JPWO2016071953A1 - 空気調和装置の室内機 - Google Patents

Abstract

本空気調和装置の室内機は、主熱交換器ユニットと、サブ熱交換器ユニットとを備え、主熱交換器ユニットは、鉛直方向に延びる第１伝熱管を有し、ケースの前面側に配置された第１主熱交換器と、鉛直方向に延びる第２伝熱管を有し、ケースの背面側に配置された第２主熱交換器とを有する。サブ熱交換器ユニットは、ケースの幅方向に延びる伝熱管を有し、第１主熱交換器の風下に配置された風下側第１サブ熱交換器と、ケースの幅方向に延びる伝熱管を有し、下端面が風路壁上に位置するように、第２主熱交換器の風下であって第２主熱交換器の上部の一部を覆う風下側第２サブ熱交換器とを備える。

Description

本発明は、伝熱管が鉛直方向に延びる熱交換器を備えた空気調和装置の室内機に関するものである。

従来から室内機の熱交換器としていわゆるパラレルフロー型の熱交換器が搭載された室内機が知られている（例えば特許文献１、２参照）。特許文献１には、鉛直方向に延びる複数の伝熱管とフィンとが交互に積層され、伝熱管の両端に水平方向に延びる液側ヘッダ及びガス側ヘッダが接続された熱交換器を有する室内機が開示されている。そして、冷房運転時において、冷媒は液側ヘッダにおいて複数の伝熱管へ分配され、複数の伝熱管からガス側ヘッダへ流入する。一方、暖房運転時において、冷媒はガス側ヘッダにおいて複数の伝熱管へ分配され、複数の伝熱管から液側ヘッダへ流入するようになっている。

さらに、特許文献２において、パラレルフロータイプ熱交換器の風下にフィンアンドチューブタイプ熱交換器が配置された室内機が開示されている。そして、パラレルフロータイプ熱交換器において発生した除霜水又は結露水が重力によりフィンアンドチューブタイプ熱交換器に移り排水されるようになっている。

特開２００８−２５６３０５号公報（図８、図９） 特開２０１０−２５４５６号公報

しかしながら、特許文献２において、パラレルフロータイプ熱交換器の全面にわたりフィンアンドチューブタイプ熱交換器が配置されている。このため、熱交換器自体の厚みが大きくなってしまい、結果として室内機の厚み（奥行き）が大きくなってしまう。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、室内機を小型化しながら露だれを抑制することができる空気調和装置の室内機を提供することを目的とする。

本発明の空気調和装置の室内機は、ケースと、ケースに収容された送風ファンと、送風ファンを囲うように設置され、冷媒と空気との熱交換を行う主熱交換器ユニットと、主熱交換器ユニットの風下に設置されたサブ熱交換器ユニットとを備えた空気調和装置の室内機であって、主熱交換器ユニットは、鉛直方向に延びる第１伝熱管を有し、ケースの前面側に配置された第１主熱交換器と、鉛直方向に延びる第２伝熱管を有し、ケースの背面側に配置された第２主熱交換器とを有し、ケースは、送風ファンと第２主熱交換器との間に設けられ、送風ファンから送風される風路を形成する風路壁を有するものであり、サブ熱交換器ユニットは、ケースの幅方向に延びる伝熱管を有し、第１主熱交換器の風下に配置された風下側第１サブ熱交換器と、ケースの幅方向に延びる伝熱管を有し、下端面が風路壁上に位置するように、第２主熱交換器の風下であって第２主熱交換器の上部の一部を覆う風下側第２サブ熱交換器とを備えたものである。

本発明の空気調和装置の室内機によれば、風下側第２サブ熱交換器は、下端面が風路壁上に位置するように第２主熱交換器の上部の一部を覆う形状を有しているため、送風ファンと主熱交換器ユニットの下端との間にサブ熱交換器ユニットを配置するスペースを設ける必要がなく、室内機１の小型化を実現しながら、風路内に露だれが入り込むのを防止することができる。

本発明の空気調和装置の室内機の実施形態１を示す斜視図である。 本発明の空気調和装置の室内機の実施形態１を示す断面図である。 図２の空気調和装置の室内機における第１主熱交換器の一例を示す模式図である。 図２の空気調和装置の室内機における第２主熱交換器の一例を示す模式図である。 図３の主熱交換器ユニット１０において露だれが生じる様子を示す模式図である。 本発明の空気調和装置の室内機の実施形態１の変形例を示す断面図である。 図６における第２サブ熱交換器の下端面を示す模式図である。 本発明の空気調和装置の室内機の実施形態２を示す断面図である。 図７における第２サブ熱交換器の下端面を示す模式図である。 本発明の空気調和装置の室内機の実施形態３を示す断面図である。 図１０の空気調和装置の室内機の冷房運転時における冷媒の流れの一例を示す模式図である。 一般的な熱交換器内における冷媒の状態と熱伝導率との関係を示すグラフである。 本発明の空気調和装置の室内機の実施形態４を示す断面図である。 本発明の空気調和装置の室内機の実施形態４の変形例を示す断面図である。 本発明の空気調和装置の室内機の実施形態４に実施形態２のサブ熱交換器ユニットを適用した状態を示す断面図である。 本発明の空気調和装置の室内機の実施形態４に実施形態３のサブ熱交換器ユニットを適用した状態を示す断面図である。 本発明の空気調和装置の室内機の実施形態５を示す断面図である。 本発明の空気調和装置の室内機の実施形態５の変形例を示す断面図である。 本発明の空気調和装置の室内機の実施形態５に実施形態２のサブ熱交換器ユニットを適用した状態を示す断面図である。 本発明の空気調和装置の室内機の実施形態５に実施形態３のサブ熱交換器ユニットを適用した状態を示す断面図である。 本発明の空気調和装置の室内機の変形例を示す断面図である。

