微細ミストを用いた凝縮器及びその制御方法
【課題】熱交換器に酸化物やごみが付着することを防止することができ、且つ、冷却効率を一時的に向上させることによってピーク負荷に対応することのできる微細ミストを用いた凝縮器及びその制御方法を提供する。
【解決手段】凝縮器である室外機１０は、熱媒体が冷却管３８内を流れる熱交換器３２と、冷却管３８外にエアを送気させるファン３４とを備え、ファン３４によるエアの流れに対して熱交換器３２の上流側で且つ熱交換器３２から離れた位置には、エアと水を同時に噴射することによって粒径１０μｍ以下の微細ミストを発生させる微細ミスト発生ノズル４６が設けられる。
【解決手段】凝縮器である室外機１０は、熱媒体が冷却管３８内を流れる熱交換器３２と、冷却管３８外にエアを送気させるファン３４とを備え、ファン３４によるエアの流れに対して熱交換器３２の上流側で且つ熱交換器３２から離れた位置には、エアと水を同時に噴射することによって粒径１０μｍ以下の微細ミストを発生させる微細ミスト発生ノズル４６が設けられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は微細ミストを用いた凝縮器及びその制御方法に係り、特にビル設備などの空調システムに用いられる微細ミストを用いた凝縮器及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ビル設備などでは、空冷凝縮器を持つチラー（冷凍機）や業務用パッケージの室外機が多用されている。空冷凝縮器は、熱媒体（冷媒）が内部を流れる放熱フィン付きの熱交換器と、この熱交換器の外側にエアを送気するファンとによって構成されており、熱交換器の内部を流れる熱媒体は外側のエアに放熱することによって冷却される。
【０００３】
ところで、ビル設備などの空調システムは一般に、ピーク負荷に基づいてその最大能力が設定されている。すなわち、負荷は外気温度などに応じて大きく変動するが、その最も高い値（ピーク負荷）に対応できるように空調システムの最大能力が設定されている。
【０００４】
しかし、ピーク負荷に達するのは年間で１０〜２０時間程度であり、その時間以外は無駄に大きな能力の空調システムを設置することになるため、改善が望まれていた。
【０００５】
このような問題に対して省エネルギーの観点から、夏場の外気温度が上がる際に生じる性能低下を回復させる手段として、水散布を行う機能を付加した製品が開発されている。たとえば、特許文献１には、空冷凝縮器の放熱フィンに水を噴霧し、放熱フィンを濡らすことによって、その水の蒸発潜熱で放熱フィンを冷却することが記載されている。さらに、特許文献２には、噴霧手段と熱交換部との間に電位差を発生させ、噴霧した液敵が放熱フィンに確実に付着するようにしたことが記載されている。これらの特許文献１、２によれば、放熱フィン表面の伝熱係数を向上させることができ、その結果として冷却効果を向上させることができる。
【特許文献１】特許第３７０７７３７号
【特許文献２】特開２００５−２１４５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような水散布方式は、多大な水を散布しなければならないという問題や、水が空気中の酸化物（たとえばＳｏｘなど）やごみを搬送してフィン表面を腐食させたり、さらにその酸化物やごみがフィン表面に堆積して空冷時の冷却効率を損なったりするという問題があった。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みて成されたもので、熱交換器に酸化物やごみが付着することを防止することができ、且つ、冷却効率を一時的に向上させることによってピーク負荷に対応することのできる微細ミストを用いた凝縮器及びその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は前記目的を達成するために、熱媒体が管内を流れる熱交換器と、該熱交換器の管外にエアを送気させる送風機と、を備えた凝縮器において、前記送風機によるエアの流れに対して前記熱交換器の上流側で且つ該熱交換器から離れた位置に、エアと水を同時に噴射することによって粒径１０μｍ以下の微細ミストを発生させる微細ミスト発生ノズルが設けられたことを特徴とする。
【０００９】
請求項１の発明によれば、熱交換器の上流側に粒径１０μｍ以下の微細ミストを発生させるようにしたので、熱交換器の管外を流れるエアの温度を低下させることができる。これにより、凝縮器の冷却能力を一時的に向上させることができ、最大能力を低く設定してもピーク負荷に対応することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は請求項１の発明において、前記微細ミスト発生ノズルから噴射された微細ミストは、前記熱交換器に到達する前に蒸発することを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明によれば、熱交換器に水滴が付着することを防止することができるので、熱交換器の腐食や熱効率の低下を防止することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は請求項１又は２の発明において、前記送風機は該送風機によるエアの流れに対して前記熱交換器の上流側に設けられ、該送風機の軸支部材に前記微細ミスト発生ノズルが形成されるとともに、該微細ミスト発生ノズルは、前記送風機によるエアの流れに直交する方向に前記微細ミストを噴射することを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明によれば、送風機の軸支部材に微細ミスト発生ノズルが形成されるので、ノズル用スペースが不要であり、凝縮器を小型化することができる。また、請求項３の発明によれば、送風機によるエアの流れに直交する方向に微細ミストを噴射するので、微細ミストがエアに混合して蒸発しやすい。したがって、微細ミスト発生ノズルと熱交換器との距離を狭めて凝縮器を小型化することができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は請求項３の発明において、前記微細ミスト発生ノズルからの噴射速度と前記送風機によるエアの流れ速度とによって求められる前記微細ミストの拡散方向が、前記熱交換器全体をカバーするように設定されることを特徴とする。
【００１５】
請求項４の発明によれば、微細ミストが熱交換器全体を覆うように広く拡散するので、熱交換器を通過するエア全体を微細ミストの蒸発潜熱によって冷却することができ、熱交換器の性能を向上させることができる。なお、微細ミストの拡散方向とは、微細ミストの噴射速度ベクトルとエアの流れ速度ベクトルとを合成することによって得られ、その合成ベクトルが熱交換器の外縁又は熱交換器よりも外側を示すように設定することが好ましい。
【００１６】
請求項５に記載の発明は請求項１又は２の発明において、前記送風機は該送風機によるエアの流れに対して前記熱交換器の上流側に設けられ、該送風機の軸支部材に前記微細ミスト発生ノズルが形成されるとともに、該微細ミスト発生ノズルは、前記送風機によるエアの流れ方向に前記微細ミストを噴射することを特徴とする。
【００１７】
請求項５の発明によれば、微細ミストをエアの流れ方向に拡散することによって、エアの流れを乱すことなく微細ミストを噴射することができる。
【００１８】
請求項６に記載の発明は請求項１〜５のいずれか１の発明において、前記微細ミスト発生ノズルよりも上流側のエアの温度に応じて、前記微細ミストの発生量を制御する制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１９】
