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JP7550573B2 - Air conditioners - Google Patents
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JP7550573B2 - Air conditioners - Google Patents

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Description

本発明は、パラレルフロー型熱交換器及び空気調和機に関する。 The present invention relates to a parallel flow type heat exchanger and an air conditioner.

空気調和機には、冷媒を凝縮させるための凝縮器が組み込まれている。凝縮器としては、扁平多穴管とコルゲートフィンとが交互に積層されてなるコアと、コアにおける扁平多穴管の長手方向の両端部に配置されたヘッダとを備えた、いわゆるパラレルフロー型の熱交換器が多用されている。 Air conditioners are equipped with a condenser to condense the refrigerant. The condenser is often a so-called parallel flow type heat exchanger that has a core in which flat multi-hole tubes and corrugated fins are alternately stacked, and headers are placed at both longitudinal ends of the flat multi-hole tubes in the core.

この種の熱交換器の例として、特許文献1には、複数本のチューブと、隣接するチューブの間に配されるコルゲートフィンと、前記チューブの端部に接続されたタンクとを具備し、前記タンク内に設けられたセパレータによって前記複数のチューブを複数のチューブ群に分割し、冷媒が前記複数のチューブ群を流れる冷媒凝縮器が記載されている。 As an example of this type of heat exchanger, Patent Document 1 describes a refrigerant condenser that includes multiple tubes, corrugated fins arranged between adjacent tubes, and a tank connected to the ends of the tubes, in which the multiple tubes are divided into multiple tube groups by a separator provided in the tank, and a refrigerant flows through the multiple tube groups.

従来、この種の熱交換器は、冷媒の流れの最上流に位置するチューブ群に属するチューブの本数が最も多く、下流に向かうにつれて各チューブ群に属するチューブの本数が少なくなるように構成されている。この理由は、以下の通りである。一般的な管内凝縮熱伝達における熱伝達率及び圧力損失は、冷媒の質量速度及び冷媒のクオリティ(つまり、凝縮の程度)に大きく影響されることが知られている。具体的には、管内凝縮熱伝達における熱伝達率及び圧力損失は、冷媒の質量速度が小さいほど低くなる傾向がある。また、管内凝縮熱伝達における熱伝達率及び圧力損失は、冷媒の凝縮が進行し、クオリティが低くなるほど低くなる傾向がある。 Conventionally, this type of heat exchanger is configured so that the tube group located at the most upstream of the refrigerant flow has the greatest number of tubes, and the number of tubes in each tube group decreases toward the downstream. The reason for this is as follows. It is known that the heat transfer coefficient and pressure loss in general in-tube condensation heat transfer are greatly affected by the mass velocity of the refrigerant and the quality of the refrigerant (i.e., the degree of condensation). Specifically, the heat transfer coefficient and pressure loss in in-tube condensation heat transfer tend to be lower as the mass velocity of the refrigerant is lower. In addition, the heat transfer coefficient and pressure loss in in-tube condensation heat transfer tend to be lower as the condensation of the refrigerant progresses and the quality decreases.

冷媒凝縮器の最上流に位置するチューブ群には、気相状態の冷媒が流入し、チューブ内で凝縮しながら下流側のチューブ群に流出する。そのため、冷媒凝縮器の最上流に位置するチューブ群においては、熱伝達率が高くなるものの圧力損失も高くなる傾向がある。そこで、従来の冷媒凝縮器においては、最上流に位置するチューブ群に属するチューブの本数を最も多くすることにより、高クオリティの冷媒に起因する圧力損失の上昇を抑制しつつ高い熱伝達率を実現することを図っている。 Refrigerant in a gaseous state flows into the tube group located at the most upstream of the refrigerant condenser, condenses inside the tubes, and flows out to the tube group downstream. Therefore, in the tube group located at the most upstream of the refrigerant condenser, the heat transfer coefficient is high, but the pressure loss also tends to be high. Therefore, in conventional refrigerant condensers, the tube group located at the most upstream is made the largest in number, thereby achieving a high heat transfer coefficient while suppressing the increase in pressure loss caused by high quality refrigerant.

一方、最上流に位置するチューブ群よりも下流のチューブ群においては、冷媒の凝縮が進行しているため、最上流に位置するチューブ群よりも熱伝達率及び圧力損失が低くなる。そのため、従来の冷媒凝縮器においては、冷媒のクオリティが低くなるにつれて各チューブ群に属するチューブの本数を少なくすることにより、熱伝達率と圧力損失との最適化を図っている。 On the other hand, in the tube groups downstream of the most upstream tube group, condensation of the refrigerant is progressing, so the heat transfer coefficient and pressure loss are lower than in the most upstream tube group. Therefore, in conventional refrigerant condensers, the number of tubes in each tube group is reduced as the quality of the refrigerant decreases, optimizing the heat transfer coefficient and pressure loss.

特開平3-59364号公報Japanese Patent Application Publication No. 3-59364

しかし、特許文献1の冷媒凝縮器よりもさらに熱交換量の大きい熱交換器が強く望まれている。 However, there is a strong demand for a heat exchanger that has an even greater heat exchange capacity than the refrigerant condenser in Patent Document 1.

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、圧力損失の上昇を抑制しつつ熱交換量を増大させることができるパラレルフロー型熱交換器及びこの熱交換器を備えた空気調和機を提供しようとするものである。 The present invention was made in consideration of this background, and aims to provide a parallel-flow heat exchanger that can increase the amount of heat exchanged while suppressing an increase in pressure loss, and an air conditioner equipped with this heat exchanger.

本発明の一参考態様は、冷媒が流通可能に構成された複数の扁平多穴管がフィンを介して平行に配列され、前記扁平多穴管と前記フィンとが上下方向に交互に積層されたコアと、
前記扁平多穴管の長手方向における前記コアの一端に配置され、前記扁平多穴管に接続された第1ヘッダと、
前記長手方向における前記コアの他端に配置され、前記扁平多穴管に接続された第2ヘッダと、を有し、
複数の前記扁平多穴管は、前記コアの最も上方に位置する第1扁平多穴管群と、前記第1扁平多穴管群の下方に隣接する第2扁平多穴管群とを含む複数の扁平多穴管群に区分されており、
前記第1ヘッダ及び前記第2ヘッダは、前記冷媒が複数の前記扁平多穴管群を上方から下方に向かって順次通過することができるように構成されており、
前記第2扁平多穴管群に属する前記扁平多穴管の数は14本以上であり、
前記第1扁平多穴管群に属する前記扁平多穴管の数は前記第2扁平多穴管群に属する前記扁平多穴管の数以下である、パラレルフロー型熱交換器にある。
One embodiment of the present invention is a refrigerant-transmitting ...
a first header disposed at one end of the core in a longitudinal direction of the flat multi-hole pipe and connected to the flat multi-hole pipe;
a second header disposed at the other end of the core in the longitudinal direction and connected to the flat multi-hole tube;
The flat multi-hole tubes are divided into a plurality of flat multi-hole tube groups including a first flat multi-hole tube group located at the top of the core and a second flat multi-hole tube group adjacent to and below the first flat multi-hole tube group,
the first header and the second header are configured to allow the refrigerant to pass through the plurality of flat multi-hole tube bundles sequentially from above to below,
The number of the flat multi-hole tubes belonging to the second flat multi-hole tube group is 14 or more,
In the parallel-flow heat exchanger, the number of the flat multi-hole tubes belonging to the first flat multi-hole tube group is equal to or less than the number of the flat multi-hole tubes belonging to the second flat multi-hole tube group.

本発明の他の態様は、前記の態様のパラレルフロー型熱交換器と、前記パラレルフロー型熱交換器の内部に存在する冷媒とを有し、
前記パラレルフロー型熱交換器が有する前記扁平多穴管の総数N[本]と、前記第1扁平多穴管群に属する前記扁平多穴管の本数N [本]とが下記式(1)の関係を満足している、空気調和機にある。
>N×0.0014×ΔP TP 0.48737 -2 ・・・(1)
(ただし、前記式(1)におけるΔP TP の値は、前記パラレルフロー型熱交換器の内部を流れる前記冷媒の質量流量をm ref [kg/s]、前記扁平多穴管の流路断面積をA tube [m ]、前記扁平多穴管の水力直径をD [m]、前記扁平多穴管の長さをL tube [m]、液相における前記冷媒の粘度をμ [Pa・s]、気相における前記冷媒の粘度をμ [Pa・s]、液相における前記冷媒の密度をρ [kg/m ]、気相における前記冷媒の密度をρ [kg/m ]で表した場合に下記式(2)~(4)により算出される値である。
ΔP TP =0.0661×C ×Γ -1.841 ・・・(2)
=m ref 1.75 ×A tube -1.75 ×D -0.75 ×μ 0.25 ×ρ -1 ×4×L tube ・・・(3)
Γ=(ρ /ρ 0.5 ×(μ /μ 0.125 ・・・(4))
Another aspect of the present invention is a parallel flow type heat exchanger having the above-mentioned aspect and a refrigerant present inside the parallel flow type heat exchanger,
The air conditioner has a total number N of the flat multi-hole tubes in the parallel-flow type heat exchanger and a number N 1 of the flat multi-hole tubes belonging to the first flat multi-hole tube group, the total number N satisfying the relationship of the following formula (1) .
N 1 > N x 0.0014 x ΔP TP 0.48737 -2 ... (1)
( The value of ΔP TP in the above formula (1) is a value calculated by the following formulas (2) to (4) when the mass flow rate of the refrigerant flowing inside the parallel-flow type heat exchanger is expressed as m ref [kg/s], the flow path cross-sectional area of the flat multi-hole tube is expressed as A tube [m 2 ] , the hydraulic diameter of the flat multi-hole tube is expressed as D h [m], the length of the flat multi-hole tube is expressed as L tube [m], the viscosity of the refrigerant in the liquid phase is expressed as μ L [Pa·s], the viscosity of the refrigerant in the gas phase is expressed as μ V [Pa·s], the density of the refrigerant in the liquid phase is expressed as ρ L [kg/m 3 ], and the density of the refrigerant in the gas phase is expressed as ρ V [kg/m 3 ].
ΔP TP =0.0661×C 1 ×Γ -1.841 ...(2)
C 1 = m ref 1.75 ×A tube -1.75 ×D h -0.75 ×μ L 0.25 ×ρ L -1 ×4 × L tube ... (3)
Γ=(ρV / ρL ) 0.5 × (μL / μV ) 0.125 ... (4))

前記パラレルフロー型熱交換器(以下、「熱交換器」という。)のコアは、複数の扁平多穴管を有しており、複数の扁平多穴管は、最も上方に配置された第1扁平多穴管群と、第1扁平多穴管群の下方に隣接して配置された第2扁平多穴管群と、を含む複数の扁平多穴管群に区分されている。そして、第2扁平多穴管群に属する扁平多穴管の数は14本以上であり、第1扁平多穴管群に属する扁平多穴管の数は第2扁平多穴管群に属する扁平多穴管の数以下である。 The core of the parallel flow type heat exchanger (hereinafter referred to as "heat exchanger") has a plurality of flat multi-hole tubes, which are divided into a plurality of flat multi-hole tube groups including a first flat multi-hole tube group arranged at the top and a second flat multi-hole tube group arranged adjacent to and below the first flat multi-hole tube group. The number of flat multi-hole tubes belonging to the second flat multi-hole tube group is 14 or more, and the number of flat multi-hole tubes belonging to the first flat multi-hole tube group is equal to or less than the number of flat multi-hole tubes belonging to the second flat multi-hole tube group.

従来の熱交換器は、前述したように、クオリティの高い冷媒が流通する上流のチューブ群におけるチューブの本数が、冷媒のクオリティがある程度低下した下流のチューブ群よりも多くなるように構成されていた。しかし、本発明者らが鋭意検討した結果、扁平多穴管は、冷媒の凝縮がある程度進行すると熱伝達率が冷媒の質量速度及び冷媒のクオリティに影響されにくくなるという特有の伝熱特性を有していることが見出された。かかる伝熱特性を利用すれば、第1扁平多穴管群に属する扁平多穴管の数を第2扁平多穴管群に属する扁平多穴管の数以下とすることにより、第2扁平多穴管群において熱伝達率の低下の効果よりも熱交換面積の増大の効果を大きくし、第2扁平多穴管群における熱交換量を増大させることが可能となる。 As described above, conventional heat exchangers are configured so that the number of tubes in the upstream tube group, where a high-quality refrigerant flows, is greater than the downstream tube group, where the quality of the refrigerant has decreased to a certain extent. However, as a result of intensive research by the inventors, it was found that flat multi-hole tubes have a unique heat transfer characteristic in which the heat transfer coefficient is less affected by the mass velocity and quality of the refrigerant once the refrigerant has condensed to a certain extent. By utilizing such heat transfer characteristics, the number of flat multi-hole tubes belonging to the first flat multi-hole tube group is set to be equal to or less than the number of flat multi-hole tubes belonging to the second flat multi-hole tube group, making it possible to increase the effect of increasing the heat exchange area in the second flat multi-hole tube group, rather than the effect of decreasing the heat transfer coefficient, and to increase the amount of heat exchange in the second flat multi-hole tube group.

そして、前記熱交換器は、第1扁平多穴管群に属する扁平多穴管の数が第2扁平多穴管群に属する扁平多穴管の数以下となるように構成されている。それ故、前記熱交換器は、圧力損失の上昇を抑制しつつ、第2扁平多穴管群における熱交換量を増大させることができる。その結果、熱交換器全体として熱交換量を増大させることができる。 The heat exchanger is configured so that the number of flat multi-hole tubes belonging to the first flat multi-hole tube group is equal to or less than the number of flat multi-hole tubes belonging to the second flat multi-hole tube group. Therefore, the heat exchanger can increase the heat exchange amount in the second flat multi-hole tube group while suppressing an increase in pressure loss. As a result, the heat exchange amount of the heat exchanger as a whole can be increased.

以上のように、前記の態様の熱交換器によれば、圧力損失の上昇を抑制しつつ熱交換量を増大させることができる。 As described above, the heat exchanger of the above embodiment can increase the amount of heat exchanged while suppressing an increase in pressure loss.

