JP4716361B2

JP4716361B2 - 空気調和機の低温空気における蒸気噴霧加湿機構。

Info

Publication number: JP4716361B2
Application number: JP2005136753A
Authority: JP
Inventors: 晋嗣定村; 信弘炭井; 智幸張
Original assignee: Sinko Industries Ltd
Current assignee: Sinko Industries Ltd
Priority date: 2005-05-09
Filing date: 2005-05-09
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2025-05-09
Also published as: JP2006313051A

Description

本発明は、低温空気における蒸気噴霧加湿機構に関わり、特に、空調機の低温空気における蒸気噴霧加湿機構に関する。

従来より、空気調和機には(例えば、特許文献１)、蒸気噴霧加湿機構が組み込まれているが、これら空気調和をするような低温空気中では、空気中に噴霧された蒸気が加熱空気中に比べ加湿し難い特徴がある。すなわち、蒸発する前に噴霧された蒸気が流れる位置に障害物があればここに噴霧蒸気が再凝縮し、漏水や発錆等の問題が発生する。
このため、蒸気噴霧後は、十分な蒸気の拡散空間(距離)か拡散手段(例えば、特許文献２)を設ける必要がある。また、この蒸気が拡散する距離を少しでも短くするために、蒸気を均一に噴霧する必要がある。
空気調和機においては、冷却器、加熱器においては、これら風洞の有効面に多数の噴霧孔を設けた管を林立させ、その管の噴霧孔より供給蒸気を噴霧させることで風洞内の噴霧蒸気分布を一様にしている。
特許２８４２６５２号公報特開平１１−３０４２０３号公報

ところで、従来の噴霧加湿機構は、前述したように、噴霧蒸気が再凝縮することを漏水や発錆等の観点から極力避けなければならないから、噴霧された蒸気の拡散空間(距離)を設けたり、更には、風洞内の噴霧蒸気の分布を一様とし、風洞内気流による噴霧蒸気の拡散および蒸発を助長しなければならない。この為、広い範囲で一様に噴霧する装置を設けるが、蒸気噴霧式加湿装置自体の構造が大掛かりとなり、噴霧蒸気が拡散蒸発するために加湿装置以降の空間を大きくする必要がある。これらのことから、必然的に加湿装置を組込む機器が大型となるといった問題点があった。
本発明は、このような従来の噴霧加湿機構の問題点に鑑みてなされたもので、低温空気における噴霧加湿機構において、噴霧蒸気が再凝縮することを避けるために蒸気を均一に噴霧する必要が無く、また、従来必要であった噴霧蒸気の拡散蒸発空間(距離)を不要とすることで、加湿装置の構造が単純化して装置を大幅に小型化する噴霧加湿機構を提供しようとするものである。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、低温空気における蒸気噴霧加湿機構において、送風機は風洞の気流に対し送風機吸込口の面を直交するように配置し、該送風機吸込口の風上側に蒸気を噴霧する加湿器を配置し、該加湿器は蒸気噴出孔と噴霧口を設けて蒸気噴出孔から蒸気を噴出させて噴霧口から風洞の気流に噴霧し、該噴霧口の幅を前記送風機吸込口の垂直投影面での噴霧口投影線上の吸込口の幅にほぼ一致させるとともに、該噴霧口を前記送風機吸込口の垂直投影面で中心近傍に配置させることを特徴とする空気調和機の低温空気における蒸気噴霧加湿機構である。

本発明によれば、低温空気における蒸気噴霧加湿機構において、噴霧口を送風機吸込口の垂直投影面で中心近傍に配置させることにより、送風機内で噴霧蒸気を強制的に拡散するので、送風機に吸い込まれる前に蒸気を均一に噴霧する必要が無く、加湿器と送風機の距離が短くても、噴霧蒸気が直ぐに送風機に吸い込まれるので風洞内での噴霧蒸気の再凝縮を防止でき、したがって、従来必要であった噴霧蒸気の拡散蒸発空間(距離)を不要とし、加湿装置の構造が単純化して装置を大幅に小型化することができる。

