JPH11218369A - 冷媒加熱器、室外機ユニットおよび空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の冷媒加熱器では、内面に複数のフィン
を備える外筒をアルミニウムで一体成形するために外筒
ひとつ当りのアルミニウムの使用量が多く、製造コスト
が嵩むといった問題があった。 【解決手段】 燃焼ガスを発生させる燃焼部４０と、内
面に沿って燃焼ガスが流通される外筒５３と、外筒５３
の外面に添設された冷媒配管５２とを備え、空気調和機
における暖房運転時に室内熱交換器１１で液化されたの
ち冷媒配管５２に通された冷媒と燃焼部４０で発生させ
た燃焼ガスとの間で熱交換を行わせ、冷媒を加熱し気化
させる冷媒加熱器２６について、外筒５３の内面に長手
方向に沿って複数の溝５３ａを形成して凹凸を設け、さ
らに外筒５３の内部に燃焼ガスを旋回させるスパイラル
プレート５４ａを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、暖房運転時に、液
冷媒を加熱しガス冷媒として循環させる冷媒加熱式の空
気調和機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ヒートポンプを利用して暖房を行
う空気調和機の他に、冷媒加熱方式を採用した空気調和
機が開発されている。冷媒加熱式の空気調和機は、室内
熱交換器、圧縮機、室外熱交換器、膨張弁等に加え、暖
房運転時に室外熱交換器にかわって液冷媒を加熱して蒸
発気化させる冷媒加熱器を室外機ユニットに備えるもの
で、冷媒加熱器において灯油やプロパンガス等の燃料を
燃焼させて燃焼ガスを発生させ、さらにこの燃焼ガスで
液冷媒を加熱して気化させるようになっている。

【０００３】この冷媒加熱式の空気調和機には、ヒート
ポンプ式の空気調和機やファンヒータ等と比較して次の
ようなメリットがある。 (１)ヒートポンプ式の空気調和機では、特に寒冷地等で
屋外の気温が極端に低くなった場合に、室外熱交換器に
おける熱交換（液冷媒を屋外の空気で加熱して蒸発気化
させる）が十分に行われず、所望の暖房状態を実現でき
ない可能性がある。これに対し冷媒加熱式の空気調和機
では、液冷媒を冷媒加熱器によって強制的に加熱して気
化させるので、屋外の気温に左右されずに安定した暖房
運転を行って所望の暖房状態を実現することができる。 (２)ヒートポンプ式の空気調和機では、室外熱交換器に
霜が付着して熱交換が十分に行えなくなった場合に、暖
房運転を停止して一時的に冷房運転を行い、室外熱交換
器から放熱して霜を除去するいわゆるデフロスト動作が
数時間おきに行われるため、快適性が損われることがあ
る。これに対し冷媒加熱式の空気調和機では、デフロス
ト動作を行う必要がないので低温、多湿の状況下でも常
に安定した暖房運転を行って所望の暖房状態を実現する
ことができる。 (３)ファンヒータでは、燃焼ガスが室内に排気されるた
めに定期的に室内の換気を行う必要があり、暖房効率が
悪い。これに対し冷媒加熱式の空気調和機では、冷媒加
熱器が室外機ユニットに収納されており燃焼ガスは屋内
に排出されるので換気の頻度が少なくて済み、暖房効率
の向上が見込める。

【０００４】ここで冷媒加熱器について説明する。冷媒
加熱器には、屋外の空気を取り込んで後段の燃焼部に供
給する給気部と、給気部から供給された空気と燃料とを
混合して燃焼させ、高温の燃焼ガスを発生させる燃焼部
と、燃焼部において発生させた燃焼ガスにより液冷媒を
加熱する熱交換部とが設けられている。

【０００５】熱交換部を図１０に示す。熱交換部は、燃
焼ガスによって加熱される熱交換部本体１の周囲に、室
内熱交換器で液化された高温高圧の液冷媒を流通させ圧
縮機に向けて送出する冷媒配管２が添設されて構成され
ている。熱交換部本体１は、冷媒配管２が添設される有
底円筒状の外筒３と、外筒３の内面との間に十分な間隙
を設けた状態で外筒３の内部に配置された有底円筒状の
内筒４とを備えており、外筒３の開口端を燃焼部に対向
させ、外筒３の内部で内筒４の開口端を開放した状態に
配置されている。外筒３の内側には、受熱面積を広く確
保し燃焼ガスの熱を効果的に吸収するために、複数のフ
ィン３ａが長手方向に沿って設けられている。冷媒配管
２は、熱交換部本体１との接触面積をより大きく確保す
るために、外筒３の外面を長手方向に往復するように蛇
行した状態で添設されている。

