冷凍サイクル装置
【課題】冷凍サイクル装置において、熱交換器における熱交換効率を向上させることを目的とする。
【解決手段】冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機により圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮器により凝縮された冷媒を減圧する減圧手段と、減圧手段により減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器と、蒸発器に対して送風を行う送風手段と、を備えた冷凍サイクル装置において、蒸発器は、内部に冷媒を流す第１のパイプと、第１のパイプより下側に配置され、内部に冷媒を流す第２のパイプと、第１のパイプと前記第２のパイプとを接続する伝熱管と、を備え、伝熱管の内部には、複数の冷媒流路が形成され、第１のパイプからの冷媒は、複数の冷媒流路のそれぞれの流入部から流入し、それぞれの冷媒流路を流れた後に前記第２のパイプに流れ、複数の冷媒流路のそれぞれの流入部の高さ位置が、送風手段から蒸発器への方向に向かうにつれて高くする。
【解決手段】冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機により圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮器により凝縮された冷媒を減圧する減圧手段と、減圧手段により減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器と、蒸発器に対して送風を行う送風手段と、を備えた冷凍サイクル装置において、蒸発器は、内部に冷媒を流す第１のパイプと、第１のパイプより下側に配置され、内部に冷媒を流す第２のパイプと、第１のパイプと前記第２のパイプとを接続する伝熱管と、を備え、伝熱管の内部には、複数の冷媒流路が形成され、第１のパイプからの冷媒は、複数の冷媒流路のそれぞれの流入部から流入し、それぞれの冷媒流路を流れた後に前記第２のパイプに流れ、複数の冷媒流路のそれぞれの流入部の高さ位置が、送風手段から蒸発器への方向に向かうにつれて高くする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特開２００９−１２１７０８号公報（特許文献１）がある。この公報には、空気調和機や冷凍機などに使用される熱交換器において、上下に水平に対峙する一対のヘッダパイプ１１，１２と、これらヘッダパイプ１１，１２に上端及び下端を連通接続され扁平面同士を平行にして並ぶ複数の扁平熱交換管１３Ａと、扁平熱交換管１３Ａ同士の間隙に密着介在される熱交換フィン１４Ａと、を具備することが記載されている（要約参照）。そしてこの熱交換器では、一方のヘッダパイプからそれぞれの扁平熱交換管１３Ａに冷媒が供給され、扁平熱交換管１３Ａで空気と熱交換されたあと、他方のヘッダパイプに冷媒が流れるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１２１７０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１に記載の熱交換器は、特許文献１の図２に示されるように、複数の扁平熱交換管のそれぞれの上端および下端が水平になっていることから、ヘッダパイプから複数の扁平熱交換管への冷媒通路の入口は、同一水平面に位置しており同じ位置高さとなっている。そして、このような熱交換器に対しては、扁平熱交換管の扁平面と平行の方向から送風することで効率良く熱交換を行うことができる。
【０００５】
この場合において、一方のヘッダパイプから液体と気体の二相冷媒が扁平熱交換管に流れると、扁平熱交換管にはそれぞれの冷媒通路にほぼ同じ割合で液体冷媒とガス冷媒が流れる。この点について図１２を用いて説明すると、図１２中の１０は上側のヘッダパイプ、１１は下側のヘッダパイプ、１２はこれらのヘッダパイプを接続する扁平伝熱管であり、扁平伝熱管１２の扁平面を正面から見た図を示すものである。また、扁平伝熱管１２の内部には図示しない複数の冷媒流路が縦方向に形成されており、冷媒はヘッダパイプ１０からこれらの冷媒流路を流れた後にヘッダパイプ１１へ流れる。なお、図１２の矢印は空気の流れを示しており、扁平伝熱管１２の扁平面を左側から右側へ流れることを示している。
【０００６】
そして空気はそれぞれの冷媒流路に流れる冷媒と熱交換されながら右側へ流れることになるが、右側に向かう程、空気の温度は低くなっているため、右側に形成される冷媒流路の冷媒との熱交換効率が左側に比べて悪くなる。そうすると、液冷媒が蒸発しないまま、熱交換器から流れ出ることになり、出口での冷媒の比エンタルピが低い状態となり、冷媒が有する蒸発潜熱を十分に利用できずに冷却能力が低下する。また、この液冷媒が圧縮機に流れると、湿り運転状態となって圧縮機の潤滑油を希釈させることによる潤滑不良が生じやすくなり、ひどい時には液圧縮を起こし圧縮機の故障の原因となり得る。
【０００７】
そこで、本発明は、複数の冷媒流路が形成された熱交換器（蒸発器）を備えた冷凍サイクル装置において、熱交換器（蒸発器）における冷媒通路ごとの分配を改善させることにより熱交換効率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機により圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮器により凝縮された冷媒を減圧する減圧手段と、減圧手段により減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器と、蒸発器に対して送風を行う送風手段と、を備えた冷凍サイクル装置において、蒸発器は、内部に冷媒を流す第１のパイプと、第１のパイプより下側に配置され、内部に冷媒を流す第２のパイプと、第１のパイプと前記第２のパイプとを接続する伝熱管と、を備え、伝熱管の内部には、複数の冷媒流路が形成され、第１のパイプからの冷媒は、複数の冷媒流路のそれぞれの流入部から流入し、それぞれの冷媒流路を流れた後に前記第２のパイプに流れ、複数の冷媒流路のそれぞれの流入部の高さ位置が、送風手段から前記蒸発器への方向に向かうにつれて高くなるように構成されたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、複数の冷媒流路が形成された熱交換器（蒸発器）を備えた冷凍サイクル装置において、熱交換器（蒸発器）における熱交換効率を向上させることができる。上記した以外の課題，構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１の冷凍サイクル装置の構成図である。
【図２】実施例１の熱交換器の概観図である。
【図３】実施例１の熱交換器の断面図。
【図４】実施例１の扁平伝熱管の概観図。
【図５】実施例３の扁平伝熱管の断面図。
【図６】実施例３の扁平伝熱管の概観図。
【図７】実施例４の熱交換器の概観図。
【図８】実施例４の扁平伝熱管の断面図。
【図９】実施例４の伝熱パイプ群の概観図。
【図１０】実施例５の扁平伝熱管の断面図。
【図１１】実施例５の伝熱パイプ群の概観図。
【図１２】従来の熱交換器で採用された伝熱管の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１２】
以下、実施例１について図１〜図４を用いて説明する。本実施例は、空気調和機や冷凍機などに使われる熱交換器に関し、特に扁平伝熱管または伝熱管を複数本並べたパイプ群を流路が垂直方向になるように扁平伝熱管またはパイプ群を複数配列した熱交換器の冷媒分配に関するものである。
【００１３】
図１は本実施例の熱交換器を備えて冷凍サイクルを形成した冷凍サイクル装置の構成図を示している。以下においては、例として冷房運転時の運転状態を説明する。
