WO2025257955A1 - 熱交換器及び空気調和機 - Google Patents

熱交換器及び空気調和機

Info

Publication number
WO2025257955A1
WO2025257955A1 PCT/JP2024/021294 JP2024021294W WO2025257955A1 WO 2025257955 A1 WO2025257955 A1 WO 2025257955A1 JP 2024021294 W JP2024021294 W JP 2024021294W WO 2025257955 A1 WO2025257955 A1 WO 2025257955A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
inlet
row
outlet header
heat exchanger
heat transfer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/JP2024/021294
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
祐基 中尾
暁 八柳
洋次 尾中
理人 足立
七海 岸田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to PCT/JP2024/021294 priority Critical patent/WO2025257955A1/ja
Publication of WO2025257955A1 publication Critical patent/WO2025257955A1/ja
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-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
    • F28D1/02—Heat-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
    • F28D1/04—Heat-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
    • F28D1/053—Heat-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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/24—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
    • F28F1/32—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely the means having portions engaging further tubular elements
    • 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
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • 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
    • F28F9/26—Arrangements for connecting different sections of heat-exchange elements, e.g. of radiators

Definitions

  • This disclosure relates to a heat exchanger having a heat transfer tube and an air conditioner equipped with a heat exchanger.
  • a heat exchanger has been disclosed that includes a plurality of heat transfer tubes arranged in two rows, a pair of inlet/outlet headers to which one ends of the heat transfer tubes are connected and through which refrigerant circulating in a refrigerant circuit flows in and out, and a row transfer header to which the other ends of the heat transfer tubes are connected and which transfers refrigerant from the heat transfer tubes in one row to the heat transfer tubes in the other row (see, for example, Patent Document 1).
  • the cross-sectional area of the inlet and outlet headers must be secured to prevent excessive pressure loss within them.
  • the dimensions of row-to-row headers in the direction in which they adjoin are adjusted depending on the distance between the heat transfer tubes in one row and the heat transfer tubes in the other row. Therefore, depending on the shape of the inlet and outlet headers, the row-to-row headers may need to be larger, increasing material costs. In this case, the row-to-row headers only contribute to a small degree to heat exchange, reducing the cost-effectiveness of the heat exchanger.
  • This disclosure has been made to solve the above-mentioned problems, and aims to provide a heat exchanger and an air conditioner equipped with a heat exchanger that improves cost performance while ensuring sufficient cross-sectional area for the inlet and outlet headers.
  • the heat exchanger disclosed herein comprises a plurality of heat transfer tubes whose tube axes extend in a first direction, a first inlet/outlet header into which one ends of a plurality of heat transfer tubes arranged in a second direction perpendicular to the first direction and constituting a first row are inserted, a second inlet/outlet header into which one ends of a plurality of heat transfer tubes arranged in the second direction and constituting a second row different from the first row are inserted, and a connection portion through which refrigerant flows between the heat transfer tubes that make up the first row and the heat transfer tubes that make up the second row, and at least one of the first inlet/outlet header and the second inlet/outlet header has a dimension in the first direction that is larger than its dimension in a third direction perpendicular to the first and second directions.
  • the air conditioner according to the present disclosure includes the above-described heat exchanger, a compressor, an expansion section, and a heat exchanger different from the above-described heat exchanger.
  • the heat exchanger disclosed herein can improve cost performance while ensuring sufficient cross-sectional area for the inlet and outlet headers.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing an air conditioner according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view showing the heat exchanger according to the first embodiment.
  • 1 is a cross-sectional view showing a heat exchanger according to a first embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a heat exchanger according to a second embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a heat exchanger according to a third embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a heat exchanger according to a fourth embodiment.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing an air conditioner 1 according to embodiment 1. As shown in Fig. 1, the air conditioner 1 has an outdoor unit 2, an indoor unit 3, and refrigerant piping 4. Note that Fig. 1 illustrates one indoor unit 3, but the number of indoor units 3 may be two or more.
  • the outdoor unit 2 has a compressor 5, a flow switching device 6, a heat exchanger 7, an outdoor blower 8, and an expansion section 9.
  • the indoor unit 3 has a heat exchanger 11 and an indoor blower 12.
  • the refrigerant piping 4 connects the compressor 5, flow switching device 6, heat exchanger 7, the expansion section 9, and the heat exchanger 11, and forms a refrigerant circuit by allowing refrigerant to flow through it.
  • the compressor 5 draws in low-temperature, low-pressure refrigerant, compresses it, and discharges it as high-temperature, high-pressure refrigerant.
  • the flow path switching device 6 switches the flow direction of the refrigerant in the refrigerant circuit and is, for example, a four-way valve.
  • the heat exchanger 7 exchanges heat between the refrigerant and outdoor air.
  • the heat exchanger 7 acts as a condenser during cooling operation and as an evaporator during heating operation.
  • the outdoor blower 8 is a device that sends outdoor air to the heat exchanger 7.
  • the expansion section 9 decompresses and expands the refrigerant and is, for example, a pressure reducing valve or electronic expansion valve.
  • the heat exchanger 11 exchanges heat between the indoor air and the refrigerant.
  • the heat exchanger 11 acts as an evaporator during cooling operation and as a condenser during heating operation.
  • the indoor blower 12 is a device that sends indoor air to the heat exchanger 11.
  • the air conditioner 1 performs cooling operation by switching the flow path switching device 6 so that the discharge side of the compressor 5 is connected to the heat exchanger 7.
  • the air conditioner 1 performs cooling operation by switching the flow path switching device 6 so that the discharge side of the compressor 5 is connected to the heat exchanger 7.
  • the refrigerant drawn into the compressor 5 is compressed by the compressor 5 and discharged in a high-temperature, high-pressure gas state.
  • the high-temperature, high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 5 passes through the flow path switching device 6 and flows into the heat exchanger 7, which functions as a condenser.
  • the refrigerant that flows into the heat exchanger 7 exchanges heat with outdoor air sent by the outdoor fan 8, condenses, and liquefies.
  • the liquid refrigerant flows into the expansion section 9, where it is decompressed and expanded to become a low-temperature, low-pressure, two-phase gas-liquid refrigerant.
  • the two-phase gas-liquid refrigerant flows into the heat exchanger 11, which functions as an evaporator.
  • the refrigerant that flows into the heat exchanger 11 exchanges heat with indoor air sent by the indoor fan 12, evaporating and gasifying. At this time, the indoor air is cooled to cool the room.
  • the evaporated low-temperature, low-pressure gas refrigerant then passes through the flow switching device 6 and is drawn into the compressor 5.
  • the air conditioner 1 performs heating operation by switching the flow path switching device 6 so that the discharge side of the compressor 5 is connected to the heat exchanger 11.
  • the refrigerant drawn into the compressor 5 is compressed by the compressor 5 and discharged in a high-temperature, high-pressure gas state.
  • the high-temperature, high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 5 passes through the flow path switching device 6 and flows into the heat exchanger 11, which functions as a condenser.
  • the refrigerant that flows into the heat exchanger 11 exchanges heat with indoor air sent by the indoor blower 12, condenses, and liquefies. At this time, the indoor air is heated, and heating is performed in the room.
  • the liquid refrigerant flows into the expansion section 9, where it is decompressed and expanded to become a low-temperature, low-pressure, two-phase gas-liquid refrigerant.
  • the two-phase gas-liquid refrigerant flows into the heat exchanger 7, which functions as an evaporator.
  • the refrigerant that flows into the heat exchanger 7 exchanges heat with outdoor air sent by the outdoor blower 8, evaporates, and gasifies. Thereafter, the evaporated low-temperature, low-pressure gas refrigerant passes through the flow path switching device 6 and is sucked into the compressor 5 .
  • Figure 2 is a plan view showing the heat exchanger 7 according to embodiment 1.
  • Figure 3 is a cross-sectional view showing the heat exchanger 7 according to embodiment 1.
  • Figure 3 corresponds to a cross-sectional view of the heat exchanger 7 shown in Figure 2 taken along the A-A section.
  • the heat exchanger 7 has heat transfer tubes 13, fins 14, row-to-row headers 15, a first inlet/outlet header 16, and a second inlet/outlet header 17.
  • the first inlet/outlet header 16 is located on the upwind side
  • the second inlet/outlet header 17 is located on the downwind side.
  • the heat transfer tubes 13 are heat tubes with one or more flow paths formed therein through which the refrigerant flows, and are, for example, flat tubes.
  • the heat exchanger 7 is provided with multiple heat transfer tubes 13.
  • the multiple heat transfer tubes 13 are arranged so that their tube axes extend in the vertical direction (Y-axis direction).
  • the multiple heat transfer tubes 13 are also lined up in the X-axis direction to form rows.
  • the heat exchanger 7 has a first row 31 and a second row 32 different from the first row 31, and the first row 31 and the second row 32 are lined up in the Z-axis direction.
  • the multiple heat transfer tubes 13 that make up the first row 31 and the multiple heat transfer tubes 13 that make up the second row 32 are arranged side by side in the horizontal direction.
  • the fins 14, which are corrugated fins, facilitate heat exchange between the refrigerant flowing inside the heat transfer tubes 13 and the air.
