JP6920592B2 - Air conditioner - Google Patents
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Description
本発明は空気調和機に関し、特に、一対のヘッダ流路の間を多数の伝熱流路で接続した多パス型熱交換器を用いた空気調和機に関する。 The present invention relates to an air conditioner, and more particularly to an air conditioner using a multi-pass heat exchanger in which a pair of header flow paths are connected by a large number of heat transfer flow paths.
一般に空気調和機は、圧縮機によって圧縮した冷媒を凝縮器や蒸発器等の熱交換器に循環させ、被熱交換流体と熱交換させて冷房もしくは暖房を行う。この時、空気調和機としての性能や省エネ性は熱交換器の熱交換効率によって大きく左右される。従って、熱交換器は高効率化が強く求められている。 Generally, an air conditioner circulates a refrigerant compressed by a compressor through a heat exchanger such as a condenser or an evaporator and exchanges heat with a heat exchange fluid to cool or heat the air conditioner. At this time, the performance and energy saving of the air conditioner are greatly affected by the heat exchange efficiency of the heat exchanger. Therefore, heat exchangers are strongly required to have high efficiency.
近年、空気調和機の性能や省エネ性の向上のため、一対のヘッダ流路間に複数の伝熱流路を接続して構成した多パス型熱交換器を用いる取り組みがなされている。多パス型熱交換器は、伝熱流路数、すなわちパス数を多くできるため、体積比率の熱交換効率を高効率にできる。 In recent years, in order to improve the performance and energy saving of air conditioners, efforts have been made to use a multi-pass heat exchanger configured by connecting a plurality of heat transfer channels between a pair of header channels. Since the multi-pass heat exchanger can increase the number of heat transfer channels, that is, the number of passes, the heat exchange efficiency of the volume ratio can be made high.
しかし、多パス型熱交換器は、蒸発器として使用している時、ヘッダ流路に流入する冷媒が気液二相状態となる。そのため、ヘッダ流路内の冷媒を多数の伝熱流路全体に均一に分配することが難しい。 However, when the multi-pass heat exchanger is used as an evaporator, the refrigerant flowing into the header flow path is in a gas-liquid two-phase state. Therefore, it is difficult to uniformly distribute the refrigerant in the header flow path to the entire number of heat transfer flow paths.
そこで、特許文献1には、図14及び図15に示すように、熱交換器101の冷媒入口102の上流側に気液分離器103を設けて気液二相状態の冷媒をガス冷媒104と液冷媒105とに分離し、熱交換器101には液冷媒105のみを単相状態で供給して各パスに分配することが開示されている。これにより、冷媒の均一な分配を実現することが考えられている。
Therefore, in
しかしながら、従来の気液分離器103で気液を分離して液体状態の冷媒のみを熱交換器101に供給するとしても、現実的には気液分離器の気液分離効率が悪い。そのため、熱交換器に供給される液冷媒は気液二相状態となり、伝熱流路群に冷媒を均一に分配するのは現実的には困難である。
However, even if the conventional gas-
熱交換器101の入り口側のヘッダ流路には気液二相状態の冷媒が流入する。この時、気液二相状態の冷媒はヘッダ流路内で波状流または層状流であると考えられる。そのため、ヘッダ内の上部には主に気体状態の冷媒が、また下部には主に液体状態の冷媒が流れる。そして、流速の速い気体状態の冷媒はヘッダ下部の液体状態の冷媒を巻き込みながら伝熱流路に供給されることになる。ここで、気液二相状態の冷媒の冷媒流動状態は均一の流れではない。したがって、ヘッダ流路からの冷媒は伝熱流路に均一に分配されない状態となる。そのため、伝熱流路部で熱交換量にバラつきが生じる。
A gas-liquid two-phase refrigerant flows into the header flow path on the inlet side of the
特に、気液分離器が熱交換器よりも低い位置に設置されるような場合には、気液分離器の気液分離効率が低下しやすいので、伝熱流路での熱交換バラつきが大きくなるものであった。 In particular, when the gas-liquid separator is installed at a position lower than the heat exchanger, the gas-liquid separation efficiency of the gas-liquid separator tends to decrease, so that the heat exchange variation in the heat transfer flow path becomes large. It was a thing.
以上のようなところから、従来の気液分離器を設けただけの構成では伝熱流路へ冷媒を均一に分配できず、伝熱流路での熱交換に熱交換ムラが生じる。 From the above points, the refrigerant cannot be uniformly distributed to the heat transfer flow path with the conventional configuration in which the gas-liquid separator is provided, and heat exchange unevenness occurs in the heat exchange in the heat transfer flow path.
本発明はこのような点に鑑み鋭意検討してなしたもので、熱交換のバラつきを抑制し、熱交換効率を高めた空気調和機の提供を目的としたものである。 The present invention has been diligently studied in view of these points, and an object of the present invention is to provide an air conditioner that suppresses variations in heat exchange and enhances heat exchange efficiency.
