JP6515856B2

JP6515856B2 - 空調機

Info

Publication number: JP6515856B2
Application number: JP2016075908A
Authority: JP
Inventors: 川野　茂; 茂川野
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2016-04-05
Filing date: 2016-04-05
Publication date: 2019-05-22
Anticipated expiration: 2036-04-05
Also published as: CN108885016A; US10967701B2; DE112017001904T5; CN108885016B; WO2017175669A1; US20200324612A1; JP2017187218A

Description

本発明は、空調機に関する。

空調機の一形態として、コンデンサと、エバポレータと、コンプレッサと、が１つの本体の内部にまとめられた一体式空調機がある。下記特許文献１に記載された一体式空調機は、室内側に配置された室内側熱交換器と、室外側に配置された室外側熱交換器と、を備えている。夏季においては、室内側熱交換器がエバポレータとして機能し、室外側熱交換器がコンデンサとして機能するように冷凍サイクルを運転する。一方、冬季においては、室内側熱交換器がコンデンサとして機能し、室外側熱交換器がエバポレータとして機能するように冷凍サイクルを運転する。

特開平６−５９５６４号公報

上記従来の技術では、冷媒通路に切替弁を設けることで、冷凍サイクルにおける冷媒の流れを切り替えて冷暖房を実現している。しかしながら、装置構成が複雑になり、大きな切替弁が必要になるため、空調機を小型化することができない。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷凍サイクルがひとつの本体の内部にまとめられ冷暖房機能を発揮することができつつも、小型化することが可能な空調機を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る空調機は、冷風と暖風とを同時に吹き出すことが可能な送風装置（１０）と、空調対象となる空間に送風する対象送風部（３１）及び空調対象とはならない空間に送風する非対象送風部（３２）を有する送風ダクト（３０）と、対象送風部と非対象送風部とに送り込む空気を切り替える空気切替部（４０）と、を備える。空気切替部は、冷風が対象送風部に送り込まれ、暖風が非対象送風部に送り込まれる冷風供給状態と、暖風が対象送風部に送り込まれ、冷風が非対象送風部に送り込まれる暖風供給状態と、を切り替える。送風装置は、冷凍サイクルを構成するエバポレータ（１３）及びコンデンサ（１２）を有する。冷風は、冷媒を蒸発させるエバポレータを空気が通ることによって供給され、暖風は、冷媒を凝縮するコンデンサを空気が通ることによって供給される。空気切替部は、エバポレータと対象送風部との間を開放する一方で、エバポレータと非対象送風部との間を閉塞することで冷風を対象送風部に送り込み、コンデンサと非対象送風部との間を開放する一方で、コンデンサと対象送風部との間を閉塞することで暖風を非対象送風部に送り込む冷風供給状態と、エバポレータと非対象送風部との間を開放する一方で、エバポレータと対象送風部との間を閉塞することで冷風を非対象送風部に送り込み、コンデンサと対象送風部との間を開放する一方で、コンデンサと非対象送風部との間を閉塞することで暖風を対象送風部に送り込む暖風供給状態と、を切り替える。送風装置は、エバポレータから供給される冷風を吹き出す冷風口（２３，２４）、及びコンデンサから供給される暖風を吹き出す暖風口（２１，２２）が設けられた開口板（１０２）を有する。空気切替部には、対象送風部及び非対象送風部とエバポレータ及びコンデンサとの間を開放する開放部（４１，４２）、及び対象送風部及び非対象送風部とエバポレータ及びコンデンサとの間を閉塞する閉塞部（４３）が設けられている。空気切替部は、開口板に沿って回転する平板状に構成され、回転することによって冷風供給状態と暖風供給状態とを切り替える。
本発明の他態様に係る空調機は、冷風と暖風とを同時に吹き出すことが可能な送風装置（１０）と、空調対象となる空間に送風する対象送風部（３１）及び空調対象とはならない空間に送風する非対象送風部（３２）を有する送風ダクト（３０）と、対象送風部と非対象送風部とに送り込む空気を切り替える空気切替部（４０）と、を備える。空気切替部は、冷風が対象送風部に送り込まれ、暖風が非対象送風部に送り込まれる冷風供給状態と、暖風が対象送風部に送り込まれ、冷風が非対象送風部に送り込まれる暖風供給状態と、を切り替える。送風装置は、冷凍サイクルを構成するエバポレータ（１３）及びコンデンサ（１２）を有している。冷風は、冷媒を蒸発させるエバポレータを空気が通ることによって供給され、暖風は、冷媒を凝縮するコンデンサを空気が通ることによって供給される。送風装置は、エバポレータ及びコンデンサに同時に空気を送り込むファン（１１）を有している。ファンは遠心ファンであって、エバポレータ及びコンデンサが、ファンの回転軸方向から見てファンを囲うように配置されている。

