JP2018048793A - 熱交換器及び冷凍サイクル装置 - Google Patents
熱交換器及び冷凍サイクル装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018048793A JP2018048793A JP2016186215A JP2016186215A JP2018048793A JP 2018048793 A JP2018048793 A JP 2018048793A JP 2016186215 A JP2016186215 A JP 2016186215A JP 2016186215 A JP2016186215 A JP 2016186215A JP 2018048793 A JP2018048793 A JP 2018048793A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- header
- heat exchange
- refrigerant
- heat exchanger
- partition
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Details Of Heat-Exchange And Heat-Transfer (AREA)
Abstract
【課題】液体冷媒を各熱交換チューブ内に均一に流通させ、熱交換性能の向上を図ることができる熱交換器及び冷凍サイクル装置を提供する。【解決手段】実施形態の熱交換器は、第1ヘッダ及び第2ヘッダと、熱交換チューブと、一方仕切部と、分岐流路と、を持つ。一方仕切部は、一方のヘッダにおけるヘッダ延在方向の第1部分、及び第1部分よりも下流側に位置する第2部分を仕切る。分岐流路は、他方のヘッダにおけるヘッダ延在方向の第1部分から分岐し、第1部分よりも下流側に位置する第2部分に接続されている。分岐流路のうち他方のヘッダにおける第2部分で開口する下流開口は、下流開口を通して第2部分に流入する冷媒が、他方のヘッダにおける第1部分から第2部分に向けて流通する冷媒と他方のヘッダにおける第2部分で衝突するように開口している。【選択図】図3
Description
本発明の実施形態は、熱交換器及び冷凍サイクル装置に関する。
冷凍サイクル装置には、冷媒と熱交換空気との間で熱交換を行うための熱交換器が搭載されている。この種の熱交換器として、いわゆるパラレルフロー型の熱交換器がある。パラレルフロー型の熱交換器は、一対のヘッダと、各ヘッダが延在するヘッダ延在方向に間隔をあけて配列され、各ヘッダ間に並列接続された複数の熱交換チューブと、を備えている。また、パラレルフロー型の熱交換器では、隣り合う熱交換チューブ間にフィンが接合されている。
上述した熱交換器を蒸発器として機能させる場合、液リッチの冷媒が冷媒配管を通して一方のヘッダに供給される。一方のヘッダに供給された冷媒は、一方のヘッダ内を流通する過程で、熱交換チューブに分配される。熱交換チューブに分配された冷媒は、熱交換チューブ内を流通する過程で、フィンと熱交換チューブとの間の隙間を通過する熱交換空気と熱交換される。
しかしながら、上述した熱交換器では、ヘッダ延在方向を重力方向に沿わせて熱交換器を設置した状態で、熱交換器を蒸発器として機能させる場合に、各熱交換チューブ内に供給される液体冷媒の供給量(以下、冷媒供給量という。)の均一化を図る点で改善の余地があった。各熱交換チューブのうち、冷媒供給量が不足している熱交換チューブでは、液体冷媒が熱交換チューブを流通している途中で蒸発が完了(ドライアウト)するおそれがある。その結果、熱交換性能の低下を招く原因となる。
本発明が解決しようとする課題は、液体冷媒を各熱交換チューブ内に均一に流通させ、熱交換性能の向上を図ることができる熱交換器及び冷凍サイクル装置を提供することである。
実施形態の熱交換器は、第1ヘッダ及び第2ヘッダと、複数の熱交換チューブと、一方仕切部と、分岐流路と、を持つ。第1ヘッダ及び第2ヘッダは、互いに間隔をあけて並設されている。熱交換チューブは、第1ヘッダ及び第2ヘッダが延在するヘッダ延在方向に間隔をあけて配列されるとともに、第1ヘッダ及び第2ヘッダ間を接続する。一方仕切部は、第1ヘッダ及び第2ヘッダのうち、一方のヘッダにおけるヘッダ延在方向の第1部分、及び第1部分よりも下流側に位置する第2部分を仕切る。分岐流路は、一方のヘッダの第1部分及び第2部分と対応する位置にある他方のヘッダにおける第1部分及び第2部分のうち、第1部分から分岐し、第1部分よりも下流側に位置する第2部分に接続されている。分岐流路のうち他方のヘッダにおける第2部分で開口する下流開口は、下流開口を通して第2部分に流入する冷媒が他方のヘッダにおける第1部分から第2部分に向けて流通する冷媒と第2部分で衝突するように熱交換チューブに向かう方向に開口している。
以下、実施形態の熱交換器及び冷凍サイクル装置を、図面を参照して説明する。
図1は、空気調和機1の概略構成図である。