  • the heat exchanger 7 has multiple fins 14. Each fin 14 is disposed between four adjacent heat transfer tubes 13 in the X-axis direction. Each fin 14 is disposed across the first row 31 and the second row 32. That is, each fin 14 contacts two heat transfer tubes 13 on one side and two adjacent heat transfer tubes 13 on the other side. The center of the fin 14 in the Z-axis direction, i.e., the portion between the first row 31 and the second row 32, does not contact the heat transfer tubes 13. Instead of being configured to span the first row 31 and the second row 32, each fin 14 may be disposed between two adjacent heat transfer tubes 13 in the X-axis direction corresponding to the first row 31 and the second row 32.
  • the row transfer header 15 is disposed opposite the first inlet/outlet header 16 and the second inlet/outlet header 17, and is a header into which the upper ends of the heat transfer tubes 13 arranged in the first row 31 and the second row 32 are inserted.
  • the row transfer header 15 distributes the refrigerant that has merged from the heat transfer tubes 13 arranged in the first row 31 to the heat transfer tubes 13 arranged in the second row 32.
  • the row transfer header 15 distributes the refrigerant that has merged from the heat transfer tubes 13 arranged in the second row 32 to the heat transfer tubes 13 arranged in the first row 31.
  • the row transfer header 15 corresponds to a "connection portion" that allows refrigerant to circulate between the heat transfer tubes 13 that make up the first row 31 and the heat transfer tubes 13 that make up the second row 32 in this disclosure.
  • the first inlet/outlet header 16 is a header arranged so that its pipe axis extends horizontally (in the X-axis direction in Figure 3).
  • the lower ends of multiple heat transfer tubes 13 arranged in a first row 31 are inserted into the first inlet/outlet header 16.
  • a refrigerant pipe 4 is connected to the first inlet/outlet header 16.
  • the first inlet/outlet header 16 is connected to the expansion section 9 of the heat exchanger 7 via the refrigerant pipe 4.
  • the first inlet/outlet header 16 allows the refrigerant that has joined from the multiple heat transfer tubes 13 arranged in the first row 31 to flow out into the refrigerant pipe 4 between the expansion section 9 and the heat exchanger 7.
  • the first inlet/outlet header 16 distributes the refrigerant that has flowed in from the refrigerant pipe 4 between the expansion section 9 and the heat exchanger 7 to the multiple heat transfer tubes 13 arranged in the first row 31.
  • the second inlet/outlet header 17 is a header arranged so that its pipe axis extends horizontally (in Figure 3, the X-axis direction), and is adjacent to the first inlet/outlet header 16 in a direction perpendicular to the vertical direction and the direction in which the pipe axis extends.
  • the horizontal direction in which the header's pipe axis extends will be referred to as the header pipe axis direction (X-axis direction)
  • the header adjacent direction (Z-axis direction) the header adjacent direction
  • first inlet/outlet header 16 and the second inlet/outlet header 17 may be simply referred to as inlet/outlet headers.
  • the lower ends of multiple heat transfer tubes 13 arranged in a second row 32 are inserted into the second inlet/outlet header 17.
  • a refrigerant pipe 4 is connected to the second inlet/outlet header 17.
  • the heat exchanger 7 has the second inlet/outlet header 17 connected to the flow path switching device 6 by the refrigerant pipe 4.
  • the second inlet/outlet header 17 distributes the refrigerant that flows in from the refrigerant pipe 4 between the flow path switching device 6 and the heat exchanger 7 to the multiple heat transfer tubes 13 arranged in the second row 32.
  • the second inlet/outlet header 17 allows the refrigerant that has merged from the multiple heat transfer tubes 13 arranged in the second row 32 to flow out into the refrigerant pipe 4 between the flow path switching device 6 and the heat exchanger 7.
  • the heat exchanger 7 may also be configured such that the first inlet/outlet header 16 and the second inlet/outlet header 17 are integrally molded, with a partition (not shown) in the center between the first inlet/outlet header 16 and the second inlet/outlet header 17 that partitions the internal space.
  • the refrigerant flowing in from the refrigerant piping 4 connecting the flow path switching device 6 and the heat exchanger 7 is distributed in the second inlet/outlet header 17 to the multiple heat transfer tubes 13 that make up the second row 32.
  • the refrigerant flowing through the multiple heat transfer tubes 13 that make up the second row 32 joins in the row transfer header 15 and is distributed to the multiple heat transfer tubes 13 that make up the first row 31.
  • the refrigerant flowing through the multiple heat transfer tubes 13 that make up the first row 31 joins in the first inlet/outlet header 16 and flows out into the refrigerant piping 4 that connects the expansion section 9 and the heat exchanger 7. Furthermore, when the heat exchanger 7 functions as an evaporator, the refrigerant flowing in from the refrigerant piping 4 connecting the expansion section 9 and the heat exchanger 7 is distributed in the first inlet/outlet header 16 to the multiple heat transfer tubes 13 that make up the first row 31.
  • the refrigerant flowing through the multiple heat transfer tubes 13 that make up the first row 31 joins at the row-to-row header 15 and is distributed to the multiple heat transfer tubes 13 that make up the second row 32.
  • the refrigerant flowing through the multiple heat transfer tubes 13 that make up the second row 32 joins at the second inlet/outlet header 17 and flows out into the refrigerant pipe 4 that connects the flow switching device 6 and the heat exchanger 7.
  • first inlet/outlet header 16 and the second inlet/outlet header 17 have a vertically elongated shape in which the length in the vertical direction (Y-axis direction) is longer than the length in the header adjacent direction (Z-axis direction).
  • the vertical dimension is h [mm] and the dimension in the header adjacent direction is W [mm]
  • the relationship h > W is satisfied.
  • At least one of the first inlet/outlet header 16 and the second inlet/outlet header 17 has a vertically elongated shape in which the length h in the up-down direction (Y-axis direction) is longer than the length W in the header adjacent direction (Z-axis direction). Therefore, when the cross-sectional area of the headers is the same, the dimension in the header adjacent direction (Z-axis direction) of the row-to-row header 15, which contributes less to heat exchange, can be reduced compared to when h ⁇ W. Furthermore, even when the fins 14 are arranged across the first row 31 and the second row 32, the area of the middle portion of the fin 14, which does not contact the heat transfer tubes 13 and contributes less to heat exchange, can be reduced. Therefore, according to embodiment 1, cost performance can be improved while maintaining the cross-sectional area of the inlet/outlet headers.
  • the orientation in which the heat exchanger 7 is arranged is not limited to the example described above.
  • the heat exchanger 7 may be arranged at an angle, for example.
  • the vertical direction (Y-axis direction) is an example of the "first direction” in the present disclosure.
  • the header pipe axis direction (X-axis direction) is an example of the "second direction” in the present disclosure, and the header adjacent direction (Z-axis direction) is an example of the "third direction” in the present disclosure.
  • the lower end of the heat transfer tube 13 is an example of the "one end” in the present disclosure
  • the upper end of the heat transfer tube 13 is an example of the "other end” in the present disclosure.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a heat exchanger 7A according to embodiment 2.
  • embodiment 2 differs from embodiment 1 in that an inner pipe 18 is provided inside the inlet/outlet header.
  • the following mainly describes the parts that differ from embodiment 1, and parts that are the same as or equivalent to those in embodiment 1 are designated by the same reference numerals and will not be described again.
  • the heat exchanger 7A has heat transfer tubes 13, fins 14, row headers 15, a first inlet/outlet header 16, a second inlet/outlet header 17, and an inner pipe 18.
  • At least one of the first inlet/outlet header 16 and the second inlet/outlet header 17 has a vertically elongated shape in which the length in the vertical direction (Y-axis direction) is longer than the length in the header adjacent direction (Z-axis direction).
  • the vertical dimension is h [mm] and the dimension in the header adjacent direction is W [mm]
  • the relationship h > W is satisfied.
  • An inner pipe 18 is provided inside at least one of the first inlet/outlet header 16 and the second inlet/outlet header 17.
  • a double-pipe structure is formed by the inner pipe 18 and the inlet/outlet header in which the inner pipe 18 is provided. Note that while Figure 4 illustrates an example in which the inner pipe 18 is inserted only inside the first inlet/outlet header 16, the inner pipe 18 may also be inserted only inside the second inlet/outlet header 17. Furthermore, the inner pipe 18 may also be inserted inside both the first inlet/outlet header 16 and the second inlet/outlet header 17.
  • the inner pipe 18 is a hollow pipe arranged so that its pipe axis extends in the header pipe axial direction (X-axis direction). While Figure 4 illustrates an example in which the cross-sectional shape of the inner pipe 18 is a perfect circle, the cross-sectional shape of the inner pipe 18 may be an ellipse, semicircle, or other shape.
  • the inner pipe 18 has multiple small holes 18a formed therein. The multiple small holes 18a are aligned in the header pipe axial direction (X-axis direction).
  • the internal space of the inner pipe 18 communicates with the flow path of the refrigerant piping 4.
  • the internal space of the inner pipe 18 communicates with the space surrounded by the outside of the inner pipe 18 and the inside of the first inlet/outlet header 16 via the multiple small holes 18a.
  • the inner pipe 18 When the inner pipe 18 is inserted inside the first inlet/outlet header 16, the inner pipe 18 allows the refrigerant that flows in from the first inlet/outlet header 16 through the small holes 18a to flow out to the refrigerant piping 4 connecting the heat exchanger 7A and the expansion section 9 when the heat exchanger 7A functions as a condenser. Furthermore, when the heat exchanger 7A functions as an evaporator, the inner pipe 18 distributes the refrigerant that flows in from the refrigerant piping 4 connecting the heat exchanger 7A and the expansion section 9 to the first inlet/outlet header 16 through the small holes 18a.
  • At least one of the first inlet/outlet header 16 and the second inlet/outlet header 17 has a vertically elongated shape in which the length h in the vertical direction (Y-axis direction) is longer than the length W in the header adjacent direction (Z-axis direction). Therefore, according to the second embodiment, as in the first embodiment, it is possible to improve cost performance while ensuring the cross-sectional area of the inlet/outlet headers.
