空気調和装置の室外機
【課題】水と空気とが供給されることによって前記水を噴霧する噴霧ノズルを備えた室外機であって消費電力をより抑えることができる空気調和装置の室外機を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明は、空気調和装置１の室外機１０であって、熱交換器１２と、水と所定の圧力の空気とが供給されることにより前記水を噴霧して熱交換器１２を冷却する噴霧ノズル２２と、熱交換器１２から供給された冷媒を膨張させて排出する膨張機３０と、空気を昇圧させて噴霧ノズル２２に供給する空気昇圧装置５０と、を備え、膨張機３０は、前記冷媒の膨張によって回転動力を発生させ、空気昇圧装置５０は、膨張機３０が発生させた回転動力を用いて前記空気の昇圧を行うことを特徴とする。
【解決手段】本発明は、空気調和装置１の室外機１０であって、熱交換器１２と、水と所定の圧力の空気とが供給されることにより前記水を噴霧して熱交換器１２を冷却する噴霧ノズル２２と、熱交換器１２から供給された冷媒を膨張させて排出する膨張機３０と、空気を昇圧させて噴霧ノズル２２に供給する空気昇圧装置５０と、を備え、膨張機３０は、前記冷媒の膨張によって回転動力を発生させ、空気昇圧装置５０は、膨張機３０が発生させた回転動力を用いて前記空気の昇圧を行うことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒が循環して蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う空気調和装置の室外機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱交換器に水を噴霧することにより冷却効率を向上させた、空気調和装置の室外機として、特許文献１に記載のものが知られている。
【０００３】
具体的に、室外機は、図８に示されるように、熱交換器１０２と、水と所定の圧力の空気とが供給されることにより前記水を噴霧する噴霧ノズル１０４と、前記水を噴霧させるための所定の圧力の空気を噴霧ノズル１０４に供給する図略の噴霧用コンプレッサーと、を備える。この室外機１００では、噴霧ノズル１０４が噴霧する水の蒸発潜熱を利用して熱交換器１０２を冷却することにより、熱交換器１０２における冷媒の冷却効率を向上させ、これにより、冷凍サイクルを行うために消費される電力削減を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３７０７７３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、室外機１００においては、上記のように噴霧される水の蒸発潜熱を利用して熱交換器１０２での冷媒の冷却効率を向上させることによって、冷凍サイクルを行うための消費電力は抑えられている。
【０００６】
しかし、この室外機１０では、噴霧ノズル１０４に所定の圧力の空気を供給するために空気昇圧装置を駆動させなければならず、冷凍サイクルを行うために消費される電力以外に前記空気昇圧装置を駆動させるための電力が必要であったため、運転条件によって室外機１０全体での消費電力の削減効果が十分に得られない場合があった。
【０００７】
そこで、水と空気とが供給されることによって前記水を噴霧する噴霧ノズルを備えた室外機であって消費電力をより抑えることができる空気調和装置の室外機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで、上記課題を解消すべく、本発明は、空気調和装置（１）の室外機（１０）であって、熱交換器（１２）と、水と所定の圧力の空気とが供給されることにより前記水を噴霧して前記熱交換器（１２）を冷却する噴霧ノズル（２２）と、前記熱交換器（１２）から供給された冷媒を膨張させて排出する膨張機（３０）と、空気を昇圧させて前記噴霧ノズル（２２）に供給する空気昇圧装置（５０、５０Ａ）と、を備える。そして、前記膨張機（３００）は、前記冷媒の膨張によって回転動力を発生させ、前記空気昇圧装置（５０）は、前記膨張機（３０）が発生させた回転動力を用いて前記空気の昇圧を行う。
【０００９】
かかる構成によれば、冷凍サイクルにおいて冷媒を膨張させる膨張機（３０）が発生させた回転動力を利用して空気昇圧装置（５０）によって空気を昇圧させることにより、空気昇圧装置（５０）において、噴霧ノズル（２２）に所定の圧力の空気を供給する際の室外機（１０）外からの供給電力の消費を無くす若しくは抑制することができる。これにより、噴霧した水の蒸発潜熱を利用して熱交換器（１２）における冷媒の高い冷却効率を維持しつつ室外機（１０）の消費電力を抑制することができる。
【００１０】
本発明に係る空気調和装置（１）の室外機（１０）においては、前記膨張機（３０）は、前記冷媒の膨張によって回転する回転駆動軸（３４）を有し、前記空気昇圧装置（５０）は、前記回転駆動軸（３４）によって伝達される回転動力を用いて前記空気の昇圧を行ってもよい。
【００１１】
かかる構成によれば、回転駆動軸（３４）によって膨張機（３０）から空気昇圧装置（５０）まで直接回転動力が伝達されるため、膨張機（３０）が生成した回転動力によって発電しこの電力を用いて空気を圧縮する場合に比べ、膨張機（３０）から空気昇圧装置（５０）への回転動力を効率よく伝達することができる。
【００１２】
また、前記空気昇圧装置（５０Ａ）は、前記膨張機（３０）が発生させた回転動力によって発電する発電部（５２）と、前記発電部（５２）によって生成された電力を用いて前記空気の昇圧を行う昇圧機構部（５４）と、を有してもよい。
【００１３】
かかる構成によれば、発電部（５２）と昇圧機構部（５４）とが電線等によって通電可能に接続されていれば互いに離間した状態で配置することが可能となり、室外機（１０）における空気昇圧装置（５０Ａ）の配置の自由度が向上する。
【００１４】
前記室外機１０は、内部に所定の容積の収容空間（ｓ）を有し、且つ、前記空気昇圧装置（５０）から排出された空気を前記収容空間（ｓ）内に収容すると共にこの収容した空気を前記噴霧ノズル（２２）に向けて排出する容器（６０）を備えることが好ましい。
【００１５】
かかる構成によれば、空気昇圧装置（５０）から排出される空気が一旦容器（６０）内に収容された後、噴霧ノズル（２２）に供給されることにより、噴霧ノズル（２２）に供給される空気の圧力脈動を抑制することができる。また、容器（６０）は、所定の容積の収容空間（ｓ）内に収容された空気を噴霧ノズル（２２）に向けて排出するため、空気昇圧装置（５０）から昇圧された空気が直接噴霧ノズル（２２）に供給される場合に比べ、空気の圧力低下が生じ難い。
【００１６】
この場合、室外機１０が前記容器（６０）から前記噴霧ノズル（２２）に供給される空気の流路を開閉可能な弁（６２）を備えることにより、噴霧ノズル（２２）への空気の供給と停止との切り換えが容易になる。
【発明の効果】
【００１７】
以上より、本発明によれば、水と空気とが供給されることによって前記水を噴霧する噴霧ノズルを備えた室外機であって消費電力をより抑えることができる空気調和装置の室外機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態に係る空気調和装置の概略構成図である。
【図２】前記空気調和装置の室外機の概略構成図である。
【図３】前記室外機の斜視図である。
【図４】前記室外機における膨張機を説明するための図である。
【図５】前記膨張機の断面であって、大径偏心部の回転中心軸に対して垂直な断面をシャフト部の回転角度４５°毎に示した図である。
【図６】前記室外機の噴霧装置における噴霧ノズルの拡大断面図である。
【図７】他実施形態に係る空気昇圧装置を説明するための図である。
【図８】熱交換器に水を噴霧する方式の従来の室外機を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
【００２０】
本実施形態に係る室外機は、例えば、図１に示される空気調和装置１に用いられる。この空気調和装置１は、室外機１０と、室内機２と、これらを接続する冷媒配管３，３とを備える。
【００２１】
室外機１０は、図２及び図３にも示されるように、熱交換器１２と、吸込み空気用ファン１３と、四方切換弁１４、１５と、膨張機３０と、圧縮機１６と、温度センサ（吸込み空気温度検出部）１８と、噴霧装置２０と、室外機制御部４０と、を備える。尚、図２では、説明の便宜のため、噴霧装置２０の一部が省略されている。また、図２では、説明の便宜のため、膨張機３０や空気昇圧装置５０、バッファータンク６０等が室外機１０のケーシング１１の外側に記載されているが、実際には、図１に示すように、いずれもケーシング１１内に配置されている。また、図３では、説明の便宜のため、噴霧装置２０の噴霧ノズル２２に接続される水用流路部２４０等が省略されている。
