JP7000566B2 - Refrigeration cycle device - Google Patents
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Description
本発明は、第1熱交換器および第2熱交換器を備える冷凍サイクル装置に関し、特に第1熱交換器が凝縮器、第2熱交換器が蒸発器として作用する第1状態と、第2熱交換器が凝縮器、第1熱交換器が蒸発器として作用する第2状態とを切替可能に設けられている冷凍サイクル装置に関する。 The present invention relates to a refrigeration cycle apparatus including a first heat exchanger and a second heat exchanger, in particular, a first state in which the first heat exchanger acts as a condenser and a second heat exchanger act as an evaporator, and a second state. The present invention relates to a refrigeration cycle apparatus in which a heat exchanger is provided so as to be switchable between a condenser and a second state in which the first heat exchanger acts as an evaporator.
冷凍サイクル装置を循環する冷媒は、凝縮器の伝熱管の一端から他端へ流れる過程で、ガス単相状態から気液2相状態を経て液単相状態まで凝縮し、さらに蒸発器の伝熱管の一端から他端へ流れる過程で、気液2相状態からガス単相状態に蒸発する。 The refrigerant circulating in the refrigeration cycle device condenses from the gas single-phase state to the liquid-single-phase state via the gas-liquid two-phase state in the process of flowing from one end to the other end of the heat transfer tube of the evaporator, and further condenses to the liquid single-phase state. In the process of flowing from one end to the other end, it evaporates from the gas-liquid two-phase state to the gas single-phase state.
凝縮器の伝熱管の構成がその一端と他端との間で均一とされる場合、伝熱管の内部を流れる冷媒と伝熱管の外部を流れる空気等の熱媒体との間の伝熱性能(以下、管内伝熱性能という)は、伝熱管の延在方向の位置に応じて変化する。凝縮器の伝熱管の上記他端を含む下流側に位置する第1部分での管内伝熱性能は、当該第1部分よりも上流側に位置しかつ上記一端よりも下流側に位置する第2部分での管内伝熱性能と比べて低くなる。これは、凝縮器の上記第1部分を流れる液単相状態の冷媒の流速が、凝縮器の上記第2部分を流れる気液2相状態の冷媒の流速よりも低下するためである。 If the configuration of the heat transfer tube of the condenser is uniform between one end and the other end, the heat transfer performance between the refrigerant flowing inside the heat transfer tube and the heat medium such as air flowing outside the heat transfer tube ( Hereinafter, the heat transfer performance in the tube) changes according to the position of the heat transfer tube in the extending direction. The heat transfer performance in the tube in the first portion located on the downstream side including the other end of the heat transfer tube of the condenser is located on the upstream side of the first portion and on the downstream side of the one end. It is lower than the heat transfer performance in the pipe at the part. This is because the flow velocity of the liquid-single-phase refrigerant flowing through the first portion of the condenser is lower than the flow velocity of the gas-liquid two-phase refrigerant flowing through the second portion of the condenser.
特開2000‐55509号公報(特許文献1)には、凝縮器の伝熱管の下流側に位置する部分での管内伝熱性能を向上させて凝縮器として作用する運転状態での熱交換器性能を向上させるために、凝縮器となる場合の冷媒出口側の伝熱管内に内挿体が設けられた熱交換器が開示されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-55509 (Patent Document 1) describes the heat exchanger performance in an operating state in which the heat transfer performance in the tube is improved in the portion located on the downstream side of the heat transfer tube of the condenser and acts as a condenser. A heat exchanger in which an insert is provided in a heat transfer tube on the refrigerant outlet side in the case of becoming a condenser is disclosed.
しかしながら、上記熱交換器が蒸発器として作用する場合には、気液2相状態またはガス単相状態の冷媒が内挿体が挿入された伝熱管内を流れることになる。そのため、上記熱交換器が蒸発器として作用する場合、伝熱管において内挿体が挿入された部分を流れる冷媒の圧力損失は、伝熱管において内挿体が挿入されていない部分を流れる冷媒の圧力損失と比べて顕著に大きくなる。そのため、上記熱交換器が蒸発器として作用する場合の熱交換器性能は、上記内挿体が設けられていない熱交換器が蒸発器として作用する場合の熱交換器性能と比べて顕著に低い。その結果、上記熱交換器が凝縮器として作用する運転状態と上記熱交換器が蒸発器として作用する運転状態とを切替可能に設けられた冷凍サイクル装置では、期間効率を向上することが困難であった。 However, when the heat exchanger acts as an evaporator, the refrigerant in the gas-liquid two-phase state or the gas single-phase state flows in the heat transfer tube into which the insert is inserted. Therefore, when the heat exchanger acts as an evaporator, the pressure loss of the refrigerant flowing through the portion of the heat transfer tube in which the insert is inserted is the pressure of the refrigerant flowing through the portion of the heat transfer tube in which the insert is not inserted. It is significantly larger than the loss. Therefore, the heat exchanger performance when the heat exchanger acts as an evaporator is significantly lower than the heat exchanger performance when the heat exchanger without the insert is acting as an evaporator. .. As a result, it is difficult to improve the period efficiency in the refrigeration cycle device provided so as to be able to switch between the operating state in which the heat exchanger acts as a condenser and the operating state in which the heat exchanger acts as an evaporator. there were.
本発明の主たる目的は、上記のような冷凍サイクル装置と比べて、期間効率が向上された冷凍サイクル装置を提供することにある。 A main object of the present invention is to provide a refrigeration cycle apparatus having improved period efficiency as compared with the refrigeration cycle apparatus as described above.
本発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機、流路切替弁、第1熱交換器、第2熱交換器、および減圧部を含み、冷媒が循環する冷媒回路を備える。冷媒回路は、第1熱交換器が凝縮器、第2熱交換器が蒸発器として作用する第1状態と、第2熱交換器が凝縮器、第1熱交換器が蒸発器として作用する第2状態とを切替可能に設けられている。第1熱交換器および第2熱交換器は、内部に冷媒が流れる伝熱管を含む。伝熱管は、第1熱交換器が凝縮器として作用するときの冷媒の流通方向において第1伝熱管の中間位置よりも下流側に位置する第1管部を有している。第1熱交換器は、第1管部の内部に配置された第1内容部材をさらに含む。第1管部の内径D1と、第1管部の流路断面積A1および第1管部の濡れ縁長さS1を用いて以下の関係式(1)から算出される等価直径M1とが、第1状態および第2状態において以下の関係式(2)を満たす。
M1=4×A1/S1・・・(1)
D1/2.5<M1<D1/1.5・・・(2)The refrigerating cycle apparatus according to the present invention includes a compressor, a flow path switching valve, a first heat exchanger, a second heat exchanger, and a pressure reducing unit, and includes a refrigerant circuit in which a refrigerant circulates. In the refrigerant circuit, the first state in which the first heat exchanger acts as a condenser and the second heat exchanger acts as an evaporator, and the first state in which the second heat exchanger acts as a condenser and the first heat exchanger acts as an evaporator. It is provided so that it can be switched between two states. The first heat exchanger and the second heat exchanger include a heat transfer tube through which a refrigerant flows. The heat transfer tube has a first tube portion located downstream of the intermediate position of the first heat transfer tube in the flow direction of the refrigerant when the first heat exchanger acts as a condenser. The first heat exchanger further includes a first content member disposed inside the first tube portion. Equivalent diameter M 1 calculated from the following relational expression (1) using the inner diameter D 1 of the first pipe portion, the flow path cross-sectional area A 1 of the first pipe portion, and the wet edge length S 1 of the first pipe portion. Satisfies the following relational expression (2) in the first state and the second state.
