WO2013038669A1

WO2013038669A1 - 空気調和機および空気調和機の室内機

Info

Publication number: WO2013038669A1
Application number: PCT/JP2012/005815
Authority: WO
Inventors: 米澤　勝; 清水　努
Original assignee: パナソニック株式会社
Priority date: 2011-09-14
Filing date: 2012-09-13
Publication date: 2013-03-21
Also published as: JP2013076550A

Abstract

　空気調和機の室内機７は、室内から取り込んだ空気と熱交換を行う熱交換器２と、熱交換器２と熱交換された空気を、室内機７の吹出口１２から吹き出すファン１と、吹出口１２を上下に分割するように配置された仕切り部材３１とを備え、熱交換器２は、室内機７の前面側に位置される前面側熱交換器８と、室内機７の背面側に位置される背面側熱交換器９とを備え、前面側熱交換器８と背面側熱交換器９との間には、熱交換器２に流れる冷媒に対して圧力損失を与える圧損部１０がバイパス接続されており、圧損部１０に冷媒が流れる場合には、前面側熱交換器８と背面側熱交換器９のそれぞれの冷媒の凝縮温度若しくは蒸発温度が異なることにより、室内の温度分布に精度良く温度差を発生させることができ、利便性を向上させることができる。

Description

空気調和機および空気調和機の室内機

　本発明は、空気調和機に関するもので、特に、空気調和機の室内機に関するものである。

　従来の一般的な空気調和機は、暖房時や冷房時において、吹出口から吹き出される風の温度が均一であったため、室内に温度差を生成するために、上下羽根および左右羽根による風向制御を行っていた。しかし、そのような方法では、温度差の制御を正確に行うことができなかった。

　室内の温度分布をより精度良く制御するためには、吹出口から吹き出す風自体に温度差を設ける必要がある。たとえば、熱交換器に温度差を設けることにより、吹出口から吹き出される風の温度に差をつける方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２－３４０３９７号公報

　しかしながら、上記従来の空気調和機によれば、吹出口において風が合流することにより風の温度がある程度均一化されてしまう場合には、吹出口から吹き出される風の温度に精度良く差をつけることができなかった。このように、利便性の観点で未だ改善の余地があった。

　本発明は、上記従来の課題を解決するもので、室内の温度分布に意図的に精度良く温度差を発生させることができる利便性の良い空気調和機およびその室内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の室内機は、室内から取り込んだ空気と熱交換を行う熱交換器と、熱交換器と熱交換された空気を、室内機の吹出口から吹き出すファンと、吹出口を上下に分割するように配置された仕切り部材とを備え、熱交換器は、室内機の前面側に位置される前面側熱交換器と、室内機の背面側に位置される背面側熱交換器とを備え、前面側熱交換器と背面側熱交換器との間には、熱交換器に流れる冷媒に対して圧力損失を与える圧損部がバイパス接続されており、圧損部に冷媒が流れる場合には、前面側熱交換器と背面側熱交換器のそれぞれの冷媒の凝縮温度若しくは蒸発温度が異なる、空気調和機の室内機である。

　本発明の空気調和機およびその室内機は、室内の温度分布に精度良く温度差を発生させることができ、良好な利便性を実現することができる。

　本発明のこれらの態様と特徴は、添付された図面についての好ましい実施形態に関連した次の記述から明らかになる。
本発明の実施の形態１における空気調和機の構成図本発明の実施の形態２における空気調和機の構成図本発明の実施の形態３における空気調和機の構成図本発明の実施の形態４における空気調和機の構成図本発明の実施の形態５における空気調和機の構成図

　第１の発明は、空気調和機の室内機であって、室内から取り込んだ空気と熱交換を行う熱交換器と、熱交換器と熱交換された空気を、室内機の吹出口から吹き出すファンと、吹出口を上下に分割するように配置された仕切り部材とを備え、熱交換器は、室内機の前面側に位置される前面側熱交換器と、室内機の背面側に位置される背面側熱交換器とを備え、前面側熱交換器と背面側熱交換器との間には、熱交換器に流れる冷媒に対して圧力損失を与える圧損部がバイパス接続されており、圧損部に冷媒が流れる場合には、前面側熱交換器と背面側熱交換器のそれぞれの冷媒の凝縮温度若しくは蒸発温度が異なる。これにより、前面側熱交換器と背面側熱交換器では、冷媒の凝縮温度若しくは蒸発温度に温度差が発生する。さらに、吹出口において仕切り部材があることにより、吹出口に流れてきた風の合流は抑制される。このような構成によれば、吹出口においては、前面側熱交換器の温度に近い温度の風と、背面側熱交換器の温度に近い温度の風とが吹き出される。すなわち、吹出口から発生する風に温度差をつけることが可能となり、室内の温度分布に意図的に温度差をつけることがより容易になる。したがって、各領域ごとに適切な空調を行うゾーン（zone）空調などの省エネ（energy saving）運転を実現することができる。また、個人別に温度を調整するなど、快適性を向上させることができる。