本発明では、送風装置が吹き出す冷風及び暖風の状態を変えること無く、空気切替部によって冷風供給状態と暖風供給状態とを切り替えている。従って、例えば冷媒流路に切替弁を設けて冷媒の流れを変える必要がなく、簡便な構成で冷風と暖風とを切り替えて供給できる。

尚、「課題を解決するための手段」及び「特許請求の範囲」に記載した括弧内の符号は、後述する「発明を実施するための形態」との対応関係を示すものであって、「課題を解決するための手段」及び「特許請求の範囲」に記載の発明が、後述する「発明を実施するための形態」に限定されることを示すものではない。

本発明によれば、冷凍サイクルがひとつの本体の内部にまとめられ冷暖房機能を発揮することができつつも、小型化することが可能な空調機を提供することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る空調機を示す斜視図である。図２は、本発明の実施形態に係る空調機を示す分解斜視図である。図３は、図１及び図２に示される送風装置の内部構成を示す平面図である。図４は、図１及び図２に示される送風ダクトを示す裏面図である。図５は、本発明の実施形態に係る空調機を示す分解斜視図である。図６は、図１及び図２に示される送風ダクトを示す裏面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

図１を参照しながら本実施形態に係る空調機２について説明する。空調機２は、例えば、自動車のシート下に配置され、車室内のシート近傍を冷暖房するために用いられる。図１に示されるように、空調機２は、送風装置１０と、送風ダクト３０とを備えている。送風装置１０は、本体部１０１と、開口板１０２とを有している。開口板１０２は、本体部１０１と送風ダクト３０との間に設けられている。

送風ダクト３０は、空調対象となる室内に給気する対象送風部３１と、室外に排気する非対象送風部３２と、を有している。対象送風部３１には、給気口３１１が設けられている。非対象送風部３２には、排気口３２１が設けられている。

図２を参照しながら説明を続ける。図２に示されるように、本体部１０１は、遠心ファン１１と、コンデンサ１２と、エバポレータ１３と、コンプレッサ１４と、を有している。コンデンサ１２と、エバポレータ１３と、コンプレッサ１４とは、冷凍サイクルを構成している。遠心ファン１１が回転することで、コンデンサ１２及びエバポレータ１３を空気が通り抜けて、暖風及び冷風が供給される。

開口板１０２は、本体部１０１の上部開口を塞ぐように構成されている。開口板１０２は、平板状をなしている。開口板１０２には、暖風口２１，２２及び冷風口２３，２４が設けられている。暖風口２１，２２及び冷風口２３，２４は、遠心ファン１１の給気口を取り囲んで、それぞれが扇型を成すように形成されている。暖風口２１，２２は、コンデンサ１２に対応する位置に配置されている。冷風口２３，２４は、エバポレータ１３に対応する位置に配置されている。

開口板１０２と送風ダクト３０との間には、空気切替部４０が配置されている。空気切替部４０は、円板状をなしている。空気切替部４０には、一対の開放部４１，４２が設けられている。開放部４１と開放部４２とは、空気切替部４０の回転中心を挟んで対向するように設けられている。開放部４１，４２は、それぞれが扇形を成すように形成されている。空気切替部４０において、開放部４１，４２以外の部分は閉塞部４３として形成されている。

本体部１０１について、図３を参照しながら説明を加える。本体部１０１は、本体ケース１５を有している。本体ケース１５は、コンプレッサ区画部１５１と、コンデンサ区画部１５２と、エバポレータ区画部１５３との３つの区画に仕切られている。コンプレッサ区画部１５１には、コンプレッサ１４が配置されている。

コンデンサ区画部１５２と、エバポレータ区画部１５３とは、隣接するように配置されている。コンデンサ区画部１５２とエバポレータ区画部１５３とに跨るように、遠心ファン１１が配置されている。遠心ファン１１の中心１１１は、コンデンサ区画部１５２とエバポレータ区画部１５３との境界上に位置している。

