JP7134250B2

JP7134250B2 - 熱交換器および冷凍サイクル装置

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Publication number: JP7134250B2
Application number: JP2020557097A
Authority: JP
Inventors: 英樹金谷; 宗希石山; 雄亮田代
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-11-22
Filing date: 2018-11-22
Publication date: 2022-09-09
Anticipated expiration: 2038-11-22
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Description

本発明は，熱交換器および冷凍サイクル装置に関する。

特開２００７－２６３４９２号公報には、上方に位置する冷媒配管は内面に溝が設けられた溝付管部とされ、下方に位置する冷媒配管は内面に溝が設けられていない平滑管部とされた熱交換器が開示されている。１本の溝付管部は、１本の平滑管部と直列に接続されている。

特開２００７－２６３４９２号公報

上記熱交換器において、溝部が設けられていない平滑管部の圧力損失は、溝部が設けられている溝付管部と比べて、低い。

しかしながら、上記熱交換器では、溝部が設けられていない平滑管部の熱交換性能も、溝部が設けられている溝付管部の熱交換性能と比べて、低くなる。

そのため、上記熱交換器は、平滑管部のみからなる伝熱管を備える熱交換器と比べて圧力損失が高く、溝付管部のみからなる伝熱管を備える熱交換器と比べて熱交換性能が低い。

本発明の主たる目的は、従来の熱交換器と比べて、熱交換器全体での冷媒の圧力損失が低減されながらも、熱交換器全体において熱交換性能の低下が抑制されている熱交換器および冷凍サイクル装置を提供することにある。

本発明に係る冷凍サイクル装置は、伝熱管を備える。伝熱管は、第１管部と、第１管部に対して互いに並列に接続されている複数の第２管部とを含む。第１管部は、第１内周面と、第１内周面に対して凹んでおり、かつ伝熱管の周方向に並んで配置されている少なくとも１つの第１溝部とを有している。複数の第２管部の各々は、第２内周面と、第２内周面に対して凹んでおり、かつ周方向に並んで配置されている少なくとも１つの第２溝部とを有している。少なくとも１つの第１溝部および少なくとも１つの第２溝部の条数、深さ、およびリード角の少なくともいずれかについて、少なくとも１つの第１溝部は、少なくとも１つの第２溝部未満である。

本発明によれば、従来の熱交換器と比べて、熱交換器全体での冷媒の圧力損失が低減されながらも、熱交換器全体において熱交換性能の低下が抑制されている熱交換器および冷凍サイクル装置を提供することができる。

実施の形態１に係る冷凍サイクル装置を示す図である。実施の形態１に係る熱交換器を示す図である。図２に示される熱交換器の伝熱管の第１管部を示す断面図である。図２に示される熱交換器の伝熱管の第２管部を示す断面図である。実施の形態２に係る熱交換器の伝熱管の第１管部を示す断面図である。実施の形態２に係る熱交換器の伝熱管の第２管部を示す断面図である。実施の形態３に係る熱交換器の伝熱管の第１管部を示す断面図である。実施の形態３に係る熱交換器の伝熱管の第２管部を示す断面図である。実施の形態５に係る熱交換器を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則として繰り返さない。

実施の形態１．
＜冷凍サイクル装置の構成＞
図１に示されるように、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００は、冷媒が循環する冷媒回路を備える。冷媒回路は、圧縮機１０１、流路切替部としての四方弁１０２、減圧部１０３、第１熱交換器１、および第２熱交換器１１を含む。冷凍サイクル装置１００は、第１熱交換器１に送風する第１ファン１０４と、第２熱交換器１１に送風する第２ファン１０５とをさらに備える。

圧縮機１０１は、冷媒と吐出する吐出口と、冷媒を吸入する吸入口とを有している。減圧部１０３は、例えば膨張弁である。減圧部１０３は、第１熱交換器１の第１流出入部５に接続されている。

四方弁１０２は、圧縮機１０１の吐出口と吐出配管を介して接続されている第１開口部Ｐ１と、圧縮機１０１の吸入口と吸入配管を介して接続されている第２開口部Ｐ２と、第１熱交換器１の第２流出入部６ａおよび第３流出入部６ｂに接続されている第３開口部Ｐ３と、第２熱交換器１１に接続されている第４開口部Ｐ４とを有している。四方弁１０２は、第１熱交換器１が凝縮器として作用し第２熱交換器１１が蒸発器として作用する第１状態と、第２熱交換器１１が凝縮器として作用し第１熱交換器１が蒸発器として作用する第２状態とを切り替えるように設けられている。なお、図１に示される実線の矢印は、冷凍サイクル装置１００が上記第１状態にあるときの上記冷媒回路を循環する冷媒の流通方向を示す。図１に示される点線の矢印は、冷凍サイクル装置１００が上記第２状態にあるときの上記冷媒回路を循環する冷媒の流通方向を示す。

