(57)【要約】    【課題】  空気調和装置における、室内ユニットの材料を低減した熱交換器とすると、冷房運転時における貫流ファンや筐体での結露が発生することが判った。冷房運転時の圧縮機の破損を防止しつつ、結露を抑制する。【解決手段】  室内熱交換器の空気の流れ方向に対する伝熱管の列数を１列とすることで使用材料を低減する。さらに冷房運転時に１列の熱交換器から圧縮機吸込部間の冷媒を加熱する手段を設けることで、冷却除湿されていない空気が貫流ファンに流れ込み結露することを抑えた。【選択図】  図１
2007127333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内熱交換器及び貫流ファンを有する室内ユニットを備えた空気調和機おいて、前記室内熱交換器の空気の流れ方向に対する伝熱管の列数を１列とした空気調和機。
【請求項２】
室内熱交換器及び貫流ファンを有する室内ユニットを備えた空気調和機おいて、前記室内熱交換器の空気の流れ方向に対する伝熱管の列数を１列とし、冷房運転時に前記室内熱交換器と圧縮機吸込部との間の冷媒を加熱する冷媒過熱手段を備えた空気調和機。
【請求項３】
請求項２において、前記冷媒加熱手段は、補助熱交換器であり、この補助熱交換器と前記室内熱交換器とによって、空気の流れ方向に対する伝熱管の列数が複数列となるように配置した空気調和機。
【請求項４】
請求項２において、前記冷媒加熱手段を電気ヒータとした空気調和機。
【請求項５】
請求項２において、前記冷媒加熱手段は圧縮機から放熱される熱を熱源とする熱交換器である空気調和機。
【請求項６】
請求項２において、前記冷媒加熱手段は、冷房運転時に凝縮器となる熱交換器と減圧機構間の冷媒の熱を熱源とする熱交換器である空気調和機。
【請求項７】
請求項１において、前記室内熱交換器のフィンピッチＰfと全フィン高さＨfが、Ｐf≦Ｈfの関係にあるようにした空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、室内熱交換器と貫流ファンにより構成される室内ユニットを備えた空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気調和機に使用される室内ユニットは、例えば特許文献１に開示した構造が知られている。この特許文献１に記載された室内ユニットの熱交換器は、上部前側熱交換器と上部後側熱交換器とを逆Ｖ字形状に配置し、この上部前側熱交換器の下部に下部前側熱交換器をしてなる室内熱交換器と、上部後側熱交換器の風上に配置された補助熱交換器（サブクーラ）が設けられている。この室内熱交換器の風下に貫流ファンが設けられている。そして、この室内熱交換器は、空気の流れ方向に対する伝熱管の列数が複数列である２列となっている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−８１６７２号公報（図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この特許文献１に記載された空気調和機の室内ユニット内に設けられた室内熱交換器は、空気の流れ方向に対する伝熱管の列数が複数列で構成されているため、一般には銅材でつくられている伝熱管を多く必要としている。銅は地球上では有限な資源であり、銅資源の減少という問題があった。また伝熱管内の空間容積も大きいため必要な封入するべき冷媒量が多く必要であった。現在のエアコンは、一般にR410AやR407CやR22という冷媒が使われているが、いずれも地球温暖化能力を有することから、エアコンの移設や廃棄時に冷媒が大気に漏れた場合、地球環境に影響を与えることが懸念されている。
【０００５】
上記の目的で、材料を低減した空気調和機とすると、室内ユニットの空気吹き出し口から結露水が流出するという問題があった。
【０００６】
本発明の第一の目的は、地球環境負荷を低減する空気調和機を提供することにある。
【０００７】
また本発明の第二の目的は、材料を低減した空気調和機としたとき、結露水が室内ユニットの空気吹き出し口から流出することを抑制した空気調和機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記第一の目的は、室内熱交換器及び貫流ファンを有する室内ユニットを備えた空気調和機おいて、前記室内熱交換器の空気の流れ方向に対する伝熱管の列数を１列とした空気調和機とすることにより達成される。
【０００９】
