JP2002364873A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】空気調和機において、外気温度が低くても室内
温度を上昇させると共に均一な温度の空気流を吹出して
快適性を向上しつつ通風路背面壁への露付を防止して信
頼性の高い暖房モード除湿運転を可能とする。 【解決手段】室内熱交換器３を前面熱交換器１３と背面
熱交換器１８とに二分割して除湿弁２５を介して接続
し、背面熱交換器１４の後側を背面ケーシング８に近接
し前側を前方上方に傾斜させて配置し、圧縮機から出た
冷媒を前面熱交換器１３に導いてこの前面熱交換器１３
を凝縮器とし背面熱交換器１４を蒸発器とする暖房モー
ド除湿運転を行ない、この除湿運転時における冷媒出口
２４を背面ケーシング８に隣接する伝熱管１８より前方
に位置する伝熱管１８に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気調和機に係
り、特に冷暖房運転および除湿運転が可能な空気調和機
に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の空気調和機としては、特開平７−
１５８８８８号公報（従来技術１）に示されているよう
に、圧縮機出口側に設けた四方弁を介して冷媒流れ方向
を逆転して冷暖房運転を切り換える空気調和器におい
て、再熱しながら除湿運転を行なうように、除湿弁を介
して二分割された室内熱交換器のうち再熱用凝縮器とな
るべき除湿弁の上流側熱交換器を室外熱交換器と接続す
ると共に、除湿弁の下流側熱交換器を蒸発器として用い
て冷却・除湿運転を行ない、空気の温度低下を抑えるよ
うにした再熱方式のものがある。そして、従来技術１の
図３（Ｂ）に示すように、その室内熱交換器は、室内熱
交換器の背面熱交換器の後側が空気通路を形成する背面
壁に近接しその前側が前方上方に傾斜するようにして配
置されると共に、除湿運転時に前面側直立部が凝縮器と
し後方傾斜部が蒸発器として作用するように構成するこ
とが記載されている。

【０００３】また、従来の空気調和機としては、特開昭
５４−４７３５３号公報（従来技術２）に示されている
ように、圧縮機、室外熱交換器、熱的に二分割された室
内熱交換器、室外熱交換器と室内熱交換器の間に配置さ
れて冷房運転時および暖房運転時に絞り作用を行なう冷
暖房用絞り装置、二分割された室内熱交換器の間に配置
されて除湿運転時に絞り作用を行なう除湿用絞り装置、
および圧縮機の出口側に設けて前記室外熱交換器と記室
内熱交換器への冷媒の流れ方向を切り換える切換弁とを
冷媒配管で接続して冷凍サイクルを形成し、さらには圧
縮機から出た冷媒を室外熱交換器に導いてこの室外熱交
換器を凝縮器とし室内熱交換器を蒸発器とした冷房運転
と、圧縮機から出た冷媒を室内熱交換器に導いて室内熱
交換器を凝縮器とし室外熱交換器を蒸発器とした暖房運
転と、圧縮機から出た冷媒を前記室内熱交換器に導いて
室内熱交換器一方を凝縮器とし室内熱交換器の他方を蒸
発器とする暖房気味除湿運転とに切り換え可能に構成し
たものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来技術１で
は、除湿運転時に圧縮機から吐出された高温の冷媒が室
外熱交換器を経て室内熱交換器へ到達するまでに室外熱
交換器を介して外気によって冷却されるので、特に冬季
や梅雨時期など外気温度が低い時には再加熱能力が大幅
に低下し除湿運転時に室温が低下するという課題があっ
た。また、従来技術１には、除湿運転時における背面熱
交換器の最も低い温度になる冷媒出口の位置については
開示されておらず、背面熱交換器の冷媒出口を背面ケー
シングに近接して位置させた場合には背面ケーシングへ
の露付が生じて信頼性が低下することについては配慮さ
れていない。

【０００５】また、従来技術２では、暖房気味除湿運転
により室内の温度上昇を図りながら除湿することが示さ
れているが、暖房気味除湿運転の際に分割された室内熱
交換器の配置構成については開示されておらず、この除
湿運転時に蒸発器となる熱交換器を背面側に配置するこ
と、さらにはその冷媒出口を背面ケーシングに近接して
位置させた場合には背面ケーシングへの露付が生じて信
頼性が低下することについては配慮されていない。

【０００６】本発明の第１の目的は、外気温度が低くて
も室内温度を上昇させると共に均一な温度の空気流を吹
出して快適性を向上しつつ通風路背面壁への露付を防止
して信頼性の高い暖房モード除湿運転が可能な空気調和
機を得ることにある。

【０００７】本発明の第２の目的は、外気温度が低くて
も室内温度を上昇させると共に均一な温度の空気流を吹
出して快適性を向上しつつ通風路背面壁への露付を防止
して信頼性の高い暖房モード除湿運転が可能で、しかも
暖房モード除湿運転時の除湿性能および暖房運転時の暖
房性能の向上を図ることができる空気調和機を得ること
にある。

