JP3103144U - 空気調和機の熱放出部、及び空気調和機 - Google Patents

空気調和機の熱放出部、及び空気調和機 Download PDF

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Abstract

【課題】 取り付け及び移動自在な小型空気調和機を提供する。
【解決手段】 側面に形成される流入口と上面に形成される吐き出し口を有する本体と、前記流入口の内面に近接して取り付けられる凝縮器と、前記吐き出し口の下部に取り付けられる送風ファンと、前記送風ファンの下部に取り付けられる圧縮機を含んで構成され、外部空気は前記流入口を介して吸入され、前記凝縮器で熱交換した後に前記圧縮機を冷却し、前記吐き出し口を介して吐き出され、前記本体の側面のうち一面に塞がれた密閉面が形成され、残りの面に前記流入口が形成され、これら残りの面がＵ形断面を有するようにされていることを特徴とする空気調和機の熱放出部を提供する。
【選択図】 図４

Description

本考案は、空気調和機に関するもので、特に取り付け及び移動自在な小型空気調和機に関する。
又、本考案は空調空間の温度を低下させることなく効果的に室内の湿気を取り除ける除湿装置に関する。
一般に、空気調和機は冷媒の圧縮、凝縮、膨張、蒸発過程からなる冷凍サイクルを用いて所望の空間（以下、「空調空間」）の温度、湿度などを適切な状態に保持する装置である。前記冷凍サイクルの各過程は圧縮機、凝縮器、膨張バルブ、蒸発器などの機器などによって行われる。空気調和機は大きくパッケージ型空気調和機(Package air conditioner)と分離型空気調和機(room air conditioner)とに分けられる。
なお、空気調和機においては凝縮器を有する熱放出部と蒸発器を有する熱吸収部とが別に取り付けられる。圧縮機及び膨張バルブは通常熱放出部に取り付けられるが場合によっては熱吸収部に取り付けられることもある。
即ち、熱放出部は室外に取り付けられるので通常室外機と呼ばれ、熱吸収部は室内に取り付けられるので室内機と呼ばれる。
図１及び図２を参照して従来の分離型空気調和機に関して説明する。
熱吸収部３は室内に取り付けられ、熱放出部５は室外に取り付けられる。
例えば、熱吸収部３は壁に固定され、熱放出部５はベランダに取り付けられる。
尚、熱吸収部３と熱放出部５との間には冷媒の流れる冷媒用配管が連結される。
即ち、凝縮器と蒸発器との間には高圧配管７ａ及び低圧配管７ｂがそれぞれ取り付けられる。また、熱吸収部３にはドレインホース９が連結されて前記熱吸収部３の蒸発器から発生される凝縮水を外部へ吐き出すことになる。
図２を参照して熱吸収部の構造及び取り付け方法に関して説明する。
熱吸収部３の内部には室内空気を冷却する蒸発器３７及びファン３８が取り付けられる。また、熱吸収部本体３１の前面には室内空気を吸入する吸入グリル３３が形成され、大略下面には蒸発器３７で熱交換されて冷却された空気を再び室内へ吐き出す吐き出しグリル３５が形成される。
更に、図３Ａ及び図３Ｂを参照して熱放出部５に関して説明する。
本体５１の後面には「Ｌ」形の凝縮器５２が取り付けられる。即ち、凝縮器５２は本体５１の後面と一側面に亘って取り付けられる。又、前記凝縮器５２の前には流動を発せられる軸流ファン５４が取り付けられ、前記軸流ファン５４はモーターマウント５７によって装着されたモーター５５によって駆動される。尚、本体５１の一側には別途の空間が備えられ、前記空間に圧縮機５９が取り付けられる。
従来の空気調和機の作用を図１ないし図３を参照して説明すると次のようである。
吸入グリル３３から流れ込んだ室内空気は蒸発器３７で熱交換により冷却され、冷却された空気は吐き出しグリル３５を介して再び室内へ吐き出されて室内を所定温度に保持することになる。蒸発された冷媒は低圧配管７ｂを介して熱放出部５の圧縮機へ送られ、冷媒は圧縮された後凝縮器へ送られる。凝縮器で冷媒と外部空気とが熱交換されて冷媒は凝縮され、暖められた空気は外部へ吐き出される。
