JP7848476B2 - Heat exchanger and air conditioner equipped therewith - Google Patents
Heat exchanger and air conditioner equipped therewithInfo
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Description
本発明は、熱交換器およびこれに備えた空気調和機に関する。 This invention relates to a heat exchanger and an air conditioner equipped therewith.
上下方向に配列された複数段の扁平管が空気の流れ方向に2列並べられ、各列の扁平管の一端に冷媒の流れ方向を列間で折り返す折り返しヘッダが設けられた熱交換器が知られている(例えば特許文献1参照)。 A heat exchanger is known in which multiple rows of flattened tubes arranged vertically are placed in two columns in the direction of airflow, and a return header is provided at one end of each column of flattened tubes to fold the refrigerant flow direction between columns (see, for example, Patent Document 1).
また、各扁平管の一端が貫通する第1のプレートと、この第1のプレートに接合される第2のプレートとを備えた折り返しヘッダを有する熱交換器が知られている(例えば特許文献2参照)。この熱交換器では、第1のプレートと第2のプレートが接合されて各列の扁平管の一端同士を相互に連通させる空間部が形成され、この空間部を区画するアーチ状の凹部が第2のプレートに形成されている。 Furthermore, a heat exchanger is known that has a folded header comprising a first plate through which one end of each flattened tube passes, and a second plate joined to the first plate (see, for example, Patent Document 2). In this heat exchanger, the first plate and the second plate are joined to form a space that connects one end of each row of flattened tubes to each other, and an arch-shaped recess is formed in the second plate that defines this space.
各扁平管の内部には、空気の流れ方向に並べて配列された複数列の冷媒流路が形成されている。したがって、伝熱管に扁平管を用いる熱交換器は、各扁平管の内部の冷媒流路間において風上側の方が風下側と比べて風量が多いことに起因して、風上側の方が風下側と比べて空気と冷媒との熱交換量が多くなる。このため、冷房運転および暖房運転の各運転時において、相変化させたい冷媒が、風下側の冷媒流路よりも熱交換量が多くなる風上側の冷媒流路により多く流れることが好ましい。 Inside each flattened tube, multiple rows of refrigerant flow paths are formed, arranged in the direction of airflow. Therefore, in a heat exchanger using flattened tubes as heat transfer tubes, the amount of heat exchange between air and refrigerant is greater on the windward side than on the leeward side due to the greater airflow volume on the windward side compared to the leeward side. For this reason, during both cooling and heating operations, it is preferable that more of the refrigerant to undergo phase change flows through the windward refrigerant flow path, where heat exchange is greater, than through the leeward refrigerant flow path.
また、室外熱交換器あるいは室内熱交換器として、複数段の扁平管を空気の流れ方向に2列並べた熱交換器が採用された空気調和機においては、通常、蒸発器として機能する熱交換器から流出した冷媒は、圧縮機により圧縮された後、凝縮器として機能する熱交換器の風下側の列の扁平管に最初に流入する。その理由は、熱交換器が凝縮器として機能する場合、圧縮機から吐出された冷媒が最初に流入する扁平管を風上側の扁平管に設定すると、風上側の扁平管を流れる冷媒との熱交換で暖められた空気が風下側の扁平管に流れることで、風下側の扁平管を流れる冷媒と空気との温度差が小さくなる分、熱交換量が低下するためである。
一方、凝縮器として機能する熱交換器から流出した冷媒は、膨張弁により減圧された後、蒸発器として機能する熱交換器の風上側の列の扁平管に最初に流入する。
Furthermore, in air conditioners that employ a heat exchanger consisting of multiple rows of flat tubes arranged in the direction of airflow, either as an outdoor or indoor heat exchanger, the refrigerant flowing out of the heat exchanger, which functions as an evaporator, is usually compressed by the compressor and then first flows into the flat tubes in the leeward row of the heat exchanger, which functions as a condenser. The reason for this is that when the heat exchanger functions as a condenser, if the flat tube into which the refrigerant discharged from the compressor first flows is set to the leeward flat tube, the air heated by heat exchange with the refrigerant flowing in the leeward flat tube flows into the leeward flat tube. As a result, the temperature difference between the refrigerant flowing in the leeward flat tube and the air becomes smaller, and the amount of heat exchange decreases.
Meanwhile, the refrigerant flowing out of the heat exchanger, which functions as a condenser, is depressurized by the expansion valve and then first flows into the flattened tubes in the upwind row of the heat exchanger, which functions as an evaporator.
上記空気調和機において、熱交換器の一方の列の扁平管に流入した冷媒は、折り返しヘッダによって冷媒の流れが折り返されて反転して他方の列の扁平管へと流れる。折り返しヘッダに流入する冷媒が気液二相状態の場合、ガス冷媒よりも比重の大きい液冷媒の方が反転時の慣性力を強く受けて外側に振られやすい。その結果、熱交換器が凝縮器として機能する場合は、折り返しヘッダによって、風上側の列の扁平管の複数の冷媒流路のうち、風下側の冷媒流路、つまりは熱交換量が小さい冷媒流路にガス冷媒が多く流れる。また、熱交換器が蒸発器として機能する場合は、折り返しヘッダによって、風下側の列の扁平管の冷媒流路のうち、風下側の冷媒流路、つまりは熱交換量が小さい冷媒流路に液冷媒が多く流れる。このように、熱交換器が蒸発器として機能する場合は、相変化させたい冷媒が、熱交換量が大きい風上側の冷媒流路ではなく、熱交換量が小さい風下側の冷媒流路に多く流れるため、熱交換器における熱交換量が減少するという問題がある。 In the above-described air conditioner, the refrigerant flowing into one row of flat tubes in the heat exchanger is reversed and diverted by a return header before flowing into the other row of flat tubes. When the refrigerant flowing into the return header is in a gas-liquid two-phase state, the liquid refrigerant, having a higher specific gravity than the gaseous refrigerant, is more strongly affected by the inertial force during reversal and is more easily swung outwards. As a result, when the heat exchanger functions as a condenser, the return header causes more gaseous refrigerant to flow into the leeward refrigerant channel—that is, the channel with the lower heat exchange rate—among the multiple refrigerant channels in the upwind row of flat tubes. Similarly, when the heat exchanger functions as an evaporator, the return header causes more liquid refrigerant to flow into the leeward refrigerant channel—that is, the channel with the lower heat exchange rate—among the refrigerant channels in the downwind row of flat tubes. Thus, when the heat exchanger functions as an evaporator, the refrigerant that is to undergo phase change flows more to the leeward refrigerant channel (which has a lower heat exchange rate) than to the upwind refrigerant channel (which has a higher heat exchange rate), resulting in a decrease in the heat exchange rate in the heat exchanger.
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、熱交換器における熱交換量の減少を抑えることができる熱交換器およびこれを備えた空気調和機を提供することにある。 In view of the above circumstances, the object of the present invention is to provide a heat exchanger that can suppress the reduction in the amount of heat exchanged in the heat exchanger, and an air conditioner equipped therewith.
本発明の一形態に係る空気調和機は、
上下方向に配置された複数の第1扁平管を有する第1熱交換部と、
上下方向に配置された複数の第2扁平管を有する第2熱交換部と、
内部が複数の空間部で区画された折り返しヘッダと、を備え、
複数の前記第1扁平管と複数の前記第2扁平管のそれぞれの内部には、前後方向に延びる複数の冷媒流路が左右方向に並べて形成され、
前記第1熱交換部と前記第2熱交換部が左右方向に並べて配置され、
複数の前記第1扁平管のうちの1つの第1扁平管と、複数の前記第2扁平管のうちの1つの第2扁平管とが、複数の前記空間部のうちの1つの空間部に接続され、
前記空間部における前記第1扁平管と前記第2扁平管の間に第1緩衝部が設けられる。
An air conditioner according to one embodiment of the present invention is
A first heat exchange section having a plurality of first flattened tubes arranged in the vertical direction,
A second heat exchange section having a plurality of second flattened tubes arranged in the vertical direction,
It comprises a folded header whose interior is divided into multiple spatial sections,
Inside each of the multiple first flattened tubes and the multiple second flattened tubes, multiple refrigerant flow paths extending in the front-to-back direction are formed, arranged in the left-to-right direction.
The first heat exchange section and the second heat exchange section are arranged side by side in the left-right direction.
One of the plurality of first flattened tubes and one of the plurality of second flattened tubes are connected to one of the plurality of spaces.
A first buffer is provided between the first flattened pipe and the second flattened pipe in the aforementioned space.
前記第1緩衝部は、前記空間部における前記第1扁平管と前記第2扁平管の間を流れる冷媒の流れに対して抵抗となるように形成されてもよい。 The first buffer portion may be formed to resist the flow of refrigerant between the first and second flattened tubes in the space.
前記第1緩衝部は、前記第1扁平管と前記第2扁平管との間における冷媒の流通を妨げる衝突部と、前記第1扁平管と前記第2扁平管との間において液冷媒を流す第1流通路と、前記第1扁平管と前記第2扁平管との間においてガス冷媒を流す第2流通路とを有してもよい。 The first buffer section may include a collision section that obstructs the flow of refrigerant between the first flattened pipe and the second flattened pipe, a first flow passage for liquid refrigerant between the first flattened pipe and the second flattened pipe, and a second flow passage for gaseous refrigerant between the first flattened pipe and the second flattened pipe.
前記複数の空間部は、前記第1扁平管および前記第2扁平管と接続される第1内面部と、前記第1内面部と対向する第2内面部と、上下方向に対向する天面部および底面部とをそれぞれ有し、
前記衝突部は、前記天面部と前記底面部との間に形成された第1壁部と、前記第1壁部と前記第1内面部との間に形成された所定高さの第2壁部とを有してもよい。
Each of the aforementioned spatial portions has a first inner surface portion connected to the first flattened pipe and the second flattened pipe, a second inner surface portion facing the first inner surface portion, and a top surface portion and a bottom surface portion facing each other in the vertical direction.
The collision portion may have a first wall portion formed between the top portion and the bottom portion, and a second wall portion of a predetermined height formed between the first wall portion and the first inner surface portion.
前記第1壁部は、前記第2内面部から離れて配置され、
前記第2壁部は、前記底面部と前記第1扁平管および前記第2扁平管との間に配置されてもよい。
The first wall portion is positioned away from the second inner surface portion,
The second wall portion may be positioned between the bottom portion and the first flattened tube and the second flattened tube.
前記所定高さは、前記底面部から前記第1内面部における前記第1扁平管および前記第2扁平管との接続部までの高さ以上の高さであってもよい。 The predetermined height may be greater than or equal to the height from the bottom surface to the connection point between the first flattened tube and the second flattened tube in the first inner surface.
前記第1緩衝部と前記第1扁平管又は前記第2扁平管との間に第2緩衝部が設けられてもよい。 A second buffer portion may be provided between the first buffer portion and the first flattened tube or the second flattened tube.
前記複数の空間部において、前記第2緩衝部は、前記第1流通路と左右方向に対向するように前記第2内面部に設けられてもよい。 In the aforementioned plurality of spaces, the second buffer portion may be provided on the second inner surface so as to face the first flow passage in the left-right direction.
本発明によれば、熱交換器における熱交換量の減少を抑えることができる。 According to the present invention, it is possible to suppress the decrease in the amount of heat exchanged in a heat exchanger.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。 The embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係る熱交換器が適用される空気調和機1の構成を示す冷媒回路図である。以下、空気調和機1について概略的に説明する。 Figure 1 is a refrigerant circuit diagram showing the configuration of an air conditioner 1 to which a heat exchanger according to one embodiment of the present invention is applied. The air conditioner 1 will be described in general terms below.
[空気調和機]
図1に示すように、空気調和機1は、室内機2と、室外機3とを備えている。室内機2には、室内熱交換器4が設けられ、室外機3には、室外熱交換器5のほかに、圧縮機6、膨張弁7、四方弁8が設けられている。
[Air conditioner]
As shown in Figure 1, the air conditioner 1 comprises an indoor unit 2 and an outdoor unit 3. The indoor unit 2 is equipped with an indoor heat exchanger 4, and the outdoor unit 3 is equipped with an outdoor heat exchanger 5, as well as a compressor 6, an expansion valve 7, and a four-way valve 8.
暖房運転時は、図1中、四方弁8は実線で示す状態に切り替わり、黒矢印の方向に冷媒が流れる。室外機3の圧縮機6から吐出されたガス冷媒は、配管P1、四方弁8および配管P2を流れて室内熱交換器4に流入する。暖房運転時には、室内熱交換器4は凝縮器として機能し、室内空気と熱交換した冷媒は凝縮して液化する。その後、液冷媒は、配管P3を流れ、室外機3の膨張弁7を通過することによって減圧されて気液二相冷媒となり、配管P4を流れて室外熱交換器5へ流入する。暖房運転時には、室外熱交換器5は蒸発器として機能し、外気と熱交換した冷媒はガス化する。その後、ガス冷媒は、配管P5、四方弁8および配管P6を流れて圧縮機6に吸入される。 During heating operation, in Figure 1, the four-way valve 8 switches to the state shown by the solid line, and the refrigerant flows in the direction of the black arrow. The gaseous refrigerant discharged from the compressor 6 of the outdoor unit 3 flows through piping P1, the four-way valve 8, and piping P2 to the indoor heat exchanger 4. During heating operation, the indoor heat exchanger 4 functions as a condenser, and the refrigerant that has exchanged heat with the indoor air condenses and liquefies. The liquid refrigerant then flows through piping P3, passes through the expansion valve 7 of the outdoor unit 3, is depressurized to become a gaseous two-phase refrigerant, and flows through piping P4 to the outdoor heat exchanger 5. During heating operation, the outdoor heat exchanger 5 functions as an evaporator, and the refrigerant that has exchanged heat with the outside air gasifies. The gaseous refrigerant then flows through piping P5, the four-way valve 8, and piping P6 to be drawn into the compressor 6.
