JP2013134044A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】二流体ノズルから噴霧される水滴の粒径が大きくなるのを抑制しつつ噴霧量を変更することができる空気調和機を提供する。
【解決手段】空気調和機１に設けられる噴霧機構２０は、室外熱交換器１３に向かう空気に水を噴霧するための二流体ノズル２１、二流体ノズル２１に空気を供給するエア供給機構７０及び二流体ノズル２１に水を供給する水供給機構６０を有する。噴霧機構制御部４ａは、二流体ノズル２１に供給される空気量と二流体ノズル２１に供給される水量との体積比が予め定められた目標値又は目標範囲となるように噴霧機構２０を制御する。噴霧機構制御部４ａは、二流体ノズル２１からの水の噴霧量を増加させるときには、空気量を増加させた後、水量を増加させる制御を実行する。
【選択図】図５

Description

本発明は、二流体ノズルを有する噴霧機構を備えた空気調和機に関する。

従来、噴霧ノズルから水を熱交換器に噴霧して熱交換器を冷却する噴霧機構を備えた空気調和機が知られている。この空気調和機では、噴霧された水により熱交換器が冷却されるので、冷凍サイクルの効率が高まり、空気調和機に必要とされる動力（消費電力）を削減することができる。

例えば特許文献１には、噴霧機構の噴霧ノズルとして水と空気を同時に噴霧する二流体ノズルを備えた空調調和機が開示されている。二流体ノズルでは、空気量と水量の体積比（ＡＬＲ）が小さくなると、ノズルから噴霧される水滴の粒径が大きくなる。粒径の大きな水滴は、熱交換器に向かう過程において蒸発しきれずに熱交換器に付着することがある。熱交換器に付着した水滴は、熱交換器の腐食の原因となる。特許文献１には、ＡＬＲが５００以上６００以下となるように空気量と水量を調節し、二流体ノズルから粒径１０μｍ以下の微細ミストを噴霧する技術が開示されている。この特許文献１には、微細ミストが熱交換器に到達する前に蒸発し、熱交換器に水滴が付着することを防止できる、と記載されている。

特開２００８−１２８５００号公報

しかしながら、二流体ノズルからの水の噴霧量が変更されるときには、変更される空気量や水量に一時的なばらつきが生じてＡＬＲが変動しやすくなるため、それに伴って水滴の粒径が所望の範囲よりも大きくなることがある。

本発明の目的は、二流体ノズルから噴霧される水滴の粒径が大きくなるのを抑制しつつ噴霧量を変更することができる空気調和機を提供することである。

(1) 本発明の空気調和機は、冷媒回路（５）に設けられた室外熱交換器（１３）と、噴霧機構（２０）と、噴霧機構制御部（４ａ）とを備える。前記噴霧機構（２０）は、前記室外熱交換器（１３）に向かう空気に水を噴霧するための二流体ノズル（２１）、前記二流体ノズル（２１）に空気を供給するエア供給機構（７０）及び前記二流体ノズル（２１）に水を供給する水供給機構（６０）を有する。前記噴霧機構制御部（４ａ）は、前記二流体ノズル（２１）に供給される空気量と前記二流体ノズル（２１）に供給される水量との体積比が予め定められた目標値又は目標範囲となるように前記噴霧機構（２０）を制御する。前記噴霧機構制御部（４ａ）は、前記二流体ノズル（２１）からの水の噴霧量を増加させるときには、空気量を増加させた後、水量を増加させる制御を実行する。

この構成では、水の噴霧量を増加させるときに、仮に水量の増加量に一時的なばらつきが生じて水量の増加量が一時的に所望の範囲を超えるような場合であっても、水量を変更する時点では、空気量はすでに増量されている（又は空気量の増量が開始されている）ので、ＡＬＲが過度に小さくなるのを抑制することができる。これにより、二流体ノズル（２１）から噴霧される水滴の粒径が大きくなるのを抑制しつつ噴霧量を変更することができる。

(2) 前記空気調和機において、前記噴霧機構制御部（４ａ）は、前記二流体ノズル（２１）からの水の噴霧量を減少させるときには、水量を減少させた後、空気量を減少させる制御を実行するのが好ましい。

