JP4544410B2 - 空気調和機 - Google Patents

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本発明は、空気調和機(室内機ユニット)に関し、さらに詳しく言えば、室内の空気と室外の空気を換気する換気機能を備えた空気調和機に関する。
空気調和機(室内ユニット)には、一般的に上部に設けられた空気吸込口から吸い込んだ空気を途中の熱交換器で所定の温度に熱交換し、クロスフローファンによって下部に設けられた空気吹出口から室内空間に向けて吹き出す構造になっている。
ところで、空気調和機の使用中は部屋を閉め切っている場合が多い。そのため、使用中に室内で喫煙したり料理をしたりすると臭いが部屋に籠もりやすく、使用者に不快感を与えやすい。したがって、使用者は時折窓を開けて換気するようにしているが、窓を開けると冷却(または暖房)した空気が外に逃げてしまうおそれがある。
そこで、例えば室内機ユニットの一部に換気ユニットを設けて窓を開けることなく換気ができるようにした空気調和機が提案されている。例えば特許文献1には、室内機ユニットの上部に給気通路と換気通路とを備えた換気ユニットを備えた空気調和機が示されている。
しかしながら、この特許文献1に示された空気調和機には次のような問題がある。すなわち、この換気ユニットは空気調和機を駆動するための配管類(電力線やドレンホースなど)を室外に引き出すための引出孔と換気ユニット用の2箇所の換気孔をそれぞれ別に壁に開ける必要があり、設置工事が大変なばかりでなく、特に集合住宅などにおける居住者は使用しにくい。
また、換気ユニットは空気調和機の上部に設置されているため、室内機ユニットそのものを専用設計する必要があり、その分コストが嵩むばかりでなく、設置スペースも増える。さらに、換気ユニットのファンが室内機ユニットの前面側に向いて設置されているため、換気ファンの駆動中はファンの騒音が部屋に漏れやすい。
また、特許文献1の換気ユニットでは換気用の熱交換器を経て熱交換はされてはいるが、換気ユニットから出た空気と、室内機ユニットから出た空気とは温度差があるため、室内機ユニットの駆動時間は必然的に長くなり、結果消費電力も増える。
特開昭62−268943号公報
そこで、本発明は上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は室内機ユニットを大型化することなく、換気機能を備えた空気調和機を提供することにある。
上述した目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、空気吸込口と空気吹出口とを有し、上記空気吸込口と上記空気吹出口とを結ぶ空気通路内に、少なくとも2つの熱交換器ユニットを側面視で逆V字に組み合わせてなる熱交換器と送風機とが配置されている室内機筐体を備え、上記室内機筐体には室内の空気を入れ換える換気ユニットが設けられている空気調和機において、上記換気ユニットは、上記室内機筐体内に開口された吸気口から室内の空気を吸い込んで室外に排気する排気通路を有する排気ユニットと、上記室内機筐体内に開口された吐出口から室外の空気を室内に供給する給気通路を有する給気ユニットとを備え、上記排気ユニットの吸気口が上記熱交換器のいずれか一方の上記熱交換器ユニットの上流側に向けて開口されているとともに、上記給気ユニットの吐出口が上記熱交換器のいずれか他方の上記熱交換器ユニットの上流側に向けて開口されていることを特徴としている。
請求項2に記載の発明は、上記請求項1において、上記排気通路および上記給気通路は、それぞれ断面形状がほぼ正方形状として縦長に形成されており、上記排気通路と上記給気通路との間には換気用熱交換器が設けられていることを特徴としている。
請求項1に記載の発明によれば、排気ユニットの吸気口を熱交換器のいずれか一方の熱交換器ユニットの上流側に向けて開口するとともに、給気ユニットの吐出口を熱交換器のいずれか他方の熱交換器ユニットの上流側に向けて開口するようにしたことにより、吸気口では空気吸込口に吸い込まれてきた空気を確実に室外に排気できる。逆に吐出口から吐出された空気は熱交換器を通ってから空気吹出口を経て室内に放出されるため熱交換された新鮮な空気を室内に早く行き渡らせることができる。また、吐出口から吹き出された空気が室内に放出されることなく、そのまま吸気口によって室外に持ち出されることを防止することができる。