【００１４】
室外機５００に内蔵された圧縮機３１で圧縮された冷媒が四方弁３２を通過して凝縮器として作用する室外熱交換器１ａで室外空気により冷却され液化する。この液冷媒は室外膨張弁３３を通過することで低温・低圧の状態となり、その後、液阻止弁３４，液側接続配管３５を経て室内機５０１に送られる。室内機では室内膨張弁３６にて冷媒が減圧され気液二相冷媒となり、蒸発器として作用する室内熱交換器１ｂに流入する。ここで、室内送風機５１により送風された室内空気により冷媒が加熱され、ガス冷媒となる。これにより、室内空気を冷却する冷房運転がなされている。
【００１５】
その後、ガス側接続配管３７を通して室外機５００へと戻される。室外機５００では、ガス阻止弁３８，四方弁３２，アキュムレータ３９を通過して再び圧縮機３１へと戻されて、一連の冷凍サイクルを構成している。なお、冷凍サイクル中には所定量の冷媒が封入されており、冷媒は例えばＲ４１０Ａ，Ｒ４０７Ｃ，Ｒ４０４Ａ，Ｒ１３４ａ，Ｒ３２，ＨＦＯ１２３４ｙｆ，ＨＦＯ１２３４ｚｅ（Ｅ），Ｒ１５２ａ，Ｒ２９０，Ｒ６００ａ，Ｒ７４４，Ｒ７１７およびこれらの混合物などが用いられる。
【００１６】
ここで、冷房時に蒸発器として作用する室内熱交換器１ｂは、気液二相状態の冷媒が流入するため、熱交換器の多数の冷媒通路に分流する際には、その流量分配比率の調整が難しくなる。特に、本実施例のように熱交換器として多孔偏平管を用いた場合には、分流数が多くなるために、流量分配比率のアンバランスが生じやすく、その調整には十分な配慮が必要となる。
【００１７】
図２は本実施例の熱交換器１を示すものである。図２に示すように本実施例の熱交換器１は、上下にヘッダパイプ１０，１１が配置され、これらのヘッダパイプ間に複数の扁平伝熱管１２が設けられている。扁平伝熱管１２の上端及び下端はそれぞれヘッダパイプ１０及び１１と連通して接続される。また、ヘッダパイプ１０，１１にはそれぞれ冷媒接続管１０１，１０２が接続している。図２の矢印は空気の流れを示しており、図示していない送風手段（図１の５０又は５１に相当するもの）により扁平伝熱管１２に対して空気が送られている。この送風手段により、ヘッダパイプ１０，１１の間に設けられた複数の扁平伝熱管１２の扁平面に沿うように空気が流れる。
【００１８】
ここで図１２に示すように、扁平伝熱管１２の複数の冷媒流路１５の入口（流入部）の位置が水平で低い位置にある場合は、それぞれの冷媒流路に対してほぼ同じ量の二相冷媒が流入することになる。図１２中の１０は上側のヘッダパイプ、１１は下側のヘッダパイプ、１２はこれらのヘッダパイプを接続する扁平伝熱管であり、扁平伝熱管１２の扁平面を正面から見た図を示すものである。また、図１２の矢印は空気の流れを示しており、扁平伝熱管１２の扁平面を左側から右側へ流れることを示している。
【００１９】
この場合、空気はそれぞれの冷媒流路に流れる冷媒と熱交換されながら右側へ流れることになるが、右側に向かう程、空気の温度は低くなっているため、右側に形成される冷媒流路の冷媒との熱交換効率が左側に比べて悪くなる。そうすると、液冷媒が蒸発しないまま、熱交換器から流れ出ることになり、この液冷媒が圧縮機に流れると、液圧縮を起こし圧縮機の故障の原因となり得る。そこで本実施例においては、図３，図４に示す扁平熱交換器を採用することにより、この問題を解消するものである。
【００２０】
図３は本実施例の熱交換器１を扁平伝熱管１２の扁平面を正面から見た場合の断面図で、図４は扁平伝熱管１２の斜視図を示す。図４に示すように扁平伝熱管１２には略１列に設けられた複数の冷媒流路１５が設けられている。熱交換器１の冷媒の流れについて説明すると、冷媒接続管１０１からヘッダパイプ１０へ供給された気液二相冷媒は扁平伝熱管１２の複数の冷媒流路１５を通ってヘッダパイプ１１へ流れ、冷媒接続管１０２から排出される。冷媒が複数枚の扁平伝熱管１２の冷媒流路１５を流れる間に空気と熱交換され、冷媒は蒸発しガス冷媒となり、空気は冷却される。ここで図４に示すように、冷媒接続管１０１からヘッダパイプ１０へ供給された気液二相冷媒は、ヘッダパイプ１０内で下方に液冷媒、上方にガス冷媒と分離する。
【００２１】
本実施例の熱交換器１は、たとえば空気調和機などの冷凍サイクル装置に採用されるものである。この冷凍サイクル装置は、図１に示すように冷媒を圧縮する圧縮機３１と、該圧縮機３１により圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器１ａ（※冷房運転の場合）と、凝縮器１ａにより凝縮された冷媒を減圧する減圧手段３３，３６と、減圧手段３３，３６により減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器１ｂ（※冷房運転の場合）と、蒸発器１ｂに対して送風を行う送風手段５１と、を備えている。
【００２２】
そして図３に示すように、蒸発器１ｂ（熱交換器１）は、内部に冷媒を流す第１のパイプ（ヘッダパイプ１０）と、第１のパイプ（ヘッダパイプ１０）より下側に配置され、内部に冷媒を流す第２のパイプ（ヘッダパイプ１１）と、第１のパイプ（ヘッダパイプ１０）と第２のパイプ（ヘッダパイプ１１）とを接続する伝熱管（扁平伝熱管１２）と、を備え、伝熱管（扁平伝熱管１２）の内部には、複数の冷媒流路１５が形成される。そして第１のパイプ（ヘッダパイプ１０）からの冷媒は、複数の冷媒流路１５のそれぞれの流入部から流入し、それぞれの冷媒流路１５を流れた後に第２のパイプ（ヘッダパイプ１１）に流れる。さらに、図４に示すように、複数の冷媒流路１５のそれぞれの流入部の高さ位置が、送風手段から前記蒸発器への方向、つまり空気の流れる方向に向かうにつれて（通過空気の下流側に向かうにつれて）高くなるように構成されたものである。
【００２３】
このように冷媒流路１５の流入部の高さ位置を変えることにより、空気の温度が高い状態において、つまり、空気が熱交換器１に流れ込む最初の段階（図３における扁平面の左側）では、二相冷媒循環量が多くなるが、空気温度が高いため、熱交換により液体冷媒を蒸発させてから熱交換器から流出させることができる。一方で、空気の温度が低くなった状態においては、つまり、空気が熱交換器１で熱交換されながら流れる途中の段階（図３における扁平面の右側）では、熱交換量が少なくなり、冷媒循環量もこれに応じて少なくすることになるため、空気温度が低くても液体冷媒を蒸発させてから熱交換器１から流出させることができる。また、気液二相流のフローパターンにより影響を受けやすいヘッダパイプ１０の流入側（冷媒接続管１０１側）とその反対側においても扁平伝熱管１２への流入冷媒の乾き度のばらつきを緩和させることができ、熱交換器１全体の冷媒分配を適正化させることが可能となる。
【００２４】
したがって、本実施例によれば、蒸発器で多くの液冷媒が蒸発しないまま熱交換器１から流出し、その後、圧縮機に送られて、いわゆる液圧縮を起こし圧縮機の故障の原因ともなり得る事態を防止することができ、信頼性の高い冷凍サイクル装置を提供することができるものである。また、伝熱管の冷媒通路ごとの冷媒出口状態を均一化させることが出来、高効率な冷凍サイクル装置を提供することができるものである。
【００２５】
なお、図２〜図４に示すように、上記冷凍サイクル装置において、扁平伝熱管１２は、扁平な形状であり、送風手段５１から蒸発器１ｂへの方向と略同一方向に平らな面を有することが望ましい。また蒸発器１ｂは、複数の扁平伝熱管１２を略並行に備えたことが望ましい。このような構成にすることで、上記したように信頼性の高い冷凍サイクル装置を提供することができる。
【実施例２】
【００２６】
以下、実施例２について説明する。本実施例の熱交換器１も実施例１と同様に空気調和機などの冷凍サイクルを利用した冷凍サイクル装置に採用されるものであり、図１において冷房運転を行う場合には、蒸発器１ｂとして作用するものである。
