WO2020235052A1 - 熱交換器及び空気調和装置 - Google Patents

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WO2020235052A1
WO2020235052A1 PCT/JP2019/020294 JP2019020294W WO2020235052A1 WO 2020235052 A1 WO2020235052 A1 WO 2020235052A1 JP 2019020294 W JP2019020294 W JP 2019020294W WO 2020235052 A1 WO2020235052 A1 WO 2020235052A1
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WO
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sub
heat exchanger
main
refrigerant
pipe
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PCT/JP2019/020294
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English (en)
French (fr)
Inventor
七種 哲二
洋次 尾中
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00Evaporators; Condensers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/053Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02Header boxes; End plates

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger and an air conditioner including a heat exchanger.
  • an air conditioner that cools a control device by using a refrigerant in the refrigeration cycle of the air conditioner.
  • a low-temperature refrigerant on the low pressure side of the refrigeration cycle is used to cool the control device
  • the control device is cooled to below the dew point of the air, causing dew condensation inside the control device. It may occur.
  • Patent Document 1 two expansion valves whose opening degree can be controlled, a cooler provided between the two expansion valves for cooling a control device using a medium-pressure refrigerant, and a heat exchanger are in series.
  • the air conditioner to be connected is disclosed. According to Patent Document 1, even if the load of the air conditioner and the calorific value of the control device fluctuate greatly, the control device is cooled stably.
  • the cooler used in the air conditioner disclosed in Patent Document 1 is provided in series with the heat exchanger. Therefore, the cooler of Patent Document 1 is connected to a refrigerant pipe having a large pipe diameter through which all the refrigerant in the refrigerant circuit flows.
  • Refrigerant pipes with a large pipe diameter are difficult to bend, which makes it difficult to handle the pipes.
  • a means may be taken in which the refrigerant pipe is divided into a main pipe and a sub pipe, and the sub pipe is connected to the cooler.
  • the heat exchanger needs to be divided into two parts, the main circuit side and the sub circuit side, so that the capacity of the heat exchanger on the main circuit side for air conditioning increases. It will be limited. As a result, if an attempt is made to ensure the ease of handling the piping in the vicinity of the cooler, the efficiency of air conditioning may decrease.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and provides a heat exchanger that facilitates the routing of pipes in the vicinity of a cooler and suppresses a decrease in air conditioning efficiency. Is.
  • the heat exchanger according to the present invention is connected to a main heat exchanger to which the main pipe of the main circuit for air conditioning is connected and a sub pipe of a sub circuit connected to the main heat exchanger to cool the control equipment.
  • the main heat exchanger is provided with an auxiliary heat exchanger, and the main heat exchanger is inserted into a plurality of main flat tubes in which a flow path through which a refrigerant flows is formed and the upper ends of the plurality of main flat tubes are inserted.
  • the main upper header for collecting and delivering the refrigerant and the lower ends of the plurality of main flat pipes are inserted, and the main lower header for collecting and delivering the refrigerant and the refrigerant provided in the plurality of main flat pipes and flowing inside the air and the plurality of main flat pipes.
  • a plurality of sub-flat tubes having a plurality of main fins for facilitating heat exchange with and a plurality of sub-flat tubes extending in the vertical direction and forming a flow path through which a refrigerant flows inside, and a main upper header.
  • the upper ends of the plurality of sub-flat tubes are inserted to collect and deliver the refrigerant, and the lower ends of the plurality of sub-flat tubes are inserted to collect and deliver the refrigerant while being connected to the main lower header. It has a sub-lower header and a plurality of sub fins provided in a plurality of sub-flat tubes to promote heat exchange between air and a refrigerant flowing inside the plurality of sub-flat tubes.
  • the pipes are connected to form a secondary heat exchanger outlet that allows the refrigerant to flow out of the secondary lower header.
  • the refrigerant flows from the sub-upper header into each sub-flat tube and flows into the sub-lower header. That is, the refrigerant flowing inside the sub-flat pipe becomes a downward flow flowing from the upper part to the lower part of the sub-flat pipe.
  • a flat pipe in which the refrigerant flows down has a higher heat transfer coefficient in the pipe than a flat pipe in which the refrigerant flows up.
  • FIG. 1 It is a circuit diagram which shows the air conditioner 1 in Embodiment 1.
  • FIG. It is a front view which shows the heat source side heat exchanger 12 in Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows the heat transfer characteristic in a pipe of a heat source side heat exchanger 12 and a heat source side heat exchanger 112.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing an air conditioner 1 according to the first embodiment.
  • the air conditioner 1 will be described with reference to FIG.
  • the air conditioner 1 has an outdoor unit 2, an indoor unit 3, a main pipe 4, a sub pipe 5, a suction pipe 6, and a discharge pipe 7.
  • the outdoor unit 2 includes a compressor 10, a flow path switching device 11, a heat source side heat exchanger 12, a heat source side blower 13, an accumulator 14, a control device 15, a sub-expansion unit 16, and a cooler 17. Further, the indoor unit 3 has a main expansion unit 18, a load side heat exchanger 19, and a load side blower 20.
  • the main pipe 4 includes a compressor 10, a discharge pipe 7, a flow path switching device 11, a heat source side heat exchanger 12, a main expansion unit 18, a load side heat exchanger 19, a suction pipe 6, and an accumulator 14.
  • the main circuit 8 is connected to each other to perform air conditioning.
  • the sub-tube 5 branches from the main circuit 8 and connects the heat source side heat exchanger 12, the sub-expansion portion 16, and the cooler 17, and constitutes the sub-circuit 9 for cooling the control device 15. ..
  • the suction pipe 6 is a pipe that connects the flow path switching device 11 and the suction side of the compressor 10, and sucks the refrigerant into the compressor 10.
  • An accumulator 14 is connected in the middle of the suction pipe 6.
  • a sub pipe 5 is connected to the suction pipe 6, and the refrigerant flowing through the main pipe 4 and the sub pipe 5 joins the suction pipe 6.
  • the discharge pipe 7 is a pipe that connects the flow path switching device 11 and the discharge side of the compressor 10, and the refrigerant discharged from the compressor 10 flows out.
  • a sub pipe 5 is connected to the discharge pipe 7, and the refrigerant discharged from the compressor 10 is shunted into the main pipe 4 and the sub pipe 5.
  • the compressor 10 compresses the refrigerant flowing in from the suction pipe 6 to a high temperature and high pressure, and discharges the compressed refrigerant to the discharge pipe 7.
  • the flow path switching device 11 switches the flow direction of the refrigerant, and is, for example, a four-way valve.
  • the outdoor unit 2 may have a valve such as a solenoid valve, a check valve, or a two-way valve in addition to the flow path switching device 11 as a refrigerant circuit component.
  • FIG. 2 is a front view showing the heat source side heat exchanger 12 in the first embodiment.
