JP2006300421A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 熱交換器で生成されるドレン水を受けるドレンパン２２を備えた空気調和装置、あるいはショ−ケ−ス等の冷凍装置において、ドレンパンやドレン配管の詰まりの原因となるスライムの発生を、恒久的に抑えることができる冷凍装置を提供する。
【解決手段】 送風機７と、熱交換器１６と、熱交換器で生成されるドレン水を受けるドレンパン２２とを備えると共に、このドレンパン２２に、ドレン水を電気分解して活性酸素種を発生させる電極５１、５２を備えた。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ドレン水を受けるドレンパンを備えた冷凍装置に関する。

一般に、送風機と、熱交換器と、熱交換器で生成されるドレン水を受けるドレンパンとを備える空気調和装置、或いはショーケース等の冷凍装置が知られている。この種のものでは、ドレンパンに貯溜したドレン水、或いはドレン配管を流れるドレン水にスライムが発生し易く、これがドレンパンやドレン配管の詰まりの原因になっていた。

これを解消するため、従来では、ドレンパンにスライム発生防止剤を配置したものや、ドレンホースにスライム発生防止剤を配置したもの等が提案されている（特許文献１、特許文献２）。
特開平６−１５９７１０号公報 特開平６−２５７７７６号公報

しかし、従来の構成では、いずれもドレン水に薬剤を混合させて化学的にスライムの発生を抑えるようにしているため、染み込ませた薬剤がなくなれば効果はなくなり、結局、耐久性に難があるという問題がある。

そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、スライムの発生を恒久的に抑えることができる冷凍装置を提供することにある。

本発明は、送風機と、熱交換器と、熱交換器で生成されるドレン水を受けるドレンパンとを備えると共に、このドレンパンに、ドレン水を電気分解して活性酸素種を発生させる電極を備えたことを特徴とする。

この場合において、送風機と、熱交換器と、熱交換器で生成されるドレン水を受けるドレンパンとを備え、このドレンパンに溜まったドレン水をポンプで汲み上げて、ドレンホースを介して外部に排水すると共に、前記ドレンパンに、ドレン水を電気分解して活性酸素種を発生させる電極を設けてもよい。また、前記電極が、水の電解によりオゾン、過酸化水素、スーパーオキシドアニオン等の活性酸素種を生成する電極でもよい。
さらに、送風機と、熱交換器と、熱交換器で生成されるドレン水を受けるドレンパンとを備えると共に、このドレンパンに、水道水を導入し、この水道水が混入したドレン水を電気分解して活性酸素種を発生させる電極を備えてもよい。

送風機と、熱交換器と、熱交換器で生成されるドレン水を受けるドレンパンとを備え、このドレンパンに、水道水を導入し、この水道水が混入したドレン水をポンプで汲み上げて、ドレンホースを介して外部に排水すると共に、前記ドレンパンに、前記水道水が混入したドレン水を電気分解して活性酸素種を発生させる電極を設けてもよい。前記電極が、ハロゲンイオンを含む水の電解により、次ハロゲン酸等の活性酸素種を生成する電極でもよい。また、定期的、或いは不定期に前記電極極性を反転させてもよい。

本発明では、ドレンパンに、ドレン水を電気分解して活性酸素種を発生させる電極を備えたため、スライムの発生を恒久的に抑えることができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は空気調和機本体と化粧パネルとを示す断面図であり、図２は空気調和機本体を示す底面図である。

図において、１は冷凍装置としての空気調和機を示し、この空気調和機１は図示しない室外機と組み合わされて、圧縮機、室外熱交換器等で構成される冷凍サイクルを備えており、図１に示すように、建屋４０の天井空間４１内に吊り下げて固定されている。図１および図２の形態は、４方向天井カセット形の空気調和機１の例であり、空気調和機本体２と化粧パネル３とを有し、この化粧パネル３の中央には吸込口４が開口し、化粧パネル３の吸込口４の周囲には吹出口５が開口している。建屋４０からは４本のボルト４２が垂直下方に設定されており、これら４本のボルト４２は、空気調和機本体２の吊り金具４３に夫々止着されている。

