JP4621090B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、床置きダクトタイプの空気調和機に係り、特に電気部品箱内に収容される電気部品から放出する排熱の処理構造の改良に関する。

たとえばホテルなどの業務用として、床置きダクトタイプの空気調和機が多用される傾向にある。この種の空気調和機として［特許文献１］には、循環冷媒を介して熱源水と空調用空気を熱交換する水熱源ヒートポンプ式空調機が開示されていて、空調用空気を冷却または加熱して、冷房と暖房を行うようになっている。
なお説明すると、ケーシング内に、空調用空気を給気するための送風機、熱源水と循環冷媒を熱交換する水熱交換器、循環冷媒と空調用空気を熱交換する空気熱交換器、圧縮機などを備えたヒートポンプ式の冷凍サイクル部が収容される。さらに、上記送風機の下部に仕切り部を介して空室部が形成され、ここには冷凍サイクル部の電動部品に対する電気制御をなす電気部品を収容する制御装置が配置される。
上記制御装置の電気部品は、作用にともなって発熱するところから、運転中にそのまま放置すると制御装置内の温度上昇が著しくなる。その影響で電気部品の温度がさらに上昇して熱的悪影響が生じ、信頼性が損なわれる虞れがある。そのため、上記仕切り部には適数の貫孔が設けられ、送風機の駆動にともなって形成される給気送風路が空室部と通気可能となっている。
特開２００５−１７２２６４号公報

上述の技術では、制御装置を冷却して温度上昇した空気が、仕切り部材の貫孔を介して給気送風路に導びかれると、水熱交換器や空気熱交換器と熱交換した空気と合流する。これらの合流空気は、給気送風路を介して送風ダクトに導かれ、被空調室から吹出されるようになっている。
しかしながら、この水熱源ヒートポンプ式空調機では、暖房運転ばかりでなく、冷房運転も行うようになっている。暖房運転時は、上記熱交換器を流通して熱交換した空気は温度上昇し、温風となって給気送風路に導かれる。このとき、制御装置を冷却して温度上昇した空気と合流し、ダクトを介して被空調室から吹出される。
すなわち、暖房運転時は制御装置を冷却して温度上昇した空気が熱交換器の熱交換作用の一助をなし、熱交換効率を押上げる結果となる。しかしながら、冷房運転時は、熱交換器で熱交換した冷気に、制御装置を冷却して温度上昇した空気が混合してしまう。冷房運転時は、暖房運転時とは逆に、有効な熱交換作用を得られない。

本発明は上記事情に着目してなされたものであり、その目的とするところは、電気部品の排熱を確実に行って、電気部品の熱的悪影響の発生を抑え、暖房運転と冷房運転に係らず常に有効な熱交換作用を得られる空気調和機を提供しようとするものである。

上記目的を達成するため本発明は、前後左右側面板および天板と底板が取付けられる筐体からなる本体内に、熱交換器と、この熱交換器と間隙を存して配置されるフィルタと、このフィルタを介して熱交換器に熱交換空気を導く送風機および熱交換器と冷媒管を介して連通する圧縮機を備えた冷凍サイクル部が収容され、
本体の左右側面板間に亘って設けられる水平仕切り板と、水平仕切り板の端縁から本体底板との間に亘って設けられる垂直仕切り板とによって電気部品室が本体内に区画され、
電気部品室の内部に冷凍サイクル部の電動部品を電気的に制御する電気部品を収容する電気部品箱が配置され、この電気部品から放出する熱を電気部品箱外へ排出する排熱ファンが電気部品箱に取付けられ、
熱交換器およびフィルタは電気部品室を構成する水平仕切り板上に載設され、
上記水平仕切り板に、排熱ファンによって排出された電気部品箱内の排熱をフィルタの熱交換空気導出側である二次側と熱交換器の熱交換空気導入側である一次側との間に導くよう案内する排熱取込み路を具備する。

