JP4495090B2

JP4495090B2 - 空気調和装置

Info

Publication number: JP4495090B2
Application number: JP2006026576A
Authority: JP
Inventors: 俊吉岡; 直之太田
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2006-02-03
Filing date: 2006-02-03
Publication date: 2010-06-30
Anticipated expiration: 2026-02-03
Also published as: EP1983270A1; EP1983270A4; WO2007088964A1; KR20080083356A; AU2007210492B2; JP2007205661A; CN101375108A; CN101375108B; AU2007210492A1; KR100981246B1

Description

本発明は、熱交換器の冷媒偏流を抑制するための空気調和装置に関するものである。

近年、省エネ要求が大きくなり、大能力の空気調和装置の熱交換器では、蒸発器における圧力損失による機器の性能低下を回避するため、１本のＵ字型の伝熱管を１つの冷媒流路にするといった多パス構成が必要となっている。

ここで、冷媒パス数を多くした場合には、風速分布の差による冷媒パスごとの熱交換量の差を抑制し、吸い込んだ室内空気を漏れのないように室内熱交換器に導くために、その下端部をドレンパンの底面に直接載置するようにしていた（例えば、特許文献１参照）。

以下、従来の冷媒パスのパス取りの一例について図４〜図６を用いて説明する。なお、図４〜図６では、室内熱交換器（5）を蒸発器として使用した場合について説明している。

図４に示す複数の冷媒パスのうち最下段の冷媒パスは、最下部から２段目で且つ風下側の伝熱管（6）から冷媒が流入し、風上側の２段目及び風下側の最下段の伝熱管（6）を順に流通して、風上側の最下段の伝熱管（6）から冷媒が流出するように配管されている。

また、図５に示す最下段の冷媒パスは、風上側の最下段の伝熱管（6）から冷媒が流入し、風上側の２段目及び風下側の２段目の伝熱管（6）を順に流通して、風下側の最下段の伝熱管（6）から冷媒が流出するように配管されている。

また、図６に示す最下段の冷媒パスは、風上側の最下段の伝熱管（6）から冷媒が流入し、風上側の２段目及び風下側の最下段の伝熱管（6）を順に流通して、風下側の２段目の伝熱管（6）から冷媒が流出するように配管されている。
特開２００５−３１５４５５号公報

しかしながら、図４に示す冷媒パスでは、室内熱交換器（5）を蒸発器として使用した場合、室内熱交換器（5）で生成される凝縮水がドレンパン（22）内に貯留されることで、室内熱交換器（5）の最下段の冷媒パスの出口側の伝熱管（6）が水没し、能力の一部が凝縮水との熱交換に使用され、出口側能力の極端な低下を招いてしまうといった問題があった。

また、図５，図６に示す冷媒パスでは、冷媒パスの出口側の伝熱管（6）が風下側に配置されているため、室内熱交換器（5）の熱交換効率が悪くなるという問題があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱交換器の冷媒偏流を抑制して、冷房能力や熱交換効率に優れた空気調和装置を提供することにある。

前記の目的を達成するため、本発明では、最下段の冷媒パスの出口側の伝熱管（6）の水没を防止すべく、最下部から２段目以上の風上側に出口側の伝熱管（6）を設けるようにした。

すなわち、第１の発明は、所定間隔おきに配設された複数の伝熱管（6）で形成された複数の冷媒パスを有する熱交換器（5）と、前記熱交換器（5）に室内の空気を送風して熱交換させる送風機（21）と、前記熱交換器（5）で発生する凝縮水を貯留させるドレンパン（22）とを備え、前記熱交換器（5）の下端部がドレンパン（22）の底面に載置され、前記複数の冷媒パスのうち最下段の冷媒パスにおける出口側の伝熱管（6）より下方に位置する伝熱管（6）が上記ドレンパン（22）の凝縮水に水没可能に配置され、上記出口側の伝熱管（6）及び該出口側の伝熱管（6）より上方に位置する各冷媒パスの伝熱管（6）が上記ドレンパン（22）の凝縮水より上方に位置するように配置され、前記複数の各冷媒パスの一端は冷房運転時に冷媒を分岐する分流器（13）に接続され、他端は冷房運転時に冷媒を合流する合流器（15）に接続される一方、前記熱交換器（5）の各冷媒パスは暖房運転時と冷房運転時とで冷媒が逆方向に流れて冷房運転と暖房運転とに切り替わる空気調和装置である。

そして、前記複数の冷媒パスのうち最下段の冷媒パスは、冷房運転時に、前記送風機（21）から送風される空気の風上側で且つ最下部に位置する伝熱管（6）から冷媒が流入し、空気の風上側と風下側とにそれぞれ位置する伝熱管（6）にまたがって冷媒が流通するとともに、前記熱交換器（5）の最下部から２段目以上で且つ空気の風上側に位置する伝熱管（6）から冷媒が流出するように配管されている。

