JP3643660B2 - 空気調和機 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、室内送風機から送風される調和空気の送風方向が、当該室内送風機が施工される家屋により異なる場合であっても、室内熱交換器及び室内送風機の設計変更等を不要にして汎用性を高めた空気調和機に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、ヒートポンプを利用して屋内を冷暖房する空気調和機が提案されている。例えば、特公昭63−46335号公報においては、室内側熱交換器及び室内側ファンを具備した室内機、当該室内機と連通管により連通されて、圧縮機、室外機側熱交換器、室外側ファン、外気の取入れ口である外気吸入口、及び外気の吸気量を調整するダンパを具備した室外機等を有した空気調和機が開示されている
【0003】
そして、ダンパの開閉度を調整することにより、外気吸引口を介して室外機に吸気される外気の吸気抵抗を調整して、当該室外機に吸引される外気量を調整している。この時、室外側ファンは、ダンパの開閉度と無関係に回転しているので、室外機に吸気される外気量が変動すると、当該変動量に対応する分だけ連通管を介して屋内の空気が室外機に吸気されるようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成では以下の問題があった。即ち、室内機に室内側熱交換器と室内側ファンとが一体に収納された構成であるため、近年の2×4工法住宅等におけるように寸法が規定され、またデッドスペース等が著しく少ない家屋においては、当該室内機の設置場所が限定される場合がある。
【0005】
このため、空気調和された空気の送風方向に対応させて室内機を設計等する必要があり、コストアップの要因となっていた。
【0006】
そこで本発明は、空気調和された空気の送風方向が室内機の設置場所により異なる場合であっても、当該室内機の設計変更等を不要にして汎用性を高め、これによりコストを押えることが可能な空気調和機を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1に記載の本発明では、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒と外気との熱交換を行う室外熱交換器と、減圧器と、調和する部屋に空気を送風する室内送風機と、当該室内送風機により送風される空気と冷媒との熱交換を行う室内熱交換器と、換気のために排気する屋内空気の熱を回収する熱回収器と、冷房時にあっては、冷媒を前記圧縮機、室外熱交換器、熱回収器、減圧器、室内熱交換器の順に循環させ、暖房時にあっては、冷媒を前記圧縮機、室内熱交換器、減圧器、熱回収器、室外熱交換器の順に循環させる四方切換弁とを用いた冷凍サイクルを具備した空気調和機において、前記室内熱交換器及びドレンパンを内部に収納すると共に、調和する空気を導入する熱交換器ユニット導入口と、調和した空気を送風する熱交換器ユニット送風口と、を互いに異なる面に設けてなる熱交換器ユニットと、前記熱交換器ユニットの下部に取り外し可能に連結され、かつ、前記室内送風機を内部に収容すると共に、前記熱交換器ユニットで調和した空気を横吹き又は下吹きのいずれかの方向に吹出す送風機ユニットとを備え、前記送風機ユニットは、前記熱交換器ユニット送風口からの空気を導入する導入口が互いに直交する2つの側面にそれぞれ設けられると共に、これら2つの側面に設けられた導入口とは異なる面に送風機ユニット送風口が設けられ、かつ、前記2つの側面に設けられた導入口のうち、一方の導入口を前記熱交換器ユニット送風口に合わせて連結した際に、他方の導入口を蓋で閉塞する構成としたことを特徴とする
【0008】
請求項2に記載の本発明では、請求項1に記載の空気調和機において、前記熱交換器ユニット導入口には、調和する空気をこの熱交換器ユニットに導く流入ダクトが脱着自在に接続されるダクト挿入部を設けたことを特徴とする。
【0009】
請求項3に記載の本発明では、請求項1に記載の空気調和機において、前記送風機ユニット送風口には、調和した空気を調和する部屋へ導く送風ダクトが脱着自在に接続されるダクト挿入部を設けたことを特徴とする。
【0010】
【0011】
