(57)【要約】  従来よりも除霜効率を向上させ、従来よりも着霜を抑制することができる熱交換器及び熱交換器の製造方法を提供する。  内部を流れる冷媒と周囲を流れる空気とを熱交換する熱交換器であって、直線状に延びる複数の伝熱管１２と、前記複数の伝熱管の両端の各々が挿入され、冷媒の流れ道を構成する各々中空のヘッダ１０、１１と、を備え、前記複数の伝熱管の各々は、両端に開口部１５Ａ−１５Ｆを有し、冷媒が流れる複数の冷媒流路１５ａ−１５ｆを内部に有し、前記複数の伝熱管の長手方向のうち前記ヘッダと接続している少なくとも一端において、前記空気の流れの最も上流側に位置する部位を含む一部の部位に設けられる前記開口部１５Ａ−１５Ｃは、前記一端に設けられる残りの部位の前記開口部１５Ｄ−１５Ｆと前記ヘッダの内部で異なる向きとする。
2017037772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を流れる冷媒と周囲を流れる空気とを熱交換する熱交換器であって、
直線状に延びる複数の伝熱管と、
前記複数の伝熱管の両端の各々が挿入され、冷媒の流れ道を構成する各々中空のヘッダと、を備え、
前記複数の伝熱管の各々は、両端に開口部を有し、冷媒が流れる複数の冷媒流路を内部に有し、
前記複数の伝熱管の長手方向のうち前記ヘッダと接続している少なくとも一端において、前記空気の流れの最も上流側に位置する部位を含む一部の部位に設けられる前記開口部は、前記一端に設けられる残りの部位の前記開口部と前記ヘッダの内部で異なる向きとなる
熱交換器。
【請求項２】
前記複数の伝熱管の長手方向の少なくとも一端において、前記空気の流れの最も上流側に位置する部位を含む一部の部位に設けられる前記開口部は、前記ヘッダの内部において冷媒流れ方向と逆向きになるように構成されている
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記複数の伝熱管の長手方向の少なくとも一端において、前記空気の流れの最も上流側に位置する部位を含む一部の部位に設けられる前記開口部は、前記一端に設けられる残りの部位の前記開口部よりも前記ヘッダの径方向中心側に位置している
請求項１又は請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記複数の伝熱管の長手方向の少なくとも一端において、前記空気の流れの最も上流側に位置する部位を含む一部の部位は、前記ヘッダの内部に位置する部位が外面から内面に亘って切り欠かれた貫通部を有するように構成されている
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記複数の伝熱管の長手方向の少なくとも一端は、前記ヘッダの内部において、冷媒流れ方向と同一方向に曲げられている
請求項４に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記複数の伝熱管の長手方向の一端が挿入されている前記ヘッダは、前記伝熱管の下方に設けられている
請求項１〜請求項５の何れか一項に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記伝熱管の下方に設けられた前記ヘッダは、
前記伝熱管の下端側から前記伝熱管の上端側に向かって水平方向の内部断面積が小さくなるように構成されている
請求項６に記載の熱交換器。
【請求項８】
前記一端に設けられる残りの部位の前記開口部は、前記ヘッダの内部において冷媒流れ方向と同一方向となるように構成されている
請求項１、請求項２、請求項３、請求項６、又は請求項７に記載の熱交換器。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか一項に記載の熱交換器の製造方法であって、
中空筒状の前記ヘッダを構成する２つの断面弧形状の弧状部材のうち一方の弧状部材に前記複数の伝熱管を挿入する第１工程と、
前記第１工程の後に、前記複数の伝熱管のうち前記空気の流れの最も上流側に位置する伝熱管を含む一部の部位を、前記一方のヘッダ側に位置する一端に設けられる開口部が残りの部位の前記一方のヘッダ側に設けられる開口部よりも他端側に位置するように曲折する第２工程と、
前記第２工程の後に、前記複数の伝熱管のうち曲折された部位が前記ヘッダの内部に位置するように前記一方の弧状部材と他方の弧状部材とを組み合わせて前記ヘッダを作製する第３工程と、を有する
熱交換器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器、冷凍サイクル装置、及び熱交換器の製造方法に関し、例えば、除霜運転及び暖房運転可能な空気調和機に用いられる熱交換器及び熱交換器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばカーエアコン用の熱交換器として、上下で水平に対峙する一対のヘッダと、一対のヘッダに一定の間隔を保って平行に接続される複数の扁平伝熱管と、扁平伝熱管同士の隙間に密着介入させるコルゲートフィンと、を備え、熱交換媒体である冷媒を複数の扁平伝熱管に対して供給するものがあった。【０００３】
しかしながら、例えばヒートポンプ型の冷暖兼用の空調用室外機において、上述した熱交換器を用いて暖房運転を行った場合、上述の熱交換器は蒸発器として機能することとなる。このため、寒冷時に暖房運転を行った場合、蒸発器におけるフィンや伝熱管の表面温度は氷点下まで温度が低下し、空気中の水分がフィンや伝熱管表面に着霜する場合がある。【０００４】
このような着霜が生じると、蒸発器のフィン間を通過する空気の通風抵抗が大幅に増大することや、フィンと空気の熱交換における熱抵抗の増大を招き、熱交換効率が低下するため、空調用室外機において上述した熱交換器の実用化はされていないのが実状である。【０００５】
ここで、上述した着霜が生じないようにするために、伝熱促進のために設けられたコルゲートフィン表面上にあるルーバーの風上側一部が熱伝導抑制部となるように構成した熱交換器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、上述した着霜が生じないようにするために、扁平伝熱管の風上側における冷媒流路を閉塞した空調用熱交換器が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−７２９５５号公報
【特許文献２】特許第３７３８４０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載された熱交換器は、伝熱管の風上側に位置するフィンに対して熱伝導抑制部が設けられているため、除霜運転を行う場合において、熱が伝わりにくく、フィンの表面温度が上昇しにくい。このため、フィン上の霜が融解されるのに時間がかかり、除霜時間が長くなってしまう。【０００８】
また、特許文献２に記載された空調用熱交換器においては、伝熱管の風上側に位置する伝熱管内の冷媒流路に冷媒が流れないため、除霜運転を行う場合において、特許文献１に記載の熱交換器と同様に、伝熱管の風上側のフィン表面温度が上昇しにくく、除霜時間が長くなってしまう。【０００９】
