JP3178038U - 凝縮器の空気冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】凝縮器を効率良く冷却させることができる凝縮器の空気冷却装置を提供する。
【解決手段】室外に設置される室外機１の凝縮器３の風上側に該凝縮器３に近接して配設されて、材料自体は水を吸収する材料からなる気化式空気冷却装置１１と、前記気化式空気冷却装置１１の上方に配設されて、該気化式空気冷却装置１１に給水する給水装置１６を備える。さらに、前記給水装置１６により給水された水が前記気化式空気冷却装置１１内を介して排水される水を回収する水回収装置１３と、前記水回収装置１３内の水を給水管１５を介して前記給水装置１６へ送給するポンプ１４とを備えて凝縮器の空気冷却装置を構成する。
【選択図】図１

Description

本考案は、空調、冷凍、冷蔵装置等に用いられている空冷式の凝縮器の空気冷却装置に関するものであり、より詳しくは夏場等の外気温が高い時に空気調和機の凝縮器の吸い込み空気の温度を冷却するための凝縮器の空気冷却装置に関するものである。

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、熱交換方式により水冷式と空冷式とがあり、水冷式は熱交換効率が高く、夏場の高温時にも、外気の影響が少なく、比較的安定した庫内、室内温度を保つことができるが、装置構造が複雑で高価であり、維持管理に経費が掛かるという問題がある。
一方、空冷式は装置構造が簡便なため安価であるが、夏場の高温時等に庫内、室内の冷却効率が落ちるという問題がある。この問題を補う空冷式の凝縮器の補助冷却装置としては、例えば、特許文献１に示すように、凝縮器の放熱フィンに水を直接散布して冷却効率を向上させる補助冷却装置が知られている。

特開平１０−２１３３６１号公報

上記特許文献１に記載の補助冷却装置は、空調室外機の凝縮器の放熱フィンに、スプレーノズルにより細かい粒状または霧状の水をほぼ均一に散布するものであり、この散布した水の蒸発潜熱によって放熱フィンを冷却するものである。

しかしながら、この特許文献１は、夏場の高温時に凝縮器の放熱フィンにノズルにより直接水道水を散水し、冷却効率を向上させるものの、運転を長期にわたって続ける間に放熱フィンの表面に水垢・スケール等が付着するために、空冷運転時の熱交換効率の低下や放熱フィンの腐食などが発生するという問題がある。特に、放熱フィンの腐食、経年劣化が著しく、５〜６年で放熱フィンあるいは凝縮器自体を交換する必要が生じ、結果として高価になるという問題があった。

この問題を補う空冷式凝縮器の補助冷却装置としては、例えば、下記に示す特許文献２が挙げられる。

特開２００４−３８０６号公報

この特許文献２示す補助冷却装置は、凝縮器の放熱フィンの近傍にクーリングマットを放熱フィンから一定距離を離して設置し、このクーリングマットに冷却水を流下させて凝縮器の吸い込み空気を冷却させるようにしたものである。
しかしながら、この特許文献２に用いられているクーリングマットは、繊維状のものを用いているために、構造上冷却効率が低く、さらに目詰まりによる圧力損失が増大していく等の不具合がある。

この特許文献２の不具合を解決するようにしたものとして、例えば、下記に示す特許文献３が挙げられる。

特開２００９−２３６３７０号公報

この特許文献３に記載されている補助冷却装置は、図１２に示すように、空冷式凝縮器６０の吸い込み空気の上流側に充填材６１が配置されたものであり、この充填材６１は、吸い込み空気の方向に所定の厚みを有している。そして、充填材６１に上方から水を流し、充填材６１の下部から流れ出る水を回収容器６２で回収している。

この回収容器６２に回収された水は、ポンプ６３により給水管６４を介して充填材６１の上方まで汲み上げられ、この汲み上げられた水は、水供給容器６５が備える複数の排水口を通って、充填材６１の上方から内部に一様に流すようにしている。充填材６１内で水を流下させて、凝縮器６０の吸気によって充填材６１内の水を蒸発させることで、気化熱の作用で吸気冷却を行なっている。

