JP2008215633A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】空気調和機の小型化、低コスト化に有利な機械室の排熱機構を提案すること。
【解決手段】空気調和機１の内部は、水平仕切り板４によって、蒸発器９が配置された上側の冷却槽５と、水冷式凝縮器１５、圧縮器１６が配置された下側の機械室１３に仕切られている。水平仕切り板４には機械室１３と冷却槽５を連通する連通口１７が形成されている。冷却槽５の送風機１２を駆動すると、その吸引力によって、吸込口６から外部の空気が吸引されると共に、連通口１７から機械室１３の空気が吸引される。吸引された空気は、蒸発器９を通って冷却、除湿され、加熱器１０、加湿器１１を通って所定の温度および湿度の空気とされた後に、吹出口７から吹き出される。機械室１３が、冷却槽５の送風機１２および冷却能力を利用して強制空冷されるので、機械室１３を強制空冷するための送風機、排熱用の排気口が不要となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、筐体内が仕切り板によって冷却槽と機械室に仕切られた構造の空気調和機における機械室の排熱機構の改良に関するものである。

空気調和機としては、吸込口から吸引した空気の温度および湿度を調整してクリーンルームなどに供給する恒温恒湿空気供給装置が知られている。この形式の空気調和機では、その冷却槽内に配置されている送風機の吸引力によって、吸込口から冷却槽内に空気を吸引し、吸引した空気を蒸発器に通して目的とする温湿度の露点以下まで冷却して除湿を行い、しかる後に、加熱器によって加熱し、加熱後の空気を加湿器によって加湿して、所望の温度および湿度の空気を形成し、この空気を送風機によって吹出口から吹き出すようになっている。この構成の空気調和機は特許文献１に開示されている。

ここで、空気調和機の筺体の内部には、蒸発器で用いる冷媒を液化する水冷凝縮器および冷媒を圧縮する圧縮器、空気調和機の駆動を制御する制御装置などが設置される機械室が設けられている。機械室は設置された機械類の発熱によって高温状態になるので、強制空冷用の送風機を備えた排熱機構が備わっている。
特開平１０−３００１７３号公報

しかしながら、このような排熱機構は強制空冷用の送風機が必要であるので、その分、設置スペースを多く必要とし、空気調和機の小型化、製造コストの低減化には不利である。また、機械室の排熱用の排気口からは熱風が吹き出されるので、空気調和機を設置する際には排気口の周辺に排熱スペースを確保する必要があり、その分、設置スペースを多く必要としている。また、排気口から吹き出される熱風によって、塵などが舞い上がるので設置場所が限られるという問題がある。

本発明の課題は、このような点に鑑みて、強制空冷用の送風機を用いることなく機械室からの排熱を行うことができる排熱機構を備えた空気調和機を提案することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の空気調和機は、筐体と、この筐体の内部に形成されている冷却槽および機械室と、これら冷却槽および機械室の間を仕切っている仕切り板と、前記筐体の外部から前記冷却槽に空気を吸い込むための吸込口と、前記機械室から前記冷却槽に空気を吸い込むための連通口と、前記冷却槽から前記筐体の外部に空気を吹き出すための吹出口と、前記吸込口および前記連通口から前記冷却槽に空気を吸い込み、当該冷却槽内において温度調整された後の空気を前記吹出口から吹き出すための送風機と、前記冷却槽に配置され、前記吸込口および前記連通口から前記冷却槽に吸引された空気を冷却して除湿するための蒸発器と、前記機械室に配置され、前記蒸発器で用いられる冷媒を液化する水冷式凝縮器および前記冷媒を圧縮する圧縮器とを有していることを特徴としている。

本発明では、冷却槽と機械室を仕切っている仕切り板に連通口を形成し、冷却槽に設置されている送風機の吸引力を利用して、連通口を介して機械室の空気を冷却槽に吸引している。機械室から冷却槽に吸引された空気は、外部から冷却槽に吸引した空気と共に温度調整され、吹出口から吹き出される。したがって、本発明によれば、冷却槽の送風機および冷却能力を利用して機械室を強制空冷するための排熱機構が構成されているので、従来において機械室に配置されていた強制空冷用の送風機を省略できる。よって、空気調和機の小型化、低コスト化に有利である。また、機械室の排気口から熱風が吹き出ることもないので、排気口の周辺に排熱スペースを確保する必要がなく、設置スペースが少なくて済む。さらに、排熱によって塵などを舞い上げることがないので、設置場所を選ばないという利点もある。

ここで、機械室に配置される凝縮器は発熱して高温になるので、水冷式のものを採用し、その排熱量を抑えている。この結果、機械室から冷却槽へ吸引される空気の温度が蒸発器の冷却能力を超えるまで高温になってしまうことがないので、吹出口からは温度調整された後の空気を吹き出すことができる。

