JP5202990B2 - 冷媒管の冷却方法及び冷媒管の冷却構造 - Google Patents

Description

本発明は、冷凍装置あるいは空調装置等における室外機と室内機とを接続する冷媒管の冷却方法及び冷媒管の冷却構造に関する。

例えば生鮮食品等を収納し冷却保管する業務用の大型貯蔵庫あるいは冷凍庫等の冷凍装置は、通常、圧縮機、凝縮器、電磁弁、膨張弁、蒸発器が環状に配管接続された冷媒回路を備えている。このうち、電磁弁、膨張弁、蒸発器は冷凍庫すなわち室内機として室内に、圧縮機、凝縮器は室外機として建屋の屋上等に設置されており、この室内機と室外機とは、アンモンニア、炭化水素、あるいは臭化リチウム水溶液等の冷媒を冷媒回路内に循環させる冷媒管によって接続されている。

同様に、ルームエアコン等の室内を冷房する空調装置は室外機と室内機とで構成され、両者は冷媒管及び熱媒管で接続されている。これらの装置では、とくに室外に配設される冷媒管及び熱媒管は、風雨あるいは直射日光に晒されるため、通常、ダクト装置やテープ部材等により被覆されている。

しかしながら、このような冷凍装置あるいは空調装置が夏場などにフル回転されると、冷媒管はその周囲温度が６０〜７０°Ｃに上昇することがあり、オーバーヒートにより装置内の機器類に故障を生じるという問題があった。また、このように高温化した冷媒を室外機により冷却するためには、室外機内に装備された各機器類に高負荷がかかることから、省エネ及びコストの面で問題があった。さらにまた、とくに都市部においては、このような室外機からの廃熱によるヒートアイランド現象が問題となっていること等の理由により、冷媒管の温度上昇を抑制することは重要な課題であつた。

そこで、従来、例えば特許文献１には、空調装置の室外機に散水手段を介して直接散水し、気化熱により室外機自体を冷却するようにした冷却方法が提案されている。また、特許文献２には、室外に配設される冷媒管を被覆するダクト本体の表面に給水管を介して水を流すことにより、冷媒管の周囲温度上昇を抑えるようにした冷却方法が提案されている。

特開２００５−１１４２０号公報 特開２００７−２２５１５３号公報

しかしながら、特許文献１の冷却方法は、室外機自体を冷却するものであって冷媒管そのものを冷却するものではないこと、同様に、特許文献２の冷却方法は、冷媒管を被覆するダクトの表面を冷却するものであって冷媒管そのものを冷却するものではないことから、いずれの冷却方法においても冷却効率には問題があった。なお、これらの冷却方法においては、室内機から排出される少量のドレンを冷却水として利用することが提案されているが、このような冷却水では一層冷却効率を上げることは難しく、これをカバーするには大量の水が必要となることから、省資源及び水道代等のコスト面で問題があった。

なお、この外、室外機自体に直接散水して冷却する方法、あるいは強力な空冷用のファンで冷却する方法等も知られているが、このような方法では冷却効率が悪く、また省エネやコスト面で一層問題があった。

本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、このような冷媒管の冷却に多量の水を使用せず、極めて少量の水でも十分に冷却することができることを見出し、本発明を想定するに至った背景がある。

本発明は、上述の実情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、冷凍装置あるいは空調装置等における室外機と室内機とを接続する冷媒管を効率的かつ安価に冷却することができる冷媒管の冷却方法並びに冷媒管の冷却構造を提供することにある。

本発明の冷媒管の冷却方法は、室外機と室内機との間に接続され、かつ室外に配設された冷媒管を冷却する冷媒管の冷却方法であって、吸水性シート部材と当該吸水性シート部材にその一端が連結された吸水部材を用いて、前記冷媒管の外周面に前記吸水性シート部材を略等間隔で貼着するとともに、前記吸水部材の他端を受水槽に垂下し、前記吸水部材が前記受水槽から吸上げた冷却水を前記吸水シート部材に吸水させ、前記吸水シート部材が吸水した前記冷却水が前記吸水シート部材から気化する際の気化熱により前記冷媒管を冷却することを特徴とする。本発明は、前記吸水性シート部材を、前記冷媒管の外周面のうち上半分側にのみ貼着することを特徴とする。

