(57)【要約】【課題】より熱交換効率の高い空気調和装置を提供すること。【解決手段】細霧ノズルを用いた細霧発生により気化冷却した空気もしくは湿らせたパッドを通過させて気化冷却された空気を空気調和機の室外側の熱交換装置の熱交換フィン周辺への送風することにより、空気調和機の室外に設置された熱交換フィン表面に水が付着することを無くし、熱交換装置の熱交換効率を高めることとする。また、上記手段により熱交換フィンへ気化冷却した空気を送風することで空気調和装置における熱交換を促進し、空気調和機の冷房時成績係数を向上させ、エネルギコストの低減を図ることとする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を気化冷却させる手段と、該手段により冷却された空気を熱交換機へ送風する室外機を有する空気調和装置。
【請求項２】
陽光を検出する手段に接続され、前記液体を気化して空気を冷却する手段を制御する制御手段を有することを特徴とする請求項１記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記液体を気化して空気を冷却する手段は、細霧ノズルを有してなることを特徴とする請求項１記載の空気調和装置。
【請求項４】
前記液体を気化して空気を冷却する手段は、パッドを有してなることを特徴とする請求項１記載の空気調和装置。
【請求項５】
前記液体は水であることを特徴とする請求項１記載の空気調和装置。
【請求項６】
前記液体は排水であることを特徴とする請求項１記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和装置に関し、特に冷暖房装置に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
夏季高温期では、使用者が快適に作業できるよう空気調和機を用いて居住室内を冷房する。一般に、冷房に際して、電気またはガスによりコンプレッサーを作動させる空気調和機が用いられる。
【０００３】
従来技術として、室外に設置された空気調和機の熱交換装置（例えば熱交換フィンなど）に水を噴射する、もしくは空気調和機の室内側の熱交換装置で発生した結露水を噴射し冷却することで、エネルギ消費量の低減を図るための技術が下記特許文献１乃至６に公開されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１８７６６４号公報
【特許文献２】特開２０００−５５４１１号公報
【特許文献３】特開２０００−６５４０９号公報
【特許文献４】特開２００２−８９８８４号公報
【特許文献５】特開２００４−１１６９９６号公報
【特許文献６】特開２００５−２０１５７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１〜６に記載の技術では、いずれも凝縮水溜に貯えられた凝縮水が放熱フィンに供給されており、空気調和機の室外側の熱交換装置の熱交換フィンに水が付着する場合があり、熱交換フィンへの水の付着に起因する熱交換効率の低下が引き起こされる。
【０００６】
また、空気調和機の室外側の熱交換装置の熱交換フィンに上水道水を噴射する場合、その使用料金が発生する。また、空気調和機の室外側の熱交換装置の熱交換フィンに噴射した水のごく一部は蒸発するが、大半の噴射した水は蒸発せずに排水となり、排水が発生することに起因して下水道の使用料金が発生してしまう。井水または空気調和機の室内側の熱交換装置で発生した結露水を用いた場合でも空気調和機の熱交換面に噴射した後の排水に対して下水道の使用料金が発生する。これは冷却コストの増大となる。
【０００７】
一方で、空気調和機に関する技術はすでに成熟していて、空気調和機を用いた居住室内の快適化はほぼ達成されている。しかし、空気調和機を用いた居住室内の快適化と相反して、エネルギ消費量、ひいてはエネルギコストの増大が問題となっている。エネルギコスト増大の問題は、冬季低温期よりも夏季高温期で特に問題となっている。
【０００８】
空気調和機の冷房時におけるエネルギ消費量ひいてはエネルギコストの低減を図る上で、空気調和機の冷房時成績係数を高める必要がある。なお、空気調和機の冷房時成績係数（COP）は、室内で発生する熱量（Qin）と空気調和機により室内から室外へ運ばれる熱量（Qc）とを用いて以下のように表すことができる（井上編著「空気調和ハンドブック」丸善、１９９６年）。
