JP6641070B1

JP6641070B1 - 空気調和機

Info

Publication number: JP6641070B1
Application number: JP2019540020A
Authority: JP
Inventors: 浩之豊田; 禎夫関谷; 政志吉川; 智史遠藤
Original assignee: Hitachi Johnson Controls Air Conditioning Inc
Current assignee: Hitachi Johnson Controls Air Conditioning Inc
Priority date: 2019-03-12
Filing date: 2019-03-12
Publication date: 2020-02-05
Anticipated expiration: 2039-03-12
Also published as: CN111936792A; TW202033917A; CN111936792B; JPWO2020183606A1; WO2020183606A1; TWI731588B

Abstract

室内機と室外機を備える空気調和機であって、室内機は、室内熱交換器を有し、室外機は、膨張弁を有し、室内熱交換器は、２列の伝熱管が配置された２列熱交換器と、１列の伝熱管が配置された１列熱交換器と、を有し、膨張弁は、２列熱交換器の一方の列の少なくとも一部、及び、２列熱交換器の他方の列の少なくとも一部を介して、１列熱交換器に接続されている。

Description

本発明は、室内機と室外機とを有する空気調和機に関する。

空気調和機は、室外機と室内機を有し、室外機及び室内機のそれぞれに、空気と冷媒を熱交換させる熱交換器と、空気の流れを生み出す送風装置が備わっている。冷房運転時には、室内機に設けた熱交換器の内部に低温の冷媒を流し、熱交換器の外部に建屋内の空気を流すことで、建屋内の空気を冷却する。この際に、建屋内の空気に含まれる水蒸気の一部が、熱交換器表面で冷却されることで結露が生じる。熱交換器表面の結露水は、熱交換器のフィンを伝いドレインパンを経て、ドレインホースから室外に排出される。

熱交換器に温度分布がある場合には、一部の空気は過剰に冷やされ、一部の空気は冷却不足となる場合がある。このような温度差のある空気が熱交換器から吹出された場合に、室内機の吹き出し部の送風路上で結露が生じることがある。送風路上の結露は、風に乗って吹き出し口から室内へ吹き出されたり、送風路を伝い室内へ滴下されたりする恐れがある。これに対し、特許文献１には、室内機内部での結露を防止するために室内機の熱交換器に温度センサを設け、測定された温度に応じて膨張弁を制御することで熱交換器内部に温度差がつかないように制御する技術が開示されている。また、低コスト化やコンパクト化の観点から、１列熱交換器と２列熱交換器で構成される熱交換器の適用が望まれている。

特開平８−１５９５３８号公報

しかしながら、１列熱交換器と２列熱交換器で構成される熱交換器においては、２列部よりも１列部において空気が流れやすくなる。このため、熱交換器を通過した後の空気温度に差がつき易い課題があった。

