JP2019109007A - ユニットクーラ - Google Patents

Abstract

【課題】ドレンパン内で氷の成長を抑制できるユニットクーラを提供する。【解決手段】ユニットクーラ１０は、熱交換器２０と、前記熱交換器２０の上方に配置され、熱交換器２０に対して散水する散水装置１６と、熱交換器２０の下方に配置され、散水装置１６から熱交換器２０に散水された水を回収する底面を備えたドレンパン１８と、ドレンパン１８によって回収された水を排出する排出口１８aと、熱交換器２０とドレンパン１８との間に配置された受水板３０と、を有しており、ドレンパン１８の底面は、排出口１８aに向かうにつれて低くなるように傾いており、受水板３０の少なくとも一部は、排出口１８aから離れるにつれて低くなるように傾いている。【選択図】図１

Description

本発明は、ユニットクーラに関する。

大型の冷蔵庫や冷凍庫等に冷気を供給するユニットクーラは、筐体外部から取り入れた外気を筐体内部の熱交換器を介して冷却し、その冷気を冷蔵庫や冷凍庫内に供給するように構成されている。
このようなユニットクーラにおいては、外気に含まれる水分が冷やされた際に霜として熱交換器のフィンなどの表面に付着することがあり、それにより熱交換器の冷却能力の低下を招くこととなる。

そこで、熱交換器に付着する霜を除去するために、ユニットクーラにおいてはデフロストが一般的に行われている。デフロストには、熱交換器に付着した霜を融解させるために、ホットガスを用いるホットガスデフロスト、ヒータ等を用いるヒータデフロスト、さらに、熱交換器上方から大量の水を散水して霜を融解させる散水デフロストが知られている。散水デフロストは、例えば特許文献１に詳細が記載されている。尚、特許文献１に示すように、散水を熱交換器の洗浄にも利用することができる。

特許第５４９６５５５号公報

ところで、散水方式を用いたデフロストを行う場合、熱交換器に対して散水された水を回収するために、熱交換器の下方にドレンパンを設置している。ドレンパンの底面は排出口に向けて傾斜しており、回収した水は傾斜した底面を流れて排出口から外部へと排出されるようになっている。

かかる場合、デフロストを行う際にも周囲環境は低温であることが多いので、デフロストに用いた水がドレンパン内で凍り氷として成長する虞れがある。そこで、氷を成長させないように、従来はドレンパン内に一定量の水を溜められるようにしていた。ここで、一般的にはドレンパンの隅や底面の浅瀬で氷が成長することが多いため、浅瀬をなくし隅まで水をいきわたらせて氷の成長を抑えるように、ドレンパンの貯水量を高めることが行われている。ところが、貯水量に応じて高まる水の重量を支持するためにドレンパン自体及びドレンパンの支持部の強度を高める必要が生じて、コスト増を招いている。

そこで本発明の目的は、簡素な構成でありながら、ドレンパン内で氷の成長を抑制できるユニットクーラを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明によるユニットクーラは、熱交換器と、前記熱交換器の上方に配置され、前記熱交換器に対して散水する散水装置と、前記熱交換器の下方に配置され、前記散水装置から前記熱交換器に散水された水を回収する底面を備えたドレンパンと、前記ドレンパンによって回収された前記水を排出する排出口と、前記熱交換器と前記ドレンパンとの間に配置された受水板と、を有しており、前記ドレンパンの底面は、前記排出口に向かって下向きに傾斜しており、前記受水板の少なくとも一部は、前記排出口から離れる方向に下向きに傾斜している。

