(57)【要約】【課題】複数パス構造の上側熱交換器ユニットと下側熱交換器ユニットが上下２段に積み上げられた室外蒸発器において、上側熱交換器ユニットの下部への着霜を低減でき、上側熱交換器ユニットの下部が着霜しても効果的なデフロストができる室外蒸発器を提供する。【解決手段】上側熱交換器ユニット１の下部の副パスＲ１３を、上部の主パスＲ１１,Ｒ１２よりも経路が短く、空気流の風下側の副パス冷媒流入口から流入した冷媒が、風上側かつ下端に向かって流れ、その下端近傍で上側に向かって屈曲して風上側の面に沿って副パス冷媒流入口よりもさらに上側に向かって流れた後、風上側の副パス冷媒流出口から流出するように設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数パス構造の上側熱交換器ユニット(１)と下側熱交換器ユニット(２)が上下２段に積み上げられ、上記上側熱交換器ユニット(１)と上記下側熱交換器ユニット(２)が並列に接続された室外蒸発器であって、
上記上側熱交換器ユニット(１)は、上部の主パス(Ｒ１１,Ｒ１２)と下部の副パス(Ｒ１３)とが並列に接続され、
上記上側熱交換器ユニット(１)の上記下部の副パス(Ｒ１３)は、上記上部の主パス(Ｒ１１,Ｒ１２)よりも経路が短く、空気流の風下側の入口から流入した冷媒が、風上側かつ下端に向かって流れ、その下端近傍で上側に向かって屈曲して風上側の面に沿って上記入口よりもさらに上側に向かって流れた後、風上側の出口から流出するように設けられていることを特徴とする室外蒸発器。
【請求項２】
請求項１に記載の室外蒸発器において、
上記上側熱交換器ユニット(１)と上記下側熱交換器ユニット(２)が同一のパス構造であることを特徴とする室外蒸発器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の室外蒸発器において、
ＣＯ２冷媒を用いたことを特徴とする室外蒸発器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、室外蒸発器に関し、特にヒートポンプユニットを用いた貯湯式暖房装置に好適な室外蒸発器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、室外蒸発器としては、２つの熱交換器を上下２段に積み上げたものがある(例えば、特開２００６−１６２９４５号公報(特許文献１)参照)。上記室外蒸発器では、直列に接続された２つの熱交換器を冷媒回路に接続して、熱交換効率を向上している。
【０００３】
ところで、上記室外蒸発器では、上側の熱交換器と下側の熱交換器の間で放熱フィンが連続していないために結露水の流れが滞って、上側の熱交換器の下部が着霜しやすいという問題がある。
【０００４】
一般に、室外熱交換器は、冷暖房兼用の冷媒回路を備えた空気調和機に用いられ、主に冷房能力をできるだけ上げるようにパス構成が設計されているが、フィンランドやノルウェーなどの極寒の地域では、冷媒回路を用いた暖房専用の構成となり、室外蒸発器の着霜が極めて重大な問題となるので、効果的にデフロストする必要がある。
【特許文献１】特開２００６−１６２９４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、この発明の課題は、複数パス構造の上側熱交換器ユニットと下側熱交換器ユニットが上下２段に積み上げられた室外蒸発器において、上側熱交換器ユニットの下部への着霜を低減でき、上側熱交換器ユニットの下部が着霜しても効果的なデフロストができる室外蒸発器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、この発明の室外蒸発器は、
複数パス構造の上側熱交換器ユニットと下側熱交換器ユニットが上下２段に積み上げられ、上記上側熱交換器ユニットと上記下側熱交換器ユニットが並列に接続された室外蒸発器であって、
上記上側熱交換器ユニットは、上部の主パスと下部の副パスとが並列に接続され、
上記上側熱交換器ユニットの上記下部の副パスは、上記上部の主パスよりも経路が短く、空気流の風下側の入口から流入した冷媒が、風上側かつ下端に向かって流れ、その下端近傍で上側に向かって屈曲して風上側の面に沿って上記入口よりもさらに上側に向かって流れた後、風上側の出口から流出するように設けられていることを特徴とする。
