空気調和機においては、その運転効率を高めるために、熱交換器における熱交換量を大きくすることが求められている。
本発明は、熱交換量を大きくすることが可能な熱交換器、およびその熱交換器を備えた空気調和機を提供する。
また、本発明は、省スペース化が可能な熱交換器、およびその熱交換器を備えた空気調和機を提供する。
本発明のある実施形態に係る熱交換器は、互いに離れて配置された第1ヘッダパイプおよび第2ヘッダパイプと、前記第1ヘッダパイプおよび前記第2ヘッダパイプに接続された複数の扁平管と、前記複数の扁平管のうちの隣り合う扁平管の間に配置された複数の放熱フィンと、前記第1ヘッダパイプおよび前記第2ヘッダパイプのそれぞれの内部を複数の空間に分割し、前記複数の扁平管を複数のグループに分ける複数の仕切り板とを備えた熱交換器であって、前記複数の空間に分割された前記第1ヘッダパイプは、前記熱交換器の外部から冷媒が供給される入口部を備え、前記複数の空間に分割された前記第1および第2ヘッダパイプの一方は、前記熱交換器の外部へ前記冷媒が排出される出口部を備え、前記第1ヘッダパイプが延びる方向に垂直な方向における前記入口部の内部空間の断面積は、前記出口部の内部空間の断面積の1.5−3.0倍である。
ある実施形態によれば、前記複数のグループは、前記冷媒の流れに対して最も上流側に位置するグループと、前記冷媒の流れに対して最も下流側に位置するグループとを含み、前記最も上流側に位置するグループに属する複数の扁平管は、前記入口部に接続されており、前記最も下流側に位置するグループに属する複数の扁平管は、前記出口部に接続されていてもよい。
ある実施形態によれば、前記複数のグループは、前記冷媒の流れに対して二番目に上流側に位置するグループと、前記冷媒の流れに対して三番目に上流側に位置するグループとを含み、前記複数の空間に分割された前記第1ヘッダパイプは、前記二番目に上流側に位置するグループに属する複数の扁平管および前記三番目に上流側に位置するグループに属する複数の扁平管に接続されたターン部を備え、前記第1ヘッダパイプが延びる方向に垂直な方向における前記入口部の内部空間の断面積は、前記ターン部の内部空間の断面積の1.5−3.0倍であってもよい。
ある実施形態によれば、前記第1ヘッダパイプは前記出口部を備えてもよい。
ある実施形態によれば、前記入口部の内径は、前記出口部の内径の1.3−1.7倍であってもよい。
ある実施形態によれば、前記第1ヘッダパイプが延びる方向に垂直な方向における前記入口部の内部空間の断面積は、前記出口部の内部空間の断面積の2.0−2.5倍であってもよい。
本発明のある実施形態に係る空気調和機は、上記のいずれかの熱交換器を備える。
本発明のある実施形態に係る熱交換器は、互いに離れて配置された第1ヘッダパイプおよび第2ヘッダパイプと、前記第1ヘッダパイプおよび前記第2ヘッダパイプに接続された複数の扁平管と、前記複数の扁平管のうちの隣り合う扁平管の間に配置された複数の放熱フィンと、前記第1ヘッダパイプおよび前記第2ヘッダパイプのそれぞれの内部を複数の空間に分割し、前記複数の扁平管を複数のグループに分ける複数の仕切り板と、を備えた熱交換器であって、前記複数の空間に分割された前記第1ヘッダパイプは、前記熱交換器の外部から冷媒が供給される入口部を備え、前記熱交換器は、前記入口部に接続された第3ヘッダパイプをさらに備え、前記第1ヘッダパイプが延びる方向に垂直な方向における前記第3ヘッダパイプの内部空間の断面積は、前記入口部の内部空間の断面積の0.5−1.5倍である。
ある実施形態において、前記複数のグループは、前記冷媒の流れに対して最も上流側に位置するグループを含み、前記第3ヘッダパイプは、前記入口部と前記最も上流側に位置するグループに属する複数の扁平管との間に配置されており、前記入口部と前記最も上流側に位置するグループに属する複数の扁平管とは、前記第3ヘッダパイプを介して接続されていてもよい。
ある実施形態において、前記第3ヘッダパイプは、前記入口部を基準として前記複数の扁平管とは反対の側に配置されていてもよい。
ある実施形態において、前記複数の空間に分割された前記第1および第2ヘッダパイプの一方は、前記熱交換器の外部へ前記冷媒が排出される出口部を備えてもよい。
ある実施形態において、前記第1ヘッダパイプは前記出口部を備えてもよい。
ある実施形態において、前記第1ヘッダパイプが延びる方向に垂直な方向における前記入口部の内部空間の断面積と、前記出口部の内部空間の断面積とは同じであってもよい。
ある実施形態において、前記第3ヘッダパイプの内部空間の体積は、前記入口部の内部空間の体積の0.5−1.5倍であってもよい。
ある実施形態において、前記第3ヘッダパイプの内径は、前記入口部の内径の0.8−1.2倍であってもよい。
ある実施形態において、前記第1ヘッダパイプが延びる方向に垂直な方向における前記第3ヘッダパイプの内部空間の断面積は、前記入口部の内部空間の断面積の0.8−1.2倍であってもよい。
本発明のある実施形態に係る空気調和機は、上記のいずれかの熱交換器を備える。
