JP2022170531A - 空気調和機 - Google Patents

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Taketo Okuzawa
将 牧角
Susumu Makikado
高宏 岡本
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Abstract

【課題】空気調和機において、結露水を排水するためのドレンホースを排気にも用いるには、水飛びが発生する。【解決手段】ドレン管80は、室内熱交換器11で生じた結露水を室外に排出するために第2端部82から第1端部81に結露水を流す。ドレン管80は、室内ユニット10の内部空間ISの空気を室外ODに排気するために第2端部82から第1端部81に内部空間ISの空気を流す。第1ファンである吸着ファン31は、室外ODに設置され、内部空間ISの空気の排気時に、ドレン管80の第1端部81の周囲の空間を負圧にする。水飛び防止部材60は、吸着ファン31の吹出方向に配置され、吸着ファン31から吹き出される結露水の吹出方向への移動を遮る。【選択図】図2

Description

室内ユニットの中の空気を排気する機能を有する空気調和機に関する。
従来から、例えば特許文献1(特開平9-229424号公報)に記載されているように、室内ユニットの中の室内熱交換器で生じた結露水を、ドレンホースによって室外に排水することが行われている。特許文献1には、ドレンホースの中に結露水が溜まるのを防ぐため、ドレンホースの一方の端部を、室外ユニットのファンの吸引側に配置する方法が開示されている。
ドレンホースの中に結露水が溜まるのを防ぐために特許文献1に記載されているような構造があるが、そもそもファンを設けなくともドレンホースにより結露水を排水することはできる。従って、ドレンホースで結露水を排水するだけであれば、ファンを設ける必要性は低い。しかしながらドレンホースで排水と排気を兼ねようとすると、ファンが必要になり、またファンから吹き出される風量も比較的大きくなる。ファンから吹き出される風量が大きくなると、ファンから吹き出される吹出空気によって、排水する結露水がドレンホースからファンを経由して室外に飛び出す水飛びが発生する。
このように、空気調和機において、結露水を排水するためのドレンホースを排気にも用いるには、水飛びが発生するという問題がある。
第1観点の空気調和機は、室内ユニットと室外ユニットとドレン管と第1ファンと水飛び防止部材とを備える。室内ユニットは、室内の空気と冷媒との間の熱交換を行う室内熱交換器を有する。室外ユニットは、室外に設置され、室内熱交換器に流す冷媒が通る冷媒流路を有する。ドレン管は、室外側の第1端部と室内側の第2端部とを有する。ドレン管は、室内熱交換器で生じた結露水を室外に排出するために第2端部から第1端部に結露水を流すとともに、室内ユニットの内部空間の空気を室外に排気するために第2端部から第1端部に内部空間の空気を流す。第1ファンは、室外に設置され、内部空間の空気の排気時に、ドレン管の第1端部の周囲の空間を負圧にする。水飛び防止部材は、第1ファンの吹出方向に配置され、第1ファンから吹き出される結露水の吹出方向への移動を遮る。
第1観点の空気調和機では、排気時に第1ファンの吹出空気に混じった結露水が第1ファンの吹出方向へ移動し続けないように、水飛び防止部材によって結露水の移動を遮ることで、吹出方向への水飛びを防止することができる。
第2観点の空気調和機は、第1観点の空気調和機であって、水飛び防止部材は、結露水が混じる第1ファンの吹出空気が当たる板状または網状の壁面を有する。
第2観点の空気調和機では、吹出空気を水飛び防止部材の壁面に当てるという簡単な構成で前方に飛び出す結露水を遮ることができ、簡素な構成で吹出空気の吹出方向への水飛びの削減を実現することができる。
第3観点の空気調和機は、第1観点または第2観点の空気調和機であって、室外ユニットは、冷媒流路を通る冷媒が流れる室外熱交換器及び室外熱交換器に室外の空気の流れを発生させる第2ファンを有する。第1ファンと第2ファンは、同じ方向に吹出口を有する。
