JP7146139B1 - heat exchangers and air conditioners - Google Patents
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Abstract
熱交換器は、上下方向に間隔を空けて配置された複数の伝熱管と、複数の伝熱管に冷媒を分配する分配器と、を備え、分配器は、複数の伝熱管が挿入される挿通面部と、複数の伝熱管の延びる方向において、挿通面部と対向する対向面部と、分配器の軸直角断面において、挿通面部と対向面部との間に延びる壁であって、対向面部と接合される側面部と、を有し、対向面部は、側面部と接続する平板部と、軸直角断面において、分配器の内部空間を形成する内壁の一部が挿通面部に向かって平板部から膨出する膨出部と、を有するものである。The heat exchanger includes a plurality of heat transfer tubes arranged at intervals in the vertical direction, and a distributor for distributing the refrigerant to the plurality of heat transfer tubes, and the distributor is an insertion through which the heat transfer tubes are inserted. a surface portion, a facing surface portion facing the insertion surface portion in the direction in which the plurality of heat transfer tubes extend, and a wall extending between the insertion surface portion and the facing surface portion in an axis-perpendicular cross section of the distributor, and joined to the facing surface portion a side surface portion, wherein the opposing surface portion includes a flat plate portion connected to the side surface portion, and a portion of an inner wall forming an internal space of the distributor protrudes from the flat plate portion toward the insertion surface portion in an axis-perpendicular cross section. and a bulging portion.
Description
本開示は、伝熱管内を通過する冷媒と空気とを熱交換する熱交換器及び空気調和装置に関するものであり、特に冷媒を分岐して伝熱管へ供給する分配器に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present disclosure relates to heat exchangers and air conditioners that exchange heat between a refrigerant passing through heat transfer tubes and air, and more particularly to a distributor that branches and supplies refrigerant to heat transfer tubes.
一般に空気調和装置等のヒートポンプ装置で広く用いられる蒸気圧縮式の冷凍サイクルは、圧縮機、凝縮器として機能する熱交換器、蒸発器として機能する熱交換器、及び、膨張弁等の4つの要素部品で構成される。冷凍サイクルでは、作動流体である冷媒が状態変化を伴いながらこの4つの要素部品を流れている。従来、蒸気圧縮式の冷凍サイクルが備える蒸発器として、流動損失を低減するために複数の伝熱管と、この複数の伝熱管に対して冷媒を分配する分配器(ヘッダ)とを備えたものがある。そして、蒸発器を高効率に機能させるためには、複数の伝熱管の各伝熱管に冷媒を均等に分配する必要がある。 Generally, a vapor compression refrigeration cycle widely used in heat pump devices such as air conditioners has four elements: a compressor, a heat exchanger functioning as a condenser, a heat exchanger functioning as an evaporator, and an expansion valve. Consists of parts. In the refrigeration cycle, a refrigerant, which is a working fluid, flows through these four elemental parts with changes in state. Conventionally, an evaporator provided in a vapor compression refrigeration cycle includes a plurality of heat transfer tubes to reduce flow loss, and a distributor (header) for distributing the refrigerant to the plurality of heat transfer tubes. be. In order for the evaporator to function with high efficiency, it is necessary to evenly distribute the refrigerant to each of the plurality of heat transfer tubes.
一方、膨張弁から流出される冷媒は、低温低圧のガス冷媒と液冷媒とが混在した気液二相冷媒状態であるため、蒸発器への冷媒の分配が不均等になりやすい。特に分配器の長手方向を鉛直向きに配置した場合、冷媒が鉛直方向に進む過程において、重力の影響をうけて密度の低いガス冷媒と密度の高い液冷媒とが分離しやすい。 On the other hand, since the refrigerant flowing out from the expansion valve is in a gas-liquid two-phase refrigerant state in which a low-temperature, low-pressure gas refrigerant and a liquid refrigerant are mixed, the distribution of the refrigerant to the evaporator tends to be uneven. In particular, when the longitudinal direction of the distributor is arranged vertically, the low-density gas refrigerant and the high-density liquid refrigerant are likely to separate under the influence of gravity in the process in which the refrigerant advances in the vertical direction.
そこで、長手方向に複数の流出管接続口を有した円筒管の内部に複数に仕切られた空間を有し、各々の空間へ連通可能な細径の流路を内部に備え、細径の流路の上流には流入口からオリフィスを経由した空間を備えていることを特徴とする分配器が提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載された分配器では、気液二相状態で流入した冷媒について、ガス冷媒と液冷媒とをオリフィスで均質混合させ、その後、細径の流路に冷媒を均等分配するものとされている。 Therefore, a cylindrical tube having a plurality of outflow pipe connection ports in the longitudinal direction has a plurality of partitioned spaces inside, and a small diameter flow path that can communicate with each space is provided inside. A distributor has been proposed that is characterized by having a space extending from an inlet via an orifice upstream of the channel (see, for example, Patent Document 1). In the distributor described in Patent Literature 1, the gas-liquid two-phase refrigerant is homogeneously mixed at the orifice, and then the refrigerant is evenly distributed to the small-diameter flow paths. It is
しかしながら、特許文献1に記載された分配器は、冷媒が細径管を流出した先の空間内において、3つに分岐された小空間が形成されており、小空間に供給される3分岐分の冷媒の流量では小空間内で気液二相冷媒のガス冷媒と液冷媒とが分離しやすく3分岐のうち上部に位置する小空間には液冷媒が流れにくくなる恐れがある。 However, in the distributor described in Patent Document 1, a small space branched into three is formed in the space to which the refrigerant flows out of the small diameter pipe, and the three branches are supplied to the small space. At the flow rate of the refrigerant, the gas refrigerant and the liquid refrigerant of the gas-liquid two-phase refrigerant tend to separate in the small space, and the liquid refrigerant may be difficult to flow in the small space located in the upper part of the three branches.
本開示は、上記のような課題を解決するものであり、気液二相冷媒を均等に分配させる性能が優れた熱交換器及び空気調和装置を提供することを目的とする。 An object of the present disclosure is to solve the problems described above, and to provide a heat exchanger and an air conditioner that are excellent in performance for evenly distributing a gas-liquid two-phase refrigerant.
本開示に係る熱交換器は、上下方向に間隔を空けて配置された複数の伝熱管と、複数の伝熱管に冷媒を分配する分配器と、を備え、分配器は、複数の伝熱管が挿入される挿通面部と、複数の伝熱管の延びる方向において、挿通面部と対向する対向面部と、分配器の軸直角断面において、挿通面部と対向面部との間に延びる壁であって、対向面部と接合される側面部と、を有し、対向面部は、側面部と接続する平板部と、軸直角断面において、分配器の内部空間を形成する内壁の一部が挿通面部に向かって平板部から膨出する膨出部とを有し、分配器の内部空間として平板部と膨出部と側面部とによって囲われた隅部が形成されているものである。 A heat exchanger according to the present disclosure includes a plurality of heat transfer tubes that are spaced apart in the vertical direction, and a distributor that distributes refrigerant to the plurality of heat transfer tubes. An insertion surface portion to be inserted, a facing surface portion facing the insertion surface portion in the direction in which the plurality of heat transfer tubes extend, and a wall extending between the insertion surface portion and the facing surface portion in an axis-perpendicular cross section of the distributor, wherein the facing surface portion The opposing surface portion has a flat plate portion connected to the side portion, and a flat plate portion in which a part of the inner wall forming the internal space of the distributor extends toward the insertion surface portion in an axis-perpendicular cross section. A corner surrounded by the flat plate portion, the bulging portion, and the side portion is formed as an internal space of the distributor .
本開示に係る空気調和装置は、本開示に係る熱交換器と、複数の伝熱管に空気を供給する送風機と、備えたものである。 An air conditioner according to the present disclosure includes the heat exchanger according to the present disclosure and an air blower that supplies air to a plurality of heat transfer tubes.
本開示に係る熱交換器は、複数の伝熱管が挿入される挿通面部と、挿通面部と対向する対向面部とを有する分配器を備える。そして、対向面部は、側面部と接続する平板部と、軸直角断面において、分配器の内部空間を形成する内壁の一部が挿通面部に向かって平板部から膨出する膨出部とを有する。熱交換器は、分配器に膨出部を有することによって、フラッディング定数を大きくした状態で気液二相冷媒を分配できる。そのため、分配器は、気液二相冷媒のガス冷媒と液冷媒との分離を防ぐことができ、分配器の下流に位置する複数の伝熱管へ均等にガス冷媒と液冷媒とを供給できる。 A heat exchanger according to the present disclosure includes a distributor having an insertion surface portion into which a plurality of heat transfer tubes are inserted and a facing surface portion facing the insertion surface portion. The facing surface portion has a flat plate portion connected to the side surface portion, and a bulging portion in which a part of the inner wall forming the internal space of the distributor bulges from the flat plate portion toward the insertion surface portion in the axis-perpendicular cross section. . The heat exchanger can distribute the gas-liquid two-phase refrigerant with a large flooding constant by having the bulging portion in the distributor. Therefore, the distributor can prevent the separation of the gas-liquid two-phase refrigerant into the gas refrigerant and the liquid refrigerant, and can evenly supply the gas refrigerant and the liquid refrigerant to the plurality of heat transfer tubes located downstream of the distributor.
本開示に係る空気調和装置は、上記構成の熱交換器を備えるため気液二相冷媒のガス冷媒と液冷媒との分離を防ぐことができ、分配器の下流に位置する複数の伝熱管へ均等にガス冷媒と液冷媒とを供給できる。 Since the air conditioner according to the present disclosure includes the heat exchanger having the above configuration, it is possible to prevent the separation of the gas-liquid two-phase refrigerant into the gas refrigerant and the liquid refrigerant, and to a plurality of heat transfer tubes located downstream of the distributor. Gas refrigerant and liquid refrigerant can be evenly supplied.