【０００６】冷媒加熱器を作動させると、燃焼部で発生
した燃焼ガスは内筒４の内部に流入し、底面に当ってＵ
ターンし内筒４の開口端まで戻ったところで再びＵター
ンする。そして、外筒３と内筒４との間隙を外筒３の底
面に向けて流れる過程で冷媒配管２を流れる液冷媒との
間で熱交換を行って液冷媒を加熱し気化させ、自らは熱
を奪われたのち排気筒（図示せず）から屋外に排出され
るようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の冷媒
加熱器には、次のような問題点が指摘されている。 (１)内面に複数のフィンを備える外筒をアルミニウムで
一体成形するために外筒ひとつ当りのアルミニウムの使
用量が多く、量産を前提とした場合に製造コストが嵩
む。 (２)熱交換部における熱伝達率を向上させるには、燃焼
ガスと外筒の内面との接触を向上させることが有効であ
るが、外筒をアルミニウムで一体成形する場合、外筒の
内面の突起は長手方向にしか形成できず、燃焼ガスの流
れ方向と同じとなり、突起の方向と燃焼ガスの流れが平
行となるため、両者の接触を向上させることが困難であ
る。

【０００８】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、熱交換部におけるアルミニウムの使用量低減を
図って空気調和機の製造コスト削減を実現することに加
え、熱交換部における熱伝達率の向上を図って空気調和
機の暖房能力向上を実現することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明においては、上記
の課題を解決するために以下の構成を採用する。すなわ
ち、請求項１記載の冷媒加熱器は、屋外から取入れた空
気と燃料とを燃焼させ燃焼ガスを発生させる燃焼部と、
該燃焼部と連通状態に配設され内面に沿って燃焼ガスが
流通される円筒体と、該円筒体の外面に添設された冷媒
配管とを備え、空気調和機における暖房運転時に室内熱
交換器で液化された冷媒と燃焼部において発生させた燃
焼ガスとの間で熱交換を行わせて冷媒を加熱し気化させ
たうえで圧縮機に送出する冷媒加熱器であって、円筒体
の内面に長手方向に沿って複数の溝が形成されて凹凸が
設けられ、円筒体の内部には燃焼ガスを周方向に旋回さ
せるガス流旋回手段が設けられていることを特徴とする
ものである。

【００１０】この冷媒加熱器においては、燃焼ガスがガ
ス流旋回手段によって周方向に旋回する流れを与えら
れ、円筒体の内面に設けられた凹凸に側方から吹き付け
ることで流れを乱されて流速が下がるので、円筒体の内
面に燃焼ガスが常に吹き付けられる状態となり、外筒と
の接触が向上され、また、円筒体の内面に設けられた凹
凸の側面から燃焼ガスが吹き付けられるので、円筒体と
の接触が向上され、熱伝達率の向上が得られる。また、
円筒体の内面に複数の溝を形成することで凹凸が設けら
れているので、円筒体をアルミニウムで製作した場合、
従来のフィン付き外筒に比べてアルミニウムの使用量が
低減される。

【００１１】請求項２記載の冷媒加熱器は、前記ガス流
旋回手段が、円筒体の内側に長手方向に向けて螺旋状に
形成されたスパイラルプレートを備えることを特徴とす
るものである。

【００１２】この冷媒加熱器においては、燃焼ガスがス
パイラルプレートに沿って流れて螺旋状の流れを形成
し、円筒体の内面に沿って周方向に旋回するので、円筒
体の内面に常に吹き付けられる状態となり、円筒体との
接触が向上され、熱伝達率の向上が得られる。

【００１３】請求項３記載の室外機ユニットは、請求項
１または２記載の冷媒加熱器と、該冷媒加熱器において
気化された冷媒を吸入圧縮し室内熱交換器に送出する圧
縮機とを備えることを特徴とするものである。

【００１４】この室外機ユニットにおいては、小型化が
図られるとともに製造コストが削減された冷媒加熱器を
備えることで室外機ユニット自体のコンパクト化と製造
コストの削減とが可能となる。