【０００８】本発明の第３の目的は、外気温度が低くて
も室内温度を上昇させると共に均一な温度の空気流を吹
出す暖房モード除湿運転により快適性を向上しつつ、通
風路背面壁への露付を抑制して信頼性が向上でき、しか
も限られた空間を利用して補助熱交換器を設置して暖房
モード除湿運転時の除湿性能および暖房運転時の暖房性
能の向上をより一層図ることができる空気調和機を得る
ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るための本発明の第１の特徴は、圧縮機、室外熱交換
器、熱的に二分割された室内熱交換器、前記室外熱交換
器と前記室内熱交換器との間に配置されて冷房運転時お
よび暖房運転時に絞り作用を行なう冷暖房用絞り装置、
前記二分割された室内熱交換器の前面熱交換器と背面熱
交換器との間に配置されて除湿運転時に絞り作用を行な
う除湿用絞り装置、前記圧縮機の出口側に設けて前記室
外熱交換器と記室内熱交換器への冷媒の流れ方向を切り
換える切換弁、を冷媒配管で接続して冷凍サイクルを形
成し、前記室内熱交換器に室内空気を通風する貫流ファ
ンおよびその通風路を形成する背面ケーシングを備え、
前記背面熱交換器は、後側が前記背面ケーシングに近接
し前側が前方上方に位置するように傾斜して配置すると
共に、前記圧縮機から出た冷媒を前記前面熱交換器に導
いてこの前面熱交換器を凝縮器とし前記背面熱交換器を
蒸発器とする暖房モード除湿運転時における冷媒出口
を、前記背面ケーシングに隣接する伝熱管より前方に位
置する伝熱管に形成したことにある。

【００１０】上記第２の目的を達成するための本発明の
第２の特徴は、圧縮機、室外熱交換器、熱的に二分割さ
れた室内熱交換器、前記室外熱交換器と前記室内熱交換
器との間に配置されて冷房運転時および暖房運転時に絞
り作用を行なう冷暖房用絞り装置、前記二分割された室
内熱交換器の前面熱交換器と背面熱交換器との間に配置
されて除湿運転時に絞り作用を行なう除湿用絞り装置、
前記圧縮機の出口側に設けて前記室外熱交換器と記室内
熱交換器への冷媒の流れ方向を切り換える切換弁、を冷
媒配管で接続して冷凍サイクルを形成し、前記冷凍サイ
クルは、前記圧縮機から出た冷媒を前記室外熱交換器に
導いてこの室外熱交換器を凝縮器とし前記室内熱交換器
を蒸発器とした冷房運転と、前記圧縮機から出た冷媒を
前記前面熱交換器に導いて前記室内熱交換器を凝縮器と
し前記室外熱交換器を蒸発器とした暖房運転と、前記圧
縮機から出た冷媒を前記前面熱交換器に導いてこの前面
熱交換器を凝縮器とし前記背面熱交換器を蒸発器とする
暖房モード除湿運転とに切り換え可能に構成し、前記室
内熱交換器に室内空気を通風する貫流ファンおよびその
通風路を形成する背面ケーシングを備え、前記背面熱交
換器は、後側が前記背面ケーシングに近接し前側が前方
上方に位置するように傾斜して配置すると共に、前記暖
房運転時および前記暖房モード除湿運転時に並列パスか
ら１パスとなって冷媒出口に至る冷媒パスを形成し、前
記冷媒出口に至る１パス部分を前記背面ケーシングに隣
接した並列パスの伝熱管より前方に位置して設けたこと
にある。

【００１１】上記第３の目的を達成するための本発明の
第３の特徴は、圧縮機、室外熱交換器、補助熱交換器と
熱的に二分割された主熱交換器とを有する室内熱交換
器、前記室外熱交換器と前記室内熱交換器との間に配置
されて冷房運転時および暖房運転時に絞り作用を行なう
冷暖房用絞り装置、前記二分割された主熱交換器の前面
熱交換器と背面熱交換器との間に配置されて除湿運転時
に絞り作用を行なう除湿用絞り装置、前記圧縮機の出口
側に設けて前記室外熱交換器と記室内熱交換器への冷媒
の流れ方向を切り換える切換弁、を冷媒配管で接続して
冷凍サイクルを形成し、前記冷凍サイクルは、前記圧縮
機から出た冷媒を前記室外熱交換器に導いてこの室外熱
交換器を凝縮器とし前記室内熱交換器を蒸発器とした冷
房運転と、前記圧縮機から出た冷媒を前記前面熱交換器
に導いて前記室内熱交換器を凝縮器とし前記室外熱交換
器を蒸発器とした暖房運転と、前記圧縮機から出た冷媒
を前記前面熱交換器に導いてこの前面熱交換器を凝縮器
とし前記背面熱交換器および前記補助熱交換器を蒸発器
とする暖房モード除湿運転とに切り換え可能に構成し、
前記室内熱交換器に室内空気を通風する貫流ファンおよ
びその通風路を形成する背面ケーシングを備え、前記背
面熱交換器は後側が前記背面ケーシングに近接し前側が
前方上方に位置するように傾斜して配置し、前記補助熱
交換器は、前記主熱交換器の風上側に配置すると共に、
暖房運転時および暖房モード除湿運転時に前記背面熱交
換器の出口側に接続され、冷媒出口を前記背面熱交換器
における背面ケーシングに隣接する伝熱管より前方に位
置する伝熱管に形成したことにある。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施例を図を用
いて説明する。各実施例の図における同一符号は同一物
または相当物を示す。

【００１３】まず、本発明の第１実施例の空気調和機を
図１から図３を参照しながら説明する。

【００１４】図１を参照しながら本実施例の空気調和機
の室内ユニットの全体構成を説明する。図１は本発明の
第１実施例に係る空気調和機用室内ユニットの内部構成
を示す縦断面図である。

【００１５】室内ユニット１は、箱体２内に配置された
室内熱交換器３、貫流ファン４、およびファンケーシン
グ５を備え、室内熱交換器３の前面部には吹出し口６と
一体に形成された前面露受け皿７を備え、室内熱交換器
３の背面下部には背面ケーシング８と一体に形成された
背面露受け皿９を備えて構成されている。箱体２の前面
には前面吸込み口１０が設けられ、その上部には上部吸
込み口１１が設けられ、下部には風向板１２を有する吹
出し口６が設けられている。

