JP6094646B2 - 冷凍装置の熱源ユニット - Google Patents
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Description
本発明は、冷凍装置の熱源ユニットに関する。
従来より、熱交換器内部を流れる冷媒の凝縮効率や放熱効率を高めるために、熱交換器に対して送られる空気に噴霧された水を含ませている。これにより、熱交換器に到達するまでに当該水が気化した場合においてその気化熱の分だけ熱交換器に供給される空気の温度を下げることが可能になっている。
ここで、例えば、特許文献1(特開2013−76538号公報)に記載の例では、複数の方向から空気が送り込まれる熱交換器において、空気が送り込まれる方向のそれぞれに対応するように多くの噴霧器が設けられている。
上述の特許文献1に記載の例では、熱交換器の周囲の複数の方向から水の噴霧が行われているため、熱交換器のより多くの面において送り込まれる空気の冷却効果を得ることが可能になっている。
ところが、上記特許文献1に記載の例では、熱交換器の周囲の複数の方向それぞれにおいて噴霧器が配置されているため、噴霧器の数が多く、コストが増大してしまっている。
本発明の課題は、上述した点に鑑みてなされたものであり、複数の面において空気を通過させる熱交換器を用いた場合であっても、1つの噴霧器から噴霧される水によって得られる冷却空気を異なる面に供給させることが可能な冷凍装置の熱源ユニットを提供することにある。
第1観点に係る冷凍装置の熱源ユニットは、冷凍装置の熱源ユニットであって、熱交換器と、ファンと、風洞と、噴霧器と、を備えている。熱交換器は、第1面上に広がった第1熱交換部と、第1面に対して直交する第2面上に広がった第2熱交換部と、を少なくとも有している。ファンは、熱交換器を通過させる空気流れを生じさせる。風洞は、第1延伸部と、第1延伸部と連続している第2延伸部と、を有している。第1延伸部は、空気流れにおける第1熱交換部の風上側に向かって第1面と交差する方向に延びている。第2延伸部は、空気流れにおける第2熱交換部の風上側において第2熱交換部との間に隙間を確保しつつ広がっている。噴霧器は、風洞内であって空気流れにおける第1熱交換部の風上側において平均粒子径が60μm以下の水を噴霧する。第2熱交換部と第2延伸部との間の隙間空間では、水が噴霧されない。第2面の法線方向における第2熱交換部から第2延伸部までの距離は、50mm以上である。
ここで、熱交換器としては、第1面と第2面の2面のみにおいて広がった熱交換器であってもよいし、3面において広がった熱交換器であってもよいし、4面において広がった熱交換器であってもよい。
第1面に交差する方向に延びる風洞としては、第1面と交差する方向のみに対して直線的に延びている風洞に限られず、例えば、部分的に絞られた箇所を有するように湾曲して形成されており主として第1面と交差する方向に延びている風洞も含まれる。
この冷凍装置の熱源ユニットでは、第1熱交換部の風上側において噴霧器から噴霧された水を、第1熱交換部に対してだけでなく、第1熱交換部の第1面に直交した第2面上に広がる第2熱交換部に対しても供給することが可能になる。これにより、第1熱交換部の風上側において噴霧された水による冷却効果を、第1熱交換部と第2熱交換部との両方で得ることが可能になる。
この冷凍装置の熱源ユニットでは、第2熱交換部と第2延伸部との間において水を噴霧させない場合であっても、第1熱交換部の風上側において噴霧された水による冷却効果を第1熱交換部と第2熱交換部との両方で得ることが可能になる。これにより、第2熱交換部と第2延伸部との間において水の噴霧を行う噴霧器を設けない場合であっても、噴霧された水による冷却効果を第1熱交換部と第2熱交換部との両方で得ることが可能になる。
なお、第2面の法線方向における第2熱交換部から第2延伸部までの距離は、噴霧された水が風洞外に拡散してしまうことを抑制する観点から、特に限定されないが、例えば、250mm以下としてもよい。
この冷凍装置の熱源ユニットでは、第2面の法線方向における第2熱交換部から第2延伸部までの距離を50mm以上確保することにより、第1熱交換部の風上側において噴霧された水を第2熱交換部の全体に対してもより十分に供給することが可能になるとともに、第2熱交換部における風速も十分に確保しやすくなり、第2熱交換部においても十分に熱交換を行わせることが可能になる。
第2観点に係る冷凍装置の熱源ユニットは、第1観点に係る冷凍装置の熱源ユニットであって、風洞は、第2面の法線方向における第2熱交換部から第2延伸部までの距離が、第1面の法線方向における第1熱交換部から第1延伸部の空気流れの風上側端部までの距離よりも短い。
この冷凍装置の熱源ユニットでは、第1熱交換部の風上側において噴霧された水による冷却効果を第1熱交換部と第2熱交換部との両方で得つつ、第2熱交換部の風上側をコンパクト化することで狭い設置スペースであっても設置が可能になる。
また、水の噴霧が行われる第1熱交換部の風上側については第1延伸部が第2延伸部よりも長めに設けられているために、噴霧された水を風洞の第1延伸部の外側に逃がしにくく噴霧された水をより確実に捕らえて、冷却効果をより確実に得ることが可能になる。
第3観点に係る冷凍装置の熱源ユニットは、第1観点または第2観点に係る冷凍装置の熱源ユニットであって、第1面の法線方向における噴霧器から風洞の第1延伸部における空気流れ上流側端部までの間の距離が、300mm以上900mm以下である。
この冷凍装置の熱源ユニットでは、噴霧器から噴霧された水滴の大部分を、風洞の風上側から外部に向けて飛散させることなく風洞の内部で蒸散させることが可能となる。
第4観点に係る冷凍装置の熱源ユニットは、第1観点から第3観点のいずれかに係る冷凍装置の熱源ユニットであって、第2面の法線方向における第1延伸部の幅に対する第2面の法線方向における第1熱交換部の幅の比(第2面の法線方向における第1熱交換部の幅/第2面の法線方向における第1延伸部の幅)の値が、0.5以上0.9以下である。
この冷凍装置の熱源ユニットでは、第1熱交換部の風上側において噴霧された水による冷却効果を、第2熱交換部においてもより十分に得ることが可能になる。
第5観点に係る冷凍装置の熱源ユニットは、第1観点から第4観点のいずれかに係る冷凍装置の熱源ユニットであって、第1熱交換部の空気流れの通過面積は、第2熱交換部の空気流れの通過面積よりも広い。
この冷凍装置の熱源ユニットでは、空気流れの通過面積が第2熱交換部よりも広い第1熱交換部において噴霧された水による空気の冷却効果をより確実に得ることができるため、所望の省エネ効果をより確実に得ることが可能になる。
第6観点に係る冷凍装置の熱源ユニットは、第1観点から第5観点のいずれかに係る冷凍装置の熱源ユニットであって、熱交換器は、第3熱交換部をさらに有している。第3熱交換部は、第1面に対して直交しつつ第2面と対面する第3面上に広がっている。風洞は、第1延伸部と連続している第3延伸部をさらに有している。第3延伸部は、空気流れにおける第3熱交換部の風上側において第3熱交換部との間に隙間を確保しつつ広がっている。
この冷凍装置の熱源ユニットでは、第1熱交換部の風上側において噴霧器から噴霧された水を、第1熱交換部や第2熱交換部に対してだけでなく、第1熱交換部が広がっている第1面に直交した第3面上に広がる第3熱交換部に対しても供給することが可能になる。これにより、第1熱交換部の風上側において噴霧された水による冷却効果を、第1熱交換部と第2熱交換部と第3熱交換部のいずれにおいても得ることが可能になる。