  • an inner pipe 18 having small holes 18a is provided in at least one of the first inlet/outlet header 16 and the second inlet/outlet header 17.
  • the small holes 18a provided in the inner pipe 18 allow the gas-liquid two-phase refrigerant that flows into the inner pipe 18 from the refrigerant piping 4 to be sprayed, making it possible to make the flow resistance ratio of each heat transfer tube 13 closer to uniform. This allows the heat exchanger 7A to improve its refrigerant distribution performance.
  • the heat transfer tubes 13 are fixed in a protruding state inside the inlet/outlet headers.
  • the inner pipe 18 when the inner pipe 18 is positioned inside the inlet/outlet headers, the inner pipe 18 must be positioned close to the bottom of the inlet/outlet headers so as not to interfere with the protruding portion of the heat transfer tube 13. In this case, if the distance between the lower end of the heat transfer tube 13 and the upper part of the inner pipe 18 is small, the refrigerant flow into the heat transfer tube 13 may be obstructed, resulting in poor refrigerant distribution performance.
  • Fig. 5 is a cross-sectional view showing a heat exchanger 7B according to embodiment 3.
  • embodiment 3 differs from embodiment 1 in that the positions of the first inlet/outlet header 16 and the second inlet/outlet header 17 in the up-down direction (Y-axis direction) are different.
  • the following mainly describes the parts that differ from embodiment 1, and parts that are the same as or equivalent to those in embodiment 1 are denoted by the same reference numerals and will not be described again.
  • the heat exchanger 7B has heat transfer tubes 13, fins 14, row headers 15, a first inlet/outlet header 16, and a second inlet/outlet header 17.
  • At least one of the first inlet/outlet header 16 and the second inlet/outlet header 17 has a vertically elongated shape in which the length in the vertical direction (Y-axis direction) is longer than the length in the header adjacent direction (Z-axis direction).
  • the vertical dimension is h [mm] and the dimension in the header adjacent direction is W [mm]
  • the relationship h > W is satisfied.
  • the first inlet/outlet header 16 and the second inlet/outlet header 17 of the heat exchanger 7B are arranged at different levels. That is, the first inlet/outlet header 16 and the second inlet/outlet header 17 are positioned at different levels in the vertical direction (Y-axis direction). Specifically, the lower end of the second inlet/outlet header 17 is positioned higher than the upper end of the first inlet/outlet header 16. While Figure 5 shows the first inlet/outlet header 16 positioned on the lower side and the second inlet/outlet header 17 positioned on the upper side, the positions may be reversed. That is, the first inlet/outlet header 16 may be positioned on the upper side and the second inlet/outlet header 17 may be positioned on the lower side. Furthermore, the heat transfer tubes 13 inserted in the inlet/outlet header positioned on the upper side are shorter than the heat transfer tubes 13 inserted in the inlet/outlet header positioned on the lower side.
  • the end of the first inlet/outlet header 16 facing the second inlet/outlet header 17 (the right end in Figure 5) is closer to the end of the second inlet/outlet header 17 opposite the first inlet/outlet header 16 (the right end in Figure 5) than the end of the second inlet/outlet header 17 facing the first inlet/outlet header 16 (the left end in Figure 5).
  • the lower end of the second inlet/outlet header 17 is located at a higher position than the upper end of the first inlet/outlet header 16.
  • At least one of the first inlet/outlet header 16 and the second inlet/outlet header 17 has a vertically elongated shape in which the length h in the vertical direction (Y-axis direction) is longer than the length W in the header adjacent direction (Z-axis direction). Therefore, according to the third embodiment, as in the first embodiment, it is possible to improve cost performance while ensuring the cross-sectional area of the inlet/outlet headers.
  • first inlet/outlet header 16 and the second inlet/outlet header 17 are arranged at the same height, the first inlet/outlet header 16 and the second inlet/outlet header 17 will come into contact with each other unless a distance is maintained between them in the header adjacency direction (Z-axis direction).
  • first inlet/outlet header 16 and the second inlet/outlet header 17 are arranged at different levels. Therefore, the first inlet/outlet header 16 and the second inlet/outlet header 17 can be arranged so that a portion of the second inlet/outlet header 17 overlaps a portion of the first inlet/outlet header 16 when viewed from above.
  • the length of the row-transfer header 15 in the header adjacency direction can be made smaller compared to when the first inlet/outlet header 16 and the second inlet/outlet header 17 are arranged at the same height. Furthermore, the area of the portion of the fin 14 that is not in contact with the heat transfer tube 13 can be made smaller compared to when the first inlet/outlet header 16 and the second inlet/outlet header 17 are arranged at the same height. Therefore, according to embodiment 3, cost performance can be further improved.
  • the row of heat transfer tubes 13 on the upwind side prevents air from being blown to the row of heat transfer tubes 13 on the downwind side.
  • the inlet/outlet header on the downwind side may be positioned higher than the other inlet/outlet header.
  • the length of the heat transfer tubes 13 inserted in the inlet/outlet header on the downwind side may be shorter than the heat transfer tubes 13 inserted in the other inlet/outlet header.
  • Embodiment 4 is a cross-sectional view showing a heat exchanger 7C according to embodiment 4.
  • embodiment 4 differs from embodiment 1 in that the heat transfer tubes 13 constituting the first row 31 and the heat transfer tubes 13 constituting the second row 32 are connected by hairpin tubes 19.
  • the following mainly describes the differences from embodiment 1, and the same or corresponding parts as embodiment 1 are denoted by the same reference numerals and will not be described again.
  • heat exchanger 7C has heat transfer tubes 13, fins 14, a first inlet/outlet header 16, a second inlet/outlet header 17, and hairpin tubes 19. Furthermore, heat exchanger 7C does not have the row-to-row header 15 described in embodiment 1.
  • At least one of the first inlet/outlet header 16 and the second inlet/outlet header 17 has a vertically elongated shape in which the length in the vertical direction (Y-axis direction) is longer than the length in the header adjacent direction (Z-axis direction).
  • the vertical dimension is h [mm] and the dimension in the header adjacent direction is W [mm]
  • the relationship h > W is satisfied.
  • the heat transfer tubes 13 that make up the first row 31 and the heat transfer tubes 13 that make up the second row 32 are connected by hairpin tubes 19.
  • the hairpin tubes 19 are hollow tubes that have been bent in a hairpin shape (U-shape).
  • the same number of hairpin tubes 19, heat transfer tubes 13 that make up the first row 31, and heat transfer tubes 13 that make up the second row 32 are provided in the heat exchanger 7.
  • One end of each hairpin tube 19 is connected to the upper end of the heat transfer tube 13 that makes up the first row 31, and the other end of the hairpin tube 19 is connected to the upper end of the heat transfer tube 13 that makes up the second row 32.
  • one tube is formed by the heat transfer tubes 13 that make up one first row 31, one hairpin tube 19, and one heat transfer tube 13 that makes up the second row 32.
  • the refrigerant flowing in from the refrigerant piping 4 connecting the flow path switching device 6 and the heat exchanger 7 is distributed in the second inlet/outlet header 17 to the multiple heat transfer tubes 13 constituting the second row 32.
  • the refrigerant flowing through each of the multiple heat transfer tubes 13 constituting the second row 32 flows via the corresponding hairpin tubes 19 to the respective heat transfer tubes 13 constituting the corresponding first row 31.
  • the refrigerant flowing through the multiple heat transfer tubes 13 constituting the first row 31 joins in the first inlet/outlet header 16 and flows out into the refrigerant piping 4 connecting the expansion section 9 and the heat exchanger 7.
  • the heat exchanger 7 functions as an evaporator
  • the refrigerant flowing in from the refrigerant piping 4 connecting the expansion section 9 and the heat exchanger 7 is distributed in the first inlet/outlet header 16 to the multiple heat transfer tubes 13 constituting the first row 31.
  • the refrigerant flowing through each of the heat transfer tubes 13 constituting the first row 31 flows via the corresponding hairpin tubes 19 to each of the heat transfer tubes 13 constituting the corresponding second row 32.
  • the refrigerant flowing through the heat transfer tubes 13 constituting the second row 32 joins at the second inlet/outlet header 17 and flows out into the refrigerant pipe 4 connecting the flow path switching device 6 and the heat exchanger 7.
  • the hairpin tubes 19 correspond to a "connection" that allows refrigerant to circulate between the heat transfer tubes 13 constituting the first row 31 and the heat transfer tubes 13 constituting the second row 32 in this disclosure.
  • At least one of the first inlet/outlet header 16 and the second inlet/outlet header 17 has a vertically elongated shape in which the length h in the vertical direction (Y-axis direction) is longer than the length W in the header adjacent direction (Z-axis direction). Therefore, when the cross-sectional area of the headers is the same, the distance between the first straight section and the second straight section in the header adjacent direction (Z-axis direction) can be made smaller compared to when h ⁇ W, and the hairpin section 20 can be made smaller. Therefore, according to the fourth embodiment, even in the heat exchanger 7C in which hairpin tubes 19 are provided instead of the row-to-row headers 15, cost performance can be improved compared to when h ⁇ W.
  • the present disclosure is not limited to the configurations of the above embodiments, and various modifications and combinations are possible within the scope of its technical concept.
  • the inner pipe 18 shown in embodiment 2 may be applied to embodiment 3 or 4.
  • the configuration in which the headers are arranged in staggered steps as shown in embodiment 3 may be applied to embodiment 4.
  • Air conditioner Air conditioner, 2. Outdoor unit, 3. Indoor unit, 4. Refrigerant piping, 5. Compressor, 6. Flow switching device, 7. Heat exchanger, 7A. Heat exchanger, 7B. Heat exchanger, 7C. Heat exchanger, 8. Outdoor blower, 9. Expansion section, 11. Heat exchanger, 12. Indoor blower, 13. Heat transfer tube, 14. Fin, 15. Row connecting header, 16. First inlet/outlet header, 17. Second inlet/outlet header, 18. Inner pipe, 18a. Small hole, 19. Hairpin tube, 31. First row, 32. Second row.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