【００１６】室内熱交換器３は側面視でハの字状をなす
ように配置された前面熱交換器１３と背面熱交換器１４
から構成されている。そして、前面熱交換器１３は、貫
流ファン４の前面に直立するように配置された直立部１
３ａと、上部に傾斜配置された傾斜部１３ｂとから構成
されている。前記したように直立部１３ａの下部に前面
露受け皿７が配置され、背面熱交換器１４の下部には背
面露受け皿９が配置されている。

【００１７】また、室内熱交換器３は、それぞれ所定の
間隔を置いて並置された多数の伝熱フィン１７と、この
伝熱フィン１７に直角に挿入固着され内部を冷媒が流動
する多数のヘアピン曲げされた伝熱管１８とによって構
成されている。そして、前面熱交換器１３を構成するフ
ィン１７ａと背面熱交換器１４を構成するフィン１７ｂ
は互いに別体をなして形成され、前面熱交換器１３と背
面熱交換器１４は熱的に分離した別体の熱交換器を構成
している。また、前面熱交換器１３および背面熱交換器
は、通風方向に対して複数列（本実施例では２列）に形
成されている。

【００１８】そして、前面熱交換器１３は背面熱交換器
１４より伝熱面積が大きく形成されている。これによ
り、後述する暖房モード除湿運転に前面熱交換器１３の
凝縮能力を十分に発揮することができると共に、従来か
ら広く採用されている前面熱交換器１３が背面熱交換器
１４より大きなハの字状の室内熱交換器１３の構成を基
本的に利用でき、従来の生産設備を利用して容易に製作
することができる。

【００１９】伝熱管１８はベンドパイプや冷媒分岐管２
０を介して直並列に配管接続された冷媒パス２２を構成
している。冷媒パス２２の暖房運転時の冷媒入り口２３
は直立部１３ａの風下側に設けられ、その冷媒出口２４
は背面熱交換器１４の風上側で前面熱交換器の傾斜部１
３ｂに隣接して設けられている。

【００２０】冷媒パス２２は、除湿弁２５を挟んで前面
熱交換器１３に含まれる第一パス２２ａと、背面熱交換
器１４に含まれる第二パス２２ｂとに別れている。第一
パス２２ａは暖房運転時の冷媒入り口２３が風下側に位
置し全体として２パス（並列２通路）に構成されてい
る。そして、第二パス２２ｂは、暖房運転時に冷媒出口
２４となる風上側列の複数段（本実施例では風上側列の
大部分となる４段）が１パスに構成され、残りが並列２
パス（並列２通路）に構成されている。この並列２パス
は風上側列における背面ケーシング側に複数段（本実施
例では２段）有している。換言すれば、１パスはこの並
列パスの複数段より前方に背面ケーシング８から離れて
位置して複数段に形成されている。

【００２１】室内空気は貫流ファン４により矢印２７、
２８、２９のように前面吸込み口１０、上部吸込み口１
１から吸い込まれ、室内熱交換器３で冷媒と熱交換した
後、貫流ファン４を経て吹出し口６から室内に吹出され
る。

【００２２】次に、図２を参照しながら本実施例の空気
調和機の冷凍サイクルを説明する。図２は同空気調和機
の冷凍サイクル構成図である。

【００２３】冷凍サイクルは、室内熱交換器３、除湿運
転時に減圧絞りとして作用する除湿弁２５、室外熱交換
器３０、圧縮機３１、切換弁を構成する四方弁３２、減
圧器３３を有し、これらが冷媒配管３４によって接続さ
れて冷媒が循環するように構成されている。除湿弁２５
は除湿用絞り装置を構成し、減圧器３３は冷暖房用絞り
装置を構成するものである。この冷凍サイクルにおい
て、実線で示す矢印４０は暖房運転時および暖房モード
除湿運転時の冷媒流れ方向を示し、破線で示す矢印４１
は冷房運転時および冷房モード除湿運転時の冷媒の流れ
方向を示している。これらの冷媒流れ方向の切り換えは
四方弁３２を切り換えることによって行なわれる。

【００２４】除湿運転時には減圧器３３を全開にすると
ともに除湿弁２５を絞ることによって、除湿弁２５を介
して二つに分割された室内熱交換器３の一方が凝縮器
（加熱器）および他方が蒸発器として作用するように冷
凍サイクルが形成される。

【００２５】この除湿運転において、冷媒流れ方向が冷
房運転と同じ状態（矢印４１）で、除湿弁２５を絞る
と、背面熱交換器１４が凝縮器（加熱器）として、前面
熱交換器１３が蒸発器として作用し、冷房モード除湿運
転が行なわれる。すなわち、冷房モード除湿運転時の冷
媒は、圧縮機３１、四方弁３２、室外熱交換器３０、減
圧器３３（全開状態）、背面熱交換器１４（凝縮器とし
て作用）、除湿弁２５（絞り状態）、前面熱交換器１３
（蒸発器として作用）、四方弁３２、圧縮機３１の順に
循環する。

【００２６】また、冷媒流れ方向が暖房運転と同じ状態
（矢印４０）で除湿弁２５を絞ると、前面熱交換器１３
が凝縮器（加熱器）として、背面熱交換器１４が蒸発器
として作用し、暖房モード除湿運転が行なわれる。すな
わち、暖房モード除湿運転時の冷媒は、圧縮機３１、四
方弁３２、前面熱交換器１３（凝縮器として作用）、除
湿弁２５（絞り状態）、背面熱交換器１４（蒸発器とし
て作用）、減圧器３３（全開状態）、室外熱交換器３
０、四方弁３２、圧縮機３１の順に循環する。この暖房
モード除湿運転では、冷房モード除湿運転とは違って圧
縮機３１から吐出された高温冷媒が直接前面熱交換器１
３へ流入し室内空気を加熱できるので、室内を暖房しな
がら除湿運転を行なうことが可能となる。