第1観点に係る冷凍装置の熱源ユニットでは、第1熱交換部の風上側において噴霧された水による冷却効果を、第1熱交換部と第2熱交換部との両方で得ることが可能になる。また、第1熱交換部の風上側において噴霧された水を第2熱交換部の全体に対してもより十分に供給することが可能になるとともに、第2熱交換部における風速も十分に確保しやすくなり、第2熱交換部においても十分に熱交換を行わせることが可能になる。さらに、第2熱交換部と第2延伸部との間において水の噴霧を行う噴霧器を設けない場合であっても、噴霧された水による冷却効果を第1熱交換部と第2熱交換部との両方で得ることが可能になる。
第2観点に係る冷凍装置の熱源ユニットでは、第1熱交換部と第2熱交換部との両方で冷却効果を得つつ、狭い設置スペースであっても設置が可能になる。
第3観点に係る冷凍装置の熱源ユニットでは、噴霧器から噴霧された水滴の大部分を、風洞の風上側から外部に向けて飛散させることなく風洞の内部で蒸散させることが可能となる。
第4観点に係る冷凍装置の熱源ユニットでは、第1熱交換部の風上側において噴霧された水による冷却効果を、第2熱交換部においてもより十分に得ることが可能になる。
第5観点に係る冷凍装置の熱源ユニットでは、所望の省エネ効果をより確実に得ることが可能になる。
第6観点に係る冷凍装置の熱源ユニットでは、第1熱交換部の風上側において噴霧された水による冷却効果を、第1熱交換部と第2熱交換部と第3熱交換部のいずれにおいても得ることが可能になる。
以下、一実施形態を例に挙げて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
(1)空気調和装置の構成
本発明の一実施形態に係る室外ユニット2を含む空気調和装置1の冷媒回路10等を、図1に示す。
本発明の一実施形態に係る室外ユニット2を含む空気調和装置1の冷媒回路10等を、図1に示す。
空気調和装置1は、ビル用のマルチタイプの空気調和装置であって、1つ又は複数の熱源ユニットとしての室外ユニット2に対して複数の利用ユニットとしての室内ユニット3が並列に接続されて構成されている。
空気調和装置1の冷媒回路10は、主として、圧縮機11、四路切換弁12、室外熱交換器14、室外膨張弁16、室内膨張弁17、室内熱交換器18が順に接続されたものであり、蒸気圧縮式の冷凍サイクルとなっている。冷媒回路10は、四路切換弁12の接続状態が切り換えられることで、冷房運転と暖房運転を切り換えて行うことが可能である。
圧縮機11、四路切換弁12、室外熱交換器14および室外膨張弁16は室外ユニット2に含まれている。なお、室外ユニット2には、圧縮機11の吸入側と四路切換弁12との間においてアキュームレータ13が設けられている。また、室外ユニット2には、室外熱交換器14に空気を当てて冷媒と空気との熱交換を促進させる室外ファン15が設けられている。また、圧縮機11としては、特に限定されないが、インバータによる回転数制御を行う容量可変の圧縮機(インバータ圧縮機)と、オンオフ制御が行われる定容量の圧縮機(定容量圧縮機)とが組み合わされたものであってもよい。
室内膨張弁17および室内熱交換器18は室内ユニット3に含まれている。また、室内ユニット3には、室内熱交換器18に空気を当てて冷媒と空気との熱交換を促進させる室内ファン19が設けられている。
また、四路切換弁12と室内熱交換器18との間は、ガス側冷媒連絡配管5により接続されている。室外膨張弁16と室内膨張弁17との間は、液側冷媒連絡配管4により接続されている。液側冷媒連絡配管4およびガス側冷媒連絡配管5は、室外ユニット2と室内ユニット3との間に配置される。また、室外ユニット2内には、上述した以外にも付属機器も設けられているが、ここでは図示を省略している。
室外ユニット2の内部冷媒回路の末端部には、ガス側閉鎖弁20bと液側閉鎖弁20aとが設けられている。ガス側閉鎖弁20bは、四路切換弁12側に配置されており、ガス側冷媒連絡配管5が接続されている。液側閉鎖弁20aは、室外膨張弁16側に配置されており、液側冷媒連絡配管4が接続されている。これらのガス側閉鎖弁20bと液側閉鎖弁20aは、室外ユニット2や室内ユニット3を設置する時には閉状態にされている。そして、ガス側閉鎖弁20bと液側閉鎖弁20aは、室外ユニット2や室内ユニット3を現地に設置しガス側冷媒連絡配管5および液側冷媒連絡配管4をガス側閉鎖弁20bと液側閉鎖弁20aに接続した後に開状態とされる。
室外ユニット2には、室外熱交換器14における冷媒の凝縮効率を高めるために、室外熱交換器14に送られる空気を冷却するための二流体噴霧器6が設けられている。本実施形態では、二流体噴霧器6は複数(7つ:第1二流体噴霧器6a〜第7二流体噴霧器6g)設けられているが、二流体噴霧器6の数については特に限定されず、1つであってもよい。二流体噴霧器6は、空気と水の混合物を噴霧する。二流体噴霧器6は、室外ファン15が形成させる空気流れにおいて室外熱交換器14よりも風上側であって後述する風洞8で囲われた位置に配置されている。特に限定されないが、本実施形態では、二流体噴霧器6は、室外熱交換器14側とは反対側に向けて水滴を放射状に噴霧するように構成されている。風洞8内において二流体噴霧器6から室外熱交換器14側とは反対側に向けて放射状に噴霧された水滴は、拡散されながら室外ファン15が生じさせる空気流れによって次第に室外熱交換器14側に流れを変えて、室外熱交換器14に到達する前に実質的に全て水滴が気化する。これにより、室外熱交換器14に送られる空気を冷却させることができ、室外熱交換器14における冷媒の凝縮効率を高めることができている。なお、二流体噴霧器6から噴霧された水滴が室外熱交換器14に到達する前に実質的に全て気化するように構成されていることから、主として金属によって構成されている室外熱交換器14における腐食を抑制することが可能となっている。
二流体噴霧器6には、噴霧対象の水が、水供給源95から液送配管93を介して供給される。液送配管93の途中には液送ポンプ94が設けられており、液送配管93を流れる水の量を調節することが可能になっている。なお、図示は省略するが、本実施形態の7つの二流体噴霧器6それぞれに対して、分岐された液送配管93が接続されている。
また、二流体噴霧器6には、噴霧対象の水と混ぜ合わせるための空気が、気送配管91を介して供給される。気送配管91の途中にはコンプレッサー等の気送ポンプ92が設けられており、気送配管91を流れる空気の量を調節することが可能になっている。なお、図示は省略するが、本実施形態の7つの二流体噴霧器6それぞれに対して、分岐された気送配管91が接続されている。
なお、詳細は後述するが、二流体噴霧器6では、液送配管93を介して送られてきた水と気送配管91を介して送られてきた空気とを気液混合部61において混合し、得られた気液混合水をノズル62から噴霧させる。
なお、空気調和装置1は、各種制御を行う制御部98を有している。制御部98は、室内ユニット3内に設けられた室内制御部96と、室外ユニット2内に設けられた室外制御部97と、を有して構成されている。室内制御部96および室外制御部97は、それぞれROM、RAM、CPU等を有している。制御部98は、圧縮機11の周波数制御、四路切換弁12の切り換え制御、室外ファン15の風量制御、室外膨張弁16の弁開度制御、室内膨張弁17の弁開度制御、室内ファン19の風量制御、液送ポンプ94の出力制御、気送ポンプ92の出力制御等を行う。
