特許 7595770 熱交換器および冷凍サイクル装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-28

(45)【発行日】2024-12-06

(54)【発明の名称】熱交換器および冷凍サイクル装置

(51)【国際特許分類】

   F28F 9/02 20060101AFI20241129BHJP

   F25B 1/00 20060101ALI20241129BHJP

   F25B 39/00 20060101ALI20241129BHJP

【ＦＩ】

F28F9/02 301D

F25B1/00 396B

F25B39/00 D

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2023532946

(86)(22)【出願日】2021-07-07

(86)【国際出願番号】 JP2021025605

(87)【国際公開番号】W WO2023281655

(87)【国際公開日】2023-01-12

【審査請求日】2023-12-07

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松田 拓也

(72)【発明者】

【氏名】石橋 晃

【審査官】河野 俊二

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１９／０４３７６８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００１－０５０６８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１１９７４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１３７１６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－００９７１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２２８３８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０７－０１２７８２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開平０８－３３８６７０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００７－２１２０９１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２８Ｆ ９／０２

Ｆ２５Ｂ １／００

Ｆ２５Ｂ ３９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の第１伝熱管を有する第１伝熱部と、
複数の第２伝熱管を有する第２伝熱部と、
前記第１伝熱部の前記複数の第１伝熱管および前記第２伝熱部の前記複数の第２伝熱管を流れる非共沸混合冷媒とを備え、
前記第１伝熱部の前記複数の第１伝熱管および前記第２伝熱部の前記複数の第２伝熱管は一列に配置されており、
前記第１伝熱部および前記第２伝熱部は、前記非共沸混合冷媒が前記第１伝熱部から前記第２伝熱部に１回のみ折り返して流れるように構成されており、
前記第１伝熱部の前記複数の第１伝熱管の本数に対する前記第２伝熱部の前記複数の第２伝熱管の本数の割合は、共沸混合冷媒が用いられた場合に対して小さい、熱交換器。

【請求項2】

ヘッダーをさらに備え、
前記ヘッダーは、前記第１伝熱部の前記複数の第１伝熱管および前記第２伝熱部の前記複数の第２伝熱管の各々の両端にそれぞれ接続されている、請求項１に記載の熱交換器。

【請求項3】

前記第１伝熱部の前記複数の第１伝熱管および前記第２伝熱部の前記複数の第２伝熱管の各々は、楕円管、円管および扁平多穴管の少なくともいずれかである、請求項１または２に記載の熱交換器。

【請求項4】

熱遮断機構をさらに備え、
前記熱遮断機構は、前記第１伝熱部と前記第２伝熱部との間に設けられている、請求項１～３のいずれか１項に記載の熱交換器。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１項に記載の前記熱交換器と、
前記熱交換器に流入する前記非共沸混合冷媒を圧縮するための圧縮機とを備えた、冷凍サイクル装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は熱交換器および冷凍サイクル装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

冷凍サイクル装置の熱交換器の性能向上手段として、伝熱管の多列化が提案されている。熱交換器は限られたスペースに実装されるため、多列化することで伝熱管の実装密度を向上させるとともに伝熱面積を拡大させることができる。例えば、特開２０１４－４０９８３号公報（特許文献１）に記載された空気調和装置の室内ユニットの熱交換器は、多列化された伝熱管を有している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１４－４０９８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

多列化された伝熱管を有する熱交換器に非共沸混合冷媒が用いられる場合、非共沸混合冷媒に温度分布が生じる影響により、空気流れに対して並行に冷媒が流れると熱交換ロスが生じる。また、多列化された伝熱管を有する熱交換器が室外熱交換器に適用され蒸発器として機能するときに非共沸混合冷媒が用いられる場合、非共沸混合冷媒に温度分布が生じる影響により、空気流れに対して並行に冷媒が流れると風上側の温度が低くなる影響で着霜が生じやすい。

