JPH02130334A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は冷暖房の可能な分離形の空気調和機に係り、特
に暖房性能が高く、据付工事が安易なものに関するもの
である。

従来の技術 冷暖房の可能な空気調和機としてはヒートポンプによる
ものがあるが、冷房能力より高い能力を必要とする暖房
能力は外気温度の低下に伴なって減少し、特に室外側熱
交換器に着霜が生じるようになると、暖房能力は極端に
減少し、その上、除霜時には暖房機能がほとんど発揮で
きない大きな欠陥があった。

これを補う冷暖房の可能な空気調和機として従来は、特
開昭６３−１０８１３５号公報に記載のように、室内ユ
ニットに組込まれたフィン・アンド・チューブ式熱交換
器を冷房用の冷媒管と暖房用の温水管の二回路式熱交換
器とし、両熱媒管に冷房用のフレオン冷媒と、暖房用の
温水との二種類の熱媒を供給し、外気温度が低下しても
、暖房能力を高く、かつ一定に発揮できるようにしてい
た。

発明が解決しようとする課題 しかし、上記従来技術は室内機の熱交換器の配管が冷房
用と暖房用とに２分されるため、熱媒側に於いては管内
伝熱面積の減少、空気側に於いてはフィン面上の伝熱流
路長の増大によるフィン効率の低下をもたらし、熱交換
器の熱貫流率を大幅に減少させる点についての配慮がな
されておらず、このため、二回路式熱交換器は大形とな
り、通風抵抗の増大によるファンモータの高出力化と騒
音の増大を伴い、室内機のキャビネットを大形にすると
ともに、キャビネット、熱交換器、ファン等の原価を増
大させる問題があった。

一方、室内機と室外機の冷凍サイクルのコンデンシング
ユニットと温水加熱ユニットに配管する接続管は冷媒用
２本、温水用２本の計４本を配設することが必要であっ
た。この内、冷媒用の配管は空気の混入を防止するため
あらかじめ冷媒用の接続管、室内機の熱交換器の冷媒側
管には冷媒を封入しておく必要があり、さらに配管のジ
ヨイント部には冷媒回収用機構、シール機構等の複雑な
構成を必要とし、長寸の接続管とともに高原価となる。

又この配管工事には特殊な技術を要し、冷媒洩れ等の信
頼性に欠け、かつ冷媒管が大径のため小アール曲げの際
、潰れ易かった。さらに全体配管が４本となると仕上り
外観も見苦しくなる等多くの問題があった。

本発明の目的は、上記問題点を解消することにある。

課題を解決するための手段 上記目的は、室外機で同一熱媒を冷却及び加熱する機能
を一体に構成し、室内機のフィン・アンド・チューブ形
の熱交換器を一回路式の複数管列の対向流形に構成し、
室内機と室外機を接続する配管は不凍液の熱媒の２本の
みとして構成することにより達成される。

作用 本発明の室外機の冷媒サイクルは従来の冷房機の室外機
に相当するコンデンシングユニットに熱媒冷却用の蒸発
器を付加した一体形の完全サイクルとして構成し、同一
熱媒は室外機内で冷却と加熱作用を受け、これを室内機
の対向流形のフィン・アンド・チューブ形熱交換器に搬
送し、熱媒が単相流でも十分に熱交換できるようにした
もので、暖房能力が一定で高く、配管が簡単で室内ユニ
ットを小形で低原価にすることができるようになる。

実施例 以下、本発明の一実施例を第１図、第２図及び第３図に
より説明する。１は室内機のキャビネット、２は室内機
のフィン・アンド・チューブ形の熱交換器、２ａは熱交
換器２のフィンで、管列毎に分割されている。　２ｂは
熱交換器２の複数列の熱媒管、２ｂ１は熱媒管２ｂの熱
媒流入側の配管、２ｂ２は熱媒管２ｂの熱媒流出側の配
管、３は熱交換器２に風を送るファン、４は熱交換器２
の下部に設けた露受皿、５は露受皿４に接続された排水
用のドレンホース、６は気流の吐出口に設けた風向板で
キャビネット１の前面下部に位置している。　７ａは気
流の流入方向の説明矢印、７ｂは気流流出方向の説明矢
印である。８は室外機のキャビネット、８ａはキャビネ
ット８内を上下に仕切る中仕切板、９はキャビネット８
内の下部に設けた冷媒用の圧縮機、１０は空冷式の冷媒
用の凝縮器で、同じくキャビネット８内の下部に設置さ
れている。１１は凝縮器１０の放熱を行わせるためのフ
ァンで、一般に軸流形のプロペラファンが用いられる。

