JP2009024927A - 空調装置およびエレベータ用の空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多くのドレン水の処理が可能で、寸法を小さくすることの可能な空調装置の提供を目的とする。
【解決手段】空調装置Ａは、本体ケーシング２内が仕切壁３で前部通風路４と後部通風路５とに区画され、前部通風路４内に冷媒回路の蒸発器１０が配備され、後部通風路５内に冷媒回路の凝縮器１４が配備され、蒸発器１０からのドレン水Ｄを後部通風路５内で蒸散させる空調装置Ａにおいて、所定間隔離間して並列配置された複数の板状吸水体４２を凝縮器１４のフィンの向きと略平行の向きで凝縮器１４の通風方向下流側に隣接して配備し、蒸発器１０からのドレン水Ｄを貯留するとともに板状吸水体４２を槽内水浸位置に収容するドレン水受槽４４を備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、空調装置に関するものである。

従来、蒸発器で生じたドレン水を装置外に流出させることなく装置内で蒸散処理する空調装置が知られている。例えば、下記特許文献１，２，３には、ともに不織布などの吸水シートを通風路の下流側に配備し、この吸水シートにドレン水を含ませ、ファンからの送風により、吸水シートに含まれたドレン水を蒸散させる技術が開示されている。

特開２００４−１０８６０７号公報 特開２００５−２７４０８８号公報 特開２００４−１０１１３１号公報

上記特許文献１，２，３に記載の空調装置は、吸水シートを通風路の下流側に設置し、通風路の上流側に設置された凝縮器において熱交換により昇温された空気を、吸水シートに送ることで、ドレン水を蒸散させるようになっている。このような構造では凝縮器と吸水シートとが離れて設置されているために、吸水シートからの蒸散量は少なくなり、処理できるドレン水量に限界があった。また、通風路の下流側に吸水シートを設置する空間が必要となるので、空調装置の寸法がどうしても大きくなってしまうという問題も生じていた。

本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであって、多くのドレン水の処理が可能で、寸法を小さくすることの可能な空調装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る空調装置は、本体ケーシング内が仕切壁で前部通風路と後部通風路とに区画され、前部通風路内に冷媒回路の蒸発器が配備され、後部通風路内に冷媒回路の凝縮器が配備され、蒸発器からのドレン水を後部通風路内で蒸散させる空調装置において、所定間隔離間して並列配置された複数の板状吸水体を凝縮器のフィンの向きと略平行の向きで凝縮器の通風方向下流側に隣接して配備し、蒸発器からのドレン水を貯留するとともに板状吸水体を槽内水浸位置に収容するドレン水受槽を備えている。

また、前記構成において、凝縮器の上部に設置された貯水槽と、貯水槽内の水浸位置に一端側が配置され、他端側が前記貯水槽の側壁を乗り越えて凝縮器の上部に配置された吸水シートと、ドレン水受槽のドレン水を貯水槽に供給するポンプとを備えてなるものである。

そして、前記した各構成において、隣り合う板状吸水体間の所定間隔が１．８ｍｍ〜２．５ｍｍとしたものである。

本発明に係る空調装置においては、所定間隔離間して凝縮器のフィンの向きと略平行の向きで凝縮器の通風方向下流側に並列配置された複数の板状吸水体に、凝縮器からの通風を当ててドレン水を蒸散させるようにしたので、凝縮器において冷媒が凝縮することで捨てられる熱を板状吸水体に吸水されたドレン水の蒸散に有効に利用することができ、多量のドレン水を蒸散されることができる。また、板状吸水体を凝縮器に隣接して配備したので、空調装置の寸法を小さくすることができる。

また、凝縮器の上部に設置された貯水槽と、貯水槽内の水浸位置に一端側が配置され、他端側が前記貯水槽の側壁を乗り越えて凝縮器の上部に配置された吸水シートと、ドレン水受槽のドレン水を貯水槽に供給するポンプとを備えた場合には、ポンプによりドレン水受槽から貯水槽に運ばれたドレン水を吸水シートにより凝縮器の上部に滴下させ、凝縮器表面で気化させるので、更に多くのドレン水を気化することができる。従って、板状吸水体及び吸水シートの双方により、空調装置内で発生する全てのドレン水を処理することができる。