　第２の発明は、特に、第１の発明における暖房運転時において、圧損部に冷媒が流れる場合には、前面側熱交換器と背面側熱交換器のそれぞれの冷媒の凝縮温度が異なる、空気調和機の室内機である。これにより、暖房運転時において、前面側熱交換器と背面側熱交換器では、冷媒の凝縮温度に温度差が発生する。吹出口においては、前面熱交換器の凝縮温度に近い温度の風と、背面側熱交換器の凝縮温度に近い温度の風とが吹き出される。すなわち、吹出口から発生する風に温度差をつけることが可能となり、室内の温度分布に意図的に温度差をつけることがより容易になる。したがって、ゾーン空調などの省エネ運転を実現することができる。また、個人別に温度を調整するなど、快適性を向上させることができる。

　第３の発明は、特に、第１又は第２の発明における冷房運転時において、圧損部に冷媒が流れる場合には、前面側熱交換器と背面側熱交換器のそれぞれの冷媒の蒸発温度が異なる、空気調和機の室内機である。これにより、冷房運転時において、前面側熱交換器と背面側熱交換器では、冷媒の蒸発温度に温度差が発生する。吹出口においては、前面熱交換器の蒸発温度に近い温度の風と、背面側熱交換器の蒸発温度に近い温度の風とが吹き出される。すなわち、吹出口から発生する風に温度差をつけることが可能となり、室内の温度分布に意図的に温度差をつけることがより容易になる。したがって、ゾーン空調などの省エネ運転を実現することができる。また、個人別に温度を調整するなど、快適性を向上させることができる。

　第４の発明は、特に、第１～３のいずれか一つの発明の冷媒は前面側熱交換器から背面側熱交換器へ流れる、空気調和機の室内機である。これにより、前面側熱交換器と背面側熱交換器の温度を比較すると、冷媒の流れの上流である前面側熱交換器の方が高温になる。吹出口においては、前面側に近い領域は高温となり、背面側に近い領域は低温となる。

　これにより、室内の温度分布に意図的に温度差をつけることがより容易になる。したがって、ゾーン空調などの省エネ運転を実現することができる。また、個人別に温度を調整するなど、快適性を向上させることができる。

　第５の発明は、特に、第１～４のいずれか一つの発明の冷媒は背面側熱交換器から前面側熱交換器へ流れる、空気調和機の室内機である。これにより、前面側熱交換器と背面側熱交換器の温度を比較すると、冷媒の流れの上流である背面側熱交換器の方が高温になる。吹出口においては、前面側に近い領域は低温となり背面側に近い領域は高温となる。

　これにより、室内の温度分布に意図的に温度差をつけることがより容易になる。したがって、ゾーン空調などの省エネ運転を実現することができる。また、個人別に温度を調整するなど、快適性を向上させることができる。さらに、頭寒足熱（keeping one's head cool and one's feet warm）運転などを実施することにより、快適性を向上させることができる。

　第６の発明は、特に、第１～５のいずれか一つの発明の前面側熱交換器と背面側熱交換器の温度差が、５℃以上１２℃以下である、空気調和機の室内機である。これにより、吹出口の温度差を確保しながら、空気調和機の性能の低下を効果的に抑制することができる。また、室内の温度分布に意図的に温度差をつけることがより容易になる。したがって、ゾーン空調などの省エネ運転を実現することができる。また、個人別に温度を調整するなど、快適性を向上させることができる。

　第７の発明は、特に第１～６のいずれか一つの発明の仕切り部材によって区画される吹出口の２つの領域のそれぞれにおいて、吹出口から吹き出される空気の風向を左右に変更する左右風向制御部材をさらに備える、空気調和機の室内機である。

　第８の発明は、第１の発明から第７の発明のいずれか１つの室内機を備える、空気調和機である。

　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構成図である。

　図１において、本実施の形態における空気調和機の室内機７は、ファン（fan）の一例である横長のクロスフローファン１（Cross flow fan １）と、クロスフローファン１を囲むように配置された熱交換器２と、クロスフローファン１の前側下部に近接する前面舌部３（Front tongue shape ３）を有する前面側ケーシング４（Front casing）と、クロスフローファン１の後ろ側に近接する背面舌部５（Rear tongue shape ５）を有する背面側ケーシング６（Rear casing ６）とを備えている。