請求項2に記載の発明によれば、通路を縦長にしたことにより、換気用熱交換器のフィン面積をできるだけ大きく(長く)取ることができる。また、通路の断面形状を略正方形状とすれば、周囲長が短くなり、通風抵抗を小さくすることができる
次に本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図1は本発明の一実施形態に係る空気調和機(室内機ユニット)の化粧パネルを取り外した状態の斜視図である。
この空気調和機(室内機ユニット)1は図示しない取付金具を介して壁面に取り付けられるベースパネル100と、ベースパネルの上面から前面にかけてを覆うようにベースパネル100に取り付けられる化粧パネル200とを備えており、いずれも合成樹脂の成型品からなる。
ベースパネル100は全体が断面L字状に形成されており、送風ファンとしてのクロスフローファン(図示しない)や熱交換器ユニット2、ドレンパン(図示しない)などが格納されている。ベースパネル100の両端には熱交換器ユニット2を支持する熱交換器ホルダ3,3が左右一対に設けられており、この熱交換器ホルダ3,3の間に熱交換器ユニット2が掛け渡されている。
この例において、熱交換器ユニット2は3つの熱交換器ユニット21〜23をほぼラムダ(Λ)型に組み合わせて連結したものからなり、クロスフローファンを覆うように取り付けられている。
前面側熱交換器ユニット21,22と背面側熱交換器ユニット23とは、その頂部が遮風板24によって連結されている。遮風板24は、吸い込まれる空気が熱交換器ユニット2をバイパスしないようにするために設けられており、併せて熱交換器2の上部に配置されるエアフィルタのフィルタガイドとしても機能している。
ベースパネル100の一方の熱交換器ホルダ3(図1では右側)の隣には、室内機ユニット1を駆動するための各種電源装置や電子部品などが格納された電装品箱4が設けられている。ベースパネル100の他方の熱交換器ホルダ3(図1では左側)の隣には、室内の空気を換気する換気ユニット300が設けられている。
ベースパネル100の下面側には、クロスフローファンの送風作用によって空気を室内に向けて送出するための空気吹出口110が形成されている。空気吹出口110には、空気の吹出方向を変えるための上下風向板および左右風向板のほかに、例えば急速暖房もしくは急速冷房運転時に床方向に向かって開くディフューザー(ともに図示しない)が設けられてよい。
ベースパネル100には熱交換器ユニット2を覆うように化粧パネル200が取り付けられる。化粧パネル200は後端側に設けられた図示しない係止爪を介してベースパネル100の上端に固定され、室内機ユニット1の外観を構成している。
この例によると、化粧パネル200にはほぼ全面にわたって空気吸込口210が設けられている。空気吸込口210はグリル桟状に形成されてよく、その開口面積は熱交換器ユニット2の上部投影面積よりも大きいことが好ましい。空気吸込口210の内側には空気中のゴミを除去するエアフィルタ(図示しない)が着脱可能に設けられている。
この例において、エアフィルタは熱交換器2に向かって流れ込む空気中に含まれるゴミを取るフィルタであるが、これ以外に脱臭フィルタや電気集塵フィルタ、カテキンなどを含有するカテキンフィルタなどであってもよい。
これによれば、熱交換器2を挟んでベースパネル100の両側に電装品箱4と換気ユニット300とが相対的に配置されることにより、室内機ユニット1の中央に空気吹出口110が形成され、室内機ユニット1がシンメトリー構造となり、意匠的にも綺麗にまとめることができる。
本発明において、ベースパネル100および化粧パネル200の構成は熱交換器2を熱交換器ホルダ3,3で支持する構造であれば、その他の構成は任意であってよく、その具体的な構成についての説明は省略する。