本発明はこのような問題点に鑑みなされたもので、１列熱交換器と２列熱交換器を有する熱交換器を用いつつ、室内機内部における結露を防止することを目的とする。

そこで、本発明は、室内機と室外機を備える空気調和機であって、前記室内機は、室内熱交換器を有し、前記室外機は、膨張弁を有し、前記室内熱交換器は、２列の伝熱管が配置された２列熱交換器と、１列の伝熱管が配置された１列熱交換器と、を有し、前記２列熱交換器は、前記室内機の前面側に配置され、前記１列熱交換器は、前記室内機の背面側に配置され、冷房運転時、前記膨張弁は、前記２列熱交換器の一方の列の少なくとも一部、及び、前記２列熱交換器の他方の列の少なくとも一部を介して、前記１列熱交換器に接続され、前記室内熱交換器の流路は、１パスで形成されていることを特徴とする。
本発明の他の形態は、室内機と室外機を備える空気調和機であって、前記室内機は、室内熱交換器を有し、前記室外機は、膨張弁を有し、前記室内熱交換器は、２列の伝熱管が配置された２列熱交換器と、１列の伝熱管が配置された１列熱交換器と、を有し、前記２列熱交換器は、前記室内機の前面側に配置され、前記室内熱交換器は、第１の１列熱交換器と、第２の１列熱交換器とを有し、前記第１の１列熱交換器は、前記室内機の背面側に配置され、前記第２の１列熱交換器は、前記２列熱交換器の下側に配置され、冷房運転時、前記膨張弁は、前記２列熱交換器の一方の列の少なくとも一部、及び、前記２列熱交換器の他方の列の少なくとも一部を介して、前記１列熱交換器に接続され、前記室内熱交換器の流路は、１パスで形成されていることを特徴とする。
また他の形態は、室内機と室外機を備える空気調和機であって、前記室内機は、室内熱交換器を有し、前記室外機は、膨張弁を有し、前記室内熱交換器は、２列の伝熱管が配置された２列熱交換器と、１列の伝熱管が配置された１列熱交換器と、を有し、前記２列熱交換器は、前記室内機の前面側に配置され、前記１列熱交換器は、前記室内機の背面側に配置され、冷房運転時、前記膨張弁は、前記２列熱交換器の少なくとも一部を介して前記１列熱交換器に接続され、前記２列熱交換器は、前記１列熱交換器と前記２列熱交換器の接続部の温度が露点温度に応じて定まる温度になるように配管され、前記室内熱交換器の流路は、１パスで形成されていることを特徴とする。
また他の形態は、室内機と室外機を備える空気調和機であって、前記室内機は、室内熱交換器を有し、前記室外機は、膨張弁を有し、前記室内熱交換器は、２列の伝熱管が配置された２列熱交換器と、１列の伝熱管が配置された第１の１列熱交換器と、一列の伝熱管が配置された第２の１列熱交換器とを有し、前記２列熱交換器は、前記室内機の前面側に配置され、前記第１の１列熱交換器は、前記室内機の背面側に配置され、前記第２の１列熱交換器は、前記２列熱交換器の下側に配置され、冷房運転時、前記膨張弁は、前記２列熱交換器の少なくとも一部を介して前記第１の１列熱交換器及び前記第２の１列熱交換器に接続され、前記２列熱交換器は、前記第２列熱交換器と前記１列熱交換器の接続部の温度が露点温度に応じて定まる温度になるように配管され、前記室内熱交換器の流路は、１パスで形成されていることを特徴とする。
また他の形態は、室内機と室外機を備える空気調和機であって、前記室内機は、室内熱交換器を有し、前記室内熱交換器は、２列の伝熱管が配置された２列熱交換器と、１列の伝熱管が配置された１列熱交換器と、を有し、前記２列熱交換器は、前記室内機の前面側に配置され、前記１列熱交換器は、前記室内機の背面側に配置され、前記室外機は、膨張弁を有し、冷房運転時、前記膨張弁は、前記２列熱交換器内における、前記２列熱交換器の全流路のうち半分以上の流路を介して、前記１列熱交換器に接続され、前記室内熱交換器の流路は、１パスで形成されていることを特徴とする。
また他の形態は、室内機と室外機を備える空気調和機であって、前記室内機は、室内熱交換器を有し、前記室内熱交換器は、２列の伝熱管が配置された２列熱交換器と、１列の伝熱管が配置された第１の１列熱交換器と、１列の伝熱管が配置された第２の１列熱交換器と、を有し、前記２列熱交換器は、前記室内機の前面側に配置され、前記第１の１列熱交換器は、前記２列熱交換器の下側に配置され、前記第２の１列熱交換器は、前記室内機の背面側に配置され、前記室外機は、膨張弁を有し、冷房運転時、前記膨張弁は、前記２列熱交換器内における、前記２列熱交換器の全流路のうち半分以上の流路を介して、前記第１の１列熱交換器及び前記第２の１列熱交換器に接続され、前記室内熱交換器の流路は、１パスで形成されていることを特徴とする。
また他の形態は、室内機と室外機を備える空気調和機であって、前記室内機は、室内熱交換器を有し、前記室外機は、膨張弁を有し、前記室内熱交換器は、ｍ（ｍは２以上の整数）列の伝熱管が配置されたｍ列熱交換器と、ｎ（ｎは１以上かつｍよりも小さい整数）列の伝熱管が配置されたｎ列熱交換器と、を有し、前記ｍ列熱交換器は、前記室内機の前面側に配置され、前記ｎ列熱交換器は、前記室内機の背面側に配置され、冷房運転時、前記膨張弁は、前記ｍ列熱交換器の第１列の少なくとも一部、及び前記ｍ列熱交換器の第２列の少なくとも一部を介して、前記ｎ列熱交換器に接続され、前記室内熱交換器の流路は、１パスで形成されていることを特徴とする。
また他の形態は、室内機と室外機を備える空気調和機であって、前記室内機は、室内熱交換器を有し、前記室外機は、膨張弁を有し、前記室内熱交換器は、ｍ（ｍは２以上の整数）列の伝熱管が配置されたｍ列熱交換器と、ｎ（ｎは１以上かつｍよりも小さい整数）列の伝熱管が配置された第１のｎ列熱交換器と、ｎ列の伝熱管が配置された第２のｎ列熱交換器と、を有し、前記ｍ列熱交換器は、前記室内機の前面側に配置され、前記第１のｎ列熱交換器は、前記ｍ列熱交換器の下側に配置され、前記第２のｎ列熱交換器は、前記室内機の背面側に配置され、冷房運転時、前記膨張弁は、前記ｍ列熱交換器の第１列の少なくとも一部、及び前記ｍ列熱交換器の第２列の少なくとも一部を介して、前記第１のｎ列熱交換器及び前記第２のｎ列熱交換器に接続され、前記室内熱交換器の流路は、１パスで形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、１列熱交換器と２列熱交換器を有する熱交換器を用いつつ、室内機内部における結露を防止することができる。

室内機の構造を示す図である。室内熱交換器の断面図である。室内熱交換器の変形例を示す図である。空気調和機の全体構成図である。第２の実施形態に係る室内熱交換器の断面図である。第３の実施形態に係る室内熱交換器の断面図である。第４の実施形態に係る室内熱交換器の断面図である。比較例に係る熱交換器を示す図である。比較例に係る熱交換器を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る空気調和機の室内機１００の構造を示す図である。図１は、室内機１００の背面１２０に垂直でかつ室内機１００の上下方向に平行な断面図である。以下、図１に示すような３次元座標におけるｘ軸方向（紙面の奥行方向）を室内機１００の横方向、ｙ軸方向（紙面の縦方向）を室内機１００の上下方向（紙面上側が上方向）、ｚ軸方向（紙面の横方向）を室内機１００の奥行き方向とする。

室内機１００は、背面１２０が壁Ａに面するように、部屋の天井近くに設置される。図１においては、紙面の左下側に被空調空間としての部屋が広がっており、室内機１００は、部屋の温度を調整するように風を流す構造となっている。

室内機１００の内部には、室内熱交換器１１０及び室内ファン１０２が搭載されている。室内熱交換器１１０においては室内ファン１０２から風が送られることで熱交換が行われる。室内機１００には、さらに、フィルター装置１０３、バックケーシング１０４、フロントケーシング１０５、ルーバー１０６及び縦ルーバー１０７が設けられている。

空気は、図１の上部側、すなわち室内機１００の上部側から室内機１００に吸い込まれ、フィルター装置１０３によって大きな埃などが除去され、室内熱交換器１１０を通過する。室内ファン１０２は、室内熱交換器１１０に送風する。室内ファン１０２には、貫流ファンを用いることができる。貫流ファンを用いる場合、室内ファン１０２の前側にフロントノーズ１０９が設けられ、後方（背面１２０側）にバックノーズ１０８が設けられている。フロントノーズ１０９及びバックノーズ１０８によって、室内ファン１０２の空気吸込側と空気吹出側が分離され、室内ファン１０２が送風機能を発揮する。