【００２７】
扁平伝熱管１２に二相冷媒が流れる場合、ガス冷媒が多く流れる扁平伝熱管１２は冷媒流路１５の流速が大きくなり、圧損が増大するために冷媒流量が少なくなり、また冷媒潜熱も減少することから熱交換能力が減少する。一方、液冷媒が多く流れる扁平伝熱管１２は冷媒流量が多くなり、熱交換能力は低下することはない。このように、液ガス比率の異なる冷媒がそれぞれ扁平伝熱管に供給されると、熱交換量のアンバランスが生じ熱交換器としての能力が低下する。
【００２８】
つまり、複数の冷媒流路１５の入口（流入部）の位置が水平で低い位置にある場合は、冷媒接続管１０１に近い扁平伝熱管には液冷媒が多く流れ、遠い扁平伝熱管にはガス冷媒が多く流れる。ガス冷媒が多く流れる扁平伝熱管１２は冷媒流路１５の流速が大きくなり、圧損が増大するために冷媒流量が少なくなり、また冷媒潜熱も減少することから熱交換能力が減少する。一方、液冷媒が多く流れる扁平伝熱管１２は冷媒流量が多くなり、熱交換能力は低下することはない。このように、液ガス比率の異なる冷媒がそれぞれ扁平伝熱管に供給されると、熱交換量のアンバランスが生じ熱交換器としての能力が低下する。
【００２９】
この点について具体的に説明すると、二相冷媒の場合には、図３に示すようにヘッダパイプ内の下側に液冷媒、上側にガス冷媒が多く流れる。詳細は図示していないが、図２において、複数の扁平伝熱管１２の高さ位置が同じである場合に、冷媒接続管１０１から二相冷媒がヘッダパイプ１０に流れると、入口側（冷媒接続管１０１側）の扁平伝熱管１２には液冷媒が多く流れ、ヘッダパイプ１０内を進むほど（冷媒接続管１０１と反対側）、扁平伝熱管１２にはガス冷媒が多く流れることになる。すなわち、ヘッダパイプ１０からの冷媒が流入する複数の扁平伝熱管１２の流入部の高さ位置が同じになると、入口側（冷媒接続管１０１側）の扁平伝熱管１２には液冷媒が多く流れることから、扁平伝熱管１２で蒸発し切れずにヘッダパイプ１１へ流れることになる。このような状態で熱交換器を流出する冷媒は熱交換能力が十分に発揮できないため、熱交換量が低下し、冷凍サイクル装置としての効率低下に至る。また、液冷媒を多く含んだ状態で、ヘッダパイプ１１から冷媒接続管１０２へ流れ、この冷媒が図１における圧縮機３１に流れることになると、圧縮機の冷凍機油を液冷媒で希釈させてしまい、冷凍機の潤滑作用が低下し、圧縮機の磨耗が生じる場合がある。状態がひどい場合には、いわゆる液圧縮を起こし圧縮機の故障の原因ともなり得る。
【００３０】
そこで、本実施例においては、詳細は図示してないが、図２において、ヘッダパイプ１０からの冷媒が流入する複数の扁平伝熱管１２の流入部の高さ位置をヘッダパイプ１０の冷媒が流れる方向に向かって低くなるように構成する。つまり、二相冷媒の入口側（冷媒接続管１０１側）から図２の右側方向に向かって扁平伝熱管１２の流入部の高さ位置を低くするものである。また、図４に示すように扁平伝熱管１２に冷媒流路１５が複数形成されている場合には、複数の流入部（冷媒流路１５の上部）の高さ位置の平均値がヘッダパイプ１０の冷媒が流れる方向に向かって低くなるように構成すればよい。
【００３１】
この構成にすることにより、入口側（冷媒接続管１０１側）の扁平伝熱管１２に対して、冷媒接続管１０１と反対側の扁平伝熱管１２にも同じように液冷媒が流れることになるため、熱交換器の伝熱性能の低下を抑制できる。また上記したような一部の扁平伝熱管１２に対して多くの液冷媒が流れることを防止し、二相冷媒を平均的に扁平伝熱管１２に流すことができる。したがって、上記したような熱交換器の効率低下を防ぐと共に、圧縮機３１の液圧縮を防止することになるため、冷凍サイクル装置の信頼性を向上させることができるものである。
【００３２】
以上説明したように、本実施例の冷凍サイクル装置は、冷媒を圧縮する圧縮機３１と、圧縮機３１により圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器１ａ（※冷房運転の場合）と、凝縮器１ａにより凝縮された冷媒を減圧する減圧手段３３，３６と、減圧手段３３，３６により減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器１ｂ（※冷房運転の場合）と、を備えている。そして、蒸発器１ｂは、内部に冷媒を流す第１のパイプ（ヘッダパイプ１０）と、第１のパイプ（ヘッダパイプ１０）より下側に配置され、内部に冷媒を流す第２のパイプ（ヘッダパイプ１１）と、第１のパイプ（ヘッダパイプ１０）と第２のパイプ（ヘッダパイプ１１）とを接続し、内部に形成された複数の冷媒流路１５により第１のパイプ（ヘッダパイプ１０）から第２のパイプ（ヘッダパイプ１１）に冷媒を流す複数の伝熱管（扁平伝熱管１２）と、を備え、複数の伝熱管（扁平伝熱管１２）のそれぞれに形成された複数の冷媒流路１５は、第１のパイプ（ヘッダパイプ１０）からの冷媒が流入する流入部の高さ位置の平均値が、第１のパイプ（ヘッダパイプ１０）の冷媒が流れる方向に向かって低くなるように構成されたものである。
【００３３】
扁平伝熱管１２の上端は水平に対して斜めになっており、複数の冷媒流路１５の入口位置が水平に対してそれぞれ変化している。これによって、冷媒流路１５の入口が低い位置にある冷媒流路１５には液冷媒が多く流れ、高い位置にある冷媒流路１５にはガス冷媒が多く流れる。このように、複数の冷媒流路１５の入口位置が水平に対してそれぞれ変化させることよって、各扁平伝熱管１２に液ガス比率を均等に冷媒分配でき、熱交換器全体を有効に使うことができる。したがって、本実施例によれば、上記したように信頼性が高く、高効率な冷凍サイクル装置を提供することが可能となる。
【実施例３】
【００３４】
以下、実施例３について図５および図６を用いて説明する。本実施例の熱交換器１も実施例１，２と同様に空気調和機などの冷凍サイクルを利用した冷凍サイクル装置に採用されるものであり、図１において冷房運転を行う場合には、蒸発器１ｂとして作用するものである。
【００３５】
本実施例の熱交換器１が備える扁平伝熱管１３は、上下端をＶ字型にして冷媒流路１５の位置を水平に対して変化させたものである。すなわち、熱交換器１が備える複数の扁平伝熱管１３のそれぞれの上端部を、図２における下側のヘッダパイプ１１側に凹んだ形状とする。このように上端部をＶ字型に形成することによって、扁平伝熱管１３上端部のヘッダパイプ１０内の占有面積が減って、ヘッダパイプ１０内の流路抵抗が減る。これによって、ヘッダパイプ１０内の下流側の圧力低下が減少し、扁平伝熱管１３への冷媒分配がさらに均一化する。
【００３６】
なお、本実施例の上記した構成は、実施例１，２で説明した熱交換器１の構成と合わせて採用することにより、実施例１，２の構成による効果（冷凍サイクル装置の信頼性向上）に加え、上記した圧力低下を減少させることによる冷凍サイクルの効率を向上させることが可能である。
【実施例４】
【００３７】
本発明の実施例４を図７，図８および図９で説明する。本実施例の熱交換器２も実施例１，２と同様に空気調和機などの冷凍サイクルを利用した冷凍サイクル装置に採用されるものであり、図１において冷房運転を行う場合には、蒸発器１ｂとして作用するものである。
【００３８】
本実施例の熱交換器２は、実施例１で説明した扁平伝熱管１２をパイプ群２２で構成したものである。したがって、実施例１と作用は同様であり、蒸発器で多くの液体冷媒が蒸発しないまま熱交換器１から流出し、その後、圧縮機に送られて、いわゆる液圧縮を起こし圧縮機の故障の原因ともなり得る事態を防止することができ、信頼性の高い冷凍サイクル装置を提供することができるという効果を奏するものである。また、伝熱管の冷媒通路ごとの冷媒出口状態を均一化させることができ、高効率な冷凍サイクル装置を提供することができるという効果を奏するものである。
【００３９】
