JP5949844B2 - Heat exchanger and humidifier - Google Patents
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Description
本発明は、室内の空気の温度を調節する熱交換器および加湿器に関する。 The present invention relates to a heat exchanger and a humidifier that adjust the temperature of indoor air.
空気調和機(エアーコンディショナーともいう。以下「エアコン」と略称する。)に代表される熱交換器は、家庭や会社等に広く普及し、室内の温度を調節している。一般的なエアコンは、室内機と室外機で構成され、室内機と室外機の間で熱伝達媒体(冷媒)を循環させ、熱伝達媒体を凝縮したり蒸発させたりすることによって発生する熱伝達媒体の潜熱を利用することで暖房機となったり、冷房機となったりする。 2. Description of the Related Art A heat exchanger represented by an air conditioner (also referred to as an air conditioner, hereinafter abbreviated as “air conditioner”) is widely used in homes and companies, and regulates the indoor temperature. A general air conditioner is composed of an indoor unit and an outdoor unit, and heat transfer generated by circulating a heat transfer medium (refrigerant) between the indoor unit and the outdoor unit and condensing or evaporating the heat transfer medium. By using the latent heat of the medium, it becomes a heater or a cooler.
例えばエアコンを冷房機として利用する場合、室外機に熱伝達媒体を凝縮する凝縮器を備え、室内機に熱伝達媒体を蒸発させる蒸発器を備える。室外機においては凝縮熱を放出し、室内機においては気化熱を吸収する。これにより室内の熱と外気の熱とを交換し、室内を冷却することができる。 For example, when an air conditioner is used as a cooling device, the outdoor unit includes a condenser that condenses the heat transfer medium, and the indoor unit includes an evaporator that evaporates the heat transfer medium. The outdoor unit releases heat of condensation and the indoor unit absorbs heat of vaporization. Thereby, the indoor heat and the heat of the outside air can be exchanged to cool the room.
冷房機としてのエアコンを効率的に利用するには、消費電力あたりの冷房能力(成績係数:COP:Coefficient Of Performance)を向上させる必要がある。COPを向上させる手段の一つとして、凝縮器の放熱効率を上昇させる、すなわち凝縮器を冷却することにより、ポンプ(圧縮機)の仕事を低減させる方法が最も有効である。そこで冷房機の凝縮器は水冷式または空冷式によって冷却しているが、大型の業務用凝縮器を除けば空冷式を採用する場合が多い。空冷式においては、熱伝達媒体を循環する管にフィンを設け、このフィンの間に空気を流通させる通気部を設けることにより熱伝達媒体を冷却する方法が一般的である。 In order to efficiently use an air conditioner as a cooling device, it is necessary to improve the cooling capacity per unit of power consumption (coefficient of performance (COP)). As one of means for improving COP, a method of reducing the work of the pump (compressor) by increasing the heat radiation efficiency of the condenser, that is, cooling the condenser is most effective. Therefore, although the condenser of the air conditioner is cooled by a water cooling type or an air cooling type, an air cooling type is often adopted except for a large-sized commercial condenser. In the air cooling system, a method of cooling the heat transfer medium is generally provided by providing fins in a pipe that circulates the heat transfer medium, and providing a ventilation portion for circulating air between the fins.
また凝縮器をより効率的に冷却する技術として、フィンに水道水を噴霧し、フィンに付着した水道水の気化熱を利用して放熱効率を向上させるものが提案されている(例えば、特許文献1)。 In addition, as a technique for cooling the condenser more efficiently, a technique is proposed in which tap water is sprayed on the fins and heat dissipation efficiency is improved by using the heat of vaporization of tap water attached to the fins (for example, Patent Documents). 1).
また近年、エアコンには、快適な空気調和を行うために、温度の調整だけではなく、湿度の調整も行うことが求められつつある。従来のエアコンにおいてもその動作原理を生かして除湿する機能が備えられていたが(原理的に、暖房も冷房も室内空気は乾燥する傾向に作用する)、さらに積極的に加湿も行うことが求められている。加湿器には、方式によって大別すれば気化式加湿器、蒸気式加湿器、水噴霧式加湿器がある。 In recent years, air conditioners are required not only to adjust temperature but also to adjust humidity in order to perform comfortable air conditioning. The conventional air conditioner was also equipped with a function to dehumidify by taking advantage of its operating principle (in principle, the room air tends to dry in both heating and cooling), but it is also required to actively humidify it. It has been. Humidifiers can be roughly classified into vaporizing humidifiers, steam humidifiers, and water spray humidifiers.
気化式加湿器は、常温の水を蒸発させることにより加湿を行うものであり、一般には暖めた空気の顕熱を水の潜熱に代えて蒸発させる構成となっている。このため水が蒸発し露点温度まで冷えると加湿ができなくなるため、空気温度を室温より10℃以上上げるか、空気循環量を大きくする必要がある点と、気化する水の量を制御しにくい点に問題がある。また加湿能力が低いために、機器が大型化しやすいという問題もある。 The vaporization type humidifier performs humidification by evaporating normal temperature water, and is generally configured to evaporate sensible heat of warmed air instead of latent heat of water. For this reason, when water evaporates and cools to the dew point temperature, it becomes impossible to humidify. Therefore, it is necessary to raise the air temperature by 10 ° C or more from room temperature or increase the air circulation amount, and the amount of water to be vaporized is difficult to control. There is a problem. In addition, since the humidifying ability is low, there is a problem that the device is likely to be large.
気化式加湿器にもいくつかの方式があるが、その一つに、フィルタに毛細管現象を利用して給水(揚水)する毛細管式がある。例えば特許文献2には、ハニカム形状の充填材の下端を水槽に浸して給水させ、ブロアーで送風して気化させる構成が記載されている。フィルタには、レーヨンなどの樹脂からなる不織布などによって形成された充填材が用いられる。フィルタの形状は様々であり、ハニカム状の板や円筒、複雑な形状の波板を複数枚重ね合わせたものが多く用いられる。 There are several types of vaporizing humidifiers, and one of them is a capillary type that supplies water (pumps water) to the filter using the capillary phenomenon. For example, Patent Document 2 describes a configuration in which the lower end of a honeycomb-shaped filler is immersed in a water tank to supply water, and blown and vaporized by a blower. For the filter, a filler formed of a nonwoven fabric made of a resin such as rayon is used. Filters have various shapes, and a honeycomb plate, a cylinder, or a plurality of complex corrugated plates are often used.
蒸気式加湿器は、蒸気を利用して加湿する方式であり、例えばボイラーで発生させた蒸気を熱交換器に噴霧している。蒸気式加湿器は、沸騰蒸気を利用するものであるため加湿量の制御が容易である一方、飽和蒸気であるため空気とよく混合しないと結露しやすく、飽和効率を上げにくいという問題がある。 The steam humidifier is a method of humidifying using steam, for example, steam generated by a boiler is sprayed on a heat exchanger. Since the steam humidifier uses boiling steam, it is easy to control the amount of humidification. On the other hand, since it is saturated steam, there is a problem that if it is not mixed well with air, condensation is likely to occur and saturation efficiency is difficult to increase.
