JP2017048953A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】省エネルギ性のより向上した空気調和機を提供する。
【解決手段】室内熱交換器２０は、第１の熱交換器２１と、第２の熱交換器２２とを備え、第１の熱交換器２１は、第２の熱交換器２２よりも送風ファンに近い側に配置されている。そして、第１の熱交換器２１を構成するフィン１０１における単位面積あたりの切り起こし１０４の数が、第２の熱交換器２２を構成するフィン１０１における単位面積あたりの切り起こし１０４の数よりも少ない。また、第１の熱交換器２１が、筐体の内部に吸い込まれた空気を加熱する運転時の冷媒流れの室内熱交換器２０における最上流側で用いられるように構成されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、空気調和機に関する。

空気調和機の省エネルギ性を向上させる方法として、空気調和機を構成する熱交換器の性能を向上させることが考えられる。空気調和機の熱交換器は、伝熱管の内部を流れる冷媒と、伝熱管の外部を流れる空気との間で熱交換を行うものである。熱交換器の性能を向上させる方法には、伝熱性能を上げる方法、伝熱管の内部を流れる冷媒の流動損失を低減する方法、伝熱管の外部を流れる空気の流動抵抗を低減する方法がある。

空気調和機では小型化のため、熱交換器と送風機とが近接されて配置される。そのため、熱交換器を流れる空気の風速分布は均一ではない。したがって、熱交換器の性能向上のためには、空気の風速分布を考慮して、熱交換器形状や冷媒流路を構成する必要がある。

これまで、空気調和機の室内熱交換器では、風速分布を均一化することで性能向上を図るべく、さまざまな工夫が行われてきた。
このような空気調和機の室内熱交換器の例として、特許文献１に示されるものがある。

この特許文献１には、「……前面側熱交換器２０のフィン２１の風上前縁および風下後縁は、それぞれが同じ鈍角をなす２本の直線部およびこれら２本の直線の間を結ぶ１本の曲線部からなる略くの字状に形成され、略くの字状の前面側熱交換器２０のフィン２１の直線状の風上前縁と直線状の風下後縁とで挟まれた二つの領域のうち、貫流送風機５に近い側の一方の領域の風上前縁２３と風下後縁３３との距離を、貫流送風機５から遠い側の他方の領域の風上前縁２２と風下後縁３２との距離より短くすることにより、限られた空間、特に奥行きが狭い空間により大きなフィン付き熱交換器１０を収納して、より大きな熱交換能力を発揮することができる。……」と記載されている（段落［００５０］、図２参照）。

また、特許文献１には、「また、前面側熱交換器２０におけるフィン２１の曲線状の風上前縁２４と曲線状の風下側後縁３４とで挟まれた領域の部分に挿入される伝熱管１１の段方向ピッチについては、気体の流れの風上側の列の方が、気体の流れの風下側の列に比べて同等以下となるようしたので、伝熱管１１の段方向での本数を可能な限り多くしてこの領域での通風抵抗を高くすることができ、したがってフィン付き熱交換器１０の風速分布をより均一化することができるので、より大きな熱交換能力を発揮することができる。」と記載されている（段落［００５９］、図２参照）。

特開２００８−２１５６９４号公報

特許文献１に記載の空気調和機の室内熱交換器は、貫流送風機５（貫流ファン）に近い（貫流ファンとの空気流路上の距離が近い）側の領域のフィンの面積を、遠い側の領域のフィンの面積よりも小さくすることで、省エネルギ性を確保しつつ室内機の小型化を図ったものである。
そして、特許文献１に記載の室内熱交換器は、前面側熱交換器における貫流ファンに近い側の領域において通風抵抗の増加を抑制しつつ伝熱管の設置数を増やすことによって、省エネルギ性の向上を図っている。

しかしながら、特許文献１に記載の室内熱交換器は、熱交換器を流れる空気の風速分布を考慮した構成として必ずしも十分とは言えず、省エネルギ性の更なる向上が望まれる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、省エネルギ性のより向上した空気調和機を提供することを課題とする。

前記した課題を解決するために、本発明に係る空気調和機は、空気吸込口と空気吹出口とを有する筐体と、前記空気吸込口から前記筐体の内部に吸い込まれた空気と冷媒との間で熱交換する熱交換器と、前記熱交換器に対して前記空気吸込口からの空気流れにおける下流側に配置され、前記熱交換器において熱交換された空気を前記空気吹出口から前記筐体の外部に排出する送風ファンとを備え、前記熱交換器は、前記冷媒が流通する複数の伝熱管と、前記伝熱管に熱的に接続されているフィンとを備え、前記熱交換器は、第１の熱交換器と、第２の熱交換器とを備え、前記第１の熱交換器は、前記第２の熱交換器よりも前記送風ファンに近い側に配置されており、前記第１の熱交換器を構成するフィンにおける単位面積あたりの切り起こしの数が、前記第２の熱交換器を構成するフィンにおける単位面積あたりの切り起こしの数よりも少なく、前記第１の熱交換器が、前記筐体の内部に吸い込まれた空気を加熱する運転時の冷媒流れの前記熱交換器における最上流側で用いられるように構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、省エネルギ性のより向上した空気調和機を提供することができる。