図1に示すように、本実施形態の冷凍サイクル装置である空気調和機1は、圧縮機2、四方弁3、室外熱交換器(熱交換器)4、膨張弁5及び室内熱交換器(熱交換器)6が冷媒流路7によって順次接続されて構成されている。なお、図1に示す例において、実線矢印は冷房時、破線矢印は暖房時の冷媒の流通方向を示している。
図1は、空気調和機1の概略構成図である。
図1に示すように、本実施形態の冷凍サイクル装置である空気調和機1は、圧縮機2、四方弁3、室外熱交換器(熱交換器)4、膨張弁5及び室内熱交換器(熱交換器)6が冷媒流路7によって順次接続されて構成されている。なお、図1に示す例において、実線矢印は冷房時、破線矢印は暖房時の冷媒の流通方向を示している。
圧縮機2は、圧縮機本体11とアキュムレータ12とを備えている。
アキュムレータ12は、圧縮機本体11に供給される冷媒のうち、液体冷媒を捕捉し、ガス冷媒を圧縮機本体11に供給するように構成されている。
圧縮機本体11は、アキュムレータ12を通して内部に取り込まれるガス冷媒を、圧縮して高温高圧のガス冷媒とする。
アキュムレータ12は、圧縮機本体11に供給される冷媒のうち、液体冷媒を捕捉し、ガス冷媒を圧縮機本体11に供給するように構成されている。
圧縮機本体11は、アキュムレータ12を通して内部に取り込まれるガス冷媒を、圧縮して高温高圧のガス冷媒とする。
このような空気調和機1では、四方弁3により冷媒の流れを変えることで、冷房運転や暖房運転等を行う。例えば、冷房運転では、冷媒流路7において、冷媒は圧縮機2、四方弁3、室外熱交換器4、膨張弁5及び室内熱交換器6の順に流れる。このとき、室外熱交換器4を凝縮器として機能させ、室内熱交換器6を蒸発器として機能させ、室内を冷房する。
一方、暖房運転では、冷媒流路7において、冷媒は圧縮機2、四方弁3、室内熱交換器6、膨張弁5及び室外熱交換器4の順に流れる。このとき、室内熱交換器6を凝縮器として機能させ、室外熱交換器4を蒸発器として機能させ、室内を暖房する。
一方、暖房運転では、冷媒流路7において、冷媒は圧縮機2、四方弁3、室内熱交換器6、膨張弁5及び室外熱交換器4の順に流れる。このとき、室内熱交換器6を凝縮器として機能させ、室外熱交換器4を蒸発器として機能させ、室内を暖房する。
次に、室外熱交換器4について説明する。図2は、室外熱交換器4の正面図である。
図2に示すように、室外熱交換器4は、いわゆるパラレルフロー型の熱交換器である。室外熱交換器4は、第1ヘッダ21及び第2ヘッダ22と、複数の熱交換チューブ23と、フィン24と、第1接続継手25及び第2接続継手26と、を主に備えている。なお、以下の説明では、各ヘッダ21,22の延在方向をZ方向(ヘッダ延在方向)とし、Z方向に直交する2方向をそれぞれX方向及びY方向として説明する。また、X方向、Y方向及びZ方向のうち、図中矢印方向をプラス(+)方向とし、矢印とは反対の方向をマイナス(−)方向として説明する。本実施形態において、室外熱交換器4は、Z方向が重力方向に沿うようにして設置されている。この場合、+Z方向は重力方向上方に設定され、−Z方向は重力方向下方に設定されている。
図2に示すように、室外熱交換器4は、いわゆるパラレルフロー型の熱交換器である。室外熱交換器4は、第1ヘッダ21及び第2ヘッダ22と、複数の熱交換チューブ23と、フィン24と、第1接続継手25及び第2接続継手26と、を主に備えている。なお、以下の説明では、各ヘッダ21,22の延在方向をZ方向(ヘッダ延在方向)とし、Z方向に直交する2方向をそれぞれX方向及びY方向として説明する。また、X方向、Y方向及びZ方向のうち、図中矢印方向をプラス(+)方向とし、矢印とは反対の方向をマイナス(−)方向として説明する。本実施形態において、室外熱交換器4は、Z方向が重力方向に沿うようにして設置されている。この場合、+Z方向は重力方向上方に設定され、−Z方向は重力方向下方に設定されている。
第1ヘッダ21及び第2ヘッダ22は、Z方向に延びる管状とされている。各ヘッダ21,22は、X方向に間隔をあけた状態で、互いに平行に延在している。
各熱交換チューブ23は、X方向に延在するとともに、Z方向に間隔をあけて互い平行に配列されている。すなわち、各熱交換チューブ23における−X方向端部は、第1ヘッダ21にそれぞれ接続されている。各熱交換チューブ23における+X方向端部は、第2ヘッダ22にそれぞれ接続されている。これにより、各熱交換チューブ23は、各ヘッダ21,22間を並列接続している。なお、各熱交換チューブ23には、例えばY方向を長軸方向とし、複数の冷媒流路を有する扁平管が用いられている。但し、各熱交換チューブ23の断面形状は、複数の冷媒流路を形成可能な構成であれば適宜変更が可能である。
