(57)【要約】【課題】低負荷時における除湿についても十分に行うことができる空気調和機用熱交換器を提供する。【解決手段】空調空気の排出側である前方に配置されて上下方向に延長する第１のプレートフィン１１（１１１〜１１７）と、第１のフィン群の下方側に配置されて前後方向に延長する第２のプレートフィン１２（１２１〜１２７）と、第１のプレートフィン１１の延長方向である上下方向に配列される第１の熱交換コイル１３（１３１〜１３７）と、第２のプレートフィン１２の延長方向である前後方向に配列される第２の熱交換コイル１４（１４１〜１４７）とから構成するとともに、第１の熱交換コイル１３１〜１３７の前後方向の数を第２の熱交換コイル１４の前後方向の数よりも少なく、かつ、第２の熱交換コイル１４の上下方向の数を第１の熱交換コイル１３の上下方向の数よりも少なくした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の間隔を隔てて互いに平行に配列された複数のプレートフィンから成るフィン群と、前記フィン群を構成する各プレートフィンに挿入されて前記プレートフィンの板面に直交する方向に延長する複数の熱交換コイルと、前記フィン群に室内空気を送風する送風機とを備えた空気調和機用熱交換器であって、
前記室内空気の送風方向を前後方向、
前後方向に垂直で、かつ、前記プレートフィンの配列方向に垂直な方向を左右方向、
前後方向及び左右方向に垂直な方向を上下方向としたとき、
前記フィン群が、
空調空気の排出側である前方に配置されて上下方向に延長する、左右方向に所定の間隔を隔てて互いに平行に配列された第１のプレートフィンから成る第１のフィン群と、
前記第１のフィン群の上端側もしくは下端側のいずれか一方または両方に配置されて前後方向に延長する、左右方向に所定の間隔を隔てて互いに平行に配列された第２のプレートフィンから成る第２のフィン群とを備え、
前記複数の熱交換コイルが、
前記第１のプレートフィンの延長方向である上下方向に配列されて左右方向に延長する第１の熱交換コイルと、
前記第２のプレートフィンの延長方向である前後方向に配列されて左右方向に延長する第２の熱交換コイルとを備え、
前記第１の熱交換コイルの前後方向の数が前記第２の熱交換コイルの前後方向の数よりも少なく、かつ、
前記第２の熱交換コイルの上下方向の数が前記第１の熱交換コイルの上下方向の数よりも少ないことを特徴とする空気調和機用熱交換器。
【請求項２】
前記第１及び第２のフィン群の前記送風機側に、前記室内空気の風量を、前記第１のフィン群と前記第２のフィン群とに分配するための風量分配板を設けたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機用熱交換器。
【請求項３】
前記第１のフィン群の前記送風機側に、前記第１のフィン群に送られる室内空気の風量を制限するためのスクリーンを設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気調和機用熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機に用いられる熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、所定の間隔を隔てて互いに平行に配列されたフィン群を構成するプレートフィンに、冷媒が供給された熱交換コイルを挿入してプレートフィンを冷却する熱交換器に室内空気を送って、冷却されたプレートフィンを通過した冷気を室内に戻して室内を冷却・除湿する空気調和機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
図７は、従来の空気調和機に使用される熱交換器５０の一例を示す図で、５１は、図示しない送風機から送られてくる室内空気の流れの方向に平行に配列された複数のプレートフィン５１ａ〜５１ｎから成るフィン群、５２はプレートフィン５１ａ〜５１ｎに挿入される、プレートフィン５１ａ〜５１ｎの配列方向に延長する熱交換コイルである。
プレートフィン５１ａ〜５１ｎは、一般には、平面視矩形の板状の部材で、熱交換コイル５２は、前記板の縦方向と横方向とに多数配置される。（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３３３３５４号公報
【特許文献２】特開平８−２８８９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、図７に示した、熱交換コイル５２の段数及び列数が多い熱交換器５０では、高負荷時における空気冷却及び除湿は勿論のこと、低負荷時における空気冷却及び除湿についても十分に行うことができる。
しかしながら、図８に示すように、熱交換コイル５２の列数が少ない熱交換器６０では、高負荷時における空気冷却及び除湿や低負荷時における空気冷却については問題がないものの、低負荷時における除湿については十分に行うことが困難であった。