請求項６の発明によれば、ノズル上流側のエアの温度（たとえば外気温度）に応じて微細ミストの発生量を制御するようにしたので、熱交換器の位置におけるエアの温度を所望の値（たとえば一定値）に制御することができる。したがって、凝縮器において安定した冷却能力を得ることができる。
【００２０】
請求項７に記載の発明は請求項１〜６のいずれか１の発明において、前記微細ミスト発生ノズルで噴射したエア量に応じて、前記送風機の送風量を制御する制御手段を備えたことを特徴とする。
【００２１】
請求項７の発明によれば、ノズルから噴射するエア量に応じて送風機の送風量を制御するので、熱交換器の管外を通過するエア量を制御することができる。したがって、たとえば熱交換器の管外に一定流量のエアを送気して安定した冷却能力を得たり、冷却負荷に応じて熱交換器の管外を通過するエア量を増減させて冷却能力をコントロールしたりすることができる。
【００２２】
請求項８に記載の発明は請求項１〜７のいずれか１に記載の発明において、前記送風機によるエアの流れに対して前記熱交換器の直前に湿度センサを設け、該湿度センサの測定値に基づいて、前記微細ミスト発生ノズルから噴射するエアと水の混合比を調節する混合比調節手段を備えたことを特徴とする。
【００２３】
請求項８の発明によれば、湿度センサの測定値によって、微細ミストが蒸発していることを確認し、微細ミストが蒸発していない場合には、エアと水の混合比を調節する。これにより、熱交換器の位置までに微細ミストを確実に蒸発させることができ、熱交換器の表面が濡れることを防止することができる。
【００２４】
請求項９に記載の発明は請求項１〜８のいずれか１に記載の発明において、前記熱交換器が並列に複数設けられ、各熱交換器の上流側が混合ボックスに接続されるとともに、該混合ボックスに前記微細ミスト発生ノズルが設けられ、前記混合ボックスの内部で前記微細ミストが混合したエアが各熱交換器に送気されることを特徴とする。
【００２５】
請求項９の発明によれば、混合ボックスで微細ミストを混合したエアを各熱交換器に送気するようにしたので、微細ミスト発生ノズルを各熱交換器ごとに設ける必要がなくなり、装置の小型化及び管理の簡略化を図ることができる。
【００２６】
請求項１０に記載の発明は前記目的を達成するために、熱交換器の管内を流れる熱媒体を、前記熱交換器の管外に送風機により送気したエアで冷却する凝縮器の制御方法において、前記送風機により送気するエアの温度がしきい値を超えた際に、該エアの流れに対して前記熱交換器の上流側で且つ該熱交換器から離れた位置に、エアと水を同時に噴射して粒径１０μｍ以下の微細ミストを発生させることを特徴とする。
【００２７】
請求項１０の発明によれば、熱交換器の上流側に粒径１０μｍ以下の微細ミストを発生させるようにしたので、熱交換器の管外を流れるエアの温度を低下させることができる。これにより、凝縮器の冷却能力を一時的に向上させることができ、凝縮器の最大能力を低く設定しても、ピーク負荷に対応することができる。
【００２８】
請求項１１に記載の発明は請求項１０の発明において、前記微細ミストが前記熱交換器に到達する前に蒸発するように前記噴射する水の量を制御することを特徴とする。
【００２９】
請求項１１の発明によれば、熱交換器に水滴が付着することを防止することができるので、熱交換器の腐食や熱効率の低下を防止することができる。
【００３０】
請求項１２に記載の発明は請求項１０又は１１の発明において、前記送風機により送気するエアの温度に応じて、前記微細ミストの発生量を制御することを特徴とする。
【００３１】
請求項１２の発明によれば、エアの温度（たとえば外気温度）に応じて微細ミストの発生量を制御するようにしたので、熱交換器の位置におけるエアの温度を所望の値（たとえば一定値）に制御することができる。したがって、熱交換器において安定した冷却能力を得ることができる。
【００３２】
請求項１３に記載の発明は請求項１０〜１２のいずれか１の発明において、前記微細ミストの発生時に噴射したエア量に応じて、前記送風機の送風量を制御することを特徴とする。
【００３３】
請求項１３の発明によれば、微細ミストの発生時に噴射したエア量に応じて送風機の送風量を制御するので、熱交換器の管外を通過するエアの総量を制御することができる。したがって、たとえば熱交換器の管外に一定流量のエアを送気して安定した冷却能力を得たり、冷却負荷に応じて熱交換器の管外を通過するエア量を増減させて冷却能力をコントロールしたりすることができる。
【００３４】
請求項１４に記載の発明は請求項１０〜１３のいずれか１に記載の発明において、前記熱交換器の直前で湿度を測定し、該湿度の測定値に応じて、前記微細ミストを発生させる際のエアと水の混合比を調節することを特徴とする。
【００３５】
請求項１４の発明によれば、湿度の測定値から、微細ミストが蒸発しているかを判別し、微細ミストが蒸発していないと判別した場合には、エアと水の混合比を調節する。これにより、熱交換器の位置までに微細ミストを確実に蒸発させることができ、熱交換器の表面が濡れることを防止することができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、熱交換器の上流側に粒径１０μｍ以下の微細ミストを発生させるようにしたので、熱交換器の管外を流れるエアの温度を低下させることができる。これにより、凝縮器の冷却能力を一時的に向上させることができ、ピーク負荷に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下添付図面に従って本発明に係る微細ミストを用いた凝縮器及びその制御方法の好ましい実施形態について説明する。
【００３８】
図１は、本発明に係る微細ミストを用いた凝縮器を備えた空調システムを模式的に示す構成図である。同図に示すように空調システムは、被空調室１４の内部に設置された室内機１２と、被空調室１４の外部に設置され、空冷凝縮器である室外機１０とで構成される。室外機１０と室内機１２とは熱媒体（冷媒）の循環ライン１６で接続されており、この循環ライン１６内を熱媒体が循環することによって、室外機１０で熱媒体が冷却されるとともに、室内機１２で熱媒体が被空調室１４のエアから熱を奪い、被空調室１４が冷却される。
【００３９】
室内機１２は、ケーシング２０を備え、このケーシング２０の内部を循環ライン１６が通過するようになっており、循環ライン１６上には不図示の拡張弁と熱交換器２２が配置されている。したがって、循環ライン１６を流れる熱媒体は、拡張弁を通過して圧力が低下した後、熱交換器２２の管内で蒸発される。その際、管外のエアから熱が奪われ、管外のエアが冷却される。
【００４０】
また、室内機１２は、ケーシング２０の内部にファン２４が設けられ、このファン２４を駆動することによって、被空調室１４内のエアがケーシング２０内に吸引され、吸引されたエアが熱交換器２２の管外を通過して被空調室１４に送気される。その際、熱交換器２２の管内の熱媒体によって熱が奪われるので、冷却されたエアが被空調室１４に送気される。これにより、被空調室１４を所望の温度に冷却することができる。
【００４１】
一方、室外機１０は、図２に示すように、ケーシング３０を備え、このケーシング３０の内部を循環ライン１６が通過するようになっており、循環ライン１６上には圧縮機３６と熱交換器３２が設けられている。したがって、循環ライン１６を流れる熱媒体は圧縮機３６で圧縮されて、熱交換器３２に送られる。
【００４２】
熱交換器３２は、複数の冷却管３８と、複数の放熱フィン４０によって構成される。複数の冷却管３８は平行に設けられ、各冷却管３８が接続されて熱媒体が流れるようになっている。放熱フィン４０は、平面状に形成されており、冷却管３８に直交する向きで、且つ、冷却管３８が貫通するように配置されている。また、複数の放熱フィン４０は、平行で且つ一定の間隔で配置されており、さらに冷却管３８に接触して熱伝達が効率よく行われるように構成される。