空気調和機本体２内には、ファンモータ６、室内ファン７（ターボファン）、仕切板８、ドレンポンプ１２、ドレン排水口１３、冷媒配管１４、ドレンポンプ制御手段などの制御装置を有する電装箱１５、熱交換器１６などが配置されている。

室内ファン７はファンノズル１７に対応して配置されている。熱交換器１６はほぼ矩形状に曲げられ、室内ファン７を囲むように四方の吹出口５の近くに配置されている。仕切板８は熱交換器１６の管板２１、２１間をつなぎ、この仕切板８で仕切られた熱交換器１６の外側の空間２０にはドレンポンプ１２、ドレン排水口１３、室内メカ弁１８等が収容されている。仕切板８は、運転時に、室内ファン７からの空気が漏れ出るのを防いでおり、この仕切板８の存在により、四方の吹出口５から熱交換された空気が室内Ｒに確実に吹き出されるようになっている。

図３は、ドレンパンの図である。図３において、熱交換器１６の下方にはドレンパン２２が設けられ、ドレンパン２２内にはドレンポンプ１２が配設され、ドレンポンプ１２の排水口１３にはドレン水を機外に排水するドレンホース１９が接続されている。ドレンポンプ１２には、例えばＤＣモータ等のドレンポンプ駆動手段２３（単に駆動手段という）が、さらに、この駆動手段２３には回転数を運転制御できるドレンポンプ制御手段２４（単に制御手段という）が接続されている。

制御手段２４には室内ファン７が運転しているかどうかを検知する室内ファン運転停止検知手段２６（以下単にファン運転検知手段という）とドレンポンプ１２の回転数を設定する回転数設定手段２７とを備えている。
回転数設定手段２７はファン運転検知手段２６が室内ファン７の運転中であることを検知しているときは、ドレンポンプ１２を最大回転数に設定して駆動手段２３に出力し、ファン運転検知手段２６が室内ファン７の停止を検知した後は、排水可能な最小回転数を駆動手段２３に出力する。そして、駆動手段２３は回転数設定手段２７から出力された回転数でドレンポンプ１２を運転する。

本構成では、ドレンパン２２の底部に一段低くなった凹所２２Ａが形成され、この凹所２２Ａには、一対の電極５１、５２が配置され、これらは電極制御手段５３に接続されている。ここでの電極５１、５２は、通電された場合、ドレンパン２２に溜まったドレン水を電気分解して活性酸素種を生成させる。
ここで、活性酸素種とは、通常の酸素よりも高い酸化活性を持つ酸素分子と、その関連物質のことであり、スーパーオキシドアニオン、一重項酸素、ヒドロキシルラジカル、或いは過酸化水素といった、いわゆる狭義の活性酸素に、オゾン、次ハロゲン酸等といった、いわゆる広義の活性酸素を含めたものとする。

この活性酸素種は、スライムの発生を防止し、ドレンパン２２やドレン配管１９にスライムが発生しにくくする。電極材料としては、ドレン水（水道水のように塩素が含まれていない）を電気分解して活性酸素種を生成できるようなものが望ましく、例えばオゾン、過酸化水素、ラジカル等を生成できる材料であり、具体的には白金、酸化鉛、白金タンタルなどが好適である。この中で、白金タンタル電極は、イオン種が希薄なドレン水からでも、電解により高効率に安定して活性酸素種を生成できるため、この点で最も好ましい。このとき、カソード電極では、４Ｈ⁺＋４ｅ^-＋（４ＯＨ^-）→２Ｈ₂＋（４ＯＨ^-）の反応が起こり、アノード電極では、２Ｈ₂Ｏ→４Ｈ⁺＋Ｏ₂＋４ｅ^-の反応と同時に、３Ｈ₂Ｏ→Ｏ₃＋６Ｈ⁺＋６ｅ^-、２Ｈ₂Ｏ→Ｏ₂＋４Ｈ⁺＋４ｅ^-の反応が起こる。
このように、アノード電極で生成されたオゾン（Ｏ₃）は速やかにドレン水中に溶解するため、スライムの防止効果が発揮される。