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図を参照して説明する。図1は本発明にかかる空気調和機の基本構成を示している。当該空気調和機は、冷媒を圧縮する圧縮機1a、1b、外気と冷媒との熱交換を行う室外熱交換器2a、2b、それぞれの室外熱交換器2a、2bに外気を送風する室外送風機3a、3b、屋内の換気のために排気される空気と冷媒との熱交換を行って、当該空気の熱の再利用を行う熱回収器4a、4b、電動膨張弁やキャピラリーチューブ等を用いてなる減圧器5a、5b、空気調和する各部屋に送風する空気と冷媒との熱交換を行う室内熱交換器6a、6b、該室内熱交換器6a、6bに調和する空気を送風する室内送風機7a、7b、冷房時及び暖房時の冷媒の循環方向を切換える四方切換弁8a、8b、アキュムレータ9a、9bを有して、それぞれが独立した2つの冷凍サイクル(1階用と2階用)を構成している。
【0013】
四方切換弁8a、8bを切換えることにより、冷房時には冷媒を圧縮機1a、1b、室外熱交換器2a、2b、熱回収器4a、4b、減圧器5a、5b、室内熱交換器6a、6bの順に循環させるサイクルを形成しており、暖房時には冷媒を圧縮機1a、1b、室内熱交換器6a、6b、減圧器5a、5b、熱回収器4a4b、室外熱交換器2の順に循環させるサイクルを形成している。
【0014】
図1の配管路に沿って示した点線矢印及び実線矢印は、四方切換弁8a、8bに示した実線流路及び点線流路に対応しており、冷房時においては実線矢印の方向に冷媒が循環し、暖房時においては点線矢印の方向に冷媒が循環する。
【0015】
また、室内熱交換器6a、6bを流れる冷媒の流量を調整する必要がある場合には、減圧器5a、5bに冷媒流量制御弁を付加して冷媒分流機能を持たせることも可能である。
【0016】
また、圧縮機1a、1bは、運転能力を連続的に可変できるもの、運転能力を段階的に複数段に変更できるもの、運転能力の変更ができないもののいずれでも本発明の趣旨を変えるものではないので任意に空気調和機の設置に応じて選択することが可能である。
【0017】
さらに、当該冷凍サイクルにストレーナ、マフラー等を設けることも可能であり、その際の配置は一般に知られている配置を用いることができるので図示省略する。
【0018】
また四方切換弁8a、8bは、同じ運転モード(冷房/暖房)に合わせるのが好ましいが、異なる運転モードを選択してもなんら問題はない。
【0019】
図2は、上記構成の空気調和機を家屋内に配設して、冷暖房を行う空気調和のシステムを構成した際の概念図で、床側に配設された1階用の空気調和機と天井側に配設された2階用の空気調和機とからなり、これらの構成は後述する吸込みチャンバーの構成が相違している以外は同じである。
【0020】
各空気調和機は、室内機10a、10b、室外機20a、20b、換気ユニット30、吸込みチャンバー40a、40b、分岐チャンバー50a、50b、吹出しチャンバー60a、60b、及び送風装置90等により構成されている。
【0021】
床側の室内機10aは、階段下のような閉空間内に配設されて、当該閉空間が吸込みチャンバー40aとして作用している。
【0022】
これにより、吸込みチャンバー40aを別途設ける必要が無くなるので、製造コストを安価にすることが可能になる。
【0023】
なお、本実施の形態においては、吸込みチャンバー40a、40bに外気と室内空気とが冷房時及び暖房時を問わず一定比で流入する構成となっているが、当該比率を変える場合には、吸込みチャンバー40a、40b等にダンパ装置等を設ければよい。
【0024】
室内機10a、10bには、室内熱交換器6a、6b、減圧器5a、5b、室内送風機7a、7b等が配設され、また室外機20a、20bには、圧縮機1a、1b、室外熱交換器2a、2b、室外送風機3a、3b等が配設されている。
【0025】
また換気ユニット30には、熱回収器4a、4bと屋内の空気を吸気して屋外へ排気する換気用送風機31とが設けられて、排気ダクト70に配設されている。当該排気ダクト70の排気トップ71及び外気取入口80には、図示しない防虫ネット等が被せてあり、室内に虫等が侵入しないようになっている。
【0026】
図3は、室内機10の内部構成を示す側断面図である。室内機10は室内熱交換器6、ドレンパン116及びキャピラリーチューブ等の減圧器5a、5bが配設された熱交換器ユニット110と、室内送風機7が配設された送風機ユニット120とを連結して構成している
【0027】
