空冷式熱交換器
【課題】液滴が空冷式熱交換器本体の奥側まで侵入し易くなるようにして冷却性能を向上させる。
【解決手段】扁平状に水を噴出させるノズルを備える。ノズルは、熱交換器本体２０を挟んでファンと反対側の位置に配置されるとともに、熱交換器本体２０における上側の部位に水を略水平方向に広がるように噴射する。ノズルは、水平配管４２に沿って複数設けられる。熱交換器本体２０の面積に対する各ノズルの噴射面積の割合は、それぞれ０．０５％以上で、０．４％以下に設定されている。
【解決手段】扁平状に水を噴出させるノズルを備える。ノズルは、熱交換器本体２０を挟んでファンと反対側の位置に配置されるとともに、熱交換器本体２０における上側の部位に水を略水平方向に広がるように噴射する。ノズルは、水平配管４２に沿って複数設けられる。熱交換器本体２０の面積に対する各ノズルの噴射面積の割合は、それぞれ０．０５％以上で、０．４％以下に設定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空冷式ヒートポンプ等に適用される空冷式熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、空冷式の熱交換器として、下記特許文献１及び２に開示されているように、水をスプレーノズルから熱交換器本体に向かって散布し、その水を蒸発させることによって冷却するようにしたものが知られている。具体的に特許文献１のものでは、熱交換器本体の空気の吸い込み側にノズルを設け、このノズルから水を円錐状あるいは角錐状に熱交換器本体に散布するようにしている。そして、噴出する水の平均粒子径を２００μ〜４５０μｍとすることで、通常の風では吹き飛ばされずに熱交換器本体に到達し、しかも熱交換器本体に付着した水が直ちに滴下しないようになることが示されている。一方、特許文献２のものでは、平面視で略Ｕ字状に形成された熱交換器本体の内側、すなわち、熱交換器本体に対してファン側にノズルが配設されている。そして、ノズルが上下方向よりも左右方向に拡がるように水を散布させることで、熱交換器本体の内側面に吹きかけられた水が上部から下部に向かって流れるようにすることができ、これにより、同心円状に散布すると水がかかったりかからなかったりするエリアを小さくでき、スケールの発生を抑制できることが示されている。
【特許文献１】特開２０００−１８７６９号公報
【特許文献２】特開２００６−１０１５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記特許文献１の発明を検証すべく行った実験では、平均粒子径３００μｍとして円錐状に噴霧すると、熱交換器本体のフィンに到達するまでにあまり水が蒸発せず、したがって水の蒸発に伴う空気の冷却効果を充分に得ることができず、またフィンに到達した細かな粒子がフィン間に充分に入らないという現象もあり、この構成では充分な冷却性能を得るのが困難であった。一方、特許文献２のものでは、水を上下方向よりも左右方向に拡がるように噴出させるとしても、ノズルがファン側に配設されるため、空気の流れに逆らう方向に水を噴出させる構成となり、このために熱交換器本体の内側の面しか濡らすことができない。したがって、特許文献２のものでも、充分な冷却性能を得るのは困難である。
【０００４】
そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、液滴が空冷式熱交換器（熱交換器本体）の奥側まで侵入し易くなるようにして冷却性能を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記の目的を達成するため、本発明は、熱交換器本体よりも上側に配設されたファンの駆動によって空気を通過させる空冷式熱交換器であって、扁平状に水を噴出させるノズルを備え、前記ノズルは、前記熱交換器本体を挟んで前記ファンと反対側の位置に配置されるとともに、前記熱交換器本体における上側の部位に水を略水平方向に広がるように噴射する。
【０００６】
本発明では、ノズルが熱交換器本体に対して空気の吸い込み側に配置されており、しかもファンが上側に配置されることで空気流速が速くなっている熱交換器本体の上寄りの部位にノズルが水を噴射する構成としているので、熱交換器本体の奥側まで水を侵入させることができる。これにより噴射された水による熱交換器本体の冷却効率を向上することができる。さらに、熱交換器本体における上側の部位に略水平方向に広がって水が噴射されるようにしており、上側の部位に噴霧された水が熱交換器本体の表面を自然流下するため、熱交換器本体の上側の部位から下部に亘る範囲を濡らすことができる。これにより、濡れ面積を拡大でき、冷却性能を向上させることができる。
【０００７】
ここで、前記空冷式熱交換器は、前記ノズルが水平方向に複数設けられているのが好ましい。また前記空冷式熱交換器は、略水平に延びるように配設された水平配管が設けられ、前記ノズルは、前記水平配管に沿って複数設けられているのが好ましい。
【０００８】
この態様では、ノズルが水平方向に並んで複数配設されるので、各ノズルの噴射面積を増大させなくても、熱交換器本体に散水される面積を増大させることができる。この結果、熱交換器本体の横幅によらず、熱交換器本体における所定高さの位置のほぼ全域に亘って水を散水することができる。
【０００９】
この態様において、前記熱交換器本体の面積に対する前記各ノズルの噴射面積の割合は、それぞれ０．４％以下に設定されているのが好ましい。
【００１０】
この態様では、各ノズルによって熱交換器本体に散水される面積が熱交換器本体面積の０．４％以下になるようにノズルが設定されているので、ノズルから噴出される水を熱交換器本体の所定の部位に集中して吹き掛けることができる。この結果、熱交換器本体に対する液滴の打力を上げることができ、これにより熱交換器本体の奥側まで水を確実に侵入させることができる。そして、熱交換器本体では奥側まで侵入するうちに液滴が液膜となるため、重力及び表面張力により自然流下し易くなる。これにより、熱交換器本体の濡れ面積を拡大でき、冷却性能を確実に向上させることができる。したがって、本態様によれば、ノズルの噴射面積を小さくすることで熱交換器本体内に水を侵入させ易くするとともに液滴の自然流下による熱交換器本体の濡れ面積の拡大によって冷却性能を向上させることができる。
【００１１】
そして、前記熱交換器本体の面積に対する前記各ノズルの噴射面積の割合は、０．０５％以上に設定されているのが好ましい。
【００１２】
この態様では、ノズルが水平方向に並ぶように設けられる場合に、散水面積を確保しつつ、ノズル数が増えすぎないようにすることができる。
【００１３】
また、前記熱交換器本体は一対に設けられるとともにＶ字状に配置され、前記ファンは、前記両熱交換器本体の間でこれら熱交換器本体よりも上側に配置され、前記ノズルは、前記両熱交換器本体を挟んでその両側にそれぞれ配設されているのが好ましい。
【００１４】
この態様では、熱交換器本体の上側の部位で空気流速が速くなるので、それを利用して熱交換器本体の奥側まで水を侵入させることができる。そして、水が略水平方向に広がるようにノズルが設定されることにより、熱交換器本体の上下で空気流速が異なるとしてもその影響を低減できる。この結果、円錐状に噴霧されるノズルを用いる場合に比べて、熱交換器本体奥側まで水が侵入する水量を設定しやすくすることができる。
【００１５】
