WO2007081021A1 - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

　複数のパスを有する、空気調和機用の熱交換器に対応する分流器の各パス間の冷媒の偏流を逆に、且つ適切に制御して熱交換性能を向上させた空気調和機が提供される。空気調和機は、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、絞り装置、および複数のパスを有する室内熱交換器を備えている。各部材が冷媒配管により順次接続されて冷媒回路が構成されている。複数のパスを備えた室内熱交換器と絞り装置との間に、複数のパスを備えた分流器が配設されている。分流器の複数のパスの各々に冷媒流量調整弁が設けられている。所定の運転状態において処理能力が大きく室内熱交換器の出口における冷媒温度が高くなる所定のパスに対して他のパスに比べてより多くの冷媒が配分される。

Description

空気調和機

技術分野

[0001] 本発明は空気調和機に関し、特に空気調和機の室内熱交換器における複数のパ スに適切に冷媒を分流させる分流器を備えた空気調和機の構成に関する。

背景技術

[0002] 図 5には、クロスフローファン 29が採用された一般的な壁掛け型の空気調和機（室 内機） 21の構成が示されている。図 5において、空気調和機 21の本体ケーシング 20 の上面および正面の上部には、第 1,第 2の 2つの空気吸込グリル 23、 24がそれぞ れ形成されている。本体ケーシング 20の正面の下方に形成されているコーナ部には 、空気吹出口 25が設けられている。

[0003] 本体ケーシング 20内には、各空気吸込グリル 23、 24から空気吹出口 25に向かつ て送風通路 27が設けられている。この送風通路 27の上流領域には、第 1,第 2の空 気吸込グリル 23、 24に対向した断面 V字状を有する室内熱交 が設けられて いる。室内熱交翻26はラムダ形熱交^^である。送風通路 27の下流領域には、ク ロスフローファン 29、舌部 22およびスクロール部 30が併設されている。舌部 22とスク ロール部 30とによって、うず卷状のファンノヽウジングが形成されている。舌部 22およ びスクロール部 30の開口 30a, 22a内には、クロスフローファン 29の羽根車（ファン口 ータ） 29aが図 5の矢印方向に沿って回転するように設置されて 、る。

[0004] 舌部 22は第 2の空気吸込グリル 24に対向する位置に設けられており、クロスフロー ファン 29の羽根車 (ファンロータ） 29aの外径に沿って所定の長さを有して!/、る。 舌部 22の下部は、室内熱交換器 26の下方に設けられてドレンパンを兼用している 空気流ガイド部 22bに連続している。この空気流ガイド部 22bの下流部分は、スクロ ール部 30の下流部分 30bと共に空気吹出口 25に向力つて延び、図示されているよ うなディフューザ構造を有する空気吹出通路 28を形成している。これにより、クロスフ ローファン 29の羽根車 (ファンロータ） 29aから吹き出された空気流が効率よく空気吹 出口 25から吹き出される。 [0005] スクロール部 30と、舌部 22の下部に設けられた空気流ガイド部 22bとの間に位置 する空気吹出通路 28内には風向変更板 31が設けられている。

舌部 22は図 5に示す形状を有している。そして、室内熱交換器 26を経てクロスフ口 一ファン 29の羽根車 (ファンロータ） 29aから空気吹出口 25に到る空気の流れは、図 5における鎖線の矢印で示すように全体として羽根車 (ファンロータ） 29aの回転方向 に沿って湾曲しながら羽根車 (ファンロータ） 29aの回転軸に対して直交方向に貫流 して吹き出される。その後、空気の流れは、空気吹出通路 28に沿って空気吹出口 25 に向力つて曲げられて空気調和機 21の正面から吹き出される。

[0006] このような構成を有する空気調和機用の室内熱交^^ 26について、図 5に示すよう に室内熱交換器 26が A部、 B部、 C部、 D部に区分されて低負荷時の風速分布が分 析される。その結果、第 2の空気吸込グリル 24に真正面力 対向する D部の風速が 最も高ぐ第 1の空気吸込グリル 23に斜め力 対向している C部では D部よりも風速 が低下する。本体ケーシング 20の前面の上部の一部によって覆われ、ストレートには 空気が流入しない B部では、 C部よりも風速が低下する。舌部 22によって空気が遮ら れて 、る A部では、 B部よりもさらに風速が低下する。

[0007] 上記のような空気調和機における複数のパスを有する室内熱交^^ 26には、室内 熱交^^ 26本体に流入する冷媒を室内熱交翻26本体の各パスに分配するため に、一般に図 6に示されているような複数の分流パス 7a, 7bを有する分流器 6が設け られている。この分流器 6では、定格運転時に合わせて各分流パス 7a, 7bの冷媒の 分配比が決められている。分流器 6の入口には膨張弁 Vおよび冷媒流入口 6aが設 けられている。低負荷時の室内熱交^^ 26において、分流パス 7aは風速が高い部 分 26aを通り、分流パス 7bは風速が低い部分 26bを通る。