本発明のある実施形態に係る熱交換器は、互いに離れて配置された第1ヘッダパイプおよび第2ヘッダパイプと、前記第1ヘッダパイプおよび前記第2ヘッダパイプに接続された複数の扁平管と、前記複数の扁平管のうちの隣り合う扁平管の間に配置された複数の放熱フィンと、前記第1ヘッダパイプおよび前記第2ヘッダパイプのそれぞれの内部を複数の空間に分割し、前記複数の扁平管を複数のグループに分ける複数の仕切り板と、前記第1ヘッダパイプと前記第2ヘッダパイプとに固定されたサイドシートと、を備えた熱交換器であって、前記複数の空間に分割された前記第1ヘッダパイプは、前記熱交換器の外部から冷媒が供給される入口部を備え、前記複数のグループは、前記冷媒の流れに対して最も上流側に位置する第1グループおよび二番目に上流側に位置する第2グループを含み、前記複数の空間に分割された前記第2ヘッダパイプは、前記第1グループに属する複数の扁平管および前記第2グループに属する複数の扁平管に接続されたターン部を備え、前記サイドシートは内部に空間がある構造を有しており、前記サイドシートの内部空間は、前記ターン部の内部空間と繋がっている。
ある実施形態において、前記サイドシートの内部空間は、前記入口部の内部空間から隔てられていてもよい。
ある実施形態において、前記サイドシートは、前記第1グループに属する複数の扁平管よりも上方に配置されていてもよい。
ある実施形態において、前記複数の空間に分割された前記第1および第2ヘッダパイプの一方は、前記熱交換器の外部へ前記冷媒が排出される出口部を備えてもよい。
ある実施形態において、前記第1ヘッダパイプは前記出口部を備えてもよい。
ある実施形態において、前記サイドシートの内部空間の体積は、前記ターン部の内部空間の体積の0.5−1.5倍であってもよい。
本発明のある実施形態に係る空気調和機は、上記のいずれかの熱交換器を備える。
本発明のある実施形態に係る熱交換器は、互いに離れて配置された第1ヘッダパイプおよび第2ヘッダパイプと、前記第1ヘッダパイプおよび前記第2ヘッダパイプに接続された複数の扁平管と、前記複数の扁平管のうちの隣り合う扁平管の間に配置された複数の放熱フィンと、前記第1ヘッダパイプおよび前記第2ヘッダパイプのそれぞれの内部を複数の空間に分割し、前記複数の扁平管を複数のグループに分ける複数の仕切り板と、を備えた熱交換器であって、前記複数の空間に分割された前記第1ヘッダパイプは、前記熱交換器の外部から冷媒が供給される入口部を備え、前記複数のグループは、前記冷媒の流れに対して最も上流側に位置する第1グループを含み、前記複数の扁平管が延びる方向に垂直な方向における、前記熱交換器が備える全ての前記扁平管の内部空間の断面積の合計をAeとし、前記第1グループに属する全ての扁平管の内部空間の断面積の合計をA1としたとき、前記断面積の合計Aeに対する前記断面積の合計A1の割合は、0.40−0.80である。
ある実施形態において、前記扁平管は、複数の穴がある多穴管であり、前記扁平管の内部空間の断面積は、前記複数の穴の断面積を合計した断面積であってもよい。
ある実施形態において、前記複数のグループは、前記冷媒の流れに対して二番目に上流側に位置する第2グループを含み、前記第1グループに属する複数の扁平管のうちの一つの扁平管の内部空間の断面積をA11とし、前記第2グループに属する複数の扁平管のうちの一つの扁平管の内部空間の断面積をA21としたとき、前記断面積A11は、前記断面積A21の1.25−1.75倍であってもよい。
ある実施形態において、前記第1グループに属する複数の扁平管のうちの一つの扁平管の内部空間の断面積をA11とし、前記複数のグループのうちの前記第1グループ以外のグループに属する複数の扁平管のうちの一つの扁平管の内部空間の断面積をAO1としたとき、前記断面積A11は、前記断面積AO1の1.25−1.75倍であってもよい。
ある実施形態において、前記第1グループに属する複数の扁平管は、前記入口部に接続されていてもよい。
ある実施形態において、前記複数の空間に分割された前記第1および第2ヘッダパイプの一方は、前記熱交換器の外部へ前記冷媒が排出される出口部を備え、前記複数のグループのうちの前記第1グループ以外のグループの一つに属する複数の扁平管は、前記出口部に接続されていてもよい。
ある実施形態において、前記第1ヘッダパイプは前記出口部を備えてもよい。
本発明のある実施形態に係る空気調和機は、上記のいずれかの熱交換器を備える。
本発明のある実施形態に係る熱交換器は、互いに離れて配置された第1ヘッダパイプおよび第2ヘッダパイプと、前記第1ヘッダパイプおよび前記第2ヘッダパイプに接続された複数の扁平管と、前記複数の扁平管のうちの隣り合う扁平管の間に配置された複数の放熱フィンと、前記第1ヘッダパイプおよび前記第2ヘッダパイプのそれぞれの内部を複数の空間に分割し、前記複数の扁平管を複数のグループに分ける複数の仕切り板と、前記第1ヘッダパイプと前記第2ヘッダパイプとに固定されたサイドシートと、を備えた熱交換器であって、前記複数の空間に分割された前記第1ヘッダパイプは、前記熱交換器の外部から冷媒が供給される入口部を備え、前記複数の空間に分割された前記第1および第2ヘッダパイプの一方は、前記熱交換器の外部へ前記冷媒が排出される出口部を備え、前記サイドシートは内部に空間がある構造を有しており、前記サイドシートの内部空間は、前記出口部の内部空間と繋がっている。
ある実施形態において、前記複数のグループは、前記冷媒の流れに対して最も下流側に位置するグループおよび二番目に下流側に位置するグループを含み、前記複数の空間に分割された前記第1および第2ヘッダパイプの他方は、前記最も下流側に位置するグループに属する複数の扁平管および前記二番目に下流側に位置するグループに属する複数の扁平管に接続されたターン部を備え、前記サイドシートの内部空間は、前記ターン部の内部空間から隔てられていてもよい。
