JP3528962B2 - ヒートポンプ式空調機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はヒートポンプ式空調
機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のヒートポンプ式空調機では、騒音
などの問題から機械室などを設けて設置していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そのため設備コスト高
となる問題があった。そこで、これらの問題点を解決す
るヒートポンプ式空調機を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、同一本体ケーシング内に、蒸発器と、蒸
発器の冷暖運転切換自在な圧縮機と、蒸発器の循環冷媒
を熱交換する水冷コンデンサと、を設け、蒸発器へ送風
される外気と還気の各風量又は還気の風量を制御するダ
ンパ機構を、備え、圧縮機と水冷コンデンサを有する密
閉室と、蒸発器を有する送風室と、に区画し、消音兼用
として送風室を密閉室を囲むように凹状に配設した。さ
らに、蒸発器を風上側と風下側に二分割し、この２つの
分割蒸発器を各々別冷凍回路の圧縮機に接続した。さら
に、１台の水冷コンデンサで、２つの冷凍回路の循環冷
媒を熱交換するように構成した。さらに、水冷コンデン
サの熱媒を熱交換するコイルを設けたクーリングユニッ
トを、備え、このクーリングユニットに、室内排気を取
入れる排気口と、排気兼用のコイル用送風機と、を設け
た。さらに、クーリングユニットに、コイル熱媒流量を
制御自在なポンプを設けた。さらに、コイルの伝熱管を
楕円管にした。さらに、本体ケーシングに連通する複数
の室内吹出口の吹出風量信号を数値に置き換えてその合
計数値に基づいて給気風量と圧縮機の運転・停止を別個
に制御する制御装置を、設けた。さらに、蒸発器のフィ
ンチューブを楕円管にした。

【０００５】

【発明の実施の形態】

【実施例】図１〜図３は、本発明のヒートポンプ式空調
機の一実施例を示しており、この空調機は、本体ケーシ
ング１とクーリングユニット１９を備えている。この同
一本体ケーシング１内に、冷媒で空気を冷風又は温風に
熱交換する蒸発器５と、蒸発器５の冷暖熱交換運転切換
自在な圧縮機２と、蒸発器５の循環冷媒を熱交換する水
冷コンデンサ７と、を設ける。さらに本体ケーシング１
は、圧縮機２、切換弁、受液器等から成る冷房・暖房切
換自在な２つの冷凍回路４と、蒸発器５へ混合して送風
される外気Ｂと還気Ｃの各風量を個別に制御するダンパ
機構８と、を備えている。

【０００６】本体ケーシング１は、圧縮機２と水冷コン
デンサ７などを有する密閉室６と、蒸発器５などを有す
る送風室１０と、に区画し、消音兼用として送風室１０
を密閉室６を囲むように凹状に配設する。送風室１０に
は、蒸発器用送風機１２と加湿器１１を蒸発器５よりも
風下に設ける。このようにすれば圧縮機２などの騒音
は、密閉室６にて防音されると共に、たとえ密閉室外へ
僅かに騒音が漏れ出たとしても密閉室６の周囲の送風室
１０の凹状空間に拡散し反射・干渉して騒音エネルギー
が減衰され、確実に消音することができる。しかも送風
室１０の送風距離を長くとれるので送風室内で生じる騒
音の消音効果を同時に得られ、かつ外気Ｂと還気Ｃを十
分に混合した状態で蒸発器５に送風して空気と循環冷媒
との熱交換効率を良くすることができる。なお、送風機
１２を蒸発器５より風上に押込み式に設ければ外気Ｂと
還気Ｃの混合を一層良くでき、かつ室内への騒音漏出を
一層少なくできる。

【０００７】この本体ケーシング１には、送風室１０の
風上側に連通する還気口１３及び外気口１５と、送風室
１０の風下側に連通する給気口１４と、を形成し、外気
口１５には送風室１０への外気風量を調整する外気ダン
パ１７を、還気口１３には送風室１０への還気風量を調
整する還気ダンパ１８を、夫々設けて、ダンパ機構８を
構成する。還気口１３にはダクトを介して複数の室内吸
込口を連通連結し、給気口１４にはダクトを介して複数
の室内吹出口を連通連結し、室内を空調する。

