JPWO2019225005A1 - Heat exchanger and refrigeration cycle equipment - Google Patents
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Abstract
熱交換器は、メイン熱交換部と、少なくとも1つの第1サブ熱交換部と、メイン熱交換部へ導かれる作動流体を複数のパスに分配する分配器と、ヘッダーに設けられた第1弁機構と、作動流体が入出流する第1配管とメイン熱交換部及び第1サブ熱交換部との間に設けられた第2弁機構とを備える。第1サブ熱交換部は、メイン熱交換部よりも少ない数の伝熱管を有し、メイン熱交換部よりも少ない数の作動流体のパスが形成されている。第1弁機構は、ヘッダーにおいて、メイン熱交換部の伝熱管が接続されているメイン領域と第1サブ熱交換部の伝熱管が接続されているサブ領域との間に設けられ、作動流体の流れをサブ領域からメイン領域へ向かう方向にのみ許容する。第2弁機構は、第1配管から流入した作動流体の流れを、第1配管から分配器及び第1サブ熱交換部が配置されている側へ向かう方向にのみ許容する。The heat exchanger includes a main heat exchanger, at least one first sub heat exchanger, a distributor that distributes the working fluid guided to the main heat exchanger to a plurality of paths, and a first valve provided in the header. It includes a mechanism and a second valve mechanism provided between the first pipe through which the working fluid flows in and out and the main heat exchange section and the first sub heat exchange section. The first sub heat exchange section has a smaller number of heat transfer tubes than the main heat exchange section, and a smaller number of working fluid paths than the main heat exchange section are formed. The first valve mechanism is provided in the header between the main region to which the heat transfer tube of the main heat exchange section is connected and the sub region to which the heat transfer tube of the first sub heat exchange section is connected, and is provided for the working fluid. Allows flow only in the direction from the sub-region to the main region. The second valve mechanism allows the flow of the working fluid flowing in from the first pipe only in the direction from the first pipe toward the side where the distributor and the first sub heat exchange unit are arranged.
Description
本発明は、熱交換器及び熱交換器を有する冷凍サイクル装置に関するものであり、より詳しくは熱交換器における作動流体のパス構成の変更に関するものである。 The present invention relates to a heat exchanger and a refrigeration cycle device having a heat exchanger, and more particularly to a modification of the path configuration of a working fluid in the heat exchanger.
従来、冷凍サイクル装置には、熱源側ユニットと負荷側ユニットを有しているものがある。例えば、熱源側ユニットは、圧縮機と熱源側熱交換器と四方弁を備え、負荷側ユニットは、負荷側熱交換器を備えている。圧縮機と熱源側熱交換器と四方弁と負荷側熱交換器が配管で接続され、配管内を冷媒が循環する冷媒回路が形成されている。四方弁を制御することにより、冷媒回路における冷媒の流れの方向が切り替えられ、冷凍サイクル装置の暖房運転と冷房運転が切り替えられる。 Conventionally, some refrigeration cycle devices have a heat source side unit and a load side unit. For example, the heat source side unit includes a compressor, a heat source side heat exchanger, and a four-way valve, and the load side unit includes a load side heat exchanger. The compressor, the heat source side heat exchanger, the four-way valve, and the load side heat exchanger are connected by pipes to form a refrigerant circuit in which the refrigerant circulates in the pipes. By controlling the four-way valve, the direction of the flow of the refrigerant in the refrigerant circuit is switched, and the heating operation and the cooling operation of the refrigeration cycle device are switched.
特許文献1には、熱源側熱交換器として、冷媒回路における冷媒の流れの方向に応じて、冷媒のパス構成を変更するよう構成されている室外熱交換機が記載されている。特許文献1の室外熱交換機は、冷媒流路が第1単位流路及び第2単位流路に区画されており、第1単位流路及び第2単位流路に接続されている流路に各種バルブが設けられている。そして、暖房運転から冷房運転に切り替えるとき、あるいは冷房運転から暖房運転にきりかえるとき、これらのバルブ及び四方弁の動作を制御装置で制御することにより、冷媒回路における冷媒の流れの方向が切り替えられると共に、パス構成が変更される。
しかしながら、特許文献1の空気調和機における冷暖房の切り替えでは、四方弁の動作及び各種バルブの開閉を連動させなければならない。そのため、制御装置における制御が複雑となり、制御装置に搭載される基板構成が複雑化するという問題がある。
However, in the switching of air conditioning in the air conditioner of
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、冷房運転時及び暖房運転時の冷媒のパス構成が簡易な構成で実現される熱交換器及び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 to solve the above problems, and provides a heat exchanger and a refrigeration cycle device in which a refrigerant path configuration during cooling operation and heating operation is realized with a simple configuration. The purpose is.
本発明に係る熱交換器は、作動流体が流れる伝熱管と、前記伝熱管が接続されているヘッダーとを有し、前記作動流体と気体との間で熱交換を行う熱交換器であって、複数の前記伝熱管を有し、前記複数の前記伝熱管内に前記作動流体の複数のパスが形成されているメイン熱交換部と、前記メイン熱交換部よりも少ない数の前記伝熱管を有し、前記メイン熱交換部よりも少ない数の前記作動流体のパスが形成されている、少なくとも1つの第1サブ熱交換部と、前記メイン熱交換部へ導かれる前記作動流体を前記複数のパスに分配する分配器と、前記ヘッダーにおいて、前記メイン熱交換部の前記伝熱管が接続されているメイン領域と前記第1サブ熱交換部の前記伝熱管が接続されているサブ領域との間に設けられ、前記作動流体の流れを前記サブ領域から前記メイン領域へ向かう方向にのみ許容する第1弁機構と、前記作動流体が前記熱交換器へ入出流する第1配管と前記メイン熱交換部及び前記第1サブ熱交換部との間に設けられ、前記第1配管から流入した前記作動流体の流れを、前記第1配管から前記分配器及び前記第1サブ熱交換部が配置されている側へ向かう方向にのみ許容する第2弁機構とを備えるものである。また、本発明に係る冷凍サイクル装置は、このような熱交換器を備えるものである。 The heat exchanger according to the present invention is a heat exchanger that has a heat transfer tube through which a working fluid flows and a header to which the heat transfer tube is connected, and exchanges heat between the working fluid and a gas. A main heat exchange section having a plurality of the heat transfer tubes and having a plurality of paths of the working fluid formed in the plurality of heat transfer tubes, and a smaller number of the heat transfer tubes than the main heat exchange section. At least one first sub heat exchange section having a smaller number of paths of the working fluid than the main heat exchange section, and the plurality of working fluids guided to the main heat exchange section. Between the distributor that distributes to the path and the main region to which the heat transfer tube of the main heat exchange section is connected and the sub region to which the heat transfer tube of the first sub heat exchange section is connected in the header. A first valve mechanism that allows the flow of the working fluid only in the direction from the sub-region to the main region, a first pipe through which the working fluid flows in and out of the heat exchanger, and the main heat exchange. The distributor and the first sub heat exchange unit are arranged from the first pipe to allow the flow of the working fluid flowing from the first pipe to be provided between the unit and the first sub heat exchange unit. It is provided with a second valve mechanism that allows only the direction toward the side. Further, the refrigeration cycle device according to the present invention includes such a heat exchanger.