(2)空気調和装置の動作
次に、この空気調和装置1の運転動作について説明する。
次に、この空気調和装置1の運転動作について説明する。
冷房運転時は、四路切換弁12が図1において実線で示す状態に保持される。圧縮機11から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四路切換弁12を介して室外熱交換器14に流入し、室外空気と熱交換して凝縮・液化する。なお、冷房運転時には二流体噴霧器6からの水の噴霧が行われ、室外熱交換器14に向けて流れる空気が冷却され、室外熱交換器14における冷媒の凝縮効率を向上させている。なお、ここでの二流体噴霧器6からの水の噴霧は、冷房運転時において所定の負荷レベルを超えた場合に実行されるようにしてもよい。この場合、例えば、所定時間の間、各二流体噴霧器6から連続的に又は間欠的に水が噴霧されるように液送ポンプ94および気送ポンプ92が制御される。室外熱交換器14において液化した冷媒は、全開状態の室外膨張弁16を通過し、液側冷媒連絡配管4を通って各室内ユニット3に流入する。室内ユニット3において、冷媒は、室内膨張弁17で所定の低圧に減圧され、さらに室内熱交換器18で室内空気と熱交換して蒸発する。そして、冷媒の蒸発によって冷却された室内空気は、室内ファン19によって室内へと吹き出され、室内を冷房する。また、室内熱交換器18で蒸発して気化した冷媒は、ガス側冷媒連絡配管5を通って室外ユニット2に戻り、四路切換弁12およびアキュームレータ13を通過した後に圧縮機11に吸入される。
暖房運転時は、四路切換弁12が図1において破線で示す状態に保持される。圧縮機11から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四路切換弁12を介して各室内ユニット3の室内熱交換器18に流入し、室内空気と熱交換して凝縮・液化する。冷媒の凝縮によって加熱された室内空気は、室内ファン19によって室内へと吹き出され、室内を暖房する。室内熱交換器18において液化した冷媒は、全開状態の室内膨張弁17から液側冷媒連絡配管4を通って室外ユニット2に戻る。室外ユニット2に戻った冷媒は、室外膨張弁16で所定の低圧に減圧され、さらに室外熱交換器14で室外空気と熱交換して蒸発する。ここで、冷房運転時に行われていた二流体噴霧器6からの水の噴霧は、暖房運転時には行われない。そして、室外熱交換器14で蒸発して気化した冷媒は、四路切換弁12およびアキュームレータ13を介して圧縮機11に吸入される。
(3)室外ユニットの詳細構成
次に、図2〜図4を参照して、室外ユニット2について詳述する。
次に、図2〜図4を参照して、室外ユニット2について詳述する。
図2は、室外ユニット2(風洞を除く)の前面側を含む概略斜視図である。図3は、室外ユニット2の概略側面図である。図4は、室外ユニット2の概略平面図である。
室外ユニット2は、室外熱交換器14、室外ファン15、圧縮機11、アキュームレータ13、および室外膨張弁16を内部に収容する室外機ケーシング30を有している。
室外機ケーシング30は、略直方体形状であり、第1支柱31a、第2支柱31b、第3支柱31c、第4支柱31d、補強部材31x、前面基礎脚36a、背面基礎脚36b、前面上部パネル32a、前面左側下部パネル32b、右側パネル33、背面パネル34、左側上部パネル35a、左前側下部パネル35b、上部吹出口15a、および底フレーム37等を有している。
支柱は、前面右側において鉛直方向に伸びる第1支柱31aと、背面右側において鉛直方向に伸びる第2支柱31bと、背面左側において鉛直方向に伸びる第3支柱31cと、前面左側において鉛直方向に伸びる第4支柱31dと、を有している。
補強部材31xは、第1支柱31aと第2支柱31bとを、中間程度の高さ位置において複数個所連絡するように設けられており、室外機ケーシング30の強度を高めている。
前面基礎脚36aは、室外機ケーシング30の前面側下端部において左右に伸びている。背面基礎脚36bは、室外機ケーシング30の背面側下端部において左右に伸びている。
前面上部パネル32aは、室外機ケーシング30の前面上方において室外ファン15の前側を覆っている。前面左側下部パネル32bは、室外機ケーシング30のうち前面左下方を覆うように広がっている。右側パネル33は、室外機ケーシング30の右側面上方において室外ファン15の右側を覆うように設けられている。背面パネル34は、室外機ケーシング30の背面上方において室外ファン15の背面側を覆うように設けられている。左側上部パネル35aは、室外機ケーシング30の左側面上方において室外ファン15の左側を覆うように設けられている。左前側下部パネル35bは、室外機ケーシング30のうち左側面の前側下方を覆うように広がっている。上部吹出口15aは、室外機ケーシング30の上面において鉛直方向に貫通するように設けられた開口であり、室外ファン15により生じる空気流れFを鉛直上方に向けて送り出す。底フレーム37は、支柱31a〜31dの下端近傍において、支柱31a〜31dに対して固定され、平面上に広がっている。
室外ファン15は、室外機ケーシング30内の上方であって、室外熱交換器14よりも空気流れの下流側(風下側)に配置されている。室外ファン15としては、特に限定されないが、例えば、軸流送風機、遠心送風機、斜流送風機などを用いることができる。上面視における室外機ケーシング30の長手方向に並列に並ぶようにして2台設けられている。室外ファン15は、それぞれ回転軸が鉛直上方を向くように設けられている。複数の室外ファン15それぞれの周囲には、鉛直方向に円筒状に伸びたベルマウス15bが設けられている。室外ファン15により生じる空気流れの室外熱交換器14の第5熱交部分14eの中心直前の風速は、0.5m/s以上2.0m/s以下の範囲で運転されることが好ましく、0.8m/s以上1.7m/s以下の範囲で運転されることがより好ましい。
室外熱交換器14は、特に限定されず、例えばクロスフィンコイル式の熱交換器が挙げられる。クロスフィンコイル式の熱交換器は、伝熱管と、伝熱管が貫通する多数のプレートフィンとを備えており、伝熱管の内部を冷媒が流れ、プレートフィン同士の間を外気が流れる。なお、室外熱交換器14の伝熱管やプレートフィンは、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等の金属によって構成されている。室外熱交換器14は、室外機ケーシング30の4つの側面に沿うように設けられており、室外ユニット2の設置面(水平面)に対して上方伸びるように立設されている。室外熱交換器14は、上面視において、図4に示すように、前面の右側において広がる第1熱交部分14a、前面と右側面との間を繋ぐように湾曲している第2熱交部分14b、右側面において広がる第3熱交部分14c、右側面と背面とを繋ぐように湾曲している第4熱交部分14d、背面において広がる第5熱交部分14e、背面と左側面とを繋ぐように湾曲している第6熱交部分14f、および左側面の背面側において広がった第7熱交部分14gを有しており、これらが互いに連なるようにして、室外機ケーシング30の側面を縁取るように設けられている。なお、本実施形態において、室外熱交換器14のうち空気通過面積が最も広い箇所は、第5熱交部分14eであり、第3熱交部分14cの空気通過面積や第7熱交部分14gの空気通過面積よりも大きくなるように構成されている。なお、第3熱交部分14cの空気通過面積は、第7熱交部分14gの空気通過面積よりも大きくなるように構成されている。室外熱交換器14の各熱交部分に対しては、室外機ケーシング30のうち対向して開口している部分を介して取り込まれた外気が通過することになる。
