JP5880019B2 - 空気調和装置の室外機 - Google Patents

Description

本発明は、冷媒が循環して蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う空気調和装置の室外機に関する。

従来、熱交換器に水を噴霧することにより冷却効率を向上させた、空気調和装置の室外機として、特許文献１に記載のものが知られている。

この室外機は、図１０に示されるように、熱交換器１０２と、この熱交換器１０２に導かれる空気の流れに対して水を噴霧する噴霧ノズル１０４と、を備える。この室外機１００では、前記空気の流れに対して噴霧ノズル１０４が水を噴霧することにより、この噴霧水の蒸発潜熱によって熱交換器１０２に導かれる空気が冷却され、これにより、熱交換器１０２における凝縮能力が向上して冷媒の冷却効率が向上する。

特許第３７０７７３７号公報

しかしながら、上記の室外機１００では、熱交換器１０２に導かれる空気の流れに風速のバラツキ（非均一な風速分布）がある場合、熱交換器１０２の各部位に導かれる空気に対して水が一様に噴霧されると、前記各部位に導かれる空気の温度にバラツキ（非均一な温度分布）が生じる。このため、熱交換器１０２の各部位における凝縮能力にバラツキが生じ、熱交換器１０２に対して水を噴霧することによる十分な効果（冷媒の冷却効率の向上）が得られない。

そこで、熱交換器に導かれる空気の流れに対して水を噴霧する噴霧ノズルを備えた室外機であって、前記空気の流れに非均一な風速分布があっても前記熱交換器における冷媒の冷却効率を十分に向上させることができる空気調和装置の室外機を提供することを課題とする。

上記課題を解消すべく、本発明は、空気調和装置（１）の室外機（１０）であって、熱交換器（１２）と、前記熱交換器（１２）に導かれる空気の流れに対して水を噴霧する複数の噴霧ノズル（２２）と、を備える。そして、各噴霧ノズル（２２）は、前記空気の流れにおける風速の大きい領域ほど、より多くの水を噴霧する。

本発明によれば、熱交換器（１２）に導かれる空気の流れにおいて、複数の噴霧ノズルによって風速の大きい領域（即ち、風量が大きい領域）ほどより多くの水が噴霧されるため、風速の大きい領域を流れる空気も噴霧水の蒸発潜熱によって十分に冷却される。このため、熱交換器（１２）の各部位に導かれる空気全体が十分に冷却されて当該空気全体（風速の大きい領域から風速の小さい領域まで）の温度が略均一に下がり、これにより、熱交換器（１２）全体が前記空気によって十分に冷却されて熱交換器（１２）全体の凝縮能力が好適に向上する。その結果、前記空気の流れに非均一な風速分布があっても熱交換器（１２）における冷媒の冷却効率を十分に向上させることができる。
また、前記複数の噴霧ノズル（２２）は、水の噴霧量が多い噴霧ノズル（２２）ほど、噴霧した水の前記空気の流れ中での蒸発時間が短くなる設定とされている。具体的には、例えば、前記複数の噴霧ノズル（２２）において、水の噴霧量が多い噴霧ノズル（２２）ほど噴霧する水の液滴の径を小さくすることによって、噴霧した水の前記蒸発時間を短くする。このように、風速の大きい領域に対して噴霧する水（液滴）ほどその径を小さくして噴霧水の蒸発時間を短くする（即ち、蒸発し易くする）ことにより、噴霧される水の量が多くても当該水の噴霧された空気の流れが熱交換器（１２）に到達する前に完全に噴霧水を蒸発させることができる。これにより、熱交換器（１２）が噴霧水によって濡れるのを防ぐことができる。

本発明に係る空気調和装置（１）の室外機（１０）における前記複数の噴霧ノズル（２２）では、前記空気の流れにおける略同じ風速の領域において、前記熱交換器（１２）の過冷却領域（ＳＢ１、ＳＢ２、ＳＢ３）に導かれる空気に対する水の噴霧量が当該熱交換器（１２）の他の領域に導かれる空気に対する水の噴霧量より多いことが好ましい。

かかる構成によれば、熱交換器（１２）の過冷却領域（ＳＢ１、ＳＢ２、ＳＢ３）に導かれる空気の温度をより低くすることができるため、熱交換器（１２）の他の領域を流れる冷媒よりも低温の冷媒が流れる過冷却領域（ＳＢ１、ＳＢ２、ＳＢ３）と、この過冷却領域（ＳＢ１、ＳＢ２、ＳＢ３）を冷却する空気と、の温度差が十分に確保される。これにより、過冷却領域（ＳＢ１、ＳＢ２、ＳＢ３）における凝縮能力を効果的に向上させることができる。

本発明の他の態様は、空気調和装置（１）の室外機（１０）であって、熱交換器（１２）と、前記熱交換器（１２）に導かれる空気の流れに対して水を噴霧する複数の噴霧ノズル（２２）と、を備える。そして、各噴霧ノズル（２２）は、前記空気の流れにおける風速の大きい領域ほど、より多くの水を噴霧する。また、前記複数の噴霧ノズル（２２）は、水の噴霧量が多い噴霧ノズル（２２）ほど、噴霧した水の前記空気の流れにおける滞空時間が長くなる設定とされている。具体的には、前記複数の噴霧ノズル（２２）において、水の噴霧量が多い噴霧ノズル（２２）ほど前記空気の流れ方向に対する水の噴霧軸方向の角度を大きくすることによって、噴霧した水の前記滞空時間を長くする。このように、噴霧量の多い噴霧ノズル２２ほど、前記空気の流れ方向に対する前記噴霧軸方向の角度を大きくすることによって、噴霧量の多い噴霧ノズル（２２）から噴霧された水ほど熱交換器（１２）に到達するまでの滞空時間が延び、これにより、噴霧水の量が多くても当該水の噴霧された空気が熱交換器（１２）に到達するまでの間に当該空気に含まれる噴霧水が完全に蒸発する。

