(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器の空気の移動経路に配置される網状体であって、
網状体の一方の面及び他方の面のうちいずれか一方又は両方に複数の突条からなる足部を備えており、
網状体は複数の線条が交差する形状であり、
足部は、線条に設けられており、網状体の通風する部分における網状体の表面積を大きくし、
網状体及び足部はその表面にセラミクス層を備えており、
足部の短手方向の幅は線条の短手方向の幅よりも小さく構成されており、
線条及び足部は、合成樹脂材料から構成される芯材と、芯材の表面側に配されるセラミクス層とを有しており、芯材はセラミクス層に含まれるセラミクスを含有しない
空気調和機の消費電力低減用足付網状体。
【請求項２】
網状体はセラミクスを網状体１ｃｍ２あたり０．５μｇ以上含有してなる請求項１に記載の空気調和機の消費電力低減用足付網状体。
【請求項３】
芯材は、軟質合成樹脂材料から構成される請求項１又は２に記載の空気調和機の消費電力低減用足付網状体。
【請求項４】
複数の第１線条と、第１の方向に交差する方向に配される複数の第２線条とが交差する形状であり、
足部は、第１線条及び第２線条のいずれか一方の延在方向に沿って連続するものである請求項１ないし３のいずれかに記載の空気調和機の消費電力低減用足付網状体。
【請求項５】
網状体は目開きが３０％〜８０％である請求項１ないし４のいずれかに記載の空気調和機の消費電力低減用足付網状体。
【請求項６】
足部の突出高さは０．８〜３．０ｍｍである請求項１ないし５のいずれかに記載の空気調和機の消費電力低減用足付網状体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器の空気の移動経路に配置して使用する足付網状体に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境負荷の低減、経費節減等のために空気調和機、冷蔵設備などの消費エネルギーを低減することが望まれている。
【０００３】
例えば、以下の特許文献１では、加熱溶融させた低密度ポリエチレンと、所定の化学的組成のセラミックス粉末とを混合してペレットとして、ペレットを加熱溶融させて金型を使用して網状に成形することが記載されている。この空調ネットを空気調和機の室内機及び室外機それぞれの吸入口に配置すると、消費電力が低減されるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−２２４６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の網状体では、電力の低減効果は４５％程度であるとされており、より電力の低減効果を高めることが望まれる。
【０００６】
本発明は、従来よりも電力、燃料用の気体等の使用量の低減効果を高めた網状体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】
【０００７】
熱交換器の空気の移動経路に配置される網状体であって、網状体の一方の面及び他方の面のうちいずれか一方又は両方に複数の突条からなる足部を備えており、網状体及び足部は少なくともその表面にセラミクス層を備えてなる足付網状体により、上記の課題を解決する。本発明者らは、遠赤外線の放射量と消費されるエネルギー量の低減との間に相関関係があることを見出し、従来に比較してより電力の低減効果を高めることに成功した。
【０００８】
網状体は複数の線条が交差する形状であり、線条は、合成樹脂材料から構成される芯材と、芯材の表面側に配されるセラミクス層とを有するものであることが好ましい。これにより、セラミクスの配合量を減らし、かつ熱交換器の熱交換に費やされる電力を低減することが可能になる。網状体は、例えば、セラミクスを網状体１ｃｍ２あたり０．５μｇ以上含有してなるものである。
【０００９】
芯材は軟質合成樹脂材料から構成することが好ましい。これにより、熱交換器の吸気口又は排気口の形状に合わせて網状体を変形させて固定することができる。
【００１０】
線条は空気が移動する方向に沿って配される複数の第１線条と、第１の方向に交差する方向に配される複数の第２線条とが交差する形状であり、足部は、第１線条及び第２線条のいずれか一方の延在方向に沿って連続するものであることが好ましい。これにより、第１線条又は第２線条に沿って空気を流入又は流出させることができるので、空気の流れが妨げられにくくすることができる。
【００１１】