この態様において、前記熱交換器本体は、前記Ｖ字の上端部での幅に応じた幅を有する直方体状に組まれた枠体によって支持されており、前記枠体を構成するフレーム材と前記熱交換器本体との間の空間を、前記ノズルが設けられた水平配管が通過しているのが好ましい。
【００１６】
この態様では、枠体を構成するフレーム材と熱交換器本体との間の空間を利用して水平配管が配設されるので、装置寸法が大きくなるのを防止することができる。
【００１７】
また、前記空冷式熱交換器は、円錐状又は角錐状に水を噴出する第２のノズルを備えていてもよく、この場合には、前記第２のノズルは、前記熱交換器本体を挟んで前記ファンと反対側の位置に配置されるとともに、前記ノズルによって噴射される範囲よりも下側の範囲を少なくとも含むように前記熱交換器本体に水を噴射するのが好ましい。
【００１８】
この態様では、第２のノズルによって熱交換器本体の全体をより均等に濡らし易くすることができる。すなわち、前記扁平状に水を噴出させるノズルにより、従来よりも少ない散水量で同等の冷却性能を発揮させることができ、散水量を増やすとさらに冷却性能を向上できるが、ある条件以上になると散水量を増やしても冷却性能は限界に達する。その理由は、自然流下で熱交換器全体を均等に濡らすことに限界があるからである。そのため、扁平状に水を噴出させるノズルにより熱交換器本体の上側の部位を濡らすことに加え、円錐状又は角錐状に水を噴出させる第２のノズルを使ってその下側の範囲を直接濡らすようにすることで、熱交換器本体の全体をより均等に濡らし易くすることができる。これにより、冷却性能の限界を上げることができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明によれば、液滴が空冷式熱交換器（熱交換器本体）の奥側まで侵入し易くなり、これにより冷却性能を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
（実施形態１）
図１は、本発明に係る空冷式熱交換器の第１実施形態が適用された空冷式ヒートポンプ１０を示している。同図に示すように、この空冷式ヒートポンプ１０は、フレーム材を直方体状に組み付けて構成される枠体１２を有している。この枠体１２は、その上端部に水平配置された上フレーム材１４と、高さ方向中間部に水平配置された中間フレーム材１５と、下端部に水平配置された下フレーム材１６とを備えている。これら上フレーム材１４、中間フレーム材１５及び下フレーム材１６は、それぞれ矩形状に組まれるものである。そして、これら上フレーム材１４、中間フレーム材１５及び下フレーム材１６は、その隅角部を上下に延びるように配設される複数の柱フレーム材１８によって互いに結合されている。また柱フレーム材１８は、枠体１２の長手方向中央部にも配設されている。
【００２２】
枠体１２は、中間フレーム材１５によって上下２つの空間に分けられていて、上側空間には複数の熱交換器本体２０が配置される一方、下側空間には配管類が配置されている。この配管類には、空冷式ヒートポンプ１０の冷媒回路を構成する配管、圧縮機、膨張機等が含まれている。
【００２３】
上フレーム材１４には、互いに直交するように配設された縦フレーム材２４及び横フレーム材２５が架設されていて、上フレーム材１４によって構成される矩形面が縦横２列ずつの４つの矩形領域に仕切られている。熱交換器本体２０は、各矩形領域にそれぞれ２つずつペアーとなって合計８つ設けられている。そして、熱交換器本体２０は、横長矩形状に形成されるとともに長手方向が前記各矩形領域の長辺に沿って配設され、図２にも示すように、一対の熱交換器本体２０がそれぞれＶ字状に配置されている。
【００２４】
図２の左右方向における枠体１２の幅は、同方向に並ぶ２つのＶ字の上端部での幅に対応した幅となっている。すなわち、枠体１２の幅は、一対の熱交換器本体２０が形成するＶ字の上端部での幅に応じた幅となっている。
【００２５】
熱交換器本体２０は、それぞれ枠体１２によって支持されている。具体的に、一対の熱交換器本体２０のうち外側（枠体１２の両端側）に配置される熱交換器本体２０の上端部は、上フレーム材１４に結合され、内側に配置される熱交換器本体２０の上端部は縦フレーム材２４に結合されている。そして、これら熱交換器本体２０の下端部は何れも中間フレーム材１５に結合されている。
【００２６】
上フレーム材１４には、ファン２８（図１参照）が垂直軸まわりに回転する姿勢で固定されている。ファン２８は、この熱交換器本体２０の長さ方向に沿って複数（図例では３つ）配設されている。
【００２７】
ファン２８は、図２から明らかなように、Ｖ字を形成する一対の熱交換器本体２０間の領域でこれら熱交換器本体２０よりも上側に配置されている。この配置関係により、熱交換器本体２０では上部ほど空気流速が速くなる。
【００２８】
本実施形態に係る空冷式熱交換器は、各熱交換器本体２０にそれぞれ散水手段４０が設けられている。すなわち、本実施形態では、８つの散水手段４０が設けられている。
【００２９】
各散水手段４０は、水平配管４２と、この水平配管４２に接続された複数のノズル４４とをそれぞれ備えている。水平配管４２は熱交換器本体２０の長手方向に熱交換器本体２０に沿って延びるように配置されている。水平配管４２は、図示省略しているが水供給源に接続されている。この水供給源として例えば水道が挙げられる。
【００３０】
水平配管４２は、ブラケット４６に固定されている。ブラケット４６は、例えば中間フレーム材１５及び柱フレーム材１８に固定されていて、柱フレーム材１８の内側に位置するように配置されている。そして、水平配管４２は、その両端部及び中央部に相当する位置でブラケット４６によって支持されており、柱フレーム材１８と熱交換器本体２０との間の間隙を通るように水平配置されている。
【００３１】
ノズル４４は、水平配管４２に所定の間隔をおいて取り付けられたエルボ管継手４８に設けられている。そして、ノズル４４は、１つの熱交換器本体２０に対して例えば８個所の部位に散水されるような配置となっている。
【００３２】
ノズル４４は、扁平状の水を噴出させるように構成されていて、噴出された水が略水平方向に広がって熱交換器本体２０に吹き掛けられるように設定されている。そして、水が熱交換器本体２０に吹き掛けられる方向が、ファン２８の駆動によって吸い込まれる空気の流れ方向に沿うように設定されている。
【００３３】
水が吹き掛けられる部位は、熱交換器本体２０の高さに対する８０〜９０％の高さ位置に設定されている。この範囲に設定することで、ノズル４４が枠体１２からはみ出さないように維持しつつ、散水された液滴の自然流下による濡れ面積の拡大を図ることができる。
【００３４】
ここで、本発明に係る空冷式熱交換器による冷却性能評価を行った結果について説明する。この評価は、熱交換器本体２０が図１に示すように８つ設けられる空冷式ヒートポンプ１０による評価であり、下記表１に示す実施例と比較例を比較することにより行った。なお、以下のパーセントによる表記は、熱交換器本体２０の面積、高さ又は幅に対する割合を示すものである。
【００３５】
【表１】
【００３６】
各熱交換器本体２０に設けられるノズル４４の個数は、実施例では８つであり、比較例では４つとなる。実施例では、図３（ａ）に示すように熱交換器本体２０に対して、幅１２．５％、高さ０．８％の領域Ａが８つ水平方向に並ぶように水が噴射される。そして、１つの熱交換器本体２０の面積に対する散水面積の割合は、０．８％となっている。また、熱交換器本体２０の面積に対する１つのノズル４４による噴射面積（領域Ａの面積）の割合は０．１％となっている。一方、比較例では、４つのノズル４４が水平方向に並べられていて、図３（ｂ）に示すように、これらノズル４４によって散水される４つの領域Ｂが熱交換器本体２０のほぼ全域に亘る。そして、１つの熱交換器本体２０の面積に対する散水面積の割合は１００％であり、熱交換器本体２０の面積に対する１つのノズル４４の噴射面積（領域Ｂの面積）の割合は２５％となっている。なお、これら領域の面積計算では、単純化するために、散水される領域の高さと幅を単純にかけ合わせたものを用いている。