以下、本開示を実施するための形態について、図面を参照して説明する。ここで、図1を含めた、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又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、各実施の形態において、先行する実施の形態で説明した事項と同一もしくは均等である部分には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する場合がある。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。また、以下の実施の形態は、特に組み合わせに支障が生じない範囲であれば、特に明示していない場合であっても、各実施の形態同士を部分的に組み合わせることができる。 Hereinafter, embodiments for implementing the present disclosure will be described with reference to the drawings. Here, in the following drawings including FIG. 1, the same reference numerals denote the same or corresponding parts, and are common throughout the embodiments described below. Moreover, in each embodiment, the same reference numerals are given to the same or equivalent parts as those explained in the preceding embodiments, and the explanation thereof may be omitted. The forms of the constituent elements shown in the entire specification are merely examples, and are not limited to the forms described in the specification. Further, the following embodiments can be partially combined with each other, even if not explicitly stated, as long as there is no particular problem with the combination.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る空気調和装置10の構成図である。図1において、点線で示す矢印は、空気調和装置10の冷房運転時における冷媒の流れる方向を示すものであり、実線で示す矢印は、空気調和装置10の暖房運転時における冷媒の流れる方向を示すものである。図1を用いて、家庭用のルームエアコンあるいは店舗用もしくはオフィス用のパッケージエアコンのような、1つの室外熱交換器5と1つの室内熱交換器3とを有する空気調和装置10の構成及び動作について説明する。Embodiment 1.
FIG. 1 is a configuration diagram of an
[空気調和装置10の構成]
空気調和装置10は、圧縮機1と、流路切替装置2と、室内熱交換器3と、減圧装置4と、室外熱交換器5とを有し、これらが配管で接続されて冷媒が循環する冷媒回路を構成している。空気調和装置10は更に、室内熱交換器3に送風する室内送風機7と、室外熱交換器5に送風する室外送風機6とを有している。[Configuration of air conditioner 10]
The
圧縮機1は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する流体機械である。流路切替装置2は、例えば四方弁であり、制御装置(図示は省略)の制御により、空気調和装置10の冷房運転時と暖房運転時とにおいて冷媒の流路を切り替える装置である。室内熱交換器3は、内部を流通する冷媒と、室内送風機7により供給される室内空気と、の熱交換を行う熱交換器である。室内熱交換器3は、暖房運転時には凝縮器として機能し、冷房運転時には蒸発器として機能する。
The compressor 1 is a fluid machine that compresses and discharges the sucked refrigerant. The flow path switching device 2 is, for example, a four-way valve, and is a device that switches the flow path of the refrigerant between the cooling operation and the heating operation of the
減圧装置4は、例えば膨張弁であり、冷媒を減圧させる装置である。減圧装置4は、制御装置(図示は省略)の制御により開度が調節される電子膨張弁を用いることができる。室外熱交換器5は、内部を流通する冷媒と、室外送風機6により供給される空気と、の熱交換を行う熱交換器である。室外熱交換器5は、暖房運転時には蒸発器として機能し、冷房運転時には凝縮器として機能する。
The decompression device 4 is, for example, an expansion valve, and is a device that decompresses the refrigerant. The decompression device 4 can use an electronic expansion valve whose opening is controlled by a control device (not shown). The
[空気調和装置10の動作]
次に、図1を用いて空気調和装置10の暖房運転時の運転状態を冷媒の流れに沿って説明する。圧縮機1で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、流路切替装置2を通過して点Aに到達する。そして、ガス冷媒は、点Aを通過した後、室内熱交換器3を通過する際、室内熱交換器3を凝縮器として作用させ、室内送風機7によって流れる空気により冷却され液化した状態で点Bに到達する。[Operation of air conditioner 10]
Next, the operating state of the
液化された液冷媒は、減圧装置4を通過することで低温低圧のガス冷媒と液冷媒とが混在した二相冷媒状態となり点Cに到る。その後、点Cを通過した二相冷媒は、室外熱交換器5内を流れて室外熱交換器5を蒸発器として作用させ、室外送風機6によって流れる空気により加熱されてガス化した状態で点Dに到る。点Dを経たガス冷媒は、流路切替装置2を通過して圧縮機1に戻る。空気調和装置10は、この冷媒のサイクルにより、室内空気を加熱する暖房運転を行う。
The liquefied liquid refrigerant passes through the decompression device 4 and reaches a point C where it becomes a two-phase refrigerant state in which low-temperature and low-pressure gas refrigerant and liquid refrigerant are mixed. After that, the two-phase refrigerant that has passed point C flows through the
次に、図1を用いて空気調和装置10の冷房運転時の運転状態を冷媒の流れに沿って説明する。空気調和装置10の冷房運転時には、上記の冷媒の流れが逆方向に流れるように流路切替装置2を用いて冷媒の流れる方向が切り替えられる。圧縮機1で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、流路切替装置2を通過して点Dに到達する。そして、ガス冷媒は、点Dを通過した後、室外熱交換器5を通過する際、室外熱交換器5を凝縮器として作用させ、室外送風機6によって流れる空気により冷却され液化した状態で点Cに到達する。
Next, the operating state of the
液化された液冷媒は、減圧装置4を通過することで低温低圧のガス冷媒と液冷媒とが混在した二相冷媒状態となり点Bに到る。その後、点Bを通過した二相冷媒は、室内熱交換器3内を流れて室内熱交換器3を蒸発器として作用させ、室内送風機7によって流れる空気により加熱されてガス化した状態で点Aに到る。点Aを経たガス冷媒は、流路切替装置2を通過して圧縮機1に戻る。空気調和装置10は、この冷媒のサイクルにより、室内空気を冷却する冷房運転を行う。
The liquefied liquid refrigerant passes through the decompression device 4 to reach a point B where it becomes a two-phase refrigerant state in which low-temperature and low-pressure gas refrigerant and liquid refrigerant are mixed. After that, the two-phase refrigerant that has passed through point B flows through the interior of the
[熱交換器50]
図2は、実施の形態1に係る熱交換器50の概略図である。図2に示す矢印は、冷媒の流れる方向を示している。次に図2を用いて実施の形態1に係る熱交換器50について説明する。以下の説明では、熱交換器50は、空気調和装置10を用いて暖房運転を行う際に、蒸発器として機能する室外熱交換器5に使用された場合の構成として説明する。なお、熱交換器50は、空気調和装置10において、室外熱交換器5として使用されるものに限定されるものではなく、室内熱交換器3として使用することもできる。[Heat exchanger 50]
FIG. 2 is a schematic diagram of the
図2に示すように、熱交換器50は、熱交換部50aと、分配器20と、ヘッダ80と、を有する。なお、分配器20は、ヘッダと称してもよい。
As shown in FIG. 2, the
(熱交換部50a)
熱交換部50aは、熱交換部50aの周囲に存在する空気と熱交換部50aの内部を流れる冷媒とを熱交換させる。熱交換部50aは、分配器20とヘッダ80との間に配置されている。熱交換部50aは、分配器20とヘッダ80とを接続するように、第1方向(X軸方向)に延びる複数の伝熱管12と、隣り合う伝熱管12同士を接続する伝熱促進部材13とを有する。(
The
熱交換部50aは、複数の伝熱管12のそれぞれが分配器20とヘッダ80との間に延伸するように設けられている。複数の伝熱管12のそれぞれは、管状に形成されており、内部に冷媒を流通させる。複数の伝熱管12のそれぞれは、第1方向(X軸方向)において、一方の端部が分配器20と接続しており、他方の端部がヘッダ80と接続している。
The
複数の伝熱管12のそれぞれは、互いに間隔をあけて配列され、分配器20の延伸方向である軸方向(Z軸方向)に並列している。複数の伝熱管12は、互いに上下方向に間隔を空けて配置されている。複数の伝熱管12のうち隣り合う伝熱管12は、互いに対向するように配置されている。複数の伝熱管12のうち隣り合う2つの伝熱管12の間には、空気の流路となる隙間が形成されている。
Each of the plurality of