また、前記空気調和機は、前記の態様の熱交換器を有しているため、熱交換器における圧力損失の増大を抑制しつつ熱交換量を増大させることができる。 In addition, because the air conditioner has a heat exchanger of the above-mentioned type, it is possible to increase the amount of heat exchange while suppressing an increase in pressure loss in the heat exchanger.

図1は、実施例1におけるパラレルフロー型熱交換器の要部を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a main part of a parallel-flow type heat exchanger according to a first embodiment. 図2は、実施例1における扁平多穴管の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the flat multi-hole pipe in the first embodiment. 図3は、実施例2の各試験体における、冷媒の流れ方向の位置と熱交換量との関係を模式的に示した説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram that illustrates the relationship between the position in the refrigerant flow direction and the amount of heat exchange in each test piece of Example 2. 図4は、実施例2における数値解析に用いる解析モデルの説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of an analytical model used in the numerical analysis in the second embodiment. 図5は、実施例2における各セルで行う計算を模式的に示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a schematic diagram of the calculation performed in each cell in the second embodiment. 図6は、実施例3における第1扁平多穴管群に属する扁平多穴管の数の最適値を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the optimum value for the number of flat multi-hole tubes belonging to the first flat multi-hole tube group in Example 3.

前記熱交換器のコアは、複数の扁平多穴管を有している。熱交換器が有する扁平多穴管の総数は、熱交換器の寸法や要求される定格能力、圧力損失等に応じて適宜設定することができる。扁平多穴管の総数は、例えば、28本以上168本以下であってもよい。 The core of the heat exchanger has a plurality of flat multi-hole tubes. The total number of flat multi-hole tubes in the heat exchanger can be set appropriately depending on the dimensions of the heat exchanger, the required rated capacity, pressure loss, etc. The total number of flat multi-hole tubes may be, for example, 28 or more and 168 or less.

複数の扁平多穴管は、第1扁平多穴管群及び第2扁平多穴管群を含む、複数の扁平多穴管群に区分されている。例えば、前記熱交換器における複数の扁平多穴管は、最も上方に位置する第1扁平多穴管群と、第1扁平多穴管群の下方に隣接して配置された第2扁平多穴管群と、第2扁平多穴管群の下方に隣接して配置された第3扁平多穴管群と、第3扁平多穴管群の下方に隣接して配置された第4扁平多穴管群との4つの扁平多穴管群に区分されていてもよい。 The flat multi-hole tubes are divided into a plurality of flat multi-hole tube groups, including a first flat multi-hole tube group and a second flat multi-hole tube group. For example, the flat multi-hole tubes in the heat exchanger may be divided into four flat multi-hole tube groups: a first flat multi-hole tube group located at the top, a second flat multi-hole tube group arranged adjacent to and below the first flat multi-hole tube group, a third flat multi-hole tube group arranged adjacent to and below the second flat multi-hole tube group, and a fourth flat multi-hole tube group arranged adjacent to and below the third flat multi-hole tube group.

第1ヘッダ及び第2ヘッダは、冷媒を複数の扁平多穴管群を上方から下方に向かって順次通過させることができるように構成されている。例えば、前記熱交換器が4つの扁平多穴管群を有している場合、第1ヘッダ及び第2ヘッダは、冷媒が、第1扁平多穴管群、第2扁平多穴管群、第3扁平多穴管群及び第4扁平多穴管群を順次通過するように構成されていればよい。 The first header and the second header are configured to allow the refrigerant to pass through the multiple flat multi-hole tube groups in a sequential order from top to bottom. For example, if the heat exchanger has four flat multi-hole tube groups, the first header and the second header may be configured to allow the refrigerant to pass through the first flat multi-hole tube group, the second flat multi-hole tube group, the third flat multi-hole tube group, and the fourth flat multi-hole tube group in a sequential order.

このような態様を実現するためには、例えば、第1ヘッダの内部空間を、第1扁平多穴管群の端部に接続される入口部と、第2扁平多穴管群及び第3扁平多穴管群の両方の端部に接続される第2ターン部と、第4扁平多穴管群の端部に接続される出口部との3つの空間に区画するとともに、第2ヘッダの内部空間を、第1扁平多穴管群及び第2扁平多穴管群の両方の端部に接続される第1ターン部と、第3扁平多穴管群及び第4扁平多穴管群の両方の端部に接続される第3ターン部の2つの空間に区画すればよい。この場合、第1ヘッダの入口部に冷媒を供給することにより、冷媒が第1扁平多穴管群、第1ターン部、第2扁平多穴管群、第2ターン部、第3扁平多穴管群、第3ターン部及び第4扁平多穴管群を順次通過する。そして、第1ヘッダの出口部から冷媒を熱交換器の外部に排出することにより、熱交換器内に冷媒を流通させることができる。 To realize such an embodiment, for example, the internal space of the first header is divided into three spaces: an inlet portion connected to the end of the first flat multi-hole tube group, a second turn portion connected to the ends of both the second flat multi-hole tube group and the third flat multi-hole tube group, and an outlet portion connected to the end of the fourth flat multi-hole tube group, and the internal space of the second header is divided into two spaces: a first turn portion connected to the ends of both the first flat multi-hole tube group and the second flat multi-hole tube group, and a third turn portion connected to the ends of both the third flat multi-hole tube group and the fourth flat multi-hole tube group. In this case, by supplying refrigerant to the inlet portion of the first header, the refrigerant passes through the first flat multi-hole tube group, the first turn portion, the second flat multi-hole tube group, the second turn portion, the third flat multi-hole tube group, the third turn portion, and the fourth flat multi-hole tube group in sequence. Then, the refrigerant can be circulated within the heat exchanger by discharging the refrigerant from the outlet portion of the first header to the outside of the heat exchanger.

第2扁平多穴管群に属する扁平多穴管の数は、14本以上であり、かつ、第1扁平多穴管群に属する扁平多穴管の数以下である。これにより、冷媒が第2扁平多穴管群を通過する際の熱交換量を増大させ、ひいては熱交換器全体での熱交換量を増大させることができる。熱交換器の圧力損失と熱交換量とのバランスの観点からは、第2扁平多穴管群に属する扁平多穴管の数は、第2扁平多穴管群以外の各扁平多穴管群に属する扁平多穴管の数以上であることが好ましい。 The number of flat multi-hole tubes belonging to the second flat multi-hole tube group is 14 or more and is equal to or less than the number of flat multi-hole tubes belonging to the first flat multi-hole tube group. This increases the amount of heat exchange when the refrigerant passes through the second flat multi-hole tube group, and thus increases the amount of heat exchange in the entire heat exchanger. From the viewpoint of the balance between the pressure loss and the amount of heat exchange in the heat exchanger, it is preferable that the number of flat multi-hole tubes belonging to the second flat multi-hole tube group is equal to or more than the number of flat multi-hole tubes belonging to each flat multi-hole tube group other than the second flat multi-hole tube group.

具体的には、例えば熱交換器が4つの扁平多穴管群を有する場合、第2扁平多穴管群に属する扁平多穴管の数は、熱交換器が有する扁平多穴管の総数の35%以上79%以下、好ましくは35%以上75%以下、より好ましくは35%以上60%以下とすることができる。 Specifically, for example, if a heat exchanger has four flat multi-hole tube groups, the number of flat multi-hole tubes belonging to the second flat multi-hole tube group can be 35% or more and 79% or less, preferably 35% or more and 75% or less, and more preferably 35% or more and 60% or less of the total number of flat multi-hole tubes in the heat exchanger.

第1扁平多穴管群に属する扁平多穴管の本数は、第2扁平多穴管群に属する扁平多穴管の本数以下である。第1扁平多穴管群に流れ込む冷媒は、気相状態、つまり、高いクオリティを有する冷媒であるため、冷媒が第1扁平多穴管群を通過する際の熱伝達率は比較的高くなりやすい。また、第1扁平多穴管群に属する扁平多穴管の本数を少なくする場合、熱交換面積が減少する一方で冷媒の質量速度が上昇する。それ故、第1扁平多穴管群に属する扁平多穴管の本数を第2扁平多穴管群に属する扁平多穴管の本数以下にしても、第1扁平多穴管群における熱交換量の低下を抑制することができる。その結果、熱交換器全体での熱交換量を増大させることができる。 The number of flat multi-hole tubes belonging to the first flat multi-hole tube group is equal to or less than the number of flat multi-hole tubes belonging to the second flat multi-hole tube group. The refrigerant flowing into the first flat multi-hole tube group is in a gas phase, i.e., a refrigerant having high quality, so the heat transfer coefficient when the refrigerant passes through the first flat multi-hole tube group tends to be relatively high. In addition, when the number of flat multi-hole tubes belonging to the first flat multi-hole tube group is reduced, the heat exchange area decreases while the mass velocity of the refrigerant increases. Therefore, even if the number of flat multi-hole tubes belonging to the first flat multi-hole tube group is set to be equal to or less than the number of flat multi-hole tubes belonging to the second flat multi-hole tube group, the decrease in the heat exchange amount in the first flat multi-hole tube group can be suppressed. As a result, the heat exchange amount in the entire heat exchanger can be increased.

前記熱交換器が3つ以上の扁平多穴管群を有している場合、第1扁平多穴管群に属する扁平多穴管の本数は、第3扁平多穴管群及び第3扁平多穴管群よりも下方に位置する扁平多穴管群に属する扁平多穴管の本数よりも多いことが好ましい。この場合には、冷媒が第1扁平多穴管群を通過する際の圧力損失をより低減するとともに、熱交換量をより多くすることができる。その結果、熱交換器全体での圧力損失をより低減するとともに、熱交換量をより多くすることができる。 When the heat exchanger has three or more flat multi-hole tube groups, it is preferable that the number of flat multi-hole tubes belonging to the first flat multi-hole tube group is greater than the number of flat multi-hole tubes belonging to the third flat multi-hole tube group and the flat multi-hole tube group located below the third flat multi-hole tube group. In this case, the pressure loss when the refrigerant passes through the first flat multi-hole tube group can be further reduced and the heat exchange amount can be increased. As a result, the pressure loss in the entire heat exchanger can be further reduced and the heat exchange amount can be increased.

また、前記熱交換器は、特定の冷媒を用いた場合に優れた熱交換性能を示すように設計されていることがある。このような場合、第1扁平多穴管群に属する扁平多穴管の本数N[本]は、下記式(1)の関係を満足していることがより好ましい。
>N×0.0014×ΔPTP 0.48737-2 ・・・(1)
In addition, the heat exchanger may be designed to exhibit excellent heat exchange performance when a specific refrigerant is used. In such a case, it is more preferable that the number N 1 of the flat multi-hole tubes belonging to the first flat multi-hole tube group satisfies the relationship of the following formula (1).
N 1 > N x 0.0014 x ΔP TP 0.48737 -2 ... (1)

ただし、前記式(1)におけるN[本]は、熱交換器が有する扁平多穴管の総数である。また、ΔPTPの値は、熱交換器の圧力損失である。ΔPTPの値は、前記パラレルフロー型熱交換器の内部を流れる前記冷媒の質量流量をmref[kg/s]、前記扁平多穴管の流路断面積をAtube[m]、前記扁平多穴管の水力直径をD[m]、前記扁平多穴管の長さをLtube[m]、液相における前記冷媒の粘度をμ[Pa・s]、気相における前記冷媒の粘度をμ[Pa・s]、液相における前記冷媒の密度をρ[kg/m]、気相における前記冷媒の密度をρ[kg/m]で表した場合に下記式(2)~(4)により算出される。
ΔPTP=0.0661×C×Γ-1.841 ・・・(2)
=mref 1.75×Atube -1.75×D -0.75×μ 0.25×ρ -1×4×Ltube ・・・(3)
Γ=(ρ/ρ0.5×(μ/μ0.125 ・・・(4)
However, N [pieces] in the formula (1) is the total number of flat multi-hole tubes that the heat exchanger has. The value of ΔP TP is the pressure loss of the heat exchanger. The value of ΔP TP is calculated by the following formulas ( 2 ) to (4) when the mass flow rate of the refrigerant flowing inside the parallel flow type heat exchanger is m ref [kg/s], the flow path cross-sectional area of the flat multi-hole tube is A tube [m 2 ], the hydraulic diameter of the flat multi-hole tube is D h [m], the length of the flat multi-hole tube is L tube [m], the viscosity of the refrigerant in the liquid phase is μ L [Pa·s], the viscosity of the refrigerant in the gas phase is μ V [Pa·s], the density of the refrigerant in the liquid phase is ρ L [kg/m 3 ], and the density of the refrigerant in the gas phase is ρ V [kg/m 3 ].
ΔP TP =0.0661×C 1 ×Γ -1.841 ...(2)
C 1 = m ref 1.75 ×A tube -1.75 ×D h -0.75 ×μ L 0.25 ×ρ L -1 ×4 × L tube ... (3)
Γ=( ρV / ρL ) 0.5 ×( μL / μV ) 0.125 ...(4)

このように、第1扁平多穴管群に属する扁平多穴管の本数を冷媒の物性を考慮した範囲内にすることにより、第1扁平多穴管群における熱交換量と圧力損失とのバランスを最適化することができる。その結果、熱交換器全体での圧力損失をより低減するとともに、熱交換量をより多くすることができる。 In this way, by setting the number of flat multi-hole tubes belonging to the first flat multi-hole tube group within a range that takes into account the physical properties of the refrigerant, it is possible to optimize the balance between the heat exchange amount and pressure loss in the first flat multi-hole tube group. As a result, it is possible to further reduce pressure loss in the entire heat exchanger and increase the heat exchange amount.

