JP4623337B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は室内を空気調和する空気調和機に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
冷房運転時の空気調和機では、熱交換器に付着する凝縮水が滴下するので、これを受けるためのドレンパンを設けることが必要である。このため、空気調和機が大型化するので、設置場所に制約がある。
また、ドレンパンに溜まった水を室外へ排水するためのドレン配管も必要である。ドレン水の持つ潜熱はそのまま室外へ捨てられることなり、エネルギ的に無駄である。
【０００３】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、設置工事を簡素化できると共に設置場所の自由度が高い空気調和機を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、室内機に配置され冷房時に蒸発器として働く室内側熱交換器、室外機に配置され冷房時に凝縮器として働く室外側熱交換器、および減圧器を介して、冷媒を循環させる冷媒回路を備える空気調和装置において、室内側熱交換器からの凝縮水を溜める容器と、圧縮機と、容器に溜められる水を室内側熱交換器のみに掛ける散水手段と、室内側熱交換器を介して室内空間へ送風する送風機と、送風機を駆動した状態で、圧縮機を停止させ且つ散水手段に散水させる散水冷房モードを特殊冷房モードとして有する制御手段とを備え、上記散水冷房モードでは、室内側熱交換器に散水された凝縮水を再蒸発させて顕熱交換することにより、送風機から送られる空気を冷却して室内空間へ送るようにしていることを特徴とする。
【０００５】
本構成では、特殊冷房モードとしての散水冷房モードにおいて、送風機を駆動した状態で圧縮機を停止し、容器に溜められた室内側熱交換器からの冷たい凝縮水を室内側熱交換器に散水する。凝縮水を再蒸発させて顕熱交換することにより送風機から送られる空気を冷却し、冷房運転を実施する。従来のドレンパンやドレン配管を廃止することが可能となり、設置工事を簡素化できる。また、設置場所の制約が少なくなり、設置の自由度が増す。
【０００６】
請求項２記載の発明は、請求項１において、上記散水手段は室内側熱交換器の各フィンを貫き内部に水を流す通水管を含み、この通水管は散水穴を有することを特徴とする。この場合、通水管を熱交換器の上方に配置する場合と比較して、小型化を達成できる。
請求項３記載の発明は、請求項２において、上記通水管は室内側熱交換器の冷却管の一部を閉塞した行き止まり管として構成され、通水管の一端を容器に接続する経路が設けられていることを特徴とする。この場合、通水管を冷却管とは別途に構成する場合と比較して構造を簡素化でき、また、製造コストを安くすることができる。
【０００７】
請求項４記載の発明は、請求項２又は３において、上記通水管は室内側熱交換器のフィンの少なくとも上部に配置されることを特徴とする。この場合、フィンの上部に吹き掛けられた散水が重力でフィンの下部へ移動するので、散水を効率的に利用できる。
請求項５記載の発明は、請求項１ないし４の何れか一つにおいて、上記散水手段は容器に溜められた水を圧送するポンプと、圧送された水をフィンに吹き掛ける手段とを含むことを特徴とする。この場合、圧送された水をフィンに吹き掛けるので、フィンの広い範囲に向けて効率的に水を吹き掛けることが可能となる。
【０００８】
請求項６記載の発明は、請求項５において、上記吹き掛ける手段はノズルを含むことを特徴とする。ノズルであれば、噴出の方向や圧力を自在に調整することができる。
【００１１】
請求項７記載の発明は、請求項１ないし６の何れか一つにおいて、上記容器の所定の高水位を検出する手段と容器の所定の低水位を検出する手段とをさらに備え、制御手段は所定の高水位が検出されたときに特殊冷房モードに切り換え、所定の低水位が検出されたときに通常の冷房モードに切り換えることを特徴とする。本構成では、容器内の凝縮水が所定の高水位になると、散水冷房モードか或いは加湿冷房モードで、圧縮機を駆動せずに冷房運転して省エネを図る一方、容器内の凝縮水を減じていき、容器内の凝縮水が所定の低水位になると、圧縮機を駆動する通常の冷房モードに戻す。
【００１２】
請求項８記載の発明は、請求項１ないし７の何れか一つにおいて、上記容器がドレンパンを兼用することを特徴とする。この場合、部材の兼用により、構造を簡素化し、小型で安価な空気調和機を提供できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施の形態の空気調和機の内部構成を示す概略断面図である。本実施の形態では空気調和機１が室内機としての天井埋設型（カセット型）のものである例に則して説明するが、これに限定されるものではない。
