JPH10246455A - 空気調和機用室内機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空気調和機用室内機において、小形コンパク
トで熱交換効率が高く、エネルギー効率（＝能力／入
力）が大きくなる構造を提供する。 【解決手段】 空気調和機用室内機における熱交換器
を、送風機（３）の周囲に逆Ｖ字形となるように、上部
傾斜背面熱交換器（４ａ）と上部傾斜前面熱交換器（４
ｂ）、そして、平板状の前面熱交換器（４ｃ）を設置し
て構成し、さらに、これら熱交換器（４ａ、４ｂ、４
ｃ）では、冷媒通路となるパイプ（Ｐ）の配列の中央部
にスリット（Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ）を形成して少なくとも
風上側と風下側に熱的に分離し、冷房時において、冷媒
が、上部傾斜背面熱交換器（４ａ）の風上側から風下側
へ、上部傾斜前面熱交換器（４ｂ）の風上側から風下側
へ、そして、前面熱交換器（４ｃ）の風上側から風下側
へ順次流動するように構成し、これにより、冷媒と空気
の流れが対向流型の熱交換器とすることにより、熱交換
性能を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、室内の空気を最適
に調和する空気調和機に係り、特に、ヒートポンプ式の
空気調和機として使用する場合において、暖房性能を向
上させるのに好適な空気調和機用室内機に関する。

【０００２】

【従来の技術】室内の空気を最適に調和するための空気
調和機、特に、室内に設置される空気調和機用室内機
（室内機）は、そのデザイン性に優れた形状が強く要求
されており、また、その取り付けスペースの点からも、
小形でスリムな形状が要求されるようになってきてい
る。このような要求に対応する案としては、例えば実公
平７−４２００９号公報にも示されるように、熱交換器
を水平方向に三分割し、これらをファンの回りに多段に
折り曲げて配置するようにした構造の空気調和機用室内
機が知られている。

【０００３】これに対し、上記の要求に対応するために
は、上述の熱交換器の多段配置だけには限られず、室内
機に設置される熱交換器の性能を向上することができれ
ば、やはり、熱交換器自体は小形でも良くなり、そのた
め、室内機を小形でスリムにするという初期の目的を達
成することができる。そこで、かかる熱交換器自体の性
能向上策としては、例えば、特公昭６２−１３５７４号
公報では、熱交換器内の液冷媒の過冷却を行わせる部分
の冷媒配管を他部配管部よりも細くしたり、あるいは、
過冷却を行わせる部分を分割して設置したりしたする構
造が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、最近で
は、上述のデザイン性からの要求だけに限られず、更
に、省エネルギーという要求も非常に強くなってきてお
り、空気調和機の室内機としては上記の小形でスリムで
あることと共に、高性能な室内機が必要となってきてい
る。

【０００５】そこで、本発明の目的は、空気調和機用室
内機において、小形で省エネルギー性を発揮するのに適
した配置構造を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明による
空気調和機用室内機では、吸込口グリル（６）と吐出口
（７）との間に熱交換器（４ａ、４ｂ、４ｃ）、送風機
（３）を配置してなる空気調和機用室内機において、前
記送風機（３）の上面側には、逆Ｖ字形となるように傾
斜して配置した上部傾斜背面熱交換器（４ａ）と上部傾
斜前面熱交換器（４ｂ）とを設置し、前記送風機（３）
の前面側には、平板状の前面熱交換器（４ｃ）を設置
し、かつ、前記熱交換器（４ａ、４ｂ、４ｃ）は、それ
ぞれ、その冷媒通路となるパイプの配列に基づいて、少
なくとも風上側と風下側に熱的に分離し、前記パイプの
配列を、冷房時において、冷媒が、前記逆Ｖ字形の上部
傾斜背面熱交換器（４ａ）の風上側から風下側へ、前記
逆Ｖ字形の上部傾斜前面熱交換器（４ｂ）の風上側から
風下側へ、そして、前記平板状の前面熱交換器（４ｃ）
の風上側から風下側へ順次流動するように構成した。

【０００７】また、本発明によれば、上記の空気調和機
用室内機において、前記送風機（３）の前面側に設置し
た前面熱交換器（４ｃ）の熱交換能力を、前記送風機
（３）の上面側に設置した上部傾斜背面熱交換器（４
ａ）と上部傾斜前面熱交換器（４ｂ）との熱交換能力よ
りも大きくした。