実施形態１．
以下、図面を参照しながら本発明の空気調和装置の室内機の好ましい実施形態について説明する。図１は本発明の空気調和装置の室内機の実施形態１を示す斜視図、図２は本発明の空気調和装置の室内機の実施形態１を示す断面図である。図１及び図２の室内機１は、例えば室内の壁に設置される壁掛け型の室内機であって、ケース２と、ケース２内に収容された送風ファン３と、ケース２内に収容され送風ファン３により送風される主熱交換器ユニット１０と、主熱交換器ユニット１０の空気流れ方向側に設置されたサブ熱交換器ユニット４０とを有している。

ケース２は、例えば樹脂等の材料からなる背面ケース２ａ及び前面ケース２ｂを有しており、背面ケース２ａは壁等に固定され、前面ケース２ｂは背面ケース２ａに取り付けられている。また、背面ケース２ａには送風ファン３及び主熱交換器ユニット１０が装着されている。背面ケース２ａは、送風ファン３に対向する位置に送風ファン３から送風される空気を流通させるための風路を形成する風路壁２ｗを有しており、風路壁２ｗは例えば円弧形状に傾斜した形状を有している。

前面ケース２ｂには、上面に空気の吸込口２ｘが形成されているとともに、主熱交換器ユニット１０において熱交換された調和空気を吹き出す吹出口２ｚが形成されている。この吹出口２ｚには上下風向調整板（フラップ）が回動可能に配置されており、上下風向調整板は吹出口２ｚから吹き出される調和空気の風向きを調整する。

送風ファン３は、例えばクロスフローファンまたは貫流ファン等のラインフローファンからなり、吸込口２ｘから吹出口２ｚまでの風路のうち、主熱交換器ユニット１０の下流側であって吹出口の上流側に設けられている。そして、送風ファン３は、吸込口２ｘから室内空気を吸い込み、吹出口２ｚから空調空気を吹き出す。送風ファン３の一端側は、背面ケース２ａにベアリング等を介して回転可能に支持されており、モータに接続されている。

主熱交換器ユニット１０は、冷房運転時には蒸発器として機能して空気を冷却し、暖房運転時には凝縮器として機能して空気を加温するものであって、送風ファン３の上流側であって、送風ファン３の前面及び上面を取り囲むような形状になっている。主熱交換器ユニット１０は、前面ケース２ｂ側であって送風ファン３の前方側に位置する第１主熱交換器２０と、背面ケース２ａ側であって送風ファン３の後方側に傾斜した第２主熱交換器３０とを有している。

図３は図２の空気調和装置の室内機における第１主熱交換器の一例を示す模式図である。図２及び図３に示すように、第１主熱交換器２０は、ケース２の幅方向（矢印Ｘ方向）及び空気流れ方向にそれぞれ配列された複数の第１伝熱管２１と、複数の第１伝熱管２１の下端に接続された第１下部ヘッダ２２と、複数の第１伝熱管２１の上端に接続された第１上部ヘッダ２３とを有している。第１伝熱管２１は、例えば空気流れ方向（主熱交換器ユニットの厚み方向）に複数の冷媒流路を有する扁平管がケース２の幅方向（矢印Ｘ方向）に複数配列された構造を有している。あるいは、第１伝熱管２１は１つの冷媒流路を有する管からなっており空気流れ方向に複数配列されたものであってもよい。

この複数の第１伝熱管２１は、鉛直方向（矢印Ｚ方向）に延びるように配置されている。特に、複数の第１伝熱管２１は、前面ケース２ｂ側に向かって凸形状になるように曲線状に形成されており、直線形状に形成される場合に比べて実装面積を向上させた形状を有している。また、第１主熱交換器２０は、ケース２の幅方向（矢印Ｘ方向）に配列された複数の第１伝熱管２１の間に配置された第１放熱フィン２４を有し、第１放熱フィン２４は第１伝熱管２１を流通する冷媒と空気との間で熱交換を行うようになっている。

第２主熱交換器３０は、図３に示す第１主熱交換器２０と同様の構造を有するものであって、ケース２の幅方向（矢印Ｘ方向）及び空気流れ方向にそれぞれ配列された複数の第２伝熱管３１と、複数の第２伝熱管３１の下端に接続された第２下部ヘッダ３２と、複数の第２伝熱管３１の上端に接続された第２上部ヘッダ３３とを有している。第２伝熱管３１は、例えば空気流れ方向（主熱交換器ユニットの厚み方向）に複数の冷媒流路を有する扁平管がケース２の幅方向（矢印Ｘ方向）に複数配列された構造を有している。あるいは、第２伝熱管３１は１つの冷媒流路を有する管からなっており空気流れ方向に複数配列されたものであってもよい。第２伝熱管３１は、鉛直方向（矢印Ｚ方向）に延びるように直線状に形成されている。また、第２主熱交換器３０は、ケース２の幅方向（矢印Ｘ方向）に配列された複数の第２伝熱管３１の間に配置された第２放熱フィン３４を有し、第２放熱フィン３４は第２伝熱管３１を流通する冷媒と空気との間で熱交換を行うようになっている。