【００１５】請求項４記載の室外機ユニットは、前記冷
媒加熱器または室外熱交換器のいずれかを選択的に作動
させ、室内熱交換器で液化された冷媒を加熱し気化させ
ることを特徴とするものである。

【００１６】この室外機ユニットにおいては、燃料切れ
等により冷媒加熱運転を停止せざるを得ない場合でも、
ヒートポンプ運転に切り換えて作動させることで暖房を
続行することが可能となる。

【００１７】請求項５記載の空気調和機は、請求項３ま
たは４記載の室外機ユニットと、暖房運転時に該室外器
ユニットから送出された冷媒を凝縮液化させることで室
内の空気を暖める室内熱交換器を有する室内機ユニット
とを備えることを特徴とするものである。

【００１８】この空気調和機においては、コンパクト化
が図られるとともに製造コストが削減された室外機ユニ
ットを備えることで空気調和機自体の製造コストの削減
が可能となる。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明に係る冷媒加熱器、室外機
ユニットおよび空気調和機の第１の実施形態を図１ない
し図８に示して説明する。図１に示す空気調和機は室内
機ユニット１０と室外機ユニット２０とから構成されて
いる。室内機ユニット１０には、冷房運転時に低温低圧
の液冷媒を蒸発気化させて室内の空気から熱を奪い、暖
房運転時には高温高圧のガス冷媒を凝縮液化させて室内
の空気を暖める室内熱交換器１１が具備されている。

【００２０】室外機ユニット２０には、冷房運転時に高
温高圧のガス冷媒を凝縮液化させて屋外の空気に放熱す
る室外熱交換器２１と、室内熱交換器１１または室外熱
交換器２１のいずれかから吸入されるガス冷媒を圧縮し
て高温高圧のガス冷媒として吐出する圧縮機２２と、圧
縮機２２に流入するガス冷媒に含まれる液状成分を貯留
するアキュムレータ２３と、圧縮機２２において圧縮さ
れた高温高圧のガス冷媒を室内熱交換器１１または室外
熱交換器２１のいずれかに選択的に送出する四方弁２４
と、冷房運転時に室外熱交換器２１から送出される高温
高圧の液冷媒を減圧、膨張させて低温低圧の液冷媒とす
るキャピラリチューブ２５とに加え、暖房運転時に高温
高圧の液冷媒を加熱して高温高圧のガス冷媒とする冷媒
加熱器２６が具備されている。

【００２１】冷媒加熱器２６は、暖房運転時、室外機ユ
ニット２０に併設された燃料タンク２７から定油面器２
８を介して電磁ポンプ２９の作動により供給される灯油
やプロパンガス等の燃料を燃焼させて高温の燃焼ガスを
発生させ、この燃焼ガスで室内熱交換器１１において液
化された高温高圧の液冷媒を加熱して高温高圧のガス冷
媒とするものである。

【００２２】冷媒加熱器２６には、図２に示すように、
屋外の空気を取り込んで後段の燃焼部に供給する給気部
３０と、給気部３０から供給された空気と灯油やプロパ
ンガス等の燃料とを混合して燃焼させる燃焼部４０と、
燃焼部４０において発生させた燃焼ガスにより液冷媒を
加熱する熱交換部５０とが設けられている。

【００２３】給気部３０は、円筒状の円筒状のケーシン
グ３１の内部に、ひとつないし複数のファン３２とこれ
らファン３２を回転駆動させる駆動モータ３３とが収納
されて構成されている。ケーシング３１の側面には屋外
の空気を取り込む空気取入口３４が設けられている。フ
ァン３２の回転によってケーシング３１の内側に取り込
まれた空気は駆動モータ３３の側面に沿って流れ、ケー
シング３１に設けられた連通口３５から燃焼部４０に供
給されるようになっている。

【００２４】燃焼部４０は、駆動モータ３３に近接する
ケーシング３１の一端面に固定された円筒状のケーシン
グ４１に有底円筒状の燃焼筒４２が収納されて構成され
ている。ケーシング４１には、図３に示すように、燃焼
筒４２の周囲を旋回し、後述する空気流入孔４２ａに対
して鈍角をなす一方の側面から流入する空気の流れを形
成するフィン４１ａが連通口３５に隣接して設けられて
いる。