【0005】

本開示は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、非共沸混合冷媒を用いつつ熱交換ロスを抑制することができ、かつ着霜を抑制することができる熱交換器および冷凍サイクル装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の熱交換器は、複数の第１伝熱管を有する第１伝熱部と、複数の第２伝熱管を有する第２伝熱部と、第１伝熱部の複数の第１伝熱管および第２伝熱部の複数の第２伝熱管を流れる非共沸混合冷媒とを備えている。第１伝熱部の複数の第１伝熱管および第２伝熱部の複数の第２伝熱管は一列に配置されている。第１伝熱部および第２伝熱部は、非共沸混合冷媒が第１伝熱部から第２伝熱部に１回のみ折り返して流れるように構成されている。第１伝熱部の複数の第１伝熱管の本数に対する第２伝熱部の複数の第２伝熱管の本数の割合は、共沸混合冷媒が用いられた場合に対して小さい。

【発明の効果】

【0007】

本開示の熱交換器によれば、非共沸混合冷媒を用いつつ熱交換ロスを抑制することができ、かつ着霜を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。

【図2】実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の室外機の内部構造を概略的に示す上面図である。

【図3】実施の形態１に係る熱交換器を概略的に示す正面図である。

【図4】実施の形態１に係る熱交換器の第１伝熱管および第２伝熱管を概略的に示す断面図である。

【図5】実施の形態１に係る熱交換器の変形例１を概略的に示す断面図である。

【図6】実施の形態１に係る熱交換器の変形例２を概略的に示す断面図である。

【図7】実施の形態１に係る熱交換器の変形例３を概略的に示す正面図である。

【図8】実施の形態１に係る熱交換器の変形例４を概略的に示す正面図である。

【図9】実施の形態１に係る熱交換器の変形例５を概略的に示す正面図である。

【図10】実施の形態２に係る熱交換器を概略的に示す正面図である。

【図11】実施の形態２に係る熱交換器の変形例１のフィンを概略的に示す斜視図である。

【図12】実施の形態２に係る熱交換器の変形例２を概略的に示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して、実施の形態について説明する。なお、図中において、同一または相当する部分には同一の符号を付してその説明は繰り返さない。

【0010】

実施の形態１．
図１を参照して、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の構成について説明する。実施の形態１では、冷凍サイクル装置１００の一例として空気調和機について説明する。図１中実線矢印は、冷房運転時における冷媒の流れを示している。図１中破線矢印は、暖房運転時における冷媒の流れを示している。

【0011】

図１に示されるように、冷凍サイクル装置１００は、圧縮機１と、四方弁２と、室外熱交換器３と、膨張弁４と、室内熱交換器５と、室外送風機６と、室内送風機７と、制御装置８とを備えている。実施の形態１に係る熱交換器ＨＥは、室外熱交換器３に適用されている。冷凍サイクル装置１００は、室外機１０１と、室外機１０１に接続された室内機１０２とを備えている。

【0012】

冷媒回路１０は、圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３、膨張弁４および室内熱交換器５を含んでいる。圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３、膨張弁４および室内熱交換器５は、配管２０によって接続されている。冷媒回路１０は、冷媒を循環させるように構成されている。

【0013】

冷媒は、非共沸混合冷媒である。非共沸混合冷媒は、Ｒ３２を含み、他の冷媒としてＲ１２３４ｙｆを含んでいてもよい。非共沸混合冷媒は、他の冷媒としてＲ１１２３あるいはＲ１２３４ｚｅを含んでいてもよい。また、非共沸混合冷媒は、３種類以上の混合冷媒であってもよい。

【0014】

圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３、膨張弁４、室外送風機６および制御装置８は、室外機１０１に収容されている。室内熱交換器５および室内送風機７は、室内機１０２に収容されている。室外機１０１と室内機１０２とは、ガス管２１と液管２２とにより接続されている。配管２０の一部がガス管２１および液管２２を構成している。

【0015】

冷媒回路１０は、冷房運転時には、圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３、膨張弁４、室内熱交換器５、四方弁２の順に冷媒が循環するように構成されている。また、冷媒回路１０は、暖房運転時には、圧縮機１、四方弁２、室内熱交換器５、膨張弁４、室外熱交換器３、四方弁２の順に冷媒が循環するように構成されている。

【0016】

圧縮機１は、冷媒を圧縮するように構成されている。圧縮機１は、熱交換器ＨＥに流入する非共沸混合冷媒を圧縮するためのものである。圧縮機１は、吸入した冷媒を圧縮して吐出するように構成されている。圧縮機１は、容量可変に構成されていてもよい。圧縮機１は、制御装置８からの指示に基づいて圧縮機１の回転数が調整されることにより容量が変化するように構成されていてもよい。

