特開 2024-89911 空気調和装置および空気調和システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024089911

(43)【公開日】2024-07-04

(54)【発明の名称】空気調和装置および空気調和システム

(51)【国際特許分類】

   F24F 1/022 20190101AFI20240627BHJP

   F24F 13/20 20060101ALI20240627BHJP

   F24F 13/32 20060101ALI20240627BHJP

   F24F 13/30 20060101ALI20240627BHJP

   F24F 1/0314 20190101ALI20240627BHJP

   F28D 15/02 20060101ALI20240627BHJP

【ＦＩ】

F24F1/022

F24F13/20 202

F24F13/32

F24F13/30

F24F1/0314

F28D15/02 A

【審査請求】有

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022205448

(22)【出願日】2022-12-22

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2024-06-07

(71)【出願人】

【識別番号】316011466

【氏名又は名称】日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000420

【氏名又は名称】弁理士法人ＭＩＰ

(72)【発明者】

【氏名】福冨 翔

(72)【発明者】

【氏名】高藤 亮一

【テーマコード（参考）】

3L049

【Ｆターム（参考）】

3L049BA01

3L049BA03

3L049BC01

(57)【要約】

【課題】 空気調和装置で生じた排熱を設置された空間に排出することなく空気調和を行う空気調和装置および空気調和システムを提供すること。
【解決手段】 冷凍サイクルを循環する冷媒と空気との熱交換によって空気調和を行う空気調和装置１００であって、熱源側熱交換器１１３を収容する第１の収容部と、利用側熱交換器１１１を収容する第２の収容部とを有する筐体１０３を備え、取付面が、筐体１０３の第１の収容部側にあり、熱源側熱交換器１１３が、取付面における筐体１０３の内側に接し、第１の収容部１１３にファンを含まないことを特徴とする。
【選択図】 図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷凍サイクルを循環する冷媒と空気との熱交換によって空気調和を行う空気調和装置であって、
熱源側熱交換器を収容する第１の収容部と、利用側熱交換器を収容する第２の収容部とを有する筐体を備え、
取付面が、前記筐体の前記第１の収容部側にあり、
前記熱源側熱交換器が、前記取付面における前記筐体の内側に接し、
前記第１の収容部にファンを含まないことを特徴とする、
空気調和装置。

【請求項2】

前記熱源側熱交換器が接する前記筐体の部分が金属である、請求項１に記載の空気調和装置。

【請求項3】

前記冷媒がＲ２９０である、請求項１に記載の空気調和装置。

【請求項4】

冷凍サイクルを循環する冷媒と空気との熱交換によって空気調和を行う空気調和装置と、前記空気調和装置を設置する設置部とを含む空気調和システムであって、
前記空気調和装置は、
熱源側熱交換器を収容する第１の収容部と、利用側熱交換器を収容する第２の収容部とを有する筐体を備え、
取付面が、前記筐体の前記第１の収容部側にあり、
前記熱源側熱交換器が、前記取付面における前記筐体の内側に接し、
前記第１の収容部にファンを含まず、
前記設置部は、前記空気調和装置を取り付ける面を備える、
空気調和システム。

【請求項5】

前記空気調和装置を取り付ける面が金属である、請求項４に記載の空気調和システム。

【請求項6】

前記設置部は、前記空気調和装置を取り付ける面との熱交換をする水配管を含む、請求項４に記載の空気調和システム。

【請求項7】

前記設置部は、前記空気調和装置を取り付ける面との熱交換をするヒートパイプを含む、請求項４に記載の空気調和システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、タスク領域において空気調和を行う空気調和装置および空気調和システムに関する。

【背景技術】

【0002】

オフィスなどの空間内において、特定の領域について空気調和を行うタスク空気調和装置が開発されている。ここで、特定の領域とは、例えば、作業者が使用する机の近傍が挙げられる。

【0003】

例えば、特開２００６－３１７０５４号公報（特許文献１）では、冷媒回路を収納するケーシングをオフィス机に着脱できる固定手段を備える空気調和装置が開示されている。特許文献１によれば、机で作業する人物を対象とした空気調和を行うことができる。

【0004】

ところで、屋内空間に設置するタスク空気調和装置は、熱交換され、排熱される空気は、空間内に排出される。そのため、特許文献１をはじめとする従来技術におけるタスク空気調和装置では、排出された空気が、空間内の温度に影響し、快適性を損なう場合があった。