ある実施形態において、前記サイドシートは、前記最も下流側に位置するグループに属する複数の扁平管よりも下方に配置されていてもよい。
ある実施形態において、前記第1ヘッダパイプは前記出口部を備えてもよい。
ある実施形態において、前記第1ヘッダパイプは前記出口部を備え、前記第2ヘッダパイプは前記ターン部を備えてもよい。
ある実施形態において、前記サイドシートの内部空間の体積は、前記出力部の内部空間の体積の0.5−1.5倍であってもよい。
本発明のある実施形態に係る空気調和機は、上記のいずれかの熱交換器を備える。
本発明のある実施形態に係る熱交換器によれば、入口部の内部空間の断面積は、出口部の内部空間の断面積の1.5−3.0倍である。入口部の断面積を大きくすることで、熱交換器の上流側の内容積を大きくすることができる。熱交換器の上流側には、主に気体の冷媒が流れる。気体の冷媒が流れる上流側の内容積を大きくすることで、熱交換器の熱交換量を大きくすることができる。
また、本発明のある実施形態に係る熱交換器によれば、第1ヘッダパイプの入口部には第3ヘッダパイプが接続されている。第3ヘッダパイプの内部空間の断面積は、入口部の内部空間の断面積の0.5−1.5倍である。入口部にヘッダパイプを追加することで、熱交換器の上流側の内容積を大きくすることができる。熱交換器の上流側には、主に気体の冷媒が流れる。気体の冷媒が流れる上流側の内容積を大きくすることで、熱交換器の熱交換量を大きくすることができる。
また、本発明のある実施形態に係る熱交換器によれば、サイドシートは内部に空間を有し、第2ヘッダパイプのターン部の内部空間は、サイドシートの内部空間と繋がっている。これにより、熱交換器の上流側の内容積を大きくすることができる。熱交換器の上流側には、主に気体の冷媒が流れる。気体の冷媒が流れる上流側の内容積を大きくすることで、熱交換器の熱交換量を大きくすることができる。
また、本発明のある実施形態に係る熱交換器によれば、熱交換器が備える全ての扁平管の内部空間の断面積の合計値に対する、第1グループに属する全ての扁平管の内部空間の断面積の合計値の割合は、0.40−0.80である。上流側の扁平管の内部空間の断面積を大きくすることで、熱交換器の上流側の内容積を大きくすることができる。熱交換器の上流側には、主に気体の冷媒が流れる。気体の冷媒が流れる上流側の内容積を大きくすることで、熱交換器の熱交換量を大きくすることができる。
また、本発明のある実施形態に係る熱交換器によれば、サイドシートは内部に空間を有し、出口部の内部空間は、サイドシートの内部空間と繋がっている。これにより、サイドシートを受液器(レシーバ)として用いることができる。サイドシートを受液器として用いることにより、受液器を別途設ける必要が無くなる。これにより、空気調和機の省スペース化を実現することができる。熱交換器を室外機に搭載する形態においては、室外機の省スペース化を実現することができる。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係る熱交換器および空気調和機を説明する。同様の構成要素には同様の参照符号を付し、詳細な説明の繰り返しは省略する。また、以下の実施形態は例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されない。
実施形態を分かりやすく説明するために、図中のx方向を左右方向、y方向を奥行き方向、z軸方向を上下方向として、各部材の形状および部材同士の位置関係などを説明する場合がある。熱交換器を備えた装置が水平な平面に設置された場合、上下方向は鉛直方向に概ね平行となり得、左右方向および奥行き方向は水平方向に概ね平行となり得る。しかし、本発明は上下方向、左右方向および奥行き方向は、それに限定されず、鉛直方向および水平方向に対して傾いていてもよい。
実施形態を分かりやすく説明するために、図面において、熱交換器の各種構成要素の内部を透かして示している場合がある。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る熱交換器1を示す正面図である。第1実施形態に係る熱交換器1は、いわゆるパラレルフロー型の熱交換器である。図1における上方を熱交換器1の上側とし、下方を熱交換器1の下側として説明する。
熱交換器1は、第1ヘッダパイプ10と、第2ヘッダパイプ20と、複数の扁平管2と、複数の放熱フィン3と、仕切り板51、52、53と、サイドシート61、62とを備える。
第1ヘッダパイプ10および第2ヘッダパイプ20のそれぞれは、内部に空間がある筒形状を有する。第1ヘッダパイプ10および第2ヘッダパイプ20は、左右方向に互いに離れて配置されている。第1ヘッダパイプ10および第2ヘッダパイプ20のそれぞれは、その長手方向が上下方向に沿うように配置されている。
第1ヘッダパイプ10には、その上端を閉鎖するキャップ55と、その下端を閉鎖するキャップ57とが設けられている。第2ヘッダパイプ20には、その上端を閉鎖するキャップ56と、その下端を閉鎖するキャップ58とが設けられている。キャップ55、56、57、58は、第1ヘッダパイプ10および第2ヘッダパイプ20それぞれの両端部からの冷媒流出を防いでいる。