本発明に係る熱交換器及び冷凍サイクル装置によると、一方向にのみ作動流体の流れを許容する第1弁機構及び第2弁機構が設けられているため、熱交換器に流入する作動流体の流れの方向に応じて構成の異なるパスが形成される。従って、冷房運転と暖房運転とで異なる方向に流れる作動流体のパスを構成するに当たり、制御装置による制御が不要となり、制御装置による制御及び制御装置の基板の複雑化を抑えることができる。 According to the heat exchanger and the refrigeration cycle device according to the present invention, since the first valve mechanism and the second valve mechanism that allow the flow of the working fluid in only one direction are provided, the working fluid flowing into the heat exchanger Paths with different configurations are formed according to the direction of flow. Therefore, in constructing the path of the working fluid flowing in different directions in the cooling operation and the heating operation, the control by the control device becomes unnecessary, and the control by the control device and the complexity of the substrate of the control device can be suppressed.
以下に、本発明における熱交換器及び冷凍サイクル装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、以下の図面においては各構成部材の大きさ及び形状は実際の装置とは異なる場合がある。 Hereinafter, embodiments of the heat exchanger and refrigeration cycle apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below. Further, in the following drawings, the size and shape of each component may differ from the actual device.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る冷凍サイクル装置の構成図である。冷凍サイクル装置1は、熱源側ユニットである室外ユニット10と負荷側ユニットである室内ユニット20とを備えている。室外ユニット10と室内ユニット20は、ガス冷媒配管31と液冷媒配管32を介して接続されている。室外ユニット10は、圧縮機11と、流路切替部12と、熱源側熱交換器である室外熱交換器13と、第1膨張弁14と、第2膨張弁15と、冷媒容器16とを有している。室内ユニット20は、負荷側熱交換器である室内熱交換器21を有している。圧縮機11、流路切替部12、室外熱交換器13、第1膨張弁14、第2膨張弁15、冷媒容器16、室内熱交換器21、及び上述のガス冷媒配管31と液冷媒配管32を含む冷媒配管で、冷媒回路30が形成されている。冷媒回路内には作動流体である冷媒が循環する。
FIG. 1 is a configuration diagram of a refrigeration cycle apparatus according to a first embodiment of the present invention. The
圧縮機11は、冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮して高温高圧の状態にするものである。例えばインバータ回路等により、運転周波数を任意に変化させることにより、圧縮機11の容量、すなわち単位時間あたりの冷媒を送り出す量を変化させるものである。
The
流路切替部12は、冷媒回路30内の冷媒の流れを切り替えるものであり、例えば四方弁である。流路切替部12は、不図示の制御装置により制御される。
The flow
室外熱交換器13は、冷媒と、室外空気すなわち気体との間で熱交換を行うものであり、冷房運転時は凝縮器として機能し、暖房運転時は蒸発器として機能する。室外熱交換器13には、不図示のファンにより室外空気が供給される。
The outdoor heat exchanger 13 exchanges heat between the refrigerant and the outdoor air, that is, gas, and functions as a condenser during the cooling operation and as an evaporator during the heating operation. Outdoor air is supplied to the
第1膨張弁14及び第2膨張弁15は、冷媒回路30内を流れる冷媒を減圧する弁であり、開度の調節が可能な電子膨張弁である。冷媒容器16は、第1膨張弁14と第2膨張弁15との間に設けられ、余剰となる冷媒を貯留する余剰冷媒貯留容器である。
The
室内熱交換器21は、冷媒と、室内空気すなわち気体との間で熱交換を行うものであり、冷房運転時は蒸発器として機能し、暖房運転時は凝縮器として機能する。室内熱交換器21には、不図示のファンにより室内空気が供給される。
The
図1において、実線の矢印は冷房運転時の冷媒の流れを示し、点線の矢印は暖房運転時の冷媒の流れを示している。冷房運転時、流路切替部12は、不図示の制御装置により実線の矢印で示す状態に切り替えられる。冷房運転時、圧縮機11から高温高圧のガス冷媒が吐出されると、ガス冷媒は流路切替部12を経て、室外熱交換器13へ導かれる。室外熱交換器13で、ガス冷媒は室外空気と熱交換し凝縮され、液冷媒となる。室外熱交換器13から流出した液冷媒は、第1膨張弁14へ導かれる。液冷媒は、第1膨張弁14で減圧されて気液二相状態となる。気液二相状態となった冷媒は、冷媒容器16を経て、第2膨張弁15を通過し、液冷媒配管32を介して室内熱交換器21へ導かれる。室内熱交換器21において、冷媒は室内空気と熱交換し、蒸発し低圧のガス冷媒となる。室内熱交換器21から流出した低圧のガス冷媒は、ガス冷媒配管31を介して、流路切替部12に導かれる。低圧のガス冷媒は流路切替部12を経て、圧縮機11に吸入される。
In FIG. 1, the solid arrow indicates the flow of the refrigerant during the cooling operation, and the dotted arrow indicates the flow of the refrigerant during the heating operation. During the cooling operation, the flow
暖房運転時、流路切替部12は、不図示の制御装置により点線の矢印で示す状態に切り替えられる。暖房運転時、圧縮機11から高温高圧のガス冷媒が吐出されると、ガス冷媒は流路切替部12を経て、ガス冷媒配管31を介して室内熱交換器21へ導かれる。室内熱交換器21で、ガス冷媒は室内空気と熱交換し凝縮され、液冷媒となる。室内熱交換器21から流出した液冷媒は、液冷媒配管32を介して第2膨張弁15へ導かれる。液冷媒は第2膨張弁15で減圧されて気液二相状態となる。気液二相状態となった冷媒は、冷媒容器16を経て、第1膨張弁14を通過し、室外熱交換器13へ導かれる。室外熱交換器13において、冷媒は室外空気と熱交換し、蒸発しガス冷媒となる。室外熱交換器13から流出したガス冷媒は、流路切替部12を経て、圧縮機11に吸入される。
During the heating operation, the flow
図2は、本発明の実施の形態1に係る室外熱交換器の構成を模式的に示す図である。図2において、実線の矢印は冷房運転時の冷媒の流れを示し、点線の矢印は暖房運転時の冷媒の流れを示している。 FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of the outdoor heat exchanger according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 2, the solid arrow indicates the flow of the refrigerant during the cooling operation, and the dotted arrow indicates the flow of the refrigerant during the heating operation.