図１のように室内熱交換器１１０の上方から空気を吸い込み、下方の空間へ風を流す場合には、室内ファン１０２は、図１に示すように、奥行き方向に向かって右から見て、時計回りとなる方向に回転する。空気は室内ファン１０２によって吹出された後に、フロントノーズ１０９とバックケーシング１０４によって作られた風路を通過し、さらにルーバー１０６及び縦ルーバー１０７によって吹出し方向が制御されて、室内へ流出する。ルーバー１０６は、吹き出し風の風向を上下方向に制御する。縦ルーバー１０７は、横方向（左右方向）に風向を制御する。

室内熱交換器１１０は、冷媒が流れる伝熱管と、伝熱管の周囲に接続されたフィンとを有している。図１において室内熱交換器１１０の内部に示された複数の円１１０ａは、伝熱管を示している。伝熱管は奥行き方向に延び、右端又は左端で、Ｕ字管で接続されることで、冷媒の１本の流路（１パス）を形成している。フィンは、厚さ０．１ｍｍ程度のアルミ板であり、１ｍｍ程度の間隔で、室内熱交換器１１０の横方向に連なっている。フィンと伝熱管は密着しており、伝熱管の内部を冷媒が通過する。

冷房運転では、室外機２００から、室内空気温度より低温の冷媒が、室内熱交換器１１０に供給される。室内熱交換器１１０のフィンの温度は供給される冷媒の温度に近い温度となっている。室内の暖かい空気は、室内ファン１０２によって流され、室内熱交換器１１０で冷却される。室内熱交換器１１０のフィンの温度が、室内熱交換器１１０に流される室内空気の露点よりも低い場合、室内熱交換器１１０のフィン表面で空気中の水分が結露する。この結露した水は、フィンを伝って室内熱交換器１１０の下方に流れ、ケーシング内部に設けられたドレイン流路を伝い、室外へ流出する。このように、冷房運転をした際に、室内熱交換器１１０において空気中の水分が結露することがある。また、室内熱交換器１１０を通過した空気は、室内熱交換器１１０で冷却され一部の水分が結露するものの相対湿度としては１００％に近い湿度を保っている。

図２は、室内熱交換器１１０の構造を示す図である。室内熱交換器１１０は、２列熱交換器１１１と、前面側１列熱交換器１１２と、背面側１列熱交換器１１３と、を有している。２列熱交換器１１１は、室内機１００の前面上部側において、奥行き方向に沿って２列の伝熱管が配置されるように設けられている。２列熱交換器１１１では、室内ファン１０２が駆動した時に空気が流れる方向に沿って２列の伝熱管が配置される。２列熱交換器１１１のうち前面側、すなわち風上側の列を風上列１１１１と称する。また、２列熱交換器１１１のうち背面側、すなわち風下側の列を風下列１１１２と称する。前面側１列熱交換器１１２は、２列熱交換器１１１の下側からより下方に延びるように配置されている。背面側１列熱交換器１１３は、２列熱交換器１１１の上側から背面側に延びるように配置されている。なお、冷房運転時の冷媒の流入口となる２列熱交換器１１１の最下段１１１ａは配管を介して室外機の膨張弁と接続している。また、冷房運転時の冷房の流出口となる背面側熱交換器１１３の最下段１３ｂは配管を介して室外機の四方弁と接続している。

本実施形態の室内熱交換器１１０は、このように１列部を有する。従来の熱交換器においては、前面側及び背面側の双方とも２列熱交換器が用いられることが多い。これに対し、本実施形態の室内熱交換器１１０は、前面側の一部と、背面側を１列熱交換器にすることで、熱交換器の材料を削減している。これにより、資源の有効利用だけでなく、コンパクト化、省エネ性の維持が期待できる。

しかしながら、１列と２列では、同じ風速における空気の通風抵抗が倍程度異なる。このため風速から単純に考えれば、１列熱交換器を通過する風量と２列熱交換器を通過する風量も、１．４倍程度異なることが考えられる。なお、実際には、空気の吸込が室内機１００の天井側（上方側）からであるため、図２に示す室内熱交換器１１０の配置においては、上方に位置する２列熱交換器１１１の位置よりも下方に位置する前面側１列熱交換器１１２の方が空気を吸い込み難い。このため、風量の差は、１．４倍よりは小さくなると考えられる。背面側１列熱交換器１１３においても、バックノーズ１０８が、背面側１列熱交換器１１３から室内ファン１０２への流れを阻害する壁となりうる。このため、背面側１列熱交換器１１３においても、２列熱交換器１１１に比べて空気を吸い込み難い。すなわち、前面側１列熱交換器１１２及び背面側１列熱交換器１１３に比べて２列熱交換器１１１は、熱交換効率が高い。

また、上述の通り、本実施形態の室内熱交換器１１０は、冷媒パスを途中で分岐をさせない１パスとしている。これは、可燃性冷媒を使用する際には、熱交換器内の冷媒のパスはシンプルで、分岐などによるロウ付け部が少ない方が漏えいリスクを低減できるのが望ましいことに対応したものである。可燃性冷媒としては、プロパン（Ｒ２９０）などが挙げられる。また微燃性冷媒としてはジフルオロメタン（Ｒ３２）や２、３、３、３‐テトラフルオロプロペン（Ｒ１２３４ｙｆ）などが挙げられる。

さらに、本実施形態においては、伝熱管はアルミニウム又はアルミニウム合金で形成されているものとする。このように、伝熱管にアルミニウム又はアルミニウム合金を使用する場合、銅管などに比べるとロウ付け性が良くない。このため、ロウ付け部を減らすことが熱交換器の生産性向上につながる。アルミニウムは、銅に比べて埋蔵量が多いと考えられており、サスティナブル社会の実現のためには、使用している銅を極力減らし、アルミニウムに置き換えることが有効ではないかと考えられる。またアルミニウム管と銅管が接合されている部分は、結露が生じると腐食する場合がある。したがって、極力余計な結露は生じないことが望ましい。以上の理由から、本実施形態に係る２列熱交換器１１１には１パスを採用している。