１２は冷媒用の減圧装置で、凝縮器１０に連なっている
。１３は熱媒冷却用の蒸発器で、キャビネット８の上部
に設けられ、減圧装置１２に連なっている。１３ａは冷
媒を通し、冷媒を沸騰蒸発させる蒸発管、１３ａ１は蒸
発管１３ａの内壁に設けたインナーフィン、１３ｂは蒸
発管１３ａの外周に伝熱的に接続させたフィンチューブ
、１３ｂｌはフィンチューブ１３ｂのスペーサを兼ねた
ハイフィン、１３ｂ２はフィンチューブ１３ｂの外周壁
に設けたロウフィンで、熱媒の円周方向の流れを自由化
している。１３ｃは蒸発器１３の外管で、フィンチュー
ブ１３ｂと、外管１３ｃの間隙部に熱媒を流す。

１４は冷媒用のアキュームレータ、１５はキャビネット
８内の上部に設けられた熱媒加熱器、１６は熱媒加熱器
１５に内設する加熱熱交換器、１６ａは加熱熱交換量の
管、１６ｂは管１６ａに取付けられたフィン、１７はフ
ィン１６ｂを加熱するバーナ、１８は加熱熱交換器のカ
バー、１９は燃焼ガスの排気筒、２０は防風用の排気ト
ップ、２１は熱媒を搬送するポンプ、２２は熱媒のレシ
ーバタンク、２２ａは熱媒の注入用のキャップ、２３ａ
は室外ユニットの熱媒の流出管、２３ｂは同じく流入管
、２４は室内機と室外機を接続する熱媒用の接続管でプ
ラスチック材で可能である。２５は冷媒用の接続管２４
を接続するための簡単なジヨイント、２６は断熱材であ
る。

ここで、冷凍サイクルは冷媒の流れが圧縮機９→凝縮器
１０→減圧装置１２→蒸発器１３→アキュームレータ１
４→圧縮機９になるよう配管する。一方、不凍液を封入
する熱媒サイクルは、熱媒の流れがポンプ２１→蒸発器
１３→流出管２３ａ→接続管２４→配管２ｂｌ→熱交換
器２→配管２ｂ２→接続管２４→流入管２３ｂ→レシー
バタンク２２→熱媒加熱′ｇ！１５→ポンプ２１に戻る
よう配管構成する。

ここで、冷房を行う場合は、室内機のファン３゜室外機
の圧縮機９、ファン１１、及びポンプ２１を駆動し、熱
媒を蒸発器１３により冷却し、暖房を行う場合は圧縮機
９．およびファン１１を停止し、バーナ１７を燃焼させ
て熱媒を熱媒加熱器１５により加熱して行う。

ここで、本発明の室内側の熱交換器２は、熱媒が１種の
１回路形であり、全熱媒管２ｂが冷房時にも暖房時も共
用であるため管内面積が増大でき、空気側に於てはフィ
ン２ａの伝熱流路が短く、高いフィン効率を保持し、熱
貫流率を増大できる。又、本発明の熱媒は単相流のみで
室内側の熱交換器２の伝熱を行うが、熱媒の温度変化の
問題点を下記の如く解消している。即ち、気流方向に複
数列としだ熱媒管２ｂは熱媒の流入方向が気流方向の後
流側となるよう配管２ｂｌにより接続され、冷房、暖房
ともに気流と熱媒流れは対向流となるよう構成される。

さらに前記対向流伝熱の伝熱能力を向上させるためにフ
ィン２ａは熱媒管２ｂの管列方向に分割されており、フ
ィン２ａの気流方向の熱伝導を阻止している。この様に
対向流形の熱媒管２ｂの配管と、フィン２ａの分割によ
り対数平均温度差は高くとれるようになり、前述の熱貫
流率の増大と併せて大幅に伝熱能力を増大できる。

一方室外機に於ける冷凍サイクルは、室内機に接続する
長寸の配管が不要となり冷媒圧力損失が低減する上に、
冷凍サイクルの各機器のジヨイントは単なる管の接続で
すみ、複雑なジヨイントが不要となり、冷媒の圧力損失
をさらに低減し、部品への冷媒封入が不要となる。

又、冷凍サイクル中の蒸発器１３は二重管式に構成され
、内管部には沸騰熱伝達となり熱伝達率の高い冷媒を流
す蒸発管１３ａ、この外周部には液の単相流の熱媒を流
し、この上冷媒と熱媒は対向流とし、熱媒の蒸発器１３
の出口側は、乾き度の低い高い熱伝導率を有する冷媒と
熱交換させるようにしている。さらに伝熱能力を上げ二
重者の蒸発器１３の全長を短くするため、冷媒側にはイ
ンナーファン１３ａ１、熱媒側にはハイファン１３ｂ１
、及びロウフィン１３ｂ２が構成されており、これによ
り冷媒側圧力損失を少なくし蒸発器１３の小形化ができ
る。

