JP2005241171A - 空調機 - Google Patents

Abstract

【課題】 高効率且つコンパクトな構成でありながら、冷房／暖房の切換えが可能な空調機を提供する。
【解決手段】 凝縮器７、蒸発器９、２つの遠心ファン１０、１０’を用いて閉空間αを形成し、閉空間αを２つに分離する切換仕切壁１２の分離位置を変更して、冷房時には、２つの分離空間α₁、α₂を形成し、暖房時には、２つの分離空間α₃、α₄を形成する。従って、冷房時には、大気が蒸発器９を通過して分離空間α₁へ吸入され、蒸発器９により冷却された大気が、遠心ファン１０を用いて送風される。又、暖房時には、大気が凝縮器７を通過して分離空間α₃へ吸入され、凝縮器７により暖められた大気が、遠心ファン１０を用いて送風される。
【選択図】 図４

Description

本発明は、冷房及び暖房を行うための空調機に関する。

一般的に、家庭用の空調機は、共に熱交換器を有する室内機と室外機とが分離して設けられ、室内機と室外機との間に冷媒を循環させ、その流れ方向を切換えることで冷房及び暖房の切換えを行っている（セパレート型空調機）。

一方、室内機と室外機とを一体化した空調機もあり、例えば、家屋の壁に大きな貫通孔を設け、その貫通孔に一体化した空調機を備え付けて使用している。又、一体化した空調機を室外機として用い、２重配管のダクトを介して、送風機能のみを持たせた室内機に接続して、使用するものもある（特許文献１参照）。

図９に、従来の空調機の概略の系統図を示す。
図９に示すように、従来の空調機は、冷媒を加圧する圧縮機６１と、四方切換弁６２を介して圧縮機６１に接続され、冷媒を液化又は気化させる熱交換器６３と、冷媒を減圧する膨張弁６４と、四方切換弁６２を介して圧縮機６１に接続され、冷媒を気化又は液化させる熱交換器６５とを用いて、冷媒の相変位サイクルを実行している。

室内を冷房する場合には、四方切換弁６２により実線矢印の方向に冷媒を循環させ、熱交換器６３を凝縮器として機能させると共に、軸流ファン６６を用いて冷却して、冷媒を液化させ、熱交換器６５を蒸発器として機能させて、冷媒を気化させ、貫流ファン６７を用いて、熱交換器６５により冷却された空気を送風する。
逆に、室内を暖房する場合には、四方切換弁６２により点線矢印の方向に冷媒を循環させ、熱交換器６３を蒸発器として機能させて、冷媒を気化させ、熱交換器６５を凝縮器として機能させて冷媒を液化させ、貫流ファン６７を用いて、熱交換器６５により暖められた空気を送風する。

一般的に、冷房／暖房を切換える空調機は、図９に示すような構成を有し、冷房／暖房の切換え時には、四方切換弁６２が冷媒の循環方向を切換えて、冷房する場合には、熱交換器６３を凝縮器、熱交換器６５を蒸発器として、暖房する場合には、熱交換器６３を蒸発器、熱交換器６５を凝縮器として機能させている。

特許 第２７３０３５１号公報（第１図）

上述したように、従来の空調機においては、冷房／暖房の切換えは、四方切換弁６２を切換えることで、冷媒サイクルを切換えて（冷媒の循環方向を逆転して）行なっていた。この四方切換弁６２は必須の構成部品であり、特殊な部品であるため、製造コストの上昇を招いていた。

又、室内を冷房するときには、室内側の熱交換器６５は蒸発器として、室外側の熱交換器６３は凝縮器として機能する必要があり、室内を暖房するときには、室内側の熱交換器６５は凝縮器として、室外側の熱交換器６３は蒸発器として機能する必要があった。つまり、熱交換器６３、６５は、共に、「蒸発」、「凝縮」という相反する２つの作用を果たす必要があり、そのため、熱交換器６３、６５は、蒸発器としての機能、凝縮器としての機能を、共に満足する性能が必要であった。これは、コストの面の問題のみならず、設計上の制約も大きく、高効率、且つ、コンパクトな空調機を作製することが難しかった。

本発明は上記課題に鑑みなされたもので、高効率且つコンパクトな構成でありながら、冷房／暖房の切換えが可能な空調機を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明に係る空調機は、
冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒を凝縮させる凝縮器と、冷媒を膨張させる膨張弁と、冷媒を蒸発させる蒸発器とを用いて冷媒の冷凍サイクルを構成し、
互いに対向して配置された前記凝縮器及び前記蒸発器と、前記凝縮器と前記蒸発器との間に互いに対向して配置された２つの送風機とを用いて閉空間を形成し、
前記閉空間を、前記凝縮器及び一方の前記送風機側と、前記蒸発器及び他方の前記送風機側との２つ閉空間に分離する仕切壁を設けると共に、
前記２つの分離空間からの送風を切換える切換手段を設けたことを特徴とする。
従って、構成機器を分離して配置することなく、１つにまとめて配置することができると共に、四方切換弁を用いることなく、冷媒の冷凍サイクルのみを用いて、冷房／暖房の切換えが可能な空調機とすることができる。具体的には、切換手段により蒸発器側の分離空間が選択されたときは冷気を送風し、又、切換手段により凝縮器側の分離空間が選択されたときは暖気を送風することができる。又、２つの分離空間の少なくとも一方に配管を接続することで、室外に設置された空調機から室内へ、冷気或いは暖気を供給することが可能となる。
なお、上記閉空間は、詳細には、四方が凝縮器、蒸発器及び２つの送風機に囲まれ、他の二方が天板、底板に囲まれた構成である。