図１を参照して、本空気調和機１は例えば天井埋設型（カセット型）の室内機からなり、箱状をなす空気調和機本体としてのケーシング２と、このケーシング２の下面に接続されて天井面２１の開口２２を覆う化粧パネル３と、ケーシング２の中央部に配置された遠心式の送風機４と、この送風機４の周囲下流に配置されたフィンコイル式の熱交換器５と、熱交換器５の下方に配置され熱交換器５から落下する凝縮水を受けるドレンパンを兼用する容器６と、所要時に熱交換器５に散水する散水装置Ａとを備えている。２ａはケーシング２の表面を覆う断熱材である。
【００１４】
化粧パネル３の中央部には略矩形をなす吸込口７が設けられ、この吸込口７の周囲４方に吹出口８が設けられている。ケーシング３内には、吸込口７からエアフィルタ９、送風機４および熱交換器５を介して吹出口８に至る風路１０が形成されている。すなわち、送風機４が駆動されることによって、吸込口７からエアフィルタ９を通してケーシング２内に吸い込まれた空気は、送風機４の遠心方向に吹き出されて熱交換器５のフィン１１間を流れて加熱又は冷却され、吹出口８を通して室内空間へ吹き出されるようになっている。
【００１５】
図１，図２および図３を参照して、熱交換器５は互いの間に所定の間隔を設けて平行に並ぶ多数のフィン１１と、これらのフィン１１を貫く熱交換用の多数の冷却管１２とを備えている。これらの冷却管１２はジグザグ状をなしてひとつながりに接続されている。
散水装置Ａは、熱交換器５の各フィン１１を貫くようにして配置される通水管１３を備えており、図３および図４に示すように、通水管１３の周面１４には、通水管１３内を流される洗浄液を熱交換器５の各フィン１１に吹き掛ける吹掛け手段として多数のノズル１５が形成されている。ノズル１５は散水穴１５ａを有している。ノズル１５を廃止し、通水管１３の周面１４に単なる穴からなる散水穴を設けることもできる。
【００１６】
散水装置Ａは、上記の通水管１３と、上記容器６から通水管１３に至る経路１６に設けられ、容器６から水を汲み上げて通水管１３内に圧送するポンプ１７とを備えている。
図２に示すように、通常の冷房時に蒸発器として働く熱交換器５、圧縮機１８、室外機に内蔵され通常の冷房時に凝縮器として働く熱交換器１９、および減圧器２０を介して冷媒を循環させる冷媒回路２３が構成されている。
【００１７】
通水管１３は冷却管１２の一部を閉塞した行き止まり管として構成されている。冷却管１２の一部を用いて通水管１３を構成するので、通水管１３を冷却管１２とは別途に構成する場合と比較して構造を簡素化でき、また製造コストを安くすることができる。通水管１３の一端は上記の経路１６を介してポンプ１７および容器６に接続されている。
図４に示すノズル１５の場合、通水管１３の周面１４に形成した穴の周囲の一部を切り起こすことにより、容易に形成できる。また、ノズル１５の場合、噴射の方向と圧力を自在に調整できる。なお、上記の吹掛け手段は単なる穴でも良い。単なる穴の場合、非常にコスト安価に吹掛け手段を構成できる。
【００１８】
上記の通水管１３は熱交換器５のフィン１１の少なくとも上部に配置されていることが、好ましい。というのは、上部に配置すると、フィン１１の上部に吹き掛けられた散水がフィン１１を伝わって下部まで達するし、また、噴射された散水が下向きに拡がる傾向にあるので、フィン１１の上下全体に散水を行き渡らせることができるからである。すなわち、散水を効率的に利用できる。
図２を参照して、容器６には、容器６内の水位が所定の高水位Ｈ（例えば満杯）になることを検出する第１のフロートスイッチ２４と、容器６内の水位が所定の低水位Ｌになることを検出する第２のフロートスイッチ２５とが設けられている。
【００１９】
第１および第２のフロートスイッチ２４，２５はマイクロコンピュータ等からなる制御部２６に接続され、これらのフロートスイッチ２４，２５からの信号が制御部２６に与えられる。また、制御部２６には、ポンプ１７用のモータ２７のドライバ２８、圧縮機１８用のモータ２９のドライバ３０、送風機４用のモータ４ｂのドライバ３１が接続され、制御部２６から各ドライバ２８，３０，３１に信号が与えられて、ポンプ１７、圧縮機１８、送風機４の運転、停止が制御されるようになっている。
【００２０】
次いで、図５のフローチャートを参照して、制御の流れについて説明する。通常の冷房モードでは、送風機４を駆動すると共に圧縮機１８を駆動し（ステップＳ１，Ｓ２）、熱交換器５を通過する空気を熱交換器５により冷却する。その間、容器６内の水位を監視し、第１のフロートスイッチ２４が容器６内の所定の高水位Ｈを検出する（ステップＳ３）と、特殊冷房モードである散水冷房モードに移行する。
