JPWO2018138770A1 - Heat source side unit and refrigeration cycle apparatus - Google Patents
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Abstract
本発明に係る熱源側ユニットは、温度センサが、列間接続部材のうち熱交換器の上下方向の中間位置よりも上方に位置している列間接続部材に設置されている。In the heat source side unit according to the present invention, the temperature sensor is installed in the inter-row connecting member that is located above the intermediate position in the vertical direction of the heat exchanger among the inter-row connecting members.
Description
本発明は、ヘッダを備えた熱交換器が搭載された熱源側ユニット、及び、この熱源側ユニットを備えた冷凍サイクル装置に関するものである。 The present invention relates to a heat source side unit on which a heat exchanger including a header is mounted, and a refrigeration cycle apparatus including the heat source side unit.
空気調和装置又は給湯器などの冷凍サイクル装置が備える熱源側ユニットには熱交換器が搭載されている。一般的に、熱交換器は、伝熱管内を流れる冷媒の圧力損失を軽減するため、伝熱管を並列に複数本配置した流路(パス)を有している。各伝熱管の冷媒入口部及び冷媒出口部には、パス数に対応したヘッダが設けられている。そして、ヘッダに、伝熱管を流れる冷媒の温度を測定する温度センサを設けるようにしたものもある。 A heat exchanger is mounted on a heat source side unit provided in a refrigeration cycle apparatus such as an air conditioner or a water heater. Generally, a heat exchanger has a flow path (path) in which a plurality of heat transfer tubes are arranged in parallel in order to reduce the pressure loss of refrigerant flowing in the heat transfer tubes. Headers corresponding to the number of passes are provided at the refrigerant inlet and the refrigerant outlet of each heat transfer tube. Some headers are provided with a temperature sensor for measuring the temperature of the refrigerant flowing through the heat transfer tubes.
このような熱交換器としては、例えば、「立設された2つのヘッダ集合管(51,52)と、該2つのヘッダ集合管(51,52)の間に上下方向に配列され、一端が一方のヘッダ集合管(51,52)へ差し込まれ、他端が他方のヘッダ集合管(51,52)へ差し込まれた複数の扁平管(53)と、該扁平管(53)に接合された複数のフィン(55)とを備えた熱交換器であって、上記ヘッダ集合管(51,52)内の冷媒の温度を測定する温度センサ(100)と、上記ヘッダ集合管(51,52)の外周面に固定され、上記温度センサ(100)を上記ヘッダ集合管(51,52)に取り付ける取付部材(110)と、上記ヘッダ集合管(51,52)の外周面に固定され、上記温度センサ(100)の取付位置を決めるための位置決め部材(120)とを備えている」ものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 As such a heat exchanger, for example, “an arrangement between two standing header collecting pipes (51, 52) and the two header collecting pipes (51, 52) in the vertical direction, one end of which is A plurality of flat tubes (53) inserted into one header collecting pipe (51, 52) and the other end inserted into the other header collecting pipe (51, 52), and joined to the flat tube (53) A heat exchanger comprising a plurality of fins (55), a temperature sensor (100) for measuring the temperature of the refrigerant in the header collecting pipe (51, 52), and the header collecting pipe (51, 52) The fixing member (110) for fixing the temperature sensor (100) to the header collecting pipe (51, 52) and the outer peripheral face of the header collecting pipe (51, 52) Position for determining the mounting position of the sensor (100) Decided and a member (120) "have been proposed (e.g., see Patent Document 1).
特許文献1に記載されている熱交換器によれば、温度センサの取付位置に位置決め部材を取り付けることによって、ヘッダ集合管における温度センサを位置決めするようにしている。これにより、ヘッダ集合管と扁平管とをロウ付けした後に温度センサの位置決めを行っていたものに比較して、ロウ付け前に温度センサの位置決めを行うことができ、位置決めの作業性を向上できることになる。
According to the heat exchanger described in
しかしながら、特許文献1においては、ヘッダ集合管の外周面における温度センサの固定位置を、位置決め部材により位置決めするものであり、ヘッダ集合管を流れる冷媒の状態については何ら考慮されていない。そのため、伝熱管の本数が少なく、サブクールラインの入口に温度センサが設けられた場合、二相冷媒の温度を測定できない。
However, in
本発明は、上記のような課題を背景としてなされたものであり、気液二相冷媒の温度測定の確実性を向上させるようにした熱源側ユニット、及び、この熱源側ユニットを備えた冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made against the background of the above problems, and a heat source side unit that improves the reliability of temperature measurement of a gas-liquid two-phase refrigerant, and a refrigeration cycle including the heat source side unit An object is to provide an apparatus.
本発明に係る熱源側ユニットは、複数の熱交換部を備えた熱交換器及び前記熱交換器を流れる冷媒の温度を測定する温度センサが搭載された熱源側ユニットであって、前記熱交換器は、前記複数の熱交換部のうちの少なくとも1つである第1熱交換部に接続され、上下方向に並べられた複数の分岐部を有する第1ヘッダと、前記複数の熱交換部のうちの少なくとも残りの1つである第2熱交換部に接続されている第2ヘッダと、前記第1熱交換部を構成する伝熱管の一部と前記第2熱交換部を構成する伝熱管の一部とを接続する列間接続部材と、を有しており、前記温度センサは、前記列間接続部材のうち前記熱交換器の上下方向の中間位置よりも上方に位置している列間接続部材に設置されているものである。 A heat source side unit according to the present invention is a heat source side unit equipped with a heat exchanger having a plurality of heat exchange units and a temperature sensor for measuring the temperature of a refrigerant flowing through the heat exchanger, wherein the heat exchanger Is connected to a first heat exchange part that is at least one of the plurality of heat exchange parts, and includes a first header having a plurality of branch parts arranged in the vertical direction, and among the plurality of heat exchange parts Of the second header connected to the second heat exchange part which is at least the remaining one of the above, a part of the heat transfer pipe constituting the first heat exchange part, and the heat transfer pipe constituting the second heat exchange part Between the rows, the temperature sensor is located above a middle position in the vertical direction of the heat exchanger among the row connection members. It is installed on the connecting member.
本発明に係る冷凍サイクル装置は、上記の熱源側ユニットを備えたものである。 The refrigeration cycle apparatus according to the present invention includes the heat source side unit.
本発明に係る熱源側ユニットは、列間接続部材のうち熱交換器の上下方向の中間位置よりも上方に位置している列間接続部材に温度センサを設置したので、気液二相冷媒の温度測定の確実性が向上する。
本発明に係る冷凍サイクル装置は、上記の熱源側ユニットを備えているので、各アクチュエータの制御を最適化ができ、効率的なシステム保護が実現可能になる。In the heat source side unit according to the present invention, the temperature sensor is installed in the inter-row connecting member located above the intermediate position in the vertical direction of the heat exchanger among the inter-row connecting members. The certainty of temperature measurement is improved.
Since the refrigeration cycle apparatus according to the present invention includes the above-described heat source unit, the control of each actuator can be optimized, and efficient system protection can be realized.
以下、本発明に係る熱源側ユニット、及び、冷凍サイクル装置について、図面を用いて説明する。
なお、以下で説明する構成、動作等は、一例にすぎず、本発明に係る熱源側ユニット、及び、冷凍サイクル装置は、そのような構成、動作等である場合に限定されない。また、各図において、同一又は類似するものには、同一の符号を付すか、又は、符号を付すことを省略している。また、細かい構造については、適宜図示を簡略化又は省略している。また、重複又は類似する説明については、適宜簡略化又は省略している。Hereinafter, a heat source unit and a refrigeration cycle apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
In addition, the structure, operation | movement, etc. which are demonstrated below are only examples, and the heat source side unit and refrigeration cycle apparatus which concern on this invention are not limited to such a structure, operation | movement, etc. Moreover, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the same or similar thing, or attaching | subjecting code | symbol is abbreviate | omitted. Further, the illustration of the fine structure is simplified or omitted as appropriate. In addition, overlapping or similar descriptions are appropriately simplified or omitted.
また、以下では、本発明に係る熱源側ユニットが、冷凍サイクル装置の一例である空気調和装置に適用される場合を説明しているが、そのような場合に限定されず、例えば、冷媒循環回路を有する他の冷凍サイクル装置(例えば給湯器等)に適用されてもよい。また、冷凍サイクル装置が、加温運転と冷却運転とを切り替え可能なものである場合を説明しているが、そのような場合に限定されず、加温運転又は冷却運転のみを行うものであってもよい。 In the following, the case where the heat source side unit according to the present invention is applied to an air conditioner that is an example of a refrigeration cycle apparatus is described. However, the present invention is not limited to such a case. The present invention may be applied to other refrigeration cycle apparatuses (for example, a water heater). Further, although the case where the refrigeration cycle apparatus can switch between the heating operation and the cooling operation is described, the invention is not limited to such a case, and only the heating operation or the cooling operation is performed. May be.
