WO2020189040A1 - 熱交換器 - Google Patents

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WO2020189040A1
WO2020189040A1 PCT/JP2020/003264 JP2020003264W WO2020189040A1 WO 2020189040 A1 WO2020189040 A1 WO 2020189040A1 JP 2020003264 W JP2020003264 W JP 2020003264W WO 2020189040 A1 WO2020189040 A1 WO 2020189040A1
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heat exchange
refrigerant
row
exchange module
heat exchanger
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昇平 仲田
政利 渡辺
慶成 前間
亮 ▲高▼岡
太貴 島野
孝多郎 岡
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株式会社富士通ゼネラル
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    • F28F2250/00Arrangements for modifying the flow of the heat exchange media, e.g. flow guiding means; Particular flow patterns
    • F28F2250/10Particular pattern of flow of the heat exchange media
    • F28F2250/102Particular pattern of flow of the heat exchange media with change of flow direction

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger.
  • Patent Document 1 an outdoor unit of an air conditioner in which heat exchange modules having flat tubes are connected in three rows is known (see, for example, Patent Document 1).
  • the heat exchange modules in the first row form the first outward path of the refrigerant, and the heat exchange modules in the second row. Consists of the first return path and the second outward path corresponding to the diverted refrigerant, and constitutes the second return path of the refrigerant to which the heat exchange modules in the third row are merged.
  • the refrigerant inlet pipe connected to the heat exchange module in the first row and the refrigerant outlet pipe connected to the heat exchange module in the third row are connected to the inlet pipe or the outlet pipe in consideration of space saving. It is pulled out from the header on the same side to shorten the length of the pipe.
  • the heat exchange module in the second row includes a first return path and a second outward path.
  • the problem is that the amount of heat exchanged with air is biased due to the difference in the state and temperature of the refrigerant flowing in each of the first return route and the second outward route, and as a result, the heat exchange performance of the heat exchanger deteriorates. was there.
  • the present invention solves the above-mentioned problems, and even in a heat exchanger in which heat exchange modules are arranged in three rows, pressure loss is suppressed, and further, the state of the refrigerant on the outlet side of each row. It is an object of the present invention to provide a heat exchanger capable of making the temperature uniform.
  • the present invention is grasped as follows in order to achieve the above object.
  • the first aspect of the present invention is a heat exchanger, which is a heat exchange module in the first row in which the refrigerant flows in from the outside, a heat exchange module in the second row in which the refrigerant flows out to the outside, and a refrigerant.
  • the heat exchange modules in the third row, which flow out to the outside, and the heat exchange modules in the second row and the heat exchange modules in the second row and the third row are arranged so that the heat exchange modules in the first row flow out from the heat exchange modules in the first row.
  • a heat exchanger comprising a divergence module that diverges to the heat exchange module of the above, wherein the heat exchange module in the first row is used for the outward path of the refrigerant, and the heat exchange module in the second row and the heat in the third row are used. Both of the exchange modules form return paths for the refrigerant, so that the flow path of the refrigerant makes one round trip between the inlet where the refrigerant in the heat exchanger flows in and the outlet where the refrigerant flows out. To do.
  • the amount of the refrigerant flowing into the heat exchange module in the second row on the windward side in the ventilation direction is on the leeward side in the ventilation direction. Divide the refrigerant so that it is larger than the amount of refrigerant flowing into the heat exchange module.
  • the diversion module includes a first diversion chamber communicating with the heat exchange module in the first row, a second diversion chamber communicating with the heat exchange module in the second row, and the first row.
  • a third divergence chamber that communicates with three rows of heat exchange modules is provided, and the diameter of the first inflow port, which is an inflow port connecting the first divergence chamber and the second divergence chamber, is the diameter of the first divergence chamber and the third divergence chamber. It is larger than the diameter of the second inflow port, which is the inflow port connecting the diversion chambers.
  • the diversion module includes a fourth diversion chamber that communicates the heat exchange module in the first row and the heat exchange module in the second row, and the heat exchange module in the first row and the above.
  • a fifth flow chamber for communicating the heat exchange modules in the third row is provided, and the diameter of the third inflow port, which is an inflow port connecting the heat exchange module in the first row and the third flow chamber, is the diameter of the first row. It is larger than the diameter of the fourth inflow port, which is the inflow port connecting the heat exchange module and the fifth diversion chamber.
  • a heat exchanger is provided in which pressure loss is suppressed and the state of the refrigerant on the outlet side of each row is made uniform. can do.
  • FIG. 1A is a diagram illustrating an air conditioner according to an embodiment of the present invention, and is a refrigerant circuit diagram showing a refrigerant circuit of the air conditioner.
  • FIG. 1B is a block diagram showing an outdoor unit control means.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view schematically showing a flow path of the refrigerant in two round trips in the three rows of heat exchangers.
  • FIG. 4 is a perspective view schematically showing a flow path of a reciprocating refrigerant in three rows of heat exchangers.
  • FIG. 5 is a diagram showing one aspect of the diversion module.
  • FIG. 6 is a diagram showing another aspect of the diversion module.
  • FIG. 7 is a diagram showing another aspect of the diversion module.
  • FIG. 8 is a perspective view showing three rows of heat exchangers according to the prior art.
  • the air conditioner 1 in the present embodiment includes an outdoor unit 2 installed outdoors and an indoor unit 3 installed indoors and connected to the outdoor unit 2 by a liquid pipe 4 and a gas pipe 5. It has. Specifically, the liquid side closing valve 25 of the outdoor unit 2 and the liquid pipe connecting portion 33 of the indoor unit 3 are connected by the liquid pipe 4. Further, the gas side closing valve 26 of the outdoor unit 2 and the gas pipe connecting portion 34 of the indoor unit 3 are connected by the gas pipe 5. As described above, the refrigerant circuit 10 of the air conditioner 1 is formed.
  • the outdoor unit 2 includes a compressor 21, a four-way valve 22, an outdoor heat exchanger 23, an expansion valve 24, a liquid side closing valve 25 to which the liquid pipe 4 is connected, and a gas side to which the gas pipe 5 is connected. It is equipped with a closing valve 26 and an outdoor fan 27. Then, each of these devices except the outdoor fan 27 is connected to each other by each refrigerant pipe described later to form an outdoor unit refrigerant circuit 10a forming a part of the refrigerant circuit 10.
  • An accumulator (not shown) may be provided on the refrigerant suction side of the compressor 21.
  • the compressor 21 is a variable capacity compressor whose operating capacity can be changed by controlling the rotation speed by an inverter (not shown).