＜第１熱交換器の構成＞
図２に示されるように、第１熱交換器１は、例えば複数のフィン２と複数の伝熱管３，４とを主に備える。第１熱交換器１は、複数のフィン２に沿って方向に向かって流れる気体と、複数の伝熱管３，４の内部を流れる冷媒とが熱交換するように設けられている。

複数の伝熱管３，４は、複数の第１管部３と、複数の第２管部４とを含む。各第１管部３の外径は、各第２管部４の外径に等しい。

複数の第１管部３は、第１接続部２０を介して互いに直列に接続されている。複数の第２管部４は、第２接続部２１を介して互いに直列に接続されている第１群の第２管部４ａと、複数の第３接続部２２を介して互いに直列に接続されている第２群の第２管部４ｂとを有している。第１群の第２管部４ａおよび第２群の第２管部４ｂの各々は、第４接続部２３を介して複数の第１管部３と直列に接続されている。第１群の第２管部４ａおよび第２群の第２管部４ｂは、第４接続部２３を介して互いに並列に接続されている。第１接続部２０、第２接続部２１、および第３接続部２２の各々は、２つの流出入口を直列に接続する接続管として構成されている。第４接続部２３は、１つの流出入口に対し２つ以上の流出入口を並列に接続する分岐管として構成されている。なお、図２において、実線で示される第１接続部２０、第２接続部２１、および第３接続部２２は複数の伝熱管３，４の各一端に接続されており、点線で示される第１接続部２０、第２接続部２１、および第３接続部２２は複数の伝熱管３，４の各他端に接続されている。

第１接続部２０を介して互いに直列に接続された複数の第１管部３は、第１冷媒流路を構成している。第２接続部２１を介して互いに直列に接続された第１群の第２管部４ａは、第２冷媒流路を構成している。第３接続部２２を介して互いに直列に接続された第２群の第２管部４ｂは、第３冷媒流路を構成している。第２冷媒流路および第３冷媒流路は、第１冷媒流路に対して分岐された分流路を構成している。

第１冷媒流路の一端は、第１流出入部５を介して減圧部１０３に接続されている。第１冷媒流路の他端は、第４接続部２３を介して第２冷媒流路の一端および第３冷媒流路の一端に接続されている。第２冷媒流路の他端は、第２流出入部６ａを介して四方弁１０２の第３開口部Ｐ３に接続されている。第３冷媒流路の他端は、第３流出入部６ｂを介して四方弁１０２の第３開口部Ｐ３に接続されている。

各第１管部３は、互いに同等の構成を有している。図３に示されるように、各第１管部３は、第１内周面３０と、複数の第１溝部３１とを有している。第１内周面３０は、第１管部３を流れる冷媒と接する面である。各第１溝部３１は、第１内周面３０に対して凹んでいる。複数の第１溝部３１の各々の構成は、例えば互いに等しい。各第１溝部３１は、第１管部３の周方向において互いに間隔を隔てて配置されている。各第１溝部３１は、第１管部３の中心軸Ｏに対して螺旋状に設けられている。各第１溝部３１は、第１管部３の径方向とは交差する。各第１溝部３１の上記周方向の幅は、例えば第１管部３の径方向の外周に向かうにつれて狭くなるように設けられている。

各第２管部４は、互いに同等の構成を有している。つまり、第１群の第２管部４ａの各々、および第２群の第２管部４ｂの各々は、互いに同等の構成を有している。図４に示されるように、各第２管部４は、第２内周面４０と、複数の第２溝部４１とを有している。第２内周面４０は、第２管部４を流れる冷媒と接する面である。各第２溝部４１は、第２内周面４０に対して凹んでいる。複数の第２溝部４１の各々の構成は、例えば互いに等しい。各第２溝部４１は、第２管部４の周方向において互いに間隔を隔てて配置されている。各第２溝部４１は、第２管部４の中心軸Ｏに対して螺旋状に設けられている。各第２溝部４１は、第２管部４の径方向とは交差する。各第２溝部４１の上記周方向の幅は、例えば第２管部４の径方向の外周に向かうにつれて狭くなるように設けられている。

