(57)【要約】【課題】通気性を確保しつつ保水性を向上し、給水量を削減してランニングコストの削減を図るとともに冷却効率の向上を図った補助冷却装置用マット及びその製造方法を提供する。【解決手段】補助冷却用マットを形成する繊維１５の表面上には、微細な突起物としての植毛繊維１７が形成されている。マットに給水された冷却水は、クーリングマットを流れ下る途中で繊維１５上の植毛繊維１７に微粒子状態として捉えられて保水される。したがって、クーリングマットは、保水された微細な冷却水によって濡らされ、通過する空気に対して水分が十分に蒸発され、通過空気を効率的に冷却することができる。静電植毛法を利用した補助冷却装置用マットの製造方法によれば、繊維表面に植毛繊維を極めて容易に整然と並んで植え付けることができ、生産設備に要する費用を安価にすることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍サイクルの凝縮器の放熱部に対向して配置され、前記放熱部に吸入される空気が通過し得るように繊維によって形成されるとともに、上部から下部に向けて冷却水を流下させることにより前記放熱部に吸入される空気を冷却するようにした補助冷却装置用マットであって、
前記繊維の少なくとも一部に、多数の微細な突起を設けたことを特徴とする補助冷却装置用マット。
【請求項２】
前記突起は植毛又は起毛により設けた繊毛状のものであることを特徴とする請求項１記載の補助冷却装置用マット。
【請求項３】
前記線状の突起が自己消火性の繊維からなることを特徴とする請求項２記載の補助冷却装置用マット。
【請求項４】
前記繊維の密な部分と疎な部分とを分散配置してなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の補助冷却装置用マット。
【請求項５】
請求項２記載の補助冷却装置用マットの製造方法であって、前記繊維の表面に接着層を設ける工程と、多数の短い植毛繊維を静電吸引作用により前記接着層上に引き付けて植毛する工程と、を含むことを特徴とする補助冷却装置用マットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、冷凍サイクルの凝縮器における放熱部に対向して配置され、放熱部に吸入される空気が通過し得るように繊維によって形成されるとともに、上部から下部に向けて水を流下させることにより放熱部に吸入される空気を冷却するようにした補助冷却装置用マットの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
空調・冷凍・冷蔵装置等の冷凍サイクルに用いられる凝縮器は、冷媒の液化を促進するために強制的に冷却する必要がある。凝縮器の冷却をファンで行う空冷式は、装置構造が簡素なため安価であるが、凝縮器は室外に置かれることが多いため、夏場の高温時等に冷却効率が落ちるという問題がある。
【０００３】
そこで、空冷式の室外機（凝縮器）に対してさらに補助冷却装置を用いることが提案されている。この種の補助冷却装置の一例として、本出願人は、先に、凝縮器の放熱部に対向して通気性を有するマットを配置し、該マットの上部から下部に向けて冷却水を流下させて、放熱部に吸入される空気を冷却するものを提案している（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−３８０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、補助冷却装置用のマットとしては、通風抵抗が大きくならないように、例えばポリビニルクロライド（ＰＶＣ）から成る繊維を不織布状に堆積させてマット状に構成したものが用いられている。
このようなマットは、素材自体に保水性がほとんど無いため冷却水の流下速度が大きく、凝縮器に吸入される空気と接触せずに垂れ流し状態で排水される冷却水の割合が大きいため、補助冷却装置による省電力効果が水道料金によって大きく食われてしまうという問題点がある。
