JP2022042066A - Parallel flow-type heat exchanger and air conditioner - Google Patents

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JP2022042066A JP2020147245A JP2020147245A JP2022042066A JP 2022042066 A JP2022042066 A JP 2022042066A JP 2020147245 A JP2020147245 A JP 2020147245A JP 2020147245 A JP2020147245 A JP 2020147245A JP 2022042066 A JP2022042066 A JP 2022042066A
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hole
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晃 榎田
Akira Enokida
智章 外山
Tomoaki Toyama
紗代 深田
Sayo FUKADA
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Abstract

To provide a parallel flow type heat exchanger capable of increasing a heat exchange amount while suppressing increase of pressure loss, and an air conditioner including the heat exchanger.SOLUTION: A parallel flow type heat exchanger 1 has: a core 11 in which a plurality of flat porous tubes 2 are arranged in parallel with each other through fins 3, and the flat porous tubes 2 and fins 3 are alternately laminated in a vertical direction; a first header 4 disposed at one end of the core 11 in a longitudinal direction of the flat porous tubes 2; and a second header 5 disposed at the other end of the core 11 in the longitudinal direction. The plurality of flat porous tubes 2 are divided into a plurality of flat porous tube groups including a first flat porous tube group 21 positioned at an uppermost part of the core 11, and a second flat porous tube group 22 adjacent to a lower part of the first flat porous tube group 21. The number of flat porous tubes 2 belonging to the second flat porous tube group 22 is 14 or more, and the number of the flat porous tubes 2 belonging to the first flat porous tube group 21 is the number of the flat porous tubes 2 belonging to the second flat porous tube group 22, or less.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、パラレルフロー型熱交換器及び空気調和機に関する。 The present invention relates to a parallel flow type heat exchanger and an air conditioner.

空気調和機には、冷媒を凝縮させるための凝縮器が組み込まれている。凝縮器としては、扁平多穴管とコルゲートフィンとが交互に積層されてなるコアと、コアにおける扁平多穴管の長手方向の両端部に配置されたヘッダとを備えた、いわゆるパラレルフロー型の熱交換器が多用されている。 The air conditioner incorporates a condenser for condensing the refrigerant. The condenser is of a so-called parallel flow type, which includes a core in which flat multi-hole tubes and corrugated fins are alternately laminated, and headers arranged at both ends of the flat multi-hole tube in the longitudinal direction in the core. Heat exchangers are often used.

この種の熱交換器の例として、特許文献1には、複数本のチューブと、隣接するチューブの間に配されるコルゲートフィンと、前記チューブの端部に接続されたタンクとを具備し、前記タンク内に設けられたセパレータによって前記複数のチューブを複数のチューブ群に分割し、冷媒が前記複数のチューブ群を流れる冷媒凝縮器が記載されている。 As an example of this type of heat exchanger, Patent Document 1 comprises a plurality of tubes, corrugated fins arranged between adjacent tubes, and a tank connected to the end of the tubes. Described is a refrigerant condenser in which the plurality of tubes are divided into a plurality of tube groups by a separator provided in the tank, and the refrigerant flows through the plurality of tube groups.

従来、この種の熱交換器は、冷媒の流れの最上流に位置するチューブ群に属するチューブの本数が最も多く、下流に向かうにつれて各チューブ群に属するチューブの本数が少なくなるように構成されている。この理由は、以下の通りである。一般的な管内凝縮熱伝達における熱伝達率及び圧力損失は、冷媒の質量速度及び冷媒のクオリティ(つまり、凝縮の程度)に大きく影響されることが知られている。具体的には、管内凝縮熱伝達における熱伝達率及び圧力損失は、冷媒の質量速度が小さいほど低くなる傾向がある。また、管内凝縮熱伝達における熱伝達率及び圧力損失は、冷媒の凝縮が進行し、クオリティが低くなるほど低くなる傾向がある。 Conventionally, this type of heat exchanger is configured so that the number of tubes belonging to the tube group located at the uppermost stream of the refrigerant flow is the largest, and the number of tubes belonging to each tube group decreases toward the downstream. There is. The reason for this is as follows. It is known that the heat transfer coefficient and pressure loss in general in-pipe condensation heat transfer are greatly affected by the mass velocity of the refrigerant and the quality of the refrigerant (that is, the degree of condensation). Specifically, the heat transfer coefficient and pressure loss in the heat transfer of condensation in the pipe tend to decrease as the mass velocity of the refrigerant decreases. Further, the heat transfer coefficient and the pressure loss in the heat transfer for condensation in the pipe tend to decrease as the condensation of the refrigerant progresses and the quality becomes lower.

冷媒凝縮器の最上流に位置するチューブ群には、気相状態の冷媒が流入し、チューブ内で凝縮しながら下流側のチューブ群に流出する。そのため、冷媒凝縮器の最上流に位置するチューブ群においては、熱伝達率が高くなるものの圧力損失も高くなる傾向がある。そこで、従来の冷媒凝縮器においては、最上流に位置するチューブ群に属するチューブの本数を最も多くすることにより、高クオリティの冷媒に起因する圧力損失の上昇を抑制しつつ高い熱伝達率を実現することを図っている。 The refrigerant in the gas phase state flows into the tube group located at the uppermost stream of the refrigerant condenser, and flows out to the tube group on the downstream side while condensing in the tube. Therefore, in the tube group located at the uppermost stream of the refrigerant condenser, the heat transfer coefficient tends to be high, but the pressure loss tends to be high. Therefore, in the conventional refrigerant condenser, by increasing the number of tubes belonging to the tube group located at the uppermost stream, a high heat transfer coefficient is realized while suppressing an increase in pressure loss due to a high quality refrigerant. I am trying to do it.

一方、最上流に位置するチューブ群よりも下流のチューブ群においては、冷媒の凝縮が進行しているため、最上流に位置するチューブ群よりも熱伝達率及び圧力損失が低くなる。そのため、従来の冷媒凝縮器においては、冷媒のクオリティが低くなるにつれて各チューブ群に属するチューブの本数を少なくすることにより、熱伝達率と圧力損失との最適化を図っている。 On the other hand, in the tube group downstream from the tube group located in the uppermost stream, the heat transfer coefficient and the pressure loss are lower than those in the tube group located in the uppermost stream because the condensation of the refrigerant is progressing. Therefore, in the conventional refrigerant condenser, the heat transfer coefficient and the pressure loss are optimized by reducing the number of tubes belonging to each tube group as the quality of the refrigerant decreases.

特開平3-59364号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 3-59364

しかし、特許文献1の冷媒凝縮器よりもさらに熱交換量の大きい熱交換器が強く望まれている。 However, a heat exchanger having a larger heat exchange amount than the refrigerant condenser of Patent Document 1 is strongly desired.

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、圧力損失の上昇を抑制しつつ熱交換量を増大させることができるパラレルフロー型熱交換器及びこの熱交換器を備えた空気調和機を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of this background, and provides a parallel flow type heat exchanger capable of increasing the amount of heat exchange while suppressing an increase in pressure loss, and an air conditioner equipped with this heat exchanger. It is what we are trying to provide.

本発明の一態様は、冷媒が流通可能に構成された複数の扁平多穴管がフィンを介して平行に配列され、前記扁平多穴管と前記フィンとが上下方向に交互に積層されたコアと、
前記扁平多穴管の長手方向における前記コアの一端に配置され、前記扁平多穴管に接続された第1ヘッダと、
前記長手方向における前記コアの他端に配置され、前記扁平多穴管に接続された第2ヘッダと、を有し、
複数の前記扁平多穴管は、前記コアの最も上方に位置する第1扁平多穴管群と、前記第1扁平多穴管群の下方に隣接する第2扁平多穴管群とを含む複数の扁平多穴管群に区分されており、
前記第1ヘッダ及び前記第2ヘッダは、前記冷媒が複数の前記扁平多穴管群を上方から下方に向かって順次通過することができるように構成されており、
前記第2扁平多穴管群に属する前記扁平多穴管の数は14本以上であり、
前記第1扁平多穴管群に属する前記扁平多穴管の数は前記第2扁平多穴管群に属する前記扁平多穴管の数以下である、パラレルフロー型熱交換器にある。
In one aspect of the present invention, a plurality of flat multi-hole pipes configured to allow flow of a refrigerant are arranged in parallel via fins, and the flat multi-hole pipes and the fins are alternately laminated in the vertical direction. When,
A first header arranged at one end of the core in the longitudinal direction of the flat multi-hole tube and connected to the flat multi-hole tube.
It has a second header located at the other end of the core in the longitudinal direction and connected to the flat multi-hole tube.
The plurality of the flat multi-hole tubes include a first flat multi-hole tube group located at the uppermost part of the core and a second flat multi-hole tube group adjacent to the lower side of the first flat multi-hole tube group. It is divided into the flat multi-hole tube group of
The first header and the second header are configured so that the refrigerant can sequentially pass through the plurality of flat multi-hole pipe groups from the upper side to the lower side.
The number of the flat multi-hole tubes belonging to the second flat multi-hole tube group is 14 or more.
The number of the flat multi-hole tubes belonging to the first flat multi-hole tube group is less than or equal to the number of the flat multi-hole tubes belonging to the second flat multi-hole tube group in the parallel flow type heat exchanger.

本発明の他の態様は、前記の態様のパラレルフロー型熱交換器と、前記パラレルフロー型熱交換器の内部に存在する冷媒とを有する空気調和機にある。 Another aspect of the present invention is an air conditioner having the parallel flow type heat exchanger of the above aspect and the refrigerant existing inside the parallel flow type heat exchanger.

前記パラレルフロー型熱交換器(以下、「熱交換器」という。)のコアは、複数の扁平多穴管を有しており、複数の扁平多穴管は、最も上方に配置された第1扁平多穴管群と、第1扁平多穴管群の下方に隣接して配置された第2扁平多穴管群と、を含む複数の扁平多穴管群に区分されている。そして、第2扁平多穴管群に属する扁平多穴管の数は14本以上であり、第1扁平多穴管群に属する扁平多穴管の数は第2扁平多穴管群に属する扁平多穴管の数以下である。 The core of the parallel flow type heat exchanger (hereinafter referred to as "heat exchanger") has a plurality of flat multi-hole tubes, and the plurality of flat multi-hole tubes are the first arranged at the uppermost position. It is divided into a plurality of flat multi-hole tube groups including a flat multi-hole tube group and a second flat multi-hole tube group arranged adjacent to the lower side of the first flat multi-hole tube group. The number of flat multi-hole tubes belonging to the second flat multi-hole tube group is 14 or more, and the number of flat multi-hole tubes belonging to the first flat multi-hole tube group is flat belonging to the second flat multi-hole tube group. It is less than the number of multi-hole pipes.

従来の熱交換器は、前述したように、クオリティの高い冷媒が流通する上流のチューブ群におけるチューブの本数が、冷媒のクオリティがある程度低下した下流のチューブ群よりも多くなるように構成されていた。しかし、本発明者らが鋭意検討した結果、扁平多穴管は、冷媒の凝縮がある程度進行すると熱伝達率が冷媒の質量速度及び冷媒のクオリティに影響されにくくなるという特有の伝熱特性を有していることが見出された。かかる伝熱特性を利用すれば、第1扁平多穴管群に属する扁平多穴管の数を第2扁平多穴管群に属する扁平多穴管の数以下とすることにより、第2扁平多穴管群において熱伝達率の低下の効果よりも熱交換面積の増大の効果を大きくし、第2扁平多穴管群における熱交換量を増大させることが可能となる。 As described above, the conventional heat exchanger is configured so that the number of tubes in the upstream tube group through which the high quality refrigerant flows is larger than that in the downstream tube group in which the quality of the refrigerant is deteriorated to some extent. .. However, as a result of diligent studies by the present inventors, the flat multi-hole tube has a peculiar heat transfer characteristic that the heat transfer coefficient is less affected by the mass velocity of the refrigerant and the quality of the refrigerant when the condensation of the refrigerant progresses to some extent. It was found that it was doing. By utilizing such heat transfer characteristics, the number of flat multi-hole tubes belonging to the first flat multi-hole tube group is set to be equal to or less than the number of flat multi-hole tubes belonging to the second flat multi-hole tube group. It is possible to increase the effect of increasing the heat exchange area rather than the effect of lowering the heat transfer rate in the hole tube group, and increase the heat exchange amount in the second flat multi-hole tube group.

そして、前記熱交換器は、第1扁平多穴管群に属する扁平多穴管の数が第2扁平多穴管群に属する扁平多穴管の数以下となるように構成されている。それ故、前記熱交換器は、圧力損失の上昇を抑制しつつ、第2扁平多穴管群における熱交換量を増大させることができる。その結果、熱交換器全体として熱交換量を増大させることができる。 The heat exchanger is configured such that the number of flat multi-hole tubes belonging to the first flat multi-hole tube group is equal to or less than the number of flat multi-hole tubes belonging to the second flat multi-hole tube group. Therefore, the heat exchanger can increase the amount of heat exchange in the second flat multi-hole tube group while suppressing the increase in pressure loss. As a result, the amount of heat exchange can be increased for the heat exchanger as a whole.

以上のように、前記の態様の熱交換器によれば、圧力損失の上昇を抑制しつつ熱交換量を増大させることができる。 As described above, according to the heat exchanger of the above-described aspect, it is possible to increase the amount of heat exchange while suppressing the increase in pressure loss.

また、前記空気調和機は、前記の態様の熱交換器を有しているため、熱交換器における圧力損失の増大を抑制しつつ熱交換量を増大させることができる。 Further, since the air conditioner has the heat exchanger of the above-described embodiment, it is possible to increase the heat exchange amount while suppressing the increase in the pressure loss in the heat exchanger.

図1は、実施例1におけるパラレルフロー型熱交換器の要部を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a main part of the parallel flow type heat exchanger in the first embodiment. 図2は、実施例1における扁平多穴管の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the flat multi-hole tube in Example 1. 図3は、実施例2の各試験体における、冷媒の流れ方向の位置と熱交換量との関係を模式的に示した説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing the relationship between the position of the refrigerant in the flow direction and the amount of heat exchange in each test piece of Example 2. 図4は、実施例2における数値解析に用いる解析モデルの説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of an analysis model used for the numerical analysis in the second embodiment. 図5は、実施例2における各セルで行う計算を模式的に示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram schematically showing the calculation performed in each cell in the second embodiment. 図6は、実施例3における第1扁平多穴管群に属する扁平多穴管の数の最適値を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the optimum value of the number of flat multi-hole tubes belonging to the first flat multi-hole tube group in Example 3.

