WO2018062519A1 - 熱交換器および空気調和装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a heat exchanger and an air conditioner.
- the shape of the plurality of flow paths of the flat multi-hole tube is made different between the windward side and the leeward side, and the heat exchange amount on the windward side Has been proposed to be greater than the amount of heat exchange on the leeward side.
- a plurality of flat multi-hole pipes have a plurality of flat multi-hole pipes in order to improve the balance of the heat exchange amount between the windward side and the leeward side of the flat multi-hole pipes. Since the shape of the flow path is different between the windward side and the leeward side, the pressure resistance strength of the flow path of the flat multi-hole tube is different between the windward side and the leeward side. Specifically, the windward side of the flat multi-hole tube has a larger flow path cross-sectional area than the leeward side, so that the pressure resistance is inferior to the leeward side.
- the present invention has been made in view of the above-described points, and the problem of the present invention is that a flat multi-hole tube is used even when the difference in pressure resistance between the windward side and the leeward side of the flat multi-hole tube is suppressed to a small level.
- An object of the present invention is to provide a heat exchanger and an air conditioner that can suppress a difference in state between the refrigerant flowing on the leeward side and the refrigerant flowing on the leeward side.
- the heat exchanger includes a plurality of flat multi-hole tubes, a header, and a plurality of fins.
- the flat multi-hole tube is provided such that the direction intersecting the air flow direction is the longitudinal direction.
- the plurality of flat multi-hole tubes are provided side by side.
- the header is connected to the ends of a plurality of flat multi-hole tubes.
- the plurality of fins are joined to the flat multi-hole tube.
- the space to which the flat multi-hole pipe inside the header is connected is configured such that more refrigerant flows on the windward side in the air flow direction than on the leeward side.
- the amount of heat exchange tends to increase on the windward side and flows through the windward side of the flat multi-hole tube.
- the state of the refrigerant may be different, for example, the degree of superheat tends to be larger than that of the refrigerant that has flowed on the leeward side.
- the heat exchange characteristics of the flat multi-hole tube are different between the windward side and the leeward side.
- a flat multi-hole pipe is manufactured so as to be different from the leeward side, and the pressure resistance strength of the flat multi-hole pipe may be reduced.
- the space to which the flat multi-hole tube inside the header is connected is configured such that more refrigerant flows on the windward side in the air flow direction than on the leeward side. .
- the heat exchanger according to the second aspect is the heat exchanger according to the first aspect, and the space to which the flat multi-hole pipe inside the header is connected is located on the windward side in the air flow direction from the leeward side. However, the space through which the refrigerant can pass is widened.
- the refrigerant passage cross-sectional area of the space through which the refrigerant on the windward side in the air flow direction can pass (the refrigerant flows along the longitudinal direction of the header). It is preferable that the average of the passage cross-sectional area when passing through is larger than the average of the refrigerant passage cross-sectional area of the space through which the refrigerant on the leeward side can pass.
- the volume of the space through which the refrigerant on the windward side can pass is divided by the length along the longitudinal direction of the header of the space through which the refrigerant on the windward side can pass.
- the average value of the cross-sectional area of refrigerant passing on the leeward side is the length of the space along the longitudinal direction of the header of the space where the refrigerant can pass on the leeward side. It is good also as a value obtained by dividing by.
- the windward side and the leeward side may be distinguished on the basis of the intermediate position in the air flow direction in the space where the flat multi-hole pipe inside the header is connected.
- the space to which the flat multi-hole pipe inside the header is connected is configured such that the space where the refrigerant can pass is wider on the windward side in the air flow direction than on the leeward side. .
- the refrigerant flowing in the space to which the flat multi-hole pipe inside the header is connected is more likely to flow on the leeward side where the pressure loss due to passage is relatively smaller than the leeward side where pressure loss due to passage is relatively large.
- the heat exchanger according to the third aspect is a heat exchanger according to the second aspect, and is located on the leeward side of the end of the flat multi-hole tube in the outline of the space to which the flat multi-hole tube inside the header is connected.
- the opposing part is formed with a concavo-convex part having a concave part recessed on the opposite side to the convex part protruding to the flat multi-hole tube side.
- the uneven portion in the outline of the space to which the flat multi-hole tube inside the header is connected, in the portion facing the windward side of the end portion of the flat multi-hole tube, the uneven portion may not be formed. However, an uneven portion having an uneven height lower than the uneven portion on the leeward side may be formed.
- grooved part are extended so that all may follow the longitudinal direction of a header.
- the uneven portion and the inflow port in the longitudinal direction of the uneven portion are arranged so that they do not overlap with each other or more than half of the inlet is not covered.
- the heat exchanger according to the fourth aspect is a heat exchanger according to the first aspect and has a specific surface area different structure.
- the specific surface area difference structure is that the specific surface area of the part of the outline of the space where the flat multi-hole pipe inside the header is connected to the end of the flat multi-hole pipe is leeward than the leeward side in the air flow direction. Is a larger structure.
- the specific surface area difference structure is the surface area per unit area of the projected portion of the portion facing the end portion of the flat multi-hole tube inserted in the header in the direction of insertion progress of the flat multi-hole tube into the header.
- a specific surface area is a structure where the leeward side is larger than the leeward side in the air flow direction.
- the specific surface area difference structure may be provided in a portion facing the end of the flat multi-hole tube, may be provided in a member such as a partition member provided in the header, or may be provided in the inner periphery of the header. It may be provided on the surface.
- the specific surface area difference structure may be configured by a concavo-convex shape provided along the vertical direction in the windward portion in the air flow direction among the portions facing the end of the flat multi-hole tube of the partition member.
- the liquid refrigerant can be guided in the vertical direction by following the portion having a large specific surface area, and more liquid refrigerant can be reliably guided to the windward side of the flat multi-hole tube.
- the surface area is large in the portion where the specific surface area on the leeward side is relatively large, so that the surface area is larger than the portion where the specific surface area on the leeward side is relatively small. It becomes possible to hold the liquid refrigerant on the surface. For this reason, it becomes possible to supply more liquid refrigerant to the windward side than to the leeward side for the flat multi-hole tube.
- the difference in the state of the refrigerant flowing on the leeward side and the state of the refrigerant flowing on the leeward side of the flat multi-hole pipe can be suppressed to a small level without greatly changing the shape of the flow path of the flat multihole tube between the leeward side and the leeward side. It becomes possible.
- the heat exchanger according to the fifth aspect is the heat exchanger according to the first aspect, and the flat multi-hole tube has a symmetrical shape on the leeward side and the leeward side with the intermediate position in the air flow direction as a boundary.
- the flat multi-hole tube has a plurality of channels having a common channel cross-sectional area.
- the flat multi-hole tube has a symmetrical shape on the leeward side and the leeward side. For this reason, at the time of manufacturing the heat exchanger, the same shape can be obtained regardless of whether the orientation of the flat multi-hole tube when combining the flat multi-hole tube is the upstream side or the downstream side. Therefore, it is possible to prevent an erroneous assembly of the flat multi-hole tube at the time of manufacturing the heat exchanger. Further, since the plurality of channels of the flat multi-hole tube have a common channel cross-sectional area, the pressure resistance of the flat multi-hole tube can be improved. As described above, it is possible to improve the pressure resistance strength while preventing erroneous assembly of the flat multi-hole tube at the time of manufacture.
- a heat exchanger according to a sixth aspect is the heat exchanger according to any one of the first to fifth aspects, wherein the plurality of fins are connected to each other on the windward side in the air flow direction of the plurality of flat multi-hole tubes. ing.
- the heat transfer area is increased by the portion of the fins connected to each other. .
- the heat exchange amount tends to increase further on the leeward side than on the leeward side.
- the amount of heat exchange is further increased on the leeward side than on the leeward side for the refrigerant flowing through each flow path of the flat multi-hole tube due to the fin arrangement.
- the heat exchanger according to the seventh aspect is a heat exchanger according to any one of the first to sixth aspects, and the header has a partition member.
- the partition member partitions the side to which the flat multi-hole tube is connected from the side opposite to the side to which the flat multi-hole tube is connected.
- a part of the outline of the space to which the flat multi-hole tube inside the header is connected is constituted by a partition member.
- the header since the header has a partition member inside, the distance between the end of the flat multi-hole tube inserted in the header and the partition member inside the header can be shortened. . Therefore, by narrowing the space where the flat multi-hole pipe inside the header is connected, it is possible to sufficiently secure the speed of the refrigerant passing through the space where the flat multi-hole pipe inside the header is connected. Become.
- the heat exchanger according to the eighth aspect is a heat exchanger according to the seventh aspect, and the header has a loop structure.
- the loop structure of the header includes an inflow port, a first communication path, and a second communication path.
- the inflow port allows the refrigerant to flow into a first space that is a space on the side where the flat multi-hole tube is connected to the partition member.
- the first communication path is a part of the first space in the longitudinal direction of the header and a second space that is a space on the opposite side to the side where the flat multi-hole tube is connected to the partition member.
- a portion on one side of the header in the longitudinal direction are communicated to guide the refrigerant flowing in the first space to the second space.
- a 2nd communicating path returns the refrigerant
- At least a portion of the first space between the first communication path and the second communication path is configured such that the refrigerant flows more on the windward side in the air flow direction than on the leeward side.
- the refrigerant is not limited to the portion between the first communication path and the second communication path, and is configured so that more refrigerant flows in the windward side in the air flow direction than in the leeward side in the entire first space. Also good.
- the internal space of the header is partitioned into a first space and a second space by a partition member, so that the refrigerant that has flowed into the first space from the inlet flows when passing through the first space.
- the area can be reduced as compared with the case where the first space and the second space are not partitioned by the partition member. For this reason, even if the circulation amount of the refrigerant in the heat exchanger is a low circulation amount, the refrigerant that has flowed into the first space from the inlet can pass through the narrow space only of the first space.
- the refrigerant can easily reach the side opposite to the inlet in the internal space of the header without greatly reducing the passage speed of the refrigerant in the space. For this reason, even if the circulation amount of the refrigerant is a low circulation amount, the refrigerant can be sufficiently supplied also to the flat multi-hole tube disposed at a position far from the inflow port.
- the header has a loop structure including an inlet, a partition member, a first communication path, and a second communication path.
- the refrigerant that has reached a position far from the inflow port in the first space passes through the first communication path to the second space side, passes through the second space, and passes through the second communication path.
- the flow rate of the refrigerant flowing into the first space from the inlet is high as in the case of a high circulation amount, and the first space is vigorously passed by the side of the flat multi-hole tube located near the inlet.
- the refrigerant can be sufficiently supplied to the flat multi-hole tube close to the inlet.
- the windward side in the air flow direction is at the leeward side at least between the first communication path and the second communication path of the partition member. Since more refrigerant flows than the first communication path, it is possible to hold more liquid refrigerant on the windward side in the region between the first communication path and the second communication path.
- the heat exchanger according to the ninth aspect is a heat exchanger according to any of the first to eighth aspects, and a plurality of flat multi-hole tubes are provided side by side.
- the header is provided in such a posture that the longitudinal direction of the header is the vertical direction.
- the internal space of the header is partitioned by the partition member into the first space and the second space. Therefore, the cross-sectional area through which the refrigerant flowing into the first space from the inlet passes through the first space is compared with the case where the first space and the second space are not partitioned by the partition member. Can be made smaller. For this reason, even if the circulation amount of the refrigerant in the heat exchanger is a low circulation amount, the refrigerant flowing into the first space from the inlet can be raised in a narrow space only of the first space.
- the refrigerant can easily reach the upper part of the internal space of the header without greatly reducing the rising speed of the refrigerant in the space. For this reason, even if the circulation amount of the refrigerant is a low circulation amount, the refrigerant can be sufficiently supplied to the flat multi-hole pipe disposed above.
- the header has a loop structure including an inlet, a partition member, a first communication path, and a second communication path.
- the refrigerant that has reached the upper portion of the first space passes through the first communication path, is sent to the second space side, is lowered in the second space, and is allowed to pass through the second communication path.
- the flow rate of the refrigerant flowing into the first space from the inflow port is high as in the case of a high circulation amount, and it passes through the flat multi-hole pipe positioned below and vigorously passes above the first space.
- the refrigerant can sufficiently flow to the lower flat multi-hole tube.
- the air conditioning apparatus includes a refrigerant circuit and a fan.
- the refrigerant circuit includes the heat exchanger according to any one of the first to ninth aspects, and the refrigerant circulates.
- the fan provides an air flow to the heat exchanger.
- this air conditioner it is possible to improve the performance of the heat exchanger by suppressing the difference in the state of the refrigerant flowing on the windward side and the refrigerant flowing on the leeward side in the flat multi-hole tube of the heat exchanger.
- the performance of the air conditioner can be improved.
- the refrigerant flowing on the leeward side and the refrigerant flowing on the leeward side of the flat multi-hole pipe are not significantly different in the shape of the flow path of the flat multi-hole pipe between the windward side and the leeward side. It is possible to suppress the difference in state.
- the refrigerant can easily flow to the windward side where the pressure loss due to passage is relatively small.
- the refrigerant flowing on the leeward side and the refrigerant flowing on the leeward side of the flat multi-hole pipe are not significantly different in the shape of the flow path of the flat multi-hole pipe between the windward side and the leeward side. It is possible to suppress the difference in state.
- the refrigerant that flows through the windward side of the flat multi-hole tube even if the heatward amount is further increased on the windward side than the leeward side due to the arrangement of the fins. And the difference in the state of the refrigerant flowing on the leeward side can be kept small.
- the partition member suppresses the drift of the refrigerant between the flat multi-hole tube disposed far from the inlet and the flat multi-hole tube disposed near the inlet. In the region between the first communication path and the second communication path, a large amount of liquid refrigerant can be held on the windward side.
- the difference in state between the refrigerant flowing on the windward side and the refrigerant flowing on the leeward side in the flat multi-hole tube is It becomes possible to keep it small.
- the performance of the air conditioner can be improved.
- the perspective view which shows the external appearance of an air-conditioning outdoor unit.
- the schematic external appearance perspective view which an outdoor heat exchanger shows. Schematic which shows the attachment state with respect to the flat multi-hole pipe of the heat-transfer fin in an outdoor heat exchanger.
- the top view which combined the baffle plate, the multi-hole side member, the piping side member, and the partition member.
- the top view which combined the baffle plate, the multihole side member, the piping side member, and the partition member in other embodiment A).
- the top view which combined the baffle plate, the multihole side member, the piping side member, and the partition member in other embodiment B).
- turning part of the folding header in other embodiment D).
- FIG. 1 is a circuit diagram showing an outline of a configuration of an air conditioner 1 according to an embodiment of the present invention.
- the air conditioner 1 is an apparatus used for air conditioning in a building in which the air conditioning indoor unit 3 is installed by performing a vapor compression refrigeration cycle operation, and uses the air conditioning outdoor unit 2 as a heat source side unit,
- the air conditioning indoor unit 3 as a side unit is connected by refrigerant communication pipes 6 and 7.
- the refrigerant circuit 8 configured by connecting the air-conditioning outdoor unit 2, the air-conditioning indoor unit 3, and the refrigerant communication pipes 6 and 7 includes a compressor 91, a four-way switching valve 92, an outdoor heat exchanger 20, an expansion valve 33, an indoor The heat exchanger 4 and the accumulator 93 are connected by a refrigerant pipe.
- a refrigerant is sealed in the refrigerant circuit 8, and the refrigerant is compressed, cooled, depressurized, heated and evaporated, and then compressed again.
- the refrigerant for example, one selected from R410A, R32, R407C, R22, R134a, carbon dioxide, and the like is used.
- Air conditioning indoor unit 3 The air conditioning indoor unit 3 is installed on the wall surface of the room by wall hanging or the like, or embedded or suspended in the ceiling of a room such as a building.
- the air conditioning indoor unit 3 has an indoor heat exchanger 4 and an indoor fan 5.
- the indoor heat exchanger 4 is, for example, a cross fin type fin-and-tube heat exchanger composed of heat transfer tubes and a large number of fins, and functions as a refrigerant evaporator during cooling operation to cool indoor air. In the heating operation, the heat exchanger functions as a refrigerant radiator or condenser to heat indoor air.
- Air conditioning outdoor unit 2 The air conditioning outdoor unit 2 is installed outside a building or the like, and is connected to the air conditioning indoor unit 3 via the refrigerant communication pipes 6 and 7. As shown in FIGS. 2 and 3, the air-conditioning outdoor unit 2 has a substantially rectangular parallelepiped unit casing 10.
- the air conditioner outdoor unit 2 has a structure in which the blower chamber S ⁇ b> 1 and the machine chamber S ⁇ b> 2 are formed by dividing the internal space of the unit casing 10 into two by a partition plate 18 extending in the vertical direction. (So-called trunk type structure).
- the air conditioner outdoor unit 2 includes an outdoor heat exchanger 20 and an outdoor fan 95 disposed in the blower chamber S1 of the unit casing 10, and includes a compressor 91 and four compressors disposed in the machine chamber S2 of the unit casing 10.
- a path switching valve 92, an accumulator 93, an expansion valve 33, a gas refrigerant pipe 31, and a liquid refrigerant pipe 32 are provided.
- the unit casing 10 includes a bottom plate 12, a top plate 11, a side plate 13 on the blower chamber side, a side plate 14 on the machine chamber side, a front plate 15 on the blower chamber side, and a front plate 16 on the machine chamber side. Make up body.
- the air conditioner outdoor unit 2 is configured to suck outdoor air into the blower chamber S ⁇ b> 1 in the unit casing 10 from a part of the back surface and side surface of the unit casing 10, and blow out the sucked outdoor air from the front surface of the unit casing 10. .
- a suction port 10a, a suction port 10b, and a blower port 10c are formed for the blower chamber S1 in the unit casing 10.
- the entire suction port including the suction port 10a and the suction port 10b extends from the end portion on the front surface side of the side plate 13 on the blower chamber side to the end portion on the blower chamber S1 side of the side plate 14 on the machine chamber side.
- the blower outlet 10c is provided in the fan chamber side front board 15, The front side is covered with the fan grill 15a.
- the compressor 91 is a hermetic compressor driven by a compressor motor, for example, and is configured to be able to change the operating capacity by inverter control. By changing the operating capacity in this way, it is possible to cope with fluctuations in the air conditioning load.
- the four-way switching valve 92 is a mechanism for switching the direction of refrigerant flow. During the cooling operation, the four-way switching valve 92 connects the refrigerant pipe on the discharge side of the compressor 91 and the gas refrigerant pipe 31 extending from one end (gas side end) of the outdoor heat exchanger 20, and via the accumulator 93. Then, the refrigerant communication pipe 7 for the gas refrigerant and the refrigerant pipe on the suction side of the compressor 91 are connected (see the solid line of the four-way switching valve 92 in FIG. 1).
- the four-way switching valve 92 connects the refrigerant pipe on the discharge side of the compressor 91 and the refrigerant communication pipe 7 for the gas refrigerant, and also connects the suction side and the outdoor heat of the compressor 91 via the accumulator 93.
- a gas refrigerant pipe 31 extending from one end (gas side end) of the exchanger 20 is connected (see the broken line of the four-way switching valve 92 in FIG. 1).
- the outdoor heat exchanger 20 is arranged upright in the vertical direction (vertical direction) so as to face the suction ports 10a and 10b in the blower chamber S1.
- the outdoor heat exchanger 20 is an aluminum heat exchanger, and in this embodiment, the one having a design pressure of about 3 MPa to 4 MPa is used.
- the gas refrigerant pipe 31 extends from one end (gas side end) so as to be connected to the four-way switching valve 92.
- the liquid refrigerant pipe 32 extends from the other end (liquid side end) of the outdoor heat exchanger 20 so as to be connected to the expansion valve 33.
- the accumulator 93 is connected in the middle of the refrigerant circuit 8 and between the four-way switching valve 92 and the compressor 91.
- the accumulator 93 has a gas-liquid separation function that divides the refrigerant into a gas phase and a liquid phase.
- the refrigerant flowing into the accumulator 93 is divided into a liquid phase and a gas phase, and the gas phase refrigerant that collects in the upper space is supplied to the compressor 91.
- the expansion valve 33 is a mechanism for decompressing the refrigerant flowing through the refrigerant circuit 8, and is an electric valve capable of adjusting the opening.
- the expansion valve 33 is provided between the outdoor heat exchanger 20 and the refrigerant communication pipe 6 for liquid refrigerant in order to adjust the refrigerant pressure and the refrigerant flow rate, and allows the refrigerant to be used in both the cooling operation and the heating operation. Has the function of expanding.