冷房運転時は、図1中、四方弁8は破線で示す状態に切り替わり、白矢印の方向に冷媒が流れる。室外機3の圧縮機6から吐出されたガス冷媒は、配管P1、四方弁8および配管P5を流れて室外熱交換器5に流入する。冷房運転時には、室外熱交換器5は凝縮器として機能し、外気と熱交換した冷媒は凝縮して液化する。その後、液冷媒は、配管P4を流れ、室外機3の膨張弁7を通過することによって減圧されて気液二相冷媒となり、配管P3を流れて室内熱交換器4へ流入する。冷房運転時には、室内熱交換器4は蒸発器として機能し、室内空気と熱交換した冷媒はガス化する。その後、ガス冷媒は、配管P2、四方弁8および配管P6を流れて圧縮機6に吸入される。 During cooling operation, the four-way valve 8 in Figure 1 switches to the state shown by the dashed line, and the refrigerant flows in the direction of the white arrow. The gaseous refrigerant discharged from the compressor 6 of the outdoor unit 3 flows through piping P1, the four-way valve 8, and piping P5 to the outdoor heat exchanger 5. During cooling operation, the outdoor heat exchanger 5 functions as a condenser, and the refrigerant that has exchanged heat with the outside air condenses and liquefies. The liquid refrigerant then flows through piping P4, passes through the expansion valve 7 of the outdoor unit 3, is depressurized to become a gaseous two-phase refrigerant, and flows through piping P3 to the indoor heat exchanger 4. During cooling operation, the indoor heat exchanger 4 functions as an evaporator, and the refrigerant that has exchanged heat with the indoor air gasifies. The gaseous refrigerant then flows through piping P2, the four-way valve 8, and piping P6 to be drawn into the compressor 6.
[熱交換器]
室内熱交換器4および室外熱交換器5は、図2に示すような構造の熱交換器で構成される。図2は、本発明の一実施形態に係る熱交換器100を示す斜視図である。図において、X軸、Y軸およびZ軸は相互に直交する3軸を示しており、X軸方向は左右方向に相当し、Y軸方向は前後方向に相当し、Z軸方向は上下方向に相当する。また、矢印Aは、X軸方向に平行な空気の流れ方向を示している。空気の流れは、室内熱交換器4に対向して配置された室内ファン4F、および、室外熱交換器5に対向して配置された室外ファン5Fによって形成される(図1参照)。
以下、熱交換器100の詳細について説明する。
[Heat exchanger]
The indoor heat exchanger 4 and the outdoor heat exchanger 5 are composed of heat exchangers with the structure shown in Figure 2. Figure 2 is a perspective view showing a heat exchanger 100 according to one embodiment of the present invention. In the figure, the X, Y, and Z axes represent three mutually orthogonal axes, with the X axis corresponding to the left-right direction, the Y axis corresponding to the front-back direction, and the Z axis corresponding to the up-down direction. Arrow A indicates the direction of airflow parallel to the X axis. The airflow is formed by the indoor fan 4F positioned opposite the indoor heat exchanger 4 and the outdoor fan 5F positioned opposite the outdoor heat exchanger 5 (see Figure 1).
The details of the heat exchanger 100 will be described below.
熱交換器100は、第1熱交換部10と、第2熱交換部20と、第1ヘッダ30と、第2ヘッダ40と、折り返しヘッダ50とを備える。熱交換器100は、第1熱交換部10および第2熱交換部20は、空気の流れ方向である左右方向(X軸方向)に並べて配置されており、本実施形態において第1熱交換部10は第2熱交換部20の風下側に配置される。 The heat exchanger 100 comprises a first heat exchange section 10, a second heat exchange section 20, a first header 30, a second header 40, and a folded header 50. The first heat exchange section 10 and the second heat exchange section 20 are arranged side-by-side in the left-right direction (X-axis direction), which is the direction of airflow. In this embodiment, the first heat exchange section 10 is positioned downwind of the second heat exchange section 20.
(第1熱交換部、第2熱交換部)
第1熱交換部10は、上下方向(Z軸方向)に間隔をおいて多段に配置された第1扁平管11を有する。各第1扁平管11は、X軸方向に幅方向、Y軸方向に長手方向、Z軸方向に厚み方向を有する金属製の伝熱管である。
(First heat exchange section, second heat exchange section)
The first heat exchange section 10 has first flattened tubes 11 arranged in multiple stages with spacing in the vertical direction (Z-axis direction). Each first flattened tube 11 is a metal heat transfer tube having a width direction in the X-axis direction, a length direction in the Y-axis direction, and a thickness direction in the Z-axis direction.
第1扁平管11の内部には、図3に示すように、幅方向に沿って配列された複数の冷媒流路11pを有する。各第1扁平管11は、複数の冷媒流路11pが図2に矢印Aで示す空気の流れと交差するように配置することで、各第1扁平管11の間を通過する空気と各冷媒流路11pを流れる冷媒とを熱交換させる。第1扁平管11の数は特に限定されず、図示の例では、14本である。 As shown in Figure 3, the first flattened tube 11 has multiple refrigerant flow paths 11p arranged along its width. Each first flattened tube 11 is positioned so that the multiple refrigerant flow paths 11p intersect with the airflow indicated by arrow A in Figure 2, thereby facilitating heat exchange between the air passing between the first flattened tubes 11 and the refrigerant flowing through each refrigerant flow path 11p. The number of first flattened tubes 11 is not particularly limited; in the illustrated example, there are 14.
なお図2への図示は省略しているが、第1熱交換部10は、複数の第1扁平管11に取り付けられる複数の伝熱フィンをさらに有する。複数の伝熱フィンは、複数の第1扁平管11と直交する板状のフィンであってもよいし、複数の第1扁平管11の間に配置された波形のフィン(コルゲートフィン)などであってもよい。 Although not shown in Figure 2, the first heat exchange section 10 further includes multiple heat transfer fins attached to the multiple first flattened tubes 11. These multiple heat transfer fins may be plate-shaped fins perpendicular to the multiple first flattened tubes 11, or they may be corrugated fins (wavy fins) positioned between the multiple first flattened tubes 11.
第2熱交換部20は、上下方向に間隔をおいて多段に配置された第2扁平管21を有する。各第2扁平管21は、第1扁平管11と同様に、X軸方向に幅方向、Y軸方向に長手方向、Z軸方向に厚み方向を有する金属製の伝熱管であり、各第1扁平管11と空気の流れ方向である左右方向(X軸方向)に対向して配置される。 The second heat exchange section 20 has a multi-stage arrangement of second flattened tubes 21 spaced apart in the vertical direction. Each second flattened tube 21, like the first flattened tube 11, is a metal heat transfer tube with a width in the X-axis direction, a length in the Y-axis direction, and a thickness in the Z-axis direction. Each second flattened tube 21 is positioned opposite the first flattened tube 11 in the left-right direction (X-axis direction), which is the direction of airflow.
第2扁平管21の内部には、図3に示すように、幅方向に沿って配列された複数の冷媒流路21pを有する。各第1扁平管21は、複数の冷媒流路21pが図2に矢印Aで示す空気の流れと交差するように配置することで、各第2扁平管21の間を通過する空気と各冷媒流路21pを流れる冷媒とを熱交換させる。第2扁平管21の数は、第1扁平管11の数と同一であり、14本である。 The second flattened tube 21 has multiple refrigerant flow channels 21p arranged along its width, as shown in Figure 3. Each first flattened tube 21 is positioned so that the multiple refrigerant flow channels 21p intersect with the airflow indicated by arrow A in Figure 2, thereby facilitating heat exchange between the air passing between each second flattened tube 21 and the refrigerant flowing through each refrigerant flow channel 21p. The number of second flattened tubes 21 is the same as the number of first flattened tubes 11, which is 14.
なお第2熱交換部20も同様に、複数の第2扁平管21に取り付けられる複数の伝熱フィンをさらに有する。複数の伝熱フィンは、複数の第2扁平管21と直交する板状のフィンであってもよいし、複数の第2扁平管21の間に配置された波形のフィン(コルゲートフィン)などであってもよい。 Similarly, the second heat exchange section 20 also has a plurality of heat transfer fins attached to a plurality of second flattened tubes 21. These heat transfer fins may be plate-shaped fins perpendicular to the plurality of second flattened tubes 21, or they may be corrugated fins (wavy fins) positioned between the plurality of second flattened tubes 21.
(第1ヘッダ、第2ヘッダ)
第1ヘッダ30は、各第1扁平管11へ冷媒を分流させる、あるいは、各第1扁平管11から流出した冷媒を合流させるためのものであり、各第1扁平管11の長手方向の一方(図2において右方)の端部に接続される。第1ヘッダ30は、上下方向に延びる円筒状のヘッダ管31と、ヘッダ管31の内部に配置された複数の仕切板32とを有する。
(First header, second header)
The first header 30 is used to divert the refrigerant to each of the first flat pipes 11, or to merge the refrigerant that has flowed out of each of the first flat pipes 11, and is connected to one end of each first flat pipe 11 in the longitudinal direction (the right end in Figure 2). The first header 30 has a cylindrical header pipe 31 that extends in the vertical direction and a plurality of partition plates 32 arranged inside the header pipe 31.
複数の仕切板32は、ヘッダ管31の内部を上方から順にS11~S16の6つの空間部に分割する。図2の例では、空間部S11,S14~S16には2本の第1扁平管11が接続され、空間部S12,S13には3本の第1扁平管11が接続されている。これにより第1扁平管11の組は、接続される空間部に応じて、2本または3本の第1扁平管11からなる6つの分流ライン11a~11fに分割される。 The multiple partition plates 32 divide the inside of the header pipe 31 into six spatial sections, S11 to S16, from top to bottom. In the example shown in Figure 2, two first flat pipes 11 are connected to spatial sections S11, S14 to S16, and three first flat pipes 11 are connected to spatial sections S12 and S13. As a result, the sets of first flat pipes 11 are divided into six flow distribution lines 11a to 11f, each consisting of two or three first flat pipes 11, depending on the spatial section to which they are connected.
なお、空間部S11~S16の数は上記の例に限られず、第1扁平管11の本数等に応じて任意に決定可能である。また、各空間部S11~S16に接続される第1扁平管11の数も上記の例に限られず、第1扁平管11の本数によっては各空間部に均等な数で接続されてもよい。 The number of spaces S11 to S16 is not limited to the above example and can be arbitrarily determined according to the number of first flattened pipes 11, etc. Furthermore, the number of first flattened pipes 11 connected to each space S11 to S16 is not limited to the above example and may be connected in equal numbers to each space depending on the number of first flattened pipes 11.
第2ヘッダ40は、各第2扁平管21へ冷媒を分流させる、あるいは、各第2扁平管21から流出した冷媒を合流させるためのものであり、各第2扁平管21の長手方向の一方(図2において右方)の端部に接続される。第2ヘッダ40は、上下方向に延びる円筒状のヘッダ管41と、ヘッダ管41の内部に配置された複数の仕切板42とを有する。 The second header 40 is used to distribute the refrigerant to each of the second flat pipes 21, or to combine the refrigerant that has flowed out of each of the second flat pipes 21, and is connected to one end of each second flat pipe 21 in the longitudinal direction (the right end in Figure 2). The second header 40 has a cylindrical header pipe 41 extending in the vertical direction and a plurality of partition plates 42 arranged inside the header pipe 41.
複数の仕切板42は、ヘッダ管41の内部を上方から順にS21~S26の6つの空間部に分割する。図2への図示は省略しているが、空間部S21,S24~S26には2本の第2扁平管21が接続され、空間部S22,S23には3本の第2扁平管21が接続されている。これにより第2扁平管21の組は、接続される空間部に応じて、2本または3本の第2扁平管21からなる6つの分流ラインに分割される。これら6つの分流ラインは、位置および扁平管の本数において第1熱交換部10の6つの分流ライン11a~11fにそれぞれ対応する。 The multiple partition plates 42 divide the inside of the header pipe 41 into six spaces, S21 to S26, from top to bottom. Although not shown in Figure 2, two second flat pipes 21 are connected to spaces S21, S24 to S26, and three second flat pipes 21 are connected to spaces S22 and S23. As a result, each set of second flat pipes 21 is divided into six flow distribution lines, each consisting of either two or three second flat pipes 21, depending on the space to which it is connected. These six flow distribution lines correspond to the six flow distribution lines 11a to 11f of the first heat exchange section 10, respectively, in terms of position and the number of flat pipes.
第2ヘッダ40についても第1ヘッダ30と同様に、空間部S21~S26の数は上記の例に限られず、第2扁平管21の本数等に応じて任意に決定可能である。各空間部S21~S26に接続される第2扁平管21の数も上記の例に限られず、第2扁平管21の本数によっては各空間部に均等な数で接続されてもよい。 Similar to the first header 30, the number of spaces S21 to S26 in the second header 40 is not limited to the above example and can be arbitrarily determined according to the number of second flattened pipes 21, etc. The number of second flattened pipes 21 connected to each space S21 to S26 is also not limited to the above example and may be connected in equal numbers to each space depending on the number of second flattened pipes 21.
第1ヘッダ30の上部3つの空間部S11~S13には冷媒の給排管33がそれぞれ取り付けられる。各給排管33は、熱交換器100が室内熱交換器4として用いられる場合は四方弁8に連絡する配管P2に接続され、熱交換器100が室外熱交換器5として用いられる場合は四方弁8に連絡する配管P5に接続される。 Refrigerant supply and discharge pipes 33 are installed in the three upper spaces S11 to S13 of the first header 30. Each supply and discharge pipe 33 is connected to piping P2, which connects to the four-way valve 8, when the heat exchanger 100 is used as an indoor heat exchanger 4, and to piping P5, which connects to the four-way valve 8, when the heat exchanger 100 is used as an outdoor heat exchanger 5.
一方、第2ヘッダ40の下部3つの空間部S24~S26には冷媒の給排管43がそれぞれ取り付けられる。各給排管43は、熱交換器100が室内熱交換器4として用いられる場合は膨張弁7に連絡する配管P3と接続され、熱交換器100が室外熱交換器5として用いられる場合は膨張弁7と連絡する配管P4に接続される。 Meanwhile, refrigerant supply and discharge pipes 43 are installed in the three lower spaces S24 to S26 of the second header 40. Each supply and discharge pipe 43 is connected to a pipe P3 that connects to the expansion valve 7 when the heat exchanger 100 is used as an indoor heat exchanger 4, and to a pipe P4 that connects to the expansion valve 7 when the heat exchanger 100 is used as an outdoor heat exchanger 5.