空気調和機に用いられる一般的な冷凍サイクルの構成図である。 一般的なクロスフィンチューブ型の熱交換器の要素の構造を示す図である。 第１の実施形態に係る空気調和機の室内機の断面図である。 第１の実施形態に係る空気調和機の室内機内の室内熱交換器における冷媒流路構成を示す図である。 第１の実施形態に係る空気調和機の室内機内の室内熱交換器を構成する前面熱交換器と背面熱交換器を拡大した図である。 図５のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。 空気調和機の室内機における暖房運転時の冷媒流れ方向の各位置での温度分布を模式的に示す図である。 第２の実施形態に係る空気調和機の室内機内の室内熱交換器を構成する前面熱交換器と背面熱交換器を拡大した図である。 第２の実施形態に係る空気調和機の室内機内の室内熱交換器における冷媒流路構成を示す図である。 第３の実施形態に係る空気調和機の室内機内の室内熱交換器を構成する前面熱交換器と背面熱交換器を拡大した図である。 第４の実施形態に係る空気調和機の室内機内の室内熱交換器を構成する前面熱交換器と背面熱交換器を拡大した図である。

本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、以下に示す各図において、共通する部分には同一の参照符号を付し、重複した説明を適宜省略する。

〔第１の実施形態〕
図１〜図６を参照して、本発明の第１の実施形態について説明する。

まず、空気調和機の基本的構成について説明する。
図１は、冷房運転、暖房運転、再熱除湿運転の運転モードを備える空気調和機１００に用いられる一般的な冷凍サイクルの構成図である。

空気調和機１００は、室外機１と室内機２とを備えており、室外機１と室内機２とが接続配管３および４によって接続されることで機能する。

室内機２は、第１の熱交換器２１と、第２の熱交換器２２と、第２の絞り装置（絞り装置）２４と、送風ファン２５とを備えている。第１の熱交換器２１および第２の熱交換器２２は、室内熱交換器（熱交換器）２０を構成している。第２の絞り装置２４は、第１の熱交換器２１と、第２の熱交換器２２とを結ぶ冷媒流路上に設けられている。

室外機１は、圧縮機１１と、四方弁１２と、室外熱交換器１３と、第１の絞り装置１４と、送風ファン１５とを備えている。なお、図１では、図示の便宜上、四方弁１２の冷媒流路は、暖房運転時の状態を示している。また、通常、室外機１の送風ファン１５にはプロペラファンが用いられ、室内機２の送風ファン２５には貫流ファンが用いられる。

図２は、空気調和機１００の熱交換器に用いられているものと同じ形式の、一般的なクロスフィンチューブ型の熱交換器の要素の構造を示す図である。

図２に示すように、本形式の熱交換器は、冷媒が流通する複数の伝熱管１０２と、伝熱管１０２に熱的に接続されているフィン１０１とを備えている。具体的には、この熱交換器は、間隔をあけて積層して配置されている多数のアルミニウム製の板状のフィン１０１を、Ｕ字状に曲げられた銅製の伝熱管１０２がその開口端部側から貫く構造となっている。フィン１０１と伝熱管１０２とは、フィン１０１に挿入された伝熱管１０２を液圧、あるいは機械的に拡管することによって密着している。また、伝熱管１０２の開口端部には、継手部品１０３が溶接され、冷媒の流路を構成している。

通常、空気調和機１００の熱交換器は、効率向上のため、図２に示す構成の熱交換器を空気流通方向に複数列並べるようにして形成した構成とされている。また、熱交換器内の冷媒流路は、管内を流れる冷媒流量に応じたパス数で構成される。

次に、暖房運転、冷房運転、再熱除湿運転の各運転モードにおける空気調和機１００の各要素の作用について、図１を参照しながら説明する。

暖房運転モードの場合には、四方弁１２によって冷媒流路が図１に示す状態に切り替えられる。圧縮機１１で圧縮された高圧のガス状冷媒は、四方弁１２および接続配管３を通って室内機２に流れる。室内機２に入った冷媒は、第１の熱交換器２１および第２の熱交換器２２を順に流れ、室内空気に放熱することで凝縮し、高圧の液状冷媒となる。高圧の液状冷媒は、接続配管４を通って室外機１に流れる。

室外機１に入った高圧の液状冷媒は、第１の絞り装置１４の作用で減圧され、低温低圧の気液二相状態となり、室外熱交換器１３に流れ、室外空気の熱を吸熱することで蒸発し、ガス状冷媒となる。室外熱交換器１３でガス状となった冷媒は、四方弁１２を通って再び圧縮機１１で圧縮される。このとき、第２の絞り装置２４は全開状態である。

一方、冷房運転モードの場合には、図１では図示しないが、四方弁１２の弁体位置が変化することによって冷媒流路が切り替えられる。圧縮機１１で圧縮された高圧のガス状冷媒は、室外熱交換器１３で外気に放熱することで凝縮し、高圧の液状冷媒となる。高圧の液状冷媒は第１の絞り装置１４の作用で減圧され、低温低圧の気液二相状態となり、接続配管４を通って室内機２へ流れる。

