JP4646611B2

JP4646611B2 - 空気調和装置

Info

Publication number: JP4646611B2
Application number: JP2004353492A
Authority: JP
Inventors: 紀雄福島
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2004-12-07
Filing date: 2004-12-07
Publication date: 2011-03-09
Anticipated expiration: 2024-12-07
Also published as: JP2006162145A

Description

本発明は、空気調和機本体と、この空気調和機本体に一体化された全熱交換器本体とを備えた空気調和装置に関する。

一般に、空気調和機本体と全熱交換素子を有する全熱交換器本体とを一体にした室内ユニットを備えた空気調和装置が知られている（例えば、特許文献１）。この種の空気調和装置では、全熱交換素子において内気と外気との間で熱交換させ、この全熱交換素子で熱交換した外気を室内に導入すると共に、全熱交換素子で熱交換した内気を室外に排出するものである。
実公平３−３８７１号公報

ところで、上述の空気調和装置では、排出する内気を全熱交換素子を通過させるものであるが、排出する内気の熱（または冷熱）を、全熱交換素子で完全に回収することはできず、熱（または冷熱）の一部が室外に排出されてしまうこととなる。

このように、熱（または冷熱）の一部が室外に排出されてしまうので、空調負荷が増大し、空気調和機本体にて空調運転させた場合に消費電力が増大してしまうという問題があった。

そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、全熱交換素子にて回収しきれずに室外に排出される熱をより効果的に回収し、消費電力の増大を抑制することができる空気調和装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、天井に吊り下げられる空気調和機本体と全熱交換素子を有する全熱交換器本体とが一体にユニット化された室内ユニットを備えると共に、室外熱交換器を有する室外ユニットを備え、前記全熱交換器本体は、前記全熱交換素子を介して室内に外気を導入するための給気ファンと、前記全熱交換素子を介して室外に内気を排出するための排気ファンとを備え、前記各本体の吹出し口が夫々独立し、前記全熱交換器本体の吹出し口を前記空気調和機本体の吹出し口の上方に近接配置し、前記給気ファンにより給気ダクトを通じて前記全熱交換素子を通過した外気を全熱交換器本体の吹出し口から吹き出し、この吹き出された外気と、前記空気調和機本体の吹出し口から吹出される空気とが、各吹出し口の出口でミキシング自在に構成されると共に、前記排気ファンにより前記全熱交換素子を通過した内気を排気ダクトを通じて、前記室外ユニットの室外熱交換器の空気流入側に排出するように構成したことを特徴とするものである。

また、前記空気調和装置において、前記室外ユニットの筐体には、前記室外熱交換器に空気を導入するための空気導入口が形成されており、前記排気ダクトの排気口を、前記筐体の空気導入口に近接させたことを特徴とするものである。

また、前記空気調和装置において、前記給気ダクトの給気口が、前記排気ダクトの排気口と離隔して設けられていることを特徴とするものである。

本発明では、排出される室内の熱を、室外ユニットの室外熱交換器にて熱回収させることで、空調運転時の消費電力の増大を抑制することができる。

以下、本発明の一実施形態を添付した図面を参照して説明する。
図１において、１００は空気調和装置を示している。この空気調和装置１００は、圧縮機１を備え、この圧縮機１には四方弁２を介して室外熱交換器３が接続されている。この室外熱交換器３には２つのメカ弁４、５を介して室内熱交換器６が接続され、この室内熱交換器６には上記四方弁２を介してアキュームレータ７が接続され、このアキュームレータ７は圧縮機１に接続されている。室外熱交換器３には、室外ファン３Ａが隣接して配置され、室内熱交換器６には、室内ファン６Ａが隣接して配置されている。