ここで、室外熱交換器14のうち左側面側と右側面側と背面側を構成している第2熱交部分14b、第3熱交部分14c、第4熱交部分14d、第5熱交部分14e、第6熱交部分14f、第7熱交部分14gに対しては、後述する風洞8の内部を通過する外気が送られることになる。そして、後述するように、室外熱交換器14のうちの第2熱交部分14b、第3熱交部分14c、第4熱交部分14d、第5熱交部分14e、第6熱交部分14f、第7熱交部分14gに対しては、風洞8の内側に配置されている二流体噴霧器6から噴霧された水滴の蒸散によって冷却された空気が供給されることになる。
空気調和装置1の運転時には、圧縮機11が運転されることにより冷媒が室外ユニット2と複数の室内ユニット3との間を循環する。ここで、室外ファン15は、図示しないファンモータが運転されることにより回転し、外気が室外機ケーシング30の下方周囲から内部に吸い込まれる。ここで、室外熱交換器14のうち左側面側と右側面側と背面側を構成している第2熱交部分14b、第3熱交部分14c、第4熱交部分14d、第5熱交部分14e、第6熱交部分14f、第7熱交部分14gに対しては、二流体噴霧器6から噴霧された水滴が蒸散することにより冷却された空気が送られることになる。室外熱交換器14を通過する空気は、室外熱交換器14の内部を流れる冷媒と熱交換した後、上部吹出口15aを通じて上方に向けて室外機ケーシング30の外部に吹き出される。
(4)二流体噴霧器およびその周辺の詳細構成
本実施形態では、二流体噴霧器6は複数(7つ:第1二流体噴霧器6a、第2二流体噴霧器6b、第3二流体噴霧器6c、第4二流体噴霧器6d、第5二流体噴霧器6e、第6二流体噴霧器6f、第7二流体噴霧器6g)設けられており、図3、図4に示すように配置されている。
本実施形態では、二流体噴霧器6は複数(7つ:第1二流体噴霧器6a、第2二流体噴霧器6b、第3二流体噴霧器6c、第4二流体噴霧器6d、第5二流体噴霧器6e、第6二流体噴霧器6f、第7二流体噴霧器6g)設けられており、図3、図4に示すように配置されている。
各二流体噴霧器6は、室外ファン15が駆動することにより形成される空気流れFの方向において、室外熱交換器14よりも上流側に位置している。特に限定されるものではないが、本実施形態では、複数の二流体噴霧器6は、風洞8の内部であって、室外熱交換器14の第5熱交部分14eの背面側(風上側)の同一通過面上に配置されている。ここで、各二流体噴霧器6は、左右方向に所定の間隔を開けて配置されている。二流体噴霧器6のうち、第1二流体噴霧器6aと第4二流体噴霧器6dと第7二流体噴霧器6gについては、室外熱交換器14の第5熱交部分14eの高さ方向における中央近傍の高さ位置に配置されている。第1二流体噴霧器6aは、複数の二流体噴霧器6のなかでも後述する風洞8の背面側左側面部84に最も近い位置に配置されている。第7二流体噴霧器6gは、複数の二流体噴霧器6のなかでも後述する風洞8の背面側右側面部83に最も近い位置に配置されている。第4二流体噴霧器6dは、左右方向における中央近傍に配置されている。第2二流体噴霧器6bおよび第3二流体噴霧器6cは、左右方向における第1二流体噴霧器6aと第4二流体噴霧器6dとの間に配置されている。第2二流体噴霧器6bは、第1二流体噴霧器6a等の高さ位置よりも高い位置に配置されており、第3二流体噴霧器6cは、第1二流体噴霧器6a等の高さ位置よりも低い位置に配置されている。第5二流体噴霧器6eおよび第6二流体噴霧器6fは、左右方向における第4二流体噴霧器6dと第7二流体噴霧器6gとの間に配置されている。第5二流体噴霧器6eは、第7二流体噴霧器6g等の高さ位置よりも高い位置に配置されており、第6二流体噴霧器6fは、第7二流体噴霧器6g等の高さ位置よりも低い位置に配置されている。
図5は、二流体噴霧器6を示す断面図である。図6は、二流体噴霧器6のノズル62を示す断面図である。なお、中心軸Cを点線で示している。
図5に示すように、二流体噴霧器6は、第1混合胴体55と第2混合胴体56によって構成される気液混合部61と、ノズル62と、を有している。第1混合胴体55と第2混合胴体56とノズル62とは、気液混合水が流れる方向に並ぶように配置され、互いに連結されている。ノズル62は、例えば図5に示すような支持部材57によって支持されており、支持部材57は、例えば、図示しないボルト等によって第1混合胴体55に対して締結固定される。本実施形態では、第1混合胴体55と第2混合胴体56とは、別々の部材として用いられているが、これらは一体的に形成されたものであってもよい。
第1混合胴体55には、液送配管93と接続される液体流路51と、気送配管91と接続される気体流路52と、液体流路51を流れる水と気体流路52を流れる空気を混合させる気液混合流路53と、を有している。気液混合流路53において生成された気液混合水は、第2混合胴体56内において軸方向に伸びる連絡流路54を介してノズル62に送られる。気液混合流路53および連絡流路54の内径は、後述するノズル62の上流小径流路58の内径よりも大きく、連絡流路54の内径は、気液混合流路53の内径よりも大きい。
図7の上図は、図6におけるA−A線断面図であり、図7の下図は、図6におけるB−B線断面図である。なお、中心軸Cを点線で示している。
ノズル62は、流入口58aと、上流小径流路58と、下流大径流路59と、1つ又は複数の噴出孔68とを有する。流入口58aは、気液混合部61において生成された気液混合水をノズル62内部に導くための上流側端部の開口である。噴出孔68は、ノズル62から気液混合水が噴出する孔である。上流小径流路58と下流大径流路59は、ノズル62において流入口58aから噴出孔68までの流路を構成している。上流小径流路58は、下流大径流路59の非先端部63に直接接続されている流路である。
ノズル62は、上流小径流路58、下流大径流路59および噴出孔68が形成された胴体を備えている。本実施形態では、ノズル62の前記胴体は、第1ノズル胴体62aと、第2ノズル胴体62bとを含んでいる。第1ノズル胴体62aの下流側端部は、第2ノズル胴体62bの上流側に設けられた凹部に嵌合されており、第1ノズル胴体62aと第2ノズル胴体62bが一体化されている。
上流小径流路58は、ノズル62の第1ノズル胴体62aに設けられた貫通孔の内周面によって区画されており、内径が一定の部位である。上流小径流路58は、後述する下流大径流路59の非先端部63よりも内径が小さい部位である。このように上流小径流路58は、ノズル62の軸方向に平行に内径が一定のままで伸びており、下流大径流路59の非先端部63よりも内径が小さい部位であるので、気液混合部61を流れるときに比べて、上流小径流路58では、気液混合水は流速が高められ且つ流動様式が安定しやすくなっている。
下流大径流路59は、ノズル62の第1ノズル胴体62aの出口側端面と、ノズル62の第2ノズル胴体62bに設けられた凹部の内周面64と、凹部の先端面66とによって区画されている。下流大径流路59は、内径が軸方向において一定の大径上流部分59aと、内径が先端側(噴出孔68側)に向かうにつれて小さくなる大径下流部分59bと、を有する。