前記熱交換器のコアは、複数の扁平多穴管を有している。熱交換器が有する扁平多穴管の総数は、熱交換器の寸法や要求される定格能力、圧力損失等に応じて適宜設定することができる。扁平多穴管の総数は、例えば、28本以上168本以下であってもよい。 The core of the heat exchanger has a plurality of flat multi-hole tubes. The total number of flat multi-hole tubes included in the heat exchanger can be appropriately set according to the dimensions of the heat exchanger, the required rated capacity, the pressure loss, and the like. The total number of flat multi-hole tubes may be, for example, 28 or more and 168 or less.

複数の扁平多穴管は、第1扁平多穴管群及び第2扁平多穴管群を含む、複数の扁平多穴管群に区分されている。例えば、前記熱交換器における複数の扁平多穴管は、最も上方に位置する第1扁平多穴管群と、第1扁平多穴管群の下方に隣接して配置された第2扁平多穴管群と、第2扁平多穴管群の下方に隣接して配置された第3扁平多穴管群と、第3扁平多穴管群の下方に隣接して配置された第4扁平多穴管群との4つの扁平多穴管群に区分されていてもよい。 The plurality of flat multi-hole tubes are divided into a plurality of flat multi-hole tube groups including a first flat multi-hole tube group and a second flat multi-hole tube group. For example, the plurality of flat multi-hole tubes in the heat exchanger are the first flat multi-hole tube group located at the uppermost position and the second flat multi-hole tube group arranged adjacent to the lower side of the first flat multi-hole tube group. The tube group, the third flat multi-hole tube group arranged adjacent to the lower side of the second flat multi-hole tube group, and the fourth flat multi-hole tube group arranged adjacent to the lower side of the third flat multi-hole tube group. It may be divided into four flat multi-hole tube groups with a tube group.

第1ヘッダ及び第2ヘッダは、冷媒を複数の扁平多穴管群を上方から下方に向かって順次通過させることができるように構成されている。例えば、前記熱交換器が4つの扁平多穴管群を有している場合、第1ヘッダ及び第2ヘッダは、冷媒が、第1扁平多穴管群、第2扁平多穴管群、第3扁平多穴管群及び第4扁平多穴管群を順次通過するように構成されていればよい。 The first header and the second header are configured so that the refrigerant can sequentially pass through a plurality of flat multi-hole pipe groups from the upper side to the lower side. For example, when the heat exchanger has four flat multi-hole pipe groups, in the first header and the second header, the refrigerant is the first flat multi-hole pipe group, the second flat multi-hole pipe group, and the second header. It suffices if it is configured to sequentially pass through the 3 flat multi-hole tube group and the 4th flat multi-hole tube group.

このような態様を実現するためには、例えば、第1ヘッダの内部空間を、第1扁平多穴管群の端部に接続される入口部と、第2扁平多穴管群及び第3扁平多穴管群の両方の端部に接続される第2ターン部と、第4扁平多穴管群の端部に接続される出口部との3つの空間に区画するとともに、第2ヘッダの内部空間を、第1扁平多穴管群及び第2扁平多穴管群の両方の端部に接続される第1ターン部と、第3扁平多穴管群及び第4扁平多穴管群の両方の端部に接続される第3ターン部の2つの空間に区画すればよい。この場合、第1ヘッダの入口部に冷媒を供給することにより、冷媒が第1扁平多穴管群、第1ターン部、第2扁平多穴管群、第2ターン部、第3扁平多穴管群、第3ターン部及び第4扁平多穴管群を順次通過する。そして、第1ヘッダの出口部から冷媒を熱交換器の外部に排出することにより、熱交換器内に冷媒を流通させることができる。 In order to realize such an embodiment, for example, the internal space of the first header is connected to the end portion of the first flat multi-hole tube group, the second flat multi-hole tube group, and the third flat. The inside of the second header is divided into three spaces, a second turn portion connected to both ends of the multi-hole tube group and an outlet portion connected to the end of the fourth flat multi-hole tube group. Both the first turn portion connecting the space to the ends of both the first flat multi-hole tube group and the second flat multi-hole tube group, and the third flat multi-hole tube group and the fourth flat multi-hole tube group. It suffices to divide into two spaces of the third turn part connected to the end part of. In this case, by supplying the refrigerant to the inlet portion of the first header, the refrigerant is the first flat multi-hole tube group, the first turn portion, the second flat multi-hole tube group, the second turn portion, and the third flat multi-hole tube group. It passes through the tube group, the third turn portion, and the fourth flat multi-hole tube group in sequence. Then, by discharging the refrigerant from the outlet of the first header to the outside of the heat exchanger, the refrigerant can be circulated in the heat exchanger.

第2扁平多穴管群に属する扁平多穴管の数は、14本以上であり、かつ、第1扁平多穴管群に属する扁平多穴管の数以下である。これにより、冷媒が第2扁平多穴管群を通過する際の熱交換量を増大させ、ひいては熱交換器全体での熱交換量を増大させることができる。熱交換器の圧力損失と熱交換量とのバランスの観点からは、第2扁平多穴管群に属する扁平多穴管の数は、第2扁平多穴管群以外の各扁平多穴管群に属する扁平多穴管の数以上であることが好ましい。 The number of flat multi-hole tubes belonging to the second flat multi-hole tube group is 14 or more, and is less than or equal to the number of flat multi-hole tubes belonging to the first flat multi-hole tube group. As a result, the amount of heat exchange when the refrigerant passes through the second flat multi-hole tube group can be increased, and eventually the amount of heat exchange in the entire heat exchanger can be increased. From the viewpoint of the balance between the pressure loss of the heat exchanger and the amount of heat exchange, the number of flat multi-hole tubes belonging to the second flat multi-hole tube group is the number of each flat multi-hole tube group other than the second flat multi-hole tube group. It is preferable that the number is equal to or greater than the number of flat multi-hole tubes belonging to.

具体的には、例えば熱交換器が4つの扁平多穴管群を有する場合、第2扁平多穴管群に属する扁平多穴管の数は、熱交換器が有する扁平多穴管の総数の35%以上79%以下、好ましくは35%以上75%以下、より好ましくは35%以上60%以下とすることができる。 Specifically, for example, when the heat exchanger has four flat multi-hole tubes, the number of flat multi-hole tubes belonging to the second flat multi-hole tube group is the total number of flat multi-hole tubes of the heat exchanger. It can be 35% or more and 79% or less, preferably 35% or more and 75% or less, and more preferably 35% or more and 60% or less.

第1扁平多穴管群に属する扁平多穴管の本数は、第2扁平多穴管群に属する扁平多穴管の本数以下である。第1扁平多穴管群に流れ込む冷媒は、気相状態、つまり、高いクオリティを有する冷媒であるため、冷媒が第1扁平多穴管群を通過する際の熱伝達率は比較的高くなりやすい。また、第1扁平多穴管群に属する扁平多穴管の本数を少なくする場合、熱交換面積が減少する一方で冷媒の質量速度が上昇する。それ故、第1扁平多穴管群に属する扁平多穴管の本数を第2扁平多穴管群に属する扁平多穴管の本数以下にしても、第1扁平多穴管群における熱交換量の低下を抑制することができる。その結果、熱交換器全体での熱交換量を増大させることができる。 The number of flat multi-hole tubes belonging to the first flat multi-hole tube group is less than or equal to the number of flat multi-hole tubes belonging to the second flat multi-hole tube group. Since the refrigerant flowing into the first flat multi-hole tube group is in a gas phase state, that is, a refrigerant having high quality, the heat transfer coefficient when the refrigerant passes through the first flat multi-hole tube group tends to be relatively high. .. Further, when the number of flat multi-hole pipes belonging to the first flat multi-hole pipe group is reduced, the heat exchange area is reduced and the mass velocity of the refrigerant is increased. Therefore, even if the number of flat multi-hole tubes belonging to the first flat multi-hole tube group is less than the number of flat multi-hole tubes belonging to the second flat multi-hole tube group, the amount of heat exchange in the first flat multi-hole tube group Can be suppressed. As a result, the amount of heat exchange in the entire heat exchanger can be increased.

前記熱交換器が3つ以上の扁平多穴管群を有している場合、第1扁平多穴管群に属する扁平多穴管の本数は、第3扁平多穴管群及び第3扁平多穴管群よりも下方に位置する扁平多穴管群に属する扁平多穴管の本数よりも多いことが好ましい。この場合には、冷媒が第1扁平多穴管群を通過する際の圧力損失をより低減するとともに、熱交換量をより多くすることができる。その結果、熱交換器全体での圧力損失をより低減するとともに、熱交換量をより多くすることができる。 When the heat exchanger has three or more flat multi-hole tube groups, the number of flat multi-hole tubes belonging to the first flat multi-hole tube group is the third flat multi-hole tube group and the third flat multi-hole tube group. It is preferable that the number is larger than the number of flat multi-hole tubes belonging to the flat multi-hole tube group located below the hole tube group. In this case, the pressure loss when the refrigerant passes through the first flat multi-hole tube group can be further reduced, and the heat exchange amount can be further increased. As a result, the pressure loss in the entire heat exchanger can be further reduced and the amount of heat exchange can be increased.

また、前記熱交換器は、特定の冷媒を用いた場合に優れた熱交換性能を示すように設計されていることがある。このような場合、第1扁平多穴管群に属する扁平多穴管の本数N[本]は、下記式(1)の関係を満足していることがより好ましい。
>N×0.0014×ΔPTP 0.48737-2 ・・・(1)
Further, the heat exchanger may be designed to exhibit excellent heat exchange performance when a specific refrigerant is used. In such a case, it is more preferable that the number N 1 [lines] of the flat multi-hole tubes belonging to the first flat multi-hole tube group satisfies the relationship of the following formula (1).
N 1 > N x 0.0014 x ΔP TP 0.48737 -2 ... (1)

ただし、前記式(1)におけるN[本]は、熱交換器が有する扁平多穴管の総数である。また、ΔPTPの値は、熱交換器の圧力損失である。ΔPTPの値は、前記パラレルフロー型熱交換器の内部を流れる前記冷媒の質量流量をmref[kg/s]、前記扁平多穴管の流路断面積をAtube[m]、前記扁平多穴管の水力直径をD[m]、前記扁平多穴管の長さをLtube[m]、液相における前記冷媒の粘度をμ[Pa・s]、気相における前記冷媒の粘度をμ[Pa・s]、液相における前記冷媒の密度をρ[kg/m]、気相における前記冷媒の密度をρ[kg/m]で表した場合に下記式(2)~(4)により算出される。
ΔPTP=0.0661×C×Γ-1.841 ・・・(2)
=mref 1.75×Atube -1.75×D -0.75×μ 0.25×ρ -1×4×Ltube ・・・(3)
Γ=(ρ/ρ0.5×(μ/μ0.125 ・・・(4)
However, N [book] in the above formula (1) is the total number of flat multi-hole tubes possessed by the heat exchanger. The value of ΔP TP is the pressure loss of the heat exchanger. For the values of ΔP TP , the mass flow rate of the refrigerant flowing inside the parallel flow heat exchanger is mref [kg / s], the flow path cross-sectional area of the flat multi-hole pipe is A tube [m 2 ], and the above. The hydraulic diameter of the flat multi-hole tube is D h [m], the length of the flat multi-hole tube is L tube [m], the viscosity of the refrigerant in the liquid phase is μ L [Pa · s], and the refrigerant in the gas phase. The viscosity of the refrigerant is μ V [Pa · s], the density of the refrigerant in the liquid phase is ρ L [kg / m 3 ], and the density of the refrigerant in the gas phase is ρ V [kg / m 3 ]. It is calculated by the formulas (2) to (4).
ΔP TP = 0.0661 × C 1 × Γ -1.841 ... (2)
C 1 = m ref 1.75 x A tube -1.75 x D h -0.75 x μ L 0.25 x ρ L -1 x 4 x L tube ... (3)
Γ = (ρ V / ρ L ) 0.5 × (μ L / μ V ) 0.125 ... (4)

このように、第1扁平多穴管群に属する扁平多穴管の本数を冷媒の物性を考慮した範囲内にすることにより、第1扁平多穴管群における熱交換量と圧力損失とのバランスを最適化することができる。その結果、熱交換器全体での圧力損失をより低減するとともに、熱交換量をより多くすることができる。 In this way, by keeping the number of flat multi-hole pipes belonging to the first flat multi-hole pipe group within the range in consideration of the physical characteristics of the refrigerant, the balance between the amount of heat exchange and the pressure loss in the first flat multi-hole pipe group is achieved. Can be optimized. As a result, the pressure loss in the entire heat exchanger can be further reduced and the amount of heat exchange can be increased.

なお、前記式(1)~式(4)は、以下の考え方に基づいて決定されている。すなわち、発明者らが数値解析を利用して試行錯誤的に検討を行った結果、第1扁平多穴管群に属する扁平多穴管の最適な本数Nは、熱交換器の圧力損失ΔPTPの大きさに応じて大きく変化することが見出された。熱交換器の圧力損失ΔPTPは、主に、冷媒が扁平多穴管を通過する際に生じると考えられる。 The equations (1) to (4) are determined based on the following ideas. That is, as a result of trial and error studies by the inventors using numerical analysis, the optimum number N 1 of the flat multi-hole tubes belonging to the first flat multi-hole tube group is the pressure loss ΔP of the heat exchanger. It was found that it varies greatly depending on the size of TP . The pressure loss ΔP TP of the heat exchanger is considered to occur mainly when the refrigerant passes through the flat multi-hole tube.

扁平多穴管内の冷媒の流れが乱流であると仮定すると、冷媒が扁平多穴管を通過する際の圧力損失ΔPSPは、ダルシー・ワイズバッハの式(下記式(5)参照)で表される。 Assuming that the flow of the refrigerant in the flat multi-hole pipe is turbulent, the pressure loss ΔP SP when the refrigerant passes through the flat multi-hole pipe is expressed by Darcy-Weisbach's equation (see equation (5) below). Will be done.

