JP2012180980A

JP2012180980A - 空気調和機

Info

Publication number: JP2012180980A
Application number: JP2011044568A
Authority: JP
Inventors: Gaiken O; 凱建王
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 2011-03-02
Filing date: 2011-03-02
Publication date: 2012-09-20

Abstract

【課題】暖房運転時には、圧縮機の吐出冷媒の熱を室外熱交換器に伝達して、室外熱交換器での着霜を防止しながら吐出冷媒の温度上昇を抑制する一方、冷房運転時においては、室内熱交換器で発生する凝縮水の冷熱を利用して室外熱交換器を冷却し、圧縮機の吐出温度上昇を抑制する。
【解決手段】冷媒回路は、圧縮機１と四方弁２と室外熱交換器３と膨張弁５と室内熱交換器４とを順次接続して構成され、圧縮機１の吐出側配管１３に二重菅熱交換器９を設ける一方、室外熱交換器３の下部に蓄熱体７を設けている。暖房運転時には、圧縮機１の吐出冷媒の熱を二重菅熱交換器９より室外熱交換器３に伝達して、室外熱交換器３での着霜を防止しながら吐出冷媒の温度上昇を抑制する一方、冷房運転時においては、室内熱交換器４で発生する凝縮水の熱を利用して室外熱交換器３を冷却し、圧縮機１での吐出温度上昇を抑制する。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和機に関わり、より詳細には冷媒回路の構成に関するものである。

従来の空気調和機は、例えば図３に示すように、室外機１６に、圧縮機１と、室外熱交換器３と、室外送風ファン１７と、アキュームレータ６と、図示しないキャピラリチューブ、または、膨張弁とを備え、室内機１４に、室内熱交換器４と、室内送風ファン１５と、室内熱交換器４から滴下する凝縮水を受ける露受皿８とを備えている。室外機１６に備えられた圧縮機１の吐出管には四方弁２が接続され、同四方弁２と室外熱交換器３は、接続配管４ａ、４ｂを介して室内機１４に備えられた室内熱交換器４に夫々接続されている。

圧縮機１と四方弁２と室外熱交換器３とキャピラリチューブと室内熱交換器４とは冷暖房運転が可能な冷凍サイクルを構成しており、暖房運転時には、圧縮機１で圧縮され高温高圧となった冷媒は四方弁２を介して室内熱交換器４に送出され、同室内熱交換器４で周囲を流れる空気に放熱して凝縮し、凝縮した冷媒はキャピラリチューブで減圧された後、室外熱交換器３に流入し、同室外熱交換器３で周囲を流れる空気から吸熱して蒸発する。蒸発した冷媒はアキュームレータ６を介して圧縮機１に還流するようになっている。

暖房運転時において、室内熱交換器４で凝縮した冷媒が室外熱交換器３で蒸発する際、蒸発の気化熱により室外熱交換器３の表面は冷却され、放熱フィン３ａ間を通過する空気中に含まれる水蒸気が霜や氷になって付着し、室外熱交換器３での熱交換の障害となる。また、除霜運転を行い冷媒配管表面から霜や氷を除去しても、放熱フィン３ａ表面に霜や氷が残っている場合があり、暖房運転を再開すると霜や氷が急速に成長し、再度、暖房運転を停止しなければならないという不具合が生じていた。

上記した問題に対処すべく、室外機１６においては、圧縮機１の吐出管と室外熱交換器３との間に放熱板１８を設けている。圧縮機１から吐出される冷媒の熱が放熱板１８を介して室外熱交換器３の表面や放熱フィン３ａに伝達されるようになっており、除霜運転終了時に霜や氷が放熱フィン３ａ表面に残っていたとしても、着霜現象の発生を防止するか、あるいは遅らせることができるようになっている。同時に、圧縮機１における冷媒の吐出温度の上昇を抑制することができる（特許文献１参照）。

しかしながら、冷房運転時においては、圧縮機１からの熱が放熱板１８を介して室外熱交換器３に伝達されるため、室外熱交換器３からの放熱が阻害されることとなっていた。

特開平１０−２４６４７１号（３頁、図１）

本発明は、上記問題点に鑑み、暖房運転時には、圧縮機の吐出冷媒の熱を室外熱交換器に伝達して、室外熱交換器での着霜を防止すると共に、吐出冷媒の温度上昇を抑制する一方、冷房運転時においても、圧縮機の吐出温度上昇を抑制することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、圧縮機と、四方弁と、室外熱交換器と、膨張弁と、室内熱交換器とを順次接続して冷媒回路を構成してなる空気調和機において、前記圧縮機の吐出側に吐出冷媒の熱を吸収する熱吸収部を設け、前記室内熱交換器に同室内熱交換器から滴下する凝縮水を受ける露受皿を設け、蓄えた熱を前記室外熱交換器に伝える蓄熱体を設けるとともに、前記熱吸収部が吸収した熱と、前記露受皿の凝縮水の熱とを前記蓄熱体に伝える伝熱手段を夫々設けてなり、前記蓄熱体は前記伝熱手段により伝えられた熱を蓄わえてなる構成となっている。