この構成では、水の噴霧量を減少させるときに、仮に空気量の減少量に一時的なばらつきが生じて空気量の減少量が一時的に所望の範囲を超えるような場合であっても、空気量を変更する時点では、水量はすでに減量されている（又は水量の減量が開始されている）ので、ＡＬＲが過度に小さくなるのを抑制することができる。これにより、二流体ノズル（２１）から噴霧される水滴の粒径が大きくなるのをより確実に抑制した状態で噴霧量を変更することができる。

(3) 前記空気調和機において、前記二流体ノズル（２１）は、空気が流れるエア案内部（３０）と、水が流れるとともに、前記エア案内部（３０）を流れる空気が水の中に流入して多数の気泡を含む水が形成される水案内部（４０）と、前記水案内部（４０）よりも水の流れ方向の下流側に位置し、前記水案内部（４０）において形成された多数の気泡を含む水を外部に噴霧する噴霧部（５１）と、を備えるのが好ましい。

この構成では、水案内部（４０）において多数の気泡を含む水が形成され、この多数の気泡を含む水が噴霧部（５１）から噴霧されるとき又は噴霧部（５１）から噴霧された後、気泡がはじけて液滴が微細化される。したがって、この構成では、従来の二流体ノズルのように噴霧ノズルの噴射孔において空気を高速で水に噴射するための大きな動力は必要とされない。すなわち、この構成では、水案内部（４０）を流れる水の中に多数の気泡を形成する動力が必要とされるだけであるので、従来に比べて少ない空気量でよく、従来に比べて空気を送るのに必要な動力を低減することができる。これにより、空気調和装置全体としての動力を効果的に低減することができる。

(4) 前記(3)に記載の空気調和機において、前記噴霧機構制御部（４ａ）は、前記二流体ノズル（２１）に供給される空気量と前記二流体ノズル（２１）に供給される水量との体積比が２０以上となるように、エア供給機構（７０）及び水供給機構（６０）を制御するのが好ましい。

この構成では、前記(3)に記載したように水案内部（４０）において予め水中に多数の気泡を混入させておく二流体ノズル（２１）を用いているので、噴霧ノズルの先端（噴霧孔）に圧縮空気と水とを別々に供給してその圧縮空気の勢いで水滴を形成する従来の二流体ノズルを用いる場合に比べて、前記体積比の下限値を小さく設定しても従来と同等の微細な水滴を形成することができる。したがって、この構成では、前記体積比が２０以上といった低い下限値を有する範囲に設定にすることも可能になる。これにより、従来に比べて、二流体ノズル（２１）に送る圧縮空気をつくる動力を低減することができる。

本発明によれば、二流体ノズルから噴霧される水滴の粒径が大きくなるのを抑制しつつ噴霧量を変更することができる。

本発明の一実施形態に係る空気調和機を示す概略構成図である。 前記空気調和機の室外機及び噴霧機構を示す概略図である。 前記噴霧機構の噴霧ノズルを示す断面図である。 ＡＬＲと水滴の粒径との関係を示すグラフである。 前記空気調和機の制御例１を示すフローチャートである。 前記空気調和機の制御例２を示すフローチャートである。

＜空気調和機の全体構造＞
以下、本発明の一実施形態に係る空気調和機１について図面を参照して説明する。図１に示すように、空気調和機１は、室外機２と、室内機３と、噴霧機構２０と、これらを制御するコントローラ４とを備えている。

室内機３は、室内熱交換器１１と、室内送風機１２とを備えている。室外機２は、室外熱交換器１３と、室外送風機１４と、冷媒圧縮機１５と、四方切換弁８と、膨張弁９とを備えている。室内機３と室外機２は、ガス側連絡配管６及び液側連絡配管７により接続されている。空気調和機１は冷媒回路５を備え、この冷媒回路５は、冷媒圧縮機１５、室外熱交換器１３、膨張弁９、室内熱交換器１１、四方切換弁８、これらを接続する冷媒配管などによって構成されている。

空気調和機１では、四方切換弁８の経路を切り換えることにより、冷房運転と暖房運転とを切り換えることができる。図１において実線で示される四方切換弁８の経路の場合、空気調和機１は冷房運転を行い、図１において破線で示される四方切換弁８の経路の場合、空気調和機１は暖房運転を行う。

