JP2011145012A

JP2011145012A - ドレン水蒸発機能付きクーラ

Info

Publication number: JP2011145012A
Application number: JP2010006624A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Miyata; 景介宮田
Original assignee: OHM Electric Co Ltd
Current assignee: OHM Electric Co Ltd
Priority date: 2010-01-15
Filing date: 2010-01-15
Publication date: 2011-07-28

Abstract

【課題】蒸発器で発生するドレン水を確実に蒸発させるとともに放熱の効率も考慮したドレン水蒸発機能付きクーラを提供する。
【解決手段】蒸発器２０で冷却された冷気Ａ２は第１のファン１２によって発熱機器に送風される。蒸発器２０で発生するドレン水３０は、区画壁１７の開口１７ａからドレンパン３２に滴下し、圧縮機２２から冷媒が圧送される圧縮機吐出管２６によって加熱され、第２のファン１５からの外気Ａ３によって蒸発する。ドレンパン３２からあふれ出たドレン水３０は、圧縮機２２から冷媒が圧送されるドレン蒸発用凝縮器２７によって加熱され、第２のファン１５からの外気Ａ３によって蒸発する。ドレン蒸発用凝縮器２７によって蒸発しきれなかったドレン水３０は吸水体４４に吸水され、圧縮機２２および凝縮器２８で暖められた空気Ａ４が送風されることによって蒸発する。
【選択図】図２

Description

本発明は、暖気を冷却するときに発生するドレン水を蒸発させる機能を備えたドレン水蒸発機能付きクーラに関するものである。

従来より、圧縮機によって冷媒を凝縮器から導管を介して蒸発器に圧送することで冷媒を循環させて蒸発器の周囲を冷却するクーラが知られている。この種のクーラでは、冷媒蒸発器の周りの湿気が結露することから、結露した水を排水する必要が生じる。しかし、この種のクーラが取り付けられる装置は屋内に設置されるため、排水管を配設して外部に排水する方法では配管工事が大がかりになる。

この問題を解決するものとして、特許文献１，２に記載されたものがある。ここに記載されたものは、蒸発器で冷却した空気を送風する第１のファンと、導入した外気により凝縮器または放熱器を冷却する第２のファンと、蒸発器で発生したドレン水を吸水する吸水体とを備え、第２のファンから凝縮器または放熱器を通って昇温した暖気を吸水体に吹き付けることにより、吸水体に吸水されたドレン水を蒸発させるようにしている。

特開２００７−３２７６６６号公報実用新案登録第３１３６９５５号公報

上述したような従来のドレン水蒸発機能付きクーラにおいては、蒸発器で発生したドレン水を蒸発させるのに、専らドレン水を吸水する吸水体のみによるものであるため、必ずしも発生するドレン水のすべてを蒸発させることができない場合もあるという問題があった。また、吸水体は凝縮器の熱を利用する目的から凝縮器に接するように設置されるため、吸水体を設置することにより、放熱のための空気の流れを妨げることになり、ドレン水蒸発機能付きクーラが湿気の少ない時期や環境下において使用される場合は、逆に放熱の効率が悪くなるといった問題もあった。

本発明は上記した従来の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、蒸発器で発生するドレン水を確実に蒸発させるとともに放熱の効率も考慮したドレン水蒸発機能付きクーラを提供するところにある。

この目的を達成するために、本発明は、蒸発器で気化された冷媒を圧縮機によって凝縮器に圧送することで冷媒を循環させ、前記蒸発器で冷却した空気を第１のファンによって送風するドレン水蒸発機能付きクーラにおいて、前記圧縮機から冷媒を圧送することにより高温となり、前記蒸発器で発生したドレン水を加熱して蒸発させるドレン水蒸発手段と、前記圧縮機および凝縮器を冷却する第２のファンとを備え、前記第２のファンおよびドレン水によって前記ドレン水蒸発手段を冷却するものである。