- the outdoor fan 95 supplies outdoor air to the outdoor heat exchanger 20 for heat exchange with the refrigerant flowing through the outdoor heat exchanger 20.
- the outdoor fan 95 is disposed in the blower chamber S1 so as to face the outdoor heat exchanger 20.
- the outdoor fan 95 sucks outdoor air into the unit from the back side, causes the outdoor heat exchanger 20 to exchange heat between the refrigerant and the outdoor air, and then transfers the air after heat exchange from the front side to the unit. Drain outside.
- the outdoor fan 95 is a fan capable of changing the air volume of the outdoor air supplied to the outdoor heat exchanger 20, and is, for example, a propeller fan driven by a motor such as a DC fan motor.
- the low-pressure gas refrigerant is compressed by the compressor 91 to become a high-pressure gas refrigerant.
- This high-pressure gas refrigerant is sent to the outdoor heat exchanger 20 via the four-way switching valve 92. Thereafter, the high-pressure gas refrigerant is condensed in the outdoor heat exchanger 20 by exchanging heat with the outdoor air supplied by the outdoor fan 95 to become a high-pressure liquid refrigerant. Then, the high-pressure liquid refrigerant in a supercooled state is sent from the outdoor heat exchanger 20 to the expansion valve 33.
- the refrigerant that has been decompressed to near the suction pressure of the compressor 91 by the expansion valve 33 and is in a low-pressure gas-liquid two-phase state is sent to the indoor heat exchanger 4 and performs heat exchange with indoor air in the indoor heat exchanger 4. Evaporates into a low-pressure gas refrigerant.
- the low-pressure gas refrigerant is sent to the air-conditioning outdoor unit 2 via the refrigerant communication pipe 7 and again sucked into the compressor 91.
- the air conditioner 1 uses the outdoor heat exchanger 20 as the refrigerant condenser compressed in the compressor 91 and the indoor heat exchanger 4 as the refrigerant condensed in the outdoor heat exchanger 20. To function as an evaporator.
- the compressor 91 is inverter-controlled so as to reach the set temperature (so that the cooling load can be processed) while the superheat degree control of the expansion valve 33 is being performed. There are cases where the amount of circulation of the water becomes high and the amount of circulation becomes low.
- the four-way switching valve 92 is in the state indicated by the broken line in FIG. 1, that is, the discharge side of the compressor 91 is connected to the gas side of the indoor heat exchanger 4 via the refrigerant communication pipe 7. And the suction side of the compressor 91 is connected to the gas side of the outdoor heat exchanger 20 via the gas refrigerant pipe 31.
- the opening of the expansion valve 33 is adjusted so that the degree of supercooling of the refrigerant at the outlet of the indoor heat exchanger 4 becomes constant at the target value of the degree of supercooling (supercooling degree control).
- the compressor 91, the outdoor fan 95, and the indoor fan 5 are operated in the state of the refrigerant circuit 8, the low-pressure gas refrigerant is sucked into the compressor 91 and compressed to become a high-pressure gas refrigerant. And, it is sent to the air conditioning indoor unit 3 via the refrigerant communication pipe 7.
- the high-pressure gas refrigerant sent to the air conditioning indoor unit 3 undergoes heat exchange with the indoor air in the indoor heat exchanger 4 to condense into a high-pressure liquid refrigerant, and then passes through the expansion valve 33. Furthermore, the pressure is reduced according to the opening degree of the expansion valve 33.
- the refrigerant that has passed through the expansion valve 33 flows into the outdoor heat exchanger 20.
- the low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger 20 exchanges heat with the outdoor air supplied by the outdoor fan 95 to evaporate into a low-pressure gas refrigerant. Then, the air is sucked into the compressor 91 again.
- the air conditioner 1 uses the indoor heat exchanger 4 as a refrigerant condenser compressed in the compressor 91 and the outdoor heat exchanger 20 as a refrigerant condensed in the indoor heat exchanger 4. To function as an evaporator.
- the compressor 91 is inverter-controlled so as to reach the set temperature (so that the heating load can be processed) while the supercooling degree control of the expansion valve 33 is performed.
- the circulation amount of the refrigerant becomes a high circulation amount, it may become a low circulation amount.
- FIG. 4 shows a schematic external perspective view of the outdoor heat exchanger 20.
- FIG. 5 shows a view in which the heat transfer fin 40 is attached to the flat multi-hole tube 50 as viewed from the refrigerant passing direction in each internal flow path 51 of the flat multi-hole tube 50.
- the outdoor heat exchanger 20 includes a heat exchanging unit 21 that exchanges heat between the outdoor air and the refrigerant, an inlet / outlet header pipe 26 and a folded header 24 provided on one end side of the heat exchanging unit 21, and the heat exchanging unit. 21, a connecting header 23 provided on the other end side, a connecting portion 25 that connects a lower portion of the folded header 24 and an upper portion of the folded header 24, and a flow divider 22 that guides the refrigerant diverted below the inlet / outlet header pipe 26. It is equipped with.
- the heat exchanging portion 21 includes a large number of heat transfer fins 40 and a large number of flat multi-hole tubes 50.
- the heat transfer fin 40 and the flat multi-hole tube 50 are both made of aluminum or aluminum alloy.
- the heat transfer fins 40 are flat plate members and spread in the vertical direction and the air flow direction.
- a plurality of heat transfer fins 40 are provided so as to be aligned in the plate thickness direction.
- Each heat transfer fin 40 is formed with an opening 43 that is a notch for inserting a flat tube extending in the horizontal direction from the leeward end in the air flow direction to the front of the windward end.
- the heat transfer fin 40 is provided with a plurality of openings 43.
- the plurality of openings 43 are provided in the heat transfer fin 40 so as to be arranged in the vertical direction.
- the heat transfer fin 40 has an upwind communication portion 41 in which the windward side of the flat multi-hole tube 50 in the air flow direction is connected in the vertical direction.
- the heat transfer fin 40 is not provided with a communicating portion connected in the vertical direction on the leeward side of the flat multi-hole tube 50 and is not connected on the leeward side.
- the refrigerant flowing through the internal channel 51 on the leeward side of the plurality of internal channels 51 has a larger amount of heat exchange. It becomes the structure which becomes.
- the downstream end of the heat transfer fin 40 is configured to be in the same position as the downstream end of the flat multi-hole tube 50 in the air flow direction.
- the heat transfer fins 40 are provided with slits 42 extending in the vertical direction between the flat multi-hole pipes 50 and penetrating in the plate thickness direction so as to be along the air flow direction.
- the slit 42 is not provided at the same height as the flat multi-hole tube 50 in the windward communication portion 41.
- the windward communication part 41 of the heat transfer fin 40 is provided on the windward side of the flat multi-hole tube 50 in this way.
- frost can also be attached to the upwind communication portion 41 of the heat transfer fin 40, so that the upwind end of the flat multi-hole tube 50 It is possible to prevent frost from concentrating on the air and increasing the ventilation resistance immediately.
- the flat multi-hole tube 50 functions as a heat transfer tube, and transfers heat moving between the heat transfer fins 40 and outdoor air to the refrigerant flowing inside.
- the flat multi-hole tube 50 includes a plurality of internal flows that allow the refrigerant to flow along the longitudinal direction of the flat multi-hole tube 50 between the upper and lower flat portions serving as heat transfer surfaces spread in the horizontal direction.
- a path 51 is provided.
- the plurality of internal flow paths 51 of the flat multi-hole tube 50 are arranged along the direction of air flow passing through the outdoor heat exchanger 20.
- the flat multi-hole tube 50 has a symmetrical shape on the windward side and the leeward side, with an intermediate position in the air flow direction as a boundary.
- each of the internal flow paths 51 of the flat multi-hole tube 50 has a large flow path cross-sectional area and a small flow path cross-section area, and the flow path cross-sectional areas are both common. Therefore, it is possible to equalize the pressure at which the refrigerant flowing through the internal flow path 51 acts on any of the internal flow paths 51. For this reason, it is possible to increase the pressure resistance of the flat multi-hole tube 50.
- a plurality of flat multi-hole tubes 50 having such a shape are provided, and a plurality of these are arranged at predetermined intervals in the vertical direction.
- the heat exchanging section 21 borders the windward part in the direction of air flow generated by the outdoor fan 95 (flow from the back and left side of the casing toward the fan grill 15a on the front of the casing). It has the leeward side heat exchange part 20a provided, and the leeward side heat exchange part 20b provided so that the leeward side may be bordered. These windward side heat exchanging portions 20a and leeward side heat exchanging portions 20b are arranged in two rows in the air flow direction.
- the windward side heat exchanging part 20a has a flat multi-hole tube 50 that extends so as to border the upwind side and is arranged in the vertical direction, and a heat transfer fin 40 that is fixed to the flat multi-hole tube 50. ing.
- the leeward side heat exchanging portion 20b extends so as to border the leeward side, and a plurality of flat multi-hole tubes 50 arranged in the vertical direction, and heat transfer fins fixed to the flat multi-hole tubes 50 are also provided. 40.
- the flow divider 22 is connected to connect the liquid refrigerant pipe 32 and the lower portion of the inlet / outlet header pipe 26.
- the flow divider 22 divides the refrigerant flowing from the liquid refrigerant pipe 32 in the height direction. In this way, each refrigerant flow divided by the flow divider 22 is guided to each height position in the lower part of the inlet / outlet header pipe 26.
- the entrance / exit header pipe 26 is a cylindrical member made of aluminum or aluminum alloy extending in the vertical direction, and the inside is divided into an upper part and a lower part. Specifically, the inside of the inlet / outlet header pipe 26 is partitioned vertically by baffles that spread in the horizontal direction.
- the lower part of the inlet / outlet header pipe 26 functions as a refrigerant inlet when the outdoor heat exchanger 20 functions as a refrigerant evaporator, and when the outdoor heat exchanger 20 functions as a refrigerant radiator. It functions as an outlet for the refrigerant.
- the upper part of the inlet / outlet header pipe 26 functions as a refrigerant outlet when the outdoor heat exchanger 20 functions as a refrigerant evaporator, and when the outdoor heat exchanger 20 functions as a refrigerant radiator. Functions as an inlet for the refrigerant.
- the lower part of the inlet / outlet header pipe 26 is connected to the liquid refrigerant pipe 32 via the flow divider 22.
- the upper part of the inlet / outlet header pipe 26 is connected to the gas refrigerant pipe 31.
- the lower part of the inlet / outlet header pipe 26 includes a plurality of parts arranged vertically so that the distribution in the height direction of the refrigerant diverted by the flow divider 22 when the outdoor heat exchanger 20 functions as an evaporator is maintained. Has a space. These spaces are partitioned by the internal space of the lower part of the entrance / exit header pipe 26 being partitioned vertically by a plurality of baffles. Thereby, each refrigerant
- the outdoor heat exchanger 20 functions as a refrigerant evaporator
- the refrigerant flowing into the heat exchange section 21 via the liquid refrigerant pipe 32, the flow divider 22 and the lower part of the inlet / outlet header pipe 26 is Then, it evaporates while passing through the following members and reaches the upper part of the inlet / outlet header pipe 26.
- the evaporated refrigerant flows out to the outside of the outdoor heat exchanger 20 through the upper part of the inlet / outlet header pipe 26 and the gas refrigerant pipe 31.
- the outdoor heat exchanger 20 functions as a refrigerant radiator, the flow is the reverse of the above.
- connection header 23 is opposite to the end of the outdoor heat exchanger 20 on the side (machine room side in FIG. 3) on which the inlet / outlet header pipe 26 and the folded header 24 of the heat exchange section 21 are provided (see FIG. 3). 3 in the blower chamber side).
- the connecting header 23 guides the refrigerant that has flowed through the flat multi-hole tube 50 of the windward heat exchange unit 20a to the flat multi-hole tube 50 of the leeward heat exchange unit 20b at the same height position, or
- the refrigerant that has flowed through the flat multi-hole tube 50 is configured to be guided to the flat multi-hole tube 50 of the windward heat exchange unit 20a at the same height position.
- the directions of the refrigerant flow through the part are opposite to each other.
- connection header 23 the refrigerant does not move in the vertical direction, and simply serves to connect the refrigerant flow paths in the outdoor heat exchanger 20 at the same height position.
- the folded header 24 is an end portion on the opposite side to the end portion on the side where the connection header 23 of the heat exchanging portion 21 is provided, and is provided so as to extend in the vertical direction on the leeward side of the inlet / outlet header pipe 26. ing.
- the folded header 24 is connected to the end of the heat exchange unit 21 on the side opposite to the connection header 23 side of the leeward heat exchange unit 20b.
- the folded header 24 is also a member made of aluminum or aluminum alloy.
- the folded header 24 includes a multi-hole side member 61 to which one ends of a plurality of flat multi-hole tubes 50 are connected, and a flat multi-hole tube. 50, the pipe side member 62 constituting the side opposite to the side to which the pipe 50 is connected, the partition member 70 positioned between the multi-hole side member 61 and the pipe side member 62, and the space inside the folded header 24 up and down.
- a plurality of baffles 80 partitioning partitioning.
- FIG. 6 the illustration of the opening for inserting the baffle 80 provided in the partition member 70 and the uneven portion 88 provided in the partition member 70 is omitted.
- the folding header 24 is a vertically long structure configured by combining these members.
- each member other than the partition member 70 is mainly configured to be fixed to the partition member 70, which is a single component. Therefore, it is easy to position each other, secure strength, and the vertical direction. Even with a long structure, the manufacturing can be facilitated.
- the multi-hole side member 61 constitutes the wall surface of the folded header 24 on the heat exchanging portion 21 side, and has a circular center on the side opposite to the side to which the flat multi-hole tube 50 is connected in a top view. It is formed in a semicircular arc shape.
- the multi-hole side member 61 has a shape in which the semicircular arc shape extends in the vertical direction, and an opening penetrating in the plate thickness direction for inserting one end of the flat multi-hole tube 50 is provided at each height position. A plurality are provided.
- the pipe side member 62 constitutes a wall surface on the opposite side of the wall surface of the folded header 24 from the heat exchanging portion 21 side, and has a circular center on the side to which the flat multi-hole tube 50 is connected in a top view. It is formed in a substantially semicircular arc shape.
- the pipe side member 62 has a shape in which the semicircular arc shape extends in the vertical direction.
- the pipe side member 62 is provided with a plurality of openings penetrating in the plate thickness direction for inserting a connecting pipe of the connecting section 25 described later for each height position.
- the pipe side member 62 is provided with an opening for fixing one end side of the baffle 80 for each height position.
- the partition member 70 is front and rear (air flow direction) so as to partition the space inside the folded header 24 into a space (first space) on the multi-hole side member 61 side and a space (second space) on the pipe side member 62 side. ) And spread up and down.
- the partition member 70 is provided with an opening for inserting and fixing the baffle 80 for each height position.
- FIG. 7 shows a schematic perspective view of a state in which the partition member 70 and the baffle 80 cut in the horizontal direction in the vicinity of the lower communication path 72 are combined.
- FIG. 8 shows a top view of the baffle 80 in a state where the rectifying plate 82, the multi-hole side member 61, the piping side member 62, and the partition member 70 are combined.
- the partition member 70 includes an upstream end portion 70x that is widened in the air flow direction upstream side at the upstream end portion in the air flow direction and a downstream side in the air flow direction. And a downstream end portion 70y that expands so that the downstream side in the air flow direction is the normal direction at the end portion.
- the upstream end portion 70x and the downstream end portion 70y mainly extend in the vertical direction along the longitudinal direction of the folded header 24, and the multi-hole side member 61 and the pipe side member 62 are connected to the upstream side and the downstream side in the air flow direction. It is sandwiched from the side.
- manufacture can be made easy, raising the structural strength of the folding header 24. ing.
- a multi-hole side surface 70a which is a surface on the multi-hole side member 61 side and a pipe side surface 70b which is a surface on the pipe side member 62 side are provided on the windward side of the center of the partition member 70 in the air flow direction. is doing. Both the multi-hole side surface 70a and the pipe side surface 70b spread flatly in the front-rear direction and the upper-lower direction.
- a concavo-convex shape portion 88 having a convex portion protruding toward the surface and a concave portion recessed on the opposite side is provided.
- the uneven portion 88 includes a multi-hole-side uneven portion 88a including a portion protruding toward the multi-hole side member 61 side, and a pipe-side uneven portion 88b including a portion protruding toward the pipe-side member 62 side.
- the multi-hole side uneven portion 88a extends such that a plurality of convex portions projecting toward the flat multi-hole tube 50 side and concave portions sandwiched between the convex portions are along the vertical direction.
- the tip of the protruding direction of the protruding portion protruding to the multi-hole side member 61 side of the multi-hole side uneven portion 88a may be in contact with the end portion of the inserted flat multi-hole tube 50, There may be a slight gap between the flat multi-hole tube 50 and the end thereof.
- the pipe-side uneven portion 88b has a symmetrical shape with the multi-hole-side uneven portion 88a, and is sandwiched between a plurality of protrusions protruding from the flat multi-hole tube 50 side and the respective protrusions.
- the recessed portion extends along the vertical direction.
- the windward side in the air flow direction is configured wider than the leeward side.
- the refrigerant passing in the up-down direction on the leeward side receives a larger pressure loss than the refrigerant passing in the up-down direction on the leeward side. Therefore, in the space between the partition member 70 and each flat multi-hole tube 50, more refrigerant flows on the windward side in the air flow direction than on the leeward side.
- the partition member 70 and a multi-hole The area corresponding to the portion excluding the flat multi-hole pipe 50 in the space between the side member 61 is smaller than the area corresponding to the space between the partition member 70 and the pipe side member 62.
- a plurality of openings penetrating in the plate thickness direction are formed in the partition member 70 side by side in the vertical direction.
- the plurality of openings include an opening for inserting and fixing the baffle 80, an opening for configuring an upper communication path 73 described later, an opening for configuring a lower communication path 72 described later, and an introduction described later. It is divided into an opening for constituting the communication port 71 and an opening for constituting a pressure equalizing opening 74 described later.
- the concave and convex portion 88 provided to extend in the vertical direction in the partition member 70 is formed in the opening for inserting the baffle 80, the upper communication path 73, the lower communication path 72, the introduction communication port 71, and the pressure equalization opening 74. Is not provided and is broken.
- the leeward side end portion of the multi-hole side member 61 is partitioned from the downstream side in the air flow direction by the convex portion located on the most leeward side of the multi-hole uneven portion 88a from the upstream side in the air flow direction.
- the downstream end 70y of the member 70 is fixed by being sandwiched in the air flow direction.
- the leeward side end portion of the pipe side member 62 is a partition member from the downstream side in the air flow direction by the convex portion located on the most leeward side of the pipe side uneven portion 88b from the upstream side in the air flow direction. It is fixed by being sandwiched in the air flow direction by the downstream end portion 70y of 70.
- the inner space of the folding header 24 is vertically divided into a lower lower folding portion 34 and an upper upper folding portion 37.
- the internal space of the lower folded portion 34 is further divided into a lower first folded portion 35 and an upper second lower folded portion 36 in the vertical direction.
- the internal space of the upper folded portion 37 is further divided in a vertical direction into a lower first upper folded portion 38 and an upper second upper folded portion 39.
- the refrigerant that has flowed into the first lower folded portion 35 from the heat exchanging portion 21 returns to the second upper portion via a connecting pipe of the connecting portion 25 described later.
- the refrigerant sent to the portion 39 and flowing into the second lower folded portion 36 from the heat exchanging portion 21 is sent to the first upper folded portion 38 through the space in the folded header 24 without passing through the connecting portion 25.
- the refrigerant sent to the second upper folded portion 39 and the first upper folded portion 38 is sent again to the heat exchange unit 21.
- the number of flat multi-hole tubes 50 connected to the second upper folded portion 39 is configured to be greater than the number of flat multi-hole tubes 50 connected to the first lower folded portion 35. Yes. Further, the number of flat multi-hole tubes 50 connected to the first upper folded portion 38 is larger than the number of flat multi-hole tubes 50 connected to the second lower folded portion 36. .
- the internal space of the first lower folded portion 35 is partitioned in the vertical direction by a plurality of baffles 80 in which openings are not formed, so that a plurality of flow path constituent spaces are arranged vertically.
- the first lower folded portion 35 and the second lower folded portion 36 are also partitioned vertically by a baffle 80 in which no opening is formed.
- FIG. 9 shows a front view (the heat transfer fins 40 and the like are omitted) when the second lower folded portion 36 and the first upper folded portion 38 of the folded header 24 are cut along the XX section shown in FIG.