第3観点の空気調和機では、第1ファンと第2ファンの吹出口を同じ方向にしない場合に比べて、第1ファンと第2ファンの吹出口を同じ方向にした場合には、これらの吹出口の無い方向が増えるので、建物の壁の近傍に第1ファンと第2ファン及びそれらを収容するユニットを配置し易くなる。
第4観点の空気調和機は、第3観点の空気調和機であって、水飛び防止部材は、第2ファンによる気流が生じる空間の外に、結露水を誘導する誘導路を有する。
第4観点の空気調和機では、第2ファンによる気流が生じる空間の外に、水飛び防止部材で除去された結露水が誘導路で誘導されるので、再び第2ファンの吹出空気で水飛びするのを抑制することができる。
第5観点の空気調和機は、第1観点から第4観点のいずれかの空気調和機であって、第1ファンと水飛び防止部材は、室外ユニットの外に配置されている。
第5観点の空気調和機では、第1ファンと水飛び防止部材が室外ユニットの中に配置される場合に比べて、これらが室外ユニットの外に配置されることで、第1ファンに係わる通風抵抗の増加を抑制し、第1ファンの能力低下を抑制することができる。
第6観点の空気調和機は、第1観点から第5観点のいずれかの空気調和機であって、室外ユニットの上に配置され、第1ファンを収容するファンユニットを備える。
実施形態に係る空気調和機の構成の一例を示す正面図である。 図1の空気調和機の冷媒と空気の流れを説明するための回路図である。 室内ユニットの構成の一例を説明するための断面図である。 室外ユニット及び加湿ユニットの一部を破断した斜視図である。 加湿ユニット及び水飛び防止部材の一例を水平面で切断した断面図である。 室外ユニット及び加湿ユニットの構成の一例を示す分解斜視図である。 加湿ユニットの底板を説明するための部分破断平面図である。 水飛び防止部材を説明するための模式的な断面図である。 加加湿ユニット及び水飛び防止部材の他の例を水平面で切断した断面図である。
(1)全体構成
図1に示されているように、空気調和機1は、室内ユニット10と室外ユニット20と加湿ユニット30とを備えている。室外ユニット20及び加湿ユニット30は、室外ODに設置されている。室内ユニット10は、室内IDに設置されている。さらに詳細には、室内ユニット10は、室内IDの壁WLに取り付けられている。この実施形態では、室内ユニット10が壁WLに取り付けられる壁掛け型の場合について説明しているが、室内ユニット10は壁掛け型に限定されるものではない。室内ユニット10は、例えば、壁掛け型以外の天井設置型または床置き型であってもよい。
室内ユニット10と室外ユニット20は、冷媒連絡管8,9によって接続されている。冷媒連絡管8,9によって接続された室内ユニット10と室外ユニット20は、冷媒回路2を形成している。室内ユニット10は、室内熱交換器11を有している。室外ユニット20は、圧縮機21、室外熱交換器22、電動膨張弁23及び四方弁24を有している。室内熱交換器11、圧縮機21、室外熱交換器22、電動膨張弁23及び四方弁24は、冷媒回路2に含まれている。空気調和機1は、冷媒回路2を流れる冷媒の流路を四方弁24で切り換えることにより、暖房運転と冷房運転の切り換えができる。冷房運転では、圧縮機21で圧縮された冷媒が、室外熱交換器22、電動膨張弁23、室内熱交換器11を順に通過して、再び圧縮機21に吸入される。暖房運転では、室内熱交換器11、電動膨張弁23、室外熱交換器22を順に通過して、再び圧縮機21に吸入される。室外ユニット20は、圧縮機21、室外熱交換器22、電動膨張弁23及び四方弁24を冷媒が流れる冷媒流路FR1を有する。この冷媒流路FR1は、室内熱交換器11に流す冷媒が通る流路である。
室内ユニット10では、例えば、冷房運転時に、室内熱交換器11で結露水が生じる。室内ユニット10で生じる結露水を排水するため、室内ユニット10には、ドレン管80が接続されている。ドレン管80は、室外側の第1端部81と室内側の第2端部82とを有している(図2参照)。ドレン管80は、室内熱交換器11で生じた結露水を室外ODに排水するために、第2端部82から第1端部81に結露水を流す。また、ドレン管80は、室内ユニット10の内部空間ISの空気を室外ODに排気するために第2端部82から第1端部81に内部空間ISの空気を流す。ドレン管80の第1端部81の周囲の空間PS(図5参照)は、室内ユニット10の内部空間ISの空気を室外ODに排気するときに負圧になる。ここで負圧とは、大気圧よりも低い圧力である。ドレン管80の第1端部81の周囲の空間PSを負圧にするために、ドレン管80の第1端部81は、加湿ユニット30の吸着ファン31の吸入口31aの近傍に配置されている。吸着ファン31を、ドレン管80の第1端部81の周囲の空間PSを負圧にするために用いることで、第1端部81の周囲の空間PSを負圧にするために新たなファンを追加しなくても済む。