水噴霧式加湿器は、常温の水を微細な水滴にして放出することによって加湿する方式であり、例えばスプレーや超音波によって数十ミクロン(マイクロオーダー)以下の水滴を発生させて噴出する。水噴霧式は、気化式よりも加湿量の制御が容易である。しかし水に含まれるものをそのまま放出してしまうため、周囲にカルシウムやマグネシウム等の硬度成分が析出したり、水に繁殖した雑菌も振りまいたりしてしまう。このためクリーンルームや食品系施設には使いにくく、空気清浄度が要求されない場所に用いたり、純水器や殺菌装置を併用したりしている。 The water spray type humidifier is a method of humidifying by discharging water at normal temperature into fine water droplets. For example, water droplets of several tens of microns (micro order) or less are generated and ejected by spraying or ultrasonic waves. The water spray type is easier to control the humidification amount than the vaporization type. However, since what is contained in water is released as it is, hardness components such as calcium and magnesium are deposited around it, and miscellaneous bacteria propagated in the water are also scattered. For this reason, it is difficult to use in clean rooms and food facilities, and it is used in places where air cleanliness is not required, or a pure water device or a sterilizer is used in combination.
また蒸気式加湿器と水噴霧式加湿器はいずれも、容積がなければ水蒸気の粗密が発生して結露しやすいため、空気と混合するための大きなダクトやエリミネーター(水滴分離器)が必要となり、機器の専有面積が大きくなるという問題がある。 In addition, both the steam humidifier and the water spray humidifier are susceptible to condensation due to the density of water vapor if there is no volume, so a large duct and eliminator (water droplet separator) for mixing with air is required. There is a problem that the area occupied by the equipment increases.
近年の省エネルギー化の流れから、空気調和器に代表される熱交換器のCOPをさらに向上させる必要がある。また、居住空間の快適さを向上させる上で、湿度のコントロールが重要になってきているが、それに際しても動力を削減し、同時に加湿能力を向上させる必要がある。 From the recent trend of energy saving, it is necessary to further improve the COP of a heat exchanger represented by an air conditioner. Moreover, in order to improve the comfort of living space, control of humidity has become important, but it is also necessary to reduce power and improve humidification capacity at the same time.
しかし、特許文献1に記載されるように凝縮器のフィンに水を噴霧したとしても、すぐに水が流下してしまうために、大量の水をかけ続けなければならない。このため、水の消費量および水を流すためのポンプ仕事が大きく、エネルギー消費の低下の妨げとなっている。また凝縮器に吹きかける構成では、液滴を大きくして吹きかけると凝縮器の水膜が厚くなり、熱伝達性が悪くなる上、大部分の水が蒸発する前に流れてしまい無駄が多い。一方液滴を小さくして吹きかけると飛散してしまい、凝縮器での熱伝達には寄与しなくなってしまう。また周囲に飛散して周囲の機器に損傷を与えたり、美観を損ねたりするという問題があった。
However, even if water is sprayed onto the fins of the condenser as described in
また凝縮器のフィンに水を噴霧する蒸発式凝縮器(エバコン)を用いるヒートポンプにおいては、熱交換器表面に耐久性に優れた腐食防止膜を塗布してあるが、通過空気や噴霧する水に含まれる固形分によって膜がエロージョンし、剥離した部分から熱交換器の電解腐食を起こす問題があった。 In heat pumps that use an evaporative condenser (evaporator) that sprays water on the fins of the condenser, a corrosion protection film with excellent durability is applied to the heat exchanger surface. There was a problem that the film was eroded by the solid content, and electrolytic corrosion of the heat exchanger occurred from the peeled portion.
また加湿に際しては、上述したように、水噴霧式であれば加湿量の制御が容易であるが、周辺への硬度成分の析出や雑菌の放出があるため、使いにくい。蒸気式は放出する空気が高熱となる上、飽和効率を上げにくいため採用しにくい。 In addition, as described above, the humidification amount can be easily controlled in the case of the water spray method when humidifying, but it is difficult to use because of the precipitation of hardness components and the release of bacteria in the vicinity. The steam type is difficult to adopt because the air that is released becomes hot and it is difficult to increase the saturation efficiency.
そこで本発明は、凝縮器を効率的に冷却して成績係数を向上させると共に、気化式加湿において加湿能力の制御幅を大きくすることが可能な熱交換器および加湿器を提供することを目的としている。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a heat exchanger and a humidifier that can efficiently cool the condenser to improve the coefficient of performance and can increase the control range of the humidifying capacity in the vaporizing humidification. Yes.
上記課題を解決するために、本発明の代表的な構成は、熱伝達媒体を循環させて室外の熱と室内の熱を交換する熱交換器であって、熱伝達媒体を気化吸熱させる蒸発器と、熱伝達媒体を圧縮する圧縮機と、圧縮された熱伝達媒体を放熱させて液化させる凝縮器と、凝縮器または蒸発器のいずれか一方または両方に平行して立設された複数枚の板状のフィンの外表面に静電植毛してなる湿潤層と、湿潤層に水を間欠的に供給する水供給部とを備え、フィンの間隔は1mm〜3mmであり、水供給部によって湿潤層に水を間欠的に供給することにより、湿潤層に水の薄膜を形成することを特徴とする。 In order to solve the above problems, a typical configuration of the present invention is a heat exchanger that circulates a heat transfer medium and exchanges outdoor heat and indoor heat, and vaporizes and absorbs heat from the heat transfer medium. A compressor that compresses the heat transfer medium, a condenser that dissipates and liquefies the compressed heat transfer medium, and a plurality of sheets installed in parallel with one or both of the condenser and the evaporator It has a wet layer formed by electrostatic flocking on the outer surface of the plate-like fins, and a water supply unit that intermittently supplies water to the wet layer, and the interval between the fins is 1 mm to 3 mm, and is wetted by the water supply unit A thin film of water is formed in the wet layer by supplying water intermittently to the layer.
上記構成により、湿潤層に水の薄膜が形成されるために、湿潤層に覆われている凝縮器または蒸発器の熱伝達率を向上させることができる。したがって、凝縮器の場合には、凝縮器の内部を循環する熱伝導媒体の凝縮効率を上昇させることが可能となる。また蒸発器の場合には、外気から吸着した水が均一な薄膜を形成するために氷結しにくく、除霜間隔を広げることができる。 With the above configuration, since a thin film of water is formed on the wet layer, the heat transfer coefficient of the condenser or evaporator covered with the wet layer can be improved. Therefore, in the case of the condenser, it is possible to increase the condensation efficiency of the heat transfer medium circulating inside the condenser. In the case of an evaporator, the water adsorbed from the outside air forms a uniform thin film, so that it is difficult to freeze and the defrosting interval can be widened.
また、湿潤層に水を供給する水供給部と、湿潤層に空気を流通させ湿潤層が吸水した水の気化を促進する通気部とを備えていてもよい。 Moreover, you may provide the water supply part which supplies water to a wet layer, and the ventilation part which distribute | circulates air to a wet layer and promotes vaporization of the water which the wet layer absorbed.