本発明は、上記目的を達成するため、圧縮機と室外熱交換器と絞り装置と室内熱交換器とを有し、冷媒を循環する冷凍サイクルにおいて、前記絞り装置と戦記室内熱交換器との間に気液分離器と、前記気液分離器で分離された気体状態の冷媒の流量を調整する流量調整弁とを含み、前記気体状態の冷媒が前記室内熱交換器を迂回するバイパス流路を設け、
前記室内熱交換器はプレートフィンを積層して形成するプレート積層型熱交換器であって、前記プレートフィンは前記プレートフィンの端部に2つのヘッダ流路と、2つの前記ヘッダ流路を接続する複数の伝熱流路と、少なくとも前記ヘッダ流路のうち前記室内熱交換器を蒸発器として利用する場合の入口側のヘッダ流路の周囲に前記ヘッダ流路の直径よりも大きな環状溝と、を有し、前記気液分離器は、前記プレートフィン積層型熱交換器の入口側の前記冷媒の乾き度を0.1以下にする構成としてある。これにより、熱交換器入口の冷媒の乾き度が0.1以下であれば、ヘッダ流路内下部に存在する液冷媒が、ヘッダ流路周りの環状溝部分を毛細管現象によって略均一に上昇し、気相冷媒と混合して伝熱流路へと流れる。そのため、伝熱流路には十分な蒸発能力を発揮する略均一の乾き度の冷媒が流れるようになる。したがって、ヘッダ流路内の二相状態の冷媒が均一の流れではない場合でも、室内熱交換器の入口側の冷媒の乾き度が0.1以下であれば、伝熱流路各部の熱交換量のバラつきを抑制して高い熱交換効率を実現できる。
In order to achieve the above object, the present invention has a compressor, an outdoor heat exchanger, a throttle device, and an indoor heat exchanger, and in a refrigeration cycle in which a refrigerant is circulated, the throttle device and the war record indoor heat exchanger are used. A bypass flow path that includes a gas-liquid separator and a flow control valve that adjusts the flow rate of the gaseous refrigerant separated by the gas-liquid separator, and the gaseous refrigerant bypasses the indoor heat exchanger. Set up,
The indoor heat exchanger is a plate-laminated heat exchanger formed by laminating plate fins, and the plate fins connect two header flow paths and two header flow paths to the ends of the plate fins. A plurality of heat transfer channels, and at least an annular groove having a diameter larger than the diameter of the header flow path around the header flow path on the inlet side when the indoor heat exchanger is used as an evaporator among the header flow paths. The gas-liquid separator has a configuration in which the dryness of the refrigerant on the inlet side of the plate fin laminated heat exchanger is 0.1 or less. As a result, if the dryness of the refrigerant at the inlet of the heat exchanger is 0.1 or less, the liquid refrigerant existing in the lower part of the header flow path rises substantially uniformly in the annular groove portion around the header flow path due to the capillary phenomenon. , Mixes with the gas phase refrigerant and flows into the heat transfer flow path. Therefore, a refrigerant having a substantially uniform degree of dryness, which exhibits sufficient vaporization ability, flows through the heat transfer flow path. Therefore, even if the two-phase state refrigerant in the header flow path is not a uniform flow, if the dryness of the refrigerant on the inlet side of the indoor heat exchanger is 0.1 or less, the amount of heat exchange in each part of the heat transfer flow path. High heat exchange efficiency can be achieved by suppressing the variation in the heat exchange.
本発明は、上記構成により、ヘッダ流路内の二相状態の冷媒が均一の流れでなくても熱交換バラつきを抑制して高い熱交換効率を持つ空気調和機とすることができる。 According to the above configuration, the present invention can provide an air conditioner having high heat exchange efficiency by suppressing heat exchange variation even if the two-phase state refrigerant in the header flow path does not flow uniformly.
第1の発明は、圧縮機と室外熱交換器と絞り装置室内熱交換器とを有し、冷媒を循環する冷凍サイクルにおいて、前記絞り装置と戦記室内熱交換器との間に気液分離器と、前記気液分離器で分離された気体状態の冷媒の流量を調整する流量調整弁とを含み、前記気体状態の冷媒が前記室内熱交換器を迂回するバイパス流路を設け、前記室内熱交換器はプレートフィンを積層して形成するプレート積層型熱交換器であって、前記プレートフィンは前記プレートフィンの端部に2つのヘッダ流路と、2つの前記ヘッダ流路を接続する複数の伝熱流路と、少なくとも前記ヘッダ流路のうち前記室内熱交換器を蒸発器として利用する場合の入口側のヘッダ流路の周囲に前記ヘッダ流路の直径よりも大きな環状溝と、を有し、前記気液分離器は、前記プレートフィン積層型熱交換器の入口側の前記冷媒の乾き度を0.1以下にする構成としてある。これにより、ヘッダ流路内の二相状態の冷媒が均一の流れでない場合でも、熱交換器入口の冷媒の乾き度が0.1以下であれば、気体状態の下部に存在する液体状態の冷媒が伝熱流路との間に位置するヘッダ流路周りの環状溝部分を毛細管現象によって略均一に上昇し、気体状態の冷媒と混合し伝熱流路へと流れる。したがって、伝熱流路には十分な蒸発能力を発揮する略均一の乾き度の冷媒が流れる。そのため、伝熱流路各部の熱交換量のバラつきを抑制して高い熱交換効率を実現できる。 The first invention has a compressor, an outdoor heat exchanger, and a squeezing device indoor heat exchanger, and in a refrigeration cycle in which a refrigerant is circulated, a gas-liquid separator between the squeezing device and the war memorial indoor heat exchanger. And a flow rate adjusting valve for adjusting the flow rate of the gaseous refrigerant separated by the gas-liquid separator, a bypass flow path for the gaseous refrigerant to bypass the indoor heat exchanger is provided, and the indoor heat is provided. The exchanger is a plate-laminated heat exchanger formed by laminating plate fins, and the plate fins connect two header flow paths and two header flow paths to the ends of the plate fins. It has a heat transfer flow path and at least an annular groove larger than the diameter of the header flow path around the header flow path on the inlet side when the indoor heat exchanger is used as an evaporator. The gas-liquid separator is configured to reduce the dryness of the refrigerant on the inlet side of the plate fin laminated heat exchanger to 0.1 or less. As a result, even if the two-phase state refrigerant in the header flow path is not a uniform flow, if the dryness of the refrigerant at the heat exchanger inlet is 0.1 or less, the liquid state refrigerant existing in the lower part of the gas state Raises substantially uniformly in the annular groove portion around the header flow path located between the heat transfer flow path and the heat transfer flow path, mixes with the gaseous refrigerant, and flows into the heat transfer flow path. Therefore, a refrigerant having a substantially uniform dryness, which exhibits sufficient vaporization ability, flows through the heat transfer flow path. Therefore, it is possible to realize high heat exchange efficiency by suppressing variation in the amount of heat exchange in each part of the heat transfer flow path.
