JPH10246519A

JPH10246519A - 熱交換式空調装置

Info

Publication number: JPH10246519A
Application number: JP9053625A
Authority: JP
Inventors: Shoki Ryu; 勝輝劉
Original assignee: SENKYOKU DENKI KOFUN YUGENKOSH; SENKYOKU DENKI KOFUN YUGENKOSHI
Current assignee: SENKYOKU DENKI KOFUN YUGENKOSH; SENKYOKU DENKI KOFUN YUGENKOSHI
Priority date: 1997-03-07
Filing date: 1997-03-07
Publication date: 1998-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】高ＥＥＲを持ち、高換気性、低騒音性を持つ
空調装置を提供する【解決手段】冷媒蒸発部Ｊ１と、低圧縮比を持ち水タ
ンクを有するコンプレッサＭと、冷媒凝縮部Ｊ２と、膨
張バルブ３６と、ポンプ２３とからなる冷媒循環システ
ムと、冷媒循環サイクルが、冷媒蒸発部Ｊ１における継
続的な熱吸収プロセスと、凝縮器Ｍによる圧縮と温度上
昇プロセスと、冷媒凝縮部Ｊ２における継続的な放熱プ
ロセスと、膨張バルブ３６による膨張と温度下降プロセ
スとを含み、空気循環サイクルが、冷媒凝縮部Ｊ２にお
ける熱吸収プロセスと、冷媒蒸発部Ｊ１における放熱プ
ロセスとを備え、熱交換効率のため熱交換部が高い熱伝
導率を持ち、凝縮器コイルに噴霧した水の蒸発潜熱によ
り冷媒の熱を吸収し、冷媒凝縮後の冷媒圧力値が低く、
循環システムでの冷媒圧力が高いときで１２−１３kgf/
cm²程度、凝縮器Ｍが圧縮率が２前後、低騒音、低消費
電力のものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空調装置、特に冷
媒を用いた空気熱交換により外気を冷却、加熱する高Ｅ
ＥＲ空調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エアコンディショナーは近年、広くビ
ル、家屋などの建築物の空調装置として使われている。
冷媒を用いたものが広く利用されており、冷媒を凝縮器
により凝縮して放熱し、冷媒を蒸発器において蒸発させ
て吸熱させる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし従来のエアコン
ディショナーは一般に騒音が大きく、熱効率が低く、使
用場所の換気の点が十分ではなかった。

【０００４】本発明の熱交換式空調装置は、高い熱交換
効率を持つ冷媒蒸発部と冷媒凝縮部を備え、効率的に空
気と冷媒間で熱交換を行なうことにより、高ＥＥＲ(Ene
rgyEfficiency Retio)持つ空調装置を提供することを目
的とする。また本発明の熱交換式空調装置は、空調装置
の運転サイクルにおいて常に新鮮な空気との換気ができ
る仕組みとすることにより、高い換気能力を持つ空調装
置を提供することを目的とする。また本発明の熱交換式
空調装置は、低圧縮率のコンプレッサにより冷媒凝縮を
行なうことにより、運転中に小さな騒音しか発生しない
空調装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の熱交換式空調装置は、冷媒蒸発部とコンプレ
ッサと冷媒凝縮部と膨張バルブと前記冷媒凝縮部に噴霧
する水分を供給するためのポンプとを備えた冷媒の循環
システムを備えた熱交換式空調装置であって、前記冷媒
の循環システムの循環サイクルにおいて冷媒蒸発部と冷
媒凝縮部が冷媒と空気との間の熱交換サイクルを行なう
熱交換部を構成し、空気を取り入れ前記空調装置内を通
過させ装置外に排出し、前記冷媒の循環サイクルが冷媒
蒸発部における継続的な熱吸収プロセスとコンプレッサ
における圧縮と温度上昇プロセスと冷媒凝縮部における
高圧力下での継続的な放熱プロセスと膨張バルブにおけ
る膨張と温度下降プロセスとを含み、前記循環システム
における空気の循環サイクルが冷媒凝縮部における熱吸
収プロセスと冷媒蒸発部における放熱プロセスとを含
み、前記冷媒蒸発部および冷媒凝縮部を空気が通過する
際に空気の熱エネルギーを空気冷媒間の熱交換に効率的
に利用できるように熱交換部の冷媒蒸発部と冷媒凝縮部
が高い熱伝導率を持ち、前記循環システムが冷媒の圧力
が高いときにおいても１２〜１３kgf/cm²であり、圧縮
率が２前後で低騒音かつ低消費電力で動作するコンプレ
ッサを用いる。

