JP4120680B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

本願発明は、空気調和機に関し、特に同空気調和機の室内熱交換器の複数のパスに適切に冷媒を分流させる分流器を備えた空気調和機の構成に関するものである。

今例えば図５には、クロスフローファン２９を採用した一般的な壁掛け型の空気調和機（室内機）２１の構成を示している。

同図５中において、符号２０は当該空気調和機２１の本体ケーシングであり、その上面側と正面側上部には、それぞれ第１，第２の２つの空気吸込グリル２３、２４が形成されている一方、正面側下方のコーナ部には空気吹出口２５が設けられている。

また、上記本体ケーシング２０内には上記各空気吸込グリル２３、２４から上記空気吹出口２５方向への送風通路２７が設けられており、この送風通路２７の上流領域には上記第１，第２の空気吸込グリル２３、２４の各面に対向した断面くの字形の室内熱交換器（ラムダ形熱交換器）２６が、その下流領域にはクロスフローファン２９、舌部２２およびスクロール部３０が順に併設されている。そして、上記舌部２２とスクロール部３０とによって、うず巻状のファンハウジングが形成され、それらの開口部３０ａ，２２ａ内には、クロスフローファン２９の羽根車（ファンロータ）２９ａが矢印方向に回転するように設置されている。

上記舌部２２は、上記第２の空気吸込グリル２４側に位置して上記クロスフローファン２９の羽根車（ファンロータ）２９ａの外径に沿って所定の高さを有して設けられている。

そして、その下部側は上記室内熱交換器２６下方のドレンパンと兼用された空気流ガイド部２２ｂに連続している。そして、この空気流ガイド部２２ｂは、上記クロスフローファン２９の羽根車（ファンロータ）２９ａから吹き出された空気流が効率よく上記空気吹出口２５から吹き出されるように、その下流側は上記スクロール部３０の下流側部分３０ｂと共に上記空気吹出口２５方向に向けて図示のようなディフューザー構造の空気吹出通路２８を形成している。

なお、符号３１は、上記スクロール部３０と上記舌部２２下部の空気流ガイド部２２ｂとの間のディフューザ構造の空気吹出通路２８内に設けられた風向変更板である。

そして、上記舌部２２の形状は、図示のように形成されており、上記室内熱交換器２６を経て上記クロスフローファン２９の羽根車（ファンロータ）２９ａから上記空気吹出口２５に到る空気の流れは、鎖線矢印で示すように全体として回転方向に湾曲しながら羽根車（ファンロータ）２９ａの回転軸と直交方向に貫流して吹き出され、その後、上記空気吹出通路２８に沿って上記空気吹出口２５方向に曲げられて前面側に吹き出される。

このような構成の空気調和機用の室内熱交換器２６の場合、例えば図示Ａ部、Ｂ部、Ｃ部、Ｄ部に区分して、低負荷時の風速分布を分析して見ると、正面側第２の空気吸込グリル２４に真正面に対応するＤ部の風速が最も高く、上面側第１の空気吸込グリル２３に対応してはいるが、対応状態が斜目になるＣ部では上記Ｄ部より少し低下し、また本体ケーシング２０の前面側上部の一部によって覆われ、ストレートには空気が流入しないＢ部では、上記Ｃ部よりも風速が低下する。さらに、上述の舌部２２によって空気が遮ぎられるＡ部では、上記Ｂ部よりもさらに風速が低下する。

そして、上記のような空気調和機の複数のパスを有する室内熱交換器２６では、当該室内熱交換器２６本体に流入する冷媒を当該室内熱交換器２６本体の各パスに分配するために、一般に図６のような複数の分流パス７ａ，７ｂを有する分流器６を設けており、同分流器６では、定格運転時に合わせて各分流パス７ａ，７ｂの冷媒の分配比を決めている。

なお、Ｖは分流器６の入口側の膨張弁、６ａは分流器６の冷媒流入口である。

したがって、定格運転時には室内熱交換器２６の出口側各パス８Ａ，８Ｂの出口側冷媒温度はほぼ等しくなる（図６中に矢線の太さで表現）。しかし、一方冷媒量が少なくなる低負荷（部分負荷）時になると、上記のように室内熱交換器２６の送風通路位置に応じて異なる風速分布の影響により、例えば図７のグラフに示すように、風速が速いパス７ａ，８Ａ（白地で表示）の冷媒は熱交換容量に余裕があるために出口側温度が高くなる一方、逆に風速の遅いパス７ｂ，８Ｂ（ドット地で表示）の冷媒は、熱交換容量に余裕がなくなるために、同冷媒の出口側温度はそれよりも低くなる問題が生じる（図７のΔＴ参照）。

