(57)【要約】【課題】ドレン水の冷熱を回収することにより、冷房能力を向上できる空気調和装置を提供すること。【解決手段】熱交換器１４と、この熱交換器１４に供給される冷媒を減圧する膨張弁２１と、当該熱交換器１４からのドレン水を受けるドレンパン２２と、このドレンパン２２に溜まったドレン水を汲み上げて機外に排出するドレンポンプ２３とを備える空気調和装置において、冷房運転時における膨張弁２１の上流側の冷媒配管３２に、この冷媒配管３２を流れる冷媒をドレンポンプ２３で汲み上げたドレン水と熱交換させて冷却する二重管３３を設けたことを特徴とする。【選択図】図２
2007170684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器と、この熱交換器に供給される冷媒を減圧する膨張弁と、当該熱交換器からの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て機外に排出するドレンポンプとを備える空気調和装置において、
冷房運転時における前記膨張弁の上流側の冷媒配管に、この冷媒配管を流れる冷媒を前記ドレンポンプで汲み上げたドレン水と熱交換させて冷却する冷媒冷却手段を設けたことを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
前記熱交換器で熱交換された空気を加湿する加湿手段を備え、
冷房運転時に、前記加湿手段を介して冷却用水を前記ドレンパンに供給することを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記熱交換器、前記ドレンパン及び前記ドレンポンプは、空気調和装置本体に収容されるとともに、前記冷媒冷却手段は、前記空気調和装置本体と別個の冷却ユニットに収容され、これら空気調和装置本体及び前記冷却ユニットを配管接続することを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドレンパンに溜まったドレン水を汲み上げて機外に排出するドレンポンプを備えた空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、熱交換器と、この熱交換器からの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るドレンポンプとを備える空気調和装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この種のものでは、冷房運転時に熱交換器で発生したドレン水をドレンパンで受け、このドレン水をドレンポンプにて機外に排出している。
【特許文献１】特開平１１−３５１６０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来の構成では、ドレン水は比較的低温であるにもかかわらず、このドレン水をそのまま排出していたため、当該ドレン水の冷熱を利用することができなかった。
【０００４】
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、ドレン水の冷熱を回収することにより、冷房能力を向上できる空気調和装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、熱交換器と、この熱交換器に供給される冷媒を減圧する膨張弁と、当該熱交換器からの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て機外に排出するドレンポンプとを備える空気調和装置において、冷房運転時における前記膨張弁の上流側の冷媒配管に、この冷媒配管を流れる冷媒を前記ドレンポンプで汲み上げたドレン水と熱交換させて冷却する冷媒冷却手段を設けたことを特徴とする。
【０００６】
この場合において、前記熱交換器で熱交換された空気を加湿する加湿手段を備え、冷房運転時に、前記加湿手段を介して冷却用水を前記ドレンパンに供給する構成としても良い。また、前記熱交換器、前記ドレンパン及び前記ドレンポンプは、空気調和装置本体に収容されるとともに、前記冷媒冷却手段は、前記空気調和装置本体と別個の冷却ユニットに収容され、これら空気調和装置本体及び前記冷却ユニットを配管接続する構成としても良い。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ドレン水の冷熱を回収することにより、冷房能力を向上できるため、エネルギ効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
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は空気調和装置本体と化粧パネルとを示す断面図である。この図において、符号１は４方向天井カセット形の空気調和装置を示し、この空気調和装置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いる。空気調和装置１は、天井２内部に収納される筐体３を有する空気調和装置本体４と、中央に開口部５および外周部の四辺に吹出口６を有し天井穴を塞ぐように天井面に設けられる化粧パネル７と、この化粧パネル７の開口部５に取り付けられ複数の吸込孔（図示せず）を有する吸込グリル８とを備えて構成されている。
【０００９】
吸込グリル８の上部には、ターボファン１２を有する送風機１３が設けられ、ターボファン１２の吹出部である外周部を取り囲むように環状にプレートフィン型熱交換器（熱交換器）１４が配置されている。冷房運転時における熱交換器１４の入口側の冷媒配管２０には、当該熱交換器１４に供給される冷媒を減圧する膨張弁２１が設けれ、この熱交換器１４の下方には、当該熱交換器１４で発生したドレン水を受ける発砲スチロール製のドレンパン２２が配置されている。このドレンパン２２に溜まったドレン水は、後述するドレンポンプ２３（図２）を介して機外に排出される。空気調和装置本体４内には、吸込グリル８から送風機１３および熱交換器１４を通り化粧パネル７の吹出口６に至るまで空気通路１５が形成されている。