本発明によるユニットクーラによれば、簡素な構成でありながら、ドレンパン内で氷の成長を抑制できる。

実施の形態にかかるユニットクーラの概略を示す縦断面図である。 図１のＡ−Ａ断面図であるが、受水板は一点鎖線で示している。 中央仕切り壁１８ｄと、端部仕切り壁１８ｆと、側部仕切り壁１８ｅの交差部を示す排出口側から見た斜視図である。 受水板３０の斜視図である。 （ａ）は、受水板３０を上方から見た図であり、（ｂ）は、（ａ）の後方下垂部３３のＤ矢視図であり、（ｃ）は、（ａ）の前方下垂部３４のＥ矢視図であり、（ｄ）は、（ａ）のＦ矢視図である。 図５（ａ）のＧ−Ｇ断面図である。 受水板を有しない比較例にかかるユニットクーラの水の流れを模式的に示す概略図である。 本実施形態にかかるユニットクーラの水の流れを模式的に示す概略図である。

本明細書中、「上方」及び「下方」とは、それぞれ反重力方向、及び重力方向を意味するものとする。また、「高い」及び「低い」とは、それぞれ鉛直方向に沿って高いこと、および低いことを意味するものとする。

（ユニットクーラの構成）
図１は、本発明の実施形態にかかるユニットクーラの概略を示す縦断面図である。
図１に示すように、ユニットクーラ１０は、内部に略直方体状の空間を形成し、その下部にドレンパン１８を備えた筐体１２と、当該筐体１２の内部に配置される熱交換器２０と、上記筐体１２の後方側面１２ａに取り付けられた吸入フード１４と、熱交換器２０の上方に配置された散水装置１６と、上記筐体１２の前方側面１２ｂに取り付けられたダクトファンモジュール１００と、を備えている。なお、吸入フード１４は必須の構成ではないので設けなくてもよい。また、本実施形態において「前方」とは、コイルで冷気が排出される側、「後方」とは外気を吸入する側をそれぞれ意味するものとする。

筐体１２は例えば直方体の形状を有しており、その内部空間は、後方側面１２ａに取り付けられた吸入フード１４を介して外部と通気可能となっている。この吸入フード１４は、下面側に開口部（下面側開口部１４ａ）を備えた箱状である。

ユニットクーラ１０は、本実施形態においては、例えば脚部１７を介して大型の冷蔵庫や冷凍庫等（図示せず）の床面Ｂに設置されるが、適宜の手段（例えば筐体１２の天井面等に連結された吊金具や寸切りボルト（いずれも吊り下げ用の部材）等）を用いて固定されるようにしてもよい。

熱交換器２０は、コイル（冷却用コイル）とも呼ばれるもので、詳細は図示しないが、例えば冷媒が通過する金属パイプと金属パイプに固定されたフィンとを備えた冷却器であって、吸入フード１４から吸入された空気（外気）との間で熱交換を行い、空気を冷却するものである。

また、散水装置１６は、例えばパイプから複数の噴霧ノズルに水を供給して散水する機能を有するものであり、特開２０１１−７３４８号公報に記載されているものを用いることができる。ただし、散水装置はかかる構成に限定されない。

ダクトファンモジュール１００は、両端が開口した筒状のダクト部１１０と、ダクト部１１０の一端側の内部に取り付けられたファンユニット１２０と、を備える。ダクト部１１０は、円筒等の筒状の部材であって、図１に示すように、水平面に対して所定角度αだけ傾斜した態様で配置される。ダクト部１１０の一端は、前方側面１２ｂに設けた開口を介して、筐体１２の内部と通気可能に連結されている。なお、ダクト部１１０の所定角度αは０度でもよい。また、筐体１２の内側にファンを配置した場合にはダクト部を用いる必要はない。

熱交換器２０とドレンパン１８との間に、受水板３０が配置されている。

図２は、図１のＡ−Ａ断面図であるが、受水板は一点鎖線で示している。図２において、ドレンパン１８はその周囲を、矩形枠状の側壁１８ｃによって囲われており、図２で右側の側壁の中央にパイプ状の排出口１８ａを有している。ドレンパン１８の底面１８ｂは略平面形状であって、図１に示すように排出口１８ａ側が低くなるように傾斜しており、底面１８ｂ内の水は自重により排出口１８ａ側に流れるようになっている。