【0005】

そこで、装置内で生じた排熱を設置された空間に排出することなく空気調和を行う空気調和装置が求められていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００６－３１７０５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、上記従来技術における課題に鑑みてなされたものであり、空気調和装置で生じた排熱を設置された空間に排出することなく空気調和を行う空気調和装置および空気調和システム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】

【0008】

すなわち、本発明によれば、
冷凍サイクルを循環する冷媒と空気との熱交換によって空気調和を行う空気調和装置であって、
熱源側熱交換器を収容する第１の収容部と、利用側熱交換器を収容する第２の収容部とを有する筐体を備え、
取付面が、前記筐体の前記第１の収容部側にあり、
前記熱源側熱交換器が、前記取付面における前記筐体の内側に接し、
前記第１の収容部にファンを含まないことを特徴とする、
空気調和装置が提供される。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、空気調和装置で生じた排熱を設置された空間に排出することなく空気調和を行う空気調和装置および空気調和システムが提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施形態における空気調和装置の概略を示す図。

【図2】本実施形態の空気調和システムを使用する環境の例を示す図。

【図3】本実施形態の空気調和装置の構成を示す図。

【図4】他の実施形態の空気調和システムにおいて衝立と組み合わせて空気調和装置を使用する例を示す図。

【図5】他の実施形態の空気調和システムにおいて衝立と組み合わせて空気調和装置を使用する例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明を、実施形態をもって説明するが、本発明は後述する実施形態に限定されるものではない。なお、以下に参照する各図においては、共通する要素について同じ符号を用い、適宜その説明を省略するものとする。

【0012】

図１は、本実施形態における空気調和装置１００の概略を示す図である。なお、説明する実施形態における空気調和装置１００は、空間内の特定の領域について空気調和を行うものであり、一般には「タスク空気調和装置（タスク空調機）」として参照される。特に、本実施形態の空気調和装置１００は、凝縮器として作用する熱交換器と、蒸発器として作用する熱交換器とが１つの筐体内に組み込まれた一体型の空気調和装置である。

【0013】

本実施形態の空気調和装置１００は、内部に冷媒が循環する冷凍サイクルを備え、冷房、暖房などの空気調和を提供することができる。また、空気調和装置１００は、可搬型とすることができ、任意の場所に設置することができる。

【0014】

図1に示すように、本実施形態の空気調和装置１００は、上方の吸気口１０１から空気を取り込み、装置内部で熱交換し、前方の吹出口１０２から空気調和された空気を吐出するものである。なお、吸気口１０１は、図１に示した配置に限られず、例えば、筐体の側面に設けられてもよい。

【0015】

本実施形態の空気調和装置１００は、例えば、オフィスのような空間で、机の衝立に設置されて使用され得る。これによって、当該机で作業をする人物に対して適切な空気調和を提供でき、当該人物の作業中の快適性を向上することができる。また、本実施形態の空気調和装置１００は、空気調和の工程において生じる排熱を空間内に排出しないため、空間温度に与える影響が少ない。したがって、例えば空間全体を空気調和している場合であっても（いわゆるアンビエント空調）、タスク空調を受ける人物以外の人物の快適性を損なうことなく動作することができる。

【0016】

図２は、本実施形態の空気調和システム１０を使用する環境の例を示す図である。図２に示すように、空気調和システム１０は、空気調和装置１００と、空気調和装置１００を設置する衝立２００と、机３００とを含む。なお、衝立２００は、空気調和装置１００を設置する設置部の一例であって、実施形態を限定するものではなく、衝立以外のものであってもよい。また、机３００は、必ずしも空気調和システム１０に含まれていなくてもよい。

【0017】

図２に示す空気調和システム１０では、空気調和装置１００は、衝立２００に設置され、机３００にて作業をする人物に対して、適切なタスク空調を提供する。すなわち、説明する実施形態において、衝立２００は、空気調和装置１００を所定の位置に取り付けることを可能とするとともに、机３００を使用する人物の作業空間を区画することができる。

【0018】

本実施形態における衝立２００は、設置部側取付面２０１を有する。設置部側取付面２０１は、空気調和装置１００の取付面と接触し、空気調和装置１００を固定するとともに、空気調和装置１００の排熱を促進する。したがって、設置部側取付面２０１は、熱伝導性を有する材料で構成されている。