室内機２に入った冷媒は、第２の熱交換器２２および第１の熱交換器２１を順に流れ、室内空気の熱を吸熱することで蒸発する。室内機２で蒸発した冷媒は、接続配管３を通って、室外機１へ戻り、四方弁１２を通って再び圧縮機１１で圧縮されることになる。冷房運転モードの場合も、暖房運転モードと同様に、第２の絞り装置２４は全開状態である。

次に、再熱除湿運転モードについて説明する。再熱除湿運転モードでは、冷媒の流れ方向は、冷房運転モードと同様である。
すなわち、圧縮機１１で圧縮された高圧のガス状冷媒は、室外熱交換器１３、第１の絞り装置１４、接続配管４を通り、室内機２へ流れる。室内機２に入った冷媒は、第２の熱交換器２２を通り、第２の絞り装置２４、第１の熱交換器２１を通り、接続配管３を通って、室外機１へ戻り、四方弁１２を通って再び圧縮機１１へと流れる。

再熱除湿運転モードでは、第１の熱交換器２１を通過する空気を冷却除湿し、第２の熱交換器２２を通過する空気を加熱することで、室内空気の温度の変化を抑えつつ湿度を下げるように制御される。

第２の熱交換器２２を通過する空気を加熱するため、圧縮機１１で圧縮された高圧のガス状冷媒を、室外熱交換器１３で液状冷媒までには凝縮させず、高温高圧の気液二相の状態のまま、接続配管４を介して室内機２へ流す必要がある。このため、第１の絞り装置１４は、冷房運転モードに比べて開側あるいは全開の状態に制御される。第２の熱交換器２２での加熱量は、第１の絞り装置１４の開度制御に加えて、送風ファン１５の単位時間当たりの回転数（回転速度）を制御して室外熱交換器１３で外気に放熱する量を制御することによって、調整される。

なお、送風ファン１５は、図示されていないが、圧縮機１１や送風ファン１５を制御する電気品の冷却にも用いられるため、再熱除湿運転モードにおいて、低速回転あるいは間欠的に動作することはあっても、完全に停止することはない。

前記制御によって、高温高圧の気液二相状態のまま室内機２に入った冷媒は、第２の熱交換器２２において、送風ファン２５の動作によって第２の熱交換器２２を通過する室内空気に放熱することで凝縮し、液状冷媒となる。これにより、第２の熱交換器２２を通過する空気は加熱され、温度上昇する。

続いて、液状冷媒は第２の絞り装置２４へと流れる。この再熱除湿運転モードでは、第２の絞り装置２４は、流路抵抗を持つように閉側に制御されている。このため、液状冷媒は、第２の絞り装置２４の作用で減圧され、低温低圧の気液二相状態となり、第１の熱交換器２１へと流れる。低温低圧の気液二相状態の冷媒は、第１の熱交換器２１において、送風ファン２５の動作によって第１の熱交換器２１を通過する空気から熱を吸熱することで蒸発する。このとき、第１の熱交換器２１を通過する空気は冷却除湿される。このように、第２の熱交換器２２において空気を加熱し、第１の熱交換器２１において空気を冷却除湿することで、この再熱除湿運転モードは、室内空気の温度変化を抑えつつ、除湿することを可能としている。

図３は、第１の実施形態に係る空気調和機１００の室内機２の断面図である。
図３に示すように、室内機２を構成する筐体３０には、空気吸込口４０が設けられている。空気吸込口４０は、筐体３０の前面に設けられる前面空気吸込口４１と、筐体３０の上方に設けられる上方空気吸込口４２とを有している。そして、これらを覆うように矩形状のエアフィルタ５１が設けられ、室内機２の内部への塵埃の侵入が防止されている。また、筐体３０の下部には空気吹出口４３が設けられ、ここから冷風や温風等の調和空気が吹き出されるようになっている。さらに、筐体３０の前面にはパネル３１が設けられ、筐体３０とともに前面空気吸込口４１を形成している。

筐体３０の内部には、送風ファン２５が配設されている。そして、前面空気吸込口４１および上方空気吸込口４２から送風ファン２５までの風路の途中に、前面熱交換器２００と背面熱交換器３００と補助熱交換器４００とで構成される室内熱交換器２０が設置されている。また、前面熱交換器２００と背面熱交換器３００とは上部で接合され、送風ファン２５を取り囲むように略逆Ｖ字形状に配設されている。

室内熱交換器２０は、空気吸込口４０から筐体３０の内部に吸い込まれた空気と冷媒との間で熱交換する。送風ファン２５は、室内熱交換器２０に対して空気吸込口４０からの空気流れにおける下流側に配置されており、室内熱交換器２０において熱交換された空気を空気吹出口４３から筐体３０の外部に排出する。

また、送風ファン２５と対向する位置に、筐体３０の一部を構成する舌部３２が設けられている。送風ファン２５が回転すると、舌部３２近くの舌部３２に対向する箇所に循環渦が形成される。これにともなって、室内空気が前面空気吸込口４１および上方空気吸込口４２を介して筐体３０内に吸い込まれ、エアフィルタ５１、室内熱交換器２０、送風ファン２５を通過した後、空気吹出口４３へと吹き出される。吹き出される空気の吹出方向は、空気吹出口４３に設けられた風向制御板５２によって制御可能とされている。

このように、舌部３２に対向する箇所に形成される循環渦が空気流れを作り出すため、送風ファン２５を通過する空気流れの速度分布は、舌部３２に近い、前面下部において速くなる傾向にある。