熱交換器は、管軸が第１方向に延びる複数の伝熱管と、第１方向と直交する第２方向に並んで第１の列を構成する複数の伝熱管の一端部が挿入された第１流入出ヘッダと、第２方向に並んで第１の列と異なる第２の列を構成する複数の伝熱管の一端部が挿入された第２流入出ヘッダと、第１の列を構成する伝熱管と、第２の列を構成する伝熱管との間で冷媒を流通させる接続部と、を備え、第１流入出ヘッダ及び第２流入出ヘッダのうち、少なくとも一方は、第１方向の寸法が第１方向及び第２方向と直交する第３方向の寸法よりも大きい。

Description

熱交換器及び空気調和機
　本開示は、伝熱管を有する熱交換器及び熱交換器を備える空気調和機に関する。
　従来、２列に並ぶ複数の伝熱管と、複数の伝熱管の一端部が接続され、冷媒回路を循環する冷媒が流入又は流出する一対の流入出ヘッダと、複数の伝熱管の他端部が接続され、一方の列に並ぶ伝熱管から他方の列に並ぶ伝熱管に冷媒を渡す列渡しヘッダと、を有する熱交換器が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１８－０９６６３８号公報
　一般に、熱交換器においては、流入出ヘッダ内の圧力損失が過大にならないようにするため、流入出ヘッダの断面積を確保する必要がある。一方で、列渡しヘッダは、一方の列に並ぶ伝熱管と、他方の列に並ぶ伝熱管との距離に応じて、流入出ヘッダ同士が隣接する方向の寸法が調整される。したがって、流入出ヘッダの形状によっては列渡しヘッダの大型化が招かれ、材料費が大きくなる。この場合、列渡しヘッダは、熱交換に寄与する程度が低いため、熱交換器のコストパフォーマンスが低下してしまう。
　本開示は、上記のような課題を解決するためになされたもので、流入出ヘッダの断面積を確保しつつ、コストパフォーマンスを向上させた熱交換器及び熱交換器を備える空気調和機を提供することを目的とするものである。
　本開示に係る熱交換器は、管軸が第１方向に延びる複数の伝熱管と、第１方向と直交する第２方向に並んで第１の列を構成する複数の伝熱管の一端部が挿入された第１流入出ヘッダと、第２方向に並んで第１の列と異なる第２の列を構成する複数の伝熱管の一端部が挿入された第２流入出ヘッダと、第１の列を構成する伝熱管と、第２の列を構成する伝熱管との間で冷媒を流通させる接続部と、を備え、第１流入出ヘッダ及び第２流入出ヘッダのうち、少なくとも一方は、第１方向の寸法が第１方向及び第２方向と直交する第３方向の寸法よりも大きい。
　本開示に係る空気調和機は、上記の熱交換器と、圧縮機と、膨張部と、上記の熱交換器と異なる熱交換器と、を備える。
　本開示の熱交換器によれば、流入出ヘッダの断面積を確保しつつ、コストパフォーマンスを向上させることができる。
実施の形態１に係る空気調和機を示す回路図である。 実施の形態１に係る熱交換器を示す平面図である。 実施の形態１に係る熱交換器を示す断面図である。 実施の形態２に係る熱交換器を示す断面図である。 実施の形態３に係る熱交換器を示す断面図である。 実施の形態４に係る熱交換器を示す断面図である。
　以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本開示が限定されるものではない。また、以下の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。
　実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係る空気調和機１を示す回路図である。図１に示すように、空気調和機１は、室外機２、室内機３及び冷媒配管４を有している。なお、図１では、１台の室内機３を例示しているが、室内機３の台数は、２台以上でもよい。
　室外機２は、圧縮機５、流路切替装置６、熱交換器７、室外送風機８及び膨張部９を有している。室内機３は、熱交換器１１及び室内送風機１２を有している。冷媒配管４は、圧縮機５、流路切替装置６、熱交換器７、膨張部９及び熱交換器１１を接続すると共に、内部に冷媒が流れることで冷媒回路を構成するものである。
　圧縮機５は、低温且つ低圧の状態の冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮して高温且つ高圧の状態の冷媒にして吐出するものである。流路切替装置６は、冷媒回路において、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。熱交換器７は、冷媒と室外空気との間で熱交換を行うものである。熱交換器７は、冷房運転時には凝縮器として作用し、暖房運転時には蒸発器として作用する。室外送風機８は、熱交換器７に室外空気を送る機器である。膨張部９は、冷媒を減圧して膨張させるものであり、例えば減圧弁又は電子膨張弁である。
　熱交換器１１は、室内空気と冷媒との間で熱交換を行うものである。熱交換器１１は、冷房運転時には蒸発器として作用し、暖房運転時には凝縮器として作用する。室内送風機１２は、熱交換器１１に室内空気を送る機器である。
　（冷房運転）
　ここで、空気調和機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。空気調和機１は、圧縮機５の吐出側と熱交換器７とが接続されるように流路切替装置６を切り替えることで、冷房運転を行う。冷房運転において、圧縮機５に吸入された冷媒は、圧縮機５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。圧縮機５から吐出された高温且つ高圧のガス冷媒は、流路切替装置６を通過して、凝縮器として作用する熱交換器７に流入する。熱交換器７に流入した冷媒は、室外送風機８によって送られる室外空気と熱交換されて凝縮し、液化する。液状態の冷媒は、膨張部９に流入し、減圧及び膨張されて、低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する熱交換器１１に流入する。熱交換器１１に流入した冷媒は、室内送風機１２によって送られる室内空気と熱交換されて蒸発し、ガス化する。その際、室内空気が冷却されて室内における冷房が実施される。その後、蒸発した低温且つ低圧のガス冷媒は、流路切替装置６を通過して、圧縮機５に吸入される。
　（暖房運転）
　次に、暖房運転について説明する。空気調和機１は、圧縮機５の吐出側と熱交換器１１とが接続されるように流路切替装置６を切り替えることで、暖房運転を行う。暖房運転において、圧縮機５に吸入された冷媒は、圧縮機５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。圧縮機５から吐出された高温且つ高圧のガス冷媒は、流路切替装置６を通過して、凝縮器として作用する熱交換器１１に流入する。熱交換器１１に流入した冷媒は、室内送風機１２によって送られる室内空気と熱交換されて凝縮し、液化する。その際、室内空気が温められて、室内における暖房が実施される。液状態の冷媒は、膨張部９に流入し、減圧及び膨張されて、低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する熱交換器７に流入する。熱交換器７に流入した冷媒は、室外送風機８によって送られる室外空気と熱交換されて蒸発し、ガス化する。その後、蒸発した低温且つ低圧のガス冷媒は、流路切替装置６を通過して、圧縮機５に吸入される。
