WO2021234954A1 - 熱交換器、室外機および冷凍サイクル装置 - Google Patents

熱交換器、室外機および冷凍サイクル装置 Download PDF

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heat exchanger
flat
heat
shielding plate
refrigerant
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English (en)
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Inventor
哲二 七種
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00—Evaporators; Condensers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings

Definitions

  • This technology is related to heat exchangers, outdoor units and refrigeration cycle equipment.
  • it relates to a heat exchanger or the like configured by combining a corrugated fin and a flat heat transfer tube.
  • a corrugated fin tube type heat exchanger in which corrugated fins are arranged between flat portions of a plurality of flat heat transfer tubes connected between a pair of headers is widespread.
  • a heat exchanger in which a part of a flat plate heat exchanger is bent to bend the heat exchanger to form a corner portion, and the heat exchanger is arranged in a housing such as an outdoor unit.
  • the purpose is to solve the above-mentioned problems and obtain a heat exchanger, an outdoor unit, and a refrigeration cycle device that can improve the heat exchange performance by using the air at the corners.
  • the heat exchanger according to the disclosure has a flat cross section, and the flat surfaces on the longitudinal side of the flat shape are arranged so as to face each other at a distance from each other, and a plurality of flat heat transfer tubes having a flow path through which fluid flows are provided inside. And at the corner between two adjacent heat exchangers and multiple heat exchangers with multiple corrugated fins located between two adjacent flat heat transfer tubes and joined to the flat heat transfer tubes in a flat surface. It is provided with a shielding plate that is installed in the area and shields the passage of air.
  • the outdoor unit according to the disclosure has a heat exchanger according to the disclosure.
  • the refrigeration cycle device according to this disclosure has an outdoor unit according to the disclosure.
  • the heat exchanger has a shielding plate at the corner, shields the air flowing through the corner that does not contribute to heat exchange or is inefficient, and allows the air to flow to the heat exchanger. Therefore, the wind speed of the air flowing through the heat exchanger can be increased and the heat exchange performance can be improved.
  • FIG. It is a figure which shows the structure of the air conditioner which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure explaining the structure of the outdoor unit 200 which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure explaining the structure of the outdoor heat exchanger 230 in the outdoor unit 200 which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure explaining the heat exchanger 1 which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure explaining the structure of the heat exchanger part 10 which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows the installation relation of the shielding plate 30 in the outdoor heat exchanger 230 which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure explaining the wind speed distribution of the heat exchanger 1 which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows the relationship between the wind speed and the heat transfer coefficient in a heat exchanger.
  • FIG. It is a figure explaining the structure of the outdoor heat exchanger 230 which concerns on Embodiment 3.
  • the high and low pressure and temperature are not fixed in relation to the absolute values, but are relatively fixed in terms of the state and operation of the device and the like.
  • the subscripts and the like may be omitted.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an air conditioner according to the first embodiment.
  • an air conditioner will be described as an example of a refrigeration cycle device having the heat exchanger of the first embodiment.
  • the air conditioner of the first embodiment includes an outdoor unit 200, an indoor unit 100, and two refrigerant pipes 300. Then, the compressor 210, the four-way valve 220 and the outdoor heat exchanger 230 of the outdoor unit 200, and the indoor heat exchanger 110 and the expansion valve 120 of the indoor unit 100 are connected by a refrigerant pipe 300 to form a refrigerant circuit. ..
  • a refrigerant pipe 300 to form a refrigerant circuit.
  • the air conditioner of the first embodiment it is assumed that one outdoor unit 200 and one indoor unit 100 are connected by piping. However, the number of connected devices is not limited to this.
  • the indoor unit 100 has an indoor fan 130 in addition to the indoor heat exchanger 110 and the expansion valve 120.
  • the expansion valve 120 of the throttle device or the like decompresses and expands the refrigerant.
  • the opening degree is adjusted based on an instruction from a control device (not shown) or the like.
  • the indoor heat exchanger 110 exchanges heat between the air in the room, which is the space to be air-conditioned, and the refrigerant.
  • the indoor heat exchanger 110 functions as a condenser to condense and liquefy the refrigerant.
  • the indoor heat exchanger 110 functions as an evaporator to evaporate and vaporize the refrigerant.
  • the indoor fan 130 passes the indoor air through the indoor heat exchanger 110, and supplies the air that has passed through the indoor heat exchanger 110 into the room.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the outdoor unit 200 according to the first embodiment.
  • the outdoor unit 200 of the first embodiment is a top-flow type having an outlet 202 of the outdoor fan 250 in the center of the upper part of the housing 201.
  • the outdoor unit 200 has a compressor 210, a four-way valve 220, an outdoor heat exchanger 230, and an accumulator 240 as equipment constituting the refrigerant circuit.
  • the compressor 210 compresses and discharges the sucked refrigerant.
  • the compressor 210 is, for example, a scroll type compressor, a reciprocating type compressor, a vane type compressor, or the like. Further, although not particularly limited, the compressor 210 can change the capacity of the compressor 210 by arbitrarily changing the operating frequency by, for example, an inverter circuit or the like.
  • the four-way valve 220 which serves as a flow path switching device, is a valve that switches the flow of the refrigerant between the cooling operation and the heating operation, for example.
  • the four-way valve 220 connects the discharge side of the compressor 210 to the indoor heat exchanger 110 and the suction side of the compressor 210 to the outdoor heat exchanger 230 when the heating operation is performed. Further, the four-way valve 220 connects the discharge side of the compressor 210 to the outdoor heat exchanger 230 and the suction side of the compressor 210 to the indoor heat exchanger 110 when the cooling operation is performed.
  • the flow path switching device is not limited to this.
  • a plurality of two-way valves may be combined to form a flow path switching device.
  • the accumulator 240 is installed on the suction side of the compressor 210.
  • the accumulator 240 passes a gaseous refrigerant (hereinafter referred to as a gas refrigerant) and stores a liquid refrigerant (hereinafter referred to as a liquid refrigerant).