なお、図２において、第１上部ヘッダ２３、第１下部ヘッダ２２、第２上部ヘッダ３３及び第２下部ヘッダ３２はそれぞれ断面略矩形状である場合について例示しているが、この形状に限られず、例えば断面円形状等に形成したものであってもよい。また、第１主熱交換器２０及び第２主熱交換器３０は、第１伝熱管２１及び第２伝熱管３１が鉛直方向（矢印Ｚ方向）に延びて形成されているものであれば、図３のようなフィン構造を有する場合に限定されない。例えば第１主熱交換器２０及び第２主熱交換器３０は、伝熱管（扁平管）自体がフィンとして機能し、冷媒流路を流れる冷媒と空気との間で熱交換が行われるものであってもよい。

このように、主熱交換器ユニット１０には、第１上部ヘッダ２３、第１下部ヘッダ２２、第２上部ヘッダ３３及び第２下部ヘッダ３２という複数のヘッダが設けられている。ここで、第１主熱交換器２０の第１上部ヘッダ２３及び第１下部ヘッダ２２は、空気流れ方向に配列された複数の冷媒流路を分割する複数の分割ヘッダになっている。一方、第２主熱交換器３０において、第２上部ヘッダ３３は分割ヘッダになっており、第２下部ヘッダ３２は空気流れ方向に冷媒流路を折り返すリターンヘッダになっている。このように、主熱交換器ユニット１０は、第１主熱交換器２０又は第２主熱交換器３０の少なくとも一方に、分割ヘッダとリターンヘッダとが設けられた状態になっている。

具体的には、第１主熱交換器２０の第１下部ヘッダ２２は、厚み方向の複数の第１伝熱管２１を異なる冷媒流路に分割する第１下部分割ヘッダ２２ａ、２２ｂを備え、第１上部ヘッダ２３は、空気流れ方向の複数の冷媒流路を分割する第１上部分割ヘッダ２３ａ、２３ｂを備えている。第１下部分割ヘッダ２２ａと第１上部分割ヘッダ２３ａとは、空気流れ方向に配列された複数の冷媒流路のうち、前面側の１本もしくは複数本の冷媒流路に接続されている。第１下部分割ヘッダ２２ｂと第１上部分割ヘッダ２３ｂとは背面側の１本もしくは複数本の冷媒流路に接続されている。これにより、第１主熱交換器２０は空気流れ方向において２つの大きな冷媒流路が形成された状態になる。

一方、図４は、図２の空気調和装置の室内機における第２主熱交換器の一例を示す模式図である。図２及び図４の第２主熱交換器３０において、第２上部ヘッダ３３は、空気流れ方向の複数の冷媒流路を分割する第２上部分割ヘッダ３３ａ、３３ｂを備えている。一方、第２下部ヘッダ３２はリターンヘッダになっており、空気流れ方向に配列された複数の冷媒流路３１ａ、３１ｂ同士を接続して折り返した冷媒流路を形成する。第２上部分割ヘッダ３３ａ、３３ｂはそれぞれ第１主熱交換器２０の第１上部分割ヘッダ２３ａ、２３ｂに接続されており、第１主熱交換器２０と第２主熱交換器３０との間で連続して冷媒が流れるようになっている。この際、第１主熱交換器２０及び第２主熱交換器３０内には、対向流になる冷媒流路が形成されるようになっている。

図２のサブ熱交換器ユニット４０は、主熱交換器ユニット１０の風下に設置されたものであって、例えば主熱交換器ユニット１０から流出した冷媒が流れるように接続されている。サブ熱交換器ユニット４０は、第１主熱交換器の風下に配置された風下側第１サブ熱交換器４１と、第２主熱交換器３０の風下に配置された風下側第２サブ熱交換器４２とを有する。風下側第１サブ熱交換器４１及び風下側第２サブ熱交換器４２は、それぞれ幅方向（矢印Ｘ方向）に延びる複数の伝熱管４０ａと、複数の伝熱管４０ａに接続された放熱フィン４０ｂとを有している。伝熱管４０ａは、例えば円形伝熱管からなっており、蛇行するように互いに接続されている。放熱フィン４０ｂは、例えば板状に形成されており、伝熱管４０ａに挿入されて接続されている。

この際、放熱フィン４０ｂはフィンピッチが１．０〜１．５ｍｍになるように配置されている。これは、主熱交換器ユニット１０から垂れる露は３〜４ｍｍであるため、フィンピッチが１．５ｍｍ以下であれば露がサブ熱交換器ユニット４０を通過して下側の送風ファン３側に落下することを防止することができる。また、フィンピッチが小さくなれば伝熱性能は上がり、送風ファン３の軸入力が増大する。一方、フィンピッチが大きくなれば伝熱性能が下がり、送風ファン３の軸入力は低減する。伝熱性能と軸入力との関係において、定格試験のＣＯＰ(成績係数)が最大となる適正フィンピッチが存在し、フィンピッチが１．０ｍｍ未満の場合には、空気圧損が大きくなりファン軸入力が増大するため、１．０ｍｍ以上であることが望ましい。

風下側第２サブ熱交換器４２は、下端面４２ａが風路壁２ｗ上に位置するように第２主熱交換器３０の上部の一部を覆う形状を有している。風下側第１サブ熱交換器４１は、例えば第１主熱交換器２０の全面積に対し８０％以下の面積を覆っているものであり、特に５０％以上覆っていることが好ましい。ここで、風路壁２ｗは、送風ファン３の下側から上側までを背面側で囲う例えば略円弧形状を有し、上端側が送風ファン３側へ屈曲した形状を有している。そして、風路壁２ｗは、第２主熱交換器３０の下端に対向しており、上端側において第２主熱交換器３０との間に隙間が形成されている。この隙間に風下側第２サブ熱交換器４２が配置されるようになっている。したがって、風下側第２サブ熱交換器４２の下端面４２ａは風路壁２ｗ上に位置することになる。

