JP2019190670A - 一体型空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】夏期の過負荷時の性能を向上する。【解決手段】冷風用送風経路２２と温風用送風経路２４を連通するバイパス部２５を備え、バイパス部には冷風用吹出口１９を閉塞し冷風用送風経路と温風用送風経路を連通する切換手段２６を有し、切換手段に冷風用吹出口から冷風を吹き出す冷風モードと、冷風用吹出口を閉塞して温風用吹出口２３から乾燥風を吹き出す乾燥モードを選択する制御部４３を備え、凝縮器６の温度を検知する熱交センサ３７と、冷風用ファン８と温風用ファン９を回転する送風モータ１０を備え、冷風モード運転時に熱交温度Ｘが第１所定温度Ｘ１以上を検出したとき、切換手段によって送風経路を冷風モードから乾燥モードに切り換えることで圧縮機の過負荷継電器３８が作動して停止することを過昇温保護部３９で防止する。【選択図】図６

Description

この発明は、一体型空気調和機に係り、詳しくはユニットを居室内にて冷風機又は除湿機として使用する一体型空気調和機に関するものである。

従来より部屋の間取り等の関係で冷媒配管の接続工事が困難等の理由により、セパレートタイプの空気調和機を取付ることができない場合や、手軽に且つスポット的に冷風にて涼を求める場合に、小能力の圧縮機を内蔵し冷凍回路を備えた一体型の冷風機が利用されている。この冷風機は蒸発器にて冷却された冷風を前面の吹出口より使用者に向けて吹き出すと同時に、凝縮器によって排熱された温風を背面から吹き出すものであった。このような冷風機は夏期以外では洗濯物の乾燥などの目的で除湿機としても利用されている。

図７、図８は従来例の平面の概略断面図で、筐体に冷風用吸込口ａと冷風用吹出口ｂ、温風用吸込口ｃ、温風用吹出口ｄとを有し、前記筐体内に圧縮機と膨張弁、蒸発器ｅ、冷風用ファンｆ、凝縮器ｇ、温風用ファンｈとを有し、前記冷風用吸込口ａと蒸発器ｅ、冷風用ファンｆ、冷風用吹出口ｂとを連通して冷風用送風経路ｉを形成し、前記温風用吸込口ｃと凝縮器ｇ、温風用ファンｈ、温風用吹出口ｄとを連通して温風用送風経路ｊを形成し、前記冷風用送風経路ｉと温風用送風経路ｊとを隔壁ｋを介して隣接配置し、前記冷風用吹出口ｂ近傍に冷風用送風経路ｉと温風用送風経路ｊを連通するバイパス部ｌを前記冷風用吹出口ｂ近傍備え、前記バイパス部ｌには冷風用吹出口ｂを閉塞すると共に、冷風用送風経路ｉと温風用送風経路ｊを連通する切換手段ｍを有し、前記切換手段ｍにて、前記冷風用吹出口ｂから蒸発器eによって冷却された冷風を吹き出すと同時に、前記温風用吹出口ｄから凝縮器ｇで放熱して温風で排熱を行う冷風モード（図７参照）と、冷風用吹出口ｂを閉塞して蒸発器eによって冷却除湿した冷風を凝縮器ｇに送って加熱し、前記温風用吹出口ｄから乾燥風を吹き出す乾燥モード（図７参照）とを、選択する制御部を備える。

これによって、夏期には図７のように前面に備えた冷風用吹出口ｂから引き出される冷風を浴びることで冷風機として使用する。冷風機として使用しないときには図７のように、冷風用吸込口ａから吸い込んだ空気を蒸発器ｅで冷却し、蒸発器ｅでの結露により空気中の水分が取り除かれた乾燥空気を凝縮器ｇに導いて加熱し、背面に備えた温風用吹出口ｄから略室温と同じ温度の乾燥風を吹き出すことで乾燥機や除湿機として利用されている。（例えば、特許文献１参照）

