JP2007127333A - Air conditioner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、室内熱交換器と貫流ファンにより構成される室内ユニットを備えた空気調和機に関する。 The present invention relates to an air conditioner including an indoor unit including an indoor heat exchanger and a cross-flow fan.
従来、空気調和機に使用される室内ユニットは、例えば特許文献1に開示した構造が知られている。この特許文献1に記載された室内ユニットの熱交換器は、上部前側熱交換器と上部後側熱交換器とを逆V字形状に配置し、この上部前側熱交換器の下部に下部前側熱交換器をしてなる室内熱交換器と、上部後側熱交換器の風上に配置された補助熱交換器(サブクーラ)が設けられている。この室内熱交換器の風下に貫流ファンが設けられている。そして、この室内熱交換器は、空気の流れ方向に対する伝熱管の列数が複数列である2列となっている。
2. Description of the Related Art Conventionally, an indoor unit used in an air conditioner has a structure disclosed in
この特許文献1に記載された空気調和機の室内ユニット内に設けられた室内熱交換器は、空気の流れ方向に対する伝熱管の列数が複数列で構成されているため、一般には銅材でつくられている伝熱管を多く必要としている。銅は地球上では有限な資源であり、銅資源の減少という問題があった。また伝熱管内の空間容積も大きいため必要な封入するべき冷媒量が多く必要であった。現在のエアコンは、一般にR410AやR407CやR22という冷媒が使われているが、いずれも地球温暖化能力を有することから、エアコンの移設や廃棄時に冷媒が大気に漏れた場合、地球環境に影響を与えることが懸念されている。
Since the indoor heat exchanger provided in the indoor unit of the air conditioner described in
上記の目的で、材料を低減した空気調和機とすると、室内ユニットの空気吹き出し口から結露水が流出するという問題があった。 If the air conditioner with reduced material is used for the above purpose, there is a problem that condensed water flows out from the air outlet of the indoor unit.
本発明の第一の目的は、地球環境負荷を低減する空気調和機を提供することにある。 The first object of the present invention is to provide an air conditioner that reduces the global environmental load.
また本発明の第二の目的は、材料を低減した空気調和機としたとき、結露水が室内ユニットの空気吹き出し口から流出することを抑制した空気調和機を提供することにある。 A second object of the present invention is to provide an air conditioner that suppresses the flow of condensed water from the air outlet of an indoor unit when the air conditioner has a reduced material.
上記第一の目的は、室内熱交換器及び貫流ファンを有する室内ユニットを備えた空気調和機おいて、前記室内熱交換器の空気の流れ方向に対する伝熱管の列数を1列とした空気調和機とすることにより達成される。 The first object is to provide an air conditioner having an indoor unit having an indoor heat exchanger and a cross-flow fan, wherein the number of rows of heat transfer tubes in the air flow direction of the indoor heat exchanger is one. This is achieved by using a machine.
上記第二の目的は、室内熱交換器及び貫流ファンを有する室内ユニットを備えた空気調和機おいて、前記室内熱交換器の空気の流れ方向に対する伝熱管の列数を1列とし、冷房運転時に前記室内熱交換器と圧縮機吸込部との間の冷媒を加熱する冷媒過熱手段を備えた空気調和機とすることにより達成される。 The second object is an air conditioner including an indoor unit having an indoor heat exchanger and a cross-flow fan, wherein the number of rows of heat transfer tubes with respect to the air flow direction of the indoor heat exchanger is one, and cooling operation is performed. This is sometimes achieved by providing an air conditioner equipped with refrigerant overheating means for heating the refrigerant between the indoor heat exchanger and the compressor suction section.
本発明によれば、地球環境負荷を低減する空気調和機を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the air conditioner which reduces a global environmental load can be provided.
また、材料を低減した空気調和機としたとき、結露水が室内ユニットの空気吹き出し口から流出することを抑制した空気調和機を提供することができる。 Moreover, when it is set as the air conditioner which reduced material, the air conditioner which suppressed that dew condensation water flows out from the air blower outlet of an indoor unit can be provided.
