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WO2016071945A1 - 空気調和装置の室内機 - Google Patents

空気調和装置の室内機 Download PDF

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WO2016071945A1
WO2016071945A1 PCT/JP2014/079182 JP2014079182W WO2016071945A1 WO 2016071945 A1 WO2016071945 A1 WO 2016071945A1 JP 2014079182 W JP2014079182 W JP 2014079182W WO 2016071945 A1 WO2016071945 A1 WO 2016071945A1
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WO
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header
heat transfer
heat exchanger
transfer tube
case
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PCT/JP2014/079182
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Inventor
裕樹 宇賀神
英明 前山
石橋 晃
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Priority to GB1705416.4A priority patent/GB2546202B/en
Priority to US15/510,898 priority patent/US10047963B2/en
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24F1/00Room units for air-conditioning, e.g. separate or self-contained units or units receiving primary air from a central station
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F1/00Room units for air-conditioning, e.g. separate or self-contained units or units receiving primary air from a central station
    • F24F1/0007Indoor units, e.g. fan coil units
    • F24F1/0059Indoor units, e.g. fan coil units characterised by heat exchangers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F1/00Room units for air-conditioning, e.g. separate or self-contained units or units receiving primary air from a central station
    • F24F1/0007Indoor units, e.g. fan coil units
    • F24F1/0018Indoor units, e.g. fan coil units characterised by fans
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    • F24F1/00Room units for air-conditioning, e.g. separate or self-contained units or units receiving primary air from a central station
    • F24F1/0007Indoor units, e.g. fan coil units
    • F24F1/0043Indoor units, e.g. fan coil units characterised by mounting arrangements
    • F24F1/0057Indoor units, e.g. fan coil units characterised by mounting arrangements mounted in or on a wall
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/20Casings or covers

Definitions

  • the present invention relates to an indoor unit of an air conditioner including a heat exchanger in which a heat transfer tube extends in a vertical direction.
  • Patent Document 1 discloses an indoor unit having a heat exchanger in which a plurality of heat transfer tubes and fins extending in the vertical direction are alternately stacked, and a liquid side header and a gas side header extending in the horizontal direction are connected to both ends of the heat transfer tubes. Is disclosed.
  • the refrigerant is distributed to the plurality of heat transfer tubes in the liquid side header, and flows into the gas side header from the plurality of heat transfer tubes.
  • the refrigerant is distributed to the plurality of heat transfer tubes in the gas side header, and flows into the liquid side header from the plurality of heat transfer tubes.
  • the header extends in the horizontal direction, and the refrigerant is configured to suppress uneven distribution of the refrigerant to the plurality of heat transfer tubes due to the influence of gravity. .
  • the refrigerant flows in from one header, passes through a plurality of heat transfer tubes and flows out from the other header, the heat transfer area of the heat exchanger cannot be expanded, and the air conditioning performance It is difficult to improve.
  • This invention was made in order to solve the above problems, and it aims at providing the indoor unit of the air conditioning apparatus which can expand a heat-transfer area and can improve air-conditioning performance.
  • An indoor unit of an air conditioner of the present invention is an air including a case, a blower fan accommodated in the case, and a heat exchanger unit that is installed so as to surround the blower fan and performs heat exchange between the refrigerant and the air. It is an indoor unit of a harmony device, and the heat exchanger unit extends in the vertical direction and forms a plurality of refrigerant flow paths in the air flow direction and the width direction of the case, and at both ends of the plurality of heat transfer tubes. And a plurality of headers through which the refrigerant flows between the plurality of heat transfer tubes, and a plurality of refrigerant flow paths in the air flow direction are divided and connected to the headers in the width direction of the case.
  • a plurality of divided headers that connect a plurality of refrigerant flow paths in parallel and a refrigerant flow path that is divided in the air flow direction in the divided headers are folded and connected, and a plurality of heat transfer tubes in the width direction of the case are connected in parallel. Also includes a return header It is.
  • a plurality of heat transfer tubes are arranged in the air flow direction of the case, and different refrigerant flow paths are provided in the heat exchanger unit in the air flow direction using the divided header and the return header.
  • Embodiment 1 of the indoor unit of the air conditioning apparatus of this invention It is a perspective view which shows Embodiment 1 of the indoor unit of the air conditioning apparatus of this invention. It is sectional drawing which shows Embodiment 1 of the indoor unit of the air conditioning apparatus of this invention. It is a schematic diagram which shows an example of the 1st heat exchanger in the indoor unit of the air conditioning apparatus of FIG. It is a schematic diagram which shows an example of the 2nd heat exchanger in the indoor unit of the air conditioning apparatus of FIG. It is sectional drawing which shows the modification of Embodiment 1 of the indoor unit of the air conditioning apparatus of this invention. It is sectional drawing which shows Embodiment 2 of the indoor unit of the air conditioning apparatus of this invention. It is sectional drawing which shows Embodiment 3 of the indoor unit of the air conditioning apparatus of this invention. It is sectional drawing which shows the modification of the indoor unit of the air conditioning apparatus of this invention.
  • FIG. 1 is a perspective view showing Embodiment 1 of an indoor unit of an air conditioner of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing Embodiment 1 of the indoor unit of the air conditioner of the present invention.
  • the indoor unit 1 in FIGS. 1 and 2 is, for example, a wall-mounted indoor unit that is installed on a wall of a room. And a heat exchanger unit 10 blown by the blower fan 3.
  • the case 2 has a back case 2a and a front case 2b made of a material such as resin, for example.
  • the back case 2a is fixed to a wall or the like, and the front case 2b is attached to the back case 2a.
  • the blower fan 3 and the heat exchanger unit 10 are mounted on the rear case 2a.
