JPWO2019155571A1 - 熱交換器および冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Abstract
熱交換器は、複数の第1フィンと、複数の第1フィンに固定され、一方側で端部同士が接続された複数の第1伝熱管とを含む第1熱交換部と、複数の第2フィンと、複数の第2フィンに固定され、一方側で端部同士が接続された複数の第2伝熱管とを含み、第1熱交換部に対して送風方向に配置された第2熱交換部と、複数の第1伝熱管のうち第1直管と複数の第2伝熱管のうち第2直管との端部同士を他方側で接続する接続部材と、複数の第1伝熱管のうち、第1直管よりも長さが長い第1長管の他方側の端部と接続される第1ヘッダと、複数の第2伝熱管のうち、第2直管よりも長さが長い第2長管の他方側の端部と接続される第2ヘッダとを有し、接続部材が第1ヘッダおよび第2ヘッダよりも複数の第1フィンの端部および複数の第2フィンの端部に近い側に位置しているものである。
Description
本発明は、冷媒が空気と熱交換する熱交換器、および熱交換器を有する冷凍サイクル装置に関する。
従来の熱交換器として、冷媒が流入してから流出するまでのパスの長さを長くした熱交換器が知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に開示された熱交換器において、風下熱交換ユニットおよび風上熱交換ユニットは、複数の流路が上下に2つに分類され、上側の複数の流路と下側の複数の流路とは冷媒の流通方向が反対方向になっている。そして、第1風下ヘッダ集合管には、風下熱交換ユニットの上側の複数の流路と下側の複数の流路とを接続する複数の接続用配管が設けられている。
特許文献1に開示された熱交換器において、熱交換器が凝縮器として機能する場合、冷媒は、風上熱交換ユニットの上側の複数の流路に流入した後、第2風上ヘッダ集合管および第2風下ヘッダ集合管を経由して、風下熱交換ユニットの上側の複数の流路に流入する。続いて、冷媒は、第1風下ヘッダ集合管に流入すると、複数の接続用配管を経由して、風下熱交換ユニットの下側の複数の流路に流入する。その後、冷媒は、第2風下ヘッダ集合管および第2風上ヘッダ集合管を経由して、風上熱交換ユニットの下側の複数の流路に流入する。
特許文献1の熱交換器では、冷媒の流通方向を反対方向に切り替える複数の接続用配管が第1風下ヘッダ集合管の外側に設けられているため、熱交換器が大きくなってしまう。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、大型化を抑制した熱交換器および冷凍サイクル装置を提供するものである。
本発明に係る熱交換器は、一方向に沿って配置された複数の第1フィンと、前記複数の第1フィンに固定され、一方側で端部同士が接続された複数の第1伝熱管とを含む第1熱交換部と、前記一方向に沿って配置された複数の第2フィンと、前記複数の第2フィンに固定され、一方側で端部同士が接続された複数の第2伝熱管とを含み、前記第1熱交換部に対して送風方向に配置された第2熱交換部と、前記複数の第1伝熱管のうち第1直管と前記複数の第2伝熱管のうち第2直管との端部同士を他方側で接続する接続部材と、前記複数の第1伝熱管のうち、前記第1直管よりも前記一方向の長さが長い第1長管の他方側の端部と接続される第1ヘッダと、前記複数の第2伝熱管のうち、前記第2直管よりも前記一方向の長さが長い第2長管の他方側の端部と接続される第2ヘッダと、を有し、前記接続部材が前記第1ヘッダおよび前記第2ヘッダよりも前記複数の第1フィンの端部および前記複数の第2フィンの端部に近い側に位置しているものである。
本発明に係る冷凍サイクル装置は、上記の熱交換器と、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、前記冷媒を膨張させる絞り装置と、前記冷媒が空調対象空間の空気と熱交換する負荷側熱交換器と、を有するものである。
本発明によれば、冷媒の流通方向を反対方向に切り替える接続部材が第1ヘッダおよび第2ヘッダよりも複数の第1フィンの端部および複数の第2フィンの端部に近い側に位置しているため、熱交換器が大きくなることを抑制することができる。
実施の形態1.
本実施の形態1の熱交換器を適用した冷凍サイクル装置の構成を説明する。図1は、本発明の実施の形態1の熱交換器を含む冷凍サイクル装置の一構成例を示す冷媒回路図である。冷凍サイクル装置1は、熱源側ユニット2と、負荷側ユニット3とを有する。熱源側ユニット2は、圧縮機4と、流路切替装置5と、熱交換器6と、絞り装置7と、熱源側送風機10と、制御装置13とを有する。負荷側ユニット3は、負荷側熱交換器11と、負荷側送風機12とを有する。圧縮機4、熱交換器6、絞り装置7および負荷側熱交換器11が冷媒配管で接続され、冷媒が循環する冷媒回路15が構成される。
本実施の形態1の熱交換器を適用した冷凍サイクル装置の構成を説明する。図1は、本発明の実施の形態1の熱交換器を含む冷凍サイクル装置の一構成例を示す冷媒回路図である。冷凍サイクル装置1は、熱源側ユニット2と、負荷側ユニット3とを有する。熱源側ユニット2は、圧縮機4と、流路切替装置5と、熱交換器6と、絞り装置7と、熱源側送風機10と、制御装置13とを有する。負荷側ユニット3は、負荷側熱交換器11と、負荷側送風機12とを有する。圧縮機4、熱交換器6、絞り装置7および負荷側熱交換器11が冷媒配管で接続され、冷媒が循環する冷媒回路15が構成される。
圧縮機4は、冷媒回路15を循環する冷媒を圧縮して吐出する。圧縮機4は、例えば、ロータリ圧縮機、スクロール圧縮機、スクリュー圧縮機および往復圧縮機等の圧縮機である。流路切替装置5は、圧縮機4の吐出側に設けられている。流路切替装置5は、暖房運転および冷房運転の運転モードにしたがって、冷媒の流れを切り替える。具体的には、流路切替装置5は、冷房運転時には圧縮機4と熱交換器6とを接続するように流路を切り替え、暖房運転時には圧縮機4と負荷側熱交換器11とを接続するように流路を切り替える。流路切替装置5は、例えば、四方弁である。
熱交換器6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。熱交換器6が蒸発器として機能する場合、熱交換器6において、絞り装置7から流出された低温低圧の冷媒と熱源側送風機10から供給される空気とが熱交換し、低温低圧の液冷媒または二相冷媒が蒸発する。一方、熱交換器6が凝縮器として機能する場合、熱交換器6において、圧縮機4から吐出された高温高圧の冷媒と熱源側送風機10から供給される空気とが熱交換し、高温高圧のガス冷媒が凝縮する。熱交換器6の構成については、後で詳細に説明する。