　熱交換器２は、前面舌部３を有する前面側ケーシング４に近接する前面側熱交換器８と、背面舌部５を有する背面側ケーシング６に近接する背面側熱交換器９とを備え、２つの領域に分かれている。２つの領域に分かれたそれぞれの熱交換器８、９の間を結ぶ冷媒流路の途中には、冷媒に圧力損失を与える圧損部１０と、圧損部１０をバイパスするように配置される開閉弁１１とが設けられる。すなわち、前面側熱交換器８と背面側熱交換器９との間には、圧損部１０がバイパス（bypass）接続されている。暖房運転時において開閉弁１１が閉じられて圧損部１０に冷媒が流れる場合に、２つの領域に分かれた熱交換器２（前面側熱交換器８と背面側熱交換器９）のそれぞれの冷媒の凝縮温度がいずれも熱交換器２を通る空気の露点以上であるとともに、それぞれの凝縮温度が異なっている（それぞれの凝縮温度に温度差がある）。

　この構成によれば、暖房運転時において、２つの領域に分かれた前面側熱交換器８と背面側熱交換器９の間を流れる冷媒に対して、圧損部１０より圧力損失が与えられる。これにより、前面側熱交換器８と背面側熱交換器９では、冷媒の凝縮温度に温度差が発生する。吹出口１２においては、前面側ケーシング４に近い領域の風１３は、前面側熱交換器８の凝縮温度に近い温度となり、背面側ケーシング６に近い領域の風１４は、背面側熱交換器９の凝縮温度に近い温度となる。

　なお、前面側熱交換器８と背面側熱交換器９のいずれにおける冷媒の凝縮温度も熱交換器２を通る空気の露点より高い温度に設定されているため、いわゆる除湿運転にはならない。

　また、本実施の形態１では、冷房運転時において圧損部１０に冷媒が流れる場合に、２つの領域に分かれた前面側熱交換器８と背面側熱交換器９のそれぞれの冷媒の蒸発温度がいずれも熱交換器２を通る空気の露点以下であるとともに、それぞれの蒸発温度は異なる。

　この構成によれば、冷房運転時において、２つの領域に分かれた前面側熱交換器８と背面側熱交換器９の間を流れる冷媒に対して、圧損部１０より圧力損失が与えられる。よって、前面側熱交換器８と背面側熱交換器９では、冷媒の凝縮温度に温度差が発生する。これにより、吹出口１２においては、前面側ケーシング４に近い領域の風１３は、前面側熱交換器８の蒸発温度に近い温度となり、背面側ケーシング６に近い領域の風１４は、背面側熱交換器９の蒸発温度に近い温度となる。

　なお、前面側熱交換器８と背面側熱交換器９のいずれにおける冷媒の蒸発温度も熱交換器２を通る空気の露点より低い温度に設定されている。

　（実施の形態２）
　図２は、本発明の実施の形態２における空気調和機の構成図であり、一般的な冷凍空調器の主要な構成部品を示している。なお、上記実施の形態１における空気調和機の室内機と同一部分には同一符号を付して、その説明を省略する。

　図２に示すように、本実施の形態２における空気調和機は、室外側熱交換器２１と、四方弁２２と、圧縮機２３と、膨張弁２４とを備える。室外側熱交換器２１は、四方弁２２を介して、圧縮機２３に連結されている。圧縮機２３は、四方弁２２を介して、室内機７の熱交換器２に連結されている。室外側熱交換器２１は、膨張弁２４を介して、室内機７の熱交換器２に連結されている。

　本実施の形態２にかかる空気調和機では、暖房運転時においては、冷媒がまず前面側熱交換器８へ流れ込み、次に背面側熱交換器９へ流れ込むように、四方弁２２と前面側熱交換器８が連結され、膨張弁２４が背面側熱交換器９へ連結されている。

　この構成によれば、暖房運転時において、圧縮機２３にて圧縮された冷媒は、四方弁２２を経由して、前面側熱交換器８へ流入する。前面側熱交換器８へ流入した冷媒は、開閉弁１１が閉じられた状態において、圧損部１０を経由して背面側熱交換器９へ流入する。背面側熱交換器９へ流入した冷媒は、膨張弁２４を経由して、室外側熱交換器２１へ流入し、その後、四方弁２２を経由して、再び圧縮機２３へ流入することとなる。このように、冷媒は前面側熱交換器８から背面側熱交換器９へ流れる。

