JP2019105402A - 空気調和機 - Google Patents

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【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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