この空気調和装置１００は、被調和室に設置される室内ユニット１０Ａと、屋外等に設置される室外ユニット１０Ｂとを備えている。室内ユニット１０Ａは、室外ユニット１０Ｂに冷媒配管で接続され、空調運転を行う空気調和機本体１００Ａと、換気運転を行う全熱交換器本体２００Ａとを備えている。つまり、室内ユニット１０Ａの空気調和機本体１００Ａは、上記室内熱交換器６、室内ファン６Ａ及びメカ弁５を備え、室外ユニット１０Ｂは、上記圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３、室外ファン３Ａ、メカ弁４及びアキュームレータ７を備えている。

この空気調和装置１００において、実線の矢印は、冷房運転時の冷媒の流れを示す。圧縮機１から吐出された冷媒は、四方弁２を経て室外熱交換器３に至り、室外ファン３Ａからの送風を受けてここで凝縮する。そして、冷媒は、メカ弁４、５を経て室内熱交換器６に至り、ここで、室内ファン６Ａからの送風を受けて蒸発して、四方弁２、アキュームレータ７を経て圧縮機１に戻る。上述した室内ファン６Ａによる送風により被調和室が冷房される。

破線矢印は、暖房運転時の冷媒の流れを示す。この場合において、圧縮機１から吐出された冷媒は、四方弁２を経て室内熱交換器６に至り、ここで、室内ファン６Ａからの送風を受けて凝縮した後、メカ弁５、４を経て室外熱交換器３に至る。ここで、室外ファン３Ａからの送風を受けて蒸発し、四方弁２、アキュームレータ７を経て圧縮機１に戻る。上述した室内ファン６Ａによる送風により被調和室が暖房される。

全熱交換器本体２００Ａは、全熱交換素子１１を備えている。この全熱交換素子１１は、蛇行状に折り曲げた折り曲げ紙に平板状紙をのせ、その上に、上記折曲げ紙とはその折り曲げ方向を変えた折り曲げ紙を重ねるようにして、これら折曲げ紙と平板状紙とを順次積層させて構成されている。

この全熱交換素子１１には、当該全熱交換素子１１の内気入口１１Ａに被調和室からの排気（内気）ＲＡが供給されると共に、当該全熱交換素子１１の外気入口１１Ｃに外気ＯＡが供給される。そして、この全熱交換素子１１を通過する外気と、全熱交換素子１１を通過する内気との間で熱交換した後、全熱交換素子１１の内気出口１１Ｂから内気ＥＡを被調和室の外に排気し、全熱交換素子１１の外気出口１１Ｄから外気ＳＡを被調和室に供給する機能を備える。

ここで、外気ＯＡが、給気ダクト１２、給気ファン１３を経た後、外気フィルタ１４を介して全熱交換素子１１に至り、この全熱交換素子１１にて熱交換後の外気ＳＡが、給気風路１５、加湿器１６、吹出しフラップ１７、吹出しルーバ１８を経て被調和室に吹出される。この加湿器１６には加湿タンク５００が接続され、このタンク５００に直接給水しておけば、この加湿器１６に加湿水が順次供給される。

また、被調和室からの内気ＲＡが、吸込みグリル２１を経て全熱交換素子１１に至り、この全熱交換素子１１にて熱交換後の内気ＥＡが、第１のダンパ（ダンパ）２２、排気ファン２３、排気ダクト２４を介して室外に排気される。

第１のダンパ２２は排気風路２０における全熱交換素子１１の内気出口１１Ｂを遮断自在である。また、バイパス換気風路２５には、当該バイパス換気風路２５を遮断自在とする第２のダンパ２６が設けられている。第１のダンパ２２が排気風路２０における全熱交換素子１１の内気出口１１Ｂを遮断した場合、吸込みグリル２１を経た内気は、全熱交換素子１１をバイパスし、バイパス換気風路２５を介して排気ファン２３に至り、排気ダクト２４を介して室外に排気される。

全熱交換器本体２００Ａの換気運転時は、給気ファン１３と共に排気ファン２３が動作され、被調和室への給気と被調和室の排気が行われる。これら給気ファン１３の送風量と、排気ファン２３の送風量とが等しく設定されている。つまり、全熱交換器本体２００Ａの換気運転時に給気ファン１３及び排気ファン２３が共に運転されるので、被調和室が負圧になることはない。