図１３は充填材６１の要部拡大断面図を示し、この充填材６１は波板を積層して接着し、所定の箇所から切断して形成したものであり、空気の流通方向に対して上昇と下降する空気流通路７０、７１が複数形成されている。
実線で示す空気流通路７０は上昇し、該空気流通路７０は上下方向に多数形成され、また、破線で示す空気流通路７１は下降し、該空気流通路７１は、空気流通路７０に対して幅方向に隣接して形成されると共に、上下方向に多数形成されている。

実線で示す矢印イは空気流通路７０を流通する吸い込み空気を示し、破線で示す矢印ロは空気流通路７１を流通する吸い込み空気を示している。そして、この特許文献３では、互い違いに傾斜した空気流通路７０、７１によって空気の乱流を促進し、吸気冷却性能を向上させるようにしている。

しかしながら、上記特許文献３に記載の充填材６１の材料として、ポリエチレンテレフタレートと、ポリエチレンと、ガラス繊維で構成しているため、材料代が高くなり、また、材料自体は水を吸収しにくいために、充填材６１は水を十分に吸収できず、蒸発しにくい恐れがある。そのため、吸い込んだ空気の温度を低下させにくくなり、凝縮器６０を効率良く冷却させることができないという問題を有している。

本考案は上述の問題点に鑑みて提供したものであって、凝縮器を効率良く冷却させることができる凝縮器の空気冷却装置を提供することを目的としている。

そこで、本考案の請求項１に記載の凝縮器の空気冷却装置では、室外に設置される室外機１の凝縮器３の風上側に該凝縮器３に近接して配設されて、材料自体は水を吸収する材料からなる気化式空気冷却装置１１と、
前記気化式空気冷却装置１１の上方に配設されて、該気化式空気冷却装置１１に給水する給水装置１６と、
前記給水装置１６により給水された水が前記気化式空気冷却装置１１内を介して排水される水を回収する水回収装置１３と、
前記水回収装置１３内の水を給水管１５を介して前記給水装置１６へ送給するポンプ１４とで構成されていることを特徴としている。

請求項２に記載の凝縮器の空気冷却装置では、前記室外機１が複数ある場合には、該室外機１のそれぞれ前記気化式空気冷却装置１１を配設し、前記気化式空気冷却装置１１への給水用と排水用の配管は並列接続とし、前記水回収装置１３及びポンプ１４は１台としていることを特徴としている。

請求項３に記載の凝縮器の空気冷却装置では、前記気化式空気冷却装置１１を保水材３０にて構成し、該保水材３０は、木材のチップを加工した紙質と、ポリエチレンと、ガラス繊維で構成し、水を吸収可能としていることを特徴としている。

請求項４に記載の凝縮器の空気冷却装置では、前記気化式空気冷却装置１１は、保水材３０と、該保水材３０を納装するケース本体４０とで構成し、前記保水材３０を前記ケース本体４０にカセット式にて交換可能としていることを特徴としている。

本考案の請求項１に記載の凝縮器の空気冷却装置によれば、気化式空気冷却装置１１自体に水が吸収されて湿潤状態となり、気化式空気冷却装置１１から気化する際の潜熱にて気化式空気冷却装置１１側に吸気された空気の温度を低下させることができ、これにより凝縮器３を効率良く冷却させることができる。つまり、水回収装置１３、給水管１５、給水装置１６及び気化式空気冷却装置１１へとポンプ１４にて水を循環させることで、気化式空気冷却装置１１を通過する室外機１の吸い込み温度が気化潜熱で外気温度より下がり、且つ加湿効果により冷房能力の向上を図ることができる。
また、室外機１の凝縮器３の空気の吸い込み側に配設した気化式空気冷却装置１１に水を循環させることにより、補給水は蒸発した水の分だけとなり、水道代の上昇を抑えることができる。
また、凝縮器３を冷却させることで、空気調和機全体の消費電力を抑えることができるので、水を循環させるためのポンプ１４の電気代は、微々たるものであり、全体としての消費電力を抑えることができる。

