JP6202064B2 - 熱交換器及び冷凍装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明に係る熱交換器(室外熱交換器(23))を有する空気調和装置(1)の概略構成図である。この空気調和装置(1)は本発明の冷凍装置(庫内の冷凍冷蔵や室内の空調を行う広義の冷凍装置)の一例である。
室内ユニット(4)は、室内に設置されており、冷媒回路(10)の一部を構成している。室内ユニット(4)は、主として、室内熱交換器(第2熱交換器)(41)を有している。
室外ユニット(2)は、室外に設置されており、冷媒回路(10)の一部を構成している。室外ユニット(2)は、主として、圧縮機(21)と、四路切換弁(22)と、室外熱交換器(第1熱交換器)(23)と、膨張弁(膨張機構)(24)と、液側閉鎖弁(25)と、ガス側閉鎖弁(26)とを有している。
冷媒連絡管(5,6)は、空気調和装置(1)を建物等の設置場所に設置する際に、現地にて施工される冷媒管であり、設置場所や室外ユニット(2)と室内ユニット(4)との組み合わせ等の設置条件に応じて種々の長さや管径を有するものが使用される。
次に、図1〜図5を用いて、室外熱交換器(23)の構成について説明する。尚、以下の説明においては、方向や面を表す文言は、特にことわりのない限り、室外熱交換器(23)が室外ユニット(2)のケーシング(図示せず)に載置された状態を基準とした方向や面を意味する。なお、本実施形態では、上記熱交換部(60)の下方に後述する凍結防止部(66)が設けられているが、便宜上、図2〜図4では凍結防止部(66)を省略して図を簡略化し、図5では凍結防止部(66)を表している。
次に、図1〜図5を用いて、中間ヘッダ(90)の構成について説明する。尚、以下の説明においては、方向や面を表す文言は、特にことわりのない限り、中間ヘッダ(90)を含む室外熱交換器(23)が室外ユニット(2)に載置された状態を基準とした方向や面を意味する。
次に、図1〜図14を用いて、出入口ヘッダ(80)及び冷媒分流器(70)の構成について説明する。尚、以下の説明においては、方向や面を表す文言は、特にことわりのない限り、冷媒分流器(70)及び出入口ヘッダ(80)を含む室外熱交換器(23)が室外ユニット(2)に載置された状態を基準とした方向や面を意味する。また、冷媒分流器(70)、出入口ヘッダ(80)及び中間ヘッダ(90)を含む室外熱交換器(23)における冷媒の流れについては、特にことわりのない限り、室外熱交換器(23)が冷媒蒸発器として機能する場合を基準にした冷媒の流れを意味する。
出入口ヘッダ(80)は、上記のように、熱交換部(60)の一端側に設けられており、伝熱管(63)の一端が接続されている。出入口ヘッダ(80)は、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成された鉛直方向に延びる部材であり、主として、縦長中空の出入口ヘッダケース(81)を有している。出入口ヘッダケース(81)は、主として、上端及び下端が開口した円筒形状の出入口ヘッダ筒状体(82)を有しており、2つの上下端側出入口バッフル(83)によって上端及び下端の開口が閉じられている。出入口ヘッダケース(81)は、その内部空間が、境界側出入口バッフル(84)によって、上部の出入口空間(85)と下部の供給空間(86A〜86L)とに鉛直方向に沿って仕切られている。出入口空間(85)は、メイン熱交換部(61A〜61L)の一端に連通する空間であり、冷媒パス(65A〜65L)を通過した冷媒を出口で合流させる空間として機能している。このように、出入口空間(85)を有する出入口ヘッダ(80)の上部が、冷媒パス(65A〜65L)を通過した冷媒を出口で合流させる冷媒出口部として機能している。出入口ヘッダ(80)には、第1ガス冷媒管(33)が接続されており、出入口空間(85)に連通している。供給空間(86A〜86L)は、複数(ここでは、11個)の供給側出入口バッフル(87)によって仕切られたサブ熱交換部(62A〜62L)の一端に連通する複数(ここでは、12個)の空間であり、冷媒パス(65A〜65L)に冷媒を流出させる空間として機能している。また、最下部の供給空間(86A)の下方には、凍結防止管(67)が接続される下部供給空間(86M)と下部流出空間(86N)が下部空間仕切り用バッフル(87a)を介して形成されている。
