(57)【要約】【課題】室内機、室外機の構造変更をする不要がなく、かつドレン水の冷熱を最大限利用して冷房能力を向上することができる空気調和機を提供することを目的とする。【解決手段】室内に設置される室内機２と、屋外に設置される室外機３とが、渡り配管である冷媒液管１３および冷媒ガス管１４を介して接続されている空気調和機１において、冷媒液管１３の渡り配管部分の少なくとも一部が、二重管熱交換器１８により構成されるとともに、その外管１９側に室内機２の室内熱交換器５で発生し、ドレンパン８によって集められたドレン水が導入され、流通可能とされている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内に設置される室内機と、屋外に設置される室外機とが、渡り配管である冷媒液管および冷媒ガス管を介して接続されている空気調和機において、
前記冷媒液管の渡り配管部分の少なくとも一部が、二重管熱交換器により構成されるとともに、その外管側に前記室内機の室内熱交換器で発生し、ドレンパンによって集められたドレン水が導入され、流通可能とされていることを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
前記室内機内で発生した前記ドレン水は、屋内に設置されている前記室内機と、屋外に設置されている前記室外機との間のヘッド差を利用して前記二重管熱交換器の外管側に導入され、流通可能とされてい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】
前記室内機は、前記ドレンパンによって集められたドレン水を所定の高さ位置まで揚程するドレンポンプを備えており、該ドレンポンプの吐出配管が前記二重管熱交換器の外管側に接続されてい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４】
前記ドレンポンプの吐出配管は、最高揚程高さ位置の下流側で前記二重管熱交換器の外管側に接続されていることを特徴とする請求項３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、冷房時、室内熱交換器で発生したドレン水を利用して冷媒を過冷却することができる空気調和機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冷房時には、蒸発器として機能する室内熱交換器の表面で空気中の水分が凝縮し、ドレン水が発生する。このドレン水を有効利用し、空気調和機の性能向上を図ろうとする試みが従来からなされている。例えば、特許文献１，２には、室内機内で発生したドレン水をドレンホースにより室外機側に導き、室外熱交換器の上部に配設されている散水手段を介して室外熱交換器に散水し、凝縮性能を向上させることにより、室外機側での動力を軽減するようにしたものが知られている。
【０００３】
また、特許文献３には、室内機内に、室内熱交換器の入口側液冷媒と、出口側ガス冷媒とを熱交換する液／ガス熱交換器を設け、この液／ガス熱交換器に対して室内熱交換器で発生したドレン水を散水するか、もしくは液／ガス熱交換器の外周にドレン配管を巻き付けることによって二重螺旋構造の熱交換器を構成し、ドレン水の冷熱で室内熱交換器に流入する冷媒を冷却して過冷却を付与することにより、冷房能力を向上するようにしたものが提供されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−３１３００７号公報
【特許文献２】特開２００１−２０１０８２号公報
【特許文献３】特許第３９４８４７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１，２に示されるように、室外熱交換器に対してドレン水を散水するものでは、フィンでの熱交換ロス等もあって、ドレン水が持っている冷熱を十分回収することができず、性能の向上は精々０．３〜０．９％程度とされている。また、この方式では、室外機または室外熱交換器の上部にドレン水を均一に散水する散水手段を付設することが不可欠のため、室外機や室外熱交換器の構造変更、大型化は避けられないという課題を有している。
【０００６】
