JP2016095094A - Heat exchanger and refrigeration cycle device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、熱交換器及び冷凍サイクル装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a heat exchanger and a refrigeration cycle apparatus.
空気調和装置等の冷凍サイクル装置には、冷媒と熱交換空気との間で熱交換を行うための熱交換器が搭載されている。この種の熱交換器として、一対のヘッダと、各ヘッダの延在方向に間隔をあけて配列され、各ヘッダ間を並列接続する複数の熱交換チューブと、を備えた、いわゆるパラレルフロー型の熱交換器がある。この種の熱交換器では、隣り合う熱交換チューブ間にフィンが接合され、フィンと熱交換チューブとの間の隙間を熱交換空気が通過することで、熱交換が行われる。 A refrigeration cycle apparatus such as an air conditioner is equipped with a heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant and the heat exchange air. As this type of heat exchanger, a so-called parallel flow type comprising a pair of headers and a plurality of heat exchange tubes arranged in parallel in the extending direction of the headers and connecting the headers in parallel. There is a heat exchanger. In this type of heat exchanger, fins are joined between adjacent heat exchange tubes, and heat exchange is performed by passing heat exchange air through a gap between the fins and the heat exchange tubes.
ところで、上述したパラレルフロー型の熱交換器では、各ヘッダの長さが長くなるのに伴い、各ヘッダ間に接続される熱交換チューブの本数が多くなると、各熱交換チューブ内それぞれに流通する冷媒の質量速度が減少する。すると、各熱交換チューブでの伝熱性能の低下や、圧縮機への油戻り性の低下等の懸念がある。 By the way, in the parallel flow type heat exchanger described above, when the number of heat exchange tubes connected between the headers increases as the length of each header increases, the heat flows through each heat exchange tube. The mass speed of the refrigerant is reduced. Then, there are concerns such as a decrease in heat transfer performance in each heat exchange tube and a decrease in oil return to the compressor.
また、例えば熱交換器を室内機で蒸発器として使用する場合、冷媒が熱交換チューブ内を通過した時点で、蒸発が完了(ドライアウト)していることが望ましい。しかしながら、熱交換空気の流通方向で熱交換チューブが1列(冷媒流通方向が一方向)のみとされた、いわゆる1列構成の熱交換器では、外部環境等によっては熱交換チューブ内の途中で冷媒がドライアウトするおそれがある。この場合、熱交換チューブにおいて、冷媒がドライアウトした位置よりも下流側の領域(過熱領域)を通過する熱交換空気は、熱交換器で熱交換されない生空気として熱交換器を通過する。その後、過熱領域を通過した熱交換空気が、熱交換チューブの過熱領域よりも上流側の領域(非過熱領域)を通過した熱交換空気によって冷却されたファンや吹き出し口に接触することで、結露が発生し、室内等に水滴が飛散する等おそれがある。 For example, when using a heat exchanger as an evaporator in an indoor unit, it is desirable that the evaporation is completed (dry out) when the refrigerant passes through the heat exchange tube. However, in a heat exchanger having a so-called single-row configuration in which the heat exchange tubes are arranged in only one row (the refrigerant flow direction is one direction) in the flow direction of the heat exchange air, depending on the external environment or the like, The refrigerant may dry out. In this case, in the heat exchange tube, the heat exchange air that passes through the region (superheated region) downstream from the position where the refrigerant is dried out passes through the heat exchanger as raw air that is not heat exchanged by the heat exchanger. After that, the heat exchange air that has passed through the superheated area comes into contact with the fan or air outlet cooled by the heat exchange air that has passed through the upstream area (non-superheated area) of the heat exchange tube. May occur and water droplets may scatter in the room.
本発明が解決しようとする課題は、伝熱性能や油戻り性を向上させることができるとともに、結露の発生を抑制できる熱交換器及び冷凍サイクル装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a heat exchanger and a refrigeration cycle apparatus that can improve heat transfer performance and oil return and can suppress the occurrence of condensation.