【０００９】
【数１】
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【００１０】
以上、本発明は、上記課題を鑑み、より熱交換効率の高い空気調和装置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】
【００１１】
本発明者らは、上記課題につき鋭意検討を行った結果、室外に設置された空気調和機の熱交換装置の熱交換フィン周辺へ送風する空気を予め気化冷却させておくことで、空気調和機の冷房時成績係数を高めることができることに想到し、本発明を完成させるに至った。
【００１２】
即ち、上記課題を解決する一手段に係る空気調和装置は、液体を気化冷却させる手段と、この手段により冷却された空気を熱交換機へ送風する室外機を有する。
【００１３】
また、この手段において、特に限定されるわけではないが、陽光を検出する手段に接続され、液体を気化して空気を冷却する手段を制御する制御手段と、を有すること、液体を気化して空気を冷却する手段は、細霧ノズルを有してなること、液体を気化して空気を冷却する手段は、パッドを有してなることも望ましい。また液体は水、更には排水であることもより望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
以上、本発明によると、より熱交換効率の高い空気調和装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（実施形態１）
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。但し、本発明は多くの異なる形態の実施が可能であり、以下に示す実施形態及び実施例に限定されることはない。
【００１６】
まず図１に、本実施形態に係る空気調和装置（以下、「本空気調和装置」という。）のブロック図を示す。図１に示すとおり、本空気調和装置は、室外側の熱交換装置１１及び気化冷却装置１２と、室内側の熱交換装置１３と、を有している。
【００１７】
熱交換装置１１は、室内から供給される熱を室外に放出するものであって、熱交換フィン１１−１と、この交換フィン１１−１に空気を送風するための送風機１１−２と、ケース１１−３と、を有している。
【００１８】
熱交換フィン１１−１は、室内側の熱交換装置１３から供給される熱を放熱させるための装置である。
【００１９】
また、送風機１１−２は、熱交換フィン１１−１に対し、空気を送風するための装置であって、熱交換フィン１１−１により放熱され昇温した熱交換フィン１１−１近傍の空気を熱交換装置１１外部に排出させるものである。なお、送風機１１−２としては、熱交換フィン１１−１近傍に配置され、熱交換フィン１１−１近傍において昇温された空気を輩出できる限りにおいて特段限定されるわけではないが、例えば送風機、換気扇等が好ましい。特に、送風機の場合は、熱交換フィンとその周辺空気との間の熱交換を強制対流により促進することができより望ましい。
【００２０】
気化冷却装置１２は、熱交換装置１１の送風機１１−２近傍に設けられており、貯水タンク１２−１、この貯水タンク１２−１に接続される配水管１２−２、この配水管１２−２に接続される細霧ノズル１２−３と、配水管１２−２に設けられるポンプ１２−４と、このポンプ１２−４に接続され、このポンプ１２−４を制御する制御部１２−５と、この制御部１２−５に接続される検出部１２−６と、を有している。
【００２１】
貯水タンク１２−１は、熱交換装置１１近傍の空気を気化冷却する際に使用される水を貯めるであり、ポンプ１２−４に接続され、排水管１２−２を介して細霧ノズル１２−３に供給される。使用される水は、特に制限はなく、例えば、上水道水、井戸水、雨水、結露水または温排水のいずれでもよい。
【００２２】
ポンプ１２−４は、回転数により水の供給速度を調節するものである。上述した通りポンプ１２−４は検出部１２−６、制御部１２−５に接続されている。なお、細霧発生速度は、ポンプ１２−４の回転数の制御により調節しても、細霧ノズル１２−３の個数を調節することで行ってもよい。
【００２３】