[実施例１]
本発明の低温空気における蒸気噴霧加湿機構を空気調和機に適用した実施例を図面に沿って説明するが、図１及び図３は、実施例１の全体の概略を示すものである。
図１乃至図３において、符号１は、本実施例の蒸気噴霧加湿機構を組み込んだ空気調和機１で、空気調和機１の枠体１１内には、図１から明らかなように水平方向の右側の風上側から順に、熱交換器(コイル)２、蒸気噴霧型の加湿器３、送風機４が直列に配置されており、空気調和機１のコイル等を設けた枠体１１と送風機４の設けた枠体１３とは振動を防止するためキャンバス布等の防振連結部材１４で機密に連結されている。
空気調和機１には室内の一部や外気Ａ1が取り込まれ、熱交換器２を通過することによって暖め、或いは、冷やされた空気Ａ2が送風機４に流れるが、送風機４の直前に加湿器３が配置されている。

この加湿器３は、主に図４に示すように、蒸気供給管３１(図３を参照)が加湿器枠体(ボックス)３２内の複数の蒸気噴出ノズル３３を有する加湿管本体３４に接続され、この蒸気噴出ノズル３３の噴出方向は下向に設けられており、この蒸気噴出ノズル３３を下向にしたのは、再凝縮水の飛散を防止するためである。また、加湿器枠体３２の上面部には噴霧口３５が設けられ、この噴霧口３５には、必要に応じて水滴除去のためのエリミネータ３６が設けられている。
この噴霧口３５は、蒸気噴出ノズル３３から蒸気を噴出させて、更に、噴霧口３５から風洞の水平方向の気流Ａ2に噴霧し、この噴霧口３５が、後述するように、送風機４の吸込口412(インレットコーン４１)の垂直投影面で中心近傍に配置されている。
なお、加湿器枠体(ボックス)３２の底部321には、水滴が落下して水が溜まるが、左端に設けた排水口３７及び排水管371から外部に排出される。

送風機４は、プラグファン或いはシロッコファン等の片吸込型の送風機４で、ファンランナ(回転羽根)４２の前面にインレットコーン４１を配置し、インレットコーン４１の外枠411が枠体１１内で区画を形成する垂直のブランクオフプレート１２に取り付けられている。この送風機４も、風洞の気流Ａ2に対しベルマウス型のインレットコーン４１の吸込口412を垂直に配置し、ファンランナ(回転羽根)４２で空気を側面から排出し、ダクト(図示せず)等から空調された空気Ａ3となって室内に供給される。また、風下側には送風機４を駆動する駆動モータ４３が連結されている。
この送風機１のファンランナ４２の回転により、加湿器３の噴霧口３５から噴霧された噴霧蒸気Ｂを強制的に拡散させるとともに、送風機４のファンライナー４２の発熱により噴霧蒸気Ｂの蒸発を促している。

ここで、インレットコーン４１の吸入口412の円の内径Ｄ、加湿器３の中心から送風機吸込口412までの距離Ｌ、送風機４の吸込口412の中心から加湿器の噴霧口35までの距離Ｈ、加湿器３の横方向の有効間隔Ｐとの関係を、図を参照して示す。
各図中、符号Ｄ、Ｌ、Ｈ、Ｐは下記の長さである。
Ｄ：インレットコーン４１の内径(吸込口)
Ｌ：加湿器のセンターからインレットコーンの吸込口412までの距離
Ｈ：インレットコーン(吸込口)の中心線から、加湿器の噴霧口までの距離
Ｐ：加湿器の横方向の有効間隔

まず、インレットコーンの中心から、加湿器３の噴霧口３５までの距離が、どの程度が良いかを調べ、この結果を[表１]に示す。
ここで、この実験は、実施例１と同じ配置の空気調和機で、室温状態(２０℃)で送風機４の吸込口412の中心線上(Ｈ＝０)で噴霧口３４から蒸気を噴霧させ、拡散器等を存在させない状況下で、インレットコーン(吸込口412)の中心から、その内径Ｄとの対比で、加湿器３の噴霧口３５の中心までの距離Ｌを変化させ、枠体１１の風洞内、ブランクオフプレート１２、インレットコーン４１に再凝縮水が生じるか否かを調べた。なお、この場合の加湿器３の横方向の有効間隔Ｐは、内径Ｄと同じにした。

[表１][インレットコーンからの距離・Ｌ寸法とＤ寸法の相関関係について]