図1及び図2は、本発明の実施の形態に係る冷凍サイクル装置(以下、冷凍サイクル装置100と称する)の冷媒回路構成の一例を概略的に示す回路構成図である。図1に基づいて、冷凍サイクル装置100について説明する。なお、図1では、冷凍サイクル装置100の一例として空気調和装置を例に説明するものとする。そのため、加温運転が暖房運転に該当し、冷却運転が冷房運転に該当する。また、図1では、暖房運転時の冷媒の流れを示し、図2では、冷房運転時の冷媒の流れを示している。
1 and 2 are circuit configuration diagrams schematically showing an example of a refrigerant circuit configuration of a refrigeration cycle apparatus (hereinafter referred to as refrigeration cycle apparatus 100) according to an embodiment of the present invention. The
<冷凍サイクル装置100の構成>
冷凍サイクル装置100は、冷媒を循環させる冷媒回路を有しており、冷媒回路に冷媒を循環させることで冷房運転又は暖房運転を行うものである。
図1に示すように、冷凍サイクル装置100は、熱源側ユニット100Aと、負荷側ユニット100Bと、を備えている。
熱源側ユニット100Aと負荷側ユニット100Bとは、それらに搭載されている各要素が冷媒配管15で接続された冷媒回路を介して互いに接続されている。
各要素には、圧縮機10、流路切替装置11、熱交換器50、絞り装置12、及び、負荷側熱交換器13が含まれる。<Configuration of
The
As shown in FIG. 1, the
The heat
Each element includes the
[熱源側ユニット100A]
熱源側ユニット100Aは、空調対象空間とは別空間(例えば屋外、屋根裏、又は、地下室等の室外空間)に設置され、負荷側ユニット100Bに冷熱又は温熱を供給する機能を有する。
熱源側ユニット100Aには、圧縮機10と、流路切替装置11と、熱交換器(熱源側熱交換器)50と、絞り装置12と、熱源側送風機50Aと、制御装置40と、温度センサ80と、が搭載されている。[Heat
The heat
The heat
圧縮機10は、冷媒回路を循環する冷媒を圧縮して吐出するものである。圧縮機10で圧縮された冷媒は、吐出されて熱交換器50又は負荷側熱交換器13へ送られる。圧縮機10は、例えば、ロータリ圧縮機、スクロール圧縮機、スクリュー圧縮機、往復圧縮機等で構成することができる。
The
流路切替装置11は、圧縮機10の吐出側に設けられ、暖房運転と冷房運転とにおいて冷媒の流れを切り替えるものである。つまり、流路切替装置11は、冷房運転時には圧縮機10と熱交換器50とを接続するように切り替えられ、暖房運転時には圧縮機10と負荷側熱交換器13とを接続するように切り替えられる。なお、流路切替装置11は、たとえば四方弁で構成するとよい。ただし、二方弁又は三方弁の組み合わせを流路切替装置11として採用してもよい。
The flow
熱交換器50は、暖房運転時には蒸発器として機能し、冷房運転時には凝縮器として機能するものである。熱交換器50が蒸発器として機能する場合、熱交換器50では絞り装置12から流出された低温低圧の冷媒と熱源側送風機50Aにより供給される空気とが熱交換し、低温低圧の液冷媒または二相冷媒が蒸発する。一方、熱交換器50が凝縮器として機能する場合、熱交換器50では圧縮機10から吐出された高温高圧の冷媒と熱源側送風機50Aにより供給される空気とが熱交換し、高温高圧のガス冷媒が凝縮する。
なお、熱交換器50については後段で詳細に説明するものとする。The
The
絞り装置12は、熱交換器50又は負荷側熱交換器13から流出した冷媒を膨張させて減圧するものである。絞り装置12は、例えば冷媒の流量を調整可能な電動膨張弁等で構成するとよい。なお、絞り装置12としては、電動膨張弁だけでなく、受圧部にダイアフラムを採用した機械式膨張弁、または、キャピラリーチューブ等を適用することも可能である。
The
熱源側送風機50Aは、熱交換器50に付設され、回転することで熱交換器50に空気を供給する。熱源側送風機50Aは、例えば、プロペラファン及びターボファン等、種々の種類のファンのいずれかを用いることができる。なお、熱源側送風機50Aの回転数によって熱交換器50の凝縮能力又は蒸発能力が調整される。
The heat source side blower 50A is attached to the
制御装置40は、必要とする冷房能力又は暖房能力に応じて圧縮機10の駆動周波数を制御する。また、制御装置40は、必要とする冷房能力又は暖房能力に応じて絞り装置12の開度を制御する。また、制御装置40は、熱源側送風機50A及び負荷側送風機13Aの回転数を制御する。さらに、制御装置40は、運転モードに応じて流路切替装置11の切替を制御する。
The control device 40 controls the drive frequency of the
つまり、制御装置40は、ユーザからの運転指示に基づいて、後段で説明する温度センサ80、それ以外の図示省略の各温度センサ、及び、図示省略の各圧力センサから送られる情報を利用し、各アクチュエータ(圧縮機10、流路切替装置11、絞り装置12、熱源側送風機50A、及び、負荷側送風機13A)を制御する。なお、ここでは、制御装置40が、熱源側ユニット100A内に備えられている場合を例に図示しているが、これに限定するものではない。たとえば、制御装置40を負荷側ユニット100B内に備えてもよく、熱源側ユニット100A及び負荷側ユニット100Bの外部に備えてもよい。
That is, the control device 40 uses information sent from a
なお、制御装置40は、その機能を実現する回路デバイスのようなハードウェアで構成することもできるし、マイコンまたはCPUのような演算装置と、その上で実行されるソフトウェアとにより構成することもできる。 The control device 40 can be configured by hardware such as a circuit device that realizes the function, or can be configured by an arithmetic device such as a microcomputer or a CPU, and software executed thereon. it can.
[負荷側ユニット100B]
負荷側ユニット100Bは、空調対象空間に冷熱又は温熱を供給する空間(例えば室内空間等の空調対象空間、又は、ダクトを介して空調対象空間と連通している空間)に設置され、熱源側ユニット100Aから供給される冷熱又は温熱により空調対象空間を冷房又は暖房する機能を有する。
負荷側ユニット100Bには、負荷側熱交換器13と、負荷側送風機13Aと、が搭載されている。[
The load-
A load
負荷側熱交換器13は、暖房運転時には凝縮器として機能し、冷房運転時には蒸発器として機能するものである。負荷側熱交換器13が凝縮器として機能する場合、負荷側熱交換器13では圧縮機10から吐出された高温高圧の冷媒と負荷側送風機13Aにより供給される空気とが熱交換し、高温高圧のガス冷媒が凝縮する。一方、負荷側熱交換器13が蒸発器として機能する場合、負荷側熱交換器13では絞り装置12から流出された低温低圧の冷媒と負荷側送風機13Aにより供給される空気とが熱交換し、低温低圧の液冷媒または二相冷媒が蒸発する。
The load
負荷側熱交換器13は、例えばフィン・アンド・チューブ型熱交換器、マイクロチャネル熱交換器、シェルアンドチューブ式熱交換器、ヒートパイプ式熱交換器、二重管式熱交換器、プレート熱交換器等で構成することができる。ここでは、負荷側熱交換器13は、空気と冷媒とで熱交換を行う熱交換器である場合を例に示している。なお、負荷側送風機13Aの回転数によって負荷側熱交換器13の凝縮能力又は蒸発能力が調整される。
The load-
負荷側送風機13Aは、負荷側熱交換器13に付設され、回転することで負荷側熱交換器13に空気を供給する。負荷側送風機13Aは、例えば、プロペラファン、クロスフローファン、シロッコファン及びターボファン等、種々の種類のファンのいずれかを用いることができる。
The load-
なお、図1では、1台の負荷側ユニット100Bが、1台の熱源側ユニット100Aに接続されている場合を例に示しているが、熱源側ユニット100A及び負荷側ユニット100Bの台数を特に限定するものではない。それぞれのユニットを複数台設けて、それぞれのユニットを並列又は直列に接続して冷凍サイクル装置100を構成してもよい。
また、絞り装置12を負荷側ユニット100Bに搭載してもよい。FIG. 1 shows an example in which one
Further, the
[冷凍サイクル装置100に使用可能な冷媒]
冷凍サイクル装置100に用いられる冷媒としては、非共沸混合冷媒、擬似共沸混合冷媒、又は、単一冷媒等がある。[Refrigerant usable in refrigeration cycle apparatus 100]
Examples of the refrigerant used in the
非共沸混合冷媒には、HFC(ハイドロフルオロカーボン)冷媒であるR407C(R32/R125/R134a)等がある。この非共沸混合冷媒は、沸点が異なる冷媒の混合物であるので、液相冷媒と気相冷媒との組成比率が異なるという特性を有している。
擬似共沸混合冷媒には、HFC冷媒であるR410A(R32/R125)、又は、R404A(R125/R143a/R134a)等がある。この擬似共沸混合冷媒は、非共沸混合冷媒と同様の特性の他、R22の約1.6倍の動作圧力という特性を有している。Non-azeotropic refrigerant mixture includes R407C (R32 / R125 / R134a) which is an HFC (hydrofluorocarbon) refrigerant. Since this non-azeotropic refrigerant mixture is a mixture of refrigerants having different boiling points, it has a characteristic that the composition ratio of the liquid-phase refrigerant and the gas-phase refrigerant is different.
