JPH07198219A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 非共沸混合冷媒を用いて冷房モード時に、一
番低い冷風を吹出口の上部から吹き出し、暖房モード時
に、一番高い暖風を吹出口の下部から吹き出す。 【構成】 上下に長い吹出口５を有する空内ユニット内
に、前記吹出口５の全領域にわたって調和空気を送り出
す送風機１９と、調和装置の循環サイクルを構成すると
共に、上下方向に長い多数のフイン２５を貫通し、水平
方向に沿って非共沸混合冷媒が連続して流れる多段に配
列された冷媒管２７を有する熱交換器１７を設け、暖房
時には、最下段に位置する下端部冷媒管２７ｂから最上
段に位置する上端部冷媒管２７ａへ非共沸混合冷媒が流
れ、冷媒運転時には、上端部冷媒管２７ａから下端部冷
媒管２７ｂへ非共沸混合冷媒が流れるよう冷媒の流れを
切換え制御することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、冷媒に非共沸混合冷
媒を用いた空気調和装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に空気調和装置において、室内ユニ
ット側の熱交換器は、冷房モード時には蒸発器として、
暖房モード時には凝縮器としてそれぞれ使用される。

【０００３】ところで、近年は、フロン等の単一冷媒か
ら地球環境に優しい非共沸混合冷媒が採用されている。

【０００４】Ｒ２２等の単一成分の冷媒を用いた冷凍サ
イクルにおいて、モリエル線図の圧力−エンタルピ線図
上では、気液二相流状態域での等温線は、横軸と平行で
ある。そのため、熱交換器である蒸発器・凝縮器はそれ
ぞれ、蒸発中・凝縮中に、温度は変化しない。よって、
熱交換器の入口から出口までの温度はほぼ一定である。

【０００５】これとは別に、単一冷媒に代えて、同一圧
力において沸点の異なる高沸点冷媒と低沸点冷媒とから
成る非共沸混合冷媒、例えばＲ３２とＲ１３４ａの混合
冷媒を用いると、図１０に示すように、気液二相流状態
域での等温線は右下がり直線になる。そのため、単一成
分を用いた冷凍サイクルの構成物に、非共沸混合冷媒を
使用すると、熱交換器の入口から出口にかけてＴ１及び
Ｔ２の如く入口側でマイナス温度、出口側でプラス温度
となり、大きな温度勾配が生じる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述した如く冷媒に非
共沸混合冷媒を用いると、大きな温度勾配を生じる。

【０００７】この場合、例えば水平方向に冷媒が流れる
冷媒管が多段に配列された縦長形状となっている窓据え
付けタイプの空気調和装置にあっては、次のような問題
を生じる。

【０００８】即ち、吹出口は上下に長い縦長の形状であ
る所から、ミックスされて一緒に吹き出されにくく、熱
交換器の上部を通過した空気は、上方の領域から、熱交
換器の下部を通過した空気は、吹出口の下方領域からそ
れぞれ吹き出される縦長形状特有の吹き出しとなる。

【０００９】このために、例えば、熱交換器を凝縮器と
して使用する暖房モード時にあっては、冷媒管の下から
入り、上から出る循環サイクルとなるため、入口側が低
く、出口側が高くなる温度勾配を備えた非共沸混合冷媒
を採用すると、吹出口上部からの吹出し温度がより高く
なり、足元に比べて部屋の上部に暖気が滞留し易くな
る。

【００１０】反対に、熱交換器を蒸発器として使用する
冷媒モード時にあっては、非共沸混合冷媒が、冷媒管の
上から入り、下から出る循環サイクルになるため、吹出
口下部からの吹出し温度がより低くなり、足元側に冷気
が滞留し易くなるため、頭寒足暖とならず、快適性、健
康の面で望ましくない。

【００１１】そこで、この発明にあっては、冷媒に非共
沸混合冷媒を用いて快適性、健康の面で大変好ましい頭
寒足暖が得られるようにした空気調和装置を提供するこ
とを目的としている。

【００１２】

【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、上下に長い吹出口を有する空内ユニッ
ト内に、前記吹出口の全領域にわたって調和空気を送り
出す送風機と、調和装置の循環サイクルを構成すると共
に、上下方向に長い多数のフインを貫通し、水平方向に
沿って非共沸混合冷媒が連続して流れる多段に配列され
た冷媒管を有する熱交換器を設け、暖房時には、最下段
に位置する下端部冷媒管から最上段に位置する上端部冷
媒管へ非共沸混合冷媒が流れ、冷媒運転時には、上端部
冷媒管から下端部冷媒管へ非共沸混合冷媒が流れるよう
冷媒の流れを切換え制御する。