Figure 2022042066000002
Figure 2022042066000002

前記式(5)において、管摩擦係数fにブラジウスの管摩擦係数を用いることにより下記式(6)を導くことができる。 In the above formula (5), the following formula (6) can be derived by using the Bradius pipe friction coefficient for the pipe friction coefficient f.

Figure 2022042066000003
Figure 2022042066000003

前記式(6)におけるGはmref/Atubeと表すことができるから、前記式(6)を整理すると下記式(3’)の関係を導くことができる。
ΔPSP∝mref 1.75×Atube -1.75×D -0.75×μ 0.25×ρ -1×4×Ltube ・・・(3’)
Since G in the formula (6) can be expressed as mref / A tube , the relationship of the following formula (3') can be derived by rearranging the formula (6).
ΔP SP ∝m ref 1.75 × A tube -1.75 × D h −0.75 × μ L 0.25 × ρ L -1 × 4 × L tube・ ・ ・ (3')

以上から、熱交換器の圧力損失ΔPTPを表すに当たっては、冷媒が扁平多穴管を通過する際の圧力損失ΔPSPに関連するパラメータC(前記式(3))を用いればよいことがわかる。 From the above, in expressing the pressure loss ΔP TP of the heat exchanger, the parameter C 1 (the above equation (3)) related to the pressure loss ΔP SP when the refrigerant passes through the flat multi-hole pipe may be used. Recognize.

また、熱交換器内を流れる冷媒は気液二相流である。それ故、熱交換器の圧力損失ΔPTPの大きさを算出するに当たっては、前述したパラメータCだけではなく、気液二相流の影響を考慮するためのパラメータであるΓ(前記式(4))を導入する必要がある。 Further, the refrigerant flowing in the heat exchanger is a gas-liquid two-phase flow. Therefore, in calculating the magnitude of the pressure loss ΔP TP of the heat exchanger, not only the parameter C1 described above but also the parameter Γ for considering the influence of the gas-liquid two- phase flow (the above equation (4). )) Need to be introduced.

以上に基づいて発明者らが行った数値解析の結果を整理すると、第1扁平多穴管群に属する扁平多穴管の最適な本数N’が下記式(1’)で近似できること、及び、熱交換器の圧力損失ΔPTPが前記式(2)で近似できることが見出された。
’=N×0.0014×ΔPTP 0.48737 ・・・(1’)
Summarizing the results of the numerical analysis performed by the inventors based on the above, the optimum number N 1'of the flat multi-hole tubes belonging to the first flat multi-hole tube group can be approximated by the following equation ( 1 '), and It was found that the pressure loss ΔP TP of the heat exchanger can be approximated by the above equation (2).
N 1 '= N x 0.0014 x ΔP TP 0.48737 ... (1')

そして、後述する実施例において説明するように、前記式(1’)によって予測される扁平多穴管の最適な本数N’は、数値解析によって導き出された扁平多穴管の最適な本数Nに対して最大で2本多くなる。従って、前記式(1’)の両辺から2を差し引き、左辺をNとおくことにより、前記式(1)を導くことができる。 Then, as described in Examples described later, the optimum number N 1'of flat multi-hole tubes predicted by the above equation ( 1 ') is the optimum number N of flat multi-hole tubes derived by numerical analysis. Up to 2 more than 1 . Therefore, the equation ( 1 ) can be derived by subtracting 2 from both sides of the equation (1') and setting the left side as N1.

前記熱交換器が3つ以上の扁平多穴管群を有している場合、第3扁平多穴管群及び第3扁平多穴管群よりも下方に位置する扁平多穴管群に属する扁平多穴管の本数は特に限定されることはない。しかし、通常、下方に位置する扁平多穴管群を流れる冷媒のクオリティは、上方に位置する扁平多穴管群を流れる冷媒のクオリティと同等以下となる。それ故、下方に位置する扁平多穴管群に属する扁平多穴管の本数を上方に位置する扁平多穴管群に属する扁平多穴管の本数以下とすることにより、熱交換器全体での圧力損失をより低減するとともに熱交換量をより増大させることができる。 When the heat exchanger has three or more flat multi-hole tube groups, the flats belonging to the flat multi-hole tube group located below the third flat multi-hole tube group and the third flat multi-hole tube group. The number of multi-hole tubes is not particularly limited. However, the quality of the refrigerant flowing through the flat multi-hole tube group located below is usually equal to or lower than the quality of the refrigerant flowing through the flat multi-hole tube group located above. Therefore, by setting the number of flat multi-hole tubes belonging to the flat multi-hole tube group located below to be less than the number of flat multi-hole tubes belonging to the flat multi-hole tube group located above, the heat exchanger as a whole can be used. The pressure loss can be further reduced and the amount of heat exchange can be further increased.

例えば、熱交換器が4つの扁平多穴管群を有している場合、第3扁平多穴管群に属する扁平多穴管の数は、熱交換器が有する扁平多穴管の総数の5%以上21%以下とすることができる。圧力損失と熱交換量とのバランスの観点からは、第3扁平多穴管群に属する扁平多穴管の数は、7%以上17%以下とすることが好ましく、9%以上14%以下とすることがより好ましい。 For example, when the heat exchanger has four flat multi-hole tubes, the number of flat multi-hole tubes belonging to the third flat multi-hole tube group is 5 of the total number of flat multi-hole tubes of the heat exchanger. It can be% or more and 21% or less. From the viewpoint of the balance between the pressure loss and the amount of heat exchange, the number of flat multi-hole tubes belonging to the third flat multi-hole tube group is preferably 7% or more and 17% or less, and 9% or more and 14% or less. It is more preferable to do so.

同様に、第4扁平多穴管群に属する扁平多穴管の数は、例えば、熱交換器が有する扁平多穴管の総数の4%以上14%以下とすることができる。圧力損失と熱交換量とのバランスの観点からは、第4扁平多穴管群に属する扁平多穴管の数は、6%以上12%以下とすることが好ましく、6%以上10%以下とすることがより好ましい。 Similarly, the number of flat multi-hole tubes belonging to the fourth flat multi-hole tube group can be, for example, 4% or more and 14% or less of the total number of flat multi-hole tubes possessed by the heat exchanger. From the viewpoint of the balance between the pressure loss and the amount of heat exchange, the number of flat multi-hole tubes belonging to the 4th flat multi-hole tube group is preferably 6% or more and 12% or less, and 6% or more and 10% or less. It is more preferable to do so.

前記熱交換器における扁平多穴管は、互いに間隔をあけて対向して配置された一対の平坦壁部と、平坦壁部の幅方向における両端同士を接続する接続壁部と、平坦壁部と接続壁部とによって囲まれた内部空間を複数の冷媒流路に区画する隔壁部と、を有している。扁平多穴管の長手方向に垂直な断面における個々の冷媒流路の形状は、例えば、扁平多穴管の長手方向に垂直な断面において、円形、楕円形、長円形、半円形、三角形、四角形などの種々の態様を取り得る。扁平多穴管における冷媒流路の数は、例えば、4本以上20本以下の範囲から適宜設定することができる。 The flat multi-hole tube in the heat exchanger includes a pair of flat wall portions arranged so as to face each other at intervals, a connecting wall portion connecting both ends in the width direction of the flat wall portion, and a flat wall portion. It has a partition wall portion that divides the internal space surrounded by the connection wall portion into a plurality of refrigerant flow paths. The shape of each refrigerant flow path in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of a flat multi-hole tube is, for example, circular, elliptical, oval, semi-circular, triangular, quadrangular in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the flat multi-hole tube. It can take various aspects such as. The number of refrigerant flow paths in the flat multi-hole pipe can be appropriately set from, for example, a range of 4 or more and 20 or less.

扁平多穴管の冷媒流路は、長手方向に垂直な断面において、非円形、つまり、1か所以上の角部を有する形状であることが好ましい。かかる冷媒流路を備えた扁平多穴管を第2扁平多穴管群に組み込むことにより、第2扁平多穴管群における熱伝達率の低下をより抑制することができる。その結果、第2扁平多穴管群における熱交換量増大の効果をより高め、ひいては熱交換器全体の熱交換量をより増大させることができる。なお、前述した非円形の断面形状には、例えば、半円形、三角形、四角形などの形状が包含される。前述した作用効果をより高める観点からは、扁平多穴管の冷媒流路は、長手方向に垂直な断面における輪郭が直線のみから構成されている形状であることがより好ましい。このような断面形状には、例えば、三角形や四角形などの形状が包含される。 The refrigerant flow path of the flat multi-hole pipe is preferably non-circular, that is, has a shape having one or more corners in a cross section perpendicular to the longitudinal direction. By incorporating the flat multi-hole pipe provided with the refrigerant flow path into the second flat multi-hole pipe group, it is possible to further suppress the decrease in the heat transfer coefficient in the second flat multi-hole pipe group. As a result, the effect of increasing the heat exchange amount in the second flat multi-hole tube group can be further enhanced, and by extension, the heat exchange amount of the entire heat exchanger can be further increased. The non-circular cross-sectional shape described above includes, for example, a semicircular shape, a triangular shape, a quadrangular shape, or the like. From the viewpoint of further enhancing the above-mentioned effects, it is more preferable that the refrigerant flow path of the flat multi-hole pipe has a shape in which the contour in the cross section perpendicular to the longitudinal direction is composed only of straight lines. Such a cross-sectional shape includes, for example, a shape such as a triangle or a quadrangle.

扁平多穴管の水力直径Dは、例えば0.00032m以上0.001m以下の範囲から適宜設定することができる。この場合には、各扁平多穴管における熱伝達効率をより向上させることができる。なお、前述した扁平多穴管の水力直径Dは、扁平多穴管の流路断面積Atube[m]および扁平多穴管の流路濡れ縁長さStube[m]を用いて下記式(7)で表される。
=4×Atube/Stube ・・・(7)
The hydraulic diameter D h of the flat multi-hole pipe can be appropriately set from the range of, for example, 0.00032 m or more and 0.001 m or less. In this case, the heat transfer efficiency in each flat multi-hole tube can be further improved. The hydraulic diameter D h of the above-mentioned flat multi-hole pipe is described below using the channel cross-sectional area A tube [m 2 ] of the flat multi-hole pipe and the flow path wet edge length S tube [m] of the flat multi-hole pipe. It is represented by the equation (7).
D h = 4 × A tube / Tube ... (7)

また、扁平多穴管の長さLtubeは0.4m以上0.9m以下の範囲から適宜設定することができる。この場合には、各扁平多穴管における熱伝達効率をより向上させることができる。 Further, the length L tube of the flat multi-hole tube can be appropriately set from a range of 0.4 m or more and 0.9 m or less. In this case, the heat transfer efficiency in each flat multi-hole tube can be further improved.

前記熱交換器が冷媒としてR32(つまり、ジフルオロメタン)が使用されるように構成されている場合、扁平多穴管の水力直径Dが0.00032m以上0.001m以下であり、長さLtubeが0.4m以上0.9m以下であることが好ましい。前記特定の範囲の水力直径D及び長さLtubeを備えた扁平多穴管は、冷媒としてR32を用いる場合に特に優れた熱交換効率を実現することができる。それ故、前記特定の範囲の水力直径D及び長さLtubeを備えた扁平多穴管は、冷媒としてR32が使用されるように構成された熱交換器に好適である。 When the heat exchanger is configured to use R32 (that is, difluoromethane) as a refrigerant, the hydraulic diameter D h of the flat multi-hole pipe is 0.00032 m or more and 0.001 m or less, and the length L. The tube is preferably 0.4 m or more and 0.9 m or less. The flat multi-hole tube having the hydraulic diameter D h and the length L tube in the specific range can realize particularly excellent heat exchange efficiency when R32 is used as the refrigerant. Therefore, a flat multi-hole tube with a hydraulic diameter D h and a length L tube in the particular range is suitable for heat exchangers configured to use R32 as the refrigerant.

前記熱交換器は、例えば2kW以上12kW以下の定格能力を有していてもよい。なお、前述した熱交換器の定格能力は、JIS B8615-1:2013に規定された冷房能力試験により得られる定格冷房能力の値とする。 The heat exchanger may have a rated capacity of, for example, 2 kW or more and 12 kW or less. The rated capacity of the heat exchanger described above is the value of the rated cooling capacity obtained by the cooling capacity test specified in JIS B8615-1: 2013.

前記熱交換器の用途は特に限定されるものではなく、例えば、家庭用や業務用などの、据え置き型の空気調和機における室外機に用いられるように構成されていてもよい。また、前記熱交換器は、例えば、車両用空気調和機の凝縮器に用いられるように構成されていてもよい。 The use of the heat exchanger is not particularly limited, and may be configured to be used for an outdoor unit in a stationary air conditioner, for example, for home use or commercial use. Further, the heat exchanger may be configured to be used in a condenser of an air conditioner for a vehicle, for example.

前記熱交換器を、冷媒配管を介して圧縮機や膨張弁、ポンプ、前記熱交換器とは別の熱交換器等の空気調和機の構成部品と接続し、内部に冷媒を充填することにより、空気調和機を構成することができる。 By connecting the heat exchanger to components of an air conditioner such as a compressor, an expansion valve, a pump, and a heat exchanger different from the heat exchanger via a refrigerant pipe, and filling the inside with a refrigerant. , Air conditioners can be configured.

空気調和機に用いられる冷媒は特に限定されることはなく、例えば、R410A及びR32等のハイドロフルオロカーボン冷媒や、R1234yf及びR1123等のハイドロフルオロオレフィン冷媒などを使用することができる。空気調和機に用いられる冷媒は、R32であることが好ましい。R32は、比較的凝縮潜熱が大きく、熱伝導率も高いため、空気調和機の小型化及び高効率化をより容易に行うことができる。 The refrigerant used in the air conditioner is not particularly limited, and for example, a hydrofluorocarbon refrigerant such as R410A and R32, a hydrofluoroolefin refrigerant such as R1234yf and R1123, and the like can be used. The refrigerant used in the air conditioner is preferably R32. Since R32 has a relatively large latent heat of condensation and a high thermal conductivity, it is possible to more easily reduce the size and increase the efficiency of the air conditioner.