本発明は、前記発明において、前記ドレン水蒸発手段で蒸発しきれなかったドレン水を吸水する吸水体を設け、この吸水体に吸水されたドレン水を、前記圧縮機および凝縮器を通過させることにより暖められた前記第２のファンの送風により蒸発させるものである。

本発明は、前記発明のいずれか一つの発明において、前記ドレン水蒸発手段は、前記蒸発器で発生したドレン水を一時的に貯留する蒸発槽に設けた圧縮機吐出管である。

本発明は、前記発明のいずれか一つの発明において、前記ドレン水蒸発手段は、前記蒸発器で発生したドレン水を流しながら加熱し蒸発させるドレン蒸発用凝縮器である。

本発明は、前記発明のいずれか一つの発明において、前記ドレン蒸発用凝縮器は、上下方向に互いに間隔をおいて平行に設けられドレン水を流す複数のフィンからなり、これら各フィンに下方のフィンにドレン水を滴下する複数の孔を設けるとともにフィンの表面に親水性の塗料を塗布し、各フィンが水平方向からわずかに傾斜しているものである。

本発明は、前記発明のいずれか一つの発明において、前記吸水体は、装置に着脱自在に取り付けられているものである。

本発明によれば、蒸発器で気化した冷媒を圧縮機で圧縮する工程で発生する熱をドレン水蒸発工程に圧送することで、ドレン水蒸発手段を加熱するようにしているため、ドレン水を蒸発させるためのヒータ等が不要になるから、これらヒータ等を加熱するための電力が不要になる。すなわち、冷却して生成されたドレン水の熱を回収することになるから、冷えたドレン水によって圧縮機吐出管およびドレン蒸発用凝縮器が冷却されることにより、圧縮機の負荷が軽減されるため、クーラ自体の消費電力が低下する。また、蒸発器で発生したドレン水は、冷却されて結露した結果発生したものであるから、周囲温度より低温の水である。この低温のドレン水の加熱に、圧縮機から冷媒を圧送する際に発生する高温の熱を利用することは熱の回収を行うことになり、効率がアップする。

前記発明のうちの一つの発明によれば、ドレン水は多数のフィン上を比較的遅い流速で移動するため、ドレン水の蒸発量を多くすることができるから蒸発能力が向上する。また、フィンの表面には親水性の塗料が塗布されていることにより、フィンに滴下されたドレン水は、フィン上での表面張力が小さくなるから滞留することなく、フィン全体に拡がるようにして流れるため蒸発能力が向上する。

前記発明のうちの一つの発明によれば、クーラ機能による除湿時に生成される冷却されたドレン水の熱の回収と、ドレン水を凝縮器によって蒸発させる気化熱の利用と、これら冷却されたドレン水の熱の回収および蒸発させる気化熱の利用でも蒸発させられない大量のドレン水を蒸発させるための吸水体を利用した蒸発手法との３段階のドレン蒸発手段からなり、吸水体を装置に着脱自在に取り付けたことにより、ドレン発生量の少ない乾燥地域で使用する場合は、比較的効率の悪い吸水体による蒸発機能を排除することができる。このため、ドレン水生成量が使用環境や大気の温度や湿度の状態で大きく変わったとしても、最適なドレン水蒸発方式を選択することができるため、高効率のドレン水蒸発機能付きクーラを提供することができる。

本発明に係るドレン水蒸発機能付きクーラの外観を示し、同図（Ａ）は背面図、同図（Ｂ）は右側面図、同図（Ｃ）は正面図、同図（Ｄ）は左側面図である。本発明に係るドレン水蒸発機能付きクーラの概略の構成を示す模式図である。本発明に係るドレン水蒸発機能付きクーラにおいて、冷媒の流れを説明するための模式図である。同図（Ａ）は本発明に係るドレン水蒸発機能付きクーラにおけるドレン蒸発用凝縮器の正面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）におけるIV（Ｂ）部の拡大図である。同図（Ａ）は本発明に係るドレン水蒸発機能付きクーラにおけるドレン蒸発用凝縮器の側面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）におけるＶ（Ｂ）部の拡大図である。同図（Ａ）は本発明に係るドレン水蒸発機能付きクーラにおける吸水体の斜視図、同図（Ｂ）は同じく正面図である。

