JP4874274B2

JP4874274B2 - 空気調和機

Info

Publication number: JP4874274B2
Application number: JP2008031015A
Authority: JP
Inventors: 一夫高橋; 宏明薄井; 圭子黒河; 大輔鈴木; 毅樂間; 哲也山本; 春樹美濃島
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2008-02-12
Filing date: 2008-02-12
Publication date: 2012-02-15
Anticipated expiration: 2025-08-30
Also published as: JP2008122076A

Description

本発明は、ドレン水を受けるドレンパンを備えた空気調和機に関する。

一般に、熱交換器と、熱交換器で生成されるドレン水を受けるドレンパンとを備える空気調和機が知られている。この種のものでは、ドレンパンに貯溜したドレン水にスライムが発生し易く、これがドレンパンやドレンホースの詰まりの原因になっていた。

これを解消するため、従来では、ドレンパンにスライム発生防止剤を配置したもの等が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平６−１５９７１０号公報

しかし、従来の構成では、ドレン水に薬剤を混合させて化学的にスライムの発生を抑えるようにしているため、染み込ませた薬剤がなくなれば効果はなくなり、結局、耐久性すなわちスライムの発生を抑制する持続性に難があるという問題がある。

そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、ドレンパンにスライムが発生することを恒久的に抑えることができる空気調和機を提供することにある。

本発明は、熱交換器と、この熱交換器で生成されるドレン水を受けるドレンパンと、このドレンパンに溜まったドレン水を汲み上げ、ドレンホースの立ち上げ部を介して外部に排水するドレンポンプとを備え、前記ドレンホースの立ち上げ部には電極間に電圧を印加してドレン水を処理する電解ユニットを配置し、前記電解ユニットは、前記立ち上げ部に設けられて当該立ち上げ部が延出する方向に長さを長くした電解槽を備え、この電解槽内に前記電極を前記立ち上げ部が延出する方向に沿って配置し、前記電解槽内の水位を検出する手段を備え、水位が、電極の上端部が浸水する位置まで上昇すると電極に通電し、この電解ユニットで処理したドレン水を、前記ドレンポンプの運転停止に伴って、前記ドレンパンへ戻し、ドレンパン内のスライムの発生を防止可能とし、水位が前記位置を下回ると電極への通電を停止することを特徴とする。
本発明では、ドレンホースの立ち上げ部に電解ユニットを配置したため、電解ユニット内で、電極に印加して、スライムの発生の防止機能を有したドレン水に処理し、この処理したドレン水を、ドレンポンプの運転停止に伴って、ドレンパンへ戻すため、ドレンパン内のスライムの発生を防止できる。

この場合において、冷房運転もしくは除湿運転の運転中、あるいは、運転終了後、前記ドレンポンプを運転するとともに、前記電解ユニットの電極に通電する制御手段を備える構成としても良い。

また、前記電解ユニットに、前記ドレン水が有する冷熱を蓄え、次回以降のドレン水を冷却する蓄熱手段を設けた構成としても良い。また、前記電解ユニットは、ドレン水の撹拌手段を備える構成としても良い。

前記電極は電解ユニット内に略垂直に対に配置される構成としても良い。また、前記電解ユニットは縦長の電解槽を備え、この電解槽の下部にドレン水の入口が設けられ、電解槽の上部にドレン水の出口が設けられる構成としても良い。
前記電解ユニットは縦長の電解槽を備え、電解槽内には電極が略垂直に対に配置され、電解槽の下部にドレン水の入口が設けられ、電解槽の上部にドレン水の出口が設けられる構成としても良い。

本発明では、ドレンパンへのスライムの発生を恒久的に抑えることができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は空気調和機本体と化粧パネルとを示す断面図であり、図２は空気調和機本体を示す底面図である。

図において、１は空気調和機を示し、この空気調和機１は、図示しない室外機と組み合わされて、圧縮機、室外熱交換器等で構成される冷凍サイクルを備えており、図１に示すように、建屋４０の天井空間４１内に吊り下げて固定されている。図１および図２の形態は、４方向天井カセット形の空気調和機１の例であり、空気調和機本体２と化粧パネル３とを有し、この化粧パネル３の中央には吸込口４が開口し、化粧パネル３の吸込口４の周囲には吹出口５が開口している。建屋４０からは４本のボルト４２が垂直下方に設定されており、これら４本のボルト４２は、空気調和機本体２の吊り金具４３に夫々止着されている。

