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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2018-169062(P2018-169062A)
(43)【公開日】2018年11月1日
(54)【発明の名称】空気調和機
(51)【国際特許分類】
   F28F 9/02 20060101AFI20181005BHJP
   F28F 9/22 20060101ALI20181005BHJP
   F28F 1/02 20060101ALI20181005BHJP
   F28D 1/053 20060101ALI20181005BHJP
   F25B 39/00 20060101ALI20181005BHJP
   F25B 41/00 20060101ALI20181005BHJP
【FI】
   F28F9/02 301D
   F28F9/22
   F28F1/02 A
   F28D1/053 A
   F25B39/00 M
   F25B41/00 E
【審査請求】有
【請求項の数】7
【出願形態】OL
【全頁数】16
(21)【出願番号】特願2017-64906(P2017-64906)
(22)【出願日】2017年3月29日
(71)【出願人】
【識別番号】316011466
【氏名又は名称】日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社
【住所又は居所】東京都港区海岸一丁目16番1号
(74)【代理人】
【識別番号】110000350
【氏名又は名称】ポレール特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 大和
【住所又は居所】東京都千代田区丸の内一丁目6番6号 株式会社日立製作所内
(72)【発明者】
【氏名】佐々木 重幸
【住所又は居所】東京都千代田区丸の内一丁目6番6号 株式会社日立製作所内
(72)【発明者】
【氏名】米田 広
【住所又は居所】東京都千代田区丸の内一丁目6番6号 株式会社日立製作所内
(72)【発明者】
【氏名】遠藤 剛
【住所又は居所】東京都港区海岸1丁目16番1号 日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社内
【テーマコード(参考)】
3L065
3L103
【Fターム(参考)】
3L065AA09
3L065DA13
3L103AA18
3L103AA27
3L103AA37
3L103BB42
3L103CC18
3L103CC22
3L103CC30
3L103DD08
3L103DD32
3L103DD33
3L103DD42
(57)【要約】
【課題】本発明では、パラレルフロー型熱交換器のヘッダ内で十分に拡散、減速させた冷媒を接続高さの異なる各伝熱管に供給し、伝熱管毎の乾き度のバラつきを抑制することで熱交換効率を向上させた空気調和機を提供することを目的とする。
【解決手段】熱交換器を備えた空気調和機であって、前記熱交換器は、筒状の流入側ヘッダと、筒状の流出側ヘッダと、両ヘッダ間を接続する複数の伝熱管と、該伝熱管の伝熱面積を拡大するフィンと、を有し、垂直に配置された前記筒状の流入側ヘッダの内部は、垂直に配置された仕切板によって、前記複数の伝熱管に冷媒を分配する第一空間と、下方から供給された冷媒を前記第一空間に送る第二空間と、に仕切られており、該仕切板には、水平方向の中心より一端側に寄った第一連通部と、水平方向の中心より他端側に寄った第二連通部と、が水平方向の中心を挟んで対に設けられている空気調和機。
【選択図】図5
【特許請求の範囲】
【請求項1】
室外熱交換器と、室内熱交換器と、圧縮機と、膨張弁を備えた空気調和機であって、
前記何れかの熱交換器は、筒状の流入側ヘッダと、筒状の流出側ヘッダと、両ヘッダ間を接続する複数の伝熱管と、該伝熱管の伝熱面積を拡大するフィンと、を有し、
垂直に配置された前記筒状の流入側ヘッダの内部は、
垂直に配置された仕切板によって、
前記複数の伝熱管に冷媒を分配する第一空間と、