【００３７】
次に、打力と噴射面積との関係について説明する。図４は、１つのノズル４４による噴射面積と打力との関係を示している。同図からわかるように、１つのノズル４４の噴射面積が大きくなると次第に打力は小さくなる。
【００３８】
１つのノズル４４の噴射面積が前記実施例の４倍、すなわち幅２５％、高さ１．６％の場合でも、そのときの打力は比較例に比べて充分に大きく、ノズル４４の数も半減する。熱交換器本体２０の面積に対するこのときの噴射面積の割合は０．４％となるので、この面積割合が０．４％以下であれば、液滴の打力を比較例に比べて充分に上げることができ、水を熱交換器本体２０の奥側まで充分に侵入させることができる。一方、１つのノズル４４の噴射面積が幅６．２％、高さ０．８％の場合には、１つの熱交換器本体２０あたり１６個のノズル４４を設置することが必要となる。この場合の前記面積割合は０．０５％であり、この面積が０．０５％以上であれば、散水面積を確保しつつノズル４４が増えすぎないようにすることができる。
【００３９】
次に、本発明に係る空冷式熱交換器の冷却性能の評価方法について説明する。この評価においては、図５（ａ）（ｂ）に示すように、熱交換器本体入口側(1)での空気の温度及び湿度、熱交換器本体出口側(3)での空気の温度、ファン出口側(4)での空気の温度及び湿度を測定した、また水量及び風量を測定し、熱交換器本体２０へ流入する風速を求めた。また、熱交換器本体前後(1)→(3)での空気の湿度の変化から熱交換器本体２０における蒸発量を求めた。
【００４０】
また、比較例においては、ノズル４４から噴出された水が熱交換器本体２０に到達するまで（(1)→(2)）に一部蒸発するため、その蒸発量を計算した。この計算は、液滴周りの表面積及び熱伝達率を用いて行った。そして、空気の温度、湿度、水量及び風量を用いて、熱交換器本体２０を通過する際（(2)→(3)）の蒸発量を求めた。また蒸発量を物質伝達率で割るとフィンの濡れ面積が求まる。この濡れ面積は、熱交換器本体２０全体のフィン面積のうち、濡れたフィンの面積を指している。
【００４１】
以上の手順により計測された結果に対し、水量と濡れ面積との関係を図６に示す。図６は、水量と濡れ面積との関係を実施例と比較例の各々において、比較例の所定の値に対する相対比で示したものである。実施例では、散水面積が小さいにも拘らず、比較例に対して濡れ面積が増大している。また、その濡れ面積の増大の程度は、水量が増えるほど顕著である。これは、実施例では、ノズル４４から噴出された水が熱交換器本体２０に到達する前に蒸発しないことと、打力が大きいことにより熱交換器本体２０の奥側まで水が侵入して液膜を作ってフィン間を自然流下しやすいことによる。
【００４２】
図７はアプローチ温度を比較したものである。アプローチ温度とは、冷媒の凝縮温度と湿球温度との温度差を意味している。アプローチ温度は熱交換器本体２０の性能を代表するパラメータであり、アプローチ温度が低い方が熱交換器本体２０の性能がよく、成績係数（ＣＯＰ）が上がる。
【００４３】
図７は、横軸に乾球温度（ＤＢ）と湿球温度（ＷＢ）の温度差ＤＷを取っている。比較例では温度差ＤＷが高くなるにつれてアプローチ温度が高くなるのに対し、実施例では温度差ＤＷが上昇してもアプローチ温度は上昇せずにほぼ安定している。したがって、実施例では温度差ＤＷが大きくなっても熱交換器本体２０の性能は低下することなく安定し、全体的に見れば比較例に対して冷却性能が高くなっていることが分かる。比較例において温度差ＤＷの上昇によってアプローチ温度が上昇するのは、比較例では１つのノズル４４の噴射面積が広いために、温度差ＤＷが大きくなると熱交換器本体２０に到達するまでに蒸発する蒸発量が増大するが、その冷却効果は小さく、フィンに到達した細かい粒子がフィン内に充分に入らず、フィンを濡らす必要量が減ってしまってフィンの濡れ面積が小さくなり、その結果、アプローチ温度が上昇するものと推測される。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態によれば、熱交換器本体２０に対して吸い込み側に配置されており、しかもファン２８が上側に配置されることで空気流速が速くなっている熱交換器本体２０の上寄りの部位にノズル４４が水を噴射する構成としているので、熱交換器本体２０の奥側まで水を侵入させることができる。これにより噴射された水による熱交換器本体２０の冷却効率を向上することができる。さらに、熱交換器本体２０における上側の部位に略水平方向に広がって水が噴射されるようにしており、上側の部位に噴霧された水が熱交換器本体２０の表面で自然流下するため、熱交換器本体２０の上側の部位から下部に亘る範囲を濡らすことができる。これにより、濡れ面積を拡大でき、冷却性能を向上させることができる。
【００４５】
しかも、各ノズル４４の噴射面積が熱交換器本体面積の０．４％以下になるようにノズル４４が設定されているので、ノズル４４から噴出される水を熱交換器本体２０の所定の部位に集中して吹き掛けることができる。この結果、熱交換器本体２０に対する液滴の打力を上げることができ、これにより熱交換器本体２０の奥側まで水を確実に侵入させることができる。そして、熱交換器本体２０では奥側まで侵入するうちに液滴が液膜となるため、重力及び表面張力により自然流下し易くなる。これにより、熱交換器本体２０の濡れ面積を拡大でき、冷却性能を確実に向上させることができる。したがって、本実施形態によれば、ノズル４４の噴射面積を小さくすることで熱交換器本体２０内に水を侵入させ易くするとともに液滴の自然流下による熱交換器本体２０の濡れ面積の拡大によって冷却性能を向上させることができる。
【００４６】
また本実施形態では、ノズル４４が水平方向に並んで複数配設されるので、各ノズル４４の噴射面積を増大させなくても、熱交換器本体２０に散水される面積を増大させることができる。この結果、熱交換器本体２０の横幅によらず、熱交換器本体２０における所定高さの位置のほぼ全域に亘って水を散水することができる。無論、ノズル４４による熱交換器本体２０への散水の結果、熱交換器本体２０の表面に充分な広さの濡れ面積が確保できれば、１つの熱交換器本体２０に対し１つのノズル４４が設けられるのみでも構わない。本発明は、ノズル４４の数を限定するものではない。
【００４７】
また本実施形態では、熱交換器本体２０の面積に対する各ノズル４４の噴射面積の割合を０．０５％以上としているので、散水面積を確保しつつ、ノズル４４の数が増えすぎないようにすることができる。
【００４８】
また本実施形態では、Ｖ字状に配置された一対の熱交換器本体２０の間でこれら熱交換器本体２０よりも上側にファン２８が配置されるとともに、熱交換器本体２０を挟んでその両側にノズル４４がそれぞれ配設されている。このため、熱交換器本体２０の上側で空気流速が速くなっており、本実施形態ではそれを利用して熱交換器本体２０の奥側まで水を侵入させることができる。そして、水が略水平方向に広がるようにノズル４４が設定されることにより、熱交換器本体２０の上下で空気流速が異なるとしてもその影響を低減できる。この結果、円錐状に噴霧されるノズルを用いる場合に比べて、熱交換器本体奥側まで水が侵入する水量を設定しやすくすることができる。