一方、第1ヘッダ30の下部3つの空間部S14~S16と第2ヘッダ40の上部3つの空間部S21~S23には、連絡管34~36がそれぞれ接続されている。連絡管34は、第1ヘッダ30の空間部S14と第2ヘッダ40の空間部S21との間を連絡する。連絡管34は、第1ヘッダ30の空間部S15と第2ヘッダ40の空間部S22との間を連絡する。連絡管35は、第1ヘッダ30の空間部S16と第2ヘッダ40の空間部S23との間を連絡する。 Meanwhile, connecting pipes 34 to 36 are connected to the three lower spaces S14 to S16 of the first header 30 and the three upper spaces S21 to S23 of the second header 40, respectively. Connecting pipe 34 connects space S14 of the first header 30 and space S21 of the second header 40. Connecting pipe 34 connects space S15 of the first header 30 and space S22 of the second header 40. Connecting pipe 35 connects space S16 of the first header 30 and space S23 of the second header 40.
(折り返しヘッダ)
図4は、折り返しヘッダ50を第1ヘッダ30および第2ヘッダ40が配置されている側から見た部分斜視図である。折り返しヘッダ50は、第1扁平管11と第2扁平管21との間で冷媒の流れを折り返して反転させるためのものであり、各第1扁平管11および各第2扁平管21の長手方向の他方(図2において左方)の端部に接続される。折り返しヘッダ50は、第1扁平管11と第2扁平管21とを相互に連絡し、各段において第1扁平管11と第2扁平管21との間で冷媒の流れを折り返す複数の空間部S50(図5~7参照)を有する。
(Wrap-around header)
Figure 4 is a partial perspective view of the folded header 50 as seen from the side where the first header 30 and the second header 40 are located. The folded header 50 is used to fold back and reverse the flow of refrigerant between the first flat pipe 11 and the second flat pipe 21, and is connected to the other end (left side in Figure 2) in the longitudinal direction of each first flat pipe 11 and each second flat pipe 21. The folded header 50 connects the first flat pipe 11 and the second flat pipe 21 to each other and has a plurality of spaces S50 (see Figures 5-7) at each stage that fold back the flow of refrigerant between the first flat pipe 11 and the second flat pipe 21.
本実施形態の折り返しヘッダ50は、ヘッダ本体51と、蓋体52と、ヘッダ本体51と蓋体52との間に配置された中間プレート53とを有する。図5は、ヘッダ本体51側から見た中間プレート53の部分斜視図である(ヘッダ本体51および蓋体52については図示を省略)。図6は、蓋体52側から見たヘッダ本体51およびこれに収容された中間プレート53の部分斜視図である(蓋体52については図示を省略)。図7は、空間部S50を含む折り返しヘッダ50の要部の側断面図である。 The folded header 50 of this embodiment comprises a header body 51, a cover 52, and an intermediate plate 53 positioned between the header body 51 and the cover 52. Figure 5 is a partial perspective view of the intermediate plate 53 as seen from the header body 51 side (the header body 51 and cover 52 are not shown). Figure 6 is a partial perspective view of the header body 51 and the intermediate plate 53 housed therein as seen from the cover 52 side (the cover 52 is not shown). Figure 7 is a side cross-sectional view of the main part of the folded header 50, including the space S50.
ヘッダ本体51は、アルミニウム合金等の金属材料からなり、上下方向(Z軸方向)に長辺を有する直方体形状の箱体である。ヘッダ本体51は、底板部51aと、この底板部51aに対向する面が外部に向けて開口された開口部51b(図6参照)と、周面部51sとを有する。底板部51aには、第1扁平管11および第2扁平管21の各々の一端が貫通する複数の接続孔51hが形成されている。周面部51sの所定位置には複数の切欠き部51p(図4参照)が形成されている。 The header body 51 is made of a metal material such as an aluminum alloy and is a rectangular parallelepiped box with its longer side in the vertical direction (Z-axis direction). The header body 51 has a bottom plate portion 51a, an opening 51b (see Figure 6) facing outwards on the surface opposite the bottom plate portion 51a, and a circumferential surface portion 51s. The bottom plate portion 51a has multiple connection holes 51h through which one end of each of the first flattened pipe 11 and the second flattened pipe 21 passes. Multiple notches 51p (see Figure 4) are formed at predetermined positions on the circumferential surface portion 51s.
蓋体52は、アルミニウム合金等の金属材料からなり、上下方向(Z軸方向)に長辺を有する長方形の板部材である。蓋体52は、ヘッダ本体51の開口部51bに溶接等により接合されることで、ヘッダ本体51の開口部51bを閉じてヘッダ本体51の内部に空間を形成する。蓋体52の周縁部の所定位置には、ヘッダ本体51の複数の切欠き部51pに嵌合する複数の嵌合用突起52pが設けられており、これら切欠き部51pと嵌合用突起52pとの係合作用により、蓋体52がヘッダ本体51に位置決めされる(図4参照)。 The cover 52 is a rectangular plate member made of a metal material such as an aluminum alloy, with its longer side in the vertical direction (Z-axis direction). The cover 52 is joined to the opening 51b of the header body 51 by welding or other means, thereby closing the opening 51b and creating a space inside the header body 51. Multiple fitting protrusions 52p are provided at predetermined positions on the peripheral edge of the cover 52, which fit into multiple notches 51p of the header body 51. The engagement between these notches 51p and fitting protrusions 52p positions the cover 52 on the header body 51 (see Figure 4).
中間プレート53は、アルミニウム合金等の金属材料からなり、上下方向(Z軸方向)に長辺を有する長方形の板部材である。中間プレート53の短辺および長辺は、蓋体52の短辺および長辺と同一の大きさに形成されている。中間プレート53は、ヘッダ本体51の内部に収容されるとともに、ヘッダ本体51の底板部51aと蓋体52との間に支持される。 The intermediate plate 53 is made of a metal material such as an aluminum alloy and is a rectangular plate member with its longer side in the vertical direction (Z-axis direction). The short and long sides of the intermediate plate 53 are formed to be the same size as the short and long sides of the lid 52. The intermediate plate 53 is housed inside the header body 51 and is supported between the bottom plate portion 51a of the header body 51 and the lid 52.
中間プレート53は、前後方向(Y軸方向)に貫通する所定形状の複数の貫通孔53hを有する。各貫通孔53hは、X軸方向に長い概略長円形状を有し、上下方向(Z軸方向)に沿って間隔をおいて配列される(図5参照)。各貫通孔53hの配列間隔は、第1扁平管11の配列間隔および第2扁平管21の配列間隔と同一である。ここでいう配列間隔とは、上下方向に隣り合う貫通孔53h同士、もしくは各扁平管同士の中心距離(ピッチ)のことである。 The intermediate plate 53 has a plurality of through-holes 53h of a predetermined shape that penetrate in the front-to-back direction (Y-axis direction). Each through-hole 53h has a roughly oval shape that is elongated in the X-axis direction and is arranged at intervals along the vertical direction (Z-axis direction) (see Figure 5). The arrangement interval of each through-hole 53h is the same as the arrangement interval of the first flattened tube 11 and the arrangement interval of the second flattened tube 21. Here, arrangement interval refers to the center distance (pitch) between adjacent through-holes 53h in the vertical direction, or between each flattened tube.
各貫通孔53hには、ヘッダ本体51の接続部51hを貫通する各段の第1扁平管11の端部および第2扁平管21の端部が一組ずつ接合される。これにより、複数の第1扁平管11のうちの1つの第1扁平管11と、複数の第2扁平管21のうちの1つの第2扁平管21とが、折り返しヘッダ50の複数の空間部S50のうちの同じ1つの空間部S50に接続される(図6参照)。接続部51hは、ヘッダ本体51の底板部51aに第1扁平管11および第2扁平管21の端部形状に応じた孔をあけ、この孔の周縁部を空間部S50側に向けて立ち上げることで形成される(図7参照)。各貫通孔53hには、図5および図6に示すように、第1緩衝部81および第2緩衝部82が設けられるが、それらの詳細については後述する。 Each through-hole 53h is joined to one pair of ends from the first flattened pipes 11 and the second flattened pipes 21 of each stage that penetrate the connection portion 51h of the header body 51. This connects one of the multiple first flattened pipes 11 and one of the multiple second flattened pipes 21 to the same single space S50 of the folded header 50 (see Figure 6). The connection portion 51h is formed by drilling holes in the bottom plate portion 51a of the header body 51 according to the end shapes of the first flattened pipes 11 and the second flattened pipes 21, and raising the periphery of these holes toward the space S50 (see Figure 7). Each through-hole 53h is provided with a first buffer portion 81 and a second buffer portion 82, as shown in Figures 5 and 6; their details will be described later.
折り返しヘッダ50の各空間部S50は、図7に示すように、各貫通孔53hの内周面である内壁面501と、第1扁平管11および第2扁平管21と接続される第1内面部71と、第1内面部71と対向する第2内面部72とを有する。第1内面部71は、各貫通孔53hの一方の開口部を閉塞するヘッダ本体51の底板部51aの一部で形成される。第2内面部72は、各貫通孔53hの他方の開口部を閉塞する蓋体52の一部で形成される。貫通孔53hの内壁面501は、空間部S50において上下方向に対向する天面部73および底面部74を含む。 As shown in Figure 7, each space S50 of the folded header 50 has an inner wall surface 501 which is the inner circumferential surface of each through hole 53h, a first inner surface portion 71 which is connected to the first flattened pipe 11 and the second flattened pipe 21, and a second inner surface portion 72 which is opposite to the first inner surface portion 71. The first inner surface portion 71 is formed from a part of the bottom plate portion 51a of the header body 51 which closes one opening of each through hole 53h. The second inner surface portion 72 is formed from a part of the cover portion 52 which closes the other opening of each through hole 53h. The inner wall surface 501 of the through hole 53h includes a top surface portion 73 and a bottom surface portion 74 which are opposite each other in the vertical direction within the space S50.
本実施形態において中間プレート53は、第1板部材531、第2板部材532および第3板部材533の積層体である(図5参照)。第1板部材531は、ヘッダ本体51の底板部51aに隣接して配置される。第3板部材533は、蓋体52に隣接して配置される。第2板部材532は、第1板部材531と第3板部材533との間に配置される。 In this embodiment, the intermediate plate 53 is a laminate of a first plate member 531, a second plate member 532, and a third plate member 533 (see Figure 5). The first plate member 531 is positioned adjacent to the bottom plate portion 51a of the header body 51. The third plate member 533 is positioned adjacent to the lid 52. The second plate member 532 is positioned between the first plate member 531 and the third plate member 533.
第1板部材531、第2板部材532および第3板部材533は、図8(A)~(C)に示す形状の第1開口部531h、第2開口部532hおよび第3開口部533hをそれぞれ有する。第1板部材531、第2板部材532および第3板部材533をその順で重ね合わせることで、図5および図6に示す内部形状を有する貫通孔53hが形成される。 The first plate member 531, the second plate member 532, and the third plate member 533 each have a first opening 531h, a second opening 532h, and a third opening 533h, respectively, as shown in Figures 8(A) to (C). By stacking the first plate member 531, the second plate member 532, and the third plate member 533 in that order, a through-hole 53h with the internal shape shown in Figures 5 and 6 is formed.
図8(A)~(C)はそれぞれ、各貫通孔53hを形成する第1板部材531、第2板部材532および第3板部材533の開口形状をそれぞれ示す正面図である。第1開口部531h、第2開口部532hおよび第3開口部533hは、いずれも左右方向(X軸方向)に長い概略長円形状を有するが、その左右方向中央部における形状がそれぞれ異なる。 Figures 8(A) to 8(C) are front views showing the opening shapes of the first plate member 531, the second plate member 532, and the third plate member 533, respectively, which form the through-holes 53h. The first opening 531h, the second opening 532h, and the third opening 533h all have a roughly oval shape that is elongated in the left-right direction (X-axis direction), but their shapes differ at the center in the left-right direction.
第1開口部531hは、図8(A)に示すように、所定高さZ1の垂直壁部531vを有する。垂直壁部531vは、後述する第1緩衝部81における衝突部810の一部(第2壁部)を形成する(図9~11参照)。高さZ1は、垂直壁部531vと第1開口部531hの天面部との間に所定高さZ2の隙間Gを形成する大きさに形成される。高さZ1は、貫通孔53h内において左右方向(X軸方向)に移動する冷媒のうち、液冷媒が垂直壁部531を乗り越えることが困難な寸法に設定される。一方、高さZ2は、貫通孔53h内において左右方向(X軸方向)に移動する冷媒のうち、ガス冷媒を流すのに十分な大きさに設定される。高さZ1と高さZ2の大小関係は特に限定されず、本実施形態では、Z1>Z2に設定される。垂直壁部531vは、第1開口部531hの左右方向中央部よりも一方側(同図の例では右側)に偏った位置に幅X1で形成される。 The first opening 531h has a vertical wall portion 531v of a predetermined height Z1, as shown in Figure 8(A). The vertical wall portion 531v forms a part of the collision portion 810 (second wall portion) in the first buffer portion 81, which will be described later (see Figures 9-11). The height Z1 is formed to create a gap G of a predetermined height Z2 between the vertical wall portion 531v and the top surface of the first opening 531h. The height Z1 is set to a size that makes it difficult for liquid refrigerant moving in the left-right direction (X-axis direction) within the through hole 53h to pass over the vertical wall portion 531. On the other hand, the height Z2 is set to a size sufficient for gaseous refrigerant to flow through the through hole 53h moving in the left-right direction (X-axis direction). The relative sizes of heights Z1 and Z2 are not particularly limited, and in this embodiment, Z1 > Z2. The vertical wall portion 531v is formed with a width X1 at a position offset to one side (the right side in the example shown) from the left-right center of the first opening 531h.