図２において、底面１８ｂ上には、底面１８ｂの中央近傍に配置された中央仕切り壁１８ｄと、中央仕切り壁１８ｄの両端と直交するように配置された一対の端部仕切り壁１８ｆと、各端部仕切り壁１８ｆの排出口１８ａ側の端部に直交するように配置された側部仕切り壁１８ｅとが、それぞれ立設されている。端部仕切り壁１８ｆと側部仕切り壁１８ｅは、熱交換器２０（図１）を支持する機能を有する。

一方、排出口１８ａから離れた側壁１８ｃの近傍における底面１８ｂ上には、間隔を置いて２つの金具１９が固定されている。図１に示すように、金具１９の高さは中央仕切り壁１８ｄの高さより低くなっている。詳細を後述する受水板３０は、中央仕切り壁１８ｄと金具１９とによって支持され、全体として底面１８ｂとは逆側に傾斜するように（金具１９側が低くなるように）取り付けられている。これにより、ドレンパン１８の底面１８ｂの全体にわたって水を流すことができる。受水板３０と底面１８ｂとの間には、空間が形成されている。なお、金具１９は、３つ以上や１つでもよいことはもちろんである。

図３は、中央仕切り壁１８ｄと、端部仕切り壁１８ｆと、側部仕切り壁１８ｅの交差部を示す斜視図である。図２、３において、中央仕切り壁１８ｄの下縁には、間隔を置いて複数の薄い切欠１８ｇが形成されている。したがって、切欠１８ｇと底面１８ｂとの間には、隙間Ｃ１が形成される。

また、端部仕切り壁１８ｆの下縁コーナーは、斜めに切断された状態で切断部１８ｈを形成している。さらに、側部仕切り壁１８ｅはその下端が底面から離間した状態で端部仕切り壁１８ｆやドレンパン１８の側壁面（側壁１８ｃ）に溶接により固定されており、側部仕切り壁１８ｅ及び切断部１８ｈの下端と底面１８ｂとの間には、隙間Ｃ２が形成される。かかる隙間Ｃ１〜Ｃ２は，ドレンパン１８の底面１８ｂに沿った水の流れを阻止しないために形成されている。

（受水板について）
図４は、受水板３０の斜視図である。図５は、受水板３０を各方向から見た図である。図６は、図５（ａ）のＧ−Ｇ断面図であり、稜線の交点Ｐから等距離である稜線上の２か所を通る面で切断した状態を示す。図４，５に示すように、受水板３０はステンレス等の金属板を折り曲げて形成されており、具体的には、熱交換器２０から落下する水を受ける略矩形状のメイン受け部３１と、折れ線ＦＬによってメイン受け部３１に対して境界付けられ排水口側（図４で奥側）に向かう長方形状のサブ受け部３２と、サブ受け部３２の端部を直角に折り曲げてなる長方形状の後方下垂部３３と、メイン受け部３１から反排水口側（図４で手前側）の端部を直角に折り曲げてなる前方下垂部３４と、メイン受け部３１の端部から延在し前方下垂部３４と直交する先端延長部３５と、メイン受け部３１の両側を折り曲げてなる長方形状の側方下垂部３６とを有している。

前方下垂部３４と側方下垂部３６は、メイン受け部３１の変形を抑制すべく剛性を高める機能も有する。メイン受け部３１における前方下垂部３４の近傍に、ボルト穴３７が設けられている。ボルト穴３７は、受水板３０を固定する際に、不図示のボルトを挿通して金具１９に締結するために用いられる。尚、先端延長部３５は、ドレンパン１８に合わせて左右で長さが違うものを採用しているが、同じ長さとしてもよい。

図１に示すように受水板３０を筐体１２（ドレンパン１８）に取り付けた状態で、前方下垂部３４と、これに対向するドレンパン１８の側壁１８ｃとの間には隙間Ｃ３が画成され、さらに前方下垂部３４の下端と、これに対向するドレンパン１８の底面１８ｂとの間には隙間Ｃ４が画成されている。隙間Ｃ３は十分な水を通過させることができる寸法とする。サブ受け部３２は、中央仕切り壁１８ｄの上端に密着して水平に支持されており、後方下垂部３３は、中央仕切り壁１８ｄの背面１８ｉ（図３）に密着しているか、もしくはわずかに隙間を開けて配置されている。

