WO2024075491A1 - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

本開示における空気調和機（１）は、第１の熱交換器（７）と、第２の熱交換器（８）と、第３の熱交換器（９）とを有する。第１の熱交換器（７）、第２の熱交換器（８）、および第３の熱交換器（９）は、送風機（３）を取り囲むように配置され、かつ第１の熱交換器（７）に冷媒入口（１０）および冷媒出口（１１）を備える。

Description

空気調和機

　本開示は、空気調和機に関する。

　図５は、特許文献１に記載の従来の空気調和機の断面構成を示している。図５に示すように、特許文献１は、貫流送風機を取り囲むようにフィンと伝熱管とで構成された、前方熱交換器と後方熱交換器とからなる熱交換器を有し、かつ伝熱管の列数を熱交換器の箇所毎に変化させた熱交換器を開示する。

日本国特許第６３７９３５２号公報

　従来の空気調和機において、熱交換器の性能の向上にはさらなる改善の余地がある。

　本開示は、冷媒入口および冷媒出口の伝熱管同士での熱交換を低減し、熱交換器能力の減少を防止した熱交換器を有する空気調和機を提供する。

　本開示における空気調和機は、空気吸込口と空気吹出口とを有する筐体と、空気吸込口から筐体の内部に吸い込まれた空気と冷媒との間で熱交換する熱交換器と、空気を空気吸込口から吸い込み空気吹出口から筐体の外部に排出する送風ファンとを備える。熱交換器は、各々が冷媒の流通する複数の伝熱管と伝熱管の長手方向に積層された複数のフィンとを備えた、第１の熱交換器、第２の熱交換器、および第３の熱交換器を含む。第１の熱交換器、第２の熱交換器、および第３の熱交換器は相互に熱的に分離されつつ、送風ファンを取り囲むように配置されており、第１の熱交換器に、冷媒が流入する熱交換器入口および冷媒が流出する熱交換器出口が設けられている。

実施の形態１における空気調和機の断面構成を示す図 実施の形態１における空気調和機の断面構成を示す図 実施の形態１における熱交換器の伝熱管ならびにフィンの断面構成を示す図 本開示の他の一例における空気調和機の断面構成を示す図 従来例の空気調和機の断面構成を示す図

　本開示の一態様の空気調和機は、空気吸込口と空気吹出口とを有する筐体と、空気吸込口から筐体の内部に吸い込まれた空気と冷媒との間で熱交換する熱交換器と、空気を空気吸込口から吸い込み空気吹出口から筐体の外部に排出する送風ファンとを備える。熱交換器は、各々が冷媒の流通する複数の伝熱管と伝熱管の長手方向に積層された複数のフィンとを備え、第１の熱交換器、第２の熱交換器、および第３の熱交換器を含む。第１の熱交換器、第２の熱交換器、および第３の熱交換器は相互に熱的に分離されつつ、送風ファンを取り囲むように配置され、第１の熱交換器に、冷媒が流入する熱交換器入口および冷媒が流出する熱交換器出口が設けられている。

　この構成により、第２の熱交換器および第３の熱交換器には、温度差の大きな伝熱管が存在せず、隣接する伝熱管同士での熱損失を軽減することができるため、熱交換量を向上させることができる。

　本開示の他の一態様における空気調和機は、第一の態様の空気調和機において、第２の熱交換器および第３の熱交換器で用いられる伝熱管の管径を、第１の熱交換器で用いられる伝熱管の管径よりも小さくした構成である。

　この構成により、空気との温度差が大きい二相域の冷媒が流れる第２の熱交換器および第３の熱交換器において、伝熱管径を小さくすることで、管内の冷媒熱伝達率を向上させ、熱交換器能力を増大させることができる。

　本開示のさらに他の一態様における空気調和機は、第１の態様、または第２の態様の空気調和機において、第１の熱交換器に設けられた伝熱管の段方向のピッチを、第２の熱交換器および第３の熱交換器に設けられた伝熱管の段方向のピッチよりも大きくした構成である。