熱交換器50は、第1方向である複数の伝熱管12の延伸方向を水平方向としている。ただし、第1方向である複数の伝熱管12の延伸方向は、水平方向に限定されるものではなく、水平方向に対して傾いた方向でもよい。また、熱交換器50は、第2方向である複数の伝熱管12の配列方向を鉛直方向としている。ただし、複数の伝熱管12の配列方向は、鉛直方向に限定されるものではなく、鉛直方向に対して傾いた方向でもよい。
In the
伝熱管12は、例えば、断面形状が円形の円管、あるいは、楕円形状の管である。あるいは、伝熱管12は、内部に複数の流路が形成された扁平管でもよい。
The
複数の伝熱管12の中で隣り合う伝熱管12は、互いの伝熱管12同士が伝熱促進部材13によって接続されている。伝熱促進部材13は、例えば、プレートフィン、あるいは、コルゲートフィン等である。伝熱促進部材13は、空気と冷媒との熱交換効率を向上させるものである。複数の伝熱促進部材13は、熱交換部50aにおいて、互いに間隔をあけて配列され、伝熱管12の延伸方向(X軸方向)に並列している。伝熱促進部材13がプレートフィンの場合には、複数の伝熱管12のそれぞれが複数の伝熱促進部材13を貫通している。
Adjacent
なお、熱交換部50aは、伝熱管12と、伝熱促進部材13とを有するものに限定されるものではない。例えば、熱交換部50aは、複数の伝熱管12を有し、隣り合う伝熱管12同士を接続する伝熱促進部材13を有さない構成でもよい。
Note that the
熱交換部50aは、図2に示すように、流通する冷媒の上流側に位置する補助熱交換部50a2と、流通する冷媒の下流側に位置する主熱交換部50a1と、を有する。主熱交換部50a1のX軸方向の一端側には分配器20が配置され、他端側にはヘッダ80が配置されている。
As shown in FIG. 2, the
熱交換器50は、2つに流れが分岐した冷媒がそれぞれ熱交換部50aの一部を構成する補助熱交換部50a2を流れ、次に、分配器20を経由して流れが16分岐された冷媒がそれぞれ熱交換部50aの他の一部を構成する主熱交換部50a1を流れる。なお、熱交換部50aは、流通する冷媒の上流側に位置する補助熱交換部50a2と、流通する冷媒の下流側に位置する主熱交換部50a1と、を有する上述の構成に限定されるものではない。例えば、熱交換部50aは、補助熱交換部50a2を必要とせず、主熱交換部50a1のみで構成されてもよい。また、熱交換部50aは、補助熱交換部50a2及び主熱交換部50a1における冷媒の分岐の数が、上述した2及び16と異なる数でもよい。すなわち、補助熱交換部50a2及び主熱交換部50a1の分岐数が本形態と異なる分岐数でもよい。
In the
(ヘッダ80)
ヘッダ80は、複数の伝熱管12の、延伸方向(X軸方向)の一方の端部に接続されている。ヘッダ80は、ヘッダ80の内部と伝熱管12の管路内とが連通するように、熱交換部50aの伝熱管12に接続されている。ヘッダ80は、複数の伝熱管12の配列方向(Z軸方向)に沿って延伸するように形成されている。ヘッダ80は、熱交換器50において、熱交換部50aの複数の伝熱管12から流出する冷媒が合流する際の合流機構として機能する。(Header 80)
The
ヘッダ80には、流出管301が設けられている。流出管301は、複数の伝熱管12から流出して合流した冷媒を熱交換器50から排出させるための配管である。
The
(分配器20)
分配器20は、複数の伝熱管12の、延伸方向(X軸方向)の他方の端部に接続されている。分配器20は、複数の伝熱管12を介してヘッダ80の反対側に配置されている。分配器20は、分配器20の内部と伝熱管12の管路内とが連通するように、熱交換部50aの伝熱管12に接続されている。分配器20は、複数の伝熱管12の配列方向(Z軸方向)に沿って延伸するように形成されている。分配器20は、複数の伝熱管12に冷媒を分配する。分配器20は、熱交換器50において、熱交換部50aに流入する冷媒を、複数の伝熱管12に分配する分配機構として機能する。(Distributor 20)
The
分配器20には、流入管31及び流入管32が設けられている。流入管31及び流入管32は、複数の伝熱管12に分配される冷媒を熱交換器50に流入させるための配管である。流入管31と補助熱交換部50a2とは、配管201で接続されており、流入管32と補助熱交換部50a2とは、配管202で接続されている。なお、分配器20の詳細な構成については後述する。
The
[熱交換器50の動作例]
実施の形態1に係る熱交換器50の動作について、熱交換器50が空気調和装置10の蒸発器として機能する際の動作を例に挙げて説明する。蒸発器として機能する熱交換器50には、減圧装置4で減圧された気液二相冷媒が流入する。この際、冷媒は、熱交換器50の分配器20から流入し、複数の伝熱管12内の通路を流通して吸熱及び蒸発する。その後、冷媒は、ヘッダ80から流出し、流路切替装置2を経由して圧縮機1に吸入される。[Example of operation of heat exchanger 50]
The operation of the
図2を用いて更に詳細に熱交換器50の動作例を説明する。気液二相冷媒の全質量速度に占める気体の質量速度比を示す表現の乾き度Xを用いた場合、熱交換器50に流れる冷媒は、乾き度XがX=0.05~0.30の範囲程度の気液二相状態で図中の配管100から二分岐管11に流入する。なお、配管100は、熱交換器50と減圧装置4との間の冷媒の流路を構成する配管である。
An operation example of the
その後、気液二相冷媒は、二分岐管11によって分流されて配管101及び配管102へとそれぞれ流れ、補助熱交換部50a2へと流れる。この際、補助熱交換部50a2の伝熱管14を流れる気液二相冷媒と、室外送風機6(図1参照)によって流れる空気とが熱交換を行う。気液二相冷媒と空気とが熱交換を行うことによって、気液二相冷媒は、気液二相冷媒のうち液冷媒が蒸発し、全質量速度のうち気体の質量速度が占める割合を変化させながら補助熱交換部50a2を通過し終える。
After that, the gas-liquid two-phase refrigerant is branched by the two-
補助熱交換部50a2を通過した気液二相冷媒は、配管201及び配管202を介してそれぞれ流入管31及び流入管32へと流れる。この際、流入管31及び流入管32へと流れる気液二相冷媒の乾き度Xは、乾き度X=0.05~0.60の範囲程度にまで成り得る。乾き度Xの値は、熱交換部50aの全体において補助熱交換部50a2が占める割合、補助熱交換部50a2を通過する風量、あるいは、二分岐管11から流入管31及び流入管32までの圧力損失等の影響によって変化する。
The gas-liquid two-phase refrigerant that has passed through the auxiliary heat exchange section 50a2 flows through the
流入管31及び流入管32を通過した気液二相冷媒は、分配器20内に形成された空間21a及び空間21b(図3参照)へと流入する。空間21a及び空間21bへと流入した気液二相冷媒は、それぞれ空間21a及び空間21bにおいて8分岐ずつ、つまり合計16分岐に分配されて伝熱管12へ流入する。
The gas-liquid two-phase refrigerant that has passed through the
16分岐に分配された気液二相冷媒は、主熱交換部50a1へ流れ、室外送風機6(図1参照)によって流れる空気と気液二相冷媒とが熱交換を行う。主熱交換部50a1を通過する冷媒は、空気との熱交換によって、液冷媒が全て気化したガス冷媒の状態、もしくは、多くの液冷媒が気化して乾き度X=0.85以上の気液二相冷媒の状態となり、ヘッダ80へと流出する。16分岐していた冷媒は、ヘッダ80においてそれぞれ合流して流出管301を通って熱交換器50から流出する。
The gas-liquid two-phase refrigerant distributed to the 16 branches flows to the main heat exchange portion 50a1, and heat exchange is performed between the air flowing by the outdoor fan 6 (see FIG. 1) and the gas-liquid two-phase refrigerant. The refrigerant passing through the main heat exchange portion 50a1 is in a state of gas refrigerant in which all of the liquid refrigerant is vaporized by heat exchange with the air, or in a gas-liquid state in which most of the liquid refrigerant is vaporized and the degree of dryness X is 0.85 or more. It becomes a two-phase refrigerant and flows out to the
(分配器20の詳細な構成)
図3は、実施の形態1に関する分配器20の概要図である。図4は、実施の形態1に係る分配器20の斜視図である。図4は、分配器20の内部構造を説明するために蓋41の図示を省略している。図4に示すX軸方向は、伝熱管12の延びる方向であり、Z軸方向は分配器20の本体部20aの延びる方向である。また、Z軸方向は、伝熱管12の配列方向でもある。図4に示すY軸方向は、X軸方向及びZ軸方向に垂直な方向である。図3及び図4を用いて分配器20について説明する。分配器20は、図3に示すように、本体部20aと、本体部20aに取り付けられた流入管31及び流入管32とを有する。(Detailed configuration of distributor 20)
FIG. 3 is a schematic diagram of
(本体部20a)
本体部20aは、両端が閉塞された長尺の筒状に形成された部材であり、内部に空間が形成されている。分配器20の本体部20aは、長手方向(Z軸方向)の中心軸が鉛直向きの状態、又は、長手方向の中心軸が鉛直向きのベクトル成分を有する範囲で傾いた状態で設置される。本体部20aには、流入口34と、内部空間21とが形成されている。(
The
流入口34は、流入管31又は流入管32と接続し、流入管31又は流入管32から冷媒が流入する流入口である。内部空間21は、伝熱管12の管内空間と連通し、並びに、流入管31及び流入管32の管内空間と連通し、流入管31及び流入管32を介して流入口34から流入した冷媒が上方向に流れる空間である。
The
本体部20aは、第1部品23と、第2部品24と、蓋41及び蓋42と、仕切板61と、を有する。第1部品23と第2部品24とは、伝熱管12の延びる方向(X軸方向)において、互いに対向するように配置されている。分配器20の本体部20aは、後述する挿通面部25と側面部26とを有する第1部品23と、対向面部である第2部品24と、を備え、第1部品23と第2部品24とを組み合わせることにより筒状に形成されている。
The
本体部20aは、図4に示すように、第1部品23と第2部品24との組み合わせにより筒状に形成され、図3に示すように、筒状に形成された第1部品23及び第2部品24の長手方向(Z軸方向)の両端が蓋41及び蓋42によって閉塞されている。本体部20aは、第1部品23と、第2部品24と、蓋41及び蓋42とを組み合わせることによって柱状に形成されている。
As shown in FIG. 4, the
第1部品23は、長尺に形成された部材であり、長手方向(Z軸方向)に対する垂直断面がU字形状に形成されている。なお、第1部品23を含む分配器20の長手方向(Z軸方向)に対する垂直断面を軸直角断面と称する場合がある。第1部品23は、湾曲した部分を形成する挿通面部25と、平板状に形成された部分を形成する側面部26とを有する。挿通面部25と2つの側面部26とは一体に形成されている。
