JP2009257709A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】構造的な制約と風路や冷凍サイクル上の損失を最小限化した、複数の吹出口を有する空気調和機を実現すること。
【解決手段】筐体１に吸込口２と複数の吹出口３，４と、筐体１の内部に熱交換器９，１０と送風機７と送風機７から複数の吹出口３，４それぞれまでの複数の風路５，６と、複数の風路５，６のそれぞれに送風遮断手段５ａ，６ａとを備え、複数の吹出口３，４は上下に配置して、冷房運転時は上側の吹出口３のみから送風を行い、暖房運転時は上側の吹出口３と下側の吹出口４とから任意の組み合わせで送風を行うことができるように構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は室内機の吹出方法を冷房時と暖房時に切り替える場合において、複数の熱交換器を上下に直列分割配置した床置型の空気調和機に関するものである。

従来、縦型床置きタイプの床置型空気調和機は、図８に示すように筐体１の上部に吹出口３、下部に吸込口２が配設されていた。しかしこのような構成では暖房運転の場合、吹出口３が上部にある上に吹出空気が周囲温度よりも高いためすぐに浮き上がって室内に上下方向の温度差を発生させてしまい、室内の温度を設定温度に基づいてできるだけ均一にして、足下も暖かい快適な住環境を実現することは困難であった。

またこのような構成に対して、図９と図１０に示されるように上吹出口３と下吹出口４との複数の吹出口を配置し、吹出切換パネル３４を切り換えて冷風（図９）と温風（図１０）とを吹き分ける方式があった（例えば、特許文献１参照）。

あるいは図１１と図１２に示されるように、上側開閉ユニットを備えた上吹出口３と、下側開閉ユニットを備えた下吹出口４とを有し、熱交換器を上側熱交換器９と下側熱交換器１０とに２分割して、冷房運転時（図１１）には下吹出口４を閉じて上吹出口３から冷風を吹き出し、暖房運転時（図１２）には上吹出口３を閉じて下吹出口４から温風を吹き出すようにした構成があった（例えば、特許文献２参照）。
特開２００５−６９６５２号公報 特開２００２−１９５６４２号公報

しかしながら、特許文献１の構成では、上下に複数の吹出口を配置し、必要に応じて吹き分ける方式としても、１つの熱交換器を通過した後で吹き分けるため、下吹出口４をつなぐために長い風路を構成する必要があり、構成上の制約が大きく特に奥行寸法が大きくなってしまう課題を有していた。また風路が長くなるため損失が大きくなる課題も有していた。

また、特許文献２のように熱交換器を上下に２分割して熱交換させて吹き出させる方式の場合、例えば冷房運転時には下吹出口４を閉じるため下側熱交換器１０への送風効率が悪くなるという課題を有していた。また、このような使用状態では、圧力損失や熱交換器の結露によるカビなどの課題もあり、最適な冷凍サイクルの構成にはなっていなかった。

本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、効率的な冷凍サイクルを構成するとともに、複数の吹出口によって適正な方向に送風を吹き出すことによって、部屋全体の温度分布を均一にすることのできる床置型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、筐体に吸込口と複数の吹出口と、筐体の内部に熱交換器と送風機と前記送風機から前記複数の吹出口それぞれまでの複数の風路と、前記複数の風路のそれぞれに送風遮断手段とを備え、前記複数の吹出口は上下に配置して、冷房運転時は上側の吹出口のみから送風を行い、暖房運転時は上側の吹出口と下側の吹出口とから任意の組み合わせで送風を行うことができるように構成したことを特徴とするものである。

これによって、冷媒の圧力損失や偏流による性能低下、熱交換器へのカビ発生などの不具合を削減することができ、冷房時には上吹き出しのみ、暖房時には下方向を交えた吹き出しにより、部屋全体の温度分布を均一にすることが可能となる。

本発明の空気調和機は、冷房又は暖房の運転モードにより複数ある吹出口を切り替えるもので、この構成によれば、冷凍サイクル上の損失を最小限にしつつ部屋の温度分布をより均一化し、快適性の向上を図ることが可能となる。

第１の発明の空気調和機は、筐体に吸込口と複数の吹出口と、筐体の内部に熱交換器と送風機と前記送風機から前記複数の吹出口それぞれまでの複数の風路と、前記複数の風路のそれぞれに送風遮断手段とを備え、前記複数の吹出口は上下に配置して、冷房運転時は上側の吹出口のみから送風を行い、暖房運転時は上側の吹出口と下側の吹出口とから任意の組み合わせで送風を行うことができるように構成したことを特徴とするものである。

これによって、冷媒の圧力損失や偏流による性能低下、熱交換器へのカビ発生などの不具合を削減することができ、冷房時には上吹き出しのみ、暖房時には下方向を交えた吹き出しにより、部屋全体の温度分布を均一にすることが可能となる。