室内熱交換器１１は、冷媒回路５を循環する冷媒と室内送風機１２によって供給される室内空気との間で熱交換させる。室外熱交換器１３は、冷媒回路５を循環する冷媒と室外送風機１４によって供給される室外空気との間で熱交換させる。室内熱交換器１１及び室外熱交換器１３としては、例えばクロスフィンコイル式の熱交換器が挙げられるが、これに限定されない。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。

図２に示すように、室外熱交換器１３は、ケース１０の底板から上方に延びており、平面視で略Ｕ字形状を有している。ケース１０の側板には、室外熱交換器１３に対向する位置に、外気をケース１０内に吸い込むために図略の吸込口が設けられている。また、ケース１０の天板にはケース１０内の空気を外部に吹き出すための図略の吹出口が設けられている。室外機２は、外気温度を検知する温度センサ９１を備えている。

室内送風機１２及び室外送風機１４としては、遠心送風機、軸流送風機、斜流送風機などを用いることができる。図２に示すように、室外送風機１４は、羽根車１４ａと、この羽根車１４ａを回転させる図略のモータとを備えている。本実施形態では、室外送風機１４は、室外熱交換器１３よりも空気の流れ方向の下流側に位置している。室外送風機１４は、ケース１０内の上部に設けられており、前記吹出口の直下に位置している。

コントローラ４の機能としては、噴霧機構２０を制御する噴霧機構制御部４ａが含まれる。また、コントローラ４は、記憶部（メモリ）４ｂを備える。この記憶部４ｂには、後述するＡＬＲの目標値（又は目標範囲）、空気の増加量、水の増加量などの種々の設定値などが予め記憶されている。図２に示すように本実施形態では、コントローラ４は、室外機２のケース１０内に配置されているが、これに限定されない。コントローラ４は、例えば室内機３のケース内に配置されていてもよく、室外機２及び室内機３以外の別に場所に配置されていてもよい。

空気調和機１の運転時には、冷媒圧縮機１５に動力が与えられることにより冷媒が室外機２と室内機３との間を循環するとともに、室外送風機１４の前記モータに動力が与えられることにより羽根車１４ａが回転し、前記吸込口からケース１０の内部に外気が吸い込まれる。ケース１０内に吸い込まれた外気は、室外熱交換器１３において冷媒と熱交換した後、前記吹出口を通じてケース１０の外部に吹き出される。具体的には、例えば冷房運転時には、ケース１０内に吸い込まれた外気は、凝縮器として機能する室外熱交換器１３における前記伝熱管を介して、この伝熱管内を流れる高温高圧の冷媒と熱交換する。すなわち、外気は、室外熱交換器１３の伝熱管及び冷媒を冷却する。これにより、前記伝熱管を流れる冷媒は、冷却されて凝縮する。

＜噴霧機構の構造＞
次に、噴霧機構２０について説明する。噴霧機構２０は、冷房運転時において室外熱交換器１３に向かう外気を冷却することができる。噴霧機構２０は、室外熱交換器１３に向かう外気の温度を低下させることにより、室外熱交換器１３の伝熱管及び冷媒を冷却する効果を高めることができる。このように噴霧機構２０は、室外熱交換器１３及び冷媒を補助的に冷却して空気調和機１の冷房能力を高めることができる。

図２に示すように、噴霧機構２０は、二流体ノズル２１と、水供給機構６０と、エア供給機構７０とを備えている。

二流体ノズル２１は、ケース１０の側板又はケース１０に別途設けられた図略の支持部材によって支持されている。二流体ノズル２１は、送風機１４の羽根車１４ａが回転することにより形成される気流の方向において、室外熱交換器１３よりも上流側に位置している。

本実施形態では、二流体ノズル２１は、水滴が室外熱交換器１３に向かって噴霧されるように配置されている。二流体ノズル２１は、その軸方向が空気の流れ方向に沿う方向に向けられた状態で配置されている。二流体ノズル２１から噴霧された水滴は、放射状に拡散しながら前記気流の方向に沿って室外熱交換器１３に向かって移動する。

二流体ノズル２１の軸方向の向きは、図１に示す形態に限定されるものではなく、送風機１４により形成される気流の方向に対して、例えば直交する方向であってもよく、また、傾斜する方向であってもよい。また、二流体ノズル２１から水が噴霧される方向は、気流とは反対の方向であってもよい。この場合、気流と反対の方向に噴霧された水滴は、気流に押し戻されて室外熱交換器１３の方向に向きが反転する経路をたどる。これにより、室外熱交換器１３よりも上流側において水滴がたどる経路長を大きくすることができる。

