JPH03211377A - 暖冷房機用熱交換器 - 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、石油、ガス、太陽熱等の外部熱源より冷媒を
加熱し熱搬送手段を用いて暖房を行う冷媒加熱方式の暖
房手段のみで構成する暖房機、又は前記暖房手段に加え
て圧縮機を動作させて冷房を行う冷房手段を複合した暖
冷房機の室内等に使用する熱交換器に関する。

従来の技術 近年、一対のヘッダ間に冷媒流路チューブを多段階で列
状に設けた熱交換器では、液冷媒域の冷媒ガスが２相冷
媒域の高温の熱で加熱されないようにした熱搬送能力の
高い熱交換器の要望が高まってきた。

従来、この種の暖冷房機の室内機の熱交換器としてアル
ミフィン銅チューブ型熱交換器やオールアルミ型フィン
付熱交換器等が使用されていた。

以下、その構成について第３図および第４図を参照して
説明する１図に示すように、オールアルミ型熱交換器１
４の上下方向に設けた第１へラダ１５と第２ヘッダ１６
間を冷媒流路チューブ１７を接続し、前記の各冷媒流路
チューブ１７間をフィン１８で接合すると共に、前記第
１ヘッダ１５または第２へ、ダ１６の上端部および下端
部には作動流体の入口管１９、出口管２０が接続されて
構成されている。

この熱交換器１４を室内機として使用した、冷媒加熱暖
冷房機の冷媒回路は第４図に示すように第１流入路２１
、第２流入路２２、第１出口路２３、第２出口路２４を
有する気液セパレータ２５を備え、第２図に示した熱交
換器１４で構成して成る室内熱交換器２６に、前記熱交
換器１４の出口管２０と接続された戻り管２７と連通ず
る第】逆止弁２８、レシーバ−２９、第２逆止弁３０と
前記気液セパレータ２５の第１流入路２１を接続し、前
記気液セパレータ２５の第２流入路２２と前記レンーハ
ー間を第１電磁弁３１で接続し、前記第２出口流路２４
と、第３逆上弁３２、前記第３図に示した熱交換器１４
で構成した室内熱交換器２６、その入口管１９（第３図
参照）への行き管３３とを接続して成る熱搬送手段と、
前記熱搬送手段の第１出口流路２３と、冷媒加熱器３４
の加熱器人口３５を、前記熱搬送手段の第２流入路２２
を冷媒加熱器３４の加熱器出口３６を接続し、かつ前記
冷媒加熱器３４を燃焼ガスで加熱する燃焼部３７からな
る冷媒加熱手段とで構成する暖房回路手段と、圧縮機３
８の吐出部３９、第４逆止弁４０、室外熱交換器４１、
第２電磁弁４２、膨張器４３、前記冷媒加熱器２４、第
３電硼弁４４、前記室内熱交換器２６、アキュムレータ
４５、前記圧縮機３８とを接続してなる冷房回路手段に
加えて、前記膨張器４３と、前記冷媒加熱手段を、前記
第３逆止弁３２と前記第４逆止弁４０をそれぞれ連続し
て前記冷房回路手段と前記暖房回路手段の並列回路に構
成すると共に、前記第４逆止弁４０、室内熱交換器２６
、圧縮機のアキュムレータ４５、室外熱交換器４１の四
方路を四方弁４６によって切替えを行ない暖房回路手段
と冷房回路手段を使いわけができるように構成されてい
る。

次にこの冷媒加熱暖冷房機の作用を説明する。

先ず暖房作用について説明する。燃焼部３７の燃焼と同
時に冷媒加熱器３４を介して加熱された高温高圧の冷媒
は気泡ポンプの揚力作用と同様に気液−相状態で上昇し
、気液セパレータ２５に入り、２相冷媒と液冷媒とが分
離されて、２相冷媒のみ、第２出口流路２４、四方弁４
６を経て、室内熱交換器２６で放熱凝縮し、ある過冷却
度をもつ液冷媒となって戻り管２７、第１逆止弁２８を
介してレシーバ−２９内に戻る。そして第１電磁弁３１
がオンと同時に気液セパレータ２５と、レシーバ−２９
内との圧力差がなくなり、レシーバ−２９内に貯溜され
ている液冷媒が冷媒加熱器３４へ落下流出し、前記第１
電磁弁３１を閉と同時に再加熱されて再び気液セパレー
タ２５、第３逆止弁３２を経て室内熱交換器２６へ搬送
されると同時に前記の第１電磁弁３１のオン時に、既に
高温ガスとしてレシーバ−２９内へ流入した冷媒が、戻
り管２７を介してレシーバ−２９内へ流入した一定の過
冷却度を有する液冷媒とによって混合凝縮してレシーバ
−２９内の圧力が下る。このためレシーバ−２９内の圧
力と前記室内熱交換器２６の入口部との間に圧力差が生
じ、前記第１電磁弁３１のオン−オフの周期変化に対し
て冷媒が多少脈動があるものの、連続して冷媒が循環し
、この結果冷媒加熱器３４によって、加熱されて得られ
た熱量は前記の圧力差による熱搬送力で室内熱交換器２
６へ搬送され、この室内熱交換器２６によって放熱され
、室内を暖房する。一方冷房作用については、第２を磁
弁４２、第３電磁弁４４を開放して圧縮機３８が運転し
て吐出された高圧冷媒は前記四方弁４６、室外熱交換器
４１へ流れて放熱凝縮液化され、膨張器４３により等温
の状態で圧力が低下し、さらに冷媒加熱器３４、第３電
磁弁４４を経て室内熱交換器２６で室内の熱を吸熱して
萎発し、四方弁４６、アキュムレータ４５、圧縮機３８
へ戻るという動作によって冷媒が行われる。

