空冷室外機のミスト冷却に関する研究第1報：強制対流下におけるミスト蒸発量の計測方法と計測精度について

摘要

空冷室外機の吸気温度が高くなると，空調機の効率が低下する．また空冷のため，その排熱は大気の顕熱負荷となり，ヒートアイランド現象の原因の一つとなる．現在，空調機の効率低下および室外機排熱によるヒートアイランド対策として，水を熱交換器に直接噴霧し冷却する方式（以下，直接噴霧式）や，吸込み口に気化を促進するメディアを設けて吸気を冷却する方式（以下，気化式）が用いられている．しかし，気化式はメディアの目詰まりの懸念，直接噴霧式は熱交換器に水を直接噴霧するため，熱交換器の腐食やスケール付着による性能劣化の懸念がある（Fig.1）．そこで本研究では，それらに代わる冷却方式として，平均粒径30いm程度のミストを噴霧し，室外機の熱交換器に到達するまでに蒸発させる冷却方式を試みる．Fig.2に微細ミスト冷却方式の構成例を示す．この方式は，熱交換器の腐食やスケール付着を低減し，空調機の効率向上や高圧異常対策効果，排熱対策効果が期待できる．微細ミスト冷却方式による空気冷却効果を把握するには，空気の温度を測定することが必要である．しかし，ミストが完全に蒸発していない場合，センサ表面が濡れるため湿球温度を測定してしまい，乾球温度を測定できない．赤林ら［2］は，強制対流下においてミストを噴霧した場合の冷却後の空気温度を温湿度センサで測定しているが，実験結果によるとノズルより下流の空気温度はほぼ湿球温度となっており，温湿度センサに未蒸発のミストが付着していると推測できる．ダクト内一次元流れのノズル下流位置において，噴霧したミストの蒸発量が分かれば，その位置における断面平均空気温度を算出することが可能である．本研究では，室内実験で強制対流下におけるミストの蒸発特性を調べ，蒸発特性モデルを作成することを目的とする．本報では，ダクト実験装置を用いた強制対流下でのミスト蒸発量の定量的な計測方法と，その計測精度について述べる．