室外熱交換器13には第1配管41と第2配管42が接続されている。第1配管41は、図1に示す第1膨張弁14に接続されている。第2配管42は、図1に示す流路切替部12に接続されている。冷房運転時、凝縮器として動作する室外熱交換器13には、第2配管42から冷媒が流入し、第1配管41から冷媒が流出する。暖房運転時、蒸発器として動作する室外熱交換器13には、第1配管41から冷媒が流入し、第2配管42から冷媒が流出する。冷房運転時及び暖房運転時において、第1配管41における冷媒の入出流の方向と第2配管42における冷媒の入出流の方向は互いに逆方向となっている。
The
室外熱交換器13は、メイン熱交換部50と、第1サブ熱交換部51と、ヘッダー53と、分配器54とを有している。室外熱交換器13は、例えばフィンアンドチューブ型の熱交換器であり、メイン熱交換部50は複数の伝熱管150を有し、第1サブ熱交換部51は、メイン熱交換部50の伝熱管150の数よりも少ない数の伝熱管151を有している。また、メイン熱交換部50及び第1サブ熱交換部51は図示省略のフィンを有している。メイン熱交換部50及び第1サブ熱交換部51において、複数の伝熱管が上下方向に並設され、複数のフィンは、並設されている複数の伝熱管に対して垂直に挿入されている。メイン熱交換部50の下方に第1サブ熱交換部51が配置されており、メイン熱交換部50と第1サブ熱交換部51は上下方向に沿って配置されている。
The
メイン熱交換部50の伝熱管150及び第1サブ熱交換部51の伝熱管151の内部には、冷媒の複数のパスが形成されている。第1サブ熱交換部51のパス数は、メイン熱交換部50のパス数よりも少ない。図2では、メイン熱交換部50において4本の伝熱管150が示され、第1サブ熱交換部51において1本の伝熱管151が示されているが、パス構成を概念的に示すものであり、伝熱管の数及びパスの数を特定するものではない。尚、室外熱交換器13の設計に基づいて伝熱管の総数が定められ、パスの総数は伝熱管の総数に従って定められる。伝熱管の総数内において、第1サブ熱交換部51の伝熱管151の数がメイン熱交換部50の伝熱管150の数よりも少なくなるよう、室外熱交換器13は構成されている。そして、伝熱管に総数に従って定められたパスの総数内において、第1サブ熱交換部51のパス数がメイン熱交換部50のパス数よりも少なくなるよう、室外熱交換器13は構成されている。
A plurality of paths of the refrigerant are formed inside the
ヘッダー53には、第1配管41と第2配管42が接続されている。また、ヘッダー53は、メイン熱交換部50の伝熱管150が接続されるメイン領域53Aと、第1サブ熱交換部51の伝熱管151が接続されるサブ領域53Bとを有している。
The
分配器54は、一方の端部がメイン熱交換部50に接続され、他方の端部が第1サブ熱交換部51に接続されている。暖房運転時、冷媒は分配器54により複数のパスに分配され、メイン熱交換部50に導かれる。冷房運転時、メイン熱交換部50から複数のパスに分かれて流出する冷媒は分配器54で合流する。
One end of the
第1分岐点P1で、分配器54が位置している側に延びる第3配管43が、第1配管41から分岐している。また、第2分岐点P2で、第1サブ熱交換部51に接続されている第4配管44と分配器54に接続される第5配管45が、第3配管43から分岐している。
At the first branch point P1, the
ヘッダー53において、メイン領域53Aとサブ領域53Bとの間には、第1弁機構61が設けられている。第1弁機構61は、例えば逆止弁であり、サブ領域53Bからメイン領域53Aへ向かう方向にのみ、冷媒の流れを許容するものである。
In the
第4配管44において、第1分岐点P1と第2分岐点P2の間には、第2弁機構62が設けられている。第2弁機構62は、例えば逆止弁であり、第1分岐点P1から第2分岐点P2へ向かう方向にのみ冷媒の流れを許容するものである。すなわち、第2弁機構62は、第1配管41から流入した冷媒の流れを、第1配管41から、分配器54及び第1サブ熱交換部51が配置されている側へ向かう方向にのみ許容する。
In the
第3配管43には、第3弁機構63が設けられている。第3弁機構63は、例えば逆止弁であり、ヘッダー53から第1分岐点P1へ向かう方向にのみ冷媒の流れを許容するものである。すなわち、第3弁機構63は、第1配管41から流入した冷媒がヘッダー53へ流れることを阻止し、ヘッダー53から流出した冷媒が第1配管41から流出することのみを許容する。
The
図1の冷凍サイクル装置1が冷房運転するとき、圧縮機11で圧縮され、吐出された高温高圧のガス冷媒は、第2配管42を介してヘッダー53のメイン領域53Aに流入する。ヘッダー53には第1弁機構61が設けられているため、ヘッダー53に流入したガス冷媒は、メイン領域53Aからサブ領域53Bには流れず、メイン熱交換部50にのみ導かれる。ガス冷媒は、メイン熱交換部50で室外空気と熱交換されて凝縮され、気液二相状態となる。気液二相状態となった冷媒は、複数のパスに分かれて分配器54に導かれ、分配器54で合流する。分配器54の下流側には第2弁機構62が設けられている。従って、気液二相状態の冷媒は、第2分岐点P2から第1分岐点P1へは流れず、第1サブ熱交換部51にのみ導かれる。気液二相状態の冷媒は、第1サブ熱交換部51でさらに室外空気と熱交換される。第1サブ熱交換部51から流出した冷媒は、ヘッダー53のサブ領域53Bに流入する。このとき、メイン熱交換部50及び第1サブ熱交換部51における圧力損失により、冷房運転時における第1弁機構61の上流と下流で、すなわち、メイン領域53Aとサブ領域53Bで、圧力差が生じている。従って、第1サブ熱交換部51から流出し、ヘッダー53のサブ領域53Bに流入した冷媒は、第1弁機構61を通過してメイン領域53Aへ導かれることはなく、ヘッダー53から流出し、第1配管41に導かれる。第1配管41の第3弁機構63はヘッダー53から第1分岐点P1へ向かう方向への冷媒の流れ許容するものであるため、第1配管41に導かれた冷媒は、第1配管41を介して室外熱交換器13から流出する。
When the
このように、第1弁機構61、第2弁機構62、及び第3弁機構63の配設により、冷凍サイクル装置1が冷房運転するときの冷媒の流れ方向に応じて、メイン熱交換部50と第1サブ熱交換部51は直列に接続された状態となっている。すなわち、メイン熱交換部50のパスと第1サブ熱交換部51のパスは、冷房運転時には直列に接続された状態となるよう構成されている。そして、第1サブ熱交換部51のパスの数はメイン熱交換部50のパスの数より少ない。従って、メイン熱交換部50から流出した冷媒が分配器54を経て第1サブ熱交換部51を通過するとき、冷媒の流速は上昇する。その結果、凝縮器として高い伝熱効率を得ることができる。