【００４９】
また本実施形態では、枠体１２を構成する柱フレーム材１８と熱交換器本体２０との間の空間を利用して水平配管４２が配設されるので、空冷式ヒートポンプ１０の寸法が大きくなるのを防止することができる。しかもノズル４４が水平配管４２に取り付けられたエルボ管継手４８に設けられているので、ノズル４４の設置スペースが拡大されるのを抑制することができる。
【００５０】
なお、本発明は、前記実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。前記実施形態では、Ｖ字状に配設された熱交換器本体２０が横に並設されて全体としてＷ字状に配設された構成にしたが、熱交換器本体２０を逆Ｍ字状に配設してもよい。すなわち、外側の熱交換器本体２０がほぼ垂直に起立した姿勢で配設される構成としてもよい。
【００５１】
また、前記実施形態では、複数の熱交換器本体２０を有する空冷式ヒートポンプ１０に適用した例について説明したが、熱交換器本体２０が１つだけ設けられる空冷式ヒートポンプ１０に本発明を適用してもよい。
【００５２】
（実施形態２）
前記第１実施形態では、散水手段４０が水平配管４２とノズル４４を備える構成について説明したが、本発明の第２実施形態では、図８に示すように第１実施形態と異なり、散水手段４０が、水平配管４２と、ノズル（第１のノズル）４４と、第２の水平配管５０と、第２のノズル５２とを備えている。
【００５３】
第２水平配管５０は、図示省略している水供給源に対して水平配管４２と並列に接続されており、水供給源から供給される水が水平配管４２と第２水平配管５０とに分流されるようになっている。第２水平配管５０はブラケット４６に固定され、熱交換器本体２０の長手方向に延びるように配置されている。
【００５４】
第２ノズル５２は、円錐状に水を噴出させるフルコーン型ノズルであり、第２水平配管５０に接続されたエルボ配管５４に設けられている。第２ノズル５２は、熱交換器本体２０の中央高さよりも下に配置され、第１ノズル４４によって散水される領域Ａよりも下側の領域に散水するような向きに設置されている。第２ノズル５２は、第１ノズル４４と同じ数だけ設ける必要はなく、領域Ａの下側の領域のほぼ全体をカバーできるように配設されていればよい。第２ノズル５２によって散水される領域は、第１ノズル４４によって散水される領域Ａと一部重なっていてもよいが、散水量を抑制する観点から領域Ａと重ならない方が望ましい。
【００５５】
なお、第２ノズル５２は円錐状に噴霧させる構成に限られず、角錐状に噴霧する構成でもよい。また、円錐状に水を噴出される構成として、断面が完全な円形状に噴出される構成や、断面が長円形状に噴出される構成等が該当する。
【００５６】
ここで、第１実施形態による空冷式ヒートポンプのＣＯＰと、第２実施形態による空冷式ヒートポンプのＣＯＰとを比較する。図９は、横軸に水量（相対比）を取り、縦軸にＣＯＰの相対値を取ったものである。水量（相対比）とは、水供給源から供給される所定の供給水量を１．０とした場合の相対水量を意味しており、ＣＯＰの相対値とは、ある供給水量のときのＣＯＰを１．００としたたきの相対ＣＯＰ値を意味している。
【００５７】
この図からわかるように、第１実施形態の空冷式ヒートポンプでは、散水量が増加した場合に冷却性能が頭打ちするのに対し、第２実施形態の空冷式ヒートポンプでは、前記頭打ちする水量以上に散水量を増やすと、冷却性能が更に上昇する。これは、第１実施形態では自然流下によって熱交換器本体２０の全体を濡らすようにしているため、熱交換器本体２０の全体を均等に濡らすことに限界があるからである。したがって、第２実施形態のように、第１ノズル４４により熱交換器本体２０の上側の部位を濡らすことに加え、円錐状に水を噴出させる第２ノズル５２を使って領域Ａの下側の範囲を直接濡らすようにすることで、熱交換器本体２０の全体をより均等に濡らし易くすることができる。これにより、冷却性能の限界値を上げることができる。
【００５８】
なお、その他の構成、作用及び効果は第１実施形態と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施形態１に係る空冷式熱交換器が適用された空冷式ヒートポンプの斜視図である。
【図２】前記空冷式ヒートポンプの側面図である。
【図３】熱交換器本体に水が噴射される領域を説明するための図であり、（ａ）は実施例の場合で、（ｂ）は比較例の場合である。
【図４】噴射面積と打力との関係を示す特性図である。
【図５】（ａ）（ｂ）は冷却性能を評価するための手順を説明するための図である。
【図６】水量と濡れ面積との関係を示す特性図である。
【図７】乾球温度と湿球温度との温度差と、アプローチ温度との関係を示す特性図である。
【図８】本発明の実施形態２に係る空冷式熱交換器が適用された空冷式ヒートポンプの側面図である。
【図９】水量とＣＯＰとの関係を示す特性図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０ 空冷式ヒートポンプ
１２ 枠体
１８ 柱フレーム材
２０ 熱交換器本体
２８ ファン
４０ 散水手段
４２ 水平配管
４４ ノズル
４６ ブラケット
４８ エルボ管継手
５０ 第２水平配管
５２ 第２ノズル
５４ エルボ配管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空冷式ヒートポンプ等に適用される空冷式熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、空冷式の熱交換器として、下記特許文献１及び２に開示されているように、水をスプレーノズルから熱交換器本体に向かって散布し、その水を蒸発させることによって冷却するようにしたものが知られている。具体的に特許文献１のものでは、熱交換器本体の空気の吸い込み側にノズルを設け、このノズルから水を円錐状あるいは角錐状に熱交換器本体に散布するようにしている。そして、噴出する水の平均粒子径を２００μ〜４５０μｍとすることで、通常の風では吹き飛ばされずに熱交換器本体に到達し、しかも熱交換器本体に付着した水が直ちに滴下しないようになることが示されている。一方、特許文献２のものでは、平面視で略Ｕ字状に形成された熱交換器本体の内側、すなわち、熱交換器本体に対してファン側にノズルが配設されている。そして、ノズルが上下方向よりも左右方向に拡がるように水を散布させることで、熱交換器本体の内側面に吹きかけられた水が上部から下部に向かって流れるようにすることができ、これにより、同心円状に散布すると水がかかったりかからなかったりするエリアを小さくでき、スケールの発生を抑制できることが示されている。
【特許文献１】特開２０００−１８７６９号公報
【特許文献２】特開２００６−１０１５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記特許文献１の発明を検証すべく行った実験では、平均粒子径３００μｍとして円錐状に噴霧すると、熱交換器本体のフィンに到達するまでにあまり水が蒸発せず、したがって水の蒸発に伴う空気の冷却効果を充分に得ることができず、またフィンに到達した細かな粒子がフィン間に充分に入らないという現象もあり、この構成では充分な冷却性能を得るのが困難であった。一方、特許文献２のものでは、水を上下方向よりも左右方向に拡がるように噴出させるとしても、ノズルがファン側に配設されるため、空気の流れに逆らう方向に水を噴出させる構成となり、このために熱交換器本体の内側の面しか濡らすことができない。したがって、特許文献２のものでも、充分な冷却性能を得るのは困難である。
