(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機から吐出されたガス冷媒を分流器を介して凝縮器の夫々の熱交換パイプへ流し、これら熱交換パイプで凝縮された冷媒を集合管でまとめた後、膨張弁にて減圧して蒸発器へ導びく冷凍装置において、これら熱交換パイプは前記凝縮器内においてほぼ同一形状に蛇行しておりかつこれら熱交換パイプは上下に段積み状態に配置すると共に、前記集合管につながる上段側の熱交換パイプには前記膨張弁の開度を制御するためのセンサを設けたことを特徴とする冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、熱交換器の熱交換パイプ（例えばＵ字管）にセンサを取り付けるようにした冷凍装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱交換器のＵ字管にセンサを設けるようにした空気調和機（冷凍装置）を示したものとして、実公平５−１９７２５号公報がある。
この公報で示された空気調和機は、熱交換器の側方のＵ字管に筒状のセンサホルダを取り付け、そのホルダ内にセンサを挿入するというものである。
【０００３】
このようにして、センサを熱交換器に取り付けて、このセンサで熱交換器の温度を検知して、空気調和機内を流れる冷媒の量を制御している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、上下に段積み状態に熱交換パイプを配置した熱交換器を凝縮器として用いるようにすると共に、前述のセンサを下段側の熱交換パイプへ取り付けた場合は次のような不具合が生じることがわかった。
すなわち、熱交換パイプの出口側には集合管が備えられるものの、この集合管の管路抵抗並びに重力等によって下段側の熱交換パイプ内の冷媒圧力は、上段側の熱交換パイプ内の冷媒圧力よりも低くなる。
【０００５】
従って、この熱交換器内で凝縮した液冷媒は上段側の熱交換パイプよりも下段側の熱交換パイプに溜まりやすくなる。このように凝縮液冷媒が溜まりやすい下段側の熱交換パイプにセンサを設けたのでは、熱交換器のガス冷媒の温度を正確に検出することはできない。言い換えれば、液冷媒の温度変化はガス冷媒の温度変化よりも少ないため、このセンサの検出値に基づいた膨張弁の開度制御では、開度の大きさの幅を十分にとることができなかった。
【０００６】
しかも、液冷媒がこの熱交換器に溜まり込むと、この溜まり込んだ部分における熱交換率は、ガス冷媒が溜まり込んでいる部分の熱交換率よりも極端に劣るため、この熱交換器の能力低下は否めなかった。
本発明は、上下複数段に段積み状態に熱交換パイプを配置した熱交換器を凝縮器として用いるようにした場合に、この熱交換器内への液冷媒の貯溜を少なくすると共に、この熱交換器の熱交換効率の低下を少なく抑えることを目的としたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明は、圧縮機から吐出されたガス冷媒を分流器を介して凝縮器の夫々の熱交換パイプへ流し、これら熱交換パイプで凝縮された冷媒を集合管でまとめた後、膨張弁にて減圧して蒸発器へ導びく冷凍装置において、これら熱交換パイプは前記凝縮器内においてほぼ同一形状に蛇行しておりかつこれら熱交換パイプは上下に段積み状態に配置すると共に、前記集合管につながる上段側の熱交換パイプには前記膨張弁の開度を制御するためのセンサを設け、このセンサで検出された値に基づいて膨張弁の開度を制御するようにしたものである。
【０００８】
【作用】
このセンサで検出される冷媒はガス状であるため、冷媒の温度変化をすばやく検知して膨張弁の開度を制御する。この制御によって液冷媒は凝縮器に溜まりにくくなる。
【０００９】
【実施例】
図１において、１は天井裏に設置されるビルトイン型空気調和機（冷凍装置）の室内ユニットで、図２で示す室外ユニット２と冷媒管３を介してつながれている。
この室内ユニット１には送風機４と、この送風機の風下側に位置する室内熱交換器５と、分流器６と、集合管７と電動式の膨張弁８と、ドレンパン９とが内蔵されている。１０は吐出口で、ダクト（図示せず）を取り付けるための筒状のフランジ部材１１が備えられている。１２は吸込口である。１３は天井面１４に沿って配置されるパネルで、吸込口１２とつながる吸込グリル１５が設けられている。
【００１０】
前記室内熱交換器５、分流器６、集合管７等の冷媒配管関係については後述する。
そして、送風機４の運転によって、室内空気は実線矢印のように流れ、室内熱交換器５で調温（冷却、加温）された後、吐出口１０から吐出され、図示しないダクトを介して室内へ導びかれるようになっている。
【００１１】
図２において、室外ユニット２には、圧縮機２０と、四方弁２１と、室外熱交換器２２と、分流器２３と、集合管２４と、アキュムレータ２５とが収納されている。
そして、冷房時は四方弁２１を実線状態に設定することによって、圧縮機２２から吐出された冷媒は実線矢印のように流れる。そして、室外熱交換器２２が凝縮器として、室内熱交換器５が蒸発器として夫々作用し、この室内熱交換器５の作用によって室内は冷房される。
【００１２】
一方、暖房時は四方弁２１を破線状態に設定することによって、圧縮機２０から吐出された冷媒は破線矢印のように流れる。そして、室内熱交換器５が凝縮器として、室外熱交換器２２が蒸発器として夫々作用し、この室内熱交換器５の作用によって室内は暖房される。