【００２７】そして、除湿弁２５は、暖房運転時および
冷房運転時には通路が全開となり冷媒の流動抵抗となら
ない構造となっている。減圧器３３は除湿運転時には流
動抵抗とならないように通路を全開にできる機構が備え
られている。

【００２８】次に、暖房モード除湿運転時における動作
を具体的に説明する。暖房モード除湿運転時には、上述
したように、四方弁３２を暖房運転時と同様に切り換
え、減圧器３３を全開にすると共に、除湿弁２５を適当
に絞る。これにより、圧縮機３１から吐出される高温・
高圧の冷媒ガスは、実線の矢印４０で示すように、四方
弁３２および冷媒配管３４を通って、凝縮器として作用
する前面室内熱交換器１３の直立部１３ａに設けられた
冷媒入り口２３に流れ、さらに前面熱交換器１３の第一
パス２２ａに分流して流れて室内空気と熱交換し、高圧
・低温の液冷媒となって除湿弁２５に至る。

【００２９】この除湿弁２５で減圧されて低圧・低温と
なった冷媒は、蒸発器として作用する背面熱交換器１４
へ至り、背面熱交換器１４で室内空気と熱交換し、前面
熱交換器１３の傾斜部１３ｂに隣接して背面熱交換器１
４の風上側に設けられた冷媒出口２４から減圧器３３を
介して室外側熱交換器３０へ至る。この室外熱交換器３
０を通った冷媒は、四方弁３２を通って圧縮機３１に戻
り、ここで再び圧縮される。このようにして、冷凍サイ
クル内における循環サイクルを繰り返す。

【００３０】この暖房モード除湿運転において、室内空
気を貫流ファン４により矢印２７、２８、２９のように
流すものであり、室内空気は、凝縮器として作用する前
面熱交換器１３で加熱されると共に、蒸発器として作用
する背面熱交換器１４で冷却・除湿され、さらにこれら
が混合されて室内に吹出される。この場合、回転数を制
御して圧縮機３１の能力や貫流ファン４の送風能力を制
御することにより、除湿能力や吹出し空気温度を広範囲
で変えることができる。

【００３１】さらに、冷凍サイクルの動作を図３を参照
しながら説明する。図３は本実施例の空気調和機の冷凍
サイクル内を循環している冷媒の状態変化を模式的に示
すＴ−Ｓ線図である。

【００３２】図３に於いて、横軸は冷媒のエントロピＳ
（ｋＪ／ｋｇＫ）、縦軸は冷媒の温度Ｔ（℃）である。
Ｔｃは、凝縮器内の圧力に対応した凝縮温度であり、Ｔ
ｅは、蒸発器内の圧力に対応した蒸発温度であり、圧力
が低下すると温度Ｔｅも低下する。また、記号ＡとＣ
は、各々、凝縮器として作用する熱交換器の冷媒入り口
と冷媒出口を示している。また、記号ＤとＥは、各々、
蒸発器として作用する熱交換器の冷媒入り口と冷媒出口
を示している。さらに、区間Ａ−Ｂ１は冷媒過熱領域を
示し、区間Ｂ１−Ｂ２は飽和領域を示し、そして、区間
Ｂ２−Ｃは過冷却領域を示している。Ｑｈは加熱能力を
示し、Ｑｅは冷却能力を示し、Ｗｃは圧縮機入力を示し
ている。

【００３３】暖房モード除湿運転において、圧縮機３１
から吐出された高温・高圧の過熱冷媒ガス（図３のＡ
点）は、四方弁３２を介して室内熱交換器３を構成する
前面熱交換器１３の空気側下流２列目の入り口２３から
２パスに分かれて流入し、室内空気と熱交換し、高圧・
低温の液冷媒となって除湿弁２５に至る（図３のＣ
点）。除湿弁２５を経て低圧・低温の気液二相冷媒とな
り（図３のＤ点）、背面熱交換器１４の途中に設けられ
た分岐合流管２０で再び１パスに合流（図３のＥ１点）
し、空気側最上流１列目の伝熱管列を経て、前面熱交換
器１３の傾斜部１３ｂに隣接して設けられた冷媒出口２
４（図３のＥ２点）から流出する。この冷媒出口２４か
ら流出された冷媒は、減圧器３３、室外熱交換器３０、
四方弁３２を経て圧縮機３１に戻る（図３のＥ点）。な
お、この暖房モード除湿運転は、一般的に室外温度が低
い時に利用されるものであるため、室外熱交換器３０お
ける室外空気からの吸熱は極めて小さい。

【００３４】暖房モード除湿運転における暖房能力や除
湿量を確保するために圧縮機３１の能力をできるだけ増
大して運転することが行われる。このように圧縮機３１
の能力を増大すると、冷媒循環量が増えることにより１
パス部（図３Ｅ１−Ｅ２間）での流通抵抗が増大し、管
内の冷媒が低圧の気液二相冷媒となっている背面熱交換
器１４内の冷媒温度はＥ２点で示される冷媒出口２４の
温度が低下する。このため、この冷媒出口２４部分を通
過する室内空気は冷媒出口温度とほぼ同じ温度になるま
で冷却されるが、隣接する前面熱交換器１３を通過し加
熱された空気と隣り合わせに混合されて吹出されるの
で、室内の快適性が改善される。これと同時に、背面ケ
ーシング側（背面露受け皿側）の伝熱管１８の蒸発温度
が高く保たれているので、背面熱交換器１４の背面ケー
シング側を通過し背面ケーシング８に沿って層状に流れ
る気流温度もあまり低下することがなく、背面ケーシン
グ８への露付きが抑えられて信頼性が向上する。

