JP2009074709A - 空調室外機の排熱構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 建物の屋上等に集中して設置される空調室外機の排熱効率を向上させるための空調室外機の排熱構造を提供する。
【解決手段】 空調室外機１の上向きに設けられた排気口５の直上位置に、前記排気口５よりも流路断面積が大きい排気ダクト４を立設し、排気口５と排気ダクト４の下端開口部７との間に、排気ダクト４内に周囲から外気を流入させるための隙間Ｇを設ける。排気ダクト４内を上昇する熱風の周囲を隙間Ｇから流入した外気が包囲して、排気ダクト４内壁近傍での空気の渦の発生を抑制してエネルギロスや排気騒音を低減させるとともに、ダクト上端から排出される熱風の温度を低下させる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、建物の屋上等に設置された空調室外機からの排熱を効率的に行うための空調室外機の排熱構造に関する。

空調室外機がビル等の建物の屋上に集中して設置されている状況においては、例えば、特許文献１に記載されているように、建物の屋上に設置された架台上に空調室外機を多数並べて配置している場合が多い。

特開平９−４７８７号公報

このように、建物の屋上等に多数並べて設置されている空調室外機は、それぞれの排気口に設けられた排気ファンを回転させて熱気を上方に向けて排出しているが、空調室外機が多数密集して配置されており障壁となり、また、これらの空調室外機を支持している架台が１ｍ程度と低い場合、横風等の影響により渦が生成されて排気口から排出された熱風が下降流となって建物の屋上に向かって下降して架台の下に滞留し、これが再び空調室外機の吸気口に吸引されてしまうため、空調室外機の排熱効率を大きく低下させる原因となっている。

そこで、空調室外機の排気口に煙突状の排気ダクトを取り付けて、室外機の熱気を屋上より高い位置で排出するようにしたり、外気温が高くなる夏期等において、空調室外機に内蔵されている熱交換器に散水して、その気化熱により周囲の空気の温度を低下させて空調室外機の排熱効率の低下を防ぐこと等が提案されている。

ところが、従来においては、図６に示すように、空調室外機Ａ１の排気口Ａ２に取り付けられる排気ダクトＡ３は、排気口Ａ２とほぼ同じ断面積の筒状のものが用いられていたため、排気口Ａ２に取り付けられている排気ファンＡ４の回転によって上方に吹き出される高速の熱風が排気ダクトＡ３内を通過する際に、排気ダクトＡ３の内壁面近傍で渦が発生して空気流が乱れ、これが原因となって排気ダクトＡ３内の流動抵抗が増加して空調室外機の排熱効率を低下させる問題があるとともに、渦の発生により排気ダクトＡ３が共振して騒音を発生しやすい問題があった。

また、図７に示すように、従来においては、屋上に多数並べられた空調室外機Ａ１のそれぞれに取り付けられた排気ダクトＡ３は、隣どうし隙間無く配列されていたため、横風が強いときや風向きによっては、排気ダクトＡ３の上端から吹き出す熱風が排気ダクトＡ３の上端を越えていく横風等に煽られて下降し、この熱風が空調室外機Ａ１の吸気口から再び取り込まれて、空調室外機Ａ１の排熱効率を低下させてしまう問題があった。

そこで、本発明は、前述したような従来の技術における問題を解消し、建物の屋上等に集中して設置される空調室外機の排熱効率を向上させることができる、空調室外機の排熱構造を提供することを目的とする。

前記目的のため、本発明の空調室外機の排熱構造は、上向きに排気口が設けられた空調室外機の排気口の直上位置に、前記排気口よりも流路断面積の大きい排気ダクトを立設し、前記排気口と前記排気ダクト下端の開口部との間に、前記排気ダクト内に周囲から外気を流入させるための隙間を設けたものである。

