JP2015048977A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、空気調和機の室内機の大型化を防ぎつつ、室内熱交換器の効率向上を図る空気調和機の室内機を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の空気調和機の室内機は、吸込口と吹出口とを結ぶ空気通路と、空気通路に配置され、前面側熱交換器と背面側交換器とを上部で組み合わせて構成される室内熱交換器とを備え、前面側熱交換器の空気の流れ方向において、上流側に位置する上流側伝熱管のうち、上端に位置する上流側上端伝熱管は、上流側上端伝熱管以外の上流側伝熱管を結ぶ曲線又は直線の上端側延長よりも背面側に位置する。
【選択図】図３

Description

本発明は、空気調和機に関する。

近年の省エネ意識の高まりによって、発電に伴い排出される二酸化炭素（ＣＯ₂）の削減を図るため、消費電力の少ない空気調和機が求められており、そのため、空気調和機の熱交換器の熱交換効率をさらに高めることが必要とされている。なかでも室内熱交換器の効率を高める手段として熱交換器を多段曲げあるいは円弧型等で形成し、送風ファンを取り囲むように配置し、限られたスペースの中で熱交換器面積を拡大することにより熱交換効率を向上させることが一般に知られている。

特許文献１には、前側熱交換板と後側熱交換板と伝熱管（熱交換パイプ）とから構成された室内熱交換器において、前記前側熱交換板と背面側熱交換器板を上部で組み合わせて略∧状に構成し、かつ、その空気通風抵抗が、少なくとも前記前側熱交換板から前記略∧状に構成された室内熱交換板上部の組み合わせ領域に渡って略均一になるようにした空気調和機の室内機が記載されている。

特開２０１０−１９０５３３号公報

ところで、特許文献１に記載の熱交換器は、通風抵抗を均一化するために、接合部の縦方向の幅を確保しなければならない。しかしながら、特許文献１に記載の熱交換器は、接合部以外では同一の高さにおける伝熱管の数が６つであるのに対し、接合部では同一の高さにおける伝熱管の数が３つ又は５つである。つまり、特許文献１に記載の熱交換器では、同一の高さにおける伝熱管の数が少ない接合部において、縦方向の幅を確保しなければならず、空気調和機の室内機が大型化してしまう課題がある。

そこで、本発明は、空気調和機の室内機の大型化を防ぎつつ、室内熱交換器の効率向上を図る空気調和機の室内機を提供することを目的とする。

本発明の空気調和機は、吸込口と吹出口とを結ぶ空気通路と、空気通路に配置され、前面側熱交換器と背面側交換器とを上部で組み合わせて構成される室内熱交換器とを備え、前面側熱交換器の空気の流れ方向において、上流側に位置する上流側伝熱管のうち、上端に位置する上流側上端伝熱管は、上流側上端伝熱管以外の上流側伝熱管を結ぶ曲線又は直線の上端側延長よりも背面側に位置する。

本発明によれば、空気調和機の室内機の大型化を防ぎつつ、室内熱交換器の効率向上を図る空気調和機の室内機を提供することができる。

第１実施例に係る空気調和機の全体構成を示す全体斜視図である。 第１実施例に係る室内機断面図である。 第１実施例に係る室内熱交換器の頂部の構成を示した図である。 第１実施例に係る室内熱交換器の頂部の構成を示した図である。

本発明の実施例について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

（第１実施例）
空気調和機の全体構成について、図１及び図２を用いて説明する。図１は、第１実施例に係る空気調和機の全体構成を示す全体斜視図である。図２は、第１実施例に係る室内機断面図である。

空気調和機１は、空調を行う室内に配置される室内機２と、屋外に配置される室外機３とから構成されており、これら両者の間を、その内部に冷媒が通流する接続配管４（電気配線も含む）で繋ぎ、もって、冷媒により室内と室外の熱とを熱交換することにより空気調和する。室外機３は、圧縮機、室外熱交換器、膨張弁などを備える。室内機２は、室内熱交換器１０を備える。