絞り装置7は、熱交換器6または負荷側熱交換器11から流出した冷媒を膨張させて減圧する。絞り装置7は、例えば、冷媒の流量を調整できる電動膨張弁である。絞り装置7は、電動膨張弁に限らず、受圧部にダイアフラムを採用した機械式膨張弁、または、キャピラリーチューブ等の機器であってもよい。
熱源側送風機10は、熱交換器6に付設されている。熱源側送風機10は、回転することで熱交換器6に空気を供給する。熱源側送風機10は、例えば、プロペラファンおよびターボファン等のファンである。熱源側送風機10の回転数によって熱交換器6の凝縮能力および蒸発能力が調整される。
制御装置13は、プログラムを記憶するメモリ(不図示)と、プログラムにしたがって処理を実行するCPU(Central Processing Unit)(不図示)とを有する。制御装置13は、例えば、マイクロコンピュータである。制御装置13は、圧縮機4、流路切替装置5、絞り装置7、熱源側送風機10、負荷側送風機12および図に示さない各種センサと通信接続される。
制御装置13は、ユーザからの運転指示と、図に示さない各種センサの測定値と、必要とする冷房能力および暖房能力とに応じて、圧縮機4、流路切替装置5、絞り装置7、熱源側送風機10および負荷側送風機12の各機器を制御する。具体的には、制御装置13は、必要な冷房能力および暖房能力に応じて、圧縮機4の駆動周波数および絞り装置7の開度を制御する。また、制御装置13は、必要な冷房能力および暖房能力に応じて、熱源側送風機10および負荷側送風機12の回転数を制御する。制御装置13は、運転モードに応じて流路切替装置5の切り替えを制御する。
負荷側熱交換器11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。負荷側熱交換器11が凝縮器として機能する場合、負荷側熱交換器11において、圧縮機4から吐出された高温高圧の冷媒と負荷側送風機12から供給される空気とが熱交換し、高温高圧のガス冷媒が凝縮する。一方、負荷側熱交換器11が蒸発器として機能する場合、負荷側熱交換器11において、絞り装置7から流出された低温低圧の冷媒と負荷側送風機12から供給される空気とが熱交換し、低温低圧の液冷媒または二相冷媒が蒸発する。
負荷側熱交換器11は、例えば、フィン・アンド・チューブ型熱交換器、マイクロチャネル熱交換器、シェルアンドチューブ式熱交換器、ヒートパイプ式熱交換器、二重管式熱交換器およびプレート熱交換器等の熱交換器である。本実施の形態1では、負荷側熱交換器11は、空気と冷媒とで熱交換を行う熱交換器である。負荷側送風機12の回転数によって負荷側熱交換器11の凝縮能力および蒸発能力が調整される。
負荷側送風機12は、負荷側熱交換器11に付設されている。負荷側送風機12は、回転することで負荷側熱交換器11に空気を供給する。負荷側送風機12は、例えば、プロペラファン、クロスフローファン、シロッコファンおよびターボファン等のファンである。
なお、本実施の形態1では、制御装置13が熱源側ユニット2に設けられている場合で説明するが、制御装置13の設置場所は熱源側ユニット2に限らない。例えば、制御装置13が負荷側ユニット3に設けられていてもよい。また、絞り装置7が熱源側ユニット2に設けられている場合で説明するが、絞り装置7は負荷側ユニット3に設けられていてもよい。
図1では、1台の負荷側ユニット3と1台の熱源側ユニット2とが接続された構成を示しているが、熱源側ユニット2および負荷側ユニット3の台数および接続構成は図1に示す場合に限らない。冷凍サイクル装置1は、複数の熱源側ユニット2と複数の負荷側ユニット3とを有していてもよい。複数の熱源側ユニット2と複数の負荷側ユニット3とが並列または直列に接続されていてもよく、1台の熱源側ユニット2に複数の負荷側ユニット3が並列または直列に接続されていてもよい。
ここで、冷凍サイクル装置1の運転モードにおける冷媒の流れを説明する。
[冷房運転]
図1を参照して、冷凍サイクル装置1が冷房運転を行う場合の冷媒の流れを説明する。図1には、冷媒回路15において冷媒の流通方向を矢印で示す。冷凍サイクル装置1が冷房運転を行う場合、制御装置13は、圧縮機4から吐出される冷媒が熱交換器6に流入するように、流路切替装置5の流路を切り替える。低温低圧の冷媒が圧縮機4によって圧縮されることで、高温高圧のガス冷媒が圧縮機4から吐出される。圧縮機4から吐出されたガス冷媒は、流路切替装置5を経由して、熱交換器6に流入する。熱交換器6に流入した冷媒は、熱交換器6において、空気と熱交換することで凝縮し、低温高圧の液冷媒となって熱交換器6から流出する。
[冷房運転]
図1を参照して、冷凍サイクル装置1が冷房運転を行う場合の冷媒の流れを説明する。図1には、冷媒回路15において冷媒の流通方向を矢印で示す。冷凍サイクル装置1が冷房運転を行う場合、制御装置13は、圧縮機4から吐出される冷媒が熱交換器6に流入するように、流路切替装置5の流路を切り替える。低温低圧の冷媒が圧縮機4によって圧縮されることで、高温高圧のガス冷媒が圧縮機4から吐出される。圧縮機4から吐出されたガス冷媒は、流路切替装置5を経由して、熱交換器6に流入する。熱交換器6に流入した冷媒は、熱交換器6において、空気と熱交換することで凝縮し、低温高圧の液冷媒となって熱交換器6から流出する。
熱交換器6から流出した液冷媒は、絞り装置7によって低温低圧の液冷媒になる。液冷媒は、負荷側熱交換器11に流入する。負荷側熱交換器11に流入した冷媒は、負荷側熱交換器11において、空気と熱交換することで蒸発し、低温低圧のガス冷媒となって負荷側熱交換器11から流出する。負荷側熱交換器11において、冷媒が空調対象空間の空気から吸熱することで、空調対象空間の空気が冷却される。負荷側熱交換器11から流出した冷媒は、流路切替装置5を介して圧縮機4に吸入される。冷凍サイクル装置1が冷房運転を行っている間、圧縮機4から吐出する冷媒が、熱交換器6、絞り装置7および負荷側熱交換器11を順に流通した後、圧縮機4に吸引されるまでのサイクルが繰り返される。
[暖房運転]
次に、冷凍サイクル装置1が暖房運転を行う場合の冷媒の流れを説明する。図2は、図1に示した冷凍サイクル装置が暖房運転を行う場合の冷媒の流れを示す図である。図2には、冷媒回路15において冷媒の流通方向を矢印で示す。冷凍サイクル装置1が暖房運転を行う場合、制御装置13は、圧縮機4から吐出される冷媒が負荷側熱交換器11に流入するように、流路切替装置5の流路を切り替える。