熱交換器ユニット110に設けられた室内熱交換器6の上端は、天板113に取付けられ、下端は当該室内熱交換器6からの露等を受止めるドレンパン116に収納されている。
【0028】
また、熱交換器ユニット110の下面には、室内熱交換器6により調和された空気を吹出す熱交換器ユニット送風口117が設けられている。
【0029】
一方、送風機ユニット120には、調和された空気を送風するための送風機ユニット送風口121が設けられ、当該送風機ユニット送風口121と直角に設けられた面送風機ユニット送風口121に対向する面の双方には、前記熱交換器ユニット110からの空気を導入するための送風機ユニット導入口122(122a、122b)がそれぞれ設けられている。
【0030】
熱交換器ユニット110の一方の側面には、ダクト挿入部115を有する熱交換器ユニット導入口114が設けられ、図4に示すように、当該ダクト挿入部115は、吸込みチャンバー40に接続された流入ダクト41の取付部42と挿脱可能になっている。
【0031】
また、送風機ユニット送風口121には、送風する空気を分岐チャンバー50に導くための送風ダクト51(51a、51b)の取付部52と挿脱可能にダクト挿入部124が設けられている。
【0032】
このように、熱交換器ユニット110のダクト挿入部115と、流入ダクト41の取付部42、及び送風機ユニット送風口121のダクト挿入部124と、送風ダクト51の取付部52とが、それぞれ挿脱可能に設けられていることにより、組立施工等における利便性が向上している。
【0033】
なお、図2においては、床下側に設けられた空気調和機の室内機10aは、吸込みチャンバー40aとして作用する階段下等の閉空間に配設されているので、流入ダクト41は設けられていないが、これは本発明の一般性を限定するものではないことを付言する。
【0034】
そして、送風機ユニット120は、熱交換器ユニット110の下部にネジ等により取り外し可能に連結固定されて一体化して用いられる。その際、熱交換器ユニット導入口114から導入される空気の導入方向と送風機ユニット送風口121から送風される空気の送風方向とは、設置条件により異なる場合が生じる。
【0035】
そこで、かかる場合には、2つの送風機ユニット導入口122(122a、122b)のいずれかを選択して熱交換器ユニット送風口117に位置合わせして、当該送風機ユニット120と熱交換器ユニット110とを連結することにより、当該送風機ユニット120からの空気の送風方向を変えることが可能になっている。そして、残りの送風機ユニット導入口122は、蓋123で覆われる
【0036】
なお、図3(a)においては、送風機ユニット導入口122bが蓋123により閉塞されて、空気を右横方向に送風するようになっており、図3(b)においては、送風機ユニット導入口122aが蓋123により閉塞されて空気を下方向に送風するようになっている。
【0037】
かかる送風機ユニット120は、断熱材と板金から構成され、また蓋123は断熱材から構成されている。
【0038】
従って、空気の導入方向と送風方向との違いに応じて、送風機ユニット120の取付け方向を選択することが可能になっているので、これらの条件に対応した設計等が不要になり当該室内機10の汎用性を高めることができる。
【0039】
また、熱交換器ユニット110が送風機ユニット120の上部に配置される構成であるため、ドレンパン15に溜った、室内熱交換器6からの水(結露等による水)容易に機外に取出すことが可能になる。
【0040】
即ち、従来構成の場合には、当該ドレンパンが低い位置に設けられているので、ポンプ等の手段を用いて機外に排水していたが、本発明にかかるドレンパン116は高い位置に設けられているので、ポンプ等を用いなくても落差を利用することにより容易に機外に取出すことが可能になる。
【0041】
次に、空気調和動作を説明する。冷房時においては、四方切換弁8a、8bを切換えて冷媒を図1の実線矢印方向に循環させ、これにより圧縮機1a、1b、室外熱交換器2a、2b、熱回収器4a、4b、減圧器5a、5b、室内熱交換器6a、6bを順次循環するサイクルを形成する。
【0042】
この時、室外熱交換器2a、2b及び熱回収器4a、4bが凝縮器として作用し、室内熱交換器6a、6bが蒸発器として作用している。
【0043】
即ち、室外機20a、20bにおいて、冷媒は圧縮機1a、1bにより圧縮されて高温高圧のガス冷媒となり、室外熱交換器2a、2bで外気と熱交換し、大部分が液化した気液混合状態の冷媒となって換気装置30に送られる。
