を抑制することが可能である。
【０１５４】
また、気化式空気調和機１は、貯水部３０が水を貯留する貯水容器３１と、貯水容器３１の上面開口を閉塞する蓋３２と、蓋３２に設けられ空気冷却材１１が挿通する挿通孔３２ｃと、蓋３２に設けられ空気冷却材１１の一部を収容する収容部３２ｂと、収容部３２ｂに設けられ貯水容器３１が貯留する水Ｗが流通する通水孔３２ｄと、を備える。これにより、気化式空気調和機１が転倒した際の貯水容器３１が貯留する水Ｗの漏洩を抑制することができる。したがって、気化式空気調和機１の安全性が向上させることが可能である。
【０１５５】
そして、本発明の上記実施形態の構成によれば、水の気化熱を利用して空気を冷却するにあたって、冷却効率の向上が図られた気化式空気調和機１を提供することができる。
【０１５６】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。
【０１５７】
例えば、本発明の気化式空気調和機は、加湿器など、冷却機能と他の機能を備えた機器においても適用可能であることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【０１５８】
本発明は気化式空気調和機において利用可能である。
【符号の説明】
【０１５９】
１    気化式空気調和機
２    本体筐体
３    吸込口
４    吹出口
５    空気流通路
６    送風ファン
１０    冷却部
１１    空気冷却材
１２    軸
１３    親水性薄膜
１４    空気冷却材
１５    凹凸部
２０    回転機構
３０    貯水部
３１    貯水容器
３２    蓋
３２ｂ    収容部
３２ｃ    挿通孔
３２ｄ    通水孔
４０    給水容器
４１    給水口
４２    弁
【図１】
2015111023.tif 000005
【図２】
2015111023.tif 000006
【図３】
2015111023.tif 000007
【図４】
2015111023.tif 000008
【図５】
2015111023.tif 000009
【図６】
2015111023.tif 000010
【図７】
2015111023.tif 000011
【図８】
2015111023.tif 000012
【図９】
2015111023.tif 000013
【図１０】
2015111023.tif 000014
【図１１】
2015111023.tif 000015
【図１２】
2015111023.tif 000016
【図１３】
2015111023.tif 000017
【図１４】
2015111023.tif 000018
【図１５】
2015111023.tif 000019
【図１６】
2015111023.tif 000020
【図１７】
2015111023.tif 000021