JP7210744B2 - 熱交換器及び冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Description
図1は、空気調和機1の概略構成図である。
図1に示すように、本実施形態の冷凍サイクル装置である空気調和機1は、圧縮機2、四方弁3、室外熱交換器(熱交換器)4、膨張弁5及び室内熱交換器(熱交換器)6が冷媒流路7によって順次接続されて構成されている。なお、図1に示す例において、実線矢印は冷房時、破線矢印は暖房時の冷媒の流通方向を示している。
アキュムレータ12は、圧縮機本体11に供給される冷媒のうち、液体冷媒を捕捉し、ガス冷媒を圧縮機本体11に供給する構成である。
圧縮機本体11は、アキュムレータ12を通して内部に取り込まれるガス冷媒を、圧縮して高温高圧のガス冷媒とする。
一方、暖房運転では、冷媒流路7において、圧縮機2、四方弁3、室内熱交換器6、膨張弁5及び室外熱交換器4の順に、冷媒流路7内を冷媒が流れる。このとき、室内熱交換器6を凝縮器として機能させ、室外熱交換器4を蒸発器として機能させ、室内を暖房する。
図2に示すように、室外熱交換器4は、いわゆるパラレルフロー型の熱交換器である。室外熱交換器4は、第1ヘッダユニット21及び第2ヘッダユニット22と、複数の伝熱管23と、フィン24と、を備えている。なお、以下の説明では、各ヘッダユニット21,22の延在方向をZ方向とし、Z方向に直交する2方向をそれぞれX方向及びY方向として説明する。また、X方向、Y方向及びZ方向のうち、図中矢印方向をプラス(+)側とし、矢印とは反対の方向をマイナス(-)側として説明する。本実施形態において、室外熱交換器4は、Z方向が重力方向に沿うようにして設置されている。この場合、+Z側は上方に設定され、-Z側は下方に設定されている。
第1筒部31は、例えばZ方向に延びる円筒状に形成されている。
第1蓋部32は、第1筒部31の上端開口部を閉塞している。なお、本実施形態において、第1蓋部32の外周縁は、第1筒部31の上端開口縁にろう付け等によって接合されている。
第2筒部36は、例えばZ方向に延びる円筒状に形成されている。
第2蓋部37は、第2筒部36の下端開口部を閉塞している。なお、本実施形態において、第2蓋部37の外周縁は、第2筒部36の下端開口縁にろう付け等によって接合されている。
図3、図4に示すように、各伝熱管23は、X方向に延在するとともに、Z方向に間隔をあけて互いに平行に配列されている。伝熱管23は、例えばY方向を長軸方向とする扁平管である。図3に示すように、伝熱管23には、伝熱管23をX方向に貫通する流通孔23aがY方向に並んで複数形成されている。なお、各伝熱管23の断面形状は、適宜変更が可能である。
第1蓋用接続管34は、第1筒部31の下端開口部を閉塞して、第1筒部31の内外を仕切っている。
図3、図5に示すように、第1仕切用接続管33は、管材により一体に形成されている。具体的に、第1仕切用接続管33は、+X側端部(先端部)に位置する仕切部51と、-X側端部(基端部)に位置する接続部(引出部)52と、仕切部51及び接続部52間に位置する遷移部(引出部)53と、を備えている。
図6に示すように、第2仕切用接続管38は、上述した第1仕切用接続管33と同様に、仕切部51、接続部52及び遷移部53を有している。第2仕切用接続管38は、上述した上側開口部51aに替えて、仕切部51の下壁に下側開口部59が形成されている点以外は、第1仕切用接続管33と同様の構成である。
まず、室外熱交換器4を蒸発器として機能させる場合について説明する。膨張弁5で減圧された冷媒は、液体冷媒又は乾き度の小さい液リッチの気液二相冷媒となって各第1接続管33,34内に流入する。各第1接続管33,34内に流入した冷媒は、接続部52、遷移部53及び仕切部51を経て上側開口部51aから第1筒部31内の各空間S1~S3に向けて上方に吐出される。各空間S1~S3内に流入した冷媒は、各空間S1~S3内を上方に流通しながら各伝熱管23に分配される。冷媒は、各伝熱管23内において、流通孔23aを+X側に向けて流れる。