湿潤層に積極的に水を供給することにより、湿潤層に確実に水の薄膜を形成することができる。このように薄膜を形成することにより水の膜の中に高い温度勾配が形成され高熱流束が得られるため、蒸発速度を高めることができる。なお、水の薄膜が乾く寸前が最も高熱流束が得られる。また、通気部を備えたことにより湿潤層に供給された水の気化速度が上昇するため、凝縮器の気化吸熱効率が増加する。 By actively supplying water to the wet layer, a thin film of water can be reliably formed on the wet layer. By forming a thin film in this way, a high temperature gradient is formed in the water film and a high heat flux is obtained, so that the evaporation rate can be increased. Note that the highest heat flux can be obtained immediately before the water thin film is dried. Moreover, since the vaporization rate of the water supplied to the wet layer increases due to the provision of the aeration part, the vaporization endothermic efficiency of the condenser increases.
したがって室内機の凝縮器に湿潤層を設けた場合には、加湿能力を高めることができる。特に、水が極めて薄い薄膜であることから、熱交換器の温度の変動が温度勾配に大きな影響を与えるため、加湿能力の制御幅を大きくすることが可能である。 Therefore, when a wet layer is provided in the condenser of the indoor unit, the humidifying ability can be increased. In particular, since the water is a very thin thin film, fluctuations in the temperature of the heat exchanger have a large effect on the temperature gradient, so that it is possible to increase the control range of the humidifying capacity.
また室外機の凝縮器に湿潤層を設けた場合には、水の気化熱によって凝縮器を冷却することができ、凝縮器の内部を循環する熱伝導媒体の凝縮効率を上昇させることが可能となる。したがって、簡単かつ安価に凝縮器を冷却することができ、熱伝達媒体を凝縮することが可能となる。 In addition, when a wet layer is provided in the condenser of the outdoor unit, the condenser can be cooled by the heat of vaporization of water, and the condensation efficiency of the heat transfer medium circulating in the condenser can be increased. Become. Therefore, the condenser can be cooled easily and inexpensively, and the heat transfer medium can be condensed.
さらに時間を計測するタイマーを備え、水供給部は、タイマーが計測した時間に基づいて間欠的に給水してもよい。湿潤層は水を保持するため、間欠的な給水で足り、大量の水を流し続けることなく適切な効果を得ることができる。また給水間隔を広げることにより、湿潤層が乾燥するタイミングを作ることができ、菌やカビの発生を防止することができる。また給水間隔によって加湿量を制御することができる。 Furthermore, the timer which measures time is provided and a water supply part may supply water intermittently based on the time which the timer measured. Since the wet layer retains water, intermittent water supply is sufficient, and an appropriate effect can be obtained without continuing to flow a large amount of water. Further, by widening the water supply interval, it is possible to make the timing when the wet layer dries, and to prevent the generation of bacteria and mold. Further, the humidification amount can be controlled by the water supply interval.
湿潤層は、凝縮器または蒸発器に塗布した接着剤に繊維を静電植毛してもよい。これにより保水力の高い湿潤層を容易に形成することができる。また、植毛された繊維を苛性ソーダ(水酸化ナトリウム)などのアルカリ溶剤で除去することができ、凝縮器または蒸発器を再生利用することができる。また植毛部がエロージョンを防ぐ効果も得られる。 The wetting layer may electrostatically flock the fibers to the adhesive applied to the condenser or evaporator. This makes it possible to easily form a wet layer with high water retention. Further, the implanted fibers can be removed with an alkaline solvent such as caustic soda (sodium hydroxide), and the condenser or the evaporator can be recycled. Moreover, the effect which a flocking part prevents erosion is also acquired.
接着剤の層厚は20μm以下であることが好ましい。これにより湿潤層を設けたことによる伝熱効率の低下を防止することができる。 The layer thickness of the adhesive is preferably 20 μm or less. Thereby, it is possible to prevent a decrease in heat transfer efficiency due to the provision of the wet layer.
繊維は、光触媒材料または銀粉を混入してもよい。また、湿潤層に紫外線を照射する紫外線照射部を備えてもよい。これらにより菌やカビの発生を防止することができる。 The fiber may be mixed with a photocatalytic material or silver powder. Moreover, you may provide the ultraviolet irradiation part which irradiates a wet layer with an ultraviolet-ray. By these, generation | occurrence | production of microbe and mold | fungi can be prevented.
湿潤層にスケール除去剤を噴射して洗浄する洗浄部を備えてもよい。これにより、湿潤層の機能低下を防止することができる。 You may provide the washing | cleaning part which sprays a descaling agent on a wet layer and wash | cleans. Thereby, the function fall of a wet layer can be prevented.
湿潤層は、凝縮器または蒸発器の外表面の一部に備えられ、さらに、通気部から送出される空気を、凝縮器または蒸発器の湿潤層が備えられた部分と備えられていない部分に分割して導く隔壁を備えてもよい。 The wetting layer is provided on a part of the outer surface of the condenser or the evaporator, and further, the air sent from the ventilation part is divided into the part provided with the wetting layer and the part not provided with the wetting layer of the condenser or the evaporator. A partition wall that is divided and guided may be provided.
これにより、冷暖房効率の低下を抑えつつ、必要に応じて加湿機能を備えさせることができる。なお湿潤層の有無によって圧損が異なるが、隔壁を設けることによっていずれの領域にも同様に通気させることができる。 Thereby, a humidification function can be provided as needed, suppressing the fall of air-conditioning efficiency. Although the pressure loss varies depending on the presence or absence of the wet layer, it is possible to ventilate any region by providing a partition wall.
また本発明の他の代表的な構成は、熱伝達媒体を循環させて室外の熱と室内の熱を交換する熱交換器を備えた加湿器であって、熱伝達媒体を気化吸熱させる蒸発器と、熱伝達媒体を圧縮する圧縮機と、圧縮された熱伝達媒体を放熱させて液化させる凝縮器と、凝縮器または蒸発器のいずれか一方または両方に平行して立設された複数枚の板状のフィンの外表面に静電植毛してなる湿潤層と、湿潤層に水を間欠的に供給する水供給部とを備え、フィンの間隔は1mm〜3mmであり、水供給部によって湿潤層に水を間欠的に供給することにより、湿潤層に水の薄膜を形成することを特徴とする。
Another representative configuration of the present invention is a humidifier having a heat exchanger that circulates a heat transfer medium to exchange outdoor heat and indoor heat, and vaporizes and absorbs heat from the heat transfer medium. A compressor that compresses the heat transfer medium, a condenser that dissipates and liquefies the compressed heat transfer medium, and a plurality of sheets installed in parallel with one or both of the condenser and the evaporator It has a wet layer formed by electrostatic flocking on the outer surface of the plate-like fins, and a water supply unit that intermittently supplies water to the wet layer, and the interval between the fins is 1 mm to 3 mm, and is wetted by the water supply unit A thin film of water is formed in the wet layer by supplying water intermittently to the layer.
上記構成によれば、湿潤層内に水が薄膜を形成し、この湿潤層に空気を流通させることにより加湿を行うことができる。このように薄膜を形成することにより水の膜の中に高い温度勾配が形成され高熱流束が得られるため、蒸発速度、すなわち加湿能力を高めることができる。同様に、水が極めて薄い薄膜であることから、熱源たる加熱部の変動が温度勾配に大きな影響を与えるため、加湿能力の制御幅を大きくすることが可能である。 According to the above configuration, the water can be humidified by forming a thin film in the wet layer and allowing air to flow through the wet layer. By forming a thin film in this way, a high temperature gradient is formed in the water film and a high heat flux is obtained, so that the evaporation rate, that is, the humidifying ability can be increased. Similarly, since the water is a very thin thin film, the fluctuation of the heating unit as a heat source greatly affects the temperature gradient, so that the control range of the humidifying capacity can be increased.
