JP2006177573A - 空気調和機 - Google Patents

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Naoto Fujita
Seiei Nakayama
Toshiharu Nishizuka
Kenji Shirai
Atsushi Takeuchi
聖英 中山
健二 白井
淳 竹内
直人 藤田
俊治 西塚
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Matsushita Electric Ind Co Ltd
松下電器産業株式会社
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Abstract

【課題】本体をコンパクト化するために熱交換器を部分的に薄くしても、高温多湿状態での温度差のある空気の混入によるファン結露を防止できる空気調和機を提供すること。
【解決手段】室内熱交換器5は冷媒管7を下側1列、上側2列の部分1列に構成した前面熱交換器5aと、冷媒管7を2列に構成した背面熱交換器5bを逆Vの字に組合せて成り、前面熱交換器5aの上側2列部と背面熱交換器5bの風下側を冷房運転時に一連のパスの出口に構成するとともに前面熱交換器5aの上側2列部と背面熱交換器5bの風下側が過熱域になるように過熱度を制御することにより、冷媒管が2列である前面熱交換器の上側2列部や背面熱交換器を通過する空気温度を高めることで、前面熱交換器の下側1列部と前面熱交換器5aの上側2列部と背面熱交換器5bを通過する空気温度との温度差を小さくすることができ、ファン結露を防止することができる。
【選択図】図1

Description

本発明はコンパクト化とファン結露の防止を両立した空気調和機に関するものである。

従来、この種の空気調和機、特に分離形空気調和機の室内機等は居住空間を少しでも有効に利用することができるように、本体ケーシングをコンパクトでしかも薄形とすることが要求されており、ケーシングの奥行き寸法を短くしケーシングの薄形化を実現しているものとしてケーシングの前面又は上面の吸込口とケーシングの内部に設けたクロスフローファンとの間に熱交換器を配置し、熱交換器を、ケーシング前面とクロスフローファンとの間でドレンパン上にほぼ直立する第1熱交換器、第1熱交換器の上側に連設され且つ後方へ傾斜した第2熱交換器とにより構成し、第1熱交換器よりも第2熱交換器を厚く形成しているものがある(例えば、特許文献1参照)。

図7は、特許文献1に記載された従来の空気調和機の断面図を示すものである。図7に示すように、ケーシング前面1aとクロスフローファン4との間でドレンパン6上にほぼ直立する下側熱交換器18と、下側熱交換器18の上側に背面が一致するように連接部19で連設され且つ後方へ傾斜した上側熱交換器17とにより構成されている。
特開平9−210452号公報

しかしながら、前記従来の構成の、熱交換器を部分的に冷媒管1列に構成する場合には、冷房運転時に冷媒管の温度を一定にしても冷媒管1列部を通過する空気と冷媒管2列部を通過する空気の温度差が生じるため、高温多湿状態では温度差のある空気の混入によるファン結露が発生するという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、本体をコンパクト化するために熱交換器を部分的に冷媒管1列に構成し熱交換器を薄くしても、高温多湿状態での温度差のある空気の混入によるファン結露を防止できる空気調和機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の空気調和機は、室内熱交換器を冷媒管を下側1列、上側2列の部分1列に構成した前面熱交換器と冷媒管を2列に構成した背面熱交換器を逆Vの字に組合せて成し、前面熱交換器の上側2列部と背面熱交換器の風下側を冷房運転時に一連のパスの出口に構成するとともに前面熱交換器の上側2列部と背面熱交換器の風下側が過熱域になるように過熱度を制御したものである。

これによって、冷媒管が2列である前面熱交換器の上側2列部や背面熱交換器を通過する空気温度を高めることで、冷却が充分でない前面熱交換器の下側1列部を通過する空気温度との温度差を小さくすることができ、高温多湿状態でも温度差のある空気の混入によるファン結露を防止することができる。

また、本発明の空気調和機は、前面熱交換器の下側1列部のフィンの通風抵抗を前面熱交換器や背面熱交換器の2列部より増やしたものである。

これによって、風速の強い前面熱交換器の下側1列部のフィンの通風抵抗を増やすため、空気流入を防止する閉塞部材を別途設けることなく熱交換器全体の風速分布を均等に近づけることができるため熱交換能力の向上やファン結露の耐力向上、及びコストダウンを図ることができる。

本発明の空気調和機は、コンパクト化を実現しながら、熱交換能力の向上やファン結露の耐力向上、及びコストダウンを図ることができる。

第1の発明は、室内熱交換器を冷媒管を下側1列、上側2列に構成した前面熱交換器と、冷媒管を2列に構成した背面熱交換器を逆Vの字に組合せた構成とし、前面熱交換器の上側2列部と背面熱交換器の風下側を冷房運転時に一連のパスの出口に構成するとともに前面熱交換器の上側2列部と背面熱交換器の風下側が過熱域になるように過熱度を制御することにより、冷媒管が2列である前面熱交換器の上側2列部や背面熱交換器を通過する空気温度を高めることで、冷却が充分でない前面熱交換器の下側1列部を通過する空気温度との温度差を小さくすることができ、高温多湿状態でも温度差のある空気の混入によるファン結露を防止することができる。