- a rising opening 82 a penetrating in the plate thickness direction is formed between the lower folded portion 34 and the upper folded portion 37 (between the second lower folded portion 36 and the first upper folded portion 38).
- the baffle 80 that is formed is partitioned up and down by a baffle plate 82.
- the internal space of the second lower folded portion 36 has a first introduction space 61a and a second introduction space 62a.
- the first introduction space 61a and the second introduction space 62a are vertically surrounded by a rectifying plate 82 having a rising opening 82a and a lower partition plate 81.
- the first introduction space 61a and the second introduction space 62a are divided by the partition member 70 into the first introduction space 61a on the flat multi-hole tube 50 side and the second introduction space on the opposite side to the flat multi-hole tube 50 side. 62a.
- the first introduction space 61 a and the second introduction space 62 a communicate with each other through a pressure equalizing opening 74 provided in the partition member 70.
- the second introduction space 62 a is not connected to a communication pipe of the communication unit 25 described later, and communicates only with the first introduction space 61 a through the pressure equalizing opening 74.
- the first upper folded portion 38 and the second upper folded portion 39 are partitioned vertically by an upper partition plate 83 which is a baffle 80 in which no opening is formed.
- both the lower partition plate 81 and the upper partition plate 83 are one of the baffles 80, and both are baffles 80 having the same shape and dimensions in which no opening is formed.
- the baffle 80 constituting the lower end is described as the lower partition plate 81
- the baffle 80 constituting the upper end is described as the upper partition plate 83.
- the upper partition plate 83 of a set of spaces also functions as the lower partition plate 81 of a set of spaces above it.
- the internal space of the first upper folded portion 38 has an ascending space 61b and a descending space 62b.
- the ascending space 61b and the descending space 62b are vertically surrounded by a rectifying plate 82 having an ascending opening 82a and an upper partition plate 83.
- the ascending space 61b and the descending space 62b are partitioned by the partition member 70 into an ascending space 61b on the flat multi-hole tube 50 side and a descending space 62b on the opposite side to the flat multi-hole tube 50 side. It has been.
- the ascending space 61 b and the descending space 62 b communicate with each other via an upper communication path 73 provided in the partition member 70 at the upper side. Further, the ascending space 61b and the descending space 62b communicate with each other via a lower communication path 72 provided in the partition member 70 below.
- the number of flat multi-hole tubes 50 connected to the first upper folded portion 38 is configured to be larger than the number of flat multi-hole tubes 50 connected to the second lower folded portion 36, In the first upper folded portion 38, the refrigerant is divided as evenly as possible.
- the plurality of flat multi-hole tubes 50 connected to the folded header 24 are all configured with the same shape and the same dimensions.
- the plurality of flat multi-hole tubes 50 are provided so as to be arranged at predetermined intervals in the vertical direction. For example, the intervals in the vertical direction of the upper surfaces of the adjacent flat multi-hole tubes 50 are equal.
- One end of each of these flat multi-hole pipes 50 is connected to the folded header 24 so as to largely enter the ascending space 61b.
- it is provided so as to cover more than half of the space 61b for ascending as viewed from above.
- the number of flat multi-hole tubes 50 connected to the ascending space 61b is 2 to 5 times the number of flat multi-hole tubes 50 connected to the first introduction space 61a. It has become.
- FIG. 10 shows a front view (the heat transfer fins 40 and the like are omitted) when the second upper folded portion 39 is cut along the XX section shown in FIG.
- the second upper folded portion 39 has a plurality of flow path constituting spaces that are partitioned from each other so as to be lined up and down. Specifically, the flow path constituent spaces arranged vertically in the second upper folded portion 39 are partitioned in the vertical direction by a plurality of baffles 80 (a lower partition plate 81 and an upper partition plate 83) each having no opening. ing. Thereby, the refrigerant distribution in the vertical direction flowing through the heat exchanging portion 21 can be maintained as it is in the respective channels arranged vertically in the second upper folded portion 39.
- the internal space of each flow path constituting space of the second upper folded portion 39 differs in that the first introduction space 61a and the second introduction space 62a communicate with each other via the introduction communication port 71 and the refrigerant inflow path.
- the first introduction space 61a, the second introduction space 62a, the ascending space 61b, and the descending space 62b are substantially similar to the relationship between the second downward folding portion 36 and the first upward folding portion 38.
- the first introduction space 61 a, the second introduction space 62 a, the ascending space 61 b, and the descending space 62 b are a set of spaces that each flow path constituting space of the second upper folded portion 39 has.
- the first introduction space 61a and the second introduction space 62a are vertically surrounded by a lower partition plate 81 and a rectifying plate 82 in which a rising opening 82a is formed.
- the first introduction space 61a and the second introduction space 62a are divided by the partition member 70 into the first introduction space 61a on the flat multi-hole tube 50 side and the second introduction space on the opposite side to the flat multi-hole tube 50 side. 62a.
- the first introduction space 61 a and the second introduction space 62 a communicate with each other via an introduction communication port 71 provided in the partition member 70.
- the second introduction space 62a is connected to a communication pipe of the communication unit 25 described later.
- the ascending space 61b and the descending space 62b are vertically surrounded by an upper partition plate 83 and a rectifying plate 82 in which an ascending opening 82a is formed.
- the ascending space 61b and the descending space 62b are partitioned by the partition member 70 into an ascending space 61b on the flat multi-hole tube 50 side and a descending space 62b on the opposite side to the flat multi-hole tube 50 side. It has been.
- the ascending space 61 b and the descending space 62 b communicate with each other via an upper communication path 73 provided in the partition member 70 at the upper side.
- the ascending space 61b and the descending space 62b communicate with each other via a lower communication path 72 provided in the partition member 70 below.
- the opening area (refrigerant passage area) of the upper communication path 73 is configured to be larger than the opening area (refrigerant passage area) of the lower communication path 72.
- the number of the flat multi-hole pipes 50 connected to the pair of flow path constituent spaces of the second upper folded portion 39 corresponds to the corresponding first lower folded line connected via the connecting pipe of the connecting portion 25 described later.
- the number of flat multi-hole pipes 50 connected to one of the flow paths of the portion 35 is increased, and the refrigerant is divided as evenly as possible in the pair of flow paths of the second upper folded portion 39. ing.
- the communication unit 25 has a plurality of communication pipes. Each communication pipe is arranged in a plurality of flow path constituent spaces divided in the vertical direction in the first lower folded portion 35 of the folded header 24 and in the vertical direction in the second upper folded portion 39 of the folded header 24. Each of the set of spaces is connected one-to-one.
- This connecting pipe is provided so that the space located below the first lower folded portion 35 is connected to a set of spaces located above the second upper folded portion 39.
- the connecting pipe of the connecting portion 25 extending from one flow path constituting space of the first lower folded portion 35 is connected to the second introduction space 62 a of the second upper folded portion 39.
- the outdoor heat exchanger 20 functions as a refrigerant evaporator, as shown by arrows in FIGS. 4 and 6, the outdoor heat exchanger 20 flows through the lower part of the leeward heat exchange unit 20 b of the heat exchange unit 21.
- Each refrigerant flow that has flowed first flows into each flow path constituting space of the lower folded portion 34 while maintaining the diverted state.
- Each refrigerant that has flowed into each flow path constituting space of the first lower folded portion 35 passes through a connecting pipe of the connecting portion 25 provided on a one-to-one basis. Sent to space.
- Each refrigerant flow sent to the set of spaces in the second upper folded portion 39 flows again to the upper portion of the leeward heat exchange portion 20b in the heat exchange portion 21 while maintaining the divided state.
- the second lower folded portion 36 located in the uppermost portion of the lower folded portion 34 and the first upper folded portion 38 located in the lowermost portion in the upper folded portion 37 are connected by a connecting pipe of the connecting portion 25.
- the refrigerant flow is generally opposite to that described above.
- the turn-up header 24 forms a turn-up portion in the refrigerant flow path from the inlet to the outlet of the outdoor heat exchanger 20.
- the refrigerant that has flowed out of the folded header 24 to the upper part of the leeward heat exchange unit 20b is indicated by arrows in FIGS.
- the upper part of the leeward side heat exchanging part 20b flows while maintaining a diverted state up to the connecting header 23 at the other end, and moves to the upwind side heat exchanging part 20a side in the connecting header 23, and the upper part of the upwind side heat exchange part 20a.
- a space a set of spaces that includes the first introduction space 61a, the second introduction space 62a, the ascending space 61b, and the descending space 62b.
- the ascending opening 82a provided in the rectifying plate 82 communicates the first introduction space 61a and the ascending space 61b vertically.
- the ascending opening 82a is configured to function as a nozzle for narrowing the flow path in the rectifying plate 82.
- the ascending opening 82a is provided in two parts on the upstream side and the downstream side in the air flow direction.
- the total area of the rising openings 82a in the top view is configured to be 20% or less of the first introduction space 61a in the top view.
- the refrigerant heading from the first introduction space 61a toward the upper rising space 61b is sufficiently narrowed when the refrigerant passage area is sufficiently narrowed when passing through the rising opening 82a functioning as a nozzle provided in the rectifying plate 82.
- the refrigerant flow rate going upward increases.
- the opening 82a for raising provided in the baffle plate 82 is arrange
- the leeward side of the ascending space 61b is narrowly formed by providing the multi-hole-side uneven portion 88a, so that the two ascending openings 82a on the upstream side and the downstream side in the air flow direction are formed.
- a large amount of refrigerant passes through the ascending opening 82a on the upstream side in the air flow direction.
- the ascending opening 82a of the rectifying plate 82 is provided at a position not overlapping with the space obtained by extending the lower communication path 72 in the longitudinal direction of the flat multi-hole tube 50 in a top view. Therefore, the refrigerant that has flowed into the ascending space 61b through the ascending opening 82a of the rectifying plate 82 does not flow backward toward the descending space 62b via the lower communication path 72 that is less likely to pass through. However, it flows in a portion excluding the flat multi-hole tube 50 in the ascending space 61b that is easier to pass through.
- the space above the current plate 82 is divided by the partition member 70 into the space in the folded header 24 into the rising space 61b and the descending space 62b, so that the passage area when the refrigerant rises on the ascending space 61b side can be increased.
- the total horizontal area of the ascending space 61b and the descending space 62b can be made narrower. For this reason, it is easy to maintain the rising speed of the refrigerant that has flowed into the rising space 61b via the rising opening 82a, and the refrigerant is allowed to flow above the rising space 61b even in a situation where the air conditioner 1 is operated at a low circulation rate. It is easy to reach the part.
- the ascending opening 82a and the flat multi-hole tube 50 provided in the rectifying plate 82 are arranged so as to have an overlapping portion in a top view. For this reason, the refrigerant that has passed through the ascending opening 82a of the rectifying plate 82 collides with a part of the flat multi-hole tube 50, and the liquid refrigerant and the gas refrigerant can be agitated. Therefore, it is possible to make the gas-liquid mixing ratio uniform for the refrigerant sent to the flat multi-hole tube 50 provided at each height position.
- the refrigerant flowing into the ascending space 61b through the ascending opening 82a of the rectifying plate 82 as described above is narrowed in the leeward side space by the multi-hole-side uneven portion 88a provided in the partition member 70. It becomes easy to flow to the windward side with little pressure loss.
- the flat multi-hole pipe 50 provided at each height position is supplied with more refrigerant to the windward side of the plurality of internal flow paths 51. In this way, in the ascending space 61b, while flowing so that a large amount of refrigerant rises on the windward side, the refrigerant is diverted by flowing into the flat multi-hole pipes 50 arranged at the respective height positions.
- the refrigerant that has reached the upper side without flowing into the flat multi-hole tube 50 in the ascending space 61b is guided to the descending space 62b via the upper communication path 73 as shown by the arrow in FIG. It descends according to gravity in the space 62b.
- the refrigerant descending the descending space 62b is returned to the lower part of the ascending space 61b through the lower communication path 72.
- the refrigerant that has passed through the ascending opening 82a of the rectifying plate 82 and has reached the upper side of the ascending space 61b can be returned to the lower side of the ascending space 61b and looped.
- the ascending space 61b is compared with the case where the upper part of the ascending space 61b is made a closed space without providing the upper communicating path 73. It is possible to make it easy to secure the refrigerant flow also in the upper region of the.
- the refrigerant descending in the descending space 62b can be returned to the region below the ascending space 61b via the lower communication path 72 again. For this reason, when the rising speed is too high when passing through the rising opening 82 a of the rectifying plate 82, the flat multi-hole tube 50 connected to the lower portion of the rising space 61 b and near the rectifying plate 82. Even if there is a situation where it is difficult to flow in and easily pass through, the refrigerant that has passed through the lower communication path 72 can be guided to these flat multi-hole pipes 50.
- the lower multi-passage pipe 72 is located at the lowermost position among the flat multi-hole pipes 50 connected to the ascending space 61b and above the rectifying plate 82. It is provided in a lower position than that. Therefore, even in a situation where the flow velocity is high, the flat multi-hole tube 50 located above the rectifying plate 82 and connected to the ascending space 61b is located at the lowest position. The refrigerant can be easily supplied.
- Loop structure in the second upper folded portion 39 of the folded header 24 Based on FIG. 10, in the second upper folded portion 39 of the folded header 24, a set of spaces arranged in the vertical direction (first introduction space) The loop structure will be described by paying attention to one of 61a, the second introduction space 62a, the ascending space 61b, and the descending space 62b. Note that the plurality of sets of spaces arranged in the vertical direction in the second upper folded portion 39 differ only in the connecting piping of the connecting portion 25 to be connected, and the internal structure is the same.
- connection pipe is connected to the second introduction space 62a, and a pair of spaces of the second lower folded portion 36 and the first upper folded portion 38 are the first introduction space 61a and the second introduction space 62a.
- a connecting pipe of the connecting portion 25 Connected to the second introduction space 62a of the second upper folded portion 39 is a connecting pipe of the connecting portion 25 extending from one of the plurality of channels arranged vertically in the first lower folded portion 35. ing.
- the opening of the end of the connecting pipe of the connecting portion 25 in the second introduction space 62a and the internal flow path of the flat multi-hole tube 50 connected to the first introduction space 61a adjacent to the second introduction space 62a. 51 and the introduction communication port 71 provided in the partition member 70 are provided so as not to be arranged linearly with respect to each other.
- the refrigerant flowing into the second introduction space 62a through the communication pipe of the communication unit 25 is prevented from intensively flowing into the flat multi-hole pipe 50 connected to the adjacent first introduction space 61a. Have been able to.
- the refrigerant that has flowed into the first introduction space 61a through the communication pipe of the communication unit 25, the second introduction space 62a, and the introduction communication port 71 is stored in the second lower folded portion 36 and the first upper folded portion 38 described above.
- the air is narrowed down at the ascending opening 82a of the rectifying plate 82, and ascends the first introduction space 61a.
- the subsequent refrigerant loop flow is the same as that of the set of spaces of the second lower folded portion 36 and the first upper folded portion 38 described above.
- the refrigerant flowing into the ascending space 61b from the first introduction space 61a through the ascending opening 82a of the rectifying plate 82 is in a state where gas phase components and liquid phase components having different specific gravity are mixed. ing.
- the amount of refrigerant per unit time flowing into the ascending space 61b is small, and the flow rate of the refrigerant is relatively slow. For this reason, it is difficult to raise the liquid phase component having a large specific gravity among the refrigerant, and it is difficult to reach the upper one of the plurality of flat multi-hole tubes 50 in the ascending space 61b. In this case, in the plurality of flat multi-hole pipes 50 in the ascending space 61b, the amount of passage becomes non-uniform according to the height position, and drift occurs.
- the outdoor heat exchanger 20 of the present embodiment when used in a low circulation amount state, the refrigerant passage cross-sectional area of the rising space 61b in which the refrigerant rises can be reduced by the partition member 70. Therefore, the flat multi-hole pipes 50 that are arranged in the vertical direction even when the amount of the liquid phase component having a large specific gravity among the refrigerant supplied to the ascending space 61b is guided to the upper side and the amount of circulation is low. The drift between them can be improved.
- the refrigerant flowing into the plurality of flat multi-hole pipes 50 arranged at different height positions in the ascending space 61b even at a low circulation amount. It becomes possible to make the state as uniform as possible.
- the ascending space 61b is narrower on the leeward side than the leeward side because the space on the leeward side is narrowed by the multi-hole side uneven portion 88a provided in the partition member 70. It is possible to pass more refrigerant. Thereby, in each flat multi-hole pipe 50, a refrigerant
- coolant can be intensively guide
- the refrigerant flowing into the ascending space 61b from the first introduction space 61a is in a state where gas phase components and liquid phase components having different specific gravity are mixed even in the case of a high circulation rate. It is the same as in the case of the low circulation amount.
- the amount of refrigerant per unit time flowing into the ascending space 61b is large, and the flow rate of the refrigerant is relatively fast.
- the flow velocity can be further increased by adopting the throttling function of the ascending opening 82a as a measure against the low circulation rate described above.
- the refrigerant passage cross-sectional area of the ascending space 61b is narrowed by the partition member 70 as a countermeasure against the low circulation amount described above, the rising speed of the refrigerant is less likely to decline.
- the liquid phase component having a large specific gravity among the refrigerant that has passed through the ascending opening 82a passes through the ascending space 61b without flowing into the flat multi-hole tube 50.
- a liquid phase component having a large specific gravity tends to gather upward
- a gas phase component having a small specific gravity tends to gather downward, and the distribution is different from that in the case of a low circulation rate, but drift also occurs.
- the refrigerant is lowered into the descending space via the upper communication path 73. After being guided to 62b and lowered by gravity in the descending space 62b, it can be returned again below the ascending space 61b via the lower communication path 72.
- the refrigerant returned to the lower side of the ascending space 61b through the lower communication path 72 flows into the flat multi-hole tube 50 connected to the lower position or the ascending flow of the refrigerant that has passed through the ascending opening 82a.
- the inside of the ascending space 61b is raised again and can flow into each flat multi-hole tube 50 (the refrigerant may loop a plurality of times).
- the ascending space 61b is narrower on the leeward side than the leeward side because the space on the leeward side is narrowed by the multi-hole uneven portion 88a provided in the partition member 70. It is possible to pass more refrigerant. Thereby, in each flat multi-hole pipe 50, a refrigerant
- coolant can be intensively guide
- the difference in the amount of heat exchange between the windward side and the leeward side of this flat multi-hole tube is that the shape of the heat transfer fin fixed to the flat multi-hole tube is not targeted in the air flow direction, that is, on the upstream side. Only when the heat transfer fins communicate with each other, it becomes particularly large.
- the cross-sectional area of the internal flow path of the flat multi-hole tube may be different between the windward side and the leeward side.
- the large portion causes a new pressure strength problem such that the pressure strength is inferior to that of the small portion of the internal flow path.
- the multi-hole-side uneven portion 88a is provided on the leeward side of the partition member 70, so that the space on the windward side in the first introduction space 61a and the ascending space 61b.
- the first introduction space 61a and the ascending space 61b it is possible to flow a larger amount of refrigerant on the leeward side than on the leeward side. For this reason, it becomes possible to flow more refrigerant into the upstream internal flow channel 51 than the downstream internal flow channel 51 among the multiple internal flow channels 51 of the flat multi-hole tube 50.
- the degree of superheat tends to be larger when the refrigerant that has flowed through the internal channel 51 on the leeward side of the internal channel 51 of the flat multi-hole tube 50 is larger than the refrigerant that has flowed through the internal channel 51 on the leeward side. It is possible to suppress the difference in the state of the refrigerant flowing on the windward side and the leeward side of the internal flow path 51 of the flat multi-hole tube 50.
- the flat multi-hole pipe 50 has a plurality of internal flow paths 51 that are provided side by side along the air flow direction, and have different sizes on both the leeward side and the leeward side. It can suppress that the pressure of this acts. Therefore, it is possible to suppress the difference in the state of the refrigerant flowing on the windward side and the leeward side of the internal flow path 51 of the flat multi-hole tube 50 while keeping the pressure resistance of the flat multi-hole tube 50 high. .
- the outdoor heat exchanger 20 of the present embodiment opposes the multi-hole-side uneven portion 88a for narrowing the windward space of the first introduction space 61a and the ascending space 61b near the end portion of the flat multi-hole tube 50. It forms in the partition member 70 provided so that it may do. For this reason, the space between the multi-hole side uneven part 88a and the flat multi-hole pipe 50 can be sufficiently narrowed, and the refrigerant can be more easily flowed to the windward side.
- the flat multi-hole tube 50 has a symmetrical shape on the windward side and the leeward side with respect to the center in the air flow direction.