前記空気調和機は、扁平多穴管の総数N[本]と、第1扁平多穴管群に属する扁平多穴管の本数N[本]とが前記式(1)の関係を満足しているパラレルフロー型熱交換器を有していることが好ましい。
>N×0.0014×ΔPTP 0.48737-2 ・・・(1)
In the air conditioner, the total number of flat multi-hole tubes N [lines] and the number of flat multi-hole tubes belonging to the first flat multi-hole tube group N 1 [lines] satisfy the relationship of the above formula (1). It is preferable to have a parallel flow type heat exchanger.
N 1 > N x 0.0014 x ΔP TP 0.48737 -2 ... (1)

前述したように、第1扁平多穴管群に属する扁平多穴管の本数を冷媒の物性を考慮した範囲内にすることにより、熱交換器全体での圧力損失の増大をより効果的に抑制するとともに、熱交換量をより多くすることができる。その結果、空気調和機の消費エネルギーをより低減することができる。 As described above, by keeping the number of flat multi-hole pipes belonging to the first flat multi-hole pipe group within the range considering the physical characteristics of the refrigerant, the increase in pressure loss in the entire heat exchanger is more effectively suppressed. At the same time, the amount of heat exchange can be increased. As a result, the energy consumption of the air conditioner can be further reduced.

前記空気調和機は、熱交換器の内部における前記冷媒の質量流量mrefを、例えば、0.01kg/s以上0.03333kg/s以下での範囲から設定することができるように構成されていてもよい。この場合には、前記熱交換器における圧力損失の増大をより効果的に抑制するとともに、熱交換量をより増大させることができる。その結果、空気調和機の消費エネルギーをより低減することができる。 The air conditioner is configured so that the mass flow rate mref of the refrigerant inside the heat exchanger can be set, for example, from a range of 0.01 kg / s or more and 0.03333 kg / s or less. May be good. In this case, it is possible to more effectively suppress the increase in pressure loss in the heat exchanger and further increase the amount of heat exchange. As a result, the energy consumption of the air conditioner can be further reduced.

特に、前記空気調和機の冷媒がR32である場合、熱交換器の内部における前記冷媒の質量流量mrefを0.01kg/s以上0.03333kg/s以下の範囲内とすることにより、前述した作用効果をより確実に奏することができる。 In particular, when the refrigerant of the air conditioner is R32, the mass flow rate mref of the refrigerant inside the heat exchanger is set within the range of 0.01 kg / s or more and 0.03333 kg / s or less. The action and effect can be achieved more reliably.

同様の観点から、前記空気調和機の冷媒がR32である場合には、熱交換器における扁平多穴管の水力直径Dを0.00032m以上0.001m以下、長さLtubeを0.4m以上0.9m以下とし、冷媒の質量流量mrefを0.01kg/s以上0.03333kg/s以下の範囲内とすることが特に好ましい。 From the same viewpoint, when the refrigerant of the air conditioner is R32, the hydraulic diameter D h of the flat multi-hole pipe in the heat exchanger is 0.00032 m or more and 0.001 m or less, and the length L tube is 0.4 m. It is particularly preferable that the diameter is 0.9 m or less and the mass flow rate mref of the refrigerant is within the range of 0.01 kg / s or more and 0.03333 kg / s or less.

前記パラレルフロー型熱交換器の実施例を説明する。 An embodiment of the parallel flow heat exchanger will be described.

(実施例1)
図1に示すように、本例のパラレルフロー型熱交換器1は、冷媒を流通させる複数の扁平多穴管2がフィン3を介して平行に配列され、扁平多穴管2とフィン3とが上下方向に交互に積層されたコア11と、扁平多穴管2の長手方向におけるコア11の一端に配置された第1ヘッダ4と、長手方向におけるコア11の他端に配置された第2ヘッダ5と、を有している。複数の扁平多穴管2は、コア11の最も上方に位置する第1扁平多穴管群21と、第1扁平多穴管群21の下方に隣接する第2扁平多穴管群22と、を含む複数の扁平多穴管群21~24に区分されている。
(Example 1)
As shown in FIG. 1, in the parallel flow type heat exchanger 1 of this example, a plurality of flat multi-hole pipes 2 for flowing a refrigerant are arranged in parallel via fins 3, and the flat multi-hole pipes 2 and fins 3 are arranged. The core 11 is alternately laminated in the vertical direction, the first header 4 is arranged at one end of the core 11 in the longitudinal direction of the flat multi-hole tube 2, and the second header 4 is arranged at the other end of the core 11 in the longitudinal direction. It has a header 5 and. The plurality of flat multi-hole tubes 2 include a first flat multi-hole tube group 21 located at the uppermost part of the core 11 and a second flat multi-hole tube group 22 adjacent to the lower part of the first flat multi-hole tube group 21. It is divided into a plurality of flat multi-hole tube groups 21 to 24 including.

第2扁平多穴管群22に属する扁平多穴管2の数は14本以上である。また、第1扁平多穴管群21に属する扁平多穴管2の数は第2扁平多穴管群22に属する扁平多穴管2の数以下である。以下、本例の熱交換器1の構成をより詳細に説明する。 The number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the second flat multi-hole tube group 22 is 14 or more. Further, the number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the first flat multi-hole tube group 21 is less than the number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the second flat multi-hole tube group 22. Hereinafter, the configuration of the heat exchanger 1 of this example will be described in more detail.

熱交換器1を構成する各部品は、アルミニウム材(アルミニウム及びアルミニウム合金を含む。)から構成されていてもよい。例えば、扁平多穴管2は、1000系アルミニウムや3000系合金から構成されていてもよい。扁平多穴管2の材質として3000系合金を用いることにより、より高い圧力の冷媒を使用することができる。フィン3は、例えば、1000系アルミニウムや3000系合金から構成されていてもよい。また、フィン3は、1000系アルミニウムや3000系合金からなる心材の両面に4000系合金からなるろう材が積層された、ブレージングシートから構成されていてもよい。 Each component constituting the heat exchanger 1 may be made of an aluminum material (including aluminum and an aluminum alloy). For example, the flat multi-hole tube 2 may be made of 1000 series aluminum or 3000 series alloy. By using a 3000 series alloy as the material of the flat multi-hole pipe 2, a refrigerant having a higher pressure can be used. The fin 3 may be made of, for example, 1000 series aluminum or 3000 series alloy. Further, the fin 3 may be composed of a brazing sheet in which a brazing material made of a 4000 series alloy is laminated on both sides of a core material made of 1000 series aluminum or a 3000 series alloy.

第1ヘッダ4及び第2ヘッダ5は、1000系アルミニウムや3000系合金から構成されていてもよい。また、第1ヘッダ4及び第2ヘッダ5は、1000系アルミニウムや3000系合金からなる心材の両面に4000系合金からなるろう材が積層された、ブレージングシートから構成されていてもよい。 The first header 4 and the second header 5 may be made of 1000 series aluminum or 3000 series alloy. Further, the first header 4 and the second header 5 may be composed of a brazing sheet in which a brazing material made of a 4000 series alloy is laminated on both sides of a core material made of 1000 series aluminum or a 3000 series alloy.

熱交換器1のコア11は、図1に示すように、上下方向に間隔を開けて配置された複数本の扁平多穴管2と、扁平多穴管2同士の間に介在するフィン3とを有している。扁平多穴管2とフィン3とは、ろう付によって接合されている。本例のコア11は、更に、アルミニウム材からなるサイドシート111を有している。サイドシート111は、複数本の扁平多穴管2のうち上端に配置された扁平多穴管2a及び下端に配置された扁平多穴管2bにフィン3を介して接合されている。 As shown in FIG. 1, the core 11 of the heat exchanger 1 includes a plurality of flat multi-hole pipes 2 arranged at intervals in the vertical direction, and fins 3 interposed between the flat multi-hole pipes 2. have. The flat multi-hole tube 2 and the fin 3 are joined by brazing. The core 11 of this example further has a side sheet 111 made of an aluminum material. The side sheet 111 is joined to the flat multi-hole pipe 2a arranged at the upper end and the flat multi-hole pipe 2b arranged at the lower end of the plurality of flat multi-hole pipes 2 via fins 3.

コア11の寸法は、所望する熱交換量や空気調和機において許容される配置スペース等に応じて適宜設定することができる。具体的には、コア11の上下方向、つまり、コア11の積層方向の外寸法は、250mm以上1500mm以下の範囲から適宜設定すればよい。また、コア11の奥行方向、つまり、扁平多穴管2の幅方向の外寸法は、6mm以上20mm以下の範囲から適宜設定すればよい。 The dimensions of the core 11 can be appropriately set according to a desired heat exchange amount, an arrangement space allowed in the air conditioner, and the like. Specifically, the outer dimensions of the core 11 in the vertical direction, that is, in the stacking direction of the core 11, may be appropriately set from a range of 250 mm or more and 1500 mm or less. Further, the outer dimension in the depth direction of the core 11, that is, the outer dimension in the width direction of the flat multi-hole tube 2 may be appropriately set from a range of 6 mm or more and 20 mm or less.

コアの幅方向の外寸法は、所望する扁平多穴管2の有効長、つまり、扁平多穴管2の長手方向における第1ヘッダ4から第2ヘッダ5までの距離に応じて設定すればよい。扁平多穴管2の有効長は、例えば、400mm以上1000mm以下の範囲から適宜設定することができる。 The outer dimension in the width direction of the core may be set according to the desired effective length of the flat multi-hole tube 2, that is, the distance from the first header 4 to the second header 5 in the longitudinal direction of the flat multi-hole tube 2. .. The effective length of the flat multi-hole tube 2 can be appropriately set from, for example, a range of 400 mm or more and 1000 mm or less.

コア11が有する扁平多穴管2の総数は、28本以上168本以下の範囲から適宜設定することができる。例えば、本例においては、コア11が有する扁平多穴管2の総数を52本とすることができる。 The total number of flat multi-hole tubes 2 included in the core 11 can be appropriately set from a range of 28 or more and 168 or less. For example, in this example, the total number of flat multi-hole tubes 2 possessed by the core 11 can be 52.

本例の熱交換器1における扁平多穴管2は、第1扁平多穴管群21~第4扁平多穴管群24の4つの扁平多穴管群に区分されている。第1扁平多穴管群21は、コア11における最も上方に配置されている。第2扁平多穴管群22は第1扁平多穴管群21の下方に隣接して配置されている。第3扁平多穴管群23は第2扁平多穴管群22の下方に隣接して配置されている。第4扁平多穴管群24は第3扁平多穴管群23の下方に隣接して配置されており、コア11における最も下方に位置している。 The flat multi-hole tube 2 in the heat exchanger 1 of this example is divided into four flat multi-hole tube groups of a first flat multi-hole tube group 21 to a fourth flat multi-hole tube group 24. The first flat multi-hole tube group 21 is arranged at the uppermost position in the core 11. The second flat multi-hole tube group 22 is arranged adjacent to the lower side of the first flat multi-hole tube group 21. The third flat multi-hole tube group 23 is arranged adjacent to the lower side of the second flat multi-hole tube group 22. The fourth flat multi-hole tube group 24 is arranged adjacent to the lower side of the third flat multi-hole tube group 23, and is located at the lowermost position in the core 11.

第1ヘッダ4の内部空間は、第1扁平多穴管群21の端部に接続された入口部41と、第2扁平多穴管群22と第3扁平多穴管群23との両方の端部に接続された第2ターン部42と、第4扁平多穴管群24の端部に接続された出口部43と、の3つの空間に区画されている。入口部41と第2ターン部42との間、及び、第2ターン部42と出口部43との間には、これらの空間を区画する第1仕切り板44、45が設けられている。 The internal space of the first header 4 is the entrance portion 41 connected to the end of the first flat multi-hole tube group 21, and both the second flat multi-hole tube group 22 and the third flat multi-hole tube group 23. It is divided into three spaces, a second turn portion 42 connected to the end portion and an outlet portion 43 connected to the end portion of the fourth flat multi-hole tube group 24. First partition plates 44, 45 for partitioning these spaces are provided between the entrance portion 41 and the second turn portion 42, and between the second turn portion 42 and the exit portion 43.

第2ヘッダ5の内部空間は、第1扁平多穴管群21と第2扁平多穴管群22との両方の端部に接続された第1ターン部51と、第3扁平多穴管群23と第4扁平多穴管群24との両方の端部に接続された第3ターン部52と、の2つの空間に区画されている。第1ターン部51と第3ターン部52との間には、両者を区画する第2仕切り板53が設けられている。 The internal space of the second header 5 includes a first turn portion 51 connected to both ends of the first flat multi-hole tube group 21 and the second flat multi-hole tube group 22, and a third flat multi-hole tube group. It is divided into two spaces, a third turn portion 52 connected to both ends of the 23 and the fourth flat multi-hole tube group 24. A second partition plate 53 for partitioning the first turn portion 51 and the third turn portion 52 is provided.

また、第1ヘッダ4の入口部41には、熱交換器1内に冷媒を供給可能に構成された冷媒供給管6が接続されており、出口部43には、熱交換器1内の冷媒を外部に排出可能に構成された冷媒排出管7が接続されている。 Further, a refrigerant supply pipe 6 configured to be able to supply a refrigerant in the heat exchanger 1 is connected to the inlet portion 41 of the first header 4, and the refrigerant in the heat exchanger 1 is connected to the outlet portion 43. A refrigerant discharge pipe 7 configured to be able to discharge the air to the outside is connected.

