特許 7595129 フロートスイッチ、及び空気調和機の室内機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-27

(45)【発行日】2024-12-05

(54)【発明の名称】フロートスイッチ、及び空気調和機の室内機

(51)【国際特許分類】

   G01F 23/62 20060101AFI20241128BHJP

   F24F 13/20 20060101ALI20241128BHJP

【ＦＩ】

G01F23/62 A

F24F1/0007 401E

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2023140774

(22)【出願日】2023-08-31

【審査請求日】2023-08-31

(73)【特許権者】

【識別番号】316011466

【氏名又は名称】日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】朝比奈 陽介

(72)【発明者】

【氏名】渋沢 遼

【審査官】藤澤 和浩

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－２５８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２３－６７３０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１８９５０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平７－１９８４５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平４－１２２３２６（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｆ ２３／３０－２３／７６

Ｆ２４Ｆ １３／２０

Ｈ０１Ｈ ３５／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸状部材と、
内部を貫通する第１の孔を有し、当該第１の孔に前記軸状部材が挿通し、水位によって前記軸状部材の軸方向に上下移動するフロートと、
前記フロートの前記軸状部材の軸方向の位置に応じてオンとオフとが切り替わるリードスイッチと、
水位が低下した際に少なくとも一部が前記第１の孔に入り込んで前記軸状部材と前記フロートとの間に位置する第１突起部と水位が低下した際に前記フロートに接触する第２突起部とを有する支持部材と、
を備え、
前記第２突起部は、前記第１突起部よりも高さが低いことを特徴とするフロートスイッチ。

【請求項2】

前記第１突起部は、前記軸状部材の軸方向の上側に向かって先細りとなる形状であることを特徴とする請求項１に記載のフロートスイッチ。

【請求項3】

前記第１突起部は、前記軸状部材の軸方向の上側に向かって前記フロートとのクリアランスが大きくなることを特徴とする請求項２に記載のフロートスイッチ。

【請求項4】

前記支持部材は前記第１突起部と前記第２突起部をそれぞれ複数有し、
前記第１突起部と前記第２突起部は同じ数であることを特徴とする請求項１に記載のフロートスイッチ。

【請求項5】

前記支持部材は前記第１突起部と前記第２突起部をそれぞれ４つ以上有することを特徴とする請求項１に記載のフロートスイッチ。

【請求項6】

前記支持部材は、周方向において、前記第１突起部及び前記第２突起部が配置された部分に比べ、前記第１突起部及び前記第２突起部が配置されていない部分のほうが長いことを特徴とする請求項１に記載のフロートスイッチ。

【請求項7】

前記第１突起部と前記第２突起部は半径方向において少なくとも一部が重なることを特徴とする請求項１に記載のフロートスイッチ。

【請求項8】

前記第１突起部は、前記第１の孔に入り込んだ際には前記軸状部材との間で間隔をとりうるクリアランスを有することを特徴とする請求項１に記載のフロートスイッチ。

【請求項9】

前記軸状部材の下部には当該軸状部材の周方向に凹部が形成されていて、
前記支持部材は、内部に第２の孔が形成されていて、
前記第２の孔は、前記凹部と係合することを特徴とする請求項１に記載のフロートスイッチ。

【請求項10】

前記軸状部材の軸方向において、前記第１突起部は前記凹部より長く、前記第２突起部は前記凹部より短いことを特徴とする請求項９に記載のフロートスイッチ。

【請求項11】

前記支持部材は、前記第２の孔の内径部と前記凹部との間で間隔をとりうるクリアランスを有することを特徴とする請求項９に記載のフロートスイッチ。

【請求項12】

前記支持部材の外径サイズが前記第１の孔の外径より大きいことを特徴とする請求項１に記載のフロートスイッチ。

【請求項13】

前記第２突起部は、前記第１突起部よりも前記支持部材の外径側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のフロートスイッチ。

【請求項14】

室内空気と冷媒との間で熱交換する室内熱交換器と、
前記室内空気を機内に取り込む送風ファンと、
前記室内熱交換器及び前記送風ファンを用いて行う空気調和の際に発生する水分が貯留される貯留部と、
前記貯留部に貯留される水分を外部に排出するポンプと、
前記ポンプの近傍に配置されて、前記水分の前記貯留部内における水位を検出することを特徴とする請求項１に記載のフロートスイッチとを備えていることを特徴とする空気調和機の室内機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、フロートスイッチ、及び空気調和機の室内機に関する。

