JPH10160266A - 空気調和機用熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】空気調和機用熱交換器を凝縮器として使用した
場合で、熱交換器内に流れる冷媒の熱交換を効率よく行
い、空気調和機を暖房運転した際の暖房性能の向上を図
る。 【解決手段】空気調和機用熱交換器を主熱交換器３ａと
副熱交換器３ｂで構成し、凝縮器として作用させたとき
の冷媒流入側の高温・高圧ガス冷媒が流れる部分を副熱
交換器３ｂとし、主熱交換器３ａと副熱交換器３ｂを互
いに独立したフィン群１ａおよび１ｂで構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はクロスフィンチュー
ブ型熱交換器に係り、特にヒートポンプ式空気調和機の
室内熱交換器を凝縮器として使用した場合において、暖
房性能を向上させるのに好適な空気調和機用熱交換器に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、空気調和機用熱交換器を凝縮器と
して作用させる場合で、暖房性能を向上させるために、
熱交換器の冷媒流出側に位置する部分の配管やフィンに
冷媒の過冷却度が大きくとれるような工夫を行い、過冷
却を大きくとることにより冷媒凝縮時のエンタルピ差を
大きくし、暖房能力の向上を図っている。

【０００３】例えば、特公昭６２−１３５７４号公報で
は、図２に示すように冷媒配管９とこの冷媒配管９に直
交して多数取り付けられ拡大伝熱面として作用するフィ
ン１０からなる熱交換器１１で、熱交換器１１を凝縮器
として作用させた場合、高温・高圧のガス冷媒は流入配
管から熱交換器１１内に流入し、熱交換器１１に供給さ
れる矢印１２で示す風と熱交換しながら冷媒配管９を通
過して放熱凝縮した後、高温・高圧の液冷媒となり、冷
媒配管９部で放熱凝縮した高温・高圧の液冷媒は冷媒配
管９と連通し、フィン１０の通風流入部に取り付けられ
た細管部１３を流れる構成としている。

【０００４】このような構成にすることにより、熱交換
器を凝縮器として作用させた場合に高温・高圧の液冷媒
と空気間の熱伝達率が向上し、液冷媒の過冷却度が上が
り空気調和機を暖房機として作用させた場合の暖房性能
を向上させることが出来る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、本公知例では
高温・高圧の液冷媒の熱伝達率を向上させ過冷却度を大
きくすることができる点では優れているが、熱交換器を
凝縮器として作用させた場合の冷媒流入部の高温・高圧
ガス冷媒が同熱交換器配管内を流れる凝縮課程の二相域
冷媒に及ぼす影響に関して何ら考慮されていない。

【０００６】本発明の目的は、空気調和機用熱交換器を
凝縮器として作用させた場合で、熱交換器に流入する空
気と熱交換器配管内を流れる冷媒の熱交換を効率よく行
い、空気調和機を暖房運転した際の暖房性能を向上させ
ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで、上記目的を達成
するため、本発明による空気調和機用熱交換器は、多数
のフィンを互いに狭い間隔で積層し、これらのフィンを
直交するように貫通する管群からなる空気調和機用熱交
換器で、前記熱交換器を主熱交換器と副熱交換器で構成
し、前記熱交換器を凝縮器として作用させたときの冷媒
流入側の高温・高圧ガス冷媒が流れる部分を副熱交換器
とし、主熱交換器と副熱交換器を互いに独立したフィン
群にするという構成を備えたものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明による一実施例の空
気調和機用熱交換器を図面を参照しながら説明する。

【０００９】図１は本発明の空気調和機用熱交換器の形
状を示すものであり、多数のフィン１ａを互いに狭い間
隔で積層し、これらのフィン１ａを直交するように貫通
する配管２ａからなる主熱交換器３ａと、多数のフィン
１ｂを互いに狭い間隔で積層し、これらのフィン１ｂを
直交するように貫通する配管２ｂからなる副熱交換器３
ｂで構成される空気調和機用熱交換器である。

【００１０】ここで、主熱交換器３ａと副熱交換器３ｂ
で構成される熱交換器が凝縮器として作用する場合の冷
媒の流れは矢印４で示され、また、空気流方向５はフィ
ン１ａ及び１ｂの長手方向と配管２ａ及び２ｂの長手方
向に直交する方向となっている。

