JP4995308B2 - Air conditioner indoor unit - Google Patents
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Description
本発明は空気調和機の室内機に関する。 The present invention relates to an indoor unit of an air conditioner.
熱交換器とファンは空気調和機の必須要素である。セパレート型空気調和機の室内機において、室内空気を循環させるファンとして通常用いられるのはクロスフローファンである。クロスフローファンの上流側に配置される熱交換器は、クロスフローファンを囲む形でクロスフローファンの上方を覆う複数の熱交換器であることが多い。このような構成を備えた空気調和機の室内機の例を特許文献1、2に見ることができる。
A heat exchanger and a fan are essential elements of an air conditioner. In an indoor unit of a separate type air conditioner, a crossflow fan is usually used as a fan for circulating indoor air. The heat exchanger disposed on the upstream side of the crossflow fan is often a plurality of heat exchangers that cover the crossflow fan so as to surround the crossflow fan. Examples of the indoor unit of an air conditioner having such a configuration can be seen in
特許文献1には、気流方向に沿って並列に配置される複数のフィンと、フィンに対して直交する方向に配設され内部を冷媒が流動する複数の伝熱管群と、伝熱管群の端部にそれぞれ接続される第1ヘッダ及び第2ヘッダを備えた熱交換器を複数個、クロスフローファンを囲むように配置した空気調和機の室内機が記載されている。 Patent Document 1 discloses a plurality of fins arranged in parallel along the airflow direction, a plurality of heat transfer tube groups arranged in a direction orthogonal to the fins and in which a refrigerant flows, and ends of the heat transfer tube groups. Describes an indoor unit of an air conditioner in which a plurality of heat exchangers each having a first header and a second header connected to each part are arranged so as to surround a cross flow fan.
特許文献2には、フィンアンドチューブ型熱交換器を水平方向に三分割し、上部二面が逆V字形になるように三つ折りにして、その中にクロスフローファンを配置した空気調和機の室内機が記載されている。
熱交換器を蒸発器として用いた場合、低温となった熱交換器表面に大気中の水分が凝結して凝縮水が発生する。凝縮水は、気温が低いと熱交換器の表面で霜と化す。霜が氷にまで進むこともある。本明細書では、そのような霜や氷が溶けた水、いわゆる除霜水も含めた意味で「凝縮水」の語を用いるものとする。 When the heat exchanger is used as an evaporator, moisture in the atmosphere condenses on the surface of the heat exchanger that has become a low temperature, and condensed water is generated. When the temperature is low, the condensed water turns into frost on the surface of the heat exchanger. Frost can travel to ice. In the present specification, the term “condensed water” is used to include water in which such frost and ice are melted, so-called defrosted water.
特許文献1や特許文献2に記載された空気調和機の室内機のように、クロスフローファンを熱交換器で囲む形式の室内機では、凝縮水がクロスフローファンに垂れないようにする配慮が必要となる。もし垂れたりすると、気流と共に水滴が吹き出すことになり、使用者に当たれば使用者が不快感を覚える他、家具等に当たればそれらを濡らすことになってしまう。
In an indoor unit of a type in which a cross flow fan is surrounded by a heat exchanger, such as an indoor unit of an air conditioner described in Patent Document 1 and
熱交換器がパラレルフロー型熱交換器であった場合、偏平チューブやコルゲートフィンの表面に凝縮水が滞留すると、空気流通路の断面積が水によって狭められてしまい、熱交換性能が低下するという問題もある。凝縮水の滞留は、特にサイドフロー方式のパラレルフロー型熱交換器において問題となる。 When the heat exchanger is a parallel flow type heat exchanger, if the condensed water stays on the surface of the flat tube or corrugated fin, the cross-sectional area of the air flow passage is narrowed by the water, and the heat exchange performance is reduced. There is also a problem. Condensed water retention is a problem particularly in a side flow parallel flow heat exchanger.