【背景技術】

【0002】

本技術分野の背景技術として、特開２０００－２５８０号公報（特許文献１）がある。この公報には、「支柱に昇降自在にフロートを取り付ける。支柱の下端部にフロートストッパを取り付ける。フロートストッパを３個のフロート停止ブロックと、１個の保持リングとから構成する。フロート停止ブロックの上部を三角錐体から構成する。この三角錐体の中央部稜線により、フロートの貫通孔の縁部を支持し、フロートを停止させる。稜線でフロートを支持するから、フロートとの接触が点接触になる。これにより、液切れが良くなり、液溜まりの発生が抑えられる。フロートと支柱との中心が一致するようになり、これらの隙間均一になる。隙間が狭くなることがないので、液溜まりの発生が抑えられる。液溜まりがなくなるので、付着液の乾燥によるフロートの固着が防止される。」と記載されている（要約参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０００－２５８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、特許文献１に開示の技術は、異音の発生やフロートの固着を抑制するという観点からは改善の余地があった。
そこで、本発明は、異音の発生やフロートの固着を抑制することができるフロートスイッチ、及び空気調和機の室内機を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決するため、本発明は、軸状部材と、内部を貫通する第１の孔を有し、当該第１の孔に前記軸状部材が挿通し、水位によって前記軸状部材の軸方向に上下移動するフロートと、前記フロートの前記軸状部材の軸方向の位置に応じてオンとオフとが切り替わるリードスイッチと、水位が低下した際に少なくとも一部が前記第１の孔に入り込んで前記軸状部材と前記フロートとの間に位置する第１突起部と水位が低下した際に前記フロートに接触する第２突起部とを有する支持部材と、を備え、前記第２突起部は、前記第１突起部よりも高さが低いことを特徴とする。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、異音の発生やフロートの固着を抑制することができるフロートスイッチ、及び空気調和機の室内機を提供することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の一実施例である空気調和機の概略構成を示す系統図である。

【図2】本発明の一実施例である空気調和機の室内機の一部を切り欠いてその内部示した斜視図である。

【図3】本発明の一実施例に係るフロートスイッチの斜視図である。

【図4】本発明の一実施例に係るフロートセンサの下部位置の斜視図である。

【図5】本発明の一実施例に係るフロートセンサにおける軸状部材の下部部分の斜視図である。

【図6】本発明の一実施例に係るフロートセンサにおけるＣリングの斜視図である。

【図7】本発明の一実施例に係るフロートセンサの下部の縦断面図である。

【図8】図７のＡ部分の拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本発明の実施例（実施形態）について図面を用いて説明する。なお、下記に説明する図面の中には上下方向を示す矢印を記載する場合があるが、これは説明の便宜上のものであって、本発明を限定するものではない。

【0009】

図１は、本発明の一実施例である空気調和機の概略構成を示す系統図である。空気調和機１００は、例えばヒートポンプ技術によって室内の空気調和を行う装置である。本実施例の空気調和機１００は冷房、暖房を行うことができるが、本発明の空気調和機を冷房専用、暖房専用の空気調和機として構成してもよい。
本実施例の空気調和機１００は、室外機５１と、室内機５２とを備えている。室外機５１は、冷媒を圧縮する圧縮機３と、冷媒の流れの向きを切り替える四方弁４と、室外空気と冷媒との間で熱交換する室外熱交換器５と、室外空気を室外機５１の内部に取り込むプロペラファン６と、冷媒を膨張させる膨張弁７とを備えている。

【0010】

室内機５２は、室内空気と冷媒との間で熱交換する室内熱交換器８と、室内空気を室内機５２の内部に取り込む送風ファン（貫流ファン）９とを備えている。
また、室外機５１において、圧縮機３、四方弁４、室外熱交換器５、膨張弁７、および、室内熱交換器８は、配管１０で接続されており、配管１０を介して冷媒が各機器を循環することができる。冷媒としては、Ｒ４１０ＡやＲ３２等の様々な冷媒が使用することができる。

【0011】

空気調和機１００の冷房運転時において、四方弁４は、図１の実線で示すような接続状態とされる。この場合、圧縮機３から吐出された冷媒は、室外熱交換器５、膨張弁７、室内熱交換器８の順に流れ、再び圧縮機３に循環するようになっている（図１の実線矢印参照）。一方、空気調和機１００の暖房運転時において、四方弁４は、図１の破線で示すような接続状態とされる。この場合、圧縮機３から吐出された冷媒は、室内熱交換器８、膨張弁７、室外熱交換器５の順に流れ、再び圧縮機３に循環する（図１の破線矢印参照）。

