JP4581414B2

JP4581414B2 - 空気調和機の送風経路構造

Info

Publication number: JP4581414B2
Application number: JP2004022938A
Authority: JP
Inventors: 晋一古川; 克介荒木
Original assignee: 株式会社トヨトミ
Priority date: 2004-01-30
Filing date: 2004-01-30
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2024-01-30
Also published as: JP2005214537A

Description

この発明は冷凍サイクルを利用して空気調和を行う空気調和機の構造に関するものである。

枠体内には冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮された高温のガス状冷媒が送られるコンデンサと、コンデンサで液化した冷媒が減圧器を介して送られるエバポレータとを備え、該エバポレータで気化した冷媒が圧縮機に戻されることによって冷凍サイクルを構成している。

コンデンサとエバポレータには送風ファンを備えて送風されており、前記冷媒が圧縮機で加圧されると高温高圧になり、この冷媒はコンデンサを通過する空気流と熱交換して液化する。そして、この液化した高圧の冷媒は減圧器を経て圧力を下げてエバポレータに送られ、エバポレータを通過する空気を冷却することで冷媒はエバポレータ内部で気化し、この気化した冷媒は圧縮機に戻され再び加圧されてコンデンサに送られる。

このような空気調和機において、冷媒がエバポレータで気化するときにエバポレータを低温度にするから、送風ファンによってエバポレータを通過する空気は冷却され、空気中に含まれる水分がエバポレータに結露して除去される。そして、エバポレータで冷却されて除湿された空気をコンデンサに送り、圧縮機で高温高圧となった冷媒を冷却して液化させ、室温近くまで温度を高めた除湿空気を吹出す除湿機が知られている。

また、コンデンサとエバポレータを別々の送風路に配置し、送風ファンによってエバポレータを通過して冷却された空気を枠体の冷風吹出し口から吹出し、送風ファンによってコンデンサを通過して加熱された空気を枠体背面の温風吹出し口から吹出す構成の冷風機もある。

また、冷風機は冷凍サイクルとして冷風機に存在している除湿機能を利用して、除湿機としても使用できるが、使用する季節によっては冷風機から吹出す冷風と温風が使用者に不快感を与えることがある。

このため、除湿運転時にはコンデンサを通過して加熱された空気流と、エバポレータを通過して冷却された空気流とを枠体内で混合させ、混合した調和空気を吹出すことで冷風感と温風感を低減した簡易の除湿機能を備えた冷風機の提案がある（特許文献１参照）。
特開２００３−３１４８５５号公報

上記構成の空気調和機において、低温の除湿空気をコンデンサに通過させる構造の除湿機は、効率よく冷媒を冷却できるので除湿能力は高いが、コンデンサとエバポレータが同一の送風路内に配置されているため冷風のみを吹出すことができないので、使用目的や使用時期が限定されてしまう欠点がある。

一方、簡易の除湿機能を備えた冷風機は、除湿時の冷風感と温風感を低減することで除湿機としての使い勝手の向上を狙ったものであり、簡単な構造で実施できるが、冷風と温風をコンデンサやエバポレータの下流側で混合する構成であるため、混合空気に温度むらが生じやすいという課題が残り、また、エバポレータで冷却された空気をコンデンサの冷却に利用できないため冷媒の冷却効率が悪く、専用の除湿機と比べると除湿能力が劣るので、本格的な除湿には向かないものであった。

また、送風路内へのゴミや埃の侵入を防ぐため、空気吸入口にはフィルタが取付けられるが、冷風機はコンデンサとエバポレータが別々の送風路に配置されており、それぞれの空気吸入口が離れた位置にあるためフィルタが２個必要となる。しかし、フィルタは定期的な清掃が必要であるため、フィルタの清掃を頻繁に行わなければならず、使い勝手の悪い商品となってしまう。また、部品点数が増加して製品コストも上昇してしまうものであった。