  • the outdoor fan 250 is driven to pass air from the outside of the outdoor unit 200 to the outdoor heat exchanger 230, and forms a flow of air flowing out from the outlet 202 located at the center on the upper surface side of the housing 201.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the configuration of the outdoor heat exchanger 230 in the outdoor unit 200 according to the first embodiment.
  • the outdoor heat exchanger 230 exchanges heat between the refrigerant and the outdoor air.
  • the refrigerant is a fluid that serves as a heat exchange medium.
  • the outdoor heat exchanger 230 functions as an evaporator to evaporate and vaporize the refrigerant.
  • the outdoor heat exchanger 230 functions as a condenser to condense and liquefy the refrigerant.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the configuration of the outdoor heat exchanger 230 in the outdoor unit 200 according to the first embodiment.
  • the outdoor heat exchanger 230 exchanges heat between the refrigerant and the outdoor air.
  • the refrigerant is a fluid that serves as a heat exchange medium.
  • the outdoor heat exchanger 230 functions as an evaporator to evaporate and vaporize the refrigerant.
  • the outdoor heat exchanger 230 functions as a condenser to
  • the two heat exchangers 1 having an L shape when viewed from the upper surface side are the outdoor heat exchanger 230.
  • the two L-shaped heat exchangers 1 are combined in a square shape when viewed from above, and are arranged at an upper position on the side surface of the housing 201 of the outdoor unit 200 as shown in FIG. ..
  • the heat exchanger 1 has a shielding plate 30 and shields the corners of the outdoor heat exchanger 230, such as between the two heat exchangers 1. Details of the heat exchanger 1 will be described later.
  • the condensed and liquefied refrigerant passes through the expansion valve 120.
  • the refrigerant is depressurized as it passes through the expansion valve 120.
  • the refrigerant that has been decompressed by the expansion valve 120 and is in a gas-liquid two-phase state passes through the outdoor heat exchanger 230.
  • the refrigerant that evaporates and gasifies by exchanging heat with the outdoor air sent from the outdoor fan 250 passes through the four-way valve 220 and the accumulator 240 and is sucked into the compressor 210 again. Will be done.
  • the refrigerant of the air conditioner circulates to perform air conditioning related to heating.
  • the dotted line arrow in FIG. 1 indicates the flow of the refrigerant in the cooling operation.
  • the high-temperature and high-pressure gas refrigerant compressed and discharged by the compressor 210 passes through the four-way valve 220 and flows into the outdoor heat exchanger 230.
  • the refrigerant that has passed through the outdoor heat exchanger 230 and is condensed and liquefied by exchanging heat with the outdoor air supplied by the outdoor fan 250 passes through the expansion valve 120.
  • the refrigerant is depressurized as it passes through the expansion valve 120.
  • the refrigerant that has been decompressed by the expansion valve 120 and is in a gas-liquid two-phase state passes through the indoor heat exchanger 110.
  • the refrigerant that evaporates and gasifies by exchanging heat with the air in the air-conditioned space passes through the four-way valve 220 and the accumulator 240, and is sucked into the compressor 210 again.
  • the refrigerant of the air conditioner circulates to perform air conditioning related to cooling.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the heat exchanger 1 according to the first embodiment.
  • the heat exchanger 1 according to the first embodiment has two flat plate-shaped heat exchanger units 10 (heat exchanger unit 10A and heat exchanger unit 10B) and two bent pipes 20 (bending pipe 20A and bending pipe 20B). ) And a shielding plate 30.
  • the description of the shielding plate 30 is omitted for the sake of explanation of the flat heat transfer tube 14.
  • the heat exchanger unit 10 is a portion that exchanges heat between the refrigerant and the outdoor air.
  • the two heat exchanger units 10 will be described as the components of the heat exchanger 1, but they may be independent heat exchangers.
  • the heat exchanger section 10 is configured with flat heat transfer tubes 14 serving as a flow path for the refrigerant arranged in two rows along the air passage direction.
  • the bending pipe 20 is a pipe connecting between two heat exchanger portions 10 in a bending portion having an L-shaped corner in the heat exchanger 1.
  • the bending pipe 20A connects between the lower headers 11A described later, and the bending pipe 20B connects between the lower headers 11B described later.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the configuration of the heat exchanger unit 10 according to the first embodiment.
  • the heat exchanger unit 10 is a corrugated fin tube type heat exchanger having a parallel piping type.
  • the heat exchanger unit 10 has two lower headers 11 (lower header 11A and lower header 11B), a folded header 13, a plurality of flat heat transfer tubes 14, and a plurality of corrugated fins 15.
  • the two lower headers 11 and the folded header 13 are arranged vertically separately in the height direction.
  • the outdoor unit 200 is a top flow type. Since a device such as a compressor 210 is installed on the lower side of the outdoor unit 200, the folded header 13 is located on the upper side due to piping connection and the like, and the two lower headers 11 are lower than the folded header 13. Placed in a side position.
  • the vertical relationship between the lower header 11 and the wrapping header 13 may be reversed.
  • the vertical direction in FIG. 5 is defined as the height direction.
  • the left-right direction in FIG. 5 is the horizontal direction.
  • the front-back direction in FIG. 5 is defined as the depth direction.
  • a plurality of flat heat transfer tubes 14 having the flat surfaces facing each other so as to be perpendicular to the lower header 11 and the folded header 13 and to be parallel to each other.
  • Group is arranged side by side in two rows.
  • the group of flat heat transfer tubes 14 in one row is connected to one lower header 11.
  • the lower header 11 is a pipe that is connected to other devices constituting the refrigeration cycle device by piping, and a refrigerant that is a fluid serving as a heat exchange medium flows in and out, and the refrigerant branches or merges.
  • Each of the lower headers 11 has a refrigerant inlet / outlet pipe 12 (refrigerant inlet / outlet pipe 12A and a refrigerant inlet / outlet pipe 12B) into which a refrigerant from the outside flows in and out.
