JP2001066017A - 空気調和機 - Google Patents
空気調和機Info
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Abstract
用する場合の温度効率低下と、冷媒溜りによる各流路間
の冷媒流量のアンバランスによる交換熱量の低下、蒸発
器として作用する場合の冷媒の圧力損失のアンバランス
による冷媒分配不適正による交換熱量の低下を防止す
る。 【解決手段】伝熱管と伝熱管に直行するフィンにより構
成され、伝熱管の段数、列数、冷媒流路数がいずれも複
数の熱交換器において、凝縮器として作用する時に冷媒
が流入する伝熱管を風下側列で互いに隣接する伝熱管と
し、各流路での冷媒が流出する伝熱管を各流路内風上側
列で最下段とする。あるいは前記熱交換器において、凝
縮器として作用する時に流入後上段へ向かう流路の風下
側列の伝熱管本数が、風上側列の伝熱管本数より少な
く、凝縮時に流入後下段へ向かう流路の風下側の伝熱管
本数が風上側の伝熱管本数より多くする
Description
り、特に室外機内の熱交換器に関するものである。
れ、同じ電気入力に対する能力(熱交換器の熱交換量)
を増大させる必要がある。従って、近年、電熱管やフィ
ンについては様々な改良が検討されているが、冷凍サイ
クルシステムとして熱交換性能を改良するには、更に検
討する必要がある。特に熱交換性能の損失となる冷媒液
の溜りや圧力損失による冷媒流量のアンバランスを改善
する必要がある。冷凍サイクル内の冷媒液溜りは、蒸発
すべき冷媒の不足によって冷却性能が低下するという問
題がある。
直行するフィンにより構成され、伝熱管の段数、列数、
冷媒流路数がいずれも複数の熱交換器となっている。例
えば「HCFC代替冷媒国際シンポジウム’96」梗概
集P29(日本冷凍空調工業会編)に記載されているよ
うに、凝縮器として作用する時に各流路に冷媒が流入す
る伝熱管は互いに隣接しない位置に設けられていた。あ
るいは凝縮時に冷媒が流出する伝熱管は、各流路の最下
段に設けられていないものであった。
縮時は熱交換器の温度効率の低下と、冷媒溜りによる各
流路間の冷媒分配不適正による交換熱量の低下、蒸発時
の冷媒の圧力損失のアンバランスによる冷媒分配不適正
による交換熱量の低下が問題である。
時は高温の冷媒ガスが流入し、飽和域になり、さらに過
冷却される。このため一方の冷媒流路の冷媒入口部(高
温部)が他方の冷媒流路の飽和域部(中温部)と隣接し
ていると、一方の冷媒流路の飽和域周囲のフィンが熱伝
導により他方の冷媒流路の高温部周囲のフィン温度が低
下し、高温域で熱交換を行なう空気との温度差が小さく
なり、交換熱量が低下してしまうという問題がある。
るほど、あるいは過冷却度が大きくなるほど冷媒の液密
度が大きくなるが、各流路での凝縮時の出口が最下段に
ない、すなわち出口部に至るまでの冷媒流路方向が、一
方の流路の出口付近で下段から上段へ冷媒が立上る流
れ、即ちヘアピンカーブ状になった形態では、冷媒自身
の重量によって液冷媒がヘアピンカーブ部分に溜まって
しまい、他の流路より冷媒流量が低下し、交換熱量が低
下するという問題がある。
房運転を行った場合、冷媒の流路方向が反転し、室外側
熱交換器が蒸発器として作用した時は、各流路の冷媒流
出部(凝縮時の冷媒入口部分)の伝熱管が互いに隣接し
ていないので、冷媒出口部分から他の流路との冷媒合流
部までの配管長が異なる。蒸発器での冷媒出口部付近の
冷媒は高乾き度あるいは過熱ガスのため体積流量が大き
く圧力損失が大きい。このため、各流路出口配管長さが
異なると、各流路間の冷媒流量がアンバランスとなり、
交換熱量が低下するという問題がある。
して用いられているR410Aは、従来冷媒R22より
液密度が大きく体積流量が小さいため、従来の熱交換器
では液溜り現象は、顕著に現れるという問題がある。
能低下を防止した空気調和機を提供することにある。
向にフィンを複数配置し、これらのフィンに複数列の伝
熱管を組合せ、この伝熱管に冷媒を導入するための分流
器を複数設けた熱交換器を備えた空気調和機において、