実施形態の熱交換器は、第1ヘッダ及び第2ヘッダと、熱交換チューブと、フィンと、を持つ。熱交換チューブは、第1ヘッダ及び第2ヘッダの延在方向に間隔をあけて配列されるとともに、第1ヘッダ及び第2ヘッダ間を接続する。フィンは、隣り合う熱交換チューブ間に配設される。第1ヘッダ及び第2ヘッダのうち少なくとも一方のヘッダには、隣り合う熱交換チューブ間を通過する熱交換空気の空気流通方向において上流側及び下流側に、一方のヘッダ内を仕切る仕切部材が配設される。熱交換チューブ内は、第1流路ブロックと、第2流路ブロックと、を持つ。第1流路ブロックは、一方のヘッダ内のうち仕切部材に対して空気流通方向の一方側に位置する部分に連通する。第2流路ブロックは、一方のヘッダ内のうち仕切部材に対して空気流通方向の他方側に位置する部分に連通する。そして、第1流路ブロック及び第2流路ブロックのうち、冷媒の乾き度の大きいガスリッチの気液二相冷媒が流通する第2流路ブロックの等価直径が、冷媒の乾き度の小さい液リッチの気液二相冷媒が流通する第1流路ブロックの等価直径に比べて大きくなっている。 The heat exchanger of the embodiment includes a first header and a second header, a heat exchange tube, and fins. The heat exchange tubes are arranged at intervals in the extending direction of the first header and the second header, and connect between the first header and the second header. The fin is disposed between adjacent heat exchange tubes. At least one of the first header and the second header is provided with a partition member for partitioning one header on the upstream side and the downstream side in the air flow direction of the heat exchange air passing between adjacent heat exchange tubes. Established. The heat exchange tube has a first flow path block and a second flow path block. The first flow path block communicates with a portion located on one side in the air flow direction with respect to the partition member in one header. The second flow path block communicates with a portion located on the other side in the air flow direction with respect to the partition member in one header. Of the first flow path block and the second flow path block, the equivalent diameter of the second flow path block through which the gas-rich gas-liquid two-phase refrigerant with a large dryness of the refrigerant circulates is a liquid rich with a small dryness of the refrigerant. This is larger than the equivalent diameter of the first flow path block through which the gas-liquid two-phase refrigerant flows.
以下、実施形態の冷凍サイクル装置を、図面を参照して説明する。
(第1の実施形態)
図1に示すように、本実施形態の冷凍サイクル装置1は、圧縮機2、四方弁3、室外熱交換器4、膨張弁5、気液分離器6及び室内熱交換器7が冷媒流路8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。
Hereinafter, the refrigeration cycle apparatus of the embodiment will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the refrigeration cycle apparatus 1 of this embodiment includes a
圧縮機2は、圧縮機本体11とアキュムレータ12とを備えている。
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に供給するように構成されている。
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。
The
The
The compressor
気液分離器6は、室内熱交換器7に対して上流側に配置され、冷媒流路8を流通する冷媒のうち、液体冷媒を室内熱交換器7に向けて流通させ、ガス冷媒を熱交換器迂回路14に向けて流通させる。
熱交換器迂回路14は、冷媒流路8のうち、気液分離器6と室内熱交換器7の下流側との間を接続し、室内熱交換器7を迂回する。熱交換器迂回路14上には、開閉弁15が設けられている。開閉弁15は、暖房運転の実行時に閉状態とされ、冷房運転の実行時には開状態となるように開閉制御されている。
The gas-
The heat
このような冷凍サイクル装置1では、四方弁3により冷媒の流れを変えることにより、冷房運転や暖房運転等を行う。例えば、冷房運転では、冷媒流路8において、圧縮機2、四方弁3、室外熱交換器4、膨張弁5、気液分離器6、及び室内熱交換器7が順に接続される。このとき、室外熱交換器4を凝縮器として機能させ、室内熱交換器7を蒸発器として機能させ、室内を冷房する。なお、気液分離器6に流入した冷媒のうち、ガス冷媒は、熱交換器迂回路14を流通することで、室内熱交換器7を迂回して圧縮機2に直接流入する。