図３に示されるように、第１溝部３１の条数は、第１管部３の上記軸方向に垂直な断面において上記周方向に並んで配置されている第１溝部３１の数と定義される。図４に示されるように、第２溝部４１の条数は、第２管部４の上記軸方向に垂直な断面において上記周方向に並んで配置されている第２溝部４１の数と定義される。第１溝部３１の条数は、第２溝部４１の条数未満である。言い換えると、上記周方向における各第１溝部３１の幅は、上記周方向における各第２溝部４１の幅よりも広い。

各第１溝部３１の深さ（詳細は後述する）は、例えば各第２溝部４１の深さと等しい。各第１溝部３１のリード角（詳細は後述する）は、例えば各第２溝部４１のリード角と等しい。

＜第１熱交換器１内の冷媒の流れ＞
冷凍サイクル装置１００が上記第１状態とされているとき、第１熱交換器１は凝縮器として作用する。この場合、第２流出入部６ａおよび第３流出入部６ｂは、圧縮機１０１の吐出口に対し互いに並列に接続されている。そのため、圧縮機１０１から吐出された冷媒の一部は第２流出入部６ａから第２冷媒流路に流入し、当該冷媒の残部は第３流出入部６ｂから第３冷媒流路に流入する。第２冷媒流路に流入した冷媒は、第１群の第２管部４ａ内を流れながら空気と熱交換して凝縮し、その乾き度を徐々に低下させていく。第３冷媒流路に流入した冷媒は、第２群の第２管部４ｂを流れながら空気と熱交換して凝縮し、その乾き度を徐々に低下させていく。第２冷媒流路および第３冷媒流路の各々を流れ終えた冷媒は合流して第１冷媒流路に流入する。第１冷媒流路に流入した冷媒は、第１管部３を流れながら空気と熱交換して凝縮し、その乾き度をさらに低下させていく。第１冷媒流路を流れ終えた冷媒は、第１流出入部５から第１熱交換器１の外部に流出して、減圧部１０３に流入する。

冷凍サイクル装置１００が上記第２状態とされているとき、第１熱交換器１は蒸発器として作用する。この場合、減圧部１０３で減圧された冷媒の全量が第１流出入部５から第１冷媒流路に流入する。第１冷媒流路に流入した冷媒は、第１管部３内を流れながら空気と熱交換して蒸発し、その乾き度を徐々に高めていく。第１冷媒流路を流れ終えた冷媒は分流され、その一部が第２冷媒流路に流入し、その残部が第３冷媒流路に流入する。第２冷媒流路に流入した冷媒は、第１群の第２管部４ａを流れながら空気と熱交換してさらに蒸発し、乾き度がさらに高い状態となる。第３冷媒流路に流入した冷媒は、第２群の第２管部４ｂを流れながら空気と熱交換してさらに蒸発し、乾き度がさらに高い状態となる。第２冷媒流路および第３冷媒流路の各々を流れ終えた冷媒は、第２流出入部６ａおよび第３流出入部６ｂから第１熱交換器１の外部に流出して、圧縮機１０１の吸入口に流入する。

＜第１熱交換器１における冷媒と空気との熱交換性能＞
冷媒と空気との熱交換性能は、伝熱管において冷媒と接する面の面積が大きいほど高くなる。

第１管部３において冷媒と接する面は、第１内周面３０および第１溝部３１の内面である。第２管部４において冷媒と接する面は、第２内周面４０および第２溝部４１の内面である。第２管部４の外径は第１管部３の外径と等しく、第２溝部４１の条数は第１溝部３１の条数と比べて多い。そのため、第２管部４の第２内周面４０および第２溝部４１の内面の面積の和は第１内周面３０および第１溝部３１の内面の面積の和と比べて大きく、第２管部４での冷媒と空気との熱交換性能は、第１管部３での冷媒と空気との熱交換性能と比べて、高められている。

このように、第１熱交換器１における冷媒と空気との熱交換性能は、伝熱管の全体が第１管部３と同等の溝付き配管とされた熱交換器における冷媒と空気との熱交換性能と比べて、高められている。

＜第１熱交換器１における冷媒の圧力損失＞
冷媒の圧力損失は、冷媒の比容積が大きいほど大きくなり、また冷媒の流量が多いほど大きくなる。さらに、冷媒の圧力損失は、冷媒が流れる伝熱管の流路抵抗が大きいほど大きくなる。

