JPH04222363A - ヒートポンプエアコンの室内熱交換器 - 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】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】この発明は、暖房時に圧縮機から
吐出される高温冷媒が流入する冷媒配管と、冷媒配管か
ら熱を受ける伝熱フィンとからなる、ヒートポンプエア
コンの室内熱交換器に関する。

【０００３】

【従来の技術】一般に、家庭用ヒートポンプエアコンは
、圧縮機と、暖房時に圧縮機から吐出される高温の気化
冷媒が流入して室内空気と熱交換する室内熱交換器と、
室内熱交換器にて熱交換後に凝縮，液化した冷媒を、大
気から熱を吸収できる蒸発圧力まで圧力を下げる膨脹弁
と、膨脹弁から出た冷媒を外気の熱により蒸発気化させ
る室外熱交換器とから主に構成されている。

【０００４】このような家庭用ヒートポンプエアコンに
おける室内機側の熱交換システムとしては、例えば図５
に示すような構成のものがある。この室内機１のケーシ
ング３内の前面側（図中で左側）に熱交換器５が配置さ
れている。熱交換器５は、図６に示すように圧縮機から
吐出される高温冷媒が流入する冷媒配管７と、冷媒配管
７に取り付けられて高温冷媒から熱を受ける複数の伝熱
フィン９とから構成され、この熱交換器５に対し矢印Ａ
に示すように室内空気が流入，通過することで熱交換が
行われる。熱交換によって高温化した空気は、図５中で
矢印Ｂ方向に回転する横流ファン１１により、吹出口１
３から速やかに外部に排出されて、室内の暖房がなされ
る。

【０００５】ところで、上記熱交換器５における熱交換
作用は、圧縮機から吐出された直後の高温の気相状態で
の顕熱によるものと、この顕熱による熱交換の過程にて
温度が低下した気相と液相との二相状態すなわち凝縮状
態での潜熱によるものとがある。顕熱による放熱時には
冷媒が温度変化してその時間が短く、潜熱による放熱時
には冷媒の温度がほぼ一定であり、この潜熱によるもの
が熱交換の大部分を占めている。

【０００６】このように、熱交換器５では、潜熱による
熱交換時間が大部分を占めるものの、熱交換時間が短い
気相状態では冷媒の温度が高いので、この気相状態での
顕熱を有効利用することで、熱交換器としての効率を向
上させることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来の
熱交換器５では、高温の気相冷媒が流入する入口１５付
近の冷媒配管７と、凝縮，液化した冷媒が流出する出口
１７付近の冷媒配管７とが、同じ伝熱フィン９に取り付
けられており、このため伝熱フィン９を介して高温の気
相冷媒の熱が、凝縮状態での冷媒側に伝達してしまい、
高温の気相冷媒による顕熱が有効利用されていないとい
う問題がある。

【０００８】そこでこの発明は、冷媒の気相状態での顕
熱を有効利用することで、熱交換器としての効率を向上
させることを目的としている。

【０００９】［発明の構成］

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
にこの発明は、暖房時に圧縮機から吐出される高温冷媒
が流入する冷媒配管と、冷媒配管から熱を受ける伝熱フ
ィンとからなる、ヒートポンプエアコンの室内熱交換器
において、前記室内熱交換器を主熱交換器と副熱交換器
とにより構成し、前記副熱交換器を主熱交換器より、室
内熱交換器を通過する空気流の下流側に配置し、前記副
熱交換器の副冷媒配管を主熱交換器の主冷媒配管より、
暖房時の高温冷媒の流れの上流側に配置し、主熱交換器
の主伝熱フィンと副熱交換器の副伝熱フィンとを熱的に
ほぼ独立させた構成としてある。

【００１１】

【作用】このような構成のヒートポンプエアコンの室内
熱交換器によれば、暖房時に圧縮機から吐出された高温
の気相冷媒は、副熱交換器の副冷媒配管を通って副伝熱
フィンを顕熱により高温化させ、冷媒が副冷媒配管から
主冷媒配管に達するに従い、気相と液相の二相状態とな
って潜熱により主伝熱フィンの温度を、前記副伝熱フィ
ンより低い温度に上昇させる。このように温度上昇した
主，副各伝熱フィンを備えた熱交換器を通過する空気は
、まず空気流の上流側に位置する低温側の主熱交換器を
通って所定の温度に上昇し、その後高温側の副熱交換器
を通ってさらに温度上昇する。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づき説明
する。