以下、本発明の実施の形態を図１ないし図６に基づいて説明する。なお、図３は冷媒の流れを説明するための模式図であって、必ずしも圧縮機２２等の機器の配置を示すものではない。

図１に全体を符号１で示すドレン水蒸発機能付きクーラ（以下、単にクーラという）は、前板３、両側板４，５、後板６、底板７、上板８からなる密閉された箱状の筺体２を備えている。後板６の上部側には、暖気Ａ１を筺体２の後述する第１のチャンバー１８内に吸い込む吸い込み口１０と、この吸い込み口１０の下方に位置付けられ冷気Ａ２を吹き付ける吹き付け口１１とが設けられており、この吹き付け口１１に対向するように第１のファン１２が第１のチャンバー１８内に備えられている。

左側板４の下部側には、外気Ａ３を筺体２の後述する第２のチャンバー１９内に取り入れる取り入れ口１３が設けられており、この取り入れ口１３には第２のファン１５が嵌合固定されている。右側板５の下部側には、取り入れ口１３に対向するように空気Ａ４が放出される放出口１４が設けられている。

この第２のファン１５によって取り入れられる外気Ａ３は、後述する圧縮機２２、ドレン水蒸発手段としての圧縮機吐出管２６およびドレン蒸発用凝縮器２７、凝縮器２８に送風されてこれらを冷却する。同時に、外気Ａ３は圧縮機２２および凝縮器２８を通過するときに暖められ、この暖められた外気Ａ３が後述する吸水体３３に送風されて、吸水体３３に吸水されるドレン水３０を蒸発させる。

この場合、第２のファン１５が圧縮機２２や凝縮器２７，２８等の熱を含んだ空気Ａ４が放出される放出口１４側に取り付けられるのではなく、高温にさらされることのない取り入れ口１３側に取り付けられていることにより、ファンモータの耐久性が向上する。

また、外気Ａ３を取り入れる取り入れ口１３と熱を含んだ空気Ａ４が放出される放出口１４とが、筺体２の両側板４，５のそれぞれに設けられており、クーラ１の正面に設けられていないため、クーラ１の正面側において操作する作業者に熱を含んだ空気Ａ４が吹きかけられるようなことがない。

図２および図３に示すように、筺体２内は区画壁１７によって、第１のチャンバー１８と第２のチャンバー１９とに区画されている。第１のチャンバー１８内には、上記第１のファン１２と、この第１のファン１２に取り入れられた暖気Ａ１を冷却する蒸発器２０とが収容されている。暖気Ａ１が蒸発器２０で冷却されるとき蒸発器２０でドレン水３０が発生する。

第２のチャンバー１９内には、図３に示すように蒸発器２０において気体となった冷媒が導管２１を介して送られてくる圧縮機２２と、この圧縮機２２から導管２３，２４，２５を介して冷媒が順次圧送される圧縮機吐出管２６、ドレン蒸発用凝縮器２７、凝縮器２８とが収容されている。

このような構成において、圧縮機２２から導管２３，２４を介して圧縮機吐出管２６およびドレン蒸発用凝縮器２７に圧送される冷媒は圧縮されて高温となる。高温となった冷媒は、導管２５を介して凝縮器２８に圧送され、さらに凝縮器２８から破線で示す極めて細い管からなる膨張弁２９に圧送されて循環する。冷媒はドレン蒸発用凝縮器２７、凝縮器２８および膨張弁２９において、徐々に液化され、膨張弁２９から出て、蒸発器２０内の比較的太い管内で低圧となって、再び気化することにより、蒸発器２０の周囲の熱を奪い、周囲温度を低下させる。