又、凝縮された冷媒は膨張バルブにより膨張された後、高圧配管７ａを介して再び蒸発器３７へ流れ込む。前記過程を繰り返して室内即ち、空調空間１を所定温度に保持することになる。
なお、熱吸収部３の蒸発器３７における室内空気と冷媒との熱交換時、蒸発器３７の表面には水玉（水滴）が生ずる。これは、蒸発器３７の表面温度が室内空気に比べて非常に低いため蒸発器３７の表面に接する空気の温度が露点温度以下へ下がるからである。蒸発器３７において生成された水玉などは熱吸収部３の内部のドレインチャネル３９に沿って一カ所に集められ、集められた水はドレインホース９を介して外部へ吐き出される。
次に除湿運転を説明すると次のようである。空気調和機を用いた除湿運転は本質的に冷房運転である。即ち、前記のように冷房運転時に蒸発器で凝縮される凝縮水を取り除くことによって結果的に室内の湿気を取り除く効果が得られる。
しかしながら従来の空気調和機は下記のような問題があった。
第一に、従来の空気調和機は一般に大きく重く、且つ銅管で作製された冷媒用配管は壁を穿って所定位置に固定される。従って、熱放出部及び熱吸収部が一旦所定位置に取り付けられると実質的に熱放出部を他の場所へ移動することは極めて困難であった。
従って、必要によって空気調和機を所望の位置に移動させて空調空間の全体ではない特定空間だけを瞬間的に冷房することが出来なかった。
第二に、前記のように従来の除湿運転は実質的に冷房運転と同一である。従って、除湿運転を行う場合に単純に除湿だけが行われるのではなく、必ず空調空間の温度低下が伴われる。従って、ユーザーは所望しない空調空間の温度低下によって寒さと不愉快感を感ずることになる。
又、除湿運転時にも空気調和機は予め設定された温度に至ると運転を停止し送風だけを行うことになる。従って、実質的に除湿効果が無くなる。
即ち、従来の空気調和機は持続的に除湿することが困難である。
本考案は、上記従来技術の問題点を解決するためのもので、本考案の目的は、取り付け及び移動自在で冷房性能を向上することのできる小型空気調和機を提供することにある。
本考案の他の目的は、空調空間の温度を低下させることなく効果的に室内の湿気を取り除ける除湿装置を提供することにある。
上記目的を達成するための本願第１考案は、側面に形成される流入口と上面に形成される吐き出し口を有する本体と、前記流入口の内面に近接して取り付けられる凝縮器と、前記吐き出し口の下部に取り付けられる送風ファンと、前記送風ファンの下部に取り付けられる圧縮機を含んで構成され、外部空気は前記流入口を介して吸入され、前記凝縮器で熱交換した後に前記圧縮機を冷却し、前記吐き出し口を介して吐き出され、前記本体の側面のうち一面に塞がれた密閉面が形成され、残りの面に前記流入口が形成され、これら残りの面がＵ形断面を有するようにされていることを特徴とする空気調和機の熱放出部を提供する。従って、本考案によると熱放出部を所望の場所に容易に取り付け及び移動自在で、かつ熱放出部の性能を向上させることが可能である。しかも、熱放出部内の空気流動を望ましくすることができる。
又、本願第２考案は、本願第１考案の熱放出部であって凝縮器が小容量のものである熱放出部と、小容量の蒸発器を有する熱吸収部と、前記凝縮器と前記蒸発器との間に連結され、所定値以下の直径の高圧配管と、前記蒸発器と前記圧縮機との間に連結される低圧配管を含んで構成され、前記凝縮器から吐き出された冷媒が膨張バルブ無しに前記高圧配管を流れながら膨張されることを特徴とする小型空気調和機を提供する。従って、本考案によると空気調和機の構造を簡単でコンパクトにすることが可能である。
又、本願第３考案は、蒸発器を有し、前記蒸発器で熱交換された低温の空気を吐き出す熱吸収部と、凝縮器を有し、本願第１考案の熱放出部であって、前記凝縮器で熱交換された高温の空気を前記熱吸収部から吐き出される低温の空気の方向へ吐き出し得る熱放出部とを含んで構成され、前記熱放出部の高温の空気と前記熱吸収部の低温の空気とが混合されて空調空間の温度を低下させることなく効率的に湿気を取り除ける空気調和機を提供する。
前記本考案の効果は次のようである。