【００１３】図１はこの発明の第１実施例に係わるヒー
トポンプエアコンの熱交換器１９を示す斜視図であり、
図２はこの熱交換器１９を備えた室内機２１の断面図で
ある。この熱交換器１９は、図２に示すように室内機２
１のケーシング２３内の前面側に配置されており、主熱
交換器２５と、熱交換器１９を通過する矢印Ｃで示す空
気流の主熱交換器２５より下流側に配置される副熱交換
器２７とから構成されている。

【００１４】主熱交換器２５は、圧縮機から吐出される
高温冷媒が副熱交換器２７を経て流入する主冷媒配管２
９と、主冷媒配管２９に取り付けられて高温冷媒から熱
を受ける主伝熱フィン３１とから構成されている。主冷
媒配管２９は、図２で紙面に直交する方向に延長された
ものが複数本（１０本）配列され、かつこの熱交換器１
９に対して流入する矢印Ｃに示す室内空気流の方向には
２列配列されている。主伝熱フィン３１は、図２で紙面
に直交する方向に複数枚、相互に等間隔をおいて設けら
れ、この複数の主伝熱フィン３１を前記主冷媒配管２９
が貫通している。

【００１５】一方、副熱交換器２７は、圧縮機から吐出
される高温冷媒が直接流入する副冷媒配管３３と、副冷
媒配管３３に取り付けられて高温冷媒から熱を受ける副
伝熱フィン３５とから構成されている。副冷媒配管３３
は、図２で紙面に直交する方向に延長されたものが２本
配列され、かつこの熱交換器１９に対して流入する矢印
Ｃに示す室内空気流の方向には１列配列されている。副
伝熱フィン３５は、主伝熱フィン３１に比べて伝熱面積
が小さく、主伝熱フィン３１と同数枚図１中で上部側に
配置され、この複数の副伝熱フィン３５を副冷媒配管３
３が貫通している。

【００１６】上記副冷媒配管３３は、暖房時圧縮機から
吐出された高温冷媒の入口部３７を備え、主冷媒配管２
９は、この熱交換器１９にて熱交換を行った冷媒の出口
部３８を備え、これら主，副各冷媒配管２９，３３は相
互に連通している。また、主伝熱フィン３１と副伝熱フ
ィン３５とは、僅かな隙間をもって離れ、熱的に独立し
ている。

【００１７】主熱交換器２５の下部側における空気流Ｃ
の下流側には、図２にて矢印Ｄ方向に回転する横流ファ
ン３９が設けられ、この横流ファン３９によって送られ
る空気流の室内への吹出口４１がケーシング２３の下部
に形成されている。吹出口４１には、ここから吹き出す
空気流の方向を調整するルーバ４３が設けられている。 また、主熱交換器２５の下方には、冷房運転中に落下す
る水滴を受けるドレンパン４５が設けられている。

【００１８】上記のように構成された熱交換器１９を備
えたヒートポンプエアコンにおいては、暖房時に圧縮機
から吐出された高温の気相冷媒は、副熱交換器２７に対
し入口部３７から副冷媒配管３３に流入し、副伝熱フィ
ン３５を顕熱により高温化させる。気相冷媒が、副冷媒
配管３３を通過することで熱交換して温度低下し、主熱
交換器２５の主冷媒配管２９に達するに従い、気相と液
相の二相状態すなわち凝縮状態となる。この状態で冷媒
は、前記気相状態より数１０°Ｃ程度低温であり、潜熱
により主伝熱フィン３１の温度を前記副伝熱フィン３５
より低い温度に上昇させる。このとき、主伝熱フィン３
１と副伝熱フィン３５とは熱的に独立しているため、主
伝熱フィン３１と副伝熱フィン３５との温度差は所望に
維持されている。

【００１９】このようにして温度上昇した主，副各伝熱
フィン３１，３５を備えた熱交換器２５，２７を通過す
る空気は、まず空気流の上流側に位置する低温側の主熱
交換器２５を通って所定の温度に上昇し、温度上昇した
空気の一部は、その後高温側の副熱交換器２７を通って
さらに数１０°Ｃ程度温度上昇する。熱交換器１９を通
って高温化した空気は、図中で矢印Ｄ方向に回転する横
流ファン３９により、吹出口４１から速やかに外部に排
出されて、室内の暖房がなされる。