一方、前記最下段の冷媒パスより上段の全ての冷媒パスは、暖房運転時に、空気の風下側に位置する伝熱管（6）から冷媒が流入し、空気の風上側に位置する伝熱管（6）から冷媒が流出するように配管されている。

第１の発明では、最下段の冷媒パスは、冷房運転時に、風上側と風下側とにそれぞれ位置する伝熱管（6）にまたがって冷媒が流通されるとともに、熱交換器（5）の最下部から２段目以上で且つ風上側に位置する出口側の伝熱管（6）から冷媒が流出される。

また、前記最下段の冷媒パスより上段の全ての冷媒パスは、暖房運転時に、空気の風下側に位置する伝熱管（6）から冷媒が流入し、空気の風上側に位置する伝熱管（6）から冷媒が流出する。

このため、伝熱管（6）のターン数を多くして、熱交換器（5）の最下段の冷媒パスの熱交換能力を大きくし、熱交換器（5）としての蒸発能力の低下を抑える上で有利となる。さらに、冷媒の出口側となる伝熱管（6）を、熱交換器（5）の最下部から２段目以上で且つ風上側に配置したから、ドレンパン（22）に貯留する凝縮水による熱交換効率の低下を最小限に抑えることができる。

第２の発明は、第１の発明において、前記ドレンパン（22）に貯留した凝縮水を排水するドレンポンプ（23）を備え、前記ドレンポンプ（23）は、前記ドレンパン（22）に貯留した凝縮水が前記出口側の伝熱管（6）に達するまでに凝縮水の排水を行うように構成されていることを特徴とするものである。

第２の発明では、ドレンパン（22）に貯留した凝縮水が前記出口側の伝熱管（6）に達するまでに凝縮水の排水が行われる。このため、冷媒パスの出口側の伝熱管（6）が凝縮水で水没することがなく、能力の一部が凝縮水との熱交換に使用されることを防止して熱交換効率の低下を抑えることができる。

第３の発明は、第１の発明において、前記ドレンパン（22）に貯留した凝縮水を排水するドレンポンプ（23）と、前記ドレンパン（22）に貯留した凝縮水が前記出口側の伝熱管（6）よりも低い所定水位に達したことを検知する水位検知手段（24）とを備え、前記ドレンポンプ（23）は、前記水位検知手段（24）の検知結果に基づいて凝縮水の排水を行うように構成されていることを特徴とするものである。

第３の発明では、ドレンパン（22）に貯留した凝縮水が出口側の伝熱管（6）よりも低い所定水位に達したことが水位検知手段（24）で検知され、検知結果に基づいてドレンポンプ（23）により凝縮水の排水が行われる。このため、従来は冷媒パスの水没を防止するために凝縮水の水位にかかわらず常時に動作させていたドレンポンプ（23）を、凝縮水の水位に基づいて間欠的に動作させることができ、消費電力低減が可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、伝熱管（6）のターン数を多くして、熱交換器（5）の最下段の冷媒パスの熱交換能力を大きくし、熱交換器（5）としての蒸発能力の低下を抑える上で有利となる。さらに、冷媒の出口側となる伝熱管（6）を、熱交換器（5）の最下部から２段目以上で且つ風上側に配置したから、ドレンパン（22）に貯留する凝縮水による熱交換効率の低下を最小限に抑えることができる。

また、第２の発明によれば、冷媒パスの出口側の伝熱管（6）が凝縮水で水没することがなく、能力の一部が凝縮水との熱交換に使用されることを防止して熱交換効率の低下を抑えることができる。

また、第３の発明によれば、従来は冷媒パスの水没を防止するために凝縮水の水位にかかわらず常時に動作させていたドレンポンプ（23）を、凝縮水の水位に基づいて間欠的に動作させることができ、消費電力低減が可能となる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。

図１は本発明の実施形態における空気調和装置の冷媒回路の構成を示す図である。図１に示すように、冷媒回路（1）は、圧縮機構である圧縮機（7）と、冷媒制御手段である四路切替弁（9）と、室外熱交換器（3）と、膨張機構である膨張弁（11）と、室内熱交換器（5）とが順に接続されて閉回路となっている。この冷媒回路（1）には、冷媒が充填されており、この冷媒が循環して蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うように構成されている。なお、前記四路切替弁（9）には、冷媒回路（1）の配管が接続可能な第１から第４のポート（9a，9b，9c，9d）が設けられている。

また、前記室内熱交換器（5）には、冷房運転時において室外熱交換器（3）で凝縮された冷媒を減圧し室内熱交換器（5）の各冷媒パスに分岐させる分流器（13）と、室内熱交換器（5）の複数の冷媒パスでそれぞれ蒸発させた冷媒を再度合流させて室外熱交換器（3）に流入させる合流器（15）とが接続されている。