複数の扁平管2のそれぞれは、その長手方向が左右方向に沿うように配置されている。扁平管2のそれぞれは、その一端が第1ヘッダパイプ10に接続され、他端が第2ヘッダパイプ20に接続されている。扁平管2の本数は、要求される熱交換量および圧力損失に応じて適宜設定することができ、例えば30−160本であるが、これに限定されない。図1では、熱交換器1の構造が分かりやすい図面とするために、扁平管2の本数を20本に抑えて図示している。
扁平管2の内部には、冷媒が流れる冷媒通路となる貫通穴が開いている。本実施形態の扁平管2は多穴管であり、1本の扁平管2には複数の貫通穴が開いている。複数の貫通穴それぞれの内部空間は、第1ヘッダパイプ10の内部空間および第2ヘッダパイプ20の内部空間と繋がっている。複数の扁平管2と、第1および第2ヘッダパイプ10および20とは、ロウ付または溶着によって接合され得る。
複数の扁平管2は、上下方向に間隔を開けて配置されている。複数の放熱フィン3は、複数の扁平管2のうちの隣り合う扁平管2の間に配置されている。また、放熱フィン3は、最も上側に位置する扁平管2の上方に配置されるとともに、最も下側に位置する扁平管2の下方にも配置されている。本実施形態の放熱フィン3は、コルゲートフィンであるが、それに限定されない。放熱フィン3は、例えばプレートフィンであってもよい。扁平管2と放熱フィン3とは、ロウ付または溶着によって接合され得る。
最も上側に位置する放熱フィン3の上方には、サイドシート61が配置されている。最も下側に位置する放熱フィン3の下方には、サイドシート62が配置されている。
サイドシート61および62のそれぞれは、その長手方向が左右方向に沿うように配置されている。サイドシート61は、その一端が第1ヘッダパイプ10の上部に固定され、他端が第2ヘッダパイプ20の上部に固定されている。サイドシート62は、その一端が第1ヘッダパイプ10の下部に固定され、他端が第2ヘッダパイプ20の下部に固定されている。サイドシート61および62と、第1および第2ヘッダパイプ10および20とは、ロウ付または溶着によって接合され得る。サイドシート61および62は、放熱フィン3とロウ付または溶着によって接合されていてもよい。扁平管2、放熱フィン3、サイドシート61および62の組によりコア4が構成される。
第1ヘッダパイプ10、第2ヘッダパイプ20、扁平管2、放熱フィン3、サイドシート61および62のそれぞれの材料としては、アルミニウム、アルミニウム合金等の熱伝導性の高い金属材料が用いられ得る。
仕切り板51、52、53は、第1ヘッダパイプ10および第2ヘッダパイプ20のそれぞれの内部を複数の空間に分割する。仕切り板51および53は、第1ヘッダパイプ10の内部に設けられている。仕切り板52は、第2ヘッダパイプ20の内部に設けられている。第1および第2ヘッダパイプ10および20と仕切り板51、52、53とは、ロウ付または溶着によって接合され得る。
仕切り板51は仕切り板53よりも上方に位置している。上下方向において、仕切り板52は、仕切り板51と仕切り板53との間の高さに位置している。仕切り板51および53は、第1ヘッダパイプ10を入口部11、第2ターン部12、出口部13の3個の部屋に分けている。仕切り板52は、第2ヘッダパイプ20を第1ターン部21、第3ターン部23の2個の部屋に分けている。
入口部11には、熱交換器1の外部から冷媒が供給される。第1ターン部21では、左方向に流れていた冷媒が、右方向に折り返す。第2ターン部12では、右方向に流れていた冷媒が、左方向に折り返す。第3ターン部23では、左方向に流れていた冷媒が、右方向に折り返す。出口部13からは、熱交換器1の外部へ冷媒が排出される。
仕切り板51、52、53は、また、複数の扁平管2を複数のグループに分けている。図2は、複数のグループに分けられた複数の扁平管2を示す図である。本実施形態では、複数の扁平管2は、第1グループ71、第2グループ72、第3グループ73、第4グループ74の4個のグループに分けられている。グループの数は任意であり、3個以下でもよいし、5個以上でもよい。
仕切り板51よりも上方に位置する扁平管2は、第1グループ71に属する。上下方向において、仕切り板51と仕切り板52との間に位置する扁平管2は、第2グループ72に属する。上下方向において、仕切り板52と仕切り板53との間に位置する扁平管2は、第3グループ73に属する。仕切り板53よりも下方に位置する扁平管2は、第4グループ74に属する。
図1および図2を参照して、第1グループ71に属する扁平管2のそれぞれは、その一端が入口部11に接続され、他端が第1ターン部21に接続されている。第1グループ71に属する扁平管2のそれぞれの内部空間は、入口部11の内部空間31と繋がっている。また、第1グループ71に属する扁平管2のそれぞれの内部空間は、第1ターン部21の内部空間41と繋がっている。
第2グループ72に属する扁平管2のそれぞれは、その一端が第2ターン部12に接続され、他端が第1ターン部21に接続されている。第2グループ72に属する扁平管2のそれぞれの内部空間は、第1ターン部21の内部空間41と繋がっている。また、第2グループ72に属する扁平管2のそれぞれの内部空間は、第2ターン部12の内部空間32と繋がっている。
第3グループ73に属する扁平管2のそれぞれは、その一端が第2ターン部12に接続され、他端が第3ターン部23に接続されている。第3グループ73に属する扁平管2のそれぞれの内部空間は、第2ターン部12の内部空間32と繋がっている。また、第3グループ73に属する扁平管2のそれぞれの内部空間は、第3ターン部23の内部空間43と繋がっている。
