JP6624851B2 - 空気調和機およびその室内機 - Google Patents

Description

本発明は、空気調和機およびその室内機に関する。

近年特に、省エネルギ性の高い空気調和機が求められている。そのため、空気調和機の熱交換器の熱交換効率をさらに高めることが必要とされている。
なかでも室内機に搭載される室内熱交換器の伝熱性能を高める手段として、室内熱交換器を前面側熱交換器と背面側熱交換器とに分割し、これらを上部で組み合わせて逆Ｖ字形状に形成して送風ファンを取り囲むように配置した構成が知られている。この構成では、限られたスペースの中で室内熱交換器の伝熱面積を拡大することによって、室内熱交換器の熱交換効率が向上する。
この種の空気調和機の例が特許文献１に開示されている。

また、特許文献１には、「空気調和機の室内機において、前面側熱交換器および背面側熱交換器を、配置上の関係等から両熱交換器の上端部間に所定の隙間が存するように配設した構成としているものが存在する。この場合、前面側熱交換器と背面側熱交換器との間の隙間から、空気が室内熱交換器をバイパスして流れないように、該隙間に対して遮風板を設置している」と記載されている（段落［０００３］参照）。
さらに、特許文献１には、「…遮風板２４は、前面側熱交換器１７Ｃまたは背面側熱交換器１７Ｄのいずれか一方側に向って下向きに傾斜された傾斜面２７Ａを有し、該傾斜面２７Ａの最低部位に結露水を排出する排水孔２８が一方側熱交換器１７Ｃまたは１７Ｄと接するように設けられている。」と記載されている（要約参照）。

特開２０１０−１２１８２６号公報

特許文献１に記載の技術は、遮風板（板状体）上で結露水が発生した場合、それを一方側熱交換器に向って下方に傾斜した傾斜面に沿って排水孔に導き、排水孔から一方側熱交換器の表面へ流出させ、当該熱交換器の表面を流下させて排出することを企図している。

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、板状体上で発生した結露水が、遮風板の長手方向に並んで形成された複数の排水孔の間の領域で滞留してしまうおそれがある。このため、板状体上に滞留した結露水が冷風中に飛散して冷風とともに室内に飛び出すおそれがある。また、この滞留した結露水に細菌が発生するおそれもある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、前面側熱交換器および背面側熱交換器の上部間に設置されている板状体上に発生する結露水をより効率的に排出できる空気調和機およびその室内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の室内機は、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室内空気と冷媒との間で熱交換する室内熱交換器と、前記室内熱交換器の空気流れの下流側に配置され、室内空気を前記空気吸込口から前記筐体の内部に取り込んで前記室内熱交換器を経て前記空気吹出口から室内に排出する送風ファンと、を備え、前記室内熱交換器は、前面側熱交換器と該前面側熱交換器よりも後方に配置されている背面側熱交換器とを上部で組み合わせて構成されており、前記前面側熱交換器および前記背面側熱交換器の上部間に、前記室内熱交換器の長手方向に沿って延在する板状体が設置されており、前記板状体は、該板状体の長手方向の端部に向かって下方に傾斜しているとともに前記前面側熱交換器側から前記背面側熱交換器側に向かって下方に傾斜している傾斜面を有する傾斜部と、前記傾斜部の前記前面側熱交換器側に連設されている前片部と、前記傾斜部の前記背面側熱交換器側に連設されている後片部と、を備え、前記室内熱交換器の側方から見て下側にへこんだ凹形状を呈していることを特徴とする。

また、本発明に係る空気調和機は、前記した空気調和機の室内機と、冷媒を圧縮する圧縮機、室外空気と冷媒との間で熱交換する室外熱交換器、および冷媒を膨張させる膨張弁を有する室外機と、を備える。

