JP2013185790A - Heat exchanger, and refrigeration cycle device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、空気調和装置等に用いられる熱交換器等に関するものである。 The present invention relates to a heat exchanger or the like used for an air conditioner or the like.
例えば、従来、ルームエアコンの室内機において、電磁弁の前後に三方管を配し、冷媒分岐を図るようにした熱交換器が提案されている(例えば特許文献1参照)。 For example, conventionally, in a room air conditioner indoor unit, a heat exchanger has been proposed in which a three-way pipe is arranged before and after the solenoid valve so as to branch the refrigerant (see, for example, Patent Document 1).
上に述べた従来の方法では、電磁弁を通過した後の分流比の調整が困難という問題があった。 The conventional method described above has a problem that it is difficult to adjust the diversion ratio after passing through the electromagnetic valve.
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、構成に応じて適正に分流を行うことができる熱交換器等を得ることを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a heat exchanger or the like that can perform a proper flow division according to the configuration.
本発明に係る熱交換器は、送風機を囲むように複数の熱交換器本体を配置し、各熱交換器本体を配管接続して構成する熱交換器であって、1台以上の熱交換器本体と2台以上の熱交換器本体との間に配置して冷媒の圧力を制御する流量制御装置と、流量制御装置と接続し、冷媒を分岐して2台以上の熱交換器本体に流入させるT字管とを備えるものである。 The heat exchanger according to the present invention is a heat exchanger in which a plurality of heat exchanger bodies are arranged so as to surround a blower, and each heat exchanger body is connected by piping, and one or more heat exchangers A flow control device that is arranged between the main body and two or more heat exchanger main bodies to control the pressure of the refrigerant and connected to the flow control device, branches the refrigerant and flows into two or more heat exchanger main bodies And a T-shaped tube.
本発明によれば、流量制御装置にT字管を接続して、2台以上の熱交換器本体に冷媒を分岐させるようにしたので、熱交換器本体に冷媒を分流する際のばらつきを抑え、適正に分岐させることが容易となり、熱交換器性能を向上することができる。このとき、例えば流量制御装置となる弁と削り出しを行ったディストリビュータとを接合するよりも、容積、製造コスト等を大幅に低減することができる。 According to the present invention, the T-tube is connected to the flow rate control device so that the refrigerant is branched into two or more heat exchanger bodies, so that variation when the refrigerant is divided into the heat exchanger bodies is suppressed. It becomes easy to branch properly, and the heat exchanger performance can be improved. At this time, for example, the volume, the manufacturing cost, and the like can be significantly reduced as compared with the case where the valve serving as the flow rate control device and the distributor that has been cut out are joined.