本発明の他の態様に係る空気調和装置（１）の室外機（１０）における前記複数の噴霧ノズル（２２）では、前記空気の流れにおける略同じ風速の領域において、前記熱交換器（１２）の過冷却領域（ＳＢ１、ＳＢ２、ＳＢ３）に導かれる空気に対する水の噴霧量が当該熱交換器（１２）の他の領域に導かれる空気に対する水の噴霧量より多いことが好ましい。かかる構成によれば、熱交換器（１２）の過冷却領域（ＳＢ１、ＳＢ２、ＳＢ３）に導かれる空気の温度をより低くすることができるため、熱交換器（１２）の他の領域を流れる冷媒よりも低温の冷媒が流れる過冷却領域（ＳＢ１、ＳＢ２、ＳＢ３）と、この過冷却領域（ＳＢ１、ＳＢ２、ＳＢ３）を冷却する空気と、の温度差が十分に確保される。これにより、過冷却領域（ＳＢ１、ＳＢ２、ＳＢ３）における凝縮能力を効果的に向上させることができる。

以上より、本発明によれば、熱交換器に導かれる空気の流れに対して水を噴霧する噴霧ノズルを備えた室外機であって、前記空気の流れに非均一な風速分布があっても前記熱交換器における冷媒の冷却効率を十分に向上させることができる空気調和装置の室外機を提供することができる。

本実施形態に係る空気調和装置の概略構成図である。 前記空気調和装置の室外機の概略構成図である。 前記室外機の斜視図である。 前記室外機の熱交換器を説明するための図である。 前記熱交換器の平面図である。 前記室外機のケーシング内に吸引される吸込み空気の風速及び噴霧ノズルの配置位置を説明するための図である。 他実施形態に係る室外機における噴霧ノズルの配置状態を説明するための図である。 本実施形態に係る室外機の噴霧装置における噴霧ノズルの拡大断面図である。 （Ａ）は、冷媒の温度と熱交換器の伝熱管における位置との関係を示す図であり、（Ｂ）は熱交換器の能力と過冷却領域におけるパス数との関係を示す図である。 熱交換器に水を噴霧する方式の従来の室外機を説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。

本実施形態に係る室外機は、例えば、図１に示される空気調和装置１に用いられる。この空気調和装置１は、室外機１０と、室内機２と、これらを接続する冷媒配管３、３とを備える。

室外機１０は、図２及び図３にも示されるように、熱交換器１２と、膨張機１３と、空気吸込み用ファン１４と、四方切換弁１５と、圧縮機１６と、温度センサ１８と、噴霧装置２０と、室外機制御部３０と、を備える。尚、図１及び図２では、説明の便宜のため、噴霧装置２０の一部が省略され、また、図３では、噴霧装置２０の噴霧ノズル２２に接続される水用流路部２４０等が省略されている。

熱交換器１２は、図４及び図５にも示されるように、内部を冷媒が流れる３つの伝熱管Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３と、これらの伝熱管Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３が貫通する多数のプレートフィン（図示省略）と、を備える。この熱交換器１２では、伝熱管Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の管壁とプレートフィンとを介して伝熱管Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３内を流れる冷媒とプレートフィン同士の間を流れる外気（空気）との間で熱交換が行われる。本実施形態の熱交換器１２は、例えば、クロスフィンコイル式の熱交換器であるが、これに限定されない。

熱交換器１２は、ケーシング１１の１又は複数の側面板１１ｂに沿うように、ケーシング１１の底板１１ａに立設される。本実施形態の熱交換器１２は、隣接する３つの側面板１１ｂ、１１ｂ、１１ｂと対向するように、平面視においてコ字状に配置される。この熱交換器１２では、空気調和装置１が冷房運転をしているときに、各伝熱管Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の冷媒出口付近の領域ＳＢ１、ＳＢ２、ＳＢ３が所謂過冷却領域となる。各伝熱管Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の一方の端部（冷房運転時における入口側の端部）はヘッダー１７に接続され、他方の端部（冷房運転時における出口側の端部）は分流器（図示省略）に接続されている。

尚、図４は、説明の便宜上、平面視がコ字状の熱交換器１２を真っ直ぐに延ばして水平方向から見た図である。また、熱交換器１２は、平面視においてコ字状の配置に限定されず、Ｌ字状や、Ｕ字状、ロ字状等に配置されてもよい。また、ケーシング１１の各側面板１１ｂにおける熱交換器１２と対向する領域には、外気がケーシング１１内部に流入できるように開口（図示省略）がそれぞれ設けられている。