　図２及び図３を用いて、熱交換器７の構成の詳細について説明する。図２は、実施の形態１に係る熱交換器７を示す平面図である。図３は、実施の形態１に係る熱交換器７を示す断面図である。図３は、図２に示された熱交換器７をＡ－Ａ断面で切断した場合の断面図に相当する。図２及び図３に示すように、熱交換器７は、伝熱管１３と、フィン１４と、列渡しヘッダ１５と、第１流入出ヘッダ１６と、第２流入出ヘッダ１７と、を有している。第１流入出ヘッダ１６は風上側に配置されており、第２流入出ヘッダ１７は風下側に配置されている。
　伝熱管１３は、内部に冷媒が流れる流路が１つ又は複数形成された熱管であり、例えば、扁平管である。熱交換器７には、複数の伝熱管１３が設けられている。複数の伝熱管１３は、管軸が上下方向（Ｙ軸方向）に延びるように配置されている。また、複数の伝熱管１３がＸ軸方向に並ぶことで列が形成されている。熱交換器７は、第１の列３１、及び第１の列３１と異なる第２の列３２を有し、第１の列３１と第２の列３２とは、Ｚ軸方向に並んでいる。つまり、第１の列３１を構成する複数の伝熱管１３と、第２の列３２を構成する複数の伝熱管１３とは、水平方向に並列している。
　フィン１４は、伝熱管１３の内部を流れる冷媒と空気との熱交換を促進するものであり、例えば、コルゲートフィンである。熱交換器７は、複数のフィン１４を有している。それぞれのフィン１４は、Ｘ軸方向に隣接する４つの伝熱管１３の間に設けられている。また、それぞれのフィン１４は、第１の列３１と、第２の列３２とにまたがって配置されている。つまり、それぞれのフィン１４は、片方の面で２つの伝熱管１３に接し、他方の面で前述の２つの伝熱管１３のそれぞれに隣接する２つの伝熱管１３に接している。フィン１４のＺ軸方向の中央部、つまり第１の列３１と第２の列３２との間の部分は、伝熱管１３に接していない。なお、それぞれのフィン１４は、第１の列３１と、第２の列３２とにまたがった構成ではなく、第１の列３１と第２の列３２とのそれぞれに対応してＸ軸方向に隣接する２つの伝熱管１３の間に設けられているようにしてもよい。
　列渡しヘッダ１５は、第１流入出ヘッダ１６及び第２流入出ヘッダ１７に対向して設けられ、第１の列３１及び第２の列３２として並んだそれぞれの伝熱管１３の上端部が挿入されたヘッダである。列渡しヘッダ１５は、熱交換器７が蒸発器として作用する際に、第１の列３１として並んだ複数の伝熱管１３から合流した冷媒を第２の列３２として並んだ複数の伝熱管１３に分配する。また、列渡しヘッダ１５は、熱交換器７が凝縮器として作用する際に、第２の列３２として並んだ複数の伝熱管１３から合流した冷媒を第１の列３１として並んだ複数の伝熱管１３に分配する。列渡しヘッダ１５は、本開示の第１の列３１を構成する伝熱管１３と、第２の列３２を構成する伝熱管１３との間で冷媒を流通させる「接続部」に相当する。
　第１流入出ヘッダ１６は、管軸が水平方向（図３では、Ｘ軸方向）に延びるように配置されたヘッダである。第１流入出ヘッダ１６には、第１の列３１として並んだ複数の伝熱管１３の下端部が挿入されている。第１流入出ヘッダ１６には、冷媒配管４が接続されている。熱交換器７は、第１流入出ヘッダ１６が膨張部９と冷媒配管４によって接続されている。第１流入出ヘッダ１６は、熱交換器７が凝縮器として作用する際に、第１の列３１として並んだ複数の伝熱管１３から合流した冷媒を膨張部９と熱交換器７との間の冷媒配管４に流出させる。また、第１流入出ヘッダ１６は、熱交換器７が蒸発器として作用する際に、膨張部９と熱交換器７との間の冷媒配管４から流入した冷媒を第１の列３１として並んだ複数の伝熱管１３に分配する。
　第２流入出ヘッダ１７は、管軸が水平方向（図３では、Ｘ軸方向）に延びるように配置されたヘッダであり、第１流入出ヘッダ１６とは上下方向と管軸が延びる方向とに直交する方向に隣接して設けられている。以下では、水平方向のうち、ヘッダの管軸が延びる方向をヘッダ管軸方向（Ｘ軸方向）と称し、上下方向（Ｙ軸方向）とヘッダ管軸方向（Ｘ軸方向）と直交する方向をヘッダ隣接方向（Ｚ軸方向）と称することがある。また、第１流入出ヘッダ１６及び第２流入出ヘッダ１７を区別しない場合に、単に流入出ヘッダということがある。第２流入出ヘッダ１７には、第２の列３２として並んだ複数の伝熱管１３の下端部が挿入されている。第２流入出ヘッダ１７には、冷媒配管４が接続されている。熱交換器７は、第２流入出ヘッダ１７が流路切替装置６と冷媒配管４によって接続されている。第２流入出ヘッダ１７は、熱交換器７が凝縮器として作用する際に、流路切替装置６と熱交換器７との間の冷媒配管４から流入した冷媒を第２の列３２として並んだ複数の伝熱管１３に分配する。また、第２流入出ヘッダ１７は、熱交換器７が蒸発器として作用する際に、第２の列３２として並んだ複数の伝熱管１３から合流した冷媒を流路切替装置６と熱交換器７との間の冷媒配管４に流出させる。
　なお、暖房運転時に熱交換器７での着霜を除くデフロスト運転において、霜が溶けて生じたドレン水を室外機２外に排出するための排水経路を確保するため、第１流入出ヘッダ１６と第２流入出ヘッダ１７との間は、５ｍｍ以上確保することが望ましい。ただし、熱交換器７は、第１流入出ヘッダ１６と第２流入出ヘッダ１７とが一体的に成型され、第１流入出ヘッダ１６と第２流入出ヘッダ１７との中央部に内部の空間を区画する区画部（図示せず）を有する構成であってもよい。
　熱交換器７における冷媒の流れるについて説明する。先ず、熱交換器７が凝縮器として作用する際に、流路切替装置６と熱交換器７と接続する冷媒配管４から流入した冷媒は、第２流入出ヘッダ１７において第２の列３２を構成する複数の伝熱管１３に分配される。第２の列３２を構成する複数の伝熱管１３を流れる冷媒は、列渡しヘッダ１５で合流し、第１の列３１を構成する複数の伝熱管１３に分配される。第１の列３１を構成する複数の伝熱管１３を流れる冷媒は、第１流入出ヘッダ１６で合流し、膨張部９と熱交換器７と接続する冷媒配管４に流出する。また、熱交換器７が蒸発器として作用する際に、膨張部９と熱交換器７と接続する冷媒配管４から流入した冷媒は、第１流入出ヘッダ１６において第１の列３１を構成する複数の伝熱管１３に分配される。第１の列３１を構成する複数の伝熱管１３を流れる冷媒は、列渡しヘッダ１５で合流し、第２の列３２を構成する複数の伝熱管１３に分配される。第２の列３２を構成する複数の伝熱管１３を流れる冷媒は、第２流入出ヘッダ１７で合流し、流路切替装置６と熱交換器７と接続する冷媒配管４に流出する。
　ここで、第１流入出ヘッダ１６及び第２流入出ヘッダ１７の寸法について説明する。図３に示されているように、第１流入出ヘッダ１６及び第２流入出ヘッダ１７のうち、少なくとも一方は上下方向（Ｙ軸方向）の長さが、ヘッダ隣接方向（Ｚ軸方向）の長さよりも長い縦長形状である。つまり、上下方向の寸法をｈ［ｍｍ］、ヘッダ隣接方向の寸法をＷ［ｍｍ］とすると、ｈ＞Ｗの関係を満たす。
　以上のように、実施の形態１では、第１流入出ヘッダ１６及び第２流入出ヘッダ１７のうち、少なくとも一方は上下方向（Ｙ軸方向）の長さｈが、ヘッダ隣接方向（Ｚ軸方向）の長さＷよりも長い縦長形状である。このため、ヘッダの断面積が同一であるとき、ｈ≦Ｗである場合と比較して、熱交換に寄与する程度が小さい列渡しヘッダ１５のヘッダ隣接方向（Ｚ軸方向）の寸法を小さくすることができる。また、フィン１４を第１の列３１と第２の列３２とにまたがって配置する場合であっても、伝熱管１３が接触せず、熱交換に寄与する程度が低いフィン１４の中間部分の面積を小さくすることができる。したがって、実施の形態１によれば、流入出ヘッダの断面積を確保しつつ、コストパフォーマンスを向上させることができる。
