JP4147386B2

JP4147386B2 - 空気調和機

Info

Publication number: JP4147386B2
Application number: JP2002233769A
Authority: JP
Inventors: 稔長田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Toshiba Carrier Corp
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Toshiba Carrier Corp
Priority date: 2002-08-09
Filing date: 2002-08-09
Publication date: 2008-09-10
Anticipated expiration: 2022-08-09
Also published as: CN1495389A; JP2004076961A; CN1263986C

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、天井埋込型の空気調和機に関し、特に、室内機に収容される熱交換器の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気調和機として、被空調室の壁面に取付けられる、いわゆる壁掛け形のような存在感がなく、居住者が受ける圧迫感が希薄であるところから、天井埋込型の室内機を有する空気調和機が多用される傾向にある。
【０００３】
この種の空気調和機は、室内機本体の下面に取付けられ、熱交換空気を吹出し案内する吹出口と、室内空気を吸込み案内する吸込口を備えた化粧パネルが室内に露出している。上記吸込口は化粧パネルのほぼ中央部に開口し、吹出口は吸込口の両側もしくは周辺部に分散して開口する。
【０００４】
上記吸込口と対向する本体内に、室内空気に含まれる塵埃を濾過するフィルタが取付けられる。吸込口には室内空気の流通を許容し、かつ、吸込口から内部の遮蔽をなす吸込みグリルが嵌め込まれる。また、吹出口には、被空調室に吹き出される熱交換空気の向きを変更するルーバがそれぞれ設けられている。
【０００５】
熱交換器としては、風上側熱交換器と風下側熱交換器の２段に形成されたものが、送風ファンを囲むようにして設けられている。
【０００６】
熱交換器は、多数のフィンと、これらの間に設けられ冷媒が通流するＵパイプとから構成されている。２段に形成された熱交換器においては、Ｕパイプの取付け方に通常、図８の（ａ）に示されるように上下方向に異なる位置を通過するＵパイプが風上側熱交換器から風下側熱交換器に亘って設けられ１パスを形成するタイプが採用されていた。図９は図８の（ａ）に示されるパスを上部から下部にかけて構成したものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した空気調和機であると次のような問題があった。すなわち、図９に示す構成であると、送風ファンは上部では風速が速く、下部では風速が遅いという特性があることから、下部において蒸発しにくく熱交換効率が低いという問題があった。このため、図８の（ｂ）に示すように、２つのＵパイプをリタンベンドで接続し、上部に比べて熱交換部内の通過距離を２倍となるように構成したり、熱交換器を通流する冷媒の分流を適切に設定することで熱交換効率を高めることが考えられる。
【０００８】
しかしながら、熱交換部内を２倍の距離をかけて通過するようなパスであると、パスの中間が乾いた場合、上側のＵパイプにおいて一次空気が熱交換されなくなり、バイパスされてしまうという問題があった。ここで、バイパスとは、熱交換されない室内空気が吹出側へ流出することをいう。この場合、高温・高湿空気が吹出口の冷たい壁面に接触し、結露するという不具合が発生する。
【０００９】
また、最近は圧縮機の能力を変化させることができるインバータ駆動等の空気調和機が導入されている。この場合、圧縮機の能力変化に伴って吐出冷媒量が変化するので分流を適切に設定することはさらに困難となる。
【００１０】
そこで本発明は、熱交換効率を高めることができるとともに、バイパスの発生を防止することができる空気調和機の室内機を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明の空気調和機は次のように構成されている。