冷房運転時に、２列熱交換器１１１の入口付近においては、冷媒は、液相が多い状態であり、２列熱交換器１１１を通過する際に、冷媒中の液相が蒸発することで空気を冷却していく。したがって、２列熱交換器１１１を通過する際に、冷媒中のガス相が増加していく。このため、２列熱交換器１１１内の冷媒の流路において、冷媒の速度も加速していく。従来の熱交換器においては、熱交換器中の配管に分岐を設け、冷媒を分割して流すことで２列熱交換器の内部の冷媒圧力損失を低減してきた。これに対し、本実施形態の２列熱交換器１１１においては、１パスを採用しているため、２パスを採用した場合に比べて、圧力損失による冷媒の加速が大きくなる。圧力損失が大きくなることで、２列熱交換器１１１の流路の後半においては前半に比べて圧力が低下し、それに伴い飽和温度も低下する。これにより熱交換器内部における冷媒の温度差が大きくなる。これに対し、本実施形態の室内熱交換器１１０は、以下の構成により、この温度差に起因した結露を防ぐことができる。

図２に示す矢印は、冷房運転時の冷媒の流れを示している。冷房運転時、後述する室外機の膨張弁によって減圧され、低温の２相状態となった冷媒は、２列熱交換器１１１の風上列１１１１の最下段１１１ａを流入口として２列熱交換器１１１へ流入する。その後、冷媒は、風上列１１１１を、重力方向に逆らう方向、すなわち上方に流れ、最上段１１１ｂまで流れると、その後風下列１１１２へ流入する。風下列１１１２において、冷媒は最上段１１１ｃから下方に流れ、最下段１１１ｄまで流れると、続いて前面側１列熱交換器１１２の最上段１１２ａへ流入する。前面側１列熱交換器１１２においても、冷媒は下方に流れ、最下段１１２ｂまで流れると、背面側１列熱交換器１１３へ流入する。背面側１列熱交換器１１３において、冷媒は最上段１１３ａから最下段１１３ｂまで下方に流れ、最下段１１３ｂを出口として流出する。

以上の構成において、室内熱交換器１１０の冷房入口側の冷媒は、伝熱面積の多い２列熱交換器１１１で空気と熱交換する。さらに、２列熱交換器１１１を通過することで温度の低下した冷媒は、伝熱面積の小さい前面側１列熱交換器１１２及び背面側１列熱交換器１１３にて空気と熱交換する。これにより、室内熱交換器１１０の通過後の空気温度を均一に近づけることができる。すなわち、室内熱交換器１１０の後段の送風路で結露が生じることを抑制することができる。

また、２列熱交換器１１１から流出した冷媒は、前面側１列熱交換器１１２及び背面側１列熱交換器１１３のうち、できるだけ２列熱交換器１１１に近い位置に流入するのが好ましい。この観点から、本実施形態においては、前面側１列熱交換器１１２及び背面側１列熱交換器１１３のいずれにおいても、冷媒は、最上段１１２ａ、１１３ａに流入するように配管されている。

また、図２においては、冷房運転時の冷媒の流れを示しているが、暖房運転時の冷媒の流れは、冷房運転時とは逆になる。暖房運転時には、冷房時に冷媒入口となった配管が、出口となる。暖房運転においては、室内熱交換器１１０にはガス冷媒が流れ込み、空気を暖めることで、液化される。室内熱交換器１１０の暖房出口では、冷媒は、冷却され、ほぼ液となり入口と比べて低温となって流出する。このため空気との温度差をなるべく大きくとり空気に熱を伝えるには、室内熱交換器１１０を通過していない空気と接する風上側が良い。また、暖房出口側のパスは重力に沿って上段から下段に流れる方が、液が流れやすくなり、冷媒の滞留を抑制することができる。本実施形態の室内熱交換器１１０は、これらの観点から、暖房時の出口すなわち冷房時の熱交入口を、２列熱交換器１１１の風上列１１１１の最下段１１１ａとし、そこから上方段へ流す構成とした。

さらに、前面側１列熱交換器１１２の最下段１１２ｂと、背面側１列熱交換器１１３の最上段１１３ａを配管で結んでいる。この配管もまた圧力損失の一因となる。そこで、この配管は、他の配管よりも太くするものとする。さらに、吹き出し空気以外への熱交換を避けるため、断熱材によって覆うものとする。

図８は、比較例に係る熱交換器８００を示す図である。熱交換器８００は、本実施形態の室内熱交換器１１０と同様に、２列熱交換器８０１と、前面側１列熱交換器８０２と、背面側１列熱交換器８０３とを有している。前面側１列熱交換器８０２は２列熱交換器８０１の下側に設けられ、背面側１列熱交換器８０３は、２列熱交換器８０１の上側から延びるように、背面側に設けられている。

熱交換器８００においては、冷媒は、２列熱交換器８０１の風上列８０１１の最下段８０１ａを流入口として熱交換器８００へ流入する。その後、冷媒は、風上列８０１１を上方に流れ、最上段８０１ｂまで流れると、その後、前面側１列熱交換器８０２の最下段８０２ａへ流入する。冷媒は、最下段８０２ａから最上段８０２ｂまで上方へ流れた後、さらに、２列熱交換器８０１の風下列８０１２の最下段８０１ｃから最上段８０１ｄまで上方へ流れる。その後、冷媒は、背面側１列熱交換器８０３の最上段８０３ａから最下段８０３ｂまで下方へ流れる。

以上の構成においては、冷房入口側に近い冷媒は十分に温度が低下しておらず、このため、２列熱交換器８０１の１列しか通過していない冷媒が流れる前面側１列熱交換器８０２においては十分な熱交換を行えず、冷却及び除湿が不十分となる。一方で、２列熱交換器８０１の風下列８０１２の特に最上段８０１ｄ付近においては、２列部であること、温度が低下した冷媒が流れることから、他に比べて温度低下が顕著になる。このため、風下列８０１２付近の冷たい空気と、前面側１列熱交換器８０２付近の暖かい空気が混合され、これが送風路での結露の原因となり得る。

