JP2010230176A - 空調機のドレン水処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外気吸込み空気やドレン水中に含まれている不純物がドレン水中に沈殿して超音波振動子に付着するのを回避し、また水位センサが不純物の付着等により故障した場合であっても、超音波振動子の異常発熱による故障を未然に防止し得るようにした空調機のドレン水処理装置を提供する。
【解決手段】
霧化装置１２の超音波振動子１１とドレン水９を直接接触させないようにするために、霧化装置１２をケース２０を介してドレンタンク１０の底部１０ａに取付ける。ケース２０は、精製された水２１を密封しており、これによって超音波振動子１１がドレン水９に直接接触しないようにしている。ケース２０のドレン水９と精製された水２１とを仕切る部分は、超音波振動可能な薄膜部２０Ｃを形成している。
【選択図】 図２

Description

本発明は、空調機のドレン水処理装置に関するものである。

空調機は、冷房運転時において、蒸発器が圧縮された冷媒の蒸発膨張による気化熱を利用して外気を冷却すると、その外気中に含まれている水分が分離して蒸発器の表面に結露しドレン水が生成される。したがって、ドレン水を何らかの手段によって排出処理する必要がある。この場合、ドレン水の処理手段として、ドレン水を排水ホースによって室外に排出することが一般的である。しかしながら、特にスポットクーラーのように室外機と室内機を一体化した移動式の産業用空調機においては、排水ホースを設置することができないことが多く、このため例えば、特許文献１〜５に開示されているように、超音波振動子を備えた霧化装置によってドレン水を霧化し外部に強制的に排出するようにしたドレン水処理装置が提案されている。すなわち、超音波振動子を振動させてドレン水に超音波振動を与えると、ドレン水の水面に振動円柱が発生し、この振動円柱によりドレン水を微細な粒子に粉砕し、ミストを発生させる。そして、このミストを送風ファンによって空調機の外部に強制的に排出するようにしている。

霧化装置によるドレン水の霧化に際しては、ドレン水の水位によって霧化効率が大きく異なる。このため、ドレン水の水位をセンサによって検知し、適正な水位内で霧化装置を駆動制御することにより効率よく霧化させるようにしている（例えば、引用文献４、５参照）。

特開平０２−１３７３２号公報 特開平０７−２４８１２８号公報 特開平０６−１８２２７８号公報 特開平０６−２５７７８４号公報 特開２００８−２９８３７２号公報

上記した従来のドレン水処理装置は、いずれも超音波振動子をドレン水に対して直接接触させてドレン水を霧化する方式を採っている。このため、ドレン水の霧化に際して、水分は霧化されるが、外気吸込み空気やドレン水に不純物（油分、埃、塵等）が含まれていると、不純物はドレン水中に沈殿し、この沈殿した不純物が超音波振動子に付着すると霧化効率が短期間で低下し、さらに不純物付着による超音波振動子自体の清掃が困難であるという問題があった。

また、超音波振動子はドレン水の霧化時において振動によって自己発熱するが、通常超音波振動子に接触しているドレン水が放熱媒体となって超音波振動子の発熱を抑制するため何ら問題を生じないが、ドレン水の水位を計測している水位センサが不純物の付着等によって正常に動作しなくなった場合は、ドレン水の水位が所定の水位以下になっても超音波振動子への通電を停止させることができないため、超音波振動子が作動し続けて全てのドレン水を霧化してしまうと、自己発熱により過熱して故障するという問題もあった。

本発明は上記した従来の問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、外気吸込み空気やドレン水中に含まれている不純物がドレン水中に沈殿して超音波振動子に付着するのを回避し、また水位センサが不純物の付着等により故障した場合であっても、超音波振動子の異常発熱による故障を未然に防止し得るようにした空調機のドレン水処理装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、吸込口および排出口を有し、空調機の蒸発器で生成されたドレン水を収納するドレンタンクと、前記ドレンタンク内のドレン水を超音波振動子によって霧化させる霧化装置と、前記ドレン水の水位を測定する水位センサと、外気を前記吸込口より前記ドレンタンク内に導き、霧化したドレン水を前記外気とともに前記排出口から前記ドレンタンクの外部に排出するファンモータと、超音波振動可能な薄膜部を有し、精製された作用水を密封したケースとを備え、前記ケースと前記霧化装置とによって霧化ユニットを構成し、前記超音波振動子を前記ケース内に配置し、前記薄膜部によって前記ドレン水と作用水を隔絶したものである。

また、本発明は、上記発明において、前記霧化ユニットを前記ドレンタンクに着脱可能に取付けたものである。

また、本発明は、上記発明において、前記霧化ユニットをドレンタンクの側壁部に取付け、前記ドレンタンク内に超音波振動子から放射された超音波をドレン水の表面に向けて反射する反射部を設置したものである。