コンデンサ区画部１５２には、コンデンサ１２が配置されている。コンデンサ１２は、部分コンデンサ部１２１，１２２，１２３を有している。部分コンデンサ部１２１，１２２，１２３は、それぞれが熱交換器として機能するように構成され、それぞれは互いに冷媒管によって繋がれている。部分コンデンサ部１２１，１２２，１２３は、コンデンサ区画部１５２において、遠心ファン１１の半周部分を囲むように配置されている。

エバポレータ区画部１５３には、エバポレータ１３が配置されている。エバポレータ１３は、部分エバポレータ部１３１，１３２，１３３を有している。部分エバポレータ部１３１，１３２，１３３は、それぞれが熱交換器として機能するように構成され、それぞれは互いに冷媒管によって繋がれている。部分エバポレータ部１３１，１３２，１３３は、エバポレータ区画部１５３において、遠心ファン１１の半周部分を囲むように配置されている。

遠心ファン１１が回転すると、外周方向に空気が吹き出される。遠心ファン１１から吹き出された空気は、コンデンサ区画部１５２においては、各部分コンデンサ部１２１，１２２，１２３を通過するように流れる。各部分コンデンサ部１２１，１２２，１２３を通過し、温められた空気は暖風となって、暖風口１６１，１６２，１６３を通過する。暖風口１６１，１６２，１６３を通過した暖風は、開口板１０２の暖風口２１，２２に向かう。

遠心ファン１１から吹き出された空気は、エバポレータ区画部１５３においては、各部分エバポレータ部１３１，１３２，１３３を通過するように流れる。各部分エバポレータ部１３１，１３２，１３３を通過し、冷やされた空気は冷風となって、冷風口１７１，１７２，１７３を通過する。冷風口１７１，１７２，１７３を通過した冷風は、開口板１０２の冷風口２３，２４に向かう。

図２に戻って説明を続ける。図２に示される状態では、開口板１０２に対して空気切替部４０は、開放部４１が暖風口２１に重なるように位置し、開放部４２が冷風口２３に重なるように位置している。暖風口２２及び冷風口２４は、閉塞部４３によって閉塞されている。従って、暖風口２１に向かった暖風は開放部４１を通過して送風ダクト３０に向かい、冷風口２３に向かった冷風は開放部４２を通過して送風ダクト３０に向かう。

図４を参照しながら、空気切替部４０と送風ダクト３０との関係について説明する。図４は、空気切替部４０側から送風ダクト３０を見た状態を示している。給気口３１１には、給気通路３１２が繋がっている。給気通路３１２は、空気切替部４０側において略半円形状に開口している。排気口３２１には、排気通路３２２が繋がっている。排気通路３２２は、空気切替部４０側において略半円形状に開口している。

図２に示されるような位置関係の場合、暖風が通過する開放部４１は、給気通路３１２に重なるように位置している。従って、給気口３１１からは暖風が吹き出される。一方、冷風が通過する開放部４２は、排気通路３２２に重なるように位置している。従って、排気口３２１からは冷風が吹き出される。

続いて、図２に示された状態から空気切替部４０が９０度回転した状態について、図５を参照しながら説明する。図５に示される状態では、開口板１０２に対して空気切替部４０は、開放部４１が冷風口２４に重なるように位置し、開放部４２が暖風口２２に重なるように位置している。暖風口２１及び冷風口２３は、閉塞部４３によって閉塞されている。従って、暖風口２２に向かった暖風は開放部４２を通過して送風ダクト３０に向かい、冷風口２４に向かった冷風は開放部４１を通過して送風ダクト３０に向かう。

図６を参照しながら、空気切替部４０と送風ダクト３０との関係について説明する。図６は、空気切替部４０側から送風ダクト３０を見た状態を示している。図５に示されるような位置関係の場合、暖風が通過する開放部４２は、排気通路３２２に重なるように位置している。従って、排気口３２１からは暖風が吹き出される。一方、冷風が通過する開放部４１は、給気通路３１２に重なるように位置している。従って、給気口３１１からは冷風が吹き出される。

上記したように、空気切替部４０の開口板１０２に対する配置状態が図２に示されるような場合には、給気口３１１から暖風が吹き出される暖風供給状態となる。空気切替部４０の開口板１０２に対する配置状態が図５に示されるような場合には、給気口３１１から冷風が吹き出される冷風供給状態となる。

上記したように本実施形態に係る空調機２は、冷風と暖風とを同時に吹き出すことが可能な送風装置１０と、空調対象となる空間に送風する対象送風部３１及び空調対象とはならない空間に送風する非対象送風部３２を有する送風ダクト３０と、対象送風部３１と非対象送風部３２とに送り込む空気を切り替える空気切替部４０と、を備えている。

