JP5195135B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、小型でありながら高効率を発揮できる室内機を持つ空気調和機に関する。

従来、この種の空気調和機は、第１の従来技術として、室内熱交換器が垂直あるいは斜め方向に配置された非水平配置部のみから構成され、熱交換器に入ろうとする空気を遮断する開閉装置を備え、冷房除湿運転時に室温と熱交換器温度との差が所定値以下であるときには開閉装置を閉じて熱交換器の温度を下げるようにしている（例えば、特許文献１参照）。また、第２の従来技術として、室内熱交換器が水平方向に配置された水平配置部と垂直あるいは斜め方向に配置された非水平配置部から構成され、水平配置部と非水平配置部とを接続する冷媒通路に絞り機構が挿設されており、冷房運転時に室内熱交換器の水平配置部の温度を室温より低く、かつ露点より高く保つようにして水平配置部の表面に凝縮水が発生しないように絞り機構の絞り度を制御しているものもある（例えば、特許文献２参照）。

図５は特許文献１に記載された従来の空気調和機の室内機の模式的断面図を示すものである。

図５に示すように、室内熱交換器は、略垂直方向に配置された第１熱交換器部１０１と、斜め方向に配置された第２熱交換器部１０２、第３熱交換器部１０３、前面の空気吸入口から第２熱交換器部１０２及び第３熱交換器部１０３に入ろうとする空気を遮断する開閉装置１０６を備えている。

図６、図７は特許文献２に記載された従来の空気調和機を示す室内機の模式的断面図、および冷凍サイクル図である。

図６に示すように、室内熱交換器は、略垂直方向から斜め方向に連続的に形成された第１熱交換器部１０４と、水平方向に配置された第２熱交換器部１０５からなり、図７に示すように、第１熱交換器部１０４と、第２熱交換器部１０５とを接続する冷媒通路には、絞り装置１０７が挿設されている。
特開２００１−１８２９８９号公報 特開平９−６０９０４号公報

しかしながら、前記第１の従来技術の構成では、市場要望で室内機の高さが制限されていることから、室内熱交換器を高さ方向に伸ばすことで効率向上を図ることができないという課題を有していた。また、冷房運転時に、室内熱交換器の表面に凝縮した凝縮水（結露水）がフィン間をブリッジして溜まり通風妨害によって熱交換効率が低下しないよう、凝縮水をドレンパンに確実に導くために、各熱交換器部１０１、１０２、１０３内を流れる冷媒が鉛直線に対して５０度以内の方向に向かう経路で流れるように配置するという、幾何学的な形状の制約があり、傾斜角度を大きくすることで熱交換器面積を拡大し、効率向上を図ることもできないという課題を有していた。

また、冷房除湿（弱冷房による除湿）運転時に開閉装置１０６を閉じることで、室内熱交換器の表面に凝縮水を発生させて除湿を促すことから、冷房運転時には開閉装置１０６の開閉によって凝縮水の確実な処理を行えるわけではない。

一方、前記第２の従来技術の構成では、第１熱交換器部１０４と、第２熱交換器部１０５とを接続する冷媒通路に絞り装置１０７を挿設し、冷房運転時に水平方向に配置された第２熱交換器部１０５の温度を室温より低く、かつ露点より高く保つように絞り装置１０７の絞り量を制御することで、水平方向に配置された第２熱交換器部１０５の表面に凝縮水が付着するのを防止でき、凝縮水を確実に処理することができ、幾何学的制約を取り外して、傾斜角度の大きい、水平方向へ熱交換器部を配置することで熱交換器面積を拡大し、効率向上を図っていた。

しかしながら、水平方向に配置された第２熱交換器部１０５を通過する室内空気が、第２熱交換器部１０５で除湿されないまま、第１熱交換器部１０４を通過した冷却空気で冷やされた室内送風機に入るため、室内送風機表面に結露し、結露水が室内に吹き出してしまうという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、室内送風機に結露することがなく、室内機の高さが制限されている場合でも、室内熱交換器の長さを大幅に伸ばせるようにして、より大きい面積の熱交換器を収納できることで、高効率の空気調和機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の空気調和機は、吸込み口と、吹出し口があって、その間に、室内熱交換器と室内送風機を備える室内機であって、前記室内熱交換器は、水平方向に配置された第２熱交換器部と垂直あるいは斜めの非水平方向に配置された第１熱交換器部及び第３熱交換器部の少なくとも３つから構成されているとともに、水平方向に配置された前記第２熱交換器部の両端に、非水平方向に配置された前記第１熱交換器部及び前記第３熱交換器部を配し、水平方向に配置された前記第２熱交換器部と非水平方向に配置された前記第１熱交換器部とを接続する冷媒通路に第１の絞り機構が挿設されており、なおかつ水平方向に配置された前記第２熱交換器部に入ろうとする空気を通過もしくは遮断する開閉装置を備え、前記第１の絞り機構の絞り度合いを制御する絞り機構制御手段と、前記開閉装置の開閉を制御する開閉装置制御手段を有するものである。