上記第１状態では、圧縮機１０１から吐出された乾き度の高い冷媒が第２管部４に流入し、第２管部４において凝縮されて乾き度が低下した冷媒が第１管部３に流入する。そのため、各第２管部４を流れる冷媒の比容積は、各第１管部３を流れる冷媒の比容積と比べて大きい。さらに、第２溝部４１の条数が第１溝部３１の条数よりも多いため、第２管部４の流路抵抗は第１管部３の流路抵抗と比べて大きい。一方で、各第２管部４を流れる冷媒の流量は、各第１管部３を流れる冷媒の流量と比べて少なく、例えばその半分程度である。

つまり、各第２管部４を流れる冷媒の比容積および第２溝部４１に起因した各第２管部４の流路抵抗は、各第１管部３を流れる冷媒の比容積および第１溝部３１に起因した各第１管部３の流路抵抗と比べて大きい。これに対し、各第２管部４を流れる流量は、各第１管部３を流れる流量と比べて少ない。そのため、各第２管部４での冷媒の圧力損失の増大が抑制されている。

一方、各第１管部３を流れる流量は、各第２管部４を流れる流量と比べて多い。これに対し、各第１管部３を流れる冷媒の比容積および第１溝部３１に起因した各第１管部３の流路抵抗は、各第２管部４を流れる冷媒の比容積および第２溝部４１に起因した各第２管部４の流路抵抗と比べて小さい。そのため、各第１管部３での冷媒の圧力損失の増大が抑制されている。

上記第２状態では、減圧部１０３において減圧された乾き度の低い冷媒が第１管部３に流入する。第１管部３において蒸発して乾き度が上昇した冷媒は、分流された後、第２管部４に流入する。そのため、各第１管部３を流れる冷媒の流量は各第２管部４を流れる冷媒の流量と比べて多いが、各第１管部３を流れる冷媒の比容積は各第２管部４を流れる冷媒の比容積と比べて小さい。さらに、第１溝部３１の条数が第２溝部４１の条数よりも少ないため、第１管部３の流路抵抗は第２管部４の流路抵抗と比べて小さい。

つまり、各第１管部３を流れる流量は、各第２管部４を流れる流量と比べて少ない。これに対し、各第１管部３を流れる冷媒の比容積および第１溝部３１に起因した各第１管部３の流路抵抗は、各第２管部４を流れる冷媒の比容積および第２溝部４１に起因した各第２管部４の流路抵抗と比べて小さい。そのため、各第１管部３での冷媒の圧力損失の増大が抑制されている。

一方、各第２管部４を流れる冷媒の比容積および第２溝部４１に起因した各第２管部４の流路抵抗は、各第１管部３を流れる冷媒の比容積および第１溝部３１に起因した各第１管部３の流路抵抗と比べて大きい。これに対し、各第２管部４を流れる流量は、各第１管部３を流れる流量と比べて少ない。そのため、各第２管部４での冷媒の圧力損失の増大が抑制されている。

このように、上記第１状態および上記第２状態において、第１熱交換器１の全体での冷媒の圧力損失は比較的低く抑えられている。特に、第１熱交換器１の全体での冷媒の圧力損失は、伝熱管の全体が第２管部と同等の溝付き配管とされた熱交換器の全体での冷媒の圧力損失と比べて、低く抑えられている。

以上のように、第１熱交換器１は、伝熱管の全体が第１管部３と同等の溝付き配管とされた熱交換器と比べて高い熱交換性能を有しているとともに、伝熱管の全体が第２管部と同等の溝付き配管とされた熱交換器と比べて冷媒の圧力損失が低く抑えられている。つまり、第１熱交換器１は、従来の熱交換器と比べて、熱交換器全体での冷媒の圧力損失が低減されながらも、熱交換器全体において熱交換性能の低下が抑制されている。

第１熱交換器１では、第１管部３の外径は第２管部４の外径と同等とされており、伝熱管３，４の外径がその場所によらず一定とされている。第１管部３および第２管部４が挿入されるフィン２の各貫通孔の孔径も一定とされている。そのため、第１熱交換器１は、例えば圧力損失を低減するために伝熱管の外径および内径が場所によって変更されている熱交換器と比べて、容易に組み立てられる。

冷凍サイクル装置１００は、上記第１熱交換器１を備えるため、従来の冷凍サイクル装置と比べて高効率である。

実施の形態２．
実施の形態２に係る冷凍サイクル装置および第１熱交換器は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００および第１熱交換器１と基本的に同様の構成を備えるが、各第１溝部３１の深さが各第２溝部４１の深さ未満である点で異なる。