第２の発明の空気調和機は、特に第１の発明において、上側の吹出口までの風路に前記熱交換器を配設し、暖房運転時に下側の吹出口までの風路に前記送風機により通過する空気を加熱する加熱手段を備えたもので、暖房運転時にのみ下側の吹出口から温風を吹き出すことができる。

第３の発明の空気調和機は、特に第１又は第２の発明において、筐体の内部に複数の熱交換器を備え、暖房運転時に下側の吹出口までの風路を通過する空気を加熱する加熱手段をそのうちの一つの熱交換器としたもので、一つの冷凍サイクルで上側と下側の吹出口から温風を吹き出すことができる。

第４の発明の空気調和機は、特に第３の発明において、複数の熱交換器を冷凍サイクルとして直列に接続し、下側の吹出口までの風路に配設された下側熱交換器にさらに直列に逆支弁又は全閉可能な開閉弁を接続し、前記下側熱交換器と前記逆止弁又は開閉弁とをバイパスするバイパス回路を備えたもので、冷凍サイクル上の損失を最小限化しつつ、冷房時には上吹き出しのみ、暖房時には上下両方からの吹き出しが選択的に可能となり、部屋の温度分布をより均一化し、快適性の向上を図ることができる。

第５の発明の空気調和機は、特に第４の発明において、バイパス回路に逆止弁を接続することにより、暖房運転時には冷媒をバイパス回路に流通させないようにして、下側熱交換器で熱交換をすることができる。

第６の発明の空気調和機は、特に第４の発明において、バイパス回路に全閉可能な開閉弁を配置することにより、暖房運転時においても下吹き出しが必要なときだけ冷媒を下側熱交換器に流通させて熱交換をすることができる。

第７の発明の空気調和機は、特に第４〜６のいずれか１つの発明において、下側熱交換器に直列に接続した逆支弁又は全閉可能な開閉弁を、冷房運転時に冷媒を流通させない下側熱交換器の上流側に配置したことで、使用しない下側熱交換器への冷媒滞留を抑制することができる。

第８の発明の空気調和機は、特に第２の発明において、暖房運転時に下側の吹出口までの風路を通過する空気を加熱する加熱手段を冷凍サイクルに備えた熱交換器ではない加熱装置としたことにより、除霜運転中でも下側の吹出口から温風を吹き出して室温の低下を最低限に抑制することができるほか、圧縮機を停止して冷凍サイクルを使わなくても、加熱装置だけによる下吹き出しの暖房運転が可能となる。

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における側面から見た床置型空気調和機の縦断面図である。図１において、床置型空気調和機の筐体１に吸込口２と上吹出口３と下吹出口４と、吸込口２から上吹出口３に通じる上側風路５と吸込口２から下吹出口４に通じる下側風路６とを備え、上側風路５に上側熱交換器９と、下側風路６に下側熱交換器１０とを備え、吸込口２の内側に送風用の室内ファン７とファンモーター８とを備えた構成となっている。また、上側風路５の入口近傍には送風遮断手段としての上側ダンパー５ａを有し、下側風路６の入口近傍には同じく下側ダンパー６ａを有してそれぞれの風路への送風を個別に任意に制御できるようになっている。なお、送風遮断手段としては、上下風向変更羽根１１や上下に移動して上吹出口３全体を覆う可動パネル１２としても良い。

図２は、本実施の形態１における床置型空気調和機の冷凍サイクル図である。図２において、床置型空気調和機の室内機Ａと室外機Ｂとがヒートポンプサイクルとなるように冷媒配管により接続されている。図２に記載された矢印は冷媒が流れる方向であり、実線矢印は暖房運転サイクルの冷媒流れ方向を示し、破線矢印は冷房運転サイクルの冷媒流れ方向を示している。通常の冷凍サイクルと異なるのは、室内機Ａである。通常の第１の熱交換器としての上側熱交換器９に加えて第２の熱交換器として下側熱交換器１０と開閉弁として電磁二方弁２７とを直列に備えており、さらに下側熱交換器１０と電磁二方弁２７とをバイパスするバイパス回路２８が逆止弁２６を冷房運転時に流通可能な方向に有して接続されている。なお、電磁二方弁２７は暖房運転時に下側熱交換器１０の下流側となる位置に接続されている。

まず暖房運転の流れについて説明する。圧縮機２１から吐出された冷媒は四方弁２２を通過して、凝縮器となる室内機Ａの上側熱交換器９、下側熱交換器１０及び開放された電磁二方弁２７へと流れる。その後、室外機Ｂの膨張弁２８と蒸発器となる室外熱交換器２９とを通って四方弁２２から圧縮機２１に戻る。