下方から供給された冷媒を前記第一空間に送る第二空間と、に仕切られており、
該仕切板には、
水平方向の中心より一端側に寄った第一連通部と、
水平方向の中心より他端側に寄った第二連通部と、が水平方向の中心を挟んで対に設けられていることを特徴とする空気調和機。
【請求項2】
請求項1に記載の空気調和機において、
前記第一連通部と前記第二連通部は、前記仕切板の水平方向の端部に設けられていることを特徴とする空気調和機。
【請求項3】
請求項1または2に記載の空気調和機において、
前記仕切板には、前記第一連通部と前記第二連通部を繋げた横長孔が形成されることを特徴とする空気調和機。
【請求項4】
請求項1に記載の空気調和機において、
前記第一連通部と前記第二連通部は、前記流入側ヘッダの高さ方向に長い縦長孔であることを特徴とする空気調和機。
【請求項5】
請求項1に記載の空気調和機において、
前記第一連通部と前記第二連通部は、上側の伝熱管と下側の伝熱管の略中間の高さに設けられていることを特徴とする空気調和機。
【請求項6】
請求項1に記載の空気調和機において、
前記仕切板は、前記第二空間側の面が、前記第二空間の流路面積を縮小する凸形状であることを特徴とする空気調和機。
【請求項7】
請求項1に記載の空気調和機において、
前記仕切板の前記第二空間側の面によって、前記第二空間が複数に分割されることを特徴とする空気調和機。
【請求項8】
請求項1に記載の空気調和機において、
前記複数の伝熱管の各々は、断面が扁平形状であり、
各伝熱管を水平より傾斜させた状態で前記流入側ヘッダに接続するとともに、
前記第一連通部と前記第二連通部を、前記伝熱管の傾斜に合わせて高さを異ならせて配置したことを特徴とする空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、空気調和機に関し、特に、パラレルフロー型熱交換器の各伝熱管に供給する液冷媒の量を均一化できる空気調和機に関する。
【背景技術】
【0002】
空気調和機の屋外機等に用いられるパラレルフロー型熱交換器の従来技術として、特許文献1に記載のものがある。同特許では、要約書、および、図1図2等に開示されるように、一対のヘッダーパイプ(以下では「ヘッダ」ともいう)と、両ヘッダーパイプに接続する互いに平行な複数の扁平状の熱交換チューブ(以下では「伝熱管」ともいう)と、ヘッダーパイプ内の空間を上下に仕切る仕切板によって上下に区画される上側及び下側熱交換領域と、を具備するパラレルフロー型熱交換器において、ヘッダーパイプ内を熱交換チューブ側と外側空間とに区画する隔壁を具備し、隔壁に、上側熱交換領域における最下位置の熱交換チューブより下方側に開口する冷媒流通孔と、ヘッダーパイプの長手方向に沿って適宜間隔をおいて設けられると共に、上側熱交換領域の上方側の開口面積が増大する複数の冷媒流通孔とが設けられたパラレルフロー型熱交換器が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2016−176615号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
熱交換器を蒸発器として使用する場合、その熱交換効率を向上させるには、複数の伝熱管の各々に略均等な量の液冷媒を供給する必要がある。しかしながら、複数の伝熱管を流入側ヘッダの夫々異なる高さに接続し、各伝熱管に冷媒を分配するパラレルフロー型熱交換器では、ヘッダ内の液冷媒が重力によってヘッダ下部に滞留してしまうため、ヘッダ上部に接続された伝熱管には、ガス冷媒が多く流入し、液冷媒はわずかしか流入しない。この結果、上部伝熱管内での液冷媒蒸発は少量に留まり、熱交換は十分になされない。逆に、ヘッダ下部に接続された伝熱管には、ヘッダ下部に滞留した大量の液冷媒が流入する。この結果、液冷媒の全てが蒸発しきる前に下部伝熱管から気液二相状態の冷媒が流出する。
【0005】
これらの事象を、液冷媒とガス冷媒を合計した質量流量に対するガス冷媒の質量流量比で定義される乾き度で言い換えると、積層配置された伝熱管のうち、上部伝熱管は乾き度が大きく、下部伝熱管は乾き度が小さい、ということになる。そして、伝熱管毎の乾き度にバラつきがあると、熱交換器全体の熱交換効率が低下してしまうといった問題が発生する。これに加え、下部伝熱管を通って熱交換器から流出した気液二相冷媒中の液冷媒が、熱交換器の下流の圧縮機に流入すると、圧縮機の故障が発生する惧れもある。