それ故、本例の熱交換器1における冷媒の流れは、以下のようになる。すなわち、冷媒供給管6から入口部41内に流入した冷媒は、入口部41において第1扁平多穴管群21に属する各扁平多穴管2に分配される。第1扁平多穴管群21を通過した冷媒は、第2ヘッダ5における第1ターン部51に流入する。第1ターン部51において合流した冷媒は、第2扁平多穴管群22に属する各扁平多穴管2に分配される。第2扁平多穴管群22を通過した冷媒は、以降、第1ヘッダ4における第2ターン部42、第3扁平多穴管群23、第2ヘッダ5における第3ターン部52及び第4扁平多穴管群24を順次通過し、第1ヘッダ4の出口部43に流入する。そして、出口部43において合流した冷媒は、冷媒排出管7から熱交換器1の外部に排出される。 Therefore, the flow of the refrigerant in the heat exchanger 1 of this example is as follows. That is, the refrigerant flowing into the inlet portion 41 from the refrigerant supply pipe 6 is distributed to each flat multi-hole pipe 2 belonging to the first flat multi-hole pipe group 21 at the inlet portion 41. The refrigerant that has passed through the first flat multi-hole tube group 21 flows into the first turn portion 51 in the second header 5. The refrigerant merged in the first turn portion 51 is distributed to each flat multi-hole pipe 2 belonging to the second flat multi-hole pipe group 22. The refrigerant that has passed through the second flat multi-hole tube group 22 is subsequently the second turn portion 42 in the first header 4, the third flat multi-hole tube group 23, the third turn portion 52 in the second header 5, and the fourth flat portion. It sequentially passes through the multi-hole tube group 24 and flows into the outlet portion 43 of the first header 4. Then, the refrigerant merged at the outlet portion 43 is discharged to the outside of the heat exchanger 1 from the refrigerant discharge pipe 7.

本例の熱交換器1において、各扁平多穴管群21~24に属する扁平多穴管2の数は、第2扁平多穴管群22に属する扁平多穴管2の数が14本以上であり、かつ、第1扁平多穴管群21に属する扁平多穴管2の数が第2扁平多穴管群22に属する扁平多穴管2の数以下となるように設定すればよい。 In the heat exchanger 1 of this example, the number of flat multi-hole tubes 2 belonging to each flat multi-hole tube group 21 to 24 is 14 or more as the number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the second flat multi-hole tube group 22. And the number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the first flat multi-hole tube group 21 may be set to be less than or equal to the number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the second flat multi-hole tube group 22.

例えば、本例においては、図1に示すように、第1扁平多穴管群21に属する扁平多穴管2の数を19本、第2扁平多穴管群22に属する扁平多穴管2の数を25本、第3扁平多穴管群23に属する扁平多穴管2の数を4本、第4扁平多穴管群24に属する扁平多穴管2の数を4本とすることができる。 For example, in this example, as shown in FIG. 1, the number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the first flat multi-hole tube group 21 is 19, and the number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the second flat multi-hole tube group 22 is 19. The number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the third flat multi-hole tube group 23 is four, and the number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the fourth flat multi-hole tube group 24 is four. Can be done.

図2に示すように、本例の扁平多穴管2は、長手方向に垂直な断面において長方形状を呈している。扁平多穴管2の外寸法は、例えば、厚み1.1mm以上3.0mm以下、幅6mm以上20mm以下の範囲から適宜設定することができる。例えば、本例においては、扁平多穴管2の厚みを1.15mmとし、幅を13.85mmとすることができる。 As shown in FIG. 2, the flat multi-hole tube 2 of this example has a rectangular shape in a cross section perpendicular to the longitudinal direction. The outer dimensions of the flat multi-hole tube 2 can be appropriately set from a range of, for example, a thickness of 1.1 mm or more and 3.0 mm or less and a width of 6 mm or more and 20 mm or less. For example, in this example, the thickness of the flat multi-hole tube 2 can be 1.15 mm and the width can be 13.85 mm.

扁平多穴管2は、互いに間隔をあけて対向して配置された一対の平坦壁部211と、平坦壁部211の幅方向における両端同士を接続する接続壁部212と、平坦壁部211と接続壁部212とによって囲まれた内部空間を複数の冷媒流路213に区画する隔壁部214と、を有している。扁平多穴管2は、長手方向に垂直な断面において、図2に示すように長方形状を呈していてもよいし、図には示さないが長円状を呈していてもよい。図1に示すように、扁平多穴管2の平坦壁部211にはフィン3が接合されている。 The flat multi-hole pipe 2 includes a pair of flat wall portions 211 arranged so as to face each other at intervals, a connecting wall portion 212 connecting both ends of the flat wall portion 211 in the width direction, and a flat wall portion 211. It has a partition wall portion 214 that divides the internal space surrounded by the connection wall portion 212 into a plurality of refrigerant flow paths 213. The flat multi-hole tube 2 may have a rectangular shape as shown in FIG. 2 or an oval shape as shown in FIG. 2 in a cross section perpendicular to the longitudinal direction. As shown in FIG. 1, fins 3 are joined to the flat wall portion 211 of the flat multi-hole pipe 2.

扁平多穴管2における冷媒流路213の数は、例えば、4本以上20本以下の範囲から適宜設定することができる。例えば、本例においては、図2に示すように、扁平多穴管2における冷媒流路213の数を15本とすることができる。また、本例の扁平多穴管2における冷媒流路213は、長手方向に垂直な断面において長方形状を呈している。 The number of refrigerant flow paths 213 in the flat multi-hole pipe 2 can be appropriately set from, for example, 4 or more and 20 or less. For example, in this example, as shown in FIG. 2, the number of the refrigerant flow paths 213 in the flat multi-hole pipe 2 can be 15. Further, the refrigerant flow path 213 in the flat multi-hole pipe 2 of this example has a rectangular shape in a cross section perpendicular to the longitudinal direction.

図1に示すように、フィン3としては、コルゲートフィンを使用することができる。フィン3の板厚は、例えば、0.06~0.12mmとすることができる。また、上下方向におけるフィン3の高さは、6~8mmとすることができる。 As shown in FIG. 1, corrugated fins can be used as the fins 3. The plate thickness of the fin 3 can be, for example, 0.06 to 0.12 mm. Further, the height of the fin 3 in the vertical direction can be 6 to 8 mm.

フィン3における平坦部31(図1参照)、即ち、扁平多穴管2に接合された屈曲部32の間の部分には、フィン3の厚み方向に突出したルーバーが設けられていてもよい。ルーバーの数は、1か所の平坦部31当たり6~16本とすることができる。また、ルーバーは、フィン3の幅方向に対して20~60度傾いた方向に延設することができる。なお、図1においては、便宜上、ルーバーの記載を省略した。 A louver protruding in the thickness direction of the fin 3 may be provided in the flat portion 31 (see FIG. 1) of the fin 3, that is, the portion between the bent portions 32 joined to the flat multi-hole pipe 2. The number of louvers can be 6 to 16 per flat portion 31 in one place. Further, the louver can be extended in a direction inclined by 20 to 60 degrees with respect to the width direction of the fin 3. In FIG. 1, the description of the louver is omitted for convenience.

第1ヘッダ4は、上下方向、即ちコア11の積層方向に延設された筒状を呈するヘッダ本体46と、ヘッダ本体46の上端及び下端を閉鎖するキャップ47、48とを有している。 The first header 4 has a header main body 46 having a tubular shape extending in the vertical direction, that is, in the stacking direction of the core 11, and caps 47 and 48 that close the upper ends and the lower ends of the header main body 46.

ヘッダ本体46としては、例えば、外径15~25mm、肉厚1.0~2.5mmの円筒管を使用することができるが、この形状に限定されるものではない。また、キャップ47、48及び第1仕切り板44、45は、ろう付によりヘッダ本体46に接合されている。 As the header main body 46, for example, a cylindrical tube having an outer diameter of 15 to 25 mm and a wall thickness of 1.0 to 2.5 mm can be used, but the shape is not limited to this. Further, the caps 47 and 48 and the first partition plates 44 and 45 are joined to the header main body 46 by brazing.

ヘッダ本体46とキャップ47、48とにより囲まれた第1ヘッダ4の内部空間は、2枚の第1仕切り板44、45により、3つの空間に区画されている。第1ヘッダ4の上端411から上方に配置された第1仕切り板44までの部分は、第1ヘッダ4の入口部41を構成している。入口部41には第1扁平多穴管群21に属する扁平多穴管2の端部が挿入されている。 The internal space of the first header 4 surrounded by the header body 46 and the caps 47 and 48 is divided into three spaces by two first partition plates 44 and 45. The portion from the upper end 411 of the first header 4 to the first partition plate 44 arranged above constitutes the inlet portion 41 of the first header 4. The end of the flat multi-hole tube 2 belonging to the first flat multi-hole tube group 21 is inserted into the inlet portion 41.

また、入口部41には、熱交換器1内に冷媒を供給するための冷媒供給管6が接続されている。冷媒供給管6の端部は入口部41内に挿入されており、冷媒供給管6と第1扁平多穴管群21に属する各扁平多穴管2とが入口部41を介して連通している。これにより、入口部41は、冷媒供給管6から供給された冷媒を第1扁平多穴管群21に属する各扁平多穴管2に分配することができるように構成されている。 Further, a refrigerant supply pipe 6 for supplying a refrigerant into the heat exchanger 1 is connected to the inlet portion 41. The end of the refrigerant supply pipe 6 is inserted into the inlet portion 41, and the refrigerant supply pipe 6 and each of the flat multi-hole pipes 2 belonging to the first flat multi-hole pipe group 21 communicate with each other via the inlet portion 41. There is. As a result, the inlet portion 41 is configured so that the refrigerant supplied from the refrigerant supply pipe 6 can be distributed to each flat multi-hole pipe 2 belonging to the first flat multi-hole pipe group 21.

第1ヘッダ4における、上方に配置された第1仕切り板44から下方に配置された第1仕切り板45までの部分は第2ターン部42を構成している。第2ターン部42には、第2扁平多穴管群22及び第3扁平多穴管群23に属する扁平多穴管2の端部が挿入されている。これにより、第2ターン部42は、第2扁平多穴管群22に属する各扁平多穴管2を通過した冷媒を合流させるとともに、第3扁平多穴管群23に属する各扁平多穴管2に冷媒を分配することができるように構成されている。 The portion of the first header 4 from the first partition plate 44 arranged above to the first partition plate 45 arranged below constitutes the second turn portion 42. The end of the flat multi-hole tube 2 belonging to the second flat multi-hole tube group 22 and the third flat multi-hole tube group 23 is inserted into the second turn portion 42. As a result, the second turn portion 42 merges the refrigerant that has passed through the flat multi-hole pipes 2 belonging to the second flat multi-hole pipe group 22, and the flat multi-hole pipes belonging to the third flat multi-hole pipe group 23. It is configured so that the refrigerant can be distributed to 2.

第1ヘッダ4の下端412から下方に配置された第1仕切り板45までの部分は出口部43を構成している。出口部43には、第4扁平多穴管群24に属する扁平多穴管2の端部が挿入されている。 The portion from the lower end 412 of the first header 4 to the first partition plate 45 arranged below constitutes the outlet portion 43. The end of the flat multi-hole tube 2 belonging to the fourth flat multi-hole tube group 24 is inserted into the outlet portion 43.

また、出口部43には、熱交換器1内の冷媒を外部に排出するための冷媒排出管7が接続されている。冷媒排出管7の端部は出口部43内に挿入されており、冷媒排出管7と第4扁平多穴管群24に属する各扁平多穴管2とが出口部43を介して連通している。これにより、出口部43は、第4扁平多穴管群24に属する各扁平多穴管2から排出された冷媒を合流させ、冷媒排出管7を介して熱交換器1の外部へ排出することができるように構成されている。 Further, a refrigerant discharge pipe 7 for discharging the refrigerant in the heat exchanger 1 to the outside is connected to the outlet portion 43. The end of the refrigerant discharge pipe 7 is inserted into the outlet portion 43, and the refrigerant discharge pipe 7 and each flat multi-hole pipe 2 belonging to the fourth flat multi-hole pipe group 24 communicate with each other via the outlet portion 43. There is. As a result, the outlet portion 43 merges the refrigerant discharged from each of the flat multi-hole pipes 2 belonging to the fourth flat multi-hole pipe group 24, and discharges the refrigerant to the outside of the heat exchanger 1 via the refrigerant discharge pipe 7. It is configured to be able to.

第1ヘッダ4に挿入された扁平多穴管2、冷媒供給管6及び冷媒排出管7は、ろう付により第1ヘッダ4のヘッダ本体46に接合されている。 The flat multi-hole pipe 2, the refrigerant supply pipe 6, and the refrigerant discharge pipe 7 inserted into the first header 4 are joined to the header body 46 of the first header 4 by brazing.

第2ヘッダ5は、上下方向、即ちコア11の積層方向に延設された筒状を呈するヘッダ本体56と、ヘッダ本体56の上端及び下端を閉鎖するキャップ57、58とを有している。また、ヘッダ本体56とキャップ57、58とにより囲まれた第2ヘッダ5の内部空間は、1枚の第2仕切り板53により、2つの空間に区画されている。 The second header 5 has a header body 56 having a tubular shape extending in the vertical direction, that is, in the stacking direction of the core 11, and caps 57 and 58 that close the upper ends and the lower ends of the header body 56. Further, the internal space of the second header 5 surrounded by the header body 56 and the caps 57 and 58 is divided into two spaces by one second partition plate 53.

ヘッダ本体56としては、第1ヘッダ4のヘッダ本体46と同様に、例えば、外径15~25mm、肉厚1.0~2.5mmの円筒管を使用することができるが、この形状に限定されるものではない。また、キャップ57、58及び第2仕切り板53は、ろう付によりヘッダ本体56に接合されている。 As the header main body 56, for example, a cylindrical tube having an outer diameter of 15 to 25 mm and a wall thickness of 1.0 to 2.5 mm can be used as in the header main body 46 of the first header 4, but the shape is limited to this. It is not something that is done. Further, the caps 57, 58 and the second partition plate 53 are joined to the header main body 56 by brazing.

第2ヘッダ5の上端511から第2仕切り板53までの部分は第1ターン部51を構成している。第1ターン部51には第1扁平多穴管群21及び第2扁平多穴管群22に属する扁平多穴管2の端部が挿入されている。これにより、第2ターン部42は、第1扁平多穴管群21に属する各扁平多穴管2を通過した冷媒を合流させるとともに、第2扁平多穴管群22に属する各扁平多穴管2に冷媒を分配することができるように構成されている。 The portion from the upper end 511 of the second header 5 to the second partition plate 53 constitutes the first turn portion 51. The end of the flat multi-hole tube 2 belonging to the first flat multi-hole tube group 21 and the second flat multi-hole tube group 22 is inserted into the first turn portion 51. As a result, the second turn portion 42 merges the refrigerant that has passed through the flat multi-hole pipes 2 belonging to the first flat multi-hole pipe group 21, and the flat multi-hole pipes belonging to the second flat multi-hole pipe group 22. It is configured so that the refrigerant can be distributed to 2.