上記の構成によれば、暖房運転時、熱吸収部の熱を伝熱手段と蓄熱体とを介して室外熱交換器に伝熱し、室外熱交換器での着霜を防止すると共に、吐出冷媒の温度上昇を抑制する一方、冷房運転時、露受皿の凝縮水の熱も伝熱手段と蓄熱体を介して室外熱交換器に伝熱して、圧縮機の吐出温度上昇を抑制することができる。

また、前記熱吸収部の熱を前記蓄熱体に伝達する伝熱手段が、前記熱吸収部と前記蓄熱体とを接続する接続管と、同接続管が接続される前記蓄熱体に形成された媒体流通路と、これら媒体流通路と、前記接続管と前記熱吸収部とを流通する媒体とからなり、前記露受皿の凝縮水の熱を前記蓄熱体に伝達する伝熱手段が、前記露受皿から導出された排出管と、同排出管が接続される前記蓄熱体に形成された凝縮水流通路とからなり、前記媒体流通路を流れる媒体と、前記凝縮水流通路を流れる凝縮水により吐出冷媒あるいは凝縮水の熱が前記蓄熱体に伝えられる構成となっている。

本発明によれば、暖房運転時には、圧縮機の吐出冷媒の熱を室外熱交換器に伝達して、室外熱交換器での着霜を防止すると共に、吐出冷媒の温度上昇を抑制できる一方、冷房運転時においても、凝縮水で室外熱交換器を冷却することにより圧縮機の吐出温度上昇を抑制できるようになっている。

本発明による空気調和機の冷媒回路図である。本発明による空気調和機の冷媒回路に設けられた蓄熱体を示す斜視図と断面図である。従来の空気調和機の構成を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいた実施例として詳細に説明する。

図１は本発明による空気調和機の冷媒回路である。尚、従来図と同じ構成については、同一の符号を付して説明する。本発明による空気調和機の冷媒回路は、圧縮機１と、四方弁２と、室外熱交換器３と、膨張弁５と、室内熱交換器４とを順次接続して構成されている。また、圧縮機１の吐出側配管１３に、熱吸収部としての二重管熱交換器９を設ける一方、室外熱交換器３の下方に蓄熱体７を設けている。

熱吸収部としての二重管熱交換器９の中心部には吐出側配管１３が通過する一方、二重管熱交換器９の圧縮機１側となる第一接続部９ａには、熱吸収部が吸収した熱を蓄熱体７に伝える伝熱手段としての、接続管１０の往路１０ａの一端が接続され、同往路１０ａの他端は室外熱交換器３の下方に設けられた蓄熱体７の端部に開口された後述する媒体流通路１０ｃの接続口１０ｃ−１に接続されている。また、二重管熱交換器９の四方弁２側となる第二接続部９ｂには接続管１０の復路１０ｂの一端が接続され、同復路１０ｂの他端は室外熱交換器３の下方に設けられた蓄熱体７の端部に開口された媒体流通路１０ｃの接続口１０ｃ−２に接続されている。蓄熱体７に形成されたＵ字状の媒体流通路１０ｃにより往路１０ａと復路１０ｂとは接続され、また、復路１０ｂにはポンプ１１が設けられている。

二重管熱交換器９において、中心部を通過する吐出側配管１３の外周面と、二重管熱交換器９の内周面とで形成される流路９ｃと上記した接続管１０及び媒体流通路１０ｃには、吐出側配管１３内を流れる冷媒と熱交換を行う不凍液等からなる媒体が充填されており、ポンプ１１が始動されると媒体は、復路１０ｂから第二接続部９ｂを介して二重管熱交換器９の流路９ｃ内を、圧縮機１から吐出される高温の冷媒と対向流となるよう流れながら熱交換を行い、加熱されて第一接続部９ａから往路１０ａ内に流出する。往路１０ａ内に流出した高温の媒体は、蓄熱体７の媒体流通路１０ｃに流入し同媒体流通路１０ｃを流通しながら蓄熱体７を加熱するようになっている。蓄熱体７を加熱し低温となった媒体は、復路１０ｂを介して再び二重管熱交換器９に還流するようになっている。