特許文献3、4には、サイドフロー方式のパラレルフロー型熱交換器からの排水を促進する方策が提案されている。特許文献3記載の熱交換器では、複数本のチューブの各偏平断面を、外気の流入する水平方向に対して傾斜させている。特許文献4記載の熱交換器では、2列複数段千鳥状に配置した偏平状の伝熱管を、気体の主流方向に対して傾斜させて配置している。
空気調和機の室内機には、フィンアンドチューブ型熱交換器が搭載されることが多かった。 Air conditioner indoor units are often equipped with fin-and-tube heat exchangers.
本発明は、フィンアンドチューブ型熱交換器に比べ、熱交換効率の高いパラレルフロー型熱交換器を室内機に搭載して空気調和機の性能を高めるとともに、パラレルフロー型熱交換器で発生する凝縮水がファンにかかり、気流と共に水滴が吹き出すといった事態が生じないようにしたものである。 The present invention improves the performance of an air conditioner by installing a parallel flow heat exchanger having higher heat exchange efficiency in an indoor unit than a fin-and-tube heat exchanger, and is generated by a parallel flow heat exchanger. Condensed water is applied to the fan so that water drops are not blown out along with the air current.
本発明の好ましい実施形態によれば、空気調和機の室内機は、室内空気を循環させるクロスフローファンと、前記クロスフローファンの上流側に配置された熱交換部を備え、前記熱交換部は、前記クロスフローファンの上方に配置され、上端同士が接近する屋根形状を形成する複数個のパラレルフロー型熱交換器を含み、前記複数個のパラレルフロー型熱交換器はいずれもサイドフロー方式であって、正面から見て左右に延びる複数の偏平チューブを備え、前記偏平チューブ同士の間にコルゲートフィンを配置し、前記偏平チューブは、前後方向において、前記クロスフローファンに近い側が高く、その反対側が低くなる勾配を有する。 According to a preferred embodiment of the present invention, an indoor unit of an air conditioner includes a cross flow fan that circulates indoor air, and a heat exchange unit that is disposed upstream of the cross flow fan, and the heat exchange unit includes: A plurality of parallel flow heat exchangers that are arranged above the cross flow fan and that form a roof shape whose upper ends are close to each other, and each of the plurality of parallel flow heat exchangers is a side flow system. A plurality of flat tubes extending left and right when viewed from the front , corrugated fins are disposed between the flat tubes, and the flat tubes are high in the front-rear direction and close to the cross flow fan, and vice versa. It has a slope that becomes lower on the side.
本発明の好ましい実施形態によれば、上記構成の空気調和機の室内機において、前記コルゲートフィンの、前記クロスフローファンから遠い側の端を前記偏平チューブの端からはみ出させ、そのはみ出し部分同士のなす隙間に線状の導水部材を挿入するとともに、当該導水部材と、その上に位置する前記コルゲートフィンのはみ出し端との間隔を、両者間に水の表面張力が働き得る距離とした。 According to a preferred embodiment of the present invention, in the indoor unit of the air conditioner configured as described above, the end of the corrugated fin that is far from the cross flow fan is protruded from the end of the flat tube, and A linear water guide member was inserted into the gap formed, and the distance between the water guide member and the protruding end of the corrugated fin positioned thereon was a distance at which the surface tension of water could work.
本発明の好ましい実施形態によれば、上記構成の空気調和機の室内機において、前記導水部材は、針金を撚り合わせたものからなる。 According to a preferred embodiment of the present invention, in the indoor unit for an air conditioner configured as described above, the water guiding member is formed by twisting wires.
本発明によると、熱交換効率の高いパラレルフロー型熱交換器を搭載することにより、空気調和機の室内機の熱交換効率を高めることができる。そして、クロスフローファンの上方で屋根形状を形成するサイドフロー方式のパラレルフロー型熱交換器の偏平チューブは、前後方向において、クロスフローファンに近い側が高く、その反対側が低くなる勾配を有するから、パラレルフロー型熱交換器に凝縮水が発生したとしても、それは偏平チューブの勾配に沿ってクロスフローファンから離れる方向に流れて行き、クロスフローファンにかからない。このため、気流と共に水滴が吹き出すといった事態を避けることができる。 According to the present invention, the heat exchange efficiency of the indoor unit of the air conditioner can be increased by mounting the parallel flow heat exchanger having high heat exchange efficiency. And, since the flat tube of the parallel flow type heat exchanger of the side flow method that forms the roof shape above the cross flow fan has a gradient that the side close to the cross flow fan is high in the front-rear direction and the opposite side is low, Even if condensate is generated in the parallel flow heat exchanger, it flows in the direction away from the cross flow fan along the slope of the flat tube and does not hit the cross flow fan. For this reason, the situation where a water droplet blows off with an air current can be avoided.