フィン24は、隣り合う熱交換チューブ23間にそれぞれ配置されている。フィン24には、例えばコルゲートフィンが用いられている。具体的に、フィン24は、各熱交換チューブ23間それぞれにおいて、Z方向に蛇行しながらX方向に延びる波形状とされている。フィン24の山部及び谷部は、Z方向で隣り合う熱交換チューブ23にそれぞれ接合(例えば、ロウ付け等)されている。室外熱交換器4では、各フィン24と熱交換チューブ23との間の隙間をY方向に沿って熱交換空気が通過する。このとき、熱交換チューブ23やフィン24を介して、熱交換チューブ23内を流通する冷媒と、熱交換空気と、が熱交換される。なお、フィン24は、コルゲートフィンに限らず、例えばプレートフィンを用いても構わない。
上述した第1ヘッダ21には、第1ヘッダ21内を複数の連通空間(第1部分31〜第4部分34)にZ方向で仕切る複数の一方仕切部(第1仕切部36〜第3仕切部38)が設けられている。
第2ヘッダ22には、第2ヘッダ22内を複数の連通空間(第1部分41〜第4部分44)にZ方向で仕切る複数の他方仕切部(第1仕切部46〜第3仕切部48)が設けられている。各第2ヘッダ22の仕切部46〜48は、第1ヘッダ21の対応する仕切部36〜38とZ方向で同等の位置に配置されている。第2ヘッダ22の第1部分41及び第2部分42は、第1ヘッダ21の第1部分31及び第2部分32と対応する位置に配置されている。
第2ヘッダ22には、第2ヘッダ22内を複数の連通空間(第1部分41〜第4部分44)にZ方向で仕切る複数の他方仕切部(第1仕切部46〜第3仕切部48)が設けられている。各第2ヘッダ22の仕切部46〜48は、第1ヘッダ21の対応する仕切部36〜38とZ方向で同等の位置に配置されている。第2ヘッダ22の第1部分41及び第2部分42は、第1ヘッダ21の第1部分31及び第2部分32と対応する位置に配置されている。
上述した熱交換チューブ23は、各仕切部36〜38,46〜48によって複数の熱交換モジュール(第1熱交換モジュール51〜第4熱交換モジュール54)に区画されている。具体的に、第1熱交換モジュール51を構成する熱交換チューブ23は、各ヘッダ21,22の第1部分31,41に連通している。第2熱交換モジュール52を構成する熱交換チューブ23は、各ヘッダ21,22の第2部分32,42に連通している。第3熱交換モジュール53を構成する熱交換チューブ23は、各ヘッダ21,22の第3部分33,43に連通している。第4熱交換モジュール54を構成する熱交換チューブ23は、各ヘッダ21,22の第4部分34,44に連通している。
第1接続継手25は、X方向に延びる円管状に形成されている。第1接続継手25は、冷媒流路7と第1ヘッダ21の第1部分31との間を接続している。具体的に、第1接続継手25における+X方向端部は、第1ヘッダ21の−Z方向端部に接続されている。一方、第1接続継手25における−X方向端部は、上述した冷媒流路7に接続されている。
第2接続継手26は、X方向に延びる円管状に形成されている。第2接続継手26は、冷媒流路7と第1ヘッダ21の第4部分34との間を接続している。具体的に、第2接続継手26における−X方向端部は、第1ヘッダ21の+Z方向端部に接続されている。一方、第2接続継手26における+X方向端部は、上述した冷媒流路7に接続されている。
第2接続継手26は、X方向に延びる円管状に形成されている。第2接続継手26は、冷媒流路7と第1ヘッダ21の第4部分34との間を接続している。具体的に、第2接続継手26における−X方向端部は、第1ヘッダ21の+Z方向端部に接続されている。一方、第2接続継手26における+X方向端部は、上述した冷媒流路7に接続されている。
各ヘッダ21,22には、Z方向で隣り合う熱交換モジュール51〜54同士を連通させるターン部(第1ターン部61〜第3ターン部63)が設けられている。第1ターン部(分岐流路)61は、第2ヘッダ22のうち第1仕切部46に対してZ方向の両側に位置する部分に接続されている。すなわち、第1ターン部61は、第2ヘッダ22の第1部分41と第2部分42とを連通させている。第2ターン部(分岐流路)62は、第1ヘッダ21のうち第2仕切部37に対してZ方向の両側に位置する部分に接続されている。すなわち、第2ターン部62は、第1ヘッダ21の第2部分32と第3部分33とを連通させている。第3ターン部(分岐流路)63は、第2ヘッダ22のうち第3仕切部38に対してZ方向の両側に位置する部分に接続されている。すなわち、第3ターン部63は、第2ヘッダ22の第3部分43と第4部分44とを連通させている。
次に、各ターン部61〜63の詳細な構成を、第1ターン部61を例にして説明する。
上述した第1ターン部61は、第2ヘッダ22の第1仕切部46を迂回して、第2ヘッダ22の第1部分41と第2部分42とを連通させている。第1ターン部61は、Y方向から見た正面視でU字状に形成されている。第1ターン部61における上流端部は、第2ヘッダ22のうち第1熱交換モジュール51に対してX方向に対向する部分の+Z方向端部に接続されている。そして、第1ターン部61における上流開口は、第2ヘッダ22内(第1部分41)において−X方向に向けて開口している。