このように、特許文献１、２に記載された技術においては、除霜効率が悪く、結果として暖房効率が低下するという課題があった。また、冷房運転を行う場合に、室外熱交換器の有効な風上側温度差領域を効率低下させる可能性があるという課題もあった。【００１０】
本発明は、上述のような課題を背景としてなされたものであり、従来よりも除霜効率を向上させ、従来よりも着霜を抑制することができる熱交換器及び熱交換器の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る熱交換器は、内部を流れる冷媒と周囲を流れる空気とを熱交換する熱交換器であって、直線状に延びる複数の伝熱管と、前記複数の伝熱管の両端の各々が挿入され、冷媒の流れ道を構成する各々中空のヘッダと、を備え、前記複数の伝熱管の各々は、両端に開口部を有し、冷媒が流れる複数の冷媒流路を内部に有し、前記複数の伝熱管の長手方向のうち前記ヘッダと接続している少なくとも一端において、前記空気の流れの最も上流側に位置する部位を含む一部の部位に設けられる前記開口部は、前記一端に設けられる残りの部位の前記開口部と前記ヘッダの内部で異なる向きとなるものである。【００１２】
本発明に係る熱交換器の製造方法は、中空筒状の前記ヘッダを構成する２つの断面弧形状の弧状部材のうち一方の弧状部材に前記複数の伝熱管を挿入する第１工程と、前記第１工程の後に、前記複数の伝熱管のうち前記空気の流れの最も上流側に位置する伝熱管を含む一部の部位を、前記一方のヘッダ側に位置する一端に設けられる開口部が残りの部位の前記一方のヘッダ側に設けられる開口部よりも他端側に位置するように曲折する第２工程と、前記第２工程の後に、前記複数の伝熱管のうち曲折された部位が前記ヘッダの内部に位置するように前記一方の弧状部材と他方の弧状部材とを組み合わせて前記ヘッダを作製する第３工程と、を有するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、除霜運転時において、蒸発器として機能する熱交換器に流入したガス冷媒は、従来よりも、伝熱管のうち風上側に位置する伝熱管の内部を流れて当該伝熱管における熱交換を促進し、暖房運転時において、蒸発器として機能する熱交換器に流入したガス冷媒は、従来よりも、伝熱管のうち風上側に位置する伝熱管の内部を流れて当該伝熱管における熱交換を抑制することができる。したがって、従来よりも除霜効率を向上させることができ、従来よりも着霜を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の室外熱交換器５の外観図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の室外熱交換器５の概要を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００のヘッダ１０及び伝熱管１２を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００のヘッダ１１及び伝熱管１２を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の伝熱管１２のフィン１３上の霜の様子を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の伝熱管１２の冷媒流路と伝熱管１２の温度との関係を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の伝熱管１２の冷媒流路と伝熱管１２の熱交換量との関係を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の伝熱管１２の冷媒流路と伝熱管１２の冷媒流量との関係を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００のヘッダ１０及び伝熱管１２の組み立て工程を説明する斜視図及び正面断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００のヘッダ１０及び伝熱管１２の組み立て工程を説明する斜視図及び正面断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００のヘッダ１０及び伝熱管１２の組み立て工程を説明する斜視図及び正面断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の伝熱管１２の斜視図である。
【図１４】本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１００のヘッダ１０及び伝熱管１２を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１００のヘッダ１１及び伝熱管１２を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１００の伝熱管１２の斜視図である。
【図１７】本発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１００の伝熱管１２の形状を示す正面図及び斜視図である。
【図１８】本発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１００の伝熱管１２の形状を示す正面図及び斜視図である。
【図１９】本発明の実施の形態４に係る冷凍サイクル装置１００の伝熱管１２の形状を示す正面図及び斜視図である。
【図２０】本発明の実施の形態４に係る冷凍サイクル装置１００の伝熱管１２の形状を示す正面図及び斜視図である。
【図２１】本発明の実施の形態５に係る冷凍サイクル装置１００のヘッダ１０及び伝熱管１２を示す図である。
【図２２】本発明の実施の形態５に係る冷凍サイクル装置１００の伝熱管１２を示す斜視図である。
【図２３】本発明の実施の形態５に係る冷凍サイクル装置１００の伝熱管１２を示す斜視図である。
【図２４】本発明の実施の形態６に係る冷凍サイクル装置１００の伝熱管１２及びヘッダ１０の形状の第１の例を示す図である。
【図２５】本発明の実施の形態６に係る冷凍サイクル装置１００の伝熱管１２及びヘッダ１０の形状の第２の例を示す図である。
【図２６】本発明の実施の形態７に係る冷凍サイクル装置１００の室外熱交換器５の外観図である。
【図２７】本発明の実施の形態７に係る冷凍サイクル装置１００のヘッダ１０及び伝熱管１２を示す図である。
【図２８】本発明の実施の形態７に係る冷凍サイクル装置１００のヘッダ１１及び伝熱管１２を示す図である。
【図２９】従来の冷凍サイクル装置のヘッダ１１０及び伝熱管１１２を示す図である。
【図３０】従来の冷凍サイクル装置のヘッダ１１１及び伝熱管１１２を示す図である。
【図３１】従来の冷凍サイクル装置の伝熱管１１２のフィン１１３上の霜の様子を示す図である。
【図３２】従来の冷凍サイクル装置の伝熱管１１２の冷媒流路と伝熱管１１２の温度との関係を示す図である。
【図３３】従来の冷凍サイクル装置の伝熱管１１２の冷媒流路と伝熱管１１２の熱交換量との関係を示す図である。