本発明によれば、前面側熱交換器および背面側熱交換器の上部間に設置されている板状体上に発生する結露水をより効率的に排出できる空気調和機およびその室内機を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る空気調和機の構成を模式的に示す図である。 室内熱交換器の構成を模式的に示す分解斜視図である。 空気調和機の室内機の概略縦断面図である。 室内熱交換器の上部の構成を示す拡大側面図である。 板状体の概略斜視図である。 室内熱交換器の概略正面図である。 室内熱交換器を筐体に固定する構造を説明するための図である。 第２実施形態における板状体の概略斜視図である。 第２実施形態における室内熱交換器の概略正面図である。 第３実施形態における室内熱交換器の上部の構成を示す拡大断面図である。

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、共通する部材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実施形態〕
まず、図１〜図７を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る空気調和機１００の構成を模式的に示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る空気調和機１００は、室外機１と、室内機２と、を備えている。

室外機１は、冷媒を圧縮する圧縮機３と、冷媒の流れの向きを切り替える四方弁４と、室外空気と冷媒との間で熱交換する室外熱交換器５と、室外空気を室外機１の内部に取り込むプロペラファン６と、冷媒を膨張させる膨張弁７と、を備えている。

室内機２は、室内空気と冷媒との間で熱交換する室内熱交換器８と、室内空気を室内機２の内部に取り込む送風ファンとしての貫流ファン９と、を備えている。

また、圧縮機３、四方弁４、室外熱交換器５、膨張弁７、および、室内熱交換器８は、配管１０で接続されており、配管１０を介して冷媒が各機器を循環することができるようになっている。冷媒としては、Ｒ４１０ＡやＲ３２等の冷媒が使用され得る。

空気調和機１００の冷房運転時において、四方弁４は、図１の実線で示すような接続状態とされる。この場合、圧縮機３から吐出された冷媒は、室外熱交換器５、膨張弁７、室内熱交換器８の順に流れ、再び圧縮機３に循環するようになっている（図１の実線矢印参照）。一方、空気調和機１００の暖房運転時において、四方弁４は、図１の破線で示すような接続状態とされる。この場合、圧縮機３から吐出された冷媒は、室内熱交換器８、膨張弁７、室外熱交換器５の順に流れ、再び圧縮機３に循環するようになっている（図１の破線矢印参照）。

室外機１の内部では、室外空気がプロペラファン６によって吸引されて室外熱交換器５を通過することによって、室外空気と冷媒との間で熱交換が行われるようになっている。また、室内機２の内部では、室内空気が貫流ファン９によって吸引されて室内熱交換器８を通過することによって、室内空気と冷媒との間で熱交換が行われるようになっている。そして、空気調和機１００は、冷媒と熱交換することによって加熱または冷却された室内空気である調和空気を吹出して、室内の空調を行うようになっている。

次に、室内機２の内部に配置される室内熱交換器８の構造について、図２を参照して説明する。図２は、室内熱交換器８の構成を模式的に示す分解斜視図である。図２では、説明の都合上、伝熱管１２がフィン１１の延伸方向に１列に並んだ構成が記載されているが、実際には、伝熱管１２がフィン１１の延伸方向に並ぶ列が複数列（図３参照）設けられた構成が採用されている。

図２に示すように、室内熱交換器８は、いわゆるクロスフィンチューブ式熱交換器である。すなわち、室内熱交換器８を構成する前面側熱交換器２０および背面側熱交換器２１（図３参照）は、間隔をあけて積層して配置されている複数のアルミニウム製の板状のフィン１１と、該フィン１１に設けられている孔に挿入されている銅製の伝熱管１２と、をそれぞれ有している。具体的には、室内熱交換器８は、複数のフィン１１を、Ｕ字状に曲げられた伝熱管１２がその開口端部側から貫くようにして構成されている。そして、フィン１１に挿入された伝熱管１２を液圧または機械的に拡管することによって、フィン１１と伝熱管１２とが密着する。また、伝熱管１２の開口端部には、継手部品としてのリターンベンド１３等が溶接される。このようにして、冷媒の流路が構成されている。