【００２２】
熱交換器１２は、内部を冷媒が流れる伝熱管（図示省略）と、前記伝熱管が貫通する多数のプレートフィン（図示省略）と、を備える。この熱交換器１２では、伝熱管の管壁とプレートフィンとを介して伝熱管内を流れる冷媒とプレートフィン同士の間を流れる外気（空気）との間で熱交換が行われる。本実施形態の熱交換器１２は、例えば、クロスフィンコイル式の熱交換器であるが、これに限定されない。
【００２３】
この熱交換器１２は、ケーシング１１の底板１１ａから上方に向かって立設され、例えば、ケーシング１１を構成する側面板１１ｂ及び背面板１１ｃに沿うように平面視においてＬ字状、Ｕ字状、又はコ字状に配置される。尚、ケーシング１１の側面板１１ｂ及び背面板１１ｃにおける熱交換器１２と対向する領域には、外気がケーシング１１内部に流入できるように開口（図示省略）がそれぞれ設けられている。
【００２４】
吸込み空気用ファン１３は、熱交換器１２に外気（吸込み空気）を導くものであり、羽根車１３ａと、この羽根車１３ａを回転させるモータ（図示省略）とを備える。本実施形態の吸込み空気用ファン１３は、ケーシング１１の天板１１ｄに配置される。この吸込み空気用ファン１３は、側面板１１ｂ及び背面板１１ｃの熱交換器１２と対向する領域に設けられた前記開口からケーシング１１内に外気を引き込み、この引き込んだ外気を天板１１ｄ側から外部に排出する（図２の矢印参照）。尚、天板１１ｄにおける吸込み空気用ファン１３（羽根車１３ａ）が配置された位置には、ケーシング１１の内部と外部とを連通する開口（図示省略）が設けられている。
【００２５】
四方切換弁１４、１５は、空気調和装置１において冷房運転（図１の状態）と暖房運転とが切り換えられて室外機１０と室内機２と間で循環する冷媒の循環方向が反対になっても、当該四方切換弁１４、１５をそれぞれ切り換えることによって膨張機３０と圧縮機１６とに供給される冷媒の流れ方向を一方向に保つ。
【００２６】
膨張機３０は、供給された冷媒を膨張させることによって当該冷媒の圧力を低下させ、圧力低下後の冷媒を排出する。即ち、膨張機３０は、空気調和装置の冷房運転時において、室外機１０の熱交換器（凝縮器）１２から供給された高圧の冷媒を膨張させて低圧にし、室内機２の熱交換器（蒸発器）に向けて排出する。また、この膨張機３０は、冷媒の膨張によって回転動力を発生させる。
【００２７】
本実施形態の膨張機３０は、回転駆動軸３４を有し、前記冷媒の膨張によって回転駆動軸３４を回転させることにより前記回転動力を発生させる。尚、膨張機３０は、回転駆動軸３４を一方向に回転させる。
【００２８】
膨張機３０は、いわゆる揺動ピストン型の膨張機構であって、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示されるように、膨張機本体３２と、回転駆動軸３４と、を備える。
【００２９】
膨張機本体３２は、シリンダ３００と、ピストン３１０と、シリンダ３００内に冷媒を流入させる流入ポート３２０と、シリンダ３００内の冷媒を外部に吐出する吐出ポート３２２と、を備える。
【００３０】
シリンダ３００は、短筒状のシリンダ本体３０２と、シリンダ本体３０２の軸方向における一方の端部開口（図４（Ｂ）における左端の開口）を閉塞するフロントヘッド３０４と、他方の端部開口（図４（Ｂ）における右端の開口）を閉塞するリアヘッド３０７と、を有する。
【００３１】
ピストン３１０は、ピストン本体３１２とブレード３１５とを有し、シリンダ３００内に配置される。このピストン３１０とシリンダ３００とによって膨張室３６を形成する。このピストン３１０がシリンダ３００内においてシリンダ本体３０２の内周面３０３に沿って揺動することにより、回転駆動軸３４が回転するので回転動力が生成される。
【００３２】
ピストン本体３１２は、円環形状を有する。ピストン本体３１２の中心部の開口には、回転駆動軸３４の大径偏心部３５０が嵌め込まれる。
【００３３】
ブレード３１５は、ピストン本体３１２から径方向に突出した板状の部位である。シリンダ３００の内周面とピストン本体３１２の外周面３１３とに囲まれた膨張室３６は、このブレード３１５によって高圧側（吸入／膨張側）と低圧側（排出側）とに仕切られる。
【００３４】
回転駆動軸３４は、シャフト部３４０と、大径偏心部３５０と、を有する。
【００３５】
シャフト部３４０は、膨張機本体３２から空気昇圧装置５０に向かう方向に延び、一方の端部がフロントヘッド３０４を貫通するように配置される。このシャフト部３４０は、ピストン３１０の揺動によって生成された回転動力を外部（空気昇圧装置５０）に伝達する。
【００３６】
大径偏心部３５０は、シャフト部３４０の直径よりも大径の円板形状を有し、シャフト部３４０の軸心から所定量だけ偏心した状態でシャフト部３４０の一方の端部に設けられている。この大径偏心部３５０は、ピストン本体３１２の内径と略一致する外径を有する。そして、大径偏心部３５０の外周面３５１は、ピストン本体３１２の内周面３１４と周方向においてほぼ全面に亘って摺動可能に接する。これにより、大径偏心部３５０は、ピストン本体３１２がシリンダ本体３０２の内周面３０３に沿って揺動することにより、シャフト部３４０の軸心を回転中心にして回転する。このように大径偏心部３５０が回転することによって、シャフト部３４０がその軸心を回転中心にして回転する。
【００３７】
以上のように構成される膨張機３０では、図５及び以下のようにして冷媒を膨張させて排出すると共に前記冷媒の圧力を利用して回転動力を発生させる。尚、図５は、大径偏心部３５０の回転中心軸に対して垂直な膨張機３０の断面をシャフト部３４０の回転角度４５°毎に示したものである。
【００３８】
膨張室３６に高圧冷媒が導入されることにより、シャフト部３４０が図５において反時計方向に回転する。
【００３９】
シャフト部３４０の回転角度が４５°の時点では、流入ポート３２０と膨張室３６とが連通し、流入ポート３２０から膨張室３６に高圧冷媒が流入する。このように、膨張室３６（高圧側）への高圧冷媒の導入は、シャフト部３４０の回転角度が０°から４５°に至るまでの間に開始される。
【００４０】
膨張室３６が流入ポート３２０と連通して膨張室３６の高圧側に高圧冷媒が流入すると、膨張室３６の高圧側と低圧側との圧力差によって、ピストン３１０がシリンダ３００の内周面に沿って揺動する（図５の０°〜３６０°を順に参照）。この揺動によって膨張室３６の高圧側の容積が増大するのに伴い、当該高圧側に流入した冷媒の容積が増大する（即ち、膨張する）。これにより、シャフト部３４０が回転する（即ち、回転動力が発生する）。
【００４１】
一方、膨張室３６の低圧側では、膨張後の低圧冷媒が吐出ポート３２２を通じて膨張室（低圧側）３６から排出される。
【００４２】
シャフト部３４０の回転角度が３１５°から３６０°に至るまでの間において、ピストン３１０におけるシリンダ３００との接触部分が吐出ポート３２２を通過すると、膨張室３６が吐出ポート３２２と連通し、これにより、膨張して低圧となった冷媒が吐出ポート３２２から排出される。
【００４３】
以上の工程が繰り返されることによって、膨張機３０が冷媒を膨張させて排出すると共に前記冷媒の圧力を利用して回転動力を発生させる。
【００４４】
圧縮機１６は、当該圧縮機１６の駆動によって室外機１０と室内機２との間において冷媒を循環させる。
【００４５】
温度センサ１８は、室外機制御部４０に接続され、ケーシング１１内に吸気される吸込み空気の温度を測定し、測定結果に応じた空気温度信号を出力する。
【００４６】
噴霧装置２０は、空気調和装置１の冷房運転時において水を噴霧することにより、熱交換器１２に向かう外気（吸込み空気）を冷却する。この吸込み空気の流れは、上記の吸込み空気用ファン１３の駆動によって形成される。このように、噴霧装置２０は、水を霧状に噴霧し、その蒸発潜熱を利用して熱交換器１２を補助的（間接的）に冷却することによって、熱交換器１２における冷媒の冷却効率の向上を図る（即ち、空気調和装置１の冷房能力の向上を図る）。
【００４７】
具体的に、噴霧装置２０は、複数の噴霧ノズル２２と、水供給機構２４と、エア供給機構２６と、を備える。本実施形態の室外機１０では、各噴霧ノズル２２に対して水供給機構２４と、エア供給機構２６とがそれぞれ接続されている。図２においては、一つの噴霧ノズル２２と、この噴霧ノズル２２に接続された水供給機構２４及びエア供給機構２６とを示しており、他の噴霧ノズル２２及びこれに接続される水供給機構２４及びエア供給機構２６の図示を省略している。これら他の噴霧ノズル２２と、これに接続される水供給機構２４及びエア供給機構２６との構成は、図２に示されるものと同様であるため説明を省略する。尚、噴霧ノズル２２の配置される数は、複数に限定されず、１つでもよい。
