JPH10281610A - 冷風装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来より一般に広く用いられてきた種々の冷
房手段が各々備える短所である価格の高さや消費電力の
多さや冷房能力の低さといったような問題点を解決し、
安価で消費電力も少なく設置も容易な冷風装置を提供す
ることを目的とする。 【解決手段】 本発明は、ブロアファン１０より外周気
を風路１２内の冷却されたフィン１に吹き付けることに
より冷風が生じる効果を得る。フィン１を冷却する手段
として、接続されたヒートパイプ４の上部２１を風路１
２の外郭上面に突出させ、その突出したヒートパイプ４
に冷却プレート４が接触して設置され、その上面に備え
た冷却力を有する蓄冷手段３によりフィン１を冷却す
る。さらに熱交換効率を向上させる為にヒートパイプ４
に複数の屈曲部を設け、また冷却プレート４の底部に凹
凸や熱伝導部材を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、室内の冷房に用い
られる冷風装置が具備する空気冷却のための熱交換器の
構造および蓄冷材の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、簡易型でかつ比較的に安価な冷
風装置として扇風機や冷風扇、ミニクーラーなどが従来
より知られている。

【０００３】扇風機はその使用方法の簡便さや価格の安
さおよび設置場所の限定条件が少ないなどの理由により
広く一般に普及しており、その単純な構造故に故障も少
なく信頼性の面で高い評価を得ている。また冷風を発生
させるのに要求される電力の点に於いても、気流発生の
ための羽根を駆動するのに要する電動機への電力供給の
みで済むので経済的である。しかし冷房能力の点に於い
ては室温以下への冷却能力が無く、使用者に対しては涼
感を感じさせる程度にとどまるので、冷房機器に要求さ
れる程度の冷却能力には達していない。

【０００４】次に冷風扇の場合はその冷却能力を発揮さ
せる原理として水の気化熱による空気の冷却効果を利用
している。その為、前記扇風機のもたらす冷却能力に比
較すると室温以下への冷却が可能であり、冷房機器に要
求される冷房能力といった点においては比較的に効果が
ある。しかし水の気化熱を利用するという原理の為、冷
風扇より吐出される冷風には蒸発した水分が多量に含ま
れるのはさけられず、それにともない室内の湿度を上昇
させる結果となり、不快指数の上昇を招く上に気化熱の
利用のみでは僅かな冷房能力しか得られないので使用者
に温度低下分に見合うだけの涼感を与えるには至らな
い。

【０００５】加えて水の定期的な補給が必要であった
り、冷風扇の構造自体が複雑な機構になることから生じ
る価格の上昇などが問題となり、扇風機の冷房能力に比
べて比較的に勝っているにも拘らず普及度の点で扇風機
に劣っている。

【０００６】ミニクーラーはその内部に熱交換サイクル
を備えているので、冷房能力の点に於いてはその内部に
熱交換サイクルを備えない前記二者に比較して高いもの
が得られ、また熱交換サイクルの効果により除湿運転も
可能である。このようにミニクーラーは前記扇風機や冷
風扇と比較すると機能効果の面に於いては優れている反
面、その設置場所の限定条件が比較的多いという短所や
装置自体の価格が高いという問題、またその動作時に消
費する電力が多いという問題点がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来より一般に広く用
いられてきた種々の冷房手段が各々抱える短所である装
置価格の高さ、消費電力の多さや冷房能力の低さといっ
たような問題点を解決し、安価で消費電力も少なく設置
も容易な冷風装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、ブロアファンを備え、前
記ブロアファンが風路内に装置され、前記風路内にフィ
ンを具備したヒートパイプを有してなり、前記ヒートパ
イプの上部が前記風路の上方に突出し、前記上部に冷却
プレートが接触して設置され、前記冷却プレートに冷却
力を有する蓄冷手段を備えることを特徴とする。

【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
冷風装置において前記ヒートパイプが環状もしくは複数
の屈曲部を有することを特徴とする。