本発明においては、空調室外機が複数隣接して配置されている場合、隣接する排気ダクトの側面間には横風を通過させるための隙間をあけることが望ましい。また、本発明においては、排気ダクトの側方に、前記排気ダクト上端から排出される熱風が空調室外機側へ下降することを抑制する網体を、一段乃至複数段設けることも望ましい。

また、本発明においては、空調室外機に取り込まれる外気の通路に強制的に外気を送り込むための送風機を設けることも望ましい。さらに、空調室外機に向けて水を噴霧して冷却するための散水ノズルを設けることも望ましい。

請求項１に記載された発明によれば、空調室外機の排気口から排出された熱風が、排気口の直上位置に立設されている排気ダクトの下端の開口部からその内部に流入する際に、排気口と排気ダクト下端の間に設けられている隙間から周囲の外気を排気ダクト内に吸い込む。

排気ダクト内に吸い込まれた外気は、空調室外機の排気口から排気ダクト内に流入する熱風の外側を取り囲んで、排気ダクト内壁面に熱風の高速流が直接接しないようにするため、排気ダクトの内壁面近傍で空気流の速度勾配が緩和されて渦の発生が抑制される。

その結果、排気ダクト内を通過する空気流の流動抵抗を小さくできるので、エネルギロスが少なくなり、空調室外機の排熱効率を高めることができる。また、排気ダクトの内壁面近傍での渦の発生が抑制されることにより、排気ダクトの共振による排気騒音の発生を抑制することができる。

また、空調室外機から排出されて排気ダクトを上昇する熱風は、その途中において、排気ダクト下端の隙間から流入した外気によって冷やされるため、排気ダクト上端からの排気が強風等で空調室外機側へ吹き戻されて再び空調室外機に取り込まれた場合の排熱効率の低下を少なくすることができ、通年における省エネルギ効果も期待できる。

また、請求項２に記載された発明によれば、隣接する排気ダクトの側面間に横風を通過させるための隙間があけられているため、排気ダクトに向けて吹き付ける横風が排気ダクト上端を越えて風下に流れ、排気ダクト上端から排出される熱風を空調室外機側へ吹き下ろしてしまう現象を抑制することができる。

また、請求項３に記載された発明によれば、排気ダクト上端から排出された熱風が風で煽られて空調室外機の周囲に下降して、空調室外機の排熱効率を低下させることを抑制することができる。

また、請求項４に記載された発明によれば、狭い屋上に空調室外機を多数密集して配置しているために、これらの空調室外機へ外気を供給する通路を広く確保できず、各空調室外機に取り込む外気の量が不足する場合にも、送風機によって前記通路に強制的に外気を送り込むことで、空調室外機の排熱効率の低下を抑えることができる。

また、請求項５に記載された発明によれば、空調室外機に向けて散水ノズルで水を噴霧し、水が蒸発する際の気化熱によって空調室外機を冷却することで、外気温が高くなる夏期等において空調室外機の排熱効率の低下を抑えることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の空調室外機の排熱構造の１実施形態における、建物屋上に設置された空調室外機の配列状態を示す平面図、図２は、図１のＡ−Ａ線位置で矢印方向に見た空調室外機の配列状態を示す側面図、図３は、図１のＢ−Ｂ線位置で矢印方向に見た空調室外機の配列状態を示す側面図である。

これらの図に示すように、空調室外機１は、建物の屋上に設置されている架台２上に多数縦横に配列され、それぞれの空調室外機１の上部にはアングル材で構成されている枠体３を介して、煙突状の排気ダクト４が取り付けられている。

図４は、空調室外機１に取り付けられた排気ダクト４内部を通過する空気の流れを示した模式図であって、空調室外機１は、上面に開口された円形の排気口５から上方に向けて、図示しない内部の熱交換器を通過した空気が排気ファン６の回転によって熱風として吹き出すようになっている。

排気ダクト４は、排気口５の直上位置に立設されている。この実施形態において用いられている排気ダクト４は中空円筒状に形成されていて、下端開口部７付近が半径方向外側に向けて滑らかに湾曲してスカート状に拡げられている。なお、図４は説明の都合上、下端開口部７付近の拡がりを誇張して描いてある。