上述した第1ターン部61は、第2ヘッダ22の第1仕切部46を迂回して、第2ヘッダ22の第1部分41と第2部分42とを連通させている。第1ターン部61は、Y方向から見た正面視でU字状に形成されている。第1ターン部61における上流端部は、第2ヘッダ22のうち第1熱交換モジュール51に対してX方向に対向する部分の+Z方向端部に接続されている。そして、第1ターン部61における上流開口は、第2ヘッダ22内(第1部分41)において−X方向に向けて開口している。
第1ターン部61の下流端部は、第2ヘッダ22のうち第2熱交換モジュール52に対してX方向に対向する部分の−Z方向端部に接続されている。そして、第1ターン部61における下流開口は、第2ヘッダ22内(第2部分42)において−X方向に向けて開口している。すなわち、第1ターン部61の下流開口は、第2熱交換モジュール52に対してX方向で対向している。本実施形態において、第1ターン部61の下流端部と第2ヘッダ22とのZ方向における接続位置は、第2熱交換モジュール52を構成する熱交換チューブ23の本数をNとしたときに、他方仕切部である第1仕切部46から数えてN/3本目の熱交換チューブ23よりも−Z方向に設定されていることが好ましい。
図3は、図2のIII部の拡大断面図である。
図3に示すように、第2ヘッダ22の第1仕切部46には、第2ヘッダ22の第1部分41と第2部分42とを連通させる連通孔71が形成されている。連通孔71は、第1仕切部46のうち、Z方向から見て第2熱交換モジュール52の上流端部(第2熱交換モジュール52を構成する熱交換チューブ23における第2部分42内の端部)に重ならない位置に貫通して形成されている。なお、連通孔71は、Z方向から見て第2熱交換モジュール52の上流端部に一部が重なっていても構わない。
図3に示すように、第2ヘッダ22の第1仕切部46には、第2ヘッダ22の第1部分41と第2部分42とを連通させる連通孔71が形成されている。連通孔71は、第1仕切部46のうち、Z方向から見て第2熱交換モジュール52の上流端部(第2熱交換モジュール52を構成する熱交換チューブ23における第2部分42内の端部)に重ならない位置に貫通して形成されている。なお、連通孔71は、Z方向から見て第2熱交換モジュール52の上流端部に一部が重なっていても構わない。
また、第1ターン部61の下流開口の中心を通りX方向に延びる仮想線L1は、連通孔71の中心を通りZ方向に延びる仮想線L2に直交している。すなわち、第1ターン部61の下流開口を通して第2部分42に流入する冷媒と、連通孔71を通して第2部分42に流入する冷媒と、が仮想線L1,L2の交点(衝突基準点P)で衝突するようになっている。したがって、第1ターン部61の下流開口を通して第2部分42に流入する冷媒の流束(単位時間当たりの単位面積を通過する冷媒の質量)Vpと、連通孔71を通して第2部分42に流入する冷媒の流束Vhと、の合成流束Vmは、衝突基準点Pから斜め上方(−X方向、かつ+Z方向を向く方向)に向けて延びている。なお、仮想線L1,L2は、少なくとも交差していれば構わない。
ここで、合成流束Vmは、第2熱交換モジュール52における第1仕切部46から数えてN/4本目から3×N/4本目に位置する何れかの熱交換チューブ23に向けて延びていることが好ましい。なお、合成流束Vmは、第1ターン部61の下流開口を通して第2部分42に流入する冷媒の流量Gp及び流束Vp、並びに連通孔71を通して第2部分42に流入する冷媒の流量Gh及び流束Vhから求めることができる。但し、合成流束Vmは、室外熱交換器4内に供給される冷媒の流量や冷媒の乾き度、冷媒の物性値に伴う気液密度差等により変動する。また、流量Qp,Qhは、第1ターン部61を通過する際の圧力損失や、連通孔71を通過する際の圧力損失により求めることができる。
また、衝突基準点Pを基準位置(高さhが0)とし、室外熱交換器4内に供給される冷媒が最小流量のときの衝突基準点Pでの冷媒の+Z方向に沿う流速をv0、冷媒の質量をmとする。この場合に、位置エネルギEhが最大(運動エネルギEvが0)となる高さh(冷媒の到達高さ)が、第2熱交換モジュール52における第1仕切部46から数えて2×N/3本目の熱交換チューブ23よりも+Z方向に設定されていることが好ましい。
そして、本実施形態では、合成流束Vmや位置エネルギEh(運動エネルギEv)が上述した条件を満たすように、各種パラメータ(連通孔71の内径φや、第1ターン部61の内径、熱交換チューブ23の本数N等)が設定されている。
そして、本実施形態では、合成流束Vmや位置エネルギEh(運動エネルギEv)が上述した条件を満たすように、各種パラメータ(連通孔71の内径φや、第1ターン部61の内径、熱交換チューブ23の本数N等)が設定されている。