第2の発明は、特に、第1の発明の制御する過熱度を、圧縮機の運転周波数やクロスフローファンの回転数により可変させることにより、常に最適な熱交換器温度に制御することとなり、より確実に温度差のある空気の混入によるファン結露を防止することができる。

第3の発明は、特に、第1または第2の発明の前面熱交換器の下側1列部のフィンの通風抵抗を、前面熱交換器や背面熱交換器の2列部より増やすことにより、空気流入を防止する閉塞部材を別途設けることなく熱交換器全体の風速分布を均等に近づけることができる、熱交換能力の向上やファン結露の耐力向上、及びコストダウンを図ることができる。

第4の発明は、特に、第3の発明の前面熱交換器の下側1列部のフィンの通風抵抗を、前面熱交換器や背面熱交換器の2列部より増やすのにスリット数を増やすことにより、前面熱交換器の下側1列部の冷却能力を上げることができるため、前面熱交換器の下側1列部を通過する空気温度と冷媒管が2列である前面熱交換器の上側2列部や背面熱交換器を通過する空気温度との温度差をさらに小さくすることができ、ファン結露の耐力向上及び性能向上を図ることができる。

第5の発明は、特に、第3〜4のいずれか1つの発明の前面熱交換器の下側1列部のフィンの通風抵抗を前面熱交換器や背面熱交換器の2列部より増やすのに、スリット高さを変えることにより、空気流入を防止する閉塞部材を別途設けることなく前面熱交換器の1列部を通過する風量の割合を減らすことができ、ファン結露の耐力向上及びコストダウンを図ることができる。

第6の発明は、特に、第1〜5のいずれか1つの発明の吸込口と前面熱交換器の下側1列部間に整流板を有することにより、前面熱交換器の下側1列部を通過する風量を減らすことで冷媒管が2列である前面熱交換器の上側2列部や背面熱交換器を通過する空気温度との温度差をさらに小さくすることができ、より確実に高温多湿状態でも温度差のある空気の混入によるファン結露を防止することができる。

第7の発明は、特に、第6の発明の整流板を、前面熱交換器の下側1列部の冷媒管と冷媒管の間に配置することにより、整流板が無駄に通風抵抗となることなく、整流効果を発揮することができ、より確実に高温多湿状態でも温度差のある空気の混入によるファン結露を防止することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施の形態における空気調和機の断面図を示すものである。

図1において、箱形のケーシング1の前面1aと上面1bに吸込口2を、下部に吹出口3をそれぞれ形成すると共に、ケーシング1の内部下方にはクロスフローファン4を設け、吸込口2とクロスフローファン4との間に室内熱交換器5を配置している。

室内熱交換器5は、図のように縦に断面して側方からみると、ドレンパン6上の冷媒管7を下側1列、上側2列に構成した一体型の前面熱交換器5aと、前面熱交換器5aの上側で連設され且つ後方下側へ傾斜した冷媒管7を2列に構成した背面熱交換器5bとを逆Vの字に組合せて構成されている。室内熱交換器5は横方向(図の紙面に垂直な方向)に並列配置した多数のフィン8に冷媒管7を往復、貫通させている。そしてクロスフローファン4により吸込口2から吸い込んだ空気を、室内熱交換器5で熱交換し、吹出口3から吹き出すようにしている。

ケーシング1の奥行き寸法を支配するクロスフローファン4を小径化し、クロスフローファン4の前側の前面熱交換器5aの下側の冷媒管7を1列に構成することで奥行き寸法を短くし、薄形化している。

室内熱交換器5の風速分布は、抵抗の少ない冷媒管7が1列である一体型の前面熱交換器5aの下側で風速が極端に強く、吸入面積の小さい背面熱交換器5bは弱いアンバランスな分布になっている。また、冷媒管7の温度を乾かさず一定に保っても前面熱交換器5aの下側1列部は冷媒管7が1列でフィン8が薄いため、冷媒管7が2列である前面熱交換器5aの上側2列部や背面熱交換器5bに対して熱交換能力が劣り、冷媒管7が2列である前面熱交換器5aの上側2列部や背面熱交換器5bを通過する空気温度は冷媒管7の温度とほぼ同等まで冷却できるのに対し、前面熱交換器5a下側1列部を通過する空気温度は冷媒管7の温度まで冷却することができず、温度差のある空気がクロスフローファン4に混入してしまうという構造的課題がある。そのため、室内空調が高温多湿状態ではクロスフローファン4が結露し、水飛び等の問題が発生するおそれがある。また同様に、過熱度が取れ過ぎて前面熱交換器5a下側1列部が過熱域となると、温度差のある空気がクロスフローファン4に混入してしまうおそれがある。