  • the back case 2a has an air passage wall 2w that forms an air passage for circulating the sucked air at a position facing the blower fan 3, and the air passage wall 2w has, for example, a shape inclined in an arc shape. is doing.
  • the front case 2b is formed with an air inlet 2x on the upper surface and an outlet 2z for blowing out conditioned air heat-exchanged in the heat exchanger unit 10.
  • An up / down air direction adjusting plate (flap) is rotatably disposed at the air outlet 2z, and the up / down air direction adjusting plate adjusts the air direction of the conditioned air blown out from the air outlet 2z.
  • the blower fan 3 is a line flow fan such as a cross flow fan or a cross-flow fan, for example, and is on the downstream side of the heat exchanger unit 10 and upstream of the blower outlet in the air path from the suction port 2x to the blower outlet 2z. Is provided.
  • the blower fan 3 sucks room air from the suction port 2x and blows out conditioned air from the blower port 2z.
  • One end side of the blower fan 3 is rotatably supported by the back case 2a via a bearing or the like, and is connected to a motor.
  • the heat exchanger unit 10 functions as an evaporator during cooling operation to cool air, and functions as a condenser during heating operation to heat the air, and is upstream of the blower fan 3,
  • the shape is such that it surrounds the front and top surfaces of the blower fan 3.
  • the heat exchanger unit 10 includes a first heat exchanger 20 located on the front case 2b side and on the front side of the blower fan 3, and a second heat inclined on the rear case 2a side and on the rear side of the blower fan 3. And an exchanger 30.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a first heat exchanger in the indoor unit of the air conditioner of FIG.
  • the first heat exchanger 20 includes a plurality of first heat transfer tubes 21 arranged in the width direction (arrow X direction) and the air flow direction of the case 2, and a plurality of first heat exchangers 21.
  • a first lower header 22 connected to the lower end of the heat transfer tube 21 and a first upper header 23 connected to the upper ends of the plurality of first heat transfer tubes 21 are provided.
  • the first heat transfer tube 21 has, for example, a structure in which a plurality of flat tubes having a plurality of refrigerant channels in the air flow direction (thickness direction of the heat exchanger unit 10) are arranged in the width direction (arrow X direction) of the case 2. is doing.
  • the 1st heat exchanger tube 21 consists of a pipe
  • the plurality of first heat transfer tubes 21 are arranged so as to extend in the vertical direction (arrow Z direction).
  • the plurality of first heat transfer tubes 21 are formed in a curved shape so as to be convex toward the front case 2b side, and have a shape with an improved mounting area compared to a case where the first heat transfer tubes 21 are formed in a linear shape.
  • the first heat exchanger 20 includes first radiating fins 24 arranged between a plurality of first heat transfer tubes 21 arranged in the width direction (arrow X direction) of the case 2, and the first radiating fins.
  • Reference numeral 24 denotes heat exchange between the refrigerant flowing through the first heat transfer tube 21 and the air.
  • the second heat exchanger 30 has a structure similar to that of the first heat exchanger 20 shown in FIG. 3, and includes a plurality of cases arranged in the width direction (arrow X direction) and the air flow direction of the case 2.
  • the second heat transfer tube 31 has, for example, a structure in which a plurality of flat tubes having a plurality of refrigerant channels in the air flow direction (thickness direction of the heat exchanger unit 10) are arranged in the width direction (arrow X direction) of the case 2. is doing.
  • the 2nd heat exchanger tube 31 consists of a pipe
  • the 2nd heat exchanger tube 31 is formed in the shape of a straight line so that it may extend in the perpendicular direction (arrow Z direction).
  • the second heat exchanger 30 includes second radiating fins 34 arranged between a plurality of second heat transfer tubes 31 arranged in the width direction (arrow X direction) of the case 2, and the second radiating fins. 34 performs heat exchange between the refrigerant flowing through the second heat transfer tube 31 and the air.
  • the first upper header 23, the first lower header 22, the second upper header 33, and the second lower header 32 are illustrated as having a substantially rectangular cross section, but are not limited to this shape. For example, it may be formed in a circular cross section.
  • the 1st heat exchanger 20 and the 2nd heat exchanger 30 are formed so that the 1st heat exchanger tube 21 and the 2nd heat exchanger tube 31 may extend in the perpendicular direction (arrow Z direction), FIG. It is not limited to the case where it has a fin structure like.
  • the heat transfer tubes themselves function as fins, and heat exchange is performed between the refrigerant flowing in the refrigerant flow path and the air. Also good.
  • the heat exchanger unit 10 is provided with a plurality of headers including the first upper header 23, the first lower header 22, the second upper header 33, and the second lower header 32.
  • the first upper header 23 and the first lower header 22 of the first heat exchanger 20 become a plurality of divided headers that divide and connect the plurality of first heat transfer tubes 21 arranged in the air flow direction.
  • the second upper header 33 is a divided header
  • the second lower header 32 is a return header that folds the refrigerant flow path in the air flow direction.
  • the heat exchanger unit 10 is in a state in which the divided header and the return header are provided in at least one of the first heat exchanger 20 or the second heat exchanger 30.
  • the first lower header 22 of the first heat exchanger 20 includes first lower divided headers 22a and 22b that divide the plurality of first heat transfer tubes 21 in the thickness direction into different refrigerant flow paths, and the first The upper header 23 includes first upper divided headers 23a and 23b that divide a plurality of refrigerant flow paths in the air flow direction.
  • the first lower divided header 22a and the first upper divided header 23a are connected to one or more refrigerant channels on the front side among the plurality of refrigerant channels arranged in the air flow direction.
  • the first lower divided header 22b and the first upper divided header 23b are connected to one or a plurality of refrigerant channels on the back side.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a second heat exchanger in the indoor unit of the air-conditioning apparatus of FIG.