空気調和機本体２内には、ファンモータ６、室内ファン７（ターボファン）、仕切板８、ドレンポンプ１２、ドレン排水口１３、冷媒配管１４、ドレンポンプ制御手段、制御手段などの制御装置を有する電装箱１５、熱交換器１６などが配置されている。

室内ファン７は、ファンノズル１７に対応して配置されている。熱交換器１６は、ほぼ矩形状に曲げられ、室内ファン７を囲むように四方の吹出口５の近くに配置されている。仕切板８は、熱交換器１６の管板２１、２１間をつなぎ、この仕切板８で仕切られた熱交換器１６の外側の空間２０にはドレンポンプ１２、ドレン排水口１３、室内メカ弁１８等が収容されている。仕切板８は、運転時に、室内ファン７からの空気が漏れ出るのを防いでおり、この仕切板８の存在により、四方の吹出口５から熱交換された空気が室内Ｒに確実に吹き出されるようになっている。

図３は、ドレンパンの図である。図３において、熱交換器１６の下方にはドレンパン２２が設けられている。このドレンパン２２の底部には、一段低くなったドレン溜まり２２Ａが形成され、このドレン溜まり２２Ａにドレンポンプ１２が配置されている。このドレンポンプ１２には、例えばＤＣモータ等のドレンポンプ駆動手段２３が、さらに、このドレンポンプ駆動手段２３には回転数を運転制御できるドレンポンプ制御手段２４が接続されている。

ドレンポンプ制御手段２４は、室内ファン７が運転しているかどうかを検知する室内ファン運転停止検知手段２６（以下単にファン運転検知手段という）と、ドレンポンプ１２の回転数を設定する回転数設定手段２７とを備えている。
回転数設定手段２７は、ファン運転検知手段２６が室内ファン７の運転中であることを検知しているときは、ドレンポンプ１２を最大回転数に設定してドレンポンプ駆動手段２３に出力し、ファン運転検知手段２６が室内ファン７の停止を検知した後は、排水可能な最小回転数をドレンポンプ駆動手段２３に出力する。そして、ドレンポンプ駆動手段２３は、回転数設定手段２７から出力された回転数でドレンポンプ１２を運転する。

また、ドレンポンプ１２の排水口１３には、ドレン水を機外に排水するドレンホース１９が接続されている。このドレンホース１９は、上方向に延びる立ち上げ部１９Ａを備え、この立ち上げ部１９Ａに残存したドレン水は、ドレンポンプ１２の運転が停止されると、ドレンパン２２上に戻されるようになっている。

本実施形態では、ドレンホース１９の立ち上げ部１９Ａに電解ユニット３０が配置されている。この電解ユニット３０は、ドレンホース２１よりも拡径した縦長の電解槽３１と、この縦長の電解槽３１に略垂直に配置される一対の電極３２、３３とを備え、電極３２、３３に印加することによりドレン水を処理する。
これら電極３２，３３は制御手段３４に接続され、この制御手段３４の制御下で、電極３２，３３に電圧が印加されると、電解槽３１に流入したドレン水を電気分解して活性酸素種（例えばオゾン）を発生させる。
縦長の電解槽３１の下部３１Ａにはドレン水の入口が設けられ、電解槽３１の上部３１Ｂにはドレン水の出口が設けられる。本実施形態では、電解槽３１が縦長なので、それが横長の場合に比較して、少ないドレン水でも電解槽３１内の水位が高くなる。したがって、溜まったドレン水中に電極３２，３３が浸り易くなり、電解槽３１内での電解効果が速やかに発揮される。

ここで、活性酸素種とは、通常の酸素よりも高い酸化活性を持つ酸素分子と、その関連物質のことであり、スーパーオキシドアニオン、一重項酸素、ヒドロキシルラジカル、或いは過酸化水素といった、いわゆる狭義の活性酸素に、オゾン、次ハロゲン酸等といった、いわゆる広義の活性酸素を含めたものとする。