【０００４】
そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、液滴が空冷式熱交換器（熱交換器本体）の奥側まで侵入し易くなるようにして冷却性能を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記の目的を達成するため、本発明は、熱交換器本体よりも上側に配設されたファンの駆動によって空気を通過させる空冷式熱交換器であって、扁平状に水を噴出させるノズルを備え、前記ノズルは、前記熱交換器本体を挟んで前記ファンと反対側の位置に配置されるとともに、前記熱交換器本体における上側の部位に水を略水平方向に広がるように噴射する。
【０００６】
本発明では、ノズルが熱交換器本体に対して空気の吸い込み側に配置されており、しかもファンが上側に配置されることで空気流速が速くなっている熱交換器本体の上寄りの部位にノズルが水を噴射する構成としているので、熱交換器本体の奥側まで水を侵入させることができる。これにより噴射された水による熱交換器本体の冷却効率を向上することができる。さらに、熱交換器本体における上側の部位に略水平方向に広がって水が噴射されるようにしており、上側の部位に噴霧された水が熱交換器本体の表面を自然流下するため、熱交換器本体の上側の部位から下部に亘る範囲を濡らすことができる。これにより、濡れ面積を拡大でき、冷却性能を向上させることができる。
【０００７】
ここで、前記空冷式熱交換器は、前記ノズルが水平方向に複数設けられているのが好ましい。また前記空冷式熱交換器は、略水平に延びるように配設された水平配管が設けられ、前記ノズルは、前記水平配管に沿って複数設けられているのが好ましい。
【０００８】
この態様では、ノズルが水平方向に並んで複数配設されるので、各ノズルの噴射面積を増大させなくても、熱交換器本体に散水される面積を増大させることができる。この結果、熱交換器本体の横幅によらず、熱交換器本体における所定高さの位置のほぼ全域に亘って水を散水することができる。
【０００９】
この態様において、前記熱交換器本体の面積に対する前記各ノズルの噴射面積の割合は、それぞれ０．４％以下に設定されているのが好ましい。
【００１０】
この態様では、各ノズルによって熱交換器本体に散水される面積が熱交換器本体面積の０．４％以下になるようにノズルが設定されているので、ノズルから噴出される水を熱交換器本体の所定の部位に集中して吹き掛けることができる。この結果、熱交換器本体に対する液滴の打力を上げることができ、これにより熱交換器本体の奥側まで水を確実に侵入させることができる。そして、熱交換器本体では奥側まで侵入するうちに液滴が液膜となるため、重力及び表面張力により自然流下し易くなる。これにより、熱交換器本体の濡れ面積を拡大でき、冷却性能を確実に向上させることができる。したがって、本態様によれば、ノズルの噴射面積を小さくすることで熱交換器本体内に水を侵入させ易くするとともに液滴の自然流下による熱交換器本体の濡れ面積の拡大によって冷却性能を向上させることができる。
【００１１】
そして、前記熱交換器本体の面積に対する前記各ノズルの噴射面積の割合は、０．０５％以上に設定されているのが好ましい。
【００１２】
この態様では、ノズルが水平方向に並ぶように設けられる場合に、散水面積を確保しつつ、ノズル数が増えすぎないようにすることができる。
【００１３】
また、前記熱交換器本体は一対に設けられるとともにＶ字状に配置され、前記ファンは、前記両熱交換器本体の間でこれら熱交換器本体よりも上側に配置され、前記ノズルは、前記両熱交換器本体を挟んでその両側にそれぞれ配設されているのが好ましい。
【００１４】
この態様では、熱交換器本体の上側の部位で空気流速が速くなるので、それを利用して熱交換器本体の奥側まで水を侵入させることができる。そして、水が略水平方向に広がるようにノズルが設定されることにより、熱交換器本体の上下で空気流速が異なるとしてもその影響を低減できる。この結果、円錐状に噴霧されるノズルを用いる場合に比べて、熱交換器本体奥側まで水が侵入する水量を設定しやすくすることができる。
【００１５】
この態様において、前記熱交換器本体は、前記Ｖ字の上端部での幅に応じた幅を有する直方体状に組まれた枠体によって支持されており、前記枠体を構成するフレーム材と前記熱交換器本体との間の空間を、前記ノズルが設けられた水平配管が通過しているのが好ましい。
【００１６】
この態様では、枠体を構成するフレーム材と熱交換器本体との間の空間を利用して水平配管が配設されるので、装置寸法が大きくなるのを防止することができる。
【００１７】
また、前記空冷式熱交換器は、円錐状又は角錐状に水を噴出する第２のノズルを備えていてもよく、この場合には、前記第２のノズルは、前記熱交換器本体を挟んで前記ファンと反対側の位置に配置されるとともに、前記ノズルによって噴射される範囲よりも下側の範囲を少なくとも含むように前記熱交換器本体に水を噴射するのが好ましい。
【００１８】
この態様では、第２のノズルによって熱交換器本体の全体をより均等に濡らし易くすることができる。すなわち、前記扁平状に水を噴出させるノズルにより、従来よりも少ない散水量で同等の冷却性能を発揮させることができ、散水量を増やすとさらに冷却性能を向上できるが、ある条件以上になると散水量を増やしても冷却性能は限界に達する。その理由は、自然流下で熱交換器全体を均等に濡らすことに限界があるからである。そのため、扁平状に水を噴出させるノズルにより熱交換器本体の上側の部位を濡らすことに加え、円錐状又は角錐状に水を噴出させる第２のノズルを使ってその下側の範囲を直接濡らすようにすることで、熱交換器本体の全体をより均等に濡らし易くすることができる。これにより、冷却性能の限界を上げることができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明によれば、液滴が空冷式熱交換器（熱交換器本体）の奥側まで侵入し易くなり、これにより冷却性能を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
（実施形態１）
図１は、本発明に係る空冷式熱交換器の第１実施形態が適用された空冷式ヒートポンプ１０を示している。同図に示すように、この空冷式ヒートポンプ１０は、フレーム材を直方体状に組み付けて構成される枠体１２を有している。この枠体１２は、その上端部に水平配置された上フレーム材１４と、高さ方向中間部に水平配置された中間フレーム材１５と、下端部に水平配置された下フレーム材１６とを備えている。これら上フレーム材１４、中間フレーム材１５及び下フレーム材１６は、それぞれ矩形状に組まれるものである。そして、これら上フレーム材１４、中間フレーム材１５及び下フレーム材１６は、その隅角部を上下に延びるように配設される複数の柱フレーム材１８によって互いに結合されている。また柱フレーム材１８は、枠体１２の長手方向中央部にも配設されている。
【００２２】
枠体１２は、中間フレーム材１５によって上下２つの空間に分けられていて、上側空間には複数の熱交換器本体２０が配置される一方、下側空間には配管類が配置されている。この配管類には、空冷式ヒートポンプ１０の冷媒回路を構成する配管、圧縮機、膨張機等が含まれている。
【００２３】