空気吸込み用ファン１４は、熱交換器１２に外気（吸込み空気）を導くものであり、羽根車１４ａと、この羽根車１４ａを回転させるモータ（図示省略）とを備える。本実施形態の空気吸込み用ファン１４は、ケーシング１１の天板１１ｃに配置される。この空気吸込み用ファン１４が駆動されると、各側面板１１ｂの熱交換器１２と対向する領域に設けられた前記開口からケーシング１１内に外気が吸気され、この吸気した外気は、天板１１ｃ側から外部に排出される（図２の矢印参照）。尚、天板１１ｃにおける空気吸込み用ファン１４（羽根車１４ａ）が配置された位置には、ケーシング１１の内部と外部とを連通する開口（図示省略）が設けられている。

圧縮機１６は、当該圧縮機１６の駆動によって室外機１０と室内機２との間において冷媒を循環させる。

温度センサ１８は、室外機制御部３０に接続され、ケーシング１１内に吸気される吸込み空気の温度を測定し、測定結果に応じた空気温度信号を出力する。

噴霧装置２０は、空気調和装置１の冷房運転時において水を噴霧する。このように水が噴霧されると、熱交換器１２に導かれる外気（吸込み空気）が冷却される。この吸込み空気の流れは、上記の空気吸込み用ファン１４の駆動によって形成される。このように、噴霧装置２０は、水を霧状に噴霧し、その蒸発潜熱を利用して熱交換器１２を補助的（間接的）に冷却することによって熱交換器１２の凝縮能力を向上させ、これにより、熱交換器１２における冷媒の冷却効率の向上を図る（即ち、空気調和装置１の冷房能力の向上を図る）。

具体的に、噴霧装置２０は、複数の噴霧ノズル２２と、水供給機構２４と、エア供給機構２６と、を備える。本実施形態の室外機１０では、各噴霧ノズル２２に対して水供給機構２４と、エア供給機構２６とがそれぞれ接続されている。図２においては、一つの噴霧ノズル２２と、この噴霧ノズル２２に接続された水供給機構２４及びエア供給機構２６とを示しており、他の噴霧ノズル２２及びこれに接続される水供給機構２４及びエア供給機構２６の図示を省略している。これら他の噴霧ノズル２２と、これに接続される水供給機構２４及びエア供給機構２６との構成は、図２に示されるものと同様であるため説明を省略する。

各噴霧ノズル２２は、熱交換器１２を冷却するための水を噴霧するノズルであり、ケーシング１１に設けられた誘導板１１０によって支持される。尚、図２における誘導板１１０は、噴霧装置２０の説明の便宜上、模式的に記載されているため、ケーシング１１に対する寸法の比率が実際のものと異なっている。

誘導板１１０は、ケーシング１１における熱交換器１２と対向する各側面板１１ｂの外面側において、前記開口が設けられた領域（熱交換器１２と対向する領域）を囲うように設けられる（図３参照）。この誘導板１１０は、噴霧ノズル２２から噴霧された水（液滴）が熱交換器１２以外に散逸するのを防いで前記水を噴霧された吸込み空気が熱交換器１２に到達するように空気の流れを誘導するためのものである。この誘導板１１０における、側面板１１ｂとは反対側の端部には、誘導板１１０に囲まれた領域を覆うように金網１１１が配置されている。そして、誘導板１１０の対向する部位間に架橋された固定部材（本実施形態では、水平方向に架橋された部材）１１２に各噴霧ノズル２２が固定されている。尚、誘導板１１０は、設けられなくてもよい。この場合、各噴霧ノズル２２は、支持部材等によってケーシング１１等に固定される。

複数の噴霧ノズル２２は、噴霧装置２０による冷却効果が熱交換器１２のほぼ全体に及ぼされるように、側面板１１ｂに沿って互いに間隔をあけて配置される。具体的には、熱交換器１２と対向する各側面板１１ｂにおいて噴霧ノズル２２が９個（横に３列×縦に３段）ずつ設けられる。各噴霧ノズル２２は、熱交換器１２に向けて水を噴霧する姿勢（噴霧孔２２９が熱交換器１２を向く姿勢）となるように誘導板１１０の固定部材１１２によって支持されている。

尚、前記各側面板１１ｂに配置される噴霧ノズル２２の数は、９個に限定されない。また、前記各側面板１１ｂにおける噴霧ノズル２２の配置も格子状の配置に限定されない。即ち、噴霧水の蒸発潜熱によって冷却された吸込み空気によって、熱交換器１２全体が効果的に冷却される噴霧ノズル２２の配置及び数であればよい。

上下方向に並ぶ噴霧ノズル２２の列において、上の段（上方側）に配置される噴霧ノズル２２ほど、噴霧する水の量が多い。具体的には、下段の噴霧ノズル２２ｃから噴霧される水（噴霧水）の量よりも中段の噴霧ノズル２２ｂから噴霧される水の量の方が多く、中段の噴霧ノズル２２ｂから噴霧される水の量よりも上段の噴霧ノズル２２ａから噴霧される水の量の方が多い。即ち、「上段の噴霧ノズル２２ａの水の噴霧量＞中段の噴霧ノズル２２ｂの水の噴霧量＞下段の噴霧ノズル２２ｃの水の噴霧量」である。