以上のように構成された空気調和機の制御手段についてその動作を説明する。

空気調和機１の冷房運転が開始されると、圧縮機および室内ファン７が運転を開始する。室内ファン７が運転を開始したとき、制御手段２４のファン運転検知手段２６が室内ファン７の運転中であることを検知し、回転数設定手段２７がドレンポンプ１２を最大回転数に設定し、駆動手段２３が最大回転数でドレンポンプ１２を運転する。ドレンポンプ１２が運転することによって、ドレンパン２２に溜まったドレン水が汲み上げられて機外に排水される。

冷房運転が停止され、圧縮機および室内ファン７が運転を停止すると、ファン運転検知手段２６が室内ファン７の運転の停止を検知する。室内ファン７が停止されたことによって回転数設定手段２７が駆動手段２３の回転数を排水可能な最小回転数に設定し、駆動手段２３がこの回転数でドレンポンプ１２を作動する。ドレンポンプ１２を排水可能な最小回転数で運転することで、ドレンポンプ１２の水かき音等の騒音を最小限にするとともに、圧縮機および室内ファン７停止後も熱交換器１６等に付着し流れ落ちてドレンパン２２に溜まるドレン水を排水する。

次に、ドレンパン２２の水位が一定値以下になると、ドレンポンプ１２は排水できなくなるので、ドレンポンプ１２の運転を停止する。このドレンポンプ１２の停止の時期については、室内ファン７停止後、例えば２０分間位運転してから停止するように設定してもよく、また、ドレンパン２２内に水位センサー等（図示せず）のセンサーを設けてドレンパン２２の水位が排水できる最低水位になったときにドレンポンプ１２の運転を停止するようにしてもよい。

いずれにしても、ドレンパン２２にはドレン水が溜まる。本構成では、一対の電極５１、５２に通電すると、ドレンパン２２に溜まったドレン水が電気分解されて、活性酸素種（電解水）が生成され、この活性酸素種によって、スライムの発生が防止される。この構成では、ドレンパン２２に溜まるドレン水にスライムが恒久的に発生せず、ドレンパン２２が浄化されると共に、このドレン水をドレン配管１９に流下させることにより、ドレン配管１９内のスライムの発生も恒久的に抑制される。この点から見れば、ドレンパン２２のメンテナンスフリーが達成される。

ドレン水中に空中浮遊菌が入った場合、これが増殖するのには一定時間がかかる。従って、本構成では、電極５１、５２による電解を継続して行う必要はなく、一定時間、例えば１分間通電を行いドレン水中に活性酸素種が拡散した後は、しばらく通電を止めておいて、しばらくして再度通電することで、除菌作用を保持してもよい。この制御は、電極制御手段５３により実行される。
このようにすることによって、電極５１、５２の寿命を高めることができ、信頼性を向上させることができる。

この通電率制御では、例えば、ドレン水中に濃度センサー（図示せず）を埋没し、電解で生成した活性酸素種の濃度を検出して特定の濃度（例えば０．１ＰＰＭ）になったら通電を止め、その濃度の低下を検知し、濃度が所定値以下になったら、再通電してもよい。また、予め定めた通電率に従って、あるいは機器の運転条件により決定される通電率に従って電解制御してもよい。いずれの制御であっても、電極５１、５２への通電はドレンポンプ２２を停止させて行うことが望ましい。すなわち、活性酸素種が拡散して効果的に除菌した後に、ドレンポンプ２２で排水すべきである。電解中に排水が行われると、除菌効果が減少するからである。