【０００８】また、本発明によれば、上記の空気調和機
用室内機において、前記送風機（３）の前面側に設置し
た前面熱交換器（４ｃ）のパイプ配列数を、前記送風機
（３）の上面側に設置した上部傾斜背面熱交換器（４
ａ）と上部傾斜前面熱交換器（４ｂ）のパイプ配列数よ
りも多くした。

【０００９】さらに、本発明によれば、上記の空気調和
機用室内機において、前記送風機（３）の前面側に設置
した前面熱交換器（４ｃ）のフィン間の幅を、前記送風
機（３）の上面側に設置した上部傾斜背面熱交換器（４
ａ）と上部傾斜前面熱交換器（４ｂ）のフィン間の幅よ
りも小さくした。

【００１０】すなわち、本発明の空気調和機用室内機で
は、ファンの上部には逆Ｖ字形に配置した熱交換器を設
置し、その熱交換器の性能向上のために、その前後列の
パイプの間を熱的に連結しているフィンを熱的に分割し
て遮断する。具体的には、前後列のパイプの中央部のフ
ィンにスリットを設け、熱的に遮断する。これにより、
各熱交換器を、フィン間に流れる空気流に対して風上と
風下とに熱的に分割し、これにより、対向流型の熱交換
器とする。このことにより、各熱交換器の熱交換性能を
向上させることが出来る。

【００１１】また、本発明の空気調和機用室内機では、
前面側の熱交換器は、前記逆Ｖ字形熱交換器よりも風の
流れが多い位置のために、そのパイプ列数を増やし、更
に、熱交換器の性能向上のために、前後列のパイプ中央
部のフィンには、上記の熱的遮断となるように分割する
ためのスリットを設け、対向流型の熱交換器とすること
により、熱交換性能を向上させるように構成したもので
ある。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を、
添付の図面を参照しながら詳細に説明する。まず、図１
は、本発明に係るヒートポンプ式空気調和機の室内機の
内部構造を示す断面と、この室内機を含む空気調和機の
冷凍サイクルを示している。

【００１３】この図１において、空気調和機用室内機１
は、プラスチック等からなる箱体２の内部に、いわゆ
る、貫流ファンからなる送風機３、さらには、この送風
機３の周囲に配置された熱交換器４ａ、４ｂ、４ｃ（上
部傾斜背面熱交換器４ａ、上部傾斜前面熱交換器４ｂ、
前面熱交換器４ｃ）などを配置している。また、この箱
体２の内部には、さらに、運転時に熱交換器４ａ、４
ｂ、４ｃに付着して滴下する露を受けるための露受皿
５、５が設けられ、さらに、箱体２の上面及び前面に
は、室内空気を吸い込むための吸込グリル６ｆ、６ｕ
が、さらには、その下部には吐出口７が形成されてい
る。また、上記の空気調和機用室内機１の構成では、送
風機３の働きにより、被空調空間である室内の空気は、
風として図中に矢印Ａａ、Ａｂ、Ａｃで示すような流線
で流れる。

【００１４】一方、図からも明らかなように、被空調空
間の外部、すなわち、被空調室外に配置される室外機１
０は、圧縮機１１、四方弁１２、熱交換器１３、減圧器
１４、そして送風機１５より構成されている。

【００１５】ここで、再び、本発明の空気調和機用室内
機１の構造について、図１を用いて、更に詳しく説明す
ると、この室内機１の内部には、送風機３の上部に、熱
交換器４ａ、４ｂ（すなわち、上部傾斜背面熱交換器４
ａと、上部傾斜前面熱交換器４ｂ）が逆Ｖ字形となるよ
うに設置されている。そして、これら熱交換器４ａ、４
ｂでは、図中に矢印で示した風の方向に対し、その風上
側と風下側に２列に配置された冷媒通流管であるパイプ
の間、すなわち、これら２列のパイプの間の中央部でフ
ィンを分割するように、スリットＳａ、Ｓｂが設けられ
ている。

【００１６】また、図にも明らかなように、送風機３の
前面には、上述の逆Ｖ字形熱交換器４ａ、４ｂよりもパ
イプの列びが多い熱交換器４ｃ（すなわち、逆Ｖ字形熱
交換器４ａ、４ｂの２列のパイプに対し、熱交換器４ｃ
では３列）、熱交換面積のより大きい熱交換器が設置さ
れている。そして、この熱交換器４ｃでも、やはり、３
列に並んだ風上側、中央部、風下側のパイプのそれぞれ
の中央部を分割するように、フィンにスリットＳｃが設
けられている。なお、これらのフィンに形成したスリッ
トＳａ、Ｓｂ、Ｓｃは、後に述べる図２にも示す。