- the same shape can be obtained regardless of whether the orientation of the flat multi-hole pipe 50 when combining the flat multi-hole pipe 50 is the upstream side or the downstream side. . Therefore, it is possible to prevent the occurrence of misassembly during manufacturing of the flat multi-hole tube 50.
- the partition member 70 is provided inside the folded header 24 so as to increase the space. Since the entire 61b is narrowed and the passage cross-sectional area when the refrigerant rises and flows can be reduced, the refrigerant reaches the upper part of the ascending space 61b while suppressing the attenuation of the rising speed of the refrigerant. Easy to make.
- the outdoor heat exchanger 20 functions as a refrigerant evaporator, even if the refrigerant circulation amount is high, the outdoor heat exchanger 20 is provided with the upper communication path 73 so that the refrigerant is located above the ascending space 61b. It is possible to make it easier to guide the refrigerant to the ascending space 61b again via the descending space 62b and the lower communication path 72.
- the structure in which the specific surface area is larger on the leeward side than on the leeward side in the portion facing the end of the flat multi-hole tube 50 is not limited to this.
- the partition member instead of providing the concavo-convex shape portion 88 of the embodiment, in the portion facing the end of the flat multi-hole tube 50 in the partition member 70, the partition member has a larger specific surface area on the leeward side than the leeward side.
- a specific surface area increasing portion 89 may be provided on the windward side of 70.
- the liquid refrigerant can be held at the position of the partition member 70 disposed so as to oppose the end of the flat multi-hole tube 50, the position where the liquid refrigerant is held and the flat multi-hole tube Since the inlet of the 50 internal flow paths 51 can be positioned relatively close, the held liquid refrigerant can be efficiently guided to the internal flow path 51 of the flat multi-hole tube 50.
- the specific surface area increasing portion 89 is not particularly limited as long as it has an effective shape for holding the liquid refrigerant using the capillary phenomenon.
- the windward surface of the partition member 70 has a fine uneven shape.
- it may be realized by arranging a sponge-like net-like member that easily holds the liquid refrigerant on the leeward side of the partition member 70.
- the insertion direction of the end portion of the flat multi-hole tube 50 is more on the leeward side than the leeward side in the air flow direction.
- the specific surface area which is the surface area per unit area of the projection surface (in the longitudinal direction of the flat multi-hole tube 50 at the connection point between the hole tube 50 and the folded header 24), can be increased.
- Such a specific surface area increasing portion 89 may be composed of only the multi-hole side specific surface area increasing portion 89 a on the side where the flat multi-hole tube 50 is connected to the partition member 70, or the partition member 70.
- the pipe side specific surface area increasing portion 89b which is the side opposite to the side where the flat multi-hole pipe 50 is connected, may be further included.
- the liquid refrigerant is held in the pipe-side specific surface area increasing portion 89b while being lowered in the descending space 62b, and again led to the multi-hole side specific surface area increasing portion 89a via the lower communication path 72. Is possible. For this reason, it becomes possible to supply many refrigerant
- the multi-hole side specific surface area increasing portion 89a in which the liquid refrigerant is easily held extends vertically at a position facing the internal flow path 51 of the flat multi-hole pipe 50. This makes it easier to supply the refrigerant to above the ascending space 61b.
- the multi-hole side specific surface area increasing portion 89 a may be provided on the leeward side of the partition member 70 while the multi-hole side uneven portion 88 a is provided on the leeward side of the partition member 70.
- the top of the convex portion of the multi-hole side uneven portion 88a is formed wider (preferably twice or more wide) than the clearance gap between the fine uneven
- the height of the convex portion of the multi-hole-side uneven portion 88a is higher than the height of the convex portion in the multi-hole-side specific surface area increasing portion 89a having a fine uneven shape from the viewpoint of sufficiently narrowing the leeward side refrigerant flow path. High is preferred.
- the ascending opening 82a and the flat multi-hole tube 50 may be arranged so as not to overlap each other.
- FIG. 15 which is a view of the XX cross section of FIG. It may be provided only between the passage 72.
- the opening 82a on the downstream side of the air flow of the rectifying plate 82 passes through the opening 82a on the downstream side of the air flow of the rectifying plate 82 while preventing the opening 82a on the downstream side of the air flow from being blocked by the multi-hole uneven portion 88a. It becomes possible to make a refrigerant collide with the lower end of the multi-hole side uneven portion 88a.
- the inside of the header 24a to which the flat multi-hole tube 50 is connected is not partitioned by the partition member 70 as in the above embodiment, and the above embodiment is described.
- the space on the leeward side in the header 24a may be narrowed by the shape of the inner wall surface of the header 24a, instead of the multi-hole uneven portion 88a in FIG.
- the shape of the portion of the inner wall of the header 24a facing the end portion of the flat multi-hole tube 50 the shape closer to the end portion of the flat multi-hole tube 50 toward the leeward side is adopted. It is possible to draw the refrigerant flowing through the windward side with less pressure loss.
- the refrigerant flow path configuration in the heat exchanger is not particularly limited.
- the refrigerant only flows from one header toward the other header, and does not flow back through the refrigerant.
- a configured heat exchanger may be used.
- the flat multi-hole tube is divided into two rows by dividing into an upstream side and a downstream side in the air flow direction without dividing into an upper heat exchange part 21 and a lower heat exchange part 21 as in the above embodiment. If it is provided, the refrigerant that has flowed from one end of the heat exchanger in the top view flows through the flat multi-hole tube in either row, and then turns back on the other end of the heat exchanger in the top view.
- the heat exchanger may be configured so as to return to the one end side of the heat exchanger in a top view and flow out of the heat exchanger by flowing in the flat multi-hole tube in the other row.
- Air conditioning apparatus Air-conditioning outdoor unit 3 Air-conditioning indoor unit 8 Refrigerant circuit 20 Outdoor heat exchanger (heat exchanger) 21 Heat Exchanger 22 Shunt 23 Link Header 24 Folding Header (Header) 24a Header 25 Connecting portion 26 Entrance / exit header pipe 31 Gas refrigerant pipe 32 Liquid refrigerant pipe 40 Heat transfer fin (fin) 41 Upwind communication part 42 Slit 43 Opening part 50 Flat multi-hole pipe 51 Internal flow path (flow path) 61 Multi-hole side member 61a First introduction space 61b Ascending space (first space) 62 Piping side member 62a Second introduction space 62b Lowering space (second space) 70 Partition member 70a Multi-hole side surface 70b Pipe side surface 71 Introduction communication port 72 Lower communication path (second communication path) 73 Upper communication path (first communication path) 80 Baffle 81 Lower partition plate 82 Rectifier plate 82a Ascent opening (inlet) 83 Upper partition plate 88 Concavity and con
- Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-20491
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Abstract
扁平多穴管の風上側と風下側における耐圧強度の違いを小さく抑えた場合であっても、扁平多穴管における風上側を流れる冷媒と風下側を流れる冷媒の状態の相違を小さく抑えることが可能な熱交換器および空気調和装置を提供する。複数の扁平多穴管(50)と、折返しヘッダ(24)と、複数の伝熱フィン(40)と、風下側に多穴側凹凸部(88a)が設けられた仕切部材(70)と、を備えた室外熱交換器(20)において、折返しヘッダ(24)の内部の扁平多穴管(50)が接続されている空間(61a、61b)は、空気流れ方向における風上側の方が風下側よりも多く冷媒が流れるように構成されている。
Description
本発明は、熱交換器および空気調和装置に関する。
従来より、複数の扁平多穴管と、複数の扁平多穴管に接合されたフィンと、複数の扁平多穴管の端部に連結されたヘッダとを備え、扁平多穴管の内部を流れる冷媒を扁平多穴管の外部を流れる空気と熱交換させる熱交換器が知られている。
例えば、特許文献1(特開2005-201491号公報)に記載の熱交換器や特許文献2(特開2005-127597号公報)に記載の熱交換器では、空気流れ方向における風上側において優先的に熱交換が行われてしまうことから、風上側では過熱度が大きくなり風下側では過熱度が小さくなることでバランスを崩すことを課題とした熱交換器が開示されている。具体的には、これらの熱交換器では、当該課題を解決するために、扁平多穴管が有する複数の流路の形状を風上側と風下側とで相違させて、風上側における熱交換量が風下側における熱交換量よりも多くなるように構成することを提案している。
しかし、上述のような特許文献1や特許文献2に示された熱交換器では、扁平多穴管における風上側と風下側の熱交換量のバランスを向上させるために扁平多穴管が有する複数の流路の形状を風上側と風下側とで相違させているため、風上側と風下側とで扁平多穴管の流路の耐圧強度が異なっている。具体的には、扁平多穴管の風上側は、風下側と比べて流路断面積が大きいため、風下側と比べて耐圧強度が劣ってしまっている。
本発明は上述した点に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、扁平多穴管の風上側と風下側における耐圧強度の違いを小さく抑えた場合であっても、扁平多穴管における風上側を流れる冷媒と風下側を流れる冷媒の状態の相違を小さく抑えることが可能な熱交換器および空気調和装置を提供することにある。
第1観点に係る熱交換器は、複数の扁平多穴管と、ヘッダと、複数のフィンと、を備えている。扁平多穴管は、空気流れ方向に交差する方向が長手方向となるように設けられている。複数の扁平多穴管は、並んで設けられている。ヘッダは、複数の扁平多穴管の端部が接続されている。複数のフィンは、扁平多穴管に接合されている。ヘッダの内部の扁平多穴管が接続されている空間は、空気流れ方向における風上側の方が風下側よりも多く冷媒が流れるように構成されている。
従来より、熱交換器では、風下側よりも風上側の方が空気と冷媒の温度差が大きくなるため、風上側において熱交換量が多くなる傾向にあり、扁平多穴管の風上側を流れた冷媒が風下側を流れた冷媒と比べて過熱度が大きくなりがちになる等、冷媒の状態が相違することがある。この問題を解決するために、扁平多穴管の熱交換特性を風上側と風下側とで相違させることも考えられるが、その場合には、扁平多穴管の流路の形状を風上側と風下側とで相違させるように扁平多穴管を製造することとなり、扁平多穴管の耐圧強度が低下してしまうおそれがある。
これに対して、この熱交換器では、ヘッダの内部の扁平多穴管が接続されている空間が、空気流れ方向における風上側の方が風下側よりも多く冷媒が流れるように構成されている。このため、扁平多穴管に対しては、風下側よりも風上側に対してより多くの冷媒を供給することが可能になる。したがって、扁平多穴管の流路の形状を風上側と風下側とで大きく相違させることなく、扁平多穴管における風上側を流れる冷媒と風下側を流れる冷媒の状態の相違を小さく抑えることが可能になる。
第2観点に係る熱交換器は、第1観点に係る熱交換器であって、ヘッダの内部の扁平多穴管が接続されている空間は、空気流れ方向における風上側の方が風下側よりも、冷媒が通過可能な空間が広くなるように構成されている。
ここで、例えば、ヘッダの内部の扁平多穴管が接続されている空間のうち、空気流れ方向における風上側における冷媒が通過可能な空間の冷媒通過断面積(ヘッダの長手方向に沿って冷媒が通過するとした場合の通過断面積)の平均が、風下側における冷媒が通過可能な空間の冷媒通過断面積の平均よりも大きいことが好ましい。なお、風上側の冷媒通過断面積の平均としては、風上側における冷媒が通過可能な空間の体積を、風上側における冷媒が通過可能な空間のヘッダの長手方向に沿う方向における長さで除して得られる値とし、風下側の冷媒通過断面積の平均としては、風下側における冷媒が通過可能な空間の体積を、風下側における冷媒が通過可能な空間のヘッダの長手方向に沿う方向における長さで除して得られる値としてもよい。