これに対し、図２に示すように、本実施形態の室内熱交換器１１０においては、２列熱交換器１１１をすべて通過した後で前面側１列熱交換器１１２へ流入するような配管とした。これにより、空気の温度を低下させ易い２列熱交換器１１１には、比較的温度の高い冷房入口側の冷媒が流れる。そして、前面側１列熱交換器１１２及び背面側１列熱交換器１１３には、温度が低下した冷媒が流れる。これにより、室内熱交換器１１０の全体における空気温度の差を小さくすることができる。

図３は、室内熱交換器１１０の変形例を示す図である。図９は、図３に示す変形例に対応した比較例を示す図である。図３に示す例においては、冷媒は、２列熱交換器１１１を流れ、前面側１列熱交換器１１２を流れた後、背面側１列熱交換器１１３の最下段１１３ｂへ流入し、最上段１１３ａまで上方に流れる。このように、１列熱交換器への冷媒の流入口は必ずしも、２列熱交換器に最も近い位置に設けられていなくともよい。

一方、図９に示す比較例の熱交換器９００においては、冷媒は、２列熱交換器９０１の最上段９０１ａから最下段９０１ｂまで下方に流れた後、風下側に流入する前に、前面側１列熱交換器９０２の最下段９０２ａに入り、最上段９０２ｂまで上方に流れる。その後、冷媒は、２列熱交換器９０１の風下側の最下段９０１ｃから最上段９０１ｄへ流れ、その後、背面側１列熱交換器１１３の最上段９０３ａから最下段９０３ｂへ流れる。

図３に示す、変形例に係る室内熱交換器１１０においては、冷房定格条件における理論計算から冷房入口温度は、１６．２℃、２列熱交換器１１１の最上段１１１ｃの温度は１５．７℃、前面側１列熱交換器１１２の最下段１１２ｂの温度は１４．５℃、背面側１列熱交換器１１３の最上段１１３ａ、すなわち出口の温度は１３．２℃となる。一方、図９に示す比較例に係る熱交換器９００においては、冷房入口温度は１６．３℃、前面側１列熱交換器９０２の最下段９０２ａの温度は１５．８℃、最上段９０２ｂの温度は１５．３℃、２列熱交換器９０１の最上段９０１ｄの温度は１４．３℃、背面側１列熱交換器９０３の最下段８０３ｂ、すなわち出口の温度は１３．１℃となる。

以上のように、比較例においては、前面側１列熱交換器９０２の最下段９０２ａにおいて冷却不足、除湿不足であるのに対し、最上段９０１ｄにおいて冷え過ぎていることがわかる。これに対し、変形例に係る室内熱交換器１１０においては、前面側１列熱交換器１１２の最上段１１２ａの温度は比較例の対応する位置（最下段９０２ａ）に比べて低くなっており、十分に冷却されていることがわかる。また、変形例に係る室内熱交換器１１０においては、２列熱交換器１１１の最上段１１１ｃの温度が比較例の対応位置（最上段９０１ｄ）に比べて高くなっており、冷え過ぎが解消されていることがわかる。以上のように、本実施形態においては、１列熱交換器と２列熱交換器を有する室内熱交換器１１０を用いつつ、室内機１００内部における結露を防止することができる。

図４は、室内機１００を含む、空気調和機１０の全体構成図である。空気調和機１０は、室内機１００と室外機２００とを有している。室内機１００と室外機２００は、冷媒接続配管によって接続されている。室外機２００は、四方弁２０１と、圧縮機２０２と、アキュムレータ２０３と、膨張弁２０４と、室外熱交換器２０５と、室外ファン２０６と、を有している。

矢印１２は、暖房運転時の冷媒の流れる方向を示している。暖房運転時には、室外機２００より室内機１００に高温、高圧のガス冷媒が供給される。室内熱交換器１１０を流れる冷媒は、室内ファン１０２により供給される室内の空気を暖める。逆にガス冷媒は、温度の低い空気によって冷却されることとなるので凝縮し、高圧の液冷媒となる。室内機１００で液化した冷媒は、室外機２００側へ流され、膨張弁２０４へ至る。

高圧の液冷媒は、膨張弁２０４で減圧、低温化され、気液二相流となる。低圧、低温となった冷媒は、室外熱交換器２０５に至る。室外熱交換器２０５には室外ファン２０６により室外空気が流される。冷媒は、外気より温度が低くなるように膨張弁２０４で減圧されているので、室外熱交換器２０５で外気によって暖められ、液冷媒が蒸発しガス冷媒になる。

室外熱交換器２０５でガス化された、低温、低圧の冷媒は四方弁２０１に至る。このとき四方弁２０１は、室外熱交換器２０５から流出したガス冷媒をアキュムレータ２０３を経由して圧縮機２０２の吸込側に戻すように弁が切り替えられている。低温、低圧のガス冷媒は四方弁２０１より、アキュムレータ２０３を経由し、圧縮機２０２に至る。アキュムレータ２０３は、圧縮機２０２に液冷媒が大量に流れ込まないようにする機能を有している。

矢印１１は、冷房時の冷媒の流れる方向を示している。圧縮機２０２は、低圧、低温状態の冷媒を圧縮し、高温、高圧状態のガス冷媒を吐出する。圧縮機２０２より吐出された高温、高圧のガス冷媒は、四方弁２０１に至る。四方弁２０１では、圧縮機２０２より流れてきたガス冷媒が室外熱交換器２０５側へ流れるように弁が切り替えられている。冷房運転の場合、室外熱交換器２０５には、高温高圧のガス冷媒が流れ込む。このガス冷媒よりも温度の低い室外空気を室外熱交換器２０５に流すことで、室外熱交換器２０５は、ガス冷媒を冷却し凝縮させ、液冷媒に相変化させる。室外熱交換器２０５において、一部または全部のガス冷媒が液化した冷媒は、膨張弁２０４に至り、この膨張弁２０４で減圧される。減圧されることで冷媒の一部がガス化し、この気化熱によって冷媒温度は低下する。そして、この低温冷媒が、冷媒接続配管を通して室内機１００へ流れる。