【００１０】請求項３に記載の発明は前記冷却プレート
の底部形状が凹凸を有する。

【００１１】請求項４に記載の構造は前記冷却プレート
の内部に複数の熱伝導部材が設けられることを特徴とす
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１３】図１は、本発明の実施の形態である冷風装
置の構成を示す概略断面図である。図１の冷風装置にお
いて外周気５を吸入するためのブロアファン１０が風路
１２の上流部に設けられており、このブロアファン１０
の効果によって吸気口１１より外周気５がヒートパイプ
４およびフィン１に吹付けられる。このフィン１が取付
けられたヒートパイプ４はその上部に蓄冷手段２によっ
て冷却される冷却プレート３を具備しており、この構成
によりヒートパイプ４を介して冷却されたフィン１が外
周気５の熱を奪うことにより冷風７を作り出し、冷気吐
出口６より吹出させる作用を行う。また冷却プレート３
はヒートパイプ４の上部２１に接触しているのみであっ
て自在に脱着が可能となっており、また上部２１と冷却
プレート３の接触面は熱伝達が効率良くなされるために
１か所以上の面接触を実現している。冷却プレート３が
上部２１より自在に脱着可能としたことにより、冷却プ
レート３に水をいれてそのまま冷凍庫にて凍結させるこ
とが可能となって、手間が掛からずに簡便な取扱いが可
能となる。また蓄冷手段２として一般に知られている蓄
冷剤を用いる場合にも同様な取扱いが可能となる。

【００１４】図２は、本発明の実施の形態であるヒート
パイプ４とフィン１を組み合わせた状態の応用例を示し
ており、ヒートパイプ４がフィン１を貫通するように配
置されている。このフィン１に外周気５が接触する際
に、その外周気５の持っている熱がフィン１に伝わるこ
とで奪われ冷風７に変化する。ヒートパイプ４とフィン
１の接合はロー付けや圧入等の方法により熱伝達効率が
良好かつ確実になるように行われている。

【００１５】図３は、本発明の実施の形態における熱交
換サイクルの様子を説明する模式的な構造図である。こ
のような構成において蓄冷手段２により冷却プレート３
が冷却されると、その冷却プレート３に接触するヒート
パイプ４が冷却される。この場合にヒートパイプ４が冷
却される部位は冷却プレート３と接触する上部のみであ
り、フィン１が設けられた下部部位は直接には冷却され
ない。しかしヒートパイプ４の上部と下部部位の間で温
度差が生じ、これにより温度勾配が発生する。この温度
勾配の効果によりヒートパイプ内に封止された熱媒体が
液体から気体へ、もしくは気体から液体へと相変化を生
じることになり、熱エネルギーの運搬が行われる。つま
りフィン１に吹付けられた外周気５は自身の持つ熱をフ
ィン１を介してヒートパイプ４に伝える。するとフィン
１と触れている部位のヒートパイプ４の内部に封止され
ている液体が蒸発し、気体へと相変化をする。この気体
はヒートパイプ４の上部にまで上昇してゆき、そこで蓄
冷手段２より冷却プレート３を介して冷されたヒートパ
イプ４の上部にて熱エネルギーを奪われて液体へと相変
化を行う。この液体は再びヒートパイプ４の下部へと流
下して熱交換サイクルの１周期を完成ならしめる。この
熱交換サイクルは蓄冷手段２の温度が外周気５の温度よ
りも低い間において繰り返され、この繰り返しにより本
発明の冷風装置より冷風７が吐出され続ける。

【００１６】図４は、本発明の実施の形態である冷風装
置の総合的な効果と従来より広く一般に知られている冷
房手段の総合的な効果とを比較したものであって、この
図４に於ける比較項目はそれぞれの冷房手段の装置の価
格と消費電力、冷房力、設置および操作の簡便性、除湿
能力についてそれぞれの相対的値である。この図４に於
いて最も好ましい冷房装置の特徴は描かれる線が正五角
型を形作り、かつその大きさが最も大きなものとして表
現される。

【００１７】このような評価基準を念頭に置いて各々の
図４についてみてゆくと、まず最も一般的に普及してい
る扇風機（図４（Ｂ））においては消費電力、価格およ
び設置や操作の簡便性の面では良好であるが肝心の冷房
力については室温以下に温度を下げる事は出来ず、使用
者に涼感を与える程度にとどまっている。また除湿能力
についても原理的に除湿は不可能である。

【００１８】つぎにミニクーラー（図４（Ｃ））におい
て、その冷房力および除湿力の面では好ましい能力を発
揮しているもののそれ以外の評価項目である装置価格、
その操作や設置の簡便性および消費電力の点において
は、その冷房除湿の原理として熱交換サイクルを具備す
ることが起因となって他のものより劣っている。

