JP2009074767A - 凝縮器の補助冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】凝縮器の吸入空気を冷却水の気化潜熱にて冷却することで冷房効率の向上を図りながら、冷却水の給水量を必要最少限にできてランニングコストの低減を図ることができる凝縮器の補助冷却装置を提供する。
【解決手段】熱交換器とファン４を有する空冷方式の凝縮器２の外郭に設けられている外気吸入口３の周囲外面に当接又は近接して配置した枠体６と、枠体６の下部に一体的に配設された水槽７と、枠体６の上端部と水槽７内とにそれぞれ配設した上部と下部のローラ８、９と、両ローラ８、９間に巻き掛けた無端状のマット材１０と、水槽７内の冷却水１１の水位をほぼ一定に維持するように水槽７内に水を補給するフロート弁１２と、少なくとも何れか一方のローラを回転駆動するローラ駆動手段とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は空気調和機における空冷方式の凝縮器に関し、特に凝縮器の熱交換器への吸入空気を冷却して冷房効率の向上を図る凝縮器の補助冷却装置に関するものである。

従来、空気調和機の凝縮器に直接水を噴霧することで凝縮器を冷却し、冷凍サイクルの能力と冷却効率を向上することは知られている（例えば、特許文献１参照）。しかし、空冷方式の凝縮器において、気温が高いときにその凝縮器の熱交換器にノズルから直接水を噴霧して冷房効率の向上を図るようにすると、運転を長期にわたって続ける間に熱交換器の表面に水垢・スケールが付着してしまい、空冷運転時の熱交換効率の低下を来たすとともに、熱交換器の腐蝕が発生するという問題がある。

そこで、熱交換器とファンを有する空冷方式の凝縮器における熱交換器の近傍にクーリングマットを配置し、気温が高いときにこのクーリングマットに冷却水を流下させ、冷却水の気化熱によって熱交換器への吸入空気を冷却するようにした補助冷却装置を設け、空気調和機の冷房効率の向上することが知られている（例えば、特許文献２参照）。

この種の補助冷却装置を備えた空気調和機の基本的な構成例を、図５を参照して説明する。圧縮機２１と凝縮器２２とドライヤ２３と膨張弁２４と蒸発器２５とを冷媒管２６にて連結して冷凍サイクル２０が構成されている。凝縮器２２は熱交換器２２ａとファン２２ｂを有し、蒸発器２５は熱交換器２５ａとファン２５ｂを有している。また、凝縮器２２には、その熱交換器２２ａの近傍に、熱交換器２２ａに吸入される外気を冷却水に接触させて冷却する補助冷却装置３０が配設されている。

補助冷却装置３０は、凝縮器２２の熱交換器２２ａの前面にクーリングマット３１を配置し、電磁開閉弁３３を有する給水手段３２にてクーリングマット３１の上端に冷却水を供給してクーリングマット３１内を冷却水が流下するようにし、クーリングマット３１の下端から流出した冷却水を排水手段３４にて系外に排出するように構成されている。また、クーリングマット３１への流入空気の温度を検出する温度センサ３５が設けられ、その検出信号が電磁開閉弁３３を開閉制御する制御部３６に入力され、流入空気の温度が設定温度以上になると、電磁開閉弁３３を開弁してクーリングマット３１に冷却水を供給するようにように構成されている。
特開２００３−１３０４２７号公報 特開２００４−３８０６号公報

ところが、図５に示したような補助冷却装置３０の構成では、吸入空気の温度が所定値以上になると電磁開閉弁３３を開弁し、冷却水をクーリングマット３１の上端に供給してクーリングマット３１中を流下させ、流下した後の冷却水はそのまま排水手段３４にて系外に排出するようにしているので、冷却水の給水量をできる限り必要最少限に絞ろうとしても、通気抵抗を小さくする必要のあるクーリングマット３１は保水性を高くすることが困難であるため、吸入空気をクーリングマット３１の全面で冷却水に接触させ、冷却水の蒸発に伴う気化熱（蒸発潜熱）で確実に冷却しようとすると、冷却水を過剰に供給せざるを得ず、無駄に垂れ流される冷却水の量が多くなってその分水道料金が余分にかかり、補助冷却装置３０を設けることで省エネルギーは図れても、ランニングコストが高くなるという問題がある。

また、図５の例では、吸入空気の温度が所定値以上になると、凝縮器２２のファン２２ｂのオン・オフ動作とは無関係に電磁開閉弁３３を開弁して冷却水を給水するようにしているので、ファン２２ｂが停止し、吸入空気がクーリングマット３１を通過しない間も冷却水がクーリングマット３１に供給されて無駄に垂れ流されることになり、さらにランニングコストが高くなるという問題がある。