細霧ノズル１２−３は、配水管１２−２により供給される水を霧として噴出し、熱交換フィン１１−１を直接冷却するのではなく、熱交換フィン１１−１に送風される空気を冷却するために用いられる。細霧ノズル１２−３は、霧を発生させることができる限りにおいて特段制限はないが、例えば、単孔ノズルと衝突体を用いて細霧を発生させる一流体ノズル、二孔ノズルを用いて水と空気とを衝突させて細霧を発生させる二流体ノズル等限定なく用いることができる。一流体ノズルの一例の概略図を図２に、二流体ノズルの一例の概略図を図３にそれぞれ示す。一流体ノズルまたは二流体ノズルを用いて発生させる細霧の粒径は、限定されるわけではないが、霧発生後数十秒以内に蒸発させるために３０μｍ以下となるようにすることが望ましい。細霧ノズル１２−３の向きは、発生させた細霧が効率よく蒸発するのであれば、鉛直方向上向き、下向き、または双方に設置してもよい。なお、ノズルからの細霧の発生は、連続的でも間欠的でもよい。細霧ノズル１２−３に一流体ノズルを用いて細霧を発生させる場合、細霧ノズル１２−３より発生させた細霧が十分に蒸発して空気を気化冷却できるよう、空気調和機の室外側の熱交換器の熱交換フィン１１−１との距離を５０〜１００ｃｍとし、空気調和機の室外側の熱交換器の熱交換フィンからみて風上側に設置することが望ましい。なお、二流体ノズルを用いて細霧を発生させる場合は、一流体ノズルから効率よく発生させた細霧を蒸発させることができるので、細霧ノズル１２−３と空気調和機の室外側の熱交換器の熱交換フィン１１−１との距離を５０ｃｍ以下となるように設置できる場合もある。細霧ノズル１２−３として二流体ノズルを用いて細霧を発生させる場合でも、ノズルは空気調和機の室外側の熱交換器の熱交換フィン１１−１からみて風上側となるよう設置することが望ましい。また細霧ノズル１２−３は、気化冷却された空気が空気調和機の室外側の熱交換装置１１に吸い込まれやすいように、距離にして５０ｃｍ〜１００ｃｍの位置に設置する。ただし、既設の空気調和機に細霧ノズル１２−３を取り付ける場合には、既設の空気調和機の室外側の熱交換装置１１の形状および施工しやすさなどを勘案して設置位置を決定する。
【００２４】
なお空気調和機の室外側の熱交換装置１１が建物屋上などの比較的風が強い場所に設置されている場合、細霧ノズル１２−３から発生させた細霧が意図せぬ方向へ飛散しないよう風防等を設置して、空気調和機の室外に設置された熱交換装置の熱交換フィン１２−１に気化冷却した空気が効率的に送られるようにしてもよい。
【００２５】
検出部１２−６は、気化冷却装置外部の環境を検出する部であり、制御部１２−５に接続され、ポンプ１２−４の回転等を制御する。これは雨天時や朝夕、夜間での細霧ノズルによる細霧発生は、空気調和機の冷房時成績係数の向上に関して十分な効果を得られないだけではなく、細霧発生にかかわる上水道および下水道の使用料金の増大を引き起こしてしまう場合があるためである。そこで、本実施形態では検出部１２−６を設け、雨天時や朝夕、夜間等において細霧ノズル１２−３から細霧を発生させないようにする。なお、検出部１２−６の構成としては、限定されることは無いが例えば日射センサ、湿度センサを用いることができる。また制御部１２−５はこの検出部１２−６の検出結果に基づき、ポンプ１２−４を制御する。
【００２６】
検出部１２−６において例えば日射センサを用いる場合、ある程度の時間や天候などを判断することができるため、制御部１２−５は、朝、夕、夜間又は雨天時には細霧ノズル１２−３から細霧を発生させないようにポンプ１２−４の動作を制御することが好適である。また検出部１２−６に日射センサを用いる場合には、空気調和機の室外側の熱交換装置１１により日射がさえぎられることがない位置に日射センサを設置することが好ましい。
【００２７】
また検出部１２−６に湿度センサを用いる場合、空気調和機の室外側の熱交換装置１１の空気取入口周辺に、送風機１１−２による送風が妨げられることがないように、湿度センサを設置する。
【００２８】
即ち、本空気調和装置によれば、室外側の熱交換装置の熱交換フィン周辺へ送風する空気を細霧ノズルから発生させ気化冷却するので、空気調和機の室外に設置された熱交換装置の熱交換フィン表面に水が付着することは無い。したがって、熱交換装置の熱交換フィン表面への水の付着に起因する熱交換抑制が発生しない。また、細霧ノズルから発生させる細霧による空気の気化冷却効果により、空気調和機の室外側の熱交換装置の熱交換フィンへ送風する空気の乾球温度を低下させることができ、熱交換フィンと周辺空気との間の温度差が大きくなり、熱交換フィンと周辺空気との間の熱交換速度は大きくすることができる。これにより、空気調和機のエネルギ消費量が同じでも、より多くの熱エネルギを室内より室外へ輸送することが可能となり、結果として、空気調和機の冷房時成績係数を高められ、かつエネルギ消費量の低減を図ることができる。空気調和機の室外側の熱交換装置の該送風機で細霧ノズルより発生した細霧が空気と混合されることで、熱交換フィンに達するまでの間に細霧の蒸発は促進されやすく、結果として、室外に設置された空気調和機の熱交換装置が水により濡れることを防ぐことができ、かつ細霧ノズルより発生させた細霧の蒸発により十分に気化冷却された空気を空気調和機の室外側の熱交換装置の熱交換フィン周辺に送風することができる。