これによって、室内熱交換器の水平方向に配置された第２熱交換器部は第１の絞り機構により、必要に応じて温度を上げることでこの部分への凝縮を防ぎ、また、第２熱交換器部で除湿されないまま通過する空気を開閉装置によって遮断することで、送風機への結露が防ぐことができる。さらに、水平方向に配置された第２熱交換器部の両端に、非水平方向に配置された第１熱交換器部及び第３熱交換器部を配したため、室内機の高さが制限されている場合でも、室内熱交換器長さを大幅に伸ばして、より大きい面積の熱交換器を収納できる空気調和機を実現する。

本発明の空気調和機は、送風機への結露を防ぎつつ、室内機の高さが制限されている場合でも、室内熱交換器の長さを大幅に伸ばせるようにして、より大きい面積の熱交換器を収納できるので、コンパクトでありながら、高効率の空気調和機を実現でき、よりよい空調環境を提供できる。

第１の発明は、吸込み口と、吹出し口があって、その間に、室内熱交換器と室内送風機を備える室内機であって、前記室内熱交換器は、水平方向に配置された第２熱交換器部と垂直あるいは斜めの非水平方向に配置された第１熱交換器部及び第３熱交換器部の少なくとも３つから構成されているとともに、水平方向に配置された前記第２熱交換器部の両端
に、非水平方向に配置された前記第１熱交換器部及び前記第３熱交換器部を配し、水平方向に配置された前記第２熱交換器部と非水平方向に配置された前記第１熱交換器部とを接続する冷媒通路に第１の絞り機構が挿設されており、なおかつ水平方向に配置された前記第２熱交換器部に入ろうとする空気を通過もしくは遮断する開閉装置を備え、前記第１の絞り機構の絞り度合いを制御する絞り機構制御手段と、前記開閉装置の開閉を制御する開閉装置制御手段を有することにより、室内熱交換器の水平配置部及び室内送風機に結露することがなく、室内機の高さが制限されている場合でも室内熱交換器の長さを大幅に伸ばせるようにして、より大きい面積の熱交換器を収納できるので、送風機への結露を防ぎつつ、コンパクトでありながら高効率の空気調和機を提供することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の水平方向に配置された第２熱交換器部を、非水平方向に配置された第１熱交換器部及び第３熱交換器部で挟装することで、室内機の高さが限定されている場合でも、室内熱交換器の長さを、大幅に伸ばせるようにして、より大きい面積の熱交換器を収納できるので、コンパクトでありながら、高効率の空気調和機を提供することができる。

第３の発明は、特に、第１から第２の発明の水平方向に配置された第２熱交換器部と、非水平方向に配置された第１熱交換器部及び第３熱交換器部とを流通する冷媒流れを連続させることで、室内機の高さが限定されている場合でも、室内熱交換器の長さを、大幅に伸ばせるようにして、より大きい面積の熱交換器を収納できるので、コンパクトでありながら、高効率の空気調和機を提供することができる。

第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明の水平方向に配置された第２熱交換器部を、冷房運転時に、冷媒流れ方向に対して室内熱交換器の最上流となるよう配したことにより、室内熱交換器の水平配置部及び室内送風機に結露することがなく、室内機の高さが制限されている場合でも室内熱交換器の長さを大幅に伸ばせるようにして、より大きい面積の熱交換器を収納できるので、送風機への結露を防ぎつつ、コンパクトでありながら高効率の空気調和機を提供することができる。

第５の発明は、特に、第４の発明の水平方向に配置された第２熱交換器部の冷房運転時の冷媒流れ方向に対して上流側の冷媒通路に第２の絞り機構が挿設されていることにより、室内熱交換器の水平配置部及び室内送風機に結露することがなく、室内機の高さが制限されている場合でも室内熱交換器の長さを大幅に伸ばせるようにして、より大きい面積の熱交換器を収納できるので、送風機への結露を防ぎつつ、コンパクトでありながら高効率の空気調和機を提供することができる。

第６の発明は、特に、第１〜５のいずれか１つの発明の非水平方向に配置された第１熱交換器部及び第３熱交換器部が同方向に傾斜していることにより、室内熱交換器の水平配置部及び室内送風機に結露することがなく、室内機の高さが制限されている場合でも室内熱交換器の長さを大幅に伸ばせるようにして、より大きい面積の熱交換器を収納できるので、送風機への結露を防ぎつつ、コンパクトでありながら高効率の空気調和機を提供することができる。

第７の発明は、特に、第１〜６のいずれか１つの発明の絞り機構制御手段が、熱交換器内の冷媒温度、熱交換器の管温度、吹出し口から吹出される吹出し空気温度、吸込み口から吸込まれる吸込み空気温度、吸込み空気湿度の少なくとも一つに応じて第１の絞り機構を制御することにより、室内熱交換器の水平配置部及び室内送風機に結露することがなく、室内機の高さが制限されている場合でも室内熱交換器の長さを大幅に伸ばせるようにして、より大きい面積の熱交換器を収納できるので、送風機への結露を防ぎつつ、コンパクトでありながら高効率の空気調和機を提供することができる。

第８の発明は、特に、第１〜７のいずれか１つの発明の絞り機構制御手段が、水平方向に配置された第２熱交換器部が結露しないように第１の絞り機構を制御することにより、室内熱交換器の水平配置部及び室内送風機に結露することがなく、室内機の高さが制限されている場合でも室内熱交換器の長さを大幅に伸ばせるようにして、より大きい面積の熱交換器を収納できるので、送風機への結露を防ぎつつ、コンパクトでありながら高効率の空気調和機を提供することができる。

