JP7224498B2 - 熱交換器、室外機及び冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Description
[冷凍サイクル装置100]
図1は、実施の形態1に係る室外熱交換器105を備えた冷凍サイクル装置100の構成を示す冷媒回路図である。なお、図1において、点線で示す矢印は、冷媒回路110において、冷房運転時における冷媒の流れる方向を示すものであり、実線で示す矢印は、暖房運転時における冷媒の流れる方向を示すものである。まず、図1を用いて室外熱交換器105を備えた冷凍サイクル装置100について説明する。
次に、図1を用いて冷凍サイクル装置100の動作の一例について説明する。冷凍サイクル装置100の暖房運転時には、圧縮機101から吐出される高圧高温のガス状態の冷媒は、流路切替装置102を介して室内熱交換器103に流入し、室内送風機109によって供給される空気と熱交換を行い凝縮する。凝縮した冷媒は、高圧の液状態となり、室内熱交換器103から流出し、減圧装置104によって、低圧の気液二相状態となる。低圧の気液二相状態の冷媒は、室外熱交換器105に流入し、室外送風機108によって供給される空気との熱交換によって蒸発する。蒸発した冷媒は、低圧のガス状態となり、圧縮機101に吸入される。なお、暖房運転時において、室外熱交換器105の圧力飽和温度が室外空気の露点温度以下で水の凝固点以下の場合、室外熱交換器105に霜が付着する。
図2は、実施の形態1に係る室外熱交換器105の要部構成を示す斜視図である。図3は、実施の形態1に係る室外熱交換器105を側面から見た概念図である。なお、図2において、矢印RFは、室外熱交換器105に流入し、又は、室外熱交換器105から流出する冷媒の流れを示すものである。また、図2において、矢印ARは、第2の熱交換流体の流れを示すものである。また、図2及び図3において、矢印MDは、第1の熱交換流体の流れ方向である。また、矢印MDは、伝熱管60の延伸方向に沿って移動する除去装置10の移動の方向を示すものである。図2及び図3を用いて、実施の形態1に係る室外熱交換器105について説明する。
熱交換部55は、図2及び図3に示すように、第1の熱交換流体を流通させる複数の伝熱管60であって、互いに間隔をあけて配置された複数の伝熱管60を有する。熱交換部55は、複数の伝熱管60の内部を流れる冷媒等の第1の熱交換流体と、複数の伝熱管60の周りに存在する空気等の第2の熱交換流体と、の間で熱交換を行わせる。
複数の伝熱管60のそれぞれは、第1の熱交換流体を内部に流通させる。複数の伝熱管60のそれぞれは、第1ヘッダ71と第2ヘッダ72との間に延伸している。複数の伝熱管60のそれぞれは、互いに間隔をあけて配置され、ヘッダ70の延伸方向である軸方向に並列している。複数の伝熱管60は、互いに対向するように配置されている。複数の伝熱管60のうち隣り合う2つの伝熱管60の間には、第2の熱交換流体の流路となる隙間が形成されている。
図2及び図3に戻り、ヘッダ70について説明する。ヘッダ70は、第2方向D2である複数の伝熱管60の配列方向に沿って延伸するように形成されている。ヘッダ70は、室外熱交換器105において、室外熱交換器105に流入する冷媒を、複数の伝熱管60に分配する流体分配機構として機能する。また、ヘッダ70は、室外熱交換器105において、室外熱交換器105から流出する冷媒が、複数の伝熱管60から流出して合流する流体合流機構としても機能する。
第1ヘッダ71は、第1ヘッダ71の内部と連通する第1冷媒接続管41を有する。第1基端部73bには、第1ヘッダ71の軸方向において外側に突出し、第1筒状部73aの内部と連通する第1冷媒接続管41が接続されている。第1冷媒接続管41は、内部を冷媒が流通する管状の部材である。第1冷媒接続管41は、例えば、円筒状に形成されている。第1冷媒接続管41は、第1ヘッダ71の管内と連通し、第1ヘッダ71に流入する冷媒の流入口を形成し、あるいは、第1ヘッダ71から流出する冷媒の流出口を形成する。