【００２０】このように、主熱交換器２５より高温とな
る副熱交換器２７を、空気流の下流側に配置したので、
空気が冷媒の流れに対して対向流的に流れ、効率の良い
熱交換が可能となり、横流ファン３９を従来機と同等の
騒音で運転した場合、ヒートポンプとしての成績係数（
暖房能力／電源入力）は、従来機を１００とすると、こ
の実施例のものは１０４．５となり、４．５％向上する
ことが実験により判明している。また、横流ファン３９
により吹出口４１から吹き出される空気温度が上昇する
ので、従来機に対して暖房能力を同等とした場合には、
吹き出し風速を低く抑えることができ、気流感の少ない
快適な暖房が行える。また、副熱交換器２７の副冷媒配
管３３は、２本配列してあるだけであり、しかも横流フ
ァン３９から離れた上部側に配置してあるので、副熱交
換器２７を付加することによる通風抵抗の増加はほとん
どない。

【００２１】なお、冷媒の気相域での放熱量は二相域よ
り大きくないため、副熱交換器２７の複数ある副伝熱フ
ィン３５の配列ピッチを主熱交換器２５の主伝熱フィン
３１の配列ピッチより広くし、放熱量を適宜調節しても
よい。

【００２２】図３は、この発明の第２実施例を示すヒー
トポンプエアコンの室内機２１の断面図である。ここで
は、図２に示した第１実施例と同一構成要素には同一符
号を付してある。この実施例は、主熱交換器２５の主伝
熱フィン３１と副熱交換器２７の副伝熱フィン３３とを
一体ものとし、この両者間に複数のスリット４７を形成
して両者間の熱伝導を少なくし熱的にほぼ独立させてい
る。これによりこの実施例は、前記第１実施例とほぼ同
様の効果が得られるほか、主伝熱フィン３１と副伝熱フ
ィン３３とが一体化しているので、別体となっている第
１実施例に比べて製造性に優れたものとなる。

【００２３】図４は、この発明の第３実施例に係わるヒ
ートポンプエアコンにおける熱交換器１９を示す斜視図
である。この実施例は、副伝熱フィン３５を主伝熱フィ
ン３１の配列に対して一つ置きに設けて、副伝熱フィン
３５の数を主伝熱フィン３１の半数とし、副熱交換器２
７の放熱量を適量に調整している。この実施例による副
伝熱フィン３５は、前記図３に示した第２実施例のよう
に、主伝熱フィン３１と一体化しており、この両者間に
スリット４７が形成されている。

【００２４】

【発明の効果】以上説明してきたようにこの発明によれ
ば、熱交換器を通過する空気流は、まず二相状態の冷媒
が通過する主冷媒配管を備えた主熱交換器を通って温度
上昇し、その後、二相状態より温度の高い気相状態の冷
媒が通過する副冷媒配管を備えた副熱交換器を通過する
ことで、さらに高温化するため、熱交換器を通過して室
内の送り出される吹き出し空気温度を向上させることが
でき、ヒートポンプとしての成績係数を高めることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例を示す熱交換器の斜視図
である。

【図２】図１の熱交換器を用いたヒートポンプエアコン
の室内機の断面図である。

【図３】この発明の第２実施例の熱交換器を備えたヒー
トポンプエアコンの室内機の断面図である。

【図４】この発明の第３実施例を示す熱交換器の斜視図
である。

【図５】従来の熱交換器を備えたヒートポンプエアコン
の室内機の断面図である。

【図６】図５のヒートポンプエアコンに使用される熱交
換器の斜視図である。

【符号の説明】

１９　　室内熱交換器 ２５　　主熱交換器 ２７　　副熱交換器 ２９　　主冷媒配管 ３１　　主伝熱フィン ３３　　副冷媒配管 ３５　　副伝熱フィン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　暖房時に圧縮機から吐出される高温冷
   媒が流入する冷媒配管と、冷媒配管から熱を受ける伝熱
   フィンとからなる、ヒートポンプエアコンの室内熱交換
   器において、前記室内熱交換器を主熱交換器と副熱交換
   器とにより構成し、前記副熱交換器を主熱交換器より、
   室内熱交換器を通過する空気流の下流側に配置し、前記
   副熱交換器の副冷媒配管を主熱交換器の主冷媒配管より
   、暖房時の高温冷媒の流れの上流側に配置し、主熱交換
   器の主伝熱フィンと副熱交換器の副伝熱フィンとを熱的
   にほぼ独立させたことを特徴とするヒートポンプエアコ
   ンの室内熱交換器。