【００４８】
各噴霧ノズル２２は、熱交換器１２を冷却するための水を噴霧するノズルであり、ケーシング１１に設けられた誘導板１１０によって支持される。尚、図２における誘導板１１０は、噴霧装置２０の説明の便宜のために模式的に記載されているため、ケーシング１１に対する寸法の比率が実際のものと異なっている。
【００４９】
誘導板１１０は、ケーシング１１の側面板１１ｂ及び背面板１１ｃの外面側において、前記開口が設けられた領域（熱交換器１２と対向する領域）を囲うように設けられる（図３参照）。この誘導板１１０は、噴霧ノズル２２から噴霧された水（液滴）が熱交換器１２以外に散逸するのを防いで前記水を噴霧された吸込み空気が熱交換器１２に到達するように空気の流れを誘導するためのものである。この誘導板１１０における、側面板１１ｂ及び背面板１１ｃとは反対側の端部には、誘導板１１０に囲まれた領域を覆うように金網１１１が配置されている。そして、誘導板１１０の対向する部位間に架橋された固定部材（本実施形態では、水平方向に架橋された部材）１１２に各噴霧ノズル２２が固定されている。
【００５０】
複数の噴霧ノズル２２は、噴霧装置２０による冷却効果が熱交換器１２のほぼ全体に及ぼされるように、互いに間隔をあけて配置される。
【００５１】
噴霧ノズル２２は、図６にも示されるように、胴部２２０と、この胴部２２０の先端（水の流れ方向における下流側）に設けられるオリフィス部２２１と、を有する。また、胴部２２０は、水供給機構２４から供給された水に気体（本実施形態では空気）を供給し、この水の中に多数の気泡を形成する気泡形成部２２０Ｂと、多数の気泡を含んだ状態の水をオリフィス部２２１まで案内する案内部２２０Ａと、を有する。このように構成されることによって、気泡形成部２２０Ｂにおいて水の中に多数の気泡が形成され、この状態の水が案内部２２０Ａによってオリフィス部２２１まで案内されることにより多数の気泡と水とが十分に混ざり、これら各気泡がオリフィス部２２１から外部に噴出されるときの圧力差によってそれぞれはじけ、噴霧ノズル２２（オリフィス部２２１）から噴出される水が微細な霧状となる。即ち、当該噴霧ノズル２２によれば、水中に多数の気泡を形成してこの気泡を圧力差によってはじけさせて水を霧状にすることにより、従来のいわゆる２流体ノズルのように高圧の空気の流れによるせん断力を利用して水を霧状にする場合に比べ、使用空気量を少なくすることができると共に液滴の大きさも小さくすることができる。
【００５２】
胴部２２０は、水供給機構２４から供給される水をオリフィス部２２１まで案内すると共に、エア供給機構２６から供給される空気によって水の中に多数の気泡を形成する。この胴部２２０は、水案内配管２２２と、空気案内配管２２４と、を有する。
【００５３】
水案内配管２２２は、水供給機構２４から供給された水をオリフィス部２２１まで案内する水流路を形成する管である。この水案内配管２２２は、所定の内径を有する管であり、その基端（水の流れ方向における上流端）２２２ｂが後述の水用流路部２４０の下流端に接続されると共にその先端（水の流れ方向における下流端）２２２ａがオリフィス部２２１に接続される。水案内配管２２２は、先端部に設けられた混和領域２２２Ａと、その上流側に設けられた気泡形成領域２２２Ｂとを有する。
【００５４】
気泡形成領域２２２Ｂは、エア供給機構２６から供給された空気を水案内配管２２２内を流れる水の中に導入（供給）して多数の気泡を水中に形成する領域である。この気泡形成領域２２２Ｂの管壁には、水案内配管２２２の内側と外側とを連通する複数の孔２２３が形成され、この孔２２３を通じて水案内配管２２２内を流れる水の中に空気が供給される。
【００５５】
混和領域２２２Ａは、多数の気泡が内部に形成された状態の水を所定の距離流すことにより、水の中に形成された多数の気泡を水と十分に混ぜあわせるための領域である。即ち、気泡形成領域２２２Ｂでは、管壁に形成された孔２２３を通じて水の中に空気が供給されるために管壁近傍に気泡が形成され易いが、この状態の水が混和領域２２２Ａにおいて所定の距離流れることによって気泡と水とが十分に混ざる。これにより、オリフィス部２２１から噴出される霧状の水（液滴）の大きさのむらを抑えることができる。この混和領域２２２Ａは、気泡を含む水を流したときに、気泡と水とが十分に混ざる長さ（水案内配管２２２の軸方向の長さ）寸法に設定されている。
【００５６】
空気案内配管２２４は、水案内配管２２２の外側に配置される管である。具体的に、空気案内配管２２４は、水案内配管２２２の外径よりも大きな内径を有し、水案内配管２２２の軸と当該空気案内配管２２４の軸とが一致するように配置される。この空気案内配管２２４は、水案内配管２２２よりも軸方向の長さ寸法が小さい。空気案内配管２２４の先端２２４ａは、水案内配管２２２の先端２２２ａ同様にオリフィス部２２１（オリフィス部２２１の裏面２２１ｂ）に接続され、水案内配管２２２の基端２２２ｂは、空気案内配管２２４の基端２２４ｂから軸方向に突出している。空気案内配管２２４の基端部２２４ｂでは、その内周面と水案内配管２２２の外周面との間が閉塞部材２２５によって塞がれている。
【００５７】
胴部２２０において、閉塞部材２２５、水案内配管２２２の外周面、空気案内配管２２４の内周面、及びオリフィス部２２１によって囲まれた空間が、エア供給機構２６から供給された空気を水案内配管２２２の気泡形成領域２２２Ｂに設けられた孔２２３まで案内する空気流路となる。
【００５８】
また、空気案内配管２２４には、エア供給機構２６（詳しくはエア用流路部２６０）が接続される接続部２２６が設けられ、この接続部２２６に接続されたエア供給機構２６から供給された空気が当該接続部２２６を介して空気流路に導入される。
【００５９】
以上のように構成される本実施形態の胴部２２０では、軸方向において、混和領域２２２Ａに対応する部位が案内部２２０Ａであり、気泡形成領域２２２Ｂに対応する部位が気泡形成部２２０Ｂである。
【００６０】
オリフィス部２２１は、胴部２２０によって案内された気泡を含む水を外部（噴霧ノズル２２の外部）に噴出させる。本実施形態のオリフィス部２２１は、胴部２２０の軸方向と直交する方向に拡がる円板形状を有する。このオリフィス部２２１は、水案内配管２２２と空気案内配管２２４との先端２２２ａ、２２４ａに接続されている。オリフィス部２２１は、軸方向に水流路と噴霧ノズル２２の外部とを連通する噴霧孔２２９を有する。この噴霧孔２２９は、オリフィス部２２１の裏面２２１ｂから先端面（水の流れ方向の下流側の面）２２１ａに向かって径が漸減するテーパ面２２９Ａと、テーパ面２２９Ａの先端から延びる円筒面２２９Ｂと、によって規定される。
【００６１】
尚、噴霧ノズル２２は、以上の構成に限定されず、水と空気とが供給されることにより前記水を噴霧可能なノズルであればよい。例えば、噴霧ノズルは、水と高圧の空気とが供給され、前記空気の流れによる剪断力を利用して水を噴霧する所謂２流体ノズルであってもよい。
【００６２】
図１及び図２に戻り、水供給機構２４は、例えば水道やタンク等の水供給源（図示省略）から噴霧ノズル２２まで水を案内する流路を形成する水用流路部２４０と、流路内を流れる水を噴霧ノズル２２に向けて加圧する水用ポンプ２４２と、を有する。尚、水供給源から噴霧装置２０に十分な圧力で水が供給される場合には、水供給機構２４においてポンプ２４２が省略されてもよい。
【００６３】
エア供給機構２６は、外気（空気）を吸気すると共に噴霧ノズル２２に向けて送り出す空気昇圧装置５０と、バッファータンク（容器）６０と、外気を空気昇圧装置５０まで案内する第１流路部２６０と、空気昇圧装置５０が排出する空気をバッファータンク６０まで案内する第２流路部２６２と、バッファータンク６０が排出する空気を噴霧ノズル２２（詳しくは、胴部２２０の接続部２２６）まで案内する第３流路部２６４と、第３流路部２６４において空気の流れ方向における中間位置に取り付けられる電磁弁（弁）６２と、を有する。
【００６４】
空気昇圧装置５０は、膨張機３０が発生させた回転動力を用いて空気の昇圧を行う。具体的に、空気昇圧装置５０は、膨張機３０から回転駆動軸３４によって伝達される回転動力を用いて、空気（外気）を吸気し、この吸気した空気を所定の圧力まで昇圧させて排出する。本実施形態の空気昇圧装置５０では、複数の歯車等が組み合わされ、これら複数の歯車によって回転駆動軸３４によって伝達された回転駆動力が増幅されている。
【００６５】