【００１７】なお、上記に説明した室内機１の内部構造
において、室内機１内の上部に収納されている熱交換器
４ａ、４ｂ（上部傾斜背面熱交換器４ａ、上部傾斜前面
熱交換器４ｂ）が逆Ｖ字形状に設けられているのは、室
内機１の高さを低いものとするためである。また、送風
機３の前面に設置された熱交換器４ｃのパイプが３列と
なっているのは、送風機３により送風される風におい
て、送風機３の前面の吸込グリル６ｆを流れる風Ａｃ
は、上面の吸込グリル６ｕの部分を通して流れ込む風Ａ
ａ、Ａｂより多いためである。すなわち、前面側の熱交
換器４ｃには、上面側の熱交換器４ａ、４ｂを流れる風
Ａａ、Ａｂより多量の風Ａｃが流れ、そのため、温度効
率が悪くなって熱交換器としての性能（熱交換能力）が
低下するのを防止するためである。

【００１８】さらに、これらの熱交換器４ａ、４ｂ、４
ｃにおいて、それぞれのフィンにスリットＳａ、Ｓｂ、
Ｓｃが設けてあるのは、風上側のパイプ部分のフィンと
風下側のパイプ部分のフィンとを分割することにより、
これらの熱交換器４ａ、４ｂ、４ｃを熱的に前後の列部
分に分割し（但し、熱交換器４ｃでは前列部、中央列
部、後列部）、これら前後列の間でフィンを介しての熱
伝導を行わせないようにする。そして、このことによ
り、熱交換器に流れる空気流に対して直角な方向に温度
域の異なる複数の熱交換器の層を形成し、すなわち、冷
媒と空気の流れを対向流的（型）に構成して、熱交換器
の熱交換効率を向上させるためである。

【００１９】なお、ここで言うスリツトＳａ、Ｓｂ、Ｓ
ｃは、上記の熱交換器４ａ、４ｂ、４ｃにおいて前後列
部、あるいは、前列部、中央列部、後列部を互いに熱的
に分離するものであり、必ずしも、風上側と風下側のフ
ィンを完全に分割するものだけには限定されることはな
く、例えば、熱交換器の生産性向上のためには、熱の移
動が多少は生じるが、フィンの一部に互いに接触部が残
る構造（一部を残して切断する構造）であってもよい。
また、スリツトＳａ、Ｓｂ、Ｓｃは、例えば、図５
（Ａ）に示すように、プレス加工などでフィン１００を
断続的に切断する方法、図５（Ｂ）に示すように、細長
いスリット穴１０１を打ち抜く方法、または、図５
（Ｃ）に示すように、ミシン目状の切り込み１０２を設
ける方法など、一部の接続部を残して切断する等、適
宜、選択できるのは勿論である。さらに、図６（Ａ）及
び図６（Ｂ）に示すように、「Ｖ」字状あるいは「Ｕ」
字状の溝１０３をフィン１００の両面、あるいは、片面
に形成して熱的にほぼ完全に、もしくは、熱伝導を小さ
くして区画する方法も可能である。

【００２０】続いて、上記に詳細に説明した空気調和機
用室内機の動作について説明する。まず最初に、冷房運
転時について説明する。

【００２１】この冷房運転時においては、空気調和機の
冷凍サイクル内の冷媒は、図中に実線の矢印で示す方向
に流れる。すなわち、室外機１０の圧縮機１１を出た高
温高圧冷媒は、室外機１０にある熱交換器１３で凝縮さ
れ、この凝縮された液冷媒が、減圧器１４で減圧されて
低温低圧の冷媒となり、連結用のパイプ１６を介して室
内機１の熱交換器に流入する。具体的には、この低温低
圧の冷媒は、まず、熱交換器４ａに流入し、熱交換器４
ｂへ流れ、その後、熱交換器４ｃの順に流れて、それぞ
れ、送風機３により送風される室内の空気である風から
熱を吸収し、室内を冷却して室外機１０に戻る。

【００２２】この時、冷媒の温度は、熱交換器の入口側
より出口側の方が、圧力の低下があるために冷媒の飽和
温度も下がる。従って、冷媒の上流側を熱交換器の風上
側に設置した方が、対向流型の熱交換器となり、熱交換
効率も良くなる。そこで、図からも明らかなように、熱
交換器へ導かれた冷媒は、まず、上部傾斜背面熱交換器
４ａの風上側から風下側を通り、次に、上部傾斜前面熱
交換器４ｂの風上側から風下側を通り、さらに、前面熱
交換器４ｃの風上側から中央部を、そして風下側を通る
ように配管されている。