【００３５】また、暖房運転の場合には、前記したよう
に除湿弁３３を全開に設定し冷媒を循環させるので、室
内熱交換器３全体が凝縮器として作用し、背面熱交換器
１４に設けられた冷媒出口２４からは過冷却された液冷
媒が減圧器３３へと送られる。このとき冷媒出口２４が
設けられている空気上流１列目が熱交換前の温度の低い
室内空気と熱交換されるので、熱交換効率が改善され暖
房能力が大幅に向上する。

【００３６】以上説明したように本実施例では、背面熱
交換器１４は、後側が背面ケーシング８に近接し前側が
前方上方に位置するように傾斜して配置すると共に、圧
縮機３１から出た冷媒を前面熱交換器１３に導いてこの
前面熱交換器１３を凝縮器とし背面熱交換器１４を蒸発
器とする暖房モード除湿運転時における冷媒出口２４
を、背面ケーシング８に隣接する伝熱管１８より前方に
位置する伝熱管１８に形成しているので、冬期や梅雨時
期などの室内湿度が高く室外温度が低い時でも暖房モー
ド除湿運転により室内温度を上昇させながら除湿運転を
行なうことができると共に、暖房モード除湿運転時にお
ける背面熱交換器１４の最も低い温度になる冷媒出口２
４に連なる伝熱管１８で冷却された空気流が前面熱交換
器１３で加熱された空気流と確実に混合されて温度が均
一化されて室内へ吹出されることとなり、暖房モード除
湿運転時の快適性を向上することができる。さらには、
背面熱交換器１４における背面ケーシング８に隣接した
伝熱管１８が背面熱交換器１４の中で最も低い温度にな
ることを回避することができ、これにより背面ケーシン
グ８に沿って流れる空気流の温度低下が抑制され、背面
ケーシング８の外表面への露付が防止されて信頼性の高
い暖房モード除湿運転を行なうことができる。

【００３７】そして特に、背面熱交換器１４の冷媒出口
２４を前面熱交換器１３に隣接する伝熱管１８に形成し
ているので、暖房モード除湿運転時における背面熱交換
器１４の最も低い温度になる冷媒出口２４に連なる伝熱
管１８で冷却された空気流が背面ケーシング８より最も
離れた中央側に形成されて、この温度の最も低い空気流
が前面熱交換器１３で加熱された空気流とより一層確実
に混合されて温度がより均一化されて室内へ吹出される
こととなり、暖房モード除湿運転時の快適性を向上する
ことができる。

【００３８】また、背面熱交換器１４は、暖房運転時お
よび暖房モード除湿運転時に並列パスから１パスとなっ
て冷媒出口２４に至る冷媒パスを形成し、冷媒出口２４
に至る１パス部分を背面ケーシング８に隣接した並列パ
スの伝熱管１８より前方に位置して設けているので、暖
房モード除湿運転時の除湿性能が向上できると共に安定
して得られ、且つ背面ケーシング８への露付を防止する
ことができ、しかも暖房運転時に暖房能力を増大するこ
とができる。すなわち、暖房モード除湿運転時におい
て、並列パスにより流通抵抗を小さくして冷媒循環量を
増大できることにより除湿性能を向上することができる
と共に、冷媒出口２４に至る１パス部分で冷媒循環量を
安定させてさらに温度の低い蒸発作用により除湿性能を
向上することができる。また、暖房運転では、並列パス
により流通抵抗を小さくして冷媒循環量を増大できるこ
とにより暖房性能を向上できると共に、冷媒出口２４に
至る１パス部分で過冷却して凝縮量を増大することがで
き、暖房能力を増大することができる。これらにより、
空気調和機として大幅な省エネルギー化を図ることがで
きる。

【００３９】そして特に、背面熱交換器１４は、室内空
気の通風方向に複数列に形成すると共に、冷媒出口２４
に至る１パス部分をその風上側列に位置して設けている
ので、暖房モード除湿運転時にこの１パス部分と室内空
気との温度差が大きくなって熱交換効率が改善され、除
湿能力を大幅に向上することができる。

【００４０】そして特に、背面熱交換器１４の冷媒出口
２４に至る１パス部分は、風上側列における並列パスの
複数段の伝熱管１８より前方に位置して複数段に設けて
いるので、暖房モード除湿運転時および暖房運転時にお
ける除湿性能および暖房性能のより一層の向上を図りつ
つ、室内へ吹出す空気の温度の均一化をより一層図るこ
とができる。

【００４１】次に、本発明の第２実施例を図４から図７
を参照しながら説明する。本実施例は、室内ユニット１
の外形寸法やデザイン上の制約があるため、その室内ユ
ニット内の限られたスペースの中で室内熱交換器の伝熱
面積を増やすことにより、さらに暖房能力および除湿能
力の向上を図ったものである。

【００４２】図４において、主熱交換器３Ａに加えて背
面熱交換器１４の風上側に配置された補助熱交換器４２
とから室内熱交換器３を構成し、暖房モード除湿運転時
には前面熱交換器１３が凝縮器として作用し、背面熱交
換器１４と補助熱交換器４２が蒸発器として作用するよ
うに冷凍サイクルを構成し、補助熱交換器４２の除湿運
転時の冷媒出口２４を前面熱交換器１３に隣接する側に
位置するとともに、好ましくは補助熱交換器４２のフィ
ン下端部５１が背面熱交換器１４のフィン長手方向（伝
熱管段ピッチ方向）下端部５０に対して上方に位置する
ように構成したものである。そして、補助熱交換器４２
は、背面熱交換器１４の段数より少ない段数で１列の１
パスで形成すると共に、背面熱交換器１４の風上側空間
に設置されている。

