JP2014224621A

JP2014224621A - 空調ネット及びこれを用いた熱交換器

Info

Publication number: JP2014224621A
Application number: JP2013103020A
Authority: JP
Inventors: 龍治酒井; Ryuji Sakai
Original assignee: B E KK; MAINTECH KANZAI KK; Mentec Kanzai Co Ltd
Current assignee: B E KK; MAINTECH KANZAI KK; Mentec Kanzai Co Ltd
Priority date: 2013-05-15
Filing date: 2013-05-15
Publication date: 2014-12-04

Abstract

【課題】従来においては、保冷や蓄熱の効果を高めるものはあるが、熱交換器の機能自体を補助的に高めるようなものは無かった。【解決手段】ＳｉＯ２（７３?７）質量％、Ａｌ２Ｏ３（１５?５）質量％、Ｆｅ２Ｏ３（５?４）質量％、Ｌｉ２Ｏ（３?２）質量％、ＴｉＯ２（０．１?０．０２）質量％、残部にＭｇＯ及びＣａＯを含む基材成分と、ＳｉＯ２（７０?７）質量％、Ａｌ２Ｏ３（１５?５）質量％、Ｆｅ２Ｏ（５?４）質量％、Ｌｉ２Ｏ（３?２）質量％、ＣｏＯ３（３?１）質量％、残部にＫ２Ｏ及びＣａＯを含む釉薬成分とから成る焼成体を粉砕したセラミックス粉末と、母材樹脂とを含有し、網状を成すことを特徴とする空調ネットＮ１。空気の流通系を有する熱交換器において、空気の流通経路に装着するだけで熱交換効率を高めることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、空気の流通系を有する熱交換器に用いるのに好適な空調ネット、及びこれを用いた熱交換器に関するものである。

空気の流通系を有する熱交換器としては、非特許文献１に記載されているように、空調装置を構成する室内機及び室外機が挙げられる。室内機及び室外機は、吸入した空気とフロンガス等の冷媒との間で熱交換を行う熱交換器であり、冷媒の圧縮器及び蒸発器や、冷媒の流通方向を切り替え可能にした循環経路を含み、冷房時には、室内の熱を室外に排出し、暖房時には、冷媒の循環方向を逆にして室外の熱を室内に導入する。

また、従来では、保冷装置や蓄熱装置に対して補助的に使用されるものとして、特許文献１に記載されているものがある。特許文献１に記載の保冷・蓄熱プレートは、中空筐体部の内部を平板で仕切って閉空間を形成すると共に、閉空間に蓄熱材又は保冷材を充填したものである。この保冷・蓄熱プレートは、要するに、断熱材として機能して保冷効果や蓄熱効果を高めるものである。

『機械工学便覧』、社団法人日本機械学会、昭和６３年５月１５日、Ｂ５−２５〜５１

特開２００４−１６３０２３号公報

ところで、近年では、省エネルギー化が推奨されており、とくに空調装置は消費電力が大きいことから、冷房の設定温度を高めにしたり、暖房の設定温度を低めにしたりすることが行われている。しかしながら、従来では、断熱材として保冷や蓄熱の効果を高めるものはあるが、空調装置の室内機及び室外機といった熱交換器の機能自体を補助的に高めるようなものは無かった。

本発明は、上記従来の状況に鑑みて成されたもので、空気の流通系を有する熱交換器において、空気の流通経路に装着するだけで、熱交換効率を高めることができる空調ネット及びこれを用いた熱交換器を提供することを目的としている。

本発明に係わる空調ネットは、ＳｉＯ_２（７３±７）質量％、Ａｌ_２Ｏ_３（１５±５）質量％、Ｆｅ_２Ｏ_３（５±４）質量％、Ｌｉ_２Ｏ（３±２）質量％、ＴｉＯ_２（０．１±０．０２）質量％、残部にＭｇＯ及びＣａＯを含む基材成分と、ＳｉＯ_２（７０±７）質量％、Ａｌ_２Ｏ_３（１５±５）質量％、Ｆｅ_２Ｏ（５±４）質量％、Ｌｉ_２Ｏ（３±２）質量％、ＣｏＯ_３（３±１）質量％、残部にＫ_２Ｏ及びＣａＯを含む釉薬成分とから成る焼成体を粉砕したセラミックス粉末と、母材樹脂とを含有し、網状を成すことを特徴としている。

また、本発明に係わる空調ネットは、セラミックス粉末が２０質量％であり、母材樹脂が８０質量％であることを特徴とし、さらに、セラミックス粉末の平均粒径が、４０〜５０μｍであることを特徴としている。