請求項２に記載の凝縮器の空気冷却装置によれば、前記室外機１が複数ある場合には、該室外機１のそれぞれ前記気化式空気冷却装置１１を配設し、前記気化式空気冷却装置１１への給水用と排水用の配管は並列接続とし、前記水回収装置１３及びポンプ１４は１台としていることで、室外機１が複数ある場合でも、各室外機１側に補助冷却装置１０をそれぞれ配設して各凝縮器３へ送る空気を冷却させて、凝縮器３を効率良く冷却できて、全体の消費電力を抑えることができる。また、補助冷却装置１０を単に並列的に接続（配管）するだけで良く、また、ポンプ１４や水回収装置１３は１台で良く、室外機１が複数ある場合でも、施工工事を簡素化でき、施工費用の上昇を抑えることができる。

請求項３に記載の凝縮器の空気冷却装置によれば、前記気化式空気冷却装置１１を保水材３０にて構成し、該保水材３０は、木材のチップを加工した紙質と、ポリエチレンと、ガラス繊維で構成し、水を吸収可能としていることで、保水材３０自体に水が吸収されて湿潤状態となり、保水材３０から気化する際の潜熱にて保水材３０側に吸気された空気の温度を低下させることができる。これにより、凝縮器３を効率良く冷却することができる。

請求項４に記載の凝縮器の空気冷却装置によれば、前記気化式空気冷却装置１１は、保水材３０と、該保水材３０を納装するケース本体４０とで構成し、前記保水材３０を前記ケース本体４０にカセット式にて交換可能としていることで、保水材３０を長年使用していると、保水材３０の表面にゴミや塵埃が付着して、保水材３０からの水の蒸発を妨げる恐れがあり、かかる場合には、保水材３０のみを交換することができ、気化式空気冷却装置（保水材３０）１１による空気冷却の能力を落とすことがなく、凝縮器３を効率良く冷却することができる。

本考案の実施の形態における室外機の凝縮器の空気冷却装置を示す概略構成図である。 本考案の実施の形態における補助冷却装置を正面から見た概略図である。 本考案の実施の形態における冷凍サイクルを示す図である。 本考案の実施の形態における保水材を製作する場合の説明図である。 本考案の実施の形態における保水材を製作する場合の説明図である。 本考案の実施の形態における保水材を製作する場合の説明図である。 本考案の実施の形態における保水材を製作する場合の説明図である。 本考案の実施の形態における保水材の要部拡大断面図である。 本考案の実施の形態における 本考案の実施の形態における 本考案の実施の形態における 従来例の室外機と補助冷却装置の概略構成図である。 従来例の充填材の要部拡大断面図である。

以下、本考案の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は室外機１の吸い込み空気の上流側に補助冷却装置１０を設置した場合の凝縮器の空気冷却装置の概略構成を示しており、また、図２は図１のＡ方向から見た概略正面図を示している。
室外機１は、周知の構成であるため、詳細は説明は省略するが、室外機１のケース２の一方には凝縮器３が配置され、ケース２の上部には冷却ファン４が設けられている。なお、本実施形態では冷却ファン４をケース２の上部に設けているが、凝縮器３に対向した位置に冷却ファン４が設けられている場合もある。

補助冷却装置１０は、詳しくは後述する気化式空気冷却装置１１と、この気化式空気冷却装置１１から排水管１２を介して排水される水を回収する水回収装置１３と、この水回収装置１３に貯溜している水をポンプ１４を介して前記気化式空気冷却装置１１側に送る給水管１５と、この給水管１５からの水を気化式空気冷却装置１１の上面に給水する給水装置１６等で構成されている。

なお、図１では給水管１５を室外機１より右方に描いているが、実際の施工は室外機１の左方で、気化式空気冷却装置１１の側面に配管されるようになっている。しかし、補助冷却装置１０の気化式空気冷却装置１１は、凝縮器３の吸い込み空気の上流側に該室外機１に近接して配置されるが、他の水回収装置１３や給水管１５は任意の箇所に配置、施工される。