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1に係る熱交換器が有する電磁弁1及びT字管4を中心とする分岐部分の構成における外観図である。流量制御弁(膨張弁)となる電磁弁1は、例えばルームエアコンの除湿モード時において、熱交換器を、蒸発器と凝縮器として共存させて機能させ、再熱除湿するため、制御装置(図示せず)の指示に基づいて開度を変更し、冷媒の流れを制御する。冷房等を行う際には、弁を全開にしておけば、蒸発器又は凝縮器として機能する。電磁弁1は、他の配管と接続するための上流部側配管2および下流部側配管3を有している。上流部側配管2および下流部側配管3はアルミニウムロウ材で覆われたステンレス製の配管である。また、流入側配管5及び三方管であるT字管4は、アルミニウム製の配管である。ここではT字管4として説明するがバルジ三方管等であってもよい。ここで、流入側配管5から電磁弁1に冷媒が流れる方向を水平方向とし、電磁弁1からT字管4に冷媒が流れる方向を垂直方向として説明する。
FIG. 1 is an external view of a configuration of a branching portion centering on a
そして、流入側配管5と上流部側配管2とをロウ付けして接合し、電磁弁1と流入側配管5とを直接接続している。同様に、T字管4と下流部側配管3とをロウ付けして接合し、電磁弁1とT字管4とを直接接続している。電磁弁1を通過してT字管4に流れた冷媒は、ほぼ均等に分配することができる。
And the
電磁弁1とT字管4とを直接接合することで、例えば電磁弁1と削り出しを行ったディストリビュータ(分配器)とを接合するよりも、容積、製造コスト等を大幅に低減することができる。また、上流部側配管2および下流部側配管3として、ステンレス製のロウ材に覆われた配管を用いることでアルミニウム製の配管との接合が容易である。そして、電磁弁1内の構成部品には鉄系の金属が用いられているが、電磁弁1の表面を樹脂で被覆しておけば防食性を保つことができる。
By directly joining the
図2は本発明の実施の形態1に係る熱交換器が有する電磁弁1とT字管4とを中心とする分岐部分の別構成における外観図である。ここでは、電磁弁1からT字管4に流れる間で、一度、冷媒が水平方向(電磁弁1から流出する冷媒と直交する方向)に流れるようにする。このため、図2に示すように、下流部側配管3(電磁弁1)と下流側配管用ベンド7とを接続し、また、T字管用ベンド6とT字管4とを接続して、ベンド間を、直線に(水平方向に)冷媒が流れるようにするベンド間配管8で接続している。ここで、ベンド間配管8の長さL1とT字管4において冷媒の流入側の接続部分となり、管の向きが垂直方向となるT字管入口部9の長さL2との関係がL1>L2となるようにする。ここでは、電磁弁1とT字管4との間を、下流側配管用ベンド7、ベンド間配管8、T字管用ベンド6で接続し、冷媒の流れが2度変化するようにしているが、分流比を適正にするために、さらにベンドを接続するようにしてもよい。
FIG. 2 is an external view of another configuration of a branching portion centering on the
次に例えば、本実施の形態における熱交換器を室内機に搭載した空気調和装置において、冷房を行う場合の冷媒の流れについて説明する。冷媒は流入側配管5から流入し、上流部側配管2を介して電磁弁1を通過する。このとき、蒸発器として機能させる場合は、例えば電磁弁1を全開にしておく。そして、電磁弁1から下流部側配管3、下流側配管用ベンド7、ベンド間配管8、T字管用ベンド6を通過してT字管入口部9からT字管4に流入する。このとき、下流側配管用ベンド7により、冷媒の流れがほぼ90°曲がり、垂直方向から水平方向に流れる。また、T字管用ベンド6により、冷媒の流れがほぼ90°曲がり、水平方向から垂直方向に流れる。T字管4に流入した冷媒は、A方向側およびB方向側に分岐して流出する。
Next, for example, the flow of the refrigerant when performing cooling in the air conditioner in which the heat exchanger according to the present embodiment is mounted in an indoor unit will be described. The refrigerant flows in from the
図3は本発明の実施の形態1による熱交換器における冷媒の流れを示す図である。本実施の形態では、複数の熱交換器本体を配管接続して熱交換器を構成している(以下、熱交換器本体もそれぞれ熱交換器と呼んで説明する)。本実施の形態では、送風機(図示せず)を囲むように、筐体内の背面側、前面上部側及び前面下部側に熱交換器本体をそれぞれ配置している。そして、各場所での熱交換器本体は、それぞれ円管アシスト熱交換器(補助熱交換器)と扁平管熱交換器とを有している。そして、各熱交換器本体の間を配管接続することにより冷媒が流れるようにしている。
FIG. 3 is a diagram showing a refrigerant flow in the heat exchanger according to
次に熱交換器における冷媒の流れについて説明する。例えば前述したように、冷房を行う際、冷媒は背面円管アシスト熱交換器15から流入する。そして、前面上部円管アシスト熱交換器14、前面下部円管アシスト熱交換器13を通過する。その後、バルジ三方管16Aで2分岐され、前面上部扁平管熱交換器11の2つのバルジ三方管16B、16Cに流入する。前面上部扁平管熱交換器11内の伝熱管内を通過後、バルジ三方管16Dを介して合流する。