第９の発明は、特に、第１〜８のいずれか１つの発明の絞り機構制御手段が、空気調和機の運転モードに応じて第１の絞り機構を制御することにより、室内熱交換器の水平配置部及び室内送風機に結露することがなく、室内機の高さが制限されている場合でも室内熱交換器の長さを大幅に伸ばせるようにして、より大きい面積の熱交換器を収納できるので、送風機への結露を防ぎつつ、コンパクトでありながら高効率の空気調和機を提供することができる。

第１０の発明は、特に、第１〜９のいずれか１つの発明の冷房運転時に、熱交換器内の冷媒温度が吸込み空気の露点温度を下回ると判定した場合、第１の絞り機構を制御することにより、室内熱交換器の水平配置部及び室内送風機に結露することがなく、室内機の高さが制限されている場合でも室内熱交換器の長さを大幅に伸ばせるようにして、より大きい面積の熱交換器を収納できるので、送風機への結露を防ぎつつ、コンパクトでありながら高効率の空気調和機を提供することができる。

第１１の発明は、特に、第１〜１０のいずれか１つの発明の開閉装置制御手段が、熱交換器内の冷媒温度、熱交換器の管温度、吹出し口から吹出される吹出し空気温度、吸込み口から吸込まれる吸込み空気温度、吸込み空気湿度の少なくとも一つに応じて開閉装置を制御することにより、室内熱交換器の水平配置部及び室内送風機に結露することがなく、室内機の高さが制限されている場合でも室内熱交換器の長さを大幅に伸ばせるようにして、より大きい面積の熱交換器を収納できるので、送風機への結露を防ぎつつ、コンパクトでありながら高効率の空気調和機を提供することができる。

第１２の発明は、特に、第１〜１１のいずれか１つの発明の開閉装置制御手段が、水平方向に配置された第２熱交換器部が結露しないように開閉装置を制御することにより、室内熱交換器の水平配置部及び室内送風機に結露することがなく、室内機の高さが制限されている場合でも室内熱交換器の長さを大幅に伸ばせるようにして、より大きい面積の熱交換器を収納できるので、送風機への結露を防ぎつつ、コンパクトでありながら高効率の空気調和機を提供することができる。

第１３の発明は、特に、第１〜１２のいずれか１つの発明の開閉装置制御手段が、空気調和機の運転モードに応じて開閉装置を制御することにより、室内熱交換器の水平配置部及び室内送風機に結露することがなく、室内機の高さが制限されている場合でも室内熱交換器の長さを大幅に伸ばせるようにして、より大きい面積の熱交換器を収納できるので、送風機への結露を防ぎつつ、コンパクトでありながら高効率の空気調和機を提供することができる。

第１４の発明は、特に、第１〜１３のいずれか１つの発明の冷房運転時に、吹出し空気温度が吸い込み空気の露点温度を下回ると判定した場合、開閉装置を閉じることにより、室内熱交換器の水平配置部及び室内送風機に結露することがなく、室内機の高さが制限されている場合でも室内熱交換器の長さを大幅に伸ばせるようにして、より大きい面積の熱交換器を収納できるので、送風機への結露を防ぎつつ、コンパクトでありながら高効率の空気調和機を提供することができる。

第１５の発明は、特に、第１〜１４のいずれか１つの発明の開閉装置は、水平方向に配置された第２熱交換器部の上方にあって、複数の小パネルが各々その回転軸を中心に回動して、前記第２熱交換器部に入ろうとする空気を遮断するとともに、前記各小パネルを連結して同時に回転させる連結部と、前記各小パネルを回動させる駆動部からなることにより、室内送風機に結露することがなく、室内機の高さが制限されている場合でも室内熱交換器の長さを大幅に伸ばせるようにして、より大きい面積の熱交換器を収納できるので、送風機への結露を防ぎつつ、コンパクトでありながら高効率の空気調和機を提供することができる。

第１６の発明は、特に、第１〜１５のいずれか１つの発明の非水平方向に配置された第１熱交換器部及び第３熱交換器部に室内空気を常に流入させる吸込み口を有していることにより、室内送風機に結露することがなく、室内機の高さが制限されている場合でも室内熱交換器の長さを大幅に伸ばせるようにして、より大きい面積の熱交換器を収納できるので、送風機への結露を防ぎつつ、コンパクトでありながら高効率の空気調和機を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における空気調和機の室内機断面図、図３は冷凍サイクル図である。

まず、図１に基づいて、本発明の実施の形態１における空気調和機の構成を説明する。

室内機内部には空気の流れに沿って、上流側から吸込み口１、フィルタ２、室内熱交換器３、室内送風機４、吹出し口５が順に配されている。室内熱交換器３は、略垂直方向に配置された非水平配置部である第１熱交換器部６と、水平方向に配置された水平配置部である第２熱交換器部７と、第１熱交換器部６と同一傾斜方向の斜め方向に配置された非水平配置部である第３熱交換器部８の３つからなる。