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、通気性を確保しつつ保水性を向上することができ、給水量を削減してランニングコストの削減を図るとともに冷却効率の向上を図った補助冷却装置用マット及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明による補助冷却装置用マットは、冷凍サイクルの凝縮器の放熱部に対向して配置され、前記放熱部に吸入される空気が通過し得るように繊維によって形成されるとともに、上部から下部に向けて冷却水を流下させることにより前記放熱部に吸入される空気を冷却するようにした補助冷却装置用マットであって、前記繊維の少なくとも一部に、多数の微細な突起を設けたことを特徴とする。なお、前記突起は、例えば、植毛又は起毛により設けた繊毛状のものとすることができる。
【０００７】
また、この発明は、上記の補助冷却装置用マットの製造方法であって、前記繊維の表面に接着層を設ける工程と、多数の短い植毛繊維を静電吸引作用により前記接着層上に引き付けて植毛する工程と、を含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
この発明である補助冷却装置用マットによれば、上記のように構成されているので、供給された冷却水は、マットを流下するときにマットを構成する繊維上の多数の微細な突起物によって微粒子状態で保水される。したがって給水量を減らすことができ、保水された冷却水は蒸発し易いため凝縮器に吸い込まれる空気の冷却作用を一層高めることができる。また、上記の補助冷却装置用マットの製造方法によれば、植毛繊維の繊維表面への植え付けは、静電植毛法によって極めて容易に整然と並んだ状態に行うことができ、生産設備に要する費用を安価にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、この発明による補助冷却装置用マット（以下、「クーリングマット」と記す。）の表面の一部を拡大して示す模式図である。
【００１０】
図１に示すクーリングマット１０は、繊維を絡ませるなどして不織布の状態にて形成されているが、大局的に見て複数の縦列１１からなっており、各列１１においては密部分１２と疎部分１３とが上下に交互に並んで配置されている。密部分１２及び疎部分１３は、それぞれ縦寸法が１０ｍｍ程度、横寸法が２０ｍｍ程度の矩形状の広がりを有している。隣り合う各縦列１１は繋がって並んでいるが、密部分１２同士が隣り合うことがないよう上下に僅かに（５ｍｍ程度）ずらしてある。本クーリングマット１０の比重は０．０２５ｇ／ｃｍ３の程度である。黒表示される点や太い線は、冷却水の流れや滴下状態を模式的に示している。
【００１１】
図１に示すクーリングマット１０は、疎な部分と密な部分とに区分して形成されているので、マット１０を通過する空気全体の圧力損失がこのような構造でないものよりも低下する。この例では、圧力損失は風速１．５ｍ／ｓｅｃにて４Ｐａ程度まで低下している。その分、冷却用の空気の吸い込み抵抗が低下し、吸い込み空気量の増加が期待できる。
【００１２】
図２は図１に示す補助冷却用クーリングマットの一部の繊維を拡大して模式的に示す図であり、図２（ａ）は１本の繊維を示す図、図２（ｂ）は同（ａ）に示す繊維を更に拡大して示すＡ−Ａ断面図、図２（ｃ）は同（ａ）に示す繊維のＢ部を更に拡大して示す図である。
【００１３】
各繊維１５は、断面一様で細長く延び、基材としてＰＶＣ（ポリビニールクロライド）を用いている。繊維１５は図２（ｂ）に示すように断面円形であり、その表面には、浸漬、塗布、吹き付け等によって接着層１６が形成される。接着層１６が施された繊維１５の表面には、パイル、即ち、植毛繊維１７が多数植毛されている。植毛繊維１７としては、例えば、自己消火性（難燃性）の繊維であるポリクラーク（ビニロン５０％＋ＰＶＣ５０％の合成繊維；製品名：コーデラン）を用いることができ、その繊維径φは例えば０．０１３ｍｍ程度、長さは０．５ｍｍ程度である。植毛繊維１７の自己消火性という特性は、補助冷却用クーリングマットが、通常、屋外に設置される室外機に付設されるという状況を鑑みると、安全性の面でも好都合である。
【００１４】
