JP2006057971A - 空気調和装置用凝縮器の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】散水方式の空気調和装置用凝縮器の冷却装置において、効率良く散水を行い、また、散水された放熱フィンの水垢／スケールの付着を防止又は水垢／スケールを除去する。
【解決手段】冷却装置１は、凝縮器１０の放熱フィン１２に冷却水を散水する散水器１４と、放熱フィン１２上を摺動し、放熱フィンを清掃する清掃ブラシ１６と、を備えている。凝縮器１０は高さ方向に傾いて載置され、放熱フィン１２は、水平方向から傾いて配置されている。散水器１４は放熱フィン１２の上側端１２ａに冷却水を散水し、散水された冷却水は、放熱フィン１２上を上側端１２ａから下側端１２ｂに流れる。これにより、冷却水を放熱フィン１２全体に行き渡らせることができる。清掃ブラシ１６は、放熱フィン１２上を傾斜面に沿って摺動し、放熱フィン１２を清掃する。これにより、冷却水による水垢／スケールの発生を防止することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、空気調和装置用凝縮器の冷却装置の改良に関する。

従来から、空気調和装置の凝縮器の冷却効率を向上させる空気調和装置用凝縮器の冷却装置が提案されている。

特許文献１には、凝縮器の放熱フィンに水を散水し、この水の蒸発潜熱によって、放熱フィンの熱を放熱させることが記載されている。特許文献２には、凝縮器の放熱フィンの近傍に冷却水が流下されるクリーニングマットを配置させ、凝縮器への吸入空気を冷却させることが開示されている。

特開平１０−２１３３６１号公報 特開２００４−３８０６号公報

特許文献１の方式では、整列配置された放熱フィンに対向した位置にスプレーノズルが配置され、このスプレーノズルが放熱フィンの正面に霧状の冷却水を散水させる（特許文献１の図１参照）。このような散水方式によれば、冷却水が飛散し散水効率が悪いという問題がある。また、凝縮器の正面全体にわたってスプレーノズルが必要になり、スプレーノズルが多くなるという問題がある。更に、この散水方式では、散水された冷却水によって水垢／スケール等が放熱フィンの表面に付着するという問題がある。

一方、特許文献２の凝縮器の吸入空気を冷却する方式では、散水方式に比べて、水垢発生の問題はないものの、冷却効率が落ちるという問題がある。

そこで、本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、散水方式の空気調和装置用凝縮器の冷却装置において、効率良く散水を行うことを目的とする。

また、本発明の目的の１つは、散水方式の空気調和装置用凝縮器の冷却装置において、水垢／スケールの付着を防止又は水垢／スケールを除去することを目的とする。

本発明の空気調和装置用凝縮器の冷却装置は、冷媒配管に対して放熱フィンが横向きに整列配置された空気調和装置用凝縮器の冷却装置において、放熱フィンは水平方向から傾いて配置され、傾斜した各放熱フィンの上側端に冷却水を散水する散水器を備え、散水された冷却水は放熱フィン上を上側端から下側端に流れることを特徴とする。

また、本発明の空気調和装置用凝縮器の冷却装置は、凝縮器に取り付けられ、放熱フィンの傾斜方向に沿って延伸されたレールと、レールにガイドされ、移動可能な枠体と、枠体に取り付けられ、放熱フィンの傾斜方向に沿って放熱フィン上を摺動し、放熱フィンを清掃する清掃ブラシと、を備えることを特徴とする。

更に、本発明の空気調和装置用凝縮器の冷却装置は、清掃ブラシを駆動させる清掃ブラシ制御部を有し、清掃ブラシ制御部は、散水中に清掃ブラシを駆動させることを特徴とする。

本発明の空気調和装置用凝縮器の冷却装置は、空気調和装置用凝縮器の放熱フィンに散水する散水器を備えた空気調和装置用凝縮器の冷却装置において、凝縮器に取り付けられ、放熱フィンの傾斜方向に沿って延伸されたレールと、レールにガイドされ、移動可能な枠体と、枠体に取り付けられ、放熱フィンの傾斜方向に沿って放熱フィン上を摺動し、放熱フィンを清掃する清掃ブラシと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、水平方向から傾いて配置された放熱フィンの上側端から、冷却水を散水することにしたので、効率良く散水することができる。

また、本発明によれば、放熱フィンの傾斜面に沿って放熱フィン上を摺動し、放熱フィンを清掃する清掃ブラシを備えたので、放熱フィンの水垢／スケールの付着を防止又は水垢／スケールの除去をすることができる。