図４において、メイン受け部３１上には、サブ受け部３２との境界（折れ線ＦＬ）上の点を起点（頂点）Ｐとして、折り目により形成された２本の稜線ＥＧが形成されており、稜線ＥＧはメイン受け部３１の側縁で終端している。メイン受け部３１の稜線ＥＧに囲まれた略三角形状の領域を第１の受水面３１ａとし、メイン受け部３１の稜線ＥＧと側縁とに囲まれた領域を第２の受水面３１ｂとする。稜線ＥＧを設けることでメイン受け部３１の剛性が高まり、大きなスパンを有していても自重に抗してその形状を維持できるから、薄い板材を用いることができコスト低減に寄与する。なお、２本の稜線ＥＧは、メイン受け部３１上で必ずしも交差する必要はなく、例えば図５（ａ）の方向に見たときに、稜線ＥＧを延長した仮想直線が交差していれば足りる。

図６において、第１の受水面３１ａに対し、両側の第２の受水面３１ｂは角度θで傾いており、稜線ＥＧを挟んで第１の受水面３１ａに対し、第２の受水面３１ｂは低くなっている。なお、第１の受水面３１ａと第２の受水面３１ｂはフラット面ではなく、例えば自重によりたわんだ曲面形状であってもよい。また、稜線ＥＧは必ずしも明瞭である必要はなく、第１の受水面３１ａと第２の受水面３１ｂの境界における面の変曲点をつないだ線であれば足りる。

（ユニットクーラの動作）
次に、ユニットクーラ１０の動作について説明する。図１において、ユニットクーラ１０の冷却運転時には、熱交換器２０を使用しつつ、ダクトファンモジュール１００のファンユニット１２０を回転駆動させる。

ファンユニット１２０が回転駆動すると、羽根車が回転してダクト部１１０内部の空気が矢印Ａ２の方向に排出されるため、矢印Ａ３に示すように、筐体１２内部でダクトファンモジュール１００に向かう空気の流れが生じる。このとき、中央仕切り壁１８ｄの切欠１８ｇと底面１８ｂとの間における隙間Ｃ１や、端部仕切り壁１８ｆの切断部１８ｈと底面１８ｂとの間における隙間Ｃ２（図３）を介して、空気の伏流Ａ３ａが生じる。また金具１９の近傍を通過し、前方下垂部３４とドレンパン１８の側壁１８ｃ（排出口１８ａから遠い側壁）との間の隙間Ｃ３（図１）や、前方下垂部３４の下端とドレンパン１８の底面１８ｂとの間の隙間Ｃ４を介して、空気の伏流Ａ３ｂが生じる。なお、隙間Ｃ１，Ｃ２，Ｃ４を通過する空気の伏流Ａ３ａ、Ａ３ｂが増大すると、その分だけ熱交換器２０を通過する空気の流れＡ３が減ることになるので、冷却効率を確保する為に、これら隙間は適宜小さなものとすることが望ましい。

筐体１２内部に矢印Ａ３に向かう空気の流れ（及び伏流Ａ３ａ，Ａ３ｂ）が生じると、吸入フード１４から外気が吸入される（矢印Ａ１参照）。このような一連の空気の流れにより、吸入フード１４から吸入された外気は、熱交換器２０を通る際に冷却され、ダクトファンモジュール１００のダクト部１１０から冷気として排出され、ユニットクーラ１０が配置された空間を冷却することができる。