【００１０】
ドレンパン２２の底部には、図２に示すように、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２３が配置されている。このドレンポンプ２３には、例えばＤＣモータ等のドレンポンプ駆動手段２４が、さらに、このドレンポンプ駆動手段２４には回転数を運転制御できるドレンポンプ制御手段２５が接続されている。
【００１１】
本実施形態では、空気調和装置１は、図２に示すように、冷房運転時に熱交換器１４で発生したドレン水の冷熱を利用して、膨張弁２１に供給される冷媒を冷却する冷却ユニット３１を備えることに特徴を有する。この冷却ユニット３１には、冷房運転時における膨張弁２１の上流側の冷媒配管３２を流れる冷媒とドレンポンプ２３で汲み上げたドレン水とを熱交換させ、当該冷媒配管３２を流れる冷媒を冷却する二重管（冷媒冷却手段）３３が収容されている。この二重管３３は、冷媒が流れる冷媒流通部３４と、この冷媒流通部３４の外側に形成され、ドレン水が流れる水流通部３５とを備える。冷媒流通部３４の一端３４Ａは、上記冷媒配管３２に接続され、他端３４Ｂは冷媒配管を介して図示しない室外機に接続されている。また、水流通部３５の一端３５Ａは、ドレンホース３６を介して、ドレンポンプ２３の吐出口３７に接続され、他端３５Ｂは、ドレン水を機外に導くドレンホース３８に接続されている。
【００１２】
また、冷却ユニット３１には、冷房運転時における熱交換器１４の出口側の冷媒配管３９に接続される冷媒配管４０が収容されている。本実施形態では、冷媒配管４０の両端及び、二重管３３の冷媒流通部３４の両端３４Ａ、３４Ｂは、それぞれフレアナット等の接続部品が取り付けられるとともに、当該二重管３３の水流通部３５の両端３５Ａ、３５Ｂは、ドレンホース３６、３８が接続されるジョイントが取り付けられており、冷却ユニット３１を既存の空気調和装置本体４に簡単に取り付けることができるようになっている。
また、本実施形態では、冷却ユニット３１は、空気調和装置本体４の近傍に設けられる。すなわち、ドレンポンプ２３と二重管３３との距離が短い構成となっている。この構成によれば、ドレンポンプ２３で汲み上げられたドレン水は、周囲温度の影響を受けることなく、比較的低い温度で二重管３３に供給されるため、ドレン水の冷熱を有効に利用することができる。
【００１３】
次に、本実施形態の動作を説明する。
空気調和装置１の冷房運転が開始されると、圧縮機および送風機１３が運転を開始する。この送風機１３が運転を開始したとき、ドレンポンプ制御手段２４は送風機１３が運転中であることを検知し、ドレンポンプ駆動手段２５を介してドレンポンプ２３を所定の回転数で運転する。このドレンポンプ２３が運転されることによって、ドレンパン２２に溜まったドレン水が汲み上げられ、このドレン水が二重管３３に供給される。
【００１４】
一方、この二重管３３には、室外機の室外熱交換器で凝縮された冷媒が流れ込み、この冷媒はドレンポンプ２３で汲み上げられた上記ドレン水と熱交換されることによって冷却される。この場合、膨張弁２１に流入される冷媒のエンタルピｈは、図３に示すように、二重管３３を設けない場合のエンタルピｈ１からエンタルピｈ２に低下することにより、ｈ２−ｈ１だけ冷房能力が増加する。このため、空気調和装置１のエネルギ効率が上昇するとともに、成績係数（ＣＯＰ）が向上する。二重管３３に流入したドレン水は、この二重管３３で上記冷媒と熱交換することにより温められドレンホース３８を介して機外に排出される。
【００１５】
冷房運転が停止され、圧縮機および送風機１３が運転を停止すると、ドレンポンプ制御手段２４は送風機１３の運転の停止を検知し、ドレンポンプ駆動手段２５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２５がこの回転数でドレンポンプ２３を作動する。ドレンポンプ２３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２３の水かき音等の騒音を最小限にするとともに、圧縮機および送風機１３停止後も熱交換器１４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ことができる。
【００１６】
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２３は排水できなくなるので、ドレンポンプ２３の運転を停止する。このドレンポンプ２３の停止の時期については、送風機１３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（不図示）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２３の運転を停止するようにしてもよい。
【００１７】
本実施形態によれば、冷房運転時における膨張弁２１の上流側の冷媒配管３２に、この冷媒配管３２を流れる冷媒をドレンポンプ２３で汲み上げたドレン水と熱交換させて冷却する二重管３３を設けたことにより、膨張弁２１に流入する冷媒のエンタルピを低下させることができるため、この低下分だけ冷房能力を向上させることができる。このため、空気調和装置１のエネルギ効率が上昇するとともに、成績係数（ＣＯＰ）が向上することができる。さらに、規定の冷房能力を発揮させる場合には、ドレン水により冷媒を冷却しない場合に比べ、冷媒循環量を減らすことができる。したがって、冷媒を循環させる圧縮機の駆動エネルギなどの入力エネルギを低減することができ、消費電力の低減を図ることができる。