気化式空気冷却装置１１は、図２に示すように、凝縮器３の大きさとほぼ同じか、若干大きめの大きさとしており、気化式空気冷却装置１１にて凝縮器３の空気の吸い込み面を覆う大きさである。

図３は、周知な冷凍サイクルを示し、冷凍サイクルは、凝縮器３、圧縮器５、室内に設置される室内機内の蒸発器６、膨張弁７等で構成されており、それぞれ冷媒管８にて接続されている。
冷房運転時では、圧縮器５で冷媒管８内の冷媒が圧縮されて、冷媒は高温ガスになり、凝縮器３内を冷却ファン４にて気化する際の水の潜熱にて一定の温度に下げられ冷媒ガスは液化する。膨張弁７にて冷媒の圧力は急激に下げられ、冷媒ガスの潜熱で冷たくなり、蒸発器６で部屋の温度を熱交換を行ない、室内機から冷風が部屋内に送られて冷房が行なわれる。

本実施形態では、水回収装置１３内の水をポンプ１４、給水管１５を介して気化式空気冷却装置１１へ循環させ、気化式空気冷却装置１１内では水が気化する際の潜熱を利用して気化式空気冷却装置１１内で吸気された空気の温度を低下させ、この低下させた空気にて凝縮器３を冷却させるものである。
気化式空気冷却装置１１内を流下した水は排水管１２を介して水回収装置１３に回収される。

図１に示すように、水回収装置１３へは、水道水等の補給水が補給水管２０から供給されるようになっており、補給水管２０にはフロート弁２１が介装されている。このフロート弁２１は、液面に浮かぶフロート２２が液面の高さに応じて上下方向に移動することにより開閉する弁である。
水回収装置１３の液面が所定の高さ以下になると、フロート２２が下降してフロート弁２１が開いて補給水管２０から水が供給される。また、補給水が供給されていって液面が所定の高さ以上になると、フロート２２が上昇してフロート弁２１が閉じられ、補給水管２０からの水の供給が停止される。

気化式空気冷却装置１１へ水回収装置１３からの水を循環させて給水する給水装置１６は、気化式空気冷却装置１１の幅方向と略同じ長さとし、例えばパイプに複数の穴を穿孔しておき、これらの穴から水を気化式空気冷却装置１１の上面に滴下ないし散水するものである。

なお、図２に示すように気化式空気冷却装置１１の下部には排水樋２５が設けられており、この排水樋２５の端部に排水管１２が接続されて、気化式空気冷却装置１１から流下した水は水回収装置１３へ回収されるようになっている。

次に、気化式空気冷却装置１１の構成について説明する。気化式空気冷却装置１１は、図１に示すように、外気が矢印に示すように吸い込まれて吐出される保水材３０にて構成されている。なお、この保水材３０は、一般に通称クーリングパッド（ Cooling Pad )と呼ばれ、木材のチップを加工した紙質と、ポリエチレンと、ガラス繊維で構成され従来より市販されている。
また、このクーリングパッドは、主に畜舎並びに園芸用施設の温度を下げるために用いられるものであり、日本では、無窓畜舎、施設園芸用温室で広く使用されているものである。

図４〜図７は保水材３０の作り方を示しており、保水材３０の構造を理解し易いように、この保水材３０の構造について説明する。図４において、波形形状をした波板材５１を多層に積層して形成するものであり、それぞれの波板材５１は、強固に加工された紙で出来ている。なお、波板材５１の波形形状で形成されて連続して形成される溝５２が、空気の流通路となる。
上下の波板材５１を吸気方向に対して互い違いに任意の角度、例えば、３０°前後に組み合わせ、上の波板材５１の波の下側の頂点と、下の波板材５１の波の上側の頂点とは交差する点、つまり、図５に示す黒丸（●）の部分を接着剤にて接着し、上下の波板材５１を接着固定する。