このように、風下側第２サブ熱交換器４２が第２主熱交換器３０の上部の一部を覆うように設けられていることにより、スペースが不要になり、室内機の厚み方向（矢印Ｙ方向）の大きさを小さくすることができるため、室内機の小型化を図ることができる。この際、風下側第２サブ熱交換器４２の下端面４２ａは風路壁２ｗ上に位置することにより、風下側第２サブ熱交換器４２から垂れる露が送風ファン３側に落下するのを防止することができる。

また、風下側第１サブ熱交換器４１は、第１主熱交換器２０の上部の一部を覆う形状を有している。風下側第１サブ熱交換器４１は、例えば第１主熱交換器２０の全面積に対し８０％以下の面積を覆っているものであり、特に５０％以上覆っていることが好ましい。これにより、第１主熱交換器２０と送風ファン３との間に風下側第１サブ熱交換器４１を配置するための隙間を設ける必要がなくなり、さらに室内機１の小型化を図ることができる。なお、サブ熱交換器ユニット４０は、全体として主熱交換器ユニット１０の全面積に対し８０％以下の面積を覆っていることになる。

次に、図２〜図４を参照して冷媒の流れについて説明する。例えば第１主熱交換器２０の第１下部分割ヘッダ２２ａから流入した冷媒は、第１伝熱管２１における前面側の冷媒流路を通って前面側の第１上部分割ヘッダ２３ａに流入する。その後、第１上部分割ヘッダ２３ａの冷媒は、第２主熱交換器３０の第２上部ヘッダ３３へ流れ、背面側の第２上部ヘッダ３３から複数の第２伝熱管３１における背面側の冷媒流路を通り、第２下部ヘッダ３２に流入する。冷媒は第２下部ヘッダ３２において折り返されて第２主熱交換器３０における第２伝熱管３１の前面側の冷媒流路内を流通し、第２上部分割ヘッダ３３ｂに流入する。第２上部分割ヘッダ３３ｂ内の冷媒は、背面側（送風ファン３側）の第１上部分割ヘッダ２３ｂに流入し、第１伝熱管２１の背面側の冷媒流路を通って第１下部分割ヘッダ２２ｂへ流入し、主熱交換器ユニット１０からサブ熱交換器ユニット４０に流出する。サブ熱交換器ユニット４０において、風下側第１サブ熱交換器４１及び風下側第２サブ熱交換器４２にそれぞれ並列的に冷媒が流入した後、冷媒は室外機側へ流出する。

図５は図３の主熱交換器ユニット１０において露だれが生じる様子を示す模式図である。そして、主熱交換器ユニット１０において第１放熱フィン２４及び第２放熱フィン３４に結露水等の露だれＤＷが生じた場合、露だれＤＷは第１放熱フィン２４及び第２放熱フィン３４を落下していきながら大きくなっていき、図２の主熱交換器ユニット１０からサブ熱交換器ユニット４０へ落下する。そして、サブ熱交換器ユニット４０において、風下側第１サブ熱交換器４１側の露だれは、風下側第１サブ熱交換器４１の下端から前面ケース２ｂのドレンパンへ落下する。一方、風下側第２サブ熱交換器４２側の露だれは下端面４２ａから風路壁２ｗへ落下する。

上記実施形態１によれば、主熱交換器ユニット１０の第１主熱交換器２０と第２主熱交換器３０とがいわゆるパラレルフロー型の熱交換器であるため、重力の影響を受けることなく冷媒を複数の伝熱管に均等に分配することができる。このため、冷媒が熱交換器の一部の領域に偏って流れることによる熱交換効率の低下を抑制することができる。この際、主熱交換器ユニット１０の風下にサブ熱交換器ユニット４０が設置されることにより、主熱交換器ユニット１０において発生する除霜水又は結露水が重力によりサブ熱交換器ユニット４０に移り排水されるようになっている。

この際、風下側第２サブ熱交換器４２は、下端面４２ａが風路壁２ｗ上に位置するように第２主熱交換器３０の上部の一部を覆う形状を有しているため、送風ファン３と主熱交換器ユニット１０との間にサブ熱交換器ユニット４０を配置するスペースを設ける必要がなく、室内機１の小型化を実現することができる。

なお、図２において、風下側第２サブ熱交換器４２は下端面４２ａが風路壁２ｗと第２主熱交換器３０との間に配置されている場合について例示しているが、風路壁２ｗ上に位置するものであればよい。図６は本発明の空気調和装置の室内機の実施形態１の変形例を示す断面図であり、図７は図６における第２サブ熱交換器の下端面を示す模式図である。図６及び図７に示すように、風下側第２サブ熱交換器４２は、下端面４２ａが風路壁２ｗよりも上側であって、下端面４２ａが風路壁２ｗの鉛直線上に位置するように配置されている。このような場合であっても、風下側第２サブ熱交換器４２からの露だれが風路内に入り込むのを防止することができる。

実施形態２．
図８は本発明の空気調和装置の室内機の実施形態２を示す断面図であり、図８を参照して空気調和装置の室内機１００について説明する。なお、図８の空気調和装置の室内機１００において図２の空気調和装置の室内機１と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図８の空気調和装置の室内機１００が図２の空気調和装置の室内機と異なる点は、サブ熱交換器ユニット１４０の下端面に切り込みを有する点である。