【００４３】
室外機１０のケーシング３０の内部には、ファン３４が設けられる。ファン３４は、モータ４２と羽根４４とを備え、モータ４２を駆動することによって羽根４４が回転し、ケーシング３０の内部に外気が吸引される。吸引されたエアは、熱交換器３２の冷却管３８の外側を通過してケーシング３０の外部に排気される。
【００４４】
なお、ファン３４の位置は、ファン３４を駆動させた際に発生するエアの流れ方向に対して、熱交換器３２の上流側が好ましいが、これに限定するものではなく、熱交換器３２の下流側に配置してもよい。
【００４５】
熱交換器３２とファン３４との間には、複数の微細ミスト発生ノズル４６（以下、たんにノズルという）が設けられる。ノズル４６には、エアと水を同時に噴射する二流体ノズルであり、エアの給気ライン４８と、水の給水ライン５０が接続されている。このノズル４６は、エアと水を同時に噴射することによって粒径１０μｍ以下の微細ミストを発生させる構成になっている。給気ライン４８と給水ライン５０はそれぞれ、開閉弁５２、５４が設けられており、この開閉弁５２、５４の開度を調節することによって、ノズル４６から噴射するエアの量と水の量（すなわちエアと水の混合比）を調節できるようになっている。なお、エアと水の混合比は、体積比でエア／水が５００以上６００以下が好ましい。
【００４６】
また、複数のノズル４６は、図３に示すように、ケーシング３０の壁面に取りつけられ、中央部に向けて噴射するように配置される。また、複数のノズル４６は、一定の角度間隔（たとえば図３に示す如く４５°間隔）で配置されており、各ノズル４６から均等に微細ミストを噴霧できるようになっている。さらに、ノズル４６は、図２に示す如く、ファン３４によるエアの流れ方向に対して直交する方向に微細ミストを噴射するように配置される。これにより、ノズル４６から噴射された微細ミストが、熱交換器３２に付着しにくくなる。
【００４７】
なお、ノズル４６の位置は、ノズル４６から噴射された微細ミストが熱交換器３２に到達するまでに確実に蒸発されるように、熱交換器３２に対して所定の距離Ｌだけ離間して配置される。ここで、所定の距離Ｌは、微細ミストの発生量やエアの送風量などによって異なるが、通常２００〜３００ｍｍが好ましい。
【００４８】
前述したファン３４、及び、ノズル４６の開閉弁５２、５４は、制御装置５６に接続されている。制御装置５６は、外気温度を測定する温度センサ５８に接続されており、この温度センサ５８の測定値に基づいて開閉弁５２、５４を制御する。たとえば、外気温度がしきい値（たとえば３２℃）を超えた際に開閉弁５２、５４を開いて微細ミストの発生を開始する。これにより、外気温度が高くなって負荷が増えた場合にのみ、微細ミストを供給して冷却性能を向上させることができ、無駄な微細ミストの供給を防止することができる。
【００４９】
また、外気温度が上昇するにつれて開閉弁５４の開度を大きくし、外気温度に比例して微細ミストの発生量を増加させる。これにより、微細ミストによるエアの温度低下量が大きくなるので、略一定温度のエアを熱交換器３２の冷却管３８外に通過させることができる。
【００５０】
また、制御装置５６は、開閉弁５２の開度に応じてファン３４の回転数を制御するように構成される。すなわち、ノズル４６から噴射するエアの流量に応じて、ファン３４による送風量を制御する。たとえば、ノズル４６から噴射するエアの流量が増加（或いは減少）した場合には、ファン３４による送風量を減少（或いは増加）させ、熱交換器３２を通過するエアの流量が常に一定になるようにする。これにより、熱交換器３２による熱交換量を、エアの温度だけでコントロールすることができるので、冷却性能の制御を容易に行うことができる。なお、制御装置５６は、ファン３４の回転数を一定に維持し、且つ、温度センサ５８の測定値に応じて開閉弁５２の開度を制御するようにしてもよい。すなわち、冷却負荷に応じて、ノズル４６からのエアの噴射量を制御し、熱交換器３２に送気されるエアの総量をコントロールするようにしてもよい。
【００５１】
また、制御装置５６は、熱交換器３２の直前に設けられた湿度センサ６０に接続されており、この湿度センサ６０の測定値に基づいて開閉弁５４を制御する。たとえば、湿度センサ６０で測定した湿度が高く、飽和状態（微細ミストが蒸発していない状態）であると判断した場合には、開閉弁５４の開度を小さくして水の混合比を小さくし、微細ミストの量を減少させる。これにより、微細ミストが熱交換器３２に到達するまでに微細ミストを確実に蒸発させることができる。なお、湿度センサ６０で測定した湿度が低い場合には、開閉弁５４の開度を大きくして微細ミストの量を増加させ、冷却効率を向上させるようにしてもよい。
【００５２】
次に上記の如く構成された空調システムの作用について説明する。
【００５３】
外気温度がしきい値よりも低い場合は、熱交換器３２の冷却管３８内の熱媒体を外気によって十分に冷却できる状態にある。したがって、この場合には開閉弁５２、５４を閉じておき、微細ミストの噴霧は行わない。これにより、微細ミストの無駄な供給を防止することができる。
【００５４】
外気温度がしきい値を超えた場合、外気だけでは冷却管３８内の熱媒体を十分に冷却させることができない。そこで、この場合には開閉弁５２、５４を開き、ノズル４６から粒径１０μｍ以下の微細ミストを噴霧する。粒径１０μｍ以下の微細ミストは、蒸発するまでの時間が短く、壁面などに水滴をつくりにくい。したがって、エア中に噴霧された微細ミストは、熱交換器３２に到達するまでに蒸発し、エアから蒸発潜熱を奪って、エアの温度を低下させる。これにより、熱交換器３２に到達するエアの温度を低下させることができるので、熱交換器３２の冷却管３８内の熱媒体を効率良く冷却することができる。
【００５５】
このように本実施の形態によれば、微細ミストを噴霧するようにしたので、熱交換器３２の放熱フィン４０を濡らすことなく、冷却効率を向上させることができる。したがって、放熱フィン４０に酸化物やごみが付着して放熱フィン４０が腐食したり冷却効率が低下したりすることを防止することができる。
【００５６】
また、本実施の形態によれば、外気温度が高くなった場合のみ、微細ミストを噴霧し、且つ、外気温度が向上した際には微細ミストの発生量を増加させるようにしたので、熱交換器３２を通過するエアを所望の温度にコントロールすることができる。したがって、熱交換器３２の性能を外気温度に依らず安定させることができる。
【００５７】
さらに、本実施の形態によれば、ノズル４６から噴射するエアの流量に応じてファン３４の送風量を制御するようにしたので、熱交換器３２を通過するエアの流量を常に一定値に保つことができ、熱交換器３２における冷却性能を安定させることができる。
【００５８】
また、本実施の形態によれば、熱交換器３２の直前でのエアの湿度に応じてノズル４６から噴霧する微細ミストの流量を制御するようにしたので、熱交換器３２までに微細ミストを蒸発させることができ、熱交換器３２の表面に微細ミストが付着することを確実に防止することができる。
【００５９】
図４は第２の実施形態の凝縮器を模式的に示す断面図であり、二点鎖線は、熱交換器３２の設置範囲を示している。
【００６０】
同図に示すように、第２の実施形態は、微細ミスト発生用のノズル４６がファン３４に一体化されている。すなわち、ファン３４は、羽根４４を回転自在に支持する軸部４３を有し、この軸部４３の外周面に複数のノズル４６が形成されている。複数のノズル４６は、一定の角度間隔で配置されており、各ノズル４６に水とエアが供給され、微細ミストを均等に噴霧できるように構成されている。また、ノズル４６は、ファン３４による気流の向きと直交する方向に微細ミストを噴射するように構成されている。
【００６１】