一方、暖房運転では、冷媒流路8において、圧縮機2、四方弁3、室内熱交換器7、気液分離器6、膨張弁5、及び室外熱交換器4が順に接続される。このとき、室内熱交換器7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。
In such a refrigeration cycle apparatus 1, a cooling operation or a heating operation is performed by changing the flow of the refrigerant by the four-
On the other hand, in the heating operation, the
次に、室内熱交換器7について詳述する。
図2に示すように、室内熱交換器7は、いわゆるパラレルフロー型の熱交換器であって、第1ヘッダ21及び第2ヘッダ22と、これら各ヘッダ21,22間を並列接続する複数の熱交換チューブ23と、を備えている。なお、以下の説明では、熱交換チューブ23の延在方向をZ方向とし、Z方向に直交する方向をそれぞれX方向及びY方向として説明する。本実施形態において、室内熱交換器7は、Z方向が上下方向とされ、かつZ方向に沿う第1ヘッダ21側が下方、第2ヘッダ22側が上方に位置するように配置される。
Next, the
As shown in FIG. 2, the
第1ヘッダ21及び第2ヘッダ22は、X方向に沿って延びる管状とされ、互い平行に延在している。
The
図2〜図5に示すように、各熱交換チューブ23は、Y方向を長軸方向とする長円形状(扁平管)とされ、X方向に間隔をあけて互い平行に配列されている。各熱交換チューブ23は、上端部が第2ヘッダ22に接続され、下端部が第1ヘッダ21に接続されている。また、各熱交換チューブ23内には、熱交換チューブ23をZ方向に貫通する複数の冷媒流通孔24がY方向に間隔をあけて形成されている。本実施形態において、各冷媒流通孔24は、それぞれ同等の流路断面積とされ、Y方向に間隔をあけて配設されている。なお、本実施形態の室内熱交換器7は、そのアスペクト比(熱交換チューブ23の長さ寸法(Z方向)に対する各ヘッダ21,22の長さ寸法(X方向))が2以上になっている。
As shown in FIGS. 2-5, each
また、図2、図6に示すように、室内熱交換器7は、隣り合う熱交換チューブ23間を接続するフィン31を備えている。フィン31は、例えばコルゲートフィンであって、各熱交換チューブ23間それぞれにおいて、Z方向に沿って延びる波形状とされ、その山部及び谷部が隣り合う熱交換チューブ23にそれぞれ接合されている。室内熱交換器7では、各フィン31と熱交換チューブ23との間の隙間をY方向に沿って熱交換空気Aが通過する。このとき、熱交換チューブ23やフィン31を介して、熱交換チューブ23内を流通する冷媒と、熱交換空気Aと、が熱交換される。なお、フィン31としては、コルゲートフィンに限らず、例えばプレートフィンを用いても構わない。
As shown in FIGS. 2 and 6, the
ここで、図3に示すように、上述した第1ヘッダ21には、第1ヘッダ21内をX方向の全域に亘って延びるとともに、第1ヘッダ21内をY方向の一方側及び他方側に仕切る仕切部材32が配設されている。これにより、熱交換チューブ23は、第1ヘッダ21内のうち、仕切部材32に対してY方向の一方側に位置する部分に連通する第1流路ブロック33と、仕切部材32に対してY方向の他方側に位置する部分に連通する第2流路ブロック34と、に分割される。
Here, as shown in FIG. 3, the
この場合、仕切部材32は、第2流路ブロック34の等価直径が第1流路ブロック33の等価直径に比べて大きくなるように、熱交換チューブ23(冷媒流通孔24)を分割している。本実施形態の仕切部材32は、第1ヘッダ21内において、Y方向の中央部に対して一方側寄りに配設されている。そのため、第2流路ブロック34側の冷媒流通孔24の合計(孔数)が、第1流路ブロック33側の冷媒流通孔24の合計に比べて多くなっている。なお、等価直径とは、各流路ブロック33,34を構成する冷媒流通孔24同士をそれぞれ等価な1つの円管に換算したときの直径である。この場合、等価直径は、流路ブロック33,34の流路断面積をS、流路ブロック33,34の周長をTとした場合に、4S/Tで表さられる。
In this case, the
また、第1ヘッダ21のうち、仕切部材32に対してY方向の一方側及び他方側に位置する部分には、冷媒流路(外部)8に接続される一方側冷媒出入口41及び他方側冷媒出入口42がそれぞれ設けられている。この場合、室内熱交換器7を蒸発器として機能させると、一方側冷媒出入口41が室内熱交換器7への流入口となり、他方側冷媒出入口42が室内熱交換器7からの流出口となる。また、図7に示すように、室内熱交換器7を凝縮器として機能させると、他方側冷媒出入口42が室内熱交換器7への流入口となり、一方側冷媒出入口41が室内熱交換器7からの流出口となる。
Further, in the
上述した構成において、図3に示すように、室内熱交換器7を蒸発器として機能させる場合、膨張弁5で減圧された冷媒は、液体冷媒または冷媒の乾き度の小さい液リッチの気液二相冷媒として一方側冷媒出入口41から第1ヘッダ21内に流入する(図中矢印C参照)。第1ヘッダ21内に流入した冷媒は、熱交換チューブ23における第1流路ブロック33側の冷媒流通孔24内に流入し、第1流路ブロック33を上方(第2ヘッダ22側)に向けて流通した後、第2ヘッダ22内に流入する。その後、第2ヘッダ22内に流入した冷媒は、熱交換チューブ23における第2流路ブロック34側の冷媒流通孔24内に流入し、第2流路ブロック34を下方(第1ヘッダ21側)に向けて流通する。その後、冷媒は第1ヘッダ21内において、仕切部材32に対して他方側に位置する部分に流入し、他方側冷媒出入口42を通して冷媒流路8に排出され、圧縮機2に向けて流通する。
In the above-described configuration, as shown in FIG. 3, when the
このように、本実施形態の室内熱交換器7では、第1流路ブロック33を上方に向けて流通する冷媒が第2ヘッダ22で折り返された後、第2流路ブロック34を下方に向けて流通する。これにより、冷媒は、Z方向に蛇行しながら、Y方向の一方側から他方側に向けて流通する。すなわち、本実施形態の第1流路ブロック33及び第2流路ブロック34は、冷媒の流通方向がZ方向で互いに異なるとともに、Y方向に並設されることになる。この場合、本実施形態の熱交換チューブ23は、それ自体はY方向で1列のみであるものの、冷媒の流通方向が互いに異なる複数の流路がY方向であたかも2列並んだ、いわゆる2列構成と見立てることができる。
As described above, in the
