(57)【要約】  本発明の熱交換器は、間隔を空けて配置され、その間を流体が流れ、内部に流体と熱交換する媒体が流れる流路が形成された複数の薄板部材１と、複数の薄板部材１の両端部をそれぞれ接続する一対のヘッダと、を備え、複数の薄板部材１は、隣り合う薄板部材１の間隔をＦｐ、薄板部材１の厚さをＦｔとした場合、３≦Ｆｐ／Ｆｔ≦２１の関係を満たすものである。
2015005352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隔を空けて配置され、その間を流体が流れ、内部に前記流体と熱交換する媒体が流れる流路が形成された複数の薄板部材と、
前記複数の薄板部材の両端部をそれぞれ接続する一対のヘッダと、を備え、
前記複数の薄板部材は、
隣り合う前記薄板部材の間隔をＦｐ、前記薄板部材の厚さをＦｔとした場合、
３≦Ｆｐ／Ｆｔ≦２１
の関係を満たす、熱交換器。
【請求項２】
隣り合う前記薄板部材の間には、前記流体と前記薄板部材との熱交換を促進する部材が設けられていない、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
圧縮機、凝縮器、膨張手段、及び蒸発器を配管で接続し冷媒を循環させる冷媒回路を備え、
前記凝縮器及び前記蒸発器の少なくとも一方に、請求項１又は２に記載の熱交換器を用いた、ヒートポンプ装置。
【請求項４】
圧縮機、凝縮器、膨張手段、及び蒸発器を配管で接続し冷媒を循環させる冷媒回路を備え、
前記蒸発器に、請求項１又は２に記載の熱交換器を用い、
前記熱交換器は、
前記一対のヘッダのうち、重力方向の下側に配置された前記ヘッダに前記冷媒が流入し、重力方向の下側に配置された前記ヘッダに流入した前記冷媒が、前記複数の薄板部材に形成された前記流路を重力方向の下側から上側に向かう方向に流れて重力方向の上側に配置された前記ヘッダに流入し、重力方向の上側に配置された前記ヘッダから前記冷媒が流出するように配置及び接続された、ヒートポンプ装置。
【請求項５】
前記熱交換器を、重力方向の上側と下側とに並設し、
並設された前記熱交換器を、並列に接続した、請求項４に記載のヒートポンプ装置。
【請求項６】
間隔を空けて配置され、その間を流体が流れ、内部に前記流体と熱交換する媒体が流れる流路が形成された複数の薄板部材と、
前記複数の薄板部材の両端部をそれぞれ接続する一対のヘッダと、を備えた熱交換器と、
圧縮機、凝縮器、膨張手段、及び蒸発器を配管で接続し冷媒を循環させる冷媒回路と、を備え、
前記蒸発器に、前記熱交換器を用い、
前記熱交換器は、
前記一対のヘッダのうち、重力方向の下側に配置された前記ヘッダに前記冷媒が流入し、重力方向の下側に配置された前記ヘッダに流入した前記冷媒が、前記複数の薄板部材に形成された前記流路を重力方向の下側から上側に向かう方向に流れて重力方向の上側に配置された前記ヘッダに流入し、重力方向の上側に配置された前記ヘッダから前記冷媒が流出するように配置及び接続され、
前記熱交換器を、重力方向の上側と下側とに並設し、
並設された前記熱交換器を、並列に接続した、ヒートポンプ装置。
【請求項７】
隣り合う前記薄板部材の間には、前記流体と前記薄板部材との熱交換を促進する部材が設けられていない、請求項６に記載のヒートポンプ装置。
【請求項８】
前記薄板部材に形成された前記流路は、断面形状が矩形状である、請求項５〜７の何れか一項に記載のヒートポンプ装置。
【請求項９】
前記一対のヘッダのうち、重力方向の下側に配置された前記ヘッダは、
前記複数の薄板部材の端部が接続された外管と、
前記外管の内部に設けられた内管と、
を備え、
前記内管は、
前記冷媒が流入する流入口と、
前記流入口から流入した前記冷媒を前記外管へ流出させる複数の流出口と、が形成された、請求項３〜８の何れか一項に記載のヒートポンプ装置。
【請求項１０】
前記複数の流出口は、前記内管の重力方向の下部にのみ形成された、請求項９に記載のヒートポンプ装置。
【請求項１１】
前記熱交換器を、前記流体の流れ方向に複数列設け、