【００１９】冷風扇の場合（図４（Ｄ））はその冷房原
理として水の気化熱による空気温度の低下現象を応用し
ているので、冷風扇より吐出される冷風は多量の湿気を
帯びている。この湿気のために操作者は冷房による涼感
を感じにくくなり、下がった温度に見合うだけの実質的
な冷房能力が得られない。またその使用に際しては水を
定期的に補充しなければならず、使用に際しての簡便性
が悪いものとなる。さらには扇風機等に比較してその内
部機構が比較的に複雑なものになることから価格の上昇
にもつながる。

【００２０】本発明の冷風装置（図４（Ａ））において
は前記のミニクーラー、扇風機、冷風扇の三者の利点を
併せ持つというところが特徴となる。冷房能力について
は蓄冷剤の温度にもよるが容易に室温以下の冷気が得ら
れる。また冷房時に必要な電力もブロアファン１０を駆
動するモータ９に要する分のみで済む。加えて、装置の
構造自体も簡単なもので済むため装置価格も安価なもの
となる。さらにはミニクーラーの場合と同様な設置工事
は必要なく、かつ容易に移動ができないといったような
限定条件もなく、簡便に使用できる。

【００２１】図５（Ａ）〜（Ｄ）は冷却プレート３の形
状の実施の形態を示しており、図５（Ａ）は冷却プレー
ト３の内部に熱伝導部材１６を設けて蓄冷手段２との接
触面積を大きくする為の構造である。この効果によって
効率良く蓄冷手段２へとヒートパイプ４の熱を伝える事
が可能となる。また同様の効果を狙ったものとして図５
（Ｂ）の様な波型熱伝導部材１７を設けて前記熱伝導部
材１６よりも更に接触面積を増加し、更に熱伝達率を向
上せしめる手段も実施できる。図５（Ｃ）は前記図５
（Ｂ）と同様により多くの接触面積を稼ぎ出す事を目的
としており半円筒型熱伝導部材１８を冷却プレート３の
内部に複数枚設置して効率の良い熱伝達を実現しようと
するものである。また図５（Ｄ）は熱伝導部材等を設け
ずに冷却プレート３の底板１９を波状に加工して表面積
の拡大を目指すものである。なお前記図５（Ｅ）は図５
（Ｄ）における実施の形態の冷却プレート３を使用した
場合の構造の実施の形態を示すものである。なお、図５
中の２０は固着防止突起２０であり、冷却プレート３が
冷凍庫内において庫内の床との氷着による接着が生じる
のを防止している。

【００２２】また図５（Ｅ）は本発明の冷風装置に使用
する冷却プレート３のかわりに図中に示される構造のよ
うな断面を持つタンク用冷却プレート１５をヒートパイ
プ４の上部に取り付ける構造である。この様な構造を構
成すればその効果として、蓄冷手段２が製氷タンク１３
内に収納されタンク蓋１４を以て封止された状態のま
ま、その製氷タンク１３ごとタンク用冷却プレート１５
より自在に取り外して一般的な冷凍庫にて冷却および氷
結を可能なものとする。また蓄冷手段２に代えて通常の
氷を使用する場合においても凍結前の水の状態の時に際
して、こぼすことなく取扱いができるので容易な操作が
実現される。

【００２３】図６に於いてはヒートパイプ４とフィン１
の具体的な実施の形態を示している。

【００２４】図６（Ａ）はヒートパイプ４を環状ならし
めて、かつ複数の屈曲部を設けたものであって図６
（Ａ）の例では５か所の屈曲部を設けている。この様な
形状を採ることによりヒートパイプ４が１本で済み、曲
げ加工によって容易に実現可能であるばかりでなく、そ
の内部に熱媒体を封止する工程も１回で完了する。よっ
て製作が容易に行える事からコストの低下が期待でき、
更にフィン１および冷却プレート３との接触面積を多く
採ることが可能となり効率の良い熱交換サイクルが可能
となる。

【００２５】図６（Ｂ）においては複数の環状ならしめ
たヒートパイプ４を具備した例を示す。この場合は熱交
換サイクルが同時に複数行われる事となり熱伝達効率が
非常に良好なものとなるが、一方では複数本のヒートパ
イプ４を必要とするのでコストの面では必ずしも好まし
い結果が得られるとは限らないものの、引き換えに得ら
れる熱交換効率の向上は大変好ましい効果を生む。