Examples of the pseudoazeotropic refrigerant mixture include R410A (R32 / R125) or R404A (R125 / R143a / R134a) which are HFC refrigerants. This pseudo azeotrope refrigerant has the same characteristic as that of the non-azeotrope refrigerant and has an operating pressure of about 1.6 times that of R22.
単一冷媒には、HCFC(ハイドロクロロフルオロカーボン)冷媒であるR22、又は、HFC冷媒であるR134a等がある。この単一冷媒は、混合物ではないので、取扱いが容易であるという特性を有している。特に、従来の冷凍サイクル装置で用いられてきたR22等のHCFC冷媒は、HFC冷媒と比較してオゾン破壊係数が高く環境面での悪影響が大きいことが指摘されている。このような背景から、近年では、オゾン破壊係数の小さい冷媒への移行が進んでいる。 Examples of the single refrigerant include R22, which is an HCFC (hydrochlorofluorocarbon) refrigerant, and R134a, which is an HFC refrigerant. Since this single refrigerant is not a mixture, it has the property of being easy to handle. In particular, it has been pointed out that HCFC refrigerants such as R22, which have been used in conventional refrigeration cycle apparatuses, have a higher ozone depletion coefficient than the HFC refrigerant and have a large adverse environmental impact. From such a background, in recent years, the transition to a refrigerant having a small ozone depletion coefficient is progressing.
<冷凍サイクル装置100が実行する運転>
次に、冷凍サイクル装置100が実行する運転について、冷媒の流れとともに説明する。
冷凍サイクル装置100は、負荷側ユニット100Bからの指示に基づいて、負荷側ユニット100Bで冷房運転あるいは暖房運転が可能になっている。
なお、各アクチュエータの動作は、各種センサ(温度センサ80を含めた温度センサ、圧力センサ)、及び、リモコンから送られる情報が入力された制御装置40により制御される。<Operation performed by
Next, the operation performed by the
The
The operation of each actuator is controlled by various sensors (a temperature sensor including the
[暖房運転]
まず、冷凍サイクル装置100が実行する暖房運転について説明する。冷凍サイクル装置100が実行する暖房運転時の冷媒の流れについては図1に示している。[Heating operation]
First, the heating operation performed by the
冷凍サイクル装置100が暖房運転を実行する場合、熱源側ユニット100Aでは、圧縮機10から吐出された冷媒を、負荷側熱交換器13を経由し、熱交換器50へ流入させるように、流路切替装置11を切り替える。具体的には、暖房運転モードでは、圧縮機10、流路切替装置11、負荷側熱交換器13、絞り装置12、熱交換器50の順に冷媒が流れるようになっている。
When the
低温低圧の冷媒が圧縮機10によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって圧縮機10から吐出される。圧縮機10から吐出された高温高圧のガス冷媒は、流路切替装置11を経由して、負荷側熱交換器13に流入する。負荷側熱交換器13に流入した冷媒は、負荷側熱交換器51に付設されている負荷側送風機13Aにより供給される空気と熱交換され(凝縮され)、高温高圧の液冷媒となって負荷側熱交換器13から流出する。負荷側熱交換器13において冷媒から空気に放熱することで空気が加熱され、加熱された空気が空調対象空間に供給されることで空調対象空間が暖房されることになる。
The low-temperature and low-pressure refrigerant is compressed by the
負荷側熱交換器13から流出した高温高圧の液冷媒は、絞り装置12によって低温低圧の液冷媒(又は二相冷媒)となる。この冷媒は、熱交換器50に流入する。熱交換器50に流入した冷媒は、熱交換器50に付設されている熱源側送風機50Aにより供給される空気と熱交換され(蒸発され)、低温低圧のガス冷媒となって熱交換器50から流出する。熱交換器50から流出した冷媒は、流路切替装置11を介して圧縮機10へ再度吸入される。暖房運転の継続中、圧縮機10からの冷媒吐出から圧縮機10への冷媒吸入までのサイクルが繰り返される。
The high-temperature and high-pressure liquid refrigerant that has flowed out of the load-
[冷房運転]
次に、冷凍サイクル装置100が実行する冷房運転について説明する。冷凍サイクル装置100が実行する冷房運転時の冷媒の流れについては図2に示している。[Cooling operation]
Next, the cooling operation performed by the
冷凍サイクル装置100が冷房運転を実行する場合、熱源側ユニット100Aでは、圧縮機10から吐出された冷媒を、熱交換器50を経由し、負荷側熱交換器13へ流入させるように、流路切替装置11を切り替える。具体的には、冷房運転では、圧縮機10、流路切替装置11、熱交換器50、絞り装置12、負荷側熱交換器13の順に冷媒が流れるようになっている。
When the
低温低圧の冷媒が圧縮機10によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって圧縮機10から吐出される。圧縮機10から吐出された高温高圧のガス冷媒は、流路切替装置11を経由して、熱交換器50に流入する。熱交換器50に流入した冷媒は、熱交換器50に付設している熱源側送風機50Aにより供給される空気と熱交換され(凝縮され)、低温高圧の液冷媒となって熱交換器50から流出する。
The low-temperature and low-pressure refrigerant is compressed by the
熱交換器50から流出した低温高圧の液冷媒は、絞り装置12によって低温低圧の液冷媒(又は二相冷媒)となり、負荷側熱交換器13に流入する。負荷側熱交換器13に流入した冷媒は、負荷側熱交換器13に付設されている負荷側送風機13Aにより供給される空気と熱交換され(蒸発され)、低温低圧のガス冷媒となって負荷側熱交換器13から流出する。負荷側熱交換器13において冷媒が空気から吸熱することで空気が冷却され、冷却された空気が空調対象空間に供給されることで空調対象空間が冷房されることになる。負荷側熱交換器13から流出した冷媒は、流路切替装置11を介して圧縮機10へ再度吸入される。冷房運転の継続中、圧縮機10からの冷媒吐出から圧縮機10への冷媒吸入までのサイクルが繰り返される。
The low-temperature and high-pressure liquid refrigerant that has flowed out of the
<熱源側ユニット100Aの詳細>
次に、本発明の実施の形態に係る熱源側ユニット100Aの詳細について説明する。
図3は、熱源側ユニット100Aに搭載される熱交換器50の一例を概略的に示す斜視図である。図4は、熱源側ユニット100Aに搭載される熱交換器50の他の一例を概略的に示す斜視図である。図1及び図2に加え、図3及び図4を参照して、熱源側ユニット100Aについて詳細に説明する。<Details of heat
Next, details of the heat
FIG. 3 is a perspective view schematically showing an example of the
上述したように、熱源側ユニット100Aには、熱源側熱交換器として機能する熱交換器50が搭載されている。
また、熱源側ユニット100Aには、熱交換器50を流れる冷媒の温度を測定する温度センサ80が搭載されている。温度センサ80での測定された温度情報は、制御装置40に送られて、各アクチュエータの制御に利用される。As described above, the
Further, a
熱交換器50は、通過する空気の通過方向(図中白抜き矢印)の風上側に配設された第1熱交換部51Aと、風下側に配設された第2熱交換部51Bと、第1熱交換部51Aに接続された第1ヘッダ60と、第2熱交換部51Bに接続された第2ヘッダ70と、を有する。
なお、以下の説明において、第1熱交換部51A及び第2熱交換部51Bをまとめて熱交換部と称する場合がある。また、第1ヘッダ60及び第2ヘッダ70をまとめてヘッダ部と称する場合がある。The
In the following description, the first
第1熱交換部51A及び第2熱交換部51Bは、熱交換器50を通過する空気の通過方向(図中白抜き矢印)に沿うように、並設される。
第1ヘッダ60及び第2ヘッダ70は、第1熱交換部51A及び第2熱交換部51Bと同様に、熱交換器50を通過する空気の通過方向(図中白抜き矢印)に沿うように、並設される。51 A of 1st heat exchange parts and the 2nd
The
なお、本実施の形態では、熱交換器50が、第1熱交換部51A及び第2熱交換部51Bの2列で構成された例を示したが、3列以上で構成されてもよい。この場合、第1熱交換部51A又は第2熱交換部51Bのいずれかと同等の構成を備えた熱交換部を追加すればよい。
In addition, in this Embodiment, although the
[第1熱交換部51A]
第1熱交換部51Aは、複数の伝熱管52Aと、その複数の伝熱管52Aに、例えば、ロウ付け等で接合される複数のフィン53Aと、を有する。
伝熱管52Aは、例えば扁平管であり、内側に複数の流路が形成されている。
