JP2010007928A

JP2010007928A - 補助冷却装置

Info

Publication number: JP2010007928A
Application number: JP2008166408A
Authority: JP
Inventors: Hiroomi Yatagai; 洋臣谷田貝; Shunichi Nagashima; 俊一長島
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2008-06-25
Filing date: 2008-06-25
Publication date: 2010-01-14
Also published as: US8074971B2; US20090321967A1

Abstract

【課題】フィルタを構成する植毛繊維が仮に着火したとしてもフィルタ全体が燃えることがない補助冷却装置を提供する。
【解決手段】冷凍サイクルの室外凝縮器に適用される補助冷却装置は、凝縮器の外気吸入口に対向して通気性を有するフィルタを配置し、該フィルタを通過して外気吸入口に吸入される外気とフィルタに供給される水分とを熱交換させて外気を冷却する。フィルタの基材である繊維１５の表面には、自己消火性の接着剤の層１６を介して多数の微細な突起である植毛繊維１７が植設される。植毛繊維１７に着火されたとしても、接着層１６が燃えることがなく、基材の繊維１５が燃えることがないので、安全面で優れた補助冷却装置を提供することができる。
【選択図】図２

Description

この発明は、冷凍サイクルの凝縮器の外気吸入口に対向して通気性を有するフィルタを配置し、当該フィルタを通過して外気吸入口に吸入される外気とフィルタに供給される水分とを熱交換させて外気を冷却するようにした補助冷却装置に関する。

空調・冷凍・冷蔵装置等の冷凍サイクルに用いられる凝縮器は、冷媒を液化するために冷却する必要がある。凝縮器の冷却を空気で行う空冷式は、装置構造が簡便なため安価であるが、夏場の高温時等に庫内・室内の冷却効率が低下するという問題があり、そうした問題を解決するために、空冷式の室外機（凝縮器）に対して更に補助冷却装置を用いることが種々提案されている。

補助冷却装置の一例として、本出願人は、既に、凝縮器の放熱部に対向して通気性を有するフィルタを備えたマットを配置し、該マットの上部から下部に向けて冷却水を流下させて、放熱部に吸入される空気を冷却させるものを提案している（特許文献１参照）。
特開２００４−３８０６号公報

補助冷却装置用のマットのフィルタとしては、通風抵抗が大きくならないように、例えば樹脂製繊維を不織布状に堆積させて構成したものが用いられている。また、フィルタの保水性を向上するために、フィルタの基材の表面に接着剤を介して多数の微細な突起を植設したものが提案されている。
ところで、補助冷却装置用マットが、通常、屋外に設置される室外機に付設されるという状況を考慮すると、仮にフィルタに着火したとしても火が広がらないという安全性の面に配慮する必要がある。

この発明の目的は、フィルタの基材の表面に接着剤を介して多数の微細な突起を植設した補助冷却装置であって、フィルタを燃えにくくして安全性の向上を図った補助冷却装置を提供することである。

上記の課題を解決するため、この発明による補助冷却装置は、冷凍サイクルの凝縮器の外気吸入口に対向して通気性を有するフィルタを配置し、該フィルタを通過して前記外気吸入口に吸入される外気と前記フィルタに供給される水分とを熱交換させて前記外気を冷却するようにした補助冷却装置であって、前記フィルタの基材の表面に自己消火性の接着剤を介して多数の微細な突起を植設したことを特徴としている。

この補助冷却装置によれば、フィルタの基材の表面に多数の微細な突起を植設する接着剤が自己消火性を備えているので、仮に、フィルタに植設されている微細な突起に着火されたとしても、接着剤に燃え広がることがなく、フィルタ全体が燃えることがない。

以下、添付した図面に基づいて、この発明による補助冷却装置の実施例を説明する。図１は、この発明による補助冷却装置に用いられるクーリングマットを構成するフィルタ表面の一部を拡大して示す正面模式図である。

図１に示すクーリングマット１０は、繊維を絡ませるなどして不織布の状態のフィルタにて構成されているが、大局的に見て複数の縦列１１からなっており、各列１１においては密部分１２と疎部分１３とが上下に交互に並んで配置されている。密部分１２及び疎部分１３は、それぞれ縦寸法が１０ｍｍ程度、横寸法が２０ｍｍ程度の矩形状の広がりを有している。隣り合う各縦列１１は繋がって並んでいるが、密部分１２同士が隣り合うことがないよう上下に僅かに（５ｍｍ程度）ずらしてある。本クーリングマット１０の比重は０．０２５ｇ／ｃｍ３の程度である。黒表示される点や太い線は、冷却水の流れや滴下状態を模式的に示している。