先端面66は、図6に一点鎖線の曲線の矢印で示すように下流大径流路59に流入した気液混合水が下流大径流路59の先端側において衝突する面である。先端面66は、ノズル62の軸方向(上流小径流路58の中心軸C)に対して交わる方向に伸びる面である。ノズル62の先端面66は、先端に向かうにつれて先細りするテーパー面66aと、テーパー面66aの先端に接続されている平面66bとによって構成されている。平面66bは、テーパー面66aの円形の先端を塞ぐように下流大径流路59の先端の位置に設けられており、ノズル62の軸方向(上流小径流路58の中心軸C)に対して直交する方向に伸びる面である。
噴出孔68は、テーパー面66aと平面66bとの境界近傍におけるテーパー面66aに設けられている。
下流大径流路59は、上流小径流路58の内径よりも大きな内径を有する非先端部63を含んでいる。また、先端部65は、図7の下図に点線で示す円よりも軸方向先端側の部分であり、上流小径流路58の内径と同等以下になっている。非先端部63は、大径上流部分59aの全体と大径下流部分59bの一部によって構成されており、先端部65は、大径下流部分59bの残部(すなわち大径下流部分59bの先端部)によって構成されている。したがって、上流小径流路58を流出した気液混合水は、まず、非先端部63に流入し、非先端部63において径方向外側に広がりながら先端面66に向かって流れ、先端面66に勢いよく衝突し、このときの衝撃によって下流大径流路59(主に非先端部63)において例えば渦状に激しく流動する。これにより、下流大径流路59内において水中の大きな空気塊が微細な多数の気泡に分解されるので、下流大径流路59内の気液混合水は、例えば気泡流又はこれに近い流動状態となる。
噴出孔68は、ノズル62の先端部において、下流大径流路59とノズル62の外部(二流体噴霧器6の外部)とを連通する貫通孔によって構成されている。
次に、ノズル62の上流小径流路58の長さおよび内径と、下流大径流路59の長さおよび内径との関係について説明する。
図6に示すように、上流小径流路58の軸方向の長さL1は、下流大径流路59の軸方向の長さL2よりも大きく、上流小径流路58の長さL1と下流大径流路59の長さL2の比(L1/L2)は、1.0よりも大きく4.5よりも小さいことが好ましい。これにより、平均粒子径60μm以下に微粒化された水滴を噴霧することができる。また、平均粒子径をさらに小さくする観点からは、長さの比(L1/L2)が1.27以上3.45以下の範囲にあることが好ましい。非先端部63の内径の最大値D2と上流小径流路58の内径の最大値D1の比(D2/D1)は、例えば1.1よりも大きく20よりも小さくすることができ、1.5以上10.7以下の範囲にあることがより好ましい。特に限定されないが、例えば、上流小径流路58の長さL1を5.0mm〜38.8mmの範囲とし、下流大径流路59の長さL2を2.9mm〜12.9mmの範囲とし、上流小径流路58の内径の最大値D1を0.6mm〜2.0mmの範囲とし、下流大径流路59の内径の最大値D2を3.0mm〜6.4mmの範囲とすることが好ましい。なお、噴出孔68の内径の下限は、0.4mm以上であるのが好ましく、0.6mm以上であるのがより好ましい。噴出孔68の内径の上限は、2.0mm以下であるのが好ましく、1.6mm以下であるのがより好ましい。
二流体噴霧器6に流入する水流量は、0.020L/分以上2.0L/分以下が好ましく、例えば0.040L/分〜0.080L/分の範囲とすることができる。
二流体噴霧器6に流入する空気流量は、1.0L/分以上50L/分以下が好ましく、例えば、3L/分〜13L/分の範囲とすることができる。
二流体噴霧器6の噴霧圧力の下限は、0.03MPa以上0.5MPa以下が好ましく、例えば0.04MPa〜0.19MPaの範囲とすることができる。
なお、上述の二流体噴霧器6について、液送ポンプ94および気送ポンプ92が運転されると、液送配管93を通じて二流体噴霧器6の気液混合部61に水が供給されるとともに、気送配管91を通じて気液混合部61にガス(空気)が供給される。これにより、気液混合部61において気液混合水が生成される。生成された気液混合水は、ノズル62に案内される。
ノズル62に案内された気液混合水は、上流小径流路58において流速が高められるとともに流動様式が例えば環状流又はこれに近い流動様式に変化し、下流大径流路59に流入する。下流大径流路59に流入した気液混合水は、非先端部63において径方向外側に広がりながら先端面66に向かって流れ、流速があまり減少していない勢いのあるうちに先端面66に衝突する。このときの衝撃によって下流大径流路59内において気液混合水は渦状に激しく流動する。これにより、下流大径流路59内において水中の大きな空気塊が微細な多数の気泡に分解されるので、下流大径流路59内の気液混合水は、例えば気泡流又はこれに近い流動状態となる。
このようにノズル62の噴出孔68から噴出する直前に、下流大径流路59において微細な多数の気泡が分散した気液混合水を安定して形成することができる。噴出孔68に到達した気液混合水は、多数の微細な気泡を含んでおり、これらの気泡とともに二流体噴霧器6の外部に噴霧される。多数の気泡を含む水が噴出孔68から噴霧されるとき又は噴出孔68から噴霧された後、気泡が膨張し、はじけることによって水滴が微細化される。
以上のようにして、二流体噴霧器6からは、SMD(ザウター平均粒子径)が30μm以上60μmである微細化された水滴を噴霧させることが可能になる。このように微細化された水滴を噴霧させることで、噴霧した水滴が室外熱交換器14に到達する前に実質的に全て(例えば70質量%以上)を蒸散させることが可能になり、室外熱交換器14に送られる空気を冷却することができると共に、室外熱交換器14における腐食を生じさせにくくすることが可能になっている。
(5)風洞
本実施形態の室外ユニット2は、室外熱交換器14のうち左側面側と右側面側と背面側を構成している第2熱交部分14b、第3熱交部分14c、第4熱交部分14d、第5熱交部分14e、第6熱交部分14f、第7熱交部分14gに対して外気を導くように、主として室外ユニット2における背面側に伸びた風洞8が設けられている。そして、風洞8内には、上述のように二流体噴霧器6aが配置されており、室外熱交換器14に対して空気流れ風上側において水滴が噴霧され、当該水滴が蒸散することにより、室外熱交換器14のうちの第2熱交部分14b、第3熱交部分14c、第4熱交部分14d、第5熱交部分14e、第6熱交部分14f、第7熱交部分14gに対して、冷却された空気を供給することができる。
本実施形態の室外ユニット2は、室外熱交換器14のうち左側面側と右側面側と背面側を構成している第2熱交部分14b、第3熱交部分14c、第4熱交部分14d、第5熱交部分14e、第6熱交部分14f、第7熱交部分14gに対して外気を導くように、主として室外ユニット2における背面側に伸びた風洞8が設けられている。そして、風洞8内には、上述のように二流体噴霧器6aが配置されており、室外熱交換器14に対して空気流れ風上側において水滴が噴霧され、当該水滴が蒸散することにより、室外熱交換器14のうちの第2熱交部分14b、第3熱交部分14c、第4熱交部分14d、第5熱交部分14e、第6熱交部分14f、第7熱交部分14gに対して、冷却された空気を供給することができる。
風洞8は、室外機ケーシング30の背面側(背面パネル34、第2支柱31b、第3支柱31cよりも背面側)の部分を構成する背面側延伸部80と、背面側延伸部80と連続した部分を有しており背面側延伸部80よりも前側において主として室外機ケーシング30の左右の側面を覆っている前面側延伸部70と、を有している。