【0006】
これらの問題に対し、特許文献1では、背景技術欄で説明した構成によって各伝熱管の乾き度の偏りを抑制している。しかし、ヘッダーパイプ内を仕切る隔壁の異なる高さに単数の開口を設けた構成だけでは、外側空間から熱交換チューブ側空間に流入した高速の冷媒が、十分に拡散、減速しない状態で熱交換チューブに向かことになるため、熱交換チューブに流入できなかった多量の液冷媒が重力によって落下し、ヘッダ下部に滞留する。その結果、伝熱管の接続高さによって乾き度がバラつきを抑制するという課題は十分に解消されていなかった。
【0007】
そこで、本発明では、パラレルフロー型熱交換器のヘッダ内で十分に拡散、減速させた冷媒を接続高さの異なる各伝熱管に供給し、伝熱管毎の乾き度のバラつきを抑制することで熱交換効率を向上させた空気調和機を提供す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、本発明の空気調和機は、室外熱交換器と、室内熱交換器と、圧縮機と、膨張弁を備え、前記何れかの熱交換器は、筒状の流入側ヘッダと、筒状の流出側ヘッダと、両ヘッダ間を接続する複数の伝熱管と、該伝熱管の伝熱面積を拡大するフィンと、を有し、垂直に配置された前記筒状の流入側ヘッダの内部は、垂直に配置された仕切板によって、前記複数の伝熱管に冷媒を分配する第一空間と、下方から供給された冷媒を前記第一空間に送る第二空間と、に仕切られており、該仕切板には、水平方向の中心より一端側に寄った第一連通部と、水平方向の中心より他端側に寄った第二連通部と、が水平方向の中心を挟んで対に設けられている空気調和機。
【発明の効果】
【0009】
本発明の空気調和機によれば、パラレルフロー型熱交換器のヘッダ内で十分に拡散、減速させた冷媒を各伝熱管に供給し、伝熱管毎の乾き度のバラつきを抑制することで熱交換効率を向上させた空気調和機を提供することができる。
【0010】
本発明のその他の課題、構成、作用、効果については、以下の実施例において詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【0011】
図1】一般的な熱交換器の外観を示す斜視図。
図2】一般的な流入側ヘッダと伝熱管の断面図。
図3】実施例1の流入側ヘッダと伝熱管の断面図。
図4】実施例1の仕切板および冷媒の流れ場を上方から見た断面図。
図5】実施例1の仕切板を第二空間側から見た断面図。
図6】実施例2の仕切板を第二空間側から見た断面図。
図7】実施例3の仕切板を第二空間側から見た断面図。
図8】実施例3の変形例の仕切板を第二空間側から見た断面図。
図9】実施例4の仕切板を第二空間側から見た断面図。
図10】実施例4の変形例の仕切板を第二空間側から見た断面図。
図11】実施例4の他の変形例の仕切板を第二空間側から見た断面図。
図12】実施例5の仕切板および冷媒の流れ場を上方から見た断面図。
図13】実施例6の仕切板および冷媒の流れ場を上方から見た断面図。
図14】実施例7の仕切板を第二空間側から見た断面図。
図15】実施例7の変形例の仕切板を第二空間側から見た断面図。
図16】一般的な空気調和機の概略図。
【発明を実施するための形態】
【0012】
まず、図16に示す空気調和機の概略図と、図1図2に示す熱交換器の概略図を用いて、一般的な空気調和機と熱交換器の構成を説明する。
【0013】
図16は、従来の空気調和機100の冷凍サイクルの構成図である。空気調和機100は、室外機101と室内機108が接続配管112a、112bによって接続されたものである。室外機101は、圧縮機102と、四方弁103と、室外熱交換器104と、室外ファンモータ105と、室外ファン106と、絞り装置107を備え、室内機108は、室内熱交換器109と、室内ファンモータ110と、室内ファン111を備えている。
【0014】
