JP7108177B2 - 熱交換器および空気調和装置 - Google Patents
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Description
図1は、一実施形態に係る熱交換器としての室外熱交換器11が採用された空気調和装置1の概略構成図である。
次に、図1を用いて、空気調和装置1の動作について説明する。空気調和装置1では、圧縮機8、室外熱交換器11、室外膨張弁12および室内膨張弁91a、91b、室内熱交換器92a、92bの順に冷媒を流す冷房運転およびデフロスト運転と、圧縮機8、室内熱交換器92a、92b、室内膨張弁91a、91bおよび室外膨張弁12、室外熱交換器11の順に冷媒を流す暖房運転と、が行われる。なお、冷房運転、デフロスト運転および暖房運転は、制御部23によって行われる。
図2は、室外熱交換器11の外観斜視図である。図3は、蒸発器としての室外熱交換器11における冷媒流れを説明する説明図である。図4は、下方ヘッダ50の平面視概略構成図である.図5は、上方ヘッダ60および下方ヘッダ50の長手方向視の概略断面図である。
室外熱交換器11が冷媒の蒸発器として機能する場合(空気調和装置1において暖房運転が行われる場合)には、室内熱交換器92a、92bにおいて凝縮し、液冷媒連絡管4を通過した後、気液二相冷媒の状態で冷媒管20を流れて室外熱交換器11に流入する。ここで、冷媒管20を介して下接続口20aから下方ヘッダ50に流入した冷媒は、図2、および、図8において実線の矢印で示すように、各伝熱管31に分流していきながら下流入空間52aを下接続口20aとは反対側(左側)に向けて流れ、下折返し開口55を通過して、下戻し空間52bに流入し、下戻し空間52bに到達した冷媒は各伝熱管31に分流していきながら下接続口20a側(右側)に向けて流れる。そして、下戻し開口54に到達した冷媒は、再度、下流入空間52aを下接続口20aとは反対側(左側)に向けて流れる。以上のようにして、下方ヘッダ50内において、各伝熱管31に冷媒を分流させながら、冷媒が循環することになる。
(5-1)
本実施形態の室外熱交換器11では、冷媒の蒸発器として機能する場合に、下接続口20aを介して下方ヘッダ50内に流入した冷媒を、複数の伝熱管31に分流して流す際に、下流入空間52a、下折返し開口55、下戻し空間52b、下戻し開口54の順に冷媒が循環する。この循環の際に、長手方向が水平方向であり底面が水平に広がっている下方ヘッダ50内で循環する冷媒は、水平方向に移動し、鉛直方向上方に向けて自重に逆らって移動することがない。このように、下方ヘッダ50内において、重力の影響を受けることなく冷媒を循環させることができるため、下方ヘッダ50の下流入空間52a、下折返し開口55、下戻し空間52b、下戻し開口54のいずれにおいても、冷媒の滞留が生じにくい。
本実施形態の室外熱交換器11は、伝熱管31とフィン33とが一体化されたフィン管一体部材30が用いられており、フィン33は空気流れ方向(前後方向)および上下方向に広がっており、伝熱管31は上下方向に延びている。このため、暖房運転時に室外熱交換器11が冷媒の蒸発器として機能することで室外熱交換器11の表面に霜が付着した際に、当該霜を融解させるデフロスト運転が行われた場合には、融解した霜は下方に落ちやすい。例えば、伝熱管が水平方向に延びる扁平管によって構成されているタイプの室外熱交換器と比べて、霜を落とすことが容易になっている。
(6-1)変形例A
上記実施形態では、1つの伝熱管31について円筒形状の流路32が1つだけ設けられたフィン管一体部材30を例に挙げて説明した。
上記実施形態では、下方ヘッダ50の底面と上方ヘッダ60の底面がいずれも水平に広がっており、下方循環用仕切板53や伝熱管31が鉛直方向に延びた室外熱交換器11を例に挙げて説明した。
上記変形例Bに係る室外熱交換器11aでは、上記実施形態と比べて、下方ヘッダ50、上方ヘッダ60、下方循環用仕切板53、伝熱管31の全てが傾斜した姿勢となっている場合を例に挙げて説明した。