さらに、本発明は、上記発明において、前記ファンモータによって吸込口から前記ドレンタンク内に導かれた外気と霧化したドレン水の流れを整流して排出口に導く整流板を前記ドレンタンク内に設けたものである。

本発明において、超音波振動子を通電によって作動させると、その振動が作用水およびケースを介してドレン水に伝わり、ドレン水を超音波振動させる。このため、ドレン水の水面に振動円柱が発生し、この振動円柱によりドレン水を微細な粒子に粉砕し、ミストを発生させる。このミストは、ファンモータによってドレンタンク内に導かれた外気とともに排出口からドレンタンクの外部に強制的に排出されることにより、ドレン水の処理が行われる。超音波振動子は、直接ドレン水に接触していないので、ドレン水中に沈殿した油分、埃、塵等の不純物が振動子に付着して振動を妨げられるおそれがなく、ドレン水の霧化効率を安定に維持することができる。また、不純物が付着する薄膜部は表面積を拡げることにより短期間での霧化効率の低下を防ぎ、清掃を容易にすることができる。

作用水は、超音波振動子とドレン水を隔絶する、すなわち直接接触させないようにする機能と、振動に伴う超音波振動子の発熱を放熱する放熱媒体としての機能を有する。また、作用水は、水位センサが異常等によってその機能を失った場合であっても、超音波振動子の過熱を抑制する。すなわち、水位センサが不純物の付着等によって故障してドレン水の水位を測定できなくなった場合、超音波振動子はドレン水の水位が所定の水位以下になっても通電され続ける。このため、超音波振動子は、自己発熱により過熱するが、作用水はケース内に密封されているので霧化して消失することがなく、超音波振動子の熱を放熱し続け、超音波振動子の過熱を抑制する。したがって、過熱による超音波振動子の故障を防止することができる。

霧化ユニットは、ドレンタンクに対して着脱可能で、適宜交換したり、霧化効率を高めるために複数設けることができる。
霧化ユニットをドレンタンクの側壁部に取付けると、底部に取付ける場合に比べて取付け、取外し、保守、点検作業が容易で、ドレン水処理装置の設置性を向上させることができる。また、ケースの薄膜部への不純物の付着、堆積も少なく、経年的な使用での不純物の堆積による霧化能力の低下、故障をさらに低減する能力低下をさらに抑えることができ、薄膜部のクリーニング間隔を長くすることができる。

超音波振動子によって霧化した霧状のドレン水は、白い煙のようになって排出口からドレンタンクの外部に出てくると、使用者に故障により煙が発生しているのではないかといった視覚的な不安感を与える。そこで、ファンモータによって外気を吸込口からドレンタンク内に導くと、霧状のドレン水は外気と混合して拡散され、さらに整流板によって整流されて排出口よりドレンタンクの外部に強制的に排出される。したがって、使用者に故障により煙が発生しているような印象を与えるおそれが少なく、視覚的不安感を低減することができる。さらに、霧化したドレン水を強制的に排出しているので、ミストの排除効率を向上させることができる。

本発明に係る空調機のドレン水処理装置の一実施の形態を示す概略断面図である。 霧化ユニットの取付構造を示す断面図である。 本発明に係る空調機のドレン水処理装置の他の実施の形態を示す概略断面図である。

以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。
図１および図２において、空調機１は、スポットクーラー等の産業用空調機からなり、筐体２の内部に冷房運転時に圧縮された冷媒の蒸発に伴う吸熱作用（気化熱）を利用して外気Ａを冷却する蒸発器３、前記外気Ａを筐体２内に取り込んで前記蒸発器３に導き、蒸発器３によって冷却された空気を室内に導く蒸発器用送風ファン４、図示を省略した凝縮器、凝縮器用送風ファン等が配設され、筐体２の底部２ａにはドレン水処理装置５が取付けられている。

前記ドレン水処理装置５は、吸込口６および排出口７を有して筐体２の底部２ａに取付けられ、蒸発器３によって生成された水滴８をドレン水９として回収するドレンタンク１０と、前記ドレン水９を霧化させる超音波振動子１１を備えた霧化装置１２と、ドレン水９の水位を測定するフロート式の水位センサ１３と、外気Ａ’を吸込口６よりドレンタンク１０内に導くファンモータ１４と、ドレンタンク１０内に配設された整流板１５等を備えている。

前記蒸発器用送風ファン４によって筐体２内に取り込まれた外気Ａは蒸発器３に接触すると、圧縮された冷媒の蒸発に伴う吸熱作用により急激に冷却され、その中に含まれている水分が分離して蒸発器３の表面に結露し水滴８となる。この水滴８は、自重によって落下しドレンパイプ１６を通ってドレンタンク１０に回収されることによりドレン水９となる。