　このとき、前面側熱交換器８と背面側熱交換器９の冷媒の凝縮温度を比較すると、冷媒の流れの上流である前面側熱交換器８の方が高温になる。

　よって、吹出口１２においては、前面側ケーシング４に近い領域の風１３は高温となり、背面側ケーシング６に近い領域の風１４は低温となる。

　一方、上記暖房運転に対し、四方弁２２を切り換えると冷房運転になる。即ち、冷媒が圧縮機２３からまず室外熱交換器２１へ流れ込み、膨張弁２４を経由して背面側熱交換器９へと流入する。

　背面側熱交換器９へ流入した冷媒は、開閉弁１１が閉じられた状態において、圧損部１０を経由して前面側熱交換器８へ流入する。前面側熱交換器８へ流入した冷媒は、四方弁２２を経由して、再び圧縮機２３へ流入することとなる。このように、冷媒は背面側熱交換器９から前面側熱交換器８へ流れる。

　このとき、前面側熱交換器８と背面側熱交換器９の冷媒の凝縮温度を比較すると、冷媒の流れの上流である背面側熱交換器９の方が高温になる。

　よって、吹出口１２においては、前面側ケーシング４に近い領域の風１３は低温となり、背面側ケーシング６に近い領域の風１４は高温となる。

　なお、前面側熱交換器８と背面側熱交換器９のいずれにおける冷媒の凝縮温度も熱交換器２を通る空気の露点より低い温度に設定されている。

　（実施の形態３）
　図３は、本発明の実施の形態３における空気調和機の構成図である。なお、上記実施の形態１、２における空気調和機と同一部分には同一符号を付して、その説明を省略する。

　図３に示すように、本実施の形態における空気調和機では、室外側熱交換器２１は、四方弁２２を介して、圧縮機２３に連結されている。圧縮機２３は、四方弁２２を介して、室内側の熱交換器２に連結されている。室外側熱交換器２１は、膨張弁２４を介して、室内側の熱交換器２に連結されている。

　本実施の形態３にかかる空気調和機では、暖房運転時においては、冷媒が、まず背面側熱交換器９へ流れ込み、次に前面側熱交換器８へ流れ込むように、四方弁２２と背面側熱交換器９が連結され、膨張弁２４が前面側熱交換器８へ連結されている。

　この構成によれば、暖房運転時において、圧縮機２３にて圧縮された冷媒は、四方弁２２を経由して、背面側熱交換器９へ流入する。背面側熱交換器９へ流入した冷媒は、開閉弁１１が閉の状態において、圧損部１０を経由して前面側熱交換器８へ流入する。前面側熱交換器８へ流入した冷媒は、前面側熱交換器８から膨張弁２４を経由して、室外側熱交換器２１へ流入し、その後、四方弁２２を経由して、再び圧縮機２３へ流入することとなる。このように、冷媒は背面側熱交換器９から前面側熱交換器８へ流れる。

　このとき、背面側熱交換器９と前面側熱交換器８の冷媒の凝縮温度を比較すると、冷媒の流れの上流である背面側熱交換器９の方が高温になる。

　なお、前面側熱交換器８と背面側熱交換器９のいずれにおける冷媒の凝縮温度も熱交換器２を通る空気の露点より高い温度に設定されている。

　（実施の形態４）
　図４は、本発明の実施の形態４における空気調和機の構成図である。なお、上記実施の形態１－３における空気調和機と同一部分には同一符号を付して、その説明を省略する。

　図４に示すように、本実施の形態４における空気調和機の室内機７は、吹出口１２において、吹出口１２を上下２つの領域に分割するように配置された仕切り部材の一例である仕切り板３１を備えている。仕切り板３１は例えば、上下方向の風向制御を行う上下羽根３２の上流側近傍に配置される。

　この構成によれば、仕切り板３１があることにより、吹出口１２に流れてきた風の合流を抑制しながら吹出口１２から吹き出すことができるため、吹出口１２から吹き出される風の温度差を精度良くつけることができる。また、上下羽根３２が風向制御を行う際に様々な角度に傾斜され、上下羽根３２などが乱流を生じさせる場合であっても、仕切り板３１があることにより、吹出口１２から吹き出す風の温度差を確保することができる。