上フレーム材１４には、互いに直交するように配設された縦フレーム材２４及び横フレーム材２５が架設されていて、上フレーム材１４によって構成される矩形面が縦横２列ずつの４つの矩形領域に仕切られている。熱交換器本体２０は、各矩形領域にそれぞれ２つずつペアーとなって合計８つ設けられている。そして、熱交換器本体２０は、横長矩形状に形成されるとともに長手方向が前記各矩形領域の長辺に沿って配設され、図２にも示すように、一対の熱交換器本体２０がそれぞれＶ字状に配置されている。
【００２４】
図２の左右方向における枠体１２の幅は、同方向に並ぶ２つのＶ字の上端部での幅に対応した幅となっている。すなわち、枠体１２の幅は、一対の熱交換器本体２０が形成するＶ字の上端部での幅に応じた幅となっている。
【００２５】
熱交換器本体２０は、それぞれ枠体１２によって支持されている。具体的に、一対の熱交換器本体２０のうち外側（枠体１２の両端側）に配置される熱交換器本体２０の上端部は、上フレーム材１４に結合され、内側に配置される熱交換器本体２０の上端部は縦フレーム材２４に結合されている。そして、これら熱交換器本体２０の下端部は何れも中間フレーム材１５に結合されている。
【００２６】
上フレーム材１４には、ファン２８（図１参照）が垂直軸まわりに回転する姿勢で固定されている。ファン２８は、この熱交換器本体２０の長さ方向に沿って複数（図例では３つ）配設されている。
【００２７】
ファン２８は、図２から明らかなように、Ｖ字を形成する一対の熱交換器本体２０間の領域でこれら熱交換器本体２０よりも上側に配置されている。この配置関係により、熱交換器本体２０では上部ほど空気流速が速くなる。
【００２８】
本実施形態に係る空冷式熱交換器は、各熱交換器本体２０にそれぞれ散水手段４０が設けられている。すなわち、本実施形態では、８つの散水手段４０が設けられている。
【００２９】
各散水手段４０は、水平配管４２と、この水平配管４２に接続された複数のノズル４４とをそれぞれ備えている。水平配管４２は熱交換器本体２０の長手方向に熱交換器本体２０に沿って延びるように配置されている。水平配管４２は、図示省略しているが水供給源に接続されている。この水供給源として例えば水道が挙げられる。
【００３０】
水平配管４２は、ブラケット４６に固定されている。ブラケット４６は、例えば中間フレーム材１５及び柱フレーム材１８に固定されていて、柱フレーム材１８の内側に位置するように配置されている。そして、水平配管４２は、その両端部及び中央部に相当する位置でブラケット４６によって支持されており、柱フレーム材１８と熱交換器本体２０との間の間隙を通るように水平配置されている。
【００３１】
ノズル４４は、水平配管４２に所定の間隔をおいて取り付けられたエルボ管継手４８に設けられている。そして、ノズル４４は、１つの熱交換器本体２０に対して例えば８個所の部位に散水されるような配置となっている。
【００３２】
ノズル４４は、扁平状の水を噴出させるように構成されていて、噴出された水が略水平方向に広がって熱交換器本体２０に吹き掛けられるように設定されている。そして、水が熱交換器本体２０に吹き掛けられる方向が、ファン２８の駆動によって吸い込まれる空気の流れ方向に沿うように設定されている。
【００３３】
水が吹き掛けられる部位は、熱交換器本体２０の高さに対する８０〜９０％の高さ位置に設定されている。この範囲に設定することで、ノズル４４が枠体１２からはみ出さないように維持しつつ、散水された液滴の自然流下による濡れ面積の拡大を図ることができる。
【００３４】
ここで、本発明に係る空冷式熱交換器による冷却性能評価を行った結果について説明する。この評価は、熱交換器本体２０が図１に示すように８つ設けられる空冷式ヒートポンプ１０による評価であり、下記表１に示す実施例と比較例を比較することにより行った。なお、以下のパーセントによる表記は、熱交換器本体２０の面積、高さ又は幅に対する割合を示すものである。
【００３５】
【表１】
【００３６】
各熱交換器本体２０に設けられるノズル４４の個数は、実施例では８つであり、比較例では４つとなる。実施例では、図３（ａ）に示すように熱交換器本体２０に対して、幅１２．５％、高さ０．８％の領域Ａが８つ水平方向に並ぶように水が噴射される。そして、１つの熱交換器本体２０の面積に対する散水面積の割合は、０．８％となっている。また、熱交換器本体２０の面積に対する１つのノズル４４による噴射面積（領域Ａの面積）の割合は０．１％となっている。一方、比較例では、４つのノズル４４が水平方向に並べられていて、図３（ｂ）に示すように、これらノズル４４によって散水される４つの領域Ｂが熱交換器本体２０のほぼ全域に亘る。そして、１つの熱交換器本体２０の面積に対する散水面積の割合は１００％であり、熱交換器本体２０の面積に対する１つのノズル４４の噴射面積（領域Ｂの面積）の割合は２５％となっている。なお、これら領域の面積計算では、単純化するために、散水される領域の高さと幅を単純にかけ合わせたものを用いている。
【００３７】
次に、打力と噴射面積との関係について説明する。図４は、１つのノズル４４による噴射面積と打力との関係を示している。同図からわかるように、１つのノズル４４の噴射面積が大きくなると次第に打力は小さくなる。
【００３８】
１つのノズル４４の噴射面積が前記実施例の４倍、すなわち幅２５％、高さ１．６％の場合でも、そのときの打力は比較例に比べて充分に大きく、ノズル４４の数も半減する。熱交換器本体２０の面積に対するこのときの噴射面積の割合は０．４％となるので、この面積割合が０．４％以下であれば、液滴の打力を比較例に比べて充分に上げることができ、水を熱交換器本体２０の奥側まで充分に侵入させることができる。一方、１つのノズル４４の噴射面積が幅６．２％、高さ０．８％の場合には、１つの熱交換器本体２０あたり１６個のノズル４４を設置することが必要となる。この場合の前記面積割合は０．０５％であり、この面積が０．０５％以上であれば、散水面積を確保しつつノズル４４が増えすぎないようにすることができる。
【００３９】
次に、本発明に係る空冷式熱交換器の冷却性能の評価方法について説明する。この評価においては、図５（ａ）（ｂ）に示すように、熱交換器本体入口側(1)での空気の温度及び湿度、熱交換器本体出口側(3)での空気の温度、ファン出口側(4)での空気の温度及び湿度を測定した、また水量及び風量を測定し、熱交換器本体２０へ流入する風速を求めた。また、熱交換器本体前後(1)→(3)での空気の湿度の変化から熱交換器本体２０における蒸発量を求めた。
【００４０】
また、比較例においては、ノズル４４から噴出された水が熱交換器本体２０に到達するまで（(1)→(2)）に一部蒸発するため、その蒸発量を計算した。この計算は、液滴周りの表面積及び熱伝達率を用いて行った。そして、空気の温度、湿度、水量及び風量を用いて、熱交換器本体２０を通過する際（(2)→(3)）の蒸発量を求めた。また蒸発量を物質伝達率で割るとフィンの濡れ面積が求まる。この濡れ面積は、熱交換器本体２０全体のフィン面積のうち、濡れたフィンの面積を指している。
【００４１】
以上の手順により計測された結果に対し、水量と濡れ面積との関係を図６に示す。図６は、水量と濡れ面積との関係を実施例と比較例の各々において、比較例の所定の値に対する相対比で示したものである。実施例では、散水面積が小さいにも拘らず、比較例に対して濡れ面積が増大している。また、その濡れ面積の増大の程度は、水量が増えるほど顕著である。これは、実施例では、ノズル４４から噴出された水が熱交換器本体２０に到達する前に蒸発しないことと、打力が大きいことにより熱交換器本体２０の奥側まで水が侵入して液膜を作ってフィン間を自然流下しやすいことによる。