第2の発明は、圧縮機と室外熱交換器と絞り装置と室内熱交換器とを有し、冷媒を循環する冷凍サイクルにおいて、前記絞り装置と戦記室内熱交換器との間に気液分離器を設け、前記気液分離器で分離された気体状態の冷媒の流量を調整する流量調整弁と、前記気液分離器と前記室内熱交換器との間に第二絞り装置とを含み、前記気体状態の冷媒を前記圧縮機に供給するするインジェクション回路を設け、前記室内熱交換器はプレートフィンを積層して形成するプレート積層型熱交換器であって、前記プレートフィンは前記プレートフィンの端部に2つのヘッダ流路と、2つの前記ヘッダ流路を接続する複数の伝熱流路と、少なくとも前記ヘッダ流路のうち前記室内熱交換器を蒸発器として利用する場合の入口側のヘッダ流路の周囲に前記ヘッダ流路の直径よりも大きな環状溝と、を有し、前記気液分離器は、前記プレートフィン積層型熱交換器の入口側の前記冷媒の乾き度を0.1以下にする構成としてある。 The second invention has a compressor, an outdoor heat exchanger, a squeezing device, and an indoor heat exchanger, and in a refrigeration cycle in which a refrigerant is circulated, gas-liquid separation is performed between the squeezing device and the war memorial indoor heat exchanger. A device is provided to include a flow rate adjusting valve for adjusting the flow rate of the gaseous refrigerant separated by the gas-liquid separator, and a second throttle device between the gas-liquid separator and the indoor heat exchanger. An injection circuit for supplying the gaseous refrigerant to the compressor is provided, and the indoor heat exchanger is a plate laminated heat exchanger formed by laminating plate fins, and the plate fins of the plate fins. Two header flow paths at the ends, a plurality of heat transfer flow paths connecting the two header flow paths, and at least the header on the inlet side of the header flow paths when the indoor heat exchanger is used as an evaporator. The gas-liquid separator has an annular groove larger than the diameter of the header flow path around the flow path, and the gas-liquid separator sets the dryness of the refrigerant on the inlet side of the plate fin laminated heat exchanger to 0.1. The configuration is as follows.
これにより、第二絞り装置で室内熱交換器の入口側に供給される液体状態の冷媒の流量や流速を調整でき、絞り装置及びインジェクション回路に設ける流量調整弁で気液分離を行うことができる。また、絞り装置と、第二絞りで気液分離器内の圧力を圧縮機の吸入圧力よりも高く設定することになり気液分離器と室内熱交換器間のヘッド差が生じても冷媒を搬送できる、即ち、気液分離器を室内熱交換器よりも低い位置に設けることができる。 As a result, the flow rate and flow velocity of the liquid refrigerant supplied to the inlet side of the indoor heat exchanger can be adjusted by the second throttle device, and the flow rate adjusting valve provided in the throttle device and the injection circuit can perform gas-liquid separation. .. In addition, the pressure inside the gas-liquid separator is set higher than the suction pressure of the compressor with the throttle device and the second throttle, so even if there is a head difference between the gas-liquid separator and the indoor heat exchanger, the refrigerant can be used. It can be transported, that is, the gas-liquid separator can be provided at a lower position than the indoor heat exchanger.
第3の発明は、第2の発明において、前記気液分離器と前記第2絞り装置との間を流れる冷媒と、前記室内熱交換器と前記圧縮機との間を流れる冷媒との熱交換を行う内部熱交換器を備える構成としてある。 In the second invention, the third invention is heat exchange between the refrigerant flowing between the gas-liquid separator and the second drawing device and the refrigerant flowing between the indoor heat exchanger and the compressor. It is configured to include an internal heat exchanger to perform the above.
これにより、気液分離器で気液分離された液体成分の多い冷媒の乾き度を内部熱交換器で、より小さく、あるいは過冷却させることができる。室内熱交換器の入口側の冷媒の乾き度をさらに小さくできるため、伝熱流路での熱交換バラつきが抑制され、高い熱交換効率を発揮できる。また、気液分離器の設置位置を室内熱交換器となるプレートフィン積層型熱交換器よりも低い位置に設置することが可能となるなど、設置自由度を高めることができる。 As a result, the dryness of the refrigerant having a large amount of liquid components separated by the gas-liquid separator can be made smaller or supercooled by the internal heat exchanger. Since the dryness of the refrigerant on the inlet side of the indoor heat exchanger can be further reduced, variations in heat exchange in the heat transfer flow path can be suppressed, and high heat exchange efficiency can be exhibited. In addition, the gas-liquid separator can be installed at a position lower than that of the plate fin laminated heat exchanger, which is an indoor heat exchanger, and the degree of freedom of installation can be increased.