図5は、実施の形態1に係る室外熱交換器105を第1方向D1から見た上面図である。除去装置10は、第1の熱交換流体の流通方向である第1方向D1に沿って、複数の伝熱管60の隣り合う伝熱管60の間を移動する。より詳細には、熱交換部55は、複数の伝熱管60の隣り合う伝熱管60同士が伝熱促進部材によって接続されていない領域を有し、除去装置10は、当該領域における隣り合う伝熱管60の間を移動する。除去装置10は、複数の伝熱管60の隣り合う伝熱管60の間に配置され、第1の熱交換流体の流通方向である第1方向D1に沿って移動することで熱交換部55に付着した霜等の付着物を除去するものである。なお、付着物は、例えば、霜、あるいは、塵埃等である。すなわち、除去装置10は、霜以外に伝熱管60の表面に付着した塵埃の除去にも適用できる。なお、以下の説明では、除去装置10が霜を除去することを中心に記載する。
支持部12は、複数の伝熱管60の配列方向及びヘッダ70の延伸方向である、第2方向D2に沿って延びるように形成されている。支持部12は、第2方向D2に長尺状に形成されている。図5では、支持部12は、第2方向D2に長尺な四角柱状に形成されているが、第2方向D2に沿って形成されていればよく、支持部12の形状は、四角柱状に限定されるものではない。例えば、支持部12は、四角柱以外の多角柱状に形成されてもよく、円柱状に形成されてもよい。
複数の除去部14は、複数の伝熱管60の隣り合う伝熱管60の間に配置される。除去部14は、隣接する伝熱管60の間に配置され、支持部12の移動に伴い、伝熱管60の表面に付着した霜等の付着物を払い落とす。また、熱交換部55がフィン65を有する場合には、除去部14は、支持部12の移動に伴い、伝熱管60及びフィン65の表面に付着した霜等の付着物を払い落とす。
実施の形態1に係る室外熱交換器105の動作について、室外熱交換器105が冷凍サイクル装置100の蒸発器として機能する際の動作を例に挙げて説明する。蒸発器として機能する室外熱交換器105には、減圧装置104で減圧された気液二相冷媒が流入する。この際、冷媒は、第1冷媒接続管41を介して室外熱交換器105の第1ヘッダ71から流入し、複数の伝熱管60の本数と同一のパスに分離される。そして、冷媒は、複数の伝熱管60の冷媒通路62を流通して吸熱、蒸発し、第2ヘッダ72を通り第2冷媒接続管42から流出して冷媒回路110を循環する。
室外熱交換器105は、第1の熱交換流体の流通方向である第1方向D1に沿って、複数の伝熱管60の隣り合う伝熱管60の間を移動する除去装置を備えるものである。除去装置10は、室外熱交換器105の内部となる伝熱管60の間に配置され、伝熱管60の間に配置された除去装置10が伝熱管60に沿って移動することで、熱交換部55に付着した霜等の付着物は除去される。そのため、室外熱交換器105は、除去装置10によって、室外熱交換器105の内部に入り込んだ霜等の付着物を除去することができる。
図10は、実施の形態2に係る室外機106の構成を示す概念図である。なお、実施の形態1と同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。実施の形態2に係る室外機106は、除去装置10の支持部12の配置を特定するものである。
室外機106は、第2の熱交換流体の流れる方向において、熱交換部55が配置されている位置と室外送風機108が配置されている位置との間に、除去装置10の支持部12が配置されていることで、支持部12は筐体52内に配置されている。室外送風機108が配置される筐体52の内部側に支持部12を配置することで、室外機106は、支持部12が筐体52から飛び出さない構造となる。そのため、室外機106は、除去装置10の支持部12が風雨に直接さらされることがなく、また、他の物体との接触を避けることができるため破損しにくくなる。更に、室外機106は、当該構成を有することで、ユーザと駆動する支持部12との接触を避けることができ、ユーザを保護することができる。
図11は、実施の形態3に係る室外熱交換器105の構成を示す概念図である。なお、実施の形態1~2と同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。実施の形態3に係る室外熱交換器105は、除去装置10の支持部12の配置を特定するものである。
