JP2008202889A - エンジン駆動式ヒートポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン駆動式ヒートポンプにおいて、凝縮水を収集して機外へ排出するドレンパン及び排水通路の凍結に対する信頼性を向上する。
【解決手段】エンジン２２、圧縮機を配置する機器室２０と室外熱交換器１１を配置する熱交換室１０を区画壁で上下に区切り、室外熱交換器１１専用の凝縮水パン１６を設けるエンジン駆動式ヒートポンプ１において、前記凝縮水パン１６より下方に向けて前記機器室２０を経由する排水通路１・１８を設けるエンジン駆動式ヒートポンプ。
【選択図】図３

Description

本発明は、エンジン、圧縮機を配置する機器室と室外熱交換器を配置する熱交換室を上下に区画壁で区切り、室外熱交換器専用の凝縮水パンを設けるエンジン駆動式ヒートポンプの排水構造技術に関する。

従来、空気調和装置の一つであり、圧縮機をエンジンで駆動する構成としたエンジン駆動式ヒートポンプは公知である。
また、空気調和装置において、室外熱交換器が設置される熱交換室に室外熱交換器用ドレンパンを設けることは公知である。室外熱交換器が蒸発器として作用するとき、低温となるため、空気中の水分が熱交換器表面に結露する。この結露した水滴は、熱交換器から水となって流れ出す。ドレンパンは、この発生した水を受ける皿形状のものである。
また、このドレンパンによって収集される凝縮水を機外へ排水するため、ドレンパンに設けられる排水通路も公知である。
例えば、特許文献１は、空気調和装置の室外機において、室外熱交換器用ドレンパンと、このドレンパンによって収集される凝縮水を排出する排水通路を開示している。
特開２００２−３１３７８号公報

しかし、空気調和装置が寒冷地で使用されるときには、冬季に室外気温が氷点下になることもあるため、室外熱交換器に設置される排水通路は凍結する恐れもある。この場合、凝縮水は、排水通路よりの排水を妨げられるため、ドレンパン等に溢れ出て錆発生の原因ともなる。
そこで、解決しようとする課題は、ドレンパン及び排水通路において、凍結に対する信頼性を向上することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

すなわち、請求項１においては、エンジン、圧縮機を配置する機器室と室外熱交換器を配置する熱交換室を区画壁で上下に区切り、室外熱交換器専用の凝縮水パンを設けるエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、前記凝縮水パンより下方に向けて前記機器室を経由する排水通路を設けるものである。

請求項２においては、請求項１記載のエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、前記室外熱交換器の幅方向の両端部は、その底面が前記凝縮水パンと接触する構成とし、前記両端部の間はその底面と前記凝縮水パンとの間に空隙を設ける構成とするものである。

請求項３においては、請求項２のエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、前記室外熱交換器の底面と前記凝縮水パンとの空隙部に室外熱交換器支持用の弾性部材を間欠的に設置するものである。

請求項４においては、請求項３のエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、前記弾性部材をゴム材とするものである。

請求項５においては、請求項４のエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、前記弾性部材と前記凝縮水パンの壁面との間に隙間を設けるものである。

請求項６においては、請求項５のエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、前記弾性部材を側面視においてＬ字状に構成して、前記弾性部材の外側面を前記凝縮水パンの片側内壁面に接触させ、前記室外熱交換器の底面並びに正面又は背面を前記弾性部材の内側の接触部にそれぞれ当接させるものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、エンジンからの放熱によって排水通路内での凝縮水の凍結を防止できる。また、エンジン停止中に凍結してもエンジン運転が再開されれば解凍することができる。なお、室外熱交専用の凝縮水パンを設けることで区画壁(従来のドレンパン)全体をステンレス等の防錆部材とすることや、より効果の高い防錆塗装とすることを避けて必要最小限の機能向上で凝縮水による錆発生を防止できる。