背面側延伸部80は、前後方向に伸びた四角筒状の形状を有しており、背面側上面部81と、背面側底面部82と、背面側右側面部83と、背面側左側面部84と、を有している。
背面側上面部81は、第2支柱31bよりもさらに左側から第3支柱31cよりもさらに右側に到るまでの間において背面パネル34の下方から背面側に向けて広がるようにして伸びており、法線方向が鉛直方向である面を構成している。背面側上面部81は、平面視において略長方形の形状を有している。
背面側底面部82は、背面側上面部81と対面しており、第2支柱31bよりもさらに左側から第3支柱31cよりもさらに右側に到るまでの間において背面基礎脚36b近傍から背面側に向けて広がるようにして伸びており、法線方向が鉛直方向である面を構成している。背面側底面部82は、平面視において略長方形の形状を有している。
背面側右側面部83は、背面側上面部81の右側端部と背面側底面部82の右側端部とを上下方向に繋ぐように広がっており、法線方向が水平方向となる面である。背面側右側面部83は、第2支柱31bの左側端部近傍から背面側に伸びている。
背面側左側面部84は、背面側右側面部83と対面しており、背面側上面部81の左側端部と背面側底面部82の左側端部とを上下方向に繋ぐように広がっており、法線方向が水平方向となる面である。背面側左側面部84は、第3支柱31cの右側端部近傍から背面側に伸びている。
前面側延伸部70は、背面側延伸部80と右前側において連続している右前面側延伸部70aと、背面側延伸部80と左前側において連続している左前面側延伸部70bと、を有している。
右前面側延伸部70aは、右前面側の上面部71と、右前面側の底面部72と、右前面側の側面部73と、右前面側の前面部74と、を有している。
右前面側の上面部71は、背面側上面部81と同一平面上において、背面側上面部81と右前側において繋がるようにして伸びている。右前面側の上面部71は、室外機ケーシング30の右側面と対応する位置において、法線方向が鉛直方向となるように広がっている。右前面側の底面部72は、右前面側の上面部71と対面するようにして設けられており、背面側底面部82と同一平面上において、背面側底面部82と右前側において繋がるようにして伸びている。右前面側の底面部72は、室外機ケーシング30の右側面と対応する位置において、法線方向が鉛直方向となるように広がっている。右前面側の側面部73は、室外機ケーシング30の右側面と対面するように設けられており、背面側右側面部83と同一平面上に広がっている。右前面側の側面部73は、背面側右側面部83の上下方向の幅と同じ幅を有しており、背面側右側面部83の前面側端部からさらに前面側に向けて、室外機ケーシング30の前面と同じ位置まで伸びている。右前面側の前面部74は、室外機ケーシング30の前面側と同一面上であって、第1支柱31aの右側端部から右前面側の側面部73の前側端部に到るまでの間で広がっており、法線方向を前後方向とする面である。右前面側の前面部74の上下方向の幅は、右前面側の側面部73の上下方向の幅と対応している。
左前面側延伸部70bは、左前面側の上面部76と、左前面側の底面部77と、左前面側の側面部78と、左前面側の前面部79と、を有している。
左前面側の上面部76は、背面側上面部81と同一平面上において、背面側上面部81と左前側において繋がるようにして伸びている。左前面側の上面部71は、室外機ケーシング30の左側面と対応する位置において、法線方向が鉛直方向となるように広がっている。左前面側の底面部77は、左前面側の上面部76と対面するようにして設けられており、背面側底面部82と同一平面上において、背面側底面部82と左前側において繋がるようにして伸びている。左前面側の底面部77は、室外機ケーシング30の左側面と対応する位置において、法線方向が鉛直方向となるように広がっている。左前面側の側面部78は、室外機ケーシング30の左側面と対面するように設けられており、背面側左側面部84と同一平面上に広がっている。左前面側の側面部78は、背面側左側面部84の上下方向の幅と同じ幅を有しており、背面側左側面部84の前面側端部からさらに前面側に向けて、室外機ケーシング30の前面と同じ位置まで伸びている。左前面側の前面部79は、室外機ケーシング30の前面側と同一面上であって、第4支柱31dの左側端部から左前面側の側面部78の前側端部に到るまでの間で広がっており、法線方向を前後方向とする面である。左前面側の前面部79の上下方向の幅は、左前面側の側面部78の上下方向の幅と対応している。
ここで、本実施形態では、風洞8は、第3熱交部分14cから右前面側の側面部73までの左右方向における距離(図4において「x」で示す距離)が、第5熱交部分14eから背面側延伸部80の空気流れの風上側端部までの距離(図3、図4において「b」で示す距離)よりも短くなるように構成されている。また、同様に、風洞8は、第7熱交部分14gから左前面側の側面部78までの左右方向における距離(図4において「x」で示す距離)が、第5熱交部分14eから背面側延伸部80の空気流れの風上側端部までの距離(図3、図4において「b」で示す距離)よりも短くなるように構成されている。また、図4において「x」で示す部分の距離は、50mm以上であり、且つ、第5熱交部分14eから背面側延伸部80の空気流れの風上側端部までの距離(図3、図4において「b」で示す距離)よりも短いことが好ましい。
ここで、図4において左右の「x」で示す部分の距離は、本実施形態では同一であるが、互いに異なる長さとなるように構成されていてもよい。
また、本実施形態における風洞8と室外熱交換器14との関係としては、室外熱交換器14の第3熱交部分14cや第7熱交部分14gにおいても水滴の蒸散により得られる冷却空気を供給しやすくする観点から、例えば、左右方向における第5熱交部分14eの幅(W2)/左右方向における背面側延伸部80の幅(W1)が、0.5以上0.9以下の範囲となっていることが好ましい。
本実施形態において、二流体噴霧器6は、いずれも室外熱交換器14の第5熱交部分14eに対して空気流れ風上側に配置されており、室外熱交換器14の第3熱交部分14cと右前面側の側面部73との間には配置されておらず、室外熱交換器14の第7熱交部分14gと左前面側の側面部78との間にも配置されていない。
(6)水滴の大きさと噴霧位置の関係
空中に浮遊できる程度の大きさの液滴であって、室外熱交換器14に到達して室外熱交換器14において腐食を生じさせにくいようにできるだけ早期に蒸散させることができ、室外熱交換器14への供給空気の冷却による省エネ効果を相殺してしまうようなエネルギを用いることなく生成することができる液滴の大きさとしては、30μm以上60μm以下の液滴を主として含んだ状態(70重量%以上含んだ状態)で液滴を噴霧することが好ましい。当該大きさの水滴は、液送ポンプ94および/または気送ポンプ92における出力を調節することで得られる。
空中に浮遊できる程度の大きさの液滴であって、室外熱交換器14に到達して室外熱交換器14において腐食を生じさせにくいようにできるだけ早期に蒸散させることができ、室外熱交換器14への供給空気の冷却による省エネ効果を相殺してしまうようなエネルギを用いることなく生成することができる液滴の大きさとしては、30μm以上60μm以下の液滴を主として含んだ状態(70重量%以上含んだ状態)で液滴を噴霧することが好ましい。当該大きさの水滴は、液送ポンプ94および/または気送ポンプ92における出力を調節することで得られる。
