JP5579558B2

JP5579558B2 - エアコン室外機

Info

Publication number: JP5579558B2
Application number: JP2010217533A
Authority: JP
Inventors: 光義渡辺; 健司森本; 真司川崎
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2010-09-28
Filing date: 2010-09-28
Publication date: 2014-08-27
Anticipated expiration: 2030-09-28
Also published as: JP2012072951A

Description

本発明は、送風装置及びエアコン室外機に関する。

近年、エアコンの室外機から排出される温風がヒートアイランド現象を促進させていることが問題になっている。その対策として、特許文献１には、放熱フィンに細かい粒又は霧状の水を散布して室外機から排出される温風の温度を低下させることが提案されている。また、特許文献２には、光触媒を含む多孔体でろ過した後のドレイン水を、光触媒が塗布された放熱フィン表面に流し、温風の温度を低下させることが提案されている。更に、特許文献３には、コンデンサーファンの排気側に多孔質の湾曲体を設置し、その湾曲体の内面に散水し、室外機から排出される温風がその湾曲体を通過することで温風の温度を低下させることが提案されている。

一方、エアコンの熱効率を向上させて節電させることも提案されている。例えば、特許文献４には、金属線を格子状に組んだ本体部材の表面に超親水層が形成されたものをコンデンサーファンの上流側に配置し、超親水層にドレイン水を供給することで、コンデンサーに当たる空気を冷却し、熱効率を向上させることが提案されている。なお、この場合も、コンデンサーに当たる空気が冷やされるため、結果として室外機から排出される温風の温度も低くなると考えられる。

特開平１０−２１３３６１号公報特開２００２−２５０５４３号公報特開２００９−６８７９５号公報特開２００６−３２２６４２号公報

しかしながら、特許文献１，２では、水が散布される放熱フィンに保水性がなく、特許文献４では、超親水層を有しているため水に濡れやすいものの保水性がないため、いずれにおいても多量の水を供給する必要があるうえ、すぐに水が流れ落ちるため冷却効果が十分得られないという問題があった。また、特許文献３では、多孔質の湾曲体を用いているため、保水性はあるものの、コンデンサーファンの排気の圧力損失が大きくなりすぎるおそれがあった。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、気化熱を利用して風の温度を低下させるに際し、圧力損失を小さく抑えると共に、液体の供給量は少量でありながら冷却効果を十分得られるようにすることを主目的とする。

本発明は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の送風装置は、
ファンと、
前記ファンの上流側及び下流側の少なくとも一方に配置され、液体の気化熱を利用して前記ファンによって生じる風の温度を低下させる低温化手段と、
を備えた送風装置であって、
前記低温化手段は、前記ファンによって生じる風の流れに沿う方向に貫通した通気穴を複数有するセラミック製のハニカム多孔体であり、前記液体を気孔内で保持可能なものである。

この送風装置では、低温化手段として、ファンによって生じる風の流れに沿う方向に貫通した通気穴を複数有するセラミック製のハニカム多孔体を用いている。このハニカム多孔体は、多孔体であるがゆえに内部に気孔を有しており、液体をその気孔内で保持可能である。このため、気化熱を利用して風の温度を低下させるに際し、低温化手段が液体を保持できない場合に比べて、液体の供給量を少なくすることができ、しかも単位体積あたりの気化熱が大きくなるため冷却効果を十分得ることができる。また、ハニカム多孔体は、ファンによって生じる風の流れに沿う方向に貫通した通気穴を複数有しているため、このような通気穴を有していない低温化手段を用いる場合に比べて、圧力損失が小さくなる。

本発明のエアコン室外機は、
コンデンサーに風を当てるためのコンデンサーファンと、
前記コンデンサーファンの上流側及び下流側の少なくとも一方に配置され、液体の気化熱を利用して前記コンデンサーファンによって生じる風の温度を低下させる低温化手段と、
を備えたエアコン室外機であって、
前記低温化手段は、前記コンデンサーファンによって生じる風の流れに沿う方向に貫通した通気穴を複数有するセラミック製のハニカム多孔体であり、前記液体を気孔内で保持可能なものである。