  • the refrigerant discharge side of the compressor 21 is connected to the port a of the four-way valve 22 by a discharge pipe 61. Further, the refrigerant suction side of the compressor 21 is connected to the port c of the four-way valve 22 by a suction pipe 66.
  • the four-way valve 22 is a valve for switching the flow direction of the refrigerant, and has four ports a, b, c, and d.
  • the port a is connected to the refrigerant discharge side of the compressor 21 by a discharge pipe 61.
  • the port b is connected to one of the refrigerant inlets and outlets of the outdoor heat exchanger 23 by a refrigerant pipe 62.
  • the port c is connected to the refrigerant suction side of the compressor 21 by a suction pipe 66.
  • the port d is connected to the gas side closing valve 26 by a refrigerant pipe 64.
  • the outdoor heat exchanger 23 exchanges heat between the refrigerant and the outside air taken into the outdoor unit 2 by the rotation of the outdoor fan 27 described later.
  • one refrigerant inlet / outlet of the outdoor heat exchanger 23 is connected to the port b of the four-way valve 22 by the refrigerant pipe 62, and the other refrigerant inlet / outlet is connected to the liquid side closing valve 25 by the refrigerant pipe 63.
  • the outdoor heat exchanger 23 functions as a condenser during the cooling operation and as an evaporator during the heating operation by switching the four-way valve 22 described later.
  • the expansion valve 24 is an electronic expansion valve driven by a pulse motor (not shown). Specifically, the opening degree is adjusted by the number of pulses applied to the pulse motor. The opening degree of the expansion valve 24 is adjusted so that the discharge temperature, which is the temperature of the refrigerant discharged from the compressor 21, becomes a predetermined target temperature during the heating operation.
  • the outdoor fan 27 is made of a resin material and is arranged in the vicinity of the outdoor heat exchanger 23.
  • the outdoor fan 27 is connected to a rotating shaft of a fan motor whose central portion is not shown.
  • the outdoor fan 27 rotates as the fan motor rotates.
  • the outdoor unit 2 is provided with various sensors.
  • the discharge pipe 61 has a discharge pressure sensor 71 that detects the pressure of the refrigerant discharged from the compressor 21, and detects the temperature of the refrigerant discharged from the compressor 21 (the discharge temperature described above).
  • a discharge temperature sensor 73 is provided.
  • the suction pipe 66 is provided with a suction pressure sensor 72 that detects the pressure of the refrigerant sucked into the compressor 21, and a suction temperature sensor 74 that detects the temperature of the refrigerant sucked into the compressor 21.
  • the outdoor unit 2 is provided with an outdoor unit control means 200.
  • the outdoor unit control means 200 is mounted on a control board housed in an electrical component box (not shown) of the outdoor unit 2.
  • the outdoor unit control means 200 includes a CPU 210, a storage unit 220, a communication unit 230, and a sensor input unit 240 (note that, in the present specification, the outdoor unit control means 200 is simply referred to as the outdoor unit control means 200. It is sometimes called a control means).
  • the storage unit 220 is composed of a flash memory, and stores the control program of the outdoor unit 2, the detection value corresponding to the detection signals from various sensors, the control state of the compressor 21, the outdoor fan 27, and the like. Further, although not shown, the storage unit 220 stores in advance a rotation speed table in which the rotation speed of the compressor 21 is determined according to the required capacity received from the indoor unit 3.
  • the communication unit 230 is an interface for communicating with the indoor unit 3.
  • the sensor input unit 240 captures the detection results of the various sensors of the outdoor unit 2 and outputs them to the CPU 210.
  • the CPU 210 captures the detection results of each sensor of the outdoor unit 2 described above via the sensor input unit 240. Further, the CPU 210 captures the control signal transmitted from the indoor unit 3 via the communication unit 230. The CPU 210 controls the drive of the compressor 21 and the outdoor fan 27 based on the captured detection result, control signal, and the like. Further, the CPU 210 performs switching control of the four-way valve 22 based on the captured detection result and control signal. Further, the CPU 210 adjusts the opening degree of the expansion valve 24 based on the captured detection result and the control signal.
  • the indoor unit 3 includes an indoor heat exchanger 31, an indoor fan 32, a liquid pipe connecting portion 33 to which the other end of the liquid pipe 4 is connected, and a gas pipe connecting portion 34 to which the other end of the gas pipe 5 is connected. I have. Then, each of these devices except the indoor fan 32 is connected to each other by each refrigerant pipe described in detail below to form an indoor unit refrigerant circuit 10b forming a part of the refrigerant circuit 10.
  • the indoor heat exchanger 31 heat exchanges indoor air taken into the interior of the indoor unit 3 from a suction port (not shown) of the indoor unit 3 by rotating the refrigerant and the indoor fan 32 described later.
  • One refrigerant inlet / outlet of the indoor heat exchanger 31 is connected to the liquid pipe connecting portion 33 by the indoor unit liquid pipe 67.
  • the other refrigerant inlet / outlet of the indoor heat exchanger 31 is connected to the gas pipe connecting portion 34 by the indoor unit gas pipe 68.
  • the indoor heat exchanger 31 functions as an evaporator when the indoor unit 3 performs a cooling operation, and functions as a condenser when the indoor unit 3 performs a heating operation.
  • the indoor fan 32 is made of a resin material and is arranged in the vicinity of the indoor heat exchanger 31.
  • the indoor fan 32 is rotated by a fan motor (not shown) to take indoor air into the indoor unit 3 from a suction port (not shown) of the indoor unit 3 and exchange heat with the refrigerant in the indoor heat exchanger 31 to bring the indoor air into the room. Blow into the room from an outlet (not shown) of the machine 3.
  • the indoor unit 3 is provided with various sensors.
  • the indoor unit liquid pipe 67 is provided with a liquid side temperature sensor 77 that detects the temperature of the refrigerant flowing into or out of the indoor heat exchanger 31.
  • the indoor unit gas pipe 68 is provided with a gas side temperature sensor 78 that detects the temperature of the refrigerant flowing out of the indoor heat exchanger 31 or flowing into the indoor heat exchanger 31.
  • a room temperature sensor 79 that detects the temperature of the indoor air flowing into the interior of the indoor unit 3, that is, the room temperature, is provided in the vicinity of the suction port (not shown) of the indoor unit 3.
  • the CPU 210 When the indoor unit 3 performs the heating operation, the CPU 210 is in a state where the four-way valve 22 is shown by a solid line as shown in FIG. 1A, that is, so that the port a and the port d of the four-way valve 22 communicate with each other, and the port b and the port. Switch so that c communicates.
