(57)【要約】【目的】複数の熱交換部材で構成した熱交換器を備える空気調和機において、簡単な構成で熱交換効率を高めることのできる配管構造に関する。【構成】圧縮機１と第一熱交換器２とキャピラリー３と第二熱交換器４とを冷媒配管５で接続し、冷媒を循環させる冷凍サイクルを構成する。第二熱交換器４は並列した上下二組の熱交換部材４ａ・４ｂで構成し、第二熱交換器４に接続する冷媒配管５はＵ字形に形成した接続管６を介して分岐管７の下側に取付け、分岐管７の上側には夫々の熱交換部材４ａ・４ｂと連結する熱交換接続管７ａ・７ｂを設け、上部の熱交換部材４ｂに接続した熱交換接続管７ｂは、下部の熱交換部材４ａに接続した熱交換接続管７ａよりも接続管６の入口側に配置した。Ｕ字型の接続管６を流れる冷媒は接続管６の入口側から離れた熱交換接続管７ａに流れ込みやすくなり、熱交換効率の良い上部熱交換部材４ａに多くの冷媒を流すことができる。【選択図】          図１
2005042935.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒ガスを圧縮して高温高圧の状態にする圧縮機１と、高温高圧の冷媒ガスを放熱させて液状の冷媒にする第一熱交換器２と、高圧の液状冷媒の圧力を下げるためのキャピラリー３を介して冷媒をガス化させる第二熱交換器４とを設け、前記圧縮機１と第一熱交換器２とキャピラリー３と第二熱交換器４とを接続して冷媒を循環させる冷媒配管５を設けると共に、
前記第二熱交換器４は並列した上下二組の熱交換部材４ａ・４ｂで構成し、該第二熱交換器４に接続する冷媒配管５は接続管６を介して分岐管７を取付け、該分岐管７の一側には夫々の熱交換部材４ａ・４ｂと連結する熱交換接続管７ａ・７ｂを設けた熱交換器において、
前記熱交換部材４ａ・４ｂと連結する熱交換接続管７ａ・７ｂは分岐管７の上側に配置し、分岐管７の下側に配置する前記接続管６はＵ字形に形成し、下部に配置した熱交換部材４ｂに接続した熱交換接続管７ｂと分岐管７との取付け位置は、上部に配置した熱交換部材４ａに接続した熱交換接続管７ａと分岐管７との取付け位置よりもＵ字形の接続管６の入口側に配置したことを特徴とする空気調和機の熱交換器への配管構造。
【請求項２】
前記分岐管７から上方に向けて取付けた二つの熱交換接続管７ａ・７ｂは熱交換部材４ａ・４ｂに向けて折り曲げられており、上部の熱交換部材４ａに接続する熱交換接続管７ａの曲げ位置は、下部の熱交換部材４ｂに接続する熱交換接続管７ｂの曲げ位置よりも分岐管７に接近させたことを特徴とする請求項１に記載した空気調和機の熱交換器への配管構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は家庭用空気調和機の熱交換器への配管構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気調和機は、室内機と、室外機と、これらを接続して冷媒を循環させる冷媒配管とから構成される。暖房運転時に、室外機に備え付けられた圧縮機を運転すると、高温高圧のガス状態になった冷媒は冷媒配管を介して室内機の第一熱交換器に送られ、この第一熱交換器内を流れる冷媒と、第一熱交換器を通過する室内空気とが熱交換することによって冷媒はガスから液状態となり、室内空気は凝縮熱が加わり温風となって室内に吹出す。
【０００３】
一方、前記冷媒配管を介して室内機から液状の冷媒が室外機に戻され、この冷媒はキャピラリーを通して圧力が下げられた状態で室外機の第二熱交換器に送られる。該第二熱交換器内では低圧で液状態の冷媒が第二熱交換器を通過する室外空気の熱を奪って蒸発してガス化し、この冷媒は再び圧縮機に送り込まれて冷媒の循環が行われる。
【０００４】