室内機２は、図２に示すように、樹脂を横長の略箱状の外形形状に成型加工した筐体５と、筐体５の内部に、送風機８（貫流ファン）と、送風機８を取り囲むように室内熱交換器１０を配置している。室内熱交換器１０と送風機８は幅が略等しい。筐体５の内部の背面（後面）側には、露受皿１１等を取り付け、これら筐体５を構成する化粧枠１２（図１を参照）で覆い、更に、この化粧枠１２の前面には前面パネル１３を取り付けている。

化粧枠１２の上方には、室内空気を吸い込む吸込口６ａが、そして、その下方には、熱交換により温湿度が調和された空気を吹き出す吹出口７がそれぞれ設けられている。そして、室内機１は吸込口６ａと吹出口７を結ぶ空気通路１５を備える。空気通路１５に配置された送風機８から吹き出された空気流を、やはり送風機８の長さに略等しい幅を持つ吹出口７に流し、当該吹出口７途中に配した図示しない左右風向板で気流の左右方向を偏向し、更に、吹出口７に配した回動可能な上下風向板１４で気流の上下方向を偏向し、室内に吹き出す。

室内熱交換器１０は、空気通路１５に配置され、前面側熱交換器１０１と背面側交換器１０２とを上部で組み合わせて構成されている。前面側熱交換器１０１と背面側交換器１０２は、例えば、薄いアルミニウム製の板を複数枚重ねて取り付けたフィン（熱交換板）と、これらフィンにあけられた穴に挿入された銅製の伝熱管（冷媒管）とにより形成されている。なお、フィンとフィンとの間には微小な隙間が形成され、その間を室内の空気流が通風することで、上記室外機３から伝熱管の内部を流れる冷媒と空気との間で、熱交換が行われる。そして、この室内熱交換器１０を通過する空気流の下流に、上記の送風用の送風機８が設けられている。即ち、この送風機８が回転することにより、室内の空気が室内機２に設けられた吸込口６ａから、室内熱交換器１０、送風機８を通って、吹出口７から吹き出される。

また、筐体５には、送風機８に加え、上面フィルタ９ａ及び前面フィルタ９ｂが取り付けられている。上面フィルタ９ａ及び前面フィルタ９ｂは空気通路１５に配置され、室内熱交換器１０の上流側に位置する。そして、これらの基本的な内部構造体は、化粧枠１２を取り付けることにより室内機２内に内包される。また、上記化粧枠１２には、可動パネル１３が、下部に設けた回動軸を支点として駆動モータにより回動可能に取り付けられ、空気調和機１の運転時には、前面側空気吸込部６ｂを開くように構成されている。これにより、室内空気は、運転時には、上述した上方の吸込口６ａだけではなく、前面側空気吸込部６ｂからも吸引される。なお、空気調和機１の停止時には、前面側空気吸込部６ｂは閉じられる。

次に、室内熱交換器１０について、図３を参照しながら説明する。図３は、第１実施例に係る室内熱交換器の頂部の構成を示した図であり、図２に示した室内熱交換器１０を取り出し、特に、その上部の詳細を示す側面断面図である。

室内熱交換器１０は、上述したように、複数枚の薄いアルミニウム板からなるフィン（熱交換板）と、これらフィンにあけられた穴に挿入された銅製の伝熱管（熱交換パイプ）とにより構成されている。室内熱交換器１０は、送風機８の外周に沿うように（即ち、できるだけ送風機８に向かって流れる空気流に直交するように）湾曲して形成された前面側熱交換器１０１と、略直線状に形成された背面側熱交換器１０２とを、それぞれ、個別に製造し、そして、これら前面側熱交換板１０１と後面側熱交換板１０２とを、その頂部における接合面「Ｃ」で当接して組み立て、もって、略「Λ」の外形形状に製造されている。

ここで、図３に示すように、「Λ」状に接合された前面側熱交換器１０１と背面側熱交換器１０２において、前面側熱交換器１０１と背面側熱交換器１０２の接合部１０３（室内熱交換器１０の上部）の幅（空気がフィン間を流れる距離）は、前面側熱交換器１０１及び背面側熱交換器１０２の幅（空気がフィン間を流れる距離）よりも小さい。そのため、室内熱交換器１０の上部において、空気通風抵抗が小さくなり、流入した空気が十分に熱交換されることなく熱交換器を通過する恐れがある。