次に、冷房運転中の動作を例に、空気調和機100の各要素の作用を説明する。冷房運転時には、冷媒は図中の実線矢印の向きに流れる。まず、圧縮機102から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、四方弁103を経由したのちに室外熱交換器104に流れ、室外熱交換器104で外気に放熱することで凝縮し、高圧の液冷媒となる。この液冷媒は絞り装置107の作用で減圧され、低温低圧の気液二相状態となり、接続配管112aを通じて室内機108へ流れる。室内機108に入った気液二相冷媒は、室内熱交換器109で室内空気の熱を吸熱することで蒸発し、これにより室内冷房が実現される。室内機108で蒸発したガス冷媒は、接続配管112bを通じて、室外機101へ戻り、四方弁103を通って再び圧縮機102で圧縮されることになる。これが冷房運転中の冷凍サイクルである。
【0015】
一方、暖房運転時は、四方弁103により冷媒流路が切り替えられ、図中の破線矢印の方向に冷媒が流れる。まず、圧縮機102から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、四方弁103および接続配管112bを通って室内機108に流れる。室内機108に入った高温のガス冷媒は、室内熱交換器109で室内空気に放熱することで室内暖房が実現される。このとき、ガス冷媒は凝縮し、高圧の液冷媒となる。その後、高圧の液冷媒は、接続配管112aを通って室外機101に流れる。室外機101に入った高圧の液冷媒は、絞り装置107の作用で減圧され、低温低圧の気液二相状態となり、室外熱交換器104に流れ、室外空気の熱を吸熱することで蒸発し、ガス冷媒となる。このガス冷媒は、四方弁103を通った後、圧縮機102で再び圧縮される。これが暖房運転中の冷凍サイクルである。
【0016】
このように、室外熱交換器104、及び、室内熱交換器109内の冷媒の流れの向きは、冷房運転時と暖房運転時で逆向きになる。尚、冷媒としてはR32を用いているが、R410A等の別の冷媒を用いても良い。
【0017】
図1は、一般的なパラレルフロー型熱交換器を蒸発器として用いた場合の外観を示す斜視図である。ここに示す熱交換器は、冷媒を分配する図中左側の流入側ヘッダと冷媒を合流させる図中右側の流出側ヘッダからなる二本のヘッダ1と、これらのヘッダ1間を接続するとともに、冷媒が内部を流れる複数の扁平状の伝熱管2と、伝熱管2にロウ付けされその伝熱面積を拡大する複数のフィン3から構成される。なお、図1に示すように、冷媒の流れ方向と空気の流れ方向は直交しており、伝熱管2内を流れる冷媒と伝熱管2間を流れる空気が、フィン3を介して熱交換することで、効率の良い熱交換が実現されている。
【0018】
図2は、図1の流入側のヘッダ1と伝熱管2の断面図である。ここに示すように、ヘッダ1には、複数の伝熱管2が高さ方向に所定の間隔をあけて積層して挿入接続されている。
【0019】
熱交換器を凝縮器として使用する場合は、冷媒の流れは図2の矢印とは逆方向となり、伝熱管2からヘッダ1に流入した液冷媒が、重力によってヘッダ1の下部に滞留する。この液冷媒をヘッダ1から排出するために、冷媒出入口4はヘッダ1の下部に配置されている。
【0020】
一方で、熱交換器を蒸発器として使用する場合は、図2の矢印に示すように、冷媒はヘッダ1の下部にある冷媒出入口4からヘッダ1内に流入し、各伝熱管2に分配される。蒸発器にはガス冷媒と液冷媒が混ざりあった気液二相状態の冷媒が供給されるため、重力の影響によって、液冷媒がヘッダ1の下部に滞留し、ガス冷媒がヘッダ1の上部に上昇することから、ヘッダ1内部では、ガス冷媒と液冷媒が自然と上下に分離してしまう。この結果、ヘッダ1上部に接続された伝熱管2にはガス冷媒が多く流れ、ヘッダ1下部に接続された伝熱管2には液冷媒が多く流れることになる。この状況を上述した乾き度を用いて表現すると、ヘッダ1上部に接続された伝熱管2は乾き度が大きく、ヘッダ1下部に接続された伝熱管2は乾き度が小さい、ということになる。
【0021】
蒸発器は液冷媒の蒸発熱を利用して熱交換するものであるため、液冷媒の供給量が少なすぎる伝熱管2では、熱交換効率が低下する。一方で、液冷媒が多すぎる伝熱管2では、液冷媒が蒸発しきる前に冷媒が流出してしまい、下流にある圧縮機102の破壊を招く惧れがある。つまり、接続高さの異なる各伝熱管2の乾き度のバラつきを抑制し、何れの伝熱管においても同様の熱交換を実現することが、蒸発器の熱交換効率の向上、および、空気調和機の故障回避に寄与する。