なお、各仕切部36〜38,46〜48のうち、第2ターン部62及び第3ターン部63が跨いでいる仕切部(例えば、第1ヘッダ21の第2仕切部37や、第2ヘッダ22の第3仕切部48)にも、上述した構成と同様の連通孔(不図示)が形成されている。本実施形態において、第2ターン部62や第3ターン部63、第1仕切部37、第3仕切部48等の構成は、第1ターン部61や第1仕切部46(連通孔71)の構成と同様であるため、説明を省略する。この場合、各ヘッダ21,22のうち、ターン部の上流端が接続された部分が他方のヘッダの第1部分となり、ターン部の下流端が接続された部分が他方のヘッダの第2部分となる。
次に、上述した室外熱交換器4の作用を説明する。以下の説明では、室外熱交換器4を蒸発器として機能させる場合について説明する。
まず、膨張弁5で減圧された冷媒は、液体冷媒又は乾き度の小さい液リッチの気液二相冷媒となって第1接続継手25から第1ヘッダ21の第1部分31に流入する。第1ヘッダ21の第1部分31に流入した冷媒は、X方向に蛇行しながら+Z方向に流通する。すなわち、第1ヘッダ21の第1部分31に流入した冷媒は、第1熱交換モジュール51の各熱交換チューブ23内を+X方向に流通した後、第2ヘッダ22の第1部分41に流入する。第2ヘッダ22の第1部分41内に流入した冷媒は、第1ターン部61及び連通孔71を通して第2ヘッダ22の第2部分42に流入した後、第2熱交換モジュール52の熱交換チューブ23内を−X方向に流通する。第2熱交換モジュール52の熱交換チューブ23内を流通した冷媒は、第1ヘッダ21の第2部分32に流入した後、第2ターン部62及び第2仕切部37の連通孔(不図示)を通って第1ヘッダ21の第3部分33に流入する。その後、冷媒は、第3熱交換モジュール53及び第4熱交換モジュール54を順次流通し、第1ヘッダ21の第4部分34に流入する。第4部分34に流入した冷媒は、第2接続継手26を通して室外熱交換器4から排出される。
まず、膨張弁5で減圧された冷媒は、液体冷媒又は乾き度の小さい液リッチの気液二相冷媒となって第1接続継手25から第1ヘッダ21の第1部分31に流入する。第1ヘッダ21の第1部分31に流入した冷媒は、X方向に蛇行しながら+Z方向に流通する。すなわち、第1ヘッダ21の第1部分31に流入した冷媒は、第1熱交換モジュール51の各熱交換チューブ23内を+X方向に流通した後、第2ヘッダ22の第1部分41に流入する。第2ヘッダ22の第1部分41内に流入した冷媒は、第1ターン部61及び連通孔71を通して第2ヘッダ22の第2部分42に流入した後、第2熱交換モジュール52の熱交換チューブ23内を−X方向に流通する。第2熱交換モジュール52の熱交換チューブ23内を流通した冷媒は、第1ヘッダ21の第2部分32に流入した後、第2ターン部62及び第2仕切部37の連通孔(不図示)を通って第1ヘッダ21の第3部分33に流入する。その後、冷媒は、第3熱交換モジュール53及び第4熱交換モジュール54を順次流通し、第1ヘッダ21の第4部分34に流入する。第4部分34に流入した冷媒は、第2接続継手26を通して室外熱交換器4から排出される。
また、本実施形態の室外熱交換器4において、熱交換空気は、フィン24と熱交換チューブ23との間の隙間を通って室外熱交換器4をY方向に通過する。そして、熱交換空気は、室外熱交換器4を通過する際に、熱交換チューブ23やフィン24を介して、熱交換チューブ23内を流通する冷媒と熱交換される。このとき、室外熱交換器4内に供給された冷媒は、熱交換チューブ23を流通する過程で吸熱することで、熱交換空気を冷却するとともに、ガスリッチの気液二相冷媒になる。
ここで、第1熱交換モジュール51を通過して第2ヘッダ22の第1部分41に流入した冷媒は、上述したように第1ターン部61及び連通孔71を通して第2ヘッダ22の第2部分42に流入する。具体的に、第2ヘッダ22の第1部分41に流入した冷媒のうち、一部の冷媒は、第2ヘッダ22から分岐する第1ターン部61内に流入する。第1ターン部61内に流入した冷媒は、第1ターン部61の下流開口を通じて第2ヘッダ22の第2部分42に流入する。このとき、冷媒は、第1ターン部61の下流開口から−X方向に向けて流入する。
一方、第2ヘッダ22の第1部分41に流入した冷媒のうち、一部の冷媒は、第1仕切部46に形成された連通孔71を通して第2ヘッダ22の第2部分42に流入する。このとき、冷媒は、連通孔71から+Z方向に向けて流入する。
一方、第2ヘッダ22の第1部分41に流入した冷媒のうち、一部の冷媒は、第1仕切部46に形成された連通孔71を通して第2ヘッダ22の第2部分42に流入する。このとき、冷媒は、連通孔71から+Z方向に向けて流入する。
そして、第2ヘッダ22の第2部分42において、第1ターン部61から第2部分42に流入する冷媒と、連通孔71から第2部分42に流入する冷媒と、が衝突する。これにより、第2ヘッダ22の第2部分42に流入した冷媒は、衝突基準点Pから第2熱交換モジュール52に向けて斜め上方に延びる合成流束Vmとなる。合成流束Vmが斜め上方に延びていることで、第2部分42に流入した冷媒が、第2部分42をX方向及びZ方向の双方に行き亘る。そして、冷媒は、第2部分42を流通する過程で、第2熱交換モジュール52の各熱交換チューブ23に分配される。