前記霧化装置１２は、超音波振動子１１とドレン水９との直接接触を避けるために作用水２１を密封したケース２０を介してドレンタンク１０の底部１０ａに取付けられており、ケース２０および作用水２１とともに霧化ユニット２３を構成している。超音波振動子１１は、ケース本体２０Ａの内部に下方から挿入されて上面が作用水２１に接触し、ケース２０の薄膜部２０Ｃと対向している。

前記ケース２０は、剛体を構成する筒状のケース本体２０Ａと、このケース本体２０Ａの外周面上端部に設けられた鍔部２０Ｂと、ケース本体２０Ａの上側開口部を覆う前記薄膜部２０Ｃとを一体に有し、ケース本体２０Ａ内に作用水２１を収容し、下面にＯリング２４を介して霧化装置１２が密接され、止めねじ等の固定手段によって固定されることにより、前記作用水２１を密封している。ケース２０としては、ドレン水９に対して十分な耐久性、特に耐油、耐水性に富む材質（金属、合成樹脂）等によって形成されている。薄膜部２０Ｃは、超音波振動子１１から放射された超音波によって振動してドレン水９に伝達する必要があるために超音波振動可能な膜厚、例えば５０〜１００μｍ程度の膜厚をもって形成されている。

前記作用水２１としては、精製された水（不純物を含まない水）が用いられることが望ましいが、必要に応じて防錆、防腐剤を含んだ水溶液を用いてもよい。

このような霧化ユニット２３は、ドレンタンク１０の底部１０ａに設けた取付孔２５にドレンタンク１０の内部側からシールゴム２６を介して嵌挿され、ナット２７の螺合によってケース２０の鍔部ケース２０Ｂをシールゴム２６を介して前記底部１０ａに固定することにより着脱可能に取付けられている。

超音波振動子１１によるドレン水９の霧化効率は、ドレン水９の水位によって大きく異なるため、前記水位センサ１３によってドレンタンク１０内に溜まるドレン水９の水位を検知し、その信号を霧化装置１２の制御部に送信する。霧化装置１２の制御部は、ドレン水９を効率よく霧化させることができる範囲（高効率霧化範囲）内においてのみ超音波振動子１１を作動させ、それ以外では超音波振動子１１の作動を停止させるように駆動制御する。すなわち、水位センサ１３の検知信号によりドレン水９の水位が高効率霧化範囲の下限値（作動下限水位）以下の場合は、超音波振動子１１への通電を停止し、作動下限水位以上になると超音波振動子１１への通電を開始し、高効率霧化範囲の上限値（作動上限水位）以上になると、超音波振動子１１への通電を停止するように制御する。

前記整流板１５は、ファンモータ１４の駆動によって吸込口６からドレンタンク１０内に導かれた外気Ａ’および超音波振動子１１の作動によって霧化したドレン水９’の流れを整流して排出口７に導くようにドレンタンク１０内に配設されている。

このような構造からなるドレン水処理装置５において、空調機１の冷房運転時に蒸発器用送風ファンモータ４の駆動によって筐体２内に導かれた外気Ａは、蒸発器３と熱交換されると冷却風となって室内に送風される。外気Ａが蒸発器３によって冷却されると、その中に含まれている水分は分離して蒸発器３の表面に付着すると水滴８となり、自重によって落下するとドレンパイプ１６を通ってドレンタンク１０内にドレン水９として回収され、その水位が水位センサ１３によって検知される。

霧化装置１２の制御部は、水位センサ１３の検知信号によってドレン水９の水位を監視しており、水位が高効率霧化範囲内になると、超音波振動子１１を通電によって作動させる。超音波振動子１１は、通電によって作動すると、超音波をドレン水９に向けて発振する。この超音波は、ケース２０内の作用水２１およびケース２０の薄膜部２０Ｃを振動させてドレン水９に伝播されることによりドレン水９を超音波振動させる。これによりドレン水９の水面に振動水柱が発生し、この振動水柱によって液面近傍のドレン水９が霧化する。霧化したドレン水９’は、ファンモータ１４の駆動によってドレンタンク１０内に導かれた外気Ａ’と混合することにより拡散され、さらに整流板１５によって整流されて排気口７からドレンタンク１０の外部に排出され、これによってドレンタンク１０内のドレン水９の処理が行われる。

ドレン水９の処理に際して、超音波振動子１１は、ケース２０によってドレン水９と隔絶されていて直接接触することがないので、ドレン水９中に沈殿した油分、埃、塵等の不純物が超音波振動子１１に付着してその振動を妨げることがなく、ドレン水９を効率よく霧化し、霧化効率を向上させることができる。