このため、コストダウンや使い勝手の点から、実際に市販されている商品はエバポレータ側にはフィルタを取付けてあるが、コンデンサ側にはフィルタを取付けていないものが多く、フィルタのないコンデンサはゴミや埃が付着しやすくなり、コンデンサにゴミや埃が堆積すると空気の通過量が低下して冷媒の冷却効率を悪化させ、冷風が発生しなくなったり除湿ができなくなるなどのトラブルを発生させることがあった。

また、エバポレータは空気吸込み口付近に配置されているから、フィルタを取外せばエバポレータの清掃は容易にできるが、除湿機のようにコンデンサがエバポレータの奥に配置されている構造では、コンデンサが全く見えない位置にあるから、ユーザーがコンデンサの清掃を行うことは不可能であった。

そして、近年では室内環境の改善から製品の清掃性や清潔感は非常に注目されており、コンデンサにフィルタがない構造やコンデンサの清掃ができない構造の空気調和機は製品価値を極端に低下させるものであった。

更に、最近は製品の付加価値を高めるために、空気吸入口に取付けるフィルタに空気清浄フィルタなどの高性能のフィルタを使用したものが増えているが、このような高性能フィルタは圧力損失が大きく空気の通過量が極端に低下してしまう欠点があり、特にエバポレータ側だけにフィルタを取付けた構造のものは冷凍サイクルのバランスが崩れ、従来の能力が発揮できなくなる問題がある。

この発明は上記課題を解決するもので、空気調和機の枠体１内には、冷媒を圧縮する圧縮機２と、高温のガス状冷媒が送られるコンデンサ３と、液化した冷媒が減圧器４を介して送られるエバポレータ５とを設け、エバポレータ５で気化した冷媒が圧縮機２に戻される冷凍サイクルを有し、かつ、前記コンデンサ３及びエバポレータ５のそれぞれに送風する温風送風ファン３ａ・冷風送風ファン５ａと、温風送風ファン３ａの温風出口３ｂに接続する温風吹出し口３ｃと、冷風送風ファン５ａの冷風出口５ｂに接続する冷風吹出し口５ｃとを設けた一体形の空気調和機において、前記枠体１内には前記冷風送風ファン５ａの冷風出口５ｂと、前記コンデンサ３の温風ファン３ａの温風側吸入口３ｄとを連通する送風経路６を形成し、前記冷風出口５ｂには前記枠体１の前記冷風吹出し口５ｃと前記送風経路６との間で吹出し方向を変更する冷風経路切替ダンパ７を設け、該冷風経路切替ダンパ７の位置を切替えて冷風・除湿機能を選択可能にすると共に、前記コンデンサ３は前記エバポレータ５の下方に並べて配置し、前記コンデンサ３と前記エバポレータ５に対向する前記枠体１の側面に外気吸入口８を配置し、該外気吸入口８にはフィルタ９を設け、前記枠体１内は前記コンデンサ３と前記エバポレータ５との間で上下に区画し、前記温風送風ファン３ａと冷風送風ファン５ａによって前記フィルタ９を介して外気流入口８から枠体１内に導風された空気流は、枠体１内で上下に分岐してコンデンサ３とエバポレータ５を通過すると共に、前記フィルタ９を取外して前記外気吸入口８が開口したときに前記コンデンサ３とエバポレータ５が露出することを特徴とする。

また、外気吸入口８に取付けるフィルタ９を空気清浄用フィルタで構成してもよく、コンデンサ３とエバポレータ５には同じフィルタ９を通過した空気が送られるので、空気調和機の能力を低下させることなく、室内空気を清浄することができる。

この発明は、エバポレータ５の冷風送風ファン５ａの冷風出口５ｂとコンデンサ３の温風送風ファン３ａの温風側吸入口３ｄを送風経路６によって連通し、冷風送風ファン５ａの冷風吹出し口５ｃに設けた冷風経路切替ダンパ７によって、冷風の吐出方向を冷風吹出し口５ｃと送風経路６に任意に変更できるようにしたものであり、冷風経路切替ダンパ７を冷風吹出し口５ｃ側に切替えたときは、冷風吹出し口５ｃから冷風を吹出して冷風機として使用できる。