この時、室内機Ａとなる床置型空気調和機において、上側ダンパー５ａと下側ダンパー６ａとは図１に示すように開放状態であり、上側風路５と下側風路６との両方に送風が行われる。したがって、上側熱交換器９にはファンモーター８によって駆動される室内ファン７によって室内吸込空気が吹き当てられ、高温のガス冷媒は凝縮されて上吹出口３から温風が吹き出される。凝縮されて気液２相に変化した冷媒はキャピラリーチューブ２４を通過して合流器２５で合流する。そして、下側熱交換器１０において冷媒はさらに凝縮されるとともに、下吹出口４からも温風が吹き出される。下側熱交換器１０に並行したバイパス回路には逆止弁２６が配置されるため冷媒は流れない。

なお、暖房運転中の室内機送風回路は、若干効率は低下するが、図３に示すように上側ダンパー５ａを閉じて下吹出口４だけからの温風吹き出しとしても構わない。こうすることによって下吹出口４からも温風が吹出され、足元の暖かい快適な住環境特性が実現される。

逆に冷房運転時には図２の破線矢印の冷媒流れに示されるように、圧縮機２１を吐出した高温高圧のガス冷媒は四方弁２２を介して室外熱交換器２９へと流れ、室外熱交換器２９で室外ファン３０によって放熱凝縮された後膨張弁２８で減圧され、低温低圧の気液二層冷媒となった後、接続配管を通じて室内機Ａへ送られる。室内機Ａにおいては電磁二方弁２７を完全閉塞することにより下側熱交換器１０には冷媒が流れず、逆止弁２６が開放しているバイパス回路を通じて分流器２５へ冷媒が流れ込む。分流用のキャピラリーチューブ２４によって最適に分流された後、上側熱交換器９で室内ファン７の送風によって吸熱された冷媒はガス化した状態で四方弁２２を介し圧縮機２１へ戻る。

この時、本実施の形態１では電磁二方弁２７を用いているが、完全閉塞可能な膨張弁であっても同様の効果を得ることができる。このように構成しておくと、通常の冷房運転では使用しない下側熱交換器１０であっても、急速な冷却が必要な場合などに冷媒を通過させて蒸発器として使用することができる。その場合には電磁二方弁２７を開放し、下吹出口４からも冷風を吹出すことができる。

さらに、電磁二方弁２７の代わりに逆止弁を使用しても同様の効果を得ることができるが、その場合には冷房運転においては下側熱交換器１０を完全に使用できないというデメリットを有する。

また電磁二方弁２７は本実施の形態１においては下側熱交換器１０の冷房運転時の上流側に配置されている。このような配置によって下側熱交換器１０を使用しない冷房時には冷媒が流入しないため、下流側へ配置したときと比較して冷媒が下側熱交換器１０の内部に滞留する量が少なくなるという効果を有している。

冷房運転中の室内機送風回路は図４の構成となる。冷房運転時には上側ダンパー５ａを開いて下側ダンパー６ａを閉じることによって、室内ファン７による送風を上側熱交換器９を通過させて上吹出口３だけから冷風を吹き出す。冷風は空気の比重が重く吹き出した後に下降するため、できるだけ上吹出口３から上向きに吹き出した方が住環境特性を改善することができる。

空気調和機の室内熱交換器は、一般に暖房運転時には大きなものを必要とし、冷房運転時には暖房運転に比べて必要能力が小さいため小さな熱交換器でも性能を確保することができる。このような特性に対して上述した構成では、冷房運転時には下側熱交換器１０を使用せず、暖房運転時にのみ使用するため合理的な構成を得ることができる。

（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２における側面から見た床置型空気調和機の縦断面図であり、暖房運転中の室内機送風回路を示す。図５において、床置型空気調和機の筐体１に吸込口２と上吹出口３と下吹出口４と、吸込口２から上吹出口３に通じる上側風路５と吸込口２から下吹出口４に通じる下側風路６とを備え、上側風路５に上側熱交換器９と、下側風路６に加熱器３１とを備え、吸込口２の内側に送風用の室内ファン７とファンモーター８とを備えた構成となっている。また、上側風路５の入口近傍には上側ダンパー５ａを有し、下側風路６の入口近傍には下側ダンパー６ａを有してそれぞれの風路への送風を任意に制御できるようになっている。図１との違いは、下側風路６に下側熱交換器１０に代えて加熱器３１を有する点である。