そして本実施例によれば、パイプ群２２は図８および図９で示すように、伝熱管２４を略１列に並べたものである。パイプ群２２のそれぞれの管端位置が斜めになるように伝熱管２４を上下にずらして配置している。すなわち、本実施例の冷凍サイクル装置は、内部に冷媒を流す第１のパイプ（ヘッダパイプ２０）と、第１のパイプ（ヘッダパイプ２０）より下側に配置され、内部に冷媒を流す第２のパイプ（ヘッダパイプ２１）と、第１のパイプ（ヘッダパイプ２０）と第２のパイプ（ヘッダパイプ２１）とを接続する複数の伝熱管２４と、を備えている。そして、複数の伝熱管２４は、それぞれの流入部（２４の上部）から第１のパイプ（ヘッダパイプ２０）からの冷媒が流入し、それぞれの冷媒流路を流れた後に第２のパイプ（ヘッダパイプ２１）に流れるように配置されている。そしてさらに複数の伝熱管２４のそれぞれの流入部の高さ位置が、送風手段から蒸発器への方向（図７の矢印方向）に向かうにつれて高くなるように構成したものである。
【００４０】
このように扁平伝熱管１２をパイプ群２２で構成したことによって、実施例１の構成により得られる効果に加え、空気側の表面に凹凸が形成され伝熱面積が増加し空気側の伝熱性能が向上し、熱交換量を増加させることができる。なお、本実施例にさらに実施例２の構成を採用することも可能である。
【実施例５】
【００４１】
本発明の実施例５をさらに図１０，図１１を用いて説明する。本実施例の熱交換器２も他の実施例と同様に空気調和機などの冷凍サイクルを利用した冷凍サイクル装置に採用されるものであり、図１において冷房運転を行う場合には、蒸発器１ｂとして作用するものである。
【００４２】
本実施例の熱交換器は、実施例３で説明した図５および図６の扁平伝熱管１３に対して、扁平伝熱管１３をパイプ群２３で構成したものである。パイプ群２３は図１１で示すように、伝熱管２４を略１列に並べたものである。パイプ群２３のそれぞれの管端位置がＶ字型になるように伝熱管２４を上下にずらして配置している。基本的な作用・効果は実施例３で説明したものと同様であるが、さらに扁平伝熱管１３をパイプ群２３で構成したことによって空気側の表面に凹凸が形成され伝熱面積が増加し空気側の伝熱性能が向上し、熱交換量を増加させることが可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１，２ 熱交換器
１０，１１，２０，２１ ヘッダパイプ
１２，１３ 扁平伝熱管
１５ 冷媒流路
２２，２３ パイプ群
２４ 伝熱管
３１ 圧縮機
１０１，１０２，２０１，２０２ 冷媒接続管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特開２００９−１２１７０８号公報（特許文献１）がある。この公報には、空気調和機や冷凍機などに使用される熱交換器において、上下に水平に対峙する一対のヘッダパイプ１１，１２と、これらヘッダパイプ１１，１２に上端及び下端を連通接続され扁平面同士を平行にして並ぶ複数の扁平熱交換管１３Ａと、扁平熱交換管１３Ａ同士の間隙に密着介在される熱交換フィン１４Ａと、を具備することが記載されている（要約参照）。そしてこの熱交換器では、一方のヘッダパイプからそれぞれの扁平熱交換管１３Ａに冷媒が供給され、扁平熱交換管１３Ａで空気と熱交換されたあと、他方のヘッダパイプに冷媒が流れるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１２１７０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１に記載の熱交換器は、特許文献１の図２に示されるように、複数の扁平熱交換管のそれぞれの上端および下端が水平になっていることから、ヘッダパイプから複数の扁平熱交換管への冷媒通路の入口は、同一水平面に位置しており同じ位置高さとなっている。そして、このような熱交換器に対しては、扁平熱交換管の扁平面と平行の方向から送風することで効率良く熱交換を行うことができる。
【０００５】
この場合において、一方のヘッダパイプから液体と気体の二相冷媒が扁平熱交換管に流れると、扁平熱交換管にはそれぞれの冷媒通路にほぼ同じ割合で液体冷媒とガス冷媒が流れる。この点について図１２を用いて説明すると、図１２中の１０は上側のヘッダパイプ、１１は下側のヘッダパイプ、１２はこれらのヘッダパイプを接続する扁平伝熱管であり、扁平伝熱管１２の扁平面を正面から見た図を示すものである。また、扁平伝熱管１２の内部には図示しない複数の冷媒流路が縦方向に形成されており、冷媒はヘッダパイプ１０からこれらの冷媒流路を流れた後にヘッダパイプ１１へ流れる。なお、図１２の矢印は空気の流れを示しており、扁平伝熱管１２の扁平面を左側から右側へ流れることを示している。
【０００６】
そして空気はそれぞれの冷媒流路に流れる冷媒と熱交換されながら右側へ流れることになるが、右側に向かう程、空気の温度は低くなっているため、右側に形成される冷媒流路の冷媒との熱交換効率が左側に比べて悪くなる。そうすると、液冷媒が蒸発しないまま、熱交換器から流れ出ることになり、出口での冷媒の比エンタルピが低い状態となり、冷媒が有する蒸発潜熱を十分に利用できずに冷却能力が低下する。また、この液冷媒が圧縮機に流れると、湿り運転状態となって圧縮機の潤滑油を希釈させることによる潤滑不良が生じやすくなり、ひどい時には液圧縮を起こし圧縮機の故障の原因となり得る。
【０００７】
そこで、本発明は、複数の冷媒流路が形成された熱交換器（蒸発器）を備えた冷凍サイクル装置において、熱交換器（蒸発器）における冷媒通路ごとの分配を改善させることにより熱交換効率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機により圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮器により凝縮された冷媒を減圧する減圧手段と、減圧手段により減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器と、蒸発器に対して送風を行う送風手段と、を備えた冷凍サイクル装置において、蒸発器は、内部に冷媒を流す第１のパイプと、第１のパイプより下側に配置され、内部に冷媒を流す第２のパイプと、第１のパイプと前記第２のパイプとを接続する伝熱管と、を備え、伝熱管の内部には、複数の冷媒流路が形成され、第１のパイプからの冷媒は、複数の冷媒流路のそれぞれの流入部から流入し、それぞれの冷媒流路を流れた後に前記第２のパイプに流れ、複数の冷媒流路のそれぞれの流入部の高さ位置が、送風手段から前記蒸発器への方向に向かうにつれて高くなるように構成されたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、複数の冷媒流路が形成された熱交換器（蒸発器）を備えた冷凍サイクル装置において、熱交換器（蒸発器）における熱交換効率を向上させることができる。上記した以外の課題，構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１の冷凍サイクル装置の構成図である。
【図２】実施例１の熱交換器の概観図である。
【図３】実施例１の熱交換器の断面図。
【図４】実施例１の扁平伝熱管の概観図。
【図５】実施例３の扁平伝熱管の断面図。
【図６】実施例３の扁平伝熱管の概観図。
【図７】実施例４の熱交換器の概観図。
【図８】実施例４の扁平伝熱管の断面図。
【図９】実施例４の伝熱パイプ群の概観図。
【図１０】実施例５の扁平伝熱管の断面図。
【図１１】実施例５の伝熱パイプ群の概観図。
【図１２】従来の熱交換器で採用された伝熱管の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１２】
以下、実施例１について図１〜図４を用いて説明する。本実施例は、空気調和機や冷凍機などに使われる熱交換器に関し、特に扁平伝熱管または伝熱管を複数本並べたパイプ群を流路が垂直方向になるように扁平伝熱管またはパイプ群を複数配列した熱交換器の冷媒分配に関するものである。