また、同じ段（同じ高さ位置）に配置された複数の噴霧ノズル２２においては、過冷却領域ＳＢ１、ＳＢ２、ＳＢ３に対応する位置（過冷却領域ＳＢ１、ＳＢ２、ＳＢ３に導かれる吸込み空気に対して水を噴霧可能な位置）に配置された噴霧ノズル２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃから噴霧される水の量が、他の噴霧ノズル２２ａ、２２ｂ、２２ｃから噴霧される水の量よりも多い。即ち、同じ段に配置された噴霧ノズル２２では、「過冷却領域（例えばＳＢ１）に対応する噴霧ノズル（例えば２２Ａ）の水の噴霧量＞熱交換器１２の他の領域に対応する噴霧ノズル（例えば２２ａ）の水の噴霧量」である。これにより、過冷却領域ＳＢ１、ＳＢ２、ＳＢ３を冷却する吸込み空気が噴霧水の蒸発潜熱によって十分に冷却され、この吸込み空気と、熱交換器１２の他の領域（過冷却領域ＳＢ１、ＳＢ２、ＳＢ３以外の領域）を流れる冷媒よりも低温の冷媒が流れる過冷却領ＳＢ１、ＳＢ２、ＳＢ３域と、の温度差を十分に確保することができる。

さらに、図６に示されるように、上下方向に並ぶ複数の噴霧ノズル２２の列において、上の段の噴霧ノズル２２ほど熱交換器１２から離れた位置に配置される。具体的には、下段の噴霧ノズル２２ｃから側面板１１ｂまでの距離Ｌ３よりも中段の噴霧ノズル２２ｂから側面板１１ｂまでの距離Ｌ２の方が長く、中段の噴霧ノズル２２ｂから側面板１１ｂまでの距離Ｌ２よりも上段の噴霧ノズル２２ａから側面板１１ｂまでの距離Ｌ１の方が長い。即ち、「上段の噴霧ノズル２２ａの側面板１１ｂまでの距離Ｌ１＞中段の噴霧ノズル２２ｂの側面板１１ｂまでの距離Ｌ２＞下段の噴霧ノズル２２ｃの側面板１１ｂまでの距離Ｌ３」である。

このような噴霧ノズル２２の配置位置による噴霧量の違いや熱交換器１２までの距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の違いは、以下の理由による。

本実施形態のような、ケーシング１１の天板１１ｃに空気吸込み用ファン１４が設けられ、側面板１１ｂからケーシング１１内に空気を吸気する室外機１０においては、側面板１１ｂから吸い込まれる吸込み空気（熱交換器１２に導かれる空気の流れ）の速度（風速）が、空気吸込み用ファン１４に近い上方側ほど大きくなる（図６の矢印参照）。そこで、本実施形態の室外機１０では、より多くの吸込み空気が吸気される上方側ほど当該吸込み空気の流れに対して噴霧する水の量を多くすることによって噴霧水の蒸発潜熱によりこの風速の大きな上方側を流れる吸込み空気をより冷却し、これにより、側面板１１ｂの位置における温度分布を均一にして熱交換器１２全体を効果的に冷却する。その結果、熱交換器１２全体の凝縮能力が十分に向上する。

具体的には、上下方向において、上方側に配置された噴霧ノズル２２ほど噴霧する水の量を多くすることにより、この噴霧水の蒸発潜熱によって上方側を流れる吸込み空気をより冷却する。このように、上方側を流れる吸い込み空気ほど前記蒸発潜熱によってより冷却されることにより、上記の非均一な温度分布（上方側ほど温度が高くなる温度分布）が上下方向において均一になる（即ち、全体が前記非均一な温度分布における低い側の温度となる）。これにより、熱交換器１２全体に十分に冷却された吸込み空気が導かれ、その結果、熱交換器１２全体の凝縮能力が効果的に向上する。

一方、従来の空気調和装置の室外機のように、上記の非均一な風速分布の吸込み空気の流れに対して一様に水が噴霧されると、熱交換器１２の各部位に導かれる吸込み空気の温度にバラツキ（非均一な温度分布）が生じる。具体的には、吸込み空気の側面板１１ｂの位置における温度分布は、上方側ほど温度が高くなる。これは、上方側ほど吸込み空気の流量が多いにもかかわらず、この流量の大きな上方側の吸込み空気の流れと、流量の小さな下方側の吸込み空気の流れと、に対して同じ量の水が噴霧されるため、噴霧水の蒸発潜熱によって冷却されて下がる温度の大きさ（詳しくは、水が噴霧される前の吸込み空気の温度と、噴霧された水が蒸発した後の吸込み空気の温度との温度差）が、下方側を流れる吸込み空気の方が大きくなるからである。このため、従来の室外機では、吸込み空気の流れが非均一な温度分布を有していると、熱交換器１２の上部側が十分に冷却されず、熱交換器１２全体における凝縮能力の十分な向上を図ることができない。