【0022】
図2に示した一般的なヘッダ1では、乾き度のバラつきを抑制するための手段が備わっていないことに加え、冷媒出入口4から流入してきた冷媒の流れ方向(図中の下から上に向かう方向)と、伝熱管2内の流れ方向(図中の左から右に向かう方向)が直交しており、伝熱管2に冷媒が流入しづらいことも各伝熱管2の乾き度がバラつく要因となる。
【0023】
以下では、この問題を解決する構成として本発明の実施例を説明する。
【実施例1】
【0024】
先ず、図3から図5を用いて、実施例1の空気調和機を説明する。なお、図16図1図2で説明した一般的な空気調和機と共通する点は説明を省略する。
【0025】
図3は、本実施例の流入側のヘッダ1と伝熱管の断面図である。ここに示すように、本実施例では、垂直に配置された略円筒状のヘッダ1の内部を、高さ方向に長い仕切板10によって、伝熱管2に冷媒を分配する、体積の大きい第一空間1a(仕切板10の右側空間)と、下方から供給された冷媒を第一空間1aに送る、体積の小さい第二空間1b(仕切板10の左側空間)に仕切っている。このように、仕切板10によってヘッダ1内部を仕切ることで、冷媒が上昇する第二空間1bの流路面積を減少させ、冷媒の流速を増速させることで、気液二相冷媒中の液冷媒をヘッダ1の上端まで輸送することができる。また、仕切板10には、第二空間1bから第一空間1aへ冷媒を移動させる複数の連通孔が高さ方向に所定間隔で設けられており、接続高さが異なる複数の伝熱管2の夫々の近傍に冷媒を供給できるようになっている。
【0026】
なお、図3に示すヘッダ1の製造方法としては様々な方法が考えられるが、例えば、伝熱管挿入孔と仕切板挿入孔が開けられた略円筒状のヘッダ1に、複数の伝熱管2と、仕切板10を挿入し、それらを炉内でロウ付けすることで一体化する製造方法が挙げられる。
【0027】
次に、図4の断面図を用いて、略円筒状のヘッダ1内部での冷媒の流れ場を説明する。図4は、連通部を含む図3のAA平面での断面図であり、ここに示すように、仕切板10には、水平方向(幅方向)の中心を挟むように、一端側に寄った第一連通部20と、他端側に寄った第二連通部21が対に設けられている。これらの連通部を介して狭い第二空間1bから広い第一空間1aへと移動した冷媒50は、流路面積の拡大に伴い、第一空間1a内で減速される。また、各連通部を通過した冷媒50は、第一空間1aの内壁面に沿うように流れ、図中右端の仕切板10の対面位置で衝突し、流れの向きを仕切板10側へ変えて減速しながら、第一空間1a内にムラなく拡散する。
【0028】
図5は、ヘッダ1内に設置された仕切板10を第二空間1b側から見た断面図である。ここに示すように、第一連通部20と第二連通部21を、仕切板10の中心線を挟むように略線対称の配置とすることで、図4で説明したヘッダ1の壁面に沿った流れを実現できる。
【0029】
また、第一連通部20と第二連通部21は、直上の伝熱管2の接続高さと、直下の伝熱管2の接続高さの間に設けられているため、連通部を流出した比較的高速の冷媒は、そのまま伝熱管2に流入することはなく、図4に一部を示した長い経路で十分に減速、拡散された後に、すなわち、第一空間1a内の何れの高さにおいても略均質な気液二相冷媒となってから、伝熱管2に流入するようになっている。なお、図5では、第一連通部20と第二連通部21を、上下の伝熱管2の略中間に配置したが、ヘッダ1に流入する冷媒の乾き度や流量に応じて、上下何れかの伝熱管2側に偏って、第一連通部20と第二連通部21を配置しても良い。
【0030】
以上で説明したように、本実施例の空気調和機では、蒸発器のヘッダ1の内部を、冷媒を高速で上昇させる狭い空間と、冷媒を減速させてから伝熱管2に分配する広い空間に仕切るとともに、両空間を仕切る仕切板10の異なる高さ毎に一対の連通部を設けることで、第二空間1bで加速した気液二相冷媒を、第一空間1aで十分に減速、拡散させることができ、低速かつ略均質となった気液二相冷媒を複数の伝熱管2の各々に適切な量だけ供給できるため、各伝熱管2の乾き度のバラつきを抑制し、蒸発器としての熱交換効率を向上させることができる。