上記課題を解決する本発明に係る空調機は、
上記空調機において、
前記切換手段として、
前記仕切壁を回動可能にすると共に、前記閉空間の分離位置を変更するようにしたことを特徴とする。
例えば、２つの送風機を、第１送風機、第２送風機とすると、仕切壁が所定の分離位置にあるときは、凝縮器と第１送風機が一方の分離空間を、蒸発器と第２送風機が他方の分離空間を形成する構成となる。又、仕切壁が他の所定の分離位置にあるときには、凝縮器と第２送風機が一方の分離空間を、蒸発器と第１送風機が他方の分離空間を形成する構成となる。

上記課題を解決する本発明に係る空調機は、
上記空調機において、
前記凝縮器及び前記蒸発器、又は、前記２つの送風機のうち、少なくとも一方の前記閉空間側の面を湾曲形状にし、前記仕切壁を前記湾曲形状に沿って回動可能にしたことを特徴とする。

上記課題を解決する本発明に係る空調機は、
上記空調機において、
前記切換手段として、
前記凝縮器及び前記蒸発器を回動可能にすると共に、前記２つの送風機の各々に対して、前記凝縮器及び前記蒸発器の位置が入れ替わるようにしたことを特徴とする。
つまり、仕切壁の位置を固定とし、仕切壁の周囲を凝縮器及び蒸発器が回動することで、凝縮器側の分離空間、又は、蒸発器側の分離空間を選択して、冷房／暖房の切換えを行う。なお、凝縮器及び蒸発器に替えて、２つの送風機側を回動可能にしてもよい。

上記課題を解決する本発明に係る空調機は、
上記空調機において、
前記切換手段として、
前記凝縮器、前記蒸発器及び前記仕切壁を回動可能にすると共に、前記２つの送風機の各々に対して、前記２つの分離空間の位置が入れ替わるようにしたことを特徴とする。
つまり、仕切壁と共に凝縮器及び蒸発器が回動することで、凝縮器側の分離空間、又は、蒸発器側の分離空間を選択して、冷房／暖房の切換えを行う。なお、凝縮器及び蒸発器に替えて、２つの送風機側を仕切壁と共に回動可能にしてもよい。

上記課題を解決する本発明に係る空調機は、
上記空調機において、
前記切換手段として、
一方の端部が移動可能な１つの配管を用いると共に、前記２つの分離空間のいずれか一方を選択して、前記端部を接続するようにしたことを特徴とする。
例えば、配管の一方の端部を回動自在な構成として、冷気を送風する場合には、蒸発器側の分離空間に端部を回動して接続し、暖気を送風する場合には、凝縮器側の分離空間に端部を回動して接続して、冷房／暖房の切換えを行う。

上記課題を解決する本発明に係る空調機は、
上記空調機において、
前記切換手段として、
前記２つの分離空間に各々接続された分岐部分を有する分岐配管を用いると共に、前記分岐部分の切換えを行う切換弁を用いて、前記分岐部分のいずれか一方を選択するようにしたことを特徴とする。
例えば、冷気を送風する場合には、蒸発器側の分離空間に接続された分岐部分を選択し、暖気を送風する場合には、凝縮器側の分離空間に接続された分岐部分を選択して、冷房／暖房の切換えを行う。なお、切換弁に選択されない他方側の分岐部分は、開放弁等を用いて、大気と連通するようにして、排気を行う。

上記課題を解決する本発明に係る空調機は、
上記空調機において、
前記閉空間の中央部に前記圧縮機を配置したことを特徴とする。

上記課題を解決する本発明に係る空調機は、
上記空調機において、
前記２つの送風機のうち、少なくとも一方を遠心ファンとしたことを特徴とする。
なお、他方側、例えば、排気側に用いる方は、軸流ファン、貫流ファン等を用いてもよい。

本発明によれば、蒸発器、凝縮器、２つの送風機等により形成された閉空間を２つに分離し、冷気を送風する場合には蒸発器側の分離空間を、暖気を送風する場合には凝縮器側の分離空間を用いるようにしたので、四方切換弁を不要とすると共に、２つの熱交換器を蒸発器、凝縮器として兼用する必要がなくなり、冷媒の冷凍サイクルのみの簡単な構成でありながら、冷房のみならず暖房も可能な空調機を実現できる。

又、本発明によれば、２つの熱交換器を蒸発器、凝縮器として兼用する必要がなくなるので、蒸発器は蒸発器として、凝縮器は凝縮器として、各々特化した構成とすることができ、低コスト化が可能であると共に、高効率化も可能となる。