次に、冷凍サイクル装置1が暖房運転を行う場合の冷媒の流れを説明する。図2は、図1に示した冷凍サイクル装置が暖房運転を行う場合の冷媒の流れを示す図である。図2には、冷媒回路15において冷媒の流通方向を矢印で示す。冷凍サイクル装置1が暖房運転を行う場合、制御装置13は、圧縮機4から吐出される冷媒が負荷側熱交換器11に流入するように、流路切替装置5の流路を切り替える。
低温低圧の冷媒が圧縮機4によって圧縮されることで、高温高圧のガス冷媒が圧縮機4から吐出される。圧縮機4から吐出された高温高圧のガス冷媒は、流路切替装置5を経由して、負荷側熱交換器11に流入する。負荷側熱交換器11に流入した冷媒は、負荷側熱交換器11において、空気と熱交換することで凝縮され、高温高圧の液冷媒となって負荷側熱交換器11から流出する。負荷側熱交換器11において、冷媒から空調対象空間の空気に放熱することで、空調対象空間の空気が暖められる。
負荷側熱交換器11から流出した高温高圧の液冷媒は、絞り装置7によって低温低圧の液冷媒になる。液冷媒は、熱交換器6に流入する。熱交換器6に流入した冷媒は、熱交換器6において、空気と熱交換することで蒸発し、低温低圧のガス冷媒となって熱交換器6から流出する。熱交換器6から流出した冷媒は、流路切替装置5を介して圧縮機4に吸入される。冷凍サイクル装置1が暖房運転を行っている間、圧縮機4から吐出される冷媒が、負荷側熱交換器11、絞り装置7および熱交換器6を順に流通した後、圧縮機4に吸引されるまでのサイクルが繰り返される。
[熱交換器6の構成]
次に、図1に示した熱交換器6の構成を説明する。図3は、図1に示した熱交換器の一構成例を示す外観斜視図である。図4は、図3に示した熱交換器の側面図である。図3に示すように、熱交換器6は、第1熱交換部21a、第2熱交換部21b、接続部材40、第2ヘッダ50および第1ヘッダ60を有する。図3に示す矢印は、熱源側送風機10から供給される空気の流通方向である送風方向を示す。図3は、第1熱交換部21aが風上に配置され、第2熱交換部21bが風下に配置されていることを示す。
次に、図1に示した熱交換器6の構成を説明する。図3は、図1に示した熱交換器の一構成例を示す外観斜視図である。図4は、図3に示した熱交換器の側面図である。図3に示すように、熱交換器6は、第1熱交換部21a、第2熱交換部21b、接続部材40、第2ヘッダ50および第1ヘッダ60を有する。図3に示す矢印は、熱源側送風機10から供給される空気の流通方向である送風方向を示す。図3は、第1熱交換部21aが風上に配置され、第2熱交換部21bが風下に配置されていることを示す。
第1熱交換部21aは、複数の第1フィン22aと、複数の第1フィン22aに固定された複数の第1伝熱管と、ヘッダ管70aとを有する。複数の第1伝熱管は、第1直管23aおよび第1長管24aを有する。第1長管24aは、Y軸矢印方向の長さが第1直管23aよりも長い。ヘッダ管70aは第1直管23aおよび第1長管24aの端部同士を一方側(Y軸矢印方向)で接続する。第1長管24aの2つの端部のうち、一方の端部がヘッダ管70aと接続され、他方の端部が直接に第1ヘッダ60と接続されている。図3に示す構成例では、第1熱交換部21aは、8組の第1直管23aおよび第1長管24aを有する。
第2熱交換部21bは、複数の第2フィン22bと、複数の第2フィン22bに固定された複数の第2伝熱管と、ヘッダ管70bとを有する。複数の第2伝熱管は、第2直管23bおよび第2長管24bを有する。第2長管24bは、Y軸矢印方向の長さが第2直管23bよりも長い。ヘッダ管70bは第2直管23bおよび第2長管24bの端部同士を一方側(Y軸矢印方向)で接続する。第2長管24bの2つの端部のうち、一方の端部がヘッダ管70bと接続され、他方の端部が直接に第2ヘッダ50と接続されている。図3に示す構成例では、第2熱交換部21bは、8組の第2直管23bおよび第2長管24bを有する。
接続部材40は、第1直管23aと結合されたジョイント41aと、第2直管23bと結合されたジョイント41bと、ジョイント41aおよび41bを接続するU字管42とを有する。具体的には、ジョイント41aは、第1直管23aの2つの端部のうち、ヘッダ管70aと接続される端部とは反対側(Y軸矢印の反対方向)の端部と接続されている。ジョイント41bは、第2直管23bの2つの端部のうち、ヘッダ管70bと接続される端部とは反対側の端部と接続されている。U字管42は、断面が円形状の円管である。接続部材40は、ジョイント41aおよび41bとU字管42とが一体になった構成であってもよい。
接続部材40は、第1直管23aおよび第2直管23bを水平面(XY座標面)に平行に接続してもよいが、図3に示すように、水平面に対して傾いた面に沿って接続してもよい。つまり、接続部材40は、垂直方向(Z軸矢印方向)と交差する面に沿って第1直管23aおよび第2直管23bを接続してもよい。
なお、図3および図4は、第1熱交換部21aが8組の第1直管23aおよび第1長管24aを有し、第2熱交換部21bが8組の第2直管23bおよび第2長管24bを有する構成を示しているが、組の数は8組に限らない。また、本実施の形態1では、第1直管23aおよび第1長管24aと第2直管23bおよび第2長管24bとの各伝熱管が扁平管の場合で説明するが、扁平管に限らない。第1フィン22a、第2フィン22bおよび扁平管の材質は、例えば、アルミニウムである。
第2ヘッダ50および第1ヘッダ60は冷媒を分配および収集する分配器の役目を果たす。第2ヘッダ50は、熱交換器6が凝縮器として機能する場合に熱交換器6の冷媒入口となり、熱交換器6が蒸発器として機能する場合に熱交換器6の冷媒出口となる。第2ヘッダ50は、流路切替装置5と接続される接続配管51を有する。第2ヘッダ50は複数の第2長管24bと直接に接続されている。第2ヘッダ50は、冷凍サイクル装置1が冷房運転を行う際、圧縮機4の吐出口から流路切替装置5を介して流入するガス冷媒を複数の第2長管24bに分配する。第2ヘッダ50は、冷凍サイクル装置1が暖房運転を行う際、複数の第2長管24bから流出する冷媒を合流させ、合流させた冷媒を流路切替装置5を介して圧縮機4の吸入口に流出する。第2ヘッダ50の材質は第2長管24bと同じ材質である。第2ヘッダ50の材質は、例えば、アルミニウムである。
第1ヘッダ60は、熱交換器6が蒸発器として機能する場合に熱交換器6の冷媒入口となり、熱交換器6が凝縮器として機能する場合に熱交換器6の冷媒出口となる。第1ヘッダ60は、絞り装置7と接続される接続配管61を有する。第1ヘッダ60は複数の第1長管24aと直接に接続されている。第1ヘッダ60は、冷凍サイクル装置1が冷房運転を行う際、複数の第1長管24aから流出する冷媒を合流させ、合流させた冷媒を絞り装置7に流出する。第1ヘッダ60は、冷凍サイクル装置1が暖房運転を行う際、絞り装置7から流入する冷媒を複数の第1長管24aに分配する。第1ヘッダ60の材質は第1長管24aと同じ材質である。第1ヘッダ60の材質は、例えば、アルミニウムである。