  • the second upper header 33 includes second upper divided headers 33 a and 33 b that divide a plurality of refrigerant flow paths in the air flow direction.
  • the second lower header 32 is a return header, and forms a refrigerant flow path that is folded by connecting a plurality of refrigerant flow paths 31a, 31b arranged in the air flow direction.
  • the second upper divided headers 33 a and 33 b are respectively connected to the first upper divided headers 23 a and 23 b of the first heat exchanger 20, and are continuous between the first heat exchanger 20 and the second heat exchanger 30. As a result, the refrigerant flows. At this time, in the first heat exchanger 20 and the second heat exchanger 30, a refrigerant flow path that becomes a counterflow is formed.
  • the refrigerant flowing from the first lower divided header 22a of the first heat exchanger 20 flows into the first upper divided header 23a on the front side through the refrigerant flow path on the front side in the first heat transfer tube 21.
  • the refrigerant in the first upper divided header 23a flows to the second upper header 33 of the second heat exchanger 30, and from the second upper header 33 on the rear side to the rear side refrigerant flow path in the plurality of second heat transfer tubes 31. And flows into the second lower header 32.
  • the refrigerant is folded at the second lower header 32 and flows through the refrigerant flow path on the front surface side of the second heat transfer tube 31 in the second heat exchanger 30 and flows into the second upper divided header 33b.
  • the refrigerant in the second upper divided header 33b flows into the first upper divided header 23b on the back side (the blower fan side), passes through the refrigerant flow path on the back side of the first heat transfer tube 21, and the first lower divided header 22b. And flows out of the heat exchanger unit 10.
  • the refrigerant is not affected by gravity.
  • the plurality of first heat transfer tubes 21 and second heat transfer tubes can be evenly distributed. For this reason, the fall of the heat exchange efficiency by a refrigerant
  • the heat exchanger unit 10 since the heat exchanger unit 10 includes the divided header and the return header, a plurality of refrigerant flow paths that are opposed to each other in the refrigerant flow direction are formed. Improvements can be made.
  • the mounting area in the case 2 is expanded by forming the plurality of first heat transfer tubes 21 in a curved shape, it is possible to improve the air conditioning performance.
  • the upper portion of the heat exchanger unit 10 And the temperature difference between the air passing through the lower part can be suppressed.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a modification of Embodiment 1 of the indoor unit for an air-conditioning apparatus of the present invention.
  • the first lower header 22 of the first heat exchanger 20 may be a return header.
  • a refrigerant coolant flows in from the 1st upper header 23 of the 1st heat exchanger 20, and the 2nd upper header 33 of the 2nd heat exchanger 30, respectively, passes through the 1st heat exchanger tube 21 and the 2nd heat exchanger tube 31, and the 1st. It flows into the lower header 22 and the second lower header 32. Thereafter, the refrigerant is folded back at the first lower header 22 and the second lower header 32, passes through the first heat transfer pipe 21 and the second heat transfer pipe 31, and flows out from the first upper header 23 and the second upper header 33 to the outdoor unit. You may do it. Even in this case, since the heat exchanger unit 10 is provided with the return header, the heat transfer area can be expanded and the air conditioning capability can be improved.
  • FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view showing an air conditioner indoor unit according to a second embodiment of the present invention.
  • the air conditioner indoor unit 100 will be described with reference to FIG.
  • the indoor unit 100 of the air conditioner of FIG. 6 parts having the same configuration as the indoor unit 1 of the air conditioner of FIG.
  • the difference between the indoor unit 100 of the air conditioner of FIG. 6 and the indoor unit of the air conditioner of FIG. 2 is the configuration of the first heat exchanger 120.
  • the first heat exchanger 120 of FIG. 6 is connected to the lower heat transfer tube 121 a connected to the first lower header 22 and the first upper header 23.
  • An upper heat transfer tube 121b and an intermediate header 121c connecting the upper end of the lower heat transfer tube 121a and the lower end of the upper heat transfer tube 121b are provided.
  • the lower heat transfer tube 121a and the upper heat transfer tube 121b are each formed in a straight line shape, and are bent and connected at the intermediate header 121c.
  • the lower heat transfer tube 121a and the upper heat transfer tube 121b on the front case 2b side of the lower heat transfer tube 121a and the upper heat transfer tube 121b are different from the lower heat transfer tube 121a and the upper heat transfer tube 121b on the rear case 2a side, respectively.
  • the refrigerant flow path is divided so as to form a refrigerant flow path similar to that shown in FIG.
  • the lower heat transfer tube 121a and the upper heat transfer tube 121b are formed in a straight line, and the lower heat transfer tube 121a and the upper heat transfer tube 121b are connected to be bent at the intermediate header 121c.
  • the mounting area of the 1st heat exchanger 120 can be improved and the improvement of air-conditioning performance can be aimed at.
  • the return header is provided in the 2nd heat exchanger 30 side also in Embodiment 2, the improvement of an air conditioning performance can be aimed at.
  • the first lower header 22 may be configured as a return header as shown in FIG. Furthermore, the outdoor unit and the refrigerant may flow in and out in the intermediate header 121c. In this case, the refrigerant may be distributed to the lower heat transfer tube 121a and the upper heat transfer tube 121b in the intermediate header 121c, and the first lower header 22 may be a return header.
  • FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view showing an air conditioner indoor unit according to a third embodiment of the present invention.
  • the air conditioner indoor unit 200 will be described with reference to FIG.
  • portions having the same configuration as the indoor unit 1 of the air conditioning apparatus in FIG. 7 is different from the indoor unit of the air conditioner in FIG. 2 in that the first upper header of the first heat exchanger 220 and the second upper header of the second heat exchanger 230 are different.
  • the connection header 240 is integrally formed.
  • connection header 240 has a substantially triangular cross section, and the connection header 240 includes, for example, the first heat transfer tube 21 on the front surface side of the first heat exchanger 220 and the rear surface side of the second heat exchanger 230.