第4の発明は、圧縮機と室外熱交換器と絞り装置と室内熱交換器とを有し、冷媒を循環する冷凍サイクルにおいて、前記室内熱交換器はプレートフィンを積層して形成するプレート積層型熱交換器であって、前記プレートフィンは前記プレートフィンの端部に2つのヘッダ流路と、2つの前記ヘッダ流路を接続する複数の伝熱流路と、少なくとも前記ヘッダ流路のうち前記室内熱交換器を蒸発器として利用する場合の入口側のヘッダ流路の周囲に前記ヘッダの直径よりも大きな環状溝と、を有し、前記室外熱交換器と前記絞り装置との間を流れる冷媒と、前記室内熱交換器と前記圧縮機との間を流れる冷媒との熱交換を行う内部熱交換器を備え、前記内部熱交換器は、前記プレートフィン積層型熱交換器の入口側の前記冷媒の乾き度を0.1以下とした構成としてある。これにより、簡易な形態でプレートフィン積層型熱交換器の入口側の冷媒の乾き度を小さくできる。そのため、乾き度を0.1以下にして伝熱流路での熱交換バラつきを抑制し、高い熱交換効率を発揮させることができる。 A fourth invention has a compressor, an outdoor heat exchanger, a drawing device, and an indoor heat exchanger, and in a refrigeration cycle in which a refrigerant is circulated, the indoor heat exchanger is formed by laminating plate fins. In a type heat exchanger, the plate fins include two header flow paths at the ends of the plate fins, a plurality of heat transfer flow paths connecting the two header flow paths, and at least the header flow paths of the header flow paths. When the indoor heat exchanger is used as an evaporator, it has an annular groove larger than the diameter of the header around the header flow path on the inlet side, and flows between the outdoor heat exchanger and the throttle device. An internal heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant and the refrigerant flowing between the indoor heat exchanger and the compressor is provided, and the internal heat exchanger is located on the inlet side of the plate fin laminated heat exchanger. The structure is such that the dryness of the refrigerant is 0.1 or less. As a result, the dryness of the refrigerant on the inlet side of the plate fin laminated heat exchanger can be reduced in a simple form. Therefore, the degree of dryness can be set to 0.1 or less, heat exchange variation in the heat transfer flow path can be suppressed, and high heat exchange efficiency can be exhibited.
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
なお、本開示の空気調和機は、以下の実施形態に記載した空気調和機の構成に限定されるものではなく、以下の実施形態において説明する技術的思想と同等の熱交換器の構成を含むものである。 The air conditioner of the present disclosure is not limited to the configuration of the air conditioner described in the following embodiment, and includes a heat exchanger configuration equivalent to the technical idea described in the following embodiment. It is a waste.
また、本実施例では、冷房運転時を例に説明するが、冷房運転のみに限定しない。例えば、四方弁をさらに備え冷房運転と暖房運転を切り換えることができる冷凍サイクルでもよい。 Further, in this embodiment, the case of the cooling operation will be described as an example, but the description is not limited to the cooling operation. For example, a refrigeration cycle may be used in which a four-way valve is further provided and the cooling operation and the heating operation can be switched.
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1における空気調和機の冷凍サイクルを示す図である。図2は本発明における室内熱交換器の入口側の冷媒の乾き度と熱交換器能力との関係を示す図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram showing a refrigeration cycle of an air conditioner according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the dryness of the refrigerant on the inlet side of the indoor heat exchanger and the heat exchanger capacity in the present invention.
図1において、この空気調和機は、圧縮機1、室外熱交換器2、絞り装置3、及び室内熱交換器5を配管で順に接続して冷媒回路6を構成している。さらに、気液分離器を絞り装置3と室外熱交換器2との間に設ける。気相冷媒管8は、気液分離器4の気体状態の冷媒を流出する部分と、室内熱交換器5と圧縮機1との間とを接続する。気相冷媒管8には、流通する冷媒の流量を調整する流量調整弁9が設けられる。気液分離器4で分離した液体状態の冷媒は液冷媒管7を流れ室内熱交換器5に流入する。気液分離器4で分離した気体状態の冷媒は気相冷媒管8を流れ圧縮機1に流入する。
In FIG. 1, this air conditioner constitutes a
室内熱交換器5は、一対のヘッダ流路の間を多数の伝熱流路で接続して構成した多パス型熱交換器で構成してある。そして、本実施の形態では、冷媒が流れる伝熱流路を有するプレートフィンを積層して構成したプレートフィン積層型熱交換器を用いるものを開示する。
The
以下、室内熱交換器5の構成を図3〜図10を用いて説明する。
Hereinafter, the configuration of the
図3は室内熱交換器5の外観を示す斜視図、図4は室内熱交換器5を分離した状態で示す分解斜視図である。図5は室内熱交換器5を構成するプレートフィンの平面図、図6は室内熱交換器5を構成するプレートフィンのヘッダ領域周辺の拡大平面図である。図7は室内熱交換器5を構成するプレートフィン22aの構成の一部を拡大して示す分解図、図8は室内熱交換器5におけるヘッダ流路A28、ヘッダ流路B30を切断して示す斜視図、図9は室内熱交換器5におけるヘッダ流路A28の断面図、図10は室内熱交換器5におけるヘッダ流路A28での冷媒流れを説明する説明図である。
