(57)【要約】【課題】従来の冷風扇に比べて大幅に温度を下げることが可能で、しかもエアコンより消費電力の少ない空調機および空調方法を提供する。【解決手段】本空調機は、大気中に噴霧水を噴出する噴霧ノズル１ａおよび当該噴霧水に向けて除湿空気を送気する空気ノズル１ｂとからなる噴霧装置１と、当該噴霧装置１に送給する除湿空気を調製する除湿装置３および当該除湿空気を冷却する冷却装置２と、前記除湿装置３に圧縮空気を送給するコンプレッサー４と、前記噴霧装置８に噴霧水を供給するための水槽５および加圧送水ポンプ７とから概略構成される。噴霧装置１の噴霧ノズル１ａから大気中に噴出される噴霧水に、除湿装置３により調製され、冷却装置２により外気温以下に冷却された除湿空気を、噴霧装置１の空気ノズル１ｂから送出して噴霧水に送気接触させる。これにより、噴霧水の蒸発が促進され、その周囲の空気は急激に冷却される。【選択図】図１
2009115335.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋外用または少なくとも一部が屋外に開放されている室用の空調機であって、
大気中に噴霧水を噴出する噴霧部および当該噴霧水に向けて除湿空気を送気する送気部とを有する噴霧装置と、前記送気部に送給する除湿空気を調製する除湿装置とを備えることを特徴とする空調機。
【請求項２】
前記除湿装置は、吸着剤を使用した吸着式除湿装置であることを特徴とする請求項１に記載の空調機。
【請求項３】
屋外用または少なくとも一部が屋外に開放されている室用の空調方法であって、
大気中に噴出される噴霧水に除湿空気を送気接触させることで、当該噴霧水による気化冷却を促進させることを特徴とする空調方法。
【請求項４】
前記除湿空気は、吸着剤を使用した吸着式除湿装置によって調製されることを特徴とする請求項３に記載の空調方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屋外用または少なくとも一部が屋外に開放されている室用の空調機および空調方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化などの影響により猛暑が続き、熱中症などの事故が多発して社会問題となっている。これを少しでも緩和する装置として、霧状水を噴霧する冷風扇が開発されている。例えば、特許文献１では、水槽内の水を気化用ベルトに吸収させて気化させ、気化した水を含んだ空気を送風ファンにより吹出すようにした冷風扇が開示されている。また、特許文献２では、超音波加湿装置にて霧化された水をネジポンプ内で空気と混合させた後、当該空気を送風ファンから吹出すようにした霧化式冷風扇が開示されている。
【特許文献１】実開平１−１３６３１３号公報
【特許文献２】特開平４−１５４２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、日本のような夏季に高湿度となる地域では気化が進まないため、上記冷風扇を使用したとしても、せいぜい３〜４℃程度しか温度を下げることができず、涼感を得るには程遠いものであった。
【０００４】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、従来の冷風扇に比べて大幅に温度を下げることが可能で、しかもエアコンより消費電力の少ない空調機および空調方法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】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明は、屋外用または少なくとも一部が屋外に開放されている室用の空調機であって、大気中に噴霧水を噴出する噴霧部および当該噴霧水に向けて除湿空気を送気する送気部とを有する噴霧装置と、前記送気部に送給する除湿空気を調製する除湿装置とを備えること特徴としている。
【０００６】
また、本発明は、屋外用または少なくとも一部が屋外に開放されている室用の空調方法であって、大気中に噴出される噴霧水に除湿空気を送気接触させることで、当該噴霧水による気化冷却を促進させることを特徴としている。
【０００７】
