(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機及び室外熱交換器を有する室外機と、室内熱交換器及び膨張弁を有する複数台の室内機と、の間をガス配管及び液配管で接続された空気調和機において、
前記室外機のガス管がその一端側へ接続され、他端側は前記複数台の室内機側へ接続された共通ガス管と、
前記室外機の液管がその一端側へ接続され、その他端側は前記複数台の室内機側へ接続された共通液管と、
両端のそれぞれに配管接続用の部材を有する熱交換用ガス配管と、同じく両端のそれぞれに配管接続用の部材を有すると共に、一部が折り曲げられ直管部分が前記熱交換用ガス配管にロー付けされた熱交換用液配管と、を有し、前記共通ガス管の一部と前記共通液管の一部とを熱交換させる前記熱交換パイプと、
を備え、前記室外機と前記複数台の室内機との接続は、熱交換される部分の長さが異なる前記熱交換パイプが予め用意され、前記室外機と前記室内機との接続配管長に比例して前記予め用意された熱交換パイプを選択あるいは組み合わされて行われることを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
請求項１に記載のものにおいて、前記室外機と前記室内機間の接続配管長さを６０〜１００ｍとしたとき、前記ロー付け部の長さを１００〜５００ｍｍとしたことを特徴とする空気調和機。
【請求項３】
請求項１に記載のものにおいて、前記熱交換パイプを複数直列に接続することを特徴とする空気調和機。
【請求項４】
請求項１に記載のものにおいて、前記熱交換用液配管に冷媒中の水分を除去するドライヤを備えたことを特徴とした空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍サイクルを有する空気調和機に関し、特に地球環境保護、リサイクル性に適し、小型化、低価格化、性能改善を図ったものに好適である。
【背景技術】
【０００２】
空気調和機の環境保護に対する対策としては、オゾン層を破壊しないことが条件とされ、塩素を含まない代替フロン、具体的にはＨＦＣ系冷媒（例えばＲ４０７Ｃ）を使用することが検討されている。しかし、環境に配慮するためには、単にＨＦＣ系冷媒を使用するだけではなく、製品のライフサイクルを通じたリサイクル性、易分解構造、省エネルギ等が必要とされている。
【０００３】
そして、空気調和機が冷暖房能力に対して小型であることが、リサイクル性を良くする点からも要求される。
また、共通沸混合冷媒を用いた冷凍サイクルにおける性能向上に関しては、室外機の圧縮機の吸込側配管と凝縮器の出口側配管との間とで熱交換して、冷媒を過冷却することが知られている。例えば、その一例として特開平９−１５２２０４号公報がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−１５２２０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術は、環境に配慮して非共沸混合冷媒を使用して性能向上を図っているが、空気調和機を小型してリサイクル性を高めるという点には充分考慮されていない。
また、１台の室外機に対し複数台の室内機を接続するいわゆるマルチ型空気調和機において、室外機、室内機間の接続配管長が長くなること、各室内機間の能力差を平準化することに関しては述べられていない。
【０００６】
本発明の目的は、環境保護に対応し、小型化を図ると共に、接続配管長が長くなったときの能力低下が防止される空気調和機を提供することにある。
また、本発明の目的は、マルチ型空気調和機において、冷媒配管系統を増やすことなく各室内機間の能力差を平準化される空気調和機を提供することにある。
さらに、本発明の目的は、環境保護に対応し、小型化を図ると共に、冷暖房能力に応じてきめ細かくシステム展開する、あるいは将来の空調負荷増大にも対応できる空気調和機を提供することにある。