【0019】

次に、空気調和装置１００の構成について説明する。図３は、本実施形態の空気調和装置１００の構成を示す図である。

【0020】

本実施形態の空気調和装置１００は、図３に示すように、吸気口１０１と吹出口１０２とを有する筐体１０３が、冷凍サイクルを構成する部品を収容する。また、空気調和装置１００の筐体において設置部に接する面（以下、取付面として参照する）には、排熱を促進するための金属部材１０４を備えることができる。さらに取付面は、空気調和装置１００と設置部とを固定するための固定手段１０５を備えることができる。固定手段１０５の一例として磁石を挙げることができ、例えば磁性を帯びた金属で設置部の設置部側取付面２０１を構成することで、空気調和装置１００と設置部とを固定することができる。

【0021】

空気調和装置１００は、冷凍サイクルを構成する熱源側ユニットを収容する熱源側収容部と、利用側ユニットを収容する利用側収容部とを区画する仕切り部材１０７を備えることができる。仕切り部材１０７は、各収容部の間で熱の移動が生じにくくするために、断熱材で構成することができる。

【0022】

また、空気調和装置１００は、熱交換器から生じる結露水を受けるトレイ１０６を備えることができる。トレイ１０６には、傾斜が設けられ、結露水が集まりやすくなっている。空気調和装置１００は、屋内で使用する可搬型のものを想定する場合には、結露水を外部に排出しない構成とすることが好ましい。

【0023】

空気調和装置１００の冷凍サイクルは、主に、利用側熱交換器１１１、ファン１１２、熱源側熱交換器１１３、膨張弁１１４、四方弁１１５、圧縮機１１６を含んで構成される。特に実施形態を限定するものではないが、利用側収容部には、利用側熱交換器１１１、ファン１１２が収容され、熱源側収容部には、熱源側熱交換器１１３、膨張弁１１４、四方弁１１５、圧縮機１１６が収容される。なお、四方弁１１５は、例えば空気調和装置１００が冷房機能のみ（または暖房機能のみ）である場合には不要である。冷凍サイクルは、サイクル内を循環する冷媒と、ファン１１２によって流れる空気とが熱交換することで、空気調和を行う。

【0024】

以下では、空気調和装置１００が冷房運転をした場合について説明する。空気調和装置１００が冷房運転する場合、利用側熱交換器１１１は蒸発器として動作し、熱源側熱交換器１１３は凝縮器として動作する。なお、図３における実線の矢印は冷房運転時の冷媒の流れを示している。

【0025】

熱源側熱交換器１１３から吐出された冷媒は、高温、高圧の状態の液体である。液冷媒は、膨張弁１１４により減圧され、低温、低圧の液冷媒となって、利用側熱交換器１１１に流入する。

【0026】

利用側熱交換器１１１では、ファン１１２によって生じた空気の流れによって、冷媒と空気との間で熱交換される。すなわち、低温、低圧の液冷媒は、熱交換によって、低温、低圧の気体となる。このとき、熱交換された空気は、ファン１１２によって、冷風となって吹出口１０２から吐出されることから、空気調和装置１００は冷房として機能する。

【0027】

利用側熱交換器１１１から吐出された冷媒は、四方弁１１５を経由して、圧縮機１１６に流入する。なお、冷房運転時において、四方弁１１５は、図３の実線で示す接続となり、暖房運転時には破線で示す接続となる。圧縮機１１６は、低温、低圧の気体冷媒を圧縮することで、高温、高圧の気体冷媒に変化させる。

【0028】

圧縮機１１６から吐出された高温、高圧の気体冷媒は、四方弁１１５を経由して、熱源側熱交換器１１３に流入する。熱源側熱交換器１１３は、冷媒と空気との熱交換を行い、冷媒を凝縮させ、高温、高圧の気体冷媒に変化させる。その後、冷媒は、膨張弁１１４に流入し、上記のサイクルを繰り返す。

【0029】

なお、暖房運転の場合は、四方弁１１５が破線で示した接続となり、冷媒の流れが、破線で示される矢印の方向となる。

【0030】

ところで、空気調和装置１００が冷房運転をする場合、熱源側熱交換器１１３は高温になるため、排熱する必要がある。従来は、熱源側熱交換器１１３に送風するファンを設けて筐体１０３の外部に排熱する手法が一般に用いられるが、一体型の空気調和装置の場合、空気調和された空気が吐出される空間に排熱されることとなるため、快適性の観点から好ましくない。

