JPWO2017073096A1 - 空気調和機の室外機および室内機 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の実施の形態1に係る空気調和機の室外機100aの斜視図であり、図2は、本発明の実施の形態1に係る熱交換器10aおよびその周辺の側面模式図であり、図3は、図2のA−A断面図であり、図4は、図2のA−A断面図の別の一例を示す図であり、図5は、図2のB−B断面図である。なお、図1中の矢印は風の流れを示しており、図2中の矢印は暖房運転時における冷媒の流れ、または、風の流れを示している。
空気調和機の室外機100aはトップフロー型であり、室内機(図示せず)との間で冷媒を循環させることにより冷凍サイクルを構成する。なお、この室外機100aは、例えばビル用マルチの室外機などに用いられ、ビルの屋上などに設置される。
一方、下部熱交換器12のディストリビュータ34は、第一配管40から分岐した第二分岐管42と接続されている。また、下部熱交換器12の下部ヘッダー35は、第二配管50から分岐した第二分岐管52と接続されている。
なお、本実施の形態1では、図2に示すように上部熱交換器11と下部熱交換器12との間に隙間が存在するが、実際には上部熱交換器11のフィン表面の水滴を排水するために、図16に示すように上部熱交換器11と下部熱交換器12とを密着させてもよい。また、図17に示すようにフィンは上部熱交換器11と下部熱交換器12との間に切れ目が無く、一体のフィンを共有していてもよい。
暖房運転時、気液二相冷媒は、第一配管40を通過し、第一分岐管41と、第二分岐管42とに分流される。第二分岐管42に流れた気液二相冷媒は、ディストリビュータ34へ流れ、そこで均質化された後、キャピラリーチューブ33を通って下部熱交換器本体30に流入する。下部熱交換器本体30に流入した気液二相冷媒は、そこで吸込口2から吸い込まれた外気と熱交換することでガス化し、下部ヘッダー35へ流出する。
図6に示すディストリビュータ34は、ディストリ主管部61と、ディストリ膨張部62と、ディストリ分流部材63と、を備えており、ディストリ主管部61には面積急縮小部64が設けられている。また、ディストリビュータ34には、キャピラリーチューブ33の一端が接続されている。
暖房運転時における下部熱交換器本体30の上流側に接続されている分配器は、図6に示すディストリビュータ34であるが、図7に示すヘッダー70としてもよい。
図7に示すヘッダー70は、ヘッダー70内に流入した気液二相冷媒を、重力方向に並設された複数の伝熱管である円管32に分配する構造のものである。そして、気液二相冷媒は、ヘッダー70内を鉛直上向きに上昇流で流れ、複数の円管32にヘッダー70内の流れに対して垂直の角度で分流される。
本実施の形態1に係る熱交換器10aは、トップフロー型の室外機100aに搭載されているため、ファン5は熱交換器10aの上方に配置されており、ファン5によって風が熱交換器10aの隙間を通過し、それによって空気と熱交換する。そして、ファン5が上部熱交換器11の上方に配置されているため、室外機100aを流れる風量分布は、図8に示すようにファン5から近い熱交換器10aの上側の方が下側よりも多くなる。つまり、下側に配置された下部熱交換器12よりも上側に配置された上部熱交換器11の方が、風の流れが多くなる。そのため、上部熱交換器11および下部熱交換器12の前面面積を同じとした場合、上部熱交換器11の方が下部熱交換器12よりも、室外機100aの熱交換性能に対する寄与率が高くなる。
なお、本実施の形態1では、図2に示すように円管32にディストリビュータ34、扁平管22にヘッダーを接続しているが、あくまでも一例であり、例えば、図18に示すように円管32と扁平管22のいずれにも同じ分配器を取り付けてもよく、あるいは扁平管22にディストリビュータ34、円管32にヘッダーを接続してもよい。
以下、本発明の実施の形態2について説明するが、実施の形態1と重複するものについては(一部の)説明を省略し、実施の形態1と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