図９は図７における第２サブ熱交換器の下端面を示す模式図である。図８及び図９に示すように、サブ熱交換器ユニット１４０の第２サブ熱交換器１４２の下端面１４２ａには、例えば水平方向（矢印Ｙ方向）に沿って切り込みが形成されている。なお、切り込みの形状は、上記形状に限定されず、水平方向に延びるように角部を切り欠いたものであればよい。また、第１サブ熱交換器１４１側の下端面にも同様に切り込みが形成されている。なお、第２サブ熱交換器１４２側のみに切り込みが形成されていてもよい。そして、第１サブ熱交換器１４１及び第２サブ熱交換器１４２において、上部から流下した露だれは、下端面１４２ａの切り込みにより、送風ファン３から遠ざかる方向に導かれる。

実施形態２によれば、下端面１４２ａに切り込みが形成されていることにより、サブ熱交換器ユニット１４０から落下する露だれが風路内に入ることを確実に防止することができる。

実施形態３．
図１０は本発明の空気調和装置の室内機の実施形態３を示す断面図であり、図１０を参照して空気調和装置の室内機２００について説明する。なお、図１０の空気調和装置の室内機２００において図８の空気調和装置の室内機１００と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図１０の空気調和装置の室内機２００が図８の空気調和装置の室内機１００と異なる点は、サブ熱交換器ユニット２４０が風上側第１サブ熱交換器２４３及び風上側第２サブ熱交換器２４４を有する点である。

図１０の風上側第１サブ熱交換器２４３は第１主熱交換器２０の風上側に配置されており、風上側第２サブ熱交換器２４４は第１主熱交換器２０の風上側に配置されている。なお、風上側第１サブ熱交換器２４３及び風上側第２サブ熱交換器２４４は、例えば風下側第１サブ熱交換器４１及び風下側第２サブ熱交換器４２と同一の構成を有している。また、風上側第１サブ熱交換器２４３及び風上側第２サブ熱交換器２４４は、第１主熱交換器２０及び第２主熱交換器３０の前面を覆うように設けられている。

特に、風下側第１サブ熱交換器４１及び風下側第２サブ熱交換器４２の合計の冷媒配管分岐数は、風上側第１サブ熱交換器２４３及び風上側第２サブ熱交換器２４４の合計の冷媒配管分岐数以上になっている。これにより、風上側第１サブ熱交換器２４３及び風上側第２サブ熱交換器２４４における冷媒流速を低減させ、冷媒圧損を低減させることができる。

図１１は図１０の空気調和装置の室内機における冷房運転時の冷媒流路の一例を示す模式図である。図１１に示すように、冷房運転時において、室外機から風上側第１サブ熱交換器２４３及び風上側第２サブ熱交換器２４４に冷媒が流入した後、主熱交換器ユニット１０に流入する。主熱交換器ユニット１０において熱交換された冷媒は、再熱弁（絞り装置）２４５において絞られた後に、風下側第１サブ熱交換器４１及び風下側第２サブ熱交換器４２に流入する。その後、風下側第１サブ熱交換器４１及び風下側第２サブ熱交換器４２において熱交換された冷媒は室外機へ流出する。

なお、暖房運転時においては、室外機から風下側第１サブ熱交換器４１及び風下側第２サブ熱交換器４２へ冷媒が流入し、再熱弁（絞り装置）２４５を通過した後に主熱交換器ユニット１０に流入する。そして、主熱交換器ユニット１０において熱交換された冷媒は、風上側第１サブ熱交換器２４３及び風上側第２サブ熱交換器２４４に流入した後、室外機へ流出する。

実施形態３によれば、風上側第１サブ熱交換器２４３及び風上側第２サブ熱交換器２４４による過冷却部が設けられた状態になるため、主熱交換器ユニット１０の熱交換器性能を向上させることができる。すなわち、冷房運転時に室外機側から風上側第１サブ熱交換器２４３及び風上側第２サブ熱交換器２４４へ流入される冷媒は、例えば乾き度０〜０．２の液相の状態になっており、下流側の主熱交換器ユニット１０、風下側第１サブ熱交換器４１及び風下側第２サブ熱交換器４２に流れるに従い、乾き度が上がっていく。一方、暖房運転時において、室外機側から流入される冷媒は、例えば乾き度１の気相の状態になっており、下流側の主熱交換器ユニット１０、風下側第１サブ熱交換器４１及び風下側第２サブ熱交換器４２に流れるに従い乾き度が下がっていく。

ここで、図１２は一般的な熱交換器内における冷媒の状態と熱伝導率との関係を示すグラフである。図１２において、冷媒が気液二相状態になっている場合に熱交換器における熱伝達率が高くなることを示している。そこで、風上側第１サブ熱交換器２４３及び風上側第２サブ熱交換器２４４による過冷却部を設けることにより、冷房運転時において主熱交換器ユニット１０に気液二相状態の冷媒が流れるようにして熱伝熱率を高め、主熱交換器ユニット１０の熱交換器性能を向上させることができる。なお、暖房運転時においても、風下側第１サブ熱交換器４１及び風下側第２サブ熱交換器４２により主熱交換器ユニット１０に気液二相状態の冷媒が流れるようにして熱伝熱率を高めることができる。

実施形態４．
図１３は本発明の空気調和装置の室内機の実施形態４を示す断面図であり、図１３を参照して空気調和装置の室内機３００について説明する。なお、図１３の空気調和装置の室内機３００において図８の空気調和装置の室内機１００と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図６の空気調和装置の室内機３００が図８の空気調和装置の室内機１００と異なる点は、第１主熱交換器３２０の構成である。