上述した熱交換器の技術的思想に基づく構成要素やその説明は、上記の加湿器にも適用可能である。 The components based on the technical idea of the heat exchanger described above and the description thereof can also be applied to the humidifier.
以上説明したように本発明の熱交換器または加湿器によれば、凝縮器において効率的に冷却して成績係数を向上させると共に、気化式加湿において加湿能力の制御幅を大きくすることが可能となる。 As described above, according to the heat exchanger or humidifier of the present invention, it is possible to efficiently cool the condenser and improve the coefficient of performance, and to increase the control range of the humidifying capacity in the vaporizing humidification. Become.
(第1実施形態)
本発明にかかる熱交換器および加湿器の第1実施形態について説明する。ここでは、理解を容易にするために、加湿機能を備えた熱交換器としてエアコンを挙げて説明する。なお、以下の実施形態に示す、寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。また本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
(First embodiment)
1st Embodiment of the heat exchanger and humidifier concerning this invention is described. Here, in order to facilitate understanding, an air conditioner will be described as a heat exchanger having a humidifying function. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the following embodiments are merely examples for facilitating the understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. Further, in the present specification and drawings, constituent elements having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
(エアコン100)
図1は第1実施形態にかかる熱交換器および加湿器の例としての空気調和機(エアーコンディショナー。以下単に「エアコン100」という。)を説明するための概略図である。かかるエアコン100は、冷房または暖房として機能し、室内機110と、室外機200と、冷媒配管102とを含んで構成される。エアコン100では、冷媒配管102が室内機110と室外機200に接続されている。
(Air conditioner 100)
FIG. 1 is a schematic view for explaining an air conditioner (air conditioner; hereinafter simply referred to as “
冷媒配管102は、管形状を有し、内部に熱伝達媒体(冷媒)を封入されている。熱伝達媒体は図1中矢印で示すように、室内機110と室外機200の間を循環している。エアコン100を暖房装置として機能させる場合は、冷房装置として機能させる場合と逆の方向に熱伝達媒体を循環させる。本実施形態では、エアコン100を主に暖房装置として動作させる場合について説明する。
The
室内機110は、暖房時に凝縮器(冷房時は蒸発器)として機能するフィン120およびコイル122と、水供給部の例としての散水部124と、通気部の例としてのファン128と、紫外線照射部134と、洗浄部136(図2参照)を備えている。フィン120の下方には水受皿130が配置され、フィン120から落下した水を受け止める。水受皿130には排水管132が接続されており、受け止められた水は溜まることなく排水される。
The
室外機200は、屋外熱交換器212(暖房時は蒸発器、冷房時は凝縮器)と、ファン214と、圧縮機216とを含んで構成される。屋外熱交換器212では液体の冷媒を蒸発させて気化させて吸熱させる。ファン214は外気を用いて冷媒の吸熱を促進する(外気に冷熱を放出する)。圧縮機216は冷媒を圧縮し、高温高圧の気体にする。
The
図2は室内機110の概略構成を説明する図、図3は湿潤層140およびコイル122を説明する図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining a schematic configuration of the
フィン120は、平行して立設される複数枚の板状部材である。具体的には、コイル122と一体に接続(溶接)されたフィンコイルとして構成することができる。フィン120はコイル122内を循環する冷媒からすれば放熱板としての機能を有するが、フィン120から見ればその表面に含ませた水を温めるためにコイル122から熱を供給される。
The
フィン120は、本実施形態において0.5mm厚のアルミニウム板である。フィン120の間隔は1mm〜3mmとすることができ、約2mmとすることがさらに好適である。フィンの間隔が1mmよりも狭いと圧力損失が高くなってファン128の動力を増大させなければならなくなるためである。またフィンの間隔が3mmよりも広くなってしまうと、湿潤層と空気との接触面積が減少して所望の加湿性能が得られないためである。
The
コイル122は冷媒を循環させる管であり、冷媒配管102に接続され、室外機200と冷媒を循環している。コイル122はフィン120と接合(溶接)されており、冷媒の熱をフィン120へと伝える。高温高圧の気体である冷媒はフィン120によって放熱し、凝縮して液体となる。
The
コイル122はフィン120を反復して貫通しており、図3(b)に示すようにフィン120に対するコイル122の断面配置は千鳥状(交互に配置されていること)となっている。これにより、空気の流通を阻害することなく、コイル122からフィン120への伝熱効率を高めることができる。
The
なおヒートポンプを用いずに加湿器を構成しようとした場合は、コイル122内に冷媒に代えて熱流体(湯や油)を流したり、コイル122に代えて電熱ヒータを用いたりすることも可能である。またフィン120全体に電流を流して、フィン120自体を発熱させてもよい。
In addition, when it is going to comprise a humidifier without using a heat pump, it can replace with a refrigerant | coolant in the
ファン128は、気流を生じることによってフィン120の間に空気を流通させ、湿潤層140が吸水した水の気化を促進することにより、冷媒の放熱を促進する。
The
湿潤層140は、図2の部分拡大図に示すように、フィン120の表面に植毛することによって設けられている。具体的には、湿潤層140は例えば接着剤を塗布したフィン120に繊維を静電植毛して構成することができる。
The
散水部124は、フィン120の上方から水126を噴射することにより、湿潤層140に水を供給する。散水部124の供給管には給水弁124aが設けられており、制御部150の制御によって水126の供給と停止を行う。制御部150は、時間を計測するタイマー152が計測した時間に基づいて、間欠的に給水を行う(例えば1〜2分ごと)。湿潤層140は水126を保持するため、間欠的な給水で足り、大量の水を流し続けることなく適切な効果を得ることができる。また給水間隔を広げることにより、湿潤層140が乾燥するタイミングを作ることができ、菌やカビの発生を防止することができる。また、間欠的な給水の間隔(タイマー間隔)を調整することにより、全体的な加湿量を調整することができる。
The
図3に示すように、湿潤層140は不規則に植毛された繊維142によって構成される。これにより、湿潤層140は散水部124から供給される水126を毛細管現象を利用して浸透、拡散させることができる。給水された水126は、図3(a)に示すように、繊維142同士の間でメニスカス(液体架橋)と呼ばれる薄膜を形成する。
As shown in FIG. 3, the
繊維142は、レーヨンやナイロンまたはアクリルを主成分とする合成樹脂を好適に用いることができる。特にアクリルは親水性がよく、拡散性が高いために好ましい。これは、親水性が高いと固液接触角が小さくなり、メニスカス部が増大するためである。繊維142には、後述するように、光触媒材料や、防菌防かび剤(備長炭や銀粉など)を混入してもよい。さらに紫外線照射部134によって湿潤層140に紫外線を照射することにより、菌の繁殖を防止している。さらに服飾に使用される合成樹脂を用いることで、次亜塩素酸などの漂白剤を用いてカビや酵母の殺菌を行うことも可能である。
As the
洗浄部136は、スケール除去剤を噴射してフィン120に付着したスケールを洗浄する。繊維142にレーヨン等の材質を用いることにより、一般的なエアコン洗浄剤や中性スケール除去剤を使用することができ、洗浄も容易である。なお、スケールを除去しなかったとしても同様に水126の薄膜は形成され、性能の低下はほとんど見られなかった。ただしフィン120の間が目詰まりを生じるほどにスケールが堆積すると圧損が増大するため、定期的にスケールを除去することが好ましい。洗浄部136の供給管には洗浄弁136aが設けられており、制御部150の制御によってスケール除去剤の供給と停止を行う。
The
また、繊維142を接着剤を用いて植毛したことにより、植毛された繊維142を苛性ソーダ(水酸化ナトリウム)などのアルカリ溶剤、アルミフィンを使用しておりアクリル溶剤によって腐食する場合はラッカーシンナーで除去することができる。従って、使用により繊維142に汚れが溜まって目詰まりなどを生じた場合にはフィン120を交換するが、湿潤層140を除去して再び植毛することができる。このようにフィン120を再利用することにより、ランニングコストの低減および資源の有効利用を図ることができる。
In addition, if the
繊維142の長さは、0.5mm〜2mmであることが好ましく、約1mm程度が最も好ましい。なお、約1mmの繊維142を用いた場合、湿潤層の層厚は約0.5mmとなる。繊維142が0.5mmより短いと毛細管現象による拡散性が低くなってしまうためである。また繊維142が2mmよりも長くなると繊維142中に含まれる水の膜が厚くなってしまい、後述するような所望の加湿性能が得られないためである。