第一に、本考案による空気調和機は取り付け、保管及び移動が自在であるので、空間活用に優れる。
第二に、熱放出部の重心が偏ることないので圧縮機運転による振動を低減することができる。また、モーター一体形の軸流ファンを用いるのでモーターマウントが不要となって振動を低減させることができる。
又、空気を効率的に吸入することができ、吸入された空気が圧縮機を冷却する。又、流れ込んだ凝縮水が凝縮器を冷却させるので熱放出部の効率が向上される。
第三に、本考案によると従来とは異なり別途に膨張バルブを取り付けなくて良い。従って、熱放出部（室外機）又は熱吸収部(室内機)を効率的に小型軽量化できることによって取り付け及び移動自在で空間全体ではない特定空間を迅速、かつ集中的に冷房することができる。従って、小型空気調和機に用いるのが可能である。
又、凝縮器から出た冷媒が別途の膨張バルブを通ることなく膨張バルブ兼用の高圧配管だけを通ることによって、冷媒流動による圧力損失を減らすことができる。従って、空気調和機の性能低下及び効率が減少するのを防止できる。又、別の膨張バルブを取り付けることがないので空気調和機の生産コストを低減させることができる。
第四に、前記本考案による空気調和機は空調空間の温度を低下させることなく効率的に湿気を取り除ける。従って、ユーザーの便宜性を向上することができる。又、熱放出部と熱吸収部とから吐き出される流量を適切に制御することによって除湿と共に冷房又は暖房を行うことができる。
しかも、熱放出部内の空気流動を望ましくすることができる。
以下、添付の図面を参照して本考案を更に詳細に説明する。
まず、図４を参照して本考案による空気調和機の構造に関して説明する。
本考案による空気調和機も従来の空気調和機と同様に冷凍サイクルを用いるために、圧縮機、凝縮器、膨張バルブ、蒸発器などを含んで構成される。
勿論、凝縮器は熱放出部１００に取り付けられ、蒸発器は熱吸収部２００に取り付けられる。
但し、本考案による小型空気調和機は局部空間を冷房するため、少ない冷房容量を有すればよい。従って、空気調和機を構成する圧縮機などのような各々の機器などの大きさ及び重さも減らすことが望ましい。また、取り付け及び移動の便宜性のために高圧配管３１０及び低圧配管３２０は柔軟な材質で形成されるのが更に望ましい。また、クイック継ぎ手(Quick Coupling)などを用いて脱着自在に熱放出部１００及び熱吸収部２００に結合されるのが更に望ましい。このように構成することによって熱吸収部２００と熱放出部１００とは所望の位置に取り付け及び移動自在になる。
尚、一般的にドレインホース３３０の一側は熱吸収部２００に連結され、他側は外部へ露出されて蒸発器から発生する凝縮水を外部へ吐き出す。しかしながら、本考案による小型空気調和機ではドレインホース３３０の他端を熱放出部に連結するのが望ましい。これは一般的に熱放出部１００は室外に取り付けられるので凝縮水を熱放出部へ送って室外で吐き出すのが取り付け上、便利だからである。勿論前記ドレインホース３３０も柔軟な材質で構成されるのが望ましい。
この時、熱吸収部２００から生成された凝縮水を熱放出部１００へ効率的に送るために熱吸収部２００にポンプ(図示せず)を取り付けて熱吸収部２００から生成された凝縮水を熱放出部１００へ圧送するのが望ましい。これは、本考案においては熱放出部１００及び熱吸収部２００の取り付け及び移動が容易なので熱吸収部２００が熱放出部１００よりも低い位置へ取り付けられる場合がありうるからである。
尚、凝縮水を直接外部へ吐き出さず、熱放出部１００へ送る場合には熱放出部１００に送られた凝縮水を用いて凝縮器１１２を冷却することによって効率を増加させることができる。
前記のように構成することによって、空気調和機をわりと容易に取り付けかつ移動することができる。しかし熱放出部を単にコンパクト化させ、その構造を従来の熱放出部と同一にすると次のような短所がある。
第一に、従来の熱放出部は本体の一側に軸流ファンが取り付けられ、他側に圧縮機が取り付けられる。従って、熱放出部全体の形状は広幅で薄厚となって大きくなり、又、熱放出部の重心が圧縮機側へ偏ることになる。従って、熱放出部の運搬の時非常に不便であるという短所がある。