植毛繊維１７の繊維１５表面への植え付けは、静電植毛法によって行うことができる。接着層１６が設けられた繊維１５を静電場中で通す際に、静電場中に放出された無数の植毛繊維１７は、電場における静電吸引作用によって、針のように繊維１５表面に垂直に交差し整然と並んだ状態で接着層１６に突き刺さる。接着層１６を乾燥させることで、植毛繊維１７は繊維１５の表面に強固に固定される。接着層１６は、アクリル系、ウレタン系、エポキシ系、酢酸ビニル系等の適宜の接着剤を用いることができる。したがって、繊維１５の表面に均等に産毛が生えたような状態となり、クーリングマット１０に散水等で冷却水を給水したとき、冷却水の微粒子が植毛繊維１７間で或いは幾つかの植毛繊維１７に跨がって保持される。
【００１５】
クーリングマット１０は、繊維１５を、例えば幅約２ｍ、長さ約１０ｍの平たく且つ長い帯状の不織布状に形成した中間素材を用いて製造される。そのような中間素材は、例えば長さ方向ロール状に巻かれて取り扱われる。この中間素材に静電植毛を行う静電植毛装置は既存のものを利用することができる。したがって、生産設備に要する費用を安価にすることができる。本実施形態では、図３に示す高電圧発生装置１８において直流高電圧が電極１８ａと１８ｂとの間に印加され、植毛繊維散布装置１９ａから無数の植毛繊維１７が電極１８ａと１８ｂとの間の電界Ｅに散布される。植毛繊維１７は、クーロン力による電界に沿った静電吸引力によって平行に揃い、予め接着剤塗布装置１９ｂによって塗布された繊維１５表面の接着層１６に突き刺さる。このような製造方法では、無数の植毛繊維１７を繊維１５の表面上に極めて容易に整然と並んだ状態に植え付けることができるので、生産性が非常に高い。
【００１６】
多数の植毛繊維１７を繊維１５表面に植毛することで、冷却水の微粒子が繊維１５の表面に極めて保持され易くなる。この微粒子状態の水分は蒸発し易く、クーリングマット１０を通過する空気から奪う潜熱の量が飛躍的に向上する。したがって通過空気を十分に冷却し、冷凍システムの凝縮器を効果的に冷却することができる。また、前記中間素材にマスキングを行うことで、中間素材への接着層１６の形成を部分的に行うことにより、中間素材が静電場中を通したときに、植毛繊維１７を接着層１６が施された領域内の繊維１５にのみ付着させることができる。このように、クリーンマット１０の必要な部分にのみ静電植毛を行うようにすることで、植毛繊維１７や接着剤の使用量を削減することができ、コストの削減を図ることができる。
【００１７】
図４は、この発明による補助冷却用クーリングマットの冷却水の流れを模式的に示す説明図である。
【００１８】
クーリングマット１０の上端部に散水される冷却水２７は、図４に示されているように、密部分１２を流れるときには蛇行して流れ、疎部分１３に到達すると水滴となって自然落下する。疎部分１３から滴下してその下の密部分１２に到達した冷却水２７は、密部分１２の繊維と衝突したり滞留することによって横に広がり、拡散した水分は他の拡散した水分と合体して密部分１２を蛇行して流れる。途中で蒸発することなく下端部まで流れ落ちた冷却水２７は下端部１５から排出される。冷却水２７は、密部分１２と疎部分１３とを流下する毎に、密部分１２における蛇行、疎部分１３における自然落下、及び密部分１２に到達したときの衝突・拡散という上記の過程を繰り返す。
【００１９】
クーリングマット１０の上端部から流下する冷却水は、密部分１２又は疎部分１３を流下する間に、植毛が施された領域では、その植毛によって微粒子状に保持される。その結果、その領域では冷却水２７の蒸発が促進され、そこを通過する空気を効率的に冷却することができる。
【００２０】
図５は、この発明による補助冷却装置用マットを用いた補助冷却装置と冷凍サイクルの一例を示している。冷凍サイクル４０は、コンプレッサ４１、蒸発器４２、膨張弁４３、ドライヤ４４、凝縮器４５及びこれらを連結する冷媒管４６を備えている。給水装置５０には、例えば、水道管に連通する給水管５１、該給水管５１に介装され水道水を断水又は通水するための開閉弁となる電磁弁５２、該電磁弁５２の開閉を制御するサーモスタット５３、及び補助冷却装置３０のマット１０への流入空気の温度を計るセンサー５４を備えている。凝縮器４５にファン４７によって吸い込まれる空気は、補助冷却装置３０のマット１０を通過する際に、マット１０を流下する冷却水が蒸発することにより潜熱を奪われるため、冷却される。