膨張弁２０４における冷媒の減圧量は、膨張弁２０４内部の弁の開度によって調整可能であり、開度を小さくすれば減圧量が大きくなり、冷媒はより低温になる。一方で、開度を大きくすれば減圧量が減り冷媒の温度低下は小さくなる。冷房運転条件では、室内機１００に至る冷媒の温度は、屋内の空気温度よりも低温となるように膨張弁２０４の開度が調整されている。

なお、第１の変形例としては、室内熱交換器１１０は、冷媒が２列熱交換器１１１の風上列１１１１の少なくとも一部と風下列１１１２の少なくとも一部を通過した後で前面側１列熱交換器１１２又は背面側１列熱交換器１１３へ流入するように配管されていればよく、これ以外の配管状態は実施形態に限定されるものではない。

例えば、冷媒が、風上列１１１１の一部を通過した後、風下列１１１２のすべての伝熱管を通過し、その後再び風上列１１１１の残りの流路を通過した上で、前面側１列熱交換器１１２又は背面側１列熱交換器１１３へ流入するように配管されていてもよい。また例えば、冷媒が、２列熱交換器１１１をすべて通過した後、背面側１列熱交換器１１３を経由し、その後、前面側１列熱交換器１１２に流入するよう配管されていてもよい。また、例えば、冷媒が２列熱交換器１１１のうち最上段１１１ｂ、１１１ｃを残した状態で前面側１列熱交換器１１２へ流入し、その後、２列熱交換器１１１の最上段１１１ｂ、１１１ｃを通過した後で、背面側１列熱交換器１１３へ流れるように配管してもよい。

ただし、結露を防ぐ観点から、２列熱交換器１１１から前面側１列熱交換器１１２、１１３に流入する際には、冷媒が十分に冷却されている必要があり、冷媒温度が露点温度近くまで冷却されていることが好ましい。そこで、室内熱交換器１１０は、２列熱交換器１１１を通過し、前面側１列熱交換器１１２と２列熱交換器１１１の接続部が露点温度に応じて定まる温度になるように、２列熱交換器から１列熱交換器への流路が配管されているものとする。ここで、接続部は、２列熱交換器１１１ｄから１列熱交換器１１２の最上段１１２ａの領域である。また、露点温度に応じて定まる温度は、露点温度でもよく、露点温度よりも一定の温度だけ高い値、または低い値であってもよい。また、露点温度に応じて定まる温度は、所定の温度幅を有していてもよい。

また、結露を防ぐ観点から、冷媒が、２列熱交換器１１１において、室内熱交換器１１０の全流路のうち半分以上の流路を通過した後で１列熱交換器に流入するように、２列熱交換器１１１の流路で、室内熱交換器１１０の全流路の半分以上の距離の流路を介して、膨張弁と前面側熱交換器１１２が接続されているものとしてもよい。

第２の変形例としては、室内熱交換器１１０は、列数の異なる複数の熱交換器を有していればよく、列数の組み合わせは実施形態に限定されるものではない。例えば、室内熱交換器１１０は、３列熱交換器と２列熱交換器を有してもよい。この場合にも、室内熱交換器１１０は、冷媒が、より列数の多い熱交換器をはじめに通過し、露点温度付近まで冷却される程度の距離を通過した後で、より列数の少ない熱交換器へ流入するように配管されるものとする。さらに、例えば、３列熱交換器、２列熱交換器及び１列熱交換器というように、３以上の列数の熱交換器を有していてもよい。この場合にも、室内熱交換器１１０は、列数の多い熱交換器から列数に応じた順に冷媒が通過するように配管されるものとする。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る室内熱交換器１１０について、第１の実施形態に係る室内熱交換器１１０と異なる点を主に説明する。図５は、第２の実施形態に係る室内熱交換器１１０の断面図である。第２の実施形態に係る室内熱交換器１１０は、冷媒が１本の流路で２列熱交換器１１１に流入し、２列熱交換器１１１内で２つの流路（２パス）に分岐する。膨張弁と２列熱交換器１１１の最下段１１１ａが配管を介して接続されており、図５に示すように、冷媒は、２列熱交換器１１１の最下段１１１ａへ流入する。最下段１１１ａから上方に流れる流路は、風上列１１１１の上から３番目の段１１１ｅにおいて２つの流路に分岐する。一方の流路は、３番目の段１１１ｅからさらに上方の段１１１ｆ、最上段１１１ｂまで移動した後、風下列１１１２の上から２番目の段１１１ｇ、次いで最上段１１１ｃへ流れ、その後、背面側１列熱交換器１１３の最上段１１３ａから最下段１１３ｂへ流れる流路である。他方の流路は、風上列１１１１の上から３番目の段１１１ｅから風下列１１１２の上から３番目の段１１１ｈへ流れ、その後、風下列１１１２を下方向に流れ、さらに前面側１列熱交換器１１２の最上段１１２ａから最下段１１２ｂへ流れる流路である。

このように、２パスの構成を用いることで、室内熱交換器１１０の伝熱管内の冷媒の圧力損失は小さくなる。しかしながら圧力損失はゼロではないので、入口側の冷媒温度が高く、冷媒出口側の冷媒温度が低くなる。そこで、この２パスの構成においても、まず２列熱交換器１１１に冷媒を流し、次いで前面側１列熱交換器１１２又は背面側１列熱交換器１１３へ冷媒を流すパスを設けることとした。これにより、２パスに分岐した後で、前面側１列熱交換器１１２及び背面側１列熱交換器１１３のいずれにおいても十分に冷却された冷媒を流すことができる。したがって、空気の冷却不足を解消し、室内熱交換器１１０を通過した空気温度の温度差を小さくすることができる。

第２の実施形態の変形例としては、分岐位置及び分岐後の流路は、実施形態に限定されるものではない。ただし、分岐位置は、２列熱交換器１１１内とするのが好ましい。また、分岐後の各パスの距離が等しくなるように分岐位置が決定されるのが好ましい。また、第２の実施形態の室内熱交換器１１０においても、室内熱交換器１１０の出口は、前面側１列熱交換器１１２又は背面側１列熱交換器１１３に設けられているものとする。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る室内熱交換器について、他の実施形態に係る室内熱交換器と異なる点を主に説明する。図６は、第３の実施形態に係る室内熱交換器２１０の断面図である。第３の実施形態に係る室内熱交換器２１０は、第１の実施形態に係る室内熱交換器１１０の２列熱交換器１１１及び前面側１列熱交換器１１２に替えて、前面の上部から下部まで一体に設けられた２列熱交換器２２１を有している。