図１３の第１主熱交換器３２０は、第１下部ヘッダ２２及び第１上部ヘッダ２３に加えて、第１下部ヘッダ２２に接続された下部伝熱管３２１ａと、第１上部ヘッダ２３に接続された上部伝熱管３２１ｂと、下部伝熱管３２１ａの上端と上部伝熱管３２１ｂの下端とを接続する中間ヘッダ３２１ｃを備えている。下部伝熱管３２１ａと上部伝熱管３２１ｂとは、それぞれ直線状に形成されているとともに、中間ヘッダ３２１ｃにおいて屈曲して接続されている。中間ヘッダ３２１ｃの内部において、下部伝熱管３２１ａ及び上部伝熱管３２１ｂの前面ケース２ｂ側の下部伝熱管３２１ａ及び上部伝熱管３２１ｂと背面ケース２ａ側の下部伝熱管３２１ａ及び上部伝熱管３２１ｂとはそれぞれ異なる冷媒流路になるように区切られており、上述した図２と同様の冷媒流路が形成されている。

実施形態４によれば、直線状に形成された下部伝熱管３２１ａ及び上部伝熱管３２１ｂを有し、下部伝熱管３２１ａと上部伝熱管３２１ｂとは、中間ヘッダ３２１ｃにおいて屈曲するように接続されていることにより、実施形態１のように曲面状に形成した場合と同様に、第１主熱交換器３２０の実装面積を向上させて空調性能の向上を図ることができる。また、実施形態４においても第２主熱交換器３０側にリターンヘッダが設けられているため、空調性能の向上を図ることができる。

なお、図１３のような主熱交換器ユニット３１０の場合であっても、上述した種々の構成のサブ熱交換器ユニットを適用することができる。具体的には、図１４は本発明の空気調和装置の室内機の実施形態４の変形例を示す断面図である。図１４に示すように、風下側第２サブ熱交換器４２は、下端面４２ａが風路壁２ｗよりも上側であって、下端面４２ａが風路壁２ｗの鉛直線上に位置するように配置されていてもよい。

図１５は本発明の空気調和装置の室内機の実施形態４に実施形態２のサブ熱交換器ユニットを適用した状態を示す断面図である。図１５に示すように、サブ熱交換器ユニット１４０の下端面に切り込みを有することにより、確実に露だれが風路内に侵入することを防止することができる。

図１６は本発明の空気調和装置の室内機の実施形態４に実施形態３のサブ熱交換器ユニットを適用した状態を示す断面図である。図１６に示すように、風上側第１サブ熱交換器２４３及び風上側第２サブ熱交換器２４４による過冷却部を設けることにより、主熱交換器ユニット１０に気液二相状態の冷媒が流れるようにして熱伝熱率を高めて、主熱交換器ユニット１０の熱交換器性能を向上させることができる。

実施形態５．
図１７は本発明の空気調和装置の室内機の実施形態５を示す断面図であり、図１７を参照して空気調和装置の室内機４００について説明する。なお、図１７の空気調和装置の室内機４００において図８の空気調和装置の室内機１００と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図１７の空気調和装置の室内機２００が図２の空気調和装置の室内機１００と異なる点は、第１主熱交換器４２０の第１上部ヘッダと第２主熱交換器４３０の第２上部ヘッダとは、一体的に形成された接続ヘッダ４４０からなっている点である。

接続ヘッダ４４０は例えば断面略三角形状を有しており、接続ヘッダ４４０の内部には、例えば第１主熱交換器４２０の前面側の第１伝熱管２１と第２主熱交換器４３０の背面側の第２伝熱管３１とが接続されるような冷媒流路が形成されており、図２と同一の冷媒流路が形成されるようになっている。特に、接続ヘッダ４４０の角部には、空気抵抗を低減するための切欠部２４０ａが形成されている。

実施形態５によれば、第１主熱交換器４２０の第１上部ヘッダと第２主熱交換器４３０の第２上部ヘッダとが一体的に形成されているため、部品点数を少なくし主熱交換器ユニット２１０の構造を簡略化することができる。また、実施形態４においても第２主熱交換器３０側にリターンヘッダが設けられているため、空調性能の向上を図ることができる。なお、実施形態５のような場合であっても、接続ヘッダ４４０から冷媒が流入されるように構成し、図５に示すような冷媒流路が形成されていてもよい。

なお、図１７のような主熱交換器ユニット４１０の場合であっても、上述した種々の構成のサブ熱交換器ユニットを適用することができる。具体的には、図１８は本発明の空気調和装置の室内機の実施形態５の変形例を示す断面図である。図１８に示すように、風下側第２サブ熱交換器４２は、下端面４２ａが風路壁２ｗよりも上側であって、下端面４２ａが風路壁２ｗの鉛直線上に位置するように配置されていてもよい。

図１９は本発明の空気調和装置の室内機の実施形態５に実施形態２のサブ熱交換器ユニットを適用した状態を示す断面図である。図１９に示すように、サブ熱交換器ユニット１４０の下端面に切り込みを有することにより、確実に露だれが風路内に侵入することを防止することができる。

図２０は本発明の空気調和装置の室内機の実施形態５に実施形態３のサブ熱交換器ユニットを適用した状態を示す断面図である。図２０に示すように、風上側第１サブ熱交換器２４３及び風上側第２サブ熱交換器２４４による過冷却部を設けることにより、主熱交換器ユニット１０に気液二相状態の冷媒が流れるようにして熱伝熱率を高めて、主熱交換器ユニット１０の熱交換器性能を向上させることができる。

