JPH0443167B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、空気調和機の熱交換装置に係り、特
に、例えば天井埋込みカセツト形空気調和機など
複数の面の空気吸出口を有するものに好適な、空
気調和機の熱交換装置に関するものである。

［従来の技術］ まず、従来の空気調和機の熱交換装置について
第５図ないし第９図を参照して説明する。

ここに第５図は、一般的な従来の天井埋込みカ
セツト形空気調和機の吹出しユニツトの略示縦断
面図、第６図および第９図は、第５図のＴ矢視平
面図、第７図は、第６図のＰ、Ｓ矢視図、第８図
は、第６図に示す各空気吹出面の温度分布図であ
る。

第５図において、１は外郭ケース、２は、送風
装置に係るフアンモータ、３は、送風装置に係る
フアン、４は、空気の吸込口に係る吸込ベルマウ
ス、５は、熱交換器から生じる結露水を受ける水
受け皿、６ａ，６ｂは、フアン３を囲むように配
設された熱交換器である。

すななち、天井埋込みカセツト形空気調和機の
吹出しユニツトは、ユニツト中央部にフアン３を
備え、フアン３を囲む空気吹出し側に複数（ここ
では２個）に分割された熱交換器６ａ，６ｂを配
設し、これらの熱交換器６ａ，６ｂの下部に水受
け皿５を設け、この水受け皿５で、空気の吸込口
と複数の面を有する吹出口とを仕切るとともに、
空気通路のガイドとして機能する外郭ケース１を
取付けて成るものである。

熱交換器の冷媒通路構成については、従来、例
えば実開昭61−668号公報記載のＶ形の熱交換要
素のように複数の熱交換器を有する場合、例え
ば、実開昭61−1322号公報第１図記載のように、
熱交換器１の入口配管２側で分配管２１，２２に
よつて冷媒通路（伝熱管）が分流し、出口配管１
２側では複数の熱交換器から冷媒通路（伝熱管）
が合流するようになつていた。

同様に、第５図ないし第９図で示す従来の吹出
しユニツトにおける熱交換装置においても、複数
の熱交換器に対する冷媒通路の分流、合流手段が
施されている。

第６，７図に示す従来例では、複数の熱交換器
６ａ，６ｂにおける冷媒通路の配列が直例的にな
されているものである。

第６，７図において、７は、熱交換器６ａ，６
ｂ間の冷媒通路を結ぶ連絡管、８は、冷凍サイク
ルの冷媒配管に接続するガスヘツダーで、このガ
スヘツダー８は、ガス冷媒が熱交換器６ａに流入
するためのものである。９は、冷凍サイクルの冷
媒配管に接続する液ヘツダーで、この液ヘツダー
９は、液冷媒が熱交換器６ｂから流出するための
ものである。第６，７図では、冷媒の流れは冷媒
通路に矢印で示すように流れ、熱交換器は凝縮器
として作用している例である。

１０は減圧管、１１は、冷媒通路に係る伝熱
管、１２は、冷媒通路の折り返し部を形成すべく
伝熱管１１に接続されるベンドパイプを示す。

冷媒通路は、ガスヘツダー８から第７図に示す
Pa、Pb、Pc、Pd、Peのように複数に枝分れし
ており、熱交換器部は多数のフインプレートを貫
通するクロスフインチユーブ式熱交換器を形成す
るものである。

ガスヘツダー８から熱交換器６ａに流入した冷
媒ガスは、通路空気と熱交換して凝縮するもので
あり、熱交換器６ａから連絡管７を経て熱交換器
６ｂに流入し、液冷媒となつて液ヘツダー９へ流
出する。より詳しくいえば、冷媒は、熱交換器６
ａ，６ｂを流通する間に、過熱ガス冷媒域、気液
二相冷媒域、過冷却液冷媒域と変化して通路空気
に放熱するものである。

このように、第６，７図の例では、冷媒通路
は、冷媒流入側の熱交換器６ａと冷媒流出側の熱
交換器６ｂとの間を直列的に配列されて熱交換作
用を行つている。しかし、複数の熱交換器個々の
熱交換器通過後の温度を均一化するような伝熱管
の配列については配慮されていなかつた。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記従来技術において、複数の熱交換器個々の
熱交換通過後の温度を均一化するような伝熱管の
配列について配慮されておらず、第６図の場合、
複数の空気吹出口（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４面）での
各吹出空気温度が、第８図に示すように大きく異
なるため、複数面の空気吹出口を設けて快適性を
向上するという空気調和の本来の目的が十分に達
成されていなかつた。

また、吹出空気温度を均一化したいために、第
９図のように、冷媒通路の配列を並列的にした例
もある。

すなわち、第９図に示すように、ガスヘツダー
８から分配管１３ａ，１３ｂを介して並列に熱交
換器６ａ，６ｂにガス冷媒が流入し、熱交換器６
ａ，６ｂから合流管１４ａ，１４ｂを介して液ヘ
ツダー９へ液冷媒が流出するようになつている。

