JP2015092130A - 空調室外ユニット - Google Patents

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    • F24F6/06Air-humidification, e.g. cooling by humidification by evaporation of water in the air using moving unheated wet elements

Abstract

【課題】室外熱交換器の性能低下を防止することができる空調室外ユニットの提供。
【解決手段】空調室外ユニット30は、内部が左右に並ぶ送風機室と機械室とに分かれているケーシング40と、機械室に配置される圧縮機31と、送風機室に配置される室外熱交換器33と、送風機室に配置される室外ファン39と、板状の加湿ロータ63を有する加湿ユニット60と、を備える。室外ファン39は、室外熱交換器33に外気を通す。加湿ロータ63は、外気中の水分を吸着する吸湿領域63aと、加熱されることで吸湿領域63aに吸着した水分を放湿する放湿領域63bとを含む。加湿ロータ63は、鉛直面に沿って室外熱交換器33より前方に配設される。加湿ロータ63は、吸湿領域63aが送風機室に位置し、放湿領域63bが機械室に位置するように、配置されている。そして、加湿ロータ63を回転駆動させるロータ駆動モータ65の全体が、機械室に配置されている。
【選択図】図1

Description

本発明は、加湿ユニットを備える空調室外ユニットに関する。
従来より、圧縮機、室外熱交換器及び室外ファンなどを収納する室外ユニットの上に、室外ユニットとは別体で室内を加湿するための加湿ユニットを搭載した空調室外ユニットがある。このような空調室外ユニットでは、加湿ユニットが室外ユニットの上に搭載されていることで空調室外ユニットの高さ寸法が大きくなるため、空調室外ユニットの製品サイズが大きくなるという問題がある。
これに対する対策の1つとして、例えば、特許文献1(特開2012−251692号公報)に開示されている空調室外ユニットでは、加湿ユニットの備える各部品を室外ユニット上部に移動させて室外ユニットに内蔵し空調室外ユニットの高さ寸法を抑えることで、加湿機能を備えており、かつ製品サイズを小さくした空調室外ユニットを実現している。
ところで、一般的に、空調室外ユニットの内部は、圧縮機等が配置される機械室と室外熱交換器及び室外ファン等が配置される送風機室とに分かれている。ここで、特許文献1に開示されている空調室外ユニットでは、加湿ユニットの備える部品の1つであり外気から水分を吸着しかつ吸着した水分を放湿するロータは、水平面に沿って配置されている。さらに、該ロータ全体が、送風機室に位置しており、室外熱交換器の前方に配置されている。ロータがこのように配置されると、室外熱交換器の一部が加湿ユニットで塞がれてしまうことがある。そうすると、室外熱交換器において加湿ユニットで塞がれた部分を外気が通りにくくなるため、室外熱交換器の性能が低下してしまうおそれがある。
そこで、本発明の課題は、室外熱交換器の性能低下を防止することができる空調室外ユニットを提供することにある。
本発明の第1観点に係る空調室外ユニットは、ケーシングと、圧縮機と、室外熱交換器と、室外ファンと、加湿ユニットと、を備える。ケーシングは、内部が左右に並ぶ送風機室と機械室とに分かれている。圧縮機は、機械室に配置される。室外熱交換器は、送風機室に配置される。室外ファンは、送風機室に配置されている。また、室外ファンは、室外熱交換器に外気を通す。加湿ユニットは、板状のロータを有する。ロータは、吸湿領域と、放湿領域とを含む。吸湿領域は、外気中の水分を吸着する領域である。放湿領域は、加熱されることで吸湿領域に吸着した水分を放湿する領域である。また、ロータは、鉛直面に沿って室外熱交換器より前方に配設される。ロータは、吸湿領域が送風機室に位置し、放湿領域が機械室に位置するように、配置されている。そして、ロータを回転駆動させるロータ駆動モータの全体が、機械室に配置されている。
本発明の第1観点に係る空調室外ユニットでは、ロータが鉛直面に沿って配設されており、吸湿領域が送風機室に位置しており、放湿領域が機械室に位置している。このため、ロータを水平面に沿って配置している形態と比較して、室外熱交換器とロータとの距離を大きくとることが可能となり、室外熱交換器に外気が流れにくくなることに伴う性能低下を防止することができる。
ここで、ロータを回転駆動させるロータ駆動モータが送風機室と機械室とに跨って配置されているような場合、ロータ駆動モータにおいて、送風機室側に位置する部分は室外ファンの駆動により発生する外気流に晒されることになり、機械室側に位置する部分は圧縮機等の駆動により発生する排熱に晒されることになる。そうすると、ロータ駆動モータにおいて、送風機室側に位置する部分が冷却され、圧縮機室側に位置する部分が加熱されるため、ロータ駆動モータに異常が生じやすくなり、この結果、ロータ駆動モータの耐久性の確保が難しくなる。
本発明では、ロータ駆動モータの全体が機械室に配置されている。このため、送風ファンの駆動によりその一部が冷却されることに起因するロータ駆動モータの異常を防ぐことができる。これにより、ロータ駆動モータの耐久性の確保を実現することができる。
なお、ここでいうロータが鉛直面に沿って配設されるとは、ロータが鉛直面に対して全く傾斜していないものから、ロータが鉛直面に対して±15°程度傾いて配置されているものまで含まれる。
本発明の第2観点に係る空調室外ユニットは、第1観点の空調室外ユニットにおいて、電装品箱を備える。電装品箱は、圧縮機及び室外ファンを含む機器の制御を行うための電装品を収納する。そして、電装品箱は、空調室外ユニットの正面視において、少なくともその一部がロータと重なるように配置されている。この空調室外ユニットでは、正面視において、電装品箱の少なくとも一部がロータと重なるように配置されている。このため、例えば、ロータと電装品箱とが正面視において重ならないように左右に並んで配置されているよりも、ケーシングの左右方向の寸法を小さくすることができる。
これによって、空調室外ユニットの小型化を実現することができる。
本発明の第3観点に係る空調室外ユニットは、第2観点の空調室外ユニットにおいて、電装品箱は、鉛直面に沿って配設される。そして、電装品箱とロータとは、前後に並ぶように配置されている。この空調室外ユニットでは、ロータ及び電装品箱それぞれが鉛直面に沿って配設されており、電装品箱とロータとが前後に並ぶように配置されているため、例えば、その長手方向が水平面に沿って延びるように電装品箱が配設されているよりも、ケーシングの前後方向の幅寸法を小さくすることができる。
これによって、空調室外ユニットの薄型化を実現することができる。
なお、ここでいう電装品箱が鉛直面に沿って配設されるとは、電装品箱が鉛直面に対して全く傾斜していないものから、電装品箱が鉛直面に対して±15°程度傾いて配置されているものまで含まれる。
本発明の第4観点に係る空調室外ユニットは、第2観点又は第3観点の空調室外ユニットにおいて、機械室は、前方に向かうにつれて左右方向の幅が広くなるように形成されている。そして、電装品箱は、機械室の内部前方に配置されている。この空調室外ユニットでは、機械室の内部後方よりも左右方向の幅が広い機械室の内部前方に電装品箱が配置されるため、電装品箱が機械室の内部後方に配置されるよりも、電装品箱の左右方向の寸法を大きくすることができる。
これにより、電装品箱の設計の自由度を向上させることができる。
本発明の第5観点に係る空調室外ユニットは、第1観点から第4観点のいずれかの空調室外ユニットにおいて、ロータは、その上端が、室外熱交換器の上端近傍、或いは室外熱交換器の上端よりも低い位置にあるように配置されている。このため、この空調室外ユニットでは、製品サイズが過度に大きくなるのを抑制することができる。
本発明の第6観点に係る空調室外ユニットは、第1観点から第5観点のいずれかの空調室外ユニットにおいて、加湿ユニットは、ヒータを有する。ヒータは、放湿領域を加熱するためのものである。そして、ヒータは、機械室に配置される。この空調室外ユニットでは、ヒータ及びロータ駆動モータが機械室に配置されるため、配線の取り回し作業を簡易にすることができる。これにより、組立性及びメンテナンス性を向上させることができる。
本発明の第7観点に係る空調室外ユニットは、第1観点から第6観点のいずれかの空調室外ユニットにおいて、室外熱交換器とロータとの間には、隙間がある。このため、この空調室外ユニットでは、ロータが室外熱交換器に接触しないようにすることができ、ロータの破損を防止することができる。
本発明の第8観点に係る空調室外ユニットは、ケーシングと、圧縮機と、室外熱交換器と、室外ファンと、加湿ユニットと、電装品箱と、を備える。ケーシングは、内部が左右に並ぶ送風機室と機械室とに分かれている。圧縮機は、機械室に配置される。室外熱交換器は、送風機室に配置される。室外ファンは、送風機室に配置されている。また、室外ファンは、室外熱交換器に外気を通す。加湿ユニットは、板状のロータを有する。ロータは、吸湿領域と、放湿領域とを含む。吸湿領域は、外気中の水分を吸着する領域である。放湿領域は、加熱されることで吸湿領域に吸着した水分を放湿する領域である。また、ロータは、鉛直面に沿って室外熱交換器より前方に配設される。電装品箱は、圧縮機及び室外ファンを含む機器の制御を行うための電装品を収納する。ロータは、吸湿領域が送風機室に位置し、放湿領域が機械室に位置するように、配置されている。そして、電装品箱は、正面視において、少なくともその一部がロータと重なるように配置されている。
従来より、圧縮機、室外熱交換器及び室外ファンなどを収納する室外ユニットと、外気から水分を吸着しかつ吸着した水分を放湿するロータを有する加湿ユニットとを備える空調室外ユニットがある。そして、一般に、圧縮機や室外ファン等の制御を行うための電装品を収納する電装品箱は、空調室外ユニットの内部に配置されている。
ところで、ロータと電装品箱とが正面視において重ならないように左右に並んで配置されている場合、ケーシングの左右方向の寸法は、ロータ及び電装品箱の左右方向の寸法以上の寸法が必要になる。このように、ケーシングを設計する際には、収納される機器の寸法を考慮しなければならないところ、ケーシングの寸法が大きくなると、空調室外ユニットの製品サイズが大きくなるという問題がある。
そこで、本発明の第8観点に係る空調室外ユニットでは、正面視において、電装品箱の少なくとも一部がロータと重なるように配置されている。このため、例えば、ロータと電装品箱とが正面視において、重ならないように左右に並んで配置されているよりも、ケーシングの左右方向の寸法を小さくすることができる。
これによって、空調室外ユニットの小型化を実現することができる。
なお、ここでいうロータが鉛直面に沿って配設されるとは、ロータが鉛直面に対して全く傾斜していないものから、ロータが鉛直面に対して±15°程度傾いて配置されているものまで含まれる。
ここで、空調室外ユニットにおいて、ロータや電装品箱の長手方向が水平面に沿って延びるようにロータや電装品箱が配置されている場合、ケーシングの前後方向の幅寸法は、ロータや電装品箱の前後方向の幅寸法を考慮して設計する必要がある。
そこで、本発明に係る空調室外ユニットにおいて、電装品箱が鉛直面に沿って配設されており、電装品箱とロータとが、前後に並ぶように配置されていれば、例えば、その長手方向が水平面に沿って延びるように電装品箱が配設されているよりも、ケーシングの前後方向の幅寸法を小さくすることができる。
これによって、空調室外ユニットの薄型化を実現することができる。
なお、ここでいう電装品箱が鉛直面に沿って配設されるとは、電装品箱が鉛直面に対して全く傾斜していないものから、電装品箱が鉛直面に対して±15°程度傾いて配置されているものまで含まれる。
さらに、本発明に係る空調室外ユニットにおいて、機械室が、前方に向かうにつれて左右方向の幅が広くなるように形成されており、電装品箱が、機械室の内部前方に配置されていれば、機械室の内部後方よりも左右方向の幅が広い機械室の内部前方に電装品箱が配置されるため、電装品箱が機械室の内部後方に配置されるよりも、電装品箱の左右方向の
寸法を大きくすることができる。
これにより、電装品箱の設計の自由度を向上させることができる。