水供給機構６０は、液送配管６１と、水量調節機構としての流量調整弁９２と、圧力調整器９３と、ストレーナ９４と、水量検知部としての流量計９５とを含む。液送配管６１は、図略の水供給源と二流体ノズル２１とを接続している。水供給源としては、例えば上水道などの水道が例示できる。流量調整弁９２は、開度調整可能である。水供給源から液送配管６１に流入する水は、ストレーナ９４において濾過され、圧力調整器９３において水圧が調整される。水圧調整された水は、流量調整弁９２の開度に応じて水量が調節されて二流体ノズル２１に送られる。流量調整弁９２の開度は、コントローラ４の噴霧機構制御部４ａによって制御される。

水量調節機構としては、流量調整弁９２に代えて例えば液送ポンプなどを用いることもできる。また、水供給源としては、水が貯留された図略のタンクなどであってもよい。この場合には、液送配管６１は、タンクに設けられた給水口に接続され、液送ポンプなどを用いてタンクの水が二流体ノズル２１に送られる。

エア供給機構７０は、気送配管７１と、空気量調節機構としての流量調整弁１９と、空気圧縮機１７と、空気量検知部としての流量計１８とを含む。気送配管７１は、空気圧縮機１７と二流体ノズル２１とを接続している。

次に、二流体ノズル２１の構造について説明する。二流体ノズル２１は、水と空気により微細な水滴を噴霧することができる。二流体ノズル２１は、胴部９０と、胴部９０よりも下流側（水の流れ方向の下流側）に位置するオリフィス部５０とを有している。胴部９０は、水道などの図略の水供給源から胴部９０に供給された水に微細な気泡を混入させる機能と、気泡が混入した水をオリフィス部５０に案内する機能とを有している。オリフィス部５０は、水滴を微細化して噴霧する機能を有している。

胴部９０は、径方向よりも軸方向の方が長い円柱状の外形を有している。胴部９０は、エア案内管３１と、エア案内管３１の内側に配置された水案内管４１とを有している。すなわち、エア案内管３１の内部に水案内管４１が挿入されている。エア案内管３１の軸方向と水案内管４１の軸方向とは一致している。また、これらの軸は、ほぼ同一直線状に位置している。エア案内管３１の内周面と水案内管４１の外周面とは互いに離隔している。水案内管４１の上流側端部には、図２に示す液送配管６１が接続される。

水案内管４１には、厚み方向に貫通する複数のエア導入孔４３ａが設けられている。エア案内管３１には、エア流路Ｆ１に空気を供給するためのエア供給部３２が設けられている。エア供給部３２は、エア流路Ｆ１に連通する空気の供給孔３２ａが内部に形成された円筒形状を有している。このエア供給部３２には、図２に示す気送配管７１が接続される。

エア案内管３１の一端（下流側の端）と水案内管４１の一端（下流側の端）とは、軸方向においてほぼ同じ位置にあり、水案内管４１の他端（上流側の端）は、エア案内管３１の他端（上流側の端）よりも上流側に位置している。すなわち、水案内管４１の他端側の部位は、エア案内管３１から上流側に突出している。エア流路Ｆ１の一端は、オリフィス部５０によって塞がれており、エア流路Ｆ１の他端は、閉塞部材３３によって塞がれている。

胴部９０は、エア案内部３０と、水案内部４０と、気泡形成部４３とを有している。水案内部４０は、水案内管４１の内周面により区画される水流路Ｆ２を含む。エア案内部３０は、水案内管４１の外周面とエア案内管３１の内周面とにより区画されるエア流路Ｆ１を含む。

気泡形成部４３は、複数のエア導入孔４３ａを含む。複数のエア導入孔４３ａは、水案内管４１の周方向及び軸方向に互いに間隔をあけて配置されている。気泡形成部４３は、水案内管４１のうち、最上流に位置するエア導入孔４３ａから最下流に位置するエア導入孔４３ａまでの筒状の部位をいう。