また、前記冷却槽に、前記蒸発器を経由して冷却および除湿された後の空気を加熱するための加熱器と、加熱後の空気を加湿するための加湿器とを配置し、加湿後の空気を前記送風機を介して前記吹出口から吹き出すようにすることができる。この場合には、機械室からの排熱を利用して加熱器による加熱量を減少させることができるので、装置のランニングコストを抑制できる。

ここで、一般的には、前記筐体の内部は前記仕切り板によって上下に仕切られて、当該仕切り板の上側が前記冷却槽とされ、下側が前記機械室とされる。

本発明では、空気調和機において、冷却槽と機械室を連通し、冷却槽に設置した送風機によって機械室から冷却槽に空気を吸引し、吸引した空気を冷却槽の冷却能力を利用して冷却するようにしている。したがって、機械室に強制空冷用の送風機を設置することなく機械室の排熱機構を構築できる。また、機械室から外部に熱風が排出されることもない。よって、本発明によれば、空気調和機の小型化、低コスト化を達成でき、また、設置スペースが少なくて済むという効果が得られる。さらに、水冷式凝縮器を採用することにより、機械室から冷却槽へ吸引される空気の温度が蒸発器の冷却能力を超えるまで高温になってしまうことを回避しているので、このような排熱機構を構築した場合でも、吹出口からは温度調整された後の空気を吹き出すことができる。

以下に、図面を参照して本発明を適用した空気調和機の実施の形態を説明する。図１は、空気調和機を前方上側から見た斜視図であり、筺体の側板部分を取り外し、内部の構造が分かるようにしてある。

空気調和機１は直方体の筺体１Ａを備えており、その正面板１ａの上側部分には、空気の温度および湿度を設定する操作パネル２並びに電源スイッチ３が設けられている。筺体１Ａの内部は水平仕切り板４で上下に仕切られており、上側が冷却槽５とされ、下側が機械室１３とされている。

上側の冷却槽５の内部は、筐体１Ａにおける正面板１ａの中央部分に形成された吸込口６から背面板１ｂの上側部分に形成された吹出口７に至る空気流路８となっている。冷却槽５の内部には、この空気流路８に沿って、正面板１ａの側から蒸発器９、加熱器１０、加湿器１１、送風機１２がこの順番で配置されている。下側の機械室１３には、空気調和機１の制御を司る制御装置１４、蒸発器９で用いられる冷媒を液化する水冷式凝縮器１５、冷媒を圧縮する圧縮器１６などが配置されている。

ここで、冷却槽５の蒸発器９は、正面板１ａに形成された吸込口６に狭い間隔で対峙する状態に設置されている。また、水平仕切り板４における正面板１ａと蒸発器９の間の部位には、冷却槽５と機械室１３を連通している連通口１７が形成されている。したがって、送風機１２の吸引力によって、連通口１７から機械室１３の空気が冷却槽５内に吸引される。機械室１３から冷却槽５内に吸引された空気は、外部から吸込口６を介して冷却槽５内に吸引された空気と共に蒸発器９を通って吹出口７の側に吸引される。

次に、冷却槽５に設置されている各部の構成を説明する。まず、蒸発器９は、狭い間隔で並べたプレート状のフィンに冷却管が貫通した構成となっており、冷却管には水冷式凝縮器１５で液化された冷媒が蒸発しながら流れる。蒸発器９で蒸発した冷媒は圧縮器１６で圧縮された後に水冷式凝縮器１５へ供給される。加熱器１０はフィンを備える電熱ヒータであり、吹出口７の近傍に設置された温度湿度センサ１８からの温度信号に基づいて、制御装置１４によって制御されている。

加湿器１１は、加湿水槽１９に貯留されている加湿用の水を電熱ヒータ２１で加熱して、蒸発させることによって流路８を通過する空気を加湿する。加湿水槽１９は水平仕切り板４の上面に設置された底の浅いステンレススチール製の水槽であり、上面全体が開口部１９ａになっている。電熱ヒータ２１は加湿水槽１９内に横向きに配置されており、その制御は、吹出口７の近傍に設置された温度湿度センサ１８からの湿度信号に基づいて、制御装置１４によって行なわれる。電熱ヒータ２１によって貯留されている加湿用の水が加熱されると、発生した蒸気は加湿水槽１９の開口部１９ａから吹出口７に至る間に拡散して、空気と均一に交わる。

加湿水槽１９には、加湿水槽１９の水位を検出するフロートスイッチ２３が設けられている。また、蒸発して減少する加湿用の水を外部から補給するための給水管２４が配管されている。給水管２４はステンレス管であり、入口管部分２４ａと、加湿水槽１９内に配置されている槽内配管部分２４ｂと、出口管部分２４ｃとを備えている。入口管部分２４ａは筺体の背面板１ｂに固定されており、外部の純水器（不図示）と接続されている。また、入口管部分２４ａの途中には電磁開閉弁２５が取り付けられている。槽内配管部分２４ｂは、加湿水槽１９の底面１９ｂと電熱ヒータ２１の間において、蛇行状態に引き回されている。出口管部分２４ｃの上端部分は、半円形に湾曲しており、その先端が下向きの補給口２４ｄとなっている。

