JP2006177573A - 空気調和機 - Google Patents

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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