JP7257106B2 - 熱交換器 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施形態に係る室内熱交換器25を含む空気調和装置100の概略構成図である。
室外ユニット10は、室外に設置される。室外ユニット10は、主として、圧縮機11と、四路切換弁12と、室外熱交換器13と、膨張弁14と、室外ファン15と、を有している。
室内ユニット20は、室内(より詳細には空気調和が行われる対象空間)に設置される。室内ユニット20は、主として、室内熱交換器25及び室内ファン28を有している。
ガス側連絡配管GP及び液側連絡配管LPは、施工現場において設置される配管である。ガス側連絡配管GP及び液側連絡配管LPの配管径や配管長は、設計仕様や設置環境に応じて、個別に選択される。
空気調和装置100では、冷房運転(正サイクル運転)時又は暖房運転(逆サイクル運転)時には冷媒回路RCにおいて以下に示すような流れで冷媒が循環する。
冷房運転時には、四路切換弁12が図1の実線で示される状態となり、圧縮機11の吐出側が室外熱交換器13のガス側と連通し、且つ圧縮機11の吸入側が室内熱交換器25のガス側と連通する。
暖房運転時には、四路切換弁12が図1の破線で示される状態となり、圧縮機11の吐出側が室内熱交換器25のガス側と連通し、且つ圧縮機11の吸入側が室外熱交換器13のガス側と連通する。
図2は、室内ユニット20の斜視図である。図3は、図2のIII-III線断面を示した模式図である。図4は、下面視において室内ユニット20の概略構成を示した模式図である。
底板31cは、ケーシング30の底面部分を構成する部材であり、中央に略四角形の大開口311が形成されるとともに当該大開口311の周囲に複数の開口312が形成されている。底板31cは、下面側(対象空間側)に化粧パネル32を取り付けられている。
(4-1)室内熱交換器25の構成
図5は、伝熱管積層方向dr2から見た室内熱交換器25を概略的に示した模式図である。図6は、室内熱交換器25の斜視図である。図7は、熱交換面40の一部を示した斜視図である。図8は、図5のVIII-VIII線断面の模式図である。
図10は、風上熱交換部50の構成態様を概略的に示した模式図である。風上熱交換部50(特許請求の範囲記載の「第1熱交換部」に相当)は、主として、熱交換面40としての風上第1熱交換面51、風上第2熱交換面52、風上第3熱交換面53及び風上第4熱交換面54(以下、これらを併せて「風上熱交換面55」と称する)と、風上第1ヘッダ56と、風上第2ヘッダ57と、を有している。なお、以下の説明においては、風上熱交換面55に含まれる伝熱管45を「風上伝熱管45A」と称する。
風上第1熱交換面51(特許請求の範囲記載の「第1部」に相当)は、風上熱交換面55のうち、冷房運転時に冷媒流れの最下流に位置し、暖房運転時に冷媒流れの最上流に位置する。風上第1熱交換面51は、風上熱交換面55のうち、伝熱管積層方向dr2から見て(ここでは平面視で)、末端において風上第1ヘッダ56を接続されており、主として左から右に向かって延びている。風上第1熱交換面51は、風上第2熱交換面52及び風上第3熱交換面53よりも連絡配管挿入口30aの近傍に位置している。より詳細には、風上第1熱交換面51は、その末端がその先端よりも連絡配管挿入口30aの近傍に位置している。
風上第1ヘッダ56(特許請求の範囲記載の「第1ヘッダ」に相当)は、冷媒を各風上伝熱管45Aに分流させる分流ヘッダ、各風上伝熱管45Aから流出する冷媒を合流させる合流ヘッダ、又は各風上伝熱管45Aから流出する冷媒を他の風上伝熱管45Aに折り返すための折返しヘッダ等として機能するヘッダ集合管である。風上第1ヘッダ56は、設置状態において長手方向が鉛直方向(上下方向)である。
風上第2ヘッダ57(特許請求の範囲記載の「第2ヘッダ」に相当)は、冷媒を各風上伝熱管45Aに分流させる分流ヘッダ、各風上伝熱管45Aから流出する冷媒を合流させる合流ヘッダ、又は各風上伝熱管45Aから流出する冷媒を他の風上伝熱管45Aに折り返すための折返しヘッダ等として機能するヘッダ集合管である。風上第2ヘッダ57は、設置状態において長手方向が鉛直方向(上下方向)である。
図11は、風下熱交換部60の構成態様を概略的に示した模式図である。風下熱交換部60(特許請求の範囲記載の「第2熱交換部」に相当)は、主として、熱交換面40としての風下第1熱交換面61、風下第2熱交換面62、風下第3熱交換面63及び風下第4熱交換面64(以下、これらを併せて「風下熱交換面65」と称する)と、風下第1ヘッダ66と、風下第2ヘッダ67と、を有している。なお、以下の説明においては、風下熱交換面65に含まれる伝熱管45を「風下伝熱管45B」と称する。本実施形態において、風下伝熱管45Bの本数や積層高さ位置は、風上伝熱管45Aに対応する。