実施の形態２に係る第１熱交換器では、第１管部３の上記軸方向に垂直な断面における第１溝部３１の条数は、例えば第２管部４の上記軸方向に垂直な断面における第２溝部４１の条数と等しい。

図５に示されるように、第１溝部３１の深さＨ１は、第１溝部３１の上記周方向の中心における、第１内周面３０を延長した仮想線Ｌ１と第１溝部３１の内面との間の距離と定義される。各第１溝部３１の深さＨ１は、互いに等しい。図６に示されるように、第２溝部４１の深さＨ２は、第２溝部４１の上記周方向の中心における、第２内周面４０を延長した仮想線Ｌ２と第２溝部４１の内面との間の距離と定義される。各第２溝部４１の深さＨ２は、互いに等しい。

実施の形態２に係る第１熱交換器では、各第１溝部３１の深さＨ１が、各第２溝部４１の深さＨ２未満である。第１溝部３１の内面の面積は、第２溝部４１の内面の面積未満である。そのため、実施の形態２に係る第１熱交換器においても、実施の形態１に係る第１熱交換器１と同様に、第２管部４での冷媒と空気との熱交換性能が、第１管部３での冷媒と空気との熱交換性能と比べて高められている。

また、第２管部４の流路抵抗は第１管部３の流路抵抗と比べて大きい。そのため、実施の形態２に係る第１熱交換器においても、実施の形態１に係る第１熱交換器１と同様に、各第２管部４での冷媒の圧力損失の増大が抑制されている。

このように、実施の形態２に係る第１熱交換器は、実施の形態１に係る第１熱交換器１と同様の効果を奏することができる。

なお、実施の形態２に係る第１熱交換器においても、実施の形態１に係る第１熱交換器１と同様に、第１管部３の上記軸方向に垂直な断面における第１溝部３１の条数は、例えば第２管部４の上記軸方向に垂直な断面における第２溝部４１の条数未満であってもよい。このような第１熱交換器では、第１熱交換器の全体での冷媒の圧力損失の低減を図るために必要とされる第１管部３と第２管部４との間の流路抵抗差が、第１溝部３１および第２溝部４１の条数および深さという２つのパラメータの各差分によって設計されるため、例えば上記流路抵抗差が当該２つのパラメータの一方の差分のみによっては設計困難な場合にも、当該流路抵抗差が比較的容易に実現される。

実施の形態３．
実施の形態３に係る冷凍サイクル装置および第１熱交換器は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００および第１熱交換器１と基本的に同様の構成を備えるが、各第１溝部３１のリード角が各第２溝部４１のリード角未満である点で異なる。

実施の形態３に係る第１熱交換器では、第１管部３の上記軸方向に垂直な断面における第１溝部３１の条数は、例えば第２管部４の上記軸方向に垂直な断面における第２溝部４１の条数と等しい。また、実施の形態３に係る第１熱交換器では、各第１溝部３１の深さＨ１は、例えば各第２溝部４１の深さＨ２と等しい。

図７に示されるように、第１溝部３１のリード角θ１は、第１溝部３１の延在方向が第１管部３の中心軸Ｏに対して成す角度と定義される。各第１溝部３１のリード角θ１は、互いに等しい。

図８に示されるように、第２溝部４１のリード角θ２は、第２溝部４１の延在方向が第２管部４の中心軸Ｏに対して成す角度と定義される。各第２溝部４１のリード角θ２は、互いに等しい。

実施の形態３に係る第１熱交換器では、各第１溝部３１のリード角θ１が、各第２溝部４１のリード角θ２未満である。このような各第１溝部３１の延在方向に沿った長さは各第２溝部４１の延在方向に沿った長さ未満となる。そのため、第１溝部３１の条数および深さが各第２溝部４１の条数および深さと同等あるいはそれ未満である場合には、第１溝部３１の内面の面積は第２溝部４１の内面の面積未満である。そのため、実施の形態３に係る第１熱交換器においても、実施の形態１に係る第１熱交換器１と同様に、第２管部４での冷媒と空気との熱交換性能は、第１管部３での冷媒と空気との熱交換性能と比べて、高められている。

また、第２管部４の流路抵抗は第１管部３の流路抵抗と比べて大きい。そのため、実施の形態３に係る第１熱交換器においても、実施の形態１に係る第１熱交換器１と同様に、各第２管部４での冷媒の圧力損失の増大が抑制されている。