第２熱交換器部７は、その両端を非水平方向に配置された第１熱交換器部６及び第３熱交換器部８で挟装されるように配されている。

第１熱交換器部６と第３熱交換器部８の傾斜角度は、水平方向から４０度以上（鉛直線に対して５０度以内）の傾斜とする。これは、これらの熱交換器部は凝縮水が結露することがあり、凝縮水を下部の水受け皿に流下させるためには最低でもこの角度が必要なためである（例えば、特許文献２参照）。一方、室内機の高さｈが同じであれば、水平方向からの傾斜角度θとすると、室内熱交換器３の面積はｈ／ｓｉｎθ（ｈ・ｃｓｃθ）に比例するので、傾斜角度θをこの範囲で小さくするほど（配置方向を水平方向に近づけるほど）、より大きい面積の室内熱交換器３を実現できる。

室内熱交換器３は、水平方向に配置された第２熱交換器部７を有するため、図１に破線で外形を示した従来の熱交換器に比べて、水平方向に配置された分、熱交換器長が長くなり、熱交換器面積が増加して熱交換器性能が向上するほか、吸込み空気に対する熱交換器の流入面積の増加によって熱交換器通風抵抗が減少して、室内送風機４を少ない力で駆動することができる。

吸込み口１の中で、第２熱交換器部７への吸込み空気方向に対する上流部即ち室内機本
体の上面部には、水平配置部である第２熱交換器部７に入ろうとする空気を遮断する開閉装置である複数の小パネル９があり、小パネル９には各々、回転軸１０が設けられ、小パネル９は回転軸１０を中心に回転運動する。小パネルに各々、もうひとつの軸である連結軸１２があって、連結桟１１に回動自在にはめ込まれている。また、連結桟１１の駆動用穴部１３には、モータ１４に設けられたロッド１５の軸部１６が回動自在に取り付けられている。

従って、小パネル９は図１において、点線位置で示される空気を通過させる開放位置と、実線位置で示される室内機内部に入ろうとする空気を遮断する閉鎖位置とを移動するものである。

また、非水平配置部である第１熱交換器部６と、第３熱交換器部８への吸込み空気方向に対する上流部の吸込み口１は、冷房運転時には常に開放状態で、室内空気を常に流入させる状態となっている。

室内機背面側の非水平配置部である第３熱交換器部８の姿勢は空気を吸込むため図１に示すように、熱交換器の吸込み面が室内機本体の上面部の吸込み口１と対向するように、室内機背面側から前倒する斜め方向に配置されている。

一方、室内機前面側の非水平配置部である第１熱交換器部６の姿勢は、図１に示すように、熱交換器の吸込み面が室内機本体の前面部の吸込み口１と対向するように、室内機背面側から前倒する斜め方向、即ち第３熱交換器部８と同方向に傾斜する方向に配置されている。

第１熱交換器部６が、第３熱交換器部８と異方向に傾斜する方向に配置されている場合、本実施例のように同方向に傾斜する場合と比較して、図２に示すように、第１熱交換器部６と第３熱交換器部８で挟装される水平方向に配置された第２熱交換器部７の熱交換器長が短くなり、熱交換器面積が減少して熱交換器性能が減少することとなるからである。

室内機本体の本体厚を上げれば、同方向に傾斜する場合と同等の熱交換器長を得、熱交換器性能を向上することも可能だが、本体厚が上がる割にはあまり熱交換器長は増えずコンパクト化やコストを考慮するとあまり現実的ではない。

次に、本発明の実施の形態１における空気調和機の冷凍サイクルについて、図３に基づいて説明する。室外機には圧縮機１７、四方弁２０、室外熱交換器１８、室外送風機１９、第２膨張弁２１があり、室内機には第１熱交換器部６と、第２熱交換器部７、第３熱交換器部８があって、斜め方向に配置された非水平配置部である第３熱交換器部８と水平方向に配置された第２熱交換器部７とを接続する冷媒通路に、第１の絞り機構である第１膨張弁２２が挿設されている。

また、室内熱交換器への吸込み空気方向に対する上流部には、吸込み空気温度センサ２３と吸込み空気湿度センサ２４があり、第１熱交換器部６の配管内の２相域の冷媒温度を測れる位置の配管には、冷媒温度判定手段である配管温度センサ２５があり、室内機の吹出し口５には吹出し空気温度判定手段である吹出し空気温度センサ２６がある。

以上のように構成された空気調和機について、図４のフローチャートを用いて、以下その動作、作用を説明する。

冷房運転時、冷媒は、図３の矢印方向に圧縮機１７、四方弁２０、室外熱交換器１８、第２膨張弁２１、第２熱交換器部７、第１膨張弁２２、第３熱交換器部８、第１熱交換器
部６の順に流れ、四方弁２０を通過して、圧縮機１７に戻る。

本実施の形態における、冷房運転時の室内熱交換器を流通する冷媒流れを図１に矢印で図示する。室外機の第２膨張弁２１を介して室内機に流通した冷媒は、水平方向に配置された第２熱交換器部７内を流通し、第１膨張弁２２を経由して、室内機背面側に斜め方向に配置された非水平配置部である第３熱交換器部８、室内機前面側に、第３熱交換器部８と同方向に傾斜する方向に配置に配置された非水平配置部である第１熱交換器部６を連続して流れ、これら熱交換器を流通する際に吸込み口１からの吸込み空気と順に熱交換された後、室外機の四方弁２０へと還送される。