  • the refrigerant circulates in the direction indicated by the solid arrow in the refrigerant circuit 10, and the outdoor heat exchanger 23 functions as an evaporator and the indoor heat exchanger 31 functions as a condenser.
  • the high-pressure refrigerant discharged from the compressor 21 flows through the discharge pipe 61 and flows into the four-way valve 22.
  • the refrigerant that has flowed into the port a of the four-way valve 22 flows from the port d of the four-way valve 22 through the refrigerant pipe 64, and flows into the gas pipe 5 via the gas side closing valve 26.
  • the refrigerant flowing through the gas pipe 5 flows into the indoor unit 3 via the gas pipe connecting portion 34.
  • the refrigerant that has flowed into the indoor unit 3 flows through the indoor unit gas pipe 68 and flows into the indoor heat exchanger 31, and is condensed by exchanging heat with the indoor air taken into the indoor unit 3 by the rotation of the indoor fan 32. To do.
  • the indoor heat exchanger 31 functions as a condenser, and the indoor air that has exchanged heat with the refrigerant in the indoor heat exchanger 31 is blown into the room from an outlet (not shown), so that the indoor unit 3 is installed. The room is heated.
  • the refrigerant flowing out of the indoor heat exchanger 31 flows through the indoor unit liquid pipe 67 and flows into the liquid pipe 4 via the liquid pipe connecting portion 33.
  • the refrigerant that has flowed through the liquid pipe 4 and has flowed into the outdoor unit 2 through the liquid side closing valve 25 is depressurized when it flows through the refrigerant pipe 63 and passes through the expansion valve 24.
  • the opening degree of the expansion valve 24 during the heating operation is adjusted so that the discharge temperature of the compressor 21 becomes a predetermined target temperature.
  • the refrigerant that has passed through the expansion valve 24 and has flowed into the outdoor heat exchanger 23 exchanges heat with the outside air taken into the outdoor unit 2 by the rotation of the outdoor fan 27 and evaporates.
  • the refrigerant flowing out from the outdoor heat exchanger 23 to the refrigerant pipe 62 flows through the port b and port c of the four-way valve 22 and the suction pipe 66, is sucked into the compressor 21, and is compressed again.
  • the outdoor heat exchanger 23 (hereinafter referred to as a heat exchanger 23) according to the present embodiment is provided with heat exchange modules 50 provided with flat tubes (heat transfer tubes) in three rows.
  • heat exchanger 23 and the flow path of the refrigerant inside the heat exchanger 23 will be described with reference to FIGS. 2 to 8 in comparison with the conventional heat exchanger.
  • the conventional heat exchanger 23 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 8, the heat exchanger 23 includes three rows of heat exchange modules 50 (50a, 50b, 50c).
  • Upper headers 81 (81a, 81b, 81c) and lower headers 82 (82a, 82b, 82c) are provided at both ends of each row.
  • a refrigerant pipe 63 (hereinafter referred to as an inlet pipe 63) into which the refrigerant flows in from the outside is connected to the first upper header 81c, and a refrigerant pipe 62 in which the refrigerant flows out to the outside is connected to the third upper header 81a. (Hereinafter referred to as an outlet pipe 62) is provided.
  • the windward side in the ventilation direction is set on the heat exchange module 50a side in the first row.
  • the heat exchange module 50b in the second row and the heat exchange module 50c in the third row are arranged in this order.
  • the subscripts "a, b, c" are given in order from the windward side in the ventilation direction.
  • FIG. 7 schematically shows the flow path of the refrigerant in the conventional heat exchanger 23 of FIG. 8 (headers 81 and 82 at both ends in FIG. 8 are omitted). That is, the refrigerant that has flowed from the inlet pipe 63 into the heat exchange module 50c in the third row flows through the first outward path 50cD from the first upper header 81c toward the first lower header 82c. The refrigerant that has flowed into the first lower header 82c flows into the second lower header 82b, and then passes through the first return path 50bU arranged in the center of the heat exchange module 50b in the second row toward the second upper header 81b. Flow.
  • the refrigerant diverted in the second upper header 81b flows toward the second lower header 82b through the second outward path 50bD arranged on both sides of the first return path 50bU of the heat exchange module 50b in the second row. Then, the refrigerant merged in the third lower header 82a flows toward the third upper header 81a in the second return path 50aU in the heat exchange module 50a in the first row, and passes through the outlet pipe 62 from the third upper header 81a. It leaks to the outside via.
  • the conventional flow path of the refrigerant in the heat exchanger 23 has three rows of heat by dividing the refrigerant inside the second row of heat exchange modules 50b, that is, in one heat exchange module 50. There are two round trips throughout the exchange modules 50c, 50b, and 50a. Therefore, the pressure loss cannot be reduced due to the increase in the number of times the refrigerant is turned back.
  • the inlet and the refrigerant into which the refrigerant of the heat exchanger 23 flows out flows out through the entire three rows of heat exchange modules 50c, 50b, 50a by the flow dividing module 40 described later.
  • the pressure loss is reduced by making one round trip to and from the outlet.
  • Back side headers 83 (83a, 83b, 83c) and front side headers 84 (flow dividing module 40 described later) are provided at both ends of each row.
  • An inlet pipe 63 through which the refrigerant flows in from the outside is connected to the first back header 83a, and an outlet pipe 62 through which the refrigerant flows out is connected to the second back header 83b and the third back header 83c. It is provided.
  • the windward side in the ventilation direction is set on the heat exchange module 50a side in the first row.
  • the subscripts "a, b, c" are given in order from the windward side in the ventilation direction.
  • the flow path of the refrigerant has three rows of heat exchange modules 50a, It flows in one round trip inside 50b and 50c. That is, the refrigerant that has flowed from the inlet pipe 63 into the heat exchange module 50a in the first row flows from the first back side header 83a toward the front side in the outward path 50aD.
  • the refrigerant separated by the flow dividing module 40 described later flows toward the second back side header 83b through the first return path 50bU corresponding to the heat exchange module 50b in the second row, and also flows through the third back side.
  • the flow path of the refrigerant of the present embodiment in the heat exchanger 23 is the refrigerant between the heat exchange module 50a in the first row, the heat exchange module 50b in the second row, and the heat exchange module 50c in the third row.
  • the heat exchange modules 50a, 50b, and 50c in the three rows make one round trip. Therefore, the number of times the refrigerant is turned back is reduced and the flow path length is shortened, so that the pressure loss can be suppressed.
  • the length of the flow path becomes shorter, but the amount of heat exchange does not decrease.
  • the flow velocity of the refrigerant becomes slower than in the conventional case where the refrigerant is split by the one row of heat exchange modules 50, so that the refrigerant comes into contact with air. That is, the time flowing through the flat tube (heat transfer tube) is the same as before and does not affect the amount of heat exchange.