そして、隣り合う板状吸水体間の所定間隔が１．８ｍｍ〜２．５ｍｍの場合にはより多くのドレン水を蒸散させることができる。

本発明の最良の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下に述べる実施形態は本発明を具体化した一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものでない。ここに、図１は本発明の一実施形態に係る空調装置の冷媒回路系を示す回路構成図、図２は前記空調装置を正面から見た内部構成図、図３は前記空調装置を右側面から見た内部構成図である。
図１において、この実施形態に係る空調装置Ａは、圧縮機２０、凝縮器１４、冷媒絞り部２１、蒸発器１０、およびアキュムレータ２２を当該順に冷媒配管２３を介して環状に接続してなる冷媒回路を備えており、前記冷媒回路はひとつの本体ケーシング２（図２，３参照）内に配備された一体型の空気調和装置である。

図２に示すように、空調装置Ａは、本体ケーシング２に付設された制御ボックス２８内に制御装置２７を備えており、制御装置２７は、中央演算ユニット（ＣＰＵ）、メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ）、クロック、データバスなどを備えたマイクロコンピュータ（以下マイコンと称する）の汎用品等により構成され、空調装置の運転の制御を行う。

図３に示すように、本体ケーシング２の内部は、前後略中央部分で仕切壁３により前部通風路４と後部通風路５とに区画されている。本体ケーシング２の前面上部には利用側空間の空気を吸い込むための吸込み口６が形成され、前面下部には空気調和後の空気を利用側空間に吹き出すため吹出し口７が形成されている。これらの吸込み口６と吹出し口７とは前部通風路４を介して連通している。

本体ケーシング２の後面下部には空気の吸込み口８が形成され、後面上部には熱交換後の空気を吹き出すための吹出し口９が形成されている。吸込み口８と吹出し口９とは後部通風路５を介して連通している。

本体ケーシング２において、前部通風路４内の上部で吸込み口６と隣接する位置に蒸発器１０が配置され、前部通風路４内の下部には蒸発器１０に空気を供給する蒸発器送風用ファン１３が配置されている。蒸発器１０の下方には冷房運転時に蒸発器１０の表面から滴下したドレン水Ｄを収受するドレンパン１１が設けられている。
一方、後部通風路５内の下部で吸込み口８と隣接する位置には凝縮器１４が配置され、後部通風路５内の上部には凝縮器１４に空気を供給する凝縮器送風用ファン１６が配置されている。

このように、前部通風路４内で蒸発器１０と蒸発器送風用ファン１３が上下に配置され、後部通風路５内で凝縮器１４と凝縮器送風用ファン１６が上下に配置されているので、本体ケーシング２の前後方向の寸法を小さくでき、空調装置をコンパクトにすることができる。

尚、蒸発器送風用ファン１３と凝縮器送風用ファン１６はいずれも水平回転軸である駆動軸１２，１５の軸心と交差する方向に送風するクロスフロー型ファンである。但し、蒸発器送風用ファン１３と凝縮器送風用ファン１６はクロスフロー型ファンに限定されない。

そして、後部通風路５内に、蒸発器１０で生じたドレン水Ｄを蒸散させるドレン水処理装置Ｂが配置されている。ドレン水処理装置Ｂは、凝縮器１４の通風方向下流側に配備された複数の板状吸水体４２と、蒸発器１０からのドレン水Ｄを貯留するとともに板状吸水体４２を槽内水浸位置に収容するドレン水受槽４４と、凝縮器１４の上部に設置された貯水槽３８と、貯水槽３８内の水浸位置に一端側が配置され、他端側が前記貯水槽３８の側壁を乗り越えて凝縮器１４の上部に配置された吸水シート３６と、ドレン水受槽４４のドレン水Ｄを貯水槽３８に供給するポンプ３５とを備えている。

板状吸水体４２は、例えば、ポリエステル製の不織布または織布などに防カビ剤や合成樹脂を含浸させることにより、所定の硬度を有するよう加工されたものを利用することができる。このように、板状吸水体４２は所定の強度を有するので、シャフト４８（図４参照）により複数の板状吸水体４２を連通することで、自立可能となっている。板状吸水体４２として市販品を用いる場合には、例えば、東洋紡社製の商品名コスモＡ−１、同ＩＩＩ、同Ｖなどの吸水シートを利用することができ、これらのうち特に蒸散性能の点でコスモＩＩＩが好ましい。