本発明に係わる熱交換器は、空気の流通系を有する熱交換器であって、空気の吸入口及び排出口の少なくとも一方に、上記の空調ネットを配置したことを特徴としている。

本発明に係わる空調ネットは、上記構成を採用したことから、空気の流通系を有する熱交換器において、空気の流通経路に装着するだけで、熱交換効率を高めることができる。これにより、熱交換器の負荷を軽減することが可能である。

本発明に係わる熱交換器は、上記構成を採用したことから、空調ネットにより熱交換効率が向上する。これにより、例えば熱交換器の一例としての空調装置の室外機及び室内機に適用すれば、熱交換効率の向上に伴って電力負荷を軽減し、省電力化を実現することができる。

本発明に係わる空調ネットの一実施形態を説明する側面図（Ａ）及び拡大図付の平面図（Ｂ）である。図１に示す空調ネットの適用例を示す説明図である。本発明に係わる空調ネットの他の実施形態を説明する側面図（Ａ）及び拡大図付の平面図（Ｂ）である。空調ネットを空調装置に適用した実施例Ａにおける消費電力の変化を示すグラフである。空調ネットを冷蔵庫に適用した実施例Ｂにおける冷凍庫内の空調ネットの配置を示す斜視図である。空調ネットを空調装置に適用した実施例Ｃにおける消費電力の変化を示すグラフである。

以下、図面に基づいて、本発明に係わる空調ネットの実施形態を説明する。
図１に示す空調ネットＮ１は、図１（Ａ）に示すように、均一の厚さを有すると共に、図１（Ｂ）に示すように、正六角形の網目（穴）を有するものである。より具体的には、空調ネットＮ１は、全体として正方形であり、全周に沿って縁部１を有すると共に、図中の縦辺に平行で且つ中心を通る桟部２と、図中の横辺に平行で且つ中心を通る桟部３を有している。なお、縦辺及び横辺は、図１中の便宜上の縦横関係である。

上記の空調ネットＮ１は、ＳｉＯ_２（７３±７）質量％、Ａｌ_２Ｏ_３（１５±５）質量％、Ｆｅ_２Ｏ_３（５±４）質量％、Ｌｉ_２Ｏ（３±２）質量％、ＴｉＯ_２（０．１±０．０２）質量％、残部にＭｇＯ及びＣａＯを含む基材成分と、ＳｉＯ_２（７０±７）質量％、Ａｌ_２Ｏ_３（１５±５）質量％、Ｆｅ_２Ｏ（５±４）質量％、Ｌｉ_２Ｏ（３±２）質量％、ＣｏＯ_３（３±１）質量％、残部にＫ_２Ｏ及びＣａＯを含む釉薬成分とから成る焼成体を粉砕したセラミックス粉末と、母材樹脂とを含有し、網状を成すものとなっている。

上記のセラミックス粉末におけるＴｉＯ_２は、基材成分に含有させているが、釉薬成分に含有させても良いし、基材成分及び釉薬成分の両方に含有させても構わない。また、セラミックス粉末は、基材成分を９５質量％とし、釉薬成分を５質量％とすることが望ましい。さらに、セラミックス粉末は、平均粒径が、４０〜５０μｍであることが望ましい。そしてさらに、空調ネットＮ１の成分は、セラミックス粉末が２０質量％であり、母材樹脂が８０質量％であることが望ましい。

母材樹脂としては、とくに限定されないが、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、塩化ビニール（ＰＶＣ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ＡＳ樹脂（ＳＡＮ）、ＡＢＳ樹脂（ＡＢＳ）、ポリアミド（ＰＡ）、及びポリカーボネート（ＰＣ）などが挙げられる。また、母材樹脂には、エラストマーなども使用可能である。

次に、空調ネットＮ１の具体的な製造方法を説明する。
まず、ＳｉＯ_２（７３±７）質量％、Ａｌ_２Ｏ_３（１５±５）質量％、Ｆｅ_２Ｏ_３（５±４）質量％、Ｌｉ_２Ｏ（３±２）質量％、ＴｉＯ_２（０．１±０．０２）質量％、残部にＭｇＯ及びＣａＯを含む成分の基材と、ＳｉＯ_２（７０±７）質量％、Ａｌ_２Ｏ_３（１５±５）質量％、Ｆｅ_２Ｏ（５±４）質量％、Ｌｉ_２Ｏ（３±２）質量％、ＣｏＯ_３（３±１）質量％、残部にＫ_２Ｏ及びＣａＯを含む成分の釉薬を用意した。

そして、上記の基材の表面に釉薬を塗布し、その基材を１２５０℃以下の比較的低温で焼成して焼成体を得た後、その焼成体を粉砕して平均粒径５０μｍ程度のセラミックス粉末とした。

次に、上記のセラミックス粉末２０質量％と、加熱溶融させた母材樹脂としての低密度ポリエチレン〔例えば、ペトロセン３５０（登録商標）〕８０質量％とを混合した後、これを適当な大きさのペレットに形成した。その後、ペレットを加熱溶融させ、金型を用いた樹脂成形により図１に示す空調ネットＮ１を形成した。