又、本発明によれば、圧縮機を閉空間の内部に配置したので、よりコンパクトな空調器とすることができる。

又、本発明によれば、送風機として遠心ファンを用いるので、差圧がない場合でも、効率よく送風を行うことができる。

従って、低コスト、コンパクトでありながら、高効率の空調機とすることができ、家庭用のルームエアコン（ＲＡＣ）、トイレ、風呂場、ランドリー等で用いられる簡易型エアコン、事務所等で用いられるパッケージエアコン（ＰＡＣ）等として利用可能である。

本発明に係る空調機は、冷媒の冷凍サイクルのみを用いて、冷房のみならず暖房も可能とする空調機である。その構成としては、２つの送風機、蒸発器、凝縮器を用いて閉空間を形成し、この閉空間を仕切壁を用いて、冷気用の蒸発器側と暖気用の凝縮器側との２つの分離空間に分離し、２つの分離空間のうち、いずれを用いるか選択することで、簡単な構成で、冷暖可能な空調機を実現している。分離空間の切換手段としては、仕切壁の分離位置を変更することで、使用する分離空間を切換えたり（後述の実施例１、２参照）、凝縮器−蒸発器の位置を変更することで、使用する分離空間を切換えたり（後述の実施例３参照）、分離空間に接続される配管を切換えることで、使用する分離空間を切換えたりしている（後述の実施例４〜６参照）。

図１に、本発明に係る空調機の設置の一例を示す。
本発明に係る空調機は、圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器、送風機等が１つにまとめられて配置された空調ユニット１と、空調ユニット１に接続されるダクト２（配管）とを有する。従来の空調機では、室内側の室内機側へも熱交換器を設けていたが、本発明に係る空調機では、全ての機器を室外側の空調ユニット１内へまとめて配置することが可能である。又、ダクト２を二重配管にする必要もなく、１本のダクト２のみで室内側への冷気及び暖気の送風を可能とする。

室内側には、壁３を貫通して、ダクト２の吐出口のみを設ける構成でもよいが、室内の空調をより理想的に行うためには、ルーパや送風ファンを有する送風ユニット４を、壁３の室内側へ設け、ダクト２を介して送風される冷気及び暖気を回流するようにしてもよい。なお、高気密住宅等、室内の静圧が上昇するおそれがある場合には、圧力調整穴５を設け、室内の静圧が適正に保たれるようにする。但し、一般的な住宅には、換気扇など外気と室内が連通する箇所が存在するため、通常は必要ない。

図２に、本発明に係る空調機の概略の系統図を示す。
図２に示すように、本発明に係る空調機の空調機ユニット１は、ガス冷媒を圧縮する圧縮機６と、ガス冷媒を液化させる凝縮器７と、液化された冷媒を減圧する膨張弁８と、液化された冷媒を気化させる蒸発器９とを有し、更に、２つの遠心ファン１０を用いて、凝縮器７からは暖気を、蒸発器９からは冷気を、各々送風するように構成されている。つまり、圧縮機６と凝縮器７と膨張弁８と蒸発器９とを用いることで、冷媒の相変位サイクルとして、冷凍サイクルを構成しており、冷媒の流れ方向を逆転する必要がない。

これは、本発明に係る空調機では、従来の空調機とは異なり、四方切換弁を不要とし、熱交換器を凝縮器と蒸発器とを兼用させる必要がないことを意味する。従って、空調機の構成を簡単にし、低コスト化を図ることが可能となる。又、冷暖切換時の四方切換弁の作動音を考慮する必要もない。更に、凝縮器は凝縮器本来の機能のみを果たすように、蒸発器は蒸発器本来の機能のみを果たすように、各々特化して構成可能であるので、低コスト化のみならず、凝縮器、蒸発器自体の効率の向上を図ることが可能である。例えば、通常、凝縮器内の冷媒の圧力は高いため、高耐圧になるように凝縮器の厚さを厚く構成しているが、従来の空調機では、熱交換器が凝縮器、蒸発器を兼用する必要があったため、耐圧に関しては凝縮器の仕様に合わせて設計、製造する必要があり、又、蒸発器として作動時の凝縮水の対策も施す必要があった。しかしながら、本発明に係る空調機では、凝縮器は凝縮器、蒸発器は蒸発器と、各々特化して構成できるため、凝縮器の厚みはより厚くして高耐圧にし、高耐圧が不要である蒸発器の厚みは薄くすることで、コンパクトな構成でありながら、より高圧の冷媒に対応可能として、効率の向上を図ることが可能である。

又、本発明に係る空調機では、冷凍サイクル用に設計された従来の凝縮器、蒸発器をそのまま流用することができる。例えば、高密度熱交換器としてカーエアコン等に使用されている積層エバポレータやマルチフローコンデンサ等を用いることで、空調機のコンパクト化を行うことが可能となる。又、設置場所の制約により、空調機の外形に合わせて、凝縮器、蒸発器のレイアウトを行う必要がある場合には、カーエアコン用以外にＲＡＣ（ルームエアコン）、ＰＡＣ（パッケージエアコン）等に広く使用されているフィン＆チューブ型熱交換器を使用してもよい。送風機については、室内へダクトを用いて送風する場合には、高静圧タイプの遠心ファンを用いるのが望ましいが。それ以外の場合では、遠心ファンに限定することなく、軸流ファンや貫流ファン等を用いてもよい。