足部を設けることで網状体の線条を特段太く設計しなくても網状体の表面積を大きくすることが可能である。このため網状体の目開きを自由に設定することが可能になる。例えば、網状体は目開きが３０％〜８０％であることが好ましい。
【００１２】
足部の突出高さは高いほど表面積が増大するので好ましい。例えば、足部の突出高さは０．８〜３.０ｍｍであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
網状体及び足部はその表面にセラミクス層を備えるため、網状体表面にセラミクスが集中している。このため、少ないセラミクスの添加量でも遠赤外線の放射量を大きくすることができる。さらに当該網状体は足部を備えているため、網状体の表面積を大きくして遠赤外線の放射量を大きくすることができる。遠赤外線の放射量を大きくすることで、熱交換器における熱交換の効率を高めて熱交換に要する消費エネルギーを低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】網状体の一実施形態の平面図である。
【図２】図１のＡＡ部分の断面図である。
【図３】別実施形態の網状体の図２相当の断面図である。
【図４】別実施形態の網状体の平面図である。
【図５】図４のＣ部分の拡大図である。
【図６】図４のＢＢ部分の断面図である。
【図７】網状体の設置個所を模式的に示した図面である。
【図８】図７の室内機のみを拡大して示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図面を参照しつつ本発明の網状体の実施形態について説明する。
【００１６】
図１及び２に、本発明の網状体の一実施形態を示す。図１に示したように、本実施形態の網状体１は平面視及び底面視において格子状の形態を有している。この網状体１は、一の方向に平行に配列された複数の第１線条１１ａと、当該線条１１ａに交差する方向に配置される複数の第２線条１２ａとからなる。第１線条１１ａと第２線条１２ａとは直交関係にあり、複数の方形の網目１３が形成される。図２に示したように、この網状体１１ａは、複数の第１線条１１ａから平面側に突出する足部１４ａを備える。足部１４ａは第１線条１１ａの延在方向に沿って連続する。足部１４ａの短手方向の幅は第１線条１４ａの短手方向の幅よりも小さく構成されている。第１線条１１ａ、第２線条１２ｂ、及び足部１４ａは一体に成形されている。足部１４ａは、第１線条１１ａに替えて第２線条１２ａに設けて第２線条１２ａの延在方向に沿って連続するようにしてもよいし、第１線条１１ａ及び第２線条１２ａの両方に足部１４ａ、１４ｂを設けて、第１線条１１ａの延在方向及び第２線条１２ａの延在方向に沿って連続するようにしてもよい。
【００１７】
上記の網状体１では、足部１４ａが平面側に突出する構成である。足部１４ａは底面側に突出する構成としてもよいし、図３に示した網状体２のように底面側及び底面側の両方に突出する構成としてもよい。網状体２は、両面に足部１４ａ、１４ｂを設けた点以外は網状体１と同様の構成である。足部１４ａ、１４ｂが両面側に突出する場合において、足部の突出高さは底面側の高さ（Ｈ２）と平面側の高さ（Ｈ１）の合計値とする。
【００１８】
本実施形態の網状体の網目１３は方形であるが、例えば図４ないし６に示した網状体３のように６角形状としてもよい。この網状体３では、第１線条１１ｃは約１２０°程度傾斜し、第２線線条１２ｃは約６０°傾斜して、交点１５において互いに交差する。この実施形態では、第１線条１１ｃに足部１４ｃを設けて第１線条１１ｃの延在方向に連続するようにしているが、第２線条１２ｃに足部を設けて第２線条１２ｃの延在方向に沿って連続するようにしてもよいし、第１線条１１ｃ及び第２線条１２ｃの両方に足部を設けて第１線条１１ｃの延在方向及び第２線条１２ｃの延在方向のそれぞれに連続するようにしてもよい。その他の実施形態として、網目の形状を５角形など多角形や円形に変更してもよい。図４ないし図６では、作図の都合から足部１４ｃを太線で示した。
【００１９】
上述の網状体１、２、３は共に、図２、図３、及び図６に示したように、合成樹脂材料から構成される芯材１６ａ、１６ｂ、１６ｃと、芯材の表面側に配されるセラミクス層１７ａ、１７ｂ、１７ｃとを有する。セラミクス層１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、例えば、セラミクスの粉末を任意の塗料に分散させて合成樹脂材料からなる芯材１６ａ、１６ｂ、１６ｃに付着させる。付着の方法としては、例えば、セラミクスを含む溶剤への浸漬、刷毛若しくはローラによる塗布、又はエアブラシやスプレー等による散布が挙げられる。散布は歩留まりが低下するので塗布又は浸漬によるのが好ましい。芯材１６ａ、１６ｂ、１７ｃは射出成型によって足部、第１線条、及び第２線条を一体に成形した。
