JP6388734B2

JP6388734B2 - 冷凍サイクル装置の室外機

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Publication number: JP6388734B2
Application number: JP2017556307A
Authority: JP
Inventors: 亮志阿部; 青木　正則; 正則青木
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-12-18
Filing date: 2015-12-18
Publication date: 2018-09-12
Anticipated expiration: 2035-12-18
Also published as: EP3392573B1; JPWO2017104085A1; EP3392573A4; CN207179851U; EP3392573A1; WO2017104085A1; US20180283704A1

Description

本発明は、建物等の建造物の外壁の内部に据え付けられる壁埋込型の冷凍サイクル装置の室外機に関する。

特許文献１には、従来の壁埋込型の冷凍サイクル装置の室外機の一例として、空気の吸入口と吹出口とを本体の同一面に有し、吹出口が吸込口の上方に配置された空気調和用の室外機が開示されている。特許文献１の室外機は、熱交換器の上方に送風機が配置されており、送風機の駆動により吸込口から吸い込まれた空気は、熱交換器で熱交換された後に、送風機を介して吹出口から吹き出されるように構成されている。すなわち、特許文献１の室外機は、吹出口から吹き出される空気の流れが、吸込口から吸い込まれる空気の流れと逆方向となるように構成されている。

特開平３−２１３９２８号公報

しかしながら、特許文献１の室外機の内部の風路は、吸込口から吸い込まれた空気を逆方向に方向転換して吹出口から吹き出すように構成されるため、内部を流れる空気の空力抵抗が大きくなる。したがって、特許文献１の室外機では、空力抵抗が大きくなることにより内部からの騒音が大きくなり、静音性を確保できないという課題があった。また、特許文献１の室外機では、送風機の送風性能を向上させるためには送風機を大きくする必要があり、熱交換器の熱交換性能を向上させるためには熱交換器を大きくする必要がある。したがって、室外機の小型化及び性能向上の両立を確保するのが困難であるという課題があった。

本発明は、上述の課題を解決するものであり、室外機の静音性を確保し、室外機の小型化及び性能向上の両立を確保することが可能な冷凍サイクル装置の室外機を提供することを目的とする。

本発明に係る冷凍サイクル装置の室外機は、建造物の外壁内部空間に据え付けられる冷凍サイクル装置の室外機であって、筐体と、前記筐体に収容される熱交換器と、前記熱交換器を通過する空気を誘引し、前記外壁内部空間に排出する第１の送風機と、前記第１の送風機により前記外壁内部空間に排出された空気を吸入して前記建造物の外側に排出する第２の送風機と、前記熱交換器及び前記第１の送風機が配置された第１の風路と、前記第２の送風機が配置された第２の風路とを前記筐体の内部で区画する仕切部材とを備える。

本発明によれば、熱交換された空気の流れを逆方向に変える風路を室外機の内部に設ける必要がないため、室外機の静音性が確保できるとともに、室外機の小型化が可能となる。また、室外機の内部で熱交換された空気の流れが滞留しないため、室外機の性能向上を図ることができる。したがって、本発明によれば、室外機の静音性を確保し、室外機の小型化及び性能改善の両立を確保することが可能な冷凍サイクル装置の室外機を提供することができる。

本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の室外機１の構造の一例を概略的に示した正面図である。本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の室外機１の構造の一例を概略的に示した背面図である。本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の室外機１の建築物の外壁２５への設置態様を示す概略図である。本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の室外機１の建築物の外壁２５への設置態様と、室外機１と冷媒配管４５により配管接続された室内機５０の設置態様とを示す概略図である。本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の室外機１の構造の一例を概略的に示した正面図である。本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の室外機１の構造の一例を概略的に示した背面図である。

実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の室外機１について説明する。図１は、本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の室外機１の構造の一例を概略的に示した正面図である。図１に示すように、室外機１は、薄型で立方体形状の外観を有する壁埋込型室外機として構成されている。