【００１２】
（１）下面に開口部を有するとともに、内部に制御部、熱交換器及び送風機を収容し、被空調室の天井板開口部に嵌め込まれて天井裏に取付け固定される室内機本体と、この室内機本体の下面開口部を閉成し、被空調室に露出するよう取付けられる矩形状の化粧パネルとを備え、上記送風機は、駆動モータと、この駆動モータにより駆動されるほぼ鉛直方向の回転軸を有するとともに、軸方向から空気を吸引し、径方向に空気を吹き出す送風ファンとを有し、上記熱交換器は、上記送風機の周囲に配置されるとともに、上記送風ファンによる吹出方向に沿って並設された風上側熱交換部と、風下側熱交換部とを有し、上記熱交換器内に設けられ冷媒が通流する熱交換パイプは、上部側に配置され上記風上側熱交換部と上記風下側熱交換部とをその上下位置を異ならせて１回ずつ通過する第１パスと、
この第１パスの下部側に配置され上記風上側熱交換部と上記風下側熱交換部とを互いに異なる上下位置において２回ずつ通過する第２パスとを備え、暖房時には、上記第１パスにおいて冷媒が上記風上側熱交換部から上記風下熱交換部へ通流し、冷房時には、上記第２パスにおいて冷媒が上記風下側熱交換部を２回通過した後、上記風上側熱交換部を２回通過することを特徴とする。
【００１３】
（２）上記（１）に記載された空気調和機であって、上記熱交換器における上記第１パス及び上記第２パスの出入口は、周方向における一方の端部側に配置されていることを特徴とする。
【００１４】
（３）上記（１）に記載された空気調和機であって、上記圧縮機は、能力可変型であることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施の形態に係る天井埋込型の空気調和機の室内機１０を下面側から示す斜視図、図２は同室内機１０における室内機本体２０と化粧パネル１００とを分離して示す斜視図、図３は室内機本体２０の分解斜視図、図４は室内機本体２０の縦断面図、図５は空気調和機の全体構成を示す模式図、図６は熱交換器２００を示す側面図、図７は熱交換器２００のパスを示す説明図である。
【００１６】
図１に示すように、空気調和機の室内機１０は、被空調室の天井板に設けられた取付け用開口部から室内側から挿入されて吊りボルト等を介して、いわゆる天井裏に吊持固定される室内機本体２０と、この室内機本体２０の室内側に露出して取り付けられる化粧パネル１００とを備えている。
【００１７】
図２に示すように、室内機本体２０は、下面開口部２１ａ全てが開口し、上面部と側面部が板面からなるハウジング２１を備えている。このハウジング２１の内周面には断熱材２２が貼着され、断熱構造をなしている。
【００１８】
ハウジング２１内部には、その中央部に送風機２３が配置され、送風機２３を囲むようにして平面視でＬ字状に形成された室内熱交換器２００が収容されている。室内熱交換器２００は、内側が風上側熱交換部２１０、外側が風下側熱交換部２２０からなる２段構成となっている。室内熱交換器２００についての詳細は後述する。
【００１９】
ハウジング２１の下面開口部２１ａは、化粧パネル１００によって閉成されている。この化粧パネル１００は室内に露出し、ハウジング２１周面と天井板の取付け用開口部との隙間を遮蔽する。
【００２０】
送風機２３は、ハウジング２１の上面部に適宜な手段で取付け固定されるファンモータ２３ａと、このファンモータ２３ａの回転軸に取付けられるファン２３ｂとからなる。この送風機２３は、ファン２３ｂの回転に伴い回転軸方向から空気を吸込んで周方向に吹出す送風作用をなす。
【００２１】
室内熱交換器２００は、送風機２３の吹出し方向に位置している。室内熱交換器２００の下端部はハウジング２１下部に設けられる平面視で四角枠状のドレンパン２５内に挿入され、ドレンパン２５は室内熱交換器２００で生成されるドレン水を受けるようになっている。
【００２２】
化粧パネル１００の後述する吸込口１１０と送風機ファン２３ｂとの間には、ベルマウス２６が設けられ、その周囲はドレンパン２５に囲まれている。ベルマウス２６は、送風機ファン２３ｂ側が小径で、かつ、吸込口１１０側が大径のテーパ状に形成されている。さらに、ベルマウス２６の側方には電気部品箱２７が設けられている。電気部品箱２７内には制御回路（不図示）が収容されている。
【００２３】