M 1 = 4 × A 1 / S 1 ... (1)
D 1 / 2.5 <M 1 <D 1 / 1.5 ... (2)
本発明の冷凍サイクル装置の第1熱交換器は、等価直径Mが上記関係式(2)を満たす第1管部を含むため、凝縮器として作用するときに高い熱交換性能を示す。さらに、第1熱交換器は、等価直径Mが上記関係式(2)を満たす第1管部を含むため、等価直径が上記関係式(2)を満たさない伝熱管を含む従来の熱交換器と比べて、蒸発器として作用するときに高い熱交換性能を示す。その結果、本発明によれば、等価直径Mが上記関係式(2)を満たさない伝熱管を含む従来の熱交換器を備える冷凍サイクル装置と比べて、期間効率が向上された冷凍サイクル装置を提供することができる。 Since the first heat exchanger of the refrigeration cycle apparatus of the present invention includes the first tube portion whose equivalent diameter M satisfies the above relational expression (2), it exhibits high heat exchange performance when acting as a condenser. Further, since the first heat exchanger includes a first tube portion in which the equivalent diameter M satisfies the above relational expression (2), a conventional heat exchanger including a heat transfer tube whose equivalent diameter does not satisfy the above relational expression (2). Compared to, it shows high heat exchange performance when acting as an evaporator. As a result, according to the present invention, a refrigeration cycle device having improved period efficiency as compared with a refrigeration cycle device provided with a conventional heat exchanger including a heat transfer tube whose equivalent diameter M does not satisfy the above relational expression (2). Can be provided.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts will be given the same reference number and the explanation will not be repeated.
実施の形態1.
<冷凍サイクル装置の構成>
図1に示されるように、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100は、圧縮機1、流路切替弁としての四方弁2、第1熱交換器3、第2熱交換器4および減圧部5を含み、冷媒が循環する冷媒機回路を備える。冷凍サイクル装置100は、四方弁2によって、第1熱交換器3が凝縮器として作用し、かつ第2熱交換器4が蒸発器として作用する第1状態と、第1熱交換器3が蒸発器として作用し、かつ第2熱交換器4が凝縮器として作用する第2状態とを切替可能に設けられている。上記第1状態において、冷媒は、方向F1に沿って、圧縮機1、第1熱交換器3、減圧部5、第2熱交換器4を順に流れる。上記第2状態において、冷媒は、方向F2に沿って、圧縮機1、第2熱交換器4、減圧部5、第1熱交換器3を順に流れる。第1熱交換器3は、例えば室内に配置された室内熱交換器である。第2熱交換器4は、例えば室外に配置された室外熱交換器である。この場合、上記第1状態は暖房運転時に実現され、上記第2状態は冷房運転時に実現される。
<Configuration of refrigeration cycle equipment>
As shown in FIG. 1, the refrigeration cycle apparatus 100 according to the first embodiment includes a
図1に示されるように、第1熱交換器3は、内部に冷媒が流れる複数の第1伝熱管6を有し、第1伝熱管6の内部を流れる冷媒と第1伝熱管6の外部を流れる例えば空気等の熱媒体とを熱交換させるためのものである。第1熱交換器3は、複数の第1伝熱管6と図示しないフィンとを含む熱交換部30と、分配器31と、分配器32とを含む。第1熱交換器3の複数の第1伝熱管6の各々は、例えば互いに同等の構成を有している。
As shown in FIG. 1, the
図1および図2に示されるように、第1熱交換器3の複数の第1伝熱管6の各々は、冷媒の流出入口が設けられている第1端部6Aと第2端部6Bとを有している。複数の第1伝熱管6の各第1端部6Aは、分配器31と接続されている。複数の第1伝熱管6の各第2端部6Bは、分配器32と接続されている。さらに、複数の第1伝熱管6の各々は、内周面6Cおよび外周面6Dを有している。冷媒は、第1熱交換器3において、各第1伝熱管6の内周面6Cに囲まれた領域を流通する。上記第1状態において、冷媒は、複数の第1伝熱管6の各々の第2端部6Bから第1端部6Aへと流れる過程で、ガス単相状態から気液2相状態を経て液単相状態まで凝縮する。上記第2状態において、冷媒は、複数の第1伝熱管6の各々の第1端部6Aから第2端部6Bへと流れる過程で、気液2相状態からガス単相状態に蒸発する。
As shown in FIGS. 1 and 2, each of the plurality of first
図2に示されるように、第1熱交換器3の複数の第1伝熱管6の各々は、上記第1状態での冷媒の流通方向F1において第1伝熱管6の中間位置よりも上流側に位置する第3管部63、中間位置を含みかつ方向F1において第3管部63よりも下流側に位置する第4管部62、および方向F1において第4管部62よりも下流側に位置する第1管部61に区分することができる。第1管部61は、方向F1において第1伝熱管6の中間位置よりも下流側に位置する。第1伝熱管6内の冷媒の流通方向F1は、第1伝熱管6の軸線方向に沿っている。第1伝熱管6の軸線方向は、直線状に延びていてもよいし、蛇行していてもよい。第1伝熱管6を構成する材料は、例えば銅(Cu)を含む。
As shown in FIG. 2, each of the plurality of first
第1熱交換器3は、例えば複数の第1内容部材7を含む。各第1内容部材7は各第1管部61の内部に配置されている。各第1内容部材7は、例えば互いに同等の構成を有している。
The
図2に示されるように、第1内容部材7は、第3端部7Aおよび第4端部7Bとを有している。第1内容部材7の第3端部7Aは、第4端部7Bよりも第1伝熱管6の第1端部6Aに近い位置に配置されている。第1管部61において第4管部62側に位置する端部は、第1内容部材7の第4端部7Bと、第1伝熱管6の軸線方向に垂直な同一断面上に配置される部分である。
As shown in FIG. 2, the
図2に示されるように、第1内容部材7は、外周面7Dを有している。外周面7Dの少なくとも一部は、第1管部61の内周面6Cと間隔を隔てて対向するように配置されている。第1管部61を流れる冷媒は、第1管部61の内周面6Cと第1内容部材7の外周面7Dとの間に挟まれた領域を流通する。第1管部61内には、例えば1つの冷媒流路のみが配置されている。上記軸線方向に垂直な断面上において、第1内容部材7の外周面7Dが成す形状は、例えば第1伝熱管6の内周面6Cが成す形状と相似である。第1内容部材7の外周面7Dが成す形状、および第1伝熱管6の内周面6Cが成す形状は、例えば円形である。
As shown in FIG. 2, the
上記軸線方向に垂直な断面上において、第1内容部材7の外周面の長さをE1、第1伝熱管6の内周面の長さをE2、および第1管部61の濡れ縁長さをSとしたときに、以下の関係式(5)が成立する。上記軸線方向に垂直な断面上において、第1管部61の内径をD1、第1管部61の流路断面積をA1、および第1管部61の等価直径をM1としたときに、上記関係式(1)が成立する。
S1=E1+E2・・・(5)
図3に示されるように、第1管部61の等価直径M1は、上記第1状態および上記第2状態において以下の関係式(6)を満たす。好ましくは、第1管部61の等価直径M1は、上記第1状態および上記第2状態において上記関係式(2)を満たす。
D1/2.5<M1・・・(6)
図2に示されるように、第1管部61は、冷凍サイクル装置100が上記第1状態にあるときに、液相冷媒が流通する部分を含む。第1管部61は、冷凍サイクル装置100が上記第2状態にあるときには、例えば気液2相冷媒が流通する部分を含む。第4管部62は、冷凍サイクル装置100が上記第1状態にあるときに、気液2相冷媒が流通する部分を含む。第3管部63は、冷凍サイクル装置100が上記第1状態にあるときに、気相冷媒が流通する部分を含む。なお、図2において、冷媒はその状態の変化を説明するために模式的に示されており、例えば第4管部62内の冷媒は単に気液2相状態であることが示されており、気液2相状態の冷媒の液相部と気相部との混合状態および流通状態を示すものではない。On the cross section perpendicular to the axis direction, the length of the outer peripheral surface of the
S 1 = E 1 + E 2 ... (5)
As shown in FIG. 3, the equivalent diameter M 1 of the
D 1 / 2.5 <M 1 ... (6)
As shown in FIG. 2, the
第1管部の軸線方向における第1内容部材7の長さL1は、第1伝熱管6の長さL2の半分以下である。第1伝熱管6の長さL2とは、第1伝熱管6の第1端部6Aと第2端部6Bとの間の上記軸線方向に沿った長さである。The length L 1 of the