【００２６】図６（Ｃ），（Ｄ）はタンク用冷却プレー
ト１５もしくは製氷タンク１３の底面にヒートパイプ４
がなるべく多くの接触面積を以て接触するように形成し
た例である。前記図６（Ａ），（Ｂ）に比較してヒート
パイプ４が環状をなさない分においてはフィン１との接
触面積は減るものの、冷却プレート３との接触面となる
部分の形状については、組み合わされる冷却プレート３
の底部の形状に自在に合わせることができる。

【００２７】図６（Ｅ）は前記図５（Ｅ）のヒートパイ
プ４およびフィン１の全体の構成を示す。この形状を採
ることにより底部が波型の冷却タンクに丁度良く接合さ
れ、効率の良い熱交換が行われる。

【００２８】なお図１〜図６における本発明の実施の形
態の説明においてフィン１はその形状を平板状もしくは
コルゲート状などの様な一般的な形状を具備するもので
あれば、種類を問わずに適用可能である。

【００２９】本発明は、以上述べてきたような本発明の
実施の形態に限定されるものではなく、容易に形状の変
更や配置の変更を行うことによる様々な応用例が考案さ
れる。したがって上述した好ましい実施の形態のみに限
定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範
囲内において種々改変することは容易に可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、請求
項毎に次のような効果を奏する。

【００３１】請求項１に記載の発明は、ブロアファンを
備えた風路内にフィンを具備したヒートパイプを設け、
そのヒートパイプに接触して設置された冷却プレート上
面の冷却力を有する蓄冷手段でもって冷却されたフィン
によって、そこに吹き付けられた外周気を極めて容易に
かつ低コストに冷却して冷風を得ることができる。

【００３２】請求項２に記載の発明は、ヒートパイプが
環状もしく複数の屈曲部を有することで冷却プレートと
の接触面積を稼いで効率の良い熱伝達効果が得られ、ま
たこの効果を得る為のヒートパイプの加工も容易に行え
る。

【００３３】請求項３に記載の発明は、冷却プレートの
底部形状が凹凸を有することで蓄冷手段との接触面積が
増え、それにより熱交換効率の向上という効果が得られ
る。

【００３４】請求項４に記載の発明は、冷却プレートの
内部に複数の熱伝導部材が設けられることで蓄冷手段と
の接触面積が増え、それにより熱交換効率の向上という
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明が実施される、冷風装置の風路とヒー
トパイプおよびブロアファンの位置関係の概略断面図で
ある。

【図２】 ヒートパイプとフィンの接合の様子の一例を
示す図である。

【図３】 本発明の熱交換サイクルの様子を模式的に示
す図である。

【図４】 （Ａ）〜（Ｄ）は本発明の冷風装置と従来の
冷房装置との対比を示す。

【図５】 （Ａ）〜（Ｅ）は本発明の冷却プレートの実
施の形態を示す。

【図６】 （Ａ）〜（Ｅ）は本発明のヒートパイプとフ
ィンの配置の実施の形態を示す。

【符号の説明】

１…フィン、 ２…蓄冷手段、３…冷却プレ−
ト、 ４…ヒートパイプ、５…外周気、 ６
…冷気吐出口、７…冷風、 ８…風胴、９…
モータ、 １０…ブロアファン、１１…吸気
口、 １２…風路、１３…製氷タンク、 １４
…タンク蓋、１５…タンク用冷却プレート、１６…熱伝
導部材、 １７…波型熱伝導部材、１８…山型熱伝
導部材、 １９…底板、２０…固着防止突起、 ２１…
上部。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブロアファン（１０）を備え、前記ブロ
   アファン（１０）が風路（１２）内に装置され、前記風
   路（１２）内にフィン（１）を具備したヒートパイプ
   （４）を有してなり、前記ヒートパイプ（４）の上部
   （２１）が前記風路（１２）の上方に突出し、前記上部
   （２１）に冷却プレート（３）が接触して設置され、前
   記冷却プレート（３）の上面に冷却力を有する蓄冷手段
   （２）を備えてなる冷風装置。
2. 【請求項２】 前記ヒートパイプ（４）が環状もしくは
   複数の屈曲部を有して具備されることを有してなる請求
   項１記載の冷風装置。
3. 【請求項３】 前記冷却プレート（３）の底板（１９）
   の形状が凹凸を有してなる請求項１記載の冷風装置。
4. 【請求項４】 前記冷却プレート（３）の内部に複数の
   熱伝導部材（１６、１７、１８）が設けられてなる請求
   項１記載の冷風装置。