バッファータンク６０は、噴霧ノズル２２に供給される空気の圧力を安定させる。具体的に、バッファータンク６０は、内部に所定の容積の収容空間ｓを有し、空気昇圧装置５０から排出される空気を一旦収容空間ｓに収容した後、噴霧ノズル２２に向けて排出する。このように空気昇圧装置５０からの空気が一旦バッファータンク６０内に蓄えられた（収容された）後、排出されることにより、排出される空気において圧力脈動が抑えられる。また、バッファータンク６０は、空気昇圧装置５０から噴霧ノズル２２に供給される空気の流路の途中（中間位置）に当該タンク６０が設けられることによってその内部（所定の容積の収容空間ｓ内）に十分な量の空気が収容され、これにより、水を噴霧する際に十分な圧力及び流量の空気を噴霧ノズル２２に確実に供給することができる。尚、バッファータンク６０には、収容空間ｓ内の圧力（空気圧）を測定する圧力計等が設けられ、この圧力計等による測定結果は、室外機制御部４０に出力される。
【００６６】
電磁弁６２は、第３流路部２６４内を流れる空気の流量を調整する。この電磁弁６２は、室外機制御部４０に接続され、この室外機制御部４０からの指示信号に従ってその開度を調整する。尚、電磁弁は、流量調整弁に限定されず、例えば、弁の開度を調整できず、流路の開閉のみを行う開閉弁であってもよい。
【００６７】
このように構成される空気昇圧装置５０及バッファータンク６０では、以下のようにして空気を昇圧している。
【００６８】
空気調和装置１の冷房運転が開始されると、室外機１０と室内機２との間を冷媒が循環し、膨張機３０が回転動力を生成し始める。膨張機３０の回転駆動軸３４を通じて空気昇圧装置５０に回転動力が伝達されると、この回転動力を用いて空気昇圧装置５０が空気（外気）を吸引してこれを昇圧させる。所定の圧力まで昇圧された空気は、空気昇圧装置５０からバッファータンク６０に供給される。このとき、室外機制御部４０が電磁弁６２を閉じることにより、バッファータンク６０内に空気昇圧装置５０からの空気が蓄えられる（収容される）。室外機制御部４０は、バッファータンク６０の収容空間ｓ内に空気が十分収容された（即ち、バッファータンク６０内が所定の圧力になった）のを前記圧力計等によって検知すると、電磁弁６２を開いてバッファータンク６０から噴霧ノズル２２に空気の供給を開始する。これと同時に、室外機制御部４０は、水用ポンプ２４２を駆動して、噴霧ノズル２２に水を供給する。これにより、水と、この水を噴霧するのに十分な圧力及び流量の空気と、が噴霧ノズル２２に供給され、熱交換器１２に向けて水が噴霧される。このようにして、室外機１０では、膨張機３０において冷媒の膨張を利用して回転動力を発生させ、この回転動力を用いて空気昇圧装置５０が空気を所定の圧力まで昇圧して噴霧ノズル２２に供給する。即ち、当該室外機１０では、噴霧ノズル２２から水を噴霧させるために必要な所定の圧力の空気を電力を使用することなく噴霧ノズル２２に供給することが可能である。
【００６９】
室外機制御部４０は、上記のような水用ポンプ２４２の駆動制御の他に、室外機１０の各構成要素の制御も行う。例えば、空気調和装置１の運転時に、室外機制御部４０は、圧縮機１６を駆動させる制御を行うと共に、吸込み空気用ファン１３を駆動する制御を行う。これにより、空気調和装置１において、室外機１０と室内機２との間を冷媒が循環すると共に、外気がケーシング１１内に引き込まれて熱交換器１２が冷却される。
【００７０】
以上の空気調和装置１の室外機１０によれば、冷凍サイクルにおいて冷媒を膨張させる膨張機３０が発生させた回転動力を利用して空気昇圧装置５０が用いて空気を昇圧させることにより、空気昇圧装置５０において、噴霧ノズル２２に所定の圧力の空気を供給する際の外部からの供給電力の消費を無くすことができる。これにより、噴霧した水の蒸発潜熱を利用して熱交換器１２における冷媒の高い冷却効率を維持しつつ室外機１０の消費電力を抑制することができる。
【００７１】
また、上記実施形態の室外機１０では、空気昇圧装置５０から排出される空気が一旦バッファータンク６０内に収容された後、噴霧ノズル２２に供給されるため、噴霧ノズル２２に供給される空気の圧力脈動が抑制される。また、バッファータンク６０は、所定の容積の収容空間ｓ内に収容された空気を噴霧ノズル２２に向けて排出するため、空気昇圧装置５０から昇圧された空気が直接噴霧ノズル２２に供給される場合に比べ、空気の圧力低下が生じ難い。
【００７２】
また、本実施形態の室外機１０では、バッファータンク６０から噴霧ノズル２２に供給される空気の流路（第３流路部２６４）を開閉可能な電磁弁６２が設けられているため、噴霧ノズル２２への空気の供給と停止との切り換えを容易に行うことができる。しかも、電磁弁６２は、その開度を調整することができるため、噴霧ノズル２２への空気の供給流量を容易に調整することができる。
【００７３】
尚、本発明の空気調和装置の室外機は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００７４】
上記実施形態の空気昇圧装置５０では、膨張機３０から回転駆動軸３４によって直接伝達された回転動力を用いて空気を昇圧させているが、この構成に限定されない。例えば、 図７に示されるように、空気昇圧装置５０Ａは、膨張機３０が発生させた回転動力によって発電する発電部５２と、発電部５２によって生成された電力を用いて空気の昇圧を行う昇圧機構部５４と、を有してもよい。この場合、発電部５２によって生成された電力は、電線５６等によって昇圧機構部５４に送電される。この構成によれば、発電部５２と昇圧機構部５４とが電線５６等によって通電可能に接続されていれば互いに離間した状態で配置することが可能となり、室外機１０における空気昇圧装置５０Ａの配置の自由度が向上する。但し、上記実施形態の空気昇圧装置５０のように、回転駆動軸３４によって膨張機３０から直接回転動力が伝達される構成の方が、前記膨張機３０が生成した回転動力によって発電しこの電力を用いて空気を圧縮する場合に比べ、膨張機３０から空気昇圧装置５０への回転動力伝達が効率よく行われる。
【００７５】
上記実施形態の膨張機３０は、いわゆる揺動ピストン型の膨張機構であるが、この構成に限定されない。例えば、膨張機は、シリンダ内部における冷媒の膨張によってピストンが回転し、これにより、回転動力を生成する膨張機構であってもよい。即ち、膨張機は、冷凍サイクルにおいて冷媒圧力を下げて蒸発器に供給するために冷媒を膨張させたときに、この冷媒の膨張に伴って回転動力を発生させることができる構成であればよい。
【００７６】
上記実施形態の空気昇圧装置５０は、外部から電力を供給することなく所定の圧力まで昇圧された空気が噴霧ノズル２２に供給されるように構成されているが、これに限定されない。空気昇圧装置は、空気を昇圧させるときに、膨張機３０において得られた回転動力と共に、外部から供給される電力を用いるように構成されてもよい。この場合でも、従来のように、コンプレッサーのみによって空気を昇圧してこの昇圧した空気を噴霧ノズル２２に供給するのに比べて消費電力を削減することができる。
【００７７】
上記実施形態の室外機１０では、吸込み空気用ファン１３は、ケーシング１１内に引き込んだ空気（外気）を上方に向けて吹き出すように設けられているが、この位置に限定されず、前記空気をケーシング１１から横向きに吹き出すように設けられてもよい。
【符号の説明】
【００７８】
１ 空気調和装置
１０ 室外機
１２ 熱交換器
２０ 噴霧装置
２２ 噴霧ノズル
３０ 膨張機
３４ 回転駆動軸
５０、５０Ａ 空気昇圧装置
５２ 発電部
５４ 昇圧機構部
６０ バッファータンク
６２ 電磁弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒が循環して蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う空気調和装置の室外機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱交換器に水を噴霧することにより冷却効率を向上させた、空気調和装置の室外機として、特許文献１に記載のものが知られている。
【０００３】
具体的に、室外機は、図８に示されるように、熱交換器１０２と、水と所定の圧力の空気とが供給されることにより前記水を噴霧する噴霧ノズル１０４と、前記水を噴霧させるための所定の圧力の空気を噴霧ノズル１０４に供給する図略の噴霧用コンプレッサーと、を備える。この室外機１００では、噴霧ノズル１０４が噴霧する水の蒸発潜熱を利用して熱交換器１０２を冷却することにより、熱交換器１０２における冷媒の冷却効率を向上させ、これにより、冷凍サイクルを行うために消費される電力削減を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３７０７７３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、室外機１００においては、上記のように噴霧される水の蒸発潜熱を利用して熱交換器１０２での冷媒の冷却効率を向上させることによって、冷凍サイクルを行うための消費電力は抑えられている。