  • the state of the refrigerant on the outlet side of both heat exchange modules is biased.
  • the heat exchanger 23 is used as a condenser will be illustrated.
  • the refrigerant flowing through the heat exchange module 50b in the second row located on the windward side has a large temperature difference with the air, so that the amount of heat exchange is large and the degree of supercooling of the refrigerant on the outlet side is large.
  • the refrigerant flowing through the heat exchange module 50c in the third row located on the leeward side exchanges heat with the air passing through the heat exchange module 50b in the second row.
  • the flow dividing module 40 is attached to the front header 84 so that the state of the refrigerant on the outlet side becomes uniform between the heat exchange module 50b in the second row and the heat exchange module 50c in the third row.
  • the amount of the refrigerant to be distributed and flowed is adjusted so as to be larger on the leeward side than on the leeward side.
  • FIG. 4 shows an example of the diversion module 40.
  • the shunt module 40 is a first shunt chamber 40a, a second shunt chamber 40b, and a third shunt module 40a communicating with each of the heat exchange module 50a in the first row, the heat exchange module 50b in the second row, and the heat exchange module 50c in the third row. It is equipped with a diversion chamber 40c.
  • the diameter W1 of the first inflow port 41 connecting the first diversion chamber 40a and the second diversion chamber 40b is set to be larger than the diameter W2 of the second inflow port 42 connecting the first diversion chamber 40a and the third diversion chamber 40c. Will be done.
  • the refrigerant flowing through the outward path 50aD is divided so that the amount flowing to the first return path 50bU is larger than the amount flowing to the second return path 50cU.
  • FIG. 5 shows another example of the diversion module 40.
  • the divergence module 40 includes a fourth divergence chamber 40b2 that communicates the heat exchange module 50a in the first row and the heat exchange module 50b in the second row, and the heat exchange module 50a in the first row and the heat exchange module 50c in the third row. It is equipped with a fifth diversion chamber 40c2 that communicates.
  • the diameter W3 of the third inflow port 43 connecting the heat exchange module 50a in the first row and the fourth diversion chamber 40b2 is the diameter W3 of the fourth inflow port 44 connecting the heat exchange module 50a in the first row and the fifth diversion chamber 40c2.
  • the diameter is set larger than W4.
  • the diversion module 40 is shown as one housing, but the mode is not limited thereto.
  • the first front header 84a and the second header corresponding to the heat exchange module 50a in the first row, the heat exchange module 50b in the second row, and the heat exchange module 50c in the third row.

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Abstract

熱交換器(23)は、冷媒が外部から流入する第1列の熱交換モジュール(50a)と、冷媒が外部へ流出する第2列の熱交換モジュール(50b)と、冷媒が外部へ流出する第3列の熱交換モジュール(50c)と、第1列の熱交換モジュール(50a)から第2列の熱交換モジュール(50b)及び第3列の熱交換モジュール(50c)へ冷媒を分流する分流モジュール(40)と、を備え、第1列の熱交換モジュール(50a)が冷媒の往路(50aD)を、第2列の熱交換モジュール(50b)及び第3列の熱交換モジュール(50c)の双方が冷媒の復路(50bU,50cU)をそれぞれ構成し、これにより、冷媒の流路が一往復となる。

Description

熱交換器
 本発明は、熱交換器に関する。
 従来、扁平管を有する熱交換モジュールを3列に接続させた空気調和機の室外機が知られている(例えば、特許文献1参照)。