この空調ネットＮ１は、一例として、縦辺４８８ｍｍ、横辺４８８ｍｍ、厚さ２．６ｍｍである。また、空調ネットＮ１は、単位面積あたりの網目の占有率（空孔率）が６０％であり、さらに、単位面積あたりの空気の透過率が、ネット無しの場合（１００％）に対して８５±５％であった。

上記の空調ネットＮは、空気の流通系を有する熱交換器に適用することができ、例えば図２に示すように、部屋Ｒの冷暖房を行う空調装置の室内機１１及び室外機１２に適用される。

空調装置の室内機１１及び室外機１２は、周知のように、吸入した空気と媒体との間で熱交換を行って、熱交換後の空気を排出する熱交換器である。媒体は、冷媒、熱媒体と称することもあり、例えばフロンガスである。室内機１１及び室外機１２は、図示を省略したが、媒体の圧縮器及び蒸発器や、媒体の流通方向を切り替え可能にした循環経路により構成され、循環経路の一部であるパイプ１３によって互いに接続されている。

そして、室内機１１及び室外機１２は、空気の吸入口１１Ａ，１２Ａ及び排出口１１Ｂ，１２Ｂの少なくとも一方に、空調ネットＮ１を配置している。図示例では、室内機１１の吸入口１１Ａ及び排出口１１Ｂに空調ネットＮ１を配置し、室外機１２の吸入口１２Ａに空調ネットＮ１を配置している。

これにより、室内機１１では、室内の空気が空調ネットＮ１を通して吸入され、熱交換後の空気が空調ネットＮ１を通して排出される。また、室外機１２では、外気が空調ネットＮ１を通して吸入される。なお、室外機１２の排出口１２Ｂは、空調ネットＮ１を配置することが当然可能であるが、熱交換後の空気を排出するだけなので、とくに配置しなくても構わない。

上記の空調ネットＮ１は、空気の流通系を有する熱交換器としての空調装置の室内機１１及び室外機１２において、空気の流通経路に装着するだけで、通過する空気の温度等を変化させて、熱交換効率を高めることができる。また、熱交換器としての室内機１１及び室外機１２は、空調ネットＮ１により熱交換効率が向上し、熱交換効率の向上に伴ってモータやコンプレッサーの電力負荷が軽減され、省電力化を実現することができる。この効果に関しては、後の実施例Ａ〜Ｃで述べる。

さらに、空調ネットＮ１は、網目が正六角形、すなわち平面充填形であることから、全体形状が安定し、これを通過する空気がほぼ均等に接触する。また、空調ネットＮ１は、太陽光や風雨に対する充分な耐久性を有し、対人的にも環境的にも無害である。

さらに、空調ネットＮ１は、空気の流通経路の面積等に応じて、鋏やカッターなどの工具で簡単に切断することが可能である。この際、空調ネットＮ１は、どの箇所でも切断できるが、図１に示す桟部２，３に添って切断すれば、縁部１及び桟部２，３で全周が囲まれるので、網目形状を損なうことがなく、流通経路に対して周囲の部分で確実に固定することが可能である。

図３に示す他の実施形態の空調ネットＮ２は、網目が円形状を成すものであり、それ以外の構成は図１に示す実施形態の空調ネットＮ１と同じである。この空調ネットＮ２にあっても、先の実施形態と同様の作用及び効果を得ることができ、とくに、網目を円形状にしたことから、これを通過する空気との接触がより一層均等になる。

（実施例Ａ）
空調装置を備えた２つのパソコン室に対し、実施例として、一方のパソコン室の空調装置を構成する室内機の吸入口及び室外機の吸入口に空調ネットを配置した。他方のパソコン室の空調装置には空調ネットを配置せず、これを比較例とした。

両パソコン室は、いずれも縦１２．５ｍ×横１０ｍ×高さ３ｍの大きさで、夫々２０台のパソコンを稼働させている。このため、２６℃の冷房設定とした。そして、１１月から５月までの七ヶ月間において、一ヶ月単位で消費電力を測定した。その結果を表１及び図４に示す。

表１及び図４から明らかなように、比較例の消費電力に比べて、実施例の消費電力が明らかに低いものとなり、４５．１６％の電力節減を確認することができた。これは、空調ネットにより、通過する空気の温度等が変化して、室内機及び室外機の熱交換効率が向上したことを意味し、これによりモータやコンプレッサー等の電力負荷が軽減されたためである。