【0031】
なお、本実施例では、仕切板10を長方形の平板としたが、第一空間1aと第二空間1bを形成し、冷媒が通過する第一連通部20と第二連通部21を設けることができるのであれば、部分的に厚さが変わるような部材や曲面で構成された部材で仕切板10を構成しても良いし、複数の部材を組み合わせたり、ヘッダ1と一体成型した仕切板10としても良い。
【0032】
また、本実施例では、図3のように、仕切板10を垂直に(重力方向に対して平行に)配置したが、伝熱管2毎の冷媒流量や乾き度を意図的に変えたい場合や、冷媒流量の大小に応じて、仕切板10を垂直から傾けても配置しても良い。なお、図4図5では、第一連通部20と第二連通部21を線対称に配置したが、図4に例示した冷媒の流れ場を形成できるのであれば、一対の連通部を必ずしも線対象に設ける必要は無い。また、図3では、第一連通部20と第二連通部21からなる一対二孔の連通部を示したが、同一の高さに三つ以上の連通部を設ける構成としても良い。さらに、図5では伝熱管2の形状を扁平状としたが、丸管としても良く、扁平多穴管としても良い。
【実施例2】
【0033】
次に、図6を用いて、実施例2の空気調和機を説明する。なお、実施例1と共通する点は、重複説明を省略する。
【0034】
図6は、実施例2の仕切板10を第二空間1b側から見た断面図であり、第一連通部20と第二連通部21を、仕切板10の水平方向における端部に配置し、伝熱管2の幅よりも更に外側に配置している。第一連通部20と第二連通部21をこの様に配置することで、第二空間1bから第一空間1aに流入する冷媒は、実施例1の図4に示す冷媒流れ場よりも更に壁面に沿った状態で流れるため、第一連通部20と第二連通部21での損失を更に低減することができる。また、ヘッダ1に仕切板10をロウ付けによって固定する製造方法とする場合、ロウ付け面積を減少できるため、より容易に熱交換器を製造することが可能となる。
【0035】
なお、ここで説明した構成は実施例1と組み合わせて用いても良く、例えば第一連通部20のみを仕切板10の水平方向における端部に配置することも可能である。
【実施例3】
【0036】
次に、図7を用いて、実施例3の空気調和機を説明する。なお、上述の実施例と共通する点は、重複説明を省略する。
【0037】
図7は、実施例3の仕切板10を第二空間1b側から見た断面図である。本発明の効果を得るには、図4に示したように、第一空間1aの内面に沿って流れる一対の冷媒流れ場が生じれば良いため、必ずしも、実施例1、2のような一対の分離した連通部を設ける必要は無い。そこで、本実施例では、連通部として、図7に示すような横長孔22を設け、その両端から流出する冷媒によって、図4に示した冷媒の流れ場を形成できるようにした。
【0038】
なお、図7では横長孔22の形状を長方形としたが、これが楕円形であっても構わない。また、第一連通部20と第二連通部21となる個所だけ、その寸法を横長孔22の短手方向の幅よりも拡大または縮小しても構わない。
【0039】
図8は、実施例3の変形例の仕切板10を第二空間1b側から見た断面図である。このように、横長孔22をヘッダ1の壁面にまで拡大することで、実施例2で示した効果と同様の効果を得ることができる。
【実施例4】
【0040】
次に、図9を用いて、実施例4の空気調和機を説明する。なお、上述の実施例と共通する点は、重複説明を省略する。
【0041】
図9は、実施例4の仕切板10を第二空間1b側から見た断面図である。図9では、第一連通部20と第二連通部21を、ヘッダ1の高さ方向に長い縦長孔とすることで、第二空間1bから第一空間1aに流入する冷媒が高さ方向に容易に拡散されるようにしている。
【0042】
図10は、実施例4の変形例の仕切板10を第二空間1b側から見た断面図である。図9では、縦長孔の高さを伝熱管2の間隔より小さくしているが、図10では、縦長孔の高さを伝熱管2の間隔より大きくしている。例えば、縦長孔の高さを仕切板10の高さと等しくすると、ヘッダ1に仕切板10をロウ付けで固定する場合、ロウ付け箇所がヘッダ1の上下壁面と接する面のみとなり、製造が容易となる。
