JP3861219B2

JP3861219B2 - 冷房装置の運転エネルギー省力化装置

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Publication number: JP3861219B2
Application number: JP2003379641A
Authority: JP
Inventors: 勝北野
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-03-19
Filing date: 2003-11-10
Publication date: 2006-12-20
Anticipated expiration: 2023-11-10
Also published as: JP2004301492A; CN1540258A

Description

本発明は冷房装置の運転エネルギー省力化装置に関し、特により多くのエネルギーを消費しながら機能低下を余儀なくされている猛暑時にも室内機からのドレイン水を利用して室外機の熱交換器を洗うことで清潔に保つと同時に冷却を助けて冷房能力の低下を防ぎつつ電力消費量を低減できるとともに、所期の耐久性を保証できるようにした装置に関するものである。

一般家庭、店舗、オフィスビル等においては室内を快適な温度に保持するために、空気を熱源とする冷房装置がよく利用されている。

かかる冷房装置では室内の温度制御を行う室内機と、屋外に設置された室外機とから構成し、室内機で室内の熱を吸収し、圧縮機で冷媒を圧縮するとともに、室外機に大気を取り入れ、圧縮した冷媒と大気とを熱交換器で熱交換させるとともに凝縮させ、凝縮した冷媒を室内機に循環させるという方式が一般的である。

しかし、夏期の昼間においては放熱する仕事をする室外機を最大限稼働させているにもかかわらず、十分な冷房能力が得られず、電力が無駄に消費されるばかりでなく、さらには冷房装置をフル稼働させているので、装置の耐久性が低下する。これは夏期の昼間においては外気温が３０℃を越え、特にオフィスビルの屋上等では輻射熱等によって室外機周囲の外気温が４０℃を越えることによって熱交換効率が低下し、しかも熱交換器の汚れ等が熱交換器の効率の低下を助長していることが原因である。

これに対し、冷却水を噴霧ノズルによって熱交換器のフィンに向けて噴霧し、冷却水の蒸発熱を利用して熱交換器の熱交換効率を向上させ、もって所望の冷却能力を確保しつつ電力消費量を低減させるようにした冷房装置の運転エネルギー省力化装置が提案されている（特許文献１、特許文献２、参照）
特開２０００−２８２３０号公報特開２００１−３１７８２１号公報

しかるに、上記従来公報記載の冷房装置の運転エネルギー省力化装置では冷却水に水道水や工業用水を利用しているが、大量の冷却水を必要とし、水道料金等が高くなるなど、設備コスト・稼働コスト共に高い。

しかも、熱交換器のフィンが直接噴霧した水道水等で常に濡れた状態となるので、水道水等に含まれる塩素、鉄分、カルシウム分等が凝縮器のフィンに付着し、熱交換器のフィンや導管を短期間のうちに腐食させてしまうという問題もあった。

本発明はかかる問題点に鑑み、従来は棄てている綺麗で低温のドレイン水を利用することにより設備コスト高及び稼働コスト高を招来することなく、冷房能力を確保しつつ電力消費量を低減できるとともに、所期の耐久性を保証できるようにした冷房装置の運転エネルギー省力化装置を提供することを課題とする。

そこで、本発明に係る冷房装置の運転エネルギー省力化装置は、冷媒によって雰囲気の温度を制御する室内機と熱交換器によって冷媒と大気とを熱交換させる室外機とを備えた冷房装置において用いられる運転エネルギー省力化装置であって、支持軸廻りに回動自在に支持され、貯留姿勢においてドレイン水の貯留量が所定量未満の時には重錘の重さ又はばね部材の付勢力によって上記貯留姿勢に保持され、該貯留姿勢において上記室内機からのドレイン水を受けて貯留する一方、所定量のドレイン水が貯留された時には上記重錘の重さ又はばね部材の付勢力に抗して上記支持軸廻りに上記貯留姿勢から放流姿勢に向けて回動し、該放流姿勢においてドレイン水を放流するバケットと、底部に流下部が形成され、上記バケットから放流されたドレイン水を受けて流下部から下方に流下させる筐体と、下端側が上記室外機の熱交換器の大気取入れ面に接触又は接近され、上記筐体の流下部から流下されたドレイン水を上記大気取り入れ面に向けて案内することにより上記大気取り入れ面に沿って滴下させる案内体と、を備えたことを特徴とする。