本発明によれば、電気部品の作用にともなって排出される熱による、電気部品への熱的悪影響を抑えて信頼性の向上を得られる等の効果を奏する。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は床置きダクトタイプの空気調和機の正面図、図２は同空気調和機を模式的に示す正面図、図３は同空気調和機内部の側面図である。
ここで説明する床置きダクトタイプの空気調和機は、たとえば複数台の空気調和機を並べて配置したり、同一の架台内に組み込んで１ユニットとなし、複数ユニットが被空調室とは別途備えられる専用の機械室に配置される。
筐体（本体）１は、金属製の枠体を前後面と左右側面および天地面とも矩形状に組立て、その表面に板金からなる板材を取付けてなる。筐体１の正面（前面）略中央部に、取付け具を介して吸込みグリル２が着脱自在に取付けられている。筐体１の一側部（図の右側部）下部には、主ドレン管３と、補助ドレン管４および水導入管５と水導出管６の４本の接続口体が突出している。

筐体１の天板部１ａで、この略隅部には吹出し口７が開口されていて、この吹出し口７に図示しない吹出しダクトが挿入し接続される。上記吹出しダクトは、機械室から出て被空調室の天井裏へ延出され、天井板に設けられる複数の室内吹出し口に連通するよう分岐される。
特に、図３に示すように、先に説明した吸込みグリル２と対向する筐体１内部位置には、前面側にフィルタ８が着脱自在に取付けられ、このフィルタ８の背面側に所定間隔を存して主空気熱交換器とファンコイルが一体に重なった構造の空気熱交換器９が配置される。この空気熱交換器９は、ここでは図示しないドレンパン上に載置される。

また、上記筐体天板部１ａ下面には、送風機１０が吊持される。具体的な吊持構造は図示していないが、天板部１ａ下面に筐体１の幅方向に沿って所定間隔を存し、筐体１の前面側と背面側とに亘って平行に一対の案内レールが設けられ、ここにモータベース板の両側端部が差し込まれる。
このモータベース板は、上面が開口する略コ字状に折曲形成されるとともに、両側上端が互いに水平方向に折曲されている。上記案内レールに対して、筐体の前面側からモータベース板の水平折曲部が嵌め込まれ、案内レールに沿って筐体１の背面側へスライド付勢される。

上記モータベース板の筐体１前面側端部にはストッパ片が設けられていて、上記案内レールの端縁にモータベース板のストッパ片が当接することにより、モータベース板の位置決めがなされる。そして、取付け具を介してモータベース板が案内レールと筐体１に取付け固定されるようになっている。
上記モータベース板の水平面部上に、送風機１０を構成するファンモータ１１が載設される。上記ファンモータ１１の回転軸は筐体１の背面側へ突出され、ファン１２が嵌着固定される。このファン１２は、回転にともなって中心軸方向から空気を吸込んで周方向に吹出す多翼型をなす。

さらに、天板部１ａ下面にはファンケース１３が取付けられていて、上記ファン１２の周囲が囲まれる。上記ファンケース１３は、ファンモータ１１の回転軸方向に対向して吸込み口部が開口され、ファンの周部に対向して吹出し口部が設けられる。ファンケースの吸込み口部は筐体１内に開口され、吹出し口部は天板部１ａに設けられる上記吹出し口７に嵌め込まれ、上記吹出しダクトと連通する。
一方、筐体１内の最下部で、この前面側には電気部品室１５が設けられる。この電気部品室１５の外側には、気液分離器、圧縮機、電子膨張弁、三方切換え弁および配管類が配置されるとともに、主水熱交換器と補助水熱交換器からなる水熱交換器が配置される。（電気部品室１５以外は図示していない）
上記圧縮機、気液分離器、電子膨張弁、主水熱交換器および先に説明した空気熱交換器９を構成する主空気熱交換器は冷媒管を介して連通され、これらでヒートポンプ式の冷凍サイクル部１６を構成する。上記ファンコイル、主水熱交換器、補助水熱交換器は三方切換え弁とともに水配管を介して連通されていて、これらで熱源水循環回路を構成する。
上記電気部品室１５は、上記吸込みグリル２の下端部からフィルタ８下端部を介して空気熱交換器９を載置するドレンパンの下面に亘る奥行きで、かつ幅方向が筐体１の左右両側面板１ｂ，１ｃ間に亘って設けられる水平仕切り板１７ａと、この水平仕切り板１７ａの背面側端縁から筐体１の底板１ｄに亘って設けられる垂直仕切り板１７ｂによって区画される筐体１前面側の空間スペースからなる。