化粧パネル１００は、その中央大部分の面積を占める矩形状の吸込口１１０が開口されていて、この吸込口１１０はドレンパン２５の内側面とほぼ対向して設けられる。
【００２４】
化粧パネル１００の吸込口１１０には、吸込グリル１１１が着脱自在に取り付けられている。吸込グリル１１１は、吸込口１１０における室内空気の流通を可能としながら、吸込口１１０からハウジング２１内部に対する遮蔽をなしている。さらに、吸込口１１０の各辺部に沿って吹出口１２０〜１２３が設けられている。すなわち、吹出口１２０〜１２３は幅方向に対して長手方向が極端に細長い矩形状をなし、４ヶ所設けられることになる。なお、図中１０１〜１０４は着脱自在のコーナ部を示している。
【００２５】
各吹出口１２０〜１２３は、ドレンパン２５の外側面とハウジング２１の側面部に取付けられる断熱材２２との間の間隙に対向位置していて、それ自体が外方へ曲成される。それぞれの吹出口１２０〜１２３にはルーバ機構１３０のルーバ１５０〜１５３がそれぞれ取付けられていて、化粧パネル１００周辺の広い範囲に吹出し案内するようになっている。
【００２６】
室内熱交換器２００は、上述したように内側に位置する風上側熱交換部２１０と、外側に位置する風下側熱交換部２２０とを備えている。風上側熱交換部２１０及び風下側熱交換部２２０はそれぞれ多数のフィンが設けられており、これらフィン間を室内空気が通流することにより、熱交換が行われる。
【００２７】
なお、図５は図３における室内熱交換器２００を展開して示す模式図である。したがって、図３における室内熱交換器２００の左側の端部は、図５における風上側熱交換部２１０の右端部と風下側熱交換部２２０の左端部に相当し、図３における室内熱交換器２００の右側の端部は、図５における風上側熱交換部２１０の左端部と風下側熱交換部２２０の右端部に相当することとなる。また、図６は図３における室内熱交換器２００の左側の端部を示す側面図である。
【００２８】
したがって、室内熱交換器２００への冷媒の出入口は、右端部（周方向における一方の端部側）にまとめて配置されていることとなる。なお、図３においては各パスをまとめるヘッダは省略して示されている。
【００２９】
風上側熱交換部２１０には１３本のＵパイプ（熱交換パイプ）２１１ａ〜２１１ｍがフィンに取り付けられている。さらに、Ｕパイプ２１１ｈ，２１１ｉ間はリターンベンド２１２ａ、Ｕパイプ２１１ｊ，２１１ｋ間はリターンベンド２１２ｂ、Ｕパイプ２１１ｌ，２１１ｍ間はリターンベンド２１２ｃによって接続されている。
【００３０】
風下側熱交換部２２０には１３本のＵパイプ２２１ａ〜２２１ｍがフィンに取り付けられている。さらに、Ｕパイプ２２１ｈ，２２１ｉ間はリターンベンド２２２ａ、Ｕパイプ２２１ｊ，２２１ｋ間はリターンベンド２２２ｂ、Ｕパイプ２２１ｌ，２２１ｍ間はリターンベンド２２２ｃによって接続されている。
【００３１】
風上側熱交換部２１０のＵパイプ２１１ａ〜２１１ｇは、それぞれ風下側熱交換部２２０のＵパイプ２２１ａ〜２２１ｇと接続されることにより１パスを形成することとなっている。また、風上側熱交換部２１０の各Ｕパイプ２１１ｈ，２１１ｊ，２１１ｌは、それぞれ風下側熱交換部２２０の各Ｕパイプ２２１ｈ，２２１ｊ，２２１ｌと接続されることにより１パスを形成することとなっている。すなわち、風上側熱交換部２１０及び風下側熱交換部２２０の上部に比較して下部は２倍の長さのパスが形成されていることとなる。これは送風機２３の風量が上部では速く、下部では遅いということに対応したものである。
【００３２】
ここで、各パスを図５の上側のパスから下側のパスに向けてパスＡ〜パスＪと称することとする。
【００３３】
なお、空気調和機は図５に示すように、交流電源Ｋに接続され直流に変換するインバータ１と、このインバータ１によって駆動され冷媒を圧縮する圧縮機２と、暖房・冷房を切り換える四方弁３と、冷媒の熱交換を行う室外熱交換器４と、弁５と、これらを接続する配管６とを備えており、配管６を通流する冷媒によって熱交換がなされることとなる。圧縮機２はインバータ駆動され、圧縮能力が可変となるように構成されている。なお、圧縮機の能力を可変する手段としてはインバータ駆動に限られず、機械的に行うようにしてもよい。
【００３４】
このように構成された天井埋込型の空気調和機の室内機１０においては、送風機２３が駆動されることにより、室内側から被空調空気が吸引され、熱交換器２００において熱交換がなされた後、吹出口１２０〜１２３から室内側に吹き出される。