（実施例Ｂ）
図５に示す冷蔵庫Ｆにおいて、空気の吸入口及び排出口と、壁面に空調ネットＮ１（Ｎ２）を配置した。この冷蔵庫Ｆは、病院の設備であって、ドアＤや、食品類を収容する什器Ｊ１〜Ｊ３を備えており、縦２．２ｍ×横２．４ｍ×高さ２．１ｍの大きさである。なお、冷蔵庫Ｆの仕組みは、基本的には冷房装置と同様に、空気の流通系を有する熱交換器を備えており、室内から吸入した空気と媒体（冷媒）との間で熱交換を行って、熱交換後の空気（冷気）を室内に排出する。

この実施例では、冷蔵庫Ｆの天井の四隅及び床の四隅の合計８カ所（Ａ）〜（Ｈ）と、ドアＤの近傍箇所（Ｉ）に温度計を配置すると共に、設定温度を５℃とした。そして、比較例として、空調ネットの無い状態で各測定箇所（Ａ）〜（Ｉ）の温度を測定した。また、実施例として、空調ネットＮ１（Ｎ２）を配置してから１５日後に各測定箇所（Ａ）〜（Ｉ）の温度を測定した。その結果を表２に示す。

表２から明らかなように、比較例では、各測定箇所（Ａ）〜（Ｉ）の温度がいずれも設定温度（５℃）を上回る結果となった。これに対して、実施例では、各測定箇所（Ａ）〜（Ｉ）の温度がいずれも設定温度以下となり、空調ネットにより熱交換効率が向上することを確認した。つまり、空調ネットは、比較例と同じ設定温度で空気の冷却効率を高めることができるので、設定温度を上げて電力負荷の軽減を図ることが可能になる。

（実施例Ｃ）
空調装置を備えた３つの試験室に対し、実施例１として、空調装置の室外機に空調ネットを配置し、実施例２として、空調装置の室内機及び室外機に空調ネットを配置した。また、比較例は、空調ネットを配置しないものである。実施例１の試験室の床面積は１８．６８ｍ^２であり、実施例２の試験室の床面積は２０．２８ｍ^２であり、実施例３の試験室の床面積は２０．８２ｍ^２である。そして、２５℃の暖房設定とし、１月から３月までの三ヶ月間において、一日単位で外気温と各試験室の消費電力を測定した。

なお、各試験室は、人の出入りを行わず、照明や電源も不使用とした。また、消費電力の測定は、平日の１３時に電力メータを確認することで行い、休日についてはその間の平均値とした。その結果を表３及び図６のグラフに示す。

表３及び図面６から明らかなように、空調ネットを用いない比較例に比べて、室外機のみに空調ネットを配置した実施例１は、期間内の大半において比較例よりも消費電力が少ないことが判明した。また、室内機及び室内機の両方に空調ネットを配置した実施例２は、全期間において比較例よりも消費電力が少ない結果となった。この実施例１，２によっても、空調ネットにより熱交換器としての室内機及び室外機の熱交換効率が向上し、電力負荷を軽減して省電力化を実現することを確認した。

なお、本発明に係わる空調ネットは、その構成が上記実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の細部を適宜変更することが可能である。また、本発明の空調ネットを適用する熱交換器としては、空気の流通系を有するものであれば、空調装置の室内機及び室外機以外のものにも適用可能である。さらに、空調ネットは、熱交換器以外に、モータや発電機等のような発熱する機械や、高温若しくは低温のガスを流通させるダクトなどの各種機器類に配置することもできる。

Ｎ１，Ｎ２空調ネット
１１室内機（熱交換器）
１１Ａ，１２Ａ吸入口
１１Ｂ，１２Ｂ排出口
１２室外機（熱交換器）

Claims

ＳｉＯ_２（７３±７）質量％、Ａｌ_２Ｏ_３（１５±５）質量％、Ｆｅ_２Ｏ_３（５±４）質量％、Ｌｉ_２Ｏ（３±２）質量％、ＴｉＯ_２（０．１±０．０２）質量％、残部にＭｇＯ及びＣａＯを含む基材成分と、ＳｉＯ_２（７０±７）質量％、Ａｌ_２Ｏ_３（１５±５）質量％、Ｆｅ_２Ｏ（５±４）質量％、Ｌｉ_２Ｏ（３±２）質量％、ＣｏＯ_３（３±１）質量％、残部にＫ_２Ｏ及びＣａＯを含む釉薬成分とから成る焼成体を粉砕したセラミックス粉末と、母材樹脂とを含有し、網状を成すことを特徴とする空調ネット。
セラミックス粉末が２０質量％であり、母材樹脂が８０質量％であることを特徴とする請求項１に記載の空調ネット。
セラミックス粉末の平均粒径が、４０〜５０μｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の空調ネット。
空気の流通系を有する熱交換器であって、
空気の吸入口及び排出口の少なくとも一方に、請求項１〜３のいずれか１項に記載の空調ネットを配置したことを特徴とする熱交換器。