第3方向D3において、第1支持部12aは、複数の伝熱管60を挟んで一方の側に配置されており、第2支持部12bは、複数の伝熱管60を挟んで他方の側に配置されている。実施の形態3に係る室外熱交換器105及び室外熱交換器105を備えた室外機106は、第2の熱交換流体の流れる方向において、支持部12が除去部14を前後から挟み込む形で強固に支持することができるため、除去部14の破損が生じにくくなる。
図12は、実施の形態4に係る室外熱交換器105の制御に関する構成例を示すブロック図である。なお、実施の形態1~3と同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。実施の形態4に係る室外熱交換器105は、除去装置10の動作を特定するものである。
室外機106の室外熱交換器105は、制御装置80を有している。制御装置80は、測定装置30によって測定された検出温度に基づき、除去装置10を制御する。図12に示すように、制御装置80は、プログラムを記憶するメモリ84と、プログラムにしたがって処理を実行するCPU82(Central Processing Unit)と、計時装置86とを有する。制御装置80は、例えば、マイクロコンピュータである。制御装置80は、測定装置30及び駆動装置90と有線又は無線で接続されている。
メモリ84は、制御装置80が各種処理を行う際に用いるデータを記憶している。メモリ84は、データを一時的に記憶できるランダムアクセスメモリ(RAM)などの揮発性記憶装置(図示せず)、あるいは、ハードディスク、データを長期的に記憶できるフラッシュメモリなどの不揮発性の補助記憶装置(図示せず)を有している。メモリ84には、第1温度検出装置31の検出温度に対する任意の設定温度である設定値Taが予め記憶されている。同様に、メモリ84には、第2温度検出装置32の検出温度に対する任意の設定温度である設定値Tbが予め記憶されている。また、メモリ84には、除去装置10を定期的に動かすための任意の設定時間である設定時間Tmが予め記憶されている。
計時装置86は、タイマ等を有し、制御装置80が時間の判定に用いる計時を行う。
除去装置10は、デフォルトとなる停止時には第1方向D1において下方に位置している。詳細には、室外熱交換器105は、上下方向において、第1ヘッダ71が下方に配置され、第2ヘッダ72が上方に設置されており、複数の伝熱管60は、上下方向に延びるように設けられている。そして、除去装置10は、停止時に第2ヘッダ72に対して第1ヘッダ71側に配置されており、複数の伝熱管60の延びる方向の下端部61aに配置されている。
除去装置10は、付着物の除去作業時には下端部61a側から上方に向かって移動し、複数の伝熱管60の上端部61b側から下方に向かって移動する。そのため、室外熱交換器105は、除去装置10によって熱交換部55から払い落した霜等の付着物が伝熱管60の下方に位置している第1ヘッダ71上に堆積することを抑制する。
図13は、実施の形態5に係る室外熱交換器105の構成を示す概念図である。図14は、実施の形態5に係る室外熱交換器105の第1の変形例の構成を示す概念図である。図15は、実施の形態5に係る室外熱交換器105の第2の変形例の構成を示す概念図である。図13~図15に示す矢印MD1は、除去装置10の移動の方向を示すものであり、停止位置から上方に移動していくことを表している。なお、実施の形態1~4と同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。実施の形態5に係る室外熱交換器105は、除去装置10の除去部14の形状を更に特定するものである。
複数の除去部14は、ヘッダ70のうち、除去装置10の下方に配置されている第1ヘッダ71の幅WHよりも長く形成されている。そして、複数の除去部14の長手方向における少なくとも一方の端部が、第1ヘッダ71の外郭を構成する第1筒状部73aよりも外側に位置している。除去部14が当該構成を有することで、室外熱交換器105は、除去装置10の移動に伴い、熱交換部55から払い落される霜等の付着物は、除去装置10の上面側に乗って払い落されるため除去装置10の下方に位置する第1ヘッダ71上に直接落下しない。そのため、室外熱交換器105は、除去装置10によって熱交換部55から払い落した霜等の付着物が伝熱管60の下方に位置している第1ヘッダ71上に堆積することを抑制することができる。そして、伝熱管60の下部の隙間が堆積した霜等の付着物によって閉塞してしまうことを抑制できる。
