JP2875565B2 - 熱交換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、空調機器及び冷蔵冷凍機器の冷凍サイクル
において、内部で冷媒が蒸発あるいは凝縮する熱交換装
置に関するものである。

従来の技術 近年、空調機器ではヒートポンプ化が盛んで、かつ冷
凍サイクルの高効率化のため、熱交換装置の主要部品で
ある熱交換器は冷媒管の細径化による小型高性能化が図
られ、それに伴い熱交換器の冷媒回路の複数化が行われ
ている。

以下、図面を参照しながら従来の熱交換装置について
説明する。

第３図は従来の熱交換装置（本例は、松下電器産業株
式会社1988年製空調機CS-258B室内機として商品化され
たものを模式化する）の概要を示す断面図、第４図は冷
媒蒸発時に熱交換装置内を流れる冷媒の流れ方を実線の
矢印で示し、冷媒凝縮時に熱交換装置内を流れる冷媒の
流れ方を破線の矢印で示す冷媒回路図である。第３図及
び第４図において、１は熱交換器で、２は伝熱フィン
で、３はこの伝熱フィンに直角に挿入接合され内部を冷
媒が流動する冷媒管、４は冷媒管を接続するベンドで、
５及び６は冷媒を分流または合流させる接合管で、７は
冷媒流入管、８は補助配管、９は冷媒流出管で、熱交換
器内部で冷媒回路が２回路構成されている。

以上のように構成された熱交換装置について、以下第
４図を用いてその動作について説明する。冷房時には室
内機では熱交換装置内部で冷媒が蒸発する。つまり、冷
凍サイクルを流れる冷媒は、実線の矢印で示すように冷
媒流入管７を通り熱交換器１に流入し、冷媒管３、ベン
ド４及び接合管５によって構成される冷媒２回路内を流
れ、熱交換しながら蒸発する。そして、熱交換器１の出
口において、蒸発した冷媒はガスとなって、補助配管８
を通り、冷媒接合管６で再び集合され、冷媒流出管９を
通って室外機（細部は図示せず）側に流出する。暖房
時、つまり冷媒凝縮時には破線の矢印で示すように、蒸
発時とは逆方向に冷媒が流れる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のような構成では、冷媒蒸発時と
冷媒凝縮時では第４図に示すように、単に逆方向に冷媒
が流れるだけで、熱交換器１内部の冷媒回路数は２回路
のままである。冷媒蒸発時には、冷媒管３等を流れる冷
媒の抵抗が大きいと、徐々に蒸発圧力が下がり熱交換性
能が低下するため、本例のように２回路に分流し冷媒管
内抵抗を低減し、能力の低下を防止している。しかしな
がら、冷媒凝縮時にも２回路のままなので、熱交換器を
通過する冷媒ガス流速が低下し、冷媒管内での熱伝達率
が小さくなり、熱交換性能は熱交換器内を１回路で冷媒
を流した場合に比べ大きく低下するという課題を有して
いた。そこで本発明は、上記課題に鑑み、冷媒蒸発時と
冷媒凝縮時に最適の冷媒回路を実現し、熱交換性能を蒸
発時、凝縮時それぞれ最大限に発揮する熱交換装置を提
供するものである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明の熱交換装置は、伝
熱フィンと、この伝熱フィンに直角に挿入接合され２つ
の冷媒回路を構成するように接続され内部を冷媒が流動
する冷媒管と、冷媒流出入管から流入した冷媒を分流し
て補助配管を介して前記２つの冷媒回路の入口となる冷
媒管へ流出させる接合管、および前記２つの冷媒回路の
出口となる冷媒管から補助配管を介して、流入した冷媒
を合流させて冷媒流出入管へ流出させる接合管とから構
成された熱交換装置において、２つの前記冷媒流出入管
のうちのどちらか一方の前記冷媒流出入管の途中と、２
つの前記冷媒流出入管のうちのどちらか他方の前記冷媒
流出入管に接続された方の前記接合管の２つの前記補助
配管のうちのどちらか一方の前記補助配管の途中とに、
３方の流路を切り替える冷媒流路切り替え器をそれぞれ
設けるとともに、２つの前記冷媒流路切り替え器の余っ
ている出入口をバイパス管で接続したのである。