  • a refrigerant flow path that is connected to the second heat transfer tube 31 is formed, and the same refrigerant flow path as that in FIG. 2 is formed.
  • a notch 240 a for reducing air resistance is formed at the corner of the connection header 240.
  • the connection header 240 since the first upper header of the first heat exchanger 220 and the second upper header of the second heat exchanger 230 are integrally formed by the connection header 240, the number of parts is reduced.
  • the structure of the heat exchanger unit 210 can be simplified.
  • the return header is provided in the 2nd heat exchanger 30 side also in Embodiment 2, the improvement of an air conditioning performance can be aimed at.
  • the refrigerant may be introduced from the connection header 240, and the refrigerant flow path as shown in FIG. 5 may be formed.
  • the embodiment of the present invention is not limited to the above embodiment.
  • the heat exchanger unit 10, 110, 210 has two heat exchangers, the first heat exchanger 20, 120, 220 and the second heat exchanger 30, 230.
  • the refrigerant distribution characteristics can be improved by arranging the heat transfer tubes so as to extend in the vertical direction and the distribution headers so as to extend in the horizontal direction.
  • first heat exchangers 20, 120, 220 and the second heat exchangers 30, 230 of each of the above embodiments 1-3 an example in which two refrigerant flow paths are formed in the air flow direction is illustrated. However, three or more refrigerant flow paths may be formed. Furthermore, although the 1st heat exchanger 20,120,220 and the 2nd heat exchanger 30,230 have illustrated about the case where a refrigerant
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a modification of the indoor unit of the air conditioning apparatus of the present invention.
  • part which has the same structure as the indoor unit of the air conditioning apparatus of FIG. 1 attaches
  • first heat exchanger 20 and the second heat exchanger 30 are configured such that the second lower header 32 is connected to the first upper header 23 or the first lower header 22 and the continuous refrigerant flow path is used. Connected to form. Further, the first heat exchanger 20 may use the intermediate header 121c shown in the second embodiment.
  • the dryness approaches 1 (gas phase) as the refrigerant exchanges heat in the second heat exchanger 30.
  • coolant dries in the middle of the 2nd heat exchanger 30
  • dew condensation may generate
  • the second upper header 33 side is the return header, the dry place is located inside the air passage wall 2w. For this reason, generation
  • Air conditioner indoor unit 2 case, 2a rear case, 2b front case, 2w air passage wall, 2x air inlet, 2z air outlet, 3 blower fan, 10, 110, 210 heat exchanger unit, 20, 120, 220 First heat exchanger, 21 First heat transfer tube, 22 First lower header, 22a, 22b First lower divided header, 23 First upper header, 23a, 23b First upper divided header, 24 First Radiation fins, 30, 230, second heat exchanger, 31, second heat transfer tube, 31a, 31b, refrigerant flow path, 32, second lower header (return header), 33, second upper header, 33a, 33b, second upper divided header, 34 2nd radiation fin, 121a lower heat transfer tube, 121b upper heat transfer tube, 121c intermediate header, 240 connection header, 240 Cut-out portion.

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Abstract

 空気調和装置の室内機は、ケースと、ケースに収容された送風ファンと、送風ファンを囲うように設置され、冷媒と空気との熱交換を行う熱交換器ユニットとを備えている。熱交換器ユニットは、鉛直方向に延び、ケースの幅方向及び空気流れ方向に複数の冷媒流路を形成する複数の伝熱管と、複数の伝熱管の両端に接続され、複数の伝熱管との間で冷媒が流通する複数のヘッダと、を有している。複数のヘッダには、空気流れ方向の複数の伝熱管を分割して接続し、幅方向の複数の伝熱管を並列に接続する複数の分割ヘッダと、空気流れ方向の分割された冷媒流路同士を折り返して接続し、幅方向の複数の伝熱管を並列に接続するリターンヘッダとが含まれている。

Description

空気調和装置の室内機
 本発明は、伝熱管が鉛直方向に延びる熱交換器を備えた空気調和装置の室内機に関するものである。
 従来から室内機の熱交換器としていわゆるパラレルフロー型の熱交換器が搭載された室内機が知られている(例えば特許文献1参照)。特許文献1には、鉛直方向に延びる複数の伝熱管とフィンとが交互に積層され、伝熱管の両端に水平方向に延びる液側ヘッダ及びガス側ヘッダが接続された熱交換器を有する室内機が開示されている。そして、冷房運転時において、冷媒は液側ヘッダにおいて複数の伝熱管へ分配され、複数の伝熱管からガス側ヘッダへ流入する。一方、暖房運転時において、冷媒はガス側ヘッダにおいて複数の伝熱管へ分配され、複数の伝熱管から液側ヘッダへ流入するようになっている。
特開2008-256305号公報(図8、図9)
 このように、特許文献1の熱交換器においては、ヘッダが水平方向に延びており、冷媒が重力の影響による複数の伝熱管への分配が不均等になるのを抑制する構造になっている。しかしながら、冷媒が一方のヘッダから流入し、複数の伝熱管を通って他方のヘッダから流出する冷媒流路になっているため、熱交換器の伝熱面積の拡大を図ることができず空調性能を向上させることが難しい。
 本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、伝熱面積を拡大して空調性能を向上させることができる空気調和装置の室内機を提供することを目的とする。
 本発明の空気調和装置の室内機は、ケースと、ケースに収容された送風ファンと、送風ファンを囲うように設置され、冷媒と空気との熱交換を行う熱交換器ユニットとを備えた空気調和装置の室内機であって、熱交換器ユニットは、鉛直方向に延び、空気流れ方向及びケースの幅方向に複数の冷媒流路を形成する複数の伝熱管と、複数の伝熱管の両端に接続され、複数の伝熱管との間で冷媒が流通する複数のヘッダと、を備え、複数のヘッダには、空気流れ方向の複数の冷媒流路を分割して接続し、ケースの幅方向の複数の冷媒流路を並列に接続する複数の分割ヘッダと、分割ヘッダにおいて空気流れ方向の分割された冷媒流路同士を折り返して接続し、ケースの幅方向の複数の伝熱管を並列に接続するリターンヘッダとが含まれているものである。
 本発明の空気調和装置の室内機によれば、ケースの空気流れ方向に複数の伝熱管が配列され、分割ヘッダ及びリターンヘッダを用いて空気流れ方向に熱交換器ユニット内に異なる冷媒流路を形成することにより、鉛直方向に延びる伝熱管を用いた場合であっても熱交換器ユニットの伝熱面積を拡大させ空調能力の向上を図ることができる。
本発明の空気調和装置の室内機の実施形態1を示す斜視図である。 本発明の空気調和装置の室内機の実施形態1を示す断面図である。 図2の空気調和装置の室内機における第1熱交換器の一例を示す模式図である。 図2の空気調和装置の室内機における第2熱交換器の一例を示す模式図である。 本発明の空気調和装置の室内機の実施形態1の変形例を示す断面図である。 本発明の空気調和装置の室内機の実施形態2を示す断面図である。 本発明の空気調和装置の室内機の実施形態3を示す断面図である。 本発明の空気調和装置の室内機の変形例を示す断面図である。
実施形態1.