このように、蒸発器２０で気化した冷媒を圧縮機２２によって圧縮機吐出管２６およびドレン蒸発用凝縮器２７に圧送することにより、圧縮機吐出管２６およびドレン蒸発用凝縮器２７を加熱するようにしている。このため、ドレン水３０を蒸発させるためのヒータ等が不要になるから、これらヒータ等を加熱するための電力が不要になる。すなわち、冷却して生成されたドレン水３０の熱を回収することになるから、冷えたドレン水３０によって圧縮機吐出管２６およびドレン蒸発用凝縮器２７が冷却されることにより、圧縮機２２の負荷が軽減されるため、クーラ自体の消費電力が低下する。また、蒸発器２０で発生したドレン水３０は、冷却されて結露した結果発生したものであるから、周囲温度より低温の水である。この低温のドレン水３０の加熱に、圧縮機２２から冷媒を圧送する際に発生する高温の熱を利用することは熱の回収を行うことになり、効率がアップする。

したがって、第１のファン１２によって、吸い込み口１０から第１のチャンバー１８内に吸い込まれた暖気Ａ１は、蒸発器２０を通過するときに冷却され、冷気Ａ２が吹き付け口１１から図示しない発熱機器に吹き付けられる。このように、第１のチャンバー１８内では、暖気Ａ１が上部側から吸い込まれ、冷気Ａ２が下部側から吹き付けるという冷却空気循環が行われる。

一方、冷気Ａ２によって冷却される発熱機器が備える自冷ファンから吹き出される空気が上方を指向しているため、この空気の吹き出し方向と、冷気Ａ２の吹き出し方向とが一致するから、空気循環が円滑に行われる。なお、第１のチャンバー１８内における空気循環は、第１のファン１２のファンモータの向きを変えることにより、暖気Ａ１を下部側から吸い込み、冷気Ａ２を上部側から吹き付けるというように容易に変更することが可能である。

図２において、３２は蒸発槽としてのドレンパンであって、蒸発器２０で発生し、区画壁１７に設けた開口１７ａから滴下されるドレン水３０を一時的に貯留する。このドレンパン３２内には、このドレンパン３２内に貯留されるドレン水３０を加熱して蒸発させる上記した圧縮機吐出管２６が設けられている。

すなわち、圧縮機２２から圧縮機吐出管２６に圧送される冷媒によってドレン水３０が加熱され、第２のファン１５から送風される外気Ａ３によって蒸発する。このとき、圧縮機吐出管２６が第２のファン１５から送風される外気Ａ３およびドレンパン３２内に貯留されているドレン水３０によって冷却されることにより、圧縮機３の負荷が軽減されるため、クーラ１自体の消費電力が低下する。

上記したドレン蒸発用凝縮器２７は、ドレンパン３２からあふれ出たドレン水３０を受け入れ、当該ドレン水３０を加熱し、第２のファン１５から送風される外気Ａ３によって蒸発させる。３３はドレン蒸発用凝縮器２７で蒸発しきれなかったドレン水３０を受け入れて蒸発させる吸水体である。

次に、図４および図５を用いて、ドレン蒸発用凝縮器２７について説明する。ドレン蒸発用凝縮器２７は、ドレンパン３２からあふれ出たドレン水３０を受け入れるために上方が開口する偏平な箱状に形成されたドレン水受け部材３５と、このドレン水受け部材３５の下方でこのドレン水受け部材３５と対向するベース部材３６と、これらドレン水受け部材３５とベース部材３６との間に上下方向に間隔をおいて互いに平行となるように設けられた多数のフィン３７と、これらフィン３７間に網羅されるように設けられ、圧縮機２２から圧送された冷媒を通過させる配管３８とによって概ね構成されている。

ドレン水受け部材３５の底部には、複数の丸穴３５ａが互いに同じ間隔をおいて設けられている。各フィン３７の表面には親水性の塗料が塗布されており、幅の狭いスリット状に形成された穴３７ａが互いに同じ間隔をおいて多数設けられている。これらドレン水受け部材３５の底部および各フィン３７ならびにベース３６の上面３６ａは、図５に示すように、矢印Ｘ方向に向かって共に水平方向に対して比較的小さい角度αだけ傾斜している。