前記フィンの風下側中央部に設けられた第1の分流器
と、風上側フィン列の下段に設けられた第2の分流器と
を備え、この第2の分流器は、前記風上側フィン列の下
段と中央部の伝熱管に接続されてなる熱交換器を備える
ことにより達成される。
れ上段へ向かう流路の風下側フィン列の伝熱管本数が、
風上側フィン列の伝熱管本数より少なく、下段へ向かう
流路の風下側の伝熱管本数が風上側の伝熱管本数より多
い熱交換器を備えることにより達成される。
を用いて説明する。図2において、1は圧縮機、2は四
方弁、3は室外熱交換器、11は減圧機構としての膨張
弁、12は室内熱交換器、10は室外送風ファン、13
は室内送風ファンである。図1において、4は風上側フ
ィン、5は風下側フィンで両フィンは熱的に分離してい
る、7a〜7pは風下側伝熱管、8a〜8pは風上側伝
熱管、6は第一の分流器、9は第二の分流器である。室
外送風ファン10により空気は図中右から左側に流れ
る。各伝熱管は図1に示すように接続されている。
分流され、一方の流路は伝熱管7hから流入し、上方の
伝熱管7g、7f…7aに流れ、風上側の8aに入り、
8b、8c…8gに流れ、最下段の8hから流出する。
他方の流路は伝熱管7i、7j…7pに流れ、風上側の
8iに入り、8j、8k…8oに流れ、最下段の8pか
ら流出するように構成されている。冷媒にはR410A
が使用されている。
空気調和装置の動作を図2で説明する。まず室外熱交換
器3が凝縮器として作用する冷房時の動作について説明
する。圧縮機1で圧縮された高温高圧の冷媒ガスは、四
方弁2を通り、室外熱交換器3に流入し室外送風ファン
10により送風される空気に放熱して凝縮し、膨張弁1
1で低温低圧に減圧され、室内熱交換器12で室内送風
ファン13により送風される空気から吸熱して蒸発し、
四方弁2を通り再び圧縮機1に戻る。この時、室外熱交
換器3で四方弁2から流入した冷媒は、第一の分流器6
で2つの流路に分流する。一方の流路は伝熱管7hから
流入し、凝縮しながら上方の伝熱管7g、7f…7aに
流れ、風上側の8aに入り、8b、8c…8gに流れ、
最下段の8hから流出する。他方の流路流路は、凝縮し
ながら伝熱管7i、7j…7pに流れ、風上側でこの流
路では風上側最上段である8iに入り、8j、8k…8
pに流れ、最下段の8pから流出する。凝縮が進行する
ほど冷媒の液成分が増加するが、出口付近の冷媒の段ご
との流れ方向は鉛直下方向で、出口部は各々の流路の風
上側最下段となっているので、液冷媒の自重が流路抵抗
になって冷媒が滞留することが無い。
熱交換量の低下を防ぐことができる。また流入部の伝熱
管7hと7iは互いに隣接する伝熱管であり、飽和域の
伝熱管と熱的に接近していないので、飽和域周囲のフィ
ンが、高温である流入部の周囲のフィン温度を熱伝導に
より低下させることがなく、高温部でのフィンと空気の
温度差を確保でき、フィン温度低下による熱交換量低下
を防止できる。
口が風上側列に配置しているので、列毎の冷媒の流れ方
向が熱交換を行なう空気の流れ方向に対して対向流とな
っているため熱交換効率が良い。対向流の熱交換効率が
良いのは、対向流は風上側で熱交換をして温度が上昇し
た空気が風下側に流入しても、高温域である冷媒入口部
が風下側となるので、どちらの列でも空気との温度差が
確保できるので、温度効率が向上するからである。
る暖房時の動作について説明する。暖房時は四方弁2が
切り換り、室内熱交換器12が凝縮器、室外熱交換器3
が蒸発器として作用する。室外熱交換器3には膨張弁1
1で低温低圧に減圧された冷媒が第二の分流器9で分岐
され、一方の流路は風上側の伝熱管8hから流入し、室
外送風ファン10に送風される空気から吸熱して蒸発し
ながら上方の伝熱管8g、8f…8aに流れ、風下側の
7aに入り、7b、7c…7gに流れ、最下段の7hか
ら流出する。他方の流路流路は蒸発しながら伝熱管8
p、8o…8iに流れ、風下側の7pに入り、7o、7
h…7jに流れ、7iから流出する。伝熱管7iは7h
と隣接している。そして両流路の冷媒は第1の分流器6