作用 上記構成において、冷媒凝縮時に、２つの冷媒回路を
直列にして１回路で冷媒を流すように、２つ冷媒流路切
り替え器を切り替えることにより、熱交換器を通過する
冷媒ガス流速が増加し、冷媒管内での熱伝達率が大きく
なり、冷媒蒸発時と同じ回路数で冷媒を流した場合に比
べ熱交換性能は大きく向上し、暖房性能の良い高効率熱
交換装置を提供することができる。なお、冷媒凝縮時の
冷媒管内の圧力損失は実用上ほとんど問題とならず、冷
媒回路数が減少してもその影響は無視できる。

実施例 以下本発明の実施例の熱交換装置について、図面を参
照しながら説明する。

第１図及び第２図は本発明の熱交換装置の概略構成を
示し、第１図では冷媒蒸発時を、第２図では冷媒凝縮時
を示す。第１図及び第２図において、11は熱交換器で、
12は伝熱フィンで、13はこの伝熱フィンに直角に挿入接
合され内部を冷媒が流動する冷媒管で、14は冷媒管を接
続するベンドで、15は冷媒を分流または合流させる接合
管で、16は冷媒流入管、17は補助配管、18は冷媒流出管
で、19はバイパス管で、20は冷媒流路切り替え器で熱交
換装置の冷媒回路を構成する。なお、冷媒の流動方向を
矢印で示す。

以上のように構成された熱交換装置について、以下そ
の動作を説明する。

冷房時には、第１図に示すよう冷凍サイクルを流れる
冷媒は、冷媒流入管16を通り接合管15で分流して、一方
は冷媒流路切り替え器20を通り熱交換器11に流入し、も
う一方は直接熱交換器11に流入する。そして、冷媒管13
等で構成される複数の冷媒回路内を熱交換しながら流
れ、蒸発する。そして、蒸発した冷媒はガスとなって、
矢印で示すように補助配管17を通り、接合管15で再び集
合され、冷媒流路切り替え器20及び冷媒流出管18を通っ
て室外機（図示せず）側に流出する。暖房時、つまり冷
媒凝縮時には第２図に示すように、冷媒流路切り替え器
20を切り替えることにより、冷媒管14等で形成される冷
媒回路数が半減し、冷媒流出管18を通ってバイパス管19
か矢印で示すように熱交換器内を１回路で冷媒が流れ、
冷媒流速が加速され、従来のように冷媒蒸発時と冷媒凝
縮時との冷媒回路数が同じ場合に比べ、管内側熱伝達率
を大幅に向上させる事ができ、熱交換性能が向上し、暖
房能力が上がる。

なお、冷房時及び暖房時共冷媒流入側と流出側を本例
と逆にして冷媒を流しても効果は全く同じであることは
言うまでもない。

以上のように、本実施例の熱交換装置は、伝熱フィン
12と、この伝熱フィン12に直角に挿入接合され２つの冷
媒回路を構成するように接続され内部を冷媒が流動する
冷媒管13と、冷媒流入管（冷媒流出入管）16から流入し
た冷媒を分流して補助配管17を介して２つの冷媒回路の
入口となる冷媒管13へ流出させる接合管15、および２つ
の冷媒回路の出口となる冷媒管13から補助配管17を介し
て流入した冷媒を合流させて冷媒流出管（冷媒流出入
管）18へ流出させる接合管15とから構成された熱交換装
置において、２つの冷媒流出入管16,18のうちのどちら
か一方の冷媒流出管（冷媒流出入管）18の途中と、２つ
の冷媒流出入管16,18のうちのどちらか他方の冷媒流入
管（冷媒流出入管）16に接続された方の接合管15の２つ
の補助配管17のうちのどちらか一方の補助配管17の途中
とに、３方の流路を切り替える冷媒流路切り替え器20を
それぞれ設けるとともに、２つの冷媒流路切り替え器20
の余っている出入口をバイパス管19で接続したことによ
り、冷媒流路切り替え器20の切り替えにより、２つの冷
媒流出入管16,18のうちの一方から他方へ冷媒が流す場
合と他方から一方へ冷媒が流す場合のどちらの場合で
も、２つの冷媒回路を並列にして２回路で冷媒を流すこ
とも、２つの冷媒回路を直列にして１回路で冷媒を流す
こともできるため、冷媒蒸発時と冷媒凝縮時の両方で２
回路または１回路の選択ができ、そのため、状況に応じ
て最適な冷媒回路を選択して熱交換性能を最大限に発揮
することができる。また、冷媒蒸発時または冷媒凝縮時
の冷媒流入管を２つの冷媒流出入管のうちのどちらにし
ても構わないため、設計の自由度が向上し、冷凍回路の
他の構成要素との接続の自由度が向上し適用範囲が拡が
る。