第二に、従来の熱放出部ではその構造上、外部空気は後方(凝縮器が取り付けられた部分)から流れ込んで前方(軸流ファンが取り付けられた部分)へ吐き出される。従って、熱放出部の取り付けの時熱放出部の後方を壁面から一定距離離隔して取り付けなければならない。これは熱放出部の後方と壁面との間の間隔が狭過ぎると風量が減少し、騒音及び振動が発生して熱放出部の性能を低下させるためである。従って、熱放出部の取り付け位置及び取り付け方式が制限されるという短所がある。
従って、後述する本考案による空気調和機の熱放出部はかかる短所を改善したものである。
図４ないし図６を参照して本考案による熱放出部の構造を説明する。
熱放出部１００の本体１１０には空気が流れ込む流入口１０５ａと、熱交換された空気が吐き出される吐き出し口１０１ａとが形成される。従来では本体の側面に流入口と吐き出し口とが形成されているが、本考案では本体１１０の上面１０１に吐き出し口１０１ａが形成され、側面１０５には流入口１０５ａが形成される。
尚、本体の１１０の側面１０５に形成される流入口１０５ａを側面１０５の全体に亘って形成することができるが、所定部分(以下、「密閉面」)は密閉させるのが望ましい。これは熱交換機の取り付け時に側面１０５の一部分が熱交換機の取り付け場所例えば、壁面に密着されるのでこの部分は閉鎖させるのが取り付け及び空気流動の面で望ましいからである。従って、本体１１０は六面体の形状を有する場合には四つの側面のうち、１面は密閉させ、他の３面に空気流入口を形成することが可能である。この時空気流入口が形成される面の連結部に曲率を与えて全体的に「Ｕ」形断面を有するようにするのが空気流動の面で望ましい。
また、密閉面１０５ｂには熱交換機を所定位置に固定することのできる固定手段１３０が形成されるのが望ましい。本実施形態では前記固定手段１３０として「Ｌ」形の折曲形が示されるがこれに限定されるものではない。
尚、本体１１０の内部には凝縮器１１２，送風ファン１２０及び圧縮機１４０が取り付けられる。詳細に説明すると、前記本体１１０の流入口１０５ａに近接して凝縮器１１２が取り付けられ、送風ファン１２０は吐き出し口１０１ａに近接して取り付けられ、前記送風ファン１２０の下には圧縮機１４０が取り付けられる。
送風ファン１２０としてはモーター一体形軸流ファンファンが用いられるのが望ましい。即ち、ハブ１２１の中心部にアウトローターモーターが取り付けられ、前記ハブ１２１の外周面には多数の翼１２３が形成される。このようにモーター一体形の軸流ファンを用いることによってモーターマウントを省略でき、これによる振動を低減することができ、またコンパクトに設計できる。又修理の時にも簡単に分離することができる。
本実施形態による熱放出部の作用を説明する。
送風ファン１２０が動作すると、外部の空気は熱放出部１００の本体１１０の側面に形成された流入口１０５ａを介して流れ込む。流れ込んだ空気は凝縮器１１２を通過した後、圧縮機１４０に衝突した後、上面に形成された吐き出し口１０１ａを介して再び外部へ吐き出される。従って、本考案によると流れ込んだ空気が圧縮機１４０を冷却するので圧縮機１４０の効率が増加される。
又、熱吸収部２００から送られた凝縮水が凝縮機１１２を冷却することによって凝縮器１１２の効率も増加させることができる。又、側面の大部分の外部空気が流入口１０５ａを介して熱放出部の内部へ流れ込むので送風ファン１１２の所要動力が低減され、かつ風量が増加される。
図７を参照して、本考案による小型空気調和機の他の実施形態を説明する。
本実施形態も前記実施形態に類似している。但し本実施形態では従来の空気調和機で用いられる膨張バルブのような膨張層を別途に用いることはない。即ち、凝縮機と蒸発器とを連結する高圧配管５００の直径を所定大きさ以下に減らして用いることによって前記高圧配管５００は従来の高圧配管及び膨張バルブの役割を同時に果たすことができる。