風下第1熱交換面61は、風下熱交換面65のうち、冷房運転時に冷媒流れの最下流に位置し、暖房運転時に冷媒流れの最上流に位置する。風下第1熱交換面61は、伝熱管積層方向dr2から見て(ここでは平面視で)、末端において風下第1ヘッダ66を接続されており、主として後から前に向かって延びている。風下第1熱交換面61は、風上第4熱交換面54と空気流れ方向dr3から見た面積が略同一であり、風上第4熱交換面54の空気流れ方向dr3の風下側に隣接している。風下第1熱交換面61は、風下第2熱交換面62及び風下第3熱交換面63よりも連絡配管挿入口30aの近傍に位置している。より詳細には、風下第1熱交換面61は、その末端がその先端よりも連絡配管挿入口30aの近傍に位置している。
風下第1ヘッダ66(特許請求の範囲記載の「第1ヘッダ」に相当)は、冷媒を各風下伝熱管45Bに分流させる分流ヘッダ、各風下伝熱管45Bから流出する冷媒を合流させる合流ヘッダ、又は各風下伝熱管45Bから流出する冷媒を他の風下伝熱管45Bに折り返すための折返しヘッダ等として機能するヘッダ集合管である。風下第1ヘッダ66は、設置状態において長手方向が鉛直方向(上下方向)である。風下第1ヘッダ66は、風上第2ヘッダ57の空気流れ方向dr3の風下側に隣接している。
風下第2ヘッダ67(特許請求の範囲記載の「第2ヘッダ」に相当)は、冷媒を各風下伝熱管45Bに分流させる分流ヘッダ、各風下伝熱管45Bから流出する冷媒を合流させる合流ヘッダ、又は各風下伝熱管45Bから流出する冷媒を他の風下伝熱管45Bに折り返すための折返しヘッダ等として機能するヘッダ集合管である。風下第2ヘッダ67は、設置状態において長手方向が鉛直方向(上下方向)である。
図12は、室内熱交換器25において形成される冷媒のパスを概略的に示した模式図である。なお、図12においては、第1液側出入口LH1及び第2液側出入口LH2について、それぞれ1つずつ示されている。また、ここでの「パス」は、室内熱交換器25に含まれる各要素が連通することで形成される冷媒の流路である。
第1パスP1は、風上熱交換部50において形成される。本実施形態では、第1パスP1は、風上熱交換部50の1点鎖線L1(図10及び図12等)より上方において形成される。第1パスP1は、第1ガス側出入口GH1が風上第1空間A1に連通し、風上第1空間A1が伝熱管流路451(風上伝熱管45A)を介して風上第4空間A4又は風上第5空間A5に連通し、風上第4空間A4及び風上第5空間A5が第1接続孔H1又は第3接続孔H3と連通することで形成される冷媒の流路である。
第2パスP2は、風上熱交換部50において形成される。本実施形態では、第2パスP2は、風上熱交換部50の1点鎖線L1より下方において1点鎖線L3(図10及び図12等)より上方に形成される。第2パスP2は、第4接続孔H4が風上第6空間A6に連通し、風上第6空間A6が伝熱管流路451(風上伝熱管45A)を介して風上第2空間A2に連通し、風上第2空間A2が第1液側出入口LH1に連通することで形成される冷媒の流路である。すなわち、第2パスP2は、第4接続孔H4、風上第2ヘッダ57内の風上第6空間A6、風上伝熱管45A内の伝熱管流路451、風上第1ヘッダ56内の風上第2空間A2、及び第1液側出入口LH1を含む冷媒の流路である。
第3パスP3は、風上熱交換部50において形成される。本実施形態では、第3パスP3は、風上熱交換部50の1点鎖線L3より下方において形成される。第3パスP3は、第2接続孔H2が風上第7空間A7に連通し、風上第7空間A7が伝熱管流路451(風上伝熱管45A)を介して風上第3空間A3に連通し、風上第3空間A3が第1液側出入口LH1に連通することで形成される冷媒の流路である。すなわち、第3パスP3は、第2接続孔H2、風上第2ヘッダ57内の風上第7空間A7、風上伝熱管45A内の伝熱管流路451、風上第1ヘッダ56内の風上第3空間A3、及び第1液側出入口LH1を含む冷媒の流路である。
第4パスP4は、風下熱交換部60において形成される。本実施形態では、第4パスP4は、風下熱交換部60の1点鎖線L4(図11及び図12等)より上方において形成される。第4パスP4は、第2ガス側出入口GH2が風下第1空間B1に連通し、風下第1空間B1が伝熱管流路451(風下伝熱管45B)を介して風下第3空間B3に連通し、風下第3空間B3が第5接続孔H5と連通することで形成される冷媒の流路である。換言すると、第4パスP4は、第2ガス側出入口GH2、風下第1ヘッダ66内の風下第1空間B1、風下伝熱管45B内の伝熱管流路451、風下第2ヘッダ67内の風下第3空間B3、及び第5接続孔H5を含む冷媒の流路である。
第5パスP5は、風下熱交換部60において形成される。本実施形態では、第5パスP5は、風下熱交換部60の1点鎖線L4より下方において形成される。第5パスP5は、第6接続孔H6が風下第4空間B4に連通し、風下第4空間B4が伝熱管流路451(風下伝熱管45B)を介して風下第2空間B2に連通し、風下第2空間B2が第2液側出入口LH2に連通することで形成される冷媒の流路である。すなわち、第5パスP5は、第6接続孔H6、風下第2ヘッダ67内の風下第4空間B4、風下伝熱管45B内の伝熱管流路451、風下第1ヘッダ66内の風下第2空間B2、及び第2液側出入口LH2を含む冷媒の流路である。