【００２０】
上記の塗料としては、水性塗料及び油性塗料の両方を使用することができる。空気調和機の室内機や食品陳列棚の冷蔵設備に網状体を使用する場合は、ＶＯＣの発生が少ない水性塗料を使用することが好ましい。塗膜形成成分は、例えば、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂などが挙げられる。ウレタン樹脂は経時的に加水分解が進む。メラミン樹脂は、合成の過程で使用するホルムアルデヒドが残留する可能性がある。耐候性と安全性の点でアクリル樹脂を塗膜形成成分として好適に採用することができる。
【００２１】
遠赤外線は物質の表面から約２００μｍの深さでほとんど吸収されて熱に変化する。このためセラミクスを合成樹脂材料に練り込んでしまうと単位添加量当たりの消費エネルギーの低減効果は小さくなる。上記の網状体１、２、３ではセラミクス層１７ａ、１７ｂ、１７ｃを浸漬、塗布、噴霧等の方法によって網状体の表面に形成して、単位添加量当たりの消費エネルギーの低減効果が大きくなるようにしている。例えば、網状体１ｃｍ２あたり０．５μｇ以上セラミクスを含有させるようにすることが好ましい。遠赤外線の透過力は限られているためセラミクスを多量に含有させても消費エネルギーの低減効果の伸びは頭打ちになる。セラミクスの添加量の上限は１ｃｍ２あたり５０μｇ以下とすることが好ましく、２０μｇ以下とすることがより好ましい。
【００２２】
セラミクス層１７ａ、１７ｂ、１７ｃには、アイボリーなどの暖色系の顔料や青などの寒色系の顔料、黒などの暗色系の顔料を配合してもよい。物体の温度が高いほど遠赤外線の放射量が大きくなるため、セラミクス層１７ａ、１７ｂ、１７ｃには黒色顔料などの暗色系の顔料を併せて配合することが好ましい。黒色顔料に日光などが当たるとセラミクス層１７ａ、１７ｂ、１７ｃの温度が上昇する。これによって遠赤外線の放射量を高めることができる。さらに、セラミクス層１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、芯材１６ａ、１６ｂ、１６ｃを被覆して紫外線が芯材に直接当たらないようにする。これによって、網状体の劣化を防止することができる。セラミクスを合成樹脂材料に練り込んで構成した網状体の場合は３〜４年程度で劣化し交換が必要になる。セラミクス層を芯材の上に設ける構成では、耐用年数を８年以上に延ばすことが可能になる。
【００２３】
セラミクスは、遠赤外線の放射率が高いものを使用することが好ましい。例えば、波長４．５μｍ〜２０．０μｍの範囲における積分放射率が８０％〜９９％のものを使用することが好ましく、８５％〜９９％のものを使用することがより好ましい。積分放射率は、日本電子製のフーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴ−ＩＲ）、及び日本電子製の赤外放射ユニット（ＩＲ−ＩＲＲ２００）を使用し、検出器としてＭＣＴを使用して波長４．５μｍ〜２０．０μｍの範囲において分解能１６ｃｍ-１で放射率を測定し、波長４．５μｍ〜２０．０μｍの範囲における放射率を積分して積分放射率を求める。測定温度は４０℃で実施し、当該測定温度とはＴ熱電対を用いて測定したサンプルの表面温度である。
【００２４】
上記の網状体を構成する芯材１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、軟質合成樹脂材料であるエチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）で構成している。ＥＶＡは、酢酸ビニルユニットに起因する柔軟さを備える。その他のエラストマーで芯材を構成してもよい。軟質合成樹脂材料で網状体を構成することで、通風口の形状に沿うように網状体を湾曲させてセットすることが可能になる。例えば、図７及び図８に示すように、空気調和機の室内機に網状体を用いる場合に、室内機１９の湾曲部１８に沿うように網状体１６を湾曲させて容易に固定することができる。
【００２５】
網状体に弾性を持たせておけば網状体をロール状に巻き取って巻回物とし、この巻回物を施工現場に容易に運搬して使用することが可能になる。例えば、空気調和機の室内機もしくは室外機の吸気口の寸法に合致するように巻回物から網状体を切り出して吸気口の全体を覆うように設置することが容易である。