特許４４８９５７１号公報

このような従来例の一体型空気調和機では、夏期で特に室温の高く、比較的狭い室内で使用したときには、運転を継続するにつれて熱が室内に蓄積し、圧縮機や冷凍回路の温度が過熱され限界温度（圧縮機の温度で約１３０℃）が近づくと、圧縮機の破損を防止するために圧縮機が備える過負荷継電器が作動して圧縮機の電源を遮断し運転を停止する。前記過負荷継電器はバイメタルで形成され、作動後に復帰するには約８０℃まで温度が低下する必要があるが、バイメタルが復帰するまで約２０分間、圧縮機の運転が再開できないだけでなく、頻繁に過負荷継電器が作動した場合には圧縮機の寿命を短縮するものだった。そこで、制御部では冷風モードを継続した状態で、凝縮器や凝縮器近傍の温度を検出し、過負荷継電器が作動する以前に圧縮機を事前に短時間停止して送風ファンのみを運転することで、圧縮機や冷凍回路の温度を下げることで、圧縮機の損傷を防止すると共に、長時間の停止によって使用者に不快感を与えることを防止していたが、冷風モードで圧縮機が停止した状態では、冷風用吹出口からも暑い送風が続くことで使用者に不快感をあたえるものであり、更なる性能向上が求められていた。

上記課題を解決するために、特にその構成を、筐体に冷風用吸込口と冷風用吹出口、温風用吸込口、温風用吹出口とを有し、前記筐体内に圧縮機と膨張弁、蒸発器、冷風用ファン、凝縮器、温風用ファンとを有し、前記圧縮機と凝縮器、膨張弁、蒸発器とを冷媒配管で順次接続して冷凍回路を形成し、前記冷風用吸込口と蒸発器、冷風用ファン、冷風用吹出口とを連通して冷風用送風経路を形成し、前記温風用吸込口と凝縮器、温風用ファン、温風用吹出口とを連通して温風用送風経路を形成し、前記冷風用送風経路と温風用送風経路とを隔壁を介して隣接配置し、前記冷風用吹出口近傍に冷風用送風経路と温風用送風経路を連通するバイパス部を備え、前記バイパス部には切換手段を有し、前記切換手段は、冷風用吹出口を開くと共に、冷風用送風経路と温風用送風経路の間を閉じることで前記冷風用吹出口から冷風を吹き出す冷風モードと、前記冷風用吹出口を閉じると共に、冷風用送風経路と温風用送風経路を連通することで前記温風用吹出口から乾燥風を吹き出す乾燥モードとを、選択する制御部を備えた一体型空気調和機に於いて、前記凝縮器や凝縮器近傍の冷媒配管の温度を検知する熱交センサと、前記冷風用ファンと前記温風用ファンを回転数Ｙで回転する送風モータと、を備え、前記冷風モード運転時に前記熱交センサが検出する熱交温度Ｘが第１所定温度Ｘ１以上を検出したとき、前記切換手段によって送風経路を前記冷風モードから前記乾燥モードに切り換える過昇温保護部を備えるものである。

この発明によれば、冷風モード運転時に熱交センサが検出する熱交温度が過熱状態を検出したときに、切換手段で送風経路を冷風モードから乾燥モードに切り換えることで蒸発器で冷却された冷風を凝縮器に導くくことで冷凍回路を効率的に冷却することができる。また、圧縮機が停止した状態で冷風用吹出口から不快な送風が行われることを防止できる。また、圧縮機を停止せずに凝縮器を冷却することで、蒸発器で冷却された冷風で凝縮器を積極的に冷却でき、使用者に不快感を与える時間が短くなる。

この発明一実施例の冷風モード運転時の斜視図。 同冷風モード運転時の要部平面拡大断面図。 同乾燥モード運転時の要部平面拡大断面図。 同冷凍回路の構成図。 同制御回路の構成図。 同熱交温度と各部の作動を示す説明図。 従来例の冷風モードの送風を示す概略断面図。 従来例の乾燥モードの送風を示す概略断面図。

この発明の空気調和機の実施形態について、図１〜６の図面を基に説明する。１は空気調和機の筐体で、底板２と前面、上面、背面の中央にて係合する右枠３と左枠４にて構成している。前記筐体１内には冷凍回路の蒸発器５と凝縮器６と圧縮機７と膨張弁４０を備え、前記蒸発器５の下流側には冷風用ファン８を、凝縮器６の下流側には温風用ファン９を設け、前記冷風用ファン８と温風用ファン９を同一の軸にて回転する送風モータ１０を隔壁１１の冷風用ファン８側に固定している。