【０００６】かかる構成により、本発明の熱交換式空調
装置は、高ＥＥＲ(Energy Efficiency Ratio)を持つ空
調機構を備えた空調装置を提供することができる。また
騒音を低減し、熱効率を向上させた空調装置が提供する
ことができる。さらに装置の運転サイクルにおいて常に
新鮮な空気との換気ができる空調機構を備えた空調装置
を提供することができる。

【０００７】また、前記熱交換式空調装置は、冷暖房兼
用型ルームエアコンディショナー、冷房用ルームエアコ
ンディショナー、暖房用ルームエアコンディショナー、
またはセントラルエアコンディショニングシステムに応
用することが好ましい。

【０００８】さらに、前記熱交換式空調装置は、熱交換
式空調装置を利用した空気冷房機、空気暖房機、空気冷
暖房機に応用することが好ましい。

【０００９】さらに本発明の空調装置は、冷媒凝縮部
が、凝縮器コイルと、前記凝縮器コイルの熱伝導率を高
めるために設けられる保水力と熱吸収力と表面積を増加
するための凝縮器コイルの表面にコーティングされた多
孔質かつ保水力の高い材質からなるフィルムと、前記凝
縮器コイルにより冷媒凝縮部にある冷媒と凝縮部を通過
する空気との間の温度差が小さいときにおいても前記冷
媒と空気間で効率的に熱交換できるように冷媒凝縮部の
熱交換効率が改善された凝縮部とを備えることが好まし
い。

【００１０】かかる構成により、本発明の熱交換式空調
装置は、冷媒と凝縮部を通過する空気との間の温度差が
小さいときにおいても前記冷媒と空気間で効率的に熱交
換でき、冷媒凝縮部の熱交換効率が改善される。

【００１１】さらに、前記空調装置は、冷蔵装置に応用
されることが好ましい。

【００１２】かかる構成により、効率の良い冷蔵装置を
得ることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】

（実施の形態１）以下本発明の熱交換式空調装置の一実
施形態について、図面を参照しながら説明する。

【００１４】本発明に係る空調装置の空気熱交換機構の
冷媒の処理は以下の４つの処理サイクルからなる。

【００１５】（サイクル１）サイクル１は冷媒による熱
吸収のサイクルであり、冷媒の温度は最低温度（Ｔ１）
から高温度（Ｔ２）まで上昇する。この処理は一定の低
圧力（Ｐ１）下で行なわれる。

【００１６】（サイクル２）サイクル２は冷媒圧縮およ
び圧縮熱上昇のサイクルであり、冷媒の温度は温度（Ｔ
２）から最高温度（Ｔ３）まで上昇する。

【００１７】（サイクル３）サイクル３は冷媒が放熱す
る凝縮サイクルであり、冷媒の温度は温度（Ｔ３）から
低温度（Ｔ４）まで下降する。この処理は一定の高圧力
（Ｐ２）下で行なわれる。

【００１８】（サイクル４）サイクル４は冷媒膨脹およ
び膨張熱下降のサイクルであり、冷媒の温度は温度（Ｔ
４）から最低温度（Ｔ１）まで下降する。

【００１９】図１は、本発明の実施形態１における空調
装置主要部の装置構成概略図である。ここでは空調装置
を冷房装置として使用する例を挙げる。図１および図２
において、Ｊ１は冷媒蒸発部であり、冷媒蒸発部Ｊ１内
を流れる冷媒は平行配置された平型熱伝導板５を介して
空気熱により暖められる。第１の領域Ａと第２の領域Ｂ
はそれぞれ平行配置の平型熱伝導板５の隣接部分であ
り、第１の領域Ａは平型熱伝導板５および断熱板２０に
より構成されており、第１の領域Ｂは熱伝導性金属板５
および波状に形成された波型熱伝導板７から構成されて
いる。領域Ａは冷媒が通る第１の経路と定義されてお
り、ここで冷媒は熱吸収プロセスにあり、冷媒温度は最
低温度（Ｔ１）から温度（Ｔ２）まで上昇する。領域Ｂ
は空気熱交換の空気が通る第２の経路と定義されてお
り、空気は熱放出プロセスにあり、空気温度は温度（Ｔ
２）から最低温度（Ｔ１）に下降する。