本実施の形態では、この冷房運転の冷媒流れ方向に関して、顕熱冷房運転、再熱除湿運転、通常冷房運転の３運転制御方法を有する。

ここで、顕熱冷房運転とは、冷媒蒸発温度が室内空気（吸込み空気）温度の露点を上回り、蒸発器（熱交換器）に結露しない冷房運転を指し、通常冷房運転と区別している。

第一に顕熱冷房運転について説明する。

吸込み空気温度センサ２３の読み値の吸込み空気温度と、吸込み空気湿度センサ２４の読み値の吸込み空気湿度から算出した吸込み空気の露点温度Ｔｓｄと、配管温センサ２５の読み値の熱交換器の冷媒温度Ｔｒとを比較し、Ｔｒ＞Ｔｓｄの場合、第２膨張弁２１を絞ると共に、第１膨張弁２２は開く。

このとき、第２熱交換器部７の上流部にある複数の小パネル９は開放位置にあるよう制御され、第１熱交換器部６、第２熱交換器部７、第３熱交換器部８のすべてを吸込み空気が通過するとともに、熱交換器は総て蒸発器として機能する。

ここで、Ｔｒ＞Ｔｓｄ、即ち冷媒温度を推定できる配管温度が室内空気（吸込み空気）温度の露点を上回っており、冷媒蒸発温度が室内空気（吸込み空気）温度の露点を上回っていると推定される場合、水平方向に配置された第２熱交換器部７を含む全室内熱交換器が結露しないため、第２熱交換器部７も当然、結露水の排出の必要性がなく、結露水がフィン間をブリッジして溜まり通風妨害によって熱交換効率が低下する恐れもない。

また、第１熱交換器部６を含む全室内熱交換器を通過した冷却空気が露点を上回っているため、全室内熱交換器を通過した冷却空気で冷やされた室内送風機の温度も露点を上回っており、室内送風機表面に結露することはなく、結露水が室内に吹き出してしまう恐れもない。

そして、室内熱交換器は、水平方向に配置された第２熱交換器部７を含む全室内熱交換器が蒸発器として機能するため、従来に比べて、水平方向に配置された第２熱交換器部７の分、熱交換器長が長くなり、熱交換器面積が増加して熱交換器性能が向上するほか、熱交換器通風抵抗が減少して、室内送風機４を少ない力で駆動することができるので、入力を減らすことができ、冷房運転の消費電力を抑えることができる。

第二に再熱除湿運転について説明する。

この場合、第２膨張弁２１を開き、第１膨張弁２２は絞る。

また、第２熱交換器部７の吸込み空気方向に対して上流部にある複数の小パネル９は開放位置にあるよう制御され、第１熱交換器部６、第２熱交換器部７、第３熱交換器部８の
すべてを吸込み空気が通過するとともに、第２熱交換器部７は凝縮器、第１熱交換器部６、第３熱交換器部８は蒸発器として機能する。

水平方向に配置された第２熱交換器部７は凝縮器として機能するので結露しないため、結露水の排出の必要性がなく、結露水滞留に伴う通風妨害によって熱交換効率が低下する恐れがない。また、暖房能力を持っているため、蒸発器として機能している第１熱交換器部６、第３熱交換器部８が冷房、除湿していることと合わせて、全体では再熱除湿運転となる。

また、室内熱交換器３全体として、顕熱能力は無しか、やや暖房気味になっている為、室内送風機表面に結露することはなく、結露水が室内に吹き出してしまう恐れもない。暖房気味にする手段としては、室内熱交換器のうち凝縮器部分を大きめに設計したり、室外ファンを減速あるいは停止して、室外での放熱を抑制することで室内凝縮器の能力を増やす等のどちらかあるいは双方がある。

第三に通常冷房運転について説明する。

Ｔｒ≦Ｔｓｄの場合（冷媒温度を推定できる配管温度が室内空気（吸込み空気）温度の露点を下回る場合）、再熱除湿運転と同じく第２膨張弁２１を開き、第１膨張弁２２は絞る。第２熱交換器部７は凝縮器、第１熱交換器部６、第３熱交換器部８は蒸発器として機能する。更に、吹出し空気温度センサ２６の読み値の吹出し空気温度ＴｄがＴｄ≦Ｔｓｄのとき、モータ１４が駆動し、ロッド１５、連結桟１１を介して、第２熱交換器部７の吸込み空気方向に対して上流部にある複数の小パネル９は閉鎖位置に移動するよう制御され、第２熱交換器部７には吸込み空気が入らず、第１熱交換器部６、第３熱交換器部８のみが蒸発器として機能する。

水平方向に配置された第２熱交換器部７には結露しないため、結露水の排出の必要性がない。また、このとき吸込み空気が遮断されているため、第２熱交換器部７が凝縮器となっていても、暖房能力は殆どなく、冷房能力を損なうことがない。

吹出し空気温度センサ２６の読み値の吹出し空気温度ＴｄがＴｄ＞Ｔｓｄのときは、吹出し空気温度が室内空気（吸込み空気）温度の露点を上回っているので、水平方向に配置された第２熱交換器部７には結露しないため、結露水の排出の必要性がない。