加湿水槽１９の水位が変化するとフロートスイッチ２３が作動するので、その水位信号に基づいて制御装置１４が電磁開閉弁２５を開閉駆動して、適量の純水を加湿水槽１９に補給する。従って、加湿水槽１９の水位は、電熱ヒータ２１を水中に埋没させる所定の水位に維持されている。なお、加湿時には、加湿水槽１９に貯留されている加湿用の水は電熱ヒータ２１によって加熱状態にあるので、純水器から供給される純水が槽内配管部分２４ｂを流れる間に所定温度に加熱されて、加湿水槽１９へ補給される。

次に、空気調和機１の動作を説明する。電源スイッチ３をオンすると、制御装置１４の制御によって吹出口７の直前に配置された送風機１２が駆動される。送風機１２が駆動すると、その吸引力によって吸込口６から外部の空気が冷却槽５内に吸い込まれる。吸い込まれた空気は蒸発器９を通過する際に目的とする温湿度の露点以下まで冷却され、除湿される。冷却された空気は、加熱器１０によって目標とする温度に温められる。その後、加湿器１１によって目標とする湿度に加湿されて吹出口７に至る。吹出口７にはダクト２０が取り付けられており、温度および湿度が調整された空気がダクト２０を通じて、クリーンルームなどに吹き出される。

ここで、冷却槽５と下側の機械室１３が連通口１７を介して連通している。したがって、送風機１２が駆動すると、その吸引力によって、機械室１３の空気が矢印Ａで示すように、連通口１７から冷却槽５に吸引される。機械室１３から冷却槽５内に吸引された空気は、外部から吸引された空気と共に蒸発器９を通って冷却され、しかる後に、加熱器１０および加湿器１１を経由して、所定の温度および湿度の空気とされ、吹出口７から吹き出される。

このように、本例の空気調和機１では、機械室１３の空気が冷却槽５に強制吸引されて冷却されることにより、機械室１３内が強制空冷される。したがって、機械室１３に強制空冷用の送風機を設置する必要がなく、また、排熱用の排気口を形成しておく必要もない。よって、空気調和機１の小型化、低コスト化に有利である。また、機械室の排気口の周辺に排熱スペースを確保する必要もないので、設置スペースが少なくて済み、排熱により塵などが舞い上がることもない。

さらに、機械室１３から冷却槽５内に吸引された空気は高温空気であるので、蒸発器９を通過した後の冷却・除湿空気の温度が上昇する。よって、加熱器１０による空気の加熱量を減らすことができるので、ランニングコストの低減化にも有効である。

また、水冷式凝縮器１５を採用しているので、凝縮器からの排熱量を抑えることができる。この結果、機械室１３から冷却槽５へ吸引される空気の温度が蒸発器９の冷却能力を超えるまで高温になってしまうことがないので、吹出口７からは温度調整された後の空気を吹き出すことができる。

本発明を適用した空気調和機を内部構造が分かるように一部を省略して示す斜視図である。

符号の説明

１ 空気調和機
１Ａ 筐体
２ 操作パネル
３ 電源スイッチ
４ 水平仕切り板
５ 冷却槽
６ 吸込口
７ 吹出口
８ 空気流路
９ 蒸発器
１０ 加熱器
１１ 加湿器
１２ 送風機
１３ 機械室
１４ 制御装置
１５ 水冷式凝縮器
１６ 圧縮器
１７ 連通口
１８ 温度湿度センサ
１９ 加湿水槽
２０ ダクト
２１ 電熱ヒータ
２３ フロートスイッチ
２４ 給水管
２５ 電磁開閉弁

Claims (3)

1. 筐体と、
   この筐体の内部に形成されている冷却槽および機械室と、
   これら冷却槽および機械室の間を仕切っている仕切り板と、
   前記筐体の外部から前記冷却槽に空気を吸い込むための吸込口と、
   前記機械室から前記冷却槽に空気を吸い込むための連通口と、
   前記冷却槽から前記筐体の外部に空気を吹き出すための吹出口と、
   前記吸込口および前記連通口から前記冷却槽に空気を吸い込み、当該冷却槽内において温度調整された後の空気を前記吹出口から吹き出すための送風機と、
   前記冷却槽に配置され、前記吸込口および前記連通口から前記冷却槽に吸引された空気を冷却して除湿するための蒸発器と、
   前記機械室に配置され、前記蒸発器で用いられる冷媒を液化する水冷式凝縮器および前記冷媒を圧縮する圧縮器とを有していることを特徴とする空気調和機。
2. 前記冷却槽には、前記蒸発器を経由して冷却および除湿された後の空気を加熱するための加熱器と、加熱後の空気を加湿するための加湿器とが配置されており、加湿後の空気が前記送風機を介して前記吹出口から吹き出されることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記筐体の内部は前記仕切り板によって上下に仕切られており、
   当該仕切り板の上側が前記冷却槽であり、下側が前記機械室であることを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和機。

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