The length of the
また接着剤の層厚は、20μm以下であることが好ましい。これにより湿潤層140を設けたことによる電熱効率の低下を防止することができる。なお接着剤を薄くすると繊維142に対する接着力が低下するが、繊維142を静電植毛した後に加熱処理を行うことにより、接着剤が20μm以下と薄くても確実に定着させることができる。
The layer thickness of the adhesive is preferably 20 μm or less. Thereby, a decrease in electrothermal efficiency due to the provision of the
繊維142は、金属または炭素もしくはその両方を含有していてもよい。これにより熱伝導率が向上するため、効率よくフィン120に保持された熱と外気の熱を交換することができる。
The
なお湿潤層140としては繊維の植毛に限らず、毛細管現象が得られれば足り、帯状の布や不織布を巻き付けたり、発泡樹脂の層を形成したり、多孔質のセラミックをフィン120の外表面に焼結して形成してもよい。
The
図4は湿潤層140の他の例を説明する図であり、特に図4(a)は不織布を、図4(b)は布を、図4(c)は発泡樹脂を湿潤層140に用いた場合をそれぞれ示す。また図4中、水を斜線で示す。図4に示すように、不織布、布および発泡樹脂でも毛細管現象を利用し、水を拡散させて薄膜を形成することが可能となる。したがって、不織布、布および発泡樹脂でも湿潤層140として好適に用いることができる。
FIG. 4 is a diagram for explaining another example of the
上記構成によれば、散水部124から湿潤層140に水を供給すると、植毛により形成された湿潤層140内に毛細管現象を利用して水が浸透して拡散し、この湿潤層140に空気を流通させることにより加湿を行うことができる。そして間欠的に給水を行うが、散水部124から水を吐出している間は湿潤層140には過剰な水が含まれるため、薄膜は形成されにくい。しかし、間欠給水を行うことにより、給水を停止すると余剰水分は迅速に落下し、湿潤層140には極めて薄い薄膜が形成される(図3(a)参照)。
According to the above configuration, when water is supplied from the sprinkling
したがって、継続的に常時給水する場合に比べて、水の膜を飛躍的に薄くすることができる。このように極めて薄い薄膜を形成することにより、水の膜の中に高い温度勾配が形成され高熱流束が得られるため、気化しやすくなり、蒸発速度、すなわち加湿能力を高めることができる。また、水の薄膜が乾く寸前が最も高熱流束が得られるため、乾く寸前に給水を行うように給水の間隔を設定することで、時間平均熱流束が高くなり、さらに加湿能力を高めることが出来る。同様に、水が極めて薄い薄膜であることから、熱源温度にほぼ比例して水膜の伝熱面近傍温度が変化するため、水膜内の温度勾配の変化幅が大きくでき、加湿能力の制御幅を大きくすることが可能である。 Therefore, the water film can be drastically reduced as compared with the case where water is constantly supplied. By forming an extremely thin thin film in this way, a high temperature gradient is formed in the water film and a high heat flux is obtained. Therefore, vaporization is facilitated, and the evaporation rate, that is, the humidifying ability can be increased. In addition, the highest heat flux is obtained just before the water thin film dries, so by setting the water supply interval so that water is supplied just before it dries, the time average heat flux is increased and the humidification capacity is further increased. I can do it. Similarly, since the water is a very thin thin film, the temperature near the heat transfer surface of the water film changes almost in proportion to the heat source temperature, so the change width of the temperature gradient in the water film can be increased and the humidification capacity can be controlled. The width can be increased.
また、上記構成によれば長期間滞留する水がなく、また湿潤層140の保有水量が少ないため、供給水を停止すればフィン120および湿潤層140は容易に乾燥する。したがって菌の発生危険度を飛躍的に低減させることができ、匂いの発生を防ぐことができる。
In addition, according to the above configuration, there is no water that stays for a long period of time, and the retained water amount of the
また、植毛による湿潤層140は拡散性が高いため、少量の水を供給すれば全体に行き渡らせることができる。常時給水する場合の給水利用率は30〜70%であるが、本実施形態の構成によればほぼ100%を利用することができる。このため供給する水にあらかじめ硬度成分を除去する軟水化処理を施しても、処理量が少ないことから、コストの増大を防止することができる。
Moreover, since the
[実施例1]
上記構成の熱交換器を実施例とし、充填材を用いた気化式加湿器を比較例とし、評価実験を行った。図5は比較例としての充填材を用いた気化式加湿器の構成を示す図であって、上記説明と説明の重複する部分については同一の符号を付して説明を省略する。
[Example 1]
An evaluation experiment was conducted using the heat exchanger having the above-described configuration as an example and a vaporizing humidifier using a filler as a comparative example. FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a vaporizing humidifier using a filler as a comparative example, and the same parts as those described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図5に示す比較例たる気化式加湿器800において、フィン810には湿潤層140が設けられておらず、散水部124も配置されていない。フィン810にはコイル122が貫通して設けられており、冷媒から熱が供給される。フィン810の下流側には不織布の波板から成る充填材820が配置されており、充填材820の上方に配置された給水管830から水が滴下されて常時給水される。したがって気化式加湿器800においては、ファン128が発生させた気流はフィン810において温められ、充填材820において水を気化させる。
In the vaporizing
図6は実施例と比較例の飽和効率を比較する図である。飽和効率はどの程度まで空気を加湿できるかを示す指標であって、加湿の前後における(出口湿度−入口湿度)/湿球湿度−入口湿度)×100(%)で表される。比較例と実施例の双方で90分間計測したところ、図6に示すように、実施例では85%、比較例ではほぼゼロの飽和効率を得た(なお、比較例の飽和効率の実験値は−4となっているが、原理的に負値になることはないため、測定誤差と考えられる)。このときの圧力損失は実施例の方が10Pa高かったが、少ない圧力損失差で極めて高い飽和効率を得られたことがわかる。 FIG. 6 is a diagram comparing the saturation efficiencies of the example and the comparative example. The saturation efficiency is an index indicating how much air can be humidified, and is represented by (exit humidity−inlet humidity) / wet bulb humidity−inlet humidity) × 100 (%) before and after humidification. When measured for 90 minutes in both the comparative example and the example, as shown in FIG. 6, a saturation efficiency of 85% was obtained in the example and almost zero in the comparative example (note that the experimental value of the saturation efficiency of the comparative example is Although it is -4, it is considered to be a measurement error because it never becomes a negative value in principle). The pressure loss at this time was 10 Pa higher in the example, but it can be seen that extremely high saturation efficiency was obtained with a small pressure loss difference.