最初に、冷凍サイクルとしてヒートポンプサイクルを用いるセパレート型空気調和機の基本的構成を図4及び図5に基づき説明する。ヒートポンプサイクル1は、圧縮機2、四方弁3、室外側の熱交換部4、減圧膨張装置5、及び室内側の熱交換部6をループ状に接続したものである。
First, a basic configuration of a separate type air conditioner that uses a heat pump cycle as a refrigeration cycle will be described with reference to FIGS. 4 and 5. The heat pump cycle 1 includes a
圧縮機2、四方弁3、熱交換部4、及び減圧膨張装置5は室外機10の筐体に収容され、熱交換部6は室内機20の筐体に収容される。熱交換部4にはフィンアンドチューブ型熱交換器が用いられ、熱交換部6にはパラレルフロー型熱交換器が用いられている。
The
熱交換部4には室外側の送風機11が組み合わせられ、熱交換部6には室内側の送風機21が組み合わせられる。送風機11のファンはプロペラファン12であり、送風機21のファンはクロスフローファン22である。送風機11も送風機21も、それらが生成する気流に関し、熱交換部4、6よりも下流側に配置されている。
The
図4は冷房運転時あるいは除霜運転時の状態を示す。この時は、圧縮機2から吐出された高温高圧の冷媒は室外側の熱交換部4に入ってそこで放熱し、凝縮する。熱交換部4を出た冷媒は減圧膨張装置5から室内側の熱交換部6に入ってそこで膨張し、室内空気から熱を吸収した後、圧縮機2に戻る。室外側の送風機11によって生成された気流が熱交換部4からの放熱を促進し、室内側の送風機21によって生成された気流が熱交換部6の吸熱を促進する。
FIG. 4 shows a state during cooling operation or defrosting operation. At this time, the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the
図5は暖房時の状態を示す。この時は四方弁3が切り換えられて冷房運転時あるいは除霜運転時と冷媒の流れが逆になる。すなわち、圧縮機2から吐出された高温高圧の冷媒は室内側の熱交換部6に入ってそこで放熱し、凝縮する。熱交換部6を出た冷媒は減圧膨張装置5から室外側の熱交換部4に入ってそこで膨張し、室外空気から熱を吸収した後、圧縮機2に戻る。室内側の送風機21によって生成された気流が熱交換部6からの放熱を促進し、室外側の送風機11によって生成された気流が熱交換部4の吸熱を促進する。
FIG. 5 shows a state during heating. At this time, the four-
熱交換部6は、2個のサイドフロー方式パラレルフロー型熱交換器30、40により構成される。パラレルフロー型熱交換器30は、図1に示す通り、2個の単位熱交換器100Aを重ねて構成され、パラレルフロー型熱交換器40は2個の単位熱交換器100Bを重ねて構成される。単位熱交換器100Aの構造を図2に基づき説明する。
The heat exchanging unit 6 includes two side flow parallel flow
単位熱交換器100Aはサイドフロー方式のパラレルフロー型熱交換器であり、2本の垂直なヘッダパイプ101、102を水平方向に間隔を置いて平行に配置し、ヘッダパイプ101、102の間に複数の水平な偏平チューブ103を垂直方向に所定ピッチで配置している。偏平チューブ103は、単位熱交換器100Aを正面から見たとき、左右に延びる。
The
偏平チューブ103は金属を押出成型した細長い成型品であり、内部には冷媒を流通させる冷媒通路104が形成されている。偏平チューブ103は長手方向である押出成型方向を水平にする形で配置されるので、冷媒通路104の冷媒流通方向も水平になる。冷媒通路104は断面形状及び断面面積の等しいものが図2の奥行き方向に複数個並び、そのため偏平チューブ103の垂直断面はハーモニカ状を呈している。各冷媒通路104はヘッダパイプ101、102の内部に連通する。隣り合う偏平チューブ103同士の間にはコルゲートフィン105が配置される。
The
複数のものが縦1列に並んだ偏平チューブ103の中で、最も外側に位置する偏平チューブ103の、外側に向いた偏平面には、コルゲートフィン105とサイドプレート106の組み合わせが配置される。
A combination of