そして、本発明に係る空調室外ユニットにおいて、加湿ユニットが放湿領域を加熱するためのヒータを有しており、ロータがロータ駆動モータによって回転駆動され、電装品箱だけでなくヒータ及びロータ駆動モータが機械室に配置されていれば、配線の取り回し作業を簡易にすることができる。これにより、組立性及びメンテナンス性を向上させることができる。
本発明の第1観点に係る空調室外ユニットでは、室外熱交換器の性能低下を防止することができる。
本発明の第2観点に係る空調室外ユニットでは、空調室外ユニットの小型化を実現することができる。
本発明の第3観点に係る空調室外ユニットでは、空調室外ユニットの薄型化を実現することができる。
本発明の第4観点に係る空調室外ユニットでは、電装品箱の設計の自由度を向上させることができる。
本発明の第5観点に係る空調室外ユニットでは、製品サイズが過度に大きくなるのを抑制することができる。
本発明の第6観点に係る空調室外ユニットでは、組立性及びメンテナンス性を向上させることができる。
本発明の第7観点に係る空調室外ユニットでは、ロータの破損を防止することができる。
本発明の一実施形態に係る空調室外ユニットを備える空気調和装置の概略冷媒回路図。 本発明の一実施形態に係る空調室外ユニットの正面図。 本発明の一実施形態に係る空調室外ユニットの斜視図。 本発明の一実施形態に係る空調室外ユニットの平面図。 加湿ユニットの分解図。 加湿ロータにおける空気流れを説明するための図。 加湿ロータの放湿領域、吸湿領域及び再熱領域を説明するための図。 変形例Aに係る空調室外ユニットにおいて、加湿ユニット及び電装品箱の配置を説明するための図。 変形例Cに係る空調室外ユニットの備えるガイドの斜視図。 変形例Cに係る空調室外ユニットの備える加湿ユニットの斜視図。 変形例Cに係る空調室外ユニットの平面図。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明に係る空調室外ユニット30の実施形態は、以下に説明する実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
(1)全体構成
本発明の一実施形態に係る空調室外ユニット30を備える空気調和装置10は、図1に示すように、空調室外ユニット30の他に、空調室内ユニット20を備えており、空調室内ユニット20と空調室外ユニット30とが連絡配管12によって接続されて構成されている。この空気調和装置10は、冷房運転、暖房運転、除湿運転、加湿運転及び換気運転などの複数の運転モードを有しており、これらの運転モードを適宜組み合わせることもできる。
冷房運転及び暖房運転では、室内の空気を冷やしたり温めたりするため、空調室内ユニット20及び空調室外ユニット30でそれぞれ熱交換が行われ、連絡配管12を通して空調室内ユニット20と空調室外ユニット30との間で熱の移動がある。このような熱交換と熱の移動とを行わせるために、空気調和装置10は、図1に示すような冷媒回路を有している。冷媒回路には、主に、圧縮機31、四路切替弁32、室外熱交換器33、電動弁34及び室内熱交換器21が接続されている。室内熱交換器21は、空調室内ユニット20に設けられており、圧縮機31、四路切替弁32、室外熱交換器33及び電動弁34は、空調室外ユニット30に設けられている。そして、連絡配管12の中には、空調室内ユニット20と空調室外ユニット30とを実質的に接続している液冷媒配管14及びガス冷媒配管16が通っている。
また、加湿運転及び換気運転では、室内に外気を供給するため、連絡配管12の中を通る給気ダクト18を介して空調室外ユニット30から空調室内ユニット20への空気の移動がある。特に、加湿運転では、水分を多く含んだ湿度の高い空気を空調室外ユニット30から空調室内ユニット20に供給するため、空調室外ユニット30において外気から水分を積極的に取り込む。このため、空調室外ユニット30は、外気から水分を取り込む機能を有する加湿ユニット60を備えている。
(1−1)冷媒回路の動作
冷媒回路の動作は従来からあるものと変わらないが、図1に示す冷媒回路の動作について簡単に説明する。
冷房時には、四路切替弁32が図1に示す実線の状態に接続されており、圧縮機31で圧縮されて吐出された冷媒が四路切替弁32を介して室外熱交換器33に送られる。室外熱交換器33で外気との熱交換が行われて熱を奪われた冷媒は、電動弁34に送られる。高圧液状の冷媒が電動弁34で低圧状態に変化する。電動弁34で膨張した冷媒は、フィルタ35を介して液閉鎖弁37及び液冷媒配管14を通って室内熱交換器21に入る。室内熱交換器21で室内空気との熱交換が行われて熱を奪って温度が上昇した冷媒は、ガス冷媒配管16及びガス閉鎖弁38を通って四路切替弁32に送られる。四路切替弁32はガス閉鎖弁38とアキュムレータ36とが接続された状態であるため、ガス冷媒配管16を通って室内熱交換器21から送られてきた冷媒は、アキュムレータ36を介して圧縮機31に送られ圧縮機31に吸入される。
暖房時には、四路切替弁32が図1に示す破線の状態に接続されており、圧縮機31で圧縮されて吐出された冷媒が室内熱交換器21に送られる。そして、冷房時とは逆の経路をたどって、室外熱交換器33を出た冷媒は圧縮機31に戻ってくる。つまり、暖房時には、圧縮機31、四路切替弁32、ガス冷媒配管16、室内熱交換器21、液冷媒配管14、電動弁34、室外熱交換器33、四路切替弁32、アキュムレータ36及び圧縮機31の順に冷媒が循環する。
(2)詳細構成
(2−1)空調室内ユニット20の構成
空調室内ユニット20には、室内熱交換器21の他に、図1に示すように、モータで駆動される室内ファン22が室内熱交換器21の下流側に設けられている。室内ファン22としては、例えばクロスフローファンが採用される。室内ファン22が駆動されると、空調室内ユニット20上部の吸込口23から吸い込まれた室内空気が、室内熱交換器21を通過して空調室内ユニット20下部の吹出口24から吹き出される。
また、空調室内ユニット20には、給気ダクト18の給気口25が、室内熱交換器21の上流側空間に設けられている。給気ダクト18は加湿ユニット60に接続されており、加湿ユニット60から送られてくる空気が給気口25から室内熱交換器21の上流側空間に供給される。そして、加湿ユニット60から送られてくる空気が湿度の高い空気である場合、該空気が給気口25から供給されている状態で室内ファン22を駆動することにより、空調室内ユニット20の吹出口24から吹き出される調和空気の湿度を高くすることができる。このとき同時に室内熱交換器21を凝縮器として用いることで、空調室内ユニット20に、加湿運転と暖房運転を同時に行わせることができる。
(2−2)空調室外ユニット30の構成
(2−2−1)空調室外ユニット30の構成の概要
空調室外ユニット30は、ケーシング40を備えている。そして、図1に示すように、ケーシング40の内部は、仕切板43によって送風機室S1と機械室S2とに分けられている。空調室外ユニット30では、送風機室S1から機械室S2に風が回り込まないように、送風機室S1と機械室S2とが仕切板43によって遮蔽されている。
空調室外ユニット30には、冷媒回路を構成する上述の機器や加湿ユニット60の他に、室外ファン39が室外熱交換器33の前方に配設されている。なお、図1に示すように、室外ファン39及び室外熱交換器33は送風機室S1に配置されており、圧縮機31、四路切替弁32、電動弁34及びアキュムレータ36は、機械室S2に配置されている。
(2−2−2)ケーシング40
図2は、空調室外ユニット30の正面図であり、空調室外ユニット30から電装品箱50、グリル及び前板46の一部が取り外された状態を示している。図3は、空調室外ユニット30の斜視図であり、電装品箱50の本体51、グリル及び天板48が取り外された空調室外ユニット30において、図2で取り外されている前板46の一部を仮想面とした状態を示している。図4は、空調室外ユニット30の平面図であり、空調室外ユニット30の天板48が取外された状態を示している。なお、図4に記載の矢印は、加湿ロータ63の吸湿領域63aを通る空気の流れを示している。
空調室外ユニット30のケーシング40は、図2、図3及び図4に示すように、前板46、左側板45、右側板47、天板48及び底板49を備えている。
前板46には、図2及び図3に示すように、円形の吹出口44が形成されており、吹出口44の周囲にリング状のベルマウス46aが取り付けられている。また、吹出口44の前面側は、グリル(図示せず)で覆われており、後述する室外ファン39のプロペラ39bが空調室外ユニット30の外部にある物と接触しないよう構成されている。グリルは、ケーシング40の前板46に取り付けられている。
また、左側板45は、図3に示すように、格子形状に成形されており、左側方から室外熱交換器33に外気を導くことができる。右側板47は、後述する室外熱交換器33の第2部分33bの右端から右側面に至る後面の一部及び右側面全体を構成している。
なお、送風機室S1の後側には、室外熱交換器33の第2部分33bを覆う保護金網が取り付けられている。図示省略されているが、保護金網は、室外熱交換器33の第2部分33bに外気を導くための開口が形成されている。
また、本実施形態では、右側板47には、後述する放湿経路の入口となる吸入口72が形成されている。
仕切板43は、図4に示すように、室外熱交換器33の右端から前方に向かって延びるとともに、底板49から上方に延びている。このため、仕切板43を境として、ケーシング40の内部は左右に並ぶ送風機室S1と機械室S2とに分かれているといえる。また、前方に向かうにつれて機械室S2の左右方向の幅が広くなるように、仕切板43が前後方向に対して斜めに配設されている(図4参照)。なお、本実施形態では、仕切板43は湾曲している。また、仕切板43の後部は、底板49から天板48まで延びている。一方、仕切板43の前部及び中央部には、上縁から下方に向かって切り欠かれた開口部43aが形成されている(図3及び図4参照)。開口部43aには、後述する加湿ユニット60の一部及び電装品箱50の一部が配置される。電装品箱50は、本体51と、ヒートシンク52とを有する。本体51は、例えばアルミ等の金属製であってもよく、弾性を有する樹脂製であってもよい。樹脂材料としては、例えばHIPS(High Impact Polystyrene)及びABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)等が用いられる。本体51は、前方に開口した箱状の部材であり、空調室外ユニット30の正面視において開口が前方に位置するように配置される。すなわち、本体51は、機械室S2の内部前方に配置されているといえる。また、本体51には、空調室外ユニット30の備える各種機器を駆動するための電子部品を集約した制御基板(図示せず)が搭載されている。制御基板は、電子部品等が配置されている面が本体51の開口に面するように配置されている。そして、本体51の開口を塞ぐように前板46が配置される。このため、前板46を外すことで制御基板が露出することになり、本体51内のメンテナンスが容易になっている。また、本体51は、鉛直面に沿って配設されている。なお、ここでいう本体51が鉛直面に沿って配設されているとは、本体51が鉛直面に対して全く傾斜していないものから、本体51が鉛直面に対して±15°程度傾いて配置されているものまで含まれる。そして、本実施形態の本体51は、鉛直面に対して全く傾いていないものとする。このため、本体51は、前後方向に場所を取らないように幅方向(厚さ方向)が前後に延びる縦置きの配置となっている。ヒートシンク52は、本体51に収納された電装品の発熱を外部に逃がすためのフィンであって、開口部43aから送風機室S1内に向かって突出するように配置されている。なお、本実施形態では、ヒートシンク52全体が送風機室S1側に配置されているが、ヒートシンク52の一部が機械室S2側に配置されていてもよい。また、仕切板43の前端部は、前板46に接して取り付けられる。
(2−2−3)室外熱交換器33
室外熱交換器33は、図3及び図4に示すように、上面視L型の形状を呈しており、ケーシング40の左側板45に正対する第1部分33aと、ケーシング40の背面を構成する保護金網に正対する第2部分33bとを有する。
また、室外熱交換器33は、底板49から天板48に達する背丈を持っている。そして、室外熱交換器33は、高さ方向に長く延びる多数のフィンと、フィンを貫いて水平に取り付けられている伝熱管とを有している。伝熱管は、室外熱交換器33の両端部で複数回折り返されることによって高さ方向に多数列配置されている。