  • the heat source side heat exchanger 12 exchanges heat between the refrigerant and the outdoor air which is a heat medium.
  • the heat source side heat exchanger 12 has a main heat exchanger 40 and an auxiliary heat exchanger 41.
  • the main heat exchanger 40 has a plurality of main flat tubes 50, a main upper header 51, a main lower header 52, and a plurality of main fins 53.
  • Each main flat pipe 50 is a long member extending in the vertical direction, and a flow path through which the refrigerant flows is formed inside.
  • the main upper header 51 is provided on the upper part of the main heat exchanger 40.
  • the main upper header 51 is inserted into the upper end of each main flat pipe 50 to collect and deliver the refrigerant.
  • a main pipe 4 is connected to the main upper header 51, and a main heat exchanger inlet 54 is formed in which the refrigerant flowing through the main pipe 4 flows into the main upper header 51.
  • the main upper header 51 distributes the refrigerant that has flowed in through the main pipe 4 to each main flat pipe 50.
  • the main lower header 52 is provided in the lower part of the main heat exchanger 40.
  • the lower end of each main flat pipe 50 is inserted into the main lower header 52 to collect and deliver the refrigerant.
  • a main pipe 4 is connected to the main lower header 52, and a main heat exchanger outlet 55 is formed so that the refrigerant flows out from the main lower header 52 to the main pipe 4.
  • the main lower header 52 causes the refrigerant merged from each main flat pipe 50 to flow out to the main pipe 4.
  • Each main fin 53 is a corrugated fin formed in a wavy shape, is sandwiched between the main flat tubes 50, and is provided so as to be in contact with a portion having a corrugated peak. Each main fin 53 promotes heat exchange between the outdoor air and the refrigerant flowing inside each main flat pipe 50.
  • the main fin 53 may be a plate fin instead of a corrugated fin.
  • the sub heat exchanger 41 has a plurality of sub flat tubes 60, a sub upper header 61, a sub lower header 62, and a plurality of sub fins 63.
  • Each sub-flat tube 60 is a long member extending in the vertical direction, and a flow path through which the refrigerant flows is formed in the vertical direction.
  • the sub-upper header 61 is provided above the sub-heat exchanger 41 and is connected to the main upper header 51 via an upper header partition 66 that separates the space inside the sub-upper header 61 from the space inside the main upper header 51. There is.
  • the sub-upper header 61 is for collecting and delivering the refrigerant by inserting the upper end of each sub-flat tube 60.
  • a sub-pipe 5 is connected to the sub-upper header 61, and a sub-heat exchanger inlet 64 is formed in which the refrigerant flowing through the sub-pipe 5 flows into the sub-upper header 61.
  • the sub-upper header 61 distributes the refrigerant that has flowed in through the sub-pipe 5 to each sub-flat pipe 60.
  • the sub-lower header 62 is provided in the lower part of the sub-heat exchanger 41, and is connected to the main lower header 52 via a lower header partition 67 that separates the space inside the sub-lower header 62 from the space inside the main lower header 52. There is. The lower end of each sub flat tube 60 is inserted into the sub-lower header 62 to collect and deliver the refrigerant. Further, a sub-pipe 5 is connected to the sub-lower header 62, and a sub-heat exchanger outlet 65 for flowing out the refrigerant from the sub-lower header 62 to the sub-pipe 5 is formed. As a result, the sub-lower header 62 causes the refrigerant merged from each sub-flat pipe 60 to flow out to the sub-pipe 5.
  • Each sub-fin 63 is a corrugated fin formed in a wavy shape, and is provided so as to be sandwiched between the sub-flat tubes 60. Each sub-fin 63 promotes heat exchange between the outdoor air and the refrigerant flowing inside each sub-flat pipe 60.
  • the auxiliary fin 63 may be a plate fin instead of a corrugated fin.
  • the sub-upper header 61 is formed with an auxiliary heat exchanger inlet 64 for flowing the refrigerant flowing through the sub-pipe 5 into the sub-upper header 61
  • the sub-lower header 62 is formed with the refrigerant flowing into the sub-lower header.
  • An auxiliary heat exchanger outlet 65 that flows out from 62 to the auxiliary pipe 5 is formed. Therefore, the refrigerant flows from the sub-upper header 61 into each sub-flat pipe 60 and flows into the sub-lower header 62. That is, the refrigerant flowing inside each sub-flat pipe 60 becomes a downward flow flowing from the upper part to the lower part of the sub-flat pipe 60.
  • the heat source side blower 13 sends outdoor air, which is a heat medium, to the heat source side heat exchanger 12.
  • the accumulator 14 is connected to the suction pipe 6 of the compressor 10. The accumulator 14 stores the excess refrigerant and suppresses the liquid backing to the compressor 10.
  • the control device 15 is stored inside the outdoor unit 2.
  • the control device 15 controls each device of the air conditioner 1, and includes an inverter (not shown), a condenser (not shown), and the like that generate heat when the air conditioner 1 is driven.
  • the control device 15 may be provided outside the outdoor unit 2.
  • the sub-expansion portion 16 is stored inside the outdoor unit 2.
  • the sub-expansion unit 16 is connected to the sub-pipe 5 and expands and depressurizes the refrigerant flowing through the sub-pipe 5.
  • the cooler 17 is stored inside the outdoor unit 2. Further, the cooler 17 is provided so as to be connected to the auxiliary pipe 5 and in contact with the control device 15. As a result, the cooler 17 exchanges heat between the low-temperature and low-pressure liquid refrigerant flowing in from the auxiliary pipe 5 and the control device 15. That is, the cooler 17 absorbs the heat generated from the control device 15 to evaporate the refrigerant flowing inside the cooler 17 and cool the control device 15.
  • the cooler 17 may be provided outside the outdoor unit 2 according to the location where the control device 15 is provided.
  • the main expansion unit 18 expands and depressurizes the refrigerant flowing through the main pipe 4.
  • the load side heat exchanger 19 exchanges heat between the refrigerant and the indoor air.
  • the load-side blower 20 sends indoor air to the load-side heat exchanger 19.
  • the refrigerant is sucked into the compressor 10, compressed by the compressor 10, and discharged in a high-temperature and high-pressure gas state.
  • the discharged refrigerant is shunted into the main pipe 4 and the sub pipe 5 in the discharge pipe 7.
  • the refrigerant flowing through the main pipe 4 passes through the flow path switching device 11 and flows into the main heat exchanger 40 which acts as a condenser of the heat source side heat exchanger 12.
  • the refrigerant flowing into the main heat exchanger 40 exchanges heat with the outdoor air, which is a heat medium, and is condensed.
  • the condensed refrigerant flows into the main expansion portion 18 of the indoor unit 3, and is expanded and depressurized by the main expansion portion 18.
  • the decompressed refrigerant flows into the load side heat exchanger 19 that acts as an evaporator.