【0043】
図11は、実施例4の他の変形例の仕切板10を第二空間1b側から見た断面図である。ここに示すように、実施例3の変形例の横長孔22と、実施例4の縦長穴を組み合わせた連通部としても良い。この構成によれば、横長孔22による作用と、縦長穴による作用を併せ持った蒸発器を得ることができる。
【実施例5】
【0044】
次に、図12を用いて、実施例5の空気調和機を説明する。なお、上述の実施例と共通する点は、重複説明を省略する。
【0045】
図12は、実施例5の仕切板および冷媒の流れ場を上方から見た断面図である。ここに示すように、本実施例では、実施例1の図4に比べ、第二空間1bの流路面積を更に狭くすると同時に、第一空間1aの流路面積を更に広くするように、湾曲した仕切板11を設置しており、第二空間1bを流れる冷媒50の流速を更に加速し、第一空間1aに流出する冷媒50の流速を更に減速させている。
【0046】
図12では、平板を湾曲させるような形としたが、ヘッダ1に流入してくる冷媒の乾き度や流量に応じて第一空間1aの流路面積のみを減らしたいときは、第二空間1bの流路面積のみを減らすように仕切板11の板厚を部分的に厚くすることも可能である。
【実施例6】
【0047】
次に、図13を用いて、実施例6の空気調和機を説明する。なお、上述の実施例と共通する点は、重複説明を省略する。
【0048】
図13は、実施例6の仕切板および冷媒の流れ場を上方から見た断面図である。ここに示すように、本実施例では、略L字状に配置された仕切板12によって、第二空間1bが空間1cと空間1dに分割されている。ヘッダ1に供給された気液二相冷媒は、ヘッダ1の下部で予めガス冷媒51と液冷媒52に分離され、ガス冷媒51を空間1cに、液冷媒52を空間1dに、分けて供給できるようになっている。そして、第一連通部20を通ったガス冷媒51と第二連通部21を通った液冷媒52が、第一空間1a内で所望の比で混合される。このとき、空間1cと空間1dの流路面積、または、第一連通部20と第二連通部21の開口面積を変えることで、ガス冷媒51と液冷媒52の混合比を調整でき、第一空間1a内における冷媒の乾き度を調整できる。
【0049】
なお、図13では、仕切板12を二枚の平板で構成することで、第二空間1bを二つの空間に分割する例を示したが、分割する空間の数や形状に応じて、仕切板12の板厚を部分的に変化させてもよく、仕切板12を所望の曲面で構成しても構わない。
【実施例7】
【0050】
次に、図14を用いて、実施例7の空気調和機を説明する。なお、上述の実施例と共通する点は、重複説明を省略する。
【0051】
図14は、実施例7の仕切板10を第二空間1b側から見た断面図である。ここに示すように、本実施例では、扁平形状の伝熱管2を水平から傾斜させた状態でヘッダ1に接続しており、第一連通部20と第二連通部21を、両者を結ぶ直線が伝熱管2の傾斜と略平行となるように、高さを異ならせて配置することで、連結部から流出した冷媒が傾斜接続された伝熱管2に流入しやすくなっている。
【0052】
図15は、実施例7の変形例の仕切板10を第二空間1b側から見た断面図である。ここに示すように、本実施例の連通部は、実施例7の第一連通部20と第二連通部21を繋げた横長孔22としており、この横長孔22を伝熱管2の傾斜と平行に配置することで、連結部から流出した冷媒が傾斜接続された伝熱管2に流入しやすくなっている。
【0053】
なお、図14図15のように、連通部を傾斜した伝熱管2と平行に配置することが理想であるが、必ずしも平行となる必要は無い。同様に、扁平形状となる伝熱管2が傾斜していない場合や伝熱管2の形状が例えば丸管であっても本実施例の適用は可能である。また、ヘッダ1の形状やヘッダ1内部の流れ場に合わせて第一連通部20と第二連通部21を傾斜させることも可能である。
【0054】
本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成について、他の構成の追加、削除、置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【0055】