そこで、このような問題を解決する方法の一つとして、従来例では、例えば図８に示すように、少なくとも低負荷時において出口側温度が低下するパス７ｂ，８Ｂに冷媒流量調整弁Ｖ₁を設けて相対的に流量を調節することにより、例えば図９のグラフ（風速の遅い方をドット地で表示）に示すように、各パス７ａ，８Ａと７ｂ，８Ｂの出口側温度（乾き度）を合わせる方法を採用している（例えば特許文献１参照）。

特開平５−１１８６８２号公報（明細書第１〜第３頁、図１−２）

しかし、このような構成では、特に乾き度（図中にシャドウ度合を高くして濃く表示）が高いような場合、上記低負荷時における能力はそれほど向上しない。

本願発明は、複数のパスを有する空気調和機用熱交換器に対応する分流器の各パス間の冷媒の偏流を逆に適切に制御し、熱交換性能を向上させた空気調和機を提供することを目的とするものである。

本願発明は、上記の目的を達成するために、次のような課題解決手段を備えて構成されている。

すなわち、本願発明では、圧縮機と、四方弁と、室外熱交換器と、絞り装置と、通過風速が異なる複数のパスを有する室内熱交換器とからなり、これらを冷媒配管により順次接続して冷媒回路を構成するとともに、上記複数のパスを備えた室内熱交換器と絞り装置との間に上記複数のパスを備えた分流器を配設してなる空気調和機において、上記絞り装置とは別に、上記分流器の複数のパスの各々に出口側冷媒温度に関連する状態量に基づいて個別に開度制御される冷媒流量調整弁を設け、運転状態が低負荷状態又は定格負荷状態の何れの状態にあるかを判定する負荷状態判定機能を備えたマイコン制御ユニットにより、低負荷時には、相対的に処理する能力が小さく室内熱交換器の出口側冷媒温度が相対的に低くなる相対的に風速の遅いパスほど、その冷媒流量調整弁を大きく絞り、相対的に処理する能力が大きく上記室内熱交換器の出口側冷媒温度が相対的に高くなる相対的に風速の速いパスほど同絞り量を小さくして相対的に多くの冷媒を流す一方、定格負荷時には、それら各パスの冷媒流量調整弁をそれぞれ全開として、当該室内熱交換器の能力をフルに発揮させるようにしたことを特徴としている。

このように、通過風速が異なる複数のパスを備えた室内熱交換器を有する空気調和機において、絞り装置とは別に、上記室内熱交換器の複数のパスの各々に、出口側冷媒温度に関連する状態量に基づいて個別に開度制御される冷媒流量調整弁を設け、運転状態が低負荷状態又は定格負荷状態の何れの状態にあるかを判定する負荷状態判定機能を備えたマイコン制御ユニットにより、上記室内熱交換器全体の冷媒流量が少なくなる低負荷時においては、相対的に処理する能力が小さく、処理する能力に余裕のない相対的に風速の遅いパスほど冷媒流量調整弁を大きく絞り、相対的に冷媒流量を少なくするとともに、他方相対的に処理する能力が大きく、熱交換能力に余裕のある相対的に風速の速い部分を流れるパスほど相対的に多くの冷媒を流すようにすると、当該パスの管内流速は相対的に速くなり、また吸込み温度との温度差が広がるため、有効に熱交換器の能力が向上し、冷凍能力がアップする。

他方、運転状態が定格負荷時には、各パスの冷媒流量調整弁をそれぞれ全開として、熱交換器の能力をフルに発揮させる。

したがって、低負荷時および定格負荷時共に熱交換器の能力を有効に発揮させることができるようになる。

以上の結果、本願発明によると、単に室内熱交換器の各パスの出口側温度を等しくするだけの従来の構成に比べて、空気調和機用熱交換器の熱交換能力をより有効に向上させることができる。