ここで、通風抵抗を均一化するために、前面側熱交換器１０１と背面側熱交換器１０２の接合部（室内熱交換器１０の上部）付近の幅を大きくすることで、空気通風抵抗を大きくすることはできる。しかしながら、本実施例では、室内熱交換器１０の接合部付近以外では同一の高さにおける伝熱管の数が６つであるのに対し、室内熱交換器１０の接合部付近では同一の高さにおける伝熱管の数が３つである。つまり、同一の高さにおける伝熱管の数が少ない接合部付近の幅を大きくすると、室内機１を大型化してしまう。

そこで、本実施例では、空気の流れ方向に複数の列（３列）をなす前面側熱交換器１０１の空気の流れ方向において、上流側に位置する上流側伝熱管１０３のうち、上端に位置する上流側上端伝熱管１０３ａは、上流側上端伝熱管以外の上流側伝熱管を結ぶ曲線又は直線Ｐの上端側延長よりも背面側に位置する。言い換えると、上流側上端伝熱管１０３ａを上流側上端伝熱管以外の上流側伝熱管を結ぶ曲線又は直線Ｐよりも背面側に傾けて配置している。このような本実施例によれば、室内熱交換器１０の接合部周辺の伝熱管を密にする配置にすることができ、室内熱交換器１０の接合部付近の通風抵抗を上昇することができる。従って、接合部付近の幅を大きくすることなく、室内熱交換器１０の通風抵抗を均一化することができる。さらに、室内熱交換器１０の頂部に位置する頂部伝熱管１０３を傾けた分、室内熱交換器１０の高さ方向の長さを縮めることができ、室内機１を小型化することができる。

さらに、上流側上端伝熱管１０３ａと上流側上端伝熱管１０３ａに隣接する上流側伝熱管１０３の配置間隔は、上流側上端伝熱管１０３ａ以外の上流側伝熱管１０３同士の配置間隔と等しい。また、中流側伝熱管及び下流側伝熱管１０４の配置間隔も同様である。本実施例によれば、Ｕ字状の伝熱管の種類を統一することができ、室内機１の製造性を向上している。

また、上流側に位置する上流側伝熱管１０３のうち、上端に位置する上流側上端伝熱管１０３ａは、上流側上端伝熱管以外の上流側伝熱管を結ぶ曲線又は直線Ｐの上端側延長上に上流側上端伝熱管１０３ａを設置する場合に比べて、背面側に傾けて設置した分、上流側伝熱管１０３を低い位置に設置している。つまり、上下方向における前面側熱交換器１０１の長さを短くすることができ、室内機１を小型化することができる。

前面側熱交換器１０１の空気の流れ方向において、下流側に位置する下流側伝熱管１０４のうち、上端に位置する下流側上端伝熱管１０４ａは、下流側上端伝熱管以外の下流側伝熱管を結ぶ曲線又は直線Ｑの上端側延長よりも背面側に位置し、上流側上端伝熱管と下流側上端伝熱管との距離Ｘは、上流側上端伝熱管以外の上流側伝熱管と下流側上端伝熱管以外の下流側伝熱管との距離Ｙよりも短い。このような本実施例によれば、前面側熱交換器１０１と背面側熱交換器１０２の接合部周辺の伝熱管をより密にする配置にすることができる。

なお、中流側伝熱管についての説明は省略したが、下流側伝熱管１０４と同様の構成とする。また、前面側熱交換器１０１の上端伝熱管の傾きを下流側から上流側に向かって徐々に増すように構成してもよい。

中流側上端伝熱管の傾きと下流側上端伝熱管１０４ａの傾きを０とし、上流側上端伝熱管１０３ａのみを傾ける構成としてもよい。

上流側上端伝熱管１０３以外の伝熱管を傾けて構成してもよい。例えば、上流側上端伝熱管１０３ａに隣接する上流側伝熱管１０３を傾けて構成してもよい。この場合、上流側上端伝熱管以外の上流側伝熱管を結ぶ曲線又は直線Ｐは、上流側上端伝熱管１０３ａに隣接する上流側伝熱管１０３を除いて曲線又は直線が結ばれるものとする。