【００４３】本実施例の空気調和機における冷凍サイク
ルの動作について述べる。暖房モード除湿運転時には、
圧縮機３１から吐出される高温・高圧の冷媒ガスは、四
方弁３２および冷媒配管３４を通って、凝縮器として作
用する前面室内熱交換器１３の直立部１３ａに設けられ
た冷媒入り口２３から流入して分岐合流管２０を介して
２系統に分流し、室内空気と熱交換して高圧・低温の液
冷媒となり除湿弁２５に至る。除湿弁２５で減圧され低
圧・低温となった冷媒は蒸発器として作用する背面熱交
換器１４へ流入し、背面熱交換器１４内に設けられた分
岐合流管２０を介して再び１系統の冷媒流路に合流して
風上側に配置されている補助熱交換器４２に至り、前面
熱交換器１３に隣接して設けられた冷媒出口２４から減
圧器３３、室外側熱交換器３０、四方弁３２を経て圧縮
機３１に戻り、上記循環サイクルを繰り返す。

【００４４】そして、室内空気を貫流ファン４により矢
印２７、２８、２９のように流すと、室内空気は凝縮器
として作用する前面熱交換器１３で加熱されると同時
に、蒸発器として作用する補助熱交換器４２、背面熱交
換器１４で冷却・除湿され、さらにこれらが混合されて
室内に吹出される。この場合、回転数を制御して圧縮機
３１の能力や貫流ファン４の送風能力を制御することに
より、除湿能力や吹出し空気温度を広範囲に変えること
ができる。

【００４５】本実施例では、暖房モード除湿運転時に蒸
発器として作用する補助熱交換器４２の冷媒出口２４を
前面熱交換器１３の傾斜部１３ｂに隣接して設け、さら
に補助熱交換器４２のフィン下端部５１が背面熱交換器
１４のフィン長手方向（伝熱管段ピッチ方向）下端部に
対して上方に位置するように構成している。この場合、
第１実施例の場合と同様に蒸発器として作用する１パス
の冷媒回路での圧力損失が大きいため蒸発温度が最も低
くなる冷媒出口２４を、加熱器として作用する前面熱交
換器側に設けたので、出口冷媒で冷却された温度の低い
室内空気は前面熱交換器１３で加熱された空気と混合し
て室内へ吹出されるので快適性が改善される。これと同
時に、背面露受け皿側の蒸発温度が高く保たれているの
で背面熱交換器１４を通過し背面ケーシング８に沿って
層状に流れる気流温度もあまり低下することがなく、背
面ケーシング８への露付きが抑えられて信頼性が向上す
る。

【００４６】また、この場合、補助熱交換器４２のフィ
ン下端部５１が背面熱交換器１４のフィン長手方向（伝
熱管段ピッチ方向）下端部に対して図５に示すように距
離Ｌだけ上方に位置するように構成しているので、補助
熱交換器４２を経て背面熱交換器１４を通過する時の温
度低下に比べて、背面熱交換器１４のみを通過する時の
空気温度の低下が少ない。このため背面露受皿９を回り
込んで背面ケーシング側を流れる気流温度が全体として
高く保たれているので、背面ケーシング８に沿って層状
に流れる気流温度もあまり低下することがなく、背面ケ
ーシング８への露付きが抑えられて信頼性が向上する。

【００４７】ここで、補助熱交換器下端部５１と背面熱
交換器下端部５０との距離Ｌを変えたときの背面ケーシ
ング温度Ｔｗの一例を図５、図６に基づいて説明する。
このケーシング温度Ｔｗを求めるには、実験および数値
熱流体解析を行ない解明した。

【００４８】図６において縦軸は周囲温度Ｔａで正規化
した背面ケーシング８の壁面温度Ｔａ−Ｔｗを示し、横
軸は熱交換器段ピッチＤで正規化したＬ／Ｄを示してい
る。Ｌ／Ｄを増やしていくと、Ｌ／Ｄが１以上で急激に
壁面温度Ｔｗが上昇し（Ｔａ−Ｔｗが小さくなり）、以
後緩やかに上昇する傾向を示しているのがわかる。Ｌ／
Ｄを更に大きくしようとすると補助熱交換器が小さくな
ってしまい、伝熱面積増大効果が減少してしまうので、
Ｌ／Ｄの範囲としては１≦Ｌ／Ｄ≦３が好ましい。これ
により、除湿運転時のケーシング温度の上昇を達成でき
ると同時に、暖房運転時においては冷媒出口２４が設け
られている補助熱交換器４２が熱交換前の温度の低い空
気によって効率よく冷却されて熱交換効率が改善し、暖
房能力が大幅に向上するという効果を有効に維持するこ
とができる。

【００４９】また、デザイン上の都合により室内ユニッ
ト１の前面吸込み口１０や上面吸込み口１１の開口面積
が制約される場合に性能向上に有効な開口比率について
図５および図７に基づいて説明する。

【００５０】図７において、前面吸込口１０の間口寸法
をＬＦ、上面吸込口１１の間口寸法をＬＵとして、全間
口寸法ＬＦ＋ＬＵに対するＬＦの比率を変えた場合の背
面ケーシング温度Ｔｗを、図６と同様周囲温度Ｔａで正
規化して示す。前面間口寸法ＬＦを次第に小さくする
と、前面から吸込まれる風量２６が減少して、背面から
吸込まれる風量２８が増大するので、除湿運転時に背面
熱交換器１４を通過するときの空気温度の低下が少なく
なり、背面ケーシング温度Ｔｗが上昇する傾向を示す。
特にＬＦ／（ＬＦ＋ＬＵ）≧０．３で顕著になっている
のが分かる。しかし、ＬＦ／（ＬＦ＋ＬＵ）をさらに小
さくすると、Ｔｗは上昇するが、一方でさらに小さくす
ると（ＬＦ／（ＬＦ＋ＬＵ）≦０．１）ファン動力ＷＦ
が顕著に増大して省エネ性が悪化する。このため、開口
面積比率の範囲としては０．１≦ＬＦ／（ＬＦ＋ＬＵ）
≦０．３に設定するのが良い。これにより、除湿運転時
にはケーシング温度の上昇を達成できると同時に、暖房
運転時においては背面熱交換器１４と冷媒出口２４が設
けられている補助熱交換器４２を通過する風速が上がる
ので熱交換効率が改善し暖房能力が大幅に向上するとい
う効果を有効に維持することができる。