最近の第二熱交換器は効率よく冷媒をガス化するために、複数の熱交換部材で構成されており、この熱交換部材は並列かつ上下に並べられている。キャピラリーで圧力を下げられた冷媒は冷媒配管を通って接続管を経て分岐管に送られ、更に、この分岐管によって二組の熱交換接続管に分流して夫々の熱交換部材に送られている。
【０００５】
一般に熱交換器の能力を十分に引き出すためには、熱交換器全体で熱交換させる必要があり、複数の熱交換部材から成る時は、夫々の熱交換部材で行なわれる熱交換のスピードを揃えなければならない。この為、複数の熱交換部材は出口付近でほぼ同時に熱交換が終わることが望ましく、熱交換部材を通過する風があたりやすく熱交換量が多い熱交換部材と、熱交換量の少ない熱交換部材とをバランス良く組み合わせる必要がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように熱交換器を複数の熱交換部材に分ける時には、熱交換器内の熱交換器パイプ内を流れる冷媒の流れかたを決める配管の形状を複雑なものとするだけでは対応できず、熱交換器パイプの途中から他方の熱交換器パイプへの冷媒を送る連絡管を必要とする時もあり、熱交換器の組立作業時において誤作業による各種配管の組付ミスが増える問題点がある。更に、熱交換器の組立作業は簡単に且つ短時間で正確に組み付ける必要があるが、各種の配管を複雑に組み合わせる為には、作業時間が長くなってしまう問題点がある。
【０００７】
この発明は熱交換器を複数の熱交換部材に分けた時でも、組立ライン上の作業で確実に且つ誰でも簡単に配管接続作業が行えるように考えられたものであり、熱交換部材の途中から他方の熱交換部材への冷媒を送る連絡管を複雑に組み合わせなくても、熱交換部材に冷媒を供給する最初の熱交換接続管の形状を特定して冷媒の流量を調整することによって、複数の熱交換部材の出口付近でほぼ同時に熱交換を終わらせることができることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は前記課題を解決するためのもので、冷媒ガスを圧縮して高温高圧の状態にする圧縮機１と、高温高圧の冷媒ガスを放熱させて液状の冷媒にする第一熱交換器２と、高圧の液状冷媒の圧力を下げるためのキャピラリー３を介して冷媒をガス化させる第二熱交換器４とを設け、前記圧縮機１と第一熱交換器２とキャピラリー３と第二熱交換器４とを接続して冷媒を循環させる冷媒配管５を設けると共に、前記第二熱交換器４は並列した上下二組の熱交換部材４ａ・４ｂで構成し、該第二熱交換器４に接続する冷媒配管５は接続管６を介して分岐管７を取付け、該分岐管７の一側には夫々の熱交換部材４ａ・４ｂと連結する熱交換接続管７ａ・７ｂを設けた熱交換器において、前記熱交換部材４ａ・４ｂと連結する熱交換接続管７ａ・７ｂは分岐管７の上側に配置し、分岐管７の下側に配置する前記接続管６はＵ字形に形成し、下部に配置した熱交換部材４ｂに接続した熱交換接続管７ｂと分岐管７との取付け位置は、上部に配置した熱交換部材４ａに接続した熱交換接続管７ａと分岐管７との取付け位置よりもＵ字形の接続管６の入口側に配置したことを特徴とする。
【０００９】
また請求項２に記載の発明は、前記分岐管７から上方に向けて取付けた二つの熱交換接続管７ａ・７ｂは熱交換部材４ａ・４ｂに向けて折り曲げられており、上部の熱交換部材４ａに接続する熱交換接続管７ａの曲げ位置は、下部の熱交換部材４ｂに接続する熱交換接続管７ｂの曲げ位置よりも分岐管７に接近させたことによって、熱交換部材４ａ・４ｂへ向かう流量の調整が図れる。
【００１０】
【作用】