図16は、実施の形態6に係る室外熱交換器105の構成を示す概念図である。なお、実施の形態1~5と同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。実施の形態6に係る室外熱交換器105は、伝熱管60の構成を更に特定するものである。
実施の形態6に係る室外熱交換器105は、第3方向D3において、複数の伝熱管60を有するものである。そして、室外熱交換器105は、隣り合う除去部14同士の間に、複数の伝熱管60が配置されている。そのため、室外熱交換器105は、実施の形態6に係る室外熱交換器105は、第3方向D3において、複数の伝熱管60を有する構成であっても、熱交換部55に付着する霜等の付着物を除去することができる。
図17は、実施の形態7に係る室外熱交換器105の要部構成を示す斜視図である。図18は、実施の形態7に係る室外熱交換器105を側面から見た概念図である。なお、実施の形態1~6と同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
支持部12が第1ヒーターを備えていることで、室外熱交換器105は、第1ヒーターの発熱によって、払い落せなかった熱交換部55に付着した霜を除去することができる。また、支持部12が発熱する第1ヒーターを備えていることで、室外熱交換器105は、第1ヒーターの発熱によって、支持部12に付着した霜を除去することができ、支持部12に付着した霜が凍りつくことを防止することができる。また、支持部12が発熱する第1ヒーターを備えていることで、室外熱交換器105は、第1ヒーターの発熱によって、第1ヘッダ71上の霜を除去することができ、第1ヘッダ71上の霜が凍りつくことを防止することができる。
上記で説明した室外機106は、実施の形態1~7のいずれかに係る室外熱交換器105を備えたものである。そのため、室外機106において、実施の形態1~7のいずれかと同様の効果が得られる。
上記で説明した冷凍サイクル装置100は、実施の形態1~7のいずれかに係る室外熱交換器105を備えたものである。上記で説明した冷凍サイクル装置100は、実施の形態1~7のいずれかに係る室外熱交換器105を有する室外機106を備えたものである。そのため、冷凍サイクル装置100において、実施の形態1~7のいずれかと同様の効果が得られる。
Claims (18)
- 第1の熱交換流体を流通させる複数の伝熱管であって、互いに間隔をあけて配置された前記複数の伝熱管を有する熱交換部と、
前記第1の熱交換流体の流通方向である第1方向に沿って、前記複数の伝熱管の隣り合う伝熱管の間を移動する除去装置と、
を備え、
前記除去装置は、
前記複数の伝熱管の前記隣り合う伝熱管の間に配置された除去部と、
前記除去部が固定され、前記第1方向に沿って移動自在な支持部と、
を有し、
前記除去部は、
前記支持部に固定され、前記支持部から延びる基部と、
前記基部から突出し、前記熱交換部と当接する接触部と、
を有する熱交換器。 - 前記接触部が回転する請求項1に記載の熱交換器。
- 前記接触部が振動する請求項1に記載の熱交換器。
- 第1の熱交換流体を流通させる複数の伝熱管であって、互いに間隔をあけて配置された前記複数の伝熱管を有する熱交換部と、
前記第1の熱交換流体の流通方向である第1方向に沿って、前記複数の伝熱管の隣り合う伝熱管の間を移動する除去装置と、
を備え、
前記除去装置は、
前記複数の伝熱管の前記隣り合う伝熱管の間に配置された除去部と、
前記除去部が固定され、前記第1方向に沿って移動自在な支持部と、
を有し、
前記除去部は、
前記支持部から延びる方向である前記除去部の長手方向において、先端側及び根元側の少なくともいずれか一方の端部が下方に向かうように湾曲している熱交換器。 - 第1の熱交換流体を流通させる複数の伝熱管であって、互いに間隔をあけて配置された前記複数の伝熱管を有する熱交換部と、
前記第1の熱交換流体の流通方向である第1方向に沿って、前記複数の伝熱管の隣り合う伝熱管の間を移動する除去装置と、
を備え、
前記除去装置は、
前記複数の伝熱管の前記隣り合う伝熱管の間に配置された除去部と、
前記除去部が固定され、前記第1方向に沿って移動自在な支持部と、
を有し、