　なお、熱交換器７が配置される向きは、上述で説明した例に限定されない。熱交換器７は、例えば傾いて配置されてもよい。上下方向（Ｙ軸方向）は、本開示の「第１方向」の一例である。また、ヘッダ管軸方向（Ｘ軸方向）は、本開示の「第２方向」の一例であり、ヘッダ隣接方向（Ｚ軸方向）は、本開示の「第３方向」の一例である。さらに、伝熱管１３の下端部は、本開示の「一端部」の一例であり、伝熱管１３の上端部は、本開示の「他端部」の一例である。
　実施の形態２．
　図４は、実施の形態２に係る熱交換器７Ａを示す断面図である。図４に示すように、実施の形態２は、流入出ヘッダの内部に内パイプ１８が設けられている点で実施の形態１と相違する。以下では、実施の形態１と相違する部分についての説明を中心に行い、実施の形態１と同じ部分又は相当する部分には同じ符号を付して、説明を省略する。
　熱交換器７Ａは、伝熱管１３と、フィン１４と、列渡しヘッダ１５と、第１流入出ヘッダ１６と、第２流入出ヘッダ１７と、内パイプ１８と、を有している。
　実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、第１流入出ヘッダ１６及び第２流入出ヘッダ１７のうち、少なくとも一方は上下方向（Ｙ軸方向）の長さが、ヘッダ隣接方向（Ｚ軸方向）の長さよりも長い縦長形状である。つまり、上下方向の寸法をｈ［ｍｍ］、ヘッダ隣接方向の寸法をＷ［ｍｍ］とすると、ｈ＞Ｗの関係を満たす。
　第１流入出ヘッダ１６及び第２流入出ヘッダ１７のうち、少なくとも何れか一方の流入出ヘッダの内部には、内パイプ１８が設けられている。内パイプ１８と、内パイプ１８が設けられた流入出ヘッダとによって二重管構造が構成される。なお、図４では内パイプ１８が第１流入出ヘッダ１６の内部のみに挿入された場合を例示しているが、内パイプ１８は、第２流入出ヘッダ１７の内部のみに挿入されていてもよい。また、内パイプ１８は、第１流入出ヘッダ１６及び第２流入出ヘッダ１７の両方の内部に挿入されていてもよい。
　内パイプ１８は、管軸がヘッダ管軸方向（Ｘ軸方向）に延びるように配置された中空のパイプである。図４では内パイプ１８の断面形状が正円である場合を例示しているが、内パイプ１８は、断面形状が楕円、又は半円等の形状であってもよい。内パイプ１８には、複数の小穴１８ａが形成されている。複数の小穴１８ａは、ヘッダ管軸方向（Ｘ軸方向）に並んで形成されている。内パイプ１８の端部が冷媒配管４と接続されることで、内パイプ１８の内部の空間と冷媒配管４の流路とが連通している。内パイプ１８の内部の空間と、内パイプ１８の外側と第１流入出ヘッダ１６の内側とで囲まれた空間は、複数の小穴１８ａによって連通する。
　内パイプ１８が第１流入出ヘッダ１６の内部に挿入されている場合、内パイプ１８は、熱交換器７Ａが凝縮器として作用する際に、第１流入出ヘッダ１６から小穴１８ａを介して流入した冷媒を、熱交換器７Ａと膨張部９との間を接続する冷媒配管４に流出させる。また、内パイプ１８は、熱交換器７Ａが蒸発器として作用する際に、熱交換器７Ａと膨張部９との間を接続される冷媒配管４から流入した冷媒を、小穴１８ａを介して第１流入出ヘッダ１６に分配する。
　以上のように、実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に、第１流入出ヘッダ１６及び第２流入出ヘッダ１７のうち、少なくとも一方は上下方向（Ｙ軸方向）の長さｈが、ヘッダ隣接方向（Ｚ軸方向）の長さＷよりも長い縦長形状である。したがって、実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に、流入出ヘッダの断面積を確保しつつ、コストパフォーマンスを向上させることができる。
　また、実施の形態２によれば、第１流入出ヘッダ１６及び第２流入出ヘッダ１７のうち、少なくとも何れか一方の流入出ヘッダには、小穴１８ａを有する内パイプ１８が設けられる。内パイプ１８に設けられた小穴１８ａによって、冷媒配管４から内パイプ１８に流入した気液二相冷媒が噴霧され、それぞれの伝熱管１３の流動抵抗比を均一に近づけることができる。このため、熱交換器７Ａは、冷媒分配性能を向上させることができる。
　また、伝熱管１３は、流入出ヘッダの内部に突き出した状態で固定されるが、流入出ヘッダの内部に内パイプ１８を配置すると、伝熱管１３が突き出た部分に干渉しないように内パイプ１８を流入出ヘッダの下部に寄せて配置する必要がある。このとき、伝熱管１３下端と、内パイプ１８の上部との距離が小さい場合、伝熱管１３への冷媒流入が阻害され、冷媒分配性能が悪化することがある。また、伝熱管１３下端と、内パイプ１８の上部の距離、あるいは内パイプ１８の下部と、流入出ヘッダ下部の内壁との距離が小さい場合、冷媒が通過する際に圧力損失が大きくなってしまう。これに対して、実施の形態１では、流入出ヘッダの上下方向の寸法をｈ［ｍｍ］、ヘッダ隣接方向の寸法をＷ［ｍｍ］とすると、ｈ＞Ｗの関係を満たしている。このため、ヘッダの断面積が同一であってｈ≦Ｗとなるように構成する場合と比較して、冷媒分配性能の悪化及び圧力損失の増加を抑制することができる。
　実施の形態３．
　図５は、実施の形態３に係る熱交換器７Ｂを示す断面図である。図５に示すように、実施の形態３は、第１流入出ヘッダ１６と、第２流入出ヘッダ１７とで上下方向（Ｙ軸方向）の位置が異なる点で、実施の形態１と相違する。以下では、実施の形態１と相違する部分についての説明を中心に行い、実施の形態１と同じ部分又は相当する部分には同じ符号を付して、説明を省略する。
　熱交換器７Ｂは、伝熱管１３と、フィン１４と、列渡しヘッダ１５と、第１流入出ヘッダ１６と、第２流入出ヘッダ１７と、を有している。
　実施の形態３においても、実施の形態１と同様に、第１流入出ヘッダ１６及び第２流入出ヘッダ１７のうち、少なくとも一方は上下方向（Ｙ軸方向）の長さが、ヘッダ隣接方向（Ｚ軸方向）の長さよりも長い縦長形状である。つまり、上下方向の寸法をｈ［ｍｍ］、ヘッダ隣接方向の寸法をＷ［ｍｍ］とすると、ｈ＞Ｗの関係を満たす。
　熱交換器７Ｂの第１流入出ヘッダ１６と第２流入出ヘッダ１７とは段違いに設けられている。つまり、第１流入出ヘッダ１６と、第２流入出ヘッダ１７とで上下方向（Ｙ軸方向）の位置が異なる。詳しくは、第２流入出ヘッダ１７の下端部は、第１流入出ヘッダ１６の上端部よりも高い位置に位置している。図５では第１流入出ヘッダ１６が下側に配置され、第２流入出ヘッダ１７が上側に配置された状態を示しているが、位置関係を入れ替えてもよい。つまり、第１流入出ヘッダ１６が上側に配置され、第２流入出ヘッダ１７が下側に配置されていてもよい。また、上側に配置された流入出ヘッダに挿入された伝熱管１３は、下側に配置された流入出ヘッダに挿入された伝熱管１３よりも短い。
　更に、図示は省略するが、第１流入出ヘッダ１６と第２流入出ヘッダ１７とを上方から見た場合、第２流入出ヘッダ１７の一部が第１流入出ヘッダ１６の一部に重なっている。つまり、ヘッダ隣接方向（Ｚ軸方向）において、第１流入出ヘッダ１６の第２流入出ヘッダ１７側の端部（図５における右側の端部）は、第２流入出ヘッダ１７の第１流入出ヘッダ１６側の端部（図５における左側の端部）よりも、第２流入出ヘッダ１７の第１流入出ヘッダ１６と反対側の端部（図５における右側の端部）に近い。上述のように、第２流入出ヘッダ１７の下端部は、第１流入出ヘッダ１６の上端部よりも高い位置に位置している。これにより、第１流入出ヘッダ１６と第２流入出ヘッダ１７とを上方から見た場合、第２流入出ヘッダ１７の一部が第１流入出ヘッダ１６の一部に重なっている場合であっても、第１流入出ヘッダ１６と第２流入出ヘッダ１７とが接触しない。