この発明に封入する熱媒は、冷暖房を兼ねるため熱媒は
不凍液を封入することになるが、不凍液は一般に粘度が
高くポンプ入力が高くなるので、ポンプ２１は冷暖房各
サイクルで最も熱媒の温度が高くなる。蒸発器１３と熱
媒加熱器１５の間に配設し、低粘度の熱媒がポンプ２１
に流入するように配慮している。

第４図は他の実施例で、室内機の熱交換器２の熱媒管２
ｂ’　をＮ字状に配列し、空気と熱媒の対向流の伝熱効
果をさらに向上させたものである。

第５図は他の実施例で、室内機の熱交換器２の熱媒管２
ｂ’を２パスとし、熱媒の圧力損失を低減し、ポンプ２
１の能力を向上させ、対向流の伝熱効果を向上させたも
のである。

第６図はさらに他の実施例で、室内機の熱交換器２のフ
ィン２ａのピッチを気流流入側で大、気流流出側を小と
し、伝熱能力を気流の方向に均一化を計り、全体伝熱能
力を向上させたものである。

発明の効果 以上の如く本発明によれば、暖房においてはバーナによ
り熱媒を加熱し、室内機の熱交換器２により効率よく放
熱し、外気温度の低下にも掛ねらず一定の高い暖房能力
が得られ、一方冷房においては、上記熱交換器と配管の
改良による圧力損失の低減、熱効率の高い二重管式の蒸
発器１３等の組合せで効果的な冷房機能を発揮する。さ
らに熱交換器２により室内機は全体構成を小形にでき、
さらに低騒音、低原価にできる。

又、室外機には冷凍サイクルが一体に構成されるので、
複雑なジヨイント部品や部品の冷媒封入が不要で、生産
性、信頼性を高くできる。その上、室内機と室外機を配
管する接続管２４は、細径で曲り易いプラスチックの配
管で良く、据付工事が簡単で、仕上り外観上価れている
ものにできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の室外機の縦断構造図、第２図は同じく
室内機の縦断面構造図、第３図は室外機に組込まれる蒸
発器の断面構造図、第４図は他の実施例の室内機の熱交
換器の側視図、第５図は他の実施例の室内機の熱交換器
の側視図、第６図は他の実施例の室内機の熱交換器の老
視図である。 ２・・・熱交換器、　２ａ・・・フィン、　２ｂ・・・
熱媒管、３・・・ファン、　　　９・・・圧縮機、　１
０・・・凝縮器、１１・・・ファン、　　１２・・・減
圧装置、１３・・・蒸発器、１５・・・熱媒加熱器、１
７・・・バーナ、　２１・・・ポンプ、２４・・・接続
管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、圧縮機（９）、凝縮器（１０）、減圧装置（１２）
   及び熱媒冷却用の液冷式の蒸発器（１３）で構成した冷
   凍サイクルと、バーナ（１７）により熱媒を加熱する冷
   媒加熱器（１５）により同一冷媒を冷却・加熱する一体
   形の室外機と、一回路式の熱交換器（２）を有する室内
   機と、これらを接続する配管により構成され、前記熱媒
   をポンプ（２１）により循環せしめることを特徴とする
   空気調和機。 ２、室内機の熱交換器（２）は、気流方向に熱媒管列を
   複数列とし、熱媒の流れを気流に対して対向流となるよ
   う熱媒管（２ｂ）を配設したことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の空気調和機。 ３、室内機の熱交換器（２）のフィン（２ａ）は、気流
   と直角方向で、即ち熱媒管（２ｂ）の管列方向に分離し
   て構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項及び第２項記載の空気調和機。 ４、室内機の熱交換器（２）は熱媒管（２ｂ）の流路を
   ２パスとし、かつ、気流と対向流としたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の空気調和機。 ５、室外機の蒸発器（１３）は、二重管形としたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の空気調和機。 ６、室外機の蒸発器（１３）には、内部の蒸発管に冷媒
   を流し、冷媒を沸騰蒸発させることにより、液状の熱媒
   を冷却させることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の空気調和機。 ７、室外機の蒸発器（１３）には、フィンを設けて、蒸
   発器（１３）の管長の短寸化を計ったことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の空気調和機。 ８、室外機の蒸発器（１３）は、冷媒と熱媒を対向流と
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項及び第５項
   記載の空気調和機。 ９、室内機と、室外機を配管する接続管は、不凍液の熱
   媒を通し、２本で構成したことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の空気調和機。 １０、ポンプ（２１）は、蒸発器（１３）の熱媒の流入
   側に配設したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の空気調和機。 １１、熱媒は熱媒加熱器（１５）→蒸発器（１３）の順
   に流動せしめることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の空気調和機。 １２、熱媒は、不凍液としたことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の空気調和機。