【０００６】
しかし、この室外機１０では、噴霧ノズル１０４に所定の圧力の空気を供給するために空気昇圧装置を駆動させなければならず、冷凍サイクルを行うために消費される電力以外に前記空気昇圧装置を駆動させるための電力が必要であったため、運転条件によって室外機１０全体での消費電力の削減効果が十分に得られない場合があった。
【０００７】
そこで、水と空気とが供給されることによって前記水を噴霧する噴霧ノズルを備えた室外機であって消費電力をより抑えることができる空気調和装置の室外機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで、上記課題を解消すべく、本発明は、空気調和装置（１）の室外機（１０）であって、熱交換器（１２）と、水と所定の圧力の空気とが供給されることにより前記水を噴霧して前記熱交換器（１２）を冷却する噴霧ノズル（２２）と、前記熱交換器（１２）から供給された冷媒を膨張させて排出する膨張機（３０）と、空気を昇圧させて前記噴霧ノズル（２２）に供給する空気昇圧装置（５０、５０Ａ）と、を備える。そして、前記膨張機（３００）は、前記冷媒の膨張によって回転動力を発生させ、前記空気昇圧装置（５０）は、前記膨張機（３０）が発生させた回転動力を用いて前記空気の昇圧を行う。
【０００９】
かかる構成によれば、冷凍サイクルにおいて冷媒を膨張させる膨張機（３０）が発生させた回転動力を利用して空気昇圧装置（５０）によって空気を昇圧させることにより、空気昇圧装置（５０）において、噴霧ノズル（２２）に所定の圧力の空気を供給する際の室外機（１０）外からの供給電力の消費を無くす若しくは抑制することができる。これにより、噴霧した水の蒸発潜熱を利用して熱交換器（１２）における冷媒の高い冷却効率を維持しつつ室外機（１０）の消費電力を抑制することができる。
【００１０】
本発明に係る空気調和装置（１）の室外機（１０）においては、前記膨張機（３０）は、前記冷媒の膨張によって回転する回転駆動軸（３４）を有し、前記空気昇圧装置（５０）は、前記回転駆動軸（３４）によって伝達される回転動力を用いて前記空気の昇圧を行ってもよい。
【００１１】
かかる構成によれば、回転駆動軸（３４）によって膨張機（３０）から空気昇圧装置（５０）まで直接回転動力が伝達されるため、膨張機（３０）が生成した回転動力によって発電しこの電力を用いて空気を圧縮する場合に比べ、膨張機（３０）から空気昇圧装置（５０）への回転動力を効率よく伝達することができる。
【００１２】
また、前記空気昇圧装置（５０Ａ）は、前記膨張機（３０）が発生させた回転動力によって発電する発電部（５２）と、前記発電部（５２）によって生成された電力を用いて前記空気の昇圧を行う昇圧機構部（５４）と、を有してもよい。
【００１３】
かかる構成によれば、発電部（５２）と昇圧機構部（５４）とが電線等によって通電可能に接続されていれば互いに離間した状態で配置することが可能となり、室外機（１０）における空気昇圧装置（５０Ａ）の配置の自由度が向上する。
【００１４】
前記室外機１０は、内部に所定の容積の収容空間（ｓ）を有し、且つ、前記空気昇圧装置（５０）から排出された空気を前記収容空間（ｓ）内に収容すると共にこの収容した空気を前記噴霧ノズル（２２）に向けて排出する容器（６０）を備えることが好ましい。
【００１５】
かかる構成によれば、空気昇圧装置（５０）から排出される空気が一旦容器（６０）内に収容された後、噴霧ノズル（２２）に供給されることにより、噴霧ノズル（２２）に供給される空気の圧力脈動を抑制することができる。また、容器（６０）は、所定の容積の収容空間（ｓ）内に収容された空気を噴霧ノズル（２２）に向けて排出するため、空気昇圧装置（５０）から昇圧された空気が直接噴霧ノズル（２２）に供給される場合に比べ、空気の圧力低下が生じ難い。
【００１６】
この場合、室外機１０が前記容器（６０）から前記噴霧ノズル（２２）に供給される空気の流路を開閉可能な弁（６２）を備えることにより、噴霧ノズル（２２）への空気の供給と停止との切り換えが容易になる。
【発明の効果】
【００１７】
以上より、本発明によれば、水と空気とが供給されることによって前記水を噴霧する噴霧ノズルを備えた室外機であって消費電力をより抑えることができる空気調和装置の室外機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態に係る空気調和装置の概略構成図である。
【図２】前記空気調和装置の室外機の概略構成図である。
【図３】前記室外機の斜視図である。
【図４】前記室外機における膨張機を説明するための図である。
【図５】前記膨張機の断面であって、大径偏心部の回転中心軸に対して垂直な断面をシャフト部の回転角度４５°毎に示した図である。
【図６】前記室外機の噴霧装置における噴霧ノズルの拡大断面図である。
【図７】他実施形態に係る空気昇圧装置を説明するための図である。
【図８】熱交換器に水を噴霧する方式の従来の室外機を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
【００２０】
本実施形態に係る室外機は、例えば、図１に示される空気調和装置１に用いられる。この空気調和装置１は、室外機１０と、室内機２と、これらを接続する冷媒配管３，３とを備える。
【００２１】
室外機１０は、図２及び図３にも示されるように、熱交換器１２と、吸込み空気用ファン１３と、四方切換弁１４、１５と、膨張機３０と、圧縮機１６と、温度センサ（吸込み空気温度検出部）１８と、噴霧装置２０と、室外機制御部４０と、を備える。尚、図２では、説明の便宜のため、噴霧装置２０の一部が省略されている。また、図２では、説明の便宜のため、膨張機３０や空気昇圧装置５０、バッファータンク６０等が室外機１０のケーシング１１の外側に記載されているが、実際には、図１に示すように、いずれもケーシング１１内に配置されている。また、図３では、説明の便宜のため、噴霧装置２０の噴霧ノズル２２に接続される水用流路部２４０等が省略されている。
【００２２】
熱交換器１２は、内部を冷媒が流れる伝熱管（図示省略）と、前記伝熱管が貫通する多数のプレートフィン（図示省略）と、を備える。この熱交換器１２では、伝熱管の管壁とプレートフィンとを介して伝熱管内を流れる冷媒とプレートフィン同士の間を流れる外気（空気）との間で熱交換が行われる。本実施形態の熱交換器１２は、例えば、クロスフィンコイル式の熱交換器であるが、これに限定されない。
【００２３】
この熱交換器１２は、ケーシング１１の底板１１ａから上方に向かって立設され、例えば、ケーシング１１を構成する側面板１１ｂ及び背面板１１ｃに沿うように平面視においてＬ字状、Ｕ字状、又はコ字状に配置される。尚、ケーシング１１の側面板１１ｂ及び背面板１１ｃにおける熱交換器１２と対向する領域には、外気がケーシング１１内部に流入できるように開口（図示省略）がそれぞれ設けられている。
【００２４】
吸込み空気用ファン１３は、熱交換器１２に外気（吸込み空気）を導くものであり、羽根車１３ａと、この羽根車１３ａを回転させるモータ（図示省略）とを備える。本実施形態の吸込み空気用ファン１３は、ケーシング１１の天板１１ｄに配置される。この吸込み空気用ファン１３は、側面板１１ｂ及び背面板１１ｃの熱交換器１２と対向する領域に設けられた前記開口からケーシング１１内に外気を引き込み、この引き込んだ外気を天板１１ｄ側から外部に排出する（図２の矢印参照）。尚、天板１１ｄにおける吸込み空気用ファン１３（羽根車１３ａ）が配置された位置には、ケーシング１１の内部と外部とを連通する開口（図示省略）が設けられている。
【００２５】
四方切換弁１４、１５は、空気調和装置１において冷房運転（図１の状態）と暖房運転とが切り換えられて室外機１０と室内機２と間で循環する冷媒の循環方向が反対になっても、当該四方切換弁１４、１５をそれぞれ切り換えることによって膨張機３０と圧縮機１６とに供給される冷媒の流れ方向を一方向に保つ。
【００２６】
膨張機３０は、供給された冷媒を膨張させることによって当該冷媒の圧力を低下させ、圧力低下後の冷媒を排出する。即ち、膨張機３０は、空気調和装置の冷房運転時において、室外機１０の熱交換器（凝縮器）１２から供給された高圧の冷媒を膨張させて低圧にし、室内機２の熱交換器（蒸発器）に向けて排出する。また、この膨張機３０は、冷媒の膨張によって回転動力を発生させる。
【００２７】
本実施形態の膨張機３０は、回転駆動軸３４を有し、前記冷媒の膨張によって回転駆動軸３４を回転させることにより前記回転動力を発生させる。尚、膨張機３０は、回転駆動軸３４を一方向に回転させる。
【００２８】
膨張機３０は、いわゆる揺動ピストン型の膨張機構であって、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示されるように、膨張機本体３２と、回転駆動軸３４と、を備える。