冷媒分流器(70)は、上記のように、液冷媒管(35)を通じて流入する冷媒を分流して下流側(ここでは、複数の伝熱管(63))に流出させる冷媒通過部品であり、熱交換部(60)の一端側に設けられており、出入口ヘッダ(80)の冷媒供給部(86)を介して伝熱管(63)の一端が接続されている。冷媒分流器(70)は、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成された鉛直方向に延びる部材であり、主として、縦長中空の分流器ケース(71)を有している。分流器ケース(71)は、主として、上端及び下端が開口した円筒形状の分流器ヘッダ筒状体(72)を有しており、2つの上下端側分流バッフル(73)によって上端及び下端の開口が閉じられている。ここで、上下端側分流バッフル(73)は、半円弧状の縁部(73a)が形成された円形状の板部材であり、分流器ヘッダ筒状体(72)の上端及び下端に形成された差込スリット(72a)に分流器ケース(71)の側面から差し込まれた状態で、ロウ付け接合されている。尚、出入口ヘッダケース(81)、中間ヘッダケース(91)及び分流器ケース(71)は、円筒形状に限定されず、例えば、四角筒形状等の多角筒形状であってもよい。
次に、凍結防止部(66)の構造について説明する。この室外熱交換器(23)は、上述したように、水平方向に延在する複数の伝熱管(63)が上下方向に配列されるとともに、該伝熱管(63)が冷媒回路(10)の液冷媒管(35)に冷媒分流器(70)を介して接続され、暖房運転時に蒸発器として用いられる熱交換器であって、凍結防止部(66)の伝熱管である凍結防止管(67)は、上記熱交換部(60)の最下段の伝熱管(63)のさらに下方で上下二段に配置されている。
暖房運転時に室外熱交換器(23)に着霜するとデフロスト運転が行われる。本実施形態のデフロスト運転は、冷媒回路(10)の冷媒循環方向を冷房サイクルに切り換えて行う逆サイクルデフロストである。逆サイクルデフロストでは、室外熱交換器(23)が冷媒放熱器となり、冷媒の温熱が伝熱管(63)と該伝熱管(63)に付着した霜に与えられるので、室外熱交換器(23)の霜が溶けて除去される。霜が溶けてできた水の一部は、室外ユニット(2)のケーシングの底フレーム(図示せず)に載置されている室外熱交換器(23)と該底フレームとの接触部分に残る。
本実施形態によれば、暖房運転時に、冷媒分流器(70)のノズル孔(70c)を通過する前の比較的圧力の高い冷媒、すなわち温度の高い冷媒を凍結防止管(67)に常に供給することができ、絞り機構(100)を適切な開度に設定しておくことにより、凍結防止管(67)に常に高温の冷媒が流れる。したがって、圧力損失の影響を抑えて凍結防止管(67)の温度を常に高い温度に維持できるので、外気温度が低温であっても、デフロスト運転で溶けた水が凍結して起こるアイスアップ現象を防止することが可能になる。
<変形例1>
絞り機構(100)は図15に示すように構成してもよい。
絞り機構(100)は図16に示すように構成してもよい。
上記の実施形態に係る室外熱交換器(23)では、扁平管からなる伝熱管(63)が平面視1列で鉛直方向に沿って複数段に配置された構成を例に挙げて説明しているが、これに限定されるものではない。例えば、図示していないが、平面視2列の伝熱管(63)が鉛直方向に沿って複数段に配置された構成であってもよい。この場合には、伝熱管(63)はその全長の中間の位置で後列から前列へ折り返す構成にする。したがって、例えば図5において、冷媒分流器(70)及び出入口ヘッダ(80)だけでなく、中間ヘッダ(90)も伝熱管(63)の図の右端側に設けられることになり、伝熱管(63)の折り返し部が図の左端側に設けられる。