発明が解決しようとする課題 このような従来の暖冷肩線用熱交換器では前記の暖房作
用で述べたように熱冷媒が室内熱交換器２６で放熱凝縮
して、ある一定の過冷却度をもって戻り管２７を経てレ
シーバ−２９内に戻り、既に第１電磁弁のオン時にレン
ーハー２９内に流入された高温ガス冷媒と混合凝縮して
レシーバ−２９内の圧力が下る。このレシーバ−２９の
圧力と室内熱交換器２６の入口部との間の圧力差が、熱
搬送力となり、この大きさが冷媒循環能力、又は熱搬送
能力の大きさに結びつく要因である。この大きさを決め
る要因の１つには室内熱交換器２６で生しる過冷却度が
ある。第３図に示した熱交換器１４で構成された室内熱
交換器２６の構成では、流入した高温の２相冷媒が熱交
換器１４の入口管１９から流入し放熱を受けながら凝縮
し、温度が低下することになるが２相域の冷媒流路チニ
ーブ１７と、凝縮して液化した液域の冷媒流路チューブ
１７間はすべてフィン１８によって接続されているため
、このフィン１８に直接熱伝導作用によって熱が伝わり
、この熱が液域の冷媒を再加熱し、この結果凝縮温度が
下がらず、過冷却度があまり取れなく、熱搬送能力が低
下するという問題があった。

本発明は上記課題を解決するもので、二相域の高温冷媒
から液域の低温冷媒に熱が伝わるのを防止し、熱搬送能
力が高く、暖房能力が高められる暖冷肩線用熱交換器を
提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するために、第１の手段は上下
方向に流路を設けた第１ヘッダおよび第２ヘッダと、こ
の第１ヘッダと第２ヘッダ間に多段階で列状に接続され
る冷媒流路チューブと、この冷媒流路チューブ間を接合
するフィンと、前記第１ヘフダまたは第２ヘッダに設け
た冷媒の入口管および出口管とを備え、前記出口管寄り
のほぼ２相冷媒域から液冷媒域に変換する領域における
冷媒流路チューブの間に設けられるフィンを除去し、断
熱効果をもたらす空間部を形成したものである。

そして第２の手段は出口管寄りの冷媒流路チューブ間に
設けられる空間部に低熱伝導性凝性陽極部材を設け、前
記冷媒流路チューブの間を接合せしめるものである。

作用 本発明は上記した構成により、高温の２相冷媒域と、凝
縮し液化した液冷媒載量の熱伝導が遮断されるので、２
相冷媒域の冷媒熱が管壁およびフィンを通って熱伝導し
て液冷媒域の冷媒を再加熱するという問題がなくなるも
のである。

実施例 以下、本発明の一実施例を第１図を参照しながら説明す
る。なお冷暖房機の冷媒回路は第４図を参照し詳細な説
明を省略する。

図に示すように、上下方向に流路を設けた第１へンダ１
と第２ヘッダ２間を多段階で列状に設けた冷媒流路チュ
ーブ３で接続し、この冷媒流路チューブ３間をフィン４
で接合している。そして、前記第２ヘッダ２には作動流
体である冷媒の人口管５を上方部に、出口管６を下方部
に設け、前記出口管６寄りで、はぼ２相冷媒域と液冷媒
域との境界となる部分の冷媒流路チューブ３ａと３ｂ間
の一列に設けられるフィン４を除去し断熱効果をもたら
す空間部７を形成する。そして、前記空間部７内には低
熱伝導性凝性陽極材８を設けて、冷媒流路チューブ３ａ
と３ｂを接合する。また、前記入口管５から流入した冷
媒が複数の冷媒流路チューブ３内を一様に流れ、かつ通
路面積が前記出口管６に向って下方部にいくにしたがい
順次小さくなるように前記第１へンダ１と第２ヘッダ２
内に仕切板９．１０．１１が設けられている。そして、
フィン４の外側を補強するための補強板１２を設け、室
内熱交換器１３を構成している。