　以上のように、実施の形態３によれば、実施の形態１と同様に、第１流入出ヘッダ１６及び第２流入出ヘッダ１７のうち、少なくとも一方は上下方向（Ｙ軸方向）の長さｈが、ヘッダ隣接方向（Ｚ軸方向）の長さＷよりも長い縦長形状である。したがって、実施の形態３によれば、実施の形態１と同様に、流入出ヘッダの断面積を確保しつつ、コストパフォーマンスを向上させることができる。
　また、第１流入出ヘッダ１６と第２流入出ヘッダ１７とを同じ高さに設けた場合、ヘッダ隣接方向（Ｚ軸方向）において第１流入出ヘッダ１６と第２流入出ヘッダ１７との間に距離を確保しないと、第１流入出ヘッダ１６と第２流入出ヘッダ１７とが接触してしまう。これに対して、実施の形態３では、第１流入出ヘッダ１６と第２流入出ヘッダ１７とが段違いに設けられている。このため、第１流入出ヘッダ１６と第２流入出ヘッダ１７とを、上方から見た場合に第２流入出ヘッダ１７の一部が第１流入出ヘッダ１６の一部に重なるように配置することができる。よって、列渡しヘッダ１５のヘッダ隣接方向（Ｚ軸方向）の長さを、第１流入出ヘッダ１６と第２流入出ヘッダ１７とを同じ高さに設けた場合と比較して小さくすることが可能である。また、伝熱管１３が接していないフィン１４の部分の面積を、第１流入出ヘッダ１６と第２流入出ヘッダ１７とを同じ高さに設けた場合と比較して小さくすることができる。したがって、実施の形態３によれば、コストパフォーマンスを更に向上させることができる。
　なお、風上側に設けられた伝熱管１３の列によって、風下側に設けられた伝熱管１３の列への送風が妨げられる。このため、第１流入出ヘッダ１６と、第２流入出ヘッダ１７とのうち、風下側に設けられる流入出ヘッダを他方の流入出ヘッダより高い位置に配置するようにしてもよい。つまり風下側に設けられる流入出ヘッダに挿入された伝熱管１３を、他方の流入出ヘッダに挿入された伝熱管１３の長さより短くするようにしてもよい。これにより、第１流入出ヘッダ１６と、第２流入出ヘッダ１７とのうち、風下側に設けられる流入出ヘッダを他方の流入出ヘッダより低い位置に配置する場合よりも、熱交換性能の低下を抑制することができる。
　実施の形態４．
　図６は、実施の形態４に係る熱交換器７Ｃを示す断面図である。図６に示すように、実施の形態４は、第１の列３１を構成する伝熱管１３と、第２の列３２を構成する伝熱管１３とがヘアピン管１９で接続されている点で実施の形態１と相違する。以下では、実施の形態１と相違する部分についての説明を中心に行い、実施の形態１と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付して、説明を省略する。
　図６に示すように、熱交換器７Ｃは、熱交換器７Ｃは、伝熱管１３と、フィン１４と、第１流入出ヘッダ１６と、第２流入出ヘッダ１７と、ヘアピン管１９と、を有している。また、熱交換器７Ｃは、実施の形態１で説明した列渡しヘッダ１５を有していない。
　実施の形態４においても、実施の形態１と同様に、第１流入出ヘッダ１６及び第２流入出ヘッダ１７のうち、少なくとも一方は上下方向（Ｙ軸方向）の長さが、ヘッダ隣接方向（Ｚ軸方向）の長さよりも長い縦長形状である。つまり、上下方向の寸法をｈ［ｍｍ］、ヘッダ隣接方向の寸法をＷ［ｍｍ］とすると、ｈ＞Ｗの関係を満たす。
　第１の列３１を構成する伝熱管１３と、第２の列３２を構成する伝熱管１３とがヘアピン管１９で接続されている。ヘアピン管１９は、ヘアピン曲げ（Ｕ字曲げ）加工された中空の管である。ヘアピン管１９と、第１の列３１を構成する伝熱管１３と、第２の列３２を構成する伝熱管１３とは、熱交換器７に同数設けられている。ヘアピン管１９の一方の端部は、第１の列３１を構成する伝熱管１３の上端部に接続され、ヘアピン管１９の他方の端部は、第２の列３２を構成する伝熱管１３の上端部に接続されている。これにより、１つの第１の列３１を構成する伝熱管１３と、１つのヘアピン管１９と、１つの第２の列３２を構成する伝熱管１３とによって、１本の管が形成される。
　熱交換器７における冷媒の流れるについて説明する。先ず、熱交換器７が凝縮器として作用する際に、流路切替装置６と熱交換器７と接続する冷媒配管４から流入した冷媒は、第２流入出ヘッダ１７において第２の列３２を構成する複数の伝熱管１３に分配される。第２の列３２を構成する複数の伝熱管１３のそれぞれを流れる冷媒は、対応するヘアピン管１９を介して、対応する第１の列３１を構成するそれぞれの伝熱管１３に流れる。第１の列３１を構成する複数の伝熱管１３を流れる冷媒は、第１流入出ヘッダ１６で合流し、膨張部９と熱交換器７と接続する冷媒配管４に流出する。また、熱交換器７が蒸発器として作用する際に、膨張部９と熱交換器７と接続する冷媒配管４から流入した冷媒は、第１流入出ヘッダ１６において第１の列３１を構成する複数の伝熱管１３に分配される。第１の列３１を構成する複数の伝熱管１３のそれぞれを流れる冷媒は、対応するヘアピン管１９を介して、対応する第２の列３２を構成するそれぞれの伝熱管１３に流れる。第２の列３２を構成する複数の伝熱管１３を流れる冷媒は、第２流入出ヘッダ１７で合流し、流路切替装置６と熱交換器７と接続する冷媒配管４に流出する。ヘアピン管１９は、本開示の第１の列３１を構成する伝熱管１３と、第２の列３２を構成する伝熱管１３との間で冷媒を流通させる「接続部」に相当する。
　以上のように、実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に、第１流入出ヘッダ１６及び第２流入出ヘッダ１７のうち、少なくとも一方は上下方向（Ｙ軸方向）の長さｈが、ヘッダ隣接方向（Ｚ軸方向）の長さＷよりも長い縦長形状である。このため、ヘッダの断面積が同一であるとき、ｈ≦Ｗである場合と比較して、第１直線部と第２直線部とのヘッダ隣接方向（Ｚ軸方向）の間隔を小さくできることから、ヘアピン部２０を小さく形成することができる。このため、実施の形態４によれば、列渡しヘッダ１５に代わりヘアピン管１９を設けた熱交換器７Ｃにおいても、ｈ≦Ｗである場合と比較してコストパフォーマンスを向上させることができる。
　以上が本開示の実施の形態の説明であるが、本開示は、上記の実施の形態の構成に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で様々な変形または組み合わせが可能である。例えば、実施の形態２で示されている内パイプ１８を、実施の形態３又は４に適用させてもよい。また、実施の形態３で示されているようにヘッダを段違いに配置する構成を、実施の形態４に適用させてもよい。
　１　空気調和機、２　室外機、３　室内機、４　冷媒配管、５　圧縮機、６　流路切替装置、７　熱交換器、７Ａ　熱交換器、７Ｂ　熱交換器、７Ｃ　熱交換器、８　室外送風機、９　膨張部、１１　熱交換器、１２　室内送風機、１３　伝熱管、１４　フィン、１５　列渡しヘッダ、１６　第１流入出ヘッダ、１７　第２流入出ヘッダ、１８　内パイプ、１８ａ　小穴、１９　ヘアピン管、３１　第１の列、３２　第２の列。