図9は、本発明の実施の形態2に係る熱交換器10bおよびその周辺の側面模式図である。なお、図9中の矢印は暖房運転時における冷媒の流れ、または、風の流れを示している。
本実施の形態2に係る空気調和機の室外機100bは、熱交換器10bの上流側に気液分離器80を備えている。気液分離器80は、冷媒の乾き度を調整するために用いられ、気液二相冷媒が流れる第三配管82、気液分離器80で分離されたガス冷媒が流れる第四配管83、および、気液分離器80で分離された液冷媒が流れる第一配管40と接続されている。第四配管83は、バイパス流量弁85と接続されており、バイパス流量弁85は、第五配管84と接続されており、第五配管84は、第二配管50と接続されている。また、第二配管50は、圧縮機81と接続されている。
なお、気液分離器80は、本発明の「乾き度調整装置」に相当するが、あくまで乾き度を調整する装置の一例であり、これに限定されるものではない。その他の乾き度調整装置としては、図15に示すような内部熱交換器110、または他の低温熱源などと熱交換する熱交換器を用いてもよい。
暖房運転時、気液二相冷媒は、第三配管82を通過し、気液分離器80に流入する。気液分離器80に流入した気液二相冷媒は、そこでガス冷媒と液冷媒とに分離される。気液分離器80で分離されたガス冷媒は、第四配管83、バイパス流量弁85、第五配管84、および、第二配管50を通過し、圧縮機81に流入する。一方、気液分離器80で分離された液冷媒は、第一配管40を通過し、第一分岐管41と、第二分岐管42とに分流される。
なお、気液分離器80の配置は、図9に示す位置に限定されず、図10に示すように第一分岐管41中に気液分離器80を配置してもよいし、図11に示すように、第二分岐管42中に気液分離器80を配置してもよい。また、気液分離器80を複数配置すると、第一分岐管41と第二分岐管42とに流れる冷媒流量の制御幅が広がるため、なおよい。
以下、本発明の実施の形態3について説明するが、実施の形態1と重複するものについては(一部の)説明を省略し、実施の形態1と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
図12は、本発明の実施の形態3に係る熱交換器10cおよびその周辺の側面模式図である。なお、図12中の矢印は冷房運転時における冷媒の流れ、または、風の流れを示している。
本実施の形態3に係る熱交換器10cは、扁平管22および円管32の少なくとも2種類の伝熱管が中間ヘッダー26を介して直列に接続されている。
熱交換器10cは、ファン5の下方に配置されており、上部熱交換器本体20と、下部熱交換器本体30と、ヘッダー25と、中間ヘッダー26と、ディストリビュータ34と、キャピラリーチューブ33と、を備えている。
上部熱交換器本体20の複数の扁平管22の一端は、ヘッダー25と接続されており、下部熱交換器本体30の複数の円管32の一端は、キャピラリーチューブ33を介してディストリビュータ34と接続されている。また、上部熱交換器本体20の複数の扁平管22の他端および下部熱交換器本体30の複数の円管32の他端は、中間ヘッダー26と接続されている。なお、冷房運転時における上部熱交換器本体20の上流側に接続されている分配器は、ヘッダー25であり、冷房運転時における下部熱交換器本体30の上流側に接続されている分配器は、ディストリビュータ34である。
冷房運転時、高温高圧のガス冷媒が第一配管91を通過し、ヘッダー25へ流れ、そこで各扁平管22に分配され、各扁平管22から上部熱交換器本体20に流入する。上部熱交換器本体20に流入したガス冷媒は、そこで吸込口2から吸い込まれた外気と熱交換して熱を放熱することで気液二相状態となり、中間ヘッダー26へ流れる。中間ヘッダー26で気液二相冷媒は下部熱交換器本体30の円管32へと流入し、そこでさらに周囲の空気と熱交換し、液単相となる。
以下、本発明の実施の形態4について説明するが、実施の形態1と重複するものについては(一部の)説明を省略し、実施の形態1と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