第2ヘッダ50、第1ヘッダ60、第1長管24aおよび第2長管24bの材質が全て同じ場合、第2ヘッダ50と複数の第2長管24bとのろう付け処理と、第1ヘッダ60と複数の第1長管24aとのろう付け処理とを一度で行うことができる。
図5は、図3に示したヘッダ管の構成例を示す側面透視図である。ヘッダ管70aおよび70bは同様な構成であるため、ここでは、ヘッダ管70aの構成について説明する。図5に示すヘッダ管70aは、冷媒の流れる方向を調整する空間が設けられた筒状構造である。ヘッダ管70aの形状は、筒状に限らず、直方体形状であってもよい。
ヘッダ管70aには、内部に設けられた空間を複数の区画に仕切る複数の隔壁71が垂直方向(Z軸矢印方向)に等間隔に設けられている。隔壁71で仕切られた複数の区画毎に第1直管23aおよび第1長管24aの端部同士が接続されている。この構成により、8組の第1直管23aおよび第1長管24aの各組において、第1直管23aと第1長管24aとの間で冷媒が流通することができる。
ヘッダ管70aの材質は第1直管23aおよび第1長管24aと同じ材質である。ヘッダ管70bの材質は第2直管23bおよび第2長管24bと同じ材質である。ヘッダ管70aおよび70bの材質は、例えば、アルミニウムである。ヘッダ管70aおよび70bと、第1直管23aおよび第1長管24aと、第2直管23bおよび第2長管24bとの材質が全て同じ場合、ヘッダ管70aおよび70bとこれらの伝熱管とのろう付け処理を一度で行うことができる。
ここで、熱交換器6における冷媒の流路について説明する。図3および図4に示すように、第1長管24aの2つの端部のうち、一方の端部が第1ヘッダ60と接続され、他方の端部がヘッダ管70aを介して第1直管23aと接続されている。第1直管23aは、ヘッダ管70aとは反対側で接続部材40と接続されている。接続部材40は、第1直管23aとは反対側で、第2直管23bと接続されている。第2直管23bは、2つの端部のうち、一方の端部が接続部材40と接続され、他方の端部はヘッダ管70bを介して第2長管24bと接続されている。第2長管24bは、ヘッダ管70bとは反対側で第2ヘッダ50と接続されている。この構成により、熱交換器6に流入する冷媒は、熱交換器6のY軸矢印方向に2往復して熱交換器6から流出する。
図6は、図3に示した熱交換器の上面図である。一方向(Y軸方向矢印)において、第1直管23aとヘッダ管70aとの接続部材から第1直管23aとジョイント41bとの接続部材までの長さをL1とする。また、一方向(Y軸方向矢印)において、第1長管24aとヘッダ管70aとの接続部材から第1長管24aと第1ヘッダ60との接続部材までの長さをL2とする。図6に示すように、長さL1は長さL2よりも短い。この長さの関係は、第2直管23bおよび第2長管24bについても同様である。
上述の構成により、第1直管23aとジョイント41aとの接続位置は、第1長管24aと第1ヘッダ60との接続位置よりも複数の第1フィン22aに近い。また、第2直管23bとジョイント41bとの接続位置は、第2長管24bと第2ヘッダ50との接続位置よりも複数の第2フィン22bに近い。その結果、図6に示すように、ジョイント41aおよび41bと第2ヘッダ50および第1ヘッダ60との間のスペースに、U字管42を設けることができる。
次に、熱交換器6における冷媒の流れを説明する。
[冷房運転]
冷凍サイクル装置1が冷房運転を行う場合について、熱交換器6の冷媒の流れを、図7を参照して説明する。図7は、冷房運転時の熱交換器における冷媒の流れを示す図である。図7では、第1ヘッダ60および第2ヘッダ50を図に示すことを省略している。また、図7では、最上段の第2直管23bおよび第2長管24bを図に示し、他の第2直管23bおよび第2長管24bを図に示すことを省略している。さらに、図7では、冷媒が流れる方向を実線の矢印で示す。
[冷房運転]
冷凍サイクル装置1が冷房運転を行う場合について、熱交換器6の冷媒の流れを、図7を参照して説明する。図7は、冷房運転時の熱交換器における冷媒の流れを示す図である。図7では、第1ヘッダ60および第2ヘッダ50を図に示すことを省略している。また、図7では、最上段の第2直管23bおよび第2長管24bを図に示し、他の第2直管23bおよび第2長管24bを図に示すことを省略している。さらに、図7では、冷媒が流れる方向を実線の矢印で示す。
圧縮機4から吐出された高温高圧のガス冷媒が、図3に示した接続配管51を介して第2ヘッダ50に流入する。第2ヘッダ50に流入した冷媒は、複数の第2長管24bに分流する。図7では、最上段の第2長管24bに流れ込む冷媒を実線矢印で示している。第2長管24bに流入した冷媒は、Y軸矢印方向に流通してヘッダ管70bに到達する。冷媒は、ヘッダ管70bを経由して第2直管23bに流入する。冷媒は第2直管23bをY軸矢印と反対方向に流通して接続部材40に到達する。冷媒は、接続部材40を経由して第1直管23aに流入する。冷媒は第1直管23aをY軸矢印方向に流通してヘッダ管70aに到達する。冷媒はヘッダ管70aを経由して第1長管24aに流入する。冷媒は第1長管24aをY軸矢印と反対方向に流通して第1ヘッダ60に到達する。複数の第1長管24aから冷媒が図3に示した第1ヘッダ60に流入する。第1ヘッダ60で合流した冷媒は接続配管61を経由して熱交換器6から流出する。
[暖房運転]
冷凍サイクル装置1が暖房運転を行う場合について、熱交換器6の冷媒の流れを、図8を参照して説明する。図8は、暖房運転時の熱交換器における冷媒の流れを示す図である。図8では、図7と同様に、第1ヘッダ60および第2ヘッダ50を図に示すことを省略している。また、図8についても、最上段の第2直管23bおよび第2長管24bを図に示し、他の第2直管23bおよび第2長管24bを図に示すことを省略している。さらに、図8では、冷媒が流れる方向を実線の矢印で示す。
冷凍サイクル装置1が暖房運転を行う場合について、熱交換器6の冷媒の流れを、図8を参照して説明する。図8は、暖房運転時の熱交換器における冷媒の流れを示す図である。図8では、図7と同様に、第1ヘッダ60および第2ヘッダ50を図に示すことを省略している。また、図8についても、最上段の第2直管23bおよび第2長管24bを図に示し、他の第2直管23bおよび第2長管24bを図に示すことを省略している。さらに、図8では、冷媒が流れる方向を実線の矢印で示す。