なお、前記式(1)~式(4)は、以下の考え方に基づいて決定されている。すなわち、発明者らが数値解析を利用して試行錯誤的に検討を行った結果、第1扁平多穴管群に属する扁平多穴管の最適な本数Nは、熱交換器の圧力損失ΔPTPの大きさに応じて大きく変化することが見出された。熱交換器の圧力損失ΔPTPは、主に、冷媒が扁平多穴管を通過する際に生じると考えられる。 The above formulas (1) to (4) are determined based on the following concept. That is, the inventors conducted a trial-and-error study using numerical analysis and found that the optimal number N1 of the flat multi-hole tubes belonging to the first flat multi-hole tube group varies greatly depending on the magnitude of the pressure loss ΔP TP of the heat exchanger. It is considered that the pressure loss ΔP TP of the heat exchanger occurs mainly when the refrigerant passes through the flat multi-hole tubes.

扁平多穴管内の冷媒の流れが乱流であると仮定すると、冷媒が扁平多穴管を通過する際の圧力損失ΔPSPは、ダルシー・ワイズバッハの式(下記式(5)参照)で表される。 Assuming that the flow of the refrigerant inside the flat multi-hole tube is turbulent, the pressure loss ΔP SP when the refrigerant passes through the flat multi-hole tube is expressed by the Darcy-Weisbach equation (see equation (5) below).

Figure 0007550573000001
Figure 0007550573000001

前記式(5)において、管摩擦係数fにブラジウスの管摩擦係数を用いることにより下記式(6)を導くことができる。 In the above formula (5), by using the Blasius pipe friction coefficient for the pipe friction coefficient f, the following formula (6) can be derived.

Figure 0007550573000002
Figure 0007550573000002

前記式(6)におけるGはmref/Atubeと表すことができるから、前記式(6)を整理すると下記式(3’)の関係を導くことができる。
ΔPSP∝mref 1.75×Atube -1.75×D -0.75×μ 0.25×ρ -1×4×Ltube ・・・(3’)
Since G in the above formula (6) can be expressed as m ref /A tube , the relationship of the following formula (3') can be derived by rearranging the above formula (6).
ΔP SP ∝m ref 1.75 ×A tube -1.75 ×D h -0.75 ×μ L 0.25 ×ρ L -1 ×4×L tube ... (3')

以上から、熱交換器の圧力損失ΔPTPを表すに当たっては、冷媒が扁平多穴管を通過する際の圧力損失ΔPSPに関連するパラメータC(前記式(3))を用いればよいことがわかる。 From the above, it can be seen that the pressure loss ΔP TP of the heat exchanger can be expressed by using the parameter C 1 (the above formula (3)) related to the pressure loss ΔP SP when the refrigerant passes through the flat multi-hole tube.

また、熱交換器内を流れる冷媒は気液二相流である。それ故、熱交換器の圧力損失ΔPTPの大きさを算出するに当たっては、前述したパラメータCだけではなく、気液二相流の影響を考慮するためのパラメータであるΓ(前記式(4))を導入する必要がある。 In addition, the refrigerant flowing through the heat exchanger is a gas-liquid two-phase flow, so that when calculating the magnitude of the pressure loss ΔP TP of the heat exchanger, it is necessary to use not only the parameter C1 described above, but also the parameter Γ (the above formula (4)) for taking into account the influence of the gas-liquid two-phase flow.

以上に基づいて発明者らが行った数値解析の結果を整理すると、第1扁平多穴管群に属する扁平多穴管の最適な本数N’が下記式(1’)で近似できること、及び、熱交換器の圧力損失ΔPTPが前記式(2)で近似できることが見出された。
’=N×0.0014×ΔPTP 0.48737 ・・・(1’)
Based on the above, the inventors have summarized the results of their numerical analysis, and have found that the optimal number N 1 ′ of flat multi-hole tubes belonging to the first flat multi-hole tube group can be approximated by the following formula (1 ′), and that the pressure loss ΔP TP of the heat exchanger can be approximated by the above formula (2).
N1 '=N×0.0014×ΔP TP 0.48737 ...(1')

そして、後述する実施例において説明するように、前記式(1’)によって予測される扁平多穴管の最適な本数N’は、数値解析によって導き出された扁平多穴管の最適な本数Nに対して最大で2本多くなる。従って、前記式(1’)の両辺から2を差し引き、左辺をNとおくことにより、前記式(1)を導くことができる。 As will be described in the examples below, the optimum number N1 ' of the flat multi-hole tubes predicted by the formula (1') is up to 2 more than the optimum number N1 of the flat multi-hole tubes derived by the numerical analysis. Therefore, the formula (1) can be derived by subtracting 2 from both sides of the formula (1') and setting the left side to N1 .

前記熱交換器が3つ以上の扁平多穴管群を有している場合、第3扁平多穴管群及び第3扁平多穴管群よりも下方に位置する扁平多穴管群に属する扁平多穴管の本数は特に限定されることはない。しかし、通常、下方に位置する扁平多穴管群を流れる冷媒のクオリティは、上方に位置する扁平多穴管群を流れる冷媒のクオリティと同等以下となる。それ故、下方に位置する扁平多穴管群に属する扁平多穴管の本数を上方に位置する扁平多穴管群に属する扁平多穴管の本数以下とすることにより、熱交換器全体での圧力損失をより低減するとともに熱交換量をより増大させることができる。 When the heat exchanger has three or more flat multi-hole tube groups, the number of flat multi-hole tubes belonging to the third flat multi-hole tube group and the flat multi-hole tube group located below the third flat multi-hole tube group is not particularly limited. However, the quality of the refrigerant flowing through the flat multi-hole tube group located below is usually equal to or lower than the quality of the refrigerant flowing through the flat multi-hole tube group located above. Therefore, by making the number of flat multi-hole tubes belonging to the flat multi-hole tube group located below equal to or lower than the number of flat multi-hole tubes belonging to the flat multi-hole tube group located above, the pressure loss in the entire heat exchanger can be further reduced and the heat exchange amount can be further increased.

例えば、熱交換器が4つの扁平多穴管群を有している場合、第3扁平多穴管群に属する扁平多穴管の数は、熱交換器が有する扁平多穴管の総数の5%以上21%以下とすることができる。圧力損失と熱交換量とのバランスの観点からは、第3扁平多穴管群に属する扁平多穴管の数は、7%以上17%以下とすることが好ましく、9%以上14%以下とすることがより好ましい。 For example, if a heat exchanger has four flat multi-hole tube groups, the number of flat multi-hole tubes belonging to the third flat multi-hole tube group can be 5% or more and 21% or less of the total number of flat multi-hole tubes in the heat exchanger. From the viewpoint of the balance between pressure loss and heat exchange capacity, the number of flat multi-hole tubes belonging to the third flat multi-hole tube group is preferably 7% or more and 17% or less, and more preferably 9% or more and 14% or less.

同様に、第4扁平多穴管群に属する扁平多穴管の数は、例えば、熱交換器が有する扁平多穴管の総数の4%以上14%以下とすることができる。圧力損失と熱交換量とのバランスの観点からは、第4扁平多穴管群に属する扁平多穴管の数は、6%以上12%以下とすることが好ましく、6%以上10%以下とすることがより好ましい。 Similarly, the number of flat multi-hole tubes belonging to the fourth flat multi-hole tube group can be, for example, 4% to 14% of the total number of flat multi-hole tubes in the heat exchanger. From the viewpoint of the balance between pressure loss and heat exchange capacity, it is preferable that the number of flat multi-hole tubes belonging to the fourth flat multi-hole tube group be 6% to 12%, and more preferably 6% to 10%.

前記熱交換器における扁平多穴管は、互いに間隔をあけて対向して配置された一対の平坦壁部と、平坦壁部の幅方向における両端同士を接続する接続壁部と、平坦壁部と接続壁部とによって囲まれた内部空間を複数の冷媒流路に区画する隔壁部と、を有している。扁平多穴管の長手方向に垂直な断面における個々の冷媒流路の形状は、例えば、扁平多穴管の長手方向に垂直な断面において、円形、楕円形、長円形、半円形、三角形、四角形などの種々の態様を取り得る。扁平多穴管における冷媒流路の数は、例えば、4本以上20本以下の範囲から適宜設定することができる。 The flat multi-hole tube in the heat exchanger has a pair of flat wall sections arranged opposite each other with a gap between them, a connecting wall section connecting both ends of the flat wall sections in the width direction, and a partition section dividing the internal space surrounded by the flat wall sections and the connecting wall sections into a plurality of refrigerant flow paths. The shape of each refrigerant flow path in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the flat multi-hole tube can take various forms, such as a circle, an ellipse, an oval, a semicircle, a triangle, or a rectangle, in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the flat multi-hole tube. The number of refrigerant flow paths in the flat multi-hole tube can be set appropriately, for example, within the range of 4 to 20.

扁平多穴管の冷媒流路は、長手方向に垂直な断面において、非円形、つまり、1か所以上の角部を有する形状であることが好ましい。かかる冷媒流路を備えた扁平多穴管を第2扁平多穴管群に組み込むことにより、第2扁平多穴管群における熱伝達率の低下をより抑制することができる。その結果、第2扁平多穴管群における熱交換量増大の効果をより高め、ひいては熱交換器全体の熱交換量をより増大させることができる。なお、前述した非円形の断面形状には、例えば、半円形、三角形、四角形などの形状が包含される。前述した作用効果をより高める観点からは、扁平多穴管の冷媒流路は、長手方向に垂直な断面における輪郭が直線のみから構成されている形状であることがより好ましい。このような断面形状には、例えば、三角形や四角形などの形状が包含される。 It is preferable that the refrigerant flow path of the flat multi-hole tube is non-circular, i.e., has one or more corners, in a cross section perpendicular to the longitudinal direction. By incorporating a flat multi-hole tube having such a refrigerant flow path into the second flat multi-hole tube group, the decrease in the heat transfer coefficient in the second flat multi-hole tube group can be further suppressed. As a result, the effect of increasing the heat exchange amount in the second flat multi-hole tube group can be further improved, and the heat exchange amount of the entire heat exchanger can be further increased. The non-circular cross-sectional shape mentioned above includes, for example, semicircular, triangular, and rectangular shapes. From the viewpoint of further enhancing the above-mentioned effect, it is more preferable that the refrigerant flow path of the flat multi-hole tube has a shape in which the outline in the cross section perpendicular to the longitudinal direction is composed only of straight lines. Such cross-sectional shapes include, for example, triangular and rectangular shapes.

扁平多穴管の水力直径Dは、例えば0.00032m以上0.001m以下の範囲から適宜設定することができる。この場合には、各扁平多穴管における熱伝達効率をより向上させることができる。なお、前述した扁平多穴管の水力直径Dは、扁平多穴管の流路断面積Atube[m]および扁平多穴管の流路濡れ縁長さStube[m]を用いて下記式(7)で表される。
=4×Atube/Stube ・・・(7)
The hydraulic diameter Dh of the flat multi-hole tube can be set appropriately, for example, within a range of 0.00032 m or more and 0.001 m or less. In this case, the heat transfer efficiency of each flat multi-hole tube can be further improved. The hydraulic diameter Dh of the flat multi-hole tube described above is expressed by the following formula (7) using the flow passage cross-sectional area A tube [m 2 ] of the flat multi-hole tube and the flow passage wetted perimeter length S tube [m] of the flat multi-hole tube.
Dh =4×A tube /S tube ...(7)

また、扁平多穴管の長さLtubeは0.4m以上0.9m以下の範囲から適宜設定することができる。この場合には、各扁平多穴管における熱伝達効率をより向上させることができる。 The length L tube of the flat multi-hole tube can be appropriately set within the range of 0.4 m to 0.9 m, in which case the heat transfer efficiency in each flat multi-hole tube can be further improved.

前記熱交換器が冷媒としてR32(つまり、ジフルオロメタン)が使用されるように構成されている場合、扁平多穴管の水力直径Dが0.00032m以上0.001m以下であり、長さLtubeが0.4m以上0.9m以下であることが好ましい。前記特定の範囲の水力直径D及び長さLtubeを備えた扁平多穴管は、冷媒としてR32を用いる場合に特に優れた熱交換効率を実現することができる。それ故、前記特定の範囲の水力直径D及び長さLtubeを備えた扁平多穴管は、冷媒としてR32が使用されるように構成された熱交換器に好適である。 When the heat exchanger is configured to use R32 (i.e., difluoromethane) as a refrigerant, it is preferable that the hydraulic diameter Dh of the flat multi-hole tube is 0.00032 m or more and 0.001 m or less, and the length Ltube is 0.4 m or more and 0.9 m or less. A flat multi-hole tube having a hydraulic diameter Dh and a length Ltube in the specific range can achieve particularly excellent heat exchange efficiency when R32 is used as a refrigerant. Therefore, a flat multi-hole tube having a hydraulic diameter Dh and a length Ltube in the specific range is suitable for a heat exchanger configured to use R32 as a refrigerant.

前記熱交換器は、例えば2kW以上12kW以下の定格能力を有していてもよい。なお、前述した熱交換器の定格能力は、JIS B8615-1:2013に規定された冷房能力試験により得られる定格冷房能力の値とする。 The heat exchanger may have a rated capacity of, for example, 2 kW or more and 12 kW or less. The rated capacity of the heat exchanger described above is the rated cooling capacity value obtained by the cooling capacity test specified in JIS B8615-1:2013.

前記熱交換器の用途は特に限定されるものではなく、例えば、家庭用や業務用などの、据え置き型の空気調和機における室外機に用いられるように構成されていてもよい。また、前記熱交換器は、例えば、車両用空気調和機の凝縮器に用いられるように構成されていてもよい。 The use of the heat exchanger is not particularly limited, and it may be configured to be used, for example, in an outdoor unit of a stationary air conditioner for home or commercial use. The heat exchanger may also be configured to be used, for example, in a condenser of a vehicle air conditioner.

前記熱交換器を、冷媒配管を介して圧縮機や膨張弁、ポンプ、前記熱交換器とは別の熱交換器等の空気調和機の構成部品と接続し、内部に冷媒を充填することにより、空気調和機を構成することができる。 The heat exchanger can be connected to components of an air conditioner, such as a compressor, an expansion valve, a pump, or another heat exchanger, via refrigerant piping, and filled with refrigerant to form an air conditioner.