図13は、本発明の実施の形態4に係る空気調和機の室外機100dの斜視図であり、図14は、本発明の実施の形態4に係る熱交換器10dの側面模式図である。なお、図14中の矢印は風の流れを示している。
空気調和機の室外機100dはサイドフロー型であり、室内機(図示せず)との間で冷媒を循環させることにより冷凍サイクルを構成する。なお、この室外機100dは、例えばビル用マルチの室外機などに用いられ、ビルの屋上などに設置される。
以下、本発明の実施の形態5について説明するが、実施の形態1と重複するものについては(一部の)説明を省略し、実施の形態1と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
図19は、本発明の実施の形態5に係る熱交換器10eおよびその周辺の側面模式図である。なお、図19中の矢印は暖房運転時の冷媒の流れ、または風の流れを示している。
以下、本発明の実施の形態6について説明するが、実施の形態1と重複するものについては(一部の)説明を省略し、実施の形態1と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
図20は、本発明の実施の形態6に係る熱交換器10fおよびその周辺の側面模式図である。なお、図20中の矢印は暖房運転時の冷媒の流れ、または風の流れを示している。
このように、ヘッダーを上下に分割しないことで、配管を減らすことができ、または、複数のヘッダーを取り付ける必要が無く、コストパフォーマンスを向上させることができる。
以下、本発明の実施の形態7について説明するが、実施の形態1と重複するものについては(一部の)説明を省略し、実施の形態1と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
図21は、本発明の実施の形態7に係る熱交換器10gおよびその周辺の側面模式図である。なお、図21中の矢印は暖房運転時の冷媒の流れ、または風の流れを示している。
以下、本発明の実施の形態8について説明するが、実施の形態1と重複するものについては(一部の)説明を省略し、実施の形態1と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
図22は、本発明の実施の形態8に係る熱交換器10hおよびその周辺の側面模式図である。なお、図22中の矢印は暖房運転時の冷媒の流れ、または風の流れを示している。
以下、本発明の実施の形態9について説明する。
図23は、本発明の実施の形態9に係るターボファン250を搭載した空気調和機の室内機100eを示す第一の模式図であり、図24は、本発明の実施の形態9に係るターボファン250を搭載した空気調和機の室内機100eを示す第二の模式図である。なお、図23および図24中の矢印は風の流れを表している。
また、本実施の形態9に係る室内機100eの構成は、室外機にも適用できる。
Claims (18)
- 吸込口および吹出口を有し、外郭を構成するケーシングと、
前記ケーシング内に設けられ、前記吸込口から外気を吸い込み、前記吹出口から外気を排出するファンと、
前記ケーシング内に設けられ、前記ファンが吸い込んだ外気と冷媒とを熱交換する熱交換器と、を備え、
前記熱交換器は、
間隔を空けて並設された複数のフィンと、該フィンを並設方向に貫通し、内部を前記冷媒が流れる複数の扁平管と、で構成される第一熱交換器本体と、
間隔を空けて並設された複数のフィンと、該フィンを並設方向に貫通し、内部を前記冷媒が流れる複数の円管と、で構成される第二熱交換器本体と、を備え、
前記第一熱交換器本体は前記第二熱交換器本体よりも前記ファンの近くに配置されている
空気調和機の室外機。 - 暖房運転時における前記第一熱交換器本体の上流側に、ヘッダーが接続されており、
暖房運転時における前記第二熱交換器本体の上流側に、キャピラリーチューブを介してディストリビュータが接続されている
請求項1に記載の空気調和機の室外機。 - 暖房運転時における前記熱交換器の上流側に、前記冷媒の乾き度を調整する乾き度調整装置が設けられている