詳細に説明すると、別途の膨張バルブを用いることなく、高圧配管５００の直径を減らして毛細管現象により凝縮器から出た冷媒が前記高圧配管５００を流れながら膨張されるようにする。このように高圧配管５００を膨張バルブ兼用として用いることができるのは小型空気調和機では高圧配管を流れる冷媒の流量が多くないからである。又、一般の家庭用空気調和機の場合には、高圧配管の長さが５ｍ以上となるのが一般的であるが、空気調和機を小型にする場合には高圧配管の長さを例えば、２ｍ内外にわりと短くすることができるので高圧配管を膨張バルブ兼用として用いることができる。
尚、高圧配管５００の直径を調節することによって高圧配管５００の長さを低圧配管３１０と同一にすることが可能である。このようにすると低圧配管３１０と膨張バルブ兼用高圧配管５００の長さが同一になって高圧配管５００及び低圧配管３１０を取り付けるのが簡単になる。
尚、高圧配管５００の周りに配管保護手段を取り付けるのが望ましい。
これは本考案による高圧配管５００は膨張バルブ兼用で小径であって破損の虞があるからである。配管保護手段としては多様なものがある。
例えば、図８に示すように高圧配管５００の周りに金属材電線５１０がスプリング形状に捲かれる。勿論配管保護手段はこれに限定されず例えば、高圧配管の周りを保護管で覆うことも可能である。
又、図９に示すように、高圧配管５００と低圧配管３２０とを共に金属材電線５１０で捲くこともできる。
尚、本考案による膨張バルブ兼用高圧配管５００は圧縮機が熱放出部１００に取り付けられるのみならず熱吸収部２００に取り付けられている場合にも用いられる。
次に図１０を参照して前記の小型空気調和機を用いた除湿装置に関して説明する。
基本的には本考案でも蒸発器で凝縮される凝縮水を除去することによって湿気を取り除く。但し、本考案による空気調和機を用いた除湿の原理は熱放出部１００から吐き出される相対的に高温の空気と、熱吸収部２００から吐き出される相対的に低温の空気とを混合することによって室内の湿気を取り除きながら室内の温度を一定に保持するものである。
従って、本考案の適用に適した空気調和機は熱放出部１００及び熱吸収部２００の取り付け及び移動が容易で、又熱吸収部２００と熱放出部１００の結合及び分離自在な空気調和機である。勿論熱放出部及び熱吸収部が所定場所に固設される場合にも本考案の原理を適用することができる。
詳細に説明すると次のようである。
熱放出部１００から吐き出される空気と、熱吸収部２００から吐き出される空気とが同一方向になるように熱放出部１００及び熱吸収部２００を取り付ける。前記の小型空気調和機を用いるとユーザーの所望の方式に熱放出部１００及び熱吸収部２００が容易に取り付けられる。勿論熱放出部１００及び熱吸収部２００を一体形成することもできる。
湿気を含んだ空気は熱吸収部２００に流れ込み、流れ込んだ湿気は蒸発器で凝縮され、凝縮水はドレインホース３３０を介して外部へ吐き出される。
又、冷却された空気Ｆ１は熱吸収部２００の吐き出し口を介して再び室内に吐き出される。この時、熱放出部１００では凝縮機で熱交換された比較的高温の空気Ｆ２が冷却された空気方向へ吐き出される。従って、低温の空気Ｆ１と高温の空気Ｆ２とが混合され、相互熱交換する。即ち、混合空気Ｆ３の温度と、室内空気の温度との差が大きくないので室内を一定温度に保持することになる。つまり本考案によると湿気を取り除くときに、室内の温度を低下させないことになる。又室内の温度の変化が殆どないので空気調和機の運転が停止されず持続的に湿気を取り除ける。
尚、空気調和機を除湿装置として用いることと同時に冷房装置又は暖房装置として用いるために、熱放出部１００又は熱吸収部２００に吐き出される空気の流量を調節できる流量調節手段を取り付けるのが望ましい。なお、熱放出部１００及び熱吸収部２００に流量調節手段をそれぞれ取り付けることも可能である。流量調節は吐き出し口の開閉程度を適切に調節すれば良いもので、これは当業者に自明なことでこれに対する詳細は省略する。
このようにすると、例えば、熱吸収部２００から吐き出される空気の量を熱放出部１００から吐き出される量よりも多くすることによって除湿と共に冷房を行うことが出来る。又、反対の場合には除湿と共に暖房を行うことが出来る。