FIG. 3 is a perspective view showing the appearance of the
図3に示すように、室内熱交換器5は、長方形の板状である複数のプレートフィン22aで構成される。エンドプレート23aとエンドプレート23bとで、複数のプレートフィン22aは、プレートフィン22aの積層方向に挟まれる。エンドプレート23aとエンドプレート23bとはボルト等の締結手段21で連結固定され、複数のプレートフィン22aを挟む。エンドプレート23aの一端には、後述するプレートフィンが積層されて形成されるヘッダ流路Aとヘッダ流路Bとにそれぞれ繋がる孔24aと孔25aとがもうけられている。
図4で示されるように、孔24aには管A24bが接続され、孔25aには管B25bが接続される。室内熱交換器5を蒸発器として用いる場合には管A24bが入口となり、管B25bが出口となる。
また、図4に示すように、プレートフィン22aは積層され、プレートフィン積層体22を形成する。プレートフィン22aの端側に、ヘッダ流路A28を構成する穴とヘッダ流路B30を構成する穴とが設けられている。ヘッダ流路A28を構成する穴とヘッダ流路B30を構成する穴とは冷媒流路31により繋がっている。冷媒流路31について図5〜図8を用いてより詳細に述べる。
As shown in FIG. 3, the
As shown in FIG. 4, the pipe A24b is connected to the
Further, as shown in FIG. 4, the
図5は1枚のプレートフィン22aの平面図である。プレートフィン22aの一端側はヘッダ流路の集まるヘッダ領域Hであり、ヘッダ領域Hからヘッダ領域Hと反対側の端部までの領域は細い冷媒の流路の集まる伝熱領域Pである。伝熱領域Pには、複数の並行した複数の冷媒流路31がある。冷媒流路31はヘッダ領域Hにあるヘッダ流路A28とヘッダ流路B30と繋がっている。冷媒流路31はヘッダ領域Hとは反対側の端部の周辺で折り返している。この折り返し部分とヘッダ領域Hとの間で、複数の冷媒流路31が並行に並んでいる。複数の冷媒流路31は、ヘッダ流路A28に接続されるヘッダ流路A側冷媒流路31aと、ヘッダ流路B30と接続されるヘッダ流路B側冷媒流路31bとに分けられる。ヘッダ流路A側冷媒流路31aの冷媒流路31の本数は、ヘッダ流路B側冷媒流路31bの冷媒流路31より少ない。そして、プレートフィン22aにはスリット溝35がヘッダ領域Hから折り返しまで設けられている。スリット溝35は、ヘッダ流路A28及びヘッダ流路A側冷媒流路31aの領域と、ヘッダ流路B30及びヘッダ流路B側冷媒流路31bの領域との間に伝熱隙間を設ける。ここで、冷媒の流れは、室内熱交換器5を蒸発器として用いる場合には、ヘッダ流路A28が入口となり、室内熱交換器5を凝縮器として用いる場合には、ヘッダ流路A28が出口となる。なお、室内熱交換器5を蒸発器として用いる場合には、ヘッダ流路B30が出口となり、室内熱交換器5を凝縮器として用いる場合には、ヘッダ流路B30が入口となる。
FIG. 5 is a plan view of one
なお、スリット溝35は、ヘッダ流路A28とヘッダ流路B30との間で起こる熱交換を軽減し、熱交換効率を高めるために設ける。したがって、スリット溝35がなくともよい。
The
図6は、プレートフィン22aのヘッダ領域Hを拡大表示した平面図である。図6に示す通り、ヘッダ流路A28の外周に、ヘッダ流路A28の直径よりも広い外周を有する環状溝28bを備える。環状溝28bはヘッダ流路A側冷媒流路31aと繋がる連絡流路28cを備える。同様にヘッダ流路B30の外周に、環状溝30bを備える。環状溝30bはヘッダ流路B側冷媒流路31bと繋がる連絡流路30cを備える。
FIG. 6 is an enlarged plan view of the header region H of the
図7はプレートフィン22aの分解斜視図である。図7に示すように、プレートフィン22aは第1板状部材26aと第2板状部材26bが向い合せにロウ付け接合され構成される。ヘッダ流路A28の周囲には、接合面に対して外向きに隆起する環状隆起部28aを備える。同様に、ヘッダ流路B30の周囲にも、接合面に対して外向きに隆起する環状隆起部30aを備える。
FIG. 7 is an exploded perspective view of the
図7のように第1板状部材26aと第2板状部材26bとが重ね合わさり、ろう付けされることで、第1板状部材26aと第2板状部材26bとの間に冷媒流路31が形成される。すなわち、ヘッダ流路A28の周囲では、第1板状部材26aの環状隆起部28aと第2板状部材26bの環状隆起部28aとの間に環状溝28bができる。また、第1板状部材26aと第2板状部材26bとが重なり合うことで、ヘッダ流路A側冷媒流路31aが形成される。ヘッダ流路B側についても同様である。
As shown in FIG. 7, the first plate-shaped
図8に示すように、図7に示した第1板状部材26aと第2板状部材26bとを重ね合わせたプレートフィン22aが、多数積層され熱交換器の主体をなすプレートフィン積層体22を構成する。プレートフィン22a同士の間にはプレートフィン22aの長辺両端部及び冷媒流路31間に適宜設けた複数の突起32によって第2流体である空気が流れる隙間を形成している。
As shown in FIG. 8, a large number of
なお、冷媒流路31は第1板状部材26a、第2板状部材26bに凹状溝によって形成され、容易に細径化できるようになっている。
The
また、冷媒流路31のうちヘッダ流路A28に繋がるヘッダ流路A側冷媒流路31aとヘッダ流路B30に繋がるヘッダ流路B側冷媒流路31bとの間にはこれら両者間の熱移動を防止すべくスリット溝35が形成してある。
Further, among the
さらにこの例では、ヘッダ流路B側冷媒流路31bは冷媒流路の本数をヘッダ流路A側冷媒流の31aより多くし図6に示すようにヘッダ流路B30の連絡流路30cと対向する部分は冷媒流路のない無孔部36として凝縮条件で使用している時に下流ヘッダ流路であるヘッダ流路B30からヘッダ流路B側冷媒流路31bへと流れる冷媒が無孔部36の壁部に衝突してヘッダ流路B側冷媒流路31bへ均等に流れるように構成してある。
Further, in this example, the header flow path B side
なお、室内熱交換器5はこの形態に限定しない。ヘッダ流路A28から液体状態の多い冷媒が流入し、ヘッダ流路B30では気体状態の冷媒が流出する。そのため、密度に合わせ、ヘッダ流路B側で冷媒流路31の流路断面積が大きくなることが好ましい。ただし、室内熱交換器5の形状に応じて、変更してもよい。
The
また、無孔部36はなくともよい。冷媒の分流をよくするために無孔部36を設けることが好ましいため本実施例では設ける。
Further, the
上記構成からなる本実施形態のプレートフィン積層型熱交換器は、冷媒がプレートフィン積層体22のプレートフィン22aの内部の冷媒流路31群を長手方向に並行に流れUターンして折り返しヘッダ流路A28或いはヘッダ流路B30から管B25bあるいは管A24bを通して排出される。
In the plate fin laminated heat exchanger of the present embodiment having the above configuration, the refrigerant flows in parallel in the longitudinal direction through the
一方、第2流体である空気は、プレートフィン積層体22を構成するプレートフィン22aの積層間に形成された隙間を通り抜ける。これにより第1流体である冷媒と第2流体である空気との熱交換が行われる。
On the other hand, air, which is the second fluid, passes through the gap formed between the stacks of the
以上のように構成した空気調和機について、以下その作用効果を説明する。 The operation and effect of the air conditioner configured as described above will be described below.