このように、実施の形態３に係る第１熱交換器は、実施の形態１に係る第１熱交換器１と同様の効果を奏することができる。

なお、実施の形態３に係る第１熱交換器においても、実施の形態１に係る第１熱交換器１と同様に、第１管部３の上記軸方向に垂直な断面における第１溝部３１の条数は、例えば第２管部４の上記軸方向に垂直な断面における第２溝部４１の条数未満であってもよい。このような第１熱交換器では、第１熱交換器の全体での冷媒の圧力損失の低減を図るために必要とされる第１管部３と第２管部４との間の流路抵抗差が、第１溝部３１および第２溝部４１の条数およびリード角という２つのパラメータの各差分によって設計されるため、例えば上記流路抵抗差が当該２つのパラメータの一方の差分のみによっては設計困難な場合にも、当該流路抵抗差が比較的容易に実現される。

また、実施の形態３に係る第１熱交換器においても、実施の形態２に係る第１熱交換器１と同様に、各第１溝部３１の深さＨ１が、各第２溝部４１の深さＨ２未満であってもよい。このような第１熱交換器では、第１熱交換器の全体での冷媒の圧力損失の低減を図るために必要とされる第１管部３と第２管部４との間の流路抵抗差が、第１溝部３１および第２溝部４１の深さおよびリード角という２つのパラメータの各差分によって設計されるため、例えば上記流路抵抗差が当該２つのパラメータの一方の差分のみによっては設計困難な場合にも、当該流路抵抗差が比較的容易に実現される。

実施の形態４．
実施の形態４に係る冷凍サイクル装置および第１熱交換器は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００および第１熱交換器１と基本的に同様の構成を備えるが、第１溝部３１の上記条数が第２溝部４１の上記条数未満であるとともに、各第１溝部３１の深さＨ１が、各第２溝部４１の深さＨ２未満であり、かつ各第１溝部３１のリード角θ１が各第２溝部４１のリード角θ２未満である点で異なる。

実施の形態４に係る第１熱交換器も、上述した実施の形態１～３に係る第１熱交換器と基本的に同等の構成を備えているため、これらと同様の効果を奏することができる。

また、実施の形態４に係る第１熱交換器では、第１熱交換器の全体での冷媒の圧力損失の低減を図るために必要とされる第１管部３と第２管部４との間の流路抵抗差が、第１溝部３１および第２溝部４１の定数、深さ、およびリード角という３つのパラメータの各差分によって設計されるため、例えば上記流路抵抗差が当該３つのパラメータのいずれか１つあるいは２つの差分のみによっては設計困難な場合にも、当該流路抵抗差が比較的容易に実現される。

以上のように、実施の形態１～４に係る第１熱交換器では、複数の第１溝部３１の条数、深さ、およびリード角の少なくともいずれかが、複数の第２溝部４１の条数、深さ、およびリード角の少なくともいずれか未満である。

実施の形態５．
実施の形態５に係る冷凍サイクル装置および第１熱交換器は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００および第１熱交換器１と基本的に同様の構成を備えるが、複数の第２管部４の各々に対して並列に接続されている複数の第３管部７をさらに含む点で異なる。

複数の第３管部７は、第５接続部２４を介して互いに直列に接続されている第１群の第３管部７ａと、第６接続部２５を介して互いに直列に接続されている第２群の第３管部７ｂと、第７接続部２６を介して互いに直列に接続されている第３群の第３管部７ｃと、第８接続部２７を介して互いに直列に接続されている第４群の第３管部７ｄとを有している。

第１群の第３管部７ａおよび第２群の第３管部７ｂの各々は、第９接続部２８を介して第１群の第２管部４ａと直列に接続されている。第１群の第３管部７ａおよび第２群の第３管部７ｂは、第９接続部２８を介して互いに並列に接続されている。

第３群の第３管部７ｃおよび第４群の第３管部７ｄの各々は、第１０接続部２９を介して第２群の第２管部４ｂと直列に接続されている。第３群の第３管部７ｃおよび第４群の第３管部７ｄは、第１０接続部２９を介して互いに並列に接続されている。