【0017】

四方弁２は、圧縮機１により圧縮された冷媒を室外熱交換器３または室内熱交換器５に流すように冷媒の流れを切替えるように構成されている。四方弁２は、第１ポートＰ１～第４ポートＰ４を有している。第１ポートＰ１は、圧縮機１の吐出側に接続されている。第２ポートＰ２は圧縮機１の吸入側に接続されている。第３ポートＰ３は、室外熱交換器３に接続されている。第４ポートＰ４は、室内熱交換器５に接続されている。四方弁２は、冷房運転時には圧縮機１から吐出された冷媒を室外熱交換器３に流すように構成されている。冷房運転時には、四方弁２において第１ポートＰ１に第３ポートＰ３が接続されているとともに第２ポートＰ２に第４ポートＰ４が接続されている。また、四方弁２は、暖房運転時には圧縮機１から吐出された冷媒を室内熱交換器５に流すように構成されている。暖房運転時には、四方弁２において第１ポートＰ１に第４ポートＰ４が接続されているとともに第２ポートＰ２に第３ポートＰ３が接続されている。

【0018】

室外熱交換器３は、室外熱交換器３の内部を流れる冷媒と室外熱交換器３の外部を流れる空気との間で熱交換を行うように構成されている。室外熱交換器３は、冷房運転時には冷媒を凝縮させる凝縮器として機能し、暖房運転時には冷媒を蒸発させる蒸発器として機能するように構成されている。

【0019】

膨張弁４は、凝縮器で凝縮された冷媒を膨張させることにより減圧させるように構成されている。膨張弁４は、冷房運転時には室外熱交換器３により凝縮された冷媒を減圧させ、暖房運転時には室内熱交換器５により凝縮された冷媒を減圧させるように構成されている。膨張弁４は、たとえば、電磁膨張弁である。

【0020】

室内熱交換器５は、室内熱交換器５の内部を流れる冷媒と室内熱交換器５の外部を流れる空気との間で熱交換を行うように構成されている。室内熱交換器５は、冷房運転時には冷媒を蒸発させる蒸発器として機能し、暖房運転時には冷媒を凝縮させる凝縮器として機能するように構成されている。

【0021】

室外送風機６は、室外熱交換器３に室外の空気を送風するように構成されている。つまり、室外送風機６は、室外熱交換器３に対して空気を供給するように構成されている。

【0022】

室内送風機７は、室内熱交換器５に室内の空気を送風するように構成されている。つまり、室内送風機７は、室内熱交換器５に対して空気を供給するように構成されている。

【0023】

制御装置８は、演算、指示等を行って冷凍サイクル装置１００の各機器等を制御するように構成されている。制御装置８は、圧縮機１、四方弁２、膨張弁４、室外送風機６、室内送風機７などに電気的に接続されており、これらの動作を制御するように構成されている。

【0024】

図２を参照して、室外機１０１の構成について詳しく説明する。
室外機１０１は、圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３、膨張弁４、室外送風機６および制御装置８を有している。室外機１０１は、筐体１０１ａおよびセパレーター１０１ｂを有している。筐体１０１ａの内部はセパレーター１０１ｂによって機械室１０１ｃと送風室１０１ｄとに仕切られている。圧縮機１、四方弁２、膨張弁４および制御装置８は、機械室１０１ｃに配置されている。室外熱交換器３および室外送風機６は、送風室１０１ｄに配置されている。

【0025】

室外熱交換器３は、室外送風機６と向かい合うように配置されている。室外熱交換器３は、筐体１０１ａの背面に沿って配置されている。室外熱交換器３は、筐体１０１ａの幅方向に延在している。室外熱交換器３は、一列に構成されている。

【0026】

図３および図４を参照して、実施の形態１に係る熱交換器ＨＥが適用された室外熱交換器３の構成について詳しく説明する。図３中実線矢印は、冷房運転時における冷媒の流れを示している。

【0027】

本実施の形態では、室外熱交換器３は、第１伝熱部３１と、第２伝熱部３２と、複数のフィン３３と、ヘッダー３４と、非共沸混合冷媒とを備えている。室外熱交換器３は、パラレルフロー型熱交換器である。本実施の形態では、第１伝熱部３１は第２伝熱部３２の上側に配置されている。つまり、第１伝熱部３１は上段部を構成しており、第２伝熱部３２は下段部を構成している。