【００２０】断熱板２０は大きな熱抵抗を持った波型の
断熱板である。断熱板２０は、冷媒の流れる経路に面し
ている平型熱伝導板５の熱交換領域を断熱する。波型熱
伝導板７は薄い金属板をプレス加工した複数の波型の小
板からなり、空気が流れている経路に面している波型熱
伝導板７の伝導熱総量は０と見なせる。波型熱伝導板７
は空気の流れる経路に面している平型熱伝導板５を断熱
的に複数の小さい熱交換領域に分けることができ、平型
熱伝導板５と放熱する空気との間の熱交換領域を増加さ
せることとなり、平型熱伝導板５の表面をたくさんの断
熱された領域に分けることができる。各断熱領域（例え
ばdxn, dxy）は隣接する他の断熱領域とは違う温度（た
だし非常に近い温度）を持つことになる。ここで冷媒の
熱増加曲線はＸ軸が時間でＹ軸が温度を表わすデカルト
座標平面にプロットすることができ、熱放出する空気の
熱減少曲線とは丁度対象をなす関係であり、空気は熱を
冷媒に対して放出し、冷媒は熱を空気から吸収する。こ
のことは冷媒の温度上昇および熱吸収のプロセスは空気
の温度降下および熱放出のプロセスと一致していること
を意味している。

【００２１】上記のプロセスにより、当初、外気の温度
（Ｔ２）であった空気の温度は空気ファンの送風により
領域Ｂを通過する間に前記空調装置により効率的に冷却
される。取り込まれた空気は平型熱伝導板５に熱を放出
し、領域Ａにある冷媒の温度を上昇させることになる。
空気の放出した熱は空気の温度が冷媒の当初の温度（Ｔ
１）よりわずかに高い温度へと下がるまで吸収される。
冷却された空気は空調装置の送風口に取り付けられてい
る送風機構により部屋などの外気空間へ放出される。

【００２２】冷媒蒸発部Ｊ１中の冷媒の流れについての
説明は以下の通りである。

【００２３】冷媒蒸発部Ｊ１は冷媒の導管１および２に
それぞれ冷媒の取り込み口と排出口を持ち、導管には対
応して冷媒の入出孔（図示は省略）がある。蒸発した冷
媒は、各々の冷媒蒸発部Ｊ１の排出口から冷媒の導管２
に集約された後、蒸発冷媒導管１３に接続されている。
冷媒蒸発部Ｊ１の各流入口は導管１において冷媒導管１
６に接続されている。パーティション（番号図示なし）
が冷媒の各経路の分離に使われている。折り返し導管１
１は冷媒蒸発部Ｊ１の各冷媒の経路の折り返し部として
利用されている。冷媒はパーティションで区切られたＵ
字型の導管を流れる。

【００２４】冷媒が冷媒導管１６の中にあるときは、冷
媒は蒸発しやすい液体状態で熱吸収剤を含んだ冷媒物質
からなり、圧力はＰ２の状態にあり、レギュレーティン
グバルブ１７を通過すると圧力がＰ１に下がる。次に冷
媒は導管１を通り冷媒蒸発部Ｊ１の流入口から冷媒蒸発
部Ｊ１に流入する。冷媒は平行に配置されている冷媒蒸
発部Ｊ１の上部の流入口から噴霧される。冷媒は冷媒蒸
発部Ｊ１内を下降していく間、十分に冷却段階にある空
気管の空気から十分に熱を吸収し続ける。このように空
気管の空気は当初の外気温（Ｔ２）から（Ｔ１）まで冷
却された後、再び外部に送風される。暖められた冷媒は
冷媒蒸発部Ｊ１の流出口から導管２に集められる。その
後冷媒は蒸発冷媒導管１３に入り、コンプレッサーＭに
より気圧Ｐ２まで加圧されて、冷媒凝縮部Ｊ２の流入口
まで導かれる。

【００２５】前述したように熱交換は断熱された微小表
面上で行なわれ、各微小表面は平型熱伝導板５を介して
接触し合う冷媒と冷却すべき空気間で効率的に熱交換す
るため、熱交換プロセスが終了した時点では冷媒と空気
間の温度差は最終的には０になる。実際に本実施形態に
基づき測定すると、熱交換終了時点において冷媒と空気
の温度差は、０.１℃から０.５℃である。

【００２６】図３に示すように、冷媒凝縮部Ｊ２におい
ても平型熱伝導板５を冷媒と空気間の熱交換に利用して
いる。各平行配置されている平型熱伝導板５はその隣接
に領域Ｃおよび領域Ｄが設けれており、領域Ｃは平型熱
伝導板５と断熱板２０とから構成され、冷媒が通過する
経路を形成し、経路内において冷媒は放熱して温度（Ｔ
３）から（Ｔ４）に冷却される。領域Ｃの反対側にある
のが領域Ｄであり、領域Ｄは平型熱伝導板５と別の断熱
板２１とから構成され、空気が通過する経路を形成し、
経路内において空気は冷媒から湿気と熱を吸収し続け
る。フィルム６は多孔性と吸湿性を持つ部材で領域Ｄに
面して平型熱伝導板５の側部に取り付けられている。フ
ィルムは高い保水性と吸湿性を持ち、空気との大きい接
触表面を持つ。