ヘッダパイプ101、102、偏平チューブ103、コルゲートフィン105、及びサイドプレート106は、いずれもアルミニウム等熱伝導の良い金属により形成される。偏平チューブ103はヘッダパイプ101、102に対し、コルゲートフィン105は偏平チューブ103に対し、サイドプレート106はコルゲートフィン105に対し、それぞれロウ付けまたは溶着で固定される。
The
単位熱交換器100Aでは、ヘッダパイプ101にのみ冷媒出入口107、108が設けられている。すなわちヘッダパイプ101が冷媒配管接続側のヘッダパイプである。ヘッダパイプ101の内部には上下方向に間隔を置いて2枚の仕切板109a、109cが設けられており、ヘッダパイプ102の内部には仕切板109a、109cの中間の高さのところに仕切板109bが設けられている。
In the
単位熱交換器100Aを蒸発器として使用する場合、冷媒は図2に実線矢印で示すように下側の冷媒出入口108から流入する。冷媒出入口108から入った冷媒は、仕切板109cでせき止められて偏平チューブ103経由でヘッダパイプ102に向かう。この冷媒の流れが左向きのブロック矢印で表現されている。ヘッダパイプ102に入った冷媒は仕切板109bでせき止められて別の偏平チューブ103経由でヘッダパイプ101に向かう。この冷媒の流れが右向きのブロック矢印で表現されている。ヘッダパイプ101に入った冷媒は仕切板109aでせき止められてさらに別の偏平チューブ103経由で再びヘッダパイプ102に向かう。この冷媒の流れが左向きのブロック矢印で表現されている。ヘッダパイプ102に入った冷媒は折り返してさらに別の偏平チューブ103経由で再びヘッダパイプ101に向かう。この冷媒の流れが右向きのブロック矢印で表現されている。ヘッダパイプ101に入った冷媒は冷媒出入口107から流出する。このように、冷媒はジグザグの経路を辿って下から上に流れる。ここでは仕切板の数が3の場合を示したが、これは一例であり、仕切板の数と、その結果としてもたらされる冷媒流れの折り返し回数は、必要に応じ任意の数を設定することができる。
When the
単位熱交換器100Bの構造も単位熱交換器100Aと同様である。但し単位熱交換器100Bは単位熱交換器100Aよりも垂直方向に長いので、単位熱交換器100Aよりもジグザグの折り返し数を多く設定することができる。
The structure of the
パラレルフロー型熱交換器30、40は、図1に示す通り、クロスフローファン22の上方に、互いにもたれかかるように傾き、上端同士が接近する形で配置されて、逆V字形の屋根形状を形成する。2個の単位熱交換器100Aと2個の単位熱交換器100Bは直列接続され、直列接続の一方の端となる冷媒出入口は減圧膨張装置5に接続され、他方の端となる冷媒出入口は四方弁3を介して圧縮機2に接続される。
As shown in FIG. 1, the parallel flow
冷房運転時には、減圧膨張装置5から流出した冷媒がパラレルフロー型熱交換器30、40に入る。パラレルフロー型熱交換器30、40に入った冷媒は膨張し、室内空気から熱を奪った後、室外機10に向かい、四方弁3経由で圧縮機2に吸い込まれる。
During the cooling operation, the refrigerant flowing out from the decompression /
暖房運転時には、圧縮機2から吐出された高温高圧の冷媒がパラレルフロー型熱交換器30、40に入る。パラレルフロー型熱交換器30、40に入った冷媒は室内空気に放熱し、凝縮する。その後冷媒は室外機10に向かい、減圧膨張装置5を経て室外側の熱交換部4に流入する。冷媒は熱交換部4の内部で膨張し、室外空気から熱を吸収した後、四方弁3経由で圧縮機2に戻る。
During the heating operation, the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the
室内機20の構造を図1に基づき説明する。室内機20は紙面の奥行き方向に延びる細長い筐体23を有し、その中に、筐体23の長手方向に軸線を一致させる形でクロスフローファン22が配置されている。筐体23は図1の左側が正面側、右側が背面側となり、背面側を壁面に押し当てる形で壁面に取り付けられる。
The structure of the
筐体23の天面と正面には室内空気を吸い込む吸込口24、25が形成され、正面下方には温度調整後の空気を吹き出す吹出口26が形成される。吹出口26にはクロスフローファン22から吹き出される空気を導く導風路27が接続されている。吹出口26には電動式のルーバー28が配置される。ルーバー28は、室内機20が停止状態にある時は図1のように吹出口26を閉ざしているが、室内機20の運転が開始されると垂直面内で回動して吹出口26を開く。ルーバー28は吹出口26から吹き出す風の向きを変更する役割も担う。
