JP2015127619A - 熱交換器および空気調和装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】室外熱交換器20の折返しヘッダ集合管23の第1内部空間23aの異なる高さ位置に、複数の扁平多穴管21bが接続されている。第1内部空間23aには、第1仕切板51、第1流出空間51a内で冷媒を上昇させるための第1流入口41x、第1上連通路51xからの冷媒を第1ループ空間51bで降下させて再び第1流出空間51aに導く第1下連通路51yを含んだループ構造が採用されている。扁平多穴管21bの一端は、第1流出空間51aもしくは第1ループ空間51bのいずれかに接続されている。第1整流板41のうち第1ループ空間51bの下方の空間に対して連絡配管24が接続されている。
【選択図】図10
Description
図1は、本発明の一実施形態に係る空気調和装置1の構成の概要を示す回路図である。
(2−1)空調室内機3
空調室内機3は、室内の壁面に壁掛け等により、又は、ビル等の室内の天井に埋め込みや吊り下げ等により設置される。空調室内機3は、室内熱交換器4と、室内ファン5とを有している。室内熱交換器4は、例えば伝熱管と多数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であり、冷房運転時には冷媒の蒸発器として機能して室内空気を冷却し、暖房運転時には冷媒の凝縮器として機能して室内空気を加熱する熱交換器である。
空調室外機2は、ビル等の室外に設置されており、冷媒連絡配管6,7を介して空調室内機3に接続される。空調室外機2は、図2および図3に示されているように、略直方体状のユニットケーシング10を有している。
(3−1)冷房運転
冷房運転時は、四路切換弁92が図1の実線で示される状態、すなわち、圧縮機91の吐出側がガス冷媒配管31を介して室外熱交換器20のガス側に接続され、かつ、圧縮機91の吸入側がアキュムレータ93、冷媒連絡配管7を介して室内熱交換器4のガス側に対して接続された状態となっている。膨張弁33は、室内熱交換器4の出口(すなわち、室内熱交換器4のガス側)における冷媒の過熱度が一定になるように開度調節されるようになっている(過熱度制御)。この冷媒回路の状態で、圧縮機91、室外ファン95および室内ファン5を運転すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機91で圧縮されることで高圧のガス冷媒となる。この高圧のガス冷媒は、四路切換弁92を経由して室外熱交換器20に送られる。その後、高圧のガス冷媒は、室外熱交換器20において、室外ファン95によって供給される室外空気と熱交換を行って凝縮して高圧の液冷媒となる。そして、過冷却状態になった高圧の液冷媒は、室外熱交換器20から膨張弁33に送られる。膨張弁33によって圧縮機91の吸入圧力近くまで減圧されて低圧の気液二相状態となった冷媒は、室内熱交換器4に送られ、室内熱交換器4において室内空気と熱交換を行って蒸発して低圧のガス冷媒となる。
暖房運転時は、四路切換弁92が図1の破線で示される状態、すなわち、圧縮機91の吐出側が冷媒連絡配管7を介して室内熱交換器4のガス側に接続され、かつ、圧縮機91の吸入側がガス冷媒配管31を介して室外熱交換器20のガス側に接続された状態となっている。膨張弁33は、室内熱交換器4の出口における冷媒の過冷却度が過冷却度目標値で一定になるように開度調節されるようになっている(過冷却度制御)。この冷媒回路の状態で、圧縮機91、室外ファン95および室内ファン5を運転すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機91に吸入されて圧縮されて高圧のガス冷媒となり、四路切換弁92、および、冷媒連絡配管7を経由して、空調室内機3に送られる。
(4−1)室外熱交換器20の全体構成
次に、室外熱交換器20の外観概略斜視図を示す図4、室外熱交換器の模式的な背面図を示す図5、および、概略背面図である図6を用いて室外熱交換器20の構成について詳細に説明する。
図7は、室外熱交換器20の熱交換部21の扁平多穴管21bの扁平方向に対して垂直な平面における断面構造を示す部分拡大図である。また、図8は、室外熱交換器20における伝熱フィン21aの取付状態を示す概略斜視図である。
出入口ヘッダ集合管22は、熱交換部21の一端側に設けられ、鉛直方向に延びるアルミニウム製もしくはアルミニウム合金製の筒状部材である。
折返しヘッダ集合管23は、熱交換部21の他端側に設けられ、鉛直方向に延びるアルミニウム製もしくはアルミニウム合金製の筒状部材である。