なお、本発明は上記課題の少なくとも一つを解決するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は、圧縮機及び室外熱交換器を有する室外機と、室内熱交換器及び膨張弁を有する複数台の室内機と、の間をガス配管及び液配管で接続された空気調和機において、前記室外機のガス管がその一端側へ接続され、他端側は前記複数台の室内機側へ接続された共通ガス管と、前記室外機の液管がその一端側へ接続され、その他端側は前記複数台の室外機側へ接続された共通液管と、両端のそれぞれに配管接続用の部材を有する熱交換用ガス配管と、同じく両端のそれぞれに配管接続用の部材を有すると共に、一部が折り曲げられ直管部分が前記熱交換用ガス配管にロー付けされた熱交換用液配管と、を有し、前記共通ガス管の一部と前記共通液管の一部とを熱交換させる前記熱交換パイプと、を備え、前記室外機と前記複数台の室内機との接続は、熱交換される部分の長さが異なる前記熱交換パイプが予め用意され、前記室外機と前記室内機との接続配管長に比例して前記予め用意された熱交換パイプを選択あるいは組み合わされて行われるものである。
【０００８】
また、上記のものにおいて、前記室外機と前記室内機間の接続配管長さを６０〜１００ｍとしたとき、前記ロー付け部の長さを１００〜５００ｍｍとしたことが望ましい。
さらに、上記のものにおいて、前記熱交換パイプを複数直列に接続することが望ましい。
さらに、上記のものにおいて、前記熱交換用液配管に冷媒中の水分を除去するドライヤを備えたことが望ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、集約されたガス配管の一部と液配管の一部とを熱交換させるので、ＨＦＣ系冷媒であっても過冷却を大きく取れて、冷凍サイクルの効率向上を図れ、室外機と室内機との間で熱交換させるので、室外機内で熱交換させるものと比較して、汎用性が高まり、冷暖房能力に応じてきめ細かくシステム展開が可能となる。よって環境保護に対応し、小型化されリサイクルにも有利な空気調和機を得ることができる。
また、本発明によれば、複数の室内機が接続されるマルチ型空気調和機において、圧縮機の吸込み側となる配管の一部と凝縮されたＨＦＣ系冷媒が流通する配管の一部の直管部分で熱交換されるので、室外機は小型化される。そして、冷媒配管系統を増やすことなく各室内機間の能力格差が平準化されるマルチ型空気調和機を得ることができる。
【００１０】
さらに、本発明によれば、マルチ型空気調和機において、共通ガス管と共通液管を有し熱交換させるので、室内機及び室外機の増設が容易となり、冷媒輸送配管での圧力損失を低減できる。よって、ＨＦＣ系冷媒を用いて環境保護に対応し、かつ冷暖房能力に応じてきめ細かくシステム展開する、あるいは将来の空調負荷増大にも対応できる空気調和機を得ることができる。
さらに、本発明によれば熱交換パイプにおいて、液配管とガス配管の直管部分がロー付けされているので、熱交換が確実で、この長さを変えることにより、システム展開が容易で将来の空調負荷の増大にも対応できる。
【００１１】
さらに、本発明によれば、室外機と室内機間の接続配管長さを６０〜１００ｍとしたとき、ガス配管と液配管のロー付け部の長さを１００〜５００ｍｍとしているので、冷媒としてＲ４０７Ｃを使用しても配管部での圧力損失を小さくでき、熱交換部分をいたずらに長くすることなく、適正な過冷却を得られる空気調和機を得ることができる。
さらに、本発明によれば、室外機において圧縮機の吸込み側となる配管と凝縮されたＨＦＣ系冷媒が流通する配管の一部の直管部分で熱交換させるように配置しているので、小型化され、各室内機間で能力格差が問題なる場合に好適な室外機を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
第１図における空気調和機の動作を説明する。
１は圧縮機、２は室外熱交換器、５は気液分離機、７は室外機用送風ファンであり、室外機を構成する。室内機２５には膨張弁３、室内熱交換器４、室内用送風ファン６が設けられており、これら室内機２５と室外機２４を冷媒配管で接続し、冷媒として非共沸混合冷媒となる非塩素系のＨＦＣ系冷媒（例えばＲ４０７Ｃ）が循環して冷凍サイクルとなっている。また、冷凍サイクル中で冷媒は気体、気体と液体が混在した状態（気液二相）、そして液体と状態変化する。
冷房運転の場合、圧縮機１で圧縮された高温高圧のガス冷媒が室外熱交換器２へ至り、室外用送風ファン７による送風によって高温高圧のガス冷媒は熱を奪われ凝縮し、低温高圧の液冷媒になる。
【００１３】