第1内容部材7は、第1伝熱管6の第1管部61に対し、任意の構成により上記軸線方向における位置のズレが制限されている。例えば、第1伝熱管6の軸線方向が蛇行しており、第1伝熱管6が図示しない屈曲部を有している場合、第1管部61は該屈曲部よりも上記流通方向F1の下流側に配置されている。例えば、第1伝熱管6の第1管部61と第4管部62との境界部は該屈曲部に連なるように設けられている。このようにすれば、第1内容部材7は、上記軸線方向において該屈曲部と第1端部6Aとの間に位置決めされる。
The position deviation of the
第1内容部材7を構成する材料は、任意の材料であればよいが、例えば冷媒に対して第1伝熱管6を構成する材料と同等の耐食性を有する材料であり、例えば銅(Cu)、ゴム、およびプラスチックからなる群から選択される少なくとも1つを含む。
The material constituting the
<作用効果>
冷凍サイクル装置100は、圧縮機1、四方弁2、第1熱交換器3、第2熱交換器4、および減圧部5を含み、冷媒が循環する冷媒回路を備える。冷媒回路は、第1熱交換器3が凝縮器、第2熱交換器4が蒸発器として作用する第1状態と、第2熱交換器4が凝縮器、第1熱交換器3が蒸発器として作用する第2状態とを切替可能に設けられている。第1熱交換器3は、内部に冷媒が流れる第1伝熱管6を含む。第1伝熱管6は、第1熱交換器3が凝縮器として作用するときの冷媒の流通方向において第1伝熱管6の中間位置よりも下流側に位置する第1管部61を有している。第1熱交換器3は、第1管部61の内部に配置された第1内容部材7をさらに含む。第1管部61の内径D1と、第1管部61の流路断面積A1および第1管部61の濡れ縁長さS1を用いて以下の関係式(1)から算出される等価直径M1とが、第1状態および第2状態において以下の関係式(2)を満たす。
M1=4×A1/S1・・・(1)
D1/2.5<M1<D1/1.5・・・(2)
上述のように、冷凍サイクル装置100が上記第1状態にあるときに、冷媒は、第1熱交換器3の第1伝熱管6の第3管部63、第4管部62、および第1管部61を順に流れる過程で凝縮し、ガス単相状態から気液2相状態を経て液単相状態となる。一方、冷凍サイクル装置100が上記第2状態にあるときに、冷媒は、第1熱交換器3の第1伝熱管6の第1管部61、第4管部62、および第3管部63を順に流れる過程で蒸発し、気液2相状態からガス単相状態となる。つまり、第1管部61を流れる冷媒は、上記第1状態では主に液単相状態にあり、上記第2状態では主に気液2相状態にある。また、上記第1状態および上記第2状態において、液単相状態の冷媒は、第1伝熱管6の第1管部61のみを流れ、第4管部62および第3管部63をほとんど流れない。<Action effect>
The refrigerating cycle device 100 includes a
M 1 = 4 × A 1 / S 1 ... (1)
D 1 / 2.5 <M 1 <D 1 / 1.5 ... (2)
As described above, when the refrigeration cycle device 100 is in the first state, the refrigerant is the
第1伝熱管6の第1管部61の流路断面積Aは、内部に第1内容部材7が配置されているため、内部に第1内容部材7が配置されていない第1伝熱管6の第4管部62および第3管部63の流路断面積と比べて小さい。そのため、液単相状態の冷媒が第1管部61を流れるときの当該冷媒の流速は、液単相状態の冷媒が第1内容部材7が配置されていない従来の伝熱管を流れるときの当該冷媒の流速と比べて、速い。その結果、上記第1状態における第1管部61の管内伝熱性能は、第1内容部材7が配置されていない従来の伝熱管の管内伝熱性能と比べて、高い。
In the flow path cross-sectional area A of the
また、上記特許文献1に記載の内挿体が設けられた熱交換器は、上記関係式(2)を満たさない。具体的には上記特許文献1の図9に示されているように、内挿体が挿入されている部分の等価直径Mrおよびその内径Drは、関係式Mr<Dr/2.5を満たす。Further, the heat exchanger provided with the interpolator described in
これに対し、第1管部61の等価直径Mが上記関係式(2)を満たすため、冷凍サイクル装置100の第1熱交換器3の期間効率は、上記関係式(2)を満たさない特許文献1の熱交換器と比べて、向上されている。図5は、第1管部61の等価直径Mと、上記第1状態での第1熱交換器3の熱交換性能(図5中の線分A)、上記第2状態での第1熱交換器3の熱交換性能(図5中の線分B)、および第1熱交換器3の期間効率(図5中の線分C)との関係を示すグラフである。図5の横軸は第1管部61の等価直径Mを示し、図5の縦軸は第1熱交換器3の熱交換性能および期間効率を示す。
On the other hand, since the equivalent diameter M of the
図5に示されるように、第1管部61の等価直径M1がD1/2.5以下とされている場合、第1管部61の等価直径M1がD1/2.5超えとされている場合と比べて、第1熱交換器3の期間効率が大きく低下する。As shown in FIG. 5, when the equivalent diameter M 1 of the
図5中の線分Bを参照して、第1管部61の等価直径M1がD1/2.5以下とされている場合、第1管部61の等価直径M1がD1/2.5超えとされている場合と比べて、上記第2状態において第1管部61を流れる気液2相状態の冷媒の圧力損失が顕著に増大し、上記第2状態での第1熱交換器3の熱交換性能が大きく低下する。一方で、図5中の線分Aを参照して、第1管部61の等価直径M1がD1/2.5以下とされている場合、第1管部61の等価直径M1がD1/2.5超えとされている場合と比べて、上記第1状態において第1管部61を流れる液単相状態の冷媒の速度は顕著に増加しないため、上記第1状態での第1熱交換器3の熱交換性能は大きく向上しない。以上の理由により、第1管部61の等価直径M1がD1/2.5超えとされている第1熱交換器3の期間効率は、内径Drの伝熱管における等価直径MrがDr/2.5未満である上記特許文献1の熱交換器の期間効率と比べて、大きく向上されている。With reference to the line B in FIG. 5, when the equivalent diameter M 1 of the
また、図5に示されるように、第1管部61の等価直径M1がD1/1.5以上とされている場合、第1管部61の等価直径M1がD1/1.5未満とされている場合と比べて、第1熱交換器3の期間効率が十分に向上されない。第1管部61の等価直径M1がD1/1.5以上とされている場合、第1管部61の等価直径M1がD1/1.5未満とされている場合と比べて、上記第2状態において第1管部61を流れる気液2相状態の冷媒の圧力損失は抑制される。しかし、第1管部61の等価直径M1がD1/1.5以上とされている場合、第1管部61の等価直径M1がD1/1.5未満とされている場合と比べて、上記第1状態で第1管部61を流れる液単相状態の冷媒の速度が十分に高速化されず、上記第1状態での第1熱交換器3の熱交換性能が十分に大きく向上されない。以上の理由により、第1管部61の等価直径M1がD1/1.5未満とされている第1熱交換器3の期間効率は、第1管部61の等価直径M1がD1/1.5以上とされる場合と比べて、大きく向上されている。Further, as shown in FIG. 5, when the equivalent diameter M 1 of the
また、図6に示されるように、冷凍サイクル装置100は、第1管部61の等価直径M1がD1/2.5超えとされているため、第1管部61の等価直径M1がD1/2.5以下とされている場合と比べて、冷媒回路に封入された冷媒量を削減することができる。第1管部61の等価直径M1がD1/2.5超えとされているときの第1内容部材7の外周面の表面積は、第1管部61の等価直径M1がD1/2.5以下とされている場合の第1内容部材7の外周面の表面積と比べて、小さくなる。そのため、等価直径M1がD1/2.5超えとされている第1管部61の内部に滞留する冷媒量は、等価直径M1がD1/2.5以下とされている第1管部61の内部に滞留する冷媒量と比べて、少なくなる。その結果、冷凍サイクル装置100の上記冷媒回路に封入された冷媒量は、内径Drの伝熱管における等価直径MrがDr/2.5以下とされている上記特許文献1のそれと比べて、削減されることができる。なお、冷凍サイクル装置100の上記冷媒回路内を冷媒および油が循環する場合には、冷媒と同等の理由により、上記冷媒回路に封入された油の量も上記特許文献1のそれと比べて削減され得る。Further, as shown in FIG. 6, in the refrigeration cycle apparatus 100, since the equivalent diameter M 1 of the
また、冷凍サイクル装置100では、第1管部61内に1つの冷媒流路のみが配置されている。第1管部61内に複数の冷媒流路が配置されている場合、冷媒は複数の冷媒流路に分配される。この場合、複数の冷媒流路間での分配比率によっては、上記第2状態での第1伝熱管6の管内伝熱性能が悪化する。そのため、複数の冷媒流路間での分配比率は、気液2相状態の冷媒が第1管部61を流れる上記第2状態での第1伝熱管6の管内伝熱性能が悪化しないように、設定される必要がある。これに対し、冷凍サイクル装置100では、上記分配比率に起因して管内伝熱性能が悪化するという問題が生じない。
Further, in the refrigerating cycle device 100, only one refrigerant flow path is arranged in the
なお、上記特許文献1の熱交換器には複数の突起部によって区分された複数の冷媒流路が配置されており、該熱交換器が蒸発器として作用する場合には内挿体の周囲には気液2相状態の冷媒が流れる。しかし、上記特許文献1の熱交換器では、気液2相状態の冷媒の分配比率が考慮されていない。そのため、第1熱交換器3が蒸発器として作用する場合の熱交換性能は、上記特許文献1の熱交換器のそれと比べて、向上されている。
The heat exchanger of
実施の形態2.