(4-3-1)冷房運転時
図13は、冷房運転時の風上熱交換部50における冷媒の流れを概略的に示した模式図である。図14は、冷房運転時の風下熱交換部60における冷媒の流れを概略的に示した模式図である。なお、図13及び図14において破線矢印は冷媒の流れ方向を示している。
図15は、暖房運転時の風上熱交換部50における冷媒の流れを概略的に示した模式図である。図16は、暖房運転時の風下熱交換部60における冷媒の流れを概略的に示した模式図である。なお、図15及び図16において破線矢印は冷媒の流れ方向を示している。
室内熱交換器25では、暖房運転時(すなわち、ガス側出入口GHから過熱状態の冷媒が流入し、液側出入口LHから過冷却状態の冷媒が流出する時)に、風上熱交換部50及び風下熱交換部60において過熱域(風上過熱域SH3又は風下過熱域SH4)及び過冷却域(風上過冷却域SC1又は風下過冷却域SC2)がそれぞれ形成されるように構成されている。
(5-1)
扁平管群を有する熱交換部を風上側及び風下側に並べて配置することで圧力損失の抑制を図った従来の二列扁平管熱交換器では、冷媒の凝縮器として用いられる場合、風上側の熱交換部における過熱域(過熱状態のガス冷媒が流れることが想定される扁平管群)と、風下側の熱交換部における過冷却域(過冷却状態の液冷媒が流れることが想定される扁平管群)と、が空気流の流れ方向から見て部分的に重畳あるいは近接することとなり、過熱域を通過した空気流が風下側の熱交換部における過冷却域を通過することとなる。このことから、風下側の熱交換部における過冷却域において、冷媒と空気流との温度差が適正に確保されにくくなり熱交換が良好に行われないケースが想定される。すなわち、風下側の熱交換部の過冷却域を流れる冷媒の過冷却度が適正に確保されにくいことが想定され、これに関連して熱交換器の性能低下(又は当該熱交換器を有する冷凍装置の性能低下)が生じることが懸念される。
上記実施形態に係る室内熱交換器25では、風下熱交換部60の風下過冷却域SC2は、風上熱交換部50の風上過冷却域SC1よりも、空気流れ方向dr3から見た面積が小さい。これにより、冷媒の凝縮器として用いられる場合に、風上熱交換部50の風上過熱域SH3と、風下熱交換部60の風下過冷却域SC2と、が空気流れ方向dr3から見て部分的に重畳あるいは近接することが高精度に抑制されている。その結果、風上熱交換部50の風上過熱域SH3を通過した室内空気流AFが、風下熱交換部60の風下過冷却域SC2を通過することが高精度に抑制されている。このため、風下側の風下熱交換部60における風下過冷却域SC2において、冷媒と室内空気流AFとの温度差が適正に確保されることが特に促進されている。
上記実施形態に係る室内熱交換器25では、風下熱交換部60の風下過冷却域SC2に含まれる伝熱管45(下側風下伝熱管45d)の数は、風上熱交換部50の風上過冷却域SC1に含まれる伝熱管45(下側風上伝熱管45b)の数より少ない。これにより、冷媒の凝縮器として用いられる場合に、風上熱交換部50の風上過熱域SH3と、風下熱交換部60の風下過冷却域SC2と、が空気流れ方向dr3から見て部分的に重畳あるいは近接することが特に抑制されている。その結果、風上熱交換部50の風上過熱域SH3を通過した室内空気流AFが、風下熱交換部60の風下過冷却域SC2を通過することが特に抑制されている。
上記実施形態に係る室内熱交換器25では、伝熱管45は、ガス側出入口GHに流入した冷媒が室内空気流AFと熱交換して過冷却状態の液冷媒として液側出入口LHから流出する場合に、「折返し部」(風上折返し配管58又は風下折返し配管68)よりも冷媒流れの上流側に位置する「上流側配管」(上側風上伝熱管45a又は上側風下伝熱管45c)と、「折返し部」(58、68)よりも冷媒流れの下流側に位置する「下流側配管」(下側風上伝熱管45b又は下側風下伝熱管45d)と、に分かれる。そのうえで、各過冷却域(風上過冷却域SC1又は風下過冷却域SC2)は、「下流側配管」(45b、45d)によって形成されるようになっている。そして、設置状態において、風下熱交換部60における「下流側配管」(下側風下伝熱管45d)の積層高さは、風上熱交換部50における「下流側配管」(下側風上伝熱管45b)の積層高さより低い。
上記実施形態に係る室内熱交換器25では、風下熱交換部60の「下流側配管」(下側風下伝熱管45d)の数(4本)は、風上熱交換部50の「下流側配管」(下側風上伝熱管45b)の数(7本)以下である。具体的には、風下熱交換部60の「下流側配管」(下側風下伝熱管45d)の数は、風上熱交換部50の「下流側配管」(下側風上伝熱管45b)の数の7分の4(2分の1以上3分の2以下)である。