本発明の特徴の１つは室内機からのドレイン水をバケットで受けて貯留し、所定量のドレイン水の重さによってバケットを回動させることにより、バケットのドレイン水を間欠的に流下させ、これを案内体で受けて室外機の熱交換器の大気取り入れ面に案内し、大気取り入れ面に沿って滴下させるようにした点にある。

これにより、熱交換器の熱交換効率が向上し、夏期の昼間において冷房装置をフル稼働させずとも所望の冷房能力を確保できるので、電力消費量を低減できるとともに、装置に過大な負担が加わらないので、耐久性を保証できる。

また、従来は無駄に廃棄されていた室内機のドレイン水を有効に利用することができ、水道水や工業用水を別途準備する必要がないので、設備コスト・稼働コストが高くつくこともない。

また、熱交換器のフィンや導管は不純物の少ないドレイン水で濡れた状態となるので、熱交換器のフィンや導管の腐食が起こらず、これによっても装置の耐久性を保証できることとなる。

ドレイン水はポンプを利用して室内機からバケットに供給してもよいが、室内機と室外機との間の高低差を利用してバケットに供給するようにすると、電気系の部品を用いることなく運転エネルギー省力化装置を構成でき、安価に製造できる。

本発明の運転エネルギー省力化装置は一般家庭、店舗、オフィスビルに装備されている冷房装置（エアーコンディショナーを含む）に適用するとその効果が大きい。また、トラック、バス、鉄道車両などの交通機関にも同様の方式（室外機と室内機を備えた方式）の冷房装置が装備されており、かかるトラック、バス、鉄道車両などの交通機関の冷房装置にも同様に適用できる。本発明を交通機関の冷房装置に適用した場合には冷房走行運転の動力装置の負荷を低減することにより、排気量の削減を企って環境改善にも貢献できる。

バケットは貯留姿勢においてドレイン水を受けて貯留し、重錘の重さ又はばね部材の付勢力に抗して放流姿勢に回動し、この放流姿勢においてドレイン水を放流することができればどのような形状や構造でもよい。

例えば、バケットは一端側が開放されかつ他端有底側に重錘が設けられた略筒状に形成することができる。この場合、バケットの長手方向の中間で支持軸廻りに回動自在に支持すると、バケット内のドレイン水の貯留量が所定量未満の時にはバケットは有底側が開放端側よりも下方に位置する貯留姿勢をとり、バケット内に所定量のドレイン水が貯留された時にバケットは開放端側が有底側よりも下方に位置した放流姿勢に向けて重錘の重さに抗して支持軸廻りに回動させることができる。

また、バケットは上面の開口された函状の本体が底部近傍の位置又は底部よりも下方に離れた位置で支持軸廻りに回動自在に支持されかつ支持軸に対して函状の本体と反対側に重錘が設けられた形態に構成することもできる。この場合にはバケット内のドレイン水の貯留量が所定量未満の時にはバケットは函状の本体の上面開口を上方に指向させた貯留姿勢をとり、バケット内に所定量のドレイン水が貯留された時にバケットは函状の本体の上面開口を側方又は下方に指向させた放流姿勢に向けて重錘の重さに抗して支持軸廻りに回動させることができる。

しかも、このようにバケットの本体を函状にすると、函状の本体を冷房装置の横幅に応じた長さに製作することによってどのような大きさの冷房装置にも簡単にセットすることができ、その汎用性は高い。

バケットは上述のように重錘によって貯留姿勢に保持してもよいが、重錘に代えてばね部材の付勢力によって貯留姿勢に保持することもできる。例えば、バケットをばね部材によって貯留姿勢に向けて引っ張り付勢し、２本のコイルばねによってバケットを相互に支持軸廻りに逆方向に回動付勢し、あるいはバケットの他側方にストッパーを設けてバケットを一側向にのみ回動し得るように構成し、１本のコイルばねによってバケットを他側方に向けて回動付勢し、もってバケット内に所定量のドレイン水が貯留されたときにドレイン水の重さで放流姿勢に向けて回動させるように構成することもできる。

また、バケットは筐体と別に、例えば筐体に上方に設けてもよいが、運転エネルギー省力化装置を設置する時に作業が煩雑となる。そこで、バケットは筐体内に回動自在に支持しておくのがよい。

