JP2019105402A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】室外熱交換器内を流れる冷媒量を均一にする。【解決手段】圧縮機４と四方弁５と室外熱交換６器を備えた室外機１と、室内熱交換器を備えた室内機２とを冷媒配管３で接続した空気調和機に於いて、室外熱交換器は空気を流通する複数のフィン１２と、空気を流通させる方向に複数列、空気を流通させる方向と交差する上下方向に複数段配置される伝熱管と、伝熱管を互いに接続する接続配管とを有し、室外熱交換器を蒸発器として使用した場合に、冷媒が流入する冷媒流入口に近い前記接続配管にて、上下方向に分流を行うＴ型分岐管１６を備え、Ｔ型分岐管の下側接続口と、Ｔ型分岐管よりも高い位置の伝熱管の接続口Ａ１とを接続する下側接続配管２０６を有し、Ｔ型分岐管の上側接続口と、伝熱管の接続口Ａ２とを接続する上側接続配管２０７を有し、上側接続配管の管径Ｂ１を下側接続配管の管径Ｂ２よりも大きくすることで冷媒流量を均一にする。【選択図】図２

Description

この発明は、一般家庭用で使用する小型の空気調和機に関するものである。

従来よりこの種のものに於いては、圧縮機及び熱交換器を備えた室外ユニットと室内ユニットとを冷媒配管でつないだ空気調和機において、前記熱交換器は、風の後流側に冷媒入口として第１分岐管が配置され、隣接する２つの伝熱管に第１分岐管により冷媒が分流されて２つのサーキットとして冷媒を流し、２つのサーキットの隣接する２つの伝熱管を第２分岐管で合流させたのち、第２分岐管を長配管により熱交換器下部の後流側の伝熱管に接続させて熱交換器前流側最下端より冷媒を排出させるようにしたので、冷媒は、第１分岐管で隣接する２つの伝熱管に分岐されて２つのサーキットに流されて長い配管が不要になり、熱交換器の効率を向上させることが可能となる。また、２つのサーキットを第１分岐管で合流させて、風の後流側の伝熱管に接続しているので、冷媒の流れをカウンターフローにすることができ、熱交換器の効率を好ましい状態にすることができるものだった。（例えば、特許文献１参照）

特開平１１−２３０６３７号公報

室外熱交換器を蒸発器として使用した場合に、冷媒が流入する冷媒流入口に近い領域では液冷媒の割合が大きいために、伝熱管や接続配管の抵抗によって室外熱交換器内を流れる冷媒量にバラツキが生じる。この冷媒流量のバラツキが大きいと室外熱交換器の効率は低下し、冷凍回路全体の効率も低下する。そこで、室外熱交換器内を流れる冷媒量をできるだけ均一にすることで空気調和機の効率を向上する必要があった。

この発明はこの点に着目し上記欠点を解決する為、特にその構成を、圧縮機と四方弁と室外熱交換器を備えた室外機と、室内熱交換器を備えた室内機とを冷媒配管で接続した空気調和機に於いて、前記室外熱交換器は所定の間隙をもって積層され、その間隙に空気を流通させる複数のフィンと、空気を流通させる方向に複数列、空気を流通させる方向と交差する上下方向に複数段配置される伝熱管と、前記伝熱管を互いに接続する接続配管とを有し、前記室外熱交換器を蒸発器として使用した場合に、冷媒が流入する冷媒流入口に近い前記接続配管にて、上下方向に分流を行うＴ型分岐管を備え、前記Ｔ型分岐管の下側接続口と、前記Ｔ型分岐管よりも高い位置の前記伝熱管の接続口Ａ１とを接続する下側接続配管を有し、前記Ｔ型分岐管の上側接続口と、前記Ｔ型分岐管よりも低い位置の前記伝熱管の接続口Ａ２とを接続する上側接続配管を有し、前記上側接続配管の管径Ｂ１を前記下側接続配管の管径Ｂ２よりも大きくするようにした。