なお、図１を含む以下の図面では、各構成部材の寸法の関係及び形状は、実際のものとは異なる場合がある。また、以下の図面では、同一の又は類似する部材又は部分には、同一の符号を付すか、又は符号を付すことを省略している。また、以下の説明では、室外機１の各々の構成部材同士の前後、左右、若しくは上下の位置関係は、原則として、室外機１を使用可能な状態に設置したときの位置関係とする。また、室外機１の「正面」又は「前面」とは、室外機１を建造物の壁面に使用可能な状態に設置したときに室内側に位置する外郭面をいい、室外機１の「背面」とは、室外機１を建造物の壁面に使用可能な状態に設置したときに室外側に位置する外郭面をいう。また、室外機１の「左面」又は「右面」とは、室外機１を前面側から視たときの左側の外郭面又は右側の外郭面とする。

図１に示すように、室外機１の筐体１ａの正面側には、第１の前面パネル３及び第２の前面パネル５が設けられており、これらによって、室外機１の筐体１ａにおける正面側の外郭面が構成されている。室外機１の内部空間は、第１の仕切部材７によって左右に区画されており、第１の前面パネル３は、左側の区画を覆うパネルとして構成されている。また、第２の前面パネル５は、右側の区画の前面を覆うパネルとして構成されている。第１の前面パネル３及び第２の前面パネル５は、例えばネジ止めにより固定され、室外機１の内部のメンテナンスが可能なようにサービスパネルとして構成できる。第１の前面パネル３及び第２の前面パネル５は、例えば板金パネルとして構成される。

第１の前面パネル３には、第１の通気口９ａと、第２の通気口９ｂが設けられている。第１の通気口９ａは、室外機１の内部の空気を第１の送風機１１ａの回転駆動により外部に排出できるように配置されている。第２の通気口９ｂは、室外機１の外部の空気を第２の送風機１１ｂの回転駆動により吸入できるように配置されている。図１では、第１の通気口９ａが第１の前面パネル３の下方に１つ設けられており、第１の通気口９ａの上方には、第２の通気口９ｂが水平方向に整列して２つ設けられている。第１の通気口９ａ及び第２の通気口９ｂの形状は、例えば、第１の送風機１１ａ又は第２の送風機１１ｂの周りを取り囲む整流ベルマウスの開口部の形状と同一になるように円形形状とすることができる。また、第１の通気口９ａ及び第２の通気口９ｂは、例えば、通気カバーで覆われた構成にできる。なお、整流ベルマウス及び通気カバーについては、図１を含む以下の図面では図示していない。

第１の送風機１１ａ及び第２の送風機１１ｂは、室外機１の内部において、第１の仕切部材７によって分割された左側の区画に配置され、当該左側の区画は送風機室として構成されている。第１の送風機１１ａ及び第２の送風機１１ｂが配置される室外機１の内部の空間、すなわち、第１の仕切部材７によって分割された左側の区画を送風機室と称する。第１の送風機１１ａ及び第２の送風機１１ｂは、例えば、プロペラファン等の軸流ファンとして構成されている。第１の送風機１１ａ及び第２の送風機１１ｂは、第１の送風機１１ａの駆動により生成される空気流の向きが、室外機１の内部において、第２の送風機１１ｂの駆動により生成される空気流の向きと逆向きとなるように配置されている。

室外機１の内部において、第１の仕切部材７によって分割された右側の区画は、機械室として構成されている。機械室には、例えば図１に示すように、吸入した低圧冷媒を圧縮し、高圧冷媒として吐出する流体機械である圧縮機１３が収容されている。圧縮機１３は、例えばロータリ圧縮機、スクロール圧縮機等として構成される。機械室は、例えば、室外機１を構成する他の構成要素、例えば、アキュムレータ、油分離器、冷媒流路切替装置、受液器、減圧装置等を収容できるように構成してもよい。

図２は、本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の室外機１の構造の一例を概略的に示した背面図である。図２に示すように、室外機１の筐体１ａの背面側には、第１の背面パネル１５、第２の背面パネル１７、及び熱交換器１９が設けられており、これらによって、室外機１の筐体１ａにおける背面側の外郭面が構成されている。室外機１の送風機室は、第２の仕切部材２１によって上下に区画されており、第１の背面パネル１５は、上側の送風機室を覆うパネルとして構成されている。また、下側の送風機室には第１の送風機１１ａと、第１の送風機１１ａと水平方向に対向する熱交換器１９とが配置されている。また、第２の背面パネル１７は、室外機１の機械室を覆っている。第１の背面パネル１５及び第２の背面パネル１７は、例えばネジ止め又ははんだ付け等により固定される板金パネルとして構成される。