【００２５】燃焼筒４２の側壁には、給気部３０から供
給される空気の一部（以下、一次空気とする）を燃焼筒
４２の内部に流入させる空気流入孔４２ａが、断面円形
の燃焼筒４２の側壁に対し接線方向と平行に開通されて
いる。空気流入孔４２ａの開口部４２ｂは、燃焼筒４２
の外壁面側において広く、内部に向かって曲面をなしな
がら漸次収縮されるラウンド形状をなしている。

【００２６】空気流入孔４２ａには、燃焼筒４２の内部
に向けて燃料を噴射する燃料供給ノズル４３が挿入され
ている。燃料供給ノズル４３は前述した電磁ポンプ２９
に接続されており、空気流入孔４２ａの配設方向と平行
かつ空気流入孔４２ａの内面との間に間隙を設けた状態
に配置されている。

【００２７】さらに、燃焼筒４２の側壁には、燃焼筒４
２の内部に空気を流入させる補助空気流入孔４２ｃが複
数設けられている。これら補助空気流入孔４２ｃは、燃
焼筒４２の内壁面のうち燃料供給ノズル４３から噴射さ
れた燃料が衝突する部分に、燃焼筒４２の側壁に沿って
周方向に離間して設けられており、しかもそれぞれが燃
焼筒４２の側壁に対する接線と平行な方向に設けられて
いる。

【００２８】給気部３０から供給された空気は、空気流
入孔４２ａと燃料供給ノズル４３との間に設けられた間
隙および補助空気流入孔４２ｃを通って燃焼筒４２の内
部に流入し、空気流入孔４２ａから流入した空気は燃焼
筒４２の内壁面に沿って一方向に流れてスワール流を形
成し、各補助空気流入孔４２ｃを通って流入した空気は
スワール流と合流して流れの勢いを強めるようになって
いる。

【００２９】また、燃焼筒４２の側壁には、燃焼筒４２
の内部に供給された燃料を加熱して蒸発気化させるヒー
タ４４が、後述する気化室Ｓ1を取り巻くようにして埋
め込まれている。燃料供給ノズル４３はヒータ４４と同
一断面内に配置され、燃料供給ノズル４３の噴射方向前
方に正対する位置にヒータ４４が埋め込まれた状態とな
っている。

【００３０】燃焼筒４２の内側底面中央には、円柱状の
突起部４５が立設されている。この突起部４５の中心に
は、給気部３０から供給される残りの空気（以下、二次
空気とする）を後述する燃焼室Ｓ2に向けて流通させる
空気流路４５ａが、燃焼筒４２の軸線方向に向けて開設
されている。空気流路４５ａの内面には、燃焼筒４２の
外側底面に位置する開口部４５ｂにおいて狭く、突起部
４５の先端に向かって漸次拡大されるテーパ面４５ｃが
設けられている。給気部３０から供給された二次空気
は、空気流路４５ａを通って燃焼室Ｓ2に流入するよう
になっている。

【００３１】燃焼筒４２の内部には、内部底面との間で
気化室Ｓ1を形成する気化室隔壁４６が、燃焼筒４２の
底面に対して水平に設置されている。気化室隔壁４６は
燃焼筒４２内部の空間に合わせて円形とされ、その中央
には突起部４５の側面との間に間隙を設けた状態に形成
された筒状部４６ａが設けられており、突起部４５の側
面と筒状部４６ａとの間に設けられた間隙は、予混合気
を気化室Ｓ1から燃焼室Ｓ2に流入させる流路をなしてい
る。燃焼筒４２の内部に流入した一次空気は、気化室Ｓ
1において燃料と混合されて予混合気となり、突起部４
５に沿って流れて筒状部４６ａとの間隙を通って気化室
Ｓ1から流出するようになっている。

【００３２】さらに、燃焼筒４２の内部は、予混合気を
噴出して燃焼させる複数の炎孔４７ａが穿設されたバー
ナ隔壁４７により、気化室Ｓ1と燃焼室Ｓ2とに分割され
ている。炎孔４７ａは燃焼筒４２の周方向に沿って等間
隔に離間して配列されている。 気化室Ｓ1から流出し
た予混合気は、凹所４７ｂの内面に沿って外方に拡散す
るように流れて各炎孔４７ａから噴出するようになって
いる。

【００３３】燃焼室Ｓ2には、炎孔４７ａから噴出され
る予混合気に点火する点火プラグ４９が配設されてい
る。燃焼室Ｓ2に噴出した予混合気は点火プラグ４９に
より点火され、二次空気とともに燃焼して高温の燃焼ガ
スとなって熱交換部５０に流入するようになっている。

