JP2008075959A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】吹出空気の温度を均一にして室内の快適性を向上する。
【解決手段】圧縮機と、室外熱交換器と、室外減圧機構と、除湿運転の際に加熱器となる第１室内熱交換部２５と、室内減圧機構１３と、除湿運転の際に冷却器となる第２室内熱交換部２６とを順次接続し、室内空気の加熱と冷却による除湿を同時に行なえる空気調和機に於いて、前記第１室内熱交換部２５と第２室内熱交換部２６とで室内熱交換器を形成し、この室内熱交換器は前側熱交換器１１と後側熱交換器１２を逆Ｖ字状に配置し、前側熱交換器１１は前上部流路２１と前下部流路２２を、後側熱交換器１２は後上部流路２３と後下部流路２４を備え、前上部流路２１と前下部流路２２と後上部流路２３で第１室内熱交換部２５を形成し、後下部流路２４のみで第２室内熱交換部２６を構成した。
【選択図】図１

Description

この発明は、除湿運転を行うことのできる空気調和機に関するものである。

従来より、室内の冷暖房に加えて、除湿運転を行う空気調和機が知られている。この種の空気調和機は、室内空気を冷却して空気中の水分を結露させることよって室内空気を減湿する。このため、室内空気の湿度だけでなく温度も低下してしまい、快適性を損なうという問題があった。

この問題に対処すべく、室内空気の再加熱を行う空気調和機が提案されている。この空気調和機では、室内熱交換器が２つの熱交換器に分割されると共に、両熱交換器の間に室内膨張弁が設けられる。除湿運転時において、循環する冷媒は、室外熱交換器及び一方の熱交換器で凝縮し、室内膨張弁で減圧された後に他方の熱交換器へ送られて蒸発する。そして、一方の熱交換器では室内空気が加熱され、他方の熱交換器では室内空気が冷却されて減湿される。このように、室内熱交換器において室内空気の加熱と冷却減湿の両方を行い、室内温度の低下を回避している。（例えば、特許文献１参照）
特許第３５９６５１３号公報

しかしながら、上記従来の空気調和機では、従来の空気調和機に比較して室内膨張弁が新たに必要であることと、室内熱交換器が分割されたことによる冷媒配管が新たに必要になること等で、製造コストが上昇する問題が有った。
また、加熱する熱交換器と冷却減湿する熱交換器が分離しているので、加熱側熱交換器を通過した暖かい空気と、冷却側熱交換器を通過した冷たい空気を室内ファンで完全に撹拌することができず吹出空気が均一の温度で吹き出すことができないために室内の快適性が低下する問題が有った。

この発明はこの点に着目し、上記欠点を解決する為、特にその構成を、圧縮機と、室外熱交換器と、室外減圧機構と、除湿運転の際に加熱器となる第１室内熱交換部と、室内減圧機構と、除湿運転の際に冷却器となる第２室内熱交換部とを順次接続し、室内空気の加熱と冷却による除湿を同時に行なえる空気調和機に於いて、前記第１室内熱交換部と第２室内熱交換部とで室内熱交換器を形成し、この室内熱交換器は前側熱交換器と後側熱交換器を逆Ｖ字状に配置し、前側熱交換器は前上部流路と前下部流路を、後側熱交換器は後上部流路と後下部流路を備え、前上部流路と前下部流路と後上部流路で第１室内熱交換部を形成し、後下部流路のみで第２室内熱交換部を構成したものである。

また、冷房運転時又は除湿運転時に室外減圧機構から室内熱交換器へ流入する冷媒は、前記前上部流路、後上部流路、前下部流路、室内減圧機構、後下部流路の順に通過後、圧縮機へ流出する冷媒流路を設けたものである。

また、前記室外減圧機構にキャピラリーチューブを使用したものである。

この発明によれば、再熱除湿運転時、一つの熱交換器に暖かい第１室内熱交換部と冷たい第２室内熱交換部を一体に設けたので吹出し空気の温度をより均一にすることができ快適性を高めることができる。
また、室外機の減圧機構に安価なキャピラリーチューブを使用したのでコストダウンを行こなうことができるものである。

次に、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

１は屋外に設置される空気調和機の室外機で、室内に設置される室内機２と冷媒配管で接続される。前記室外機１内にはインバータ制御により回転数可変の圧縮機３と、屋外空気と冷媒を熱交換するフィンチューブ式の室外熱交換器４と、室外減圧機構（キャピラリーチューブ）５とを備えている。 この室外減圧機構５は通常電子膨張弁を使用するが、コストダウンのためにキャピラリーチューブを使用しているものである。
前記室内機２は背面のベース６と前面パネル７で樹脂製の外枠を形成し、前面から上面にかけて格子状の吸込口８を設け、底面には横長の吹出口９を備えている。