上記[表１]からは、Ｌが１／２＊Ｄ以上であれば、インレットコーンに再凝縮水が生じないことが判る。ただし、後述するように、本発明の特徴は、従来のように加湿器３を送風機４から離(３Ｄ以上)して配置するのではなく、送風機４の近傍に配置して、全体としてコンパクトにすることであり、言い換えれば、加湿器３までの距離Ｌを２Ｄ以内にも配置できることであり、好ましくは、Ｄ／２＜Ｌ＜２Ｄの範囲が良い。
なお、本実施例１では、インレットコーンの中心吸込口412から加湿器３の噴霧口３５までの距離Ｌは、インレットコーン４１の中心吸込口412の内径Ｄとほぼ同じにした。

次に、加湿器３のインレットコーン４１に対する取り付け高さと、加湿器３の蒸気を噴出する噴霧器３５の幅について調べ、この結果を[表２]に示す。

[表２][加湿器３の取り付け位置について]

上記[表２]からは、噴霧口３５の端部が、インレットコーン４１の内径の内側にあれば、ブランクオフプレート１２やインレットコーン４１に再凝縮水が生じないことが判る。これは、インレットコーン４１中心から加湿器３の噴霧口３５までの距離Ｈが離れすぎたり、また幅Ｐが広くなりすぎると、図５(ａ)の範囲Ｘ１に示すように、加湿蒸気Ｂがブランクオフプレート１２及びインレットコーン４１に接触しながら吸い込まれるため、その部分で再凝縮水が発生するためと考えられる。逆に、インレットコーン４１中心と噴霧口３５までの距離Ｈが短く、噴霧口３５が吸入口412の中心線Ｙ上の近傍であると、図５(ｂ)の範囲Ｘ２に示すように、加湿蒸気Ｂがブランクオフプレート１２及びインレットコーン４１に余り接触しないので、再凝縮水が発生することが少ないためと考えられる。
なお、本実施例１では、インレットコーン４１の吸込口412の中心線から、加湿器３の噴霧口３５までの距離Ｈを０として、ほぼ吸込口412の中心軸Ｙ上に噴霧口３５を配置させた。

また、噴霧口３５の幅Ｐを、送風機吸込口の垂直投影面の範囲Ｘ３での噴霧口投影線上の吸込口の幅(吸収口投影の円の切断線の弦の長さ)と一致させれば噴霧量は最大となるが、本実施例１では、加湿器３の蒸気噴出する噴霧口３５の幅Ｐを、インレットコーン４１の中心の吸込口412の内径Ｄと一致させた。これは噴霧効量が、幅Ｐに比例して向上するので、再凝縮水が発生しない範囲での最大値である吸込口412の内径Ｄ(Ｈ＝０において)とした。また、これ以上幅Ｐを大きくすると噴霧効率は向上するが、再凝縮水が発生して不都合が生じるので、噴霧口３５の幅Ｐは吸込口412の内径Ｄにほぼ一致させるのが好適値である。

以上の結果から、加湿器３の噴霧口３５の配置は、図６(ａ)及び図６(ｂ)の斜線部分３に示すように、インレットコーン４１の中心線Ｙの延長上で、その吸込口と同じ形状(直径)の筒状の(垂直投影面の)範囲Ｘ３であり、かつ、インレットコーン(吸込口４１)の垂直面から、その内径Ｄの１／２以上の距離を離した範囲であれば、蒸気の再凝縮が発生することが少ないことを見いだした。
このことは、噴霧口３５の幅Ｐを送風機吸込口(円形)の垂直投影面の範囲Ｘ３での噴霧口投影線上の吸込口の幅(吸収口投影の円の切断線の弦の長さ)以下にすれば良く、逆に、範囲Ｘ３からはずれた位置に噴霧口３５を配置することは再凝縮水が発生しやすくなる。したがって、インレットコーン４１の吸込口412の中心から、加湿器３の噴霧口３５までの距離Ｈを０として、ほぼ吸込口412の中心軸Ｙ上に噴霧口３５を配置させれば、噴霧口３５の幅Ｐは送風機吸込口の直径Ｄ以下にすれば良い。
以上のことから、上記の範囲Ｘ３内であれば加湿器３の噴霧口３５を、送風機４に近づけてもよく、実施例１の蒸気噴霧式加湿器でも、送風機４内で噴霧蒸気が強制的に拡散されるので、送風機に吸い込まれる前に蒸気を均一に噴霧する必要が無く、直ちに送風機に吸い込まれるので風洞内での噴霧蒸気の再凝縮を防止でき、また、従来必要であった噴霧蒸気の蒸発空間（距離）が不要になり、このため加湿装置の構造を単純化でき、更には、装置の大幅な小型化が実現できる。