(2−2−4)室外ファン39
室外ファン39は、室外熱交換器33の背面側(後方側)から室外熱交換器33を通して吸い込まれた外気を、空調室外ユニット30の正面側(前方側)に吹き出させるファンであって、本実施形態では、プロペラファンである。室外ファン39は、ファンモータ39aと、ファンモータ39aによって駆動されるプロペラ39bを有する。プロペラ39bは、その一部がベルマウス46aで囲まれた空間内に入るように配置されている。また、ファンモータ39aはプロペラ39bの背面側に取り付けられており、プロペラ39bの回転軸とファンモータ39aの駆動軸とが結合されている。さらに、ファンモータ39aは、ファンモータ台(図示せず)によって支持されている。ファンモータ台は、底板49及び室外熱交換器33の上端33tに固定された固定板(図示せず)に取り付けられている。
(2−2−5)加湿ユニット60
図5は、加湿ユニット60の分解図である。加湿ユニット60は、吸湿経路と放湿経路とを有しており、吸湿経路が空調室外ユニット30の送風機室S1に、放湿経路が空調室外ユニット30の機械室S2に位置するように配設されている。
また、空調室外ユニット30において、加湿ユニット60の上端の位置は、室外熱交換器33の上端(頂部)33t近傍、或いは室外熱交換器33の上端33tよりも低い位置にあるように配置されている。なお、本実施形態では、加湿ユニット60の上端とはフレーム70の上端のことであり、フレーム70の上端の高さは室外熱交換器33の上端33tの高さと一致しているものとする。
加湿ユニット60は、主に、加湿ロータ63と、ヒータ71と、ターボファン75と、を備えている。そして、加湿ロータ63の一部が吸湿経路に配置されており、加湿ロータ63の他部、ヒータ71及びターボファン75が放湿経路に配置されている。また、加湿ロータ63、ヒータ71及びターボファン75は、フレーム70に固定されている。より詳しくは、ヒータ71及び加湿ロータ63は支持板73に固定されており、支持板73がフレーム70の背面側に取り付けられている(図5参照)。また、ターボファン75は、支持板73が取り付けられている面とは反対側のフレーム70の正面側に取り付けられている(図5参照)。
(2−2−5−1)加湿ロータ63
加湿ロータ63は、1つの板状の吸放湿材である。なお、加湿ロータ63の形状は板状であればどのような形状であってもよい。本実施形態では、加湿ロータ63は、円盤状を呈するものとする。また、ここでいう1つの板状の吸放湿材には、単体の板状の吸放湿材が加湿ロータ63を構成しているものの他、同一形状又は異なる形状の吸放湿材が複数組み合わされて1つの板状の加湿ロータ63を構成しているものも含まれる。加湿ロータ63は、ゼオライト等の焼成によって形成されたハニカム構造のゼオライトロータである。加湿ロータ63は、円盤の中心を回転軸として回転するように取り付けられ、加湿ロータ63の周囲に設けられているギア64に伝達されるロータ駆動モータ65の動力によって回転駆動される。ロータ駆動モータ65は、その全体が機械室S2に配置されている。さらに、本実施形態では、ロータ駆動モータ65は、正面視において、加湿ロータ63と重ならないように、加湿ロータ63の外周よりも径方向外側に配置されている。
加湿ロータ63を形成しているゼオライト等の吸着剤は、例えば常温で空気から吸湿し、ヒータ71などで高温に加熱された空気により常温よりも高い温度になることによって放湿するという性質を持っている。すなわち、加湿ロータ63のうちの高温の空気にさらされていない領域が外気中から水分を吸着する吸湿領域63aになり、高温の空気にさらされている領域が吸着した水分を放出する放湿領域63bになる。
また、加湿ロータ63は、回転軸が前後方向に延びるように配置されている。すなわち、加湿ロータ63は、鉛直面に沿って配設されている。なお、ここでいう加湿ロータ63が鉛直面に沿って配設されているとは、加湿ロータ63が鉛直面に対して全く傾斜していないものから、加湿ロータ63が鉛直面に対して±15°程度傾いて配置されているものまで含まれる。そして、本実施形態の加湿ロータ63は、鉛直面に対して全く傾いていないものとする。このため、加湿ロータ63は、前後方向に場所を取らないように幅方向(厚さ方向)が前後に延びる縦置きの配置となっている。
さらに、図1に示すように、加湿ロータ63の吸湿領域63aが空調室外ユニット30の送風機室S1に位置し、加湿ロータ63の放湿領域63bが空調室外ユニット30の機械室S2に位置するように、加湿ロータ63は仕切板43の開口部43aに配置されている。なお、本実施形態の加湿ロータ63の吸湿領域63aは、送風機室S1の室外熱交換器33と室外ファン39との間に配置されており、室外熱交換器33の第2部分33bの前方に、室外熱交換器33の第2部分33bに正対するように隙間を空けて配置されている。このため、加湿ロータ63の吸湿領域63aが室外熱交換器33を通過する送風経路に掛かっており、この部分が吸湿経路となる。すなわち、加湿ロータ63の吸湿領域63aが、吸湿経路内に配置されている。一方、加湿ロータ63の放湿領域63bは、放湿経路内に配置されている。
また、本実施形態の加湿ロータ63の上端63tは、室外熱交換器33の上端33tよりも低い位置にある。なお、空調室外ユニット30の製品サイズが大きくなり過ぎない程度であれば、加湿ロータ63と室外熱交換器33との高さ位置の関係はこれに限定されない。例えば、加湿ロータ63の上端63tの高さ位置が室外熱交換器33の上端33t近傍の高さ位置にあればよい。具体的には、加湿ロータ63の上端63tの高さが、室外熱交換器33の上端33tの高さと一致していてもよく、室外熱交換器33の上端33tよりも少し高い位置(例えば、室外熱交換器33の高さの10%程度高い位置)にあってもよい。
また、加湿ロータ63は、正面視において、鉛直面に沿って配設される電装品箱50の少なくとも一部と重なるように配設されている(図3参照)。なお、本実施形態では、正面視において、電装品箱50の鉛直面と加湿ロータ63の放湿領域63b及び再熱領域63cの鉛直面とが対向して位置している。また、加湿ロータ63と電装品箱50とは、図4に示すように、前後に並ぶように配置されている。
(2−2−5−2)ヒータ71
ヒータ71は、加湿ロータ63の放湿領域63bの側方に設けられている。ヒータ71は、筒状の筐体の中に電熱線(図示省略)が設けられた構造であり、吸入口72から吸入されて加湿ロータ63に送られる外気を電熱線で加熱する。加湿ロータ63では、加湿ロータ63のハニカム構造の開口を加熱された空気が通り抜けるときに、加湿ロータ63から放湿されることで、ターボファン75に吸い込まれる空気が加湿される。
ヒータ71は、図5に示すように、ヒータ支持部材74に取り付けられている。ヒータ支持部材74は、半円状の基部74aと、基部74aの周縁部から立設する外壁部74bとを有し、側方(加湿ロータ63側)が解放されている。そして、ヒータ71はヒータ支持部材74に覆われるように、基部74aに取り付けられている。ヒータ支持部材74は、放湿経路の一部を構成している。なお、ヒータ71の筐体及びヒータ支持部材74は、耐熱性を必要とするため板金によって形成されている。また、ヒータ71は、空調室外ユニット30の機械室S2に設置されており、加湿ロータ63を挟んで電装品箱50とは反対側に配置されている。
なお、本実施形態では、正面視において、電装品箱50の鉛直面とヒータ支持部材74の鉛直面とは約5割程度において重なっている。しかしながら、電装品箱50及びヒータ支持部材74の形状及び配置によっては、正面視において、ヒータ支持部材74の鉛直面の8割以上が電装品箱50の鉛直面と重なっていてもよい。
(2−2−5−3)ターボファン75
ターボファン75は、空調室外ユニット30から空調室内ユニット20へと向かう空気流れを生成する。また、ターボファン75は、加湿ロータ63を挟んでヒータ71と対向ように配置されている。そして、電装品箱50は、ターボファン75及び加湿ロータ63を挟んでヒータ71とは反対側に配置されている。さらに、ターボファン75は、図2や図4に示すように、機械室S2に設置されている。
ターボファン75は、ファンモータ75aと、ファンモータ75aによって駆動される羽根車75bと、羽根車75bを収納するファンケーシング75cと、を有しており、羽根車75bの回転軸方向から吸入した空気を径方向外側に向かって吹き出す。なお、空調室外ユニット30において、羽根車75bの回転軸は前後方向に延びるように配置されている。このため、ターボファン75は、前後方向に場所を取らない縦置きの配置となっている。また、ターボファン75の吸込部76は、後方に開口している。また、ターボファン75の吐出部77は、下方に開口している。そして、吐出部77には加湿ダクト78が接続されており、加湿ダクト78には給気ダクト18が取り付けられている。このため、ターボファン75の吸込部76から吸い込まれた空気は、加湿ダクト78を介して給気ダクト18に導かれ、給気ダクト18を経て空調室内ユニット20の吹出口24から吹き出されることになる。
(3)加湿運転時の空気流れ
図6は、加湿ロータ63における空気流れを説明するための図である。図7は、加湿ロータ63の放湿領域63b、吸湿領域63a及び再熱領域63cを説明するための図である。なお、図7では、加湿ロータ63を正面から見た場合の放湿領域63b、吸湿領域63a及び再熱領域63cをそれぞれ示している。以下に、加湿運転時における空気の流れについて説明する。なお、空気調和装置10では、加湿運転は暖房運転と組み合わせて行われるものとする。このため、加湿運転時には、圧縮機31及び室外ファン39が駆動している。また、加湿運転時には、加湿ロータ63がロータ駆動モータ65の動力によって所定の回転速度で回転しており、ヒータ71及びターボファン75が駆動している。なお、加湿ロータ63は回転するので、吸湿領域63aでの吸湿によって加湿ロータ63に吸着された水分は加湿ロータ63の回転に伴って放湿領域63bに運ばれ、放湿領域63bでの放湿によって吸着されていた水分が脱着されることで放湿領域63bの周囲の空気が加湿される。また、本実施形態の加湿ロータ63は、正面から見て反計回りに回転しており、吸湿領域63aとして機能した部分が回転してヒータ支持部材74に対向する位置に来ると放湿領域63bとして機能する。
加湿運転時には室外ファン39が駆動しているため、室外熱交換器33の背面側から室外熱交換器33を通して吸い込まれた外気が空調室外ユニット30の正面側へと吹き出される空気流れが生成されている。加湿ロータ63の吸湿領域63aは、室外熱交換器33の第2部分33bと対向するように送風機室S1に位置しているため、主に室外熱交換器33の第2部分33bを通った外気が加湿ロータ63の吸湿領域63aを後方から前方に向かって通る。加湿ロータ63の吸湿領域63aを通過した空気は、ベルマウス46aを介して吹出口44から吹き出される。
また、加湿運転時には、ターボファン75が駆動しているため、空調室外ユニット30から空調室内ユニット20へと向かう空気流れ、すなわち吸入口72から吸い込まれた外気が、加湿ロータ63及びヒータ71を介して給気ダクト18に吹き出される空気流れが生成されている。より詳しくは、吸入口72から吸入された外気は、まず、加湿ロータ63の前方に回り込み、前方から後方に向かって加湿ロータ63を通ってヒータ71に至る。そして、ヒータ71に至った外気は、ヒータ71の筐体の中を通過する。このとき、ヒータ71によって外気が加熱される。ヒータ71の筐体を通過した空気は、加湿ロータ63の放湿領域63bに進み、加湿ロータ63の放湿領域63bを後方から前方に向かって通る。このとき、加湿ロータ63の放湿領域63bは、ヒータ71によって温度が上昇した空気にさらされることで放湿する。そして、加湿ロータ63の放湿領域63bを抜けた空気は、フレーム70に形成されている開口70aを介してターボファン75に吸い込まれ、加湿ダクト78を介して給気ダクト18へと吹き出される。このように加湿ロータ63によって加湿された空気は、給気ダクト18を経て空調室内ユニット20へと導かれる。