また、本実施形態の室内熱交換器7において、熱交換空気Aは、室内熱交換器7をY方向の一方側(上流側)から他方側(下流側)に向けて通過することから、熱交換空気A及び冷媒は、互いの流通方向が同一方向の並行流となる。具体的に、熱交換空気Aは、各フィン31と熱交換チューブ23との間の隙間をY方向に沿って通過することで、熱交換チューブ23やフィン31を介して、熱交換チューブ23内を流通する冷媒と熱交換される。このとき、室内熱交換器7内に流入する冷媒は、熱交換チューブ23を流通する過程で吸熱することで、熱交換空気Aを冷却するとともに、液リッチの気液二相冷媒から徐々にガスリッチの気液二相冷媒になる。したがって、第1流路ブロック33を流通する冷媒は、第2流路ブロック34を流通する冷媒に比べて液リッチになる。
In the
一方、室内熱交換器7を凝縮器として機能させる場合には、蒸発器として機能させる場合と逆方向に冷媒が流通する。すなわち、圧縮機2から吐出された冷媒は、ガス冷媒またはガスリッチの気液二相冷媒として他方側冷媒出入口42から第1ヘッダ21内に流入する。第1ヘッダ21内に流入した冷媒は、第2流路ブロック34を上方に向けて流通した後、第2ヘッダ22で折り返され、第1流路ブロック33を下方に向けて流通する。その後、冷媒は、第1ヘッダ21の一方側冷媒出入口41を通して冷媒流路8に排出され、膨張弁5に向けて流通する。これにより、冷媒は、Z方向に蛇行しながら、Y方向の他方側から一方側に向けて流通する。
On the other hand, when the
また、上述したように熱交換空気Aは、室内熱交換器7をY方向の一方側から他方側に向けて通過する。すなわち、本実施形態の室内熱交換器7を凝縮器として機能させる場合、熱交換空気A及び冷媒は、互いの流通方向が逆方向の対向流となる。このとき、室内熱交換器7内に流入する冷媒は、熱交換チューブ23を流通する過程で放熱することで、熱交換空気Aを加熱するとともに、ガスリッチの気液二相冷媒から液リッチの気液二相冷媒になる。したがって、第1流路ブロック33を流通する冷媒は、第2流路ブロック34を流通する冷媒に比べて液リッチになる。
Further, as described above, the heat exchange air A passes through the
本実施形態によれば、第1ヘッダ21内に仕切部材32が配設されているため、冷媒の流通方向がZ方向で互いに異なるとともに、Y方向に並設される複数の流路ブロック33,34に熱交換チューブ23を分割することができる。そのため、例えば室内熱交換器7を蒸発器として機能させる場合、熱交換チューブ23を通過した時点で蒸発を完了させるように設計することで、少なくとも第1流路ブロック33側に過熱領域が発生するのを抑制できる。すなわち、少なくとも第1流路ブロック33側全体を液リッチの気液二相冷媒が流通する非過熱領域とすることができるので、室内熱交換器7におけるZ方向の全体に亘って非過熱領域を形成できる。その結果、熱交換空気Aが生空気として室内熱交換器7を通過するのを抑制し、結露の発生を抑制できる。
According to this embodiment, since the
また、本実施形態では、ガスリッチの気液二相冷媒が流通する第2流路ブロック34の等価直径を、液リッチの気液二相冷媒が流通する第1流路ブロック33の等価直径よりも大きくする構成とした。
この構成によれば、第2流路ブロック34内において、冷媒の圧力損失を低減できる。特に、室内熱交換器7を蒸発器として機能させる場合には、圧縮機2の吸込側の圧力低下を抑制できるので、圧縮機2に掛かる負荷を小さくできる。
また、第1流路ブロック33内において、冷媒の質量速度を増加させることができ、伝熱性能を向上させるとともに、油戻り性を向上させることができる。
In the present embodiment, the equivalent diameter of the second flow path block 34 through which the gas-rich gas-liquid two-phase refrigerant flows is set to be larger than the equivalent diameter of the first flow path block 33 through which the liquid-rich gas-liquid two-phase refrigerant flows. It was set as the structure enlarged.
According to this configuration, the pressure loss of the refrigerant can be reduced in the second
Moreover, in the 1st
しかも、各流路ブロック33、34の冷媒の流通方向がZ方向で互いに異なるとともに、Y方向に並設されるため、凝縮器及び蒸発器の何れか一方で機能させた場合に、冷媒と熱交換空気Aを対向流とすることができる。そのため、熱交換空気Aの流通方向の下流側において、冷媒及び熱交換空気A間の熱源温度差を確保することができ、熱交換の効率を向上させることができる。これにより、凝縮器として機能させた場合の過冷却量、蒸発器として機能させた場合の過熱度を確保することができる。 In addition, the flow direction of the refrigerant in each of the flow path blocks 33 and 34 is different from each other in the Z direction, and is arranged in parallel in the Y direction. Therefore, when one of the condenser and the evaporator functions, The exchange air A can be a counterflow. Therefore, the heat source temperature difference between the refrigerant and the heat exchange air A can be secured on the downstream side in the flow direction of the heat exchange air A, and the efficiency of heat exchange can be improved. Thereby, the amount of supercooling when functioning as a condenser and the degree of superheat when functioning as an evaporator can be ensured.