【０００７】
上記構成の室外蒸発器によれば、上記上側熱交換器ユニットの下部の副パスを、上部の主パスよりも経路が短く、空気流の風下側の入口から流入した冷媒が、風上側かつ下端に向かって流れ、その下端近傍で上側に向かって屈曲して風上側の面に沿って入口よりもさらに上側に向かって流れた後、風上側の出口から流出するように設けることによって、通常運転時に蒸発器として機能する上側熱交換器ユニットと下側熱交換器ユニットのうち、着霜しやすい上側熱交換器ユニットの下部の副パスに、蒸発により低温になる前の冷媒を最初に流すことにより、上側熱交換器ユニットの下部の温度低下を抑えることができ、着霜量を低減することが可能となる。また、デフロスト運転時、上側熱交換器ユニットの下部の副パスに温度の高い冷媒が最初に流入するので、効果的なデフロストが可能となる。このように、複数パス構造の上側熱交換器ユニットと下側熱交換器ユニットが上下２段に積み上げられた室外蒸発器において、上側熱交換器ユニットの下部への着霜を低減でき、上側熱交換器ユニットの下部が着霜しても効果的なデフロストを行うことができる。
【０００８】
また、一実施形態の室外蒸発器では、上記上側熱交換器ユニットと上記下側熱交換器ユニットが同一のパス構造である。
【０００９】
上記実施形態によれば、上記上側熱交換器ユニットと下側熱交換器ユニットが同一のパス構造とすることによって、部材や生産工程を共通化でき、製造コストを低減できる。
【００１０】
また、一実施形態の室外蒸発器では、ＣＯ２冷媒を用いた。
【００１１】
上記実施形態によれば、ＣＯ２冷媒を用いることによって、地球温暖化対策に貢献でき、さらにＨＦＣ冷媒などに比べて凝縮温度が高いので、例えば、ヒートポンプユニットを用いた貯湯式暖房装置において出湯温度を高くすることができると共に、沸き上げ戻り温度が低いほど、ヒートポンプユニットのＣＯＰ(成績係数)を高くできる。
【発明の効果】
【００１２】
以上より明らかなように、この発明の室外蒸発器によれば、複数パス構造の上側熱交換器ユニットと下側熱交換器ユニットが上下２段に積み上げられた室外蒸発器において、上側熱交換器ユニットの下部が着霜しても効果的なデフロストができる室外蒸発器を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明の室外蒸発器を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００１４】
図１はこの発明の実施の一形態の室外蒸発器の側面図を示している。
【００１５】
この実施の形態の室外蒸発器は、図１に示すように、上下２段に積み上げられた上側熱交換器ユニット１と下側熱交換器ユニット２とを備えている。この上側熱交換器ユニット１と下側熱交換器ユニット２は、長手方向が略鉛直方向になるように配列された板状の複数のフィン３と、その複数のフィン３を貫通する複数の伝熱管４とを有する。
【００１６】
上記上側熱交換器ユニット１は、上側から主パスＲ１１,Ｒ１２と副パスＲ１３を有すると共に、下側熱交換器ユニット２は、上側から主パスＲ２１,Ｒ２２と副パスＲ２３を有している。上記上側熱交換器ユニット１の下部の副パスＲ１３は、上部の主パスＲ２１,Ｒ２２よりも経路が短い。この実施の形態では、上側熱交換器ユニット１と下側熱交換器ユニット２は、同一のパス構造をしている。ここで、上側熱交換器ユニット１と下側熱交換器ユニット２との間に隙間があってもよいし、互いのフィンが接していてもよい。
【００１７】
図２は上記室外蒸発器の上側熱交換器ユニット１のパス構成を説明するための側面図を示している。図２に示すように、上側熱交換器ユニット１は、上側から順に、上部領域１Ａと、中間領域１Ｂと、下部領域１Ｃに略３等分されている。
【００１８】
上記上部領域１Ａの下端かつ風下側に設けられた主パス冷媒流入口１１から冷媒が流入し、風下側の面に沿って水平方向(図２の紙面に垂直な方向)に往復を繰り返しながら上方に向かって流れて上部領域１Ａの上端近傍に達すると、次に斜め下方に風上側に向かって流れる。そうして、上部領域１Ａの風上側の上端近傍から水平方向(図２の紙面に垂直な方向)に往復を繰り返しながら下方に向かって冷媒が流れて、主パス冷媒流入口１１の上側近傍かつ風上側に設けられた主パス冷媒流出口１２から冷媒が流出する。
