JP6723948B2 - 一体型空気調和機 - Google Patents

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この発明は、一体型空気調和機に係り、詳しくはユニットを居室内にて冷風機又は除湿機として使用する一体型空気調和機に関するものである。
従来より部屋の間取り等の関係で冷媒配管の接続工事が困難等の理由により、セパレートタイプの空気調和機を取付ることができない場合や、手軽に且つスポット的に冷風にて涼を求める場合に、小能力の圧縮機を内蔵し冷凍サイクルを備えた一体型の冷風機が利用されている。この冷風機は蒸発器にて冷却された冷風を前面の吹出口より吹き出すと同時に、凝縮器によって排熱された温風を背面から吹き出すものであった。このような冷風機は洗濯物の乾燥など目的で除湿機としても利用されている。
図7、図8は従来例の平面の概略断面図で、筐体に冷風用吸込口aと冷風用吹出口b、温風用吸込口c、温風用吹出口dとを有し、前記筐体内に圧縮機と膨張弁、蒸発器e、冷風用ファンf、凝縮器g、温風用ファンhとを有し、前記冷風用吸込口aと蒸発器e、冷風用ファンf、冷風用吹出口bとを連通して冷風用送風経路iを形成し、前記温風用吸込口cと凝縮器g、温風用ファンh、温風用吹出口dとを連通して温風用送風経路jを形成し、前記冷風用送風経路iと温風用送風経路jとを隔壁kを介して隣接配置し、前記冷風用吹出口b近傍に冷風用送風経路iと温風用送風経路jを連通するバイパス部lを前記冷風用吹出口b近傍備え、前記バイパス部lには冷風用吹出口bを閉塞すると共に、冷風用送風経路iと温風用送風経路jを連通する切換手段mを有し、前記切換手段mにて、前記冷風用吹出口bから冷風を吹き出す冷風モード(図7参照)と、冷風用吹出口bを閉塞して前記温風用吹出口dから乾燥風を吹き出す乾燥モード(図8参照)とを、選択する制御部を備える。
これによって、夏期には図7のように前面に備えた冷風用吹出口bから引き出される冷風を浴びることで、冷風機として使用する。冷風機として使用しないときには図8のように、冷風用吸込口aから吸い込んだ空気を蒸発器eで冷却し、蒸発器eでの結露により空気中の水分が取り除かれた乾燥空気を凝縮器gに導いて加熱し、背面に備えた温風用吹出口dから乾燥風を吹き出すことで乾燥機や除湿機として利用されている。(例えば、特許文献1参照)
特許4489571号公報
このような従来例の一体型空気調和機では、洗濯物を乾燥する目的で冬期の低温時に乾燥モード運転を続けると蒸発器eに霜が除々に発生し、蒸発器eが目詰まりをおこして熱交換ができなくなることを防止するために、霜の発生時には定期的に圧縮機を停止して冷風用ファンfのみを運転することで蒸発器eの霜を溶かす除霜運転が必要になる。これによって、除霜運転に費やす時間が長くなれば、洗濯物の乾燥時間が長くなり、できるだけ洗濯物の乾燥時間の短縮が必要であった。
上記課題を解決するために、特にその構成を、筐体に冷風用吸込口と冷風用吹出口、温風用吸込口、温風用吹出口とを有し、前記筐体内に圧縮機と膨張弁、蒸発器、冷風用ファン、凝縮器、温風用ファンとを有し、前記圧縮機と膨張弁、蒸発器、凝縮器とを冷媒配管で順次接続して冷凍サイクルを形成し、前記冷風用吸込口と蒸発器、冷風用ファン、冷風用吹出口とを連通して冷風用送風経路を形成し、前記温風用吸込口と凝縮器、温風用ファン、温風用吹出口とを連通して温風用送風経路を形成し、前記冷風用送風経路と温風用送風経路とを隔壁を介して隣接配置し、前記冷風用吹出口近傍に冷風用送風経路と温風用送風経路を連通するバイパス部を備え、前記バイパス部には切換手段を有し、前記切換手段は、冷風用吹出口を開くと共に、冷風用送風経路と温風用送風経路の間を閉じることで前記冷風用吹出口から冷風を吹き出す冷風モードと、前記冷風用吹出口を閉じると共に、冷風用送風経路と温風用送風経路を連通することで前記温風用吹出口から乾燥風を吹き出す乾燥モードとを、選択する制御部を備えた一体型空気調和機に於いて、前記蒸発器や蒸発器近傍の冷媒配管の温度を検知する熱交センサを備え、前記乾燥モード運転時に前記熱交センサの温度によって前記蒸発器に発生する霜の状態を検知し、前記圧縮機の運転を停止して冷風用ファンを運転することで蒸発器の霜を取り除く除霜運転中は、前記切換手段によって送風経路を冷風モード側に切り換える除霜制御部を有するものである。