以下、発明を実施するための形態（以下、実施形態という）について、図面を参照し説明する。

図１は、本実施形態の空気調和装置用凝縮器の冷却装置（以下、単に冷却置という）を凝縮器に取り付けた状態を示す概略平面図であり、図２は、図１の概略正面図であり、図３は、凝縮器の拡大図である。

図１，図２に示すように、冷却装置１は、凝縮器１０の放熱フィン１２に冷却水を散水する散水器１４と、放熱フィン１２上を摺動し、放熱フィン１２を清掃する清掃ブラシ１６と、を備えている。また、散水器１４及び清掃ブラシ１６を駆動させる制御部１８（図７参照）を備えている。本実施形態の冷却装置１は、例えば、凝縮器１０の冷媒配管２０が所定の温度に達すると、散水器１４は、放熱フィン１２に対し冷却水を散水し、放熱フィン１２を放熱させ、凝縮器１０の冷却効率を向上させる。また、清掃ブラシ１６が放熱フィン１２上を摺動し、放熱フィン１２を清掃し、冷却水による水垢／スケールの発生を防止する。

本実施形態の冷却装置１について詳細に説明するが、まず、冷却装置１の機械的構造について説明し、次に、冷却装置１の制御例について説明する。

本実施形態において、凝縮器１０は、図３に示すように、冷媒配管２０が上下で折り返しながら縦向きに配置され、この冷媒配管２０に対して放熱フィン１２が横向きに整列配置されている。冷媒配管２０と放熱フィン１２の相対関係は、冷媒配管２０は垂直方向に沿って配列され、放熱フィン１２が水平方向に沿って整列配置されている。放熱フィン１２は、例えば長さ（Ｌ）約２０００ｍｍ、幅（Ｗ）約２００〜３００ｍｍの板状部材から構成され、このような放熱フィン１２がピッチ（Ｐ）２，３ｍｍで複数積層されている。

なお、本実施形態では、縦向きに配置された冷媒配管２０に対して横向きに放熱フィン１２が整列配置されているが、本発明はこの配置に限定されるものではない。例えば、放熱フィンに対して平行に、又は斜めに冷媒配管は配置されも良い。

このように構成された凝縮器１０を含む室外機ユニットは、図１，２に示すように、上段に凝縮器１０が載置され、下段にコンプレッサーやドライヤー（図示せず）等が載置される。図示する例では２つの凝縮器１０が載置され、それぞれに冷却装置１が設けられる。凝縮器１０が載置された上段には、上部に冷却ファン２２が設けられ、空気は、図２において正面から流れ込み、冷却ファン２２から外部に流出される様になっている。

本実施形態においては、凝縮器１０は、その上下に、上台２４と下台２６が取り付けられる。この下台２６は、室外機ユニットの設置台等に対して高さ方向に傾斜している。従って、図２に示すように、凝縮器１０は、高さ方向に傾斜して取り付けられ、放熱フィン１２は、水平方向から傾いて配置される。これにより、放熱フィン１２は、図２に示すように、上側端１２ａから下側端１２ｂまで傾斜面を形成することになる。なお、下台２６の勾配は、後述するように、放熱フィン１２の上側端１２ａに散水された冷却水が放熱フィン１２の傾斜を利用して下側端１２ｂに流れるようにするため、例えば１／１００〜１／５０に設定されている。

このように載置された凝縮器１０の上側端１２ａに、散水器１４（スプレーノズル）が配置されている。これにより、散水器１４のスプレーノズルが、放熱フィン１２の上側端１２ａに冷却水を散水することができ、散水された冷却水は、放熱フィン１２上を上側端１２ａから下側端１２ｂに流れることができる。これにより、冷却水を効率よく放熱フィン１２全体に行き渡らせることができる。また、放熱フィンの長さが長くなっても、本実施形態のように、放熱フィン１２の上側端１２ａから冷却水を散水することとすれば、放熱フィン１２の正面全体にわたって散水する必要がなく、散水器１４のスプレーノズルの数は、放熱フィン１２の高さ分で十分であり、スプレーノズルを節約することができる。なお、散水の量は、適宜設定することができ、例えば、下側端１２ｂから数秒間隔で滴下する程度が良い。