As described above, by arranging the
図1の冷凍サイクル装置1が暖房運転するとき、室内熱交換器21で、室内空気と熱交換し、凝縮された液冷媒は、第1膨張弁14、冷媒容器16、及び第2膨張弁15を経て、第1配管41を介して室外熱交換器13に流入する。第1分岐点P1で分岐し分配器54の側に延びる第3配管43には、第2弁機構62が設けられ、ヘッダー53に接続されている第1配管41には、第3弁機構63が設けられている。上述のように、第3配管43の第2弁機構62は、第1分岐点P1から第2分岐点P2へ向かう方向にのみ冷媒の流れを許容するものであり、第1配管41の第3弁機構63は、第1配管41から流入した冷媒がヘッダー53へ流れることを阻止するものである。従って、第1配管41から流入した冷媒は、ヘッダー53には導かれず、第1サブ熱交換部51及び分配器54が位置する側に導かれる。そして、冷媒は、第2分岐点P2で分岐し、分配器54と第1サブ熱交換部51へ導かれる。
When the
第1サブ熱交換部51へ導かれた冷媒は、室外空気と熱交換され、ヘッダー53のサブ領域53Bへ導かれる。一方、分配器54へ流入した冷媒は、分配器54で複数のパスに分配され、メイン熱交換部50へ導かれる。メイン熱交換部50へ導かれた冷媒は、メイン熱交換部50で室外空気と熱交換され、ヘッダー53のメイン領域53Aへ導かれる。このとき、メイン領域53Aとサブ領域53Bで、圧力差は生じていない。そして、メイン領域53Aとサブ領域53Bの間に設けられている第1弁機構61は、サブ領域53Bからメイン領域53Aへ向かう方向にのみ、冷媒の流れを許容するものである。従って、サブ領域53Bに導かれた冷媒はメイン領域53Aに流れ、メイン領域53Aにおいて、メイン熱交換部50から流れてきた冷媒と合流する。メイン領域53Aで合流した冷媒は、第1配管41を介して、室外熱交換器13から流出する。
The refrigerant guided to the first sub
このように、第1弁機構61、第2弁機構62、及び第3弁機構63の配設により、冷凍サイクル装置1が暖房運転するときの冷媒の流れ方向に応じて、メイン熱交換部50と第1サブ熱交換部51は並列に接続された状態となっている。すなわち、メイン熱交換部50のパスと第1サブ熱交換部51のパスは、暖房運転時には並列に接続された状態となるよう構成されている。従って、低圧の液状態の冷媒が、メイン熱交換部50及び第1サブ熱交換部51の双方に全体的に分配される。その結果、メイン熱交換部50のパス及び第1サブ熱交換部51のパスにおける冷媒の流速の低下を抑えることができ、圧力損失の発生を抑えることができ、室外熱交換器13が蒸発器として機能するときの効率低下を抑えることができる。
As described above, by arranging the
以上のように本実施の形態1によれば、室外熱交換器13の冷媒のパス上に、一方向にのみ冷媒の流れを許容する第1弁機構61、第2弁機構62、及び第3弁機構63が設けられている。従って、冷房運転時の冷媒の流れ及び暖房運転時の冷媒の流れのそれぞれに応じたパス構成が形成される。さらに、冷暖房の切り替えにおいて、制御装置により電磁弁等の開閉の制御をすることなく、冷媒のパス構成が切り替わることになる。このように、本実施の形態1によれば、制御装置の制御及び制御装置の基板を複雑化させることなく、冷房運転及び暖房運転のそれぞれに適したパス構成で冷媒を流すことができるという効果が得られる。
As described above, according to the first embodiment, the
図3は、本発明の実施の形態1の変形例に係る室外熱交換器の構成を模式的に示す図である。図3において、図2に示す部材と同一の部材には同一の符号が付されている。また、図3中、実線の矢印は冷房運転時の冷媒の流れを示し、点線の矢印は暖房運転時の冷媒の流れを示している。本変形例では、メイン熱交換部50の下方に2つの第1サブ熱交換部51が積層され、ヘッダー53のサブ領域53Bに、2つの第1サブ熱交換部51のそれぞれの伝熱管151が接続されている。また、第3分岐点P3において、第5配管45は、一方の第1サブ熱交換部51に接続されている第6配管46と、分配器54に接続される第7配管47に分岐している。その他の構成は、図2で説明した構成と同様である。
FIG. 3 is a diagram schematically showing a configuration of an outdoor heat exchanger according to a modified example of the first embodiment of the present invention. In FIG. 3, the same members as those shown in FIG. 2 are designated by the same reference numerals. Further, in FIG. 3, the solid arrow indicates the flow of the refrigerant during the cooling operation, and the dotted arrow indicates the flow of the refrigerant during the heating operation. In this modification, two first sub
尚、上述のように、室外熱交換器13の設計に基づいて定まる伝熱管の総数に従って、パスの総数は定められる。伝熱管の総数内において、2つの第1サブ熱交換部51のそれぞれの伝熱管151の数がメイン熱交換部50の伝熱管150の数よりも少なくなるよう、室外熱交換器13は構成されている。すなわち、伝熱管に総数に従って定められたパスの総数内において、2つの第1サブ熱交換部51のパス数がメイン熱交換部50のパス数よりも少なくなるよう、室外熱交換器13は構成されている。
As described above, the total number of passes is determined according to the total number of heat transfer tubes determined based on the design of the