本発明は、上記従来の問題点に鑑み、凝縮器の吸入空気を水の蒸発潜熱にて冷却することで冷房効率の向上を図りながら、使用水量を必要最少限にできてランニングコストの低減を図ることができる凝縮器の補助冷却装置を提供することを目的とする。

本発明の凝縮器の補助冷却装置は、熱交換器とファンを有する空冷方式の凝縮器の外気吸入口に対向するように通気性及び保水性を有するマット材を配置し、前記マット材を通過して前記外気吸入口に吸入される外気と前記マット材に保水された水とを熱交換させて前記外気を冷却するようにした凝縮器の補助冷却装置であって、前記マット材を無端状のマット材により構成し、前記マット材を前記外気吸入口に対向するとともに上下に循環可能に支持する支持手段と、前記マット材の下部を収容する水槽と、前記マット材を循環させる駆動手段とを備えたものである。

この構成によると、凝縮器が稼動され、外気吸入口から外気が吸入される際に、その吸入空気が無端状のマット材を通過することで、そのマット材に保持されている水が気化され、その蒸発潜熱で吸入空気が冷却されることで効率的に冷媒を凝縮して冷房効率の向上を図ることができ、かつ無端状のマット材は水槽内の水に浸漬された状態で上下に循環されるため、吸入空気の流通抵抗の小さいマット材を用いながらマット材の全面に必要量の水が保持された状態を容易に確保することができるとともに、蒸発量に比して過剰に保持された水はそのまま水槽に戻されて循環使用されるので、使用水量が蒸発した量だけとなり、冷房効率の向上を図りながら、使用水量を削減してランニングコストの低減を図ることができる。

また、前記支持手段は、前記凝縮器の外気吸入口の近傍に設置された枠体と、前記枠体の上部と前記水槽内とにそれぞれ配置された上部と下部のローラとを有し、前記マット材が前記上部と下部のローラ間に巻き掛けられた構成とするのが好適である。

また、前記駆動手段を、前記上部と下部のローラの少なくとも一方に連結された駆動ファンと、前記凝縮器から排出される排出空気流を前記駆動ファンに導びく排気導入ダクトとを有する構成とすると、凝縮器から排出される排気流によって駆動ファンが作動されてローラが駆動され、無端状のマット材が回動されるので、無端状のマット材を回動駆動する駆動源を別に設ける必要がなく、また凝縮器自体やその制御装置に一切改造等を必要としないので、設置作業が簡単で、コストの低廉化を図ることができる。

また、前記水槽内の水位をほぼ一定に維持するように前記水槽内に水を補給する給水手段を備えると、前記マット材の下部が常に適正に水に浸漬した状態となるように、水槽に使用水量分だけの水が給水手段にて自動的に補給されるので好適である。

本発明の凝縮器の補助冷却装置によれば、吸入空気が無端状のマット材を通過する際に、そのマット材に保持されている水の一部が蒸発し、その蒸発潜熱で吸入空気が冷却されることで効率的に冷媒を凝縮して冷房効率の向上を図ることができ、かつ無端状のマット材は下部が水槽内の冷却水に浸漬された状態で循環されるため、吸入空気の流通抵抗の小さいマット材を用いながらマット材の全面に必要量の冷却水が保持された状態を容易に確保することができるとともに、蒸発量に比して過剰に保持された冷却水はそのまま水槽に戻されて循環使用されるので、使用水量は必要最少限だけとなるので、冷房効率の向上を図りながら、使用水量を削減してランニングコストの低減を図ることができる。

以下、本発明の凝縮器の補助冷却装置の実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。

（第１の実施形態）
まず、本発明の凝縮器の補助冷却装置の第１の実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。

図１において、本実施形態の補助冷却装置１は、空気調和機の室外に配置される空冷式の凝縮器２の外郭の一側面に設けられた外気吸入口３に当接又は近接して配設されている。外気は補助冷却装置１を通過して凝縮器２内に吸入され、凝縮器２内で熱交換器（図示せず）を通って熱交換した後上部に配設されたファン４にて凝縮器２の外郭上面に設けられた排出口５から大気中に排出される。

補助冷却装置１は、外気吸入口３の周囲外面に当接又は近接して配置される略方形枠状の枠体６と、枠体６の下部に一体的に配設された水槽７と、枠体６内の上端部に略全幅にわたって配設された駆動ローラ８と、水槽７内に駆動ローラ８に対応して配設された従動ローラ９と、両ローラ８、９間に巻き掛けられた無端状のマット材１０と、水槽７内に冷却水１１を供給する給水手段としてのフロート弁１２とを備えている。フロート弁１２は、水槽７内の冷却水１１の水位をほぼ一定に維持するように、水槽７の一側面の上部に配設されるとともに水道配管１３に接続され、水位が低下すると水道水を補給するように構成されている。水槽７の下端には、ドレン水を必要に応じて排出できるようにドレンコック１４を有するドレン管１５が接続されている。

