(57)【要約】【課題】高い熱交換性能を維持することのできる空気調和機の室内機を提供する。【解決手段】それぞれ板状に形成され、板面を互いに平行にして所定のピッチで積層された複数の伝熱フィンと、互いに離隔した複数箇所で伝熱フィンを貫通している伝熱管と、隣接する伝熱管の間の伝熱フィン上に設けられた切り起しとを含み、伝熱フィンの板面と平行で、かつ、伝熱管と直交する方向に空気が供給されるフィンチューブ熱交換器を備えた空気調和機の室内機において、暖房運転時に冷媒が過冷却液となる領域の伝熱フィンに、隣接する伝熱管の間の熱伝達を遮断する過冷却部遮熱手段を設けたことを特徴とする。【選択図】　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ板状に形成され、板面を互いに平行にして所定のピッチで積層された複数の伝熱フィンと、互いに離隔した複数箇所で前記伝熱フィンを貫通している伝熱管と、隣接する前記伝熱管の間の前記伝熱フィン上に設けられた切り起しとを含み、前記伝熱フィンの板面と平行で、かつ、前記伝熱管と直交する方向に空気が供給されるフィンチューブ熱交換器を備えた空気調和機の室内機において、暖房運転時に冷媒が過冷却液となる領域の前記伝熱フィンに、隣接する前記伝熱管の間の熱伝達を遮断する過冷却部遮熱手段を設けたことを特徴とする空気調和機の室内機
【請求項２】
前記フィンチューブ熱交換器は、空気の流通方向に複数列の前記伝熱管を有し、前記過冷却液となる領域が複数列の前記伝熱管の最も風上に位置するように形成され、かつ、前記過冷却部遮熱手段は前記切り起しを分断するように空気の流通方向に細長く形成された切り込み又は切り起しであることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機の室内機。
【請求項３】
前記過冷却部遮熱手段は、前記過冷却液となる領域における所定の前記伝熱管と伝熱管の間に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気調和機の室内機。
【請求項４】
前記過冷却液となる領域の風上側の列と、この風上側の列の風下に当たる風下側の列の間の前記伝熱フィン上に、風上側と風下側の前記伝熱管相互間の熱伝達を遮断する気流方向遮熱手段を設けたことを特徴とする請求項２又は３に記載の空気調和機の室内機。
【請求項５】
再熱除湿回路を備え、再熱除湿時に蒸発部と凝縮部とが空気流と直交する方向に隣接するように冷媒バスを配置し、前記蒸発部の伝熱管と前記凝縮部の伝熱管の間の前記伝熱フィン上に熱伝導を遮断するための高低温部遮断手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の空気調和機の室内機。
【請求項６】
暖房運転時に前記冷媒が過冷却となる領域、及び、前記蒸発部の伝熱管と前記凝縮部の伝熱管の間以外の部分には、前記伝熱管の間の熱伝達を遮断する遮熱手段を設けていないことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の空気調和機の室内機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和機の室内機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気調和機の室内機を構成する室内熱交換器は、省エネルギー性能を向上させるために、室内ファンを取り囲むように配置され、かつ、伝熱フィン上にできるだけ多くの切り起しを設けることによって熱伝達性能の向上を図るように構成されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の室内熱交換器では、暖房運転時に過冷却部と高温部とが隣接する場合に、温度差の大きい伝熱管相互間で容量の大きな熱伝達が行われるため、熱交換性能が低下してしまうという問題があった。
【０００４】
本発明は上記の事情を考慮してなされたもので、温度差の大きい伝熱管が隣接する場合でも、高い熱交換性能を維持することのできる空気調和機の室内機を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、