そして、本実施形態の冷凍サイクル装置1では、上述した室内熱交換器7を備えているので、高品質で信頼性の高い冷凍サイクル装置1を提供できる。
しかも、本実施形態では、室内熱交換器7に対して上流側に気液分離器6が配置されているため、室内熱交換器7を蒸発器として機能させる場合に、液リッチの気液二相冷媒を室内熱交換器7に供給することができる。これにより、室内熱交換器7内での冷媒の圧力損失を低減できるとともに、各熱交換チューブ23内に流入する冷媒分流の均一化も図ることができる。
And since the refrigeration cycle apparatus 1 of this embodiment is equipped with the
In addition, in the present embodiment, the gas-
なお、上述した実施形態では、各流路ブロック33,34間において、冷媒流通孔24の数を調整することで、各流路ブロック33,34の等価直径を調整する場合について説明したが、これに限られない。例えば、図8に示すように、各流路ブロック33,34間において、冷媒流通孔24の流路断面積を調整することで、各流路ブロック33,34の等価直径を調整しても構わない。
In the above-described embodiment, the case where the equivalent diameter of each
すなわち、図8に示す熱交換チューブ23は、第1流路ブロック33側の冷媒流通孔24の流路断面積が、第2流路ブロック34側の冷媒流通孔24の流路断面積に比べて小さくなっている。そして、仕切部材32は、第1ヘッダ21内におけるY方向の中央部に配設され、Y方向の一方側及び他方側で冷媒流通孔24を同数で分割している。なお、冷媒流通孔24の数及び流路断面積の双方を調整して、各流路ブロック33,34の等価直径を調整しても構わない。
That is, in the
(第2の実施形態)
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。
図9に示す室内熱交換器101において、フィン131の各流路ブロック33,34間に位置する部分(Y方向で仕切部材32と同等に位置する部分)には、フィン131をZ方向に貫通するフィンカット部102が形成されている。フィンカット部102は、Y方向に所定の幅を有するとともに、X方向に沿って延設されたスリット状とされ、フィン131をY方向の一方側及び他方側に分割している。
(Second Embodiment)
In the following description, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
In the
この構成によれば、フィン131を介した各流路ブロック33,34間(同一熱源間)での熱伝達を抑制できるので、蒸発器及び凝縮器本来の熱交換機能を妨げる、いわゆる熱干渉の発生を抑制し、冷媒と熱交換空気Aとの間の熱交換を促進できる。なお、フィンカット部102の構成は、フィン131を介した各流路ブロック33,34間での熱伝達を抑制する構成であれば、適宜設計変更が可能である。この場合、フィンカット部102として、フィン131をZ方向に貫通する切り込みであっても構わない。また、フィンカット部102は、X方向に間欠的に形成した孔等であっても構わない。
According to this configuration, since heat transfer between the flow path blocks 33 and 34 (between the same heat sources) via the
(第3の実施形態)
以下の説明では、上述した各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。
図10に示す室内熱交換器201において、第1ヘッダ221のY方向で仕切部材32と同等に位置する部分には、上方に向けて窪む窪み部222が形成されている。窪み部222は、第1ヘッダ221におけるX方向の全域に亘って延びるとともに、その頂部に上述した仕切部材32が配設されている。すなわち、第1ヘッダ221は、仕切部材32及び窪み部222によりY方向の一方側及び他方側に分割されている。
(Third embodiment)
In the following description, the same components as those in the above-described embodiments are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
In the
この構成によれば、Y方向における仕切部材32と同等の位置に、窪み部222が形成されているので、仕切部材32の面積を縮小できるとともに、第1ヘッダ21におけるY方向の一方側及び他方側間に空気層が介在することになる。そのため、仕切部材32を介した第1ヘッダ21におけるY方向の一方側及び他方側間(同一熱源間)での熱伝達を抑制できる。これにより、熱干渉の発生を抑制できるので、室内熱交換器7を凝縮器として機能させた場合の過冷却量を確保できるとともに、室内熱交換器7を蒸発器として機能させた場合の冷媒の再冷却を抑制することができる。なお、窪み部222内に断熱材等を別途充填しても構わない。
According to this configuration, since the
(第4の実施形態)
本実施形態では、第1ヘッダ321及び第2ヘッダ322の双方に仕切部材332a,332bを配設する点で上述した各実施形態と相違している。なお、以下の説明では、上述した各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。
図11に示すように、本実施形態の室内熱交換器301は、第1ヘッダ321内に配設された第1仕切部材332aと、第2ヘッダ322内に配設された第2仕切部材332bと、を有している。
(Fourth embodiment)
The present embodiment is different from the above-described embodiments in that the
As shown in FIG. 11, the
第1仕切部材332aは、第1ヘッダ321内において、Y方向の中央部に対して一方側寄りに配設され、第1ヘッダ321内をY方向に仕切っている。
第2仕切部材332bは、第2ヘッダ322内において、上述した第1仕切部材332aよりもY方向の他方側(図示の例では、第2ヘッダ322内におけるY方向の中央部)に配設され、第2ヘッダ322内をY方向に仕切っている。