冷媒は、室内熱交換器5を蒸発器として使用している場合、図1の矢印で示す順に移動する。圧縮機1によって冷媒は圧縮され、高温高圧状態の冷媒が室外熱交換器2に流れる。そして、高温高圧状態の冷媒は外気と熱交換して放熱し、高圧状態の液体状態の冷媒となり、高圧状態の液体状態の冷媒は絞り装置3に流れる。絞り装置3で高圧状態の液体状態の冷媒は減圧されて低温低圧の二相状態の冷媒となり、室内熱交換器5に流れる。室内熱交換器5で二相状態の冷媒は室内空気と熱交換して吸熱し、蒸発気化して低温の気体状態の冷媒となり、圧縮機1へと戻る。この時、図示しない室内ファンにより、室内熱交換器5の周辺で冷やされた空気が室内に送り込まれ、室内空気は冷却される。
When the
ここで、室内熱交換器5に流れる冷媒は気液分離器4で気液分離される。しかし、室内熱交換器5の入り口側のヘッダ流路に流入した際、既述したように波状流または層状流で冷媒が均一な流れではないので冷媒流路に均一に分配されない状態となる。そのため、気液分離が不十分で気体状態の冷媒が混ざった液体状態の冷媒が室内熱交換器5の入り口側のヘッダ流路に流入する。
Here, the refrigerant flowing through the
しかしながら、本実施の形態の冷媒回路では、気液分離器4からの気液二相冷媒が流入する室内熱交換器5のヘッダ流路、この場合はヘッダ流路A28の周りには環状溝28bが形成されている。そのため、図10に示すようにヘッダ流路A28内の下部を流動する液体状態の冷媒aは環状溝28bの部分を毛細管現象によって矢印で示すように略均一に上昇し、気体状態の冷媒と混合して冷媒流路31へと流れていく。特に図8に示す環状溝28bの幅Tを3mm程度以下、溝深さHを1mm程度以上としておけば、ヘッダ流路A28内の下部の液状冷媒が環状溝30bの部分を毛細管現象によって略均一に上昇していき、気体状態の冷媒と混合して冷媒流路31へと流れていく。
However, in the refrigerant circuit of the present embodiment, the header flow path of the
したがって、ヘッダ流路A28に繋がっている冷媒流路31には十分な蒸発能力を発揮する略均一の乾き度の冷媒が流れるようになり、冷媒流路各部の熱交換量のバラつきを抑制して高い熱交換効率を実現できる。
Therefore, the refrigerant having a substantially uniform dryness, which exhibits sufficient evaporation ability, flows through the
なお、効率的な毛細管現象のため、室内熱交換器5が空気調和機に設置された際に、ヘッダ流路A28が冷媒流路31より下側に設けられている方がよい。
For efficient capillary action, it is preferable that the header flow path A28 is provided below the
また、少なくとも液体状態の冷媒が流入するヘッダ流路A28側に環状溝28bを設ければよい。
Further, at least the
図2は上記構成の室内熱交換器5における熱交換器入口乾き度と熱交換器能力の関係を示す図である。乾き度が0.1以下であれば100%近い熱交換能力を確保できることが確認できる。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the dryness of the heat exchanger inlet and the heat exchanger capacity in the
つまり、気液分離器4が十分な気液分離を発揮しない場合であっても乾き度が0.1以下の冷媒となる分離効率であれば冷媒流路各部の熱交換量のバラつきを抑制して高い熱交換効率を実現できる。 That is, even when the gas-liquid separator 4 does not exhibit sufficient gas-liquid separation, if the separation efficiency is such that the dryness of the refrigerant is 0.1 or less, the variation in the amount of heat exchange in each part of the refrigerant flow path is suppressed. High heat exchange efficiency can be achieved.
(実施の形態2)
図11は本発明の実施の形態2における空気調和機の冷媒回路図である。
(Embodiment 2)
FIG. 11 is a refrigerant circuit diagram of the air conditioner according to the second embodiment of the present invention.