この場合は、複数の熱交換器６ａ，６ｂに同一
量の冷媒を分流、集合する必要があるため、部品
点数の増加によりコストが増大し、かつ、小さい
空間において配管のロー付け、まとめ作業を行う
ことが非常に困難であると共に、熱交換器への分
流特性として、個々の熱交換器の熱負荷は多少な
り異なるため、同一冷媒量を分流することは困難
であり、複数の空気吹出口からの空気吹出空気温
度は、第６図の直列方式より改良されるが十分で
はなかつた。

本発明は、上記従来技術の問題点を解決するた
めになされたもので、複数の空気吹出口の吹出空
気温度を均一化して空調の快適性を向上しうる空
気調和機の熱交換装置の提供を、その目的とする
ものである。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明に係る空気
調和機の熱交換装置の構成は、送風装置を囲む空
気吹出側に、単数あるいは複数の冷媒通路によつ
て形成されるクロスフインチユーブ式熱交換器を
複数に分割して配設し、空気の吸込口と複数の面
を有する空気吹出口とを仕切るようにした空気調
和機の熱交換装置において、前記複数の熱交換器
の少なくとも一つの熱交換器に、冷凍サイクルの
冷媒配管に接続すべき上記冷媒通路の流入側、流
出側接続部を有し、当該熱交換器と他の熱交換器
とを通して冷媒通路が直列に配列されるように、
前記複数の熱交換器間に、冷媒の往路、復路とな
るべき連絡管を接続するようにしたものである。

［作用］ 上記技術手段による働きを、本発明を開発した
考え方に従つて説明する。

冷凍サイクルを構成する利用側熱交換器におけ
る伝熱管の単位長さ当りの熱交換量は、熱交換器
が凝縮器として作用する場合、気液二相冷媒域と
過熱ガス冷媒域とほぼ同等であるのに対し、過冷
却液冷媒域はその50％程度である。

また、通常の冷凍サイクル設計では、凝縮器内
部の複数の冷媒通路（伝熱管）それぞれにおい
て、前記各冷媒域が一つの冷媒通路長さに対する
割合は、 過熱ガス冷媒域：11〜15％ 気液二相冷媒域：75〜85％ 過冷却液冷媒域：４〜14％ である。

このため、過熱ガス冷媒域と気液二相冷媒域と
を加えた熱交換量Q_GSと過冷却液冷媒域での熱交
換量Q_Lとを比較すると、 Q_GS：Q_L≒95〜98：５〜２ 程度となる。この熱交換量の小さい過冷却液冷媒
域を複数の熱交換器に均等に分配しない限り、均
等な吹出空気温度は得られない。

一方、熱交換器が蒸発器として作用する場合、
熱交換器内部の冷媒通路には気液二相冷媒域と過
熱ガス冷媒域が存在し、この際の一つの冷媒通路
に占める各冷媒状態での割合は、 気液二相冷媒域：99〜85％ 過熱ガス冷媒域：１〜15％ である。

また、過熱ガス冷媒域の単位長さ当りの熱交換
量は、気液二相冷媒域の20〜30％程度である。こ
のため、一つの冷媒通路において過熱ガス冷媒域
の熱交換量Q_Gと気液二相冷媒域の熱交換量Q_Sが
一つの冷媒通路の全熱交換量に占める割合は、 Q_S：Q_G＝100〜95：０〜５ 程度となる。このため、凝縮器での過冷却冷媒域
の均等分配同様、過熱ガス冷媒域を複数の熱交換
器に均当に分配する必要がある。

このような考え方に従つて、上記技術手段によ
れば、複数の熱交換器の冷媒通路となる伝熱管を
直列に接続し、かつ、蒸発器では過熱ガス冷媒
域、凝縮器では過冷却液冷媒域を複数の熱交換器
に分配することによつて、複数の空気吹出口の吹
出空気温度をほぼ均一化することが可能となる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を第１図ないし第４図
を参照して説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る天井埋込み
カセツト形空気調和機の吹出しユニツトの平面
図、第２図は、第１図のＰ、Ｓ矢視図、第３図
は、第１図のＱ、Ｒ矢視図、第４図は、第１図に
示す各空気吹出面の温度分布図である。

各図において、先に説明した従来技術と同等部
分は同一符号をもつて示し、その説明を省略す
る。また、第１図は、先に説明した第５図のＴ矢
視平面図に相当するので、吹出しユニツトの構成
については、その説明を省略する。

第１図ないし第３図は、熱交換器が凝縮器とし
て作用する場合を示している。

６−１，６−２は、複数（２組）の熱交換器
で、クロスフインチユーブ式熱交換器であり、従
来技術同様、フアン３を囲むように配設されてい
る。

７ａ，７ｂは、熱交換器６−１，６−２を通し
て冷媒通路すなわち伝熱管１１が直列に配列され
るように、これら熱交換器６−１，６−２間に設
けられた連絡管で、これら連絡管７ａ，７ｂは、
冷媒の往路、復路となるものである。