つぎに、冷媒は室外機熱交換器２から熱交換パイプ１０の液配管２０を介して室内膨張弁４に送られ、膨張弁３で減圧され低温低圧の気液二相の冷媒となり室内熱交換器５へと流れ込み、室内の熱を奪い、つまり室内空気の温度を下げる。そして、再び熱交換パイプ１０のガス配管２１、気液分離器５を介して圧縮機１へと戻ってゆく。
ここで、冷媒Ｒ４０７Ｃは非共沸混合冷媒であるので、凝縮時に冷媒の入口部と出口部で温度傾斜を持ち、過冷却を充分とることが困難であるが、ガス配管の一部と液配管の一部とを熱交換パイプ１０で対向流として熱交換されるので、過冷却を大きく取れて、冷凍サイクルの効率向上となる。また、このことから圧縮機１への液冷媒の戻り防止ともなる。
さらに、室外機２４と室内機２５との間で集約されたガス配管及び液配管とをそれらの一部分で熱交換するので、室外機２４と室内機２５との間で冷媒輸送用の接続配管（冷媒配管）の長さが異なる場合は、それに応じて熱交換させる部分の長さを決定すれば良い。よって、室外機内で熱交換させるものと比較して、長配管化を前提に設計する必要がなく、熱交換部分の材料費が削減され、冷暖房能力に応じたきめ細かいシステム展開が可能となる。
【００１４】
以上より、ＨＦＣ系冷媒（Ｒ４０７Ｃ）の使用により環境保護に対応し、冷凍サイクルの効率向上及び室外機は従来のものと何ら変わりのない簡単な構造で済むことより小型化、リサイクルにも有利である。
熱交換パイプを室外機２４、室内機２５とは独立させた場合の構成を第２図に示す。
第２図の太線はガス配管を示し細線は液配管を示し、それぞれの配管の直管部をロー付けすることにより熱交換されるようにしている。また、それぞれの配管の両端には容易に接続あるいは交換できるように配管接続用の部材であるユニオン１１を一方に、他方にフレアナット１２を設けている。
さらに、このロー付け部に断熱材等を巻付けることが望ましく、熱交換パイプ１０の放熱を防ぎ、効率を向上できる。
【００１５】
ロー付け部長さＬを予め数種の長さのものを用意すれば、冷房能力、接続配管長等の条件に応じた熱交換パイプを選択可能となる。また、ガス配管に対し、液配管を螺旋状に巻き付けることも良い。
第３図に熱交換パイプ１０のロー付け部長さＬの現地接続配管長に対する選択の基準を示す。理想としては実線に示すように現地接続配管長に比例してロー付け部長さを可変すれば良いが、実際は施工の制約等から困難である。そこでロー付け部長さをＬ１〜Ｌ５と予め決めておき、必要に応じてそのロー付け部長さの熱交換パイプを使用することが望ましい。
例えば能力５ＨＰ相当の室外機の場合、配管長５０ｍまでは熱交換部が不要であるが、Ｌ１＝１００ｍｍ、Ｌ２＝２００ｍｍ、Ｌ３＝３００ｍｍ、Ｌ４＝４００ｍｍ、Ｌ５＝５００ｍｍとすることが良く、過剰な配管長とならず材料費の点からも有利である。
【００１６】
第４図は、熱交換パイプ１０を３個直列に接続した例を示し、配管長が長い、室内機の接続台数が多い等の場合は、熱交換パイプを直列に組み合わせて接続することにより、接続配管長に応じて過冷却をとり、室内機間の能力差を無くすことができる。
第５図は熱交換パイプ１０の接続個数と現地接続配管長の関係を示し、施工が簡単となる。例えば、現地接続配管長が９０ｍを越えたならば熱交換パイプ１０を５個つないで使用することで対応できる。
第６図は熱交換パイプ１０に機能性を持たせたもので、ドライヤ１４、フィルタ１３は施工状況に応じてその容積を選定する必要があり、熱交換パイプ１０に組み合わせて置くことで、施工が容易となり信頼性も向上する。
また、フィルタ１３、ドライヤ１４の他に真空引き用のチェックジョイント１５を設けることが望ましい。
【００１７】
なお、フィルタ１３は冷媒を浄化するものであり、ドライヤ１４は冷媒中の水分除去に使用するものである。非共沸混合冷媒は使用できる冷凍機油が水分を吸収し易いやすいものであり、冷凍機油が水分を吸収したまま冷凍サイクル中に存在すると圧縮機に酸化を招く恐れがあり、特にドライヤ１３を設けることが望ましい。
第７図は、室外機に対し室内機を複数台接続した形態の、いわゆるマルチ型空気調和機の例を示し、接続配管が様々に分岐し、配管長が長くなり圧力損失が増加するため、熱交換パイプ１０を室外機と室内機との間に組み込むことにより効率が向上し、室内機間の能力の平準化が可能となる。