この発明によれば、除霜運転中は切換手段によって送風経路を冷風モード側に切り換えることで、霜の付着した蒸発器を暖める冷風用吸込口から吸い込まれる空気は、蒸発器を通過後、温風用送風経路を通らず冷風用送風経路から直接冷風用吹出口から排出されるために、送風抵抗が少なくなることで蒸発器を通過する風量が増加することで除霜運転に費やす時間が短くなり、洗濯物の乾燥時間を短縮することができる。
この発明一実施例の冷風モード運転時の斜視図。 同冷風モード運転時の要部平面拡大断面図。 同乾燥モード運転時の要部平面拡大断面図。 同排気ダクトの取付を示す斜視図。 同除霜運転時の作動を示す説明図。 同制御回路の構成図。 他の実施例における除霜運転時の作動を示す説明図。 従来例の冷風モードの送風を示す概略断面図。 従来例の乾燥モードの送風を示す概略断面図。
この発明の空気調和機の実施形態について、図1〜6の図面を基に説明する。
1は空気調和機の筐体で、底板2と前面、上面、背面の中央にて係合する右枠3と左枠4にて構成している。前記筐体1内には冷凍サイクルの蒸発器5と凝縮器6と圧縮機7と膨張弁(図示せず)等を備え、前記蒸発器5の下流側には冷風用ファン8を、凝縮器6の下流側には温風用ファン9を設け、前記冷風用ファン8と温風用ファン9を同一の軸にて回転する送風モータ10を隔壁11の冷風用ファン8側に固定している。
前記右枠3は右側面の中央から上部にかけて冷風用吸込口12を備え、この冷風用吸込口12を吸込空気内の埃を除去するフィルタ13で覆っている。前記冷風用吸込口12の下方にはドレンタンク14を着脱するタンク穴15を設けている。前記ドレンタンク14装着時には、ドレンタンク14の外表面は右枠3の外表面と同一面に形成されている。前記冷風用吸込口12の上方には運搬時の手掛用凹部16が一体に形成されている。
前記左枠4は左側面の中央から上部にかけて温風用吸込口17を備え、この温風用吸込口17を冷風用吸込口12と同様にフィルタ13で覆っている。また前記右枠3の手掛用凹部16と対向する位置に同じ形状の凹部16が一体に形成されている。
前面下部中央の右枠3・左枠4の合わせ面から上方には前パネル18を備え、この前パネル18の上部には冷風用吹出口19を設けている。この冷風用吹出口19には冷風の左右方向の風向を調整すると共に停止時や乾燥モード運転時に冷風用吹出口19を閉じる縦ルーバ20が左右1対設けられ、この縦ルーバ20に冷風の上下方向の風向を調整する多数の横ルーバ21が取付けられている。
前記隔壁11の右側には、冷風用吸込口12と蒸発器5、冷風用ファン8、冷風用吹出口19を連通して冷風用送風経路22を形成し、また、前記隔壁11の左側には温風用吸込口17と凝縮器6、温風用ファン9、温風用吹出口23を連通して温風用送風経路24を形成している。
前記冷風用吹出口19の左側の冷風用送風経路22は、凝縮器6と温風用吸込口17の間の温風用送風経路24と連通するバイパス部25が設けられ、乾燥モード運転時に冷風を凝縮器6へ導いて加熱するものである。
前記縦ルーバ20は内側と外側の2枚の羽根が略平行に一体に形成され、この2枚の羽根の間に横ルーバ21が回動自在に設けられ、多数の横ルーバ21どうしは連接板(図示せず)によって接続されることで、各の横ルーバ21の角度を一定にするものである。