【図３４】従来の冷凍サイクル装置の伝熱管１１２の冷媒流路と伝熱管１１２の冷媒流量との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。ここで、図１を含めた、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。そして、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。
【００１６】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の構成図である。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、室内熱交換器３と、膨張弁４と、室外熱交換器５と、を備えている。
【００１７】
圧縮機１は、吸入された冷媒を圧縮して高温及び高圧の冷媒として吐出する、可変容量の圧縮機である。四方弁２は、圧縮機１の吐出側に設けられている冷媒の流路を切り替えるためのものである。図１においては、暖房運転を行うように四方弁２が切り替えられた状態における冷媒流れを実線で示している。また、図１においては、除霜運転を行うように四方弁２が切り替えられた状態における冷媒流れを点線で示している。
【００１８】
室内熱交換器３は、冷房運転時に蒸発器として機能し、暖房運転時に凝縮器として機能する熱交換器である。膨張弁４は、冷房運転時において室外熱交換器５から流出した冷媒を減圧膨張し、暖房運転時において室内熱交換器３から流出した冷媒を減圧膨張するためのものである。室外熱交換器５は、冷房運転時に凝縮器として機能し、暖房運転時に蒸発器として機能する熱交換器である。
【００１９】
以下に、冷凍サイクル装置１００において暖房運転を実行した場合における冷媒流れについて説明する。暖房運転を実行する場合において、四方弁２は暖房側に切り替えられ、室内熱交換器３は凝縮器として機能し、室外熱交換器５は蒸発器として機能する。
【００２０】
まず、圧縮機１に供給された冷媒は圧縮されて高温高圧のガス冷媒となり、四方弁２を通過し、室内熱交換器３に流入する。室内熱交換器３に流入した冷媒は、室内熱交換器３に導入された室内空気と熱交換して冷却されて液化する。液化された冷媒は、膨張弁４を通過することで低温低圧のガス冷媒と液冷媒が混在した二相冷媒状態となり、室外熱交換器５に流入する。室外熱交換器５に流入した冷媒は、室外熱交換器５に導入された室外空気と熱交換して加熱されてガス化した状態で圧縮機１に戻る。暖房運転を実行し、室外熱交換器５の累積霜量が多くなると、除霜運転が開始される。
【００２１】
以下に、冷凍サイクル装置１００において除霜運転を実行した場合における冷媒流れについて説明する。除霜運転を実行する場合において、四方弁２は冷房側に切り替えられ、室内熱交換器３は蒸発器として機能し、室外熱交換器５は凝縮器として機能する。除霜運転時における冷媒流れは、暖房運転時における冷媒流れとは逆方向となる。
【００２２】
まず、圧縮機１に供給された冷媒は圧縮されて高温高圧のガス冷媒となり、四方弁２を通過し、室外熱交換器５に流入する。室外熱交換器５に流入した冷媒は、室外熱交換器５に導入された室内空気と熱交換して冷却されて液化する。液化された冷媒は、膨張弁４を通過することで低温低圧のガス冷媒と液冷媒が混在した二相冷媒状態となり、室内熱交換器３に流入する。室内熱交換器３に流入した冷媒は、室内熱交換器３に導入された室外空気と熱交換して加熱されてガス化した状態で圧縮機１に戻る。
【００２３】
図２は本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の室外熱交換器５の外観図である。図３は本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の室外熱交換器５の概要を示す斜視図である。なお、図２，図３内の矢印は空気の流れを示している。空気は、送風手段（図示省略）を駆動させることでフィン間の隙間を通過する。
【００２４】
図２に示されるように、室外熱交換器５は、ヘッダ１０，１１と、伝熱管１２と、フィン１３と、を備える。ヘッダ１０は室外熱交換器５の下方に設けられ、ヘッダ１１は室外熱交換器５の下方に設けられている。ヘッダ１０，１１は、例えば、中空筒状の形状で構成されている。伝熱管１２は、冷媒が流れる複数の流路を内部に有し、直線上に延びる扁平状のものであり、ヘッダ１０，１１に挿入されている。なお、フィン１３は、例えば、コルゲート状のフィンであり、隣接する伝熱管１２同士の隙間に密着介入されている。
【００２５】
図２に示されるように、ヘッダ１０は冷媒配管１０１と接続されている。冷媒配管１０１は膨張弁４と接続されている。ヘッダ１１は冷媒配管１０２と接続されている。冷媒配管１０２は四方弁２と接続されている。
【００２６】
なお、伝熱管１２は複数の冷媒流路を有するように構成される例に限定されず、複数の伝熱管の各々が単一の冷媒流路を有するように構成されていてもよい。また、フィン１３は、上述の例に限定されるものではなく、プレートタイプのフィンを用いてもよく、また、フィンを用いないフィンレスタイプを採用してもよい。
【００２７】
ここで、暖房運転時には、気液二相冷媒が、冷媒配管１０１を通ってヘッダ１０に流入し、ヘッダ１０内に流入した冷媒が伝熱管１２に分配される。そして、伝熱管１２内を流れる気液二相冷媒は、空気と熱交換してガス冷媒となってヘッダ１１に流出する。ヘッダ１１に流出したガス冷媒は冷媒配管１０２に導かれる。
【００２８】
一方、冷房運転時や除霜運転時においては、ガス冷媒が冷媒配管１０２を通ってヘッダ１１内に流入し、ヘッダ１１内に流入した冷媒が複数の伝熱管１２に分配される。そして、伝熱管１２内を流れるガス冷媒は、空気と熱交換して液冷媒となってヘッダ１０に流出する。ヘッダ１０に流出した液冷媒は冷媒配管１０１に導かれる。このように、冷房運転時や除霜運転時における冷媒流れは、暖房運転時における冷媒流れとは逆方向となっている。
【００２９】
図３に示されるように、伝熱管１２の端部には風上側から順に開口部１５Ａ〜１５Ｆが設けられている。図３においては、伝熱管１２の一端側に開口部が設けられる例を図示しているが、伝熱管１２の他端側においても同様に開口部が設けられる構成となっている。また、図３に示されるように、伝熱管１２の内部には複数の冷媒流路１５が設けられている。複数の冷媒流路１５のうち風上側から順に冷媒流路１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆと称する。なお、以後の説明において、冷媒流路１５ａ，１５ｂ，１５ｃを冷媒流路１５ａ〜１５ｃと記載することがあるものとする。また、以後の説明において、冷媒流路１５ｄ，１５ｅ，１５ｆを冷媒流路１５ｄ〜１５ｆと記載することがあるものとする。
【００３０】
伝熱管１２の風上側の部位を風上側伝熱管１２ａと称する。また、フィン１３の風上側の部位を風上側フィン１３ａと称する。また、フィン１３の表面にはルーバー１４が設けられている。ルーバー１４は、伝熱を促進させるように切り起こされた形状を有する。
【００３１】