冷媒通路は、冷凍サイクルの冷媒配管に接続す
るガスヘツダー８から、第２図に示す冷媒通路１
１−１，１１−２，１１−３，１１−４，１１−
５のように複数に枝分れして、クロスフインチユ
ーブ式熱交換器の伝熱管１１となつている。伝熱
管１１の接続および連絡の状態は、第２，３図に
詳細に示してあり、特に第２図には、冷媒通路１
１−１に係る伝熱管１１の冷媒の流れを矢印を付
して示した。

熱交換器が凝縮器として作用する場合、ガスヘ
ツダー８のガス冷媒は、熱交換器６−１の伝熱管
１１内で過熱ガス冷媒域から気液二相冷媒域の冷
媒となり、この気液二相冷媒域の状態で熱交換器
６−１から６−２へ流通するように連絡管７ａを
通過する。熱交換器６−２へ流入した気液二相冷
媒域の冷媒は過冷却液冷媒域の状態となつたの
ち、連絡管７ｂを通過して熱交換器６−１へ戻
り、この液冷媒は液ヘツダー９から冷凍サイクル
の冷媒配管へ流れる。

これによつて熱交換器６−１，６−２には、過
冷却液冷媒域がほぼ均等に分配され、空気吹出口
の各面Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄから均等な吹出空気温度が
得られることになる。

次に、詳細は図示していないが、熱交換器が蒸
発器として作用する際には、前述と同一の熱交換
器で比較する場合、前述の凝縮器として作用する
場合と冷媒流れ方向が逆となるため、凝縮器とし
て作用するとき、過冷却液冷媒域が複数の熱交換
器にほぼ均等に分配されたのと同様、過熱ガス冷
媒域が複数の熱交換器にほぼ均等に分配されるよ
うに、冷媒の往路、復路となるべき連絡管を介し
て、複数の熱交換器の冷媒通路（伝熱管）を直列
に配列されるようにすれば、複数の空気吹出口の
吹出空気温度を均一化することが可能となる。

本実施例によれば、複数の熱交換器６−１，６
−２を有し、かつ、複数の空気吸出口を有する場
合でも第４図に示すように、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの各
吹出面における吹出空気温度をほぼ均一にできる
ので、例えば吹出空気温度をほぼ均一にできるの
で、例えば吹出しユニツトを室内天井の中心部に
据付けても、室内は吹出しユニツトを中心に均当
な温度分布、温度勾配を有し、かつ、吹出空気温
度が均一化されるため空調の快適性が向上する効
果がある。

なお、前述の実施例では、冷媒通路は１１−１
〜１１−５の５パスに枝分れしている例を説明し
たが、冷媒の通路数は一つの冷媒通路当りの圧力
降下により選択するものであるため、５パス以外
の単数、複数いずれの場合にも、同様に冷媒通路
ごとに連絡管を設けて冷媒通路が複数の熱交換器
を通して直列に配列されるようにすればよい。

また、前述の実施例ならびに従来技術の説明で
は、天井埋込みカセツト形空気調和機の吹出しユ
ニツトを対象にして説明したが、本発明は言うま
でもなく、これに限定されるものではない。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば、複数の空
気吹出口の吹出空気温度を均一化して空調の快適
性を向上しうる空気調和機の熱交換装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る天井埋込み
カセツト形空気調和機の吹出しユニツトの平面
図、第２図は、第１図のＰ、Ｓ矢視図、第３図
は、第１図のＱ、Ｒ矢視図、第４図は、第１図に
示す各空気吹出面の温度分布図、第５図は、一般
的な従来の天井埋込みカセツト形空気調和機の吹
出しユニツトの略示縦断面図、第６図および第９
図は、第５図のＴ矢視平面図、第７図は、第６図
のＰ、Ｓ矢視図、第８図は、第６図に示す各空気
吹出面の温度分布図である。 ３……フアン、６−１，６−２……熱交換器、
７ａ，７ｂ……連絡管、８……ガスヘツダー、９
……液ヘツダー、１１……伝熱管、１１−１，１
１−２，１１−３，１１−４，１１−５……冷媒
通路、１２……ベンドパイプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 送風装置を囲む空気吹出側に、単数あるいは
   複数の冷媒通路によつて形成されるクロスフイン
   チユーブ式熱交換器を複数に分割して配設し、空
   気の吸込口と複数の面を有する空気吹出口とを仕
   切るようにした空気調和機の熱交換装置におい
   て、前記複数の熱交換器の少なくとも一つの熱交
   換器に、冷凍サイクルの冷媒配管に接続すべき上
   記冷媒通路の流入側、流出側接続部を有し、当該
   熱交換器と他の熱交換器とを通して冷媒通路が直
   列に配列されるように、前記複数の熱交換器間
   に、冷媒の往路、復路となるべき連絡管を接続す
   るようにしたことを特徴とする空気調和機の熱交
   換装置。