The
The
図11〜図13に示すように、各熱交換チューブ23は、第1仕切部材332aよりもY方向の一方側に位置する第1流路ブロック333と、第1仕切部材332aと第2仕切部材332bとの間に位置する第2流路ブロック334と、第2仕切部材332bよりもY方向の他方側に位置する第3流路ブロック335と、に分割されている。すなわち、本実施形態の各熱交換チューブ23は、第1流路ブロック333、第2流路ブロック334、及び第3流路ブロック335がY方向の一方側から他方側にかけて順次配列されている。
As shown in FIGS. 11 to 13, each
この場合、各仕切部材332a,332bは、各流路ブロック333〜335の等価直径が、第1流路ブロック333、第2流路ブロック334、及び第3流路ブロック335の順に大きくなるように各熱交換チューブ23を分割している。なお、図示の例において、各仕切部材332a,332bは、流路ブロック333〜335を構成する冷媒流通孔24の合計(孔数)が、第1流路ブロック333、第2流路ブロック334、及び第3流路ブロック335の順に多くなるように各熱交換チューブ23を分割している。
In this case, the
第1ヘッダ321のうち、第1仕切部材332aに対してY方向の一方側に位置する部分(第1流路ブロック333に連通する部分)には、冷媒流路8を介して膨張弁5に接続される第1冷媒出入口341が形成されている。
第2ヘッダ322のうち、第2仕切部材332bに対してY方向の他方側に位置する部分(第3流路ブロック335に連通する部分)には、冷媒流路8を介して圧縮機2に接続される第2冷媒出入口342が形成されている。
A portion of the
Of the
上述した構成において、室内熱交換器7を蒸発器として機能させる場合、ガス冷媒またはガスリッチの気液二相冷媒が第1冷媒出入口341から第1ヘッダ321内に流入する。その後、第1ヘッダ321内に流入した冷媒は、Z方向に蛇行しながら、Y方向の一方側から他方側に向けて流通する。具体的に、第1ヘッダ321内に流入した冷媒は、第1流路ブロック333を上方に向けて流通するとともに、第2ヘッダ322内で折り返された後、第2流路ブロック334を下方に向けて流通する。そして、冷媒は、第1ヘッダ321内で折り返され、第3流路ブロック335を上方に向けて流通した後、第2ヘッダ322に形成された第2冷媒出入口342から冷媒流路8に排出される。
In the configuration described above, when the
この構成によれば、上方に位置する第2ヘッダ322に第2冷媒出入口342が形成されているので、冷媒が第2ヘッダ322に向けて流通する過程で簡易的な気液分離が行われることになる。すなわち、第2冷媒出入口342からは、液体冷媒が排出され難く、ガス冷媒が積極的に排出されるので、よりガスリッチの冷媒を圧縮機2に供給することができる。そのため、圧縮機2の動作信頼性を向上させることができる。
According to this configuration, since the second refrigerant inlet /
一方、図14に示すように、室内熱交換器7を凝縮器として機能させる場合には、圧縮機2から吐出された冷媒が、第2冷媒出入口342から第2ヘッダ322内に流入する。その後、第2ヘッダ322内に流入した冷媒は、Z方向に蛇行しながら、Y方向の他方側から一方側に向けて流通する。具体的に、第2ヘッダ322内に流入した冷媒は、第3流路ブロック335を下方に向けて流通した後、第1ヘッダ321で折り返され、第2流路ブロック334を上方に向けて流通する。そして、冷媒は、第1ヘッダ321で折り返され、第1流路ブロック333を下方に向けて流通した後、第1冷媒出入口341を通して冷媒流路8に排出される。
On the other hand, as shown in FIG. 14, when the
この構成によれば、下方に位置する第1ヘッダ321に第1冷媒出入口341が形成されているので、冷媒が第1ヘッダ321に向けて流通する過程で簡易的な気液分離が行われることになる。すなわち、第1冷媒出入口341からは、ガス冷媒が排出され難く、液体冷媒が積極的に排出されるので、より液リッチの冷媒を膨張弁5に供給することができる。そのため、膨張弁5の開度を適正な範囲に保つことができる。
According to this configuration, since the first refrigerant inlet /
なお、上述した第4の実施形態では、各流路ブロック333〜335間において、冷媒流通孔24の数を調整することで、各流路ブロック333〜335の等価直径を調整する場合について説明したが、これに限られない。例えば、図15に示すように、各流路ブロック333〜335間において、冷媒流通孔24の流路断面積を調整することで、各流路ブロック333〜335の等価直径を調整しても構わない。
すなわち、図15に示す熱交換チューブ23は、第1流路ブロック333から第3流路ブロック335にかけて冷媒流通孔24の流路断面積が、順次大きくなっている。そして、仕切部材332a,332bは、冷媒流通孔24をそれぞれ同数で分割している。また、冷媒流通孔24の数及び流路断面積の双方を調整して、各流路ブロック333〜335の等価直径を調整しても構わない。
In the above-described fourth embodiment, the case where the equivalent diameter of each flow path block 333 to 335 is adjusted by adjusting the number of the refrigerant circulation holes 24 between the flow path blocks 333 to 335 has been described. However, it is not limited to this. For example, as shown in FIG. 15, the equivalent diameter of each flow path block 333 to 335 may be adjusted by adjusting the flow path cross-sectional area of the
That is, in the
また、上述した説明では、実施形態の熱交換器を、室内熱交換器7に用いた場合について説明したが、これに限られない。すなわち、室外熱交換器4に実施形態の熱交換器の構成を採用しても構わない。