The
第1部品23の長手方向(Z軸方向)に対する垂直断面において、挿通面部25は、円弧状に形成されており、側面部26は直線状に形成されている。挿通面部25は、伝熱管12の配置側に凸となるように湾曲している。第1部品23は、対向面部である第2部品24とは反対側に凸となるように少なくとも一部が湾曲して形成されている。
In a cross section perpendicular to the longitudinal direction (Z-axis direction) of the
第1部品23は、2つの側面部26が対向するように形成されており、第1部品23の長手方向(Z軸方向)に対する垂直断面における円弧状に形成された挿通面部25の両端部にそれぞれ側面部26が設けられている。側面部26は、第2部品24の後述する平板部28と接続される。側面部26は、本体部20aにおいて、挿通面部25と第2部品24である対向面部の平板部28との間に延びる壁であって、挿通面部25と平板部28とをつなぐ部分である。側面部26は、挿通面部25と一体に形成されており、第2部品24である対向面部の平板部28と接合される。
The
第1部品23の挿通面部25には、伝熱管12が挿入される接続口33が形成されている。接続口33は、貫通孔であり第1部品23の長手方向(Z軸方向)に沿って複数形成されている。本体部20aには、複数の伝熱管12が挿入される複数の接続口33が上下方向に間隔をあけて形成されている。伝熱管12は、接続口33に挿入されて第1部品23の壁を貫通している。接続口33に挿入された伝熱管12は、第1部品23によって保持される。
A
第2部品24は、複数の伝熱管12の延びる方向において、挿通面部25と対向する対向面部である。第2部品24は、長尺に形成された部材であり、長手方向(Z軸方向)に対する垂直断面が略Ω字状に形成されている。対向面部である第2部品24は、側面部26と接続する平板部28と、分配器20の軸直角断面において、分配器20の内部空間21を形成する内壁の一部が挿通面部25に向かって前記平板部28から膨出する膨出部27とを有する。換言すれば、対向面部である第2部品24は、湾曲した部分を形成する膨出部27と、平板状に形成された部分を形成する平板部28とを有する。膨出部27と、膨出部27の両側に位置する2つの平板部28とは一体に形成されている。
The
第2部品24の長手方向(Z軸方向)に対する垂直断面において、膨出部27は、円弧状に形成されており、平板部28は直線状に形成されている。第2部品24は、2つの平板部28の平板面が同一平面Fを形成しており、第2部品24の長手方向(Z軸方向)に対する垂直断面における膨出部27の両端部にそれぞれ平板部28が設けられている。同一平面Fは、図4に示すように、Z軸方向とY軸方向とによって形成される平面である。なお、平板部28は、膨出部27の両端部にそれぞれ設けられている構成に限定されるものではなく、例えば、膨出部27の両端部に位置する平板部28が一体に形成された1枚の平板状の部材として形成されてもよい。
In a cross section perpendicular to the longitudinal direction (Z-axis direction) of the
膨出部27は、2つの平板部28の間に設けられており、平板部28から挿通面部25の形成側、すなわち、伝熱管12の配置側に突出するように膨出している。膨出部27は、1枚の平板部28のうち少なくとも一部が挿通面部25に向かって膨出している部分として構成されてもよい。膨出部27は、本体部20aの長手方向、すなわち、第2部品24の長手方向に沿って形成されている。膨出部27は、挿通面部25の内壁と対向する対向面27aを有する。なお、図4では、膨出部27は、U字状に形成されているが、膨出部27の形状は、当該形状に限定されるものではない。膨出部27は、平板部28から挿通面部25の形成側、すなわち、伝熱管12の配置側に突出するように形成されていればよく、例えば、中実の半円状に形成されてもよい。
The bulging
対向面部である第2部品24の膨出部27には、流入管31及び流入管32が挿入される流入口34が少なくとも1つ以上形成されている。流入口34は、貫通孔である。流入管31及び流入管32は、流入口34に挿入されて第2部品24の壁を貫通している。流入口34に挿入された流入管31及び流入管32は、第2部品24によって保持される。
At least one
流入口34は、本体部20aの内部において、複数の伝熱管12の中で最下部に位置する伝熱管12と対向する位置に形成されている。もしくは、図3に示すように、流入口34は、本体部20aの内部において、複数の伝熱管12の中で最下部に位置する伝熱管12よりも下方に位置するように形成されている。
The
本体部20aは、対向する2つの側面部26の間に膨出部27が位置するように形成されている。本体部20aは、挿通面部25、2つの側面部26、膨出部27、2つの平板部28、蓋41、及び、蓋42の内壁面によって内部空間21が形成されている。本体部20aの長手方向(Z軸方向)に対する垂直断面において、内部空間21は、略U字形状に形成されている。
The
本体部20aの代表的な製造方法は次のようなものである。第1部品23は、伝熱管12の挿入口となる接続口33を形成した上で、長手方向に対する垂直断面が円弧状になるように形成する。そのため、第1部品23は、接続口33を形成するためのプレス加工と、曲面を形成するための曲げ加工とによって成型され、半円状のプレス板部品として成型される。
A representative manufacturing method of the
第2部品24は、流入管31及び流入管32の接続口となる流入口34を形成した上で、長手方向に対する垂直断面が円弧状の膨出部27を形成する。そのため、第2部品24は、流入口34を形成するためのプレス加工と、曲面を形成するための曲げ加工とによって成型され、膨出部27のあるプレス板部品として成型される。
The
なお、本体部20aの製造方法は、上記成型方法に限定されるものではない。例えば、第1部品23と第2部品24とが一体化した本体部20aを押出成型した後に、本体部20aに穴加工を行い接続口33及び流入口34を形成して本体部20aを製造してもよい。あるいは、本体部20aは、第1部品23及び第2部品24をそれぞれプレス加工と押出加工とによって成型したものを組み合わせて製造してもよく、電縫管加工など別の手段を用いて製造してもよい。
The method for manufacturing the
分配器20は、挿通面部25と、対向面部である第2部品24と、側面部26と共に、内部空間21を形成する蓋41及び蓋42を有する。蓋41及び蓋42は、筒状に形成された第1部品23及び第2部品24の両端を塞ぐ部材である。蓋41及び蓋42は、板状に形成されている。蓋41及び蓋42は、本体部20aに内部空間21を形成するように、本体部20aの長手方向(Z軸方向)の両端部を閉塞する。
The
本体部20aの内部には、本体部20aの内部空間21を上下の空間に隔てる仕切板61が設けられている。本体部20aの内部には、仕切板61によって上方の空間21aと下方の空間21bとが形成されている。本体部20aの内部空間21において、上方の空間21aは仕切板61の上方に形成された空間であり、下方の空間21bは仕切板61の下方に形成された空間である。上方の空間21aと下方の空間21bとは仕切板61によって隔てられているため、上方の空間21aと下方の空間21bとの間で冷媒は移動しない。分配器20は、仕切板61を少なくとも1つ以上有する。なお、仕切板61は分配器20の必須の構成要素ではなく、分配器20は、仕切板61を有していなくてもよい。
A
図3に示すように、本体部20aにおいて、上方の空間21aを形成する部分が上部本体部20a1であり、下方の空間21bを形成する部分が下部本体部20a2である。上部本体部20a1及び下部本体部20a2にはそれぞれ接続口33及び流入口34が形成されている。図2及び図3に示すように、上部本体部20a1及び下部本体部20a2にはそれぞれ8つの接続口33が形成されており、本体部20a全体としては16の接続口33が形成されている。
As shown in FIG. 3, in the
複数の伝熱管12は、上部本体部20a1の接続口33を貫通し、他の複数の伝熱管12は、下部本体部20a2の接続口33を貫通している。そして、複数の伝熱管12は、上部本体部20a1に取り付けられ、他の複数の伝熱管12は、下部本体部20a2に取り付けられている。なお、本体部20aの接続口33の形成数は、16個に限定されるものではない。接続口33の形成数は、熱交換部50aが有する伝熱管12の本数によって規定される。
A plurality of
(流入管31及び流入管32)
本体部20aには、流入管31及び流入管32が取り付けられている。流入管31は、上部本体部20a1に取り付けられており、流入管32は、下部本体部20a2に取り付けられている。流入管31及び流入管32は、本体部20aの内部空間21と連通している。(
An
流入管31は上方の空間21aと連通し、流入管32は下方の空間21bと連通する。流入管31及び流入管32には、熱交換器50が蒸発器として機能する際に本体部20aの内部空間21を流れる気液二相冷媒が流入する。図2に示すように、流入管31は配管201と接続され、流入管32は配管202と接続される。なお、熱交換部50aが、補助熱交換部50a2を有さない場合は、流入管31及び流入管32は、配管101及び配管102を介して二分岐管11と接続されてもよい。
The
次に、図3を用いて流入管31及び流入管32の取り付け位置について説明する。流入管31は、空間21aの最下段に位置する伝熱管12と対向する位置、もしくは、最下段に位置する伝熱管12よりも下方の空間に気液二相冷媒が流入する位置において、伝熱管12の延びる方向(X軸方向)に沿って取り付けられるのが望ましい。同様に、流入管32は、空間21bの最下段に位置する伝熱管12と対向する位置、もしくは、最下段に位置する伝熱管12よりも下方の空間に気液二相冷媒が流入する位置において、伝熱管12の延びる方向(X軸方向)に沿って取り付けられるのが望ましい。
Next, attachment positions of the
流入管31及び流入管32の取り付け位置を、空間21aもしくは空間21b内において、伝熱管12同士の間の中間地点にしてしまうと冷媒の上向きの流れと冷媒の下向きの流れとが発生してしまい、気液二相冷媒を上向きに流す流速が低下してしまう。そして、気液二相冷媒を上向きに流す流速が低下してしまうと、ガス冷媒と液冷媒との分離が発生しやすくなる。そのため、流入管31及び流入管32は、上述した位置に取り付けられるのが望ましい。
If the installation position of the
次に本実施の形態の分配器20を用いた際の作動流体の特徴を示す。流入管31及び流入管32からそれぞれ流入する気液二相冷媒は、分配器20内の空間21a及び空間21bをそれぞれ鉛直上方へと流れる際、第1部品23に接続された複数の伝熱管12へ順次排出されるため、上向きの流速が段階的に低下する。
Next, the characteristics of the working fluid when using the
図5は、図3に示すA-A線における本体部20aの延びる方向に対して垂直な断面図である。図6は、図3に示すB-B線における本体部20aの延びる方向に対して垂直な断面図である。ここで、図5に示すA-A線断面図における分配器20の内部空間21の断面積を断面積S1[m2]と定義する。また、図6に示すB-B線断面図における分配器20の内部空間21の断面積をS2[m2]と定義する。FIG. 5 is a cross-sectional view perpendicular to the direction in which the