なお、液滴の大きさは、例えば、位相ドップラー式レーザー粒子分析器を用いて、SMD(ザウター平均粒子径)を求めることにより測定することができる。
ここで、室外熱交換器14に到達させる前に液滴を蒸散させるためには、二流体噴霧器6と室外熱交換器14との距離をできるだけ確保することが望ましい。ここで、二流体噴霧器6と室外熱交換器14との距離を長く確保する場合には、二流体噴霧器6から噴霧された水滴が風洞8の風上側(室外熱交換器14側とは反対側)の外部に向けて飛散していってしまうことが生じにくいように、二流体噴霧器6よりもさらに空気流れ風上側まで風洞8を伸ばして配置することが望ましい。ところが、このように二流体噴霧器6と室外熱交換器14との距離をできるだけ確保しつつ風洞8の風上側に水滴が飛散していってしまうことを抑制するということは、風洞8が空気流れ方向に長くなり、巨大化することに繋がり、設置スペースが広く必要になってしまうことが問題になる。
そこで、できるだけ少ないエネルギで生成される液滴として30μm以上60μm以下の平均粒径を有する水滴を噴霧させ、当該水滴を、噴霧された水滴の大部分(例えば80重量%以上)を風洞8の風上側から外部に向けて飛散させることなく風洞8の内部で蒸散させるために、風洞8は、二流体噴霧器6の設置位置よりもさらに空気流れ方向の300mm以上900mm以下分だけ風上側に伸びていることが好ましい。風洞8は、二流体噴霧器6の設置位置よりもさらに空気流れ方向の400mm以上800mm以下分だけ風上側に伸びていることがより好ましい。
また、二流体噴霧器6から噴霧された水滴を、室外熱交換器14に向かう空気流れの全体において蒸散させることができるように、二流体噴霧器6の配置は室外熱交換器14に近すぎないことが好ましく、例えば、室外熱交換器14から100mm以上離れていることがより好ましく、200mm以上離れていることがさらに好ましい。
(7)本実施形成の特徴
(7−1)
本実施形態の室外ユニット2では、室外熱交換器14の第5熱交部分14eの風上側において二流体噴霧器6から噴霧された水滴を、室外熱交換器14のうちの第5熱交部分14eに対してだけでなく、室外熱交換器14の左右の側面を構成する第3熱交部分14cや第7熱交部分14gに対しても供給することが可能になっている。
(7−1)
本実施形態の室外ユニット2では、室外熱交換器14の第5熱交部分14eの風上側において二流体噴霧器6から噴霧された水滴を、室外熱交換器14のうちの第5熱交部分14eに対してだけでなく、室外熱交換器14の左右の側面を構成する第3熱交部分14cや第7熱交部分14gに対しても供給することが可能になっている。
そして、上記実施形態では、室外熱交換器14の第3熱交部分14cの右側や第7熱交部分14gの左側においては、二流体噴霧器6からの水滴の噴霧が行われないが、このような箇所から水滴の噴霧が行われない構成であっても、室外熱交換器14の第5熱交部分14eの風上側において二流体噴霧器6から噴霧された水滴が蒸散することで得られる冷却空気を、室外熱交換器14の第5熱交部分14eだけでなく、第5熱交部分14eの広がる面と交差する面上で広がっている室外熱交換器14の第3熱交部分14cや第7熱交部分14gにも供給することが可能になっている。
これにより、室外熱交換器14の第5熱交部分14eの風上側において噴霧された水滴による冷却空気によって得られる凝縮効率向上効果を、室外熱交換器14のうち水滴の噴霧が行われた側の面だけでなくそれ以外の面においても得ることが可能になる。
(7−2)
本実施形態の室外ユニット2の風洞8は、第3熱交部分14cから右前面側の側面部73までの左右方向における距離(図4において「x」で示す距離)が、第5熱交部分14eから背面側延伸部80の空気流れの風上側端部までの距離(図3、図4において「b」で示す距離)よりも短くなるように構成されている。また、第7熱交部分14gから左前面側の側面部78までの左右方向における距離(図4において「x」で示す距離)についても、第5熱交部分14eから背面側延伸部80の空気流れの風上側端部までの距離(図3、図4において「b」で示す距離)よりも短くなるように構成されている。
本実施形態の室外ユニット2の風洞8は、第3熱交部分14cから右前面側の側面部73までの左右方向における距離(図4において「x」で示す距離)が、第5熱交部分14eから背面側延伸部80の空気流れの風上側端部までの距離(図3、図4において「b」で示す距離)よりも短くなるように構成されている。また、第7熱交部分14gから左前面側の側面部78までの左右方向における距離(図4において「x」で示す距離)についても、第5熱交部分14eから背面側延伸部80の空気流れの風上側端部までの距離(図3、図4において「b」で示す距離)よりも短くなるように構成されている。
このため、室外熱交換器14のうち第5熱交部分14eの風上側において噴霧された水滴による冷却効果を第5熱交部分14e以外の部分でも得つつ、風洞8を含めた室外ユニット2の左右方向の幅をコンパクトにすることが可能になる。これにより、設置に要するスペースを小さくすることが可能になる。
また、上記実施形態の風洞8の背面側延伸部80は、二流体噴霧器6が設置されている箇所からさらに風上側に十分長く設けられているため、二流体噴霧器6から噴霧された水滴が風洞8の風上側から外部に漏れ出してしまうことを抑制しつつ、風洞8内部で水滴を蒸散させ、冷却空気を逃さずに用いることが可能になっている。
(7−3)
本実施形態の例による室外ユニット2において図4の「x」で示す距離が10mmである例、50mmである例、100mmである例、および、図8、図9、図10に示す比較対象の室外ユニット902、を対象として、室外熱交換器14の第3熱交部分14cや第7熱交部分14gにおける冷却空気による効果の程度について確認するシミュレーション、および、室外熱交換器14の各熱交部分14a〜gにおける風速分布等を確認するシミュレーションを行った。
本実施形態の例による室外ユニット2において図4の「x」で示す距離が10mmである例、50mmである例、100mmである例、および、図8、図9、図10に示す比較対象の室外ユニット902、を対象として、室外熱交換器14の第3熱交部分14cや第7熱交部分14gにおける冷却空気による効果の程度について確認するシミュレーション、および、室外熱交換器14の各熱交部分14a〜gにおける風速分布等を確認するシミュレーションを行った。
ここで、本実施形態の例による室外ユニット2では、図4の「x」で示す距離が10mmである例、50mmである例、100mmである例のいずれにおいても、図3および図4に示す「a」、「b」、「c」、「d」、「e」、「f」、「g」、「h」の各寸法を、それぞれ次の通りとした。すなわち、a=300mm、b=1000mm、c=1000mm、d=300mm、e=500mm、f=700mm、g=300mm、h=500mmとした。
また、比較対象の室外ユニット902では、風洞以外の構成は上記本実施形態の例による室外ユニット2と同様とし、図8、図9、図10に示すように、室外機ケーシング30の前後および左右の4方向に伸びた風洞908を有するものとした。比較対象の室外ユニット902の風洞908は、室外機ケーシング30の前後および左右の4方向において、それぞれ風洞908a、風洞908b、風洞908c、風洞908dを有している。ここで、比較対象の室外ユニット902では、図8、図9、図10に示す「j」、「k」、「l」、「m」、「n」、「o」、「p」の各寸法を、それぞれ次の通りとした。すなわち、j=300mm、k=1000mm、l=300mm、m=500mm、n=300mm、o=700mm、p=1000mmとした。