【００４２】
図７はアプローチ温度を比較したものである。アプローチ温度とは、冷媒の凝縮温度と湿球温度との温度差を意味している。アプローチ温度は熱交換器本体２０の性能を代表するパラメータであり、アプローチ温度が低い方が熱交換器本体２０の性能がよく、成績係数（ＣＯＰ）が上がる。
【００４３】
図７は、横軸に乾球温度（ＤＢ）と湿球温度（ＷＢ）の温度差ＤＷを取っている。比較例では温度差ＤＷが高くなるにつれてアプローチ温度が高くなるのに対し、実施例では温度差ＤＷが上昇してもアプローチ温度は上昇せずにほぼ安定している。したがって、実施例では温度差ＤＷが大きくなっても熱交換器本体２０の性能は低下することなく安定し、全体的に見れば比較例に対して冷却性能が高くなっていることが分かる。比較例において温度差ＤＷの上昇によってアプローチ温度が上昇するのは、比較例では１つのノズル４４の噴射面積が広いために、温度差ＤＷが大きくなると熱交換器本体２０に到達するまでに蒸発する蒸発量が増大するが、その冷却効果は小さく、フィンに到達した細かい粒子がフィン内に充分に入らず、フィンを濡らす必要量が減ってしまってフィンの濡れ面積が小さくなり、その結果、アプローチ温度が上昇するものと推測される。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態によれば、熱交換器本体２０に対して吸い込み側に配置されており、しかもファン２８が上側に配置されることで空気流速が速くなっている熱交換器本体２０の上寄りの部位にノズル４４が水を噴射する構成としているので、熱交換器本体２０の奥側まで水を侵入させることができる。これにより噴射された水による熱交換器本体２０の冷却効率を向上することができる。さらに、熱交換器本体２０における上側の部位に略水平方向に広がって水が噴射されるようにしており、上側の部位に噴霧された水が熱交換器本体２０の表面で自然流下するため、熱交換器本体２０の上側の部位から下部に亘る範囲を濡らすことができる。これにより、濡れ面積を拡大でき、冷却性能を向上させることができる。
【００４５】
しかも、各ノズル４４の噴射面積が熱交換器本体面積の０．４％以下になるようにノズル４４が設定されているので、ノズル４４から噴出される水を熱交換器本体２０の所定の部位に集中して吹き掛けることができる。この結果、熱交換器本体２０に対する液滴の打力を上げることができ、これにより熱交換器本体２０の奥側まで水を確実に侵入させることができる。そして、熱交換器本体２０では奥側まで侵入するうちに液滴が液膜となるため、重力及び表面張力により自然流下し易くなる。これにより、熱交換器本体２０の濡れ面積を拡大でき、冷却性能を確実に向上させることができる。したがって、本実施形態によれば、ノズル４４の噴射面積を小さくすることで熱交換器本体２０内に水を侵入させ易くするとともに液滴の自然流下による熱交換器本体２０の濡れ面積の拡大によって冷却性能を向上させることができる。
【００４６】
また本実施形態では、ノズル４４が水平方向に並んで複数配設されるので、各ノズル４４の噴射面積を増大させなくても、熱交換器本体２０に散水される面積を増大させることができる。この結果、熱交換器本体２０の横幅によらず、熱交換器本体２０における所定高さの位置のほぼ全域に亘って水を散水することができる。無論、ノズル４４による熱交換器本体２０への散水の結果、熱交換器本体２０の表面に充分な広さの濡れ面積が確保できれば、１つの熱交換器本体２０に対し１つのノズル４４が設けられるのみでも構わない。本発明は、ノズル４４の数を限定するものではない。
【００４７】
また本実施形態では、熱交換器本体２０の面積に対する各ノズル４４の噴射面積の割合を０．０５％以上としているので、散水面積を確保しつつ、ノズル４４の数が増えすぎないようにすることができる。
【００４８】
また本実施形態では、Ｖ字状に配置された一対の熱交換器本体２０の間でこれら熱交換器本体２０よりも上側にファン２８が配置されるとともに、熱交換器本体２０を挟んでその両側にノズル４４がそれぞれ配設されている。このため、熱交換器本体２０の上側で空気流速が速くなっており、本実施形態ではそれを利用して熱交換器本体２０の奥側まで水を侵入させることができる。そして、水が略水平方向に広がるようにノズル４４が設定されることにより、熱交換器本体２０の上下で空気流速が異なるとしてもその影響を低減できる。この結果、円錐状に噴霧されるノズルを用いる場合に比べて、熱交換器本体奥側まで水が侵入する水量を設定しやすくすることができる。
【００４９】
また本実施形態では、枠体１２を構成する柱フレーム材１８と熱交換器本体２０との間の空間を利用して水平配管４２が配設されるので、空冷式ヒートポンプ１０の寸法が大きくなるのを防止することができる。しかもノズル４４が水平配管４２に取り付けられたエルボ管継手４８に設けられているので、ノズル４４の設置スペースが拡大されるのを抑制することができる。
【００５０】
なお、本発明は、前記実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。前記実施形態では、Ｖ字状に配設された熱交換器本体２０が横に並設されて全体としてＷ字状に配設された構成にしたが、熱交換器本体２０を逆Ｍ字状に配設してもよい。すなわち、外側の熱交換器本体２０がほぼ垂直に起立した姿勢で配設される構成としてもよい。
【００５１】
また、前記実施形態では、複数の熱交換器本体２０を有する空冷式ヒートポンプ１０に適用した例について説明したが、熱交換器本体２０が１つだけ設けられる空冷式ヒートポンプ１０に本発明を適用してもよい。
【００５２】
（実施形態２）
前記第１実施形態では、散水手段４０が水平配管４２とノズル４４を備える構成について説明したが、本発明の第２実施形態では、図８に示すように第１実施形態と異なり、散水手段４０が、水平配管４２と、ノズル（第１のノズル）４４と、第２の水平配管５０と、第２のノズル５２とを備えている。
【００５３】
第２水平配管５０は、図示省略している水供給源に対して水平配管４２と並列に接続されており、水供給源から供給される水が水平配管４２と第２水平配管５０とに分流されるようになっている。第２水平配管５０はブラケット４６に固定され、熱交換器本体２０の長手方向に延びるように配置されている。
【００５４】
第２ノズル５２は、円錐状に水を噴出させるフルコーン型ノズルであり、第２水平配管５０に接続されたエルボ配管５４に設けられている。第２ノズル５２は、熱交換器本体２０の中央高さよりも下に配置され、第１ノズル４４によって散水される領域Ａよりも下側の領域に散水するような向きに設置されている。第２ノズル５２は、第１ノズル４４と同じ数だけ設ける必要はなく、領域Ａの下側の領域のほぼ全体をカバーできるように配設されていればよい。第２ノズル５２によって散水される領域は、第１ノズル４４によって散水される領域Ａと一部重なっていてもよいが、散水量を抑制する観点から領域Ａと重ならない方が望ましい。
【００５５】
なお、第２ノズル５２は円錐状に噴霧させる構成に限られず、角錐状に噴霧する構成でもよい。また、円錐状に水を噴出される構成として、断面が完全な円形状に噴出される構成や、断面が長円形状に噴出される構成等が該当する。
【００５６】