【０００５】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、低負荷時における除湿についても十分に行うことができる空気調和機用熱交換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、鋭意検討の結果、熱交換コイルの段数が多ければ、高負荷時でも低負荷時でも空気を十分に冷却及び除湿できるが、熱交換コイルの列数が少ないと低負荷時における除湿が困難になることから、熱交換器を、列数が少なく段数の多い熱交換器と、列数が多く段数の少ない熱交換器とを組み合わせた構成とすれば、熱交換コイルの個数を少なくしても、高負荷時はもとより低負荷時においても空気冷却及び除湿を十分に行うことができることを見出し本発明に到ったものである。
すなわち、本発明は、所定の間隔を隔てて互いに平行に配列された複数のプレートフィンから成るフィン群と、前記フィン群を構成する各プレートフィンに挿入されて前記プレートフィンの板面に直交する方向に延長する複数の熱交換コイルと、前記フィン群に室内空気を送風する送風機とを備えた空気調和機用熱交換器であって、前記室内空気の送風方向を前後方向、前後方向に垂直で、かつ、前記プレートフィンの配列方向に垂直な方向を左右方向、前後方向及び左右方向に垂直な方向を上下方向としたとき、前記フィン群が、空調空気の排出側である前方に配置されて上下方向に延長する、左右方向に所定の間隔を隔てて互いに平行に配列された第１のプレートフィンから成る第１のフィン群と、前記第１のフィン群の上端側もしくは下端側のいずれか一方または両方に配置されて前後方向に延長する、左右方向に所定の間隔を隔てて互いに平行に配列された第２のプレートフィンから成る第２のフィン群とを備え、前記複数の熱交換コイルが、前記第１のプレートフィンの延長方向である上下方向に配列されて左右方向に延長する第１の熱交換コイルと、前記第２のプレートフィンの延長方向である前後方向に配列されて左右方向に延長する第２の熱交換コイルとを備え、前記第１の熱交換コイルの前後方向の数（列数）が前記第２の熱交換コイルの列数よりも少なく、かつ、前記第２の熱交換コイルの上下方向の数（段数）が前記第１の熱交換コイルの段数よりも少ないことを特徴とする。
このように、左右方向方から見たときに、主に空気冷却を行う上下方向に延長する一列の熱交換コイル（第１の熱交換コイル）を備えた第１のプレートフィンと、主に除湿を行う、前後方向に延長する一段の熱交換コイル（第２の熱交換コイル）を備えた第２のプレートフィンとがＬ字状、または、逆Ｌ字状、または、コの字状に配列されているような、熱交換器を用いれば、熱交換コイルの数が少なくても空気冷却及び除湿を十分に行うことができる。
【０００７】
また、前記第１及び第２のフィン群の前記送風機側に風量分配板を設けて、前記室内空気の風量を前記第１のフィン群と前記第２のフィン群とに分配することで、空気温度冷却領域である第１のフィン群側へ供給する風量と除湿領域である第２のフィン群側へ供給する風量とを調整するようにしたので、空気冷却を優先させたり、除湿を優先させたりすることができる。
また、前記第１のフィン群の前記送風機側にスクリーンを設けて、前記第１のフィン群に送られる室内空気の風量を制限するようにしても、空気温度冷却領域である第１のフィン群側へ供給する風量と除湿領域である第２のフィン群側へ供給する風量とを調整することができる。
【０００８】
なお、前記発明の概要は、本発明の必要な全ての特徴を列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施の形態１に係る熱交換器を示す図である。
【図２】本発明による熱交換器を用いた空気調和機の一例を示す図である。
【図３】熱交換コイルの一例を示す図である。
【図４】本実施の形態２に係る熱交換器を示す図である。
【図５】本発明による熱交換器の他の例を示す図である。
【図６】本発明による熱交換器の他の例を示す図である。
【図７】従来の熱交換器の一例を示す図である。
【図８】熱交換コイルの列数が少ない熱交換器の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１本実施の形態１に係る空気調和機用熱交換器（以下、熱交換器１０という）を示す図で、図２は、本発明による熱交換器１０を用いた空気調和機１の一例を示す図である。
空気調和機１は、熱交換器１０と、冷媒供給装置２０と、送風機３０とを備える。
熱交換器１０は、送風機３０により送られてくる室内空気を、冷媒供給装置２０から供給される冷媒により冷却して室内に送り出すもので、送風機３０により熱交換器１０に送られてくる室内空気の送風方向を前後方向とした時に、前後方向に垂直な方向に所定の間隔を隔てて互いに平行に配列された複数の第１及び第２のプレートフィン１１１〜１１７，１２１〜１２７から成るフィン群１１Ｇ，１２Ｇと、第１及び第２のフィン群１１Ｇ，１２Ｇの各プレートフィン１１１〜１１７，１２１〜１２７のそれぞれに挿入される第１及び第２の熱交換コイル１３１〜１３７，１４１〜１４７と、上部仕切板１５Ａと中間仕切板１５Ｂと下部仕切板１５Ｃとを備える。