また、超音波振動子１１は、超音波振動によって自己発熱するが、その熱を作用水２１が放熱するため、過剰に発熱することがなく、過熱による超音波振動子１１の故障を防止することができる。特に、水位センサ１３が不純物の付着等によって正常に動作しなくなった場合、ドレン水９の水位が高効率霧化範囲外になっても超音波振動子１１への通電を停止することができなくなるため、超音波振動子１１は作動し続けて全てのドレン水９を霧化してしまうが、この場合も超音波振動子１１の自己発熱による過熱を防止することができる。すなわち、作用水２１はケース２０内に密封されていて霧化することがなく、超音波振動子１１に対して放熱媒体として機能し続ける。したがって、超音波振動子１１の発熱が抑制され、過熱による超音波振動子１１の故障を未然に防止することができる。

さらに、霧化されたドレン水９’は、ファンモータ１４によって導かれる外気Ａ’と混合し、さらに整流板１５によって整流され、排気口７からドレンタンク１０の外部に強制的に排出されるため、使用者に故障により白い煙が排出口７から出ているような視覚的不安感を与えるおそれがない。

図３は、本発明の他の実施の形態を示すドレン水処理装置の断面図である。この実施の形態は、霧化ユニット２３をドレンタンク１０の側壁部にシール部材（図示を省略）を介して着脱可能に取付け、ドレンタンク１０内に反射部３０を超音波振動子１１に対応して設置したものである。ドレンタンク１０の側壁部で霧化ユニット２３が取付けられる部分には、ケース２０の薄膜部３０Ｃをドレン水９に接液させるための開口部（図示せず）が形成されている。反射部３０は、ＳＵＳ等によって平板状に形成され、超音波振動子１１から放射された超音波をドレン水９の水面に向けて反射させる。その他の構成は、上記した実施の形態と同一であるため、同一構成部品、部分については同一符号をもって示し、その説明を省略する。

このように、霧化ユニット２３をドレンタンク１０の側壁部に取付けると、底部に取付けた上記実施の形態に比べて、霧化ユニット２３の取付け、取外し、保守、点検作業が容易で、またドレンタンクの１０の底部に霧化ユニット２３による突出部がないため、ドレン水処理装置５を安定した状態で設置することができ、設置性を向上させることができる。また、ケース２０の薄膜部２０Ｃを垂直にすることができるため、ドレン水９中の不純物の薄膜部２０Ｃへの付着、堆積も少なく、経年的な使用での不純物の沈殿堆積による霧化能力の低下、故障をさらに低減することができ、薄膜部２０Ｃのクリーニング間隔を長くすることができる。

なお、上記した実施の形態においては、いずれも霧化ユニット２３をドレンタンク１０に１つ設けた例を示したが、本発明はこれに何ら特定されるものではなく、短時間に霧化させたい場合には、複数の霧化ユニット２３を設置し、霧化効率を増大させるようにしてもよい。

１…空調機、３…蒸発器、５…ドレン水処理装置、６…吸込口、７…排出口、８…水滴、９…ドレン水、９’…霧化したドレン水、１０…ドレンタンク、１１…超音波振動子、１２…霧化装置、１３…水位センサ、１４…ファンモータ、１５…整流板、２０…ケース、２０Ｃ…薄膜部、２１…作用水、２３…霧化ユニット、３０…反射部。

Claims (4)

1. 吸込口および排出口を有し、空調機の蒸発器で生成されたドレン水を収納するドレンタンクと、
   前記ドレンタンク内のドレン水を超音波振動子によって霧化させる霧化装置と、
   前記ドレン水の水位を測定する水位センサと、
   外気を前記吸込口より前記ドレンタンク内に導き、霧化したドレン水を前記外気とともに前記排出口から前記ドレンタンクの外部に排出するファンモータと、
   超音波振動可能な薄膜部を有し、精製された作用水を密封したケースとを備え、
   前記ケースと前記霧化装置とによって霧化ユニットを構成し、前記超音波振動子を前記ケース内に配置し、前記薄膜部によって前記ドレン水と作用水を隔絶した空調機のドレン水処理装置。
2. 請求項１記載の空調機のドレン水処理装置において、
   前記霧化ユニットを前記ドレンタンクに着脱可能に取付けた空調機のドレン水処理装置。
3. 請求項１または２記載の空調機のドレン水処理装置において、
   前記霧化ユニットをドレンタンクの側壁部に取付け、前記ドレンタンク内に超音波振動子から放射された超音波をドレン水の表面に向けて反射する反射部を設置した空調機のドレン水処理装置。
4. 請求項１、２、３のうちのいずれか一項記載の空調機のドレン水処理装置において、
   前記ファンモータによって吸込口から前記ドレンタンク内に導かれた外気と霧化したドレン水の流れを整流して排出口に導く整流板を前記ドレンタンク内に設けた空調機のドレン水処理装置。

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