実施の形態2に係る冷凍サイクル装置は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100と基本的に同様の構成を備えるが、第1管部61の軸線方向における第1内容部材7の長さL1(図6参照)が第1伝熱管6の長さL2(図6参照)の3分の1未満であることが特定されている点で異なる。
The refrigerating cycle apparatus according to the second embodiment has basically the same configuration as the refrigerating cycle apparatus 100 according to the first embodiment, but the length L of the
第1内容部材7の長さL1が第1伝熱管6の長さL2の3分の1以上である場合、第1伝熱管6において液単相状態の冷媒が流れる部分を第1管部61内に制限することができる。一方で、この場合、上記第1状態において気液2相状態の冷媒が第1管部61の上流側を流れて、圧力損失が増大する可能性がある。When the length L 1 of the
実施の形態2に係る冷凍サイクル装置は、第1内容部材7の長さL1が第1伝熱管6の長さL2の3分の1未満であるため、上記第1状態において気液2相状態の冷媒が第1管部61を流れることに伴う圧力損失の増大が抑制されている。In the refrigeration cycle apparatus according to the second embodiment, since the length L 1 of the
また、実施の形態2に係る冷凍サイクル装置は、上記構成を除けば、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100と同様の構成を備えているため、冷凍サイクル装置100と同様の効果を奏することができる。 Further, since the refrigerating cycle apparatus according to the second embodiment has the same configuration as the refrigerating cycle apparatus 100 according to the first embodiment except for the above configuration, it has the same effect as the refrigerating cycle apparatus 100. Can be done.
実施の形態3.
図7~図10に示されるように、実施の形態3に係る冷凍サイクル装置は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100と基本的に同様の構成を備えるが、第1内容部材7に替えて第1内容部材71を備えている点で異なる。第1内容部材71は、第1内容部材71を構成する材料の熱膨張率が第1伝熱管6を構成する材料の熱膨張率よりも大きくされている点で、第1内容部材7と異なる。
As shown in FIGS. 7 to 10, the refrigerating cycle apparatus according to the third embodiment has basically the same configuration as the refrigerating cycle apparatus 100 according to the first embodiment, but is replaced with the
上記第1状態において、第1内容部材71は第1伝熱管6と比べて熱膨張する。さらに、上記第1状態において第1管部61を流れる液単相冷媒の温度(以下、第1温度)は、上記第2状態において第1管部61を流れる気液2相冷媒の温度(以下、第2温度)よりも高い。そのため、上記第1状態での第1内容部材71は、上記第2状態での第1内容部材71と比べて、熱膨張する。その結果、実施の形態3に係る冷凍サイクル装置では、上記第1状態での第1伝熱管6の第1管部61の流路断面積Aが、上記第2状態での第1伝熱管6の第1管部61の流路断面積Aと比べて、小さい。
In the first state, the
つまり、上記第1状態での第1伝熱管6の第1管部61の等価直径M3および上記第2状態での第1伝熱管6の第1管部61の等価直径M4はいずれも等価直径M1と同様に上記関係式(2)を満たすが、等価直径M3は等価直径M4と比べて小さくなる。つまり、実施の形態3に係る冷凍サイクル装置は、以下の関係式(7)を満たす。
D1/2.5<M3<M4<D1/1.5・・・(7)
以上のように、実施の形態3に係る冷凍サイクル装置では、第1熱交換器3が凝縮器として作用するときの第1伝熱管6の第1管部61の等価直径M3が、第1熱交換器3が蒸発器として作用するときの第1伝熱管6の第1管部61の等価直径M4よりも小さい。そのため、実施の形態3に係る冷凍サイクル装置の期間効率は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100の期間効率と比べて、向上されている。That is, the equivalent diameter M 3 of the
D 1 / 2.5 <M 3 <M 4 <D 1 / 1.5 ... (7)
As described above, in the refrigeration cycle apparatus according to the third embodiment, the equivalent diameter M 3 of the
例えば、上記第1状態における上記等価直径M 3 が冷凍サイクル装置100のそれと同等となるように第1内容部材71が設計されている場合、上記第2状態における上記等価直径M 4 は冷凍サイクル装置100のそれと比べて小さくなる。このような第1内容部材71を備える第1熱交換器3は、上記第1内容部材7を備える第1熱交換器3と比べて、上記第2状態において第1管部61での圧力損失が低減されているため熱交換性能が向上されている。
For example, when the
また、上記第2状態における上記等価直径M4が冷凍サイクル装置100のそれと同等となるように第1内容部材71が設計されている場合、上記第1状態における上記等価直径M 3 は冷凍サイクル装置100のそれと比べて大きくなる。このような第1内容部材71を備える第1熱交換器3は、上記第1内容部材7を備える第1熱交換器3と比べて、上記第1状態での液単相状態の冷媒の速度が速められている熱交換性能が向上されている。
Further, when the
また、実施の形態3に係る冷凍サイクル装置は、上記構成を除けば、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100と同様の構成を備えているため、冷凍サイクル装置100と同様の効果を奏することができる。なお、実施の形態3に係る冷凍サイクル装置は、上記構成を除いて、実施の形態2に係る冷凍サイクル装置と同様の構成を備えていてもよい。 Further, since the refrigerating cycle apparatus according to the third embodiment has the same configuration as the refrigerating cycle apparatus 100 according to the first embodiment except for the above configuration, it has the same effect as the refrigerating cycle apparatus 100. Can be done. The refrigerating cycle device according to the third embodiment may have the same configuration as the refrigerating cycle device according to the second embodiment, except for the above configuration.
実施の形態4.