【００２６】
図６及び図７において模式的に示したように、室内機１９は、ファン２０と、熱交換器２１と、ダストフィルタ２２とを内蔵する。図６及び図７の例では、カバー２３とダストフィルタ２２との間に網状体１、２又は３を挟んで固定する。図示は省略するが、室外に配置される室外機２４も同様に熱交換器及びファンを内蔵し、さらにコンプレッサー（図示略）を内蔵する。室外機と室内機は配管２５で接続されており、配管２５の内部を熱交換媒体が循環する。部屋３０の任意の位置に室内機１９が固定される。
【００２７】
カバー２３の黒く塗りつぶした部分が吸気口２６となっており、図１、図４、図７及び図８において矢印Ｄ又は矢印Ｅで示したように、この空気調和機では網状体の面に対して平行に空気が流入する。図１において示した矢印Ｄ及び図５に示した矢印Ｅは、図８における矢印Ｄ又は矢印Ｅと一致する方向を示す。このとき空気の流入方向に対して複数の足部１４ａ又は１４ｃが沿うように網状体を配置すれば、網状体１、２、３によって空気の流入が阻害されず好ましい。例えば、網状体１及び２の場合は空気の流入方向に対して足部を備える第１線条が平行になるように網状体を配置する。なお、上記の例では、室外機の吸気口２８にも網状体を配置し、室内機の排気口２７及び室外機２４の排気口２９には網状体を配置していない。
【００２８】
遠赤外線の放射量を大きくするには、網状体の芯材を太くして網状体の表面積を大きくすることが想定される。しかし、芯材を太くすると目開きが小さくなりこれに伴って網状体を介した通風量が小さくなって熱交換器に十分な量の空気が供給されなくなる場合がある。本実施形態の網状体では、足部を設けることで遠赤外線の放射量を大きくするため、目開きを自由に設定することができる。目開きは３０％以上かつ８０％以下の範囲で設定することが好ましく、３８％以上かつ５８％以下であることが好ましい。
【００２９】
足部の突出高さは高いほど表面積が増大するので好ましい。一方で、空気調和機や冷蔵設備の吸気口又は排気口には空間に限りがある。そこで足部の突出高さは０．８ｍｍ以上かつ３．０ｍｍ以下の範囲で設定することが好ましい。上限は施工性を考慮し２．０ｍｍとすることがより好ましい。
【００３０】
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００３１】
〔実施例１〕
ＥＶＡ樹脂を射出成型して、以下の表１の実施例１の欄に記載した目開きを有し、図１と同様の形状を有する格子状の網状体を製造した。足部の高さ（Ｈ１）は１．５ｍｍ、第１線条及び第２線条の断面は直径約２ｍｍの略円形である。
【００３２】
粒径２５〜５３μｍセラミクス粉末と、市販の黒色の水性アクリル塗料とを、水で９０容量％に希釈した水性アクリル塗料１００gに対してセラミクス粉末２０gを添加、混合してセラミクス塗料を得た。この塗料を刷毛を使って網状体１ｃｍ２当たりのセラミクスが２μｇとなるように塗布して乾燥させて芯材の表面側にセラミクス層を備える網状体を得た。上記のセラミクス粉末は、以下の測定条件で求めた積分放射率が９５％程度である。
測定機器：日本電子製のフーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴ−ＩＲ）、日本電子製の赤外放射ユニット（ＩＲ−ＩＲＲ２００）
波長範囲：波長４．５μｍ〜２０．０μｍ
分解能：１６ｃｍ-１
検出器：広帯域ＭＣＴ
測定温度Ｔ熱電対を用いて測定したサンプル表面温度：４０℃
【００３３】
上記のセラミクス粉末としては、シリカ６０質量％、アルミナ３０質量％、酸化鉄２．４質量％、酸化カリウム１．９質量％、酸化銅１．６質量％、酸化カルシウム１．４質量％、酸化ナトリウム１．４質量％、酸化チタン０．７３質量％、マグネシア０．５質量％を含有するものを使用した。化学的組成は蛍光Ｘ線分析による。その製造は、天然鉱石を粉砕し、これに水を添加してペースト状にした。ペーストを所定の形状に成形して１３００℃に至るまで１０時間程度焼結し、焼結体を粉砕してこれを篩にかけて分級した。
【００３４】
〔実施例２ないし４〕
目開きを表１の実施例１ないし４の該当欄に記載のように変更した他は実施例１と同様の条件で実施例２ないし４に係る網状体を製作した。
【００３５】
〔比較例１ないし３〕