同様に、下流側上端伝熱管１０４以外の伝熱管を傾けて構成してもよい。例えば、下流側上端伝熱管１０４ａに隣接する下流側伝熱管１０４を傾けて構成してもよい。この場合、下流側上端伝熱管以外の下流側伝熱管を結ぶ曲線又は直線Ｑは、下流側上端伝熱管１０４ａに隣接する下流側伝熱管１０４を除いて曲線又は直線が結ばれるものとする。

図２に示すように室内熱交換器１０の背面側は筐体５と接しており、室内の壁と平行して鉛直方向に配置されている。そのため、背面側交換器１０２への空気の流入経路が狭く、空気が背面側交換器１０２へ流れにくい。

そこで、本実施例では、図３に示すとおり、背面側交換器１０２の頂部（Ｒ部）の角部を円弧形状とし、空気が流れにくい背面側交換器１０２への空気の流入量を増やしている。

図４は、第１実施例に係る室内熱交換器の頂部の構成を示した図である。上述した通り、室内熱交換器１０は室内機１の中央に位置する送風機８を取り囲むように配置されている。送風機８が駆動することにより、取り込まれる空気は上面フィルタ９ａ及び前面フィルタ９ｂを介して室内熱交換器１０を流れる。

ここで、室内熱交換器１０と上面フィルタ９ａとの距離が狭い場合、組立て製造時のバラツキ等により室内熱交換器１０で発生した凝縮水が上面フィルタ９ａと接触し、水垂れ等の不具合を起す恐れがある。

そこで、本実施例では、室内熱交換器１０の頂部の形状を上面フィルタ９ａと略平行としている。本実施例によれば、室内機１の高さを規定寸法に納め、且つ、室内熱交換器１０と上面フィルタ９ａとの距離を確保しつつ、室内熱交換器１０の伝熱管の数を増やすことができる。

さらに、本実施例では、図４に示すように、背面側熱交換器１０２の伝熱管のうち、上端に位置する伝熱管は下流側上端伝熱管１０４ａよりも低い位置に配置されている。そのため、室内熱交換器１０の頂部付近において、前面側熱交換器１０１に比べて背面側熱交換器１０２の通風抵抗が小さくなる。つまり、背面側熱交換器１０２への空気の流入経路が実質的に増やすことができ、空気を背面側熱交換器１０２へ流しやすくすることができる。

なお、図４に示すように、背面側熱交換器１０２の伝熱管のうち、上端に位置する伝熱管を前面側熱交換器１０１の伝熱管のうち、上端に位置する伝熱管の全てに対し、低い位置に配置されることが望ましい。

背面側熱交換器１０２の頂部に位置する伝熱管と前面側熱交換器１０１の頂部に位置する伝熱管の縦方向における距離Ｌは室内熱交換器１０の全体の空気通風抵抗の均一化を考慮し、伝熱管径ｄ以下とした（Ｌ≦ｄ）。

以上、本発明に係る空気調和機について第１実施例により説明したが、本発明の実施例はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更などを行うことができる。

例えば、第１実施例では前面側熱交換器１０１の伝熱管を室内熱交換器１０の頂部付近に配置する場合について説明したが、背面側熱交換器１０２の伝熱管を室内熱交換器１０の頂部付近に配置してもよい。この場合、背面側熱交換器１０２の上端伝熱管を背面側に傾くように伝熱管が配置される。

１ 空気調和機
２ 室内機
３ 室外機
４ 接続配管
５ 筐体
６ａ 吸込口
６ｂ 前面側空気吸込部
７ 吹出口
８ 送風機
９ａ 上面フィルタ
９ｂ 前面フィルタ
１０ 室内熱交換器
１１ 露受皿
１２ 化粧枠
１３ 可動パネル
１４ 上下風向板
１５ 空気通路
１０１ 前面側熱交換器
１０２ 背面側熱交換器
１０３ 上流側伝熱管
１０３ａ 上流側上端伝熱管
１０４ 下流側伝熱管
１０４ａ 下流側上端伝熱管
Ｘ 上流側上端伝熱管と下流側上端伝熱管との距離
Ｙ 上流側上端伝熱管以外の上流側伝熱管と下流側上端伝熱管以外の下流側伝熱管との距離
Ｐ 上流側上端伝熱管以外の上流側伝熱管を結ぶ曲線又は直線
Ｑ 下流側上端伝熱管以外の下流側伝熱管を結ぶ曲線又は直線