前記吸込口８の下方には横長でフィンチューブ式の室内熱交換器１０を備えている。この室内熱交換器１０は前側熱交換器１１と後側熱交換器１２を逆Ｖ字状に配置している。この後側熱交換器１２と吸込口９の間の後ろ側空間には電動膨張弁等から成る室内減圧機構１３を備えている。前記前側熱交換器１１と後側熱交換器１２の下方の空間には円筒形でクロスフロー型の送風ファン１４を備え、前記吸込口８と室内熱交換器１０と送風ファン１４と吹出口９を連通して送風経路１５を形成している。前記吸込口８の内側には網状の樹脂にて成型され、吸込空気中の比較的大きな埃を取り除くプレフィルタ１６を備え、前記前側熱交換器１１とプレフィルタ１６の間の空間に高電圧により帯電することでタバコの煙等の小さな埃を取り除く空気清浄装置１７を設けている。尚、室外減圧機構５として安価なキャピラリーチューブを使用し、室内減圧機構１３としてはこの場合電動膨張弁を使用している。

前記吹出口９には吹出空気の上下方向の風向をコントロールする水平羽根１８と、左右方向の風向をコントロールする多数の垂直羽根（図示せず）を備え、吹出口９から室内へ吹き出す空調された空気の方向をコントロールするものである。

前記前側熱交換器１１は前後に２列、上下に１０段の銅管１９を多数のアルミニューム製フィン２０に貫通させているもので、前列の上側から２本の銅管１９で前上部流路２１を形成し、その他の１８本の銅管１９で前下部流路２２を形成している。また、前記後側熱交換器１２は前後に２列、上下に６段の銅管１９を多数のアルミニューム製フィン２０に貫通させているもので、前後列で上から２段合計４本の銅管１９で後上部流路２３を形成し、その他の８本の銅管１９で後下部流路２４を形成している。また、前上部流路２１と後上部流路２３と前下部流路２２とで、除湿運転の際に加熱器となる第１室内熱交換部２５を形成し、後下部流路２４で除湿運転の際に冷却器となる第２室内熱交換部２６を形成している。

また、前記室内熱交換器１０には除湿運転時に高温の冷媒が第１室内熱交換部２５である前上部流路２１から流入し、後上部流路２３、前下部流路２２の順に流れるに従って室内空気と熱交換することで徐々に冷媒温度が低下し、その後、前記室内減圧機構１３によって冷媒が膨張し、低温になることで第２室内熱交換部２６である後下部流路２４にて室内空気を結露させて除湿が行われる。尚、吸込空気が最も多く通過して効率の良い前上部流路２１と後上部流路２３に高温の冷媒を最初に流すことで加熱器としての第１室内熱交換部２５の効率を上昇させるものである。また、高温の後上部流路２３と低温の後下部流路２４を後側熱交換器１２として一体に設けたので、後上部流路２３と後下部流路２４の間に中間温度部２７を発生させることで、吹出し空気の温度をより均一にすることができ快適性を高めることができる。

前記室外熱交換器４には、この室外熱交換器４の能力を調整するための室外ファン（プロペラファン）２８が付設され、この室外ファン２８は室外モータ２９にて駆動されるもので、交流電源を使用する安価なＡＣモータを使用することによってコストダウンを行うものであり、供給する交流電源のパルスを操作するサイクル制御によって室外モータ２９の回転数をコントロールするものである。

前記圧縮機３の吐出配管３０が室外熱交換器４に接続され、室外熱交換器４とキャピラリーチューブ５とが第１配管３１にて接続され、また、キャピラリーチューブ５と室内熱交換器６の第１室内熱交換部２５とは液側連絡配管３２を介して接続され、室内熱交換器１０の第１室内熱交換部２５と第２室内熱交換部２６とは、室内減圧機構１３が介設された接続配管３３を介して接続され、第２室内熱交換部２６と圧縮機３の吸込配管３４とがガス側連絡配管３５を介して接続されている。

３６は圧縮機３の吐出温度（この場合、吐出管３０の温度）を検出する吐出温度検出手段。３７は外気温度を検出する外気温度検出手段。３８は後下部流路２４の温度を検出する蒸発器温度検出手段。この蒸発器温度検出手段３８は前記後下部流路２４の入口温度を検出する第１温度センサ３９と、後下部流路２４の中間温度を検出する第２温度センサ４０と、後下部流路２４の出口温度を検出する第３温度センサ４１とから構成されている。４２は室外熱交温度センサで、前記室外熱交換器４の温度を検出する。

４３は室内制御部で、内部に備えたマイコンの機能として能力制御手段４４を備えている。能力制御手段４４は、送風ファン１４の風量を増減させる室内ファン制御、圧縮機３の能力を増減させる圧縮機能力制御等を行うものである。

