WO2018163412A1

WO2018163412A1 - 室内機および空気調和装置

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Publication number: WO2018163412A1
Application number: PCT/JP2017/009742
Authority: WO
Inventors: 広陽伊藤; 祐介安達; 池田　尚史
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2017-03-10
Filing date: 2017-03-10
Publication date: 2018-09-13

Abstract

この発明に係る室内機は、上部に吸い込み口を有し、下部に吹き出し口を有する筐体と、筐体の内部に設置されるクロスフローファンと、複数の伝熱管と、伝熱管の流路方向に所定の間隔で並ぶ複数のフィンとを有し、筐体の内部において、クロスフローファンよりも吸い込み口側に設置され、吸い込み口から流入した気体を加熱または冷却する前側熱交換器を備える室内機であって、上下方向において、前側熱交換器とクロスフローファンとの最近接部分よりも下方となる前側熱交換器の下側領域に、下側領域を通過する気体の抵抗となる通気抵抗手段を有するものである。

Description

室内機および空気調和装置

　この発明は、熱交換器を搭載する室内機および空気調和装置に関するものである。

　圧縮機、凝縮器、減圧装置および蒸発器を配管接続して冷媒回路を構成し、冷媒を循環させて、空調対象空間の空気調和を行う空気調和装置がある。そして、空気調和装置は、家屋、ビル、鉄道、自動車など、さまざまな場所で用いられている。空気調和装置において、空調対象空間には、室内機が設置される。

　前述した凝縮器および蒸発器として、たとえば、冷媒と空気などとの熱交換を行う熱交換器が用いられる。そして、熱交換器としては、たとえば、一定間隔で並んだ複数の薄板状のフィンに、複数の伝熱管を貫通させて構成したフィンアンドチューブ型の熱交換器がある。

　ここで、室内機内の限られた空間に熱交換器と送風機とを配置しつつ、熱交換効率を高める提案がされている。たとえば、熱交換器におけるフィンの一部を倒すなどして、意図的に空気の流れを妨げるようにすることで、風速分布が不均一になることを是正し、熱交換効率の向上をはかるようにした室内機が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００６－０３８４１９号公報

　しかし、前述したような室内機において、熱交換効率を高めるには、熱交換器の適切な箇所において、気体の流れを妨げるようにしなければ、送風効率の悪化の方が顕在化してしまい、熱交換性能の改善が達成できないという課題があった。

　この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、熱交換性能を高めることができる室内機および空気調和装置を得ることを目的とするものである。

　また、この発明に係る空気調和装置は、上記の室内機と、室内機と配管接続して冷媒を循環させる冷媒回路を構成する室外機とを備えるものである。

　この発明に係る室内機によれば、前側熱交換器とクロスフローファンとの最近接部分よりも下方となる前側熱交換器の下側領域に、下側領域を通過する気体の抵抗となる通気抵抗手段を有することで、たとえば、クロスフローファン内の循環渦による影響で流速が速くなる下側領域における気体の流速を遅らせることができるので、前側熱交換器全体を通過する気体における風速分布を均一にすることができる。このため、熱交換性能を効率的に向上させることができる。

この発明の実施の形態１に係る室内機１００における内部構成を説明する図である。この発明の実施の形態１に係る室内機１００内における前側熱交換器５の構成を示す図である。この発明の実施の形態１に係る下部熱交換ユニット５ｂのフィン６を示す図である。この発明の実施の形態２に係る室内機１００における、前側熱交換器５の下側領域５ｃの構成を説明する図である。この発明の実施の形態３に係る室内機における内部構成を説明する図である。この発明の実施の形態３に係る通気板１１を示す図である。この発明の実施の形態４に係る空気調和装置の構成例を示す図である。

　以下、発明の実施の形態に係る室内機および空気調和装置について、図面などを参照しながら説明する。以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。そして、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。特に構成要素の組み合わせは、各実施の形態における組み合わせのみに限定するものではなく、他の実施の形態に記載した構成要素を別の実施の形態に適用することができる。また、以下の説明において、図における上方を「上側」とし、下方を「下側」として説明する。さらに、理解を容易にするために、方向を表す用語（たとえば「右」、「左」、「前」、「後」など）などを適宜用いるが、説明のためのものであって、これらの用語は本願に係る発明を限定するものではない。また、空気調和装置を正面（前面）側から見て上下となる方向を鉛直方向とし、左右となる方向を水平方向とする。また、圧力および温度の高低については、特に絶対的な値との関係で高低が定まっているものではなく、装置などにおける状態、動作などにおいて相対的に定まるものとする。そして、図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