また、断面積S1を形成する分配器20の断面における周長を濡れぶち長さL1[m]と定義する。また、断面積S2を形成する分配器20の断面における周長を濡れぶち長さL2[m]と定義する。また、断面積S1を形成する分配器20の断面における水力相当直径をD1[m]とする。また、断面積S2を形成する分配器20の断面における水力相当直径をD2[m]とする。そして、内部空間21を流れる気液二相冷媒の循環量を循環量Gr[kg/s]と定義し、乾き度を乾き度x[-]と定義し、密度を密度ρ[kg/m3]と定義し、見かけの速度を速度u[m/s]と定義する。各値を以上のように定義した場合、以下の関係式により無次元フラッディング速度j*[-]と、フラッディング定数C[-]とを算出する。下記式において、添え字[_N]はN=1or2or3であり、添え字[_G]はガスであり、添え字[_L]は液である。Also, the peripheral length of the cross section of the
ここで、断面積S2におけるフラッディング定数C2[-]が0.5を下回るとガス冷媒と液冷媒との分離が生じやすい。そのため、フラッディング定数C2[-]が0.5以上の流速を持つように内部空間21を構成するのがよい。
Here, if the flooding constant C2[-] in the cross-sectional area S2 is less than 0.5, the gas refrigerant and the liquid refrigerant are likely to separate. Therefore, it is preferable to configure the
図5及び図6に示すように、分配器20の本体部20aには、隅部21c及び隅部21dが形成されている。なお、分配器20は、隅部21c及び隅部21dのいずれか一方のみが形成されてもよく、あるいは、隅部21c及び隅部21dの両方が形成されてもよい。隅部21c及び隅部21dは、平板部28と膨出部27と側面部26とによって囲われた空間であり、内部空間21の一部である。隅部21c及び隅部21dは、内部空間21において、平板部28付近の空間である。隅部21c及び隅部21dは、平板部28と膨出部27と側面部26とによって構成される周囲の壁面によって、液冷媒との間に表面張力が働く。そのため、分配器20は、隅部21c及び隅部21dに働く表面張力によって液冷媒の落下を抑えることができる。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
また、分配器20は、隅部21c及び隅部21dを設けることによって、側面部26と平板部28との接合部28aと伝熱管12との距離を遠ざけることができる。そのため、側面部26と平板部28との接続をロウ付けにより行う場合に、接合部28aに供給されるロウ材が過剰になったとしても、接合部28aと伝熱管12との距離が遠ざけられているため、伝熱管12内の冷媒流路をロウ材によって塞いでしまうことがない。なお、側面部26と平板部28との接合強度を向上させるために、側面部26と平板部28との接合部28aにロウ材のフィレットを形成してもよい。ロウ材のフィレットとは、部材同士の接続部分の角にロウ材が厚く付着して、そこから裾を引くように広がった形状の凝固したロウ材である。
In addition, by providing the
図7は、膨出部27の作用を説明するための第1の説明図である。図8は、膨出部27の作用を説明するための第2の説明図である。本体部20aの長手方向(Z軸方向)に対する軸直角断面において、膨出部27のうち最頂部27bと接する接線を第1接線Jと定義する。分配器20及び本体部20aの長手方向と平行な方向に見た場合に、第1接線Jは、複数の伝熱管12の延びる方向(X軸方向)と直角な関係となる。最頂部27bは、伝熱管12の延びる方向(X軸方向)において、最も伝熱管12に近い部分であり、平板部28から最も突出した部分である。そして、挿通面部25から最も離れた平板部28であって内部空間21の内壁を構成する部分と接する線であり第1接線Jと平行な線を第2接線Kと定義する。
FIG. 7 is a first explanatory diagram for explaining the action of the bulging
図7に示すように、第1接線Jと、第2接線Kと、側面部26とで囲われた部分の断面積を特定断面積SAと定義する。そして、図8に示すように、特定断面積SAのうち内部空間21に該当する部分の断面積を第1断面積SA1と定義し、特定断面積SAのうち内部空間21以外の部分の断面積を第2断面積SA2と定義する。分配器20は、第2断面積SA2が、第1断面積SA1以上の大きさとなるように形成されている(第2断面積SA2≧第1断面積SA1)。分配器20は、第1断面積SA1と第2断面積SA2とがこの関係を持つことによって、第2断面積SA2を最小限の大きさにすることができる上に濡れぶち長さL2を大きくすることができる。そのため、分配器20は、水力相当直径D2を小さくすることができ、結果としてフラッディング定数C2も大きくすることができる。
As shown in FIG. 7, a cross-sectional area surrounded by the first tangent line J, the second tangent line K, and the
図9は、分配器内高さに対するフラッディング定数の関係を示した図である。図9に示す「従来」は本開示の分配器20を有さない分配器を示し、「実施の形態」は本実施の形態の分配器20を示している。図9に示すように、分配器20内の高さの位置が上部に行くにつれ、伝熱管12へと順次気液二相冷媒が排出されるためフラッディング定数は低下していく。従来の分配器は、内部空間21の水力相当直径D2が大きくなってしまうため、フラッディング定数C2が小さくなりフラッディング定数が0.5を下回ることでガス冷媒と液冷媒との分離が生じる。そのため、従来の分配器は、分配器内の高さの最上部にはガス冷媒のみしか供給されないことが起こる。そのため、従来の分配器は、気液二相冷媒の分配が不均等になることで熱交換器性能が低下しやすい。
FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the flooding constant and the intra-distributor height. "Conventional" shown in FIG. 9 indicates a distributor that does not have the
一方、本開示の分配器20では、膨出部27を有することによって、上述したようにフラッディング定数C2を大きくすることができ、フラッディング定数を0.5以上にした状態で気液二相冷媒を分配できる。
On the other hand, in the
[熱交換器50の作用効果]
本開示の分配器20は、上述したように、膨出部27を有することによって、上述したようにフラッディング定数C2を大きくすることができ、フラッディング定数を0.5以上にした状態で気液二相冷媒を分配できる。そのため、分配器20は、ガス冷媒と液冷媒との分離を防ぐことができ、分配器20の下流に位置する複数の伝熱管12から構成される熱交換部50aへ均等にガス冷媒と液冷媒とを供給できる。そのため、分配器20を有する熱交換器50は、熱交換器性能の低下を抑えることができる。[Action and effect of heat exchanger 50]
The
また、分配器20は、膨出部27によって内部空間21が狭いため、過剰な冷媒が圧力損失の影響で従来の分配器と比較して上部へ供給されなくなる。
In addition, since the
また、分配器20は、第2断面積SA2が、第1断面積SA1以上の大きさとなるように形成されている。分配器20は、第1断面積SA1と第2断面積SA2とがこの関係を持つことによって、第2断面積SA2を最小限の大きさにすることができる上に濡れぶち長さL2を大きくすることができる。そのため、分配器20は、水力相当直径D2を小さくすることができ、結果としてフラッディング定数C2も大きくすることができる。そのため、分配器20は、ガス冷媒と液冷媒との分離を防ぐことができ、分配器20の下流に位置する複数の伝熱管12から構成される熱交換部50aへ均等にガス冷媒と液冷媒とを供給できる。そのため、分配器20を有する熱交換器50は、熱交換器性能の低下を抑えることができる。
Further, the
また、流入口34は、本体部20aの内部において、複数の伝熱管12の中で最下部に位置する伝熱管12と対向する位置に形成されている。もしくは、図3に示すように、流入口34は、本体部20aの内部において、複数の伝熱管12の中で最下部に位置する伝熱管12よりも下方に位置するように形成されている。流入口34に接続される流入管31及び流入管32の取り付け位置を、内部空間21において、伝熱管12同士の間の中間地点にしてしまうと冷媒の上向きの流れと冷媒の下向きの流れとが発生してしまい、気液二相冷媒を上向きに流す流速が低下してしまう。そして、気液二相冷媒を上向きに流す流速が低下してしまうと、ガス冷媒と液冷媒との分離が発生しやすくなる。そのため、流入管31及び流入管32が接続される流入口34の形成位置は、上述した位置に形成されることが望ましい。
Further, the
また、挿通面部25は、対向面部とは反対側に凸となるように少なくとも一部が湾曲して形成されている。分配器20の本体部20aは、円形に近いほど分配器20内の耐圧が強くなるため、挿通面部25を上記の構造で形成されることによって分配器20の耐圧を向上させることができる。
At least a part of the
また、分配器20は、分配器20の長手方向の両端部を塞ぎ、挿通面部25と、対向面部と、側面部26と共に内部空間21を形成する蓋41及び蓋42を有する。分配器20の上下に蓋41及び蓋42が無いと冷媒が外部へと漏れ出て閉じた空間にできないため、分配器20は、蓋41及び蓋42を有している。分配器20は、分配器20の上下端を直角に折り曲げて端部を潰して閉空間を形成するよりも、蓋41及び蓋42によって上下の端部を閉じることによって簡易に閉空間を形成できる。
Further, the
また、分配器20は、分配器20の長手方向において内部空間21を上方の空間と下方の空間とに隔てる少なくとも1つ以上の仕切板61を有する。流入口34による流入箇所が複数あるように、熱交換器50及び分配器20を分割したい場合、長尺の分配器20を1個作った後に仕切板61で内部空間21を隔てれば、分割する数だけ個別に複数の分配器20を製造するよりも製造コスト及び材料コストを低減できる
In addition, the
また、分配器20は、第1部品23と第2部品24とを組み合わせることにより筒状に形成されている。挿通面部25、側面部26及び対向面部の全てが一体となっている筒を押出成型で作ることも可能であるが、接続口33及び流入口34を押出成型後に切削する必要があるため製造コストがかかる。分配器20は、半割れの第1部品23及び第2部品24の2部品で構成されているため、第1部品23及び第2部品24のそれぞれをプレス加工で製造でき、製造コストを安く抑えることができる。
Moreover, the
以上のことから、本実施の形態の分配器20は、膨出部27による簡素な構成要素のみにより気液二相冷媒の不均等分配を均等分配へと改善しつつ、分配器20本体の大きさを必要最小限に抑えることができる。また、分配器20は、本体部20aの大きさを必要最小限に抑えることができるため、材料費を抑制することができ、実装スペースを抑えることができる。
As described above, the
実施の形態2.
図10は、実施の形態2に係る膨出部27の概念的な断面図である。なお、実施の形態1に係る分配器20等と同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。図10は、本体部20aの長手方向(Z軸方向)に対する膨出部27の垂直断面であって、実施の形態1で示した膨出部27を概念的に示した断面図である。膨出部27は、図10に示すように、半円形状に形成されてもよい。Embodiment 2.