それぞれ板状に形成され、板面を互いに平行にして所定のピッチで積層された複数の伝熱フィンと、互いに離隔した複数箇所で伝熱フィンを貫通している伝熱管と、隣接する伝熱管の間の伝熱フィン上に設けられた切り起しとを含み、伝熱フィンの板面と平行で、かつ、伝熱管と直交する方向に空気が供給されるフィンチューブ熱交換器を備えた空気調和機の室内機において、
暖房運転時に冷媒が過冷却液となる領域の伝熱フィンに、隣接する伝熱管の間の熱伝達を遮断する過冷却部遮熱手段を設けたことを特徴とする空気調和機の室内機。
【０００６】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の空気調和機の室内機において、
フィンチューブ熱交換器は、空気の流通方向に複数列の伝熱管を有し、過冷却液となる領域が複数列の伝熱管の最も風上に位置するように形成され、かつ、過冷却部遮熱手段は切り起しを分断するように空気の流通方向に細長く形成された切り込み又は切り起しであることを特徴とする。
【０００７】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の空気調和機の室内機において、過冷却部遮熱手段は、過冷却液となる領域における所定の伝熱管と伝熱管の間に設けられていることを特徴とする。
【０００８】
請求項４に係る発明は、請求項２又は３に記載の空気調和機の室内機において、過冷却液となる領域の風上側の列と、この風上側の列の風下に当たる風下側の列の間の伝熱フィン上に、風上側と風下側の伝熱管相互間の熱伝達を遮断する気流方向遮熱手段を設けたことを特徴とする。
【０００９】
請求項５に係る発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の空気調和機の室内機において、再熱除湿回路を備え、再熱除湿時に蒸発部と凝縮部とが空気流と直交する方向に隣接するように冷媒バスを配置し、蒸発部の伝熱管と凝縮部の伝熱管の間の伝熱フィン上に熱伝導を遮断するための高低温部遮断手段を設けたことを特徴とする。
【００１０】
請求項６に係る発明は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の空気調和機の室内機において、暖房運転時に冷媒が過冷却となる領域、及び、蒸発部の伝熱管と凝縮部の伝熱管の間以外の部分には、伝熱管の間の熱伝達を遮断する遮熱手段を設けていないことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る空気調和機の室内機の第１の実施形態の構成を示す縦断面図である。同図において、空気調和機の室内機１は前面下部吸込口２及び前面上部吸込口３を有し、上面に上面吸込口４を有し、さらに、前面下部に空調用空気（冷房空気、除湿空気、暖房空気）の吹出口５を有している。空気調和機の室内機１内には、前面下部吸込口２、前面上部吸込口３及び上面吸込口４から吹出口５に向かって通風路が形成され、その内部の前面部に主室内熱交換器６が設けられ、上面部に補助室内熱交換器７が設けられている。主室内熱交換器６と補助室内熱交換器７とは逆Ｖ字状に配置され、その内側に横流型の室内ファン８が設けられている。そして、室内ファン８を駆動することによってそれぞれ矢印Ａで示した三つの方向から室内空気を吸い込み、矢印Ｂで示した方向から室内に吹出すように構成されている。
【００１２】
図２は主室内熱交換器６及び補助室内熱交換器７の詳細な構成を示す部分斜視図であり、それぞれ板状に形成され、板面を互いに平行にして所定のピッチで積層された複数の伝熱フィン１１〜１ｎと、互いに離隔した複数箇所で伝熱フィン１１〜１ｎを貫通している伝熱管２１，２２…，３１，３２…と、隣接する伝熱管２１，２２…，３１，３２…の間の伝熱フィン１１〜１ｎ上に設けられた切り起し群４１とを含み、伝熱フィン１１〜１ｎの板面と平行で、かつ、伝熱管２１，２２…，３１，３２…と直交する矢印Ａの方向に空気が供給されるフィンチューブ熱交換器が構成されている。
【００１３】
