JP2016191540A - Heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱交換器に関するものである。 The present invention relates to a heat exchanger.
従来、相互に独立した複数の冷媒流路が上下方向に多段に配置され、これら複数の冷媒流路の一端側を、それぞれ、キャピラリチューブを介して冷媒分流器に接続した熱交換器が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
特許文献1には、熱交換器を凝縮器として機能させる場合に、最下段の冷媒流路に液冷媒が溜まって過冷却度が過度に大きくなってしまうのを防ぐために、最下段の冷媒流路の下端から最下段のキャピラリチューブの上端までの高さを調整することが開示されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a heat exchanger is known in which a plurality of mutually independent refrigerant channels are arranged in multiple stages in the vertical direction, and one end side of each of the plurality of refrigerant channels is connected to a refrigerant distributor through a capillary tube. (For example, refer to Patent Document 1).
In Patent Document 1, when the heat exchanger functions as a condenser, in order to prevent liquid refrigerant from accumulating in the lowermost refrigerant flow path and excessively increasing the degree of supercooling, the lowermost refrigerant flow is disclosed. It is disclosed that the height from the lower end of the path to the upper end of the lowermost capillary tube is adjusted.
特許文献1においては、複数の冷媒流路とそれに接続されるキャピラリチューブとの接続位置は、熱交換器の上下方向の全高の全領域において一定の間隔を空けた位置となっている。そのため、最上段の冷媒流路とキャピラリチューブの接続位置と最下段の冷媒流路とキャピラリチューブの接続位置との上下方向の距離は、熱交換器の全高と略一致した距離となっている。 In Patent Document 1, the connection positions of the plurality of refrigerant flow paths and the capillary tubes connected thereto are positions at regular intervals in the entire area of the total height in the vertical direction of the heat exchanger. Therefore, the distance in the vertical direction between the connection position between the uppermost refrigerant flow path and the capillary tube and the connection position between the lowermost refrigerant flow path and the capillary tube is substantially the same as the overall height of the heat exchanger.
そのため、最上段の冷媒流路の接続位置から冷媒分流器までの液冷媒の自重による圧力と、最下段の冷媒流路の接続位置から冷媒分流器までの液冷媒の自重による圧力との差分が大きい。これにより、冷媒分流器で複数のキャピラリチューブからの液冷媒が合流して均等化された圧力が高くなり、それに伴って最下段の冷媒流路からキャピラリチューブへ排出されにくくなり液冷媒が冷媒流路の内部で滞留してしまう。 Therefore, the difference between the pressure due to the self-weight of the liquid refrigerant from the connection position of the uppermost refrigerant flow path to the refrigerant flow divider and the pressure due to the self-weight of the liquid refrigerant from the connection position of the lowermost refrigerant flow path to the refrigerant flow divider is large. As a result, the liquid refrigerant from the plurality of capillary tubes is merged and equalized by the refrigerant flow divider, and the equalized pressure increases, and accordingly, the liquid refrigerant is not easily discharged from the lowermost refrigerant flow path to the capillary tube. It stays inside the road.
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、鉛直方向に沿って配置される複数の冷媒流路に冷媒を流通させる熱交換部を備える熱交換器において、熱交換部を凝縮器として機能させる場合に、過冷却液が熱交換部で滞留することを抑制して凝縮性能を向上させることを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and in a heat exchanger including a heat exchanging portion that circulates a refrigerant through a plurality of refrigerant passages arranged along the vertical direction, the heat exchanging portion is provided. When it functions as a condenser, it aims at suppressing condensation of a supercooled liquid in a heat exchange part, and improving condensation performance.
上記した課題を解決するために、本発明は、以下の手段を採用する。
本発明の一態様にかかる熱交換器は、鉛直方向に沿って配置される複数の冷媒流路に冷媒を流通させて空気との熱交換を行う熱交換部と、前記熱交換部に前記空気を流通させる送風ファンと、気相の冷媒が流通するとともに前記複数の冷媒流路の一端側がそれぞれ第1接続位置で接続される冷媒集合配管と、前記複数の冷媒流路の他端側にそれぞれ第2接続位置で接続される複数の冷媒分配配管と、前記複数の冷媒分配配管を合流位置で合流させる冷媒分流器とを備え、前記送風ファンにより送風される前記空気の流通方向が前記鉛直方向の上方に向けた速度成分を有しており、複数の前記第2接続位置のそれぞれは、前記鉛直方向において前記熱交換部の全高の1/2となる位置と同じか該位置よりも下方に配置されている。
In order to solve the above-described problems, the present invention employs the following means.
A heat exchanger according to an aspect of the present invention includes a heat exchange unit that circulates a refrigerant through a plurality of refrigerant flow paths arranged along a vertical direction and performs heat exchange with air, and the air exchanged with the air A refrigerant fan that circulates the gas, a refrigerant in a gas phase, and a refrigerant collecting pipe that is connected to one end of each of the plurality of refrigerant channels at a first connection position, respectively, and a second end of each of the plurality of refrigerant channels. A plurality of refrigerant distribution pipes connected at a second connection position; and a refrigerant distributor for merging the plurality of refrigerant distribution pipes at a merging position, wherein a flow direction of the air blown by the blower fan is the vertical direction And each of the plurality of second connection positions is the same as or below the position that is ½ of the total height of the heat exchange section in the vertical direction. Has been placed.