【０００８】この給気口１４に連通する複数の室内吹出
口の吹出風量信号を数値（ポイント）に置き換えてその
合計数値に基づいて給気風量と各圧縮機２の運転・停止
を別個に制御する制御装置２０を、設ける。制御装置２
０はマイコンなどにて構成し、圧縮機２と送風機１２の
回転速度を制御する。制御装置２０は、送風機１２に別
個に回転速度の指令を出して風量を無段階又は段階的に
制御しかつ各圧縮機２に別個に回転速度の指令を出して
循環冷媒流量を無段階又は段階的に制御する。たとえ
ば、各室内吹出口に図示省略のセンサーを設け、そのセ
ンサーの吹出風量信号の合計数値（ポイント）の変動に
応じて、送風機１２の風量を増減制御し、冷凍回路４の
圧縮機２による冷媒流量を増減制御する。なお、本発明
において圧縮機２の運転とは、冷媒流量の増減制御を行
わないもの（単に起動・停止を行うだけ）と、冷媒流量
の増減制御を行うものの両方が含まれるものとする。

【０００９】蒸発器５は風上側と風下側に距離を隔てて
所定割合で二分割し、２つの分割蒸発器５ａ、５ｂを各
々別冷凍回路４の圧縮機２に一対一で接続する。２つの
冷凍回路４、４の圧縮機２、２（風下側の分割蒸発器５
ｂ：風上側の分割蒸発器５ａ）の能力比は４：６に設定
するのが最適であるが、これ以外の割合でもよい。通
常、同一の蒸発器で冷房と暖房を切り替えて使用する場
合、暖房に要する能力は冷房時の６割程度である。その
ため、上述のような分割比にすることにより、暖房時に
は風上側の分割蒸発器５ａのみ即ち一方の冷凍回路４の
圧縮機２のみを使用するだけでよく省エネ化を図れる。

【００１０】２つの冷凍回路４、４の循環冷媒は、１台
の水冷コンデンサ７で共用して熱交換するように構成す
る。水冷コンデンサ７には水などの各種熱媒を用いて冷
凍回路４の循環冷媒を熱交換するが、寒冷地などでは凍
結防止のためにブライン液などを用いて熱交換してもよ
い。水冷コンデンサ７の熱媒はクーリングユニット１９
のコイル２３にて熱交換する。このクーリングユニット
１９には、ダクトを介して室内排気を取入れる排気口２
４と、排気兼用のコイル用送風機２５と、コイル熱媒流
量を制御自在なポンプ２６と、を設ける。このクーリン
グユニット１９では、排気熱（室内からの冷気など）を
利用してコイル２３の熱交換負荷を下げることができ、
あたかも全熱交換器を用いたような効果をコイル２３の
みで得ることができる。なお、蒸発器５のフィンチュー
ブとコイル２３の伝熱管は楕円管（図３参照）にするの
が好ましいが円形管でもよい。

【００１１】このヒートポンプ式空調機による運転例を
説明する。 冷房／暖房運転 外気ダンパ１７、還気ダンパ１８を開き、外気口１５か
らの外気Ｂと還気口１３からの還気Ｃとを所定割合で混
合させ、蒸発器５を介して給気口１４から室内へ給気し
冷暖房を行う。暖房時に加湿する場合は、加湿器１１も
作動させ、加湿した温風を室内へ給気し、暖房を行う。
このとき、２つの分割蒸発器５ａ、５ｂ（圧縮機２、
２）の一方又は両方の運転切換により、冷暖房能力を無
段階又は段階的に制御して温度調整できる。なお、外気
ダンパ１７を閉じて還気のみで冷暖房することもでき
る。

【００１２】外気冷房／換気運転 外気冷房又は換気運転する場合、圧縮機２、２を止めて
外気ダンパ１７と還気ダンパ１８を開いて、外気Ｂと還
気Ｃとを所定割合で混合させ給気口１４から室内へ給気
し外気冷房又は換気を行う。

【００１３】除湿／再熱運転 除湿／再熱運転する場合、外気ダンパ１７と還気ダンパ
１８を開いて、外気Ｂと還気Ｃとを所定割合で混合さ
せ、その混気を風上側分割蒸発器５ａの循環冷媒にて冷
却して除湿した後、その除湿空気を風下側分割蒸発器５
ｂの循環冷媒にて加熱して給気口１４から室内へ給気し
て空調する。このとき、冷凍回路４、４の各冷媒は１台
の水冷コンデンサ７の熱媒を介して熱交換するので、冷
媒と熱媒の熱交換だけでなく、それよりも温度差の大き
な冷媒同士（加熱用冷媒温度−冷却用冷媒温度）での熱
交換も行えて熱交換能力が高まる。

【００１４】なお、図示省略するが、外気口１５と外気
ダンパ１７を省略するも自由で、蒸発器５へ送風される
還気Ｃの風量を制御するダンパ機構８として空調機を構
成してもよい。この場合、外気の混ざった還気又は還気
のみを還気口１３から送風室１０に取入れる。また、こ
れらの各実施例において、蒸発器５を分割せずに１つと
し、冷凍回路４（圧縮機２）も１つとして空調機を構成
してもよい。