  • the refrigerant flowing into the load side heat exchanger 19 is heat-exchanged with the room air and evaporated. At that time, the indoor air is cooled and the room is cooled. After that, the evaporated refrigerant passes through the flow path switching device 11 and joins the refrigerant flowing through the sub-circuit 9 at the suction pipe 6.
  • the refrigerant flowing through the auxiliary pipe 5 flows into the auxiliary heat exchanger 41 that acts as a condenser of the heat source side heat exchanger 12.
  • the refrigerant flowing into the auxiliary heat exchanger 41 exchanges heat with the outdoor air, which is a heat medium, and is condensed.
  • the condensed refrigerant flows into the sub-expansion portion 16 of the outdoor unit 2, and is expanded and depressurized by the sub-expansion portion 16.
  • the decompressed refrigerant flows into the cooler 17.
  • the refrigerant flowing into the cooler 17 exchanges heat with the control device 15 and evaporates. At that time, the control device 15 is cooled. After that, the evaporated refrigerant joins the refrigerant flowing through the main circuit 8 at the suction pipe 6.
  • the combined refrigerant flows into the accumulator 14 and is sucked into the compressor 10.
  • the refrigerant is sucked into the compressor 10, compressed by the compressor 10, and discharged in a high-temperature and high-pressure gas state.
  • the discharged refrigerant is shunted into the main pipe 4 and the sub pipe 5 in the discharge pipe 7.
  • the refrigerant flowing through the main pipe 4 passes through the flow path switching device 11 and flows into the load side heat exchanger 19 that acts as a condenser of the indoor unit 3.
  • the refrigerant that has flowed into the load-side heat exchanger 19 exchanges heat with the room air and is condensed. At that time, the indoor air is heated to heat the room.
  • the condensed refrigerant flows into the main expansion portion 18, and is expanded and depressurized by the main expansion portion 18.
  • the decompressed refrigerant flows into the main heat exchanger 40 of the heat source side heat exchanger 12 that acts as an evaporator.
  • the refrigerant flowing into the main heat exchanger 40 exchanges heat with the outdoor air, which is a heat medium, and evaporates. After that, the evaporated refrigerant passes through the flow path switching device 11 and joins the refrigerant flowing through the sub-circuit 9 at the suction pipe 6.
  • the refrigerant flowing through the auxiliary pipe 5 flows into the auxiliary heat exchanger 41 that acts as a condenser of the heat source side heat exchanger 12.
  • the refrigerant flowing through the sub heat exchanger 41 and the main heat exchanger 41 are provided.
  • the refrigerant flowing through the heat exchanger 40 does not mix.
  • the refrigerant flowing into the auxiliary heat exchanger 41 exchanges heat with the outdoor air, which is a heat medium, and is condensed.
  • the condensed refrigerant flows into the sub-expansion portion 16 of the outdoor unit 2, and is expanded and depressurized by the sub-expansion portion 16.
  • the decompressed refrigerant flows into the cooler 17.
  • the refrigerant flowing into the cooler 17 exchanges heat with the control device 15 and evaporates. At that time, the control device 15 is cooled. After that, the evaporated refrigerant joins the refrigerant flowing on the main circuit 8 side at the suction pipe 6.
  • the combined refrigerant flows into the accumulator 14 and is sucked into the compressor 10.
  • the refrigerant flows from the sub-upper header 61 into each sub-flat pipe 60 and flows into the sub-lower header 62. That is, the refrigerant flowing inside the sub-flat pipe 60 becomes a downward flow flowing from the upper part to the lower part of the sub-flat pipe 60.
  • FIG. 3 is a diagram showing the heat transfer characteristics in the pipe of the heat source side heat exchanger 12 and the heat source side heat exchanger 112.
  • the vertical axis represents the heat transfer coefficient in the pipe [W / (m 2 ⁇ K)]
  • the horizontal axis represents the degree of dryness.
  • the flow velocity of the refrigerant increases as the positive influence of the gravitational acceleration increases when the direction in which the refrigerant flows in the pipe is taken into consideration.
  • the heat transfer coefficient in the flat tube increases as the flow velocity of the refrigerant increases. That is, since the downward flow flows in the direction of gravity, the positive influence of the gravitational acceleration is larger than that of the upward flow, and the flow velocity becomes faster. In this way, as shown in FIG. 3, the flat tube in which the refrigerant flows downward has a higher heat transfer coefficient in the tube than the flat tube in which the refrigerant flows upward.
  • the heat exchange efficiency is improved as compared with the case where the heat source side heat exchanger 12 is arranged in the horizontal direction and the refrigerant flows only in the horizontal direction through the sub-flat tube 60. To do. Further, in the heat source side heat exchanger 12 in the first embodiment, as compared with the case where the sub-lower header 62 is formed with the sub-heat exchanger inlet 64 and the sub-upper header 61 is formed with the sub-heat exchanger outlet 65. , Heat exchange efficiency is improved.
  • the capacity of the sub-heat exchanger 41 can be reduced while maintaining the heat exchange amount of the sub-heat exchanger 41, and the capacity of the main heat exchanger 40 for air conditioning can be prevented from being significantly reduced. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the efficiency of air conditioning.
  • the refrigerant pipe can be divided into a main pipe 4 and a sub pipe 5, it is easy to route the pipe in the vicinity of the cooler 17. In this way, it is possible to easily manage the piping in the vicinity of the cooler 17 and suppress a decrease in the efficiency of air conditioning.
  • FIG. 4 is a front view showing the heat source side heat exchanger 112 according to the second embodiment.
  • the second embodiment is different from the first embodiment in that both the sub-heat exchanger inlet 164 and the sub-heat exchanger outlet 165 are formed in the sub-lower header 162.
  • the same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, the description thereof will be omitted, and the differences from the first embodiment will be mainly described.
  • the sub-upper header 161 is not connected to the sub-pipe 5.
  • the sub-upper header 161 distributes the refrigerant merged from each sub-flat pipe 60 to a sub-flat pipe 60 different from the sub-flat pipe 60 through which the refrigerant flows from the sub-lower header 162 to the sub-upper header 161.
  • the sub-lower header 162 is formed with both the sub-heat exchanger inlet 164 and the sub-heat exchanger outlet 165.
  • An auxiliary pipe 5 for flowing a refrigerant is connected to the auxiliary lower header 162 at the auxiliary heat exchanger inlet 164.
  • a sub-pipe 5 for discharging the refrigerant from the sub-lower header 162 is connected to the sub-heat exchanger outlet 165. Further, in the sub-lower header 162, the sub-lower header 162 is placed between the sub-heat exchanger inlet 164 and the sub-heat exchanger outlet 165 in the space on the sub-heat exchanger inlet 164 side and the space on the sub-heat exchanger outlet 165 side. It has a sub-lower header partition 171 separated from the above. Each sub fin 63 is provided so as to be sandwiched between the sub flat tubes 60.