さらに、第２の実施形態では、ノズル４６から噴射する微細ミストの拡散方向が熱交換器３２全体を覆うように構成されている。ここで、微細ミストの拡散方向は、微細ミストの噴射速度とファン３４によるエアの速度によって求められるものとする。すなわち、図４に示すように微細ミストの噴射速度ベクトルをＶ１、エアの流速ベクトルをＶ２とした際に、その合成ベクトルＶ３が拡散方向であり、その拡散方向が熱交換器３２の外縁又は外側を示すように設定する。これにより、熱交換器３２を通過するエア全体を、微細ミストの蒸発潜熱によって冷却することができる。
【００６２】
上記の如く構成された第２の実施形態によれば、ファン３４とノズル４６を一体化したので、ノズル４６の設置スペースを別途設ける必要がなく、装置を小型化することができる。
【００６３】
なお、上述した第２の実施形態は、固定部分である軸部４３にノズル４６を形成するようにしたが、羽根４４と一緒に回転する部分にノズル４６を形成するようにしてもよい。この場合、微細ミストが攪拌されやすくなるので、微細ミストの蒸発潜熱に伴うエアの冷却効果を向上させることができる。
【００６４】
また、上述した第１、第２の実施形態は、ファン３４によるエアの流れ方向と直交する方向に微細ミストを噴射するようにしたが、微細ミストの噴射方向はこれに限定するものではなく、たとえば、図５に示すようにファン３４によるエアの流れと平行に、微細ミストを噴射するようにしてもよい。また、ファン３４によるエアの流れ方向に対して斜めに噴射したり、これらの複数の噴射方向を組み合わせたりするようにしてもよい。
【００６５】
図６は第３の実施形態の凝縮器を模式的に示している。
【００６６】
同図に示すように、第３の実施形態では、複数の室外機１０、１０…を備え、各室外機１０に熱交換器３２とファン３４が設けられている。複数の室外機１０はそれぞれ、ダクト６２を介して一つの混合ボックス６４に接続され、この混合ボックス６４に微細ミスト発生用のノズル４６が設けられている。したがって、ノズル４６から噴霧された微細ミストは、混合ボックス６４内でエアに混合される。これにより、エアの温度を微細ミストの蒸発潜熱で低下させることができ、各室外機１０に送気されるエアの温度を低下させることができる。
【００６７】
上記の如く構成された第３の実施形態によれば、混合ボックス６４を設けることによって一カ所で微細ミストを噴霧するようにしたので、各室外機１０に微細ミスト発生用のノズル４６を設ける必要がなくなる。したがって、微細ミスト発生用のノズル４６がない従来の室外機を利用してシステムを構築することができ、空調システム全体のイニシャルコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明に係る凝縮器を適用した空調システムの構成図
【図２】図１の室外機の構成を示す模式図
【図３】図２のノズル位置での断面図
【図４】第２の実施形態における室外機の構成を示す断面図
【図５】図４と異なる構成の室外機の構成を示す断面図
【図６】第３の実施形態の凝縮器を示す構成図
【符号の説明】
【００６９】
１０…室外機、１２…室内機、１４…被空調室、１６…循環ライン、２０…ケーシング、２２…熱交換器、２４…ファン、３０…ケーシング、３２…熱交換器、３４…ファン、３６…圧縮機、３８…冷却管、４０…放熱フィン、４２…モータ、４３…軸部、４４…羽根、４６…ノズル、４８…給気ライン、５０…給水ライン、５２…開閉弁、５４…開閉弁、５６…制御装置、５８…温度センサ、６０…湿度センサ、６２…ダクト、６４…混合ボックス
【技術分野】
【０００１】
本発明は微細ミストを用いた凝縮器及びその制御方法に係り、特にビル設備などの空調システムに用いられる微細ミストを用いた凝縮器及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ビル設備などでは、空冷凝縮器を持つチラー（冷凍機）や業務用パッケージの室外機が多用されている。空冷凝縮器は、熱媒体（冷媒）が内部を流れる放熱フィン付きの熱交換器と、この熱交換器の外側にエアを送気するファンとによって構成されており、熱交換器の内部を流れる熱媒体は外側のエアに放熱することによって冷却される。
【０００３】
ところで、ビル設備などの空調システムは一般に、ピーク負荷に基づいてその最大能力が設定されている。すなわち、負荷は外気温度などに応じて大きく変動するが、その最も高い値（ピーク負荷）に対応できるように空調システムの最大能力が設定されている。
【０００４】
しかし、ピーク負荷に達するのは年間で１０〜２０時間程度であり、その時間以外は無駄に大きな能力の空調システムを設置することになるため、改善が望まれていた。
【０００５】
このような問題に対して省エネルギーの観点から、夏場の外気温度が上がる際に生じる性能低下を回復させる手段として、水散布を行う機能を付加した製品が開発されている。たとえば、特許文献１には、空冷凝縮器の放熱フィンに水を噴霧し、放熱フィンを濡らすことによって、その水の蒸発潜熱で放熱フィンを冷却することが記載されている。さらに、特許文献２には、噴霧手段と熱交換部との間に電位差を発生させ、噴霧した液敵が放熱フィンに確実に付着するようにしたことが記載されている。これらの特許文献１、２によれば、放熱フィン表面の伝熱係数を向上させることができ、その結果として冷却効果を向上させることができる。
【特許文献１】特許第３７０７７３７号
【特許文献２】特開２００５−２１４５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような水散布方式は、多大な水を散布しなければならないという問題や、水が空気中の酸化物（たとえばＳｏｘなど）やごみを搬送してフィン表面を腐食させたり、さらにその酸化物やごみがフィン表面に堆積して空冷時の冷却効率を損なったりするという問題があった。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みて成されたもので、熱交換器に酸化物やごみが付着することを防止することができ、且つ、冷却効率を一時的に向上させることによってピーク負荷に対応することのできる微細ミストを用いた凝縮器及びその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は前記目的を達成するために、熱媒体が管内を流れる熱交換器と、該熱交換器の管外にエアを送気させる送風機と、を備えた凝縮器において、前記送風機によるエアの流れに対して前記熱交換器の上流側で且つ該熱交換器から離れた位置に、エアと水を同時に噴射することによって粒径１０μｍ以下の微細ミストを発生させる微細ミスト発生ノズルが設けられたことを特徴とする。
【０００９】
請求項１の発明によれば、熱交換器の上流側に粒径１０μｍ以下の微細ミストを発生させるようにしたので、熱交換器の管外を流れるエアの温度を低下させることができる。これにより、凝縮器の冷却能力を一時的に向上させることができ、最大能力を低く設定してもピーク負荷に対応することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は請求項１の発明において、前記微細ミスト発生ノズルから噴射された微細ミストは、前記熱交換器に到達する前に蒸発することを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明によれば、熱交換器に水滴が付着することを防止することができるので、熱交換器の腐食や熱効率の低下を防止することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は請求項１又は２の発明において、前記送風機は該送風機によるエアの流れに対して前記熱交換器の上流側に設けられ、該送風機の軸支部材に前記微細ミスト発生ノズルが形成されるとともに、該微細ミスト発生ノズルは、前記送風機によるエアの流れに直交する方向に前記微細ミストを噴射することを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明によれば、送風機の軸支部材に微細ミスト発生ノズルが形成されるので、ノズル用スペースが不要であり、凝縮器を小型化することができる。また、請求項３の発明によれば、送風機によるエアの流れに直交する方向に微細ミストを噴射するので、微細ミストがエアに混合して蒸発しやすい。したがって、微細ミスト発生ノズルと熱交換器との距離を狭めて凝縮器を小型化することができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は請求項３の発明において、前記微細ミスト発生ノズルからの噴射速度と前記送風機によるエアの流れ速度とによって求められる前記微細ミストの拡散方向が、前記熱交換器全体をカバーするように設定されることを特徴とする。
