JP2009115418A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】絞り装置によって水平方向に配置された熱交換器部の温度を室内空気の露点温度より上げることで、凝縮水が流れ出ないという問題を解決しようすると、この熱交換器部を通過する室内空気が除湿されないため、室内送風機表面に結露してしまうこと。
【解決手段】室内熱交換器の水平配置部７は絞り機構２２により、必要により温度を上げることでこの部分への凝縮を防ぎ、また、熱交換器を介さずに通過しようとしている空気を開閉装置９で遮断することで、室内送風機４への結露が防げる。そのため、室内機の高さが限定されている場合でも、より大きい面積の室内熱交換器を収納できる空気調和機を実現する。
【選択図】図１

Description

本発明は、小型でありながら高効率を発揮できる室内機を持つ空気調和機に関する。

従来のこの種の空気調和機は、第１の従来技術として、室内熱交換器が垂直あるいは斜め方向に配置された非水平配置部のみから構成されている（例えば、特許文献１参照）。また、第２の従来技術として、室内熱交換器が水平配置部と垂直あるいは斜め方向に配置された非水平配置部から構成されているものもある（例えば、特許文献２参照）。

図３は特許文献１に記載された従来の空気調和機を示す室内機断面図である。

図３に示すように、室内熱交換器は、略垂直方向に配置された第１熱交換器部１０１と、斜め方向に配置された第２熱交換器部１０２が一体に形成され、第３熱交換器部１０３も斜め方向に配置されている。

図４、図５は特許文献２に記載された従来の空気調和機を示す室内機断面図、および冷凍サイクル図である。

図４に示すように、室内熱交換器は、略垂直方向から斜め方向に連続的に形成された第１熱交換器部１０４と、水平方向に配置された第２熱交換器部１０５からなり、図５に示すように、第１熱交換器部１０４と、第２熱交換器部１０５の間には、絞り装置１０６が挿設されている。
特開２００４−１９９９９号公報 特開平９−６０９０４号公報

しかしながら、前記第１の従来技術の構成では、室内機の高さが限定されている場合、室内熱交換器の図３図面の平面内における長さをこれ以上伸ばせないという課題を有していた。これは、冷房時、室内熱交換器に室内空気中の水分が凝縮した場合、熱交換器の傾斜が少ないと、凝縮水が熱交換器内に貯まって外に流れ出なくなるという問題があるため、幾何学的な形状が制約されてしまうためである。

前記第２の従来技術の構成では、この幾何学的制約を取り外し、室内機の高さが限定されている場合でも、室内熱交換器の図３図面の平面内における長さを、第１の従来技術の構成より伸ばせるようにするため、室内熱交換器の一部を水平に配置した。さらに、絞り装置によって、水平方向に配置された第２熱交換器部１０５の温度を室内空気の露点温度より上げることで、凝縮水が流れ出ないという問題を解決しようとした。しかしながら、このようにした場合、第２熱交換器部１０５を通過する室内空気が、除湿されないまま、第１熱交換器部１０４を通過した冷却空気で冷やされた室内送風機に入るため、室内送風機表面に結露し、結露水が室内に吹き出してしまう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、室内送風機に結露することがなく、室内機の高さが限定されている場合でも、室内熱交換器の図３の図面の平面内における長さを、第１の従来技術の構成より伸ばせるようにして、より大きい面積の熱交換器を収納できることで、高効率の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、吸込み口と、吹出し口があって、その間に、室内熱交換器と室内送風機を備える室内機において、前記室内熱交換器は水平配置部と垂直あるいは斜め方向に配置された非水平配置部とで構成されているとともに、前記室内熱交換器の前記水平配置部と前記非水平配置部とを接続する冷媒通路に絞り機構が挿設されており、なおかつ前記室内熱交換器の前記水平配置部に入ろうとする空気を遮断する開閉装置を備えるようにしたものである。

これによって、室内熱交換器の水平配置部は絞り機構により、必要により温度を上げることでこの部分への凝縮を防ぎ、また、熱交換器を介さずに通過しようとしている空気を遮断することで、送風機への結露が防げる。そのため、室内機の高さが限定されている場合でも、室内熱交換器の図３図面の平面内における長さを、第１の従来技術の構成より伸ばせるようにして、より大きい面積の熱交換器を収納できる空気調和機を実現する。

本発明の空気調和機は、室内熱交換器を水平配置部と非水平配置部で構成し、水平配置部と非水平配置部とを接続する冷媒通路に絞り機構が挿設し、なおかつ水平配置部に入ろうとする空気を遮断する開閉装置を備えるため、室内送風機に結露することがなく、室内機の高さが限定されている場合でも、より大きい面積の熱交換器を収納できることで、高効率の空気調和機を提供することが可能である。