第１の背面パネル１５には、複数の排気口２３が設けられている。排気口２３は、第２の送風機１１ｂの回転駆動により、第２の通気口９ｂから室外機１の内部に吸入した空気を外部に排出できるように配置されている。図２では、排気口２３は水平方向に整列して２つ設けられている。排気口２３の形状は第２の通気口９ｂの形状と同様に、例えば、第２の送風機１１ｂの周りを取り囲む整流ベルマウスの開口部の形状と同一になるように円形形状とすることができる。また、排気口２３は、例えば、排気カバーで覆われた構成にできる。

熱交換器１９は、例えば、並列に配置された複数のフィンと、複数のフィンを貫通する伝熱管とを備えるフィンアンドチューブ型熱交換器として構成できる。熱交換器１９の形状は、平板形状に構成されたものであっても、上面視においてＵ字形状又はＬ字形状に構成されたものであってもよい。熱交換器１９は、室外機１に接続された室内機等に冷熱を提供する冷房運転時においては、凝縮器として機能し、室内機等に温熱を提供する暖房運転時においては、蒸発器として機能する。なお、冷凍サイクル装置が空気調和機である場合においては、凝縮器が放熱器と称され、蒸発器が冷却器と称される場合もある。

なお、第１の送風機１１ａは、熱交換器１９の外寸等を考慮してファン径が決定される。また、第２の送風機１１ｂは、熱交換器１９で熱交換された空気を外部に排出する風量を確保できるように、ファン径又は設置個数が決定される。

次に、本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の室外機１の設置態様について、図３及び図４を用いて説明する。

図３は、本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の室外機１の建築物の外壁２５への設置態様を示す概略図である。図４は、本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の室外機１の建物の外壁２５への設置態様と、室外機１と冷媒配管４５により配管接続された室内機５０の設置態様とを示す概略図である。図３及び図４では、室外機１の左面側から視た室外機１の内部構造が概略的に示されている。

図３に示すように、建物の外壁２５には、建物の外側に向けて開口した凹形状の外壁内部空間２７が形成されている。すなわち、外壁内部空間２７は、少なくとも室内空間２９との間に壁面３１を有するように、建物の外壁２５に形成されている。外壁内部空間２７の開口部には、グリル３３が取り付けられており、建物の外観を良くするとともに通気が可能となるように構成されている。

図３及び図４に示すように、室外機１は、室外機１の筐体１ａの正面側が室内空間２９側を向くように外壁内部空間２７に配置されている。また、図４に示すように、建物の外壁２５に形成された壁面３１には、メンテナンス扉３５を設け、室外機１の保守点検者が外壁内部空間２７に出入りできるように構成できる。前述したように、室外機１の筐体１ａの正面側に配置された第１の前面パネル３又は第２の前面パネル５は、サービスパネルとして構成できる。第１の前面パネル３又は第２の前面パネル５をサービスパネルとして構成することにより、室外機１の保守点検者は、室内空間２９からメンテナンス扉３５を開けて室外機１に近づき、サービスパネルを取り外して室外機１の内部にアクセスできる。サービスパネルは、室内空間２９側を向くように配置されているため、室外機１の保守点検者は、冷媒量の追加調整、制御基板の部品交換、配管接続部又は配線接続部の保守点検等のメンテナンス作業を室内空間２９側から容易にすることができ、建物の外側からの危険な作業は回避することができる。

また、図３及び図４に示すように、室外機１の内部の送風機室は、前述したように第２の仕切部材２１によって上下に区画されている。第２の仕切部材２１の下方には、熱交換器１９及び第１の送風機１１ａが配置された第１の風路３７が形成されている。第２の仕切部材２１の上方には、第２の送風機１１ｂが配置された第２の風路３９が形成されている。