本発明の冷媒管の冷却構造は、室外機と室内機との間に接続され、かつ室外に配設された冷媒管を冷却する冷媒管の冷却構造であって、矩形状の吸水性シート部材と当該吸水性シート部材にその一端が連結された短冊状の吸水部材が備わっており、前記冷媒管の外周面には前記吸水性シート部材が貼着されているとともに、前記吸水部材の他端が受水槽に垂下され、前記吸水部材によって前記受水槽から吸上げられた冷却水が前記吸水シート部材によって吸水され、前記吸水シート部材によって吸水された前記冷却水が前記吸水シート部材から気化する際の気化熱により前記冷媒管が冷却されることを特徴とする。本発明は、前記吸水性シート部材が前記冷媒管の外周面に略等間隔で貼着され、前記吸水部材が前記吸水性シートの両端部にそれぞれ連結されていることを特徴とする。本発明は、前記吸水部材と前記吸水性シート部材とが同一素材からなることが好ましい。本発明は、前記吸水性シート部材が、前記冷媒管の外周面のうち上半分側にのみ貼着されていることを特徴とする。

上記のとおり構成された本発明によれば、極めて少量の冷却水により冷媒管の周囲温度上昇を抑制することができるので、省資源化及び低コスト化を図ることができる。とくに、この冷却水に、雨水あるいは生活排水を利用することにより、より一層の省資源化を図ることができる。

以下、本発明の内容を実施例に基づき説明する。なお、本発明は必ずしも以下の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲を逸脱しない範囲において、その構成を変更ないし改良したものも本発明に含まれることはいうまでもない。

図１は、本発明の一実施形態に係る冷媒管の冷却方法を説明する正面図、図２は図１の右側面図であって、１００は建屋、２００は冷凍装置、３００は後述する冷媒管の冷却装置である。

冷凍装置２００は、建屋１００の内部に設置され、食品等を冷凍する冷凍庫（図示せず）を備えた室内機２１０、建屋１００の屋上に設置された室外機２２０、室内機２１０と室外機２２０との間に配設され、冷凍に供して高温化された冷媒を室内機２１０から室外機２２０に送る冷媒管２３０、冷媒管２３０と同様に配設され、冷却された冷媒を室外機２２０から室内機２１０に送る冷媒管２４０から成っている。

一方、冷却装置３００は、冷媒管２２０の外周面に水を滴下する散水管３１０、建屋１００の屋上に設置され散水管３１０に水を流下する中継受水槽３２０、地面に設置された貯水槽３６０及び濾過槽３５０から送られる貯留水を給水管３３０を介して中継受水槽３２０に揚水する揚水ポンプ３４０から成っている。

なお、貯水槽３６０には配管３６１を介して雨水が、配管３６２を介して家庭で使用された水すなわち生活排水が供給されるようになっており、貯水槽３６０に貯留された水は濾過槽３５０で濾過されて清水のみが揚水ポンプ３４０に送られるようになっている。なお、省資源の観点から、冷却用の水として、このように雨水及び／又は生活排水を利用することが好ましいが、必要に応じ、水道水を使用することも可能である。

中継受水槽３２０には、図示しない液面検出器が設けられており、中継受水槽３２０内の水位が所定レベルより下がると、図示しない制御装置を介して揚水ポンプ３４０が作動し、清水が中継受水槽３２０に供給されるようになっている。なお、このような装置構成は公知であるので、この詳細な説明は省略する。

図３は、冷凍装置２００における公知の冷凍サイクル構成図である。室内機２１０は、電磁弁２１１、膨張弁２１２、蒸発器２１３、蒸発器用送風機２１４を有する一方、室外機２２０は、圧縮機２２１、凝縮器２２２、凝縮器用送風機２２３を有し、図示するように、両者は冷媒管２３０、冷媒管２４０で配管接続されている。