この発明によれば、室外熱交換器を蒸発器として使用した場合に、冷媒が流入する冷媒流入口に近い接続配管にて、上下方向に分流を行うＴ型分岐管を備え、Ｔ型分岐管の上側接続口に接続する上側接続配管の管径Ｂ１を、Ｔ型分岐管の下側接続口に接続する下側接続配管の管径Ｂ２よりも大きくすることで、Ｔ型分岐管における液冷媒の分配量を調整して、室外熱交換器内を流れる冷媒量をできるだけ均一にすることで空気調和機の効率を向上することができる。
また、室外熱交換器を凝縮器として使用した場合においても、Ｔ型分岐管に流れ込む冷媒を上側接続配管の管径Ｂ１を下側続配管の管径Ｂ２よりも大きくすることで、Ｔ型分岐管における冷媒の合流を均一にスムーズにすることができる。

この発明一実施例に係る空気調和機の概略構成図。 同側面方向の概略構成図。 同要部の斜視図。 他の実施例を示す側面方向の概略構成図。 同要部の斜視図。

次にこの発明に係る空気調和機を図面に示された一実施例で説明する。
１は屋外に設置される空気調和機の室外機で、室内に設置される室内機２と冷媒配管３で接続される。この空気調和機は、インバータ制御により回転数可変の圧縮機４と、四方弁５と、室外熱交換器６と、膨張弁７と、室内熱交換器８とが順次接続され冷凍回路９を構成し冷媒を循環している。

前記室外熱交換器６には室外ファン１０が付設され、この室外ファン１０によって空気を室外熱交換器６に送ることで室外の空気との間で熱交換を行う。また、前記室内熱交換器８には室内ファン１１が付設され、この室内ファン１１によって空気を室内熱交換器８に送ることで室内の空気との間で熱交換を行う。

暖房運転では、前記室外熱交換器６が蒸発器として機能し、室内熱交換器８は凝縮器として機能する。一方、冷房運転時は、室外熱交換器６が凝縮器として機能し、室内熱交換器８が蒸発器として機能する。

前記室外熱交換器６について詳述する。室外熱交換器６は、フィンチューブ型熱交換器である。この室外熱交換器６は、所定の間隙をもって積層され、その間隙に空気を流通させる複数のフィン１２を有する。また、フィン１２の積層方向に貫通し、空気を流通させる方向に２列、空気を流通させる方向と交差する上下方向に２４段配置される伝熱管１３（外径７．０ｍｍ）とを有し、それらの伝熱管１３を順次接続して形成した接続配管１４に冷媒を流通させている。この実施例において、図２の室外熱交換器６に空気が流通する方向は、白抜き矢印で図示したとおり図２の右から左である。室外熱交換器６が蒸発器として機能する暖房運転の場合、図２の実線の矢印に示すように、前記膨張弁７から接続配管２０１（外径７．０ｍｍ）へ流れた液冷媒は、Ｙ型分岐管１５によって２方向に接続配管２０２・２０３（外径７．０ｍｍ）に分流され、室外熱交換器６の風上側にある列のうち、最下段より４〜５段上方にある伝熱管１０４・１０５（冷媒流入口）に流入する。伝熱管１０４に流入した冷媒は、最下段までの伝熱管１０３・１０２・１０１を下方向に流通した後、接続配管２０４（外径９．５２ｍｍ）に流入する。また、伝熱管１０５に流入した冷媒は、伝熱管１０６・１０７・１０８の順に上方向に流通した後、接続配管２０５（外径７．０ｍｍ）に流入する。

前記接続配管２０４は上方向に約１７段重力に反して上昇するために太い外径９．５２ｍｍの銅管を使用する。そして、並行分岐管１７によって２方向に接続配管２０８・２０９（外径７．０ｍｍ）に分流され、風上側にある列のうち、最上段より７段下方にある伝熱管１１８と６段段下方にある伝熱管１１９に流入する。伝熱管１１８に流入した冷媒は、伝熱管１１７・１１６・１１５を下方向に流通した後、風下側列の伝熱管１３９から上方向に伝熱管１４０・１４１・１４３・１４４を流通して接続配管２１２（外径７．０ｍｍ）に到る。伝熱管１１９に流入した冷媒は、伝熱管１２０・１２１・１２３・１２４を上方向に流通した後、風下側列で最上段の伝熱管１４８から下方向に１４７・１４６・１４５を流通して接続配管２１３（外径７．０ｍｍ）に到る。