また、図４に示すように、室外機１は、室内空間２９に冷熱又は温熱を供給する室内機５０が、冷媒配管４５を介して配管接続されている。例えば、冷凍サイクル装置が空気調和機である場合、冷房運転時においては、室内機５０には、室外機１から冷媒配管４５を介して低温低圧の二相冷媒が供給されて、室内機５０の室内側熱交換器において室内空気との間で熱交換が行われ、室内空間２９に冷熱が供給される。また、暖房運転時においては、室内機５０には、室外機１から冷媒配管４５を介して高温高圧の気相冷媒が供給されて、室内機５０の室内側熱交換器において室内空気との間で熱交換が行われ、室内空間２９に温熱が供給される。なお、図４においては、室内機５０は天井埋込型の室内ユニットとして構成されているが、例えば、床置型の室内ユニットとして構成してもよい。また、室内機５０は、室内空間２９に複数配置する構成としてもよい。

次に、冷凍サイクル装置の室外機１の駆動時における、室外機１で熱交換される空気の流れを説明する。図３及び図４では、冷凍サイクル装置の室外機１の駆動時の空気の流れが、符号Ａ〜Ｃの白抜きのブロック矢印で示されている。

室外機１が駆動されると、第１の送風機１１ａの回転駆動により、符号Ａに示すように、外気が室外機１の第１の風路３７に誘引され、熱交換器１９を通過する。熱交換器１９を通過した外気は、熱交換器１９の内部を流れる冷媒との間で熱交換が行われる。熱交換器１９で熱交換された空気は、第１の前面パネル３に設けられた第１の通気口９ａから外壁内部空間２７に排出される。外壁内部空間２７に排出された空気は、第２の送風機１１ｂの回転駆動により、符号Ｂに示すように外壁内部空間２７を還流し、第１の前面パネル３に設けられた第２の通気口９ｂから室外機１の第２の風路３９に吸入される。第２の通気口９ｂから吸入された空気は、第２の送風機１１ｂの回転駆動により、符号Ｃに示すように第１の背面パネル１５に設けられた排気口２３から排出される。

以上に説明したように、本実施の形態１の冷凍サイクル装置の室外機１は、建物等の建造物の外壁内部空間２７に据え付けられる冷凍サイクル装置の室外機１であって、筐体１ａと、筐体１ａに収容される熱交換器１９と、熱交換器１９を通過する空気を誘引し、外壁内部空間２７に排出する第１の送風機１１ａと、第１の送風機１１ａにより外壁内部空間２７に排出された空気を吸入して建造物の外側に排出する第２の送風機１１ｂと、熱交換器１９及び第１の送風機１１ａが配置された第１の風路３７と、第２の送風機１１ｂが配置された第２の風路３９とを筐体１ａの内部で区画する仕切部材、すなわち、第２の仕切部材２１とを備える。

本実施の形態１では、室外機１で熱交換された空気は、第１の風路３７を介して外壁内部空間２７に排出されている。また、外壁内部空間２７に排出された空気は、第２の仕切部材２１によって第１の風路３７と区画された第２の風路３９を介して建造物の外側に排出される。本実施の形態１では、熱交換された空気の流れを逆方向に変える風路を室外機１の内部に設ける必要がないため、室外機１の静音性が確保できるとともに、室外機１の小型化が可能となる。また、室外機１の内部で熱交換された空気の流れが滞留しないため、室外機１の性能向上を図り、室外機１の運転時の安定性及び信頼性を確保することができる。したがって、本実施の形態１の構成によれば、室外機１の静音性を確保し、室外機１の小型化及び性能向上の両立を確保することが可能な冷凍サイクル装置の室外機１を提供することができる。

また、本実施の形態１の冷凍サイクル装置の室外機１では、室外機１の内部で熱交換された空気の流れが滞留しないため、第１の送風機１１ａの回転駆動数を抑制することができ、室外機１におけるエネルギー消費量を削減することができる。

また、本実施の形態１の冷凍サイクル装置の室外機１では、第２の風路３９が第１の風路３７の上方に位置するように構成できる。この構成によれば、第２の風路３９から建造物の外側に排出された空気が、再度第１の風路３７に吸入されるいわゆるショートサーキットを抑制することができる。