ここで、第１及び第２のプレートフィン１１１〜１１７，１２１〜１２７の配列方向であるプレートフィン１１１〜１１７，１２１〜１２７の板面に垂直な方向を左右方向、前後方向及び左右方向に垂直な方向を上下方向とすると、第１のフィン群１１Ｇは、空調空気の排出側である前方に配置されて上下方向に延長する、左右方向に所定の間隔を隔てて互いに平行に配列された複数の第１のプレートフィン１１１〜１１７から構成され、上部仕切板１５Ａと中間仕切板１５Ｂとの間に配置される。
一方、第２のフィン群１２Ｇは、第１のフィン群１１Ｇの下方側に配置されて前後方向に延長する、左右方向に所定の間隔を隔てて互いに平行に配列された第２のプレートフィン１２１〜１２７から構成され、中間仕切板１５Ｂと下部仕切板１５Ｃとの間に配置される。
本例では、左右方向から見たときに、第１のプレートフィン１１ｋと第２のプレートフィン１２ｋとがＬ字状に配列した（ｋ＝１〜７）。すなわち、第１のプレートフィン１１ｋと第２のプレートフィン１２ｋとは、空調空気の排出側である第２のプレートフィン１２ｋの前端部が第１のプレートフィン１１ｋの下端側に位置するように配置されている。
【００１１】
第１の熱交換コイル１３１〜１３７は、第１のプレートフィン１１１〜１１７に挿入されて、第１及び第２のプレートフィン１１１〜１１７，１２１〜１２７の延長方向である上下方向に配列されて左右方向に延長する部材で、冷媒供給装置２０から供給される冷媒により、第１のプレートフィン１１１〜１１７を冷却することで、第１のプレートフィン１１１〜１１７間を通過する空気を冷却するとともに除湿する。
また、第２の熱交換コイル１４１〜１４７は、第２のプレートフィン１２１〜１２７に挿入されて、前記の上下方向に配列されて左右方向に延長する部材で、冷媒供給装置２０から供給される冷媒により、第２のプレートフィン１２１〜１２７を冷却することで、第２のプレートフィン１２１〜１２７間を通過する空気を冷却するとともに除湿する。
以下、第１のプレートフィン１１１〜１１７を縦フィン１１、第２のプレートフィン１２１〜１２７を横フィン１２という。
また、第１の熱交換コイル１３１〜１３７を区別しないで使用する場合には、第１の熱交換コイル１３１〜１３７を、第１の熱交換コイル１３と記し、第２の熱交換コイル１４１〜１４７を区別しないで使用する場合には、第２の熱交換コイル１４１〜１４７を熱交換コイル１４と記す。
上下方向に配列された第１の熱交換コイル１３の数が第１の熱交換コイル１３の段数、前後方向に配列された第１の熱交換コイル１３の数が第１の熱交換コイル１３の列数である。また、上下方向に配列された第２の熱交換コイル１４の数が第２の熱交換コイル１４の段数、前後方向に配列された第２の熱交換コイル１４の数が第２の熱交換コイル１４の列数である。すなわち、本例の熱交換器１０は、１列×７段の第１の熱交換コイル１３と、１段×７列の第２の熱交換コイル１４とを備える。
第１及び第２の熱交換コイル１３，１４としては、例えば、図３に示すような、熱交換コイル１３Ａのような周知の熱交換コイルを用いることができる。熱交換コイル１３Ａは、コイル状に成形された中空状の冷媒導入管１３ａと、直線状の中空管である戻り管１３ｂを、冷媒導入管１３ａの先端側である空調空気の排出側にて連通させたもので、冷媒導入管１３ａは冷媒供給装置２０の冷媒供給管２０ａに接続され、戻り管１３ｂは冷媒供給装置２０の冷媒回収管２０ｂに接続される。
なお、第１及び第２の熱交換コイル１３，１４として、コイル状に成形された中空状の冷媒導入管の内側に、冷媒導入管の径よりも小さなコイル状に成形された中空状の戻り管を配置し、冷媒導入管の先端側と戻り管の先端側とを連通させた形態のものを用いてもよい。
【００１２】
次に、熱交換器１０の動作について説明する。
図１及び図２に示すように、送風機３０により送られてくる室内空気のうち、第１のフィン群１１Ｇと上部仕切板１５Ａと中間仕切板１５Ｂとの間の領域（以下、冷却領域Ａという）に送られてくる室内空気は、段数の多い（７段×１列）の第１の熱交換コイル１３に接続された第１のフィン群１１Ｇを通過するので、冷却領域Ａに送られてくる室内空気を十分に冷却することができる。
一方、第２のフィン群１１Ｇと中間仕切板１５Ｂと下部仕切板１５Ｃとの間の領域（以下、除湿領域Ｂという）に送られてくる室内空気は、列数の多い（１段×７列）の第２の熱交換コイル１４に接続された第２のフィン群１２Ｇを通過するので、低負荷時であっても除湿領域Ｂに送られてくる室内空気を十分に除湿することができる。
したがって、本発明による熱交換器１０を用いれば、高負荷時でも低負荷時でも、室内空気を十分に冷却・除湿することができる。
【００１３】