なお、この加湿ユニット60では、図6及び図7に示すように、加湿ロータ63のうち送風機室S1に位置する部分が吸湿領域63aになる。また、機械室S2に位置する加湿ロータ63において、ヒータ71よりも空気流れ下流側に位置する部分が放湿領域63bとなり、それ以外の部分が再熱領域63cとなる。再熱領域63cは、吸入口72から吸い込まれた外気が加湿ロータ63を最初に通過する部分である。本実施形態の加湿ロータ63は、正面視において反時計回りに回転しているため、吸湿領域63a、放湿領域63b、再熱領域63cの順に加湿ロータ63の機能が入れ替わることになる。再熱領域63cは、直前まで放湿領域63bであった部分であることから、高温になっている。このため、吸入口72から吸い込まれた外気は、再熱領域63cを通過することで、再熱領域63cの有する熱により加熱される。また、再熱領域63cは外気が通過することで冷却され、加湿ロータ63の回転により、その後、吸湿領域63aとなる。
(4)特徴
(4−1)
従来の空調室外ユニットには、加湿ロータが水平面に沿って配設されており、加湿ロータ全体が送風機室に位置していることで、室外熱交換器の一部が加湿ユニットで塞がれ、室外熱交換器において加湿ユニットで塞がれた部分を外気が通りにくくなり、室外熱交換器の性能が低下してしまうことがある。
そこで、本実施形態では、加湿ロータ63が、鉛直面に沿って配設されている。また、加湿ロータ63の吸湿領域63aが空調室外ユニット30の送風機室S1に位置しており、加湿ロータ63の放湿領域63bが空調室外ユニット30の機械室S2に位置している。このため、加湿ロータ63が水平面に沿って配置されている場合と比較して、室外熱交換器33と加湿ロータ63との距離を大きくとることが可能となり、室外熱交換器33への空気流れが遮られにくくなる。
これによって、室外熱交換器33に外気が流れにくくなることに伴う室外熱交換器33の性能低下を防止することができている。
また、本実施形態では、加湿ロータ63が鉛直面に沿って配設されているため、加湿ロータ63が水平面に沿って配設されているよりも、空調室外ユニット30の奥行き、すなわち前後方向の寸法を短くすることができるため、製品サイズを小さくすることができている。
(4−2)
本実施形態の加湿ロータ63の上端63tは、室外熱交換器33の上端33tよりも低い位置にある。このため、加湿ロータ63が、室外熱交換器33の上端33tよりも高い位置に配置されている場合と比較して、空調室外ユニット30の高さ寸法を抑えることができる。これにより、室外熱交換器33の能力を低減させずに製品サイズが大きくなるのを抑制することができている。
また、天板48よりも低い位置に加湿ロータ63の上端63tがあることで、外気が加湿ロータ63の吸湿領域63aに効率的に流れやすくなる。
(4−3)
本実施形態では、ヒータ71、ロータ駆動モータ65、及び電装品箱50の本体51は、空調室外ユニット30の機械室S2に配置されている。このように電機部品が機械室S2にまとめて配置されていることで、配線の取り回しなど配線作業が簡易になる。これにより、空調室外ユニット30の組立性及びメンテナンス性(サービス性)を向上させることができている。
また、本実施形態では、加湿ロータ63の放湿領域63bが空調室外ユニット30の機械室S2に位置しているため、圧縮機31や電装品の廃熱を利用して吸入口72から吸い込まれる外気を加熱することができる。
(4−4)
本実施形態では、加湿ロータ63と室外熱交換器33との間には隙間がある。このため、加湿ロータ63が室外熱交換器33に接触しないようにすることができる。これにより、加湿ロータ63の破損を防止することができている。特に、破損防止の観点から、本実施形態の加湿ロータ63のように回転する部材は室外熱交換器33に接触しないように構成することが好ましい。
(4−5)
本実施形態では、ヒータ71が、加湿ロータ63を挟んで電装品箱50とは反対側に配置されている。このように、空調室外ユニット30においてヒータ71が加湿ロータ63を挟んで電装品箱50とは反対側に配置されていることで、加湿ユニット60のヒータ71と電装品箱50とをできるだけ離隔することができる。このため、ヒータ71からの熱が電装品箱50に直接伝わりにくくなり、電装品箱50の本体51内の電子部品及び制御基板が熱により劣化するおそれを低減することができる。また、加湿ユニット60のヒータ71と電装品箱50とをできるだけ離隔することで、ヒータ71からの熱を電装品箱50に伝わり難くして、ヒートシンク52からの放熱が阻害されるおそれを低減することができる。
また、電装品箱50にヒータ71からの熱が伝わりにくいため、電装品箱50を構成する部材の自由度が高まる。すなわち、例えば電装品箱50を樹脂などの材料で形成する場合には耐熱性を考慮して材料を選択する必要があるが、本実施形態ではヒータ71からの熱が電装品箱50に伝わりにくいため、材料の選択の自由度が高まる。
さらに、加湿ロータ63を基準として、ヒータ71と電装品箱50とが同一側に配置される場合には、電装品箱50をヒータ71から遠ざけるためにスペースを確保する必要があるが、加湿ロータ63を挟んで電装品箱50とは反対側にヒータ71を配置することにより、電装品箱50をヒータ71から離隔させることができるため、電装品箱50とヒータ71とを離隔させるための別途のスペースを確保する必要がなく、空調室外ユニット30内のスペースを有効活用できる。
本実施形態では、正面視において、電装品箱50の鉛直面とヒータ支持部材74の鉛直面とは約5割程度において重なっている。電装品箱50及びヒータ支持部材74の形状及び配置によっては、正面視において、ヒータ支持部材74の鉛直面の8割以上が電装品箱50の鉛直面と重なっていてもよい。ヒータ71と電装品箱50との重畳領域が大きい場合であっても、ヒータ71と電装品箱50とが加湿ロータ63を挟んで重畳するように配置されるため、ヒータ71からの熱が電装品箱50に伝わりにくくすることができる。
(4−6)
本実施形態では、ターボファン75が加湿ロータ63を挟んでヒータ71と対向ように配置されており、電装品箱50がターボファン75及び加湿ロータ63を挟んでヒータ71とは反対側に配置されている。このように、電装品箱50がターボファン75及び加湿ロータ63を挟んでヒータ71とは反対側に配置されていることで、ターボファン75の分だけさらにヒータ71と電装品箱50とを離隔させることができる。これにより、ヒータ71からの熱が電装品箱50に伝わるのをさらに抑制できる。
(4−7)
本実施形態では、ロータ駆動モータ65が機械室S2に配置されている。このため、室外ファン39の駆動によりロータ駆動モータ65が冷却されることがなく、これに起因するロータ駆動モータ65の異常を防ぐことができる。これによって、ロータ駆動モータ65の耐久性の確保を実現することができている。
ここで、ロータ駆動モータが、送風機室に配置されており、かつ加湿ロータと室外ファンとの間に配置されている場合、ロータ駆動モータの通風抵抗により、加湿ロータに外気が流れず、加湿ロータの吸湿性能が低下するおそれがある。
本実施形態では、正面視においてロータ駆動モータ65と加湿ロータ63とが重ならないように、ロータ駆動モータ65が加湿ロータ63の外周よりも径方向外側に配置されている。このため、ロータ駆動モータ65の通風抵抗に起因する加湿ロータ63の吸湿性能の低下を防止できている。
(4−8)
本実施形態では、正面視において、電装品箱50の少なくとも一部が加湿ロータ63と重なるように配設されている。このため、例えば、加湿ロータ63と電装品箱50とが正面視において重ならないように左右に並んで配置されているよりも、ケーシング40の左右方向の寸法を小さくすることができる。
これによって、空調室外ユニット30の小型化を実現することができている。
(4−9)
本実施形態では、加湿ロータ63及び電装品箱50それぞれが鉛直面に沿って配設されている。また、加湿ロータ63と電装品箱50とは、前後に並ぶように配置されている。このため、例えば、その長手方向が水平面に沿って延びるように電装品箱50が配設されている場合、すなわち電装品箱50が横置き配置されている場合よりも、ケーシング40の前後方向の幅寸法を小さくすることができる。これによって、空調室外ユニット30の薄型化を実現することができている。
(4−10)
本実施形態では、機械室S2が、前方に向かうにつれて左右方向の幅が広くなるように形成されている。また、電装品箱50は、機械室S2の内部前方に配置される。このため、電装品箱50が機械室S2の内部後方に配置されるよりも、電装品箱50の左右方向の寸法を大きくすることができる。これによって、電装品箱50の設計の自由度を向上させることができている。
(5)変形例
(5−1)変形例A
上記実施形態の空調室外ユニット30では、後方から前方に向かって、加湿ユニット60、電装品箱50の順に配置されている。しかしながら、加湿ロータ63が仕切板43を跨ぐように配置されていれば、加湿ユニット60及び電装品箱50の位置関係はこれに限定されるものではなく、例えば、図8に示すように、後方から前方に向かって、電装品箱50、加湿ユニット60の順に配置されていてもよい。
(5−2)変形例B
上記実施形態の空調室外ユニット30では、室外ファン39が駆動することで、外気は、室外熱交換器33を通過した直後に加湿ロータ63の吸湿領域63aへと至っている。しかしながら、加湿ロータ63の吸湿領域63aを通る吸湿経路はこれに限定されるものではない。例えば、グリルの一部に閉鎖面を設け、室外ファン39によって生じる空気流れの一部が該閉鎖面に押し当たり、加湿ロータ63の吸湿領域63aへと至るようにしてもよい。
(5−3)変形例C
図9は、ガイド69の斜視図である。図10は、ガイド69が取り付けられた加湿ユニット60の斜視図である。図11は、ガイド69が取り付けられた加湿ユニット60を備える空調室外ユニット30の平面図であり、空調室外ユニット30の天板48が取外された状態を示している。なお、図11に記載の矢印は、加湿ロータ63の吸湿領域63aを通る空気の流れを示している。
上記実施形態に加えて、加湿ユニット60に、吸湿経路の一部を構成するガイド69が設けられていてもよい。例えば、ガイド69は、加湿ロータ63の外周縁或いはその近傍から室外熱交換器33に向かって延びるように設けられていればよい。また、室外熱交換器33を通った外気を加湿ロータ63の吸湿領域63aに到達しやすくするという観点から、ガイド69は加湿ロータ63の外周縁から室外熱交換器33近傍まで延びていることが好ましく、ガイド69の先端が室外熱交換器33に突き当たっていることがより好ましい。さらに、仕切板43、ガイド69及び天板48によって、加湿ロータ63の吸湿領域63aと室外熱交換器33との間の空間が閉空間に構成されていてもよい。
なお、ガイド69の形状については、加湿ロータ63の外周縁或いはその近傍から室外熱交換器33に向かって延びる形状であれば、特に限定されるものではない。また、ガイド69において、室外熱交換器33側の端部を入口側端部、加湿ロータ63側の端部を出口側端部とすると、特に入口側端部の形状については室外熱交換器33の能力と加湿ロータ63の吸湿能力とに基づいて設計されることが好ましい。
このように、加湿ロータ63の吸湿領域63aの外周縁から室外熱交換器33に向かって延びるガイド69が設けられていることで、室外熱交換器33を通った外気が加湿ロータ63の吸湿領域63aに到達し、吸湿領域63aを通過しやすくすることができる。この結果、通風抵抗により加湿ロータ63の吸湿領域63aに外気が通らないという事態を回避することができる。これによって、加湿ロータ63において水分吸着量が低減するおそれを減らすことができる。
本発明は、室外熱交換器の性能低下を防止することができるものであり、加湿ユニットを備える空調室外ユニットへの適用が有効である。
30 空調室外ユニット
31 圧縮機
33 室外熱交換器
33t 室外熱交換器の上端
39 室外ファン
40 ケーシング
60 加湿ユニット
63 加湿ロータ(ロータ)
63a 吸湿領域
63b 放湿領域
63t 加湿ロータの上端
65 ロータ駆動モータ
71 ヒータ
特開2012−251692号公報
本発明は、加湿ユニットを備える空調室外ユニットに関する。
従来より、圧縮機、室外熱交換器及び室外ファンなどを収納する室外ユニットの上に、室外ユニットとは別体で室内を加湿するための加湿ユニットを搭載した空調室外ユニットがある。このような空調室外ユニットでは、加湿ユニットが室外ユニットの上に搭載されていることで空調室外ユニットの高さ寸法が大きくなるため、空調室外ユニットの製品サイズが大きくなるという問題がある。