絞り装置7から流出した液冷媒または気液二相冷媒が、図3に示した接続配管61を介して第1ヘッダ60に流入する。第1ヘッダ60に流入した冷媒は、複数の第1長管24aに分流する。図8では、最上段の第1長管24aに流れ込む冷媒を実線矢印で示している。第1長管24aに流入した冷媒は、Y軸矢印方向に流通してヘッダ管70aに到達する。冷媒は、ヘッダ管70aを経由して第1直管23aに流入する。冷媒は第1直管23aをY軸矢印と反対方向に流通して接続部材40に到達する。冷媒は、接続部材40を経由して第2直管23bに流入する。冷媒は第2直管23bをY軸矢印方向に流通してヘッダ管70bに到達する。冷媒はヘッダ管70bを経由して第2長管24bに流入する。冷媒は第2長管24bをY軸矢印と反対方向に流通して第2ヘッダ50に到達する。複数の第2長管24bから冷媒が図3に示した第2ヘッダ50に流入する。第2ヘッダ50で合流した冷媒は接続配管51を経由して熱交換器6から流出する。
冷凍サイクル装置1が冷房運転および暖房運転のいずれの運転モードであっても、冷媒は熱交換器6をY軸矢印方向に2往復する。そのため、熱交換器6において、冷媒は室外空気と十分に熱交換を行うことができる。
ここで、第1直管23aおよび第1長管24aと第2直管23bおよび第2長管24bとが扁平管である場合の利点を説明する。図9は、図1に示した第1伝熱管が扁平管である場合と円管である場合との違いを説明するための模式図である。ここでは、垂直方向に隣り合う2つの伝熱管が第1直管23aおよび第1長管24aの場合で説明する。
図9に示す扁平管の断面積と円管の断面積とは同じである。また、比較のために、図9において、垂直方向(Z軸矢印方向)に対して、扁平管の第1直管23aおよび円管の第1直管23aの各伝熱管の断面の中心位置を一致させている。また、垂直方向に対して、扁平管の第1長管24aおよび円管の第1長管24aの各伝熱管の断面の中心位置を一致させている。
一般的に、風量Q、通過風速v、形状係数Cおよび通過面積Aとすると、2つの伝熱管の間を通り抜ける空気の通風抵抗ΔPは、次式で表される。ただし、v=Q/Aである。
形状係数Cを一定とすると、式(1)に影響を及ぼす値は通過面積Aである。第1直管23aおよび第1長管24aの間の垂直方向の距離として、扁平管の場合の距離をHfとし、円管の場合の距離をHcとする。距離Hf>距離Hcであることは、図9から明らかである。第1直管23aおよび第1長管24aのY軸矢印方向の長さWは扁平管の場合も円管の場合も同じ値とする。扁平管の場合の通過面積Afは、Af=W×Hfで表される。円管の場合の通過面積Acは、Ac=W×Hcで表される。距離Hf>距離Hcなので、通過面積Af>通過面積Acとなる。
扁平管の場合の通風速度をvfとし、円管の場合の通風速度をvcとする。扁平管の場合の通風速度vfは、vf=Q/Afと表される。円管の場合の通風速度vcは、vc=Q/Acと表される。通過面積Af>通過面積Acなので、通風速度vf<通風速度vcとなる。扁平管の場合の通風抵抗をΔPfとし、円管の場合の通風抵抗をΔPcとすると、通風速度vfおよびvcの大小関係と式(1)とから、通風抵抗ΔPf<通風抵抗ΔPcとなる。よって、扁平管の方が円管よりも通風抵抗が小さい。伝熱管が扁平管である場合に、通風抵抗が円管の場合と同じになるまで、放熱フィンの枚数を増やすことができる。その結果、扁平管の場合は円管の場合よりも伝熱性能が向上する。
また、扁平管は、冷媒を複数に分流する複数の流路を有する構成であってもよい。図10は、図3に示した第1伝熱管が扁平管である場合の構成例を示す断面図である。図10は、第1直管23aが扁平管である場合の一例を示す。図10に示すように、第1直管23aは、冷媒の流通方向に平行な複数の流路pd1〜pd6を有する。流路の数が6の場合で説明するが、流路の数は6に限定されない。
本実施の形態1において、伝熱管が図10に示す扁平管である場合の接続部材40の利点を説明する。図11は、図3に示した接続部材の上面模式図である。図10に示すように、第1直管23aに供給される空気の流れる方向がX軸矢印方向と反対方向である場合、風上側の流路pd6を流れる冷媒の熱交換効率が最も高く、風下側の流路pd1を流れる冷媒の熱交換効率が最も低くなると考えられる。つまり、複数の流路pd1〜pd6を流れる冷媒のうち、流路pd6を流れる冷媒の温度が最も低く、流路pd1を流れる冷媒の温度が最も高くなる。
これに対して、本実施の形態1では、複数の流路pd1〜pd6に分流する冷媒間に温度のばらつきがあっても、図11に示すように、複数に分流する冷媒はジョイント41aで合流した後、1本の円管のU字管42を流れる。そのため、冷媒がU字管42を流れる間に、冷媒間の温度差が低減し、冷媒の温度が均一になる。
本実施の形態1の熱交換器6は、接続部材40が第1ヘッダ60および第2ヘッダ50よりも複数の第1フィン22aの端部および複数の第2フィン22bの端部に近い側に位置しているものである。
本実施の形態1では、第1長管24aは直接に第1ヘッダ60に接続され、第2長管24bは直接に第2ヘッダ50に接続されている。また、第1直管23aの長さが第1長管24aよりも短く、第2直管23bの長さが第2長管24bよりも短い構成である。第1直管23aおよび第1長管24aの長さの差分と第2直管23bおよび第2長管24bの長さの差分とで形成されたスペースに、冷媒の流通方向を反対方向に切り替える接続部材40を設けることができる。比較例として、第1直管23aの長さを第1長管24aよりも長くし、第2直管23bの長さを第2長管24bよりも長くしてそれぞれの配管を分配器に貫通させ、冷媒の流通方向を反対方向に切り替える構成を分配器の外側に設ける場合が考えられる。比較例では、第1直管23aの長さが、分配器を貫通して外側に出るまでの長さだけ、第1長管24aよりも長くなってしまう。第1直管23aと同様に、分配器を貫通して外側に出るまでの長さだけ、第2直管23bの長さが第2長管24bよりも長くなってしまう。また、冷媒の流通方向を反対方向に切り替える構成が分配器の外側に設けられるため、その切り替え構成の分だけ、熱交換器が、図3に示すY軸矢印方向に大きくなってしまう。これに対して、本実施の形態1では、冷媒の流通方向を反対方向に切り替える構成が、分配器の外側ではなく、分配器よりも熱交換器6の中心に近い側に設けられている。そのため、熱交換器6における冷媒流路の長さを確保できるだけでなく、図3に示すY軸矢印方向に熱交換器6が大きくなることを抑制することができる。
また、本実施の形態1では、第1直管23a、接続部材40および第2直管23bの組み合わせを垂直方向(Z軸矢印方向)にいくつ設けるかによって、パスの長さを自由に変えることができるため、パス設計の自由度が向上する。
実施の形態2.