図３（ａ）は主室内熱交換器６及び補助室内熱交換器７の全体的な構成を示す縦断面図であり、図３（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれＸ部及びＹ部の拡大図である。ここで、Ｘ部に着目すると、空気流の下流側の伝熱管３１，３２，…の相互間隔は上流側の伝熱管２２，２３，…の間隔よりも狭く、通風抵抗は相対的に高くなっている。この下流側の切り起し群４２は上流側の切り起し群４１と比較して切り起しの本数を少なくして相互間隔が拡げられている。一方、Ｙ部に着目すると、空気流の上流側の切り起し群４３は下流側の切り起し群４４よりも切り起し本数は多く、従って、下流の切り起し群４４の伝熱フィンの縁端までの幅が上流側よりも拡げられている。
【００１４】
この図３（ｂ）に示した構成により、通風抵抗の高い部分の切り起しの本数を少なくすると共に、間隔を広くすることによって風速分布の偏りを防止して伝熱性能の悪化及び異常音の発生を防止することができる。また、図３（ｃ）に示した構成により、熱伝達率の高い上流側では切り起しの列数を多くすることによって熱伝達率を向上させ、下流側ではドレイン水を流れ易くすることによってドレイン水の飛散や、ドレイン水がトラップすることによって起こる空気の流れの阻害を防ぐことができる。
【００１５】
図４は空気調和機を暖房モードで運転したとき、過冷却状態の冷媒が通過する過冷却領域ＯＣが存在して、隣接する伝熱管との間に大きな温度差を生じることに対応するフィンチューブ熱交換器の構成例である。この実施形態では、過冷却領域ＯＣを空気が流通する風上側に設置し、この過冷却領域ＯＣで冷媒が連続して流れる隣接伝熱管の間のうち、予め定めた位置の伝熱フィンにのみ熱伝導を遮断する過冷却部遮熱手段としての切り込み４８を設けると共に、過冷却領域ＯＣの風上側の列と、風下側の列との間に気流方向遮熱手段としての切り込み４９を形成したものである。
【００１６】
以下、図４に示した室内熱交換器に対する作用、効果について、図５をも参照して以下に説明する。暖房モード運転時に、過冷却状態の冷媒が通過する伝熱管では温度変化が大きく、隣接する伝熱管どうしの温度差は大きくなる。そのため、隣接する伝熱管相互間で伝熱フィンを介して熱交換が行われ、空気との間の熱交換の妨げとなる。図５は暖房時の室内熱交換器内の位置、すなわち、凝縮器の入口からの距離と冷媒温度との関係を示す線図である。この図５に示すように、暖房時には冷媒温度は二相域で略一定となっており、単相域、すなわち、過冷却域で少しずつ低下する。しかし、曲線Ｕに示すように、凝縮器の入口からの距離が大きくなるに従って冷媒の温度低下の割合は小さくなる。これは冷媒温度と空気温度との差が小さくなり、熱交換量が減少するためである。この熱交換量の減少を助長するのが隣接する伝熱管からの熱移動である。
【００１７】
本実施形態によれば、切り込み４８により隣接する伝熱管から流入する熱を遮断することにより、単相域での熱交換性能を向上させ、単相域となる部分の長さを短縮することができる。単相域が短縮されると、特性線Ｖに示すように、同一の能力を持たせる場合の熱交換器を小さくすることができ、逆に熱交換器の大きさが同一であれば、特性線Ｗに示すように、冷媒の循環量を増やして熱交換能力を増大させることができる。
【００１８】
この場合、過冷却領域ＯＣにおける全ての伝熱管と伝熱管との間に設けると遮熱性能は向上するが、切り込みを設けることによって切り起しの有効長さが減少し、流通空気との熱交換性能の低下を招く。このため、特定の位置、好ましくは１つおき設けることが熱交換性能が向上する。１つおきに設ける場合でも、後述するようにＵパイプとＵパイプの間に設けるようにすれば、挿入作業時の目安にもなり、伝熱フィンに対するＵパイプ挿入の作業性を向上させることができる。
【００１９】
また、本実施形態によれば、冷媒が過冷却となる過冷却領域ＯＣを複数列の伝熱管の最も風上側に設置することにより、室内空気との熱交換性能を向上させることができる。さらに、過冷却液領域ＯＣの風上側の列と、この風上側の列の風下に当たる風下側の列の間の伝熱フィン上に、風上側と風下側の伝熱管相互間の熱伝達を遮断する気流方向遮熱手段としての切り込み４９を設けているので、風下側の伝熱管からの熱伝導をも阻止して、遮熱性能を一層向上させることができる。