  • the folded header 13 serves as a bridge for merging the refrigerant flowing in from the group of flat heat transfer tubes 14 in one row and branching out to the group of flat heat transfer tubes 14 in the other row. It is a header.
  • the flat heat transfer tube 14 has a flat cross section, and the outer surface on the longitudinal side of the flat shape along the depth direction, which is the flow direction of air, is flat, and the outer surface on the lateral side orthogonal to the longitudinal direction is flat. It is a heat transfer tube whose side surface is curved.
  • the flat heat transfer tube 14 of the first embodiment is a multi-hole flat heat transfer tube having a plurality of holes serving as a flow path for the refrigerant inside the tube. In the first embodiment, the hole of the flat heat transfer tube 14 is formed so as to face the height direction because it is a flow path between the lower header 11 and the folded header 13.
  • each flat heat transfer tube 14 is inserted into an insertion hole (not shown) of the lower header 11 and the folded header 13 (not shown), brazed, and joined.
  • the brazing brazing material for example, a brazing material containing aluminum is used.
  • corrugated fins 15 are arranged between the arranged flat heat transfer tubes 14 facing each other.
  • the corrugated fins 15 are arranged to increase the heat transfer area between the refrigerant and the outside air.
  • the corrugated fin 15 is corrugated on the plate material, and is bent into a wavy shape and a bellows by a zigzag fold that repeats mountain folds and valley folds.
  • the bent portion due to the unevenness formed in the wave shape becomes the top of the wave shape.
  • the tops of the corrugated fins 15 are aligned in the height direction. In the corrugated fin 15, the top of the corrugated shape and the flat surface of the flat heat transfer tube 14 are in surface contact with each other.
  • the contact portion is brazed and joined by a brazing material.
  • the plate material of the corrugated fin 15 is made of, for example, an aluminum alloy. Then, the surface of the plate material is covered with a brazing material layer.
  • the coated wax material layer is based on, for example, a brazing material containing aluminum-silicon-based aluminum.
  • the heat exchanger section 10 of the heat exchanger 1 when the heat exchanger section 10 is used as a condenser, high-temperature and high-pressure refrigerant flows through the refrigerant flow path in the flat heat transfer tube 14. .
  • the heat exchanger unit 10 When the heat exchanger unit 10 is used as an evaporator, low-temperature and low-pressure refrigerant flows through the refrigerant flow path in the flat heat transfer tube 14.
  • the refrigerant flows from an external device such as the compressor 210 into one lower header 11 via the refrigerant inlet / outlet pipe 12.
  • the refrigerant flowing into one lower header 11 is distributed and passes through the flat heat transfer tube 14 in one row.
  • the flat heat transfer tube 14 exchanges heat between the refrigerant passing through the tube and the outside air, which is the outside air passing outside the tube. At this time, the refrigerant dissipates heat to the outside air or absorbs heat from the outside air while passing through the flat heat transfer tube 14. When the temperature of the refrigerant is higher than the temperature of the outside air, the refrigerant releases its own heat to the outside air. When the temperature of the refrigerant is lower than the temperature of the outside air, the refrigerant absorbs heat from the outside air. Then, the refrigerant folded back at the folded header 13 and passed through the flat heat transfer tube 14 in the other row and exchanged heat flows into the lower header 11 of the other and joins. Then, the merged refrigerant is returned to the external device through the refrigerant inlet / outlet pipe 12 connected to the other lower header 11.
  • FIG. 6 is a diagram showing the installation relationship of the shielding plate 30 in the outdoor heat exchanger 230 according to the first embodiment.
  • the two heat exchanger portions 10 are connected by pipes by two bending pipes 20.
  • the shielding plate 30 is a plate that is attached between the two heat exchanger units 10 and closes the space created between the two heat exchanger units 10. Further, as shown in FIG.
  • the outdoor unit 200 of the first embodiment has a configuration in which two L-shaped heat exchangers 1 are combined in a square shape.
  • the combined heat exchanger 1 is an outdoor heat exchanger 230 as shown in FIG. 6 (c). Then, at the corner of the outdoor heat exchanger 230, the space created between the two heat exchangers 1 is also closed by the shielding plate 30.
  • FIG. 6D shows the connection relationship between the two heat exchanger units 10 and the shielding plate 30 according to the first embodiment.
  • the heat exchanger portion 10 and the shielding plate 30 are fastened with screws 31.
  • the plate material of the shielding plate 30 is made of aluminum or an alloy containing aluminum, as in the case of the two heat exchanger units 10, for example.
  • the materials of the heat exchanger portion 10 and the shielding plate 30 are not limited to the same type of metal.
  • the plate material of the shielding plate 30 is made of a material such as iron.
  • the surface of the plate may be coated with a coating agent to avoid direct contact with dissimilar metals to prevent corrosion.
  • the material of the plate material of the shielding plate 30 may be a resin material or the like that does not cause corrosion between metals.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the wind speed distribution of the heat exchanger 1 according to the first embodiment. Further, FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the wind speed and the heat transfer coefficient in the heat exchanger.
  • the dotted line shows the wind speed distribution in the heat exchanger 1 having the shielding plate 30. Further, the solid line shows the wind speed distribution in the heat exchanger 1 which does not have the shielding plate 30. Since the heat exchanger 1 of the first embodiment does not have the corrugated fins 15 or the like at the corners, the air passing between them hardly contributes to the heat exchange.
  • the distance between the fins is narrowed on the inner peripheral side, so that the ventilation resistance becomes large, the air flow through the heat exchanger 1 is obstructed, and the performance is improved. Decreases. In addition, the drainage property of water generated by frost or the like deteriorates.
  • the shielding plate 30 of the heat exchanger 1 in the outdoor unit 200 of the first embodiment shields the air that is going to pass between the heat exchanger units 10 and allows the air to pass through the heat exchanger unit 10.
  • the wind speed of the air flowing into the heat exchanger unit 10 becomes high.
  • the heat exchanger 1 improves the heat transfer coefficient and the performance related to heat exchange.