【００１３】そして好ましい実施態様として、冷房運転
時には、最上段に位置する上端部冷媒管から非共沸混合
冷媒が１列目と２列目の冷媒管を交互に流れながら下降
し、熱交換器の下部領域では、１列目の冷媒管を上から
下へ流れ、最下段の下端部冷媒管から２列目の冷媒管へ
入り、２列目の所定位置の冷媒管から外へ送り出される
よう冷媒の流れを切換え制御する。

【００１４】また、暖房運転時には、最下段に位置する
下端部冷媒管から非共沸混合冷媒が１列目と２列目の冷
媒管を交互に流れながら上昇し、熱交換器の上部領域で
は、１列目の冷媒管を下から上へ流れ、最上段の上端部
冷媒管から２列目の冷媒管へ入り、２列目の所定位置の
冷媒管から外へ送り出されるよう冷媒の流れを切換え制
御する。

【００１５】

【作用】かかる空気調和装置によれば、冷房運転時に
は、冷媒は最上段の上端部冷媒管から入り、最下段の下
端部冷媒管から出る循環サイクルとなる。したがって、
上下に長い吹出口の上部，中部，下部から吹き出される
冷風は、上から冷大，冷中，冷小となり、一番低い温度
の冷風が上部から吹き出されるようになる。

【００１６】次に、暖房運転時には、冷媒は最下段の下
端部冷媒管から入り、最上段の上端部冷媒管から出る循
環サイクルとなる。したがって、上下に長い吹出口の上
部，中部，下部から吹き出される暖風は、上から暖小，
暖中，暖大となり、一番高い温度の暖風が下部から吹き
出されるようになる。

【００１７】また、冷房運転時には、冷風が冷小となる
下部領域又は、暖房運転時には、暖風が暖小となる上部
領域にあっては、過熱度の高いスーパーヒート領域が存
在するようになるが、２列目の冷媒管からの取出しによ
って空気は、１列目の冷媒管を通るようになり、高温・
多湿のまま通過する空気の存在がなくなり、室内ユニッ
ト内部に発生する結露が阻止されるようになる。

【００１８】

【実施例】以下、図１乃至図８の図面を参照しながらこ
の発明の実施例を詳細に説明する。

【００１９】図３において、１は室内ユニットと室外ユ
ニットが一体になっている縦長に形成されたヒートポン
プ式の空気調和装置、３は吸込口、５は吹出口をそれぞ
れ示しており、吹出口５は上下に長い形状となってい
る。

【００２０】図４は空気調和装置１を切断した概要平面
図を示しており、図面上側が室外ユニット側、図面下側
が室内ユニット側となっている。室外ユニット側には熱
交換器７及び横流送風機９を始めとして、圧縮機１１、
四方弁１３、膨張弁１５が配置されている。

【００２１】室内ユニット側には、熱交換器１７と横送
送風機１９が配置され、図１に示すように各熱交換器
７，１７、圧縮機１１、四方弁１３、膨張弁１５は冷媒
パイプ２１と介して接続連通し、非共沸混合冷媒が循環
する循環サイクルが構成されている。

【００２２】圧縮機１１は、サクションカップ２３から
のガス状の非共沸混合冷媒を高温・高圧の冷媒ガスとし
て吐出するよう機能する。

【００２３】四方弁１３は、切換操作することで、圧縮
機１１からの冷媒の流れを切換え制御するもので、暖房
時には、図２に示すように室外ユニットの熱交換器７側
から、また、冷房時には、図１に示すように室内ユニッ
トの熱交換器１７側から冷媒が流れる循環サイクルが得
られるようになっている。

【００２４】室外ユニット側の熱交換器７は、図５に示
すように、上下に長い多数のフイン２５を貫通し水平方
向に沿って非共沸混合冷媒が連続して流れる多段に配列
された冷媒管２７を有し、冷媒管２７の一端は、四方弁
１３と、冷媒管２７の他端は、膨張弁１５とそれぞれ接
続連通している。

【００２５】横流送風機９は、駆動モータ（図示してい
ない）によって回転動力が与えられることで、外気は、
取入口２９から取込まれ、熱交換器７を通過して取出口
３１から外へ送り出されるようになる。

【００２６】膨張弁１５は、冷媒を低温・低圧の霧状に
すると共に、運転条件に対応した圧力降下とするよう機
能する。

【００２７】一方、室内ユニット側の熱交換器１７にあ
っては、図５に示すように上下に長い多数のフイン２５
を貫通し、水平方向に沿って非共沸混合冷媒が連続して
流れる多段に配列された冷媒管２７を有し、最上段に位
置する上端部冷媒管２７ａは膨張弁１５と、最下段に位
置する下端部冷媒管２７ｂは四方弁１３とそれぞれ接続
連通している。