前記右枠３は右側面の中央から上部にかけて冷風用吸込口１２を備え、この冷風用吸込口１２を吸込空気内の埃を除去するフィルタ１３で覆っている。前記冷風用吸込口１２の下方にはドレンタンク１４を着脱するタンク穴１５を設けている。前記ドレンタンク１４装着時には、ドレンタンク１４の外表面は右枠３の外表面と同一面に形成されている。前記冷風用吸込口１２の上方には運搬時の手掛用凹部１６が一体に形成されている。

前記左枠４は左側面の中央から上部にかけて温風用吸込口１７を備え、この温風用吸込口１７を冷風用吸込口１２と同様にフィルタ１３で覆っている。また前記右枠３の手掛用凹部１６と対向する位置に同じ形状の凹部１６が一体に形成されている。

前面下部中央の右枠３・左枠４の合わせ面から上方には前パネル１８を備え、この前パネル１８の上部には冷風用吹出口１９を設けている。この冷風用吹出口１９には冷風の左右方向の風向を調整すると共に停止時や乾燥モード運転時に冷風用吹出口１９を閉じる縦ルーバ２０が左右１対設けられ、この縦ルーバ２０に冷風の上下方向の風向を調整する多数の横ルーバ２１が取付けられている。

前記隔壁１１の右側には、冷風用吸込口１２と蒸発器５、冷風用ファン８、冷風用吹出口１９を連通して冷風用送風経路２２を形成し、また、前記隔壁１１の左側には温風用吸込口１７と凝縮器６、温風用ファン９、温風用吹出口２３を連通して温風用送風経路２４を形成している。
前記冷風用吹出口１９の右側の冷風用送風経路２２は、凝縮器６と温風用吸込口１７の間の温風用送風経路２４と連通するバイパス部２５が設けられ、乾燥モード運転時に冷風を凝縮器６へ導いて加熱する。

前記縦ルーバ２０は内側と外側の２枚の羽根が略平行に一体に形成され、この２枚の羽根の間に横ルーバ２１が回動自在に設けられ、多数の横ルーバ２１どうしは連接板（図示せず）によって接続されることで、各の横ルーバ２１の角度を一定にする。

また、前記縦ルーバ２０の左側内部にはダンパ２６が設けられ、乾燥モード運転や運転停止時には縦ルーバ２０はルーバーモータ２７によって自動的に閉じられ、前記ダンパ２６は縦ルーバ２０と連動して縦ルーバ２０の内側羽根に連なって、冷風用吹出口１９を２重に閉塞することで、縦ルーバ２０の外表面が冷風によって結露する事を防止する。
前記ルーバーモータ２７は２個の縦ルーバ２０とダンパ２６の軸を同時に回転する機構を有し直流のステップモータを使用している。前記ダンパ２６によってバイパス部２５の開閉を行うことで、冷風用送風経路２２と温風用送風経路２４の連通と遮断をコントロールすることができる。切換手段としての縦ルーバ２０とダンパ２６とルーバーモータ２７の作動によってバイパス部２５の開閉を行うと同時に、冷風モードでの運転時には冷風用吹出口１９を２重に閉塞する。

２８は前記筐体１上面の前側に設けられた操作部で、運転停止を行う運転スイッチ２９や冷風モード運転と除湿モード運転の切替を行うモード切替スイッチ３０やタイマースイッチ３１等を備えると共に、運転状態を表示する多数のランプ３２を備えている。

前記温風用吹出口２３は、筐体１上面の後ろ側から背面にかけて位置し、排気ルーバ３３の切替で温風の吹き出し方向を上方向と後ろ方向に切替る。前記排気ルーバ３３は上面と同一面で上面側の温風用吹出口２３を覆い後方へ温風の排気を行う後方排気位置から、温風用吹出口２３内部の左右に設けられた回動軸（図示せず）を支点として約９０度手動にて上方へ回動する事で、排気ルーバ３３は背面よりもやや突出する状態で、背面側の温風用吹出口２３を覆い上方へ温風の排気を行う。