  • the fin in the heat exchanger 1 is a corrugated fin 15, the performance is particularly significantly improved.
  • the heat exchanger 1 has a shielding plate 30 at a corner portion.
  • the shielding plate 30 shields the air flowing through the corners that do not contribute to heat exchange or is inefficient, and allows the air to flow to the heat exchanger unit 10. Therefore, the wind speed of the air flowing through the heat exchanger section 10 becomes high, and the heat exchanger 1 and the outdoor unit 200 outdoor heat exchanger 230 capable of improving the heat exchange performance in the outdoor heat exchanger 230 can be obtained. Can be done.
  • the heat exchanger 1 of the first embodiment not only the bending pipe 20 but also the heat exchanger portion 10 can be connected by arranging the shielding plate 30. Therefore, the heat exchanger 1 has high rigidity. Therefore, it is possible to prevent deformation during manufacturing, transportation, and the like.
  • the L-shaped heat exchanger 1 has two multi-row heat exchanger units 10 connected by pipes with a bending pipe 20, but the present invention is not limited to this. No.
  • the heat exchanger portion 10 having a single row configuration can be applied to the heat exchanger 1 connected by a bending pipe 20.
  • the L-shaped heat exchanger 1 has two independent heat exchanger portions 10 connected by a pipe with a bending pipe 20, but the present invention is not limited to this. No.
  • it can be applied to a heat exchanger formed in an L shape by bending a flat plate heat exchanger.
  • the above-described first embodiment has described an embodiment in which the shielding plate 30 is installed in the L-shaped heat exchanger 1 having one bent portion, but the present invention is not limited to this.
  • it can be applied to a U-shaped heat exchanger 1 having two bent portions, a square heat exchanger 1 having three bent portions, and the like.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating the configuration of the outdoor heat exchanger 230 according to the third embodiment.
  • the heat exchanger 1 having a U shape when viewed from the upper surface side is an outdoor heat exchanger 230. Then, they are arranged along the three sides of the housing 201 of the outdoor unit 200 as shown in FIG. 2 described above.
  • the heat exchanger 1 of the third embodiment also has a shielding plate 30 and shields the corners of the outdoor heat exchanger 230 to improve the performance of heat exchange in the outdoor heat exchanger 230. can.
  • the heat exchanger 1 is used for the outdoor heat exchanger 230 of the outdoor unit 200, but the present invention is not limited to this. It may be used for the indoor heat exchanger 110 of the indoor unit 100, or may be used for both the outdoor heat exchanger 230 and the indoor heat exchanger 110.
