(57)【要約】【課題】所望の冷却能力を確保しつつ電力消費量を低減できるとともに、耐久性を保証できるようにした冷却機を提供する。【解決手段】室外機（１０）の熱交換器（２０）の大気取入れ面（１１）側には冷却水を地面に対して実質的に垂直な面内において平面状に噴霧する噴霧ノズル（４０）を設けて冷却水を噴霧させ、大気取入れ面の前方には噴霧水のカーテン（６０）を大気取入れ面に対して実質的に平行に形成し、噴霧水のカーテンを通過して降温された大気を室外機の熱交換器に取り込む。冷却水を上方に向けて噴霧すると、噴霧水カーテンの最頂点に達した後自然落下する霧状水滴（６１）が熱交換器に取り込まれ、熱交換効率をさらにアップできる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
室外機と室内機とを循環導管で接続して冷媒を循環させ、室内機によって雰囲気の温度を制御し、室外機の熱交換器で冷媒と大気とを熱交換させるようにした冷却機において、
室外機の熱交換器の大気取入れ面側には地面に対して実質的に垂直な面内において冷却水を平面状に噴霧する噴霧ノズルが設けられており、上記大気取入れ面の前方には噴霧水のカーテンが上記大気取入れ面に対して実質的に平行に形成され、上記噴霧水のカーテンを通過して降温された大気が室外機の熱交換器に取り込まれるようになしたことを特徴とする冷却機。
【請求項２】
上記噴霧ノズルは冷却水を上方に向けて噴霧するように設けられており、上記噴霧水のカーテンの最頂点に達して自然落下する霧状水滴が上記室外機の熱交換器に取り込まれて熱交換器のフィンを湿らせるようになっている請求項１記載の冷却機。
【請求項３】
上記室外機の熱交換器の大気取入れ面の上部外縁には噴霧水の飛散を防止する飛散防止板が張り出して取り付けられている請求項２記載の冷却機。
【請求項４】
冷却機の室外機に設けられ、室外機の大気取入れ面の手前に噴霧水のカーテンを形成し、噴霧水のカーテンを通過して降温された大気を室外機の熱交換器に取り込ませ、冷却機を省エネルギー運転させる冷却機の運転エネルギー省力化装置であって、
冷却水を送給する配水管と、
該配水管を送られたきた冷却水を平面状に噴霧する噴霧ノズルと、
室外機の熱交換器の大気取入れ面側に設置され、上記配水管を支持するとともに、上記噴霧ノズルを地面に対して実質的に垂直な面内において冷却水が上方に向けて噴霧されるように支持する設置ベース部と、
を備えたことを特徴とする冷却機の運転エネルギー省力化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は冷却機に関し、特により多くのエネルギーを消費しながら機能低下を余技なくされている猛暑時にも冷却能力を確保しつつ電力消費量を低減できるとともに、所期の耐久性を保証できるようにした装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般家庭、店舗、オフィスビル、病院、ホテル、工場等においては室内を快適な温度に保持し、あるいは各種設備をその目的にあった温度に維持するために、空気を熱源とする冷房装置、冷水装置、冷蔵装置、冷凍装置（以下、単に「冷却機」と総称する）がよく利用されている。
【０００３】
かかる冷却機では室内や各種設備の温度制御を行う室内機と屋外に設置された室外機とから構成し、室内機で室内や各種設備の熱を吸収し、圧縮機で冷媒を圧縮するとともに、室外機に大気を取り入れ、圧縮した冷媒と大気とを熱交換器で熱交換させるとともに凝縮させ、凝縮した冷媒を室外機から室内機に循環させるという方式が一般的である。
【０００４】
しかし、夏期の昼間においては冷却機を最大限稼働させているにもかかわらず、十分な冷却能力が得られず、電力が無駄に消費されるばかりでなく、さらには冷却機をフル稼働させているので、装置の耐久性が低下する。これは夏期の昼間においては外気温が３０℃を越え、特にオフィスビルの屋上等では輻射熱等によって室外機周囲の外気温が４０℃を越えることによって熱交換効率が低下し、しかも熱交換器の汚れ等が熱交換効率の低下を助長していることが原因である。
【０００５】
これに対し、冷却水を噴霧ノズルによって熱交換器のフィンに向けて噴霧し、冷却水の蒸発熱を利用して熱交換器の熱交換効率を向上させ、もって所望の冷却能力を確保しつつ電力消費量を低減させるようにした冷却機の運転エネルギー省力化装置が提案されている（特許文献１、特許文献２、参照）
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２８２３０号公報