  • the flow of the refrigerant in the auxiliary heat exchanger 141 will be described.
  • the refrigerant flows into the sub-lower header 162 from the sub-heat exchanger inlet 164.
  • the refrigerant on the sub-heat exchanger inlet 164 side and the refrigerant on the sub-heat exchanger outlet 165 side do not mix.
  • the refrigerant flowing into the sub-lower header 162 is distributed to each sub-flat pipe 60 and merges at the sub-upper header 161.
  • the refrigerant merged in the sub-upper header 161 is distributed to the sub-flat pipe 60 different from the sub-flat pipe 60 in which the refrigerant flows from the sub-lower header 162 to the sub-upper header 161 and merges again in the sub-lower header 162. ..
  • the refrigerant flowing inside the sub-flat pipe 60 becomes a downward flow flowing from the upper part to the lower part.
  • both the sub-heat exchanger inlet 164 and the sub-heat exchanger outlet 165 are formed in the sub-lower header 162, the refrigerant flowing through the sub-heat exchanger 141 is condensed and the degree of dryness of the refrigerant is increased. When is low, it becomes a downward flow.
  • the refrigerant flowing inside the sub-flat tube 60 has a downward flow flowing from the upper part to the lower part when the refrigerant is condensed by the sub-heat exchanger 141 and the dryness of the refrigerant becomes low.
  • the flat tube in which the refrigerant flows downward has a higher heat transfer coefficient in the tube than the flat tube in which the refrigerant flows upward. Therefore, in the heat source side heat exchanger 112 in the second embodiment, the heat exchange efficiency is higher than that in the case where the heat source side heat exchanger 112 is arranged in the horizontal direction and the refrigerant flows only in the horizontal direction through the sub-flat tube 60. improves.
  • the heat source side heat exchanger 112 in the second embodiment has heat exchange efficiency as compared with the case where both the sub heat exchanger inlet 164 and the sub heat exchanger outlet 165 are formed in the sub upper header 161. Is improved.
  • the capacity of the sub-heat exchanger 141 can be reduced while maintaining the heat exchange amount of the sub-heat exchanger 141, and the capacity of the main heat exchanger 40 for air conditioning can be prevented from being significantly reduced.
  • the refrigerant pipe can be divided into a main pipe 4 and a sub pipe 5, it is easy to route the pipe in the vicinity of the cooler 17. In this way, it is possible to easily manage the piping in the vicinity of the cooler 17 and suppress a decrease in the efficiency of air conditioning.
  • both the sub-heat exchanger inlet 164 and the sub-heat exchanger outlet 165 are generally formed downward in the height direction with a margin in the space inside the outdoor unit, whereby the inside of the outdoor unit 2 is formed. You can make effective use of space. Therefore, it is possible to further facilitate the routing of the heat source side heat exchanger 112 and the piping.
  • a cooler is provided between two expansion valves and cools a control device using a medium-pressure refrigerant. Since the conventional air conditioner adjusts the opening degrees of the two expansion valves in conjunction with the operation mode, the load of the air conditioner, and the amount of heat generated by the control device, complicated control is required.
  • the cooler 17 always acts as an evaporator, and the control device 15 is cooled by the low-temperature and low-pressure refrigerant flowing through the auxiliary pipe 5. Therefore, in the air conditioner 1 of the first embodiment and the second embodiment, the flow rate of the refrigerant flowing through the sub pipe 5 may be adjusted by the main expansion unit 18 alone, so that complicated control of the main expansion unit 18 is required. Do not.
  • the sub-heat exchanger inlet 64 was formed in the sub-upper header 61. Further, in the second embodiment, the sub-heat exchanger inlet 164 was formed in the sub-lower header 162. However, if the sub-heat exchanger outlet 65 and the sub-heat exchanger outlet 165 are formed in the sub-lower header 62 and the sub-lower header 162, the positions where the sub-heat exchanger inlet 64 and the sub-heat exchanger inlet 164 are formed are formed. May not be specified. In this case as well, the refrigerant flows down the sub-flat pipe 60.
  • the capacities of the sub-heat exchanger 41 and the sub-heat exchanger 141 are reduced, and the capacity of the main heat exchanger 40 for air conditioning is performed. Can be prevented from decreasing significantly. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the efficiency of air conditioning. Further, since the refrigerant pipe can be divided into a main pipe 4 and a sub pipe 5, it is easy to route the pipe in the vicinity of the cooler 17. In this way, it is possible to easily manage the piping in the vicinity of the cooler 17 and suppress a decrease in the efficiency of air conditioning.
  • the heat source side heat exchanger 12 and the heat source side heat exchanger 112 are composed of the main heat exchanger 40, the sub heat exchanger 41, and the sub heat exchanger 141. It was composed.
  • the load side heat exchanger 19 may be configured to include a main heat exchanger and a sub heat exchanger. In this case as well, the capacity of the secondary heat exchanger can be reduced while maintaining the heat exchange amount of the secondary heat exchanger so that the capacity of the main heat exchanger that performs air conditioning does not decrease significantly. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the efficiency of air conditioning.
  • the refrigerant pipe can be divided into a main pipe 4 and a sub pipe 5, it is easy to route the pipe in the vicinity of the cooler 17. In this way, it is possible to easily manage the piping in the vicinity of the cooler 17 and suppress a decrease in the efficiency of air conditioning.