（デフロストについて）
一方、冷却運転によって筐体１２内部の熱交換器２０等に付着した霜あるいは氷塊を除去するデフロストを行う場合、熱交換器２０及びダクトファンモジュール１００のファンユニット１２０の駆動を停止する。その後、散水装置１６から散水を行うと、散水された水は下方の熱交換器２０のフィン等を伝わって自重により下降する。このとき、熱交換器２０に付着した霜や氷塊が下降する水により溶けて除去され、ドレンパン１８内の塵や埃等のゴミは流水により除去されることとなる。また、ドレンパン１８内に水の流れを発生させることで、より効率的に霜や氷塊を溶かすことができるためデフロストの効率を向上できる。以下、比較例と比較して、本実施の形態の利点を説明する。

図７（ａ）は、受水板を有しない比較例にかかるユニットクーラ１０’の側方断面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＨ−Ｈ断面図である。一方、図８（ａ）は、本実施形態にかかるユニットクーラ１０の側方断面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＩ−Ｉ断面図である。なお、図８（ｂ）において、点線で示す矢印は受水板３０の下方を通過する水の流れ方向を示しており、排出口１８ａから遠ざかる方向をＸ方向とし、Ｘ方向に交差する方向をＹ方向と定義する。

図７に示す比較例は、図８の本実施形態に対して受水板を設けていない点のみが異なる。まず比較例から説明すると、受水板を設けていないために、図７（ａ）に示すように、熱交換器２０を伝わった水は、直接ドレンパン１８内に落水する。ここで、ドレンパン１８の隅で氷が成長することを回避するため、図７（ｂ）にハッチングで示すように、ドレンパン１８全体に貯水する必要があるが、それにより水漏れの対策や、溜めた水を支持する強度確保のためにドレンパン１８の設置負担が大となって、コスト増を招く。

これに対し本実施の形態によれば、熱交換器２０を伝わった水は、図８（ａ）に示すように、受水板３０のメイン受け部３１及びサブ受け部３２（図８（ｂ）参照）上に落下する。

サブ受け部３２上に落下した水の一部は、後方下垂部３３（図３、４参照）を伝わってドレンパン１８に落下する。一方、メイン受け部３１上に落下した水は、図８（ａ）の矢印ａｒ１に示すように、その傾きに応じて全体として排出口１８ａから離れた側へと伝わって流れ、さらに前方下垂部３４を伝わって、排出口１８ａから遠いドレンパン１８の側壁１８ｃ近傍で、ドレンパン１８の底面１８ｂへと落下する（矢印ａｒ２）。落下した水は、その後Ｕターンして底面１８ｂに沿って排出口１８ａへと向かうようになっている（矢印ａｒ３）。

より詳細には、図８（ｂ）の矢印ａｒ１に示すように、第１の受水面３１ａに落下した水は、ほぼＸ方向に平行して向かうため、ほとんどが前方下垂部３４を伝わって落下し（矢印ａｒ２）、その一部はドレンパン１８の側壁１８ｃに沿って両側に分かれ（矢印ａｒ４）、ドレンパン１８の隅部ＣＮに向かう。これに対し、第２の受水面３１ｂに落下した水は、Ｘ方向に加えてＹ方向の成分を与えられて、一部の水が矢印ａｒ５に示すように斜めに流れることとなる。

すると、第１の受水面３１ａに落下した水と、第２の受水面３１ｂに落下し、矢印ａｒ５に沿って流れた水とが、隅部ＣＮ近傍で落ち合うこととなるので、隅部ＣＮに向かう水の量が増し、ここでの氷の成長を抑制することができる。また、隅部ＣＮ付近を経由した水は、ドレンパン１８のＹ方向両側の側壁１８ｃ近傍に沿って流れ、排出口１８ａ側の隅部（排出口側隅部ＣＮ’）に至り（矢印ａｒ６）、氷の成長を抑制することができる。

加えて、本実施の形態にかかる受水板３０の先端延長部３５により、ドレンパン１８のＸ方向の側壁１８ｃ側の幅広い範囲に水を流すことで、Ｘ方向の側壁１８ｃを流れる水をＸ方向に押し、より多くの水を隅部ＣＮに誘導できる。このため、隅部ＣＮ付近を経由する水量を増やすことができる。これにより、隅部ＣＮを通過する水の量を増大させることができ、氷の成長を一層抑制することができる。また、以上のような水の流れを利用して、ドレンパン１８の底面１８ｂのゴミ等の異物（塵や埃等）を洗い流すこともできる。また、流水を用いることで、より効率的に霜や氷塊を溶かすことができるためデフロストの効率を向上できる。