【特許文献２】特開２００１−３１７８２１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来公報記載の冷却機の運転エネルギー省力化装置では冷却水を熱交換器のフィン全面に噴霧することができず、期待した程に熱交換効率を向上させることができていない。
【０００８】
また、冷却水には水道水、工業用水あるいは地下水を利用しているが、熱交換器のフィンが直接噴霧した水道水等で常に濡れた状態となるので、水道水等に含まれる塩素、鉄分、カルシウム分等が凝縮器のフィンに付着し、熱交換器のフィンや導管を短期間のうちに腐食させてしまうという問題があった。
【０００９】
本発明はかかる問題点に鑑み、所望の冷却能力を確保しつつ電力消費量を低減できるとともに、耐久性を保証できるようにした冷却機を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明に係る冷却機は、室外機と室内機とを循環導管で接続して冷媒を循環させ、室内機によって雰囲気の温度を制御し、室外機の熱交換器で冷媒と大気とを熱交換させるようにした冷却機において、室外機の熱交換器の大気取入れ面側には冷却水を地面に対して実質的に垂直な面内において平面状に噴霧する噴霧ノズルが設けられており、上記大気取入れ面の前方には噴霧水のカーテンが上記大気取入れ面に対して実質的に平行に形成され、上記噴霧水のカーテンを通過して降温された大気が室外機の熱交換器に取り込まれるようになしたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の特徴の１つは室外機の熱交換器のフィンに噴霧水を直接吹きつけるのではなく、熱交換器の大気取入れ面の前方に噴霧水のカーテンを形成し、噴霧水のカーテンを通過して温度低下した大気を熱交換器に取り込むようにした点にある。
【００１２】
これにより、熱交換器の熱交換効率が向上し、冷却機をフル稼働させずとも所望の冷却能力を確保できるので、電力消費量を低減できるとともに、装置に過大な負担が加わらないので、耐久性を保証できる。
【００１３】
また、熱交換器のフィンや導管が噴霧水で常に濡れた状態とならないので、熱交換器のフィンや導管の腐食が起こらず、これによっても装置の耐久性を保証できる。
【００１４】
本発明は冷房装置（空気調和装置を含む）や冷水装置に適用するとその効果が大きいが、冷蔵（冷凍）保管用の倉庫や店舗の大型冷蔵庫や冷凍庫等、室内機と室外機とからなるタイプの冷蔵庫（冷凍庫を含む）にも同様に適用でき、同様の作用効果を奏する。
【００１５】
噴霧ノズルは冷却水を平面状に噴霧できるものであればどのようなものでもよい。例えば、所定の拡散角度でもって扇状に噴霧するものでもよく、長尺ノズルの全体から平面状に噴霧するものでもよい。噴霧ノズルの拡散角度や長さ、あるいは設置数は室外機の寸法等に応じて選択するのがよい。
【００１６】
この噴霧ノズルは室外機の上端から下方に向けて噴霧させてもよいが、上方に向けて噴霧させると、霧状水滴が噴霧水のカーテン最頂点に達して自然落下する際に熱交換器に大気とともに取り込まれ、熱交換器のフィンを湿らせた状態とするので、熱交換器の熱交換効率をより向上させることができる。なお、室外機の上端に噴霧ノズルを設ける方法は室外機の下側に噴霧ノズルを設けるスペースがない場合に有効である。
【００１７】
即ち、噴霧ノズルは冷却水を上方に向けて噴霧するように設けられており、噴霧水のカーテンの最頂点に達して自然落下する霧状水滴が室外機の熱交換器に取り込まれて熱交換器のフィンを湿らせるようにするのがよい。
【００１８】
熱交換器に取り込まれた霧状水滴が蒸発しきれない場合、蒸発しきれない水滴は熱交換器の上部フィンを濡らし、フィン表面を伝わって落下し、フィンを冷却するので、熱交換効率を更に向上させることができる。但し、従来公報記載の装置のように熱交換器のフィンに向けて直接噴霧するものではないので、冷却水に含まれる塩素、鉄分、カルシウム分等の影響は少なく、熱交換器のフィンや導管を短期間のうちに腐食させることもない。
【００１９】
上方に向けて水を噴霧する場合、噴霧水のカーテンが室外機の大気取入れ面から外れると水が無駄に消費されてしまう。そこで、室外機の熱交換器の空気取入れ面の上部外縁には飛散防止板を張り出して取り付け、噴霧水の飛散を防止するようにするのがよい。
【００２０】