 以下、図面を参照しながら本発明の空気調和装置の室内機の好ましい実施形態について説明する。図1は本発明の空気調和装置の室内機の実施形態1を示す斜視図、図2は本発明の空気調和装置の室内機の実施形態1を示す断面図である。図1及び図2の室内機1は、例えば室内の壁に設置される壁掛け型の室内機であって、ケース2と、ケース2内に収容された送風ファン3と、ケース2内に収容され送風ファン3により送風される熱交換器ユニット10とを有している。
 ケース2は、例えば樹脂等の材料からなる背面ケース2a及び前面ケース2bを有しており、背面ケース2aは壁等に固定され、前面ケース2bは背面ケース2aに取り付けられている。また、背面ケース2aには送風ファン3及び熱交換器ユニット10が装着されている。背面ケース2aは、送風ファン3に対向する位置に吸引した空気を流通させるための風路を形成する風路壁2wを有しており、風路壁2wは例えば円弧形状に傾斜した形状を有している。
 前面ケース2bには、上面に空気の吸込口2xが形成されているとともに、熱交換器ユニット10において熱交換された調和空気を吹き出す吹出口2zが形成されている。この吹出口2zには上下風向調整板(フラップ)が回動可能に配置されており、上下風向調整板は吹出口2zから吹き出される調和空気の風向きを調整する。
 送風ファン3は、例えばクロスフローファンまたは貫流ファン等のラインフローファンからなり、吸込口2xから吹出口2zまでの風路のうち、熱交換器ユニット10の下流側であって吹出口の上流側に設けられている。そして、送風ファン3は、吸込口2xから室内空気を吸い込み、吹出口2zから空調空気を吹き出す。送風ファン3の一端側は、背面ケース2aにベアリング等を介して回転可能に支持されており、モータに接続されている。
 熱交換器ユニット10は、冷房運転時には蒸発器として機能して空気を冷却し、暖房運転時には凝縮器として機能して空気を加温するものであって、送風ファン3の上流側であって、送風ファン3の前面及び上面を取り囲むような形状になっている。熱交換器ユニット10は、前面ケース2b側であって送風ファン3の前方側に位置する第1熱交換器20と、背面ケース2a側であって送風ファン3の後方側に傾斜した第2熱交換器30とを有している。
 図3は図2の空気調和装置の室内機における第1熱交換器の一例を示す模式図である。図2及び図3に示すように、第1熱交換器20は、ケース2の幅方向(矢印X方向)及び空気流れ方向にそれぞれ配列された複数の第1伝熱管21と、複数の第1伝熱管21の下端に接続された第1下部ヘッダ22と、複数の第1伝熱管21の上端に接続された第1上部ヘッダ23とを有している。第1伝熱管21は、例えば空気流れ方向(熱交換器ユニット10の厚み方向)に複数の冷媒流路を有する扁平管がケース2の幅方向(矢印X方向)に複数配列された構造を有している。あるいは、第1伝熱管21は1つの冷媒流路を有する管からなっており空気流れ方向に複数配列されたものであってもよい。
 この複数の第1伝熱管21は、鉛直方向(矢印Z方向)に延びるように配置されている。特に、複数の第1伝熱管21は、前面ケース2b側に向かって凸形状になるように曲線状に形成されており、直線形状に形成される場合に比べて実装面積を向上させた形状を有している。また、第1熱交換器20は、ケース2の幅方向(矢印X方向)に配列された複数の第1伝熱管21の間に配置された第1放熱フィン24を有し、第1放熱フィン24は第1伝熱管21を流通する冷媒と空気との間で熱交換を行うようになっている。
 第2熱交換器30は、図3に示す第1熱交換器20と同様の構造を有するものであって、ケース2の幅方向(矢印X方向)及び空気流れ方向にそれぞれ配列された複数の第2伝熱管31と、複数の第2伝熱管31の下端に接続された第2下部ヘッダ32と、複数の第2伝熱管31の上端に接続された第2上部ヘッダ33とを有している。第2伝熱管31は、例えば空気流れ方向(熱交換器ユニット10の厚み方向)に複数の冷媒流路を有する扁平管がケース2の幅方向(矢印X方向)に複数配列された構造を有している。あるいは、第2伝熱管31は1つの冷媒流路を有する管からなっており空気流れ方向に複数配列されたものであってもよい。第2伝熱管31は、鉛直方向(矢印Z方向)に延びるように直線状に形成されている。また、第2熱交換器30は、ケース2の幅方向(矢印X方向)に配列された複数の第2伝熱管31の間に配置された第2放熱フィン34を有し、第2放熱フィン34は第2伝熱管31を流通する冷媒と空気との間で熱交換を行うようになっている。
 なお、図2において、第1上部ヘッダ23、第1下部ヘッダ22、第2上部ヘッダ33及び第2下部ヘッダ32はそれぞれ断面略矩形状である場合について例示しているが、この形状に限られず、例えば断面円形状等に形成したものであってもよい。また、第1熱交換器20及び第2熱交換器30は、第1伝熱管21及び第2伝熱管31が鉛直方向(矢印Z方向)に延びて形成されているものであれば、図3のようなフィン構造を有する場合に限定されない。例えば第1熱交換器20及び第2熱交換器30は、伝熱管(扁平管)自体がフィンとして機能し、冷媒流路を流れる冷媒と空気との間で熱交換が行われるものであってもよい。