【００３５】
熱交換器２００においては、図７に示すように全てのパスＡ〜パスＪの液側が風の上流側に位置することになり、暖房性能が向上する。特にパスＡ〜パスＧにおいては、暖房時に対向流パスとなるため、熱交換効率が高くなる。また、パスＨ〜パスＪについては、冷房時においてパスの中間が乾いても風上側熱交換器で熱交換されているため、一次空気のバイパスはしにくい。なお、冷房時には冷媒は図７の矢印とは逆方向に通流する。
【００３６】
また、室内熱交換器２００の右端部に冷媒の出入口をまとめて形成することで、フィンにＵパイプ２１１ａ〜２１１ｍ，２２１ａ〜２２１ｍを通すことが容易であるとともに、折り曲げて形成しやすくなり、製造効率がよい。さらに、室内熱交換器２００の右端部から左端部へ跨るＵパイプや配管がないため、構造的に単純となり、製造効率がよい。
【００３７】
上述したように本発明の一実施の形態に係る空気調和機の室内機１０によれば、熱交換器における熱交換効率を高めることができるとともに、バイパスの発生を防止し、露付きを防止することが可能となる。また、圧縮機が能力可変型であってもバイパスの発生を防止できる。さらに、室内熱交換器の構造を単純化でき、配管・折り曲げ等の工程が簡略化され、製造効率を向上させることができる。
【００３８】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、熱交換効率を高めることができるとともに、パスの中間が乾いても風上側熱交換部で熱交換されることになり、バイパスの発生を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る天井埋込型の空気調和機の室内機を下面側から示す斜視図。
【図２】同室内機における室内機本体と化粧パネルとを分離して示す斜視図。
【図３】同室内機本体の分解斜視図。
【図４】同室内機本体の縦断面図。
【図５】同空気調和機の全体構成を示す模式図。
【図６】同空気調和機に組み込まれた熱交換器を示す側面図。
【図７】同熱交換器のパスを模式的に示す説明図。
【図８】熱交換器のパスの原理を模式的に示す説明図。
【図９】従来の空気調和機に組み込まれた熱交換器のパスを模式的に示す説明図。
【符号の説明】
１０…空気調和機の室内機
２０…室内機本体
２１…ハウジング
２３…送風機
１００…化粧パネル
１１０…吸込口
１２０〜１２３…吹出口
２００…室内熱交換器
２１０…風上側熱交換部
２２０…風下側熱交換部
２１１ａ〜２１１ｍ，２２１ａ〜２２１ｍ…Ｕパイプ（熱交換パイプ）
２１２ａ〜２１２ｃ，２２２ａ〜２２２ｃ…リターンベンド

Claims

下面に開口部を有するとともに、内部に制御部、熱交換器及び送風機を収容し、被空調室の天井板開口部に嵌め込まれて天井裏に取付け固定される室内機本体と、
この室内機本体の下面開口部を閉成し、被空調室に露出するよう取付けられる矩形状の化粧パネルとを備え、
上記送風機は、駆動モータと、この駆動モータにより駆動されるほぼ鉛直方向の回転軸を有するとともに、軸方向から空気を吸引し、径方向に空気を吹き出す送風ファンとを有し、
上記熱交換器は、上記送風機の周囲に配置されるとともに、上記送風ファンによる吹出方向に沿って並設された風上側熱交換部と、風下側熱交換部とを有し、
上記熱交換器内に設けられ冷媒が通流する熱交換パイプは、上部側に配置され上記風上側熱交換部と上記風下側熱交換部とをその上下位置を異ならせて１回ずつ通過する第１パスと、
この第１パスの下部側に配置され上記風上側熱交換部と上記風下側熱交換部とを互いに異なる上下位置において２回ずつ通過する第２パスとを備え、
暖房時には、上記第１パスにおいて冷媒が上記風上側熱交換部から上記風下熱交換部へ通流し、冷房時には、上記第２パスにおいて冷媒が上記風下側熱交換部を２回通過した後、上記風上側熱交換部を２回通過することを特徴とする空気調和機。
上記熱交換器における上記第１パス及び上記第２パスの出入口は、周方向における一方の端部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。
上記圧縮機は、能力可変型であることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。