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Abstract

熱交換器(12)は、空気調和を行う主回路の主管(4)が接続される主熱交換器(40)と、主熱交換器(40)に接続され、制御機器の冷却を行う副回路の副管(5)が接続される副熱交換器(41)と、を備え、主熱交換器(40)は、上下方向に延び、内部に冷媒が流れる流路が形成されている複数の主扁平管(50)と、複数の主扁平管(50)の上端が挿入され、冷媒を集配する主上部ヘッダ(51)と、複数の主扁平管(50)の下端が挿入され、冷媒を集配する主下部ヘッダ(52)と、複数の主扁平管(50)に設けられ、空気と複数の主扁平管(50)の内部を流れる冷媒との熱交換を促進する複数の主フィン(53)と、を有し、副熱交換器(41)は、上下方向に延び、内部に冷媒が流れる流路が形成されている複数の副扁平管(60)と、主上部ヘッダ(51)に接続されると共に、複数の副扁平管(60)の上端が挿入され、冷媒を集配する副上部ヘッダ(61)と、主下部ヘッダ(52)に接続されると共に、複数の副扁平管(60)の下端が挿入され、冷媒を集配する副下部ヘッダ(62)と、複数の副扁平管(60)に設けられ、空気と複数の副扁平管(60)の内部を流れる冷媒との熱交換を促進する複数の副フィン(63)と、を有し、副下部ヘッダ(62)には、副管(5)が接続され、冷媒を副下部ヘッダ(62)から流出する副熱交換器出口(65)が形成されている。

Description

熱交換器及び空気調和装置
 本発明は、熱交換器及び熱交換器を備える空気調和装置に関する。
 従来、空気調和装置の冷凍サイクルの冷媒を用いて、制御機器を冷却する空気調和装置が知られている。そのような空気調和装置において、制御機器を冷却する際に、冷凍サイクルの低圧側の低温の冷媒を用いた場合、制御機器が空気の露点以下まで冷却されることで、制御機器内部に結露が発生することがある。特許文献1には、開度が制御可能な二つの膨張弁と、二つの膨張弁の間に設けられ中圧の冷媒を用いて制御機器を冷却する冷却器と、熱交換器とが直列に接続される空気調和装置が開示されている。特許文献1は、これにより、空気調和装置の負荷及び制御機器の発熱量が大きく変動しても、制御機器の冷却を安定して行おうとするものである。
特開平11-023081号公報
 しかしながら、特許文献1に開示された空気調和装置で用いられる冷却器は、熱交換器に直列に設けられている。したがって、特許文献1の冷却器には、冷媒回路の全冷媒が流れる管径が大きい冷媒配管が接続されることとなる。管径が大きい冷媒配管は、曲がり難いため、配管の取り回しが難しくなる。概して、このような場合では、冷媒配管を主管と副管との二つに分け、副管を冷却器に接続する手段がとられ得る。一方で、このような手段を講じても、熱交換器が主回路側と副回路側との二つに分割される必要があるため、空気調和を行う主回路側の熱交換器の容量が制限されてしまう。これにより、冷却器付近での配管の取り回しの容易さを確保しようとすると、空気調和の効率が低下する虞がある。
 本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、冷却器付近での配管の取り回しを容易にしつつ、空気調和の効率が低下することを抑制する熱交換器を提供するものである。
 本発明に係る熱交換器は、空気調和を行う主回路の主管が接続される主熱交換器と、主熱交換器に接続され、制御機器の冷却を行う副回路の副管が接続される副熱交換器と、を備え、主熱交換器は、上下方向に延び、内部に冷媒が流れる流路が形成されている複数の主扁平管と、複数の主扁平管の上端が挿入され、冷媒を集配する主上部ヘッダと、複数の主扁平管の下端が挿入され、冷媒を集配する主下部ヘッダと、複数の主扁平管に設けられ、空気と複数の主扁平管の内部を流れる冷媒との熱交換を促進する複数の主フィンと、を有し、副熱交換器は、上下方向に延び、内部に冷媒が流れる流路が形成されている複数の副扁平管と、主上部ヘッダに接続されると共に、複数の副扁平管の上端が挿入され、冷媒を集配する副上部ヘッダと、主下部ヘッダに接続されると共に、複数の副扁平管の下端が挿入され、冷媒を集配する副下部ヘッダと、複数の副扁平管に設けられ、空気と複数の副扁平管の内部を流れる冷媒との熱交換を促進する複数の副フィンと、を有し、副下部ヘッダには、副管が接続され、冷媒を副下部ヘッダから流出する副熱交換器出口が形成されている。
 本発明によれば、冷媒は、副上部ヘッダから各副扁平管に流入して、副下部ヘッダに流れる。即ち、副扁平管の内部を流れる冷媒は、副扁平管の上部から下部に流れる下降流となる。冷媒が下降して流れる扁平管は、冷媒が上昇して流れる扁平管に比べ、管内熱伝達率が高い。これにより、副回路側の副熱交換器の熱交換量を維持したまま、副熱交換器の容量を縮小させ、空気調和を行う主回路側の主熱交換器の容量が大きく減少しないようにする。このため、冷却器付近での配管の取り回しを容易にしつつ、空気調和の効率が低下することを抑制する。
実施の形態1における空気調和装置1を示す回路図である。 実施の形態1における熱源側熱交換器12を示す正面図である。 熱源側熱交換器12及び熱源側熱交換器112の管内伝熱特性を示す図である。 実施の形態2における熱源側熱交換器112を示す正面図である。
 実施の形態1.
 以下、熱交換器及び空気調和装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図1は、実施の形態1における空気調和装置1を示す回路図である。この図1に基づいて、空気調和装置1について説明する。図1に示すように、空気調和装置1は、室外機2、室内機3、主管4、副管5、吸入管6及び吐出管7を有する。
 室外機2は、圧縮機10、流路切替装置11、熱源側熱交換器12、熱源側送風機13、アキュームレータ14、制御機器15、副膨張部16及び冷却器17を有する。また、室内機3は、主膨張部18、負荷側熱交換器19及び負荷側送風機20を有する。
 主管4は、圧縮機10と、吐出管7と、流路切替装置11と、熱源側熱交換器12と、主膨張部18と、負荷側熱交換器19と、吸入管6と、アキュームレータ14とを接続し、空気調和を行う主回路8を構成するものである。副管5は、主回路8から分岐し、熱源側熱交換器12と、副膨張部16と、冷却器17とを接続し、制御機器15の冷却を行う副回路9を構成するものである。
 吸入管6は、流路切替装置11と圧縮機10の吸入側とを接続する配管であり、圧縮機10に冷媒を吸入する。吸入管6の途中には、アキュームレータ14が接続されている。また、吸入管6には、副管5が接続され、主管4と副管5とを流れる冷媒が合流する。吐出管7は、流路切替装置11と圧縮機10の吐出側とを接続する配管であり、圧縮機10から吐出される冷媒が流出する。また、吐出管7には、副管5が接続され、圧縮機10から吐出される冷媒が主管4と副管5とに分流する。