 このように、熱交換器ユニット10には、第1上部ヘッダ23、第1下部ヘッダ22、第2上部ヘッダ33及び第2下部ヘッダ32という複数のヘッダが設けられている。ここで、第1熱交換器20の第1上部ヘッダ23及び第1下部ヘッダ22は、空気流れ方向に配列された複数の第1伝熱管21を分割して接続する複数の分割ヘッダになっている。一方、第2熱交換器30において、第2上部ヘッダ33は分割ヘッダになっており、第2下部ヘッダ32は空気流れ方向に冷媒流路を折り返すリターンヘッダになっている。このように、熱交換器ユニット10は、第1熱交換器20又は第2熱交換器30の少なくとも一方に、分割ヘッダとリターンヘッダとが設けられた状態になっている。
 具体的には、第1熱交換器20の第1下部ヘッダ22は、厚み方向の複数の第1伝熱管21を異なる冷媒流路に分割する第1下部分割ヘッダ22a、22bを備え、第1上部ヘッダ23は、空気流れ方向の複数の冷媒流路を分割する第1上部分割ヘッダ23a、23bを備えている。第1下部分割ヘッダ22aと第1上部分割ヘッダ23aとは、空気流れ方向に配列された複数の冷媒流路のうち、前面側の1本もしくは複数本の冷媒流路に接続されている。第1下部分割ヘッダ22bと第1上部分割ヘッダ23bとは背面側の1本もしくは複数本の冷媒流路に接続されている。これにより、第1熱交換器20は空気流れ方向において2つの大きな冷媒流路が形成された状態になる。
 一方、図4は、図2の空気調和装置の室内機における第2熱交換器の一例を示す模式図である。図2及び図4の第2熱交換器30において、第2上部ヘッダ33は、空気流れ方向の複数の冷媒流路を分割する第2上部分割ヘッダ33a、33bを備えている。一方、第2下部ヘッダ32はリターンヘッダになっており、空気流れ方向に配列された複数の冷媒流路31a、31b同士を接続して折り返した冷媒流路を形成する。第2上部分割ヘッダ33a、33bはそれぞれ第1熱交換器20の第1上部分割ヘッダ23a、23bに接続されており、第1熱交換器20と第2熱交換器30との間で連続して冷媒が流れるようになっている。この際、第1熱交換器20及び第2熱交換器30内には、対向流になる冷媒流路が形成されるようになっている。
 例えば第1熱交換器20の第1下部分割ヘッダ22aから流入した冷媒は、第1伝熱管21における前面側の冷媒流路を通って前面側の第1上部分割ヘッダ23aに流入する。その後、第1上部分割ヘッダ23aの冷媒は、第2熱交換器30の第2上部ヘッダ33へ流れ、背面側の第2上部ヘッダ33から複数の第2伝熱管31における背面側の冷媒流路を通り、第2下部ヘッダ32に流入する。冷媒は第2下部ヘッダ32において折り返されて第2熱交換器30における第2伝熱管31の前面側の冷媒流路内を流通し、第2上部分割ヘッダ33bに流入する。第2上部分割ヘッダ33b内の冷媒は、背面側(送風ファン側)の第1上部分割ヘッダ23bに流入し、第1伝熱管21の背面側の冷媒流路を通って第1下部分割ヘッダ22bへ流入し、熱交換器ユニット10から流出する。
 上記実施形態1によれば、熱交換器ユニット10の第1熱交換器20と第2熱交換器30とがいわゆるパラレルフロー型の熱交換器であるため、重力の影響を受けることなく冷媒を複数の第1伝熱管21及び第2伝熱管に均等に分配することができる。このため、冷媒が熱交換器の一部の領域に偏って流れるによる熱交換効率の低下を抑制することができる。この際、熱交換器ユニット10が分割ヘッダとリターンヘッダを有することにより、冷媒流れ方向において対向流になる複数の冷媒流路が形成されることになるため、伝熱面積を拡大し空調性能の向上を図ることができる。また、複数の第1伝熱管21が、曲線状に形成されていることによりケース2内における実装面積が拡大するため、空調性能の向上を図ることができる。
 特に、第1熱交換器20及び第2熱交換器30内には、対向流になる複数の冷媒流路が形成されるような流路になっている場合、熱交換器ユニット10の上側部分と下側部分とを通過した空気の温度差の発生を抑制することができる。
 なお、上記実施形態1において、第2熱交換器30側にリターンヘッダが設けられており、第1熱交換器20及び第2熱交換器30に連続的に冷媒が流れる場合について例示しているが、冷媒の流れはこの場合に限られず、例えば第1熱交換器20及び第2熱交換器30のそれぞれに冷媒が流れるようにしてもよい。図5は本発明の空気調和装置の室内機の実施形態1の変形例を示す断面図である。図5に示すように、第1熱交換器20の第1下部ヘッダ22はリターンヘッダからなっていてもよい。
 そして、第1熱交換器20の第1上部ヘッダ23及び第2熱交換器30の第2上部ヘッダ33からそれぞれ冷媒が流入され、第1伝熱管21及び第2伝熱管31を通り、第1下部ヘッダ22及び第2下部ヘッダ32に流入する。その後、冷媒は第1下部ヘッダ22及び第2下部ヘッダ32において折り返され、第1伝熱管21及び第2伝熱管31を通り、第1上部ヘッダ23及び第2上部ヘッダ33から室外機へ流出するようにしてもよい。この場合であっても、熱交換器ユニット10にリターンヘッダが設けられていることにより、伝熱面積を拡大し空調能力の向上を図ることができる。
実施形態2.