本実施の形態2の熱交換器は、実施の形態1の熱交換器よりも、熱交換機能を向上させたものである。本実施の形態2では、実施の形態1と同様な構成についての詳細な説明を省略する。
本実施の形態2の熱交換器は、実施の形態1の熱交換器よりも、熱交換機能を向上させたものである。本実施の形態2では、実施の形態1と同様な構成についての詳細な説明を省略する。
本実施の形態2の熱交換器の構成を説明する。図12は、本発明の実施の形態2の熱交換器の一構成例を示す外観斜視図である。第1熱交換部21aにおいて、垂直方向(Z軸矢印方向)に隣り合う2組の第1直管23aおよび第1長管24aに注目すると、2つの第1長管24aが垂直方向に隣り合って配置されている。第2熱交換部21bについても、第1熱交換部21aと同様に、垂直方向に隣り合う2組の一対の第2直管23bおよび第2長管24bに注目すると、2つの第2長管24bが垂直方向に隣り合って配置されている。
そのため、Y軸方向の長さが第1長管24aよりも短い第1直管23aも他の第1直管23aと垂直方向に隣り合って配置されている。第2直管23bも他の第2直管23bと垂直方向に隣り合って配置されている。垂直方向に隣り合う2つの接続部材40を間に挟む2つの第2長管24bの高さをH1とすると、高さH1は、2つの第2長管24bが1つの接続部材40を間に挟む場合の高さよりも広い。垂直方向に隣り合う2つの接続部材40を間に挟む2つの第1長管24aの高さについても、高さH1と同等である。
熱交換器6aの製造工程において、作業者は、第1直管23aおよび第2直管23bに接続部材40を取り付ける際、高さH1が広いので、取り付け易い。そのため、接続部材取り付けの作業効率が向上する。
次に、熱交換器6aの熱交換器性能について説明する。ここでは、熱交換器6aが凝縮器として機能する場合で説明する。図13は、図12に示した熱交換器が凝縮器として機能する場合の冷媒の状態を示す図である。図3に示した熱交換器6を比較例とする。図14は、比較例の熱交換器について、冷媒の流れを説明するための模式図である。図15は、図12に示した熱交換器について、冷媒の流れを説明するための模式図である。
図13の縦軸は温度を示し、横軸は熱交換器6aの位置を示す。図13は、熱交換器6aに冷媒入口Pinから冷媒出口Poutまでの経路における、空気温度Tairおよび冷媒温度Treの変化を示す。冷媒入口Pinは第2ヘッダ50に相当し、冷媒出口Poutは第1ヘッダ60に相当する。図13に示すように、冷媒は過熱ガス状態STgで冷媒入口Pinから熱交換器6aに流入すると、空気に放熱して温度が低下し、気液二相状態STlgになる。続いて、冷媒は過冷却され液状態STlになり、冷媒出口Poutから流出する。
図14に示すように、比較例の熱交換器6では、第1直管23aおよび第1長管24aが垂直方向で隣り合い、第2直管23bおよび第2長管24bも垂直方向で隣り合う構成である。第2熱交換部21bに注目すると、第2長管24bに高温の冷媒が流通し、第2直管23bに中温の冷媒が流通する。垂直方向に隣り合う第2直管23bおよび第2長管24bの各伝熱管に流れる冷媒の温度差によって、冷媒間で熱干渉が生じる。また、第1熱交換部21aに注目すると、第1直管23aに中温の冷媒が流通し、第1長管24aに低温の冷媒が流通する。そのため、垂直方向に隣り合う第1直管23aおよび第1長管24aの各伝熱管に流れる冷媒の温度差によって、冷媒間で熱干渉が生じる。これらの熱干渉によって、熱交換器性能が低下してしまう。
一方、図15に示すように、熱交換器6aでは、2つの第1長管24aが垂直方向で隣り合い、2つの第2長管24bが垂直方向で隣り合う構成である。第2熱交換部21bに注目すると、高温の冷媒が流通する2つの第2長管24bが垂直方向で隣り合っている。また、第1熱交換部21aに注目すると、低温の冷媒が流通する2つの第1長管24aが垂直方向で隣り合っている。比較的温度の近い冷媒が流れる2つの伝熱管が垂直方向で隣り合うことで、熱干渉に起因する熱交換のロスが低減する。その結果、熱交換器性能の低下が抑制される。
なお、図15を参照して説明した構成と同様に、2つの第1直管23aが垂直方向で隣り合い、2つの第2直管23bが垂直方向で隣り合う構成の場合にも、熱交換のロスが低減する効果が得られる。
また、本実施の形態2においても、第1直管23aおよび第1長管24aと第2直管23bおよび第2長管24bとは、円管でもよいが、扁平管である場合の利点を説明する。ここでは、第1長管24aの場合で説明する。図16は、図12に示した第1伝熱管が円管の場合と扁平管の場合とを比較して説明する図である。
垂直方向に隣り合う2つの第1長管24aの距離Hbとして、第1長管24aが扁平管である場合を距離Hbf1とする。また、第1長管24aが円管である場合の距離Hbを距離Hbc1とする。図16に示すように、距離Hbf1は距離Hbc1よりも大きい。熱交換器6aの製造工程において、第1長管24aを第1ヘッダ60に取り付けるための穴を第1ヘッダ60に加工する際、距離Hbが近い場合、2つの穴がつながらないように注意する必要がある。また、第1ヘッダ60に設けた穴に第1長管24aをろう付けする際、距離Hbが近すぎると、2つ目の第1長管24aを穴に挿入してろうを塗布する際、1つ目の第1長管24aが作業の妨げになる。よって、距離Hbが距離Hbc1よりも大きい距離Hbf1の扁平管の方が、円管の場合よりも作業効率が向上する。
本実施の形態2の熱交換器6aは、2つの第1長管24aが垂直方向で隣り合い、2つの第2長管24bが垂直方向で隣り合うものである。本実施の形態2によれば、冷媒が熱交換器6aを流通する際、垂直方向の熱干渉が抑制され、熱交換器性能の低下を抑制できる。また、熱交換器6aの製造工程において、接続部材40の取り付けの作業効率が向上する。
実施の形態3.