本発明の一態様にかかる熱交換器によれば、熱交換部が凝縮器として機能する場合、熱交換部で凝縮された過冷却液が複数の第2接続位置のそれぞれで複数の冷媒分配配管へ排出され、それらが冷媒分流器によって合流位置で合流する。合流位置で合流された過冷却液は圧力が均等化されるため、この均等化された圧力が高すぎる場合、鉛直方向の下方に位置する第2接続位置から冷媒分配配管へ過冷却液が排出されにくくなり過冷却液が内部で滞留してしまう。 According to the heat exchanger according to one aspect of the present invention, when the heat exchange unit functions as a condenser, the supercooled liquid condensed in the heat exchange unit has a plurality of refrigerant distribution pipes at each of the plurality of second connection positions. And are merged at the merge position by the refrigerant distributor. Since the pressure of the supercooled liquid merged at the merge position is equalized, if the equalized pressure is too high, the supercooled liquid is discharged from the second connection position located below in the vertical direction to the refrigerant distribution pipe. The supercooled liquid stays inside.
本発明の一態様にかかる熱交換器によれば、複数の第2接続位置のそれぞれが、鉛直方向において熱交換部の全高の1/2となる位置と同じか該位置よりも下方に配置されている。
そのため、複数の第2接続位置のうち、鉛直方向の最上部に位置する第2接続位置と鉛直方向の最下部に位置する第2接続位置との鉛直方向の距離が、熱交換部の全高の1/2と同じかそれよりも短くなる。
これにより、この距離を熱交換部の全高と同程度にする場合に比べ、鉛直方向の最上部に位置する第2接続位置から合流位置までの過冷却液の自重による圧力と、鉛直方向の最下部に位置する第2接続位置から合流位置までの過冷却液の自重による圧力との差分を十分に小さくし、過冷却液の熱交換部での滞留を抑制することができる。
According to the heat exchanger according to one aspect of the present invention, each of the plurality of second connection positions is arranged at the same position as or lower than the position that is ½ of the total height of the heat exchange section in the vertical direction. ing.
Therefore, the vertical distance between the second connection position located at the top in the vertical direction and the second connection position located at the bottom in the vertical direction among the plurality of second connection positions is the total height of the heat exchange unit. Same or shorter than 1/2.
As a result, as compared with the case where this distance is set to be approximately equal to the total height of the heat exchange section, the pressure due to the self-weight of the supercooled liquid from the second connection position located at the top in the vertical direction to the merge position and the maximum in the vertical direction. The difference with the pressure by the dead weight of the supercooling liquid from the 2nd connection position located in the lower part to a joining position can be made small enough, and the residence in the heat exchange part of a supercooling liquid can be suppressed.
また、本発明の一態様にかかる熱交換器によれば、送風ファンが熱交換部の鉛直方向に沿った前面から鉛直方向に沿った背面に向けて空気を流通させるとともに、送風ファンにより送風される空気の流通方向が鉛直方向の上方に向けた速度成分を有している。そのため、熱交換部は、鉛直方向の上半部において鉛直方向位置による風速の変化が大きくなるが、鉛直方向の下半部において鉛直方向位置による風速の変化が抑制される。 Moreover, according to the heat exchanger concerning 1 aspect of this invention, while a ventilation fan distribute | circulates air toward the back surface along a perpendicular direction from the front surface along the perpendicular direction of a heat exchange part, it is ventilated by a ventilation fan. The air flow direction has a velocity component directed upward in the vertical direction. Therefore, in the heat exchange unit, the change in the wind speed due to the vertical position is large in the upper half of the vertical direction, but the change in the wind speed due to the vertical position is suppressed in the lower half of the vertical direction.
そのため、冷媒が気相と液相の二相流から過冷却液へ凝縮される熱交換部の下半部において、複数の冷媒流路それぞれの熱交換効率の偏りが抑制される。これにより、複数の冷媒流路それぞれの熱交換効率が偏って複数の冷媒流路それぞれに滞留する過冷却液の量が変化し、それに伴って合流位置において過冷却液の自重による圧力の差分が大きくなることが抑制される。 Therefore, in the lower half of the heat exchange part where the refrigerant is condensed from the two-phase flow of the gas phase and the liquid phase to the supercooled liquid, the bias of the heat exchange efficiency of each of the plurality of refrigerant channels is suppressed. As a result, the heat exchange efficiency of each of the plurality of refrigerant flow paths is biased, and the amount of supercooled liquid remaining in each of the plurality of refrigerant flow paths changes, and accordingly, the pressure difference due to the weight of the supercooled liquid at the merging position is changed. The increase is suppressed.
このように、本発明の一態様にかかる熱交換器によれば、鉛直方向に沿って配置される複数の冷媒流路に冷媒を流通させる熱交換部を備える熱交換器において、熱交換部を凝縮器として機能させる場合に、過冷却液が熱交換部で滞留することを抑制して凝縮性能を向上させることができる。 Thus, according to the heat exchanger according to one aspect of the present invention, in the heat exchanger that includes the heat exchange unit that causes the refrigerant to flow through the plurality of refrigerant channels arranged along the vertical direction, the heat exchange unit includes: When functioning as a condenser, it is possible to improve the condensation performance by suppressing the supercooled liquid from staying in the heat exchange section.
本発明の一態様にかかる熱交換器において、複数の前記第1接続位置のそれぞれは、前記鉛直方向において前記熱交換部の全高の1/3となる位置と同じか該位置よりも上方に配置されているものであってもよい。
このようにすることで、最下部に位置する第1接続位置を熱交換部の鉛直方向の下端と一致させる場合に比べ、最下部に位置する第1接続位置から合流位置までの鉛直方向の高さを十分に確保し、第1接続位置から合流位置までの過冷却液の流通を促進することができる。
In the heat exchanger according to one aspect of the present invention, each of the plurality of first connection positions is the same as or higher than a position that is 1/3 of the total height of the heat exchange unit in the vertical direction. It may be what has been done.
By doing in this way, compared with the case where the 1st connection position located in the lowest part is made to correspond with the lower end of the vertical direction of a heat exchange part, the height of the perpendicular direction from the 1st connection position located in the lowest part to a merge position is high. It is possible to sufficiently secure the thickness and promote the circulation of the supercooled liquid from the first connection position to the joining position.