空気調和機に用いられる冷媒は特に限定されることはなく、例えば、R410A及びR32等のハイドロフルオロカーボン冷媒や、R1234yf及びR1123等のハイドロフルオロオレフィン冷媒などを使用することができる。空気調和機に用いられる冷媒は、R32であることが好ましい。R32は、比較的凝縮潜熱が大きく、熱伝導率も高いため、空気調和機の小型化及び高効率化をより容易に行うことができる。 The refrigerant used in the air conditioner is not particularly limited, and may be, for example, hydrofluorocarbon refrigerants such as R410A and R32, or hydrofluoroolefin refrigerants such as R1234yf and R1123. The refrigerant used in the air conditioner is preferably R32. R32 has a relatively large latent heat of condensation and a high thermal conductivity, making it easier to reduce the size and increase the efficiency of the air conditioner.

前記空気調和機は、扁平多穴管の総数N[本]と、第1扁平多穴管群に属する扁平多穴管の本数N[本]とが前記式(1)の関係を満足しているパラレルフロー型熱交換器を有している。
>N×0.0014×ΔPTP 0.48737-2 ・・・(1)
The air conditioner has a parallel-flow type heat exchanger in which the total number N of flat multi-hole tubes and the number N 1 of flat multi-hole tubes belonging to the first flat multi-hole tube group satisfy the relationship of formula (1) .
N 1 > N x 0.0014 x ΔP TP 0.48737 -2 ... (1)

前述したように、第1扁平多穴管群に属する扁平多穴管の本数を冷媒の物性を考慮した範囲内にすることにより、熱交換器全体での圧力損失の増大をより効果的に抑制するとともに、熱交換量をより多くすることができる。その結果、空気調和機の消費エネルギーをより低減することができる。 As mentioned above, by setting the number of flat multi-hole tubes in the first flat multi-hole tube group within a range that takes into account the physical properties of the refrigerant, it is possible to more effectively suppress the increase in pressure loss throughout the heat exchanger and increase the amount of heat exchange. As a result, the energy consumption of the air conditioner can be further reduced.

前記空気調和機は、熱交換器の内部における前記冷媒の質量流量mrefを、例えば、0.01kg/s以上0.03333kg/s以下での範囲から設定することができるように構成されていてもよい。この場合には、前記熱交換器における圧力損失の増大をより効果的に抑制するとともに、熱交換量をより増大させることができる。その結果、空気調和機の消費エネルギーをより低減することができる。 The air conditioner may be configured such that the mass flow rate m ref of the refrigerant inside the heat exchanger can be set, for example, within a range of 0.01 kg/s to 0.03333 kg/s. In this case, the increase in pressure loss in the heat exchanger can be more effectively suppressed and the heat exchange amount can be further increased. As a result, the energy consumption of the air conditioner can be further reduced.

特に、前記空気調和機の冷媒がR32である場合、熱交換器の内部における前記冷媒の質量流量mrefを0.01kg/s以上0.03333kg/s以下の範囲内とすることにより、前述した作用効果をより確実に奏することができる。 In particular, when the refrigerant of the air conditioner is R32, by setting the mass flow rate m ref of the refrigerant inside the heat exchanger within the range of 0.01 kg/s or more and 0.03333 kg/s or less, the above-mentioned advantageous effects can be more reliably achieved.

同様の観点から、前記空気調和機の冷媒がR32である場合には、熱交換器における扁平多穴管の水力直径Dを0.00032m以上0.001m以下、長さLtubeを0.4m以上0.9m以下とし、冷媒の質量流量mrefを0.01kg/s以上0.03333kg/s以下の範囲内とすることが特に好ましい。 From a similar viewpoint, when the refrigerant of the air conditioner is R32, it is particularly preferable that the hydraulic diameter Dh of the flat multi-hole tube in the heat exchanger is 0.00032 m or more and 0.001 m or less, the length L tube is 0.4 m or more and 0.9 m or less, and the mass flow rate m ref of the refrigerant is in the range of 0.01 kg/s or more and 0.03333 kg/s or less.

前記パラレルフロー型熱交換器の実施例を説明する。 An example of the parallel flow type heat exchanger is described below.

(実施例1)
図1に示すように、本例のパラレルフロー型熱交換器1は、冷媒を流通させる複数の扁平多穴管2がフィン3を介して平行に配列され、扁平多穴管2とフィン3とが上下方向に交互に積層されたコア11と、扁平多穴管2の長手方向におけるコア11の一端に配置された第1ヘッダ4と、長手方向におけるコア11の他端に配置された第2ヘッダ5と、を有している。複数の扁平多穴管2は、コア11の最も上方に位置する第1扁平多穴管群21と、第1扁平多穴管群21の下方に隣接する第2扁平多穴管群22と、を含む複数の扁平多穴管群21~24に区分されている。
Example 1
1, the parallel flow type heat exchanger 1 of this embodiment has a core 11 in which a plurality of flat multi-hole tubes 2 through which a refrigerant flows are arranged in parallel via fins 3, the flat multi-hole tubes 2 and the fins 3 are stacked alternately in the vertical direction, a first header 4 arranged at one end of the core 11 in the longitudinal direction of the flat multi-hole tubes 2, and a second header 5 arranged at the other end of the core 11 in the longitudinal direction. The flat multi-hole tubes 2 are divided into a plurality of flat multi-hole tube groups 21 to 24 including a first flat multi-hole tube group 21 located at the top of the core 11 and a second flat multi-hole tube group 22 adjacent to the lower side of the first flat multi-hole tube group 21.

第2扁平多穴管群22に属する扁平多穴管2の数は14本以上である。また、第1扁平多穴管群21に属する扁平多穴管2の数は第2扁平多穴管群22に属する扁平多穴管2の数以下である。以下、本例の熱交換器1の構成をより詳細に説明する。 The number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the second flat multi-hole tube group 22 is 14 or more. The number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the first flat multi-hole tube group 21 is equal to or less than the number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the second flat multi-hole tube group 22. The configuration of the heat exchanger 1 of this example will be described in more detail below.

熱交換器1を構成する各部品は、アルミニウム材(アルミニウム及びアルミニウム合金を含む。)から構成されていてもよい。例えば、扁平多穴管2は、1000系アルミニウムや3000系合金から構成されていてもよい。扁平多穴管2の材質として3000系合金を用いることにより、より高い圧力の冷媒を使用することができる。フィン3は、例えば、1000系アルミニウムや3000系合金から構成されていてもよい。また、フィン3は、1000系アルミニウムや3000系合金からなる心材の両面に4000系合金からなるろう材が積層された、ブレージングシートから構成されていてもよい。 Each component of the heat exchanger 1 may be made of an aluminum material (including aluminum and aluminum alloys). For example, the flat multi-hole tube 2 may be made of 1000 series aluminum or 3000 series alloy. By using a 3000 series alloy as the material for the flat multi-hole tube 2, a refrigerant with a higher pressure can be used. The fins 3 may be made of, for example, 1000 series aluminum or 3000 series alloy. The fins 3 may also be made of a brazing sheet in which a brazing material made of a 4000 series alloy is laminated on both sides of a core material made of 1000 series aluminum or 3000 series alloy.

第1ヘッダ4及び第2ヘッダ5は、1000系アルミニウムや3000系合金から構成されていてもよい。また、第1ヘッダ4及び第2ヘッダ5は、1000系アルミニウムや3000系合金からなる心材の両面に4000系合金からなるろう材が積層された、ブレージングシートから構成されていてもよい。 The first header 4 and the second header 5 may be made of 1000 series aluminum or 3000 series alloy. The first header 4 and the second header 5 may also be made of a brazing sheet in which a brazing material made of a 4000 series alloy is laminated on both sides of a core material made of 1000 series aluminum or 3000 series alloy.

熱交換器1のコア11は、図1に示すように、上下方向に間隔を開けて配置された複数本の扁平多穴管2と、扁平多穴管2同士の間に介在するフィン3とを有している。扁平多穴管2とフィン3とは、ろう付によって接合されている。本例のコア11は、更に、アルミニウム材からなるサイドシート111を有している。サイドシート111は、複数本の扁平多穴管2のうち上端に配置された扁平多穴管2a及び下端に配置された扁平多穴管2bにフィン3を介して接合されている。 As shown in FIG. 1, the core 11 of the heat exchanger 1 has a plurality of flat multi-hole tubes 2 arranged at intervals in the vertical direction, and fins 3 interposed between the flat multi-hole tubes 2. The flat multi-hole tubes 2 and the fins 3 are joined by brazing. The core 11 in this example further has a side sheet 111 made of aluminum material. The side sheet 111 is joined via the fins 3 to the flat multi-hole tube 2a arranged at the upper end and the flat multi-hole tube 2b arranged at the lower end of the plurality of flat multi-hole tubes 2.

コア11の寸法は、所望する熱交換量や空気調和機において許容される配置スペース等に応じて適宜設定することができる。具体的には、コア11の上下方向、つまり、コア11の積層方向の外寸法は、250mm以上1500mm以下の範囲から適宜設定すればよい。また、コア11の奥行方向、つまり、扁平多穴管2の幅方向の外寸法は、6mm以上20mm以下の範囲から適宜設定すればよい。 The dimensions of the core 11 can be set appropriately depending on the desired amount of heat exchange and the allowable placement space in the air conditioner. Specifically, the outer dimensions of the core 11 in the vertical direction, i.e., the stacking direction of the core 11, can be set appropriately within the range of 250 mm to 1500 mm. In addition, the outer dimensions of the core 11 in the depth direction, i.e., the width direction of the flat multi-hole tube 2, can be set appropriately within the range of 6 mm to 20 mm.

コアの幅方向の外寸法は、所望する扁平多穴管2の有効長、つまり、扁平多穴管2の長手方向における第1ヘッダ4から第2ヘッダ5までの距離に応じて設定すればよい。扁平多穴管2の有効長は、例えば、400mm以上1000mm以下の範囲から適宜設定することができる。 The outer width dimension of the core may be set according to the desired effective length of the flat multi-hole pipe 2, i.e., the distance from the first header 4 to the second header 5 in the longitudinal direction of the flat multi-hole pipe 2. The effective length of the flat multi-hole pipe 2 may be set appropriately within the range of, for example, 400 mm or more and 1000 mm or less.

コア11が有する扁平多穴管2の総数は、28本以上168本以下の範囲から適宜設定することができる。例えば、本例においては、コア11が有する扁平多穴管2の総数を52本とすることができる。 The total number of flat multi-hole tubes 2 in the core 11 can be set appropriately within the range of 28 to 168. For example, in this example, the total number of flat multi-hole tubes 2 in the core 11 can be set to 52.

本例の熱交換器1における扁平多穴管2は、第1扁平多穴管群21~第4扁平多穴管群24の4つの扁平多穴管群に区分されている。第1扁平多穴管群21は、コア11における最も上方に配置されている。第2扁平多穴管群22は第1扁平多穴管群21の下方に隣接して配置されている。第3扁平多穴管群23は第2扁平多穴管群22の下方に隣接して配置されている。第4扁平多穴管群24は第3扁平多穴管群23の下方に隣接して配置されており、コア11における最も下方に位置している。 The flat multi-hole tubes 2 in the heat exchanger 1 of this example are divided into four flat multi-hole tube groups, the first flat multi-hole tube group 21 to the fourth flat multi-hole tube group 24. The first flat multi-hole tube group 21 is located at the top of the core 11. The second flat multi-hole tube group 22 is located adjacent to and below the first flat multi-hole tube group 21. The third flat multi-hole tube group 23 is located adjacent to and below the second flat multi-hole tube group 22. The fourth flat multi-hole tube group 24 is located adjacent to and below the third flat multi-hole tube group 23, and is located at the bottom of the core 11.

第1ヘッダ4の内部空間は、第1扁平多穴管群21の端部に接続された入口部41と、第2扁平多穴管群22と第3扁平多穴管群23との両方の端部に接続された第2ターン部42と、第4扁平多穴管群24の端部に接続された出口部43と、の3つの空間に区画されている。入口部41と第2ターン部42との間、及び、第2ターン部42と出口部43との間には、これらの空間を区画する第1仕切り板44、45が設けられている。 The internal space of the first header 4 is divided into three spaces: an inlet section 41 connected to the end of the first flat multi-hole tube group 21, a second turn section 42 connected to the ends of both the second flat multi-hole tube group 22 and the third flat multi-hole tube group 23, and an outlet section 43 connected to the end of the fourth flat multi-hole tube group 24. Between the inlet section 41 and the second turn section 42, and between the second turn section 42 and the outlet section 43, first partition plates 44, 45 are provided to divide these spaces.

第2ヘッダ5の内部空間は、第1扁平多穴管群21と第2扁平多穴管群22との両方の端部に接続された第1ターン部51と、第3扁平多穴管群23と第4扁平多穴管群24との両方の端部に接続された第3ターン部52と、の2つの空間に区画されている。第1ターン部51と第3ターン部52との間には、両者を区画する第2仕切り板53が設けられている。 The internal space of the second header 5 is divided into two spaces: a first turn section 51 connected to both ends of the first flat multi-hole tube group 21 and the second flat multi-hole tube group 22, and a third turn section 52 connected to both ends of the third flat multi-hole tube group 23 and the fourth flat multi-hole tube group 24. A second partition plate 53 is provided between the first turn section 51 and the third turn section 52 to separate them.

また、第1ヘッダ4の入口部41には、熱交換器1内に冷媒を供給可能に構成された冷媒供給管6が接続されており、出口部43には、熱交換器1内の冷媒を外部に排出可能に構成された冷媒排出管7が接続されている。 The inlet section 41 of the first header 4 is connected to a refrigerant supply pipe 6 configured to supply refrigerant into the heat exchanger 1, and the outlet section 43 is connected to a refrigerant discharge pipe 7 configured to discharge the refrigerant in the heat exchanger 1 to the outside.