請求項２においては、請求項１の効果に加え、室外熱交換器の底面と凝縮水パンの間に空隙を設けることで、凝縮水パンからの排水性が向上する。

請求項３においては、請求項２の効果に加え、室外熱交換器のたわみを防止できる。また、弾性支持なので支持部材による室外熱交換器に反力による過大な応力の発生を防止できる。

請求項４においては、請求項３の効果に加え、絶縁部材で支持するので室外熱交換器が電食されることを防止できる。

請求項５においては、請求項４の効果に加え、弾性部材が凝縮水パンの通水を妨げることがないので、弾性部材設置による凝縮水パンの排水性の低下を防止できる。

請求項６においては、請求項５の効果に加え、凝縮水パンの片側壁面に弾性部材を接触させるので弾性部材の位置決めが容易となる。さらに、パン壁面との接触面側に室外熱交換器構成の接触部を設けることで、室外熱交換器の弾性部材への載置と位置決めが容易となる。

次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の実施例に係るエンジン駆動式ヒートポンプの全体的な構成を示す側面図、図２は同じく室外熱交換器用ドレンパンを示す斜視図、図３は同じく排水通路を示す斜視図である。
図４は同じく別の排水通路を示す斜視図、図５は同じく図４におけるＡＡ´断面を示す断面図、図６は同じく室外熱交換器の支持構成を示す側面図である。
図７は同じく斜視図、図８は同じく弾性部材の形状を示す斜視図、図９は同じく弾性部材の配置構成を示す部分断面図である。

まず、図１を用いて、本発明の実施例であるエンジン駆動式ヒートポンプ１について、簡単に説明する。
図１に示すように、エンジン駆動式ポンプヒートポンプ１は上下に区切られた二つの装置室１０・２０で構成されている。上側の装置室は熱交換室１０であり、下側の装置室は機器室２０とされている。
熱交換室１０は、室外熱交換器１１の熱交換のために外気が通風できる構成とされた室である。熱交換室１０には、室外熱交換器１１、ラジエータ（図示略）、室外ファン１２及び室外ファン電動機１３が配置されている。室外熱交換器１１は、熱交換室１０の正面及び背面に配置されている。室外ファン１２は、外気を正面及び背面より吸込み、室外熱交換器１１にて熱交換させ、上面へ吹き出すように通風する。この通風構成によって、ラジエータ（図示略）も同様に熱交換される。なお、この通風構成は、大型の空気調和装置に良く用いられる上吹き型と称される形式の構成である。

他方、機器室２０は、換気口（図示略）、エンジン吸気管（図示略）及び排気管（図示略）を通じてのみ外部と連通する略密閉式の装置室である。また、機器室２０は、側面周囲を、外板２５で被装される構成とされている。さらに、機器室２０の内部には、エンジン系統機器、冷媒回路機器、及び電気品箱（図示略）等のエンジン駆動式ヒートポンプ１の主要機器が配置されている。エンジン系統機器としては、エンジン２２、及びその周囲部品等が配置されている。また、冷媒回路機器としては、圧縮機（図示略）及びレシーバ（図示略）等が配置されている。

また、図２を用いて、ドレンパン１５について、詳細に説明する。
なお、図２は、分かり易く説明するため、熱交換室１０及び機器室２０の内部機器、並びに外板２５を省略して図示している。また、室外熱交換器１１は、破線で図示している。
図２に示すように、ドレンパン１５は、熱交換室１０の底面において、熱交換室１０と機器室２０との区画壁として形成されている。ドレンパン１５は、熱交換室１０に浸入した雨水を収集して外部へ排出する役割を担っている。なお、ドレンパン１５の排水構成については本実施例では説明を省略する。
一方、凝縮水パン１６は、前記ドレンパン１５とは別に熱交換室１０の底面において、ドレンパン１５上に設置され、室外熱交換器１１が凝縮水パン１６上に設置されている。また、凝縮水パン１６は、周囲に側壁を有する箱型形状にて形成されている。凝縮水パン１６は、機器室２０の長尺方向と略同一の長さである細長体にて形成されている。さらに、凝縮水パン１６の開口底面（受け皿底面）面積は、室外熱交換器１１の底面の面積に対して周囲に余裕しろを残した面積で形成されている。つまり、凝縮水パン１６の開口底面積は室外熱交換器１１の底面の面積よりも若干大きく形成している。なお、凝縮水パン１６は、防錆部材又は十分に防錆塗装を施した部材にて形成されている。