FIG. 10 is a conceptual cross-sectional view of bulging
図11は、実施の形態2に係る膨出部27の第1の別形態の概念的な断面図である。図12は、実施の形態2に係る膨出部27の第2の別形態の概念的な断面図である。本体部20aの長手方向(Z軸方向)に対する膨出部27の垂直断面の形状は、半円形状に限定されるものはない。本体部20aの長手方向(Z軸方向)に対する膨出部27の垂直断面の形状は、図11に示すように四角形状に形成されてもよく、図12に示すように三角形状に形成されてもよい。
FIG. 11 is a conceptual cross-sectional view of a first alternative form of the bulging
図13は、実施の形態2に係る膨出部27の第3の別形態の概念的な断面図である。図14は、実施の形態2に係る膨出部27の第4の別形態の概念的な断面図である。図15は、実施の形態2に係る膨出部27の第5の別形態の概念的な断面図である。本体部20aの長手方向(Z軸方向)に対する膨出部27の垂直断面の形状は、図13に示すように、小さな半円形状の円形凸部27cが複数連続するように形成されてもよい。また、膨出部27の垂直断面の形状は、図14に示すように、小さな四角形状の矩形凸部27dが複数連続するように形成されてもよい。また、膨出部27の垂直断面の形状は、図15に示すように、小さな三角形状の山状凸部27eが複数連続した鋸歯状に形成されてもよい。
FIG. 13 is a conceptual cross-sectional view of a third alternative form of the bulging
膨出部27は、軸直角断面において、1つの半円形状、1つの四角形状、1つの三角形状、複数の半円形が連続する形状、複数の四角形が連続する形状、又は、複数の三角形が連続する形状のいずれか1つの断面形状に形成されている。
The bulging
図16は、実施の形態2に係る分配器20の本体部20aの斜視図である。分配器20の1例として、図16を用いて、図14で示した第4の別形態の膨出部27を有する分配器20について説明する。図16に示す分配器20は、実施の形態1で説明した半円形状の膨出部27と異なり、小さな四角形状の矩形凸部27dが複数連続するように形成された膨出部27を有している。そのため、図16に示す分配器20は、内部空間21に突出する複数の矩形凸部27dによって複数の突出面を形成している。
FIG. 16 is a perspective view of
[熱交換器50の作用効果]
一般的に、分配器内を上昇しながら流れる気液二相冷媒は、分配器内の壁面に液冷媒が集中し、分配器内の空洞中央部にガス冷媒が集中しやすい。図16の分配器20は、膨出部27を構成する複数の矩形凸部27dにより複数の突出面を形成することによって、膨出部27の壁面と気液二相冷媒との接する面積を増加させることができる。そのため、分配器20は、実施の形態1のように1つの半円形状の膨出部27の構成と比較して、気液二相冷媒の表面張力が働く部分が増加し、液冷媒の落下を抑制することができる。[Action and effect of heat exchanger 50]
Generally, in the gas-liquid two-phase refrigerant that flows upward in the distributor, the liquid refrigerant tends to concentrate on the wall surface in the distributor, and the gas refrigerant tends to concentrate in the center of the cavity in the distributor. In the
また、図16の分配器20は、膨出部27を構成する複数の矩形凸部27dにより複数の突出面を形成することによって、実施の形態1のように1つの半円形状の膨出部27の構成と比較して濡れぶち長さL2が大きくなる。そのため、分配器20は、実施の形態1のように1つの半円形状の膨出部27の構成と比較してフラッディング定数C2が大きくなりガス冷媒と液冷媒との分離を抑制できる。そのため、図16に示す分配器20は、実施の形態1の分配器20よりも、分配器20の上部への液冷媒の供給が増加しやすい。また、第2部品24を押出成型による製作とした場合、実施の形態2に係る分配器20は、図13~図14で示すように複数の凸部によって形成された膨出部27の形状であっても実施の形態1と同様に安価に製造することができる。
16 has a plurality of protruding surfaces formed by a plurality of rectangular
以上のことから、実施の形態2に係る分配器20は、第2部品24が備える膨出部27の周長を増加させることにより分配器20の上部への液冷媒の供給量を増加させるができる。そのため、実施の形態2に係る分配器20は、実施の形態1の分配器20以上に気液二相冷媒の均等分配の改善効果を発揮することができる。
As described above, the
実施の形態3.
図17は、実施の形態3に関する分配器20の概要図である。なお、実施の形態1及び実施の形態2に係る分配器20等と同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。実施の形態3の分配器20は、実施の形態1もしくは実施の形態2の分配器20における本体部20aの内部空間21を上下方向(Z軸方向)に隔てる板状のオリフィス板91を有している。実施の形態3の分配器20は、上部本体部20a1と下部本体部20a2とのそれぞれにオリフィス板91を有している。
FIG. 17 is a schematic diagram of
本体部20aの上部本体部20a1は、内部の空間21aにオリフィス板91が設けられており、空間21aが、オリフィス板91によって上方空間21a1と下方空間21a2とに隔てられている。上部本体部20a1の内部空間21において、上方空間21a1は、オリフィス板91の上方に形成された空間であり、下方空間21a2は、オリフィス板91の下方に形成された空間である。
An
本体部20aの下部本体部20a2は、内部の空間21bにオリフィス板91が設けられており、空間21bが、オリフィス板91によって上方空間21b1と下方空間21b2とに隔てられている。下部本体部20a2の内部空間21において、上方空間21b1は、オリフィス板91の上方に形成された空間であり、下方空間21b2は、オリフィス板91の下方に形成された空間である。
An
図17に示すように、オリフィス板91には、オリフィス孔92が形成されている。オリフィス孔92は、オリフィス板91に形成された貫通孔であり、オリフィス板91の上下の空間を連通させる。上部本体部20a1の内部の空間21aは、オリフィス板91のオリフィス孔92によって、上方空間21a1と下方空間21a2とが連通している。上部本体部20a1では、オリフィス板91のオリフィス孔92の中を冷媒が流れ、オリフィス孔92を介して、下方空間21a2から上方空間21a1へ冷媒が移動する。
As shown in FIG. 17, an
同様に、下部本体部20a2の内部の空間21bは、オリフィス板91のオリフィス孔92によって、上方空間21b1と下方空間21b2とが連通している。下部本体部20a2では、オリフィス板91のオリフィス孔92の中を冷媒が流れ、オリフィス孔92を介して、下方空間21b2から上方空間21b1へ冷媒が移動する。
Similarly, an upper space 21b1 and a lower space 21b2 communicate with each other through the
[熱交換器50の作用効果]
一般的に、分配器は、流入管から流入する気液二相冷媒が低流量の場合、分配器の下流に位置する伝熱管において冷媒圧力損失が微小になるため、分配器内の内部空間におけるヘッド差の影響に伴う冷媒の分配性能の悪化が発生してしまう。分配器は、ヘッド差の影響を受けにくい密度の小さなガス冷媒が、分配器の内部空間の上部に位置する伝熱管へと過剰供給され、内部空間の下部に位置する伝熱管へと過少供給される不均等分配を抑える必要がある。実施の形態3の分配器20は、内部空間21にオリフィス孔92が形成されたオリフィス板91を設けることによって、上方へ向かう密度の小さなガス冷媒の流入量を抑制し、内部空間21の下部に位置する伝熱管12へ供給するガス冷媒を増加させることができる。[Action and effect of heat exchanger 50]
In general, when the gas-liquid two-phase refrigerant flowing from the inflow pipe has a low flow rate, the pressure loss of the refrigerant in the heat transfer tubes located downstream of the distributor becomes very small. The refrigerant distribution performance deteriorates due to the influence of the head difference. In the distributor, the low-density gas refrigerant, which is not easily affected by the head difference, is excessively supplied to the heat transfer tubes located in the upper part of the internal space of the distributor, and is undersupplied to the heat transfer tubes located in the lower part of the internal space. It is necessary to suppress the unequal distribution of In the
より詳細には、液密度は、ガス密度に対して45~50倍ほど大きく、一般に、分配器内の上部まで液冷媒を持ち上げるには、ガス冷媒を持ち上げるよりもヘッド差(位置エネルギー)が大きくなるように構成することが必要になる。そのため、一般的に、気液二相冷媒が低流量だと密度の低いガス冷媒がより分配器の上部へ偏ってしまう。なお、気液二相冷媒が高流量の場合は、慣性の力によって液冷媒も分配器の上部へ供給されやすい。 More specifically, the liquid density is about 45 to 50 times greater than the gas density, and in general, the head difference (potential energy) is greater to lift the liquid refrigerant to the upper part of the distributor than to lift the gas refrigerant. It needs to be configured to Therefore, in general, when the gas-liquid two-phase refrigerant has a low flow rate, the low-density gas refrigerant is biased toward the upper portion of the distributor. When the flow rate of the gas-liquid two-phase refrigerant is high, the liquid refrigerant is also likely to be supplied to the upper portion of the distributor due to the force of inertia.
一方、実施の形態3の分配器20は、オリフィス孔92を有するオリフィス板91を有している。冷媒がオリフィス孔92を通過する際に発生する圧力損失は、密度が小さいほど大きいので、ガス冷媒よりも液冷媒のほうがオリフィス孔92を通過する際の圧力損失を低くすることができる。ガス冷媒は、ヘッド差の影響を受けにくいが、オリフィス孔92を通過する圧力損失を避けて分配器20の下部に流れやすくなる。分配器20は、ガス冷媒が分配器20の下部に流れるため、分配器20の下部に流れやすい液冷媒の一部が分配器20の上部へと押しのけられることで分配器20の上部にもガス冷媒の一部と液冷媒の一部とを供給することができる。そのため、分配器20は、ガス冷媒と液冷媒との分離を防ぐことができ、分配器20の下流に位置する複数の伝熱管12から構成される熱交換部50aへ均等にガス冷媒と液冷媒とを供給できる。
On the other hand, the
オリフィス板91は、上述したように、本体部20aの上部へのガス冷媒の過剰な供給を抑えるために設けられている。ここで、分配器20によって分配する冷媒の分岐のうち、再下部に位置する分岐を1番目、最上部に位置する分岐をN番目と定義する。なお、「分岐」の位置は、伝熱管12が配置されている位置でもある。
The
オリフィス板91は、(N/2)番目に位置する分岐と(N/2+1)番目に位置する分岐との間の位置、及び、その位置よりも下方に配置されることが望ましい。例えば、冷媒が分配器20によって8つに分岐される場合を考えてみる。そして、1番目(最下部)に位置する伝熱管12から4番目に位置する伝熱管12と、5番目に位置する伝熱管12との間の位置を第1位置と定義する。また、1番目(最下部)に位置する伝熱管12と、2番目に位置する伝熱管12との間の位置を第2位置と定義する。オリフィス板91は、第1位置と第2位置との間の空間のいずれかの位置に配置されることが望ましい。
The
図18は、実施の形態3に係る分配器20に用いられるオリフィス板91の概念的な断面図である。なお、図18の断面図は、図17に示す分配器20のC-C線位置の断面図である。図18に示すオリフィス板91は、オリフィス板91の中央付近に円形状のオリフィス孔92が1つ形成されている。分配器20は、このような形態のオリフィス板91を用いることによって低流量時におけるガス冷媒の不均等を抑制することができる。
FIG. 18 is a conceptual cross-sectional view of
図19は、実施の形態3に係る分配器20に用いられるオリフィス板91の第1の別形態の概念的な断面図である。図20は、実施の形態3に係る分配器20に用いられるオリフィス板91の第2の別形態の概念的な断面図である。図21は、実施の形態3に係る分配器20に用いられるオリフィス板91の第3の別形態の概念的な断面図である。なお、図19~21の断面図は、図17に示す分配器20のC-C線位置の断面図である。
FIG. 19 is a conceptual cross-sectional view of a first alternative form of
また、図19に示すように、オリフィス板91には、2つのオリフィス孔92が形成されてもよい。また、オリフィス板91は、本体部20aの長手方向と平行な方向に見た場合に、オリフィス孔92の穴形状が、図18及び図19のオリフィス孔92に示すような円形状に形成されてもよく、図20に示すように、長方形の形状に形成されてもよい。また、オリフィス板91は、オリフィス孔92の穴形状が楕円形状(図示は省略)に形成されてもよい。
Also, as shown in FIG. 19, the