無端状のマット材１０の素材には、ローラ８、９間を回動する柔軟性と強度、保水性、通風抵抗の低さ、温度・湿度・紫外線等に対する耐候性を有することが要求される。このような要求を満たすものとしては、図２に示すように、メッシュ構造等の編地から成る表面部１０ａ及び裏面部１０ｂと、それらの間に間隔を設けた状態で相互に連結する連結部１０ｃとから成る三次元立体編物が好適に用いられる。連結部１０ｃの構造は、モノフィラメントの連結糸等を用いた、図示例のような筋交構造のほか、クロス構造やトラス構造等を適用できる。繊維の素材は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）やナイロン等の各種合成繊維が好適に用いられ、かつ保水性を向上するためにゼオライトなどを塗布したものが好適である。また、それ以外にも、耐候性のある発泡体の薄板を合成樹脂製の網状体で補強したものや、目の粗いガーゼの上に布や不織布を貼り合わせたものなども適用可能である。

駆動ローラ８は、図３に示すように、両端が枠体６に設けられた軸受１６にて回転自在に支持された回転軸８ａに固定され、かつその回転軸８ａが枠体６に配設されたローラ駆動手段としての駆動ファン１７に連結されている。なお、図示例では駆動ファン１７の出力軸１７ａと回転軸８ａを直結しているが、それらの間に適当な減速機構（図示せず）を介装しても良い。駆動ファン１７は、図示例ではシロッコファンにて構成され、その外周部に接線方向に開口した導入口１７ｂに排気導入ダクト１８が接続されている。

排気導入ダクト１８は、その一端１８ａが導入口１７ｂに接続され、他端１８ｂが凝縮器２の排出口５の一部の直上に近接して対向するように延出されて、排出口５から排出される排出空気の一部を取り入れて駆動ファン１７に導くように構成されている。この排気導入ダクト１８は、その中間部が上記枠体６の上端から立設された支持ブラケット１９にて支持されている。

なお、図３において、枠体６の両側下端には高さ調整可能な支脚６ａが設けられており、枠体６を凝縮器２の外郭の外気吸入口３が設けられている一側面に当接又は近接させて配置するとともに支脚６ａを床面上に設置することで支持し、その状態で取付ベルト（図示せず）を枠体６及び凝縮器２の外郭の周囲に巻き付けて締結することにより、補助冷却装置１を簡単に設置できるように構成されている。

以上の構成において、空気調和機が冷房運転でオンされると、室内温度、すなわち室内機の吸入空気温度に応じて冷凍サイクルが起動されて圧縮機が駆動され、圧縮機の運転状態や圧縮機で圧縮された冷媒の温度や圧力に基づいて、凝縮器２のファン４の駆動モータ４ａが駆動制御される。それによって、外気吸入口３から外気が補助冷却装置１のマット材１０を通して吸入される。吸入空気がマット材１０を通過する時に、吸入空気がマット材１０に保持されている水と接触して水を蒸発させ、その蒸発潜熱で吸入空気が冷却されるので、凝縮器２の熱交換器で冷媒が効率的に凝縮され、冷房効率が向上される。吸入空気は凝縮器２の熱交換器で冷媒と熱交換した後、排出空気として上面の排出口５から大気中に排出される。

排出空気の一部は、排気導入ダクト１８に取り入れられて駆動ファン１７に導入され、それによって駆動ファン１７が作動して駆動ローラ８が回転駆動される。駆動ローラ８が回転すると無端状のマット材１０がローラ８、９間で回動する。かくして、無端状のマット材１０における水槽７内で冷却水１１に浸漬されて十分に冷却水を保持した部分が外気吸入口３に対向する部位に順次連続的に供給されることで、上記作用が連続して確実に得られる。

無端状のマット材１０に保持された冷却水１１が蒸発して水槽７の水位が低下すると、フロート弁１２から自動的に水道水が補給されて水位がほぼ一定に保持される。かくして、蒸発した冷却水１１の量だけ、すなわち冷房効率の向上に寄与した水量だけ補給することになるので、給水量を必要最少限に削減してランニングコストの低減を図ることができる。

また、凝縮器２が煤塵や黄砂などの塵埃を含んだ外気を吸入空気として吸入した場合でも、マット材１０にてそれらの塵埃の大部分を捕集することができるので、凝縮器２の熱交換器にそれらの塵埃が付着して熱交換効率の低下を来たすのを効果的に抑制することができる。また、マット材１０に捕集された塵埃は、水槽７内に戻って洗浄されるので、その機能が大幅に低下するのを防止でき、かつその結果水槽７内の底部に溜まったドレンは、適当間隔ごとにドレンコック１４を開くことでドレン管１５から外部に排出することができる。なお、マット材１０の洗浄をより確実に行うためには、水槽７内にマット材１０の外面に接触するように洗浄ブラシ（図示せず）を配設するのが好適である。

