(57)【要約】【課題】冷却空間の快適性が向上し、また、多量の水量を必要とせず、水分の蒸発効率のよく蒸発式凝縮機能を備えた凝縮器に給水できる一体型空気調和機を提供する。【解決手段】本一体型空気調和機は筐体を備え、この筐体の前面あるいは前面側近傍に蒸発器と熱交換した空気を吹出す第１の吹出口を設けるとともに、筐体の背面あるいは背面側近傍に凝縮審と熱交換した空気を吹出す第２の吹出口を設け、筐体の前面視互いに重合しないように蒸発器と凝縮器とを配置するとともに、蒸発器と凝縮器聞に蒸発器と凝縮器の両方に空気を送風するターボファンを設ける。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、凝縮器、膨張装置、蒸発器を連設した冷凍サイクルを同一筐体内に収納した一体型空気調和機において、
前記筐体に蒸発器と熱交換した空気を吹出す第１の吹出口を設けるとともに、凝縮器と熱交換した空気を吹出す第２の吹出口を設け、
前記筐体に前面から見て互いに重合しない状態で前記蒸発器と凝縮器を配置するとともに、
前記蒸発器と凝縮器間に蒸発器と凝縮器の両方に空気を送風するターボファンを設けたことを特徴とする一体型空気調和機。
【請求項２】
前記第１の吹出口を前記筐体の前面あるいは前面側近傍に設けるとともに、前記第２の吹出口を前記筐体の背面あるいは背面側近傍に設け、前記筐体の上面及び側面の少なくともいずれかに、第３の吹出口を設けたことを特徴とする請求項１記載の一体型空気調和機。
【請求項３】
前記第３の吹出口に、この第３の吹出口を適宜開閉するルーバーを設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の一体型空気調和機。
【請求項４】
前記凝縮器をフィンと伝熱管とから形成するとともに前記凝縮器の下部に前記蒸発器で発生したドレン水を貯留するドレン水貯溜部を設けかつ、
前記伝熱管の一部にフィンを取り付けない裸管部を設け、
この裸管部の表面に吸水作用を有する吸水部材を設けるとともに、
前記ドレン水貯溜部のドレン水を前記吸水部材に導く導水部材を設けることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の一体型空気調和機。
【請求項５】
前記導水部材は、毛細管現象を生じる繊維体からなることを特徴とする請求項４に記載の一体型空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一体型空気調和機に係り、特に小形化を可能とした一体型空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のユニット形の空気調和機は、筐体内に圧縮機、凝縮器、減圧機構、蒸発器、ファンを収容する構造となっており、筐体前面の冷風吹出口から吹出される冷風により局部的には涼感を得ている。しかしながら、筐体内に凝縮器に送風する凝縮器用ファン、蒸発器に送風する蒸発器用ファンの２つのファンを収納していることから、空気調和機全体が大型化し、重量も増大していた。そのため、空気調和機の設置スペースが大きくなるとともに、移動を容易に行うことができなかった。また、筐体後面の温風吹出口から吹出される温風が、冷風により冷却された空間内に入り込むことにより、図１５に示すように両者が熱交換し、室内空気の温度が平均化され、冷風が温度上昇して、冷却される空間の快適性の低下を招いている。また、冷風による冷熱量と温風による加熱量を比較すると加熱量の方が大きくなるため、室内全体では加熱される傾向となる。このため装置運転後、時間が経つにつれて冷却空間に対する温風（排熱）空間の割合が大きくなるため、室内の冷却された空間領域が空気調和機の運転後、徐々に減少していってしまい、運転中に部屋の換気を行ない、排熱を部屋の外に継続して排出する必要があった（特許文献１）。
【０００３】
また、特許文献１の問題を解決するために、凝縮器に散水し、水の顕熱、蒸発潜熱を利用し、凝縮温度を低下させて、排熱を抑制するものが提案されている（特許文献２）、しかしながら、この方式は多量の水量が必要であり、また、水の蒸発潜熱を利用するには水分量が多く、水分の蒸発効率の悪いという問題があった。
【特許文献１】特許平５−１７２３６８号公報