オリフィス部５０は、水滴を微細化して噴霧するための噴霧部５１と、エア流路Ｆ１の一端を塞ぐ閉塞部５２とを有している。閉塞部５２は、径方向外側の環状の領域であり、噴霧部５１は、閉塞部５２よりも径方向内側の領域である。閉塞部５２は、エア案内管３１の一端と水案内管４１の一端に当接してエア流路Ｆ１の一端を塞ぐ内面（上流側の表面）５２ａを有している。

噴霧部５１は、水流路Ｆ２と二流体ノズル２１の外部とを連通する連通孔を有している。連通孔は、下流側に向かうにつれて内径が小さくなるテーパー面を有するテーパー孔５１ａと、テーパー孔５１ａの下流側に位置して水が噴霧される噴霧孔５１ｂとを含む。

テーパー面に沿ってテーパー孔５１ａを下流側に流れる水は、次第に流速が高められて噴霧孔５１ｂに到達する。噴霧孔５１ｂに到達した水は、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ノズル２１の外部に噴霧される。多数の気泡を含む水が噴霧孔５１ｂから噴霧されるとき又は噴霧孔５１ｂから噴霧された後、内外の圧力差によって気泡が膨張してはじけて水滴が微細化される。

二流体ノズル２１から噴霧される水滴の粒径は、主にＡＬＲ（空気量（体積）／水量（体積））を調節することにより調整できる。図４は、ＡＬＲと水滴の粒径との関係を示すグラフである。図４に示すように、二流体ノズル２１から噴霧される水滴の粒径は、ＡＬＲが大きくなるほど小さくなる傾向にある。

二流体ノズル２１から噴霧される水滴の最大許容粒径は、二流体ノズル２１から噴霧された水滴が室外熱交換器１３に到達する前に蒸発可能な値に設定される。具体的に、水滴の最大許容粒径は、二流体ノズル２１と室外熱交換器１３との間において水滴がたどる経路長、気流の方向に対する二流体ノズル２１の軸方向の向き、調節されたＡＬＲで噴霧される水滴の粒径のばらつきなどの条件に応じて適宜設定される。

空気調和機１では、噴霧機構２０の動作時に目標とされるＡＬＲは、所定のＡＬＲ目標値又は所定のＡＬＲ目標範囲に設定される。所定のＡＬＲ目標値に基づいて噴霧機構２０が制御される場合には、ＡＬＲ目標値は、例えば図４に示すような噴霧機構２０に固有の特性データに基づいて、二流体ノズル２１から噴霧される水滴の粒径が最大許容粒径以下となる値に設定される。

また、所定のＡＬＲ目標範囲に基づいて噴霧機構２０が制御される場合には、ＡＬＲ目標範囲の下限値は、例えば図４に示すような噴霧機構２０に固有の特性データ（ＡＬＲと水滴の粒径との関係を示すデータ）に基づいて、二流体ノズル２１から噴霧される水滴の粒径が最大許容粒径以下となる値に設定される。

本実施形態では、図３に示すような二流体ノズル２１を用いているので、噴霧ノズルの噴霧孔において空気と水を同時に噴射する従来の二流体ノズルよりも小さなＡＬＲであっても、従来と同等の微細な水滴を形成することができる。具体的に、本実施形態では、水が流れるとともにエア案内部３０を流れる空気が水の中に流入して多数の気泡を含む水が形成される水案内部４０を備える二流体ノズル２１を用いているので、ＡＬＲ目標範囲の下限値を例えば２０に設定することができる。言い換えると、本実施形態では、ＡＬＲ目標範囲を２０以上とすることができる。

一方、ＡＬＲ目標範囲の上限値は、特に限定されるものではないが、空気圧縮機１７で消費される電力の増大を抑制するという点で小さい値に設定されるのが好ましい。例えば、ＡＬＲの上限値は、一例を挙げると、空気圧縮機１７で消費される電力を含む噴霧機構２０を動作させるために消費される電力が、二流体ノズル２１から噴霧された水滴による熱交換器の冷却作用に起因して削減される消費電力を超えない範囲に設定される。