ここで、第１実施形態による空冷式ヒートポンプのＣＯＰと、第２実施形態による空冷式ヒートポンプのＣＯＰとを比較する。図９は、横軸に水量（相対比）を取り、縦軸にＣＯＰの相対値を取ったものである。水量（相対比）とは、水供給源から供給される所定の供給水量を１．０とした場合の相対水量を意味しており、ＣＯＰの相対値とは、ある供給水量のときのＣＯＰを１．００としたたきの相対ＣＯＰ値を意味している。
【００５７】
この図からわかるように、第１実施形態の空冷式ヒートポンプでは、散水量が増加した場合に冷却性能が頭打ちするのに対し、第２実施形態の空冷式ヒートポンプでは、前記頭打ちする水量以上に散水量を増やすと、冷却性能が更に上昇する。これは、第１実施形態では自然流下によって熱交換器本体２０の全体を濡らすようにしているため、熱交換器本体２０の全体を均等に濡らすことに限界があるからである。したがって、第２実施形態のように、第１ノズル４４により熱交換器本体２０の上側の部位を濡らすことに加え、円錐状に水を噴出させる第２ノズル５２を使って領域Ａの下側の範囲を直接濡らすようにすることで、熱交換器本体２０の全体をより均等に濡らし易くすることができる。これにより、冷却性能の限界値を上げることができる。
【００５８】
なお、その他の構成、作用及び効果は第１実施形態と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施形態１に係る空冷式熱交換器が適用された空冷式ヒートポンプの斜視図である。
【図２】前記空冷式ヒートポンプの側面図である。
【図３】熱交換器本体に水が噴射される領域を説明するための図であり、（ａ）は実施例の場合で、（ｂ）は比較例の場合である。
【図４】噴射面積と打力との関係を示す特性図である。
【図５】（ａ）（ｂ）は冷却性能を評価するための手順を説明するための図である。
【図６】水量と濡れ面積との関係を示す特性図である。
【図７】乾球温度と湿球温度との温度差と、アプローチ温度との関係を示す特性図である。
【図８】本発明の実施形態２に係る空冷式熱交換器が適用された空冷式ヒートポンプの側面図である。
【図９】水量とＣＯＰとの関係を示す特性図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０ 空冷式ヒートポンプ
１２ 枠体
１８ 柱フレーム材
２０ 熱交換器本体
２８ ファン
４０ 散水手段
４２ 水平配管
４４ ノズル
４６ ブラケット
４８ エルボ管継手
５０ 第２水平配管
５２ 第２ノズル
５４ エルボ配管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器本体よりも上側に配設されたファンの駆動によって空気を通過させる空冷式熱交換器であって、
扁平状に水を噴出させるノズルを備え、
前記ノズルは、前記熱交換器本体を挟んで前記ファンと反対側の位置に配置されるとともに、前記熱交換器本体における上側の部位に水を略水平方向に広がるように噴射する空冷式熱交換器。
【請求項２】
前記ノズルは、水平方向に複数設けられている請求項１に記載の空冷式熱交換器。
【請求項３】
略水平に延びるように配設された水平配管が設けられ、
前記ノズルは、前記水平配管に沿って複数設けられている請求項２に記載の空冷式熱交換器。
【請求項４】
前記熱交換器本体の面積に対する前記各ノズルの噴射面積の割合は、それぞれ０．４％以下に設定されている請求項１から３の何れか１項に記載の空冷式熱交換器。
【請求項５】
前記熱交換器本体の面積に対する前記各ノズルの噴射面積の割合は、０．０５％以上に設定されている請求項４に記載の空冷式熱交換器。
【請求項６】
前記熱交換器本体は一対に設けられるとともにＶ字状に配置され、
前記ファンは、前記両熱交換器本体の間でこれら熱交換器本体よりも上側に配置され、
前記ノズルは、前記両熱交換器本体を挟んでその両側にそれぞれ配設されている請求項１に記載の空冷式熱交換器。
【請求項７】
前記熱交換器本体は、前記Ｖ字の上端部での幅に応じた幅を有する直方体状に組まれた枠体によって支持されており、
前記枠体を構成するフレーム材と前記熱交換器本体との間の空間を、前記ノズルが設けられた水平配管が通過している請求項６に記載の空冷式熱交換器。
【請求項８】
円錐状又は角錐状に水を噴出する第２のノズルを備え、
前記第２のノズルは、前記熱交換器本体を挟んで前記ファンと反対側の位置に配置されるとともに、前記ノズルによって噴射される範囲よりも下側の範囲を少なくとも含むように前記熱交換器本体に水を噴射する請求項１に記載の空冷式熱交換器。
【請求項１】
熱交換器本体よりも上側に配設されたファンの駆動によって空気を通過させる空冷式熱交換器であって、
扁平状に水を噴出させるノズルを備え、
前記ノズルは、前記熱交換器本体を挟んで前記ファンと反対側の位置に配置されるとともに、前記熱交換器本体における上側の部位に水を略水平方向に広がるように噴射する空冷式熱交換器。
【請求項２】
前記ノズルは、水平方向に複数設けられている請求項１に記載の空冷式熱交換器。
【請求項３】
略水平に延びるように配設された水平配管が設けられ、
前記ノズルは、前記水平配管に沿って複数設けられている請求項２に記載の空冷式熱交換器。
【請求項４】
前記熱交換器本体の面積に対する前記各ノズルの噴射面積の割合は、それぞれ０．４％以下に設定されている請求項１から３の何れか１項に記載の空冷式熱交換器。
【請求項５】
前記熱交換器本体の面積に対する前記各ノズルの噴射面積の割合は、０．０５％以上に設定されている請求項４に記載の空冷式熱交換器。
【請求項６】
前記熱交換器本体は一対に設けられるとともにＶ字状に配置され、
前記ファンは、前記両熱交換器本体の間でこれら熱交換器本体よりも上側に配置され、
前記ノズルは、前記両熱交換器本体を挟んでその両側にそれぞれ配設されている請求項１に記載の空冷式熱交換器。
【請求項７】
前記熱交換器本体は、前記Ｖ字の上端部での幅に応じた幅を有する直方体状に組まれた枠体によって支持されており、
前記枠体を構成するフレーム材と前記熱交換器本体との間の空間を、前記ノズルが設けられた水平配管が通過している請求項６に記載の空冷式熱交換器。
【請求項８】
円錐状又は角錐状に水を噴出する第２のノズルを備え、
前記第２のノズルは、前記熱交換器本体を挟んで前記ファンと反対側の位置に配置されるとともに、前記ノズルによって噴射される範囲よりも下側の範囲を少なくとも含むように前記熱交換器本体に水を噴射する請求項１に記載の空冷式熱交換器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−３２７７３６（Ｐ２００７−３２７７３６Ａ）
【公開日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１２４７９３（Ｐ２００７−１２４７９３）
【出願日】平成１９年５月９日（２００７．５．９）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【出願人】（０００２１３２９７）中部電力株式会社 (811)
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月９日（２００７．５．９）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【出願人】（０００２１３２９７）中部電力株式会社 (811)
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【Ｆターム（参考）】
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