本実施形態では、室内熱交換器２０において、前面熱交換器２００および背面熱交換器３００は、伝熱管１０２の列が空気流れ方向に３列並べて配置された構成となっており、補助熱交換器４００は、伝熱管１０２の列が１列で配置された構成となっている。

図４は、第１の実施形態に係る空気調和機１００の室内機２内の室内熱交換器２０における冷媒流路構成を示す図である。

図４に示すように、暖房運転モードでは、室外機１（図１参照）から流入した冷媒は、図４中のＡ点から室内熱交換器２０に流入する。流入した冷媒は、Ｂ点で４つの流路に分岐されて前面熱交換器２００の下部（下部前面熱交換器２０１）を流れた後、Ｃ点で合流する。Ｃ点からは１つの流路のまま、第２の絞り装置２４を通過しＤ点まで流れる。

続いて、冷媒は、Ｄ点で２つの流路に分岐されて背面熱交換器３００と前面熱交換器２００の上部（上部前面熱交換器２０２）の空気流れ下流側の２列の伝熱管を流れた後、Ｅ点で合流する。冷媒は、Ｅ点での合流後は、1つの流路のまま、上部前面熱交換器２０２と背面熱交換器３００の最風上列の伝熱管を流れた後、補助熱交換器４００を流れて、室内熱交換器２０の出口であるＦ点に達する。

ここで、下部前面熱交換器２０１が第１の熱交換器２１（図１参照）に相当している。また、上部前面熱交換器２０２、背面熱交換器３００、および補助熱交換器４００が第２の熱交換器２２（図１参照）に相当している。

一方、冷房運転モードでは、暖房運転モードとは逆にＦ点から冷媒が流入し、図４中の破線矢印で示す向きに室内熱交換器２０内を流れる。

また、再熱除湿運転モードでは、室外機１から流入した高温高圧の冷媒は、気液二相の状態で図４中のＦ点から室内熱交換器２０に流入する。Ｆ点からＥ点およびＤ点へと流れる途上、補助熱交換器４００、背面熱交換器３００、上部前面熱交換器２０２において、空気へ放熱することで凝縮液化する。Ｄ点を出た高圧の液冷媒は、第２の絞り装置２４を通過する際に減圧され、低温低圧の気液二相状態となってＣ点へと流れ、４つの流路に分岐されて下部前面熱交換器２０１を流れる際に空気を冷却除湿し、Ｂ点で合流して室内熱交換器２０の出口であるＡ点へと流れる。

図５は、第１の実施形態に係る空気調和機１００の室内機２内の室内熱交換器２０を構成する前面熱交換器２００と背面熱交換器３００を拡大した図である。

図５に示すように、前面熱交換器２００を構成するフィン１０１には、各伝熱管１０２の段方向（空気流れに対して直交する方向）の伝熱管１０２間に２本の切り起こし１０４が設けられた構成となっている。一方、背面熱交換器３００を構成するフィン１０１には、段方向の伝熱管１０２間に３本の切り起こし１０４が設けられた構成となっている。

図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。
図５〜図６に示すように、切り起こし１０４は、フィン１０１に形成された略平行な一対の切断線の間の部分が、該フィン１０１の一方の面側に突出するように変形させられて形成されている。ここで、切り起こし１０４の長手方向の端部はフィン１０１の平坦部に繋がっており、切り起こし１０４の幅方向（長手方向と直交する方向）の端部はフィン１０１の平坦部から切り離されて浮き上った状態となっている。

図５中の破線は、前面熱交換器２００の内、図４に示した冷媒流路構成において、暖房運転時における冷媒流れ方向からみて第２の絞り装置２４の下流に位置する箇所、すなわち上部前面熱交換器２０２と、暖房運転時における冷媒流れ方向からみて第２の絞り装置２４の上流に位置する箇所、すなわち下部前面熱交換器２０１との境界を示す。本実施形態の前面熱交換器２００では、上部前面熱交換器２０２のフィンと下部前面熱交換器２０１のフィンとが一体のフィンで構成されている。

ここで、前面熱交換器２００における伝熱管１０２の段方向の配置間隔は、背面熱交換器３００における伝熱管１０２の段方向の配置間隔よりも広くなっている。具体的には、前面熱交換器２００での伝熱管１０２の段方向の配置間隔は例えば２１．５ｍｍであり、背面熱交換器３００での伝熱管１０２の段方向の配置間隔は例えば２０ｍｍである。

また、本実施形態では、前面熱交換器２００および背面熱交換器３００ともに、同じ外径の伝熱管が用いられており、拡管前の素管外径が例えば６．３５ｍｍである。

図７は、空気調和機１００の室内機２における暖房運転時の冷媒流れ方向の各位置での温度分布を模式的に示す図である。ここで、本実施形態の作用効果について、図７を参照して説明する。