上記実施形態に係る室内熱交換器25では、「上流側配管」(上側風上伝熱管45a又は上側風下伝熱管45c)は、「第1上流側配管」(上側第1風上伝熱管45a1又は上側第1風下伝熱管45c1)と、「第1上流側配管」よりも下方に配置される「第2上流側配管」(上側第2風上伝熱管45a2又は上側第2風下伝熱管45c2)と、に分かれている。また、「下流側配管」(下側風上伝熱管45b又は下側風下伝熱管45d)は、「第1下流側配管」(下側第2風上伝熱管45b2又は下側第2風下伝熱管45d2)と、「第1下流側配管」よりも上方に配置される「第2下流側配管」(下側第1風上伝熱管45b1又は下側第1風下伝熱管45d1)と、に分かれている。
上記実施形態に係る室内熱交換器25では、暖房運転時に、風上熱交換部50を流れる冷媒の流れ方向と、風下熱交換部60を流れる冷媒の流れ方向と、が対向している。すなわち、風下熱交換部60の第2ガス側出入口GH2から第2液側出入口LH2に向かって流れる冷媒の流れ方向は、風上熱交換部50の第1ガス側出入口GH1から第1液側出入口LH1に向かって流れる冷媒の流れ方向に対向している。これにより、風上熱交換部50及び風下熱交換部60を通過した室内空気流AFのうち、冷媒と熱交換が十分になされた空気とそうでない空気との割合が、通過部分によって大きく異なることが抑制されている。よって、室内熱交換器25を通過した空気の温度ムラが抑制されるようになっている。
上記実施形態に係る室内熱交換器25では、設置状態において、伝熱管45は、長手方向(伝熱管延伸方向dr1)が水平方向であり、第1ヘッダ(56、66)及び第2ヘッダ(57、67)は長手方向が鉛直方向(伝熱管積層方向dr2)であり、ガス側出入口GH(GH1、GH2)は液側出入口LH(LH1、LH2)よりも上方に位置している。
上記実施形態に係る室内熱交換器25では、設置状態において、風上熱交換部50及び風下熱交換部60は、「第1部」(風上第1熱交換面51又は風下第4熱交換面64)と、第2部(風上第2熱交換面52又は風下第3熱交換面63)とを有している。「第1部」では伝熱管45が「第1方向」(ここでは左右方向)に向かって延びており、「第2部」では伝熱管45が「第1方向」に交差する「第2方向」(ここでは前後方向)に向かって延びている。そのうえで、風下熱交換部60の「第1部」(風下第4熱交換面64)は、風上熱交換部50の「第1部」(風上第1熱交換面51)の風下側に並んで配置されており、風下熱交換部60の「第2部」(風下第3熱交換面63)は、風上熱交換部50の「第2部」(風上第2熱交換面52)の風下側に並んで配置されている。
上記実施形態に係る室内熱交換器25では、伝熱管積層方向dr2(風上第1ヘッダ56及び風上第2ヘッダ57が延びる方向)から見て、風上熱交換部50及び風下熱交換部60は、3箇所以上で屈曲若しくは湾曲し、略四角形状に構成されている。また、伝熱管積層方向dr2から見て、風上第1ヘッダ56は風上熱交換部50の一方の端部に配置されており、風上第2ヘッダ57は風上熱交換部50の他方の端部に配置されている。また、伝熱管積層方向dr2から見て、風下第1ヘッダ66は風下熱交換部60の一方の端部に配置されており、風下第2ヘッダ67は風下熱交換部60の他方の端部に配置されている。
上記実施形態に係る空気調和装置100では、室内熱交換器25はケーシング30に収容され、ケーシング30には連絡配管挿入口30aが形成されている。室内熱交換器25において、風上熱交換部50は、伝熱管45が右方向に向かって延びる風上第1熱交換面51(第3部)と、伝熱管45が後方向に向かって延びる風上第4熱交換面54(第4部)と、を有している。また、風下熱交換部60は、伝熱管45が前方向に向かって延びる風下第1熱交換面61(第3部)と、伝熱管45が左方向に向かって延びる風下第4熱交換面64(第4部)と、を有している。風上熱交換部50において、風上第1ヘッダ56は風上第1熱交換面51の末端に位置し、風上第2ヘッダ57は風上第1熱交換面51の末端と離間する風上第4熱交換面54の先端に位置する。風下熱交換部60において、風下第1ヘッダ66は風下第1熱交換面61の末端に位置し、風下第2ヘッダ67は風下第1熱交換面61の末端と離間する風下第4熱交換面64の先端に位置する。風上熱交換部50及び風下熱交換部60において、風上第1熱交換面51及び風下第1熱交換面61は、末端が先端よりも連絡配管挿入口30aの近傍に配置されている。また、風上熱交換部50及び風下熱交換部60において、風上第4熱交換面54及び風下第4熱交換面64は、先端が末端よりも連絡配管挿入口30aの近傍に配置されている。
上記実施形態は、以下の変形例に示すように適宜変形が可能である。なお、各変形例は、矛盾が生じない範囲で他の変形例と組み合わせて適用されてもよい。
上記実施形態では、風上熱交換部50の風上第2ヘッダ57において、風上第1折返し流路JP1によって風上第4空間A4と風上第7空間A7とが連通するように風上第1折返し配管581が配置され、風上第2折返し流路JP2によって風上第5空間A5と風上第6空間A6とが連通するように風上第2折返し配管582が配置される場合について説明した。しかし、風上第2ヘッダ57において、風上第1折返し配管581及び風上第2折返し配管582の配置態様については必ずしもこれに限定されず、上記実施形態における作用効果に矛盾が生じない限り、適宜変更が可能である。