前記流体の流れ方向において、上流側の前記複数の薄板部材と下流側の前記複数の薄板部材とが重ならないように配置した、請求項３〜１０の何れか一項に記載のヒートポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器、及び熱交換器を備えたヒートポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の熱交換器（いわゆるプレートフィン型熱交換器）では、例えば、間隔を空けて配置された一対のヘッダに、複数の多流路伝熱管の両端部がそれぞれ接続され、複数の多流路伝熱管の間に、熱交換を促進する部材であるフィン、つまり薄板部材が連結される。
また、他の熱交換器として、間隔を空けて配置された一対のヘッダに、複数のフィン、つまり複数の薄板部材の両端部がそれぞれ接続され、その複数の薄板部材のそれぞれの内部に流路が形成されているものもある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００８−５２８９４３号公報（要約）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載の技術では、複数の薄板部材の厚さ及び間隔については何ら考慮されていない。
このため、複数の薄板部材の厚さと間隔が適切でない場合が生じて、熱交換器の熱交換性能が低下する、という問題点があった。
例えば、薄板部材の厚さを厚くしすぎると流路面積が増加するが、複数の薄板部材の間を通過する空気の通風抵抗が大きくなり、熱交換性能が低下する。また、逆に、薄板部材の厚さを薄くすれば複数の薄板部材の間を通過する空気の通風抵抗が小さくなるが、流路面積が減少し、熱交換性能が低下する。【０００５】
本発明は、上記のような課題を背景としてなされたもので、熱交換性能を向上することができる熱交換器、及びヒートポンプ装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る熱交換器は、間隔を空けて配置され、その間を流体が流れ、内部に前記流体と熱交換する媒体が流れる流路が形成された複数の薄板部材と、前記複数の薄板部材の両端部をそれぞれ接続する一対のヘッダと、を備え、前記複数の薄板部材は、隣り合う前記薄板部材の間隔をＦｐ、前記薄板部材の厚さをＦｔとした場合、３≦Ｆｐ／Ｆｔ≦２１の関係を満たすものである。【０００７】
本発明に係るヒートポンプ装置は、間隔を空けて配置され、その間を流体が流れ、内部に前記流体と熱交換する媒体が流れる流路が形成された複数の薄板部材と、前記複数の薄板部材の両端部をそれぞれ接続する一対のヘッダと、を備えた熱交換器と、圧縮機、凝縮器、膨張手段、及び蒸発器を配管で接続し冷媒を循環させる冷媒回路と、を備え、前記蒸発器に、前記熱交換器を用い、前記熱交換器は、前記一対のヘッダのうち、重力方向の下側に配置された前記ヘッダに前記冷媒が流入し、重力方向の下側に配置された前記ヘッダに流入した前記冷媒が、前記複数の薄板部材に形成された前記流路を重力方向の下側から上側に向かう方向に流れて重力方向の上側に配置された前記ヘッダに流入し、重力方向の上側に配置された前記ヘッダから前記冷媒が流出するように配置及び接続され、前記熱交換器を、重力方向の上側と下側とに並設し、並設された前記熱交換器を、並列に接続したものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、間隔を空けて配置され、その間を流体が流れ、内部に前記流体と熱交換する媒体が流れる流路が形成された複数の薄板部材と、前記複数の薄板部材の両端部をそれぞれ接続する一対のヘッダと、を備えた熱交換器において、熱交換性能を向上することができる。【０００９】
本発明は、間隔を空けて配置され、その間を流体が流れ、内部に前記流体と熱交換する媒体が流れる流路が形成された複数の薄板部材と、前記複数の薄板部材の両端部をそれぞれ接続する一対のヘッダと、を備えた熱交換器と、圧縮機、凝縮器、膨張手段、及び蒸発器を配管で接続し冷媒を循環させる冷媒回路と、を備えたヒートポンプ装置において、熱交換性能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る熱交換器を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る熱交換器を示す側面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