この活性酸素種は、スライムの発生を防止し、ドレンパン２２やドレンホース１９にスライムが発生しにくくする。電極材料としては、ドレン水（水道水のように塩素が含まれていないもの）を電気分解して活性酸素種を生成できるようなものが望ましく、例えばオゾン、過酸化水素、ラジカル等を生成できる材料であり、具体的には白金、酸化鉛、白金タンタルなどが好適である。この中で、白金タンタル電極は、イオン種が希薄なドレン水からでも、電解により高効率に安定してオゾンを生成できるため、この点で最も好ましい。このとき、カソード電極では、
４Ｈ⁺＋４ｅ^-＋（４ＯＨ^-）→２Ｈ₂＋（４ＯＨ^-）
の反応が起こり、アノード電極では、
２Ｈ₂Ｏ→４Ｈ⁺＋Ｏ₂＋４ｅ^-
の反応と同時に、
３Ｈ₂Ｏ→Ｏ₃＋６Ｈ⁺＋６ｅ^-
２Ｈ₂Ｏ→Ｏ₃＋４Ｈ⁺＋４ｅ^-
の反応が起こる。
このように、アノード電極で生成されたオゾン（Ｏ₃）は速やかにドレン水中に溶解し、オゾンが溶解したドレン水（以下、オゾン水という）にてスライムの防止効果が発揮される。具体的には、オゾン水は、ドレンポンプ１２の停止に伴って、ドレンパン２２上に戻されるため、このドレンパン２２でのスライムの発生を防止する。また、ドレンホース１９を通じて外部に排出されたオゾン水は、当該ドレンホース１９内におけるスライムの発生を防止する。

また、電解ユニット３０の電解槽３１には、その内側に蓄熱材３５が配置されている。この蓄熱材３５は、冷房運転時に発生したドレン水が有する冷熱を蓄えるものである。ここで、蓄熱材３５を設ける理由について説明する。
一般に、オゾンは、図４に示すように、水温が低いほど水への溶解度が高くなることが知られている。このため、ドレン水の電気分解時には、ドレン水の水温を低く保つことにより、オゾン濃度の高いオゾン水を作成することが望ましい。

しかし、ドレンパン２２上に溜められたドレン水は、時間経過とともに雰囲気温度によって温められる。このため、本構成では、電解槽３１に蓄熱材３５を設けることにより、冷房運転直後の電気分解時には、外部に排出されるドレン水の冷熱を蓄熱材３５に蓄えておき、次回以降の電気分解時には、上記冷熱で電解槽３１に供給されたドレン水を冷却することによって、オゾン濃度の高いオゾン水を容易に生成可能としている。

また、電解ユニット３０は、電解槽３１内に流入したドレン水を撹拌するための撹拌羽根（撹拌手段）３６を備える。この撹拌羽根３６には、例えばＤＣモータ等の撹拌羽根駆動手段（以下単に羽根駆動手段という）３７が接続される。この羽根駆動手段３７は、上記制御手段３４の制御下、電気分解時に撹拌羽根３６を動作させることにより、電解槽３１内でドレン水を撹拌して電気分解を効率的に行う。なお、上述したように、撹拌羽根駆動手段３７としてＤＣモータを例としてあげたが、他にはドレン水の流れを駆動源として、撹拌羽根３６制御するようにしても良い。

次に、ドレンポンプ制御手段２４の動作について説明する。
空気調和機１の冷房運転が開始されると、圧縮機および室内ファン７が運転を開始する。室内ファン７が運転を開始したとき、ドレンポンプ制御手段２４のファン運転検知手段２６が室内ファン７の運転中であることを検知し、回転数設定手段２７がドレンポンプ１２を最大回転数に設定し、ドレンポンプ駆動手段２３が最大回転数でドレンポンプ１２を運転する。ドレンポンプ１２が運転することによって、ドレンパン２２に溜まったドレン水が汲み上げられて機外に排水される。

冷房運転が停止され、圧縮機および室内ファン７が運転を停止すると、ファン運転検知手段２６が室内ファン７の運転の停止を検知する。室内ファン７が停止されたことによって回転数設定手段２７がドレンポンプ駆動手段２３の回転数を排水可能な最小回転数に設定し、ドレンポンプ駆動手段２３がこの回転数でドレンポンプ１２を作動する。ドレンポンプ１２を排水可能な最小回転数で運転することで、ドレンポンプ１２の水かき音等の騒音を最小限にするとともに、圧縮機および室内ファン７停止後も熱交換器１６等に付着し流れ落ちてドレンパン２２に溜まるドレン水を排水する。

次に、ドレンパン２２の水位が一定値以下になると、ドレンポンプ１２は排水できなくなるので、ドレンポンプ１２の運転を停止する。このドレンポンプ１２の停止の時期については、室内ファン７停止後、例えば２０分間位運転してから停止するように設定してもよく、また、ドレンパン２２内に水位センサ等（図示せず）のセンサを設けてドレンパン２２の水位が排水できる最低水位になったときにドレンポンプ１２の運転を停止するようにしてもよい。