【００２９】
（実施形態２）
本実施形態に係る空気調和装置は、ほぼ実施形態１と同様であるが、気化冷却装置１２の代わりに、パッド２２−３を有することを特徴とした気化冷却装置２２を有していることを特徴とする。図４に本実施形態に係る空気調和装置のブロック図を示す。
【００３０】
図２に示すとおり、本実施形態に係る空気調和装置において、空気の気化冷却装置２２は、貯水タンク２２−１、配水管２２−２、パッド２２−３、余剰水タンク２２−４、ポンプ２２−５、制御部２２−６、検出部２２−７を備えている。
【００３１】
パッド２２−３は、湿らせて空気を気化冷却するものであって、貯水タンク２２−１から水を供給して湿らせ、このパッド２２−３を通過する空気と熱交換し、この空気を冷却する。なお、パッド２２−３の配置としては、冷却した空気を熱交換フィン１１−１に供給することができる限りにおいて限定はされないが、空気調和機の室外側の熱交換器の熱交換フィン１１−１と距離にして２０〜５０ｃｍとなるように、空気調和機の室外側の熱交換器の熱交換フィンからみて風上側に設置することが好ましい。空気調和機の室外側の熱交換装置１１が建物屋上などの比較的風が強い場所に設置される場合、気化冷却した空気が、空気調和機の室外に設置された熱交換装置の熱交換フィン１１−１に効率的に送られるよう、パッド２２−３と空気調和機の室外に設置された熱交換装置の熱交換フィン１１−１との間に風除けを設置することも好ましい。もちろん、空気調和機の室外側の熱交換装置１１が、比較的風が弱い場所に設置される場合、風除けを設置しなくてもよいこともある。
【００３２】
貯水タンク２２−１は、余剰水タンク２２−４と配水管２２−２を介して接続されており、貯水タンク２２−１に移動した余剰水は貯水タンク２２−１を介してパッド２２−３に供給される。なお、貯水タンク２２−１内の水位が低下した場合には、上水道水、井戸水、雨水または空気調和機の室内側の熱交換装置で発生する結露水のいずれかもしくは複数を組み合わせて貯水タンク２２−１内に補充することができ、パッド２２−３に供給することができる。制御部２２−６、検出部２２−７の機能は実施形態1とほぼ同様である。
【００３３】
なお、本実施形態においては、貯水タンク２２−１及びポンプ２２−５を用いているが、パッド２２−３の毛管現象を利用してパッド２２−３を湿らせる場合には、貯水タンク２２−１およびポンプ２２−５を省略することも可能ではある。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本実施形態１に係る室外側の熱交換装置と、気化冷却装置と、室内側の熱交換装置と、を備えた空気調和装置である。
【図２】本実施形態１に係る一流体細霧ノズルである。
【図３】本実施形態１に係る二流体細霧ノズルである。
【図４】本実施形態２に係る室外側の熱交換装置と、パッド２２−３を有することを特徴とした気化冷却装置２２と、室内側の熱交換装置と、を備えた空気調和装置である。
【符号の説明】
【００３５】
１１・・・熱交換装置、１１−１・・・熱交換フィン、１１−２・・・送風機、１１−３・・・ケース、１２・・・気化冷却装置、１２−１・・・貯水タンク、１２−２・・・配水管、１２−３細霧ノズル、１２−４・・・ポンプ、１２−５・・・制御部、１２−６・・・検出部、１３・・・室内側熱交換装置、２２・・・気化冷却装置、２２−１・・・貯水タンク、２２−２・・・配水管、２２−３・・・パッド、２２−４・・・余剰水タンク、２２−５・・・ポンプ、２２−６・・・制御部、２２−７・・・検出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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