第2開口部532hは、図8(B)に示すように、上下方向に延びる仕切部532vにより左右方向に2つに仕切られる。仕切部532vは、後述する第1緩衝部81における衝突部810の他の一部(第1壁部)を形成する(図9~11参照)。仕切部532vは、第2開口部532hの左右方向中央部よりも一方側(同図の例では右側)に偏って位置に幅X1よりも大きい幅X2で形成される。 As shown in Figure 8(B), the second opening 532h is divided into two sections horizontally by a partition 532v extending vertically. The partition 532v forms another part (the first wall) of the collision section 810 in the first buffer section 81, which will be described later (see Figures 9-11). The partition 532v is formed with a width X2 greater than the width X1, and is positioned off-center to one side (the right side in the example shown in the figure) of the horizontal center of the second opening 532h.
第3開口部533hは、図8(C)に示すように、上下方向に延びる仕切部533vにより左右方向に2つに仕切られる。仕切部533vは、後述する第2緩衝部82を形成する(図9~11参照)。仕切部533vは、第2開口部532hの仕切部532vと前後方向(Y軸方向)に対向しないように、第3開口部533hの左右方向中央部よりも他方側(同図の例では左側)に、仕切部532vより間隔Tだけ離して配置される。なお、仕切部533vの幅X3の大きさは特に限定されず、例えば、仕切部532vの幅X2と同一の大きさとされる。 As shown in Figure 8(C), the third opening 533h is divided into two sections horizontally by a partition 533v extending vertically. The partition 533v forms a second buffer section 82, which will be described later (see Figures 9-11). The partition 533v is positioned on the other side (the left side in the example shown) of the horizontal center of the third opening 533h, at a distance T from the partition 532v, so as not to face the partition 532v of the second opening 532h in the front-to-back direction (Y-axis direction). The width X3 of the partition 533v is not particularly limited; for example, it may be the same size as the width X2 of the partition 532v.
第1開口部531hの垂直壁部531v、第2開口部532hの仕切部532vおよび第3開口部533hの仕切部533vは、第1板部材531、第2板部材532および第3板部材533がそれぞれ重ね合わされたときに、貫通孔53hの内部に第1緩衝部81および第2緩衝部82を形成する。以下、第1緩衝物81および第2緩衝部82の詳細について説明する。 The vertical wall portion 531v of the first opening 531h, the partition portion 532v of the second opening 532h, and the partition portion 533v of the third opening 533h form a first buffer portion 81 and a second buffer portion 82 inside the through hole 53h when the first plate member 531, the second plate member 532, and the third plate member 533 are superimposed, respectively. The details of the first buffer portion 81 and the second buffer portion 82 will be described below.
(第1緩衝部、第2緩衝部)
図9は、第1板部材531側から見た中間プレート53の貫通孔53hの正面図である。図10は、第3板部材533側から見た中間プレート53の貫通孔53hの正面図である。図11は、図10におけるA-A線断面図である。
(First buffer section, second buffer section)
Figure 9 is a front view of the through-hole 53h of the intermediate plate 53 as seen from the first plate member 531 side. Figure 10 is a front view of the through-hole 53h of the intermediate plate 53 as seen from the third plate member 533 side. Figure 11 is a cross-sectional view taken along line A-A in Figure 10.
本実施形態の熱交換器100は、複数の空間部S50の各々に第1緩衝部81および第2緩衝部82を備える。図6、図9~図11に示すように、第1緩衝部81は、各空間部S50における第1扁平管11と第2扁平管21の間に設けられる。第2緩衝部82は、第1緩衝部81と第1扁平管11との間に設けられる。第1緩衝部81および第2緩衝部82は、空間部S50における第1扁平管11と第2扁平管21の間を流れる冷媒の流れに対して抵抗となるように形成される。 The heat exchanger 100 of this embodiment is provided with a first buffer section 81 and a second buffer section 82 in each of the multiple spaces S50. As shown in Figures 6, 9 to 11, the first buffer section 81 is provided between the first flattened pipe 11 and the second flattened pipe 21 in each space S50. The second buffer section 82 is provided between the first buffer section 81 and the first flattened pipe 11. The first buffer section 81 and the second buffer section 82 are formed to resist the flow of refrigerant between the first flattened pipe 11 and the second flattened pipe 21 in the space S50.
図9~図11に示すように、空間部S50は、第1扁平管11の端部が臨む第1空間部S51と、第2扁平管21の端部が臨む第2空間部S52とを有する。第1緩衝部81は、第1空間部S51と第2空間部S52との間における冷媒の流通を妨げる衝突部810と、第1空間部S51と第2空間部S52との間において主に液冷媒が流れる第1流通路811と、第1空間部S51と第2空間部S52との間において主にガス冷媒が流れる第2流通路812とを有する。 As shown in Figures 9 to 11, the space S50 has a first space S51 facing the end of the first flattened pipe 11 and a second space S52 facing the end of the second flattened pipe 21. The first buffer section 81 has a collision section 810 that obstructs the flow of refrigerant between the first space S51 and the second space S52, a first flow passage 811 through which mainly liquid refrigerant flows between the first space S51 and the second space S52, and a second flow passage 812 through which mainly gaseous refrigerant flows between the first space S51 and the second space S52.
衝突部810は、第1壁部と、第2壁部とを有する。第1壁部は、第2開口部532hにおける仕切部532v(図8(B))に相当し、空間部S50の天面部73と底面部74との間に形成され、第1空間部S51と第2空間部S52との間を部分的に閉じる。一方、第2壁部は、第1開口部531hにおける垂直壁部531v(図8(A))に相当し、第1壁部(仕切部532v)と第1内面部71との間に形成され、第1空間部S51と第2空間部S52との間において第1壁部(仕切部532v)より第1および第2扁平管11,21側を部分的に閉じる。 The collision section 810 has a first wall section and a second wall section. The first wall section corresponds to the partition section 532v (Figure 8(B)) in the second opening 532h, and is formed between the top surface 73 and the bottom surface 74 of the space section S50, partially closing the space between the first space section S51 and the second space section S52. On the other hand, the second wall section corresponds to the vertical wall section 531v (Figure 8(A)) in the first opening 531h, and is formed between the first wall section (partition section 532v) and the first inner surface 71, partially closing the space between the first space section S51 and the second space section S52 on the side of the first and second flattened pipes 11 and 21 from the first wall section (partition section 532v).
第1壁部(仕切部532v)は、中間プレート53の第2板部材532の一部であるため、蓋体52の一部である第2内面部72から第3板部材533の厚みに相当する距離だけ離れて配置される(図11参照)。一方、第2壁部(垂直壁部531v)は、中間プレート53の第1板部材531の一部であるため、ヘッダ本体51の底板部51aの一部である第1内面部71と第1壁部(仕切部532v)との間に配置される(図11参照)。 The first wall portion (partition portion 532v) is part of the second plate member 532 of the intermediate plate 53, and is therefore positioned at a distance equivalent to the thickness of the third plate member 533 from the second inner surface portion 72, which is part of the lid 52 (see Figure 11). On the other hand, the second wall portion (vertical wall portion 531v) is part of the first plate member 531 of the intermediate plate 53, and is therefore positioned between the first inner surface portion 71, which is part of the bottom plate portion 51a of the header body 51, and the first wall portion (partition portion 532v) (see Figure 11).
また、第2壁部(垂直壁部531v)は、底面部74と第1扁平管11および第2扁平管21との間に配置される。つまり、第2壁部(垂直壁部531v)の高さZ1は、底面部74から第1扁平管11および第2扁平管21までの高さに設定されており、本実施形態では、底面部74と第1扁平管11および第2扁平管21の各上面までの高さとなるように、高さZ1が設定される(図9,10参照)。これにより、第2流通路812を流れるガス冷媒が、第1扁平管11および第2扁平管21の風上側の流路に流れにくくなる。 Furthermore, the second wall (vertical wall 531v) is positioned between the bottom surface 74 and the first flattened pipe 11 and the second flattened pipe 21. In other words, the height Z1 of the second wall (vertical wall 531v) is set to the height from the bottom surface 74 to the first flattened pipe 11 and the second flattened pipe 21. In this embodiment, the height Z1 is set to the height from the bottom surface 74 to the upper surfaces of the first flattened pipe 11 and the second flattened pipe 21 (see Figures 9 and 10). This makes it difficult for the gaseous refrigerant flowing through the second flow passage 812 to flow into the upwind flow path of the first flattened pipe 11 and the second flattened pipe 21.
続いて、第1流通路811は、衝突部810の第1壁部(仕切部532v)と、第2内面部72と、天面部73と、底面部74との間に形成される。第1流通路811の前後方向(Y軸方向)に沿った流路幅は、第3板部材533の厚みで定まる。 Next, the first flow passage 811 is formed between the first wall portion (partition portion 532v), the second inner surface portion 72, the top surface portion 73, and the bottom surface portion 74 of the collision portion 810. The flow path width of the first flow passage 811 along the front-rear direction (Y-axis direction) is determined by the thickness of the third plate member 533.
また、第2流通路812は、第2壁部(垂直壁部531v)と、仕切部532vと、第1内面部71と、天面部73との間に形成される。第2流通路812の前後方向に沿った流路幅は、第1板部材531の厚みで定まり、第2流通路812の上下方向に沿った流路高さは、第2壁部(垂直壁部531v)の高さを空間部S50の上下方向の高さ寸法から減じた高さZ2となる。つまり、垂直壁部531vの上方には、高さZ2の隙間G(図8(A))が形成される。 Furthermore, the second flow passage 812 is formed between the second wall (vertical wall 531v), the partition 532v, the first inner surface 71, and the top surface 73. The flow width of the second flow passage 812 in the front-rear direction is determined by the thickness of the first plate member 531, and the flow height of the second flow passage 812 in the vertical direction is the height Z2 obtained by subtracting the height of the second wall (vertical wall 531v) from the vertical height dimension of the space S50. In other words, a gap G (Figure 8(A)) of height Z2 is formed above the vertical wall 531v.
さらに、第2緩衝部82は、第3開口部533hにおける仕切部533v(図8(C))に相当し、第2内面部72に隣接して配置される。第2緩衝部82は、第1緩衝部81の衝突部810における第1壁部(仕切部532v)と同様に、空間部S50の天面部73と底面部74との間を部分的に閉じる。第2緩衝部82はさらに、第1壁部(仕切部532v)との間に、第1空間部S51から第2空間部S52、あるいは、第2空間部S52から第1空間部S51への冷媒の導入口813を形成する。導入口813は、間隔T(図8(B),(C))に相当する流路幅を有する。 Furthermore, the second buffer portion 82 corresponds to the partition portion 533v (Figure 8(C)) in the third opening 533h and is positioned adjacent to the second inner surface portion 72. Similar to the first wall portion (partition portion 532v) in the impact portion 810 of the first buffer portion 81, the second buffer portion 82 partially closes the space between the top surface portion 73 and the bottom surface portion 74 of the space portion S50. The second buffer portion 82 further forms a refrigerant inlet 813 between itself and the first wall portion (partition portion 532v), connecting the first space portion S51 to the second space portion S52, or from the second space portion S52 to the first space portion S51. The inlet 813 has a flow path width corresponding to the interval T (Figure 8(B), (C)).
図9~図11に示すように、第1緩衝部81および第2緩衝部82は、第1空間部S51と第2空間部S52との間に設けられる。第2緩衝部82は、第1緩衝部81と第1空間部S51との間に設けられる。空間部S50は、これら第1空間部S51、第2空間部S52、第1緩衝部81および第2緩衝部82を介して、第1扁平管11の冷媒流路11pと第2扁平管21の冷媒流路21pとを相互に連通させる。 As shown in Figures 9 to 11, the first buffer section 81 and the second buffer section 82 are provided between the first space section S51 and the second space section S52. The second buffer section 82 is provided between the first buffer section 81 and the first space section S51. The space section S50 connects the refrigerant flow path 11p of the first flattened pipe 11 and the refrigerant flow path 21p of the second flattened pipe 21 to each other via the first space section S51, the second space section S52, the first buffer section 81, and the second buffer section 82.
[熱交換器の作用]
続いて、以上のように構成される本実施形態の熱交換器100の作用について説明する。
[Function of a heat exchanger]
Next, the operation of the heat exchanger 100 of this embodiment, which is configured as described above, will be explained.
(基本動作)
図12は、熱交換器100が凝縮器として機能する場合の冷媒Rの流れを示す説明図であり、熱交換器100が室内熱交換器4の場合は暖房運転時に相当し、熱交換器10が室外熱交換器5の場合は冷房運転時に相当する。
一方、図13は、熱交換器100が蒸発器として機能する場合の冷媒Rの流れを示す説明図であり、熱交換器100が室内熱交換器4の場合は冷房運転時に相当し、熱交換器100が室外熱交換器5の場合は暖房運転時に相当する。まず、熱交換器100の基本的な動作について説明する。
(Basic operation)
Figure 12 is an explanatory diagram showing the flow of refrigerant R when the heat exchanger 100 functions as a condenser. When the heat exchanger 100 is the indoor heat exchanger 4, it corresponds to heating operation, and when the heat exchanger 10 is the outdoor heat exchanger 5, it corresponds to cooling operation.
On the other hand, Figure 13 is an explanatory diagram showing the flow of refrigerant R when the heat exchanger 100 functions as an evaporator. When the heat exchanger 100 is the indoor heat exchanger 4, it corresponds to cooling operation, and when the heat exchanger 100 is the outdoor heat exchanger 5, it corresponds to heating operation. First, the basic operation of the heat exchanger 100 will be explained.
熱交換器100が凝縮器として機能する場合、熱交換器100には圧縮機6から吐出された冷媒(典型的には、ガス冷媒)Rが供給される。熱交換器100は、第1熱交換部10および第2熱交換部20において冷媒Rと空気とを熱交換させて、冷媒Rをガス状態から液状態へ相変化させる。 When the heat exchanger 100 functions as a condenser, it is supplied with refrigerant (typically a gaseous refrigerant) R discharged from the compressor 6. The heat exchanger 100 exchanges heat between the refrigerant R and air in the first heat exchange section 10 and the second heat exchange section 20, causing the refrigerant R to undergo a phase change from a gaseous state to a liquid state.