ＡＬＲ目標範囲の上限値は、例えば２００、好ましくは１００、より好ましくは５０に設定することができる。

本実施形態では、以下に説明する制御例１，２のように、噴霧量を増加させる噴霧量変更時には、水滴の粒径が最大許容粒径を超えるのを抑制するために、水量を増加させる前に空気量を増加させる制御を実行する。これらの制御例１，２では、噴霧量を増加させる噴霧量変更時において水滴の粒径が一時的に大きくなるのが抑制される。すなわち、噴霧量変更前後において大粒径の水滴が形成されるのを抑制することができるので、噴霧量変更前後において連続的に微細な粒径の水滴を噴霧することができる。

＜制御例１＞
次に、空気調和機１の制御例１について説明する。この制御例１では、コントローラ４の噴霧機構制御部４ａは、水の噴霧量を増加させる場合、水量を増加させる前に空気量を増加させる制御を実行する。具体的には次の通りである。

図５は、空気調和機１の制御例１を示すフローチャートである。図５に示すように、空気調和機１において、例えば冷房運転が開始されると（ステップＳ１）、噴霧機構制御部４ａは、温度センサ９１により検知される外気温度、冷媒圧縮機１５の吐出圧力などに基づいて、冷房運転の負荷が所定のレベルに達しているか否かを判断する（ステップＳ２）。冷房運転の負荷が所定のレベルに達している場合、噴霧機構制御部４ａは、噴霧機構２０による水噴霧が必要であると判断する（ステップ２においてＹＥＳ）。

ついで、噴霧機構制御部４ａは、冷房運転の負荷に適した噴霧量の水滴が噴霧機構２０から噴霧されるように噴霧機構２０を制御して水噴霧を開始する（ステップＳ３）。このとき、噴霧機構制御部４ａは、水の噴霧量を所定の値（又は所定の範囲）に調節することに加え、さらに、ＡＬＲを所定の目標値（又は所定の目標範囲）に調節する。ＡＬＲは、エア供給機構７０における空気圧縮機１７及び流量調整弁１９と、水供給機構６０における圧力調整器９３及び流量調整弁９２とが制御されることによって調節される。二流体ノズル２１に送られる空気量は、流量計１８によって計測され、二流体ノズル２１に送られる水量は、流量計９５によって計測される。

ついで、噴霧機構制御部４ａは、そのときの冷房運転の負荷に基づいて、水の噴霧量を増加させる必要があるか否かを判断する（ステップＳ４）。水の噴霧量を増加させる必要がある場合には（ステップＳ４においてＹＥＳ）、噴霧機構制御部４ａは、まず空気量を増加させ（ステップＳ５）、その後、水量を増加させる（ステップＳ６）。

ステップＳ５において増加させる空気量は、冷房運転の負荷に対応させて予め定められており、記憶部４ｂに記憶されている。ステップＳ５では、水量を増加させる前に空気量を増加させるので、ＡＬＲは、一時的に大きくなって所定の目標値（又は所定の目標範囲）を超えることもあるが、ＡＬＲが大きくなると水滴の粒径は小さくなるので、粒径の点では特に問題とならない。

ステップＳ６において増加させる水量（空気量が増加された後に増加させる水量）は、例えば図４に示すような噴霧機構２０に固有の特性データに基づいて、ＡＬＲが所定の目標値（又は所定の目標範囲）となるように設定される。

ついで、噴霧機構制御部４ａは、水噴霧を継続する必要があるか否かを判断する（ステップＳ７）。この判断基準としては、例えば水噴霧が開始されたときからの経過時間が所定の時間に達したことが挙げられる。また、例えば温度センサ９１により検知される外気温度、圧縮機１５の吐出圧力などに基づいて、冷房運転の負荷が所定のレベルを下回ったことを前記判断基準としてもよい。

水噴霧の継続が不要である場合、噴霧機構制御部４ａは、流量調整弁１９，９２を閉じて二流体ノズル２１からの水噴霧を停止する（ステップＳ８）。また、噴霧機構制御部４ａは、空気圧縮機１７を停止する。

水噴霧の継続が必要である場合、噴霧機構制御部４ａは、ステップＳ４に戻り、上述したステップＳ４〜Ｓ８の制御を繰り返す。

また、ステップＳ４において、噴霧機構制御部４ａは、水の噴霧量を増加させる必要がないと判断したときには（ステップＳ４においてＮＯ）、そのときの冷房運転の負荷に基づいて、水の噴霧量を減少させる必要があるか否かを判断する（ステップＳ９）。水の噴霧量を減少させる必要がある場合には（ステップＳ９においてＹＥＳ）、噴霧機構制御部４ａは、空気量及び水量を減少させる（ステップＳ１０）。水の噴霧量の減少が完了したときには、ＡＬＲは、所定の目標値（又は所定の目標範囲）に調節されている。