以上のように本実施形態によれば、無端状のマット材１０の下部が水槽７内の冷却水１１に浸漬された状態で駆動ファン１７にて回動されるため、吸入空気の流通抵抗の小さいマット材１０を用いても、マット材１０の全面に必要量の冷却水１１が保持された状態を容易に確保することができ、かつ気化量に比して過剰に保持された冷却水１１はそのまま水槽７に戻されて循環使用されるので、冷却水１１の使用水量を必要最少限だけに低減でき、冷房効率の向上を図りながら、給水量を削減してランニングコストの低減を図ることができる。

また、駆動ローラ８の駆動手段を、凝縮器２から排出される排出空気流の一部を排気導入ダクト１８で駆動ファン１７に導びくように構成するとともに、排気導入ダクト１８及び駆動ファン１７を枠体６に装着したことによって、枠体６を凝縮器２の外郭の外気吸入口３の周囲に当接又は近接させて設置するだけで、凝縮器２から排出される排出空気流によって無端状のマット材１０を回動することができ、無端状のマット材１０を回動駆動する駆動源を別に設ける必要がなく、また凝縮器２自体やその制御装置に一切改造等を必要としないので、設置作業が簡単で、設置コストの低廉化を図ることができる。

（第２の実施形態）
まず、本発明の凝縮器の補助冷却装置の第２の実施形態について、図４を参照して説明する。

上記実施形態では、無端状のマット材１０を回動させるローラ駆動手段として、排出空気流を利用して駆動ファン１７を作動させるようにした例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図４に示すように、駆動ローラ８の回転軸８ａを回転駆動する駆動モータ４１を取付ブラケット４２を介して枠体６に設置し、凝縮器２のファン４の駆動モータ４ａを駆動する駆動制御部４３にて、駆動モータ４ａと同期して駆動モータ４１を駆動するように構成することもできる。

本発明の凝縮器の補助冷却装置は、凝縮器の吸入空気が無端状のマット材を通過する際に保持されている水を蒸発させ、その蒸発潜熱で吸入空気が冷却されることで効率的に冷媒を凝縮して冷房効率の向上を図ることができ、かつ無端状のマット材の下部を水槽内に浸漬させた状態で循環させるようにしているので、吸入空気の流通抵抗の小さいマット材を用いながらマット材の全面に必要量の水を保持させることができるとともに、使用水量を必要最少限にできて、冷房効率の向上を図りながら使用水量を削減してランニングコストの低減を図ることができ、空気調和機の空冷方式の凝縮器に好適に適用することができる。

本発明の凝縮器の補助冷却装置の第１の実施形態の概略構成図。 同実施形態のマット材の構成例を示す部分詳細斜視図。 同実施形態の補助冷却装置の具体構成を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は部分側面図。 本発明の凝縮器の補助冷却装置の第２の実施形態の概略構成を示す正面図。 従来例の凝縮器の補助冷却装置を有する空気調和機の構成図。

符号の説明

１ 補助冷却装置
２ 凝縮器
３ 外気吸入口
４ ファン
６ 枠体
７ 水槽
８ 駆動ローラ
９ 従動ローラ
１０ 無端状のマット材
１１ 冷却水
１２ フロート弁（給水手段）
１７ 駆動ファン（ローラ駆動手段）
１８ 排気導入ダクト
４１ 駆動モータ（ローラ駆動手段）

Claims (4)

1. 熱交換器とファンを有する空冷方式の凝縮器の外気吸入口に対向するように通気性及び保水性を有するマット材を配置し、前記マット材を通過して前記外気吸入口に吸入される外気と前記マット材に保水された水とを熱交換させて前記外気を冷却するようにした凝縮器の補助冷却装置であって、
   前記マット材を無端状のマット材により構成し、前記マット材を前記外気吸入口に対向するとともに上下に循環可能に支持する支持手段と、前記マット材の下部を収容する水槽と、前記マット材を循環させる駆動手段とを備えたことを特徴とする凝縮器の補助冷却装置。
2. 前記支持手段は、前記凝縮器の外気吸入口の近傍に設置された枠体と、前記枠体の上部と前記水槽内とにそれぞれ配置された上部と下部のローラとを有し、前記マット材が前記上部と下部のローラ間に巻き掛けられたことを特徴とする請求項１記載の凝縮器の補助冷却装置。
3. 前記駆動手段は、前記上部と下部のローラの少なくとも一方に連結された駆動ファンと、前記凝縮器から排出される排出空気流を前記駆動ファンに導びく排気導入ダクトとを有することを特徴とする請求項２記載の凝縮器の補助冷却装置。
4. 前記水槽内の水位をほぼ一定に維持するように前記水槽内に水を補給する給水手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の凝縮器の補助冷却装置。

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