JP7129592B2

JP7129592B2 - 冷却装置

Info

Publication number: JP7129592B2
Application number: JP2017223284A
Authority: JP
Inventors: 遼黒田; 陽介小林; 航太木村; 康之桑木
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2017-11-21
Filing date: 2017-11-21
Publication date: 2022-09-02
Anticipated expiration: 2037-11-21
Also published as: JP2019095112A

Description

本発明は送風機と噴霧ノズルを備えた冷却装置に関するものである。

従来、この種の冷却装置は、送風機が吹き出した気流をガイドケーシングによって送風機の回転軸と略並行方向に整流し、整流された気流が噴霧ノズルから噴霧された霧を送風機の回転軸と略並行方向に搬送するものである（例えば特許文献１）。

図４は、特許文献１に記載された従来の冷却装置を示すものである。

図４に示すように、従来の冷却装置は、複数の翼を有する送風機６と、送風機６の周囲に配置され送風機６が吹き出した気流を整流するための中空略円筒形状のガイドケーシング２０と、ガイドケーシング２０の中空略円筒形状の内部に霧を回転軸と略並行に噴霧するための噴霧ノズル４を有する。

特開２００９－１０８６７９号公報

送風機６が吹き出した気流は、ガイドケーシング２０によって回転軸と略並行に整流される。

噴霧ノズル４が噴霧した霧は、回転軸と略並行に移動する。

しかしながら、従来の冷却装置の構成では、霧を含む気流が送風機６の回転軸と略並行の方向のみに移動するため、霧が広範囲に拡散しないという課題を有していた。

本発明は、従来の課題を解決するもので、霧を含む吹出気流が螺旋状に移動するため、霧を広範囲に拡散できることを目的とする。

従来の課題を解決するために、本発明の冷却装置は、空気の流れを発生させる送風機と、下部に略円形の開口を設けた略円筒状の筐体と、筐体と送風機を連通する吸込口と、筐体の内部空間に設けられており、一部が開口から筐体の外部に突出するように開口の内部に配置された略円筒状の内円筒部材と、開口と内円筒部材の外周面で構成されており、略円状に開口した外周縁、および、外周縁の直径よりも小さい内周縁を有するとともに、筐体の内壁面と内円筒部材の外壁面とで構成された空間に送風機で発生された気流の一部が送り出されることで発生される旋回する気流を筐体の外部に吹き出す吹出口と、内円筒部材の筐体の外部に突出した部分に配置されており、霧を噴霧する噴霧ノズルと、噴霧ノズルの一端に設けられて霧を噴霧する吐出口と、を備えており、噴霧ノズルの中心軸は、吹出口の中心軸を中心にもつ仮想円上において、吹出口から吹き出される気流の周方向速度ベクトルと略同一方向の接線に対して傾斜角θを有しており、傾斜角θは、０°＜θ＜９０°の範囲に備えられる。

吹出口から吹き出された気流は、吹出口の中心軸を回るように、螺旋状に移動する（以下、吹出気流と呼ぶ）。

噴霧ノズルが噴霧した霧は、噴霧ノズルの中心軸を中心に末広がりに拡散されるが、大半の霧が仮想円上の接線に対して傾斜角θ方向へ移動する。

これによって、螺旋状に流れる吹出気流の内部空間において、傾斜角θを有して遠心方向へ移動する霧は、吹出気流に向かって流れ、吹出気流と混合する。

本冷却装置は、霧を含む吹出気流が螺旋状に移動するため、霧を広範囲に拡散できる。

本発明の第１の実施の形態における冷却装置の水平方向の断面図本発明の第１の実施の形態における冷却装置の鉛直方向の断面図本発明の第３の実施の形態における冷却装置の鉛直方向の断面図特許文献１に記載された従来の冷却装置を示す図

第一の発明は、空気の流れを発生させる送風機と、下部に略円形の開口を設けた略円筒状の筐体と、筐体と送風機を連通する吸込口と、筐体の内部空間に設けられており、一部が開口から筐体の外部に突出するように開口の内部に配置された略円筒状の内円筒部材と、開口と内円筒部材の外周面で構成されており、略円状に開口した外周縁、および、外周縁の直径よりも小さい内周縁を有するとともに、筐体の内壁面と内円筒部材の外壁面とで構成された空間に送風機で発生された気流の一部が送り出されることで発生される旋回する気流を筐体の外部に吹き出す吹出口と、内円筒部材の筐体の外部に突出した部分に配置されており、霧を噴霧する噴霧ノズルと、噴霧ノズルの一端に設けられて霧を噴霧する吐出口と、を備えており、噴霧ノズルの中心軸は、吐出口を通り、吹出口の中心軸を中心にもつ仮想円において、吹出口から吹き出される気流の周方向速度ベクトルと略同一方向の接線に対して傾斜角θを有する。