　この構成により、第１の熱交換器の通風抵抗を低減し、熱交換器全体の風速分布を均一化でき、送風機の入力電力を低減できる。

　本開示のさらに他の一態様における空気調和機は、第１から第３の態様の空気調和機において、第１の熱交換器のフィン積層のピッチを、第２の熱交換器および第３の熱交換器のフィン積層のピッチよりも大きくした構成である。

　この構成により、第１の熱交換器の通風抵抗を低減し、熱交換器全体の風速分布を均一化でき、送風機の入力電力を低減できる。

　以下、図面を参照しながら実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明、または、実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。

　なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより請求の範囲に記載の主題を限定することを意図していない。

　（実施の形態１）
　図１および図２は、本実施の形態における空気調和機１の断面構成を示す図である。空気調和機１は筐体２内に、送風機３として貫流送風機を備えている。また、空気調和機１は、筐体２内に、複数の伝熱管４と、伝熱管４に貫通される複数のフィン５とで構成された熱交換器６を有する。

　熱交換器６は、第１の熱交換器７、第２の熱交換器８、および第３の熱交換器９の３つの熱交換器で構成されている。第１の熱交換器７、第２の熱交換器８、および第３の熱交換器９は、送風機３を取り囲むように配置されている。第１の熱交換器７、第２の熱交換器８、および第３の熱交換器９の各々は、冷媒の流通する複数の伝熱管４と伝熱管４の長手方向に積層された複数のフィン５とを有する。

　第１の熱交換器７は、筐体２内で風の通りにくい、例えば筐体２下部に配置されている。筐体２の天面側には、第２の熱交換器８および第３の熱交換器９が配置される。本実施の形態では、第１の熱交換器７は、筐体２の前面側の下方に配置されており、第２の熱交換器８は、第１の熱交換器７の上方に配置されており、第３の熱交換器９は、第２の熱交換器８の後方に配置されている。このとき、図１に示すように、第１の熱交換器７に、熱交換器６に冷媒が流入するときの冷媒入口（熱交換器入口）１０および冷媒が流出するときの冷媒出口（熱交換器出口）１１が設けられる。

　すなわち、本開示における空気調和機１は、送風機３を取り囲む熱交換器６を第１の熱交換器７、第２の熱交換器８、および第３の熱交換器９に分けて構成して相互に熱的に分離させ、かつ、第１の熱交換器７に冷媒入口１０と冷媒出口１１とを集約させた構成である。

　このように構成されることで、第２の熱交換器８および第３の熱交換器９には温度差の大きな伝熱管が存在せず、隣接する伝熱管４同士での熱損失を軽減することができる。

　ここで、第１の熱交換器７、第２の熱交換器８、および第３の熱交換器９の伝熱管を、それぞれ伝熱管４ａ、伝熱管４ｂ、および伝熱管４ｃとする。図２に示すように、伝熱管４ｂおよび伝熱管４ｃの管径は、伝熱管４ａの管径よりも小さく構成されている。このように構成することで、空気との温度差が大きい二相域の冷媒が流れる第２の熱交換器８および第３の熱交換器９において、伝熱管径を小さくすることで、管内の冷媒熱伝達率を向上させ、熱交換器能力を増大させることができる。

　また、図２に示すように、伝熱管４ａの伝熱管間ピッチである段方向ピッチＸ１は、伝熱管４ｂおよび伝熱管４ｃのそれぞれの段方向ピッチＸ２よりも大きく構成されている。このように構成されることで、第１の熱交換器７の通風抵抗を低減し、熱交換器全体の風速分布を均一化でき、送風機３の入力電力を低減できる。

　熱交換器６においては、複数のフィン５が図２の紙面の奥行方向に積層されており、当該積層された複数のフィン５を複数の伝熱管４が貫通している。第１の熱交換器７、第２の熱交換器８、および第３の熱交換器９において積層されるフィンを、それぞれフィン５ａ、フィン５ｂ、およびフィン５ｃとする。