【００１５】
請求項４の発明によれば、微細ミストが熱交換器全体を覆うように広く拡散するので、熱交換器を通過するエア全体を微細ミストの蒸発潜熱によって冷却することができ、熱交換器の性能を向上させることができる。なお、微細ミストの拡散方向とは、微細ミストの噴射速度ベクトルとエアの流れ速度ベクトルとを合成することによって得られ、その合成ベクトルが熱交換器の外縁又は熱交換器よりも外側を示すように設定することが好ましい。
【００１６】
請求項５に記載の発明は請求項１又は２の発明において、前記送風機は該送風機によるエアの流れに対して前記熱交換器の上流側に設けられ、該送風機の軸支部材に前記微細ミスト発生ノズルが形成されるとともに、該微細ミスト発生ノズルは、前記送風機によるエアの流れ方向に前記微細ミストを噴射することを特徴とする。
【００１７】
請求項５の発明によれば、微細ミストをエアの流れ方向に拡散することによって、エアの流れを乱すことなく微細ミストを噴射することができる。
【００１８】
請求項６に記載の発明は請求項１〜５のいずれか１の発明において、前記微細ミスト発生ノズルよりも上流側のエアの温度に応じて、前記微細ミストの発生量を制御する制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１９】
請求項６の発明によれば、ノズル上流側のエアの温度（たとえば外気温度）に応じて微細ミストの発生量を制御するようにしたので、熱交換器の位置におけるエアの温度を所望の値（たとえば一定値）に制御することができる。したがって、凝縮器において安定した冷却能力を得ることができる。
【００２０】
請求項７に記載の発明は請求項１〜６のいずれか１の発明において、前記微細ミスト発生ノズルで噴射したエア量に応じて、前記送風機の送風量を制御する制御手段を備えたことを特徴とする。
【００２１】
請求項７の発明によれば、ノズルから噴射するエア量に応じて送風機の送風量を制御するので、熱交換器の管外を通過するエア量を制御することができる。したがって、たとえば熱交換器の管外に一定流量のエアを送気して安定した冷却能力を得たり、冷却負荷に応じて熱交換器の管外を通過するエア量を増減させて冷却能力をコントロールしたりすることができる。
【００２２】
請求項８に記載の発明は請求項１〜７のいずれか１に記載の発明において、前記送風機によるエアの流れに対して前記熱交換器の直前に湿度センサを設け、該湿度センサの測定値に基づいて、前記微細ミスト発生ノズルから噴射するエアと水の混合比を調節する混合比調節手段を備えたことを特徴とする。
【００２３】
請求項８の発明によれば、湿度センサの測定値によって、微細ミストが蒸発していることを確認し、微細ミストが蒸発していない場合には、エアと水の混合比を調節する。これにより、熱交換器の位置までに微細ミストを確実に蒸発させることができ、熱交換器の表面が濡れることを防止することができる。
【００２４】
請求項９に記載の発明は請求項１〜８のいずれか１に記載の発明において、前記熱交換器が並列に複数設けられ、各熱交換器の上流側が混合ボックスに接続されるとともに、該混合ボックスに前記微細ミスト発生ノズルが設けられ、前記混合ボックスの内部で前記微細ミストが混合したエアが各熱交換器に送気されることを特徴とする。
【００２５】
請求項９の発明によれば、混合ボックスで微細ミストを混合したエアを各熱交換器に送気するようにしたので、微細ミスト発生ノズルを各熱交換器ごとに設ける必要がなくなり、装置の小型化及び管理の簡略化を図ることができる。
【００２６】
請求項１０に記載の発明は前記目的を達成するために、熱交換器の管内を流れる熱媒体を、前記熱交換器の管外に送風機により送気したエアで冷却する凝縮器の制御方法において、前記送風機により送気するエアの温度がしきい値を超えた際に、該エアの流れに対して前記熱交換器の上流側で且つ該熱交換器から離れた位置に、エアと水を同時に噴射して粒径１０μｍ以下の微細ミストを発生させることを特徴とする。
【００２７】
請求項１０の発明によれば、熱交換器の上流側に粒径１０μｍ以下の微細ミストを発生させるようにしたので、熱交換器の管外を流れるエアの温度を低下させることができる。これにより、凝縮器の冷却能力を一時的に向上させることができ、凝縮器の最大能力を低く設定しても、ピーク負荷に対応することができる。
【００２８】
請求項１１に記載の発明は請求項１０の発明において、前記微細ミストが前記熱交換器に到達する前に蒸発するように前記噴射する水の量を制御することを特徴とする。
【００２９】
請求項１１の発明によれば、熱交換器に水滴が付着することを防止することができるので、熱交換器の腐食や熱効率の低下を防止することができる。
【００３０】
請求項１２に記載の発明は請求項１０又は１１の発明において、前記送風機により送気するエアの温度に応じて、前記微細ミストの発生量を制御することを特徴とする。
【００３１】
請求項１２の発明によれば、エアの温度（たとえば外気温度）に応じて微細ミストの発生量を制御するようにしたので、熱交換器の位置におけるエアの温度を所望の値（たとえば一定値）に制御することができる。したがって、熱交換器において安定した冷却能力を得ることができる。
【００３２】
請求項１３に記載の発明は請求項１０〜１２のいずれか１の発明において、前記微細ミストの発生時に噴射したエア量に応じて、前記送風機の送風量を制御することを特徴とする。
【００３３】
請求項１３の発明によれば、微細ミストの発生時に噴射したエア量に応じて送風機の送風量を制御するので、熱交換器の管外を通過するエアの総量を制御することができる。したがって、たとえば熱交換器の管外に一定流量のエアを送気して安定した冷却能力を得たり、冷却負荷に応じて熱交換器の管外を通過するエア量を増減させて冷却能力をコントロールしたりすることができる。
【００３４】
請求項１４に記載の発明は請求項１０〜１３のいずれか１に記載の発明において、前記熱交換器の直前で湿度を測定し、該湿度の測定値に応じて、前記微細ミストを発生させる際のエアと水の混合比を調節することを特徴とする。
【００３５】
請求項１４の発明によれば、湿度の測定値から、微細ミストが蒸発しているかを判別し、微細ミストが蒸発していないと判別した場合には、エアと水の混合比を調節する。これにより、熱交換器の位置までに微細ミストを確実に蒸発させることができ、熱交換器の表面が濡れることを防止することができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、熱交換器の上流側に粒径１０μｍ以下の微細ミストを発生させるようにしたので、熱交換器の管外を流れるエアの温度を低下させることができる。これにより、凝縮器の冷却能力を一時的に向上させることができ、ピーク負荷に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下添付図面に従って本発明に係る微細ミストを用いた凝縮器及びその制御方法の好ましい実施形態について説明する。