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
10 冷媒回路
21 圧縮機
23 室外熱交換器(第1熱交換器)
24 膨張機構
35 液冷媒管
41 第2熱交換器
60 熱交換部
63 伝熱管
66 凍結防止部
67 凍結防止管(伝熱管)
70 冷媒分流器
79 ノズル部材(ノズル)
100 絞り機構
101 絞り板
102 絞り孔
105 キャピラリチューブ
106 絞り孔
Claims (8)
- 熱交換部(60)と、該熱交換部(60)の下方に位置する凍結防止部(66)とを備え、
上記熱交換部(60)及び凍結防止部(66)が、それぞれ、水平方向に延在する上下に扁平した管でありかつ複数の冷媒流路を内部に有する扁平多穴管からなる伝熱管(63,67)を有する熱交換器であって、
上記凍結防止部(66)への冷媒流入側が冷媒回路(10)の液冷媒管(35)に連通し、上記熱交換部(60)への冷媒流入側が上記液冷媒管(35)に絞り機構(100)を介して連通し、
上記液冷媒管(35)を流れる冷媒が上記絞り機構(100)を通って上記熱交換部(60)へ流入する冷媒と上記凍結防止部(66)へ絞り機構(100)を通らずに流入する冷媒とに分流するように構成され、
上記凍結防止部(66)の冷媒流出側が上記絞り機構(100)の下流側かつ上記熱交換部(60)への冷媒流入側に連通し、凍結防止部(66)を通った冷媒が絞り機構(100)を通った冷媒と合流するように構成されていることを特徴とする熱交換器。 - 請求項1において、
上記液冷媒管(35)から上記熱交換部(60)への冷媒流路にノズル(79)が配置された冷媒分流器(70)を備え、
上記絞り機構(100)は、上記液冷媒管(35)から上記熱交換部(60)への冷媒流路において上記冷媒分流器(70)のノズル(79)の上流側に配置されていることを特徴とする熱交換器。 - 請求項2において、
上記絞り機構(100)は、上記冷媒分流器(70)における上記ノズル(79)の上下方向下方部分に設けられた絞り板(101)を備え、該絞り板(101)に絞り孔(102)が形成されていることを特徴とする熱交換器。 - 請求項2において、
上記絞り機構(100)は、上記液冷媒管(35)と上記冷媒分流器(70)における上記ノズル(79)の上下方向下方部分との間に接続されたキャピラリチューブ(105)を備えていることを特徴とする熱交換器。 - 請求項2において、
上記絞り機構(100)は、上記凍結防止部(66)と上記冷媒分流器(70)における上記ノズル(79)の上下方向下方部分との間に接続されたキャピラリチューブ(105)を備えていることを特徴とする熱交換器。 - 請求項2において、
上記液冷媒管(35)は上記冷媒分流器(70)における上記ノズル(79)の上下方向下方部分を貫通して上記凍結防止部(66)の伝熱管(67)に連通し、
上記絞り機構(100)は、上記冷媒分流器(70)のノズル(79)の下方部分で上記液冷媒管(35)に形成された絞り孔(106)を備えていることを特徴とする熱交換器。 - 請求項1から6の何れか1つにおいて、
上記凍結防止部(66)は、上記伝熱管(67)が上下方向に2段に配置された構成であることを特徴とする熱交換器。 - 圧縮機(21)と第1熱交換器(23)と膨張機構(24)と第2熱交換器(41)とが接続された冷媒回路(10)を有し、上記第1熱交換器(23)が蒸発器になる運転が可能な冷凍装置であって、
上記第1熱交換器(23)が請求項1から7の何れか1つに記載の熱交換器であり、
上記第1熱交換器(23)が蒸発器になる運転状態で、上記凍結防止部(66)への冷媒流入側が冷媒回路(10)の液冷媒管(35)に接続され、上記熱交換部(60)への冷媒流入側が上記液冷媒管(35)に絞り機構(100)を介して接続されることを特徴とする冷凍装置。
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