本実施の形態3の熱交換器は、冷媒の流通方向を反対方向に切り替える手段として、ヘッダ管の代わりに、ヘアピン構造が用いられたものである。本実施の形態3では、実施の形態1と同様な構成についての詳細な説明を省略する。また、本実施の形態3では、実施の形態1で説明した熱交換器6をベースにして説明するが、実施の形態2で説明した熱交換器を本実施の形態3に適用してもよい。
本実施の形態3の熱交換器は、冷媒の流通方向を反対方向に切り替える手段として、ヘッダ管の代わりに、ヘアピン構造が用いられたものである。本実施の形態3では、実施の形態1と同様な構成についての詳細な説明を省略する。また、本実施の形態3では、実施の形態1で説明した熱交換器6をベースにして説明するが、実施の形態2で説明した熱交換器を本実施の形態3に適用してもよい。
図17は、本発明の実施の形態3の熱交換器の一構成例を示す外観斜視図である。図17に示すように、第1熱交換部21aは、一対の第1直管23aおよび第1長管24aの端部同士を接続する第1ヘアピン部25aを有する。第1熱交換部21aには、一対の第1直管23aおよび第1長管24aの組の数と同じ数の第1ヘアピン部25aが設けられている。第2熱交換部21bは、一対の第2直管23bおよび第2長管24bの端部同士を接続する第2ヘアピン部25bを有する。第2熱交換部21bには、一対の第2直管23bおよび第2長管24bの組の数と同じ数の第2ヘアピン部25bが設けられている。
図18は、図17に示したヘアピン部を含む要部の拡大図である。図18に示すように、第2直管23bは、図17に示した第2ヘッダ50とは反対側で、第2ヘアピン部25bを介して第2長管24bと接続されている。第2ヘアピン部25bは、X軸矢印方向から見ると、Uの文字が横になった形状である。直線状の伝熱管が第2ヘアピン部25bでU字状に曲げられることで、図18に示すように、第2直管23b、第2ヘアピン部25bおよび第2長管24bが構成される。第1ヘアピン部25aの構成は、第2ヘアピン部25bと同様なため、その詳細な説明を省略する。
なお、本実施の形態3では、第1ヘアピン部25aおよび第2ヘアピン部25bは垂直方向(Z軸矢印方向)に曲げられている場合で説明したが、水平方向に曲げられていてもよい。
本実施の形態3の熱交換器6bは、冷媒の入口および出口の反対側に設けられた、冷媒の流通方向を反対方向に切り替える構成がヘアピン構造である。本実施の形態3では、ヘアピン構造の容積がヘッダ管の容積よりも小さいため、冷凍サイクル装置1に必要な冷媒量を削減できる。また、伝熱管をU字状に曲げてヘアピン構造を形成すれば、ヘッダ管が不要となり、熱交換器6の部品数を少なくすることができ、製造コストを低減できる。
実施の形態4.
本実施の形態4の熱交換器は、冷媒の状態に応じて熱交換器性能を切り替えられる構成である。本実施の形態4では、実施の形態1と同様な構成についての詳細な説明を省略する。また、本実施の形態4では、熱交換器が実施の形態3で説明した熱交換器6aを含む構成の場合で説明するが、実施の形態1および2で説明した熱交換器を本実施の形態4に適用してもよい。
本実施の形態4の熱交換器は、冷媒の状態に応じて熱交換器性能を切り替えられる構成である。本実施の形態4では、実施の形態1と同様な構成についての詳細な説明を省略する。また、本実施の形態4では、熱交換器が実施の形態3で説明した熱交換器6aを含む構成の場合で説明するが、実施の形態1および2で説明した熱交換器を本実施の形態4に適用してもよい。
本実施の形態4の熱交換器の構成を説明する。図19は、本発明の実施の形態4の熱交換器の一構成例を示す外観模式図である。熱交換器6cは、第1熱交換部21a、第2熱交換部21b、第1ヘッダ60および第2ヘッダ50の他に、第3ヘッダ82a、第4ヘッダ82bおよびヘッダ機構80を有する。第1熱交換部21aは、第1直管23aおよび第1長管24aの他に、複数の第1フィン22aと直行する複数の第3伝熱管91aを有する。第2熱交換部21bは、第2直管23bおよび第2長管24bの他に、複数の第2フィン22bと直行する複数の第4伝熱管91bを有する。図19では、一対の第3伝熱管91aおよび第4伝熱管91bが6組設けられている場合を示すが、組の数は6に限らない。
複数の第3伝熱管91aの各伝熱管について、2つの端部のうち、一方の端部がヘッダ機構80と接続され、他方の端部が第3ヘッダ82aと接続されている。複数の第4伝熱管91bの各伝熱管について、2つの端部のうち、一方の端部がヘッダ機構80と接続され、他方の端部が第4ヘッダ82bと接続されている。第4ヘッダ82bと第2ヘッダ50とを接続する接続配管52が熱交換器6cに設けられている。
図20は、図19に示したヘッダ機構の構成例を示す上面透視図である。図21は、図20に示した線分AAの断面図である。図20に示すように、ヘッダ機構80は、ヘッダ管81aおよび81bと、ヘッダ管81aおよび81bを接続する接続部83とを有する。
図21に示すように、ヘッダ管81aおよび81bには、内部に設けられた空間を複数の区画に仕切る複数の隔壁92が垂直方向(Z軸矢印方向)に等間隔に設けられている。ヘッダ管81aでは、隔壁92で仕切られた複数の区画毎に第3伝熱管91aの端部が接続されている。ヘッダ管81bでは、隔壁92で仕切られた複数の区画毎に第4伝熱管91bの端部が接続されている。
図20および図21に示すように、ヘッダ管81aおよび81bにおいて、垂直方向の高さが同じ位置で、水平方向(X軸矢印方向)に隣り合う区画同士が接続部83で接続されている。この構成により、6組の第3伝熱管91aおよび第4伝熱管91bの各組において、第3伝熱管91aと第4伝熱管91bとの間で冷媒が流通することができる。
ヘッダ管81aの材質は第3伝熱管91aと同じ材質である。ヘッダ管81bの材質は第4伝熱管91bと同じ材質である。ヘッダ管81aおよび81b、ならびに接続部83の材質は、例えば、アルミニウムである。ヘッダ機構80、第3伝熱管91aおよび第4伝熱管91bの材質が全て同じ場合、ヘッダ機構80とこれらの伝熱管とのろう付け処理を一度で行うことができる。なお、第3ヘッダ82aは第1ヘッダ60と同様な構成であり、第4ヘッダ82bは第2ヘッダ50と同様な構成であるため、これらの詳細な説明を省略する。
図19に示した熱交換器6cにおいて、破線DLよりも垂直方向(Z軸矢印方向)の上側を上部熱交換部と称し、破線DLよりも下側を下部熱交換部と称する。下部熱交換部は、実施の形態1で説明した熱交換器6と同様な構成である。上部熱交換部において、第3伝熱管91aが直接に第3ヘッダ82aと接続され、第4伝熱管91bが直接に第4ヘッダ82bと接続されている。下部熱交換部では、第1長管24aが直接に第1ヘッダ60と接続され、第2長管24bが直接に第2ヘッダ50と接続されているが、第1直管23aおよび第2直管23bは、いずれのヘッダとも接続されず、接続部材40を介して相互に接続されている。ただし、第1直管23aおよび第2直管23bの長さは第1長管24aおよび第2長管24bの長さよりも短いため、長さの差分で生じたスペースに接続部材40が設けられている。そのため、Y軸矢印方向に対して、第1ヘッダ60と第3ヘッダ82aとを同じ位置にすることができる。また、Y軸矢印方向に対して、第2ヘッダ50と第4ヘッダ82bとを同じ位置にすることができる。その結果、熱交換器6cが大きくなることを抑制できる。