  • the air conditioner can also be applied to other refrigeration cycle devices such as a refrigerating device, a refrigerating device, and a hot water supply device.

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Abstract

開示に係る熱交換器は、断面が扁平形状を有し、扁平形状の長手側における扁平面がそれぞれ対向して間を隔てて配置され、流体が流れる流路を内部に有する複数の扁平伝熱管および隣り合う２つの扁平伝熱管の間に配置され、扁平面において扁平伝熱管と接合される複数のコルゲートフィンを有する複数の熱交換器部と、隣接する２つの熱交換器部間の角になる部分に設置され、空気の通過を遮蔽する遮蔽板とを備えるものである。

Description

熱交換器、室外機および冷凍サイクル装置
　この技術は、熱交換器、室外機および冷凍サイクル装置に関するものである。特に、コルゲートフィンと扁平伝熱管とを組み合わせて構成する熱交換器などに関するものである。
　たとえば、一対のヘッダ間に接続された複数の扁平伝熱管の平面部と平面部との間に、コルゲートフィンを配置したコルゲートフィンチューブ型の熱交換器が普及している。このような熱交換器において、平板の熱交換器の一部を曲げ加工して熱交換器を折り曲げて、角部を形成し、室外機などの筐体内に配置される熱交換器がある（たとえば、特許文献１参照）。
国際公開第２０１３／０４７７２１号
　特許文献１のように、曲げ加工による角部を有する熱交換器の場合には、角部の内周側における２つの扁平伝熱管の間隔が狭くなる。２つの扁平伝熱管の間隔が狭いと、通風抵抗が大きくなって空気が流れ難くなる。また、２つの平板状の熱交換器を曲げ配管などで接続して、角部を有する熱交換器としたときには、曲げ配管の長さにより２つの熱交換器における扁平伝熱管の間隔を調整することができる。ただし、間隔を調整することができても、フィンなどが配置されていない２つの熱交換器の間を通過する空気は、熱交換には寄与しない。したがって、熱交換器は、角部において熱交換性能が低下してしまう。
　そこで、上記のような課題を解決し、角部における空気を利用して熱交換性能の改善をはかることができる熱交換器、室外機および冷凍サイクル装置を得ることを目的とするものである。
　開示に係る熱交換器は、断面が扁平形状を有し、扁平形状の長手側における扁平面がそれぞれ対向して間を隔てて配置され、流体が流れる流路を内部に有する複数の扁平伝熱管および隣り合う２つの扁平伝熱管の間に配置され、扁平面において扁平伝熱管と接合される複数のコルゲートフィンを有する複数の熱交換器部と、隣接する２つの熱交換器部間の角になる部分に設置され、空気の通過を遮蔽する遮蔽板とを備えるものである。
　また、開示に係る室外機は、開示に係る熱交換器を有するものである。そして、この開示に係る冷凍サイクル装置は、開示に係る室外機を有するものである。
　この開示によれば、熱交換器は、角部に遮蔽板を有し、熱交換に寄与しないまたは効率が悪い角部を流れる空気を遮蔽して、熱交換器部に流すようにした。このため、熱交換器部に流れる空気の風速を速くし、熱交換の性能を向上させることができる、
実施の形態１に係る空気調和装置の構成を示す図である。 実施の形態１に係る室外機２００の構成を説明する図である。 実施の形態１に係る室外機２００内の室外熱交換器２３０の構成を説明する図である。 実施の形態１に係る熱交換器１を説明する図である。 実施の形態１に係る熱交換器部１０の構成を説明する図である。 実施の形態１に係る室外熱交換器２３０における遮蔽板３０の設置関係を示す図である。 実施の形態１に係る熱交換器１の風速分布について説明する図である。 熱交換器における風速と熱伝達率との関係を示す図である。 実施の形態３に係る室外熱交換器２３０の構成を説明する図である。
　以下、実施の形態に係る熱交換器、室外機および冷凍サイクル装置について、図面などを参照しながら説明する。以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。また、図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。さらに、断面図では、視認性に鑑みて、一部の図および機器において、ハッチングを省略している。そして、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。特に、構成要素の組み合わせは、各実施の形態における組み合わせのみに限定するものではなく、他の実施の形態に記載した構成要素を別の実施の形態に適用することができる。また、圧力および温度の高低については、特に絶対的な値との関係で高低が定まっているものではなく、装置などにおける状態、動作などにおいて相対的に定まるものとする。また、添字で区別などしている複数の同種の機器などについて、特に区別したり、特定したりする必要がない場合には、添字などを省略して記載する場合がある。
実施の形態１．
＜空気調和装置の構成＞
　図１は、実施の形態１に係る空気調和装置の構成を示す図である。ここでは、実施の形態１の熱交換器を有する冷凍サイクル装置の一例として、空気調和装置について説明する。
　図１に示すように、実施の形態１の空気調和装置は、室外機２００、室内機１００および２本の冷媒配管３００を有する。そして、室外機２００が有する圧縮機２１０、四方弁２２０および室外熱交換器２３０と室内機１００が有する室内熱交換器１１０および膨張弁１２０が、冷媒配管３００により配管接続され、冷媒回路を構成する。ここで、実施の形態１の空気調和装置は、１台の室外機２００と１台の室内機１００が配管接続されているものとする。ただし、接続台数は、これに限定するものではない。
　室内機１００は、室内熱交換器１１０および膨張弁１２０の他に、室内ファン１３０を有する。絞り装置などの膨張弁１２０は、冷媒を減圧して膨張させる。たとえば、電子式膨張弁などで膨張弁１２０を構成した場合には、制御装置（図示せず）などの指示に基づいて開度調整を行う。また、室内熱交換器１１０は、空調対象空間である室内の空気と冷媒との熱交換を行う。たとえば、暖房運転時においては、室内熱交換器１１０は、凝縮器として機能し、冷媒を凝縮して液化させる。また、冷房運転時においては、室内熱交換器１１０は、蒸発器として機能し、冷媒を蒸発させ、気化させる。室内ファン１３０は、室内熱交換器１１０に室内の空気を通過させ、室内熱交換器１１０を通過させた空気を室内に供給する。