一方、同一熱量、同一風速、同時実験で同一の飽和効率を得られるという条件としたところ、実施例のフィン120は比較例のフィン810に対してスペース(奥行き)が75%減となり、圧力損失も18%減となった。このように、極めて高い飽和効率を得られることから、フィン120の寸法を小さくすることができ、装置の小型化、薄型化を図ることができる。
On the other hand, when the same amount of heat, the same wind speed, and the same saturation efficiency can be obtained in the same experiment, the
なぜ低い圧力損失でも高い飽和効率を得られるかについて考察したところ、まずは比較例の気化式加湿器に比べて1段省略できるために、圧力損失が低いことが挙げられる。しかしそれ以上に、気化する効率が高いため、薄い熱交換器で足りることになり、圧力損失も低くなると考えられる。 Considering why a high saturation efficiency can be obtained even with a low pressure loss, the first step can be omitted as compared with the vaporization type humidifier of the comparative example, so that the pressure loss is low. However, since the efficiency of vaporization is higher than that, a thin heat exchanger is sufficient, and the pressure loss is considered to be low.
図7は実施例と比較例の管外総括熱伝達率を示す図である。図に示すように、乾球温度で計算した総括熱伝達率は、実施例が1818(W/m2K)、比較例が681(W/m2K)であって、約3倍となっていることがわかる。これは、噴霧した水が湿潤層140によって薄く引き延ばされるため、およびフィン120の内部から熱が供給されるために水の中の温度勾配が大きいためと考えられる。
FIG. 7 is a diagram showing the overall heat transfer coefficient outside the tube of the example and the comparative example. As shown in the figure, the overall heat transfer coefficient calculated at the dry bulb temperature is 1818 (W / m2K) in the example and 681 (W / m2K) in the comparative example, which is about three times higher. Recognize. This is presumably because the sprayed water is thinly stretched by the
図8は実施例と比較例の熱交換性能を比較する図である。成績係数(COP:Coefficient Of Performance)は動作係数ともいい、エネルギー効率を示す指標である。COPは動作能力(kW)/消費電力(kW)として算出できるが、ここでは蒸発温度/(蒸発温度−凝縮温度)として算出している(カルノーサイクルに基づく理論COP)。 FIG. 8 is a diagram comparing the heat exchange performance of the example and the comparative example. The coefficient of performance (COP) is also called an operation coefficient and is an index indicating energy efficiency. COP can be calculated as operating capacity (kW) / power consumption (kW), but here it is calculated as evaporation temperature / (evaporation temperature-condensation temperature) (theoretical COP based on Carnot cycle).
図8に示すように、実施例では顕熱に加えて、加湿による潜熱を出力している。このため、比較例に比べて1.5倍の加熱量を出力している。一方、消費電力は1.1倍であるため、COPが1上昇する結果となり、高い高効率化を図ることができることがわかる。 As shown in FIG. 8, in the embodiment, in addition to sensible heat, latent heat due to humidification is output. For this reason, the heating amount 1.5 times that of the comparative example is output. On the other hand, since the power consumption is 1.1 times, the COP increases by 1, and it can be seen that high efficiency can be achieved.
図9は実施例と比較例の加湿能力の制御性を比較する図である。図9に示すように、比較例では冷媒温度を30℃から40℃まで変化させたとき、相対湿度は82.2%〜86.5%(変化幅4%)となり、飽和効率は86%〜91%の幅でしか変化しなかった。これに対し実施例では、冷媒温度を20℃から30℃まで変化させたとき、相対湿度は74%〜89%(変化幅14%)となり、飽和効率は75%〜94%まで変化した。このことから、冷媒温度(加熱部たるコイル130の温度)に応じて、加湿能力の制御幅を大きくとれることがわかる。
FIG. 9 is a diagram comparing the controllability of the humidifying ability of the example and the comparative example. As shown in FIG. 9, in the comparative example, when the refrigerant temperature is changed from 30 ° C. to 40 ° C., the relative humidity is 82.2% to 86.5% (
上記説明したごとく、本実施形態にかかる熱交換器(加湿器)においては、気化式において加湿能力を高めることによりファン動力と設置スペースの削減を図り、熱源の効率を向上させ、さらに加湿能力の制御幅を大きくすることができる。 As described above, in the heat exchanger (humidifier) according to this embodiment, the fan power and installation space are reduced by increasing the humidification capacity in the vaporization type, the efficiency of the heat source is improved, and the humidification capacity is further improved. The control width can be increased.