従来の空気調和機の取り付け状態を示す概念図。 従来の空気調和機の熱吸収部(室内機)を示す断面図。 従来の空気調和機の熱放出部（室外機）を示す横断面図（Ａ）、及び（Ａ）の縦断面図（Ｂ）。 本考案による小型空気調和機の実施形態を示す斜視図。 図４の空気調和機の熱放出部を示す平面図。 図４の熱放出部の縦断面図。 本考案による小型空気調和機の他の実施形態を示す斜視図。 図７の膨張バルブ一体形高圧配管の実施形態を示す斜視図。 図７の膨張バルブ一体形高圧配管の他の実施形態を示す斜視図。 本考案による除湿方法の原理を示す斜視図。
符号の説明
３、２００…熱吸収部
５、１００…熱放出部
７ａ…高圧配管
７ｂ…低圧配管
９、３３０…ドレインホース
３３…吸入グリル
３５…吐き出しグリル
３７…蒸発器
１１２…凝縮器
１２０…送風ファン
３２０…低圧配管
５００…高圧配管

Claims (11)

  1. 側面に形成される流入口と上面に形成される吐き出し口を有する本体と、
    前記流入口の内面に近接して取り付けられる凝縮器と、
    前記吐き出し口の下部に取り付けられる送風ファンと、
    前記送風ファンの下部に取り付けられる圧縮機を含んで構成され、
    外部空気は前記流入口を介して吸入され、前記凝縮器で熱交換した後に前記圧縮機を冷却し、前記吐き出し口を介して吐き出され、
    前記本体の側面のうち一面に塞がれた密閉面が形成され、残りの面に前記流入口が形成され、これら残りの面がＵ形断面を有するようにされていることを特徴とする空気調和機の熱放出部。
  2. 前記送風ファンはモーター一体形軸流ファンであることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機の熱放出部。
  3. 前記密閉面には前記熱放出部を所定位置に固定することのできる固定手段が取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機の熱放出部。
  4. 前記熱放出部には熱吸収部から生成された凝縮水が送られるドレインホースが連結され、前記熱放出部には前記凝縮水を吸入するポンプが取り付けられたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機の熱放出部。
  5. 請求項１に記載の熱放出部であって凝縮器が小容量のものである熱放出部と、
    小容量の蒸発器を有する熱吸収部と、
    前記凝縮器と前記蒸発器との間に連結され、所定値以下の直径の高圧配管と、
    前記蒸発器と前記圧縮機との間に連結される低圧配管を含んで構成され、
    前記凝縮器から吐き出された冷媒が膨張バルブ無しに前記高圧配管を流れながら膨張されることを特徴とする小型空気調和機。
  6. 前記高圧配管には前記高圧配管を保護する配管保護手段が取り付けられることを特徴とする請求項５に記載の小型空気調和機。
  7. 前記高圧配管及び前記低圧配管にはこれら配管を保護する配管保護手段が取り付けられることを特徴とする請求項５に記載の小型空気調和機。
  8. 前記配管保護手段はスプリング形状に捲かれる金属材電線であることを特徴とする請求項６に記載の小型空気調和機。
  9. 蒸発器を有し、前記蒸発器で熱交換された低温の空気を吐き出す熱吸収部と、
    請求項１に記載の熱放出部であって、前記凝縮器で熱交換された高温の空気を前記熱吸収部から吐き出される低温の空気の方向へ吐き出し得る熱放出部を含んで構成され、
    前記熱放出部の高温の空気と前記熱吸収部の低温の空気とが混合されて空調空間の温度を低下させることなく湿気を取り除ける空気調和機。
  10. 前記熱吸収部には吐き出される空気量を調節する流量調節手段が取り付けられることを特徴とする請求項９に記載の空気調和機。
  11. 前記熱放出部には吐き出される空気量を調節する流量調節手段が取り付けられることを特徴とする請求項９に記載の空気調和機。
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