本発明の実施例を図1を用いて説明する。空気調和機の室内ユニット1内には、貫流ファン2及び室内熱交換器3が備えられている。室内熱交換器3は、上部前側熱交換器部分3a、上部後側熱交換器部分3b及び上部前側熱交換器部分3aの下部に設けられた下部前側熱交換器部分3cにより構成されている。上部前側熱交換器部分3a及び上部後側熱交換器部分3bは、縦断面形状が逆V字形状をなしている。室内熱交換器3は、内部に冷媒を通流する伝熱管5及びアルミニウム製のフィン4から構成され、伝熱管5が積層されたフィン4と直行するように挿入されたクロスフィンチューブタイプが採用されている。下部前側熱交換器部分3cの下部には、上部前側熱交換器部分3a及び下部前側熱交換器部分3cで凝縮した空気中の水分を受ける前面露受皿20が配置されている。また、上部後側熱交換器部分3bの下部にはこの熱交換器部分で凝縮した水分を受ける背面露受皿21が設けられている。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. A
そして、貫流ファン2が回転すると空気吸込み口22から吸込まれた室内空気が、室内熱交換器3にて熱交換され、貫流ファン2を介して空気吹出し口23から吹出される。
When the once-through
ところで、室内熱交換器3は熱交換を行う空気の流れ方向に対する伝熱管5の列数を1列としている。このように室内熱交換器3の空気の流れ方向に対する伝熱管の列数を1列としたので、特許文献1に記載された列数が複数列の場合に比べて、銅材でつくられている伝熱管5の使用量を低減することができる。さらに伝熱管の内容積も低減できるので、必要な封入冷媒量を従来よりも削減することができる。このため、使用冷媒がR410AやR407CやR22をという地球温暖化能力を有する場合であっても、エアコンの移設や廃棄時に冷媒が大気に漏れ出したとしても地球環境に及ぼす影響を低減することができる。
By the way, the
なお、本実施例では、室内熱交換器3の形状を上部前側熱交換器部分3a及び上部後側熱交換器部分3bの縦断面形状が逆V字形状としたが、伝熱管の列数が1列であれば効果は熱交換器の形状に関わらず同様であり、図2に示すような断面が曲線により構成される円弧形状の室内熱交換器6としても良い。
In this embodiment, the shape of the
ところで、このように室内熱交換器3の伝熱管5の列数を1列とすると、室内熱交換器3が蒸発器として作用する冷房運転時に貫流ファン2に露が付き、この露が空気吹出し口23から飛び出して室内に飛散するという問題があった。
By the way, when the number of rows of the
これは、冷房運転時に運転負荷が急激に変化したとき、若しくは起動時など減圧手段(膨張装置)での減圧量が適当でないときに、蒸発器出口付近(冷房運転時の室内熱交換器3の冷媒出口となる伝熱管から冷媒流れ上流側の1段から数段の伝熱管)での冷媒が過熱域となる場合があった。過熱域の冷媒はガス冷媒であり、熱交換器の温度は流入する空気の露点温度より高く、過熱域となっている冷媒が流れる伝熱管5の近傍を通過した空気は減湿が行われないまま室内ユニットの筐体や貫流ファンに接触する。ここで筐体や貫流ファンは、非過熱域(気液二相域)となっている冷媒が流れている伝熱管5が存在する熱交換器部分で冷却減湿された空気により低温となっている。ここに前記の減湿されていない空気が接触するとそこで結露が発生し、結露水が室内ユニット外へ滴下してしまうのである。
This is because when the operating load changes abruptly during cooling operation, or when the amount of pressure reduction in the pressure reducing means (expansion device) is not appropriate, such as during startup, the vicinity of the evaporator outlet (in the
この問題を回避するために蒸発器となっている室内熱交換器3内での過熱を抑えるように減圧手段での減圧量を低減させることが考えられる。このように減圧量を調節すると、運転負荷が急激に変化した場合や起動時などの減圧手段での減圧量が適当でない場合には、蒸発器内(室内熱交換器3)では蒸発が完了せず、圧縮機に未蒸発の冷媒が流入し、圧縮機で液圧縮を行うこととなり、圧縮機を破損してしまう虞がある。
In order to avoid this problem, it is conceivable to reduce the amount of decompression by the decompression means so as to suppress overheating in the
この問題を解決する実施例を図3を用いて説明する。3は室内熱交換器、7は補助熱交換器である。補助熱交換器7は、冷媒流路としては、室内熱交換器3が蒸発器として作用する冷房運転時に、蒸発器出口部すなわち室内熱交換器3と圧縮機吸込部の間の冷媒配管に接続されている。また、風路としては、室内熱交換器3の風上側、すなわち室内熱交換器3と複数列となるように配置されている。この実施例では、上部後側熱交換器部3bの風上に配置されている。