上記電気部品室１５を構成する水平仕切り板１７ａ上に、上記フィルタ８および空気熱交換器９のドレンパンが載設されているので、上記水平仕切り板１７ａは、これらフィルタ８および空気熱交換器９と上記電気部品室１５とを仕切ることになる。
上記電気部品室１５内に電気部品箱１８が配置される。この電気部品箱１８は筐体１の底板１ｄ上に載置される矩形の箱体であり、上面部１８ａは水平仕切り板１７ａと間隙を存し、左右両側部１８ｂ，１８ｃは筐体左右側面板１ｂ，１ｃと間隙を存している。前面部１８ｄは筐体１の前面板１ｅと間隙を存して開閉自在に取付けられるが、この前面部１８ｄを筐体前面板１ｅと兼用化しても支障がない。

上記電気部品箱１８の前面部１８ｄと右側部１８ｃおよび背面部１８ｅは、筐体１の前面板１ｅと右側面板１ｃおよび垂直仕切り板１７ｂと、ほとんど密着する寸法設定であっても支障がないが、後述する理由により、電気部品箱１８の上面部１８ａおよび左側部１８ｂは、水平仕切り板１７ａおよび筐体の左側面板１ｂとある程度の間隙を確保する必要がある。
図４は電気部品箱１８内の一部を概略的に示す図、図５は前面板１ｅを取外して筐体１内部を見せた斜視図、図６は排熱取込み口２２を説明するための筐体１の部分拡大図である。

上記電気部品箱１８内には、多数の電気部品Ｄと、これらの電気部品Ｄを接続する配線コードおよびプリント基板等が収容されている。電気部品Ｄ等は、全て上述した冷凍サイクル部１６の電動部品を電気的に制御するためのものである。上記電気部品のほとんどは、作用にともなって発熱するが、たとえばパワートランジスタモジュールのように、特に発熱量の大なる電気部品も含まれる。
筐体１の左側面板１ｂと所定間隙を存して設けられる電気部品箱１８の左側部１８ｂに取付け用孔１９が設けられ、この取付け用孔１９に排熱ファン２０が取付けられる。排熱ファン２０の吸込み側は電気部品箱１８内部に向けられ、吹出し側は間隙を介して設けられる筐体左側面板１ｂに対向する。すなわち排熱ファン２０は、駆動にともなって電気部品箱１８内の熱（空気）を吸い出して、筐体左側面板１ｂに吹付ける。

上記水平仕切り板１７ａにおけるフィルタ８と空気熱交換器９を載置するドレンパンとの間の間隙部で、しかも上記排熱ファン２０の近傍部位に、複数の矩形長孔からなる排熱取込み口２２が設けられる。これら排熱取込み口２２は、直接的には、フィルタ８と空気熱交換器９との間の間隙部位と、電気部品箱上面部１８ａと水平仕切り板１７ａとの間の間隙部位とを連通する。
なお説明すると、後述するように送風機１０が駆動されると、機械室空気である熱交換空気が筐体前面板１ｅに取付けられるグリル２とフィルタ８を介して空気熱交換器９に導かれる。したがって、水平仕切り板１７ａに設けられる排熱取込み口２２は、フィルタ８の熱交換空気導出側であるフィルタ二次側と、空気熱交換器９の熱交換空気導入側である熱交換器一次側との間に開口し、かつ排熱ファン２０側に集中して位置することとなる。

上記排熱ファン２０が駆動することによって電気部品箱１８内の熱を吸い出し、電気部品箱１８の上面部１８ａと電気部品室１５を構成する水平仕切り板１７ａとの間から上記排熱取込み口２２を介して、フィルタ８と空気熱交換器９との間に導く排熱取込み路２３が形成される。
このようにして構成される床置きダクトタイプの空気調和機であり、圧縮機を駆動して冷凍サイクル運転を開始すると、圧縮機において圧縮された冷媒は冷凍サイクル部１６に沿って循環する。