【００３４】熱交換部５０は、ケーシング４１ｂの燃焼
ガス流出方向側の開放端に固定された熱交換部本体５１
の周囲に、室内熱交換器１１で液化された高温高圧の液
冷媒を流通させ圧縮機２２に向けて送出する冷媒配管５
２が、屈曲された状態で添設されて構成されている。

【００３５】熱交換部本体５１は、図４に示すように、
冷媒配管５２が添設される有底円筒状の外筒（円筒体）
５３と、外筒５３の内面との間に十分な間隙を設けた状
態で外筒５３の内部に配置された有底円筒状の内筒５４
とを備えており、外筒５３の開口端を燃焼部４０に対向
させ、外筒５３の内部で内筒５４の開口端を開放した状
態に配置されている。外筒５３の内面には、長手方向に
沿って複数の溝５３ａが形成されている。溝５３ａは外
筒５３の内面に全周にわたって形成され、これによって
外筒５３の内面に凹凸が設けられた状態となっている。
内筒５４の外側面には、長手方向に向けて螺旋状に形成
されたスパイラルプレート（ガス流旋回手段）５４ａが
付設されている。

【００３６】冷媒配管５２は、熱交換部本体５１との接
触面積をより大きく確保するため、外筒５３の外面を周
方向に往復するように蛇行した状態で添設されている。
また、外筒５３の周囲に添設された冷媒配管５２には筒
状の遮熱板５５が被され、外筒５３の底面には熱交換部
本体５１の内部を流通した燃焼ガスを屋外に向けて排出
する排気筒５６が連結されている。なお、冷媒配管５２
は周方向だけでなく長手方向に往復するように蛇行した
状態であってもよい。

【００３７】熱交換部５０に流入した燃焼ガスは、内筒
５４の内部に流入し底面に当ってＵターンし、内筒５４
の開口端まで戻ったところで再びＵターンして流れの遅
い乱流状態となる。そして、外筒５３と内筒５４との間
をスパイラルプレート５４ａに沿って旋回しながら外筒
５３の底面に向けて流れ、冷媒配管５２を流れる液冷媒
との間で熱交換を行う。この過程で燃焼ガスの温度は１
２００〜１３００℃から２００℃程度にまで低下し、最
終的に排気筒５６から屋外に排出されるようになってい
る。

【００３８】上記のように構成された空気調和機では、
冷房運転時において、四方弁２４は圧縮機２２と室外熱
交換器２１、室内熱交換器１１とアキュムレータ２３、
がそれぞれ接続された状態となっている。この状態か
ら、圧縮機２２から吐出された高温高圧のガス冷媒は室
外熱交換器２１に送られる。

【００３９】高温高圧のガス冷媒は室外熱交換器２１で
凝縮液化され、屋外の空気に放熱して高温高圧の液冷媒
となる。さらにこの高温高圧の液冷媒はキャピラリチュ
ーブ２５を通過する過程で減圧されて低温低圧の液冷媒
となり、逆止弁６０を経て室内機ユニット１０に送られ
る。

【００４０】室内機ユニット１０に送られた低温低圧の
液冷媒は室内熱交換器１１で蒸発気化され、室内の空気
から熱を奪って冷却したのち、低温低圧のガス冷媒とな
り、室外機ユニット２０に送られる。

【００４１】室外機ユニット２０に送られた低温低圧の
ガス冷媒は四方弁２４および逆止弁６１を経てアキュム
レータ２３に流入し、液状成分が分離されたのち圧縮機
２２に吸入される。圧縮機２２に吸入されたガス冷媒は
圧縮機２２の作動により圧縮され、高温高圧のガス冷媒
となって再び室外熱交換器２１に送られる。

【００４２】一方、暖房運転時においては、四方弁２４
は圧縮機２２と室内熱交換器１１、室外熱交換器２１と
アキュムレータ２３、がそれぞれ接続された状態となっ
ている。この状態から、圧縮機２２から吐出された高温
高圧のガス冷媒は室内機ユニット１０の室内熱交換器１
１に送られる。