室内熱交換器４の下方には、同室内熱交換器４から滴下する凝縮水を受ける露受皿８が設けられており、同露受皿８からは、蓄熱体７を冷却するために凝縮水を蓄熱体７に伝達する伝熱手段としての排出管１２が導出されている。同排出管１２は、室外熱交換器３の下部に設けられた蓄熱体７の端部に開口した後述する凝縮水流通路１２ａの接続口１２ａ−１に接続されており、露受皿８から排出された低温の凝縮水は排出管１２を介して蓄熱体７の凝縮水流通路１２ａに流入し、同凝縮水流通路１２ａを流通しながら蓄熱体７を冷却し、蓄熱体７の端部に開口された凝縮水流通路１２ａの排出口１２ａ−２から、後述するように室外機の底板上に排出されるようになっている。

蓄熱体７は、図２（Ａ）の斜視図で示すように、底面部７ａと右側壁７ｂと左側壁７ｃと、室外熱交換器３を収容し、同室外熱交換器３から滴下する凝縮水を受ける凝縮水受部７ｄとから形成されている。蓄熱体７は、図２（Ｂ）の断面図で示すように、外郭７ｅを板金材等から形成し、同外郭７ｅ内に蓄熱性を有する蓄熱部材７ｆを充填しており、室外熱交換器７と蓄熱体７とを接触させることで、蓄熱部材７ｆは蓄えた熱を外郭７ｅを介して室外熱交換器３に伝えるようになっている。

蓄熱部材７ｆには、媒体流通路１０ｃ及び凝縮水流通路１２ａが図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、夫々Ｕ字状に形成されて上下に配置されており、上記したように、媒体流通路１０ｃに二重管熱交換器９からの高温の媒体が流通すると蓄熱部材７ｆは加熱されるとともに、蓄熱し、凝縮水流通路１２ａに露受皿８からの低温の凝縮水が流通すると、蓄熱部材７ｆは冷却されるとともに、蓄熱するようになっている。

蓄熱体７は、図示しない室外機の底板状に配置されるようになっており、室外熱交換器３は、図２（Ｂ）の点線で示すように、蓄熱体７の上部に配置されるようになっている。冷房運転時、室外熱交換器３から凝縮水受部７ｄに落下した凝縮水は、凝縮水受部７ｄの両端部から室外機の底板に落下し、同底板に設けられた排出口から外部に排出されるようになっている。また、凝縮水流通路１２ａを流通した凝縮水も、同凝縮水流通路１２ａの開放端から室外機の底板に落下し、同底板に設けられた排出口から外部に排出されるようになっている。

次に、暖房運転時の冷媒の流れについて説明する。暖房運転時、圧縮機１で圧縮され高温高圧となった冷媒は、点線で示すように、吐出側配管１３から四方弁２を介して室内熱交換器４に流入し、同室内熱交換器４の周囲を流れる空気と熱交換して放熱し凝縮する。凝縮した冷媒は、続いて膨張弁５で減圧されて低温低圧となり、室外熱交換器３に流入する。室外熱交換器３に流入した低温低圧の冷媒は、周囲を流れる空気から吸熱して蒸発し、四方弁２とアキュームレータ６を介して圧縮機１に還流するようになっている。

暖房運転時には、接続管１０に備えられたポンプ１１が運転されるようになっている。ポンプ１１が始動されると、接続管１０内の媒体は、上記したように、復路１０ｂから第二接続部９ｂを介して二重管熱交換器９の流路９ｃ内を第一接続部９ａに向かって流れ、吐出側配管１３内を対向して流れる高温の冷媒と熱交換して加熱されるようになっている。

加熱された媒体は、二重管熱交換器９の第一接続部９ａから往路１０ａに送出され、蓄熱体７の蓄熱部材７ｆに形成された媒体流通路１０ｃを流れることにより、蓄熱部材７ｆを加熱するようになっている。蓄熱部材７ｆを加熱して低温となった熱交換流体は復路１０ｂにより、再び二重管熱交換器９に送出され、加熱されるようになっている。

媒体流通路１０ｃ内を流れる媒体により加熱された蓄熱体７は、周囲に徐々に熱を放出し、室外熱交換器３を下方から暖めるようになっている。暖房運転時には、室外熱交換器３に流入した低温低圧の冷媒は、周囲を流れる空気から吸熱して蒸発するが、蒸発時の気化熱により室外熱交換器３の表面が冷却され、特に低外気温時にはフィン間を通過する空気中に含まれる水蒸気は霜や氷になって付着しやすいが、蓄熱体７から放出される熱により室外熱交換器３を暖めることにより霜や氷の生成を防止して、円滑に暖房運転を継続することができるようになっている。