底面１８ｂを伝わって流れた水は、ドレンパン１８に滞留することなく、直ちに排出口１８ａから外部に排出されることとなる。本実施の形態によれば、デフロスト時に氷の成長を抑制するためにドレンパン１８に水を溜める必要がないので、水漏れ対策が容易になり、ドレンパン１８の構成をより簡素化・低コスト化できる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変を施すことができる。たとえば、稜線の数は１本もしくは３本以上であってもよく、受水面の数は３つに限られない。

１０ ユニットクーラ
１２ 筐体
１２ａ 後方側面
１２ｂ 前方側面
１４ 吸入フード
１４ａ 下面側開口部
１６ 散水装置
１７ 脚部
１８ ドレンパン
１８ａ 排出口
１８ｂ 底面
１８ｃ 側壁
１８ｄ 中央仕切り壁
１８ｅ 側部仕切り壁
１８ｆ 端部仕切り壁
１８ｇ 切欠
１８ｈ 切断部
１８ｉ 背面
１９ 金具
２０ 熱交換器
３０ 受水板
３１ メイン受け部
３１ａ 第１の受水面
３１ｂ 第２の受水面
３２ サブ受け部
３３ 後方下垂部
３４ 前方下垂部
３５ 先端延長部
３６ 側方下垂部
３７ ボルト穴
１００ ダクトファンモジュール
１１０ ダクト部
１２０ ファンユニット
Ａ３ａ，Ａ３ｂ 伏流
Ｃ１−Ｃ４ 隙間
ＣＮ 隅部
ＣＮ’ 排出口側隅部
ＥＧ 稜線
ＦＬ 折れ線

Claims (7)

1. 熱交換器と、
   前記熱交換器の上方に配置され、前記熱交換器に対して散水する散水装置と、
   前記熱交換器の下方に配置され、前記散水装置から前記熱交換器に散水された水を回収する底面を備えたドレンパンと、
   前記ドレンパンによって回収された前記水を排出する排出口と、
   前記熱交換器と前記ドレンパンとの間に配置された受水板と、を有しており、
   前記ドレンパンの底面は、前記排出口に向かって下向きに傾斜しており、
   前記受水板の少なくとも一部は、前記排出口から離れる方向に下向きに傾斜している
   ユニットクーラ。
2. 前記受水板は、少なくとも１本の稜線によって分けられ互いに対して傾斜した第１の受水面と第２の受水面とを有しており、前記熱交換器を伝わってきた前記水を受けて互いに異なる方向に振り分ける
   請求項１に記載のユニットクーラ。
3. 前記稜線は２本あり、前記第１の受水面は、前記排出口側を頂点とし前記稜線を二辺とする略三角形状を有し、前記第２の受水面は、前記第１の受水面を挟んだ両側に配置されている
   請求項２に記載のユニットクーラ。
4. 前記ドレンパンの底面は隅部を有しており、前記第１の受水面と前記第２の受水面のうち少なくとも一方を伝わった水は、前記底面の隅部に向かう
   請求項２または３に記載のユニットクーラ。
5. 前記受水板は、前記隅部に向かって延在する先端延長部を有する
   請求項４に記載のユニットクーラ。
6. 前記受水板は、前記排水口側から離れた縁において、前記ドレンパンの底面に向かって延在する下垂部を有しており、前記下垂部の下端と前記底面との間には隙間が形成されている
   請求項１〜５のいずれかに１項に記載のユニットクーラ。
7. 前記ドレンパンには、前記受水板を支持するための中央仕切り壁が設置され、前記中央仕切り壁と、前記ドレンパンの底面との間には隙間が形成されている
   請求項１〜６のいずれか１項に記載のユニットクーラ。
   
   

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