伝熱管52Aは、通過する空気の通過方向(図中白抜き矢印)と交差する方向に、複数段配設される。複数の伝熱管52Aのそれぞれの一方の端部と他方の端部とは、第1ヘッダ60と対向するように第1ヘッダ60側に並設される。
また、複数の伝熱管52Aのそれぞれは、一方の端部と他方の端部との間がヘアピン状に折り曲げられたヘアピン部54Aで接続される。[First
The first
The
The
In addition, each of the plurality of
[第2熱交換部51B]
第2熱交換部51Bは、複数の伝熱管52Bと、その複数の伝熱管52Bに、例えば、ロウ付け等で接合される複数のフィン53Bと、を有する。
伝熱管52Bは、例えば扁平管であり、内側に複数の流路が形成されている。
伝熱管52Bは、通過する空気の通過方向(図中白抜き矢印)と交差する方向に、複数段配設される。複数の伝熱管52Bのそれぞれの一方の端部と他方の端部とは、第2ヘッダ70と対向するように第2ヘッダ70側に並設される。
また、複数の伝熱管52Bのそれぞれは、一方の端部と他方の端部との間がヘアピン状に折り曲げられたヘアピン部54Bで接続される。[Second
The second
The
The
In addition, each of the plurality of
なお、伝熱管52A及び伝熱管52Bは、扁平管に限定されず、円管であってもよい。また、伝熱管52A及び伝熱管52Bが、U字形状に折り曲げられたヘアピン部54A、ヘアピン部54Bを有している例を示したが、ヘアピン部54A、ヘアピン部54Bを伝熱管52A、伝熱管52Bとは別部材として内部に流路が形成されたU字管等を用いて、流路を折り返してもよい。
The
[第1ヘッダ60]
第1ヘッダ60は、液ヘッダとして機能するものであり、縦方向に並べられた2つ以上の分岐部で構成されている。図3では、2つ以上の分岐部のうち縦方向上段に配置されている分岐部を上段分岐部60aとして図示し、2つ以上の分岐部のうち縦方向下段に配置されている分岐部を下段分岐部60bとして図示している。上段分岐部60a及び下段分岐部60bのそれぞれは、分配数に応じた本数の伝熱管52Aと接続される。
なお、縦方向とは、熱交換器50が熱源側ユニット100Aに搭載された状態において、上下方向のことを意味している。[First header 60]
The
Note that the vertical direction means the vertical direction in a state where the
第1ヘッダ60を複数の分岐部で構成することで、伝熱管52Aの圧損によるパス間のヘッド差が緩和され、冷媒流量の差異が小さくなる。理由については後段で詳述する。
By configuring the
図4に示すように、上段分岐部60aには、接続配管61aを介して冷媒配管15aが接続される。
また、下段分岐部60bには、接続配管61bを介して冷媒配管15bが接続される。
そして、冷媒配管15a及び冷媒配管15bは、分配器(デストリビュータ)85を介して冷媒配管15に接続される。
なお、接続配管61a及び接続配管61bは、例えば、円管である。As shown in FIG. 4, the
Moreover, the refrigerant |
The
The
上段分岐部60aの内部には、少なくとも1つの分配合流流路65aが形成される。分配合流流路65aは、熱交換器50が蒸発器として作用する場合に、冷媒配管15aから流入する冷媒を第1熱交換部51Aの複数の伝熱管52Aに分配して流出する分配流路となる。また、分配合流流路65aは、熱交換器50が凝縮器(放熱器)として作用する場合に、第1熱交換部51Aの複数の伝熱管52Aから流入する冷媒を合流して冷媒配管15aに流出する合流流路となる。つまり、分配合流流路65aの一方側には複数の伝熱管52Aが接続され、他方側には冷媒配管15aが接続される。
At least one split-
下段分岐部60bの内部には、少なくとも1つの分配合流流路65bが形成される。分配合流流路65bは、熱交換器50が蒸発器として作用する場合に、冷媒配管15bから流入する冷媒を第1熱交換部51Aの複数の伝熱管52Aに分配して流出する分配流路となる。また、分配合流流路65bは、熱交換器50が凝縮器(放熱器)として作用する場合に、第1熱交換部51Aの複数の伝熱管52Aから流入する冷媒を合流して冷媒配管15bに流出する合流流路となる。つまり、分配合流流路65bの一方側には複数の伝熱管52Aが接続され、他方側には冷媒配管15bが接続される。
At least one
[第2ヘッダ70]
第2ヘッダ70は、ガスヘッダとして機能するものである。図3及び図4では、複数の分岐器で構成された第1ヘッダ60に対して1つの第2ヘッダ70が設けられている熱交換器50を例に示している。なお、第2ヘッダ70も、第1ヘッダ60と同様に、複数の分岐部で構成してもよい。[Second header 70]
The
図4に示すように、第2ヘッダ70には、接続配管71を介して、冷媒配管15が接続される。接続配管71は、例えば、円管である。
As shown in FIG. 4, the
第2ヘッダ70の内部には、分配合流流路75が形成される。分配合流流路75は、熱交換器50が凝縮器(放熱器)として作用する場合に、冷媒配管15から流入する冷媒を第2熱交換部51Bの複数の伝熱管52Bに分配して流出する分配流路となる。また、分配合流流路75は、熱交換器50が蒸発器として作用する場合に、第2熱交換部51Bの複数の伝熱管52Bから流入する冷媒を合流して冷媒配管15に流出する合流流路となる。つまり、分配合流流路75の一方側には複数の伝熱管52Bが接続され、他方側には冷媒配管15が接続される。
In the
以上のように、熱交換器50は、蒸発器として作用する場合において、分配流路(分配合流流路65a、分配合流流路65b)が形成される第1ヘッダ60と、合流流路(分配合流流路75)が形成される第2ヘッダ70と、を別々に有している。
換言すれば、熱交換器50は、凝縮器として作用する場合において、分配流路(分配合流流路75)が形成される第2ヘッダ70と、合流流路(分配合流流路65a、分配合流流路65b)が形成される第1ヘッダ60と、を別々に有していることにもなる。As described above, when the
In other words, when the
なお、伝熱管52A及び伝熱管52Bは、例えばアルミニウム製である。
また、フィン53A及びフィン53Bは、例えばアルミニウム製である。伝熱管4とフィン5とは、例えばロウ付けで接合される。
さらに、伝熱管52A及び伝熱管52Bの本数を図3及び図4で示した本数に限定するものではない。
同様に、フィン53A及びフィン53Bの枚数を図3及び図4で示した枚数に限定するものではない。The
The
Furthermore, the number of the
Similarly, the number of
<熱交換部とヘッダ部の接続>
熱交換器50の熱交換部とヘッダ部との接続について説明する。
図5は、熱源側ユニット100Aに搭載される熱交換器50の一例を概略的に示す上面図である。図6は、図5におけるA−A線での概略断面図である。図5及び図6に基づいて、熱交換部とヘッダ部との接続について説明する。なお、図5では、空気の流れを白抜き矢印で表している。<Connection between heat exchanger and header>
The connection between the heat exchange part and the header part of the
FIG. 5 is a top view schematically showing an example of the
図5及び図6に示すように、伝熱管52Aの第1ヘッダ60側の端部52aには、ジョイント部材56Aが接合される。ジョイント部材56Aの内部には流路が形成されている。この流路は、一方の端部が伝熱管52Aの外周面に沿う形状であり、他方の端部が円形状である。
また、同じく伝熱管52Bの第2ヘッダ70側の端部52bには、ジョイント部材56Bが接合される。ジョイント部材56Bの内部には流路が形成されている。この流路は、一方の端部が伝熱管52Bの外周面に沿う形状であり、他方の端部が円形状である。As shown in FIGS. 5 and 6, a joint member 56 </ b> A is joined to the
Similarly, a
ジョイント部材56Aと、ジョイント部材56Bと、は、列間接続部材57によって接続される。列間接続部材57は、例えば、円弧状に曲げられた円管である。
伝熱管52Aの端部52aに接合されたジョイント部材56Aには、第1ヘッダ60の接続配管62が接続される。図5では、第1ヘッダ60を構成している上段分岐部60aが図示されている。上段分岐部60aに接続されている接続配管62については、接続配管62aとして表記するものとする。
伝熱管52Bの端部52bに接合されたジョイント部材56Bには、第2ヘッダ70の接続配管72が接続される。The joint member 56 </ b> A and the joint member 56 </ b> B are connected by the
A
A
なお、ジョイント部材56Aと接続配管62とが、一体化されていてもよい。また、ジョイント部材56Bと接続配管72とが、一体化されていてもよい。また、ジョイント部材56Aとジョイント部材56Bと列間接続部材57とが、一体化されていてもよい。
さらに、図6において列間接続部材57が傾斜して接続されている状態を例に示しているが、列間接続部材57が水平に接続されていてもよい。The
Furthermore, in FIG. 6, the
<熱交換器50における冷媒の流れ>
図7は、熱源側ユニット100Aに搭載される熱交換器50での冷媒の流れを説明する模式図である。図8は、熱源側ユニット100Aに搭載される熱交換器50での冷媒の状態遷移を概略的に示すグラフである。図7及び図8に基づいて、熱交換器50における冷媒の流れについて説明する。図7では、熱交換器50が凝縮器として作用している場合の冷媒の流れを(1)〜(5)として矢印で図示している。また、図8に示す(1)〜(5)は、図7の(1)〜(5)に対応させたものである。さらに、図8では、熱交換器50における空気温度を破線で示している。<Flow of refrigerant in
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating the flow of refrigerant in the