また、前記縦ルーバ20の左側内部には補助板26が設けられ、乾燥モード運転や運転停止時には縦ルーバ20はルーバーモータ27によって自動的に閉じられ、前記補助板26は縦ルーバ20と連動して縦ルーバ20の内側羽根に連なって、冷風用吹出口19を2重に閉塞することで、縦ルーバ20の外表面が冷風によって結露する事を防止するものである。
前記ルーバーモータ27は2個の縦ルーバ20と補助板26の軸を同時に回転する機構を有し直流のステップモータを使用している。前記補助板26によってバイパス部25の開閉を行うことで、冷風用送風経路22と温風用送風経路24の連通と遮断をコントロールすることができる。切換手段としての縦ルーバ20と補助板26とルーバーモータ27の作動によってバイパス部25の開閉を行うと同時に、冷風モードでの運転時には冷風用吹出口19を2重に閉塞することができる。
28は前記筐体1上面の前側に設けられた操作部で、運転停止を行う運転スイッチ29や冷風モード運転と除湿モード運転の切替を行うモード切替スイッチ30やタイマースイッチ31等を備えると共に、運転状態を表示する多数のランプ32を備えている。
前記温風用吹出口23は、筐体1上面の後ろ側から背面にかけて位置し、排気ルーバ33の切替で温風の吹き出し方向を上方向と後ろ方向に切替るものである。前記排気ルーバ33は上面と同一面で上面側の温風用吹出口23を覆い後方へ温風の排気を行う後方排気位置から、温風用吹出口23内部の左右に設けられた回動軸(図示せず)を支点として約90度手動にて後方へ回動する事で、排気ルーバ33は背面よりもやや突出する状態で、背面側の温風用吹出口23を覆い上方へ温風の排気を行うものである。
34は排気ダクトで、布やポリエチレン等の柔軟性薄膜材料で形成されたダクト本体35と、このダクト本体35の一端にテープ等によって取り付けられた接続具36で構成されている。また前記ダクト本体35は薄膜がつぶれて送風抵抗が大きくなる事を防止するために、プラスッチック製で直径約15cmの補強リング37が複数薄膜に縫い込まれている。
前記温風用吹出口23の背面側で、この吹出口23の左右と下側周囲にはコの字型の溝38を形成したダクト取付部39が右枠3や左枠4と一体に形成されている。
前記排気ダクト34を温風用吹出口23に取り付けるには、排気ルーバ33が上面側にあり、温風の吹き出し方向が後方側にセットされている状態であるかを確認し、前記接続具36をダクト取付部39の溝38に上方から挿入し、ダクト本体35を引き延ばして他端を窓等より部屋の外や廊下に出せば、補強リング37によって送風路が確保され、排気ダクト34のセットが完了する。
40は筐体1の背面で温風用吹出口23の下方に位置する収納部蓋で、この収納部蓋40と前記ファン8・9のファンケース41の間の空間に排気ダクト34の収納部42を形成している。
前記ファンケース41は樹脂成形により隔壁11と一体に設けられるか、又は別体に設けて爪等の係合で組み立てられて形成されている。
前記蒸発器5と凝縮器6は熱伝導性良好な多数のアルミウムフィンに銅管が貫通したフィンチューブ式の熱交換器である。前記底板2上には圧縮機7を備え、この圧縮機7と前記凝縮器6と、膨張弁等の膨脹装置(図示せず)と、蒸発器5等を順次冷媒配管で連通し冷凍サイクルを形成している。前記蒸発器5の下方にはドレンパン(図示せず)を設け、このドレンパンによって蒸発器5で発生した結露水を集め前記ドレンタンク14に蓄える。
43は制御部で、入力側に前記運転スイッチ29やモード切換スイッチ30等のスイッチ類と温度センサ44や湿度センサ45や熱交センサ46等が接続され、出力側には前記送風モータ10や圧縮機7やルーバモータ27やランプ32等が接続され、操作部28でのスイッチ操作や各センサ44・45・46の信号に応じて運転モードや送風量を変化させる。前記熱交センサ46は前記蒸発器5や蒸発器5近傍の冷媒配管の温度を検知し、冬期で室温が低下している状態で衣類の乾燥をするために乾燥モードで運転を行ったとき、前記熱交センサ46の検知温度によって蒸発器5に発生する霜の状態を検知する。また、前記蒸発器5に付着した霜の量が多くなって、蒸発器5による熱交換量が許容範囲を越えて低下した時に除霜運転を行う除霜制御部47を前記制御部43内に備えている。