図４に、複数の板状吸水体４２の斜視図を示す。同図より、板状吸水体４２は、例えば縦１８５ｍｍ、横２５ｍｍの短幅且つ上下に長尺の側面視矩形状に形成され、厚さは０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ、好ましくは０．８ｍｍ〜１．２ｍｍであり、上下端部近傍に貫通穴４６が形成されている。この貫通穴４６に上下２本のシャフト４８，４８が挿通され、複数の板状吸水体４２を連結し、ボルト４９により抜け止め固定されている。隣り合う板状吸水体４２間には、シャフト４８に通された例えば厚さ０．８ｍｍ〜１．２ｍｍの座金４８を２枚介在させることにより、隣り合う板状吸水体４２間の間隔を１．８ｍｍ〜２．５ｍｍになるよう調整している。

隣り合う板状吸水体４２の間隔が１．８ｍｍより小さい場合には、板状吸水体４２間の隙間を通る空気の抵抗が大きすぎ、２．５ｍｍより多き場合には逆に空気抵抗が小さすぎ、ともに蒸散量が少なくなる。

複数の板状吸水体４２は、凝縮器１４のフィンの向きと略平行の向きで並列配置され、図３に示すように、凝縮器１４の通風方向下流側に凝縮器１４に隣接して配備されている。これにより、凝縮器１４からの通風が複数の板状吸水体４２間の隙間を容易に流通することが可能となる。

ドレン水受槽４４は、上面開口を有する直方体状に形成され、凝縮器１４の下方に設置され、凝縮器１４の下部が槽内に収容されている。ドレン水受槽４４の前部上方には、一端開口部がドレンパン１１の底部に連結された連通管４５の他端開口部が配備されており、蒸発器１０から滴下したドレン水Ｄをドレンパン１１および連通管４５を経てドレン水受槽４４に収容するようになっている。また、複数の板状吸水体４２の下部を槽内のドレン水Ｄに浸る位置（水浸位置）に収容している。

更に、ドレン水受槽４４内には、上部水位センサ５０及び下部水位センサ５１を備えている。上部水位センサ５０及び下部水位センサ５１は、ドレン水受槽４４内の上部及び下部においてドレン水受槽４４内のドレン水Ｄの水位が所定の高さに達したことを検出する。

貯水槽３８は、上面開口を有する直方体状に形成され、ドレン水受槽４４からポンプ３５により供給されたドレン水Ｄを貯留する。また、吸水シート３６は、ポリエステル製の不織布または織布などに防カビ剤が含浸されてなり、貯水槽３８内の水浸位置に一端側が配置され、他端側が前記貯水槽３８の側壁を乗り越えて凝縮器１４の上部に配置されることが可能な大きさとなっている。

上記した構成の空調装置Ａの冷房運転において、圧縮機２０から吐出された高温高圧のガス冷媒は、凝縮器１４で熱源側空気と熱交換して凝縮し液冷媒となる。凝縮器１４からの液冷媒は冷媒絞り部２１で膨張して気液二相冷媒となったのち蒸発器１０に流入する。蒸発器１０で利用側空気と熱交換した冷媒は蒸発して低温低圧のガス冷媒となりアキュムレータ２２を経て圧縮機２０の吸込側に戻る。かかる一連の冷凍サイクル動作が繰り返される。

その際、凝縮器１４においては、熱源側空気が加熱されて昇温し、蒸発器１０においては、利用側空間の空気が冷却されて降温するとともに空気中の水分が凝縮しドレン水Ｄとなってドレンパン１１に滴下し、連通管４５を経てドレン水受槽４４内に貯留される。