これらの発明によれば、下部熱交換部材４ｂに接続した熱交換接続管７ｂと分岐管７との取付け位置を、上部熱交換部材４ａに接続した熱交換接続管７ａと分岐管７との取付け位置よりもＵ字形の接続管６の入口側に位置させたから、接続管６を流れてＵ字形に方向を反転させた冷媒は接続管６の入口側から離れるように方向づけられており、冷媒は接続管６の入口側に近い熱交換接続管７ｂよりも、接続管６の入口側から離れた熱交換接続管７ａに流れ込みやすく、上部熱交換部材４ａに多くの冷媒を流すことができる。
【００１１】
【実施例】
実施例を示す図によってこの構成を説明すると、Ａは空気調和機の一部機能を備える室内機枠体、Ｂは室外に設置されて空気調和機の他の機能を備えた室外機枠体、５は室内機枠体Ａと室外機枠体Ｂとを連結する冷媒配管であり、該冷媒配管５で連結した室内機枠体Ａと室外機枠体Ｂは一つの空気調和機として機能している。
【００１２】
１は冷媒を圧縮して高温高圧の状態にする室外機枠体Ｂ内に設置した圧縮機、４は室外機枠体Ｂ内に設置した第二熱交換器、８は第二熱交換器４を通過する空気流を作る室外送風機であり、暖房運転時において圧縮機１で高温高圧に圧縮された冷媒は前記冷媒配管５を介して室内機枠体Ａに送られ、後記するように放熱して液化した冷媒は再び室外機枠体Ｂに戻されて第二熱交換器４に送られる。
【００１３】
２は室内機枠体Ａ内に設置した第一熱交換器、９は室内機枠体Ａに取付けられたフロントパネル、１０は室内機枠体Ａの正面のフロントパネル９に設置した空気取入口、１１は室内機枠体Ａの空気取入口１０の下部に設けた空気吹出口、１２は空気取入口１０から空気吹出口１１に向かう空気流路内に設置した室内送風機であり、この室内送風機１２は第一熱交換器２よりも空気吹出口１１側に配置して、この第一熱交換器２を通過する空気流を作り出し、空気吹出口１１から吹出している。
【００１４】
前記圧縮機１で圧縮された冷媒が送られる冷媒配管５は室内機枠体Ａの第一熱交換器２に接続されており、暖房運転時において圧縮機１で高温高圧に圧縮されたガス状冷媒は第一熱交換器２に送られて放熱して液化する。このため、室内送風機１２を運転すると、空気取入口１０から室内機枠体Ａ内に取り込まれた空気は、第一熱交換器２を通過する時に高温となり、温風となって空気吹出口１１から吹出す。
【００１５】
前記第一熱交換器２から液状冷媒が戻される冷媒配管５は室外機枠体Ｂの第二熱交換器４に接続されており、３はこの冷媒配管５に取付けたキャピラリーであり、第一熱交換器２内で液化した冷媒はキャピラリー３を通過するときに減圧されて第二熱交換器４に送られる。前記室外送風機８によってこの第二熱交換器４に室外空気を吹き付けると、液状冷媒はこの空気の熱量を奪って冷風を作り出すと共にガス化して、この気体となった冷媒が圧縮機１に戻されて加圧される。そして、圧縮機１で高温高圧となった冷媒は再び冷媒配管５を介して室内機枠体Ａ内の第一熱交換器２に送られ、キャピラリー３を介して室外機枠体Ｂ内の第二熱交換器４へ循環が行われ、冷凍サイクルを構成している。
【００１６】
６は冷媒配管５を室外機枠体Ｂ内の第二熱交換器４に接続するための接続管、１３は第二熱交換器４内に冷媒を通過させる熱交換器パイプ、１３ａは熱交換器パイプ１３に取付けた放熱フィン、１４は冷媒を第二熱交換器４から圧縮機１に戻す戻し管、１５はこの空気調和機の機能を冷暖切り替える四方弁である。
【００１７】
４ａ・４ｂは室外機枠体Ｂの第二熱交換器４を構成する並列接続された上下二組の熱交換部材、７は接続管６から送られる冷媒を二組の熱交換部材４ａ・４ｂに接続するための分岐管、７ａ・７ｂは二組の熱交換部材４ａ・４ｂを分岐管７に接続する熱交換接続管であり、冷媒配管５から送られる冷媒は接続管６を経て分岐管７に至り、２本の熱交換接続管７ａ・７ｂに分かれて二組の熱交換部材４ａ・４ｂに送られる。１６は二組の熱交換部材４ａ・４ｂの熱交換パイプ１３からの配管を連結する連結管であり、熱交換部材４ａ・４ｂ内で気化した冷媒は連結管１６によってまとめられ、戻し管１４を介して圧縮機１に送られる。