上記実施形態では、風上熱交換部50において、風上第2ヘッダ57が2つの風上折返し配管58を有し、4つの風上第2ヘッダ空間Sa2(A4、A5、A6、A7)が形成されることで、4つのパス(上側第1パスP1a、下側第1パスP1b、第2パスP2、第3パスP3)が形成される場合について説明した。しかし、風上熱交換部50の構成態様については必ずしもこれに限定されず、適宜変更が可能である。
上記実施形態では、室内熱交換器25は、風下熱交換部60の風下過冷却域SC2における最上の伝熱管45(下側第1風下伝熱管45d1)の高さ位置は、風上熱交換部50の風上過冷却域SC1における最上の伝熱管45(下側第1風上伝熱管45b1)の高さ位置より低くなるように構成されていた。冷媒の凝縮器として用いられる場合に、風上熱交換部50の風上過熱域SH3と、風下熱交換部60の風下過冷却域SC2と、が空気流れ方向dr3から見て部分的に重畳あるいは近接することを抑制する、という観点上、係る態様で室内熱交換器25が構成されることが好ましい。
上記実施形態では、室内熱交換器25は、設置状態において、風下熱交換部60における「下流側配管」(下側風下伝熱管45d)の積層高さが、風上熱交換部50における「下流側配管」(下側風上伝熱管45b)の積層高さより低いように構成されていた。冷媒の凝縮器として用いられる場合に、風上熱交換部50の風上過熱域SH3と、風下熱交換部60の風下過冷却域SC2と、が空気流れ方向dr3から見て部分的に重畳あるいは近接することを抑制する、という観点上、係る態様で室内熱交換器25が構成されることが好ましい。
上記実施形態では、風上熱交換部50の空気流れ方向dr3の上流側において熱交換部は配置されていなかった(すなわち、風上熱交換部50が空気流れ方向dr3において最も風上に位置する熱交換部であった)。しかし、必ずしもこれに限定されず、上記(5-1)に記載した作用効果に矛盾が生じない限り、風上熱交換部50の上流側に熱交換部がさらに配置されてもよい。
上記実施形態では、第1パスP1は13本の風上伝熱管45A(伝熱管流路451)を含むように構成された。しかし、第1パスP1の形成態様は、必ずしもこれに限定されず、適宜変更が可能である。すなわち、上記実施形態に係る作用効果に矛盾が生じない限り、第1パスP1は12本以下又は14本以上の風上伝熱管45A(伝熱管流路451)を含むように構成されてもよい。
上記実施形態では、風上第2ヘッダ57は、風上第1折返し配管581及び風上第2折返し配管582をそれぞれ1つずつ有していた。しかし、これに限定されず、風上第2ヘッダ57は、風上第1折返し配管581又は風上第2折返し配管582を複数有していてもよい。
上記実施形態では、風下熱交換部60において、2つのパス(第3パスP3及び第4パスP4)が形成されるとともに、風下折返し流路JP3が形成され、風下熱交換部60に流入した冷媒がパス間で折り返されるように形成されていた。しかし、風下熱交換部60は、必ずしも係る態様で構成される必要はない。
上記実施形態では、運転時に、風上熱交換部50(風上伝熱管45A)を流れる冷媒の流れ方向が、風下熱交換部60(風下伝熱管45B)を流れる冷媒の流れ方向に対向するように構成されていた。室内熱交換器25を通過した空気の温度ムラを抑制するという観点によれば、係る態様で室内熱交換器25が構成されることが好ましい。しかし、必ずしもこれに限定されず、室内熱交換器25は、風上熱交換部50を流れる冷媒の流れ方向が、風下熱交換部60を流れる冷媒の流れ方向に対向するように構成されなくてもよい。例えば、室内熱交換器25は、風上熱交換部50を流れる冷媒の流れ方向が、部分的又は完全に、風下熱交換部60に一致するように構成されてもよい。係る場合でも、上記(5-1)に記載の作用効果については実現しうる。
上記実施形態では、風上折返し配管58(風上第1折返し配管581又は風上第2折返し配管582)によって風上折返し流路(風上第1折返し流路JP1又は風上第2折返し流路JP2)が形成された。また、風下折返し配管68によって風下折返し流路JP3が形成された。しかし、風上第1折返し流路JP1、風上第2折返し流路JP2又は風下折返し流路JP3の形成態様については、必ずしもこれに限定されず、設計仕様や設置環境に応じて適宜変更が可能である。
上記実施形態では、第1液側連絡配管LP1及び第2液側連絡配管LP2に関し、接続先のヘッダ集合管(57、66)側の端部が複数(2つ)に分岐している場合について説明した。しかし、第1液側連絡配管LP1又は第2液側連絡配管LP2は、係る態様で端部が複数に分岐している必要は必ずしもない。これに関連して、第1液側出入口LH1又は第2液側出入口LH2についても、必ずしも複数形成される必要はない。