本発明の一態様にかかる熱交換器において、前記複数の冷媒流路の少なくともいずれか1つは、分岐位置で複数の分岐流路に分岐しており、該複数の分岐流路のそれぞれが前記冷媒集合配管に接続されている構成であってもよい。
上記構成にすることで、冷媒集合配管に接続される冷媒流路および分岐流路の数に対して、冷媒分流器が合流させる冷媒分配配管の数を少なくすることができる。第2接続位置の数が少なくなるため、最上部に位置する第2接続位置と最下部に位置する第2接続位置までの鉛直方向の距離を短くし、過冷却液の自重による圧力の差分を十分に小さくすることができる。
In the heat exchanger according to one aspect of the present invention, at least one of the plurality of refrigerant channels branches into a plurality of branch channels at a branch position, and each of the plurality of branch channels is the The configuration connected to the refrigerant collecting pipe may be used.
With the above configuration, it is possible to reduce the number of refrigerant distribution pipes that the refrigerant flow divider joins with respect to the number of refrigerant flow paths and branch flow paths connected to the refrigerant collecting pipe. Since the number of second connection positions decreases, the vertical distance between the second connection position located at the top and the second connection position located at the bottom is shortened, and the pressure difference due to the self-weight of the supercooled liquid is reduced. It can be made sufficiently small.
上記構成の熱交換器において、以下の条件式を満たすようにしてもよい。
L2/10≦L1≦L2/2 (1)
ここで、
L1:前記第1接続位置から前記分岐位置までの前記冷媒流路の流路長、
L2:前記第1接続位置から前記第2接続位置までの前記冷媒流路の流路長
である。
In the heat exchanger configured as described above, the following conditional expression may be satisfied.
L2 / 10 ≦ L1 ≦ L2 / 2 (1)
here,
L1: a flow path length of the refrigerant flow path from the first connection position to the branch position;
L2: A flow path length of the refrigerant flow path from the first connection position to the second connection position.
このようにすることで、複数の分岐流路に分岐される冷媒流路上の分岐位置を冷媒流路の流路長L2の中間位置と同じかそれよりも第1接続位置側とすることができる。これにより、熱交換部を蒸発器として機能させる場合に、ボイド率(気相と液相の二相流の全体積に対する気相の占める割合)が大きくなる位置を分岐位置とし、第2接続位置側を分岐位置とする場合に比べて各分岐流路に流入する冷媒量に偏りが生じることを抑制することができる。 By doing in this way, the branch position on the refrigerant flow path branched into the plurality of branch flow paths can be the same as the intermediate position of the flow path length L2 of the refrigerant flow path or the first connection position side. . Thus, when the heat exchange unit functions as an evaporator, the position where the void ratio (ratio of the gas phase to the total volume of the two phases of the gas phase and the liquid phase) becomes a branch position, and the second connection position It is possible to suppress the occurrence of a bias in the amount of refrigerant flowing into each branch flow path as compared with the case where the side is set as a branch position.
また、複数の分岐流路に分岐される冷媒流路上の分岐位置を第1接続位置から流路長L2の1/10離れた位置かそれより更に離れた位置とすることができる。これにより、冷媒流路の圧力損失を一定程度に抑えて冷媒の流通を促進することができる。 Further, the branch position on the refrigerant flow path branched into the plurality of branch flow paths can be set to a position separated from the first connection position by 1/10 of the flow path length L2 or further away therefrom. Thereby, the pressure loss of the refrigerant flow path can be suppressed to a certain level, and the circulation of the refrigerant can be promoted.
本発明の一態様の熱交換器において、前記合流位置は、前記鉛直方向における前記熱交換部の下端よりも下方の位置であってもよい。
このようにすることで、最下部に位置する第2接続位置よりも合流位置を更に下方とし、複数の第2接続位置から前記合流位置への過冷却液の流通を促進することができる。
In the heat exchanger according to one aspect of the present invention, the joining position may be a position below a lower end of the heat exchange unit in the vertical direction.
By doing in this way, a merge position can be made further lower than the 2nd connection position located in the lowest part, and distribution of supercooling liquid from a plurality of 2nd connection positions to the merge position can be promoted.
本発明によれば、鉛直方向に沿って配置される複数の冷媒流路に冷媒を流通させる熱交換部を備える熱交換器において、熱交換部を凝縮器として機能させる場合に、過冷却液が熱交換部で滞留することを抑制して凝縮性能を向上させることができる。 According to the present invention, in a heat exchanger including a heat exchange unit that circulates a refrigerant through a plurality of refrigerant channels arranged along the vertical direction, when the heat exchange unit functions as a condenser, the supercooling liquid is It is possible to improve the condensation performance by suppressing the retention in the heat exchange section.
以下に、本発明の一実施形態にかかる熱交換システム1について、図面を参照して説明する。
本実施形態の熱交換システム1は、室外熱交換器100(熱交換器)と室内熱交換器200とを冷媒系統で接続して冷媒を循環させるようにしたシステムである。
熱交換システム1の一例として、1台の室外熱交換器に1台または複数の室内熱交換器が接続された空気調和システムが挙げられる。また、熱交換システムの他の一例として、CO2冷媒を用いたヒートポンプ式給湯システムが挙げられる。
Below, the heat exchange system 1 concerning one Embodiment of this invention is demonstrated with reference to drawings.
The heat exchange system 1 of this embodiment is a system in which an outdoor heat exchanger 100 (heat exchanger) and an
An example of the heat exchange system 1 is an air conditioning system in which one or more indoor heat exchangers are connected to one outdoor heat exchanger. Another example of the heat exchange system is a heat pump hot water supply system using a CO 2 refrigerant.