また、充填材を用いた気化式加湿器と比較すると、保有水量が非常に少ないため、停止時にも容易に乾燥させることができ、雑菌の繁殖を防止することができる。また湿潤層140が加熱部たるコイル122と一体になっていることから高温に加熱することができ、60℃程度まで加熱することにより殺菌も可能である。
Moreover, compared with the vaporization type humidifier using a filler, since the amount of retained water is very small, it can be easily dried even at the time of stoppage, and propagation of germs can be prevented. Further, since the
図10は実施例と比較例の洗浄時の圧力損失と相対湿度とを説明する図である。圧力損失はフィルタ前後の静圧の差であり、相対湿度は水蒸気分圧/飽和水蒸気圧である。実施例ではフィン120を洗浄し、比較例では充填材820に大量の水をかける実験を行った(約1500秒の時点)。
FIG. 10 is a diagram for explaining the pressure loss and relative humidity during cleaning of the example and the comparative example. The pressure loss is the difference in static pressure before and after the filter, and the relative humidity is water vapor partial pressure / saturated water vapor pressure. In the example, the
すると比較例の構成では洗浄時に充填材の隙間に水の膜が張り、図10(a)からわかるように圧力損失の増大が見られた。これに対し実施例では、圧力損失の増大は全く見られなかった。これはフィン120が垂直型の板材形状であるため洗浄水がすぐに落下し、フィン120の間に水の膜が張ることがないことによるものと考えられる。またフィン120表面の湿潤層140によって気化する水を保持するため、フィン120同士の隙間を比較的広く取ることからも、水の膜が張ることを回避することができる。
Then, in the structure of the comparative example, a film of water was stretched in the gap between the fillers during cleaning, and an increase in pressure loss was observed as can be seen from FIG. On the other hand, in the examples, no increase in pressure loss was observed. This is presumably due to the fact that since the
また図10(b)からわかるように、実施例では、洗浄時に加湿量(出口側の相対湿度)が低下しているが、低下するのは1分程度であり、洗浄終了後にすぐに加湿量が回復している。これもフィン120が垂直型の板材形状であるため洗浄水がすぐに落下するためと考えられる。一方、比較例では加湿量が低下した後に回復するまでの時間が約2倍に長くなっている。これは、比較例の保有水量が実施例の2倍以上多く、洗浄によって低下した水温を上昇させるのに必要な時間と考えられる。
In addition, as can be seen from FIG. 10B, in the example, the humidification amount (relative humidity on the outlet side) is reduced during cleaning, but the decrease is about 1 minute, and the humidification amount is immediately after the end of cleaning. Has recovered. This is also because the cleaning water falls immediately because the
[実施例2]
次に、カビや菌の繁殖防止について行った実験について説明する。カビや菌は繁殖すると臭いの原因となり、使用者に不快感を与えるおそれがあるためである。既に述べたように、本実施形態においては湿潤層140の繊維142に光触媒材料、備長炭または銀粉を混入したり、紫外線照射部134によって湿潤層に紫外線を照射したり、フィン120を乾燥させたりすることにより、カビや菌の繁殖を防止している。
[Example 2]
Next, experiments conducted for preventing the growth of mold and fungi will be described. This is because mold and fungi cause odor when they are propagated and may cause discomfort to the user. As already described, in this embodiment, the photocatalyst material, Bincho charcoal or silver powder is mixed in the
図11は、上記の防菌防かび対策と、一般的な菌やカビとの組み合わせによる有効性を示す図である。光触媒材料としては、酸化チタンを使用した。防菌防かび剤としては、備長炭または銀粉を使用した。紫外線照射部134としては、波長が365nmの紫外線を出力するブラックライトを使用した。なお、紫外線は波長が短いほどエネルギーが高いが、波長が250nm程度の紫外線では繊維142が痛んでしまうため、360nm以上であることが好ましい。
FIG. 11 is a diagram showing the effectiveness of the combination of the above-mentioned antibacterial and antifungal measures and general fungi and fungi. Titanium oxide was used as the photocatalytic material. Bincho charcoal or silver powder was used as a fungicide and fungicide. As the
図11を参照すれば、上記対策ごとに有効な菌やカビが異なっている。そして湿潤状態での連続使用中は、紫外線(ブラックライト)と光触媒材料(酸化チタン)が有効であることがわかる。しかしこのとき、赤色酵母に対する有効性は認められなかった。赤色酵母は乾燥に弱いが、乾燥殺菌中は銀成分を含有させることによりほとんどの菌やカビに有効であることがわかる。従って、繊維142に光触媒材料と銀成分を混入し、紫外線を照射することが最も有効な防菌防かび対策であるということができる。
Referring to FIG. 11, effective bacteria and molds are different for each countermeasure. It can be seen that ultraviolet light (black light) and a photocatalytic material (titanium oxide) are effective during continuous use in a wet state. However, at this time, effectiveness against red yeast was not recognized. Although red yeast is vulnerable to drying, it is found that inclusion of a silver component during dry sterilization is effective against most fungi and fungi. Therefore, it can be said that mixing the photocatalyst material and the silver component into the
なお、上記構成においては、フィン120の全体に湿潤層140を設けるように説明したが、本発明はコレに限定するものではなく、フィン120の一部のみに湿潤層140を設けてもよい。湿潤層140は乾燥させている場合には熱伝導効率が低下するため、エアコン100を冷暖房の両方に利用する場合には、効率低下の要因となる場合もあるためである。
In the above configuration, the
図12はフィン120の一部のみに湿潤層140を設けた例を示す図である。図12(a)に示す構成では、フィン120の外表面の約半分に湿潤層140を設けている。そして、ファン128から送出される空気を、湿潤層140が備えられた部分と備えられていない部分に分割して導く隔壁138を備えている。湿潤層140の有無によって圧損が異なるが、隔壁138を設けることによっていずれの領域にも同様に通気させることができる。
FIG. 12 is a diagram showing an example in which the
図12(b)は、フィン120の約半分に湿潤層140を設けた場合の飽和効率を説明する図である。実験を行ったところ、図6に示したようにフィン120の全体に湿潤層140を設けた場合には85%の飽和効率が得られていたのに対し、図12(b)に示すように湿潤層140の面積を約半分にした場合には48%の飽和効率を得ることができた。すなわち、面積比で言えば半分以上の飽和効率が得られたことがわかる。このように、冷暖房効率の低下を抑えつつ、必要に応じて加湿機能を備えさせることができる。
FIG. 12B is a diagram for explaining the saturation efficiency when the
(第2実施形態)
次に、本発明にかかる熱交換器および加湿器の第2実施形態について説明する。上記第1実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, 2nd Embodiment of the heat exchanger and humidifier concerning this invention is described. The same parts as those in the first embodiment will be denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
図13は第2実施形態にかかる熱交換器の例としてのエアコン300を説明する概略図、図14は屋外熱交換器212の構成を説明する図である。エアコン300もエアコン100と同様に冷房装置または暖房装置として機能する。
FIG. 13 is a schematic diagram illustrating an
エアコン300において、室内機110はエアコン100と同様であるため説明を割愛する。そして図14に示すように、本実施形態において室外機200の屋外熱交換器212は、フィン220とコイル222とから構成されている。フィン220には、第1実施形態にて説明したフィン120と同様に、湿潤層140が設けられている。室外機200には、屋外熱交換器212に水供給部の例としての散水部218が備えられている。
In the
エアコン300において、冷房装置として使用する場合には、屋外熱交換器212は凝縮器として放熱する。そこで散水部218から屋外熱交換器212に散水し、湿潤層140に水を供給する。
When the
上記構成の熱交換器を実施例とし、充填材を用いた気化式加湿器を比較例として(図5と同様の構成である)、冷房運転時の評価実験を行った。図15は冷房運転時の実験結果を説明するPH線図である。 An evaluation experiment at the time of cooling operation was performed using the heat exchanger having the above configuration as an example and a vaporizing humidifier using a filler as a comparative example (having the same configuration as FIG. 5). FIG. 15 is a PH diagram illustrating the experimental results during the cooling operation.
実験の結果、外気温28℃湿度60%において、比較例では55℃の熱伝達媒体を35℃まで冷却することができたが、実施例では熱伝達媒体を30℃まで過冷却することができた。これを図15(a)のPH線図で説明すれば、比較例ではPH線図内の飽和液線より右側のポイントBまでしか冷却できなかったが、実施例では飽和液線の左側のポイントAまで過冷却できていた。これは、気化熱によって強制的に冷却したことによるものと考えられる。 As a result of the experiment, the heat transfer medium at 55 ° C. could be cooled to 35 ° C. in the comparative example at an outside air temperature of 28 ° C. and humidity of 60%, but in the example, the heat transfer medium could be sub-cooled to 30 ° C. It was. If this is explained with reference to the PH diagram of FIG. 15 (a), the comparative example could only cool to the point B on the right side of the saturated liquid line in the PH diagram, but in the example, the point on the left side of the saturated liquid line. It was supercooled to A. This is considered to be due to forced cooling by the heat of vaporization.