折返しヘッダ集合管23のうち、上方の3つの第1〜第3内部空間23a,23b,23cには、ループ構造、および、整流構造が設けられている。
折返しヘッダ集合管23の最も上方の第1内部空間23aには、図6と、図9の概略斜視図と、図10の概略断面図と、図11の上面視概略図と、にそれぞれ示すように、第1整流板41および第1仕切板51が設けられている。
折返しヘッダ集合管23の上から2つ目の第2内部空間23bには、最も上方の第1内部空間23aと同様の構成であり、図6と、図12の概略断面図と、にそれぞれ示すように、第2整流板42および第2仕切板52が設けられている。
折返しヘッダ集合管23の上から3つ目の第3内部空間23cには、図6と、図13の概略断面図と、にそれぞれ示すように、第3整流板43および第3仕切板53が設けられている。
以下、上述のように構成された室外熱交換器20における冷媒の流れ方を、主として、暖房運転時について説明する。
暖房運転時の低循環量の場合の室外熱交換器20における冷媒の流れ方を、以下、折返しヘッダ集合管23の第1内部空間23aを例に挙げて説明する。
暖房運転時の高循環量の場合の室外熱交換器20における冷媒の流れ方を、以下、折返しヘッダ集合管23の第1内部空間23aを例に挙げて説明する。
(8−1)
本実施形態の室外熱交換器20は、低循環量の場合であっても、折返しヘッダ集合管23の第1内部空間23aにおける第1流入口41xおよび第1仕切板51によって狭められた第1流出空間51aの構成によって、冷媒の上昇速度を維持させることで、第1流出空間51aの上方にまで冷媒を到達させやすくすることができる(第2内部空間23b、第3内部空間23cも同様)。
本実施形態の室外熱交換器20は、出入口ヘッダ集合管22の上方出入口内部空間22a、22bではなく、折返しヘッダ集合管23の第4内部空間23d、23e、23fでもなく、折返しヘッダ集合管23の第1〜第3内部空間23a、23b、23cにおいて、ループ構造と整流構造を採用している。すなわち、暖房運転時において気相成分と液相成分が多く混在した冷媒が流れており、高さ位置の異なる扁平多穴管21bの間での偏流が顕著になりがちな折返しヘッダ集合管23の第1〜第3内部空間23a、23b、23cにおいて、ループ構造と整流構造が採用されている。
本実施形態の室外熱交換器20の第1流入口41xを通過して第1流出空間51aに流入した直後の冷媒は、上昇速度が最も早く、第1流出空間51aに接続された複数の扁平多穴管21bのうち下方のものほど、通過されてしまいがちになる場合がある。
上記実施形態の室外熱交換器20では、第1内部空間23aに対して、折返しヘッダ集合管23のうち扁平多穴管21bが接続されている側とは反対側において、連絡配管24の先端が接続された構造となっている。そして、第1内部空間23aでは、折返しヘッダ集合管23のうち扁平多穴管21bが接続されている側の空間である第1流出空間51aにおいて冷媒の上昇流れを生じさせている。したがって、折返しヘッダ集合管23において、第1内部空間23aへの冷媒の供給が行われる側と、第1内部空間23aにおいて冷媒の上昇流れを生じさせる側とが、反対側に位置した構造となっている。
上記実施形態では、本発明の実施形態の一例を説明したが、上記実施形態はなんら本願発明を限定する趣旨ではなく、上記実施形態には限られない。本願発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更した態様についても当然に含まれる。
上記実施形態では、第1整流空間41aには扁平多穴管21bが接続されていない場合(第2整流空間42aについても同様)を例に挙げて説明した。
上記実施形態では、折返しヘッダ集合管23において扁平多穴管21bが接続されている側と連絡配管24が接続されている側とが対向している(反対側である)場合(連絡配管25についても同様))を例に挙げて説明した。
上記実施形態では、板状部材である第1整流板41において板厚方向に開口させた第1流入口41xを設けた場合(第2流入口42x、第3流入口43xも同様))を例に挙げて説明した。
上記実施形態や他の実施形態においては、第1内部空間23aの第1整流板41よりも上方の空間と、第2内部空間23bの第2整流板42よりも上方の空間と、第3内部空間23cのうち第3整流板43よりも上方の空間が同様の形態である場合を例に挙げて説明した。
上記実施形態では、伝熱フィンとして、図7、図8に示すような伝熱フィン21aのような平板部材を用いた場合を例に挙げて説明した。
2 空調室外機
3 空調室内機
10 ユニットケーシング
20 室外熱交換器(熱交換器)
21 熱交換部