An embodiment for solving this problem will be described with reference to FIG. 3 is an indoor heat exchanger and 7 is an auxiliary heat exchanger. The
本室内ユニット1は冷凍サイクルに組み込まれており、8は圧縮機、9は冷媒流路切替え装置としての四方弁、10は冷房時は凝縮器、暖房時は蒸発器として作用する室外熱交換器、11は減圧手段としてのキャピラリチューブ、12は室外送風ファンである。
The
以上のように構成された空気調和機の冷房運転時の動作について説明する。圧縮機8で圧縮された高温高圧の冷媒ガスは四方弁9を通り、室外熱交換器10で送風ファン12により送風される空気に放熱して凝縮する。さらにキャピラリチューブ11で減圧されて低温低圧状態になり、室内ユニット1内に入り、冷媒分岐器24により二系統に分岐されて室内熱交換器3の上部前側熱交換器部3aに流入する。一方に分岐された冷媒は、上部前側熱交換器部3a内の伝熱管5を4段流れた後、上部後側熱交換器部3bに流入する。そしてこの上部後側熱交換器部3bを流出した冷媒は補助熱交換器7に流入する。他方の冷媒は上部前側熱交換器部3aを2段の伝熱管5を流れた後、下部前側熱交換器部3cに流入する。この下部前側熱交換器部3cを流れ出た冷媒は補助熱交換器7に流入して、先の冷媒と冷媒分岐器25にて合流して、室外機に至り、四方弁9を介して圧縮機8の吸込部に至る。室内熱交換器3及び補助熱交換器7を流れている間に、冷媒は貫流ファン2により送風される空気から吸熱することで蒸発して、前述の如く、再び圧縮機8へ戻る。
An operation during the cooling operation of the air conditioner configured as described above will be described. The high-temperature and high-pressure refrigerant gas compressed by the
以上のように構成することで、貫流ファン2に付いた露が室内ユニット1から流出することを防止することができる。その作用を説明する。貫流ファン2の風量が急激に増加した場合、室温が急に上昇した場合、若しくはキャピラリーチューブ11における減圧量が過多の場合、室内熱交換器3で冷媒の蒸発が完了してしまい、前述の如く、露付きの原因となる。しかし、本実施例では、補助熱交換器7を設けており、上記の極端な場合でも室内熱交換器3内では飽和域となるような冷媒封入量とすることで、室内熱交換器3内が過熱域となることを防止できる。このように補助熱交換器7の空気下流側を冷媒が過熱域にない室内熱交換器3とすることができるため、通過する空気は室内熱交換器3の全面で冷却減湿されることになる。このため一部の空気の減湿が不十分なためにおこる貫流ファンや筐体での結露の発生を防止できる。
By configuring as described above, it is possible to prevent dew attached to the
以上の実施例では、室内熱交換器3の伝熱管内部の冷媒の状態を飽和域とするために冷房運転時の冷媒流れにおける室内熱交換器3の下流に補助熱交換器7を設けることで、補助熱交換器7によって飽和域にある冷媒を過熱域としていた。補助熱交換器7を用いないで室内熱交換器3内の冷媒を飽和域とする実施例を図4を用いて説明する。
In the above embodiment, the
図4に示すように、本実施例においては室内ユニット1に補助熱交換器7を設けていない。この代わりに、冷房運転時における室内熱交換器3の冷媒出口から圧縮機吸込部間の冷媒配管に冷媒過熱手段としての電気ヒータ13を設けている。
As shown in FIG. 4, the
以上のように構成することで、冷房運転時に室内熱交換器3で冷媒が蒸発を完了できなくても、室内熱交換器3を出た後に電気ヒータ13から吸熱して蒸発が完了する。このため圧縮機8に未蒸発の冷媒が流入することがないので、圧縮機で液圧縮を起こすことが無く、圧縮機の破損を防止することができる。なおこのとき室内熱交換器3には流入する空気の露点温度より高くなる過熱域がないので、前述の実施例の効果と同様に貫流ファンや筐体での結露の発生が起こらない。
With the configuration described above, even if the refrigerant cannot complete evaporation in the
なお本実施例において、電気ヒータで過熱された後に冷媒過熱量検出手段(図示せず)を設け、過度な過熱量とならないように電気ヒータの電気入力量を制御すれば、電気ヒータの過度な入力による消費電力量の増加を防止できる。 In this embodiment, if the refrigerant superheat amount detection means (not shown) is provided after being overheated by the electric heater and the electric input amount of the electric heater is controlled so as not to become an excessive amount of overheat, the electric heater An increase in power consumption due to input can be prevented.