【００５１】次に、本発明の第３実施例を図８を参照し
ながら説明する。

【００５２】本実施例では、四方弁３２の切替が暖房運
転と同様の暖房モード除湿運転において、冷媒温度が最
も低くなる蒸発器の冷媒出口２４を凝縮器として作用す
る前面熱交換器１３に隣接するように配置する形態とし
て、蒸発器として機能する補助熱交換器４２を前面熱交
換器１３の直立部１３ａの前方に配置したものである。
なお、補助熱交換器４２を前面熱交換器１３の傾斜部１
３ｂの上方に配置しても良い。

【００５３】図８において、暖房モード除湿運転時に
は、圧縮機３１から吐出される高温・高圧の冷媒ガス
は、四方弁３２および冷媒配管３４を通って、凝縮器と
して作用する前面室内熱交換器１３の直立部１３ａに設
けられた冷媒入り口２３から流入して分岐合流管２０を
介して２系統に分流し、室内空気と熱交換して高圧・低
温の液冷媒となり除湿弁２５に至る。除湿弁２５で減圧
され低圧・低温となった冷媒は蒸発器として作用する背
面熱交換器１４のへ流入し、背面熱交換器１４内に設け
られた分岐合流管２０を介して再び１系統の冷媒流路に
合流して補助熱交換器４２に至り、前面熱交換器１３に
隣接して設けられた冷媒出口２４から減圧器３３、室外
側熱交換器３０、四方弁３２を経て圧縮機３１に戻り、
上記循環サイクルを繰り返す。

【００５４】この場合、第１実施例と同様に蒸発器とし
て作用する１パス冷媒回路での圧力損失が大きいため蒸
発温度が最も低くなる冷媒出口２４を有する補助熱交換
器４２で冷却された温度の低い室内空気は前面熱交換器
１３で再加熱されて室内へ吹出されるので快適性が改善
される。これと同時に、前面側の通気抵抗が増える分前
面から吸込まれる風速２６が低下し背面からの風速が増
大するので背面熱交換器１４の蒸発温度が上がる。これ
により、背面露受け皿側の蒸発温度が高く保たれている
ので背面熱交換器１４を通過し背面ケーシング８に沿っ
て層状に流れる気流温度もあまり低下することがなく、
背面ケーシング８への露付きが抑えられて信頼性が向上
する。

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば、外気温度が低くても室
内温度を上昇させると共に均一な温度の空気流を吹出し
て快適性を向上しつつ通風路背面壁への露付を防止して
信頼性の高い暖房モード除湿運転が可能な空気調和機を
得ることことができる。

【００５６】また、本発明によれば、外気温度が低くて
も室内温度を上昇させると共に均一な温度の空気流を吹
出して快適性を向上しつつ通風路背面壁への露付を防止
して信頼性の高い暖房モード除湿運転が可能で、しかも
暖房モード除湿運転時の除湿性能および暖房運転時の暖
房性能の向上を図ることができる空気調和機を得ること
ことができる。

【００５７】また、本発明によれば、外気温度が低くて
も室内温度を上昇させると共に均一な温度の空気流を吹
出す暖房モード除湿運転により快適性を向上しつつ、通
風路背面壁への露付を抑制して信頼性が向上でき、しか
も限られた空間を利用して補助熱交換器を設置して暖房
モード除湿運転時の除湿性能および暖房運転時の暖房性
能の向上をより一層図ることができる空気調和機を得る
ことことができる。

【００５８】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の空気調和機の室内ユニッ
トの縦断面図である。