【００４３】高温高圧のガス媒体は室内熱交換器１１で
凝縮液化され、室内の空気に放熱して暖めたのち、高温
高圧の液冷媒となって室外機ユニット２０に送られる。
室外機ユニット２０に送られた高温高圧の液冷媒は、逆
止弁６０により室外熱交換器２１への流入を阻止される
が、電磁弁６２が開放されて冷媒加熱器２６に設けられ
た冷媒配管５２に流入する。

【００４４】冷媒配管５２に流入した液冷媒は、燃焼ガ
スの熱により加熱された外筒５３との間で熱交換を行っ
て気化され、高温高圧のガス冷媒となってアキュムレー
タ２３に流入し、液状成分が分離されたのち圧縮機２２
に吸入される。圧縮機２２に吸入されたガス冷媒は圧縮
機２２の作動により圧縮され、さらに高温高圧のガス冷
媒となって再び室内熱交換器１１に送られる。

【００４５】暖房運転時の冷媒加熱器では、燃焼ガスが
スパイラルプレート５４ａに沿って流れて螺旋状の流れ
を形成し、外筒５３の内面に沿って旋回する流れを与え
られた燃焼ガスが、円筒体の内面に形成された凹凸に側
方から吹き付けることで流れを乱されて流速が下がるの
で、燃焼ガスが外筒５３の内部に長時間留まるようにな
り、熱交換部５０において熱伝達率の向上が図られる。
これにより、空気調和機の暖房能力を向上させることが
できるだけでなく、少ない燃料消費量で従来と同等の暖
房能力を発揮することができる。

【００４６】また、上記のように構成された冷媒加熱器
によれば、外筒５３の内面に複数の溝５３ａを形成する
ことで凹凸が設けられているので、従来のフィン付き外
筒に比べてアルミニウムの使用量が低減されており、外
筒５３を製作するのに必要なアルミニウムの使用量低減
を図って空気調和機の製造コストを削減することができ
る。

【００４７】なお、ガス流旋回手段としては、スパイラ
ルプレート５４ａの他にも次のような構成を有するもの
を採用可能である。図５に示す冷媒加熱器には、ガス流
旋回手段として、内筒５４の開口端の周囲にスワールラ
イナ５７が設けられている。スワールライナ５７は固定
式ファンともいうべきもので、内筒５４の開口端から半
径方向外方に向けて流出する燃焼ガスの流れを、複数設
けられた整流板によって内筒５４の側面に沿う周方向に
変換して旋回させ、外筒５３の内面に沿って流れるスワ
ール流を発生させるようになっている。

【００４８】また、図６に示す冷媒加熱器では、複数の
内筒構成部品５８が組み合わされて構成された内筒５４
の周囲につば状に張り出す複数の仕切壁５８ａが階層的
に設けられ、各仕切壁５８ａには複数の開口５８ｂが周
方向に離間して設けられている。開口５８ｂは仕切壁５
８ａの一部を切開して外筒５３の底面側に折り込んだも
ので、折り込まれた舌片５８ｃは仕切壁５８ａに沿って
流れる燃焼ガスをせき止めて下方の階層に流す役目を果
たしている。

【００４９】内筒構成部品５８は、図７に示すように内
筒５４を輪切りにした形状を有する筒状部５８ｄの一方
の端面から仕切壁５８ａが外方に張り出して構成されて
いる。これら内筒構成部品５８は、開口５８ｂの位置を
各階層ごとにオフセットした状態で、筒状部５８ｄの他
方の端面を隣り合う内筒構成部品５８の一方の端面側に
挿入して連結することによって内筒５４が形成され、内
筒５４の周囲に複数の仕切壁５８ａが階層的に配置され
ている。

【００５０】内筒５４の開口端から半径方向外方に向け
て流出する燃焼ガスは、図８に示すように開口５８ｂか
ら仕切壁５８ａ間に設けられる流路に侵入し、内筒５４
の周方向に進みつつ段階的に外筒５３の底面側に向けて
流れるようになっている。

【００５１】次に、本発明に係る冷媒加熱器、室外機ユ
ニットおよび空気調和機の第２の実施形態を図９に示し
て説明する。なお、前記第１の実施形態において既に説
明した構成要素には同一符号を付して説明を省略する。
図９に示す空気調和機は、暖房を行う際に、冷媒加熱器
２６を作動させて行う冷媒加熱運転または従来のヒート
ポンプ運転のいずれかを選択的に行うことが可能ないわ
ゆる冷媒加熱式-ヒートポンプ式併用型の空気調和機で
ある。