次に、室内機２の内部構造について、図３〜図７を参照して説明する。図３は、空気調和機１００の室内機２の概略縦断面図である。図３では、図示の簡略化のため、一部の部材の記載を省略している。なお、図３に示すように、室内側（正面側）が「前」、壁側（背面側）が「後」に対応している。

図３に示すように、室内機２は、筐体１４と、前面パネル１５と、エアフィルタ１６とを備えて構成されている。そして、これらにより形成される空間内（室内機２内）に、室内熱交換器８と貫流ファン９とが備えられている。

筐体１４は、空気吸込口１７と空気吹出口１８とを有している。室内熱交換器８は、空気吸込口１７から筐体１４の内部に吸い込まれた室内空気と、冷媒との間で熱交換するようになっている。

前面パネル１５は、下端部を支点として駆動モータ（図示せず）によって回動可能に取り付けられている。前面パネル１５は、空気調和機１００の運転時に、上端部が前方に傾くように回動することによって、開くように構成されている。

貫流ファン９は、室内熱交換器８の空気流れの下流側に該室内熱交換器８によって、下面側以外がほぼ囲まれて配置されている。この貫流ファン９は、室内空気を空気吸込口１７から筐体１４の内部に取り込んで、室内熱交換器８を経て空気吹出口１８から室内に排出するように構成されている。

すなわち、室内空気は、室内機２の上方の空気吸込口１７から、貫流ファン９の回転により生じる空気流れによって、室内機２（筐体１４）内に取り込まれるようになっている。そして、取り込まれた空気は、室内熱交換器８において加熱又は冷却された後、室内機２の下方の空気吹出口１８から室内に供給されるようになっている。これにより、室内の空気調和が行われる。

室内熱交換器８は、前面側熱交換器２０と背面側熱交換器２１とを別々に製造し、これらを上部で組み合わせて、逆Ｖ字形状（上方に窄まる形状）に構成されている。また、前面側熱交換器２０は、貫流ファン９の前面側を囲うように湾曲している。前面側熱交換器２０よりも後方に配置されている背面側熱交換器２１は、略直線状に形成されている。前面側熱交換器２０および背面側熱交換器２１のいずれも、伝熱管１２がフィン１１の延伸方向に複数列（ここでは２列）に並ぶように形成されている。このように伝熱管１２を複数列配置することで、限られた室内機２の筐体１４の寸法内で伝熱面積を大きくし、省エネルギ性の向上を図っている。

室内熱交換器８の下方には、露受け皿１９が配置されている。露受け皿１９は、室内熱交換器８の表面で結露して室内熱交換器８に沿って流れる結露水を受けて回収する。露受け皿１９には、結露水を外部に排出するためのドレンホース（図示せず）が接続されている。

本実施形態では、室内機２の高さ方向寸法を小さくして小型化するために、室内熱交換器８は、逆Ｖ字形状の頂点部がカットされた形状を呈している。このため、室内熱交換器８の上部、すなわち前面側熱交換器２０の上部と背面側熱交換器２１の上部との間には隙間Ｓが存在している。

この隙間Ｓを塞がなければ、隙間Ｓを通る流入空気量が増大して室内熱交換器８内の風速分布が不均一になるとともに、冷房運転時には熱交換されない室内空気が隙間Ｓを通って流入し、貫流ファン９に結露が生じてしまう。
このため、前面側熱交換器２０および背面側熱交換器２１の上部間には、室内熱交換器８の長手方向（図３の紙面に垂直な方向：左右方向）に沿って延在する板状体３０が設置されている。板状体３０は、前面側熱交換器２０と背面側熱交換器２１との間の隙間Ｓを通って空気が下流側へ流入することを抑制する機能を有している。

図４は、室内熱交換器８の上部の構成を示す拡大側面図である。なお、図４では、エアフィルタ１６の格子状の枠が示されている。図５は、板状体３０の概略斜視図である。図６は、室内熱交換器８の概略正面図である。