符号４００は、空気調和装置１００の運転制御を行うリモートコントローラ（リモコン）を示し、このリモコン４００は、空気調和機本体１００Ａの制御部４０１と、全熱交換器本体２００Ａの制御部４０２とを１つのケースに収めて構成される。

このリモコン４００は、不図示のボタンスイッチ等の操作子を備え、この操作子の操作に応じて、空気調和機本体１００Ａの運転（冷暖房運転等の空調運転）或いは停止や全熱交換器本体２００Ａの運転（換気運転）或いは停止等の制御を行う。ここで、制御部４０１は室内ファン６Ａやメカ弁５などの制御を行い、制御部４０２は排気ファン２３、給気ファン１３、第１のダンパ２２、第２のダンパ２６などの制御を行うものである。つまり、本実施形態では、空気調和機本体１００Ａと全熱交換器本体２００Ａとを独立して運転させることができるものである。このように、１つのリモコン４００に２つの制御部４０１，４０２をパッケージングしたことにより、リモコン内のマイコンを共通化でき、また、これによってリモコン代が安価となり、リモコンの操作性が向上する。

図２は、空気調和装置１００の室内ユニット１０Ａを下から見た斜視図である。この図２に示すように、空気調和装置１００の室内ユニット１０Ａは、天井に吊り下げられる空気調和機本体１００Ａと、この空気調和機本体１００Ａの後部に連結されて一体化された外気調温用の全熱交換器本体２００Ａとを備えて構成されている。この全熱交換器本体２００Ａの背面には、給気ダクト接続口４１および排気ダクト接続口４３が形成されており、これらの給気ダクト接続口４１および排気ダクト接続口４３に、給気ダクト１２の一端１２Ａおよび排気ダクト２４の一端２４Ａがそれぞれ接続される。

図３は、全熱交換器本体２００Ａの上面パネルを外した状態における室内ユニット１０Ａを上から見た平面図である。
全熱交換器本体２００Ａの内部には、図３に示すように、上述した全熱交換素子１１が配置され、この全熱交換素子１１の後方には、給気ファン１３と排気ファン２３とが並べて配置されている。これら給気ファン１３と排気ファン２３との間には、仕切り板５１が設けられており、外気と内気とが混在するのを防止している。

上記構成では、各本体１００Ａ，２００Ａの吹出し口３２，３４が夫々独立して形成されている。そして、各吹出し口３２，３４は、近接配置され、空気調和機本体１００Ａの吹出し口３２から吹出される空気と、全熱交換器本体２００Ａの吹出し口３４から吹出される空気とを、各吹出し口３２，３４の出口でミキシング自在に構成されている。このように、各吹出し口３２，３４は夫々独立し、室内ユニット１０Ａ内では、全熱交換器本体２００Ａの空気が、空気調和機本体１００Ａ内に進入することがない。

図４は、空気調和装置１００の断面図である。空気調和機本体１００Ａの内部には、図４に示すように、室内熱交換器６、室内ファン６Ａ、ドレンパン６Ｂ、及び電装箱１９等が配置され、その吸込みグリル９にはフィルタ９Ａが配置されている。この空気調和機本体１００Ａが運転されると、吸込みグリル９を介して内気が吸い込まれ、この内気は、室内ファン６Ａを経て室内熱交換器６に至り、ここで冷媒と熱交換した後に、吹出し口３２を介して被調和室に吹出される。給気ダクト１２及び排気ダクト２４は、全熱交換器本体２００Ａの背面から建物の壁部１５０を貫通して屋外に延出している。