【００５２】この空気調和機には、室外機ユニット２０
に、暖房運転時に室内熱交換器１１から送出される高温
高圧の液冷媒を減圧、膨張させて低温低圧の液冷媒とす
るキャピラリチューブ７０と、冷房運転時に閉塞されて
室外熱交換器２１から送出される高温高圧の液冷媒の流
通を阻止し、暖房運転時には開放されて高温高圧の液冷
媒をキャピラリチューブ７０に向けて流通させる電磁弁
７１とが具備されている。

【００５３】上記のように構成された空気調和機では、
冷房運転時において電磁弁７１が閉塞されるため、第１
の実施形態に示した空気調和機と同様の冷房サイクルが
実現される。

【００５４】一方、暖房運転時においては、例えば燃料
タンク２７内の燃料がすべて消費されてしまった場合、
電磁弁６２が閉塞されるとともに電磁弁７１が開放さ
れ、冷媒加熱運転が停止されてヒートポンプ運転が開始
される。すなわち、圧縮機２２から吐出された高温高圧
のガス冷媒は室内機ユニット１０の室内熱交換器１１に
送られる。

【００５５】高温高圧のガス冷媒は室内熱交換器１１で
凝縮液化され、室内の空気に放熱して暖めたのち、高温
高圧の液冷媒となって室外機ユニット２０に送られる。
室外機ユニット２０に送られた高温高圧の液冷媒は、逆
止弁６０により室外熱交換器２１への流入を阻止され、
閉塞された電磁弁６２により冷媒加熱器２６への流入を
阻止されるが、電磁弁７１が開放されてキャピラリチュ
ーブ７０を通過する過程で減圧され、低温低圧の液冷媒
となって室外熱交換器２１に送られる。

【００５６】低温低圧の液冷媒は室外熱交換器２１で蒸
発気化され、屋外の空気から熱を奪って低温低圧のガス
冷媒となり、四方弁２４および逆止弁６１を経てアキュ
ムレータ２３に流入し、液状成分が分離されたのち圧縮
機２２に吸入される。圧縮機２２に吸入されたガス冷媒
は圧縮されて高温高圧のガス冷媒となり、再び室内熱交
換器１１に送られる。なお、冷媒加熱運転とヒートポン
プ運転との切り換えは燃料切れを検知して自動的に行わ
せるだけでなく、必要に応じて人為的に行うことも可能
である。

【００５７】上記のように構成された空気調和機によれ
ば、冷媒加熱運転中に燃料切れとなっても、ヒートポン
プ運転に切り換えて作動させることで暖房を続行するこ
とができる。また、燃料切れではなくても、必要に応じ
て冷媒加熱運転とヒートポンプ運転とを切り換えること
で運転コストを削減することができる。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る冷媒
加熱器によれば、円筒体の内面に長手方向に沿って複数
の溝を形成して凹凸を設け、円筒体の内部にはガス流旋
回手段を設けることにより、燃焼ガスがガス流旋回手段
によって周方向に旋回する流れを与えられ、円筒体の内
面に燃焼ガスが常に吹き付けられる状態となり、円筒体
との接触が向上され、また、円筒体の内面に設けられた
凹凸の側面から燃焼ガスが吹き付けられるので、円筒体
との接触が向上され、熱伝達率の向上が得られる。した
がって、空気調和機の暖房能力を向上させることができ
るだけでなく、少ない燃料消費量で従来と同等の暖房能
力を発揮することができる。また、外筒５３を製作する
のに必要なアルミニウムの使用量低減を図って空気調和
機の製造コストを削減することができる。また、円筒体
の内面に複数の溝を形成して凹凸を設けることで、円筒
体をアルミニウムで製作した場合に、従来のフィン付き
外筒に比べてアルミニウムの使用量が低減されるので、
量産を前提とした空気調和機の製造コストを削減するこ
とができる。

【００５９】ガス流旋回手段として、円筒体の内側に長
手方向に向けて螺旋状に形成されたスパイラルプレート
を備えることにより、円筒体の内部を流通する燃焼ガス
に周方向に旋回する流れを与えることができ、これによ
って円筒体の内面に設けられた凹凸に側方から吹き付け
て乱流状態を作り出し、熱交換部における熱伝達率の向
上を図ることができる。