21a 伝熱フィン(フィン)
21b 扁平多穴管(扁平管)
21ba 内部流路(冷媒通路)
22 出入口ヘッダ集合管
23 折返しヘッダ集合管(ヘッダ集合管)
22a 上方出入口内部空間
22b 下方出入口内部空間
23a、23b、23c、23d、23e、23f 第1〜第6内部空間(内部空間)
23g 第2バッフル(ヘッダ集合管の内部空間の底部分)
23h 第3バッフル(ヘッダ集合管の内部空間の底部分)
24 連絡配管(流入配管)
25 連絡配管(流入配管)
31 ガス冷媒配管
32 液冷媒配管
33 膨張弁
41 第1整流板(第1仕切部材)
41a 第1整流空間
41x 第1流入口(流入口)
42 第2整流板(第1仕切部材)
42a 第2整流空間
42x 第2流入口(流入口)
51 第1仕切板(第2仕切部材)
51a 第1流出空間(上方内部空間、第1空間)
51b 第1ループ空間(上方内部空間、第2空間)
51x 第1上連通路(上連通路)
51y 第1下連通路(下連通路)
52 第2仕切板(第2仕切部材)
52a 第2流出空間(上方内部空間、第1空間)
52b 第2ループ空間(上方内部空間、第2空間)
52x 第2上連通路(上連通路)
52y 第2下連通路(下連通路)
91 圧縮機
121b 扁平多穴管(扁平管)
123 折返しヘッダ集合管(ヘッダ集合管)
223 折返しヘッダ集合管(ヘッダ集合管)
223a 第1内部空間
224 連絡配管(流入配管)
241 第1整流板(第1仕切部材)
241a 第1整流空間
241x 第1流入口(流入口)
251 第1仕切板(第2仕切部材)
251a 第1ループ空間(上方内部空間、第1空間)
251b 第1流出空間(上方内部空間、第2空間)
251x 第1上連通路(上連通路)
251y 第1下連通路(下連通路)
X 上側熱交換領域
X1、X2、X3 上側熱交換部
Y 下側熱交換領域
Y1、Y2、Y3 下側熱交換部
Claims (4)
- それぞれ複数の長手方向に延びた冷媒通路(21ba)を有しており、互いに並んで配置された複数の扁平管(21b、121b)と、
鉛直方向に沿って延びたヘッダ集合管(23)と、
前記扁平管に接合された複数のフィン(21a)と、
を備える熱交換器(20)であって、
前記ヘッダ集合管(23、223)は、
内部空間を、上方内部空間(51a、51b、52a、52b)と下方内部空間(41a、42a、241a)とに仕切る第1仕切部材(41、42、241)と、
冷媒の蒸発器として機能する場合に冷媒を上昇させるための空間である第1空間(51a、52a、251a)と冷媒を降下させるための空間である第2空間(51b、52b、251b)とに前記上方内部空間を仕切る第2仕切部材(51、52、251)と、
前記第1仕切部材のうち前記第1空間の下部において板厚方向に貫通するように設けられた流入口(41x、42x、241x)と、
前記第1空間と前記第2空間の上部に位置し、前記第1空間と前記第2空間の上部を連通させることで、前記第1空間内を上昇した冷媒を前記第2空間へ導く上連通路(51x、52x、251x)と、
前記第1空間と前記第2空間の下部に位置し、前記第1空間と前記第2空間の下部を連通させ、前記第2空間から前記第1空間に冷媒を導くことで、前記第1空間から前記第2空間に導かれて前記第2空間内を降下した冷媒を前記第2空間から前記第1空間に戻す下連通路(51y、52y、251y)と、
を含むループ構造を有しており、
前記扁平管(21b、121b)の一端は、前記ヘッダ集合管の前記第1空間(51a、52a、251a)もしくは前記第2空間(51b、52b、251b)のいずれかに接続されており、
前記下方内部空間(41a、42a)のうち前記第2空間(51b、52b、251b)の下方の空間に対して流入配管(24、25、224)が接続されている、
熱交換器(20)。 - 前記ヘッダ集合管(23)は、前記下方内部空間(61a、61b)のうち前記流入配管(24、25)が接続されている側の壁面は、前記上方内部空間(51a、51b)のうち前記第2空間(51b)側の壁面の延長上に設けられている、
請求項1に記載の熱交換器。 - 前記扁平管(21b、121b)の一端は、前記ヘッダ集合管(23)の前記第1空間(51a、52a)に接続されている、
請求項1または2に記載の熱交換器。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の熱交換器(20)と、容量可変の圧縮機(91)と、が接続されて構成される冷媒回路を備えた空気調和装置(1)。
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