この変形例においても、室外熱交換器13の冷媒のパス上に、一方向にのみ冷媒の流れを許容する第1弁機構61、第2弁機構62、及び第3弁機構63が設けられている。従って、上述の効果と同様の効果が得られる。
Also in this modification, the
尚、この変形例では、2つの第1サブ熱交換部51が上下に配置されているが、第1サブ熱交換部51の数はこれに限られるものではない。室外熱交換器13の設計上、許容される範囲で、第1サブ熱交換部51の数を3つ以上に決定してもよい。
In this modification, the two first sub
実施の形態2.
図4は、本発明の実施の形態2に係る室外熱交換器の構成を模式的に示す図である。図4において、図2及び図3と同一の構成部材には同一の符号が付されている。また、図4中、実線の矢印は冷房運転時の冷媒の流れを示し、点線の矢印は暖房運転時の冷媒の流れを示している。本実施の形態2の室外熱交換器100では、実施の形態1の上述の第3弁機構63に換えて、第2サブ熱交換部52が設けられている。第2サブ熱交換部52も第1サブ熱交換部51と同様、メイン熱交換部50の伝熱管150よりも少ない数の伝熱管152を有しており、図示省略のフィンを有している。第2サブ熱交換部52は第1サブ熱交換部51の下方に配置されている。すなわち、メイン熱交換部50、第1サブ熱交換部51、及び第2サブ熱交換部52は、上下方向に沿って配置されている。その他の構成は、実施の形態1と同様である。
FIG. 4 is a diagram schematically showing the configuration of the outdoor heat exchanger according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 4, the same components as those in FIGS. 2 and 3 are designated by the same reference numerals. Further, in FIG. 4, the solid arrow indicates the flow of the refrigerant during the cooling operation, and the dotted arrow indicates the flow of the refrigerant during the heating operation. In the
実施の形態1と同様、冷房運転時、高温高圧のガス冷媒が第2配管42からヘッダー53のメイン領域53Aに流入し、メイン熱交換部50に導かれ、メイン熱交換部50で凝縮され気液二相状態となり、分配器54を通過し、第1サブ熱交換部51へ導かれる。すなわち、第1弁機構61によりガス冷媒はサブ領域53Bに流れることはない。また、第2弁機構62により、気液二相状態の冷媒は第2分岐点P2から第1分岐点P1へ流れることはない。第1サブ熱交換部51で室外空気と熱交換され、第1サブ熱交換部51から流出した気液二相状態の冷媒は、ヘッダー53のサブ領域53Bに流入し、次いで、第2サブ熱交換部52へ流入する。気液二相状態の冷媒は、第2サブ熱交換部52でさらに室外空気と熱交換され、第2サブ熱交換部52から流出する。このとき、第1サブ熱交換部51及び第2サブ熱交換部52における圧力損失により、冷房運転時における第2弁機構62の上流と下流で、圧力差が生じている。従って、第2サブ熱交換部52から流出し、第1配管41へ導かれた冷媒は、第2弁機構62を通過して、第1サブ熱交換部51及び分配器54が配置されている側へ流れることはなく、第1配管41を介して室外熱交換器13から流出する。
Similar to the first embodiment, during the cooling operation, the high temperature and high pressure gas refrigerant flows from the
暖房運転時、第1配管41を介して流入した液冷媒は、第2サブ熱交換部52へ流れると共に、第1分岐点P1で分岐し、第3配管43へ流れる。第2サブ熱交換部52へ流入した液冷媒は、室外空気と熱交換され、ヘッダー53のサブ領域53Bへ導かれる。一方、第3配管43へ流れた液冷媒は、第2分岐点P2で分岐し、第4配管44を介して第1サブ熱交換部51へ流れると共に、第5配管45を介して分配器54へ流れる。第1サブ熱交換部51へ流入した液冷媒は、室外空気と熱交換され、ヘッダー53のサブ領域53Bへ導かれる。一方、分配器54へ流入した冷媒は、分配器54で複数のパスに分配され、メイン熱交換部50へ導かれる。メイン熱交換部50へ導かれた冷媒は、メイン熱交換部50で室外空気と熱交換され、ヘッダー53のメイン領域53Aへ導かれる。メイン領域53Aとサブ領域53Bの間に設けられている第1弁機構61は、サブ領域53Bからメイン領域53Aへ向かう方向にのみ、冷媒の流れを許容するものである。従って、サブ領域53Bに導かれた冷媒はメイン領域53Aに流れ、メイン領域53Aにおいて、メイン熱交換部50から流れてきた冷媒と合流する。メイン領域53Aで合流した冷媒は、第2配管42を介して、室外熱交換器13から流出する。
During the heating operation, the liquid refrigerant that has flowed in through the
以上のように本実施の形態2によれば、室外熱交換器100の冷媒のパス上に、一方向にのみ冷媒の流れを許容する第1弁機構61及び第2弁機構62が設けられ、第1配管41には、第2サブ熱交換部52が設けられている。従って、冷房運転時の冷媒の流れ及び暖房運転時の冷媒の流れのそれぞれに応じたパス構成が形成された状態となり、実施の形態1の上述の効果と同様の効果が得られる。
As described above, according to the second embodiment, the
さらに、本実施の形態2によれば、冷媒の流れを一方向にのみ許容する弁機構の1つをサブ熱交換部に換えている。従って、室外熱交換器100の弁機構の点数を減少させることができる。
Further, according to the second embodiment, one of the valve mechanisms that allows the flow of the refrigerant in only one direction is replaced with a sub heat exchange unit. Therefore, the number of points of the valve mechanism of the
実施の形態3.