（最良の実施の形態１）
図１〜図２は、本願発明の最良の実施の形態１に係る空気調和機の冷凍回路およびその分流器部分の構成を、また図３は、その作用効果を示している。この実施の形態の構成では、説明を簡単にするために、図５の熱交換器２６部分の風速域を低風速部Ａ，Ｂと高風速部Ｃ，Ｄの２つの領域に大別し、それに対応して分流器６部分のパス数が２つの場合について例示している。

先ず図１において、１は室外機、２は圧縮機、３は四方弁、４は室外熱交換器、５は絞り装置、６は分流器、６ａは分流器６への冷媒流入口、７ａは分流器６の第１の分流パス、７ｂは同分流器６の第２の分流パス、２６は室内熱交換器、８Ａは室内熱交換器２６の出口側第１のパス、８Ｂは同室内熱交換器２６の出口側第２のパス、１０は室内機、Ｖは膨張弁であり、これらを第１の冷媒配管９Ａ、第２の冷媒配管９Ｂにより接続して、図示のような可逆的な冷媒循環回路を構成している。

そして、上記室内熱交換器２６と絞り装置５との間に上記膨張弁Ｖおよび分流器６を配設している。分流器６の第１，第２の分流パス７ａ，７ｂには、上記絞り装置５とは別に、それぞれ室内熱交換器２６の出口側冷媒温度に関連する状態量に基いて個別に電気的に開度調整される電磁弁よりなる第１，第２の冷媒流量調整弁Ｖ₁，Ｖ₂を設け、運転状態に応じて、通過する風速が速くて処理する能力が大きく熱交換器８の出口側の冷媒温度が高くなる所定のパス７ａ又は７ｂの何れか一方に冷媒をより多く配分するようにしている。この冷媒配分量の制御は、例えば、運転状態が低負荷状態か又は定格負荷状態の何れの状態にあるかを判定するマイコンを備えた所定の制御ユニットにより、当該運転時の負荷状態を判定し、同判定された負荷状態が低負荷状態又は定格負荷状態の何れかの状態であるかに応じて、上記第１，第２の冷媒流量調整弁Ｖ₁，Ｖ₂の開度を個別に制御することによってなされる。

この場合、例えば当該運転時の負荷状態が分流器６の冷媒流入口６ａへの冷媒流量が少なくなる低負荷時であり、例えば図２に示すように、同低負荷時において第２の分流パス７ｂ側の風速が遅く、第１の分流パス７ａ側の風速が速いとすると、同低負荷時には、例えば熱交換能力に余裕のない風速の遅い第２の分流パス７ｂの方の冷媒流量調整弁Ｖ₂の弁開度を絞る一方、熱交換能力に余裕のある他方側の風速の速い第１の分流パス７ａの方により多くの冷媒を流すように制御する。

このように全体の冷媒流量が少なくなる低負荷時において、処理する能力に余裕のない風速の遅い第２の分流パス７ｂの冷媒流量調整弁Ｖ₂を絞り、逆に処理する能力に余裕のある風速の速い第１の分流パス７ａの方に冷媒をより多く配分するようにすると、同風速の速い第１の分流パス７ａの管内流速は速くなり、また図３のグラフ（第１の分流パス７ａ側を白地、第２の分流パス７ｂ側をドット地で表示）に示すように吸込み温度との温度差ΔＴが広がるため、室内熱交換器２６の能力は向上し、冷凍能力がアップする。

一方、以上とは逆に上記分流器６の冷媒流入口６ａへの冷媒流量が多くなる定格負荷時には、上記第１，第２の冷媒流量調整弁Ｖ₁，Ｖ₂を全開として、上記室内熱交換器２６の熱交換能力をフルに発揮させる。

以上の結果、本実施の形態によると、単に定格運転時を基準として室内熱交換器２６の各パス８Ａ，８Ｂの出口側温度を等しくするだけの従来の構成に比べて、空気調和機用室内熱交換器２６の熱交換能力をより有効に向上させることができる。

（最良の実施の形態２）
次に図４は、本願発明の最良の実施の形態２に係る空気調和機の分流器および室内熱交換器部分の構成を示している。

上述の最良の実施の形態１の構成では、説明を分り易くするために、例えば図６の室内熱交換器２６の風速分布域を低風速部Ａ，Ｂと高風速部Ｃ，Ｄの２つの風速域に大別して第１，第２の２つの分流パス７ａ，７ｂに分流させる場合について説明したが、この最良の実施の形態２の構成では、同図６の熱交換器２６の風速域を、例えば低風速域Ａ部，Ｂ部、Ｃ部と高風速部Ｄ部の４つの風速域に細かく分け、それぞれの部分に対応して第１，第２，第３，第４の分流パス７ａ〜７ｄを設け、それらの各々に上述の場合と同様の第１〜第４の冷媒流量調整弁Ｖ₂₁〜Ｖ₂₄を設けたことを特徴とするものである。