本実施形態の室外機１０のように、上方側（上の段）の噴霧ノズル２２ほどより多くの水を噴霧する場合、上下方向に並ぶ各噴霧ノズル２２が、熱交換器１２までの距離が等しくなるようにそれぞれ配置されると、噴霧水が完全に蒸発する前に吸込み空気が熱交換器１２に到達し、熱交換器１２が濡れる場合がある。このように、噴霧された水が完全に蒸発せずに熱交換器１２に到達すると、噴霧水の蒸発潜熱による吸込み空気の冷却が十分に行われない。そこで、本実施形態の室外機１０では、水の噴霧量の多い上方側の噴霧ノズル２２ほど熱交換器１２までの距離が大きくなるように配置し、噴霧された水が完全に蒸発してから吸込み空気が熱交換器１２に到達するようにした。即ち、各噴霧ノズル２２から最大噴霧量の水が噴霧された場合に、吸込み空気中の噴霧水が完全に蒸発してから当該吸込み空気が熱交換器１２に到達するような位置に各噴霧ノズル２２がそれぞれ配置される。また、当該室外機１０のように、噴霧された水が全部蒸発してから吸込み空気が熱交換器１２に到達するように噴霧ノズル２２を配置することにより、熱交換器１２が濡れて腐食するのを好適に防止することができる。

尚、複数の噴霧ノズル２２の配置及び各噴霧ノズル２２の水の噴霧量は、上記に限定されない。即ち、複数の噴霧ノズル２２は、吸込み空気の流れにおける風速の大きい領域ほど噴霧される水の量が多くなるような配置及び噴霧量であればよい。例えば、各噴霧ノズルから噴霧される水の量が同じであれば、吸込み空気の風速に応じて噴霧ノズルの数を調節してもよい。即ち、吸込み空気の流れにおける風速の大きい領域に水を噴霧する噴霧ノズルの数を多く、風速の小さい領域に水を噴霧する噴霧ノズルの数を少なくしてもよい。具体的には、本実施形態の室外機１０の各側面板１１ｂにおいて、噴霧ノズルが上段に４個、中段に３個、下段に２個ずつ配置されてもよい。

また、上下方向に並び、上方側ほど噴霧する水の量の多い各噴霧ノズルが、熱交換器１２までの距離がそれぞれ等しくなるようにそれぞれ配置されてもよい。この場合、例えば、上方側の噴霧ノズルほど、噴霧される水の液滴の径が小さな噴霧ノズルが配置される。このように、風速の大きな吸込み空気に対して噴霧する水の液滴ほどその径を小さくして噴霧水の蒸発時間を短くする（即ち、蒸発し易くする）ことにより、噴霧される水の量が多くても吸込み空気が熱交換器１２に到達する前に完全に噴霧水を蒸発させることができる。また、吸込み空気の速さに応じ、この吸込み空気の流れ方向に対する水の噴霧方向が異なるように各噴霧ノズル２２が配置されてもよい。具体的には、図７に示されるように、下段の噴霧ノズル２２は噴霧孔２２９を上（吸込み空気の流れに対して直交する方向）に向けた姿勢、中段の噴霧ノズル２２は噴霧孔２２９を吸込み空気の流れと反対側の斜め上に向けた姿勢、上段の噴霧ノズル２２は噴霧孔２２９を吸込み空気の流れと反対側（熱交換器１２と反対側）に向けた姿勢となるようにそれぞれ配置される。即ち、各噴霧ノズル２２は、水の噴霧量が多い噴霧ノズル２２ほど吸込み空気の流れ方向に対する水の噴霧軸方向の角度が大きくなるように、それぞれ配置される。これにより、上方側の噴霧ノズル２２から噴霧された水ほど熱交換器１２に到達するまでの滞空時間が延び、これにより、噴霧水の量が多くても吸込み空気が熱交換器１２に到達するまでの間に当該吸込み空気に含まれる噴霧水が完全に蒸発する。即ち、複数の噴霧ノズル２２は、風速の大きな吸込み空気の流れに対して水を噴霧する噴霧ノズル２２ほど、当該噴霧ノズル２２から噴霧される水の蒸発時間が短くなるような構成、又は噴霧水が熱交換器１２に到達するまでの滞空時間が長くなるような構成及び配置であればよい。

各噴霧ノズル２２は、図８にも示されるように、胴部２２０と、この胴部２２０の先端（水の流れ方向における下流側）に設けられるオリフィス部２２１と、を有する。また、胴部２２０は、水供給機構２４から供給された水に気体（本実施形態では空気）を供給し、この水の中に多数の気泡を形成する気泡形成部２２０Ｂと、多数の気泡を含んだ状態の水をオリフィス部２２１まで案内する案内部２２０Ａと、を有する。このように構成されることによって、気泡形成部２２０Ｂにおいて水の中に多数の気泡が形成され、この状態の水が案内部２２０Ａによってオリフィス部２２１まで案内されることにより多数の気泡と水とが十分に混ざり、これら各気泡がオリフィス部２２１から外部に噴出されるときの圧力差によってそれぞれはじけ、噴霧ノズル２２（オリフィス部２２１）から噴出される水が微細な霧状となる。即ち、当該噴霧ノズル２２によれば、水中に多数の気泡を形成してこの気泡を圧力差によってはじけさせて水を霧状にすることにより、従来のいわゆる２流体ノズルのように高圧の空気の流れによるせん断力を利用して水を霧状にする場合に比べ、使用空気量を少なくすることができると共に液滴の大きさも小さくすることができる。

胴部２２０は、水供給機構２４から供給される水をオリフィス部２２１まで案内すると共に、エア供給機構２６から供給される空気によって水の中に多数の気泡を形成する。この胴部２２０は、水案内配管２２２と、空気案内配管２２４と、を有する。