第4グループ74に属する扁平管2のそれぞれは、その一端が出口部13に接続され、他端が第3ターン部23に接続されている。第4グループ74に属する扁平管2のそれぞれの内部空間は、出口部13の内部空間33と繋がっている。また、第4グループ74に属する扁平管2のそれぞれの内部空間は、第3ターン部23の内部空間43と繋がっている。
冷媒の流れを基準とした場合、第1グループ71は、最も上流側に位置するグループである。第2グループ72は、二番目に上流側に位置するグループである。第3グループ73は、三番目に上流側に位置するグループである。第4グループ74は、最も下流側に位置するグループである。第3グループ73は、二番目に下流側に位置するグループとも表現できる。
入口部11には、冷媒供給管5が設けられている。出口部13には、冷媒排出管6が設けられている。入口部11には、冷媒供給管5を介して、熱交換器1の外部から冷媒が供給される。例えば、後述する圧縮機から入口部11に冷媒が供給される。
入口部11に供給された冷媒は、第1グループ71に属する扁平管2を通って、第1ターン部21に流入する。すなわち、冷媒は、第1グループ71に属する扁平管2の内部を右から左の方向へ流れる。第1ターン部21に流入した冷媒は、次に、第2グループ72に属する扁平管2を通って、第2ターン部12に流入する。冷媒は、第2グループ72に属する扁平管2の内部を左から右の方向へ流れる。
第2ターン部12に流入した冷媒は、次に、第3グループ73に属する扁平管2を通って、第3ターン部23に流入する。冷媒は、第3グループ73に属する扁平管2の内部を右から左へ流れる。第3ターン部23に流入した冷媒は、次に、第4グループ74に属する扁平管2を通って、出口部13に流入する。冷媒は、第4グループ74に属する扁平管2の内部を左から右の方向へ流れる。出口部13に流入した冷媒は、冷媒排出管6を通って、熱交換器1の外部へ排出される。冷媒は、熱交換器1内を流れる過程で、熱交換器1外部の気体と熱交換を行う。熱交換器1の外部へ排出された冷媒は、例えば、後述する膨張弁に供給される。
本実施形態では、第1ヘッダパイプ10が延びる上下方向に垂直な方向における入口部11の内部空間31の断面積は、出口部13の内部空間33の断面積よりも大きい。本実施形態の第1ヘッダパイプ10としては、内部の位置によって断面積が異なる一本のパイプを用いてもよいし、断面積が互いに異なる二本以上のパイプを組み合わせて第1ヘッダパイプ10を構成してもよい。
図3は、入口部11および出口部13の断面を示す図である。図3に示す断面は、上下方向に垂直な方向の断面である。言い換えると、左右方向と奥行き方向とがなす面に平行な断面である。図3では、内部空間の断面部分を斜線で示している。
図3に示すように、入口部11の内部空間31の断面積は、出口部13の内部空間33の断面積よりも大きい。本実施形態では、入口部11の内部空間31の断面積は、出口部13の内部空間33の断面積の1.5−3.0倍である。
入口部11および出口部13それぞれの断面が正円形状を有する場合、入口部11の内径D11は、出口部13の内径D13の1.3−1.7倍である。なお、入口部11および出口部13の断面形状は、正円に限定されない。それらの断面形状は、例えば、楕円であってもよいし、矩形であってもよい。断面積の比較は、それぞれの部材の任意の位置の断面積同士を比較する。例えば、それぞれの部材の最も断面積が大きくなる位置における、断面積同士を比較してもよい。また、例えば、上下方向におけるそれぞれの部材の概ね中央部における、断面積同士を比較してもよい。
このように、入口部11の断面積を大きくすることで、熱交換器1の上流側の内容積を大きくすることができる。熱交換器1の上流側には、主に気体の冷媒が流れる。気体の冷媒が流れる上流側の内容積を大きくすることで、熱交換器1の熱交換量を大きくすることができる。
要求される熱交換量および圧力損失等の各種要因に応じて、入口部11の内部空間31の断面積は、出口部13の内部空間33の断面積の2.0−2.5倍であってもよい。上記と同様に、入口部11の断面積を大きくすることで、熱交換器1の上流側の内容積を大きくすることができ、熱交換器1の熱交換量を大きくすることができる。
また、入口部11の内部空間31の断面積は、第2ターン部12の内部空間32の断面積よりも大きくてもよい。図3は、第2ターン部12の断面をさらに示している。図3に示す例では、第2ターン部12の内部空間32の断面積は、出口部13の内部空間33の断面積と同じであるが、互いに異なっていてもよい。
本実施形態では、入口部11の内部空間31の断面積は、第2ターン部12の内部空間32の断面積の1.5−3.0倍である。入口部11および第2ターン部12それぞれの断面が正円形状を有する場合、入口部11の内径D11は、第2ターン部12の内径D12の1.3−1.7倍である。なお、入口部11および第2ターン部12の断面形状は、正円に限定されない。それらの断面形状は、例えば、楕円であってもよいし、矩形であってもよい。
要求される熱交換量および圧力損失等の各種要因に応じて、入口部11の内部空間31の断面積は、第2ターン部12の内部空間32の断面積の2.0−2.5倍であってもよい。
入口部11の断面積を大きくすることで、熱交換器1の上流側の内容積を大きくすることができ、熱交換器1の熱交換量を大きくすることができる。