請求項1または2に記載の空気調和機の室外機。 - 前記第一熱交換器本体と前記第二熱交換器本体とは正面視して上下方向に配置されており、前記第一熱交換器本体は前記第二熱交換器本体よりも上方に配置されており、前記第一熱交換器本体と前記第二熱交換器本体とは中間ヘッダーで直列に接続されている
請求項1〜3のいずれか一項に記載の空気調和機の室外機。 - 前記吹出口を前記ケーシングの上面に有する
トップフロー型である
請求項4に記載の空気調和機の室外機。 - 前記第一熱交換器本体と前記第二熱交換器本体とは正面視して前後方向に配置されている
請求項1〜3のいずれか一項に記載の空気調和機の室外機。 - 前記吹出口を前記ケーシングの側面に有する
サイドフロー型である
請求項6に記載の空気調和機の室外機。 - 前記第一熱交換器本体および前記第二熱交換器本体の少なくともいずれか一方に、暖房運転時に前記第一熱交換器本体および前記第二熱交換器本体に流れる冷媒流量を調整する機構を有する
請求項1〜6のいずれか一項に記載の空気調和機の室外機。 - 暖房運転時における前記第一熱交換器本体および前記第二熱交換器本体の上流側、および、下流側の少なくともいずれか一方に、前記第一熱交換器本体と前記第二熱交換器本体とにまたがって一つの分配器が接続されている
請求項1〜8のいずれか一項に記載の空気調和機の室外機。 - 前記第一熱交換器本体と前記第二熱交換器本体との間に防食シートが挿入されている
請求項1〜9のいずれか一項に記載の空気調和機の室外機。 - 前記第一熱交換器本体と前記第二熱交換器本体とは同じ材質で構成されている
請求項1〜10のいずれか一項に記載の空気調和機の室外機。 - 前記第一熱交換器本体および前記第二熱交換器本体の少なくともいずれか一方の伝熱管が鉛直向きに配置されている
請求項1〜6、8〜11のいずれか一項に記載の空気調和機の室外機。 - 吸込口および吹出口を有し、外郭を構成するケーシングと、
前記ケーシング内に設けられ、前記吸込口から外気を吸い込み、前記吹出口から外気を排出するターボファンと、
前記ケーシング内に設けられ、前記ターボファンが吸い込んだ外気と冷媒とを熱交換する熱交換器と、を備え、
前記熱交換器は、
間隔を空けて並設された複数のフィンと、該フィンを並設方向に貫通し、内部を前記冷媒が流れる複数の扁平管と、で構成される第一熱交換器本体と、
間隔を空けて並設された複数のフィンと、該フィンを並設方向に貫通し、内部を前記冷媒が流れる複数の円管と、で構成される第二熱交換器本体と、を備え、
前記第一熱交換器本体は前記第二熱交換器本体よりも前記ターボファンの先端の近くに配置されている
空気調和機の室外機。 - 前記第一熱交換器本体と前記第二熱交換器本体とは直列に接続されている
請求項13に記載の空気調和機の室外機。 - 前記第一熱交換器本体と前記第二熱交換器本体とは並列に接続されている
請求項13に記載の空気調和機の室外機。 - 吸込口および吹出口を有し、外郭を構成するケーシングと、
前記ケーシング内に設けられ、前記吸込口から外気を吸い込み、前記吹出口から外気を排出するターボファンと、
前記ケーシング内に設けられ、前記ターボファンが吸い込んだ外気と冷媒とを熱交換する熱交換器と、を備え、
前記熱交換器は、
間隔を空けて並設された複数のフィンと、該フィンを並設方向に貫通し、内部を前記冷媒が流れる複数の扁平管と、で構成される第一熱交換器本体と、
間隔を空けて並設された複数のフィンと、該フィンを並設方向に貫通し、内部を前記冷媒が流れる複数の円管と、で構成される第二熱交換器本体と、を備え、
前記第一熱交換器本体は前記第二熱交換器本体よりも前記ターボファンの先端の近くに配置されている
空気調和機の室内機。 - 前記第一熱交換器本体と前記第二熱交換器本体とは直列に接続されている
請求項16に記載の空気調和機の室内機。 - 前記第一熱交換器本体と前記第二熱交換器本体とは並列に接続されている
請求項16に記載の空気調和機の室内機。
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