熱交換器100が凝縮器として機能する場合、図12に示すように、冷媒Rが最初に流入する扁平管は、風下側に位置する第1扁平管11のうちの空間部S11~S13に接続されている8本の第1扁平管11である。凝縮器を流れる冷媒は、空気と熱交換を行ってガス冷媒から液冷媒へと相変化し、全て液冷媒となった後は空気により冷却される。このため、凝縮器に流入した冷媒の温度に対し凝縮器から流出する冷媒の温度は低い温度となる。 When the heat exchanger 100 functions as a condenser, as shown in Figure 12, the first flat pipes into which the refrigerant R flows are the eight first flat pipes 11 connected to the spaces S11 to S13 of the first flat pipe 11 located on the leeward side. The refrigerant flowing through the condenser undergoes a phase change from gaseous refrigerant to liquid refrigerant through heat exchange with the air, and after becoming entirely liquid refrigerant, it is cooled by the air. Therefore, the temperature of the refrigerant flowing out of the condenser is lower than the temperature of the refrigerant flowing into the condenser.
なお、冷媒Rが最初に流入する扁平管を風上側に配置した場合、この扁平管を流れる高温の冷媒と空気とが熱交換することによって風上側に配置された扁平管を図12中のA方向に流れる空気の温度が高くなり、この温度が高くなった空気が風下側に配置された扁平管へと流れるため、このときの空気の温度と風下側に配置された扁平管を流れる冷媒との温度差が小さくなって熱交換量が小さくなる。一方、図13に示すように熱交換器100が蒸発器として機能する場合、冷媒Rが最初に流入する扁平管を風上側の扁平管(本実施形態では、第2扁平管21)にすると、風上側の扁平管を流れる冷媒の温度が風下側の扁平管を流れる冷媒の温度より低い温度となる。これにより、風上側の扁平管を流れる冷媒と熱交換をした空気の温度は、風上側の扁平管に最初に冷媒Rが流入する場合と比べて低い温度となるため、風下側の扁平管に流れる空気と風下側の扁平管を流れる冷媒との温度差も大きくなり、ひいては、風上側に配置される扁平管に最初に冷媒Rが流入する場合と比べて熱交換量が大きくなる。 Furthermore, if the flat pipe into which the refrigerant R first flows is located on the upwind side, the high-temperature refrigerant flowing through this flat pipe exchanges heat with the air, causing the temperature of the air flowing in direction A in Figure 12 to rise. This heated air then flows to the flat pipe located on the downwind side, resulting in a smaller temperature difference between the air temperature and the refrigerant flowing through the downwind flat pipe, thus reducing the amount of heat exchange. On the other hand, if the heat exchanger 100 functions as an evaporator as shown in Figure 13, and the flat pipe into which the refrigerant R first flows is the upwind flat pipe (the second flat pipe 21 in this embodiment), the temperature of the refrigerant flowing through the upwind flat pipe will be lower than the temperature of the refrigerant flowing through the downwind flat pipe. As a result, the temperature of the air that has exchanged heat with the refrigerant flowing through the upwind flat pipe will be lower than when the refrigerant R initially flows into the upwind flat pipe. Therefore, the temperature difference between the air flowing through the downwind flat pipe and the refrigerant flowing through it will also increase, leading to a greater amount of heat exchange compared to when the refrigerant R initially flows into the flat pipe located on the upwind side.
熱交換器100が凝縮器として機能する場合、図12に白抜きの矢印で示す冷媒Rは、給排管33を介して第1ヘッダ30の空間部S11~S13に流入し、空間部S11~S13に接続された風下側の第1扁平管11(分流ライン11a~11c)を通り、折り返しヘッダ50によって風上側の第2扁平管21へ折り返されて反転し、第2ヘッダ40の空間部S21~S23に流出する。空間部S21~S23に流出した冷媒Rは、連絡管34~36、第1ヘッダ30の空間部S14~S16を通って再び風下側の第1扁平管11(分流ライン11d~11f)へ流入する。そして、折り返しヘッダ50によって再び風上側の第2扁平管21へ折り返された冷媒Rは、第2ヘッダ40の空間部S24~S26を通って、給排管43から流出する。 When the heat exchanger 100 functions as a condenser, the refrigerant R, indicated by the white arrows in Figure 12, flows into the spaces S11 to S13 of the first header 30 via the supply and discharge pipes 33, passes through the first flat pipes 11 (distribution lines 11a to 11c) on the leeward side connected to spaces S11 to S13, is returned to the second flat pipe 21 on the leeward side by the return header 50, reverses direction, and flows out into spaces S21 to S23 of the second header 40. The refrigerant R that has flowed out into spaces S21 to S23 flows again into the first flat pipes 11 (distribution lines 11d to 11f) on the leeward side via the connecting pipes 34 to 36 and spaces S14 to S16 of the first header 30. The refrigerant R, which is then returned to the second flat pipe 21 on the upwind side by the return header 50, flows out through the spaces S24-S26 of the second header 40 and exits through the supply and discharge pipe 43.
一方、熱交換器100が蒸発器として機能する場合、熱交換器100には膨張弁7で減圧された冷媒(典型的には、液冷媒)Rが供給される。熱交換器100は、第1熱交換部10および第2熱交換部20において冷媒Rと空気との間の熱交換を行い、冷媒Rを液状態からガス状態へ相変化させる。 On the other hand, when the heat exchanger 100 functions as an evaporator, the heat exchanger 100 is supplied with a refrigerant (typically a liquid refrigerant) R, which has been depressurized by the expansion valve 7. The heat exchanger 100 performs heat exchange between the refrigerant R and air in the first heat exchange section 10 and the second heat exchange section 20, causing the refrigerant R to undergo a phase change from a liquid state to a gaseous state.
一方、熱交換器100が蒸発器として機能する場合、図13に示すように、冷媒Rが最初に流入する扁平管は、風上側に位置する第2扁平管21のうちの空間部S24~S26に接続されている6本の第2扁平管21である。蒸発器を流れる冷媒は、空気と熱交換を行って液冷媒からガス冷媒へと相変化し、全てガス冷媒となった後は空気と熱交換を行って過熱される。このため、蒸発器に流入した冷媒の温度に対し蒸発器から流出する冷媒の温度は高い温度となる。 On the other hand, when the heat exchanger 100 functions as an evaporator, as shown in Figure 13, the first flat pipes into which the refrigerant R flows are the six second flat pipes 21 connected to the spaces S24-S26 of the second flat pipe 21 located on the upwind side. The refrigerant flowing through the evaporator undergoes a phase change from liquid to gaseous refrigerant through heat exchange with the air, and after becoming entirely gaseous refrigerant, it is superheated through further heat exchange with the air. Therefore, the temperature of the refrigerant flowing out of the evaporator is higher than the temperature of the refrigerant flowing into the evaporator.
熱交換器100が蒸発器として機能する場合、図13に黒矢印で示すように、給排管43を介して第2ヘッダ40の空間部S24~S26に流入した冷媒Rは、空間部S24~S26に接続された風上側の第2扁平管21を通り、折り返しヘッダ50によって風下側の第1扁平管11(分流ライン11d~11f)へ折り返されて反転し、第1ヘッダ30の空間部S14~S16に流出する。空間部S14~S16に流出した冷媒Rは、連絡管34~36、第2ヘッダ40の空間部S21~S23を通って再び風上側の第2扁平管21へ流入する。そして、折り返しヘッダ50によって再び風下側の第1扁平管11(分流ライン11a~11c)へ折り返された冷媒Rは、第1ヘッダ30の空間部S11~S13を通って、給排管33から流出する。 When the heat exchanger 100 functions as an evaporator, as shown by the black arrows in Figure 13, the refrigerant R that flows into the space S24-S26 of the second header 40 via the supply and discharge pipe 43 passes through the upwind second flat pipe 21 connected to the space S24-S26, is returned by the return header 50 to the downwind first flat pipe 11 (distribution lines 11d-11f), reverses direction, and flows out into the space S14-S16 of the first header 30. The refrigerant R that has flowed out into the space S14-S16 flows through the connecting pipes 34-36 and the space S21-S23 of the second header 40 and flows back into the upwind second flat pipe 21. Then, the refrigerant R, which has been redirected back to the first flattened pipe 11 (flow diversion lines 11a to 11c) on the leeward side by the return header 50, flows out through the spaces S11 to S13 of the first header 30 and exits through the supply and discharge pipe 33.
ここで、扁平管11,21の内部の複数の冷媒流路11p,21pのうち、風上側の冷媒流路11p,21pを流れる冷媒の方が風下側の冷媒流路11p,21pを流れる冷媒と比べて空気との温度差が大きいため、風上側に配置される冷媒流路11p,21pを流れる冷媒と空気との熱交換量の方が風下側に配置される冷媒流路11p,21pを流れる冷媒と空気との熱交換量と比べて多くなる。このため、暖房運転時であればガス冷媒、もしくは液冷媒よりガス冷媒の比率が大きい気液二相冷媒が、また、冷房運転時であれば液冷媒、もしくはガス冷媒より液冷媒の比率が大きい気液二相冷媒がそれぞれ、複数の冷媒流路11p,21pのうちの風下側の冷媒流路よりも熱交換量が大きい風上側の冷媒流路により多く流れることが好ましい。 Here, among the multiple refrigerant channels 11p and 21p inside the flattened pipes 11 and 21, the refrigerant flowing through the upwind refrigerant channels 11p and 21p has a larger temperature difference with the air compared to the refrigerant flowing through the downwind refrigerant channels 11p and 21p. Therefore, the amount of heat exchange between the refrigerant flowing through the upwind refrigerant channels 11p and 21p and the air is greater than the amount of heat exchange between the refrigerant flowing through the downwind refrigerant channels 11p and 21p and the air. For this reason, during heating operation, it is preferable that gaseous refrigerant, or a gas-liquid two-phase refrigerant with a higher proportion of gaseous refrigerant than liquid refrigerant, flows more through the upwind refrigerant channels 11p and 21p than the downwind refrigerant channels. During cooling operation, it is preferable that liquid refrigerant, or a gas-liquid two-phase refrigerant with a higher proportion of liquid refrigerant than gaseous refrigerant, flows more through the upwind refrigerant channels 11p and 21p than the downwind refrigerant channels.
また本実施形態のように、室外熱交換器5および室内熱交換器4として、複数段の扁平管11,21の組を前後方向(空気の流れ方向)に2列並べた熱交換器100がそれぞれ採用された空気調和機1においては、熱交換器100が凝縮器として機能する場合は、圧縮機6により圧縮された冷媒が熱交換器100の風下側の列の扁平管(第1扁平管11)に最初に流入する(図12)。一方、熱交換器100が蒸発器として機能する場合は、膨張弁7により減圧された冷媒が熱交換器100の風上側の列の扁平管(第2扁平管21)に最初に流入する(図13)。 Furthermore, in an air conditioner 1, as in this embodiment, where the outdoor heat exchanger 5 and the indoor heat exchanger 4 each employ a heat exchanger 100 consisting of multiple rows of flattened tubes 11 and 21 arranged in two rows in the front-to-back direction (airflow direction), when the heat exchanger 100 functions as a condenser, the refrigerant compressed by the compressor 6 first flows into the flattened tubes (first flattened tubes 11) in the row on the leeward side of the heat exchanger 100 (Figure 12). On the other hand, when the heat exchanger 100 functions as an evaporator, the refrigerant depressurized by the expansion valve 7 first flows into the flattened tubes (second flattened tubes 21) in the row on the leeward side of the heat exchanger 100 (Figure 13).
さらに、熱交換器100の一方の列の扁平管(例えば風上側の第2扁平管21)に流入した冷媒は、折り返しヘッダ50によって他方の列の扁平管(例えば風下側の第1扁平管11)へ折り返される。折り返しヘッダ50に流入する冷媒が気液二相状態の場合、ガス冷媒よりも比重の大きい液冷媒が折り返しヘッダ50により冷媒の流れが折り返されて反転する際に慣性力を強く受けて外側に振られる。したがって、折り返しヘッダ50の内部において風上側に配置される扁平管と風下側に配置される扁平管とを連通させる空間部が図14および図15に示すような形状を有する熱交換器(以下、比較例に係る熱交換器ともいう)においては、以下に詳述するように、熱交換器における熱交換量が減少する。 Furthermore, the refrigerant flowing into one row of flattened tubes in the heat exchanger 100 (for example, the second flattened tube 21 on the upwind side) is returned to the other row of flattened tubes (for example, the first flattened tube 11 on the downwind side) by the return header 50. When the refrigerant flowing into the return header 50 is in a gas-liquid two-phase state, the liquid refrigerant, which has a higher specific gravity than the gaseous refrigerant, experiences a strong inertial force when the refrigerant flow is returned and reversed by the return header 50, causing it to swing outwards. Therefore, in a heat exchanger (hereinafter also referred to as the comparative example heat exchanger) where the space connecting the flattened tubes located on the upwind side and the flattened tubes located on the downwind side within the return header 50 has the shape shown in Figures 14 and 15, the amount of heat exchanged in the heat exchanger decreases, as will be described in detail below.
(比較例)
図14および図15は、従来の折り返しヘッダ60の空間部S60の形状を示す説明図であって、図14は扁平管11,21の長手方向(Y軸方向)から見た要部断面図、図15は扁平管11,21の厚み方向(Z軸方向)から見た要部断面図である。比較例の折り返しヘッダ60は、空間部S60を形成する貫通孔61の形状が本実施形態の折り返しヘッダ50と異なる。すなわち比較例の折り返しヘッダ60は、空間部S60に第1緩衝部81および第2緩衝部82が設けられていない点で本実施形態と相違する。
(Comparative example)
Figures 14 and 15 are explanatory diagrams showing the shape of the space S60 of a conventional folded header 60. Figure 14 is a cross-sectional view of the main part as seen from the longitudinal direction (Y-axis direction) of the flattened pipes 11 and 21, and Figure 15 is a cross-sectional view of the main part as seen from the thickness direction (Z-axis direction) of the flattened pipes 11 and 21. The folded header 60 of the comparative example differs from the folded header 50 of this embodiment in that the shape of the through-hole 61 forming the space S60 is different. That is, the folded header 60 of the comparative example differs from this embodiment in that the first buffer portion 81 and the second buffer portion 82 are not provided in the space S60.