それ故、本例の熱交換器1における冷媒の流れは、以下のようになる。すなわち、冷媒供給管6から入口部41内に流入した冷媒は、入口部41において第1扁平多穴管群21に属する各扁平多穴管2に分配される。第1扁平多穴管群21を通過した冷媒は、第2ヘッダ5における第1ターン部51に流入する。第1ターン部51において合流した冷媒は、第2扁平多穴管群22に属する各扁平多穴管2に分配される。第2扁平多穴管群22を通過した冷媒は、以降、第1ヘッダ4における第2ターン部42、第3扁平多穴管群23、第2ヘッダ5における第3ターン部52及び第4扁平多穴管群24を順次通過し、第1ヘッダ4の出口部43に流入する。そして、出口部43において合流した冷媒は、冷媒排出管7から熱交換器1の外部に排出される。 Therefore, the flow of the refrigerant in the heat exchanger 1 of this example is as follows. That is, the refrigerant flowing into the inlet portion 41 from the refrigerant supply pipe 6 is distributed to each flat multi-hole tube 2 belonging to the first flat multi-hole tube group 21 at the inlet portion 41. The refrigerant that has passed through the first flat multi-hole tube group 21 flows into the first turn portion 51 in the second header 5. The refrigerant that has joined at the first turn portion 51 is distributed to each flat multi-hole tube 2 belonging to the second flat multi-hole tube group 22. The refrigerant that has passed through the second flat multi-hole tube group 22 then passes through the second turn portion 42 in the first header 4, the third flat multi-hole tube group 23, the third turn portion 52 in the second header 5, and the fourth flat multi-hole tube group 24 in sequence, and flows into the outlet portion 43 of the first header 4. Then, the refrigerant that has joined at the outlet portion 43 is discharged to the outside of the heat exchanger 1 from the refrigerant discharge pipe 7.

本例の熱交換器1において、各扁平多穴管群21~24に属する扁平多穴管2の数は、第2扁平多穴管群22に属する扁平多穴管2の数が14本以上であり、かつ、第1扁平多穴管群21に属する扁平多穴管2の数が第2扁平多穴管群22に属する扁平多穴管2の数以下となるように設定すればよい。 In the heat exchanger 1 of this example, the number of flat multi-hole tubes 2 belonging to each of the flat multi-hole tube groups 21 to 24 may be set so that the number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the second flat multi-hole tube group 22 is 14 or more, and the number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the first flat multi-hole tube group 21 is equal to or less than the number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the second flat multi-hole tube group 22.

例えば、本例においては、図1に示すように、第1扁平多穴管群21に属する扁平多穴管2の数を19本、第2扁平多穴管群22に属する扁平多穴管2の数を25本、第3扁平多穴管群23に属する扁平多穴管2の数を4本、第4扁平多穴管群24に属する扁平多穴管2の数を4本とすることができる。 For example, in this example, as shown in FIG. 1, the number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the first flat multi-hole tube group 21 can be 19, the number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the second flat multi-hole tube group 22 can be 25, the number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the third flat multi-hole tube group 23 can be 4, and the number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the fourth flat multi-hole tube group 24 can be 4.

図2に示すように、本例の扁平多穴管2は、長手方向に垂直な断面において長方形状を呈している。扁平多穴管2の外寸法は、例えば、厚み1.1mm以上3.0mm以下、幅6mm以上20mm以下の範囲から適宜設定することができる。例えば、本例においては、扁平多穴管2の厚みを1.15mmとし、幅を13.85mmとすることができる。 As shown in FIG. 2, the flat multi-hole tube 2 in this example has a rectangular shape in a cross section perpendicular to the longitudinal direction. The outer dimensions of the flat multi-hole tube 2 can be set appropriately within the range of, for example, a thickness of 1.1 mm to 3.0 mm and a width of 6 mm to 20 mm. For example, in this example, the thickness of the flat multi-hole tube 2 can be 1.15 mm and the width can be 13.85 mm.

扁平多穴管2は、互いに間隔をあけて対向して配置された一対の平坦壁部211と、平坦壁部211の幅方向における両端同士を接続する接続壁部212と、平坦壁部211と接続壁部212とによって囲まれた内部空間を複数の冷媒流路213に区画する隔壁部214と、を有している。扁平多穴管2は、長手方向に垂直な断面において、図2に示すように長方形状を呈していてもよいし、図には示さないが長円状を呈していてもよい。図1に示すように、扁平多穴管2の平坦壁部211にはフィン3が接合されている。 The flat multi-hole tube 2 has a pair of flat wall portions 211 arranged opposite each other with a gap between them, a connecting wall portion 212 connecting both ends of the flat wall portions 211 in the width direction, and a partition portion 214 dividing the internal space surrounded by the flat wall portions 211 and the connecting wall portion 212 into a plurality of refrigerant flow paths 213. In a cross section perpendicular to the longitudinal direction, the flat multi-hole tube 2 may have a rectangular shape as shown in FIG. 2, or may have an elliptical shape (not shown). As shown in FIG. 1, a fin 3 is joined to the flat wall portion 211 of the flat multi-hole tube 2.

扁平多穴管2における冷媒流路213の数は、例えば、4本以上20本以下の範囲から適宜設定することができる。例えば、本例においては、図2に示すように、扁平多穴管2における冷媒流路213の数を15本とすることができる。また、本例の扁平多穴管2における冷媒流路213は、長手方向に垂直な断面において長方形状を呈している。 The number of refrigerant flow paths 213 in the flat multi-hole tube 2 can be set appropriately, for example, within the range of 4 to 20. For example, in this example, as shown in FIG. 2, the number of refrigerant flow paths 213 in the flat multi-hole tube 2 can be 15. In addition, the refrigerant flow paths 213 in the flat multi-hole tube 2 in this example have a rectangular shape in a cross section perpendicular to the longitudinal direction.

図1に示すように、フィン3としては、コルゲートフィンを使用することができる。フィン3の板厚は、例えば、0.06~0.12mmとすることができる。また、上下方向におけるフィン3の高さは、6~8mmとすることができる。 As shown in FIG. 1, corrugated fins can be used as the fins 3. The plate thickness of the fins 3 can be, for example, 0.06 to 0.12 mm. The height of the fins 3 in the vertical direction can be 6 to 8 mm.

フィン3における平坦部31(図1参照)、即ち、扁平多穴管2に接合された屈曲部32の間の部分には、フィン3の厚み方向に突出したルーバーが設けられていてもよい。ルーバーの数は、1か所の平坦部31当たり6~16本とすることができる。また、ルーバーは、フィン3の幅方向に対して20~60度傾いた方向に延設することができる。なお、図1においては、便宜上、ルーバーの記載を省略した。 The flat portions 31 (see FIG. 1) of the fins 3, i.e., the portions between the bent portions 32 joined to the flat multi-hole tubes 2, may be provided with louvers that protrude in the thickness direction of the fins 3. The number of louvers may be 6 to 16 per flat portion 31. The louvers may extend in a direction inclined 20 to 60 degrees with respect to the width direction of the fins 3. Note that the illustration of the louvers has been omitted in FIG. 1 for the sake of convenience.

第1ヘッダ4は、上下方向、即ちコア11の積層方向に延設された筒状を呈するヘッダ本体46と、ヘッダ本体46の上端及び下端を閉鎖するキャップ47、48とを有している。 The first header 4 has a cylindrical header body 46 that extends in the vertical direction, i.e., in the stacking direction of the core 11, and caps 47, 48 that close the upper and lower ends of the header body 46.

ヘッダ本体46としては、例えば、外径15~25mm、肉厚1.0~2.5mmの円筒管を使用することができるが、この形状に限定されるものではない。また、キャップ47、48及び第1仕切り板44、45は、ろう付によりヘッダ本体46に接合されている。 The header body 46 can be, for example, a cylindrical tube with an outer diameter of 15 to 25 mm and a wall thickness of 1.0 to 2.5 mm, but is not limited to this shape. In addition, the caps 47, 48 and the first partition plates 44, 45 are joined to the header body 46 by brazing.

ヘッダ本体46とキャップ47、48とにより囲まれた第1ヘッダ4の内部空間は、2枚の第1仕切り板44、45により、3つの空間に区画されている。第1ヘッダ4の上端411から上方に配置された第1仕切り板44までの部分は、第1ヘッダ4の入口部41を構成している。入口部41には第1扁平多穴管群21に属する扁平多穴管2の端部が挿入されている。 The internal space of the first header 4, surrounded by the header body 46 and the caps 47, 48, is divided into three spaces by the two first partition plates 44, 45. The portion from the upper end 411 of the first header 4 to the first partition plate 44 arranged above constitutes the inlet section 41 of the first header 4. The end of the flat multi-hole tube 2 belonging to the first flat multi-hole tube group 21 is inserted into the inlet section 41.

また、入口部41には、熱交換器1内に冷媒を供給するための冷媒供給管6が接続されている。冷媒供給管6の端部は入口部41内に挿入されており、冷媒供給管6と第1扁平多穴管群21に属する各扁平多穴管2とが入口部41を介して連通している。これにより、入口部41は、冷媒供給管6から供給された冷媒を第1扁平多穴管群21に属する各扁平多穴管2に分配することができるように構成されている。 The inlet portion 41 is connected to a refrigerant supply pipe 6 for supplying refrigerant into the heat exchanger 1. The end of the refrigerant supply pipe 6 is inserted into the inlet portion 41, and the refrigerant supply pipe 6 communicates with each of the flat multi-hole tubes 2 belonging to the first flat multi-hole tube group 21 via the inlet portion 41. As a result, the inlet portion 41 is configured to distribute the refrigerant supplied from the refrigerant supply pipe 6 to each of the flat multi-hole tubes 2 belonging to the first flat multi-hole tube group 21.

第1ヘッダ4における、上方に配置された第1仕切り板44から下方に配置された第1仕切り板45までの部分は第2ターン部42を構成している。第2ターン部42には、第2扁平多穴管群22及び第3扁平多穴管群23に属する扁平多穴管2の端部が挿入されている。これにより、第2ターン部42は、第2扁平多穴管群22に属する各扁平多穴管2を通過した冷媒を合流させるとともに、第3扁平多穴管群23に属する各扁平多穴管2に冷媒を分配することができるように構成されている。 The portion of the first header 4 from the first partition plate 44 arranged above to the first partition plate 45 arranged below constitutes the second turn section 42. The ends of the flat multi-hole tubes 2 belonging to the second flat multi-hole tube group 22 and the third flat multi-hole tube group 23 are inserted into the second turn section 42. As a result, the second turn section 42 is configured to merge the refrigerant that has passed through each flat multi-hole tube 2 belonging to the second flat multi-hole tube group 22 and to distribute the refrigerant to each flat multi-hole tube 2 belonging to the third flat multi-hole tube group 23.

第1ヘッダ4の下端412から下方に配置された第1仕切り板45までの部分は出口部43を構成している。出口部43には、第4扁平多穴管群24に属する扁平多穴管2の端部が挿入されている。 The portion from the lower end 412 of the first header 4 to the first partition plate 45 arranged below constitutes the outlet section 43. The end of the flat multi-hole tube 2 belonging to the fourth flat multi-hole tube group 24 is inserted into the outlet section 43.

また、出口部43には、熱交換器1内の冷媒を外部に排出するための冷媒排出管7が接続されている。冷媒排出管7の端部は出口部43内に挿入されており、冷媒排出管7と第4扁平多穴管群24に属する各扁平多穴管2とが出口部43を介して連通している。これにより、出口部43は、第4扁平多穴管群24に属する各扁平多穴管2から排出された冷媒を合流させ、冷媒排出管7を介して熱交換器1の外部へ排出することができるように構成されている。 The outlet section 43 is also connected to a refrigerant discharge pipe 7 for discharging the refrigerant in the heat exchanger 1 to the outside. The end of the refrigerant discharge pipe 7 is inserted into the outlet section 43, and the refrigerant discharge pipe 7 and each of the flat multi-hole tubes 2 belonging to the fourth flat multi-hole tube group 24 are connected via the outlet section 43. As a result, the outlet section 43 is configured to merge the refrigerant discharged from each of the flat multi-hole tubes 2 belonging to the fourth flat multi-hole tube group 24 and to discharge it to the outside of the heat exchanger 1 via the refrigerant discharge pipe 7.

第1ヘッダ4に挿入された扁平多穴管2、冷媒供給管6及び冷媒排出管7は、ろう付により第1ヘッダ4のヘッダ本体46に接合されている。 The flat multi-hole pipe 2, the refrigerant supply pipe 6, and the refrigerant discharge pipe 7 inserted into the first header 4 are joined to the header body 46 of the first header 4 by brazing.

第2ヘッダ5は、上下方向、即ちコア11の積層方向に延設された筒状を呈するヘッダ本体56と、ヘッダ本体56の上端及び下端を閉鎖するキャップ57、58とを有している。また、ヘッダ本体56とキャップ57、58とにより囲まれた第2ヘッダ5の内部空間は、1枚の第2仕切り板53により、2つの空間に区画されている。 The second header 5 has a cylindrical header body 56 that extends vertically, i.e., in the stacking direction of the core 11, and caps 57, 58 that close the upper and lower ends of the header body 56. The internal space of the second header 5 surrounded by the header body 56 and the caps 57, 58 is divided into two spaces by a single second partition plate 53.

ヘッダ本体56としては、第1ヘッダ4のヘッダ本体46と同様に、例えば、外径15~25mm、肉厚1.0~2.5mmの円筒管を使用することができるが、この形状に限定されるものではない。また、キャップ57、58及び第2仕切り板53は、ろう付によりヘッダ本体56に接合されている。 The header body 56 can be a cylindrical tube with an outer diameter of 15 to 25 mm and a wall thickness of 1.0 to 2.5 mm, similar to the header body 46 of the first header 4, but is not limited to this shape. In addition, the caps 57, 58 and the second partition plate 53 are joined to the header body 56 by brazing.