図1のシステム構成図に示すように、熱交換システム1は、室外熱交換器100と、室内熱交換器200と、冷媒を圧縮する圧縮機210と、高温高圧の冷媒ガスに含まれる液状成分を除去するアキュムレータ220と、四方弁230と、膨張弁240とを備え、これらを冷媒配管で接続した系統である。
図1に示す熱交換システム1は、四方弁230によって冷媒の循環方向を切り替えることにより室内を冷却する冷房運転と室内を加熱する暖房運転を選択的に実行可能となっている。
As shown in the system configuration diagram of FIG. 1, the heat exchange system 1 includes an
The heat exchanging system 1 shown in FIG. 1 can selectively execute a cooling operation for cooling the room and a heating operation for heating the room by switching the circulation direction of the refrigerant by the four-
暖房運転を行う場合、四方弁230は、圧縮機210で圧縮された冷媒を室内熱交換器200へ導いて室内熱交換器200を凝縮器(コンデンサ)として機能させ、膨張弁240で断熱膨張された冷媒を室外熱交換器100へ導いて蒸発器(エバポレータ)として機能させるように冷媒の循環方向を設定する(図1中に実線の矢印で示す方向)。
When performing the heating operation, the four-
一方、冷房運転を行う場合、四方弁230は、圧縮機210で圧縮された冷媒を室外熱交換器100へ導いて室外熱交換器100を凝縮器(コンデンサ)として機能させ、膨張弁240で断熱膨張された冷媒を室内熱交換器200へ導いて蒸発器(エバポレータ)として機能させるように冷媒の循環方向を設定する(図1中に破線の矢印で示す方向)。
On the other hand, when performing the cooling operation, the four-
図2の縦断面図に示すように、本実施形態の室外熱交換器100は、縦断面が縦長の矩形状に形成される外装100aの内部に、熱交換部10および送風ファン30を配置した装置である。
外装100aは、平面視が例えば矩形状に形成されるとともに設置面Sに設置される箱型の筐体である。外装100aの側面には吸入口100bおよび吸入口100cが形成されており、外装100aの外部から内部へ空気を導入するようになっている。また、外装100aの上面には排出口100dが形成されており、外装100aの内部から外部へ熱交換部10を通過した空気を排出するようになっている。
As shown in the longitudinal sectional view of FIG. 2, in the
The exterior 100a is a box-shaped housing that is formed in a rectangular shape in plan view and installed on the installation surface S. A
図2に矢印で示すように、送風ファン30は、鉛直方向の上方に向けて外装100aの内部の空気を排出するように空気を送風する装置である。
送風ファン30は、外装100aの内部において、鉛直方向に沿った面である熱交換部10の前面10aから鉛直方向に沿った面である熱交換部10の背面10bに向けて空気を流通させる。
As shown by an arrow in FIG. 2, the
The
図2に矢印で示すように、外装100aの側面に形成された吸入口100bおよび100cは、外装100aの側方から空気を外装100aの内部に導入するようになっている。
吸入口100bおよび100cから設置面Sに平行な水平方向に沿って外装100aの内部に導かれた空気は、流通方向が水平方向から鉛直上向き方向に徐々に変化して排出口100dから鉛直方向に沿って排出される。
そのため、図2に矢印で示すように、送風ファン30によって送風されて熱交換部10を通過する空気の流通方向は、鉛直方向の上方に向けた速度成分を有している。
As shown by arrows in FIG. 2, the
The air introduced into the exterior 100a along the horizontal direction parallel to the installation surface S from the
Therefore, as shown by an arrow in FIG. 2, the flow direction of the air that is blown by the
次に、図3を用いて室外熱交換器100の冷媒系統について説明する。
図3は、図2に示す室外熱交換器100を側面からみた図であり、外装100aが省略されている。図3における上下方向は、図2において設置面Sを基準とした鉛直方向と一致している。
図3に示すように、室外熱交換器100は、熱交換部10と、冷媒分配配管20と、冷媒ヘッダ40(冷媒集合配管)と、ディストリビュータ50(冷媒分流器)とを備える。
Next, the refrigerant system of the
FIG. 3 is a side view of the
As shown in FIG. 3, the
熱交換部10は、鉛直方向に沿って配置される複数の冷媒流路11,12,13,14に冷媒を流通させて送風ファン30により送風される空気との熱交換を行う装置である。
冷媒流路11,12,13,14は、銅等の金属部材により形成されたチューブ状の部材であり、内部に冷媒を流通させる流路が形成されている。
The
The
熱交換部10は、例えば、複数の冷媒流路11,12,13,14を水平方向に連続して配置される複数枚のアルミニウム製の板状のフィン(図示略)の挿入穴に挿入したフィンアンドチューブ型の熱交換器として構成することができる。
For example, the
冷媒ヘッダ40は、気相の冷媒が流通するとともに複数の冷媒流路11,12,13,14の一端側がそれぞれ第1接続位置C1で接続される配管である。
室外熱交換器100が凝縮器(コンデンサ)として機能する場合、冷媒ヘッダ40は、気相の冷媒を複数の冷媒流路11,12,13,14へ供給する。一方、室外熱交換器100が蒸発器(エバポレータ)として機能する場合、気相の冷媒が複数の冷媒流路11,12,13,14から冷媒ヘッダ40へ供給される。
The
When the
冷媒分配配管20は、複数の冷媒流路11,12,13,14の他端側にそれぞれ第2接続位置C2で接続されるキャピラリチューブ21,22,23,24により構成されている。
ディストリビュータ50は、キャピラリチューブ21,22,23,24を合流位置C3で合流させる装置である。合流位置C3は、室外熱交換器100の設置面Sに直交する鉛直方向(図3における上下方向)において、熱交換部10の下端よりも下方の位置に配置されている。
The
The
室外熱交換器100が凝縮器(コンデンサ)として機能する場合、複数の冷媒流路11,12,13,14の第2接続位置C2から排出される過冷却液がキャピラリチューブ21,22,23,24に供給され、ディストリビュータ50の合流位置C3へ導かれる。
一方、室外熱交換器100が蒸発器(エバポレータ)として機能する場合、ディストリビュータ50の合流位置C3から排出される過冷却液がキャピラリチューブ21,22,23,24のそれぞれに導かれ、複数の冷媒流路11,12,13,14の第2接続位置C2へ供給される。
When the
On the other hand, when the
図3に示すように、室外熱交換器100の設置面Sに直交する鉛直方向(図3における上下方向)において、複数の第1接続位置C1のそれぞれは、熱交換部10の全高Hの1/3となる位置P1よりも上方に配置されている。