前記蒸発器５と凝縮器６は熱伝導性良好な多数のアルミウムフィンに銅管が貫通したフィンチューブ式の熱交換器である。前記底板２上には圧縮機７を備え、この圧縮機７と前記凝縮器６と、膨張弁４０と、蒸発器５を順次冷媒配管で連通し冷凍回路を形成している。前記蒸発器５の下方にはドレンパン（図示せず）を設け、このドレンパンによって蒸発器５で発生した結露水を集め前記ドレンタンク１４に蓄える。

３４は制御部で、入力側に前記運転スイッチ２９やモード切換スイッチ３０等のスイッチ類と温度センサ３５や湿度センサ３６や熱交センサ３７等が接続され、出力側には前記送風モータ１０や圧縮機７やルーバモータ２７やランプ３２等が接続され、操作部２８でのスイッチ操作や各センサ３５・３６・３７の信号に応じて運転モードや送風量を変化させる。前記熱交センサ３７は前記凝縮器６や凝縮器６近傍の冷媒配管の温度（熱交温度Ｘ）を検知することで、圧縮機７の温度を推測することができる。それによって、冷風モードで運転を行ったときに室温が過度に上昇して、過負荷運転が発生して圧縮機７が備える過負荷継電器３８が作動して圧縮機の電源を遮断して長時間運転を停止することがないように、前記制御部３４に過昇温保護部３９を備えている。前記膨張弁４０は電子式の膨張弁で圧縮機７の回転数や前記熱交センサ３７や冷凍回路の温度等に応じて制御部３４によって開度が調整される。

前記過負荷継電器３８は、前記圧縮機７が過熱され限界温度（圧縮機７の温度で約１３０℃）が近づくと圧縮機７の破損を防止するために圧縮機７が備える安全装置で、圧縮機７自身への電源を遮断し圧縮機７の運転を停止する。また、前記過負荷継電器３８はバイメタルで形成され、作動後に復帰するには約８０℃まで温度が低下する必要があるが、バイメタルが復帰するまで約２０分間、圧縮機７の運転が再開できないだけでなく、頻繁に過負荷継電器３８が作動した場合には圧縮機７の寿命を短縮する。

冷風モード運転時の送風経路について説明すれば、縦ルーバ２０によって冷風用吹出口１９が開放され、同時に連動するダンパ２６がバイパス部２５を閉じることで冷風用送風経路２２と温風用送風経路２４を分離する。これによって、冷風用吸込口１２から吸い込まれた空気はフィルタ１３で埃が取り除かれ、低温の蒸発器５で冷却された後、冷風用ファン８を通って、冷風用吹出口１９から縦ルーバ２０及び横ルーバ２１で冷風が案内され吹き出される。また、同時に温風用吸込口１７から吸い込まれた空気はフィルタ１３で埃が取り除かれ、高温の凝縮器６で加熱され、温風用ファン９を通って温風用吹出口２３から温風として排熱が行われる。

次に、乾燥モード運転時の送風経路について説明すれば、縦ルーバ２０によって冷風用吹出口１９が閉じられ、同時に連動するダンパ２６がバイパス部２５を開放することで冷風用送風経路２２と温風用送風経路２４を連通する。これによって、冷風用吸込口１２から吸い込まれた空気はフィルタ１３で埃が取り除かれ、低温の蒸発器５で冷却されることで空気中の水分が取り除かれた後、冷風用ファン８を通って、冷風用吹出口１９へ向かうが、縦ルーバ２０とダンパ２６によって冷風用吹出口１９は閉塞されているので冷風はバイパス部２５を通過して凝縮器６に送られ、凝縮器６で加熱された後、温風用ファン９を通って、温風用吹出口２３から乾燥した空気が吹き出される。この乾燥空気で洗濯物の乾燥や室内の除湿を行うものである。

次に、冷風モード運転時の前記過昇温保護部３９の作動について図６を基に説明する。冷風モード運転は前記で説明した送風経路で運転される。室温が高い状態で長時間運転を継続すると圧縮機７や冷凍回路全体の温度が上昇する。そこで、凝縮器６や凝縮器近６傍の配管温度を検出し（熱交温度）、過負荷継電器３８が作動しないように事前に過昇温保護部３９で圧縮機７の温度を下げるように作動する。