筐体は底部（底壁面又は側壁面の底壁面近傍）に流下部が形成され、バケットから放流されたドレイン水を受けて流下部から下方に流下させることができればどのような形状や構造でもよく、例えば筐体は上面が開口された形状としてもよく、又バケットを内蔵する場合には筐体はほぼ密閉した形状としてもよい。

筐体の流下部は例えば流下部を大きく形成し、あるいは数を多くすることによってバケットからのドレイン水を受けてすぐに流下させるように構成してもよく、又流下部を小さく形成しあるいは数を少なくすることによって時間をかけて徐々に流下させるように構成することもできる。例えば、筐体の流下部には少なくとも１つの貫通孔や貫通長溝を採用することができる。貫通孔は複数設ける場合には筐体底部に長手方向に並べるのがよく、さらに必要に応じて筐体底部の幅方向にも並べてもよい。

また、貫通長溝は筐体底部に長手方向に延びるように形成するのがよい。また、この貫通長溝を複数設ける場合には筐体底部の幅方向にも並べるようにしてもよい。

また、ドレイン水は筐体からそのまま案内体に向けて流下させてもよいが、何らかの原因、例えば筐体の流下部の部分的な目詰まり等によってドレイン水が案内体の一部分だけにしか流下しないことが懸念される。

そこで、筐体の下側には筐体から流したドレイン水を案内体の長さ方向のほぼ全長にわたって分散させる分散体を設けるのがよい。この分散体にはドレイン水が均等に分散されるように、例えば適当な大きさの貫通孔を長手方向に均等に形成するとその目的が達成できる。

案内板は大気取り入れ面の幅方向の一部に延びる長さであってもよいが、熱交換器の熱交換効率を考慮すると、大気取り入れ面の幅方向のほぼ全幅にわたって延びる長さとするのが好ましい。

この案内体は流下したドレイン水を大気取り入れ面に案内できれば特に材料や形態は限定されず、例えば織布製帯、不織布製帯、合成樹脂製帯、金属箔製帯等を用いてもよいが、流下したドレイン水が滞ることなく円滑に大気取り入れ面に流れるようにプレート状や刷毛状とするのがよい。刷毛の材料は特に限定されず、天然材料（例えば、毛や植物）や人工材料（例えば、合成樹脂材料）を用いて構成することができる。

筐体、バケット及び案内体の材料は特に限定されず、合成樹脂材料や金属材料を用いて製作することができる。

以下、本発明を図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。図１ないし図５は本発明に係る冷房装置の運転エネルギー省力化装置の参考例を示す。図において、室外機１０は屋外に、室内機２０は室内に設置され、室外機１０と室内機２０との間には冷媒を循環させる循環パイプ（図示せず）が設けられている。

熱交換器１１にはフィンが設けられ、室外機ハウジング内には吸引ファンによって大気取り入れ面（熱交換器面）１２を介して大気が取り込まれ、その大気と圧縮した冷媒とがフィンで熱交換を行うようになっている。なお、冷房装置自体の構造については従来公知であるので、その詳細な説明は省略する。

室外機ハウジングの天板には本例の冷房装置の運転エネルギー省力化装置３０が取付けられている。この運転エネルギー省力化装置３０ではそのハウジング（筐体）３１はほぼ密閉された直方体形状をなし、底壁面（底部）でドレイン水を受け得る直方体の容器形状をなし、該ハウジング３１は室外機ハウジングの天板に載置されてねじ等によって室外機ハウジングの天板に固定されている。

このハウジング３１の底壁面には室外機１０の大気取り入れ面１２側に底壁面で受けたドレイン水を例えば数秒の時間をかけて下方に流下させ得る大きさの貫通長溝３２が長手方向のほぼ全長にわたって形成されている。

また、ハウジング３１内には傾動バケット（バケット）３３が設けられている。この傾動バケット３３は直方体状の有底筒状をなし、その一端には斜めに切断された状態の開口３５が形成され、他端有底側にはブラケットを介して重錘３６が取付けられている。