ドレン水受槽４４内に貯留するドレン水Ｄは、複数の板状吸水体４２の下部より吸水され、毛細管現象により板状吸水体４２の所定高さまで吸い上げられる。そして、凝縮器用ファン１６による凝縮器１４のフィンとフィンの間の隙間からの通風が、複数の板状吸水体４２間の隙間を通り抜ける。その際、凝縮器１４では、冷媒の凝縮により通風が昇温されており、この昇温された通風が板状吸水体４２の側面に当たってドレン水Ｄを効率よく蒸散させることができ、更に、凝縮器１４の熱交換効率も向上させることが可能となる。

湿度の高い季節など、蒸発器１０で多量のドレン水が発生し、ドレンパン１１から連通管４５を介してドレン水受槽４４に供給されるドレン水Ｄが、板状吸水体４２からの蒸散量を上回る場合には、ドレン水受槽４４内に貯留するドレン水Ｄが槽内下部において所定の高さに達することとなる。この場合には、下部水位センサ５１が、ドレン水受槽４４内のドレン水Ｄが槽内下部で所定の水位に達したことを検出し、制御装置２７に送信する。

制御装置２７は、下部水位センサ５１の送信の受信後、ポンプ３５を駆動させるよう指令し、ドレン水受槽４４内に貯留するドレン水Ｄを貯水槽３８に汲み上げる。

貯水槽３８内に汲み上げられたドレン水Ｄは、吸水シート３６の一端側に吸収され、貯水槽３８の側壁を乗り越えて凝縮器１４の上部に達し、凝縮器１４表面に付着する。凝縮器１４は冷媒の凝縮により昇温するので、凝縮器１４の表面に付着したドレン水Ｄを容易に気化することができる。また、このようにドレン水Ｄが凝縮器１４の表面で気化することにより凝縮器１４を冷却することができる。よって、凝縮器１４の熱交換効率を更に向上させることができる。

凝縮器１４の上部から滴ったドレン水のうち凝縮器１４表面において気化することなく、凝縮器１４表面を伝って流下したドレン水Ｄは、ドレン水受槽４４内に落下するようになっている。

さらに、多量のドレン水Ｄがドレン水受槽４４に供給された場合には、上部水位センサ５０が、ドレン水受槽４４内のドレン水Ｄの水位が槽内上部において所定高さに達したことを検出し、制御装置２７に送信する。制御装置２７は、上部水位センサ５０からの送信を受信すると、空調装置Ａの運転を停止する。これにより、ドレン水Ｄが所定量に達しているにもかかわらず、空調装置Ａの運転継続したためにドレン水Ｄがドレン水受槽４４の側壁を乗り越え、更に、本体ケーシング２外に流出することを防止する。

以上より、本実施形態の空調装置Ａによれば、ドレン水処理装置Ｂが、所定間隔離間して凝縮器１４のフィンの向きと略平行の向きで凝縮器の通風方向下流側に凝縮器に隣接して並列配置された複数の板状吸水体４２に、凝縮器１４からの通風を当ててドレン水Ｄを蒸散させるようにしたので、凝縮器１４の熱をドレン水Ｄの蒸散に有効に利用することができ、板状吸水体４２において多量のドレン水Ｄを蒸散されることができる。また、凝縮器１４は、隣接する板状吸水体４２からのドレン水Ｄの蒸散により気化熱を奪われるので、フィン表面が冷却される。従って、凝縮器１４の熱交換効率が向上する。

また、板状吸水体４２は幅狭且つ上下方向に長尺なので、毛細管現象により多くのドレン水Ｄを吸水できるにもかかわらず、前後方向の寸法Ｗ（図１参照）を小さくすることができ、空調装置Ａをコンパクトにすることができる。

更に、板状吸水体４２がドレン水Ｄを所定量吸水し、ドレン水受槽４４内の水位が所定高さに達した場合には、ポンプ３５を駆動し、凝縮器１４の上部に設置された貯水槽３８にドレン水Ｄを送り、吸水シート３６によって、ドレン水Ｄを凝縮器１４に付着させ、気化させるので、装置内におけるドレン水Ｄの処理量を増大させることができる。また、凝縮器１４の表面がドレン水Ｄの気化より冷却されるために凝縮器１４の熱交換効率が更に向上する。更に、貯水槽３８は凝縮器１４の上部に配置されるので、前後方向の寸法が小さくて済む。