【００１３】
図１は本実施例の熱交換器を備えて冷凍サイクルを形成した冷凍サイクル装置の構成図を示している。以下においては、例として冷房運転時の運転状態を説明する。
【００１４】
室外機５００に内蔵された圧縮機３１で圧縮された冷媒が四方弁３２を通過して凝縮器として作用する室外熱交換器１ａで室外空気により冷却され液化する。この液冷媒は室外膨張弁３３を通過することで低温・低圧の状態となり、その後、液阻止弁３４，液側接続配管３５を経て室内機５０１に送られる。室内機では室内膨張弁３６にて冷媒が減圧され気液二相冷媒となり、蒸発器として作用する室内熱交換器１ｂに流入する。ここで、室内送風機５１により送風された室内空気により冷媒が加熱され、ガス冷媒となる。これにより、室内空気を冷却する冷房運転がなされている。
【００１５】
その後、ガス側接続配管３７を通して室外機５００へと戻される。室外機５００では、ガス阻止弁３８，四方弁３２，アキュムレータ３９を通過して再び圧縮機３１へと戻されて、一連の冷凍サイクルを構成している。なお、冷凍サイクル中には所定量の冷媒が封入されており、冷媒は例えばＲ４１０Ａ，Ｒ４０７Ｃ，Ｒ４０４Ａ，Ｒ１３４ａ，Ｒ３２，ＨＦＯ１２３４ｙｆ，ＨＦＯ１２３４ｚｅ（Ｅ），Ｒ１５２ａ，Ｒ２９０，Ｒ６００ａ，Ｒ７４４，Ｒ７１７およびこれらの混合物などが用いられる。
【００１６】
ここで、冷房時に蒸発器として作用する室内熱交換器１ｂは、気液二相状態の冷媒が流入するため、熱交換器の多数の冷媒通路に分流する際には、その流量分配比率の調整が難しくなる。特に、本実施例のように熱交換器として多孔偏平管を用いた場合には、分流数が多くなるために、流量分配比率のアンバランスが生じやすく、その調整には十分な配慮が必要となる。
【００１７】
図２は本実施例の熱交換器１を示すものである。図２に示すように本実施例の熱交換器１は、上下にヘッダパイプ１０，１１が配置され、これらのヘッダパイプ間に複数の扁平伝熱管１２が設けられている。扁平伝熱管１２の上端及び下端はそれぞれヘッダパイプ１０及び１１と連通して接続される。また、ヘッダパイプ１０，１１にはそれぞれ冷媒接続管１０１，１０２が接続している。図２の矢印は空気の流れを示しており、図示していない送風手段（図１の５０又は５１に相当するもの）により扁平伝熱管１２に対して空気が送られている。この送風手段により、ヘッダパイプ１０，１１の間に設けられた複数の扁平伝熱管１２の扁平面に沿うように空気が流れる。
【００１８】
ここで図１２に示すように、扁平伝熱管１２の複数の冷媒流路１５の入口（流入部）の位置が水平で低い位置にある場合は、それぞれの冷媒流路に対してほぼ同じ量の二相冷媒が流入することになる。図１２中の１０は上側のヘッダパイプ、１１は下側のヘッダパイプ、１２はこれらのヘッダパイプを接続する扁平伝熱管であり、扁平伝熱管１２の扁平面を正面から見た図を示すものである。また、図１２の矢印は空気の流れを示しており、扁平伝熱管１２の扁平面を左側から右側へ流れることを示している。
【００１９】
この場合、空気はそれぞれの冷媒流路に流れる冷媒と熱交換されながら右側へ流れることになるが、右側に向かう程、空気の温度は低くなっているため、右側に形成される冷媒流路の冷媒との熱交換効率が左側に比べて悪くなる。そうすると、液冷媒が蒸発しないまま、熱交換器から流れ出ることになり、この液冷媒が圧縮機に流れると、液圧縮を起こし圧縮機の故障の原因となり得る。そこで本実施例においては、図３，図４に示す扁平熱交換器を採用することにより、この問題を解消するものである。
【００２０】
図３は本実施例の熱交換器１を扁平伝熱管１２の扁平面を正面から見た場合の断面図で、図４は扁平伝熱管１２の斜視図を示す。図４に示すように扁平伝熱管１２には略１列に設けられた複数の冷媒流路１５が設けられている。熱交換器１の冷媒の流れについて説明すると、冷媒接続管１０１からヘッダパイプ１０へ供給された気液二相冷媒は扁平伝熱管１２の複数の冷媒流路１５を通ってヘッダパイプ１１へ流れ、冷媒接続管１０２から排出される。冷媒が複数枚の扁平伝熱管１２の冷媒流路１５を流れる間に空気と熱交換され、冷媒は蒸発しガス冷媒となり、空気は冷却される。ここで図４に示すように、冷媒接続管１０１からヘッダパイプ１０へ供給された気液二相冷媒は、ヘッダパイプ１０内で下方に液冷媒、上方にガス冷媒と分離する。
【００２１】
本実施例の熱交換器１は、たとえば空気調和機などの冷凍サイクル装置に採用されるものである。この冷凍サイクル装置は、図１に示すように冷媒を圧縮する圧縮機３１と、該圧縮機３１により圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器１ａ（※冷房運転の場合）と、凝縮器１ａにより凝縮された冷媒を減圧する減圧手段３３，３６と、減圧手段３３，３６により減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器１ｂ（※冷房運転の場合）と、蒸発器１ｂに対して送風を行う送風手段５１と、を備えている。
【００２２】
そして図３に示すように、蒸発器１ｂ（熱交換器１）は、内部に冷媒を流す第１のパイプ（ヘッダパイプ１０）と、第１のパイプ（ヘッダパイプ１０）より下側に配置され、内部に冷媒を流す第２のパイプ（ヘッダパイプ１１）と、第１のパイプ（ヘッダパイプ１０）と第２のパイプ（ヘッダパイプ１１）とを接続する伝熱管（扁平伝熱管１２）と、を備え、伝熱管（扁平伝熱管１２）の内部には、複数の冷媒流路１５が形成される。そして第１のパイプ（ヘッダパイプ１０）からの冷媒は、複数の冷媒流路１５のそれぞれの流入部から流入し、それぞれの冷媒流路１５を流れた後に第２のパイプ（ヘッダパイプ１１）に流れる。さらに、図４に示すように、複数の冷媒流路１５のそれぞれの流入部の高さ位置が、送風手段から前記蒸発器への方向、つまり空気の流れる方向に向かうにつれて（通過空気の下流側に向かうにつれて）高くなるように構成されたものである。
【００２３】
このように冷媒流路１５の流入部の高さ位置を変えることにより、空気の温度が高い状態において、つまり、空気が熱交換器１に流れ込む最初の段階（図３における扁平面の左側）では、二相冷媒循環量が多くなるが、空気温度が高いため、熱交換により液体冷媒を蒸発させてから熱交換器から流出させることができる。一方で、空気の温度が低くなった状態においては、つまり、空気が熱交換器１で熱交換されながら流れる途中の段階（図３における扁平面の右側）では、熱交換量が少なくなり、冷媒循環量もこれに応じて少なくすることになるため、空気温度が低くても液体冷媒を蒸発させてから熱交換器１から流出させることができる。また、気液二相流のフローパターンにより影響を受けやすいヘッダパイプ１０の流入側（冷媒接続管１０１側）とその反対側においても扁平伝熱管１２への流入冷媒の乾き度のばらつきを緩和させることができ、熱交換器１全体の冷媒分配を適正化させることが可能となる。
【００２４】
したがって、本実施例によれば、蒸発器で多くの液冷媒が蒸発しないまま熱交換器１から流出し、その後、圧縮機に送られて、いわゆる液圧縮を起こし圧縮機の故障の原因ともなり得る事態を防止することができ、信頼性の高い冷凍サイクル装置を提供することができるものである。また、伝熱管の冷媒通路ごとの冷媒出口状態を均一化させることが出来、高効率な冷凍サイクル装置を提供することができるものである。
【００２５】
なお、図２〜図４に示すように、上記冷凍サイクル装置において、扁平伝熱管１２は、扁平な形状であり、送風手段５１から蒸発器１ｂへの方向と略同一方向に平らな面を有することが望ましい。また蒸発器１ｂは、複数の扁平伝熱管１２を略並行に備えたことが望ましい。このような構成にすることで、上記したように信頼性の高い冷凍サイクル装置を提供することができる。
【実施例２】
