JPWO2015170431A1 - 空気調和装置 - Google Patents
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Abstract
Description
また、輻射型室内機の中に冷媒を通して、空調対象空間である室内の空気を冷却または加熱する空気調和も行われている。
他方、輻射型室内機を使用した輻射式空気調和は、立ち上がり時間が長い欠点はあるが、人体に対する快感度が高く、室内の空気温度が低くても暖房効果があり、熱損失が少ないという長所を有する。
したがって、対流式空気調和と輻射式空気調和を併せて使用すれば、それぞれの長所によって短所が打ち消されて、快適で理想的な空気調和が可能となる。
本発明は前記課題を解決するためになされたもので、対流型室内機と輻射型室内機を備えた空気調和装置において、冷媒中の潤滑油の分離を防止し、ひいては圧縮機の損傷を防止し、圧縮機の信頼性の低下を防止できる空気調和装置を提供することを第1の目的としている。
また第1の目的に加えて、輻射型室内機が大型化した場合でも、冷媒の流速が低下するのを防止する空気調和装置を提供することを第二の目的としている。
本発明は、少なくとも、圧縮機、室外熱交換器及び膨張弁を有する室外機と、対流型室内機及びこれらの機器類を接続する冷媒配管を有する空気調和機と、前記対流型室内機と前記室外機との間に配備され、同対流型室内機と同室外機との間を接続するための前記冷媒配管よりも内径が小さい冷媒管を有する輻射型室内機とを備える空気調和装置である。
(1)例えば、空気調和機の冷媒配管〔内径7.92φ(49.2mm2)〕中を流れる冷媒を、2系統の蛇行管で構成した輻射型室内機の冷媒管〔内径4.75φ(17.7mm2)〕で2系統に分岐する。蛇行管の直管部分は鉛直方向に配置する。
内径4.75φ(17.7mm2)の冷媒管の合計断面積(35.4mm2)は、冷媒配管の内径7.92φ(49.2mm2)と比べ約72%であり、冷媒配管よりも冷媒管の内径は小さく、したがって冷媒管内の冷媒の流速は速くなる。
内径7.92φ(49.2mm2)の冷媒管の合計断面積(98.4mm2)は、冷媒配管の内径11.1φ(96.7mm2)と比べ101.7%であり、冷媒の流速は略同じとなる。
なお、冷媒管の内径を空気調和装置が機能する設計の範囲内において小さくし、輻射型室内機を複数台設置すると、輻射型室内機全体として熱効率を高めることができる。
実験によれば、放熱部の膨出部分を互いに向かい合わせに配置した場合、輻射型室内機の上下方向の温度差は大きくなる。これは放熱部の膨出部分を向かい合わせることによって、空気を暖め、また、冷やすことが促進されるからと思われる。
また、放熱部の膨出部分を横一列方向に配置した場合は、輻射型室内機の輻射熱の放出能力に優れる。したがって、放熱部を折れ線状に配置することによって、必要な輻射放熱面を確保しながら室内空気の上下の対流も確保できるようである。
この除霜運転の回数が少なくなることによって、省エネルギーとなる。また、除霜運転の際の室内側の温度低下も防止できる。
その他の方法として、全ての冷媒を輻射型室内機を経由した冷媒回路構成とする以外に、一部の冷媒が、輻射型室内機を経由せずに、室外機と対流型室内機に流れる経路を確保すれば、輻射型室内機による、冷媒の圧力損失を防止して、コンプレッサーに負荷を与える事無く、稼働させることもできる。
対流型室内機と輻射型室内機を備えた空気調和装置において、輻射型室内機の冷媒管の内径を、空気調和機の冷媒配管よりも小さくしたので、冷媒管を流れる冷媒の流速の低下を防止し、輻射型室内機の冷媒管に生じる油だまり現象を防止できる。
また、輻射型室内機が、冷媒管を流れる冷媒の流れを複数に分岐する分岐部と、該分岐部によって分岐された冷媒を集める集結部と、を備えるものは、輻射型室内機が大型化した場合でも、冷媒管を複数に分岐することによって冷媒管中の冷媒の流速が低下するのを防止することができる。
対流型室内機2及び輻射型室内機10は、空気調和対象域を有する部屋等に設置され、その空気調和対象域に冷房または暖房する機能を有している。
前記機器類は、冷媒配管7により接続されて、空気調和装置100の冷凍サイクル(冷媒回路)の一部を構成している。
空気調和装置100の冷凍サイクルには、輻射型室内機10が配備されている。
輻射型室内機10は、発熱体11と、発熱体11を固定し支持するフレーム12を備える。フレーム12は、左右両側に、鉛直方向に並行に立設された縦フレーム12a、12bを備える。フレーム12の材料は、例えば、木、合成樹脂やアルミニウム等の金属を採用することができる。