冷媒配管15を流れる冷媒は、第2ヘッダ70に流入して分配合流流路75で複数に分配され、第2熱交換部51Bの複数の伝熱管52Bのそれぞれの端部52bから流入する(矢印(1))。このときの冷媒は、圧縮機10から吐出された冷媒の状態と同様に、ガス状態である(図8(1))。端部52bから流入した冷媒は、伝熱管52Bのもう一方の端部に向かって流れる。このとき、冷媒は、熱源側送風機50Aによって供給される空気と熱交換する。このときの冷媒は、過熱ガス状態である(図8(2))。
The refrigerant flowing through the
伝熱管52Bのもう一方の端部まで流れた冷媒は、ヘアピン部54Bを介して自身の上に位置する伝熱管52Bにそれぞれ流入する(矢印(2))。もう一方の端部から流入した冷媒は、伝熱管52Bの端部52bに向かって流れる。このときも、冷媒は、熱源側送風機50Aによって供給される空気と熱交換する。
The refrigerant that has flowed to the other end of the
伝熱管52Bの端部52bまで流れた冷媒は、列間接続部材57を介して第1熱交換部51Aに移動する(矢印(3))。このときの冷媒は、気液二相状態である(図8(3))。第1熱交換部51Aに移動した冷媒は、第1熱交換部51Aの複数の伝熱管52Aのそれぞれの端部52aから流入する。端部52aから流入した冷媒は、伝熱管52Aのもう一方の端部に向かって流れる。このとき、冷媒は、熱源側送風機50Aによって供給される空気と熱交換する。
The refrigerant that has flowed to the
伝熱管52Aのもう一方の端部まで流れた冷媒は、ヘアピン部54Aを介して自身の下に位置する伝熱管52Aにそれぞれ流入する(矢印(4))。もう一方の端部から流入した冷媒は、伝熱管52Aの端部52aに向かって流れる。このときも、冷媒は、熱源側送風機50Aによって供給される空気と熱交換する。このときの冷媒は、過冷却液状態である(図8(2))。伝熱管52Aの端部52aまで流れた冷媒は、第1ヘッダ60に流入する(矢印(5))。第1ヘッダ60に流入した冷媒は、第1ヘッダ60で合流して、熱交換器50から流出する。
The refrigerant that has flowed to the other end of the
なお、熱交換器50が蒸発器として作用している場合においては、第1ヘッダ60から第2ヘッダ70に向かって冷媒が流れることになる。
また、温度センサ80の設置位置については下段で説明するが、図7に示す矢印(3)を流れる冷媒の温度を測定できる位置、つまり熱交換器50の高さ方向の中間位置よりも上方の位置に接続されている列間接続部材57に温度センサ80を設置すればよい。好ましくは、図7の上部に示す位置に温度センサ80を設けるとよい。Note that when the
Moreover, although the installation position of the
<温度センサ80の設置位置>
一般的に、冷凍サイクル装置は、冷媒回路を循環する冷媒の温度を測定する温度センサ、及び、冷媒回路を循環する冷媒の圧力を測定する圧力センサが、冷媒回路の所定箇所に設けられ、システムを保護するようになっている。すなわち、各センサで測定された温度情報及び圧力情報に基づいて各アクチュエータを制御するので、冷媒の状態を確実に測定することが、システムを保護する上で重要である。また、圧力センサの代わりに気液二相冷媒が流れる箇所に温度センサを設け、その温度センサにより測定した二相状態の冷媒温度から冷媒圧力に換算するものもある。<Installation position of
Generally, a refrigeration cycle apparatus is provided with a temperature sensor that measures the temperature of a refrigerant circulating in the refrigerant circuit and a pressure sensor that measures the pressure of the refrigerant circulating in the refrigerant circuit at a predetermined location of the refrigerant circuit. Is supposed to protect. That is, since each actuator is controlled based on temperature information and pressure information measured by each sensor, it is important to protect the system that the refrigerant state is reliably measured. In addition, a temperature sensor may be provided at a location where the gas-liquid two-phase refrigerant flows instead of the pressure sensor, and the refrigerant pressure is converted from the refrigerant temperature in the two-phase state measured by the temperature sensor.
凝縮器として作用している熱交換器の場合、熱交換器を流れる冷媒は、過熱ガス状態、二相状態、過冷却液状態として状態遷移する。そのため、二相状態の冷媒温度を確実に測定することが、システムにとって非常に重要である。そこで、温度センサは、二相状態の冷媒を確実に測定できる位置に設置する必要がある。 In the case of a heat exchanger acting as a condenser, the refrigerant flowing through the heat exchanger changes state as a superheated gas state, a two-phase state, and a supercooled liquid state. Therefore, it is very important for the system to reliably measure the refrigerant temperature in the two-phase state. Therefore, it is necessary to install the temperature sensor at a position where the two-phase refrigerant can be reliably measured.
よって、熱源側ユニット100Aでは、過冷却度が付きにくい位置に温度センサ80を設置するようにしている。具体的には、図5に示すように、温度センサ80を最上段に位置する列間接続部材57の上部に設置するようにしている。この位置に温度センサ80を設置すれば、熱交換器50内において二相状態である冷媒の温度測定の確実性が向上することになる。
Therefore, in the heat
なお、熱交換器50において過冷却度が付きにくい位置とは、上段分岐部60aの位置に対応する。上段分岐部60aと下段分岐部60bとの離間位置は、熱交換器50の上下方向の中間位置に相当する。つまり、温度センサ80は、熱交換器50の高さ方向の中間位置よりも上方の位置に接続されている列間接続部材57に設置すればよい。ただし、図5に示すように、最上段に位置する列間接続部材57の上部に温度センサ80を設置することが好ましい。なお、列間接続部材57の上部でなくても、列間接続部材57の下部又は側部に温度センサ80を設置するようにしてもよい。
Note that the position where the degree of supercooling in the
[第1ヘッダ60の詳細]
まず、第1ヘッダ60の具体的な構成例について説明する。図9は、熱源側ユニット100Aに搭載される熱交換器50の第1ヘッダ60を構成する上段分岐部60aの一例を示す縦断面図である。図10は、熱源側ユニット100Aに搭載される熱交換器50の第1ヘッダ60を構成する上段分岐部60aの他の一例を示す斜視図である。なお、図9では、説明の便宜上、板状体の厚さを概略的に均一として図示している。また、図9では、流体の流れ方向に沿って切った断面を示している。さらに、図9では、上段分岐部60aを図示しているが、下段分岐部60bについても同様の構成である。[Details of the first header 60]
First, a specific configuration example of the
図9に示すように、第1ヘッダ60は、板状体90を有する積層型ヘッダとして構成することができる。板状体90は、ベア材となる第1板状部材91a〜第1板状部材91dと、クラッド材となる第2板状部材92a〜第2板状部材92dと、が交互に積層されて形成される。板状体90の積層方向の最も外側には、第1板状部材91a、第1板状部材91eが積層される。
なお、以下では、第1板状部材91a〜第1板状部材91eを総称して、第1板状部材91と称する場合がある。同様に、第2板状部材92a〜第2板状部材92dを総称して、第2板状部材92と記載する場合がある。As shown in FIG. 9, the
Hereinafter, the first plate-
第1板状部材91は、例えば、アルミニウム製である。第1板状部材91には、ロウ材が塗布されない。第1板状部材91のそれぞれには、分配合流流路65となる貫通穴が形成される。貫通穴は、第1板状部材91の表裏を貫通する。第1板状部材91と第2板状部材92とが積層されることで、第1板状部材91に形成された貫通穴が、分配合流流路65の一部として機能する。 The first plate member 91 is made of, for example, aluminum. A brazing material is not applied to the first plate-like member 91. Each of the first plate-like members 91 is formed with a through-hole that becomes the mixed flow channel 65. The through hole penetrates the front and back of the first plate-like member 91. By laminating the first plate-like member 91 and the second plate-like member 92, the through hole formed in the first plate-like member 91 functions as a part of the split flow channel 65.