第５接続部２４、第６接続部２５、第７接続部２６、および第８接続部２７の各々は、２つの流出入口を直列に接続する接続管として構成されている。第９接続部２８および第１０接続部２９の各々は、１つの流出入口に対し２つ以上の流出入口を並列に接続する分岐管として構成されている。なお、図９において、実線で示される第１接続部２０、第２接続部２１、第３接続部２２、第５接続部２４、第６接続部２５、第７接続部２６、および第８接続部２７は複数の伝熱管３，４，７の各一端に接続されており、点線で示される第１接続部２０、第２接続部２１、第３接続部２２、第５接続部２４、第６接続部２５、第７接続部２６、および第８接続部２７は複数の伝熱管３，４，７の各他端に接続されている。

第１群の第３管部７ａは、第４冷媒流路を構成している。第２群の第３管部７ｂは、第５冷媒流路を構成している。第４冷媒流路および第５冷媒流路は、第２冷媒流路に対して分岐された分流路を構成している。

第３群の第３管部７ｃは、第６冷媒流路を構成している。第４群の第３管部７ｄは、第７冷媒流路を構成している。第６冷媒流路および第７冷媒流路は、第３冷媒流路に対して分岐された分流路を構成している。

第１冷媒流路の一端は、第１流出入部５を介して減圧部１０３に接続されている。第１冷媒流路の他端は、第４接続部２３を介して第２冷媒流路の一端および第３冷媒流路の一端に接続されている。第２冷媒流路の他端は、第９接続部２８を介して第４冷媒流路の一端および第５冷媒流路の一端に接続されている。第３冷媒流路の他端は、第１０接続部２９を介して第６冷媒流路の一端および第７冷媒流路の一端に接続されている。

第４冷媒流路の他端および第６冷媒流路の他端は、第２流出入部６ａを介して四方弁１０２の第３開口部Ｐ３に接続されている。第５冷媒流路の他端および第７冷媒流路の他端は、第３流出入部６ｂを介して四方弁１０２の第３開口部Ｐ３に接続されている。

各第３管部７は、互いに同等の構成を有している。つまり、第１～第４群の第３管部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの各々は、互いに同等の構成を有している。各第３管部７は、第３内周面７０と、複数の第３溝部７１とを有している。第３内周面７０は、第３管部７を流れる冷媒と接する面である。各第３溝部７１は、第３内周面７０に対して凹んでいる。複数の第３溝部７１の各々の構成は、例えば互いに等しい。各第３溝部７１は、第１管部３の周方向において互いに間隔を隔てて配置されている。各第３溝部７１は、第３管部７の中心軸Ｏに対して螺旋状に設けられている。各第３溝部７１は、第３管部７の径方向とは交差する。各第３溝部７１の上記周方向の幅は、例えば第３管部７の径方向の外周に向かうにつれて狭くなるように設けられている。

第２管部４および第３管部７の相対的な関係は、実施の形態１～４のいずれかにおける第１管部３および第２管部４の相対的な関係と同等である。つまり、第２溝部４１の条数、深さ、およびリード角の少なくともいずれかが、第３溝部７１の条数、深さ、およびリード角の少なくともいずれか未満である。なお、第３溝部７１の条数、深さ、およびリード角の各々は、第１溝部３１および第２溝部４１の条数、深さおよびリード角と同様に定義される。

第２溝部４１の条数は、例えば、第１溝部３１の条数超えであって、かつ第３溝部７１の条数未満である。すなわち、条数、深さ、およびリード角のうち、第１溝部３１と第２溝部４１との間で上記大小関係が成立するパラメータは、第２溝部４１と第３溝部７１との間で上記大小関係が成立するパラメータと、例えば同じである。つまり、第１溝部３１、第２溝部４１、および第３溝部７１は、例えばこれらの条数、深さ、およびリード角のうちの任意のパラメータが２段階の上記大小関係を成すように設けられている。また、例えば第２溝部４１の条数が第１溝部３１の条数超えであって、第２溝部４１の深さが複数の第３溝部７１の深さ未満であってもよい。すなわち、条数、深さ、およびリード角のうち、第１溝部３１と第２溝部４１との間で上記大小関係が成立するパラメータは、第２溝部４１と第３溝部７１との間で上記大小関係が成立するパラメータと、異なっていてもよい。上記の場合、第２溝部４１の条数は第３溝部７１の条数と等しくてもよい。つまり、条数、深さ、およびリード角のうち第１溝部３１と第２溝部４１との間で上記大小関係が成立するパラメータについて、第２溝部４１および第３溝部７１は等しく設けられていてもよい。