次に、図2〜図6を参照して、換気ユニット300について説明する。換気ユニット300は空気吸込口210から吸い込まれた空気の一部を室外に排気する排気ユニット310と、室外空気を室内機ユニット1を介して室内に供給する給気ユニット330とを備えている。換気ユニット300は合成樹脂の成型品からなる。
図3および図4に示すように、この換気ユニット300は排気ケーシング320、給気ケーシング340および蓋ケーシング350の3つのケーシング部材を備えている。排気ケーシング320および給気ケーシング340は断面コ字状に形成されており、排気ケーシング320の底部に給気ケーシング340の開放端を組み合わせることにより、内部に排気経路と給気経路とがそれぞれ独立して形成されるようになっている。
排気ケーシング320は、排気ファン360が収納されるファン収納部322と、排気ファン360によって吸い出された空気が通る排気通路323と、排気通路323を通ってきた空気を排出する排気ポート324とを備え、排気通路は仕切壁50の一方の面に形成されている。
ファン収納部322は排気ファン360が収納可能な円筒状に形成されており、その中央には吸気口325が設けられている。吸気口325は排気ファン360の回転軸に対して同軸的に形成されており、排気ファン360を駆動することにより、空気吸込口210から吸い込まれた空気の一部が吸気口325から吸い込まれる。
排気ファン360は、ファン収納部322の周縁に沿って嵌め合わせられるベース板361を有し、ベース板361の中央に駆動モータ362が一体的に取り付けられている。駆動モータ362の回転軸にはラジアルファン363が一体的に取り付けられている。ファン収納部322はベース板361によって塞がれることで、密閉空間を形成している。
排気通路323は一端がファン収納部322に向かってほぼ直角に開放され、他端が仕切壁50に沿って下側に延びており、排気ポート324に接続されている。排気通路323のほぼ中央には換気用熱交換器370が収納される開口部326が形成されており、ここに換気用熱交換器370の排気側熱交換室371が格納される。
排気ポート324は、換気ユニット300の背面側(壁面側)に向けて形成されている。この排気ポート324には、図示しない排気パイプに連結される連結パイプ324aがジョイント部材324bを介して接続される。
これらファン収納部322、排気通路323および排気ポート324は、仕切壁50の周縁に沿って垂直に立設された側壁により囲まれた凹部であり、そこに蓋ケーシング350を被せることによって密閉空間が形成される。
蓋ケーシング350は排気ケーシング320の一方の側面(図3では左側面)に沿って取り付けられる板状体からなる。蓋ケーシング350には排気ポート324と給気ポート321に合致するポートメンバー351,352が2箇所設けられており、この各ポートメンバー351,352が排気ポート324と給気ポート321とに合致することにより、円筒状に形成される。
次に、給気ケーシング340は、給気ファン380が収納されるファン収納部342と、ファン収納部342から送り出された空気が流れる吸気通路343と、室内機ユニット1の内部に向けて空気を吹き出す吐出口344とが設けられている。吸気通路は仕切壁50の他方の面に形成されている。
ファン収納部342は給気ファン380が収納可能な円筒状に形成されており、その中央には吸気口345が設けられている。吸気口345は給気ファン380の回転軸に対して同軸的に形成されており、外気を取り込む給気ポート321に連通している。給気ファン380を駆動することにより、給気ポート321から吸い込まれた空気が吸気口345に吸い込まれる。
排気側の吸気口325は図2に示すように、Λ型熱交換器2の頂部(遮風板24)を挟んで背面側熱交換器ユニット23側に向けて開口されており、空気吸込口210を通って背面側熱交換器ユニット23を通る前の空気を吸い込むようになっている。
また、排気側の吸気口325は、熱交換器2を覆うように取り付けられるエアフィルタの上流側に開口されていることが好ましい