室外機２２０において、圧縮機２２１から吐出された高温高圧のガス冷媒は凝縮器２２２にて放熱して液化し、液化した冷媒は冷媒管２４０を介して室内機２１０に送られ、電磁弁２１１を経てから膨張弁２１２にて減圧される。減圧された冷媒は蒸発器２１３に流入し、ここで蒸発することによって周囲から熱を奪い、冷却作用を発揮する。冷却に供して高温化した冷媒は、冷媒管２３０を介して再びに圧縮機２２１に吸い込まれ、かくして冷凍サイクルが繰り返される。なお、このような構成及び作用は一般によく知られているものであるので、この詳細な説明は省略する。

このように、冷媒管２３０を介して圧縮機２２１に送られる冷媒は高温となっているため、冷媒管２３０の表面温度は６０〜７０°Ｃ程度に、本発明者の実験によれば、夏の猛暑時には９０°Ｃ近くになっていることが判明している。このように高温化した冷媒を室外機２２０で冷却するためには、室外機２２０内に装備された上述の各機器類に高負荷がかかり、省エネ及びコストの点で問題が生じることは前述したとおりである。

図４は、冷却装置３００の要部の分解斜視図である。図示するように、散水管３１０は、一端側が中継受水槽３２０に接続され、他端側が開放され、上方の開口部に蓋体３１１がビス等により固定され、横断面形状がＵ字状をなす水管３１２から成っている。

この水管３１２の内部の長手方向には堰板３１３が略等間隔で立設され、この堰板３１３間における片側の管壁３１２ｗには散水ノズル３１２ｎが穿設されている。なお、堰板３１３の高さは管壁３１２ｗの高さより低く設定され、この堰板３１３の高さより低い位置に散水ノズル３１２ｎが穿設されている。

上述のとおり構成された散水管３１０は、図１に示すように、内部の水が緩やかに流下し得る程度の角度をもって冷媒管２３０の上方に延設されている。これにより、中継受水槽３２０から送り込まれる水は、堰板３１３を乗り越えて散水管３１０内を緩やかに流下する間に、図２に点線で示すように、各散水ノズル３１２ｎから建屋１００の屋上に露出して配設されている冷媒管２３０の外周面２３１(後述する吸水性シート部材２３２)に向けて滴下される。

この冷媒管２３０の外周面２３１には、吸水性シート部材２３２が略等間隔に貼着されている。この吸水性シート部材２３２の素材としては、例えば、綿、麻等の植物繊維や羊毛、絹等の動物繊維から成る天然繊維、あるいは織布、不織布、多孔性フィルム等から成る水分率の高い部材が好ましく、さらには、解繊パルプを主材とした高分子吸水ポリマーを併用したもの、あるいは熱可塑性繊維、セルロース繊維、高分子吸水ポリマーの混合物などから成る部材が吸水性の点でより好ましい。なお、吸水性シート部材２３２の形状、大きさ、配置間隔等は、例えば冷媒管２３０の形状や表面温度等により適宜に設定される。

本実施形態では、図４に示すように、吸水性シート部材２３２を矩形状のシート片とし、これを冷媒管２３０の外周面２３１の上半分側すなわち直射日光が当たる面側を被覆するようにして配設されている。なお、この吸水性シート部材２３２は、図５（Ａ）に示すように、冷媒管２３０の外周面２３１の上半分側と下半分側とに交互に、また（Ｂ）に示すように、間をあけて冷媒管２３０の外周面２３１の全周を被覆するように、さらにまた（Ｃ）に示すように、冷媒管２３０の長手方向の外周面２３１全体を被覆するようにして配設することも可能である。また、吸水性シート部材２３２は冷媒管２３０の外周面２３１に接着剤あるいはビス止め等により配設されるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。

次に、以上のとおり構成された本実施形態に係る冷凍装置２００の冷媒管２３０を冷却装置３００により冷却する方法を説明する。

冷却に際し、先ず、揚水ポンプ３４０を作動させて冷却用の水を屋上の中継受水槽３２０に揚げて貯留する。所定量の水が中継受水槽３２０に貯留されると、オーバーフローにより少量の水が散水管３１０に送り出される。