図5は、本発明の実施の形態3に係る室外熱交換器の構成を模式的に示す図である。図5において、図2及び図3と同一の構成部材には同一の符号が付されている。また、図5中、実線の矢印は冷房運転時の冷媒の流れを示し、点線の矢印は暖房運転時の冷媒の流れを示している。本実施の形態3の室外熱交換器101において、実施の形態1の上述の第1弁機構61、第2弁機構62、及び第3弁機構63に換えて、三方弁110が設けられている。その他の構成は、実施の形態1と同様である。三方弁110は、第1ポート111と、第2ポート112と、第3ポート113と、可動機構部114とを有している。第1ポート111は、第8配管48を介してヘッダー53に接続されている。第2ポート112は、第1配管41に接続されている。第3ポート113は、分配器54及び第1サブ熱交換部51が位置する側に延びる第3配管43に接続されている。可動機構部114は、一方が配管121を介して第1配管41に接続され、他方が配管122を介して第2配管42に接続されている。可動機構部114の内部には、第1配管41を流れる冷媒の圧力と第2配管42を流れる冷媒の圧力の差に応じて変位する不図示の可動部材が設けられている。三方弁110は、可動部材の位置に応じて、第1ポート111、第2ポート112、及び第3ポート113の開閉が切り替わるよう構成されている。尚、配管121及び配管122は、冷媒の圧力差を取得するために三方弁110の可動機構部114に接続されている配管であり、図1の冷媒回路30を構成するものではない。従って、冷媒回路30を構成する他の配管と区別するため、図5において、配管121及び配管122は、一点鎖線で示されている。
FIG. 5 is a diagram schematically showing the configuration of the outdoor heat exchanger according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 5, the same components as those in FIGS. 2 and 3 are designated by the same reference numerals. Further, in FIG. 5, the solid arrow indicates the flow of the refrigerant during the cooling operation, and the dotted arrow indicates the flow of the refrigerant during the heating operation. In the
第2配管42を流れる冷媒の圧力が第1配管41を流れる冷媒の圧力より高いとき、第1ポート111及び第2ポート112が開、第3ポート113が閉となり、第1ポート111と第2ポート112が連通するよう、可動機構部114の可動部材は変位する。第1配管41を流れる冷媒の圧力が第2配管42を流れる冷媒の圧力より高いとき、第2ポート112及び第3ポート113が開、第1ポート111が閉となり、第2ポート112と第3ポート113が連通するよう、可動機構部114の可動部材は変位する。すなわち、三方弁110は、室外熱交換器101に流入する冷媒と、室外熱交換器101から流出した冷媒の圧力差に応じて、連通する経路が切り替わる自律式の三方弁である。
When the pressure of the refrigerant flowing through the
冷房運転時、冷媒は第2配管42から流入し、メイン熱交換部50及び第1サブ熱交換部51で外気と熱交換された後、第1配管41から流出する。メイン熱交換部50及び第1サブ熱交換部51における熱交換において、圧力損失が発生するため、冷房運転時、第2配管42を流れる冷媒の圧力は、第1配管41を流れる冷媒の圧力よりも高い。従って、可動機構部114の上述の可動部材は、第1ポート111及び第2ポート112が開、第3ポート113が閉となり、第1ポート111と第2ポート112が連通するよう、変位する。その結果、分配器54から流出した冷媒は第1サブ熱交換部51にのみ流れる。また、ヘッダー53から流出した冷媒は、第8配管48を流れ三方弁110を通過して第1配管41に導かれる。この構成により、冷房運転時には、メイン熱交換部50と第1サブ熱交換部51が直列に接続されるパス構成が形成される。
During the cooling operation, the refrigerant flows in from the
暖房運転時、冷媒は第1配管41から流入し、メイン熱交換部50及び第1サブ熱交換部51で外気と熱交換された後、第2配管42から流出する。メイン熱交換部50及び第1サブ熱交換部51における熱交換において、圧力損失が発生するため、暖房運転時、第1配管41を流れる冷媒の圧力は、第2配管42を流れる冷媒の圧力よりも高い。従って、可動機構部114の上述の可動部材は、第2ポート112及び第3ポート113が開となり、第1ポート111が閉となって、第2ポート112と第3ポート113が連通するよう、変位する。その結果、第1配管41から流入した冷媒は、三方弁110を通過するとき、ヘッダー53に接続されている第8配管48には流れず、第3配管43にのみ流れる。この構成により、暖房運転時には、メイン熱交換部50と第1サブ熱交換部51が並列に接続されるパス構成が形成される。
During the heating operation, the refrigerant flows in from the
以上のように、本実施の形態3によれば、室外熱交換器101の冷媒のパス上に、室外熱交換器101に流入する冷媒と室外熱交換器101から流出した冷媒の圧力差に応じて、自律的に経路を変更する三方弁110が設けられている。従って、冷房運転時及び暖房運転時の双方に適したパス構成が、制御装置に制御されることなく構成される。その結果、上述の実施の形態1及び実施の形態2と同様の効果が得られる。
As described above, according to the third embodiment, according to the pressure difference between the refrigerant flowing into the
尚、本実施の形態3においても、実施の形態1の変形例と同様、第1サブ熱交換部51を複数設けてもよい。
In the third embodiment as well, a plurality of first sub
実施の形態4.