室外熱交換器５には、暖房運転時において、上述したようにガス冷媒及び液冷媒が混在した二相冷媒が流入するため、ヘッダ１０から伝熱管１２の複数の冷媒流路１５に分配されるとき、ヘッダ１０と冷媒流路１５の関係によって、各々の冷媒流路１５に流れる冷媒の流量比率やガス冷媒と液冷媒の比率が異なる流れが生じる。
【００３２】
図４は本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００のヘッダ１０及び伝熱管１２を示す図である。図５は本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００のヘッダ１１及び伝熱管１２を示す図である。図６は本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の伝熱管１２のフィン１３上の霜の様子を示す図である。なお、本実施の形態１においては、ヘッダ１０に供給されるガス冷媒及び液冷媒のうち、ガス冷媒がヘッダ１０の上部に集まりやすい層状流、波状流、気泡流、プラグ流のような流れが生じる場合を想定している。
【００３３】
図４に示されるように、ヘッダ１０の内部のうち下方には液冷媒が溜まっており、ヘッダ１０の内部のうち上方にはガス冷媒が溜まっている。例えば、伝熱管１２のうち冷媒流路１５ａ〜１５ｃを有する部位は、下端に設けられる開口部が液冷媒の液面よりも上方に位置し、ヘッダ１０の内部におけるガス冷媒の進行方向とは反対方向を向くように曲折されている。例えば、伝熱管１２のうち冷媒流路１５ｄ〜１５ｆを有する部位は、下端に設けられる開口部が液冷媒の液面よりも下方に位置するように構成されている。
【００３４】
なお、以上の説明においては、伝熱管１２のうち冷媒流路１５ａ〜１５ｃを有する部位が曲折される例について説明したが、これに限定されない。例えば、伝熱管１２のうち冷媒流路１５ａを有する伝熱管のみ曲折するようにしてもよい。伝熱管１２のうち空気の流れの最も上流側に位置する冷媒流路１５を含む１又は連続する２以上の冷媒流路１５を有する部位を曲折する構成となっていればよい。
【００３５】
図４のように伝熱管１２を構成することで、ヘッダ１０の内部の上方を流れるガス冷媒は、慣性力により冷媒流路１５ａ〜１５ｃに流入しやすくなる。一方、ヘッダ１０の内部の下方を流れる液冷媒は、冷媒流路１５ｄ〜１５ｆの内部に吸い上げられる。すなわち、冷媒流路１５ｄ〜１５ｆを流れる二相冷媒は、冷媒流路１５ａ〜１５ｃを流れる二相冷媒よりも、ガス冷媒の比率が小さくなる。冷媒流路１５ａ〜１５ｆを通過した二相冷媒は、空気と熱交換してガス単相の冷媒へと変化し、ヘッダ１１に供給される。
【００３６】
図５に示されるように、ヘッダ１１の内部にはガス冷媒が溜められている。例えば、伝熱管１２のうち冷媒流路１５ａ〜１５ｃを有する部位は、直線状に延びるように構成されている。例えば、伝熱管１２のうち冷媒流路１５ｄ〜１５ｆを有する部位は、ヘッダ１１の内部におけるガス冷媒の進行方向とは反対方向を向くように曲折されている。これにより、冷媒流路１５ａ〜１５ｃと冷媒流路１５ｄ〜１５ｆの管内圧力損失を同等、又は冷媒流路１５ａ〜１５ｃよりも冷媒流路１５ｄ〜１５ｆの管内圧力損失を大きくし、冷媒流路１５ａ〜１５ｃに流れるガス冷媒の流量をより多くすることができる。これは、同等の流量の二相冷媒を比べた場合、ガス冷媒の割合が多くなるほど管内圧力損失が増加してしまうこと、伝熱管１２のうち冷媒流路１５ａ〜１５ｃを有する部位が曲折して圧力損失が増加することで、伝熱管１２のうち冷媒流路１５ａ〜１５ｃの流量が低減してしまうのを抑制するためである。
【００３７】
図４に示されるように伝熱管１２を構成することで、暖房運転時においては、冷媒流路１５ａ〜１５ｃを流れる二相冷媒は、冷媒流路１５ｄ〜１５ｆを流れる二相冷媒よりも、ガス冷媒の比率が大きく、冷媒流路１５ｄ〜１５ｆを流れる二相冷媒は、冷媒流路１５ａ〜１５ｃを流れる二相冷媒よりも、ガス冷媒の比率が小さくなる。このため、伝熱管１２のうち風上側に設けられる冷媒流路を流れる冷媒が空気と熱交換する熱交換量を抑制することができ、図６に示されるように、フィンに付着する霜は風上側から風下側に向かって均等になる。
【００３８】
図５に示されるように伝熱管１２を構成することで、冷房運転や除霜運転時には、ヘッダ１１の内部のガス単相冷媒が、冷媒流路１５に供給される場合に、冷媒流路１５ａ〜１５ｃを流れる冷媒は、冷媒流路１５ｄ〜１５ｆを流れる冷媒よりも多くなるため、冷媒流路１５ａ〜１５ｃにおける熱交換量を増加させることができる。
【００３９】
図７は本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の伝熱管１２の冷媒流路と伝熱管１２の温度との関係を示す図である。図８は本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の伝熱管１２の冷媒流路と伝熱管１２の熱交換量との関係を示す図である。図９は本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の伝熱管１２の冷媒流路と伝熱管１２の冷媒流量との関係を示す図である。
【００４０】
図７の横軸には伝熱管１２の冷媒流路を規定し、図７の縦軸には伝熱管１２の温度を規定している。図８の横軸には伝熱管１２の冷媒流路を規定し、図８の縦軸には伝熱管１２の熱交換量を規定している。図９の横軸には伝熱管１２の冷媒流路を規定し、図９の縦軸には伝熱管１２の冷媒流量を規定している。
【００４１】
図７に示されるように、冷媒の温度は冷媒流路の風上側から冷媒流路の風下側に亘って一定となっている。図７に示されるように、空気の温度は冷媒流路の風上側から冷媒流路の風下側に向かうにつれて温度が低下している。図８に示されるように、室外熱交換器５の熱交換量は冷媒流路の風上側から冷媒流路の風下側に向かって増加するようになっている。
【００４２】
図９に示されるように、伝熱管１２の内部を流れるガス冷媒の流量は冷媒流路の風上側から冷媒流路の風下側に向かって減少するようになっている。図９に示されるように、伝熱管１２の内部を流れる液冷媒の流量は冷媒流路の風上側から冷媒流路の風下側に増加するようになっている。
【００４３】
本実施の形態１においては、図７のように、風上側の冷媒温度と空気温度の温度差が大きくとも、図８のように、風上側の熱交換量を抑制し、風下側の熱交換量を促進するようになっている。このため、本実施の形態１においては、図９のように、ガス冷媒の割合が多い二相冷媒が風上側の冷媒流路を流れ、液冷媒の割合が多い二相冷媒が風下側の冷媒流路を流れることで、冷媒の潜熱をより多く得ることが可能となる風下側における熱交換が促進される。また、フィン１３上を流れる空気は上流側から下流側に流れるにつれて、空気が持つ水蒸気量が低下する。
【００４４】
図１０は本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００のヘッダ１０及び伝熱管１２の組み立て工程を説明する斜視図及び正面断面図である。図１１は本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００のヘッダ１０及び伝熱管１２の組み立て工程を説明する斜視図及び正面断面図である。図１２は本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００のヘッダ１０及び伝熱管１２の組み立て工程を説明する斜視図及び正面断面図である。