【0028】

第１伝熱部３１は、複数の第１伝熱管３１ａを有している。第１伝熱部３１の複数の第１伝熱管３１ａは、直線状に延びるように構成されている。第２伝熱部３２は、複数の第２伝熱管３２ａを有している。第２伝熱部３２の複数の第２伝熱管３２ａは、直線状に延びるように構成されている。第１伝熱部３１の複数の第１伝熱管３１ａおよび第２伝熱部３２の複数の第２伝熱管３２ａは一列に配置されている。複数の第１伝熱管３１ａの各々は互いに重ねられている。複数の第２伝熱管３２ａの各々は互いに重ねされている。複数の第１伝熱管３１ａおよび複数の第２伝熱管３２ａの各々は互いに重ねられている。

【0029】

第１伝熱部３１の複数の第１伝熱管３１ａおよび第２伝熱部３２の複数の第２伝熱管３２ａの各々は、楕円管、円管および扁平多穴管の少なくともいずれかである。本実施の形態では、複数の第１伝熱管３１ａおよび複数の第２伝熱管３２ａの各々は、扁平管である。扁平管は、複数の第１伝熱管３１ａおよび複数の第２伝熱管３２ａの各々が互いに一列に並んだ方向に短軸を有し、複数の第１伝熱管３１ａおよび複数の第２伝熱管３２ａの各々が互いに一列に並んだ方向に直交する方向に長軸を有している。複数の第１伝熱管３１ａおよび複数の第２伝熱管３２ａの各々は１つの冷媒流路ＲＰを有している。

【0030】

非共沸混合冷媒は、第１伝熱部３１の複数の第１伝熱管３１ａおよび第２伝熱部３２の複数の第２伝熱管３２ａを流れる。第１伝熱部３１および第２伝熱部３２は、非共沸混合冷媒が第１伝熱部３１から第２伝熱部３２に１回のみ折り返して流れるように構成されている。

【0031】

第１伝熱部３１の複数の第１伝熱管３１ａの本数は、第２伝熱部３２の複数の第２伝熱管３２ａの本数よりも少ない。第１伝熱部３１の複数の第１伝熱管３１ａの本数に対する第２伝熱部３２の複数の第２伝熱管３２ａの本数の割合は３０％以下である。共沸混合冷媒が用いられた場合、第１伝熱部３１の複数の第１伝熱管３１ａの本数に対する第２伝熱部３２の複数の第２伝熱管３２ａの本数の割合は３５％である。第１伝熱部３１の複数の第１伝熱管３１ａの本数に対する第２伝熱部３２の複数の第２伝熱管３２ａの本数の割合は、共沸混合冷媒が用いられた場合に対して小さい。

【0032】

本実施の形態では、複数のフィン３３の各々は、コルゲートフィンである。複数のフィン３３の各々は、複数の第１伝熱管３１ａの隣り合う第１伝熱管３１ａの各々の間に配置されている。複数のフィン３３の各々は、複数の第１伝熱管３１ａの隣り合う第１伝熱管３１ａの各々に接している。複数のフィン３３の各々は、複数の第２伝熱管３２ａの隣り合う第２伝熱管３２ａの各々の間に配置されている。複数のフィン３３の各々は、複数の第２伝熱管３２ａの隣り合う第２伝熱管３２ａの各々に接している。

【0033】

ヘッダー３４は、第１伝熱部３１の複数の第１伝熱管３１ａおよび第２伝熱部３２の複数の第２伝熱管３２ａの各々の両端にそれぞれ接続されている。ヘッダー３４は、第１ヘッダー部３４ａと、第２ヘッダー部３４ｂとを含んでいる。第１ヘッダー部３４ａは、第１伝熱部３１の複数の第１伝熱管３１ａおよび第２伝熱部３２の複数の第２伝熱管３２ａの各々の一端（第１端）に接続されている。第２ヘッダー部３４ｂは、第１伝熱部３１の複数の第１伝熱管３１ａおよび第２伝熱部３２の複数の第２伝熱管３２ａの各々の他端（第２端）に接続されている。