図2は本発明の第1の実施の形態における冷凍サイクル図である。

冷房運転時、冷媒は図2の実線矢印の方向に流れ、圧縮機9から吐出された冷媒は、室外熱交換器10にて凝縮し冷暖房用電動膨張弁11にて減圧され、室内熱交換器5において蒸発し圧縮機9にもどる。室内熱交換器5にて冷媒が蒸発する際、吸収する熱で被空調室の空気調和をしている。また暖房運転時の冷媒の流れは図2の点線矢印の方向で冷房時の逆となり、室内熱交換器5にて凝縮する際に放出する熱で被空調室の空調調和をしている。

図3は本発明の第1の実施の形態における室内熱交換器5のパス構成図である。

冷房時、図3の実線矢印の方向に室外側から気液2相状態の冷媒が流入し、入口管12から分岐管13で2パスに分岐された後それぞれ出口管14a、14bに蒸発しながら流れ室外の圧縮機9に戻るようになっている。

以上のように構成された空気調和機について、以下その動作、作用を説明する。

まず、本発明における空気調和機は、前面熱交換器5aの上側2列部と背面熱交換器5bの風下側(クロスフローファン4側)を冷房運転時に一連のパスの出口に構成するとともに過熱域になるように、また、熱交換器のその他の部分は過熱域にならないように冷暖房用電動膨張弁11により過熱度を制御するため、前面熱交換器5aの上側2列部と背面熱交換器5bの風下側(クロスフローファン4側)を過熱域にしない場合に比べ前面熱交換器5aや背面熱交換器5bの2列部を通過する空気温度が高くなり前面熱交換器5a下側1列部を通過する空気温度との温度差を小さくすることができる。そのため、高温多湿状態でもクロスフローファン4への温度差の大きい空気の混入を防ぐことができクロスフローファン4の結露を防止することができる。

以上のように、本実施の形態においては、室内熱交換器を冷媒管を下側1列、上側2列に構成した前面熱交換器と、冷媒管を2列に構成した背面熱交換器を逆Vの字に組合せた構成とし、前面熱交換器の上側2列部と背面熱交換器の風下側を冷房運転時に一連のパスの出口に構成するとともに前面熱交換器の上側2列部と背面熱交換器の風下側が過熱域になるように過熱度を制御することにより、冷媒管が2列である前面熱交換器の上側2列部や背面熱交換器を通過する空気温度を高めることで、冷却が充分でない前面熱交換器の下側1列部を通過する空気温度との温度差を小さくすることができ、高温多湿状態でも温度差のある空気の混入によるファン結露を防止することができる。

また、本実施の形態の過熱度を、圧縮機9の運転周波数やクロスフローファン4の回転数により可変させ最適に制御することにより、圧縮機周波数が低く熱交換器が過熱域になりやすい場合は過熱度を小さく制御したり、クロスフローファンの回転数が低く熱交換器が過熱域になりにくい場合は過熱度を大きく制御することができ常にファン結露をおこさない最適な熱交換器温度に制御することができるため、より確実に温度差のある空気の混入によるファン結露を防止することができる。

(実施の形態2)
本実施の形態において、空気調和機の断面図、冷凍サイクル図、室内熱交換器5のパス構成図は本発明の第1の実施の形態で示した図1〜3と同様とする。

図4は、本発明の第2の実施の形態における空気調和機の熱交換器のフィン形状の断面図である。

前面熱交換器5aの下側1列部のフィン8のスリット15の数を、前面熱交換器5aや背面熱交換器5bの2列部より増やすことによって、風速の強い前面熱交換器5aの下側1列部の通風抵抗を増やすことで、前面熱交換器5aの下側1列部の熱交換能力の向上が図れるとともに、空気流入を防止する閉塞部材を別途設けることなく熱交換器全体の風速分布を均等に近づけることができ、前面熱交換器5aや背面熱交換器5bの2列部を通過する空気温度と前面熱交換器5a下側1列部を通過する空気温度の温度差がより小さくなりファン結露の耐力向上及びコストダウンを図ることができる。

また、本実施の形態の空気調和機の前面熱交換器5aの下側1列部のフィン8の通風抵抗を前面熱交換器5aや背面熱交換器5bの2列部より増やすのにスリット15の高さを変えることにより、同様の効果、即ち風速の強い前面熱交換器5aの下側1列部のスリット15の高さを低くして通風抵抗を増やすことで、空気流入を防止する閉塞部材を別途設けることなく前面熱交換器5aの1列部を通過する風量の割合を減らすことができ、前面熱交換器5aや背面熱交換器5bの2列部を通過する空気温度と前面熱交換器5a下側1列部を通過する空気温度の温度差がより小さくなりファン結露の耐力向上及びコストダウンを図ることができる。