図11~図14に示されるように、実施の形態4に係る冷凍サイクル装置は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100と基本的に同様の構成を備えるが、第1内容部材7に替えて第1内容部材72を備えている点で異なる。第1内容部材72は、第1内容部材72を構成する材料が形状記憶合金を含む点で、第1内容部材7と異なる。
As shown in FIGS. 11 to 14, the refrigerating cycle apparatus according to the fourth embodiment has basically the same configuration as the refrigerating cycle apparatus 100 according to the first embodiment, but is replaced with the
第1内容部材72は、上記第1状態と上記第2状態との間で変形するように設けられている。第1内容部材72は、上記第1状態での第1伝熱管6の第1管部61の流路断面積Aが上記第2状態での第1伝熱管6の第1管部61の流路断面積Aと比べて小さくなるように、変形する。つまり、上記第1状態での第1伝熱管6の第1管部61の等価直径M3および上記第2状態での第1伝熱管6の第1管部61の等価直径M4はいずれも等価直径M1と同様に上記関係式(2)を満たすが、等価直径M3は等価直径M4と比べて小さくなる。The
上記第1状態において第1管部61を流れる液単相冷媒の温度(以下、第1温度)は、上記第2状態において第1管部61を流れる気液2相冷媒の温度(以下、第2温度)よりも高い。
The temperature of the liquid single-phase refrigerant flowing through the
第1内容部材72を構成する形状記憶合金の転移温度は、上記第1温度以下であって上記第2温度超えとされている。第1内容部材72の温度が上記転移温度未満であるときに、第1内容部材72は、例えば上記第2状態における気液2相状態の冷媒の圧力を受けて変形する。第1内容部材72の温度が上記転移温度以上であるときに、第1内容部材72は上記変形状態から復元される。
The transition temperature of the shape memory alloy constituting the
このような実施の形態4に係る冷凍サイクル装置は、実施の形態3に係る冷凍サイクル装置と同様に、以下の関係式(7)を満たす。
D1/2.5<M3<M4<D1/1.5・・・(7)
以上のように、実施の形態4に係る冷凍サイクル装置では、第1熱交換器3が凝縮器として作用するときの第1伝熱管6の第1管部61の等価直径M 3 が、第1熱交換器3が蒸発器として作用するときの第1伝熱管6の第1管部61の等価直径M 4 よりも小さい。そのため、実施の形態4に係る冷凍サイクル装置の期間効率は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100の期間効率と比べて、向上されている。
The refrigerating cycle apparatus according to the fourth embodiment satisfies the following relational expression (7) in the same manner as the refrigerating cycle apparatus according to the third embodiment.
D1 / 2.5 <M 3 <M 4 <D 1 / 1.5 ... (7)
As described above, in the refrigeration cycle apparatus according to the fourth embodiment, the equivalent diameter M 3 of the
例えば、上記第1状態における上記等価直径M 3 が冷凍サイクル装置100のそれと同等となるように第1内容部材72が設計されている場合、上記第2状態における上記等価直径M 4 は冷凍サイクル装置100のそれと比べて小さくなる。このような第1内容部材72を備える第1熱交換器3は、上記第1内容部材7を備える第1熱交換器3と比べて、上記第2状態において第1管部61での圧力損失が低減されているため熱交換性能が向上されている。
For example, when the
また、上記第2状態における上記等価直径M 4 が冷凍サイクル装置100のそれと同等となるように第1内容部材72が設計されている場合、上記第1状態における上記等価直径M 3 は冷凍サイクル装置100のそれと比べて大きくなる。このような第1内容部材72を備える第1熱交換器3は、上記第1内容部材7を備える第1熱交換器3と比べて、上記第1状態での液単相状態の冷媒の速度が速められている熱交換性能が向上されている。
Further, when the
また、実施の形態4に係る冷凍サイクル装置は、上記構成を除けば、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100と同様の構成を備えているため、冷凍サイクル装置100と同様の効果を奏することができる。なお、実施の形態4に係る冷凍サイクル装置は、上記構成を除いて、実施の形態2に係る冷凍サイクル装置と同様の構成を備えていてもよい。 Further, since the refrigerating cycle apparatus according to the fourth embodiment has the same configuration as the refrigerating cycle apparatus 100 according to the first embodiment except for the above configuration, it has the same effect as the refrigerating cycle apparatus 100. Can be done. The refrigerating cycle device according to the fourth embodiment may have the same configuration as the refrigerating cycle device according to the second embodiment, except for the above configuration.
実施の形態5.
図15および図16に示されるように、実施の形態5に係る冷凍サイクル装置は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100と基本的に同等の構成を備えるが、第1内容部材7に替えて第1内容部材73を備えている点で異なる。第1内容部材73は、第1内容部材73を構成する材料の比熱が第1伝熱管6を構成する材料の比熱よりも大きい点で、第1内容部材7と異なる。
As shown in FIGS. 15 and 16, the refrigerating cycle apparatus according to the fifth embodiment has basically the same configuration as the refrigerating cycle apparatus 100 according to the first embodiment, but is replaced with the
第1内容部材73を構成する材料は、例えばアルミニウム(Al)を含む。第1内容部材73の熱容量は、例えば第1管部61の熱容量と比べて大きい。第1内部部材73は、単一の材料で構成されていてもよいし、複数の材料で構成されていてもよい。第1内部部材73を構成する材料は、第1伝熱管6を構成する材料と同等の比熱を有する材料と、当該材料よりも比熱が大きい材料とを含んでいてもよい。第1内容部材73を構成する材料は、例えば銅(Cu)と、Cuよりも比熱が大きい任意の材料とを含んでいてもよい。また、第1内容部材73は、外部と区画された内部空間が設けられた外郭部材と、該内部空間に充填された充填部材とによって構成されていてもよい。この場合、外郭部材を構成する材料はCuを含み、充填部材を構成する材料はCuよりも比熱が大きい任意の材料、例えば油および水の少なくともいずれかを含んでいてもよい。
The material constituting the
図17および図18(a),(b)に示されるように、実施の形態5に係る冷凍サイクル装置は、上記第1状態において断続運転可能に設けられている。断続運転とは、圧縮機1が駆動している状態と圧縮機1が停止している状態とが交互に切替えられる運転である。以下、冷凍サイクル装置が上記第1状態として暖房運転を行う場合を例に、上記第1状態での断続運転の制御フローの一例を説明する。
As shown in FIGS. 17 and 18 (a) and 18 (b), the refrigeration cycle apparatus according to the fifth embodiment is provided so as to be able to operate intermittently in the first state. The intermittent operation is an operation in which the state in which the
実施の形態5に係る冷凍サイクル装置は、断続運転が開始されると、例えば室内の温度が目標設定温度以上となるまで圧縮機1が駆動し、上記第1状態が維持される。その後、室内の温度が目標設定温度以上となったことが確認されると、圧縮機1が停止され、冷媒回路内での冷媒の循環も停止する。このとき、第1熱交換器3において冷媒と熱交換される熱媒体が空気等である場合には、第1熱交換器3に空気を供給するためのファンは引き続き駆動される。また、上記熱媒体がブレイン等である場合には、第1熱交換器3にブレインを供給するためのポンプは引き続き駆動される。圧縮機1の停止時間はカウントされる。圧縮機1の停止時間が設定時間以上とされるまで、ファンまたはポンプは駆動される。その後、圧縮機1の停止時間が設定時間以上となったことが確認されると、ファンまたはポンプは停止される。その後、室内の温度が目標設定温度未満となったことが確認されると、圧縮機1、およびファンまたはポンプの駆動が再開される。
In the refrigeration cycle apparatus according to the fifth embodiment, when the intermittent operation is started, for example, the
このような断続運転が行われる場合、圧縮機1の周波数は図18(a)に示されるように制御される。また、このような断続運転が行われた結果、室内の温度は図18(b)に示されるように変化する。図18(a)および(b)において、線分Dは実施の形態5に係る冷凍サイクル装置での断続運転状態を示し、線分Eは室内の温度が目標設定温度以上となったことが確認されたときに圧縮機およびファンまたはポンプが同時に駆動停止される従来の冷凍サイクル装置での断続運転状態を示す。