次に、熱交換器6cにおける冷媒の流れを説明する。熱交換器6cに流入する冷媒が、圧力損失が小さい低乾き度の気液二相冷媒である場合を説明する。図22は、図19に示した熱交換器について、冷媒の流れを説明するための模式図である。
図22に示すように、冷媒回路15を流通する冷媒が第1ヘッダ60に流入すると、冷媒は2つの第1長管24aに分流する。第1長管24aに流入した冷媒は、第1ヘアピン部25aを経由して第1直管23aに流入する。続いて、冷媒は、第1直管23aおよび接続部材40を経由して第2直管23bに流入する。冷媒は、第2直管23bから第2ヘアピン部25bを介して第2長管24bに流入する。さらに、2つの第2長管24bから流出した冷媒は、第2ヘッダ50および接続配管52を介して図19に示した第4ヘッダ82bに流入する。
上部熱交換部において、冷媒は第4ヘッダ82bから6つの第4伝熱管91bに分流する。第4伝熱管91bに流入した冷媒は、ヘッダ機構80を介して第3伝熱管91aに流入する。6つの第3伝熱管91aを流通した冷媒は、第3ヘッダ82aで合流した後、熱交換器6cから流出する。
このようにして、熱交換器6cに流入した冷媒は、下部熱交換部において2つに分流され、Y軸矢印方向に2往復した後、上部熱交換部で6つに分流され、Y軸矢印方向に1往復する。この場合、熱交換器6cに流入した冷媒が、1つのパスの距離が長い下部交換器を流通することで、熱交換器6cが凝縮器として機能するときの伝熱性能を高めることができる。また、熱交換器6cが蒸発器として機能する場合、熱交換器6cに流入する冷媒は湿り度が高いので、パスが長くても圧力損失を抑制でき、蒸発器性能の低下を抑制できる。
一方、熱交換器6cに流入する冷媒が圧力損失の大きい高乾き度の気液二相冷媒である場合、冷媒は、図22を参照して説明した経路とは逆方向に伝熱管を流通する。つまり、熱交換器6cに流入した冷媒は、上部熱交換部において6つに分流され、Y軸矢印方向に1往復した後、下部熱交換部で2つに分流され、Y軸矢印方向に2往復する。この場合、熱交換器6cに流入する冷媒は、1つのパスの距離が短いが、分配数の多い上部交換器を流通するので、圧力損失の増加が抑制される。
本実施の形態4の熱交換器6cは、パスの短い第3伝熱管91aおよび第4伝熱管91bと、パスの長い第1直管23aおよび第1長管24aならびに第2直管23bおよび第2長管24bとが組み合わされたものである。本実施の形態4によれば、熱交換器6cに流入する冷媒の状態に対応してパスを構成することができる。また、上部熱交換部の分配器と下部熱交換部の分配器との水平方向の位置が一致しているので、熱交換器6cが大きくなることが抑制される。さらに、上部熱交換部および下部熱交換部の各熱交換部の分配器の水平方向の位置が一致しているので、熱交換器6cの製造工程において、作業効率が向上する。
1 冷凍サイクル装置、2 熱源側ユニット、3 負荷側ユニット、4 圧縮機、5 流路切替装置、6、6a〜6c 熱交換器、7 絞り装置、10 熱源側送風機、11 負荷側熱交換器、12 負荷側送風機、13 制御装置、15 冷媒回路、21a 第1熱交換部、21b 第2熱交換部、22a 第1フィン、22b 第2フィン、23a 第1直管、23b 第2直管、24a 第1長管、24b 第2長管、25a 第1ヘアピン部、25b 第2ヘアピン部、40 接続部材、41a、41b ジョイント、42 U字管、50 第2ヘッダ、51、52 接続配管、60 第1ヘッダ、61 接続配管、70a、70b ヘッダ管、71 隔壁、80 ヘッダ機構、81a、81b ヘッダ管、82a 第3ヘッダ、82b 第4ヘッダ、83 接続部、91a 第3伝熱管、91b 第4伝熱管、92 隔壁。
Claims (6)
- 一方向に沿って配置された複数の第1フィンと、前記複数の第1フィンに固定され、一方側で端部同士が接続された複数の第1伝熱管とを含む第1熱交換部と、
前記一方向に沿って配置された複数の第2フィンと、前記複数の第2フィンに固定され、一方側で端部同士が接続された複数の第2伝熱管とを含み、前記第1熱交換部に対して送風方向に配置された第2熱交換部と、
前記複数の第1伝熱管のうち第1直管と前記複数の第2伝熱管のうち第2直管との端部同士を他方側で接続する接続部材と、
前記複数の第1伝熱管のうち、前記第1直管よりも前記一方向の長さが長い第1長管の他方側の端部と接続される第1ヘッダと、
前記複数の第2伝熱管のうち、前記第2直管よりも前記一方向の長さが長い第2長管の他方側の端部と接続される第2ヘッダと、
を有し、
前記接続部材が前記第1ヘッダおよび前記第2ヘッダよりも前記複数の第1フィンの端部および前記複数の第2フィンの端部に近い側に位置している、
熱交換器。 - 前記第1熱交換部において、2つの前記第1長管が前記一方向の垂直方向に隣り合って配置され、
前記第2熱交換部において、2つの前記第2長管が前記垂直方向に隣り合って配置されている、
請求項1に記載の熱交換器。 - 前記第1熱交換部に設けられ、前記複数の第1フィンに固定される第3伝熱管と、
前記第2熱交換部に設けられ、前記複数の第2フィンに固定される第4伝熱管と、
前記第3伝熱管および前記第4伝熱管の端部同士を一方側で接続するヘッダ機構と、
前記第3伝熱管の他方側の端部と接続される第3ヘッダと、
前記第4伝熱管の他方側の端部と接続される第4ヘッダと、
前記第2ヘッダと前記第4ヘッダとを接続する接続配管と、
をさらに有する、請求項1または2に記載の熱交換器。 - 前記一方向の垂直方向に隣り合う前記第1直管および前記第1長管の端部同士を前記一方側で接続する第1ヘアピン部と、
前記垂直方向に隣り合う前記第2直管および前記第2長管の端部同士を前記一方側で接続する第2ヘアピン部と、をさらに有し、
前記接続部材は、前記第1直管および前記第2直管の端部同士を前記他方側で、前記垂直方向と交差する面に沿って接続する、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の熱交換器。 - 前記複数の第1伝熱管および前記複数の第2伝熱管のそれぞれの伝熱管は冷媒の流通方向に平行な複数の流路を有する扁平管であり、
前記接続部材は断面が円形状の配管を有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱交換器。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の熱交換器と、
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
前記冷媒を膨張させる絞り装置と、
前記冷媒が空調対象空間の空気と熱交換する負荷側熱交換器と、
を有する冷凍サイクル装置。
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