この傾動バケット３３は長さ方向の中央より重錘３６側の部位で取付けねじ（支持軸）３４によってハウジング３１の側壁面に揺動自在に取付けられており、傾動バケット３３が空の時には傾動バケット３３の重錘３６側が開口３５よりも低くなった貯留姿勢をとるように重錘３６の重さが設定されている。

また、ハウジング３１の側壁面下端部には室外機１０の大気取り入れ面１２側にほぼコ字状の散水カバー３８が固定され、該散水カバー３８の下端縁には案内刷毛（案内体）３１０の取付けベース部３９が固定され、該案内刷毛３１０の先端は室外機１０の大気取り入れ面１２の上端部位において大気取り入れ面１２の幅方向のほぼ全幅にわたって延びて接触されている。

さらに、ハウジング３１の底壁面には貫通長溝３２の下方に散水プレート（散水体）３１１が取付けられ、該散水プレート３１１は多孔プレートを用いてほぼＵ字状に製作され、散水プレート３１１は例えば透孔の大きさ及び数を選択することによりハウジング３１の貫通長溝３２から流下したドレイン水を案内刷毛３１０の長さ方向のほぼ全長にわたってほぼ均等に分散させるようになっている。

また、ハウジング３１の上壁面にはドレインホース２１の取付け部３１２が傾動バケット３３の開口３５の上方に位置して取付けられている。

冷房装置を作動させると、室内機２０で冷媒と室内の空気が熱交換され、室内の熱を吸熱した冷媒は圧縮器で圧縮されるとともに、室内機２０から室外機１０に送られてくる。室外機１０では吸引ファンが作動され、室外機１０のハウジング内にはその大気取入れ面１２側から大気が取り入れられており、室内機２０からの冷媒は熱交換器１１で大気と熱交換されて凝縮され、室内機に戻される。

その際、室内機２０で冷媒と室内の空気が熱交換されると、ドレイン水が発生し、このドレイン水は室内機２０からドレインホース２１を経て排出される。

本例ではドレインホース２１の先端が運転エネルギー省力化装置３０の取付け部３１２に接続されており、室内機２０からのドレイン水はハウジング３１内に流れ落ちる。ハウジング３１内では傾動バケット３３は重錘３６の重さによって他端重錘側（有底側）が一端開口側（開放端側）よりも低くなってハウジング３１の底壁面に当接した貯留姿勢をとっており、ハウジング３１内に流れ落ちたドレイン水は傾動バケット３３の開口３５を経て傾動バケット３５の内部で受けられて貯留される。

取付けねじ３４から見て重錘３６の重さよりも重い量のドレイン水が傾動バケット３３内に貯留されると、傾動バケット３３は上述の貯留姿勢から回動し、一端開口側が他端重錘側よりも低くなって、その一端側の突起３７がハウジング３１の底壁面に当接した放流姿勢をとり、傾動バケット３３に貯留されていたドレイン水はハウジング３１内に放流される。

すると、ハウジンク３１の底部では放流されたドレイン水が貫通長溝３２から徐々に流下されて散水プレート３１２で受けられ、散水プレート３１２の長手方向に拡がって分散されながら下方に滴下し、案内刷毛３１０の長手方向の全長で受けられる。

案内刷毛３１０で受けられたドレイン水は室外機１０の大気取り入れ面１２の上端部位に流れて大気取り入れ面１２に伝わり、大気取り入れ面１２に沿って下方に滴下し、大気取り入れ面１２の全面を濡らし、熱交換器１１のフィンの熱によって蒸発される。

ドレイン水を放流した傾動バケット３３は重錘３６の重さによって元の貯留姿勢に戻り、室内機２０からのドレイン水を受けることとなる。

上述のような動作が繰り返され、室外機１０の大気取り入れ面１２はドレイン水によって間欠的に濡らされ、その熱交換効率が向上される。

図６は第２の参考例を示し、図において図１ないし図５と同一符号は同一又は相当部分を示す。上記の例では室外機１０と室内機２０との間の高低差を利用してドレイン水を運転エネルギー省力化装置３０に供給するようにしたが、本例ではドレインホース２１からのドレイン水をタンク５０で受け、ポンプとホース５１とによって運転エネルギー省力化装置３０に供給するようにしている。