本実施形態のように、送風ファン２５に近い側の前面熱交換器２００のフィン１０１における切り起こし１０４の数（以下、「切り起こし本数」ともいう。）を減らした場合、前面熱交換器２００の通風抵抗は、背面熱交換器３００に対して低下する。ここで、送風ファン２５に近いとは、送風ファン２５との空気流路上の距離が近いことをいう。さらに、前記したように、送風ファン２５の動作による空気流れは、舌部３２（図１参照）近傍ほど速くなる傾向にある。したがって、前面熱交換器２００、特に送風ファン２５に近接する下部前面熱交換器２０１で、入口（室内熱交換器２０における風上側端縁）の風速が速くなる傾向にある。

風速の速くなる箇所を暖房運転時における冷媒流れ方向の上流側の熱交換器として用いると、暖房運転時に室内熱交換器２０に流入する過熱ガスを効率的に冷却できる。そのため、図７に示すように、風速の速くなる箇所を暖房運転時における冷媒流れ方向の上流側の熱交換器として特に用いていない従来のものと比較して、本実施形態では、冷媒は熱交換器のより上流側で気液二相状態へと変化する。
ここで、図７において、Ａ０は、従来の場合における過熱ガスの領域、Ｂ０は、従来の場合における気液二相の領域、Ａ１は、本実施形態の場合における過熱ガスの領域、Ｂ１は、本実施形態の場合における気液二相の領域、Ｃは、過冷却液の領域を示している。
なお、従来の場合と本実施形態の場合とにおいて、気液二相の領域と過冷却液の領域との境界点はほぼ同じであるため、過冷却液の領域Ｃを両者に共通で示している。
このように本実施形態では、室内熱交換器２０内における気液二相の領域をより広く確保することができる。これにより、凝縮温度すなわち凝縮圧力を低下させることができ、圧縮機１１で昇圧に必要な所要動力を低減でき、省エネルギ性を高めることができる。

なお、暖房運転時の冷媒入口側である下部前面熱交換器２０１は、過熱ガスの領域であるため、管内を流れる冷媒の流速が速くなり、それにともなって流動損失が増加するおそれがある。このため、図４に示したように、下部前面熱交換器２０１は、他の箇所、すなわち上部前面熱交換器２０２や背面熱交換器３００における流路数よりも多い流路数で構成するのがよい。

ここで、暖房時の冷媒流れ方向の上流側である下部前面熱交換器２０１を含む前面熱交換器２００における切り起こし本数を背面熱交換器３００よりも減らすと、前面熱交換器２００の通風抵抗が背面熱交換器３００の通風抵抗よりも大幅に低減される場合がある。例えば前面熱交換器２００における段方向の伝熱管１０２間の切り起こし本数を1本に減らした場合、前面熱交換器２００と背面熱交換器３００のフィン枚数を同一、すなわちフィン１０１の設置間隔を同一とすると、背面熱交換器３００を通過する空気の風量が低下しすぎる可能性がある。

このように背面熱交換器３００へと流れる空気の風量が減りすぎる場合には、前面熱交換器２００のフィン枚数を背面熱交換器３００のフィン枚数よりも増やす、すなわちフィン１０１の設置間隔を狭くするとよい。このようにして通風抵抗を調整すれば、前面熱交換器２００および背面熱交換器３００を通過する空気の風量比率を調整でき、室内熱交換器２０全体を効率よく用いることができる。

前記したように、本実施形態では、室内熱交換器２０は、第１の熱交換器２１と、第２の熱交換器２２とを備え、第１の熱交換器２１は、第２の熱交換器２２よりも送風ファン２５に近い側に配置されている。そして、前面熱交換器２００を構成するフィン１０１には、段方向の伝熱管１０２間に２本の切り起こし１０４が設けられ、背面熱交換器３００を構成するフィン１０１には、段方向の伝熱管１０２間に３本の切り起こし１０４が設けられている。つまり、フィン１０１における単位面積あたりの切り起こし１０４の数を比較すれば、第１の熱交換器２１の方が第２の熱交換器２２よりも少ない。また、第１の熱交換器２１が、筐体３０の内部に吸い込まれた空気を加熱する運転時（本実施形態では暖房運転時）の冷媒流れの室内熱交換器２０における最上流側で用いられるように構成されている。

したがって、送風ファン２５に近く風速が速くなる箇所に配置された第１の熱交換器２１の通風抵抗を下げて、暖房運転時における過熱ガスが流れる領域を通過する空気の風量を増やすことができる。これにより、過熱ガスを効率的に冷却して気液二相の領域をより拡大することができ、熱交換効率が向上する。また、気液二相の領域の拡大によって凝縮温度すなわち凝縮圧力が低下するため、圧縮機１１の動力を低減できる。さらに、第１の熱交換器２１の通風抵抗が下がることによってファン入力を低減できる。
このように室内熱交換器２０を流れる空気の風速分布を十分に考慮した構成とすることによって、省エネルギ性のより向上した空気調和機１００を提供することができる。

また、本実施形態では、第１の熱交換器２１は、送風ファン２５に対して前側下方に配置されており、第２の熱交換器２２は、送風ファン２５に対して前側上方から後側に配置されている。すなわち、本発明は、送風ファン２５を取り囲むように略逆Ｖ字形状に配設して限られたスペースの中で伝熱面積を拡大することによって熱交換効率の向上を図った室内熱交換器２０に好適に適用され得る。

また、本実施形態では、第１の熱交換器２１と第２の熱交換器２２とをつなぐ冷媒流路上に、第２の絞り装置２４を備えている。この構成では、第１の熱交換器２１を再熱除湿運転時に空気を冷却する冷却部として用いることができ、高い冷却効果を得ることができる。