また、上述した実施形態では、室内熱交換器7を凝縮器として機能させた場合に、冷媒と熱交換空気Aとが対向流となる場合について説明したが、これに限られない。室内熱交換器7を蒸発器として機能させた場合に対向流となるように構成しても構わない。
Moreover, although the case where the heat exchanger of embodiment was used for the
Moreover, although embodiment mentioned above demonstrated the case where the
さらに、室内熱交換器7のアスペクト比等は、適宜設計変更が可能である。
また、上述した実施形態では、第1ヘッダ及び第2ヘッダが上下になるように室内熱交換器7を配置した場合について説明したが、これに限られない。
また、上述した実施形態では、各流路ブロックがそれぞれ複数の冷媒流通孔24を有する構成について説明したが、冷媒流通孔24を少なくとも1つ有していれば構わない。
さらに、上述した実施形態では、熱交換空気Aの流通方向(Y方向)で熱交換チューブ23が1列配置された構成について説明したが、複数列配列しても構わない。
Further, the aspect ratio of the
Moreover, although embodiment mentioned above demonstrated the case where the
In the above-described embodiment, the configuration in which each flow path block has the plurality of refrigerant circulation holes 24 has been described. However, the flow path block may have at least one
Further, in the above-described embodiment, the configuration in which the
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、少なくとも一方のヘッダに仕切部材が配設されているため、冷媒の流通方向がZ方向で互いに異なるとともに、Y方向に並設される第1及び第2流路ブロックに熱交換チューブを分割することができる。そのため、例えば室内熱交換器を蒸発器として機能させる場合、熱交換チューブを通過した時点で蒸発を完了させるように設計することで、少なくとも第1流路ブロック側に過熱領域が発生するのを抑制できる。すなわち、室内熱交換器におけるZ方向の全体に亘って非過熱領域を形成できるので、熱交換空気が生空気として室内熱交換器を通過するのを抑制し、結露の発生を抑制できる。
また、ガスリッチの気液二相冷媒が流通する第2流路ブロックの等価直径を、液リッチの気液二相冷媒が流通する第1流路ブロックの等価直径よりも大きくすることで、第1流路ブロック内において、冷媒の圧力損失を低減できる。特に、室内熱交換器を蒸発器として機能させる場合には、圧縮機の吸込側の圧力低下を抑制できるので、圧縮機に掛かる負荷を小さくできる。
また、第2流路ブロック内において、冷媒の質量速度を増加させることができ、伝熱性能を向上させるとともに、油戻り性を向上させることができる。
According to at least one embodiment described above, since the partition member is disposed in at least one of the headers, the flow direction of the refrigerant is different in the Z direction, and the first and the first arranged in parallel in the Y direction. The heat exchange tube can be divided into two flow path blocks. Therefore, for example, when an indoor heat exchanger functions as an evaporator, it is designed to complete evaporation when it passes through the heat exchange tube, thereby suppressing the occurrence of an overheating region at least on the first flow path block side. it can. That is, since a non-superheated region can be formed over the entire Z direction in the indoor heat exchanger, it is possible to suppress heat exchange air from passing through the indoor heat exchanger as raw air and to suppress the occurrence of condensation.
Further, the equivalent diameter of the second flow path block through which the gas-rich gas-liquid two-phase refrigerant flows is made larger than the equivalent diameter of the first flow path block through which the liquid-rich gas-liquid two-phase refrigerant flows, so that the first The pressure loss of the refrigerant can be reduced in the flow path block. In particular, when the indoor heat exchanger functions as an evaporator, the pressure drop on the suction side of the compressor can be suppressed, so the load on the compressor can be reduced.