【0034】

第１ヘッダー部３４ａは、冷媒入口および冷媒出口を有している。第１ヘッダー部３４ａ内に仕切り部３４ｃが設けられている。仕切り部３４ｃは、第１伝熱部３１と第２伝熱部３２との境界に配置されている。このため、冷媒入口から第１ヘッダー部３４ａに流入した冷媒は、第１伝熱部３１の複数の第１伝熱管３１ａを通って第２ヘッダー部３４ｂに流れ、第２ヘッダー部３４ｂで折り返して複数の第２伝熱管３２ａを通って第１ヘッダー部３４ａに流れる。第１ヘッダー部３４ａに流れた冷媒は、冷媒出口から流出する。このように、冷媒は、第１伝熱部３１から第２伝熱部３２に１回のみ折り返すように流れる。

【0035】

続いて、図１～図３を参照して、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の動作について説明する。

【0036】

冷凍サイクル装置１００は、冷房運転と暖房運転とを選択的に行うことが可能である。冷房運転時には、圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３、膨張弁４、室内熱交換器５、四方弁２の順に冷媒が冷媒回路１０を循環する。冷房運転時には室外熱交換器３は、凝縮器として機能する。室外熱交換器３を流れる冷媒と室外送風機６によって送風される空気との間で熱交換が行われる。冷房運転時には室内熱交換器５は、蒸発器として機能する。室内熱交換器５を流れる冷媒と室内送風機７によって送風される空気との間で熱交換が行われる。

【0037】

圧縮機１から吐出された高圧ガス冷媒は、ガス流入管を経由して室外熱交換器３の第１ヘッダー部３４ａの冷媒入口に流入する。第１ヘッダー部３４ａに流入した高圧ガス冷媒は、第１伝熱部３１の複数の第１伝熱管３１ａに分配され、乾き度０．１程度まで凝縮することにより気液二相冷媒となる。気液二相冷媒は、第２ヘッダー部３４ｂで合流し、第２伝熱部３２の複数の第２伝熱管３２ａに分配され、飽和液を超えて過冷却液冷媒となる。過冷却液冷媒は、第１ヘッダー部３４ａで合流し、第１ヘッダー部３４ａの冷媒出口から流出する。

【0038】

暖房運転には、圧縮機１、四方弁２、室内熱交換器５、膨張弁４、室外熱交換器３、四方弁２の順に冷媒が冷媒回路１０を循環する。暖房運転時には室内熱交換器５は、凝縮器として機能する。室内熱交換器５を流れる冷媒と室内送風機７によって送風される空気との間で熱交換が行われる。暖房運転時には室外熱交換器３は、蒸発器として機能する。室外熱交換器３を流れる冷媒と室外送風機６によって送風される空気との間で熱交換が行われる。

【0039】

室内熱交換器５から膨張弁４に流入した過冷却液冷媒は、膨張弁４で減圧されることにより低乾き度の低圧気液二相冷媒となる。低圧気液二相冷媒は、室外熱交換器３の第１ヘッダー部３４ａの冷媒入口に流入する。第１ヘッダー部３４ａに流入した低圧気液二相冷媒は、第２伝熱部３２の複数の第２伝熱管３２ａに分配され、蒸発する。低圧気液二相冷媒は、第２ヘッダー部３４ｂで合流し、第１伝熱部３１の複数の第１伝熱管３１ａに分配され、さらに蒸発気化することにより過熱蒸気冷媒となる。過熱蒸気冷媒は、第１ヘッダー部３４ａで合流し、第１ヘッダー部３４ａの冷媒出口から流出する。

【0040】

また、冷凍サイクル装置１００は、除霜運転を選択的に行うことが可能であってもよい。除霜運転時には、冷房運転時と同じように冷媒が冷媒回路１０を循環する。除霜運転時には室外熱交換器３は凝縮器として機能し、室内熱交換器５は蒸発器として機能する。

【0041】

続いて、実施の形態１に係る熱交換器ＨＥが適用された室外熱交換器３の変形例について説明する。

【0042】

図５を参照して、実施の形態１に係る室外熱交換器３の変形例１では、複数の第１伝熱管３１ａおよび複数の第２伝熱管３２ａの各々は、円管である。

【0043】

図６を参照して、実施の形態１に係る室外熱交換器３の変形例２では、複数の第１伝熱管３１ａおよび複数の第２伝熱管３２ａの各々は、扁平多穴管である。扁平多穴管は、複数の冷媒流路ＲＰを有している。複数の冷媒流路ＲＰは、扁平多穴管の長軸方向に並んで配置されている。