このように、本実施形態では、第1ターン部61の下流開口を通して第2ヘッダ22の第2部分42に流入する冷媒と、連通孔71を通して第2ヘッダ22を第1部分41から第2部分42に流通する冷媒と、が第2部分42で衝突する構成とした。
この構成によれば、第2ヘッダ22の第2部分42に流入した冷媒の流束を、衝突基準点Pから第2熱交換モジュール52に向けて斜め上方に延びる合成流束Vmとすることができる。これにより、X方向やZ方向のみに冷媒を流通させる構成に比べて、一部の熱交換チューブ23のみに冷媒が局所的に供給されるのを抑制できる。そのため、各熱交換チューブ23それぞれに供給される冷媒供給量の均一化を図ることができる。その結果、室外熱交換器4を蒸発器として機能させた場合に、冷媒のドライアウトを抑制し、熱交換性能の向上を図ることができる。
この構成によれば、第2ヘッダ22の第2部分42に流入した冷媒の流束を、衝突基準点Pから第2熱交換モジュール52に向けて斜め上方に延びる合成流束Vmとすることができる。これにより、X方向やZ方向のみに冷媒を流通させる構成に比べて、一部の熱交換チューブ23のみに冷媒が局所的に供給されるのを抑制できる。そのため、各熱交換チューブ23それぞれに供給される冷媒供給量の均一化を図ることができる。その結果、室外熱交換器4を蒸発器として機能させた場合に、冷媒のドライアウトを抑制し、熱交換性能の向上を図ることができる。
本実施形態では、第2ヘッダ22の第1部分41及び第2部分42を仕切る第1仕切部46に連通孔71を形成する構成とした。
この構成によれば、連通孔71の内径を調整することで、第2ヘッダ22自体の内径を変更せずに、第2部分42にZ方向に沿って供給される冷媒の流束Vh等を調整できる。そのため、合成流束Vmの傾き等を容易に調整でき、各熱交換チューブ23それぞれに供給される冷媒供給量の更なる均一化を図ることができる。
この構成によれば、連通孔71の内径を調整することで、第2ヘッダ22自体の内径を変更せずに、第2部分42にZ方向に沿って供給される冷媒の流束Vh等を調整できる。そのため、合成流束Vmの傾き等を容易に調整でき、各熱交換チューブ23それぞれに供給される冷媒供給量の更なる均一化を図ることができる。
本実施形態では、第1ターン部61の下流端部と第2ヘッダ22とのZ方向における接続位置が、第2熱交換モジュール52を構成する熱交換チューブ23の本数をNとしたときに、第1仕切部46から数えてN/3本目の熱交換チューブ23よりも−Z方向に設定されている構成とした。
この構成によれば、第2熱交換モジュール52を構成する熱交換チューブ23のうち、−Z方向に位置する熱交換チューブ23に対しても効果的に冷媒を供給することができる。
この構成によれば、第2熱交換モジュール52を構成する熱交換チューブ23のうち、−Z方向に位置する熱交換チューブ23に対しても効果的に冷媒を供給することができる。
本実施形態では、冷媒の位置エネルギEhが最大となる高さhが、第2熱交換モジュール52における第1仕切部46から数えて2×N/3本目の熱交換チューブ23よりも+Z方向となる構成とした。
この構成によれば、第2熱交換モジュール52を構成する熱交換チューブ23のうち、+Z方向に位置する熱交換チューブ23に対しても効果的に冷媒を供給することができる。
この構成によれば、第2熱交換モジュール52を構成する熱交換チューブ23のうち、+Z方向に位置する熱交換チューブ23に対しても効果的に冷媒を供給することができる。
本実施形態では、合成流束Vmが、第2熱交換モジュール52における第1仕切部46から数えてN/4本目から3×N/4本目に位置する何れかの熱交換チューブ23に向けて延びている構成とした。
この構成によれば、第2部分42において、X方向及びZ方向の何れかに局所的に冷媒が流れるのを抑制し、各熱交換チューブ23それぞれに供給される冷媒供給量の更なる均一化を図ることができる。
この構成によれば、第2部分42において、X方向及びZ方向の何れかに局所的に冷媒が流れるのを抑制し、各熱交換チューブ23それぞれに供給される冷媒供給量の更なる均一化を図ることができる。
そして、本実施形態では、上述した室外熱交換器4を蒸発器として機能させることで、熱交換性能に優れた高品質な空気調和機1を提供できる。
ここで、本実施形態の構成を採用するにあたり、冷媒の流入方向と、各熱交換チューブ23への冷媒供給量と、の関係について解析を行った。図4は、熱交換チューブ23の位置に対する冷媒供給量の関係を表すグラフである。なお、図4中における実線は、本実施形態の解析結果(以下、実施例という。)を示している。図4中における破線は、第2ヘッダ22の第2部分42に冷媒を+Z方向に向けて流通させた場合の解析結果(以下、比較例という。)を示している。