【００２６】
以下、実施例２について説明する。本実施例の熱交換器１も実施例１と同様に空気調和機などの冷凍サイクルを利用した冷凍サイクル装置に採用されるものであり、図１において冷房運転を行う場合には、蒸発器１ｂとして作用するものである。
【００２７】
扁平伝熱管１２に二相冷媒が流れる場合、ガス冷媒が多く流れる扁平伝熱管１２は冷媒流路１５の流速が大きくなり、圧損が増大するために冷媒流量が少なくなり、また冷媒潜熱も減少することから熱交換能力が減少する。一方、液冷媒が多く流れる扁平伝熱管１２は冷媒流量が多くなり、熱交換能力は低下することはない。このように、液ガス比率の異なる冷媒がそれぞれ扁平伝熱管に供給されると、熱交換量のアンバランスが生じ熱交換器としての能力が低下する。
【００２８】
つまり、複数の冷媒流路１５の入口（流入部）の位置が水平で低い位置にある場合は、冷媒接続管１０１に近い扁平伝熱管には液冷媒が多く流れ、遠い扁平伝熱管にはガス冷媒が多く流れる。ガス冷媒が多く流れる扁平伝熱管１２は冷媒流路１５の流速が大きくなり、圧損が増大するために冷媒流量が少なくなり、また冷媒潜熱も減少することから熱交換能力が減少する。一方、液冷媒が多く流れる扁平伝熱管１２は冷媒流量が多くなり、熱交換能力は低下することはない。このように、液ガス比率の異なる冷媒がそれぞれ扁平伝熱管に供給されると、熱交換量のアンバランスが生じ熱交換器としての能力が低下する。
【００２９】
この点について具体的に説明すると、二相冷媒の場合には、図３に示すようにヘッダパイプ内の下側に液冷媒、上側にガス冷媒が多く流れる。詳細は図示していないが、図２において、複数の扁平伝熱管１２の高さ位置が同じである場合に、冷媒接続管１０１から二相冷媒がヘッダパイプ１０に流れると、入口側（冷媒接続管１０１側）の扁平伝熱管１２には液冷媒が多く流れ、ヘッダパイプ１０内を進むほど（冷媒接続管１０１と反対側）、扁平伝熱管１２にはガス冷媒が多く流れることになる。すなわち、ヘッダパイプ１０からの冷媒が流入する複数の扁平伝熱管１２の流入部の高さ位置が同じになると、入口側（冷媒接続管１０１側）の扁平伝熱管１２には液冷媒が多く流れることから、扁平伝熱管１２で蒸発し切れずにヘッダパイプ１１へ流れることになる。このような状態で熱交換器を流出する冷媒は熱交換能力が十分に発揮できないため、熱交換量が低下し、冷凍サイクル装置としての効率低下に至る。また、液冷媒を多く含んだ状態で、ヘッダパイプ１１から冷媒接続管１０２へ流れ、この冷媒が図１における圧縮機３１に流れることになると、圧縮機の冷凍機油を液冷媒で希釈させてしまい、冷凍機の潤滑作用が低下し、圧縮機の磨耗が生じる場合がある。状態がひどい場合には、いわゆる液圧縮を起こし圧縮機の故障の原因ともなり得る。
【００３０】
そこで、本実施例においては、詳細は図示してないが、図２において、ヘッダパイプ１０からの冷媒が流入する複数の扁平伝熱管１２の流入部の高さ位置をヘッダパイプ１０の冷媒が流れる方向に向かって低くなるように構成する。つまり、二相冷媒の入口側（冷媒接続管１０１側）から図２の右側方向に向かって扁平伝熱管１２の流入部の高さ位置を低くするものである。また、図４に示すように扁平伝熱管１２に冷媒流路１５が複数形成されている場合には、複数の流入部（冷媒流路１５の上部）の高さ位置の平均値がヘッダパイプ１０の冷媒が流れる方向に向かって低くなるように構成すればよい。
【００３１】
この構成にすることにより、入口側（冷媒接続管１０１側）の扁平伝熱管１２に対して、冷媒接続管１０１と反対側の扁平伝熱管１２にも同じように液冷媒が流れることになるため、熱交換器の伝熱性能の低下を抑制できる。また上記したような一部の扁平伝熱管１２に対して多くの液冷媒が流れることを防止し、二相冷媒を平均的に扁平伝熱管１２に流すことができる。したがって、上記したような熱交換器の効率低下を防ぐと共に、圧縮機３１の液圧縮を防止することになるため、冷凍サイクル装置の信頼性を向上させることができるものである。
【００３２】
以上説明したように、本実施例の冷凍サイクル装置は、冷媒を圧縮する圧縮機３１と、圧縮機３１により圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器１ａ（※冷房運転の場合）と、凝縮器１ａにより凝縮された冷媒を減圧する減圧手段３３，３６と、減圧手段３３，３６により減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器１ｂ（※冷房運転の場合）と、を備えている。そして、蒸発器１ｂは、内部に冷媒を流す第１のパイプ（ヘッダパイプ１０）と、第１のパイプ（ヘッダパイプ１０）より下側に配置され、内部に冷媒を流す第２のパイプ（ヘッダパイプ１１）と、第１のパイプ（ヘッダパイプ１０）と第２のパイプ（ヘッダパイプ１１）とを接続し、内部に形成された複数の冷媒流路１５により第１のパイプ（ヘッダパイプ１０）から第２のパイプ（ヘッダパイプ１１）に冷媒を流す複数の伝熱管（扁平伝熱管１２）と、を備え、複数の伝熱管（扁平伝熱管１２）のそれぞれに形成された複数の冷媒流路１５は、第１のパイプ（ヘッダパイプ１０）からの冷媒が流入する流入部の高さ位置の平均値が、第１のパイプ（ヘッダパイプ１０）の冷媒が流れる方向に向かって低くなるように構成されたものである。
【００３３】
扁平伝熱管１２の上端は水平に対して斜めになっており、複数の冷媒流路１５の入口位置が水平に対してそれぞれ変化している。これによって、冷媒流路１５の入口が低い位置にある冷媒流路１５には液冷媒が多く流れ、高い位置にある冷媒流路１５にはガス冷媒が多く流れる。このように、複数の冷媒流路１５の入口位置が水平に対してそれぞれ変化させることよって、各扁平伝熱管１２に液ガス比率を均等に冷媒分配でき、熱交換器全体を有効に使うことができる。したがって、本実施例によれば、上記したように信頼性が高く、高効率な冷凍サイクル装置を提供することが可能となる。
【実施例３】
【００３４】
以下、実施例３について図５および図６を用いて説明する。本実施例の熱交換器１も実施例１，２と同様に空気調和機などの冷凍サイクルを利用した冷凍サイクル装置に採用されるものであり、図１において冷房運転を行う場合には、蒸発器１ｂとして作用するものである。
【００３５】
本実施例の熱交換器１が備える扁平伝熱管１３は、上下端をＶ字型にして冷媒流路１５の位置を水平に対して変化させたものである。すなわち、熱交換器１が備える複数の扁平伝熱管１３のそれぞれの上端部を、図２における下側のヘッダパイプ１１側に凹んだ形状とする。このように上端部をＶ字型に形成することによって、扁平伝熱管１３上端部のヘッダパイプ１０内の占有面積が減って、ヘッダパイプ１０内の流路抵抗が減る。これによって、ヘッダパイプ１０内の下流側の圧力低下が減少し、扁平伝熱管１３への冷媒分配がさらに均一化する。
【００３６】
なお、本実施例の上記した構成は、実施例１，２で説明した熱交換器１の構成と合わせて採用することにより、実施例１，２の構成による効果（冷凍サイクル装置の信頼性向上）に加え、上記した圧力低下を減少させることによる冷凍サイクルの効率を向上させることが可能である。
【実施例４】
【００３７】
本発明の実施例４を図７，図８および図９で説明する。本実施例の熱交換器２も実施例１，２と同様に空気調和機などの冷凍サイクルを利用した冷凍サイクル装置に採用されるものであり、図１において冷房運転を行う場合には、蒸発器１ｂとして作用するものである。
【００３８】
本実施例の熱交換器２は、実施例１で説明した扁平伝熱管１２をパイプ群２２で構成したものである。したがって、実施例１と作用は同様であり、蒸発器で多くの液体冷媒が蒸発しないまま熱交換器１から流出し、その後、圧縮機に送られて、いわゆる液圧縮を起こし圧縮機の故障の原因ともなり得る事態を防止することができ、信頼性の高い冷凍サイクル装置を提供することができるという効果を奏するものである。また、伝熱管の冷媒通路ごとの冷媒出口状態を均一化させることができ、高効率な冷凍サイクル装置を提供することができるという効果を奏するものである。