上記実施形態では、フィン管一体部材30の伝熱管31の流路32が、下方ヘッダ50の下流入空間52aと下戻し空間52bとの両方に連通している場合を例に挙げて説明した。
また、例えば、図13に示す下方ヘッダ50bのように、フィン管一体部材30の伝熱管31の流路32が下戻し空間52bにのみ直接連通しており、下流入空間52aには連通していない構成であってもよい。
上記変形例Dでは、フィン管一体部材30の伝熱管31の流路32が、下流入空間52aにのみ直接接続され、下戻し空間52bには接続されていない下方ヘッダ50aを例に挙げて説明した。
上記変形例Eでは、フィン管一体部材30の伝熱管31の流路32が、下戻し空間52bにのみ直接接続され、下流入空間52aには接続されていない下方ヘッダ50bを例に挙げて説明した。
上記実施形態では、フィン管一体部材30の伝熱管31の流路32が、下方ヘッダ50の下流入空間52aと下戻し空間52bとの両方に直接連通している場合を例に挙げて説明した。
上記変形例Hでは、攪拌室59に対して左右方向(空気流れ方向)に1つの流路32を有する1本の伝熱管31を備えたフィン管一体部材30が接続されている場合を例に挙げて説明した。
上記変形例Dでは、フィン管一体部材30の伝熱管31の流路32が、下流入空間52aにのみ直接接続され、下戻し空間52bには接続されていない下方ヘッダ50aを例に挙げて説明した。
上記変形例Eでは、フィン管一体部材30の伝熱管31の流路32が、下戻し空間52bにのみ直接接続され、下流入空間52aには接続されていない下方ヘッダ50bを例に挙げて説明した。
上記実施形態では、冷媒管20は、下方ヘッダ50とそのまま接続されているが、例えば、下接続口20aの冷媒通過面積の大きさを冷媒管20の流路面積よりも小さく絞ることでノズル形状としてもよいし、上接続口19aについても同様に冷媒通過面積の大きさを冷媒管19の流路面積よりも小さく絞ることでノズル形状としてもよい。
上記実施形態では、下方ヘッダ50の長手方向の一端にのみ冷媒管20が接続されている場合を例に挙げて説明したが、下方ヘッダ50の他端であって下戻し空間52b側の部分において当該冷媒管20から分岐した配管を接続するようにし、下方ヘッダ50の長手方向の両側から冷媒を流入させて、循環流れを生じさせるようにしてもよい。
2 室外ユニット
9 室内ユニット
6 冷媒回路
11 室外熱交換器(熱交換器)
15 室外ファン
19 冷媒管
19a 上接続口(流入口)
20 冷媒管
20a 下接続口(流入口)
30 フィン管一体部材
31 伝熱管(円管)
31a~c 扁平管
50 下方ヘッダ(ヘッダ)
51 下方ヘッダ本体
50a~h 下方ヘッダ(ヘッダ)
52a 下流入空間(第1空間)
52b 下戻し空間(第2空間)
53 下方循環用仕切板(循環用部材)
53a~c 下方循環用仕切板(循環用部材)
54 下戻し開口(第2連通口)
55 下折返し開口(第1連通口)
56 攪拌用仕切板(第3空間用部材)
57 流入側連通口(第3連通口)
58 戻し側連通口(第3連通口)
58a 戻し側連通口(第3連通口)
59 攪拌室(第3空間)
59a 攪拌室(第3空間)
59b 攪拌室(第3空間)
60 上方ヘッダ(ヘッダ)
61 上方ヘッダ本体
62a 上戻し空間(第2空間)
62b 上流入空間(第1空間)
63 上方循環用仕切板(循環用部材)
64 上戻し開口(第2連通口)
65 上折返し開口(第1連通口)
特許文献2:特開2017-044428号公報
Claims (9)
- 水平方向に延びたヘッダ(50、50a~h、60)と、
前記ヘッダが延びている水平方向と交わる方向に延びており、前記ヘッダの長手方向に沿うように並んでおり、前記ヘッダに接続された複数の伝熱管(31、31a~c)と、
を備え、
前記ヘッダは、
前記ヘッダの長手方向に沿った第1方向に冷媒を流す第1空間(52a、62b)と、