上部構成において暖房時における動作を説明すると、燃
焼部３７の熱で冷媒加熱器３４を経て加熱され高温とな
った２相冷媒が前記室内熱交換器１３の入口管５から流
入し、第２ヘッダ２に設けられた仕切板ｌＯ上の区画部
分に送られ、冷媒流路チューブ３内を第１ヘッダ１に向
って流れ、フィン４を加熱し、第１ヘッダ１に送られた
冷媒は第２へラダ２に設けられた仕切板１０と１１間に
形成された区画部分に冷媒流路チューブ３を通って送ら
れ、冷媒は順次出口管６に向って下鋒しながら流れ、フ
ィン４も順次加熱されていくものである。一方室内の循
環空気はこの室内熱交換器１３のフィン４部分を通過し
、フィン４からの放熱により温風に熱交換され暖房を行
うことができるものである。そして、入口管５から流入
した高温の冷媒は放熱を繰返し順次低温となり、冷媒流
路チューブ３ａから３ｂに至る過程ば２相冷媒域から液
冷媒域に変化する領域となっているので、この領域で液
化された冷媒が出口管６より送られることになる。また
前記した液化の領域にはフィン４を設けないで、断熱効
果をもたらす空間部７を設けているので、冷媒流路チュ
ーブ３ａから冷媒流路チューブ３ｂのチューブ壁に対す
る熱伝導が緩和される。この結果液域の冷媒は高温の２
相冷媒によって加熱されることが無くなり、過冷却度は
低下することなく、高いレベルで維持され出口管６に向
って流れるようになり、高い熱搬送能力が得られる。ま
た第２図は従来の熱交換器と本発明の熱交換器における
過冷却度に対する熱搬送能力特性を比較したもので、ａ
は従来の熱交換器の熱搬送能力特性を示し、ｂは本発明
の熱交換器の熱搬送能力特性を示すもので、本発明では
過冷却度が大きい領域でも熱搬送能力の減少が少なくな
るものである。また冷媒流路チューブ３ａと３ｂを空間
部７内に設けた低熱伝導性凝性陽極材８により接合して
いるので、電蝕による腐食が防止できるものである。

発明の効果 以上の実施例から明らかなように、本発明によればヘッ
ダ間に設けられる多段階で列状に接続される冷媒流路チ
ューブに接合されたフィンを、冷媒の出口管寄りの２相
冷媒域から液冷媒域に変換する領域の冷媒流路チューブ
間のフィンを除去し、断熱効果をもたらす空間部を形成
しているので、液冷媒域の冷媒が２相冷媒域の高温の熱
で加熱されることがなくなり過冷却度を低下することな
く、高い熱搬送能力が得られる暖冷房機用熱交換器を提
供できる。

またフィンを除去した空間部に低熱伝導性凝性陽極材を
設けて、冷媒流路チューブを接合しているので、電蝕に
よる腐食が防止できることとなる。

【図面の簡単な説明】

第１回は本発明の一実施例の暖冷房機用熱交換器の断面
図、第２図は本発明の熱交換器と従来の熱交換器を用い
た場合の熱搬送能力特性比較図、第３図は従来の熱交換
器の断面図、第４図は同暖冷房機の冷媒回路図である。 １・・・・・・第１ヘッダ、２・・・・・・第２ヘッダ
、３３ａ、３ｂ・・・・・・冷媒流路チューブ、４・・
・・・・フィ５・・・・・・冷媒の入口管、６・・・・
・・冷媒の出口管、・・・・・・低熱伝導性凝性陽極部
材。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）上下方向に流路を設けた第１ヘッダおよび第２ヘ
   ッダと、この第１ヘッダと第２ヘッダ間に多段階で列状
   に接続される冷媒流路チューブと、この冷媒流路チュー
   ブ間を接合するフィンと、前記第１ヘッダまたは第２ヘ
   ッダに設けた冷媒の入口管および出口管とを備え、前記
   出口管寄りのほぼ２相冷媒域から液冷媒域に変換する領
   域における冷媒流路チューブの間に設けられるフィンを
   除去し、断熱効果をもたらす空間部を形成した暖冷房機
   用熱交換器。
2. （２）２相冷媒域から液冷媒域に変換する領域における
   冷媒流路チューブ間に形成された断熱効果をもたらす空
   間部に低熱伝導性凝性陽極部材を設け、前記冷媒流路チ
   ューブの間を接合せしめた請求項１記載の暖冷房機用熱
   交換器。