(実施の形態3)
本実施の形態において、空気調和機の断面図、冷凍サイクル図、室内熱交換器5のパス構成図は本発明の第1の実施の形態で示した図1〜3と同様とする。

図5は、本発明の第3の実施の形態における空気調和機の断面図を示すものである。

図5において、本発明における空気調和機は、吸込口2と前面熱交換器5aの下側1列部の間に整流板16aを設けるである。

以上のように構成された空気調和機について、以下その動作、作用を説明する。

この整流板16aにより、冷媒管7が1列のため冷却能力が充分でない前面熱交換器5aの下側1列部を通過する風量をより確実に減らすことができ、前面熱交換器5aや背面熱交換器5bの2列部を通過する空気温度と前面熱交換器5a下側1列部を通過する空気温度の温度差がより小さくなりファン結露の耐力向上を図ることができる。

(実施の形態4)
本実施の形態において、空気調和機の断面図、冷凍サイクル図、室内熱交換器5のパス構成図は本発明の第1の実施の形態で示した図1〜3と同様とする。

図6は、本発明の第4の実施の形態における空気調和機の断面図を示すものである。

本発明における空気調和機は、整流板8bを前面熱交換器5aの下側1列部の冷媒管と冷媒管の間に配置しているため、整流板8bが無駄に通風抵抗となることなく、整流効果を発揮することができる。

これにより、冷媒管7が1列のため冷却能力が充分でない前面熱交換器5aの下側1列部を通過する風量をより確実に減らすことができ、前面熱交換器5aや背面熱交換器5bの2列部を通過する空気温度と前面熱交換器5a下側1列部を通過する空気温度の温度差がより小さくなりファン結露の耐力向上を図ることができる。

以上のように、本発明にかかる空気調和機は、簡単な構成の変更により、コンパクト化を実現しながら、熱交換能力の向上やファン結露の耐力向上、及びコストダウンを図ることが可能となるので、除湿機や冷風扇等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態1における空気調和機の断面図 本発明の実施の形態1における冷凍サイクル図 本発明の実施の形態1における室内熱交換器5のパス構成図 本発明の実施の形態2における空気調和機の熱交換器のフィン形状の断面図 本発明の実施の形態3における空気調和機の断面図 本発明の実施の形態4における空気調和機の断面図 従来の空気調和機の断面図

符号の説明

1 ケーシング
1a ケーシング前面
1b ケーシング上面
2 吸込口
3 吹出口
4 クロスフローファン
5 室内熱交換器
5a 前面熱交換器
5b 背面熱交換器
6 ドレンパン
7 冷媒管
8 フィン
9 圧縮機
10 室外熱交換器
11 電動膨張弁
12 入口管
13 分岐管
14a 出口管a
14b 出口管b
15 スリット
16a 整流板
16b 整流板
17 上側熱交換器
18 下側熱交換器
19 連設部

Claims (7)

  1. ケーシングの前面と上面の吸込口とケーシングの内部に設けたクロスフローファンとの間に室内熱交換器を配置し、前記室内熱交換器は冷媒管を下側1列、上側2列に構成した前面熱交換器と、冷媒管を2列に構成した背面熱交換器を逆Vの字に組合せて成り、前記前面熱交換器の上側2列部と前記背面熱交換器の風下側を冷房運転時に一連のパスの出口に構成するとともに前記前面熱交換器の上側2列部と前記背面熱交換器の風下側が過熱域になるように過熱度を制御することを特徴とする空気調和機。
  2. 制御する過熱度を圧縮機の運転周波数やクロスフローファンの回転数により可変させる請求項1に記載の空気調和機。
  3. 前面熱交換器の下側1列部のフィンの通風抵抗を、前記前面熱交換器上側2列及び背面熱交換器の2列部のフィンの通風抵抗より大きくした請求項1または2に記載の空気調和機。
  4. 前面熱交換器の下側1列部のフィンの通風抵抗を、前記前面熱交換器上側2列及び背面熱交換器の2列部のフィンの通風抵抗より大きくするのにスリット数を増やした請求項3に記載の空気調和機。
  5. 前面熱交換器の下側1列部のフィンの通風抵抗を、前記前面熱交換器上側2列及び背面熱交換器の2列部フィンの通風抵抗より大きくするのにスリット高さを変えることとした請求項3〜4のいずれか1項に記載の空気調和機。
  6. 吸込口と前面熱交換器の下側1列部間に整流板を有する請求項1〜5のいずれか1項に記載の空気調和機。
  7. 吸込口と前面熱交換器の下側1列部間に有する整流板を、前記前面熱交換器の下側1列部の冷媒管と冷媒管の間に配置した請求項6に記載の空気調和機。
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