冷風モード運転時の送風経路について説明すれば、縦ルーバ20によって冷風用吹出口19が開放され、同時に連動する補助板26がバイパス部25を閉じることで冷風用送風経路22と温風用送風経路24を分離する。これによって、冷風用吸込口12から吸い込まれた空気はフィルタ13で埃が取り除かれ、低温の蒸発器5で冷却された後、冷風用ファン8を通って、冷風用吹出口19から縦ルーバ20及び横ルーバ21で冷風が案内され吹き出される。また、同時に温風用吸込口17から吸い込まれた空気はフィルタ13で埃が取り除かれ、高温の凝縮器6で加熱され、温風用ファン9を通って温風用吹出口23から温風として排熱され、排気ダクト33が温風用吹出口23に接続されていれば、排気ダクト33で室外に排気が行われる。
次に、乾燥モード運転時の送風経路について説明すれば、縦ルーバ20によって冷風用吹出口19が閉じられ、同時に連動する補助板26がバイパス部25を開放することで冷風用送風経路22と温風用送風経路24を連通する。これによって、冷風用吸込口12から吸い込まれた空気はフィルタ13で埃が取り除かれ、低温の蒸発器5で冷却されることで空気中の水分が取り除かれた後、冷風用ファン8を通って、冷風用吹出口19へ向かうが、縦ルーバ20と補助板26によって冷風用吹出口19は閉塞されているので冷風はバイパス部25を通過して凝縮器6に送られ、凝縮器6で加熱された後、温風用ファン9を通って、温風用吹出口23から乾燥した空気が吹き出される。この乾燥空気で洗濯物の乾燥や室内の除湿を行うものである。
次に、乾燥モード運転時の除霜運転について図5を基に説明すれば、乾燥モード運転は前記に説明した送風経路で運転され圧縮機7は通常は冷凍回路を機能するために連続で運転を継続する。しかし、冬期で室温が低下している状態(例えば室温を5℃とした場合)で運転を継続すると蒸発器5の温度(熱交センサ46の温度)は約−5℃に低下する。蒸発器5を通過する空気中の水分が凍結して徐々に蒸発器5に付着し、蒸発器5に霜が付着することで蒸発器5の通風抵抗が大きくなり、蒸発器5の熱交換効率が低下することで、更に蒸発器5の温度(熱交センサ46の温度)が低下して付着する霜の量が増大する。そこで、蒸発器5の温度(熱交センサ46の温度)が−10℃以下まで低下した状態を所定時間(20分間)継続した場合に蒸発器5に付着した霜を取り除く除霜運転を行う。また、このような除霜運転を開始するタイミング(除霜開始の条件)は、圧縮機7や蒸発器5等の大きさなどそれぞれの機種によって異なる。
除霜開始の条件が成立すれば、除霜運転を開始し、圧縮機7を停止し送風モータ10の運転を継続することで、冷風用吸込口12から吸い込まれた室温の空気によって蒸発器5が暖められ付着した霜を溶かしていく、霜が溶けて熱交センサ46の温度が2℃になったら圧縮機7を再起動して乾燥運転に復帰する。このような除霜運転時一時的に、バイパス部25を閉じる方向に補助板26を回動し、縦ルーバ20を冷風用吹出口19が開放して冷風モードの送風回路にする。これによって、送風経路の抵抗が通常の乾燥モードに比べて減少することで、蒸発器5を通過する送風量が増加して霜を溶かす時間(除霜時間)を短縮し、除霜時間を短縮することで洗濯物の乾燥時間を短縮できる。この実施例では、送風経路を切り換えないでそのまま除霜運転を行った場合には、約17分の除霜運転が必要であるが、送風経路を切り換えて除霜運転を行った場合には約6分に短縮することができる。また、除霜運転時に冷風用吸込口12から前方に冷風を吹き出すが、除霜運転が必要になる室温は低温であることから空気調和機の周囲には、人は居ないと考えられるので、前方に冷風を吹き出すことで人に不快感をあたえるものではない。