吸着ファン31は、加湿ユニット30の吸着ロータ32に室外ODの空気を導入するためのファンである。この吸着ファン31は、第1端部81の周囲の空間PSを負圧にする第1ファンとしても機能している。図2において、矢印AR1は、吸着ファン31によって生じる気流を表している。吸着ファン31の気流(矢印AR1)は、室外ODから、加湿ユニット30の第1取入口30a、第1端部81の周囲の空間PS、吸着ロータ32,第1吹出口30bを経由して、室外ODに続いている。
水飛び防止部材60は、吸着ファン31(第1ファン)の吹出方向に配置されている。水飛び防止部材60は、吸着ファン31から吹き出される結露水が吸着ファン31の吹出方向へ移動し続けないように、結露水が吹出方向へ移動するのを遮る。水飛び防止部材60は、少なくとも、第1吹出口30bの前方(吸着ファン31の吹出方向)を覆っている。
(2)詳細構成
(2-1)室内ユニット10
図3には、室内ユニット10を、室内ユニット10の長手方向に対する垂直方向で切断した断面が示されている。室内ユニット10は、クロスフローファン12、エアフィルタ13、フラップ14及びドレンパン15を有する。室内熱交換器11は、断面形状がΛ形であり、クロスフローファン12に覆い被さるように配置されている。室内熱交換器11及びクロスフローファン12は、室内ユニット10の長手方向に沿って長く延びている。エアフィルタ13は、室内熱交換器11に覆い被さるように配置されている。クロスフローファン12が駆動すると、室内IDの空気が、吸込口10aから吸い込まれ、エアフィルタ13、室内熱交換器11、クロスフローファン12の順に通過して、吹出口10bから吹き出される。吹出口10bから吹き出される空気は、室内熱交換器11を通過することで空気調和される。吹出口10bから室内IDに吹出される調和空気は、フラップ14によって風向が調整される。室内ユニット10のドレンパン15は、室内熱交換器11に対して、重力方向の下方に配置されている。ドレンパン15は、冷房運転時に、室内熱交換器11で発生する結露水を受け止める。
(2-2)加湿ユニット30
図1、図4及び図5に示されている加湿ユニット30は、重力方向において室外ユニット20の上に配置されている。加湿ユニット30は、室外ユニット20と一体化されている。この加湿ユニット30は、室外ODの空気から水分を取り入れることができる。加湿ユニット30は、取り入れた水分を室外ODの空気に付与することで高湿度の空気を生成することができる。加湿ユニット30は、この高湿度の空気を室内ユニット10に送る。空気調和機1は、加湿運転時に、室内ユニット10において、加湿ユニット30から送られてきた高湿度の空気と室内IDの空気とを混合する。室内ユニット10は、高湿度の空気が混合された空気を室内IDに吹き出すことで、室内を加湿する。加湿ユニット30及び室内ユニット10は、コントローラ(図示せず)により制御される。
加湿ユニット30は、吸着ファン31及び吸着ロータ32以外に、ヒータ34、吸気ファン35、加湿用ホース36及びケーシング39を備えている。図1及び図4に示されているように、加湿ユニット30のケーシング39は、室外ユニット20のケーシング29に取り付けられて一体化されている。加湿ユニット30は、ケーシング39に、第1吹出口30bと第1取入口30aと第2取入口30cとを有している。水飛び防止部材60は、第1吹出口30bと第1取入口30aと第2取入口30cの前方も覆っている。
吸着ロータ32は、例えば、ハニカム構造を持つ円盤状のセラミックロータである。吸着ロータ32は、接触する空気中の水分を吸着する性質を有している。また、吸着ロータ32は、加熱されることによって吸着した水分を脱離するという性質を有している。加湿運転時には、円盤状の吸着ロータ32は、回転しながら、水分の吸着と脱離とを繰り返す。