排気ダクト４内部の流路断面積は、その長手方向全長にわたって、空調室外機１の排気口５の流路断面積よりも大きく形成されていて、排気ダクト４の下端開口部７と空調室外機１の排気口５の周囲との間には、環状の隙間Ｇが設けられている。

このような構成において、空調室外機１の排気口５から排気ファン６によって熱風が上方に吹き出すと、この熱風は排気口５の直上に立設されている排気ダクト４に案内されてその中を上昇し、上端開口部８から大気中へ放出される。

この際、排気ダクト４内を高速で上昇する熱風によって、隙間Ｇから周囲の低温の外気が排気ダクト４内に吸い込まれる。吸い込まれた外気は、下端開口部７付近の滑らかに湾曲した内壁面に沿って案内されて、排気ダクト４内を高速で流れる熱風の周囲を取り囲み、熱風に引きずられて排気ダクト４内を上昇する。

その結果、空調室外機１の排気口５から排出された高温の熱風は、排気ダクト４の中央部寄りを高速で通過し、隙間Ｇから流入した低温の外気がこれより低速で前記熱風と排気ダクト４の内壁面との間を流れるため、内壁面付近での空気流の速度勾配は緩和されて空気の渦は発生しにくくなる。

こうして、排気ダクト４の内壁面付近での空気の渦の発生が抑制される結果、排気ダクト４内の流動抵抗が小さくなって空調室外機１の動力ロスが低減されるとともに、渦が原因となる排気ダクトの排気騒音の発生も抑制される。

また、隙間Ｇから排気ダクト４内に流入した低温の外気が、排気ダクト４内を上昇する熱風と熱交換してこれを冷却するため、排気ダクト４の上端開口部８から放出される熱風が強風等で空調室外機１側へ吹き戻されて、再び空調室外機１の吸気口から取り込まれた場合においても、空調室外機１の排熱効率の低下を少なくすることができる。

また、特に、本実施形態においては、排気ダクト４の下端開口部７付近は半径方向外側に向けて滑らかに湾曲して拡げられているため、隙間Ｇから排気ダクト４内部に周囲から流入した外気は、湾曲した内壁面に沿って流速を滑らかに増しながら排気ダクト４内を上昇する熱風に合流させることができ、内壁面付近における空気の渦の発生を極めて効果的に抑制することができる。

なお、排気ダクト４は、下端開口部７付近を本実施形態のように、半径方向外側に湾曲させて拡げずに、長手方向全長にわたって均一な筒形の横断面形状としてもよい。

また、互いに隣接している排気ダクト４の側面間には、横風を通過させる隙間があけられていて、図５に示すように、排気ダクト４の列に横風が吹き付けた場合には、これらの隙間を横風が通り抜けるため、横風が排気ダクト４の上方に回り込んで下降気流となって排気ダクト４から排出される熱風が空調室外機１側へ吹き下ろされる現象を抑制することができる。

なお、排気ダクト４の横断面形状を円形とすると、隣接する排気ダクト４の側面間に十分な隙間を確保できない場合は、これらの排気ダクト４を配列方向に扁平な楕円形ないし長円形の横断面形状に形成することで、流路断面積を減少させることなく必要な隙間を確保することができる。

図３に示すように、排気ダクト４の隣どうし並行する２組の列の間には、排気ダクト４を空調室外機１に連結している枠体３を利用して網体９が取り付けられている。

網体９は、排気ダクト４の上端から排出された熱気が強風に煽られて空調室外機１の上に下降してくるのを抑制するとともに、建物の各室内を冷房する空調設備が最も冷却能力を求められる夏期に、空調室外機１やその周囲が直射日光を受けて高温になるのを防ぐために、太陽光を遮光する役割を果たすものである。