図２に加えて図３の斜視図で詳述する。図３の白抜き矢印は暖房運転時の冷媒の流通方向を示す。前記接続配管２０５は、Ｔ型分岐管１６によって上下方向に分流する。このＴ型分岐管１６の下側接続口１６ａと、Ｔ型分岐管１６よりも高い位置の伝熱管１０９の接続口Ａ１とを下側接続配管２０６（外径７．０ｍｍ）で接続し、Ｔ型分岐管１６の上側接続口１６ｂと、Ｔ型分岐管１６よりも低い位置の伝熱管１２５（風下側の最下段）の接続口Ａ２とを上側接続配管２０７（外径７．９４ｍｍ）で接続する。これによって、重力に反して上側に流れる上側接続配管２０７の管径Ｂ１（外径７．９４ｍｍ）を重量方向に流れる下側接続配管２０６の管径Ｂ２（外径７．０ｍｍ）よりも大きくすることで、Ｔ型分岐管１６における液冷媒の分配量を適切に調整することができる。

また、室外熱交換器６を凝縮器として使用する冷房運転の場合（図２の破線矢印）においても、Ｔ型分岐管１６に流れ込む冷媒を上側接続配管２０７の管径Ｂ１を下側続配管２０６の管径Ｂ２よりも大きくすることで、Ｔ型分岐管１６における冷媒の合流を均一にスムーズにすることができる。冷媒の分流や合流を行う分岐管の種類は多数有るが、この発明ではＴ型分岐管とＹ型分岐管と並行分岐管の３種類を使用する。一般的にＴ型分岐管は冷媒が流通方向に対して垂直に、上下又は左右方向に分流され、分流方向や分流後の抵抗によって、冷媒を分流する割合の調整が必要ところで使用する。また、Ｙ型分岐管は冷媒が流通方向に対して斜め方向に分流することであまり方向性に左右されずに均等に冷媒を分流する。また、並行分岐管はＴ型分岐管やＹ型分岐管に比較して安価であり、比較的分流の割合や抵抗の影響を考慮する必要の低い部分で使用される。

前記伝熱管１２５に流入した冷媒は上方向に伝熱管１２６・１２７・１２８・１２９・１３０・１３１・１３２・１３３・１３４を流通して接続配管２１０（外径７．０ｍｍ）に到る。また、前記伝熱管１０９に流入した冷媒は上方向に伝熱管１１０・１１１・１１２・１１３・１１４を流通した後、風下側列の伝熱管１３８から下方向に伝熱管１３７・１３６・１３５を流通して接続配管２１１（外径７．０ｍｍ）に到る。

前記接続配管２１２と接続配管２１３は並行分岐管１９で合流して接続配管２１５（外径９．５２ｍｍ）に流れ、Ｔ型分岐管２０に到る。また、前記接続配管２１０と接続配管２１１は並行分岐管１８で合流して接続配管２１４（外径９．５２ｍｍ）に流れ、Ｔ型分岐管２０に到る。このＴ型分岐管２０で冷媒を合流して接続配管２１６（外径９．５２ｍｍ）から圧縮機４の方向へ流れる。前記接続配管２１４・２１５から下流側を外径９．５２ｍｍの太い配管にすることは、冷房運転時に室外熱交換器６を凝縮器として使用した場合を考慮したもので、当該部分は冷房運転時には冷媒入口側となるために、配管の抵抗を低くするために太い配管を使用している。