第2ヘッダ5の下端512から第2仕切り板53までの部分は第3ターン部52を構成している。第3ターン部52には、第3扁平多穴管群23及び第4扁平多穴管群24に属する扁平多穴管2の端部が挿入されている。これにより、第3ターン部52は、第3扁平多穴管群23に属する各扁平多穴管2を通過した冷媒を合流させるとともに、第4扁平多穴管群24に属する各扁平多穴管2に冷媒を分配することができるように構成されている。 The portion from the lower end 512 of the second header 5 to the second partition plate 53 constitutes the third turn portion 52. The end of the flat multi-hole tube 2 belonging to the third flat multi-hole tube group 23 and the fourth flat multi-hole tube group 24 is inserted into the third turn portion 52. As a result, the third turn portion 52 merges the refrigerant that has passed through each of the flat multi-hole pipes 2 belonging to the third flat multi-hole pipe group 23, and at the same time, each flat multi-hole pipe belonging to the fourth flat multi-hole pipe group 24. It is configured so that the refrigerant can be distributed to 2.

第2ヘッダ5に挿入された扁平多穴管2は、ろう付により第2ヘッダ5のヘッダ本体56に接合されている。 The flat multi-hole tube 2 inserted into the second header 5 is joined to the header body 56 of the second header 5 by brazing.

本例の熱交換器1のコア11は、複数の扁平多穴管群21~24を有しており、第1扁平多穴管群21、第2扁平多穴管群22、第3扁平多穴管群23及び第4扁平多穴管群24の順に冷媒が流れるように構成されている。また、第2扁平多穴管群22に属する扁平多穴管2の数は14本以上であり、第1扁平多穴管群21に属する扁平多穴管2の数は第2扁平多穴管群22に属する扁平多穴管2の数以下である。それ故、熱交換器1は、圧力損失の上昇を抑制しつつ、第2扁平多穴管群22における熱交換量を増大させることができる。その結果、熱交換器1全体として熱交換量を増大させることができる。 The core 11 of the heat exchanger 1 of this example has a plurality of flat multi-hole tube groups 21 to 24, the first flat multi-hole tube group 21, the second flat multi-hole tube group 22, and the third flat multi-hole tube group 21. The hole tube group 23 and the fourth flat multi-hole tube group 24 are configured so that the refrigerant flows in this order. Further, the number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the second flat multi-hole tube group 22 is 14 or more, and the number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the first flat multi-hole tube group 21 is the second flat multi-hole tube. It is less than or equal to the number of flat multi-hole tubes 2 belonging to group 22. Therefore, the heat exchanger 1 can increase the amount of heat exchange in the second flat multi-hole tube group 22 while suppressing the increase in pressure loss. As a result, the amount of heat exchange can be increased for the heat exchanger 1 as a whole.

以上の結果、本例の熱交換器1によれば、圧力損失の上昇を抑制しつつ熱交換量を増大させることができる。 As a result of the above, according to the heat exchanger 1 of this example, it is possible to increase the amount of heat exchange while suppressing the increase in pressure loss.

(実施例2)
本例においては、各扁平多穴管群21~24に属する扁平多穴管2の数を変更した2種の熱交換器1(試験体A及び試験体B)を作製し、これらの熱交換器1の熱交換量を評価する。各試験体の具体的な構成を以下に説明する。なお、本例以降の例において用いられる符号のうち、既出の例において用いられた符号と同一のものは、特に説明のない限り既出の例における構成要素等と同様の構成要素等を表す。
(Example 2)
In this example, two types of heat exchangers 1 (test body A and test body B) in which the number of flat multi-hole tubes 2 belonging to each flat multi-hole tube group 21 to 24 are changed are prepared, and heat exchange thereof is performed. Evaluate the amount of heat exchange in the vessel 1. The specific configuration of each test piece will be described below. In addition, among the codes used in the examples after this example, the same codes as those used in the above-mentioned examples represent the same components and the like as the components and the like in the above-mentioned examples unless otherwise specified.

<試験体A>
試験体Aの基本的な形状は、実施例1の熱交換器1と同様である。試験体Aの各部の具体的な寸法等は、以下の通りである。
・有効幅:664mm
・奥行方向の外寸法:13.85mm
・扁平多穴管2の寸法:幅13.85mm、厚み1.15mm
・扁平多穴管2における冷媒流路の数:15本
・扁平多穴管2の水力直径D:0.530mm
・扁平多穴管2の流路断面積Atube:5.433mm
<Test body A>
The basic shape of the test body A is the same as that of the heat exchanger 1 of the first embodiment. The specific dimensions and the like of each part of the test body A are as follows.
-Effective width: 664 mm
・ External dimensions in the depth direction: 13.85 mm
-Dimensions of flat multi-hole tube 2: width 13.85 mm, thickness 1.15 mm
・ Number of refrigerant flow paths in the flat multi-hole pipe 2: 15 ・ Hydraulic diameter of the flat multi-hole pipe 2 D h : 0.530 mm
・ Channel cross-sectional area of flat multi-hole pipe 2 A tube : 5.433 mm 2

・扁平多穴管2の総数:52本
・第1扁平多穴管群21に属する扁平多穴管2の数:19本
・第2扁平多穴管群22に属する扁平多穴管2の数:25本
・第3扁平多穴管群23に属する扁平多穴管2の数:4本
・第4扁平多穴管群24に属する扁平多穴管2の数:4本
-Total number of flat multi-hole pipes 2: 52-Number of flat multi-hole pipes 2 belonging to the first flat multi-hole pipe group 21: 19-Number of flat multi-hole pipes 2 belonging to the second flat multi-hole pipe group 22 : 25 / Number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the 3rd flat multi-hole tube group 23: 4 / Number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the 4th flat multi-hole tube group 24: 4

・フィン3の高さ:7.61mm
・フィン3のピッチ:1.1mm
-Height of fin 3: 7.61 mm
・ Pitch of fin 3: 1.1 mm

なお、前述した有効幅とは、扁平多穴管2の長手方向における第1ヘッダ4から第2ヘッダ5までの距離、つまり、実質的に扁平多穴管2と外気との熱交換が行われる部分の長さをいう。また、フィン3のピッチとは、フィン3における屈曲部32の周期の長さをいう。 The above-mentioned effective width is the distance from the first header 4 to the second header 5 in the longitudinal direction of the flat multi-hole tube 2, that is, heat exchange between the flat multi-hole tube 2 and the outside air is substantially performed. The length of the part. Further, the pitch of the fins 3 means the length of the period of the bent portion 32 in the fins 3.

<試験体B>
試験体Bは、各扁平多穴管群21~24に属する扁平多穴管2の本数を以下のように変更した以外は、試験体Aと同様の構成を有している。
<Test body B>
The test body B has the same configuration as the test body A except that the number of the flat multi-hole tubes 2 belonging to the flat multi-hole tube groups 21 to 24 is changed as follows.

・第1扁平多穴管群21に属する扁平多穴管2の数:22本
・第2扁平多穴管群22に属する扁平多穴管2の数:15本
・第3扁平多穴管群23に属する扁平多穴管2の数:10本
・第4扁平多穴管群24に属する扁平多穴管2の数:5本
-Number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the first flat multi-hole tube group 21: 22-Number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the second flat multi-hole tube group 22: 15-Third flat multi-hole tube group Number of flat multi-hole tubes 2 belonging to 23: 10 ・ Number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the 4th flat multi-hole tube group 24: 5

次に、試験体A及び試験体Bの熱交換量の測定方法を説明する。まず、試験体Aまたは試験体Bを恒温恒湿試験室内に設けられた風洞装置に設置する。次いで、試験室内の空気温度を乾球温度:35℃、湿球温度:24℃とし、風洞装置から表1に示すいずれかの風速で熱交換器に空気を送風する。その後、各試験体の冷媒供給管6から冷媒としてR32を供給する。なお、R32の凝縮温度は45℃である。 Next, a method for measuring the amount of heat exchange between the test body A and the test body B will be described. First, the test body A or the test body B is installed in a wind tunnel device provided in a constant temperature and humidity test chamber. Next, the air temperature in the test chamber is set to a dry-bulb temperature: 35 ° C. and a wet-bulb temperature: 24 ° C., and air is blown from the wind tunnel device to the heat exchanger at any of the wind speeds shown in Table 1. After that, R32 is supplied as a refrigerant from the refrigerant supply pipe 6 of each test piece. The condensation temperature of R32 is 45 ° C.

そして、冷媒供給管6における冷媒の温度が65℃(つまり、過熱度:20K)、冷媒排出管7における冷媒の温度が40℃(つまり、過冷却度:5K)となるように冷媒を流通させつつ、空気と冷媒との熱バランスを測定する。表1の「熱交換量」欄に、空気と冷媒との熱バランスが定常状態に達した時点での熱交換量を示す。また、表1の「比率」欄に、各風速における試験体Bの熱交換量に対する試験体Aの熱交換量の比を百分率(%)で表した値を示す。 Then, the refrigerant is circulated so that the temperature of the refrigerant in the refrigerant supply pipe 6 is 65 ° C. (that is, the degree of superheating: 20K) and the temperature of the refrigerant in the refrigerant discharge pipe 7 is 40 ° C. (that is, the degree of supercooling: 5K). At the same time, the heat balance between the air and the refrigerant is measured. The "heat exchange amount" column of Table 1 shows the heat exchange amount when the heat balance between the air and the refrigerant reaches a steady state. Further, in the "ratio" column of Table 1, the ratio of the heat exchange amount of the test body A to the heat exchange amount of the test body B at each wind speed is shown as a percentage (%).

Figure 2022042066000004
Figure 2022042066000004

表1に示したように、第2扁平多穴管群22に属する扁平多穴管2の本数を他の扁平多穴管群21、23、24に属する扁平多穴管2の数以上とした試験体Aは、第2扁平多穴管群22に属する扁平多穴管2の本数が第1扁平多穴管群21に属する扁平多穴管2の数よりも少ない試験体Bに比べて、いずれの風速においても熱交換量を増大させることができる。 As shown in Table 1, the number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the second flat multi-hole tube group 22 is set to be equal to or greater than the number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the other flat multi-hole tube groups 21, 23, 24. The test piece A has a smaller number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the second flat multi-hole tube group 22 than the number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the first flat multi-hole tube group 21 as compared with the test body B. The amount of heat exchange can be increased at any wind velocity.

図3は、各試験体における、冷媒の流れ方向の位置と熱交換量との関係を模式的に示した図である。図3の縦軸は、扁平多穴管2と冷媒との熱伝達率αrefと、各扁平多穴管群21~24における扁平多穴管2と冷媒との熱交換面積Ai,cellとの積である。また、図3の横軸は、冷媒供給管6を基準とした場合の冷媒の流れ方向における位置である。αrefとAi,cellとの積は熱交換量の指標となる値であり、αrefとAi,cellとの積が大きいほど熱交換量を大きくすることができる。 FIG. 3 is a diagram schematically showing the relationship between the position of the refrigerant in the flow direction and the amount of heat exchange in each test piece. The vertical axis of FIG. 3 shows the heat transfer coefficient α ref between the flat multi-hole pipe 2 and the refrigerant, and the heat exchange areas Ai and cell between the flat multi-hole pipe 2 and the refrigerant in each of the flat multi-hole pipe groups 21 to 24. Is the product of. Further, the horizontal axis of FIG. 3 is a position in the flow direction of the refrigerant when the refrigerant supply pipe 6 is used as a reference. The product of α ref and Ai, cell is a value that is an index of the heat exchange amount, and the larger the product of α ref and Ai, cell , the larger the heat exchange amount can be.

図3に示すように、試験体Aに冷媒が流入すると、まず、高クオリティの冷媒と空気との間で熱量が交換される。そのため、第1扁平多穴管群21の入口においては、高クオリティの冷媒に由来する高い熱伝達率αrefのため、αrefとAi,cellとの積が急峻に立ち上がる。そして、冷媒のクオリティは、第1扁平多穴管群21内を進むにつれて徐々に低下する。これに伴い、αrefとAi,cellとの積は、第1扁平多穴管群21内を進むにつれて徐々に減衰する。 As shown in FIG. 3, when the refrigerant flows into the test piece A, first, the amount of heat is exchanged between the high quality refrigerant and the air. Therefore, at the inlet of the first flat multi-hole tube group 21, the product of α ref and Ai, cell rises sharply because of the high heat transfer coefficient α ref derived from the high quality refrigerant. Then, the quality of the refrigerant gradually decreases as it advances in the first flat multi-hole tube group 21. Along with this, the product of α ref and Ai, cell gradually attenuates as it advances in the first flat multi-hole tube group 21.

一方、第2扁平多穴管群22においては、扁平多穴管2の数が増えた分、冷媒との熱交換面積Ai,cellが大きくなる。これにより、αrefとAi,cellとの積を大きくすることができる。また、扁平多穴管2は、前述した特有の伝熱特性により、ある程度凝縮が進行した冷媒が通過する際の熱伝達率αrefの低下を抑制することができる。そのため、第2扁平多穴管群22に属する扁平多穴管2の数を多くすることにより、図3に示すように、第2扁平多穴管群22における熱交換量をより大きくし、ひいては熱交換器全体での熱交換量を増大させることができる。 On the other hand, in the second flat multi-hole tube group 22, the heat exchange area Ai and cell with the refrigerant increase as the number of flat multi-hole tubes 2 increases. As a result, the product of α ref and Ai, cell can be increased. Further, the flat multi-hole tube 2 can suppress a decrease in the heat transfer coefficient α ref when the refrigerant having been condensed to some extent passes through the flat multi-hole tube 2 due to the above-mentioned unique heat transfer characteristics. Therefore, by increasing the number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the second flat multi-hole tube group 22, the amount of heat exchange in the second flat multi-hole tube group 22 can be further increased, and as a result, as shown in FIG. The amount of heat exchange in the entire heat exchanger can be increased.