上記実施形態では、空気流れ方向dr3に隣接して配置される風上第1ヘッダ56と風下第2ヘッダ67とは別体に構成され、同様に風上第2ヘッダ57と風下第1ヘッダ66とは別体に構成された。しかし、必ずしもこれに限定されず、室内熱交換器25において、空気流れ方向dr3に隣接して配置される複数のヘッダ集合管(ここでは、風上第1ヘッダ56と風下第2ヘッダ67、又は風上第2ヘッダ57と風下第1ヘッダ66)は一体に構成されてもよい。すなわち、空気流れ方向dr3に隣接して配置される複数のヘッダ集合管を1本のヘッダ集合管で構成し、係るヘッダ集合管の内部空間を、長手方向に仕切る長手仕切板によって2つの空間に分割することで、風上第1ヘッダ空間Sa1及び風下第2ヘッダ空間Sb2、又は風上第2ヘッダ空間Sa2及び風下第1ヘッダ空間Sb1が形成されてもよい。係る場合、ヘッダ集合管内に配置される長手仕切板等の流路形成部材に開口を形成することで、各空間を連通させる冷媒流路を形成しうる。
上記実施形態では、風上熱交換部50及び風下熱交換部60が、4つの熱交換面40(風上熱交換面55又は風下熱交換面65)を有する場合について説明した。しかし、風上熱交換部50及び風下熱交換部60が有する熱交換面40の数については、特に限定されず、設計仕様や設置環境に応じて適宜変更が可能であり、3つ以下であってもよいし5つ以上であってもよい。
上記実施形態では、風上熱交換部50の第1ガス側出入口GH1及び風下熱交換部60の第2ガス側出入口GH2にガス側連絡配管GP(GP1、GP2)が個別に接続されていた。また、風上熱交換部50の第1液側出入口LH1及び風下熱交換部60の第2液側出入口LH2に液側連絡配管LP(LP1、LP2)が個別に接続されていた。しかし、室内熱交換器25におけるガス側連絡配管GP及び液側連絡配管LPの接続態様は、必ずしもこれに限定されず、適宜変更が可能である。
上記実施形態では、風下第1熱交換面61は、風上第4熱交換面54と空気流れ方向dr3から見た面積が略同一であるように構成された。しかし、風下第1熱交換面61は、必ずしも係る態様で構成される必要はなく、風上第4熱交換面54と空気流れ方向dr3から見た面積が相違するように構成されてもよい。
上記実施形態では、室内熱交換器25は、19本の伝熱管45を有していた。しかし、室内熱交換器25に含まれる伝熱管45の本数については、設計仕様や設置環境に応じて、適宜変更が可能である。例えば、室内熱交換器25は、18本以下又は20本以上の伝熱管45を有していてもよい。
上記実施形態では、伝熱管45は、内部に複数の伝熱管流路451を形成された扁平多穴管であった。しかし、伝熱管45の構成態様については適宜変更が可能である。例えば、内部に1つの冷媒流路が形成された扁平管を伝熱管45として採用してもよい。また、板状以外の形状を有する伝熱管(扁平管以外の伝熱管)を伝熱管45として採用してもよい。
上記実施形態では、室内熱交換器25は、室内ファン28を囲むように配置された。しかし、室内熱交換器25は、必ずしも室内ファン28を囲むように配置される必要はなく、室内空気流AFと冷媒との熱交換が可能な態様である限り、配置態様については適宜変更が可能である。
上記実施形態では、室内熱交換器25が、設置状態において、伝熱管延伸方向dr1が水平方向であり伝熱管積層方向dr2が鉛直方向(上下方向)である場合について説明した。しかし、必ずしもこれに限定されず、室内熱交換器25は、設置状態において、伝熱管延伸方向dr1が鉛直方向であり、伝熱管積層方向dr2が水平方向であるように構成・配置されてもよい。
上記実施形態では、室内熱交換器25は、対象空間の天井裏空間CSに設置される天井埋込み型の室内ユニット20に適用された。しかし、室内熱交換器25が適用される室内ユニット20の型式については、特に限定されない。例えば、室内熱交換器25は、対象空間の天井面CLに固定される天井吊下げ型や、側壁に設置される壁掛け型、床面に設置される床置き型、床裏に設置される床埋込み型等の室内ユニットに適用されてもよい。
上記実施形態における冷媒回路RCの構成態様については、設置環境や設計仕様に応じて適宜変更が可能である。具体的に、冷媒回路RCにおいて回路要素の一部が、他の機器に置き換えられてもよいし、必ずしも必要でない場合には適宜省略されてもよい。例えば、四路切換弁12については適宜省略され暖房運転用の空気調和装置として構成されてもよい。また、冷媒回路RCには、図1において図示されない機器(例えば、過冷却熱交換器やレシーバ等)や冷媒流路(冷媒をバイパスする回路等)が含まれていてもよい。また、例えば、上記実施形態においては、圧縮機11が直列或いは並列に複数台配置されてもよい。
上記実施形態では、冷媒回路RCを循環する冷媒としてR32やR410AのようなHFC冷媒が用いられる場合について説明した。しかし、冷媒回路RCで用いられる冷媒は、特に限定されない。例えば、冷媒回路RCでは、HFO1234yf、HFO1234ze(E)やこれらの冷媒の混合冷媒などが用いられてもよい。また、冷媒回路RCでは、R407C等のHFC系冷媒が用いられてもよい。