また、ドレン水の電解により、電極上（カソード）にスケールが堆積した場合、電気伝導性が低下し、継続的な電解が困難となる。
この場合、電解の極性を反転（電極のプラスとマイナスを切り替える）させることが効果的である。カソード電極をアノード電極として電解することで、カソード電極上に堆積したスケールを取り除く。この極性反転制御では、例えばタイマを利用して定期的に反転させてもよいし、運転起動の度に反転させる等、不定期的に反転させてもよい。また、電解抵抗の上昇（電解電流の低下、あるいは電解電圧の上昇）を検出し、この結果に基づいて、極性を反転させてもよい。

上記電極が組み込まれた空気調和機は、排水系のトラブルを低減し、メンテナンスを容易とするだけでなく、空調機器内部の浄化を行うため、より快適な空調実現に貢献するものであり、特に、学校や病院、コンビニエンスストアなど、不特定多数の多くの人が集まる建物に設置されて有効である。

図４は、別の実施形態を示す。この実施形態では、図３と比較した場合に、ドレンパン２２の底部に一段低くなった凹所が形成されず、一対の電極５１、５２が、ドレンポンプ１２の吸上口１２Ａよりも下方に配置される。ここで、ドレンパン２２の底部にはドレンポンプ１２の真下にドレン水が集まるように所定の勾配が設けられる。その他の構成は、上記実施形態とほぼ同じである。ドレンポンプ１２の吸上口１２Ａと、ドレンパン２２の底部間の寸法δが、例えば６ｍｍに規定された場合、このドレンパン２２には、機外に排水されずに、一例で少なくとも９０ｃｃ以上のドレン水が止まる。このドレン水が、電極５１、５２への通電により電気分解されて、活性酸素種が生成され、この活性酸素種によって、スライムの発生が抑制される。

図５は、さらに別の実施形態を示す。
この実施形態では、上記各実施形態と比較した場合、ドレンパン２２に配管５５を通じて機器の外部から水道水（塩化物イオンを含む）が導入される。そして、このドレンパン２２には、ドレン水を電気分解して、活性酸素種を生成させる一対の電極１５１，１５２が配置され、これらは電極制御手段１５３に接続されている。その他の構成は、上記実施形態とほぼ同じである。
上記電極１５１，１５２は、例えばベースがＴｉ（チタン）で皮膜層がＩｒ（イリジウム）、Ｐｔ（白金）から構成された２枚の電極板であり、通電電流を４０ミリアンペアとして、所定の遊離残留塩素濃度（例えば１ＰＰＭ）を発生させて除菌、防汚効果（除菌作用）を得る。耐久性向上のため電極１５１，１５２への通電は所定周期で極性切替を行ってもよい。

上記電極１５１，１５２によりドレンパン２２のドレン水に通電すると、カソード電極では、４Ｈ⁺＋４ｅ^-＋（４ＯＨ^-）→２Ｈ₂＋（４ＯＨ^-）の反応が起こり、アノード電極では、２Ｈ₂Ｏ→４Ｈ⁺＋Ｏ₂＋４ｅ^-の反応が起こると同時に、水に含まれる塩素（水道水に予め添加されているもの）が、２Ｃｌ→Ｃｌ₂＋２ｅ^-のように反応し、さらにこのＣｌ₂は水と反応し、Ｃｌ₂＋Ｈ₂Ｏ→ＨＣｌＯ＋ＨＣｌとなる。
この構成では、電極１５１，１５２に通電することにより、殺菌力の大きいＨＣｌＯ（次亜塩素酸）が発生し、このため、スライムの発生が抑制されると共に、レジオネラ菌、大腸菌その他の菌類の繁殖を防止できる。

図６は、別の実施形態を示す。
この実施形態では、電解ユニット７１を備えて構成される。この電解ユニット７１は、筐体７３と、そこに収容された一対の電極７５、７７とを備えると共に、筐体７３には２本の配管７９，８１が接続されている。一対の電極７５，７７には、電極制御手段８３が接続されており、その他の構成は、図４の実施形態とほぼ同じである。配管７９を通じて外部から水道水が筐体７３内に供給され、この水道水が、筐体７３内で電気分解し、ＨＣｌＯ（次亜塩素酸）を発生させて、配管８１を通じドレンパン２２に導入されるため、スライムの発生が抑制される。これによれば、電解ユニット７１を準備するだけでよく、既設の空調機に適用容易である。