Next, the flow of the refrigerant in the heat exchanger will be described. For example, as described above, when cooling is performed, the refrigerant flows from the back tube
そして、前述したように、流入側配管5から冷媒が流入し、電磁弁1、T字管4を通過する。T字管4における分岐によりA方向に流れた冷媒は前面下部扁平管熱交換器12に流入し、B方向に流れた冷媒は背面扁平管熱交換器10に流入する。前面下部扁平管熱交換器12、背面扁平管熱交換器10において、バルジ三方管16E、16Fで2分岐後、それぞれ内部の伝熱管を通過し、バルジ三方管16Gにて合流して流出する。ここで、T字管4で分岐した後に、バルジ三方管16E、16Fで分岐することで、ディストリビュータ等で一度に分岐する場合よりも配管を少なくすることができる。
Then, as described above, the refrigerant flows in from the
ここで、風上側にある前面下部円管アシスト熱交換器13が6段配置されているのに対し、風上側にある背面円管アシスト熱交換器15は4段配置である。このため、熱負荷は背面扁平管熱交換器10の方が前面下部扁平管熱交換器12よりも大きい。よって、冷房を行う際の液冷媒流量は背面扁平管熱交換器10の方が多く必要となる。
Here, the front lower circular tube assisted
図4は電磁弁1からT字管4を通過するまでの液冷媒17の分布を示す図である。電磁弁1を流出した液冷媒17は下流部側配管3の内管壁を均等な液膜厚で流れ、下流側配管用ベンド7において水平方向に曲がって流れる。水平方向(90°)に曲がる際、冷媒には遠心力が働くため、外周側となる内壁における液膜厚の方が厚くなる。そして、ベンド間配管8内を通過している間に、蒸気せん断力により、上下方向に均一となるような液膜厚に若干回復する。その後、T字管用ベンド6において垂直方向に曲がって流れる。垂直方向に曲がる際にも冷媒には遠心力が働くので、遠心力によって外周側壁(B方向側)の液膜厚はA方向側の壁の液膜厚より厚くなる。このため、T字管4から流出する液冷媒17の流量は、B方向側に偏りが生じ、A方向よりB方向の方が多くなる。ここで、重力方向の収容スペースが収まりやすいため、ここでは冷媒流入方向に対して90°曲げるようにしているが、遠心力を働かせることができれば90°傾斜のみに限定するものではない。
FIG. 4 is a view showing the distribution of the
上述したように、背面扁平管熱交換器10の熱負荷は前面下部扁平管熱交換器12の熱負荷より大きいため、B方向側の配管を背面扁平管熱交換器10と接続するようにする。そして、A方向側の配管を前面下部扁平管熱交換器12と接続する。ベンド間配管8で内壁の液膜厚ができるだけ均一に戻るようにするため、ベンド間配管8の長さL1を長くする。一方、T字管用ベンド6での液膜分布を維持してT字管9に冷媒を流入させるため、T字管入口部9の長さL2を短くする。このため、少なくとも配管長さの関係がL2>L1となるようにする。
As described above, since the heat load of the back flat
図5は本発明の実施の形態1のT字管4の分流比を説明するための図である。冷媒流量が変化した場合であっても、B方向への液冷媒流量比は55〜58%となり、A方向に流れる冷媒よりも多い。このような場合には、冷房時の前面下部扁平管熱交換器12と背面扁平管熱交換器10の冷媒流出口における冷媒の温度はほぼ同一となり、熱交換器性能を十分に引き出すことができる。
FIG. 5 is a diagram for explaining the diversion ratio of the T-shaped
以上のように、実施の形態1の熱交換器によれば、電磁弁1にT字管4を接続して冷媒を分岐させるようにしたので、例えば電磁弁1と削り出しを行ったディストリビュータ(分配器)とを接合するよりも、容積、製造コスト等を大幅に低減しつつ、冷媒分配のばらつきを抑え、適正に分岐させることが容易となり、熱交換器性能を向上することができる。
As described above, according to the heat exchanger of the first embodiment, since the refrigerant is branched by connecting the T-
特に、電磁弁1からT字管4との間の配管として、T字管用ベンド6、下流側配管用ベンド7及びベンド間配管8で接続し、一度、冷媒が水平方向に流れるようにすることで、B方向への分流量を増やすことができ、前面下部扁平管熱交換器12、背面扁平管熱交換器10に流入する冷媒を適切な量で分流することができる。このとき、ベンド間配管8の長さL1をT字管入口部9の長さL2より長くし、下流側配管用ベンド7における遠心力によって差が生じた内壁の液膜厚をベンド間配管8においてできるだけ均一に戻すようにすることで、よりばらつきを抑え、適正な分流を行うことができる。
In particular, as a pipe between the
また、上流部側配管2および下流部側配管3に、ステンレス製のロウ材に覆われた配管を用いることでアルミニウム製の配管と容易に接合することができる。
Further, by using a pipe covered with a stainless steel brazing material for the upstream
実施の形態2.