また、冷風経路切替ダンパ７を送風経路６側に切替えたときは、冷風が送風経路６から温風側吸入口３ｄに送られ、室内空気と混合してコンデンサ３に送られて冷媒の冷却を補助するから、冷凍サイクルの効率が向上し、除湿能力の大幅上昇と消費電力の低減が可能となり、本格的な除湿機としても使用できるものであり、除湿運転時には冷風感や温風感のない風を吹出すことができるから、使用者に不快感を与えることはなくなった。

従って、冷風機能と除湿機能の両方の性能を満足する空気調和機が提供でき、年間を通じて使用できるものとなり、しかも簡単な構造で大幅なコストアップもなく実現できるものとなった。

また、コンデンサ３とエバポレータ５を外気吸入口８に対向して配置し、コンデンサ３とエバポレータ５には外気吸入口８に取付けたフィルタ９を通過した空気を送風する構成としたから、エバポレータ５とコンデンサ３の両方についてゴミや埃の付着が防止できるものとなった。

また、コンデンサ３とエバポレータ５は外気吸入口８に対向して設置されているから、フィルタ９を取外せば外気吸入口８からコンデンサ３とエバポレータ５の清掃が可能となり、ユーザーが定期的にコンデンサ３とエバポレータ５を清掃できるものであり、メンテナンス性や清潔感の向上した空気調和機が提供できる。

また、外気吸入口８に取付けるフィルタ９に空気清浄フィルタを使用しても、コンデンサ３とエバポレータ５に送られる空気量のバランスが崩れることがないから、空気調和機の能力を低下させることがない。このため、室内空気の清浄が可能になると共に、コンデンサ３やエバポレータ５にゴミや埃が付着しにくくなるから、長期にわたって性能を維持することができ、コンデンサ３やエバポレータ５の清掃回数は格段に少なくでき、製品の付加価値を高めることができた。

実施例を示す図によってこの構成を説明すると、１は空気調和機を構成する枠体、２は枠体１内に収納された冷媒圧縮用の圧縮機、３は圧縮機２で圧縮された冷媒が高温高圧となって送られるコンデンサ、４はコンデンサ３で放熱して液化した冷媒が減圧される減圧器、５は減圧器４で減圧された冷媒が送られるエバポレータであり、冷媒はエバポレータ５に送られて気化し、冷媒の気化熱によって周囲を冷却する。その後エバポレータ５で気化した冷媒ガスは圧縮機２に戻され、再び圧縮機２で加圧された冷媒がコンデンサ３に送られて循環している。

３ａは室内空気を吸引して前記コンデンサ３を通過させる温風送風ファン、５ａは室内空気を吸引してエバポレータ５を通過させる冷風送風ファン、１０は温風送風ファン３ａと冷風送風ファン５ａを駆動するファンモータであり、該ファンモータ１０が回転すると温風送風ファン３ａと冷風送風ファン５ａが一緒に回転する。

３ｃは枠体１の前面に設けた温風吹出し口、３ｂは温風吹出し口３ｃに連続する温風送風ファン３ａの温風出口であり、温風送風ファン３ａによって送風される空気はコンデンサ３を通過し、この時圧縮機２から送られる高温高圧のガス状冷媒が冷却されて液化する。１１は温風送風ファン３ａの外周を覆う送風スクロールを構成するファンケースであり、コンデンサ３を通過して高温となった空気はファンケース１１によって温風出口３ｂに誘導され、温風吹出し口３ｃから排出される。

５ｃは枠体１の上面に設けた冷風吹出し口、５ｂは冷風吹出し口５ｃに連続する冷風送風ファン５ａの冷風出口であり、減圧器４で減圧された液体の冷媒はエバポレータ５に送られて気化し、冷風送風ファン５ａによってエバポレータ５に送られる空気は気化熱によって冷却される。１２は冷風送風ファン５ａの外周を覆う送風スクロールを構成するファンケースであり、エバポレータ５を通過して低温となった空気はファンケース１２によって冷風出口５ｂに誘導され、冷風吹出し口５ｂから吹出す。