図１に示すクーリングマット１０は、疎な部分と密な部分とに区分して形成されているので、マット１０を通過する空気全体の圧力損失がこのような構造でないものよりも低下する。この例では、圧力損失は風速１．５ｍ／ｓｅｃにて４Ｐａ程度まで低下している。その分、冷却用の空気の吸い込み抵抗が低下し、吸い込み空気量の増加が期待できる。

図２は図１に示すクーリングマットを構成する繊維の一部を拡大して示す模式図であり、図２（ａ）は１本の繊維を示す図、図２（ｂ）は同（ａ）に示す繊維を更に拡大して示すＡ−Ａ’断面図、図２（ｃ）は同（ａ）に示す繊維のＢ部を更に拡大して示す図である。

各繊維１５は、断面一様で細長く延び、基材としてＰＶＣ（ポリビニールクロライド）を用いている。繊維１５は図２（ｂ）に示すように断面円形であり、その表面には、浸漬、塗布、吹き付け等によって自己消火性の接着剤から成る接着層１６が形成される。接着層１６が施された繊維１５の表面には、基材の表面に植設される突起として、パイル、即ち、植毛繊維１７が多数植毛されている。植毛繊維１７としては、例えば、ポリクラーク（ビニロン５０％＋ＰＶＣ５０％の合成繊維；製品名：コーデラン）を用いることができ、その繊維径φは例えば０．０１３ｍｍ程度、長さは０．５ｍｍ程度である。

植毛繊維１７の繊維１５表面への植え付けは、静電植毛法によって行うことができる。接着層１６が設けられた繊維１５を静電場中で通す際に、静電場中に放出された無数の植毛繊維１７は、電場における静電吸引作用によって、針のように繊維１５表面に垂直に交差し整然と並んだ状態で接着層１６に突き刺さる。接着層１６を乾燥させることで、植毛繊維１７は繊維１５の表面に強固に固定される。接着層１６を構成する接着剤は自己消火性を備えているが、その詳細については後述する。したがって、繊維１５の表面に均等に産毛が生えたような状態となり、クーリングマット１０に散水等で冷却水を給水したとき、冷却水の微粒子が植毛繊維１７間で或いは幾つかの植毛繊維１７に跨がって保持される。

クーリングマット１０は、繊維１５を、例えば幅約２ｍ、長さ約１０ｍの平たく且つ長い帯状の不織布状に形成した中間素材を用いて製造される。そのような中間素材は、例えば長さ方向にロール状に巻かれて取り扱われる。この中間素材に静電植毛を行う静電植毛装置は既存のものを利用することができる。したがって、生産設備に要する費用を安価にすることができる。図３は静電植毛装置の一例を示す概略図である。本実施形態では、図３に示す高電圧発生装置１８において直流高電圧が電極１８ａと１８ｂとの間に印加され、植毛繊維散布装置１９ａから無数の植毛繊維１７が電極１８ａと１８ｂとの間の電界Ｅに散布される。植毛繊維１７は、クーロン力による電界に沿った静電吸引力によって平行に揃い、予め接着剤塗布装置１９ｂによって塗布された繊維１５表面の接着層１６に突き刺さる。このような製造方法では、無数の植毛繊維１７を繊維１５の表面上に極めて容易に整然と並んだ状態に植え付けることができるので、生産性が非常に高い。

多数の植毛繊維１７を繊維１５表面に植毛することで、冷却水の微粒子が繊維１５の表面に極めて保持され易くなる。この微粒子状態の水分は蒸発し易く、クーリングマット１０を通過する空気から奪う潜熱の量が飛躍的に向上する。したがって通過空気を十分に冷却し、冷凍システムの凝縮器を効果的に冷却することができる。また、前記中間素材にマスキングを行うことで、中間素材への接着層１６の形成を部分的に行うことにより、中間素材が静電場中を通したときに、植毛繊維１７を接着層１６が施された領域内の繊維１５にのみ付着させることができる。このように、クリーンマット１０の必要な部分にのみ静電植毛を行うようにすることで、植毛繊維１７や接着剤の使用量を削減することができ、コストの削減を図ることができる。