【００６０】本発明に係る室外機ユニットによれば、冷
媒加熱器の小型化ならびに製造コスト削減を実現するこ
とで、この冷媒加熱器を備える室外機ユニット自体のコ
ンパクト化を図るとともに製造コストを削減することが
できる。

【００６１】また、本発明に係る室外機ユニットによれ
ば、前記冷媒加熱器または室外熱交換器のいずれかを選
択的に作動させ、室内熱交換器で液化された冷媒を加熱
し気化させることにより、燃料切れ等により冷媒加熱運
転を停止せざるを得ない場合でも、ヒートポンプ運転に
切り換えて作動させることで暖房を続行することができ
る。さらに、燃料切れではなくても必要に応じて冷媒加
熱運転とヒートポンプ運転とを切り換えることで空気調
和機の運転コストを削減することができる。

【００６２】本発明に係る空気調和機によれば、室外機
ユニットのコンパクト化ならびに製造コスト削減を実現
することで、この室外機ユニットを備える空気調和機自
体の製造コストを削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る冷媒加熱器、室外機ユニットお
よび空気調和機の第１の実施形態を示す概略構成図であ
る。

【図２】 冷媒加熱器の側断面図である。

【図３】 図２に示す冷媒加熱器のうち、特に燃焼部を
示す側断面図である。

【図４】 図２に示す冷媒加熱器のうち、特に熱交換部
を示す斜視図である。

【図５】 ガス流旋回手段として内筒の周囲にスワール
ライナが設けられた熱交換部を示す側断面図である。

【図６】 ガス流旋回手段として内筒の周囲に複数の仕
切壁が階層的に設けられた熱交換部を示す断面斜視図で
ある。

【図７】 図６に示す熱交換部のうち、複数の内筒構成
部品からなる内筒を示す分解斜視図である。

【図８】 内筒の周囲に設けられた複数の仕切壁間を流
れる燃焼ガスの流れ方向を示す内筒の展開図である。

【図９】 本発明に係る冷媒加熱器、室外機ユニットお
よび空気調和機の第２の実施形態を示す概略構成図であ
る。

【図１０】 従来の冷媒加熱式の空気調和機に具備され
る冷媒加熱器のうち、熱交換部を示す斜視図である。

【符号の説明】

１０ 室内機ユニット １１ 室内熱交換器 ２０ 室外機ユニット ２１ 室外熱交換器 ２６ 冷媒加熱器 ３０ 給気部 ４０ 燃焼部 ５０ 熱交換部 ５１ 熱交換部本体 ５２ 冷媒配管 ５３ 外筒（円筒体） ５３ａ 溝 ５４ 内筒 ５４ａ スパイラルプレート

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 屋外から取入れた空気と燃料とを燃焼さ
   せ燃焼ガスを発生させる燃焼部と、該燃焼部と連通状態
   に配設され内面に沿って燃焼ガスが流通される円筒体
   と、該円筒体の外面に添設された冷媒配管とを備え、空
   気調和機における暖房運転時に室内熱交換器で液化され
   た冷媒と燃焼部で発生させた燃焼ガスとの間で熱交換を
   行わせて冷媒を加熱し気化させたうえで圧縮機に送出す
   る冷媒加熱器であって、 前記円筒体の内面に長手方向に沿って複数の溝が形成さ
   れて凹凸が設けられ、円筒体の内部には燃焼ガスを周方
   向に旋回させるガス流旋回手段が設けられていることを
   特徴とする冷媒加熱器。
2. 【請求項２】 前記ガス流旋回手段は、前記円筒体の内
   側に長手方向に向けて螺旋状に形成されたスパイラルプ
   レートを備えることを特徴とする請求項１記載の冷媒加
   熱器。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の冷媒加熱器と、
   該冷媒加熱器において気化された冷媒を吸入圧縮し室内
   熱交換器に送出する圧縮機とを備えることを特徴とする
   室外機ユニット。
4. 【請求項４】 前記冷媒加熱器または室外熱交換器のい
   ずれかを選択的に作動させ、室内熱交換器で液化された
   冷媒を加熱し気化させることを特徴とする請求項３記載
   の室外機ユニット。
5. 【請求項５】 請求項３または４記載の室外機ユニット
   と、暖房運転時に該室外器ユニットから送出された冷媒
   を凝縮液化させることで室内の空気を暖める室内熱交換
   器を有する室内機ユニットとを備えることを特徴とする
   空気調和機。