【0031】

そこで、本実施形態の空気調和装置１００は、空気調和装置１００を取り付ける面側（装置側取付面側）に熱源側熱交換器１１３を設ける。これによって、空気調和装置１００を使用箇所に取り付けた際、熱源側熱交換器１１３から生じた熱を、装置側取付面を介して設置部（例えば、衝立２００）に熱伝導させ、排熱することができる。

【0032】

したがって、本実施形態の空気調和装置１００は、図３に示すように、設置部である衝立２００に接する面（装置側取付面）の側に熱源側熱交換器１１３を配置する。また、本実施形態の空気調和装置１００は、装置側取付面の一部が熱伝導性に優れた材料で構成される。熱伝導性に優れた材料の一例として、金属部材１０４が挙げられる。すなわち、本実施形態において装置側取付面の一部は、金属部材１０４で構成され、これによって、熱伝導を効率的に行うことができ、排熱を促進することができる。また、図３に示すように、熱伝導の効率化の観点から、熱源側熱交換器１１３と金属部材１０４とを接触させる。

【0033】

空気調和装置１００を図３に示したような構成とすることで、冷凍サイクルの過程で生じた排熱を設置された空間に排出することなく空気調和を行うことができる。そのため、本実施形態の空気調和装置１００は、使用者の快適性を損なうことなく空気調和を行うことができる。

【0034】

また、空気調和システム１０は、熱源側熱交換器１１３に送風せずに、より効率的に熱伝導を行うための構成を備えることができる。例えば、他の好ましい実施形態では、空気調和装置１００が設置される設置部に排熱を促進する構成を設けてもよい。以下では、空気調和システム１０がさらなる構成を備える実施形態について、図４および図５を以て説明する。

【0035】

図４および図５は、他の実施形態の空気調和システム１０において衝立２００と組み合わせて空気調和装置１００を使用する例を示す図である。図４は、衝立２００が水配管２０２を備える例を示し、図５は、衝立２００がヒートパイプ２０３を備える例を示している。

【0036】

まず、図４について説明する。図４に示す衝立２００は、内部に水配管２０２を備える。図４に示すように水配管２０２は、空気調和装置１００が設置された空間の床面に配設された配管と接続され、設置部側取付面２０１に接している。水配管２０２を流れる水は、設置部側取付面２０１と熱交換することができる。

【0037】

例えば、空気調和装置１００が冷房運転する場合には、水配管２０２内には冷却水が流れる。この場合、空気調和装置１００の取付面は、冷凍サイクルの動作によって熱源側熱交換器１１３が高温となっているため、熱源側熱交換器１１３と接する筐体１０３の部分も高温になる。ここで、装置側取付面は設置部側取付面２０１と接しており、衝立２００の内部には冷却水が流れる水配管２０２があることから、高温となっている箇所を冷却水によって冷却でき、空間内に空気を排出することなく、熱を適切に処理することができる。

【0038】

また、例えば、空気調和装置１００が暖房運転する場合には、水配管２０２内には温水が流れる。この場合、空気調和装置１００の取付面は、冷凍サイクルの動作によって熱源側熱交換器１１３が低温となっているため、熱源側熱交換器１１３と接する筐体１０３の部分も低温になる。ここで、装置側取付面は設置部側取付面２０１と接しており、衝立２００の内部には温水が流れる水配管２０２があることから、低温となっている箇所を温水によって加熱でき、空間内に空気を排出することなく、熱を適切に処理することができる。

【0039】

次に、図５について説明する。図５に示す衝立２００は、内部にヒートパイプ２０３を備える。図５に示すようにヒートパイプ２０３は、衝立２００の設置部側取付面２０１と接触するように配置される。これによって、ヒートパイプ２０３は、設置部側取付面２０１と熱交換することができる。

【0040】

空気調和システム１０を図５に示すような構成とすることで、例えば、空気調和装置１００が冷房運転する場合において、高温となった熱源側熱交換器１１３の熱を、ヒートパイプ２０３を介して熱伝導させ、排出することができる。また、空気調和装置１００が暖房運転する場合には、低温の熱源側熱交換器１１３に、相対的に高温である周囲の熱を熱伝導させることができる。

【0041】

図４および図５に示したように、空気調和装置１００と、熱伝導を促進する構成を備える設置部とを組み合わせることで、より効率的に空気調和装置１００の排熱を処理することができる。したがって、説明する実施形態の空気調和装置１００のような一体型の装置であっても、空間内に排熱を排出することがなく、快適性を維持することができる。