【特許文献２】実開平６−３５８３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、小形化可能で重量を低減できる一体型空気調和機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した目的を達成するため、本発明に係る一体型空気調和機は、圧縮機、凝縮器、膨張装置、蒸発器を連設した冷凍サイクルを同一筐体内に収納した一体型空気調和機において、前記筐体に蒸発器と熱交換した空気を吹出す第１の吹出口を設けるとともに、凝縮器と熱交換した空気を吹出す第２の吹出口を設け、前記筐体に前面から見て互いに重合しない状態で前記蒸発器と凝縮器を配置するとともに、前記蒸発器と凝縮器間に蒸発器と凝縮器の両方に空気を送風するターボファンを設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係る一体型空気調和機によれば、１つの送風機で凝縮器と蒸発器の両方に送風することができ、空気調和機全体を小形化できるとともに、重量を低減することができる一体型空気調和機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明に係る一体型空気調和機の一実施形態について添付図面を参照して説明する。
【０００８】
図１及び図２は本発明の一実施形態に係る一体型空気調和装置の外観図であり、図３はその縦断面図であり、図４はその正面を示す概念図である。
【０００９】
図１乃至図４に示すように、本発明に係る一体型空気調和装置１は、筐体２を備え、この筐体２には、前面上部に第１の吹出口としての冷風吹出口２ａ、前面中央部に空気吸込口２ｂ、背面下部に第２の吹出口としての温風吹出口２ｃが設けられている。
【００１０】
また、筐体２には、例えば、側面下部中央に第３の吹出口としてのエアカーテン気流を吹き出すためのエアカーテン用吹出口２ｄが設けられ、さらに、エアカーテン用吹出口２ｄにタイマー等で制御されるモータにより適宜開閉し、図５に示すようなルーバー２ｄ１が設けられるのが好ましい。
【００１１】
筐体２には、冷凍サイクル３及び送風機４が収納され、この冷凍サイクル３は、圧縮機５、凝縮器６、膨張装置（図示せず）、蒸発器７を配管接続してなっている。
【００１２】
蒸発器７は冷気吹出口２ａに対向するように筐体２の上部に配され、空気吸込口２ｂに対向するように送風機４が設けられ、また、温風吹出口２ｃに対向するように凝縮器６が配され、筐体２に前面視互いに重合しない状態で蒸発器７と凝縮器５が配置される。
【００１３】
蒸発器７の下方近傍にはドレンパン８が設けられ、また、凝縮器６の下方近傍にはドレン溜９が設けられており、ドレンパン８とドレン溜９はドレンホース１０によって通水可能に連通されている。
【００１４】
また、送風機４はケーシング４ａと、このケーシング４ａに収容されたターボファン４ｂからなり、ケーシング４ａは、その空気吸込開口４ａ１が空気吸込口２ｂに対向し、一側の空気吹出開口４ａ２が蒸発器７に対向し、さらに、他側の空気吹出開口４ａ３が凝縮器６に対向しており、送風機４により空気吸込口２ｂから吸込んだ空気を冷風吹出口２ａ、温風吹出口２ｃから吹出すとともに、空気吸込口２ｂから吸込んだ空気の一部を分流して、エアカーテン用吹出口２ｄから吹出すようになっている。
【００１５】
すなわち、ターボファン４ｂからは、その全周に亘って風が吹出され、この吹出された風をケーシング４ａで案内することにより、２方向への送風が可能であり、２個の送風機を用いるのに比べて部品点数を削減でき、空気調和機全体を小形化できるとともに、重量を低減することができる。その結果、空気調和機の設置スペースを小さくできるとともに、移動を容易に行うことができる。また、ケーシングの形状を工夫することにより、凝縮器側に送風する風量と蒸発器側に送風する風量との割合を調節することができる。
【００１６】
ケーシング４ａの下方には、圧縮機５が横置き状態で配されている。
【００１７】
図６に示すように、凝縮器６は、その大分部がフィン６Ａ１と伝熱管６Ａ２からなる空冷式凝縮器部６Ａと、その一部（例えば１本）が裸管部すなわち裸管状態の伝熱管６Ｂ２からなる蒸発式凝縮器部６Ｂからなっており、さらに、伝熱管６Ｂ２には吸水部材である吸水繊維６Ｂ３が被覆されている。また、吸水繊維６Ｂ３はその一部６Ｂ４が垂下して、導水部材をなし、ドレン溜９に達している。図７に示すように、伝熱管６Ｂ２はその内面に凹凸が形成された内面加工管を用いるのが好ましい。