前記冷媒流入口（伝熱管１０４・１０５）から室外熱交換器６へ流入する液冷媒は、室外熱交換器６内で空気から熱を奪い徐々に気化して（気液二層流）、冷媒流出口（伝熱管１３４・１３５・１４４・１４５）では、ほぼ気化を終了して気体に変化する。液冷媒は気体の冷媒に比較して重量が大きいので冷媒の流通においても重力の影響を受けやすい傾向があり、冷媒流出口よりも冷媒流入口に近いＴ型分岐管１６では冷媒にしめる液冷媒の割合が多いために重力の影響を受けやすい。そこで、冷媒流入口に近く液冷媒が流れるＴ型分岐管１６から、重力に反して上側に流れる上側接続配管２０７の管径Ｂ１（外径７．９４ｍｍ）を重量方向に流れる下側接続配管２０６の管径Ｂ２（外径７．０ｍｍ）よりも大きくすることで、Ｔ型分岐管１６における液冷媒の分配量を適切に調整することができる。

図４と図５によって他の実施例の説明をする。また、図４の伝熱管（１０１から１４８）は、図２と同じ符号を使用し、各矢印の示す方向も図２に準ずるものとする。
図４の実線の矢印に示すように、前記膨張弁７から接続配管３０１（外径７．０ｍｍ）へ流れた液冷媒は、室外熱交換器６の風上側列で最下段の伝熱管１０１に流入し、
伝熱管１０２・１０３・１０４と上昇して、接続配管３０２（外径７．０ｍｍ）に流れる。

前記接続配管３０２は、Ｔ型分岐管２２によって上下方向に分流する。このＴ型分岐管２２の下側接続口２２ａと、風下側列で下から２段目の伝熱管１２６の接続口Ａ３とを下側接続配管３０３（外径７．０ｍｍ）で接続し、Ｔ型分岐管２２の上側接続口２２ｂと、風下側列で最下段から４段上の伝熱管１２８の接続口Ａ４とを上側接続配管３０４（外径７．９４ｍｍ）で接続する。これによって、冷媒流入口に近いＴ型分岐管２２から、重力に反して上側に流れる上側接続配管３０４の管径Ｂ１（外径７．９４ｍｍ）を重量方向に流れる下側接続配管３０３の管径Ｂ２（外径７．０ｍｍ）よりも大きくすることで、Ｔ型分岐管２２における液冷媒の分配量を適切に調整することができる。

また、室外熱交換器６を凝縮器として使用する冷房運転の場合（図４の破線矢印）においても、Ｔ型分岐管２２に流れ込む冷媒を上側接続配管３０４の管径Ｂ１を下側続配管３０３の管径Ｂ２よりも大きくすることで、Ｔ型分岐管２２における冷媒の合流を均一にスムーズにすることができる。

前記伝熱管１２６に流入した冷媒は、１段下の伝熱管１２５から接続配管３０５（外径７．０ｍｍ）に流れて、風上側列の下から１１段目の伝熱管１１１に到達する。この伝熱管１１１から伝熱管１１２・１１３・・・と最上段の伝熱管１２４まで上昇した後、風下側列の最上段の伝熱管１４８から下方向に、伝熱管１４３まで流れて接続配管３０８（外径９．５２ｍｍ）に到達する。

前記伝熱管１２８に流入した冷媒は、１段下の伝熱管１２７から接続配管３０６（外径７．０ｍｍ）に流れて、風上側列の下から１０段目の伝熱管１１０に到達する。この伝熱管１１０から下方向に伝熱管１０９・１０８・１０７・１０６・１０５と流れた後、風下側列の下から５段目の伝熱管１２９に到達し、この伝熱管１２９から伝熱管１３０・１３１・・・と伝熱管１４２まで上昇して接続配管３０７（外径９．５２ｍｍ）に到達する。

前記接続配管３０８と接続配管３０７はＹ型分岐管２１で冷媒を合流して接続配管３０９（外径９．５２ｍｍ）から圧縮機４の方向へ流れる。前記接続配管３０７・３０８から下流側を外径９．５２ｍｍの太い配管にすることは、冷房運転時に室外熱交換器６を凝縮器として使用した場合を考慮したもので、当該部分は冷房運転時には冷媒入口側となるために、配管の抵抗を低くするために太い配管を使用している。

