JP2012042150A

JP2012042150A - 冷風機

Info

Publication number: JP2012042150A
Application number: JP2010184630A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Kuwamoto; 賢一桑本
Original assignee: KUWAMOTO SOGO SEKKEI KK
Current assignee: KUWAMOTO SOGO SEKKEI KK
Priority date: 2010-08-20
Filing date: 2010-08-20
Publication date: 2012-03-01

Abstract

【課題】蓄冷材を用いつつ結露水による気化熱冷却も積極的に取り入れた、使用電力量の低減可能な冷風機を提供すること。
【解決手段】多数の蒸発部を有する面基調のエレメントであって、当該面の法線が水平方向を向くように配置された気化用エレメント１０２と、気化用エレメント１０２からしたたる剰余水を受けるとともに当該エレメントに供給するための水を収容する給水タンク１０４と、給水タンク１０４から水をくみ上げ、前記エレメントの上部から水を供給するポンプ１０６と、板状の複数の蓄冷材であって、それぞれ、気化用エレメントに向けて下に傾斜させつつ最下部は給水タンク１０４上空に位置するように配置した蓄冷材１０３と、蓄冷材１０３を挟んで気化用エレメント１０２に対向する側に配置したファン１０５と、を具備した冷風機１００である。
【選択図】図２

Description

本発明は、冷風機に関し、特に、工場等に導入して電力量削減効果を高めることが可能な冷風機に関する。

従来、製造工場などでは、夏には場内温度が上昇しやすく、人員が配置される場所には適宜スポットクーラーを配備して作業環境の悪化を防止するなどしていた。

ここで、工場などの電気料金の基本料金は、１年をとおしての最大電力使用量に基づいて定められる。従って、電気料金を抑えるためには、無駄な電気を日々発生させないようにするほか、最大電力量（デマンド）を如何に突出させないか、が重要な課題となってくる。

工場においては、装置ないし製造ラインで使用される電力量は、おおよそ一定であり、年間を通じてさほど変動はない。しかしながら、工場では数十台以上スポットクーラーが導入される例も珍しくなく、場内が暑くなると、基本的にスポットクーラー総てが稼働されることとなり、電力使用量を押し上げてしまう。また、工場に配備されるスポットクーラーは、２００Ｖ仕様であるため、この点も影響し、結果として、夏場に電力使用量の突出を招来してしまう、という問題点があった。

一方、気化熱により室温を下げる冷風機も知られている。これは、水が気体となる際に気化熱吸収し、周囲の温度を下げるという物理現象を利用したものである。しかしながら、このような冷風機は原理的に気化用水をタンクに補充する必要があり、結果として、場内湿度を高めてしまう。そして、一般的に、高湿であるほど人間は同じ気温でも暑く感じてしまうので、せっかく外気温を下げても湿度が上がってしまうため、従来の冷風機では体感温度効率が良くないという問題点があった。

特許文献１または２に記載の技術では、更に蓄冷材を用い、冷却効率を高める技術が開示されている。しかしながら特許文献１に開示の技術は、主として蓄冷材由来の冷気を送風する技術に関するものであって、蓄冷材の受け台を多孔質材により構成し結露水を再気化するものである。従って、結露水が接触する面積は限られており、気化効率に劣り、また、大量の結露水を別途処理する必要があるという問題点もある。

また、特許文献２に開示の技術も、蓄冷材由来の冷気を送風する技術であって、フィンに伝導した冷気に風を当てる技術に過ぎず、結露水の問題を解決できていない。

特開平１０−２８１６１０特開平９−２５７３５２

すなわち、解決しようとする問題点は、蓄冷材を用いつつ結露水による気化熱冷却も積極的に取り入れた、使用電力量の低減可能な冷風機を提供する点である。

請求項１に記載の冷風機は、多数の蒸発部を有する面基調のエレメントであって、当該面の法線が水平方向を向くように配置された気化用エレメントと、気化用エレメントからしたたる剰余水を受けるとともに気化用エレメントに供給するための水を収容するタンクと、タンクから水をくみ上げ、気化用エレメントの上部から水を供給する揚水手段と、
棒状ないし板状の複数の蓄冷材であって、それぞれ、気化用エレメントに向けて下に傾斜させつつ最下部はタンク上空に位置するように配置した蓄冷材と、蓄冷材を挟んで気化用エレメントに対向する側に配置した送風ファンと、を具備したことを特徴とする。