また、風上側と風下側とは、例えば、ヘッダの内部の扁平多穴管が接続されている空間における空気流れ方向における中間位置を基準に区別するようにしてもよい。
この熱交換器では、ヘッダの内部の扁平多穴管が接続されている空間が、空気流れ方向における風上側の方が風下側よりも冷媒が通過可能な空間が広くなるように構成されている。このため、ヘッダの内部の扁平多穴管が接続されている空間を流れる冷媒は、通過による圧力損失が比較的大きい風下側よりも、通過による圧力損失が比較的小さい風上側を流れやすくなる。
第3観点に係る熱交換器は、第2観点に係る熱交換器であって、ヘッダの内部の扁平多穴管が接続されている空間の輪郭うち扁平多穴管の端部の風下側に対向する部分には、扁平多穴管側に突出した凸部と反対側に凹んだ凹部を有する凹凸部が形成されている。
なお、ここでは、ヘッダの内部の扁平多穴管が接続されている空間の輪郭うち扁平多穴管の端部の風上側に対向する部分においては、上記凹凸部が形成されていなくてもよいし、風下側の凹凸部よりも凹凸高さが低い凹凸部が形成されていてもよい。
なお、凹凸部を構成する凸部と凹部とは、いずれもヘッダの長手方向に沿うように延びていることが好ましい。ここで、ヘッダの内部の扁平多穴管が接続されている空間に対して冷媒を流入させる流入口が設けられている場合には、凹凸部の長手方向視において、当該凹凸部と流入口とが重ならないか、もしくは、流入口が半分以上覆われないように配置されていることが好ましい。
この熱交換器では、ヘッダの内部の扁平多穴管が接続されている空間の輪郭うち扁平多穴管の端部の風下側に対向する部分において、凹凸部が形成されている。このため、ヘッダの内部の扁平多穴管が接続されている空間の風下側を通過する冷媒は、凹凸部の表面から圧力損失を受けやすくい。これにより、ヘッダの内部の扁平多穴管が接続されている空間のうち風上側において特に冷媒を流すことが可能になる。
第4観点に係る熱交換器は、第1観点に係る熱交換器であって、比表面積相違構造を有している。比表面積相違構造は、ヘッダの内部の扁平多穴管が接続されている空間の輪郭のうち扁平多穴管の端部に対向する部分の比表面積が、空気流れ方向における風下側よりも風上側の方が大きい構造である。
ここで、比表面積相違構造とは、扁平多穴管のヘッダへの挿入進行方向視におけるヘッダに挿入されている扁平多穴管の端部に対向する部分の投影部分の単位面積当たりの表面積である比表面積が、空気流れ方向における風下側よりも風上側の方が大きい構造である。比表面積相違構造は、扁平多穴管の端部に対向する部分に設けられていればよく、ヘッダの内部に設けられた仕切部材等の部材に設けられていてもよいし、ヘッダの内周面に設けられていてもよい。なお、比表面積相違構造は、仕切部材の扁平多穴管の端部に対向する部分のうち空気流れ方向における風上側部分において上下方向に沿うように設けられた凹凸形状によって構成されてもよい。この場合には、比表面積が大きな部分を沿わせることで上下方向に液冷媒を導くことができ、扁平多穴管の風上側により確実に多くの液冷媒を導くことが可能になる。
この熱交換器では、比表面積相違構造を有することにより、風上側の比表面積が相対的に大きい部分にでは、表面積が大きいため、風下側の比表面積が相対的に小さい部分よりも、より多くの液冷媒を表面に保持することが可能になる。このため、扁平多穴管に対しては、風下側よりも風上側に対してより多くの液冷媒を供給することが可能になる。したがって、扁平多穴管の流路の形状を風上側と風下側とで大きく相違させることなく、扁平多穴管における風上側を流れる冷媒と風下側を流れる冷媒の状態の相違を小さく抑えることが可能になる。
第5観点に係る熱交換器は、第1観点に係る熱交換器であって、扁平多穴管は、空気流れ方向における中間位置を境界として、風上側と風下側とで対称的な形状を有している。扁平多穴管は、互いに流路断面積が共通の複数の流路を有している。
この熱交換器では、扁平多穴管が風上側と風下側とで対称的な形状を有している。このため、熱交換器の製造時に、扁平多穴管を組み合わせる際の扁平多穴管の向きを上流側と下流側のいずれの向きで施工しても同じ形状とすることができる。したがって、熱交換器の製造時の扁平多穴管の誤組を防止することができる。また、扁平多穴管の複数の流路は、互いに流路断面積が共通となっているため、扁平多穴管の耐圧強度を向上させることができている。以上により、製造時の扁平多穴管の誤組を防止しつつ、耐圧強度を向上させることが可能になる。
第6観点に係る熱交換器は、第1観点から第5観点のいずれかに係る熱交換器であって、複数のフィンは、複数の扁平多穴管の空気流れ方向における風上側において互いに繋がっている。
この熱交換器では、複数のフィンが複数の扁平多穴管の空気流れ方向における風上側で互いに繋がっているため、当該フィンのうち互いに繋がっている箇所の分だけ伝熱面積が増大している。このため、扁平多穴管の各流路を流れる冷媒は、風上側の方が風下側よりもより一層熱交換量が増大する傾向となる。これに対して、この熱交換器では、このようにフィンの配置に起因して扁平多穴管の各流路を流れる冷媒について、風上側の方が風下側よりもより一層熱交換量が増大する構造においても、扁平多穴管の風上側に多く冷媒を導くことができるため、扁平多穴管における風上側を流れる冷媒と風下側を流れる冷媒の状態の相違を小さく抑えることが可能になる。
なお、上記熱交換器が採用された冷凍装置において、上記熱交換器が冷媒の蒸発器として用いられる場合であっても、扁平多穴管よりも風上側においてフィンの互いに繋がっている箇所が設けられることで伝熱面積が増大しているため、扁平多穴管の風上側端部に集中的に着霜してしまうことを抑制することが可能になる。
第7観点に係る熱交換器は、第1観点から第6観点のいずれかに係る熱交換器であって、ヘッダは、仕切部材を有している。仕切部材は、扁平多穴管が接続される側と扁平多穴管が接続される側とは反対側とを仕切る。ヘッダの内部の扁平多穴管が接続されている空間の輪郭の一部は、仕切部材によって構成されている。
この熱交換器では、ヘッダが、内部に仕切部材を有しているため、ヘッダに挿入されている扁平多穴管の端部と、ヘッダの内部の仕切部材との距離を短くすることができる。したがって、ヘッダの内部の扁平多穴管が接続されている空間を狭めることにより、ヘッダの内部の扁平多穴管が接続されている空間を通過する冷媒の速度を十分に確保することが可能になる。
第8観点に係る熱交換器は、第7観点に係る熱交換器であって、ヘッダは、ループ構造を有している。ヘッダのループ構造は、流入口と、第1連通路と、第2連通路と、を含んでいる。流入口は、熱交換器が冷媒の蒸発器として機能する場合に、仕切部材に対して扁平多穴管が接続された側の空間である第1空間に冷媒を流入させる。第1連通路は、第1空間のうちのヘッダの長手方向における一方側の部分と、仕切部材に対して扁平多穴管が接続された側とは反対側の空間である第2空間のうちのヘッダの長手方向における一方側の部分と、を連通させ、第1空間内を流れた冷媒を第2空間へ導く。第2連通路は、第2空間を流れた冷媒を第1空間のうちのヘッダの長手方向における一方側とは反対側である他方側に戻す。第1空間のうち少なくとも第1連通路と第2連通路との間の部分が、空気流れ方向における風上側の方が風下側よりも多く冷媒が流れるように構成されている。
なお、第1連通路と第2連通路との間の部分に限られず、第1空間の全体において、空気流れ方向における風上側の方が風下側よりも多く冷媒が流れるように構成されていてもよい。
この熱交換器では、ヘッダの内部空間が第1空間と第2空間に仕切部材によって仕切られているため、流入口から第1空間に流入した冷媒が第1空間内を流れる際に通過する断面積を、第1空間と第2空間とが仕切部材によって仕切られていない場合と比較して、小さくすることができている。このため、熱交換器における冷媒の循環量が低循環量であっても、流入口から第1空間内に流入した冷媒を、第1空間だけの狭い空間において通過させることができるため、第1空間内での冷媒の通過速度を大きく落とすこと無くヘッダの内部空間のうちの流入口とは反対側にまで冷媒を到達させやすい。このため、冷媒の循環量が低循環量であっても、流入口から遠く離れた位置に配置されている扁平多穴管に対しても十分に冷媒を供給することが可能になる。
また、この熱交換器は、ヘッダは、流入口と仕切部材と第1連通路と第2連通路を含んだループ構造を有している。このため、熱交換器における冷媒の循環量が高循環量である場合のように流入口から第1空間に流入する冷媒の流速が早く、流入口の近くに位置する扁平多穴管の横を勢いよく通過してしまい第1空間のうち流入口から遠い位置に冷媒が集まりがちになる場合であっても、第1空間のうち流入口から遠い位置にまで到達した冷媒を、ループ構造によって再び第1空間のうち流入口に近い位置に戻すことが可能になる。すなわち、ループ構造は、第1空間のうち流入口から遠い位置まで到達した冷媒を、第1連通路を通過させて第2空間側に送り、第2空間を通過させ、第2連通路を通過させて第1空間の流入口の近くに向けて送ることで、第1空間のうち流入口の近くに存在する扁平多穴管に導くことが可能になる。このため、高循環量である場合のように流入口から第1空間に流入する冷媒の流速が早く、流入口の近くに位置する扁平多穴管の横を勢いよく通過してしまい第1空間のうち流入口から遠い位置に冷媒が集まりがちになる場合であっても、流入口に近い扁平多穴管に対しても十分に冷媒を流すことが可能になる。
さらに、以上のようにヘッダ内で冷媒をループさせて流す場合であっても、少なくとも仕切部材の第1連通路と第2連通路との間において、空気流れ方向における風上側の方が風下側よりも多く冷媒が流れるように構成されているため、第1連通路と第2連通路との間の領域において風上側に多くの液冷媒を保持させることが可能になる。
第9観点に係る熱交換器は、第1観点から第8観点のいずれかに係る熱交換器であって、複数の扁平多穴管は上下に並んで設けられている。
なお、この熱交換器では、ヘッダは、ヘッダの長手方向が上下方向となる姿勢で設けられている。
この熱交換器では、複数の扁平多穴管は上下に並んで設けられる場合であっても、扁平多穴管における風上側を流れる冷媒と風下側を流れる冷媒の状態の相違を小さく抑えることが可能になる。
なかでも、第8観点に係る熱交換器において、複数の扁平多穴管は上下に並んで設けられている場合には、ヘッダの内部空間が第1空間と第2空間に仕切部材によって仕切られているため、流入口から第1空間に流入した冷媒が第1空間内を上昇する際に通過する断面積を、第1空間と第2空間とが仕切部材によって仕切られていない場合と比較して、小さくすることができている。このため、熱交換器における冷媒の循環量が低循環量であっても、流入口から第1空間内に流入した冷媒を、第1空間だけの狭い空間において上昇させることができるため、第1空間内での冷媒の上昇速度を大きく落とすこと無くヘッダの内部空間の上方にまで冷媒を到達させやすい。このため、冷媒の循環量が低循環量であっても、上方に配置されている扁平多穴管に対しても十分に冷媒を供給することが可能になる。
また、この熱交換器は、ヘッダは、流入口と仕切部材と第1連通路と第2連通路を含んだループ構造を有している。このため、熱交換器における冷媒の循環量が高循環量である場合のように流入口から第1空間に流入する冷媒の流速が早く、下方に位置する扁平多穴管の横を勢いよく通過してしまい第1空間の上方に比重の大きな冷媒が集まりがちになる場合であっても、第1空間の上方部分にまで到達した比重の大きな冷媒を、ループ構造によって再び第1空間の下方に戻すことが可能になる。すなわち、ループ構造は、第1空間の上方部分まで到達した冷媒を、第1連通路を通過させて第2空間側に送り、第2空間において降下させ、第2連通路を通過させて第1空間の下方に流すことで、第1空間の下方に存在する扁平多穴管に導くことが可能になる。このため、高循環量である場合のように流入口から第1空間に流入する冷媒の流速が早く、下方に位置する扁平多穴管の横を勢いよく通過してしまい第1空間の上方に比重の大きな冷媒が集まりがちになる場合であっても、下方の扁平多穴管に対しても十分に冷媒を流すことが可能になる。
第10観点に係る空気調和装置は、冷媒回路と、ファンと、を備えている。冷媒回路は、第1観点から第9観点のいずれかに係る熱交換器を有し、冷媒が循環する。ファンは、熱交換器に対して空気流れを供給する。
この空気調和装置では、熱交換器の扁平多穴管における風上側を流れる冷媒と風下側を流れる冷媒の状態の相違を小さく抑えることで、熱交換器における性能を向上させることが可能になるため、空気調和装置の性能を向上させることが可能になる。
第1観点に係る熱交換器では、扁平多穴管の流路の形状を風上側と風下側とで大きく相違させることなく、扁平多穴管における風上側を流れる冷媒と風下側を流れる冷媒の状態の相違を小さく抑えることが可能になる。
第2観点に係る熱交換器では、通過による圧力損失が比較的小さい風上側に冷媒を流しやすくなる。
第3観点に係る熱交換器では、ヘッダの内部の扁平多穴管が接続されている空間のうち風上側において特に冷媒を流すことが可能になる。
第4観点に係る熱交換器では、扁平多穴管の流路の形状を風上側と風下側とで大きく相違させることなく、扁平多穴管における風上側を流れる冷媒と風下側を流れる冷媒の状態の相違を小さく抑えることが可能になる。
第5観点に係る熱交換器では、製造時の扁平多穴管の誤組を防止しつつ、耐圧強度を向上させることが可能になる。
第6観点に係る熱交換器では、フィンの配置に起因して風上側の方が風下側よりもより一層熱交換量が増大する構造であっても、扁平多穴管における風上側を流れる冷媒と風下側を流れる冷媒の状態の相違を小さく抑えることが可能になる。
第7観点に係る熱交換器では、ヘッダの内部の扁平多穴管が接続されている空間を狭めることにより、通過する冷媒の速度を十分に確保することが可能になる。
第8観点に係る熱交換器では、流入口から遠く離れて配置された扁平多穴管と流入口の近くに配置された扁平多穴管との間の冷媒の偏流を抑制しつつ、仕切部材の第1連通路と第2連通路との間の領域において風上側に多くの液冷媒を保持させることが可能になる。
第9観点に係る熱交換器では、複数の扁平多穴管は上下に並んで設けられる場合であっても、扁平多穴管における風上側を流れる冷媒と風下側を流れる冷媒の状態の相違を小さく抑えることが可能になる。
第10観点に係る空気調和装置では、空気調和装置の性能を向上させることが可能になる。
(1)空気調和装置1の全体構成
図1は、本発明の一実施形態に係る空気調和装置1の構成の概要を示す回路図である。
図1は、本発明の一実施形態に係る空気調和装置1の構成の概要を示す回路図である。
空気調和装置1は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって空調室内機3が設置されている建物内の冷暖房に使用される装置であり、熱源側ユニットとしての空調室外機2と、利用側ユニットとしての空調室内機3とが冷媒連絡配管6,7で接続されて構成されている。
空調室外機2と空調室内機3と冷媒連絡配管6,7とが接続されて構成される冷媒回路8は、圧縮機91、四路切換弁92、室外熱交換器20、膨張弁33、室内熱交換器4およびアキュムレータ93などが冷媒配管で接続されることで構成されている。この冷媒回路8内には冷媒が封入されており、冷媒が圧縮され、冷却され、減圧され、加熱・蒸発された後に、再び圧縮されるという冷凍サイクル運転が行われるようになっている。冷媒としては、例えば、R410A、R32、R407C、R22、R134a、二酸化炭素、などから選択されたものが用いられる。
(2)空気調和装置1の詳細構成
(2-1)空調室内機3
空調室内機3は、室内の壁面に壁掛け等により、又は、ビル等の室内の天井に埋め込みや吊り下げ等により設置される。空調室内機3は、室内熱交換器4と、室内ファン5とを有している。室内熱交換器4は、例えば伝熱管と多数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であり、冷房運転時には冷媒の蒸発器として機能して室内空気を冷却し、暖房運転時には冷媒の放熱器又は凝縮器として機能して室内空気を加熱する熱交換器である。
(2-1)空調室内機3
空調室内機3は、室内の壁面に壁掛け等により、又は、ビル等の室内の天井に埋め込みや吊り下げ等により設置される。空調室内機3は、室内熱交換器4と、室内ファン5とを有している。室内熱交換器4は、例えば伝熱管と多数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であり、冷房運転時には冷媒の蒸発器として機能して室内空気を冷却し、暖房運転時には冷媒の放熱器又は凝縮器として機能して室内空気を加熱する熱交換器である。
(2-2)空調室外機2
空調室外機2は、ビル等の室外に設置されており、冷媒連絡配管6,7を介して空調室内機3に接続される。空調室外機2は、図2および図3に示されているように、略直方体状のユニットケーシング10を有している。
空調室外機2は、ビル等の室外に設置されており、冷媒連絡配管6,7を介して空調室内機3に接続される。空調室外機2は、図2および図3に示されているように、略直方体状のユニットケーシング10を有している。
図3に示されているように、空調室外機2は、ユニットケーシング10の内部空間を鉛直方向に延びる仕切板18で二つに分割することによって送風機室S1と機械室S2とを形成した構造(いわゆる、トランク型構造)を有するものである。空調室外機2は、ユニットケーシング10の送風機室S1内に配置された室外熱交換器20および室外ファン95を有しており、ユニットケーシング10の機械室S2内に配置された圧縮機91、四路切換弁92、アキュムレータ93、膨張弁33、ガス冷媒配管31、および、液冷媒配管32を有している。
ユニットケーシング10は、底板12と、天板11と、送風機室側の側板13と、機械室側の側板14と、送風機室側前板15と、機械室側前板16とを備えて、筐体を構成している。
空調室外機2は、ユニットケーシング10の背面および側面の一部からユニットケーシング10内の送風機室S1に室外空気を吸い込んで、吸い込んだ室外空気をユニットケーシング10の前面から吹き出すように構成されている。具体的には、ユニットケーシング10内の送風機室S1に対して、吸込口10aと吸込口10bと吹出口10cとが形成されている。吸込口10aおよび吸込口10bを含む吸込口の全体は、送風機室側の側板13の前面側の端部から機械室側の側板14の送風機室S1側の端部にわたって広がっている。また、吹出口10cは、送風機室側前板15に設けられており、その前側がファングリル15aによって覆われている。
圧縮機91は、例えば圧縮機用モータによって駆動される密閉式圧縮機であり、インバータ制御によって運転容量を変化させることができるよう構成されている。このように運転容量を変化させることで、空調負荷の変動に対応することが可能になっている。
四路切換弁92は、冷媒の流れの方向を切り換えるための機構である。冷房運転時には、四路切換弁92は、圧縮機91の吐出側の冷媒配管と室外熱交換器20の一端(ガス側端部)から延びるガス冷媒配管31とを接続するとともに、アキュムレータ93を介してガス冷媒の冷媒連絡配管7と圧縮機91の吸入側の冷媒配管とを接続する(図1の四路切換弁92の実線を参照)。また、暖房運転時には、四路切換弁92は、圧縮機91の吐出側の冷媒配管とガス冷媒の冷媒連絡配管7とを接続するとともに、アキュムレータ93を介して圧縮機91の吸入側と室外熱交換器20の一端(ガス側端部)から延びるガス冷媒配管31とを接続する(図1の四路切換弁92の破線を参照)。
室外熱交換器20は、送風機室S1において吸込口10a,10bに対向するようにして、上下方向(鉛直方向)に立てて配置されている。室外熱交換器20は、アルミニウム製の熱交換器であり、本実施形態では設計圧力が3MPa~4MPa程度のものを用いている。室外熱交換器20は、一端(ガス側端部)から、四路切換弁92と接続されるように、ガス冷媒配管31が延びている。また、室外熱交換器20の他端(液側端部)から、膨張弁33に接続されるように、液冷媒配管32が延びている。
アキュムレータ93は、冷媒回路8の途中であって四路切換弁92と圧縮機91との間に接続されている。アキュムレータ93は、冷媒を気相と液相とに分ける気液分離機能を具備している。アキュムレータ93に流入する冷媒は、液相と気相とに分かれ、上部空間に集まる気相の冷媒が圧縮機91へと供給される。
膨張弁33は、冷媒回路8を流れる冷媒を減圧するための機構であり、開度調整が可能な電動弁である。膨張弁33は、冷媒圧力や冷媒流量の調節を行うために、室外熱交換器20と液冷媒の冷媒連絡配管6の間に設けられ、冷房運転時および暖房運転時のいずれにおいても、冷媒を膨張させる機能を有している。
室外ファン95は、室外熱交換器20を流れる冷媒との間で熱交換をさせるための室外空気を、室外熱交換器20に対して供給する。室外ファン95は、室外熱交換器20に対向するようにして、送風機室S1に配置されている。室外ファン95は、背面側からユニット内に室外空気を吸入して、室外熱交換器20において冷媒と室外空気との間で熱交換を行わせた後に、熱交換後の空気を前面側からユニット外に排出する。この室外ファン95は、室外熱交換器20に供給する室外空気の風量を変化させることが可能なファンであり、例えば、DCファンモータ等からなるモータによって駆動されるプロペラファン等である。
(3)空気調和装置1の動作
(3-1)冷房運転
冷房運転時は、四路切換弁92が図1の実線で示される状態、すなわち、圧縮機91の吐出側がガス冷媒配管31を介して室外熱交換器20のガス側に接続され、かつ、圧縮機91の吸入側がアキュムレータ93、冷媒連絡配管7を介して室内熱交換器4のガス側に対して接続された状態となっている。膨張弁33は、室内熱交換器4の出口(すなわち、室内熱交換器4のガス側)における冷媒の過熱度が一定になるように開度調節されるようになっている(過熱度制御)。この冷媒回路8の状態で、圧縮機91、室外ファン95および室内ファン5を運転すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機91で圧縮されることで高圧のガス冷媒となる。この高圧のガス冷媒は、四路切換弁92を経由して室外熱交換器20に送られる。その後、高圧のガス冷媒は、室外熱交換器20において、室外ファン95によって供給される室外空気と熱交換を行って凝縮して高圧の液冷媒となる。そして、過冷却状態になった高圧の液冷媒は、室外熱交換器20から膨張弁33に送られる。膨張弁33によって圧縮機91の吸入圧力近くまで減圧されて低圧の気液二相状態となった冷媒は、室内熱交換器4に送られ、室内熱交換器4において室内空気と熱交換を行って蒸発して低圧のガス冷媒となる。