また、二重管熱交換器９を流れる媒体により圧縮機１から吐出側配管１３に吐出された高温高圧の冷媒が冷却されて、吐出温度の上昇が抑制されることにより、冷媒回路を流れる冷媒として、例えば、温暖化影響指数（ＧＷＰ）は低いが圧縮機からの吐出温度が高くなる傾向にあるＲ３２を使用したとしても、吐出温度の上昇を抑制することができるようになっている。

次に、冷房運転時の冷媒の流れについて説明する。冷房運転時、圧縮機１で圧縮され高温高圧となった冷媒は、図１の実線で示すように、吐出側配管１３から四方弁２を介して室外熱交換器３に流入し、同室外熱交換器３の周囲を流れる空気と熱交換して放熱し凝縮する。凝縮した冷媒は、続いて膨張弁５で減圧されて低温低圧となり、室内熱交換器４に流入する。室内熱交換器４に流入した低温低圧の冷媒は、周囲を流れる空気から吸熱して蒸発し、四方弁２とアキュームレータ６を介して圧縮機１に還流するようになっている。

冷房運転時、室内熱交換器４に流入した低温低圧の冷媒は、周囲を流れる空気から吸熱して蒸発するが、蒸発時の気化熱により室内熱交換器４の表面は冷却され、フィン間を通過する空気中に含有される水分は結露し、低温の凝縮水となって室内熱交換器４の下方に設けられた露受皿８に落下する。

露受皿８に落下し貯留された低温の凝縮水は所定量に達すると、排出管１２を介して露受皿８から排出されるようになっている。排出管１２に排出された低温の凝縮水は、室外熱交換器３の下部に設けられた蓄熱体７に導びかれ、蓄熱部材７ｆに形成された凝縮水流通路１２ａを流通することにより、蓄熱部材７ｆを冷却するようになっている。蓄熱部材７ｆを冷却して常温となった凝縮水は、外部に排出されるようになっている。

低温の凝縮水により冷却された蓄熱体７は、外郭７を介して伝熱し、室外熱交換器３を冷却するようになっている。冷房運転時、室外熱交換器３に流入した冷媒は、同室外熱交換器３の周囲に熱を放出して凝縮するが、上述したように、蓄熱体７によっても冷却できるようになっており、これにより室外熱交換器３の流出口における冷媒の温度及び圧力を低下させることができるようになっている。

室外熱交換器３の流出口における冷媒の温度及び圧力が所定範囲内に低下すると、室内熱交換器４の流出口での冷媒の温度及び圧力が所定範囲内に低下することとなり、圧縮機１に流入する蒸発した冷媒の温度も充分低下させることができる。これにより、圧縮機１で冷媒を圧縮させても、圧縮機１の吐出温度上昇を抑制できることとなり、上記したような、温暖化影響指数（ＧＷＰ）が低いＲ３２等の冷媒を使用したとしても冷房運転を継続することができる。

１圧縮機
２四方弁
３室外熱交換器
４室内熱交換器
５膨張弁
６アキュームレータ
７蓄熱体
７ａ底面部
７ｂ右側壁
７ｃ左側壁
７ｄ凝縮水受部
７ｅ外郭
７ｆ蓄熱部材
８露受皿
９二重管熱交換器
９ａ第一接続部
９ｂ第二接続部
９ｃ流路
１０接続管
１０ａ往路
１０ｂ復路
１０ｃ媒体流通路
１１ポンプ
１２排出管
１２ａ凝縮水流通路
１３吐出管

Claims

圧縮機と、四方弁と、室外熱交換器と、膨張弁と、室内熱交換器とを順次接続して冷媒回路を構成してなる空気調和機において、
前記圧縮機の吐出側に吐出冷媒の熱を吸収する熱吸収部を設け、前記室内熱交換器に同室内熱交換器から滴下する凝縮水を受ける露受皿を設け、蓄えた熱を前記室外熱交換器に伝える蓄熱体を設けるとともに、前記熱吸収部が吸収した熱と、前記露受皿の凝縮水の熱とを前記蓄熱体に伝える伝熱手段を夫々設けてなり、前記蓄熱体は前記伝熱手段により伝えられた熱を蓄わえてなることを特徴とする空気調和機。
前記熱吸収部の熱を前記蓄熱体に伝達する伝熱手段が、前記熱吸収部と前記蓄熱体とを接続する接続管と、同接続管が接続される前記蓄熱体に形成された媒体流通路と、これら媒体流通路と、前記接続管と前記熱吸収部とを流通する媒体とからなり、前記露受皿の凝縮水の熱を前記蓄熱体に伝達する伝熱手段が、前記露受皿から導出された排出管と、同排出管が接続される前記蓄熱体に形成された凝縮水流通路とからなり、前記媒体流通路を流れる媒体と、前記凝縮水流通路を流れる凝縮水により、吐出冷媒あるいは凝縮水の熱が前記蓄熱体に伝えられることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。