目開きを表１の比較例１ないし３の該当欄に記載のようにした点、足部を備えない点、及び網状体を構成するＥＶＡ樹脂を加圧下で加熱溶融して押し出して射出成型する際にセラミクス粉末を溶融した樹脂に対して添加したのち網状にした点以外は実施例１と同様の条件で網状体を作製した。合成樹脂を加圧下で加熱溶融する際にセラミクス粉末を添加することを以下においては練り込みと称する。
【００３６】
【表１】
0006765792.tif 000002
【００３７】
上記のようにして作製した実施例１ないし４に係る網状体と比較例１ないし３に係る網状体を図７に記載したように部屋に設置した空気調和機の室内機の吸気口及び室外機の吸気口にそれぞれ設置・固定して、電力の低減効果を調べた。網状体を全く配置しなかったときの消費電力を基準として、各実施例及び比較例において何パーセント消費電力が低減されたか求めた。試験は１２月から２月及び７月から９月の空調設備の利用が多くなる時期を選んで行った。消費電力を合算して月ごとの消費電力を平均した。この平均値を基に網状体を付けなかったときを基準として消費電力の低減率を求めた。結果を表１に記載する。
【００３８】
表１の実施例１及び比較例１の対比、実施例２と比較例２の対比、並びに実施例３と比較例３の対比から明らかなように、目開き量が同程度の場合には、約２０〜３５％程度の電力の低減効果が向上していることがわかる。
【００３９】
〔実施例５ないし７及び比較例４〕
セラミクスの含量と電力の低減効果について検討した。網状体１ｃｍ２当たりのセラミクスの含量が表２に記載の値となるように網状体にセラミクス塗料を塗布した点以外は実施例３と同様にして、実施例５ないし７の網状体を作製した。網状体１ｃｍ２当たりのセラミクスの含量が１６μｇとなるように網状体にセラミクス塗料を芯材に練り込んだ点、足部を設けなかった点以外は実施例３と同様にして比較例４に係る網状体を作製した。実施例５ないし７及び比較例４について、上記と同様の方法で電力の低減効果を確かめた。結果を表２に示す。
【００４０】
【表２】
0006765792.tif 000003
【００４１】
表２の実施例６と比較例４の対比から明らかなように、芯材にセラミクス塗料を練り込んだ場合は芯材表面にセラミクス塗料を塗布した場合に比べて電力の低減効果が小さいことが確認された。実施例６の場合は芯材の表面にセラミクスが層として局在する。比較例４では芯材にセラミクスが分散した状態で存在する。実施例６では芯材表面に密にセラミクスが局在するため電力の低減効果が向上したものと考えられる。換言すると電力の低減に主に寄与するのは主に表層のセラミクスであって、深層のセラミクスは寄与の度合いが小さいと考えられる。表２の実施例５ないし７の比較から明らかなようにセラミクスの含量を増やすと、電力の低減効果は向上するものの実施例７では電力の低減効果の上昇の伸び幅が小さくなる傾向がみられる。これはセラミクス層を厚くしても深層のセラミクスは電力の低減にそれほど寄与しないためであると考えられる。
【００４２】
上記の実施例は電力の低減効果を確かめた。ガスエンジンでコンプレッサーを駆動する空気調和機（ガスエンジンヒートポンプエアコン）において、実施例２の網状体を図７の試験室に設置したガスエンジンヒートポンプ式の空気調和機の室内機の吸気口及び室外機の吸気口にそれぞれ固定して、燃料ガスの使用量の低減効果を調べた。網状体を全く配置しなかったときの燃料ガスの消費量を基準として、網状体を設置した場合は燃料ガスの使用量６７％低減することが確認された。
【符号の説明】
【００４３】
２１    交換器
１      網状体
２      網状体
３      網状体
１４ａ  足部
１４ｂ  足部
１４ｃ  足部
１６ａ  芯材
１６ｂ  芯材
１６ｃ  芯材
１７ａ  セラミクス層
１７ｂ  セラミクス層
１７ｃ  セラミクス層
１１ａ  第１線条
１１ｃ  第１線条
１２ａ  第２線条
１２ｃ  第２線条
【図１】
0006765792.tif 000004
【図２】
0006765792.tif 000005
【図３】
0006765792.tif 000006
【図４】
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【図５】
0006765792.tif 000008
【図６】
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【図７】
0006765792.tif 000010
【図８】
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