全熱交換器本体２００Ａの内部には、上述した全熱交換素子１１、給気ファン１３及び排気ファン２３等が配置され、その吸込みグリル２１にはフィルタ２１Ａが配置されている。この全熱交換器本体２００Ａが運転されると、吸込みグリル２１を介して内気ＲＡが吸い込まれ、この内気ＲＡは、全熱交換素子１１に至り、ここで、外気と熱交換した後に、排気ファン２３を介して室外に排気される。一方、外気ＯＡは、給気ファン１３を介して、全熱交換素子１１に至り、ここで、内気と熱交換した後に、給気風路１５、加湿器１６（図１）、吹出しフラップ１７（図１）、吹出しルーバ１８等を経て、吹出し口３４から被調和室に吹出される。

この空気調和機本体１００Ａの高さＨ１は、図４に示すように、全熱交換器本体２００Ａの高さＨ２よりも低く形成され、この低くなった空気調和機本体１００Ａの上部には、全熱交換器本体２００Ａの給気風路１５が配置されている。そして、この給気風路１５を含んだ全熱交換器本体２００Ａの全高が、空気調和機本体１００Ａの高さＨ１とほぼ等しくなるように形成されている。

上記給気風路１５の先端部には、当該給気風路１５の幅とほぼ同一幅の吹出し口３４を備え、この吹出し口３４の全幅は、図３に示すように、空気調和機本体１００Ａの吹出し口３２の全幅と等しくなるように形成されている。また、全熱交換器本体２００Ａの吹出し口３４には、図４に示すように、当該吹出し口３４から吹出される空気を、空気調和機本体１００Ａの吹出し口３２側に案内する案内羽根３５が配置されている。この案内羽根３５の取り付け角度を適宜調整すれば、各吹出し口３２，３４の出口でのミキシング効果を高めることができる。

上記構成では、空気調和機本体１００Ａと全熱交換器本体２００Ａをユニット化したため、各本体を別々に吊り下げる場合に比べ、据付時の吊り工程が一回で済むため、据付作業に要する労力を軽減することができる。また、天吊り全熱交換器本体２００Ａの電源を天吊り空気調和機本体１００Ａと出荷の時点で共通とすることで、据付時の電気工事が一回で済むため、工事に要する労力を軽減でき、工事費を格安に抑えることができる。更に、従来のビルトインタイプに比べた場合、余分な屋根裏工事が不要になる。天吊り空気調和機本体１００Ａの吹出し口３２と天吊り全熱交換器本体２００Ａの吹出し口３４を、接近させた状態としたことで、吹出した後、即時に気流がミキシングされるので、被調和室の温度ムラを少なくすることができると共に、空気質（供給外気と既存室内気）のムラを少なくすることができる。空気調和機本体１００Ａと全熱交換器本体２００Ａを一体とすることで、例えば、上述したようにリモコン４００を１つにすることができ、操作性を向上させることができると共に、リモコンの費用を低減することができる。

さて、給気ダクト１２は、天吊り全熱交換器本体２００Ａの背面に略水平に形成され、排気ダクト２４は、天吊り全熱交換器本体２００Ａの背面から天吊り全熱交換器本体２００Ａよりも下方に位置する室外ユニット１０Ｂに向けて下方に延出して形成されている。室外ユニット１０Ｂの筐体６１は、図５に示すように、底板６１Ａと、底板６１Ａの前側に設けられる前面板６１Ｂと、前面板６１Ｂに一体に連なる天板６１Ｃと、底板６１Ａの後側に設けられる背面板６１Ｄと、底板６１Ａの両側に設けられる側板６１Ｅ、６１Ｆとを備えて構成され、この室外ユニット１０Ｂの筐体６１内は、底板６１Ａに立設された仕切り板６２により、熱交換室Ａと機械室Ｂとに仕切られている。

熱交換室Ａには、空気流入側が背面板６１Ｄ及び側板６１Ｅに対向する略Ｌ字形状の室外熱交換器３が配置されると共に、この室外熱交換器３の空気流出側に室外ファン３Ａが配置されている。機械室Ｂには、圧縮機１、四方弁２（図１）、メカ弁４（図１）及びアキュームレータ７が配置される。