暖房運転時には上側ダンパー５ａと下側ダンパー６ａとを共に開き、上側熱交換器９と下側に配置された加熱器３１とに送風を通過させて上吹出口３と下吹出口４との両方から暖風を吹き出す。さらに暖房運転することで室外熱交換器２９が着霜したり着氷したりし
て除霜運転をしなくてはならない場合には、図６に示すように上側ダンパー５ａを閉じ、上吹出口３からの送風をなくして上側熱交換器９への送風の通過を停止する。そして下側ダンパー６ａのみ開放し、下側に配置された加熱器３１にのみ送風を通過させ、暖風を下吹出口４のみから吹き出す。こうすることによって除霜運転中でも室温の低下を最低限に抑制することができる。

あるいは、通常の暖房運転時においても図６に示されるように下吹き出しのみで対応する場合もあり、その場合は上側ダンパー５ａを閉じて下側ダンパー６ａのみを開放する。圧縮機２１は停止させ熱交換器には冷媒を通過させないため下側の加熱器３１のみを風が通過する。上吹出口５は上下風向変更羽根１１又は運転停止時に閉塞する可動パネル１２によって閉塞し、下吹出口６は開放する。こうすることによって下吹出口６だけから暖風が吹出され、足元の暖かい快適な住環境特性が実現される。圧縮機２１を停止するため除霜の必要もない。

図７は、冷房運転時の断面図である。冷房運転時には加熱器３１は通電を停止する。冷房時には送風機の上側の吹出口５だけから送風するように上側ダンパー５ａを開き、下側ダンパー６ａを閉じることによって、上に配置された熱交換器２を通過させ上吹出口５だけから冷風を吹き出す。こうすることで冷風は空気の比重が重く吹出した後下降するため、上側から上向きに吹出した冷風によってより住環境特性を改善することができる。

以上のように、本発明にかかる空気調和機は、冷房又は暖房の運転モードにより複数ある吹出口を切り替えるもので、冷凍サイクル上の損失を最小限にしつつ部屋の温度分布をより均一化し、快適性の向上を図ることが可能となるので、特に床置型空気調和機に好適であるが、その他の空気調和機にも適用できる。

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における空気調和機の冷凍サイクル図 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における空気調和機の断面図 本発明の実施の形態２における空気調和機の断面図 本発明の実施の形態２における空気調和機の断面図 本発明の実施の形態２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 従来の空気調和機の断面図 従来の空気調和機の断面図 従来の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 筐体
２ 吸込口
３ 上吹出口
４ 下吹出口
５ 上側風路
５ａ 上側ダンパー
６ 下側風路
６ａ 下側ダンパー
７ 室内ファン
８ ファンモーター
９ 上側熱交換器
１０ 下側熱交換器
１１ 可動パネル
１２ 上下風向変更羽根
２１ 圧縮機
２２ 四方弁
２４ 分流キャピラリーチューブ
２５ 分流器
２６ 逆支弁
２７ 電磁二方弁
２８ 膨張弁
２９ 室外熱交換器
３０ 室外ファン
３１ 加熱器

Claims (8)

1. 筐体に吸込口と複数の吹出口と、筐体の内部に熱交換器と送風機と前記送風機から前記複数の吹出口それぞれまでの複数の風路と、前記複数の風路のそれぞれに送風遮断手段とを備え、前記複数の吹出口は上下に配置して、冷房運転時は上側の吹出口のみから送風を行い、暖房運転時は上側の吹出口と下側の吹出口とから任意の組み合わせで送風を行うことができるように構成したことを特徴とする空気調和機。
2. 上側の吹出口までの風路に前記熱交換器を配設し、下側の吹出口までの風路に暖房運転時に前記送風機により通過する空気を加熱する加熱手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
3. 筐体の内部に複数の熱交換器を備え、暖房運転時に下側の吹出口までの風路を通過する空気を加熱する加熱手段をそのうちの一つの熱交換器としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の空気調和機。
4. 複数の熱交換器を冷凍サイクルとして直列に接続し、下側の吹出口までの風路に配設された下側熱交換器にさらに直列に逆支弁又は全閉可能な開閉弁を接続し、前記下側熱交換器と前記逆止弁又は開閉弁とをバイパスするバイパス回路を備えたことを特徴とする請求項３に記載の空気調和機。
5. バイパス回路に逆止弁が接続されたことを特徴とする請求項４に記載の空気調和機。
6. バイパス回路に全閉可能な開閉弁が接続されたことを特徴とする請求項４に記載の空気調和機。
7. 下側熱交換器に直列に接続した逆支弁又は全閉可能な開閉弁を、冷房運転時に冷媒を流通させない下側熱交換器の上流側に配置したことを特徴とする請求項４〜６のうちいずれか一項に記載の空気調和機。
8. 暖房運転時に下側の吹出口までの風路を通過する空気を加熱する加熱手段を冷凍サイクルに備えた熱交換器ではない加熱装置としたことを特徴とする請求項２に記載の空気調和機。