上記第二の目的は、室内熱交換器及び貫流ファンを有する室内ユニットを備えた空気調和機おいて、前記室内熱交換器の空気の流れ方向に対する伝熱管の列数を１列とし、冷房運転時に前記室内熱交換器と圧縮機吸込部との間の冷媒を加熱する冷媒過熱手段を備えた空気調和機とすることにより達成される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、地球環境負荷を低減する空気調和機を提供することができる。
【００１１】
また、材料を低減した空気調和機としたとき、結露水が室内ユニットの空気吹き出し口から流出することを抑制した空気調和機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施例を図１を用いて説明する。空気調和機の室内ユニット１内には、貫流ファン２及び室内熱交換器３が備えられている。室内熱交換器３は、上部前側熱交換器部分３ａ、上部後側熱交換器部分３ｂ及び上部前側熱交換器部分３ａの下部に設けられた下部前側熱交換器部分３ｃにより構成されている。上部前側熱交換器部分３ａ及び上部後側熱交換器部分３ｂは、縦断面形状が逆Ｖ字形状をなしている。室内熱交換器３は、内部に冷媒を通流する伝熱管５及びアルミニウム製のフィン４から構成され、伝熱管５が積層されたフィン４と直行するように挿入されたクロスフィンチューブタイプが採用されている。下部前側熱交換器部分３ｃの下部には、上部前側熱交換器部分３ａ及び下部前側熱交換器部分３ｃで凝縮した空気中の水分を受ける前面露受皿２０が配置されている。また、上部後側熱交換器部分３ｂの下部にはこの熱交換器部分で凝縮した水分を受ける背面露受皿２１が設けられている。
【００１３】
そして、貫流ファン２が回転すると空気吸込み口２２から吸込まれた室内空気が、室内熱交換器３にて熱交換され、貫流ファン２を介して空気吹出し口２３から吹出される。
【００１４】
ところで、室内熱交換器３は熱交換を行う空気の流れ方向に対する伝熱管５の列数を１列としている。このように室内熱交換器３の空気の流れ方向に対する伝熱管の列数を１列としたので、特許文献１に記載された列数が複数列の場合に比べて、銅材でつくられている伝熱管５の使用量を低減することができる。さらに伝熱管の内容積も低減できるので、必要な封入冷媒量を従来よりも削減することができる。このため、使用冷媒がR410AやR407CやR22をという地球温暖化能力を有する場合であっても、エアコンの移設や廃棄時に冷媒が大気に漏れ出したとしても地球環境に及ぼす影響を低減することができる。
【００１５】
なお、本実施例では、室内熱交換器３の形状を上部前側熱交換器部分３ａ及び上部後側熱交換器部分３ｂの縦断面形状が逆Ｖ字形状としたが、伝熱管の列数が１列であれば効果は熱交換器の形状に関わらず同様であり、図２に示すような断面が曲線により構成される円弧形状の室内熱交換器６としても良い。
【００１６】
ところで、このように室内熱交換器３の伝熱管５の列数を１列とすると、室内熱交換器３が蒸発器として作用する冷房運転時に貫流ファン２に露が付き、この露が空気吹出し口２３から飛び出して室内に飛散するという問題があった。
【００１７】
これは、冷房運転時に運転負荷が急激に変化したとき、若しくは起動時など減圧手段（膨張装置）での減圧量が適当でないときに、蒸発器出口付近（冷房運転時の室内熱交換器３の冷媒出口となる伝熱管から冷媒流れ上流側の１段から数段の伝熱管）での冷媒が過熱域となる場合があった。過熱域の冷媒はガス冷媒であり、熱交換器の温度は流入する空気の露点温度より高く、過熱域となっている冷媒が流れる伝熱管５の近傍を通過した空気は減湿が行われないまま室内ユニットの筐体や貫流ファンに接触する。ここで筐体や貫流ファンは、非過熱域（気液二相域）となっている冷媒が流れている伝熱管５が存在する熱交換器部分で冷却減湿された空気により低温となっている。ここに前記の減湿されていない空気が接触するとそこで結露が発生し、結露水が室内ユニット外へ滴下してしまうのである。
【００１８】
この問題を回避するために蒸発器となっている室内熱交換器３内での過熱を抑えるように減圧手段での減圧量を低減させることが考えられる。このように減圧量を調節すると、運転負荷が急激に変化した場合や起動時などの減圧手段での減圧量が適当でない場合には、蒸発器内（室内熱交換器３）では蒸発が完了せず、圧縮機に未蒸発の冷媒が流入し、圧縮機で液圧縮を行うこととなり、圧縮機を破損してしまう虞がある。
【００１９】
この問題を解決する実施例を図３を用いて説明する。３は室内熱交換器、７は補助熱交換器である。補助熱交換器７は、冷媒流路としては、室内熱交換器３が蒸発器として作用する冷房運転時に、蒸発器出口部すなわち室内熱交換器３と圧縮機吸込部の間の冷媒配管に接続されている。また、風路としては、室内熱交換器３の風上側、すなわち室内熱交換器３と複数列となるように配置されている。この実施例では、上部後側熱交換器部３ｂの風上に配置されている。