図７は、低温ショーケースへの適用例を示す。
この低温ショーケース１０１は、例えばスーパーマーケットやコンビニエンスストアなどの店舗内に設置され、アイスクリームなどの冷菓を陳列販売するための冷凍オープンショーケースであり、断面略コ字状の断熱壁１０２と、断熱壁１０２の両側に取り付けられた側板１０５とからなり、断熱壁１０２の内側には間隔を存して断面略コ字状の断熱区画壁１０３が取り付けられている。また、断熱区画壁１０３の背面及び上面内側には間隔を存して仕切板１０４が取り付けられ、この仕切板１０４の両側部（及び中央部）には棚支柱１０６が設けられている。１２９は棚である。

棚支柱１０６及び仕切板１０４の下端は、断熱壁１０２の両側フレーム（図示せず）に両端が固定された棚支柱固定金具１０７に直接若しくは他の部材を介して固定され、支持されると共に、仕切板１０４の下端前方には断熱区画壁１０３の底壁１０３Ａの上方に間隔を存してデックパン１０８が取り付けられ、これら仕切板１０４とデックパン１０８によって囲繞された内側に、前面に開口する貯蔵室１０９が構成されている。そして、断熱壁１０２と断熱区画壁１０３間に外層ダクト１１１が構成され、断熱区画壁１０３と仕切板１０４及びデックパン１０８間には、貯蔵室１０９の上側、背方及び下側に連続した内層ダクト１１２が構成され、この内層ダクト１１２内には冷却装置に含まれる冷却器１１３が縦設されている。

上記内外層ダクト１１２、１１１の上端は、貯蔵室１０９の開口上縁に形成された内層吐出口１２４、外層吐出口１２６に連通し、内層吐出口１２４は外層吐出口１２６の後側に形成されている。また、貯蔵室１０９の開口下縁には後側と前側に内層吸込口１２７、外層吸込口１２８がそれぞれ形成され、内層吸込口１２７は内層ダクト１１２に、また、外層吸込口１２８は外層ダクト１１１にそれぞれ連通している。
また、デックパン１０８下側の内層ダクト１１２内前部には、吸込型の送風機１１４（内層用）が設置されると共に、その下方の外層ダクト１１１内にも吸込型の送風機１１６（外層用）が設置されている。

上記断熱区画壁３の底壁３Ａ上面には、ドレンパン１１８が形成され、このドレンパン１１８は、送風機１１４下側に向けて徐々に低く傾斜（例えば、約４度の傾斜）し、その先には排水口１１７が形成される。そして、この排水口１１７の手前には一段低くなった凹所１１８Ａが形成され、この凹所１８８Ａには、図８に示すように、一対の電極２５１、２５２が配置され、これらは電極制御手段２５３に接続される。この電極２５１、２５２は、上記実施形態と同様構成であり、ドレンパン１８８に溜まったドレン水を電気分解し、活性酸素種を生成させている。
このように、ドレン水系浄化は、ショーケース１０１にも適用可能であり、さらには除湿機や加湿機等にも広く適用可能である。

以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。上記冷凍機器のドレンパンには、ドレン水を電解するために、ドレン水を一時的にためる構造（堰など）を備えることが望ましく、この堰の部分（水をためる部分）は、ドレンパンの排水口の近傍が好ましい。
白金タンタル電極を用いたドレン水の電気分解では高効率にオゾン水（ドレン水にオゾンを溶解）を生成できる。
一般に、オゾンガスの水への溶解度は低く、水への分配係数（気相オゾン濃度/液相オゾン濃度）が約０．３（２０℃）であるため、液相（オゾン水）から気相（オゾンガス）への移行が起こり易い。上記構成では、オゾン水が生成されることにより、微量オゾンガスが機器内に滞留し、これによって機器内部の部品（熱交換器のフィン、送風ファン）の除菌効果が得られる。オゾン電極を用いた場合、スライムの防除のみならず、空調機器内部の除菌効果が得られる。