ここで、熱交換部10とは、図3に示すように、鉛直方向における熱交換部10の下端から上端までの距離をいう。
As shown in FIG. 3, in the vertical direction (vertical direction in FIG. 3) perpendicular to the installation surface S of the
Here, the
図3に示すように、冷媒流路14と冷媒ヘッダ40とが接続される第1接続位置C1が鉛直方向の最下部に位置するが、この位置が位置P1よりも上方となっている。同様に、冷媒流路13と冷媒ヘッダ40とが接続される第1接続位置C1、冷媒流路12と冷媒ヘッダ40とが接続される第1接続位置C1、および冷媒流路11と冷媒ヘッダ40とが接続される第1接続位置C1が、位置P1よりも上方となっている。
As shown in FIG. 3, the first connection position C1 at which the
なお、図3においては、冷媒流路14と冷媒ヘッダ40とが接続される第1接続位置C1が位置P1よりも上方に配置されるものとしたが、冷媒流路14と冷媒ヘッダ40とが接続される最下部の第1接続位置C1を位置P1と一致させるようにしてもよい。
In FIG. 3, the first connection position C1 where the
また、図3に示すように、鉛直方向(図3における上下方向)において、複数の第2接続位置C2のそれぞれは、熱交換部10の全高Hの1/2となる位置P2よりも下方に配置されている。
Further, as shown in FIG. 3, in the vertical direction (vertical direction in FIG. 3), each of the plurality of second connection positions C <b> 2 is below the position P <b> 2 that is ½ of the total height H of the
図3に示すように、冷媒流路11とキャピラリチューブ21とが接続される第2接続位置C2が鉛直方向の最上部に位置するが、この位置が位置P2よりも下方となっている。同様に、冷媒流路12とキャピラリチューブ22とが接続される第2接続位置C2、冷媒流路13とキャピラリチューブ23とが接続される第2接続位置C2、および冷媒流路14とキャピラリチューブ24とが接続される第2接続位置C2が、位置P2よりも下方となっている。
As shown in FIG. 3, the second connection position C2 where the
なお、図3においては、冷媒流路11とキャピラリチューブ21とが接続される第2接続位置C2が位置P2よりも下方に配置されるものとしたが、冷媒流路11とキャピラリチューブ21とが接続される最上部の第2接続位置C2を位置P1と一致させるようにしてもよい。
In FIG. 3, the second connection position C2 where the
次に、本実施形態の室外熱交換器100の冷媒系統上の位置と冷媒の圧力との関係について、比較例の室外熱交換器100’と対比しつつ説明する。
図4は、比較例の室外熱交換器100’の冷媒系統を示す図である。
図4に示すように、比較例の室外熱交換器100’は、冷媒流路11’,12’,13’,14’と冷媒ヘッダ40’とが第1接続位置C1’で接続されている。
図4に示すように、最下部に位置する第1接続位置C1’は、熱交換部10’の全高Hの1/3となる位置P1よりも下方に配置されている。
Next, the relationship between the position of the
FIG. 4 is a diagram showing a refrigerant system of the
As shown in FIG. 4, in the
As shown in FIG. 4, the first connection position C1 ′ located at the lowermost part is disposed below the position P1 that is 1/3 of the total height H of the
また、図4に示すように、比較例の室外熱交換器100’は、冷媒流路11’,12’,13’,14’と冷媒分配配管20’(キャピラリチューブ21’,22’,23’,24’)とが第2接続位置C2’で接続されている。
図4に示すように、最上部に位置する第2接続位置C2’は、熱交換部10’の全高Hの1/2となる位置P2よりも上方に配置されている。
As shown in FIG. 4, the
As shown in FIG. 4, the second connection position C2 ′ located at the top is arranged above the position P2 that is ½ of the total height H of the
図5は、室外熱交換器100の冷媒系統上の位置と冷媒の圧力との関係を示す図である。ここで、冷媒系統とは、図3に示す冷媒ヘッダ40と冷媒流路11,12,13,14および冷媒分配配管20からなる系統をいう。
なお、図5においては、冷媒流路11およびキャピラリチューブ21を含む冷媒系統を第1系統と、冷媒流路12およびキャピラリチューブ22を含む系統を第2系統と、冷媒流路13およびキャピラリチューブ23を含む系統を第3系統と、冷媒流路14およびキャピラリチューブ24を含む系統を第4系統とそれぞれ称する。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the position of the
In FIG. 5, the refrigerant system including the
図5に示すように、第1接続位置C1は冷媒ヘッダ40に接続されているため、第1接続位置C1における冷媒の圧力は、第1〜第4系統のそれぞれで同一圧力Pr1となっている。
また、図5に示すように、合流位置C3はディストリビュータ50に接続されているため、合流位置C3における冷媒の圧力は、第1〜第4系統のそれぞれで同一圧力Pr3となっている。
As shown in FIG. 5, since the first connection position C1 is connected to the
Moreover, as shown in FIG. 5, since the merge position C3 is connected to the
図5において、第2接続位置C2から合流位置C3に向けて冷媒の圧力が上昇しているのは、第2接続位置C2が合流位置C3よりも上方に配置されているため、冷媒(過冷却液)の自重による圧力が生じるからである。
図5においては、第2接続位置C2から合流位置C3に向けて冷媒の圧力が上昇しているものの、合流位置C3における圧力Pr3は第1接続位置C1における圧力Pr1よりも低くなっている。
そのため、本実施形態の室外熱交換器100の第1〜第4系統のそれぞれにおいて、冷媒は第1接続位置C1から合流位置C3まで滞留することなく円滑に流通するようになっている。
In FIG. 5, the refrigerant pressure increases from the second connection position C2 toward the merge position C3 because the second connection position C2 is disposed above the merge position C3. This is because pressure due to the weight of the liquid) occurs.