【００１１】この構成の熱交換器が凝縮器として作用し
た場合、冷媒は図示していない圧縮機で高温・高圧のガ
ス冷媒に圧縮され、同様な図示はしていないが接続配管
を通り副熱交換器３ｂの冷媒入口部６から配管２ｂ内に
流入する。配管２ｂ内に流入した冷媒は空気流方向５か
ら熱交換器内に流れ込む空気と熱交換を行う。この課程
で配管２ｂに流入した高温・高圧のガス冷媒は空気に熱
エネルギを奪われ、温度が低下していき、副熱交換器３
ｂ内のある場所で液と蒸気が混在する二相流冷媒に相変
化する。

【００１２】二相流に相変化した後の冷媒はそのまま副
熱交換器３ｂの冷媒出口部と主熱交換器３ａの冷媒入口
部をつなぐ接続配管７を経て主熱交換器３ａの配管２ａ
内に流入し、さらに空気と熱交換をする。主熱交換器３
ａ内では冷媒は再び相変化を起こし液冷媒に変化し、さ
らに空気と熱交換をすることにより過冷却状態となり主
熱交換器３ａの冷媒流出部８に至り、図示していない膨
張弁に流入する。

【００１３】この時、二相流冷媒が管内の大半を占める
主熱交換器３ａのフィン１ａと高温・高圧ガス冷媒が管
内の大半を占める副熱交換器３ｂのフィン１ｂをそれぞ
れ独立させることにより、副熱交換器３ｂ内の高温ガス
冷媒の熱がフィンを伝って主熱交換器３ａ内の飽和域あ
るいは過冷却域冷媒に伝わるのを防止することが出来る
ため、凝縮課程にある飽和域及び過冷却域冷媒の伝熱性
能を促進することができる。

【００１４】続いて図３は、図１における副熱交換器３
ｂを構成する配管２ｂを主熱交換器３ａを構成する配管
２ａより太径管１４にした場合の一実施例である。

【００１５】本発明による熱交換器は主熱交換器３ａと
副熱交換器３ｂが互いに独立したものとなっているため
上記構成が容易にでき、この構成にすることにより、過
熱ガス冷媒が管内を流動する際の流動損失が低減でき、
高い凝縮圧力を保持したまま、主熱交換器３ａ内に冷媒
を流入させることができることから、流入空気と冷媒の
温度差が大きくなり凝縮性能を向上させることができ
る。

【００１６】また、同様に図１及び図３で主熱交換器３
ａの配管２ａに図４（ａ）で示すような管内に溝１５が
加工されている管内面溝付き管１６を用い、副熱交換器
３ｂの配管２ｂ或いは太径管１４を図４（ｂ）で示すよ
うな内面平滑管１７を用いたものを組み合わせることも
主熱交換器３ａと副熱交換器３ｂが別体で構成されてい
ることから容易にできる。

【００１７】本構成で、副熱交換器では流動損失の大き
い過熱ガス域冷媒が通過する配管内部を平滑にすること
で流動損失を減少させ、高い凝縮圧力を保持したまま二
相流冷媒に相変化させることができる。また、主熱交換
器３ａでは管内に溝を設けたものを使用することにより
熱伝導率を高めることが出来るため、空気調和機用熱交
換器として高性能化を図ることができる。

【００１８】図５は本発明のさらに他の実施例であり、
空気流方向５に対して風上側に主熱交換器３ａを配置
し、風下側に副熱交換器３ｂを配置した構成を示してい
る。

【００１９】本構成にすることにより、熱交換器を凝縮
器として使用した場合、空気流方向５からみた冷媒温度
と空気温度の状態は対向流型となり、高い温度効率を得
ることができ、限られたスペースの空気調和機用室内機
の内部で効率よく熱交換器を使用することができる。ま
た、特に空気流方向５に対して副熱交換器３ｂを配置し
た最上流部に過冷却状態の冷媒を流すように冷媒の順路
を設定することにより、さらに効率よく熱交換器を使用
することができる。さらに、空気流方向５に対して副熱
交換器３ｂを主熱交換器３ａの風下側に配置した構成
で、副熱交換器３ｂを構成する互いに隣接するフィン間
の距離１８ｂを主熱交換器３ａを構成する互いに隣接す
るフィン間の距離１８ａよりも広くすることにより、空
気流方向５から流入する空気の抵抗を少なくすることが
でき、空気が熱交換器を通過する際の圧力損失を低減で
きることから、空気を熱交換器に送るための送風装置の
消費電力を低減でき、また、騒音も低くすることができ
る。