放熱フィン１２の下側端１２ｂの下側には、水量桝２８が設置されており、水量桝２８は、散水され下側端１２ｂから流下した冷却水を貯留する。この水量桝２８の水量は、後述するように、冷却装置１の制御に用いられる。

次に、清掃ブラシ１６について説明する。図４は、清掃ブラシを含む清掃ブラシユニットを凝縮器１０に取り付けた図であり、図４（ａ）は正面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。

本実施形態の清掃ブラシ１６は、放熱フィン１２上を傾斜面に沿って摺動し、放熱フィン１２を清掃する。これにより、放熱フィン１２の冷却水による水垢／スケールの付着を防止又は水垢／スケールを除去することができる。

本実施形態において、清掃ブラシ１６は、ブラシ枠体３０に取り付けられ、凝縮器１０の幅方向の両側に配置される。このブラシ枠体３０は、図４（ｂ）に示すように、清掃ブラシ１６の基端側が固定される側板３２と、２つの清掃ブラシ１６の先端を対向して配置し、側板３２の上端を連結する上板３４と、側板３２の下側に備えられた摺動子３６を介して側板３２の下側を連結する下板３８と、から構成されている。すなわち、ブラシ枠体３０は、凝縮器１０の幅方向に沿った横断面を囲うように構成され、このブラシ枠体３０に取り付けられた清掃ブラシ１６が凝縮器１０の幅方向の両側に配置されている。ブラシ枠体３０の上板３４にはスライダ４０が設けられ、上述した凝縮器１０に取り付けられた上台２４には凝縮器１０の長さ方向に沿ってレール４２が敷設され、スライダ４０はレール４２上を摺動する。摺動子３６は、断面Ｕの字状に形成され、摺動子３６の空間に下台２６が遊嵌挿入される。これにより、スライダ４０がレール４２上を移動すると、摺動子３６は下台２６にガイドされ、清掃ブラシ１６は、凝縮器１０の長さ方向に沿って移動することができる。

凝縮器１０の上側一端側に駆動モータ４４が備えられ、駆動モータ４４の回転軸４６に２つの駆動プーリ４８が取り付けられ、これに対応して従動軸５０に２つの従動プーリ５２が取り付けられる。駆動プーリ４８は凝縮器１０の下側端１２ｂの上下に配置され、従動プーリ５２は凝縮器１０の上側端１２ａの上下に配置される。上側、下側の一対のプーリ間には、それぞれタイミングベルト５４が巻き掛けられる。駆動モータ４４を駆動すると、上下の駆動プーリ４８が回転し、駆動プーリ４８と従動プーリ５２に巻き掛けられたタイミングベルト５４は回動する。ここで、上側のタイミングベルト５４には、ブラシ枠体３０の上板３４が連結され、下側のタイミングベルト５４には、ブラシ枠体３０の下板３８が連結されている。これにより、駆動モータ４４を駆動させると、清掃ブラシ１６は凝縮器１０の長さ方向に移動することができる。また、凝縮器１０の左右両側には、リミットスイッチ５６，５８が設けられ、駆動モータ４４は、リミットスイッチ５６，５８が動作する毎に駆動モータ４４の回転方向を正逆反転させる回路であり、清掃ブラシ１６は凝縮器１０の長さ方向間で往復移動を繰り返すことができる。なお、清掃ブラシ１６は冷却装置１が動作しない初期状態においてリミットスイッチ５６側にあり、リミットスイッチ５６は、清掃ブラシ１６がホームポジションにあることを検知する。

次に、清掃ブラシ１６の形状について説明する。

図５は、清掃ブラシ１６の構成を示す拡大図であり、図５（ａ）、図５（ｂ）はそれぞれ異なる材質で構成された清掃ブラシ１６を示している。

清掃ブラシ１６は、上側から見て中央部が突出した凸型ないし山型にすることが好適である。この形状により、清掃ブラシ１６が放熱フィン１２に沿って移動したときに、清掃ブラシ１６の凸部分が隣接する冷媒配管２０の間に挟まれた放熱フィン１２の傾斜面に入り込むことができ、この部分の放熱フィン１２を清掃することができる。清掃ブラシ１６は、図５（ａ）に示すように、軟質のナイロンからなる樹脂刷毛ブラシとして構成することができる。また、図５（ｂ）に示すように、海綿質のゴムやウレタンスポンジからなるスポンジブラシとしても良い。スポンジブラシとしたときは、放熱フィン１２のピッチＰに対応してスリットを形成し、積層された各放熱フィン１２の間にスポンジブラシが入り込めるようにすると良い。