【００２７】フィルム６の保水力はフィルム６と熱伝導
金属板５の間の熱伝導率を大きく向上させ、フィルム６
の多孔質性は蒸気との大きな接触表面をもたらし、低い
温度下での冷媒の放熱プロセスを促進する。

【００２８】断熱板２０と２１はそれぞれ冷媒と空気の
経路を形成し、大きな熱抵抗値を持つ非金属部材により
構成されている。断熱板２０と２１は平型熱伝導板５の
両面をたくさんの断熱微小表面（例えばdxn,dyn）に分
割する。このように冷媒凝縮部Ｊ２にある平型熱伝導板
５の両表面は微小表面ごとに多様な温度を持つ。

【００２９】冷媒蒸発部Ｊ１を通過して流れ出た冷却さ
れた空気（図１のａ３）は空調装置を設置している部屋
などの外気の熱と湿気を吸収し、部屋の温度および湿度
が調整することができる（図１のａ４）。空気は送風フ
ァン１９により領域Ｄに送られて、領域Ｄにおいて空気
はフィルム６により排出された湿気を吸収し、温度はＴ
４からＴ３に上昇する。その後空気は装置外に排気され
る。

【００３０】冷媒は、冷媒蒸発部Ｊ１から流出したとき
は気圧Ｐ１であるが、コンプレッサーＭにより気圧Ｐ２
まで加圧される。冷媒は導管３にある流出口を通って領
域Ｃの冷媒の経路に噴射される。冷媒の経路において冷
媒は熱を放出し続け、温度が下がり、徐々に液化されて
の液体ｇ１になる。その後液体ｇ１は冷媒導管１６およ
びレギュレーティングバルブ１７を通って冷媒蒸発部Ｊ
１に導かれる。このように冷媒は装置内を循環すること
になる。

【００３１】本実施形態における装置設置場所の空気の
湿度の調整については以下により説明される。

【００３２】図１〜３において、空気（図１のａ１）は
設置場所の外気であり、初期状態で湿度（Ｘ１）を持っ
ているとする。冷媒蒸発部Ｊ１を通過する間、空気はａ
２で示されるように冷却部に入り、熱を放出して温度が
（Ｔ１）にまで下がり（図１のａ３）、湿度は（Ｘ２）
になる。このように空気がａ１からａ３にまで移動する
と湿度の変化分（＊Ｘ１）は（＊Ｘ１）＝（Ｘ２）−
（Ｘ１）となる。次に空気はａ４で示される部分から冷
媒凝縮部Ｊ２にａ５のように流入し、その時点で湿度は
（Ｘ３）になっている。その後、冷媒凝縮部Ｊ２にある
空気はフィルム６から湿気を吸収して湿度（Ｘ４）にな
る。最終的に湿度（Ｘ４）を持った空気は冷媒凝縮部Ｊ
２から装置外部に放出される（ａ６）。このように空気
がａ４からａ６にまで移動したとき、湿度の変化分（＊
Ｘ２）は、（＊Ｘ２）＝（Ｘ４）−（Ｘ３）となる。空
気に含まれていた湿気は冷媒蒸発部Ｊ１を通過中に凝集
されて水滴として落ち、水滴収集部１０に接続されてい
るホースを介して水滴タンク（図示なし）に集められ
る。水滴タンクの水滴は定量的にポンプ（図示なし）に
より汲み上げられ、ノズル１８によりフィルム６に噴霧
される。冷媒の凝縮はフィルム６の働きにより仕上げら
れ、冷媒の凝縮は冷媒から熱を発散させる。本実施形態
では流入する空気の量と流出する空気の量は同じなの
で、湿度変化分（＊Ｘ１）と（＊Ｘ２）は等しくなり、
湿度変化の平衡が保たれる。しかし、外気と装置内部の
空気の湿度はそれぞれ変動するので、（＊Ｘ２）＞（＊
Ｘ１）であるときは水滴タンクの水はフィルム６にポン
プなどにより自動的に供給される必要がある。また同様
に（＊Ｘ２）＜（＊Ｘ１）であるときは水滴タンクから
水が自動的に排出される必要がある。これにより本実施
形態は最適な装置運転効率を得ることができる。