(3-1)冷房運転
冷房運転時は、四路切換弁92が図1の実線で示される状態、すなわち、圧縮機91の吐出側がガス冷媒配管31を介して室外熱交換器20のガス側に接続され、かつ、圧縮機91の吸入側がアキュムレータ93、冷媒連絡配管7を介して室内熱交換器4のガス側に対して接続された状態となっている。膨張弁33は、室内熱交換器4の出口(すなわち、室内熱交換器4のガス側)における冷媒の過熱度が一定になるように開度調節されるようになっている(過熱度制御)。この冷媒回路8の状態で、圧縮機91、室外ファン95および室内ファン5を運転すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機91で圧縮されることで高圧のガス冷媒となる。この高圧のガス冷媒は、四路切換弁92を経由して室外熱交換器20に送られる。その後、高圧のガス冷媒は、室外熱交換器20において、室外ファン95によって供給される室外空気と熱交換を行って凝縮して高圧の液冷媒となる。そして、過冷却状態になった高圧の液冷媒は、室外熱交換器20から膨張弁33に送られる。膨張弁33によって圧縮機91の吸入圧力近くまで減圧されて低圧の気液二相状態となった冷媒は、室内熱交換器4に送られ、室内熱交換器4において室内空気と熱交換を行って蒸発して低圧のガス冷媒となる。
この低圧のガス冷媒は、冷媒連絡配管7を経由して空調室外機2に送られ、再び、圧縮機91に吸入される。このように冷房運転では、空気調和装置1は、室外熱交換器20を圧縮機91において圧縮される冷媒の凝縮器として、かつ、室内熱交換器4を室外熱交換器20において凝縮された冷媒の蒸発器として機能させる。
なお、冷房運転時の冷媒回路8では、膨張弁33の過熱度制御が行われつつ、設定温度となるように(冷房負荷を処理できるように)圧縮機91がインバータ制御されているため、冷媒の循環量が高循環量となる場合と低循環量になる場合がある。
(3-2)暖房運転
暖房運転時は、四路切換弁92が図1の破線で示される状態、すなわち、圧縮機91の吐出側が冷媒連絡配管7を介して室内熱交換器4のガス側に接続され、かつ、圧縮機91の吸入側がガス冷媒配管31を介して室外熱交換器20のガス側に接続された状態となっている。膨張弁33は、室内熱交換器4の出口における冷媒の過冷却度が過冷却度目標値で一定になるように開度調節されるようになっている(過冷却度制御)。この冷媒回路8の状態で、圧縮機91、室外ファン95および室内ファン5を運転すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機91に吸入されて圧縮されて高圧のガス冷媒となり、四路切換弁92、および、冷媒連絡配管7を経由して、空調室内機3に送られる。
暖房運転時は、四路切換弁92が図1の破線で示される状態、すなわち、圧縮機91の吐出側が冷媒連絡配管7を介して室内熱交換器4のガス側に接続され、かつ、圧縮機91の吸入側がガス冷媒配管31を介して室外熱交換器20のガス側に接続された状態となっている。膨張弁33は、室内熱交換器4の出口における冷媒の過冷却度が過冷却度目標値で一定になるように開度調節されるようになっている(過冷却度制御)。この冷媒回路8の状態で、圧縮機91、室外ファン95および室内ファン5を運転すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機91に吸入されて圧縮されて高圧のガス冷媒となり、四路切換弁92、および、冷媒連絡配管7を経由して、空調室内機3に送られる。
そして、空調室内機3に送られた高圧のガス冷媒は、室内熱交換器4において、室内空気と熱交換を行って凝縮して高圧の液冷媒となった後、膨張弁33を通過する際に、膨張弁33の弁開度に応じて減圧される。この膨張弁33を通過した冷媒は、室外熱交換器20に流入する。そして、室外熱交換器20に流入した低圧の気液二相状態の冷媒は、室外ファン95によって供給される室外空気と熱交換を行って蒸発して低圧のガス冷媒となり、四路切換弁92を経由して、再び、圧縮機91に吸入される。このように暖房運転では、空気調和装置1は、室内熱交換器4を圧縮機91において圧縮される冷媒の凝縮器として、かつ、室外熱交換器20を室内熱交換器4において凝縮された冷媒の蒸発器として機能させる。
なお、暖房運転時の冷媒回路8では、膨張弁33の過冷却度制御が行われつつ、設定温度となるように(暖房負荷を処理できるように)圧縮機91がインバータ制御されているため、冷媒の循環量が高循環量となる場合、低循環量になる場合がある。
(4)室外熱交換器20の詳細構成
(4-1)室外熱交換器20の全体構成
図4に、室外熱交換器20の概略外観斜視図を示す。また、図5に、伝熱フィン40の扁平多穴管50に対する取付状態を扁平多穴管50の各内部流路51における冷媒通過方向から見た図を示す。
(4-1)室外熱交換器20の全体構成
図4に、室外熱交換器20の概略外観斜視図を示す。また、図5に、伝熱フィン40の扁平多穴管50に対する取付状態を扁平多穴管50の各内部流路51における冷媒通過方向から見た図を示す。
室外熱交換器20は、室外空気と冷媒との熱交換を行わせる熱交換部21と、この熱交換部21の一端側に設けられた出入口ヘッダ管26および折返しヘッダ24と、この熱交換部21の他端側に設けられた連結ヘッダ23と、折返しヘッダ24の下部と折返しヘッダ24の上部を連結させる連絡部25と、出入口ヘッダ管26の下方に分流された冷媒を導く分流器22と、を備えている。
(4-2)熱交換部21
熱交換部21は、多数の伝熱フィン40と多数の扁平多穴管50とで構成されている。伝熱フィン40および扁平多穴管50は、いずれもアルミニウム製もしくはアルミニウム合金製である。
熱交換部21は、多数の伝熱フィン40と多数の扁平多穴管50とで構成されている。伝熱フィン40および扁平多穴管50は、いずれもアルミニウム製もしくはアルミニウム合金製である。
伝熱フィン40は、図5に示すように、平板部材であり、上下および空気流れ方向に広がっている。伝熱フィン40は、板厚方向に並ぶように複数設けられている。各伝熱フィン40には空気流れ方向の風下側端部から風上側端部の手前まで水平方向に延びる扁平管挿入用の切り欠きである開口部43が形成されている。この伝熱フィン40には、この開口部43が複数設けられている。これらの複数の開口部43は、伝熱フィン40において上下方向に並ぶようにして設けられている。なお、この伝熱フィン40は、空気流れ方向における扁平多穴管50の風上側が上下方向に繋がった風上連通部41を有している。なお、伝熱フィン40には、扁平多穴管50の風下側には、上下方向に繋がった連通部は設けられておらず、風下側においては繋がっていない。これにより、当該伝熱フィン40が固定されている扁平多穴管50では、複数の内部流路51のうち風下側よりも風上側の内部流路51を流れる冷媒の方が熱交換量が多くなる構造となっている。また、空気流れ方向において、伝熱フィン40の下流側端部は扁平多穴管50の下流側端部と同じ位置となるように構成されている。また、伝熱フィン40は、各扁平多穴管50の間において上下方向に伸びて板厚方向に貫通したスリット42が、空気流れ方向に沿うように並んで設けられている。なお、当該スリット42は、風上連通部41における扁平多穴管50と同じ高さ部分には設けられていない。
なお、このように、扁平多穴管50の風上側において伝熱フィン40の風上連通部41が設けられている。このため、室外熱交換器20が冷媒の蒸発器として用いられる場合において、伝熱フィン40の風上連通部41においても霜を付着させることができるため、扁平多穴管50の風上側端部に集中的に霜が付着して通風抵抗がすぐに増大してしまうことを防ぐことができている。
扁平多穴管50は、伝熱管として機能し、伝熱フィン40と室外空気との間を移動する熱を、内部を流れる冷媒に伝達する。この扁平多穴管50は、水平方向に広がった伝熱面となる上下の平面部と、これらの平面部の間で扁平多穴管50の長手方向に沿うように冷媒を流す複数の内部流路51を有している。扁平多穴管50の複数の内部流路51は、室外熱交換器20を通過する空気流れ方向に沿うように並んでいる。この扁平多穴管50は、空気流れ方向における中間位置を境界として、風上側と風下側とで対称的な形状を有している。このため、室外熱交換器20を組み上げる際に扁平多穴管50の向きを間違えることを防ぐことが可能になっている。また、各内部流路51はいずれも共通の流路断面積を有している。このように、扁平多穴管50の各内部流路51は、大きな流路断面積のものと小さな流路断面積のものが混在しておらず、流路断面積がいずれも共通しているため、内部流路51を流れる冷媒が作用する圧力をいずれの内部流路51も均等にすることが可能になる。このため、扁平多穴管50の耐圧強度を高めることが可能になっている。このような形状を有する扁平多穴管50は、複数設けられており、これら複数が鉛直方向に所定の間隔をあけて配置されている。
なお、この熱交換部21は、室外ファン95によって生じる空気流れ方向(筐体の背面および左側面側から筐体の正面のファングリル15aに向かう流れ)において、風上の部分を縁取るように設けられた風上側熱交換部20aと、風下側を縁取るように設けられた風下側熱交換部20bと、を有している。これらの風上側熱交換部20aと風下側熱交換部20bとは、空気流れ方向において2列並ぶように配置されている。
風上側熱交換部20aは、風上側を縁取るように延びており上下方向に複数本並んだ扁平多穴管50と、この扁平多穴管50に固定された伝熱フィン40とを有している。また、風下側熱交換部20bも、同様に、風下側を縁取るように延びており上下方向に複数本並んだ扁平多穴管50と、この扁平多穴管50に固定された伝熱フィン40とを有している。
(4-3)分流器22
分流器22は、液冷媒配管32と出入口ヘッダ管26の下方部分とを連結させるように接続されている。この分流器22は、例えば、室外熱交換器20が冷媒の蒸発器として機能する際には、液冷媒配管32から流れてきた冷媒を高さ方向に分流させる。このようにして分流器22で分流された各冷媒流れは、出入口ヘッダ管26の下方部分の各高さ位置に導かれる。
分流器22は、液冷媒配管32と出入口ヘッダ管26の下方部分とを連結させるように接続されている。この分流器22は、例えば、室外熱交換器20が冷媒の蒸発器として機能する際には、液冷媒配管32から流れてきた冷媒を高さ方向に分流させる。このようにして分流器22で分流された各冷媒流れは、出入口ヘッダ管26の下方部分の各高さ位置に導かれる。
(4-4)出入口ヘッダ管26
出入口ヘッダ管26は、鉛直方向に延びるアルミニウム製もしくはアルミニウム合金製の筒状部材であり、内部が上方部分と下方部分とに分割されている。具体的には、出入口ヘッダ管26の内部は、水平方向に広がったバッフルによって上下に仕切られている。
出入口ヘッダ管26は、鉛直方向に延びるアルミニウム製もしくはアルミニウム合金製の筒状部材であり、内部が上方部分と下方部分とに分割されている。具体的には、出入口ヘッダ管26の内部は、水平方向に広がったバッフルによって上下に仕切られている。
この出入口ヘッダ管26の下方部分は、室外熱交換器20が冷媒の蒸発器として機能する際には、冷媒の入口として機能し、室外熱交換器20が冷媒の放熱器として機能する際には、冷媒の出口として機能する。また、出入口ヘッダ管26の上方部分は、室外熱交換器20が冷媒の蒸発器として機能する際には、冷媒の出口として機能し、室外熱交換器20が冷媒の放熱器として機能する際には、冷媒の入口として機能する。
出入口ヘッダ管26の下方部分は、分流器22を介して、液冷媒配管32に接続されている。出入口ヘッダ管26の上方部分は、ガス冷媒配管31に対して接続されている。
また、出入口ヘッダ管26の下方部分は、室外熱交換器20が蒸発器として機能する際に分流器22によって分流された冷媒の高さ方向における分布が維持されるように、上下に並んだ複数の空間を有している。これらの空間は、出入口ヘッダ管26の下方部分の内部空間が複数のバッフルによって上下に仕切られることで区画されている。これにより、分流器22によって高さ方向に分けられた各冷媒流れそれぞれを、分けられた状態を維持させたままで出入口ヘッダ管26の下方部分を介して熱交換部21に送ることができるように構成されている。
以上の構成により、室外熱交換器20が冷媒の蒸発器として機能する場合には、液冷媒配管32と分流器22と出入口ヘッダ管26の下方部分を介して熱交換部21に流入した冷媒は、以下の各部材を通過しながら蒸発し、出入口ヘッダ管26の上方部分に到達する。そして、蒸発した冷媒は、出入口ヘッダ管26の上方部分とガス冷媒配管31を介して室外熱交換器20の外部に流出していくことになる。なお、室外熱交換器20が冷媒の放熱器として機能している場合には、上記とは逆の流れになる。
(4-5)連結ヘッダ23
連結ヘッダ23は、室外熱交換器20のうち、熱交換部21の出入口ヘッダ管26や折返しヘッダ24が設けられている側(図3でいう機械室側)の端部とは反対側(図3でいう送風機室側)に設けられている。
連結ヘッダ23は、室外熱交換器20のうち、熱交換部21の出入口ヘッダ管26や折返しヘッダ24が設けられている側(図3でいう機械室側)の端部とは反対側(図3でいう送風機室側)に設けられている。
連結ヘッダ23は、風上側熱交換部20aの扁平多穴管50を流れた冷媒を同じ高さ位置の風下側熱交換部20bの扁平多穴管50に導くか、風下側熱交換部20bの扁平多穴管50を流れた冷媒を同じ高さ位置の風上側熱交換部20aの扁平多穴管50に導くように構成されている。ここで、連結ヘッダ23のうちの出入口ヘッダ管26の下方部分に対応した高さ位置の部分を流れる冷媒流れの向きと、連結ヘッダ23のうちの出入口ヘッダ管26上方部分に対応した高さ位置の部分を流れる冷媒流れの向きとは、互いに反対方向となっている。
この連結ヘッダ23では、冷媒の上下方向の移動は生じず、室外熱交換器20内における冷媒の流路を同じ高さ位置で単に繋ぐ役割を果たしている。
(4-6)折返しヘッダ24
折返しヘッダ24は、熱交換部21の連結ヘッダ23が設けられている側の端部とは反対側の端部であって、出入口ヘッダ管26よりも風下側において上下方向に延びるように設けられている。この折返しヘッダ24は、熱交換部21のうちの風下側熱交換部20bの連結ヘッダ23側とは反対側の端部に接続されている。折返しヘッダ24もアルミニウム製もしくはアルミニウム合金製の部材である。
折返しヘッダ24は、熱交換部21の連結ヘッダ23が設けられている側の端部とは反対側の端部であって、出入口ヘッダ管26よりも風下側において上下方向に延びるように設けられている。この折返しヘッダ24は、熱交換部21のうちの風下側熱交換部20bの連結ヘッダ23側とは反対側の端部に接続されている。折返しヘッダ24もアルミニウム製もしくはアルミニウム合金製の部材である。
折返しヘッダ24は、図6の折返しヘッダ24および連絡部25の分解概略斜視図に示すように、複数の扁平多穴管50の一端が接続されている多穴側部材61と、扁平多穴管50が接続されている側とは反対側を構成する配管側部材62と、多穴側部材61と配管側部材62との間に位置する仕切部材70と、折返しヘッダ24内部の空間を上下に仕切っている複数のバッフル80と、を有している。なお、図6においては、仕切部材70に設けられたバッフル80を挿入するための開口や、仕切部材70に設けられた凹凸形状部88については図示を省略している。
折返しヘッダ24は、これらの複数の部材を組合せることで構成される鉛直方向に長い構造物である。折返しヘッダ24では、仕切部材70以外の各部材が、主として1つの部品である仕切部材70に対して固定されて構成されているため、互いの位置決めを行いやすく、強度を確保しやすく、鉛直方向に長い構造であっても製造を容易にすることができている。
多穴側部材61は、熱交換部21側の折返しヘッダ24の壁面を構成しており、上面視において、扁平多穴管50が接続される側とは反対側に円心を有するような略半円弧形状に形成されている。この多穴側部材61は、この半円弧形状が上下方向に延びた形状を有しており、扁平多穴管50の一端を挿入するための板厚方向に貫通した開口が高さ位置毎に複数設けられている。
配管側部材62は、折返しヘッダ24の壁面のうち熱交換部21側とは反対側の壁面を構成しており、上面視において、扁平多穴管50が接続される側に円心を有するような略半円弧形状に形成されている。この配管側部材62は、この半円弧形状が上下方向に延びた形状を有している。配管側部材62は、後述する連絡部25の連絡配管を挿入するための板厚方向に貫通した開口が高さ位置毎に複数設けられている。また、この配管側部材62には、バッフル80の一端側を固定するための開口が高さ位置毎にそれぞれ設けられている。
仕切部材70は、折返しヘッダ24の内部の空間を、多穴側部材61側の空間(第1空間)と配管側部材62側の空間(第2空間)とに仕切るように前後(空気流れ方向)および上下に広がっている。仕切部材70には、バッフル80を挿入固定するための開口が高さ位置毎に設けられている。
図7において、下部連通路72付近で水平方向に切断された仕切部材70とバッフル80とが組合わされた状態の概略斜視図を示す。
図8において、バッフル80のうちの整流板82と多穴側部材61と配管側部材62と仕切部材70が組合わされた状態の上面図を示す。
図7、図8に示すように、仕切部材70は、空気流れ方向の上流側端部において空気流れ方向上流側を法線方向するように広がった上流端部70xと、空気流れ方向の下流側端部において空気流れ方向下流側を法線方向とするように広がった下流端部70yと、を有している。上流端部70xと下流端部70yとは、折返しヘッダ24の長手方向に沿うように、主として上下に伸びており、多穴側部材61と配管側部材62とを空気流れ方向の上流側と下流側から挟み込んでいる。ここでは、仕切部材70に対して多穴側部材61および配管側部材62の両方を固定可能な構造を採用しているため、折返しヘッダ24の構造強度を高めつつ製造を容易にすることができている。
また、仕切部材70の空気流れ方向の中央よりも風上側には、多穴側部材61側の面である多穴側面70aと、配管側部材62側の面である配管側面70bと、を有している。多穴側面70aと配管側面70bとは、いずれも前後および上下に平坦に広がっている。
また、仕切部材70の空気流れ方向の中央よりも風下側には、仕切部材70の板厚方向(扁平多穴管50の長手方向であって、扁平多穴管50が挿入されている方向)に向けて突出した凸部と反対側に凹んだ凹部とを有する凹凸形状部88が設けられている。この凹凸形状部88は、多穴側部材61側に向けて突出した部分を含む多穴側凹凸部88aと、配管側部材62側に向けて突出した部分を含む配管側凹凸部88bと、を有している。ここで、多穴側凹凸部88aは、扁平多穴管50側に突出した複数の凸部と各凸部に挟まれた凹部とが上下方向に沿うように延びている。なお、多穴側凹凸部88aの多穴側部材61側に突出している凸部の突出方向の先端部は、挿入されている扁平多穴管50の端部と当接していてもよいし、扁平多穴管50の端部との間に僅かに隙間を有していてもよい。また、配管側凹凸部88bは、多穴側凹凸部88aと対称的な形状を有しており、扁平多穴管50側とは反対側に突出した複数の凸部と各凸部に挟まれた凹部とが上下方向に沿うように延びている。
このように、仕切部材70のうち折返しヘッダ24に挿入されている扁平多穴管50の端部に対向している側の部分においては、空気流れ方向の中央よりも風上側に平坦に広がった多穴側面70aが設けられており、空気流れ方向の中央よりも風下側に多穴側凹凸部88aが設けられている。このため、仕切部材70と多穴側部材61との間の空間(後述する第1導入空間61aや上昇用空間61b)のうち仕切部材70と各扁平多穴管50との間の空間は、折返しヘッダ24の長手方向から見た場合に、空気流れ方向における風上側の方が風下側よりも、広く構成されている。これにより、仕切部材70と各扁平多穴管50との間の空間では、風下側において上下方向に通過する冷媒は、風上側において上下方向に通過する冷媒よりも、より大きな圧力損失を受ける。したがって、仕切部材70と各扁平多穴管50との間の空間では、空気流れ方向における風上側の方が風下側よりも多く冷媒が流れることになる。
なお、扁平多穴管50の端部は折返しヘッダ24の内部まで入り込むように接続されているため、折返しヘッダ24が延びている方向である鉛直方向から見た場合において、仕切部材70と多穴側部材61との間の空間のうち扁平多穴管50を除いた部分に対応する面積が、仕切部材70と配管側部材62との間の空間に対応する面積よりも小さくなっている。
なお、仕切部材70には、板厚方向(扁平多穴管50の長手方向であって、扁平多穴管50が挿入されている方向)に貫通した複数の開口が上下方向に並んで形成されている。これらの複数の開口は、バッフル80が挿入固定されるための開口と、後述する上部連通路73を構成するための開口と、後述する下部連通路72を構成するための開口と、後述する導入連通口71を構成するための開口と、後述する均圧開口74を構成するための開口と、に分けられる。なお、仕切部材70において上下方向に沿って伸びるよう設けられている凹凸形状部88は、バッフル80挿入用の開口、上部連通路73、下部連通路72、導入連通口71および均圧開口74においては、設けられておらず、途切れている。
なお、多穴側部材61の風下側端部は、空気流れ方向の上流側からは多穴側凹凸部88aのうちの最も風下側に位置する凸部によって、空気流れ方向の下流側からは仕切部材70の下流端部70yによって、空気流れ方向に挟持されることで固定されている。同様に、配管側部材62の風下側端部は、空気流れ方向の上流側からは配管側凹凸部88bのうちの最も風下側に位置する凸部によって、空気流れ方向の下流側からは仕切部材70の下流端部70yによって、空気流れ方向に挟持されることで固定されている。
折返しヘッダ24は、図6に示すように、内部空間が、下方の下方折返し部分34と、上方の上方折返し部分37とに上下に分割されている。
下方折返し部分34の内部空間は、さらに、下方の第1下方折返し部分35と、上方の第2下方折返し部分36とに上下に分割されている。
上方折返し部分37の内部空間も、さらに、下方の第1上方折返し部分38と上方の第2上方折返し部分39とに上下方向に分割されている。
そして、室外熱交換器20が冷媒の蒸発器として機能する場合には、熱交換部21から第1下方折返し部分35に流入した冷媒は後述する連絡部25の連絡配管を介して第2上方折返し部分39に送られ、熱交換部21から第2下方折返し部分36に流入した冷媒は連絡部25を介することなく折返しヘッダ24内の空間を介して第1上方折返し部分38に送られる。ここで、第2上方折返し部分39や第1上方折返し部分38に送られた冷媒は、再び熱交換部21に送られる。
ここで、第1下方折返し部分35に接続された扁平多穴管50の本数よりも、第2上方折返し部分39に接続された扁平多穴管50の本数の方が多くなるように構成されている。また、第2下方折返し部分36に接続された扁平多穴管50の本数よりも、第1上方折返し部分38に接続された扁平多穴管50の本数の方が多くなるように構成されている。