水道水導入の代わりに、ドレンパンに塩化物イオンを発生させる薬剤（タブレット状の薬剤）を投入し、あるいは同等の効果が得られる表面処理をドレンパンに施して、ドレン水に塩化物イオンを含有させてもよい。この場合、電極材料に例えば白金イリジウムが好適である。また、特にクリーンルームなど清浄な屋内に空調機等が設置された場合、ドレン水には不純物が比較的少ない。この場合、電解補助剤として微量のミネラルイオンを継続的に溶出するタブレットをドレンパンに投入するか、あるいは同等の効果が得られる表面処理をドレンパンに施すことが望ましい。

また、上述した４方向天井カセット型等の天井埋込型空気調和機ではなく、天吊り型空気調和機、壁掛け型空気調和機、或いは床置型空気調和機等では、ドレンポンプを用いずに、ドレンパンにドレン配管を直接接続して、ドレン水を自然落下により自重で排水するものがある。この場合にも、ドレンパンに電極を配置し、これによりスライムの防除が可能になる。上記実施形態はそれぞれ別々に説明しているが、これらの実施形態を組み合わせたものであってもよい。

水道水補給可能であれば、例えば電解次亜塩素酸を利用し、ドレン水のみであれば、例えば電解オゾンを利用することにより、スライムの発生を防止するため、ドレンパンの清掃の点で、メンテナンスフリーの実現が図れ、維持管理コストの低減が図れ、しかも送風路の除菌により室内空気質の改善が図れる。

本発明の冷凍装置の一実施形態を示す断面図である。 同じく底面図である。 電極配置を示す構成図である。 別の実施形態を示す構成図である。 別の実施形態を示す構成図である。 別の実施形態を示す構成図である。 低温ショーケースに適用した例を示す図である。 電極配置を示す構成図である。

符号の説明

１ 空気調和機
７ 送風機
１６ 熱交換器
１２ ドレンポンプ
２２ ドレンパン
５１、５２、７５、７７、１５１、１５２、２５１、２５２ 電極
７１ 電解ユニット
５３、８３、１５３、２５３ 電極制御手段

Claims (7)

1. 送風機と、熱交換器と、熱交換器で生成されるドレン水を受けるドレンパンとを備えると共に、このドレンパンに、ドレン水を電気分解して活性酸素種を発生させる電極を備えたことを特徴とする冷凍装置。
2. 送風機と、熱交換器と、熱交換器で生成されるドレン水を受けるドレンパンとを備え、このドレンパンに溜まったドレン水をポンプで汲み上げて、ドレンホースを介して外部に排水すると共に、前記ドレンパンに、ドレン水を電気分解して活性酸素種を発生させる電極を設けたことを特徴とする冷凍装置。
3. 前記電極が、水の電解によりオゾン、過酸化水素、スーパーオキシドアニオン等の活性酸素種を生成する電極であることを特徴とする請求項１または２記載の冷凍装置。
4. 送風機と、熱交換器と、熱交換器で生成されるドレン水を受けるドレンパンとを備えると共に、このドレンパンに、水道水を導入し、この水道水が混入したドレン水を電気分解して活性酸素種を発生させる電極を備えたことを特徴とする冷凍装置。
5. 送風機と、熱交換器と、熱交換器で生成されるドレン水を受けるドレンパンとを備え、このドレンパンに、水道水を導入し、この水道水が混入したドレン水をポンプで汲み上げて、ドレンホースを介して外部に排水すると共に、前記ドレンパンに、前記水道水が混入したドレン水を電気分解して活性酸素種を発生させる電極を設けたことを特徴とする冷凍装置。
6. 前記電極が、ハロゲンイオンを含む水の電解により、次ハロゲン酸等の活性酸素種を生成する電極であることを特徴とする請求項４または５記載の冷凍装置。
7. 定期的、或いは不定期に前記電極極性を反転させることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項記載の冷凍装置。
   
   

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