このようにして波板材５１を多数積層したのが図６に示す保水材本体５５であり、この保水材本体５５を図中矢印のイ方向にカッター等にて切断することで、任意の厚みの保水材片５６を得る。そして、図７に示すように、縦方向、横方向の矢印ロ、ハに示すようにカッター等にて切断することで、任意の大きさの保水材３０を形成することができる。

なお、保水材３０は、任意の厚みや大きさを容易に製作することができ、また、波板材５１を上下に積層する際に、波板材５１を任意の角度で傾斜して積層することで、外気の吸気方向に対する波板材５１の各溝５２の傾斜角度も任意に形成することができる。また、図４に示すように、溝５２の幅寸法Ｌや高さ寸法Ｈを任意に製作することができる。

図８は上記のようにして製作された保水材３０の要部拡大断面図を示し、保水材３０の右方に凝縮器３が位置し、左方から矢印に示すように空気が保水材３０の溝５２（以後、この溝を「空気流通路」と称する。）を通過する。
この実線で示している空気流通路５２は例えば、３０°の傾きで上昇し、この実線で示されている空気流通路５２と幅方向で隣接し、破線で示している空気流通路５２は、例えば、３０°の傾きで下降している構成となっている。これらの空気流通路５２が保水材３０の上下方向及び左右方向に連続して形成されている。

この保水材３０に給水装置１６からの水が滴下され、保水材３０自体に水が吸水されて湿潤状態となり、同時に保水材３０の表面、つまり各空気流通路５２の表裏の面を水が流下していき、保水材３０に吸収されなかった水は保水材３０の表面を伝って水回収装置１３へと流れて回収される。

特に、本実施形態では、保水材３０の材料として上述したように、木材のチップを加工した紙質と、ポリエチレンと、ガラス繊維で構成しているので、保水材３０自体に水が吸収されて湿潤状態となり、保水材３０から気化する際の潜熱にて保水材３０側に吸気された空気の温度を低下させることができる。これにより、凝縮器３を効率良く冷却することができる。
つまり、気化式空気冷却装置１１に水を循環させることにより、気化式空気冷却装置１１を通過する室外機１の吸い込み温度が気化潜熱で外気温度よりも下がり、且つ加湿効果により冷房能力の向上を図ることができる。

このように本実施形態では、室外機１の凝縮器３の空気の吸い込み側に配設した気化式空気冷却装置１１に水を循環させることにより、補給水は蒸発した水の分だけとなり、水道代の上昇を抑えることができる。
また、凝縮器３を冷却させることで、空気調和機全体の消費電力を抑えることができるので、水を循環させるためのポンプ１４の電気代は、微々たるものであり、全体としての消費電力を抑えることができる。

また、純粋に気化した湿度のため、室外機１のフィンにシリカやカルシウムが着きにくく、経年変化にも耐えることができる。

図９は複数の室外機１に本考案の補助冷却装置１０をそれぞれ配設した場合を示している。補助冷却装置１０を複数配設する場合でも、ポンプ１４や水回収装置１３はそれぞれ１台で済み、給水管１５の先部から支管３３を分岐して、各支管３３の先部を各給水装置１６へ配管している。また、各排水樋２５も排水管１２を介して水回収装置１３へ配管している。
なお、補助冷却装置１０を複数設ける場合は、各気化式空気冷却装置１１へ循環させる水の量が多くなるため、ポンプ１４の容量（能力）もそれに対応させて大きくしている。また、図９では室外機１を３台設けている場合を示しているが、ポンプ１４の容量の大きさに応じて、例えば、室外機１を７〜８台設けた場合でも適用するすることができる。

このように、室外機１が複数ある場合でも、各室外機１側に補助冷却装置１０をそれぞれ配設して各凝縮器３へ送る空気を冷却させて、凝縮器３を効率良く冷却できて、全体の消費電力を抑えることができる。また、補助冷却装置１０を単に並列的に接続（配管）するだけで良く、また、ポンプ１４や水回収装置１３は１台で良く、室外機１が複数ある場合でも、施工工事を簡素化でき、施工費用の上昇を抑えることができる。