第2板状部材92は、例えば、アルミニウム製であり、第1板状部材91と比較して薄く形成されている。第2板状部材92の少なくとも表裏面には、ロウ材が塗布される。第2板状部材92のそれぞれには、分配合流流路65となる貫通穴が形成される。貫通穴は、第2板状部材92の表裏を貫通する。第1板状部材91と第2板状部材92とが積層されることで、第2板状部材92に形成された貫通穴が、分配合流流路65の一部として機能する。 The second plate-shaped member 92 is made of, for example, aluminum and is formed thinner than the first plate-shaped member 91. A brazing material is applied to at least the front and back surfaces of the second plate-shaped member 92. Each of the second plate-like members 92 is formed with a through-hole that becomes the mixed flow channel 65. The through hole penetrates the front and back of the second plate-like member 92. By laminating the first plate-like member 91 and the second plate-like member 92, the through hole formed in the second plate-like member 92 functions as a part of the split flow channel 65.
第1板状部材91aに形成される貫通穴には、接続配管61aが接続される。例えば、第1板状部材91aの冷媒の流入側の面に口金等が設けられ、その口金等を介して接続配管61aが接続されてもよく、また、第1板状部材91aに形成される貫通穴の内周面が、接続配管61aの外周面と嵌合する形状であり、口金等を用いずに、接続配管61aが直接接続されてもよい。
A
第1板状部材91eに形成される貫通穴には、接続配管62aが接続される。例えば、第1板状部材91eの冷媒の流入側の面に口金等が設けられ、その口金等を介して接続配管62aが接続されてもよく、また、第1板状部材91eに形成される貫通穴の内周面が、接続配管62aの外周面と嵌合する形状であり、口金等を用いずに、接続配管62aが直接接続されてもよい。なお、接続配管62aを第1板状部材91dの貫通穴にまで到達するように挿入して、接続配管62aを接続してもよい。
A
第1板状部材91a及び第1板状部材91cに形成される貫通穴は、例えば、流路断面Z字状に貫通形成される。
なお、流路断面とは、流路を流体の流れと直交する方向で切った断面である。The through holes formed in the first plate-
The channel cross section is a cross section obtained by cutting the channel in a direction orthogonal to the fluid flow.
第1板状部材91と第2板状部材92とが積層されると、第1板状部材91に形成されている貫通穴と、第2板状部材92に形成されている貫通穴と、が連通して分配合流流路65が形成される。つまり、第1板状部材91と第2板状部材92とが積層されると、隣接する貫通穴同士が連通するとともに、連通する貫通穴以外の部分が隣接する第1板状部材91又は第2板状部材92に閉塞され、分配合流流路65が形成されることになる。
なお、図9では、分配合流流路65が、1つの流体入口部に対して4つの流体出口部を有している場合を例に図示しているが、分岐数を4分岐に限定するものではない。When the first plate-like member 91 and the second plate-like member 92 are laminated, the through-hole formed in the first plate-like member 91, the through-hole formed in the second plate-like member 92, Communicate with each other to form a diverging flow channel 65. That is, when the first plate-shaped member 91 and the second plate-shaped member 92 are laminated, the adjacent through holes communicate with each other, and the portions other than the communicating through holes are adjacent to each other. The two-plate-shaped member 92 is closed, and the split flow channel 65 is formed.
In addition, in FIG. 9, although the case where the distribution flow path 65 has four fluid outlet parts with respect to one fluid inlet part is illustrated as an example, the number of branches is limited to four branches is not.
接続配管61aから冷媒が流入する場合の上段分岐部60aにおける冷媒の流れについて説明する。
図9に示すように、接続配管61aを流れてきた冷媒は、第1板状部材91aの貫通穴を流体入口部として、上段分岐部60aの内部に流入する。この冷媒は、第2板状部材92aの貫通穴に流入する。The flow of the refrigerant in the
As shown in FIG. 9, the refrigerant that has flowed through the
第2板状部材92aの貫通穴に流入した冷媒は、第1板状部材91bの貫通穴の中心に流入する。第1板状部材91bの貫通穴の中心に流入した冷媒は、隣接して積層される第2板状部材92dの表面に当たって分岐し、第1板状部材91bの貫通穴の端部に流れる。第1板状部材91bの貫通穴の端部に至った冷媒は、第2板状部材92bの貫通穴を通過して、第1板状部材91cの貫通穴の中心に流入する。
The refrigerant flowing into the through hole of the
第1板状部材91cの貫通穴の中心に流入した冷媒は、隣接して積層される第2板状部材92cの表面に当たって分岐し、第1板状部材91cの貫通穴の端部に流れる。第1板状部材91cの貫通穴の端部に至った冷媒は、第2板状部材92cの貫通穴を通過して、第1板状部材91dの貫通穴に流入する。第1板状部材91dの貫通穴に流入した冷媒は、第2板状部材92dの貫通穴を通過し、第1板状部材91eの貫通穴内に位置する接続配管62aを介して伝熱管52Aに流入する。
The refrigerant that has flowed into the center of the through hole of the first plate-
第1ヘッダ60を積層型ヘッダとして構成することで、第1ヘッダ60における冷媒の分配の均一性が向上される。
なお、図9では、第1ヘッダ60を積層型ヘッダとして構成した場合を例に示したが、図10に示すように第1ヘッダ60を筒型ヘッダとして構成してもよい。By configuring the
9 shows an example in which the
次に、第1ヘッダ60を構成する分岐部の構成例について説明する。図11は、熱源側ユニット100Aに搭載される熱交換器50の第1ヘッダ60の構成の一例を示す斜視図である。図12は、熱源側ユニット100Aに搭載される熱交換器50の第1ヘッダ60の構成の他の一例を示す斜視図である。
Next, a configuration example of the branching unit constituting the
図11に示すように、上段分岐部60aと下段分岐部60bとを離間させて第1ヘッダ60を構成することができる。この場合、上段分岐部60a及び下段分岐部60bのそれぞれを積層型ヘッダとして第1ヘッダ60を構成してもよいし、それぞれを筒型ヘッダとして第1ヘッダ60を構成してもよい。また、一方を積層型ヘッダとし、他方を筒型ヘッダとして第1ヘッダ60を構成してもよい。
As shown in FIG. 11, the
また、図12に示すように、第1ヘッダ60の全体を一体型に形成し、内部に仕切部69を設け、上段分岐部60a、下段分岐部60bを形成するようにしてもよい。なお、図12に示すように、仕切部69を複数設け、中段分岐部60cを形成するようにしてもよい。第1ヘッダ60を積層型ヘッダとして構成する場合、板状体90に複数の流体入口部を形成し、それぞれの流体入口部から流体出口部までの分配合流流路65を連通させなければよい。また、第1ヘッダ60を筒型ヘッダとして構成する場合には、図12に示したように仕切部69により内部空間を複数に区切ればよい。
In addition, as shown in FIG. 12, the entire
次に、複数の分岐部を有する第1ヘッダ60の作用について説明する。図13は、複数の分岐部を有していないヘッダの圧力損失を説明するためのグラフである。図14は、複数の分岐部を有しているヘッダの圧力損失を説明するためのグラフである。図15は、熱源側ユニット100Aに搭載される熱交換器50の更に別の一例を概略的に示す斜視図である。図16は、伝熱管とヘッダ流路との組み合わせを説明するための表である。図13〜図16に基づいて、複数の分岐部を有するヘッダの作用について説明する。
Next, the operation of the
なお、図13及び図14では、縦軸が圧力を、横軸が温度を、それぞれ表している。また、図13及び図14では、「A」がサブクールライン入口を、「B」がヘッダ入口を、「C」が伝熱管入口を、「D」が伝熱管出口を、それぞれ示している。また、図16では、上段が伝熱管の断面形状を、下段がヘッダ流路を、それぞれ表している。さらに、図16では、左側が円管とヘッダ流路との組み合わせを、右側が扁平管とヘッダ流路との組み合わせを、それぞれ示している。 In FIGS. 13 and 14, the vertical axis represents pressure, and the horizontal axis represents temperature. 13 and 14, “A” indicates a subcool line inlet, “B” indicates a header inlet, “C” indicates a heat transfer tube inlet, and “D” indicates a heat transfer tube outlet. Moreover, in FIG. 16, the upper stage represents the cross-sectional shape of the heat transfer tube, and the lower stage represents the header flow path. Furthermore, in FIG. 16, the left side shows a combination of a circular pipe and a header flow path, and the right side shows a combination of a flat pipe and a header flow path.