第2ヘッダ5の上端511から第2仕切り板53までの部分は第1ターン部51を構成している。第1ターン部51には第1扁平多穴管群21及び第2扁平多穴管群22に属する扁平多穴管2の端部が挿入されている。これにより、第2ターン部42は、第1扁平多穴管群21に属する各扁平多穴管2を通過した冷媒を合流させるとともに、第2扁平多穴管群22に属する各扁平多穴管2に冷媒を分配することができるように構成されている。 The portion from the upper end 511 of the second header 5 to the second partition plate 53 constitutes the first turn section 51. The ends of the flat multi-hole tubes 2 belonging to the first flat multi-hole tube group 21 and the second flat multi-hole tube group 22 are inserted into the first turn section 51. As a result, the second turn section 42 is configured to merge the refrigerant that has passed through each flat multi-hole tube 2 belonging to the first flat multi-hole tube group 21 and to distribute the refrigerant to each flat multi-hole tube 2 belonging to the second flat multi-hole tube group 22.

第2ヘッダ5の下端512から第2仕切り板53までの部分は第3ターン部52を構成している。第3ターン部52には、第3扁平多穴管群23及び第4扁平多穴管群24に属する扁平多穴管2の端部が挿入されている。これにより、第3ターン部52は、第3扁平多穴管群23に属する各扁平多穴管2を通過した冷媒を合流させるとともに、第4扁平多穴管群24に属する各扁平多穴管2に冷媒を分配することができるように構成されている。 The portion from the lower end 512 of the second header 5 to the second partition plate 53 constitutes the third turn section 52. The ends of the flat multi-hole tubes 2 belonging to the third flat multi-hole tube group 23 and the fourth flat multi-hole tube group 24 are inserted into the third turn section 52. As a result, the third turn section 52 is configured to merge the refrigerant that has passed through each flat multi-hole tube 2 belonging to the third flat multi-hole tube group 23, and to distribute the refrigerant to each flat multi-hole tube 2 belonging to the fourth flat multi-hole tube group 24.

第2ヘッダ5に挿入された扁平多穴管2は、ろう付により第2ヘッダ5のヘッダ本体56に接合されている。 The flat multi-hole tube 2 inserted into the second header 5 is joined to the header body 56 of the second header 5 by brazing.

本例の熱交換器1のコア11は、複数の扁平多穴管群21~24を有しており、第1扁平多穴管群21、第2扁平多穴管群22、第3扁平多穴管群23及び第4扁平多穴管群24の順に冷媒が流れるように構成されている。また、第2扁平多穴管群22に属する扁平多穴管2の数は14本以上であり、第1扁平多穴管群21に属する扁平多穴管2の数は第2扁平多穴管群22に属する扁平多穴管2の数以下である。それ故、熱交換器1は、圧力損失の上昇を抑制しつつ、第2扁平多穴管群22における熱交換量を増大させることができる。その結果、熱交換器1全体として熱交換量を増大させることができる。 The core 11 of the heat exchanger 1 of this example has multiple flat multi-hole tube groups 21 to 24, and is configured so that the refrigerant flows in the order of the first flat multi-hole tube group 21, the second flat multi-hole tube group 22, the third flat multi-hole tube group 23, and the fourth flat multi-hole tube group 24. In addition, the number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the second flat multi-hole tube group 22 is 14 or more, and the number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the first flat multi-hole tube group 21 is equal to or less than the number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the second flat multi-hole tube group 22. Therefore, the heat exchanger 1 can increase the heat exchange amount in the second flat multi-hole tube group 22 while suppressing an increase in pressure loss. As a result, the heat exchange amount of the heat exchanger 1 as a whole can be increased.

以上の結果、本例の熱交換器1によれば、圧力損失の上昇を抑制しつつ熱交換量を増大させることができる。 As a result of the above, the heat exchanger 1 of this example can increase the amount of heat exchanged while suppressing an increase in pressure loss.

(実施例2)
本例においては、各扁平多穴管群21~24に属する扁平多穴管2の数を変更した2種の熱交換器1(試験体A及び試験体B)を作製し、これらの熱交換器1の熱交換量を評価する。各試験体の具体的な構成を以下に説明する。なお、本例以降の例において用いられる符号のうち、既出の例において用いられた符号と同一のものは、特に説明のない限り既出の例における構成要素等と同様の構成要素等を表す。
Example 2
In this example, two types of heat exchangers 1 (specimen A and specimen B) were fabricated in which the number of flat multi-hole tubes 2 belonging to each of the flat multi-hole tube groups 21 to 24 was changed, and the heat exchange capacity of these heat exchangers 1 was evaluated. The specific configuration of each specimen is described below. Note that, among the symbols used in this and subsequent examples, those that are the same as those used in the previous examples represent the same components, etc. as those in the previous examples, unless otherwise specified.

<試験体A>
試験体Aの基本的な形状は、実施例1の熱交換器1と同様である。試験体Aの各部の具体的な寸法等は、以下の通りである。
・有効幅:664mm
・奥行方向の外寸法:13.85mm
・扁平多穴管2の寸法:幅13.85mm、厚み1.15mm
・扁平多穴管2における冷媒流路の数:15本
・扁平多穴管2の水力直径D:0.530mm
・扁平多穴管2の流路断面積Atube:5.433mm
<Test specimen A>
The basic shape of the test specimen A is similar to that of the heat exchanger 1 of Example 1. Specific dimensions of each part of the test specimen A are as follows.
・Effective width: 664mm
External dimensions in the depth direction: 13.85 mm
Dimensions of flat multi-hole tube 2: width 13.85 mm, thickness 1.15 mm
Number of refrigerant flow paths in the flat multi-hole tube 2: 15 Hydraulic diameter D h of the flat multi-hole tube 2: 0.530 mm
・ Flow path cross-sectional area of flat multi-hole tube 2 A tube : 5.433 mm 2

・扁平多穴管2の総数:52本
・第1扁平多穴管群21に属する扁平多穴管2の数:19本
・第2扁平多穴管群22に属する扁平多穴管2の数:25本
・第3扁平多穴管群23に属する扁平多穴管2の数:4本
・第4扁平多穴管群24に属する扁平多穴管2の数:4本
Total number of flat multi-hole tubes 2: 52 Number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the first flat multi-hole tube group 21: 19 Number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the second flat multi-hole tube group 22: 25 Number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the third flat multi-hole tube group 23: 4 Number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the fourth flat multi-hole tube group 24: 4

・フィン3の高さ:7.61mm
・フィン3のピッチ:1.1mm
Fin 3 height: 7.61 mm
Fin 3 pitch: 1.1 mm

なお、前述した有効幅とは、扁平多穴管2の長手方向における第1ヘッダ4から第2ヘッダ5までの距離、つまり、実質的に扁平多穴管2と外気との熱交換が行われる部分の長さをいう。また、フィン3のピッチとは、フィン3における屈曲部32の周期の長さをいう。 The above-mentioned effective width refers to the distance from the first header 4 to the second header 5 in the longitudinal direction of the flat multi-hole pipe 2, that is, the length of the portion where heat exchange between the flat multi-hole pipe 2 and the outside air actually takes place. Also, the pitch of the fins 3 refers to the periodic length of the bends 32 in the fins 3.

<試験体B>
試験体Bは、各扁平多穴管群21~24に属する扁平多穴管2の本数を以下のように変更した以外は、試験体Aと同様の構成を有している。
<Test specimen B>
Test specimen B has the same configuration as test specimen A, except that the number of flat multi-hole tubes 2 belonging to each of the flat multi-hole tube groups 21 to 24 was changed as follows.

・第1扁平多穴管群21に属する扁平多穴管2の数:22本
・第2扁平多穴管群22に属する扁平多穴管2の数:15本
・第3扁平多穴管群23に属する扁平多穴管2の数:10本
・第4扁平多穴管群24に属する扁平多穴管2の数:5本
Number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the first flat multi-hole tube group 21: 22 Number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the second flat multi-hole tube group 22: 15 Number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the third flat multi-hole tube group 23: 10 Number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the fourth flat multi-hole tube group 24: 5

次に、試験体A及び試験体Bの熱交換量の測定方法を説明する。まず、試験体Aまたは試験体Bを恒温恒湿試験室内に設けられた風洞装置に設置する。次いで、試験室内の空気温度を乾球温度:35℃、湿球温度:24℃とし、風洞装置から表1に示すいずれかの風速で熱交換器に空気を送風する。その後、各試験体の冷媒供給管6から冷媒としてR32を供給する。なお、R32の凝縮温度は45℃である。 Next, the method for measuring the heat exchange rate of test specimen A and test specimen B will be explained. First, test specimen A or test specimen B is placed in a wind tunnel device installed in a constant temperature and humidity test room. Next, the air temperature in the test room is set to a dry bulb temperature of 35°C and a wet bulb temperature of 24°C, and air is blown from the wind tunnel device to the heat exchanger at one of the wind velocities shown in Table 1. After that, R32 is supplied as a refrigerant from the refrigerant supply pipe 6 of each test specimen. The condensation temperature of R32 is 45°C.

そして、冷媒供給管6における冷媒の温度が65℃(つまり、過熱度:20K)、冷媒排出管7における冷媒の温度が40℃(つまり、過冷却度:5K)となるように冷媒を流通させつつ、空気と冷媒との熱バランスを測定する。表1の「熱交換量」欄に、空気と冷媒との熱バランスが定常状態に達した時点での熱交換量を示す。また、表1の「比率」欄に、各風速における試験体Bの熱交換量に対する試験体Aの熱交換量の比を百分率(%)で表した値を示す。 Then, the heat balance between the air and the refrigerant is measured while circulating the refrigerant so that the temperature of the refrigerant in the refrigerant supply pipe 6 is 65°C (i.e., degree of superheat: 20K) and the temperature of the refrigerant in the refrigerant discharge pipe 7 is 40°C (i.e., degree of subcooling: 5K). The "Amount of heat exchange" column in Table 1 shows the amount of heat exchange when the heat balance between the air and the refrigerant reaches a steady state. The "Ratio" column in Table 1 also shows the ratio of the amount of heat exchange of test piece A to the amount of heat exchange of test piece B at each wind speed, expressed as a percentage (%).

Figure 0007550573000003
Figure 0007550573000003

表1に示したように、第2扁平多穴管群22に属する扁平多穴管2の本数を他の扁平多穴管群21、23、24に属する扁平多穴管2の数以上とした試験体Aは、第2扁平多穴管群22に属する扁平多穴管2の本数が第1扁平多穴管群21に属する扁平多穴管2の数よりも少ない試験体Bに比べて、いずれの風速においても熱交換量を増大させることができる。 As shown in Table 1, test specimen A, in which the number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the second flat multi-hole tube group 22 is greater than or equal to the number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the other flat multi-hole tube groups 21, 23, and 24, can increase the heat exchange amount at any wind speed compared to test specimen B, in which the number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the second flat multi-hole tube group 22 is less than the number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the first flat multi-hole tube group 21.

図3は、各試験体における、冷媒の流れ方向の位置と熱交換量との関係を模式的に示した図である。図3の縦軸は、扁平多穴管2と冷媒との熱伝達率αrefと、各扁平多穴管群21~24における扁平多穴管2と冷媒との熱交換面積Ai,cellとの積である。また、図3の横軸は、冷媒供給管6を基準とした場合の冷媒の流れ方向における位置である。αrefとAi,cellとの積は熱交換量の指標となる値であり、αrefとAi,cellとの積が大きいほど熱交換量を大きくすることができる。 Fig. 3 is a diagram showing a schematic diagram of the relationship between the position in the refrigerant flow direction and the amount of heat exchange in each test specimen. The vertical axis of Fig. 3 is the product of the heat transfer coefficient α ref between the flat multi-hole tube 2 and the refrigerant and the heat exchange area A i,cell between the flat multi-hole tube 2 and the refrigerant in each of the flat multi-hole tube groups 21 to 24. The horizontal axis of Fig. 3 is the position in the refrigerant flow direction when the refrigerant supply tube 6 is used as a reference. The product of α ref and A i,cell is a value that is an index of the amount of heat exchange, and the larger the product of α ref and A i,cell, the larger the amount of heat exchange can be.

図3に示すように、試験体Aに冷媒が流入すると、まず、高クオリティの冷媒と空気との間で熱量が交換される。そのため、第1扁平多穴管群21の入口においては、高クオリティの冷媒に由来する高い熱伝達率αrefのため、αrefとAi,cellとの積が急峻に立ち上がる。そして、冷媒のクオリティは、第1扁平多穴管群21内を進むにつれて徐々に低下する。これに伴い、αrefとAi,cellとの積は、第1扁平多穴管群21内を進むにつれて徐々に減衰する。 As shown in Fig. 3, when the refrigerant flows into the test specimen A, first, heat is exchanged between the high-quality refrigerant and the air. Therefore, at the inlet of the first flat multi-hole tube group 21, the product of α ref and A i,cell rises steeply due to the high heat transfer coefficient α ref resulting from the high-quality refrigerant. Then, the quality of the refrigerant gradually decreases as it advances through the first flat multi-hole tube group 21. Accordingly, the product of α ref and A i,cell gradually decreases as it advances through the first flat multi-hole tube group 21.

一方、第2扁平多穴管群22においては、扁平多穴管2の数が増えた分、冷媒との熱交換面積Ai,cellが大きくなる。これにより、αrefとAi,cellとの積を大きくすることができる。また、扁平多穴管2は、前述した特有の伝熱特性により、ある程度凝縮が進行した冷媒が通過する際の熱伝達率αrefの低下を抑制することができる。そのため、第2扁平多穴管群22に属する扁平多穴管2の数を多くすることにより、図3に示すように、第2扁平多穴管群22における熱交換量をより大きくし、ひいては熱交換器全体での熱交換量を増大させることができる。 On the other hand, in the second flat multi-hole tube group 22, the heat exchange area A i,cell with the refrigerant increases as the number of the flat multi-hole tubes 2 increases. This makes it possible to increase the product of α ref and A i,cell . In addition, the flat multi-hole tubes 2 can suppress the decrease in the heat transfer coefficient α ref when a refrigerant that has been condensed to a certain degree passes through them due to the above-mentioned unique heat transfer characteristics. Therefore, by increasing the number of the flat multi-hole tubes 2 belonging to the second flat multi-hole tube group 22, the heat exchange amount in the second flat multi-hole tube group 22 can be increased as shown in FIG. 3, and thus the heat exchange amount in the entire heat exchanger can be increased.