これに対する対策の1つとして、例えば、特許文献1(特開2012−251692号公報)に開示されている空調室外ユニットでは、加湿ユニットの備える各部品を室外ユニット上部に移動させて室外ユニットに内蔵し空調室外ユニットの高さ寸法を抑えることで、加湿機能を備えており、かつ製品サイズを小さくした空調室外ユニットを実現している。
ところで、一般的に、空調室外ユニットの内部は、圧縮機等が配置される機械室と室外熱交換器及び室外ファン等が配置される送風機室とに分かれている。ここで、特許文献1に開示されている空調室外ユニットでは、加湿ユニットの備える部品の1つであり外気から水分を吸着しかつ吸着した水分を放湿するロータは、水平面に沿って配置されている。さらに、該ロータ全体が、送風機室に位置しており、室外熱交換器の前方に配置されている。ロータがこのように配置されると、室外熱交換器の一部が加湿ユニットで塞がれてしまうことがある。そうすると、室外熱交換器において加湿ユニットで塞がれた部分を外気が通りにくくなるため、室外熱交換器の性能が低下してしまうおそれがある。
そこで、本発明の課題は、室外熱交換器の性能低下を防止することができる空調室外ユニットを提供することにある。
本発明の第1観点に係る空調室外ユニットは、ケーシングと、圧縮機と、室外熱交換器と、室外ファンと、加湿ユニットと、を備える。ケーシングは、内部が左右に並ぶ送風機室と機械室とに分かれている。圧縮機は、機械室に配置される。室外熱交換器は、送風機室に配置される。室外ファンは、送風機室に配置されている。また、室外ファンは、室外熱交換器に外気を通す。加湿ユニットは、板状のロータを有する。ロータは、吸湿領域と、放湿領域とを含む。吸湿領域は、外気中の水分を吸着する領域である。放湿領域は、加熱されることで吸湿領域に吸着した水分を放湿する領域である。また、ロータは、鉛直面に沿って室外熱交換器より前方に配設される。ロータは、吸湿領域が送風機室に位置し、放湿領域が機械室に位置するように、配置されている。ータを回転駆動させるロータ駆動モータの全体が、機械室に配置されている。ロータは、その上端が、室外熱交換器の上端近傍、或いは室外熱交換器の上端よりも低い位置にあるように配置されている。
本発明の第1観点に係る空調室外ユニットでは、ロータが鉛直面に沿って配設されており、吸湿領域が送風機室に位置しており、放湿領域が機械室に位置している。このため、ロータを水平面に沿って配置している形態と比較して、室外熱交換器とロータとの距離を大きくとることが可能となり、室外熱交換器に外気が流れにくくなることに伴う性能低下を防止することができる。
ここで、ロータを回転駆動させるロータ駆動モータが送風機室と機械室とに跨って配置されているような場合、ロータ駆動モータにおいて、送風機室側に位置する部分は室外ファンの駆動により発生する外気流に晒されることになり、機械室側に位置する部分は圧縮機等の駆動により発生する排熱に晒されることになる。そうすると、ロータ駆動モータにおいて、送風機室側に位置する部分が冷却され、圧縮機室側に位置する部分が加熱されるため、ロータ駆動モータに異常が生じやすくなり、この結果、ロータ駆動モータの耐久性の確保が難しくなる。
本発明では、ロータ駆動モータの全体が機械室に配置されている。このため、送風ファンの駆動によりその一部が冷却されることに起因するロータ駆動モータの異常を防ぐことができる。これにより、ロータ駆動モータの耐久性の確保を実現することができる。
なお、ここでいうロータが鉛直面に沿って配設されるとは、ロータが鉛直面に対して全く傾斜していないものから、ロータが鉛直面に対して±15°程度傾いて配置されているものまで含まれる。
さらに、本発明では、ロータの上端が、室外熱交換器の上端近傍、或いは室外熱交換器の上端よりも低い位置にあるように配置されている。このため、この空調室外ユニットでは、製品サイズが過度に大きくなるのを抑制することができる。
本発明の第2観点に係る空調室外ユニットは、第1観点の空調室外ユニットにおいて、電装品箱を備える。電装品箱は、圧縮機及び室外ファンを含む機器の制御を行うための電装品を収納する。そして、電装品箱は、空調室外ユニットの正面視において、少なくともその一部がロータと重なるように配置されている。この空調室外ユニットでは、正面視において、電装品箱の少なくとも一部がロータと重なるように配置されている。このため、例えば、ロータと電装品箱とが正面視において重ならないように左右に並んで配置されているよりも、ケーシングの左右方向の寸法を小さくすることができる。
これによって、空調室外ユニットの小型化を実現することができる。
本発明の第3観点に係る空調室外ユニットは、第2観点の空調室外ユニットにおいて、電装品箱は、鉛直面に沿って配設される。そして、電装品箱とロータとは、前後に並ぶように配置されている。この空調室外ユニットでは、ロータ及び電装品箱それぞれが鉛直面に沿って配設されており、電装品箱とロータとが前後に並ぶように配置されているため、例えば、その長手方向が水平面に沿って延びるように電装品箱が配設されているよりも、ケーシングの前後方向の幅寸法を小さくすることができる。
これによって、空調室外ユニットの薄型化を実現することができる。
なお、ここでいう電装品箱が鉛直面に沿って配設されるとは、電装品箱が鉛直面に対して全く傾斜していないものから、電装品箱が鉛直面に対して±15°程度傾いて配置されているものまで含まれる。
本発明の第4観点に係る空調室外ユニットは、第2観点又は第3観点の空調室外ユニットにおいて、機械室は、前方に向かうにつれて左右方向の幅が広くなるように形成されている。そして、電装品箱は、機械室の内部前方に配置されている。この空調室外ユニットでは、機械室の内部後方よりも左右方向の幅が広い機械室の内部前方に電装品箱が配置されるため、電装品箱が機械室の内部後方に配置されるよりも、電装品箱の左右方向の寸法を大きくすることができる。
これにより、電装品箱の設計の自由度を向上させることができる。
本発明の第観点に係る空調室外ユニットは、第1観点から第観点のいずれかの空調室外ユニットにおいて、加湿ユニットは、ヒータを有する。ヒータは、放湿領域を加熱するためのものである。そして、ヒータは、機械室に配置される。この空調室外ユニットでは、ヒータ及びロータ駆動モータが機械室に配置されるため、配線の取り回し作業を簡易にすることができる。これにより、組立性及びメンテナンス性を向上させることができる。
本発明の第観点に係る空調室外ユニットは、第1観点から第観点のいずれかの空調室外ユニットにおいて、室外熱交換器とロータとの間には、隙間がある。このため、この空調室外ユニットでは、ロータが室外熱交換器に接触しないようにすることができ、ロータの破損を防止することができる。
本発明の第観点に係る空調室外ユニットは、ケーシングと、圧縮機と、室外熱交換器と、室外ファンと、加湿ユニットと、電装品箱と、を備える。ケーシングは、内部が左右に並ぶ送風機室と機械室とに分かれている。圧縮機は、機械室に配置される。室外熱交換器は、送風機室に配置される。室外ファンは、送風機室に配置されている。また、室外ファンは、室外熱交換器に外気を通す。加湿ユニットは、板状のロータを有する。ロータは、吸湿領域と、放湿領域とを含む。吸湿領域は、外気中の水分を吸着する領域である。放湿領域は、加熱されることで吸湿領域に吸着した水分を放湿する領域である。また、ロータは、鉛直面に沿って室外熱交換器より前方に配設される。電装品箱は、圧縮機及び室外ファンを含む機器の制御を行うための電装品を収納する。ロータは、吸湿領域が送風機室に位置し、放湿領域が機械室に位置するように、配置されている。そして、電装品箱は、正面視において、少なくともその一部がロータと重なるように配置されている。
従来より、圧縮機、室外熱交換器及び室外ファンなどを収納する室外ユニットと、外気から水分を吸着しかつ吸着した水分を放湿するロータを有する加湿ユニットとを備える空調室外ユニットがある。そして、一般に、圧縮機や室外ファン等の制御を行うための電装品を収納する電装品箱は、空調室外ユニットの内部に配置されている。
ところで、ロータと電装品箱とが正面視において重ならないように左右に並んで配置されている場合、ケーシングの左右方向の寸法は、ロータ及び電装品箱の左右方向の寸法以上の寸法が必要になる。このように、ケーシングを設計する際には、収納される機器の寸法を考慮しなければならないところ、ケーシングの寸法が大きくなると、空調室外ユニットの製品サイズが大きくなるという問題がある。
そこで、本発明の第観点に係る空調室外ユニットでは、正面視において、電装品箱の少なくとも一部がロータと重なるように配置されている。このため、例えば、ロータと電装品箱とが正面視において、重ならないように左右に並んで配置されているよりも、ケーシングの左右方向の寸法を小さくすることができる。
これによって、空調室外ユニットの小型化を実現することができる。
なお、ここでいうロータが鉛直面に沿って配設されるとは、ロータが鉛直面に対して全く傾斜していないものから、ロータが鉛直面に対して±15°程度傾いて配置されているものまで含まれる。
ここで、空調室外ユニットにおいて、ロータや電装品箱の長手方向が水平面に沿って延びるようにロータや電装品箱が配置されている場合、ケーシングの前後方向の幅寸法は、ロータや電装品箱の前後方向の幅寸法を考慮して設計する必要がある。
そこで、本発明に係る空調室外ユニットにおいて、電装品箱が鉛直面に沿って配設されており、電装品箱とロータとが、前後に並ぶように配置されていれば、例えば、その長手方向が水平面に沿って延びるように電装品箱が配設されているよりも、ケーシングの前後方向の幅寸法を小さくすることができる。
これによって、空調室外ユニットの薄型化を実現することができる。
なお、ここでいう電装品箱が鉛直面に沿って配設されるとは、電装品箱が鉛直面に対して全く傾斜していないものから、電装品箱が鉛直面に対して±15°程度傾いて配置されているものまで含まれる。
さらに、本発明に係る空調室外ユニットにおいて、機械室が、前方に向かうにつれて左右方向の幅が広くなるように形成されており、電装品箱が、機械室の内部前方に配置されていれば、機械室の内部後方よりも左右方向の幅が広い機械室の内部前方に電装品箱が配置されるため、電装品箱が機械室の内部後方に配置されるよりも、電装品箱の左右方向の
寸法を大きくすることができる。
これにより、電装品箱の設計の自由度を向上させることができる。
そして、本発明に係る空調室外ユニットにおいて、加湿ユニットが放湿領域を加熱するためのヒータを有しており、ロータがロータ駆動モータによって回転駆動され、電装品箱だけでなくヒータ及びロータ駆動モータが機械室に配置されていれば、配線の取り回し作業を簡易にすることができる。これにより、組立性及びメンテナンス性を向上させることができる。
本発明の第1観点に係る空調室外ユニットでは、室外熱交換器の性能低下を防止することができる。
本発明の第2観点に係る空調室外ユニットでは、空調室外ユニットの小型化を実現することができる。
本発明の第3観点に係る空調室外ユニットでは、空調室外ユニットの薄型化を実現することができる。
本発明の第4観点に係る空調室外ユニットでは、電装品箱の設計の自由度を向上させることができる。
本発明の第観点に係る空調室外ユニットでは、組立性及びメンテナンス性を向上させることができる。
本発明の第観点に係る空調室外ユニットでは、ロータの破損を防止することができる。
本発明の一実施形態に係る空調室外ユニットを備える空気調和装置の概略冷媒回路図。 本発明の一実施形態に係る空調室外ユニットの正面図。 本発明の一実施形態に係る空調室外ユニットの斜視図。 本発明の一実施形態に係る空調室外ユニットの平面図。 加湿ユニットの分解図。 加湿ロータにおける空気流れを説明するための図。 加湿ロータの放湿領域、吸湿領域及び再熱領域を説明するための図。 変形例Aに係る空調室外ユニットにおいて、加湿ユニット及び電装品箱の配置を説明するための図。 変形例Cに係る空調室外ユニットの備えるガイドの斜視図。 変形例Cに係る空調室外ユニットの備える加湿ユニットの斜視図。 変形例Cに係る空調室外ユニットの平面図。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明に係る空調室外ユニット30の実施形態は、以下に説明する実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