【００２８】横流送風機１９は、駆動モータ（図示して
いない）によって回転動力が与えられることで、外気は
吸込口３から取込まれ、熱交換器１７を通過して吹出口
５の全領域にわたって吹き出される。この時に、蒸発器
として作用する熱交換器１７は、周囲の空気からフイン
２５を通して蒸発の潜熱を奪い空気を冷却して冷風とす
るよう機能する。一方、凝縮器として作用する時、高温
・高圧の冷媒は、フイン２５を通過する空気に凝縮の潜
熱を奪われて液化されると同に、周囲の空気を暖め、温
風とするよう機能する。

【００２９】かかる空気調和装置によれば、冷房運転時
において、室内ユニット側の熱交換器１７は蒸発器とし
て、室外ユニット側の熱交換器７は凝縮器として作用
し、冷媒は、図１に示すように、圧縮機１１→熱交換器
７（凝縮器）→膨張弁１５→熱交換器１７（蒸発器）か
ら再び圧縮機１１に戻る循環サイクルを繰返すようにな
る。

【００３０】この循環サイクル時において、室内ユニッ
ト側の熱交換器１７にあっては、吸込口３から取込まれ
た空気がフイン２５を通過する時に熱交換され、冷風と
なって吹出口５の全領域から吹き出されるようになる。

【００３１】この吹き出し時において、入口側が低く、
出口側が高くなる温度勾配を有する非共沸混合冷媒によ
って、吹出口５の上部、中部、下部から吹き出される冷
風は、上から冷大、冷中、冷小となり、一番低い温度の
冷風が上部から吹き出されるようになる。したがって、
冷気が足元に滞留することがなくなり、快適な冷房状態
が得られる。

【００３２】次に、暖房運転時において、室内ユニット
側の熱交換器１７は凝縮器として、室外ユニット側の熱
交換器７は蒸発器として作用し、冷媒は、図２に示すよ
うに、圧縮機１１→熱交換器１７（凝縮器）→膨張弁１
５→熱交換器７（蒸発器）から再び圧縮機１１に戻る循
環サイクルを繰返すようになる。

【００３３】この循環サイクル時において、室内ユニッ
ト側の熱交換器１７にあっては、吸込口３から取込まれ
た空気がフイン２５を通過する時に熱交換され、暖風と
なって吹出口５から吹き出されるようになる。

【００３４】この吹き出し時において、入口側が低く、
出口側が高くなる温度勾配を有する非共沸混合冷媒によ
って、吹出口５の上部、中部、下部から吹き出される暖
風は、上から暖小、暖中、暖大となり、一番高い温度の
暖風が足元となる下部から吹き出されるようになる。し
たがって、暖気が上部に滞留することがなくなり、快適
な暖房状態が得られる。

【００３５】図６は、冷房モード時の冷媒の流れの変形
例を示したものである。

【００３６】即ち、冷媒管２７を空気の流れに対して、
風上側、風下側となる前後２列の状態で配管する。そし
て、最上段に位置する上端部冷媒管２７ａから非共沸混
合冷媒が１列目と２列目の冷媒管２７を交互に流れなが
ら下降し、熱交換器１７の下部領域では、１列目の冷媒
管２７を上から下へ流れ、最下段の下端部冷媒管２７ｂ
から２列目の最下位の冷媒管２７に入り、その上方に位
置する２番目冷媒管２７から取り出すようなっている。

【００３７】したがって、この実施例によれば、風下側
の下部領域の上方に過熱度が大きなスーパーヒート領域
が作られるが、空気は、１列目の冷媒管２７を通過する
ため、高温・多湿のまま通過する空気の存在がなくな
り、室内ユニット内部に発生する結露が阻止される。

【００３８】この場合、図７に示すように、１列目の最
下段の下端部冷媒管２７ｂから２列目の２番目に位置す
る冷媒管２７に流れ、下位の冷媒管２７から取り出すよ
うにすることでも前記実施例と同様の効果が期待でき
る。