空気切替部４０は、冷風が対象送風部３１に送り込まれ、暖風が非対象送風部３２に送り込まれる冷風供給状態と、暖風が対象送風部３１に送り込まれ、冷風が非対象送風部３２に送り込まれる暖風供給状態と、を切り替えるように構成されている。

本実施形態では、送風装置１０が吹き出す冷風及び暖風の状態を変えること無く、空気切替部４０によって冷風供給状態と暖風供給状態とを切り替えている。従って、例えば冷媒流路に切替弁を設けて冷媒の流れを変える必要がなく、冷風と暖風とを切り替えて供給できる。

また本実施形態では、送風装置１０は、冷凍サイクルを構成するエバポレータ１３及びコンデンサ１２を有している。冷風は、冷媒を蒸発させるエバポレータ１３を空気が通ることによって供給され、暖風は、冷媒を凝縮するコンデンサ１２を空気が通ることによって供給される。

また本実施形態では、空気切替部４０は、エバポレータ１３と対象送風部３１との間を開放しエバポレータ１３と非対象送風部３２との間を閉塞することで冷風を対象送風部３１に送り込む冷風供給状態を形成することができる。この冷風供給状態においては、コンデンサ１２と非対象送風部３２との間を開放しコンデンサ１２と対象送風部３１との間を閉塞することで暖風を非対象送風部３２に送り込む。

空気切替部４０は、エバポレータ１３と非対象送風部３２との間を開放しエバポレータ１３と対象送風部３１との間を閉塞することで冷風を非対象送風部３２に送り込むことができる。この場合、空気切替部４０は、コンデンサ１２と対象送風部３１との間を開放しコンデンサ１２と非対象送風部３２との間を閉塞することで暖風を対象送風部３１に送り込む暖風供給状態を形成している。

上記したように空気切替部４０を動作させることで、冷風供給状態と暖風供給状態とを切替て形成することができる。このように、空気切替部４０によって、コンデンサ１２及びエバポレータ１３と対象送風部３１との間の開放状態及び閉塞状態を切り替えるという簡便な態様によって、冷風と暖風とを切り替えて供給できる。

また本実施形態では、送風装置１０は、エバポレータ１３から供給される冷風を吹き出す冷風口２３，２４、及びコンデンサ１２から供給される暖風を吹き出す暖風口２１，２２が設けられた開口板１０２を有している。空気切替部４０には、対象送風部３１及び非対象送風部３２とエバポレータ１３及びコンデンサ１２との間を開放する開放部４１，４２、及び対象送風部３１及び非対象送風部３２とエバポレータ１３及びコンデンサ１２との間を閉塞する閉塞部４３が設けられている。

このように構成することで、開放部４１，４２の一方を冷風口２３，２４に重なるようにすれば冷風を通過させることができ、開放部４１，４２の他方を暖風口２１，２２に重なるようにすれば暖風を通過させることができる。開放部４１，４２は、対象送風部３１及び非対象送風部３２のいずれかに繋がるように配置されるので、対象送風部３１へ冷風を供給した場合には非対象送風部３２から暖風を排出することができる。一方、対象送風部３１へ暖風を供給した場合には、非対象送風部３２から冷風を排出することができる。

また本実施形態では、空気切替部４０は、開口板１０２に沿って回転する平板状に構成され、回転することによって冷風供給状態と暖風供給状態とを切り替えている。空気切替部４０を平板状に構成することで、送風装置１０から送風ダクト３０に向かう方向の厚みを薄くすることができる。

また本実施形態では、送風装置１０は、エバポレータ１３及びコンデンサ１２に同時に空気を送り込む遠心ファン１１を有している。遠心ファン１１は、エバポレータ１３及びコンデンサ１２に同時に空気を送り込むので、遠心ファン１１からエバポレータ１３及びコンデンサ１２の間では空気の流れを調整する必要がなく、空調機２の構造を簡便なものとすることができる。

本実施形態において、遠心ファン１１は、エバポレータ１３及びコンデンサ１２が、遠心ファン１１の回転軸方向から見て遠心ファン１１を囲うように配置されている。エバポレータ１３及びコンデンサ１２が遠心ファン１１を囲うように配置することで、遠心ファン１１の回転軸方向における厚みを薄くすることができる。