(1)全体構成
本発明の一実施形態に係る空調室外ユニット30を備える空気調和装置10は、図1に示すように、空調室外ユニット30の他に、空調室内ユニット20を備えており、空調室内ユニット20と空調室外ユニット30とが連絡配管12によって接続されて構成されている。この空気調和装置10は、冷房運転、暖房運転、除湿運転、加湿運転及び換気運転などの複数の運転モードを有しており、これらの運転モードを適宜組み合わせることもできる。
冷房運転及び暖房運転では、室内の空気を冷やしたり温めたりするため、空調室内ユニット20及び空調室外ユニット30でそれぞれ熱交換が行われ、連絡配管12を通して空調室内ユニット20と空調室外ユニット30との間で熱の移動がある。このような熱交換と熱の移動とを行わせるために、空気調和装置10は、図1に示すような冷媒回路を有している。冷媒回路には、主に、圧縮機31、四路切替弁32、室外熱交換器33、電動弁34及び室内熱交換器21が接続されている。室内熱交換器21は、空調室内ユニット20に設けられており、圧縮機31、四路切替弁32、室外熱交換器33及び電動弁34は、空調室外ユニット30に設けられている。そして、連絡配管12の中には、空調室内ユニット20と空調室外ユニット30とを実質的に接続している液冷媒配管14及びガス冷媒配管16が通っている。
また、加湿運転及び換気運転では、室内に外気を供給するため、連絡配管12の中を通る給気ダクト18を介して空調室外ユニット30から空調室内ユニット20への空気の移動がある。特に、加湿運転では、水分を多く含んだ湿度の高い空気を空調室外ユニット30から空調室内ユニット20に供給するため、空調室外ユニット30において外気から水分を積極的に取り込む。このため、空調室外ユニット30は、外気から水分を取り込む機能を有する加湿ユニット60を備えている。
(1−1)冷媒回路の動作
冷媒回路の動作は従来からあるものと変わらないが、図1に示す冷媒回路の動作について簡単に説明する。
冷房時には、四路切替弁32が図1に示す実線の状態に接続されており、圧縮機31で圧縮されて吐出された冷媒が四路切替弁32を介して室外熱交換器33に送られる。室外熱交換器33で外気との熱交換が行われて熱を奪われた冷媒は、電動弁34に送られる。高圧液状の冷媒が電動弁34で低圧状態に変化する。電動弁34で膨張した冷媒は、フィルタ35を介して液閉鎖弁37及び液冷媒配管14を通って室内熱交換器21に入る。室内熱交換器21で室内空気との熱交換が行われて熱を奪って温度が上昇した冷媒は、ガス冷媒配管16及びガス閉鎖弁38を通って四路切替弁32に送られる。四路切替弁32はガス閉鎖弁38とアキュムレータ36とが接続された状態であるため、ガス冷媒配管16を通って室内熱交換器21から送られてきた冷媒は、アキュムレータ36を介して圧縮機31に送られ圧縮機31に吸入される。
暖房時には、四路切替弁32が図1に示す破線の状態に接続されており、圧縮機31で圧縮されて吐出された冷媒が室内熱交換器21に送られる。そして、冷房時とは逆の経路をたどって、室外熱交換器33を出た冷媒は圧縮機31に戻ってくる。つまり、暖房時には、圧縮機31、四路切替弁32、ガス冷媒配管16、室内熱交換器21、液冷媒配管14、電動弁34、室外熱交換器33、四路切替弁32、アキュムレータ36及び圧縮機31の順に冷媒が循環する。
(2)詳細構成
(2−1)空調室内ユニット20の構成
空調室内ユニット20には、室内熱交換器21の他に、図1に示すように、モータで駆動される室内ファン22が室内熱交換器21の下流側に設けられている。室内ファン22としては、例えばクロスフローファンが採用される。室内ファン22が駆動されると、空調室内ユニット20上部の吸込口23から吸い込まれた室内空気が、室内熱交換器21を通過して空調室内ユニット20下部の吹出口24から吹き出される。
また、空調室内ユニット20には、給気ダクト18の給気口25が、室内熱交換器21の上流側空間に設けられている。給気ダクト18は加湿ユニット60に接続されており、加湿ユニット60から送られてくる空気が給気口25から室内熱交換器21の上流側空間に供給される。そして、加湿ユニット60から送られてくる空気が湿度の高い空気である場合、該空気が給気口25から供給されている状態で室内ファン22を駆動することにより、空調室内ユニット20の吹出口24から吹き出される調和空気の湿度を高くすることができる。このとき同時に室内熱交換器21を凝縮器として用いることで、空調室内ユニット20に、加湿運転と暖房運転を同時に行わせることができる。
(2−2)空調室外ユニット30の構成
(2−2−1)空調室外ユニット30の構成の概要
空調室外ユニット30は、ケーシング40を備えている。そして、図1に示すように、ケーシング40の内部は、仕切板43によって送風機室S1と機械室S2とに分けられている。空調室外ユニット30では、送風機室S1から機械室S2に風が回り込まないように、送風機室S1と機械室S2とが仕切板43によって遮蔽されている。
空調室外ユニット30には、冷媒回路を構成する上述の機器や加湿ユニット60の他に、室外ファン39が室外熱交換器33の前方に配設されている。なお、図1に示すように、室外ファン39及び室外熱交換器33は送風機室S1に配置されており、圧縮機31、四路切替弁32、電動弁34及びアキュムレータ36は、機械室S2に配置されている。
(2−2−2)ケーシング40
図2は、空調室外ユニット30の正面図であり、空調室外ユニット30から電装品箱50、グリル及び前板46の一部が取り外された状態を示している。図3は、空調室外ユニット30の斜視図であり、電装品箱50の本体51、グリル及び天板48が取り外された空調室外ユニット30において、図2で取り外されている前板46の一部を仮想面とした状態を示している。図4は、空調室外ユニット30の平面図であり、空調室外ユニット30の天板48が取外された状態を示している。なお、図4に記載の矢印は、加湿ロータ63の吸湿領域63aを通る空気の流れを示している。
空調室外ユニット30のケーシング40は、図2、図3及び図4に示すように、前板46、左側板45、右側板47、天板48及び底板49を備えている。
前板46には、図2及び図3に示すように、円形の吹出口44が形成されており、吹出口44の周囲にリング状のベルマウス46aが取り付けられている。また、吹出口44の前面側は、グリル(図示せず)で覆われており、後述する室外ファン39のプロペラ39bが空調室外ユニット30の外部にある物と接触しないよう構成されている。グリルは、ケーシング40の前板46に取り付けられている。
また、左側板45は、図3に示すように、格子形状に成形されており、左側方から室外熱交換器33に外気を導くことができる。右側板47は、後述する室外熱交換器33の第2部分33bの右端から右側面に至る後面の一部及び右側面全体を構成している。
なお、送風機室S1の後側には、室外熱交換器33の第2部分33bを覆う保護金網が取り付けられている。図示省略されているが、保護金網は、室外熱交換器33の第2部分33bに外気を導くための開口が形成されている。
また、本実施形態では、右側板47には、後述する放湿経路の入口となる吸入口72が形成されている。
仕切板43は、図4に示すように、室外熱交換器33の右端から前方に向かって延びるとともに、底板49から上方に延びている。このため、仕切板43を境として、ケーシング40の内部は左右に並ぶ送風機室S1と機械室S2とに分かれているといえる。また、前方に向かうにつれて機械室S2の左右方向の幅が広くなるように、仕切板43が前後方向に対して斜めに配設されている(図4参照)。なお、本実施形態では、仕切板43は湾曲している。また、仕切板43の後部は、底板49から天板48まで延びている。一方、仕切板43の前部及び中央部には、上縁から下方に向かって切り欠かれた開口部43aが形成されている(図3及び図4参照)。開口部43aには、後述する加湿ユニット60の一部及び電装品箱50の一部が配置される。電装品箱50は、本体51と、ヒートシンク52とを有する。本体51は、例えばアルミ等の金属製であってもよく、弾性を有する樹脂製であってもよい。樹脂材料としては、例えばHIPS(High Impact Polystyrene)及びABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)等が用いられる。本体51は、前方に開口した箱状の部材であり、空調室外ユニット30の正面視において開口が前方に位置するように配置される。すなわち、本体51は、機械室S2の内部前方に配置されているといえる。また、本体51には、空調室外ユニット30の備える各種機器を駆動するための電子部品を集約した制御基板(図示せず)が搭載されている。制御基板は、電子部品等が配置されている面が本体51の開口に面するように配置されている。そして、本体51の開口を塞ぐように前板46が配置される。このため、前板46を外すことで制御基板が露出することになり、本体51内のメンテナンスが容易になっている。また、本体51は、鉛直面に沿って配設されている。なお、ここでいう本体51が鉛直面に沿って配設されているとは、本体51が鉛直面に対して全く傾斜していないものから、本体51が鉛直面に対して±15°程度傾いて配置されているものまで含まれる。そして、本実施形態の本体51は、鉛直面に対して全く傾いていないものとする。このため、本体51は、前後方向に場所を取らないように幅方向(厚さ方向)が前後に延びる縦置きの配置となっている。ヒートシンク52は、本体51に収納された電装品の発熱を外部に逃がすためのフィンであって、開口部43aから送風機室S1内に向かって突出するように配置されている。なお、本実施形態では、ヒートシンク52全体が送風機室S1側に配置されているが、ヒートシンク52の一部が機械室S2側に配置されていてもよい。また、仕切板43の前端部は、前板46に接して取り付けられる。
(2−2−3)室外熱交換器33
室外熱交換器33は、図3及び図4に示すように、上面視L型の形状を呈しており、ケーシング40の左側板45に正対する第1部分33aと、ケーシング40の背面を構成する保護金網に正対する第2部分33bとを有する。
また、室外熱交換器33は、底板49から天板48に達する背丈を持っている。そして、室外熱交換器33は、高さ方向に長く延びる多数のフィンと、フィンを貫いて水平に取り付けられている伝熱管とを有している。伝熱管は、室外熱交換器33の両端部で複数回折り返されることによって高さ方向に多数列配置されている。
(2−2−4)室外ファン39
室外ファン39は、室外熱交換器33の背面側(後方側)から室外熱交換器33を通して吸い込まれた外気を、空調室外ユニット30の正面側(前方側)に吹き出させるファンであって、本実施形態では、プロペラファンである。室外ファン39は、ファンモータ39aと、ファンモータ39aによって駆動されるプロペラ39bを有する。プロペラ39bは、その一部がベルマウス46aで囲まれた空間内に入るように配置されている。また、ファンモータ39aはプロペラ39bの背面側に取り付けられており、プロペラ39bの回転軸とファンモータ39aの駆動軸とが結合されている。さらに、ファンモータ39aは、ファンモータ台(図示せず)によって支持されている。ファンモータ台は、底板49及び室外熱交換器33の上端33tに固定された固定板(図示せず)に取り付けられている。
(2−2−5)加湿ユニット60
図5は、加湿ユニット60の分解図である。加湿ユニット60は、吸湿経路と放湿経路とを有しており、吸湿経路が空調室外ユニット30の送風機室S1に、放湿経路が空調室外ユニット30の機械室S2に位置するように配設されている。
また、空調室外ユニット30において、加湿ユニット60の上端の位置は、室外熱交換器33の上端(頂部)33t近傍、或いは室外熱交換器33の上端33tよりも低い位置にあるように配置されている。なお、本実施形態では、加湿ユニット60の上端とはフレーム70の上端のことであり、フレーム70の上端の高さは室外熱交換器33の上端33tの高さと一致しているものとする。