また本実施例は、未蒸発冷媒の過熱手段に電気ヒータを用いた場合について説明したが、図5に示すように室内熱交換器3と圧縮機8間の冷媒配管を圧縮機のチャンバと熱的に接触させて圧縮機余熱利用熱交換器14として用い、圧縮機8からの余熱により過熱させても良い。この場合圧縮機が蒸発温度、すなわち低温の冷媒により冷却されることになるので、圧縮機内のモータ効率の向上や、温度上昇による熱変形に伴う圧縮効率の低下を低減することができ、省電力化も図れる。
In the present embodiment, the case where an electric heater is used as the means for heating the non-evaporated refrigerant has been described. However, as shown in FIG. 5, the refrigerant pipe between the
また圧縮機吸込部の冷媒を冷媒過熱手段である圧縮機余熱利用熱交換器14により過熱状態にできるので、蒸発器3では過熱域とはならないように前記キャピラリチューブ11を設定するか、減圧手段としてキャピラリチューブではなく減圧量可変型の電動膨張弁24を用い、これを蒸発器3では過熱域とはならないように制御しても良い。この場合室内熱交換器3の全面が温度の高くない二相域になるので、前実施例の効果と同様に貫流ファンや筐体での結露の発生を抑えられる。
Further, since the refrigerant in the compressor suction portion can be overheated by the compressor residual heat
以上の実施例では、過熱手段として、補助熱交換器7、電気ヒータ13若しくは圧縮機余熱利用熱交換器14を用いたが、これらも用いない他の実施例を図6を用いて説明する。本実施例では、冷媒加熱用熱交換器15、逆止弁16を設けている。すなわち、室外熱交換器10とキャピラリーチューブ11との間の冷媒配管と並列に逆止弁16と冷媒加熱用熱交換器15の冷房運転時に高圧となる高圧側熱交換器15aを設け、室内熱交換器3と四方弁9との間の配管に冷房運転時に低圧となる低圧側熱交換器15bを設けている。高圧側熱交換器15aと低圧側熱交換器15bとにより冷媒加熱用熱交換器15が構成され、これらの間で冷媒間の熱交換が行われる。
In the above embodiment, the
冷媒加熱用熱交換器15と逆止弁16は冷房運転時のみに室内熱交換器3と圧縮機8との間の冷媒と、室外熱交換器10とキャピラリチューブ11との間の冷媒が熱交換するように接続されている。暖房運転時は、逆止弁16の作用によりこのバイパス流路には冷媒が流れない。
The refrigerant
以上のように構成することで、冷房運転時に室内熱交換器3で冷媒が蒸発を完了できなくても、室内熱交換器3を出た後に冷媒加熱用熱交換器15で凝縮器として作用する室外熱交換器10から出た過冷却域の冷媒の熱を吸熱して蒸発し、さらに過熱ガスとなる。このため圧縮機8に未蒸発の冷媒が流入することがないので、圧縮機で液圧縮を起こすことが無く、圧縮機の破損を防止することができる。なおこのとき室内熱交換器3には流入する空気の露点温度より高くなる過熱域がないので、前実施例の効果と同様に貫流ファンや筐体での結露の発生が起こらない。
By configuring as described above, even if the refrigerant cannot complete evaporation in the
さらに本実施例の場合、図7に示すように室外熱交換器10で凝縮して過冷却状態にある冷媒が冷媒加熱用熱交換器15で蒸発器を出た冷媒と熱交換するのでさらに過冷却度が増加する。これにより室内熱交換器3(=蒸発器)に流入する際の冷媒乾き度が小さくなるので、室内熱交換器3での入口から出口までの冷媒の平均乾き度が低減し、伝熱管内の圧力損失が低減し、圧縮機吸込圧力が増加し、消費電力量を低減できる効果もある。
Further, in the case of the present embodiment, as shown in FIG. 7, the refrigerant in the supercooled state that is condensed in the
次に上記実施例で示された室内熱交換器3について図8、図9を用いて説明する。図8は室内熱交換器3のフィン4の一部を示す図である。フィン4は伝熱性能を向上させるために、ルーバ17が設けられている。ルーバは上下方向に交互に切り起こされており、ルーバ高さとフィン厚さを含めたフィンの総高さはHfである。室内熱交換器3ではフィン4が積層され、伝熱管5を直行に配置する。図9は本実施例でありフィンピッチPf(=フィンの積層間隔)をPf≦Hfとしている。熱交換を行う空気は図に示した矢印の如く左から右方向に流れるが、フィンピッチが狭くルーバが隣接するフィンのルーバに食い込むように密に設置されている。このためフィン表面に触れない空気(バイパス空気)の発生を抑え、蒸発器として用いた場合に冷却減湿が行いやすくなる。よってフィンと接触して冷却減湿された空気により冷却されている貫流ファンや筐体に、減湿されていないバイパス空気が接触し、結露するという問題を防止できる。
Next, the
1…室内ユニット、2…貫流ファン、3…室内熱交換器、4…フィン、5…伝熱管、7…補助熱交換器、8…圧縮機、10…室外熱交換器、11…キャピラリチューブ、13…電気ヒータ、14…圧縮機余熱利用熱交換器、15…冷媒加熱用熱交換器、16…逆止弁。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
The air conditioner according to claim 1, wherein the fin pitch Pf and the total fin height Hf of the indoor heat exchanger are in a relationship of Pf≤Hf.
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