このように過冷却できることから、図15(b)に波線にて示すように、冷媒凝縮温度を下げることが可能となる。これにより圧縮機216の圧縮比の低下を図ることができ、ポンプ仕事を削減できるため、飛躍的な高効率化を図ることができる。
Since supercooling is possible in this way, the refrigerant condensing temperature can be lowered as shown by the wavy line in FIG. As a result, the compression ratio of the
またエアコン300を暖房装置として使用する場合には、屋外熱交換器212は蒸発器として吸熱する。ここで散水部218からの散水は行わないが、外気温よりも低温であるために、空気中の水分が結露して湿潤層140が水分を含有する。このように、エアコンにおいては、冬期の暖房運転において室外機200の熱交換器に水分が付着し、これが氷結(着霜)して熱交換効率が低下してしまう。そこで従来からも、着霜すると冷媒を逆転させて除霜する除霜運転を行っている。
When the
上記構成の熱交換器を実施例とし、屋外熱交換器212に湿潤層を設けていない構成を比較例として、冬期の暖房運転の実験を行った。図16は湿潤層140を設けた場合と設けていない場合の除霜運転の様子を説明する図である。
Experiments on the heating operation in winter were conducted using the heat exchanger having the above configuration as an example and a configuration in which the
図16(a)、図16(b)に示すように、実施例では暖房運転中の冷媒蒸発温度が0℃であったのに対し、比較例では2.5℃であった。また霜発生時の温度は、比較例が2.5℃であったのに対し、実施例は−5℃であった。そして、比較例では30分毎に除霜運転が発生していたのに対し、実施例では1時間毎の頻度であった。さらに、除霜運転が開始されてから暖房運転に復帰するまでにかかる時間は同程度であった。 As shown in FIGS. 16 (a) and 16 (b), the refrigerant evaporation temperature during the heating operation was 0 ° C. in the example, whereas it was 2.5 ° C. in the comparative example. Moreover, the temperature at the time of frost generation was -5 degreeC with respect to the Example, while the comparative example was 2.5 degreeC. In the comparative example, the defrosting operation occurred every 30 minutes, whereas in the example, the frequency was every hour. Furthermore, the time taken from the start of the defrosting operation to the return to the heating operation was about the same.
上記のことから、屋外熱交換器212に湿潤層140を設けた実施例の方が、比較例よりも低い冷媒温度で動作し、かつ霜が発生するために−5℃まで過冷却を要していることがわかる。この結果を考察するに、湿潤層140の繊維の間に外気から吸着した水が付着すると、均一な薄膜を形成するために氷結しにくいものと考えられる。一方、比較例ではフィン220の表面に付着した水滴が、その端部が限りなく薄いことから氷結しやすく、早期に水滴全体が氷結して、着霜も早めに発生するものと考えられる。
From the above, the example in which the
このように、屋外熱交換器212に湿潤層140を設けることにより、冷媒温度を低下させると共に、除霜間隔を広げることができる。したがって外気と冷媒との温度差を広げることができるため熱交換効率を向上させられると共に、除霜による暖房運転の中断時間を飛躍的に削減することが可能となる。
Thus, by providing the
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, it goes without saying that the present invention is not limited to such examples. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.
例えば、第1実施形態では室内機110内の湿潤層140について説明し、第2実施形態では室外機200内の湿潤層140について説明したが、室内機110と室外機200の両方の熱交換器(凝縮器または蒸発器)に湿潤層140を設けてもよく、上記説明した効果を得ることができる。
For example, the
本発明は、室内の空気の温度を調節する熱交換器および加湿器として利用することができる。 The present invention can be used as a heat exchanger and a humidifier for adjusting the temperature of indoor air.
100 …エアコン
102 …冷媒配管
110 …室内機
120 …フィン
122 …コイル
124 …散水部
124a …給水弁
126 …水
128 …ファン
130 …水受皿
132 …排水管
134 …紫外線照射部
136 …洗浄部
136a …洗浄弁
138 …隔壁
140 …湿潤層
142 …繊維
150 …制御部
152 …タイマー
200 …室外機
212 …屋外熱交換器
214 …ファン
216 …圧縮機
218 …散水部
220 …フィン
222 …コイル
300 …エアコン
800 …気化式加湿器
810 …フィン
820 …充填材
830 …給水管
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記熱伝達媒体を気化吸熱させる蒸発器と、
前記熱伝達媒体を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮された熱伝達媒体を放熱させて液化させる凝縮器と、
前記凝縮器または前記蒸発器のいずれか一方または両方に平行して立設された複数枚の垂直型の板状のフィンの外表面に静電植毛してなる湿潤層と、
前記湿潤層に水を間欠的に供給する水供給部とを備え、
前記フィンの間隔は1mm〜3mmであり、
前記植毛の繊維はレーヨンまたはアクリルを主成分とする合成樹脂であり、
前記植毛の繊維の長さは0.5mm〜1mmであり、
前記水供給部によって前記湿潤層に水を間欠的に供給することにより、前記湿潤層に水の薄膜を形成することを特徴とする熱交換器。 A heat exchanger of a heat pump that circulates a heat transfer medium to exchange outdoor heat and indoor heat,
An evaporator for vaporizing and absorbing the heat transfer medium;
A compressor for compressing the heat transfer medium;
A condenser that radiates and liquefies the compressed heat transfer medium;
A wetting layer formed by electrostatic flocking on the outer surface of a plurality of vertical plate-like fins erected in parallel with either or both of the condenser and the evaporator;
A water supply unit for intermittently supplying water to the wet layer,
The interval between the fins is 1 mm to 3 mm,
The flocked fiber is a synthetic resin mainly composed of rayon or acrylic,
The length of the flocked fiber is 0.5 mm to 1 mm,
A heat exchanger, wherein a water thin film is formed on the wet layer by intermittently supplying water to the wet layer by the water supply unit.
前記熱伝達媒体を気化吸熱させる蒸発器と、
前記熱伝達媒体を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮された熱伝達媒体を放熱させて液化させる凝縮器と、
前記凝縮器または前記蒸発器のいずれか一方または両方に平行して立設された複数枚の垂直型の板状のフィンの外表面に静電植毛してなる湿潤層と、
前記湿潤層に水を間欠的に供給する水供給部とを備え、
前記フィンの間隔は1mm〜3mmであり、
前記植毛の繊維はレーヨンまたはアクリルを主成分とする合成樹脂であり、
前記植毛の繊維の長さは0.5mm〜1mmであり、
前記水供給部によって前記湿潤層に水を間欠的に供給することにより、前記湿潤層に水の薄膜を形成することを特徴とする加湿器。 A humidifier equipped with a heat exchanger of a heat pump that circulates a heat transfer medium to exchange outdoor heat and indoor heat,
An evaporator for vaporizing and absorbing the heat transfer medium;
A compressor for compressing the heat transfer medium;
A condenser that radiates and liquefies the compressed heat transfer medium;
A wetting layer formed by electrostatic flocking on the outer surface of a plurality of vertical plate-like fins erected in parallel with either or both of the condenser and the evaporator;
A water supply unit for intermittently supplying water to the wet layer,
The interval between the fins is 1 mm to 3 mm,
The flocked fiber is a synthetic resin mainly composed of rayon or acrylic,
The length of the flocked fiber is 0.5 mm to 1 mm,
A humidifier, wherein a water thin film is formed on the wet layer by intermittently supplying water to the wet layer by the water supply unit.
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