このような構成とすることで、以下に示す作用が得られる。
従来、熱交換室１０からは室外熱交換器１１が蒸発器として作用するときの結露水である凝縮水、並びに外部より侵入した雨水を排水する必要がある。そこで、熱交換室１０に凝縮水パン１６及びドレンパン１５を設けることで、凝縮水は凝縮水パン１６に収集され、雨水はドレンパン１５に収集される。
このようにして、熱交換室１０で天候に関わらず冬季には頻繁に発生する室外熱交換器１１の凝縮水を専用のドレンパン（凝縮水パン１６）によって排水できる。そのため、熱交換室１０全体としての排水効率を向上できる。
また、凝縮水パン１６をドレンパン１５とは別に設けることにより、ドレンパン１５は、雨水のみを対象とする必要最小限の防錆塗装で凝縮水による錆発生を防止できる。ドレンパン１５は、熱交換室１０の底部の略全体の面積を有するため、ドレンパン１５を防錆部材で形成する場合や、十分に防錆塗装を施す場合と比べて大幅な部品コスト低減ができる。

ここで、図３を用いて、排水通路１７について詳細に説明する。なお、図３は、分かり易く説明するため、機器室２０の内部機器はエンジン２２以外を省略して図示している。また、外板２５を外した状態で図示している。
図３に示すように、排水通路１７は、例えば１つの凝縮水パン１６に２本すなわち１台のエンジン駆動式ヒートポンプ１に４本配設されている。排水通路１７は、凝縮水パン１６によって収集された凝縮水をエンジン駆動式ヒートポンプ１の外部へ排水する通路である。排水通路１７は、凝縮水パン１６の底面から機器室２０を通過して、機器室２０の底面すなわちエンジン駆動式ヒートポンプ１の底面を貫通して機外に至る通路を構成している。なお、排水通路１７は、凝縮水パン１６同様に防錆部材にて形成されている。

このような構成とすることで、凝縮水パン１６によって収集された凝縮水は、速やかに排水通路１７を通過して、エンジン駆動式ヒートポンプ１の機外へ排出される。
以下に効果を詳述する。
エンジン駆動式ヒートポンプ１は、室外熱交換器が蒸発器として作用する暖房運転時では、頻繁に室外熱交換器１１に結露水が付着する。つまり、熱交換室１０においては雨水と凝縮水を比較するに、凝縮水を排水する必要性が大きい。本実施例の室外熱交換器１１に対する凝縮水パン１６と排水通路１７とからなる排水構成は、凝縮水を専用経路で排水できるため、エンジン駆動式ポンプ１全体において効率の良く排水ができる。
また、排水通路１７は、途中で機器室２０よりエンジン放熱を受けるため、内部を通過する凝縮水の凍結を防止できる。仮に、エンジン停止中に凝縮水が凍結した場合であっても、エンジン運転が再開されれば、エンジン放熱によって速やかに解凍される。
このため、冬季における使用であっても、排水通路１７が凍結して凝縮水パン１６より収集した凝縮水がドレンパン１５へ溢れ出すことを防止できる。