【００２３】次に、暖房運転時について説明すると、冷
媒の流れは、図中に破線の矢印で示すように、まず、室
外機１０側の四方弁９、パイプ１６を通って、室内機１
の熱交換器４ｃ、４ｂ、４ａの順に流れて液冷媒とな
り、再びパイプ１６を通って、室外機１０側の減圧器１
４で減圧されて低温低圧の冷媒となる。この低温低圧の
冷媒は、熱交換器１３で外気から吸熱し、圧縮機１１に
戻る。

【００２４】この時、室内機１の熱交換器４ｃの入口部
には高温高圧のガス冷媒が流れ、順次、風上側のパイプ
へ流れ込むに従って、この高温高圧の冷媒の温度も下が
り、飽和冷媒の２相流となる。その後、最後に、熱交換
器４ａの出口部分では、過冷却された液冷媒となる。そ
のため、この上部傾斜背面熱交換器４ａにおいては、上
述したように、風下側のパイプと風上側のパイプとの間
のフィンにスリットＳａを設けることにより、上部傾斜
背面熱交換器４ａの出口部分で、より過冷却した液冷媒
とすることができる。このように、室内機１の複数の熱
交換器を風上側と風下側に熱的に分離することにより、
冷媒と空気の流れを対向流的に構成して、熱交換効率を
向上させ、従って、熱交換器の性能は約２０％以上と、
大幅に向上することが可能になる。

【００２５】続いて、図２は、上記の本発明の実施の形
態であるヒートポンプ式空気調和機の室内機で使用され
ている熱交換器４の斜視図であり、これは一般にクロス
フィンチューブ型熱交換器と呼ばれており、この図中に
おいて、符号１３はこの熱交換器を構成するフィンを、
また、符号Ｐはパイプを示している。そして、上記のス
リットＳａ、Ｓｂ、Ｓｃは、それぞれの熱交換器４ａ、
４ｂ、４ｃを構成する各々のフィン１３に形成される。

【００２６】また、図３は、上記の本発明の実施の形態
であるヒートポンプ式空気調和機の室内機で使用されて
いる送風機３の羽根形状であり、貫流ファンと呼ばれて
いる。この貫流ファンは、より具体的には、円筒形の羽
根車の周囲には小さいブレードが多数設置されて構成さ
れている。

【００２７】なお、上記の本発明の実施の形態になるヒ
ートポンプ式空気調和機の室内機では、上記図２に示し
たようなクロスフィンチューブ型熱交換器と、上記図３
に示したような貫流ファン送風機との組合せにおいて、
送風機３の前面に設けた前面側の熱交換器４ｃを、上面
側に設けた熱交換器４ａ、４ｂよりも、その並列に配置
したパイプ列数において変化させている。すなわち、前
面側の熱交換器４ｃのパイプ列数を３、そして、上面側
の熱交換器４ａ、４ｂのパイプ列数を２としている。し
かしながら、上記のパイプ列の数だけに限らず、その
他、例えば、更にフィンピッチも変化させることによっ
ても、それぞれの熱交換器４ａ、４ｂ、４ｃを流れる風
量Ａａ、Ａｂ、Ａｃの分配を適正に調整することがで
き、これにより、熱交換性能の向上を計ることが可能に
なる。この図２の実施の形態では、熱交換器４ｂのフィ
ンの幅Ｆｂと、熱交換器４ｃのフィンの幅Ｆｃとを、Ｆ
ｂ≦Ｆｃとしている。

【００２８】さらに、図４には、前面側の熱交換器４ｃ
と上面側の熱交換器４ａ、４ｂとのパイプ列数を同じに
し（パイプ列数＝２）、一方、フィン１３のピッチＦ
を、前面側の熱交換器４ｃの方のピッチＦｃを、上面側
の熱交換器４ａ、４ｂのピッチＦｂ（但し、ここでは、
Ｆａ＝Ｆｂ）よりも狭く（Ｆｂ＜Ｆｃ）したものであ
る。このように、熱交換器４ａ、４ｂ、４ｃを適宜調整
することによっても風量Ａａ、Ａｂ、Ａｃの均一化や調
整を計ることが可能であり、この様にしても、各風量に
対するそれぞれの熱交換器の熱交換性能を最適に調整す
ることが可能になる。

【００２９】

【発明の効果】以上にも詳細に説明したように、本発明
になる空気調和機用室内機によれば、送風機の上部に逆
Ｖ字形の熱交換器とすることにより室内機の小形化を計
ると共に、室内機の熱交換器を風上側と風下側で熱的に
分割することにより、それぞれの熱交換器の熱交換性能
を向上させ、小形コンパクトで省エネルギー性に優れた
空気調和機とすることを可能にする。