図４〜図５に示すように、板状体３０は、該板状体３０の長手方向の端部に向かって下方に傾斜している傾斜面３２を有する傾斜部３１と、傾斜部３１の前側に連設されている前片部３３と、傾斜部３１の後側に連設されている後片部３４と、を備えている。

図５〜図６に示すように、傾斜面３２は、板状体３０の長手方向の一方の端部（ここでは左側端部）から他方の端部（ここでは右側端部）に向かって下方に傾斜している。ただし、傾斜面３２は、板状体３０の右側端部から左側端部に向かって下方に傾斜していてもよい。

また、図４〜図５に示すように、板状体３０の傾斜面３２は、前面側熱交換器２０側から背面側熱交換器２１側に向かって下方に傾斜している。

前片部３３は、前面側熱交換器２０のフィン１１における略水平あるいは僅かに後方に向けて低くなるように傾斜した上端縁にほぼ沿って配置されており、後片部３４は、背面側熱交換器２１のフィン１１における前方に向けて低くなるように傾斜した上端縁にほぼ沿って配置されている。このように、前片部３３、傾斜部３１および後片部３４を備える板状体３０は、室内熱交換器８の側方から見て下側にへこんだ凹形状を呈している。

また、板状体３０は、該板状体３０の前片部３３の前端縁が内側（下方側）に屈曲して形成されている前側係合部３６と、該板状体３０の後片部３４の後端縁が内側に屈曲して形成されている後側係合部３７と、を有している。前側係合部３６および後側係合部３７は、板状体３０の長手方向の全長にわたって形成されている。一方、前面側熱交換器２０のフィン１１の上端縁には、板状体３０の前側係合部３６が入り込んでいる前側溝１１ａが形成されており、背面側熱交換器２１のフィン１１の上端縁には、板状体３０の後側係合部３７が入り込んでいる後側溝１１ｂが形成されている。

図７は、室内熱交換器８を筐体１４に固定する構造を説明するための模式図である。
図７に示すように、室内熱交換器８を構成する前面側熱交換器２０および背面側熱交換器２１は、熱交換器固定部品４０を介して筐体１４に固定されている。具体的には、前面側熱交換器２０および背面側熱交換器２１を両側から挟み込むようにその側方両端部に熱交換器固定部品４０が取り付けられているとともに、熱交換器固定部品４０が筐体１４に取り付けられている。熱交換器固定部品４０は、室内熱交換器８の長手方向の端面に平行なブーメランのような形状（略逆Ｖ字形状）の板状部材と、これの内側縁部から軸方向（室内熱交換器８の長手方向）外側に延伸する筒の一部を呈する形状のカバー部材と、を有している。
なお、板状体３０は、その長手方向の端部において、支持片３９を介して熱交換器固定部品４０に取り付けられている。

次に、前記したように構成された本実施形態の作用効果について説明する。
空気調和機１００の冷房運転時には、室内空気が貫流ファン９によって室内機２の内部に吸引されて室内熱交換器８を通過することによって冷却され、冷却された空気が室内に向けて吹き出される。このとき、室内熱交換器８を構成する前面側熱交換器２０および背面側熱交換器２１の上部間に設置されている板状体３０が、室内熱交換器８によって冷やされるため、板状体３０の表面に結露水が生じる。

本実施形態では、板状体３０は、該板状体３０の長手方向の端部に向かって下方に傾斜している傾斜面３２を有しているため、板状体３０上に発生した結露水は、図６に示すように、室内熱交換器８の側方端部に向かって矢印Ｒ方向に流れる。そして、室内熱交換器８の側方端部に到達した結露水は、板状体３０の側方端縁から滴下して、外部に排出される。具体的には、図７に示すように、板状体３０の側方端縁から滴下した結露水は、熱交換器固定部品４０を伝わって矢印Ａ方向に流れて露受け皿１９で受けられ、露受け皿１９からドレンホース（図示せず）を介して外部に排出される。