＜制御例２＞
次に、空気調和機１の制御例２について説明する。この制御例２では、噴霧機構制御部４ａは、水の噴霧量を増加させる場合、水量を増加させる前に空気量を増加させる制御を実行するのに加え、さらに、水の噴霧量を減少させる場合、空気量を減少させる前に水量を減少させる制御を実行する。具体的には次の通りである。

図６は、空気調和機１の制御例２を示すフローチャートである。図６に示すように、制御例２のステップＳ１〜Ｓ９は、制御例１のステップＳ１〜Ｓ９と同じである。制御例２では、水の噴霧量を減少させる必要がある場合には（ステップＳ９においてＹＥＳ）、噴霧機構制御部４ａは、まず水量を減少させ（ステップＳ１０）、その後、空気量を減少させる（ステップＳ１１）。

ステップＳ１０では、空気量を減少させる前に水量を減少させるので、ＡＬＲは、一時的に大きくなって所定の目標値（又は所定の目標範囲）を超えることもあるが、ＡＬＲが大きくなると水滴の粒径は小さくなるので、粒径の点では特に問題とならない。

ステップＳ１１において減少させる空気量は、例えば図４に示すような噴霧機構２０に固有の特性データに基づいて、ＡＬＲが所定の目標値（又は所定の目標範囲）となるように設定される。

以上説明したように、本実施形態では、室外熱交換器１３に向かう空気に水を噴霧する噴霧機構２０を備えているので、水が噴霧されていない場合に比べて、室外熱交換器１３を通過する空気の温度が低くなる。これにより、冷凍サイクルの効率が高まり、空気調和機１の冷房運転時において冷媒圧縮機１５などを駆動させるのに必要な動力を低減することができる。

また、本実施形態の制御例１では、噴霧機構制御部４ａは、二流体ノズル２１からの水の噴霧量を増加させるときには、空気量を増加させた後、水量を増加させる制御を実行する。したがって、水の噴霧量を増加させるときに、仮に水量の増加量に一時的なばらつきが生じて水量の増加量が一時的に所望の範囲を超えるような場合であっても、水量を変更する時点では空気量はすでに増量されているので、ＡＬＲが過度に小さくなるのを抑制することができる。これにより、二流体ノズル２１から噴霧される水滴の粒径が大きくなるのを抑制しつつ噴霧量を変更することができる。

また、本実施形態の制御例２では、水の噴霧量を減少させるときに、仮に空気量の減少量に一時的なばらつきが生じて空気量の減少量が一時的に所望の範囲を超えるような場合であっても、空気量を変更する時点では水量はすでに減量されているので、ＡＬＲが過度に小さくなるのを抑制することができる。これにより、二流体ノズル２１から噴霧される水滴の粒径が大きくなるのをより確実に抑制した状態で噴霧量を変更することができる。

また、本実施形態では、二流体ノズル２１は、空気が流れるエア案内部３０と、水が流れるとともに、エア案内部３０を流れる空気が水の中に流入して多数の気泡を含む水が形成される水案内部４０と、水案内部４０よりも水の流れ方向の下流側に位置し、水案内部４０において形成された多数の気泡を含む水を外部に噴霧する噴霧部５１とを備える。すなわち、この構成では、水案内部４０において多数の気泡を含む水が形成され、この多数の気泡を含む水が噴霧部５１から噴霧されるとき又は噴霧部５１から噴霧された後、気泡がはじけて液滴が微細化される。このように微細化された液滴は、熱交換器１３に到達する前に気化（蒸発）しやすくなるので、熱交換器１３に液滴が付着するのが抑制される。これにより、熱交換器１３の腐食が抑制される。しかも、本構成では、従来の二流体ノズルのように噴霧ノズルの噴射孔において空気を高速で水に噴射するための大きな動力は必要とされない。すなわち、本構成では、水案内部４０を流れる水の中に多数の気泡を形成する動力が必要とされるだけであるので、従来に比べて少ない空気量でよく、従来に比べて空気を送るのに必要な動力を低減することができる。これにより、空気調和装置全体としての動力を効果的に低減することができる。