【００２９】
膨張機本体３２は、シリンダ３００と、ピストン３１０と、シリンダ３００内に冷媒を流入させる流入ポート３２０と、シリンダ３００内の冷媒を外部に吐出する吐出ポート３２２と、を備える。
【００３０】
シリンダ３００は、短筒状のシリンダ本体３０２と、シリンダ本体３０２の軸方向における一方の端部開口（図４（Ｂ）における左端の開口）を閉塞するフロントヘッド３０４と、他方の端部開口（図４（Ｂ）における右端の開口）を閉塞するリアヘッド３０７と、を有する。
【００３１】
ピストン３１０は、ピストン本体３１２とブレード３１５とを有し、シリンダ３００内に配置される。このピストン３１０とシリンダ３００とによって膨張室３６を形成する。このピストン３１０がシリンダ３００内においてシリンダ本体３０２の内周面３０３に沿って揺動することにより、回転駆動軸３４が回転するので回転動力が生成される。
【００３２】
ピストン本体３１２は、円環形状を有する。ピストン本体３１２の中心部の開口には、回転駆動軸３４の大径偏心部３５０が嵌め込まれる。
【００３３】
ブレード３１５は、ピストン本体３１２から径方向に突出した板状の部位である。シリンダ３００の内周面とピストン本体３１２の外周面３１３とに囲まれた膨張室３６は、このブレード３１５によって高圧側（吸入／膨張側）と低圧側（排出側）とに仕切られる。
【００３４】
回転駆動軸３４は、シャフト部３４０と、大径偏心部３５０と、を有する。
【００３５】
シャフト部３４０は、膨張機本体３２から空気昇圧装置５０に向かう方向に延び、一方の端部がフロントヘッド３０４を貫通するように配置される。このシャフト部３４０は、ピストン３１０の揺動によって生成された回転動力を外部（空気昇圧装置５０）に伝達する。
【００３６】
大径偏心部３５０は、シャフト部３４０の直径よりも大径の円板形状を有し、シャフト部３４０の軸心から所定量だけ偏心した状態でシャフト部３４０の一方の端部に設けられている。この大径偏心部３５０は、ピストン本体３１２の内径と略一致する外径を有する。そして、大径偏心部３５０の外周面３５１は、ピストン本体３１２の内周面３１４と周方向においてほぼ全面に亘って摺動可能に接する。これにより、大径偏心部３５０は、ピストン本体３１２がシリンダ本体３０２の内周面３０３に沿って揺動することにより、シャフト部３４０の軸心を回転中心にして回転する。このように大径偏心部３５０が回転することによって、シャフト部３４０がその軸心を回転中心にして回転する。
【００３７】
以上のように構成される膨張機３０では、図５及び以下のようにして冷媒を膨張させて排出すると共に前記冷媒の圧力を利用して回転動力を発生させる。尚、図５は、大径偏心部３５０の回転中心軸に対して垂直な膨張機３０の断面をシャフト部３４０の回転角度４５°毎に示したものである。
【００３８】
膨張室３６に高圧冷媒が導入されることにより、シャフト部３４０が図５において反時計方向に回転する。
【００３９】
シャフト部３４０の回転角度が４５°の時点では、流入ポート３２０と膨張室３６とが連通し、流入ポート３２０から膨張室３６に高圧冷媒が流入する。このように、膨張室３６（高圧側）への高圧冷媒の導入は、シャフト部３４０の回転角度が０°から４５°に至るまでの間に開始される。
【００４０】
膨張室３６が流入ポート３２０と連通して膨張室３６の高圧側に高圧冷媒が流入すると、膨張室３６の高圧側と低圧側との圧力差によって、ピストン３１０がシリンダ３００の内周面に沿って揺動する（図５の０°〜３６０°を順に参照）。この揺動によって膨張室３６の高圧側の容積が増大するのに伴い、当該高圧側に流入した冷媒の容積が増大する（即ち、膨張する）。これにより、シャフト部３４０が回転する（即ち、回転動力が発生する）。
【００４１】
一方、膨張室３６の低圧側では、膨張後の低圧冷媒が吐出ポート３２２を通じて膨張室（低圧側）３６から排出される。
【００４２】
シャフト部３４０の回転角度が３１５°から３６０°に至るまでの間において、ピストン３１０におけるシリンダ３００との接触部分が吐出ポート３２２を通過すると、膨張室３６が吐出ポート３２２と連通し、これにより、膨張して低圧となった冷媒が吐出ポート３２２から排出される。
【００４３】
以上の工程が繰り返されることによって、膨張機３０が冷媒を膨張させて排出すると共に前記冷媒の圧力を利用して回転動力を発生させる。
【００４４】
圧縮機１６は、当該圧縮機１６の駆動によって室外機１０と室内機２との間において冷媒を循環させる。
【００４５】
温度センサ１８は、室外機制御部４０に接続され、ケーシング１１内に吸気される吸込み空気の温度を測定し、測定結果に応じた空気温度信号を出力する。
【００４６】
噴霧装置２０は、空気調和装置１の冷房運転時において水を噴霧することにより、熱交換器１２に向かう外気（吸込み空気）を冷却する。この吸込み空気の流れは、上記の吸込み空気用ファン１３の駆動によって形成される。このように、噴霧装置２０は、水を霧状に噴霧し、その蒸発潜熱を利用して熱交換器１２を補助的（間接的）に冷却することによって、熱交換器１２における冷媒の冷却効率の向上を図る（即ち、空気調和装置１の冷房能力の向上を図る）。
【００４７】
具体的に、噴霧装置２０は、複数の噴霧ノズル２２と、水供給機構２４と、エア供給機構２６と、を備える。本実施形態の室外機１０では、各噴霧ノズル２２に対して水供給機構２４と、エア供給機構２６とがそれぞれ接続されている。図２においては、一つの噴霧ノズル２２と、この噴霧ノズル２２に接続された水供給機構２４及びエア供給機構２６とを示しており、他の噴霧ノズル２２及びこれに接続される水供給機構２４及びエア供給機構２６の図示を省略している。これら他の噴霧ノズル２２と、これに接続される水供給機構２４及びエア供給機構２６との構成は、図２に示されるものと同様であるため説明を省略する。尚、噴霧ノズル２２の配置される数は、複数に限定されず、１つでもよい。
【００４８】
各噴霧ノズル２２は、熱交換器１２を冷却するための水を噴霧するノズルであり、ケーシング１１に設けられた誘導板１１０によって支持される。尚、図２における誘導板１１０は、噴霧装置２０の説明の便宜のために模式的に記載されているため、ケーシング１１に対する寸法の比率が実際のものと異なっている。
【００４９】
誘導板１１０は、ケーシング１１の側面板１１ｂ及び背面板１１ｃの外面側において、前記開口が設けられた領域（熱交換器１２と対向する領域）を囲うように設けられる（図３参照）。この誘導板１１０は、噴霧ノズル２２から噴霧された水（液滴）が熱交換器１２以外に散逸するのを防いで前記水を噴霧された吸込み空気が熱交換器１２に到達するように空気の流れを誘導するためのものである。この誘導板１１０における、側面板１１ｂ及び背面板１１ｃとは反対側の端部には、誘導板１１０に囲まれた領域を覆うように金網１１１が配置されている。そして、誘導板１１０の対向する部位間に架橋された固定部材（本実施形態では、水平方向に架橋された部材）１１２に各噴霧ノズル２２が固定されている。
【００５０】
複数の噴霧ノズル２２は、噴霧装置２０による冷却効果が熱交換器１２のほぼ全体に及ぼされるように、互いに間隔をあけて配置される。
【００５１】
噴霧ノズル２２は、図６にも示されるように、胴部２２０と、この胴部２２０の先端（水の流れ方向における下流側）に設けられるオリフィス部２２１と、を有する。また、胴部２２０は、水供給機構２４から供給された水に気体（本実施形態では空気）を供給し、この水の中に多数の気泡を形成する気泡形成部２２０Ｂと、多数の気泡を含んだ状態の水をオリフィス部２２１まで案内する案内部２２０Ａと、を有する。このように構成されることによって、気泡形成部２２０Ｂにおいて水の中に多数の気泡が形成され、この状態の水が案内部２２０Ａによってオリフィス部２２１まで案内されることにより多数の気泡と水とが十分に混ざり、これら各気泡がオリフィス部２２１から外部に噴出されるときの圧力差によってそれぞれはじけ、噴霧ノズル２２（オリフィス部２２１）から噴出される水が微細な霧状となる。即ち、当該噴霧ノズル２２によれば、水中に多数の気泡を形成してこの気泡を圧力差によってはじけさせて水を霧状にすることにより、従来のいわゆる２流体ノズルのように高圧の空気の流れによるせん断力を利用して水を霧状にする場合に比べ、使用空気量を少なくすることができると共に液滴の大きさも小さくすることができる。
【００５２】
胴部２２０は、水供給機構２４から供給される水をオリフィス部２２１まで案内すると共に、エア供給機構２６から供給される空気によって水の中に多数の気泡を形成する。この胴部２２０は、水案内配管２２２と、空気案内配管２２４と、を有する。
【００５３】