 圧縮機10は、吸入管6から流入した冷媒を高温且つ高圧に圧縮し、圧縮した冷媒を吐出管7に吐出するものである。流路切替装置11は、冷媒の流通方向を切り替えるものであり、例えば、四方弁である。なお、室外機2は、冷媒回路部品として、流路切替装置11のほかに、電磁弁、逆止弁又は二方弁等の弁を有していてもよい。
 図2は、実施の形態1における熱源側熱交換器12を示す正面図である。熱源側熱交換器12は、冷媒と熱媒体である室外空気とを熱交換するものである。図2に示すように、熱源側熱交換器12は、主熱交換器40及び副熱交換器41を有する。
 (主熱交換器40)
 主熱交換器40は、複数の主扁平管50、主上部ヘッダ51、主下部ヘッダ52及び複数の主フィン53を有する。
 (主扁平管50)
 各主扁平管50は、上下方向に延びる長尺状の部材であり、内部には、冷媒が流れる流路が形成されている。
 (主上部ヘッダ51)
 主上部ヘッダ51は、主熱交換器40の上部に設けられている。主上部ヘッダ51は、各主扁平管50の上端が挿入され、冷媒を集配するものである。更に、主上部ヘッダ51には、主管4が接続され、主管4を流れる冷媒を主上部ヘッダ51に流入する主熱交換器入口54が形成されている。これにより、主上部ヘッダ51は、主管4を通して流入した冷媒を各主扁平管50に分配する。
 (主下部ヘッダ52)
 主下部ヘッダ52は、主熱交換器40の下部に設けられている。主下部ヘッダ52は、各主扁平管50の下端が挿入され、冷媒を集配するものである。更に、主下部ヘッダ52には、主管4が接続され、冷媒を主下部ヘッダ52から主管4に流出する主熱交換器出口55が形成されている。これにより、主下部ヘッダ52は、各主扁平管50から合流した冷媒を主管4に流出する。
 (主フィン53)
 各主フィン53は、波状に形成されたコルゲートフィンであり、各主扁平管50の間に挟み込まれ、波形の山となる部分が接するように設けられる。各主フィン53は、室外空気と各主扁平管50の内部を流れる冷媒との熱交換を促進する。なお、主フィン53は、コルゲートフィンではなく、プレートフィンであってもよい。
 (副熱交換器41)
 副熱交換器41は、複数の副扁平管60、副上部ヘッダ61、副下部ヘッダ62及び複数の副フィン63を有する。
 (副扁平管60)
 各副扁平管60は、上下方向に延びる長尺状の部材であり、上下方向には、冷媒が流れる流路が形成されている。
 (副上部ヘッダ61)
 副上部ヘッダ61は、副熱交換器41の上部に設けられ、副上部ヘッダ61内部の空間と主上部ヘッダ51内部の空間とを隔てる上部ヘッダ仕切り66を介して主上部ヘッダ51と接続されている。副上部ヘッダ61は、各副扁平管60の上端が挿入され、冷媒を集配するものである。更に、副上部ヘッダ61には、副管5が接続され、副管5を流れる冷媒を副上部ヘッダ61に流入する副熱交換器入口64が形成されている。これにより、副上部ヘッダ61は、副管5を通して流入した冷媒を各副扁平管60に分配する。
 (副下部ヘッダ62)
 副下部ヘッダ62は、副熱交換器41の下部に設けられ、副下部ヘッダ62内部の空間と主下部ヘッダ52内部の空間とを隔てる下部ヘッダ仕切り67を介して主下部ヘッダ52と接続されている。副下部ヘッダ62は、各副扁平管60の下端が挿入され、冷媒を集配するものである。更に、副下部ヘッダ62には、副管5が接続され、冷媒を副下部ヘッダ62から副管5に流出する副熱交換器出口65が形成されている。これにより、副下部ヘッダ62は、各副扁平管60から合流した冷媒を副管5に流出する。
 (副フィン63)
 各副フィン63は、波状に形成されたコルゲートフィンであり、各副扁平管60の間に挟み込まれるように設けられる。各副フィン63は、室外空気と各副扁平管60の内部を流れる冷媒との熱交換を促進する。なお、副フィン63は、コルゲートフィンではなく、プレートフィンであってもよい。
 ここで、前述の如く、副上部ヘッダ61には、副管5を流れる冷媒を副上部ヘッダ61に流入する副熱交換器入口64が形成され、副下部ヘッダ62には、冷媒を副下部ヘッダ62から副管5に流出する副熱交換器出口65が形成されている。このため、冷媒は、副上部ヘッダ61から各副扁平管60に流入して、副下部ヘッダ62に流れる。即ち、各副扁平管60の内部を流れる冷媒は、副扁平管60の上部から下部に流れる下降流となる。
 熱源側送風機13は、熱源側熱交換器12に熱媒体である室外空気を送るものである。アキュームレータ14は、圧縮機10の吸入管6に接続される。アキュームレータ14は、余剰となった冷媒を貯留し、圧縮機10に液バックをすることを抑制するものである。
 制御機器15は、室外機2の内部に格納される。制御機器15は、空気調和装置1の各機器を制御するものであり、空気調和装置1の駆動により発熱するインバータ(図示せず)及びコンデンサ(図示せず)等を有する。なお、制御機器15は、室外機2の外に設けられていてもよい。
 副膨張部16は、室外機2の内部に格納される。副膨張部16は、副管5に接続され、副管5を流れる冷媒を膨張及び減圧するものである。冷却器17は、室外機2の内部に格納される。また、冷却器17は、副管5に接続されると共に、制御機器15に接するように設けられる。これにより、冷却器17は、副管5から流入した低温且つ低圧の液冷媒と制御機器15との間で熱交換を行う。即ち、冷却器17は、制御機器15から発生した熱を吸収することで、冷却器17の内部を流れる冷媒を蒸発させると共に、制御機器15を冷却する。なお、冷却器17は、制御機器15の設けられた場所に合わせて、室外機2の外に設けられていてもよい。
 主膨張部18は、主管4を流れる冷媒を膨張及び減圧するものである。負荷側熱交換器19は、冷媒と室内空気とを熱交換するものである。負荷側送風機20は、負荷側熱交換器19に室内空気を送るものである。
 次に、空気調和装置1の動作について説明する。先ず、冷房運転について説明する。冷媒は、圧縮機10に吸入され、圧縮機10によって圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出される。吐出された冷媒は、吐出管7において、主管4と副管5とに分流する。
 主管4を流れる冷媒は、流路切替装置11を通過して、熱源側熱交換器12の凝縮器として作用する主熱交換器40に流入する。主熱交換器40に流入した冷媒は、熱媒体である室外空気と熱交換されて凝縮される。凝縮された冷媒は、室内機3の主膨張部18に流入し、主膨張部18によって膨張及び減圧される。減圧された冷媒は、蒸発器として作用する負荷側熱交換器19に流入する。負荷側熱交換器19に流入した冷媒は、室内空気と熱交換されて蒸発される。その際、室内空気が冷却されて室内が冷房される。その後、蒸発された冷媒は、流路切替装置11を通過して、吸入管6にて副回路9を流れる冷媒と合流する。