上記実施形態では、1台の室外ユニット10と、1台の室内ユニット20と、連絡配管(LP、GP)で接続されることで冷媒回路RCが構成されていた。しかし、室外ユニット10及び室内ユニット20の台数については、適宜変更が可能である。例えば、空気調和装置100は、直列又は並列に接続される複数台の室外ユニット10を有していてもよい。また、空気調和装置100は、例えば、直列又は並列に接続される複数台の室内ユニット20を有していてもよい。
上記実施形態では、本発明は、室内熱交換器25に適用されたが、これに限定されず、他の熱交換器に適用されてもよい。例えば、本発明は、室外熱交換器13に適用されてもよい。係る場合、室外ファン15によって生成される室外空気流が上記実施形態における室内空気流AFに相当する。
上記実施形態では、本発明は、冷凍装置としての空気調和装置100に適用された。しかし、本発明は、空気調和装置100以外の冷凍装置に適用されてもよい。例えば、本発明は、冷凍・冷蔵コンテナや倉庫・ショーケース等において用いられる低温用の冷凍装置や、給湯装置又はヒートポンプチラー等、冷媒回路及び熱交換器を有する他の冷凍装置に適用されてもよい。
20 :室内ユニット
25 :室内熱交換器(熱交換器)
40 :熱交換面
45 :伝熱管(扁平管)
45A :風上伝熱管
45B :風下伝熱管
45a :上側風上伝熱管(上流側配管)
45a1 :上側第1風上伝熱管(第1上流側配管)
45a2 :上側第2風上伝熱管(第2上流側配管)
45b :下側風上伝熱管(下流側配管)
45b1 :下側第1風上伝熱管(第2下流側配管/第1下流側配管)
45b2 :下側第2風上伝熱管(第1下流側配管/第2下流側配管)
45c :上側風下伝熱管(上流側配管)
45c1 :上側第1風下伝熱管(第1上流側配管)
45c2 :上側第2風下伝熱管(第2上流側配管)
45d :下側風下伝熱管(下流側配管)
45d1 :下側第1風下伝熱管(第2下流側配管/第1下流側配管)
45d2 :下側第2風下伝熱管(第1下流側配管/第2下流側配管)
48 :伝熱フィン
50、50a、50b:風上熱交換部(第1熱交換部)
51 :風上第1熱交換面(第1部、第3部)
52 :風上第2熱交換面(第2部)
53 :風上第3熱交換面
54 :風上第4熱交換面(第4部)
55 :風上熱交換面
56、56a:風上第1ヘッダ(第1ヘッダ)
57、57´、57a:風上第2ヘッダ(第2ヘッダ)
58 :風上折返し配管(折返し部)
60 :風下熱交換部(第2熱交換部)
61 :風下第1熱交換面(第3部)
62 :風下第2熱交換面
63 :風下第3熱交換面(第2部)
64 :風下第4熱交換面(第1部、第4部)
65 :風下熱交換面
66 :風下第1ヘッダ(第1ヘッダ)
67 :風下第2ヘッダ(第2ヘッダ)
68 :風下折返し配管(折返し部、第3折返し部)
100 :空気調和装置
451 :伝熱管流路
561、571、661、671:水平仕切板
581、581´:風上第1折返し配管(第1折返し部)
582、582´:風上第2折返し配管(第2折返し部)
A1-A7:風上第1空間-風上第7空間
AF :室内空気流(AF)
B1-B6:風下第1空間-風上第6空間
GH :ガス側出入口(ガス冷媒出入口)
GH1 :第1ガス側出入口(ガス冷媒出入口)
GH2 :第2ガス側出入口(ガス冷媒出入口)
GP :ガス側連絡配管
GP1 :第1ガス側連絡配管
GP2 :第2ガス側連絡配管
H1-H6:第1接続孔-第6接続孔
JP1、JP1´:風上第1折返し流路
JP2、JP2´:風上第2折返し流路
JP3 :風下折返し流路
LH :液側出入口(液冷媒出入口)
LH1 :第1液側出入口(液冷媒出入口)
LH2 :第2液側出入口(液冷媒出入口)
LP :液側連絡配管
LP1 :第1液側連絡配管
LP2 :第2液側連絡配管
P1 :第1パス
P1a :上側第1パス
P1b :下側第1パス
P2、P2´:第2パス
P3 :第3パス
P4 :第4パス
P5 :第5パス
RC :冷媒回路
SC1 :風上過冷却域(過冷却域)
SC1a :上側風上過冷却域
SC1b :下側風上過冷却域
SC2 :風下過冷却域(過冷却域)
SH1 :第1過熱域
SH1a :上側第1過熱域
SH1b :下側第1過熱域
SH2 :第2過熱域
SH3 :風上過熱域
SH3a :上側風上過熱域
SH3b :下側風上過熱域
SH4 :風下過熱域
dr1 :伝熱管延伸方向
dr2 :伝熱管積層方向
dr3 :空気流れ方向
Claims (9)
- 冷媒と空気流(AF)とを熱交換させる熱交換器(25)であって、
第1熱交換部(50、50a、50b)と、
設置状態において前記第1熱交換部の風下側で前記第1熱交換部と並んで配置される第2熱交換部(60)と、
を備え、
前記第1熱交換部及び前記第2熱交換部は、
ガス冷媒出入口(GH)及び液冷媒出入口(LH)を形成された第1ヘッダ(56、56a、66)と、
冷媒を折り返す折返し部(58、68)を含む第2ヘッダ(57、57´、57a、67)と、