ヒータ34は、第2取入口30cと吸気ファン35との間に配置されている。第2取入口30cから取り入れられた室外ODの空気は、ヒータ34を通過した後、さらに吸着ロータ32を通過して吸気ファン35に到達する。ヒータ34で加熱された空気が吸着ロータ32を通過する際に、吸着ロータ32から水分が脱離して、吸着ロータ32から加熱された空気に水分が供給される。
加湿用ホース36は、一方端を吸気ファン35に接続し、他方端を室内ユニット10に接続している。このような構成により、加湿用ホース36と室内IDとは室内ユニット10を介して連通している。吸気ファン35は、矢印AR2で示されている気流を発生させる。室外ODの空気が、図2に実線で示された矢印AR2の向きに、第2取入口30cから、吸着ロータ32、ヒータ34、吸着ロータ32、吸気ファン35、加湿用ホース36、室内ユニット10の順に流れる。
吸着ファン31は、第1取入口30aから第1吹出口30bに続く通路に配置されている。この通路を吸着ロータ32の一部が通過できるように、吸着ロータ32が配置されている。吸着ファン31により第1取入口30aから第1吹出口30bに向う気流が発生すると、吸着ロータ32を通過する室外ODの空気から吸着ロータ32への水分の吸着が生じる。
図8には、加湿ユニット30の底板38の一部が示されている。底板38には、結露水を室外ユニット20に導く開口38hが設けられている。ドレン管80の第1端部81から加湿ユニット30の底板38に向けて落ちた結露水は、開口38hによって室外ユニット20に導かれる。従って、ドレン管80から落ちた結露水によって加湿ユニット30の中で不具合が発生することは、開口38hによって防がれる。
(2-3)室外ユニット20
室外ユニット20は、図6に示されているように、室外熱交換器22に室外ODの空気の気流を生じさせるための室外ファン25を有する。室外熱交換器22は、ケーシング29の後部開口29aの前に配置されている。室外ユニット20は、例えば建物の壁WLの近傍に配置される。ただし、後部開口29aから室外ODの空気を取り込むために、壁WLから所定の距離離してケーシング29が配置される。室外ファン25は、室外熱交換器22の前に配置されている。室外ファン25の前には、第2吹出口29bが位置している。第2吹出口29bは、ケーシング29の前面に形成されている。ケーシング29の前面には、グリッド29cが取り付けられている。室外ファン25が発生する気流は、図2において、矢印AR3で表されている。室外ファン25で生じる気流(矢印AR3)がケーシング29の後ろから前に向かうため、ケーシング29の前から風が吹き出される。
(2-4)水飛び防止部材60
図8には、水飛び防止部材60の断面形状の一例が示されている。水飛び防止部材60は、室外ユニット20の上に配置されている加湿ユニット30に取り付けられている。水飛び防止部材60の壁面61は、重力方向に延びている。水飛び防止部材60の壁面61は、加湿ユニット30の第1吹出口30bを覆っている。言い換えると、室外ユニット20及び加湿ユニット30を前面から見ると、水飛び防止部材60の壁面61と、加湿ユニット30の第1吹出口30bとが重なるということである。
図8に示された水飛び防止部材60では、壁面61が、室外ユニット20及び加湿ユニット30の前面に対して平行に配置される場合が示されている。しかし、壁面61は、室外ユニット20及び加湿ユニット30の前面に対して平行に配置されなくてもよい。壁面61は、重力方向及び水平方向に対して傾いていてもよい。
また、図8に示された水飛び防止部材60では、壁面61を支えるために、壁面61の重力方向上方に板状の天面62が形成されている。しかし、壁面61を支えるのは、板状の面には限られない。壁面61の支えには、天面62に替えて、例えば、網状または棒状の支持部材を用いてもよい。網状とする場合には、網の目を結露水の飛沫の大きさよりも小さく設定することが好ましい。