また、本実施形態では、除湿運転時において、第１の熱交換器２１は蒸発器として機能し、第２の熱交換器２２は凝縮器として機能するため、室内空気の温度変化を抑えつつ、除湿することが可能である。

また、本実施形態では、前面熱交換器２００の伝熱管１０２の段方向の配置間隔は、背面熱交換器３００の伝熱管１０２の段方向の配置間隔よりも広い。つまり、フィン１０１における単位面積あたりの伝熱管１０２の設置数（伝熱管配置密度）を比較すれば、第１の熱交換器２１の方が第２の熱交換器２２よりも少ない。これにより、暖房運転時に室内熱交換器２０における過熱ガスが流れる領域に空気をより多くの風量で流すことができ、省エネルギ性がより向上する。

また、本実施形態では、第１の熱交換器２１における冷媒流路の分岐数が、第２の熱交換器２２における冷媒流路の分岐数よりも多い。このような構成によれば、暖房運転時の第１の熱交換器２１が過熱ガスの領域となるために冷媒の流速が速くなりすぎて流動損失が増加することを防止することができる。

なお、第１の熱交換器２１を構成するフィン１０１の平均設置間隔を、第２の熱交換器２２を構成するフィンの平均設置間隔よりも狭くしてフィン枚数よりも増やすように構成してもよい。この構成では、第１の熱交換器２１の切り起こし本数の削減によって第２の熱交換器２２を通過する空気の風量が減りすぎる場合に、第１の熱交換器２１の通風抵抗が低下しすぎないように通風抵抗を調整することができる。したがって、第１の熱交換器２１および第２の熱交換器２２を通過する空気の風量比率を調整でき、室内熱交換器２０全体を効率よく用いることができる。

〔第２の実施形態〕
次に、図８〜図９を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。
基本的な構成は第１の実施形態と同様であるため、ここでは相違点を中心に述べる。

図８は、第２の実施形態に係る空気調和機１００の室内機２内の室内熱交換器２０を構成する前面熱交換器２００と背面熱交換器３００を拡大した図である。

図８に示すように、本実施形態でも第１の実施形態と同様に、前面熱交換器２００を構成するフィン１０１には、段方向の伝熱管１０２間に２本の切り起こし１０４が設けられた構成となっている。そして、背面熱交換器３００を構成するフィン１０１には、段方向の伝熱管１０２間に３本の切り起こし１０４が設けられた構成となっている。また、前面熱交換器２００では、上部前面熱交換器２０２のフィンと下部前面熱交換器２０１のフィンとが一体のフィンで構成されている。

ここで、下部前面熱交換器２０１における伝熱管１０２は、拡管前の素管外径が例えば５．０ｍｍであり、上部前面熱交換器２０２および背面熱交換器３００における伝熱管１０２は、拡管前の素管外径が例えば６．３５ｍｍである。このように本実施形態では、下部前面熱交換器２０１に細い外径の伝熱管１０２を用いている。

また、前面熱交換器２００における伝熱管１０２の段方向の配置間隔は、背面熱交換器３００における伝熱管１０２の段方向の配置間隔よりも狭くなっている。具体的には、前面熱交換器２００での伝熱管１０２の段方向の配置間隔は例えば１７ｍｍであり、背面熱交換器３００での伝熱管１０２の段方向の配置間隔は例えば２０ｍｍである。

このように、下部前面熱交換器２０１に上部前面熱交換器２０２や背面熱交換器３００よりも細径の伝熱管１０２を用いると、下部前面熱交換器２０１の通風抵抗は、他の熱交換器、すなわち上部前面熱交換器２０２や背面熱交換器３００や補助熱交換器４００に比べて低減される。このため、下部前面熱交換器２０１を通過する空気の風量をより増すことができる。

図９は、第２の実施形態に係る空気調和機１００の室内機２内の室内熱交換器２０における冷媒流路構成を示す図である。第２の実施形態では、下部前面熱交換器２０１における図９中Ｂ点からＣ点までの冷媒流路が６分岐で構成されているのに対し、第１の実施形態では、図４中Ｂ点からＣ点までの冷媒流路が４分岐で構成されている点で、両者は相違している。このように、下部前面熱交換器２０１に上部前面熱交換器２０２や背面熱交換器３００よりも細径の伝熱管１０２を用いる場合には、使用する伝熱管１０２の径に適した流路数を構成すればよい。

前記したように、第２の実施形態では、第１の熱交換器２１（下部前面熱交換器２０１）を構成する伝熱管１０２の外径が、第２の熱交換器２２を構成する伝熱管１０２の外径よりも小さい。このような第２実施形態によれば、第１の熱交換器２１を通過する空気の風量をより増すことができるため、第１の実施形態で述べた効果と同等以上の効果を得ることができる。さらに、細径の伝熱管１０２を用いる場合、伝熱管１０２の配置密度を上げて伝熱管１０２の本数を増やしても通風抵抗を下げることができるため、伝熱面積を増加でき、より高い省エネルギ性を得ることができる。

〔第３の実施形態〕
次に、図１０を参照して、本発明の第３の実施形態について説明する。
基本的な構成は第１の実施形態と同様であるため、ここでは相違点を中心に述べる。