この構成によれば、第1接続管33,34の仕切部51によって第1筒部31を仕切ることで、仕切部材と接続管とを別々に設ける場合に比べ、各空間S1~S3の最下点に上側開口部51aを配置することができる。これにより、各空間S1~S3内に液体冷媒が滞留するのを抑制し、第1筒部31内に無効空間(液体冷媒が滞留する空間)が形成されるのを抑制できる。その結果、室外熱交換器4が保有する冷媒量を削減することができる。また、無効空間が形成されるのを抑制できるので、例えば室外熱交換器4を凝縮器として使用した場合に、各伝熱管23と第1筒部31内との冷媒の流通がスムーズになる。
この構成によれば、上側開口部51aから吐出された冷媒が伝熱管23に当たるのを抑制できる。そのため、第1筒部31内において冷媒を上方に向けて効率的に吐出させることができる。
この構成によれば、各空間S1~S3内に対してそれぞれ上方に向けて冷媒が吐出されるので、各空間S1~S3の最上部まで冷媒を行き渡らせやすくなる。そのため、特に室外熱交換器4を蒸発器として機能させる場合に、各伝熱管23内に供給される液体冷媒の供給量の均一化を図ることができる。その結果、液体冷媒の蒸発が伝熱管の途中で完了してしまう(いわゆる、ドライアウト)のを抑制し、熱交換性能の向上を図ることができる。
この構成によれば、第1筒部31の最下端から冷媒を吐出させることができるので、上述した無効空間が形成されるのをより確実に抑制できる。
図7は、第2の実施形態に係る室外熱交換器4において、図4に対応する断面図である。以下の説明では、上述した第1の実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態では、仕切部51の上下両側に開口部が形成されている点で上述した実施形態と相違している。
この構成によれば、仕切部51の上方空間に積極的に冷媒を供給することができる。一方で、下側開口部51bにより、空間S1,S2の上方空間に冷媒を供給することで、空間S1,S2の上方に接続する伝熱管23へ冷媒を供給することができる。
上述した実施形態では、室外熱交換器4を例にして説明したが、室内熱交換器6に上述した実施形態の構成を採用してもよい。
上述した実施形態では、各筒部31,36が接続管によって複数の空間に仕切られた構成について説明したが、この構成に限られない。各筒部31,36内は、蓋用接続管や蓋部によって一つの空間に画成されていてもよい。
この構成によれば、ヘッダ内に無効空間が形成されるのを抑制し、熱交換性能の向上を図ることができる。
Claims (5)
- 重力方向に沿って延びるとともに、互いに間隔をあけて並設された第1ヘッダ及び第2ヘッダと、
前記第1ヘッダ及び前記第2ヘッダ間を接続するとともに、重力方向に間隔をあけて配列された複数の伝熱管と、
前記第1ヘッダ及び前記第2ヘッダのうち、一方のヘッダに接続され、前記一方のヘッダ内に冷媒を供給する接続管と、を備え、
前記接続管は、
前記一方のヘッダ内において前記一方のヘッダを重力方向で仕切るとともに冷媒を流通する冷媒流通路を有する仕切部と、
前記仕切部に一体で連なるとともに、前記一方のヘッダから外部に引き出される引出部と、を備え、
前記仕切部には、前記一方のヘッダ内と前記冷媒流通路とを重力方向に連通させる開口部が形成され、
前記引出部は、前記仕切部に一体で形成されるとともに、前記仕切部から離れるに従い前記重力方向に漸次増加しながら、前記重力方向から見て前記一方のヘッダの延在方向に交差する方向に漸次縮小する遷移部を含んでいる、
熱交換器。
- 前記伝熱管の端部は、前記一方のヘッダ内に差し込まれ、
前記開口部は、前記仕切部のうち、重力方向から見た平面視で前記伝熱管の端部と重ならない位置に形成されている、
請求項1に記載の熱交換器。 - 前記仕切部は、前記一方のヘッダにおける重力方向の中途部で、前記一方のヘッダ内を上方空間と下方空間とに仕切り、
前記開口部は、
前記上方空間に向けて開口する上方開口部と、
前記下方空間に向けて開口する下方開口部と、を備えている、
請求項1又は請求項2に記載の熱交換器。 - 前記上方開口部の等価直径は、前記下方開口部の等価直径よりも大きい、
請求項3に記載の熱交換器。 - 請求項1から請求項4の何れか1項に記載の熱交換器を蒸発器として機能させる、
冷凍サイクル装置。
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