本例は室内機２０と室外機１０との高低差がほとんどないような場合、あるいは室内機２０が室外機１０よりも低い場合に有効である。

図７ないし図９は本発明に係る冷房装置の運転エネルギー省力化装置の好ましい実施形態を示す。図において、図１ないし図５と同一符号は同一又は相当部分を示す。本例の冷房装置の運転エネルギー省力化装置６０ではハウジング（筐体）６１は底壁面（底部）でドレイン水を受け得るほぼ密閉した直方体状をなし、該ハウジング６１は取付けブラケット６１Ｄとねじとによって室外機ハウジングの天板に固定されている。

このハウジング６１は上壁面及び前壁面を構成する略Ｌ字状のハウジング半部６１Ａと背壁面及び底壁面を構成する略Ｌ字状のハウジング半部６１Ｂ及び左右の側蓋６１Ｃを組立てて製作され、ハウジング６１の底壁面には室外機１０の大気取り入れ面１２側に底壁面で受けたドレイン水をすぐに下方に流下させ得る大きさの貫通長溝６２が長手方向のほぼ全長にわたって形成されている。

また、ハウジング６１内には集水ロータ（バケット）６３が設けられている。この集水ロータ６３では左右の円板６３Ａの間に受けプレート６３Ｂが溶接等によって固定され、受けプレート６３Ｂは所定の角度、例えばほぼ１２０°の角度に折り曲げられており、左右の円板６３Ａと受けプレート６３Ｂとによって集水ロータ６３の函状の本体が構成されている。

また、左右の円板６３Ａの間には重錘として機能するねじ棒６３Ｃが掛け渡されて固定され、ねじ棒６３Ｃには重錘として機能するナット６３Ｄが螺合されている。

さらに、左右の円板６３Ａの外面には引っ掛け金具６３Ｅが溶接等によって固定され、ハウジング６１の側蓋６１Ｃの内面には受け金具６４が溶接等によって固定され、受け金具６４はほぼ１２０°の角度を有する正面略Ｖ字状をなし、受け金具６４の最も低くなった中央角部には引っ掛け金具６３Ｅの下端縁が載置されており、集水ロータ６３は引っ掛け金具６３Ｅの下端縁の廻りに回動し、引っ掛け金具６３Ｅの下端縁は集水ロータ６３の支持軸として機能するようになっている。

従って、集水ロータ６３はその本体が底部近傍の位置で支持軸廻りに回動自在に支持され、ねじ棒６３Ｃ及びナット６３Ｄは支持軸に対して本体と反対側に設けられた形態となっている。

また、ハウジング６１の上面ほぼ中央にはホース取付け部６６Ａがロックナット６６Ｂによって固定され、ホース取付け部６６Ａには室内機２０から延びるドレインホース（図示せず）が接続され、室内機２０からのドレイン水がハウジング６１内の集水ロータ６３の函状の本体で受けられるようになっている。

さらに、ハウジング６１の底壁外面にはベース金具６５Ａが長手方向のほぼ全長に延びて設けられて溶接等によって固定され、その下側には取付け金具６５Ｃが配置され、ベース金具６５Ａと取付け金具６５Ｃとの間には平坦な案内プレート（案内体）６５Ｂの上端部分が挟持され、ねじによって固定されている。この案内プレート６５Ｂの下端部分は室外機１０の大気取り入れ面１２の上端部位において大気取り入れ面１２の幅方向のほぼ全幅にわたって延び、大気取り入れ面１２に接近され、あるいは接触されている。

その際、室内機２０で冷媒と室内の空気が熱交換されると、ドレイン水が発生し、このドレイン水は室内機２０からドレインホースを経て排出される。ドレインホースの先端は運転エネルギー省力化装置６０の取付け部６６Ａに接続されており、室内機２０からのドレイン水はハウジング６１内に流れ落ちる。ハウジング６１内では集水ロータ６３はねじ棒６３Ｅ及びナット６３Ｄの重さによって受けプレート６３Ｂが上方を向いた貯留姿勢をとっており、ハウジング６１内に流れ落ちたドレイン水は集水ロータ６３の函状の本体で受けられて貯留される。

ねじ棒６３Ｅ及びナット６３Ｄの重さよりも重い量のドレイン水が集水ロータ６３の本体内に貯留されると、集水ロータ６３は上述の貯留姿勢から本体が側方又は下方を向くように回動して放流姿勢をとり、集水ロータ６３の本体に貯留されていたドレイン水はハウジング６１内に一気に放流されてハウジング６１の底壁面で受けられる。