【００３９】図８は、暖房モード時の冷媒の流れの変形
例を示したものである。

【００４０】即ち、冷媒管２７を空気の流れに対して、
風上側、風下側となる前後２列の状態で配管する。そし
て、最下段に位置する下端部冷媒管２７ｂから非共沸混
合冷媒が１列目と２列目の冷媒管２７を交互に流れなが
ら上昇し、熱交換器１７の上部領域では、１列目の冷媒
管２７を下から上へ流れ、最上段の上端部冷媒管２７ａ
から２列目の最上位の冷媒管２７に入り、その下方に位
置する２番目冷媒管２７から取り出すようなっている。

【００４１】したがって、この実施例によれば、風下側
の上部領域の下方に過熱度が大きなスーパーヒート領域
が作られるが、空気は、１列目の冷媒管２７を通過する
ため、高温・多湿のまま通過する空気の存在がなくな
り、室内ユニット内部に発生する結露が阻止される。

【００４２】この場合、図９に示すように、１列目の最
上段の上端部冷媒管２７ａから２列目の２番目に位置す
る冷媒管２７に流れ、上位の冷媒管２７から取り出すよ
うにすることでも前記実施例と同様の効果が期待でき
る。

【００４３】

【発明の効果】かかる空気調和装置によれば、非共沸混
合冷媒を用いて、冷房モード時には、一番低い冷風を吹
出口の上部から吹き出することができる。また、暖房モ
ード時には、一番高い暖風を吹出口の下部から吹き出す
ことができるようになり、快適で健康な冷暖房が得られ
るようになる。

【００４４】また、室内ユニット内の結露を防ぐことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかる冷房モード時の調和装置の配
管図。

【図２】暖房モード時の調和装置の配管図。

【図３】調和装置全体の斜視図。

【図４】調和装置の概要切断平面図。

【図５】フインと冷媒管の一部を示した斜視図。

【図６】冷房モード時の冷媒の流れの第１の変形例を示
した説明図。

【図７】図６の第２の変形例を示した説明図。

【図８】暖房モード時の冷媒の流れの第１の変形例を示
した説明図。

【図９】図８の第２の変形例を示した説明図。

【図１０】非共沸混合冷媒を用いたモリエル線図。

【符号の説明】

５ 吹出口 １９ 送風機 ２５ フイン ２７ 冷媒管 ２７ａ 上端部冷媒管 ２７ｂ 下端部冷媒管

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下に長い吹出口を有する空内ユニット
   内に、前記吹出口の全領域にわたって調和空気を送り出
   す送風機と、調和装置の循環サイクルを構成すると共
   に、上下方向に長い多数のフインを貫通し、水平方向に
   沿って非共沸混合冷媒が連続して流れる多段に配列され
   た冷媒管を有する熱交換器を設け、暖房時には、最下段
   に位置する下端部冷媒管から最上段に位置する上端部冷
   媒管へ非共沸混合冷媒が流れ、冷媒運転時には、上端部
   冷媒管から下端部冷媒管へ非共沸混合冷媒が流れるよう
   冷媒の流れを切換え制御することを特徴とする空気調和
   装置。
2. 【請求項２】 上下に長い吹出口を有する空内ユニット
   内に、前記吹出口の全領域にわたって調和空気を送り出
   す送風機と、調和装置の循環サイクルを構成すると共
   に、上下方向に長い多数のフインを貫通し、水平方向に
   沿って非共沸混合冷媒が多段に連続して流れ、かつ、前
   後複数列に配列された冷媒管を有する熱交換器を設け、
   冷房運転時には、最上段に位置する上端部冷媒管から非
   共沸混合冷媒が１列目と２列目の冷媒管を交互に流れな
   がら下降し、熱交換器の下部領域では、１列目の冷媒管
   を上から下へ流れ、最下段の下端部冷媒管から２列目の
   冷媒管へ入り、２列目の所定位置の冷媒管から外へ送り
   出されるよう冷媒の流れを切換え制御することを特徴と
   する空気調和装置。
3. 【請求項３】 上下に長い吹出口を有する空内ユニット
   内に、前記吹出口の全領域にわたって調和空気を送り出
   す送風機と、調和装置の循環サイクルを構成すると共
   に、上下方向に長い多数のフインを貫通し、水平方向に
   沿って非共沸混合冷媒が多段に連続して流れ、かつ、前
   後複数列に配列された冷媒管を有する熱交換器を設け、
   暖房運転時には、最下段に位置する下端部冷媒管から非
   共沸混合冷媒が１列目と２列目の冷媒管を交互に流れな
   がら上昇し、熱交換器の上部領域では、１列目の冷媒管
   を下から上へ流れ、最上段の上端部冷媒管から２列目の
   冷媒管へ入り、２列目の所定位置の冷媒管から外へ送り
   出されるよう冷媒の流れを切換え制御することを特徴と
   する空気調和装置。