【００１８】
また、本実施形態によれば、ドレン水が二重管３３で冷媒と熱交換することによって温められるため、このドレン水が流れるドレンホース３８に結露が生じにくくなる。このため、このドレンホース３８への断熱作業が簡単なもので済むため、この断熱作業が軽減されるとともに、当該断熱作業に用いる材料コストの低減を図ることができる。
【００１９】
また、本実施形態によれば、二重管３３を空気調和装置本体４とは別個の冷却ユニット３１に収容し、これら空気調和装置本体４及び冷却ユニット３１をフレアナットやジョイント等の接続部品で配管接続可能としたため、既存の空気調和装置本体にも簡単な作業で冷却ユニットを取り付けることができ、冷房能力の向上を図ることができる。
【００２０】
図４及び図５は別の実施形態を示す。
この実施形態では、空気調和装置１００は空気調和装置本体５４に気化式加湿器（加湿手段）１７が設けられている点で上記実施形態とは異なる。上記実施形態と同一の構成のものには同一の符号を付して説明を省略する。
【００２１】
これら図４及び図５に示すように、空気調和装置本体５４の空気通路１５に面する側壁１６の一部には、気化式加湿器１７が取り付けられている。この気化式加湿器１７は、供給された水を保持する加湿エレメント１８を備え、この加湿エレメント１８が吹出側の空気通路１５内の熱交換器１４下流側で当該熱交換器１４の上部の高さ位置に配置されるようになっている。
【００２２】
気化式加湿器１７には、図５に示すように、加湿エレメント１８に水（冷却用水）を供給する給水管４１が接続され、この給水管４１には、冷却用水の供給を規制する開閉弁４２が設けられている。この開閉弁４２は、ドレンパン２２内に配置され、当該ドレンパン２２内の水位を検地する水位センサ４３の出力に基づき、冷却用水供給制御手段４４によって開閉制御される。この冷却用水供給制御手段４４は、ドレンパン２２内のドレン水の水位が所定の高水位に達した場合には、開閉弁４２を閉じて冷却用水の供給を停止するとともに、上記ドレン水の水位が所定の低水位まで低下した場合には、開閉弁４２を開いて冷却用水の供給を開始する。
【００２３】
気化式加湿器１７の下方には加湿エレメント１８の供給された冷却用水を排出する排水管４５の一端が設けられ、この排水管４５の他端は上記ドレンパン２２内に配置されている。一般に、室内空気の加湿を行なうのは冬季であるため、湿度の高い夏季においては、気化式加湿器１７に水を供給することはない。しかし、この実施形態では、冷房運転時に、気化式加湿器１７を介してドレンパン２２に冷却用水を供給することにより、簡単な構成で、冷却用水をドレン水とともに二重管３３に供給して多量の水で冷媒を冷却することができる。
【００２４】
この実施形態によれば、冷房運転時に、気化式加湿器１７を介してドレンパン２２に冷却用水を供給する構成を有するため、例えばドレン水の量が少ない場合であっても、ドレンパン２２に冷却用水を供給することにより、二重管３３では、多量の冷却用水で冷媒配管３２を流れる冷媒を冷却することができるため、膨張弁２１に流入する冷媒のエンタルピを低下させることができ、従って、この低下分だけ冷房能力を向上させることができる。実験によれば、５リットル／時のドレン水（１５℃）と、２４リットル／時の冷却用水とを二重管３３に供給し、冷媒と熱交換することによって３５℃に温められたドレン水及び冷却用水が排出された場合、この冷熱回収によって約３％の冷房能力の向上ができることが判明している。
【００２５】
この実施形態では、冷房運転時に、気化式加湿器１７を介してドレンパン２２に冷却用水を供給するため、ドレン水のみの場合に比べて一層冷房能力を向上させることができるため、空気調和装置１００のエネルギ効率が上昇するとともに、成績係数（ＣＯＰ）が向上することができる。さらに、規定の冷房能力を発揮させる場合に、ドレン水により冷媒を冷却しない場合に比べ、冷媒循環量をドレン水のみの場合に比べて一層減らすことができる。したがって、冷媒を循環させる圧縮機の駆動エネルギなどの入力エネルギを低減することができ、消費電力の低減を図ることができる。
【００２６】
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、冷房運転時には、空気調和装置本体を冷房運転モードで運転する場合のみならず、除湿運転モードで運転する場合も含む。また、上記実施形態では、冷媒とドレン水との熱交換を行なう冷媒冷却手段として、二重管３３を配置する構成について説明しているが、これに限るものではなく、２つの液体間で熱交換が可能な熱交換器であれば、どのような熱交換器を備える構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の空気調和装置の一実施形態を示す断面図である。
【図２】本実施形態の冷媒を冷却するための配管構成を示した模式図である。
【図３】本実施形態のヒートポンプサイクルを示すｐ−ｈ線図である。
【図４】別の実施形態にかかる空気調和装置を示す断面図である。
【図５】別の実施形態の冷媒を冷却するための配管構成を示した模式図である。
【符号の説明】
【００２８】
１、１００  空気調和装置
４、５４  空気調和装置本体
１４  熱交換器
１７  気化式加湿器（加湿手段）
２１  膨張弁
２２  ドレンパン
２３  ドレンポンプ
３１  冷却ユニット
３２  冷媒配管
３３  二重管（冷媒冷却手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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