４５は室外制御部で、内部に備えたマイコンの機能として吐出温度制御手段４６と凝縮温度制御手段４７を備えている。吐出温度制御手段４６は、前記吐出温度検出手段３６にて検出された吐出温度を、予め設定された目標吐出温度に近づけるように制御するものである。また、凝縮温度制御手段４７は、除湿運転時に室外熱交温度センサ４２にて検出された凝縮温度を、予め設定された凝縮温度に近づけるように室外ファン２８の回転を制御するものである。

このように構成された空気調和機において、通常の冷房運転を行う場合、室内減圧機構（電動膨張弁）１３を全開状態にして圧縮機３を駆動させる。これにより、圧縮機３から吐出された冷媒は、室外熱交換器４を通過した後、キャピラリーチューブ５で減圧膨張して、第１室内熱交換部２５及び第２熱交換部２６を順次通過し、圧縮機３に返流される。この際、圧縮機３および室外ファン２８の能力を適宜上昇させる事で、室外熱交換器４が凝縮器として機能すると共に、第１室内熱交換部２５及び第２熱交換部２６が蒸発器として機能し、室内から吸収した熱量を室外へ放出して室内冷房が行われる。

次に除湿運転では、電動膨張弁１３を所定の開度に絞り、圧縮機３の能力を適宜下降させ。そして室外ファン２８の回転数を、通常運転時に約６００ｒｐｍであるものを、約１２０ｒｐｍ〜１７０ｒｐｍに回転を下げることで、キャピラリーチューブ５によって減圧された冷媒の温度を高めに保って第１室内熱交換部２５へ送るものである。

また、除湿運転時の室外熱交温度センサ４２の検出温度が高めの場合には、室外ファン２８の回転は約１７０ｒｐｍで運転するが、室外熱交温度センサ４２の検出温度が低い場合には、更に回転数を低下させ約１２０ｒｐｍの超低速にすることで室外熱交換器４を高温にし、第１室内熱交換部２５を高温に保つことができるものである。

これにより、圧縮機３から吐出された高圧の冷媒は、室外熱交換器４であまり放熱を行わない状態で通過し、次のキャピラリーチューブ５で減圧されても第１室内熱交換部２５では冷媒温度を高く保てるものである。そして、電動膨張弁１３で減圧膨張して、第２室内熱交換部２６を低温にして通過し、圧縮機３に返流される。このため、第２室内熱交換部２６を通過する室内空気は冷却されて除湿され、同時に、第１室内熱交換部２５を通過する室内空気は加熱される。そして、これらが混合されてなる除湿された空調空気が室内に吹き出されることになる。このため、吹出温度が吸込温度とほぼ同等となる除湿運転を行うことができる。
また、吸込空気が最も多く通過して効率の良い前上部流路２１と後上部流路２３に高温の冷媒を最初に流すことで加熱器としての第１室内熱交換部２５の効率を上昇させるものである。また、高温の後上部流路２３と低温の後下部流路２４を後側熱交換器１２として一体に設けたので、後上部流路２３と後下部流路２４の間に中間温度部２７を発生させることで、吹出し空気の温度をより均一にすることができ快適性を高めることができる。

この発明一実施形態の概略図。 同室内機の概略断面図。

符号の説明

５ 室外減圧機構（キャピラリーチューブ）
８ 吸込口
９ 吹出口
１０ 室内熱交換器
１１ 前側熱交換器
１２ 後側熱交換器
１３ 室内減圧機構（電動膨張弁）
１４ 送風ファン
２１ 前上部流路
２２ 前下部流路
２３ 後上部流路
２４ 後下部流路
２５ 第１室内熱交換部
２６ 第２室内熱交換部

Claims (3)

1. 圧縮機と、室外熱交換器と、室外減圧機構と、除湿運転の際に加熱器となる第１室内熱交換部と、室内減圧機構と、除湿運転の際に冷却器となる第２室内熱交換部とを順次接続し、室内空気の加熱と冷却による除湿を同時に行なえる空気調和機に於いて、前記第１室内熱交換部と第２室内熱交換部とで室内熱交換器を形成し、この室内熱交換器は前側熱交換器と後側熱交換器を逆Ｖ字状に配置し、前側熱交換器は前上部流路と前下部流路を、後側熱交換器は後上部流路と後下部流路を備え、前上部流路と前下部流路と後上部流路で第１室内熱交換部を形成し、後下部流路のみで第２室内熱交換部を構成したこと特徴とする空気調和機。
2. 冷房運転時又は除湿運転時に室外減圧機構から室内熱交換器へ流入する冷媒は、前記前上部流路、後上部流路、前下部流路、室内減圧機構、後下部流路の順に通過後、圧縮機へ流出する冷媒流路を設けたことを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
3. 前記室外減圧機構にキャピラリーチューブを使用したことを特徴とする請求項１または２記載の空気調和機。

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