【0044】
このようにして室外熱交換器2a、2bから換気装置30に送られてきた冷媒は、熱回収器4a、4bにおいて、換気する室内空気と熱交換して冷されて室内機10a、10bに送られる。
【0045】
熱回収器4a、4bは排気ダクト70の途中に設けられた熱交換器であり、当該熱回収器4a、4bには換気する室内空気が換気用送風機31により送風される構成となっている。
【0046】
従って、室外機20a、20bからの冷媒は、当該換気のために排気される冷えた空気と熱交換して、残りのガス冷媒が液化する。これによりサイクルの熱効率が高くなっている。
【0047】
そして、冷媒は減圧器5a、5bに送られ、当該減圧器5a、5bで冷媒流量が絞られ、室内熱交換器6a、6bで減圧し蒸発して、各部屋に送風される空気と熱交換する。これにより各部屋に送風される空気が冷風となって、分岐チャンバー50a、50bを経て各居室に送風される。その後、冷媒は室外機20a、20bに戻り、サイクルが1巡する。
【0048】
暖房時においては、四方切換弁8a、8bを切換えて冷媒を図1に示す点線矢印の方向に循環させ、これにより、冷媒が圧縮機1a、1b、室内熱交換器6a、6b、減圧器5a、5b、熱回収器4a、4b及び室外熱交換器2a、2bを順次循環するサイクルを形成する。
【0049】
この時、室外熱交換器2a、2b及び熱回収器4a、4bが蒸発器として作用し、室内熱交換器6a、6bが凝縮器として作用している。
【0050】
即ち、室外機20a、20bにおいて、冷媒は圧縮機1a、1bで圧縮されて高温高圧のガス冷媒になって室内機10a、10bの室内熱交換器6a、6bに送られる
【0051】
そして、高温高圧のガス冷媒は、室内熱交換器6a、6bで各部屋に送風する空気と熱交換することにより、各部屋に送風する空気を暖めて温風となし、その温風は、分岐チャンバー50a、50bを経て各吹出しチャンバー60a、60bから各居室に送風されるようになる。
【0052】
一方、高温高圧のガス冷媒は、空気との熱交換により熱を失って凝縮し、減圧器5a、5bで絞られて換気装置30の熱回収器4a、4bに送られる。
【0053】
換気装置30の熱回収器4a、4bにおいて、冷媒は換気のために排気される室内空気と熱交換し、これにより当該冷媒の一部が蒸発して室外機20a、20bに戻る。そして冷媒は、室外熱交換器2a、2bで外気と熱交換することにより残りの冷媒が蒸発して圧縮機1a、1bに戻りサイクルを1巡する。
【0054】
【発明の効果】
請求項1に記載の本発明によれば、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒と外気との熱交換を行う室外熱交換器と、減圧器と、調和する部屋に空気を送風する室内送風機と、当該室内送風機により送風される空気と冷媒との熱交換を行う室内熱交換器と、換気のために排気する屋内空気の熱を回収する熱回収器と、冷房時にあっては、冷媒を前記圧縮機、室外熱交換器、熱回収器、減圧器、室内熱交換器の順に循環させ、暖房時にあっては、冷媒を前記圧縮機、室内熱交換器、減圧器、熱回収器、室外熱交換器の順に循環させる四方切換弁とを用いた冷凍サイクルを具備した空気調和機において、前記室内熱交換器及びドレンパンを内部に収納すると共に、調和する空気を導入する熱交換器ユニット導入口と、調和した空気を送風する熱交換器ユニット送風口と、を互いに異なる面に設けてなる熱交換器ユニットと、前記熱交換器ユニットの下部に取り外し可能に連結され、かつ、前記室内送風機を内部に収容すると共に、前記熱交換器ユニットで調和した空気を横吹き又は下吹きのいずれかの方向に吹出す送風機ユニットとを備え、前記送風機ユニットは、前記熱交換器ユニット送風口からの空気を導入する導入口が互いに直交する2つの側面にそれぞれ設けられると共に、これら2つの側面に設けられた導入口とは異なる面に送風機ユニット送風口が設けられ、かつ、前記2つの側面に設けられた導入口のうち、一方の導入口を前記熱交換器ユニット送風口に合わせて連結した際に、他方の導入口を蓋で閉塞する構成としたから、熱回収装置により換気のために排気する被調和空気の熱を回収することができるため、冷凍サイクルの熱効率を高めることできる。
【0055】