ところで、ドレンポンプ１２の運転を停止すると、ドレンホース１９の立ち上げ部１９Ａに残存したドレン水は自重によってドレンパン２２に戻されるため、冷房運転後には、いずれにしてもドレンパン２２にドレン水が溜まる状態にある。本実施形態では、ドレンパン２２に溜まったドレン水をドレンポンプ１２で電解ユニット３０に汲み上げ、この電解ユニット３０で電気分解した後、オゾン水として再びドレンパン２２に戻すことによって、スライムの発生を防止している。

ここで、このドレンパン２２に溜まったドレン水の電気分解動作について図５を参照して説明する。本実施形態では、この電気分解動作は、空気調和機の運転の停止時に間欠的（例えば３時間ごと）に行われる。

ドレンポンプ制御手段２４はドレンポンプ１２を運転する（ステップＳ１）。この場合、ドレンポンプ１２は、上記した最小回転数で運転されることにより、ドレンポンプ１２の水かき音等の騒音を最小限としている。

続いて、制御手段３４は、電解ユニット３０の電解槽３１内に供給されたドレン水の水位が所定位置まで上昇したか否かを判別する（ステップＳ２）。具体的には、この所定位置は、電解槽３１内に配置される電極３２、３３の上端部が浸水する位置であり、この位置は、図示しない水位センサで検知している。

この判別において、ドレン水の水位が所定位置まで上昇した（ステップＳ２；Ｙｅｓ）場合には、制御手段３４は、電極３２、３３への通電を開始し（ステップＳ３）、ドレン水を電気分解することによって、活性酸素種であるオゾンが溶解したオゾン水を生成する。この場合、電極３２、３３への通電に伴い、制御手段３４は、羽根駆動手段３７を動作させて撹拌羽根３６を運転する。
ここで、蓄熱手段３５は、冷房運転直後の電気分解時に供給されるドレン水が有する冷熱を蓄えておき、この冷熱を、次回以降の電気分解時に供給されるドレン水に与えることにより、当該次回以降の電気分解時に供給されるドレン水を冷却する。これにより、オゾン濃度の高いオゾン水を容易に生成可能となる。

続いて、制御手段３４は、電極３２、３３への通電から所定時間（本実施形態では５分）が経過したか否かを判別し（ステップＳ４）、所定時間が経過した（ステップＳ４；Ｙｅｓ）には、ドレンポンプ制御手段２４を介して、ドレンポンプ１２の運転を停止する（ステップＳ５）。本実施形態では、ドレンポンプ１２の運転を停止すると、電解ユニット３０の電解槽３１及びドレンホース１９の立ち上げ部１９Ａ内のオゾン水（ドレン水）はドレンパン２２に戻される。

次に、制御手段３４は、上記電解槽３１内のオゾン水の水位が上記所定位置を下回ったか否かを判別する（ステップＳ６）。この判別において、オゾン水水位が所定位置を下回った（ステップＳ６；Ｙｅｓ）場合には、電極３２，３３への通電を停止するとともに、撹拌羽根３６の運転を停止する（ステップＳ７）。これにより、電解槽３１内に水が供給されていない状態で通電することを防止されるため、電極３２、３３の寿命の長期化を図ることができる。

本実施形態によれば、電解分解によって生成されたオゾン水が、ドレンパン２２に戻されることによりスライムの発生が防止される。この構成では、ドレンパン２２に溜まるドレン水にスライムが恒久的に発生せず、ドレンパン２２が浄化されるとともに脱臭効果が発揮される。また、このドレン水をドレン配管１９に流下させることにより、ドレン配管１９内のスライムの発生も恒久的に抑制される。この点から見れば、ドレンパン２２のメンテナンスフリーが達成される。

また、本実施形態では、冷房運転の終了後、制御手段３４は、ドレンホース１９の立ち上げ部１９Ａ内に残存したドレン水の電気分解を行うため、短時間で高濃度のオゾン水を生成することができ、このオゾン水によってドレンパン２２にスライムが発生することを防止できる。

また、本実施形態では、電解ユニット３０の電解槽３１には、ドレン水が有する冷熱を蓄え、次回以降の電気分解時に供給されたドレン水を冷却する蓄熱手段３５が設けられているため、当該次回以降の電気分解時にドレン水温度を低温に保つことができ、高濃度のオゾン水を生成することができる。また、本実施形態では、電解ユニット３０は、電解槽３１内に流入したドレン水を撹拌する撹拌羽根３６を備えるため、電気分解を効率的に行うことができる。