 副管5を流れる冷媒は、熱源側熱交換器12の凝縮器として作用する副熱交換器41に流入する。副熱交換器41に流入した冷媒は、熱媒体である室外空気と熱交換されて凝縮される。凝縮された冷媒は、室外機2の副膨張部16に流入し、副膨張部16によって膨張及び減圧される。減圧された冷媒は、冷却器17に流入する。冷却器17に流入した冷媒は、制御機器15と熱交換されて蒸発される。その際、制御機器15が冷却される。その後、蒸発された冷媒は、吸入管6にて主回路8を流れる冷媒と合流する。合流した冷媒は、アキュームレータ14に流入し、圧縮機10に吸入される。
 次に、暖房運転について説明する。冷媒は、圧縮機10に吸入され、圧縮機10によって圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出される。吐出された冷媒は、吐出管7において、主管4と副管5とに分流する。
 主管4を流れる冷媒は、流路切替装置11を通過して、室内機3の凝縮器として作用する負荷側熱交換器19に流入する。負荷側熱交換器19に流入した冷媒は、室内空気と熱交換されて凝縮される。その際、室内空気が加熱されて室内が暖房される。凝縮された冷媒は、主膨張部18に流入し、主膨張部18によって膨張及び減圧される。減圧された冷媒は、蒸発器として作用する熱源側熱交換器12の主熱交換器40に流入する。主熱交換器40に流入した冷媒は、熱媒体である室外空気と熱交換されて蒸発される。その後、蒸発された冷媒は、流路切替装置11を通過して、吸入管6にて、副回路9を流れる冷媒と合流する。
 副管5を流れる冷媒は、熱源側熱交換器12の凝縮器として作用する副熱交換器41に流入する。この際、副熱交換器41と蒸発器として作用する主熱交換器40との間には上部ヘッダ仕切り66及び下部ヘッダ仕切り67が設けられているため、副熱交換器41を流れる冷媒と主熱交換器40を流れる冷媒とが混ざり合うことはない。副熱交換器41に流入した冷媒は、熱媒体である室外空気と熱交換されて凝縮される。凝縮された冷媒は、室外機2の副膨張部16に流入し、副膨張部16によって膨張及び減圧される。減圧された冷媒は、冷却器17に流入する。冷却器17に流入した冷媒は、制御機器15と熱交換されて蒸発される。その際、制御機器15が冷却される。その後、蒸発された冷媒は、吸入管6にて主回路8側を流れる冷媒と合流する。合流した冷媒は、アキュームレータ14に流入し、圧縮機10に吸入される。
 本実施の形態1によれば、冷媒は、副上部ヘッダ61から各副扁平管60に流入して、副下部ヘッダ62に流れる。即ち、副扁平管60の内部を流れる冷媒は、副扁平管60の上部から下部に流れる下降流となる。
 ここで、図3は、熱源側熱交換器12及び熱源側熱交換器112の管内伝熱特性を示す図である。図3において、縦軸は、管内熱伝達率[W/(m・K)]を示し、横軸は、乾き度を示す。概して、冷媒の流速は、冷媒が管内を流れる向きを考慮した際に、重力加速度により受ける正の影響が大きいほど速くなる。また、扁平管の管内熱伝達率は、冷媒の流速が速いほど高くなる。即ち、下降流は、重力方向に流れるため、上昇流と比較して、重力加速度により受ける正の影響が大きく、流速が速くなる。このようにして、図3に示すように、冷媒が下降して流れる扁平管は、冷媒が上昇して流れる扁平管に比べ、管内熱伝達率が高い。
 したがって、実施の形態1における熱源側熱交換器12は、熱源側熱交換器12が水平方向に配置され、冷媒が副扁平管60を水平方向にのみ流れる場合と比べて、熱交換効率が向上する。また、実施の形態1における熱源側熱交換器12は、副下部ヘッダ62に副熱交換器入口64が形成されると共に副上部ヘッダ61に副熱交換器出口65が形成される場合と比べて、熱交換効率が向上する。
 これにより、副熱交換器41の熱交換量を維持したまま、副熱交換器41の容量を縮小させ、空気調和を行う主熱交換器40の容量が大きく減少しないように出来る。このため、空気調和の効率が低下することを抑制することが出来る。また、冷媒配管を主管4と副管5との二つに分けることが可能なため、冷却器17付近での配管の取り回しが容易である。このように、冷却器17付近での配管の取り回しを容易にしつつ、空気調和の効率が低下することを抑制することが出来る。
 実施の形態2.
 図4は、本実施の形態2における熱源側熱交換器112を示す正面図である。図4に示すように、本実施の形態2は、副熱交換器入口164及び副熱交換器出口165のいずれもが副下部ヘッダ162に形成されている点で実施の形態1と相違する。本実施の形態2では、実施の形態1と同一の部分は同一の符合を付して説明を省略し、実施の形態1との相違点を中心に説明する。
 副上部ヘッダ161には、実施の形態1と異なり、副管5が接続されていない。副上部ヘッダ161は、各副扁平管60から合流した冷媒を副下部ヘッダ162から副上部ヘッダ161に冷媒が流れる副扁平管60とは別の副扁平管60に分配する。副下部ヘッダ162には、副熱交換器入口164及び副熱交換器出口165のいずれもが形成されている。副熱交換器入口164には、副下部ヘッダ162に冷媒を流入する副管5が接続されている。副熱交換器出口165には、副下部ヘッダ162から冷媒を流出する副管5が接続されている。また、副下部ヘッダ162は、副熱交換器入口164と副熱交換器出口165との間に、副下部ヘッダ162を副熱交換器入口164側の空間と副熱交換器出口165側の空間とに隔てる副下部ヘッダ仕切り171を有する。各副フィン63は、各副扁平管60の間に挟み込まれるように設けられる。
 ここで、副熱交換器141内の冷媒の流れを説明する。先ず、冷媒は、副熱交換器入口164から副下部ヘッダ162に流入する。このとき、副下部ヘッダ仕切り171が設けられていることで、副熱交換器入口164側の冷媒と副熱交換器出口165側の冷媒とが混ざることはない。次に、副下部ヘッダ162に流入した冷媒は、各副扁平管60に分配され、副上部ヘッダ161で合流する。そして、副上部ヘッダ161で合流した冷媒は、冷媒が副下部ヘッダ162から副上部ヘッダ161に流れる副扁平管60とは別の副扁平管60に分配され、再度、副下部ヘッダ162で合流する。このとき、副扁平管60の内部を流れる冷媒は、上部から下部に流れる下降流となる。
 また、副熱交換器入口164及び副熱交換器出口165のいずれもが副下部ヘッダ162に形成されることにより、副熱交換器141を流れる冷媒は、冷媒の凝縮が進み、冷媒の乾き度が低くなっている際に、下降流となる。
 本実施の形態2によれば、副扁平管60の内部を流れる冷媒は、副熱交換器141による冷媒の凝縮が進み、冷媒の乾き度が低くなる際に、上部から下部に流れる下降流となる。図3に示されるように、冷媒が下降して流れる扁平管は、冷媒が上昇して流れる扁平管に比べ、管内熱伝達率が高い。したがって、本実施の形態2における熱源側熱交換器112は、熱源側熱交換器112が水平方向に配置され、冷媒が副扁平管60を水平方向にのみ流れる場合と比べて、熱交換効率が向上する。また、実施の形態2における熱源側熱交換器112は、副下部ヘッダ162に副熱交換器入口164が形成されると共に副上部ヘッダ161に副熱交換器出口165が形成される場合と比べて、熱交換効率が向上する。