図１０は、気化式空気冷却装置１１のケース本体４０の斜視図を示しており、この前後の面を開口したケース本体４０と、該ケース本体４０内に納装される保水材３０とで気化式空気冷却装置１１を構成している。
このケース本体４０は、外殻ケース４１と、この外殻ケース４１の前面側に開閉自在に設けられている蓋体４２とで構成されている。なお、このケース本体４０は、金属製、例えばアルミにて構成されている。

ケース本体４０の外殻ケース４１は、前面は開口し、後面の周縁部には規制片４３が一体的に形成されていて、この規制片４３により納装した保水材３０を保持するようにしている。また、偏平で略口字状の形成されている蓋体４２は、ヒンジ部４５を介して外殻ケース４１に対して開閉自在に取り付けられていて、ヒンジ部４５と反対側には把手４６が設けられている。なお、蓋体４２は、吸い込み空気の上流側に位置するものである。

蓋体４２を開けて保水材３０を外殻ケース４１内に入れて、蓋体４２を閉じることで、蓋体４２及び外殻ケース４１の規制片４３にて保水材３０がケース本体４０より外部へ突出するのを防いでいる。つまり、蓋体４２や外殻ケース４１の開口面を保水材３０より小さくして、ケース本体４０内に保水材３０を安定に納装するようにしている。そして、保水材３０をカセット式としてケース本体４０内に保持するようにしている。

保水材３０を長年使用していると、保水材３０の表面にゴミや塵埃が付着して、保水材３０からの水の蒸発を妨げる恐れがあり、かかる場合には、蓋体４２を開けて、中の保水材３０を取り出し、新しい保水材３０を外殻ケース４１内に入れて、蓋体４２を閉じることで、保水材３０をカセット式で簡単に交換することができる。そのため、気化式空気冷却装置１１による空気冷却の能力を落とすことがなく、凝縮器３を効率良く冷却することができる。

１ 室外機
３ 凝縮器
１０ 補助冷却装置
１１ 気化式空気冷却装置
１２ 排水管
１３ 水回収装置
１４ ポンプ
１５ 給水管
１６ 給水装置
３０ 保水材
４０ ケース本体

Claims (4)

1. 室外に設置される室外機（１）の凝縮器（３）の風上側に該凝縮器（３）に近接して配設されて、材料自体は水を吸収する材料からなる気化式空気冷却装置（１１）と、
   前記気化式空気冷却装置（１１）の上方に配設されて、該気化式空気冷却装置（１１）に給水する給水装置（１６）と、
   前記給水装置（１６）により給水された水が前記気化式空気冷却装置（１１）内を介して排水される水を回収する水回収装置（１３）と、
   前記水回収装置（１３）内の水を給水管（１５）を介して前記給水装置（１６）へ送給するポンプ（１４）と
   で構成されていることを特徴とする凝縮器の空気冷却装置。
2. 前記室外機（１）が複数ある場合には、該室外機（１）のそれぞれ前記気化式空気冷却装置（１１）を配設し、
   前記気化式空気冷却装置（１１）への給水用と排水用の配管は並列接続とし、
   前記水回収装置（１３）及びポンプ（１４）は１台としていることを特徴とする請求項１に記載の凝縮器の空気冷却装置。
3. 前記気化式空気冷却装置（１１）を保水材（３０）にて構成し、
   該保水材（３０）は、木材のチップを加工した紙質と、ポリエチレンと、ガラス繊維で構成し、水を吸収可能としていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の凝縮器の空気冷却装置。
4. 前記気化式空気冷却装置（１１）は、保水材（３０）と、該保水材（３０）を納装するケース本体（４０）とで構成し、
   前記保水材（３０）を前記ケース本体（４０）にカセット式にて交換可能としていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の凝縮器の空気冷却装置。

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