【００４５】
図１０に示されるように、ヘッダ１０は、例えば、弧状部材１０ａ及び弧状部材１０ｂで構成されている。弧状部材１０ａ及び弧状部材１０ｂは、例えば、断面弧形状の部材で構成されている。以下に、ヘッダ１０及び伝熱管１２を組み立てる工程について説明する。
【００４６】
まず、伝熱管１２は、例えば冷媒流路１５ｃと冷媒流路１５ｄとの間で伝熱管１２の長手方向に切れ目が入っている状態にして、図１０に示されるように、弧状部材１０ａに挿入される。挿入された伝熱管１２のうち、冷媒流路１５ａ〜１５ｃ側にあたる伝熱管１２端部の一方は、例えば、曲げ加工機によって冷媒流路開口部がヘッダ長手方向に向かって曲折され、図１１の状態になる。
【００４７】
次に、図１１に示されるように、伝熱管１２が弧状部材１０ａに挿入されて伝熱管１２の一部が曲折された状態で、弧状部材１０ａと弧状部材１０ｂとを嵌め合わせることでヘッダ１０が形成される。具体的には、例えば、弧状部材１０ａと弧状部材１０ｂとの嵌め会わせは、例えば、ベルトコンベア式一体ろう付け工程等により行われる。これにより、図１２の状態になる。
【００４８】
なお、上述した組み立て工程は、図１２に記載のような円管型ヘッダの場合に限らず、複数の部材によって構成されるヘッダの場合においても、曲げ加工機が伝熱管１２を曲げる工程の障害とならない限り、適用することができる。上述したように伝熱管１２に対して曲げ加工を施すことで、ヘッダ１０に挿入された伝熱管１２は、ベルトコンベア式一体ろう付け工程の途中において、伝熱管１２が熱膨張して伝熱管１２がヘッダ１０から抜けてしまう問題を解決できる効果も併せ持つ。
【００４９】
図１３は本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の伝熱管１２の斜視図である。図１３に示されるように、伝熱管１２のうち冷媒流路１５ａ〜１５ｃを有する部位は曲折され、伝熱管１２のうち冷媒流路１５ｄ〜１５ｆを有する部位は曲折されずに直線上に延びている。このように、伝熱管１２のうち冷媒流路１５ａ〜１５ｃを有する部位のヘッダ１０側の端部に設けられる開口部の方向は、伝熱管１２のうち冷媒流路１５ｄ〜１５ｆを有する伝熱管のヘッダ１０側の端部に設けられる開口部の方向と相違している。
【００５０】
図２９は従来の冷凍サイクル装置のヘッダ１１０及び伝熱管１１２を示す図である。図３０は従来の冷凍サイクル装置のヘッダ１１１及び伝熱管１１２を示す図である。図３１は従来の冷凍サイクル装置の伝熱管１１２のフィン１１３上の霜の様子を示す図である。
【００５１】
図２９に示されるように、従来の伝熱管１１２は、全ての冷媒流路１１５に対応して、ヘッダ１１０の内部に位置する下端側の部位は曲折されず直線状に平行に延びている。また、図３０に示されるように、従来の伝熱管１１２は、ヘッダ１１１の内部に位置する上端側の部位は曲折されず直線状に平行に延びている。
【００５２】
図３２は従来の冷凍サイクル装置の伝熱管１１２の冷媒流路と伝熱管１１２の温度との関係を示す図である。図３３は従来の冷凍サイクル装置の伝熱管１１２の冷媒流路と伝熱管１１２の熱交換量との関係を示す図である。図３４は従来の冷凍サイクル装置の伝熱管１１２の冷媒流路と伝熱管１１２の冷媒流量との関係を示す図である。
【００５３】
図３２の横軸には伝熱管１２の冷媒流路を規定し、図３２の縦軸には伝熱管１２の温度を規定している。図３３の横軸には伝熱管１２の冷媒流路を規定し、図３３の縦軸には伝熱管１２の熱交換量を規定している。図３４の横軸には伝熱管１２の冷媒流路を規定し、図３４の縦軸には伝熱管１２の冷媒流量を規定している。
【００５４】
図３２に示されるように、冷媒の温度は冷媒流路の風上側から冷媒流路の風下側に亘って一定となっている。図３２に示されるように、空気の温度は冷媒流路の風上側から冷媒流路の風下側に向かうにつれて温度が低下している。図３３に示されるように、室外熱交換器５の熱交換量は冷媒流路の風上側から冷媒流路の風下側に向かって減少するようになっている。
【００５５】
図３４に示されるように、伝熱管１２の内部を流れるガス冷媒の流量は冷媒流路の風上側から冷媒流路の風下側に亘って一定となっている。図３４に示されるように、伝熱管１２の内部を流れる液冷媒の流量は冷媒流路の風上側から冷媒流路の風下側に亘って一定となっている。
【００５６】
図２９，図３０に示されるように伝熱管１１２を構成した場合には、図３４に示されるように、ガス冷媒と液冷媒の比率が同様で同量の二相冷媒がヘッダ１１０から分配されることになる。ここで、図３３に示されるように、室外熱交換器５の熱交換量は冷媒流路の風上側から冷媒流路の風下側に向かって減少するようになっているため、空気がフィン１１３の隙間を流れながら冷媒と熱交換する場合に、図３２に示されるように、伝熱管１１２のうち風上側に位置する部位において、最も空気と冷媒との温度差が大きく、風上側から風下側に向かって空気と冷媒との温度差は低くなる。このため、図３１に示されるように、空気と冷媒とが熱交換される熱交換量は、伝熱管１１２のうち風上側に位置する部位において最も多く、霜は最も発生しやすい。そして、従来の伝熱管１１２の風上側に累積した霜は、やがて風路を妨げるため熱交換器を通過する風量低下に繋がること、フィン表面にある霜が熱抵抗となり空気との熱交換効率が低下するといった問題が発生する。
【００５７】
これに対して、本実施の形態１に係る室外熱交換器５は、内部を流れる冷媒と周囲を流れる空気とを熱交換する熱交換器であって、直線状に延びる複数の伝熱管１２と、複数の伝熱管１２の両端の各々が挿入され、冷媒の流れ道を構成する各々中空のヘッダと、を備え、複数の伝熱管１２の各々は、両端に開口部を有し、冷媒が流れる複数の冷媒流路を内部に有し、複数の伝熱管１２の長手方向のうちヘッダ１０と接続している一端において、空気の流れの最も上流側に位置する部位を含む一部の部位に設けられる開口部は、ヘッダ１０側に位置する残りの部位の開口部とヘッダ１０の内部で異なる向きとなっている。特に、１つの伝熱管１２において、ヘッダ１０の長手方向と交差する方向に並ぶ複数の流路のうち、一部の流路の開口部は他の流路の開口部とヘッダ１０内の冷媒流れ方向に対して異なる向きとなるようにする。このため、冷媒流れの慣性力によって一部の流路と他の流路とに冷媒の入りやすさに違いが生じる。本実施の形態１では、ガスと液体とが混在するヘッダ側では一部の流路の開口部は他の流路の開口部とでヘッダ１０内の高さ位置の違いも利用した。しかしながら、ヘッダ内部の冷媒の気体と液体との分布は種々の場合がある。特に高さ方向で分布が定まらないような場合は、流路同士で開口部の高さを必ずしも変える必要はない。また、ガス冷媒のみが流れるヘッダでも高さ位置を異ならせる必要はない。それらの場合は、開口部の向きの違いを流路間でガスと液体と流入分布を生じさせることに利用すればよい。また、ヘッダ１０内で一部の流路の開口部が他の流路の開口部と異なるように曲げ部分を形成し、流路の抵抗が異なるようにすることで冷媒の流入を異ならせるようにしてもよい。このような曲げの違いを冷媒の流入の違いに利用してもよい。また、伝熱管１２の両端のヘッダのうち、一方のヘッダ内にのみ、このような開口部の向きが異なるようにしてもよい。このような構造を利用することにより、除霜運転時において、室外熱交換器５に流入したガス冷媒は、従来よりも、伝熱管１２のうち風上側に位置する伝熱管１２の内部を流れて当該伝熱管１２における熱交換を促進し、暖房運転時において、室外熱交換器５に流入したガス冷媒は、従来よりも、伝熱管１２のうち風上側に位置する伝熱管１２の内部を流れて当該伝熱管１２における熱交換を抑制することができる。したがって、従来よりも除霜効率を向上させることができ、従来よりも着霜を抑制することができる。