熱交換パイプ１０を設置することにより、室外機から出た冷媒はできるだけ液化され室内機へ送られる。よって、気液二相の状態よりも圧力損失が低減され、その結果、室内機間の能力格差が補われる。
【００１８】
例えば、第８図のような条件の場合、熱交換パイプ１０なしの場合、室内機同士の配管長の差３０ｍ分の圧力損失により、約３３％の能力格差が発生し、室内機１の吹出温度−吸込温度は１５℃程度に対し、室内機２の吹出温度−吸込温度は１０℃程度、室内機１と室内機２の圧力差は４．１ｋｇ／ｃｍ２となる。
【００１９】
これに対して熱交換パイプ１０有りの場合、室内機１と室内機２の圧力差は２．６ｋｇ／ｃｍ２程度まで改善され、能力格差が小さくなる。
第９図のものはマルチ型空気調和機において、共通ガス管２７と共通液管２６を設け、共通ガス管２７の一部と共通液管２６の一部とを熱交換させる実施の形態である。
本実施の形態は、共通ガス管２７と共通液管２６を有しているので、室内機及び室外機の増設が容易となり、その上共通ガス管２７の一部と共通液管２６の一部とを熱交換させるので、最も長くなり施工が困難な冷媒配管部による圧力損失を低減でき、その結果、各室内機間及び増設される室内機の能力格差を平準化できる。
【００２０】
第１０図のものはマルチ型空気調和機において、冷凍サイクルを流通するＨＦＣ系冷媒とし、圧縮機の吸込み側となる配管の一部と凝縮されたＨＦＣ系冷媒が流通する配管の一部との直管部分で互い熱交換させるように配置したものであり、室外機の筺体内で図中ＡとＢまたはＡとＣの間に熱交換部分を設け、図１１に示すようにそれぞれの配管で冷媒の流れ方向が対向するように組み合わせられている。
本実施の形態は、圧縮機の吸込み側となる配管の一部と凝縮されたＨＦＣ系冷媒が流通する配管の一部の直管部分で熱交換されるので、室外機は小型化され、複数の室内機が接続されるマルチ型空気調和機の場合でも、室外機で冷媒の過冷却をとることができ、効率低下を防止でき、各室内機に対しても能力格差を平準化できる利点がある。
【００２１】
さらに、ＨＦＣ系冷媒を使用しても空気調和機の能力を充分引出すことが可能になり、それと共に空気調和機自体の消費電力の低減も図ることができる。
さらに、冷房運転の場合、圧縮機の吸込み部で過冷却を大きくとることができるので能力の増加を見込むことができ、熱交換パイプを使用することにより、室外機の熱交換器を小さくすることも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】一実施の形態による冷凍サイクルを示すブロック図。
【図２】実施の形態による熱交換パイプを模式的に示した正面図。
【図３】室内機と室外機間の現地での接続配管長に対する必要とされる熱交換パイプの熱交換部長さ（ロー付け部の長さ）との関係を示すグラフ。
【図４】熱交換パイプを組み合わせて接続した状態を示す正面図。
【図５】接続配管長に対して必要とされる熱交換パイプの個数との関係を示すグラフ。
【図６】機能部品を組み合わせた他の実施の形態による熱交換パイプを模式的に示した正面図。
【図７】他の実施の形態によるマルチ型空気調和機の冷凍サイクルを示すブロック図。
【図８】室外機と室内機の施工状態を示すブロック図。
【図９】他の実施の形態によるマルチ型空気調和機の冷凍サイクルを示すブロック図。
【図１０】他の実施の形態によるマルチ型空気調和機の冷凍サイクルを示すブロック図。
【図１１】第１０図の実施の形態によるマルチ型空気調和機のガス管と液管の熱交換部の詳細を示す正面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１…圧縮機、２…室外熱交換器、３…膨張弁、４…室内熱交換器、２４…室外機、２５…室内機、１０…熱交換パイプ、１１…ユニオン、１２…フレアナット、１３…フィルタ、１４…ドライヤ。
【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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【図１１】
0003736809.tif 000010
【図９】
0003736809.tif 000011
【図１０】
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