【００１８】
ところで、分岐管７によって冷媒を熱交換接続管７ａ・７ｂに分流して上下二組の熱交換部材４ａ・４ｂに送る時において、効率よく室外空気と熱交換させるには二組の熱交換部材４ａ・４ｂの熱交換の状態が一致することが好ましい。しかし、実際には片側の熱交換部材４ａ・４ｂのガス化が遅れて液状のまま出てきて熱交換不良を起こすことがあり、実際の熱交換能力が劣ってしまうことになる。このため、二組の熱交換部材４ａ・４ｂの出口付近でほぼ同時に熱交換を終わらせるために、熱交換部材４ａ・４ｂへの冷媒の流量を個別に調整する必要があった。
【００１９】
この発明は簡単な冷媒流路によって熱交換部材４ａ・４ｂへの冷媒の流量を制御するもので、前記分岐管７は上部に熱交換部材４ａ・４ｂと連結する熱交換接続管７ａ・７ｂを配置し、その下部に冷媒配管５と接続する接続管６を配置している。また、この接続管６はＵ字形に形成して、冷媒がＵ字形の接続管６の入口側から下向きに流入し、やがてＵ字状に向きを変えて上向きとなり、分岐管７に送られる構成となっている。また、分岐管７に接続した２本の熱交換接続管７ａ・７ｂとＵ字形の接続管６の入口側とは略同一面上に並んでおり、下部に配置した熱交換部材４ｂに接続する熱交換接続管７ｂが接続管６の入口側に近い位置とし、上部に配置した熱交換部材４ａに接続する熱交換接続管７が接続管６の入口側から離れる位置となるように、分岐管７に取付けている。
【００２０】
第二熱交換器４を構成する二組の熱交換部材４ａ・４ｂの熱交換の状態を一致させたいが、室外機枠体Ｂ内には底面に近い側に各種の部品が配置されており、また、室外送風機８はあまり低い位置の空気を吸い込むと、砂埃や細かいごみを巻き込みやすくなるから、空気取入口はある程度床面から離して設置されており、室外機枠体Ｂの高さはできるだけ低くしたいという要求もあって、上部熱交換部材４ａと下部熱交換部材４ｂに分けたときには、上部熱交換部材４ａに空気が流れやすくなる傾向を避けることができず、それぞれの熱交換部材４ａ・４ｂの熱交換効率が異なってしまう。
【００２１】
この発明の冷媒流路では、接続管６に下向きに流入した冷媒はＵ字状に反転して流れの向きを変えるときに、冷媒は入口側から離れるように方向付けられており、このような流れ方となった冷媒は分岐管７に接続された熱交換接続管７ａ・７ｂの内で、接続管６の入口側から離れた熱交換接続管７ａに流れ込みやすくなり、この熱交換接続管７ａに接続した上部熱交換部材４ａには下部熱交換部材４ｂよりも多量の冷媒が送られるようになった。
【００２２】
したがって、接続管６の形状と、分岐管７と二つの熱交換接続管７ａ・７ｂの配置を特定することで、容易にそれぞれの熱交換接続管７ａ・７ｂへ流入する冷媒の流量をアンバランスにすることができ、室外送風機８の風が流れやすく熱交換効率の良い上部熱交換部材４ａに多量の冷媒を送ることによって、二つの熱交換部材４ａ・４ｂの出口付近でこの冷媒はほぼ同時に熱交換を終わることができたものであり、総合する熱交換効率を高めることができた。
【００２３】
また、二つの熱交換部材４ａ・４ｂに均等に冷媒が送られる時には、それぞれの熱交換部材４ａ・４ｂの熱交換器パイプ１３に冷媒を送る順序を変える複雑な配管や、他方の熱交換部材に冷媒を送る連絡管などが必要であったが、この発明の配管経路では簡単に冷媒の流量をアンバランスにできるから、従来のように複雑に熱交換器パイプ１３に冷媒を送る順序を変える必要がなくなり、熱交換部材４ａ・４ｂが簡単に構成できるようになった。
【００２４】