一方、特許文献３に示されているものでは、室内機内に液／ガス熱交換器を配設しているため、その設置スペースを考えると、熱交換部の容積拡大には自ずと限界があり、冷熱を十分に回収することができないばかりか、室内機の構造変更、大型化は避けられないという課題を有している。また、液／ガス熱交換器を用いたものでは、暖房時、液／ガス熱交換器において圧縮機から吐出された高温冷媒ガスの熱が一部放熱されることから、その分放熱ロスが生じてしまうという課題を有している。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、室内機、室外機の構造変更をする不要がなく、かつドレン水の冷熱を最大限利用して冷房能力を向上することができる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】
【０００８】
上記した課題を解決するために、本発明の空気調和機は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる空気調和機は、室内に設置される室内機と、屋外に設置される室外機とが、渡り配管である冷媒液管および冷媒ガス管を介して接続されている空気調和機において、前記冷媒液管の渡り配管部分の少なくとも一部が、二重管熱交換器により構成されるとともに、その外管側に前記室内機の室内熱交換器で発生し、ドレンパンによって集められたドレン水が導入され、流通可能とされていることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、室内機と室外機との間を接続する冷媒液管の渡り配管部分の少なくとも一部が、二重管熱交換器により構成されるとともに、その外管側に室内機の室内熱交換器で発生し、ドレンパンによって集められたドレン水が導入され、流通可能とされているため、室外機側で凝縮され、渡り配管である冷媒液管を介して室内機側に流通される高圧液冷媒を、室内熱交換器で発生され、二重管熱交換器の外管側に導入、流通されるドレン水と熱交換させて過冷却することができる。従って、ドレン水による過冷却相当分だけ冷房能力を向上することができるとともに、冷媒液管の渡り配管部分で液冷媒を過冷却することができることから、室内機および室外機を構造変更したり、大型化したりする必要がなく、比較的容易にかつ低コストで実施化することができる。また、暖房可能なヒートポンプ機に適用しても放熱ロスが生じることがない。
【００１０】
さらに、本発明の空気調和機は、上記の空気調和機において、前記室内機内で発生した前記ドレン水は、屋内に設置されている前記室内機と、屋外に設置されている前記室外機との間のヘッド差を利用して前記二重管熱交換器の外管側に導入され、流通可能とされていることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、室内機内で発生したドレン水が、屋内に設置されている室内機と、屋外に設置されている室外機との間のヘッド差を利用して二重管熱交換器の外管側に導入され、流通可能とされているため、室内機内で発生したドレン水を、室内機と室外機との間のヘッド差を利用して二重管熱交換器の外管側に導入、流通することにより、無動力で一定の流速を確保しながら、液冷媒と熱交換させることができる。従って、余計な動力を消費することなく、二重管熱交換器での熱伝達率を高め、過冷却を最大化して冷房能力を向上することができる。
【００１２】
さらに、本発明の空気調和機は、上記の空気調和機において、前記室内機は、前記ドレンパンによって集められたドレン水を所定の高さ位置まで揚程するドレンポンプを備えており、該ドレンポンプの吐出配管が前記二重管熱交換器の外管側に接続されていることを特徴とする。
【００１３】
屋内の天井等に設置されるタイプの室内機では、通常、ドレンパンによって集められたドレン水をドレンポンプにより所定の高さ位置まで揚程し、ヘッド差を確保して屋外側に排出するようにしている。本発明によれば、かかる構成の室内機にあって、ドレンポンプの吐出配管を二重管熱交換器の外管側に接続した構成としているため、既設のドレンポンプを利用して二重管熱交換器の外管側にドレン水を導入、流通することにより、一定の流速を確保しながら、液冷媒と熱交換させることができる。従って、既設のドレンポンプを有効に利用し、追加の動力を消費することなく、ドレン水の流速を確保しながら二重管熱交換器での熱伝達率を高め、過冷却を最大化して冷房能力を向上することができる。
【００１４】