この冷媒回路（1）において、圧縮機（7）の吐出口は、四路切替弁（9）の第１ポート（9a）に接続されている。また、四路切替弁（9）の第３ポート（9c）は、室外熱交換器（3）の一端と接続されている。室外熱交換器（3）の他端は、膨張弁（11）を介して室内熱交換器（5）の一端と接続されている。室内熱交換器（5）の他端は、四路切替弁（9）の第４ポート（9d）に接続されている。また、四路切替弁（9）の第２ポート（9b）は、圧縮機（7）の吸引口と接続されている。

前記四路切替弁（9）は、第１ポート（9a）と第３ポート（9c）とが連通すると同時に第２ポート（9b）と第４ポート（9d）とが連通する状態（図１（ａ）に示す状態）と、第１ポート（9a）と第４ポート（9d）とが連通すると同時に第２ポート（9b）と第３ポート（9c）とが連通する状態（図１（ｂ）に示す状態）とに切り替え自在となっている。

すなわち、前記四路切替弁（9）は、冷媒回路（1）内の冷媒の循環方向を切り替えることにより、室外熱交換器（3）の冷媒を凝縮させると同時に室内熱交換器（5）の冷媒を蒸発させる状態と、室外熱交換器（3）の冷媒を蒸発させると同時に室内熱交換器（5）の冷媒を凝縮させる状態とを切り替え可能に構成されている。

図２は、本実施形態に係る空気調和装置の室内機の内部構成を示す概略図である。図２において、室内機は、室内熱交換器（5）と、室内熱交換器（5）に室内の空気を送風して熱交換させる送風機（21）と、室内熱交換器（5）が載置されるとともに該室内熱交換器（5）で発生した凝縮水を貯溜するドレンパン（22）と、ドレンパン（22）に貯留した凝縮水を排水するドレンポンプ（23）と、ドレンパン（22）に貯留した凝縮水が所定水位に達したことを検知する水位検知手段としてのフロートスイッチ（24）とを備えている。

前記室内熱交換器（5）は、所定間隔おきに配設された複数の伝熱管（6）で形成された複数の冷媒パスを有しており、具体的に、本実施形態では、伝熱管（6）は２４本配設され、複数の伝熱管（6）の端部同士をＵ字管で接続することで、計１１本の冷媒パスが形成されている（図３参照）。なお、図２，図３では、冷房運転時における冷媒の循環方向を矢印で示している。

前記分流器（13）で分流させた冷媒は、前記複数の冷媒パスのそれぞれに流入する。そして、複数の冷媒パスからそれぞれ流出した冷媒は、合流器（15）で合流し、その後、室外熱交換器（3）に流入するようになっている。

ここで、前記複数の冷媒パスは、最下段のパス取りのみが異なっており、他の冷媒パスのパス取りは同じである。具体的には、最下段の冷媒パスは４本の伝熱管（6）で形成され、室内熱交換器（5）の最下部の風上側の伝熱管（6）から冷媒が流入し、風下側の最下部及び風下側の２段目の伝熱管（6）を順に流通して、風上側の２段目の伝熱管（6）から冷媒が流出するように配管されている。

一方、最下段の冷媒パスを除く他の冷媒パスは２本の伝熱管（6）で形成され、風上側の伝熱管（6）から冷媒が流入し風下側の伝熱管（6）から冷媒が流出するように配管されている。

なお、暖房運転時には、室内熱交換器（5）の冷媒パスに対する冷媒の流通方向は、冷房運転時とは逆方向となっている。すなわち、最下段の冷媒パスでは、室内熱交換器（5）の風上側の２段目の伝熱管（6）から冷媒が流入し、風下側の２段目及び風下側の最下部の伝熱管（6）を順に流通して、風上側の最下部の伝熱管（6）から冷媒が流出するようになっている。

一方、最下段の冷媒パスを除く他の冷媒パスでは、風下側の伝熱管（6）から冷媒が流入し、風上側の伝熱管（6）から冷媒が流出するようになっている。

前記フロートスイッチ（24）は、ドレンパン（22）に貯留した凝縮水が出口側の伝熱管（6）よりも低い所定水位に達したことを検知するものであり、具体的に、所定水位とは、室内熱交換器（5）の最下部から２段目の風上側の伝熱管（6）の高さ位置よりも低い水位である。

前記ドレンポンプ（23）は、フロートスイッチ（24）の検知結果に基づいてドレンパン（22）内の凝縮水の排水を行うように構成されている。これにより、最下段の冷媒パスにおける出口側の伝熱管（6）が水没することを防止して熱交換効率を確保する上で有利となる。