【００２１】
この構成によれば、センサー５４が吸入空気の温度が設定値以上又は以下となったことを感知すると、サーモスタット５３が働き、電磁弁５２を開閉させる。電磁弁５２が開状態になると給水管５１より散水ノズル（図示せず）を介して、補助冷却装置３０のマット１０に水道水を供給し、上記の態様で凝縮器４５を冷却する。凝縮器４５の放熱フィンを冷却するための空気を冷却する間接冷却方式であるので、放熱フィンに直接水をかける場合のように腐食やスケールの付着が生じない。また、補助冷却装置３０は、従来の凝縮器に後付けにより付加することができることから、既設の設備を大幅に改造することなく取付けが可能であり、また、メンテナンス等のための着脱・交換も簡単である。
【００２２】
図６は補助冷却装置３０の拡大斜視図である。クーリングマット１０は、周囲を適当な枠フレーム３３によって囲まれて取り付けられている。上端フレーム３４は通水性のフレームであり、散水された冷却水は、多少の蛇行を伴うものの略真っ直ぐに水の筋となって流下する。
【００２３】
クーリングマット１０の繊維上の植毛状の微細な突起物によって微粒子状態に保水される冷却水は、通過空気により蒸発し易く、通過空気から気化熱を奪って通過空気を効果的に冷却するのは上述した通りである。クーリングマット１０の裏面にはネット（図示せず）を張設して、吸い込み空気による裏面側への撓みを防止するとともに、クーリングマット１０を流れ落ちる冷却水が吸い込み空気と共に裏面側に飛散するのを防止するようにしてもよい。
【００２４】
本実施形態では、補助冷却用クーリングマットとして、疎な部分と密な部分とが分散配置されたものを例示して説明したが、本発明による補助冷却装置用マットは、そうした構造に限ることなく、一様な密度の繊維構造であってよい。また、クーリングマットに繊維の疎密の各部分を設ける場合であっても、上記の例では比較的パターン化されていたが、そうしたパターン化に限ることなく適宜の形態に変更が可能である。更に、植毛等の突起物は、クーリングマットに繊維の疎密の各部分を設けるか否かに関わらず、例えば、凝縮器の放熱部位置や形状等に応じて、クーリングマットを構成する繊維の全体のみならず一部に施すようにしてもよい。また、更に、繊維表面の微細な線状突起は、植毛に限らず、起毛により形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明による補助冷却装置用マットの表面の一部を拡大して示す正面図である。
【図２】図１に示す補助冷却装置用マットを構成する繊維の一部を拡大して示す模式図である。
【図３】静電植毛装置の一例を示す概略図である。
【図４】この発明による補助冷却装置用マットの冷却水の流れの一例を示す模式図である。
【図５】本発明の補助冷却装置が適用された冷凍サイクルの一例を示す概略図である。
【図６】本発明の補助冷却装置用マットの全体を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０  クーリングマット                  １１  縦列
１２  密部分                            １３  疎部分
１５  繊維                              １６  接着層
１７  植毛繊維（線状突起）
１８  高電圧発生装置                    １８ａ，１８ｂ  電極
１９ａ  植毛繊維散布装置                １９ｂ  接着剤塗布装置
２７  冷却水
４０  冷凍サイクル                      ４５  凝縮器（室外機）
５０  給水装置
【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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