【００３３】（実施の形態２）図４に示すように、本発
明は冷暖房統合型のエアコンディショナーに応用でき
る。装置が設置されている場所の外気は、送風ファン１
２により冷媒蒸発部Ｊ１の空気経路に送られ、空気の温
度は（Ｔ１）にまで冷却され、冷却された空気は再度装
置外部へ放出される（図４ではａ３）。外気（図４のａ
４）は取り込み口２８から取り込まれ、送風ファン１９
によって冷媒凝縮部Ｊ２の空気経路を通り、フィルム６
から湿気と熱を吸収し、加熱された空気が外部に放出さ
れる。冷媒蒸発部Ｊ１と冷媒凝縮部Ｊ２との分離で使用
されているパーティションは冷媒はＵ字型の経路により
加熱部と凝縮部を通る経路を分ける。

【００３４】空調装置が冷房装置として使用されると
き、ノズル１８はフィルム６に定期的定量的に水滴を補
給し、適度な水分を保たせる。ポンプ２３はソレノイド
２４により定期的、断続的に水分を供給するように制御
される。空調装置が冷房装置として使用されるとき、ソ
レノイド２４は、ポンプ２３を制御し、ポンプ２３はノ
ズル１８が冷媒凝縮部Ｊ２に噴霧するための水分を供給
する。空調装置が暖房装置として使用されるとき、ソレ
ノイド２４は、同様にポンプ２３を制御するが、この場
合、ポンプ２３は冷媒蒸発部Ｊ１にあるノズル１８と冷
媒凝縮部Ｊ２にあるノズル２６の両方に水分を供給す
る。水フィルタ２２は水供給システムへのゴミ混入を防
ぐために利用される。

【００３５】空調装置が暖房装置として使用されるとき
も、冷媒蒸発部Ｊ１の機能は同じである。しかし冷媒蒸
発部Ｊ１内の空気の流れる方向は冷房の場合と反対であ
る。同様に、冷媒凝縮部Ｊ２内の空気の流れる方向も反
対となる。本実施形態における空調装置の冷房機能暖房
機能の切替え手順を以下に示す。

【００３６】１．冷媒の流入口を流出口に、流出口を流
入口に切替え、空気の流入口を流出口に、流出口を流入
口に切替える。これにより冷媒蒸発部Ｊ１と冷媒凝縮部
Ｊ２内の冷媒と空気の流れる方向を、冷房装置として利
用される場合の方向と逆にすることができる。

【００３７】２．送風ファン１２の送風方向を逆にす
る。これによって外気の空気を冷媒蒸発部Ｊ１に流入さ
せることができる。また同様に送風ファン１９の送風方
向を反対にすることにより、空気に冷媒凝縮部Ｊ２を通
過する間に熱と湿気を吸収させ、装置外部に送風するこ
とができる。

【００３８】３．ソレノイドにより定期的、断続的にポ
ンプを作動させて、冷媒蒸発部Ｊ１と冷媒凝縮部Ｊ２に
ノズル１８および２６から水分を噴霧させ、冷媒凝縮部
Ｊ２にあるフィルム６に水分を補給し、冷媒蒸発部Ｊ１
の空気経路に氷結物質を適度なタイミングで溶かす。噴
霧水分には、熱交換効率を向上させ、冷媒蒸発部Ｊ１の
空気の経路に氷が付着氷結しないようにするためにグリ
セロールまたはエチレングリコールが混ぜられている。

【００３９】従来の空調装置に比べて、冷媒蒸発部Ｊ１
での熱交換プロセス後の空気と冷媒の温度差は小さく、
冷媒は比較的低い温度で凝縮され、冷媒凝縮部Ｊ２での
空気の温度上昇は比較的小さいので、本発明に係る空調
装置は、より高いエネルギー効率を持つと言える。

【００４０】図５は本発明に係る装置が冷房装置として
利用される場合の冷媒の循環の様子を示したものであ
る。図６および図７はコンデンサとコンデンサのコイル
部分の詳細を示している。循環システムは低圧力コンプ
レッサＭ、凝縮器３２、凝縮器３２に水分を供給するた
めのポンプ３３、キャピラリにより構成された膨張バル
ブ３６、および蒸発器３１から構成されている。

【００４１】蒸発器３１中の冷媒は熱を吸収する。その
後、冷媒は低圧力コンプレッサＭにより凝縮器３２に導
かれ、凝縮器３２は通常装置の外部に面して設置され
る。凝縮器３２の機能は冷媒によって運ばれた熱を、ポ
ンプ３３により凝縮器３２に供給された水分を蒸発させ
るために利用するものである。これは凝縮器３２は空気
中の潜熱の変化を、凝縮器３２中の水分を蒸発させて冷
媒から熱を吸収させるために利用することを意味してい
る。このことにより冷媒の凝縮が効率的に行なえる。