このような空調装置Ａは配備に大きなスペースを必要としないので、エレベータ装置の乗りかごにも設置することができる。

また、隣り合う板状吸水体間の所定間隔が１．８ｍｍ〜２．２ｍｍであるので、蒸散効率が最もよい。

更に、凝縮器１４の上部に設置された貯水槽３８と、貯水槽３８内の水浸位置に一端側が配置され、他端側が前記貯水槽の側壁を乗り越えて凝縮器１４の上部に配置された吸水シート３６と、ドレン水受槽４４のドレン水Ｄを貯水槽に供給するポンプ３５を備えているので、板状吸水体４２の吸水量が限界に達した場合、ポンプ３５を駆動して貯水槽３８にドレン水Ｄを汲み上げ、貯水槽３８内のドレン水Ｄを吸水シート３６を介して凝縮器１４の上部に付着させるので、板状吸水体４２の蒸散処理量を超えたドレン水Ｄを気化させることが可能となる。

中国製防カビ加工不織布及び東洋紡社製不織布コスモA-1、コスモIIIを板状吸水体に用い、３０ｃｍ幅の凝縮器に複数隣接させ、温度３０℃、湿度７８％の条件下、空調装置を１００Ｖ、６０Ｈｚで運転を行った。板状吸水体の大きさは、縦１８５ｍｍ、横２５ｍｍとし、蒸散量を測定した。尚、コスモA-1の厚さは０．８ｍｍ、コスモIIIの厚さは１ｍｍである。蒸散量の測定は、以下の方法により行う。すなわち、板状吸水体の下部を槽内水浸位置に収容するドレン水受槽内に、所定高さまで水を満たし、７分〜１５分間空調装置の運転を行う。運転後のドレン水受槽内の水位を測定し、運転前後のドレン水受槽４４内の水位の変化量にドレン水受槽４４の底面積を乗じることにより、運転前後のドレン水受槽内の水の減少量を測定し、これを運転時間で除して得られた値を蒸散量とする。板状吸水体の設置枚数と、蒸散量との関係を表１に示す。

表１より、板状吸水体の枚数が９１枚、すなわち、隣り合う板状吸水体の間隔が２．３ｍｍにおいて最もよく蒸散していることが分かった。尚、３００ｍｍ幅での板状吸水体の枚数が７６枚、及び８６枚に関しては（表１において※で示す）板状吸水体の配列がフィンに略平行でなく不均一であったために、蒸散量に誤差が含まれていると考える。

本発明の一実施形態に係る空調装置を左側面から見た内部構成図である。 前記空調装置を正面から見た内部構成図である。 前記空調装置の冷媒回路系を示す回路構成図である。 前記空調装置の複数の板状吸水体の斜視図である。

符号の説明

２ 本体ケーシング
３ 仕切壁
４ 前部通風路
５ 後部通風路
１０ 蒸発器
１４ 凝縮器
３６ 吸水シート
３５ ポンプ
３８ 貯水槽
４２ 板状吸水体
４４ ドレン水受槽
Ａ 空調装置
Ｂ ドレン水処理装置
Ｄ ドレン水
Ｆ 矢印

Claims (3)

1. 本体ケーシング内が仕切壁で前部通風路と後部通風路とに区画され、前部通風路内に冷媒回路の蒸発器が配備され、後部通風路内に冷媒回路の凝縮器が配備され、蒸発器からのドレン水を後部通風路内で蒸散させる空調装置において、所定間隔離間して並列配置された複数の板状吸水体を凝縮器のフィンの向きと略平行の向きで凝縮器の通風方向下流側に隣接して配備し、蒸発器からのドレン水を貯留するとともに板状吸水体を槽内水浸位置に収容するドレン水受槽を備えていることを特徴とする空調装置。
2. 凝縮器の上部に設置された貯水槽と、貯水槽内の水浸位置に一端側が配置され、他端側が前記貯水槽の側壁を乗り越えて凝縮器の上部に配置された吸水シートと、ドレン水受槽のドレン水を貯水槽に供給するポンプとを備えていることを特徴とする請求項１に記載の空調装置。
3. 隣り合う板状吸水体間の所定間隔が１．８ｍｍ〜２．５ｍｍであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空調装置。

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