実際には、通常冷房は顕熱能力は冷房気味になっている必要があり、冷房気味にする手段としては、第２熱交換器部７の吸込み空気方向に対して上流部にある複数の小パネル９を閉鎖するか、室外ファンを加速して室外で放熱することで、室内凝縮器能力を落とす等のどちらかあるいは双方がある。これらの手段によって、室内熱交換器３全体の顕熱能力は冷房気味となっており、水平方向に配置された第２熱交換器部７には結露しないため、結露水の排出の必要性がないこととなる。

また、暖房運転時には、冷媒は、圧縮機１７、四方弁２０、第１熱交換器部６、第３熱交換器部８、第１膨張弁２２、第２熱交換器部７、第２膨張弁２１、室外熱交換器１８の順に流れ、四方弁２０を通過して、圧縮機１７に戻る。

暖房運転時は、第２膨張弁２１を絞ると同時に、第１膨張弁２２は開く。

このとき、第２熱交換器部７の吸込み空気方向に対して上流部にある複数の小パネル９は開放位置に移動するように制御され、第１熱交換器部６、第２熱交換器部７、第３熱交換器部８のすべてを吸込み空気が通過するとともに、熱交換器は総て凝縮器として機能す
る。

したがって、暖房時に関しても、室内熱交換器は、水平方向に配置された第２熱交換器部７を含む全室内熱交換器が凝縮器として機能するため、従来に比べて、水平方向に配置された第２熱交換器部７の分、熱交換器長が長くなり、熱交換器面積が増加して熱交換器性能が向上するので、消費電力を抑えることができる。

以上のように、本実施の形態においては、吸込み口１と、吹出し口５があって、その間に、室内熱交換器３と室内送風機４を備える室内機であって、水平方向に配置された第２熱交換器部７の両端に、非水平方向に配置された第１熱交換器部６及び第３熱交換器部８を配した少なくとも３つから構成されている室内熱交換器３を有し、水平方向に配置された第２熱交換器部７と非水平方向に配置された第１熱交換器部６とを接続する冷媒通路に第１膨張弁２２が挿設されており、なおかつ水平方向に配置された第２熱交換器部７に入ろうとする空気を通過もしくは遮断する開閉装置を備え、第１膨張弁２２の絞り度合いを制御する絞り機構制御手段と、開閉装置の開閉を制御する開閉装置制御手段を有することにより、室内熱交換器の水平配置部及び室内送風機に結露することがなく、室内機の高さが制限されている場合でも室内熱交換器の長さを大幅に伸ばせるようにして、より大きい面積の熱交換器を収納できるので、送風機への結露を防ぎつつ、コンパクトでありながら高効率の空気調和機を提供することができる。

また、水平方向に配置された第２熱交換器部７を、非水平方向に配置された第１熱交換器部６及び第３熱交換器部８で挟装することで、室内機の高さが限定されている場合でも、室内熱交換器の長さを、大幅に伸ばせるようにして、より大きい面積の熱交換器を収納できるので、コンパクトでありながら、高効率の空気調和機を提供することができる。

また、水平方向に配置された第２熱交換器部７と、非水平方向に配置された第１熱交換器部６及び第３熱交換器部８とを流通する冷媒流れを連続させることで、室内機の高さが限定されている場合でも、室内熱交換器の長さを、大幅に伸ばせるようにして、より大きい面積の熱交換器を収納できるので、コンパクトでありながら、高効率の空気調和機を提供することができる。

また、水平方向に配置された第２熱交換器部７を、冷房運転時に、冷媒流れ方向に対して室内熱交換器３の最上流となるよう配したことにより、室内熱交換器の水平配置部及び室内送風機に結露することがなく、室内機の高さが制限されている場合でも室内熱交換器の長さを大幅に伸ばせるようにして、より大きい面積の熱交換器を収納できるので、送風機への結露を防ぎつつ、コンパクトでありながら高効率の空気調和機を提供することができる。

また、水平方向に配置された第２熱交換器部７の冷房運転時の冷媒流れ方向に対して上流側の冷媒通路に第２膨張弁２１が挿設されていることにより、室内熱交換器の水平配置部及び室内送風機に結露することがなく、室内機の高さが制限されている場合でも室内熱交換器の長さを大幅に伸ばせるようにして、より大きい面積の熱交換器を収納できるので、送風機への結露を防ぎつつ、コンパクトでありながら高効率の空気調和機を提供することができる。

更に、非水平方向に配置された第１熱交換器部６及び第３熱交換器部８が同方向に傾斜していることにより、室内熱交換器の水平配置部及び室内送風機に結露することがなく、室内機の高さが制限されている場合でも室内熱交換器の長さを大幅に伸ばせるようにして、より大きい面積の熱交換器を収納できるので、送風機への結露を防ぎつつ、コンパクトでありながら高効率の空気調和機を提供することができる。

また、熱交換器内の冷媒温度、熱交換器の管温度、吹出し口から吹出される吹出し空気温度、吸込み口から吸込まれる吸込み空気温度、吸込み空気湿度の少なくとも一つに応じて第１膨張弁２２、第２膨張弁２１を制御することにより、室内熱交換器の水平配置部及び室内送風機に結露することがなく、室内機の高さが制限されている場合でも室内熱交換器の長さを大幅に伸ばせるようにして、より大きい面積の熱交換器を収納できるので、送風機への結露を防ぎつつ、コンパクトでありながら高効率の空気調和機を提供することができる。