このエアコン室外機では、低温化手段として、コンデンサーファンによって生じる風の流れに沿う方向に貫通した通気穴を複数有するセラミック製のハニカム多孔体を用いている。このハニカム多孔体は、多孔体であるがゆえに内部に気孔を有しており、液体をその気孔内で保持可能である。このため、気化熱を利用して風の温度を低下させるに際し、低温化手段が液体を保持できない場合に比べて、液体の供給量を少なくすることができ、しかも単位体積あたりの気化熱が大きくなるため冷却効果を十分得ることができる。また、ハニカム多孔体は、コンデンサーファンによって生じる風の流れに沿う方向に貫通した通気穴を複数有しているため、このような通気穴を有していない低温化手段を用いる場合に比べて、圧力損失が小さくなる。

本発明のエアコン室外機において、前記低温化手段は、前記コンデンサーを通過した後の風が通過可能な位置に配置されていてもよい。こうすれば、コンデンサーを通過した後の温風の温度を低くすることができるため、ヒートアイランド現象を抑制することができる。

本発明のエアコン室外機において、前記低温化手段は、前記コンデンサーを通過する前の風が通過可能な位置に配置されていてもよい。こうすれば、コンデンサーを通過する前の風の温度を低くすることができるため、エアコンの冷媒を効率よく冷やして液化することができ、熱効率が向上する。また、コンデンサーに当たる空気が冷やされるため、結果として室外機から排出される温風の温度も低くなる。

本発明の送風装置及びエアコン室外機において、ハニカム多孔体に、抗黴作用及び／又は抗菌作用を有する物質を含有させてもよい。こうすれば、多孔体の表面に黴や菌が発生するのを防止することができる。このような物質としては、例えば、二酸化チタンなどの光触媒、銀や銅などを含む無機系抗菌剤などが挙げられる。

エアコン１０の概略説明図。室外機１８を筐体１９の上面と平行な面で切断したときの概略断面図。室外機１８を筐体１９の側面と平行な面で切断したときの概略断面図。ハニカム多孔体２４の斜視図。実施例１の結果を示すグラフ。実施例２の結果を示すグラフ。実施例３の結果を示すグラフ。実施例４の結果を示すグラフ。実施例５の結果を示すグラフ。実施例６の結果を示すグラフ。

次に、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１はエアコン１０の概略説明図、図２は室外機１８を筐体１９の上面と平行な面で切断したときの概略断面図、図３は室外機１８を筐体１９の側面と平行な面で切断したときの概略断面図、図４はハニカム多孔体２４の斜視図である。なお、図１では、便宜上、ハニカム多孔体２４を省略した。

エアコン１０は、図１に示すように、放熱フィン１４ａの付いたエバポレーター１４を内蔵する室内機１２と、放熱フィン２０ａの付いたコンデンサー２０を内蔵する室外機１８と、エバポレーター１４とコンデンサー２０との間でハイドロフルオロカーボンなどの冷媒を循環させる冷媒循環通路３０とを備えている。