なお、いずれも、二流体噴霧器6からは背面側に水滴が噴霧されるものとした。
以上の冷却効果の室外熱交換器14における分布の様子を示すシミュレーション結果を、図11、図12に示す(図12は、図11と同じ結果を異なる角度から見た様子を示している。)。
また、以下の表に、室外熱交換器14における表面温度の分布等を示すシミュレーション結果を示す。
ここで、「x」の長さが10mmである場合をCase1とし、「x」の長さが50mmである場合をCase2とし、「x」の長さが100mmである場合をCase3とし、比較対象の室外ユニット908をCase4とした。また、「熱交番号」の1〜7は、それぞれ第1熱交部分14a〜第7熱交部分14gに対応している。
以上の冷却効果のシミュレーション結果によれば、いずれの例についても、室外熱交換器14のうち第5熱交部分14eだけでなく、第3熱交部分14cや第7熱交部分14gにおいても冷却効果を得ることができていることが確認できた。
さらに、以下に室外熱交換器14における風速分布等のシミュレーションの結果を示す。
以上のシミュレーション結果によれば、「x」の長さが10mm程度しか無い場合においては、第3熱交部分14cや第7熱交部分14gにおいて風速が小さくなってしまっており、当該箇所において十分な熱交換を行わせることができないおそれがあることが確認された。他方で、「x」の長さが50mm以上である場合には、第3熱交部分14cや第7熱交部分14gにおいても十分な風速が確保されることが確認された。
(8)変形例
(8−1)変形例A
上記実施形態では、平面視において室外熱交換器14として、4面(第1熱交部分14a、第3熱交部分14c、第5熱交部分14e、第7熱交部分14g)を有している場合を例に挙げて説明した。
(8−1)変形例A
上記実施形態では、平面視において室外熱交換器14として、4面(第1熱交部分14a、第3熱交部分14c、第5熱交部分14e、第7熱交部分14g)を有している場合を例に挙げて説明した。
しかし、室外熱交換器としては、このような隣接する面と互いに交差するように設けられた4つの面を有しているものに限られず、例えば、3面のみを有するものであっても、2面のみを有するものであってもよい。これらの場合であっても、二流体噴霧器6が配置されている面と交差する面においても冷却空気を供給することが可能である。
(8−2)変形例B
上記実施形態では、二流体噴霧器6が室外熱交換器14側とは反対側に向けて水滴を放射状に噴霧するように構成されている場合について例に挙げて説明した。
上記実施形態では、二流体噴霧器6が室外熱交換器14側とは反対側に向けて水滴を放射状に噴霧するように構成されている場合について例に挙げて説明した。
しかし、二流体噴霧器6からの水滴の噴霧方向については、特に限定されず、室外熱交換器14との間における水滴の浮遊距離を長く設けることができるのであれば、二流体噴霧器6から室外熱交換器14側に向けて水滴を噴霧させるようにしてもよい。
1 空気調和装置(冷凍装置)
2 室外ユニット(熱源ユニット)
6 二流体噴霧器(噴霧器)
8 風洞
14 室外熱交換器(熱交換器)
14c 第3熱交部分(第2熱交換部、第3熱交換部)
14e 第5熱交部分(第1熱交換部)
14g 第7熱交部分(第3熱交換部、第2熱交換部)
15 室外ファン(ファン)
30 室外機ケーシング(ケーシング)
70 前面側延伸部(第2延伸部、第3延伸部)
73 右前面側の側面部(第2延伸部、第3延伸部)
78 左前面側の側面部(第3延伸部、第2延伸部)
80 背面側延伸部
83 背面側右側面部(第1延伸部)
84 背面側左側面部(第1延伸部)
2 室外ユニット(熱源ユニット)
6 二流体噴霧器(噴霧器)
8 風洞
14 室外熱交換器(熱交換器)
14c 第3熱交部分(第2熱交換部、第3熱交換部)
14e 第5熱交部分(第1熱交換部)
14g 第7熱交部分(第3熱交換部、第2熱交換部)
15 室外ファン(ファン)
30 室外機ケーシング(ケーシング)
70 前面側延伸部(第2延伸部、第3延伸部)
73 右前面側の側面部(第2延伸部、第3延伸部)
78 左前面側の側面部(第3延伸部、第2延伸部)
80 背面側延伸部
83 背面側右側面部(第1延伸部)
84 背面側左側面部(第1延伸部)
Claims (6)
- 冷凍装置(1)の熱源ユニット(2)であって、
第1面上に広がった第1熱交換部(14e)と、前記第1面に対して直交する第2面上に広がった第2熱交換部(14c、14g)と、を少なくとも有している熱交換器(14)と、
前記熱交換器を通過させる空気流れを生じさせるファン(15)と、
前記空気流れにおける前記第1熱交換部の風上側に向かって前記第1面と交差する方向に延びている第1延伸部(80、83、84)と、前記空気流れにおける前記第2熱交換部の風上側において前記第2熱交換部との間に隙間を確保しつつ広がっており、前記第1延伸部と連続している第2延伸部(70、73、78)と、を有する風洞(8)と、
前記風洞内であって前記空気流れにおける前記第1熱交換部の風上側において平均粒子径が60μm以下の水を噴霧する噴霧器(6)と、
を備え、
前記第2熱交換部(14c、14g)と前記第2延伸部(70、73、78)との間の隙間空間では、水が噴霧されず、
前記第2面の法線方向における前記第2熱交換部(14c、14g)から前記第2延伸部(70、73、78)までの距離は、50mm以上である、
冷凍装置(1)の熱源ユニット(2)。 - 前記風洞は、前記第2面の法線方向における前記第2熱交換部から前記第2延伸部までの距離が、前記第1面の法線方向における前記第1熱交換部から前記第1延伸部の前記空気流れの風上側端部までの距離よりも短い、
請求項1に記載の冷凍装置の熱源ユニット。 - 前記第1面の法線方向における前記噴霧器(6)から前記風洞(8)の前記第1延伸部(80、83、84)における空気流れ上流側端部までの間の距離が、300mm以上900mm以下である、
請求項1または2に記載の冷凍装置の熱源ユニット。 - 前記第2面の法線方向における前記第1延伸部の幅に対する前記第2面の法線方向における前記第1熱交換部の幅の比(前記第2面の法線方向における前記第1熱交換部の幅/前記第2面の法線方向における前記第1延伸部の幅)の値が、0.5以上0.9以下である、
請求項1から3のいずれか1項に記載の冷凍装置の熱源ユニット。 - 前記第1熱交換部(14e)の前記空気流れの通過面積は、前記第2熱交換部(14c、14g)の前記空気流れの通過面積よりも広い、
請求項1から4のいずれか1項に記載の冷凍装置の熱源ユニット。 - 前記熱交換器は、前記第1面に対して直交しつつ前記第2面と対面する第3面上に広がった第3熱交換部(14g、14c)をさらに有しており、
前記風洞は、前記空気流れにおける前記第3熱交換部の風上側において前記第3熱交換部との間に隙間を確保しつつ広がっており、前記第1延伸部と連続している第3延伸部(70、78、73)をさらに有している、
請求項1から5のいずれか1項に記載の冷凍装置の熱源ユニット。
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