＜室外機２００の構成＞
　図２は、実施の形態１に係る室外機２００の構成を説明する図である。ここで、実施の形態１の室外機２００は、筐体２０１の上部中央に室外ファン２５０の吹き出し口２０２を有するトップフロー型である。そして、室外機２００は、冷媒回路を構成する機器として、圧縮機２１０、四方弁２２０、室外熱交換器２３０およびアキュムレータ２４０を有する。圧縮機２１０は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。圧縮機２１０は、たとえば、スクロール型圧縮機、レシプロ型圧縮機またはベーン型圧縮機などである。また、特に限定するものではないが、圧縮機２１０は、たとえば、インバータ回路などにより、運転周波数を任意に変化させることにより、圧縮機２１０の容量を変化させることができる。
　流路切替装置となる四方弁２２０は、たとえば、冷房運転時と暖房運転時とによって冷媒の流れを切り換える弁である。四方弁２２０は、暖房運転が行われる際、圧縮機２１０の吐出側と室内熱交換器１１０とを接続するとともに、圧縮機２１０の吸引側と室外熱交換器２３０と接続する。また、四方弁２２０は、冷房運転が行われる際、圧縮機２１０の吐出側と室外熱交換器２３０とを接続するとともに、圧縮機２１０の吸引側を室内熱交換器１１０と接続する。ここで、は、四方弁２２０を用いた場合について例示しているが、流路切替装置はこれに限定されるものではない。たとえば、複数の二方弁などを組み合わせて流路切替装置としてもよい。また、アキュムレータ２４０は、圧縮機２１０の吸入側に設置される。アキュムレータ２４０は、ガス状の冷媒（以下、ガス冷媒という）を通過させ、液状の冷媒（以下、液冷媒という）を溜める。また、室外ファン２５０は、駆動により室外機２００外部からの空気を室外熱交換器２３０に通過させ、筐体２０１の上面側の中央に位置する吹き出し口２０２から流出させる空気の流れを形成する。
　図３は、実施の形態１に係る室外機２００内の室外熱交換器２３０の構成を説明する図である。室外熱交換器２３０は、冷媒と室外の空気との熱交換を行う。室外熱交換器２３０において、冷媒は、熱交換媒体となる流体となる。たとえば、暖房運転時においては、室外熱交換器２３０は、蒸発器として機能し、冷媒を蒸発させ、気化させる。また、冷房運転時においては、室外熱交換器２３０は、凝縮器として機能し、冷媒を凝縮して液化させる。ここで、図３に示すように、実施の形態１の空気調和装置は、上面側から見たときに、Ｌ字状となる２つの熱交換器１を、室外熱交換器２３０とする。そして、２つのＬ字状の熱交換器１は、上面から見たときに四角形状に組み合わせられ、図２に示すように、室外機２００の筐体２０１の側面における上方の位置に配置される。ここで、後述するように、実施の形態１においては、熱交換器１は遮蔽板３０を有し、２つの熱交換器１間など、室外熱交換器２３０の角部を遮蔽する。熱交換器１の詳細は、後述する。
＜空気調和装置の動作＞
　次に、空気調和装置の各機器の動作について、冷媒の流れに基づいて説明する。まず、暖房運転における冷媒回路の各機器の動作を、冷媒の流れに基づいて説明する。図１の実線矢印は、暖房運転における冷媒の流れを示している。圧縮機２１０により圧縮されて吐出した高温および高圧のガス冷媒は、四方弁２２０を通過し、室内熱交換器１１０に流入する。ガス冷媒は、室内熱交換器１１０を通過中に、たとえば、空調対象空間の空気と熱交換することで凝縮し、液化する。凝縮し、液化した冷媒は、膨張弁１２０を通過する。冷媒は、膨張弁１２０を通過する際、減圧される。膨張弁１２０で減圧されて気液二相状態となった冷媒は、室外熱交換器２３０を通過する。室外熱交換器２３０において、室外ファン２５０から送られた室外の空気と熱交換することで蒸発し、ガス化した冷媒は、四方弁２２０およびアキュムレータ２４０を通過して、再度、圧縮機２１０に吸入される。以上のようにして、空気調和装置の冷媒が循環し、暖房に係る空気調和を行う。
　次に、冷房運転について説明する。図１の点線矢印は、冷房運転における冷媒の流れを示している。圧縮機２１０により圧縮されて吐出した高温および高圧のガス冷媒は、四方弁２２０を通過し、室外熱交換器２３０に流入する。そして、室外熱交換器２３０内を通過して、室外ファン２５０が供給した室外の空気と熱交換することで凝縮し、液化した冷媒は、膨張弁１２０を通過する。冷媒は、膨張弁１２０を通過する際、減圧される。膨張弁１２０で減圧されて気液二相状態となった冷媒は、室内熱交換器１１０を通過する。そして、室内熱交換器１１０において、たとえば、空調対象空間の空気と熱交換することで蒸発し、ガス化した冷媒は、四方弁２２０およびアキュムレータ２４０を通過して、再度、圧縮機２１０に吸入される。以上のようにして、空気調和装置の冷媒が循環し、冷房に係る空気調和を行う。
＜熱交換器１の構成＞
　図４は、実施の形態１に係る熱交換器１を説明する図である。実施の形態１に係る熱交換器１は、平板状の２つの熱交換器部１０（熱交換器部１０Ａおよび熱交換器部１０Ｂ）、２本の屈曲管２０（屈曲管２０Ａおよび屈曲管２０Ｂ）および遮蔽板３０を有する。ただし、図４では、扁平伝熱管１４の説明のため、遮蔽板３０の記載は省略している。熱交換器部１０は、冷媒と室外の空気との熱交換を行う部分である。ここでは、２つの熱交換器部１０が熱交換器１の構成要素として説明するが、それぞれ独立した熱交換器であってもよい。実施の形態１では、熱交換器部１０は、後述するように、冷媒の流路となる扁平伝熱管１４が、空気の通過方向に沿って、２列に並んで構成されている。ここでは、扁平伝熱管１４が２列に並んだ例について説明するが、３列以上並んでいてもよい。屈曲管２０は、熱交換器１においてＬ字の角となる曲げ部において、２つの熱交換器部１０の間を接続する配管である。屈曲管２０Ａは、後述する下部ヘッダ１１Ａの間を接続し、屈曲管２０Ｂは、後述する下部ヘッダ１１Ｂの間を接続する。２つの熱交換器部１０の間を屈曲管２０で配管接続することで、実施の形態１の熱交換器１は、Ｌ字状となる。
　図５は、実施の形態１に係る熱交換器部１０の構成を説明する図である。図５に示すように、熱交換器部１０は、パラレル配管形となるコルゲートフィンチューブ型の熱交換器である。熱交換器部１０は、２本の下部ヘッダ１１（下部ヘッダ１１Ａおよび下部ヘッダ１１Ｂ）、折り返しヘッダ１３、複数の扁平伝熱管１４および複数のコルゲートフィン１５を有する。