　上述のように、本実施の形態４にかかる空気調和機の室内機７によれば、吹出口１２から吹き出される温度分布に意図的に温度差をつけることができるため、各領域ごとに適切な空調を行うゾーン空調など、省エネ運転を実現することができる。また、個人別に温度を調整するなど、快適性を向上させることができる。

（実施の形態５）
　図５は、本発明の実施の形態５における空気調和機の構成図である。図５に示すように、仕切り板３１の上側の送風路４１と仕切り板３１の下側の送風路４２のそれぞれに、左右風向制御部材の一例である左右風向制御板４３と左右風向制御板４４とが設けられている。すなわち、仕切り部材３１によって分割される吹出口１２の２つの領域のそれぞれにおいて、吹出口１２から吹き出される空気の風向を左右に変更する左右風向制御部材４３、４４が設けられている。

　この構成により、仕切り板３１の上側の送風路４１を通過する風を、仕切り板３１の上側に設けられた左右風向制御板４３により、室内の左右どちらにも送りだすことができる。同様に、仕切り板３１の下側の送風路４２を通過する風を、仕切り板３１の下側に備えられた左右方向制御板４４により、室内の左右どちらにも送りだすことができる。したがって、例えば、送風路４１を通過する風を、送風路４２を通過する風の方向とは異なる方向に向けることで、温度差のついた風を部屋の左や右へ自由に送り出すことができる。

　上述のように、本実施の形態５にかかる空気調和機の室内機７によれば、各領域ごとに適切な空調を行うゾーン空調など、省エネ運転を実現することができる。また、個人別に温度を調整するなど、快適性を向上させることができる。

　なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、前面側熱交換器８と背面側熱交換器９との温度差は、例えば５℃以上で１２℃以下と設定しても良い。この範囲であれば、吹出口１２の温度差を確保しながら、空気調和機の性能の低下を効果的に抑制することができる。

　なお、上記実施の形態では、開閉弁１１および圧損部１０（いわゆる固定絞り）を用いる場合について説明したが、これに限らず例えば、開閉弁１１および圧損部１０の代わりに膨張弁を用いることにより熱交換器２の温度に差を設けるようにしても良い。膨張弁を用いた場合、膨張弁内に圧力損失を与える部分が設けられ、その部分の開閉度は適宜調整することができる。したがって、より自由度の高い制御を行うことができる。

　なお、上記様々な実施の形態のうちの任意の実施の形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。

　本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施の形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。

　以上のように、本発明にかかる空気調和機は、室内温度を領域別に温度差をつけ、省エネ性、快適性を向上することができるもので、空気調和機に限らず、各種送風機器においても利用が可能である。

Claims

　空気調和機の室内機であって、
　室内から取り込んだ空気と熱交換を行う熱交換器と、
　熱交換器と熱交換された空気を、室内機の吹出口から吹き出すファンと、
　吹出口を上下に分割するように配置された仕切り部材とを備え、
　熱交換器は、室内機の前面側に位置される前面側熱交換器と、室内機の背面側に位置される背面側熱交換器とを備え、
　前面側熱交換器と背面側熱交換器との間には、熱交換器に流れる冷媒に対して圧力損失を与える圧損部がバイパス接続されており、
　圧損部に冷媒が流れる場合には、前面側熱交換器と背面側熱交換器のそれぞれの冷媒の凝縮温度若しくは蒸発温度が異なる、空気調和機の室内機。
　暖房運転時において、圧損部に冷媒が流れる場合には、前面側熱交換器と背面側熱交換器のそれぞれの冷媒の凝縮温度が異なる、請求項１に記載の空気調和機の室内機。
　冷房運転時において、圧損部に冷媒が流れる場合には、前面側熱交換器と背面側熱交換器のそれぞれの冷媒の蒸発温度が異なる、請求項１又は２に記載の空気調和機の室内機。
　冷媒は前面側熱交換器から背面側熱交換器へ流れる、請求項１から３のいずれか１項に記載の空気調和機の室内機。
　冷媒は背面側熱交換器から前面側熱交換器へ流れる、請求項１から４のいずれか１項に記載の空気調和機の室内機。
　前面側熱交換器と背面側熱交換器の温度差が、５℃以上１２℃以下である、請求項１～５のいずれか１項に記載の空気調和機の室内機。
　仕切り部材によって区画される吹出口の２つの領域のそれぞれにおいて、吹出口から吹き出される空気の風向を左右に変更する左右風向制御部材をさらに備える、請求項１から６のいずれか１項に記載の空気調和機の室内機。
　請求項１から７のいずれか１項に記載の室内機を備える、空気調和機。