また、オリフィス孔92の形成位置は、図18及び図20に示すように、オリフィス板91の中央部分に形成されてもよく、図19及び図21に示すように、オリフィス板91の端部部分に形成されてもよい。図21に示すオリフィス板91は、2つのオリフィス孔92のそれぞれが、側面部26と、平板部28と、膨出部27と、オリフィス板91とで囲われる空間となるように形成されてもよい。換言すれば、オリフィス孔92は、上述した隅部21c及び隅部21dに形成されてもよい。
18 and 20, the
なお、オリフィス孔92は、壁面近傍に集中しやすい液冷媒を通過させるために、本体部20aの内壁面の近傍に位置するように形成されることが望ましい。オリフィス孔92が本体部20aの内壁面の近傍に位置するように形成されていると、分配器20は、オリフィス孔92の存在によってガス冷媒の上部供給を抑えた上で、オリフィス孔92の形成位置によって液冷媒の上部供給を促すことができる。
The
実施の形態3に係る分配器20は、本体部20aの内部に流入する気液二相冷媒が低流量時の場合、簡素な要素のオリフィス孔92が形成されたオリフィス板91が本体部20aの内部に設けられていることによりガス冷媒が不均等分配になることを抑制できる。実施の形態3の分配器20は、簡素な要素のオリフィス孔92が形成されたオリフィス板91が本体部20a内に設けられていることにより、実施の形態1等の分配器20と比較して、広い範囲の冷媒の流入条件下においても冷媒の均等分配を行うことができる。
In the
図22は、分配器内高さに対する液分配偏差の第1の関係を示した図である。図22に示す「従来」は本開示の分配器20を有さない分配器を示し、「実施の形態」は実施の形態3に係る分配器20を示している。図22は、分配器20内に流入する冷媒に関して、冷媒の循環量が少ない場合の分配器20内高さと液分配偏差との関係を示している。
FIG. 22 is a diagram showing a first relationship of the liquid distribution deviation to the height inside the distributor. "Conventional" shown in FIG. 22 indicates a distributor that does not have the
軸方向に対する垂直断面が真円形状の一般的な従来の分配器の場合、液冷媒がガス冷媒と分離してしまうため、図22に示すように、分配器の上部では液冷媒の供給量が他の箇所の供給量と比べて大きく低下してしまう。一方、実施の形態1~3に係る分配器20の場合、液冷媒とガス冷媒との分離を抑制できるため、図22に示すように、分配器20の高さ方向における分配器20の全ての位置において液冷媒の供給を均等に近い状態で配分することができる。
In the case of a general conventional distributor having a perfect circular cross section perpendicular to the axial direction, the liquid refrigerant is separated from the gas refrigerant, so as shown in FIG. The supply amount is greatly reduced compared to the supply amount at other locations. On the other hand, in the case of the
なお、実施の形態1に係る分配器20よりも実施の形態2に係る分配器20の方が、液冷媒をより均等に分配することができ、実施の形態2に係る分配器20よりも実施の形態3に係る分配器20の方が、液冷媒をより均等に分配することができる。図22の「実施の形態」は、一例として実施の形態3に係る分配器20を示している。実施の形態1に係る分配器20及び実施の形態2に係る分配器20も図22の「実施の形態」と同様に分配器20の高さ方向における分配器20の全ての位置において液冷媒の供給が均等に近い状態を示す。
Note that the
図23は、分配器内高さに対する液分配偏差の第2の関係を示した図である。図23に示す「従来」は本開示の分配器20を有さない分配器を示し、「実施の形態」は実施の形態3に係る分配器20を示している。図23は、分配器20内に流入する冷媒に関して、冷媒の循環量が多い場合の分配器20内高さと液分配偏差との関係を示している。
FIG. 23 is a diagram showing a second relationship of the liquid distribution deviation to the height inside the distributor. "Conventional" shown in FIG. 23 indicates a distributor that does not have the
軸方向に対する垂直断面が真円形状の一般的な従来の分配器の場合、分配器20内の冷媒の流速が過剰に大きいため、分配器20の上部では液冷媒が過多となり、図23に示すように分配器20の上部では液冷媒の供給量が他の箇所の供給量に比べて大きく増加する。一方、実施の形態1~3に係る分配器20の場合、膨出部27によって内部空間21が狭いため、あるいは、オリフィス孔92によって上方へ向かうガス冷媒の流入量を抑制するため、過剰な冷媒は圧力損失の影響で従来の分配器と比較して上部へ供給されなくなる。そのため、実施の形態1~3に係る分配器20は、分配器20内の流速が過剰な条件においても図23に示すように、分配器20の高さ方向における分配器20の全ての位置において液冷媒の供給を均等に近い状態で配分することができる。
In the case of a general conventional distributor having a perfect circular cross section perpendicular to the axial direction, the flow velocity of the refrigerant in the
なお、上述したように、実施の形態1に係る分配器20よりも実施の形態2に係る分配器20の方が、液冷媒をより均等に分配することができ、実施の形態2に係る分配器20よりも実施の形態3に係る分配器20の方が、液冷媒をより均等に分配することができる。図23の「実施の形態」は、一例として実施の形態3に係る分配器20を示している。実施の形態1に係る分配器20及び実施の形態2に係る分配器20も図23の「実施の形態」と同様に分配器20の高さ方向における分配器20の全ての位置において液冷媒の供給が均等に近い状態を示す。
As described above, the
図24は、実施の形態1~3のいずれか1つの分配器20を適用した際における気液二相冷媒の流量と熱交換器性能との関係図である。図24に示す「従来」は、実施の形態1~3の分配器20を有しない従来の熱交換器を示し、「実施の形態」は、実施の形態1~3の分配器20を用いた熱交換器50を示している。図22及び図23に示したように、実施の形態1~3のいずれか1つを用いた分配器20は、分配器20の長手方向の全ての場所で液冷媒の供給を均等に近い状態で配分することが可能となっている。そのため、図24に示すように、熱交換器50は、従来の熱交換器と比較して、気液二相冷媒の流量の変化に影響を受けず、熱交換器50の性能を一定に保つことができ、従来の熱交換器よりも性能を高く維持することができる。
FIG. 24 is a diagram showing the relationship between the flow rate of gas-liquid two-phase refrigerant and heat exchanger performance when the
図25は、実施の形態1~3に係る分配器20を適用した熱交換器50と室外送風機6との関係を示す第1の概要図である。図25~図30に示す矢印は空気の流れを示している。また、図25~図30に示す室外送風機6及び室内送風機7は、室外熱交換器5及び室内熱交換器3を構成する熱交換器50の複数の伝熱管12に空気を供給する送風機である。
FIG. 25 is a first schematic diagram showing the relationship between the
図25に示すように、室外機111は、室外熱交換器5と、室外送風機6とを有する。室外機111は、空気調和装置10に用いられる。室外機111は、例えば家庭用もしくは業務用の室外機であって、サイドフロー型の室外送風機6を有している。室外機111に用いられる室外熱交換器5には、上述した熱交換器50が用いられる。すなわち、実施の形態1~3に係る分配器20は、室外熱交換器5に用いられる。
As shown in FIG. 25 , the
図26は、実施の形態1~3に係る分配器20を適用した熱交換器50と室外送風機6との関係を示す第2の概要図である。図26に示すように、室外機112は、室外熱交換器5と、室外送風機6とを有する。室外機112は、空気調和装置10に用いられる。室外機112は、例えばビル用室外機であって、トップフロー型の室外送風機6を搭載している。室外機112に用いられる室外熱交換器5には、上述した熱交換器50が用いられる。すなわち、実施の形態1~3に係る分配器20は、室外熱交換器5に用いられる。
FIG. 26 is a second schematic diagram showing the relationship between the
図27は、実施の形態1~3に係る分配器20を適用した熱交換器50と室内送風機7との関係を示す第1の概要図である。図27に示すように、室内機113は、室内熱交換器3と、室内送風機7とを有する。室内機113は、空気調和装置10に用いられる。室内機113は、例えばカセット型の業務用の室内機であって、ターボファンを室内送風機7として搭載している。室内機113に用いられる室内熱交換器3には、上述した熱交換器50が用いられてもよい。すなわち、実施の形態1~3に係る分配器20は、室内熱交換器3に用いられてもよい。
FIG. 27 is a first schematic diagram showing the relationship between the
図28は、実施の形態1~3に係る分配器20を適用した熱交換器50と室内送風機7との関係を示す第2の概要図である。図28に示すように、室内機114は、室内熱交換器3と、室内送風機7とを有する。室内機114は、空気調和装置10に用いられる。室内機114は、例えば家庭用室内機であって、ラインフローファン(登録商標)を室内送風機7として搭載している。室内機114に用いられる室内熱交換器3には、上述した熱交換器50が用いられてもよい。すなわち、実施の形態1~3に係る分配器20は、室内熱交換器3に用いられてもよい。
FIG. 28 is a second schematic diagram showing the relationship between the
図29は、実施の形態1~3に係る分配器20を適用した熱交換器50と室内送風機7との関係を示す第3の概要図である。図30は、実施の形態1~3に係る分配器20を適用した他の熱交換器50と室内送風機7との関係を示す第4の概要図である。図29及び図30に示すように、室内機115及び室内機116は、室内熱交換器3と、室内送風機7とを有する。
FIG. 29 is a third schematic diagram showing the relationship between the
室内機115は、室内送風機7によって形成される空気の流れる方向において、室内送風機7が室内熱交換器3に対して上流側に配置され、室内熱交換器3が室内送風機7に対して下流側に配置されている。室内機116は、室内送風機7によって形成される空気の流れる方向において、室内送風機7が室内熱交換器3に対して下流側に配置され、室内熱交換器3が室内送風機7に対して上流側に配置されている。
In the
室内機115及び室内機116は、空気調和装置10に用いられる。室内機115及び室内機116は、例えば天井埋込型の室内機であって、シロッコファンを室内送風機7として搭載している。室内機115及び室内機116に用いられる室内熱交換器3には、上述した熱交換器50が用いられてもよい。すなわち、実施の形態1~3に係る分配器20は、室内熱交換器3に用いられてもよい。
The
なお、図29及び図30のように室内熱交換器3が重力方向に対して傾斜して設置される際、課題としている液冷媒とガス冷媒との分離による液冷媒の落下は生じにくくなる。しかし、気液二相冷媒の流量が過剰な場合、分配器20を用いれば、室内熱交換器3は、分配器20の上部への過剰な液冷媒の供給を抑えることができる。そのため、重力方向に対して傾斜して設置される熱交換器50に対して実施の形態1~3に係る分配器20を用いてもよい。
29 and 30, when the
なお、空気調和装置10は、上述した実施の形態1~3のいずれかに係る熱交換器50を備えたものである。したがって、空気調和装置10は、実施の形態1~3に係る熱交換器50のいずれかと同様の効果を得ることができる。空気調和装置は、熱交換器50を備えるため気液二相冷媒のガス冷媒と液冷媒との分離を防ぐことができ、分配器20の下流に位置する複数の伝熱管12へ均等にガス冷媒と液冷媒とを供給できる。
The
上記の各実施の形態1~3は、互いに組み合わせて実施することが可能である。また、以上の実施の形態に示した構成は、本開示の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本開示の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。たとえば、実施の形態1~3に係る分配器20は、本体部20aが鉛直方向に延びる縦置型でもよく、本体部20aが水平方向に延びる横置型であってもよい。また、実施の形態1~3に係る分配器20は、本体部20aが鉛直方向に対して傾くような構成であってもよい。
Each of the first to third embodiments described above can be implemented in combination with each other. In addition, the configuration shown in the above embodiment shows an example of the content of the present disclosure, and can be combined with another known technique, and the configuration can be configured without departing from the gist of the present disclosure. It is also possible to omit or change a part of For example, the
本開示に係る熱交換器50は、上記の空気調和装置10以外にも、例えば、ヒートポンプ装置、給湯装置又は冷凍装置等に適用することができる。
The
1 圧縮機、2 流路切替装置、3 室内熱交換器、4 減圧装置、5 室外熱交換器、6 室外送風機、7 室内送風機、10 空気調和装置、11 二分岐管、12 伝熱管、13 伝熱促進部材、14 伝熱管、20 分配器、20a 本体部、20a1 上部本体部、20a2 下部本体部、21 内部空間、21a 空間、21a1 上方空間、21a2 下方空間、21b 空間、21b1 上方空間、21b2 下方空間、21c 隅部、21d 隅部、23 第1部品、24 第2部品、25 挿通面部、26 側面部、27 膨出部、27a 対向面、27b 最頂部、27c 円形凸部、27d 矩形凸部、27e 山状凸部、28 平板部、28a 接合部、31 流入管、32 流入管、33 接続口、34 流入口、41 蓋、42 蓋、50 熱交換器、50a 熱交換部、50a1 主熱交換部、50a2 補助熱交換部、61 仕切板、80 ヘッダ、91 オリフィス板、92 オリフィス孔、100 配管、101 配管、102 配管、111 室外機、112 室外機、113 室内機、114 室内機、115 室内機、116 室内機、201 配管、202 配管、301 流出管。