すなわち、請求項１にかかる発明は、蓄冷材を用いつつ結露水による気化熱冷却も積極的に取り入れた、使用電力量の低減可能な冷風機を提供可能となる。このとき、外気の湿気が結露水となるので湿度の低減が可能となり、これによる体感温度の低減も図ることが可能となる。

具体的には、まず気化熱で外気を一段階冷却し、つづいて蓄冷材により更に冷却をおこない、蓄冷材の使用可能時間を伸ばすことが可能となる。蓄冷材は別途夜間電力や工場ラインが動いていない時間に冷却することができ、この点からデマンドカットが可能となるが、更に、単に蓄冷材を闇雲に使用するのでなく、同じ容量の蓄冷材であっても、外気温より低くなった気化冷却された空気を当てるので、蓄冷材の使用可能時間が長くなり、この点からも、相対的に電力使用量を低減可能となる。

また、外気の湿気が蓄冷材表面で結露し、この結露水を再利用して気化させるので、気化熱用の水を外部から補充せずにすみ、室内を除湿することができ、体感温度の上昇も防止可能となる。ここで、結露水は、蓄冷材由来であるので冷たく、冷たい水を用いて気化冷却できるので重畳的な冷却が可能となる。

また、蓄冷材を傾け、かつ、結露水の落下位置をタンク上空としているので、結露水を簡便かつ積極的に回収でき、また、気化用エレメント側に蓄冷材を傾けているので、タンクをコンパクトかつ簡素な構成とすることができ、結果として、装置全体を省スペース化することも可能となる。

また、電力は、基本的に送風ファンのモータに使用する電力と揚水に必要な電力だけであるので、スポットクーラーのような２００Ｖ動力を必要とせず、この点からもデマンドカットが可能となる。

なお、多数の蒸発部を有するとは、水を担持した部材ないし部位であって外気が通過可能であれば特に限定されず、たとえば、不織布やフィルタ様の素材を挙げることができる。面基調とは、平面であっても曲面であってもよく、法線が水平方向を向くとは、平面であっても円筒面であっても、水が鉛直方向に向かうことを意味するものである。

揚水手段は特に限定されないが、たとえば、ポンプとすることができる。

蓄冷材の形状の棒状ないし板状とは、Ｌ柱状や波板状のものが含まれるものとする。なお、複数の蓄冷材は並列配置とすることができる。

なお、本発明では結露水ないし剰余水を再利用するのでタンクに水の補充は必要ないが、使用の態様により水の補充をおこなっても良いものとする。

請求項２に記載の冷風機は、請求項１に記載の冷風機において、それぞれの蓄冷材の下端を気化用エレメントに当接させたことを特徴とする。

すなわち、請求項２にかかる発明は、０℃に近い結露水を直にエレメントに供給でき、外気の第一段階の冷却効率（気化冷却および熱交換による冷却）を一層高めることが可能となる。

請求項３に記載の冷風機は、請求項１または２に記載の冷風機において、筐体側面から前記蓄冷材を挿抜可能にしたことを特徴とする。

すなわち、請求項３にかかる発明は、蓄冷材の容量が小さい場合または外気温が高く蓄冷材の吸熱が早く進む環境下であっても、簡便に冷風機の性能を維持・回復できる。挿抜可能な蓄冷材そのものをカートリッジと考えても良いし、複数の蓄冷材を束ねて一括して挿抜可能なカートリッジ形式としてもよい。

請求項４に記載の冷風機は、請求項１，２または３に記載の冷風機において、揚水手段および送風ファンの駆動電源を１００Ｖ仕様としたことを特徴とする。

すなわち、請求項４にかかる発明は、電源のない場所でもバッテリー駆動が可能となる。このバッテリーは、別途夜間電力や工場ラインが動いていない時間に充電することができ、この点からデマンドカットが可能となる。

本発明によれば蓄冷材を用いつつ結露水による気化熱冷却も積極的に取り入れた、使用電力量の低減可能な冷風機を提供可能となる。

本発明の冷風機の外観斜視図である。本発明の冷風機の断面概念図である。蓄冷材の拡大図である。蓄冷材の形状のバリエーションを示した図である。本発明の冷風機における蓄冷材のカートリッジ収容図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。ここでは、冷風機を工場で日中に使用する場合について説明する。
図１は、本発明の冷風機の外観斜視図である。図２は、本発明の冷風機の断面概念図である。