なお、本実施形態では、出口部13は、第1ヘッダパイプ10に設けられていたが、第2ヘッダパイプ20に設けられてもよい。例えば、扁平管2のグループの数が奇数の場合、出口部13は第2ヘッダパイプ20の下部に設けられ得る。
(第2実施形態)
図4は、第2実施形態に係る熱交換器1を示す正面図である。第1実施形態に係る熱交換器1と比較して、第2実施形態に係る熱交換器1は、第1ヘッダパイプ10の入口部11に接続された第3ヘッダパイプ15を備える。
図4に示す例では、上下方向に垂直な方向における入口部11の内部空間31の断面積は、第2ターン部12の内部空間32および出口部13の内部空間33の断面積と同じであるが、互いに異なっていてもよい。例えば、第1実施形態に係る熱交換器1のように、入口部11の内部空間31の断面積は、第2ターン部12の内部空間32および出口部13の内部空間33の断面積より大きくてもよい。
図4に示す例では、第3ヘッダパイプ15は、入口部11を基準として複数の扁平管2とは反対の側に配置されている。すなわち、第3ヘッダパイプ15は、熱交換器1における入口部11よりも外側に配置されている。第3ヘッダパイプ15には、その上端を閉鎖するキャップ55aと、その下端を閉鎖するキャップ57aとが設けられている。入口部11の内部空間31と第3ヘッダパイプ15の内部空間35とは、連結管16を介して繋がっている。連結管16の数は任意であり、1本以上であればよい。図4に示す例では、連結管16の数は3本である。図4に示す例では、第3ヘッダパイプ15に冷媒供給管5が設けられている。なお、入口部11の内部空間31と第3ヘッダパイプ15の内部空間35とは、連結管16を介さずに直接繋がっていてもよい。
第3ヘッダパイプ15には、冷媒供給管5を介して、熱交換器1の外部から冷媒が供給される。第3ヘッダパイプ15に供給された冷媒は、連結管16を通って、入口部11に流入する。入口部11に流入した冷媒は、第1グループ71に属する扁平管2(図2)を通って、第1ターン部21に流入する。それ以降の冷媒の流れは、第1実施形態と同様である。
本実施形態では、上下方向に垂直な方向における第3ヘッダパイプ15の内部空間35の断面積は、入口部11の内部空間31の断面積の0.5−1.5倍である。
図5は、入口部11および第3ヘッダパイプ15の断面を示す図である。図5では、内部空間の断面部分を斜線で示している。
図5に示す例では、第3ヘッダパイプ15の内部空間35の断面積は、入口部11の内部空間31の断面積よりも小さい。要求される熱交換量および圧力損失等の各種要因に応じて、内部空間35の断面積は、内部空間31の断面積より大きい場合もあるし、小さい場合もある。
第3ヘッダパイプ15の内部空間35の体積は、例えば、入口部11の内部空間31の体積の0.5−1.5倍である。例えば、内部空間31と内部空間35の上下方向の長さが概ね同じである場合、内部空間35の体積は内部空間31の体積の0.5−1.5倍となる。
入口部11および第3ヘッダパイプ15それぞれの断面が正円形状を有する場合、第3ヘッダパイプ15の内径D15は、入口部11の内径D11の0.8−1.2倍である。なお、入口部11および第3ヘッダパイプ15の断面形状は、正円に限定されない。それらの断面形状は、例えば、楕円であってもよいし、矩形であってもよい。
このように、入口部11に第3ヘッダパイプ15を追加し、外部から冷媒を受け入れる入口部全体としての断面積を大きくすることで、熱交換器1の上流側の内容積を大きくすることができる。熱交換器1の上流側には、主に気体の冷媒が流れる。気体の冷媒が流れる上流側の内容積を大きくすることで、熱交換器1の熱交換量を大きくすることができる。
要求される熱交換量および圧力損失等の各種要因に応じて、第3ヘッダパイプ15の内部空間35の断面積は、入口部11の内部空間31の断面積の0.8−1.2倍であってもよい。上記と同様に、熱交換器1の上流側の内容積を大きくすることができ、熱交換器1の熱交換量を大きくすることができる。
なお、第3ヘッダパイプ15は、第1ヘッダパイプ10と扁平管2との間に配置されていてもよい。すなわち、第3ヘッダパイプ15は、熱交換器1における入口部11よりも内側に配置されていてもよい。
図6は、第3ヘッダパイプ15が内側に配置された熱交換器1を示す正面図である。図6に示す例では、第3ヘッダパイプ15は、第1ヘッダパイプ10の入口部11と第1グループ71に属する扁平管2との間に配置されている。第1グループ71に属する扁平管2は、第3ヘッダパイプ15に接続されている。入口部11と第1グループ71に属する扁平管2とは、第3ヘッダパイプ15を介して接続されている。冷媒供給管5は、第1ヘッダパイプ10の入口部11に設けられている。
入口部11には、冷媒供給管5を介して、熱交換器1の外部から冷媒が供給される。入口部11に供給された冷媒は、連結管16を通って、第3ヘッダパイプ15に流入する。第3ヘッダパイプ15に流入した冷媒は、第1グループ71に属する扁平管2を通って、第1ターン部21に流入する。それ以降の冷媒の流れは、第1実施形態と同様である。
図6に示す形態においても、熱交換器1の上流側の内容積を大きくすることができ、熱交換器1の熱交換量を大きくすることができる。
(第3実施形態)
図7は、第3実施形態に係る熱交換器1を示す正面図である。第1実施形態に係る熱交換器1と比較して、第3実施形態に係る熱交換器1では、サイドシート61が内部に空間63のある構造を有している。サイドシート61は、第1グループ71に属する扁平管2(図2)よりも上方に配置されるサイドシートである。