ところで、熱交換器を凝縮器として作用させる場合、ヘッダで分岐した冷媒は空気と熱交換して液化し、液化した冷媒の液ヘッドにより各パスの圧損にばらつきが発生する。具体的には、上側のパスほど冷媒が流れやすく冷媒流量が多くなるが、下側のパスほど冷媒が流れにくい。そこで、一般的には、図15に示すように、凝縮器として作用する熱交換器では、熱交換性能を向上させるために伝熱管の下流側においてサブクールを付けるようにすることが多い。なお、サブクールを付けるための下流側の伝熱管をサブクールライン(図15に示すサブクールライン55)という。
By the way, when the heat exchanger is operated as a condenser, the refrigerant branched at the header is liquefied by exchanging heat with air, and the pressure loss of each path varies due to the liquid head of the liquefied refrigerant. Specifically, the refrigerant flows more easily in the upper path, and the flow rate of the refrigerant increases. However, the refrigerant hardly flows in the lower path. Therefore, in general, as shown in FIG. 15, in the heat exchanger acting as a condenser, a subcool is often provided on the downstream side of the heat transfer tube in order to improve the heat exchange performance. The downstream heat transfer tube for attaching the subcool is referred to as a subcool line (
図15に示すサブクールラインに図16の右側に示した断面長円形状の伝熱管(扁平管)を使用する場合を検討する。
なお、図16の右側に示した扁平管の圧力損失の関係式は、ΔP∝u^2×L/dとなる。
uは「Gr/A」、Aは「πd^2/4」、ΔPは「圧力損失」、uは「流速」、Lは「配管長さ」、dは「水力直径」をそれぞれ表している。Consider the case where the heat transfer tube (flat tube) having an oval cross section shown on the right side of FIG. 16 is used for the subcool line shown in FIG.
The relational expression of the pressure loss of the flat tube shown on the right side of FIG. 16 is ΔP∝u ^ 2 × L / d.
u represents “Gr / A”, A represents “πd ^ 2/4”, ΔP represents “pressure loss”, u represents “flow velocity”, L represents “pipe length”, and d represents “hydraulic diameter”. .
図16の左側に示すように、断面円形状の伝熱管と、断面円形状のヘッダ流路とを組み合わせた熱交換器においては、ヘッダ流路と伝熱管とを接続する配管にはキャピラリなどの細管を使っていた。そのため、水力直径が伝熱管>分配器流路となり、液ヘッドの影響を受けにくく、冷房時の上下の流量差が小さいものとなっていた。 As shown on the left side of FIG. 16, in a heat exchanger in which a heat transfer tube having a circular cross section and a header flow path having a circular cross section are combined, the pipe connecting the header flow path and the heat transfer tube has a capillary or the like. I used a thin tube. For this reason, the hydraulic diameter is such that the heat transfer pipe> the distributor flow path, and it is difficult to be affected by the liquid head, and the flow rate difference between the upper and lower sides during cooling is small.
一方、図16の右側に示すように、扁平管と、断面円形状のヘッダ流路とを組み合わせた熱交換器においては、ヘッダ流路と扁平管とをジョイント部材で接続していた。一般的に扁平管の水力直径は1mm以下と小さいため、水力直径が伝熱管<分配器流路となり、ヘッダ流路での圧力損失が小さくなり、液ヘッドの影響を受けやすいものとなっている。つまり、熱交換器50においても、ヘッダ流路と扁平管とをジョイント部材56Aで接続する構成を採用できるため、ヘッダ流路での圧力損失への対応が要求される。
On the other hand, as shown on the right side of FIG. 16, in the heat exchanger combining a flat tube and a header channel having a circular cross section, the header channel and the flat tube are connected by a joint member. Since the hydraulic diameter of flat tubes is generally as small as 1 mm or less, the hydraulic diameter becomes a heat transfer tube <distributor flow path, pressure loss in the header flow path is reduced, and it is easily affected by the liquid head. . That is, in the
冷媒流量と過冷却度の関係について説明する。
熱交換器における複数のパスのうちのあるパスの冷媒流量をGr1、別のパスの冷媒流量がGr2とし、Gr1>Gr2の関係を有しているとする。そして、各パスでの交換熱量(Q)、入口エンタルピ(Hi)が同じとすると、Q=Gr1×(Hi−Ho1)=Gr2×(Hi−Ho2)という式が成立する。Gr1>Gr2の関係を有していることから、別のパスの出口エンタルピ(Ho2)は、あるパスの出口エンタルピ(Ho1)よりも低くなることがわかる。つまり、冷媒流量が少ないと、過冷却度が付きやすいと言える。The relationship between the refrigerant flow rate and the degree of supercooling will be described.
It is assumed that the refrigerant flow rate in one path among the multiple paths in the heat exchanger is Gr1, the refrigerant flow rate in another path is Gr2, and Gr1> Gr2. Then, assuming that the exchange heat quantity (Q) and the inlet enthalpy (Hi) in each pass are the same, the following equation holds: Q = Gr1 × (Hi−Ho1) = Gr2 × (Hi−Ho2). Since it has a relationship of Gr1> Gr2, it can be seen that the exit enthalpy (Ho2) of another path is lower than the exit enthalpy (Ho1) of a certain path. That is, it can be said that when the refrigerant flow rate is small, the degree of supercooling is easily added.
ヘッダが複数の分岐部を有しておらず、サブクールラインを設けた熱交換器を蒸発器として作用させた場合、図13に示すように、ヘッダ内における冷媒流路の圧損が大きく(図13に示すΔP2)、ヘッダの入口部における冷媒温度が空気温度よりも高くなる。つまり、蒸発できない冷媒が多くなり、熱交換効率が悪く、無駄が多いものとなる。例えば、特許文献1に記載されているような従来の熱交換器では、下段をサブクールラインとして使用するために、細管を使って各パスを接続することで、圧損を付けてヘッド差を吸収するようにしている。しかしながら、これでは、ヘッダ内における冷媒流路の圧損が大きくなってしまい、熱交換効率の改善には至らない。
When the header does not have a plurality of branch portions and the heat exchanger provided with the subcool line is operated as an evaporator, the pressure loss of the refrigerant flow path in the header is large as shown in FIG. ΔP2), the refrigerant temperature at the inlet of the header becomes higher than the air temperature. That is, the amount of refrigerant that cannot be evaporated increases, resulting in poor heat exchange efficiency and a lot of waste. For example, in a conventional heat exchanger as described in
一方、熱交換器50のように、ヘッダが複数の分岐部を有しており、サブクールラインを設けた熱交換器を蒸発器として作用させた場合、図14に示すように、ヘッダ内における冷媒流路の圧損が小さく(図14に示すΔP2)、ヘッダの入口部における冷媒温度が空気温度よりも低くなる。つまり、熱交換器の全体で冷媒を蒸発させることができ、熱交換効率がよいものとなる。
On the other hand, when the header has a plurality of branch portions like the
そこで、熱源側ユニット100Aでは、熱交換器50の第1ヘッダ60を、縦方向(上下方向)に並べられた2つ以上の分岐部で構成するようにしている。そのため、熱源側ユニット100Aでは、第1ヘッダ60における伝熱管52Aの圧損によるパス間のヘッド差が緩和でき、伝熱管全体の冷媒流量の差異を小さくできる。したがって、熱源側ユニット100Aによれば、熱交換器50の全体で熱交換ができ、熱交換効率が向上したものとなる。
Therefore, in the heat
また、熱源側ユニット100Aによれば、図4に示すような分配器85を用いる場合であっても、第1ヘッダ60を構成する分岐部の数に応じて分岐されることになるため、分配器本体のサイズアップ及び分配器85に接続される配管本数の増加を抑制できる。そのため、熱源側ユニット100Aの内部スペースを必要以上に大きくする必要がなく、スペースを有効活用できる。
In addition, according to the heat
<熱源側ユニット100A、冷凍サイクル装置1000の奏する効果>
以上のように、熱源側ユニット100Aは、複数の熱交換部(第1熱交換部51A、第2熱交換部51B)を備えた熱交換器50及び熱交換器50を流れる冷媒の温度を測定する温度センサ80が搭載され、熱交換器50は、複数の熱交換部のうちの少なくとも1つである第1熱交換部51Aに接続され、上下方向に並べられた複数の分岐部(上段分岐部60a、下段分岐部60b)を有する第1ヘッダ60と、複数の熱交換部のうちの少なくとも残りの1つである第2熱交換部51Bに接続されている第2ヘッダ70と、第1熱交換部51Aを構成する伝熱管52Aの一部と第2熱交換部51Bを構成する伝熱管52Bの一部とを接続する列間接続部材57と、を有しており、温度センサ80は、列間接続部材57のうち熱交換器50の上下方向の中間位置よりも上方に位置している列間接続部材57に設置されている。<Effects of
As described above, the
そのため、熱源側ユニット100Aによれば、列間接続部材57を流れる気液二相冷媒の温度を測定するので、冷凍サイクル装置100が有する各アクチュエータの制御に利用される二相冷媒の正確な温度を測定でき、システムを効率的に保護することが可能になる。