Moreover, in the 2nd flow path block, the mass velocity of a refrigerant | coolant can be increased, and while improving heat transfer performance, oil return property can be improved.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1…冷凍サイクル装置、2…圧縮機(外部)、4…室外熱交換器、5…膨張弁(外部)、7,101,201,301…室内熱交換器(熱交換器)、21,221,321…第1ヘッダ、22,322…第2ヘッダ、23…熱交換チューブ、31,131…フィン、32…仕切部材、33,333…第1流路ブロック、34,334…第2流路ブロック、102…フィンカット部、222…窪み部、332a…第1仕切部材、332b…第2仕切部材、335…第3流路ブロック、341…第1冷媒出入口、342…第2冷媒出入口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Refrigeration cycle apparatus, 2 ... Compressor (external), 4 ... Outdoor heat exchanger, 5 ... Expansion valve (external), 7, 101, 201, 301 ... Indoor heat exchanger (heat exchanger), 21,221 , 321 ... first header, 22, 322 ... second header, 23 ... heat exchange tube, 31, 131 ... fins, 32 ... partition members, 33, 333 ... first flow path block, 34, 334 ... second
Claims (5)
前記第1ヘッダ及び前記第2ヘッダの延在方向に間隔をあけて配列されるとともに、前記第1ヘッダ及び前記第2ヘッダ間を接続する複数の熱交換チューブと、
隣り合う前記熱交換チューブ間に配設されたフィンと、を備えた熱交換器において、
前記第1ヘッダ及び前記第2ヘッダのうち少なくとも一方のヘッダには、隣り合う前記熱交換チューブ間を通過する熱交換空気の空気流通方向において上流側及び下流側に、前記一方のヘッダ内を仕切る仕切部材が配設され、
前記熱交換チューブ内は、
前記一方のヘッダ内のうち前記仕切部材に対して空気流通方向の一方側に位置する部分に連通する第1流路ブロックと、
前記一方のヘッダ内のうち前記仕切部材に対して空気流通方向の他方側に位置する部分に連通する第2流路ブロックと、
を含み、
前記第1流路ブロック及び前記第2流路ブロックのうち、冷媒の乾き度の大きいガスリッチの気液二相冷媒が流通する前記第2流路ブロックの等価直径が、冷媒の乾き度の小さい液リッチの気液二相冷媒が流通する前記第1流路ブロックの等価直径に比べて大きくなっている、
熱交換器。 A first header and a second header;
A plurality of heat exchange tubes arranged between the first header and the second header at intervals in the extending direction, and connecting between the first header and the second header;
A heat exchanger comprising: fins disposed between adjacent heat exchange tubes;
In at least one of the first header and the second header, the one header is partitioned on the upstream side and the downstream side in the air flow direction of the heat exchange air passing between the adjacent heat exchange tubes. A partition member is provided,
In the heat exchange tube,
A first flow path block communicating with a portion located on one side of the air flow direction with respect to the partition member in the one header;
A second flow path block communicating with a portion located on the other side in the air flow direction with respect to the partition member in the one header;
Including
Of the first flow path block and the second flow path block, the equivalent diameter of the second flow path block through which the gas-rich gas-liquid two-phase refrigerant with a high dryness of the refrigerant flows is a liquid with a low dryness of the refrigerant. It is larger than the equivalent diameter of the first flow path block through which the rich gas-liquid two-phase refrigerant flows.
Heat exchanger.
請求項1に記載の熱交換器。 A fin cut portion is formed in a portion of the fin located between the first flow path block and the second flow path block of the heat exchange tube in the air flow direction.
The heat exchanger according to claim 1.
請求項1または請求項2に記載の熱交換器。 A recess is formed in a portion of the one header where the partition member in the air flow direction is located.
The heat exchanger according to claim 1 or 2.
前記第1ヘッダは、前記第2ヘッダに対して下方に配設されるとともに、前記第1流路ブロック側と外部とを連通する第1冷媒出入口を有し、
前記第2ヘッダは、前記第2流路ブロック側と外部とを連通する第2冷媒出入口を有している、
請求項1から請求項3の何れか1項に記載の熱交換器。 Inside the first header and the second header, the partition members are arranged separately,
The first header is disposed below the second header, and has a first refrigerant inlet / outlet communicating the first flow path block side with the outside,
The second header has a second refrigerant inlet / outlet communicating the second flow path block side with the outside.
The heat exchanger according to any one of claims 1 to 3.
前記圧縮機に接続された室内熱交換器及び室外熱交換器と、
前記室内熱交換器及び前記室外熱交換器間に配設された膨張装置と、を備え、
前記室内熱交換器及び前記室外熱交換器のうち、少なくとも一方は、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備えている、
冷凍サイクル装置。 A compressor for compressing the refrigerant;
An indoor heat exchanger and an outdoor heat exchanger connected to the compressor;
An expansion device disposed between the indoor heat exchanger and the outdoor heat exchanger,
At least one of the indoor heat exchanger and the outdoor heat exchanger includes the heat exchanger according to any one of claims 1 to 4.
Refrigeration cycle equipment.
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