　実施の形態１の熱交換器部１０は、２本の下部ヘッダ１１と折り返しヘッダ１３とが高さ方向に上下に分かれて配置される。実施の形態１では、室外機２００がトップフロー型である。圧縮機２１０などの装置が室外機２００の下側に設置されているため、配管接続などの関係で、折り返しヘッダ１３が上側に位置し、２本の下部ヘッダ１１が、折り返しヘッダ１３よりも下側の位置に配置される。ただし、下部ヘッダ１１と折り返しヘッダ１３との上下関係が逆であってもよい。ここで、以下の説明では、図５における上下方向を高さ方向とする。また、図５における左右方向を水平方向とする。そして、図５における前後方向を奥行き方向とする。
　そして、２本の下部ヘッダ１１と折り返しヘッダ１３との間には、下部ヘッダ１１と折り返しヘッダ１３とに対して垂直となり、互いに平行となるように扁平面を対向させた複数の扁平伝熱管１４の群が、２列に並んで配置されている。１つの列における扁平伝熱管１４の群は、１本の下部ヘッダ１１に接続される。
　下部ヘッダ１１は、それぞれ、冷凍サイクル装置を構成する他の装置と配管接続され、熱交換媒体となる流体である冷媒が流入出し、冷媒を分岐または合流させる管である。下部ヘッダ１１は、それぞれ、外部からの冷媒が流入出する冷媒出入口管１２（冷媒出入口管１２Ａおよび冷媒出入口管１２Ｂ）を有する。また、折り返しヘッダ１３は、一方の列における扁平伝熱管１４の群から流入する冷媒を合流させ、他方の列における扁平伝熱管１４の群に分岐して流出させる橋渡し（ブリッジ）としての役割を果たすヘッダである。
　扁平伝熱管１４は、断面が扁平形状を有し、空気の流通方向である奥行き方向に沿った扁平形状の長手側における外側面が平面状であり、当該長手方向に直交する短手側における外側面が曲面状である伝熱管である。実施の形態１の扁平伝熱管１４は、管の内部において、冷媒の流路となる複数の穴を有する多穴扁平伝熱管である。実施の形態１において、扁平伝熱管１４の穴は、下部ヘッダ１１と折り返しヘッダ１３との間の流路となるため、高さ方向を向いて形成されている。そして、前述したように、扁平伝熱管１４は、長手側における外側面が対向して、水平方向に等間隔に配列される。実施の形態１の熱交換器部１０を製造する際、各扁平伝熱管１４は、下部ヘッダ１１と折り返しヘッダ１３とが有する挿入穴（図示せず）に挿し込まれ、ろう付けされ、接合される。ろう付けのろう材は、たとえば、アルミニウムを含むろう材が使用される。これにより、下部ヘッダ１１と折り返しヘッダ１３と各扁平伝熱管１４の内部とが連通する。
　また、配列された扁平伝熱管１４の互いに対向する扁平面間には、コルゲートフィン１５が配列される。コルゲートフィン１５は、冷媒と外気との伝熱面積を広げるために配列される。コルゲートフィン１５は、板材に対してコルゲート加工が行われ、山折りおよび谷折りを繰返すつづら折りにより、折り曲げられて波形状に、蛇腹となって形成される。ここで、波形状に形成されてできた凹凸による折り曲げ部分は、波形状の頂部となる。実施の形態１において、コルゲートフィン１５の頂部は、高さ方向にわたって並んでいる。コルゲートフィン１５は、波形状の頂部と扁平伝熱管１４の扁平面とが面接触している。そして、接触部分は、ろう材によってろう付けされ、接合される。コルゲートフィン１５の板材は、たとえば、アルミニウム合金を材質とする。そして、板材表面には、ろう材層が被覆される。被覆されたろう材層は、たとえば、アルミシリコン系のアルミニウムを含むろう材を基本とする。
　実施の形態１における熱交換器１の熱交換器部１０において、熱交換器部１０が凝縮器として使用される場合は、高温および高圧の冷媒が扁平伝熱管１４の管内の冷媒流路を流れる。また、熱交換器部１０が蒸発器として使用される場合は、低温および低圧の冷媒が扁平伝熱管１４の管内の冷媒流路を流れる。冷媒は、圧縮機２１０などの外部装置から冷媒出入口管１２を介して、一方の下部ヘッダ１１に流入する。一方の下部ヘッダ１１に流入した冷媒は、分配されて一方の列の扁平伝熱管１４を通過する。扁平伝熱管１４は、管内を通過する冷媒と管外を通過する外部の空気である外気との間で熱交換を行う。このとき、冷媒は、扁平伝熱管１４を通過する間に、外気に対して放熱または外気から吸熱する。冷媒の温度が外気の温度より高い場合には、冷媒は自身が持つ熱を外気に放出する。冷媒の温度が外気の温度より低い場合には、冷媒は、外気から熱を吸収する。そして、折り返しヘッダ１３で折り返され、他方の列の扁平伝熱管１４を通過して熱交換された冷媒は、他方の下部ヘッダ１１に流入し、合流する。そして、合流した冷媒は、他方の下部ヘッダ１１に接続された冷媒出入口管１２を通って、外部装置に還流される。
　図６は、実施の形態１に係る室外熱交換器２３０における遮蔽板３０の設置関係を示す図である。前述したように、実施の形態１の熱交換器１は、２つの熱交換器部１０の間が２本の屈曲管２０で配管接続されている。実施の形態１の熱交換器１では、独立した２つの熱交換器部１０を屈曲管２０で接続するため、熱交換器１の曲げ部において、２つの熱交換器部１０の間には空間が生じる。遮蔽板３０は、図６（ａ）に示すように、２つの熱交換器部１０の間に取り付けられ、２つの熱交換器部１０の間に生じる空間を塞ぐ板である。また、実施の形態１の室外機２００は、図６（ｂ）に示すように、２つのＬ字状の熱交換器１を、四角形状に組み合わせた構成を有する。組み合わせた熱交換器１は、図６（ｃ）に示すように、室外熱交換器２３０となる。そして、室外熱交換器２３０の角部において、２つの熱交換器１の間に生じる空間についても、遮蔽板３０で塞ぐ。
　また、図６（ｄ）は、実施の形態１に係る２つの熱交換器部１０と遮蔽板３０との接続関係を示している。図６（ｄ）では、熱交換器部１０と遮蔽板３０とが、ネジ３１で締結されている。特に限定するものではないが、遮蔽板３０の板材は、たとえば、２つの熱交換器部１０と同じように、アルミニウムまたはアルミニウムを含む合金を材料とする。遮蔽板３０と熱交換器部１０とを同種の金属とすることで、接触腐食などを防止することができる。また、リサイクルなどの際に材料を分別する必要がない。ただし、熱交換器部１０および遮蔽板３０の材料は、同種の金属に限定するものではない。たとえば、遮蔽板３０の板材は、鉄などの材料とする。その上で、板材の表面を塗装剤で塗装し、異種金属の直接の接触を避けることで、腐食を防ぐようにしてもよい。また、遮蔽板３０の板材の材料を、金属間の腐食が生じない樹脂材料などとしてもよい。遮蔽板３０の板材の材料をアルミニウムまたはアルミニウムを含む合金以外の材料とすることで、たとえば、遮蔽板３０を薄型化して構成することができる。