また、水平方向に配置された第２熱交換器部が結露しないように第１膨張弁２２、第２膨張弁２１を制御することにより、室内熱交換器の水平配置部及び室内送風機に結露することがなく、室内機の高さが制限されている場合でも室内熱交換器の長さを大幅に伸ばせるようにして、より大きい面積の熱交換器を収納できるので、送風機への結露を防ぎつつ、コンパクトでありながら高効率の空気調和機を提供することができる。

また、空気調和機の運転モードに応じて第１膨張弁２２、第２膨張弁２１を制御することにより、室内熱交換器の水平配置部及び室内送風機に結露することがなく、室内機の高さが制限されている場合でも室内熱交換器の長さを大幅に伸ばせるようにして、より大きい面積の熱交換器を収納できるので、送風機への結露を防ぎつつ、コンパクトでありながら高効率の空気調和機を提供することができる。

更に、冷房運転時に、熱交換器内の冷媒温度が吸込み空気の露点温度を下回ると判定した場合、第１膨張弁２２、第２膨張弁２１を制御することにより、室内熱交換器の水平配置部及び室内送風機に結露することがなく、室内機の高さが制限されている場合でも室内熱交換器の長さを大幅に伸ばせるようにして、より大きい面積の熱交換器を収納できるので、送風機への結露を防ぎつつ、コンパクトでありながら高効率の空気調和機を提供することができる。

また、熱交換器内の冷媒温度、熱交換器の管温度、吹出し口から吹出される吹出し空気温度、吸込み口から吸込まれる吸込み空気温度、吸込み空気湿度の少なくとも一つに応じて開閉装置を制御することにより、室内熱交換器の水平配置部及び室内送風機に結露することがなく、室内機の高さが制限されている場合でも室内熱交換器の長さを大幅に伸ばせるようにして、より大きい面積の熱交換器を収納できるので、送風機への結露を防ぎつつ、コンパクトでありながら高効率の空気調和機を提供することができる。

また、水平方向に配置された第２熱交換器部が結露しないように開閉装置を制御することにより、室内熱交換器の水平配置部及び室内送風機に結露することがなく、室内機の高さが制限されている場合でも室内熱交換器の長さを大幅に伸ばせるようにして、より大きい面積の熱交換器を収納できるので、送風機への結露を防ぎつつ、コンパクトでありながら高効率の空気調和機を提供することができる。

また、空気調和機の運転モードに応じて開閉装置を制御することにより、室内熱交換器の水平配置部及び室内送風機に結露することがなく、室内機の高さが制限されている場合でも室内熱交換器の長さを大幅に伸ばせるようにして、より大きい面積の熱交換器を収納できるので、送風機への結露を防ぎつつ、コンパクトでありながら高効率の空気調和機を提供することができる。

更に、冷房運転時に、吹出し空気温度が吸い込み空気の露点温度を下回ると判定した場合、開閉装置を閉じることにより、室内熱交換器の水平配置部及び室内送風機に結露することがなく、室内機の高さが制限されている場合でも室内熱交換器の長さを大幅に伸ばせ
るようにして、より大きい面積の熱交換器を収納できるので、送風機への結露を防ぎつつ、コンパクトでありながら高効率の空気調和機を提供することができる。

また、吸込み口１の中で、第２熱交換器部７への吸込み空気方向に対する上流部即ち室内機本体の上面部には、水平配置部である第２熱交換器部７に入ろうとする空気を遮断する開閉装置である複数の小パネル９があり、小パネル９には各々、回転軸１０が設けられ、小パネル９は回転軸１０を中心に回転運動する。小パネルに各々、もうひとつの軸である連結軸１２があって、連結桟１１に回動自在にはめ込まれている。また、連結桟１１の駆動用穴部１３には、モータ１４に設けられたロッド１５の軸部１６が回動自在に取り付けられている。これらによって各小パネル９は連結され、同時に回転する構造により、室内送風機に結露することがなく、室内機の高さが制限されている場合でも室内熱交換器の長さを大幅に伸ばせるようにして、より大きい面積の熱交換器を収納できるので、送風機への結露を防ぎつつ、コンパクトでありながら高効率の空気調和機を提供することができる。

また、非水平方向に配置された第１熱交換器部６及び第３熱交換器部８に室内空気を常に流入させる吸込み口１を有していることにより、室内送風機に結露することがなく、室内機の高さが制限されている場合でも室内熱交換器の長さを大幅に伸ばせるようにして、より大きい面積の熱交換器を収納できるので、送風機への結露を防ぎつつ、コンパクトでありながら高効率の空気調和機を提供することができる。

尚、本実施の形態では、開閉装置は、吹出し空気温度、吸込み空気温度に応じて制御されるが、熱交換器内の冷媒温度、熱交換器の管温度、吸込み空気湿度に応じて制御してもよい。

以上のように、本発明にかかる空気調和機は、室内送風機への結露を防ぎつつ、コンパクトでありながら高効率の空気調和機を提供することが可能になるので、広く空気調和機の室内機全般に適用できる。