本発明の実施形態は、上記実施形態に限定されない。例えば、上記各実施形態１−５において、主熱交換器ユニット１０、１１０、２１０は第１主熱交換器２０、１２０、２２０及び第２主熱交換器３０、２３０の２つの熱交換器を有する場合について例示しているが、３つもしくは３つ以上の熱交換器を有していてもよい。この場合であっても、伝熱管が鉛直方向に延びて配置され、分配ヘッダが水平方向に延びるように配置されることにより、冷媒の分配特性を向上させることができる。

また、上記各実施形態１−５の第１主熱交換器２０、１２０、２２０及び第２主熱交換器３０、２３０において、空気流れ方向に２つの冷媒流路が形成されている場合について例示しているが、３つ以上の冷媒流路が形成されていてもよい。さらに、第１主熱交換器２０、１２０、２２０及び第２主熱交換器３０、２３０は、幅方向（矢印Ｘ方向）においては同一の方向に冷媒が流れる場合について例示しているが、幅方向（矢印Ｙ方向）においても上下異なる方向に冷媒が流れるようにヘッダが分割されていてもよい。また、上記各実施形態１−３において、壁掛け型の室内機について例示しているが、天井埋め込み型の室内機にも適用することができる。

さらに、上記実施形態１−５の第２主熱交換器３０において、第２下部ヘッダ３２がリターンヘッダからなり、第２上部ヘッダ３３が分割ヘッダからなっている場合について例示しているが、第２上部ヘッダ３３がリターンヘッダからなり、第２下部ヘッダ３２が分割ヘッダからなっていてもよい。図２１は、本発明の空気調和装置の室内機の変形例を示す断面図である。なお、図１の空気調和装置の室内機と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。この場合であっても、第１主熱交換器２０及び第２主熱交換器３０とは、第２下部ヘッダ３２が第１上部ヘッダ２３もしくは第１下部ヘッダ２２に接続され、連続した冷媒流路を形成するように接続されている。また、第１主熱交換器２０は実施形態４に示す中間ヘッダ３２１ｃを用いたものであってもよい。さらに、実施形態２に示すように、第２サブ熱交換器１４２の下端面１４２ａに切り込みが形成されていてもよいし、実施形態３のように、サブ熱交換器ユニット２４０が風上側第１サブ熱交換器２４３及び風上側第２サブ熱交換器２４４を有していてもよい。

図２１に示す室内機１の冷房運転時において、冷媒が第２主熱交換器３０内において熱交換されるにつれて乾き度は１（気相）に近づいていく。そして、冷媒が第２主熱交換器３０の途中で乾いた場合、そこから露だれが発生する場合がある。このとき、上述したように第２上部ヘッダ３３側がリターンヘッダである場合、乾く箇所が風路壁２ｗの内側に位置することになる。このため、第２主熱交換器３０から風路内への露だれの発生を抑制することができる。

１、１００、２００、３００、４００ 空気調和装置の室内機、２ ケース、２ａ 背面ケース、２ｂ 前面ケース、２ｗ 風路壁、２ｘ 吸込口、２ｚ 吹出口、３ 送風ファン、１０、２１０、３１０、４１０ 主熱交換器ユニット、２０、３２０、４２０ 第１主熱交換器、２１ 第１伝熱管、２２ 第１下部ヘッダ、２２ａ、２２ｂ 第１下部分割ヘッダ、２３ 第１上部ヘッダ、２３ａ、２３ｂ 第１上部分割ヘッダ、２４ 第１放熱フィン、３０、４３０ 第２主熱交換器、３１ 第２伝熱管、３１ａ、３１ｂ 冷媒流路、３２ 第２下部ヘッダ、３３ 第２上部ヘッダ、３３ａ、３３ｂ 第２上部分割ヘッダ、３４ 第２放熱フィン、４０、１４０、２４０ サブ熱交換器ユニット、４０ａ 伝熱管、４０ｂ 放熱フィン、４１、１４１ 風下側第１サブ熱交換器、４２、１４２ 風下側第２サブ熱交換器、４２ａ、１４２ａ 下端面、２４０ａ 切欠部、２４３ 風上側第１サブ熱交換器、２４４ 風上側第２サブ熱交換器、２４５ 再熱弁（絞り装置）、３２１ａ 下部伝熱管、３２１ｂ 上部伝熱管、３２１ｃ 中間ヘッダ、４４０ 接続ヘッダ。

本発明の空気調和装置の室内機は、ケースと、ケースに収容された送風ファンと、送風ファンを囲うように設置され、冷媒と空気との熱交換を行う主熱交換器ユニットと、主熱交換器ユニットの風下に設置されたサブ熱交換器ユニットとを備えた空気調和装置の室内機であって、主熱交換器ユニットは、鉛直方向に延びる第１伝熱管を有し、ケースの前面側に配置された第１主熱交換器と、鉛直方向に延びる第２伝熱管を有し、ケースの背面側に配置された第２主熱交換器とを有し、ケースは、送風ファンと第２主熱交換器との間に設けられ、送風ファンから送風される風路を形成する風路壁を有するものであり、サブ熱交換器ユニットは、ケースの幅方向に延びる伝熱管を有し、第１主熱交換器の風下に配置された風下側第１サブ熱交換器と、ケースの幅方向に延びる伝熱管を有し、下端面が風路壁上に位置するように、第２主熱交換器の風下であって第２主熱交換器の上部側に配置された風下側第２サブ熱交換器とを備えたものである。

Claims (14)