また、熱交換ユニットの熱交換器ユニット送風口に対する送風機ユニットの取付け方向を選択することができるようにしたので、空気の導入方向と送風方向に対応した個別の設計が不要になり、室内機の汎用性を高めることができるため、コストダウンを図ることが可能になる。
【0056】
また、ドレンパンが収容された熱交換器ユニットを、送風機ユニットの上部に配置する構成であるため、ドレンパンに溜った室内熱交換器からの水を、容易に機外に取出すことが可能になる。
【0057】
請求項2及び3に記載の本発明では、請求項1に記載の空気調和機において、熱交換器ユニット導入口には、調和する空気をこの熱交換器ユニットに導く流入ダクトが脱着自在に接続されるダクト挿入部を設け、一方、送風機ユニット送風口には、調和した空気を調和する部屋へ導く送風ダクトが脱着自在に接続されるダクト挿入部を設けた構成であるから、組立施工等の利便性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明にかかる空気調和機の基本構成を示す図である。
【図2】 図1の空気調和機を用いた空気調和システムの概略構成図である。
【図3】 送風機ユニットの取付け方による調和空気の送風方向の違いを説明する図で、(a)は室内空気が横方向に吹出される場合、(b)は室内空気が下方向に出される場合の図である。
【図4】 熱交換器ユニット及び送風機ユニットとダクト挿入部との接続状況を説明する模式図である。
【符号の説明】
1 圧縮機
2 室外熱交換器
3 室外送風機
4 熱回収器
5(5a、5b) 減圧器
6(6a、6b) 室内熱交換器
7(7a、7b) 室内送風機
8 4方弁
10(10a、10b) 室内機
20(20a、20b) 室外機
30 熱回収装置
40(40a、40b) 吸込みチャンバー
41 流入ダクト
42 取付部
50(50a、50b) 分岐チャンバー
51 送風ダクト
52 取付部
60(60a、60b) 吹出しチャンバー
70 排気口
80(80a、80b) 外気取入れ口
110 熱交換器ユニット
113 天板
114 熱交換器ユニット導入口
115 ダクト挿入部
116 ドレンパン
117 熱交換器ユニット送風口
120 送風機ユニット
121 送風機ユニット送風口
122(122a、122b) 送風機ユニット導入口
123 蓋
124 ダクト挿入部

Claims (3)

  1. 冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒と外気との熱交換を行う室外熱交換器と、減圧器と、調和する部屋に空気を送風する室内送風機と、当該室内送風機により送風される空気と冷媒との熱交換を行う室内熱交換器と、換気のために排気する屋内空気の熱を回収する熱回収器と、冷房時にあっては、冷媒を前記圧縮機、室外熱交換器、熱回収器、減圧器、室内熱交換器の順に循環させ、暖房時にあっては、冷媒を前記圧縮機、室内熱交換器、減圧器、熱回収器、室外熱交換器の順に循環させる四方切換弁とを用いた冷凍サイクルを具備した空気調和機において、
    前記室内熱交換器及びドレンパンを内部に収納すると共に、調和する空気を導入する熱交換器ユニット導入口と、調和した空気を送風する熱交換器ユニット送風口と、を互いに異なる面に設けてなる熱交換器ユニットと、
    前記熱交換器ユニットの下部に取り外し可能に連結され、かつ、前記室内送風機を内部に収容すると共に、前記熱交換器ユニットで調和した空気を横吹き又は下吹きのいずれかの方向に吹出す送風機ユニットとを備え、
    前記送風機ユニットは、前記熱交換器ユニット送風口からの空気を導入する導入口が互いに直交する2つの側面にそれぞれ設けられると共に、これら2つの側面に設けられた導入口とは異なる面に送風機ユニット送風口が設けられ、かつ、前記2つの側面に設けられた導入口のうち、一方の導入口を前記熱交換器ユニット送風口に合わせて連結した際に、他方の導入口を蓋で閉塞する構成としたことを特徴とする空気調和機。
  2. 前記熱交換器ユニット導入口には、調和する空気をこの熱交換器ユニットに導く流入ダクトが脱着自在に接続されるダクト挿入部を設けたことを特徴とする請求項1に記載の空気調和機。
  3. 前記送風機ユニット送風口には、調和した空気を調和する部屋へ導く送風ダクトが脱着自在に接続されるダクト挿入部を設けたことを特徴とする請求項1に記載の空気調和機。
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