Claims (7)

  1. 　管軸が第１方向に延びる複数の伝熱管と、
    　前記第１方向と直交する第２方向に並んで第１の列を構成する複数の前記伝熱管の一端部が挿入された第１流入出ヘッダと、
    　前記第２方向に並んで前記第１の列と異なる第２の列を構成する複数の前記伝熱管の一端部が挿入された第２流入出ヘッダと、
    　前記第１の列を構成する前記伝熱管と、前記第２の列を構成する前記伝熱管との間で冷媒を流通させる接続部と、を備え、
    　前記第１流入出ヘッダ及び前記第２流入出ヘッダのうち、少なくとも一方は、前記第１方向の寸法が前記第１方向及び前記第２方向と直交する第３方向の寸法よりも大きい
    　熱交換器。
  2. 　前記第１流入出ヘッダ及び前記第２流入出ヘッダのうち、少なくとも一方の流入出ヘッダの内部に設けられた内パイプを備え、
    　前記内パイプには複数の小穴が形成されている
    　請求項１に記載の熱交換器。
  3. 　前記第１流入出ヘッダと前記第２流入出ヘッダとは、前記第１方向において異なる位置に設けられている
    　請求項１又は２に記載の熱交換器。
  4. 　前記接続部は、前記第１の列を構成する前記伝熱管の他端部と、前記第２の列を構成する前記伝熱管の他端部とを接続する、曲げ加工されたヘアピン管である
    　請求項１～３の何れか１項に記載の熱交換器。
  5. 　前記接続部は、前記第１の列を構成する複数の前記伝熱管の他端部と、前記第２の列を構成する複数の前記伝熱管の他端部とが挿入された列渡しヘッダである
    　請求項１～３の何れか１項に記載の熱交換器。
  6. 　前記第１の列を構成する前記伝熱管と、前記第２の列を構成する前記伝熱管とにまたがって配置されたフィンを備える
    　請求項１～５の何れか１項に記載の熱交換器。
  7. 　請求項１～６の何れか１項に記載の熱交換器と、圧縮機と、膨張部と、前記熱交換器と異なる熱交換器と、を備える
    　空気調和機。
PCT/JP2024/021294 2024-06-12 2024-06-12 熱交換器及び空気調和機 Pending WO2025257955A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2024/021294 WO2025257955A1 (ja) 2024-06-12 2024-06-12 熱交換器及び空気調和機

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2024/021294 WO2025257955A1 (ja) 2024-06-12 2024-06-12 熱交換器及び空気調和機

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2025257955A1 true WO2025257955A1 (ja) 2025-12-18

Family

ID=98050761

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2024/021294 Pending WO2025257955A1 (ja) 2024-06-12 2024-06-12 熱交換器及び空気調和機

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2025257955A1 (ja)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015025702A1 (ja) * 2013-08-20 2015-02-26 三菱電機株式会社 熱交換器、空調機、冷凍サイクル装置及び熱交換器の製造方法
WO2015189990A1 (ja) * 2014-06-13 2015-12-17 三菱電機株式会社 熱交換器
JP2020076538A (ja) * 2018-11-07 2020-05-21 ダイキン工業株式会社 熱交換器及び空調機
WO2021186491A1 (ja) * 2020-03-16 2021-09-23 三菱電機株式会社 熱交換器、空気調和機及び熱交換器の製造方法
WO2022249281A1 (ja) * 2021-05-25 2022-12-01 三菱電機株式会社 熱交換器及び空気調和装置
WO2023175926A1 (ja) * 2022-03-18 2023-09-21 三菱電機株式会社 空気調和装置の室外機および空気調和装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015025702A1 (ja) * 2013-08-20 2015-02-26 三菱電機株式会社 熱交換器、空調機、冷凍サイクル装置及び熱交換器の製造方法
WO2015189990A1 (ja) * 2014-06-13 2015-12-17 三菱電機株式会社 熱交換器
JP2020076538A (ja) * 2018-11-07 2020-05-21 ダイキン工業株式会社 熱交換器及び空調機
WO2021186491A1 (ja) * 2020-03-16 2021-09-23 三菱電機株式会社 熱交換器、空気調和機及び熱交換器の製造方法
WO2022249281A1 (ja) * 2021-05-25 2022-12-01 三菱電機株式会社 熱交換器及び空気調和装置
WO2023175926A1 (ja) * 2022-03-18 2023-09-21 三菱電機株式会社 空気調和装置の室外機および空気調和装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112204312B (zh) 空气调节装置的室外机及空气调节装置
JP5195733B2 (ja) 熱交換器及びこれを備えた冷凍サイクル装置
CN115298507B (zh) 换热器
JP2021017991A (ja) 熱交換器、空気調和装置、室内機および室外機
JP7399286B2 (ja) 熱交換器および冷凍サイクル装置
JP7118279B2 (ja) 熱交換器、その製造方法および空気調和装置
EP3825628B1 (en) Refrigeration cycle device
JP6599056B1 (ja) ガスヘッダ、熱交換器及び冷凍サイクル装置
CN111512099B (zh) 热交换器及制冷循环装置
WO2025257955A1 (ja) 熱交換器及び空気調和機
JP7693095B2 (ja) 空気調和装置の室外機および空気調和装置
CN117545970A (zh) 制冷循环装置
JP7630622B2 (ja) 熱交換器および冷凍サイクル装置
JP7756833B1 (ja) 熱交換器及び空気調和装置
JP7675951B1 (ja) 熱交換器及び空気調和装置
JP7738754B2 (ja) 熱交換器及び冷凍サイクル装置
JP7810917B1 (ja) 空気調和装置の室内機及び空気調和装置
JP7724953B2 (ja) 熱交換器及びこれを有する空気調和装置
WO2025158523A1 (ja) 熱交換器、室外機および冷凍サイクル装置
WO2025182083A1 (ja) 熱交換器、熱交換器を備えた空気調和装置の室外機、および、空気調和装置の室外機を備えた空気調和装置
JP7150157B2 (ja) 熱交換器および冷凍サイクル装置
WO2023188421A1 (ja) 室外機およびそれを備えた空気調和装置
JPWO2019155571A1 (ja) 熱交換器および冷凍サイクル装置
WO2025079135A1 (ja) 熱交換器、冷凍サイクル装置および冷凍サイクルシステム
WO2024247213A1 (ja) 熱交換器及び空気調和装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 24943318

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1