さらに、図４及び図５を用いて、別形態の排水通路１８について詳細に説明する。なお、図４は、分かり易く説明するため、機器室２０の内部機器はエンジン２２以外を省略して図示している。また、外板２５は破線によって示している。さらに、図５は、図４におけるＡＡ´断面を示している。
図４に示すように、排水通路１８は、エンジン駆動式ヒートポンプ１の４隅フレーム２１に沿って形成される通路である。
図５に示すように、排水通路１８は、４隅フレーム２１と外板２５との隙間にパッキン２６を介して構成される通路である。ここで、パッキン２６は、例えば、伸縮性を有するウレタン等を用いるものとする。
つまり、排水通路１８は、平面視Ｌ字状の４隅フレーム２１と、その外側に取り付けられる外板２５と、両者の間に配置するパッキン２６により形成される空間であり、従来の４隅フレーム２１と外板２５との間であって角部より所定距離離れた位置において、４隅フレーム２１の高さと同じパッキン２６を敷設するのみで構成されている。通常、４隅フレーム２１と外板２５とはボルト等の固定具にて組み付けられるため、パッキン２６は、圧縮した状態で４隅フレーム２１と外板２５との間に介在することになる。そのため、外板２５の組み付け時には、結果として周囲が簡易的に閉じられた排水通路１８が形成される。また、凝縮水パン１６には、排水通路１８の上端と連通する孔が設けられ、排水通路１８の下端は機外に排出するように開放されている。

このような構成とすることで、凝縮水パン１６によって収集された凝縮水は、速やかに排水通路１８を通過して、エンジン駆動式ヒートポンプ１の機外へ排出される。
このようにして、排水通路１８は、従来の４隅フレーム２１と外板２５に対してパッキン２６を敷設するのみの簡易な構成にて実現できる。なお、機器室２０において、４隅フレーム２１に対しても十分にエンジン放熱を受けることができる。そのため、排水通路１８は、排水通路１７と同等の効果が得られる。

また、別実施形態として、凝縮水パン１６に排水通路１７及び排水通路１８を設ける構成とすることもできる。本実施形態では、さらに凝縮水パン１６の排水性能を向上できる。

ここで、図６及び図７を用いて、室外熱交換器１１の支持構成について詳細に説明する。なお、図６において、分かり易く説明するため、凝縮水パン１６は破線で示している。
図６及び図７に示すように、室外熱交換器１１は、冷却菅（図示略）を支持するために幅方向において両端部に配置される支持部材１１ａのみを下端において突出する構成とされている。つまり、室外熱交換器１１は、支持部材１１ａのみにて凝縮水パン１６に載置されている。
また、室外熱交換器１１の支持部材１１ａの間には多数の冷却フィン１１ｂが配置されている。この冷却フィン１１ｂは、底面において、凝縮水パン１６とは接触していない。つまり、室外熱交換器１１の底面と凝縮水パン１６との間には、両端の支持部材１１ａ以外においては、空隙部１４が設けられる構成とされている。
さらに、この室外熱交換器１１の底面と凝縮水パン１６との空隙部１４には、弾性部材３０が室外熱交換器１１の幅方向において間欠的に設置されている。なお、本実施例では、二つの弾性部材３０が配置されているが、配置数は特に限定しない。弾性部材３０は、凝縮水パン１６内に設けられ、設置された箇所において室外熱交換器１１をその底面で支持している。
ここで、弾性部材３０は、弾性及び絶縁性を有する部材とする。本実施例では、弾性部材３０をゴム性としている。

このような構成とすることで、以下に示す効果が得られる。
すなわち、凝縮水は、凝縮水パン１６と室外熱交換器１１に空隙部１４が設けられているため、凝縮水パン１６において速やかに排水通路１７・１８に向かって流れることができる。また、室外熱交換器１１の底面は、この空隙部１４によって凝縮水パン１６に収集される凝縮水に浸ることがない。
ここで、室外熱交換器１１は弾性部材３０の配置によって、たわみを生じることなく支持される。また、弾性部材３０の有する弾性によって、室外熱交換器１１の反力による過大な応力の発生を防止できる。さらに、室外熱交換器１１の底面は、弾性部材３０の絶縁性によって、凝縮水による電食を防止できる。

さらに、図８及び図９を用いて、弾性部材３０の構成について詳細に説明する。
なお、図９は、前述した排水通路１７を用いた排水構成としている。
図８に示すように、弾性部材３０は、部材の一側を上方に向けて折り曲げて上面及び垂直部の内側面を接触部３１として形成した簡易なＬ字形状とされている。また、弾性部材３０の奥行きは、凝縮水パン１６の開口幅よりも短い長さとされている。同様に、弾性部材３０の高さは、凝縮水パン１６の開口高さよりも低い高さとされている。