室温が高温であり、かつ、狭い部屋で冷風モード運転を継続すると冷風用吹出口１９からは涼風を得ることはできるが、温風用吹出口２３からは熱風が排出されることで、室内の換気が行われない場合では室温は徐々に上昇してゆく、熱交温度Ｘが６０℃（第３所定温度Ｘ３）以上を検出したときには、通常７００ｒｐｍ前後で回転する送風モータ１０の回転数Ｆを８００ｒｐｍ（第２所定回転数Ｆ２）まで上昇してすることで凝縮器６からの排熱を促進することで熱交温度Ｘの上昇を抑えようとする。この状態で更に熱交温度Ｘが上昇して６２℃（第２所定温度Ｘ２）以上を検出したときには、送風モータ１０の回転数Ｆを最高回転数の９００ｒｐｍ（第１所定回転数Ｆ１）まで上昇してすることで凝縮器６からの排熱を更に促進することで熱交温度Ｘの上昇を抑えようとする。

更に熱交温度Ｘが上昇して６４℃（第１所定温度Ｘ１）以上を検出したときには、ダンパ２６を作動して送風経路を乾燥モード側に切り換えることで、蒸発器５を通過した冷風で凝縮器６を急激に冷却することで圧縮機７や凝縮器６の温度を短時間で下げることができる。

次に、熱交温度Ｘが下降して５８℃（第４所定温度Ｘ４）以下を検出したとき、送風モータ１０の回転数Ｆを８００ｒｐｍ（第２所定回転数Ｆ２）に戻して運転を継続し、熱交温度Ｘが５５℃（第５所定温度Ｘ５）以下を検出したとき、ダンパ２６を作動して送風経路を乾燥モードから冷風モードに戻して運転を継続する。

このように、冷風モード運転時に熱交センサ３７が検出する熱交温度Ｘが過熱状態を検出したときに、切換手段で送風経路を冷風モードから乾燥モードに切り換えることで蒸発器５で冷却された冷風を凝縮器６に導くことで冷凍回路を効率的に冷却することができる。また、圧縮機７が停止した状態で冷風用吹出口１９から不快な送風が行われることを防止できる。また、圧縮機７を停止せずに凝縮器６を冷却することで、蒸発器５で冷却された冷風で凝縮器６を積極的に冷却でき、圧縮機７の過熱保護に要する時間を短縮することで、使用者に不快感を与える時間が短くなる。

この発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。例えば、熱交温度Ｘや送風モータ１０の回転数Ｆは機種の特性に応じて任意に異ならせても良い。

１ 筐体
５ 蒸発器
６ 凝縮器
７ 圧縮機
８ 冷風用ファン
９ 温風用ファン
１２ 冷風用吸込口
１７ 温風用吸込口
１９ 冷風用吹出口
２０ 縦ルーバ（切換手段）
２２ 冷風用送風経路
２３ 温風用吹出口
２４ 温風用送風経路
２５ バイパス部
２６ ダンパ（切換手段）
３４ 制御部
３７ 熱交センサ
３８ 過負荷継電器
３９ 過昇温保護部

Claims (4)