加えて、本発明に係る空調機は一体型であるため、各機器間の冷媒用の配管の長さも短くすることができ、空調機全体に必要な冷媒の封入量を少なくすることもできる。冷媒としては、フロンだけではなく、ＣＯ₂やプロパンでも対応可能である。

ここで、冷媒の相変位サイクルを、図３を用いて説明する。
本発明に係る空調機では、冷媒の相変位サイクルとして、冷凍サイクルのみを用いており、図３では冷凍サイクルについて説明を行う。

冷凍サイクルのみを用いるものとしては、例えば、電気冷蔵庫等の冷凍装置が知られている。上記装置では、圧縮機では、凝縮器及び蒸発器で熱交換に必要な温度差が得られるように、気化された冷媒を所定の蒸発圧力（低圧）から、凝縮圧力（高圧）まで圧縮する。このとき、ガス冷媒は圧縮されることで、低温低圧から高温高圧の状態になる。そして、凝縮器では、高温高圧のガス冷媒を高圧のまま放熱（冷却）させ、冷媒の飽和液温度から適度な温度に過冷却されて（過冷却度）、ガス冷媒を凝縮（液化）する。液化した冷媒は、膨張弁により蒸発器圧力まで減圧され、気液２相冷媒となる。そして、蒸発器では、気液２相冷媒の蒸発が進行すると、液化している冷媒が気化し、冷媒の飽和蒸気温度から適度な温度までに加熱される（過熱度）。このとき、冷媒の蒸発潜熱を利用して、対象物の冷却を行うことができ、例えば、蒸発器に送風を行えば、送風された空気から熱が奪われ、冷却されて、冷気を送風することとなる。なお、グラフ中の双曲線は、左側が飽和液線、右側が飽和蒸気線を示す。

特に、本発明に係る空調機では、冷媒の相変位サイクルとして、冷凍サイクルのみを用い、後述する切換手段を用いることで、冷房のみならず暖房も可能であることに大きな特徴がある。このような特徴を有する本発明に係る空調機について、図面を用いて、詳細な説明を行う。

図４は、本発明に係る空調機おいて、その実施形態の一例となる概略構成を示すものであり、図４(ａ)は、空調ユニットの側面視、図４（ｂ）、（ｃ）は、空調ユニットの上面視に該当する図である。ここでは、内部構成が分かるように、一部の構成を透過した形で図示した。

本発明に係る空調機の空調ユニット１は、図２で示したように、圧縮機６、凝縮器７、膨張弁８（図４中では図示せず）、蒸発器９、２つの遠心ファン１０、１０’等から主に構成される。具体的には、図４（ｂ）に示すように、これらの機器の配置に特徴があるものであり、互いに対向して配置された凝縮器７及び蒸発器９と、凝縮器７と蒸発器９との間に各々配置され、互いに対向して配置された２つの遠心ファン１０、１０’により閉空間α（分離空間α₁＋分離空間α₂）が形成され、この閉空間αが、切換仕切壁１２により、２つの分離空間α₁と分離空間α₂に分離されている。なお、閉空間αにおいて、遠心ファン１０、１０’と凝縮器７、蒸発器９との間は、適宜に封止されると共に、適宜に断熱され、冷却又は加熱された大気の流出を防止すると共に、外部からの熱の流入又は外部への熱量の流出がないように構成されている。又、閉空間αの上下も、図４（ａ）に示すように、天板１５と底板１６により封止されると共に、断熱材を用いて、外部からの熱の流入又は外部への熱量の流出がないように構成されている。

切換仕切壁１２も、断熱性の高い材料を用いて構成されており、天板１５に設けられたモータ１３と、底板１６に設けられた軸受け１４により、鉛直方向の回転軸周りに回動可能な構成である。又、切換仕切壁１２の両端部においては、凝縮器７、蒸発器９との間の気密性を十分確保をできる構造となっている。更に、本実施例では、切換仕切壁１２の回転半径のスペースを確保するため、図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、凝縮器７、蒸発器９の閉空間α側の面が湾曲形状に形成されており、切換仕切壁１２を湾曲形状に沿って回動可能にしている。なお、凝縮器７、蒸発器９の閉空間α側の面の形状を湾曲形状としない場合、遠心ファン１０、１０’の閉空間α側の面を湾曲形状に形成し、切換仕切壁１２をこの湾曲形状に沿って回動可能にするか、又は、遠心ファン１０、１０’側に、切換仕切壁１２の回転半径を確保するスペースを設け、このスペースに切換仕切壁１２の端部を通過させて、切換仕切壁１２を回動可能にするようにしてもよい。

本実施例では、切換手段として、切換え仕切壁１２を回動可能にすると共に、閉空間αの分離位置を変更することで、分離空間α₁、α₂と分離空間α₃、α₄とを切換えるようにしたものである。