さらに、本発明の空気調和機は、上記の空気調和機において、前記ドレンポンプの吐出配管は、最高揚程高さ位置の下流側で前記二重管熱交換器の外管側に接続されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、ドレンポンプの吐出配管が、最高揚程高さ位置の下流側で二重管熱交換器の外管側に接続されているため、ドレンポンプを介して最高揚程高さ位置まで揚程されたドレン水をそのヘッド差を利用して二重管熱交換器の外管側に導入、流通し、液冷媒と熱交換させることができる。従って、ドレン排出機能に影響を与えることなく、一定の流速を確保しながらドレン水を液冷媒と熱交換させることができ、二重管熱交換器での熱伝達率を高めることにより、過冷却を最大化して冷房能力の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、室外機側で凝縮され、渡り配管である冷媒液管を介して室内機側に流通される高圧液冷媒を、室内熱交換器で発生され、二重管熱交換器の外管側に導入、流通されるドレン水と熱交換させて過冷却することができるため、ドレン水による過冷却相当分だけ冷房能力を向上することができるとともに、冷媒液管の渡り配管部分で液冷媒を過冷却することができることから、室内機および室外機を構造変更したり、大型化したりする必要がなく、比較的容易にかつ低コストで実施化することができる。また、暖房可能なヒートポンプ機に適用しても放熱ロスが生じることがない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る空気調和機の概略構成図である。
【図２】図１に示す空気調和機の一部が二重管熱交換器とされた冷媒液管部分の概略構成図である。
【図３】図１に示す空気調和機におけるモリエル線図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る空気調和機の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１ないし図３を用いて説明する。
図１には、本発明の第１実施形態に係る空気調和機の概略構成図が示され、図２には、その一部が二重管熱交換器とされた冷媒液管部分の概略構成図が示されている。
空気調和機１は、屋内に設置される室内機２と、屋外に設置される室外機３とから構成されている。室内機２は、ユニット本体４内に、室内熱交換器５、膨張弁６、室内送風機７およびドレンパン８等が配設された構成とされている。この室内機２は、公知のものであってよい。また、室外機３は、ユニット本体９内に、圧縮機１０、室外熱交換器１１および室外送風機１２等が配設された構成とされている。この室外機３は、公知のものであってよい。
【００１９】
上記室内機２は、室内において壁面等の上方部位に設置され、一方、室外機３は、屋外の地上、ベランダ等の適所に設置される。室内機２および室外機３は、渡り配管である冷媒液管１３および冷媒ガス管１４を介して接続されることにより、据え付け設置されるように構成されている。そして、室内機２および室外機３に設けられている圧縮機１０、室外熱交換器１１、膨張弁６、室内熱交換器５等が、この順に冷媒配管１５、冷媒液管１３および冷媒ガス管１４を介して接続されることにより、閉サイクルの冷媒回路１６が構成されるようになっている。
【００２０】
上記の空気調和機１において、圧縮機１０で圧縮された高温高圧の冷媒ガスは、冷媒配管１５を介して室外熱交換器１１に供給され、ここで室外送風機１２を介して送風される外気と熱交換されて凝縮液化される。この液冷媒は、冷媒液管１３を介して室内機２側に供給され、膨張弁６により断熱膨張された後、室内熱交換器５に供給される。室内熱交換器５に供給された冷媒は、室内送風機７を介して循環される室内空気と熱交換され、室内空気から吸熱して蒸発ガス化される。室内熱交換器５で冷却された空気は、室内送風機７を介して室内に吹出されることによって室内の冷房に供される。一方、蒸発ガス化された冷媒は、冷媒ガス管１４を介して室外機３側に循環され、圧縮機１０に吸入されて再び圧縮される。このサイクルを繰り返すことによって冷房運転が行われる。
【００２１】
図３は、このサイクルを表したモリエル線図である。
