JP2019045051A - 熱交換器 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)本発明の第1の観点は、上下方向に配列された複数の伝熱管と、前記複数の伝熱管の両端部が接続された一対のヘッダとを有し、前記伝熱管は、冷媒の流れ方向が異なる第1伝熱管と第2伝熱管を有し、前記ヘッダは、内部に前記第1伝熱管と前記第2伝熱管が上下に並んで接続される折返し空間を有し、前記折返し空間は、前記第1伝熱管が接続される折返し空間上段側と、前記第2伝熱管が接続される折返し空間下段側からなり、前記折返し空間下段側の下部と前記折返し空間上段側の上部を接続する第1流路と、前記折返し空間上段側の下部と前記折返し空間下段側の上部を接続する第2流路と、前記第2流路に設けられた開閉手段と、を備えることを特徴とする。
(空気調和機の全体構成)
本実施形態に係る空気調和機1は、図1に示すように、屋外に設置される室外機2と、室内に設置され、室外機2に液管4及びガス管5で接続された室内機3を備えている。詳しくは、液管4は、一端が室外機2の閉鎖弁25に、他端が室内機3の液管接続部33に接続されている。また、ガス管5は、一端が室外機2の閉鎖弁26に、他端が室内機3のガス管接続部34に接続されている。以上により、空気調和機1の冷媒回路10が構成されている。
まず、室外機2について説明する。室外機2は、圧縮機21と、四方弁22と、室外熱交換器23と、室外ファン24と、液管4の一端が接続された閉鎖弁25と、ガス管5の一端が接続された閉鎖弁26と、膨張弁27とを備えている。そして、室外ファン24を除くこれら各要素が以下に詳述する各冷媒配管で相互に接続され、冷媒回路10の一部をなす室外機冷媒回路10aを構成している。
次に、室内機3について説明する。室内機3は、室内熱交換器31と、室内ファン32と、液管4の他端が接続された液管接続部33と、ガス管5の他端が接続されたガス管接続部34とを備えている。そして、室内ファン32を除くこれらの各要素が以下に詳述する各冷媒配管で相互に接続され、冷媒回路10の一部をなす室内機冷媒回路10bを構成している。
前述した空気調和機1の各要素を踏まえ、空気調和機1の空調運転時の冷媒回路10における冷媒の流れ及び各部の動作について、図1を用いて説明する。なお、以下の説明では、室内機3が暖房運転を行う場合について説明し、冷房/除湿運転を行う場合についての詳細な説明を省略する。なお、図1における矢印は暖房運転時の冷媒の流れを示している。
図2を参照して、室外熱交換器23について説明する。室外熱交換器23は、上下方向に配列された複数の伝熱管170と、複数の伝熱管170の両端部が接続された一対のヘッダ180と、伝熱管170に接続されたフィン190とを備える。
さて、第1実施形態に係るヘッダ180について、図3から図6を参照して説明する。暖房運転時に冷媒は室外熱交換器23の内部を図2で示したように流れるが、ヘッダ180の折返し空間S2,S3,S4において、流出していく複数の伝熱管170に均等に冷媒を分流させることが求められる。そこで、室外熱交換器23は、折返し空間下段側S4Lの下部と折返し空間上段側S4Uの上部を接続する第1流路181と、折返し空間上段側S4Uの下部と折返し空間下段側S4Lの上部を接続する第2流路182と、第2流路182に設けられた後述する開閉手段を備えている。また、室外熱交換器23は、折返し空間下段側S3Lの下部と折返し空間上段側S3Uの上部を接続する第1流路181と、折返し空間上段側S3Uの下部と折返し空間下段側S3Lの上部を接続する第2流路182と、第2流路182に設けられた後述する開閉手段を備えている。また、室外熱交換器23は、折返し空間下段側S2Lの下部と折返し空間上段側S2Uの上部を接続する第1流路181と、折返し空間上段側S2Uの下部と折返し空間下段側S2Lの上部を接続する第2流路182と、第2流路182に設けられた後述する開閉手段を備えている。各折返し空間とも同様の態様であるので、以下では折返し空間S4に代表させて説明する。また、折返し空間を上段下段に分けて説明するときには、下段側に“L”、上段側に“U”を付す。
本発明に係る第2実施形態について、図7から図10を参照して説明する。ヘッダ280b以外の事項については第1実施形態と同様であるので、それらの説明は省略する。
第2実施形態に係るヘッダ280bは、図7に示すように、第1流路281がヘッダ280bの外部に位置する点、第2流路282がヘッダ280bの内部に位置する点については、第1実施形態に係るヘッダ180bと同様である。第2実施形態に係るヘッダ280bが第1実施形態と異なる点は、開閉手段が折返し空間上段側S4Uと折返し空間下段側S4Lとの間で、貫通孔284を開く姿勢と閉じる姿勢との間で摺動する摺動部を有する点である。なお、図7、図9及び図10は、ヘッダ280bの外観斜視図だが、便宜上ヘッダ280bの内部に配置された第2流路282(貫通孔284)も示している。
本発明に係る第3実施形態について、図11から図14を参照して説明する。ヘッダ380b以外の事項については第1及び第2実施形態と同様であるので、それらの説明は省略する。