第1下方折返し部分35の内部空間は、開口が形成されていない複数のバッフル80によって上下方向に仕切られることで、複数の流路構成空間が上下に並んでいる。
また、下方折返し部分34において、第1下方折返し部分35と第2下方折返し部分36との間も、開口が形成されていないバッフル80によって上下に仕切られている。
図9に、折返しヘッダ24の第2下方折返し部分36および第1上方折返し部分38を図8に示すX-X断面で切断した場合の正面図(伝熱フィン40等は省略)を示す。
下方折返し部分34と上方折返し部分37との間(第2下方折返し部分36と第1上方折返し部分38との間)は、図9に示すように、板厚方向に貫通した上昇用開口82aが形成されているバッフル80である整流板82によって上下に仕切られている。
第2下方折返し部分36の内部空間は、図9に示すように、第1導入空間61aおよび第2導入空間62aを有している。この第1導入空間61aおよび第2導入空間62aは、上昇用開口82aが形成された整流板82と下方仕切板81とによって上下に囲まれている。そして、第1導入空間61aと第2導入空間62aとは、仕切部材70によって、扁平多穴管50側の第1導入空間61aと、扁平多穴管50側とは反対側の第2導入空間62aとに仕切られている。この第1導入空間61aと第2導入空間62aとは、仕切部材70に設けられた均圧開口74を介して連通している。この第2導入空間62aは、後述する連絡部25の連絡配管が接続されておらず、均圧開口74を介して第1導入空間61aとのみ連通している。
上方折返し部分37のうち、第1上方折返し部分38と第2上方折返し部分39とは、開口が形成されていないバッフル80である上方仕切板83によって上下に仕切られている。
なお、下方仕切板81と上方仕切板83とは、いずれもバッフル80の1つであり、いずれも開口が形成されていない同じ形状・寸法のバッフル80であるが、説明の都合上、説明対象となる一組の空間において下端を構成するバッフル80を下方仕切板81として、上端を構成するバッフル80を上方仕切板83として説明している。なお、ある一組の空間の上方仕切板83は、その一つ上の一組の空間の下方仕切板81としても機能することになる。
第1上方折返し部分38の内部空間は、図9に示すように、上昇用空間61bおよび下降用空間62bを有している。この上昇用空間61bおよび下降用空間62bは、上昇用開口82aが形成された整流板82と上方仕切板83とによって上下に囲まれている。そして、上昇用空間61bと下降用空間62bとは、仕切部材70によって、扁平多穴管50側の上昇用空間61bと、扁平多穴管50側とは反対側の下降用空間62bとに仕切られている。上昇用空間61bと下降用空間62bとは、上方において、仕切部材70に設けられた上部連通路73を介して連通している。また、上昇用空間61bと下降用空間62bとは、下方において、仕切部材70に設けられた下部連通路72を介しても連通している。
ここで、第1上方折返し部分38に接続された扁平多穴管50の本数は、第2下方折返し部分36に接続された扁平多穴管50の本数よりも多くなるように構成されており、第1上方折返し部分38では冷媒をできるだけ均等に分流させている。
なお、本実施形態において、折返しヘッダ24に接続されている複数の扁平多穴管50は、いずれも同じ形状および同じ寸法で構成されている。そして、これらの複数の扁平多穴管50は、上下方向に所定の間隔で並ぶように設けられている。例えば、互いに隣り合う扁平多穴管50の上面の上下方向の間隔はいずれも等しくなっている。また、これらの扁平多穴管50の一端は、いずれも上昇用空間61b内に大きく入り込むようにして折返しヘッダ24に接続されている。特に限定されないが、例えば、上面視において上昇用空間61bの空間の半分以上を覆うようにして設けられている。
なお、本実施形態において、上昇用空間61bに接続されている扁平多穴管50の本数は、第1導入空間61aに接続されている扁平多穴管50の本数の2倍以上5倍以下となっている。
図10に、第2上方折返し部分39を図8に示すX-X断面で切断した場合の正面図(伝熱フィン40等は省略)を示す。
第2上方折返し部分39は、上下に並ぶようにして互いに仕切られた複数の流路構成空間を有している。具体的には、第2上方折返し部分39において上下に並ぶ各流路構成空間は、それぞれ開口が形成されていない複数のバッフル80(下方仕切板81、上方仕切板83)によって上下方向に仕切られている。これにより、熱交換部21を流れる上下方向の冷媒分布を、第2上方折返し部分39において上下に並ぶ各流路においてそのまま維持させることが可能になっている。
第2上方折返し部分39の個々の流路構成空間の内部空間は、第1導入空間61aと第2導入空間62aとが導入連通口71を介して連通している点や冷媒流入経路において異なるが、図10に示すように、第2下方折返し部分36と第1上方折返し部分38の関係と概ね同様に、第1導入空間61a、第2導入空間62a、上昇用空間61bおよび下降用空間62bを有している。この第1導入空間61aと第2導入空間62aと上昇用空間61bと下降用空間62bとは、第2上方折返し部分39の各流路構成空間がそれぞれ有する一組の空間である。したがって、第2上方折返し部分39の内部は、この一組の空間が上下方向に複数並んで構成されている。ここで、この第1導入空間61aおよび第2導入空間62aは、下方仕切板81と上昇用開口82aが形成された整流板82とによって上下に囲まれている。そして、第1導入空間61aと第2導入空間62aとは、仕切部材70によって、扁平多穴管50側の第1導入空間61aと、扁平多穴管50側とは反対側の第2導入空間62aとに仕切られている。この第1導入空間61aと第2導入空間62aとは、仕切部材70に設けられた導入連通口71を介して連通している。この第2導入空間62aには、後述する連絡部25の連絡配管が接続されている。また、この上昇用空間61bおよび下降用空間62bは、上方仕切板83と上昇用開口82aが形成された整流板82とによって上下に囲まれている。そして、上昇用空間61bと下降用空間62bとは、仕切部材70によって、扁平多穴管50側の上昇用空間61bと、扁平多穴管50側とは反対側の下降用空間62bとに仕切られている。上昇用空間61bと下降用空間62bとは、上方において、仕切部材70に設けられた上部連通路73を介して連通している。また、上昇用空間61bと下降用空間62bとは、下方において、仕切部材70に設けられた下部連通路72を介しても連通している。なお、上部連通路73の開口面積(冷媒通過面積)は、下部連通路72の開口面積(冷媒通過面積)よりも大きく構成されている。
ここで、第2上方折返し部分39の一組の流路構成空間に接続された扁平多穴管50の本数は、後述する連絡部25の連絡配管を介して接続される対応した第1下方折返し部分35の流路の一つに接続された扁平多穴管50の本数よりも多くなるように構成されており、第2上方折返し部分39の一組の流路では冷媒をできるだけ均等に分流させている。
(4-7)連絡部25
連絡部25は、複数の連絡配管を有している。各連絡配管は、折返しヘッダ24の第1下方折返し部分35において上下方向に複数に分割された各流路構成空間と、折返しヘッダ24の第2上方折返し部分39において上下方向に複数に並んで配置されている一組の空間それぞれと、を一対一に接続している。
連絡部25は、複数の連絡配管を有している。各連絡配管は、折返しヘッダ24の第1下方折返し部分35において上下方向に複数に分割された各流路構成空間と、折返しヘッダ24の第2上方折返し部分39において上下方向に複数に並んで配置されている一組の空間それぞれと、を一対一に接続している。
この連絡配管は、第1下方折返し部分35において下方に位置する空間ほど、第2上方折返し部分39において上方に位置する一組の空間に接続されるように設けられている。第1下方折返し部分35の1つの流路構成空間から延び出した連絡部25の連絡配管は、第2上方折返し部分39の第2導入空間62aに接続される。
ここで、室外熱交換器20が冷媒の蒸発器として機能する場合には、図4および図6に矢印で示すように、熱交換部21のうちの風下側熱交換部20bの下方部分を流れてきた各冷媒流れは、分流状態を維持したままで、まず下方折返し部分34の各流路構成空間に流入する。第1下方折返し部分35の各流路構成空間に流入した各冷媒は、それぞれ一対一に設けられた連絡部25の連絡配管を介して、それぞれが対応する第2上方折返し部分39における一組の空間に送られる。第2上方折返し部分39における一組の空間に送られたそれぞれの冷媒流れは、その分流状態を維持したままで、再び熱交換部21のうちの風下側熱交換部20bの上方部分へと流れていく。ここで、下方折返し部分34のうちの最も上方に位置する第2下方折返し部分36と、上方折返し部分37内の最も下方に位置する第1上方折返し部分38とは、連絡部25の連絡配管によっては接続されておらず、整流板82によって上下に仕切られつつ、整流板82の上昇用開口82aを介して上下に連通している。この整流板82が上昇用開口82aを有していることにより、第2下方折返し部分36の冷媒は、折返しヘッダ24内から外に出ること無く、第1上方折返し部分38に送られる。
なお、室外熱交換器20が冷媒の放熱器として機能する場合には、概ね上記とは反対の冷媒流れとなる。
このように、折返しヘッダ24は、室外熱交換器20における入口から出口に到るまでの冷媒流れ経路におけるちょうど折返し部分を構成していることになる。
なお、室外熱交換器20が冷媒の蒸発器として機能する場合において、折返しヘッダ24から風下側熱交換部20bの上方部分へと流出した冷媒は、図4および図6に矢印で示すように、風下側熱交換部20bの上方部分を他端の連結ヘッダ23まで分流状態を維持したままで流れ、連結ヘッダ23において風上側熱交換部20a側に移動して風上側熱交換部20aの上方部分を出入口ヘッダ管26の上方部分に向けて分流状態を維持したままで流れる。そして、出入口ヘッダ管26の上方部分に流入したそれぞれの冷媒は、合流した後、ガス冷媒配管31を介して圧縮機91の吸入側に向けて流れていくことになる。
(5)折返しヘッダ24の第2下方折返し部分36および第1上方折返し部分38におけるループ構造
ここでは、図9に基づいて、折返しヘッダ24の第2下方折返し部分36および第1上方折返し部分38における、第1導入空間61aと第2導入空間62aと上昇用空間61bと下降用空間62bを一組とする空間(一組の空間)に着目してループ構造を説明する。
ここでは、図9に基づいて、折返しヘッダ24の第2下方折返し部分36および第1上方折返し部分38における、第1導入空間61aと第2導入空間62aと上昇用空間61bと下降用空間62bを一組とする空間(一組の空間)に着目してループ構造を説明する。
整流板82に設けられている上昇用開口82aは、第1導入空間61aと上昇用空間61bとを上下に連通させている。上昇用開口82aは、整流板82において流路を絞るノズルとして機能するように構成されている。本実施形態では、上昇用開口82aは、空気流れ方向の上流側と下流側とに2つに別れて設けられている。上面視における上昇用開口82aの合計面積は、例えば、上面視における第1導入空間61aの2割以下となるように構成されている。第1導入空間61aからより上方の上昇用空間61bに向かう冷媒は、整流板82に設けられたノズルとして機能する上昇用開口82aを通過する際に冷媒通過面積が十分に絞り込まれることで、鉛直上方に向かう冷媒流速が増大することになる。
なお、整流板82に設けられている上昇用開口82aは、上面視において、多穴側凹凸部88aとは重複しない位置に配置されている。これにより、上昇用開口82aが多穴側凹凸部88aによって塞がれることを防ぎ、上昇用開口82aを通過して上昇しようとする冷媒が、上昇用空間61bにおいて十分な高さ位置まで供給されるようにしている。
なお、上述のように、上昇用空間61bの風下側は多穴側凹凸部88aが設けられることで狭く構成されているため、空気流れ方向における上流側と下流側の2つの上昇用開口82aのうち、特に、空気流れ方向の上流側の上昇用開口82a側で多くの冷媒が通過するようになっている。
また、整流板82の上昇用開口82aは、下部連通路72を扁平多穴管50の長手方向に延長させて得られる空間とは上面視において重複しない位置に設けられている。このため、整流板82の上昇用開口82aを介して上昇用空間61bに流入した冷媒は、より狭く通過しづらい下部連通路72を介して下降用空間62b側に向かって逆流してしまうのではなく、より広く通過しやすい上昇用空間61bにおける扁平多穴管50を除いた部分を流れることになる。
また、整流板82の上方の空間は、仕切部材70によって折返しヘッダ24内の空間が上昇用空間61bと下降用空間62bに仕切られることで、上昇用空間61b側における冷媒上昇時の通過面積を、上昇用空間61bと下降用空間62bの合計の水平面積よりも狭くすることができている。このため、上昇用開口82aを介して上昇用空間61bに流入した冷媒の上昇速度を維持させやすく、空気調和装置1が低循環量で運転される状況下においても冷媒を上昇用空間61bの上方部分にまで到達させやすくなっている。
また、整流板82に設けられた上昇用開口82aと扁平多穴管50は、上面視において重複部分を有するように配置されている。このため、整流板82の上昇用開口82aを通過した冷媒は、扁平多穴管50の一部に衝突し、液冷媒とガス冷媒とを攪拌させることができる。したがって、各高さ位置に設けられた扁平多穴管50に送られる冷媒について、気液混合割合を均一化させることが可能になっている。
上述のようにして整流板82の上昇用開口82aを介して上昇用空間61bに流入した冷媒は、仕切部材70に設けられた多穴側凹凸部88aによって風下側の空間が狭められているため、圧力損失の少ない風上側に流れやすくなる。これにより、各高さ位置に設けられた扁平多穴管50には、複数の内部流路51のうち風上側に対してより多くの冷媒が供給されることになる。このようにして、上昇用空間61bでは、風上側において多くの冷媒が上昇するように流れながら、各高さ位置に配置されている各扁平多穴管50に流入することで分流されていく。
そして、上昇用空間61bにおいて扁平多穴管50に流入することなく上方まで到達した冷媒は、図9の矢印に示すように、上部連通路73を介して下降用空間62bに導かれ、下降用空間62bにおいて重力に従って降下する。下降用空間62bを降下した冷媒は、下部連通路72を介して上昇用空間61bの下方に戻される。
このようにして、整流板82の上昇用開口82aを通過して上昇用空間61bの上方に到達した冷媒を再び上昇用空間61bの下方に戻してループさせることが可能になっている。
ここで、上昇用空間61bの上部に上部連通路73が設けられているために、上部連通路73を設けることなく上昇用空間61bの上部を閉塞空間としてしまう場合と比べて、上昇用空間61bの上部領域においても冷媒流れを確保しやすくすることが可能になっている。
さらに、下降用空間62bにおいて下降した冷媒は、下部連通路72を介して再び上昇用空間61bの下方の領域に冷媒を戻すことができる。このため、整流板82の上昇用開口82aを通過する際に上昇速度が付き過ぎることで、上昇用空間61bの下方であって整流板82の近くに接続されている扁平多穴管50に対して流入しにくく通過してしまいやすい状況があっても、下部連通路72を通過した冷媒をこれらの扁平多穴管50に対して導くことが可能になっている。
なお、下部連通路72は、本実施形態においては、整流板82の上方であって上昇用空間61bに接続されている扁平多穴管50のうち最も下方に位置している扁平多穴管50よりも下方の位置に設けられている。したがって、流速が早い状況下においても、整流板82の上方であって上昇用空間61bに接続されている扁平多穴管50のうち最も下方に位置している扁平多穴管50に対しても、冷媒を供給しやすくすることができている。
(6)折返しヘッダ24の第2上方折返し部分39におけるループ構造
図10に基づいて、折返しヘッダ24の第2上方折返し部分39において、上下方向に複数並んでいる一組の空間(第1導入空間61aと第2導入空間62aと上昇用空間61bと下降用空間62bを一組とする空間)のうちの1つに着目してループ構造を説明する。なお、第2上方折返し部分39において上下方向に並んでいる複数の一組の空間は、接続対象となる連絡部25の連絡配管が異なるだけであり、内部構造は同様である。
図10に基づいて、折返しヘッダ24の第2上方折返し部分39において、上下方向に複数並んでいる一組の空間(第1導入空間61aと第2導入空間62aと上昇用空間61bと下降用空間62bを一組とする空間)のうちの1つに着目してループ構造を説明する。なお、第2上方折返し部分39において上下方向に並んでいる複数の一組の空間は、接続対象となる連絡部25の連絡配管が異なるだけであり、内部構造は同様である。
ここで、図9に示す第2下方折返し部分36および第1上方折返し部分38の一組の空間と、図10に示す第2上方折返し部分39のうちの一組の空間とは、第2下方折返し部分36および第1上方折返し部分38の一組の空間については連絡部25の連絡配管の接続が無いのに対して、第2上方折返し部分39のうちの一組の空間には連絡部25の連絡配管が第2導入空間62aに接続されている点で異なり、第2下方折返し部分36および第1上方折返し部分38の一組の空間については第1導入空間61aと第2導入空間62aとが均圧開口74を介して連通されているのに対して、第2上方折返し部分39のうちの一組の空間では第1導入空間61aと第2導入空間62aとが導入連通口71を介して連通されている点で異なるが、他の点については実質的に同様であるため、説明を省略する。
第2上方折返し部分39の第2導入空間62aには、第1下方折返し部分35において上下に複数並んでいる流路のうちの1つの流路から延び出した連絡部25の連絡配管が接続されている。ここで、第2導入空間62aにおける連絡部25の連絡配管の端部の開口と、当該第2導入空間62aの隣の第1導入空間61aに接続されている扁平多穴管50の内部流路51と、仕切部材70に設けられている導入連通口71とは、互いに直線状には配置されないようにして設けられている。これにより、連絡部25の連絡配管を介して第2導入空間62aに流れ込んだ冷媒が、隣の第1導入空間61aに接続されている扁平多穴管50に集中的に流れてしまうことを抑制することができている。
なお、連絡部25の連絡配管と第2導入空間62aと導入連通口71とを介して第1導入空間61aに流れ込んだ冷媒は、上述の第2下方折返し部分36および第1上方折返し部分38の一組の空間と同様にして、整流板82の上昇用開口82aにおいて絞り込まれ、第1導入空間61aを上昇していく。その後の冷媒のループ流れについても上述の第2下方折返し部分36および第1上方折返し部分38の一組の空間と同様である。
(7)暖房運転時の低循環量の場合の室外熱交換器20における冷媒の流れ方
暖房運転時の低循環量の場合の蒸発器としての室外熱交換器20における冷媒の流れ方を説明する。ここでは、第2下方折返し部分36および第1上方折返し部分38におけるループ構造と、第2上方折返し部分39におけるループ構造を併せて説明する。
暖房運転時の低循環量の場合の蒸発器としての室外熱交換器20における冷媒の流れ方を説明する。ここでは、第2下方折返し部分36および第1上方折返し部分38におけるループ構造と、第2上方折返し部分39におけるループ構造を併せて説明する。
室外熱交換器20において、第1導入空間61aから整流板82の上昇用開口82aを介して上昇用空間61bに流入する冷媒は、比重の異なる気相成分と液相成分が混在した状態になっている。
ここで、低循環量の場合には、上昇用空間61b内に流入する単位時間当たりの冷媒量が少なく、冷媒の流速は相対的に遅めになる。このため、冷媒のうち比重の大きな液相成分については上昇させにくく、上昇用空間61bにおける複数の扁平多穴管50のうち上方に位置しているものに対して到達させにくい傾向になる。この場合には、上昇用空間61bにおける複数の扁平多穴管50において高さ位置に応じて通過量が不均一になり、偏流が生じてしまう。このように比較的上方に配置された扁平多穴管50の一端側に対して、冷媒のうち比重の小さい気相成分が主に流入すると、扁平多穴管50の他端側から流出する冷媒は過熱度が大きくなりすぎて、扁平多穴管50を通過している途中で相変化を生じなくなり、熱交換の能力を十分に発揮させることができない部分が生じることになる。他方で、比較的下方に配置された扁平多穴管50の一端側に対して、冷媒のうち比重の大きな液相成分が主に流入すると、扁平多穴管50の他端側から流出する冷媒は過熱度が付きにくく、蒸発することなく扁平多穴管50の他端側に到達してしまうことがあり、やはり、熱交換の能力を十分に発揮させることができない部分が生じることになる。
これに対して、本実施形態の室外熱交換器20を低循環量の状態で用いた場合には、仕切部材70によって冷媒が上昇する上昇用空間61bの冷媒通過断面積を小さくすることができているため、上昇用空間61bに供給された冷媒のうち比重の大きな液相成分をよりも上方に導き、低循環量の時であっても上下に並んで配置される各扁平多穴管50同士の間での偏流を改善できる。
これにより、本実施形態の室外熱交換器20では、低循環量時であっても、上昇用空間61bにおいて高さ位置の異なる部分に配置された複数の扁平多穴管50に流入する冷媒の状態をできるだけ均一化させることが可能になる。
そして、この低循環量の状態であっても、上昇用空間61bは、仕切部材70に設けられた多穴側凹凸部88aによって風下側の空間が狭められているため、風下側よりも風上側により多くの冷媒を通過させることが可能になっている。これにより、各扁平多穴管50には、複数の内部流路51のうち熱交換量が多い風上側に集中的に冷媒を導くことができ、室外熱交換器20の性能を高めることが可能になっている。
(8)暖房運転時の高循環量の場合の室外熱交換器20における冷媒の流れ方
暖房運転時の高循環量の場合の蒸発器としての室外熱交換器20における冷媒の流れ方を説明する。ここでは、第2下方折返し部分36および第1上方折返し部分38におけるループ構造と、第2上方折返し部分39におけるループ構造を併せて説明する。
暖房運転時の高循環量の場合の蒸発器としての室外熱交換器20における冷媒の流れ方を説明する。ここでは、第2下方折返し部分36および第1上方折返し部分38におけるループ構造と、第2上方折返し部分39におけるループ構造を併せて説明する。
室外熱交換器20において、第1導入空間61aから上昇用空間61bに流入する冷媒は、高循環量の場合であっても、比重の異なる気相成分と液相成分が混在した状態になっていることは、低循環量の場合と同様である。