【００１９】
一方、上記中間領域１Ｂの上端(主パス冷媒流入口１１近傍)かつ風下側に設けられた主パス冷媒流入口１３から冷媒が流入し、風下側の面に沿って水平方向(図２の紙面に垂直な方向)に往復を繰り返しながら下方に向かって流れて中間領域１Ｂの下端に達すると、次に斜め下方に風上側に向かって流れる。そうして、中間領域１Ｂの風上側の上端近傍から水平方向(図２の紙面に垂直な方向)に往復を繰り返しながら上方に向かって冷媒が流れて、主パス冷媒流出口１２の下側の近傍に設けられた主パス冷媒流出口１４から冷媒が流出する。
【００２０】
また、上記下部領域１Ｃの下端かつ風下側に設けられた副パス冷媒流入口１５から流入した冷媒が、斜め下方に風上側に向かって流れる。そして、下部領域１Ｃの風上側かつ下端から風上側の面に沿って水平方向(図２の紙面に垂直な方向)に２往復しながら上方に向かって流れて下部領域１Ｃの途中に達すると、斜め下方に風下側(副パス冷媒流入口１５の上側近傍)に向かって流れる。次に、風下側の面に沿って水平方向(図２の紙面に垂直な方向)に３往復しながら上方に向かって冷媒が流れて下部領域１Ｃの上端に達すると、斜め下方に風上側に向かって流れる。そして、風上側の面に沿って水平方向(図２の紙面に垂直な方向)に２往復しながら下方に向かって冷媒が流れて、下部領域１Ｃの途中に設けられた副パス冷媒流出口１６から冷媒が流出する。
【００２１】
次に、図３は上記室外蒸発器の上側熱交換器ユニット１と下側熱交換器ユニット２の配管接続を示す図を示している。
【００２２】
図３に示すように、上側熱交換器ユニット１では、冷媒流入配管(図示せず)からの分岐配管Ｌ３１が、上側熱交換器ユニット１の主パス冷媒流入口１１と主パス冷媒流入口１３と副パス冷媒流入口１５に接続されている。また、上側熱交換器ユニット１の主パス冷媒流入口１２と主パス冷媒流出口１４と副パス冷媒流出口１６は、分岐配管Ｌ３２を介して冷媒流出配管(図示せず)に接続されている。
【００２３】
また、下側熱交換器ユニット２では、冷媒流入配管(図示せず)からの分岐配管Ｌ２１が、下側熱交換器ユニット２の主パス冷媒流入口２１と主パス冷媒流入口２３と副パス冷媒流入口２５に接続されている。また、下側熱交換器ユニット２の主パス冷媒流出口２２と主パス冷媒流出口２４と副パス冷媒流出口２６は、分岐配管Ｌ２２を介して冷媒流出配管(図示せず)に接続されている。
【００２４】
図４は上記上側熱交換器ユニット１および下側熱交換器ユニット２からなる室外蒸発器を用いたヒートポンプユニット２０の回路図を示している。このヒートポンプユニット２０は、貯湯式暖房装置の沸き上げ手段として用いられ、地球温暖化係数が小さくオゾンを破壊しないＣＯ２冷媒を用いている。なお、ヒートポンプユニット２０に用いられる冷媒は、ＣＯ２冷媒に限らず、Ｒ４１０Ａなどの他の冷媒を用いてもよい。
【００２５】
このヒートポンプユニット２０は、圧縮機３１と、上記圧縮機３１の吐出側に一端(１次側)が接続された凝縮器３２と、上記凝縮器３２の他端(１次側)に一端が接続された膨張弁３３と、上記膨張弁３３の他端に一端が接続され、他端が圧縮機３１の吸込側に接続された上側熱交換器ユニット１と、上記膨張弁３３の他端に一端が接続され、他端が圧縮機３１の吸込側に接続された下側熱交換器ユニット２と、上記上側熱交換器ユニット１および下側熱交換器ユニット２に風を送る送風ファン３４とを備えている。上記凝縮器３２の一端(二次側)に配管Ｌ３１の一端を接続し、配管Ｌ３１の他端を貯湯タンク(図示せず)の下部に接続している。また、上記凝縮器３２の他端(二次側)に配管Ｌ３２の一端を接続し、配管Ｌ３２の他端を貯湯タンクの上部に接続している。そして、配管Ｌ３１に設けられた沸き上げ用の循環ポンプ(図示せず)により貯湯タンク内の水を凝縮器３２を介して循環させる。
【００２６】
上記構成のヒートポンプユニット２０において、圧縮機３１を駆動すると共に送風ファン３４の運転を開始する。さらに、沸き上げ用の循環ポンプを駆動する。そうすると、圧縮機３１から吐出された高圧ガス冷媒は、凝縮器３２で放熱して凝縮することにより液冷媒となった後、膨張弁３３で減圧された低圧冷媒は、上側熱交換器ユニット１および下側熱交換器ユニット２で外気から熱を吸収して蒸発する。そうして、上側熱交換器ユニット１および下側熱交換器ユニット２で蒸発した低圧ガス冷媒は、圧縮機３１の吸込側に戻る。このとき、沸き上げ用の循環ポンプにより貯湯タンクの下部から配管Ｌ３１を介して凝縮器３２の二次側に流入した水は、凝縮器３２で加熱されて９０℃近い温水となり、配管Ｌ３２を介して貯湯タンク内に戻る。こうして、貯湯タンク内の水を凝縮器３２を介して循環させることにより、貯湯タンク内の水を沸き上げる。