なお、本発明の特徴を損うものでなければ、上記の各実施例に限定されるものでないことは勿論であり、図７〜図１０の実施例２〜実施例５に示すような空気調和機に用いても良いことは勿論である。
すなわち、図７に示す実施例２は、空気流Ａ１が下から上にＡ２からＡ３に流れるタイプの空気調和機に本発明の低温空気における蒸気噴霧加湿機構を適用したものであり、図８に示す実施例３は、空気流Ａ１が屈曲して逆コの字状に流れるタイプの空気調和機に本発明の蒸気噴霧加湿機構を適用したものであり、図９に示す実施例４は、空気流Ａ１が屈曲してＬ字状に流れるタイプの空気調和機に本発明の蒸気噴霧加湿機構を適用したものであり、図１０に示す実施例５は、実施例３とほぼ同様に、空気流Ａ１が屈曲して逆コの字状に流れるタイプの空気調和機に本発明の蒸気噴霧加湿機構を適用したものである。

これらの各実施例は、いずれも、送風機は風洞の気流に対し送風機吸込口の面を直交するように配置し、送風機吸込口の風上側に蒸気を噴霧する加湿器を配置し、加湿器は蒸気噴出孔と噴霧口を設けて蒸気噴出孔から蒸気を噴出させて噴霧口から風洞の気流に噴霧し、噴霧口の幅を前記送風機吸込口の直径以下にするとともに、噴霧口を送風機吸込口の垂直投影面で中心近傍に配置させたものである。
また、当然のことながら、防振連結部材１４を用いない直結型の空気調和機１に用いてもよく、実施例では駆動モータ４３が外部設置型であるが内蔵型でもよく、さらに、ファンを直動にしているが変速機等を介在させても良いことは勿論である。
更に、実施例の加湿器の噴霧口は、水平線上に配置されているが、噴霧口３５の幅Ｐを送風機吸込口の垂直投影面の範囲Ｘ３での噴霧口投影線上の吸込口の幅以下であれば、排水等の利便等の理由で噴霧口３５を上下方向あるいは前後方向に傾いた線上に配置してもよい。

本発明を空調機に適用した実施例１の全体の側面図である。図１の平面図である。図１の側面からの主要部の側面図である。図１における加湿器の拡大断面図である。実施例１における作動説明図であり、図５(ａ)は比較例の作動状態を示す側断面図であり、図５(ｂ)は実施例１の作動状態を示す側断面図である。実施例１における加湿器の配置範囲を示した図で、図６(ａ)はその平面図、図６(ｂ)はその側面図である。本発明の実施例２の概略を示す断面図である。本発明の実施例３の概略を示す断面図である。本発明の実施例４の概略を示す断面図である。本発明の実施例５の概略を示す断面図である。

符号の説明

１…空気調和機、１１,１３…枠体、１２…ブランクオフプレート、
１４…防振連結部材、
２…熱交換器(コイル)
３…加湿器、３１…蒸気供給管、３２…加湿器枠体(ボックス)、321…底部、
３３…蒸気噴出ノズル、３４…加湿管本体、３５…噴霧口、３６…エリミネータ、
３７…排水口、371…排水管、
４…送風機、４１…インレットコーン、411…外枠、412…吸込口、
４２…ファンランナ(回転羽根)、４３…駆動モータ、

Claims

低温空気における蒸気噴霧加湿機構において、送風機は風洞の気流に対し送風機吸込口の面を直交するように配置し、該送風機吸込口の風上側に蒸気を噴霧する加湿器を配置し、該加湿器は蒸気噴出孔と噴霧口を設けて蒸気噴出孔から蒸気を噴出させて噴霧口から風洞の気流に噴霧し、該噴霧口の幅を前記送風機吸込口の垂直投影面での噴霧口投影線上の吸込口の幅にほぼ一致させるとともに、該噴霧口を前記送風機吸込口の垂直投影面で中心近傍に配置させることを特徴とする空気調和機の低温空気における蒸気噴霧加湿機構。