When such intermittent operation is performed, the frequency of the
図18(a)および(b)に示されるように、実施の形態5に係る冷凍サイクル装置では、従来の冷凍サイクル装置と比べて、圧縮機1の運転回数を減らしながらも、室内の温度低下が抑制されている。従来の冷凍サイクル装置では、室内熱交換器の伝熱管の熱量、および圧縮機が駆動停止されて該伝熱管の内部に滞留することになった冷媒の熱量は、該伝熱管の外部に存在する熱媒体との熱交換により、比較的速やかに失われる。その結果、圧縮機の駆動停止後の室内の温度は、比較的速やかに目標設定温度未満に低下する。
As shown in FIGS. 18A and 18B, in the refrigerating cycle apparatus according to the fifth embodiment, the temperature in the room is lowered while reducing the number of operations of the
これに対し、実施の形態5に係る冷凍サイクル装置では、圧縮機1が駆動されている間、第1管部61を流れる冷媒の熱量の一部が第1内容部材73に蓄積される。そのため、圧縮機1が駆動停止されたときにも、第1伝熱管6および第1伝熱管6の内部に滞留することになった冷媒は、第1内容部材73から熱量の供給を受けることができる。これにより、実施の形態5に係る冷凍サイクル装置では、上記従来の冷凍サイクル装置と比べて、断続運転時の室内の温度の低下が緩やかに進行するため、断続運転時の快適性が向上されている。
On the other hand, in the refrigerating cycle apparatus according to the fifth embodiment, a part of the heat amount of the refrigerant flowing through the
さらに、実施の形態5に係る冷凍サイクル装置では、上記従来の冷凍サイクル装置と比べて、圧縮機1の停止時間を長くすることができるため、所定時間内での圧縮機1の駆動回数を減らすことができる。その結果、実施の形態5に係る冷凍サイクル装置は、上記従来の冷凍サイクル装置と比べて、消費電力を削減することができ、さらに圧縮機1の負荷を軽減することができるため、高い信頼性を有している。
Further, in the refrigerating cycle apparatus according to the fifth embodiment, the down time of the
また、実施の形態5に係る冷凍サイクル装置は、上記構成を除けば、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100と同様の構成を備えているため、冷凍サイクル装置100と同様の効果を奏することができる。なお、実施の形態5に係る冷凍サイクル装置は、上記構成を除いて、実施の形態2~4に係る冷凍サイクル装置のいずれかと同様の構成を備えていてもよい。 Further, since the refrigerating cycle apparatus according to the fifth embodiment has the same configuration as the refrigerating cycle apparatus 100 according to the first embodiment except for the above configuration, it has the same effect as the refrigerating cycle apparatus 100. Can be done. The refrigerating cycle device according to the fifth embodiment may have the same configuration as any of the refrigerating cycle devices according to the second to fourth embodiments, except for the above configuration.
実施の形態6.
図19および図20に示されるように、実施の形態6に係る冷凍サイクル装置は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100と基本的に同等の構成を備えるが、第1管部61が第1内容部材7の外周面7Dと対向する内周面6Cに対して突出している複数の凸部64を有している点で異なる。
As shown in FIGS. 19 and 20, the refrigerating cycle apparatus according to the sixth embodiment has basically the same configuration as the refrigerating cycle apparatus 100 according to the first embodiment, but the
複数の凸部64は、上記軸線方向に沿って延在している。複数の凸部64の各々は、上記軸線方向において第1端部6A側に位置する第5端部64Aと、第2端部6B側に位置する第6端部64Bとを有している。第6端部64Bおよび第1内容部材7の第4端部7Bは、上記軸線方向に垂直な同一断面上に配置されている。
The plurality of
複数の凸部64は、上記軸線方向に対する周方向に互いに間隔を隔てて配置されている。上記周方向に互いに間隔を隔てて配置されている凸部64の数は、2以上の任意の数であればよいが、例えば5つである。複数の凸部64の各々は、例えば互いに同等の構成を有している。複数の凸部64は、第1管部61に固定されている。複数の凸部64を構成する材料は、任意の材料であればよいが、例えば冷媒に対して第1伝熱管6を構成する材料と同等の耐食性を有する材料であり、例えば銅(Cu)、ゴム、およびプラスチックからなる群から選択される少なくとも1つを含む。
The plurality of
複数の凸部64は、第1内容部材7の外周面7Dと接触している。複数の凸部64は、外周面7Dと第1管部61の内周面6Cとが間隔を隔てて配置された状態を保持するように、設けられている。複数の凸部64は、第1管部61と第1内容部材7とが同軸上に配置されるように設けられている。言い換えると、複数の凸部64は、第1管部61の軸線と第1内容部材7の軸線とが重なるように設けられている。第1内容部材7は、複数の凸部64によって、第1管部61に対する上記軸線方向に垂直な方向への位置ズレが抑制されている。第1内容部材7は、複数の凸部64によって、例えば第1管部61に対する上記軸線方向への位置ズレも抑制されている。
The plurality of
上記第2状態において第1管部61を流れる気液2相状態の冷媒が複数の凸部64によって分配されることに伴う第1熱交換器3の熱交換性能の低下を抑制可能なように、複数の凸部64による気液2相状態の冷媒の分配比率が適切に設計される。
In the second state, the deterioration of the heat exchange performance of the
複数の凸部64の上記軸線方向に垂直な断面積、すなわち各凸部64の上記軸線方向に垂直な断面積の合計値は、第1内容部材7の上記軸線方向に垂直な断面積未満である。
The total cross-sectional area of the plurality of
このような実施の形態6に係る冷凍サイクル装置は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置と同様に、上記関係式(2)を満たす。なお、内径D1が同等とされ、かつ第1内容部材7の構成が同等とされた実施の形態6に係る第1管部61と実施の形態1に係る第1管部61とを比較すると、実施の形態6に係る第1管部61の流路断面積Aが実施の形態1に係る第1管部61の流路断面積Aと比べて小さくなるため、実施の形態6に係る第1管部61の等価直径M1は実施の形態1に係る第1管部61の等価直径M1と比べて小さくなる。The refrigerating cycle apparatus according to the sixth embodiment satisfies the above relational expression (2) in the same manner as the refrigerating cycle apparatus according to the first embodiment. A comparison of the
実施の形態6に係る冷凍サイクル装置では、複数の凸部64により外周面7Dと第1管部61の内周面6Cとが互いに間隔を隔てて配置された状態で保持されるため、冷媒の脈動による第1内容部材7の振動が抑制されている。その結果、実施の形態6に係る冷凍サイクル装置では、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100と比べて、第1内容部材7の振動に伴う騒音の発生が抑制されており、快適性が向上されている。
In the refrigerating cycle apparatus according to the sixth embodiment, the outer
また、複数の凸部64により第1内容部材7の外周面7Dと第1管部61の内周面6Cとの接触が防止されているため、第1管部61の内周面6Cにおける伝熱面積の減少が抑制されている。
Further, since the plurality of
また、実施の形態6に係る冷凍サイクル装置は、上記構成を除けば、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100と同様の構成を備えているため、冷凍サイクル装置100と同様の効果を奏することができる。なお、実施の形態6に係る冷凍サイクル装置は、上記構成を除いて、実施の形態2~5に係る冷凍サイクル装置のいずれかと同様の構成を備えていてもよい。 Further, since the refrigerating cycle apparatus according to the sixth embodiment has the same configuration as the refrigerating cycle apparatus 100 according to the first embodiment except for the above configuration, it has the same effect as the refrigerating cycle apparatus 100. Can be done. The refrigerating cycle device according to the sixth embodiment may have the same configuration as any of the refrigerating cycle devices according to the second to fifth embodiments, except for the above configuration.