図１に示したように、本発明の冷風機１００は、一般的な送風機ないしスポットクーラーと同様な外観構成であり、筐体１０１の上部に、吹出ノズル１１１が設けられ、ここから冷風が送出される。また、吹出ノズル１１１の位置の反対側の側面には、空気の取入口１１２が設けられ、前面には外気の埃の流入を防止する取り外しおよび水洗い可能な前面フィルタ１１３が取り付けられている。

また、筐体１０１の上面には、後述の気化用エレメントを挿抜し、また、ポンプの点検をおこなうための上蓋１１４が設けられている。同様に、筐体１０１の側面は、当該側面から蓄冷材を挿抜し、また、給水タンクの状態を点検するための横蓋１１５が設けられている。

なお、本実施の形態では、吹出ノズル１１１は、形状を維持可能な蛇腹口となっており、作業者が適時自分に風が当たるように口の向きを簡便に偏向できるようにしている。なお、使用の態様によりモータにより首振り機能を持たせるようにしても良い。

また、容易に移動できるように筐体１０１の底面にはキャスタ１１６を備えている。また、筐体１０１の内壁には、遮熱材を入れ、熱損失の低減と、筐体内外壁の結露防止を図っている。

図２に示したように、冷風機１００は、内部に、気化用エレメント１０２と、蓄冷材１０３と、給水タンク１０４と、ファン１０５と、ポンプ１０６と、を有する。

気化用エレメント１０２は、所定厚の不織布様の形状であり、水を担持させつつ「目」を通じて外気を通過させるものであれば特にその素材や表面形状は限定されない。たとえば、ポリエチレン製の不織布を挙げることができる。また、使用の態様によっては、表面を起毛処理し、微細孔を多数空けた細管を巡らしたものとすることもできる。

なお、外気と水との接触効率を向上させるために、気化用エレメント１０２は、平面基調ないし平板基調とし、空気の大局的な流れの向きと、面の法線とを同じにしている。これにより、気化用エレメント１０２の表から裏側へ外気が強制的に通過し、熱交換、気化効率が上昇する。

なお、図示は省略するが、気化用エレメント１０２は、筐体１０１に設けられたガイドに沿って上蓋１１４から鉛直に挿抜できるようになっており、適宜取り出すことができ、水洗いや交換を可能としている。また、気化用エレメント１０２が鉛直に向くので、上部から水を順次適量供給することにより、重力により水が下部へ移動し、エレメント全体を好適かつ簡便に湿潤させることが可能となっている。

なお、気化用エレメント１０２の直下には、給水タンク１０４の開口部１４１を設け、気化用エレメント１０２から落下する剰余水をそのまま回収できるようにしている。

蓄冷材１０３は、平板基調であり、気化用エレメント１０２を通過して冷やされた外気を熱交換により更に冷やす。材質は冷却効果が持続するものであれば特に限定されない。

蓄冷材１０３は、いわばカートリッジであって個々に交換可能であり、横蓋１１５から水平方向に挿抜し、支持体１３４により下支えして等間隔に配置される。なお、各蓄冷材１０３は、気化用エレメント１０２側に向かって下に傾斜し、下端側の面１３５は気化用エレメント１０２に当接するように配置する。これは、結露水を気化用エレメント１０２に直に供給し、再利用するためである。また、図３に示したように、蓄冷材の両面には、気化用エレメント１０２に向かう凹条１３１を設けている。凹条１３１は、結露水が蓄冷材１０３の任意の位置でむやみに落下してしまわないように設けてあり、気化用エレメント１０２に速やかに移動させるためのものである。また、蓄冷材の下端側の面１３５が気化用エレメント１０２に当接しているので、給水タンク１０４の開口部１４１の開口幅を大きくとる必要がなく、埃の混入などタンク内の水の清浄性を損ねることがない。なお、図３は平面図であるが、下端側の面１３５は気化用エレメント１０２に面接触するように斜面として形成されている。

給水タンク１０４は、上部に開口部１４１を設け、下部には、水抜きバルブ１４２を備える。容量は気化用エレメント１０２の保水力および気化能力等により適宜設定することができる。なお、必要に応じて、殺菌・消臭機能を備えることができる。特に、病院で用いるときには、殺菌手段を備えることが好ましい。また、仕様の態様により、香料を添加しても良い。