本発明では、大気中に噴出される噴霧水が蒸発するときの気化熱を利用する。即ち、噴霧水が蒸発するときに、その周囲から気化熱を奪う現象を利用して冷却を行う。この際、空気が乾燥しているほど蒸発が促進されるため、本発明では除湿空気を使用し、噴霧部から噴出する噴霧水に除湿空気を送気接触させる。これにより、噴霧水の蒸発が促進され、その周囲の空気は急激に冷却される。この際、噴霧水に吹き付ける除湿空気の温度は、外気温以下であればよい。
なお、本発明では、大気中に噴霧水を噴出するので、使い続けていると、大気中の水分量が増加し、気化しにくくなる。このため、本発明は、屋外、または少なくとも一部が屋外に開放されている室での使用を想定している。
【０００８】
また、本発明では、吸着剤を使用した吸着式除湿装置を用いて前記除湿空気を調製することを好適とする。
ここで、吸着式除湿装置は、シリカゲルやゼオライト等の吸着剤（デシカント）を使って空気中の水分を吸着する除湿装置であり、固定式（２塔切替方式）と回転式（ローター式）の２種類がある。
２塔切替方式の除湿装置は、吸着剤が充填された一対の塔を備え、一方の塔に湿り空気を通して除湿を行うとともに、他方の塔では吸着剤の再生を行い、交互に塔を切り替えながら連続的に除湿を行うものである。
一方、ローター式の除湿装置（デシカントローター）は、ローターケーシングが処理ゾーンと再生ゾーンに分かれている。湿り空気は、処理ゾーンのローター内に導かれ、ローターを通過する間に水分が吸着剤に吸着され、低湿空気となって出て行く。水分を吸着したローターは、再生ゾーンへ回転移動し、加熱空気によって吸着剤から水分を脱着した後、再び処理ゾーンへ回転移動する。このサイクルの繰り返しによって連続的に除湿空気が調製される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る空調機および空調方法では、噴霧部から噴出する噴霧水に除湿空気を送気接触させることにより、噴霧水の蒸発が促進され、その周囲の空気を急激に冷却することができる。その結果、従来の冷風扇に比べて大幅に温度を下げることが可能で、しかも噴霧水が蒸発するときの気化熱を利用するので、機構がシンプルでエアコンに比べて消費電力を低く抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。
［第一の実施形態］
本空調機は、図１に示すように、噴霧水を大気中に噴出する噴霧装置１と、当該噴霧装置１に送給する除湿空気を調製する除湿装置３および当該除湿空気を冷却する冷却装置２と、前記除湿装置３に圧縮空気を送給するコンプレッサー４と、前記噴霧装置８に噴霧水を供給するための水槽５および加圧送水ポンプ７とから概略構成される。
【００１１】
噴霧装置１は、大気中に噴霧水を噴出する噴霧ノズル１ａ（噴霧部）と、噴霧ノズル１ａを取り囲むように配置され、当該噴霧水に向けて除湿空気を送給する複数の空気ノズル１ｂ…（送気部）とから構成されている。噴霧ノズル１ａは、配管５１によって水槽５および加圧送水ポンプ７に接続され、空気ノズル１ｂは、配管５２によって冷却装置２、除湿装置３、およびコンプレッサー４に接続されている。
【００１２】
除湿装置３は、２塔切替方式の除湿装置であって、シリカゲルやゼオライト等の吸着剤が充填された一対の塔１５，１５と、一対の塔１５，１５の前後に設置され、除湿装置３に取り込まれた空気を分岐させる四方弁１７，１８および空気の逆流を防止する逆止弁２１，２２と、不純物を除去するフィルター１９，２０，２３とから概略構成されている（図２参照）。
本除湿装置３では、一方の塔１５に湿り空気を通して除湿を行うとともに、他方の塔１５では吸着剤の再生を行い、交互に塔１５を切り替えながら連続的に除湿を行う。具体的には、コンプレッサー４で圧縮された空気は、塵埃フィルター１９およびドレン水フィルター２０を通過する際に不純物が除去され、四方弁１７によって一方の塔１５に導入される。一方の塔１５内では、空気中の水分が吸着剤に吸着され、除湿空気が調製される。調製された除湿空気は、四方弁１８によって空気フィルター２３を通過後、冷却装置２に送給される。また、塵埃フィルター１９およびドレン水フィルター２０を通過した圧縮空気は、四方弁１８によって他方の塔１５にも導入され、吸着剤から水分を脱着した後、四方弁１７によって排気口４５から大気中に排出される。
【００１３】
なお、導入される空気量が塔１５の容量より大きい場合は、所定の除湿度が得られないので、空気流量計２４の指示値を見て所定の空気量となるように、冷却装置２に設けられている調整弁１４で空気量を調整する。