さらに、図8に示された水飛び防止部材60では、水飛び防止部材60の側部も板状の側面63で塞がれている。壁面61の側部も板状の側面63で塞がれることによって、側方へ結露水の飛沫が飛び出すことを防ぐことができる点で好ましい。しかし、前方に結露水が飛び出すことに比べて、側方への結露水の飛び出しは、許容できる場合が多い。係る理由から、水飛び防止部材60の側部も板状の側面63に替えて、壁面61の支えとして、例えば、比較網目の大きな網状または棒状の支持部材を用いてもよい。
水飛び防止部材60は、吸着ファン31から吹き出される結露水の吹出方向(矢印AR1の方向)への移動を遮るため、板状または網状の壁面61を有している。水飛び防止部材60の壁面61には、結露水が混じる吸着ファン31の吹出空気が当たる。壁面61に当たった吹出空気は、重力方向の下方に向きを変える。そのため、結露水は、壁面61の在る位置よりも前方に飛び出すことはない。吸着ファン31の吹出空気に混じっている結露水の飛沫の中には、壁面61に当たって下方に向かう結露水も存在する。しかし、結露水の飛沫の多くは、結露水が空気よりも密度が大きいので、壁面61に衝突する。壁面61の重力方向の下部には、第2ファンである室外ファン25による気流が生じる空間の外に、除去した結露水を誘導する誘導路64が設けられている。誘導路64は、樋のようなものであって、例えば、室外ユニット20の前面にまで結露水を導く。そのため、誘導路64には、結露水が流れ易いように傾斜が付けられていてもよい。誘導路64は、壁面61から室外ファン25の前に水滴が落下して、その水滴が再び室外ファン25から吹き出される気流によって前方に飛び出すことで水飛びが生じないようにする役目を果たす。なお、壁面61に当たって下向きに移動方向を変えた一部の結露水が、室外ファン25によって前方に飛び出すこともあるが、その量は壁面61が無い場合の水飛びの量に比べて低減されている。また、室外ファン25によって、結露水の飛沫が前方に飛び出すとしても、吸着ファン31から飛び出した時よりも低い位置からの飛び出しになるので、その飛距離を短くすることができる。
(3)変形例
(3-1)変形例1A
上記実施形態では、水飛び防止部材60が第1吹出口30b、第1取入口30a及び第2取入口30cを覆う場合について説明した。しかし、水飛び防止部材60は、図9に示されているように、少なくとも、第1吹出口30bを覆えばよく、第1取入口30a、第2取入口30cを覆わない構成であってもよい。
(3-2)変形例1B
上記実施形態では、第1ファンである吸着ファン31の吹出口でもある第1吹出口30bと、第2ファンである室外ファン25の吹出口でもある第2吹出口29bとが、同じ方向を向く場合について説明した。しかし、第1吹出口30bと第2吹出口29bが、異なる方向を向くように空気調和機1が構成されてもよい。
(3-3)変形例1C
上記実施形態では、室内ユニット10の内部空間ISの空気の排気時に、ドレン管80の第1端部81の周囲の空間PSを負圧にする第1ファンが、吸着ファン31である場合について説明した。しかし、第1ファンは、吸着ファン31以外のファンであってもよい。
(4)特徴
(4-1)
上記実施形態の空気調和機1では、室内熱交換器11で生じた結露水を室外ODに排出するためのドレン管80は、第2端部82から第1端部81に室内ユニット10の内部空間ISの空気を流し、内部空間ISの空気を室外ODに排気するための管に兼用されている。そのため、結露水の排出のための管と排気のための管とを別々に設ける場合に比べて、管の本数を削減することができる。
第1ファンである吸着ファン31は、室内ユニット10の内部空間ISの空気の排気時に、ドレン管80の第1端部81の周囲の空間PSを負圧にする。このとき、水飛び防止部材60は、吸着ファン31から吹き出される結露水の、吸着ファン31の吹出方向への移動を遮る。この水飛び防止部材60の機能により、排気時に吸着ファン31の吹出空気に混じった結露水によって吹出方向へ水飛びが生じるのを防止することができる。
(4-2)
上記実施形態の空気調和機1では、吹出空気を水飛び防止部材60の壁面61に当てるという簡単な構成で前方に飛び出す結露水を遮ることができ、簡素な構成で吹出空気の吹出方向への水飛びの削減を実現することができる。例えば、樹脂を使った射出成形で簡単に水飛び防止部材60を得ることができ、安価に水飛び防止部材60を設けることができる。