図４は、この発明による補助冷却装置に用いられるクーリングマットにおける冷却水の流れの一例を示す模式図である。

クーリングマット１０の上端部に散水される冷却水２７は、図４に示されているように、密部分１２を流れるときには蛇行して流れ、疎部分１３に到達すると水滴となって自然落下する。疎部分１３から滴下してその下の密部分１２に到達した冷却水２７は、密部分１２の繊維と衝突したり滞留することによって横に広がり、拡散した水分は他の拡散した水分と合体して密部分１２を蛇行して流れる。途中で蒸発することなく下端部まで流れ落ちた冷却水２７は下端部１５から排出される。冷却水２７は、密部分１２と疎部分１３とを流下する毎に、密部分１２における蛇行、疎部分１３における自然落下、及び密部分１２に到達したときの衝突・拡散という上記の過程を繰り返す。

クーリングマット１０の上端部から流下する冷却水は、密部分１２又は疎部分１３を流下する間に、植毛が施された領域では、その植毛によって微粒子状に保持される。その結果、その領域では冷却水２７の蒸発が促進され、そこを通過する空気を効率的に冷却することができる。

図５は、この発明による補助冷却装置が適用された冷凍サイクルの一例の概略を示している。冷凍サイクル４０は、コンプレッサ４１、蒸発器４２、膨張弁４３、ドライヤ４４、凝縮器４５及びこれらを連結する冷媒管４６を備えている。給水装置５０には、例えば、水道管に連通する給水管５１、該給水管５１に介装され水道水を断水又は通水するための開閉弁となる電磁弁５２、該電磁弁５２の開閉を制御するサーモスタット５３、及び補助冷却装置３０のマット１０への流入空気の温度を計るセンサ５４を備えている。凝縮器４５にファン４７によって吸い込まれる空気は、補助冷却装置３０のマット１０を通過する際に、マット１０を流下する冷却水が蒸発することにより潜熱を奪われるため、冷却される。

この構成によれば、センサ５４が吸入空気の温度が設定値以上又は以下となったことを感知すると、サーモスタット５３が働き、電磁弁５２を開閉させる。電磁弁５２が開状態になると給水管５１より散水ノズル（図示せず）を介して、補助冷却装置３０のマット１０に水道水を供給し、上記の態様で凝縮器４５を冷却する。凝縮器４５の放熱フィンを冷却するための空気を冷却する間接冷却方式であるので、放熱フィンに直接水をかける場合のように腐食やスケールの付着が生じない。また、補助冷却装置３０は、従来の凝縮器に後付けにより付加することができることから、既設の設備を大幅に改造することなく取付けが可能であり、また、メンテナンス等のための着脱・交換も簡単である。

図６は、本発明による補助冷却装置３０に用いられるクーリングマットの全体を示す斜視図である。クーリングマット１０は、周囲を適当な枠フレーム３３によって囲まれて取り付けられている。上端フレーム３４は通水性のフレームであり、散水された冷却水は、多少の蛇行を伴うものの略真っ直ぐに水の筋となって流下する。

クーリングマット１０の繊維上の植毛状の微細な突起物によって微粒子状態に保水される冷却水は、通過空気により蒸発し易く、通過空気から気化熱を奪って通過空気を効果的に冷却するのは上述した通りである。クーリングマット１０の裏面にはネット（図示せず）を張設して、吸い込み空気による裏面側への撓みを防止するとともに、クーリングマット１０を流れ落ちる冷却水が吸い込み空気と共に裏面側に飛散するのを防止するようにしてもよい。

本実施形態では、補助冷却用クーリングマットとして、疎な部分と密な部分とが分散配置されたものを例示して説明したが、本発明による補助冷却装置用マットは、そうした構造に限ることなく、一様な密度の繊維構造であってよい。また、クーリングマットに繊維の疎密の各部分を設ける場合であっても、上記の例では比較的パターン化されていたが、そうしたパターン化に限ることなく適宜の形態に変更が可能である。更に、植毛等の突起物は、クーリングマットに繊維の疎密の各部分を設けるか否かに関わらず、例えば、凝縮器の放熱部位置や形状等に応じて、クーリングマットを構成する繊維の全体のみならず一部に施すようにしてもよい。

ここで、クーリングマット（フィルタ）の構成例としては、次のような範囲の配合割合から成っている。即ち、単位面積当たりの重量として、基材は６５０ｇ／ｍ^２±１５％、接着剤は５００ｇ／ｍ^２±２５％、突起は２５０ｇ／ｍ^２±２５％である。