　図３は、熱交換器６の伝熱管４およびフィン５の断面構成を示す図であり、図３の上方の図は第１の熱交換器７の構成を示しており、図３の下方の図は第２の熱交換器８および第３の熱交換器９の構成を示している。図３に示すように、フィン５ａが積層方向に配置されるフィン間ピッチであるピッチＹ１は、フィン５ｂ、およびフィン５ｃが積層方向に配置されるフィン間ピッチであるピッチＹ２よりも大きく構成されている。このように構成されることで、第１の熱交換器７の通風抵抗を低減し、熱交換器全体の風速分布を均一化でき、送風機３の入力電力を低減できる。

　以上のように構成することで、第２の熱交換器８および第３の熱交換器９には、温度差の大きな伝熱管が存在せず、隣接する伝熱管同士での熱損失を軽減することができる。

　本実施の形態では、第１の熱交換器７を筐体２の下部に配置している例について示した。しかしながら、第１の熱交換器７の配置場所はこれに限られず、筐体２内で通風抵抗が大きい箇所であれば、図４に示すように、例えば筐体２の後方に配置されていてもよい。ただし、第１の熱交換器７が筐体２の後方に配置された場合も、冷媒入口１０および冷媒出口１１は、第１の熱交換器７に集約される。これにより、隣接する伝熱管同士での熱損失を軽減することができる。

　本開示によれば、複数の熱交換器を相互に熱的に分断して設け、複数の熱交換器の内の一の熱交換器に冷媒の出入り口を集中させることで、他の熱交換器における冷媒同士の熱交換を低減し、熱交換器全体としての熱交換量を増大させ、空気調和機の性能を向上させることができる。従って、各種の空気調和機に適用できる。

１　空気調和機
２　筐体
３　送風機
４、４ａ、４ｂ、４ｃ　伝熱管
５、５ａ、５ｂ、５ｃ　フィン
６　熱交換器
７　第１の熱交換器
８　第２の熱交換器
９　第３の熱交換器
１０　冷媒入口（熱交換器入口）
１１　冷媒出口（熱交換器出口）

Claims (5)

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空気と冷媒との間で熱交換する熱交換器と、
   　前記空気吸込口から吸い込まれた空気を前記空気吹出口から前記筐体の外部に排出する送風ファンと、
   を備えた空気調和機であって、
   　前記熱交換器は、各々が前記冷媒の流通する複数の伝熱管と前記伝熱管の長手方向に積層された複数のフィンとを備えた、第１の熱交換器、第２の熱交換器、および第３の熱交換器を含み、
   　前記第１の熱交換器、前記第２の熱交換器、および前記第３の熱交換器は相互に熱的に分離されつつ、前記送風ファンを取り囲むように配置されており、
   　前記第１の熱交換器に、前記冷媒が流入する熱交換器入口および前記冷媒が流出する熱交換器出口が設けられている、
   空気調和機。
2. 　前記第１の熱交換器は、前記筐体の前面側の下方に配置され、
   　前記第２の熱交換器は、前記第１の熱交換器の上方に配置され、
   　前記第３の熱交換器は、前記第２の熱交換器の後方に配置されている、
   請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記第２の熱交換器および前記第３の熱交換器それぞれの前記複数の伝熱管の管径は、前記第１の熱交換器の前記複数の伝熱管の管径よりも小さく構成されている、
   請求項１記載の空気調和機。
4. 前記第２の熱交換器および前記第３の熱交換器それぞれの前記複数の伝熱管の段方向における伝熱管間ピッチは、前記第１の熱交換器の前記複数の伝熱管の段方向の伝熱管間ピッチよりも小さく構成されている、
   請求項１記載の空気調和機。
5. 前記第２の熱交換器および前記第３の熱交換器のフィンの積層方向におけるフィン間ピッチは、前記第１の熱交換器のフィンの積層方向におけるフィン間ピッチよりも小さく構成されている、
   請求項１記載の空気調和機。

Images