(実施例3)
本例においては、第1扁平多穴管群21に属する扁平多穴管2の本数の検討を行う。本例では、第1扁平多穴管群21に属する扁平多穴管2の本数を検討するために、以下の解析モデルを用いて数値解析を行う。
(Example 3)
In this example, the number of flat multi-hole pipes 2 belonging to the first flat multi-hole pipe group 21 will be examined. In this example, in order to examine the number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the first flat multi-hole tube group 21, numerical analysis is performed using the following analysis model.

図4及び図5に、解析モデルの概略を示す。図4に模式的に示すように、解析モデルは、第1扁平多穴管群21~第4扁平多穴管群24に対応する4本の冷媒パスP1~P4を有している。これらの冷媒パスP1~P4は、扁平多穴管2の長手方向において複数の計算セルCに分割されている。そして、図5に模式的に示すように、セルの入口における冷媒の状態量(温度Tref,in[K]、圧力Pref,in[Pa]及び比エンタルピhref,in[kJ/kg])及び空気の状態量(温度Tair,in[K])に基づいて出口における冷媒の状態量(温度Tref,out[K]、圧力Pref,out[Pa]及び比エンタルピhref,out[kJ/kg])及び空気の状態量(温度Tair,out[K])を算出する操作を冷媒の流れ方向に沿って順次行うことにより、熱交換器全体の熱交換量や圧力損失などを算出することができる。 4 and 5 show an outline of the analysis model. As schematically shown in FIG. 4, the analysis model has four refrigerant paths P1 to P4 corresponding to the first flat multi-hole tube group 21 to the fourth flat multi-hole tube group 24. These refrigerant paths P1 to P4 are divided into a plurality of calculation cells C in the longitudinal direction of the flat multi-hole pipe 2. Then, as schematically shown in FIG. 5, the state quantities of the refrigerant at the inlet of the cell (temperature ref, in [K], pressure Ref, in [Pa] and specific enthalpy h ref, in [kJ / kg]. ) And the state quantity of the refrigerant at the outlet (temperature T ref, out [K], pressure Ref, out [Pa] and specific enthalpy h ref, out based on the state quantity of air (temperature T air, in [K]). By sequentially performing the operations of calculating [kJ / kg]) and the state amount of air (temperature Tair, out [K]) along the flow direction of the refrigerant, the heat exchange amount and pressure loss of the entire heat exchanger, etc. Can be calculated.

各セルの出口における冷媒の状態量は、セル内のエネルギー保存式及び運動量保存式を繰り返し計算によって解くことにより算出することができる。具体的には、セルの出口における冷媒の温度Tref,out及び比エンタルピhref,outの算出には、空気と扁平多穴管2との間のエネルギー保存式(下記式(8)参照)及び扁平多穴管2と冷媒との間のエネルギー保存式(下記式(10)参照)を用いればよい。 The state amount of the refrigerant at the outlet of each cell can be calculated by repeatedly solving the energy conservation formula and the momentum conservation formula in the cell. Specifically, the energy conservation formula between the air and the flat multi-hole pipe 2 is used to calculate the refrigerant temperature Tref , out and the specific enthalpy href , out at the outlet of the cell (see the following formula (8)). And the energy conservation formula between the flat multi-hole pipe 2 and the refrigerant (see the following formula (10)) may be used.

各セルにおける空気側のエネルギー保存式は、下記式(8)により表すことができる。
αair・LMTD・Ao,cell=Vair・Afront,cell・ρair・C(Tair,out-Tair,in) ・・・(8)
The energy conservation formula on the air side in each cell can be expressed by the following formula (8).
α air・ LMTD ・ A o, cell = V air・ A front, cell・ ρ air・ C p (T air, out -T air, in ) ・ ・ ・ (8)

前記式(8)における記号の意味は以下の通りである。
αair:空気と扁平多穴管2及びフィン3との間の熱伝達率[W/(m・K)]
o,cell:セルあたりの扁平多穴管2及びフィン3と空気との熱交換面積[m
air:各セルの空気の入口に流入する空気の風速[m/s]
front,cell:各セルにおける空気の入口の面積[m
ρair:空気の密度[kg/m
:空気の定圧比熱[J/(kg・K)]
air,out:各セルの空気の出口における空気の温度[K]
air,in:各セルの空気の入口における空気の温度[K]
The meanings of the symbols in the above formula (8) are as follows.
α air : Heat transfer coefficient between air and the flat multi-hole tube 2 and fin 3 [W / (m 2 · K)]
A o, cell : Heat exchange area between the flat multi-hole tube 2 and fin 3 per cell and air [m 2 ]
V air : Wind speed of air flowing into the air inlet of each cell [m / s]
A front, cell : Area of air inlet in each cell [m 2 ]
ρ air : Density of air [kg / m 3 ]
C p : Constant pressure specific heat of air [J / (kg · K)]
T air, out : Air temperature at the air outlet of each cell [K]
T air, in : Air temperature at the air inlet of each cell [K]

なお、各セルの空気の入口に流入する空気の風速Vairは、セルに流入する空気の体積流量[m/s]をセルの空気の入口の面積Afront,cell[m]で除した値である。 For the wind speed Vair of the air flowing into the air inlet of each cell, the volumetric flow rate [m 3 / s] of the air flowing into the cell is divided by the area A front, cell [m 2 ] of the air inlet of the cell. It is the value that was set.

また、前記式(8)における記号LMTDは、各セルにおける冷媒の出入口の温度と、空気の出入口の温度との対数平均温度差である。LMTDの値は、具体的には扁平多穴管2の壁面温度Twall[K]を用いて下記式(9)により算出することができる。
LMTD=(Tair,out-Tair,in)/log{(Tair,out-Twall)/(Tair,in-Twall)} ・・・(9)
Further, the symbol LMTD in the above formula (8) is a logarithmic mean temperature difference between the temperature of the inlet / outlet of the refrigerant in each cell and the temperature of the inlet / outlet of air. Specifically, the value of LMTD can be calculated by the following formula (9) using the wall surface temperature T wall [K] of the flat multi-hole tube 2.
LMTD = (T air, out -T air, in ) / log {(T air, out -T wall ) / (T air, in -T wall )} ... (9)

各セルにおける冷媒側のエネルギー保存式は、下記式(10)により表すことができる。
αref・(Tref-Twall)・Ai,cell=Mref・(href,in-href,out) ・・・(10)
The energy conservation formula on the refrigerant side in each cell can be expressed by the following formula (10).
α ref・ (T ref -T wall ) ・ Ai , cell = M ref・ (h ref, in -h ref, out ) ・ ・ ・ (10)

前記式(10)における記号の意味は以下の通りである。
αref:冷媒と扁平多穴管2との間の熱伝達率[W/(m・K)]
ref:冷媒の温度[K]
i,cell:セルあたりの冷媒と扁平多穴管2との熱交換面積[m
ref:冷媒の質量流量[kg/s]
ref,in:各セルの冷媒の入口における冷媒の比エンタルピ
ref,out:各セルの冷媒の出口における冷媒の比エンタルピ
The meanings of the symbols in the above formula (10) are as follows.
α ref : Heat transfer coefficient between the refrigerant and the flat multi-hole tube 2 [W / (m 2 · K)]
T ref : Refrigerant temperature [K]
A i, cell : Heat exchange area between the refrigerant and the flat multi-hole pipe 2 per cell [m 2 ]
M ref : Mass flow rate of refrigerant [kg / s]
h ref, in : Refrigerant ratio enthalpy at the refrigerant inlet of each cell h ref, out : Refrigerant ratio enthalpy at the refrigerant outlet of each cell

空気と扁平多穴管2との熱交換量と、扁平多穴管2と冷媒との熱交換量とは等しいから、前記式(8)の右辺と前記式(10)の右辺とを等号で結ぶことができる。これにより、下記式(11)を得ることができる。
air・Afront,cell・ρair・C(Tair,out-Tair,in)=Mref・(href,in-href,out) ・・・(11)
Since the amount of heat exchange between the air and the flat multi-hole tube 2 and the amount of heat exchange between the flat multi-hole tube 2 and the refrigerant are equal, the right side of the equation (8) and the right side of the equation (10) are equal numbers. Can be tied with. As a result, the following equation (11) can be obtained.
V air · A front, cell · ρ air · C p (T air, out -T air, in ) = M ref · (h ref, in -h ref, out ) ... (11)

前記式(8)における空気と扁平多穴管2との間の熱伝達率αair及び前記式(10)における冷媒と扁平多穴管2との間の熱伝達率αrefは別途計算で決定することができる。また、各セルの入口における冷媒の状態量には、計算対象のセルの上流にセルが存在しない場合には適切に設定された初期値を用い、計算対象のセルの上流にセルが存在する場合には上流のセルの出口における状態量を用いればよい。また、各セルの入口における空気の状態量には、適切に設定された初期値を用いればよい。 The heat transfer coefficient α air between the air and the flat multi-hole pipe 2 in the formula (8) and the heat transfer coefficient α ref between the refrigerant and the flat multi-hole pipe 2 in the formula (10) are determined separately. can do. In addition, for the state quantity of the refrigerant at the inlet of each cell, if the cell does not exist upstream of the cell to be calculated, an appropriately set initial value is used, and when the cell exists upstream of the cell to be calculated. The state quantity at the exit of the upstream cell may be used for. Further, an appropriately set initial value may be used for the amount of air condition at the inlet of each cell.

従って、前記式(8)、式(10)及び式(11)には、セルの空気の出口における空気の温度Tair,out、扁平多穴管2の壁面温度Twall及び冷媒の出口における冷媒の比エンタルピhref,outの3つの未知の状態量が存在している。一方、前記式(8)、式(10)及び式(11)は保存式であるから、反復法を用いることにより、これらの未知の状態量を決定することができる。具体的には、二分法を用いてこれらの未知の状態量を決定すればよい。 Therefore, in the above equations (8), (10) and (11), the temperature of the air at the outlet of the air in the cell is Air, out , the wall temperature of the flat multi-hole pipe 2 T wall , and the refrigerant at the outlet of the refrigerant. There are three unknown state quantities of the specific enthalpy h ref and out . On the other hand, since the equations (8), (10) and (11) are conservative equations, these unknown state quantities can be determined by using the iterative method. Specifically, these unknown state quantities may be determined using the dichotomy method.

また、セルの冷媒の出口における冷媒の圧力Pref,outには、下記式(12)を用いればよい。
ref,out=Pref,in-ΔP-ΔP ・・・(12)
Further, the following equation (12) may be used for the refrigerant pressures Ref and out at the outlet of the refrigerant in the cell.
P ref, out = P ref, in -ΔP f -ΔP m ... (12)

前記式(12)における記号ΔPは地下-小山の式に基づく管内摩擦損失の値であり、ΔPは冷媒の相変化に伴う圧力変化である。冷媒の相変化に伴う圧力変化ΔPの値は、下記式(13)で表すことができる。
ΔP=G・(1/ρ-1/ρ)・(xref,in-xref,out) ・・・(13)
The symbol ΔP f in the above equation (12) is the value of the friction loss in the pipe based on the underground-small mountain equation, and ΔP m is the pressure change accompanying the phase change of the refrigerant. The value of the pressure change ΔP m accompanying the phase change of the refrigerant can be expressed by the following equation (13).
ΔP m = G 2 · (1 / ρ V -1 / ρ L ) · (x ref, in -x ref, out ) ... (13)

なお、前記式(13)における記号の意味は以下の通りである。
G:冷媒の質量速度[kg/(ms)]
ref,in:セルの冷媒の入口における冷媒のクオリティ[-]
ref,out:セルの冷媒の出口における冷媒のクオリティ[-]
The meanings of the symbols in the formula (13) are as follows.
G: Mass velocity of refrigerant [kg / (m 2 s)]
x ref, in : Refrigerant quality at the inlet of the cell refrigerant [-]
x ref, out : Refrigerant quality at the outlet of the cell refrigerant [-]

前記の解析モデルの妥当性は、例えば、実施例1における試験体A及び試験体Bを模擬したモデルの計算結果を実験結果と比較することにより確認できる。表2に、試験体A及び試験体Bを模擬したモデルの計算結果を示す。 The validity of the above-mentioned analysis model can be confirmed, for example, by comparing the calculation results of the models simulating the test body A and the test body B in Example 1 with the experimental results. Table 2 shows the calculation results of the model simulating the test body A and the test body B.

Figure 2022042066000005
Figure 2022042066000005

表2に示した通り、数値解析によって算出された試験体Aの熱交換量は、いずれの風速においても試験体Bの熱交換量よりも大きくなった。また、試験体Aの熱交換量は、風速が早くなるほど大きくなった。このように、前記の解析モデルにより算出される熱交換量は、実験結果と同様の傾向を示している。これらの結果から、前記の解析モデルが妥当であることが理解できる。 As shown in Table 2, the heat exchange amount of the test body A calculated by the numerical analysis was larger than the heat exchange amount of the test body B at any wind speed. Further, the heat exchange amount of the test piece A increased as the wind speed increased. As described above, the heat exchange amount calculated by the above analysis model shows the same tendency as the experimental result. From these results, it can be understood that the above analysis model is valid.

次に、前記の解析モデルを用い、表3に示す解析条件A~Jのそれぞれにおいて熱交換量が最も大きくなる扁平多穴管2の分配方法を探索する。なお、表3に示した値以外の解析モデルの構成は、以下の通りである。 Next, using the above analysis model, a method for distributing the flat multi-hole tube 2 having the largest heat exchange amount under each of the analysis conditions A to J shown in Table 3 is searched for. The configuration of the analysis model other than the values shown in Table 3 is as follows.