図4に示すように、比較例では、+Z方向に位置する熱交換チューブ23ほど冷媒供給量が多くなるという結果が得られた。これは、第2ヘッダ22の第2部分42を+Z方向に向けて流通する冷媒が、各熱交換チューブ23のうち、−Z方向に位置する熱交換チューブ23を通過し、+Z方向に位置する熱交換チューブ23に局所的に供給されたためであると考えられる。この場合には、−Z方向に位置する熱交換チューブ23への冷媒供給量が不足する。
これに対して、実施例では、冷媒が斜め上方に延びる合成流束Vmとして第2部分42を流通する。そのため、各熱交換チューブ23間で多少のばらつきはあるものの、各熱交換チューブ23に供給される冷媒供給量を比較例に比べて均一化できる結果になった。
上述した実施形態では、室外熱交換器4のZ方向が重力方向に一致している場合について説明したが、必ずしも重力方向に一致している必要はなく、Z方向が重力方向に交差していても構わない。
上述した実施形態では、室外熱交換器4を例にして説明したが、室内熱交換器6に上述した実施形態の構成を採用しても構わない。
上述した実施形態では、室外熱交換器4を例にして説明したが、室内熱交換器6に上述した実施形態の構成を採用しても構わない。
上述した実施形態では、第1ターン部61の下流開口を通して第2部分42に流入する冷媒と、連通孔71を通して第2部分42に流入する冷媒と、が直交する構成について説明したが、この構成のみに限られない。すなわち、第1ターン部61の下流開口を通して第2部分42に流入する冷媒は、X方向に対して傾いていてもよい。同様に、連通孔71を通して第2部分42に流入する冷媒についても、Z方向に対して傾いていてもよい。
上述した実施形態では、各ヘッダ21,22内において、各熱交換モジュール51〜54の上流端部及び下流端部にそれぞれ仕切部36〜38,46〜48を配設した場合について説明したが、この構成のみに限られない。例えば、各仕切部のうち、一の熱交換モジュールの下流端部と、一の熱交換モジュールに対して+Z方向に位置する熱交換モジュールの上流端部と、の間を仕切る仕切部(ターン部61〜63の上流端部と下流端部とを仕切る仕切部)は配設しなくても構わない。この場合、一の熱交換モジュールに対して+Z方向に位置する熱交換モジュールには、ヘッダ内を+Z方向に流通する冷媒と、ターン部から流入する冷媒と、の双方が供給されることになる。
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、ターン部の下流開口を通してヘッダの部分にX方向に沿って流入する冷媒と、ヘッダ内を通って部分にZ方向に沿って流入する冷媒と、が部分で衝突することで、ヘッダの部分内に流入した冷媒の流束を、衝突基準点から熱交換モジュールに向けて斜め上方に延びる合成流束とすることができる。これにより、X方向やZ方向のみに冷媒を流通させる構成に比べて、一部の熱交換チューブのみに冷媒が局所的に供給されるのを抑制できる。そのため、各熱交換チューブそれぞれに供給される冷媒供給量の均一化を図ることができる。その結果、熱交換器を蒸発器として機能させた場合に、冷媒のドライアウトを抑制し、熱交換性能の向上を図ることができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
1…空気調和機、4…室外熱交換器(熱交換器)、6…室内熱交換器(熱交換器)、21…第1ヘッダ、22…第2ヘッダ、23…熱交換チューブ、31…第1部分、32…第2部分、33…第3部分、34…第4部分、36…第1仕切部(一方仕切部)、37…第2仕切部、38…第3仕切部、41…第1部分、42…第2部分、43…第3部分、44…第4部分46…第1仕切部(他方仕切部)、47…第2仕切部、48…第3仕切部、61…第1ターン部(分岐流路)、62…第2ターン部(分岐流路)、63…第3ターン部(分岐流路)、71…連通孔
Claims (5)
- 互いに間隔をあけて並設された第1ヘッダ及び第2ヘッダと、
前記第1ヘッダ及び前記第2ヘッダが延在するヘッダ延在方向に間隔をあけて配列されるとともに、前記第1ヘッダ及び前記第2ヘッダ間を接続する複数の熱交換チューブと、
前記第1ヘッダ及び前記第2ヘッダのうち、一方のヘッダにおける前記ヘッダ延在方向の第1部分、及び前記第1部分よりも下流側に位置する第2部分を仕切る一方仕切部と、
前記一方のヘッダの前記第1部分及び第2部分と対応する位置にある他方のヘッダにおける第1部分及び第2部分のうち、前記第1部分から分岐し、前記第1部分よりも下流側に位置する前記第2部分に接続された分岐流路と、を有し、
前記分岐流路のうち前記他方のヘッダにおける前記第2部分で開口する下流開口は、前記下流開口を通して前記第2部分に流入する冷媒が、前記他方のヘッダにおける前記第1部分から前記第2部分に向けて流通する冷媒と前記他方のヘッダにおける前記第2部分で衝突するように前記熱交換チューブに向かう方向に開口している
熱交換器。 - 前記他方のヘッダには、前記第1部分と前記第2部分との間を仕切る他方仕切部が配設され、
前記他方仕切部には、前記他方のヘッダにおける前記第1部分と前記第2部分とを連通させる連通孔が形成されている、