従って、冷房を行う場合、切換仕切壁１２は、モータ１３により、図４（ｂ）に示す位置Ａに配置される。この場合、閉空間αは、位置Ａの切換仕切壁１２により、蒸発器９、遠心ファン１０側の分離空間α₁と、凝縮器７、遠心ファン１０’側の分離空間α₂との２つに分離される。そして、外部の大気は、遠心ファン１０を用いて、ルーパ１７、蒸発器９を通過して分離空間α₁へ吸入され、遠心ファン１０’を用いて、ルーパ１７、凝縮器７を通過して分離空間α₂へ吸入される。分離空間α₁へ吸入される大気は、蒸発器９を通過する際に冷却され、分離空間α₁を経由して、遠心ファン１０により、ダクト１１ａに冷気として送出される。一方、分離空間α₂へ吸入される大気は、凝縮器９を通過する際に加熱され、分離空間α₂を経由して、遠心ファン１０’により、ダクト１１ｂに排気として送出される。

一方、暖房を行う場合、切換仕切壁１２は、モータ１３により、図４（ｃ）に示す位置Ｂに配置される。この場合、閉空間αは、位置Ｂの切換仕切壁１２により、凝縮器７、遠心ファン１０側の分離空間α₃と蒸発器９、遠心ファン１０’側の分離空間α₄との２つに分離される。そして、外部の大気は、遠心ファン１０を用いて、ルーパ１７、凝縮器７を通過して分離空間α₃へ吸入され、又、遠心ファン１０’を用いて、ルーパ１７、蒸発器９を通過して分離空間α₄へ吸入される。分離空間α₃へ吸入される大気は、凝縮器９を通過する際に加熱され、分離空間α₃を経由して、遠心ファン１０により、ダクト１１ａに暖気として送出される。一方、分離空間α₄へ吸入される大気は、蒸発器９を通過する際に冷却され、分離空間α₄を経由して、遠心ファン１０’により、ダクト１１ｂに排気として送出される。

つまり、本発明に係る空調機は、閉空間αを切換仕切壁１２により分離する際に、その分離位置により、２種類の２つの分離空間（α₁、α₂及びα₃、α₄）を形成すると共に、送気側の遠心ファン１０に対して、蒸発器９側の分離空間α₁を用いて送風を行うか、凝縮器７側の分離空間α₃を用いて送風を行うかを選択することで、四方切換弁を用いることなく、冷房／暖房の切換えを可能としたものである。

従って、室内へ送風する場合には、図１に示した１本のダクト２を、ダクト１１ａに接続すればよい。又、ダクト２を使用せず、空調ユニット１単体で使用する場合には、上記ダクト１１ａ、１１ｂを、筐体部分から突設された円筒部分を回すことで、送風方向を調整可能な構成とすればよい。

なお、本実施例では、圧縮機６は、空調ユニット１の筐体の角部に配置されている。又、蒸発器９の下方には、蒸発器９にて凝縮される大気中の水分を受けるためのドレン受け１８が設けられている。更に、底板１９の下部にはキャスタ１９が設けられ、筐体を移動可能な構成にしている。

遠心ファン１０、１０’について、その構成を説明すると、遠心ファン１０、１０’は、ベルマウス状の吸入口を有すると共に、吐出口へ向かって螺旋状に形成されたケーシング１０ａと、ケーシング１０ａ内部に配設され、円形状のプレートの外周上に固定された複数のブレード１０ｂを有する多翼ファン１０ｃと、多翼ファン１０ｃを回転させるモータ１０ｄ等から構成されている。一般的に、遠心ファンは静圧が大きいため、差圧により軸流ファンや貫流ファンでは送風し難い場合でも、効率よく送風することができる。従って、室外に空調ユニット１を設置し、室内へ送風を行う場合には、少なくとも一方の送風機、つまり、室内送風用の送風機としては、遠心ファンを用いることが望ましい。遠心ファンとしては、シロッコファンやターボファンと呼ばれるものが用いられる。一方、排気側の送風機としては、遠心ファンに限らず、軸流ファン、慣性ファンを用いてもよい。又、空調ユニット１自体を室内へ設置する場合には、遠心ファンではなく、軸流ファンを用いてもよい。これは、後述の実施例２〜６においても同様である。

送風の方向としては、図４に示すように、大気が熱交換器（凝縮器７、蒸発器９）を経由して遠心ファン１０、１０’に吸引される方向が望ましい。これは、送風する強さの損失や熱交換器（凝縮器７、蒸発器９）全面での均一な熱交換を行うことができるためである。

図５は、本発明に係る空調機おいて、その実施形態の他の一例の概略構成を示すものであり、図５(ａ)、（ｂ）は、空調ユニットの上面視に該当する図である。ここでも、内部構成が分かるように、一部の構成を透過した形で図示した。

図５に示す本実施例の空調ユニット２１は、その基本的な構成は、実施例１に示した空調ユニット１と略同等である。従って、同等のものには同じ符号を付すと共に、重複する説明を省略し、主に相違点のある構成について説明を行う。

図５に示すように、本実施例の空調ユニット２１では、切換仕切壁１２の回転軸の位置に圧縮機６を配置し、圧縮機６のカバーの周囲を、切換仕切壁１２が回動可能な構成にしたものである。このように、閉空間αの中央部分に圧縮機６を配置することで、空調ユニット２１内部の無駄なスペースを排除して、空調ユニット２１を、よりコンパクトな構成とすることができる。この場合、圧縮機６のカバー自体をリジッド（高剛性回転可能）に形成すればよい。