【００４２】本発明の循環システムにおける高圧力状態
にある冷媒の動作圧力は、およそ１２〜１３kgf/cm²で
ある。このように本発明に係る循環システムの冷媒を制
御するためには低圧縮率のコンプレッサでよい。本発明
に係るコンプレッサＭの圧縮率は２前後であればよく、
従来装置に係るコンプレッサよりも低い圧縮率のコンプ
レッサでよい。このように本発明に係る空調装置はコン
プレッサへの供給電力を低減させることができ、また運
転中の騒音を低減することができる。

【００４３】ポンプ３３はノズル３４から水分を噴霧さ
せるため圧力をかけるために利用され、水分は霧状の細
かい水滴となって噴霧される。霧状の細かい水滴は波状
の放熱フィン３２１状に撒かれ、その表面に付着する。
放熱フィン３２１の表面が完全に水の膜で覆われている
場合、水分は徐々に凝縮器コイル４２とその凝縮器コイ
ル４２の間に設けられている吸湿性物質４１の上に流れ
て行き、凝縮器コイル４２から熱を吸収するために必要
な水分を供給する。

【００４４】上記に説明したように、本発明は少なくと
も、省エネルギー性、低騒音性、空気循環の換気性の点
で従来のものと比べて優位性を持っている。

【００４５】本発明に係る空調装置は、冷房／暖房分離
タイプにも用いることが可能である。熱交換用の冷媒と
しては従来からの冷媒、例えばフレオンなどが利用でき
る。実際に、本発明に係る空調装置の分離タイプのもの
を台湾エレクトリックリサーチ＆テスティングセンタに
持ち込んで性能を確認したところ、テストレポート（本
願明細書には添付せず）によれば、本発明に係る空調装
置の性能は、ＥＥＲは約４．２３５、冷房能力は約３６
６５kcal/h、消費電力は８６６Ｗとなっている。もし従
来型の分離タイプの空調装置において同等の冷房能力を
出す場合には、ＥＥＲは最高約２．４、消費電力約１５
２７Ｗが必要である。このように従来型の空調装置との
比較において、本発明の空調装置は電力を４３．５％節
約できる。このテストレポートは本発明に係る空調装置
の高い熱効率性能を十分に証明するものである。

【００４６】さらに言えば、上記テスト結果は本発明が
冷媒として従来型の冷媒を利用して達成されたものであ
って、より熱伝導性の高い新規物質を利用した場合はさ
らに良い熱効率性能が得られる。

【００４７】図８はモリエ線図であり、従来の空調装置
の冷媒循環のモリエ線図（１´−２−３´−４´−１
´）と本発明の空調装置の冷媒循環のモリエ線図（１−
２−３−４−１）が示されている。このモリエ線図にお
いて横軸はエンタルピー（ｈ）を表わし、縦軸は圧力
（Ｐ）を表わしている。従来の空調装置および本発明の
空調装置の冷媒の循環はそれぞれ以下の４つのプロセス
に分けることができる。以下は本発明に係る循環に関す
る説明であるが、従来例に係る循環も同様である。

【００４８】（ａ）等圧変化プロセス（プロセス１−
２）このプロセスでは、冷媒が熱を吸収し、冷媒の圧力は低
圧力のまま維持され温度は（ＴＷ１）から（ＴＷ２）ま
でわずかに上昇する。

【００４９】（ｂ）疑似等エントロピー変化プロセス
（プロセス２−３）このプロセスでは、冷媒が凝縮され高圧力（Ｐ２）とな
り温度も（ＴＷ２）から（ＴＷ３）まで上昇する。

【００５０】（ｃ）等圧変化プロセス（プロセス３−
４）このプロセスでは、冷媒が放熱し、冷媒の圧力は高圧力
（Ｐ２）のまま維持され、温度は（ＴＷ３）から（ＴＷ
４）まで下降する。

【００５１】（ｄ）疑似等エンタルピー変化プロセス
（プロセス４−１）このプロセスでは、冷媒が膨脹して温度が（ＴＷ４）か
ら（ＴＷ１）まで下降する。

【００５２】図８から明らかに分かるように、本発明の
冷媒循環（１−２−３−４−１）と従来例の冷媒循環
（１´−２´−３´−４´−１´）との主要な差異は、
本発明の空調装置における高圧力値（Ｐ２）が従来例の
空調装置における高圧力値（Ｐ２´）よりも低いことで
ある。つまり本発明の空調装置は従来例の空調装置より
も高ＥＥＲを持っていることである。