また、図7のように、除霜運転時の送風路を冷風モード側と乾燥モード側に任意の時間で交互に切り換えれば、除霜運転の時間は約6〜17分の間に延びてしまうが、
前面の冷風用吸込口12が開き続けることで、使用者が乾燥モード運転行っているにもかかわらず勝手に冷房モード運転に切り換わったのではないかと勘違いすることを防止することができる。
このように、除霜運転中は切換手段20・26によって送風経路を冷風モード側に切り換えることで、霜の付着した蒸発器を暖める冷風用吸込口12から吸い込まれる空気は、蒸発器5を通過後、温風用送風経路24を通らず冷風用送風経路22から直接冷風用吹出口19から排出されるために、送風抵抗が少なくなることで蒸発器5を通過する風量が増加することで除霜運転に費やす時間が短くなり、洗濯物の乾燥時間を短縮することができる。
また、除霜運転時の送風路を冷風モード側と乾燥モード側に任意の時間で交互に切り換えることで、使用者が乾燥モード運転行っているにもかかわらず勝手に冷房モード運転に切り換わったのではないかと勘違いすることを防止することができる。また、
除霜運転中も温風用吹出口27から断続的に異なった風量で洗濯物への送風を行うことで洗濯物の乾燥時間を短縮することができる。
この発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
例えば、図7における冷風モードと乾燥モードの切換時間を同一の時間間隔で交互に切り換えたが、任意の時間に異ならせても良い。
1 筐体
5 蒸発器
6 凝縮器
8 冷風用ファン
9 温風用ファン
12 冷風用吸込口
17 温風用吸込口
19 冷風用吹出口
20 縦ルーバ(切換手段)
22 冷風用送風経路
23 温風用吹出口
24 温風用送風経路
25 バイパス部
26 補助板(切換手段)
43 制御部
46 熱交センサ
47 除霜制御部

Claims (2)

  1. 筐体に冷風用吸込口と冷風用吹出口、温風用吸込口、温風用吹出口とを有し、
    前記筐体内に圧縮機と膨張弁、蒸発器、冷風用ファン、凝縮器、温風用ファンとを有し、
    前記圧縮機と膨張弁、蒸発器、凝縮器とを冷媒配管で順次接続して冷凍サイクルを形成し、
    前記冷風用吸込口と蒸発器、冷風用ファン、冷風用吹出口とを連通して冷風用送風経路を形成し、
    前記温風用吸込口と凝縮器、温風用ファン、温風用吹出口とを連通して温風用送風経路を形成し、
    前記冷風用送風経路と温風用送風経路とを隔壁を介して隣接配置し、
    前記冷風用吹出口近傍に冷風用送風経路と温風用送風経路を連通するバイパス部を備え、
    前記バイパス部には切換手段を有し、
    前記切換手段は、冷風用吹出口を開くと共に、冷風用送風経路と温風用送風経路の間を閉じることで前記冷風用吹出口から冷風を吹き出す冷風モードと、
    前記冷風用吹出口を閉じると共に、冷風用送風経路と温風用送風経路を連通することで前記温風用吹出口から乾燥風を吹き出す乾燥モードとを、選択する制御部を備えた一体型空気調和機に於いて、
    前記蒸発器や蒸発器近傍の冷媒配管の温度を検知する熱交センサを備え、
    前記乾燥モード運転時に前記熱交センサの温度によって前記蒸発器に発生する霜の状態を検知し、前記圧縮機の運転を停止して冷風用ファンを運転することで蒸発器の霜を取り除く除霜運転中は、前記切換手段によって送風経路を冷風モード側に切り換える除霜制御部を有することを特徴とする一体型空気調和機。
  2. 前記除霜運転中は、前記切換手段によって送風経路を冷風モード側と乾燥モード側に交互に切り換えて運転する除霜制御部を有することを特徴とする請求項1記載の一体型空気調和機。
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