図６は、本発明に係る空調機おいて、その実施形態の更なる他の一例の概略構成を示すものであり、図６(ａ)、（ｂ）は、空調ユニットの上面視に該当する図である。ここでも、内部構成が分かるように、一部の構成を透過した形で図示した。

図６に示す本実施例の空調ユニット３１も、その基本的な構成は、実施例１に示した空調ユニット１と略同等である。従って、同等のものには同じ符号を付すと共に、重複する説明を省略し、主に相違点のある構成について説明を行う。

図６に示すように、本実施例の空調ユニット３１では、切換仕切壁３２の端部が、一方は凝縮器７の一端部へ、他方が蒸発器９の一端部へ固定され、凝縮器７、蒸発器９及び切換仕切壁３２が、切換仕切壁３２の中央の回転軸を中心に、少なくとも１８０°回動可能な構成にしたものである。この場合、例えば、図１（ａ）に示したキャスタ１９等を用いて、これらを回動可能な構成にしてもよい。なお、本実施例では、排気側の送風機として、軸流ファン３３を用いているが、軸流ファン３３の替わりに慣性ファンを用いてもよい。

本実施例の空調ユニット３１において、送気側の遠心ファン１０と排気側の軸流ファン３３は、互いに対向した位置に固定して配置されており、又、凝縮器７と蒸発器９は、切換仕切壁３２を挟んで対向した位置に配置されると共に、互いの位置に入れ替るように回動可能である。つまり、切換手段として、凝縮器７、蒸発器９及び切換仕切壁３２を回動可能に構成すると共に、送気側の遠心ファン１０、排気側の軸流ファン３３の各々に対して、２つの分離空間α₁、α₂の位置が入れ替わるようにしたものである。

従って、冷気を送風する場合には、遠心ファン１０と軸流ファン３３に対して、図６（ａ）に示すように各機器が配置され、切換仕切壁３２により分離された一方の分離空間α₁では、蒸発器９を通過して大気が吸入され、分離空間α₁、ダクト１１を経由して、冷気が送風されることとなる。このとき、他方の分離空間α₂では、凝縮器７を通過して大気が吸入され、軸流ファン３３により排気される。又、暖気を送風する場合には、遠心ファン１０と軸流ファン３３に対して、図６（ｂ）に示すように各機器が配置され、切換仕切壁３２により分離された一方の分離空間α₂では、凝縮器７を通過して大気が吸入され、分離空間α₂、ダクト１１を経由して、暖気が送風されることとなる。このとき、他方の分離空間α₁では、蒸発器９を通過して大気が吸入され、軸流ファン３３により排気される。

このように、凝縮器７、蒸発器９及び切換仕切壁３２を、切換仕切壁３２の鉛直方向の回転軸回りに回転して、その配置を入れ替えることで、冷気、暖気を切換えることができる。なお、本実施例では、凝縮器７、蒸発器９及び切換仕切壁３２を共に回動可能な構成にしたが、切換仕切壁３２の位置を固定し、凝縮器７及び蒸発器９のみを回動可能な構成にしてもよい。この場合、切換手段として、凝縮器７及び蒸発器９を回動可能に構成すると共に、遠心ファン１０、軸流ファン３３の各々に対して、凝縮器７、蒸発器９の位置が入れ替わるようにしたものである。上記構成でも、同等の作用、効果を得ることができる。

なお、上記実施例１乃至３においては、鉛直方向に設けた回転軸を用い、水平面上に切換仕切壁を回動させて、２つに分離した分離空間α₁、α₂等を切換えていたが、水平方向に回転軸を設け、鉛直面上に切換仕切壁を回動させて、２つに分離した分離空間α₁、α₂等を切換えるようにしてもよい。即ち、上面視である図４（ｂ）、（ｃ）、図５（ａ）、（ｂ）、図６（ａ）、（ｂ）が、側面視となるように、縦型ドラムの形状に閉空間αを形成して、分離空間α₁、α₂の切換えを行う。

図７は、本発明に係る空調機おいて、その実施形態の更なる他の一例の概略構成を示すものである。ここでは、互いの関係がわかりやすいように、空調機ユニットを上面視で、空調機ユニットに接続されるダクト部分を側面視で図示した。

図７に示す本実施例の空調ユニット４１も、その基本的な構成は、実施例１に示した空調ユニット１と略同等である。従って、同等のものには同じ符号を付すと共に、重複する説明を省略し、主に相違点のある構成について説明を行う。

図７に示すように、本実施例の空調ユニット４１は、通常の形状である直方体形状の凝縮器４２と、同じく直方体形状の蒸発器４３と、２つの遠心ファン１０とにより閉空間αが形成され、この閉空間αが、閉空間α内へ固定して配置された固定仕切壁４４により、２つの分離空間α₁、α₂に分離されている。閉空間αでは、固定仕切壁４４により、分離空間α₁とα₂との間が適宜に封止され、適宜に断熱され、冷却又は加熱された大気の流出を防止すると共に、外部からの熱の流入又は外部への熱量の流出がないように構成されている。又、閉空間αの上下も、図４（ａ）に示すような天板１５、底板１６により封止されると共に、断熱材を用いて、外部からの熱の流入又は外部への熱量の流出がないように構成されている。