 図8に示すように、特許文献1では、吹出空気温度の均一化を実現することを目的として、第1列の熱交換モジュールが冷媒の第1往路を構成し、第2列の熱交換モジュールが分流された冷媒に対応して第1復路及び第2往路を構成し、第3列の熱交換モジュールが合流された冷媒の第2復路を構成している。なお、第1列の熱交換モジュールに接続される冷媒の入口管と第3列の熱交換モジュールに接続される冷媒の出口管は、省スペースを考慮して、入口管又は出口管に接続される配管の長さを短くするために同じ側のヘッダから引き出されている。
 しかしながら、従来技術の制御では、3列配置の熱交換モジュールに対し、冷媒の流路が2往復となり、流路長が長くなることで圧力損失が大きくなるという課題があった。また、第2列の熱交換モジュールにおいては、第1復路と第2往路が含まれる。第1復路と第2往路のそれぞれに流れる冷媒の状態や温度に差が生じることで空気との熱交換量に偏りが生じ、その結果、熱交換器の熱交換性能が低下してしまうという課題があった。
特開2016-125671号公報
 本発明は以上述べた問題点を解決するものであって、3列に熱交換モジュールを配置した熱交換器であっても、圧力損失が抑制され、さらには各列の出口側の冷媒の状態を均一にできる熱交換器を提供することを目的とする。
 本発明は、上記目的を達成するために、以下のように把握される。
(1)本発明の第1の観点は、熱交換器であって、冷媒が外部から流入する第1列の熱交換モジュールと、冷媒が外部へ流出する第2列の熱交換モジュールと、冷媒が外部へ流出する第3列の熱交換モジュールと、が通風方向に積層して配置され、前記第1列の熱交換モジュールから流入した冷媒を前記第2列の熱交換モジュール及び前記第3列の熱交換モジュールへ分流する分流モジュールと、を備えた熱交換器であって、前記第1列の熱交換モジュールが冷媒の往路を、前記第2列の熱交換モジュール及び前記第3列の熱交換モジュールの双方が冷媒の復路をそれぞれ構成し、これにより、冷媒の流路が前記熱交換器の冷媒が流入する入口と冷媒が流出する出口との間で一往復となる、ことを特徴とする。
(2)上記(1)において、前記分流モジュールは、前記通風方向の風上側となる前記第2列の熱交換モジュールに流入する冷媒の量が前記通風方向の風下側となる前記第3列の熱交換モジュールに流入する冷媒の量よりも大きくなるように冷媒を分流する。
(3)上記(2)において、前記分流モジュールは、前記第1列の熱交換モジュールに連通する第1分流室、前記第2列の熱交換モジュールに連通する第2分流室、及び、前記第3列の熱交換モジュールに連通する第3分流室を備え、前記第1分流室と前記第2分流室を繋ぐ流入口である第1流入口の径が、前記第1分流室と前記第3分流室を繋ぐ流入口である第2流入口の径よりも大きい。
(4)上記(3)において、前記分流モジュールは、前記第1列の熱交換モジュールと前記第2列の熱交換モジュールを連通する第4分流室、及び前記第1列の熱交換モジュールと前記第3列の熱交換モジュールを連通する第5分流室を備え、前記第1列の熱交換モジュールと前記第3分流室を繋ぐ流入口である第3流入口の径が、前記第1列の熱交換モジュールと前記第5分流室を繋ぐ流入口である第4流入口の径よりも大きい。
 本発明によれば、3列に熱交換モジュールを配置した熱交換器であっても、圧力損失が抑制され、さらには各列の出口側の冷媒の状態が均一にされる熱交換器を提供することができる。
図1Aは、本発明の実施形態の空気調和機を説明する図であって、空気調和機の冷媒回路を示す冷媒回路図である。 図1Bは、室外機制御手段を示すブロック図である。 図2は、本発明の実施形態の熱交換器を示す斜視図である。 図3は、3列の熱交換器において、二往復の冷媒の流路を模式的に示す斜視図である。 図4は、3列の熱交換器において、一往復の冷媒の流路を模式的に示す斜視図である。 図5は、分流モジュールの一態様を示す図である。 図6は、分流モジュールの別の態様を示す図である。 図7は、分流モジュールの別の態様を示す図である。 図8は、従来技術に係る3列の熱交換器を示す斜視図である。
(実施形態)
 以下、本発明の実施形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されることはなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
 <冷媒回路の構成>
 まず、図1Aを参照して、室外機2を含む空気調和機1の冷媒回路について説明する。図1Aに示すように、本実施形態における空気調和機1は、屋外に設置される室外機2と、室内に設置され、室外機2に液管4及びガス管5で接続された室内機3を備えている。詳細には、室外機2の液側閉鎖弁25と室内機3の液管接続部33が液管4で接続されている。また、室外機2のガス側閉鎖弁26と室内機3のガス管接続部34がガス管5で接続されている。以上により、空気調和機1の冷媒回路10が形成される。
 <<室外機の冷媒回路>>
 まずは、室外機2について説明する。室外機2は、圧縮機21と、四方弁22と、室外熱交換器23と、膨張弁24と、液管4が接続された液側閉鎖弁25と、ガス管5が接続されたガス側閉鎖弁26と、室外ファン27を備えている。そして、室外ファン27を除くこれら各装置が後述する各冷媒配管で相互に接続されて、冷媒回路10の一部をなす室外機冷媒回路10aを形成している。なお、圧縮機21の冷媒吸入側には、アキュムレータ(不図示)が設けられてもよい。
 圧縮機21は、図示しないインバータにより回転数が制御されることで、運転容量を変えることができる容量可変型圧縮機である。圧縮機21の冷媒吐出側は、四方弁22のポートaと吐出管61で接続されている。また、圧縮機21の冷媒吸入側は、四方弁22のポートcと吸入管66で接続されている。
 四方弁22は、冷媒の流れる方向を切り替えるための弁であり、a、b、c、dの4つのポートを備えている。ポートaは、上述したように圧縮機21の冷媒吐出側と吐出管61で接続されている。ポートbは、室外熱交換器23の一方の冷媒出入口と冷媒配管62で接続されている。ポートcは、上述したように圧縮機21の冷媒吸入側と吸入管66で接続されている。そして、ポートdは、ガス側閉鎖弁26と冷媒配管64で接続されている。
 室外熱交換器23は、冷媒と、後述する室外ファン27の回転により室外機2の内部に取り込まれた外気を熱交換させるものである。室外熱交換器23の一方の冷媒出入口は、上述したように四方弁22のポートbと冷媒配管62で接続され、他方の冷媒出入口は液側閉鎖弁25と冷媒配管63で接続されている。室外熱交換器23は、後述する四方弁22の切り替えによって、冷房運転時は凝縮器として機能し、暖房運転時は蒸発器として機能する。
 膨張弁24は、図示しないパルスモータにより駆動される電子膨張弁である。具体的には、パルスモータに加えられるパルス数によりその開度が調整される。膨張弁24は、暖房運転時は圧縮機21から吐出される冷媒の温度である吐出温度が所定の目標温度となるように、その開度が調整される。
 室外ファン27は樹脂材で形成されており、室外熱交換器23の近傍に配置されている。室外ファン27は、その中心部が図示しないファンモータの回転軸に接続されている。ファンモータが回転することで室外ファン27が回転する。室外ファン27の回転によって、室外機2の図示しない吸込口から室外機2の内部へ外気を取り込み、室外熱交換器23において冷媒と熱交換した外気を、室外機2の図示しない吹出口から室外機2外部へ放出する。