In FIG. 5, although the pressure of the refrigerant increases from the second connection position C2 toward the merge position C3, the pressure Pr3 at the merge position C3 is lower than the pressure Pr1 at the first connection position C1.
Therefore, in each of the first to fourth systems of the
図6は、比較例の室外熱交換器100’の冷媒系統上の位置と冷媒の圧力との関係を示す図である。ここで、冷媒系統とは、図4に示す冷媒ヘッダ40’と冷媒流路11’,12’,13’,14’および冷媒分配配管20’からなる系統をいう。
なお、図6においては、冷媒流路11’およびキャピラリチューブ21’を含む冷媒系統を第1系統と、冷媒流路12’およびキャピラリチューブ22’を含む系統を第2系統と、冷媒流路13’およびキャピラリチューブ23’を含む系統を第3系統と、冷媒流路14’およびキャピラリチューブ24’を含む系統を第4系統とそれぞれ称する。
FIG. 6 is a diagram illustrating the relationship between the position of the
In FIG. 6, the refrigerant system including the
図6に示すように、第1接続位置C1’は冷媒ヘッダ40’に接続されているため、第1接続位置C1’における冷媒の圧力は、第1〜第4系統のそれぞれで同一圧力Pr1’となっている。
また、図6に示すように、合流位置C3’はディストリビュータ50に接続されているため、合流位置C3’における冷媒の圧力は、第1〜第4系統のそれぞれで同一圧力Pr3’となっている。
As shown in FIG. 6, since the first connection position C1 ′ is connected to the
Further, as shown in FIG. 6, since the merge position C3 ′ is connected to the
図6において、第2接続位置C2’から合流位置C3’に向けて冷媒の圧力が上昇しているのは、第2接続位置C2’が合流位置C3’よりも上方に配置されているため、冷媒(過冷却液)の自重による圧力が生じるからである。
図6においては、第2接続位置C2’から合流位置C3’に向けて冷媒の圧力が上昇しており、かつ、合流位置C3’における圧力Pr3’は第1接続位置C1における圧力Pr1’よりも高くなっている。
In FIG. 6, the refrigerant pressure increases from the second connection position C2 ′ toward the merge position C3 ′ because the second connection position C2 ′ is disposed above the merge position C3 ′. This is because pressure is generated due to the dead weight of the refrigerant (supercooled liquid).
In FIG. 6, the pressure of the refrigerant increases from the second connection position C2 ′ toward the merge position C3 ′, and the pressure Pr3 ′ at the merge position C3 ′ is higher than the pressure Pr1 ′ at the first connection position C1. It is high.
そのため、比較例の室外熱交換器100’の第1〜第4系統のそれぞれにおいて、冷媒は第1接続位置C1’から合流位置C3’まで滞留し易くなっている。特に、最下部に配置される第4系統においては、第1接続位置C1’から合流位置C3’に至る冷媒系統の全領域において、冷媒の圧力が第1接続位置C1’における冷媒の圧力Pr1’を上回っている。そのため、最下部に配置される第4系統においては、第1接続位置C1’から合流位置C3’に至る全領域において内部で冷媒が滞留してしまう。
Therefore, in each of the first to fourth systems of the
このように、比較例の室外熱交換器100’において冷媒の滞留が発生してしまうのは、本実施形態の室外熱交換器100に比べて最上部に配置される第2接続位置C2’が鉛直方向の高い位置に配置されており、冷媒(過冷却液)の自重による圧力が高くなっているからである。
Thus, in the
次に、熱交換部10の鉛直方向の高さと風速比の関係について図7を参照して説明する。
図7において、横軸は熱交換部10の鉛直方向の高さを示しており、原点が熱交換部10の鉛直方向の下端を示している。また、図7において、縦軸は横軸に示す熱交換部10の鉛直方向の高さにおける、送風ファン30により送風される空気の風速比を示している。この風速比は、熱交換部10の鉛直方向の高さの各位置での風速の平均値を1.0とした場合の比率を示している。
Next, the relationship between the vertical height of the
In FIG. 7, the horizontal axis indicates the vertical height of the
図7に示すように、熱交換部10の下半部(横軸が原点からH/2の範囲)において、風速比は0.5〜0.7の範囲に収束しており変動が少ない。一方、熱交換部10の上半部(横軸がH/2からHの範囲)において、風速比は0.7〜2.0の範囲を大きく変動している。
これは、送風ファン30により送風される空気の流通方向が鉛直方向の上方に向けた速度成分を有しており、熱交換部10の上半部を流通し易くなっているからである。
As shown in FIG. 7, in the lower half of the heat exchanging unit 10 (the horizontal axis is in the range of H / 2 from the origin), the wind speed ratio converges in the range of 0.5 to 0.7 and has little fluctuation. On the other hand, in the upper half of the heat exchanging unit 10 (the horizontal axis is in the range of H / 2 to H), the wind speed ratio greatly fluctuates in the range of 0.7 to 2.0.