以上説明したように、冷媒流入口に近いＴ型分岐管１６から、重力に反して上側に流れるる上側接続配管２０７の管径Ｂ１を重量方向に流れる下側接続配管２０６の管径Ｂ２よりも大きくすることで、Ｔ型分岐管１６における液冷媒の分配量を適切に調整することができる。また、室外熱交換器６を凝縮器として使用する冷房運転の場合においても、Ｔ型分岐管１６に流れ込む冷媒を上側接続配管２０７の管径Ｂ１を下側続配管２０６の管径Ｂ２よりも大きくすることで、Ｔ型分岐管１６における冷媒の合流を均一にスムーズにすることができる。

また、冷媒流入口に近いＴ型分岐管２２から、重力に反して上側に流れる上側接続配管３０４の管径Ｂ１を重量方向に流れる下側接続配管３０３の管径Ｂ２よりも大きくすることで、Ｔ型分岐管２２における液冷媒の分配量を適切に調整することができる。また、室外熱交換器６を凝縮器として使用する冷房運転の場合においても、Ｔ型分岐管２２に流れ込む冷媒を上側接続配管３０４の管径Ｂ１を下側続配管３０３の管径Ｂ２よりも大きくすることで、Ｔ型分岐管２２における冷媒の合流を均一にスムーズにすることができる。

なお、本実施形態で用いたその他の構成は一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図しておらず、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 室外機
２ 室内機
４ 圧縮機
６ 室外熱交換器
７ 膨張弁
１６ Ｔ型分岐管
２２ Ｔ型分岐管
２０６ 下側接続配管
２０７ 上側接続配管
３０３ 下側接続配管
３０４ 上側接続配管

Claims (2)

1. 圧縮機と四方弁と室外熱交換器を備えた室外機と、室内熱交換器を備えた室内機とを冷媒配管で接続した空気調和機に於いて、
   前記室外熱交換器は所定の間隙をもって積層され、その間隙に空気を流通させる複数のフィンと、
   空気を流通させる方向に複数列、空気を流通させる方向と交差する上下方向に複数段配置される伝熱管と、
   前記伝熱管を互いに接続する接続配管とを有し、
   前記室外熱交換器を蒸発器として使用した場合に、冷媒が流入する冷媒流入口に近い前記接続配管にて、上下方向に分流を行うＴ型分岐管を備え、
   前記Ｔ型分岐管の下側接続口と、前記Ｔ型分岐管よりも高い位置の前記伝熱管の接続口Ａ１とを接続する下側接続配管を有し、
   前記Ｔ型分岐管の上側接続口と、前記Ｔ型分岐管よりも低い位置の前記伝熱管の接続口Ａ２とを接続する上側接続配管を有し、
   前記上側接続配管の管径Ｂ１を前記下側接続配管の管径Ｂ２よりも大きくすることを特徴とする空気調和機。
2. 圧縮機と四方弁と室外熱交換器を備えた室外機と、室内熱交換器を備えた室内機とを冷媒配管で接続した空気調和機に於いて、
   前記室外熱交換器は所定の間隙をもって積層され、その間隙に空気を流通させる複数のフィンと、
   空気を流通させる方向に複数列、空気を流通させる方向と交差する上下方向に複数段配置される伝熱管と、
   前記伝熱管を互いに接続する接続配管とを有し、
   前記室外熱交換器を蒸発器として使用した場合に、冷媒が流入する冷媒流入口に近い前記接続配管にて、上下方向に分流を行うＴ型分岐管を備え、
   前記Ｔ型分岐管の下側接続口と、前記伝熱管の接続口Ａ３とを接続する下側接続配管を有し、
   前記Ｔ型分岐管の上側接続口と、前記伝熱管の接続口Ａ３よりも高い位置の前記伝熱管の接続口Ａ４とを接続する上側接続配管を有し、
   前記上側接続配管の管径Ｂ１を前記下側接続配管の管径Ｂ２よりも大きくすることを特徴とする空気調和機。

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