(実施例3)
本例においては、第1扁平多穴管群21に属する扁平多穴管2の本数の検討を行う。本例では、第1扁平多穴管群21に属する扁平多穴管2の本数を検討するために、以下の解析モデルを用いて数値解析を行う。
Example 3
In this example, the number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the first flat multi-hole tube group 21 is considered. In this example, in order to consider the number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the first flat multi-hole tube group 21, a numerical analysis is performed using the following analytical model.

図4及び図5に、解析モデルの概略を示す。図4に模式的に示すように、解析モデルは、第1扁平多穴管群21~第4扁平多穴管群24に対応する4本の冷媒パスP1~P4を有している。これらの冷媒パスP1~P4は、扁平多穴管2の長手方向において複数の計算セルCに分割されている。そして、図5に模式的に示すように、セルの入口における冷媒の状態量(温度Tref,in[K]、圧力Pref,in[Pa]及び比エンタルピhref,in[kJ/kg])及び空気の状態量(温度Tair,in[K])に基づいて出口における冷媒の状態量(温度Tref,out[K]、圧力Pref,out[Pa]及び比エンタルピhref,out[kJ/kg])及び空気の状態量(温度Tair,out[K])を算出する操作を冷媒の流れ方向に沿って順次行うことにより、熱交換器全体の熱交換量や圧力損失などを算出することができる。 An outline of the analytical model is shown in Figures 4 and 5. As shown in Figure 4, the analytical model has four refrigerant paths P1 to P4 corresponding to the first flat multi-hole tube group 21 to the fourth flat multi-hole tube group 24. These refrigerant paths P1 to P4 are divided into a plurality of calculation cells C in the longitudinal direction of the flat multi-hole tubes 2. As shown in FIG. 5, the amount of heat exchange and pressure loss of the entire heat exchanger can be calculated by sequentially calculating the amount of state of the refrigerant at the outlet (temperature T ref, in [K], pressure P ref,in [Pa], and specific enthalpy h ref ,in [kJ/kg]) and the amount of state of the air (temperature T air,in [K]) based on the amount of state of the refrigerant at the inlet of the cell (temperature T ref,in [K], pressure P ref,out [Pa], and specific enthalpy h ref,out [kJ/kg]) and the amount of state of the air (temperature T air,in [K]) along the flow direction of the refrigerant.

各セルの出口における冷媒の状態量は、セル内のエネルギー保存式及び運動量保存式を繰り返し計算によって解くことにより算出することができる。具体的には、セルの出口における冷媒の温度Tref,out及び比エンタルピhref,outの算出には、空気と扁平多穴管2との間のエネルギー保存式(下記式(8)参照)及び扁平多穴管2と冷媒との間のエネルギー保存式(下記式(10)参照)を用いればよい。 The state quantity of the refrigerant at the outlet of each cell can be calculated by repeatedly solving the energy conservation equation and momentum conservation equation in the cell. Specifically, the temperature T ref,out and specific enthalpy h ref,out of the refrigerant at the outlet of the cell can be calculated by using the energy conservation equation between the air and the flat multi-hole tube 2 (see the following equation (8)) and the energy conservation equation between the flat multi-hole tube 2 and the refrigerant (see the following equation (10)).

各セルにおける空気側のエネルギー保存式は、下記式(8)により表すことができる。
αair・LMTD・Ao,cell=Vair・Afront,cell・ρair・C(Tair,out-Tair,in) ・・・(8)
The energy conservation equation on the air side of each cell can be expressed by the following equation (8).
α air・LMTD・A o, cell = V air・A front, cell・ρ air・C p (T air, out - T air, in ) ... (8)

前記式(8)における記号の意味は以下の通りである。
αair:空気と扁平多穴管2及びフィン3との間の熱伝達率[W/(m・K)]
o,cell:セルあたりの扁平多穴管2及びフィン3と空気との熱交換面積[m
air:各セルの空気の入口に流入する空気の風速[m/s]
front,cell:各セルにおける空気の入口の面積[m
ρair:空気の密度[kg/m
:空気の定圧比熱[J/(kg・K)]
air,out:各セルの空気の出口における空気の温度[K]
air,in:各セルの空気の入口における空気の温度[K]
The symbols in the formula (8) have the following meanings:
α air : Heat transfer coefficient between air and the flat multi-hole tube 2 and the fin 3 [W/(m 2 ·K)]
A o,cell : Heat exchange area between the flat multi-hole tube 2 and the fin 3 per cell and the air [m 2 ]
V air : wind speed of air flowing into the air inlet of each cell [m/s]
A front, cell : Area of the air inlet of each cell [m 2 ]
ρ air : air density [kg/m 3 ]
C p : specific heat of air at constant pressure [J/(kg·K)]
T air,out : Air temperature at the air outlet of each cell [K]
T air,in : Air temperature at the air inlet of each cell [K]

なお、各セルの空気の入口に流入する空気の風速Vairは、セルに流入する空気の体積流量[m/s]をセルの空気の入口の面積Afront,cell[m]で除した値である。 The wind speed V air of the air flowing into the air inlet of each cell is the volumetric flow rate [m 3 /s] of the air flowing into the cell divided by the area A front,cell [m 2 ] of the air inlet of the cell.

また、前記式(8)における記号LMTDは、各セルにおける冷媒の出入口の温度と、空気の出入口の温度との対数平均温度差である。LMTDの値は、具体的には扁平多穴管2の壁面温度Twall[K]を用いて下記式(9)により算出することができる。
LMTD=(Tair,out-Tair,in)/log{(Tair,out-Twall)/(Tair,in-Twall)} ・・・(9)
The symbol LMTD in the formula (8) is the logarithmic mean temperature difference between the refrigerant inlet/outlet temperature and the air inlet/outlet temperature in each cell. The value of LMTD can be calculated by the following formula (9) using the wall temperature T wall [K] of the flat multi-hole tube 2.
LMTD=(T air, out - T air, in )/log {(T air, out - T wall )/(T air, in - T wall )} ... (9)

各セルにおける冷媒側のエネルギー保存式は、下記式(10)により表すことができる。
αref・(Tref-Twall)・Ai,cell=Mref・(href,in-href,out) ・・・(10)
The energy conservation equation on the refrigerant side in each cell can be expressed by the following equation (10).
α ref・(T ref −T wall )・A i,cell = M ref・(h ref,in −h ref,out )...(10)

前記式(10)における記号の意味は以下の通りである。
αref:冷媒と扁平多穴管2との間の熱伝達率[W/(m・K)]
ref:冷媒の温度[K]
i,cell:セルあたりの冷媒と扁平多穴管2との熱交換面積[m
ref:冷媒の質量流量[kg/s]
ref,in:各セルの冷媒の入口における冷媒の比エンタルピ
ref,out:各セルの冷媒の出口における冷媒の比エンタルピ
The symbols in the formula (10) have the following meanings.
α ref : Heat transfer coefficient between the refrigerant and the flat multi-hole tube 2 [W/(m 2 ·K)]
T ref : refrigerant temperature [K]
A i,cell : Heat exchange area between the refrigerant and the flat multi-hole tube 2 per cell [m 2 ]
M ref : Mass flow rate of refrigerant [kg/s]
h ref,in : Specific enthalpy of the refrigerant at the inlet of each cell h ref,out : Specific enthalpy of the refrigerant at the outlet of each cell

空気と扁平多穴管2との熱交換量と、扁平多穴管2と冷媒との熱交換量とは等しいから、前記式(8)の右辺と前記式(10)の右辺とを等号で結ぶことができる。これにより、下記式(11)を得ることができる。
air・Afront,cell・ρair・C(Tair,out-Tair,in)=Mref・(href,in-href,out) ・・・(11)
Since the amount of heat exchange between the air and the flat multi-hole tubes 2 is equal to the amount of heat exchange between the flat multi-hole tubes 2 and the refrigerant, the right side of the formula (8) and the right side of the formula (10) can be connected with an equal sign, thereby obtaining the following formula (11).
V air・A front, cell・ρ air・C p (T air, out −T air, in )=M ref・(h ref,in −h ref, out ) (11)

前記式(8)における空気と扁平多穴管2との間の熱伝達率αair及び前記式(10)における冷媒と扁平多穴管2との間の熱伝達率αrefは別途計算で決定することができる。また、各セルの入口における冷媒の状態量には、計算対象のセルの上流にセルが存在しない場合には適切に設定された初期値を用い、計算対象のセルの上流にセルが存在する場合には上流のセルの出口における状態量を用いればよい。また、各セルの入口における空気の状態量には、適切に設定された初期値を用いればよい。 The heat transfer coefficient α air between the air and the flat multi-hole tube 2 in the above formula (8) and the heat transfer coefficient α ref between the refrigerant and the flat multi-hole tube 2 in the above formula (10) can be determined by separate calculation. In addition, for the state quantity of the refrigerant at the inlet of each cell, an appropriately set initial value may be used when there is no cell upstream of the cell to be calculated, and when there is a cell upstream of the cell to be calculated, the state quantity at the outlet of the upstream cell may be used. In addition, for the state quantity of the air at the inlet of each cell, an appropriately set initial value may be used.

従って、前記式(8)、式(10)及び式(11)には、セルの空気の出口における空気の温度Tair,out、扁平多穴管2の壁面温度Twall及び冷媒の出口における冷媒の比エンタルピhref,outの3つの未知の状態量が存在している。一方、前記式(8)、式(10)及び式(11)は保存式であるから、反復法を用いることにより、これらの未知の状態量を決定することができる。具体的には、二分法を用いてこれらの未知の状態量を決定すればよい。 Therefore, in the above formulas (8), (10), and (11), there are three unknown state quantities: the air temperature T air,out at the air outlet of the cell, the wall temperature T wall of the flat multi-hole tube 2, and the specific enthalpy h ref,out of the refrigerant at the refrigerant outlet. On the other hand, since the above formulas (8), (10), and (11) are conservative equations, these unknown state quantities can be determined by using an iterative method. Specifically, these unknown state quantities can be determined by using a bisection method.

また、セルの冷媒の出口における冷媒の圧力Pref,outには、下記式(12)を用いればよい。
ref,out=Pref,in-ΔP-ΔP ・・・(12)
Moreover, the pressure P ref,out of the refrigerant at the refrigerant outlet of the cell can be calculated using the following formula (12).
P ref,out =P ref,in -ΔP f -ΔP m ...(12)

前記式(12)における記号ΔPは地下-小山の式に基づく管内摩擦損失の値であり、ΔPは冷媒の相変化に伴う圧力変化である。冷媒の相変化に伴う圧力変化ΔPの値は、下記式(13)で表すことができる。
ΔP=G・(1/ρ-1/ρ)・(xref,in-xref,out) ・・・(13)
In the above formula (12), the symbol ΔP f is the value of the friction loss in the pipe based on the underground-Oyama formula, and ΔP m is the pressure change associated with the phase change of the refrigerant. The value of the pressure change ΔP m associated with the phase change of the refrigerant can be expressed by the following formula (13).
ΔP m =G 2・(1/ρ V −1/ρ L )・(x ref,in −x ref,out ) (13)

なお、前記式(13)における記号の意味は以下の通りである。
G:冷媒の質量速度[kg/(ms)]
ref,in:セルの冷媒の入口における冷媒のクオリティ[-]
ref,out:セルの冷媒の出口における冷媒のクオリティ[-]
The symbols in the formula (13) have the following meanings:
G: mass velocity of refrigerant [kg/(m 2 s)]
x ref, in : Quality of refrigerant at the inlet of the cell [-]
x ref,out : refrigerant quality at the cell refrigerant outlet [-]

前記の解析モデルの妥当性は、例えば、実施例1における試験体A及び試験体Bを模擬したモデルの計算結果を実験結果と比較することにより確認できる。表2に、試験体A及び試験体Bを模擬したモデルの計算結果を示す。 The validity of the above-mentioned analytical model can be confirmed, for example, by comparing the calculation results of the model simulating test specimens A and B in Example 1 with the experimental results. Table 2 shows the calculation results of the model simulating test specimens A and B.

Figure 0007550573000004
Figure 0007550573000004

表2に示した通り、数値解析によって算出された試験体Aの熱交換量は、いずれの風速においても試験体Bの熱交換量よりも大きくなった。また、試験体Aの熱交換量は、風速が早くなるほど大きくなった。このように、前記の解析モデルにより算出される熱交換量は、実験結果と同様の傾向を示している。これらの結果から、前記の解析モデルが妥当であることが理解できる。 As shown in Table 2, the heat exchange amount of test piece A calculated by numerical analysis was greater than that of test piece B at all wind speeds. Furthermore, the heat exchange amount of test piece A increased as the wind speed increased. In this way, the heat exchange amount calculated by the above-mentioned analytical model shows the same tendency as the experimental results. From these results, it can be seen that the above-mentioned analytical model is valid.

次に、前記の解析モデルを用い、表3に示す解析条件A~Jのそれぞれにおいて熱交換量が最も大きくなる扁平多穴管2の分配方法を探索する。なお、表3に示した値以外の解析モデルの構成は、以下の通りである。 Next, using the above analysis model, we search for a distribution method for the flat multi-hole tube 2 that maximizes the heat exchange amount under each of the analysis conditions A to J shown in Table 3. The configuration of the analysis model other than the values shown in Table 3 is as follows.