【００５８】
実施の形態２．
本実施の形態２においては、実施の形態１とは異なるように、伝熱管１２を構成したものである。なお、本実施の形態２において、特に記述しない項目については実施の形態１と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
【００５９】
図１４は本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１００のヘッダ１０及び伝熱管１２を示す図である。図１５は本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１００のヘッダ１１及び伝熱管１２を示す図である。図１６は本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１００の伝熱管１２の斜視図である。
【００６０】
図１４に示されるように、伝熱管１２のうち冷媒流路１５ａ〜１５ｃを有する部位は、その下端がヘッダ１０内の冷媒流れ方向と反対方向に向くように曲折されている。また、図１４に示されるように、伝熱管１２のうち冷媒流路１５ｄ〜１５ｆを有する部位は、その下端がヘッダ１０内の冷媒流れ方向と同一方向に向くように曲折されている。図１５に示されるように、伝熱管１２の上端は曲折されずに直線状に延びている。
【００６１】
図１６に示されるように、伝熱管１２のうち冷媒流路１５ａ〜１５ｃを有する部位の下端に設けられる開口部の向きは、伝熱管１２のうち冷媒流路１５ｄ〜１５ｆを有する部位の下端に設けられる開口部の向きと反対方向となっている。これにより、ヘッダ１０の内部のガス冷媒は、冷媒流路１５ｄ〜１５ｆよりも冷媒流路１５ａ〜１５ｃに多く供給される。
【００６２】
以上のように、本実施の形態２に係る室外熱交換器５は、複数の伝熱管１２の長手方向の少なくとも一端において、空気の流れの最も上流側に位置する部位を含む一部の部位に設けられる開口部は、ヘッダ１０の内部において冷媒流れ方向と逆向きとなるように構成されており、ヘッダ１０側に位置する残りの部位の開口部は、ヘッダ１０の内部において冷媒流れ方向と同一方向となるように構成されている。
このため、伝熱管１２の下端のみに曲げ加工するだけでよく、伝熱管１２の上端を曲げ加工する必要がなく、伝熱管１２の挿入口がある例えば円管などを用いることで、実施の形態１のものと比べて加工の簡易化を図ることができる。
【００６３】
また、本実施の形態２においては、伝熱管１２のうち冷媒流路１５ｄ〜１５ｆを有する部位は、その下端がヘッダ１０内の冷媒流れ方向と同一方向に向くように曲折されているため、冷媒流路１５ｄ〜１５ｆ側の圧力損失は増大する。したがって、本実施の形態２においては、実施の形態１よりも、ガス冷媒が冷媒流路１５ｄ〜１５ｆに浸入しにくくなり、冷媒流路１５ａ〜１５ｃに多くのガス冷媒を供給することができる。
【００６４】
実施の形態３．
本実施の形態３においては、実施に形態１とは異なり、例えば、伝熱管１２の冷媒流路１５ａ〜１５ｃを有する部位をヘッダ１０の中央高さまで挿入して曲折したものである。なお、本実施の形態３において、特に記述しない項目については実施の形態１と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
【００６５】
図１７は本発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１００の伝熱管１２の形状を示す正面図及び斜視図である。図１８は本発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１００の伝熱管１２の形状を示す正面図及び斜視図である。本実施の形態３においては、実施の形態１とは異なり、ヘッダ１０の内部を流れる気液二相冷媒のうちガス冷媒が、ヘッダ１０の中央高さにあたる位置に集まりやすい環状流のような流れが生じる場合を想定している。
【００６６】
図１７に示されるように、伝熱管１２のうち冷媒流路１５ａ〜１５ｃを有する部位の下端は、伝熱管１２のうち冷媒流路１５ｄ〜１５ｆを有する部位の下端よりもヘッダ１０の径方向中心側に位置するように曲折されている。また、図１７に示されるように、伝熱管１２のうち冷媒流路１５ｄ〜１５ｆを有する部位は、その下端に設けられる開口部の位置がヘッダ１０の側壁付近の高さまで短くしてなるように切断して構成されている。
【００６７】
このようにして、伝熱管１２のうち冷媒流路１５ａ〜１５ｃを有する部位の下端に設けられる開口部の向きは、伝熱管１２のうち冷媒流路１５ｄ〜１５ｆを有する部位の下端に設けられる開口部と相違し、ヘッダ１０の内部のガス冷媒が、冷媒流路１５ｄ〜１５ｆよりも冷媒流路１５ａ〜１５ｃに多く供給される。
【００６８】
なお、図１８に示されるように、伝熱管１２のうち冷媒流路１５ｄ〜１５ｆを有する部位の下端は、伝熱管１２のうち冷媒流路１５ｄ〜１５ｆを有する部位の下端よりもヘッダ１０の径方向中心側に位置するように直線状に延びるように構成してもよい。このとき、図１８に示されるように、伝熱管１２のうち冷媒流路１５ｄ〜１５ｆを有する部位は、その下端に設けられる開口部の位置がヘッダ１０の側壁付近の高さに位置するように曲折されている。
【００６９】
このようにして、伝熱管１２のうち冷媒流路１５ａ〜１５ｃを有する部位の下端に設けられる開口部の向きは、伝熱管１２のうち冷媒流路１５ｄ〜１５ｆを有する部位の下端に設けられる開口部と相違し、ヘッダ１０の内部のガス冷媒が、冷媒流路１５ｄ〜１５ｆよりも冷媒流路１５ａ〜１５ｃに多く供給される。
【００７０】
以上のように、本実施の形態３に係る室外熱交換器５は、ヘッダ１０が中空筒状で構成されており、複数の伝熱管１２の長手方向のうちヘッダ１０と接続している一端において、空気の流れの最も上流側に位置する部位を含む一部の部位に設けられる開口部は、ヘッダ１０側に位置する残りの部位の開口部よりもヘッダ１０の径方向中心側に位置している。このため、本実施の形態３においては、環状流が起こりやすい断面積が小さなヘッダ１０とすることができ、ヘッダ１０のコストを削減することができる。また、本実施の形態３においては、実施の形態１と同様に、ヘッダ１０の内部のガス冷媒は、冷媒流路１５ｄ〜１５ｆよりも冷媒流路１５ａ〜１５ｃに多く供給される。
【００７１】
実施の形態４．