従来の折り返しヘッダ60を備えた熱交換器が凝縮器として機能する場合、第1扁平管11および第2扁平管21を通過する冷媒Rは、空気との熱交換により液冷媒に相変化する。この際、第1扁平管11の各冷媒流路11pのうち、風上側に配置される冷媒流路11pを流れるガス冷媒の方が、風下側に配置される冷媒流路11pを流れるガス冷媒と比べて空気との熱交換量が大きいため、より多くのガス冷媒が液冷媒に相変化する。同様に、第2扁平管21の各冷媒流路21pのうち、風上側に配置される冷媒流路21pを流れるガス冷媒の方が、風下側に配置される冷媒流路21pを流れるガス冷媒と比べて空気との熱交換量が多いため、より多くのガス冷媒が液冷媒に相変化する。 When a conventional heat exchanger equipped with a folded header 60 functions as a condenser, the refrigerant R passing through the first flattened tube 11 and the second flattened tube 21 undergoes a phase change to liquid refrigerant through heat exchange with air. In this case, of the refrigerant flow paths 11p in the first flattened tube 11, the gaseous refrigerant flowing through the refrigerant flow path 11p located on the upwind side undergoes a greater amount of heat exchange with air compared to the gaseous refrigerant flowing through the refrigerant flow path 11p located on the downwind side, resulting in a greater amount of gaseous refrigerant undergoing a phase change to liquid refrigerant. Similarly, of the refrigerant flow paths 21p in the second flattened tube 21, the gaseous refrigerant flowing through the refrigerant flow path 21p located on the upwind side undergoes a greater amount of heat exchange with air compared to the gaseous refrigerant flowing through the refrigerant flow path 21p located on the downwind side, resulting in a greater amount of gaseous refrigerant undergoing a phase change to liquid refrigerant.
ここで、風上側の冷媒流路11pとは、第1扁平管11の幅方向の中心を境としたとき、その風上側の領域に配置された冷媒流路11pをいい、風下側の冷媒流路11pとは、第1扁平管11の幅方向の中心を境としたとき、その風下側の領域に配置された冷媒流路11pをいう。同様に、風上側の冷媒流路21pとは、第2扁平管21の幅方向の中心を境としたとき、その風上側の領域に配置された冷媒流路21pをいい、風下側の冷媒流路21pとは、第2扁平管21の幅方向の中心を境としたとき、その風下側の領域に配置された冷媒流路21pをいう。 Here, the upwind refrigerant flow path 11p refers to the refrigerant flow path 11p located in the upwind region when the widthwise center of the first flattened pipe 11 is used as the boundary, and the downwind refrigerant flow path 11p refers to the refrigerant flow path 11p located in the downwind region when the widthwise center of the first flattened pipe 11 is used as the boundary. Similarly, the upwind refrigerant flow path 21p refers to the refrigerant flow path 21p located in the upwind region when the widthwise center of the second flattened pipe 21 is used as the boundary, and the downwind refrigerant flow path 21p refers to the refrigerant flow path 21p located in the downwind region when the widthwise center of the second flattened pipe 21 is used as the boundary.
そして、風下側の第1扁平管11から空間部S60へ流出した気液二相状態の冷媒Rが風上側の第2扁平管21へ向けて折り返されて反転する際(図15の矢印B参照)、ガス冷媒よりも比重の大きい液冷媒の方が空間部S60における反転時の慣性力を強く受けて外側に振られやすい。このため、液冷媒の多くは空間部S60の内壁面に沿って第2扁平管21に導かれる。その結果、図16に模式的に示すように、冷媒Rのうちの液冷媒が空間部S60における風上側の領域に集まり、第2扁平管21の冷媒流路21pのうち、風下側に位置する冷媒流路、つまりは熱交換量が小さい冷媒流路にガス冷媒が多く流入する。このように、従来の折り返しヘッダ60では、相変化させたいガス冷媒が、風上側の冷媒流路よりも熱交換量が小さい風下側の冷媒流路により多く流れることになり、凝縮器としての熱交換量が減少する。 Then, when the gas-liquid two-phase refrigerant R that flows out from the first flattened pipe 11 on the leeward side into the space S60 is reversed and folds back toward the second flattened pipe 21 on the windward side (see arrow B in Figure 15), the liquid refrigerant, which has a higher specific gravity than the gaseous refrigerant, is more strongly affected by the inertial force during reversal in the space S60 and is more likely to be swung outwards. Therefore, most of the liquid refrigerant is guided along the inner wall surface of the space S60 to the second flattened pipe 21. As a result, as schematically shown in Figure 16, the liquid refrigerant of the refrigerant R accumulates in the windward region of the space S60, and a large amount of gaseous refrigerant flows into the refrigerant flow path located on the leeward side of the refrigerant flow path 21p of the second flattened pipe 21, that is, the refrigerant flow path with a smaller heat exchange rate. Thus, in the conventional reversed header 60, the gaseous refrigerant that is to undergo phase change flows more in the leeward refrigerant flow path, which has a smaller heat exchange rate, than in the windward refrigerant flow path, reducing the heat exchange rate of the condenser.
一方、比較例の折り返しヘッダ60を備えた熱交換器が蒸発器として機能する場合、第1扁平管11および第2扁平管21を通過する冷媒Rは、空気との熱交換によりガス冷媒に相変化する。この際、第1扁平管11の各冷媒流路11pのうち、風上側に配置される冷媒流路11pを流れる液冷媒の方が、風下側に配置される冷媒流路11pを流れる液冷媒と比べて空気との熱交換量が大きいため、より多くの液冷媒がガス冷媒に相変化する。同様に、第2扁平管21の各冷媒流路21pのうち、風上側に配置される冷媒流路21pを流れる液冷媒の方が、風下側に配置される冷媒流路21pを流れる液冷媒と比べて空気との熱交換量が大きいため、より多くの液冷媒がガス冷媒に相変化する。 On the other hand, when the heat exchanger with the folded header 60 of the comparative example functions as an evaporator, the refrigerant R passing through the first flattened tube 11 and the second flattened tube 21 undergoes a phase change to a gaseous refrigerant through heat exchange with the air. In this case, of the refrigerant flow paths 11p of the first flattened tube 11, the liquid refrigerant flowing through the refrigerant flow path 11p located on the upwind side undergoes a greater amount of heat exchange with the air compared to the liquid refrigerant flowing through the refrigerant flow path 11p located on the downwind side, resulting in a greater amount of liquid refrigerant undergoing a phase change to a gaseous refrigerant. Similarly, of the refrigerant flow paths 21p of the second flattened tube 21, the liquid refrigerant flowing through the refrigerant flow path 21p located on the upwind side undergoes a greater amount of heat exchange with the air compared to the liquid refrigerant flowing through the refrigerant flow path 21p located on the downwind side, resulting in a greater amount of liquid refrigerant undergoing a phase change to a gaseous refrigerant.
そして、風上側の第2扁平管21から空間部S60へ流出した気液二相状態の冷媒Rが風下側の第1扁平管11へ向けて折り返される際(図17の矢印B参照)、ガス冷媒よりも比重の大きい液冷媒の方が空間部S60における反転時の慣性力を強く受けて外側に振られやすい。このため、液冷媒の多くは空間部S60の内壁面を沿って第1扁平管11に導かれる。その結果、冷媒Rのうちの液冷媒が空間部S60における風下側の領域に集まり、第1扁平管11の冷媒流路11pのうち、風下側に位置する冷媒流路、つまりは熱交換量が小さい冷媒流路に液冷媒が多く流入する。このように、従来の折り返しヘッダ60では、相変化させたい液冷媒が、風上側の冷媒流路よりも熱交換量が小さい風下側の冷媒流路により多く流れることになり、蒸発器としての熱交換量が減少する。 Then, when the gas-liquid two-phase refrigerant R that flows out from the upwind second flat pipe 21 into the space S60 is returned towards the downwind first flat pipe 11 (see arrow B in Figure 17), the liquid refrigerant, which has a higher specific gravity than the gaseous refrigerant, is more strongly affected by the inertial force during reversal in the space S60 and is more likely to be swung outwards. Therefore, much of the liquid refrigerant is guided along the inner wall surface of the space S60 to the first flat pipe 11. As a result, the liquid refrigerant of the refrigerant R accumulates in the downwind region of the space S60, and a large amount of liquid refrigerant flows into the downwind refrigerant channel 11p of the first flat pipe 11, that is, the refrigerant channel with a smaller heat exchange rate. Thus, in the conventional reversed header 60, the liquid refrigerant that is to undergo phase change flows more in the downwind refrigerant channel, which has a smaller heat exchange rate, than in the upwind refrigerant channel, reducing the heat exchange rate of the evaporator.
(本実施形態の作用)
これに対して本実施形態の熱交換器100においては、上述したように、折り返しヘッダ50の各空間部S50には、第1緩衝部61および第2緩衝部62が設けられている(図6、9~11参照)。以下、本実施形態の折り返しヘッダ50の作用について説明する。
(Operation of this embodiment)
In contrast, in the heat exchanger 100 of this embodiment, as described above, a first buffer portion 61 and a second buffer portion 62 are provided in each space S50 of the folded header 50 (see Figures 6, 9 to 11). The operation of the folded header 50 of this embodiment will be described below.
熱交換器100が凝縮器として機能する場合、第1扁平管11から流出した冷媒Rは、第1空間部S51に流入し、この第1空間部S51から第1緩衝部81および第2緩衝部82を通って第2空間部S52へ到達し、この第2空間部S52から第2扁平管21の冷媒流路21pへ流入する。図18は、熱交換器100が凝縮器として機能するときの折り返しヘッダ50内における冷媒Rの挙動を模式的に示す部分断面図であり、(A)は図10に対応する正面図、(B)は図11に対応する断面図である。 When the heat exchanger 100 functions as a condenser, the refrigerant R flowing out from the first flattened tube 11 flows into the first space S51, passes through the first buffer section 81 and the second buffer section 82 to reach the second space S52, and then flows from the second space S52 into the refrigerant flow path 21p of the second flattened tube 21. Figure 18 is a schematic partial cross-sectional view showing the behavior of the refrigerant R within the folded header 50 when the heat exchanger 100 functions as a condenser, where (A) is a front view corresponding to Figure 10 and (B) is a cross-sectional view corresponding to Figure 11.
第1扁平管11から空間部S50に流出した気液二相状態の冷媒Rのうち、ガス冷媒よりも比重の大きい液冷媒の方が空間部S50における反転時の慣性力を強く受けて第1空間部S51の内壁面501側に偏る。そして、第1空間部S51の内壁面501側に偏った液冷媒の多くは、第1空間部S51の第2内面部72、天面部73および底面部74に沿って第2空間部S52へ導かれる。また、第2空間部S52は第1空間部S51よりも低圧であるため、第1空間部S51から第2空間部S52側への冷媒Rの移動が促進される。 Of the gaseous and liquid two-phase refrigerant R that flows out from the first flattened pipe 11 into the space S50, the liquid refrigerant, which has a higher specific gravity than the gaseous refrigerant, is strongly affected by the inertial force during reversal in space S50 and is biased toward the inner wall surface 501 of the first space S51. Then, most of the liquid refrigerant biased toward the inner wall surface 501 of the first space S51 is guided to the second space S52 along the second inner surface 72, top surface 73, and bottom surface 74 of the first space S51. Furthermore, since the second space S52 is at a lower pressure than the first space S51, the movement of refrigerant R from the first space S51 to the second space S52 is promoted.
この際、第1空間部S51から第2空間部S52へ移動する冷媒Rの一部は、第1緩衝部81の衝突部810に衝突する。また、第1空間部S51から第2空間部S52へ移動する冷媒Rの他の一部は、第2緩衝部82に衝突する。衝突部810および第2緩衝部82との衝突により、冷媒Rの流速が低下する。このため、冷媒Rが第2空間部S52へと流れる際は、冷媒Rのうちの液冷媒の多くが重力の影響で第2空間部S52の下部へと流れ、液冷媒より比重が小さいガス冷媒の多くが第2空間部S52の上部へと流れる。 During this process, a portion of the refrigerant R moving from the first space S51 to the second space S52 collides with the collision section 810 of the first buffer section 81. Another portion of the refrigerant R moving from the first space S51 to the second space S52 collides with the second buffer section 82. The collisions with the collision section 810 and the second buffer section 82 reduce the flow velocity of the refrigerant R. Therefore, as the refrigerant R flows into the second space S52, much of the liquid refrigerant flows to the lower part of the second space S52 due to gravity, while much of the gaseous refrigerant, which has a lower specific gravity than the liquid refrigerant, flows to the upper part of the second space S52.
第1空間部S51における液冷媒のほとんどは、図18(A),(B)において破線矢印で示すように、第1緩衝部81と第2緩衝部82との間に形成された第1流通路811および導入口813を通って第2空間部S52へ移動する。ガス冷媒も同様に、第1流通路811および導入口813を通って、第1空間部S51から第2空間部S52へ移動する。さらに、ガス冷媒は液冷媒よりも比重が小さいため、底面部74側よりも天面部73側(上方側)に分布しやすく、このためガス冷媒の一部は、第1緩衝部81の第2流通路812(間隙G)を通って第2空間部S52へ移動する。 Most of the liquid refrigerant in the first space S51 moves to the second space S52 through the first flow passage 811 and inlet 813 formed between the first buffer section 81 and the second buffer section 82, as shown by the dashed arrows in Figures 18(A) and (B). Similarly, the gaseous refrigerant moves from the first space S51 to the second space S52 through the first flow passage 811 and inlet 813. Furthermore, because the gaseous refrigerant has a lower specific gravity than the liquid refrigerant, it tends to be distributed more towards the top surface 73 (upper side) than towards the bottom surface 74. Therefore, some of the gaseous refrigerant moves to the second space S52 through the second flow passage 812 (gap G) of the first buffer section 81.