吹出口から吹き出された吹出気流は、吹出口の中心軸を回るように、螺旋状に移動する。

噴霧ノズルが噴霧した霧は、仮想円上の接線に対して傾斜角θ方向へ移動する。

本冷却装置は、霧を含む吹出気流が螺旋状に移動するため、霧を広範囲に拡散できる。また、第一の発明においては、送風機が吹き出した気流は、吸込口を通過した後に、筐体の内壁面を沿うように流れることで、筐体の中心軸の周りを回る旋回流れとなる。気流が筐体内部空間を旋回することで、筐体内部の圧力が高められ、筐体内部の圧力と筐体外部との大気圧との圧力差によって、旋回する気流が吹出口から押し出されるように吹き出されるため、初速が増加する。そのため、気流の初速が増加することで、自然風が吹いた場合でも、霧が自然風によって流されることはなく、霧を含む吹出気流が螺旋状に移動するため、本冷却装置は霧を広範囲に拡散できる。

さらに、第一の発明は、特に第一の発明の傾斜角θが０°＜θ＜９０°の範囲に備えられる。

噴霧ノズルが噴霧した霧の進行方向は、螺旋状に移動する吹出気流の進行方向に対して、０°から９０°の範囲となるため、霧が吹出気流によって巻き返ることはない。

したがって、直進する霧と巻き返った霧との衝突を回避することができるため、霧の粒径が大きくなることはなく、噴霧ノズルが噴霧した霧の粒径を維持できる。

外環境が高湿時のような、霧の蒸発が促進されにくい場合においても、霧同士の衝突によって生ずる霧の大粒化を回避でき、霧が飛び散ることはない。

これにより、霧を含む吹出気流が螺旋状に移動するため、本冷却装置は霧を広範囲に拡散できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態における冷却装置の水平方向の断面図、図２は本発明の第１の実施の形態における冷却装置の鉛直方向の断面図を示すものである。

図１において、本発明の冷却装置は、吹出口１と、一端に霧が吐出する吐出口５を有する噴霧ノズル４とを有する。吐出口５を通り吹出口１の中心軸から見て遠ざかる方向へ延びる噴霧ノズル４の中心軸は、吹出口１の中心軸を中心にもつ仮想円において、吹出口１から吹き出される気流の周方向速度ベクトルと略同一方向の接線に対して傾斜角θを有する。

吹出口１は、吹出口１の中心軸を中心に略円状の外周縁３と、外周縁３の直径よりも小さく外周縁３と略同心円状の内周縁２とからなる開口で構成される。ただし、内周縁２と外周縁３は多角形形状等、他の形状であってもよい。

噴霧ノズル４は霧を噴霧するノズルである。本発明の冷却装置には複数の噴霧ノズル４からなる噴霧ノズル群が設けられている。ここで、噴霧ノズル群に属する隣り合う各噴霧ノズル４は、周方向に所定の間隔を空けて設けられている。噴霧ノズル４の形状は、円形であってもよいし、矩形であってもよいし、その他の形状であってもよい。

なお、霧の平均粒径は２０μｍ以下であることが望ましい。これによって、２０μｍ以下の霧が大気中で蒸発することで、通行者の服や、路面等の周囲を濡らすことなく、蒸散効果により周囲の空気を効果的に冷却することができる。

また、本発明の冷却装置は、気温検知部１１、湿度検知部１２、水量制御部１３、水配管１４をさらに有する。

気温検知部１１は、気温を検知する温度センサである。

湿度検知部１２は、湿度を検知する湿度センサである。

図２には気温検知部１１と湿度検知部１２を吹出気流よりも外環境の気温と湿度を検知すると図示したが、吹出気流の内環境の気温と湿度を検知するものでも良い。

水量制御部１３は、図示しないＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）、不揮発性メモリや揮発性メモリなどの記憶装置により構成され、ＣＰＵが記憶装置から制御プログラムを読み出して実行し、噴霧ノズル４に供給する水の流量を制御する装置である。

水量制御部１３は、気温検知部１１により検知された気温、および、湿度検知部１２により検知された湿度に基づき、水の流量を制御して、水配管１４を介して噴霧ノズル４に霧の噴霧を断続的に実行させる。なお、図示しない空気配管を介して図示しない空気圧縮機から供給する高圧空気を噴霧ノズル４へ供給し、噴霧ノズル４で高圧空気と水を衝突させ、微細な霧を噴霧する構成としても良い。