散水管３１０に送り込まれた水は、堰板３１３を乗り越えて散水管３１０内を緩やかに自然流下する間に、図２に点線で示すように、各散水ノズル３１２ｎから建屋１００の屋上に露出して配設されている冷媒管２３０の外周面２３１の各吸水性シート部材２３２に滴下される。

吸水性シート部材２３２に水が滴下されると、水分により吸水性シート部材２３２の全面が湿潤し、これにより冷媒管２３０の外周面２３１が冷却されて気化熱が吸水性シート部材２３２から奪われる。かくして冷媒管２３０内を流れる冷媒の温度上昇が抑制される。

このように、冷媒管２３０の外周面２３１を冷却水により常に湿潤状態とすることにより、多量の水を散水することなく、冷媒管２３０の外周面２３１を冷却することができ、これにより冷媒管２３０内を流れる冷媒の温度上昇を抑制することができる。

図６は、本発明の他の実施形態に係る冷媒管の冷却方法の説明図で、具体的には、図４に基づき前述した冷却装置３００の要部と対応させて示した冷却装置３００Ａの要部斜視図である。

図示するように、本冷却装置３００Ａは、冷媒管２３０の外周面２３１に配設された吸水性シート部材２３２と、給水管３３０から中継受水槽３２０Ａに供給されて貯留された冷却用の水とが吸水部材２３３によって連結されて成っている。

ここに、吸水部材２３３は、毛管現象により水を吸い上げ得るものであればよく、例えば前述した吸水性シート部材２３２と同一のシート部材、細長管状部材あるいは微細な間隙をあけて張り合わせた板状部材等を適用することができる。

本実施形態では、この吸水部材２３３に前記吸水性シート部材２３２と同一素材から成る２枚の短冊状シート部材が用いられ、この一端部が吸水性シート部材２３２の端部に連結され、他端部が中継受水槽３２０Ａ内の水中に垂下するようにして設けられている。なお、この吸水部材２３３は一端側にだけ設けるようにしてもよい。

このように構成された本本冷却装置３００Ａによれば、吸水部材２３３を介して中継受水槽３２０Ａ内の水が毛管現象により吸い上げられ、これにより吸水性シート部材２３２が常に湿潤状態におかれるので、前記冷却装置３００の場合と同様に、多量の水を散水することなく、冷媒管２３０の外周面２３１を冷却することができ、冷媒管２３０内を流れる冷媒の温度上昇を抑制することができる。

図７は、本発明の更に他の実施形態に係る冷媒管の冷却方法の説明図で、具体的には、図４に基づき前述した冷却装置３００の要部と対応させて示した冷却装置３００Ｂの要部平面図である。

図示するように、本冷却装置３００Ｂでは、一端側が中継受水槽３２０に連結され、他端側が閉鎖された横吸水管３１４Ｂを冷媒管２３０と並設する一方、管壁に散水ノズル３１０Ｂｎが略等間隔に穿設された散水管３１０Ｂの一端側を横吸水管３１４Ｂの一端側に連結し、他端側を横吸水管３１４Ｂの他端側に連結して散水管路が構成されている。

このように構成された本冷却装置３００Ｂによれば、揚水ポンプ３４０により揚水され、給水管３３０から中継受水槽３２０に供給されて貯留された冷却用の水が横吸水管３１４に送り出されると、横吸水管３１４と散水管３１０Ｂとの間を等圧で循環するようになり、これによりいずれの散水ノズル３１０Ｂｎからも、略均一な圧力をもって、点線矢印で示すように吸水性シート部材２３２に向かって少量ずつゆっくり流れ出し、吸水性シート部材２３２が湿潤して冷媒管２３０の外周面２３１が冷却される。