実施の形態２．
図４は本実施の形態２に係る熱交換器１０Ｚを示す図で、熱交換器１０Ｚは、熱交換器１０に、風量分配板１６と、圧力調整スクリーン１７とを設けたものである。
風量分配板１６は、中間仕切板１５Ｂの送風機３０側に設けられて上部仕切板１５Ａ側に傾いた板状の部材で、送風機３０から送られてくる室内空気の風量を冷却領域Ａと除湿領域Ｂとに分配する。冷却領域Ａに送られた室内空気は、第１の熱交換コイル１３により冷却された第１のフィン群１１Ｇに送られ冷却され、除湿領域Ｂに送られた室内空気は、第２の熱交換コイル１４により除湿される。
したがって、中間仕切板１５Ｂと風量分配板１６との角度を設定することにより、冷却領域Ａに送られる空気量である冷却される空気量と、除湿領域Ｂに送られる空気量である除湿される空気量との分配比を決定することができる。
このとき、中間仕切板１５Ｂと風量分配板１６との角度αを変更する角度調整機構１８を設ければ、前記角度αを任意（α＝０°〜９０°）に設定することができる。角度αを大きくすることで、除湿を優先させることができることはいうまでもない。
同図に示すように、角度調整機構１８としては、例えば、風量分配板１６の冷却領域Ａ側に取付けられたロープ１８ａと、中間仕切板１５Ｂの第１のフィン群１１Ｇ側に設置されてロープ１８ａを巻取る巻取装置（ウィンチ１８ｂ）とを備えた周知の角度調整機構を用いることができる。なお、電動モータとのリンクを備えた他の形態の周知の角度調整機構を用いてもよい。
圧力調整スクリーン１７は、第１のフィン群１１Ｇの送風機３０側で、中間仕切板１５Ｂの第１のフィン群１１Ｇ側に設けられる、網状の部材で、送風機３０から冷却領域Ａ送られてくる室内空気の風量を低減することで、冷房される空気量と除湿される空気量との分配比を変更するものである。
第１のフィン群１１Ｇの送風機３０側に配置される網状のスクリーンを配置すると、スクリーンが室内空気の流れに対する抵抗となるので、冷却領域Ａ送られてくる室内空気の風量を減少させるとともに、除湿領域Ｂに送られる室内空気の風量を増加させることができる。なお、冷却領域Ａに送られる空気量と除湿領域Ｂに送られる空気量との分配比を変更するには、網状のスクリーンの網部を細かくしたり粗くしたりしてもよいし、網部を構成する線材の太さを変えるなどすればよい。
また、圧力調整スクリーン１７として、網状のスクリーンに代えてパンチングメタルを用いて同様の効果を得ることができる。パンチングメタルを用いた場合には、板に開ける穴の総面積を変更すればよい。
【００１４】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に記載の範囲には限定されない。前記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者にも明らかである。そのような変更または改良を加えた形態も発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲から明らかである。
【００１５】
例えば、前記実施の形態では、熱交換器１０の第１の熱交換コイル１３を７段×１列とし、第２の熱交換コイル１４を１段×７列としたがこれに限るものではなく、例えば、図５に示すように、第１の熱交換コイル１３を７段×２列とし、第２の熱交換コイル１４を２段×７列とするなど、第１及び第２の熱交換コイル１３，１４の数を増やしてもよい。
また、前記実施の形態では、第１の熱交換コイル１３と第２の熱交換コイル１４とＬ字状に配置したが、図６（ａ）に示すように、第２の熱交換コイル１４を第１の熱交換コイル１３の上端側に配置した、いわゆる、逆Ｌ字状の配置であっても、同様の効果を得ることができる。
あるいは、図６（ｂ）に示すように、第１の熱交換コイル１３の上端側と下端側とに第２の熱交換コイル１４を配置してもよい。
要は、第１の熱交換コイル１３の列数を第２の熱交換コイル１４の列数よりも少なくし、かつ、第２の熱交換コイル１４の段数を第１の熱交換コイル１３の段数よりも少なくすれば、少ない個数の熱交換コイルで、室内空気の冷却・除湿を十分に行うことができる。
【符号の説明】
【００１６】
１  空気調和機、１０  熱交換器、１１Ｇ  第１のフィン群、
１１  縦フィン、１１１〜１１７  第１のプレートフィン、１２Ｇ  第２のフィン群、
１２  横フィン、１２１〜１２７  第２のプレートフィン、
１３，１３１〜１３７  第１の熱交換コイル、
１４，１４１〜１４７  第２の熱交換コイル、
１５Ａ  上部仕切板、１５Ｂ  中間仕切板、１５Ｃ  下部仕切板、
１６  風量分配板、１７  圧力調整スクリーン、１８  角度調整機構、
２０  冷媒供給装置、３０  送風機。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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