[0008] したがって、図 6中に矢印の線の太さで表現されて 、るように、定格運転時には、室 内熱交換器 26の出口に設けられた各パス 8A, 8Bの出口における冷媒温度はほぼ 等しくなる。しかし、冷媒量が少なくなる低負荷 (部分負荷)時になると、上述したよう に室内熱交^^ 26の送風通路の位置に応じて異なる風速分布の影響により以下の ような問題が生じる。即ち、例えば図 7のグラフに示すように、風速が高いパス 7a, 8A の出口における冷媒温度は熱交換容量に余裕があるために高くなる。一方、風速が 低いパス 7b, 8Bの出口における冷媒温度は、熱交換容量に余裕がなくなるために パス 7a, 8Aの出口における冷媒温度に比べて低くなる（図 7の ΔΤ参照）。図 7のグ ラフにおいて、風速が高いパス 7a, 8Aが白地で表示され、風速が低いパス 7b, 8B 力 Sドット地で表示されて 、る。

[0009] このような問題を解決する方法の一つとして、従来、例えば図 8に示すように、少な くとも低負荷時において出口の温度が低下するノ ス 7b, 8Bに冷媒流量調整弁 Vが 設けられて流量が調節されている。これにより、例えば図 9のグラフに示すように、各 パス 7a, 8Aの出口における温度（乾き度）と 7b, 8Bの出口における温度（乾き度）と が合わされている（例えば特許文献 1参照)。図 9のグラフにおいて、風速が高いパス が白地で表示され、風速が低いパスがドット地で表示されている。

特許文献 1 :特開平 5— 118682号公報

発明の開示

[0010] しかし、このような構成では、特に図 6および図 8においてシャドウの割合を高くする ことによって表示されている乾き度が高い場合、低負荷時における能力はそれほど 向上しない。

[0011] 本発明の目的は、複数のパスを有する、空気調和機用の熱交換器に対応する分 流器の各パス間の冷媒の偏流を適切に制御して熱交換性能を向上させた空気調和 機を提供することである。

[0012] 上記の課題を解決するため、本発明の第一の態様によれば、圧縮機、四方弁、室 外熱交^^、絞り装置、および複数のパスを有する室内熱交 を備える空気調和 機が提供される。上記各部材が冷媒配管により順次接続されて冷媒回路が構成され ている。上記複数のノ スを備えた室内熱交翻と絞り装置との間に、複数のパスを備 えた分流器が配設されている。上記分流器の複数のパスの各々に冷媒流量調整弁 が設けられている。所定の運転状態において処理能力が大きく上記室内熱交翻 の出口における冷媒温度が高くなる所定のノ スに対して他のパスに比べてより多くの 冷媒が配分されるように構成されて！ヽる。

[0013] この構成によれば、所定の運転状態にぉ 、て、処理能力に余裕があるパスに対し て積極的に冷媒がより多く配分されることにより、当該パスの管内流速が高くなる。ま た、室内熱交^^の出口における温度と吸込み温度との差が広がる。その結果、室 内熱交換器の能力が向上して冷凍能力が向上する。

[0014] 好ましくは、所定の運転状態は低負荷時の運転状態であり、該低負荷時には、処 理能力が小さく室内熱交換器の出口における冷媒温度が低くなるパスの冷媒流量 調整弁が絞られ、処理能力が大きく上記室内熱交換器の出口における冷媒温度が 高くなる所定のパスに多くの冷媒が流れるように構成されて 、る。

[0015] この構成によれば、全体の冷媒流量が少なくなる低負荷時においては、処理能力 力 、さく室内熱交^^の出口における冷媒温度が低くなるパスの冷媒流量調整弁が 絞られる。そして、処理能力に余裕があって、風速が高い所定のパスに冷媒がより多 く配分されることにより、当該パスの管内流速が高くなる。また、室内熱交^^の出口 における温度と吸込み温度との差が広がる。その結果、熱交^^の能力が有効的に 向上して冷凍能力が向上する。

[0016] また、好ましくは、所定のパスは風速が高いパスであり、低負荷時には該風速が低 いパスの冷媒流量調整弁が絞られ、熱交換能力に余裕があって、風速が高いパスに より多くの冷媒が流れるように構成されている。この構成によれば、全体の冷媒流量 が少なくなる低負荷時において、処理能力に余裕がなくて、風速が低いパスの冷媒 流量調整弁が絞られ、熱交換能力に余裕があって、風速が高い部分を流れるパスに 冷媒がより多く配分されることにより、当該パスの管内流速が高くなる。また、室内熱 交^^の出口における温度と吸込み温度との差が広がる。その結果、熱交^^の能 力が有効的に向上して冷凍能力が向上する。