実施の形態１．
　図１は、この発明の実施の形態１に係る室内機１００における内部構成を説明する図である。図１に示すように、実施の形態１の室内機１００の筐体３は、上側部分に吸い込み口１および下側部分に吹き出し口２を有している。このため、気体は、筐体３の上部の吸い込み口１から室内機１００内に流入し、下部の吹き出し口２から流出する。ここで、気体は空気であるものとして説明する。

　また、筐体３内には、クロスフローファン４および前側熱交換器５が設置されている。クロスフローファン４は、貫流送風機である。クロスフローファン４が駆動することにより、室内機１００周りの空気が、吸い込み口１から室内機１００内に流入し、前側熱交換器５およびクロスフローファン４を通過して、吹き出し口２から流出する。スタビライザー８は、筐体３内の空気の流路となる風路において、吸い込み側の風路と吹き出し側の風路とを分離する。また、スタビライザー８は、クロスフローファン４が回転したときに、クロスフローファン４の内部に発生する空気の循環渦を安定させる。循環渦は、クロスフローファン４内の前側下部に発生する。前側熱交換器５は、伝熱管内を流れる冷媒と前側熱交換器５を通過する空気とを熱交換して、空気の加熱または冷却を行い、空気調和を行う。また、前側熱交換器５は、空気の流れにおいて、クロスフローファン４よりも上流側（前段）となる吸い込み側の風路において、クロスフローファン４を覆うようにして配置される。

　図２は、この発明の実施の形態１に係る室内機１００内における前側熱交換器５の構成を示す図である。前側熱交換器５は、上部熱交換ユニット５ａと下部熱交換ユニット５ｂとから構成される。上部熱交換ユニット５ａは、筐体３内において、クロスフローファン４の上側に配置される。また、下部熱交換ユニット５ｂは、クロスフローファン４の前面側に配置される。上部熱交換ユニット５ａおよび下部熱交換ユニット５ｂは、たとえば、所定の間隔で並んだ複数の薄板状のフィン６に、複数の伝熱管７を。直交貫通させて構成されたフィンアンドチューブ型の熱交換ユニットである。

　上部熱交換ユニット５ａは、下部熱交換ユニット５ｂよりも、吸い込み口１に近い位置にある。前側熱交換器５の空気が通過する部分において、前側熱交換器５とクロスフローファン４との最近接部分１０は、下部熱交換ユニット５ｂ側にある。ここで、前側熱交換器５において、最近接部分１０よりも、上下方向において下側に位置する領域を下側領域５ｃとする。下側領域５ｃは、スタビライザー８とも近い距離にある。

　図３は、この発明の実施の形態１に係る下部熱交換ユニット５ｂのフィン６を示す図である。空気との接触を多くし、伝熱促進を行うために、フィン６は、切り起こし９を有している。実施の形態１の室内機１００では、下部熱交換ユニット５ｂのフィン６において、下側領域５ｃに対応する部分の切り起こし９の数が、他の部分よりも多い。実施の形態１では、後述するように、前側熱交換器５を通過する空気における通気抵抗として切り起こし９を用い、切り起こし９の数を多くすることで、下側領域５ｃにおける通気抵抗を大きくする。

　次に室内機１００の動作などについて説明する。室内機１００が運転を開始すると、クロスフローファン４が回転を始める。クロスフローファン４が回転すると、クロスフローファン４の内部に循環渦が発生する。循環渦は、クロスフローファン４内におけるスタビライザー８に近い箇所に発生する。ここで、一般的に、前側熱交換器５の下側領域５ｃを通過する空気は、循環渦の影響を受けて流速が速くなる。したがって、下側領域５ｃ付近における風速は、他の部分に比べて速くなる。

　そこで、風速が速くなる下側領域５ｃに、意図的に通気抵抗となる通気抵抗手段を設ける。これにより、通気抵抗となるものを設けない場合よりも、下側領域５ｃを通過する空気の速度が遅くなるようにする。これにより、前側熱交換器５を通過する空気における風速分布の均一化をはかる。実施の形態１においては、前述したように、前側熱交換器５の下側領域５ｃに対応する部分の切り起こし９の数を他の部分より多くする。各切り起こし９が通気抵抗となって、下側領域５ｃを通過する空気の風速を遅らせる。