図6は、本発明の実施の形態4に係る冷凍サイクル装置の室外ユニットにおける室外熱交換器周辺の構成を模式的に示す図である。図6において、図1、図2、及び図5と同一の部材には同一の符号が付されている。また、図6中、実線の矢印は冷房運転時の冷媒の流れを示し、点線の矢印は暖房運転時の冷媒の流れを示している。本実施の形態4の室外熱交換器102において、三方弁110の可動機構部114は、一方は配管123を介して第2配管42に接続され、他方は配管124を介してガス冷媒配管31に接続されている。第2配管42は、流路切替部12において、冷房運転時は圧縮機11の吐出側と連通し、暖房運転時は圧縮機11の吸入側と連通するポートに接続されている。ガス冷媒配管31は、流路切替部12において、冷房運転時は圧縮機11の吸入側と連通し、暖房運転時は圧縮機11の吐出側と連通するポートに接続されている。尚、配管123及び配管124は、冷媒の圧力差を取得するために三方弁110の可動機構部114に接続されている配管であり、図1の冷媒回路30を構成するものではない。従って、冷媒回路30を構成する他の配管と区別するため、図6において、配管123及び配管124は、一点鎖線で示されている。
FIG. 6 is a diagram schematically showing a configuration around an outdoor heat exchanger in the outdoor unit of the refrigeration cycle apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 6, the same members as those in FIGS. 1, 2, and 5 are designated by the same reference numerals. Further, in FIG. 6, the solid arrow indicates the flow of the refrigerant during the cooling operation, and the dotted arrow indicates the flow of the refrigerant during the heating operation. In the
第2配管42を流れる冷媒の圧力がガス冷媒配管31を流れる冷媒の圧力より高いとき、第1ポート111及び第2ポート112が開、第3ポート113が閉となり、第1ポート111と第2ポート112が連通するよう、可動機構部114の可動部材は変位する。ガス冷媒配管31を流れる冷媒の圧力が第2配管42を流れる冷媒の圧力より高いとき、第2ポート112及び第3ポート113が開、第1ポート111が閉となり、第2ポート112と第3ポート113が連通するよう、可動機構部114の可動部材は変位する。このように、本実施の形態4において、三方弁110は、圧縮機11の吸入側の冷媒と圧縮機11の吐出側の冷媒の圧力差に応じて、連通する経路が切り替わるよう構成されている。その他の構成は、実施の形態3の室外熱交換器101と同様である。
When the pressure of the refrigerant flowing through the
冷房運転時、第2配管42には、圧縮機11で圧縮された高温高圧のガス冷媒が流入する。一方、ガス冷媒配管31には、室外熱交換器13から流出し、図1に示す第1膨張弁14、第2膨張弁15及び室内熱交換器21を通過し、圧縮機11に吸入される低圧のガス冷媒が流入する。すなわち、冷房運転時、第2配管42を流れる冷媒の圧力がガス冷媒配管31を流れる冷媒の圧力より高い。従って、可動機構部114の上述の可動部材は、第1ポート111及び第2ポート112が開となり、第3ポート113が閉となって、第1ポート111と第2ポート112が連通するよう、変位する。その結果、分配器54から流出した冷媒は、第2分岐点P2において、第1サブ熱交換部51にのみ流れる。また、ヘッダー53から流出した冷媒は、第8配管48を流れ三方弁110を通過して第1配管41に導かれる。この構成により、冷房運転時には、メイン熱交換部50と第1サブ熱交換部51が直列に接続されるパス構成が形成される。
During the cooling operation, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant compressed by the
暖房運転時、ガス冷媒配管31には、圧縮機11で圧縮された高温高圧のガス冷媒が流入する。そして、ガス冷媒配管31に流入したガス冷媒は、図1に示す室内熱交換器21、第2膨張弁15、及び第1膨張弁14を通過し、室外熱交換器102に流入する。一方、第2配管42には、室外熱交換器102から流出し、圧縮機11に吸入される低圧のガス冷媒が流入する。すなわち、暖房運転時、ガス冷媒配管31を流れる冷媒の圧力が第2配管42を流れる冷媒の圧力より高い。従って、可動機構部114の上述の可動部材は、第2ポート112及び第3ポート113が開となり、第1ポート111が閉となって、第2ポート112と第3ポート113が連通するよう、変位する。その結果、第1配管41から流入した冷媒は、三方弁110を通過するとき、ヘッダー53に接続されている第8配管48には流れず、第3配管43にのみ流れる。この構成により、暖房運転時には、メイン熱交換部50と第1サブ熱交換部51が並列に接続されるパス構成が形成される。
During the heating operation, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant compressed by the
以上のように、本実施の形態4においても、室外熱交換器102の冷媒のパス上に、室外熱交換器101に流入する冷媒と室外熱交換器101から流出した冷媒の圧力差に応じて、自律的に経路を変更する三方弁110が設けられている。従って、冷房運転時及び暖房運転時の双方に適したパス構成が、制御装置に制御されることなく構成される。その結果、上述の実施の形態1、実施の形態2、及び実施の形態3と同様の効果が得られる。さらに、本実施の形態4では、三方弁110は、圧縮機11の吐出側と吸入側の冷媒の圧力差に応じて動作するよう構成されている。圧縮機11の吐出側と吸入側の冷媒の圧力差は顕著である。従って、本実施の形態4によれば、冷房運転及び暖房運転のそれぞれのパス構成の切り替えがより確実に行われる。
As described above, also in the fourth embodiment, according to the pressure difference between the refrigerant flowing into the
尚、本実施の形態4においても、実施の形態1の変形例と同様、第1サブ熱交換部51を複数設けてもよい。
In the fourth embodiment as well, a plurality of first sub
上述の実施の形態1〜実施の形態4においては、伝熱管が設置面に横方向に延び、メイン熱交換部50、第1サブ熱交換部51、及び第2サブ熱交換部52が上下方向に配置されている構成を有しているがこれに限るものではない。伝熱管が上下方向に延び、横方向に沿って並設されているタイプの熱交換器にも適用される。
In the above-described first to fourth embodiments, the heat transfer tube extends laterally to the installation surface, and the main
上述の実施の形態1〜実施の形態4においては、熱源側ユニットである室外ユニット10に設けられる室外熱交換器13の構成について説明したが、これに限るものではない。負荷側ユニットである室内ユニット20に設けられる室内熱交換器21についても、上述の室外熱交換器13の構成と同様の構成を適用してもよい。
In the above-described first to fourth embodiments, the configuration of the