前記ヘッダの長手方向に沿った方向であって前記第1方向とは反対の方向である第2方向に冷媒を流し、前記第1空間と水平方向に並ぶ部分を含むように設けられた第2空間(52b、62a)と、
前記ヘッダの長手方向に沿うように延びつつ前記第1空間と前記第2空間とを区切るように広がった仕切板(53、53a~c、63)と、
前記ヘッダ内において前記第1空間と前記第2空間とを連通させる第1連通口(55、65)と、
前記第1連通口よりも前記第2方向の位置において前記ヘッダ内で前記第1空間と前記第2空間とを連通させる第2連通口(54、64)と、
前記ヘッダ内に冷媒を流入させる流入口(20a、19a)と、
を有しており、
前記第1空間および/または前記第2空間は、直接的または間接的に前記伝熱管に接続されており、
前記流入口を介して前記ヘッダ内に流入した冷媒は、複数の前記伝熱管に分流して流れる際に、前記第1空間、前記第1連通口、前記第2空間、前記第2連通口の順に流れて循環する、
熱交換器(11)。 - 複数の前記伝熱管は、それぞれの端部が、前記ヘッダの前記第1空間と前記第2空間の両方に連通するように、前記ヘッダに接続されている、
請求項1に記載の熱交換器。 - 前記流入口は、前記ヘッダの前記第1空間に冷媒を流入させる開口であり、
複数の前記伝熱管は、それぞれの端部が、前記ヘッダの前記第1空間に連通し、前記第2空間には連通しないように、前記ヘッダ(50a)に接続されている、
請求項1に記載の熱交換器。 - 前記流入口は、前記ヘッダの前記第1空間に冷媒を流入させる開口であり、
複数の前記伝熱管は、それぞれの端部が、前記ヘッダの前記第2空間に連通し、前記第1空間には連通しないように、前記ヘッダ(50b)に接続されている、
請求項1に記載の熱交換器。 - 前記ヘッダは、前記第1空間および/または前記第2空間と、複数の前記伝熱管と前記ヘッダの接続箇所と、の間に位置する第3空間(59、59a、59b)を有しており、
前記第1空間および前記第2空間と、複数の前記伝熱管と前記ヘッダの接続箇所と、の間に前記第3空間(59)が位置している場合に、前記第1空間と前記第3空間とが第3連通口(57)を介して連通するように前記第1空間および前記第2空間と前記第3空間とが第3空間用部材(56)によって区切られているか、前記第2空間と前記第3空間とが第3連通口(58)を介して連通するように前記第1空間および前記第2空間と前記第3空間とが第3空間用部材(56)によって区切られているか、前記第1空間と前記第3空間および前記第2空間と前記第3空間とがそれぞれ第3連通口(57、58)を介して連通するように前記第1空間および前記第2空間と前記第3空間とが第3空間用部材(56)によって区切られているか、
前記第1空間と、複数の前記伝熱管と前記ヘッダの接続箇所と、の間に前記第3空間(59a)が位置している場合に、前記第1空間と前記第3空間とが第3連通口(57a)を介して連通するように第3空間用部材(56a)によって区切られているか、
前記第2空間と、複数の前記伝熱管と前記ヘッダの接続箇所と、の間に前記第3空間(59b)が位置している場合に、前記第2空間と前記第3空間とが第3連通口(58a)を介して連通するように第3空間用部材(56b)によって区切られているか、
のいずれかである、
請求項1から4のいずれか1項に記載の熱交換器。 - 複数の前記伝熱管(31c)は、前記第1空間と前記第2空間とが並ぶ方向に並びつつ、前記ヘッダの前記第3空間に接続されている、
請求項5に記載の熱交換器。 - 複数の前記伝熱管が延びる方向の鉛直方向に対する傾斜角度は45度以下である、
請求項1から6のいずれか1項に記載の熱交換器。 - 前記伝熱管は、断面の長手方向が前記第1空間と前記第2空間とが並ぶ方向である扁平管(31a)であるか、断面が円形の円管(31)である、
請求項1から7のいずれか1項に記載の熱交換器。 - 請求項1から8のいずれか1項に記載の熱交換器を含む冷媒回路(6)を備えた空気調和装置(1)。
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