本実施例では、空調ユニット４１に接続される配管として、一方の端部が回動自在な切換ダクト４５と、切換ダクト４５の他方の端部に接続され、壁４７等に固定された固定ダクト４６とからなるものを用いる。切換ダクト４５は、冷房を行うか又は暖房を行うかに応じて、分離空間α₁に連通するダクト１１ａ側か、又は、分離空間α₂に連通するダクト１１ｂ側かを選択し、それらの一方側に回動自在な端部を接続する。つまり、切換手段として、一方の端部（切換ダクト４５）が移動可能な１つの配管を用いると共に、２つの分離空間α₁、α₂のいずれか一方を選択して、切換ダクト４５を接続するようにしたものである。

本実施例は、前述の実施例１乃至３とは、切換手段が大きく異なることになる。つまり、切換ダクト４５の接続先を切換えることで、ダクト１１ａを介して分離空間α₁へ連通するか、又は、ダクト１１ｂを介して分離空間α₂に連通するかを選択して、分離空間α₁又は分離空間α₂の切換えを行う構成である。

従って、冷気を送風する場合には、切換ダクト４５はダクト１１ａへ接続され（実線のダクト４５参照）、遠心ファン１０により、大気が蒸発器４３を通過して分離空間α₁に吸入され、蒸発器４３により冷却された大気が、ダクト１１ａ、切換ダクト４５を介して固定ダクト４６側に送風される。又、暖気を送風する場合には、切換ダクト４５はダクト１１ｂへ接続され（点線のダクト４５参照）、遠心ファン１０’により、大気が凝縮器４２を通過して分離空間α₂に吸入され、凝縮器４２により暖められた大気が、ダクト１１ｂ、切換ダクト４５を介して固定ダクト４６側に送風される。固定ダクト４６は、例えば、その一端側を、壁４７を貫通するように設けることで、室外側から室内へ、冷気又は暖気を送風する構成とすることができる。

図８は、図７に示した本発明に係る空調機に用いられるダクト部分の他の一例を示す図である。

図８に示すように、本実施例のダクトは、冷気又は暖気の送出先側のダクトとなる第１ダクト５１と、第１ダクト５１から分岐するように接続された２つの第２ダクト５２、第３ダクト５３と、第１ダクトへ連通するダクトを切換える切換弁５４と、第２ダクトを大気側へ開放する開放弁５５と、第３ダクトを大気側へ開放する開放弁５６とを有する。又、図７に示した空調ユニット４１を用いた場合、第２ダクト５２の他の端部は、ダクト１１ａを介して分離空間α₁へ接続され、第３ダクト５３の他の端部は、ダクト１１ｂを介して分離空間α₂へ接続されている。

つまり、切換手段として、２つの分離空間α₁、α₂に各々接続された第２ダクト５２、第３ダクト５３（分岐部分）を有する分岐配管を用いると共に、第２ダクト５２、第３ダクト５３の切換えを行う切換弁５４を用いて、第２ダクト５２、第３ダクト５３の一方側を選択する構成である。

従って、冷気を送風する場合には、切換弁５４が、第３ダクト５３側へ閉じ、第２ダクト５２を第１ダクト５１と連通させて、冷気（一点鎖線矢印）を第１ダクト５１側へ送風するようにしている。このとき、第２ダクト５２の開放弁５５は閉じると共に、第３ダクト５３の開放弁５６は大気側へ開放するように開かれて、暖気（実線矢印）が大気へ排出される。

一方、暖気を送風する場合には、切換弁５４が、第２ダクト５２側へ閉じ、第３ダクト５３を第１ダクト５１と連通させて、暖気（実線矢印）を第１ダクト５１側へ送風するようにしている。このとき、第３ダクト５３の開放弁５６は閉じると共に、第２ダクト５２の開放弁５５は大気側へ開放するように開かれて、冷気（一点鎖線矢印）が大気へ排出される。

図１０は、図７、８に示した本発明に係る空調機に用いられる空調ユニットの他の一例を示す側面視の図である。図１０では、圧縮機、膨張弁等を省略して図示した。

本実施例の空調ユニット７１は、下部筐体７２と上部筐体７３とが仕切壁７４により、各々独立して形成された構成である。つまり、閉空間αが、仕切壁７４により２つの分離空間α₁と分離空間α₂とに分離された構成である。下部筐体７２内では、分離空間α₂の周囲を囲むように、その水平方向には複数（３面又は４面）の直方体形状の凝縮器７５が配置され（図１０中ではその一部を図示）、その上部には下部筐体７２の天板及び遠心ファン８１が、その下部には下部筐体７２の底板が配置されて構成されている。同様に、上部筐体７３内では、分離空間α₁の周囲を囲むように、その水平方向には複数（３面又は４面）の直方体形状の蒸発器７６が配置され（図１０中ではその一部を図示）、その上部には上部筐体７３の天板が、その下部には上部筐体７３の底板及び遠心ファン８１が配置されて構成されている。

本実施例における２つの遠心ファン８１は、下部筐体７２と上部筐体７３との間に、仕切壁７４を貫通するように設けられた１台のモータ８０を共用して、各々の多翼ファン７９を回転させ、各々のケーシング７８により、各々に接続されたダクト８２、８３側へ送風している。