同時に、送風機１０が駆動され、この空気調和機が配置される機械室の空気が吸込みグリル２からフィルタ８を介して空気熱交換器９に導かれ、ここに循環する冷媒と熱交換する。空気熱交換器９で熱交換した空気は、空気熱交換器９を出て送風機１０を構成するファンケース１３の吸込み口部に吸込まれ、吹出し口部から吹出される。そして、吹出し口部が嵌め込まれる吹出し口７を介して吹出しダクトに導かれ、被空調室に設けられる室内吹出し口から吹出されて室内の暖房作用もしくは冷房作用をなす。
また、給水源から水配管に導かれる水は、補助水熱交換器からファンコイルに導かれて主空気熱交換器と熱交換した空気と熱交換をなす。そのあと、通常期の冷房もしくは暖房運転時と、中間期の冷房もしくは暖房運転時に応じて主水熱交換器を介して、もしくは直接、水出口に導くよう三方切換え弁で切換えられる。

あるいは、被空調室の室温が設定温度に到達すると、圧縮機の運転を停止し、代ってファンコイルのみの運転をなすようにしてもよい。このとき、冷房時はクーリングタワーから冷水がファンコイルに導かれ、暖房時にはボイラーから温水がファンコイルに導かれる。送風機１０は継続して駆動され、冷風もしくは温風が被空調室内へ吹出される。すなわち、冷凍サイクル回路をインバータ装置で制御するように、空調負荷に応じて効率よく能力を可変することはできないが、いわゆる柔らかい感じの空調運転が行える。

冷凍サイクル運転をなすと、電気部品箱１８内に収容される電気部品Ｄは上記圧縮機をはじめとして各電動部品を電気的に制御する。電気部品Ｄは作用にともなって発熱し、そのため電気部品箱１８内の温度が上昇する。所定温度に上昇すると、図示しない温度センサーが検知して排熱ファン２０へ駆動信号が送られる。
排熱ファン２０の駆動により電気部品箱１８内に篭っていた熱は電気部品室１５へ取出される。電気部品室１５は電気部品箱１８を狭小の間隙を存して囲っているので、この間隙に電気部品箱１８からの排熱が一旦充満し、さらに全ての排熱は排熱取込み路２３に沿って導かれる。

具体的には、電気部品箱１８からの排熱は、水平仕切り板１７ａの排熱ファン２０近傍部位に開口される排熱取込み口２２に集中する。そして、排熱取込み口２２から水平仕切り板１７ａ上で、フィルタ８の熱交換空気導出側であるフィルタ二次側と空気熱交換器９の熱交換空気導入側である熱交換器一次側との間から導出される。
上述したように、冷凍サイクル運転中は圧縮機とともに送風機１０が駆動されているから、機械室空気が吸込みグリル２とフィルタ８と空気熱交換器９を順次流通している。送風機１０の送風作用によって水平仕切り板１７ａ上はある程度の負圧状態となっていて、排熱取込み口２２から電気部品室１５に放出されていた排熱は効率よく吸出される。

そして排熱は、フィルタ８を通過したあと（二次側）で、空気熱交換器９を通過する前（一次側）の熱交換空気に混合し、これらの混合気は空気熱交換器９に導かれて熱交換される。そして、送風機１０を介して吹出しダクトへ導かれ、被空調室から吹出される。
排熱ファン２０の風量と比較して送風機１０の風量は極めて大であるから、フィルタ８を通過し空気熱交換器９に導かれる熱交換空気に対して電気部品Ｄの排熱が温度変化を加えるようなことはない。たとえある程度の影響があっても、これらの混合空気は空気熱交換器９で熱交換されるから、送風機１０に導かれるのは完全な熱交換作用が行われたあとの状態となっていて被空調室は効率よく空調される。

すなわち、暖房運転時は勿論のこと、冷房運転時においても、電気部品Ｄから放出される排熱が空気熱交換器９の熱交換効率に及ぼす影響がない一方で、電気部品箱１８内から効率よく排熱して、電気部品箱１８内の温度上昇を抑制する。したがって、電気部品Ｄに及ぼす熱的悪影響が無く、電気部品Ｄは長期に亘って信頼性を確保できる。
そして、空気調和機が配置される機械室に電気部品Ｄの熱を排出しないので、機械室の温度が上昇しないですみ、吸込みグリル２から空気熱交換器９に導かれる熱交換空気の温度上昇がない。たとえフィルタ８が目詰まりした状態にあっても、排熱取込み路２３がフィルタ８の熱交換空気二次側に設けられているので、目詰まりの影響を受けずに効率よく排熱が取込まれる。