次に、ブラシ枠体３０の下板３８と下側のタイミングベルト５４への取り付け構造について説明する。図６は、ブラシ枠体３０の下板３８と下側のタイミングベルト５４の連結構造を示す図であり、図６（ａ）は、取り付け例を示す正面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の背面図であり、図６（ｃ）は、別の取り付け例を示す正面図である。図６に示すように、横板６０と縦板６２からなるＬ字型のタイミングベルト取り付け板６４を用い、横板６０にボルト６６とナット６８で下板３８が連結され、縦板６２にタイミングベルト５４が連結されている。ここで、清掃ブラシ１６は、放熱フィン１２上を摺動する内に摩耗もしくは癖が付いてしまう懸念がある。このような摩耗もしくは癖を防止するために、図６（ａ）（ｂ）に示すように、清掃ブラシ１６の移動方向に沿って、すなわち、横板６０に移動方向に平行な長穴７０が形成され、下板３８の取り付け位置を可変にする。これにより、清掃ブラシ１６が摩耗したときに、長穴７０の長さの範囲で下板３８の取り付け位置を変えることができ、清掃ブラシ１６の取り付け角度を変え、放熱フィン１２と清掃ブラシ１６の当接部位を変えることができる。また、図６（ｃ）に示すように、横板６０に長穴７０を設け、横板６０のボルト６６に対してナット６８を固定せず、ボルト６６に遊びを持たせて固定する。これにより、清掃ブラシ１６の下側の動作は、上方側より遅延することにより、清掃ブラシ１６の摩耗を遅らせたり、清掃ブラシ１６が摩耗した時にも清掃ブラシ１６を放熱フィン１２に摺接させることができる。

次に、冷却装置１の制御系について説明する。上述した制御部１８は、例えばマイコンからなり、以下で説明する検知回路の検知条件で動作し、散水器１４と清掃ブラシ１６の駆動モータ４４を動作させる。図７は、冷却装置１の制御構成を示す図であり、図８は、冷却装置１の動作を示すフローチャートである。

凝縮器１０の冷媒配管２０には、冷媒配管２０の温度を検知する温度センサ８０が設けられており、サーモスタット８２が温度センサ８０の上限温度を検知するとオンし、下限温度を検知するとオフする様になっている。例えば、上限温度Ｔ１は４５℃であり、下限温度Ｔ２は４３℃に設定されている。トランジスタ８４は、水量桝２８に所定量の冷却水が溜まると動作し、リレー接点８６が動作する。散水器１４の供給路には、電磁バルブ８８が設けられ、電磁バルブ８８は、オン状態で開き冷却水を散水し、オフ状態で閉じ散水を停止する。また、水量桝２８の排水路には、電磁バルブ９０が設けられ、電磁バルブ９０はオフ状態で開いており、オン状態で閉じて冷却水を貯める。

以下、図８に基づいて、冷却装置１の動作（清掃ブラシ１６の動作）について説明する。

制御部１８は、温度センサ８０が冷媒配管２０の上限温度を検知したか判定する（ｓ１０）。温度センサ８０が冷媒配管２０の上限温度Ｔ１を検知すると（ｓ１０でＹｅｓ）、水量桝２８の電磁バルブ９０を閉じ（ｓ１２）、電磁バルブ８８を開き、散水器１４は放熱フィン１２へ冷却水を散水する（ｓ１４）。これにより、放熱フィン１２の上側端１２ａに冷却水が散水され、散水された冷却水は放熱フィン１２を上側端１２ａから下側端１２ｂへ流れる。これにより、放熱フィン１２に冷却水を行き渡らせることができる。下側端１２ｂに到達し流下した冷却水は、水量桝２８に貯留される。水量桝２８に所定量の冷却水が溜まると（ｓ１６でＹｅｓ）、トランジスタ８４が動作し、制御部１８が、放熱フィン１２に冷却水が十分行き渡ったとして、駆動モータ４４を回転させ清掃ブラシ１６を駆動させる（ｓ１８）。清掃ブラシ１６は、リミットスイッチ５６，５８により凝縮器１０間を繰り返し往復移動し、放熱フィン１２上を傾斜面に沿って摺動し、放熱フィン１２を清掃する。これにより、冷却水による放熱フィン１２への水垢／スケールの付着を防止又は水垢／スケールを除去することができる。このように、散水中に清掃ブラシ１６を駆動するので、放熱フィン１２と清掃ブラシ１６と摩擦を軽減することができる。制御部１８は、温度センサ８０が冷媒配管２０の下限温度Ｔ２を検知すると（ｓ２０でＹｅｓ）、駆動モータ４４に停止信号を出力し、駆動モータ４４は、清掃ブラシ１６がリミットスイッチ５６が動作した（清掃ブラシ１６のホームポジション位置）かを確認し（ｓ２２でＹｅｓ）、停止する（ｓ２４）。制御部１８は、電磁バルブ８８を閉じ散水器１４の散水を停止させる（ｓ２６）。また、電磁バルブ９０を開け、水量桝２８の冷却水を排水し（ｓ２８）、初期状態に戻る。