本実施の形態４においては、実施の形態１とは異なり、伝熱管１２の扁平面において短軸方向の例えば半面までを切り開くようにしたものである。なお、本実施の形態４において、特に記述しない項目については実施の形態１と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
【００７２】
図１９は本発明の実施の形態４に係る冷凍サイクル装置１００の伝熱管１２の形状を示す正面図及び斜視図である。図２０は本発明の実施の形態４に係る冷凍サイクル装置１００の伝熱管１２の形状を示す正面図及び斜視図である。
【００７３】
図１９に示されるように、例えば、伝熱管１２のうち冷媒流路１５ａ〜１５ｃを有する部位は、ヘッダ１０の内部に位置する部位が外面から内面に亘って貫通する貫通部１２Ａを有するように構成されている。このように構成することで、ヘッダ１０の内部のガス冷媒は、冷媒流路１５ｄ〜１５ｆよりも冷媒流路１５ａ〜１５ｃに多く供給される。
【００７４】
なお、図２０に示されるように、ヘッダ１０の下端から所定距離だけ上端側に位置する箇所は貫通部１２Ａを設けないようにして、図１９よりも貫通部１２Ａを設ける箇所を限定してもよい。このようにしても、図１９のような構成にした場合と同様の効果を奏することができる。
【００７５】
以上のように、本実施の形態４に係る室外熱交換器５は、複数の伝熱管１２の長手方向のうちヘッダ１０側に位置する一端において、空気の流れの最も上流側に位置する部位を含む一部の部位は、ヘッダ１０の内部に位置する部位が外面から内面に亘って切り欠かれた貫通部１２Ａを有する。
このため、本実施の形態４においては、実施の形態１とは異なり、伝熱管１２をヘッダ１０に挿入して伝熱管１２のうち冷媒流路１５ａ〜１５ｃを有する部位を曲折するという工程を経ないで室外熱交換器５を製造することができる。したがって、本実施の形態４は、実施の形態１よりも簡易な工程で室外熱交換器５を製造できる。また、本実施の形態４においては、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００７６】
実施の形態５．
本実施の形態５においては、実施の形態４とは異なり、伝熱管１２の下端をヘッダ１０内の冷媒流入方向と同一方向に曲げるように構成したものである。なお、本実施の形態５において、特に記述しない項目については実施の形態４と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
【００７７】
図２１は本発明の実施の形態５に係る冷凍サイクル装置１００のヘッダ１０及び伝熱管１２を示す図である。図２２は本発明の実施の形態５に係る冷凍サイクル装置１００の伝熱管１２を示す斜視図である。図２３は本発明の実施の形態５に係る冷凍サイクル装置１００の伝熱管１２を示す斜視図である。
【００７８】
図２１〜図２３に示されるように、伝熱管１２は、下端に設けられる開口部がヘッダ１０の内部において液冷媒の液面よりも上方に位置し、ヘッダ１０の内部におけるガス冷媒の進行方向と同一方向を向くように曲折されている。また、図２２，図２３に示される伝熱管１２のうち冷媒流路１５ａ〜１５ｃを有する部位は、図１９，図２０に示される伝熱管１２のうち冷媒流路１５ａ〜１５ｃを有する部位と同様に、貫通部１２Ａを有する構成となっている。
【００７９】
このとき、伝熱管１２のうち冷媒流路１５ｄ〜１５ｆを有する部位の下端に設けられる開口部は、ヘッダ１０の内部を流れる冷媒進行方向と反対の向きに位置しているため、冷媒が圧力損失が高くなり、ガス冷媒が流れにくい。一方、伝熱管１２のうち冷媒流路１５ａ〜１５ｃを有する部位の下端に設けられる開口部が、ヘッダ１０の内部を流れる冷媒進行方向と同一方向に位置しているため、ガス冷媒が流れやすい構造となっている。
【００８０】
以上のように、本実施の形態５に係る室外熱交換器５は、実施の形態４の構成と同様に伝熱管１２を切り欠いて更にヘッダ１０内の冷媒流入方向と同一方向に曲げるようにしたものである。このため、本実施の形態５においては、実施の形態１〜３と同等の効果を得つつ、ヘッダ１０に差し込む冷媒高さを短くすることができる。したがって、室外熱交換器５を通過する冷媒の合計圧力損失を低減することが出来る。
【００８１】
実施の形態６．
本実施の形態６においては、実施の形態１〜５とは異なり、伝熱管１２が挿入されるヘッダ１０の形状を伝熱管１２の挿入方向に向かって幅が細くなる形状としたものである。なお、本実施の形態６において、特に記述しない項目については実施の形態１〜５と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
【００８２】
図２４は本発明の実施の形態６に係る冷凍サイクル装置１００の伝熱管１２及びヘッダ１０の形状の第１の例を示す図である。図２５は本発明の実施の形態６に係る冷凍サイクル装置１００の伝熱管１２及びヘッダ１０の形状の第２の例を示す図である。
【００８３】
図２４に示されるように、ヘッダ１０の形状を断面三角形となるように構成されている。具体的には、ヘッダ１０は、何れかの辺を底部として最も下方に位置させ、上述の底部と対向する頂部が上方に位置するようにヘッダ１０を設けてもよい。
【００８４】
なお、図２５に示されるように、ヘッダ１０の形状が断面六角形となるように構成されていてもよい。具体的には、何れかの辺を底部として最も下方に位置させ、上述の底部と対向する頂部が最も上方に位置するようにヘッダ１０を設けてもよい。
【００８５】
以上のように、本実施の形態６に係る室外熱交換器５は、伝熱管１２の下端側から伝熱管１２の上端側に向かって水平方向の内部断面積が小さくなるようにヘッダ１０を構成している。このため、ヘッダ１０内部の上方にガス冷媒が溜まりやすくなり、実施の形態１，２，４の効果を一層発揮することができる。
【００８６】
なお、以上説明した実施の形態３〜６において、必要に応じて、伝熱管１２の上端において、複数の冷媒流路に対応して、各々圧力損失を異なるように曲げ加工あるいは流路長を短く切断する構成としてもよい。
【００８７】
実施の形態７．
本実施の形態７においては、実施の形態１〜６とは異なり、室外熱交換器５の形状を変更したものである。なお、本実施の形態７において、特に記述しない項目については実施の形態１〜６と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
【００８８】
図２６は本発明の実施の形態７に係る冷凍サイクル装置１００の室外熱交換器５の外観図である。図２６に示されるように、ヘッダ１０，１１が上下方向に設けられ、伝熱管１２を左右方向に設けられるようになっている。
【００８９】
図２７は本発明の実施の形態７に係る冷凍サイクル装置１００のヘッダ１０及び伝熱管１２を示す図である。図２８は本発明の実施の形態７に係る冷凍サイクル装置１００のヘッダ１１及び伝熱管１２を示す図である。なお、図２７においては、液冷媒がヘッダ１０の内部においてヘッダ１０の内壁側に溜まり、ガス冷媒がヘッダ１０の内部においてヘッダ１０の内壁から遠ざかる方向に溜まっている場合を例として説明する。
【００９０】