 以上説明した構成の他に、室外機2には各種のセンサが設けられている。図1Aに示すように、吐出管61には、圧縮機21から吐出される冷媒の圧力を検出する吐出圧力センサ71と、圧縮機21から吐出される冷媒の温度(上述した吐出温度)を検出する吐出温度センサ73が設けられている。吸入管66には、圧縮機21に吸入される冷媒の圧力を検出する吸入圧力センサ72と、圧縮機21に吸入される冷媒の温度を検出する吸入温度センサ74が設けられている。
 室外熱交換器23の図示しない冷媒パスの略中間部には、室外熱交換器23の温度である室外熱交温度を検出する熱交温度センサ75が設けられている。そして、室外機2の図示しない吸込口付近には、室外機2の内部に流入する外気の温度、すなわち外気温度を検出する外気温度センサ76が備えられている。
 また、室外機2には、室外機制御手段200が備えられている。室外機制御手段200は、室外機2の図示しない電装品箱に格納されている制御基板に搭載されている。図1Bに示すように、室外機制御手段200は、CPU210と、記憶部220と、通信部230と、センサ入力部240を備えている(なお、本明細書では、室外機制御手段200を単に制御手段ということがある)。
 記憶部220は、フラッシュメモリで構成されており、室外機2の制御プログラムや各種センサからの検出信号に対応した検出値、圧縮機21や室外ファン27等の制御状態等を記憶している。また、図示は省略するが、記憶部220には室内機3から受信する要求能力に応じて圧縮機21の回転数を定めた回転数テーブルがあらかじめ記憶されている。
 通信部230は、室内機3との通信を行うインターフェイスである。センサ入力部240は、室外機2の各種センサでの検出結果を取り込んでCPU210に出力する。
 CPU210は、前述した室外機2の各センサでの検出結果を、センサ入力部240を介して取り込む。さらには、CPU210は、室内機3から送信される制御信号を、通信部230を介して取り込む。CPU210は、取り込んだ検出結果や制御信号等に基づいて、圧縮機21や室外ファン27の駆動制御を行う。また、CPU210は、取り込んだ検出結果や制御信号に基づいて、四方弁22の切り替え制御を行う。さらには、CPU210は、取り込んだ検出結果や制御信号に基づいて、膨張弁24の開度調整を行う。
 <<室内機の冷媒回路>>
 次に、図1Aを用いて、室内機3について説明する。室内機3は、室内熱交換器31と、室内ファン32と、液管4の他端が接続された液管接続部33と、ガス管5の他端が接続されたガス管接続部34を備えている。そして、室内ファン32を除くこれら各装置が以下で詳述する各冷媒配管で相互に接続されて、冷媒回路10の一部をなす室内機冷媒回路10bを形成している。
 室内熱交換器31は、冷媒と後述する室内ファン32の回転により室内機3の図示しない吸込口から室内機3の内部に取り込まれた室内空気を熱交換させるものである。室内熱交換器31の一方の冷媒出入口は、液管接続部33と室内機液管67で接続されている。室内熱交換器31の他方の冷媒出入口は、ガス管接続部34と室内機ガス管68で接続されている。室内熱交換器31は、室内機3が冷房運転を行う場合は蒸発器として機能し、室内機3が暖房運転を行う場合は凝縮器として機能する。
 室内ファン32は樹脂材で形成されており、室内熱交換器31の近傍に配置されている。室内ファン32は、図示しないファンモータによって回転することで、室内機3の図示しない吸込口から室内機3の内部に室内空気を取り込み、室内熱交換器31において冷媒と熱交換した室内空気を室内機3の図示しない吹出口から室内へ吹き出す。
 以上説明した構成の他に、室内機3には各種のセンサが設けられている。室内機液管67には、室内熱交換器31に流入あるいは室内熱交換器31から流出する冷媒の温度を検出する液側温度センサ77が設けられている。室内機ガス管68には、室内熱交換器31から流出あるいは室内熱交換器31に流入する冷媒の温度を検出するガス側温度センサ78が設けられている。そして、室内機3の図示しない吸込口付近には、室内機3の内部に流入する室内空気の温度、すなわち室温を検出する室温センサ79が備えられている。
 <冷媒回路の動作>
 次に、本実施形態における空気調和機1の空調運転時の冷媒回路10における冷媒の流れや各部の動作について、図1Aを用いて説明する。以下では、図中、実線で示した冷媒の流れに基づいて、室内機3が暖房運転を行う場合について説明する。なお、破線で示した冷媒の流れが冷房運転を示している。
 室内機3が暖房運転を行う場合、CPU210は、図1Aに示すように四方弁22を実線で示す状態、すなわち、四方弁22のポートaとポートdが連通するよう、また、ポートbとポートcが連通するよう、切り替える。これにより、冷媒回路10において実線矢印で示す方向に冷媒が循環し、室外熱交換器23が蒸発器として機能するとともに、室内熱交換器31が凝縮器として機能する暖房サイクルとなる。
 圧縮機21から吐出された高圧の冷媒は、吐出管61を流れて四方弁22に流入する。四方弁22のポートaに流入した冷媒は、四方弁22のポートdから冷媒配管64を流れて、ガス側閉鎖弁26を介してガス管5に流入する。ガス管5を流れる冷媒は、ガス管接続部34を介して室内機3に流入する。
 室内機3に流入した冷媒は、室内機ガス管68を流れて室内熱交換器31に流入し、室内ファン32の回転により室内機3の内部に取り込まれた室内空気と熱交換を行って凝縮する。このように、室内熱交換器31が凝縮器として機能し、室内熱交換器31で冷媒と熱交換を行った室内空気が図示しない吹出口から室内に吹き出されることによって、室内機3が設置された室内の暖房が行われる。
 室内熱交換器31から流出した冷媒は、室内機液管67を流れ、液管接続部33を介して液管4に流入する。液管4を流れ、液側閉鎖弁25を介して室外機2に流入した冷媒は、冷媒配管63を流れて膨張弁24を通過する際に減圧される。上述したように、暖房運転時の膨張弁24の開度は、圧縮機21の吐出温度が所定の目標温度となるように調整される。
 膨張弁24を通過して室外熱交換器23に流入した冷媒は、室外ファン27の回転により室外機2の内部に取り込まれた外気と熱交換を行って蒸発する。室外熱交換器23から冷媒配管62に流出した冷媒は、四方弁22のポートb及びポートc、吸入管66を流れ、圧縮機21に吸入されて再び圧縮される。
 <熱交換器と冷媒の流路>
 本実施形態に係る室外熱交換器23(以下、熱交換器23という)は、扁平管(伝熱管)を備えた熱交換モジュール50を3列に設けている。
 以下、熱交換器23とその内部での冷媒の流路について、従来の熱交換器と比較しながら図2から図8を用いて説明する。
 まず、従来の熱交換器23について、図8を用いて説明する。熱交換器23は、図8に示すように、3列の熱交換モジュール50(50a,50b,50c)を備えている。各列の両端には、上ヘッダ81(81a,81b,81c)と、下ヘッダ82(82a,82b,82c)とが設けられている。第1上ヘッダ81cには、冷媒が外部から流入する冷媒配管63(以下、入口管63と呼称する)が接続されており、第3上ヘッダ81aには、冷媒が外部へ流出する冷媒配管62(以下、出口管62と呼称する)が設けられている。通風方向の風上側は、第1列の熱交換モジュール50a側に設定されている。第1列の熱交換モジュール50aの風下側には、第2列の熱交換モジュール50bと第3列の熱交換モジュール50cが順に並んでいる。なお、添え字「a,b,c」は、通風方向の風上側からみて順に付与している。