このように、第１〜第４の分流パス７ａ〜７ｄを有する場合においても、少なくとも全体の冷媒流量が少なくなる低負荷時においては、処理する能力に余裕のない風速の遅い第１〜第３の分流パス７ａ〜７ｃの第１〜第３の冷媒流量調整弁Ｖ₂₁〜Ｖ₂₃を絞り、処理する能力に余裕のある風速の速い第４の分流パス７ｄの方に冷媒をより多く配分するようにすると、当該第４の分流パス７ｄの管内流速は速くなり、また吸込み温度との温度差が広がるため、室内熱交換器２６の能力は向上し、冷凍能力がアップする。

他方、定格負荷時には、上記第１〜第４の分流パス７ａ〜７ｄの各冷媒流量調整弁Ｖ₂₁〜Ｖ₂₄をそれぞれ全開として、室内熱交換器２６の能力をフルに発揮させる。

本願発明の最良の実施の形態１に係る空気調和機の冷凍回路図である。 同空気調和機の室内機の複数のパスを備えた熱交換器と該熱交換器各パスに対応した分流器の構成と作用を示す図である。 同空気調和機の図２の分流器による室内熱交換器の定格時と低負荷時の出口温度を対比して示す図である。 本願発明の最良の実施の形態２に係る空気調和機の室内機の複数のパスを備えた熱交換器と該熱交換器各パスに対応した分流器の構成を示す図である。 従来一般の空気調和機の室内機の構成を示す図である。 同従来一般の空気調和機の室内機の複数のパスを備えた熱交換器と該熱交換器に対応した分流器の構成と作用を示す図である。 同従来一般の空気調和機の図６の分流器による室内熱交換器の定格時と低負荷時の出口温度を対比して示す図である。 出口温度対策を施した従来例に係る空気調和機の室内機の複数のパスを備えた熱交換器と該熱交換器に対応した分流器の構成と作用を示す図である。 同従来例に係る空気調和機の図８の分流器による室内熱交換器の定格時と低負荷時の出口温度を対比して示す図である。

符号の説明

１は室外機、２は圧縮機、３は四方弁、４は室外熱交換器、５は絞り装置、６は分流器、６ａは分流器６への冷媒流入口、７ａは分流器６の第１の分流パス、７ｂは同分流器６の第２の分流パス、８Ａは熱交換器２６の出口側第１のパス、８Ｂは同熱交換器２６の出口側第２のパス、１０は室内機、２６は室内熱交換器、Ｖは膨張弁、Ｖ₁は第１の冷媒流量調整弁、Ｖ₂は第２の流量調整弁である。

Claims (1)

1. 圧縮機と、四方弁と、室外熱交換器と、絞り装置と、通過風速が異なる複数のパスを有する室内熱交換器とからなり、これらを冷媒配管により順次接続して冷媒回路を構成するとともに、上記複数のパスを備えた室内熱交換器と絞り装置との間に上記複数のパスを備えた分流器を配設してなる空気調和機において、上記絞り装置とは別に、上記分流器の複数のパスの各々に出口側冷媒温度に関連する状態量に基づいて個別に開度制御される冷媒流量調整弁を設け、運転状態が低負荷状態又は定格負荷状態の何れの状態にあるかを判定する負荷状態判定機能を備えたマイコン制御ユニットにより、低負荷時には、相対的に処理する能力が小さく室内熱交換器の出口側冷媒温度が相対的に低くなる相対的に風速の遅いパスほど、その冷媒流量調整弁を大きく絞り、相対的に処理する能力が大きく上記室内熱交換器の出口側冷媒温度が相対的に高くなる相対的に風速の速いパスほど同絞り量を小さくして相対的に多くの冷媒を流す一方、定格負荷時には、それら各パスの冷媒流量調整弁をそれぞれ全開として、当該室内熱交換器の能力をフルに発揮させるようにしたことを特徴とする空気調和機。

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