(57)【要約】【課題】冷媒流路や絞りが簡略化され、製造性が向上し、大幅なコストダウンが可能な空気調和機を提供する。【解決手段】本空気調和機は、室内熱交換器の伝熱管が全長に渡って直列をなして１流路で形成され、冷房運転時の冷媒入口側となる伝熱管の内径をＢとし、下流側となる伝熱管の内径をＣとするよう少なくとも内径の異なる２種類以上の伝熱管より構成し、室外熱交換器の伝熱管の内径をＡとしたとき、各伝熱管の内径の関係が、Ａ≧Ｃ＞Ｂとなる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、四方切換弁、室外熱交換器、絞り機構、室内熱交換器を順次配管接続して構成される冷凍サイクルを備えた冷暖房兼用の空気調和機において、前記室内熱交換器は伝熱管が全長に渡って１流路で形成され、冷房運転時の冷媒上流側となる伝熱管の内径をＢとし、下流側となる伝熱管の内径をＣとするよう少なくとも内径の異なる２種類以上の伝熱管により構成し、前記室外熱交換器の伝熱管の内径をＡとしたとき、各伝熱管の内径の関係が、Ａ≧Ｃ＞Ｂとなることを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
前記Ａが８ｍｍ、Ｂが６．３５ｍｍ、Ｃが７ｍｍであり、室内熱交換器の冷房運転時に下流側となる内径Ｃの伝熱管は、室内熱交換器の全配管長さの１／３以下であることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【請求項３】
前記室内熱交換器は前側熱交換器と後側熱交換器が側面視逆Ｖ字状に折曲形成して構成され、伝熱フィンの外側と内側に伝熱管が２段に亘り配列され、室内熱交換器の伝熱管の配列は、冷房運転時の冷媒流れにおいて、後側熱交換器の外側上部に入口部を設け、この入口側から外側を順次下側方向に連結し、更に内側に連結して順次上側方向に最上部まで連結した後、前側熱交換器の外側上部に連結して順次下側方向に連結し、更に内側に連結して順次上側方向に接続し、前側熱交換器内側上部に出口部を設けた１本の直列流路により構成すると共に、内径をＣとする伝熱管を前側熱交換器の内側に構成させたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は空気調和機に係り、特に１冷媒流路に形成され内径の異なる２種類以上の伝熱管を用いた室内熱交換器を備える空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気調和機に組み込まれる冷凍サイクルの熱交換器は、複数本の伝熱管を多数の伝熱フィンに管列をなすように伝熱的に挿入される。
【０００３】
図８に示すように、従来の室内熱交換器２１は伝熱管２２が全て内径６．３５ｍｍであり、分流管２３や接続管２４を用いて、分流し、冷媒の流れを２流路にしている。
【０００４】
このように、冷媒循環量（空気調和機の能力ランク）に応じて、分流管等を用いて冷媒の圧力損失と管内熱伝達量のバランスを図り、冷媒流路（パス数）を選択してトータル熱交換量の最適化を行っていた。そのため、流路が複雑化し、絞り量も循環量に応じて制御する必要があり、また、折り曲げタイプの熱交換器の場合は、特に、接続管も多く複雑になり、製造性が悪く、製造コストがアップするという問題があった。
【０００５】
また、特許文献１には、二相流域の伝熱管径よりも単相流域の伝熱管径を細径にし、単相流として流れる単相流域の伝熱を促進して熱交換器性能を向上させる熱交換器が提案されている。
【特許文献１】特開２００１−３０４７９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、冷媒流路や絞りが簡略化され、製造性が向上し、大幅なコストダウンが可能な空気調和機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した目的を達成するため、本発明に係る空気調和機は、圧縮機、四方切換弁、室外熱交換器、絞り機構、室内熱交換器を順次配管接続して構成される冷凍サイクルを備えた冷暖房兼用の空気調和機において、前記室内熱交換器は伝熱管が全長に渡って１流路で形成され、冷房運転時の冷媒上流側となる伝熱管の内径をＢとし、下流側となる伝熱管の内径をＣとするよう少なくとも内径の異なる２種類以上の伝熱管により構成し、前記室外熱交換器の伝熱管の内径をＡとしたとき、各伝熱管の内径の関係が、Ａ≧Ｃ＞Ｂとなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る空気調和機によれば、冷媒流路や絞りが簡略化され、製造性が向上し、大幅なコストダウンが可能な空気調和機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の一実施形態に係る空気調和機について添付図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は本発明の一実施形態に係る空気調和機に組み込まれる冷凍サイクルの概念図であり、図２はこの冷凍サイクルに用いられる熱交換器の縦断面図である。
【００１１】
図１に示すように、本第１実施形態の空気調和機は、スプリットタイプの冷暖房兼用タイプで、筐体（図示せず）内に冷凍サイクル１が組み込まれ、この冷凍サイクル１は圧縮機２、四方切換弁３、室外熱交換器４、絞り機構５、室内熱交換器６を順次配管接続して構成される。
【００１２】
図２に示すように、室内熱交換器６は前側熱交換器６Ａと後側熱交換器６Ｂが側面視逆Ｖ字状に折曲形成して構成され、複数本の伝熱管７が多数の伝熱フィン８に管列をなすように伝熱的に挿入され、伝熱管７がその全長に渡って直列をなして１流路で形成される。
【００１３】
伝熱管７は冷房運転時の冷媒上流（入口）側となり、室内熱交換器６の全管長の２／３を超える長さを占める基本伝熱管７ｂの内径をＢとし、出口（下流）側となる大径伝熱管７ｃの内径がＣとなるよう少なくとも２種以上の異なる内径とし、室外熱交換器４の伝熱管の内径をＡとしたとき、各内径の関係を、Ａ≧Ｃ＞Ｂとする。
【００１４】
具体的例として、略々ハ字状の室内熱交換器６の基本伝熱管７ｂの内径を６．３５ｍｍとし、前面側熱交換器６Ａの後列側管列の大径伝熱管７ｃの内径を７ｍｍとし、室外熱交換器４の伝熱管の内径を全て８ｍｍとする。また、冷房運転時に下流側となる大径伝熱管７ｃは、室内熱交換器６の全配管長さ（管７ｂ＋７ｃ）の１／３以下にする。
【００１５】
室内熱交換器６の伝熱管７の配列は、伝熱フィン８の外側（空気の流れの上流側）と内側（空気の流れの下流側）にそれぞれ伝熱管７が２段に亘り配列され、冷房運転時の冷媒流れにおいて、後側熱交換器６Ｂの外側上部に入口部の伝熱管７ｂ１を設け、この入口側伝熱管７ｂ１から外側の配管を順次下側方向に最下部まで連結し、更に最下部にて内側の伝熱管に連結し、内側の伝熱管を順次上側方向に最上部まで連結した後、後側熱交換器６Ｂの外側最上部に形成する伝熱管７ｂ２に連結する。次に、前側熱交換器６Ａの外側最上部に形成する伝熱管７ｂ３に連結し、前側熱交換器６Ａの外側に配列する伝熱管を順次下側方向に最下部まで連結し、更に最下部にて内側の基本伝熱管７ｂの出口側となる伝熱管７ｂ４に連結する。次に、前側熱交換器６Ａの内側下部に形成する大径伝熱管７ｃの入口側となる伝熱管７ｃ１に連結し、内側の伝熱管を順次上側方向に接続し、最上部の出口管配管となる伝熱管７ｃ２まで連結した１本の直列流路により構成する。
【００１６】
図３に示すように、管孔８ａが略々直線に２列穿設された伝熱フィン８を重ね合わせ、Ｕ形状の伝熱管７を挿入して組み立てた後、図４に示すように、後側熱交換器６Ｂの外側最上部に形成する伝熱管７ｂ２と前側熱交換器６Ａの外側最上部に形成する伝熱管７ｂ３とを接続するＵ字状の連結管７ｄを図３に示す熱交換器６の状態でロー付し、図４に示すように折り曲げて熱交換器６としての最終の形状にし、さらに、図５に示すように、室内熱交換器６には冷房運転時における冷媒下流側の出口側伝熱管７ｃ２に内径Ｃの出口側Ｕ字管９を、冷媒入口側伝熱管７ｂ１に内径Ｂの入口側Ｕ字管１０を各々接続し、さらに、出口側内径ＣのＵ字管９には内径Ｄの補助出口管１１を介して圧縮機側配管１２を接続する。ここで内径Ｃ、Ｄの関係はＣ≧Ｄとする。
【００１７】
上記のように室内熱交換器６を２つの内径が異なる基本伝熱管７ｂと大径伝熱管７ｃで構成し、室外熱交換器４の内径との関係をＡ≧Ｃ＞Ｂとすることで、冷房運転時と暖房運転時の両熱交換器４、６での圧力損失と管内熱伝達率を共に最適に設定できるとともに、室内熱交換器６の効率向上により室外熱交換器容量４の縮小化が可能となる。