図９に示すように、弾性部材３０と凝縮水パン１６とは、弾性部材３０の側壁外側３０ａ（接触部３１とは反対側）と凝縮水パン１６の開口内壁１６ａとを当接して配置されている。
一方、弾性部材３０と室外熱交換器１１とは、弾性部材３０の接触部内壁３１ｂと室外熱交換器１１の背面１１ｃとを当接して配置されている。ここで、特記すべき事項としては、弾性部材３０と開口内壁１６ｂとの間に隙間１９が構成されていることである。

このような構成とすることで、以下に示す効果が得られる。
すなわち、エンジン駆動式ヒートポンプ１の組み立て時において、弾性部材３０を凝縮水パン１６に配置する作業時に、側壁外側３０ａと凝縮水パン１６の開口内壁１６ａとを当接することで、弾性部材３０は、凝縮水パン１６に対して容易に位置決めされる。
同様に、室外熱交換器１１を弾性部材３０に配置するときに、室外熱交換器１１の背面１１ｃと弾性部材３０の接触部内壁３１ｂとを当接することで、室外熱交換器１１は弾性部材３０に対して容易に位置決めされる。
また、凝縮水パン１６内に弾性部材３０を配置しても、弾性部材３０と開口内壁１６ｂとの間に構成される隙間１９によって、凝縮水パン１６内の排水性は、弾性部材３０によって妨げられることはない。

本発明の実施例に係るエンジン駆動式ヒートポンプの全体的な構成を示す側面図。 同じく室外熱交換器用ドレンパンを示す斜視図。 同じく排水通路を示す斜視図。 同じく別の排水通路を示す斜視図。 同じく図４におけるＡＡ´断面を示す断面図。 同じく室外熱交換器の支持構成を示す側面図。 同じく斜視図。 同じく弾性部材の形状を示す斜視図。 同じく弾性部材の配置構成を示す部分断面図。

符号の説明

１ エンジン駆動式ヒートポンプ
１０ 熱交換室
１１ 室外熱交換器
１５ ドレンパン
１６ 凝縮水パン
１７ 排水通路
１８ 排水通路
２０ 機器室
２６ パッキン
３０ 弾性部材
３１ 接触部

Claims (6)

1. エンジン、圧縮機を配置する機器室と室外熱交換器を配置する熱交換室を区画壁で上下に区切り、室外熱交換器専用の凝縮水パンを設けるエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、
   前記凝縮水パンより下方に向けて前記機器室を経由する排水通路を設けることを特徴とするエンジン駆動式ヒートポンプ。
2. 請求項１記載のエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、
   前記室外熱交換器の幅方向の両端部は、その底面が前記凝縮水パンと接触する構成とし、前記両端部の間はその底面と前記凝縮水パンとの間に空隙を設ける構成とすることを特徴とするエンジン駆動式ヒートポンプ。
3. 請求項２のエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、
   前記室外熱交換器の底面と前記凝縮水パンとの空隙部に室外熱交換器支持用の弾性部材を間欠的に設置することを特徴とするエンジン駆動式ヒートポンプ。
4. 請求項３のエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、
   前記弾性部材をゴム材とすることを特徴とするエンジン駆動式ヒートポンプ。
5. 請求項４のエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、
   前記弾性部材と前記凝縮水パンの壁面との間に隙間を設けることを特徴とするエンジン駆動式ヒートポンプ。
6. 請求項５のエンジン駆動式ヒートポンプにおいて、
   前記弾性部材を側面視においてＬ字状に構成して、前記弾性部材の外側面を前記凝縮水パンの片側内壁面に接触させ、前記室外熱交換器の底面並びに正面又は背面を前記弾性部材の内側の接触部にそれぞれ当接させることを特徴とするエンジン駆動式ヒートポンプ。

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