１３はエバポレータ５の下方に設けたドレンパン、１４は枠体１内の下部に設けたドレンタンク、１ａはドレンタンク１４の側方に位置するタンク取出口であり、エバポレータ５で冷却される空気に含まれる水分はエバポレータ５の表面に結露してドレン水となってドレンパン１３に滴下する。ドレンパン１３に滴下したドレン水はドレンタンク１４に溜まり、このドレンタンク１４はタンク取出口１ａを開いて枠体１内から取出して捨て水する。

従来の一般的な冷風機は、冷風吹出し口５ｃから吹出す冷風を使用者に向けてスポット的な冷房として使用するものであるが、冷風吹出し口５から冷風となって吹出す空気はエバポレータ５を通過するときに除湿されているから、除湿機としても使用することができる。

しかし、従来の冷風機はエバポレータ５で冷却された除湿空気が冷風吹出し口５ｃから吹出し、コンデンサ３に送られる冷媒は温風送風ファン３ａによって吸引される室内空気によって冷却しているため、効率よく冷媒が冷却できないものであった。このため、エバポレータ５を通過した低温の除湿空気によって冷媒の冷却を行う専用の除湿機に比べて除湿能力が低く、除湿機としての性能は満足できるものではなかった。

また、気温の低いときに使用すると、冷風吹出し口５ｃから吹出す冷風が使用者に不快感を与えることがあるため、従来の冷風機の中には、除湿運転を行うときはコンデンサ３を通過した高温の空気と、エバポレータ５を通過した低温の空気を枠体内で混合してから吹出すようにしたものがあるが、冷風と温風の混合した空気は温度むらが生じやすく、改善の余地がある。

この発明は上記の問題を解決するもので、３ｄはコンデンサ３の温風側吸入口、６は冷風送風ファン５ａの冷風出口５ｂとコンデンサ３の温風側吸入口３ｄとを連通する送風経路、７は冷風送風ファン５ａの冷風出口５ｂ付近に設けた冷風経路切替ダンパであり、冷風切替ダンパ７によって冷風ファン５ａの吹出し方向を冷風吹出し口５ｃ側と送風経路６側に切替える。

６ａは冷風出口５ｂの下側に開口した送風経路６の流入口、６ｂはコンデンサ３よりも上流側の温風側吸入口３ｄに開口した送風経路６の流出口であり、図に示す実施例の冷風経路切替ダンパ７は送風経路６の流入口６ａに取付けられ、回転支点を中心に可動するように構成したものである。

空気調和機を使用するときにおいて、冷風経路切替ダンパ７を送風経路６側に可動して送風経路６の流入口６ａを閉止し、冷風出口５ｂと冷風吹出口５ｃを連通すると、冷風出口５ｂから吹出す冷風は冷風吹出し口５ｃへ誘導され、冷風吹出し口５ｃから室内に吹出すので、冷風機として使用できる。

一方、冷風経路切替ダンパ７を冷風吹出し口５ｃ側に可動して空気吹出し口５ｃを閉止し、送風経路６の流入口６ａが開口して冷風出口５ｂと送風経路６が連通すると、冷風出口５ｂから吹出す冷風は送風経路６に誘導され、送風経路６の流出口６ｂからコンデンサ３の温風側吸入口３ｄに流入し、コンデンサ３の上流で室内空気と混合してコンデンサ３に送られ、コンデンサ３の冷媒を冷却してから温風出口３ｂを経て温風吹出し口３ｂから室内に吹出すので、除湿機として使用できる。

このため、除湿機として使用するときはコンデンサ３に低温度の空気が通過し、コンデンサ３に送られる冷媒を効率よく冷却させることができるものとなり、除湿能力の高い専用の除湿機としての運転が可能となる。また、コンデンサ３を通過した風が温風吹出し口３ｃから吹出すので、温度むらのない空気を吹出すことができるものとなり、使用者がこの風にあたっても不快感がなくなった。