【００１５】

【発明の効果】請求項１の発明では、密閉室内で発生す
る騒音が本体ケーシング外に漏出するのを二重に防止で
きるので、機械室を別に設けたり騒音対策することな
く、マンションなどに容易に設置でき、設備コストを低
減できる。本体ケーシングのスペースを有効利用できて
デッドスペースが発生せずコンパクト化を図れる。請求
項２の発明では、１台のヒートポンプ式空調機で、外気
処理冷暖房運転、外気冷房運転、換気運転、除湿／再熱
運転を行える。任意の圧縮機を運転・停止させるだけで
能力調整でき、制御が容易で、制御機構の簡素化を図
れ、故障が少なく、無駄の少ない省エネ運転を行える。
請求項３の発明では、除湿／再熱運転などの場合におい
て水冷コンデンサで温度差の大きな冷媒同士（加熱用冷
媒温度−冷却用冷媒温度）での熱交換も行えて水冷コン
デンサの熱交換能力が高まる。請求項４の発明では、ク
ーリングユニットにおいて１台のコイル用送風機を排気
送風に兼用してあるので、排気専用送風機などが不要と
なり、部品点数の削減ができる。室内からの排気熱を利
用して水冷コンデンサの熱媒を効率良く熱交換でき省エ
ネを図れる。請求項５の発明では、蒸発器の運転状況に
応じて水冷コンデンサの熱交換能力を調整でき省エネを
図れる。請求項６と８の発明では、高風速で使用しても
圧力損失が増加せずかつ熱交換能力も低下しないので小
型の蒸発器とコイルを使用でき空調機を大幅にコンパク
ト化できる。また、通常風速では圧力損失が減少して熱
交換効率が向上するので小型の送風機を用いることがで
き騒音低減を図れる。請求項７の発明では、送風機の風
量と蒸発器の能力制御が容易となり、風量の絞りすぎを
なくすことができて、室内での気流分布が均一となって
温度むらがでない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す正面図である。

【図２】本発明の全体簡略構成図である。

【図３】要部断面図である。

【符号の説明】

１ 本体ケーシング ２ 圧縮機 ４ 冷凍回路 ５ 蒸発器 ５ａ 分割蒸発器 ５ｂ 分割蒸発器 ６ 密閉室 ７ 水冷コンデンサ ８ ダンパ機構 １０ 送風室 １９ クーリングユニット ２０ 制御装置 ２３ コイル ２４ 排気口 ２５ 送風機 ２６ ポンプ Ｂ 外気 Ｃ 還気

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24F 1/02 341

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一本体ケーシング１内に、蒸発器５
   と、蒸発器５の冷暖運転切換自在な圧縮機２と、蒸発器
   ５の循環冷媒を熱交換する水冷コンデンサ７と、を設
   け、圧縮機２と水冷コンデンサ７を有する密閉室６と、
   蒸発器５を有する送風室１０と、に区画し、消音兼用と
   して送風室１０を密閉室６を囲むように凹状に配設した
   ことを特徴とするヒートポンプ式空調機。
2. 【請求項２】 蒸発器５へ送風される外気Ｂと還気Ｃの
   各風量又は還気Ｃの風量を制御するダンパ機構８を、備
   え、蒸発器５を風上側と風下側に二分割し、この２つの
   分割蒸発器５ａ、５ｂを各々別冷凍回路４の圧縮機２に
   接続した請求項１記載のヒートポンプ式空調機。
3. 【請求項３】 １台の水冷コンデンサ７で、２つの冷凍
   回路４、４の循環冷媒を熱交換するように構成した請求
   項１又は２記載のヒートポンプ式空調機。
4. 【請求項４】 水冷コンデンサ７の熱媒を熱交換するコ
   イル２３を設けたクーリングユニット１９を、備え、こ
   のクーリングユニット１９に、室内排気を取入れる排気
   口２４と、排気兼用のコイル用送風機２５と、を設けた
   請求項１、２又は３記載のヒートポンプ式空調機。
5. 【請求項５】 クーリングユニット１９に、コイル熱媒
   流量を制御自在なポンプ２６を設けた請求項４記載のヒ
   ートポンプ式空調機。
6. 【請求項６】 コイル２３の伝熱管を楕円管にした請求
   項４又は５記載のヒートポンプ式空調機。
7. 【請求項７】 本体ケーシング１に連通する複数の室内
   吹出口の吹出風量信号を数値に置き換えてその合計数値
   に基づいて給気風量と圧縮機２の運転・停止を別個に制
   御する制御装置２０を、設けた請求項１、２、３、４、
   ５又は６記載のヒートポンプ式空調機。
8. 【請求項８】 蒸発器５のフィンチューブを楕円管にし
   た請求項１、２、３、４、５、６又は７記載のヒートポ
   ンプ式空調機。