　以上のように、室内機１００において、風速分布の速い、前側熱交換器５の下側領域５ｃに通気抵抗手段を設けるようにしたので、前側熱交換器５を通過する空気の風速分布を均一化することができる。このため、熱交換効率を向上させることができる。特に、図２に示す前側熱交換器５は、上部熱交換ユニット５ａおよび下部熱交換ユニット５ｂのいずれも、通気方向に対向して、冷媒配管が一列に並んでいる。上部熱交換ユニット５ａおよび下部熱交換ユニット５ｂのいずれも、通気方向に対して、冷媒配管が複数列並んだ熱交換器に比べて、通過する距離が短くなるため、圧損が低い。したがって、冷媒配管の配設が一列である場合は、クロスフローファン４内に発生する循環渦の影響を受けやすく、前側熱交換器５の下側領域５ｃの風速は顕著に速くなる。実施の形態１の室内機１００のように、前側熱交換器５の下側領域５ｃに通気抵抗を設けることは、特に有効である。

　また、下側領域５ｃを風速の速い空気が通過すると、熱交換が十分に行われないままの空気がクロスフローファン４で比較的かき乱されることなく吹き出し口２から吹き出される。このため、たとえば、冷房運転の場合には室内機１００から流出する空気の温度が下がりにくくなる。しかしながら、実施の形態１の室内機１００のように、下側領域５ｃに通気抵抗手段を設けることにより、下側領域５ｃを通過する空気の風速が遅くなることで、熱交換が促進される。

実施の形態２．
　前述した実施の形態１においては、通過する空気の風速を遅らせたい下側領域５ｃにおける切り起こし９の数を多くしたフィン６を有する前側熱交換器５を備える室内機１００について説明した。実施の形態２の室内機１００は、切り起こし９の数が同じであっても、通気抵抗を大きくすることができるようにしたものである。

　図４は、この発明の実施の形態２に係る室内機１００における、前側熱交換器５の下側領域５ｃの構成を説明する図である。前述したように、前側熱交換器５の上部熱交換ユニット５ａおよび下部熱交換ユニット５ｂは、並んだ複数のフィン６に、複数の伝熱管７を貫通させて構成されており、フィン６の間の空間であるスリットを空気が通過する。

　図４に示すように、実施の形態２の室内機１００は、下側領域５ｃにおいて、フィン６間の空気の流れ方向に対して直交する方向に、フィン６の一部を曲げた倒し部６ａが設置されている。倒し部６ａがスリットの一部を塞ぐことで、通気抵抗が大きくなり、下側領域５ｃを通過する空気の風速を遅らせることができる。倒し部６ａは、容易に製作することができる。また、倒す程度を調整することができるので、通気抵抗の大きさを調整することができる。

実施の形態３．
　前述した実施の形態１および実施の形態２では、前側熱交換器５自体に通気抵抗手段を設けた。実施の形態３では、下側領域５ｃに対応する部分に外部部材を取り付けることで、下側領域５ｃにおける通気抵抗を大きくするようにしたものである。

　図５は、この発明の実施の形態３に係る室内機における内部構成を説明する図である。図５において、図１と同じ符号を付している機器などについては、実施の形態１において説明したことと同様の動作を行う。通気板１１は、前側熱交換器５の下側領域５ｃを通過した空気の通気抵抗となるリブなどの板である。図５では、空気の流れにおいて前側熱交換器５の下流側に通気板１１を取り付けているが、前側熱交換器５の上流側に取り付けるようにしてもよい。

　図６は、この発明の実施の形態３に係る通気板１１を示す図である。通気板１１は、空気を通過させるための開口部１１Ａを有している。開口部１１Ａの大きさを調整することで、通気抵抗の大きさを調整することができる。開口部１１Ａの形状については、特に限定するものではない。ここで、室内機１００内のクロスフローファン４は、横長の貫流送風機であるため、通気板１１は、横桟のものが効果的である。

　また、通気板１１は、室内機１００を製造した後で設置することができる。このため、所望する通気抵抗の大きさに合わせた通気板１１を選択して取り付けることができる。

実施の形態４．
　図７は、この発明の実施の形態４に係る空気調和装置の構成例を示す図である。ここで、図７では空気調和装置を冷凍サイクル装置の例として示している。図７において、図１などにおいて説明したものについては、同様の動作を行うものとする。図７の空気調和装置は、室外機（室外ユニット）２００と、実施の形態１～実施の形態３において説明した室内機（室内ユニット）１００とをガス冷媒配管３００、液冷媒配管４００により配管接続して冷媒回路を構成する。室外機２００は、圧縮機２１０、四方弁２２０、室外熱交換器２３０および膨張弁２４０を有している。