・有効幅:700mm
・奥行方向の外寸法:13.85mm
・扁平多穴管2の総数:52本
・フィン3の高さ:7.61mm
・フィン3のピッチ:1.1mm
・Effective width: 700mm
External dimensions in the depth direction: 13.85 mm
Total number of flat multi-hole tubes 2: 52 Height of fins 3: 7.61 mm
Fin 3 pitch: 1.1 mm

・冷媒:R32
・空気の乾球温度:35℃
・空気の湿球温度:24℃
Refrigerant: R32
Dry bulb temperature of air: 35°C
・Wet bulb temperature of air: 24℃

・扁平多穴管A
寸法:幅13.85mm、厚み1.15mm
冷媒流路の数:15本
水力直径D:0.530mm
流路断面積Atube:5.433mm
・Flat multi-hole pipe A
Dimensions: Width 13.85 mm, thickness 1.15 mm
Number of refrigerant channels: 15 Hydraulic diameter D h : 0.530 mm
Flow path cross-sectional area A tube : 5.433 mm2

・扁平多穴管B
寸法:幅13.85mm、厚み1.93mm
冷媒流路の数:13本
水力直径D:0.740mm
流路断面積Atube:12.23mm
・Flat multi-hole pipe B
Dimensions: Width 13.85 mm, thickness 1.93 mm
Number of refrigerant channels: 13 Hydraulic diameter D h : 0.740 mm
Flow path cross-sectional area A tube : 12.23 mm2

表3に、解析条件A~Jのそれぞれにおける、第1扁平多穴管群21に属する扁平多穴管2の本数の最適な値を示す。なお、表には示さないが、解析条件A~Jのいずれにおいても第2扁平多穴管群22に属する扁平多穴管2の本数の最適な値は、第1扁平多穴管群21に属する扁平多穴管2の本数の最適な値以上となる。 Table 3 shows the optimal number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the first flat multi-hole tube group 21 under each of the analysis conditions A to J. Although not shown in the table, under each of the analysis conditions A to J, the optimal number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the second flat multi-hole tube group 22 is equal to or greater than the optimal number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the first flat multi-hole tube group 21.

Figure 0007550573000005
Figure 0007550573000005

図6に、熱交換器が有する扁平多穴管の総数N[本]に対する第1扁平多穴管群に属する扁平多穴管の本数N[本]の比率N/Nを下記式(2)におけるΔPTPの値で整理したグラフを示す。図6の縦軸はN/Nの値であり、横軸は下記式(2)におけるΔPTPの値である。また、図6中の破線は、下記式(1’)で表される曲線である。なお、図6の横軸の目盛は対数目盛である。 Fig. 6 shows a graph in which the ratio N1 / N of the number N1 of flat multi-hole tubes belonging to the first flat multi-hole tube group to the total number N of flat multi-hole tubes in the heat exchanger is plotted using the value of ΔPTP in the following formula (2). The vertical axis of Fig. 6 is the value of N1 /N, and the horizontal axis is the value of ΔPTP in the following formula (2). The dashed line in Fig. 6 is a curve expressed by the following formula (1'). The scale of the horizontal axis in Fig. 6 is a logarithmic scale.

ΔPTP=0.0661×C×Γ-1.841 ・・・(2)
=N×0.0014×ΔPTP 0.48737 ・・・(1’)
ΔP TP =0.0661×C 1 ×Γ -1.841 ...(2)
N 1 ' = N x 0.0014 x ΔP TP 0.48737 ... (1')

ただし、前記式(2)におけるΔPTPの値は、前記パラレルフロー型熱交換器の内部を流れる前記冷媒の質量流量をmref[kg/s]、前記扁平多穴管の流路断面積をAtube[m]、前記扁平多穴管の水力直径をD[m]、前記扁平多穴管の長さをLtube[m]、液相における前記冷媒の粘度をμ[Pa・s]、気相における前記冷媒の粘度をμ[Pa・s]、液相における前記冷媒の密度をρ[kg/m]、気相における前記冷媒の密度をρ[kg/m]で表した場合に下記式(3)~(4)により算出される値である。
=mref 1.75×Atube -1.75×D -0.75×μ 0.25×ρ -1×4×Ltube ・・・(3)
Γ=(ρ/ρ0.5×(μ/μ0.125 ・・・(4)
However, the value of ΔP TP in formula (2) is a value calculated by the following formulas (3) and (4) when the mass flow rate of the refrigerant flowing inside the parallel-flow type heat exchanger is expressed as m ref [kg/s], the flow path cross-sectional area of the flat multi-hole tube is expressed as A tube [m 2 ], the hydraulic diameter of the flat multi-hole tube is expressed as D h [m], the length of the flat multi-hole tube is expressed as L tube [m], the viscosity of the refrigerant in the liquid phase is expressed as μ L [Pa·s], the viscosity of the refrigerant in the gas phase is expressed as μ V [Pa·s], the density of the refrigerant in the liquid phase is expressed as ρ L [kg/m 3 ], and the density of the refrigerant in the gas phase is expressed as ρ V [kg/m 3 ].
C 1 = m ref 1.75 ×A tube -1.75 ×D h -0.75 ×μ L 0.25 ×ρ L -1 ×4 × L tube ... (3)
Γ=( ρV / ρL ) 0.5 ×( μL / μV ) 0.125 ...(4)

図6に示したグラフによれば、前記式(1’)で表される曲線は、解析条件A~Jにおける、第1扁平多穴管群21に属する扁平多穴管2の最適値をよく近似していることが理解できる。従って、前記式(1’)を用いることにより、第1扁平多穴管群21に属する扁平多穴管2の最適値を容易に予測することができる。 From the graph shown in FIG. 6, it can be seen that the curve represented by the above formula (1') closely approximates the optimal value of the flat multi-hole tube 2 belonging to the first flat multi-hole tube group 21 under the analysis conditions A to J. Therefore, by using the above formula (1'), the optimal value of the flat multi-hole tube 2 belonging to the first flat multi-hole tube group 21 can be easily predicted.

また、表3の「式(1’)による予測値」欄に、前記式(1’)により算出された第1扁平多穴管群21に属する扁平多穴管2の最適値を示す。これらの結果によれば、前記式(1’)により予測された値は、数値解析によって導き出された第1扁平多穴管群21に属する扁平多穴管2の最適な本数に対して最大で2本多くなっていることが理解できる。 The "Predicted value by formula (1')" column in Table 3 shows the optimal value of the flat multi-hole tubes 2 belonging to the first flat multi-hole tube group 21 calculated by the formula (1'). From these results, it can be seen that the value predicted by the formula (1') is up to two more than the optimal number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the first flat multi-hole tube group 21 derived by numerical analysis.

従って、第1扁平多穴管群21に属する扁平多穴管2の本数の下限を、前記式(1’)により予測された第1扁平多穴管群21に属する扁平多穴管2の最適値よりも2本少ない本数とすることにより、第1扁平多穴管群21に属する扁平多穴管2の本数を容易に最適化し、熱交換器全体の熱交換量をより多くすることができる。 Therefore, by setting the lower limit of the number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the first flat multi-hole tube group 21 to a number two less than the optimal number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the first flat multi-hole tube group 21 predicted by the above formula (1'), the number of flat multi-hole tubes 2 belonging to the first flat multi-hole tube group 21 can be easily optimized, and the heat exchange amount of the entire heat exchanger can be increased.

以上のように、実施例1~実施例3に基づいて本発明に係るパラレルフロー型熱交換器の構成例を説明したが、本発明に係るパラレルフロー型熱交換器の具体的な態様は前述した実施例に記載された態様に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜構成を変更することができる。 As described above, configuration examples of the parallel-flow heat exchanger according to the present invention have been described based on Examples 1 to 3, but the specific aspects of the parallel-flow heat exchanger according to the present invention are not limited to those described in the above examples, and the configuration can be changed as appropriate within the scope of the spirit of the present invention.

1 パラレルフロー型熱交換器
11 コア
2 扁平多穴管
21 第1扁平多穴管群
22 第2扁平多穴管群
3 フィン
4 第1ヘッダ
5 第2ヘッダ
Reference Signs List 1 Parallel flow type heat exchanger 11 Core 2 Flat multi-hole tube 21 First flat multi-hole tube group 22 Second flat multi-hole tube group 3 Fin 4 First header 5 Second header

Claims (5)

パラレルフロー型熱交換器と、前記パラレルフロー型熱交換器の内部に存在する冷媒とを有する空気調和機であって、
前記パラレルフロー型熱交換器は、冷媒が流通可能に構成された複数の扁平多穴管がフィンを介して平行に配列され、前記扁平多穴管と前記フィンとが上下方向に交互に積層されたコアと、
前記扁平多穴管の長手方向における前記コアの一端に配置され、前記扁平多穴管に接続された第1ヘッダと、
前記長手方向における前記コアの他端に配置され、前記扁平多穴管に接続された第2ヘッダと、を有し、
複数の前記扁平多穴管は、前記コアの最も上方に位置する第1扁平多穴管群と、前記第1扁平多穴管群の下方に隣接する第2扁平多穴管群とを含む複数の扁平多穴管群に区分されており、
前記第1ヘッダ及び前記第2ヘッダは、前記冷媒が複数の前記扁平多穴管群を上方から下方に向かって順次通過することができるように構成されており、
前記第2扁平多穴管群に属する前記扁平多穴管の数は14本以上であり、
第1扁平多穴管群に属する扁平多穴管の数は第2扁平多穴管群に属する前記扁平多穴管の数以下であり、
前記パラレルフロー型熱交換器が有する前記扁平多穴管の総数N[本]と、前記第1扁平多穴管群に属する前記扁平多穴管の本数N [本]とが下記式(1)の関係を満足している、空気調和機
>N×0.0014×ΔP TP 0.48737 -2 ・・・(1)
(ただし、前記式(1)におけるΔP TP の値は、前記パラレルフロー型熱交換器の内部を流れる前記冷媒の質量流量をm ref [kg/s]、前記扁平多穴管の流路断面積をA tube [m ]、前記扁平多穴管の水力直径をD [m]、前記扁平多穴管の長さをL tube [m]、液相における前記冷媒の粘度をμ [Pa・s]、気相における前記冷媒の粘度をμ [Pa・s]、液相における前記冷媒の密度をρ [kg/m ]、気相における前記冷媒の密度をρ [kg/m ]で表した場合に下記式(2)~(4)により算出される値である。
ΔP TP =0.0661×C ×Γ -1.841 ・・・(2)
=m ref 1.75 ×A tube -1.75 ×D -0.75 ×μ 0.25 ×ρ -1 ×4×L tube ・・・(3)
Γ=(ρ /ρ 0.5 ×(μ /μ 0.125 ・・・(4))
An air conditioner having a parallel flow type heat exchanger and a refrigerant present inside the parallel flow type heat exchanger,
The parallel flow type heat exchanger includes a core in which a plurality of flat multi-hole tubes configured to allow a refrigerant to flow therethrough are arranged in parallel with fins interposed therebetween, and the flat multi-hole tubes and the fins are stacked alternately in the vertical direction;
a first header disposed at one end of the core in a longitudinal direction of the flat multi-hole pipe and connected to the flat multi-hole pipe;
a second header disposed at the other end of the core in the longitudinal direction and connected to the flat multi-hole tube;
The flat multi-hole tubes are divided into a plurality of flat multi-hole tube groups including a first flat multi-hole tube group located at the top of the core and a second flat multi-hole tube group adjacent to and below the first flat multi-hole tube group,
the first header and the second header are configured to allow the refrigerant to pass through the plurality of flat multi-hole tube bundles sequentially from above to below,
The number of the flat multi-hole tubes belonging to the second flat multi-hole tube group is 14 or more,
the number of flat multi-hole tubes belonging to the first flat multi-hole tube group is equal to or less than the number of the flat multi-hole tubes belonging to the second flat multi-hole tube group,
an air conditioner, wherein a total number N of the flat multi-hole tubes in the parallel-flow type heat exchanger and a number N 1 of the flat multi-hole tubes belonging to the first flat multi-hole tube group satisfy the relationship of the following formula (1):
N 1 > N x 0.0014 x ΔP TP 0.48737 -2 ... (1)
( The value of ΔP TP in the above formula (1) is a value calculated by the following formulas (2) to (4) when the mass flow rate of the refrigerant flowing inside the parallel-flow type heat exchanger is expressed as m ref [kg/s], the flow path cross-sectional area of the flat multi-hole tube is expressed as A tube [m 2 ] , the hydraulic diameter of the flat multi-hole tube is expressed as D h [m], the length of the flat multi-hole tube is expressed as L tube [m], the viscosity of the refrigerant in the liquid phase is expressed as μ L [Pa·s], the viscosity of the refrigerant in the gas phase is expressed as μ V [Pa·s], the density of the refrigerant in the liquid phase is expressed as ρ L [kg/m 3 ], and the density of the refrigerant in the gas phase is expressed as ρ V [kg/m 3 ].
ΔP TP =0.0661×C 1 ×Γ -1.841 ...(2)
C 1 = m ref 1.75 ×A tube -1.75 ×D h -0.75 ×μ L 0.25 ×ρ L -1 ×4 × L tube ... (3)
Γ=(ρV / ρL ) 0.5 × (μL / μV ) 0.125 ... (4))
前記パラレルフロー型熱交換器は、冷媒としてR32が使用されるように構成されており、前記扁平多穴管の水力直径Dが0.00032m以上0.001m以下であり、前記扁平多穴管の長さLtubeが0.4m以上0.9m以下である、請求項1に記載の空気調和機 2. The air conditioner according to claim 1, wherein the parallel-flow type heat exchanger is configured to use R32 as a refrigerant, the flat multi-hole tube has a hydraulic diameter Dh of 0.00032 m or more and 0.001 m or less, and the flat multi -hole tube has a length L tube of 0.4 m or more and 0.9 m or less. 前記パラレルフロー型熱交換器の定格能力が2kW以上12kW以下である、請求項1または2に空気調和機3. The air conditioner according to claim 1, wherein the rated capacity of the parallel-flow type heat exchanger is 2 kW or more and 12 kW or less. 前記冷媒がR32である、請求項1~3のいずれか1項に記載の空気調和機。 The air conditioner according to any one of claims 1 to 3 , wherein the refrigerant is R32. 前記空気調和機は、前記パラレルフロー型熱交換器の内部における前記冷媒の質量流量mrefを0.01kg/s以上0.03333kg/s以下にすることができるように構成されている、請求項1~4のいずれか1項に記載の空気調和機。 The air conditioner is configured to set the mass flow rate m ref of the refrigerant inside the parallel-flow type heat exchanger to 0.01 kg/s or more and 0.03333 kg/s or less. The air conditioner according to any one of claims 1 to 4 .
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