 図6は本発明の空気調和装置の室内機の実施形態2を示す断面図であり、図6を参照して空気調和装置の室内機100について説明する。なお、図6の空気調和装置の室内機100において図2の空気調和装置の室内機1と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図6の空気調和装置の室内機100が図2の空気調和装置の室内機と異なる点は、第1熱交換器120の構成である。
 図6の第1熱交換器120は、第1下部ヘッダ22及び第1上部ヘッダ23に加えて、第1下部ヘッダ22に接続された下部伝熱管121aと、第1上部ヘッダ23に接続された上部伝熱管121bと、下部伝熱管121aの上端と上部伝熱管121bの下端とを接続する中間ヘッダ121cとを備えている。下部伝熱管121aと上部伝熱管121bとは、それぞれ直線状に形成されているとともに、中間ヘッダ121cにおいて屈曲して接続されている。中間ヘッダ121cの内部において、下部伝熱管121a及び上部伝熱管121bの前面ケース2b側の下部伝熱管121a及び上部伝熱管121bと背面ケース2a側の下部伝熱管121a及び上部伝熱管121bとはそれぞれ異なる冷媒流路になるように区切られており、上述した図2と同様の冷媒流路が形成されている。
 実施形態2によれば、直線状に形成された下部伝熱管121a及び上部伝熱管121bを有し、下部伝熱管121aと上部伝熱管121bとは、中間ヘッダ121cにおいて屈曲するように接続されていることにより、実施形態1のように曲面状に形成した場合と同様に、第1熱交換器120の実装面積を向上させて空調性能の向上を図ることができる。また、実施形態2においても第2熱交換器30側にリターンヘッダが設けられているため、空調性能の向上を図ることができる。
 なお、図6のような第1熱交換器120の場合であっても、図5に示すように第1下部ヘッダ22がリターンヘッダからなるように構成してもよい。さらには、中間ヘッダ121cにおいて室外機と冷媒の流出入が行われるようにしてもよい。この場合、中間ヘッダ121cにおいて冷媒が下部伝熱管121aと上部伝熱管121bとに分配される構造になっているとともに、第1下部ヘッダ22がリターンヘッダになっていてもよい。
実施形態3.
 図7は本発明の空気調和装置の室内機の実施形態3を示す断面図であり、図7を参照して空気調和装置の室内機200について説明する。なお、図7の空気調和装置の室内機200において図2の空気調和装置の室内機1と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図7の空気調和装置の室内機200が図2の空気調和装置の室内機と異なる点は、第1熱交換器220の第1上部ヘッダと第2熱交換器230の第2上部ヘッダとは、一体的に形成された接続ヘッダ240からなっている点である。
 接続ヘッダ240は例えば断面略三角形状を有しており、接続ヘッダ240の内部には、例えば第1熱交換器220の前面側の第1伝熱管21と第2熱交換器230の背面側の第2伝熱管31とが接続されるような冷媒流路が形成されており、図2と同一の冷媒流路が形成されるようになっている。特に、接続ヘッダ240の角部には、空気抵抗を低減するための切欠部240aが形成されている。
 実施形態3によれば、第1熱交換器220の第1上部ヘッダと第2熱交換器230の第2上部ヘッダとが接続ヘッダ240により一体的に形成されているため、部品点数を少なくし熱交換器ユニット210の構造を簡略化することができる。また、実施形態2においても第2熱交換器30側にリターンヘッダが設けられているため、空調性能の向上を図ることができる。なお、実施形態3のような場合であっても、接続ヘッダ240から冷媒が流入されるように構成し、図5に示すような冷媒流路が形成されていてもよい。
 本発明の実施形態は、上記実施形態に限定されない。例えば、上記各実施形態1-3において、熱交換器ユニット10、110、210は第1熱交換器20、120、220及び第2熱交換器30、230の2つの熱交換器を有する場合について例示しているが、3つもしくは3つ以上の熱交換器を有していてもよい。この場合であっても、伝熱管が鉛直方向に延びて配置され、分配ヘッダが水平方向に延びるように配置されることにより、冷媒の分配特性を向上させることができる。
 また、上記各実施形態1-3の第1熱交換器20、120、220及び第2熱交換器30、230において、空気流れ方向に2つの冷媒流路が形成されている場合について例示しているが、3つ以上の冷媒流路が形成されていてもよい。さらに、第1熱交換器20、120、220及び第2熱交換器30、230は、幅方向(矢印X方向)においては同一の方向に冷媒が流れる場合について例示しているが、幅方向(矢印Y方向)においても上下異なる方向に冷媒が流れるようにヘッダが分割されていてもよい。また、上記各実施形態1-3において、壁掛け型の室内機について例示しているが、天井埋め込み型の室内機にも適用することができる。