上記サイクルによる冷房運転時において、蒸発器として機能する室内熱交換器５のフィン表面で空気中の水分が凝縮する。この凝縮水は、ドレン水となって室内熱交換器５のフィン表面を下方に流下し、その下部に設置されているドレンパン８内に集められた後、室内の上方部位に設置されている室内機２からヘッド差によって、ドレン配管（ドレンホース）１７を介して屋外側に導かれるようになっている。
【００２２】
本実施形態では、上記のドレン水が持つ冷熱を利用し、室外機３側で凝縮されて室内機２側に供給される高圧液冷媒に過冷却を付与するため、渡り配管である冷媒液管１３の少なくとも一部を２重管熱交換器１８となし、その２重管熱交換器１８の外管１９に対してドレンパン８からのドレン配管（ドレンホース）１７を接続した構成としている。これによって、ドレンパン８に集められ、ドレン配管１７を介して外管１９内に導入されたドレン水が、ヘッド差によって一定の流速を確保されながら、その内部を流通する間に冷媒液管１３である内管２０側を流れる高圧液冷媒と熱交換され、図３に示されるように、高圧液冷媒を過冷却する構成とされている。
【００２３】
この冷媒液管１３において、２重管熱交換器１８とされている部分は、図２に示されるように、２重管部分１８Ａと、冷媒液管１３が接続されるとともに、ドレン配管（ドレンホース）１７が接続され、それらを２重管部分１８Ａに対して接続するためのソケット部分１８Ｂ，１８Ｃとから構成されている。２重管部分１８Ａは、外管１９側を流れるドレン水と、内管２０側を流れる冷媒とを互いに熱交換する一般的な２重管熱交換器とすることができる。
【００２４】
以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
冷房運転時、上記の如く凝縮器として機能する室外熱交換器１１で凝縮液化された高圧液冷媒は、冷媒液管１３を介して室外機３から室内機２側に送られる。一方、蒸発器として機能する室内熱交換器５のフィン表面で発生したドレン水は、その下部に設けられているドレンパン８によって集められ、ドレン配管１７を介して屋外側に導かれる。この液冷媒とドレン水とは、冷媒液管１３の少なくとも一部が２重管熱交換器１８とされている部分の内管２０側および外管１９側を流れる間に互いに熱交換され、図３に示されているように、液冷媒はドレン水が有する冷熱によって過冷却される。
【００２５】
ここで、吸込み温度を３０℃、凝縮温度を４５℃、蒸発温度を１５℃、ＲＨを８０％とした場合、上記による過冷却によって、図３に示されるように、ｈ１からｈ２まで最大で５ｄｅｇ程度（二重管の内管を４．０φ、外管を１２．７φとしたとき）の過冷却を確保できる可能性があり、この場合、約６％程度の性能向上を見込むことができる。
【００２６】
このように、室外機３側で凝縮され、渡り配管である冷媒液管１３を介して室内機２側に流通される高圧液冷媒を、室内熱交換器５で発生され、二重管熱交換器１８の外管１９側に導入、流通されるドレン水と熱交換させることにより過冷却することができる。このため、ドレン水による液冷媒の過冷却相当分だけ冷房能力を向上することができる。
また、冷媒液管１３の渡り配管部分で液冷媒を過冷却できることから、室内機２および室外機３を特に構造変更したり、大型化したりすることなく、比較的容易にかつ低コストで実施化することができる。
【００２７】
さらに、本実施形態においては、室内機２内で発生したドレン水が、屋内に設置されている室内機２と、屋外に設置されている室外機３との間のヘッド差を利用して二重管熱交換器１８の外管１９側に導入され、流通可能とされている。このため、室内機２と室外機３との間のヘッド差を利用して室内機２内で発生したドレン水を二重管熱交換器１８の外管１９に導入、流通することによって、無動力で一定の流速を確保しながら、液冷媒と熱交換させることができる。従って、余計な動力を消費することなく、二重管熱交換器１８での熱伝達率を高め、過冷却を最大化して冷房能力を向上することができる。
【００２８】
また、上記の如く、渡り配管である冷媒液管１３の少なくとも一部を、二重管熱交換器１８を採用した二重管構造とすることによって、断熱していた冷媒液管１３側の断熱構造を軽減化ないしは省略化できる可能性があり、断熱材の使用量を減らすことにより低コスト化することが可能となる。