図7に示す例では、上下方向に垂直な方向における入口部11の内部空間31の断面積は、第2ターン部12の内部空間32および出口部13の内部空間33の断面積と同じであるが、互いに異なっていてもよい。例えば、第1実施形態に係る熱交換器1のように、入口部11の内部空間31の断面積は、第2ターン部12の内部空間32および出口部13の内部空間33の断面積より大きくてもよい。
本実施形態では、サイドシート61の内部空間63は、第2ヘッダパイプ20の第1ターン部21の内部空間41と繋がっている。サイドシート61の内部空間63は、第1ヘッダパイプ10の入口部11の内部空間31とは繋がっていない。すなわち、サイドシート61の内部空間63は、入口部11の内部空間31から隔てられている。
内部空間41が内部空間63と繋がっていることにより、第1ターン部として機能する部分の体積を大きくすることができる。これにより、熱交換器1の上流側の内容積を大きくすることができる。熱交換器1の上流側には、主に気体の冷媒が流れる。気体の冷媒が流れる上流側の内容積を大きくすることで、熱交換器1の熱交換量を大きくすることができる。
サイドシート61の内部空間63の体積は、例えば、第1ターン部21の内部空間41の体積の0.5−1.5倍である。要求される熱交換量および圧力損失等の各種要因に応じて、サイドシート61の内部空間63の体積は設定され得る。
なお、サイドシート61の内部空間63は、入口部11側よりも第1ターン部21側の方が下方に位置するような傾斜を有していてもよい。これにより、内部空間63の第1ターン部21側よりも入口部11側の方に多くの冷媒が貯まることを抑制できる。
(第4実施形態)
図8は、第4実施形態に係る熱交換器1を示す正面図である。第1実施形態に係る熱交換器1と比較して、第4実施形態に係る熱交換器1では、サイドシート62が内部に空間64のある構造を有している。サイドシート62は、第4グループ74に属する扁平管2(図2)よりも下方に配置されるサイドシートである。
図8に示す例では、上下方向に垂直な方向における入口部11の内部空間31の断面積は、第2ターン部12の内部空間32および出口部13の内部空間33の断面積と同じであるが、互いに異なっていてもよい。例えば、第1実施形態に係る熱交換器1のように、入口部11の内部空間31の断面積は、第2ターン部12の内部空間32および出口部13の内部空間33の断面積より大きくてもよい。
本実施形態では、サイドシート62の内部空間64は、第1ヘッダパイプ10の出口部13の内部空間33と繋がっている。サイドシート62の内部空間64は、第2ヘッダパイプ20の第3ターン部23の内部空間43とは繋がっていない。すなわち、サイドシート62の内部空間64は、第3ターン部23の内部空間43から隔てられている。
内部空間33が内部空間64と繋がっていることにより、サイドシート62を受液器(レシーバ)として用いることができる。受液器は、液体の冷媒を内部に貯めておくタンクであり、負荷変動による冷媒量の変動を和らげる。サイドシート62を受液器として用いることにより、受液器を別途設ける必要が無くなる。これにより、空気調和機の省スペース化を実現することができる。熱交換器1を室外機に搭載する形態においては、室外機の省スペース化を実現することができる。
サイドシート62の内部空間64の体積は、例えば、出口部13の内部空間33の体積の0.5−1.5倍である。要求される熱交換量および圧力損失等の各種要因に応じて、サイドシート62の内部空間64の体積は設定され得る。
なお、サイドシート62の内部空間64は、第3ターン部23側よりも出口部13側の方が下方に位置するような傾斜を有していてもよい。これにより、内部空間64の出口部13側よりも第3ターン部23側の方に多くの冷媒が貯まることを抑制できる。
(第5実施形態)
図9は、第5実施形態に係る熱交換器1を示す正面図である。第1実施形態に係る熱交換器1と比較して、第5実施形態に係る熱交換器1では、第1グループ71に属する扁平管2の内部空間の断面積が大きい。
図9に示す例では、上下方向に垂直な方向における入口部11の内部空間31の断面積は、第2ターン部12の内部空間32および出口部13の内部空間33の断面積と同じであるが、互いに異なっていてもよい。例えば、第1実施形態に係る熱交換器1のように、入口部11の内部空間31の断面積は、第2ターン部12の内部空間32および出口部13の内部空間33の断面積より大きくてもよい。
図10は、第5実施形態に係る扁平管の断面を示す図である。図10に示す扁平管121は、第1グループ71に属する扁平管2である。扁平管122は、第1グループ71以外の少なくとも一つのグループに属する扁平管2である。扁平管122は、例えば、第2から第4グループ72から74に属する扁平管2である。
上述したように、扁平管2は多穴管であり、1本の扁平管2に複数の貫通穴が開いている。1本の扁平管121には、複数の貫通穴125が開いている。複数の貫通穴125が開いていることにより、1本の扁平管121には複数の内部空間127が存在する。扁平管122には、複数の貫通穴126が開いている。複数の貫通穴126が開いていることにより、1本の扁平管122には複数の内部空間128が存在する。