また、網体９は、排気ダクト４を空調室外機１に取り付けている枠体３の間に両端を着脱自在に取り付けて、一段乃至複数段設置できるようになっていて、天候や季節に応じて設置段数を変更し、網体９を通過する空気の流動抵抗や、直射日光を遮光する度合を調節できるようにしてある。

また、各空調室外機１へ外気を取り込むために、架台２の下部に形成されている外気の通路１０の一方の端には、当該通路１０内に外気を強制的に送り込むための送風機１１が設置されている。

夏期などに、複数の空調室外機１が集中的に稼働して、それぞれの空調室外機１に通路１０を通して供給される外気の量が不足する場合には、送風機１１により通路１０内に外気を送風して不足分を補給し、同時に、送風によって通路１０内へ滞留する高温の空気を強制的に排除することによって、空調室外機１の排熱効率の低下を抑えることができる。

さらに、本実施形態においては、各空調室外機１の側面に水を噴霧する散水ノズル１２が枠体３に取り付けられていて、夏期のように気温が上がる場合には、この散水ノズル１２から空調室外機１に向けて噴霧された散水が蒸発する際の気化熱によって空調室外機１やその周囲の外気を冷却して空調室外機１の排熱効率の低下を抑制するようにしている。

なお、散水ノズル１２は、外気の通過する通路１０や、それぞれの空調室外機１の外気の吸気口近くに設置してもよい。また、網体９に向けて水を噴霧するように枠体３に取り付けて、強風などで排気ダクト４の上端開口部８から吹き下ろされて網体９を通り抜けて通路１０に侵入してくる熱風を冷却できるようにしてもよい。

本発明の空調室外機の排熱構造は、上向きに排気口が設けられた排気口から熱風を吹き出して排熱する形式の空調室外機に利用することができ、特に、建物の屋上等に多数密集して設置される空調室外機の排熱構造として好適に利用することができる。

本発明の空調室外機の排熱構造の１実施形態における、建物屋上に設置された空調室外機の配列状態を示す平面図。 図１のＡ−Ａ線位置で矢印方向に見た空調室外機の配列状態を示す側面図。 図１のＢ−Ｂ線位置で矢印方向に見た空調室外機の配列状態を示す側面図。 本発明の１実施形態における、空調室外機に取り付けられた排気ダクト内部を通過する空気の流れを説明する模式図。 本発明の１実施形態における、隣接した排気ダクト間の隙間を横風が通過する状態を示す模式図。 従来技術における、空調室外機に取り付けられた排気ダクト内部を通過する空気の流れを説明する模式図。 従来技術における、複数配列された排気ダクト側面に横風が吹き付けた状態を示す模式図。

符号の説明

１ 空調室外機
２ 架台
３ 枠体
４ 排気ダクト
５ 排気口
６ 排気ファン
７ 下端開口部
８ 上端開口部
９ 網体
１０ 通路
１１ 送風機
１２ 散水ノズル

Claims (5)

1. 上向きに排気口が設けられた空調室外機の排気口の直上位置に、前記排気口よりも流路断面積の大きい排気ダクトを立設し、前記排気口と前記排気ダクト下端の開口部との間に、前記排気ダクト内に周囲から外気を流入させるための隙間を設けたことを特徴とする空調室外機の排熱構造。
2. 複数隣接配置された空調室外機の排気ダクトの側面間に、横風を通過させるための隙間をあけたことを特徴とする請求項１記載の空調室外機の排熱構造。
3. 排気ダクトの側方に、前記排気ダクト上端から排出される熱風が空調室外機側へ下降することを抑制する網体を、一段乃至複数段設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の空調室外機の排熱構造。
4. 空調室外機に取り込まれる外気の通路に強制的に外気を送り込むための送風機を設けたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の空調室外機の排熱構造。
5. 空調室外機に向けて水を噴霧して冷却するための散水ノズルを設けたことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の空調室外機の排熱構造。

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