また、本発明の考え方は既設の冷却機にも適用できる。即ち、本発明によれば、冷却機の室外機に設けられ、室外機の大気取入れ面の手前に噴霧水のカーテンを形成し、噴霧水のカーテンを通過して降温された大気を室外機の熱交換器に取り込ませ、冷却機を省エネルギー運転させる冷却機の運転エネルギー省力化装置であって、冷却水を送給する配水管と、該配水管を送られたきた冷却水を平面状に噴霧する噴霧ノズルと、室外機の熱交換器の大気取入れ面側に設置され、上記配水管を支持するとともに、上記噴霧ノズルを冷却水が地面に対して実質的に垂直な面内において上方に向けて噴霧されるように支持する設置ベース部と、を備えたことを特徴とする冷却機の運転エネルギー省力化装置を提供することができる。
【００２１】
設置ベース部は配水管及び噴霧ノズルを支持できれば特にその形状や構造は限定されない。例えば、下記の実施形態に示されるようなボックス状とすることもできる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。図１ないし図６は本発明に係る冷却機の好ましい実施形態を示し、これは冷房装置（又は空気調和装置）に適用した例である。図において、室外機１０は屋外に設置され、室外機ハウジング内には熱交換器２０及び吸引ファン３０が内蔵されている。
【００２３】
熱交換器２０はフィン２１を有し、吸引ファン３０によって室外機ハウジンク内に取り込まれた大気と圧縮した冷媒との間で熱交換を行うようになっている。なお、冷房装置自体の構造については従来公知であるので、その詳細な説明は省略する。
【００２４】
室外機１０の大気取入れ面（熱交換器面）１１側の床面には室外機１０から所定の距離だけ離れた位置に第１の噴霧機器（冷却機の運転エネルギー省力化装置）４０が設けられている。なお、大型の熱交換器に対する噴霧では第１の噴霧機器４０に第２の噴霧機器（冷却機の運転エネルギー省力化装置）４１０を給水管４１２を介して接続し、両噴霧機器４０、４１０によって噴霧を行うのがよい。
【００２５】
第１の噴霧機器４０は四角形状のケース（設置ベース部）４１内に制御装置（図示せず）及びほぼＴ字状の配水管４２が内蔵され、配水管４２の中央には噴霧ノズル４３が取付けられるとともに、噴霧ノズル４３を覆って正面扇状の噴霧ガイド４４が取付けられており、制御装置は室外機１０の凝縮器廃熱温度変化を検知して電磁弁４１１を開閉し、噴霧ノズル４３から冷却水を鉛直上方に平面扇状に噴霧させ、室外機１０の大気取入れ面１１に対して平行な噴霧水のカーテンを形成するようになっている。
【００２６】
この噴霧ノズル４３は散水縦横可変角３６０°のノズル（例えば、共立合金製作所社製：商品名ＳＣＦ型セルフクリーニングノズル）であって、散水角度を上下縦横無段階に調整できるようになっている。
【００２７】
また、第２の噴霧機器４１０についても第１の噴霧機器４０と同様の構造が採用されている。
【００２８】
また、配水管４２の一端は水道管等の清水管（図示せず）に接続されるとともに、一端側にはバルブ４６、ストレーナー（好ましくは３０メッシュ以上）４７及び自動水抜き装置４８が設けられており、自動水抜き装置４８は外気温度が５℃以下になった時に噴霧機器４０、４１０及び配水管４２内の水を自動的に抜いて凍結事故を防止するようになっている。
【００２９】
配水管４２の他端側には逆止弁４９が取付けられており、自動水抜き装置４８による水抜き時にサイホン現象が起こって水抜きが不能になるのを防止するため、空気を吸引して真空破壊ができるようになっている。なお、供給水圧が低い場合には配水管４２の一端側に加圧ポンプを設け、高すぎる場合には減圧弁を設けるのがよい。
【００３０】
また、室外機１０のハウジングの大気取入れ面１１側にはその上端部位にほぼ逆Ｕ字状の飛散防止板５０が張り出して取付けられ、飛散防止板５０はパンチング板を用いて製作されている。
【００３１】
冷房装置を作動させると、室内の熱を吸熱した冷媒は圧縮器で圧縮されるとともに、室内機（図示せず）から室外機１０に送られてくる。室外機１０では吸引ファン３０が作動され、室外機１０のハウジンク内にはその大気取入れ面１１側から大気が取り入れられており、室内機からの冷媒は熱交換器２０で大気と熱交換されて凝縮され、室内機に戻される。
【００３２】
その際、配水管４２には水道管から水道水が供給され、噴霧ノズル４３から鉛直上方に、即ち室外機１０の大気取入れ面１１にほぼ平行に所定角度、例えば８０°（又は１３０°）の扇状に噴霧されており、室外機１０の大気取入れ面１１の前方には噴霧水のカーテン６０が実質的に平行に形成されている。なお、噴霧水量は冷房装置１０馬力相当能力当たり１．０リットル／分（０．１ＭＰａ）を標準とし、大気温や冷房装置の能力に応じて適宜調整する。
【００３３】
すると、室外機１０に取り込まれる大気は取り込まれる直前に噴霧水のカーテン６０を通過するので、温度を低下させてから室外機１０内に取り込まれる。