このような構成においても、冷房運転時に室内熱交換器２１０に流入した冷媒が、まず２列熱交換器２２１を通過し、次いで背面側１列熱交換器２２２へ冷媒を流すように配管されている。また、冷媒の流路は１パスである。本実施形態の室内熱交換器２１０においては、冷房運転時、冷媒は、まず、２列熱交換器２２１の風上列２２１１の最下段２２１ａを流入口として２列熱交換器２２１へ流入する。その後、冷媒は、最下段２２１ａから最上段２２１ｂまで上方に向かって流れ、続いて風下列２２１２の最上段２２１ｃから最下段２２１ｄまで下方に流れる。その後、冷媒は、背面側１列熱交換器２２２の最上段２２２ａに流入し、最下段２２２ｂまで下方に流れ、最下段２２２ｂを出口として流出する。

第３の実施形態に係る室内熱交換器２１０においても、他の実施形態における室内熱交換器と同様に、冷媒がまず２列熱交換器２２１に流入し、２列熱交換器２２１のすべての流路を通過した後で、背面側１列熱交換器２２２に冷媒が流入する。すなわち、背面側１列熱交換器２２２には、十分に冷却された冷媒が流入する。したがって、室内熱交換器２１０を通過した空気の温度差を小さくすることができ、結露を防止することができる。

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態に係る室内熱交換器２１０について、第３の実施形態に係る室内熱交換器２１０と異なる点を主に説明する。図７は、第４の実施形態に係る室内熱交換器２１０の断面図である。第４の実施形態に係る室内熱交換器２１０は、冷媒が１本の流路で２列熱交換器２２１に流入し、２列熱交換器２２１内で２つの流路に分岐する。

図７に示すように、冷媒は、２列熱交換器２２１の風上列２２１１の下から５番目の段２２１ｅへ流入する。冷媒は５番目の段２２１ｅから最上段２２１ｂまで上方へ流れる。流路は最上段２２１ｂで２つの流路に分岐する。一方の流路は、冷媒が、風上列２２１１の最上段２２１ｂから、風下列２２１２の上から１０番目の段２２１ｆへ流入し、最上段２２１ｃまで上方へ流れ、背面側１列熱交換器２２２の最上段２２２ａへ流入し、上から４番目の段２２２ｃを流出口とする経路である。他方の流路は、風上列２２１１の最上段２２１ｂから風下列２２１２の下から６番目の段２２１ｇへ流入し、１段下の段２２１ｇを経由して、風上列２２１１の下から４番目の段２２１ｉから最下段２２１ａまで下方へ流れ、背面側１列熱交換器２２２の最下段２２２ｂへ流入し、下から４番目の段２２２ｄを流出口とする経路である。

第２の実施形態において説明したように、２パス構成においても、このように、まず２列熱交換器２２１に冷媒を流し、次いで背面側１列熱交換器２２２へ冷媒を流すことにより、室内熱交換器２１０を通過した空気温度の差を小さくすることができる。さらに、本実施形態においては、各パスの出口をいずれも背面側１列熱交換器２２２内に設けた。一方のパス出口を背面側１列熱交換器２２２に設け、他方のパス出口を２列熱交換器２２１内に設けることとすると、温度が低下した出口側の冷媒が２列熱交換器２２１内を通過することになり、空気を過剰に冷やしてしまう可能性がある。このような冷やし過ぎを避けるべく、本実施形態においては、上述各のように各パスの出口を背面側１列熱交換器２２２内に設けることとした。