【0012】

室外機５１の内部では、室外空気がプロペラファン６によって吸引されて室外熱交換器５を通過することによって、室外空気と冷媒との間で熱交換が行われる。また、室内機５２の内部では、室内空気が送風ファン９によって吸引されて室内熱交換器８を通過することによって、室内空気と冷媒との間で熱交換が行われる。そして、空気調和機１００は、冷媒と熱交換することによって加熱または冷却された室内空気である調和空気を吹出して、室内の空調を行う。

【0013】

図２は、室内機の一部を切り欠いてその内部を示した斜視図である。室内機５２内には空気調和機１００の室内熱交換器８及び送風ファン９を用いて行う空気調和、具体的は、冷房運転の際に発生するドレン水（水分）を貯留するドレンパン１１（貯留部）が設けられている。ドレンパン１１内には、ドレン水を排出する排水用ドレンポンプ１２（ポンプ）が設けられていて、排水用ドレンポンプ１２は、ドレンパン１１内のドレン水を外部に排出する。ドレンパン１１内の排水用ドレンポンプ１２内の近傍には、ドレンパン１１内のドレン水の水位を検出する検出装置であるフロートスイッチ１が設けられている。

【0014】

ところで、後記するように、フロートスイッチ１は、軸状部材２２と、内部、本実施例で中央部を貫通する孔２３を有し、当該孔２３に軸状部材２２が挿通していて、水に浮くフロート２４と、を備える構成である。

【0015】

フロート２４は、ドレンパン１１内でドレン水に浮き、ドレン水の水位によって軸状部材２２の軸方向に上下移動する。そして、フロートスイッチ１の近傍には排水用ドレンポンプ１２が存在している。そのため、排水用ドレンポンプ１２を駆動する際に発生する振動はフロートスイッチ１にも伝わる。これによって、当該振動によりフロート２４が頻繁に軸状部材２２に当接し、もって、耳障りな異音が発生するという不具合がある。フロートスイッチ１は室内機５２内に配置されている。つまり、フロートスイッチ１は室内に配置されているので、この異音の発生は軽視することができない。ドレンパン１１内の水位が高い際には、フロート２４が軸状部材２２に当接しても、それによって発生する音は大量のドレン水に吸収されて、大きな問題にはなりにくいかもしれない。しかしながら、ドレンパン１１内の水位が低い際には、ドレンパン１１内のドレン水が少なく、フロート２４が軸状部材２２に当接して発生する異音はドレン水にあまり吸収されないので、外部に響きやすく、大きな問題になりやすい。

【0016】

これに対して、前記特許文献１の技術では、フロートスイッチが発生する異音の問題に対して何の対策も提示されておらず、改善の余地があった。

【0017】

また、後記するように、フロート２４が軸状部材２２から脱落するのを防止する部材が設けられている（Ｃリング３２）。しかし、ドレンパン１１内の水位が長期にわたって低下していると、フロート２４がＣリング３２に固着してしまう恐れがあるという不具合もある。

【0018】

以下では、これらの課題を改善したフロートスイッチ１の構成及び作用効果について詳細に説明する。

【0019】

図３は、本実施例に係るフロートスイッチの斜視図である。同フロートスイッチ１における下部部分の詳細な構造については、図３においては省略されている。
このフロートスイッチ１は、例えば円柱状の軸状部材２２と、内部、本実施例では中央部を貫通する第１の孔２３（例えば丸孔）を有し、当該第１の孔２３に軸状部材２２が挿通していて、水（ドレン水）に浮く浮きであるフロート２４と、を備えている。

【0020】

軸状部材２２の上部には、フロート２４の軸状部材２２の軸方向における上下位置を検出するセンサ２５が設けられている。本例では、このセンサ２５は、フロート２４に埋め込まれた、例えば内径サイズがフロート２４の内径サイズとほぼ同等である円環形状のマグネット２４ａ（図７）に感応して、フロート２４の軸状部材２２の軸方向の位置に応じてオンとオフが切り替わる非接触式のリードスイッチが用いられている。センサ２５としては、この他にも、フロート２４の位置（高さ）を検出して電気信号に変換することができるものであれば、様々な種類のセンシング技術を用いることができる。

【0021】

図４は、本実施例に係るフロートセンサの下部位置の斜視図である。図５は、本実施例に係るフロートセンサにおける軸状部材の下部部分の斜視図である。図６は、本実施例に係るフロートセンサにおけるＣリングの斜視図である。
軸状部材２２の下端側部分には、軸状部材２２の周方向に一周して凹部３１が形成されている（図５）。そして、この凹部３１にＣリング３２（支持部材）が嵌め込まれている（図４）。