給気ファン380はファン収納部342の周縁に沿って嵌め合わせられるベース板381を有し、ベース板381の中央に駆動モータ382が一体的に取り付けられている。また、駆動モータ382の回転軸にはラジアルファン383が一体的に取り付けられている。ファン収納部342はベース板381によって塞がれることで、密閉空間を形成している。この例において、給気ファン380と排気ファン360は同じ形状および構成からなる。
給気通路343は一端が給気ファン380のファン収納室342に接続され、他端が仕切壁341に沿って上部に延び吐出口344に接続されている。この給気通路343には換気用熱交換器370の吸気側熱交換室372が格納される。
給気側の吐出口344は図2に示すように、Λ型熱交換器2の頂部(遮風板24)を挟んで前面側熱交換器ユニット22側に向けて開口されている。これによれば、上記排気側の吸気口325と吐出口344は熱交換器2の頂部を挟んで前面側と背面側に分けて配置されていることにより、吐出された空気がそのまま気口325に吸い込まれることがない。
この吸気ケーシング340は上記排気ケーシング320の他方の面に一体的に取り付けられることにより、排気ケーシング320の他方の面を塞ぐ蓋として用いられる。このとき、排気ケーシング320と給気ケーシング340の給気ファン収納部342との間には給気フィルタ347が差し込まれるフィルタ室346が形成される。
フィルタ室346は給気ファン収納部342の裏面(図3側)に設けられたスペーサ348が排気ケーシング320に当接することで所定の幅をもって形成され、そこに給気フィルタ347を差し込み可能な状態で取り付けられる。
図5に示すように、換気用熱交換器370は中央に配置された仕切板373を挟んで2つの熱交換室371,372が形成されており、一方の熱交換室371が排気側、他方の熱交換室372が給気側とされている。換気用熱交換器370はアルミなどの高熱伝導率を有する金属材料からなり、各熱交換室371,372には熱交換用のフィンが多数設けられている。
これによれば、排気側熱交換室371を流れる空気からフィンで熱を奪い、奪われた熱はフィンから仕切板373を介して他方の給気側熱交換室372に伝播され、給気側熱交換室372側のフィンから給気通路343を流れる空気に対して熱交換される。
この例において、排気通路323および吸気通路343はともに縦長に形成され、かつ、断面が正方形状に形成されている。これによれば、換気用熱交換器370の熱交換通路をできる限り長くでき、熱交換率がよくなるばかりでなく、空気抵抗も小さくなるため、風量もアップする。
再び図2を参照して、換気ユニット300の側面(給気ケーシング340側)には、換気ユニット300を熱交換器2の熱交換器ホルダ3に沿って取り付けるための3箇所のネジ止め部301,302,303が設けられている。
これに対して、熱交換器ホルダ3には各ネジ止め部301〜303に対応するネジ孔31〜33が3箇所設けられており、これらを互いに位置合わせした状態でネジ止めすることで、換気ユニット300が熱交換器ホルダ3に対して取り付けられる。
換気ユニット300には熱交換器ホルダ3に取り付ける際の位置決め手段としてのガイドリブ304が設けられている。ガイドリブ304は断面L字状に形成されており、ベースパネル100のパネル側板120の端部121に沿うように形成されている。
これによれば、換気ユニット300のガイドリブ304をパネル側板120の端部121に沿って取り付けることで、換気ユニット300の取付位置決めを簡単に行うことができる。最後に排気ポート324と給気ポート321とに排気パイプおよび給気パイプ(ともに図示しない)を接続することにより、1つの壁孔で全ての配管類を室外に引き出すことができる。
次に、図6を参照して、この換気ユニット300の換気手順の一例について説明する。空気調和機1の運転中または運転停止時にリモコンなどに設けられた換気ボタンを操作すると、図示しない制御手段は換気ユニット300に駆動開始命令を出す。
排気ユニット310が駆動開始命令を受けると、排気ユニット310の排気ファン360が起動される。排気ファン360の駆動により、空気吸込口210から吸い込まれた空気の一部が気口325から吸い込まれる。
気口325から取り入れられた空気は排気ファン360の中心からラジアル方向に向かって吹き出され、そのまま排気通路323に導入される。このとき、排気通路323に設けられた換気用熱交換器370の排気側熱交換室371を通る際に熱交換される。