【0044】

図７を参照して、実施の形態１に係る室外熱交換器３の変形例３では、室外熱交換器３は、複数の第１伝熱管３１ａおよび複数の第２伝熱管３２ａと、ヘッダー３４と、複数のプレートフィン３５とを有している。複数のプレートフィン３５の各々は薄板状に構成されている。複数のプレートフィン３５は互いに積層するように配置されている。複数の第１伝熱管３１ａおよび複数の第２伝熱管３２ａの各々は、複数のプレートフィン３５を貫通している。室外熱交換器３は、フィンアンドチューブ式熱交換器である。

【0045】

図８を参照して、実施の形態１に係る室外熱交換器３の変形例４では、室外熱交換器３は、複数の第１伝熱管３１ａおよび複数の第２伝熱管３２ａと、ヘッダー３４とを有している。この変形例４では、室外熱交換器３は、フィンを有していない。

【0046】

図９を参照して、実施の形態１に係る室外熱交換器３の変形例５では、室外熱交換器３は、複数の第１伝熱管３１ａおよび複数の第２伝熱管３２ａと、複数のフィン３３と、ヘッダー３４とを有している。

【0047】

複数の第１伝熱管３１ａおよび複数の第２伝熱管３２ａの各々は、鉛直方向（重力方向）に延在している。このため、複数の第１伝熱管３１ａおよび複数の第２伝熱管３２ａの各々の排水性が向上する。複数のフィン３３の各々は、コルゲートフィンである。コルゲートフィンは、鉛直方向（重力方向）に延在している。このため、コルゲートフィンの排水性が向上する。ヘッダー３４は、水平方向に延在している。このため、ヘッダー３４での冷媒の均等分配が向上する。

【0048】

次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態に係る熱交換器ＨＥによれば、第１伝熱部３１の複数の第１伝熱管３１ａおよび第２伝熱部３２の複数の第２伝熱管３２ａは一列に配置されている。このため、非共沸混合冷媒は、空気流れに対して並行に流れない。そのため、非共沸混合冷媒の温度勾配による熱交換ロスを抑制することができる。つまり、非共沸混合冷媒の温度勾配によって非共沸混合冷媒と空気との温度差が小さくなることによる熱交換ロスを抑制することができる。これにより、熱交換効率を向上させることができる。さらに、非共沸混合冷媒は、空気流れに対して並行に流れないため、熱交換器ＨＥが室外熱交換器３に適用され蒸発器として機能するときに、風上側の温度が低くなることを抑制することができる。このため、着霜を抑制することができる。

【0049】

また、第１伝熱部３１および第２伝熱部３２は、非共沸混合冷媒が第１伝熱部３１から第２伝熱部３２に１回のみ折り返して流れるように構成されている。このため、非共沸混合冷媒の気液二相領域の温度差による冷媒間の熱交換ロスを最小化することができる。つまり、非共沸混合冷媒の気液二相領域の温度勾配によって折り返し毎に生じる冷媒間の熱交換ロスを最小化することができる。これにより、熱交換効率を向上させることができる。

【0050】

以上より、熱交換器ＨＥに非共沸混合冷媒を用いつつ熱交換ロスを抑制することができる。また、熱交換器ＨＥが室外熱交換器３に適用され蒸発器として機能するときに非共沸混合冷媒を用いつつ着霜を抑制することができる。

【0051】

本実施の形態に係る熱交換器ＨＥによれば、第１伝熱部３１の複数の第１伝熱管３１ａの本数に対する第２伝熱部３２の複数の第２伝熱管３２ａの本数の割合は、共沸混合冷媒が用いられた場合に対して小さい。このため、非共沸混合冷媒のサブクール部の伝熱管の本数を共沸混合冷媒が用いられた場合のサブクール部の伝熱管の本数よりも少なくすることができる。これにより、熱交換効率を向上させることができる。