また本実施形態では、遠心ファン１１の回転軸方向から見て、エバポレータ１３が配置されている領域と、コンデンサ１２が配置されている領域とが区分されている。遠心ファン１１の回転軸方向から見て、エバポレータ１３とコンデンサ１２とが重ならないように配置されているので、遠心ファン１１の回転軸方向における厚みを薄くすることができる。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

２：空調機
１０：送風装置
１０２：開口板
１２：コンデンサ
１３：エバポレータ
１４：コンプレッサ
２１，２２：暖風口
２３，２４：冷風口
３０：送風ダクト
３１：対象送風部
３２：非対象送風部
４０：空気切替部
４１，４２：開放部
４３：閉塞部

Claims

空調機であって、
冷風と暖風とを同時に吹き出すことが可能な送風装置（１０）と、
空調対象となる空間に送風する対象送風部（３１）及び空調対象とはならない空間に送風する非対象送風部（３２）を有する送風ダクト（３０）と、
前記対象送風部と前記非対象送風部とに送り込む空気を切り替える空気切替部（４０）と、を備え、
前記空気切替部は、
前記冷風が前記対象送風部に送り込まれ、前記暖風が前記非対象送風部に送り込まれる冷風供給状態と、前記暖風が前記対象送風部に送り込まれ、前記冷風が前記非対象送風部に送り込まれる暖風供給状態と、を切り替え、
前記送風装置は、冷凍サイクルを構成するエバポレータ（１３）及びコンデンサ（１２）を有し、
前記冷風は、冷媒を蒸発させるエバポレータを空気が通ることによって供給され、
前記暖風は、前記冷媒を凝縮するコンデンサを空気が通ることによって供給され、
前記空気切替部は、
前記エバポレータと前記対象送風部との間を開放する一方で、前記エバポレータと前記非対象送風部との間を閉塞することで前記冷風を前記対象送風部に送り込み、前記コンデンサと前記非対象送風部との間を開放する一方で、前記コンデンサと前記対象送風部との間を閉塞することで前記暖風を前記非対象送風部に送り込む前記冷風供給状態と、
前記エバポレータと前記非対象送風部との間を開放する一方で、前記エバポレータと前記対象送風部との間を閉塞することで前記冷風を前記非対象送風部に送り込み、前記コンデンサと前記対象送風部との間を開放する一方で、前記コンデンサと前記非対象送風部との間を閉塞することで前記暖風を前記対象送風部に送り込む前記暖風供給状態と、を切り替え、
前記送風装置は、前記エバポレータから供給される前記冷風を吹き出す冷風口（２３，２４）、及び前記コンデンサから供給される前記暖風を吹き出す暖風口（２１，２２）が設けられた開口板（１０２）を有し、
前記空気切替部には、前記対象送風部及び前記非対象送風部と前記エバポレータ及び前記コンデンサとの間を開放する開放部（４１，４２）、及び前記対象送風部及び前記非対象送風部と前記エバポレータ及び前記コンデンサとの間を閉塞する閉塞部（４３）が設けられ、
前記空気切替部は、前記開口板に沿って回転する平板状に構成され、回転することによって前記冷風供給状態と前記暖風供給状態とを切り替える、空調機。
空調機であって、
冷風と暖風とを同時に吹き出すことが可能な送風装置（１０）と、
空調対象となる空間に送風する対象送風部（３１）及び空調対象とはならない空間に送風する非対象送風部（３２）を有する送風ダクト（３０）と、
前記対象送風部と前記非対象送風部とに送り込む空気を切り替える空気切替部（４０）と、を備え、
前記空気切替部は、
前記冷風が前記対象送風部に送り込まれ、前記暖風が前記非対象送風部に送り込まれる冷風供給状態と、前記暖風が前記対象送風部に送り込まれ、前記冷風が前記非対象送風部に送り込まれる暖風供給状態と、を切り替え、
前記送風装置は、冷凍サイクルを構成するエバポレータ（１３）及びコンデンサ（１２）を有し、
前記冷風は、冷媒を蒸発させるエバポレータを空気が通ることによって供給され、
前記暖風は、前記冷媒を凝縮するコンデンサを空気が通ることによって供給され、
前記送風装置は、前記エバポレータ及び前記コンデンサに同時に空気を送り込むファン（１１）を有し、
前記ファンは遠心ファンであって、前記エバポレータ及び前記コンデンサが、前記ファンの回転軸方向から見て前記ファンを囲うように配置されている、空調機。
前記ファンの回転軸方向から見て、前記エバポレータが配置されている領域と、前記コンデンサが配置されている領域とが区分されている、請求項２記載の空調機。