室内機１２は、室内の空気を取り込みエバポレーター１４を通過させたあと室内に送り出すブロワーファン１６を有している。

室外機１８は、図２及び図３に示すように、直方体形状の筐体１９内に、コンデンサー２０に風を当てるためのコンデンサーファン２２を有している。筐体１９には、図示しないフィルタを介して空気を吸い込む吸気面１９ａと、この吸気面１９ａに対向する面であり空気を排出する排気面１９ｂとが設けられている。この室外機１８は、コンデンサーファン２２が作動すると、吸気面１９ａから室外機１８内に空気を取り込み、排気面１９ｂから室外機１８の外部へ空気を排出する。コンデンサー２０は、コンデンサーファン２２と吸気面１９ａとの間に配置されている。また、室外機１８は、コンデンサーファン２２の上流側（つまり吸気面１９ａ側）にセラミック製のハニカム多孔体２４，２６を備え、コンデンサーファン２２の下流側（つまり排気面１９ｂ側）にセラミック製のハニカム多孔体２８を備えている。また、ハニカム多孔体２４は、コンデンサー２０を通過する前の風が通過可能な位置に配置され、ハニカム多孔体２６，２８は、コンデンサー２０を通過した後の風が通過可能な位置に配置されている。ハニカム多孔体２４，２６，２８の上部には、各多孔体２４，２６，２８へ水分を供給可能な貯水槽２１が設けられている。この貯水槽２１は、図示しないドレインパイプと接続されている。また、貯水槽２１の水が枯渇したときに備えて、雨水を受けることができるように上部が筐体１９の上面ネット１９ｃを介して外部に露出している。なお、上面ネット１９ｃはゴミなどが貯水槽２１に入るのを防止する役割を果たす。供給水は、上述の他、風呂のバスタブから残り湯を供給できるようにしてもよいし、水道などから適時水を供給できるようにしてもよい。ハニカム多孔体２４，２６，２８は、エアコン１０の稼働中、貯水槽２１から供給される水によって内部の気孔内に水を保持した状態となっている。なお、ハニカム多孔体２４，２６，２８の下側には、ハニカム多孔体２４，２６，２８で保持しきれなかった水を受けるためのパン２３が配置されている。

これらのハニカム多孔体２４，２６，２８はいずれも同じ構成のため、ここではハニカム多孔体２４を例に挙げて説明する。ハニカム多孔体２４は、図４に示すように、厚さの薄いパネル状に形成され、パネルの表裏両面を貫通する複数のセル２４ａ（通気穴）を有するものである。隣り合うセル２４ａは、隔壁によって区分されている。このハニカム多孔体２４は、セル２４ａの軸方向がコンデンサーファン２２によって生じる風の流れに沿う方向と一致するように配置されている。また、ハニカム多孔体２４は、縦横の長さがコンデンサー２０と同等となっており、厚さが０．５〜１０ｃｍ程度となっている。なお、厚さは、室外機１８の大きさをコンパクト化することを考慮すると、０．５〜５ｃｍ程度が好ましい。厚さが０．５〜５ｃｍ程度であっても、温風を十分冷却することができる。ハニカム多孔体２４の材質としては、セラミックであれば特に限定されないが、例えば、コージェライト、ムライト、アルミナ、セルベン、アルミニウムチタネート、リチウムアルミニウムシリケート、炭化珪素、窒化珪素、又はこれらの混合物等が挙げられる。また、ハニカム多孔体２４は、多孔体であるがゆえに内部に多数の気孔を有するものであるが、その気孔径の平均値は、例えば、水銀圧入法による測定値で１〜１００μｍであることが好ましい。気孔径が１μｍを下回ると、水が孔に入りにくい点で好ましくなく、１００μｍを上回ると、毛細管現象が弱まる点で好ましくない。また気孔率が１０〜９０％であることが好ましい。気孔率が１０％を下回ると、保水量の点で好ましくなく、９０％を上回ると、強度の点で好ましくない。ハニカム多孔体２４は、軸方向に垂直な面で切断したときの切断面１平方インチあたりに１０〜１２００のセル２４ａを有すること（つまりセル密度１０〜１２００ｃｐｓｉ）が好ましい。１０ｃｐｓｉを下回ると、強度の点で好ましくなく、１２００ｃｐｓｉを上回ると、圧力損失の点で好ましくない。セル２４ａを隔てる隔壁は、厚さが１．５〜３２ｍｉｌ（０．０３７５〜０．８ｍｍ）であることが好ましい。１．５ｍｉｌを下回ると、強度の点で好ましくなく、３２ｍｉｌを上回ると、圧力損失の点で好ましくない。このようなハニカム多孔体２４は、例えば自動車の排気系に使用されるものを流用することができる。コージェライト製のものについては例えば特許第４０９４８３０号公報等、炭化珪素製のものについては例えば特開平５-２３５１２号公報等を参照されたい。