したがって、ドレンパン３２からあふれ出たドレン水３０は、ドレン蒸発用凝縮器２７のドレン水受け部材３５の全体に滴下され、このドレン水受け部材３５の底部上を矢印Ｘ方向に流れながら、穴３５ａから最上位のフィン３７上に滴下される。最上位のフィン３７上に滴下されたドレン水３０は、矢印Ｘ方向に流れながら、穴３７ａから直下のフィン３７に順次滴下され、最下位のフィン３７の穴３７ａからベース３６の上面３６ａに滴下される。

このように、ドレン水３０がドレン受け部材３５から順次各フィン３７に滴下され、ベース３６の上面３６ａ上に滴下されるまでの間に、配管３８内を圧送される冷媒によってドレン水３０が加熱され、第２のファン１５から送風される外気Ａ３によって蒸発する。このとき、ドレン蒸発用凝縮器２７がドレン水と第２のファン１５から送風される外気Ａ３によって冷却されることにより、圧縮機３の負荷が軽減されるため、クーラ１自体の消費電力が低下する。

また、上述したように、フィン３７の穴３７ａが幅の狭いスリット状に形成され、かつフィン３７が比較的小さい角度αだけ傾斜しているため、ドレン受け部材３５から順次各フィン３７に滴下されるドレン水３０が、多数のフィン３７上を比較的遅い流速で移動するため、ドレン水３０の蒸発量を多くすることができるから蒸発能力が向上する。

また、フィン３７の表面には親水性の塗料が塗布されていることにより、フィン３７に滴下されたドレン水３０は、フィン３７上での表面張力が小さくなるから滞留することなく、フィン３７全体に拡がるようにして流れるため蒸発能力が向上する。このドレン蒸発用凝縮器２７で蒸発しきれずにベース３６の上面３６ａに滴下されたドレン水３０は、吸水体３３に滴下される。

次に、図６を用いて、吸水体３３の構造について説明する。同図に示すように、吸水体３３は、吸水性を有する平板状の薄板からなる多数枚の吸水要素４１と、これら吸水要素４１を図中左右方向に等間隔をおいて積層状態に保持する枠体４２とによって形成されている。各吸水要素４１間には、Ｘ方向およびＹ方向を直線状に貫通する多数のスリット状の隙間４３が形成されている。

したがって、ドレン蒸発用凝縮器２７から吸水体３３に滴下されるドレン水３０は、多数の隙間４３内を矢印Ｙ方向に落下しながら、吸水要素４１に吸水される。吸水要素４１に吸水されたドレン水３０は、第２のファン１５から吹き付けられ、圧縮機２２および凝縮器２８によって暖められた空気Ａ４が隙間４３内を矢印Ｘ方向に通過するとき、この空気Ａ４により蒸発する。このように、吸水要素４１が平板状に形成され、隙間４３がＸ方向およびＹ方向を直線状に貫通するように形成されているため、吸水体３３が目詰まりを起こしにくいとともに通気性が良好であることにより、空気Ａ４による蒸発効率が向上する。

このように、蒸発器２０で発生したドレン水３０を、吸水体３３だけではなく、圧縮機吐出管２６およびドレン蒸発用凝縮器２７によって蒸発させるようにしたため、ドレン水３０の蒸発を確実に行うことができる。また、この吸水体３３は、筺体２に着脱自在に取り付けられており、不要な場合は筺体２から取り外すことができる。このように、クーラ機能による除湿時に生成される冷却されたドレン水３０の熱の回収と、ドレン水３０を凝縮器２７，２８によって蒸発させる気化熱の利用と、これら冷却されたドレン水３０の熱の回収および蒸発させる気化熱の利用でも蒸発させられない大量のドレン水を蒸発させるための吸水体３３を利用した蒸発手法との３段階のドレン蒸発手段からなり、吸水体３３を筺体２に着脱自在に取り付けたことにより、ドレン発生量の少ない乾燥地域で使用する場合は、比較的効率の悪い吸水体３３による蒸発機能を排除することができる。このため、ドレン水生成量が使用環境や大気の温度や湿度の状態で大きく変わったとしても、最適なドレン水蒸発方式を選択することができるため、高効率のドレン水蒸発機能付きクーラを提供することができる。