背面板６１Ｄ及び側板６１Ｅにおいて室外熱交換器３の空気流入側に対向する部分には、図５及び図６に示すように、室外熱交換器３に空気を流入させるための複数の空気導入口６３が形成されている。また、図５に示すように、前面板６１Ｂには、空気吹出口６４が形成されている。

本実施形態では、排気ダクト２４の他端である排気口２４Ｂには、図６に示すように、フランジ６５が形成され、排気ダクト２４の排気口２４Ｂが背面板６１Ｄに形成された複数の空気導入口６３の一部を覆うように、フランジ６５が背面板６１Ｄにねじ６６で固定されている。つまり、排気ダクト２４の排気口２４Ｂを室外ユニット１０Ｂの背面板６１Ｄの空気導入口６３に近接させたこととなる。

次に、全熱交換器本体２００Ａの運転停止中に空気調和機本体１００Ａ及び室外ユニット１０Ｂを運転した場合について説明する。
空気調和機本体１００Ａ及び室外ユニット１０Ｂを運転した場合、室外ユニット１０Ｂの室外ファン３Ａが動作し、筐体６１内の空気が前面板６１Ｂの空気吹出口６４を介して吹き出され、筐体６１内が負圧状態となる。この場合、複数の空気導入口６３のうち、排気ダクト２４により覆われていない空気導入口６３を介して筐体６１内の熱交換室Ａに空気が導入され、この空気が室外熱交換器３を通過することとなる。この室外熱交換器３を通過した空気は、室外ファン３Ａにより空気吹出口６４を介して筐体６１外に吹き出される。つまり、全熱交換器本体２００Ａの運転停止中に排気ダクト２４により空気の流通が妨げられることはない。

次に、全熱交換器本体２００Ａにより換気運転を行い、空気調和機本体１００Ａにより冷房運転を行う場合について説明する。ここで、外気ＯＡの温度が３５℃であり、内気ＲＡの温度が２７℃である場合を例に説明する。
全熱交換器本体２００Ａの換気運転により、全熱交換素子１１において、外気ＯＡと内気ＲＡとの間で熱交換し、被空調室には、外気ＯＡの温度（３５℃）よりも低い温度（２９℃）の外気ＳＡが供給される。

また、全熱交換素子１１において、外気ＯＡと内気ＲＡとの間で熱交換し、排気ダクト２４には、外気ＯＡの温度（３５℃）よりも低い温度（３３℃）の内気ＥＡが排出される。つまり、全熱交換素子１１において、内気ＲＡの冷熱を完全に回収することはできず、回収し切れなかった冷熱が排出されることとなる。この内気ＥＡは、排気ダクト２４を通じて排気口２４Ｂから熱交換室Ａに配置した室外熱交換器３に吹き出される。つまり、空気調和機本体１００Ａの冷房運転時に、外気ＯＡの温度よりも低い温度の内気ＥＡが室外熱交換器３に供給されるので、室外熱交換器３における冷媒の凝縮温度が低下し、冷房能力が向上する。従って、被調和室の内気を排出することによる空気調和装置１００の消費電力の増大を抑制することができる。

次に、全熱交換器本体２００Ａにより換気運転を行い、空気調和機本体１００Ａにより暖房運転を行う場合について説明する。ここで、外気ＯＡの温度が５℃であり、内気ＲＡの温度が２０℃である場合を例に説明する。
全熱交換器本体２００Ａの換気運転により、全熱交換素子１１において、外気ＯＡと内気ＲＡとの間で熱交換し、被空調室には、外気ＯＡの温度（５℃）よりも高い温度（１５℃）の外気ＳＡが供給される。