加湿ユニット60は、主に、加湿ロータ63と、ヒータ71と、ターボファン75と、を備えている。そして、加湿ロータ63の一部が吸湿経路に配置されており、加湿ロータ63の他部、ヒータ71及びターボファン75が放湿経路に配置されている。また、加湿ロータ63、ヒータ71及びターボファン75は、フレーム70に固定されている。より詳しくは、ヒータ71及び加湿ロータ63は支持板73に固定されており、支持板73がフレーム70の背面側に取り付けられている(図5参照)。また、ターボファン75は、支持板73が取り付けられている面とは反対側のフレーム70の正面側に取り付けられている(図5参照)。
(2−2−5−1)加湿ロータ63
加湿ロータ63は、1つの板状の吸放湿材である。なお、加湿ロータ63の形状は板状であればどのような形状であってもよい。本実施形態では、加湿ロータ63は、円盤状を呈するものとする。また、ここでいう1つの板状の吸放湿材には、単体の板状の吸放湿材が加湿ロータ63を構成しているものの他、同一形状又は異なる形状の吸放湿材が複数組み合わされて1つの板状の加湿ロータ63を構成しているものも含まれる。加湿ロータ63は、ゼオライト等の焼成によって形成されたハニカム構造のゼオライトロータである。加湿ロータ63は、円盤の中心を回転軸として回転するように取り付けられ、加湿ロータ63の周囲に設けられているギア64に伝達されるロータ駆動モータ65の動力によって回転駆動される。ロータ駆動モータ65は、その全体が機械室S2に配置されている。さらに、本実施形態では、ロータ駆動モータ65は、正面視において、加湿ロータ63と重ならないように、加湿ロータ63の外周よりも径方向外側に配置されている。
加湿ロータ63を形成しているゼオライト等の吸着剤は、例えば常温で空気から吸湿し、ヒータ71などで高温に加熱された空気により常温よりも高い温度になることによって放湿するという性質を持っている。すなわち、加湿ロータ63のうちの高温の空気にさらされていない領域が外気中から水分を吸着する吸湿領域63aになり、高温の空気にさらされている領域が吸着した水分を放出する放湿領域63bになる。
また、加湿ロータ63は、回転軸が前後方向に延びるように配置されている。すなわち、加湿ロータ63は、鉛直面に沿って配設されている。なお、ここでいう加湿ロータ63が鉛直面に沿って配設されているとは、加湿ロータ63が鉛直面に対して全く傾斜していないものから、加湿ロータ63が鉛直面に対して±15°程度傾いて配置されているものまで含まれる。そして、本実施形態の加湿ロータ63は、鉛直面に対して全く傾いていないものとする。このため、加湿ロータ63は、前後方向に場所を取らないように幅方向(厚さ方向)が前後に延びる縦置きの配置となっている。
さらに、図1に示すように、加湿ロータ63の吸湿領域63aが空調室外ユニット30の送風機室S1に位置し、加湿ロータ63の放湿領域63bが空調室外ユニット30の機械室S2に位置するように、加湿ロータ63は仕切板43の開口部43aに配置されている。なお、本実施形態の加湿ロータ63の吸湿領域63aは、送風機室S1の室外熱交換器33と室外ファン39との間に配置されており、室外熱交換器33の第2部分33bの前方に、室外熱交換器33の第2部分33bに正対するように隙間を空けて配置されている。このため、加湿ロータ63の吸湿領域63aが室外熱交換器33を通過する送風経路に掛かっており、この部分が吸湿経路となる。すなわち、加湿ロータ63の吸湿領域63aが、吸湿経路内に配置されている。一方、加湿ロータ63の放湿領域63bは、放湿経路内に配置されている。
また、本実施形態の加湿ロータ63の上端63tは、室外熱交換器33の上端33tよりも低い位置にある。なお、空調室外ユニット30の製品サイズが大きくなり過ぎない程度であれば、加湿ロータ63と室外熱交換器33との高さ位置の関係はこれに限定されない。例えば、加湿ロータ63の上端63tの高さ位置が室外熱交換器33の上端33t近傍の高さ位置にあればよい。具体的には、加湿ロータ63の上端63tの高さが、室外熱交換器33の上端33tの高さと一致していてもよく、室外熱交換器33の上端33tよりも少し高い位置(例えば、室外熱交換器33の高さの10%程度高い位置)にあってもよい。
また、加湿ロータ63は、正面視において、鉛直面に沿って配設される電装品箱50の少なくとも一部と重なるように配設されている(図3参照)。なお、本実施形態では、正面視において、電装品箱50の鉛直面と加湿ロータ63の放湿領域63b及び再熱領域63cの鉛直面とが対向して位置している。また、加湿ロータ63と電装品箱50とは、図4に示すように、前後に並ぶように配置されている。
(2−2−5−2)ヒータ71
ヒータ71は、加湿ロータ63の放湿領域63bの側方に設けられている。ヒータ71は、筒状の筐体の中に電熱線(図示省略)が設けられた構造であり、吸入口72から吸入されて加湿ロータ63に送られる外気を電熱線で加熱する。加湿ロータ63では、加湿ロータ63のハニカム構造の開口を加熱された空気が通り抜けるときに、加湿ロータ63から放湿されることで、ターボファン75に吸い込まれる空気が加湿される。
ヒータ71は、図5に示すように、ヒータ支持部材74に取り付けられている。ヒータ支持部材74は、半円状の基部74aと、基部74aの周縁部から立設する外壁部74bとを有し、側方(加湿ロータ63側)が解放されている。そして、ヒータ71はヒータ支持部材74に覆われるように、基部74aに取り付けられている。ヒータ支持部材74は、放湿経路の一部を構成している。なお、ヒータ71の筐体及びヒータ支持部材74は、耐熱性を必要とするため板金によって形成されている。また、ヒータ71は、空調室外ユニット30の機械室S2に設置されており、加湿ロータ63を挟んで電装品箱50とは反対側に配置されている。
なお、本実施形態では、正面視において、電装品箱50の鉛直面とヒータ支持部材74の鉛直面とは約5割程度において重なっている。しかしながら、電装品箱50及びヒータ支持部材74の形状及び配置によっては、正面視において、ヒータ支持部材74の鉛直面の8割以上が電装品箱50の鉛直面と重なっていてもよい。
(2−2−5−3)ターボファン75
ターボファン75は、空調室外ユニット30から空調室内ユニット20へと向かう空気流れを生成する。また、ターボファン75は、加湿ロータ63を挟んでヒータ71と対向ように配置されている。そして、電装品箱50は、ターボファン75及び加湿ロータ63を挟んでヒータ71とは反対側に配置されている。さらに、ターボファン75は、図2や図4に示すように、機械室S2に設置されている。
ターボファン75は、ファンモータ75aと、ファンモータ75aによって駆動される羽根車75bと、羽根車75bを収納するファンケーシング75cと、を有しており、羽根車75bの回転軸方向から吸入した空気を径方向外側に向かって吹き出す。なお、空調室外ユニット30において、羽根車75bの回転軸は前後方向に延びるように配置されている。このため、ターボファン75は、前後方向に場所を取らない縦置きの配置となっている。また、ターボファン75の吸込部76は、後方に開口している。また、ターボファン75の吐出部77は、下方に開口している。そして、吐出部77には加湿ダクト78が接続されており、加湿ダクト78には給気ダクト18が取り付けられている。このため、ターボファン75の吸込部76から吸い込まれた空気は、加湿ダクト78を介して給気ダクト18に導かれ、給気ダクト18を経て空調室内ユニット20の吹出口24から吹き出されることになる。
(3)加湿運転時の空気流れ
図6は、加湿ロータ63における空気流れを説明するための図である。図7は、加湿ロータ63の放湿領域63b、吸湿領域63a及び再熱領域63cを説明するための図である。なお、図7では、加湿ロータ63を正面から見た場合の放湿領域63b、吸湿領域63a及び再熱領域63cをそれぞれ示している。以下に、加湿運転時における空気の流れについて説明する。なお、空気調和装置10では、加湿運転は暖房運転と組み合わせて行われるものとする。このため、加湿運転時には、圧縮機31及び室外ファン39が駆動している。また、加湿運転時には、加湿ロータ63がロータ駆動モータ65の動力によって所定の回転速度で回転しており、ヒータ71及びターボファン75が駆動している。なお、加湿ロータ63は回転するので、吸湿領域63aでの吸湿によって加湿ロータ63に吸着された水分は加湿ロータ63の回転に伴って放湿領域63bに運ばれ、放湿領域63bでの放湿によって吸着されていた水分が脱着されることで放湿領域63bの周囲の空気が加湿される。また、本実施形態の加湿ロータ63は、正面から見て反計回りに回転しており、吸湿領域63aとして機能した部分が回転してヒータ支持部材74に対向する位置に来ると放湿領域63bとして機能する。
加湿運転時には室外ファン39が駆動しているため、室外熱交換器33の背面側から室外熱交換器33を通して吸い込まれた外気が空調室外ユニット30の正面側へと吹き出される空気流れが生成されている。加湿ロータ63の吸湿領域63aは、室外熱交換器33の第2部分33bと対向するように送風機室S1に位置しているため、主に室外熱交換器33の第2部分33bを通った外気が加湿ロータ63の吸湿領域63aを後方から前方に向かって通る。加湿ロータ63の吸湿領域63aを通過した空気は、ベルマウス46aを介して吹出口44から吹き出される。
また、加湿運転時には、ターボファン75が駆動しているため、空調室外ユニット30から空調室内ユニット20へと向かう空気流れ、すなわち吸入口72から吸い込まれた外気が、加湿ロータ63及びヒータ71を介して給気ダクト18に吹き出される空気流れが生成されている。より詳しくは、吸入口72から吸入された外気は、まず、加湿ロータ63の前方に回り込み、前方から後方に向かって加湿ロータ63を通ってヒータ71に至る。そして、ヒータ71に至った外気は、ヒータ71の筐体の中を通過する。このとき、ヒータ71によって外気が加熱される。ヒータ71の筐体を通過した空気は、加湿ロータ63の放湿領域63bに進み、加湿ロータ63の放湿領域63bを後方から前方に向かって通る。このとき、加湿ロータ63の放湿領域63bは、ヒータ71によって温度が上昇した空気にさらされることで放湿する。そして、加湿ロータ63の放湿領域63bを抜けた空気は、フレーム70に形成されている開口70aを介してターボファン75に吸い込まれ、加湿ダクト78を介して給気ダクト18へと吹き出される。このように加湿ロータ63によって加湿された空気は、給気ダクト18を経て空調室内ユニット20へと導かれる。
なお、この加湿ユニット60では、図6及び図7に示すように、加湿ロータ63のうち送風機室S1に位置する部分が吸湿領域63aになる。また、機械室S2に位置する加湿ロータ63において、ヒータ71よりも空気流れ下流側に位置する部分が放湿領域63bとなり、それ以外の部分が再熱領域63cとなる。再熱領域63cは、吸入口72から吸い込まれた外気が加湿ロータ63を最初に通過する部分である。本実施形態の加湿ロータ63は、正面視において反時計回りに回転しているため、吸湿領域63a、放湿領域63b、再熱領域63cの順に加湿ロータ63の機能が入れ替わることになる。再熱領域63cは、直前まで放湿領域63bであった部分であることから、高温になっている。このため、吸入口72から吸い込まれた外気は、再熱領域63cを通過することで、再熱領域63cの有する熱により加熱される。また、再熱領域63cは外気が通過することで冷却され、加湿ロータ63の回転により、その後、吸湿領域63aとなる。
(4)特徴
(4−1)
従来の空調室外ユニットには、加湿ロータが水平面に沿って配設されており、加湿ロータ全体が送風機室に位置していることで、室外熱交換器の一部が加湿ユニットで塞がれ、室外熱交換器において加湿ユニットで塞がれた部分を外気が通りにくくなり、室外熱交換器の性能が低下してしまうことがある。
そこで、本実施形態では、加湿ロータ63が、鉛直面に沿って配設されている。また、加湿ロータ63の吸湿領域63aが空調室外ユニット30の送風機室S1に位置しており、加湿ロータ63の放湿領域63bが空調室外ユニット30の機械室S2に位置している。このため、加湿ロータ63が水平面に沿って配置されている場合と比較して、室外熱交換器33と加湿ロータ63との距離を大きくとることが可能となり、室外熱交換器33への空気流れが遮られにくくなる。
これによって、室外熱交換器33に外気が流れにくくなることに伴う室外熱交換器33の性能低下を防止することができている。
また、本実施形態では、加湿ロータ63が鉛直面に沿って配設されているため、加湿ロータ63が水平面に沿って配設されているよりも、空調室外ユニット30の奥行き、すなわち前後方向の寸法を短くすることができるため、製品サイズを小さくすることができている。