・有効幅:700mm
・奥行方向の外寸法:13.85mm
・扁平多穴管2の総数:52本
・フィン3の高さ:7.61mm
・フィン3のピッチ:1.1mm
・ Effective width: 700 mm
・ External dimensions in the depth direction: 13.85 mm
・ Total number of flat multi-hole pipes 2: 52 ・ Height of fins 3: 7.61 mm
・ Pitch of fin 3: 1.1 mm

・冷媒:R32
・空気の乾球温度:35℃
・空気の湿球温度:24℃
-Refrigerant: R32
・ Dry-bulb temperature of air: 35 ℃
・ Wet-bulb temperature of air: 24 ℃

・扁平多穴管A
寸法:幅13.85mm、厚み1.15mm
冷媒流路の数:15本
水力直径D:0.530mm
流路断面積Atube:5.433mm
・ Flat multi-hole tube A
Dimensions: width 13.85mm, thickness 1.15mm
Number of refrigerant flow paths: 15 Hydraulic diameter D h : 0.530 mm
Channel cross-sectional area A tube : 5.433 mm 2

・扁平多穴管B
寸法:幅13.85mm、厚み1.93mm
冷媒流路の数:13本
水力直径D:0.740mm
流路断面積Atube:12.23mm
・ Flat multi-hole tube B
Dimensions: width 13.85mm, thickness 1.93mm
Number of refrigerant flow paths: 13 Hydraulic diameter D h : 0.740 mm
Channel cross-sectional area A tube : 12.23 mm 2

表3に、解析条件A~Jのそれぞれにおける、第1扁平多穴管群21に属する扁平多穴管2の本数の最適な値を示す。なお、表には示さないが、解析条件A~Jのいずれにおいても第2扁平多穴管群22に属する扁平多穴管2の本数の最適な値は、第1扁平多穴管群21に属する扁平多穴管2の本数の最適な値以上となる。 Table 3 shows the optimum value of the number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the first flat multi-hole tube group 21 under each of the analysis conditions A to J. Although not shown in the table, the optimum value of the number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the second flat multi-hole tube group 22 is set to the first flat multi-hole tube group 21 under any of the analysis conditions A to J. It is equal to or more than the optimum value of the number of flat multi-hole tubes 2 to which it belongs.

Figure 2022042066000006
Figure 2022042066000006

図6に、熱交換器が有する扁平多穴管の総数N[本]に対する第1扁平多穴管群に属する扁平多穴管の本数N[本]の比率N/Nを下記式(2)におけるΔPTPの値で整理したグラフを示す。図6の縦軸はN/Nの値であり、横軸は下記式(2)におけるΔPTPの値である。また、図6中の破線は、下記式(1’)で表される曲線である。なお、図6の横軸の目盛は対数目盛である。 In FIG. 6, the ratio N 1 / N of the number N 1 [lines] of the number of flat multi-hole tubes belonging to the first flat multi-hole tube group to the total number N [lines] of flat multi-hole tubes possessed by the heat exchanger is expressed by the following equation ( The graph arranged by the value of ΔP TP in 2) is shown. The vertical axis of FIG. 6 is the value of N 1 / N, and the horizontal axis is the value of ΔP TP in the following equation (2). The broken line in FIG. 6 is a curve represented by the following equation (1'). The scale on the horizontal axis in FIG. 6 is a logarithmic scale.

ΔPTP=0.0661×C×Γ-1.841 ・・・(2)
=N×0.0014×ΔPTP 0.48737 ・・・(1’)
ΔP TP = 0.0661 × C 1 × Γ -1.841 ... (2)
N 1 ' = N x 0.0014 x ΔP TP 0.48737 ... (1')

ただし、前記式(2)におけるΔPTPの値は、前記パラレルフロー型熱交換器の内部を流れる前記冷媒の質量流量をmref[kg/s]、前記扁平多穴管の流路断面積をAtube[m]、前記扁平多穴管の水力直径をD[m]、前記扁平多穴管の長さをLtube[m]、液相における前記冷媒の粘度をμ[Pa・s]、気相における前記冷媒の粘度をμ[Pa・s]、液相における前記冷媒の密度をρ[kg/m]、気相における前記冷媒の密度をρ[kg/m]で表した場合に下記式(3)~(4)により算出される値である。
=mref 1.75×Atube -1.75×D -0.75×μ 0.25×ρ -1×4×Ltube ・・・(3)
Γ=(ρ/ρ0.5×(μ/μ0.125 ・・・(4)
However, the value of ΔP TP in the formula (2) is the mass flow rate of the refrigerant flowing inside the parallel flow heat exchanger as mref [kg / s], and the flow path cross-sectional area of the flat multi-hole pipe. A tube [m 2 ], the hydraulic diameter of the flat multi-hole tube is D h [m], the length of the flat multi-hole tube is L tube [m], and the viscosity of the refrigerant in the liquid phase is μ L [Pa. s], the viscosity of the refrigerant in the gas phase is μ V [Pa · s], the density of the refrigerant in the liquid phase is ρ L [kg / m 3 ], and the density of the refrigerant in the gas phase is ρ V [kg / m]. 3 ] is a value calculated by the following equations (3) to (4).
C 1 = m ref 1.75 x A tube -1.75 x D h -0.75 x μ L 0.25 x ρ L -1 x 4 x L tube ... (3)
Γ = (ρ V / ρ L ) 0.5 × (μ L / μ V ) 0.125 ... (4)

図6に示したグラフによれば、前記式(1’)で表される曲線は、解析条件A~Jにおける、第1扁平多穴管群21に属する扁平多穴管2の最適値をよく近似していることが理解できる。従って、前記式(1’)を用いることにより、第1扁平多穴管群21に属する扁平多穴管2の最適値を容易に予測することができる。 According to the graph shown in FIG. 6, the curve represented by the above equation (1') often has the optimum value of the flat multi-hole tube 2 belonging to the first flat multi-hole tube group 21 under the analysis conditions A to J. It can be understood that they are similar. Therefore, by using the above formula (1'), the optimum value of the flat multi-hole tube 2 belonging to the first flat multi-hole tube group 21 can be easily predicted.

また、表3の「式(1’)による予測値」欄に、前記式(1’)により算出された第1扁平多穴管群21に属する扁平多穴管2の最適値を示す。これらの結果によれば、前記式(1’)により予測された値は、数値解析によって導き出された第1扁平多穴管群21に属する扁平多穴管2の最適な本数に対して最大で2本多くなっていることが理解できる。 Further, in the "predicted value by the formula (1')" column of Table 3, the optimum value of the flat multi-hole pipe 2 belonging to the first flat multi-hole pipe group 21 calculated by the formula (1') is shown. According to these results, the value predicted by the above equation (1') is the maximum with respect to the optimum number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the first flat multi-hole tube group 21 derived by numerical analysis. It can be understood that there are two more.

従って、第1扁平多穴管群21に属する扁平多穴管2の本数の下限を、前記式(1’)により予測された第1扁平多穴管群21に属する扁平多穴管2の最適値よりも2本少ない本数とすることにより、第1扁平多穴管群21に属する扁平多穴管2の本数を容易に最適化し、熱交換器全体の熱交換量をより多くすることができる。 Therefore, the lower limit of the number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the first flat multi-hole tube group 21 is the optimum for the flat multi-hole tube 2 belonging to the first flat multi-hole tube group 21 predicted by the above equation (1'). By setting the number of pipes to two less than the value, the number of flat multi-hole pipes 2 belonging to the first flat multi-hole pipe group 21 can be easily optimized, and the heat exchange amount of the entire heat exchanger can be increased. ..

以上のように、実施例1~実施例3に基づいて本発明に係るパラレルフロー型熱交換器の構成例を説明したが、本発明に係るパラレルフロー型熱交換器の具体的な態様は前述した実施例に記載された態様に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜構成を変更することができる。 As described above, the configuration example of the parallel flow type heat exchanger according to the present invention has been described based on Examples 1 to 3, but the specific embodiment of the parallel flow type heat exchanger according to the present invention is described above. The present invention is not limited to the embodiments described in the above embodiment, and the configuration can be appropriately changed as long as the gist of the present invention is not impaired.

1 パラレルフロー型熱交換器
11 コア
2 扁平多穴管
21 第1扁平多穴管群
22 第2扁平多穴管群
3 フィン
4 第1ヘッダ
5 第2ヘッダ
1 Parallel flow heat exchanger 11 core 2 Flat multi-hole tube 21 1st flat multi-hole tube group 22 2nd flat multi-hole tube group 3 Fin 4 1st header 5 2nd header

Claims (7)

冷媒が流通可能に構成された複数の扁平多穴管がフィンを介して平行に配列され、前記扁平多穴管と前記フィンとが上下方向に交互に積層されたコアと、
前記扁平多穴管の長手方向における前記コアの一端に配置され、前記扁平多穴管に接続された第1ヘッダと、
前記長手方向における前記コアの他端に配置され、前記扁平多穴管に接続された第2ヘッダと、を有し、
複数の前記扁平多穴管は、前記コアの最も上方に位置する第1扁平多穴管群と、前記第1扁平多穴管群の下方に隣接する第2扁平多穴管群とを含む複数の扁平多穴管群に区分されており、
前記第1ヘッダ及び前記第2ヘッダは、前記冷媒が複数の前記扁平多穴管群を上方から下方に向かって順次通過することができるように構成されており、
前記第2扁平多穴管群に属する前記扁平多穴管の数は14本以上であり、
第1扁平多穴管群に属する扁平多穴管の数は第2扁平多穴管群に属する前記扁平多穴管の数以下である、パラレルフロー型熱交換器。
A core in which a plurality of flat multi-hole pipes configured to allow the flow of a refrigerant are arranged in parallel via fins, and the flat multi-hole pipes and the fins are alternately laminated in the vertical direction.
A first header arranged at one end of the core in the longitudinal direction of the flat multi-hole tube and connected to the flat multi-hole tube.
It has a second header located at the other end of the core in the longitudinal direction and connected to the flat multi-hole tube.
The plurality of the flat multi-hole tubes include a first flat multi-hole tube group located at the uppermost part of the core and a second flat multi-hole tube group adjacent to the lower side of the first flat multi-hole tube group. It is divided into the flat multi-hole tube group of
The first header and the second header are configured so that the refrigerant can sequentially pass through the plurality of flat multi-hole pipe groups from the upper side to the lower side.
The number of the flat multi-hole tubes belonging to the second flat multi-hole tube group is 14 or more.
A parallel flow type heat exchanger in which the number of flat multi-hole tubes belonging to the first flat multi-hole tube group is less than or equal to the number of the flat multi-hole tubes belonging to the second flat multi-hole tube group.
前記パラレルフロー型熱交換器は、冷媒としてR32が使用されるように構成されており、前記扁平多穴管の水力直径Dが0.00032m以上0.001m以下であり、前記扁平多穴管の長さLtubeが0.4m以上0.9m以下である、請求項1に記載のパラレルフロー型熱交換器。 The parallel flow type heat exchanger is configured to use R32 as a refrigerant, the hydraulic diameter D h of the flat multi-hole pipe is 0.00032 m or more and 0.001 m or less, and the flat multi-hole pipe is used. The parallel flow type heat exchanger according to claim 1, wherein the length L tube is 0.4 m or more and 0.9 m or less. 定格能力が2kW以上12kW以下である、請求項1または2に記載のパラレルフロー型熱交換器。 The parallel flow heat exchanger according to claim 1 or 2, wherein the rated capacity is 2 kW or more and 12 kW or less. 請求項1~3のいずれか1項に記載のパラレルフロー型熱交換器と、前記パラレルフロー型熱交換器の内部に存在する冷媒とを有する空気調和機。 An air conditioner comprising the parallel flow type heat exchanger according to any one of claims 1 to 3 and a refrigerant existing inside the parallel flow type heat exchanger. 前記パラレルフロー型熱交換器が有する前記扁平多穴管の総数N[本]と、前記第1扁平多穴管群に属する前記扁平多穴管の本数N[本]とが下記式(1)の関係を満足している、請求項4に記載の空気調和機。
>N×0.0014×ΔPTP 0.48737-2 ・・・(1)
(ただし、前記式(1)におけるΔPTPの値は、前記パラレルフロー型熱交換器の内部を流れる前記冷媒の質量流量をmref[kg/s]、前記扁平多穴管の流路断面積をAtube[m]、前記扁平多穴管の水力直径をD[m]、前記扁平多穴管の長さをLtube[m]、液相における前記冷媒の粘度をμ[Pa・s]、気相における前記冷媒の粘度をμ[Pa・s]、液相における前記冷媒の密度をρ[kg/m]、気相における前記冷媒の密度をρ[kg/m]で表した場合に下記式(2)~(4)により算出される値である。
ΔPTP=0.0661×C×Γ-1.841 ・・・(2)
=mref 1.75×Atube -1.75×D -0.75×μ 0.25×ρ -1×4×Ltube ・・・(3)
Γ=(ρ/ρ0.5×(μ/μ0.125 ・・・(4))
The total number N [lines] of the flat multi-hole tubes included in the parallel flow type heat exchanger and the number N 1 [lines] of the flat multi-hole tubes belonging to the first flat multi-hole tube group are the following equations (1). ) Satisfying the relationship of the air conditioner according to claim 4.
N 1 > N x 0.0014 x ΔP TP 0.48737 -2 ... (1)
(However, the value of ΔP TP in the formula (1) is the mass flow rate of the refrigerant flowing inside the parallel flow type heat exchanger mref [kg / s], and the flow path cross-sectional area of the flat multi-hole pipe. A tube [m 2 ], the hydraulic diameter of the flat multi-hole tube is D h [m], the length of the flat multi-hole tube is L tube [m], and the viscosity of the refrigerant in the liquid phase is μ L [Pa]. S], the viscosity of the refrigerant in the gas phase is μ V [Pa · s], the density of the refrigerant in the liquid phase is ρ L [kg / m 3 ], and the density of the refrigerant in the gas phase is ρ V [kg / m 3 ] is a value calculated by the following equations (2) to (4).
ΔP TP = 0.0661 × C 1 × Γ -1.841 ... (2)
C 1 = m ref 1.75 x A tube -1.75 x D h -0.75 x μ L 0.25 x ρ L -1 x 4 x L tube ... (3)
Γ = (ρ V / ρ L ) 0.5 × (μ L / μ V ) 0.125 ... (4))
前記冷媒がR32である、請求項4または5に記載の空気調和機。 The air conditioner according to claim 4 or 5, wherein the refrigerant is R32. 前記空気調和機は、前記パラレルフロー型熱交換器の内部における前記冷媒の質量流量mrefを0.01kg/s以上0.03333kg/s以下にすることができるように構成されている、請求項4~6のいずれか1項に記載の空気調和機。 The air conditioner is configured so that the mass flow rate mref of the refrigerant inside the parallel flow heat exchanger can be 0.01 kg / s or more and 0.03333 kg / s or less. The air conditioner according to any one of 4 to 6.
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