【００１４】
冷却装置２は、冷凍機１２および熱交換器１１と、膨張弁１３と、これらの装置間に配設される冷媒配管５５とから概略構成されている。冷凍機１２で冷却された冷媒は、膨張弁１３通過時に減圧され、熱交換器１１において、除湿装置３から送出された除湿空気から熱を吸収した後、再び冷凍機１２で冷却される。一方、熱交換器１１で冷却された除湿空気は、調整弁１４を通過した後、噴霧ノズル１ａの空気ノズル１ｂに送給される。
なお、本実施形態では、冷凍機１２を用いて除湿空気を冷却しているが、ラジエーターなどの空冷式としても良い。
【００１５】
水槽５の水面には、浮き６が浮かべてあり、浮き６が下がると、水面が一定レベルに達するまで自動的に水槽５内に給水されるようになっている。
【００１６】
上記空調機を用いて空調を行うには、噴霧装置１の噴霧ノズル１ａから大気中に噴出される噴霧水に、除湿装置３により調製され、冷却装置２により外気温以下に冷却された除湿空気を、噴霧装置１の空気ノズル１ｂから送出して噴霧水に送気接触させればよい。これにより、噴霧水の蒸発が促進され、その周囲の空気は急激に冷却される。
【００１７】
［第二の実施形態］
本空調機は、図３に示すように、噴霧水を大気中に噴出する噴霧装置８と、当該噴霧装置８に除湿冷却空気を送給する除湿冷却装置９と、前記噴霧装置８に噴霧水を供給するための水槽５および加圧送水ポンプ７とから概略構成され、噴霧装置８と除湿冷却装置９、噴霧装置８と水槽５および加圧送水ポンプ７とは、それぞれ配管５３，５４で接続されている。
【００１８】
噴霧装置８は、円筒状の筒体８ａの後端部に送気ファン８ｂ（送気部）が取り付けられたファン方式噴霧装置である。筒体８ａの前端部には、その外周に沿って、水槽５の水を供給する配管５３に接続されたヘッダー８ｄが装着されており、ヘッダー８ｄに沿って設けられた複数の噴霧ノズル８ｃ…（噴霧部）から前方に向けて噴霧水が噴射されるようになっている。一方、送気ファン８ｂの後方には、除湿冷却装置９で調製された除湿冷却空気を噴霧装置８に送給するための配管５４が配されており、除湿冷却空気は、筒体８ａの前端部から大気中へ放出される。
【００１９】
除湿冷却装置９は、噴霧装置８に送給される空気の除湿を行う除湿装置Ｊと、除湿装置Ｊによって除湿された空気を冷却するヒートポンプＨとから構成される（図４参照）。
除湿装置Ｊは、デシカントローター３０と、デシカントローター３０を駆動するモーター３２と、デシカントローター３０とモーター３２とを連結する駆動ベルト３１に加えて、外気を吸引するための一対の外気吸引ファン３３，３４と、電気ヒーター３５とから構成される。
また、ヒートポンプＨは、圧縮機３６および冷媒タンク３７と、膨張弁４０と、蒸発器３８および凝縮器３９と、これらの装置間に配設される冷媒配管５６とから構成されている。
なお、除湿装置Ｊと吸気口４６、およびヒートポンプＨと吸気口４８との間には、外気中の塵埃を除去するための塵埃フィルター４１，４２がそれぞれ設置されている。
【００２０】
円盤状とされたデシカントローター３０は、シリカゲルやゼオライト等の吸着剤から形成されており、正面視で内部が格子状またはハニカム状に区画されている。また、デシカントローター３０は、空気に含まれる水分を吸着する処理ゾーンと、当該処理ゾーンにて吸着剤に吸着した水分を排湿する再生ゾーンに区画されており、一定速度で回転することにより、デシカントローター３０を形成する吸着剤は吸着処理と排湿処理を交互に繰り返す。
【００２１】
外気吸引ファン３３によって吸気口４６から除湿冷却装置９内に取り込まれた外気は、塵埃フィルター４１を通過した後、デシカントローター３０の処理ゾーンに導入される。外気中の水分は、外気が処理ゾーンを通過する際に吸着剤に吸着する。処理ゾーンを通過した除湿空気は、蒸発器３８によって冷却され、除湿冷却空気となって排気口４７から除湿冷却装置９外に排出される。
【００２２】
一方、外気吸引ファン３４によって吸気口４８から除湿冷却装置９内に取り込まれた外気は、塵埃フィルター４２を通過した後、凝縮器３９によって加熱される。凝縮器３９によって加熱された加熱空気は、電気ヒーター３５によってさらに加熱された後、デシカントローター３０の再生ゾーンに導入される。再生ゾーンでは、加熱空気が吸着剤から水分を吸収（脱着）する。水分を吸収した加熱空気は、排気口４９から除湿冷却装置９外に排出される。
【００２３】