(4-3)
上記実施形態の空気調和機1では、第1ファンである吸着ファン31と第2ファンである室外ファン25とが、同じ方向に第1吹出口30bと第2吹出口29bを有する。そのため、第1ファンと第2ファンの吹出口を同じ方向にしない場合に比べて、第1吹出口30bと第2吹出口29bの無い方向が増えるので、建物の壁WLの近傍に室外ユニット20及び加湿ユニット30を配置し易くなる。
(4-4)
上記実施形態の空気調和機1では、第2ファンである室外ファン25による気流が生じる空間の外に、水飛び防止部材60で除去された結露水が誘導路64で誘導されるので、再び室外ファン25の吹出空気で水飛びするのを抑制することができる。
(4-5)
上記実施形態の空気調和機1では、第1ファンである吸着ファン31と水飛び防止部材60が室外ユニット20の外に配置されている。その結果、室外ユニット20の中に吸着ファン31と水飛び防止部材60が配置される空気調和機と比べると、空気調和機1は、吸着ファン31についての通風抵抗の増加を抑制し、吸着ファン31の能力低下を抑制することができる。
(4-6)
上記実施形態の空気調和機1では、加湿ユニット30が、室外ユニット20の上に配置され、第1ファンである吸着ファン31を収容するファンユニットである。第1ファンを収容するファンユニットとして加湿ユニット30を用いることで、別にファンユニットを設けなくても済み、空気調和機1をコンパクトにまとめやすくなる。
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
1 空気調和機
10 室内ユニット
11 室内熱交換器
20 室外ユニット
22 室外熱交換器
25 室外ファン (第2ファンの例)
30 加湿ユニット (ファンユニットの例)
31 吸着ファン (第1ファンの例)
60 水飛び防止部材
61 壁面
64 誘導路
80 ドレン管
81 第1端部
82 第2端部
特開平9-229424号公報

Claims (6)

  1. 室内の空気と冷媒との間の熱交換を行う室内熱交換器(11)を有する室内ユニット(10)と、
    室外に設置され、前記室内熱交換器に流す冷媒が通る冷媒流路を有する室外ユニット(20)と、
    室外側の第1端部(81)と室内側の第2端部(82)とを有し、前記室内熱交換器で生じた結露水を室外に排水するために前記第2端部から前記第1端部に前記結露水を流すとともに、前記室内ユニットの内部空間の空気を室外に排気するために前記第2端部から前記第1端部に前記内部空間の空気を流すドレン管(80)と、
    室外に設置され、前記内部空間の空気の排気時に、前記ドレン管の前記第1端部の周囲の空間を負圧にする第1ファン(31)と、
    前記第1ファンの吹出方向に配置され、前記第1ファンから吹き出される前記結露水の前記吹出方向への移動を遮る水飛び防止部材(60)と、
    を備える、空気調和機(1)。
  2. 前記水飛び防止部材は、前記結露水が混じる前記第1ファンの吹出空気が当たる板状または網状の壁面(61)を有する、
    請求項1に記載の空気調和機(1)。
  3. 前記室外ユニットは、前記冷媒流路を通る冷媒が流れる室外熱交換器(22)及び前記室外熱交換器に室外の空気の流れを発生させる第2ファン(25)を有し、
    前記第1ファンと前記第2ファンは、同じ方向に吹出口を有する、
    請求項1または請求項2に記載の空気調和機(1)。
  4. 前記水飛び防止部材は、前記第2ファンによる気流が生じる空間の外に、前記結露水を誘導する誘導路(64)を有する、
    請求項3に記載の空気調和機(1)。
  5. 前記第1ファンと前記水飛び防止部材は、前記室外ユニットの外に配置されている、
    請求項1から4のいずれか一項に記載の空気調和機(1)。
  6. 前記室外ユニットの上に配置され、前記第1ファンを収容するファンユニット(30)を備える、
    請求項1から5のいずれか一項に記載の空気調和機(1)。
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