第１の発明は、吸込み口と、吹出し口があって、その間に、室内熱交換器と室内送風機を備える室内機において、前記室内熱交換器は水平配置部と垂直あるいは斜め方向に配置された非水平配置部とで構成されているとともに、前記室内熱交換器の前記水平配置部と前記非水平配置部とを接続する冷媒通路に絞り機構が挿設されており、なおかつ前記室内熱交換器の前記水平配置部に入ろうとする空気を遮断する開閉装置を備えるようにしたことにより、室内送風機に結露することがなく、室内機の高さが限定されている場合でも、より大きい面積の熱交換器を収納できることで、高効率の空気調和機を提供することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の空気調和機において、前記熱交換器内の冷媒温度判定手段を有し、冷房運転時に、前記熱交換器内の冷媒温度判定手段が前記熱交換器内の冷媒温度が吸い込み空気の露点温度を下回ると判定した場合、前記絞り機構に絞り機能を発揮させる制御手段を備えているようにしたことで、前記熱交換器の水平配置部の温度を、非水平配置部の温度より十分上げることで、非水平配置部が温度が低く冷房能力を持っていながら、凝縮水の排出のできない水平配置部の温度を高く維持して、この部分への結露を防ぐことができる。

第３の発明は、特に、第２の発明の空気調和機において、吹出し空気温度判定手段を有し、冷房運転時に、前記吹出し空気温度判定手段が前記吹出し空気温度が吸い込み空気の露点温度を下回ると判定した場合、前記開閉装置を閉じる制御手段を備えていることで、吹出し温度とほぼ等しい室内送風機への結露を防ぐことができる。

第４の発明は、特に、第１から第３のいずれか１つの発明の空気調和機において、空気調和機の開閉装置が、前記室内熱交換器の前記水平配置部の上方にあって、複数の小パネルが各々その回転軸を中心に回転して、前記室内熱交換器の前記水平配置部に入ろうとする空気を遮断するとともに、前記各小パネルを連結して、同時に回転させる連結装置と、連結装置を駆動するモータからなる構成としたことで、室内機の高さを大きく上げることのない背の低い構成で、室内送風機への結露を防ぐことができる。

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は本発明の実施の形態１における空気調和機の室内機断面図、図２は本発明の実施の形態１における空気調和機の冷凍サイクル図である。

まず、図１に基づいて、本発明の実施の形態１における空気調和機の構成を説明する。室内機内部には空気の流れに沿って、上流側から吸込み口１、フィルタ２、室内熱交換器３、室内送風機４、吹出し口５が順に配されている。室内熱交換器３は、略垂直方向に配置された非水平配置部である第１熱交換器部６と、水平方向に配置された水平配置部である第２熱交換器部７と、斜め方向に配置された非水平配置部である第３熱交換器部８とからなる。

室内熱交換器３は、水平方向に配置された第２熱交換器部７を有するため、破線で外形を示した従来の熱交換器に比べて、水平方向に配置された分、図１断面内での熱交換器長が長くなり、熱交換器面積が増加して熱交換器性能が向上するほか、熱交換器通風抵抗が減少して、室内送風機４の入力を減らすことができる。

吸込み口１の中で、第２熱交換器部７の上流部には、水平配置部である第２熱交換器部７に入ろうとする空気を遮断する開閉装置である複数の小パネル９があり、小パネル９には各々、回転軸１０が設けられ、小パネル９は回転軸１０を中心に回転運動する。小パネルに各々、もうひとつの軸である連結軸１２があって、連結桟１１に回動自在にはめ込まれている。また、連結桟１１の駆動用穴部１３には、モータ１４に設けられたロッド１５の軸部１６が回動自在に取り付けられている。従って、小パネル９は図１中、点線位置で示される空気を吸込む開放位置と、図１中、実線位置で示される室内機内部に入ろうとする空気を遮断する閉鎖位置とを移動するものである。

次に、本発明の実施の形態１における空気調和機の冷凍サイクルについて、図２に基づいて説明する。室外機には圧縮機１７、室外熱交換器１８、室外送風機１９、四方弁２０、膨張弁２１があり、室内機には第１熱交換器部６と、第２熱交換器部７、第３熱交換器部８があって、第３熱交換器部８と第２熱交換器部７とを接続する冷媒通路に絞り機構である第２膨張弁２２が挿設されている。

また、室内熱交換器の上流部には、吸込み空気温度センサ２３と吸込み空気湿度センサ２４があり、第１熱交換器部６の配管内の２相域の冷媒温度を測れる位置の配管には、冷媒温度判定手段である配管温度センサ２５があり、室内機の吹出し口５には吹出し空気温度判定手段である吹出し空気温度センサ２６がある。