【００２０】
本室内ユニット１は冷凍サイクルに組み込まれており、８は圧縮機、９は冷媒流路切替え装置としての四方弁、１０は冷房時は凝縮器、暖房時は蒸発器として作用する室外熱交換器、１１は減圧手段としてのキャピラリチューブ、１２は室外送風ファンである。
【００２１】
以上のように構成された空気調和機の冷房運転時の動作について説明する。圧縮機８で圧縮された高温高圧の冷媒ガスは四方弁９を通り、室外熱交換器１０で送風ファン１２により送風される空気に放熱して凝縮する。さらにキャピラリチューブ１１で減圧されて低温低圧状態になり、室内ユニット１内に入り、冷媒分岐器２４により二系統に分岐されて室内熱交換器３の上部前側熱交換器部３ａに流入する。一方に分岐された冷媒は、上部前側熱交換器部３ａ内の伝熱管５を４段流れた後、上部後側熱交換器部３ｂに流入する。そしてこの上部後側熱交換器部３ｂを流出した冷媒は補助熱交換器７に流入する。他方の冷媒は上部前側熱交換器部３ａを２段の伝熱管５を流れた後、下部前側熱交換器部３ｃに流入する。この下部前側熱交換器部３ｃを流れ出た冷媒は補助熱交換器７に流入して、先の冷媒と冷媒分岐器２５にて合流して、室外機に至り、四方弁９を介して圧縮機８の吸込部に至る。室内熱交換器３及び補助熱交換器７を流れている間に、冷媒は貫流ファン２により送風される空気から吸熱することで蒸発して、前述の如く、再び圧縮機８へ戻る。
【００２２】
以上のように構成することで、貫流ファン２に付いた露が室内ユニット１から流出することを防止することができる。その作用を説明する。貫流ファン２の風量が急激に増加した場合、室温が急に上昇した場合、若しくはキャピラリーチューブ１１における減圧量が過多の場合、室内熱交換器３で冷媒の蒸発が完了してしまい、前述の如く、露付きの原因となる。しかし、本実施例では、補助熱交換器７を設けており、上記の極端な場合でも室内熱交換器３内では飽和域となるような冷媒封入量とすることで、室内熱交換器３内が過熱域となることを防止できる。このように補助熱交換器７の空気下流側を冷媒が過熱域にない室内熱交換器３とすることができるため、通過する空気は室内熱交換器３の全面で冷却減湿されることになる。このため一部の空気の減湿が不十分なためにおこる貫流ファンや筐体での結露の発生を防止できる。
【００２３】
以上の実施例では、室内熱交換器３の伝熱管内部の冷媒の状態を飽和域とするために冷房運転時の冷媒流れにおける室内熱交換器３の下流に補助熱交換器７を設けることで、補助熱交換器７によって飽和域にある冷媒を過熱域としていた。補助熱交換器７を用いないで室内熱交換器３内の冷媒を飽和域とする実施例を図４を用いて説明する。
【００２４】
図４に示すように、本実施例においては室内ユニット１に補助熱交換器７を設けていない。この代わりに、冷房運転時における室内熱交換器３の冷媒出口から圧縮機吸込部間の冷媒配管に冷媒過熱手段としての電気ヒータ１３を設けている。
【００２５】
以上のように構成することで、冷房運転時に室内熱交換器３で冷媒が蒸発を完了できなくても、室内熱交換器３を出た後に電気ヒータ１３から吸熱して蒸発が完了する。このため圧縮機８に未蒸発の冷媒が流入することがないので、圧縮機で液圧縮を起こすことが無く、圧縮機の破損を防止することができる。なおこのとき室内熱交換器３には流入する空気の露点温度より高くなる過熱域がないので、前述の実施例の効果と同様に貫流ファンや筐体での結露の発生が起こらない。
【００２６】
なお本実施例において、電気ヒータで過熱された後に冷媒過熱量検出手段（図示せず）を設け、過度な過熱量とならないように電気ヒータの電気入力量を制御すれば、電気ヒータの過度な入力による消費電力量の増加を防止できる。
【００２７】
また本実施例は、未蒸発冷媒の過熱手段に電気ヒータを用いた場合について説明したが、図５に示すように室内熱交換器３と圧縮機８間の冷媒配管を圧縮機のチャンバと熱的に接触させて圧縮機余熱利用熱交換器１４として用い、圧縮機８からの余熱により過熱させても良い。この場合圧縮機が蒸発温度、すなわち低温の冷媒により冷却されることになるので、圧縮機内のモータ効率の向上や、温度上昇による熱変形に伴う圧縮効率の低下を低減することができ、省電力化も図れる。
【００２８】
また圧縮機吸込部の冷媒を冷媒過熱手段である圧縮機余熱利用熱交換器１４により過熱状態にできるので、蒸発器３では過熱域とはならないように前記キャピラリチューブ１１を設定するか、減圧手段としてキャピラリチューブではなく減圧量可変型の電動膨張弁２４を用い、これを蒸発器３では過熱域とはならないように制御しても良い。この場合室内熱交換器３の全面が温度の高くない二相域になるので、前実施例の効果と同様に貫流ファンや筐体での結露の発生を抑えられる。