水案内配管２２２は、水供給機構２４から供給された水をオリフィス部２２１まで案内する水流路を形成する管である。この水案内配管２２２は、所定の内径を有する管であり、その基端（水の流れ方向における上流端）２２２ｂが後述の水用流路部２４０の下流端に接続されると共にその先端（水の流れ方向における下流端）２２２ａがオリフィス部２２１に接続される。水案内配管２２２は、先端部に設けられた混和領域２２２Ａと、その上流側に設けられた気泡形成領域２２２Ｂとを有する。

気泡形成領域２２２Ｂは、エア供給機構２６から供給された空気を水案内配管２２２内を流れる水の中に導入（供給）して多数の気泡を水中に形成する領域である。この気泡形成領域２２２Ｂの管壁には、水案内配管２２２の内側と外側とを連通する複数の孔２２３が形成され、この孔２２３を通じて水案内配管２２２内を流れる水の中に空気が供給される。

混和領域２２２Ａは、多数の気泡が内部に形成された状態の水を所定の距離流すことにより、水の中に形成された多数の気泡を水と十分に混ぜあわせるための領域である。即ち、気泡形成領域２２２Ｂでは、管壁に形成された孔２２３を通じて水の中に空気が供給されるために管壁近傍に気泡が形成され易いが、この状態の水が混和領域２２２Ａにおいて所定の距離流れることによって気泡と水とが十分に混ざる。これにより、オリフィス部２２１から噴出される霧状の水（液滴）の大きさのむらを抑えることができる。この混和領域２２２Ａは、気泡を含む水を流したときに、気泡と水とが十分に混ざる長さ（水案内配管２２２の軸方向の長さ）寸法に設定されている。

空気案内配管２２４は、水案内配管２２２の外側に配置される管である。具体的に、空気案内配管２２４は、水案内配管２２２の外径よりも大きな内径を有し、水案内配管２２２の軸と当該空気案内配管２２４の軸とが一致するように配置される。この空気案内配管２２４は、水案内配管２２２よりも軸方向の長さ寸法が小さい。空気案内配管２２４の先端２２４ａは、水案内配管２２２の先端２２２ａ同様にオリフィス部２２１（オリフィス部２２１の裏面２２１ｂ）に接続され、水案内配管２２２の基端２２２ｂは、空気案内配管２２４の基端２２４ｂから軸方向に突出している。空気案内配管２２４の基端部２２４ｂでは、その内周面と水案内配管２２２の外周面との間が閉塞部材２２５によって塞がれている。

胴部２２０において、閉塞部材２２５、水案内配管２２２の外周面、空気案内配管２２４の内周面、及びオリフィス部２２１によって囲まれた空間が、エア供給機構２６から供給された空気を水案内配管２２２の気泡形成領域２２２Ｂに設けられた孔２２３まで案内する空気流路となる。

また、空気案内配管２２４には、エア供給機構２６（詳しくは第３流路部２６４）が接続される接続部２２６が設けられ、この接続部２２６に接続されたエア供給機構２６から供給された空気が当該接続部２２６を介して空気流路に導入される。

以上のように構成される本実施形態の胴部２２０では、軸方向において、混和領域２２２Ａに対応する部位が案内部２２０Ａであり、気泡形成領域２２２Ｂに対応する部位が気泡形成部２２０Ｂである。

オリフィス部２２１は、胴部２２０によって案内された気泡を含む水を外部（噴霧ノズル２２の外部）に噴出させる。本実施形態のオリフィス部２２１は、胴部２２０の軸方向と直交する方向に拡がる円板形状を有する。このオリフィス部２２１は、水案内配管２２２と空気案内配管２２４との先端２２２ａ、２２４ａに接続されている。オリフィス部２２１は、軸方向に水流路と噴霧ノズル２２の外部とを連通する噴霧孔２２９を有する。この噴霧孔２２９は、オリフィス部２２１の裏面２２１ｂから先端面（水の流れ方向の下流側の面）２２１ａに向かって径が漸減するテーパ面２２９Ａと、テーパ面２２９Ａの先端から延びる円筒面２２９Ｂと、によって規定される。

尚、噴霧ノズル２２は、以上の構成に限定されず、水と空気とが供給されることにより前記水を噴霧可能なノズルであればよい。例えば、噴霧ノズルは、水と高圧の空気とが供給され、前記空気の流れによる剪断力を利用して水を噴霧する所謂２流体ノズルであってもよい。

図２に戻り、水供給機構２４は、例えば水道やタンク等の水供給源（図示省略）から噴霧ノズル２２まで水を案内する流路を形成する水用流路部２４０と、流路内を流れる水を噴霧ノズル２２に向けて加圧する水用ポンプ２４２と、を有する。この水用ポンプ２４２は、室外機制御部３０に接続され、室外機制御部３０からの制御信号に基づいて駆動する。具体的に、室外機制御部３０は、温度センサ１８によって測定された吸込み空気の温度が所定の温度以上に達すると、冷房運転の負荷が所定のレベルを超えた状態となるため、水用ポンプ２４２を駆動させ、噴霧装置２０から水を噴霧させる。