This is because the flow direction of the air blown by the
図7に示す風速比を示す室外熱交換器100において、熱交換部10の上半部に第2接続位置C2を配置して合流位置C3まで冷媒を供給するようにした場合、第2接続位置C2が風速比の高い領域に配置されることとなる。この場合、風速比の高い領域に配置される冷媒流路と、相対的に風速比の低い領域に配置される冷媒流路とで、熱交換効率が偏ってしまうこととなる。そうすると、複数の冷媒流路それぞれに滞留する過冷却液の量が変化し、それに伴って合流位置C3において過冷却液の自重による圧力の差分が大きくなってしまう。
そのため、本実施形態の室外熱交換器100では、複数の第2接続位置C2のそれぞれを、熱交換部10の下半部に配置するようにしている。
In the
Therefore, in the
以上説明した本実施形態の熱交換システム1が奏する作用および効果について説明する。
本実施形態の熱交換システム1が備える室外熱交換器100によれば、熱交換部10が凝縮器として機能する場合、熱交換部10で凝縮された過冷却液が複数の第2接続位置C2のそれぞれでキャピラリチューブ21,22,23,24へ排出され、それらがディストリビュータ50によって合流位置C3で合流する。合流位置C3で合流された過冷却液は圧力が均等化されるため、この均等化された圧力が高すぎる場合、鉛直方向の下方に位置する第2接続位置C2からキャピラリチューブ24へ過冷却液が排出されにくくなり過冷却液が内部で滞留してしまう。
The operation and effect of the heat exchange system 1 of the present embodiment described above will be described.
According to the
本実施形態の室外熱交換器100によれば、複数の第2接続位置C2のそれぞれが、鉛直方向において熱交換部10の全高Hの1/2となる位置P2と同じか位置P2よりも下方に配置されている。
そのため、複数の第2接続位置C2のうち、鉛直方向の最上部に位置する第2接続位置C2と鉛直方向の最下部に位置する第2接続位置C2との鉛直方向の距離が、熱交換部10の全高Hの1/2と同じかそれよりも短くなる。
According to the
Therefore, the vertical distance between the second connection position C2 located at the top in the vertical direction and the second connection position C2 located at the bottom in the vertical direction among the plurality of second connection positions C2 is the heat exchange unit. It is equal to or shorter than 1/2 of the total height H of 10.
これにより、この距離を熱交換部10の全高Hと同程度にする場合に比べ、鉛直方向の最上部に位置する第2接続位置C2から合流位置C2までの過冷却液の自重による圧力と、鉛直方向の最下部に位置する第2接続位置C2から合流位置C3までの過冷却液の自重による圧力との差分を十分に小さくし、過冷却液の熱交換部10での滞留を抑制することができる。
Thereby, compared with the case where this distance is made to be about the same as the total height H of the
また、本実施形態の室外熱交換器100によれば、送風ファン30が熱交換部10の鉛直方向に沿った前面10aから鉛直方向に沿った背面10bに向けて空気を流通させるとともに、送風ファン30により送風される空気の流通方向が鉛直方向の上方に向けた速度成分を有している。そのため、熱交換部10は、鉛直方向の上半部において鉛直方向位置による風速の変化が大きくなるが、鉛直方向の下半部において鉛直方向位置による風速の変化が抑制される。
Moreover, according to the
そのため、冷媒が気相と液相の二相流から過冷却液へ凝縮される熱交換部10の下半部において、複数の冷媒流路それぞれの熱交換効率の偏りが抑制される。これにより、複数の冷媒流路それぞれの熱交換効率が偏って複数の冷媒流路それぞれに滞留する過冷却液の量が変化し、それに伴って合流位置C3において過冷却液の自重による圧力の差分が大きくなることが抑制される。
Therefore, in the lower half of the
このように、本実施形態によれば、鉛直方向に沿って配置される複数の冷媒流路に冷媒を流通させる熱交換部10を備える室外熱交換器100において、熱交換部10を凝縮器として機能させる場合に、過冷却液が熱交換部10で滞留することを抑制して凝縮性能を向上させることができる。
Thus, according to the present embodiment, in the
本実施形態の室外熱交換器100において、複数の第1接続位置C1のそれぞれは、鉛直方向において熱交換部10の全高Hの1/3となる位置P1と同じか位置P1よりも上方に配置されている。
このようにすることで、最下部に位置する第1接続位置C1を熱交換部10の鉛直方向の下端と一致させる場合に比べ、最下部に位置する第1接続位置C1から合流位置までの鉛直方向の高さを十分に確保し、第1接続位置C1から合流位置C3までの過冷却液の流通を促進することができる。
In the
By doing in this way, compared with the case where the 1st connection position C1 located in the lowest part is made to correspond with the lower end of the perpendicular direction of the
〔他の実施形態〕
以上の説明においては、複数の冷媒流路11,12,13,14のそれぞれをそのまま冷媒ヘッダ40に接続するものとしたが、他の態様であってもよい。
例えば、図8に示すように冷媒流路111,112を熱交換部110の分岐位置B1、B2で分岐させてから冷媒ヘッダ40に接続するようにしてもよい。
[Other Embodiments]
In the above description, each of the plurality of
For example, as shown in FIG. 8, the
図8に示す室外熱交換器300が備える熱交換部110は、冷媒流路111および冷媒流路112を備える。冷媒流路111の一端側は、熱交換部110の内部の分岐位置B1で分岐流路111aおよび分岐流路111bに分岐され、それぞれ第1接続位置C1で冷媒ヘッダ40に接続される。同様に、冷媒流路112の一端側は、熱交換部110の内部の分岐位置B2で分岐流路112aおよび分岐流路112bに分岐され、それぞれ第1接続位置C1で冷媒ヘッダ40に接続される。
ここでは、冷媒流路111および冷媒流路112の双方について、分岐位置で分岐流路に分岐させるものとしたが、冷媒流路111および冷媒流路112のいずれか一方のみを分岐位置で分岐流路に分岐させるようにしてもよい。
The
Here, both the
このようにすることで、冷媒ヘッダ40に接続される分岐流路の数(4本)に対して、ディストリビュータ50が合流させるキャピラリチューブの数(2本)を少なくすることができる。第2接続位置C2の数が少なくなるため、最上部に位置する第2接続位置C2と最下部に位置する第2接続位置C2までの鉛直方向の距離を短くし、過冷却液の自重による圧力の差分を十分に小さくすることができる。
By doing in this way, the number (two) of capillary tubes which the