以上のように、構成された冷却装置において、以下にその動作、作用を示す。

吹出口１から吹き出された吹出気流は、吹出口１の中心軸を回るように、螺旋状に移動する。

噴霧ノズル４が噴霧した霧は、仮想円上の接線に対して傾斜角θ方向へ移動する。

本冷却装置では、霧を含む吹出気流が螺旋状に移動するため、霧を広範囲に拡散できる。

（実施の形態２）
図１において、傾斜角θが０°＜θ＜９０°の範囲に取り付けられる。

噴霧ノズル４が噴霧した霧の進行方向は、螺旋状に移動する吹出気流の進行方向に対して、０°から９０°の範囲となるため、霧が吹出気流によって巻き返ることはない。

したがって、直進する霧と巻き返った霧との衝突を回避することができるため、霧の粒径が大きくなることはなく、噴霧ノズル４から噴霧された霧の粒径を維持できる。

（実施の形態３）
図３は本発明の第３の実施の形態における冷却装置の鉛直方向の断面図を示すものである。

冷却装置は、送風機６と、筐体８と、吸込口９と、内円筒部材１０とを有する。吹出口１は筐体８の下部に開口した開口部７と内円筒部材１０の外周面で構成される。

送風機６は昇圧した気流を１方向へ送り出すものであり、多翼ファン、プロペラファン等であっても良い。

筐体８は底面１５と、底面１５と対向配置される上面１６と、底面１５と上面１６を連結する側面１７を有し、送風機６が側面１７に連結されるものである。図３に示す筐体８は、中空円筒形状である。ただし、筐体８は、中空多角形形状等、他の形状であってもよい。

内円筒部材１０は噴霧ノズル４を固定するものであり、円筒形状、多角形形状等、他の形状であってもよい。

吸込口９は、筐体８の内部空間と送風機６を連通しており、側面１７に設けられている。これによって、送風機６が送り出した気流の一部が筐体８の内壁面と内円筒部材１０の外壁面で構成される空間を旋回する。また、筐体８の内壁面と内円筒部材１０の外壁面で構成される空間に急激な曲流路がないため圧力損失が生じにくく、動圧成分を旋回流に変換しながら吹出口１に導くことができる。

気流が筐体８の内部空間を旋回することで、筐体８の内部空間の圧力が高められ、筐体８の内部空間の圧力と筐体８の外部空間の大気圧との圧力差によって、旋回流れが吹出口１から押し出されるように吹き出されるため、気流の初速が増加する。

気流の初速が増加することで、自然風が吹いた場合でも、霧が自然風によって流されることなく、霧を含む吹出気流が螺旋状に移動するため、本冷却装置は霧を広範囲に拡散できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

以上のように、本発明にかかる冷却装置は、霧を広範囲に拡散できるものであり、空気調和機の室内機などの用途にも適用できる。

１吹出口
２内周縁
３外周縁
４噴霧ノズル
５吐出口
６送風機
７開口部
８筐体
９吸込口
１０内円筒部材
１１気温検知部
１２湿度検知部
１３水量制御部
１４水配管
２０ガイドケーシング

Claims

空気の流れを発生させる送風機と、
下部に略円形の開口を設けた略円筒状の筐体と、
前記筐体と前記送風機を連通する吸込口と、
前記筐体の内部空間に設けられており、一部が前記開口から前記筐体の外部に突出するように前記開口の内部に配置された略円筒状の内円筒部材と、
前記開口と前記内円筒部材の外周面で構成されており、略円状に開口した外周縁、および、前記外周縁の直径よりも小さい内周縁を有するとともに、前記筐体の内壁面と前記内円筒部材の外壁面とで構成された空間に前記送風機で発生された気流の一部が送り出されることで発生される旋回する気流を前記筐体の外部に吹き出す吹出口と、
前記内円筒部材の前記筐体の外部に突出した部分に配置されており、霧を噴霧する噴霧ノズルと、
前記噴霧ノズルの一端に設けられて霧が噴霧する吐出口と、を備え、
前記吐出口を通り前記吹出口の軸から見て遠ざかる方向へ延びる前記噴霧ノズルの中心軸は、前記吹出口の中心軸を中心にもつ仮想円上において、前記吹出口から吹き出される気流の周方向速度ベクトルと略同一方向の接線に対して傾斜角θを有しており、
前記傾斜角θは、０°＜θ＜９０°の範囲に備えられたことを特徴とする冷却装置。