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。

冷房運転時、冷媒は、圧縮機１７、四方弁２０、室外熱交換器１８、膨張弁２１、第２熱交換器部７、第２膨張弁２２、第３熱交換器部８、第１熱交換器部６の順に流れ、四方弁２０を通過して、圧縮機１７に戻る。

本実施の形態１では、この冷房運転の冷媒流れ方向に関して、顕熱冷房運転、再熱除湿運転、通常冷房運転の３運転制御方法を有する。

第一に顕熱冷房運転について説明する。

吸込み空気温度センサ２３の読み値の吸込み空気温度と、吸込み空気湿度センサ２４の読み値の吸込み空気湿度から算出した吸込み空気の露点温度Ｔｓｄと、配管温センサ２５の読み値の熱交換器の冷媒温度Ｔｒとを比較し、Ｔｒ＞Ｔｓｄの場合、膨張弁２１を絞ると同時に、第２膨張弁２２は開く。

このとき、第２熱交換器部７の上流部にある複数の小パネル９は開放位置にあり、第１熱交換器部６、第２熱交換器部７、第３熱交換器部８のすべてを吸込み空気が通過するとともに、熱交換器は総て蒸発器として機能する。

ただし、Ｔｒ＞Ｔｓｄの場合、水平方向に配置された第２熱交換器部７を含む全室内熱交換器が結露しないため、第２熱交換器部７も当然、結露水の排出の必要性がない。

このとき、室内熱交換器は、水平方向に配置された第２熱交換器部７を含む全室内熱交換器が蒸発器として機能するため、従来に比べて、水平方向に配置された分、図１断面内での熱交換器長が長くなり、熱交換器面積が増加して熱交換器性能が向上するほか、熱交換器通風抵抗が減少して、室内送風機４の入力を減らすことができ、冷房運転の消費電力を抑えることができる。

第二に再熱除湿運転について説明する。

Ｔｒ≦Ｔｓｄの場合、膨張弁２１を開き、第２膨張弁２２は絞る。

このとき、第２熱交換器部７の上流部にある複数の小パネル９は開放位置にあり、第１熱交換器部６、第２熱交換器部７、第３熱交換器部８のすべてを吸込み空気が通過するとともに、第２熱交換器部７は凝縮器、第１熱交換器部６、第３熱交換器部８は蒸発器として機能する。

水平方向に配置された第２熱交換器部７には結露しないため、結露水の排出の必要性がない。また、このとき、第２熱交換器部７は凝縮器となっていて、暖房能力を持っているため、蒸発器として機能している第１熱交換器部６、第３熱交換器部８が冷房、除湿していることと合わせて、全体では再熱除湿運転となる。

第三に通常冷房運転について説明する。

再熱除湿運転と同じくＴｒ≦Ｔｓｄの場合において、膨張弁２１を開き、第２膨張弁２２は絞る場合、吹出し空気温度センサ２６の読み値ＴｄがＴｄ≦Ｔｓｄのとき、モータ１４が駆動し、ロッド１５、連結桟１１を介して、第２熱交換器部７の上流部にある複数の小パネル９は閉鎖位置に移動され、第２熱交換器部７には吸込み空気が入らず、第１熱交換器部６、第３熱交換器部８のみが蒸発器として機能する。

水平方向に配置された第２熱交換器部７には結露しないため、結露水の排出の必要性がない。また、このとき吸込み空気が遮断されているため、第２熱交換器部７が凝縮器となっていても、暖房能力は殆どなく、冷房能力を損なうことがない。

また、暖房運転時には、冷媒は、圧縮機１７、四方弁２０、第１熱交換器部６、第３熱交換器部８、第２膨張弁２２、第２熱交換器部７、膨張弁２１、室外熱交換器１８の順に流れ、四方弁２０を通過して、圧縮機１７に戻る。

暖房運転時は、膨張弁２１を絞ると同時に、第２膨張弁２２は開く。

このとき、第２熱交換器部７の上流部にある複数の小パネル９は開放位置にあり、第１熱交換器部６、第２熱交換器部７、第３熱交換器部８のすべてを吸込み空気が通過するとともに、熱交換器は総て凝縮器として機能する。

したがって、暖房時に関しても、室内熱交換器は、従来に比べて、水平方向に配置された分、図１断面内での熱交換器長が長くなり、熱交換器面積が増加して消費電力を抑えることができる。

以上の説明から明らかなように本発明の実施の形態１によれば、吸込み口１と、吹出し口５があって、その間に、室内熱交換器３と室内送風機４を備える室内機において、前記室内熱交換器３は水平配置部である第２熱交換器部７と垂直あるいは斜め方向に配置された非水平配置部である第１熱交換器部６と第３熱交換器部８とで構成されているとともに、前記室内熱交換器３の前記水平配置部と前記非水平配置部とを接続する冷媒通路に絞り機構である第２膨脹弁２２が挿設されており、なおかつ前記室内熱交換器の前記水平配置部に入ろうとする空気を遮断する開閉装置である小パネル９を備えるようにしたことにより、室内送風機に結露することがなく、室内機の高さが限定されている場合でも、より大きい面積の熱交換器を収納できることで、高効率の空気調和機を提供することができる。