図6は本発明の実施の形態2に係る冷凍サイクル装置の構成を示す図である。図6の冷凍サイクル装置は、圧縮機33、凝縮器34、絞り装置35及び蒸発器36を配管接続して冷媒回路(冷媒循環回路)を構成している。また、送風機37は、それぞれ送風機用モータ38の駆動により、凝縮器34、蒸発器36を通過する冷媒と空気との熱交換を促すために空気の流れを形成する。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a refrigeration cycle apparatus according to
圧縮機33は冷媒を吸入し、圧縮して高温・高圧の状態にして吐出する。ここで、例えばインバータ回路等により回転数を制御し、冷媒の吐出量を調整できるタイプの圧縮機で構成するとよい。熱交換器を有する凝縮器34は、例えば送風機(図示せず)から供給される空気と冷媒との間で熱交換を行い、冷媒を凝縮させて液状の冷媒にする(凝縮液化させる)ものである。
The compressor 33 sucks the refrigerant, compresses it, and discharges it in a high temperature / high pressure state. Here, for example, it may be configured by a compressor of a type that can control the number of revolutions by an inverter circuit or the like and adjust the discharge amount of the refrigerant. The
また、絞り装置35は、冷媒を減圧して膨張させるものである。例えば電子式膨張弁等の流量制御手段で構成するが、例えば、感温筒を有する膨張弁、毛細管(キャピラリ)等の冷媒流量調節手段等で構成してもよい。蒸発器36は、空気等との熱交換により冷媒を蒸発させて気体(ガス)状の冷媒にする(蒸発ガス化させる)ものである。
The expansion device 35 expands the refrigerant by decompressing it. For example, it is constituted by a flow rate control means such as an electronic expansion valve, but may be constituted by an expansion valve having a temperature sensing cylinder, a refrigerant flow rate adjustment means such as a capillary tube (capillary), or the like. The
例えば、蒸発器36、凝縮器34の少なくとも一方に、実施の形態1において説明した熱交換器を用いることができる。これにより、実施の形態2の装置においては、伝熱性能を向上させることができる。伝熱性能が向上することにより、エネルギー効率がよく、省エネルギーの冷凍サイクル装置を得ることができる。
For example, the heat exchanger described in
ここで、エネルギー効率は、次式(1)及び(2)で構成されるものである。
暖房エネルギー効率=室内熱交換器(凝縮器)能力/全入力 …(1)
冷房エネルギー効率=室内熱交換器(蒸発器)能力/全入力 …(2)
Here, energy efficiency is comprised by following Formula (1) and (2).
Heating energy efficiency = indoor heat exchanger (condenser) capacity / total input (1)
Cooling energy efficiency = indoor heat exchanger (evaporator) capacity / total input (2)
次に、冷凍サイクル装置の各構成機器における動作等を、冷媒回路を循環する冷媒の流れに基づいて説明する。まず、圧縮機33は、冷媒を吸入し、圧縮して高温・高圧の状態にして吐出する。吐出した冷媒は凝縮器34へ流入する。凝縮器34は、送風機37から供給される空気と冷媒との間で熱交換を行い、冷媒を凝縮液化させる。凝縮液化した冷媒は絞り装置35を通過する。絞り装置35は、通過する凝縮液化した冷媒を減圧する。減圧した冷媒は蒸発器36に流入する。蒸発器36は、送風機37から供給される空気と冷媒との間で熱交換を行い、冷媒を蒸発ガス化する。蒸発ガス化した冷媒を圧縮機33が吸入する。
Next, operation | movement in each component apparatus of a refrigerating-cycle apparatus is demonstrated based on the flow of the refrigerant | coolant which circulates through a refrigerant circuit. First, the compressor 33 sucks the refrigerant, compresses it, and discharges it in a high temperature / high pressure state. The discharged refrigerant flows into the
ここで、上述の冷凍サイクル装置については、HCFC(R22)やHFC(R116、R125、R134a、R14、R143a、R152a、R227ea、R23、R236ea、R236fa、R245ca、R245fa、R32、R41、RC318など、これら冷媒の数種の混合冷媒R407A、R407B、R407C、R407D、R407E、R410A、R410B、R404A、R507A、R508A、R508Bなど)、HC(ブタン、イソブタン、エタン、プロパン、プロピレンなど、これら冷媒の数種の混合冷媒)、自然冷媒(空気、炭酸ガス、アンモニアなど、これら冷媒の数種の混合冷媒)、HFO1234yf等の低GWP冷媒、またこれら冷媒の数種の混合冷媒など、どんな種類の冷媒を用いても、その効果を達成することができる。 Here, the refrigeration cycle apparatus described above includes HCFC (R22) and HFC (R116, R125, R134a, R14, R143a, R152a, R227ea, R23, R236ea, R236fa, R245ca, R245fa, R32, R41, RC318, etc. Several refrigerants such as R407A, R407B, R407C, R407D, R407E, R410A, R410B, R404A, R507A, R508A, R508B, etc.), HC (butane, isobutane, ethane, propane, propylene, etc.) What kind of refrigerant is used, such as mixed refrigerant), natural refrigerant (several mixed refrigerants such as air, carbon dioxide, ammonia, etc.), low GWP refrigerants such as HFO1234yf, and several mixed refrigerants of these refrigerants , It can achieve its effect.