Therefore, according to the heat
また、熱源側ユニット100Aによれば、温度センサ80が、列間接続部材57のうち最上段に位置している列間接続部材57に設置されているので、過冷却度が付きにくい位置に設置されている列間接続部材57で冷媒温度を測定できる。そのため、二相冷媒の温度測定が更に確実化される。
Further, according to the heat
また、熱源側ユニット100Aは、第1熱交換部51Aを構成する伝熱管52Aの第1ヘッダ60側の端部とは反対側の端部にはヘアピン部54Aが設けられ、第2熱交換部51Bを構成する伝熱管52Bの第2ヘッダ70側の端部とは反対側の端部にはヘアピン部54Bが設けられ、列間接続部材57は、第1ヘッダ60側及び第2ヘッダ70側に設けられている。
そのため、熱源側ユニット100Aによれば、複雑な構成を採用することなく、列間接続部材57に温度センサ80を設置することができることになる。Further, the heat
Therefore, according to the heat
また、熱源側ユニット100Aによれば、第1ヘッダ60が、複数の板状部材(第1板状部材91、第2板状部材92)を積層した積層型ヘッダであるので、冷媒の分配の均一性が向上される。
In addition, according to the heat
また、熱源側ユニット100Aによれば、伝熱管(伝熱管52A、伝熱管52B)が扁平管であるので、熱交換部における熱交換効率が向上したものになる。
Further, according to the heat
また、熱源側ユニット100Aによれば、熱交換器50に空気を供給する熱源側送風機50Aを備え、第1熱交換部51A及び第2熱交換部51Bは、熱源側送風機50Aによって供給される空気の通過方向に並設されるので、熱交換器50が大型化することがない。
Moreover, according to the heat
さらに、冷凍サイクル装置100によれば、上記の熱源側ユニット100Aと、熱源側ユニット100Aと接続された負荷側ユニット100Bと、を備えたので、熱源側ユニット100Aの奏する効果を全部奏することになる。つまり、冷凍サイクル装置100によれば、気液二相冷媒の温度測定の確実性が向上するので、各アクチュエータの制御が最適化され、効率的なシステム保護が実現する。
Furthermore, according to the
4 伝熱管、5 フィン、10 圧縮機、11 流路切替装置、12 絞り装置、13 負荷側熱交換器、13A 負荷側送風機、15 冷媒配管、15a 冷媒配管、15b 冷媒配管、40 制御装置、50 熱交換器、50A 熱源側送風機、51 負荷側熱交換器、51A 第1熱交換部、51B 第2熱交換部、52A 伝熱管、52B 伝熱管、52a 端部、52b 端部、53A フィン、53B フィン、54A ヘアピン部、54B ヘアピン部、55 サブクールライン、56A ジョイント部材、56B ジョイント部材、57 列間接続部材、60 第1ヘッダ、60a 上段分岐部、60b 下段分岐部、60c 中段分岐部、61a 接続配管、61b 接続配管、62 接続配管、62a 接続配管、65 分配合流流路、65a 分配合流流路、65b 分配合流流路、69 仕切部、70 第2ヘッダ、71 接続配管、72 接続配管、75 分配合流流路、80 温度センサ、85 分配器、90 板状体、91 第1板状部材、91a 第1板状部材、91b 第1板状部材、91c 第1板状部材、91d 第1板状部材、91e 第1板状部材、92 第2板状部材、92a 第2板状部材、92b 第2板状部材、92c 第2板状部材、92d 第2板状部材、100 冷凍サイクル装置、100A 熱源側ユニット、100B 負荷側ユニット。 4 Heat transfer tubes, 5 fins, 10 compressors, 11 flow path switching devices, 12 throttle devices, 13 load side heat exchangers, 13A load side blowers, 15 refrigerant piping, 15a refrigerant piping, 15b refrigerant piping, 40 control device, 50 Heat exchanger, 50A heat source side blower, 51 load side heat exchanger, 51A first heat exchange unit, 51B second heat exchange unit, 52A heat transfer tube, 52B heat transfer tube, 52a end, 52b end, 53A fin, 53B Fin, 54A Hairpin part, 54B Hairpin part, 55 Subcool line, 56A Joint member, 56B Joint member, 57 Inter-row connecting member, 60 First header, 60a Upper branch part, 60b Lower branch part, 60c Middle branch part, 61a connection Piping, 61b connecting piping, 62 connecting piping, 62a connecting piping, 65 minutes compound flow channel, 65a minutes Mixing flow channel, 65b Mixing flow channel, 69 Partition, 70 Second header, 71 Connection piping, 72 Connection piping, 75 minutes mixing flow channel, 80 Temperature sensor, 85 Distributor, 90 Plate, 91 1st Plate member, 91a First plate member, 91b First plate member, 91c First plate member, 91d First plate member, 91e First plate member, 92 Second plate member, 92a Second plate Member, 92b second plate member, 92c second plate member, 92d second plate member, 100 refrigeration cycle apparatus, 100A heat source side unit, 100B load side unit.
Claims (7)
前記熱交換器は、
前記複数の熱交換部のうちの少なくとも1つである第1熱交換部に接続され、上下方向に並べられた複数の分岐部を有する第1ヘッダと、
前記複数の熱交換部のうちの少なくとも残りの1つである第2熱交換部に接続されている第2ヘッダと、
前記第1熱交換部を構成する伝熱管の一部と前記第2熱交換部を構成する伝熱管の一部とを接続する列間接続部材と、を有しており、
前記温度センサは、
前記列間接続部材のうち前記熱交換器の上下方向の中間位置よりも上方に位置している列間接続部材に設置されている
熱源側ユニット。A heat source side unit equipped with a heat exchanger having a plurality of heat exchange units and a temperature sensor for measuring the temperature of the refrigerant flowing through the heat exchanger,
The heat exchanger is
A first header connected to a first heat exchanging unit that is at least one of the plurality of heat exchanging units, and having a plurality of branch portions arranged in the vertical direction;
A second header connected to a second heat exchange part that is at least one of the plurality of heat exchange parts;
An inter-row connecting member that connects a part of the heat transfer tubes constituting the first heat exchange part and a part of the heat transfer tubes constituting the second heat exchange part,
The temperature sensor is
The heat source side unit installed in the connection member between rows located above the middle position of the up-and-down direction of the heat exchanger among the connection members between the rows.
前記列間接続部材のうち最上段に位置している列間接続部材に設置されている
請求項1に記載の熱源側ユニット。The temperature sensor is
The heat source side unit according to claim 1, wherein the heat source side unit is installed in an inter-row connecting member located at an uppermost stage among the inter-row connecting members.
前記第2熱交換部を構成する伝熱管の前記第2ヘッダ側の端部とは反対側の端部にはヘアピン部が設けられ、
前記列間接続部材は、
前記第1ヘッダ側及び前記第2ヘッダ側に設けられている
請求項1又は2に記載の熱源側ユニット。A hairpin part is provided at the end opposite to the end on the first header side of the heat transfer tube constituting the first heat exchange part,
A hairpin part is provided at the end opposite to the end on the second header side of the heat transfer tube constituting the second heat exchange part,
The inter-row connecting member is
The heat source side unit according to claim 1 or 2, provided on the first header side and the second header side.
複数の板状部材を積層した積層型ヘッダである
請求項1〜3のいずれか一項に記載の熱源側ユニット。The first header is
The heat source side unit according to any one of claims 1 to 3, wherein the header is a stacked header in which a plurality of plate-like members are stacked.
扁平管である
請求項1〜4のいずれか一項に記載の熱源側ユニット。The heat transfer tube is
It is a flat tube. The heat source side unit as described in any one of Claims 1-4.
前記第1熱交換部及び前記第2熱交換部は、
前記熱源側送風機によって供給される空気の通過方向に並設される
請求項1〜5のいずれか一項に記載の熱源側ユニット。A heat source side blower for supplying air to the heat exchanger;
The first heat exchange unit and the second heat exchange unit are:
The heat source side unit as described in any one of Claims 1-5 arranged in parallel by the passage direction of the air supplied by the said heat source side air blower.
前記熱源側ユニットと接続された負荷側ユニットと、を備えた
冷凍サイクル装置。The heat source side unit according to any one of claims 1 to 6,
A refrigeration cycle apparatus comprising: a load side unit connected to the heat source side unit.
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