また、本実施の形態１の冷凍サイクル装置の室外機１においては、筐体１ａは、建造物の室内側に配置された、第１の前面パネル３又は第２の前面パネル５の一例であるサービスパネルを備えるように構成できる。室外機１を設置する際には、室外機１の設置場所が確保できないため、室内空間２９と室外とを仕切る外壁２５の外壁内部空間２７に、室外機１を設置しなければならない場合がある。また、建造物の外観上の理由から、室内空間２９と室外とを仕切る外壁２５の外壁内部空間２７に、室外機１を設置しなければならない場合がある。この構成によれば、室内空間２９と室外とを仕切る外壁２５の外壁内部空間２７に、室外機１を設置しなければならない場合であっても、室内空間２９側からアクセスして室外機１の据え付け又は保守点検等のメンテナンス作業をすることができる。したがって、この構成によれば、室外機１のメンテナンスにおける作業効率を向上させることができる。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２について、図５及び図６を用いて説明する。図５は、本実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の室外機１の構造の一例を概略的に示した正面図である。図６は、本実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の室外機１の構造の一例を概略的に示した背面図である。

本実施の形態２は、上述の実施の形態１の変形例である。図５に示すように、室外機１の内部空間は、第２の仕切部材２１によって上下に区画されている。室外機１の内部空間の下側の区画は、第１の仕切部材７によって更に左右に区画されている。

室外機１の内部空間の右下側の区画は、第２の前面パネル５で覆われており、圧縮機等が収容される機械室として構成されている。図６に示すように、機械室の背面側は、第２の背面パネル１７で覆われている。

室外機１の内部空間の左下側の区画は、第１の通気口９ａが設けられた第３の前面パネル５５で覆われており、第１の送風機１１ａが配置されている。室外機１の内部空間の左下側の区画は、上述の実施の形態１における第１の風路３７に対応するものであり、図５では、第１の送風機１１ａが１つ配置されている。また、図６に示すように、室外機１の内部空間の左下側の区画の背面側には熱交換器１９が配置されている。

室外機１の内部空間の上側の区画は、第２の通気口９ｂが設けられた第４の前面パネル６０で覆われており、第２の送風機１１ｂが収容されている。室外機１の内部空間の上側の区画は、上述の実施の形態１における第２の風路３９に対応するものであり、図５においては、第２の送風機１１ｂが３つ収容されている。また、図６に示すように、室外機１の内部空間の上側の区画の背面側は、複数の排気口２３が設けられた第１の背面パネル１５で覆われている。

以上に説明したように、本実施の形態２の冷凍サイクル装置の室外機１において、筐体１ａには、圧縮機１３を収容する空間である機械室が設けられており、前記第２の風路は、前記機械室の上方に位置するように構成されている。この構成によれば、第２の風路３９に配置可能な第２の送風機１１ｂの個数を増加させることができるため、熱交換された空気の排出効率を向上させることができる。

その他の実施の形態．
本発明は、上述の実施の形態１に限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。例えば、上述の実施の形態は、空気調和機以外の冷凍サイクル装置、例えばヒートポンプ式給湯器にも適用可能である。

１室外機、１ａ筐体、３第１の前面パネル、５第２の前面パネル、７第１の仕切部材、９ａ第１の通気口、９ｂ第２の通気口、１１ａ第１の送風機、１１ｂ第２の送風機、１３圧縮機、１５第１の背面パネル、１７第２の背面パネル、１９熱交換器、２１第２の仕切部材、２３排気口、２５外壁、２７外壁内部空間、２９室内空間、３１壁面、３３グリル、３５メンテナンス扉、３７第１の風路、３９第２の風路、４５冷媒配管、５０室内機、５５第３の前面パネル、６０第４の前面パネル。

Claims

建造物の外壁内部空間に据え付けられる冷凍サイクル装置の室外機であって、
筐体と、
前記筐体に収容される熱交換器と、
前記熱交換器を通過する空気を誘引し、前記外壁内部空間に排出する第１の送風機と、
前記第１の送風機により前記外壁内部空間に排出された空気を吸入して前記建造物の外側に排出する第２の送風機と、
前記熱交換器及び前記第１の送風機が配置された第１の風路と、前記第２の送風機が配置された第２の風路とを前記筐体の内部で区画する仕切部材と
を備える冷凍サイクル装置の室外機。
前記第２の風路は、前記第１の風路の上方に位置する
請求項１に記載の冷凍サイクル装置の室外機。
前記筐体には、圧縮機を収容する空間である機械室が設けられており、
前記第２の風路は、前記機械室の上方に位置する
請求項２に記載の冷凍サイクル装置の室外機。
前記筐体は、前記建造物の室内側に配置されたサービスパネルを備える
請求項１〜３のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置の室外機。