【0042】

また、説明する実施形態では、空気調和装置１００の冷凍サイクルを循環する冷媒をＲ２９０とすることができる。Ｒ２９０は、ＧＷＰが低いものの可燃性があることから、冷凍サイクルでの充填量が制限される。しかしながら、本実施形態では可搬式小型空調機であることから、封入する冷媒量を少なくできるため、制限されない範囲での使用が可能となる。したがって、本実施形態の空気調和装置１００が、Ｒ２９０のような冷媒を用いても、安全性を損なわない。

【0043】

以上、説明した本発明の実施形態によれば、空気調和装置で生じた排熱を設置された空間に排出することなく空気調和を行う空気調和装置および空気調和システムを提供することができる。

【0044】

以上、本発明について実施形態をもって説明してきたが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、当業者が推考しうる実施態様の範囲内において、本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0045】

１０…空気調和システム、１００…空気調和装置、１０１…吸気口、１０２…吹出口、１０３…筐体、１０４…金属部材、１０５…固定手段、１０６…トレイ、１０７…仕切り部材、１１１…利用側熱交換器、１１２…ファン、１１３…熱源側熱交換器、１１４…膨張弁、１１５…四方弁、１１６…圧縮機、２００…衝立、２０１…設置部側取付面、２０２…水配管、２０３…ヒートパイプ、３００…机

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【手続補正書】

【提出日】2024-02-29

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷凍サイクルを循環する冷媒と空気との熱交換によって空気調和を行う空気調和装置であって、
熱源側熱交換器を収容する第１の収容部と、利用側熱交換器を収容する第２の収容部とを有する筐体を備え、
当該空気調和装置を設置部に取り付ける取付面が、前記筐体の前記第１の収容部側にあり、
前記熱源側熱交換器が、前記取付面における前記筐体の内側に接し、
前記第１の収容部にファンを含まず、
前記熱源側熱交換器が接する前記筐体の部分が金属である、
空気調和装置。

【請求項2】

前記冷媒がＲ２９０である、請求項１に記載の空気調和装置。

【請求項3】

冷凍サイクルを循環する冷媒と空気との熱交換によって空気調和を行う空気調和装置と、前記空気調和装置を設置する設置部とを含む空気調和システムであって、
前記空気調和装置は、
熱源側熱交換器を収容する第１の収容部と、利用側熱交換器を収容する第２の収容部とを有する筐体を備え、
当該空気調和装置を前記設置部に取り付ける取付面が、前記筐体の前記第１の収容部側にあり、
前記熱源側熱交換器が、前記取付面における前記筐体の内側に接し、
前記第１の収容部にファンを含まず、
前記設置部は、前記空気調和装置を取り付ける面を備え、
前記空気調和装置を取り付ける面が金属である、
空気調和システム。

【請求項4】

冷凍サイクルを循環する冷媒と空気との熱交換によって空気調和を行う空気調和装置と、前記空気調和装置を設置する設置部とを含む空気調和システムであって、
前記空気調和装置は、
熱源側熱交換器を収容する第１の収容部と、利用側熱交換器を収容する第２の収容部とを有する筐体を備え、
当該空気調和装置を前記設置部に取り付ける取付面が、前記筐体の前記第１の収容部側にあり、
前記熱源側熱交換器が、前記取付面における前記筐体の内側に接し、
前記第１の収容部にファンを含まず、
前記設置部は、前記空気調和装置を取り付ける面を備え、
前記設置部は、前記空気調和装置を取り付ける面との熱交換をする水配管を含む、空気調和システム。

【請求項5】

冷凍サイクルを循環する冷媒と空気との熱交換によって空気調和を行う空気調和装置と、前記空気調和装置を設置する設置部とを含む空気調和システムであって、
前記空気調和装置は、
熱源側熱交換器を収容する第１の収容部と、利用側熱交換器を収容する第２の収容部とを有する筐体を備え、
当該空気調和装置を前記設置部に取り付ける取付面が、前記筐体の前記第１の収容部側にあり、
前記熱源側熱交換器が、前記取付面における前記筐体の内側に接し、
前記第１の収容部にファンを含まず、
前記設置部は、前記空気調和装置を取り付ける面を備え、
前記設置部は、前記空気調和装置を取り付ける面との熱交換をするヒートパイプを含む、空気調和システム。