　圧縮機２１０は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。ここで、特に限定するものではないが、圧縮機２１０は、たとえばインバータ回路などにより、運転周波数を任意に変化させることにより、圧縮機２１０の容量（単位時間あたりの冷媒を送り出す量）を変化させるものであってもよい。四方弁２２０は、たとえば冷房運転時と暖房運転時とによって冷媒の流れを切り換える弁である。

　本実施の形態における室外熱交換器２３０は、冷媒と空気（室外の空気）との熱交換を行う。たとえば、暖房運転時においては蒸発器として機能し、冷媒を蒸発させ、気化させる。また、冷房運転時においては凝縮器として機能し、冷媒を凝縮して液化させる。

　絞り装置（流量制御手段）などの膨張弁２４０は冷媒を減圧して膨張させる。たとえば電子式膨張弁などで構成した場合には、制御装置（図示せず）などの指示に基づいて開度調整を行う。

　実施の形態１～実施の形態３において説明した前側熱交換器５は、たとえば空調対象となる空気と冷媒との熱交換を行う。暖房運転時においては凝縮器として機能し、冷媒を凝縮して液化させる。また、冷房運転時においては蒸発器として機能し、冷媒を蒸発させ、気化させる。また、クロスフローファン４は、前述したように、室内機１００内に空気を通過させて空気調和し、空調対象空間に送り出す。

　以上のように、空気調和装置を構成することで、室外機２００の四方弁２２０により冷媒の流れを切り換えることで、暖房運転および冷房運転を実現することができる。このとき、室内機１００内の前側熱交換器５全体を通過する気体における風速分布を均一にすることで、熱交換性能を効率的に向上させることができる。

　前述した実施の形態４では、空気調和装置について説明したが、たとえば、冷蔵装置、冷凍装置などの室内機のように、他の冷凍サイクル装置にも適用することができる。

　１　吸い込み口、２　吹き出し口、３　筐体、４　クロスフローファン、５　前側熱交換器、５ａ　上部熱交換ユニット、５ｂ　下部熱交換ユニット、５ｃ　下側領域、６　フィン、６ａ　倒し部、７　伝熱管、８　スタビライザー、９　切り起こし、１０　最近接部分、１１　通気板、１１Ａ　開口部、１００　室内機、２００　室外機、２１０　圧縮機、２２０　四方弁、２３０　室外熱交換器、２４０　膨張弁、３００　ガス冷媒配管、４００　液冷媒配管。

Claims

　上部に吸い込み口を有し、下部に吹き出し口を有する筐体と、
　該筐体の内部に設置されるクロスフローファンと、
　複数の伝熱管と、該伝熱管の流路方向に所定の間隔で並ぶ複数のフィンとを有し、前記筐体の内部において、前記クロスフローファンよりも前記吸い込み口側に設置され、前記吸い込み口から流入した気体を加熱または冷却する前側熱交換器を備える室内機であって、
　上下方向において、前記前側熱交換器と前記クロスフローファンとの最近接部分よりも下方となる前記前側熱交換器の下側領域に、該下側領域を通過する前記気体の抵抗となる通気抵抗手段を有する室内機。
　前記通気抵抗手段は、前記前側熱交換器の前記フィンが有する切り起こしであって、
　前記下側領域において、前記気体が通過する方向に並ぶ前記切り起こしの数が、前記前側熱交換器の他の領域において前記気体が通過する方向に並ぶ前記切り起こしの数よりも多い請求項１に記載の室内機。
　前記通気抵抗手段は、前記前側熱交換器の前記フィンにおいて、前記下側領域の部分において前記フィンが曲げられて前記気体の流路の一部を塞ぐ倒し部である請求項１に記載の室内機。
　前記通気抵抗手段は、複数の開口部を有し、前記前側熱交換器の前記下側領域における前記気体の流入側および流出側の少なくとも一方に取り付けられた通気板である請求項１に記載の室内機。
　前記前側熱交換器は、上部熱交換ユニットと下部熱交換ユニットとを有し、前記下部熱交換ユニットが前記下側領域を有する請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の室内機。
　請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の室内機と、
　該室内機と配管接続して冷媒を循環させる冷媒回路を構成する室外機と
を備える空気調和装置。