　図７は、実施の形態１に係る熱交換器１の風速分布について説明する図である。また、図８は、熱交換器における風速と熱伝達率との関係を示す図である。図７において、点線は、遮蔽板３０を有する熱交換器１における風速分布を示す。また、実線は、遮蔽板３０を有していない熱交換器１における風速分布を示す。実施の形態１の熱交換器１は、角部にコルゲートフィン１５などを有していないため、間を通過する空気は熱交換にほとんど寄与しない。また、コルゲートフィン１５が設置されていたとしても、角部では、内周側において、フィンの間隔が狭まるため、通風抵抗が大きくなり、熱交換器１を通過する空気の流れを阻害し、性能が低下する。また、霜などにより生じた水の排水性が悪くなる。
　そこで、実施の形態１の室外機２００における熱交換器１の遮蔽板３０は、熱交換器部１０の間を通過しようとする空気を遮蔽して、熱交換器部１０を通過させるような空気の流れにする。このため、図７に示すように、熱交換器１は、熱交換器部１０に流入する空気の風速が速くなる。そして、図８に示すように、風速が速くなれば、熱交換器１は、熱伝達率が向上し、熱交換に係る性能が向上する。図８に示すように、熱交換器１におけるフィンがコルゲートフィン１５である場合に、特に顕著に性能が向上する。
　以上のように、実施の形態１の室外機２００が有する室外熱交換器２３０において、熱交換器１は、角部に遮蔽板３０を有する。遮蔽板３０は、熱交換に寄与しないまたは効率が悪い角部を流れる空気を遮蔽して、熱交換器部１０に流すようにした。このため、熱交換器部１０に流れる空気の風速が速くなり、室外熱交換器２３０における熱交換の性能を向上させることができる熱交換器１および室外機２００の室外熱交換器２３０を得ることができる。また、実施の形態１の熱交換器１は、屈曲管２０だけでなく、遮蔽板３０を配置することで熱交換器部１０の間をつなぐことができる。したがって、熱交換器１は、剛性が高くなる。このため、製造時、搬送時などにおける変形を防止することができる。
実施の形態２．
　前述した実施の形態１では、Ｌ字状の熱交換器１は、２つの多列構成の熱交換器部１０を、屈曲管２０で配管接続したものであったが、これに限定するものではない。たとえば、１列構成の熱交換器部１０を、屈曲管２０で配管接続した熱交換器１についても適用することができる。
　また、前述した実施の形態１では、Ｌ字状の熱交換器１は、２つの独立した熱交換器部１０を、屈曲管２０で配管接続したものであったが、これに限定するものではない。たとえば、平板熱交換器に曲げ加工を行って、Ｌ字状に形成した熱交換器についても適用することができる。
　熱交換器１の角部である曲げ部においてフィンが形成されていても、遮蔽板３０により遮蔽され、空気が通過しない。このため、フィン倒れについて考慮する必要がない。また、熱交換器１が蒸発器である場合に、空気が遮蔽される角部のフィンには着霜しないため、曲げ部の排水性を改善することができる。
　さらに、前述した実施の形態１は、１箇所の曲げ部を有するＬ字状の熱交換器１に遮蔽板３０を設置する態様を説明したが、これに限定するものではない。たとえば、２箇所の曲げ部を有するＵ字状の熱交換器１または３箇所の曲げ部を有する四角形状の熱交換器１などに適用することができる。
実施の形態３．
　図９は、実施の形態３に係る室外熱交換器２３０の構成を説明する図である。実施の形態３の空気調和装置は、上面側から見たときに、Ｕ字状となる熱交換器１を、室外熱交換器２３０とする。そして、前述した図２のような室外機２００の筐体２０１の三方における側面に沿って配置される。ここで、実施の形態３の熱交換器１においても遮蔽板３０を有し、室外熱交換器２３０の角部を遮蔽することで、室外熱交換器２３０における熱交換の性能向上をはかることができる。
　前述した実施の形態１では、熱交換器１を、室外機２００の室外熱交換器２３０に用いたが、これに限定するものではない。室内機１００の室内熱交換器１１０に用いてもよいし、室外熱交換器２３０および室内熱交換器１１０の両方に用いてもよい。
　前述した実施の形態１は、空気調和装置について説明したが、たとえば、冷蔵装置、冷凍装置、給湯装置のように、他の冷凍サイクル装置にも適用することができる。
　１　熱交換器、１０，１０Ａ，１０Ｂ　熱交換器部、１１，１１Ａ，１１Ｂ　下部ヘッダ、１２，１２Ａ，１２Ｂ　冷媒出入口管、１３　折り返しヘッダ、１４　扁平伝熱管、１５　コルゲートフィン、２０，２０Ａ，２０Ｂ　屈曲管、３０　遮蔽板、３１　ネジ、１００　室内機、１１０　室内熱交換器、１２０　膨張弁、１３０　室内ファン、２００　室外機、２０１　筐体、２０２　吹き出し口、２１０　圧縮機、２２０　四方弁、２３０　室外熱交換器、２４０　アキュムレータ、２５０　室外ファン、３００　冷媒配管。

Claims (9)

  1. 　断面が扁平形状を有し、前記扁平形状の長手側における扁平面がそれぞれ対向して間を隔てて配置され、流体が流れる流路を内部に有する複数の扁平伝熱管および隣り合う２つの前記扁平伝熱管の間に配置され、前記扁平面において前記扁平伝熱管と接合される複数のコルゲートフィンを有する複数の熱交換器部と、
    　隣接する２つの前記熱交換器部間の角になる部分に設置され、空気の通過を遮蔽する遮蔽板と
    を備える熱交換器。
  2. 　前記遮蔽板は、前記熱交換器部と同じ金属を材料とする請求項１に記載の熱交換器。
  3. 　前記熱交換器部と前記遮蔽板とは、アルミニウムまたはアルミニウムを含む合金を前記材料とする請求項２に記載の熱交換器。
  4. 　前記遮蔽板は、前記熱交換器部と材料が異なり、前記熱交換器部との接触部分に塗装剤を有する請求項１に記載の熱交換器。
  5. 　前記遮蔽板は、樹脂を材料とする請求項１に記載の熱交換器。
  6. 　請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の熱交換器を有し、
    　筐体内において、前記筐体の側面に、上面から見て四角形状に前記熱交換器が配置され、前記熱交換器の角になる部分に、空気の通過を遮蔽する遮蔽板が設置された室外機。
  7. 　上面から見てＬ字状の前記熱交換器が２つ組み合わされて配置され、前記熱交換器の間に前記遮蔽板が設置された請求項６に記載の室外機。
  8. 　請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の熱交換器を有し、
    　筐体内において、前記筐体の側面に、上面から見てＵ字状に前記熱交換器が配置され、前記熱交換器の角になる部分に、空気の通過を遮蔽する遮蔽板が設置された室外機。
  9. 　請求項６～請求項８のいずれか一項に記載の室外機を有する冷凍サイクル装置。
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