図10に示す断面は、扁平管2が延びる左右方向に垂直な方向の断面である。言い換えると、上下方向と奥行き方向とがなす面に平行な断面である。図10では、内部空間の断面部分を斜線で示している。1本の扁平管121の内部空間127の断面積の合計の値は、1本の扁平管122の内部空間127の断面積の合計の値よりも大きい。
第1グループ71は、複数の扁平管121を含む。第2から第4グループ72から74のそれぞれは、複数の扁平管121を含み得る。
1本の扁平管2の内部空間の断面積とは、複数の貫通穴の断面積を合計した断面積である。ここで、熱交換器1が備える全ての扁平管2の内部空間の断面積の合計をAeとする。全ての扁平管2とは、第1から第4グループ71から74に含まれる扁平管2である。また、第1グループ71に属する全ての扁平管2の内部空間の断面積の合計をA1とする。このとき、断面積の合計Aeに対する断面積の合計A1の割合は、0.40−0.80となる。すなわち、熱交換器1が備える全ての扁平管2の内部空間の断面積の合計値に対する、第1グループ71に属する全ての扁平管2の内部空間の断面積の合計値の割合は、0.40−0.80となる。上流側の扁平管2の内部空間の断面積を大きくすることで、熱交換器1の上流側の内容積を大きくすることができる。熱交換器1の上流側には、主に気体の冷媒が流れる。気体の冷媒が流れる上流側の内容積を大きくすることで、熱交換器1の熱交換量を大きくすることができる。
ここで、1本の扁平管121の内部空間127の断面積の合計をA11とし、1本の扁平管122の断面積の合計をA21とする。A11とA21との比は、熱交換器1が備える扁平管2の本数に応じて適宜設定される。例えば、A11はA21の1.25−1.75倍となる。第1グループ71に属する扁平管2の内部空間の断面積を大きくすることで、熱交換器1の上流側の内容積を大きくすることができる。これにより、熱交換器1の熱交換量を大きくすることができる。
なお、第2から第4グループ72から74の扁平管2の貫通穴には、内部方向に突出した突起が設けられていてもよい。貫通穴の内部に突起が存在することにより、扁平管2と冷媒との接触面積を大きくすることができる。第1グループ71の扁平管2の貫通穴には、突起が設けられていてもよいし、設けられていなくもよい。貫通穴に突起が設けられていない形態では、突起が無い分だけ貫通穴の内部空間を大きくすることができる。
図11は、第5実施形態に係る熱交換器1の変形例を示す正面図である。図9に示す熱交換器1と比較して、図11に示す熱交換器1では、第1グループ71に属する扁平管2の本数が減少している。第1グループ71の扁平管2のサイズが大きくなったことに伴い、第1グループ71の扁平管2の本数を減らすことで、通風のための面積を確保することができる。熱交換器1の上流側の内容積を大きくすることと、通風のための面積の確保とを両立することができる。
上述した第1から第5実施形態に係る熱交換器1それぞれの特徴は、適宜組み合わせることができる。例えば、第1から第5実施形態に係る熱交換器1それぞれの特徴のうちの二つ以上の特徴を組み合わせた熱交換器も本発明の実施形態の範囲に含まれる。また、第1から第5実施形態に係る熱交換器1それぞれの特徴を全て組み合わせた熱交換器も本発明の実施形態の範囲に含まれる。
(第6実施形態)
図12は、第6実施形態に係る空気調和機200を示すブロック図である。
空気調和機200は、室外機210と、室内機220とを備える。室外機210は室外に設置され、室内機220は室内に設置される。室外機210は、熱交換器211と、圧縮機212と、膨張弁213と、送風機214とを備える。室内機220は、熱交換器221と、送風機222とを備える。
熱交換器211として、第1から第5実施形態に係る熱交換器1のいずれかを用いることができる。熱交換器211として、第1から第5実施形態に係る熱交換器1それぞれの特徴を適宜組み合わせた熱交換器を用いてもよい。
図12に示す例では、空気調和機200は、暖房運転は行わず、冷房運転のみを行う空気調和機である。しかし、本発明はそれに限定されず、空気調和機200は、冷房運転および暖房運転の両方を行うことができる空気調和機であってもよい。
圧縮機212は、冷媒を圧縮して高温高圧の気体として出力する。圧縮機212から出力された冷媒は、熱交換器211に流入し、熱交換器211内を通過する。冷媒は、室外の空気と熱交換することで凝縮する。送風機214が生成した気流により、冷媒と室外の空気との熱交換は促進される。液化した冷媒は、熱交換器211から膨張弁213へ流入する。冷媒は、膨張弁213で減圧されて気液二相状態となり、室外機210から出力される。
室外機210から出力された冷媒は、配管を通って室内機220に流入し、熱交換器221内を通過する。冷媒は、室内の空気と熱交換することで気化する。送風機222が生成した気流により、冷媒と室内の空気との熱交換は促進される。気化された冷媒は、室内機220から出力され、配管を通って圧縮機212に流入する。圧縮機212は、冷媒を圧縮して高温高圧の気体として出力する。
このような動作を繰り返すことで、空気調和機200は、冷房運転を行うことができる。
以上、本発明の実施形態を説明した。上述の実施形態の説明は、本発明の例示であり、本発明を限定するものではない。また、上述の実施形態で説明した各構成要素を適宜組み合わせた実施形態も可能である。本発明は、特許請求の範囲またはその均等の範囲において、改変、置き換え、付加および省略などが可能である。