本実施の形態では、フレーム12は、輻射熱を反射する反射材又は断熱材となる背面板を備えているが、背面板がない構造とすることもできる。
発熱体11は、長手方向を鉛直方向に配置し、横方向に複数本が並行に配置された直管112と、隣接する直管112の上端間と下端間を接続する接続管114を有し、全体形状を蛇行状に配置して形成した冷媒管110を有する。冷媒管110のうち図3に示すように直管112は、放熱面積拡大部材111で囲繞されて、発熱体11は構成されている。
冷媒管110は、アルミニウムや銅等の金属製のほか、必要に応じて他の素材を使用することもできる。
一方、冷房時の冷媒の流れは、図9,10に示すように、暖房時とは逆の流れ(矢印の向きが逆)となる。
このように設定したのは、特に暖房時において、発熱体11の中を流れる冷媒が中央側から外方側に流れる場合(即ち、冷媒が分岐部113方向から入って集結部115方向へ出る流れ)の方が、放熱の効率が良いためである。
一方、冷媒の入口が発熱体11の中央側であると、縦フレーム12a,12bのような放熱を遮るものがないため、放熱の効率が最良となる。
内径7.92φ(49.2mm2)の冷媒配管は、内径4.75φ(17.7mm2)の冷媒管2系統に分岐している。これによって、分岐部113と集結部115との間の発熱体11内における冷媒の流速は、冷媒配管7における流速よりも速く、二相冷媒中の潤滑油の分離が防止できる。
また、直管112と放熱面積拡大部材111間との圧接接触は、放熱面積拡大部材111が、直管112を中心として回動することができる程度の強さである。これによって放熱面積拡大部材111の放熱面の方向を変えることができる。なお、回動しないようにすることもできる。
図1,2を参照して空気調和装置100の各種運転時の冷媒の流れについて説明する。
空気調和装置100が冷房運転を実行する場合、圧縮機3からの吐出冷媒が室外側熱交換器4に流入するように四方弁8が切り替えられ、圧縮機3が駆動される。
以上の冷媒サイクルを繰り返して冷房運転を行う。
空気調和装置100が暖房運転を実行する場合、圧縮機3からの吐出冷媒が室内側熱交換器6に流入するように四方弁3が切り替えられ、圧縮機3が駆動される。圧縮機3に吸入された冷媒は、圧縮機3で高圧・高温のガス状態となって吐出され、四方弁8を介して輻射型室内機10に流入する。
以上の冷媒サイクルを繰り返して暖房運転を行う。
また、第1、第2などの言葉は、等級や重要度を意味するものではなく、一つの要素を他の要素から区別するために使用したものである。
対流型室内機2及び輻射型室内機10は、空気調和対象域を有する部屋等に設置され、その空気調和対象域に冷房または暖房する機能を有している。
内径7.92φ(49.2mm2)の冷媒配管は、内径4.75φ(17.7mm2)の冷媒管2系統に分岐している。これによって、分岐部113と集結部115との間の発熱体11内における冷媒の流速は、冷媒配管7における流速よりも速く、二相冷媒中の潤滑油の分離が防止できる。
以上の冷媒サイクルを繰り返して冷房運転を行う。
空気調和装置100が暖房運転を実行する場合、圧縮機3からの吐出冷媒が室内側熱交換器6に流入するように四方弁8が切り替えられ、圧縮機3が駆動される。圧縮機3に吸入された冷媒は、圧縮機3で高圧・高温のガス状態となって吐出され、四方弁8を介して輻射型室内機10に流入する。
Claims (4)
- 少なくとも、圧縮機、室外熱交換器及び膨張弁を有する室外機と、対流型室内機及びこれらの機器類を接続する冷媒配管を有する空気調和機と、
前記対流型室内機と前記室外機との間に配備され、同対流型室内機と同室外機との間を接続するための前記冷媒配管よりも内径が小さい冷媒管を有する輻射型室内機とを備える
空気調和装置。 - 前記輻射型室内機は、冷媒管を流れる冷媒の流れを複数に分岐する分岐部と、該分岐部によって分岐された冷媒を集める集結部とを備える
請求項1記載の空気調和装置。 - 前記輻射型室内機の冷媒管は、鉛直方向に並設されている複数の直管と、
隣接する前記直管の上端間と下端間とを接続する接続管とを備えて、蛇行状に形成されている
請求項1または2記載の空気調和装置。 - 前記複数の直管は、対向壁の外面が外方に向けて膨出する楕円形状の放熱部で覆われており、該放熱部は、隣接する放熱部の端部が連続しない折れ線状に配置されている
請求項3記載の空気調和装置。
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