本発明の空気調和機は、吸込口と吹出口とを結ぶ空気通路と、空気通路に配置され、前面側熱交換器と背面側熱交換器とを上部で組み合わせて構成される室内熱交換器とを備え、前面側熱交換器の空気の流れ方向において、上流側に位置する上流側伝熱管のうち、上端に位置する上流側上端伝熱管は、上流側上端伝熱管以外の上流側伝熱管を結ぶ曲線又は直線の上端側延長よりも背面側に位置する。

室内熱交換器１０は、空気通路１５に配置され、前面側熱交換器１０１と背面側熱交換器１０２とを上部で組み合わせて構成されている。前面側熱交換器１０１と背面側熱交換器１０２は、例えば、薄いアルミニウム製の板を複数枚重ねて取り付けたフィン（熱交換板）と、これらフィンにあけられた穴に挿入された銅製の伝熱管（冷媒管）とにより形成されている。なお、フィンとフィンとの間には微小な隙間が形成され、その間を室内の空気流が通風することで、上記室外機３から伝熱管の内部を流れる冷媒と空気との間で、熱交換が行われる。そして、この室内熱交換器１０を通過する空気流の下流に、上記の送風用の送風機８が設けられている。即ち、この送風機８が回転することにより、室内の空気が室内機２に設けられた吸込口６ａから、室内熱交換器１０、送風機８を通って、吹出口７から吹き出される。

図２に示すように室内熱交換器１０の背面側は筐体５と接しており、室内の壁と平行して鉛直方向に配置されている。そのため、背面側熱交換器１０２への空気の流入経路が狭く、空気が背面側熱交換器１０２へ流れにくい。

そこで、本実施例では、図３に示すとおり、背面側熱交換器１０２の頂部（Ｒ部）の角部を円弧形状とし、空気が流れにくい背面側熱交換器１０２への空気の流入量を増やしている。

Claims (7)

1. 吸込口と吹出口とを結ぶ空気通路と、
   前記空気通路に配置され、前面側熱交換器と背面側交換器とを上部で組み合わせて構成される室内熱交換器とを備え、
   前記前面側熱交換器の空気の流れ方向において、上流側に位置する上流側伝熱管のうち、上端に位置する上流側上端伝熱管は、前記上流側上端伝熱管以外の前記上流側伝熱管を結ぶ曲線又は直線の上端側延長よりも背面側に位置する空気調和機の室内機。
2. 前記前面側熱交換器の空気の流れ方向において、下流側に位置する下流側伝熱管のうち、上端に位置する下流側上端伝熱管は、前記下流側上端伝熱管以外の前記下流側伝熱管を結ぶ曲線又は直線の上端側延長よりも背面側に位置し、
   前記上流側上端伝熱管と前記下流側上端伝熱管との距離は、前記上流側上端伝熱管以外の前記上流側伝熱管と前記下流側上端伝熱管以外の前記下流側伝熱管との距離よりも短いことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機の室内機。
3. 前記背面側熱交換器の伝熱管のうち、上端に位置する伝熱管は前記下流側上端伝熱管よりも低い位置に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の空気調和機の室内機。
4. 前記空気通路に配置され、前記室内熱交換器の上流側に位置する上面フィルタを備え、
   前記室内熱交換器の頂部の形状は、前記上面フィルタと略平行であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の空気調和機の室内機。
5. 前記背面側交換器の頂部の角部は円弧形状であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の空気調和機の室内機。
6. 前記上流側上端伝熱管と前記上流側上端伝熱管に隣接する前記上流側伝熱管の配置間隔は、前記上流側上端伝熱管以外の前記上流側伝熱管同士の配置間隔と等しいことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の空気調和機の室内機。
7. 前記請求項１乃至６のいずれかに記載の空気調和機の室内機と、
   圧縮機と室外熱交換器と膨張弁とを有する室外機とを備える空気調和機。