1 ヘッダ、
1a 第一空間、
1b 第二空間、
1c、1d 空間、
2 伝熱管、
3 フィン、
4 冷媒出入口、
10、11、12 仕切板、
20 第一連通部、
21 第二連通部、
22 横長孔、
50 冷媒、
51 ガス冷媒、
52 液冷媒、
100 空気調和機、
101 室外機、
102 圧縮機、
103 四方弁、
104 室外熱交換器、
105 室外ファンモータ、
106 室外ファン、
107 絞り装置、
108 室内機、
109 室内熱交換器、
110 室内ファンモータ、
111 室内ファン、
112a、112b 接続配管
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13
図14
図15
図16
【手続補正書】
【提出日】2018年7月6日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0008
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0008】
上記課題を解決するため、本発明の空気調和機は、室外熱交換器と、室内熱交換器と、圧縮機と、膨張弁を備え、前記何れかの熱交換器は、筒状の流入側ヘッダと、筒状の流出側ヘッダと、両ヘッダ間を接続する複数の伝熱管と、該伝熱管の伝熱面積を拡大するフィンと、を有し、前記複数の伝熱管の各々は、断面が扁平形状であり、各伝熱管を水平より傾斜させた状態で前記両ヘッダに接続するとともに、垂直に配置された前記筒状の流入側ヘッダの内部は、垂直に配置された仕切板によって、前記複数の伝熱管に冷媒を分配する第一空間と、下方から供給された冷媒を前記第一空間に送る第二空間と、に仕切られており、該仕切板には、水平方向の中心より一端側に寄った第一連通部と、水平方向の中心より他端側に寄った第二連通部と、が水平方向の中心を挟んで対に設けられており、前記第一連通部と前記第二連通部を、前記伝熱管の傾斜に合わせて高さを異ならせて配置した
【手続補正2】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
室外熱交換器と、室内熱交換器と、圧縮機と、膨張弁を備えた空気調和機であって、
前記何れかの熱交換器は、筒状の流入側ヘッダと、筒状の流出側ヘッダと、両ヘッダ間を接続する複数の伝熱管と、該伝熱管の伝熱面積を拡大するフィンと、を有し、
前記複数の伝熱管の各々は、断面が扁平形状であり、
各伝熱管を水平より傾斜させた状態で前記両ヘッダに接続するとともに、
垂直に配置された前記筒状の流入側ヘッダの内部は、
垂直に配置された仕切板によって、
前記複数の伝熱管に冷媒を分配する第一空間と、
下方から供給された冷媒を前記第一空間に送る第二空間と、に仕切られており、
該仕切板には、
水平方向の中心より一端側に寄った第一連通部と、
水平方向の中心より他端側に寄った第二連通部と、が水平方向の中心を挟んで対に設けられており、
前記第一連通部と前記第二連通部を、前記伝熱管の傾斜に合わせて高さを異ならせて配置したことを特徴とする空気調和機。
【請求項2】
請求項1に記載の空気調和機において、
前記第一連通部と前記第二連通部は、前記仕切板の水平方向の端部に設けられていることを特徴とする空気調和機。
【請求項3】
請求項1または2に記載の空気調和機において、
前記仕切板には、前記第一連通部と前記第二連通部を繋げた横長孔が形成されることを特徴とする空気調和機。
【請求項4】
請求項1に記載の空気調和機において、
前記第一連通部と前記第二連通部は、前記流入側ヘッダの高さ方向に長い縦長孔であることを特徴とする空気調和機。
【請求項5】
請求項1に記載の空気調和機において、
前記第一連通部と前記第二連通部は、上側の伝熱管と下側の伝熱管の略中間の高さに設けられていることを特徴とする空気調和機。
【請求項6】
請求項1に記載の空気調和機において、
前記仕切板は、前記第二空間側の面が、前記第二空間の流路面積を縮小する凸形状であることを特徴とする空気調和機。
【請求項7】
請求項1に記載の空気調和機において、
前記仕切板の前記第二空間側の面によって、前記第二空間が複数に分割されることを特徴とする空気調和機。