【0052】

冷房運転時に熱交換器ＨＥが凝縮器として機能する場合、非共沸混合冷媒の温度勾配によって飽和液温度が共沸冷媒に対して低くなる影響により限界の過冷却度が必然的に小さくなる。このため、共沸混合冷媒が用いられる場合に対して、非共沸冷媒が過冷却液となる第２伝熱部３２の第２伝熱管３２ａの本数を少なくし、気液二相域冷媒を凝縮させる第１伝熱部３１の第１伝熱管３１ａの本数を増やすことで、熱交換効率を向上させることができる。

【0053】

暖房運転時に下段部である第２伝熱部３２の第２伝熱管３２ａの本数が上段部である第１伝熱部３１の第１伝熱管３１ａの本数よりも少ないため、上段部である第１伝熱部３１に対して圧力損失を増大させることで冷媒温度を高くすることができる。これにより、根氷が生じ易い下段部である第２伝熱部３２の最下部での着氷を抑制することができる。

【0054】

本実施の形態に係る熱交換器ＨＥによれば、ヘッダー３４は、第１伝熱部３１の複数の第１伝熱管３１ａおよび第２伝熱部３２の複数の第２伝熱管３２ａの各々の両端にそれぞれ接続されている。このため、熱交換器ＨＥをパラレルフロー型熱交換器とすることができる。

【0055】

本実施の形態に係る熱交換器ＨＥによれば、第１伝熱部３１の複数の第１伝熱管３１ａおよび第２伝熱部３２の複数の第２伝熱管３２ａの各々は、楕円管、円管および扁平多穴管の少なくともいずれかである。このため、生産の自由度を向上させることができる。

【0056】

本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１００によれば、上記の熱交換器ＨＥを備えている。このため、非共沸混合冷媒を用いつつ熱交換ロスを抑制することができ、かつ着霜を抑制することができる熱交換器ＨＥを備えた冷凍サイクル装置１００を提供することができる。

【0057】

実施の形態２．
実施の形態２に係る熱交換器ＨＥは、特に説明しない限り、実施の形態１に係る熱交換器ＨＥと同一の構成、動作および作用効果を有している。

【0058】

図１０を参照して、実施の形態２に係る熱交換器ＨＥは、熱遮断機構４０をそなえている。熱遮断機構４０は、第１伝熱部３１と第２伝熱部３２との間に設けられている。具体的には、熱遮断機構４０は、第１伝熱部３１の第１伝熱管３１ａと第２伝熱部３２の第２伝熱管３２ａとの間に設けられている。熱遮断機構４０は、仕切り板４１である。仕切り板４１は、第１伝熱管３１ａから第２伝熱管３２ａへの伝熱を遮断可能に構成されている。仕切り板４１は、フィン３３よりも低い熱伝導率を有している。

【0059】

図１１を参照して、実施の形態２に係る熱交換器ＨＥの変形例１のフィン３３では、熱遮断機構４０は、スリット４２である。スリット４２は、フィン３３の山部と谷部との中間でフィン３３を分離するように設けられている。なお、フィン３３の山部は第１伝熱部３１の第１伝熱管３１ａに固定されており、フィン３３の谷部は第２伝熱部３２の第２伝熱管３２ａに固定されている。

【0060】

図１２を参照して、実施の形態２に係る熱交換器ＨＥの変形例２では、熱遮断機構４０は、隙間４３である。隙間４３には、フィン３３は配置されていない。

【0061】

本実施の形態に係る熱交換器ＨＥによれば、熱遮断機構４０は、第１伝熱部３１と第２伝熱部３２との間に設けられている。このため、熱遮断機構４０により第１伝熱部３１と第２伝熱部３２との間の伝熱を抑制することができる。これにより、非共沸混合冷媒の気液二相領域の温度勾配によって第１伝熱部３１と第２伝熱部３２との折り返しで生じる冷媒間の熱交換ロスを抑制することができる。

【0062】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0063】

１ 圧縮機、２ 四方弁、３ 室外熱交換器、４ 膨張弁、５ 室内熱交換器、６ 室外送風機、７ 室内送風機、８ 制御装置、１０ 冷媒回路、３１ 第１伝熱部、３１ａ 第１伝熱管、３２ 第２伝熱部、３２ａ 第２伝熱管、３３ フィン、３４ ヘッダー、３４ａ 第１ヘッダー部、３４ｂ 第２ヘッダー部、４０ 熱遮断機構、１００ 冷凍サイクル装置、ＨＥ 熱交換器。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】