【００３９】
そして本実施例によれば、パイプ群２２は図８および図９で示すように、伝熱管２４を略１列に並べたものである。パイプ群２２のそれぞれの管端位置が斜めになるように伝熱管２４を上下にずらして配置している。すなわち、本実施例の冷凍サイクル装置は、内部に冷媒を流す第１のパイプ（ヘッダパイプ２０）と、第１のパイプ（ヘッダパイプ２０）より下側に配置され、内部に冷媒を流す第２のパイプ（ヘッダパイプ２１）と、第１のパイプ（ヘッダパイプ２０）と第２のパイプ（ヘッダパイプ２１）とを接続する複数の伝熱管２４と、を備えている。そして、複数の伝熱管２４は、それぞれの流入部（２４の上部）から第１のパイプ（ヘッダパイプ２０）からの冷媒が流入し、それぞれの冷媒流路を流れた後に第２のパイプ（ヘッダパイプ２１）に流れるように配置されている。そしてさらに複数の伝熱管２４のそれぞれの流入部の高さ位置が、送風手段から蒸発器への方向（図７の矢印方向）に向かうにつれて高くなるように構成したものである。
【００４０】
このように扁平伝熱管１２をパイプ群２２で構成したことによって、実施例１の構成により得られる効果に加え、空気側の表面に凹凸が形成され伝熱面積が増加し空気側の伝熱性能が向上し、熱交換量を増加させることができる。なお、本実施例にさらに実施例２の構成を採用することも可能である。
【実施例５】
【００４１】
本発明の実施例５をさらに図１０，図１１を用いて説明する。本実施例の熱交換器２も他の実施例と同様に空気調和機などの冷凍サイクルを利用した冷凍サイクル装置に採用されるものであり、図１において冷房運転を行う場合には、蒸発器１ｂとして作用するものである。
【００４２】
本実施例の熱交換器は、実施例３で説明した図５および図６の扁平伝熱管１３に対して、扁平伝熱管１３をパイプ群２３で構成したものである。パイプ群２３は図１１で示すように、伝熱管２４を略１列に並べたものである。パイプ群２３のそれぞれの管端位置がＶ字型になるように伝熱管２４を上下にずらして配置している。基本的な作用・効果は実施例３で説明したものと同様であるが、さらに扁平伝熱管１３をパイプ群２３で構成したことによって空気側の表面に凹凸が形成され伝熱面積が増加し空気側の伝熱性能が向上し、熱交換量を増加させることが可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１，２ 熱交換器
１０，１１，２０，２１ ヘッダパイプ
１２，１３ 扁平伝熱管
１５ 冷媒流路
２２，２３ パイプ群
２４ 伝熱管
３１ 圧縮機
１０１，１０２，２０１，２０２ 冷媒接続管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、
該圧縮機により圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器と、
該凝縮器により凝縮された冷媒を減圧する減圧手段と、
該減圧手段により減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器と、
該蒸発器に対して送風を行う送風手段と、を備えた冷凍サイクル装置において、
前記蒸発器は、
内部に冷媒を流す第１のパイプと、
該第１のパイプより下側に配置され、内部に冷媒を流す第２のパイプと、
前記第１のパイプと前記第２のパイプとを接続する伝熱管と、を備え、
該伝熱管の内部には、複数の冷媒流路が形成され、
前記第１のパイプからの冷媒は、前記複数の冷媒流路のそれぞれの流入部から流入し、それぞれの冷媒流路を流れた後に前記第２のパイプに流れ、
前記複数の冷媒流路のそれぞれの流入部の高さ位置が、前記送風手段から前記蒸発器への方向に向かうにつれて高くなるように構成されたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
請求項１の冷凍サイクル装置において、
前記伝熱管は、扁平な形状であり、前記送風手段から前記蒸発器への方向と略同一方向に平らな面を有することを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の冷凍サイクル装置において、
前記伝熱管の上端部は、前記第２のパイプ側に凹んだ形状であることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の冷凍サイクル装置において、
前記蒸発器は、
複数の前記伝熱管を略並行に備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項５】
請求項４に記載の冷凍サイクル装置において、
前記複数の伝熱管は、
それぞれに形成された複数の冷媒流路の流入部の高さ位置の平均値が、前記第１のパイプの冷媒が流れる方向に向かって低くなるように構成されたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項６】
冷媒を圧縮する圧縮機と、
該圧縮機により圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器と、
該凝縮器により凝縮された冷媒を減圧する減圧手段と、
該減圧手段により減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器と、
該蒸発器に対して送風を行う送風手段と、を備えた冷凍サイクル装置において、
前記蒸発器は、
内部に冷媒を流す第１のパイプと、
該第１のパイプより下側に配置され、内部に冷媒を流す第２のパイプと、
前記第１のパイプと前記第２のパイプとを接続し、前記第１のパイプから前記第２のパイプに冷媒を流す複数の伝熱管と、を備え、
前記第１のパイプからの冷媒が流入する前記複数の伝熱管の流入部の高さ位置が、前記第１のパイプの冷媒が流れる方向に向かって低くなるように構成されたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項７】
冷媒を圧縮する圧縮機と、
該圧縮機により圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器と、
該凝縮器により凝縮された冷媒を減圧する減圧手段と、
該減圧手段により減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器と、
該蒸発器に対して送風を行う送風手段と、を備えた冷凍サイクル装置において、
前記蒸発器は、
内部に冷媒を流す第１のパイプと、
該第１のパイプより下側に配置され、内部に冷媒を流す第２のパイプと、
前記第１のパイプと前記第２のパイプとを接続し、内部に形成された複数の冷媒流路により前記第１のパイプから前記第２のパイプに冷媒を流す複数の伝熱管と、を備え、
該複数の伝熱管のそれぞれに形成された複数の冷媒流路は、
前記第１のパイプからの冷媒が流入する流入部の高さ位置の平均値が、前記第１のパイプの冷媒が流れる方向に向かって低くなるように構成されたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の冷凍サイクル装置において、
前記伝熱管は、扁平な形状であり、前記送風手段から前記蒸発器への方向と略同一方向に平らな面を有することを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項９】
請求項６〜８の何れかに記載の冷凍サイクル装置において、
前記複数の伝熱管のそれぞれの上端部は、前記第２のパイプ側に凹んだ形状であることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項１０】
冷媒を圧縮する圧縮機と、