1 compressor, 2 channel switching device, 3 indoor heat exchanger, 4 decompression device, 5 outdoor heat exchanger, 6 outdoor fan, 7 indoor fan, 10 air conditioner, 11 bifurcated pipe, 12 heat transfer tube, 13 transmission
Claims (12)
前記複数の伝熱管に冷媒を分配する分配器と、
を備え、
前記分配器は、
前記複数の伝熱管が挿入される挿通面部と、
前記複数の伝熱管の延びる方向において、前記挿通面部と対向する対向面部と、
前記分配器の軸直角断面において、前記挿通面部と前記対向面部との間に延びる壁であって、前記対向面部と接合される側面部と、
を有し、
前記対向面部は、
前記側面部と接続する平板部と、前記軸直角断面において、前記分配器の内部空間を形成する内壁の一部が前記挿通面部に向かって前記平板部から膨出する膨出部とを有し、
前記分配器の内部空間として前記平板部と前記膨出部と前記側面部とによって囲われた隅部が形成されている、熱交換器。 a plurality of heat transfer tubes arranged at intervals in the vertical direction;
a distributor that distributes the refrigerant to the plurality of heat transfer tubes;
with
The distributor is
an insertion surface portion into which the plurality of heat transfer tubes are inserted;
a facing surface portion facing the insertion surface portion in the direction in which the plurality of heat transfer tubes extend;
a side wall portion that extends between the insertion surface portion and the facing surface portion in an axis-perpendicular cross section of the distributor and is joined to the facing surface portion;
has
The facing surface portion is
A flat plate portion connected to the side surface portion, and a bulging portion in which a part of an inner wall forming an internal space of the distributor bulges from the flat plate portion toward the insertion surface portion in the axis-perpendicular cross section. ,
A heat exchanger , wherein a corner surrounded by the flat plate portion, the bulging portion, and the side surface portion is formed as an internal space of the distributor .
前記対向面部とは反対側に凸となるように少なくとも一部が湾曲して形成されている請求項1又は2に記載の熱交換器。 The insertion surface portion is
3. The heat exchanger according to claim 1 or 2, wherein at least a portion of the heat exchanger is curved so as to protrude on the side opposite to the facing surface portion.
前記膨出部のうち前記平板部から最も前記挿通面部側に出た部分となる最頂部と接する接線を第1接線と定義し、
前記挿通面部から最も離れた前記平板部であって前記内壁を構成する部分と接する線であり前記第1接線と平行な線を第2接線と定義し、
前記第1接線と、前記第2接線と、前記側面部とで囲われた部分の断面積を特定断面積と定義し、
前記特定断面積のうち前記内部空間に該当する部分の断面積を第1断面積と定義し、
前記特定断面積のうち前記内部空間以外の部分の断面積を第2断面積と定義した場合に、
前記第2断面積が、前記第1断面積以上の大きさとなるように形成されている請求項1~3のいずれか1項に記載の熱交換器。 In the axis-perpendicular cross section,
A first tangent line is defined as a tangent line that is in contact with the topmost portion of the bulging portion that is the portion protruding from the flat plate portion to the insertion surface portion side ,
A second tangent line is defined as a line that is in contact with the portion that constitutes the inner wall and is parallel to the first tangent line, which is the flat plate portion that is the farthest from the insertion surface portion, and
A cross-sectional area of a portion surrounded by the first tangent line, the second tangent line, and the side portion is defined as a specific cross-sectional area,
A first cross-sectional area is defined as a cross-sectional area of a portion of the specific cross-sectional area corresponding to the internal space,
When the cross-sectional area of the specific cross-sectional area other than the internal space is defined as a second cross-sectional area,
4. The heat exchanger according to any one of claims 1 to 3, wherein said second cross-sectional area is formed to be larger than said first cross-sectional area.
前記分配器の長手方向の両端部を塞ぎ、前記挿通面部と、前記対向面部と、前記側面部と共に前記内部空間を形成する蓋を有する請求項1~4のいずれか1項に記載の熱交換器。 The distributor is
5. The heat exchanger according to any one of claims 1 to 4, further comprising a lid that closes both ends in the longitudinal direction of the distributor and forms the internal space together with the insertion surface portion, the facing surface portion, and the side surface portion. vessel.
前記分配器の長手方向において前記内部空間を上方の空間と下方の空間とに隔てる少なくとも1つ以上の仕切板を有する請求項1~5のいずれか1項に記載の熱交換器。 The distributor is
The heat exchanger according to any one of claims 1 to 5, comprising at least one or more partition plates separating the internal space into an upper space and a lower space in the longitudinal direction of the distributor.
前記流入口は、
前記内部空間において、前記複数の伝熱管の中で最下部に位置する伝熱管と対向する位置に形成されており、もしくは、前記複数の伝熱管の中で前記最下部に位置する伝熱管よりも下方に位置するように形成されている請求項1~6のいずれか1項に記載の熱交換器。 At least one inflow port through which a coolant flows into the internal space is formed in the facing surface portion,
The inlet is
In the internal space, the heat transfer tube is formed at a position facing the lowermost heat transfer tube among the plurality of heat transfer tubes, or at a position higher than the lowermost heat transfer tube among the plurality of heat transfer tubes The heat exchanger according to any one of claims 1 to 6, which is formed so as to be positioned downward.
前記挿通面部と前記側面部とを有する第1部品と、
前記対向面部である第2部品と、
を備え、
前記第1部品と前記第2部品とを組み合わせることにより筒状に形成されている請求項1~7のいずれか1項に記載の熱交換器。 The distributor is
a first component having the insertion surface portion and the side surface portion;
a second component that is the facing surface portion;
with
The heat exchanger according to any one of claims 1 to 7, wherein the first part and the second part are combined to form a tubular shape.
前記軸直角断面において、1つの半円形状、1つの四角形状、1つの三角形状、複数の半円形が連続する形状、複数の四角形が連続する形状、又は、複数の三角形が連続する形状のいずれか1つの断面形状に形成されている請求項2に記載の熱交換器。 The bulging portion is
In the axis-perpendicular cross section, any of one semicircular shape, one quadrangular shape, one triangular shape, a shape in which a plurality of semicircles are continuous, a shape in which a plurality of quadrilaterals are continuous, or a shape in which a plurality of triangles are continuous. 3. A heat exchanger according to claim 2, wherein the heat exchanger is formed with one cross-sectional shape.
前記分配器の長手方向において前記内部空間を上方の空間と下方の空間とに隔てる少なくとも1つ以上のオリフィス板を有し、
前記オリフィス板には、貫通孔であって上方の空間と下方の空間とを連通させるオリフィス孔が形成されている請求項1~9のいずれか1項に記載の熱交換器。 The distributor is
at least one orifice plate separating the inner space into an upper space and a lower space in the longitudinal direction of the distributor;
The heat exchanger according to any one of claims 1 to 9, wherein the orifice plate is formed with an orifice hole that is a through hole and communicates an upper space and a lower space.
前記分配器の長手方向の中心軸が鉛直向きの状態、又は、前記分配器の長手方向の中心軸が鉛直向きのベクトル成分を有する範囲で傾いた状態で設置される請求項1~10のいずれか1項に記載の熱交換器。 The distributor is
11. The device according to any one of claims 1 to 10, wherein the distributor is installed in a state in which the central axis of the distributor in the longitudinal direction is oriented vertically, or in a state in which the central axis in the longitudinal direction of the distributor is inclined in a range having a vector component in the vertical direction. or the heat exchanger according to item 1.
前記熱交換器に空気を供給する送風機と、
を有する空気調和装置。 A heat exchanger according to any one of claims 1 to 11;
a blower that supplies air to the heat exchanger;
An air conditioner with
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