したがって、本実施形態によれば、前面側熱交換器２０および背面側熱交換器２１の上部間に設置されている板状体３０上に発生する結露水を滞留させることなく、より効率的に排出することができる。これにより、板状体３０上に滞留した結露水が冷風中に飛散して冷風とともに室内に飛び出すことや、滞留した結露水に細菌が発生することを抑制することが可能となる。

また、本実施形態では、傾斜面３２は、板状体３０の長手方向の一方の端部から他方の端部に向かって下方に傾斜しているため、板状体３０を簡易な形状とすることができ、製作も容易となる。

また、本実施形態では、板状体３０の傾斜面３２は、前面側熱交換器２０側から背面側熱交換器２１側に向かって下方に傾斜している。このような構成によれば、例えば板状体３０の下面に結露水が付いた場合でも、結露水は板状体３０を伝わって背面側熱交換器２１に流れ落ちるため、板状体３０から直接下方に滴下することはない。なお、背面側熱交換器２１に流れ落ちた結露水は、背面側熱交換器２１を伝わって露受け皿１９で受けられる。

また、本実施形態では、板状体３０は、室内熱交換器８の側方から見て下側にへこんだ凹形状を呈している。したがって、板状体３０上に発生する結露水を凹形状を呈する部分の底部に集めつつ、板状体３０の長手方向の端部に向かって下方に傾斜している傾斜面３２に沿ってスムーズに流すことができる。また、凹形状の内側に空間が確保されるため、板状体３０の上面に付いた結露水が、室内熱交換器８の上方に配置されているエアフィルタ１６の格子状の枠へ付着するのを防止することができる。これにより、エアフィルタ１６の取外し時の水飛びや、細菌の発生等をより抑制することができる。

また、本実施形態では、板状体３０の前側係合部３６が前面側熱交換器２０のフィン１１に形成されている前側溝１１ａに入り込んでいるとともに、板状体３０の後側係合部３７が背面側熱交換器２１のフィン１１に形成されている後側溝１１ｂに入り込んでいる。したがって、板状体３０の反りによって板状体３０の前端および後端が多少浮き上がったとしても、前側係合部３６および後側係合部３７がフィン１１の上端縁から上方に離れることがないため、熱交換されない空気の下流側への流入をより抑制できる。

〔第２実施形態〕
次に、図８〜図９を参照して、本発明の第２実施形態について、前記した第１実施形態と相違する点を中心に説明し、共通する点の説明を省略する。
図８は、第２実施形態における板状体３０ａの概略斜視図である。図９は、第２実施形態における室内熱交換器８の概略正面図である。

図８〜図９に示すように、傾斜面３２ａは、板状体３０ａの長手方向の中央部４３から一方の端部（ここでは左側端部）に向かって下方に傾斜している第１傾斜面４１と、中央部４３から他方の端部（ここでは右側端部）に向かって下方に傾斜している第２傾斜面４２と、を有している。

第２実施形態では、板状体３０ａ上に発生した結露水は、図９に示すように、室内熱交換器８の側方両端部に向かって矢印Ｒ方向と矢印Ｌ方向とに分かれて流れる。
このような第２実施形態によれば、傾斜面３２ａの第１傾斜面４１および第２傾斜面４２のそれぞれは、第１実施形態の傾斜面３２（図６参照）よりも、長手方向の長さが短く傾斜角度が大きくなる。このため、結露水を左右に分けて板状体３０ａ上で滞留させることなく、さらに効率的に排出することができる。

〔第３実施形態〕
次に、図１０を参照して、本発明の第３実施形態について、前記した第１実施形態と相違する点を中心に説明し、共通する点の説明を省略する。図１０は、第３実施形態における室内熱交換器８の上部の構成を示す拡大断面図である。