【００１８】
なお、第１の吹出口は本実施形態のように筐体の前面に設ける場合に限らず、前面側近傍すなわち筐体の上面、下面及び側面の前面側に設けられてもよく、また、第２の吹出口は筐体の背面に設ける場合に限らず、背面側近傍すなわち筐体の上面、下面及び側面の背面側に設けてもよい。
【００１９】
また、導水部材は必ずしも吸水繊維と一体である必要はなく、また、導水部材は必ずしも吸水繊維である必要はない。
【００２０】
また、本実施形態では、空気吸込口を筐体の前面中央部に設ける例で説明したが、図８に示すように、冷風側空気吸込口２ｂ１、温風側空気吸込口２ｂ２が筐体２の背面に設けられてもよい。
【００２１】
次に本実施形態の一体型空気調和装置の使用方法について説明する。
【００２２】
局部的に冷却すべき場所に設置された一体型空気調和装置１の冷房運転を開始する。
【００２３】
冷房運転が開始されると、圧縮機５によって圧縮されて高温になった冷媒は、凝縮器６で熱交換する空気を加熱し、冷媒は凝縮されて液化し、さらに、膨張装置で減圧されて、蒸発器７で蒸発し、熱交換する空気を冷却する。一方、空気吸込口２ｂ、空気吸込開口４ａ１を介して送風機４に吸込まれた室内空気の一部は、送風機４を通り、上側空気吹出開口４ａ２から蒸発器７に向かって吹出され、上記のように蒸発器７で熱交換して冷却され、冷風吹出口２ａから吹出されて、局部的冷却を行う。この蒸発器７での空気と冷媒の熱交換過程において、冷却された空気中に含まれる水分が凝縮して凝縮水となり、蒸発器７のフィンに付着し、このフィンを伝わってドレンパン８で受けられ、ドレンホース１０を通り、ドレン溜９に溜められる。
【００２４】
また、送風機４に吸込まれた室内空気の残部は、送風機４を通り、下側空気吹出開口４ａ３から凝縮器６に向かって吹出され、上記のように凝縮器６で熱交換して加熱され、温風吹出口２ｂから筐体２外に吹出される。このような凝縮器６での空気と冷媒の熱交換過程において、圧縮機５から吐出された高温の冷媒は、最初に蒸発式凝縮器部６Ｂの伝熱管６Ｂ２と熱交換して冷却される。この伝熱管６Ｂ２と熱交換時、吸水繊維６Ｂ３と導水部材をなす吸水繊維の一部６Ｂ４の毛細管現象と浸透現象により、ドレン溜９の水分が、裸管状態の伝熱管６Ｂ２に供給されており、水の顕熱、蒸発潜熱を利用し、効果的に冷媒は冷却される。
【００２５】
その後、水分量が所定値になると浸透力の低下により、伝熱管６Ｂ２への水分供給が停止する。繊維に含まれた水分が凝縮器６の排熱によって蒸発し、繊維の含水量が低下すると再び、ドレン溜９から水分が供給される。この給水動作の繰返しにより、蒸発に必要な最低水量の供給が可能となり、水量の少ないドレン水の有効活用が可能である。
【００２６】
裸管状の伝熱管６Ｂ２は蒸発式凝縮器部６Ｂであり、冷媒側（内側）の熱伝達率より水側（外側）の熱伝達率が大きくなっているため、冷媒側の熱伝達率を向上させないと、熱通過率の向上が達成し難いが、内面加工管を使用することで裸管部分での凝縮能力を十分に発揮でき、熱交換効率を向上させることができる。
【００２７】
さらに、蒸発式凝縮器部６Ｂで冷却された冷媒は、空冷式凝縮器部６Ａで冷却されて液化する。このように凝縮器６と熱交換する空気は、比較的通風抵抗が大きい蒸発式凝縮器部６Ｂの面積を小さくし、その大部分を空気抵抗の小さい空冷式凝縮器とすることで凝縮器６の通風抵抗の低下を抑制することができる。また、凝縮器６の一部が蒸発式凝縮器部６Ｂで形成されていることから、凝縮器６の送風量を低下させることができ、その分蒸発器への送風量を増大できるとともに、室内への排熱量を減少させることができる。
【００２８】
上記のように、一体型空気調和装置１の冷房運転が開始されると、例えば、図９に示すように、蒸発器７で熱交換して冷却された冷気は、冷風吹出口２ａから筐体２の前面に吹出されて、局部的冷却を行ない、凝縮器６で熱交換して加熱された温風は、温風吹出口２ｃから筐体２の背面に吹出される。このとき、エアカーテン用吹出口２ｄはルーバーが設けられていない場合あるいは開放状態にある。
【００２９】