【図２】同空気調和機の室内ユニットの断面部分を含む
冷凍サイクルの構成図である。

【図３】同空気調和機の冷凍サイクルの暖房モード除湿
運転時のＴ−Ｓ線図である。

【図４】本発明の第２実施例の空気調和機の室内ユニッ
トの縦断面図である。

【図５】同空気調和機の室内ユニットの寸法記号を記載
した縦断面図である。

【図６】同空気調和機の背面熱交換器と補助熱交換器と
の端部間距離に対する壁面温度特性図である。

【図７】同空気調和機の室内ユニットの吸込開口比率に
対する壁面温度特性図である。

【図８】本発明の第３実施例の空気調和機の室内ユニッ
トの断面部分を含む冷凍サイクルの構成図である。

【符号の説明】

１…室内ユニット、３…室内熱交換器、３Ａ…主熱交換
器、４…貫流ファン、５…ファンケーシング、７…前面
露受け皿、８…背面ケーシング、９…背面露受け皿、１
０…前面吸込み口、１１…上部吸込み口、１３…前面熱
交換器、１４…背面熱交換器、２１…冷媒入り口、２４
…冷媒出口、２５…除湿弁、３１…圧縮機、３２…四方
弁、３４…冷媒配管、４２…補助熱交換器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高藤 亮一 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 野中 正之 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 佐々木 重幸 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 下出 新一 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 大塚 厚 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立栃木テクノロジー内 (72)発明者 安永 泰久 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立栃木テクノロジー内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機、室外熱交換器、熱的に二分割され
   た室内熱交換器、前記室外熱交換器と前記室内熱交換器
   との間に配置されて冷房運転時および暖房運転時に絞り
   作用を行なう冷暖房用絞り装置、前記二分割された室内
   熱交換器の前面熱交換器と背面熱交換器との間に配置さ
   れて除湿運転時に絞り作用を行なう除湿用絞り装置、前
   記圧縮機の出口側に設けて前記室外熱交換器と記室内熱
   交換器への冷媒の流れ方向を切り換える切換弁、を冷媒
   配管で接続して冷凍サイクルを形成し、 前記室内熱交換器に室内空気を通風する貫流ファンおよ
   びその通風路を形成する背面ケーシングを備え、 前記背面熱交換器は、後側が前記背面ケーシングに近接
   し前側が前方上方に位置するように傾斜して配置すると
   共に、前記圧縮機から出た冷媒を前記前面熱交換器に導
   いてこの前面熱交換器を凝縮器とし前記背面熱交換器を
   蒸発器とする暖房モード除湿運転時における冷媒出口
   を、前記背面ケーシングに隣接する伝熱管より前方に位
   置する伝熱管に形成したことを特徴とする空気調和機。
2. 【請求項２】請求項１において、前記背面熱交換器の冷
   媒出口を前記前面熱交換器に隣接する伝熱管に形成した
   ことを特徴とする空気調和機。
3. 【請求項３】圧縮機、室外熱交換器、熱的に二分割され
   た室内熱交換器、前記室外熱交換器と前記室内熱交換器
   との間に配置されて冷房運転時および暖房運転時に絞り
   作用を行なう冷暖房用絞り装置、前記二分割された室内
   熱交換器の前面熱交換器と背面熱交換器との間に配置さ
   れて除湿運転時に絞り作用を行なう除湿用絞り装置、前
   記圧縮機の出口側に設けて前記室外熱交換器と記室内熱
   交換器への冷媒の流れ方向を切り換える切換弁、を冷媒
   配管で接続して冷凍サイクルを形成し、 前記冷凍サイクルは、前記圧縮機から出た冷媒を前記室
   外熱交換器に導いてこの室外熱交換器を凝縮器とし前記
   室内熱交換器を蒸発器とした冷房運転と、前記圧縮機か
   ら出た冷媒を前記前面熱交換器に導いて前記室内熱交換
   器を凝縮器とし前記室外熱交換器を蒸発器とした暖房運
   転と、前記圧縮機から出た冷媒を前記前面熱交換器に導
   いてこの前面熱交換器を凝縮器とし前記背面熱交換器を
   蒸発器とする暖房モード除湿運転とに切り換え可能に構
   成し、 前記室内熱交換器に室内空気を通風する貫流ファンおよ
   びその通風路を形成する背面ケーシングを備え、 前記背面熱交換器は、後側が前記背面ケーシングに近接
   し前側が前方上方に位置するように傾斜して配置すると
   共に、前記暖房運転時および前記暖房モード除湿運転時
   に並列パスから１パスとなって冷媒出口に至る冷媒パス
   を形成し、前記冷媒出口に至る１パス部分を前記背面ケ
   ーシングに隣接した並列パスの伝熱管より前方に位置し
   て設けたことを特徴とする空気調和機。
4. 【請求項４】請求項３において、前記背面熱交換器は、
   室内空気の通風方向に複数列に形成すると共に、前記冷
   媒出口に至る１パス部分をその風上側列に位置して設け
   たことを特徴とする空気調和機。
5. 【請求項５】請求項４において、前記背面熱交換器の冷
   媒出口に至る１パス部分は、風上側列における並列パス
   の複数段の伝熱管より前方に位置して複数段に設けたこ
   とを特徴とする空気調和機。
6. 【請求項６】圧縮機、室外熱交換器、補助熱交換器と熱
   的に二分割された主熱交換器とを有する室内熱交換器、
   前記室外熱交換器と前記室内熱交換器との間に配置され
   て冷房運転時および暖房運転時に絞り作用を行なう冷暖
   房用絞り装置、前記二分割された主熱交換器の前面熱交
   換器と背面熱交換器との間に配置されて除湿運転時に絞
   り作用を行なう除湿用絞り装置、前記圧縮機の出口側に
   設けて前記室外熱交換器と記室内熱交換器への冷媒の流
   れ方向を切り換える切換弁、を冷媒配管で接続して冷凍
   サイクルを形成し、前記冷凍サイクルは、前記圧縮機か
   ら出た冷媒を前記室外熱交換器に導いてこの室外熱交換
   器を凝縮器とし前記室内熱交換器を蒸発器とした冷房運
   転と、前記圧縮機から出た冷媒を前記前面熱交換器に導
   いて前記室内熱交換器を凝縮器とし前記室外熱交換器を
   蒸発器とした暖房運転と、前記圧縮機から出た冷媒を前
   記前面熱交換器に導いてこの前面熱交換器を凝縮器とし
   前記背面熱交換器および前記補助熱交換器を蒸発器とす
   る暖房モード除湿運転とに切り換え可能に構成し、 前記室内熱交換器に室内空気を通風する貫流ファンおよ
   びその通風路を形成する背面ケーシングを備え、 前記背面熱交換器は後側が前記背面ケーシングに近接し
   前側が前方上方に位置するように傾斜して配置し、 前記補助熱交換器は、前記主熱交換器の風上側に配置す
   ると共に、暖房運転時および暖房モード除湿運転時に前
   記背面熱交換器の出口側に接続され、冷媒出口を前記背
   面熱交換器における背面ケーシングに隣接する伝熱管よ
   り前方に位置する伝熱管に形成したことを特徴とする空
   気調和機。
7. 【請求項７】請求項６において、前記補助熱交換器は、
   前記背面熱交換器の段数より少ない段数で１列の１パス
   で形成すると共に、前記背面熱交換器の風上側空間に設
   置したことを特徴とする空気調和機。
8. 【請求項８】請求項６において、前記補助熱交換器は、
   段数で１列の１パスで形成すると共に、前記貫流ファン
   の前方に位置する前記背面熱交換器の風上側空間に設置
   したことを特徴とする空気調和機。