図１０に示すように、板状体３０ｂにおける傾斜面３２の背面側熱交換器２１側の端縁部に、板状体３０ｂを貫通している孔３８が設けられている。孔３８は、例えば、板状体３０ｂの長手方向に複数並んで形成されている。
第３実施形態では、板状体３０ｂ上に発生した結露水を、板状体３０の側方端縁からだけではなく、孔３８を通して背面側熱交換器２１にも流すことができる。また、傾斜面３２が板状体３０ｂの長手方向の端部に向かって下方に傾斜しているため、結露水が板状体３０ｂの長手方向の端部に向かって流れて孔３８に導入されやすくなる。
なお、背面側熱交換器２１に流れた結露水は、背面側熱交換器２１を伝わって露受け皿１９で受けられる。
したがって、第３実施形態によれば、結露水を板状体３０ｂ上で滞留させることなく、さらに効率的に排出することができる。

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に限定されるものではなく、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。

１ 室外機
２ 室内機
３ 圧縮機
５ 室外熱交換器
７ 膨張弁
８ 室内熱交換器
９ 貫流ファン（送風ファン）
１１ フィン
１１ａ 前側溝
１１ｂ 後側溝
１２ 伝熱管
１４ 筐体
１７ 空気吸込口
１８ 空気吹出口
１９ 露受け皿
２０ 前面側熱交換器
２１ 背面側熱交換器
３０，３０ａ，３０ｂ 板状体
３２，３２ａ 傾斜面
３６ 前側係合部
３７ 後側係合部
３８ 孔
４０ 熱交換器固定部品
４１ 第１傾斜面
４２ 第２傾斜面
４３ 中央部
１００ 空気調和機

Claims (6)

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室内空気と冷媒との間で熱交換する室内熱交換器と、
   前記室内熱交換器の空気流れの下流側に配置され、室内空気を前記空気吸込口から前記筐体の内部に取り込んで前記室内熱交換器を経て前記空気吹出口から室内に排出する送風ファンと、を備え、
   前記室内熱交換器は、前面側熱交換器と該前面側熱交換器よりも後方に配置されている背面側熱交換器とを上部で組み合わせて構成されており、
   前記前面側熱交換器および前記背面側熱交換器の上部間に、前記室内熱交換器の長手方向に沿って延在する板状体が設置されており、
   前記板状体は、該板状体の長手方向の端部に向かって下方に傾斜しているとともに前記前面側熱交換器側から前記背面側熱交換器側に向かって下方に傾斜している傾斜面を有する傾斜部と、前記傾斜部の前記前面側熱交換器側に連設されている前片部と、前記傾斜部の前記背面側熱交換器側に連設されている後片部と、を備え、前記室内熱交換器の側方から見て下側にへこんだ凹形状を呈していることを特徴とする空気調和機の室内機。
2. 前記傾斜面は、前記板状体の長手方向の一方の端部から他方の端部に向かって下方に傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機の室内機。
3. 前記傾斜面は、前記板状体の長手方向の中央部から一方の端部に向かって下方に傾斜している第１傾斜面と、前記中央部から他方の端部に向かって下方に傾斜している第２傾斜面と、を有することを特徴とする請求項１に記載の空気調和機の室内機。
4. 前記板状体における前記傾斜面の前記背面側熱交換器側の端縁部に、前記板状体を貫通している孔が設けら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の室内機。
5. 前記板状体は、該板状体の前端縁が内側に屈曲して形成されている前側係合部と、該板状体の後端縁が内側に屈曲して形成されている後側係合部と、を有し、
   前記前面側熱交換器および前記背面側熱交換器は、間隔をあけて配置されている複数の板状のフィンと、該フィンに設けられている孔に挿入されている伝熱管と、をそれぞれ有し、
   前記前面側熱交換器の前記フィンには、前記板状体の前記前側係合部が入り込んでいる前側溝が形成されており、前記背面側熱交換器の前記フィンには、前記板状体の前記後側係合部が入り込んでいる後側溝が形成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の室内機。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の空気調和機の室内機と、
   冷媒を圧縮する圧縮機、室外空気と冷媒との間で熱交換する室外熱交換器、および冷媒を膨張させる膨張弁を有する室外機と、を備える空気調和機。

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