【００３８】
図１は、本発明に係る微細ミストを用いた凝縮器を備えた空調システムを模式的に示す構成図である。同図に示すように空調システムは、被空調室１４の内部に設置された室内機１２と、被空調室１４の外部に設置され、空冷凝縮器である室外機１０とで構成される。室外機１０と室内機１２とは熱媒体（冷媒）の循環ライン１６で接続されており、この循環ライン１６内を熱媒体が循環することによって、室外機１０で熱媒体が冷却されるとともに、室内機１２で熱媒体が被空調室１４のエアから熱を奪い、被空調室１４が冷却される。
【００３９】
室内機１２は、ケーシング２０を備え、このケーシング２０の内部を循環ライン１６が通過するようになっており、循環ライン１６上には不図示の拡張弁と熱交換器２２が配置されている。したがって、循環ライン１６を流れる熱媒体は、拡張弁を通過して圧力が低下した後、熱交換器２２の管内で蒸発される。その際、管外のエアから熱が奪われ、管外のエアが冷却される。
【００４０】
また、室内機１２は、ケーシング２０の内部にファン２４が設けられ、このファン２４を駆動することによって、被空調室１４内のエアがケーシング２０内に吸引され、吸引されたエアが熱交換器２２の管外を通過して被空調室１４に送気される。その際、熱交換器２２の管内の熱媒体によって熱が奪われるので、冷却されたエアが被空調室１４に送気される。これにより、被空調室１４を所望の温度に冷却することができる。
【００４１】
一方、室外機１０は、図２に示すように、ケーシング３０を備え、このケーシング３０の内部を循環ライン１６が通過するようになっており、循環ライン１６上には圧縮機３６と熱交換器３２が設けられている。したがって、循環ライン１６を流れる熱媒体は圧縮機３６で圧縮されて、熱交換器３２に送られる。
【００４２】
熱交換器３２は、複数の冷却管３８と、複数の放熱フィン４０によって構成される。複数の冷却管３８は平行に設けられ、各冷却管３８が接続されて熱媒体が流れるようになっている。放熱フィン４０は、平面状に形成されており、冷却管３８に直交する向きで、且つ、冷却管３８が貫通するように配置されている。また、複数の放熱フィン４０は、平行で且つ一定の間隔で配置されており、さらに冷却管３８に接触して熱伝達が効率よく行われるように構成される。
【００４３】
室外機１０のケーシング３０の内部には、ファン３４が設けられる。ファン３４は、モータ４２と羽根４４とを備え、モータ４２を駆動することによって羽根４４が回転し、ケーシング３０の内部に外気が吸引される。吸引されたエアは、熱交換器３２の冷却管３８の外側を通過してケーシング３０の外部に排気される。
【００４４】
なお、ファン３４の位置は、ファン３４を駆動させた際に発生するエアの流れ方向に対して、熱交換器３２の上流側が好ましいが、これに限定するものではなく、熱交換器３２の下流側に配置してもよい。
【００４５】
熱交換器３２とファン３４との間には、複数の微細ミスト発生ノズル４６（以下、たんにノズルという）が設けられる。ノズル４６には、エアと水を同時に噴射する二流体ノズルであり、エアの給気ライン４８と、水の給水ライン５０が接続されている。このノズル４６は、エアと水を同時に噴射することによって粒径１０μｍ以下の微細ミストを発生させる構成になっている。給気ライン４８と給水ライン５０はそれぞれ、開閉弁５２、５４が設けられており、この開閉弁５２、５４の開度を調節することによって、ノズル４６から噴射するエアの量と水の量（すなわちエアと水の混合比）を調節できるようになっている。なお、エアと水の混合比は、体積比でエア／水が５００以上６００以下が好ましい。
【００４６】
また、複数のノズル４６は、図３に示すように、ケーシング３０の壁面に取りつけられ、中央部に向けて噴射するように配置される。また、複数のノズル４６は、一定の角度間隔（たとえば図３に示す如く４５°間隔）で配置されており、各ノズル４６から均等に微細ミストを噴霧できるようになっている。さらに、ノズル４６は、図２に示す如く、ファン３４によるエアの流れ方向に対して直交する方向に微細ミストを噴射するように配置される。これにより、ノズル４６から噴射された微細ミストが、熱交換器３２に付着しにくくなる。
【００４７】
なお、ノズル４６の位置は、ノズル４６から噴射された微細ミストが熱交換器３２に到達するまでに確実に蒸発されるように、熱交換器３２に対して所定の距離Ｌだけ離間して配置される。ここで、所定の距離Ｌは、微細ミストの発生量やエアの送風量などによって異なるが、通常２００〜３００ｍｍが好ましい。
【００４８】
前述したファン３４、及び、ノズル４６の開閉弁５２、５４は、制御装置５６に接続されている。制御装置５６は、外気温度を測定する温度センサ５８に接続されており、この温度センサ５８の測定値に基づいて開閉弁５２、５４を制御する。たとえば、外気温度がしきい値（たとえば３２℃）を超えた際に開閉弁５２、５４を開いて微細ミストの発生を開始する。これにより、外気温度が高くなって負荷が増えた場合にのみ、微細ミストを供給して冷却性能を向上させることができ、無駄な微細ミストの供給を防止することができる。
【００４９】
また、外気温度が上昇するにつれて開閉弁５４の開度を大きくし、外気温度に比例して微細ミストの発生量を増加させる。これにより、微細ミストによるエアの温度低下量が大きくなるので、略一定温度のエアを熱交換器３２の冷却管３８外に通過させることができる。
【００５０】
また、制御装置５６は、開閉弁５２の開度に応じてファン３４の回転数を制御するように構成される。すなわち、ノズル４６から噴射するエアの流量に応じて、ファン３４による送風量を制御する。たとえば、ノズル４６から噴射するエアの流量が増加（或いは減少）した場合には、ファン３４による送風量を減少（或いは増加）させ、熱交換器３２を通過するエアの流量が常に一定になるようにする。これにより、熱交換器３２による熱交換量を、エアの温度だけでコントロールすることができるので、冷却性能の制御を容易に行うことができる。なお、制御装置５６は、ファン３４の回転数を一定に維持し、且つ、温度センサ５８の測定値に応じて開閉弁５２の開度を制御するようにしてもよい。すなわち、冷却負荷に応じて、ノズル４６からのエアの噴射量を制御し、熱交換器３２に送気されるエアの総量をコントロールするようにしてもよい。
【００５１】
また、制御装置５６は、熱交換器３２の直前に設けられた湿度センサ６０に接続されており、この湿度センサ６０の測定値に基づいて開閉弁５４を制御する。たとえば、湿度センサ６０で測定した湿度が高く、飽和状態（微細ミストが蒸発していない状態）であると判断した場合には、開閉弁５４の開度を小さくして水の混合比を小さくし、微細ミストの量を減少させる。これにより、微細ミストが熱交換器３２に到達するまでに微細ミストを確実に蒸発させることができる。なお、湿度センサ６０で測定した湿度が低い場合には、開閉弁５４の開度を大きくして微細ミストの量を増加させ、冷却効率を向上させるようにしてもよい。
【００５２】
次に上記の如く構成された空調システムの作用について説明する。
【００５３】
外気温度がしきい値よりも低い場合は、熱交換器３２の冷却管３８内の熱媒体を外気によって十分に冷却できる状態にある。したがって、この場合には開閉弁５２、５４を閉じておき、微細ミストの噴霧は行わない。これにより、微細ミストの無駄な供給を防止することができる。
【００５４】
外気温度がしきい値を超えた場合、外気だけでは冷却管３８内の熱媒体を十分に冷却させることができない。そこで、この場合には開閉弁５２、５４を開き、ノズル４６から粒径１０μｍ以下の微細ミストを噴霧する。粒径１０μｍ以下の微細ミストは、蒸発するまでの時間が短く、壁面などに水滴をつくりにくい。したがって、エア中に噴霧された微細ミストは、熱交換器３２に到達するまでに蒸発し、エアから蒸発潜熱を奪って、エアの温度を低下させる。これにより、熱交換器３２に到達するエアの温度を低下させることができるので、熱交換器３２の冷却管３８内の熱媒体を効率良く冷却することができる。