また、全熱交換素子１１において、外気ＯＡと内気ＲＡとの間で熱交換し、排気ダクト２４には、外気ＯＡの温度（５℃）よりも高い温度（１０℃）の内気ＥＡが排出される。つまり、全熱交換素子１１において、内気ＲＡの熱を完全に回収することはできず、回収し切れなかった熱が排出されることとなる。この内気ＥＡは、排気ダクト２４を通じて排気口２４Ｂから熱交換室Ａに配置した室外熱交換器３に吹き出される。つまり、空気調和機本体１００Ａの暖房運転時に、外気ＯＡの温度よりも高い温度の内気ＥＡが室外熱交換器３に供給されるので、室外熱交換器３における冷媒の蒸発温度が上昇し、暖房能力が向上する。従って、被調和室の内気を排出することによる空気調和装置１００の消費電力の増大を抑制することができる。

また、本実施形態では、図４に示すように、給気ダクト１２が、天吊り全熱交換器本体２００Ａの背面に略水平に形成され、排気ダクト２４が、天吊り全熱交換器本体２００Ａの背面から天吊り全熱交換器本体２００Ａよりも下方に位置する室外ユニット１０Ｂに向けて下方に延出して形成されているので、給気ダクト１２の給気口１２Ｂと、排気ダクト２４の排気口２４Ｂとが離隔して配置されたこととなる。従って、排気口２４Ｂから排出される内気ＥＡが、給気口１２Ｂに外気ＯＡとして吸込まれる、いわゆるエアーショートが起こるのを抑制することができる。

また、冷房運転或いは暖房運転を行っている際に、室外熱交換器３には、全熱交換素子１１を介した内気ＥＡが吹き付けられるので、内気ＲＡの温度が変動しても、全熱交換素子１１にて熱交換後の内気ＥＡの温度は変動が少ない。従って、室外熱交換器３において、冷媒の凝縮温度或いは冷媒の蒸発温度の変動は少なく、安定して空調運転を行うことができる。

以上、一実施形態に基づい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。例えば、上記実施形態では、室外ユニット１０Ｂが屋外に設置される場合について説明したが、室外ユニット１０Ｂが被空調室以外の屋内に設置される場合についても適用することができる。

本発明による空気調和装置の一実施形態を示す回路図である。同空気調和装置を下から見た斜視図である。同空気調和装置の平面図である。同空気調和装置の断面図である。室外ユニットの分解斜視図である。室外ユニットの背面図である。

符号の説明

１圧縮機
３室外熱交換器
６室内熱交換器
１０Ａ室内ユニット
１０Ｂ室外ユニット
１１全熱交換素子
１２給気ダクト
１３給気ファン
２３排気ファン
２４排気ダクト
６１筐体
１００空気調和装置
１００Ａ空気調和機本体
２００Ａ全熱交換器本体

Claims

天井に吊り下げられる空気調和機本体と全熱交換素子を有する全熱交換器本体とが一体にユニット化された室内ユニットを備えると共に、室外熱交換器を有する室外ユニットを備え、
前記全熱交換器本体は、前記全熱交換素子を介して室内に外気を導入するための給気ファンと、前記全熱交換素子を介して室外に内気を排出するための排気ファンとを備え、
前記各本体の吹出し口が夫々独立し、前記全熱交換器本体の吹出し口を前記空気調和機本体の吹出し口の上方に近接配置し、前記給気ファンにより給気ダクトを通じて前記全熱交換素子を通過した外気を全熱交換器本体の吹出し口から吹き出し、この吹き出された外気と、前記空気調和機本体の吹出し口から吹出される空気とが、各吹出し口の出口でミキシング自在に構成されると共に、前記排気ファンにより前記全熱交換素子を通過した内気を排気ダクトを通じて、前記室外ユニットの室外熱交換器の空気流入側に排出するように構成したことを特徴とする空気調和装置。
前記室外ユニットの筐体には、前記室外熱交換器に空気を導入するための空気導入口が形成されており、前記排気ダクトの排気口を、前記筐体の空気導入口に近接させたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
前記給気ダクトの給気口が、前記排気ダクトの排気口と離隔して設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気調和装置。