また、本実施形態では、水案内部４０は、管形状を有し、厚み方向に貫通する１つ又は複数のエア導入孔４３ａを有しており、エア案内部３０は、水案内部４０の外周を囲む管形状を有する。この構成のように、１つ又は複数のエア導入孔４３ａが設けられた水案内部４０の外周を囲むようにエア案内部３０を配置するという二重管構造を採用することによって二流体ノズル２１を安価に製作することができる。

また、本実施形態では、複数のエア導入孔４３ａが水案内部４０の周方向及び水案内部４０の延びる方向に互いに間隔をあけて設けられているので、エア導入孔４３ａが１つである場合に比べて、周方向及び水案内部４０の延びる方向に互いに間隔があけられた複数の部位から空気を水案内部４０の水の中に流入させることができる。したがって、水案内部４０を流れる水の中に気泡を効率よく分散させることができる。また、エア導入孔４３ａが１つである場合に比べて水の中に空気を流入させる抵抗が小さくなり、空気を水の中に流入させるのに必要な圧力を低く設定することができる。これにより、動力をさらに低減することができる。

また、本実施形態では、上述したような二流体ノズル２１を用いているので、噴霧ノズルの噴霧孔において空気と水を同時に噴射する従来の二流体ノズルを用いる場合に比べて、前記体積比の下限値を小さく設定しても従来と同等の微細な水滴を形成することができる。したがって、この構成では、前記体積比が２０以上という低い下限値の設定にすることも可能になる。これにより、従来に比べて、二流体ノズル２１に送る圧縮空気をつくる動力を低減することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、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。

例えば、前記実施形態では、二流体ノズル２１として噴霧孔よりも上流側において予め水に空気を混入させる二流体ノズルを用いる場合を例示したが、これに限定されない。例えば、噴霧ノズルの噴霧孔において空気と水を同時に噴射する二流体ノズルなどを用いることもできる。

１ 空気調和機
２ 室外機
３ 室内機
４ コントローラ
４ａ 噴霧機構制御部
４ｂ 記憶部
５ 冷媒回路
１３ 室外熱交換器
１５ 冷媒圧縮機
１６ タンク
１８ 空気量検知部
１９ 空気量調節機構
２０ 噴霧機構
２１ 噴霧ノズル
３０ エア案内部
４０ 水案内部
５１ 噴霧部
６０ 水供給機構
７０ エア供給機構

Claims (4)

1. 冷媒回路（５）に設けられた室外熱交換器（１３）と、
   前記室外熱交換器（１３）に向かう空気に水を噴霧するための二流体ノズル（２１）、前記二流体ノズル（２１）に空気を供給するエア供給機構（７０）及び前記二流体ノズル（２１）に水を供給する水供給機構（６０）を有する噴霧機構（２０）と、
   前記二流体ノズル（２１）に供給される空気量と前記二流体ノズル（２１）に供給される水量との体積比が予め定められた目標値又は目標範囲となるように前記噴霧機構（２０）を制御する噴霧機構制御部（４ａ）と、を備え、
   前記噴霧機構制御部（４ａ）は、前記二流体ノズル（２１）からの水の噴霧量を増加させるときには、空気量を増加させた後、水量を増加させる制御を実行する空気調和機。
2. 前記噴霧機構制御部（４ａ）は、前記二流体ノズル（２１）からの水の噴霧量を減少させるときには、水量を減少させた後、空気量を減少させる制御を実行する、請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記二流体ノズル（２１）は、
   空気が流れるエア案内部（３０）と、
   水が流れるとともに、前記エア案内部（３０）を流れる空気が水の中に流入して多数の気泡を含む水が形成される水案内部（４０）と、
   前記水案内部（４０）よりも水の流れ方向の下流側に位置し、前記水案内部（４０）において形成された多数の気泡を含む水を外部に噴霧する噴霧部（５１）と、を備える、請求項１又は２に記載の空気調和機。
4. 前記噴霧機構制御部（４ａ）は、前記二流体ノズル（２１）に供給される空気量と前記二流体ノズル（２１）に供給される水量との体積比が２０以上となるように、エア供給機構（７０）及び水供給機構（６０）を制御する、請求項３に記載の空気調和機。

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