以上のように、本発明の実施形態に係る空気調和装置によれば、伝熱管（6）のターン数を多くして、熱交換器（5）の最下段の冷媒パスの熱交換能力を大きくし、熱交換器（5）としての蒸発能力の低下を抑える上で有利となる。さらに、冷媒の出口側となる伝熱管（6）を、熱交換器（5）の最下部から２段目の風上側に配置したから、ドレンパン（22）に貯留する凝縮水による熱交換効率の低下を最小限に抑えることができる。

また、前記ドレンパン（22）に貯留した凝縮水が前記出口側の伝熱管（6）に達するまでに凝縮水の排水が行われるから、冷媒パスの出口側の伝熱管（6）が凝縮水で水没することがなく、能力の一部が凝縮水との熱交換に使用されることを防止して熱交換効率の低下を抑えることができる。

また、前記ドレンパン（22）に貯留した凝縮水が出口側の伝熱管（6）よりも低い所定水位に達したことがフロートスイッチ（24）で検知され、検知結果に基づいてドレンポンプ（23）により凝縮水の排水が行われるから、従来は冷媒パスの水没を防止するために凝縮水の水位にかかわらず常時に動作させていたドレンポンプ（23）を、凝縮水の水位に基づいて間欠的に動作させることができ、消費電力低減が可能となる。

以上説明したように、本発明は、冷房運転時に発生する凝縮水による熱交換効率の低下を最小限に抑えることができるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。

本発明の実施形態に係る空気調和装置の冷媒回路図である。本実施形態に係る空気調和装置の室内機の内部構成を示す概略図である。本実施形態に係る室内熱交換器の冷媒パスの構成を示す側面図である。従来の空気調和装置の他の室内機の内部構成を示す概略図である。従来の空気調和装置の他の室内機の内部構成を示す概略図である。従来の空気調和装置の他の室内機の内部構成を示す概略図である。

5 室内熱交換器（熱交換器）
6 伝熱管
21 送風機
22 ドレンパン
23 ドレンポンプ
24 フロートスイッチ（水位検知手段）

Claims

所定間隔おきに配設された複数の伝熱管（6）で形成された複数の冷媒パスを有する熱交換器（5）と、
前記熱交換器（5）に室内の空気を送風して熱交換させる送風機（21）と、
前記熱交換器（5）で発生する凝縮水を貯留させるドレンパン（22）とを備え、
前記熱交換器（5）の下端部がドレンパン（22）の底面に載置され、
前記複数の冷媒パスのうち最下段の冷媒パスにおける出口側の伝熱管（6）より下方に位置する伝熱管（6）が上記ドレンパン（22）の凝縮水に水没可能に配置され、上記出口側の伝熱管（6）及び該出口側の伝熱管（6）より上方に位置する各冷媒パスの伝熱管（6）が上記ドレンパン（22）の凝縮水より上方に位置するように配置され、
前記複数の各冷媒パスの一端は冷房運転時に冷媒を分岐する分流器（13）に接続され、他端は冷房運転時に冷媒を合流する合流器（15）に接続される一方、
前記熱交換器（5）の各冷媒パスは暖房運転時と冷房運転時とで冷媒が逆方向に流れて冷房運転と暖房運転とに切り替わる空気調和装置であって、
前記複数の冷媒パスのうち最下段の冷媒パスは、冷房運転時に、前記送風機（21）から送風される空気の風上側で且つ最下部に位置する伝熱管（6）から冷媒が流入し、空気の風上側と風下側とにそれぞれ位置する伝熱管（6）にまたがって冷媒が流通するとともに、前記熱交換器（5）の最下部から２段目以上で且つ空気の風上側に位置する伝熱管（6）から冷媒が流出するように配管される一方、
前記最下段の冷媒パスより上段の全ての冷媒パスは、暖房運転時に、空気の風下側に位置する伝熱管（6）から冷媒が流入し、空気の風上側に位置する伝熱管（6）から冷媒が流出するように配管されていることを特徴とする空気調和装置。
請求項１において、
前記ドレンパン（22）に貯留した凝縮水を排水するドレンポンプ（23）を備え、
前記ドレンポンプ（23）は、前記ドレンパン（22）に貯留した凝縮水が前記出口側の伝熱管（6）に達するまでに凝縮水の排水を行うように構成されていることを特徴とする空気調和装置。
請求項１において、
前記ドレンパン（22）に貯留した凝縮水を排水するドレンポンプ（23）と、
前記ドレンパン（22）に貯留した凝縮水が前記出口側の伝熱管（6）よりも低い所定水位に達したことを検知する水位検知手段（24）とを備え、
前記ドレンポンプ（23）は、前記水位検知手段（24）の検知結果に基づいて凝縮水の排水を行うように構成されていることを特徴とする空気調和装置。