【００５５】
このように本実施の形態によれば、微細ミストを噴霧するようにしたので、熱交換器３２の放熱フィン４０を濡らすことなく、冷却効率を向上させることができる。したがって、放熱フィン４０に酸化物やごみが付着して放熱フィン４０が腐食したり冷却効率が低下したりすることを防止することができる。
【００５６】
また、本実施の形態によれば、外気温度が高くなった場合のみ、微細ミストを噴霧し、且つ、外気温度が向上した際には微細ミストの発生量を増加させるようにしたので、熱交換器３２を通過するエアを所望の温度にコントロールすることができる。したがって、熱交換器３２の性能を外気温度に依らず安定させることができる。
【００５７】
さらに、本実施の形態によれば、ノズル４６から噴射するエアの流量に応じてファン３４の送風量を制御するようにしたので、熱交換器３２を通過するエアの流量を常に一定値に保つことができ、熱交換器３２における冷却性能を安定させることができる。
【００５８】
また、本実施の形態によれば、熱交換器３２の直前でのエアの湿度に応じてノズル４６から噴霧する微細ミストの流量を制御するようにしたので、熱交換器３２までに微細ミストを蒸発させることができ、熱交換器３２の表面に微細ミストが付着することを確実に防止することができる。
【００５９】
図４は第２の実施形態の凝縮器を模式的に示す断面図であり、二点鎖線は、熱交換器３２の設置範囲を示している。
【００６０】
同図に示すように、第２の実施形態は、微細ミスト発生用のノズル４６がファン３４に一体化されている。すなわち、ファン３４は、羽根４４を回転自在に支持する軸部４３を有し、この軸部４３の外周面に複数のノズル４６が形成されている。複数のノズル４６は、一定の角度間隔で配置されており、各ノズル４６に水とエアが供給され、微細ミストを均等に噴霧できるように構成されている。また、ノズル４６は、ファン３４による気流の向きと直交する方向に微細ミストを噴射するように構成されている。
【００６１】
さらに、第２の実施形態では、ノズル４６から噴射する微細ミストの拡散方向が熱交換器３２全体を覆うように構成されている。ここで、微細ミストの拡散方向は、微細ミストの噴射速度とファン３４によるエアの速度によって求められるものとする。すなわち、図４に示すように微細ミストの噴射速度ベクトルをＶ１、エアの流速ベクトルをＶ２とした際に、その合成ベクトルＶ３が拡散方向であり、その拡散方向が熱交換器３２の外縁又は外側を示すように設定する。これにより、熱交換器３２を通過するエア全体を、微細ミストの蒸発潜熱によって冷却することができる。
【００６２】
上記の如く構成された第２の実施形態によれば、ファン３４とノズル４６を一体化したので、ノズル４６の設置スペースを別途設ける必要がなく、装置を小型化することができる。
【００６３】
なお、上述した第２の実施形態は、固定部分である軸部４３にノズル４６を形成するようにしたが、羽根４４と一緒に回転する部分にノズル４６を形成するようにしてもよい。この場合、微細ミストが攪拌されやすくなるので、微細ミストの蒸発潜熱に伴うエアの冷却効果を向上させることができる。
【００６４】
また、上述した第１、第２の実施形態は、ファン３４によるエアの流れ方向と直交する方向に微細ミストを噴射するようにしたが、微細ミストの噴射方向はこれに限定するものではなく、たとえば、図５に示すようにファン３４によるエアの流れと平行に、微細ミストを噴射するようにしてもよい。また、ファン３４によるエアの流れ方向に対して斜めに噴射したり、これらの複数の噴射方向を組み合わせたりするようにしてもよい。
【００６５】
図６は第３の実施形態の凝縮器を模式的に示している。
【００６６】
同図に示すように、第３の実施形態では、複数の室外機１０、１０…を備え、各室外機１０に熱交換器３２とファン３４が設けられている。複数の室外機１０はそれぞれ、ダクト６２を介して一つの混合ボックス６４に接続され、この混合ボックス６４に微細ミスト発生用のノズル４６が設けられている。したがって、ノズル４６から噴霧された微細ミストは、混合ボックス６４内でエアに混合される。これにより、エアの温度を微細ミストの蒸発潜熱で低下させることができ、各室外機１０に送気されるエアの温度を低下させることができる。
【００６７】
上記の如く構成された第３の実施形態によれば、混合ボックス６４を設けることによって一カ所で微細ミストを噴霧するようにしたので、各室外機１０に微細ミスト発生用のノズル４６を設ける必要がなくなる。したがって、微細ミスト発生用のノズル４６がない従来の室外機を利用してシステムを構築することができ、空調システム全体のイニシャルコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明に係る凝縮器を適用した空調システムの構成図
【図２】図１の室外機の構成を示す模式図
【図３】図２のノズル位置での断面図
【図４】第２の実施形態における室外機の構成を示す断面図
【図５】図４と異なる構成の室外機の構成を示す断面図
【図６】第３の実施形態の凝縮器を示す構成図
【符号の説明】
【００６９】
１０…室外機、１２…室内機、１４…被空調室、１６…循環ライン、２０…ケーシング、２２…熱交換器、２４…ファン、３０…ケーシング、３２…熱交換器、３４…ファン、３６…圧縮機、３８…冷却管、４０…放熱フィン、４２…モータ、４３…軸部、４４…羽根、４６…ノズル、４８…給気ライン、５０…給水ライン、５２…開閉弁、５４…開閉弁、５６…制御装置、５８…温度センサ、６０…湿度センサ、６２…ダクト、６４…混合ボックス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒体が管内を流れる熱交換器と、該熱交換器の管外にエアを送気させる送風機と、を備えた凝縮器において、
前記送風機によるエアの流れに対して前記熱交換器の上流側で且つ該熱交換器から離れた位置に、エアと水を同時に噴射することによって粒径１０μｍ以下の微細ミストを発生させる微細ミスト発生ノズルが設けられたことを特徴とする微細ミストを用いた凝縮器。
【請求項２】
前記微細ミスト発生ノズルから噴射された微細ミストは、前記熱交換器に到達する前に蒸発することを特徴とする請求項１に記載の微細ミストを用いた凝縮器。
【請求項３】
前記送風機は該送風機によるエアの流れに対して前記熱交換器の上流側に設けられ、該送風機の軸支部材に前記微細ミスト発生ノズルが形成されるとともに、
該微細ミスト発生ノズルは、前記送風機によるエアの流れに直交する方向に前記微細ミストを噴射することを特徴とする請求項１又は２に記載の微細ミストを用いた凝縮器。
【請求項４】
前記微細ミスト発生ノズルからの噴射速度と前記送風機によるエアの流れ速度とによって求められる前記微細ミストの拡散方向が、前記熱交換器全体をカバーするように設定されることを特徴とする請求項３に記載の微細ミストを用いた凝縮器。
【請求項５】
前記送風機は該送風機によるエアの流れに対して前記熱交換器の上流側に設けられ、該送風機の軸支部材に前記微細ミスト発生ノズルが形成されるとともに、
該微細ミスト発生ノズルは、前記送風機によるエアの流れ方向に前記微細ミストを噴射することを特徴とする請求項１又は２に記載の微細ミストを用いた凝縮器。
【請求項６】
前記微細ミスト発生ノズルよりも上流側のエアの温度に応じて、前記微細ミストの発生量を制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載の微細ミストを用いた凝縮器。
【請求項７】