1. 筐体に冷風用吸込口と冷風用吹出口、温風用吸込口、温風用吹出口とを有し、
   前記筐体内に圧縮機と膨張弁、蒸発器、冷風用ファン、凝縮器、温風用ファンとを有し、
   前記圧縮機と凝縮器、膨張弁、蒸発器とを冷媒配管で順次接続して冷凍回路を形成し、
   前記冷風用吸込口と蒸発器、冷風用ファン、冷風用吹出口とを連通して冷風用送風経路を形成し、
   前記温風用吸込口と凝縮器、温風用ファン、温風用吹出口とを連通して温風用送風経路を形成し、
   前記冷風用送風経路と温風用送風経路とを隔壁を介して隣接配置し、
   前記冷風用吹出口近傍に冷風用送風経路と温風用送風経路を連通するバイパス部を備え、
   前記バイパス部には切換手段を有し、
   前記切換手段は、冷風用吹出口を開くと共に、冷風用送風経路と温風用送風経路の間を閉じることで前記冷風用吹出口から冷風を吹き出す冷風モードと、
   前記冷風用吹出口を閉じると共に、冷風用送風経路と温風用送風経路を連通することで前記温風用吹出口から乾燥風を吹き出す乾燥モードとを、選択する制御部を備えた一体型空気調和機に於いて、
   前記凝縮器や凝縮器近傍の冷媒配管の温度を検知する熱交センサと、
   前記冷風用ファンと前記温風用ファンを回転数Ｙで回転する送風モータと、を備え、
   前記冷風モード運転時に前記熱交センサが検出する熱交温度Ｘが第１所定温度Ｘ１以上を検出したとき、前記切換手段によって送風経路を前記冷風モードから前記乾燥モードに切り換える過昇温保護部を備えることを特徴とする一体型空気調和機。
2. 前記過昇温保護部は、前記乾燥モードに切り換え後、前記熱交温度Ｘが前記第１所定温度Ｘ１よりも低い第５所定温度Ｘ５以下を検出したとき、前記切換手段によって送風経路を前記乾燥モードから前記冷風モードに戻して運転を継続するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の一体型空気調和機。
3. 筐体に冷風用吸込口と冷風用吹出口、温風用吸込口、温風用吹出口とを有し、
   前記筐体内に圧縮機と膨張弁、蒸発器、冷風用ファン、凝縮器、温風用ファンとを有し、
   前記圧縮機と凝縮器、膨張弁、蒸発器とを冷媒配管で順次接続して冷凍回路を形成し、
   前記冷風用吸込口と蒸発器、冷風用ファン、冷風用吹出口とを連通して冷風用送風経路を形成し、
   前記温風用吸込口と凝縮器、温風用ファン、温風用吹出口とを連通して温風用送風経路を形成し、
   前記冷風用送風経路と温風用送風経路とを隔壁を介して隣接配置し、
   前記冷風用吹出口近傍に冷風用送風経路と温風用送風経路を連通するバイパス部を備え、
   前記バイパス部には切換手段を有し、
   前記切換手段は、冷風用吹出口を開くと共に、冷風用送風経路と温風用送風経路の間を閉じることで前記冷風用吹出口から冷風を吹き出す冷風モードと、
   前記冷風用吹出口を閉じると共に、冷風用送風経路と温風用送風経路を連通することで前記温風用吹出口から乾燥風を吹き出す乾燥モードとを、選択する制御部を備えた一体型空気調和機に於いて、
   前記凝縮器や凝縮器近傍の冷媒配管の温度を検知する熱交センサと、
   前記冷風用ファンと前記温風用ファンを多段階の回転数Ｆで回転する送風モータと、を備え、
   前記冷風モード運転時に前記熱交センサが検出する熱交温度Ｘが第３所定温度Ｘ３以上を検出したときには前記送風モータの回転数Ｆを第２所定回転数Ｆ２とし、
   前記熱交温度Ｘが第３所定温度Ｘ３よりも大きい第２所定温度Ｘ２以上を検出したとき、前記送風モータの回転数Ｆを前記第２所定回転数Ｆ２よりも大きい第１所定回転数Ｆ１とし、
   前記熱交温度Ｘが第２所定温度Ｘ２よりも大きい第１所定温度Ｘ１以上を検出したとき、前記切換手段によって送風経路を前記冷風モードから前記乾燥モードに切り換える過昇温保護部を備えることを特徴とする一体型空気調和機。
4. 前記過昇温保護部は、前記乾燥モードに切り換え後、前記熱交温度Ｘが前記第１所定温度Ｘ１よりも低く、かつ、第５所定温度Ｘ５よりも高い第４所定温度Ｘ４以下を検出したとき、前記送風モータの回転数Ｆを前記第２所定回転数Ｆ２に戻して運転を継続し、前記熱交温度Ｘが前記第５所定温度Ｘ５以下を検出したとき、前記切換手段によって送風経路を前記乾燥モードから前記冷風モードに戻して運転を継続するようにしたことを特徴とする請求項３に記載の一体型空気調和機。

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