請求項1に記載の熱交換器。 - 複数の前記熱交換チューブは、前記ヘッダ延在方向に等間隔に配列され、
前記熱交換チューブのうち、前記他方のヘッダの前記第2部分に接続された熱交換チューブの本数をNとすると、
前記分岐流路は、前記他方のヘッダの前記第2部分において前記他方仕切部から数えてN/3本目の熱交換チューブに対して前記他方仕切部寄りに位置する部分で前記他方のヘッダに接続されている、
請求項2に記載の熱交換器。 - 複数の前記熱交換チューブは、前記ヘッダ延在方向に等間隔に配列され、
前記熱交換チューブのうち、前記他方のヘッダの前記第2部分に接続された熱交換チューブの本数をNとし、
前記分岐流路から前記他方のヘッダの前記第2部分に供給される冷媒と、前記連通孔を通して前記他方のヘッダの前記第2部分に供給される冷媒との合成流束が、前記他方のヘッダの前記第2部分において前記他方仕切部から数えてN/4本目から3×N/4本目に位置する何れかの熱交換チューブに向かうように前記分岐流路および前記連通孔が設定されている、
請求項2に記載の熱交換器。 - 請求項1から請求項4の何れか1項に記載の熱交換器を蒸発器として機能させる、
冷凍サイクル装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016186215A JP2018048793A (ja) | 2016-09-23 | 2016-09-23 | 熱交換器及び冷凍サイクル装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016186215A JP2018048793A (ja) | 2016-09-23 | 2016-09-23 | 熱交換器及び冷凍サイクル装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018048793A true JP2018048793A (ja) | 2018-03-29 |
Family
ID=61767418
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016186215A Pending JP2018048793A (ja) | 2016-09-23 | 2016-09-23 | 熱交換器及び冷凍サイクル装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2018048793A (ja) |
-
2016
- 2016-09-23 JP JP2016186215A patent/JP2018048793A/ja active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6352401B2 (ja) | 空気調和装置 | |
JP5071597B2 (ja) | 熱交換器および空気調和機 | |
JP6364539B2 (ja) | 熱交換装置およびこれを用いた空気調和機 | |
JP6202451B2 (ja) | 熱交換器及び空気調和機 | |
US10041710B2 (en) | Heat exchanger and air conditioner | |
JP2013137193A5 (ja) | ||
US7163052B2 (en) | Parallel flow evaporator with non-uniform characteristics | |
JP2016095094A (ja) | 熱交換器及び冷凍サイクル装置 | |
KR101837046B1 (ko) | 열교환기 | |
WO2015045105A1 (ja) | 熱交換器及びそれを用いた空気調和機 | |
JP5716496B2 (ja) | 熱交換器および空気調和機 | |
WO2018055826A1 (ja) | 熱交換器及び冷凍サイクル装置 | |
JP6906141B2 (ja) | 熱交換器分流器 | |
JPWO2019003428A1 (ja) | 熱交換器、及び冷凍サイクル装置 | |
JP2012107841A (ja) | フィンチューブ型熱交換器、およびこれを用いた空気調和機 | |
JP2018048793A (ja) | 熱交換器及び冷凍サイクル装置 | |
WO2021095439A1 (ja) | 熱交換器 | |
JP7210744B2 (ja) | 熱交換器及び冷凍サイクル装置 | |
JP6963098B2 (ja) | 熱交換器、熱交換モジュール、および冷凍サイクル装置 | |
JPWO2016170877A1 (ja) | 冷媒蒸発器 | |
KR20170029317A (ko) | 마이크로 채널 타입 열교환기 | |
JPWO2020245982A5 (ja) | ||
KR102169284B1 (ko) | 열교환기 및 이를 갖는 공기조화기 | |
JP6582373B2 (ja) | 熱交換器 | |
KR102132742B1 (ko) | 열교환기 |