【００２９】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図４を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第１実施形態に対して、室内機が屋内の天井等に設置されるタイプの室内機２２とされている点が異なる。その他の点については、第１実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態において、室内機２２は、図４に示されるように、天井等から吊下げ設置されるユニット本体２４内に、室内熱交換器２５、膨張弁２６、室内送風機２７およびドレンパン２８等が配設された構成とされている。また、このタイプの室内機２２では、ドレンパン２８内に集められたドレン水を所定の高さ位置まで揚程して屋外側に排出するドレンポンプ２９を備えている。
【００３０】
室内熱交換器２５には、第１実施形態と同様、室内機２２と室外機３との間を接続する渡り配管である冷媒液管１３および冷媒ガス管１４が接続されている。この冷媒液管１３の渡り配管部分の少なくとも一部が２重管熱交換器１８とされ、その２重管熱交換器１８の外管１９にドレンポンプ２９の吐出配管３０が接続された構成とされている。ドレンポンプ２９の吐出配管３０は、最高揚程高さ位置の下流側において二重管熱交換器１８の外管１９に接続されている。
【００３１】
これにより、ドレンポンプ２９を介して所定高さ位置まで揚程されたドレン水が、ヘッド差によって一定の流速を確保されながら外管１９内を流通する間に冷媒液管１３である内管２０側を流れる高圧液冷媒と熱交換され、図３に示されるように、高圧液冷媒をドレン水が有する冷熱により過冷却することができる。従って、本実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３２】
また、ドレンポンプ２９の吐出配管３０を二重管熱交換器１８の外管１９側に接続した構成としている。このため、既設のドレンポンプ２９を利用して二重管熱交換器１８の外管１９側にドレン水を導入、流通することにより、一定の流速を確保しながら、液冷媒と熱交換させることができる。従って、既設のドレンポンプ２９を有効に利用し、追加の動力を消費することなく、ドレン水の流速を確保しながら二重管熱交換器１８での熱伝達率を高め、過冷却を最大化して冷房能力を向上することができる。
【００３３】
さらに、上記ドレンポンプ２９の吐出配管３０を、最高揚程高さ位置の下流側で二重管熱交換器１８の外管１９側に接続した構成としている。このため、ドレンポンプ２９を介して最高揚程高さ位置まで揚程されたドレン水をそのヘッド差を利用して二重管熱交換器１８の外管１９側に導入、流通し、液冷媒と熱交換させることができる。従って、ドレン排出機能に影響を与えることなく、一定の流速を確保しながらドレン水を液冷媒と熱交換させることができ、二重管熱交換器１８での熱伝達率を高めることにより、過冷却を最大化して冷房能力の向上を図ることができる。
【００３４】
なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記実施形態では、冷媒を一方向に循環して冷房運転できる空気調和機１に適用した例について説明したが、圧縮機１０の吐出配管と吸入配管との間に冷媒の循環方向を切換える四方切換弁を設け、冷暖房が切換え可能なヒートポンプ機にも適用できることはもちろんであり、この場合、暖房運転しても二重管熱交換器１８において放熱ロスが生じることがない。
【００３５】
また、上記実施形態では、壁掛けタイプの室内機２、天井吊下げタイプの室内機２２の例について説明したが、室内機が高所位置に設置され、ドレン水がヘッド差のみで屋外側に排出される構成とされている他タイプの室内機、あるいはドレンポンプを備え、ドレン水を所定の高さ位置まで揚程した後、屋外側に排出する構成としている他タイプの室内機に対しても同様に適用できることは云うまでもない。
【符号の説明】
【００３６】
１  空気調和機
２，２２  室内機
３  室外機
５，２５  室内熱交換器
８，２８  ドレンパン
１３  冷媒液管
１４  冷媒ガス管
１８  二重管熱交換器
１９  外管
２０  内管（冷媒液管）
２９  ドレンポンプ
３０  ドレンポンプの吐出配管
【図１】
2013160391.tif 000003
【図２】
2013160391.tif 000004
【図３】
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【図４】
2013160391.tif 000006