【００５３】本発明の空調装置の高圧力値（Ｐ２）が従
来例の空調装置における高圧力値（Ｐ２´）よりも低い
理由は図９を参照して以下のように説明できる。図９は
湿度図表であって、本発明の空気循環（２−１−４−３
−２）と従来例の空気循環（２−１−４−３´−２）の
湿度図表が示されている。本発明の空調装置の湿度図表
において、状態２は外気の状態（温度ＴＡ２）を示して
いる。状態１は循環冷媒に冷やされた直後の空気の状態
（温度ＴＡ１）を表わしている。状態４は熱交換内部に
おける空気の状態（温度ＴＡ４）を表わしている。状態
３は冷媒により熱吸収された後の空気の状態（温度ＴＡ
３）を表わしている。

【００５４】図９により明らかなように、本発明の空調
装置と従来例の空調装置の空気循環の差異はプロセス４
−３と４−３´にある。つまり状態３と状態３´の両者
の図表上の位置の違いから分かるように、状態３´の乾
球温度が状態２よりも高い点にある。これはよく知られ
ているように、従来の空調装置の排気空気の温度が周辺
空気温度より高いことを意味している。

【００５５】本発明の空調装置の排気空気は状態３にあ
り、装置により吸熱される量は本発明の空調装置および
従来例の空調装置において同じであるにもかかわらず、
本発明の空調装置の排気空気の温度は周辺空気温度より
低い。本発明のこの特徴は凝縮器コイルと凝縮器コイル
に張り付けられた吸湿性材料への水分噴霧により達成さ
れる。本発明は水分の蒸発熱（潜熱）を利用して冷媒の
熱を吸収して空調装置排気空気の温度を下げ、かつ湿度
を高く保つ働きを有する。このように本発明の空調装置
の排気空気の温度は、図９における状態３と状態３´の
比較により明らかなように十分低いので、冷媒は空気に
対して低い温度で放熱できることとなり、凝縮後の冷媒
の温度も低く抑えることができる。それゆえ図８に見た
ように本発明の冷媒の高圧力値（Ｐ２）は従来の空調装
置の冷媒の高圧力値（Ｐ２´）よりも低く抑えることが
できる。図９における状態２、１、４、３と状態３´は
それぞれ図８の状態に対応している。ここで図８は冷媒
の状態を示し、図９は空気の状態を示している。なお、
冷媒と空気の循環方向は互いに逆になっている。

【００５６】高圧力状態が低く抑えられると、冷却効率
と能率が改善されることは広く知られている。本発明技
術のブレークスルーは凝縮器コイルの空気側に水を噴霧
し、その蒸発潜熱により冷媒の熱を吸収することにあ
る。本発明に係る凝縮器コイルの特別な仕組みにより、
冷媒は十分に空気と熱交換することができ、排気空気の
温度（ＴＡ３）と冷媒の温度（ＴＷ３）と冷媒凝縮後の
冷媒の高圧力値（Ｐ２）を低く抑えることができる。

【００５７】本願発明の空調装置は、上記の水噴霧装置
と凝縮器コイルの放熱の仕組みにより、従来技術では達
成できなかったＥＥＲが２.４から４.２またはそれ以上
の熱交換効率が達成できる。

【００５８】上記に開示した本発明の熱交換式空調装置
は一例であって、本実施形態で説明した装置部品の構
成、組み合わせ、調整、数値によって限定されるもので
はなく、請求の範囲に記載された発明の思想、範囲にお
いて解釈されるものである。

【００５９】

【発明の効果】前記したように本発明の熱交換式空調装
置によれば、空気が冷媒蒸発部および冷媒凝縮部を通過
する際に、前記空気の熱ネエルギーが前記空気と冷媒と
の間の熱交換に効率的に利用できるように前記熱交換部
の冷媒蒸発部と冷媒凝縮部が高い熱伝導率を持つことに
より、熱交換効率の高い空調装置を提供することができ
る。

【００６０】凝縮器コイルに噴霧した水の蒸発潜熱によ
り冷媒の熱を吸収でき、冷媒は十分に空気と熱交換する
ことができ、排気空気の温度と冷媒の温度と冷媒凝縮後
の冷媒の高圧力値を低く抑えることができる。

【００６１】また循環システムの中での冷媒の圧力が高
いときにおいて１２〜１３kgf/cm²であって、コンプレ
ッサの圧縮率が２前後と低いコンプレッサを用いること
により、騒音を低減し、低消費電力の空調装置を提供す
ることができる。

【００６２】さらに、空気が外部から取り込まれて装置
内を通過して外部に排出されるときに、前記冷媒と空気
との間の熱交換サイクルを行なう熱交換部を有すること
により、装置の運転サイクルにおいて常に新鮮な空気と
の換気ができる空調装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態における空調装置の構
成概略図