本実施形態の水供給機構２４は、上方側（上の段）の噴霧ノズル２２ほどより多くの水を供給する。これにより、上の段の噴霧ノズル２２ほどより多くの水を噴霧することができる。また、本実施形態の水供給機構２４は、同じ段の複数の噴霧ノズル（例えば、上段の噴霧ノズル２２Ａ、２２Ａ、２２ａ、２２ａ、…、２２ａ）に対しては、過冷却領域（例えば、ＳＢ１）に対応する噴霧ノズル（例えば、２２Ａ、２２Ａ）により多くの水を供給する。これにより、過冷却領域ＳＢ１、ＳＢ２、ＳＢ３に対応する噴霧ノズル２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃからより多くの水が噴霧される。

エア供給機構２６は、外気（空気）を噴霧ノズル２２まで案内する流路を形成するエア用流路部２６０と、外気をエア用流路部２６０内に引き込んで噴霧ノズル２２まで送り出すエア用ポンプ２６２と、を有する。エア用流路部２６０の先端は、噴霧ノズル２２の胴部２２０における接続部２２６に接続される。

本実施形態の水供給機構２４によって上方側（上の段）の噴霧ノズル２２ほどより多くの水が供給されるため、これに合わせて本実施形態のエア供給機構２６は上の段の噴霧ノズル２２ほどより多くの空気を供給する。また、本実施形態の水供給機構２４によって、同じ段の複数の噴霧ノズル（例えば、上段の噴霧ノズル２２Ａ、２２Ａ、２２ａ、２２ａ、…、２２ａ）においては、過冷却領域（例えば、ＳＢ１）に対応する噴霧ノズル（例えば、２２Ａ、２２Ａ）により多くの水が供給されるため、これに合わせて本実施形態のエア供給機構２６は過冷却領域（例えば、ＳＢ１）に対応する噴霧ノズル（例えば、２２Ａ、２２Ａ）により多くの空気を供給する。

以上の水供給機構２４及びエア供給機構２６における水用ポンプ２４２とエア用ポンプ２６２は、室外機制御部３０に接続され、室外機制御部３０からの制御信号に基づいて駆動する。例えば、室外機制御部３０は、温度センサ１８によって検出された外気温度が所定の温度以上に達したことを検知すると、冷房運転の負荷が所定のレベルを超えたと判断し、水用ポンプ２４２とエア用ポンプ２６２とを駆動させ、噴霧装置２０から水を噴霧させる。このとき、室外機制御部３０は、所定時間の間、各噴霧ノズル２２から連続的又は間欠的に水が噴霧されるように各ポンプ２４２、２６２を駆動させる。

室外機制御部３０は、上記のようなエア用ポンプ２６２及び水用ポンプ２４２の駆動制御の他に、室外機１０の各構成要素の制御も行う。例えば、空気調和装置１の運転時に、室外機制御部３０は、圧縮機１６を駆動させる制御を行うと共に、空気吸込み用ファン１４を駆動する制御を行う。これにより、空気調和装置１において、室外機１０と室内機２との間を冷媒が循環すると共に、外気がケーシング１１内に引き込まれて熱交換器１２が冷却される。

以上の空気調和装置１の室外機１０によれば、熱交換器１２に導かれる吸込み空気の流れにおいて、複数の噴霧ノズル２２によって風速の大きい領域（即ち、風量が大きい領域）ほどより多くの水が噴霧されるため、風速の大きい領域を流れる吸込み空気も噴霧水の蒸発潜熱によって十分に冷却される。このため、熱交換器１２の各部位に導かれる吸込み空気全体が十分に冷却されて当該吸込み空気全体（風速の大きい領域から風速の小さい領域まで）の温度が略均一に下がり、これにより、熱交換器１２全体が前記吸込み空気によって十分に冷却されて熱交換器１２全体の凝縮能力が好適に向上する。その結果、吸込み空気の流れに非均一な風速分布があっても熱交換器１２における冷媒の冷却効率を十分に向上させることができる。

また、本実施形態の室外機１０では、熱交換器１２の過冷却領域ＳＢ１、ＳＢ２、ＳＢ３に導かれる吸込み空気の温度をより低くすることができるため、熱交換器１２の他の領域を流れる冷媒よりも低温の冷媒が流れる過冷却領ＳＢ１、ＳＢ２、ＳＢ３域と、この過冷却領域ＳＢ１、ＳＢ２、ＳＢ３を冷却する吸込み空気と、の温度差が十分に確保される（図９（Ａ）参照）。これにより、過冷却領域ＳＢ１、ＳＢ２、ＳＢ３における凝縮能力を好適に向上させることができる。

また、前記温度差が十分に確保されることにより、冷房及び暖房運転可能な空気調和機１に用いられる室外機１０におけるパス設計の自由度が向上する。

詳しくは、以下の通りである。

図９（Ｂ）に示されるように、一般に、冷房及び暖房運転可能な室外機１０において、暖房運転時には（即ち、熱交換器１２が蒸発器として用いられる時には）、蒸発能力に対する熱交換器１２での冷媒の圧損の影響が大きいため、過冷却領域におけるパス数（伝熱管の数）を多くして当該領域での冷媒の圧損を少なくすることによって熱交換器１２の蒸発能力を高くすることができる。一方、冷房運転時には（即ち、熱交換器１２が冷房運転時に凝縮器として用いられる時には）、凝縮能力に対する熱交換器１２での冷媒の流速の影響が大きいため、過冷却領域におけるパス数（伝熱管の数）を少なくして当該領域での冷媒の流速を上げることによって熱交換器１２の凝縮能力を高くすることができる。