図19および図20に示されるように、第1管部61の内周面6Cには、複数の溝部が配置されていてもよい。複数の溝部は、上記周方向に互いに間隔を隔てて配置されている。上記周方向において隣り合う2つの溝部間には、溝部の底部に対して凸状に設けられた複数の微小凸部65または複数の凸部64が配置されている。つまり、各凸部64は、上記周方向において隣り合う2つの溝部間に配置されている。上記軸線方向に垂直な断面において、各微小凸部65の先端部は、例えば2つの曲面が鋭角を成して交わる交点を有している。内周面6Cに対する各凸部64の高さは、内周面6Cに対する各微小凸部65の高さよりも高い。上記周方向に互いに間隔を隔てて配置されている微小凸部65の数は、2以上の任意の数であればよいが、例えば複数の凸部64の数超えである。複数の微小凸部65の各々は、例えば互いに同等の構成を有している。
As shown in FIGS. 19 and 20, a plurality of grooves may be arranged on the inner
第1管部61に上記のような複数の微小凸部65が設けられている場合、複数の微小凸部65が設けられていない場合と比べて、第1管部61の内周面6Cにおける伝熱面積が増大しているため、第1熱交換器3の熱交換性能が向上されている。
When the
実施の形態7.
図21および図22に示されるように、実施の形態7に係る冷凍サイクル装置は、実施の形態6に係る冷凍サイクル装置と基本的に同等の構成を備えるが、複数の凸部64が上記軸線方向に互いに間隔を隔てて配置されている点で異なる。つまり、複数の凸部64は、上記軸線方向に対する周方向に互いに間隔を隔てて配置されているとともに、上記軸線方向においても互いに間隔を隔てて配置されている。
As shown in FIGS. 21 and 22, the refrigerating cycle apparatus according to the seventh embodiment has basically the same configuration as the refrigerating cycle apparatus according to the sixth embodiment, but the plurality of
上記軸線方向に互いに間隔を隔てて配置されている凸部64の数は、2以上の任意の数であればよいが、例えば3つである。複数の凸部64の各々は、例えば互いに同等の構成を有している。
The number of the
このような実施の形態7に係る冷凍サイクル装置は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置と同様に、上記関係式(2)を満たす。 The refrigerating cycle apparatus according to the seventh embodiment satisfies the above relational expression (2) in the same manner as the refrigerating cycle apparatus according to the first embodiment.
実施の形態7に係る冷凍サイクル装置では、複数の凸部64が上記軸線方向に互いに間隔を隔てて配置されているため、実施の形態6に係る冷凍サイクル装置と比べて、複数の凸部64に起因した圧力損失の発生が抑制されている。その結果、実施の形態7に係る冷凍サイクル装置では、実施の形態6に係る冷凍サイクル装置と比べて、上記第2状態での第1熱交換器3の熱交換性能が向上されており、期間効率が向上されている。
In the refrigerating cycle apparatus according to the seventh embodiment, since the plurality of
また、実施の形態7に係る冷凍サイクル装置は、上記構成を除けば、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100と同様の構成を備えているため、冷凍サイクル装置100と同様の効果を奏することができる。なお、実施の形態7に係る冷凍サイクル装置は、上記構成を除いて、実施の形態2~5に係る冷凍サイクル装置のいずれかと同様の構成を備えていてもよい。 Further, since the refrigerating cycle apparatus according to the seventh embodiment has the same configuration as the refrigerating cycle apparatus 100 according to the first embodiment except for the above configuration, it has the same effect as the refrigerating cycle apparatus 100. Can be done. The refrigerating cycle device according to the seventh embodiment may have the same configuration as any of the refrigerating cycle devices according to the second to fifth embodiments, except for the above configuration.
<変形例>
実施の形態1~7に係る冷凍サイクル装置では、第1熱交換器3が第1内容部材7,71,72,73を含んでいるが、第2熱交換器4も第1内容部材7,71,72,73のいずれかと同様の構成を備える第2内容部材を含んでいてもよい。なお図23は、第2熱交換器4が第1内容部材7と同様の構成を備えている第2内容部材9を含んでいる構成を示している。<Modification example>
In the refrigeration cycle apparatus according to the first to seventh embodiments, the
図23および図24に示されるように、第2熱交換器4は、第1熱交換器3の第1伝熱管6と同様の構成を備えた複数の第2伝熱管8を有している。第2伝熱管8の各々は、上記第2状態での冷媒の流通方向F2において第2伝熱管8の中間位置よりも上流側に位置する第5管部83、第2伝熱管8の中間位置を含みかつ方向F2において第5管部83よりも下流側に位置する第6管部82、および方向F2において第6管部82よりも下流側に位置する第2管部81に区分することができる。第2伝熱管の第2管部81は、第2熱交換器4が凝縮器として作用するときの冷媒の流通方向F2において第2伝熱管8の中間位置よりも下流側に位置する部分である。第2伝熱管の第2管部81は第1伝熱管6の第1管部61に対応し、第2伝熱管8の第6管部82は第1伝熱管6の第4管部62に対応し、第2伝熱管8の第5管部83は第1伝熱管6の第3管部63に対応する。第2伝熱管8の第2管部81は、上記冷凍サイクル装置が上記第2状態にあるときに、液相冷媒が流通する部分を含む。第2伝熱管8の第2管部81は、冷凍サイクル装置が上記第1状態にあるときには、例えば気液2相冷媒が流通する部分を含む。
As shown in FIGS. 23 and 24, the
第2熱交換器4が複数の第2内容部材9を含んでいる場合、各第2内容部材9は各第2伝熱管8の第2管部81の内部に配置されている。この場合、第2伝熱管8の第2管部81の等価直径M2は、第1伝熱管6の第1管部61の等価直径M1と同様に、第2管部81の流路断面積A2および第2管部81の濡れ縁長さS2を用いて以下の関係式(3)から算出される。
M2=4×A2/S2・・・(3)
さらに、等価直径M2と第2管部81の内径D2とは、上記第1状態および上記第2状態において以下の関係式(4)を満たす。
D2/2.5<M2<D2/1.5・・・(4)
また、このような第2熱交換器4の上記第2状態での熱交換性能は図5中の線分A、上記第1状態での熱交換性能は図5中の線分B、期間効率は図5中の線分Cに示される。When the
M 2 = 4 × A 2 / S 2 ... (3)
Further, the equivalent diameter M 2 and the inner diameter D 2 of the
D 2 / 2.5 <M 2 <D 2 / 1.5 ... (4)
Further, the heat exchange performance of the
そのため、上記第2状態における第2伝熱管8の第2管部81の管内伝熱性能は、第2内容部材9が配置されていない場合と比べて、高い。また、上記のような第2熱交換器4の期間効率は、上記関係式(4)を満たさない内挿体が設けられた熱交換器の期間効率と比べて、高い。また、第2内容部材は、第1内容部材71,72,73と同様の構成を備えていてもよい。
Therefore, the in-pipe heat transfer performance of the
また、第1内容部材7,71,72,73は、第1熱交換器3の複数の第1伝熱管6のうち、少なくとも1つの第1管部61の内部に配置されていてもよい。第2内容部材9は、第2熱交換器4の複数の第2伝熱管8のうち、少なくとも1つの第2管部81の内部に配置されていてもよい。
Further, the
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、上述の実施の形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は上述の実施の形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。 Although the embodiment of the present invention has been described above, it is possible to modify the above-described embodiment in various ways. Further, the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment. The scope of the present invention is indicated by the scope of claims and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
1 圧縮機、2 四方弁、3 第1熱交換器、4 第2熱交換器、5 減圧部、6 第1伝熱管、6A 第1端部、6B 第2端部、6C 内周面、6D,7D 外周面、7,71,72,73 第1内容部材、7A 第3端部、7B 第4端部、8 第2伝熱管、9 第2内容部材、30 熱交換部、31,32 分配器、61 第1管部、62 第4管部、63 第3管部、64 凸部、64A 第5端部、64B 第6端部、65 微小凸部、81 第2管部、82 第6管部、83 第5管部、100 冷凍サイクル装置。 1 Compressor, 2 4-way valve, 3 1st heat exchanger, 4 2nd heat exchanger, 5 decompression part, 6 1st heat transfer tube, 6A 1st end, 6B 2nd end, 6C inner peripheral surface, 6D , 7D outer peripheral surface, 7,71,72,73 1st content member, 7A 3rd end, 7B 4th end, 8 2nd heat transfer tube, 9 2nd content member, 30 heat exchange part, 31, 32 distribution Vessel, 61 1st pipe, 62 4th pipe, 63 3rd pipe, 64 convex, 64A 5th end, 64B 6th end, 65 micro-convex, 81 2nd pipe, 82 6th Pipe, 83 Fifth pipe, 100 Refrigeration cycle device.