また、本発明の実施の形態１によれば、熱交換器内の冷媒温度判定手段である配管温度センサ２５を有し、冷房運転時に、熱交換器内の冷媒温度判定手段が前記熱交換器内の冷媒温度が吸い込み空気の露点温度を下回ると判定した場合、絞り機構２２に絞り機能を発揮させる制御手段を備えているようにしたことで、熱交換器の水平配置部の温度を、非水平配置部の温度より十分上げることで、非水平配置部が温度が低く冷房能力を持っていながら、凝縮水の排出のできない水平配置部の温度を高く維持して、この部分への結露を防ぐことができる。

また、本発明の実施の形態１によれば、吹出し空気温度判定手段である吹出し空気温度センサ２６を有し、冷房運転時に、吹出し空気温度判定手段２６が吹出し空気温度が吸い込み空気の露点温度を下回ると判定した場合、開閉装置９を閉じる制御手段を備えていることで、吹出し温度とほぼ等しい室内送風機への結露を防ぐことができる。

さらに、本発明の実施の形態１によれば、空気調和機の開閉装置９が、室内熱交換器の水平配置部の上方にあって、複数の小パネル９が各々その回転軸１０を中心に回転して、室内熱交換器の水平配置部７に入ろうとする空気を遮断するとともに、各小パネル９を連結して、同時に回転させる連結装置１１，１２，１３と、連結装置を駆動するモータ１４からなる構成としたことで、室内機の高さを大きく上げることのない背の低い構成で、室内送風機への結露を防ぐことができる。

以上のように、本発明にかかる空気調和機は、室内熱交換器を水平配置部と非水平配置部で構成し、水平配置部と非水平配置部とを接続する冷媒通路に絞り機構が挿設し、なおかつ水平配置部に入ろうとする空気を遮断する開閉装置を備えるため、室内送風機に結露することがなく、室内機の高さが限定されている場合でも、より大きい面積の熱交換器を収納できることで、高効率の空気調和機を提供することが可能になるので、広く空気調和機の室内機全般に適用される。

本発明の実施の形態１における空気調和機の室内機断面図 本発明の実施の形態１における空気調和機の冷凍サイクル図 従来の空気調和機を示す室内機断面図 従来の空気調和機を示す室内機断面図 従来の空気調和機を示す冷凍サイクル図

符号の説明

１ 吸込み口
２ フィルタ
３ 室内熱交換器
４ 室内送風機
５ 吹出し口
６ 第１熱交換器部
７ 第２熱交換器部
８ 第３熱交換器部
９ 小パネル
１０ 回転軸
１１ 連結桟
１２ 連結軸
１３ 駆動用穴部
１４ モータ
１５ ロッド
１６ 軸部
１７ 圧縮機
１８ 室外熱交換器
１９ 室外送風機
２０ 四方弁
２１ 膨張弁
２２ 第２膨張弁
２３ 吸込み空気温度センサ
２４ 吸込み空気湿度センサ
２５ 配管温度センサ
２６ 吹出し空気温度センサ

Claims (4)

1. 吸込み口と、吹出し口があって、その間に、室内熱交換器と室内送風機を備える室内機において、前記室内熱交換器は水平配置部と垂直あるいは斜め方向に配置された非水平配置部とで構成されているとともに、前記室内熱交換器の前記水平配置部と前記非水平配置部とを接続する冷媒通路に絞り機構が挿設されており、なおかつ前記室内熱交換器の前記水平配置部に入ろうとする空気を遮断する開閉装置を備えることを特徴とする空気調和機。
2. 前記熱交換器内の冷媒温度判定手段を有し、冷房運転時に、前記熱交換器内の冷媒温度判定手段が前記熱交換器内の冷媒温度が吸い込み空気の露点温度を下回ると判定した場合、前記絞り機構に絞り機能を発揮させる制御手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
3. 吹出し空気温度判定手段を有し、冷房運転時に、前記吹出し空気温度判定手段が前記吹出し空気温度が吸い込み空気の露点温度を下回ると判定した場合、前記開閉装置を閉じる制御手段を備えていることを特徴とする請求項２に記載の空気調和機。
4. 前記開閉装置は、前記室内熱交換器の前記水平配置部の上方にあって、複数の小パネルが各々その回転軸を中心に回転して、前記室内熱交換器の前記水平配置部に入ろうとする空気を遮断するとともに、前記各小パネルを連結して、同時に回転させる連結装置と、連結装置を駆動するモータからなることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の空気調和機。

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