このように、第1空間部S51から第2空間部S52へと流れる冷媒Rが第1緩衝部81および第2緩衝部82からの抵抗を受けることで冷媒Rの流速が低下し、液冷媒のほとんどは重力の影響で第1空間部S51の下部から第2空間部S52へ移動し、ガス冷媒のほとんどは第1空間部S51の上部から第2空間部S52へ移動する。これにより、第2空間部S52の風上側(図中左側)には液冷媒よりもガス冷媒の方が多く集まりやすくなる。そして、上記の第2空間部S52へ流れるガス冷媒により、第2空間部S52に流入した液冷媒が風下側へ押し返されることで、第2空間部S52の風下側に位置する液冷媒の液面高さが高くなる(図18(A)参照)。これにより、折り返しヘッダ50において、第1扁平管11から流出した液冷媒が第2扁平管21の風下側の冷媒流路21pに流入しやすくなるとともに、第1扁平管11から流出したガス冷媒が第2扁平管21の熱交換量が大きい風上側の冷媒流路21pに流入しやすくなる。その結果、冷媒の凝縮効率が高まり、凝縮器としての熱交換器100の熱交換量の減少を抑えることができる。 In this way, the refrigerant R flowing from the first space S51 to the second space S52 experiences resistance from the first buffer section 81 and the second buffer section 82, reducing the flow velocity of the refrigerant R. As a result, most of the liquid refrigerant moves from the bottom of the first space S51 to the second space S52 due to gravity, and most of the gaseous refrigerant moves from the top of the first space S51 to the second space S52. Consequently, more gaseous refrigerant tends to accumulate on the upwind side (left side in the figure) of the second space S52 than liquid refrigerant. Then, the gaseous refrigerant flowing into the second space S52 pushes the liquid refrigerant that has flowed into the second space S52 back downwind, causing the liquid level of the liquid refrigerant located downwind of the second space S52 to rise (see Figure 18(A)). As a result, in the folded header 50, the liquid refrigerant flowing out from the first flattened pipe 11 flows more easily into the refrigerant flow path 21p on the leeward side of the second flattened pipe 21, and the gaseous refrigerant flowing out from the first flattened pipe 11 flows more easily into the refrigerant flow path 21p on the leeward side of the second flattened pipe 21, where the heat exchange rate is higher. Consequently, the condensation efficiency of the refrigerant is increased, and the decrease in the heat exchange rate of the heat exchanger 100, which acts as a condenser, can be suppressed.
一方、熱交換器100が蒸発器として機能する場合、第2扁平管21から流出した冷媒Rは、第2空間部S52に流入し、この第2空間部S52から第1緩衝部81および第2緩衝部82を通って第1空間部S51へ到達し、この第1空間部S51から第1扁平管11の冷媒流路11pへ流入する。図19は、熱交換器100が蒸発器として機能するときの折り返しヘッダ50内における冷媒Rの挙動を模式的に示す部分断面図であり、(A)は図10に対応する正面図、(B)は図11に対応する断面図である。 On the other hand, when the heat exchanger 100 functions as an evaporator, the refrigerant R flowing out from the second flattened pipe 21 flows into the second space S52, passes through the first buffer section 81 and the second buffer section 82 to reach the first space S51, and then flows from the first space S51 into the refrigerant flow path 11p of the first flattened pipe 11. Figure 19 is a schematic partial cross-sectional view showing the behavior of the refrigerant R within the folded header 50 when the heat exchanger 100 functions as an evaporator, where (A) is a front view corresponding to Figure 10 and (B) is a cross-sectional view corresponding to Figure 11.
第2扁平管21から空間部S50に流出した気液二相状態の冷媒Rのうち、ガス冷媒よりも比重の大きい液冷媒の方が空間部S50における反転時の慣性力を強く受けて第2空間部S52の内壁面501側に偏る。そして、第2空間部S52の内壁面501側に偏った液冷媒の多くは、第2空間部S52の第2内面部72、天面部73および底面部74に沿って第1空間部S51へ導かれる。また、第1空間部S51は第2空間部S52よりも低圧であるため、第2空間部S52から第1空間部S51側への冷媒Rの移動が促進される。 Of the gaseous and liquid two-phase refrigerant R that flows out from the second flattened pipe 21 into the space S50, the liquid refrigerant, which has a higher specific gravity than the gaseous refrigerant, is strongly affected by the inertial force during reversal in space S50 and is biased toward the inner wall surface 501 of the second space S52. Then, most of the liquid refrigerant biased toward the inner wall surface 501 of the second space S52 is guided to the first space S51 along the second inner surface 72, top surface 73, and bottom surface 74 of the second space S52. Furthermore, since the first space S51 is at a lower pressure than the second space S52, the movement of refrigerant R from the second space S52 to the first space S51 is promoted.
この際、第2空間部S52から第1空間部S51へ移動する冷媒Rの一部は、第1緩衝部81の衝突部810に衝突する。また、第2空間部S52から第1空間部S51へ移動する冷媒Rの他の一部は、第2緩衝部82に衝突する。衝突部810および第2緩衝部82との衝突により、冷媒Rの流速が低下する。このため、冷媒Rが第1空間部S51へと流れる際は、冷媒Rのうちの液冷媒の多くが重力の影響で第1空間部S51の下部へと流れ、液冷媒より比重が小さいガス冷媒の多くが第1空間部S51の上部へと流れる。 In this process, a portion of the refrigerant R moving from the second space S52 to the first space S51 collides with the collision section 810 of the first buffer section 81. Another portion of the refrigerant R moving from the second space S52 to the first space S51 collides with the second buffer section 82. The collisions with the collision section 810 and the second buffer section 82 reduce the flow velocity of the refrigerant R. Therefore, when the refrigerant R flows into the first space S51, much of the liquid refrigerant flows to the lower part of the first space S51 due to gravity, while much of the gaseous refrigerant, which has a lower specific gravity than the liquid refrigerant, flows to the upper part of the first space S51.
第2空間部S52における液冷媒のほとんどは、図19(A),(B)において破線矢印で示すように、第1緩衝部81と第2緩衝部82との間に形成された第1流通路811および導入口813を通って第1空間部S51へ移動する。ガス冷媒も同様に、第1流通路811および導入口813を通って、第2空間部S52から第1空間部S51へ移動する。さらに、ガス冷媒は液冷媒よりも比重が小さいため、底面部74側よりも天面部73側(上方側)に分布しやすく、このためガス冷媒の一部は、第1緩衝部81の第2流通路812(間隙G)を通って第1空間部S51へ移動する。 Most of the liquid refrigerant in the second space S52 moves to the first space S51 through the first flow passage 811 and inlet 813 formed between the first buffer section 81 and the second buffer section 82, as shown by the dashed arrows in Figures 19(A) and (B). Similarly, the gaseous refrigerant moves from the second space S52 to the first space S51 through the first flow passage 811 and inlet 813. Furthermore, because the gaseous refrigerant has a lower specific gravity than the liquid refrigerant, it tends to be distributed more towards the top surface 73 (upward side) than towards the bottom surface 74. Therefore, some of the gaseous refrigerant moves to the first space S51 through the second flow passage 812 (gap G) of the first buffer section 81.
このように、第2空間部S52から第1空間部S51へと流れる冷媒Rが第1緩衝部81および第2緩衝部82からの抵抗を受けることで冷媒Rの流速が低下し、液冷媒のほとんどは重力の影響で第2空間部S52の下部から第1空間部S51へ移動し、ガス冷媒のほとんどは第2空間部S52の上部から第1空間部S51へ移動する。これにより、第1空間部S51の風下側(図中右側)には液冷媒よりもガス冷媒の方が多く集まりやすくなる。そして、上記の第1空間部S51へ流れるガス冷媒により、第1空間部S51に流入した液冷媒が風上側へ押し返されることで、第1空間部S51の風上側に位置する液冷媒の液面高さが高くなる(図19(A)参照)。これにより、折り返しヘッダ50内において、第2扁平管21から流出したガス媒が第1扁平管11の風下側の冷媒流路21pに流入しやすくなるとともに、第2扁平管11から流出した液冷媒が第2扁平管21の熱交換量が大きい風上側の冷媒流路21pに流入しやすくなる。その結果、冷媒の蒸発効率が高まり、蒸発器としての熱交換器100の熱交換量の減少を抑えることができる。 In this way, the refrigerant R flowing from the second space S52 to the first space S51 experiences resistance from the first buffer section 81 and the second buffer section 82, reducing the flow velocity of the refrigerant R. As a result, most of the liquid refrigerant moves from the lower part of the second space S52 to the first space S51 due to gravity, and most of the gaseous refrigerant moves from the upper part of the second space S52 to the first space S51. Consequently, more gaseous refrigerant tends to accumulate on the downwind side (right side in the figure) of the first space S51 than liquid refrigerant. Furthermore, the gaseous refrigerant flowing into the first space S51 pushes the liquid refrigerant that has flowed into the first space S51 back upwind, causing the liquid level of the liquid refrigerant located on the upwind side of the first space S51 to rise (see Figure 19(A)). This allows the gas medium flowing out of the second flattened pipe 21 to more easily flow into the refrigerant flow path 21p on the leeward side of the first flattened pipe 11 within the folded header 50, and also allows the liquid refrigerant flowing out of the second flattened pipe 11 to more easily flow into the refrigerant flow path 21p on the leeward side of the second flattened pipe 21, where the heat exchange rate is higher. As a result, the evaporation efficiency of the refrigerant is increased, and the decrease in the heat exchange rate of the heat exchanger 100, which acts as an evaporator, can be suppressed.
以上のように、本実施形態によれば、折り返しヘッダ50の各空間部S50に第1緩衝部81および第2緩衝部82が設けられているため、熱交換器100が凝縮器として機能する場合は、折り返しヘッダ50によって、風上側の列の第1扁平管11の複数の冷媒流路11pのうち、風上側の冷媒流路、つまりは熱交換量が大きい冷媒流路にガス冷媒が多く流れる。また、熱交換器100が蒸発器として機能する場合は、折り返しヘッダ50によって、風下側の列の第2扁平管21の冷媒流路21pのうち、風上側の冷媒流路、つまりは熱交換量が大きい冷媒流路に液冷媒が多く流れる。このように、相変化させたい冷媒が、熱交換量が大きい風上側の冷媒流路に多く流れるため、熱交換器100における熱交換量の減少を抑えることができる。 As described above, according to this embodiment, since the first buffer section 81 and the second buffer section 82 are provided in each space S50 of the folded header 50, when the heat exchanger 100 functions as a condenser, the folded header 50 causes a larger amount of gaseous refrigerant to flow through the upwind refrigerant flow path, i.e., the refrigerant flow path with a larger heat exchange rate, among the multiple refrigerant flow paths 11p of the first flattened pipe 11 in the upwind row. Similarly, when the heat exchanger 100 functions as an evaporator, the folded header 50 causes a larger amount of liquid refrigerant to flow through the upwind refrigerant flow path, i.e., the refrigerant flow path with a larger heat exchange rate, among the refrigerant flow paths 21p of the second flattened pipe 21 in the downwind row. In this way, since the refrigerant to be phase-changed flows more in the upwind refrigerant flow path with a larger heat exchange rate, the reduction in the heat exchange rate in the heat exchanger 100 can be suppressed.
また本実施形態によれば、折り返しヘッダ50の各空間部S50を形成する中間プレート53が複数の板部材531~533の積層体で構成されているため、第1緩衝部81および第2緩衝部82を空間部S50の任意の位置に任意の形状で容易に形成することができる。 Furthermore, according to this embodiment, since the intermediate plate 53 forming each space S50 of the folded header 50 is composed of a laminate of multiple plate members 531 to 533, the first buffer portion 81 and the second buffer portion 82 can be easily formed in any shape at any position in the space S50.
また、空間部S50において、第1流通路811および導入口813により形成される冷媒の流路に、第1緩衝部81および第2緩衝部82によって流速が低下しこれに起因して重力の影響で空間部S50の下部を流れる液冷媒が流れ、液冷媒から分離されたガス冷媒が第2流通路812を流れて第1空間S51あるいは第2空間S52へと流れる。これにより、熱交換器100が凝縮器として機能する場合は、第1空間部S51の風上側でガス冷媒が増加し(図18(A)参照)、熱交換器100が蒸発器として機能する場合は、第2空間部S52の風上側で液冷媒が増加する(図19(A)参照)。従って、相変化させたい冷媒を、熱交換量の大きい風上側の冷媒流路11p、21pへ流入させやすくすることができる。 Furthermore, in the space section S50, the flow velocity of the refrigerant flow path formed by the first flow passage 811 and the inlet 813 is reduced by the first buffer section 81 and the second buffer section 82. As a result, the liquid refrigerant flowing at the bottom of the space section S50 flows due to the influence of gravity, and the gaseous refrigerant separated from the liquid refrigerant flows through the second flow passage 812 into the first space S51 or the second space S52. Therefore, when the heat exchanger 100 functions as a condenser, the amount of gaseous refrigerant increases on the upwind side of the first space section S51 (see Figure 18(A)), and when the heat exchanger 100 functions as an evaporator, the amount of liquid refrigerant increases on the upwind side of the second space section S52 (see Figure 19(A)). Thus, it is possible to easily direct the refrigerant to undergo phase change into the upwind refrigerant flow paths 11p and 21p, where the heat exchange rate is larger.
さらに、第1緩衝部81の第2壁部(垂直壁部531v)の高さが、底面部74から第1内面部71における第1扁平管11および第2扁平管21との接続部までの高さ以上の高さとされている。このため、熱交換器100が凝縮器として機能する場合は、第1空間部S51から第2空間部S52へ流れる冷媒の多くが第1流通路811および導入口813を流れるので、液冷媒の液面を第2扁平管21の風下側の冷媒流路21pに到達し得る高さとすることができ、当該風下側の冷媒流路21pへ液冷媒が流入しやすくなる(図18(A)参照)。また、熱交換器100が蒸発器として機能する場合は、第2空間部S52から第1空間部S51へ流れる液冷媒の多くが第1流通路811および導入口813を流れるので、液冷媒の液面を第1扁平管11の風上側の冷媒流路11pに到達し得る高さとすることができ、当該風上側の冷媒流路11pへ液冷媒が流入しやすくなる(図19(A)参照)。 Furthermore, the height of the second wall portion (vertical wall portion 531v) of the first buffer portion 81 is set to be greater than or equal to the height from the bottom portion 74 to the connection portion between the first flattened pipe 11 and the second flattened pipe 21 in the first inner surface portion 71. Therefore, when the heat exchanger 100 functions as a condenser, most of the refrigerant flowing from the first space portion S51 to the second space portion S52 flows through the first flow passage 811 and the inlet 813, so the liquid level of the liquid refrigerant can be set to a height that can reach the refrigerant flow path 21p on the leeward side of the second flattened pipe 21, making it easier for the liquid refrigerant to flow into the leeward side refrigerant flow path 21p (see Figure 18(A)). Furthermore, when the heat exchanger 100 functions as an evaporator, much of the liquid refrigerant flowing from the second space S52 to the first space S51 flows through the first flow passage 811 and the inlet 813. This allows the liquid refrigerant level to reach the refrigerant flow path 11p on the upwind side of the first flattened pipe 11, facilitating the flow of liquid refrigerant into the upwind refrigerant flow path 11p (see Figure 19(A)).