本実施の形態では気液分離器4で分離した気相冷媒を圧縮機1に供給するインジェクション回路11を設けた構成としてある。なお、インジェクション回路11には流量調整弁12が設けてある。また、気液分離器4の入口には絞り装置3が、気液分離器4からの液冷媒管7には第二絞り装置13が設けてある。
In the present embodiment, the
その他の構成及び室内熱交換器5の構成は実施の形態1と同様であり、同一部分には同じ番号を付して説明は省略する場合がある。
Other configurations and the configuration of the
上記構成によれば、気液分離器4が室内熱交換器5より下方に設置される場合であっても、気液分離器4の気液分離効率の低下を抑制して高い熱交換効率を発揮させることができる。
According to the above configuration, even when the gas-liquid separator 4 is installed below the
即ち、冷媒回路構成上、気液分離器4が室内熱交換器5よりも低い位置に設けられていると、気液分離器4で分離した液体状態の成分が多い冷媒を室内熱交換器5まで持ち上げ供給するためには、気液分離器4で分離された液体状態の成分が多い冷媒が液冷媒管7内を液ヘッドに逆らって室内熱交換器5まで持ち上げる必要がある。
That is, if the gas-liquid separator 4 is provided at a position lower than the
そのためには、インジェクション回路11を設置していない冷媒回路では、液ヘッド同等以上の圧力分を確保するため、気液分離器4で分離された気体成分側側冷媒の流量を絞る必要があり、結果的に略液冷媒側に気相冷媒が混入して気液分離効率が低下してしまう。
For that purpose, in the refrigerant circuit in which the
しかしながら本実施の形態の構成によれば、気液分離器4内には圧縮機1の中間圧力が印可されるので、液体状態の成分が多い冷媒を液ヘッドに逆らって室内熱交換器5まで持ち上げ供給することができる。
However, according to the configuration of the present embodiment, since the intermediate pressure of the
従って、気液分離器4で分離された気体状態の冷媒の流量を絞る必要がなく、気液分離器4の気液分離効率の低下を抑制することができる。 Therefore, it is not necessary to throttle the flow rate of the gas-liquid refrigerant separated by the gas-liquid separator 4, and it is possible to suppress a decrease in the gas-liquid separation efficiency of the gas-liquid separator 4.
よって、気液分離器4が室内熱交換器5となるプレートフィン積層型熱交換器よりも低い位置に設けられていても、プレートフィン積層型熱交換器入口の冷媒の乾き度を0.1以下にして流入できる。これにより、冷媒流路31での熱交換バラつきを抑制し、高い熱交換効率を発揮させることができる。
Therefore, even if the gas-liquid separator 4 is provided at a position lower than the plate fin laminated heat exchanger which is the
また、本実施の形態ではインジェクション回路11を設け、また気液分離器4の入口に絞り装置3を、気液分離器4からの液冷媒管7には第二絞り装置13を設けているので、気液分離器4の設置位置に応じて気液分離器4内に印可する中間圧力の大きさを変えることができ、気液分離器の分離効率を低下させることなく気液分離器4の設置位置を自由に選択することができる。
Further, in the present embodiment, the
(実施の形態3)
図12は本発明の実施の形態3における空気調和機の冷媒回路図である。
(Embodiment 3)
FIG. 12 is a refrigerant circuit diagram of the air conditioner according to the third embodiment of the present invention.
本実施の形態では気液分離器の代わりに内部熱交換器14を設けて室内熱交換器5に流入する液体成分の多い冷媒の乾き度を0.1以下に抑えるようにしたものである。
In the present embodiment, an
すなわち、図12において、この冷媒回路では、室外熱交換器2と絞り装置3の間の高圧側回路を流れる冷媒と室内熱交換器5と圧縮機1の間の低圧側回路を流れる冷媒とが熱交換を行うように内部熱交換器14を設ける。
That is, in FIG. 12, in this refrigerant circuit, the refrigerant flowing through the high-pressure side circuit between the
その他の構成及び室内熱交換器5の構成は実施の形態1と同様であり、同一部分には同じ番号を付して説明は省略する場合がある。
Other configurations and the configuration of the
以上のように構成した空気調和機について、以下その作用効果を説明する。 The operation and effect of the air conditioner configured as described above will be described below.
室外熱交換器2を通った高圧冷媒は内部熱交換器14に達し、さらに絞り装置3で低温低圧の二相冷媒に断熱膨張し、内部熱交換器14を通って室内熱交換器5に流れる。室内熱交換器5で冷媒は室内空気と熱交換して吸熱し、蒸発気化して低温の気体状態の冷媒となり、圧縮機1へと戻り、室内空気は冷却されて室内を冷房する。
The high-pressure refrigerant that has passed through the
この時、内部熱交換器では高圧側冷媒と低圧側冷媒とがの熱交換し、高圧側の液体状態の冷媒は吸熱されることで冷媒温度が低下し過冷却度が大きくなる。過冷却度が大きくなった液冷媒が絞り装置3で断熱膨張することで内部熱交換器14を設置しない時の乾き度より小さな二相冷媒となり室内熱交換器5に流れることになる。
At this time, in the internal heat exchanger, the high-pressure side refrigerant and the low-pressure side refrigerant exchange heat, and the high-pressure side liquid refrigerant absorbs heat, so that the refrigerant temperature decreases and the degree of supercooling increases. The liquid refrigerant having a large degree of supercooling expands adiabatically in the throttle device 3 to become a two-phase refrigerant having a degree of dryness smaller than that when the
従って、上記構成によれば、絞り装置3入口室の液冷媒の過冷却度が大きくなるため、室内熱交換器5となるプレートフィン積層型熱交換器入口の冷媒の乾き度を小さくできる。つまり、乾き度を0.1以下にすることができ、これによって冷媒流路での熱交換バラつきを抑制し、高い熱交換効率を発揮させることができる。
Therefore, according to the above configuration, the degree of supercooling of the liquid refrigerant in the inlet chamber of the throttle device 3 becomes large, so that the degree of dryness of the refrigerant at the inlet of the plate fin laminated heat exchanger serving as the
(実施の形態4)
図13は実施の形態4における空気調和機の冷媒回路図である。
(Embodiment 4)
FIG. 13 is a refrigerant circuit diagram of the air conditioner according to the fourth embodiment.