 さらに、上記実施形態1、2の第2熱交換器30において、第2下部ヘッダ32がリターンヘッダからなり、第2上部ヘッダ33が分割ヘッダからなっている場合について例示しているが、第2上部ヘッダ33がリターンヘッダからなり、第2下部ヘッダ32が分割ヘッダからなっていてもよい。図8は、本発明の空気調和装置の室内機の変形例を示す断面図である。なお、図1の空気調和装置の室内機と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。この場合であっても、第1熱交換器20及び第2熱交換器30とは、第2下部ヘッダ32が第1上部ヘッダ23もしくは第1下部ヘッダ22に接続され、連続した冷媒流路を形成するように接続されている。また、第1熱交換器20は実施形態2に示す中間ヘッダ121cを用いたものであってもよい。
 図8に示す室内機1の冷房運転時において、冷媒が第2熱交換器30内において熱交換されるにつれて乾き度は1(気相)に近づいていく。そして、冷媒が第2熱交換器30の途中で乾いた場合、そこから露だれが発生する場合がある。このとき、上述したように第2上部ヘッダ33側がリターンヘッダである場合、乾く箇所が風路壁2wの内側に位置することになる。このため、第2熱交換器30から風路内への露だれの発生を抑制することができる。
 1、100、200 空気調和装置の室内機、2 ケース、2a 背面ケース、2b 前面ケース、2w 風路壁、2x 吸込口、2z 吹出口、3 送風ファン、10、110、210 熱交換器ユニット、20、120、220 第1熱交換器、21 第1伝熱管、22 第1下部ヘッダ、22a、22b 第1下部分割ヘッダ、23 第1上部ヘッダ、23a、23b 第1上部分割ヘッダ、24 第1放熱フィン、30、230 第2熱交換器、31 第2伝熱管、31a、31b 冷媒流路、32 第2下部ヘッダ(リターンヘッダ)、33 第2上部ヘッダ、33a、33b 第2上部分割ヘッダ、34 第2放熱フィン、121a 下部伝熱管、121b 上部伝熱管、121c 中間ヘッダ、240 接続ヘッダ、240a 切欠部。

Claims (7)

  1.  ケースと、前記ケースに収容された送風ファンと、前記送風ファンを囲うように設置され、冷媒と空気との熱交換を行う熱交換器ユニットとを備えた空気調和装置の室内機であって、
     前記熱交換器ユニットは、
     鉛直方向に延び、空気流れ方向及び前記ケースの幅方向に複数の冷媒流路を形成する複数の伝熱管と、
     複数の前記伝熱管の両端に接続され、複数の前記伝熱管との間で冷媒が流通する複数のヘッダと、
     を備え、
     複数の前記ヘッダには、
     空気流れ方向の複数の前記冷媒流路を分割して接続し、前記ケースの幅方向の複数の前記冷媒流路を並列に接続する複数の分割ヘッダと、
     前記分割ヘッダにおいて空気流れ方向の分割された前記冷媒流路同士を折り返して接続し、前記ケースの幅方向の複数の前記伝熱管を並列に接続するリターンヘッダと
     が含まれている空気調和装置の室内機。
  2.  前記ケースは、前面ケースと背面ケースとを有するものであり、
     前記熱交換器ユニットは、
     前記ケースの幅方向及び空気流れ方向に配列された第1伝熱管を有し、前記前面ケース側に配置された第1熱交換器と、
     前記ケースの幅方向及び空気流れ方向に配列された第2伝熱管を有し、前記背面ケース側に配置された第2熱交換器と
     を備え、
     前記第1熱交換器又は前記第2熱交換器の少なくともいずれか一方は、前記リターンヘッダを有する請求項1に記載の空気調和装置の室内機。
  3.  前記第1熱交換器は、前記第1伝熱管の下端に接続された前記分割ヘッダからなる第1下部ヘッダと、前記第1伝熱管の上端に接続された前記分割ヘッダからなる第1上部ヘッダとを有し、
     前記第2熱交換器は、前記第2伝熱管の下端に接続された前記リターンヘッダからなる第2下部ヘッダと、前記第1伝熱管の上端に接続された前記分割ヘッダからなる第2上部ヘッダとを有し、
     前記第1熱交換器及び前記第2熱交換器は、連続した冷媒流路を形成するように接続されている請求項2に記載の空気調和装置の室内機。
  4.  前記第1熱交換器の第1上部ヘッダと前記第2熱交換器の第2上部ヘッダとは、一体的に形成された接続ヘッダからなる請求項3に記載の空気調和装置の室内機。
  5.  前記第1熱交換器は、前記第1伝熱管の下端に接続された前記分割ヘッダからなる第1下部ヘッダと、前記第1伝熱管の上端に接続された前記分割ヘッダからなる第1上部ヘッダとを有し、
     前記第2熱交換器は、前記第2伝熱管の下端に接続された前記分割ヘッダからなる第2下部ヘッダと、前記第1伝熱管の上端に接続された前記リターンヘッダからなる第2上部ヘッダとを有し、
     前記第1熱交換器及び前記第2熱交換器は、連続した冷媒流路を形成するように接続されている請求項2に記載の空気調和装置の室内機。
  6.  複数の前記第1伝熱管は、前記前面ケース側に凸形状になるように曲線状に形成されている請求項2~5のいずれか1項に記載の空気調和装置の室内機。
  7.  前記第1伝熱管は、前記第1下部ヘッダに接続されており直線状に形成された下部伝熱管と、前記第1上部ヘッダに接続されており直線状に形成された上部伝熱管とを有し、
     前記第1熱交換器は、前記下部伝熱管と前記上部伝熱管を接続する中間ヘッダを備え、
     前記下部伝熱管と前記上部伝熱管とは、前記中間ヘッダにおいて前記前面ケース側に凸形状になるように屈曲して接続されている請求項3~6のいずれか1項に記載の空気調和装置の室内機。
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