また、冷風経路切替ダンパ７は、運転スイッチなどが配置される操作部に冷風・除湿運転を選択するスイッチを設け、スイッチの操作によって可動してもよいが、この発明は冷風運転と除湿運転の切替えが冷風経路切替ダンパ７による送風経路の切替えのみで対応できるから、冷風経路切替ダンパ７に操作レバーなどを設けて枠体１外から操作できるようにすれば、冷風経路切替ダンパ７を手動で操作して切替えができるから、スイッチが不要となり、簡単な構造で実施できるものである。

このように、送風経路６と冷風切替ダンパ７を追加する簡単な構造でありながら、１つの製品で冷風機と除湿機の性能を両立させた空気調和機を高い次元で達成できたから、使用者の要求する冷風能力及び除湿能力を充分に満足させ、充分な能力を発揮できることから使用方法の多目的化を達成すると同時に、年間における使用期間も長くなり年中商品としての価値を向上できるものである。

また、この発明の実施例において、８は枠体１の側面に開口する外気吸入口であり、コンデンサ３とエバポレータ５は外気吸入口８と対向するように枠体１内に設置し、コンデンサ３をエバポレータ５の下方に配置している。枠体１内はエバポレータ５とコンデンサ３との間で上下に区画されており、外気吸入口８から吸引される空気は、上部に配置されたエバポレータ５側に向かう空気流と、下部に配置されたコンデンサ３側に向かう空気流とに分かれる。

また、温風送風ファン３ａと冷風送風ファン５ａは隣り合わせに配置されており、冷風送風ファン５ａのファンケース１２の吸入口をエバポレータ５にのぞませて設置し、冷風送風ファン５ａと隣り合う温風送風ファン３ａのファンケース１２の吸入口は反対側に開口している。

従って、ファンモータ１０を駆動して冷風送風ファン５ａと温風送風ファン３ａが回転すると、冷風送風ファン５ａによって外気吸入口８の上部側から吸引される空気はエバポレータを通過し、冷風出口５ｂを経て冷風吹出し口５ｃから吹出す。一方、温風送風ファン３ａによって外気吸入口８の下部側から吸引される空気はコンデンサ３を通過し、エバポレータ５や冷風送風ファン５ａのファンケース１１の下部から回り込んでファンケース１１に入り、温風出口３ｂを経て温風吹出し口３ｃから吹出す。

９は外気吸入口８に取付けたフィルタであり、外気吸入口８から吸引される空気中に含まれるゴミや埃がフィルタ９によって捕集され、コンデンサ３とエバポレータ５にはフィルタ９を通過した空気が送られる。

従来の冷風機では、コンデンサ３の温風側吸入口３ｄとエバポレータ５の冷風側吸入口５ｄが異なる位置に開口しているが、コストやメンテナンス性の点からエバポレータ５側のみしかフィルタが取付けられていない。このため、コンデンサ３にゴミや埃が付着しやすく、コンデンサ３にゴミや埃が堆積するとコンデンサ３を通過できる空気量が少なくなり、冷媒の冷却効率を低下させるなどの不具合を発生させる原因となる。また、ゴミや埃の付着したコンデンサ３を通過した空気が室内に吹出すため、室内環境を悪化させるという問題もあった。

この発明は、コンデンサ３とエバポレータ５が同じ外気吸入口８に対向して配置され、コンデンサ３とエバポレータ５にはフィルタ９を通過した空気を供給することができるから、コンデンサ３とエバポレータ５の両方共にゴミや埃の付着が防止できると共に、外気吸入口８に取付けるフィルタ９は１個であるから、フィルタ９の清掃作業の手間はかからないものである。

また、コンデンサ３とエバポレータ５は外気吸入口８に対向して設置されているから、フィルタ９を取外せば外気吸入口８が開口してコンデンサ３とエバポレータ５の清掃が可能となるものでメンテナンス性に優れ、室内の汚れを発生させることもなくなった。更に、ユーザーが定期的に清掃を行うことができるので、冷媒の冷却効率を低下させることなく省エネルギー性の向上にもつながるものである。