実施の形態５に係る第１熱交換器１は、実施の形態１に係る第１熱交換器１と基本的に同様の構成を備えているため、実施の形態１に係る第１熱交換器１と同様の効果を奏することができる。さらに、実施の形態５に係る第１熱交換器１では、実施の形態１に係る第１熱交換器１と比べて、伝熱管において流路抵抗が異なる管部の段数が多いため、例えば該流路抵抗をより細かく設定することができ、あるいはより大きく設定することができる。

なお、実施の形態１～５に係る冷凍サイクル装置において、第２熱交換器１１も第１熱交換器１と同様の構成を備えていてもよい。この場合、第２熱交換器１１の第１流出入部５は減圧部１０３に、第２流出入部６ａおよび第３流出入部６ｂは四方弁１０２の第４開口部Ｐ４に、接続されていればよい。

また、実施の形態１～５に係る冷凍サイクル装置は、少なくとも１つの第１溝部３１および少なくとも１つの第２溝部４１を備えていればよい。実施の形態１～５に係る冷凍サイクル装置が１つの第２溝部４１を備える場合には、深さおよびリード角の少なくともいずれかについて、第１溝部３１は第２溝部４１未満であればよい。同様に、実施の形態５に係る冷凍サイクル装置は、少なくとも１つの第３溝部７１を備えていればよい。実施の形態５に係る冷凍サイクル装置が１つの第３溝部７１を備える場合には、深さおよびリード角の少なくともいずれかについて、第２溝部４１は第３溝部７１未満であればよい。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、上述の実施の形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は上述の実施の形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。

１第１熱交換器、２フィン、３第１管部、４，４ａ，４ｂ第２管部、５第１流出入部、６ａ第２流出入部、６ｂ第３流出入部、７，７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ第３管部、１１第２熱交換器、２０第１接続部、２１第２接続部、２２第３接続部、２３第４接続部、２４第５接続部、２５第６接続部、２６第７接続部、２７第８接続部、２８第９接続部、２９第１０接続部、３０第１内周面、３１第１溝部、４０第２内周面、４１第２溝部、７０第３内周面、７１第３溝部、１００冷凍サイクル装置、１０１圧縮機、１０２四方弁、１０３減圧部、１０４第１ファン、１０５第２ファン。

Claims

伝熱管およびフィンを備え、
前記伝熱管は、第１管部と、前記第１管部に対して互いに並列に接続されている複数の第２管部とを含み、
前記第１管部および前記第２管部は、１つの前記フィンに接続されており、
前記第１管部は、第１内周面と、前記第１内周面に対して凹んでおり、かつ前記伝熱管の周方向に並んで配置されている少なくとも１つの第１溝部とを有し、
前記複数の第２管部の各々は、第２内周面と、前記第２内周面に対して凹んでおり、かつ前記周方向に並んで配置されている少なくとも１つの第２溝部とを有し、
前記少なくとも１つの第１溝部および前記少なくとも１つの第２溝部の条数、深さ、およびリード角の少なくともいずれかについて、前記少なくとも１つの第１溝部は、前記少なくとも１つの第２溝部未満であり、
前記伝熱管は、前記複数の第２管部の各々に対して並列に接続されている複数の第３管部をさらに含み、
前記複数の第３管部の各々は、第３内周面と、前記第３内周面に対して凹んでおり、かつ前記周方向に並んで配置されている少なくとも１つの第３溝部とを有し、
前記少なくとも１つの第２溝部および前記少なくとも１つの第３溝部の条数、深さ、およびリード角の少なくともいずれかを比較したときに、前記少なくとも１つの第２溝部の条数、深さ、およびリード角の少なくともいずれかは、前記少なくとも１つの第３溝部の条数、深さ、およびリード角の少なくともいずれか未満である、熱交換器。
前記第１管部の外径は、前記第２管部の外径に等しい、請求項１に記載の熱交換器。
圧縮機、流路切替部、減圧部、第１熱交換器、および第２熱交換器を備え、
前記流路切替部は、冷媒が前記圧縮機、前記第１熱交換器、前記減圧部、および前記第２熱交換器を順に流れる第１状態と、前記冷媒が前記圧縮機、前記第２熱交換器、前記減圧部、および前記第１熱交換器を順に流れる第２状態とを切り替えるように設けられており、
前記第１熱交換器は、請求項１又は２に記載の熱交換器として設けられており、かつ、前記第１状態では前記第１管部が前記第２管部よりも前記冷媒が流れる方向の下流側に、前記第２状態では前記第１管部が前記第２管部よりも前記冷媒が流れる方向の上流側に位置するように、配置されている、冷凍サイクル装置。