図７（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、水平仕切り板１７ａを示していて、ここに設けられる排熱取込み口２２の周縁に沿って所定高さのリブ２５が、水平仕切り板１７ａと一体に設けられている。このようなリブ２５を排熱取込み口２２の周縁に沿って設けることによって、水平仕切り板１７ａ上の排熱取込み口２２の周りに浸入した結露、もしくは生成した結露が排熱取込み口２２から電気部品室１５に滴下するのを防止できる。
電気部品室１５に配置される電気部品箱１８は、電気部品Ｄの排熱をより効率よく行うために開放構造となっているので水滴の浸入が容易であり、電気部品Ｄに水滴が付着し易い。そのため、排熱取込み口２２の周縁にリブ２５を設けることで水滴の浸入を確実に防止して、電気部品の破損等の事故防止を図れる。

図８（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）も水平仕切り板１７ａを示していて、上記排熱取込み口２２の周縁に沿ってリブ２５が設けられることは、上述のものと同一である。ここでは、さらに全ての排熱取込み口２２とリブ２５を囲むように防滴カバー３０が設けられることを特徴とする。
この防滴カバー３０は、たとえば左右幅方向の両側端部が開放され、排熱取込み口２２の上方部位と、水平仕切り板１７ａの前後部が閉塞されて、側面視で略コ字状に折曲形成される。開放部分は、左右両側端部に限定されず、前後部位に所定間隔を存して複数の孔からなる開放部を設けてもよく、その両方に設けてもよい。

いずれにしても、リブ２５を設けたうえに開放部を備えた防滴カバー３０を備えることで、水平仕切り板１７ａ上の排熱取込み口２２の周りに浸入した結露、もしくは生成した結露の排熱取込み口２２への浸入をより確実に防止できる。
また、本発明は上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。そして、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。

本発明の実施の形態に係る、床置きダクトタイプの空気調和機の外観斜視図。 同実施の形態に係る、空気調和機の一部を切欠した正面図。 同実施の形態に係る、空気調和機内部の概略構造を説明する側面図。 同実施の形態に係る、電気部品箱内の一部を概略的に示す斜視図。 同実施の形態に係る、筐体前面板を取外して内部を見せた斜視図。 同実施の形態に係る、排熱取込み口を説明するための筐体拡大図。 本発明における他の実施の形態に係る、水平仕切り板の上面図と正面図および側面図。 本発明のさらに他の実施の形態に係る、水平仕切り板の上面図と正面図および側面図。

符号の説明

９…空気熱交換器（熱交換器）、８…フィルタ、１０…送風機、１６…冷凍サイクル部、１８…電気部品箱、Ｄ…電気部品、２０…排熱ファン、２３…排熱取込み路、２２…排熱取込み口。

Claims (2)

1. 前後左右側面板および天板と底板が取付けられる、筐体からなる本体と、
   この本体内に収容され、熱交換器と、この熱交換器と間隙を存して配置されるフィルタと、このフィルタを介して上記熱交換器に熱交換空気を導く送風機および、上記熱交換器と冷媒管を介して連通する圧縮機を備えた冷凍サイクル部とを具備した空気調和機において、
   上記本体の左右側面板間に亘って設けられる水平仕切り板および、この水平仕切り板の端縁から本体底板との間に亘って設けられる垂直仕切り板によって、本体内に区画される電気部品室と、
   この電気部品室の内部に配置され、上記冷凍サイクル部の電動部品を電気的に制御する電気部品を収容する電気部品箱と、
   この電気部品箱に取付けられ、上記電気部品から放出する熱を電気部品箱外へ排出する排熱ファンと、を備え、
   上記熱交換器およびフィルタは、上記電気部品室を構成する上記水平仕切り板上に載設され、
   上記水平仕切り板に、上記排熱ファンによって排出された電気部品箱内の排熱を、上記フィルタの熱交換空気導出側である二次側と、上記熱交換器の熱交換空気導入側である一次側との間に導くよう案内する排熱取込み路が設けられる
   ことを特徴とする空気調和機。
2. 上記排熱取込み路は、上記排熱ファン近傍の上記水平仕切り板部位に開口される排熱取
   込み口を備えたことを特徴とする請求項１記載の空気調和機。

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