上記の構成によって二つの熱交換部材４ａ・４ｂへの冷媒の流量を制御することができたが、このアンバランスとなる冷媒量は、接続管６のＵ字形の位置や曲げの強さ、分岐管７の形状や両熱交換接続管７ａ・７ｂの取付け位置によって、微調整が可能となる。しかしながら、熱交換部材４ａ・４ｂの熱交換効率が大きく違うときにはこれだけでは対応できない時がある。図２に示す実施例の発明は両熱交換接続管７ａ・７ｂの形状によって、供給する冷媒量を変更しようとするもので、分岐管７から上方へ伸ばされる二つの熱交換接続管７ａ・７ｂの直線状部から最初の曲げ位置を限定するもので、上部熱交換部材４ａに接続する熱交換接続管７ａの曲げ位置は、下部熱交換部材４ｂに接続する熱交換接続管７ｂの曲げ位置よりも分岐管７に接近させたものである。
【００２５】
冷媒を効率よく気化させるためにはできるだけ熱交換接続管７ａ・７ｂの長さを短くして速やかに冷媒を第二熱交換器４に送る必要がある。この発明の構成によれば、上部熱交換部材４ａに向かう熱交換接続管７ａの長さよりも、下部熱交換部材４ｂに向かう熱交換接続管７ｂの長さが長くなって冷媒は流れにくくなっており、また、重力に逆らって上に向かう冷媒は上部熱交換部材４ａに向かう熱交換接続管７ａよりも高所を通過するから冷媒は更に流れにくくなっており、熱交換効率のよい上部熱交換部材４ａに多量の冷媒が流れるようになった。また、この熱交換接続管７ａ・７ｂの最高位置の差寸法を適宜設定することにより、冷媒流量を最適な状態に設定できるようになった。
【００２６】
従って、接続管６と分岐管７と熱交換接続管７ａ・７ｂの接続部の特定に加えて、熱交換接続管７ａ・７ｂの形状も特定することによって、流量のアンバランスを更に大きくすることができるようになった。このため、室外機枠体Ｂや室外送風機８や第二熱交換器４の配置によって定まる、熱交換部材４ａ・４ｂの熱交換効率の変化に追従して、使用する熱交換部材４ａ・４ｂに特別な工夫をせずに標準部品を使用するときでも、熱交換部材４ａ・４ｂの出口付近ではほぼ同時に熱交換を終わらせることができるようになった。
【００２７】
【発明の効果】
上記のようにこの発明では、接続管６の形状をＵ字形として分岐管７に接続すると共に、分岐管７と二つの熱交換接続管７ａ・７ｂの取付け部の位置関係を特定することによって、簡単に二つの熱交換接続管７ａ・７ｂへ流入する冷媒の流量を変化させることができ、一般に熱交換効率の劣った下部熱交換部材４ｂに送る冷媒量を少なくできたから、熱交換部材４ａ・４ｂに特別な工夫をしなくとも、二つの熱交換部材４ａ・４ｂの出口付近でほぼ同時に冷媒の熱交換を終わることができるようになった。
【００２８】
更に、分岐管７から第二熱交換器４に向かう熱交換接続管７ａ・７ｂの配管形状について、上部熱交換部材４ａに接続する熱交換接続管７ａの曲げ位置を、下部熱交換部材４ｂに接続する熱交換接続管７ｂの曲げ位置よりも分岐管７に接近させ、長い配管路を使って高所まで冷媒を導かれるようになったから、冷媒は更に流れにくく流量のアンバランスを大きくすることができるようになった。このため、熱交換効率が大きく違う二つの熱交換部材４ａ・４ｂであっても、出口付近ではほぼ同時に熱交換を終わらせることができるようになったものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例を示す空気調和機の設置状態の断面図である。
【図２】この発明の他の実施例を示す要部断面図である。
【図３】この発明に実施する部品の斜視図である。
【符号の説明】
１    圧縮機
２    第一熱交換器
３    キャピラリー
４    第二熱交換器
４ａ  上部熱交換部材
４ｂ  下部熱交換部材
５    冷媒配管
６    接続管
７    分岐管
７ａ  熱交換接続管
７ｂ  熱交換接続管
【図１】
2005042935.tif 000003
【図２】
2005042935.tif 000004
【図３】
2005042935.tif 000005