例えば、冷気を送風する場合には、図７に示した切換ダクト４５をダクト８３へ接続するか、又は、図８に示した第２ダクト５２をダクト８３へ接続すると共に、切換弁５４を切換えて第２ダクト５２と第１ダクト５１とを連通させる。そして、蒸発器７６側の遠心ファン８１により、大気を蒸発器７６を通過させて分離空間α₁へ吸入し、冷気となった大気をダクト８３を経由して、図７の固定ダクト４６又は図８の第１ダクト５１へ送出する。又、暖気を送風する場合には、図７に示した切換ダクト４５をダクト８２へ接続するか、又は、図８に示した第３ダクト５３をダクト８２へ接続すると共に、切換弁５４を切換えて第３ダクト５３と第１ダクト５１とを連通させる。そして、凝縮器７５側の遠心ファン８１により、大気を凝縮器７５を通過させて分離空間α₂へ吸入し、暖気となった大気をダクト８２を経由して、図７の固定ダクト４６又は図８の第１ダクト５１へ送出する。

本実施例では、上段側に蒸発器７６を配置し、下段側に凝縮器７５を配置している。これは、例えば、冷房時において、蒸発器７６で発生した凝縮水をドレン受け７７で受け、図示しない流路により、凝縮水を凝縮器７５へ供給するようにし、水の蒸発潜熱を利用して凝縮器７５を冷却することで、冷房装置として、より効率よく動作させることが可能となる。

本発明に係る空調機の設置の一例を示す図である。 本発明に係る空調機の概略の系統図である。 冷媒の相変位サイクルを示す図である。 本発明に係る空調機の実施形態の一例を示す概略の構成図である。 本発明に係る空調機の実施形態の他の一例を示す概略の構成図である。 本発明に係る空調機の実施形態の更なる他の一例を示す概略の構成図である。 本発明に係る空調機の実施形態の更なる他の一例を示す概略の構成図である。 図７に示した本発明に係る空調機に用いられるダクトの他の一例を示す図である。 従来の空調機の概略の系統図である。 図７、８に示した本発明に係る空調機に用いられる空調ユニットの他の一例を示す側面視の図である。

符号の説明

１ 空調ユニット
２ ダクト
３ 壁
４ 送風ユニット
５ 圧力調整穴
６ 圧縮機
７ 凝縮器
８ 膨張弁
９ 蒸発器
１０、１０’ 遠心ファン
１１ａ、１１ｂ ダクト
１２ 切換仕切壁
１３ モータ
１４ 軸受
１５ 天板
１６ 底板
１７ ルーパ
１８ ドレン受け
１９ キャスタ

Claims (9)

1. 冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒を凝縮させる凝縮器と、冷媒を膨張させる膨張弁と、冷媒を蒸発させる蒸発器とを用いて冷媒の冷凍サイクルを構成し、
   互いに対向して配置された前記凝縮器及び前記蒸発器と、前記凝縮器と前記蒸発器との間に互いに対向して配置された２つの送風機とを用いて閉空間を形成し、
   前記閉空間を、前記凝縮器及び一方の前記送風機側と、前記蒸発器及び他方の前記送風機側との２つ分離空間に分離する仕切壁を設けると共に、
   前記２つの分離空間からの送風を切換える切換手段を設けたことを特徴とする空調機。
2. 請求項１記載の空調機において、
   前記切換手段として、
   前記仕切壁を回動可能にすると共に、前記閉空間の分離位置を変更するようにしたことを特徴とする空調機。
3. 請求項２記載の空調機において、
   前記凝縮器及び前記蒸発器、又は、前記２つの送風機のうち、少なくとも一方の前記閉空間側の面を湾曲形状にし、前記仕切壁を前記湾曲形状に沿って回動可能にしたことを特徴とする空調機。
4. 請求項１記載の空調機において、
   前記切換手段として、
   前記凝縮器及び前記蒸発器を回動可能にすると共に、前記２つの送風機の各々に対して、前記凝縮器及び前記蒸発器の位置が入れ替わるようにしたことを特徴とする空調機。
5. 請求項１記載の空調機において、
   前記切換手段として、
   前記凝縮器、前記蒸発器及び前記仕切壁を回動可能にすると共に、前記２つの送風機の各々に対して、前記２つの分離空間の位置が入れ替わるようにしたことを特徴とする空調機。
6. 請求項１記載の空調機において、
   前記切換手段として、
   一方の端部が移動可能な１つの配管を用いると共に、前記２つの分離空間のいずれか一方を選択して、前記端部を接続するようにしたことを特徴とする空調機。
7. 請求項１記載の空調機において、
   前記切換手段として、
   前記２つの分離空間に各々接続された分岐部分を有する分岐配管を用いると共に、前記分岐部分の切換えを行う切換弁を用いて、前記分岐部分の一方側を選択するようにしたことを特徴とする空調機。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の空調機において、
   前記閉空間の中央部に前記圧縮機を配置したことを特徴とする空調機。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の空調機において、
   前記２つの送風機のうち、少なくとも一方を遠心ファンとしたことを特徴とする空調機。

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