ファン１０５は、蓄冷材１０３で冷却された空気を吹出ノズル１１１から送出する。このとき、送風効率を高めるために、ファン１０５の空気を吹出ノズル１１１へ導く縮径管１５１をファン１０５の下流に設け、風力を付勢する。なお、冷風機１００においては、最も電力が必要となるのはファン１０５の駆動であるが、１００Ｖ電源で十分な風力をえることができ、２００Ｖ動力のクーラーより使用電力量は格段に少なくてすむ。

ポンプ１０６は、給水タンク１０４から水をくみ上げ、これを気化用エレメント１０２上部から供給する。気化用エレメント１０２は前述のように鉛直に立っているので、上部に水を供給するだけで全面に水が浸潤していく。なお、使用の態様により、ポンプ１０６から気化用エレメント１０２全面に散水してもよく、また、蓄冷材１０３の上面に供給するようにしても良い。なお、ポンプ１０６の形式は、給水タンク１０４から水をくみ上げることができ使用電力が小さいものであれば、特に限定されない。

冷風機１００は、上記の構成であるので、まず、気化冷却により外気を冷却し、これを蓄冷材により更に冷却するので、冷却効果を高めることができる。また、蓄冷材のみの場合より冷却時間を長くすることができる。なお、蓄冷材表面の結露水を直に再利用するのでこの点からも冷却効率を高め冷却時間の増大を図ることができる。この蓄冷材は夜間に冷凍しておけばよいので、デマンドカットが可能となり、また、挿抜により交換可能としているので、冷却効果がなくなった場合には、新たな蓄冷材により冷却効果を持続させることができる。加えて、スポットクーラーに比して使用電力量を低減でき、効果的にデマンドカットが実現できる。また、駆動電圧は１００Ｖとすることができる。

本発明の冷風機は、上記の態様に限定されない。たとえば、１００Ｖ電力で駆動できるので、蓄電池による駆動が可能となり、たとえば、夜間電力により充電できるので、この点からもデマンドカットが可能となる。

また、蓄冷材は、図４に示したように、断面を円弧基調とした波形や、Ｖ地基調としたギザギザ型とすることもできる。

このほか、蓄冷材１０３を、図５に示したようにカートリッジ枠１３２に装着し、横蓋１１５をあけて一式を筐体１０１内に装着および取り外しできるようにしてもよい。なお、カートリッジ枠１３２には、適宜ツメを設けてあり、蓄冷材１０３を簡便かつ安定的に載置可能にすることができる。なお、図では、部分的な透視図としてある。

また、気化用エレメントは上蓋を空けて上下方向に挿抜する態様のほか、横蓋から水平方向に挿抜する態様でも良く、また、使用の態様により、前面部分から着脱可能にする構成であっても良い。

また、吹出ノズル１１１に換えて、ルーバとして構成し、前面フィルタ１１３の反対の面（裏面）から送風するようにしても良い。またこのルーバも左右にフィンを動かし広範囲に送風する態様とすることもできる。

なお、上記の例は、気化用エレメント１０２を平板型としたが、円筒形状とすることもできる。この場合は、全周に冷風を送出するようにしても良い。

１００冷風機
１０１筐体
１０２気化用エレメント
１０３蓄冷材
１０４給水タンク
１０５ファン
１０６ポンプ
１１１吹出ノズル
１１２取入口
１１３前面フィルタ
１１４上蓋
１１５横蓋
１１６キャスタ
１３１凹条
１３２カートリッジ枠
１３４支持体
１３５下端面
１４１開口部
１４２水抜きバルブ
１５１縮径管

Claims

多数の蒸発部を有する面基調のエレメントであって、当該面の法線が水平方向を向くように配置された気化用エレメントと、
気化用エレメントからしたたる剰余水を受けるとともに気化用エレメントに供給するための水を収容するタンクと、
タンクから水をくみ上げ、気化用エレメントの上部から水を供給する揚水手段と、
棒状ないし板状の複数の蓄冷材であって、それぞれ、気化用エレメントに向けて下に傾斜させつつ最下部はタンク上空に位置するように配置した蓄冷材と、
蓄冷材を挟んで気化用エレメントに対向する側に配置した送風ファンと、
を具備したことを特徴とする冷風機。
それぞれの蓄冷材の下端を気化用エレメントに当接させたことを特徴とする請求項１に記載の冷風機。
筐体側面から前記蓄冷材を挿抜可能にしたことを特徴とする請求項１または２に記載の冷風機。
揚水手段および送風ファンの駆動電源を１００Ｖ仕様としたことを特徴とする請求項１，２または３に記載の冷風機。