1. ケースと、前記ケースに収容された送風ファンと、前記送風ファンを囲うように設置され、冷媒と空気との熱交換を行う主熱交換器ユニットと、前記主熱交換器ユニットの風下に設置されたサブ熱交換器ユニットとを備えた空気調和装置の室内機であって、
   前記主熱交換器ユニットは、
   鉛直方向に延びる第１伝熱管を有し、前記ケースの前面側に配置された第１主熱交換器と、
   鉛直方向に延びる第２伝熱管を有し、前記ケースの背面側に配置された第２主熱交換器と
   を有し、
   前記ケースは、前記送風ファンと前記第２主熱交換器との間に設けられ、前記送風ファンから送風される空気が流れる風路を形成する風路壁を有するものであり、
   前記サブ熱交換器ユニットは、
   前記ケースの幅方向に延びる伝熱管を有し、前記第１主熱交換器の風下に配置された風下側第１サブ熱交換器と、
   前記ケースの幅方向に延びる伝熱管を有し、下端面が前記風路壁上に位置するように、前記第２主熱交換器の風下であって前記第２主熱交換器の上部の一部を覆う風下側第２サブ熱交換器と
   を備えた空気調和装置の室内機。
2. 前記風下側第２サブ熱交換器は、下端面が前記風路壁の先端よりも内側に位置するように配置されている請求項１に記載の空気調和装置の室内機。
3. 前記風下側第２サブ熱交換器は、下端面と前記風路壁の先端とが鉛直線になるように配置されている請求項１に記載の空気調和装置の室内機。
4. 前記サブ熱交換器ユニットは、前記主熱交換器ユニットの全面積の８０％以下の領域を覆うものである請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気調和装置の室内機。
5. 前記風下側第２サブ熱交換器の下端面は、切り込みが形成されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気調和装置の室内機。
6. 前記サブ熱交換器ユニットは、
   前記第１主熱交換器の風上側に配置された風上側第１サブ熱交換器と、
   前記ケースの幅方向に延びる伝熱管を有し、前記第２主熱交換器の風下に配置された風上側第２サブ熱交換器と
   をさらに備えた請求項１〜５のいずれか１項に記載の空気調和装置の室内機。
7. 前記風下側第１サブ熱交換器及び前記風下側第２サブ熱交換器の合計の冷媒配管分岐数は、前記風上側第１サブ熱交換器及び前記風上側第２サブ熱交換器の合計の冷媒配管分岐数以上である請求項６記載の空気調和装置の室内機。
8. 前記風下側第１サブ熱交換器及び前記風下側第２サブ熱交換器は、前記伝熱管の間にフィンピッチが１．０〜１．５ｍｍの放熱フィンを有する請求項１〜７のいずれか１項に記載の空気調和装置の室内機。
9. 複数の前記第１伝熱管は、前記ケースの前面側に凸形状になるように曲線状に形成されている請求項１〜８のいずれか１項に記載の空気調和装置の室内機。
10. 複数の前記第１伝熱管及び複数の前記第２伝熱管は、前記ケースの幅方向及び空気流れ方向に複数の冷媒流路を形成するものであり、
    前記主熱交換器ユニットは、
    空気流れ方向の複数の前記冷媒流路を分割して接続し、前記ケースの幅方向の複数の前記冷媒流路を並列に接続する複数の分割ヘッダと、
    前記分割ヘッダにおいて空気流れ方向の分割された前記冷媒流路同士を折り返して接続し、前記ケースの幅方向の複数の前記伝熱管を並列に接続するリターンヘッダと
    を有する請求項１〜９のいずれか１項に記載の空気調和装置の室内機。
11. 前記第１主熱交換器は、前記第１伝熱管の下端に接続された前記分割ヘッダからなる第１下部ヘッダと、前記第１伝熱管の上端に接続された前記分割ヘッダからなる第１上部ヘッダとを有し、
    前記第２主熱交換器は、前記第２伝熱管の下端に接続された前記リターンヘッダからなる第２下部ヘッダと、前記第１伝熱管の上端に接続された前記分割ヘッダからなる第２上部ヘッダとを有し、
    前記第１主熱交換器及び前記第２主熱交換器は、連続した冷媒流路を形成するように接続されている請求項１０に記載の空気調和装置の室内機。
12. 前記第１主熱交換器の前記第１上部ヘッダと前記第２主熱交換器の前記第２上部ヘッダとは、一体的に形成された接続ヘッダからなる請求項１１に記載の空気調和装置の室内機。
13. 前記第１主熱交換器は、前記第１伝熱管の下端に接続された前記分割ヘッダからなる第１下部ヘッダと、前記第１伝熱管の上端に接続された前記分割ヘッダからなる第１上部ヘッダとを有し、
    前記第２主熱交換器は、前記第２伝熱管の下端に接続された前記分割ヘッダからなる第２下部ヘッダと、前記第１伝熱管の上端に接続された前記リターンヘッダからなる第２上部ヘッダとを有し、
    前記第１主熱交換器及び前記第２主熱交換器は、連続した冷媒流路を形成するように接続されている請求項１０に記載の空気調和装置の室内機。
14. 前記第１伝熱管は、前記第１下部ヘッダに接続されており直線状に形成された下部伝熱管と、前記第１上部ヘッダに接続されており直線状に形成された上部伝熱管とを有し、
    前記第１主熱交換器は、前記下部伝熱管と前記上部伝熱管とを接続するは中間ヘッダを備え、
    前記下部伝熱管と前記上部伝熱管とは、前記中間ヘッダにおいて前記前面ケース側に凸形状になるように屈曲して接続されている請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の空気調和装置の室内機。

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