Claims (8)
前記冷媒回路は、前記第1熱交換器が凝縮器、前記第2熱交換器が蒸発器として作用する第1状態と、前記第2熱交換器が凝縮器、前記第1熱交換器が蒸発器として作用する第2状態とを切替可能に設けられており、
前記第1熱交換器は、内部に冷媒が流れる第1伝熱管を含み、
前記第1伝熱管は、前記第1状態の冷媒の流通方向において前記第1伝熱管の中間位置よりも下流側に位置する第1管部を有し、
前記第1熱交換器は、前記第1管部の内部に配置された第1内容部材をさらに含み、
前記第1管部の流路断面積A1および前記第1管部の濡れ縁長さS1を用いて以下の関係式(1)から算出される等価直径M1ならびに前記第1管部の内径D1は、前記第1状態および前記第2状態において以下の関係式(2)を満たし、
前記第1状態の前記等価直径M1が前記第2状態の前記等価直径M1よりも小さく、
前記第1内容部材は、前記第1状態での前記第1管部の前記流路断面積A 1 が前記第2状態での前記第1管部の前記流路断面積A 1 と比べて小さくなるように設けられている、冷凍サイクル装置。
M1=4×A1/S1・・・(1)
D1/2.5<M1<D1/1.5・・・(2) It includes a compressor, a flow path switching valve, a first heat exchanger, a second heat exchanger, and a decompression unit, and includes a refrigerant circuit through which a refrigerant circulates.
In the refrigerant circuit, the first state in which the first heat exchanger acts as a condenser and the second heat exchanger act as an evaporator, the second heat exchanger acts as a condenser, and the first heat exchanger evaporates. It is provided so that it can be switched between the second state, which acts as a vessel, and
The first heat exchanger includes a first heat transfer tube through which a refrigerant flows.
The first heat transfer tube has a first tube portion located downstream of the intermediate position of the first heat transfer tube in the flow direction of the refrigerant in the first state.
The first heat exchanger further includes a first content member arranged inside the first tube portion.
The equivalent diameter M 1 calculated from the following relational expression (1) using the flow path cross-sectional area A 1 of the first pipe portion and the wet edge length S 1 of the first pipe portion, and the inner diameter of the first pipe portion. D 1 satisfies the following relational expression (2) in the first state and the second state.
The equivalent diameter M 1 in the first state is smaller than the equivalent diameter M 1 in the second state.
In the first content member, the flow path cross-sectional area A 1 of the first pipe portion in the first state is smaller than the flow path cross-sectional area A 1 of the first pipe portion in the second state. Refrigeration cycle device provided so as to be .
M 1 = 4 × A 1 / S 1 ... (1)
D 1 / 2.5 <M 1 <D 1 / 1.5 ... (2)
前記冷媒回路は、前記第1熱交換器が凝縮器、前記第2熱交換器が蒸発器として作用する第1状態と、前記第2熱交換器が凝縮器、前記第1熱交換器が蒸発器として作用する第2状態とを切替可能に設けられており、
前記第1熱交換器は、内部に冷媒が流れる第1伝熱管を含み、
前記第1伝熱管は、前記第1状態の冷媒の流通方向において前記第1伝熱管の中間位置よりも下流側に位置する第1管部を有し、
前記第1熱交換器は、前記第1管部の内部に配置された第1内容部材をさらに含み、
前記第1管部の流路断面積A 1 および前記第1管部の濡れ縁長さS 1 を用いて以下の関係式(1)から算出される等価直径M 1 ならびに前記第1管部の内径D 1 は、前記第1状態および前記第2状態において以下の関係式(2)を満たし、
前記第1状態の前記等価直径M 1 が前記第2状態の前記等価直径M 1 よりも小さく、
前記第1内容部材を構成する材料は形状記憶合金を含む、冷凍サイクル装置。
M 1 =4×A 1 /S 1 ・・・(1)
D 1 /2.5<M 1 <D 1 /1.5・・・(2) It includes a compressor, a flow path switching valve, a first heat exchanger, a second heat exchanger, and a decompression unit, and includes a refrigerant circuit through which a refrigerant circulates.
In the refrigerant circuit, the first state in which the first heat exchanger acts as a condenser and the second heat exchanger act as an evaporator, the second heat exchanger acts as a condenser, and the first heat exchanger evaporates. It is provided so that it can be switched between the second state, which acts as a vessel, and
The first heat exchanger includes a first heat transfer tube through which a refrigerant flows.
The first heat transfer tube has a first tube portion located downstream of the intermediate position of the first heat transfer tube in the flow direction of the refrigerant in the first state.
The first heat exchanger further includes a first content member arranged inside the first tube portion.
The equivalent diameter M 1 calculated from the following relational expression (1) using the flow path cross-sectional area A 1 of the first pipe portion and the wet edge length S 1 of the first pipe portion, and the inner diameter of the first pipe portion. D 1 satisfies the following relational expression (2) in the first state and the second state.
The equivalent diameter M 1 in the first state is smaller than the equivalent diameter M 1 in the second state .
A refrigeration cycle device containing a shape memory alloy as a material constituting the first content member.
M 1 = 4 × A 1 / S 1 ... (1)
D 1 / 2.5 < M 1 <D 1 / 1.5 ... (2)
前記複数の凸部は前記外周面と接触している、請求項1~5のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。 The first pipe portion has a plurality of convex portions protruding from the inner peripheral surface facing the outer peripheral surface of the first content member.
The refrigeration cycle apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the plurality of convex portions are in contact with the outer peripheral surface.
前記第2伝熱管は、前記第2状態の冷媒の流通方向において前記第2伝熱管の中間位置よりも下流側に位置する第2管部を有し、
前記第2熱交換器は、前記第2伝熱管の前記第2管部の内部に配置された第2内容部材をさらに含み、
前記第2管部の内径D2と、前記第2管部の流路断面積A2および前記第2管部の濡れ縁長さS2を用いて以下の関係式(3)から算出される等価直径M2とが、前記第1状態および前記第2状態において以下の関係式(4)を満たす、請求項1~7のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。
M2=4×A2/S2・・・(3)
D2/2.5<M2<D2/1.5・・・(4) The second heat exchanger includes a second heat transfer tube through which a refrigerant flows.
The second heat transfer tube has a second tube portion located downstream of the intermediate position of the second heat transfer tube in the flow direction of the refrigerant in the second state.
The second heat exchanger further includes a second content member arranged inside the second tube portion of the second heat transfer tube.
Equivalence calculated from the following relational expression (3) using the inner diameter D 2 of the second pipe portion, the flow path cross-sectional area A 2 of the second pipe portion, and the wet edge length S 2 of the second pipe portion. The refrigerating cycle apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the diameter M 2 satisfies the following relational expression (4) in the first state and the second state.
M 2 = 4 × A 2 / S 2 ... (3)
D 2 / 2.5 <M 2 <D 2 / 1.5 ... (4)
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