 図7は、図8の従来の熱交換器23における冷媒の流路を模式的に示している(図8における両端のヘッダ81,82は省略している)。すなわち、入口管63から第3列の熱交換モジュール50cに流入した冷媒は、第1上ヘッダ81cから第1下ヘッダ82cに向かって第1往路50cDを流れる。第1下ヘッダ82cに流入した冷媒は、第2下ヘッダ82bへ流入した後、第2上ヘッダ81bに向かって、第2列の熱交換モジュール50bの中央部に配置された第1復路50bUを流れる。第2上ヘッダ81bにおいて分流した冷媒は、第2下ヘッダ82bに向かって、第2列の熱交換モジュール50bの第1復路50bUの両側に配置された第2往路50bDを流れる。そして、第3下ヘッダ82aで合流した冷媒は、第3上ヘッダ81aに向かって、第1列の熱交換モジュール50aの中の第2復路50aUを流れ、第3上ヘッダ81aから出口管62を経由して外部へ流出する。
 このように、熱交換器23における従来の冷媒の流路は、第2列の熱交換モジュール50bの内部で、すなわち一つの熱交換モジュール50の中で冷媒を分流させることにより、3列の熱交換モジュール50c,50b,50aの全体を通じて二往復となっている。したがって、冷媒の折り返し回数が多くなることにより、圧力損失を低減することができない。
 そこで、本実施形態に係る熱交換器23は、後述する分流モジュール40によって、3列の熱交換モジュール50c,50b,50aの全体を通じ、熱交換器23の冷媒が流入する入口と冷媒が流出する出口との間で一往復とすることで圧力損失を低減させている。まず、本実施形態に係る熱交換器23について、図2を用いて説明する。なお、図8の従来の熱交換器23と共通している構成は同じ番号を付す。熱交換器23は、図2に示すように、3列の熱交換モジュール50(50a,50b,50c)が通風方向に積層して配置されている。各列の両端には、奥側ヘッダ83(83a,83b,83c)と、手前側ヘッダ84(後述する分流モジュール40)とが設けられている。第1奥側ヘッダ83aには、冷媒が外部から流入する入口管63が接続されており、第2奥側ヘッダ83bと第3奥側ヘッダ83cには、冷媒が外部へ流出する出口管62が設けられている。通風方向の風上側は、第1列の熱交換モジュール50a側に設定されている。なお、添え字「a,b,c」は、通風方向の風上側からみて順に付与している。
 本実施形態の熱交換器23において、冷媒の流路は、図3に示すように(両端のヘッダ83,84は省略しているので、図2を参照)、3列の熱交換モジュール50a,50b,50cの内部を一往復で流れる。すなわち、入口管63から第1列の熱交換モジュール50aに流入した冷媒は、第1奥側ヘッダ83aから手前側に向かって往路50aDを流れる。手前側ヘッダ84において、後述する分流モジュール40により分流された冷媒は、第2奥側ヘッダ83bに向かって第2列の熱交換モジュール50bに対応する第1復路50bUを流れるとともに、第3奥側ヘッダ83cに向かって第3列の熱交換モジュール50cに対応する第2復路50cUへ流れる。そして、前者は、第2奥側ヘッダ83bから出口管62を、後者は、第3奥側ヘッダ83cから別の出口管62を、それぞれ経由して外部へ流出する。
 このように、熱交換器23における本実施形態の冷媒の流路は、第1列の熱交換モジュール50aと第2列の熱交換モジュール50b及び第3列の熱交換モジュール50cとの間において冷媒を分流させることにより、3列の熱交換モジュール50a,50b,50cの全体を通じて一往復となっている。したがって、冷媒の折り返し回数が少なくなり、流路長が短くなることから、圧力損失を抑制することができる。
 なお、従来の二往復と比較して一往復で冷媒を流す場合、流路の長さが短くなるが、熱交換量は減少しない。というのは、復路として2列の熱交換モジュール50に並列に冷媒を流すことにより、1列の熱交換モジュール50で分流する従来の場合と比較して冷媒の流速が遅くなるため、空気と触れるすなわち扁平管(伝熱管)を流れる時間は従来と変わらず、熱交換量に影響しない。
 <<分流モジュール>>
 次に、復路である2列の熱交換モジュール50b、50cに対し、手前側ヘッダ84において冷媒を分流して折り返す手段について、説明する。熱交換量を多くするために熱交換モジュール50の列数を3列にした場合、並列となる第2列の熱交換モジュール50bと第3列の熱交換モジュール50cとでは、通過する空気の温度が異なる。具体的には、通風方向の風下側に位置する第3列の熱交換モジュール50cには、第2列の熱交換モジュール50bを通過した空気が通過する。そのため、第3列の熱交換モジュール50cでは空気と冷媒との温度差が比較的小さくなり、熱交換量に差が生じる。
 熱交換量の異なる第2列の熱交換モジュール50bと第3列の熱交換モジュール50cとに同量の冷媒を流した場合、両熱交換モジュールの出口側における冷媒の状態に偏りが生じる。以下、本熱交換器23を凝縮器として使用した場合を例示する。風上側に位置する第2列の熱交換モジュール50bを流れる冷媒は、空気との温度差が大きいため熱交換量が大きくなり、出口側における冷媒の過冷却度が大きくなる。一方で、風下側に位置する第3列の熱交換モジュール50cを流れる冷媒は、第2列の熱交換モジュール50bを通過した空気と熱交換する。すなわち、空気との温度差が小さいため熱交換量が小さくなり、出口側における冷媒の過冷却度が小さいか、若しくは、過冷却されずに気液二相状態となる。その結果、第2列の熱交換モジュール50bにおいて、冷媒と空気との熱交換への寄与度が小さい液単相領域が広くなり、熱交換器23の熱交換性能が低下してしまう。そこで、第2列の熱交換モジュール50bと第3列の熱交換モジュール50cとの間で出口側の冷媒の状態が均一になるように、本実施形態では、分流モジュール40を手前側ヘッダ84に設け、分配されて流れる冷媒の量が風下側よりも風上側で大きくなるように調整する。
 図4は、分流モジュール40の一例を示している。分流モジュール40は、第1列の熱交換モジュール50a、第2列の熱交換モジュール50b及び第3列の熱交換モジュール50cのそれぞれに連通する第1分流室40a、第2分流室40b及び第3分流室40cを備えている。そして、第1分流室40aと第2分流室40bを繋ぐ第1流入口41の径W1は、第1分流室40aと第3分流室40cを繋ぐ第2流入口42の径W2よりも大きく設定される。これにより、往路50aDを流れてきた冷媒は、第1復路50bUへ流れる量が第2復路50cUへ流れる量よりも多くなるように分流される。
 図5は、分流モジュール40の他の例を示している。分流モジュール40は、第1列の熱交換モジュール50aと第2列の熱交換モジュール50bを連通する第4分流室40b2、及び第1列の熱交換モジュール50aと第3列の熱交換モジュール50cを連通する第5分流室40c2を備えている。そして、第1列の熱交換モジュール50aと第4分流室40b2を繋ぐ第3流入口43の径W3は、第1列の熱交換モジュール50aと第5分流室40c2を繋ぐ第4流入口44の径W4よりも大きく設定される。これにより、往路50aDを流れてきた冷媒は、第1復路50bUへ流れる量が第2復路50cUへ流れる量よりも多くなるように分流される。
 図4及び図5では、分流モジュール40を一つの筐体として示したが、その態様はこれらに限定されることはない。例えば、図6に模式的に示すように、第1列の熱交換モジュール50a、第2列の熱交換モジュール50b及び第3列の熱交換モジュール50cに対応する第1手前側ヘッダ84a、第2手前側ヘッダ84b及び第3手前側ヘッダ84cの内部に第1分流室40a、第2分流室40b及び第3分流室40cをそれぞれ設け、第1分流室40aから第2分流室40bを接続する配管の径を、第1分流室40aから第3分流室40cを接続する配管の径よりも大きく設定するようにしてもよい。
 1 空気調和機
 2 室外機
 3 室内機
 4 液管
 5 ガス管
 10 冷媒回路
 10a 室外機冷媒回路
 10b 室内機冷媒回路
 21 圧縮機
 22 四方弁
 23 室外熱交換器
 24 膨張弁
 25 液側閉鎖弁
 26 ガス側閉鎖弁
 27 室外ファン
 31 室内熱交換器