冷媒循環通路３０は、冷媒を高温高圧ガスにするコンプレッサー３４と、冷媒を低圧低温の霧状にする膨張弁３６とを有している。コンプレッサー３４は、エバポレーター１４からコンデンサー２０へ冷媒が移動する通路の途中に設けられている。膨張弁３６は、コンデンサー２０からエバポレーター１４へ冷媒が移動する通路の途中に設けられている。

次に、エアコン１０の動作について説明する。エアコン１０は、所定の温度に設定されると、周知のとおり、室内機１２が設置された部屋の温度が設定された温度となるようにコンピュータ制御を実行する。冷房の原理を以下に簡単に説明する。まず、冷媒循環通路３０内の冷媒は、コンプレッサー３４で高温高圧ガスになったあと、室外機１８のコンデンサー２０へ送られる。コンデンサー２０では、冷媒は、コンデンサーファン２２の強制的な送風によって冷却され、低温高圧の液体となる。その後、冷媒は、膨張弁３６によって低温低圧の霧状の液体となり、エバポレーター１４へ送られる。エバポレーター１４では、冷媒は、ブロワーファン１６が取り込んだ室内空気から熱を奪って気化（蒸発）し、コンプレッサー３４に戻る。このようにして、エアコン１０は、室内空気の温度や湿度を低下させる。

また、室外機１８からは、コンデンサーファン２２の強制的な送風により温風が外部へ排出される。具体的には、コンデンサーファン２２によって室外機１８の吸気面１９ａから取り込まれた空気は、コンデンサー２０を通過するが、その際、コンデンサー２０内の冷媒と熱交換するため高温になり、温風として室外機１８の排気面１９ｂから外部へ排出される。本実施形態では、吸気面１９ａから取り込まれた空気は、気孔内に水を保持しているハニカム多孔体２４を通過するため、その際に水の気化熱により低温化する。ハニカム多孔体２４を通過した空気は、コンデンサー２０を通過するため、その際に冷媒循環通路３０内の冷媒と熱交換して高温になるが、続いて気孔内に水を保持しているハニカム多孔体２６を通過するため、その際に水の気化熱により低温化し、更にコンデンサーファン２２を経て水を保持しているハニカム多孔体２８を通過するため、再度低温化されて排気面１９ｂから排出される。したがって、室外機１８の排気面１９ｂから排出される温風は、このようなハニカム多孔体２４，２６，２８を備えていない場合に比べて格段に温度が低くなる。

以上説明した室外機１８によれば、低温化手段として、気孔内に水を保持可能なセラミック製のハニカム多孔体２４，２６，２８を用いているため、気化熱を利用して排気面１９ｂから排出される温風の温度を低下させるに際し、水を保持できない材質のハニカム多孔体を用いる場合に比べて、水の供給量を少なくすることができ、しかも単位体積あたりの気化熱が大きくなるため冷却効果を十分得ることができる。また、ハニカム多孔体２４，２６，２８は、コンデンサーファン２２によって生じる風の流れに沿う方向に貫通したセルを複数有しているため、このようなセルを有していない低温化手段を用いる場合に比べて、圧力損失が小さくなる。

また、ハニカム多孔体２６，２８は、コンデンサー２０を通過した後の温風の温度を低くすることができるため、ヒートアイランド現象を抑制することができる。

更に、ハニカム多孔体２４は、コンデンサー２０を通過する前の風の温度を低くすることができるため、エアコン１０の冷媒を効率よく冷やして液化することができ、熱効率が向上する。また、コンデンサー２０に当たる空気が冷やされるため、結果として室外機１８から排出される温風の温度も低くなる。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