クーリングマットの基材としては、自己消火性を有する（難燃性）材料であっても有しない（可燃性）材料であっても構わないが、安全面からすると自己消火性を有する材料の方が好ましい。自己消火性を有する材料としては、例えば、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）が挙げられる。また、非自己消火性の材料としては、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が挙げられる。ここで、自己消火性とは、当初火種によって着火しても火種を遠ざけると自ら炎が消えてしまう性質を言う。

上記の実施例において、突起である植毛繊維１７をポリクラーク（製品名；コーディラン）としたが、ポリクラークはビニロン５０％とポリ塩化ビニル５０％との合成繊維であり自己消火性（難燃性）がある。しかしながら、一般的には、突起である植毛繊維（パイル）の材質は自己消火性の材料であるのみならず、非自己消火性の材料であってもよい。非自己消火性の植毛繊維材料の例としては、再生セルロース（レーヨン）、６ナイロン（ナイロン）が挙げられる。また、植毛繊維としては、レーヨンパイルとすることが好ましい。レーヨンパイルは親水性が高く、繰り返し使用しても、流下して来た冷却水を保持する性能が劣化しにくい。

上記実施例では、基材１５の表面に突起である植毛繊維１７を植設する接着層１６に用いられる接着剤を自己消火性のものとしている。自己消火性の接着剤は、アクリル系、ウレタン系、エポキシ系、酢酸ビニル系等の適宜の非自己消火性の接着剤に、難燃剤を添加したものとすることができる。難燃剤には有機難燃剤と無機難燃剤とがあり、有機難燃剤としては臭素化化合物、リン化合物、塩化化合物が挙げられ、無機難燃剤としてはアンチモン化合物や金属酸化物が挙げられる。自己消火性の接着剤は、必要な自己消火性を発揮するには、かかる難燃剤を１５重量％以上含むものとすることが好ましい。

補助冷却装置においては、クーリングマットに使用される接着剤が燃えるようなことがあると、たとえ基材を難燃性の材料で形成していたとしても、その基材は燃えてしまう。即ち、接着剤を自己消火性のものにしないと、接着剤が着火した場合には燃え続けることになり、基材や突起の材料が自己消火性を備えるか否かに関わらず、結果的にはクーリングマットとしては燃えてしまう。本発明においては、基材に突起を植設する接着剤を自己消火性の材料としているので、補助冷却用クーリングマットが、通常、屋外に設置される室外機に付設されるという状況を考慮するとき、安全性の面でも非常に好都合である。

この発明による補助冷却装置に用いられるクーリングマットを構成するフィルタ表面の一部を拡大して示す正面模式図である。図１に示すクーリングマットを構成する繊維の一部を拡大して示す模式図である。静電植毛装置の一例を示す概略図である。この発明による補助冷却装置に用いられるクーリングマットにおける冷却水の流れの一例を示す模式図である。本発明による補助冷却装置が適用された冷凍サイクルの一例を示す概略図である。本発明による補助冷却装置に用いられるクーリングマットの全体を示す斜視図である。

符号の説明

１０クーリングマット１１縦列
１２密部分１３疎部分
１５繊維１６接着層
１７植毛繊維（突起）
１８高電圧発生装置１８ａ，１８ｂ電極
１９ａ植毛繊維散布装置１９ｂ接着剤塗布装置
２７冷却水
４０冷凍サイクル４５凝縮器（室外機）
５０給水装置

Claims

冷凍サイクルの凝縮器の外気吸入口に対向して通気性を有するフィルタを配置し、該フィルタを通過して前記外気吸入口に吸入される外気と前記フィルタに供給される水分とを熱交換させて前記外気を冷却するようにした補助冷却装置であって、前記フィルタの基材の表面に自己消火性の接着剤を介して多数の微細な突起を植設したことを特徴とする補助冷却装置。
前記接着剤が難燃剤を１５重量％以上含むことを特徴とする請求項１記載の補助冷却装置。
前記基材が自己消火性の材料から成ることを特徴とする請求項１又は２記載の補助冷却装置。
前記突起が静電植毛により植設した植毛繊維から成ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の補助冷却装置。
前記植毛繊維がレーヨンパイルであることを特徴とする請求項４記載の補助冷却装置。