 32 室内ファン
 33 液管接続部
 34 ガス管接続部
 40 分流モジュール
 50 熱交換モジュール
 61 吐出管
 62 冷媒配管(出口管)
 63 冷媒配管(入口管)
 64 冷媒配管
 66 吸入管
 67 室内機液管
 68 室内機ガス管
 71 吐出圧力センサ
 72 吸入圧力センサ
 73 吐出温度センサ
 74 吸入温度センサ
 75 熱交温度センサ
 76 外気温度センサ
 77 液側温度センサ
 78 ガス側温度センサ
 79 室温センサ
 81 上ヘッダ
 82 下ヘッダ
 200 室外機制御手段
 210 CPU
 220 記憶部
 230 通信部
 240 センサ入力部

Claims (4)

  1.  冷媒が外部から流入する第1列の熱交換モジュールと、冷媒が外部へ流出する第2列の熱交換モジュールと、冷媒が外部へ流出する第3列の熱交換モジュールと、が通風方向に積層して配置され、
     前記第1列の熱交換モジュールから流入した冷媒を前記第2列の熱交換モジュール及び前記第3列の熱交換モジュールへ分流する分流モジュールと、を備えた熱交換器であって、
     前記第1列の熱交換モジュールが冷媒の往路を、前記第2列の熱交換モジュール及び前記第3列の熱交換モジュールの双方が冷媒の復路をそれぞれ構成し、これにより、冷媒の流路が前記熱交換器の冷媒が流入する入口と冷媒が流出する出口との間で一往復となる、
     ことを特徴とする熱交換器。
  2.  前記分流モジュールは、前記通風方向の風上側となる前記第2列の熱交換モジュールに流入する冷媒の量が前記通風方向の風下側となる前記第3列の熱交換モジュールに流入する冷媒の量よりも大きくなるように冷媒を分流する、ことを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。
  3.  前記分流モジュールは、前記第1列の熱交換モジュール、前記第2列の熱交換モジュール及び前記第3列の熱交換モジュールのそれぞれに連通する第1分流室、第2分流室及び第3分流室を備え、前記第1分流室と前記第2分流室を繋ぐ第1流入口の径が、前記第1分流室と前記第3分流室を繋ぐ第2流入口の径よりも大きい、ことを特徴とする請求項2に記載の熱交換器。
  4.  前記分流モジュールは、前記第1列の熱交換モジュールと前記第2列の熱交換モジュールを連通する第4分流室、及び前記第1列の熱交換モジュールと前記第3列の熱交換モジュールを連通する第5分流室を備え、前記第1列の熱交換モジュールと前記第3分流室を繋ぐ第3流入口の径が、前記第1列の熱交換モジュールと前記第5分流室を繋ぐ第4流入口の径よりも大きい、ことを特徴とする請求項3に記載の熱交換器。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022157979A1 (ja) * 2021-01-25 2022-07-28 三菱電機株式会社 室外機、空気調和機および室外機の設計方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5428160U (ja) * 1977-07-28 1979-02-23
JPS5494154A (en) * 1978-01-04 1979-07-25 Gea Luftkuehler Happel Gmbh Airrcooling system condensation facility
JPS56112471U (ja) * 1980-01-31 1981-08-31
JP2004163036A (ja) * 2002-11-14 2004-06-10 Japan Climate Systems Corp 複列型熱交換器
US20090095015A1 (en) * 2006-02-10 2009-04-16 Behr Gmbh & Co. Kg Heat exchanger in particular with cold reservoir
JP2016125671A (ja) 2014-12-26 2016-07-11 サンデンホールディングス株式会社 熱交換器
FR3034510A1 (fr) * 2015-04-02 2016-10-07 Valeo Systemes Thermiques Echangeur de chaleur pour une boucle de climatisation pour vehicule automobile
WO2018180934A1 (ja) * 2017-03-27 2018-10-04 ダイキン工業株式会社 熱交換器及び冷凍装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56112471A (en) * 1980-02-08 1981-09-04 Toshiba Corp Sputtering device
JP4922669B2 (ja) * 2006-06-09 2012-04-25 日立アプライアンス株式会社 空気調和機及び空気調和機の熱交換器
CN201476415U (zh) * 2009-09-16 2010-05-19 广东欧科空调制冷有限公司 一种风冷热泵空调器室外机换热器
US9555687B2 (en) * 2011-05-04 2017-01-31 Hanon Systems Cold-storage heat exchanger
CN203231589U (zh) * 2013-04-07 2013-10-09 广东美的制冷设备有限公司 平行流换热器及空调器
CN105324529B (zh) * 2013-06-24 2017-12-26 伊莱克斯家用电器股份公司 热泵式衣物干燥机
CN104457037A (zh) * 2013-09-12 2015-03-25 杭州三花研究院有限公司 蒸发器集成组件
JP2017026281A (ja) * 2015-07-28 2017-02-02 サンデンホールディングス株式会社 熱交換器

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5428160U (ja) * 1977-07-28 1979-02-23
JPS5494154A (en) * 1978-01-04 1979-07-25 Gea Luftkuehler Happel Gmbh Airrcooling system condensation facility
JPS56112471U (ja) * 1980-01-31 1981-08-31
JP2004163036A (ja) * 2002-11-14 2004-06-10 Japan Climate Systems Corp 複列型熱交換器
US20090095015A1 (en) * 2006-02-10 2009-04-16 Behr Gmbh & Co. Kg Heat exchanger in particular with cold reservoir
JP2016125671A (ja) 2014-12-26 2016-07-11 サンデンホールディングス株式会社 熱交換器
FR3034510A1 (fr) * 2015-04-02 2016-10-07 Valeo Systemes Thermiques Echangeur de chaleur pour une boucle de climatisation pour vehicule automobile
WO2018180934A1 (ja) * 2017-03-27 2018-10-04 ダイキン工業株式会社 熱交換器及び冷凍装置

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