水案内配管２２２は、水供給機構２４から供給された水をオリフィス部２２１まで案内する水流路を形成する管である。この水案内配管２２２は、所定の内径を有する管であり、その基端（水の流れ方向における上流端）２２２ｂが後述の水用流路部２４０の下流端に接続されると共にその先端（水の流れ方向における下流端）２２２ａがオリフィス部２２１に接続される。水案内配管２２２は、先端部に設けられた混和領域２２２Ａと、その上流側に設けられた気泡形成領域２２２Ｂとを有する。
【００５４】
気泡形成領域２２２Ｂは、エア供給機構２６から供給された空気を水案内配管２２２内を流れる水の中に導入（供給）して多数の気泡を水中に形成する領域である。この気泡形成領域２２２Ｂの管壁には、水案内配管２２２の内側と外側とを連通する複数の孔２２３が形成され、この孔２２３を通じて水案内配管２２２内を流れる水の中に空気が供給される。
【００５５】
混和領域２２２Ａは、多数の気泡が内部に形成された状態の水を所定の距離流すことにより、水の中に形成された多数の気泡を水と十分に混ぜあわせるための領域である。即ち、気泡形成領域２２２Ｂでは、管壁に形成された孔２２３を通じて水の中に空気が供給されるために管壁近傍に気泡が形成され易いが、この状態の水が混和領域２２２Ａにおいて所定の距離流れることによって気泡と水とが十分に混ざる。これにより、オリフィス部２２１から噴出される霧状の水（液滴）の大きさのむらを抑えることができる。この混和領域２２２Ａは、気泡を含む水を流したときに、気泡と水とが十分に混ざる長さ（水案内配管２２２の軸方向の長さ）寸法に設定されている。
【００５６】
空気案内配管２２４は、水案内配管２２２の外側に配置される管である。具体的に、空気案内配管２２４は、水案内配管２２２の外径よりも大きな内径を有し、水案内配管２２２の軸と当該空気案内配管２２４の軸とが一致するように配置される。この空気案内配管２２４は、水案内配管２２２よりも軸方向の長さ寸法が小さい。空気案内配管２２４の先端２２４ａは、水案内配管２２２の先端２２２ａ同様にオリフィス部２２１（オリフィス部２２１の裏面２２１ｂ）に接続され、水案内配管２２２の基端２２２ｂは、空気案内配管２２４の基端２２４ｂから軸方向に突出している。空気案内配管２２４の基端部２２４ｂでは、その内周面と水案内配管２２２の外周面との間が閉塞部材２２５によって塞がれている。
【００５７】
胴部２２０において、閉塞部材２２５、水案内配管２２２の外周面、空気案内配管２２４の内周面、及びオリフィス部２２１によって囲まれた空間が、エア供給機構２６から供給された空気を水案内配管２２２の気泡形成領域２２２Ｂに設けられた孔２２３まで案内する空気流路となる。
【００５８】
また、空気案内配管２２４には、エア供給機構２６（詳しくはエア用流路部２６０）が接続される接続部２２６が設けられ、この接続部２２６に接続されたエア供給機構２６から供給された空気が当該接続部２２６を介して空気流路に導入される。
【００５９】
以上のように構成される本実施形態の胴部２２０では、軸方向において、混和領域２２２Ａに対応する部位が案内部２２０Ａであり、気泡形成領域２２２Ｂに対応する部位が気泡形成部２２０Ｂである。
【００６０】
オリフィス部２２１は、胴部２２０によって案内された気泡を含む水を外部（噴霧ノズル２２の外部）に噴出させる。本実施形態のオリフィス部２２１は、胴部２２０の軸方向と直交する方向に拡がる円板形状を有する。このオリフィス部２２１は、水案内配管２２２と空気案内配管２２４との先端２２２ａ、２２４ａに接続されている。オリフィス部２２１は、軸方向に水流路と噴霧ノズル２２の外部とを連通する噴霧孔２２９を有する。この噴霧孔２２９は、オリフィス部２２１の裏面２２１ｂから先端面（水の流れ方向の下流側の面）２２１ａに向かって径が漸減するテーパ面２２９Ａと、テーパ面２２９Ａの先端から延びる円筒面２２９Ｂと、によって規定される。
【００６１】
尚、噴霧ノズル２２は、以上の構成に限定されず、水と空気とが供給されることにより前記水を噴霧可能なノズルであればよい。例えば、噴霧ノズルは、水と高圧の空気とが供給され、前記空気の流れによる剪断力を利用して水を噴霧する所謂２流体ノズルであってもよい。
【００６２】
図１及び図２に戻り、水供給機構２４は、例えば水道やタンク等の水供給源（図示省略）から噴霧ノズル２２まで水を案内する流路を形成する水用流路部２４０と、流路内を流れる水を噴霧ノズル２２に向けて加圧する水用ポンプ２４２と、を有する。尚、水供給源から噴霧装置２０に十分な圧力で水が供給される場合には、水供給機構２４においてポンプ２４２が省略されてもよい。
【００６３】
エア供給機構２６は、外気（空気）を吸気すると共に噴霧ノズル２２に向けて送り出す空気昇圧装置５０と、バッファータンク（容器）６０と、外気を空気昇圧装置５０まで案内する第１流路部２６０と、空気昇圧装置５０が排出する空気をバッファータンク６０まで案内する第２流路部２６２と、バッファータンク６０が排出する空気を噴霧ノズル２２（詳しくは、胴部２２０の接続部２２６）まで案内する第３流路部２６４と、第３流路部２６４において空気の流れ方向における中間位置に取り付けられる電磁弁（弁）６２と、を有する。
【００６４】
空気昇圧装置５０は、膨張機３０が発生させた回転動力を用いて空気の昇圧を行う。具体的に、空気昇圧装置５０は、膨張機３０から回転駆動軸３４によって伝達される回転動力を用いて、空気（外気）を吸気し、この吸気した空気を所定の圧力まで昇圧させて排出する。本実施形態の空気昇圧装置５０では、複数の歯車等が組み合わされ、これら複数の歯車によって回転駆動軸３４によって伝達された回転駆動力が増幅されている。
【００６５】
バッファータンク６０は、噴霧ノズル２２に供給される空気の圧力を安定させる。具体的に、バッファータンク６０は、内部に所定の容積の収容空間ｓを有し、空気昇圧装置５０から排出される空気を一旦収容空間ｓに収容した後、噴霧ノズル２２に向けて排出する。このように空気昇圧装置５０からの空気が一旦バッファータンク６０内に蓄えられた（収容された）後、排出されることにより、排出される空気において圧力脈動が抑えられる。また、バッファータンク６０は、空気昇圧装置５０から噴霧ノズル２２に供給される空気の流路の途中（中間位置）に当該タンク６０が設けられることによってその内部（所定の容積の収容空間ｓ内）に十分な量の空気が収容され、これにより、水を噴霧する際に十分な圧力及び流量の空気を噴霧ノズル２２に確実に供給することができる。尚、バッファータンク６０には、収容空間ｓ内の圧力（空気圧）を測定する圧力計等が設けられ、この圧力計等による測定結果は、室外機制御部４０に出力される。
【００６６】
電磁弁６２は、第３流路部２６４内を流れる空気の流量を調整する。この電磁弁６２は、室外機制御部４０に接続され、この室外機制御部４０からの指示信号に従ってその開度を調整する。尚、電磁弁は、流量調整弁に限定されず、例えば、弁の開度を調整できず、流路の開閉のみを行う開閉弁であってもよい。
【００６７】
このように構成される空気昇圧装置５０及バッファータンク６０では、以下のようにして空気を昇圧している。
【００６８】
空気調和装置１の冷房運転が開始されると、室外機１０と室内機２との間を冷媒が循環し、膨張機３０が回転動力を生成し始める。膨張機３０の回転駆動軸３４を通じて空気昇圧装置５０に回転動力が伝達されると、この回転動力を用いて空気昇圧装置５０が空気（外気）を吸引してこれを昇圧させる。所定の圧力まで昇圧された空気は、空気昇圧装置５０からバッファータンク６０に供給される。このとき、室外機制御部４０が電磁弁６２を閉じることにより、バッファータンク６０内に空気昇圧装置５０からの空気が蓄えられる（収容される）。室外機制御部４０は、バッファータンク６０の収容空間ｓ内に空気が十分収容された（即ち、バッファータンク６０内が所定の圧力になった）のを前記圧力計等によって検知すると、電磁弁６２を開いてバッファータンク６０から噴霧ノズル２２に空気の供給を開始する。これと同時に、室外機制御部４０は、水用ポンプ２４２を駆動して、噴霧ノズル２２に水を供給する。これにより、水と、この水を噴霧するのに十分な圧力及び流量の空気と、が噴霧ノズル２２に供給され、熱交換器１２に向けて水が噴霧される。このようにして、室外機１０では、膨張機３０において冷媒の膨張を利用して回転動力を発生させ、この回転動力を用いて空気昇圧装置５０が空気を所定の圧力まで昇圧して噴霧ノズル２２に供給する。即ち、当該室外機１０では、噴霧ノズル２２から水を噴霧させるために必要な所定の圧力の空気を電力を使用することなく噴霧ノズル２２に供給することが可能である。
【００６９】