【図２】図１のＬ１−Ｌ１’線における断面図

【図３】図１のＬ２−Ｌ２’線における断面図

【図４】本発明の第２の実施形態における空調装置の構
成概略図

【図５】本発明に係る冷媒循環の概略図

【図６】本発明に係る凝縮器の概略図

【図７】図６における凝縮器のコイルの拡大断面図

【図８】本発明に係る空調装置と従来例の空調装置との
冷媒の循環システムを比較したモリエ線図

【図９】本発明に係る空調装置と従来例の空調装置との
冷媒の循環システムを比較した湿度図表

【符号の説明】

１，２，３，４導管５平型熱伝導板６フィルム７波型熱伝導板１０水滴収集部１１折り返し導管１２，１９送風ファン１３蒸発冷媒導管１６冷媒導管１７レギュレーティングバルブ１８，２６，３４ノズル２０断熱板２２水フィルタ２３ポンプ２４ソレノイド２８取り込み口３１蒸発器３２凝縮器３２１放熱フィン３６膨張バルブ４１吸湿性物質４２凝縮コイルＪ１冷媒蒸発部Ｊ２冷媒凝縮部Ｍコンプレッサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冷媒蒸発部とコンプレッサと冷媒凝縮部
と膨張バルブと前記冷媒凝縮部に噴霧する水分を供給す
るためのポンプとを備えた冷媒の循環システムを備えた
熱交換式空調装置であって、前記冷媒の循環システムの
循環サイクルにおいて冷媒蒸発部と冷媒凝縮部が冷媒と
空気との間の熱交換サイクルを行なう熱交換部を構成
し、空気を取り入れ前記空調装置内を通過させ装置外に
排出し、前記冷媒の循環サイクルが冷媒蒸発部における
継続的な熱吸収プロセスとコンプレッサにおける圧縮と
温度上昇プロセスと冷媒凝縮部における高圧力下での継
続的な放熱プロセスと膨張バルブにおける膨張と温度下
降プロセスとを含み、前記循環システムにおける空気の
循環サイクルが冷媒凝縮部における熱吸収プロセスと冷
媒蒸発部における放熱プロセスとを含み、前記冷媒蒸発
部および冷媒凝縮部を空気が通過する際に空気の熱エネ
ルギーを空気冷媒間の熱交換に効率的に利用できるよう
に熱交換部の冷媒蒸発部と冷媒凝縮部が高い熱伝導率を
持ち、前記循環システムが冷媒の圧力が高いときにおい
ても１２〜１３kgf/cm²であり、圧縮率が２前後で低騒
音かつ低消費電力で動作するコンプレッサを用いること
を特徴とした熱交換式空調装置。
【請求項２】請求項１に記載の熱交換式空調装置を備
えた冷暖房兼用型ルームエアコンディショナー、冷房用
ルームエアコンディショナー、暖房用ルームエアコンデ
ィショナー、またはセントラルエアコンディショニング
システム。
【請求項３】請求項１または２に記載の熱交換式空調
装置を利用した空気冷房機、空気暖房機、空気冷暖房
機。
【請求項４】冷媒凝縮部が、凝縮器コイルと、前記凝
縮器コイルの熱伝導率を高めるために設けられる保水力
と熱吸収力と表面積を増加するための凝縮器コイルの表
面にコーティングされた多孔質かつ保水力の高い材質か
らなるフィルムと、前記凝縮器コイルにより冷媒凝縮部
にある冷媒と凝縮部を通過する空気との間の温度差が小
さいときにおいても前記冷媒と空気間で効率的に熱交換
できるように冷媒凝縮部の熱交換効率が改善された凝縮
部とを備えた請求項１に記載の熱交換式空調装置。
【請求項５】請求項４に記載の熱交換式空調装置を備
えた冷蔵装置。
【請求項６】蒸発潜熱を利用して凝縮部コイルの冷媒
の熱を吸収するために水分を蒸発させる凝縮器コイル表
面への水分を噴射・噴霧・滴下するプロセスを備え、凝
縮器コイルを経て空調装置から排気される空気の乾球温
度（ＴＡ３）を周辺外気温度（ＴＡ２）および従来の空
調装置の排気空気の乾球温度（ＴＡ３´）より低くし、
凝縮器コイルを通過する冷媒の温度（ＴＷ３）を従来の
空調装置の凝縮器コイルを通過する冷媒の温度（ＴＷ３
´）より低くし、空調装置の凝縮器コイルを通過した冷
媒の凝縮温度を低くすることにより冷媒の凝縮状態の圧
力（Ｐ２）を低くし、ＥＥＲを向上させ、熱エネルギー
を効果的に利用した請求項１に記載の空調装置の熱交換
プロセス。