【００３０】更に、本発明では、送風機の前面部には、
上部より通風抵抗が大きい冷媒通流パイプが３列の熱交
換器を設置することにより、熱交換器の熱交換性能の向
上を計り、加えて、上記と同様に、風上側と風下側にフ
ィンを分割して、一層の伝熱性能の向上を図ることが可
能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態になる空気調和機用室内
機を含む空気調和機の冷凍サイクルを示すための構成図
である。

【図２】上記本発明になる空気調和機用室内機の熱交換
器の構造を示す斜視図である。

【図３】上記本発明になる空気調和機用室内機の送風機
を構成する貫流ファンの外観斜視図である。

【図４】上記本発明になる空気調和機用室内機の熱交換
器の他の構造を示す斜視図である。

【図５】上記熱交換器を風上側と風下側とに熱的に区画
する具体的な構造を示すフィンの一部拡大断面斜視図で
ある。

【図６】やはり、上記熱交換器を風上側と風下側とに熱
的に区画する具体的な構造を示すフィンの一部拡大断面
斜視図である。

【符号の説明】

１ 室内機 ２ 箱体 ３ 送風機（貫流ファン） ４ａ、４ｂ、４ｃ 熱交換器（上部傾斜背面熱交換器、
上部傾斜前面熱交換器、前面熱交換器） ５ 露受皿 ６ 吸込グリル ７ 吐出口 １０ 室外機 １１ 圧縮機 １２ 四方弁 １３ 熱交換器 １４ 減圧器 １５ 送風機 Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ スリット Ａａ、Ａｂ、Ａｃ 流線 Ｐ パイプ Ｆｂ、Ｆｃ フィンピッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大塚 厚 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地株 式会社日立製作所冷熱事業部内 (72)発明者 坂本 徳一郎 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地株 式会社日立製作所冷熱事業部内 (72)発明者 工藤 光夫 茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立 製作所機械研究所内 (72)発明者 植田 廣 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地株 式会社日立製作所冷熱事業部内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸込口グリル（６）と吐出口（７）との
   間に熱交換器（４ａ、４ｂ、４ｃ）、送風機（３）を配
   置してなる空気調和機用室内機において、前記送風機
   （３）の上面側には、逆Ｖ字形となるように傾斜して配
   置した上部傾斜背面熱交換器（４ａ）と上部傾斜前面熱
   交換器（４ｂ）とを設置し、前記送風機（３）の前面側
   には、平板状の前面熱交換器（４ｃ）を設置し、かつ、
   前記熱交換器（４ａ、４ｂ、４ｃ）は、それぞれ、その
   冷媒通路となるパイプの配列に基づいて、少なくとも風
   上側と風下側に熱的に分離し、前記パイプの配列を、冷
   房時において、冷媒が、前記逆Ｖ字形の上部傾斜背面熱
   交換器（４ａ）の風上側から風下側へ、前記逆Ｖ字形の
   上部傾斜前面熱交換器（４ｂ）の風上側から風下側へ、
   そして、前記平板状の前面熱交換器（４ｃ）の風上側か
   ら風下側へ順次流動するように構成したことを特徴とす
   る空気調和機用室内機。
2. 【請求項２】 前記請求項１に記載した空気調和機用室
   内機において、前記送風機（３）の前面側に設置した前
   面熱交換器（４ｃ）の熱交換能力を、前記送風機（３）
   の上面側に設置した上部傾斜背面熱交換器（４ａ）と上
   部傾斜前面熱交換器（４ｂ）との熱交換能力よりも大き
   くしたことを特徴とする空気調和機用室内機。
3. 【請求項３】 前記請求項２に記載した空気調和機用室
   内機において、前記送風機（３）の前面側に設置した前
   面熱交換器（４ｃ）のパイプ配列数を、前記送風機
   （３）の上面側に設置した上部傾斜背面熱交換器（４
   ａ）と上部傾斜前面熱交換器（４ｂ）のパイプ配列数よ
   りも多くしたことを特徴とする空気調和機用室内機。
4. 【請求項４】 前記請求項２に記載した空気調和機用室
   内機において、前記送風機（３）の前面側に設置した前
   面熱交換器（４ｃ）のフィン間の幅を、前記送風機
   （３）の上面側に設置した上部傾斜熱背面交換器（４
   ａ）と上部傾斜前面熱交換器（４ｂ）のフィン間の幅よ
   りも小さくしたことを特徴とする空気調和機用室内機。