一端が前記第1ヘッダに接続されるとともに他端が前記第2ヘッダに接続され前記第1ヘッダ及び前記第2ヘッダの長手方向に並ぶ複数の扁平管(45)と、
を含み、
前記第1熱交換部及び前記第2熱交換部においては、前記ガス冷媒出入口から流入した冷媒が前記空気流と熱交換して過冷却状態の液冷媒として前記液冷媒出入口から流出することで過冷却状態の液冷媒が流れる領域である過冷却域(SC1、SC2)が形成され、
設置状態において、前記第2熱交換部の前記過冷却域(SC2)における最上の前記扁平管(45d)の高さ位置は、前記第1熱交換部の前記過冷却域(SC1)における最上の前記扁平管(45b)の高さ位置以下であり、
前記扁平管は、
前記折返し部よりも冷媒流れの上流側に位置する上流側配管(45a、45c)と、前記折返し部よりも冷媒流れの下流側に位置する下流側配管(45b、45d)と、に分かれ、
前記過冷却域は、
前記下流側配管によって形成され、
設置状態において、前記第2熱交換部における前記下流側配管(45d)の積層高さは、
前記第1熱交換部における前記下流側配管(45b)の積層高さ以下であり、
前記第2熱交換部における、前記上流側配管及び前記下流側配管が前記折返し部を介して連通することで形成される冷媒のパスの数は、
前記第1熱交換部における前記冷媒のパスの数よりも少ない、
熱交換器(25)。 - 前記第2熱交換部の前記過冷却域(SC2)は、前記第1熱交換部の前記過冷却域(SC1)よりも、空気の流れ方向(dr3)から見た面積が小さい、
請求項1に記載の熱交換器(25)。 - 前記第2熱交換部の前記過冷却域(SC2)に含まれる前記扁平管(45d)の数は、前記第1熱交換部の前記過冷却域(SC1)に含まれる前記扁平管(45b)の数以下である、
請求項1又は2に記載の熱交換器(25)。 - 前記第2熱交換部の前記下流側配管(45d)の数は、前記第1熱交換部の前記下流側配管(45b)の数以下である、
請求項1に記載の熱交換器(25)。 - 前記第2熱交換部の前記ガス冷媒出入口(GH2)から前記液冷媒出入口(LH2)に向かって流れる冷媒の流れ方向は、前記第1熱交換部の前記ガス冷媒出入口(GH1)から前記液冷媒出入口(LH1)に向かって流れる冷媒の流れ方向に対向する、
請求項1から4のいずれか1項に記載の熱交換器(25)。 - 設置状態において、
前記扁平管は、長手方向が水平方向であり、
前記第1ヘッダ及び前記第2ヘッダは、長手方向が鉛直方向であり、
前記ガス冷媒出入口は、前記液冷媒出入口よりも上方に位置する、
請求項1から5のいずれか1項に記載の熱交換器(25)。 - 設置状態において、
前記第1熱交換部及び前記第2熱交換部は、前記扁平管が第1方向に向かって延びる第1部(51、64)と、前記扁平管が前記第1方向に交差する第2方向に向かって延びる第2部(52、63)と、を有し、
前記第2熱交換部の前記第1部(64)は、前記第1熱交換部の前記第1部(51)の風下側に並んで配置され、
前記第2熱交換部の前記第2部(63)は、前記第1熱交換部の前記第2部(52)の風下側に並んで配置される、
請求項1から6のいずれか1項に記載の熱交換器(25)。 - 前記第1ヘッダ及び前記第2ヘッダが延びる方向から見て、
前記第1熱交換部及び前記第2熱交換部は、3箇所以上で屈曲若しくは湾曲し、略四角形状に構成され、
前記第1ヘッダは、前記第1熱交換部及び前記第2熱交換部の一方の端部にそれぞれ配置され、
前記第2ヘッダは、前記第1熱交換部及び前記第2熱交換部の他方の端部にそれぞれ配置される、
請求項1から7のいずれか1項に記載の熱交換器(25)。 - 前記請求項1から8のいずれか1項に記載の熱交換器(25)と、
前記熱交換器を収容するケーシング(30)と、
を備え、
前記ケーシングには、冷媒連絡配管(LP、GP)を挿入するための連絡配管挿入口(30a)が形成され、
前記熱交換器において、
前記第1熱交換部は、
前記扁平管が第1方向に向かって延びる第1部(51)と、前記扁平管が前記第1方向とは異なる第3方向に向かって延びる第3部(54)とを有し、
前記第2熱交換部は、
前記扁平管が第1方向に向かって延びる第1部(64)と、前記扁平管が前記第3方向に向かって延びる第3部(61)とを有し、
前記第1熱交換部において、前記第1ヘッダ及び前記第2ヘッダのうち、一方は前記第3部の末端に位置し、他方は前記第3部の末端と離間する前記第1部の先端に位置し、
前記第2熱交換部において、前記第1ヘッダ及び前記第2ヘッダのうち、一方は前記第3部の末端に位置し、他方は前記第3部の末端と離間する前記第1部の先端に位置し、
前記第1熱交換部及び前記第2熱交換部において、前記第3部の末端は前記第3部の先端よりも前記連絡配管挿入口の近傍に配置され、前記第1部の先端は前記第1部の末端よりも前記連絡配管挿入口の近傍に配置される、
冷凍装置(100)。
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