 また、特に、図3に示すように、冷媒が下降して流れる扁平管と冷媒が上昇して流れる扁平管との管内熱伝達率の差は、冷媒の乾き度が低い場合において極めて大きくなる。したがって、本実施の形態2における熱源側熱交換器112は、副熱交換器入口164及び副熱交換器出口165のいずれもが副上部ヘッダ161に形成される場合と比べても、熱交換効率が向上する。これにより、副熱交換器141の熱交換量を維持したまま、副熱交換器141の容量を縮小させ、空気調和を行う主熱交換器40の容量が大きく減少しないように出来る。このため、空気調和の効率が低下することを抑制することが出来る。また、冷媒配管を主管4と副管5との二つに分けることが可能なため、冷却器17付近での配管の取り回しが容易である。このように、冷却器17付近での配管の取り回しを容易にしつつ、空気調和の効率が低下することを抑制することが出来る。
 更に、副熱交換器入口164及び副熱交換器出口165のいずれもが、一般的に室外機内の空間に余裕のある高さ方向のうち、下方に形成されることにより、室外機2内の空間を有効に活用することが出来る。したがって、熱源側熱交換器112及び配管の取り回しを更に容易にすることが出来る。
 ここで、従来の空気調和装置において、冷却器は、二つの膨張弁の間に設けられ、中圧の冷媒を用いて制御機器を冷却するものである。そして、従来の空気調和装置は、運転モード、空気調和装置の負荷及び制御機器の発熱量に応じて、二つの膨張弁の開度を連動して調整するため、複雑な制御が必要となる。一方、実施の形態1及び実施の形態2において、冷却器17は、常に蒸発器として作用し、副管5を流れる低温且つ低圧の冷媒によって、制御機器15を冷却する。このため、実施の形態1及び実施の形態2の空気調和装置1は、副管5を流れる冷媒の流量を主膨張部18単体で調整すればよいため、主膨張部18の複雑な制御を必要としない。
 なお、実施の形態1において、副熱交換器入口64は、副上部ヘッダ61に形成されていた。また、実施の形態2において、副熱交換器入口164は、副下部ヘッダ162に形成されていた。しかし、副熱交換器出口65及び副熱交換器出口165が副下部ヘッダ62及び副下部ヘッダ162に形成されていれば、副熱交換器入口64及び副熱交換器入口164が形成される位置は規定されていなくてもよい。この場合も、冷媒は、副扁平管60を下降して流れる。したがって、副熱交換器41及び副熱交換器141の熱交換量を維持したまま、副熱交換器41及び副熱交換器141の容量を縮小させ、空気調和を行う主熱交換器40の容量が大きく減少しないように出来る。このため、空気調和の効率が低下することを抑制することが出来る。また、冷媒配管を主管4と副管5との二つに分けることが可能なため、冷却器17付近での配管の取り回しが容易である。このように、冷却器17付近での配管の取り回しを容易にしつつ、空気調和の効率が低下することを抑制することが出来る。
 更に、実施の形態1及び実施の形態2において、熱源側熱交換器12及び熱源側熱交換器112が主熱交換器40と副熱交換器41及び副熱交換器141との二つからなる構成としていた。しかし、負荷側熱交換器19が主熱交換器と副熱交換器の二つからなる構成としてもよい。この場合も、副熱交換器の熱交換量を維持したまま、副熱交換器の容量を縮小させ、空気調和を行う主熱交換器の容量が大きく減少しないように出来る。このため、空気調和の効率が低下することを抑制することが出来る。また、冷媒配管を主管4と副管5との二つに分けることが可能なため、冷却器17付近での配管の取り回しが容易である。このように、冷却器17付近での配管の取り回しを容易にしつつ、空気調和の効率が低下することを抑制することが出来る。
 1 空気調和装置、2 室外機、3 室内機、4 主管、5 副管、6 吸入管、7 吐出管、8 主回路、9 副回路、10 圧縮機、11 流路切替装置、12 熱源側熱交換器、13 熱源側送風機、14 アキュームレータ、15 制御機器、16 副膨張部、17 冷却器、18 主膨張部、19 負荷側熱交換器、20 負荷側送風機、40 主熱交換器、41 副熱交換器、50 主扁平管、51 主上部ヘッダ、52 主下部ヘッダ、53 主フィン、54 主熱交換器入口、55 主熱交換器出口、60 副扁平管、61 副上部ヘッダ、62 副下部ヘッダ、63 副フィン、64 副熱交換器入口、65 副熱交換器出口、66 上部ヘッダ仕切り、67 下部ヘッダ仕切り、112 熱源側熱交換器、141 副熱交換器、161 副上部ヘッダ、162 副下部ヘッダ、164 副熱交換器入口、165 副熱交換器出口、171 副下部ヘッダ仕切り。

Claims (4)

  1.  空気調和を行う主回路の主管が接続される主熱交換器と、
     前記主熱交換器に接続され、制御機器の冷却を行う副回路の副管が接続される副熱交換器と、を備え、
     前記主熱交換器は、
     上下方向に延び、内部に冷媒が流れる流路が形成されている複数の主扁平管と、
     前記複数の主扁平管の上端が挿入され、冷媒を集配する主上部ヘッダと、
     前記複数の主扁平管の下端が挿入され、冷媒を集配する主下部ヘッダと、
     前記複数の主扁平管に設けられ、空気と前記複数の主扁平管の内部を流れる冷媒との熱交換を促進する複数の主フィンと、を有し、
     前記副熱交換器は、
     上下方向に延び、内部に冷媒が流れる流路が形成されている複数の副扁平管と、
     前記主上部ヘッダに接続されると共に、前記複数の副扁平管の上端が挿入され、冷媒を集配する副上部ヘッダと、
     前記主下部ヘッダに接続されると共に、前記複数の副扁平管の下端が挿入され、冷媒を集配する副下部ヘッダと、
     前記複数の副扁平管に設けられ、空気と前記複数の副扁平管の内部を流れる冷媒との熱交換を促進する複数の副フィンと、を有し、
     前記副下部ヘッダには、
     前記副管が接続され、冷媒を前記副下部ヘッダから流出する副熱交換器出口が形成されている
     熱交換器。
  2.  前記副上部ヘッダには、
     前記副管が接続され、冷媒を前記副上部ヘッダに流入する副熱交換器入口が形成されている
     請求項1記載の熱交換器。
  3.  前記副下部ヘッダには、
     前記副管が接続され、冷媒を前記副下部ヘッダに流入する副熱交換器入口が更に形成されている
     請求項1記載の熱交換器。
  4.  冷媒を圧縮する圧縮機と、
     請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の熱交換器と、
     冷媒を膨張させる膨張部と、
     前記熱交換器が蒸発器として作用する際に、凝縮器として作用すると共に、前記熱交換器が凝縮器として作用する際に、蒸発器として作用する熱交換器と、を備える
     空気調和装置。
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