室外機制御部４０は、上記のような水用ポンプ２４２の駆動制御の他に、室外機１０の各構成要素の制御も行う。例えば、空気調和装置１の運転時に、室外機制御部４０は、圧縮機１６を駆動させる制御を行うと共に、吸込み空気用ファン１３を駆動する制御を行う。これにより、空気調和装置１において、室外機１０と室内機２との間を冷媒が循環すると共に、外気がケーシング１１内に引き込まれて熱交換器１２が冷却される。
【００７０】
以上の空気調和装置１の室外機１０によれば、冷凍サイクルにおいて冷媒を膨張させる膨張機３０が発生させた回転動力を利用して空気昇圧装置５０が用いて空気を昇圧させることにより、空気昇圧装置５０において、噴霧ノズル２２に所定の圧力の空気を供給する際の外部からの供給電力の消費を無くすことができる。これにより、噴霧した水の蒸発潜熱を利用して熱交換器１２における冷媒の高い冷却効率を維持しつつ室外機１０の消費電力を抑制することができる。
【００７１】
また、上記実施形態の室外機１０では、空気昇圧装置５０から排出される空気が一旦バッファータンク６０内に収容された後、噴霧ノズル２２に供給されるため、噴霧ノズル２２に供給される空気の圧力脈動が抑制される。また、バッファータンク６０は、所定の容積の収容空間ｓ内に収容された空気を噴霧ノズル２２に向けて排出するため、空気昇圧装置５０から昇圧された空気が直接噴霧ノズル２２に供給される場合に比べ、空気の圧力低下が生じ難い。
【００７２】
また、本実施形態の室外機１０では、バッファータンク６０から噴霧ノズル２２に供給される空気の流路（第３流路部２６４）を開閉可能な電磁弁６２が設けられているため、噴霧ノズル２２への空気の供給と停止との切り換えを容易に行うことができる。しかも、電磁弁６２は、その開度を調整することができるため、噴霧ノズル２２への空気の供給流量を容易に調整することができる。
【００７３】
尚、本発明の空気調和装置の室外機は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００７４】
上記実施形態の空気昇圧装置５０では、膨張機３０から回転駆動軸３４によって直接伝達された回転動力を用いて空気を昇圧させているが、この構成に限定されない。例えば、 図７に示されるように、空気昇圧装置５０Ａは、膨張機３０が発生させた回転動力によって発電する発電部５２と、発電部５２によって生成された電力を用いて空気の昇圧を行う昇圧機構部５４と、を有してもよい。この場合、発電部５２によって生成された電力は、電線５６等によって昇圧機構部５４に送電される。この構成によれば、発電部５２と昇圧機構部５４とが電線５６等によって通電可能に接続されていれば互いに離間した状態で配置することが可能となり、室外機１０における空気昇圧装置５０Ａの配置の自由度が向上する。但し、上記実施形態の空気昇圧装置５０のように、回転駆動軸３４によって膨張機３０から直接回転動力が伝達される構成の方が、前記膨張機３０が生成した回転動力によって発電しこの電力を用いて空気を圧縮する場合に比べ、膨張機３０から空気昇圧装置５０への回転動力伝達が効率よく行われる。
【００７５】
上記実施形態の膨張機３０は、いわゆる揺動ピストン型の膨張機構であるが、この構成に限定されない。例えば、膨張機は、シリンダ内部における冷媒の膨張によってピストンが回転し、これにより、回転動力を生成する膨張機構であってもよい。即ち、膨張機は、冷凍サイクルにおいて冷媒圧力を下げて蒸発器に供給するために冷媒を膨張させたときに、この冷媒の膨張に伴って回転動力を発生させることができる構成であればよい。
【００７６】
上記実施形態の空気昇圧装置５０は、外部から電力を供給することなく所定の圧力まで昇圧された空気が噴霧ノズル２２に供給されるように構成されているが、これに限定されない。空気昇圧装置は、空気を昇圧させるときに、膨張機３０において得られた回転動力と共に、外部から供給される電力を用いるように構成されてもよい。この場合でも、従来のように、コンプレッサーのみによって空気を昇圧してこの昇圧した空気を噴霧ノズル２２に供給するのに比べて消費電力を削減することができる。
【００７７】
上記実施形態の室外機１０では、吸込み空気用ファン１３は、ケーシング１１内に引き込んだ空気（外気）を上方に向けて吹き出すように設けられているが、この位置に限定されず、前記空気をケーシング１１から横向きに吹き出すように設けられてもよい。
【符号の説明】
【００７８】
１ 空気調和装置
１０ 室外機
１２ 熱交換器
２０ 噴霧装置
２２ 噴霧ノズル
３０ 膨張機
３４ 回転駆動軸
５０、５０Ａ 空気昇圧装置
５２ 発電部
５４ 昇圧機構部
６０ バッファータンク
６２ 電磁弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気調和装置（１）の室外機（１０）であって、
熱交換器（１２）と、
水と所定の圧力の空気とが供給されることにより前記水を噴霧して前記熱交換器（１２）を冷却する噴霧ノズル（２２）と、
前記熱交換器（１２）から供給された冷媒を膨張させて排出する膨張機（３０）と、
空気を昇圧させて前記噴霧ノズル（２２）に供給する空気昇圧装置（５０、５０Ａ）と、を備え、
前記膨張機（３０）は、前記冷媒の膨張によって回転動力を発生させ、
前記空気昇圧装置（５０）は、前記膨張機（３０）が発生させた回転動力を用いて前記空気の昇圧を行う空気調和装置の室外機。
【請求項２】
前記膨張機（３０）は、前記冷媒の膨張によって回転する回転駆動軸（３４）を有し、
前記空気昇圧装置（５０）は、前記回転駆動軸（３４）によって伝達される回転動力を用いて前記空気の昇圧を行う請求項１に記載の空気調和装置の室外機。
【請求項３】
前記空気昇圧装置（５０Ａ）は、前記膨張機（３０）が発生させた回転動力によって発電する発電部（５２）と、前記発電部（５２）によって生成された電力を用いて前記空気の昇圧を行う昇圧機構部（５４）と、を有する請求項１に記載の空気調和装置の室外機。
【請求項４】
内部に所定の容積の収容空間（ｓ）を有し、且つ、前記空気昇圧装置（５０）から排出された空気を前記収容空間（ｓ）内に収容すると共にこの収容した空気を前記噴霧ノズル（２２）に向けて排出する容器（６０）を備える請求項１乃至３のいずれか１項に記載の空気調和装置の室外機。
【請求項５】
前記容器（６０）から前記噴霧ノズル（２２）に供給される空気の流路を開閉可能な弁（６２）を備える請求項４に記載の空気調和装置の室外機。
【請求項１】
空気調和装置（１）の室外機（１０）であって、
熱交換器（１２）と、
水と所定の圧力の空気とが供給されることにより前記水を噴霧して前記熱交換器（１２）を冷却する噴霧ノズル（２２）と、
前記熱交換器（１２）から供給された冷媒を膨張させて排出する膨張機（３０）と、
空気を昇圧させて前記噴霧ノズル（２２）に供給する空気昇圧装置（５０、５０Ａ）と、を備え、
前記膨張機（３０）は、前記冷媒の膨張によって回転動力を発生させ、
前記空気昇圧装置（５０）は、前記膨張機（３０）が発生させた回転動力を用いて前記空気の昇圧を行う空気調和装置の室外機。
【請求項２】
前記膨張機（３０）は、前記冷媒の膨張によって回転する回転駆動軸（３４）を有し、
前記空気昇圧装置（５０）は、前記回転駆動軸（３４）によって伝達される回転動力を用いて前記空気の昇圧を行う請求項１に記載の空気調和装置の室外機。
【請求項３】
前記空気昇圧装置（５０Ａ）は、前記膨張機（３０）が発生させた回転動力によって発電する発電部（５２）と、前記発電部（５２）によって生成された電力を用いて前記空気の昇圧を行う昇圧機構部（５４）と、を有する請求項１に記載の空気調和装置の室外機。
【請求項４】
内部に所定の容積の収容空間（ｓ）を有し、且つ、前記空気昇圧装置（５０）から排出された空気を前記収容空間（ｓ）内に収容すると共にこの収容した空気を前記噴霧ノズル（２２）に向けて排出する容器（６０）を備える請求項１乃至３のいずれか１項に記載の空気調和装置の室外機。
【請求項５】
前記容器（６０）から前記噴霧ノズル（２２）に供給される空気の流路を開閉可能な弁（６２）を備える請求項４に記載の空気調和装置の室外機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−１０８６７０（Ｐ２０１３−１０８６７０Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５３５９６（Ｐ２０１１−２５３５９６）
【出願日】平成２３年１１月２１日（２０１１．１１．２１）
【出願人】（０００００２８５３）ダイキン工業株式会社 (7,604)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２１日（２０１１．１１．２１）
【出願人】（０００００２８５３）ダイキン工業株式会社 (7,604)
【Ｆターム（参考）】
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