このような冷房運転が継続されると、図１０に示すように、筐体前面側の空間が冷風により空気が冷却される冷却空間、背面側の空間が排熱により室温の上昇する排熱空間となる。運転開始後からこの冷却空間、排熱空間の割合は徐々に大きくなる。
【００３０】
図１１に示すように、エアカーテン用吹出口２ｄからエアカーテン気流を吹出し、エアカーテン気流の方向に冷気及び温風の流れが曲げられ、室内壁面に沿って流れ、元の空間の方向に戻されるため、冷却空間、排熱空間が直接接して冷風と温風の混合が抑制され、排熱による影響をなくすことで冷気を冷却空間に集中させることができ、冷却空間の快適性が向上する。また、排熱によって室内全体の平均室温が上昇しても、冷却空間と排熱空間をエアカーテンにより遮断することで、冷却空間での空気の温度を一定に保つことができ、常に一定の快適性を得ることができる。さらに、冷風と温風の混合が抑制されることから、小さい蒸発能力で冷却空間を冷房することができるため、空気調和機の消費電力量を低減することが可能となる。
【００３１】
また、エアカーテン用吹出口２ｄにルーバー２ｄ１が設けられ、このルーバー２ｄ１よりエアカーテン用吹出口２ｄが閉塞状態にある場合、冷房運転開始直後など、空気調和機１からの排熱量の割合が部屋全体でそれほど大きくなく、エアカーテン気流が必要ない状況では、エアカーテン気流に使っていた分の風量を図１２に示すように、蒸発器７あるいは凝縮器６に送風することで蒸発能力あるいは凝縮能力を増加させることができ、結果的に冷房能力の高い運転を行なうことが可能となる。一方、運転開始から時間が経ち室内の排熱量が増加している状況では、図１３あるいは図１４に示すように、ルーバー２ｄ１の角度を変えて、エアカーテン気流の方向を変えることで、冷風と温風の混合が抑制され、排熱による影響をなくすことで、小さい冷房能力の運転でも冷却空間での快適性を維持することができ、装置の消費電力を低く抑えることができる。
【００３２】
上述のような本実施形態の一体型空気調和装置によれば、冷却空間の快適性が向上し、また、多量の水量を必要とせず、水分の蒸発効率がよい蒸発式凝縮機能を備えた一体型空気調和機が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態の一体型空気調和装置の外観図。
【図２】本発明の一実施形態の一体型空気調和装置の外観図。
【図３】本発明の一実施形態の一体型空気調和装置の縦断面図。
【図４】本発明の一実施形態の一体型空気調和装置の正面を示す概念図。
【図５】本発明の一実施形態の一体型空気調和装置のエアカーテン用吹出口及びルーバーを示す斜視図。
【図６】本発明の一実施形態の一体型空気調和装置に用いられる凝縮器の正面図。
【図７】本発明の一実施形態の一体型空気調和装置の凝縮器の蒸発式凝縮器部に用いられる伝熱管の斜視図。
【図８】本発明の他の実施形態の一体型空気調和装置の外観図。
【図９】本発明の一実施形態の一体型空気調和装置の使用時の室内空気調和状態を示す概念図。
【図１０】本発明の一実施形態の一体型空気調和装置の使用時の室内空気調和状態を示す概念図。
【図１１】本発明の一実施形態の一体型空気調和装置の使用時の室内空気調和状態を示す概念図。
【図１２】本発明の一実施形態の一体型空気調和装置の使用時の室内空気調和状態を示す概念図。
【図１３】本発明の一実施形態の一体型空気調和装置の使用時の室内空気調和状態を示す概念図。
【図１４】本発明の一実施形態の一体型空気調和装置の使用時の室内空気調和状態を示す概念図。
【図１５】従来の一体型空気調和装置の使用時の概念図。
【符号の説明】
【００３４】
１…一体型空気調和装置、２…筐体、２ａ…冷風吹出口、２ｂ…空気吸込口、２ｃ…温風吹出口、２ｄ…エアカーテン用吹出口、２ｄ１…ルーバー、３…冷凍サイクル、４ａ…送風機４ケーシング、４ａ１…空気吸込開口、４ａ２…上側空気吹出開口、４ａ３…下風側空気吹出開口、２ｂ…空気吸込口、５…圧縮機、６…凝縮器、６Ａ…空冷式凝縮器部、６Ａ１…フィン、６Ａ２…伝熱管、６Ｂ…蒸発式凝縮器部、６Ｂ２…伝熱管、６Ｂ３…吸水繊維、６Ｂ４…一部、７…蒸発器、ド８…レンパン、９…ドレン溜、１０…ドレンホース。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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