すると、ハウジング６１の底壁面には貫通長溝６２が形成されているので、ハウジング６１の底壁面で受けられたドレイン水はすぐに貫通長溝６２から下方に滴下して案内プレート６５Ｂで受けられ、案内プレート６５Ｂによって室外機１０の大気取り入れ面１２の上端部位に流れて大気取り入れ面１２に伝わり、大気取り入れ面１２に沿って下方に滴下してその全面を濡らし、熱交換器１１のフィンの熱によって蒸発される。

ドレイン水を放流した集水ロータ６１はねじ棒６３Ｅ及びナット６３Ｄの重さによって元の貯留姿勢に戻り、室内機２０からのドレイン水を受けることとなる。

本例の冷房装置の運転エネルギー省力化装置６０はハウジング６１及び集水ロータ６３の長さを冷房装置の室外機１０の横幅に応じて設定するとともに、取付けブラケット６１Ｄの形状を工夫することにより、図１０の(a)(b)及び図１１の(a)(b)に示されるような種々な大きさや形状の冷房装置の室外機１０に簡単に取付けることができる。

本発明に係る冷房装置の運転エネルギー省力化装置の参考例における概略斜視図である。上記参考例の要部を示す図である。上記参考例の側面構成を示す図である。上記参考例の平面構成を示す図である。上記参考例における室内機と運転エネルギー省力化装置との関係を示す図である。第２の参考例を示す図である。本発明に係る冷房装置の運転エネルギー省力化装置の好ましい実施形態の側面構成を示す図である。上記実施形態における概略斜視図である。上記実施形態における分解斜視図である。上記実施形態を備えた２つの異なる冷房装置の室外機(a)(b)を示す図である。上記実施形態を備えた２つの更に異なる冷房装置の室外機(a)(b)を示す図である。

符号の説明

１０室外機
１１熱交換器
１２大気取り入れ面
２０室内機
２１ドレインホース
３０運転エネルギー省力化装置
３１ハウジング（筐体）
３２貫通長溝（流下部）
３３傾動バケット（バケット）
３４取付けねじ（支持軸）
３５開口
３６重錘
３１０案内刷毛（案内体）
３１１散水プレート（散水体）
６１ハウジング（筐体）
６２貫通長溝（流下部）
６３集水ロータ（バケット）
６３Ｅ取付け金具（支持軸）
６３Ｃねじ棒（重錘）
６３Ｄナット（重錘）
６５Ｂ案内プレート（案内体）

Claims

冷媒によって雰囲気の温度を制御する室内機と熱交換器によって冷媒と大気とを熱交換させる室外機とを備えた冷房装置において用いられる運転エネルギー省力化装置であって、
後述する筐体の長手方向に沿って延びるとともに上面の開口された函状をなし、支持軸廻りに上面開口を上方に指向させた貯留姿勢と上面開口を側方又は下方に指向させた放流姿勢との間で回動自在に支持され、貯留姿勢においてドレイン水の貯留量が所定量未満の時には重錘の重さ又はばね部材の付勢力によって上記貯留姿勢に保持され、該貯留姿勢において上記室内機からのドレイン水を受けて貯留する一方、所定量のドレイン水が貯留された時には上記重錘の重さ又はばね部材の付勢力に抗して上記支持軸廻りに上記貯留姿勢から放流姿勢に向けて回動し、該放流姿勢においてドレイン水を放流するバケットと、
上記室外機の熱交換器の大気取入れ面の横幅方向に沿って延びるように設けられ、底部に流下部が長手方向に延びて形成され、上記バケットから放流されたドレイン水を受けて流下部から下方に流下させる筐体と、
上記室外機の熱交換器の大気取入れ面の横幅方向に沿って延び、下端側が上記室外機の熱交換器の大気取入れ面に接触又は接近され、上記筐体の流下部から流下されたドレイン水を上記大気取り入れ面に向けて案内することにより上記大気取り入れ面に沿って滴下させる案内体と、
を備えたことを特徴とする冷房装置の運転エネルギー省力化装置。
上記バケットは上記筐体内に回動自在に支持されている請求項１記載の冷房装置の運転エネルギー省力化装置。