例えば、上述した実施形態のハニカム多孔体２４，２６，２８に、抗黴作用及び／又は抗菌作用を有する物質を含有させてもよい。こうすれば、ハニカム多孔体２４，２６，２８の表面に黴や菌が発生するのを防止することができる。このような物質としては、例えば、二酸化チタンなどの光触媒、銀や銅などを含む無機系抗菌剤などが挙げられる。

上述した実施形態では、ハニカム多孔体２４，２６，２８を矩形パネル状としたが、特に矩形に限定されるものではなく、例えば、円形、三角形、五角形、六角形等としてもよい。また、ハニカム多孔体２４，２６，２８の大きさは、コンデンサー２０と同等としたが、それよりやや大きいものとしてもよいし、やや小さいものとしてもよい。更に、セルを軸方向に垂直な面で切断したときの断面を四角形としたが、特にどのような形状でもよく、例えば、円形、三角形、六角形等、多角形としてもよい。

上述した実施形態では、室外機１８内に３つのハニカム多孔体２４，２６，２８を配置したが、３つのうちいずれか１つだけ配置してもよいし、３つのうちいずれか２つを配置してもよい。

上述した実施形態では、コンデンサーファン２２と吸気面１９ａとの間にコンデンサー２０を配置したが、コンデンサーファン２２と排気面１９ｂとの間にコンデンサー２０を配置してもよい。その場合、コンデンサー２０を通過した後の風が通過可能な位置（例えばコンデンサー２０の下流側）及びコンデンサー２０を通過する前の風が通過可能な位置（例えばコンデンサー２０の上流側）の少なくとも１箇所にハニカム多孔体を配置する。

上述した実施形態では、室外機１８を例示したが、その他の送風装置に本発明を適用してもよい。例えば、冷風扇において、水分を含んだ気化用のフィルター（スポンジや厚手の不織布等）の代わりに、上述したハニカム多孔体２４を配置してもよい。こうすれば、吸気用のファンが回転すると、ファンによって吸い込まれた外気がハニカム多孔体２４を通過するが、その際に水が気化することによりハニカム多孔体２４を通過する風が低温化する。

上述した実施形態では、ハニカム多孔体２４，２６，２８に水を保持させたが、水以外の液体を利用してもよい。

［実施例１］
ハニカム多孔体として、コージェライト製で縦５ｃｍ×横５ｃｍ×厚さ１．５ｃｍ、気孔径１０μｍ、気孔率３０％、リブ厚６ｍｉｌ（０．１５ｍｍ）、セル密度４００ｃｐｓｉのサンプルを用意した。なお、セルは縦１．３ｍｍ×横１．３ｍｍ×奥行き１．５ｃｍとした。このハニカム多孔体に水２４ｇを保持させた状態で、ヘアドライヤーで５０℃の温風を一方の面から他方の面へ吹き付け、ハニカム多孔体を通過する前の風の温度（入口温度）と、通過した後の風の温度（出口温度）と、経過時間との関係を調べた。その結果を図５のグラフに示す。なお、２０分後には保水量は９．７ｇ減少していた。

［実施例２］
ハニカム多孔体として、コージェライト製で縦５ｃｍ×横５ｃｍ×厚さ３．５ｃｍ、気孔径１０μｍ、気孔率３０％、リブ厚６ｍｉｌ（０．１５ｍｍ）、セル密度４００ｃｐｓｉのサンプルを用意した。なお、セルは縦１．３ｍｍ×横１．３ｍｍ×奥行き３．５ｃｍとした。このハニカム多孔体に水４７ｇを保持させた状態で、ヘアドライヤーで５０℃の温風を一方の面から他方の面へ吹き付け、入口温度と出口温度と経過時間との関係を調べた。その結果を図６のグラフに示す。なお、２０分後には保水量は４．７ｇ減少していた。