クロスフローファン22が回転すると、室内空気が吸込口24、25から吸い込まれて吹出口26から吹き出される結果、室内に循環気流が生じる。熱交換器6に低温の冷媒を流せば吹出口26から冷風が吹き出し、熱交換器6に高温の冷媒を流せば吹出口26から温風が吹き出す。
When the
筐体23の内部には、熱交換器6から滴下する結露水や除霜水を受ける水受け部が形成される。パラレルフロー型熱交換器30に対し水受け部50が設けられ、パラレルフロー型熱交換器40に対し水受け部51が設けられる。水受け部50、51はいずれも樋のような形状をしており、それらが受けた水は図示しない排水管を通じて室外に排水される。
Inside the
本発明は、上記のように室内機20の筐体23に組み込まれた状態において、パラレルフロー型熱交換器30、40の偏平チューブ103が、前後方向(図1では紙面の左右方向、図2では紙面の奥行き方向)において、クロスフローファン22に近い側が高く、その反対側が低くなる勾配を有していることを特徴とする。図3に示したのはパラレルフロー型熱交換器40の一部である。パラレルフロー型熱交換器30の偏平チューブ103は図3に示された偏平チューブ103と逆向きの勾配を有している。
In the present invention, when the
偏平チューブ103は上記のような勾配を有しているから、パラレルフロー型熱交換器30、40に凝縮水が発生したとしても、それは偏平チューブ103の勾配に沿ってクロスフローファン22から離れる方向に流れて行き、クロスフローファン22の上に落ちない。このため、気流と共に水滴が吹き出すといった事態を避けることができる。
Since the
クロスフローファン22はパラレルフロー型熱交換器30、40が存在する側に負圧を及ぼして、偏平チューブ103の勾配に沿って流れる水滴に逆らう向きの気流を生成している。水滴が気流に負けてクロスフローファン22の方に吹き寄せられることのないように、偏平チューブ103の勾配の値を設定しておく。
The cross flow
実施形態では、凝縮水をクロスフローファン22から引き離すため、もう一つの工夫がなされている。
In the embodiment, in order to separate the condensed water from the
それは、偏平チューブ103の、クロスフローファン22から遠い側の端に配置された導水部材60である。コルゲートフィン105は偏平チューブ103に対し、クロスフローファン22から遠い側の端が偏平チューブ103の端からはみ出す形で固定されている。コルゲートフィン105のはみ出し部分同士のなす隙間に線状の導水部材60を挿入する。そして、導水部材60と、その上に位置するコルゲートフィン105のはみ出し端との間隔を、両者間に水の表面張力が働き得る距離に設定する。
It is a
導水部材60は2本の針金を撚り合わせて構成される。針金の材質は、電食を防ぐため、偏平チューブ103及びコルゲートフィン105と同じ材質、例えばアルミニウムを選択する。導水部材60の長さは偏平チューブ103の長さとほぼ同じである。
The
コルゲートフィン105の端に凝縮水がたまると、水の表面張力により、コルゲートフィン105の端面にブリッジ現象(水の膜が張ること)が生じる。コルゲートフィン105の端面だけでなく、コルゲートフィン105の下に挿入された導水部材60とコルゲートフィン105の端との間にもブリッジ現象が生じる。また、導水部材60と、その下に位置するコルゲートフィン105との間でもブリッジ現象が生じる。このようなブリッジ現象の連鎖により、上部から下部まで続く導水路が形成され、凝縮水は速やかに流れ落ちる。流れ落ちた水はパラレルフロー型熱交換器30、40の下端から滴下し、水受け部50、51に受けられて排水される。
When condensed water accumulates at the end of the
このように、偏平チューブ103が、クロスフローファン22に近い側が高く、その反対側が低くなる勾配を有することとした上で、偏平チューブ103の、クロスフローファン22から遠い側の端に導水部材60を配置しておくことにより、パラレルフロー型熱交換器30、40で発生した凝縮水を、クロスフローファン22から離れる方向に流し、さらに、パラレルフロー型熱交換器30、40の下端まで一気に流し落とすことができるから、パラレルフロー型熱交換器30、40から凝縮水が垂れてクロスフローファン22にかかるといったことがない。このため、気流と共に水滴が吹き出すといった事態を確実に避けることができる。
As described above, the