[0017] また、好ましくは、所定の運転状態は定格負荷時の運転状態であり、該定格負荷時 には、各パスの冷媒流量調整弁が全開され、熱交^^の能力がフルに発揮されるよ うに構成されている。この構成によれば、定格負荷時の運転状態において各パスの 冷媒流量調整弁が全開され、熱交^^の能力をフルに発揮させることができる。 図面の簡単な説明

[0018] [図 1]本発明の最良の実施の形態 1に係る空気調和機の冷凍回路を示す図である。

[図 2]空気調和機の室内機における複数のパスを備えた熱交^^と該熱交^^の各 パスに対応した分流器との構成および作用を示す図である。 [図 3]図 2に示される分流器による室内熱交^^の出口における温度を、定格時と低 負荷時とを対比して示すグラフである。

[図 4]本発明の最良の実施の形態 2に係る空気調和機の室内機における複数のパス を備えた熱交^^と該熱交^^の各パスに対応した分流器との構成を示す図である

[図 5]従来に係る空気調和機の室内機の構成を示す図である。

[図 6]空気調和機の室内機における複数のパスを備えた熱交^^と該熱交^^に対 応した分流器との構成および作用を示す図である。

[図 7]図 6に示される分流器による室内熱交^^の出口における温度を、定格時と低 負荷時とを対比して示すグラフである。

[図 8]出口温度対策が施された従来に係る空気調和機の室内機における複数のパス を備えた熱交換器と該熱交換器に対応した分流器との構成および作用を示す図で ある。

[図 9]図 8に示される分流器による室内熱交^^の出口における温度を、定格時と低 負荷時とを対比して示すグラフである。

発明を実施するための最良の形態

[0019] (最良の実施の形態 1)

図 1および図 2は、本発明の最良の実施の形態 1に係る空気調和機の冷凍回路お よびその分流器部分の構成を示し、図 3は該構成の作用および効果を示している。こ の実施の形態の構成では、説明を簡単にするために、図 5に示されている熱交翻 26部分の風速域が低風速部 A, Bと高風速部 C, Dとの 2つの領域に大別され、それ に対応して分流器 6部分のパス数が 2つである場合にっ ヽて例示されて ヽる。

[0020] 図 1に示すように、空気調和機は、室外機 1および室内機 10を備えている。室外機 1は、圧縮機 2、四方弁 3、室外熱交換器 4、および絞り装置 5を備えている。室内機 1 0は、分流器 6、分流器 6への冷媒流の入口 6a、分流器 6の第 1の分流パス 7a、分流 器 6の第 2の分流パス 7b、室内熱交換器 26、室内熱交換器 26の出口に位置する第 1のパス 8A、室内熱交換器 26の出口に位置する第 2のパス 8B、および膨張弁 Vを 備えている。各部材が第 1の冷媒配管 9A、および第 2の冷媒配管 9Bにより接続され 、図 1に示すような可逆的な冷媒循環回路が構成されて 、る。

[0021] 室内熱交換器 26と絞り装置 5との間に上記膨張弁 Vおよび分流器 6が配設されて いる。分流器 6の第 1,第 2の分流パス 7a, 7bには、それぞれ電気的に開度調整可 能な電磁弁よりなる第 1,第 2の冷媒流量調整弁 V , Vが設けられている。そして、

1 2

所定の運転状態において、処理能力が大きく室内熱交換器 26の出口における冷媒 温度が高くなる所定のパス 7a又は 7bの何れか一方に冷媒がより多く配分される。こ の冷媒配分量の制御は、例えばマイクロコンピュータを備えた所定の制御ユニットに より、第 1,第 2の冷媒流量調整弁 V , Vの開度が個別に制御されることによって行

1 2

われる。

[0022] この場合、上記所定の運転状態は、例えば分流器 6の冷媒流入口 6aへの冷媒流 量が少なくなる低負荷時の運転状態である。例えば図 2に示すように、低負荷時にお V、て風速が低 、部分 26bを第 2の分流パス 7bが通り、風速が高 、部分 26aを第 1の 分流パス 7aが通る場合、即ち、第 2の分流パス 7bでの風速が低ぐ第 1の分流パス 7 aでの風速が高い場合、低負荷時には、例えば熱交換能力に余裕がなくて、風速が 低い第 2の分流パス 7bに対応する冷媒流量調整弁 Vの弁開度が絞られる。そして、

2

熱交能力に余裕があって、風速が高 、第 1の分流パス 7aに対して第 2の分流パス 7b に比べてより多くの冷媒が流れる。

[0023] このように全体の冷媒流量が少なくなる低負荷時において、処理能力に余裕がなく て、風速が低い第 2の分流パス 7bの冷媒流量調整弁 Vが絞られ、処理能力に余裕