図１０は、第３の実施形態に係る空気調和機１００の室内機２内の室内熱交換器２０を構成する前面熱交換器２００と背面熱交換器３００を拡大した図である。

図１０に示すように、前面熱交換器２００の下部前面熱交換器２０１を構成するフィン１０１には、段方向の伝熱管１０２間に２本の切り起こし１０４が設けられた構成となっている。一方、上部前面熱交換器２０２および背面熱交換器３００を構成するフィン１０１には、３本の切り起こし１０４が設けられた構成となっている。また、本実施形態でも第１の実施形態と同様に、前面熱交換器２００では、上部前面熱交換器２０２のフィンと下部前面熱交換器２０１のフィンとが一体のフィンで構成されている。

冷媒流路の構成は、第１の実施形態の図４に示した構成と同じである。
また、図１０中の破線は、図５と同様に、下部前面熱交換器２０１と上部前面熱交換器２０２との境界を示す。すなわち、図１０中の破線は、前面熱交換器２００の内、図４に示した冷媒流路構成において、暖房運転時における冷媒流れ方向からみて第２の絞り装置２４の下流に位置する箇所と、暖房運転時における冷媒流れ方向からみて第２の絞り装置２４の上流に位置する箇所との境界を示す。

さらに、下部前面熱交換器２０１における伝熱管１０２の段方向の配置間隔は、上部前面熱交換器２０２および背面熱交換器３００における伝熱管１０２の段方向の配置間隔よりも広くなっている。具体的には、下部前面熱交換器２０１での伝熱管１０２の配置間隔は例えば２２ｍｍであり、上部前面熱交換器２０２および背面熱交換器３００での伝熱管１０２の配置間隔は２０ｍｍである。

下部前面熱交換器２０１、上部前面熱交換器２０２および背面熱交換器３００に用いられている伝熱管１０２は、拡管前の素管外径が例えば６．３５ｍｍである。

前記したように、第３の実施形態では、第１の熱交換器２１を構成するフィン１０１における単位面積あたりの切り起こし１０４の数が、第２の熱交換器２２を構成するフィン１０１における単位面積あたりの切り起こし１０４の数よりも少ない。また、第１の熱交換器２１（下部前面熱交換器２０１）を構成するフィン１０１における単位面積あたりの伝熱管１０２の設置数（伝熱管配置密度）が、第２の熱交換器２２を構成するフィンにおける単位面積あたりの伝熱管の設置数よりも少ない。
このような第３の実施形態によれば、第１の実施形態に比べて、暖房運転時に室内熱交換器２０における過熱ガスが流れる領域に空気をさらに多くの風量で流すことができ、さらなる省エネルギ性の向上が得られる。

また、第１の実施形態で述べたように、本実施形態においても、前面熱交換器２００および背面熱交換器３００を通過する空気の風量比率を調整すべく、前面熱交換器２００のフィン枚数を背面熱交換器３００のフィン枚数よりも増やすことができる。この場合、上部前面熱交換器２０２と背面熱交換器３００とを比較すれば、送風ファン２５から遠い側にある背面熱交換器３００の方の通風抵抗を相対的に小さくできる。このため、上部前面熱交換器２０２と背面熱交換器３００とで、通過する空気の風速が均一化される。

図７に示すように、暖房運転時には、第２の絞り装置２４を出た冷媒は二相状態にあり、その冷媒流路は、上部前面熱交換器２０２と背面熱交換器３００とを跨るように複数の流路構成となる。しかし、前記したように上部前面熱交換器２０２と背面熱交換器３００とで風速分布の均一化が図れるため、冷媒流路ごとの空気への放熱量の差が小さくなる利点もある。

さらに、第２の実施形態でも述べたように、本実施形態においても、下部前面熱交換器２０１に上部前面熱交換器２０２および背面熱交換器３００よりも細径の伝熱管１０２を用いてもよい。このようにすれば、さらに下部前面熱交換器２０１を流れる空気の風量をより増すことができ、より省エネルギ性を向上させることができる。

〔第４の実施形態〕
次に、図１１を参照して、本発明の第４の実施形態について説明する。
基本的な構成は第１の実施形態および第３の実施形態と同様であるため、ここでは相違点を中心に述べる。

図１１は、第４の実施形態に係る空気調和機１００の室内機２内の室内熱交換器２０を構成する前面熱交換器２００と背面熱交換器３００を拡大した図である。

図１１に示すように、本実施形態では、前面熱交換器２００は、２つのブロック２０１ａ，２０１ｂで構成される下部前面熱交換器２０１と、１つのブロックで構成される上部前面熱交換器２０２とから構成されている。本実施形態の前面熱交換器２００では、各ブロックのフィンは、それぞれ別体のフィンで構成されている。ただし、下部前面熱交換器２０１は、１つのブロックで構成されていてもよい。

また、本実施形態でも第３の実施形態と同様に、下部前面熱交換器２０１を構成するフィン１０１には、段方向の伝熱管１０２間に２本の切り起こし１０４が設けられており、上部前面熱交換器２０２および背面熱交換器３００を構成するフィン１０１には、３本の切り起こし１０４が設けられた構成となっている。