発明の効果 以上説明したように本発明は、伝熱フィンと、この伝
熱フィンに直角に挿入接合され２つの冷媒回路を構成す
るように接続され内部を冷媒が流動する冷媒管と、冷媒
流出入管から流入した冷媒を分流して補助配管を介して
前記２つの冷媒回路の入口となる冷媒管へ流出させる接
合管、および前記２つの冷媒回路の出口となる冷媒管か
ら補助配管を介して流入した冷媒を合流させて冷媒流出
入管へ流出させる接合管とから構成された熱交換装置に
おいて、２つの前記冷媒出入管のうちのどちらか一方の
前記冷媒流出入管の途中と、２つの前記冷媒流出入管の
うちのどちらか他方の前記冷媒出入管に接続された方の
前記接合管の２つの前記補助配管のうちのどちらか一方
の前記補助配管の途中とに、３方の流路を切り替える冷
媒流路切り替え器をそれぞれ設けるとともに、２つの前
記冷媒流路切り替え器の余っている出入口をバイパス管
で接続したことにより、冷媒流路切り替え器の切り替え
により、２つの冷媒流出入管のうちの一方から他方へ冷
媒が流す場合と他方から一方へ冷媒が流す場合のどちら
の場合でも、２つの冷媒回路を並列にして２回路で冷媒
を流すことも、２つの冷媒回路を直列にして１回路で冷
媒を流すこともできるため、冷媒蒸発時と冷媒凝縮時の
両方で２回路または１回路の選択ができ、そのため、状
況に応じて最適な冷媒回路を選択して熱交換性能を最大
限に発揮することができる。また、冷媒蒸発時または冷
媒凝縮時の冷媒流入管を２つの冷媒流出入管のうちのど
ちらにしても構わないため、設計の自由度が向上し、冷
凍回路の他の構成要素との接続の自由度が向上し適用範
囲が拡がる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における熱交換装置の冷媒蒸発
時の配管及び冷媒の流れる状態を示す冷媒回路図、第２
図は第１図の冷媒凝縮時の配管及び冷媒の流れる状態を
示す冷媒回路図、第３図は従来の熱交換装置の空調機へ
の取り付け状態を示す断面図、第４図は第３図の熱交換
装置の冷媒蒸発時及び冷媒凝縮時の配管及び冷媒の流れ
る状態を示す冷媒回路図である。 11……熱交換器、15……冷媒接合管、16……冷媒流入
管、18……冷媒流出管、19……バイパス管、20……冷媒
流路切り替え器。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】伝熱フィンと、この伝熱フィンに直角に挿
   入接合され２つの冷媒回路を構成するように接続され内
   部を冷媒が流動する冷媒管と、冷媒流出入管から流入し
   た冷媒を分流して補助配管を介して前記２つの冷媒回路
   の入口となる冷媒管へ流出させる接合管、および前記２
   つの冷媒回路の出口となる冷媒管から補助配管を介して
   流入した冷媒を合流させて冷媒流出入管へ流出させる接
   合管とから構成された熱交換装置において、 ２つの前記冷媒流出入管のうちのどちらか一方の前記冷
   媒流出入管の途中と、２つの前記冷媒流出入管のうちの
   どちらか他方の前記冷媒流出入管に接続された方の前記
   接合管の２つの前記補助配管のうちのどちらか一方の前
   記補助配管の途中とに、３方の流路を切り替える冷媒流
   路切り替え器をそれぞれ設けるとともに、２つの前記冷
   媒流路切り替え器の余っている出入口をバイパス管で接
   続したことを特徴とする熱交換装置。