導水部材60は針金を撚り合わせたものからなるから、パラレルフロー型熱交換器30、40に導水部材60をしっかり固定することができる。カビも発生しにくい。
Since the
挿入した隙間から導水部材60が簡単に脱落することのないよう、導水部材60の外径は隙間の幅(偏平チューブ103の厚さに等しい)よりもやや大となるように設定しておくのがよい。あるいは、導水部材60を波打ち状態にして、コルゲートフィン105から受ける曲げ応力で保持されるようにしてもよい。
The outer diameter of the
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。例えば、上記実施形態では、図1に示す通り、パラレルフロー型熱交換器30は2個の単位熱交換器100Aを重ねて構成されているが、2個の単位熱交換器100Aの内の1個を補助熱交換器としてもよい。同様に、パラレルフロー型熱交換器40は2個の単位熱交換器100Bを重ねて構成されているが、2個の単位熱交換器100Bの内の1個を補助熱交換器としてもよい。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the scope of the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. For example, in the above embodiment, as shown in FIG. 1, the parallel
本発明は空気調和機の室内機に広く利用可能である。 The present invention is widely applicable to indoor units of air conditioners.
1 ヒートポンプサイクル(冷凍サイクル)
2 圧縮機
3 四方弁
4 室外側の熱交換部
5 減圧膨張装置
6 室内側の熱交換部
10 室外機
11 室外側の送風機
12 プロペラファン
20 室内機
11 室内側の送風機
22 クロスフローファン
30、40 パラレルフロー型熱交換器
100A、100B 単位熱交換器
103 偏平チューブ
105 コルゲートフィン
60 導水部材
1 Heat pump cycle (refrigeration cycle)
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記熱交換部は、前記クロスフローファンの上方に配置され、上端同士が接近する屋根形状を形成する複数個のパラレルフロー型熱交換器を含み、前記複数個のパラレルフロー型熱交換器はいずれもサイドフロー方式であって、正面から見て左右に延びる複数の偏平チューブを備え、前記偏平チューブ同士の間にコルゲートフィンを配置し、前記偏平チューブは、前後方向において、前記クロスフローファンに近い側が高く、その反対側が低くなる勾配を有することを特徴とする空気調和機の室内機。 In an indoor unit of an air conditioner including a cross flow fan that circulates indoor air and a heat exchanging unit arranged on the upstream side of the cross flow fan,
The heat exchange unit includes a plurality of parallel flow type heat exchangers that are arranged above the cross flow fan and form a roof shape in which upper ends approach each other. Is also a side flow system, and includes a plurality of flat tubes extending left and right when viewed from the front, and corrugated fins are disposed between the flat tubes, and the flat tubes are close to the cross flow fan in the front-rear direction. An indoor unit of an air conditioner characterized in that the side has a gradient that is high and the opposite side is low.
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