また、この発明の他の実施例において、外気吸入口８に取付けるフィルタ９を空気清浄用のフィルタで構成してもよく、空気清浄用のフィルタ９を使用することにより、コンデンサ３やエバポレータ５にゴミや埃が付着しにくくなるから、長期にわたって性能を維持することができ、コンデンサ３やエバポレータ５の清掃回数は格段に少なくなり、温風吹出し口３ｃや冷風吹出し口５ｃからは清浄空気を吹出すことができる。

空気清浄用のフィルタは圧力損失が多いため、フィルタを通過する空気量が極端に低下してしまうという問題があり、エバポレータ５側のみフィルタを取付けた製品で空気清浄用のフィルタを使用すると、コンデンサ３を通過する空気量とエバポレータ５を通過する空気量のバランスが崩れ、従来の能力が発揮できなくなるものであった。

この発明は、温風送風ファン３ａと冷風送風ファン５ａの両方共に同じ空気清浄用のフィルタ９を通過した空気を吸引するので、コンデンサ３とエバポレータ５を通過する空気量のバランスが崩れることはなく、しかも外気吸入口８は開口面積が広いから、圧力損失の多い空気清浄用のフィルタを取付けた場合でも空気通過量の低下が最低限に抑えられる。このため、高性能な付加価値の高い空気清浄用のフィルタを搭載しても、消費電力、能力、高温時の過負荷性能に大きく影響するコンデンサ３側の送風量は低下することはなく、冷凍サイクルの能力低下は最小なものとできる。

この発明の実施例を示す空気調和機の断面図であり、冷風運転を選択した状態を示す。この発明の実施例を示す空気調和機の断面図である。この発明の実施例を示す除湿運転を選択した状態を示す要部断面図である。

符号の説明

１枠体
２圧縮機
３コンデンサ
３ａ温風送風ファン
３ｂ温風出口
３ｃ温風吹出し口
３ｄ温風側吸入口
４減圧器
５エバポレータ
５ａ冷風送風ファン
５ｂ冷風出口
５ｃ冷風吹出し口
６送風経路
７冷風経路切替ダンパ
８外気吸入口
９フィルタ

Claims

空気調和機の枠体１内には、冷媒を圧縮する圧縮機２と、高温のガス状冷媒が送られるコンデンサ３と、液化した冷媒が減圧器４を介して送られるエバポレータ５とを設け、
エバポレータ５で気化した冷媒が圧縮機２に戻される冷凍サイクルを有し、
かつ、前記コンデンサ３及びエバポレータ５のそれぞれに送風する温風送風ファン３ａ・冷風送風ファン５ａと、温風送風ファン３ａの温風出口３ｂに接続する温風吹出し口３ｃと、冷風送風ファン５ａの冷風出口５ｂに接続する冷風吹出し口５ｃとを設けた一体形の空気調和機において、
前記枠体１内には前記冷風送風ファン５ａの冷風出口５ｂと、前記コンデンサ３の温風ファン３ａの温風側吸入口３ｄとを連通する送風経路６を形成し、
前記冷風出口５ｂには前記枠体１の前記冷風吹出し口５ｃと前記送風経路６との間で吹出し方向を変更する冷風経路切替ダンパ７を設け、該冷風経路切替ダンパ７の位置を切替えて冷風・除湿機能を選択可能にすると共に、
前記コンデンサ３は前記エバポレータ５の下方に並べて配置し、前記コンデンサ３と前記エバポレータ５に対向する前記枠体１の側面に外気吸入口８を配置し、該外気吸入口８にはフィルタ９を設け、
前記枠体１内は前記コンデンサ３と前記エバポレータ５との間で上下に区画し、
前記温風送風ファン３ａと冷風送風ファン５ａによって前記フィルタ９を介して外気流入口８から枠体１内に導風された空気流は、枠体１内で上下に分岐してコンデンサ３とエバポレータ５を通過すると共に、
前記フィルタ９を取外して前記外気吸入口８が開口したときに前記コンデンサ３とエバポレータ５が露出することを特徴とする空気調和機の送風経路。
前記フィルタ９を空気清浄用フィルタで構成したことを特徴とする請求項１に記載した空気調和機の送風経路。