また、作動流体として、空気と冷媒とを例に示したが、他の気体、液体、気液混合流体を用いるようにしても、同様の効果を奏することができる。 Moreover, although air and a refrigerant | coolant were shown as an example as a working fluid, even if it uses other gas, a liquid, and a gas-liquid mixed fluid, there can exist the same effect.
さらに、通常、伝熱管2と板状フィン1とが異なった材料を用いていることが多いが、伝熱管2と板状フィン1に銅、アルミニウム等、同じ材料を用いて構成するようにしてもよい。例えば、板状フィン1と伝熱管2とをロウ付け等することが可能となり、板状フィン1と伝熱管2とにおける接触熱伝達率が飛躍的に向上することで、熱交換能力を大幅に向上させることができる。また、リサイクル性も向上させることができる。
Furthermore, the
さらに、伝熱管2と板状フィンを密着させる方法として、炉中ロウ付けを行う場合、フィンに親水材を塗布するのに後処理で行うことで、前処理の場合のロウ付け中の親水材の焼け落ちを防ぐことができる。
Further, as a method for bringing the
また、上述の実施の形態1で述べた熱交換器を室外機で用いた場合においても同様な効果を奏することができる。 Further, the same effect can be obtained when the heat exchanger described in the first embodiment is used in an outdoor unit.
なお、上述の実施の形態で述べた熱交換器およびそれを用いた空調冷凍装置については、鉱油系、アルキルベンゼン油系、エステル油系、エーテル油系、フッ素油系など、冷媒と油が溶ける溶けないにかかわらず、どんな冷凍機油についても、その効果を達成することができる。 For the heat exchanger described in the above embodiment and the air-conditioning refrigeration system using the heat exchanger, it is possible to dissolve the refrigerant and oil such as mineral oil, alkylbenzene oil, ester oil, ether oil, and fluorine oil. The effect can be achieved with any refrigeration oil, whether or not.
本発明の活用例として、熱交換性能を向上し、省エネルギー性能を向上することが必要なヒートポンプ装置に使用することができる。 As an application example of the present invention, it can be used in a heat pump device that requires improved heat exchange performance and improved energy saving performance.
1 電磁弁、2 上流部側配管、3 下流部側配管、4 T字管、5 流入側配管、6 T字管用ベンド、7 下流側配管用ベンド、8 ベンド間配管、9 T字管入口部、10 背面扁平管熱交換器、11 前面上部扁平管熱交換器、12 前面下部扁平管熱交換器、13 前面下部円管アシスト熱交換器、14 前面上部円管アシスト熱交換器、15 背面円管アシスト熱交換器、16A〜16F バルジ三方管、17 液冷媒、33 圧縮機、34 凝縮器、35 絞り装置、36 蒸発器、37 送風機、38 送風機用モータ。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
1台以上の前記熱交換器本体と2台以上の熱交換器本体との間に配置して冷媒の圧力を制御する流量制御装置と、
該流量制御装置と接続し、冷媒を分岐して前記2台以上の熱交換器本体に流入させるT字管と
を備えることを特徴とする熱交換器。 A plurality of heat exchanger bodies are arranged so as to surround the blower, and each heat exchanger body is a pipe connected to the heat exchanger,
A flow rate control device arranged between one or more heat exchanger bodies and two or more heat exchanger bodies to control the pressure of the refrigerant;
A heat exchanger comprising: a T-tube connected to the flow rate control device and branching the refrigerant to flow into the two or more heat exchanger bodies.
請求項1〜5のいずれかに記載の熱交換器を、前記蒸発器及び/又は前記凝縮器として機能させることを特徴とする冷凍サイクル装置。 Pipe connection is made between a compressor that compresses and discharges the refrigerant, a condenser that condenses the refrigerant by heat exchange, a throttle device that depressurizes the refrigerant related to condensation, and an evaporator that evaporates the refrigerant by heat exchange. Configure the refrigerant circuit,
A refrigeration cycle apparatus, wherein the heat exchanger according to claim 1 functions as the evaporator and / or the condenser.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130924 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20140204 |