第3実施形態に係るヘッダ380bは、図11に示すように、第2流路382がヘッダ380bの内部に位置する点については、第1及び第2実施形態に係るヘッダ180b,280bと同様である。第3実施形態に係るヘッダ380bが第1及び第2実施形態と異なる点は、第1流路381がヘッダ380bの内部に位置する点、第2流路382を構成する隔壁383が逆止弁を基にした開閉機構となっている点である。なお、図11、図13(a)及び図14(a)は、ヘッダ380bの外観斜視図だが、便宜上ヘッダ380bの内部に配置された第1流路381(第1貫通孔284a)及び第2流路382(第2貫通孔384b)も示している。
上記のように、ヘッダ180b,280b,380bの折返し空間S4において、第1流路181,281,381と第2流路182,282,382を設けたことから、本実施形態は、凝縮器として利用する場合においてヘッダ180b,280b,380b内で液冷媒が滞留するのを防ぎ、蒸発器として利用する場合において冷媒の液とガスの比率が、各々の伝熱管の間で不均等になるのを防ぐ熱交換器を提供できるという効果を奏する。なお、前述したとおり、本実施形態は、折返し空間S4のみならず、他の折返し空間S2,S3にも適用できる。また、第3実施形態の様に第1流路381をヘッダ380b内部に設けることで、熱交換器を大型化することなく、同様の効果を得ることができる。
10…冷媒回路
10a…室外機冷媒回路
10b…室内機冷媒回路
2…室外機
21…圧縮機
22…四方弁
a〜d…ポート(四方弁の)
23…室外熱交換器
24…室外ファン
25…閉鎖弁
26…閉鎖弁
27…膨張弁
3…室内機
31…室内熱交換器
32…室内ファン
33…液管接続部
34…ガス管接続部
4…液管
5…ガス管
61…吐出管(室外機2の)
62…冷媒配管(室外機2の)
63…室外機液管(室外機2の)
64…室外機ガス管(室外機2の)
66…吸入管(室外機2の)
67…室内機液管(室内機3の)
68…室内機ガス管(室内機3の)
170…伝熱管
180,180a,180b…ヘッダ(第1実施形態の)
181…第1流路(ヘッダ外部の連通管)
182…第2流路(ヘッダ内部)
183…隔壁
184…貫通孔
185…隔壁板
186…フロート
187…枠体
190…フィン
280b…ヘッダ(第2実施形態の)
281…第1流路(ヘッダ外部の連通管)
282…第2流路(ヘッダ内部)
283…隔壁
284a,284b…第1貫通孔,第2貫通孔
285a,285b…第1隔壁板、第2隔壁板
286…摺動部
287…枠体
288…ストッパ
289…小孔
290…キャピラリ
380b…ヘッダ(第3実施形態の)
381…第1流路(ヘッダ内部の外層)
381a,381b…長手仕切板
382…第2流路(ヘッダ内部の内層)
383…隔壁
384a,384b…第1貫通孔,第2貫通孔
385…隔壁板
386…ボール弁
387…枠体
387a,387b…上部枠体,下部枠体
P1,P2,P3…仕切板
S2,S3,S4…折返し空間
W2,W3,W4…折返し位置
S4U,S4L…折返し空間上段側,折返し空間下段側
Claims (6)
- 上下方向に配列された複数の伝熱管と、
前記複数の伝熱管の両端部が接続された一対のヘッダとを有し、
前記伝熱管は、冷媒の流れ方向が異なる第1伝熱管と第2伝熱管を有し、
前記ヘッダは、内部に前記第1伝熱管と前記第2伝熱管が上下に並んで接続される折返し空間を有し、
前記折返し空間は、前記第1伝熱管が接続される折返し空間上段側と、前記第2伝熱管が接続される折返し空間下段側を有し、
前記折返し空間下段側の下部と前記折返し空間上段側の上部を接続する第1流路と、
前記折返し空間上段側の下部と前記折返し空間下段側の上部を接続する第2流路と、
前記第2流路に設けられた開閉手段と、
を備えることを特徴とする室外熱交換器。 - 前記第1流路が前記ヘッダの外部に位置し、前記第2流路が前記ヘッダの内部に位置することを特徴とする請求項1に記載の室外熱交換器。
- 前記折返し空間は、前記折返し空間上段側と前記折返し空間下段側を区画する隔壁を有し、
前記第2流路は、前記隔壁に設けられた貫通孔であって、
前記開閉手段は、前記折返し空間上段側において浮沈して前記貫通孔を開閉可能なフロートと、前記フロートを案内する枠体とを有することを特徴とする請求項1又は2に記載の室外熱交換器。 - 前記折返し空間は、前記折返し空間上段側と前記折返し空間下段側を区画する隔壁を有し、
前記第2流路は、前記隔壁に設けられた貫通孔であって、
前記開閉手段は、前記折返し空間上段側と前記折返し空間下段側との間で前記貫通孔を開く姿勢と閉じる姿勢との間で摺動する摺動部とを有することを特徴とする請求項1又は2に記載の室外熱交換器。 - 前記摺動部が前記ヘッダの内外圧力差によって動作する ことを特徴とする請求項4に記載の室外熱交換器。
- 前記第1流路前記ヘッダ内部に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の室外熱交換器。
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