【００２１】
散水冷房モードでは、圧縮機１８の運転を停止するとともにポンプ１７を駆動する（ステップＳ４，Ｓ５）。これにより、容器６内の冷たい凝縮水が通水管１３に圧送され、ノズル１５を介して熱交換器５の各フィン１１に吹き掛けられる。送風機４により送られる空気は各フィン１１に吹き掛けられる冷たい凝縮水によって冷やされることになる。
そして、各フィン１１に吹き掛けられた水は一部蒸発し、蒸発しきれなかった水は滴下されて再び容器６内に戻る。そして、容器６内の水位が所定の低水位Ｌにまで低下したことが第２のフロートスイッチ２５により検出されると（ステップＳ６）、ポンプ１７を停止した後、散水冷房モードから通常の冷房モードに戻る（ステップＳ７，Ｓ２）。
【００２２】
本実施の形態によれば、下記の作用効果を奏する。すなわち、
１）散水冷房モードにおいて、圧縮機４を停止した状態で、容器６内の冷たい凝縮水を熱交換器５に散水する。凝縮水を再蒸発させて顕熱交換することにより送風機４から送られる空気を冷却し、冷房運転を実施する。容器６によって従来のドレンパンを兼用することにより、従来のドレンパンやドレン配管を廃止することが可能となり、設置工事を簡素化できるとともに小型で安価な空気調和機を提供できる。また、設置場所の制約が少なくなり、設置の自由度が増す。
２）熱交換器５の各フィン１１を貫く通水管１３を用いて散水するので、この通水管を熱交換器の上方に配置する場合と比較して、小型化を達成できる。
３）通水管１３は熱交換器５の冷却管１２の一部を用いて構成するので、構造を簡素化でき、また、製造コストを安くすることができる。
４）ポンプ１７により圧送された水をフィン１１に吹き掛けるので、フィン１１の広い範囲に向けて効率的に水を吹き掛けることが可能となる。しかも、通水管１３にノズル１５を設けているので、水の噴出の方向や圧力を自在に調整することができる。
【００２３】
なお、上記通水管１３を複数設けて、これらを略均等位置に配置しても良い。
この場合、均等配置された複数の通水管１３によりフィン１１全体にまんべんなく散水を吹き掛けることができる。
次いで、図６および図７は本発明の別の実施の形態を示している。これらの図を参照して、本実施の形態では、フィン１１を貫く通水管１３を廃止し、熱交換器５の側面から所定間隔離間して平行に延びる通水管３２を設け、この通水管３２に複数のノズル３３を設けている点である。他の構成については図２の実施の形態と同様であるので、図に同一符号を付してその説明を省略する。本実施の形態においても、図２の実施の形態と同様の上記１）および４）の作用効果を奏することができる。
【００２４】
次いで、図８および図９は本発明の参考形態を示している。図８を参照して、本参考形態が図２の実施の形態と主に異なるのは、通水管１３やポンプ１７を含む散水装置Ａに代えて、吸い上げ手段としてのスポンジ体３４を設けた点にある。ポンプ１７の廃止に伴って、これを駆動するモータ２７やドライバ２８も廃止される。スポンジ体３４の下端は常に水に浸っている必要があるので、第２のフロートスイッチ２５よりも下位になるようにその高さ位置が設定されている。他の構成については、図２の実施の形態と同様であるので、図に同一符号を付してその説明を省略する。
【００２５】
図９に示すフローチャートを参照して、本参考形態における制御の流れについて説明する。通常の冷房モードでは、送風機４を駆動すると共に圧縮機１８を駆動し（ステップＳ１，Ｓ２）、熱交換器５を通過する空気を熱交換器５により冷却する。その間、容器６内の水位を監視し、第１のフロートスイッチ２４が容器６内の所定の高水位Ｈを検出する（ステップＳ３）と、特殊冷房モードである加湿冷房モードに移行する。
【００２６】
加湿冷房モードでは、圧縮機１８の運転を停止することにより省エネを図る（ステップＳ４）。スポンジ体３４により容器６内から吸い上げられた水が蒸発し、その気化熱によって送風機４から送られる空気を冷却し、冷房運転を実施する。
そして、各フィン１１に吹き掛けられた水は一部蒸発し、蒸発しきれなかった水は滴下されて再び容器６内に戻る。そして、容器６内の水位が所定の低水位Ｌにまで低下したことが第２のフロートスイッチ２５により検出されると、加湿冷房モードから通常の冷房モードに戻る（ステップＳ５，Ｓ２）。
【００２７】
本参考形態では、所要時に圧縮機１８を駆動しない省エネの冷房運転が実施できる。また、容器６によってドレンパンを兼用することにより、従来のドレンパンやドレン配管を廃止することが可能となり、設置工事を簡素化できる。また、設置場所の制約が少なくなり、設置の自由度が増す。また、容器６内から水を吸い上げる手段としてスポンジ体３４を用いれば、構造が簡単でコストが安い。また、吸水した水を蒸発させるに伴ってさらに吸水するというように自動的に吸水が調整されるので、便利である。