該圧縮機により圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器と、
該凝縮器により凝縮された冷媒を減圧する減圧手段と、
該減圧手段により減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器と、
該蒸発器に対して送風を行う送風手段と、を備えた冷凍サイクル装置において、
前記蒸発器は、
内部に冷媒を流す第１のパイプと、
該第１のパイプより下側に配置され、内部に冷媒を流す第２のパイプと、
前記第１のパイプと前記第２のパイプとを接続する複数の伝熱管と、を備え、
該複数の伝熱管は、
それぞれの流入部から前記第１のパイプからの冷媒が流入し、それぞれの冷媒流路を流れた後に前記第２のパイプに流れるように配置され、
前記複数の伝熱管のそれぞれの流入部の高さ位置が、前記送風手段から前記蒸発器への方向に向かうにつれて高くなるように構成されたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、
該圧縮機により圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器と、
該凝縮器により凝縮された冷媒を減圧する減圧手段と、
該減圧手段により減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器と、
該蒸発器に対して送風を行う送風手段と、を備えた冷凍サイクル装置において、
前記蒸発器は、
内部に冷媒を流す第１のパイプと、
該第１のパイプより下側に配置され、内部に冷媒を流す第２のパイプと、
前記第１のパイプと前記第２のパイプとを接続する伝熱管と、を備え、
該伝熱管の内部には、複数の冷媒流路が形成され、
前記第１のパイプからの冷媒は、前記複数の冷媒流路のそれぞれの流入部から流入し、それぞれの冷媒流路を流れた後に前記第２のパイプに流れ、
前記複数の冷媒流路のそれぞれの流入部の高さ位置が、前記送風手段から前記蒸発器への方向に向かうにつれて高くなるように構成されたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
請求項１の冷凍サイクル装置において、
前記伝熱管は、扁平な形状であり、前記送風手段から前記蒸発器への方向と略同一方向に平らな面を有することを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の冷凍サイクル装置において、
前記伝熱管の上端部は、前記第２のパイプ側に凹んだ形状であることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の冷凍サイクル装置において、
前記蒸発器は、
複数の前記伝熱管を略並行に備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項５】
請求項４に記載の冷凍サイクル装置において、
前記複数の伝熱管は、
それぞれに形成された複数の冷媒流路の流入部の高さ位置の平均値が、前記第１のパイプの冷媒が流れる方向に向かって低くなるように構成されたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項６】
冷媒を圧縮する圧縮機と、
該圧縮機により圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器と、
該凝縮器により凝縮された冷媒を減圧する減圧手段と、
該減圧手段により減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器と、
該蒸発器に対して送風を行う送風手段と、を備えた冷凍サイクル装置において、
前記蒸発器は、
内部に冷媒を流す第１のパイプと、
該第１のパイプより下側に配置され、内部に冷媒を流す第２のパイプと、
前記第１のパイプと前記第２のパイプとを接続し、前記第１のパイプから前記第２のパイプに冷媒を流す複数の伝熱管と、を備え、
前記第１のパイプからの冷媒が流入する前記複数の伝熱管の流入部の高さ位置が、前記第１のパイプの冷媒が流れる方向に向かって低くなるように構成されたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項７】
冷媒を圧縮する圧縮機と、
該圧縮機により圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器と、
該凝縮器により凝縮された冷媒を減圧する減圧手段と、
該減圧手段により減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器と、
該蒸発器に対して送風を行う送風手段と、を備えた冷凍サイクル装置において、
前記蒸発器は、
内部に冷媒を流す第１のパイプと、
該第１のパイプより下側に配置され、内部に冷媒を流す第２のパイプと、
前記第１のパイプと前記第２のパイプとを接続し、内部に形成された複数の冷媒流路により前記第１のパイプから前記第２のパイプに冷媒を流す複数の伝熱管と、を備え、
該複数の伝熱管のそれぞれに形成された複数の冷媒流路は、
前記第１のパイプからの冷媒が流入する流入部の高さ位置の平均値が、前記第１のパイプの冷媒が流れる方向に向かって低くなるように構成されたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の冷凍サイクル装置において、
前記伝熱管は、扁平な形状であり、前記送風手段から前記蒸発器への方向と略同一方向に平らな面を有することを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項９】
請求項６〜８の何れかに記載の冷凍サイクル装置において、
前記複数の伝熱管のそれぞれの上端部は、前記第２のパイプ側に凹んだ形状であることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項１０】
冷媒を圧縮する圧縮機と、
該圧縮機により圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器と、
該凝縮器により凝縮された冷媒を減圧する減圧手段と、
該減圧手段により減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器と、
該蒸発器に対して送風を行う送風手段と、を備えた冷凍サイクル装置において、
前記蒸発器は、
内部に冷媒を流す第１のパイプと、
該第１のパイプより下側に配置され、内部に冷媒を流す第２のパイプと、
前記第１のパイプと前記第２のパイプとを接続する複数の伝熱管と、を備え、
該複数の伝熱管は、
それぞれの流入部から前記第１のパイプからの冷媒が流入し、それぞれの冷媒流路を流れた後に前記第２のパイプに流れるように配置され、
前記複数の伝熱管のそれぞれの流入部の高さ位置が、前記送風手段から前記蒸発器への方向に向かうにつれて高くなるように構成されたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−１９５８１（Ｐ２０１３−１９５８１Ａ）
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５２４５６（Ｐ２０１１−１５２４５６）
【出願日】平成２３年７月１１日（２０１１．７．１１）
【出願人】（３９９０４８９１７）日立アプライアンス株式会社 (3,043)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１１日（２０１１．７．１１）
【出願人】（３９９０４８９１７）日立アプライアンス株式会社 (3,043)
【Ｆターム（参考）】
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