熱交換された空気は排気通路323を通って換気ユニット300の下側まで流れ、背面側に設けられた排気ポート324から排気される。排気ポート324から出た空気は図示しない排気パイプを通って室外に放出される。
他方の給気ユニット330が駆動命令を受けると、給気ユニット330の給気ファン380が起動され、図示しない給気パイプに接続された給気ポート321から室外の空気が吸い込まれる。
給気ポート321から給気ユニット310内に入った空気は、まず給気フィルタ347によって空気中に含まれるゴミが取り除かれ、吸気口345から給気ファン380に取り込まれる。
吸気口345に入った空気は、給気ファン380の中心からラジアル方向に向かって吹き出され、そのまま給気通路343に導かれる。このとき、給気通路343を通る空気は、途中に設けられた換気用熱交換器370の給気側熱交換室372を通ることで排気側空気と熱交換される。
熱交換された空気は給気通路343を通って上部側まで持ち上げられた後、吐出口344から室内機ユニット1の前面側熱交換器32の上面側に向けて排出される。排出された空気は、熱交換器を通って熱交換された後、空気吹出口110から室内に向けて吹き出される。
なお、この換気ユニット300の換気手順は室内機ユニット1の駆動中に行われてもよいし、停止中に行われてもよい。また、換気ユニット300のうち、一方の排気ユニット310のみを駆動させてもよいし、給気ユニット330のみを駆動させてもよい。
以上、室外機と室内機とが分離されているスプリット型でシーリングウォール型の空気調和機の室内機ユニットを例にして本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、例えば床起き式空気調和機,一つの筐体内に室内機と室外機とを収納した一体型空気調和機,また、熱源で言えばガス燃焼式空気調和機,温水循環式空気調和機など、エアフィルタを有する空気調和機に広く利用することができる。
本発明の一実施形態に係る空気調和機(室内機ユニット)の分解斜視図。 室内機ユニットから換気ユニットとを取り外した状態の分解斜視図。 換気ユニットの分解斜視図。 換気ユニットの分解斜視図。 換気用熱交換器を説明するための説明図。 換気ユニットの換気経路を説明する動作説明図。
1 空気調和機(室内機ユニット)
2 熱交換器
3,3 熱交換器ホルダ
100 ベースパネル
120 パネル側板
200 化粧パネル
210 空気吸込口
300 換気ユニット
310 排気ユニット
320 排気ケーシング
330 給気ユニット
340 給気ケーシング
350 蓋ケーシング
360 排気ファン
370 換気用熱交換器
380 給気ファン

Claims (2)

  1. 空気吸込口と空気吹出口とを有し、上記空気吸込口と上記空気吹出口とを結ぶ空気通路内に、少なくとも2つの熱交換器ユニットを側面視で逆V字に組み合わせてなる熱交換器と送風機とが配置されている室内機筐体を備え、上記室内機筐体には室内の空気を入れ換える換気ユニットが設けられている空気調和機において、
    上記換気ユニットは、上記室内機筐体内に開口された吸気口から室内の空気を吸い込んで室外に排気する排気通路を有する排気ユニットと、上記室内機筐体内に開口された吐出口から室外の空気を室内に供給する給気通路を有する給気ユニットとを備え、上記排気ユニットの吸気口が上記熱交換器のいずれか一方の上記熱交換器ユニットの上流側に向けて開口されているとともに、上記給気ユニットの吐出口が上記熱交換器のいずれか他方の上記熱交換器ユニットの上流側に向けて開口されていることを特徴とする空気調和機。
  2. 上記排気通路および上記給気通路は、それぞれ断面形状がほぼ正方形状として縦長に形成されており、上記排気通路と上記給気通路との間には換気用熱交換器が設けられている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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