【００２８】
なお、上記のスポンジ体３４に代えて、図１０に示すように、吸い上げ手段として加湿器３５を用いても良い。加湿器３５としては、通風可能なシェル３６内に透湿性多孔質膜からなる多数の上下に延びるパイプ３７を並べて形成したものを例示することができる。パイプ３７は毛細管現象により容器６内の水を吸い上げる。この場合、加湿器３５を内蔵するタイプの空気調和機において、凝縮水を加湿に利用でき、加湿器への従来の給水構造を簡素化したり廃止したりすることができる。
【００２９】
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の空気調和機の概略断面図である。
【図２】空気調和機の要部とその電気的構成を示す模式図である。
【図３】散水装置の要部の一部欠載斜視図である。
【図４】熱交換器および通水管の断面図である。
【図５】図１の実施の形態における冷房運転の制御の流れを示すフローチャートである。
【図６】本発明の別の実施の形態の要部とその電気的構成を示す模的図である。
【図７】図６の実施の形態の通水管の斜視図である。
【図８】本発明の参考形態の要部とその電気的構成を示す模式図である。
【図９】図８の参考形態における冷房運転の制御の流れを示すフローチャートである。
【図１０】本発明の別の参考形態の要部の一部破断側面図であり、図８の参考形態のスポンジ体に代えて加湿器を用いる例を示している。
【符号の説明】
１ 空気調和機
２ ケーシング（空気調和機本体）
４ 送風機
４ｂ モータ
５ 熱交換器
６ ドレンパン
１０ 風路
１１ フィン
１２ 冷却管
１３，３２ 通水管
１４ 周面
１５，３３ ノズル（吹き掛ける手段）
１６ 経路
１７ ポンプ
１８ 圧縮機
Ａ 散水装置
２３ 冷媒回路
２４ 第１のフロートスイッチ
２５ 第２のフロートスイッチ
２６ 制御部
２７，２９ モータ
２８，３０，３１ ドライバ
３４ スポンジ体（吸い上げる手段）
３５ 加湿器（吸い上げる手段）
３６ シェル
３７ パイプ

Claims (8)

1. 室内機に配置され冷房時に蒸発器として働く室内側熱交換器（５）、室外機に配置され冷房時に凝縮器として働く室外側熱交換器（１９）、および減圧器（２０）を介して、冷媒を循環させる冷媒回路（２３）を備える空気調和装置において、
   室内側熱交換器（５）からの凝縮水を溜める容器（６）と、圧縮機（１８）と、容器（６）に溜められる水を室内側熱交換器（５）のみに掛ける散水手段（Ａ）と、室内側熱交換器（５）を介して室内空間へ送風する送風機（４）と、送風機（４）を駆動した状態で、圧縮機（１８）を停止させ且つ散水手段に散水させる散水冷房モードを特殊冷房モードとして有する制御手段（２６）とを備え、
   上記散水冷房モードでは、室内側熱交換器（１９）に散水された凝縮水を再蒸発させて顕熱交換することにより、送風機（４）から送られる空気を冷却して室内空間へ送るようにしていることを特徴とする空気調和機。
2. 上記散水手段（Ａ）は室内側熱交換器（５）の各フィン（１１）を貫き内部に水を流す通水管（１３）を含み、この通水管（１３）は散水穴（１５ａ）を有することを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
3. 上記通水管（１３）は室内側熱交換器（５）の冷却管（１２）の一部を閉塞した行き止まり管として構成され、通水管（１３）の一端を容器（６）に接続する経路（１６）が設けられていることを特徴とする請求項２記載の空気調和機。
4. 上記通水管（１３）は室内側熱交換器（５）のフィン（１１）の少なくとも上部に配置されることを特徴とする請求項２又は３記載の空気調和機。
5. 上記散水手段（Ａ）は容器（６）に溜められた水を圧送するポンプ（１７）と、圧送された水をフィン（１１）に吹き掛ける手段（１５）とを含むことを特徴とする請求項１ないし４の何れか一つに記載の空気調和機。
6. 上記吹き掛ける手段（１５）はノズル（１５）を含むことを特徴とする請求項５記載の空気調和機。
7. 上記容器（６）の所定の高水位（Ｈ）を検出する手段（２４）と容器の所定の低水位（Ｈ）を検出する手段（２５）とをさらに備え、制御手段（２６）は所定の高水位（Ｈ）が検出されたときに特殊冷房モードに切り換え、所定の低水位（Ｌ）が検出されたときに通常の冷房モードに切り換えることを特徴とする請求項１ないし６の何れか一つに記載の空気調和機。
8. 上記容器（６）がドレンパンを兼用することを特徴とする請求項１ないし７の何れか一つに記載の空気調和機。

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