上記電極が組み込まれた空気調和機は、排水系のトラブルを低減し、メンテナンスを容易とするだけでなく、空調機器内部の浄化を行うため、より快適な空調実現に貢献するものであり、特に、学校や病院、コンビニエンスストアなど、不特定多数の多くの人が集まる建物に設置されて有効である。

以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、電気分解動作は所定時間ごとに行う構成としているが、ドレンパン上のオゾン濃度を検出し、この濃度が所定値以下になったら、当該電気分解動作を行う構成としても良い。

また、上記実施形態では、空気調和機１の冷房運転停止にのみ電気分解動作を行う構成としていたが、冷房運転時にドレンポンプが運転している場合には、電極に通電してドレン水を電気分解する構成としてもよい。この場合、電気分解によって生成されたオゾン水がドレンホース１９を介して機外に排出されることとなるが、オゾン水によってドレンホース１９内部のスライムが除去されるため、ドレンホース１９を清潔に保つことが可能となる。さらに、ドレンポンプが停止すると、ドレンホース１９内及び電解槽内のオゾン水がドレンパンに戻されるため、このドレンパン２２のスライムの発生が抑制され、ドレンパン２２を清潔に保つことが可能となる。

また、上記実施形態では、電解槽３１に蓄熱材３５を設ける構成について説明したが、このような蓄熱材をドレンホース１９に設ける構成としてもよい。
また、上記実施形態では、活性酸素種としてオゾンを発生させる構成を説明したが、電極を適切なものに変更することにより、オゾン以外の活性酸素種を発生させる構成としても良い。

また、ドレン水の電解により、電極上（カソード）にスケールが堆積した場合、電気伝導性が低下し、継続的な電解が困難となる。この場合、電解の極性を反転（電極のプラスとマイナスを切り替える）させることが効果的である。カソード電極をアノード電極として電解することで、カソード電極上に堆積したスケールを取り除く。この極性反転制御では、例えばタイマを利用して定期的に反転させてもよいし、運転起動の度に反転させる等、不定期的に反転させてもよい。また、電解抵抗の上昇（電解電流の低下、あるいは電解電圧の上昇）を検出し、この結果に基づいて、極性を反転させてもよい。更に、冷房運転のみならず、ドレン水が生成される除湿運転の場合に、ドレンパン２２に溜まったドレン水の電気分解を行う構成としても良い。

本発明の空気調和機の一実施形態を示す断面図である。同じく底面図である。電極配置を示す構成図である。電気分解時における水温とオゾン水濃度との関係を示す図である。電気分解動作の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１空気調和機
１６熱交換器
１２ドレンポンプ
２２ドレンパン
３０電解ユニット
３２、３３電極
３５蓄熱手段
３６撹拌羽根（撹拌手段）
３４制御手段

Claims

熱交換器と、この熱交換器で生成されるドレン水を受けるドレンパンと、このドレンパンに溜まったドレン水を汲み上げ、ドレンホースの立ち上げ部を介して外部に排水するドレンポンプとを備え、
前記ドレンホースの立ち上げ部には電極間に電圧を印加してドレン水を処理する電解ユニットを配置し、前記電解ユニットは、前記立ち上げ部に設けられて当該立ち上げ部が延出する方向に長さを長くした電解槽を備え、この電解槽内に前記電極を前記立ち上げ部が延出する方向に沿って配置し、
前記電解槽内の水位を検出する手段を備え、水位が、電極の上端部が浸水する位置まで上昇すると電極に通電し、この電解ユニットで処理したドレン水を、前記ドレンポンプの運転停止に伴って、前記ドレンパンへ戻し、ドレンパン内のスライムの発生を防止可能とし、水位が前記位置を下回ると電極への通電を停止することを特徴とする空気調和機。
冷房運転もしくは除湿運転の運転中、あるいは、運転終了後、
前記ドレンポンプを運転するとともに、前記電解ユニットの電極に通電する制御手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
前記電解ユニットに、前記ドレン水が有する冷熱を蓄え、次回以降のドレン水を冷却する蓄熱手段を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和機。
前記電解ユニットは、ドレン水の撹拌手段を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の空気調和機。
前記電極は電解ユニット内に略垂直に対に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の空気調和機。
前記電解ユニットは縦長の電解槽を備え、この電解槽の下部にドレン水の入口が設けられ、電解槽の上部にドレン水の出口が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の空気調和機。
前記電解ユニットは縦長の電解槽を備え、電解槽内には電極が略垂直に対に配置され、電解槽の下部にドレン水の入口が設けられ、電解槽の上部にドレン水の出口が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の空気調和機。