2

があって、風速が高!、第 1の分流パス 7aに冷媒が第 2の分流パス 7bに比べてより多 く配分されることにより、風速が高い第 1の分流パス 7aの管内流速が高くなる。また、 図 3のグラフに示すように、室内熱交換器 26の出口における温度と吸込み温度との 差 ΔΤが広がる。その結果、室内熱交翻26の能力が向上して冷凍能力が向上す る。図 3のグラフにおいて、第 1の分流パス 7aが白地で表示され、第 2の分流パス 7b 力 Sドット地で表示されて 、る。

[0024] 一方、定格負荷時には、第 1,第 2の冷媒流量調整弁 V , Vが全開され、室内熱

1 2

交 26の熱交換能力がフルに発揮される。以上の結果、本実施の形態によると、 単に室内熱交^^ 26の各パス 8A, 8Bの出口における温度を等しくするだけの従来 の構成に比べて、空気調和機用の室内熱交換器 26の熱交換能力をより有効的に向 上させることができる。

[0025] (最良の実施の形態 2)

図 4は、本発明の最良の実施の形態 2に係る空気調和機の分流器および室内熱交 換器部分の構成を示している。上述の最良の実施の形態 1の構成では、説明を分り 易くするために、例えば図 6の室内熱交^^ 26の風速分布域が低風速部 A, Bと高 風速部 C, Dとの 2つの風速域に大別され、冷媒が第 1,第 2の 2つの分流パス 7a, 7 bに分流される場合について説明されている。一方、最良の実施の形態 2は以下の 構成を特徴として有している。即ち、図 6の熱交翻26の風速域力 例えば低風速 域 A部， B部、 C部と高風速部 D部との 4つの風速域に細力べ分けられている。各風速 域に対応して第 1,第 2,第 3,第 4の分流パス 7a〜7dが設けられ、最良の実施の形 態 1と同様に、各分流パス 7a〜7dに第 1〜第 4の冷媒流量調整弁 V 〜V が設けら

21 24 れている。

[0026] このように、第 1〜第 4の分流パス 7a〜7dが設けられて 、る場合にぉ 、ても、少なく とも全体の冷媒流量が少なくなる低負荷時においては、処理能力に余裕がなくて、 風速が低い第 1〜第 3の分流パス 7a〜7cにおける第 1〜第 3の冷媒流量調整弁 V

21

〜V が絞られる。そして、処理能力に余裕があって、風速が高い第 4の分流パス 7d

23

に冷媒がより多く配分される。これにより、第 4の分流パス 7dの管内流速が高くなり、 また室内熱交^^ 26の出口における温度と吸込み温度との差が広がることから、室 内熱交翻26の能力が向上して冷凍能力が向上する。定格負荷時には第 1〜第 4 の分流パス 7a〜7dの各冷媒流量調整弁 V 〜V がそれぞれ全開され、室内熱交

21 24

翻 26の能力がフルに発揮される。

Claims

請求の範囲

[1] 圧縮機、四方弁、室外熱交換器、絞り装置、および複数のパスを有する室内熱交 を備え、これらが冷媒配管により順次接続されて冷媒回路が構成され、上記複 数のパスを備えた室内熱交^^と絞り装置との間に、複数のパスを備えた分流器が 配設されて 、る空気調和機にぉ 、て、

上記分流器の複数のパスの各々に冷媒流量調整弁が設けられ、所定の運転状態 において処理能力が大きく上記室内熱交換器の出口における冷媒温度が高くなる 所定のパスに対して他のパスに比べてより多くの冷媒が配分されるように構成されて Vヽることを特徴とする空気調和機。

[2] 所定の運転状態は低負荷時の運転状態であり、該低負荷時には、処理能力が小さ く室内熱交^^の出口における冷媒温度が低くなるパスの冷媒流量調整弁が絞ら れ、処理能力が大きく上記室内熱交換器の出口における冷媒温度が高くなる所定の パスに多くの冷媒が流れるように構成されて 、ることを特徴とする請求項 1に記載の 空気調和機。

[3] 所定のパスは風速が高いパスであり、低負荷時には該風速が低いパスの冷媒流量 調整弁が絞られ、熱交換能力に余裕があって、風速が高いパスにより多くの冷媒が 流れるように構成されて!ヽることを特徴とする請求項 1に記載の空気調和機。

[4] 所定の運転状態は定格負荷時の運転状態であり、該定格負荷時には、各パスの 冷媒流量調整弁が全開され、熱交^^の能力がフルに発揮されるように構成されて V、ることを特徴とする請求項 1に記載の空気調和機。