表１は、圧縮機吐出管２６およびドレン蒸発用凝縮器２７（ドレン水蒸発手段）を採用した本発明のクーラと、ドレン水蒸発手段を備えていない従来のクーラとの消費電力を比較したものである。この表１から判るように、従来のクーラと比較して本発明のクーラが消費電力において６％低下しており、クーラ自体の冷却効率が向上していることが判る。

なお、本実施の形態においては、吸水体３３を設けたが、圧縮機吐出管２６およびドレン蒸発用凝縮器２７によって蒸発器２０で発生したドレン水３０が全て蒸発する場合は、必ずしも吸水体３３は設けなくてもよい。また、ドレン水蒸発手段として、圧縮機吐出管２６およびドレン蒸発用凝縮器２７の両方を設けた例を説明したが、蒸発器２０で発生したドレン水３０の発生量によっては少なくともいずれか一方を設けるようにしてもよい。また、ドレン水の蒸発の順序として、圧縮機吐出管２６による蒸発を先に行うようにしたが、ドレン蒸発用凝縮器２７による蒸発を先に行うようにしてもよい。

１…ドレン水蒸発機能付きクーラ、１２…第１のファン、１５…第２のファン、１８…第１のチャンバー、１９…第２のチャンバー、２０…蒸発器、２２…圧縮機、２６…圧縮機吐出管（ドレン水蒸発手段）、２７…ドレン蒸発用凝縮器（ドレン水蒸発手段）、２８…凝縮器、３０…ドレン水、３３…吸水体、３７…フィン、３７ａ…穴、４１…吸水要素、４３…隙間、Ａ１…暖気、Ａ２…冷気、Ａ３…外気、Ａ４…熱を含んだ空気。

Claims

蒸発器で気化された冷媒を圧縮機によって凝縮器に圧送することで冷媒を循環させ、前記蒸発器で冷却した空気を第１のファンによって送風するドレン水蒸発機能付きクーラにおいて、
前記圧縮機から冷媒を圧送することにより高温となり、前記蒸発器で発生したドレン水を加熱して蒸発させるドレン水蒸発手段と、
前記圧縮機および凝縮器を冷却する第２のファンとを備え、
前記第２のファンおよびドレン水によって前記ドレン水蒸発手段を冷却することを特徴とするドレン水蒸発機能付きクーラ。
前記ドレン水蒸発手段で蒸発しきれなかったドレン水を吸水する吸水体を設け、この吸水体に吸水されたドレン水を、前記圧縮機および凝縮器を通過させることにより暖められた前記第２のファンの送風により蒸発させることを特徴とする請求項１記載のドレン水蒸発機能付きクーラ。
前記ドレン水蒸発手段は、前記蒸発器で発生したドレン水を一時的に貯留する蒸発槽に設けた圧縮機吐出管であることを特徴とする請求項１または２記載のドレン水蒸発機能付きクーラ。
前記ドレン水蒸発手段は、前記蒸発器で発生したドレン水を流しながら加熱し蒸発させるドレン蒸発用凝縮器であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項記載のドレン水蒸発機能付きクーラ。
前記ドレン蒸発用凝縮器は、上下方向に互いに間隔をおいて平行に設けられドレン水を流す複数のフィンからなり、これら各フィンに下方のフィンにドレン水を滴下する複数の孔を設けるとともにフィンの表面に親水性の塗料を塗布し、各フィンが水平方向からわずかに傾斜していることを特徴とする請求項４記載のドレン水蒸発機能付きクーラ。
前記吸水体は、装置に着脱自在に取り付けられていることを特徴とする請求項２記載のドレン水蒸発機能付きクーラ。