【００２０】
なお、上記第１の実施形態では過冷却領域ＯＣにおいて所定の伝熱管の中間部に切り込み４８を設け，風下側の列の間の伝熱フィン上に切り込み４９を設けたが、これらの切り込みの代わりに切り起しを設けても、上述したと同様に高い熱交換性能が維持される。
【００２１】
かくして、第１の実施形態によれば、暖房運転時に冷媒が過冷却液となる領域を風上側の列に配置し、この過冷却領域における所定の伝熱管と伝熱管の間に過冷却部遮熱手段としての切り込みを設け、さらに、過冷却液領域の風下側の列の間の前記伝熱フィン上に気流方向遮熱手段としての切り込みを設けたので、温度差の大きな伝熱管が隣接する場合でも、高い熱交換性能を維持することができる。
【００２２】
また、熱交換器の小型化、あるいは、熱交換器の大きさを変えないで熱交換能力を増大させることができるという効果も得られる。
【００２３】
なおまた、第１の実施形態中、過冷却領域における所定の伝熱管と伝熱管の間に過冷却部遮熱手段を設けることに加えて、過冷却領域ＯＣを風上側の列に配置し、さらに、過冷却液領域の風下側の列の間の伝熱フィン上に気流方向遮熱手段を設けたが、熱交換性能を高く維持する点で過冷却部遮熱手段を設けることが最も効果的であり、これ以外の構成要件は熱交換性能をより高くするという点で有効である。
【００２４】
以上、過冷却領域において高い熱交換性能を維持することについて説明したが、再熱除湿運転時に高い熱交換性能を維持することについて、第２の実施形態として以下に説明する。
【００２５】
図６は再熱除湿運転をすることが可能な冷凍サイクル図であり、暖房モード運転においては、破線の矢印で示したように、圧縮機５１→四方弁５２→第２室内熱交換器５３→流体制御弁５４→第１室内熱交換器５５→膨張弁５６→室外熱交換器５７→圧縮機５１の経路で冷媒を循環させ、冷房又は除湿モード運転においては、実線の矢印で示したように、圧縮機５１→四方弁５２→室外熱交換器５７→膨張弁５６→第１室内熱交換器５５→流体制御弁５４→第２室内熱交換器５３→四方弁５２→圧縮機５１の経路で冷媒を循環させる。そして、暖房運転時又は冷房運転時には流体制御弁５４を全開にして膨張弁５６の開度を調整し、再熱除湿運転時には膨張弁５６を全開にして流体制御弁５４の開度を調節する。このように、再熱除湿運転を可能とする冷凍サイクルが再熱除湿回路５０と呼ばれている。
【００２６】
ここで、再熱除湿とは、室内熱交換器を室内空気より温度の低い部分、すなわち、除湿部（蒸発部）と、室内空気より温度の高い部分、すなわち、暖房部（凝縮部）とに分かれるようにするもので、流体制御弁５４を境にして第１室内熱交換器５５が除湿部を形成し、第２室内熱交換器５３が暖房部を形成している。そして、除湿部で空気を冷却して空気中の水蒸気を結露させて除湿を行い、暖房部で空気に熱を伝達することにより、室内温度の変化を抑制しながら除湿を行う方式である。
【００２７】
図７（ａ）は再熱除湿回路５０を構成する第１室内熱交換器５５及び第２室内熱交換器５３の概略構成を示す側面図であり、多数の伝熱フィンの一端部からＵパイプ２０１，２０２，…が所定の間隔にて貫通せしめられ、その他端部がリターンパイプ２１１，２１２，…によって直列に接続される。図７（ｂ）は直列に接続された室内熱交換器のうち、境界線Ｇよりも下の部分が第１室内熱交換器５５に対応する除湿部Ｄになっており、境界線Ｇよりも上の部分が第２室内熱交換器５３に対応する暖房部になっている。図７（ｃ）は境界線Ｇの近傍の拡大図であり、境界線Ｇより下の伝熱管２７及び伝熱管３７が除湿部を構成し、境界線Ｇよりも上の伝熱管２６及び伝熱管３６が暖房部を構成している。
【００２８】
また、伝熱管２６と伝熱管２７の中間部に高低温部遮熱手段としての切り込み４６を形成し、この切り込み４６の伝熱管２６側に切り起し群４１１を、伝熱管２７側に切り越し群４１２を形成している。これと同様に、伝熱管３６と伝熱管３７の中間部に高低温部遮熱手段としての切り込み４７を形成し、この切り込み４７の伝熱管３６側に切り起し群４２１を、伝熱管３７側に切り越し群４２２を形成している。