図２７に示されるように、気液二相冷媒はヘッダ１０の内部において下方から上方に向かって流れるようになっている。伝熱管１２のうち冷媒流路１５ａ〜１５ｃを有する部位は、冷媒流れ方向とは反対側に向くように曲折されている。これにより、ヘッダ１０の内部のガス冷媒は冷媒流路１５ａ〜１５ｃに供給されやすくなる。
【００９１】
図２８に示されるように、ガス冷媒はヘッダ１１の内部において下方から上方に向かって流れるようになっている。伝熱管１２のうち冷媒流路１５ｄ〜１５ｆを有する部位は、冷媒流れ方向とは同一方向を向くように曲折されている。
【００９２】
以上のように、本実施の形態７に係る冷凍サイクル装置１００は、実施の形態１と同様に、複数の伝熱管１２の長手方向の両端のうちヘッダ１０側に位置する一端はヘッダ１０の内部に位置し、複数の伝熱管１２のうち空気の流れの最も上流側に位置する部位を含む一部の部位に設けられる開口部は、ヘッダ１０側に位置する残りの部位の開口部とヘッダ１０の内部で異なる向きとなっている。このため、本実施の形態７においても、実施の形態１と同一の効果を奏することができる。
【００９３】
また、以上の説明においては、熱交換器が室外熱交換器５である例について説明したが、これに限定されない。熱交換器が室内熱交換器である場合についても同様に本発明を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
以上説明した実施の形態１〜７の冷凍サイクル装置１００は、例えば、ヒートポンプ装置等、給湯装置、冷凍装置等に適用することができる。
【符号の説明】
【００９５】
１  圧縮機、２  四方弁、３  室内熱交換器、４  膨張弁、５  室外熱交換器、１０  ヘッダ、１０ａ，１０ｂ  弧状部材、１１  ヘッダ、１２  伝熱管、１２Ａ  貫通部、１２ａ  風上側伝熱管、１３  フィン、１３ａ  風上側フィン、１４  ルーバー、１５，１５ａ〜１５ｆ  冷媒流路、１５Ａ〜１５Ｆ  開口部、１００  冷凍サイクル装置、１０１  冷媒配管、１０２  冷媒配管、１１０  ヘッダ、１１１  ヘッダ、１１２  伝熱管、１１３  フィン、１１５  冷媒流路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年12月18日(2017.12.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明に係る熱交換器は、内部を流れる冷媒と周囲を流れる空気とを熱交換する熱交換器であって、直線状に延びる複数の伝熱管と、前記複数の伝熱管の両端の各々が挿入され、冷媒の流れ道を構成する各々中空のヘッダと、を備え、前記複数の伝熱管の各々は、両端に開口部を有し、冷媒が流れる複数の冷媒流路を内部に有し、前記複数の伝熱管の長手方向のうち前記ヘッダと接続している少なくとも一端において、前記空気の流れの最も上流側に位置する部位を含む一部の部位に設けられる前記開口部は、前記一端に設けられる残りの部位の前記開口部と前記ヘッダの内部で異なる向きとなり、前記残りの部位の前記開口部よりも前記ヘッダ内を流れるガス冷媒が慣性力により流入しやすくされている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明によれば、除霜運転時において、凝縮器として機能する熱交換器に流入したガス冷媒は、従来よりも、伝熱管のうち風上側に位置する伝熱管の内部を流れて当該伝熱管における熱交換を促進し、暖房運転時において、蒸発器として機能する熱交換器に流入したガス冷媒は、従来よりも、伝熱管のうち風上側に位置する伝熱管の内部を流れて当該伝熱管における熱交換を抑制することができる。したがって、従来よりも除霜効率を向上させることができ、従来よりも着霜を抑制することができる。
【手続補正３】
【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】
内部を流れる冷媒と周囲を流れる空気とを熱交換する熱交換器であって、
直線状に延びる複数の伝熱管と、
前記複数の伝熱管の両端の各々が挿入され、冷媒の流れ道を構成する各々中空のヘッダと、を備え、
前記複数の伝熱管の各々は、両端に開口部を有し、冷媒が流れる複数の冷媒流路を内部に有し、
前記複数の伝熱管の長手方向のうち前記ヘッダと接続している少なくとも一端において、前記空気の流れの最も上流側に位置する部位を含む一部の部位に設けられる前記開口部は、前記一端に設けられる残りの部位の前記開口部と前記ヘッダの内部で異なる向きとなり、前記残りの部位の前記開口部よりも前記ヘッダ内を流れるガス冷媒が慣性力により流入しやすくされている熱交換器。
【請求項２】
前記一端において、前記空気の流れの最も上流側に位置する部位を含む一部の部位に設けられる前記開口部は、前記ヘッダの内部において冷媒流れ方向と逆向きになるように構成されている
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記一端において、前記空気の流れの最も上流側に位置する部位を含む一部の部位に設けられる前記開口部は、前記一端に設けられる残りの部位の前記開口部よりも前記ヘッダの径方向中心側に位置している
請求項１又は請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記一端において、前記空気の流れの最も上流側に位置する部位を含む一部の部位は、前記ヘッダの内部に位置する部位が外面から内面に亘って切り欠かれた貫通部を有するように構成されている
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記一端は、前記ヘッダの内部において、冷媒流れ方向と同一方向に曲げられている
請求項４に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記一端が挿入されている前記ヘッダは、前記伝熱管の下方に設けられている
請求項１〜請求項５の何れか一項に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記伝熱管の下方に設けられた前記ヘッダは、
前記伝熱管の下端側から前記伝熱管の上端側に向かって水平方向の内部断面積が小さくなるように構成されている
請求項６に記載の熱交換器。
【請求項８】
前記一端に設けられる残りの部位の前記開口部は、前記ヘッダの内部において冷媒流れ方向と同一方向となるように構成されている
請求項１、請求項２、請求項３、請求項６、又は請求項７に記載の熱交換器。
【請求項９】
中空筒状のヘッダを構成する２つの断面弧形状の弧状部材のうち一方の弧状部材に複数の伝熱管を挿入する第１工程と、
前記第１工程の後に、前記複数の伝熱管のうち空気の流れの最も上流側に位置する伝熱管を含む一部の部位を、一方のヘッダ側に位置する一端に設けられる開口部が残りの部位の前記一方のヘッダ側に設けられる開口部よりも他端側に位置するように曲折する第２工程と、
前記第２工程の後に、前記複数の伝熱管のうち曲折された部位が前記ヘッダの内部に位置するように前記一方の弧状部材と他方の弧状部材とを組み合わせて前記ヘッダを作製する第３工程と、を有する
熱交換器の製造方法。
【国際調査報告】
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