さらに本実施形態によれば、熱交換器100における冷媒Rの循環量に依存することなく、上述した作用効果を維持することができる。本発明者は、冷媒の循環量を低循環(圧縮機6の回転数:最小回転数~中間回転数)、中循環(圧縮機6の回転数:中間回転数~定格回転数)、および、高循環(圧縮機6の回転数:定格回転数~最大回転数)の3段階とし、その各段階について折り返しヘッダ50で折り返された冷媒が扁平管の風上側の冷媒流路を流れる量を測定した。この実験では、熱交換器100は凝縮器とし、扁平管の風上側の冷媒流路を流れる冷媒の量は、風下側の冷媒流路を流れる量との比である風上側流量比とした。なお、風上側流量比は、第1扁平管11の複数の冷媒流量11pを風上側と風下側とに各々同数ずつ分けて、それらを流れる冷媒の量の比とした。 Furthermore, according to this embodiment, the above-mentioned effects can be maintained regardless of the circulation rate of the refrigerant R in the heat exchanger 100. The inventors defined the refrigerant circulation rate as three stages: low circulation (compressor 6 rotation speed: minimum to intermediate), medium circulation (compressor 6 rotation speed: intermediate to rated), and high circulation (compressor 6 rotation speed: rated to maximum). For each stage, the amount of refrigerant that was returned by the return header 50 flowing through the refrigerant flow path on the upstream side of the flat tube was measured. In this experiment, the heat exchanger 100 was used as a condenser, and the amount of refrigerant flowing through the refrigerant flow path on the upstream side of the flat tube was defined as the upstream flow rate ratio, which is the ratio of the amount flowing through the refrigerant flow path on the leeward side. The upstream flow rate ratio was determined by dividing the multiple refrigerant flow paths 11p of the first flat tube 11 equally between the upstream and leeward sides, and using the ratio of the amounts of refrigerant flowing through them.
実験の結果、低循環量の場合、第1緩衝部81および第2緩衝部82が設けられていない従来の熱交換器(図14,15参照)では33%であったのに対して本実施形態の熱交換器100では79%であった。また、中循環量の場合、従来の熱交換器では65%であったのに対して本実施形態の熱交換器100では78%であった。そして、高循環量の場合、従来の熱交換器では30%であったのに対して本実施形態の熱交換器100では72%であった。 The experimental results showed that, at low circulation rates, the conventional heat exchanger without the first buffer section 81 and the second buffer section 82 (see Figures 14 and 15) had a circulation rate of 33%, while the heat exchanger 100 of this embodiment had a rate of 79%. Furthermore, at medium circulation rates, the conventional heat exchanger had a rate of 65%, while the heat exchanger 100 of this embodiment had a rate of 78%. Finally, at high circulation rates, the conventional heat exchanger had a rate of 30%, while the heat exchanger 100 of this embodiment had a rate of 72%.
この実験結果から明らかなように、本実施形態の熱交換器100によれば、従来の熱交換器に比べて高い熱交換性能が得られるとともに、冷媒循環量に関係なく安定した熱交換性能が得られる。また、冷媒循環量に関係なく安定した熱交換性能が得られることから、折り返しヘッダ50の各段の空間部S50において冷媒量のばらつきがある場合においても、各段の扁平管11,21における熱交換性能をほぼ一定にすることができる。また、空気調和機1の運転条件によらずにほぼ一定の熱交換性能を確保することができる。 As is clear from these experimental results, the heat exchanger 100 of this embodiment provides higher heat exchange performance compared to conventional heat exchangers, and also provides stable heat exchange performance regardless of the refrigerant circulation rate. Furthermore, because stable heat exchange performance is obtained regardless of the refrigerant circulation rate, even when there are variations in the amount of refrigerant in the space S50 of each stage of the folded header 50, the heat exchange performance in the flattened tubes 11 and 21 of each stage can be kept almost constant. Moreover, almost constant heat exchange performance can be ensured regardless of the operating conditions of the air conditioner 1.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。 Although embodiments of the present invention have been described above, it goes without saying that the present invention is not limited to the embodiments described above and can be modified in various ways.
例えば以上の実施形態では、折り返しヘッダ50の各空間部S50に第1緩衝部61および第2緩衝部62がそれぞれ設けられたが、第2緩衝部62は省略されてもよい。
また、第1緩衝部61においてガス冷媒を流す第2流通路812の大きさ(流路断面)は、垂直壁部531vの高さで設定されたが、これに限られない。例えば、垂直壁部531vを仕切部532vと同様な仕切部とし、当該仕切部の適宜の位置に形成した孔(丸孔、角孔など)の大きさで設定されてもよい。
For example, in the above embodiment, a first buffer portion 61 and a second buffer portion 62 are provided in each space S50 of the folded header 50, but the second buffer portion 62 may be omitted.
Furthermore, the size (flow path cross-section) of the second flow passage 812 through which the gaseous refrigerant flows in the first buffer section 61 is set by the height of the vertical wall section 531v, but is not limited to this. For example, the vertical wall section 531v may be a partition section similar to the partition section 532v, and the size may be set by the size of a hole (round hole, square hole, etc.) formed at an appropriate position in the partition section.
1…空気調和機
4…室内熱交換器
5…室外熱交換器
10…第1熱交換部
11…第1扁平管
11p,21p…冷媒流路
21…第2扁平管
20…第2熱交換部
30…第1ヘッダ
40…第2ヘッダ
50…折り返しヘッダ
53…中間プレート
53h…貫通孔
71…第1内壁部
72…第2内面部
73…天面部
74…底面部
81…第1緩衝部
82…第2緩衝部
100…熱交換器
531v…垂直壁部
532v,533v…仕切部
810…衝突部
811…第1流通路
812…第2流通路
813…第3流通路
R…冷媒
S50…空間部
S51…第1空間部
S52…第2空間部
1...Air conditioner 4...Indoor heat exchanger 5...Outdoor heat exchanger 10...First heat exchange section 11...First flattened pipe 11p, 21p...Refrigerant flow path 21...Second flattened pipe 20...Second heat exchange section 30...First header 40...Second header 50...Folded header 53...Intermediate plate 53h...Through hole 71...First inner wall section 72...Second inner surface section 73...Top surface section 74...Bottom surface section 81...First buffer section 82...Second buffer section 100...Heat exchanger 531v...Vertical wall section 532v, 533v...Partition section 810...Collision section 811...First flow passage 812...Second flow passage 813...Third flow passage R...Refrigerant S50...Space section S51...First space section S52...Second space section
Claims (8)
上下方向に配置された複数の第2扁平管を有する第2熱交換部と、
内部が複数の空間部で区画された折り返しヘッダと、を備え、
複数の前記第1扁平管と複数の前記第2扁平管のそれぞれの内部には、前後方向に延びる複数の冷媒流路が左右方向に並べて形成され、
前記第1熱交換部と前記第2熱交換部が左右方向に並べて配置され、
複数の前記第1扁平管のうちの1つの第1扁平管と、複数の前記第2扁平管のうちの1つの第2扁平管とが、複数の前記空間部のうちの1つの空間部に接続され、
前記空間部における前記第1扁平管と前記第2扁平管の間に第1緩衝部が設けられ、
前記第1緩衝部は、第1壁部と、前記第1壁部よりも低い高さの第2壁部とを有し、
前記複数の空間部は、前記第1扁平管および前記第2扁平管と接続される第1内面部と、前記第1内面部と対向する第2内面部と、前記上下方向に対向する天面部および底面部とをそれぞれ有し、
前記第1壁部と前記第2内面部と前記天面部と前記底面部との間に、前記空間部に液冷媒を流す第1流通路が形成され、
前記第1壁部と前記第2壁部と前記第1内面部と前記天面部との間に、前記空間部にガス冷媒を流す第2流通路が形成される
熱交換器。 A first heat exchange section having a plurality of first flattened tubes arranged in the vertical direction,
A second heat exchange section having a plurality of second flattened tubes arranged in the vertical direction,
It comprises a folded header whose interior is divided into multiple spatial sections,
Inside each of the multiple first flattened tubes and the multiple second flattened tubes, multiple refrigerant flow paths extending in the front-to-back direction are formed, arranged in the left-to-right direction.
The first heat exchange section and the second heat exchange section are arranged side by side in the left-right direction.
One of the plurality of first flattened tubes and one of the plurality of second flattened tubes are connected to one of the plurality of spaces.
A first buffer is provided between the first flattened pipe and the second flattened pipe in the aforementioned space.
The first buffer portion has a first wall portion and a second wall portion that is lower in height than the first wall portion.
Each of the aforementioned spatial portions has a first inner surface portion connected to the first flattened pipe and the second flattened pipe, a second inner surface portion facing the first inner surface portion, and a top surface portion and a bottom surface portion facing each other in the vertical direction.
A first flow passage for flowing liquid coolant into the space is formed between the first wall portion, the second inner surface portion, the top surface portion, and the bottom surface portion .
A heat exchanger in which a second flow passage for flowing a gaseous refrigerant is formed between the first wall portion, the second wall portion, the first inner surface portion, and the top surface portion.
前記第1緩衝部は、前記空間部における前記第1扁平管と前記第2扁平管の間を流れる冷媒の流れに対して抵抗となるように形成される
熱交換器。 A heat exchanger according to claim 1,
The first buffer section is a heat exchanger formed to resist the flow of refrigerant between the first flattened tube and the second flattened tube in the space.
前記第1壁部は、前記第2内面部から離れて配置され、
前記第2壁部は、前記底面部と前記第1扁平管および前記第2扁平管との間の前記底面部に配置される
熱交換器。 A heat exchanger according to claim 1 ,
The first wall portion is positioned away from the second inner surface portion,
The second wall portion is a heat exchanger positioned on the bottom portion between the bottom portion and the first flattened tube and the second flattened tube.
前記第2壁部の高さは、前記底面部から前記第1内面部における前記第1扁平管および前記第2扁平管との接続部までの高さ以上の高さである
熱交換器。 A heat exchanger according to claim 1 or 3 ,
The height of the second wall portion is greater than or equal to the height from the bottom portion to the connection portion between the first flattened tube and the second flattened tube in the first inner surface portion of the heat exchanger.
前記第1緩衝部と前記第1扁平管又は前記第2扁平管との間に第2緩衝部が設けられる
熱交換器。 A heat exchanger according to any one of claims 1 to 4 ,
A heat exchanger in which a second buffer is provided between the first buffer and the first flattened tube or the second flattened tube.
前記複数の空間部において、前記第2緩衝部は、前記第1流通路と左右方向に対向するように前記第2内面部に設けられる
熱交換器。 A heat exchanger according to claim 5 ,
In the aforementioned plurality of spaces, the second buffer portion is a heat exchanger provided on the second inner surface so as to face the first flow passage in the left-right direction.
上下方向に配置された複数の第2扁平管を有する第2熱交換部と、
内部が複数の空間部で区画された折り返しヘッダと、を備え、
複数の前記第1扁平管と複数の前記第2扁平管のそれぞれの内部には、前後方向に延びる複数の冷媒流路が左右方向に並べて形成され、
前記第1熱交換部と前記第2熱交換部が左右方向に並べて配置され、
複数の前記第1扁平管のうちの1つの第1扁平管と、複数の前記第2扁平管のうちの1つの第2扁平管とが、複数の前記空間部のうちの1つの空間部に接続され、
前記空間部における前記第1扁平管と前記第2扁平管の間に第1緩衝部が設けられ、
前記第1緩衝部は、前記第1扁平管と前記第2扁平管との間における冷媒の流通を妨げる衝突部と、前記第1扁平管と前記第2扁平管との間において液冷媒を流す第1流通路と、前記第1扁平管と前記第2扁平管との間においてガス冷媒を流す第2流通路とを有し、
前記複数の空間部は、前記第1扁平管および前記第2扁平管と接続される第1内面部と、前記第1内面部と対向する第2内面部と、前記上下方向に対向する天面部および底面部とをそれぞれ有し、
前記衝突部は、前記天面部と前記底面部との間に形成された第1壁部と、前記第1壁部と前記第1内面部との間に形成された所定高さの第2壁部とを有し、
前記第1緩衝部と前記第1扁平管又は前記第2扁平管との間に第2緩衝部が設けられる
熱交換器。 A first heat exchange section having a plurality of first flattened tubes arranged in the vertical direction,
A second heat exchange section having a plurality of second flattened tubes arranged in the vertical direction,
It comprises a folded header whose interior is divided into multiple spatial sections,
Inside each of the multiple first flattened tubes and the multiple second flattened tubes, multiple refrigerant flow paths extending in the front-to-back direction are formed, arranged in the left-to-right direction.
The first heat exchange section and the second heat exchange section are arranged side by side in the left-right direction.
One of the plurality of first flattened tubes and one of the plurality of second flattened tubes are connected to one of the plurality of spaces.
A first buffer is provided between the first flattened pipe and the second flattened pipe in the aforementioned space.
The first buffer section has a collision section that obstructs the flow of refrigerant between the first flattened pipe and the second flattened pipe, a first flow passage for flowing liquid refrigerant between the first flattened pipe and the second flattened pipe, and a second flow passage for flowing gaseous refrigerant between the first flattened pipe and the second flattened pipe.
Each of the aforementioned spatial portions has a first inner surface portion connected to the first flattened pipe and the second flattened pipe, a second inner surface portion facing the first inner surface portion, and a top surface portion and a bottom surface portion facing each other in the vertical direction.
The collision portion has a first wall portion formed between the top portion and the bottom portion, and a second wall portion of a predetermined height formed between the first wall portion and the first inner surface portion.
A second buffer is provided between the first buffer and the first flattened pipe or the second flattened pipe.
heat exchanger.
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