１０空気調和機
１００室内機
１１０熱交換器
１１１２列熱交換器
１１２前面側１列熱交換器
１１３背面側１列熱交換器

Claims

室内機と室外機を備える空気調和機であって、
前記室内機は、室内熱交換器を有し、
前記室外機は、膨張弁を有し、
前記室内熱交換器は、２列の伝熱管が配置された２列熱交換器と、１列の伝熱管が配置された１列熱交換器と、を有し、
前記２列熱交換器は、前記室内機の前面側に配置され、
前記１列熱交換器は、前記室内機の背面側に配置され、
冷房運転時、前記膨張弁は、前記２列熱交換器の一方の列の少なくとも一部、及び、前記２列熱交換器の他方の列の少なくとも一部を介して、前記１列熱交換器に接続され、
前記室内熱交換器の流路は、１パスで形成されている
ことを特徴とする空気調和機。
室内機と室外機を備える空気調和機であって、
前記室内機は、室内熱交換器を有し、
前記室外機は、膨張弁を有し、
前記室内熱交換器は、２列の伝熱管が配置された２列熱交換器と、１列の伝熱管が配置された１列熱交換器と、を有し、
前記２列熱交換器は、前記室内機の前面側に配置され、
前記室内熱交換器は、第１の１列熱交換器と、第２の１列熱交換器とを有し、
前記第１の１列熱交換器は、前記室内機の背面側に配置され、
前記第２の１列熱交換器は、前記２列熱交換器の下側に配置され、
冷房運転時、前記膨張弁は、前記２列熱交換器の一方の列の少なくとも一部、及び、前記２列熱交換器の他方の列の少なくとも一部を介して、前記１列熱交換器に接続され、
前記室内熱交換器の流路は、１パスで形成されている
ことを特徴とする空気調和機。
前記膨張弁は、前記一方の列の全部を介して前記他方の列の少なくとも一部と接続さ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。
前記膨張弁は、前記２列熱交換器内の全流路を介して前記１列熱交換器に接続されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の空気調和機。
前記２列熱交換器は、前記１列熱交換器と前記２列熱交換器の接続部の温度が露点温度に応じて定まる温度になるように配管されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の空気調和機。
前記膨張弁は、前記２列熱交換器内における、前記２列熱交換器の全流路のうち半分以上の流路を介して、前記１列熱交換器に接続されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の空気調和機。
前記２列熱交換器は、前記１列熱交換器のうち前記２列熱交換器に最も近い位置に設けられた伝熱管に接続されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の空気調和機。
前記２列熱交換器の前記一方の列は、前記膨張弁側から重力方向に逆らう方向に沿って配管されていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の空気調和機。
前記一方の列は、前記２列熱交換器に流れ込む風の風上側に配置され、
前記他方の列は、前記２列熱交換器に流れ込む風の風下側に配置されることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の空気調和機。
前記室内熱交換器の冷房運転時の流出口は、前記１列熱交換器に設けられていることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の空気調和機。
前記室内熱交換器の伝熱管は、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成されていることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の空気調和機。
室内機と室外機を備える空気調和機であって、
前記室内機は、室内熱交換器を有し、
前記室外機は、膨張弁を有し、
前記室内熱交換器は、２列の伝熱管が配置された２列熱交換器と、１列の伝熱管が配置された１列熱交換器と、を有し、
前記２列熱交換器は、前記室内機の前面側に配置され、
前記１列熱交換器は、前記室内機の背面側に配置され、
冷房運転時、前記膨張弁は、前記２列熱交換器の少なくとも一部を介して前記１列熱交換器に接続され、
前記２列熱交換器は、前記１列熱交換器と前記２列熱交換器の接続部の温度が露点温度に応じて定まる温度になるように配管され、
前記室内熱交換器の流路は、１パスで形成されている
ことを特徴とする空気調和機。
室内機と室外機を備える空気調和機であって、
前記室内機は、室内熱交換器を有し、
前記室外機は、膨張弁を有し、
前記室内熱交換器は、２列の伝熱管が配置された２列熱交換器と、１列の伝熱管が配置された第１の１列熱交換器と、一列の伝熱管が配置された第２の１列熱交換器とを有し、
前記２列熱交換器は、前記室内機の前面側に配置され、
前記第１の１列熱交換器は、前記２列熱交換器の下側に配置され、
前記第２の１列熱交換器は、前記室内機の背面側に配置され、
冷房運転時、前記膨張弁は、前記２列熱交換器の少なくとも一部を介して前記第１の１列熱交換器及び前記第２の１列熱交換器に接続され、
前記２列熱交換器は、前記２列熱交換器と前記第１の１列熱交換器の接続部の温度が露点温度に応じて定まる温度になるように配管され、
前記室内熱交換器の流路は、１パスで形成されている
ことを特徴とする空気調和機。
室内機と室外機を備える空気調和機であって、
前記室内機は、室内熱交換器を有し、
前記室内熱交換器は、２列の伝熱管が配置された２列熱交換器と、１列の伝熱管が配置された１列熱交換器と、を有し、
前記２列熱交換器は、前記室内機の前面側に配置され、
前記１列熱交換器は、前記室内機の背面側に配置され、
前記室外機は、膨張弁を有し、
冷房運転時、前記膨張弁は、前記２列熱交換器内における、前記２列熱交換器の全流路のうち半分以上の流路を介して、前記１列熱交換器に接続され、
前記室内熱交換器の流路は、１パスで形成されている
ことを特徴とする空気調和機。
室内機と室外機を備える空気調和機であって、
前記室内機は、室内熱交換器を有し、
前記室内熱交換器は、２列の伝熱管が配置された２列熱交換器と、１列の伝熱管が配置された第１の１列熱交換器と、１列の伝熱管が配置された第２の１列熱交換器と、を有し、
前記２列熱交換器は、前記室内機の前面側に配置され、
前記第１の１列熱交換器は、前記２列熱交換器の下側に配置され、
前記第２の１列熱交換器は、前記室内機の背面側に配置され、
前記室外機は、膨張弁を有し、
冷房運転時、前記膨張弁は、前記２列熱交換器内における、前記２列熱交換器の全流路のうち半分以上の流路を介して、前記第１の１列熱交換器及び前記第２の１列熱交換器に接続され、
前記室内熱交換器の流路は、１パスで形成されている
ことを特徴とする空気調和機。
室内機と室外機を備える空気調和機であって、
前記室内機は、室内熱交換器を有し、
前記室外機は、膨張弁を有し、
前記室内熱交換器は、ｍ（ｍは２以上の整数）列の伝熱管が配置されたｍ列熱交換器と、ｎ（ｎは１以上かつｍよりも小さい整数）列の伝熱管が配置されたｎ列熱交換器と、を有し、
前記ｍ列熱交換器は、前記室内機の前面側に配置され、
前記ｎ列熱交換器は、前記室内機の背面側に配置され、
冷房運転時、前記膨張弁は、前記ｍ列熱交換器の第１列の少なくとも一部、及び前記ｍ列熱交換器の第２列の少なくとも一部を介して、前記ｎ列熱交換器に接続され、
前記室内熱交換器の流路は、１パスで形成されている
ことを特徴とする空気調和機。
室内機と室外機を備える空気調和機であって、
前記室内機は、室内熱交換器を有し、
前記室外機は、膨張弁を有し、
前記室内熱交換器は、ｍ（ｍは２以上の整数）列の伝熱管が配置されたｍ列熱交換器と、ｎ（ｎは１以上かつｍよりも小さい整数）列の伝熱管が配置された第１のｎ列熱交換器と、ｎ列の伝熱管が配置された第２のｎ列熱交換器と、を有し、
前記ｍ列熱交換器は、前記室内機の前面側に配置され、
前記第１のｎ列熱交換器は、前記ｍ列熱交換器の下側に配置され、
前記第２のｎ列熱交換器は、前記室内機の背面側に配置され、
冷房運転時、前記膨張弁は、前記ｍ列熱交換器の第１列の少なくとも一部、及び前記ｍ列熱交換器の第２列の少なくとも一部を介して、前記第１のｎ列熱交換器及び前記第２のｎ列熱交換器に接続され、
前記室内熱交換器の流路は、１パスで形成されている
ことを特徴とする空気調和機。