また、冷媒流路111の他端側は第2接続位置C2で冷媒分配配管120のキャピラリチューブ121に接続され、冷媒流路112の他端側は第2接続位置C2で冷媒分配配管120のキャピラリチューブ122に接続されている。
The other end side of the
ここで、図8に示す室外熱交換器300においては、以下の条件式を満たすものとする。
L2/10≦L1≦L2/2 (1)
ここで、
L1:第1接続位置C1から分岐位置B1,B2までの冷媒流路111,112の流路長、
L2:第1接続位置C1から第2接続位置C2までの冷媒流路111,112の流路長
である。
Here, in the
L2 / 10 ≦ L1 ≦ L2 / 2 (1)
here,
L1: the flow path lengths of the
L2: The flow path length of the
このようにすることで、複数の分岐流路に分岐される冷媒流路111,112上の分岐位置B1,B2を冷媒流路111,112の流路長L2の中間位置と同じかそれよりも第1接続位置C1側とすることができる。これにより、熱交換部10を蒸発器として機能させる場合に、ボイド率(気相と液相の二相流の全体積に対する気相の占める割合)が大きくなる位置を分岐位置B1,B2とし、第2接続位置C2側を分岐位置B1,B2とする場合に比べて各分岐流路に流入する冷媒量に偏りが生じることを抑制することができる。
By doing in this way, branch position B1 and B2 on
また、複数の分岐流路に分岐される冷媒流路111,112上の分岐位置B1,B2を第1接続位置C1から流路長L2の1/10離れた位置かそれより更に離れた位置とすることができる。これにより、冷媒流路111,112の圧力損失を一定程度に抑えて冷媒の流通を促進することができる。
The branch positions B1 and B2 on the
1 熱交換システム
10 熱交換部
10a 前面
10b 背面
11,12,13,14 冷媒流路
20 冷媒分配配管
21,22,23,24 キャピラリチューブ
30 送風ファン
40 冷媒ヘッダ(冷媒集合配管)
50 ディストリビュータ(冷媒分流器)
100,300 室外熱交換器(熱交換器)
200 室内熱交換器
210 圧縮機
220 アキュムレータ
230 四方弁
240 膨張弁
C1 第1接続位置
C2 第2接続位置
C3 合流位置
S 設置面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
50 Distributor (refrigerant shunt)
100,300 Outdoor heat exchanger (heat exchanger)
200
Claims (5)
前記熱交換部の前記鉛直方向に沿った前面から前記鉛直方向に沿った背面に向けて前記空気を流通させる送風ファンと、
気相の冷媒が流通するとともに前記複数の冷媒流路の一端側がそれぞれ第1接続位置で接続される冷媒集合配管と、
前記複数の冷媒流路の他端側にそれぞれ第2接続位置で接続される複数の冷媒分配配管と、
前記複数の冷媒分配配管を合流位置で合流させる冷媒分流器とを備え、
前記送風ファンにより送風される前記空気の流通方向が前記鉛直方向の上方に向けた速度成分を有しており、
複数の前記第2接続位置のそれぞれは、前記鉛直方向において前記熱交換部の全高の1/2となる位置と同じか該位置よりも下方に配置されている熱交換器。 A heat exchanging unit that exchanges heat with air by circulating the refrigerant through a plurality of refrigerant channels arranged along the vertical direction;
A blower fan that circulates the air from the front surface along the vertical direction of the heat exchange unit toward the back surface along the vertical direction;
A refrigerant collecting pipe in which gas-phase refrigerant flows and one end side of each of the plurality of refrigerant flow paths is connected at a first connection position;
A plurality of refrigerant distribution pipes respectively connected to the other end side of the plurality of refrigerant flow paths at a second connection position;
A refrigerant distributor that merges the plurality of refrigerant distribution pipes at a merge position;
The flow direction of the air blown by the blower fan has a velocity component directed upward in the vertical direction,
Each of the plurality of second connection positions is a heat exchanger that is disposed at the same position as or lower than a position that is ½ of the total height of the heat exchange section in the vertical direction.
該複数の分岐流路のそれぞれが前記冷媒集合配管に接続されている請求項1または請求項2に記載の熱交換器。 At least one of the plurality of refrigerant channels branches into a plurality of branch channels at a branch position;
The heat exchanger according to claim 1 or 2, wherein each of the plurality of branch channels is connected to the refrigerant collecting pipe.
L2/10≦L1≦L2/2 (1)
ここで、
L1:前記第1接続位置から前記分岐位置までの前記冷媒流路の流路長、
L2:前記第1接続位置から前記第2接続位置までの前記冷媒流路の流路長
である。 The heat exchanger according to claim 3 satisfying the following conditional expression.
L2 / 10 ≦ L1 ≦ L2 / 2 (1)
here,
L1: a flow path length of the refrigerant flow path from the first connection position to the branch position;
L2: A flow path length of the refrigerant flow path from the first connection position to the second connection position.
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