【００２０】図６は本発明による熱交換器を空気調和機
用室内機の内部に配置した場合の一実施例を示すもので
ある。

【００２１】図６に示す空気調和機用室内機で、筐体１
９には上部および前面中央部にそれぞれ空気を吸い込む
ための吸い込み口２０，２１が設けられ、筐体下部に空
気吹き出し口２２が設けられており、空気は矢印２３で
示されるように、吸い込み口２０および２１から空気流
方向２３に対して、風上側に主熱交換器３ａを、風下側
に副熱交換器３ｂを配置した本発明による熱交換器を通
過し、送風装置２４を経て吹き出し口２２から吹き出す
構造となっている。このとき、副熱交換器３ｂは主熱交
換器３ａに流入する空気流速の最も速い部分の風下側に
なるように配置している。

【００２２】このような構成にすることにより、副熱交
換器３ｂを配置した部分の風量の低下を低減することが
でき、効率良く熱交換器を使用することができる。

【００２３】

【発明の効果】本発明による空気調和機用熱交換器によ
る効果は以下のようになる。

【００２４】空気調和機用熱交換器を主熱交換器と副熱
交換器で構成し、凝縮器として作用させたときの冷媒流
入側の高温・高圧ガス冷媒が流れる部分を副熱交換器と
し、主熱交換器と副熱交換器を互いに独立したフィン群
にすることにより、副熱交換器内の高温ガス冷媒の熱が
フィンを伝って主熱交換器内の飽和域あるいは過冷却域
冷媒に伝わるのを防止することが出来るため、凝縮課程
にある二相流域及び過冷却域冷媒の伝熱性能を促進する
ことができ、凝縮器としての性能を向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の熱交換器の一実施例を示す説明図。

【図２】従来例の熱交換器の一実施例を示す説明図。

【図３】本発明の熱交換器の他の実施例を示す説明図。

【図４】本発明の熱交換器を構成する配管の一例を示す
説明図。

【図５】本発明の熱交換器のさらに他の実施例を示す説
明図。

【図６】本発明の熱交換器を空気調和機用室内機に設置
した一例を示す説明図。

【符号の説明】

１ａ…フィン、１ｂ…フィン、２ａ…配管、２ｂ…配
管、３ａ…主熱交換器、３ｂ…副熱交換器、４…冷媒流
方向、５…空気流方向、６…冷媒入口部、７…接続配
管、８…冷媒流出部。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】多数のフィンを互いに狭い間隔で積層し、
   これらのフィンを直交するように貫通する管群からなる
   空気調和機用熱交換器において、 前記熱交換器は主熱交換器と副熱交換器で構成され、前
   記熱交換器を凝縮器として作用させたときの冷媒流入側
   の高温・高圧ガス冷媒が流れる部分を前記副熱交換器と
   し、前記主熱交換器と前記副熱交換器を互いに独立した
   フィン群で構成したことを特徴とする空気調和機用熱交
   換器。
2. 【請求項２】前記副熱交換器を構成する管群の管径を前
   記主熱交換器を構成する管群の管径よりも太くした請求
   項１に記載の空気調和機用熱交換器。
3. 【請求項３】前記主熱交換器には管内壁に特定の溝を設
   けた溝付き管を使用し、前記副熱交換器には管内壁が滑
   らかな平滑管を使用した請求項１または２に記載の空気
   調和機用熱交換器。
4. 【請求項４】請求項１，２または３において、 前記空気調和機用熱交換器に流入する空気の気流方向に
   対して風上側に前記主熱交換器を配置し風下側に前記副
   熱交換器を配置した空気調和機用熱交換器。
5. 【請求項５】前記副熱交換器を構成する互いに隣接する
   フィン間の距離を前記主熱交換器を構成する互いに隣接
   するフィン間の距離よりも広くした請求項４に記載の空
   気調和機用熱交換器。
6. 【請求項６】本体上部及び前面中央部に空気吸い込み口
   を設け、本体下部に空気吹き出し口を設けた箱体の内部
   に送風機及び請求項４または５に記載の熱交換器を配置
   した空気調和機用室内機で、前記主熱交換器に流入する
   空気流の速度が最も速い位置に前記副熱交換器を配置し
   た空気調和機用室内機。