【００２９】
以下、この第２の実施形態の作用、効果について説明する。再熱除湿時、管内を流れる冷媒が蒸発状態である伝熱管２７，３７と、冷媒が凝縮状態である伝熱管２６，３６とが近接して存在する。このとき、凝縮状態である伝熱管２６，３６から、伝熱フィンを介して、蒸発状態である伝熱管２７，３７に大量の熱が伝達することになり、蒸発部及び凝縮部本来の熱交換機能を妨げる、いわゆる、熱干渉が発生する。切り込み４６及び切り込み４７はこの熱干渉を防ぐために形成されたもので、切り越し群４１１及び４２１は暖房部の熱交換機能を促進し、反対に、切り越し群４１２及び４２２は除湿部の熱交換機能を促進する。
【００３０】
図８（ａ）は冷媒が凝縮状態である伝熱管（図面の上方）と冷媒が蒸発状態にある伝熱管の間に切り込み４６を設けた場合の伝熱フィンにおける熱干渉の影響を解析した温度分布図であり、図８（ｂ）はこれらの伝熱管の間に切り込みを設けない場合の伝熱フィンにおける熱干渉の影響を解析した温度分布図である。これらの図から明らかなように、切り込み４６によって熱干渉の影響が著しく低減されることが分かる。
【００３１】
かくして、図６乃至図８を用いて説明した第２の実施形態によれば、蒸発部の伝熱管と凝縮部の伝熱管の間の伝熱フィン上に熱伝導を遮断するための切り込みが設けられているため、伝熱管どうしの熱移動を少なくして高い熱交換性能を維持することができる。
【００３２】
なお、上記第２の実施形態では互いに温度が異なる伝熱管の中間部に切り込みを設けたが、切り込みの代わり切り起しを設けても上述したと同様に高い熱交換性能が維持される。
【００３３】
ところで、上記第２の実施形態では、蒸発部の伝熱管と凝縮部の伝熱管の間の伝熱フィン上に熱伝導を遮断するための切り込みを設けたが、これら以外の部分に同様な切り込みを設けると、切り起こし分断による熱交換効率が低下するため、蒸発部の伝熱管と凝縮部の伝熱管とが隣接する間にのみ高低温部遮断手段を設けることが有利である。
【００３４】
【発明の効果】
以上の説明によって明らかなように、本発明によれば、高い熱交換性能を維持することのできる空気調和機の室内機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る空気調和機の室内機の第１の実施形態の構成を示す縦断面図。
【図２】図１に示す空気調和機の室内機を構成する主室内熱交換器の詳細な構成を示す部分斜視図。
【図３】図１に示す空気調和機の室内機を構成する主室内熱交換器及び補助室内熱交換器の全体的な構成を示す縦断面図、並びに、要部の拡大図。
【図４】図１に示す空気調和機の室内機の過冷却状態に対応する室内熱交換器の構成を示す縦断面図。
【図５】第１の実施形態の作用、効果を説明するために、室内熱交換器内の位置、すなわち、凝縮器の入口からの距離と冷媒温度との関係を示す線図。
【図６】本発明に係る空気調和機の室内機の第２の実施形態を構成する再熱除湿回路の冷凍サイクル図。
【図７】再熱除湿回路を構成する第１室内熱交換器及び第２室内熱交換器の概略構成を示す側面図、これらの室内熱交換器の境界部、並びに境界部近傍の拡大図。
【図８】第２の実施形態における熱干渉の影響を解析した温度分布図。
【符号の説明】
１　空気調和機の室内機
２　前面下部吸込口
３　前面上部吸込口
４　上面吸込口
５　吹出口
６　主室内熱交換器
７　補助室内熱交換器
１１〜１ｎ　伝熱フィン
２１〜３９　伝熱管
４１〜４４　切り起し群
４６〜４９　切り込み
５０　再熱除湿回路
５１　圧縮機
５２　四方弁
５３　第２室内熱交換器
５４　流体制御弁
５５　第１室内熱交換器
５６　膨張弁
５７　室外熱交換器
２０１〜２０３　Ｕパイプ
２１１，２１２　リターンパイプ
４１１，４１２，４２１，４２２　切り起し群
【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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