で合流し、室外熱交換器3から流出する。
と7iは互いに隣接する伝熱管であるので、伝熱管7
h、7iから第1の分流器6までの配管は同一長さでか
つ両伝熱管が隣接しない場合より短くできる。蒸発器出
口付近での冷媒は高乾き度あるいは過熱ガスであるの
で、体積流量が大きく配管内での圧力損失が大きいが、
本実施例ではこの部分の配管を短くかつ同一の長さにで
きるので、両流路間の圧力損失差がなく、圧力損失差に
より生じる冷媒流量のアンバランスがなく、アンバラン
スによる熱交換量の低下を防ぐことができる。
用いて説明する。図3は室外熱交換器である。前実施例
とは熱交換器の段数と流路形態が異なる。
は風上側フィン、16a〜16zは風下側伝熱管、17
a〜17zは風上側伝熱管である。18は第3の分流
器、19は第4の分流器、20は第5の分流器、21は
第6の分流器、22は第7の分流器、23は第8の分流
器である。凝縮時は第3の分流器18で2つの流路に別
れ、そして各々の流路が第4の分流器19および第5の
分流器20でさらに2つの流路に別れる。例えば第4の
分流器19で分流した流路は、一方は風下側の伝熱管1
6dから流入し、16c、16b、16aを通り、風上
側に移動し、17a、17b…17eを通り、その流路
では最下段の17fから流出する。他方の流路では風下
側で16dに隣接する伝熱管16eから流入し、16
f、16g…16jを通り、風上側で本流路内では最上
段の17gに移動し、17h、17iを通り、その流路
では最下段の17jから流出する。第5の分流器20で
分流した流路も同様の形態となっており、各々の流路は
第6の分流器21あるいは第7の分流器22で合流後、
各流路最下段の伝熱管17zあるいは16zから流出す
る。すなわち凝縮時に第4の分流器19あるいは第5の
分流器20で分流した流路は、いずれも風下側から流入
し、流入後上段へ向かう流路(16d、16c…、ある
いは16n、16m…)である風下側列の伝熱管本数
が、風上側列の伝熱管本数より少なく、凝縮時に流入後
下段へ向かう流路(16e、16f…、あるいは16
o、16p)である風下側の伝熱管本数が風上側の伝熱
管本数より多い。
凝縮器として用いた場合、凝縮が進行するほど冷媒の液
成分が増加する凝縮器でも、出口付近の冷媒の段ごとの
流れ方向は鉛直下方向で、出口部は各々の流路の風上に
最下段となっているので、液冷媒の自重が流路抵抗にな
って冷媒が滞留することが無い。これにより一方の流路
の冷媒溜りによる熱交換量の低下を防ぐことができる。
また流入部の伝熱管16dと16e、あるいは16nと
16oは互いに隣接する伝熱管であり、飽和域の伝熱管
と熱的に接近していないので、飽和域周囲のフィンが高
温である流入部のフィンを介して温度が上昇することが
無く、フィンと空気の温度差を確保でき、前実施例同様
フィン温度上昇による熱交換量低下を防止できる。
路に分流され、各々の流路は第6の分流器21あるい
は、第7の分流器22でさらに2つの流路に分流され
る。ここで分流された流路は、いずれも各々の流路出口
である伝熱管16dと16e、あるいは16nと16o
は互いに隣接する伝熱管であるので、伝熱管16d、1
6eから第4の分流器19までの配管、および伝熱管1
6n、16oから第5の分流器20までは同一長さにで
きる。さらに第4の分流器19、第5の分流器20から
第3の分流器18間の配管もほぼ同一長さにできる。
熱ガスであるので、体積流量が大きく配管内での圧力損
失が大きいが、本実施例ではこの部分の配管をほぼ同一
の長さにできるので、両流路間の圧力損失差が小さい、
すなわち両流路間の圧力損失差が小さいので、圧力損失
差により生じる冷媒流量のアンバランスが小さく、アン
バランスによる熱交換量の低下を低減できる。
17fから流入し、風下側では16b、16cと下段方
向に流れ、16dから流出する流路の風上側の伝熱管本
数(6本:17a〜17f)が風下側の伝熱管本数(4
本:16a〜16d)より多く、同時に第6の分流器2
1で分流され、伝熱管17jから流入し、風下側では1
6f、16eと上段方向に流れて流出する流路の風上側