従来の室外機では、熱交換器の過冷却領域において暖房運転に有利なパス数にすると冷房運転時の凝縮能力が不足するため、冷房運転時の凝縮能力に基づくパス設計（パス数の設定等）が行われていた。しかし、本実施形態の室外機１０では、過冷却領域ＳＢ１、ＳＢ２、ＳＢ３に噴霧される水の量を他の領域に噴霧される水の量よりも多くして当該領域ＳＢ１、ＳＢ２、ＳＢ３に供給される吸込み空気の温度を十分に下げることによって過冷却領域ＳＢ１、ＳＢ２、ＳＢ３と前記吸込み空気との十分な温度差を確保し（図９（Ａ）参照）、これにより、熱交換器１２の凝縮能力を効果的に向上させている（図９（Ｂ）参照）。このため、当該室外機１０では、過冷却領域ＳＢ１、ＳＢ２、ＳＢ３のパス数が暖房運転に有利なパス数に設定されても、冷房運転時において十分な凝縮能力を確保することができる。

このように、過冷却領域ＳＢ１、ＳＢ２、ＳＢ３に対してより多くの水が噴霧される当該室外機１０では、従来の室外機のように冷房運転に有利なパス設計にしてもよく、また、凝縮能力を十分に確保することができるため暖房運転に有利なパス設計にしてもよい。

尚、本発明の空気調和装置の室外機は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

熱交換器１２に設けられる伝熱管（パス）の具体的な数は、限定されない。例えば、上記実施形態の熱交換器１２の伝熱管（パス）Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の数は３個であるが、１個又は２個であってもよく、また、４個以上であってもよい。

また、空気吸込み用ファン１４の配置位置は限定されない。例えば、上記実施形態の室外機１０では、空気吸込み用ファン１４は、ケーシング１１の天壁１１ｃに設けられているが、この位置に限定されず、所謂トランク型の室外機（ケーシング内に水平方向に空気を吸気すると共にこの吸気した空気をケーシング外に水平方向に排気する室外機）のように、回転軸が水平方向を向くようにケーシング内に配置されてもよい。この場合、吸込み空気の風速分布が上記実施形態と異なるが、吸込み空気の流れにおける風速の大きい領域ほど多くの水を噴霧できるように各噴霧ノズル２２が配置されていればよい。

また、上記実施形態の室外機１０では、１個の空気吸込み用ファン１４が設けられているが、この数に限定されず、複数の空気吸込み用ファン１４、１４、…が設けられてもよい。

また、上記実施形態の室外機１０は、冷房運転と暖房運転とを切り換え可能な空気調和装置１に用いられているが、冷房専用の空気調和装置に用いられてもよい。この場合、室外機１０に四方切換弁１５がなくてもよい。

１ 空気調和装置
１０ 室外機
１２ 熱交換器
２２、２２Ａ、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ 噴霧ノズル
ＳＢ１、ＳＢ２、ＳＢ３ 過冷却領

Claims (5)

1. 空気調和装置（１）の室外機（１０）であって、
   熱交換器（１２）と、
   前記熱交換器（１２）に導かれる空気の流れに対して水を噴霧する複数の噴霧ノズル（２２）と、を備え、
   各噴霧ノズル（２２）は、前記空気の流れにおける風速の大きい領域ほど、より多くの水を噴霧し、
   前記複数の噴霧ノズル（２２）は、水の噴霧量が多い噴霧ノズル（２２）ほど、噴霧した水の前記空気の流れ中での蒸発時間が短くなる設定とされている、空気調和装置の室外機。
2. 前記複数の噴霧ノズル（２２）では、前記空気の流れにおける略同じ風速の領域において、前記熱交換器（１２）の過冷却領域（ＳＢ１、ＳＢ２、ＳＢ３）に導かれる空気に対する水の噴霧量が当該熱交換器（１２）の他の領域に導かれる空気に対する水の噴霧量より多い、請求項１に記載の空気調和装置の室外機。
3. 空気調和装置（１）の室外機（１０）であって、
   熱交換器（１２）と、
   前記熱交換器（１２）に導かれる空気の流れに対して水を噴霧する複数の噴霧ノズル（２２）と、を備え、
   各噴霧ノズル（２２）は、前記空気の流れにおける風速の大きい領域ほど、より多くの水を噴霧し、
   前記複数の噴霧ノズル（２２）は、水の噴霧量が多い噴霧ノズル（２２）ほど、噴霧した水の前記空気の流れにおける滞空時間が長くなる設定とされており、
   前記複数の噴霧ノズル（２２）において、水の噴霧量が多い噴霧ノズル（２２）ほど前記空気の流れ方向に対する水の噴霧軸方向の角度が大きい、空気調和装置の室外機。
4. 前記複数の噴霧ノズル（２２）では、前記空気の流れにおける略同じ風速の領域において、前記熱交換器（１２）の過冷却領域（ＳＢ１、ＳＢ２、ＳＢ３）に導かれる空気に対する水の噴霧量が当該熱交換器（１２）の他の領域に導かれる空気に対する水の噴霧量より多い、請求項３に記載の空気調和装置の室外機。
5. 前記複数の噴霧ノズル（２２）において、水の噴霧量が多い噴霧ノズル（２２）ほど噴霧する水の液滴の径が小さい請求項１又は２に記載の空気調和装置の室外機。

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