【００２９】
以上の実施例では、過熱手段として、補助熱交換器７、電気ヒータ１３若しくは圧縮機余熱利用熱交換器１４を用いたが、これらも用いない他の実施例を図６を用いて説明する。本実施例では、冷媒加熱用熱交換器１５、逆止弁１６を設けている。すなわち、室外熱交換器１０とキャピラリーチューブ１１との間の冷媒配管と並列に逆止弁１６と冷媒加熱用熱交換器１５の冷房運転時に高圧となる高圧側熱交換器１５ａを設け、室内熱交換器３と四方弁９との間の配管に冷房運転時に低圧となる低圧側熱交換器１５ｂを設けている。高圧側熱交換器１５ａと低圧側熱交換器１５ｂとにより冷媒加熱用熱交換器１５が構成され、これらの間で冷媒間の熱交換が行われる。
【００３０】
冷媒加熱用熱交換器１５と逆止弁１６は冷房運転時のみに室内熱交換器３と圧縮機８との間の冷媒と、室外熱交換器１０とキャピラリチューブ１１との間の冷媒が熱交換するように接続されている。暖房運転時は、逆止弁１６の作用によりこのバイパス流路には冷媒が流れない。
【００３１】
以上のように構成することで、冷房運転時に室内熱交換器３で冷媒が蒸発を完了できなくても、室内熱交換器３を出た後に冷媒加熱用熱交換器１５で凝縮器として作用する室外熱交換器１０から出た過冷却域の冷媒の熱を吸熱して蒸発し、さらに過熱ガスとなる。このため圧縮機８に未蒸発の冷媒が流入することがないので、圧縮機で液圧縮を起こすことが無く、圧縮機の破損を防止することができる。なおこのとき室内熱交換器３には流入する空気の露点温度より高くなる過熱域がないので、前実施例の効果と同様に貫流ファンや筐体での結露の発生が起こらない。
【００３２】
さらに本実施例の場合、図７に示すように室外熱交換器１０で凝縮して過冷却状態にある冷媒が冷媒加熱用熱交換器１５で蒸発器を出た冷媒と熱交換するのでさらに過冷却度が増加する。これにより室内熱交換器３（＝蒸発器）に流入する際の冷媒乾き度が小さくなるので、室内熱交換器３での入口から出口までの冷媒の平均乾き度が低減し、伝熱管内の圧力損失が低減し、圧縮機吸込圧力が増加し、消費電力量を低減できる効果もある。
【００３３】
次に上記実施例で示された室内熱交換器３について図８、図９を用いて説明する。図８は室内熱交換器３のフィン４の一部を示す図である。フィン４は伝熱性能を向上させるために、ルーバ１７が設けられている。ルーバは上下方向に交互に切り起こされており、ルーバ高さとフィン厚さを含めたフィンの総高さはＨfである。室内熱交換器３ではフィン４が積層され、伝熱管５を直行に配置する。図９は本実施例でありフィンピッチＰf（＝フィンの積層間隔）をＰf≦Ｈfとしている。熱交換を行う空気は図に示した矢印の如く左から右方向に流れるが、フィンピッチが狭くルーバが隣接するフィンのルーバに食い込むように密に設置されている。このためフィン表面に触れない空気（バイパス空気）の発生を抑え、蒸発器として用いた場合に冷却減湿が行いやすくなる。よってフィンと接触して冷却減湿された空気により冷却されている貫流ファンや筐体に、減湿されていないバイパス空気が接触し、結露するという問題を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施例に係る室内ユニットの構成図。
【図２】本発明の一実施例に係る室内ユニットの構成図。
【図３】本発明の一実施例に係る空気調和装置の構成図。
【図４】本発明の一実施例に係る空気調和装置の構成図。
【図５】本発明の一実施例に係る空気調和装置の構成図。
【図６】本発明の一実施例に係る空気調和装置の構成図。
【図７】本発明の一実施例に係る発明の効果の説明図。
【図８】本発明の一実施例に係るフィンの構造図。
【図９】本発明の一実施例に係る熱交換器の構成図。
【符号の説明】
【００３５】
１…室内ユニット、２…貫流ファン、３…室内熱交換器、４…フィン、５…伝熱管、７…補助熱交換器、８…圧縮機、１０…室外熱交換器、１１…キャピラリチューブ、１３…電気ヒータ、１４…圧縮機余熱利用熱交換器、１５…冷媒加熱用熱交換器、１６…逆止弁。
【図１】
2007127333.tif 000003
【図２】
2007127333.tif 000004
【図３】
2007127333.tif 000005
【図４】
2007127333.tif 000006
【図５】
2007127333.tif 000007
【図６】
2007127333.tif 000008
【図７】
2007127333.tif 000009
【図８】
2007127333.tif 000010
【図９】
2007127333.tif 000011