JPS63231123A - 空気調和機の熱交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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１例え
ば天井埋込みカセッ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ット形
空気調和機の吹出しユニットの略示縦断面図、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
るファンモータ、３は、送風装置に係るファン、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は皿、６ａ、６ｂは、ファ
ン３を囲むように配設された熱交換器である。

すなわち、天井埋込みカセット形空気調和機の吹出しユ
ニットは、ユニット中央部にファン３を儲え、ファン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６　ａ　Ｈ６ｂを配設し、これらの熱交換器
６ａ、６ｂの下部に水受は皿５を設け、この水受は皿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、例足ば、実開昭６１−１
３２２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によって冷媒通路（伝熱管）
が分流し、出口配管１２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っていた。

同様に、第５図ないし第９図で示す従来の吹出しユニッ
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９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、６
ｂ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、６ｂ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
接続するガスへラダーで、このガスヘッダー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へラダーで、こ
の液ヘツダー〇は、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。

１ｏ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
されるペンドパイプを示す。

冷媒通路は、ガスヘッダー８から第７図に示すＰａ、Ｐ
ｂ、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ィンプレートを貫通するクロスフ
ィンチューブ式熱交換器を形成するものである。

ガスヘッダー８から熱交換器６ａに流入した冷媒ガスは
、流通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
となって液ヘツダー９へ流出する。より詳しくいえば、
冷媒は、熱交換器６ａ、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流
通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っている。

しかし、複数の熱交換器部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
なかった。

［発明が解決しようとする問題点コ 上記従来技術において、複数の熱交換器部々の熱交換通
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
示すに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った。

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、ガスヘッダー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６ａ、６ｂから合流管１
４ａ、１４ｂを介して１（シヘッダ−９へ液冷媒が流出
するようになっている。

この場合は、複数の熱交換器６ａ、Ｇｂ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
った。

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って形成されるクロスフ
ィンチュ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。

［作用コ 上記技術手段による働きを１本発明を開発した考え方に
従って説明する。

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。、と過冷却液冷媒域での熱交換量ＱＬとを
比較すると、 Ｑ、、：　ＱＬ弁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、チ曵：　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。と気液二相冷媒域の熱交換量Ｑ５が一つの冷
媒通路の全熱交換量に占める割合は。

Ｑ５：Ｑｏ＝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って、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って、複数
の空気吹出口の吹出室′Ａ、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１本発明の一実施例に係る天井埋込みカセット
形空気調和機の吹出しユニットの平面図、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
符号をもって示し、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、吹出しユニッ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
フィンチューブ式熱交換器であり、従来技術同様、ファ
ン３を囲むように配設されている。

７ａ、７ｂは、熱交換器６−４．６−２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
ッダー８から、第２図に示す冷媒通路１１−１．１１−
２．１１−３．１１−４．’　１１−５のように複数に
枝分れして、クロスフィンチューブ式熱交換器の伝熱管
１１となっている。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１１−１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、ガスヘッダー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っ
たのち、連絡管７ｂを通過して熱交換器６−１へ戻り、
この液冷媒は液ヘッダ−９から冷凍サイクルの冷ｐｊｋ
配管へ流れる。

これによって熱交換器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に、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、　′Ｍ１．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、例えば吹出しユニット
を室内天井の中心部に据付けても、室内は吹出しユニッ
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、ｌ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
埋込みカセット形空気調和機の吹出しユニットを対象に
して説明したが１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。

［発明の効果コ 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ット
形空気調和機の吹出しユニットの平面図、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ット形空気調
和機の吹出しユニットの略示縦断面図、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・・・ファン、６−１．６−２・・・熱交換器、７ａ
。 ７ｂ・・・連絡管、８・・ガスへラダー、９・・液へラ
ダー、１１・・・伝熱管、１１−１．１１−２．１１−
３、　ｌ　１−４．１１−５・・・冷媒通路、１２・・
・ベントパイプ。

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
   冷媒通路によって形成されるクロスフィンチューブ式熱
   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。