本発明の実施の形態１における空気調和機の室内機断面図 第１熱交換器部と第３熱交換器部が（ａ）同方向に傾斜する場合の配置図（本発明の実施の形態１における熱交換器配置図）（ｂ）異方向に傾斜する場合の配置図 本発明の実施の形態１における空気調和機の冷凍サイクル図 本発明の実施の形態１におけるフローチャート 従来技術１の空気調和機の室内機の模式的断面図 従来技術２の空気調和機の室内機の模式的断面図 従来技術２の空気調和機の冷凍サイクル図

符号の説明

１ 吸込み口
２ フィルタ
３ 室内熱交換器
４ 室内送風機
５ 吹出し口
６ 第１熱交換器部
７ 第２熱交換器部
８ 第３熱交換器部
９ 小パネル
１０ 回転軸
１１ 連結桟
１２ 連結軸
１３ 駆動用穴部
１４ モータ
１５ ロッド
１６ 軸部
１７ 圧縮機
１８ 室外熱交換器
１９ 室外送風機
２０ 四方弁
２１ 第２膨張弁
２２ 第１膨張弁
２３ 吸込み空気温度センサ
２４ 吸込み空気湿度センサ
２５ 配管温度センサ
２６ 吹出し空気温度センサ
１０１ 第１熱交換器部
１０２ 第２熱交換器部
１０３ 第１熱交換器部
１０４ 第２熱交換器部
１０５ 第３熱交換器部
１０６ 絞り装置
１０７ 開閉装置

Claims (15)

1. 吸込み口と、吹出し口があって、その間に、室内熱交換器と室内送風機を備える室内機であって、前記室内熱交換器は、水平方向に配置された第２熱交換器部と垂直あるいは斜めの非水平方向に配置された第１熱交換器部及び第３熱交換器部の少なくとも３つから構成されているとともに、水平方向に配置された前記第２熱交換器部の両端に、非水平方向に配置された前記第１熱交換器部及び前記第３熱交換器部を配し、水平方向に配置された前記第２熱交換器部と非水平方向に配置された前記第１熱交換器部とを接続する冷媒通路に第１の絞り機構が挿設されており、なおかつ水平方向に配置された前記第２熱交換器部に入ろうとする空気を通過もしくは遮断する開閉装置を備え、前記第１の絞り機構の絞り度合いを制御する絞り機構制御手段と、前記開閉装置の開閉を制御する開閉装置制御手段を有し、非水平方向に配置された第１熱交換器部及び第３熱交換器部は、同方向に傾斜していることを特徴とする空気調和機。
2. 水平方向に配置された第２熱交換器部を、非水平方向に配置された第１熱交換器部及び第３熱交換器部で挟装することを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
3. 水平方向に配置された第２熱交換器部と、非水平方向に配置された第１熱交換器部及び第３熱交換器部とを流通する冷媒流れは連続していることを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和機。
4. 水平方向に配置された第２熱交換器部が、冷房運転時に、冷媒流れ方向に対して室内熱交換器の最上流となるよう配されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気調和機。
5. 水平方向に配置された第２熱交換器部の冷房運転時の冷媒流れ方向に対して上流側の冷媒通路に第２の絞り機構が挿設されていることを特徴とする請求項４に記載の空気調和機。
6. 絞り機構制御手段は、熱交換器内の冷媒温度、熱交換器の管温度、吹出し口から吹出される吹出し空気温度、吸込み口から吸込まれる吸込み空気温度、吸込み空気湿度の少なくとも一つに応じて第１の絞り機構を制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項
   に記載の空気調和機。
7. 絞り機構制御手段は、水平方向に配置された第２熱交換器部が結露しないように第１の絞り機構を制御することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の空気調和機。
8. 絞り機構制御手段は、空気調和機の運転モードに応じて第１の絞り機構を制御することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の空気調和機。
9. 冷房運転時に、熱交換器内の冷媒温度が吸込み空気の露点温度を下回ると判定した場合、第１の絞り機構を制御することを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の空気調和機。
10. 開閉装置制御手段は、熱交換器内の冷媒温度、熱交換器の管温度、吹出し口から吹出される吹出し空気温度、吸込み口から吸込まれる吸込み空気温度、吸込み空気湿度の少なくとも一つに応じて開閉装置を制御することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の空気調和機。
11. 開閉装置制御手段は、水平方向に配置された第２熱交換器部が結露しないように開閉装置を制御することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の空気調和機。
12. 開閉装置制御手段は、空気調和機の運転モードに応じて開閉装置を制御することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の空気調和機。
13. 冷房運転時に、吹出し空気温度が吸い込み空気の露点温度を下回ると判定した場合、開閉装置を閉じることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の空気調和機。
14. 開閉装置は、水平方向に配置された第２熱交換器部の上方にあって、複数の小パネルが各々その回転軸を中心に回動して、前記第２熱交換器部に入ろうとする空気を遮断するとともに、前記各小パネルを連結して同時に回転させる連結部と、前記各小パネルを回動させる駆動部からなることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の空気調和機。
15. 少なくとも空調運転時には、非水平方向に配置された第１熱交換器部及び第３熱交換器部に室内空気を常に流入させる吸込み口を有していることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の空気調和機。
    

Images