［実施例３］
ハニカム多孔体として、コージェライト製で縦５ｃｍ×横５ｃｍ×厚さ５ｃｍ、気孔径１０μｍ、気孔率３０％、リブ厚６ｍｉｌ（０．１５ｍｍ）、セル密度４００ｃｐｓｉのサンプルを用意した。なお、セルは縦１．３ｍｍ×横１．３ｍｍ×奥行き５ｃｍとした。このハニカム多孔体に水６２ｇを保持させた状態で、ヘアドライヤーで５０℃の温風を一方の面から他方の面へ吹き付け、入口温度と出口温度と経過時間との関係を調べた。その結果を図７のグラフに示す。なお、２０分後には保水量は４．４ｇ減少していた。

［実施例４］
実施例１で使用したハニカム多孔体に水２４ｇを保持させた状態で、ヘアドライヤーで２５℃の温風を一方の面から他方の面へ吹き付け、入口温度と出口温度と経過時間との関係を調べた。その結果を図８のグラフに示す。なお、２０分後には保水量は２．７ｇ減少していた。

［実施例５］
実施例２で使用したハニカム多孔体に水４７ｇを保持させた状態で、ヘアドライヤーで２５℃の温風を一方の面から他方の面へ吹き付け、入口温度と出口温度と経過時間との関係を調べた。その結果を図９のグラフに示す。なお、２０分後には保水量は２．４ｇ減少していた。

［実施例６］
実施例３で使用したハニカム多孔体に水６２ｇを保持させた状態で、ヘアドライヤーで２５℃の温風を一方の面から他方の面へ吹き付け、入口温度と出口温度と経過時間との関係を調べた。その結果を図１０のグラフに示す。なお、２０分後には保水量は２．０ｇ減少していた。

図５〜図７に示すように、実施例１〜３のいずれにおいても、５０℃の温風を３０℃以下まで冷却できることがわかった。また、ハニカム多孔体の厚さが１．５〜５ｃｍの範囲では、出口温度に大きな差が見られなかった。一方、図８〜図１０に示すように、実施例４〜６のいずれにおいても、２５℃の温風を２０〜２２℃まで冷却できることがわかった。この場合も、ハニカム多孔体の厚さが１．５〜５ｃｍの範囲では、出口温度に大きな差が見られなかった。以上のことから、ハニカム多孔体は、厚さが薄くても、一旦十分な水を保持させておけば、温風を冷却する効果が十分得られることがわかった。また、室外機の大きさをコンパクトにすることを考慮すると、できるだけ厚さを薄くすることが好ましいが、厚さ１．５ｃｍ程度であれば十分実用化できることがわかった。

１０エアコン、１２室内機、１４エバポレーター、１４ａ放熱フィン、１６ブロワーファン、１８室外機、１９筐体、１９ａ吸気面、１９ｂ排気面、１９ｃ上面ネット、２０コンデンサー、２０ａ放熱フィン、２１貯水槽、２２コンデンサーファン、２３パン、２４ハニカム多孔体、２４ａセル、２６ハニカム多孔体、２８ハニカム多孔体、３０冷媒循環通路、３４コンプレッサー、３６膨張弁

Claims

コンデンサーと、
前記コンデンサーに風を当てるためのコンデンサーファンと、
液体の気化熱を利用して前記コンデンサーファンによって生じる風の温度を低下させる低温化手段と、
を備えたエアコン室外機であって、
前記コンデンサーと前記低温化手段と前記コンデンサーファンとは、前記エアコン室外機の筐体内にて該エアコン室外機の吸気面から排気面に向かってこの順に配置され、
前記低温化手段は、前記コンデンサーファンによって生じる風の流れに沿う方向に貫通した通気穴を複数有するセラミック製のハニカム多孔体であり、前記液体を気孔内で保持可能である、
エアコン室外機。
前記低温化手段とは別の第２の低温化手段が、前記エアコン室外機の筐体内のうち前記コンデンサーファンを通過した後の風が通過可能な位置に配置されている、
請求項１に記載のエアコン室外機。
前記低温化手段とは別の第３の低温化手段が、前記エアコン室外機の筐体内のうち前記コンデンサーを通過する前の風が通過可能な位置に配置されている、
請求項１又は２に記載のエアコン室外機。