(4−2)
本実施形態の加湿ロータ63の上端63tは、室外熱交換器33の上端33tよりも低い位置にある。このため、加湿ロータ63が、室外熱交換器33の上端33tよりも高い位置に配置されている場合と比較して、空調室外ユニット30の高さ寸法を抑えることができる。これにより、室外熱交換器33の能力を低減させずに製品サイズが大きくなるのを抑制することができている。
また、天板48よりも低い位置に加湿ロータ63の上端63tがあることで、外気が加湿ロータ63の吸湿領域63aに効率的に流れやすくなる。
(4−3)
本実施形態では、ヒータ71、ロータ駆動モータ65、及び電装品箱50の本体51は、空調室外ユニット30の機械室S2に配置されている。このように電機部品が機械室S2にまとめて配置されていることで、配線の取り回しなど配線作業が簡易になる。これにより、空調室外ユニット30の組立性及びメンテナンス性(サービス性)を向上させることができている。
また、本実施形態では、加湿ロータ63の放湿領域63bが空調室外ユニット30の機械室S2に位置しているため、圧縮機31や電装品の廃熱を利用して吸入口72から吸い込まれる外気を加熱することができる。
(4−4)
本実施形態では、加湿ロータ63と室外熱交換器33との間には隙間がある。このため、加湿ロータ63が室外熱交換器33に接触しないようにすることができる。これにより、加湿ロータ63の破損を防止することができている。特に、破損防止の観点から、本実施形態の加湿ロータ63のように回転する部材は室外熱交換器33に接触しないように構成することが好ましい。
(4−5)
本実施形態では、ヒータ71が、加湿ロータ63を挟んで電装品箱50とは反対側に配置されている。このように、空調室外ユニット30においてヒータ71が加湿ロータ63を挟んで電装品箱50とは反対側に配置されていることで、加湿ユニット60のヒータ71と電装品箱50とをできるだけ離隔することができる。このため、ヒータ71からの熱が電装品箱50に直接伝わりにくくなり、電装品箱50の本体51内の電子部品及び制御基板が熱により劣化するおそれを低減することができる。また、加湿ユニット60のヒータ71と電装品箱50とをできるだけ離隔することで、ヒータ71からの熱を電装品箱50に伝わり難くして、ヒートシンク52からの放熱が阻害されるおそれを低減することができる。
また、電装品箱50にヒータ71からの熱が伝わりにくいため、電装品箱50を構成する部材の自由度が高まる。すなわち、例えば電装品箱50を樹脂などの材料で形成する場合には耐熱性を考慮して材料を選択する必要があるが、本実施形態ではヒータ71からの熱が電装品箱50に伝わりにくいため、材料の選択の自由度が高まる。
さらに、加湿ロータ63を基準として、ヒータ71と電装品箱50とが同一側に配置される場合には、電装品箱50をヒータ71から遠ざけるためにスペースを確保する必要があるが、加湿ロータ63を挟んで電装品箱50とは反対側にヒータ71を配置することにより、電装品箱50をヒータ71から離隔させることができるため、電装品箱50とヒータ71とを離隔させるための別途のスペースを確保する必要がなく、空調室外ユニット30内のスペースを有効活用できる。
本実施形態では、正面視において、電装品箱50の鉛直面とヒータ支持部材74の鉛直面とは約5割程度において重なっている。電装品箱50及びヒータ支持部材74の形状及び配置によっては、正面視において、ヒータ支持部材74の鉛直面の8割以上が電装品箱50の鉛直面と重なっていてもよい。ヒータ71と電装品箱50との重畳領域が大きい場合であっても、ヒータ71と電装品箱50とが加湿ロータ63を挟んで重畳するように配置されるため、ヒータ71からの熱が電装品箱50に伝わりにくくすることができる。
(4−6)
本実施形態では、ターボファン75が加湿ロータ63を挟んでヒータ71と対向ように配置されており、電装品箱50がターボファン75及び加湿ロータ63を挟んでヒータ71とは反対側に配置されている。このように、電装品箱50がターボファン75及び加湿ロータ63を挟んでヒータ71とは反対側に配置されていることで、ターボファン75の分だけさらにヒータ71と電装品箱50とを離隔させることができる。これにより、ヒータ71からの熱が電装品箱50に伝わるのをさらに抑制できる。
(4−7)
本実施形態では、ロータ駆動モータ65が機械室S2に配置されている。このため、室外ファン39の駆動によりロータ駆動モータ65が冷却されることがなく、これに起因するロータ駆動モータ65の異常を防ぐことができる。これによって、ロータ駆動モータ65の耐久性の確保を実現することができている。
ここで、ロータ駆動モータが、送風機室に配置されており、かつ加湿ロータと室外ファンとの間に配置されている場合、ロータ駆動モータの通風抵抗により、加湿ロータに外気が流れず、加湿ロータの吸湿性能が低下するおそれがある。
本実施形態では、正面視においてロータ駆動モータ65と加湿ロータ63とが重ならないように、ロータ駆動モータ65が加湿ロータ63の外周よりも径方向外側に配置されている。このため、ロータ駆動モータ65の通風抵抗に起因する加湿ロータ63の吸湿性能の低下を防止できている。
(4−8)
本実施形態では、正面視において、電装品箱50の少なくとも一部が加湿ロータ63と重なるように配設されている。このため、例えば、加湿ロータ63と電装品箱50とが正面視において重ならないように左右に並んで配置されているよりも、ケーシング40の左右方向の寸法を小さくすることができる。
これによって、空調室外ユニット30の小型化を実現することができている。
(4−9)
本実施形態では、加湿ロータ63及び電装品箱50それぞれが鉛直面に沿って配設されている。また、加湿ロータ63と電装品箱50とは、前後に並ぶように配置されている。このため、例えば、その長手方向が水平面に沿って延びるように電装品箱50が配設されている場合、すなわち電装品箱50が横置き配置されている場合よりも、ケーシング40の前後方向の幅寸法を小さくすることができる。これによって、空調室外ユニット30の薄型化を実現することができている。
(4−10)
本実施形態では、機械室S2が、前方に向かうにつれて左右方向の幅が広くなるように形成されている。また、電装品箱50は、機械室S2の内部前方に配置される。このため、電装品箱50が機械室S2の内部後方に配置されるよりも、電装品箱50の左右方向の寸法を大きくすることができる。これによって、電装品箱50の設計の自由度を向上させることができている。
(5)変形例
(5−1)変形例A
上記実施形態の空調室外ユニット30では、後方から前方に向かって、加湿ユニット60、電装品箱50の順に配置されている。しかしながら、加湿ロータ63が仕切板43を跨ぐように配置されていれば、加湿ユニット60及び電装品箱50の位置関係はこれに限定されるものではなく、例えば、図8に示すように、後方から前方に向かって、電装品箱50、加湿ユニット60の順に配置されていてもよい。
(5−2)変形例B
上記実施形態の空調室外ユニット30では、室外ファン39が駆動することで、外気は、室外熱交換器33を通過した直後に加湿ロータ63の吸湿領域63aへと至っている。しかしながら、加湿ロータ63の吸湿領域63aを通る吸湿経路はこれに限定されるものではない。例えば、グリルの一部に閉鎖面を設け、室外ファン39によって生じる空気流れの一部が該閉鎖面に押し当たり、加湿ロータ63の吸湿領域63aへと至るようにしてもよい。
(5−3)変形例C
図9は、ガイド69の斜視図である。図10は、ガイド69が取り付けられた加湿ユニット60の斜視図である。図11は、ガイド69が取り付けられた加湿ユニット60を備える空調室外ユニット30の平面図であり、空調室外ユニット30の天板48が取外された状態を示している。なお、図11に記載の矢印は、加湿ロータ63の吸湿領域63aを通る空気の流れを示している。
上記実施形態に加えて、加湿ユニット60に、吸湿経路の一部を構成するガイド69が設けられていてもよい。例えば、ガイド69は、加湿ロータ63の外周縁或いはその近傍から室外熱交換器33に向かって延びるように設けられていればよい。また、室外熱交換器33を通った外気を加湿ロータ63の吸湿領域63aに到達しやすくするという観点から、ガイド69は加湿ロータ63の外周縁から室外熱交換器33近傍まで延びていることが好ましく、ガイド69の先端が室外熱交換器33に突き当たっていることがより好ましい。さらに、仕切板43、ガイド69及び天板48によって、加湿ロータ63の吸湿領域63aと室外熱交換器33との間の空間が閉空間に構成されていてもよい。
なお、ガイド69の形状については、加湿ロータ63の外周縁或いはその近傍から室外熱交換器33に向かって延びる形状であれば、特に限定されるものではない。また、ガイド69において、室外熱交換器33側の端部を入口側端部、加湿ロータ63側の端部を出口側端部とすると、特に入口側端部の形状については室外熱交換器33の能力と加湿ロータ63の吸湿能力とに基づいて設計されることが好ましい。
このように、加湿ロータ63の吸湿領域63aの外周縁から室外熱交換器33に向かって延びるガイド69が設けられていることで、室外熱交換器33を通った外気が加湿ロータ63の吸湿領域63aに到達し、吸湿領域63aを通過しやすくすることができる。この結果、通風抵抗により加湿ロータ63の吸湿領域63aに外気が通らないという事態を回避することができる。これによって、加湿ロータ63において水分吸着量が低減するおそれを減らすことができる。
本発明は、室外熱交換器の性能低下を防止することができるものであり、加湿ユニットを備える空調室外ユニットへの適用が有効である。
30 空調室外ユニット
31 圧縮機
33 室外熱交換器
33t 室外熱交換器の上端
39 室外ファン
40 ケーシング
60 加湿ユニット
63 加湿ロータ(ロータ)
63a 吸湿領域
63b 放湿領域
63t 加湿ロータの上端
65 ロータ駆動モータ
71 ヒータ
特開2012−251692号公報

Claims (7)

  1. 内部が左右に並ぶ送風機室(S1)と機械室(S2)とに分かれるケーシング(40)と、
    前記機械室に配置される圧縮機(31)と、
    前記送風機室に配置される室外熱交換器(33)と、
    前記送風機室に配置されており、前記室外熱交換器に外気を通す室外ファン(39)と、
    外気中の水分を吸着する吸湿領域(63a)と加熱されることで前記吸湿領域に吸着した水分を放出する放湿領域(63b)とを含み鉛直面に沿って前記室外熱交換器よりも前方に配設される板状のロータ(63)、を有する加湿ユニット(60)と、
    を備え、
    前記ロータは、前記吸湿領域が前記送風機室に位置し、前記放湿領域が前記機械室に位置するように配置されており、
    前記ロータを回転駆動させるロータ駆動モータ(65)の全体が、前記機械室に配置されている、
    空調室外ユニット(30)。
  2. 前記圧縮機及び前記室外ファンを含む機器の制御を行うための電装品を収納する電装品箱(50)、
    を備え、
    前記電装品箱は、正面視において、少なくともその一部が前記ロータと重なるように配置されている、
    請求項1に記載の空調室外ユニット。
  3. 前記電装品箱は、鉛直面に沿って配設されており、
    前記電装品箱と前記ロータとは、前後に並ぶように配置されている、
    請求項2に記載の空調室外ユニット。
  4. 前記機械室は、前方に向かうにつれて左右方向の幅が広くなるように形成されており、
    前記電装品箱は、前記機械室の内部前方に配置されている、
    請求項2又は3に記載の空調室外ユニット。
  5. 前記ロータは、その上端(63t)が、前記室外熱交換器の上端(33t)近傍、或いは前記室外熱交換器の上端よりも低い位置にあるように配置されている、
    請求項1から4のいずれか1項に記載の空調室外ユニット。
  6. 前記加湿ユニットは、前記放湿領域を加熱するためのヒータ(71)、を有し、
    前記ヒータは、前記機械室に配置される、
    請求項1から5のいずれか1項に記載の空調室外ユニット。
  7. 前記室外熱交換器と前記ロータとの間には、隙間がある、
    請求項1から6のいずれか1項に記載の空調室外ユニット。
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