高循環量の場合には、上昇用空間61b内に流入する単位時間当たりの冷媒量が多く、冷媒の流速は相対的に早めになる。しかも、上述した低循環量対策として上昇用開口82aの絞り機能を採用していることにより、さらに流速が高められる。さらに、上述した低循環量対策として仕切部材70によって上昇用空間61bの冷媒通過断面積が狭められているため、冷媒の上昇速度は衰えにくくなっている。これにより、高循環量の場合には、上昇用開口82aを勢いよく通過した冷媒のうち比重の大きな液相成分は、上昇用空間61b内において扁平多穴管50に流入することなく通過して、上方に集まる傾向がある。この場合には、比重の大きな液相成分が上方に集まりやすく、比重の小さな気相成分が下方に集まりやすくなり、低循環量の場合とは分布が異なるが、やはり偏流が生じてしまう。
これに対して、本実施形態の室外熱交換器20では、上昇用空間61bの上端にまで冷媒の液相成分が多く到達したとしても、その冷媒を、上部連通路73を介して下降用空間62bに導き、下降用空間62bにおいて重力によって降下させた後、下部連通路72を介して、再び、上昇用空間61bの下方に戻すことができる。
下部連通路72を介して上昇用空間61bの下方に戻された冷媒は、当該下方の位置に接続されている扁平多穴管50に流入するか、上昇用開口82aを通過した冷媒の上昇流れに引きずられるようにして、再度、上昇用空間61b内を上昇していき、各扁平多穴管50に流入することができる(冷媒は複数回ループしてもよい。)。
これにより、本実施形態の室外熱交換器20では、高循環量時であっても、上昇用空間61bにおける高さ位置の異なる部分に配置された複数の扁平多穴管50に流入する冷媒の状態をできるだけ均一化させることが可能になる。
そして、この高循環量の状態であっても、上昇用空間61bは、仕切部材70に設けられた多穴側凹凸部88aによって風下側の空間が狭められているため、風下側よりも風上側により多くの冷媒を通過させることが可能になっている。これにより、各扁平多穴管50には、複数の内部流路51のうち熱交換量が多い風上側に集中的に冷媒を導くことができ、室外熱交換器20の性能を高めることが可能になっている。
(9)空気調和装置1の室外熱交換器20の特徴
(9-1)
従来より、空気流れ方向に複数の内部流路が並んで配置されている扁平多穴管では、風下側の内部流路よりも風上側の内部流路の方が空気と冷媒の温度差が大きくなるため、風上側において熱交換量が多くなる傾向にある。このため、扁平多穴管における風上側の内部流路を流れた冷媒は、風下側の内部流路を流れた冷媒と比べて、過熱度が大きくなりがちになる等、冷媒の状態が相違することがある。この扁平多穴管の風上側と風下側との熱交換量の相違は、扁平多穴管に固定されている伝熱フィンの形状が空気流れ方向において対象的ではない場合、すなわち、上流側においてのみ伝熱フィンが連通している場合には、特に大きくなってしまう。
(9-1)
従来より、空気流れ方向に複数の内部流路が並んで配置されている扁平多穴管では、風下側の内部流路よりも風上側の内部流路の方が空気と冷媒の温度差が大きくなるため、風上側において熱交換量が多くなる傾向にある。このため、扁平多穴管における風上側の内部流路を流れた冷媒は、風下側の内部流路を流れた冷媒と比べて、過熱度が大きくなりがちになる等、冷媒の状態が相違することがある。この扁平多穴管の風上側と風下側との熱交換量の相違は、扁平多穴管に固定されている伝熱フィンの形状が空気流れ方向において対象的ではない場合、すなわち、上流側においてのみ伝熱フィンが連通している場合には、特に大きくなってしまう。
この問題を解決するために、扁平多穴管の内部流路の通過断面積を風上側と風下側とで相違させることも考えられるが、その場合には、扁平多穴管において内部流路の大きな部分は、内部流路の小さな部分よりも耐圧強度が劣る等の耐圧強度の問題が新たに生じてしまう。
これに対して、本実施形態の室外熱交換器20では、仕切部材70の風下側において多穴側凹凸部88aが設けられることで、第1導入空間61aや上昇用空間61bにおいて風上側の空間を広くすることができ、第1導入空間61aや上昇用空間61bにおいて風下側よりも風上側に多くの冷媒を流すことが可能になっている。このため、扁平多穴管50の複数の内部流路51のうち上流側の内部流路51に対して、下流側の内部流路51よりもより多くの冷媒を流すことが可能になる。
したがって、扁平多穴管50の内部流路51のうち風上側の内部流路51を流れた冷媒が風下側の内部流路51を流れた冷媒と比べて過熱度が大きくなりがちになることを抑制することができ、扁平多穴管50の内部流路51の風上側と風下側で流れる冷媒の状態の違いを小さく抑制することが可能になっている。
しかも、扁平多穴管50は、空気流れ方向に沿うように複数並んで設けられている内部流路51は、風上側においても風下側においても共通の大きさを有しているため、異なる冷媒の圧力が作用することを抑制することができる。したがって、扁平多穴管50の耐圧強度を高く維持しながら、扁平多穴管50の内部流路51の風上側と風下側で流れる冷媒の状態の違いを小さく抑制することが可能になっている。
(9-2)
本実施形態の室外熱交換器20は、第1導入空間61aや上昇用空間61bの風上側の空間を狭めるための多穴側凹凸部88aを、扁平多穴管50の端部の近くにおいて対向するように設けられている仕切部材70において形成している。このため、多穴側凹凸部88aと扁平多穴管50との間のスペースを十分に狭小化させることができており、冷媒をより風上側に流しやすくなっている。
本実施形態の室外熱交換器20は、第1導入空間61aや上昇用空間61bの風上側の空間を狭めるための多穴側凹凸部88aを、扁平多穴管50の端部の近くにおいて対向するように設けられている仕切部材70において形成している。このため、多穴側凹凸部88aと扁平多穴管50との間のスペースを十分に狭小化させることができており、冷媒をより風上側に流しやすくなっている。
(9-3)
本実施形態の室外熱交換器20は、扁平多穴管50が空気流れ方向における中央に対して風上側と風下側とで対称的な形状を有している。
本実施形態の室外熱交換器20は、扁平多穴管50が空気流れ方向における中央に対して風上側と風下側とで対称的な形状を有している。
このため、室外熱交換器20の製造時に、扁平多穴管50を組み合わせる際の扁平多穴管50の向きを上流側と下流側のいずれの向きで施工しても同じ形状とすることができる。したがって、扁平多穴管50に関する製造時の誤組の発生を防ぐことが可能になっている。
(9-4)
本実施形態の室外熱交換器20は、冷媒の蒸発器として機能する際に、冷媒の循環量が低い場合であっても、折返しヘッダ24の内部に仕切部材70が設けられることで上昇用空間61bの全体が狭められ、冷媒が上昇して流れる際の通過断面積を小さくすることができているため、冷媒の上昇速度の減衰を小さく抑えて、冷媒を上昇用空間61bの上方部分まで到達させやすい。
本実施形態の室外熱交換器20は、冷媒の蒸発器として機能する際に、冷媒の循環量が低い場合であっても、折返しヘッダ24の内部に仕切部材70が設けられることで上昇用空間61bの全体が狭められ、冷媒が上昇して流れる際の通過断面積を小さくすることができているため、冷媒の上昇速度の減衰を小さく抑えて、冷媒を上昇用空間61bの上方部分まで到達させやすい。
また、室外熱交換器20は、冷媒の蒸発器として機能する際に、冷媒の循環量が高い場合であっても、上部連通路73が設けられていることで上昇用空間61bの上方に冷媒が集まり気味になることを抑制し、下降用空間62bおよび下部連通路72を介して再び上昇用空間61b側に冷媒を導きやすくすることが可能になっている。
(10)他の実施形態
上記実施形態では、本発明の実施形態の一例を説明したが、上記実施形態はなんら本願発明を限定する趣旨ではなく、上記実施形態には限られない。本願発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更した態様についても当然に含まれる。
上記実施形態では、本発明の実施形態の一例を説明したが、上記実施形態はなんら本願発明を限定する趣旨ではなく、上記実施形態には限られない。本願発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更した態様についても当然に含まれる。
(10-1)他の実施形態A
上記実施形態では、折返しヘッダ24内部の第1導入空間61aや上昇用空間61bにおいて、風上側ほど多くの冷媒を流すために、多穴側凹凸部88aが仕切部材70の風下側に設けられた例を挙げて説明した。
上記実施形態では、折返しヘッダ24内部の第1導入空間61aや上昇用空間61bにおいて、風上側ほど多くの冷媒を流すために、多穴側凹凸部88aが仕切部材70の風下側に設けられた例を挙げて説明した。
しかし、扁平多穴管50の端部に対向する部分で風上側の方が風下側よりも比表面積を大きくする構造としてはこれに限られるものではなく、例えば、図11に示すように、上記実施形態の凹凸形状部88を設ける代わりに、仕切部材70のうち扁平多穴管50の端部に対向する部分において、風上側の方が風下側よりも比表面積を大きくするために、仕切部材70の風上側に比表面積増大部89を設けるようにしてもよい。
このように、仕切部材70の風上側に比表面積増大部89を採用することで、仕切部材70の風上側において液冷媒が多く保持されやすくなるため、扁平多穴管50の内部流路51のうち風上側に対して液冷媒を含むより多くの冷媒を流すことが可能になる。特に、扁平多穴管50の端部の近くで対向するように配置されている仕切部材70の位置において液冷媒を保持させることができるため、液冷媒が保持されている位置と扁平多穴管50の内部流路51の入口とを比較的近くに位置づけることができるため、当該保持された液冷媒を効率的に扁平多穴管50の内部流路51に導くことが可能になる。
当該比表面積増大部89としては、毛細管現象を利用した液冷媒の保持に有効な形状であれば特に限定されるものではなく、例えば、仕切部材70の風上側の表面を微細な凹凸形状とすることにより実現してもよいし、仕切部材70の風下側において液冷媒を保持しやすいスポンジ状の網状部材を配置することにより実現してもよい。具体的には、扁平多穴管50の端部と対向している部分のうち、空気流れ方向の風下側よりも風上側の方が、扁平多穴管50の端部の挿入方向(扁平多穴管50と折返しヘッダ24との接続箇所における扁平多穴管50の長手方向)における投影面の単位面積当たりの表面積である比表面積が大きくなるように構成されたものとすることができる。なお、仕切部材70の風上側の表面を微細な凹凸形状とする場合には、当該凹凸形状が上下方向に連なって延びるように構成することが好ましい。
このような比表面積増大部89は、仕切部材70に対して扁平多穴管50が接続されている側である多穴側比表面積増大部89aのみから構成されていてもよいし、仕切部材70に対して扁平多穴管50が接続されている側とは反対側である配管側比表面積増大部89bをさらに有して構成されていてもよい。多穴側比表面積増大部89aだけでなく配管側比表面積増大部89bをさらに有している場合には、多穴側比表面積増大部89aにおいて保持されたままで上部連通路73に液冷媒が達することがあっても、当該液冷媒を、配管側比表面積増大部89bにおいて保持しつつ下降用空間62bを下降させて、下部連通路72を介して再び多穴側比表面積増大部89aに導くことが可能になる。このため、より効率的に扁平多穴管50の風上側の内部流路51に対して液冷媒を含む多くの冷媒を供給することが可能になる。
なお、液冷媒が保持されやすい多穴側比表面積増大部89aが扁平多穴管50の内部流路51に対向する位置において上下に延びて設けられることで、冷媒が低循環量である場合でも、冷媒を上昇用空間61bの上方まで供給させやすくなる。
(10-2)他の実施形態B
また、例えば、図12に示すように、上記実施形態における凹凸形状部88と、上記他の実施形態Aにおける比表面積増大部89と、の両方を採用するようにしてもよい。
また、例えば、図12に示すように、上記実施形態における凹凸形状部88と、上記他の実施形態Aにおける比表面積増大部89と、の両方を採用するようにしてもよい。
特に、仕切部材70の風下側において多穴側凹凸部88aを設けつつ、仕切部材70の風上側において多穴側比表面積増大部89aを設けるようにしてもよい。
ここで、風下側において多穴側凹凸部88aを設けつつ、風上側において微細な凹凸形状を有する多穴側比表面積増大部89aを設ける場合には、多穴側凹凸部88aの凸部の頂部同士の空気流れ方向の間隔が、多穴側比表面積増大部89aの微細な凹凸形状の凸部同士の隙間よりも広く(好ましくは2倍以上に広く)形成されていることが好ましい。これにより、風下側の多穴側凹凸部88aにおいて液冷媒が保持されてしまうことを抑制しつつ、風上側の多穴側比表面積増大部89aで液冷媒を十分に保持させて、風上側における冷媒の通過抵抗を風下側よりも十分に下げて、風上側における冷媒通過量を風下側よりも顕著に多くすることが可能になる。
なお、多穴側凹凸部88aの凸部の高さは、風下側の冷媒流路を十分に狭める観点から、微細な凹凸形状を有する多穴側比表面積増大部89aにおける凸部の高さよりも高いことが好ましい。
(10-3)他の実施形態C
上記実施形態では、整流板82に設けられた上昇用開口82aと扁平多穴管50とが、上面視において重複部分を有するように配置された場合を例に挙げて説明した。
上記実施形態では、整流板82に設けられた上昇用開口82aと扁平多穴管50とが、上面視において重複部分を有するように配置された場合を例に挙げて説明した。
これに対して、例えば、整流板82の上昇用開口82aを通過した冷媒を上昇用空間61bにおけるより上方に供給させやすくするために、図13の上面図に示すように、整流板82に設けられている上昇用開口82aと、扁平多穴管50と、が互いに重複しないように配置してもよい。
(10-4)他の実施形態D
上記実施形態では、整流板82に設けられている上昇用開口82aと多穴側凹凸部88aとが、上面視において重複しないように配置された場合を例に挙げて説明した。
上記実施形態では、整流板82に設けられている上昇用開口82aと多穴側凹凸部88aとが、上面視において重複しないように配置された場合を例に挙げて説明した。
これに対して、例えば、整流板82の上昇用開口82aを通過した冷媒を多穴側凹凸部88aに衝突させて風上側に導かれやすくするために、図14の上面図に示すように、整流板82の上昇用開口82aと多穴側凹凸部88aとが上面視において重複部分を有するように配置してもよい。
なお、この場合には、図14のX-X断面を正面側から見た図である図15に示すように、多穴側凹凸部88aは、仕切部材70のうち上部連通路73と下部連通路72との間においてのみ設けられるようにしてもよい。これにより、整流板82の空気流れ下流側の上昇用開口82aが多穴側凹凸部88aによって塞がれてしまうことを防ぎつつ、整流板82の空気流れ下流側の上昇用開口82aを通過した冷媒を多穴側凹凸部88aの下端に衝突させることが可能になる。
(10-5)他の実施形態E
上記実施形態では、折返しヘッダ24内部が仕切部材70によって扁平多穴管50側と扁平多穴管50側とは反対側に仕切られている場合において、多穴側凹凸部88aを設けることで扁平多穴管50側の空間のうちの風下側の空間を狭めた例を挙げて説明した。
上記実施形態では、折返しヘッダ24内部が仕切部材70によって扁平多穴管50側と扁平多穴管50側とは反対側に仕切られている場合において、多穴側凹凸部88aを設けることで扁平多穴管50側の空間のうちの風下側の空間を狭めた例を挙げて説明した。
これに対して、例えば、図14の上面図に示すように、扁平多穴管50が接続されたヘッダ24a内が、上記実施形態のように仕切部材70によって仕切られておらず、上記実施形態における多穴側凹凸部88aの代わりに、ヘッダ24aの内壁面の形状によって、ヘッダ24a内の風下側の空間を狭めるようにしてもよい。
すなわち、ヘッダ24aの内壁のうち扁平多穴管50の端部と対向している部分の形状について、風下側ほど扁平多穴管50の端部に近くなる形状を採用することで、ヘッダ24a内を流れる冷媒を、圧力損失の少ない風上側に寄せることが可能になる。
(10-6)他の実施形態F
上記実施形態では、図4等に示すように、空気流れ方向に複数の熱交換部21が並んで設けられ、下方に並んで配置された熱交換部21において折り返すように冷媒を流し、上方に並んで配置された熱交換部21においても折り返すように冷媒を流すように構成された室外熱交換器20を例に挙げて説明した。
上記実施形態では、図4等に示すように、空気流れ方向に複数の熱交換部21が並んで設けられ、下方に並んで配置された熱交換部21において折り返すように冷媒を流し、上方に並んで配置された熱交換部21においても折り返すように冷媒を流すように構成された室外熱交換器20を例に挙げて説明した。
これに対して、熱交換器における冷媒流路構成は、特に限定されるものではなく、例えば、冷媒が一方のヘッダから他方のヘッダに向けて流れるのみで冷媒を折り返して流すことはしないように構成された熱交換器を用いてもよい。
また、上記実施形態のように上方の熱交換部21と下方の熱交換部21とに分けることなく、空気流れ方向の上流側と下流側とに別れて扁平多穴管が2列に別れて設けられている場合に、上面視における熱交換器の一端側から流入した冷媒を、いずれかの列の扁平多穴管において流し、上面視における熱交換器の他端側において折返した後、再び他方の列の扁平多穴管において流すことで上面視における熱交換器の一端側に戻して熱交換器から流出させるように、熱交換器が構成されていてもよい。
1 空気調和装置
2 空調室外機
3 空調室内機
8 冷媒回路
20 室外熱交換器(熱交換器)
21 熱交換部
22 分流器
23 連結ヘッダ
24 折返しヘッダ(ヘッダ)
24a ヘッダ
25 連絡部
26 出入口ヘッダ管
31 ガス冷媒配管
32 液冷媒配管
40 伝熱フィン(フィン)
41 風上連通部
42 スリット
43 開口部
50 扁平多穴管
51 内部流路(流路)
61 多穴側部材
61a 第1導入空間
61b 上昇用空間(第1空間)
62 配管側部材
62a 第2導入空間
62b 下降用空間(第2空間)
70 仕切部材
70a 多穴側面
70b 配管側面
71 導入連通口
72 下部連通路(第2連通路)
73 上部連通路(第1連通路)
80 バッフル
81 下方仕切板
82 整流板
82a 上昇用開口(流入口)
83 上方仕切板
88 凹凸形状部
88a 多穴側凹凸部(凹凸部)
88b 配管側凹凸部
89 比表面積増大部
89a 多穴側比表面積増大部(比表面積相違構造)
89b 配管側比表面積増大部
91 圧縮機
95 室外ファン(ファン)
2 空調室外機
3 空調室内機
8 冷媒回路
20 室外熱交換器(熱交換器)
21 熱交換部
22 分流器
23 連結ヘッダ
24 折返しヘッダ(ヘッダ)
24a ヘッダ
25 連絡部
26 出入口ヘッダ管
31 ガス冷媒配管
32 液冷媒配管
40 伝熱フィン(フィン)
41 風上連通部
42 スリット
43 開口部
50 扁平多穴管
51 内部流路(流路)
61 多穴側部材
61a 第1導入空間
61b 上昇用空間(第1空間)
62 配管側部材
62a 第2導入空間
62b 下降用空間(第2空間)
70 仕切部材
70a 多穴側面
70b 配管側面
71 導入連通口
72 下部連通路(第2連通路)
73 上部連通路(第1連通路)
80 バッフル
81 下方仕切板
82 整流板
82a 上昇用開口(流入口)
83 上方仕切板
88 凹凸形状部
88a 多穴側凹凸部(凹凸部)
88b 配管側凹凸部
89 比表面積増大部
89a 多穴側比表面積増大部(比表面積相違構造)
89b 配管側比表面積増大部
91 圧縮機
95 室外ファン(ファン)
特許文献1:特開2005-201491号公報
特許文献2:特開2005-127597号公報
特許文献2:特開2005-127597号公報
Claims (10)
- 空気流れ方向に交差する方向が長手方向となるように並んで設けられた複数の扁平多穴管(50)と、
複数の前記扁平多穴管の端部が接続されたヘッダ(24、24a)と、
前記扁平多穴管に接合された複数のフィン(40)と、
を備え、
前記ヘッダの内部の前記扁平多穴管が接続されている空間は、前記空気流れ方向における風上側の方が風下側よりも多く冷媒が流れるように構成されている、
熱交換器(20)。 - 前記ヘッダの内部の前記扁平多穴管が接続されている空間は、前記空気流れ方向における風上側の方が風下側よりも、冷媒が通過可能な空間が広くなるように構成されている、
請求項1に記載の熱交換器。 - 前記ヘッダの内部の前記扁平多穴管が接続されている空間の輪郭うち前記扁平多穴管の端部の風下側に対向する部分には、前記扁平多穴管側に突出した凸部と反対側に凹んだ凹部を有する凹凸部(88a)が形成されている、
請求項2に記載の熱交換器。 - 前記ヘッダの内部の前記扁平多穴管が接続されている空間の輪郭のうち前記扁平多穴管の端部に対向する部分の比表面積が、空気流れ方向における風下側よりも風上側の方が大きい比表面積相違構造(89a)を有している、
請求項1に記載の熱交換器。 - 前記扁平多穴管は、前記空気流れ方向における中間位置を境界として、風上側と風下側とで対称的な形状を有しており、
前記扁平多穴管は、互いに流路断面積が共通の複数の流路(51)を有している、
請求項1から4のいずれか1項に記載の熱交換器。 - 複数の前記フィンは、複数の前記扁平多穴管の前記空気流れ方向における風上側において互いに繋がっている、
請求項1から5のいずれか1項に記載の熱交換器。 - 前記ヘッダは、前記扁平多穴管が接続される側と前記扁平多穴管が接続される側とは反対側とを仕切る仕切部材(70)を有しており、
前記ヘッダの内部の前記扁平多穴管が接続されている空間の輪郭の一部は、前記仕切部材(70)によって構成されている、
請求項1から6のいずれか1項に記載の熱交換器。 - 前記ヘッダ(24)は、
冷媒の蒸発器として機能する場合に、前記仕切部材に対して前記扁平多穴管が接続された側の空間である第1空間(61b)に冷媒を流入させる流入口(82a)と、
前記第1空間のうちの前記ヘッダの長手方向における一方側の部分と、前記仕切部材に対して前記扁平多穴管が接続された側とは反対側の空間である第2空間(62b)のうちの前記ヘッダの長手方向における前記一方側の部分と、を連通させ、前記第1空間内を流れた冷媒を前記第2空間へ導く第1連通路(73)と、
前記第2空間を流れた冷媒を前記第1空間のうちの前記ヘッダの長手方向における前記一方側とは反対側である他方側に戻す第2連通路(72)と、
を含むループ構造を有しており、
前記第1空間のうち少なくとも前記第1連通路と前記第2連通路との間の部分が、前記空気流れ方向における風上側の方が風下側よりも多く冷媒が流れるように構成されている、
請求項7に記載の熱交換器。 - 複数の前記扁平多穴管(50)は、上下方向に並んで設けられている、
請求項1から8のいずれか1項に記載の熱交換器。 - 請求項1から9のいずれか1項に記載の熱交換器(20)を有し、冷媒が循環する冷媒回路(8)と、
前記熱交換器に対して前記空気流れを供給するファン(95)と、
を備えた空気調和装置(1)。
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