【0022】

Ｃリング３２は、例えば樹脂材などのある程度の弾性を有する材料で形成された、例えば円環状の板材である。その円環状の一か所は切り欠き部３３をなしていて円環形状が切れている。Ｃリング３２を軸状部材２２の凹部３１に嵌め込む際には、この切り欠き部３３を軸状部材２２に押し当てて、Ｃリング３２を弾性的に撓ませて、切り欠き部３３の開口部を広げることにより行う。
これにより、Ｃリング３２は、中央部に第２の孔（内径部）４１が形成されていて当該第２の孔４１で凹部３１と係合して軸状部材２２の軸方向への抜け止めがされている（図４、図８）。そして、Ｃリング３２は、その外径サイズがフロート２４の孔２３の径より大きく、フロート２４が軸状部材２２から脱落するのを規制することができる部材である（図７）。

【0023】

また、Ｃリング３２の上面３４には、第１突起部３５、第２突起部３６がそれぞれ複数個形成されている。第１突起部３５、第２突起部３６は、Ｃリング３２以外の部材に形成されて支持されていてもよい。

【0024】

図６に示すように、第１突起部３５は、Ｃリング３２の上面３４の周方向に例えば略等間隔を空けて例えば４個設けられている。第１突起部３５は、軸状部材２２の軸方向の上側に向かって先細りとなる比較的長い突起である。第１突起部３５は、ドレンパン１１の水位が低下した際に少なくとも一部が第１の孔２３に入り込んで軸状部材２２とフロート２４との間に位置し、軸状部材２２とフロート２４との接触を抑制する（後記）。

【0025】

図６に示すように、第２突起部３６は、Ｃリング３２の上面３４の周方向に例えば略等間隔を空けて例えば４個設けられている。第２突起部３６は、Ｃリング３２の上面３４の外径側に向かって漸次高さが高くなる比較的低い突起である。図６の例では、第２突起部３６は、Ｃリング３２の上面３４の周方向の第１突起部３５と対応する位置に設けられている。しかし、Ｃリング３２の上面３４の周方向における第１突起部３５と第２突起部３６との位置は互いにずれていてもよい。第１突起部３５と第２突起部３６はＣリング３２の半径方向において少なくとも一部が重なるものとしてもよい。第２突起部３６は、ドレンパン１１の水位が低下した際にフロート２４に接触して、Ｃリング３２とフロート２４との固着を抑制する部材である（後記）。

【0026】

図６に示すように、第２突起部３６は、第１突起部３５よりもＣリング３２の外径側に配置されている。また、第２突起部３６は、第１突起部３５よりも高さが低い。Ｃリング３２は第１突起部３５と第２突起部３６をそれぞれ複数有し、第１突起部３５と第２突起部３６は同じ数としてもよい。Ｃリング３２は、第１突起部３５と第２突起部３６をそれぞれ４つ以上有するようにしてもよい。Ｃリング３２は、周方向において、第１突起部３５及び第２突起部３６が配置された部分に比べ、第１突起部３５及び第２突起部３６が配置されていない部分のほうが長い構成としてもよい。軸状部材２２の軸方向において、第１突起３５は凹部３１より長く、第２突起３６は凹部３１より短い構成としてもよい。

【0027】

次に、フロートセンサ１の作用効果について説明する。
図７は、フロートセンサの下部の縦断面図である。図８は、図７のＡ部分の拡大図である。図７に示すように、前記したドレン水の水位が高いときは、フロート２４は破線で示すように高い位置にある。逆にドレン水の水位が低いときは、フロート２４は実線で示すように低い位置にある。このようにフロート２４の高さはドレンパン１１内のドレン水の水位を示すものとしてセンサ２５により検出される。
この場合に、フロート２４が高い位置にあるときには、ドレン水がドレンパン１１内に多いため、排水用ドレンポンプ１２がフロートスイッチ１の近傍に存在していても、前記の異音は水に吸収されて、外部に伝わりにくい。

【0028】

しかし、フロート２４が低い位置にあるときには、ドレン水がドレンパン１１内に少ないため、前記の異音は水に吸収されにくく、外部に伝わりやすい。
そこで、この場合は、下がってきたフロート２４の孔２３内に比較的長い第１突起部３５が入り込んで、軸状部材２２とフロート２４との接触を抑制する。そのため、前記した排水用ドレンポンプ１２の近傍にフロートスイッチ１が存在していても、フロート２４が軸状部材２２に当接しにくく、異音の発生を抑制することができる。