ここで、一般的に日本国内における空気調和機は、日本の風土から冷房能力よりも暖房能力の方が大きく設定されている。このように設定するためには暖房時の室外熱交換器２２の蒸発能力すなわち熱のくみ上げ量を大きくする必要から、室外熱交換器２２の方が室内熱交換器５よりも大きくしている。
【００１３】
具体的には室外熱交換器２２の熱交換パイプの内径を９．５２ｍｍとし、室内熱交換器５の熱交換器パイプの内径を７ｍｍとすると共に、全体的に室外熱交換器２２の方が室内熱交換器５よりも大きく設定されている。
言い換えれば、室内熱交換器５の方が室外熱交換器２２よりも小さいため、暖房時にこの室内熱交換器５においてはなるべく凝縮液冷媒が溜まり込まないようにして、ガス冷媒が多くなることが必要となる。これは、凝縮液冷媒が多くなると、この液冷媒が溜った部分は、ガス冷媒の溜っている部分よりも熱交換能力が低下するためである。
【００１４】
ここで本発明の特徴は、凝縮器として作用している室内熱交換器５に、多量の凝縮液冷媒が溜まらないよう膨張弁８の開度を制御することによって、この室内熱交換器５での凝縮能力を最大限に発揮させることである。
図３において、３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ，３０ｆは内径が７ｍｍ（前述）の熱交換パイプで、上下６段に段積み状態に配置されている。そして、これら６本の熱交換パイプ３０ａ〜３０ｆの入口側（暖房時）には分流器６が、出口側（暖房時）には集合管７がつながれている。３１は電動式の膨張弁８を制御するための制御器である。３２は２段（上段）側の熱交換パイプ３０ｂに取り付けられた温度センサで、このセンサで熱交換パイプ３０ｂ内を流れている冷媒の温度を検出して、その値を制御器３１へ送り、制御器３１はこの値に基づいて開度を設定し、電動式の膨張弁８へ伝えるものである。
【００１５】
夫々の熱交換パイプ３０ａ〜３０ｆ内の圧力状態を考えると次のとおりである。すなわち、６段（下段）側の熱交換パイプ３０ｆは１段もしくは２段（上段）側の熱交換パイプ３０ａ，３０ｂよりも集合管７の出口３３に近いため、この６段（下段）側の熱交換パイプ３０ｆ内の圧力Ｆが低く、１段もしくは２段（上段）側の熱交換パイプ３０ａ，３０ｂ内の圧力Ａ，Ｂが高くなる。これは、集合管７内の管路抵抗や重力並びに冷媒の流れ方向によるためである。
【００１６】
従って分流器６で分配されて各熱交換パイプ３０ａ〜３０ｆ内に流入したガス状の冷媒は、これら熱交換パイプ３０ａ〜３０ｆ内で凝縮して液化するものの上段側の熱交換パイプ３０ａ，３０ｂ内においては冷媒の圧力Ａ，Ｂが下段側の熱交換器パイプ３０ｆ内の冷媒圧力Ｆよりも高いため、この上段側の熱交換パイプ３０ａ，３０ｂ内の液冷媒はスムーズに集合管７に導びかれる。しかしながら下段側の熱交換パイプ３０ｆ内の液冷媒は上述したように圧力Ｆが低いためこのパイプ３０ｆ内に貯まりやすくなる。
【００１７】
このような状態において、本発明はセンサ３２を上段側の熱交換パイプ３０ｂに設けたので、確実にガス冷媒の温度を検出することができ、この検出に基づいて膨張弁８の開度を制御する。すなわち、ガス冷媒の温度が低下してきた場合には制御器３１を介して電動式の膨張弁８の開度を大きく（開きぎみ）することによって、室内熱交換器５に溜まり込んでいる冷媒を室外熱交換器２２へ強制的に流す。これによって、室内熱交換器（凝縮器）５内はガス冷媒のみとなり、凝縮器５の熱交換能力の上昇を図ることができる。
【００１８】
特にこのような制御を、この実施例のようなヒートポンプ式の空気調和機に用いた場合は、暖房時に凝縮器として作用される室内熱交換器５の熱交換能力を十分に発揮することができ、冷房能力よりも暖房能力が多く要求される日本の風土にマッチしたものとすることができる。
尚、本発明は、上記のヒートポンプ式空気調和機に限定されるものではなく通常の冷凍装置にも適応できることは言うまでもない。
【００１９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明は、圧縮機から吐出されたガス冷媒を分流器を介して凝縮器の夫々の熱交換パイプへ流し、これら熱交換パイプで凝縮された冷媒を集合管でまとめた後、膨張弁にて減圧して蒸発器へ導びく冷凍装置において、これら熱交換パイプは前記凝縮器内においてほぼ同一形状に蛇行しておりかつこれら熱交換パイプは上下に段積み状態に配置すると共に、前記集合管につながる上段側の熱交換パイプには前記膨張弁の開度を制御するためのセンサを設け、このセンサで検出された値に基づいて膨張弁の開度を制御するようにしたので、この凝縮器において液冷媒が溜まりにくくなり、凝縮器の能力を十分に発揮することができる。又、これによって凝縮器の小型化を推進することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の空気調和機（冷凍装置）の内部構造を示す断面図である。
【図２】図１に示した空気調和機の冷媒回路図である。
【図３】図２に示した室内熱交換器の暖房時の冷媒の流れを示す説明図である。
【符号の説明】
５            凝縮器
６            分流器
８            膨張弁
２０        圧縮機
３０ａ〜３０ｆ    熱交換パイプ
３２        センサ
【図１】
0003619533.tif 000002
【図２】
0003619533.tif 000003
【図３】
0003619533.tif 000004