ここで、空気の加熱・冷却を行うヒートポンプＨの作用について説明しておく。
冷媒タンク３７内の冷媒液は、膨張弁４０を通過することにより蒸発しやすい状態になるまで減圧された後、蒸発器３８において、デシカントローター３０の処理ゾーンから排出された除湿空気から熱を吸収して低温・低圧の冷媒ガスとなる。冷媒ガスは、圧縮機３６で圧縮されて高温・高圧の冷媒ガスとなり、凝縮器３９に送られる。凝縮器３９において、冷媒ガスは、デシカントローター３０の再生ゾーンに送給される空気に放熱して液化する。液化した冷媒液は、冷媒配管５６を通って冷媒タンク３７に蓄えられる。
【００２４】
本実施形態では、コンプレッサーを使用しないので、第一の実施形態に比べて消費電力を低減させることができる。
【００２５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、第一の実施形態では、冷却装置と除湿装置とを別体としているが、一体化してもよい。また、第二の実施形態では、除湿装置とヒートポンプとを一体に形成しているが、別体としてもよい。要は、本発明において所期の機能が得られればよいのである。
【実施例】
【００２６】
第二の実施形態で説明した空調装置を用いて実証実験を行ったので、その結果について以下に示す。ただし、以下の実施例では、測定場所の気流変化により、±２℃程度の温度変動があったことを付記しておく。
【００２７】
［実施例１］
噴霧ノズルは６個とし、１個当たりの噴霧量は６０ｃｃ／ｍｉｎ、水温は１９℃であった。一方、除湿空気は、送風量２ｍ３／ｍｉｎ、温度２６．５℃、相対湿度３．３％、絶対湿度０．７ｇ／ｋｇとした。また、実験時の外気温は、２８．８℃であった。
上記条件下において、本発明を実施した結果、噴霧装置から２ｍ程度離れた位置における周辺温度は１４．７℃であった。
［比較例１］
外気温２８℃、その際の相対湿度を８２％として、湿球温度を空気線図から求めると、２５．５℃となる。湿球温度は気化による最低温度であり、大気中に噴霧水のみを噴射した場合の周辺温度に相当する。
【００２８】
［実施例２］
噴霧ノズルは６個とし、１個当たりの噴霧量は６０ｃｃ／ｍｉｎ、水温は１９℃であった。一方、除湿空気は、送風量２ｍ３／ｍｉｎ、温度２８．６℃、相対湿度２．９％、絶対湿度０．７ｇ／ｋｇとした。また、実験時の外気温は、３１．５℃であった。
上記条件下において、本発明を実施した結果、噴霧装置から２ｍ程度離れた位置における周辺温度は１６．２℃であった。
［比較例２］
大気中に噴霧水のみを噴射した場合について、外気温３３．５℃、その際の相対湿度を６８％として、湿球温度、即ち気化による最低温度を空気線図から求めると、２８．３℃となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る空調機の第一の実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１における除湿装置と冷却装置のブロック図である。
【図３】本発明に係る空調機の第二の実施形態を示すブロック図である。
【図４】図３における除湿冷却装置のブロック図である
【符号の説明】
【００３０】
１，８  噴霧装置
１ａ，８ｃ  噴霧ノズル（噴霧部）
１ｂ  空気ノズル（送気部）
２  冷却装置
３  除湿装置
４  コンプレッサー
５  水槽
６  浮き
７  加圧送水ポンプ
８ａ  筒体
８ｂ  送気ファン（送気部）
８ｄ  ヘッダー
９  除湿冷却装置
１１  熱交換器
１２  冷凍機
１３，４０  膨張弁
１４  調整弁
１５  塔
１７，１８  四方弁
１９，４１，４２  塵埃フィルター
２０  ドレン水フィルター
２１，２２  逆止弁
２３  空気フィルター
２４  空気流量計
３０  デシカントローター
３１  駆動ベルト
３２  モーター
３３，３４  外気吸引ファン
３５  電気ヒーター
３６  圧縮機
３７  冷媒タンク
３８  蒸発器
３９  凝縮器
４５，４７，４９  排気口
４６，４８  吸気口
５１，５２，５３，５４  配管
５５，５６  冷媒配管
Ｈ  ヒートポンプ
Ｊ  除湿装置
【図１】
2009115335.tif 000003
【図２】
2009115335.tif 000004
【図３】
2009115335.tif 000005
【図４】
2009115335.tif 000006