【００３４】
また、噴霧された水滴はそのカーテン６０の最頂点に達すると、霧状となって自然落下し、霧状水滴６１は軽いので、室外機１０内に取り込まれ、熱交換器２０のフィン２１を湿らせるがすぐに蒸発する。
【００３５】
熱交換器２０に取り込まれた霧状水滴が蒸発しきれない場合、蒸発しきれない水滴は熱交換器２０の上部フィン２１を濡らし、フィン２１の表面を伝わって落下し、フィン２１を冷却する。
【００３６】
こうして、降温された大気が室外機１０内に取り込まれるとともに、霧状の水滴が熱交換器２０のフィン２１を湿らせて蒸発するので、熱交換効率が大幅に向上する。
【００３７】
冷却水の噴霧は制御装置で凝縮器の廃熱温度変化を検知して冷却水を無駄に浪費することなく行われる。その結果、冷房装置をフル稼働させずとも所望の冷房能力が得られるので、冷房運転時間を短縮でき、電力消費量を大幅に削減できるとともに、装置に過大な負担が加わらないので、延命利用が可能となる。
【００３８】
また、熱交換器２０のフィン２１や導管が噴霧水で常に濡れた状態となりにくく、しかも熱交換器２０の手前で噴霧水のカーテン６０を形成することにより水分が空気に触れる時間が長くなるので、冷却水に含まれる残留塩素等が気中分解蒸発しやすく、塩素等による熱交換器２０のフィン２１や導管の腐食を抑制できる。
【００３９】
さらに、熱交換器２０のフィン２１を湿らせるだけの量の水を噴霧すればよいので、水道水の使用量をむやみに増加させることもない。
【００４０】
本件発明者らの実験によれば、大気温度が３５℃の状況において、噴霧水のカーテン６０を通過した時には大気温度が３０℃前後まで低下し、又何も対策を施さない場合に比して、電力消費量をほぼ２０％削減でき、冷房能力をほぼ１０％アップできることが確認された。
【００４１】
なお、室外機１０の大気取入れ面１１が大きい場合には噴霧ノズル４３の噴霧水の拡散角度は図７の（ａ）に示されるように８０°ではなく、図７の（ｂ）に示されるように１３０°の散水角度にしてもよい。
【００４２】
噴霧ノズル４３は１つではなく、複数の噴霧ノズル４３を設けるようにしてもよい。例えば、図７の（ｃ）に示されるように、室外機１０の大気取入れ面１１の両側下端から斜め上方に噴霧させるようにしてもよい。
【００４３】
また、大気取入れ面１１が室外機１０の両面に設けられている場合には両面に噴霧ノズル４０を設けるのがよい。これらの場合、図９に示されるように、配水管４２に複数の噴霧機器４０を直列に接続するのがよい。
【００４４】
噴霧水の拡散角度は図８に示される散水角度選定グラフを利用し、室外機１０の大気取入れ面１１の縦横の寸法を描いて散水角度を設定することができる。例えば、縦１ｍ、横２ｍの場合、１３０°の散水角度がよく、横方向に飛散する噴霧水は飛散防止板５０によって飛散を防止すればよいことが分かる。
【００４５】
なお、上記の例では噴霧ノズルから鉛直上方に噴霧するようにしたが、床面上に噴霧ノズルの設置スペースがない場合には室外機の上端から下方に向けて噴霧するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る冷却機の好ましい実施形態における概略斜視図である。
【図２】上記実施形態の作用を説明するための図である。
【図３】上記実施形態における第１の噴霧機器を示す斜視図である。
【図４】上記実施形態における第１噴霧機器を示す正面構成図である。
【図５】上記実施形態における第１の噴霧機器を示す平面構成図である。
【図６】上記実施形態における噴霧機器の配管例を示す図である。
【図７】他の実施形態を説明するための図である。
【図８】噴霧ノズルの散水角度を選定するための散水角度選定グラフの例を示す図である。
【図９】複数の噴霧機器の配管例を示す図である。
【符号の説明】
１０      室外機
１１      大気取入れ面（熱交換器面）
２０      熱交換器
２１      フィン
４０      第１の噴霧機器（冷却機の運転エネルギー省力化装置）
４２      配水管
４３      噴霧ノズル
４１０      第２の噴霧機器（冷却機の運転エネルギー省力化装置）
５０      飛散防止板
６０      噴霧水カーテン
６１      霧状水滴
【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】
2004232908.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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