本実施の形態は、実施の形態2と実施の形態3の回路構成を組み合わせたものである。 This embodiment is a combination of the circuit configurations of the second embodiment and the third embodiment.
すなわち、図13において、この冷媒回路では、気液分離器4で分離した気体状態の冷媒を圧縮機1に供給するインジェクション回路11を設け、更に、室外熱交換器2と第二絞り装置13の間の高圧側回路を流れる冷媒と室内熱交換器5と圧縮機1の間の低圧側回路を流れる冷媒とが熱交換を行うように内部熱交換器14を設ける。なお、インジェクション回路11には流量調整弁12が設けてある。
That is, in FIG. 13, in this refrigerant circuit, an
その他の構成及び室内熱交換器5の構成は実施の形態1と同様であり、同一部分には同じ番号を付して説明は省略する場合がある。
Other configurations and the configuration of the
上記構成によれば、インジェクション回路11を設けることによる効果と内部熱交換器14を設けることによる効果が合わさり、気液分離器4で気液分離された液体成分の多い冷媒の乾き度をさらに小さくすることができる。
According to the above configuration, the effect of providing the
よって、室内熱交換器5の入口の冷媒の乾き度をさらに小さくして冷媒流路での室内熱交換器5でのバラつきを抑制し、高い熱交換効率を発揮させることができる。
Therefore, the dryness of the refrigerant at the inlet of the
また、気液分離器4の設置位置を室内熱交換器5となるプレートフィン積層型熱交換器よりも更に低い位置に設置することが可能となるなど、設置自由度を高めることができる。
(他の実施の形態)
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態1および2を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。また、上記実施の形態1および2で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
Further, the gas-liquid separator 4 can be installed at a position lower than that of the plate fin laminated heat exchanger which is the
(Other embodiments)
As described above,
図3〜図10ではヘッダ流路A28とヘッダ流路B30とが室内熱交換器5の一端側に集中している形態を示したが、この形態に限定されない。例えば、ヘッダ流路Aをプレートフィンの一端に設け、ヘッダ流路Bを前述の一端と反対側の端部に設けた形態でもよい。この場合、ヘッダ流路Aとヘッダ流路Bとを接続する伝熱流路は折り返しを設けなくともよい。また、この場合、空気調和機に組み込む際、液体状態の成分が多く含まれる冷媒が通過するヘッダ流路Aを、ヘッダ流路Bよりも重力方向に対して下向きに設ける方が好ましい。
3 to 10 show a form in which the header flow path A28 and the header flow path B30 are concentrated on one end side of the
本発明は、ヘッダ流路内の二相状態の冷媒が均一の流れでなくても熱交換バラつきを抑制して高い熱交換効率を持つ空気調和機とすることができる。よって、家庭用及び業務用エアコン等に用いる熱交換器や各種冷凍機器等に幅広く利用でき、その産業的価値は大なるものがある。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can provide an air conditioner having high heat exchange efficiency by suppressing heat exchange variation even if the two-phase state refrigerant in the header flow path is not a uniform flow. Therefore, it can be widely used in heat exchangers and various refrigerating devices used for home and commercial air conditioners, and has great industrial value.
1 圧縮機
2 室外熱交換器
3 絞り装置
4 気液分離器
5 室内熱交換器
6 冷媒回路
7 液冷媒管
8 気相冷媒管
9 流量調整弁
11 インジェクション回路
12 流量調整弁
13 第二絞り装置
14 内部熱交換器
21 締結手段
22 プレートフィン積層体
22a プレートフィン
23a、23b エンドプレート
24a、25a 孔
24b 管A
25b 管B
26a 第1板状部材
26b 第2板状部材
28 ヘッダ流路A
30 ヘッダ流路B
28a、30a 環状隆起部
28b、30b 環状溝
28c、30c 連絡流路
31 冷媒流路
31a ヘッダ流路A側冷媒流路
31b ヘッダ流路B側冷媒流路
32 突起
35 スリット溝
36 無孔部
H ヘッダ領域
P 伝熱領域
1
25b tube B
26a First plate-shaped
30 Header flow path B
28a,
Claims (4)
つの前記ヘッダ流路を接続する複数の伝熱流路と、少なくとも前記ヘッダ流路のうち前記室内熱交換器を蒸発器として利用する場合の入口側のヘッダ流路の周囲に前記ヘッダの直径よりも大きな環状溝と、を有し、環状溝の幅 を3mm以下、溝深さHを1mm以上とし、前記室外熱交換器と前記絞り装置との間を流れる冷媒と、前記室内熱交換器と前記圧縮機との間を流れる冷媒との熱交換を行う内部熱交換器を備え、前記内部熱交換器は、前記プレートフィン積層型熱交換器の入口側の前記冷媒の乾き度を0.1以下とすることを特徴とする空気調和機。 In a refrigeration cycle that has a compressor, an outdoor heat exchanger, a throttle device, and an indoor heat exchanger and circulates a refrigerant, the indoor heat exchanger is a plate laminated heat exchanger formed by laminating plate fins. The plate fins have two header channels and two at the ends of the plate fins.
Around the plurality of heat transfer channels connecting the header channels and at least the header channels on the inlet side of the header channels when the indoor heat exchanger is used as an evaporator, the diameter of the header is larger than the diameter of the header. It has a large annular groove, the width of the annular groove is 3 mm or less, the groove depth H is 1 mm or more , the refrigerant flowing between the outdoor heat exchanger and the drawing device, the indoor heat exchanger and the above. It is provided with an internal heat exchanger that exchanges heat with the refrigerant flowing between the compressor and the internal heat exchanger, and the dryness of the refrigerant on the inlet side of the plate fin laminated heat exchanger is 0.1 or less. An air exchanger characterized by the fact that
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