【００１８】
また、室内熱交換器６と室外熱交換器４の内容積を適正化することで、両熱交換器４、６の熱交換量のバランスを図ることができるため、冷房運転、暖房運転時における絞りを一定にすることが可能となり、絞り量可変の電子膨張弁を必要とせず、絞り量一定のコストの安いキャピラリチューブの使用が可能となり、安価になる。
【００１９】
特に大径伝熱管を冷媒のガス域側となる下流側に配することで、冷房サイクル及び暖房サイクル運転時の最適絞り量をほぼ等しくすることが可能となり、キャピラリの使用が実現される。
【００２０】
図６及び図７に示すように、一般に伝熱管をその途中で分岐して並列にし、２流路を形成した室内熱交換器を備えた冷凍サイクルは、冷房運転及び暖房運転時共に、冷房能力が大きく（３．６ｋＷ前後）なっても高ＣＯＰを維持するため、大冷暖房能力の空気調和機に適するが、配管構造が複雑になる。一方、伝熱管を分岐させずその全長に渡って直列にし、１流路の室内熱交換器を備えた冷凍サイクルは、冷房運転及び暖房運転時共に、冷房能力が大きくなるとＣＯＰが急激に低下するため、大冷暖房能力の空気調和機には適さないが、小能力（２．２ｋＷ）では、２流路方式を上回るＣＯＰが得られ、６畳以下の小さな部屋を空調する空気調和機に適する。
【００２１】
従って、小能力空気調和機に適する１流路の本実施形態では、２流路化に必要な分岐管の接続や、電子膨張弁などの可動部品の使用が不必要になるため、冷凍サイクルの信頼性を高めることができる。
【００２２】
また、内径Ｃの出口側Ｕ字管９と圧縮機側配管１２の接続を、内径Ｄ（Ｃ≧Ｄ）の補助出口管１１を用いて行うので、管接続にフレアー加工の必要はなくなり、製造が容易になり、また、自動ロー付が容易になる。
【００２３】
さらに、前記室内熱交換器は前側熱交換器と後側熱交換器が側面視逆Ｖ字状に折曲形成して構成され、伝熱フィン８の外側と内側に伝熱管７が２段に亘り配列され、室内熱交換器の伝熱管の配列は、冷房運転時の冷媒流れにおいて、後側熱交換器の外側上部に入口部を設け、この入口側から外側を順次下側方向に連結し、更に内側に連結して順次上側方向に最上部まで連結した後、前側熱交換器の外側上部に連結して順次下側方向に連結し、更に内側に連結して順次上側方向に接続し、前側熱交換器内側上部に出口部を設けた１本の直列流路により構成すると共に、内径をＣとする伝熱管を前側熱交換器の内側に構成させたことにより、配管接続が簡素化されると共に、内径をＣとする伝熱管を前側熱交換器の空気の流れの後流側に配置した事で、前側熱交換器の伝熱管を通過する風が効率的に流すことができる。
【００２４】
本実施形態の空気調和機によれば、冷媒流路や絞りが簡略化され、製造性が向上し、大幅なコストダウンが実現される。
【００２５】
なお、本実施形態では、室内熱交換器のＵ字管の内径を２種類の例で説明したが、冷媒の下流側（ガス側）に行くに従って管内径を順次大きくするような構成にし、管内径を３種類以上にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る空気調和機に組み込まれる冷凍サイクルの概念図。
【図２】本発明に係る空気調和機に組み込まれる室内熱交換器の縦断面図。
【図３】図２に示す室内熱交換器の製造時の側面図。
【図４】図２に示す室内熱交換器の製造時の側面図。
【図５】図２に示す室内熱交換器の使用時の側面図。
【図６】一般な空気調和機の冷房運転時の冷媒流路数とＣＯＰの関連図。
【図７】一般な空気調和機の暖房運転時の冷媒流路数とＣＯＰの関連図。
【図８】従来の空気調和機に組み込まれる室内熱交換器の縦断面図。
【符号の説明】
【００２７】
１…冷凍サイクル、２…圧縮機、３…四方切換弁、４…室外熱交換器、５…絞り機構、６…室内熱交換器、６Ａ…前側熱交換器、６Ｂ…後側熱交換器、７…伝熱管、７ｂ…基本伝熱管、７ｃ…大径伝熱管、７ｄ…連結管、８…伝熱フィン、９，１０…Ｕ字管、１１…補助出口管、１２…圧縮機側配管。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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