上述の実施形態は、いずれも、冷媒管２３０を冷却する場合であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、通常、この冷媒管２３０と近接して並設される冷媒管２４０の冷却にも適用し得るものである。この冷媒管２４０内の冷媒の温度は冷媒管２３０の場合に較べ低いものとなっているが、冷媒を室外機２２０から室内機２１０に送る過程においての温度上昇は避けることができないことから、冷媒管２４０を冷却することも有効である。

また、上述の実施形態では、冷媒管２３０の外周面２３１に冷却水を湿潤させる手段として吸水性シート部材２３２を用いたが、かかる部材を用いることなく、冷却水を直接冷媒管２３０の外周面２３１に滴下させることも可能である。

また、上述の実施形態では、冷却用水を貯水槽３６０、濾過槽３５０、揚水ポンプ３４０等を介して建屋１００の屋上に揚水するようにしたが、前述したように、この冷却水に水道水を用い、この管路を屋上に配設して冷媒管２３０の外周面２３１に付与するようにすることも可能である。

さらにまた、本発明は、上述したような冷凍装置おける冷媒管に限らず、前述した空調装置における冷媒管であってもよく、また、この冷媒管が垂直方向に配設されている場合であっても、前記同様の作用効果を奏するものである。

本発明の一実施形態に係る冷媒管の冷却方法を説明する正面図である。 図１の右側面図である。 冷凍装置における冷凍サイクル構成図である。 冷凍装置の要部斜視図である。 吸収性シート部材の変更例を示す斜視図である。 本発明の他の実施形態に係る冷却装置の要部斜視図である。 本発明の更に他の実施形態に係る冷却装置の要部平面図である。

符号の説明

１００ 建屋
２００ 冷凍装置
２１０ 室内機
２２０ 室外機
２３０ 冷媒管
２３１ （冷媒管の）外周面
２３２ 吸水性シート部材
２３３ 吸水部材
２４０ 冷媒管
３００、３００Ａ、３００Ｂ 冷却装置
３１０、３１０Ｂ 散水管
３２０ 中継受水槽
３３０ 給水管
３４０ 揚水ポンプ

Claims (6)

1. 室外機と室内機との間に接続され、かつ室外に配設された冷媒管を冷却する冷媒管の冷却方法であって、吸水性シート部材と当該吸水性シート部材にその一端が連結された吸水部材を用いて、前記冷媒管の外周面に前記吸水性シート部材を略等間隔で貼着するとともに、前記吸水部材の他端を受水槽に垂下し、前記吸水部材が前記受水槽から吸上げた冷却水を前記吸水シート部材に吸水させ、前記吸水シート部材が吸水した前記冷却水が前記吸水シート部材から気化する際の気化熱により前記冷媒管を冷却することを特徴とする冷媒管の冷却方法。
2. 前記吸水性シート部材を、前記冷媒管の外周面のうち上半分側にのみ貼着することを特徴とする請求項１記載の冷媒管の冷却方法。
3. 室外機と室内機との間に接続され、かつ室外に配設された冷媒管を冷却する冷媒管の冷却構造であって、矩形状の吸水性シート部材と当該吸水性シート部材にその一端が連結された短冊状の吸水部材が備わっており、前記冷媒管の外周面には前記吸水性シート部材が貼着されているとともに、前記吸水部材の他端が受水槽に垂下され、前記吸水部材によって前記受水槽から吸上げられた冷却水が前記吸水シート部材によって吸水され、前記吸水シート部材によって吸水された前記冷却水が前記吸水シート部材から気化する際の気化熱により前記冷媒管が冷却されることを特徴とする冷媒管の冷却構造。
4. 前記吸水性シート部材が前記冷媒管の外周面に略等間隔で貼着され、前記吸水部材が前記吸水性シートの両端部にそれぞれ連結されていることを特徴とする請求項３記載の冷媒管の冷却構造。
5. 前記吸水部材と前記吸水性シート部材とが同一素材からなることを特徴とする請求項３または４記載の冷媒管の冷却構造。
6. 前記吸水性シート部材が、前記冷媒管の外周面のうち上半分側にのみ貼着されていることを特徴とする請求項３から５のいずれか一項記載の冷媒管の冷却構造。

Images