前記支持部は、
発熱する第1ヒーターを備えており、
前記除去部は、
発熱する第2ヒーターを備えている熱交換器。 - 第1の熱交換流体を流通させる複数の伝熱管であって、互いに間隔をあけて配置された前記複数の伝熱管を有する熱交換部と、
前記第1の熱交換流体の流通方向である第1方向に沿って、前記複数の伝熱管の隣り合う伝熱管の間を移動する除去装置と、
前記第1方向における前記複数の伝熱管の両端部に接続されたヘッダと、
を備え、
前記除去装置は、
前記複数の伝熱管の前記隣り合う伝熱管の間に配置された除去部と、
前記除去部が固定され、前記第1方向に沿って移動自在な支持部と、
を有し、
前記第1方向及び前記複数の伝熱管が並ぶ第2方向に平行な面に垂直な方向において、
前記除去部は、
前記ヘッダのうち、前記除去装置の下方に配置されている第1ヘッダの幅よりも長く形成されており、
前記除去部の長手方向における少なくとも一方の端部が、前記第1ヘッダの外郭を構成する筒状部よりも外側に位置しており、
前記第1ヘッダは、
発熱する第3ヒーターを備えている熱交換器。 - 前記熱交換部は、前記複数の伝熱管の前記隣り合う伝熱管同士が伝熱促進部材によって接続されていない領域を有し、
前記除去装置は、前記領域における前記隣り合う伝熱管の間を移動する請求項1~6のいずれか1項に記載の熱交換器。 - 前記複数の伝熱管は、上下方向に延びるように設けられており、
前記除去装置は、
付着物の除去作業時には前記複数の伝熱管の下端部から上方に向かって移動して、下方に向かって移動する請求項1~7のいずれか1項に記載の熱交換器。 - 前記熱交換部は、
前記第1方向及び前記複数の伝熱管が並ぶ第2方向に平行な面に交差する第3方向において、前記複数の伝熱管のそれぞれの側端部から前記第3方向に延びるフィンを更に有し、
前記除去装置は、
前記隣り合う伝熱管同士の間、及び、隣り合う前記フィン同士の間を移動する請求項1~8のいずれか1項に記載の熱交換器。 - 前記複数の伝熱管を構成するそれぞれの伝熱管は、
内部を冷媒が流れる複数の冷媒通路が形成されている扁平管である請求項1~9のいずれか1項に記載の熱交換器。 - 前記除去部は、
筒状に形成され、空気を噴出させる少なくとも1つ以上の噴出孔が前記熱交換部と対向する位置に形成された本体部を有している請求項1~10のいずれか1項に記載の熱交換器。 - 前記支持部は、
前記第1方向及び前記複数の伝熱管が並ぶ第2方向に平行な面に交差する第3方向において、
前記複数の伝熱管の一方の側に配置された第1支持部と、
前記複数の伝熱管の他方の側に配置された第2支持部と、
を有し、
前記除去装置は、
前記除去部の一端が前記第1支持部と固定され、前記除去部の他端が前記第2支持部と固定されている請求項1~11のいずれか1項に記載の熱交換器。 - 請求項1~12のいずれか1項に記載の熱交換器と、
前記複数の伝熱管の前記隣り合う伝熱管の間を流通させる第2の熱交換流体の流れを形成する送風機と、
前記熱交換器と前記送風機とを収納した筐体と、
を備えた室外機。 - 請求項1~11のいずれか1項に記載の熱交換器と、
前記複数の伝熱管の前記隣り合う伝熱管の間を流通させる第2の熱交換流体の流れを形成する送風機と、
前記熱交換器と前記送風機とを収納した筐体と、
を備え、
前記第2の熱交換流体の流れる方向において、前記熱交換部が配置されている位置と前記送風機が配置されている位置との間に、前記支持部が配置されている室外機。 - 前記除去装置を制御する制御装置を更に備え、
前記制御装置は、
定期的に前記除去装置の移動を開始させる請求項13又は14に記載の室外機。 - 冷媒温度又は外気温度を測定する測定装置と、
前記測定装置によって測定された検出温度に基づき、前記除去装置を制御する制御装置と、
を更に備え、
前記制御装置は、
前記検出温度が設定温度を下回る場合には前記除去装置の移動を開始させる請求項13又は14に記載の室外機。 - 請求項1~12のいずれか1項に記載の熱交換器を備えた冷凍サイクル装置。
- 請求項13~16のいずれか1項に記載の室外機を備えた冷凍サイクル装置。
Applications Claiming Priority (1)
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