【００２７】
また、デフロスト運転時は、沸き上げ用の循環ポンプを停止した状態で、膨張弁３３を全開にして冷媒を循環させて、冷媒の温熱を利用してデフロスト運転を行う。
【００２８】
上記構成の室外蒸発器によれば、上側熱交換器ユニット１の下部の副パスＲ１３を、上部の主パスＲ１１,Ｒ１２よりも経路が短く、空気流の風下側の副パス冷媒流入口１５から流入した冷媒が、風上側かつ下端に向かって流れ、その下端近傍で上側に向かって屈曲して風上側の面に沿って副パス冷媒流入口１５よりもさらに上側に向かって流れた後、風上側の副パス冷媒流出口１６から流出するように設けることによって、通常運転時に蒸発器として機能する上側熱交換器ユニット１と下側熱交換器ユニット２のうち、着霜しやすい上側熱交換器ユニット１の下部の副パスＲ１３に、蒸発により低温になる前の冷媒を最初に流すことにより、上側熱交換器ユニット１の下部の温度低下を抑えることができ、着霜量を低減することが可能となる。また、デフロスト運転時、上側熱交換器ユニット１の下部の副パスＲ１３に温度の高い冷媒が最初に流入するので、効果的なデフロストが可能となる。
【００２９】
したがって、複数パス構造の上側熱交換器ユニット１と下側熱交換器ユニット２が上下２段に積み上げられた室外蒸発器を用いたヒートポンプユニット２０において、上側熱交換器ユニットの下部への着霜を低減することができ、上側熱交換器ユニット１の下部が着霜しても効果的なデフロストを行うことができる。
【００３０】
なお、上側熱交換器ユニット１の下部の副パスは、副パス冷媒流入口１５から流入した冷媒が、風上側かつ下端に向かって流れ、その下端近傍で上側に向かって屈曲して風上側の面に沿って副パス冷媒流入口１５よりもさらに上側に向かって流れた後のパス構造は、この実施の形態に限らず、熱交換器の形態などに応じて適宜設計されたものでもよい。
【００３１】
また、上記上側熱交換器ユニット１と下側熱交換器ユニット２が同一のパス構造とすることによって、部材や生産工程を共通化でき、製造コストを低減することができる。
【００３２】
また、ＣＯ２冷媒を用いることによって、地球温暖化対策に貢献でき、さらにＨＦＣ冷媒などに比べて凝縮温度が高いので、ヒートポンプユニット２０を用いた貯湯式暖房装置において出湯温度を高くすることができると共に、沸き上げ戻り温度が低いほど、ヒートポンプユニット２０のＣＯＰ(成績係数)を高くすることができる。
【００３３】
上記実施の形態では、貯湯式暖房装置のヒートポンプユニット２０に用いられた室外蒸発器について説明したが、この発明の室外蒸発器は、給湯装置などの他の装置の冷媒回路に適用してもよい。特に、冷媒回路を用いた暖房専用の構成となるフィンランドやノルウェーなどの極寒の地域において、この発明の効果は高い。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１はこの発明の実施の一形態の室外蒸発器の側面図である。
【図２】図２は上記室外蒸発器の上側熱交換器ユニットのパス構成を説明するための側面図である。
【図３】図３は上記室外蒸発器の上側熱交換器ユニットと下側熱交換器ユニットの接続を示す図である。
【図４】図４は上記室外蒸発器を用いたヒートポンプユニットの回路図である。
【符号の説明】
【００３５】
１…上側熱交換器ユニット
２…下側熱交換器ユニット
３…フィン
４…伝熱管
１１,１３,２１,２３…主パス冷媒流入口
１２,１４,２２,２４…主パス冷媒流出口
１５,２５…副パス冷媒流入口
１６,２６…副パス冷媒流出口
Ｒ１３,Ｒ２３…副パス
Ｒ１１,Ｒ１２,Ｒ２１,Ｒ２２…主パス
Ｌ１１,Ｌ１２,Ｌ２１,Ｌ２２…分岐配管
３１…圧縮機
３２…凝縮器
３３…膨張弁
３４…送風ファン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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