前記微細ミスト発生ノズルで噴射したエア量に応じて、前記送風機の送風量を制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１に記載の微細ミストを用いた凝縮器。
【請求項８】
前記送風機によるエアの流れに対して前記熱交換器の直前に湿度センサを設け、
該湿度センサの測定値に基づいて、前記微細ミスト発生ノズルから噴射するエアと水の混合比を調節する混合比調節手段を備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１に記載の微細ミストを用いた凝縮器。
【請求項９】
前記熱交換器が並列に複数設けられ、各熱交換器の上流側が混合ボックスに接続されるとともに、該混合ボックスに前記微細ミスト発生ノズルが設けられ、前記混合ボックスの内部で前記微細ミストが混合したエアが各熱交換器に送気されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１に記載の微細ミストを用いた凝縮器。
【請求項１０】
熱交換器の管内を流れる熱媒体を、前記熱交換器の管外に送風機により送気したエアで冷却する凝縮器の制御方法において、
前記送風機により送気するエアの温度がしきい値を超えた際に、該エアの流れに対して前記熱交換器の上流側で且つ該熱交換器から離れた位置に、エアと水を同時に噴射して粒径１０μｍ以下の微細ミストを発生させることを特徴とする微細ミストを用いた凝縮器の制御方法。
【請求項１１】
前記微細ミストが前記熱交換器に到達する前に蒸発するように前記噴射する水の量を制御することを特徴とする請求項１０に記載の微細ミストを用いた凝縮器の制御方法。
【請求項１２】
前記送風機により送気するエアの温度に応じて、前記微細ミストの発生量を制御することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の微細ミストを用いた凝縮器の制御方法。
【請求項１３】
前記微細ミストの発生時に噴射したエア量に応じて、前記送風機の送風量を制御することを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１に記載の微細ミストを用いた凝縮器の制御方法。
【請求項１４】
前記熱交換器の直前で湿度を測定し、該湿度の測定値に応じて、前記微細ミストを発生させる際のエアと水の混合比を調節することを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか１に記載の微細ミストを用いた凝縮器の制御方法。
【請求項１】
熱媒体が管内を流れる熱交換器と、該熱交換器の管外にエアを送気させる送風機と、を備えた凝縮器において、
前記送風機によるエアの流れに対して前記熱交換器の上流側で且つ該熱交換器から離れた位置に、エアと水を同時に噴射することによって粒径１０μｍ以下の微細ミストを発生させる微細ミスト発生ノズルが設けられたことを特徴とする微細ミストを用いた凝縮器。
【請求項２】
前記微細ミスト発生ノズルから噴射された微細ミストは、前記熱交換器に到達する前に蒸発することを特徴とする請求項１に記載の微細ミストを用いた凝縮器。
【請求項３】
前記送風機は該送風機によるエアの流れに対して前記熱交換器の上流側に設けられ、該送風機の軸支部材に前記微細ミスト発生ノズルが形成されるとともに、
該微細ミスト発生ノズルは、前記送風機によるエアの流れに直交する方向に前記微細ミストを噴射することを特徴とする請求項１又は２に記載の微細ミストを用いた凝縮器。
【請求項４】
前記微細ミスト発生ノズルからの噴射速度と前記送風機によるエアの流れ速度とによって求められる前記微細ミストの拡散方向が、前記熱交換器全体をカバーするように設定されることを特徴とする請求項３に記載の微細ミストを用いた凝縮器。
【請求項５】
前記送風機は該送風機によるエアの流れに対して前記熱交換器の上流側に設けられ、該送風機の軸支部材に前記微細ミスト発生ノズルが形成されるとともに、
該微細ミスト発生ノズルは、前記送風機によるエアの流れ方向に前記微細ミストを噴射することを特徴とする請求項１又は２に記載の微細ミストを用いた凝縮器。
【請求項６】
前記微細ミスト発生ノズルよりも上流側のエアの温度に応じて、前記微細ミストの発生量を制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載の微細ミストを用いた凝縮器。
【請求項７】
前記微細ミスト発生ノズルで噴射したエア量に応じて、前記送風機の送風量を制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１に記載の微細ミストを用いた凝縮器。
【請求項８】
前記送風機によるエアの流れに対して前記熱交換器の直前に湿度センサを設け、
該湿度センサの測定値に基づいて、前記微細ミスト発生ノズルから噴射するエアと水の混合比を調節する混合比調節手段を備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１に記載の微細ミストを用いた凝縮器。
【請求項９】
前記熱交換器が並列に複数設けられ、各熱交換器の上流側が混合ボックスに接続されるとともに、該混合ボックスに前記微細ミスト発生ノズルが設けられ、前記混合ボックスの内部で前記微細ミストが混合したエアが各熱交換器に送気されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１に記載の微細ミストを用いた凝縮器。
【請求項１０】
熱交換器の管内を流れる熱媒体を、前記熱交換器の管外に送風機により送気したエアで冷却する凝縮器の制御方法において、
前記送風機により送気するエアの温度がしきい値を超えた際に、該エアの流れに対して前記熱交換器の上流側で且つ該熱交換器から離れた位置に、エアと水を同時に噴射して粒径１０μｍ以下の微細ミストを発生させることを特徴とする微細ミストを用いた凝縮器の制御方法。
【請求項１１】
前記微細ミストが前記熱交換器に到達する前に蒸発するように前記噴射する水の量を制御することを特徴とする請求項１０に記載の微細ミストを用いた凝縮器の制御方法。
【請求項１２】
前記送風機により送気するエアの温度に応じて、前記微細ミストの発生量を制御することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の微細ミストを用いた凝縮器の制御方法。
【請求項１３】
前記微細ミストの発生時に噴射したエア量に応じて、前記送風機の送風量を制御することを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１に記載の微細ミストを用いた凝縮器の制御方法。
【請求項１４】
前記熱交換器の直前で湿度を測定し、該湿度の測定値に応じて、前記微細ミストを発生させる際のエアと水の混合比を調節することを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか１に記載の微細ミストを用いた凝縮器の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−１２８５００（Ｐ２００８−１２８５００Ａ）
【公開日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３１０５３２（Ｐ２００６−３１０５３２）
【出願日】平成１８年１１月１６日（２００６．１１．１６）
【出願人】（０００００５４５２）株式会社日立プラントテクノロジー (1,767)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月１６日（２００６．１１．１６）
【出願人】（０００００５４５２）株式会社日立プラントテクノロジー (1,767)
【Ｆターム（参考）】
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