1 冷凍サイクル装置、10 室外ユニット、11 圧縮機、12 流路切替部、13 室外熱交換器、14 第1膨張弁、15 第2膨張弁、16 冷媒容器、20 室内ユニット、21 室内熱交換器、30 冷媒回路、31 ガス冷媒配管、32 液冷媒配管、41 第1配管、42 第2配管、43 第3配管、44 第4配管、45 第5配管、46 第6配管、47 第7配管、48 第8配管、50 メイン熱交換部、51 第1サブ熱交換部、52 第2サブ熱交換部、53 ヘッダー、53A メイン領域、53B サブ領域、54 分配器、61 第1弁機構、62 第2弁機構、63 第3弁機構、100 室外熱交換器、101 室外熱交換器、102 室外熱交換器、110 三方弁、111 第1ポート、112 第2ポート、113 第3ポート、114 可動機構部、121 配管、122 配管、123 配管、124 配管、150 伝熱管、151 伝熱管、152 伝熱管、P1 第1分岐点、P2 第2分岐点、P3 第3分岐点。 1 Refrigeration cycle device, 10 outdoor unit, 11 compressor, 12 flow path switching unit, 13 outdoor heat exchanger, 14 1st expansion valve, 15 2nd expansion valve, 16 refrigerant container, 20 indoor unit, 21 indoor heat exchanger , 30 Refrigerator circuit, 31 Gas refrigerant pipe, 32 Liquid refrigerant pipe, 41 1st pipe, 42 2nd pipe, 43 3rd pipe, 44 4th pipe, 45 5th pipe, 46 6th pipe, 47 7th pipe, 48 8th pipe, 50 main heat exchange part, 51 1st sub heat exchange part, 52 2nd sub heat exchange part, 53 header, 53A main area, 53B sub area, 54 distributor, 61 1st valve mechanism, 62nd 2 valve mechanism, 63 3rd valve mechanism, 100 outdoor heat exchanger, 101 outdoor heat exchanger, 102 outdoor heat exchanger, 110 three-way valve, 111 1st port, 112 2nd port, 113 3rd port, 114 movable mechanism Part, 121 piping, 122 piping, 123 piping, 124 piping, 150 heat transfer tube, 151 heat transfer tube, 152 heat transfer tube, P1 1st branch point, P2 2nd branch point, P3 3rd branch point.
Claims (13)
複数の前記伝熱管を有し、前記複数の前記伝熱管内に前記作動流体の複数のパスが形成されているメイン熱交換部と、
前記メイン熱交換部よりも少ない数の前記伝熱管を有し、前記メイン熱交換部よりも少ない数の前記作動流体のパスが形成されている、少なくとも1つの第1サブ熱交換部と、
前記メイン熱交換部へ導かれる前記作動流体を前記複数のパスに分配する分配器と、
前記ヘッダーにおいて、前記メイン熱交換部の前記伝熱管が接続されているメイン領域と前記第1サブ熱交換部の前記伝熱管が接続されているサブ領域との間に設けられ、前記作動流体の流れを前記サブ領域から前記メイン領域へ向かう方向にのみ許容する第1弁機構と、
前記作動流体が前記熱交換器へ入出流する第1配管と前記メイン熱交換部及び前記第1サブ熱交換部との間に設けられ、前記第1配管から流入した前記作動流体の流れを、前記第1配管から前記分配器及び前記第1サブ熱交換部が配置されている側へ向かう方向にのみ許容する第2弁機構とを備える熱交換器。A heat exchanger that has a heat transfer tube through which a working fluid flows and a header to which the heat transfer tube is connected, and exchanges heat between the working fluid and a gas.
A main heat exchange unit having a plurality of the heat transfer tubes and having a plurality of paths of the working fluid formed in the plurality of heat transfer tubes.
At least one first sub heat exchange section having a smaller number of heat transfer tubes than the main heat exchange section and forming a smaller number of paths for the working fluid than the main heat exchange section.
A distributor that distributes the working fluid guided to the main heat exchange section into the plurality of paths.
In the header, the working fluid is provided between the main region to which the heat transfer tube of the main heat exchange section is connected and the sub region to which the heat transfer tube of the first sub heat exchange section is connected. A first valve mechanism that allows flow only in the direction from the sub-region to the main region,
The flow of the working fluid, which is provided between the first pipe through which the working fluid flows in and out of the heat exchanger, the main heat exchange section, and the first sub heat exchange section, and flows in from the first pipe, is provided. A heat exchanger including a second valve mechanism that allows only the direction from the first pipe toward the side where the distributor and the first sub heat exchange unit are arranged.
室内熱交換器を有する室内ユニットとを有する冷凍サイクル装置であって、
前記三方弁は、前記圧縮機の吸入側の前記作動流体と前記圧縮機の吐出側の前記作動流体の圧力差に応じて、連通する経路が切り替わるよう構成されている冷凍サイクル装置。An outdoor unit having the heat exchanger and the compressor according to claim 4 or 5.
A refrigeration cycle device having an indoor unit having an indoor heat exchanger.
The three-way valve is a refrigeration cycle device configured so that the communication path is switched according to the pressure difference between the working fluid on the suction side of the compressor and the working fluid on the discharge side of the compressor.
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