の伝熱管本数(4本:17j〜17g)が風下側の伝熱
管本数(6本:16j〜16e)より少ないので、後者
流路の風上側と風下側間(17gと16j間)の配管
を、流路出口付近ではない位置で、かつ長さを本流路の
風上側と風下側の伝熱管本数が同じ場合より短くするこ
とができる。
度が大きい、あるいは過熱ガス域のため体積流量が大き
いため圧力損失が大きいが、本実施例では後者流路の風
上側と風下側間(17gと16j間)の配管がこの状態
域とならず、この部分での冷媒の圧力損失を最小限に抑
えられる。よって両流路間の圧力損失差が無い。すなわ
ち両流路間の圧力損失差がないので、圧力損失差により
生じる冷媒流量のアンバランスがなく、アンバランスに
よる熱交換量の低下を防ぐことができる。
て用いた場合、液冷媒の自重の流動抵抗により冷媒が伝
熱管内に滞留し、熱交換量が低下することを防ぐことが
できる。また高温域の伝熱管と飽和域の伝熱管が熱的に
接近していないので、飽和域周囲のフィンが高温の流入
部フィンにより温度上昇させられることによる熱交換量
の低下を防止できる。さらに冷媒の流れ方向が反転する
蒸発器として用いた場合、両流路の出口が隣接している
ので、両流路の混合部までの配管を短く、かつ同一長さ
にできるので、両流路間で同等の圧力損失にでき、冷媒
流量のアンバランスによる交換熱量低下を防止できる。
上段へ向かう流路の風下側列の伝熱管本数が、風上側列
の伝熱管本数より少なく、凝縮時に流入後下段へ向かう
流路の風下側の伝熱管本数が風上側の伝熱管本数より多
いので、冷媒流れ方向が反転する蒸発器として作用する
場合に、下段の流路で風上側から風下側への配管長さを
短くできるので、両流路間で同等の圧力損失にでき、流
路管の冷媒流量のアンバランスによる交換熱量低下を防
止できる。
換性能を向上できる空気調和機を提供できる。
側列フィン、5…風下側列フィン、6…第一の分流器、
7a〜7p…風下側列伝熱管、8a〜8p…風上側列伝
熱管、9…第二の分流器、10…室外送風ファン、11
…膨張弁、12…室内熱交換器、13…室内送風ファ
ン、14…風下側列フィン、15風上側列フィン、16
a〜16z…風下側列伝熱管、17a〜17z…風上側
列伝熱管、18…第3の分配器、19…第4の分配器、
20…第5の分配器、21…第6の分配器、22…第7
の分配器、23…第8の分配器。
Claims (2)
- 【請求項1】風の進行方向にフィンを複数配置し、これ
らのフィンに複数列の伝熱管を組合せ、この伝熱管に冷
媒を導入するための分流器を複数設けた熱交換器を備え
た空気調和機において、前記フィンの風下側中央部に設
けられた第1の分流器と、風上側フィン列の下段に設け
られた第2の分流器とを備え、この第2の分流器は、前
記風上側フィン列の下段と中央部の伝熱管に接続されて
なる熱交換器を備えた空気調和機。 - 【請求項2】請求項1記載の空気調和機において、凝縮
時の前記伝熱管に冷媒が流入され上段へ向かう流路の風
下側フィン列の伝熱管本数が、風上側フィン列の伝熱管
本数より少なく、下段へ向かう流路の風下側の伝熱管本
数が風上側の伝熱管本数より多い熱交換器を備えた空気
調和機。
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JP24098999A JP3888000B2 (ja) | 1999-08-27 | 1999-08-27 | 空気調和機 |
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ID=17067675
Family Applications (1)
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JP24098999A Expired - Fee Related JP3888000B2 (ja) | 1999-08-27 | 1999-08-27 | 空気調和機 |
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