【0029】

また、図８に示すように、第２突起部３６が存在することにより、フロート２４が最も降下しても、フロート２４の底部は第２突起部３６に支持される。そのため、フロート２４の底面は、Ｃリング３２の上面３４にベタ当たりすることがない。よって、第２突起部３６は、フロート２４とＣリング３２との固着を抑制することができる。

【0030】

また、第１突起部３５が、軸状部材２２の軸方向の上側に向かって先細りとなる形状で、軸状部材２２の軸方向の上側に向かってフロート２４とのクリアランスが大きくなる構成の場合は、第１突起が第１の孔２３に入り込みやすくなる。

【0031】

また、図８に示すように、第１突起部３５は、孔２３に入り込んだ際には軸状部材２２との間で間隔Ｂをとりうるクリアランスを有する。これにより、第１突起部３５が軸状部材２２と当接して、異音が発生することを抑制することができる。

【0032】

さらに、軸状部材２２にＣリング３２が装着されていることから、前記の振動がＣリング３２に伝わって異音がする可能性もある。そこで、Ｃリング３２は、その第２の孔４１と凹部３１の底部３１ａとの間で間隔Ｃをとりうるクリアランスを有する。これにより、前記の振動の力によって、Ｃリング３２は、異音が発生しない位置まで勝手に移動し、もって異音の発生を抑制することができる。

【0033】

Ｃリング３２には、第１突起部３５および第２突起部３６が形成されている。第１突起部３５を支持する部材と、第２突起部３６を支持する部材とは、別部材であってもよい。しかし、本実施形態では、第１突起部３５および第２突起部３６がともに単一の部材であるＣリング３２に形成されている。よって、このようなＣリング３２を一体成形により製造すれば、第１突起部３５とその支持部材、第２突起部３６とその支持部材を別部材として製造する場合よりも、部品点数も削減できて、製造コストも低減することができる。

【0034】

Ｃリング３２は、その外径サイズが孔２３の径より大きく、フロート２４が軸状部材２２から脱落するのを規制するための部材でもある。このような規制部材を、第１突起部３５とその支持部材、第２突起部３６とその支持部材と別部材として構成してもよい。しかし、本実施例のように、これらの部品を単一の部品としてまとめ、それを一体成形により製造することで、部品点数を削減できて、これら部品の製造コストも低減することができる。

【0035】

また、図６に示すように、第２突起部３６は、第１突起部３５よりもＣリング３２の外径側に配置されている。これにより、第１突起部３５は孔２３に容易に入り込める一方、第２突起部３６はフロート２４の底部を支持しやすい。

【0036】

図６に示すように、第２突起部３６は、第１突起部３５よりも高さが低い。よって、第１突起部３５は相当程度高い上向きの突起であるため、前記のドレン水が少なくなって降下してきたフロート２４の孔２３に速やかに入り込むことができる。

【0037】

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

【符号の説明】

【0038】

１ フロートスイッチ
３ 圧縮機
５ 室外熱交換器
８ 室内熱交換器
９ 送風ファン（貫流ファン）
１１ 貯留部（ドレンパン）
１２ 排水用ドレンポンプ（ポンプ）
２２ 軸状部材
２３ 第１の孔
２４ フロート
２５ センサ（リードスイッチ）
３１ 凹部
３１ 底部
３２ Ｃリング（支持部材）
３５ 第１突起部
３６ 第２突起部
４１ 第２の孔（内径部）
５２ （空気調和機の）室内機
１００ 空気調和機
Ｂ 間隔
Ｃ 間隔

【要約】

【課題】異音の発生等を抑制することができるフロートスイッチ、空気調和機の室内機を提供する。
【解決手段】フロートスイッチ１は、軸状部材２２と、内部を貫通する第１の孔２３を有し、当該第１の孔２３に軸状部材２２が挿通し、水位によって軸状部材２２の軸方向に上下移動するフロート２４と、フロート２４の軸状部材２２の軸方向の位置に応じてオンとオフとが切り替わるリードスイッチ（センサ）２５と、水位が低下した際に少なくとも一部が第１の孔２３に入り込んで軸状部材２２とフロート２４との間に位置する第１突起部３５と水位が低下した際記フロート２４に接触する第２突起部３６とを有するＣリング３２と、を備えている。
【選択図】図７

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】