冷媒流路の構成は、第１の実施形態の図４に示した構成と同じである。
また、図１１中の破線は、図５および図８と同様に、下部前面熱交換器２０１と上部前面熱交換器２０２との境界を示す。

第１の実施形態で述べたように、本実施形態においても、第１の熱交換器２１（下部前面熱交換器２０１）を構成するフィン１０１の平均設置間隔を、第２の熱交換器２２を構成するフィンの平均設置間隔よりも狭くしてフィン枚数よりも増やすように構成することができる。

ここで、第４の実施形態では、下部前面熱交換器２０１、上部前面熱交換器２０２、および背面熱交換器３００が、別ブロックで構成されている。したがって、第４の実施形態によれば、各ブロックでフィン枚数すなわちフィンの設置間隔を任意に設定することが可能となり、ブロックごとの風速分布を任意に設定できる利点がある。

以上、本発明について実施形態に基づいて説明したが、本発明は前記した実施形態や変形例に限定されるものではなく、更なる様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

例えば、前記した実施形態では、前面熱交換器２００の前に補助熱交換器４００が設けられているが（図３参照）、補助熱交換器４００は、無くてもよいし、あるいは背面熱交換器３００の空気流れ方向上流側に配置されてもよい。

また、前面熱交換器２００における下部前面熱交換器２０１と上部前面熱交換器２０２との境界位置も、図４、図５等の各図中の位置に限定されるものではない。例えば、除湿能力に応じて、再熱除湿運転時に蒸発器として作用する下部前面熱交換器２０１の大きさを適宜設定することによって、前記した境界位置を定めることができる。

また、前記した実施形態では、再熱除湿運転モードを有する空気調和機１００を例に説明したが、本発明は、冷房運転と暖房運転の２つの運転モードのみを有する空気調和機に適用することもできる。この場合、例えば図４中に示した第２の絞り装置２４を設けない構成とすればよい。その場合でも、前記した実施形態で述べた省エネルギ性に関する効果は同様に得られる。

また、前記した実施形態では、本発明を空気調和機１００の室内機２に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば室外機に適用することも可能である。

１ 室外機
２ 室内機
１３ 室外熱交換器
２０ 室内熱交換器（熱交換器）
２１ 第１の熱交換器
２２ 第２の熱交換器
２４ 第２の絞り装置（絞り装置）
２５ 送風ファン
３０ 筐体
４０ 空気吸込口
４３ 空気吹出口
１００ 空気調和機
１０１ フィン
１０２ 伝熱管
２００ 前面熱交換器
２０１ 下部前面熱交換器
２０２ 上部前面熱交換器
３００ 背面熱交換器

Claims (8)

1. 空気吸込口と空気吹出口とを有する筐体と、
   前記空気吸込口から前記筐体の内部に吸い込まれた空気と冷媒との間で熱交換する熱交換器と、
   前記熱交換器に対して前記空気吸込口からの空気流れにおける下流側に配置され、前記熱交換器において熱交換された空気を前記空気吹出口から前記筐体の外部に排出する送風ファンとを備え、
   前記熱交換器は、前記冷媒が流通する複数の伝熱管と、前記伝熱管に熱的に接続されているフィンとを備え、
   前記熱交換器は、第１の熱交換器と、第２の熱交換器とを備え、
   前記第１の熱交換器は、前記第２の熱交換器よりも前記送風ファンに近い側に配置されており、
   前記第１の熱交換器を構成するフィンにおける単位面積あたりの切り起こしの数が、前記第２の熱交換器を構成するフィンにおける単位面積あたりの切り起こしの数よりも少なく、
   前記第１の熱交換器が、前記筐体の内部に吸い込まれた空気を加熱する運転時の冷媒流れの前記熱交換器における最上流側で用いられるように構成されていることを特徴とする、空気調和機。
2. 前記第１の熱交換器は、前記送風ファンに対して前側下方に配置されており、前記第２の熱交換器は、前記送風ファンに対して前側上方から後側に配置され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. 前記第１の熱交換器と前記第２の熱交換器とをつなぐ冷媒流路上に、絞り装置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。
4. 除湿運転時において、前記第１の熱交換器は蒸発器として機能し、前記第２の熱交換器は凝縮器として機能することを特徴とする、請求項３に記載の空気調和機。
5. 前記第１の熱交換器を構成するフィンにおける単位面積あたりの伝熱管の設置数が、前記第２の熱交換器を構成するフィンにおける単位面積あたりの伝熱管の設置数よりも少ないことを特徴とする、請求項1から請求項４のいずれか１項に記載の空気調和機。
6. 前記第１の熱交換器を構成するフィンの平均設置間隔が、前記第２の熱交換器を構成するフィンの平均設置間隔よりも狭いことを特徴とする、請求項1から請求項４のいずれか１項に記載の空気調和機。
7. 前記第１の熱交換器を構成する伝熱管の外径が、前記第２の熱交換器を構成する伝熱管の外径よりも小さいことを特徴とする、請求項1から請求項４のいずれか１項に記載の空気調和機。
8. 前記第１の熱交換器における冷媒流路の分岐数が、前記第２の熱交換器における冷媒流路の分岐数よりも多いことを特徴とする、請求項７に記載の空気調和機。

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