上述した例では、散水器１４の散水中に清掃ブラシ１６を駆動しているが、散水後に清掃ブラシ１６を凝縮器１０の長さ方向間で数回往復移動させ、放熱フィン１２を清掃しても良い。この場合において、制御部１８は、散水器１４の電磁バルブ８８を制御し、散水を所定間隔で間欠的行い、蒸発潜熱を有効に利用しても良い。すなわち、散水された放熱フィン１２がほぼ乾くのを待ってから再び散水器１４に散水させ、これを繰り返し行っても良い。

変形例
図９は、冷却装置の変形例を示す図である。この冷却装置２は、凝縮器１００が水平方向に載置され、散水器１１０が凝縮器１００の正面に設置される点が上述した実施形態と異なる。このように設定された凝縮器１００に対して、上述した実施形態ように清掃ブラシ１６を設置することもできる。これにより、冷却水による放熱フィン１２の水垢／スケールの付着を防止又は水垢／スケールを除去することができる。制御等の他の構成については、実施形態と同様に適用でき、ここでの詳細な説明は省略する。

実施形態の空気調和装置用凝縮器の冷却装置を凝縮器に取り付けた状態を示す概略平面図である。 図１の概略正面図である。 凝縮器の拡大図である。 清掃ブラシを含む清掃ブラシユニットを凝縮器に取り付けた図である。 清掃ブラシの構成を示す拡大図である。 ブラシ枠体の下板と下側のタイミングベルトの連結構造を示す図である。 図７は、冷却装置の制御構成を示す図である。 冷却装置の動作を示すフローチャートである。 冷却装置の変形例を示す図である。

符号の説明

１ 冷却装置、１０，１００ 凝縮器、１２ 放熱フィン、１２ａ 上側端、１２ｂ 下側端、１４，１１０ 散水器、１６ 清掃ブラシ、１８ 制御部、２０ 冷媒配管、３０ ブラシ枠体、４２ レール。

Claims (4)

1. 冷媒配管に対して放熱フィンが横向きに整列配置された空気調和装置用凝縮器の冷却装置において、
   前記放熱フィンは水平方向から傾いて配置され、
   傾斜した各放熱フィンの上側端に冷却水を散水する散水器を備え、
   散水された冷却水は放熱フィン上を上側端から下側端に流れることを特徴とする空気調和装置用凝縮器の冷却装置。
2. 請求項１に記載の空気調和装置用凝縮器の冷却装置であって、
   前記凝縮器に取り付けられ、放熱フィンの傾斜方向に沿って延伸されたレールと、
   前記レールにガイドされ、移動可能な枠体と、
   前記枠体に取り付けられ、放熱フィンの傾斜方向に沿って放熱フィン上を摺動し、放熱フィンを清掃する清掃ブラシと、
   を備えることを特徴とする空気調和装置用凝縮器の冷却装置。
3. 請求項２に記載の空気調和装置用凝縮器の冷却装置であって、
   前記清掃ブラシを駆動させる清掃ブラシ制御部を有し、
   前記清掃ブラシ制御部は、散水中に清掃ブラシを駆動させることを特徴とする空気調和装置用凝縮器の冷却装置。
4. 空気調和装置用凝縮器の放熱フィンに散水する散水器を備えた空気調和装置用凝縮器の冷却装置において、
   前記凝縮器に取り付けられ、放熱フィンの傾斜方向に沿って延伸されたレールと、
   前記レールにガイドされ、移動可能な枠体と、
   前記枠体に取り付けられ、放熱フィンの傾斜方向に沿って放熱フィン上を摺動し、放熱フィンを清掃する清掃ブラシと、
   を備えることを特徴とする空気調和装置用凝縮器の冷却装置。
   

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