図３のＢ部を示す拡大図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る熱交換器の性能特性を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る空気調和機の冷媒回路図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る熱交換器を示す斜視図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る熱交換器の薄板部材の配列を示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係る熱交換器を示す斜視図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る熱交換器の入口側ヘッダを示す断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る熱交換器の内管を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態４に係る熱交換器を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る熱交換器を示す斜視図である。
図２は、本発明の実施の形態１に係る熱交換器を示す側面図である。
図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。
図４は、図３のＢ部を示す拡大図である。
図１〜図４に示すように、熱交換器は、複数のフィン、つまり薄板部材１と、一対のヘッダ（入口側ヘッダ２、出口側ヘッダ３）と、を備えている。
【００１２】
複数の薄板部材１のそれぞれは、例えば、厚さが約２ｍｍ以下のアルミ製である。
複数の薄板部材１は、間隔を空けて配置され、その間を流体（例えば空気）が流れる。複数の薄板部材１には、内部に媒体（例えば冷媒）が流れる１つ又は複数の流路１１が形成されている。薄板部材１の両端部間とその薄板部材１に隣接して配置された薄板部材１の両端部間とは、内部に流路が形成されない薄板部材によって連結されない。つまり、隣り合う薄板部材１間には、流体と薄板部材１との熱交換を促進する部材が設けられない。
【００１３】
一対のヘッダ（入口側ヘッダ２、出口側ヘッダ３）は、複数の薄板部材１の両端部をそれぞれ接続する。例えば、入口側ヘッダ２の冷媒流入口４から冷媒が流入する。入口側ヘッダ２に流入した冷媒は、複数の薄板部材１の流路１１を通って出口側ヘッダ３に流入する。そして、出口側ヘッダ３の冷媒出口５から冷媒が流出する。なお、冷媒の流通方向はこれに限定されず逆向きでも良い。
このような構成によって、熱交換器は、複数の薄板部材１の間を通過する空気と、複数の薄板部材１の内部の流路１１を流れる冷媒とを熱交換する。
【００１４】
また、複数の薄板部材１は、隣り合う薄板部材１の間隔（つまり、フィンピッチ）をＦｐ、薄板部材１の厚さをＦｔとした場合、３≦Ｆｐ／Ｆｔ≦２１、の関係を満たしている。
【００１５】
図５は、本発明の実施の形態１に係る熱交換器の性能特性を示す図である。
図５においては、従来の熱交換器を基準（１００％）として、熱交換器の空気側通風抵抗ΔＰに対する伝熱性能ＡＫ［Ｗ／Ｋ］の割合（ＡＫ／ΔＰ）と、薄板部材１の厚さＦｔに対する薄板部材１の間隔Ｆｐの割合（Ｆｐ／Ｆｔ）との関係を示している。
ここで、ＡＫ値は熱交換器における熱通過率Ｋと伝熱面積Ａとを乗じた値であり、熱交換器の伝熱特性を表すものである。
なお、基準となる従来の熱交換器は、複数の薄板部材（内部に流路が形成されない薄板部材）の間を通過する空気と、複数の伝熱管を流通する冷媒との熱交換を行うプレートフィン型の熱交換器である。また、従来の熱交換器の伝熱管は、空気の流れ方向に２列配置され、空気の流れと直交する方向に複数段配置されている。また、伝熱管として、Φ７．９４ｍｍの円管を用い、薄板部材（内部に流路が形成されない薄板部材）の間隔＝１．６ｍｍ、伝熱管の段ピッチＤｐ＝２０．４ｍｍ、伝熱管の列ピッチＬｐ＝１７．７ｍｍの構成である。
【００１６】
図５に示されるように、ＡＫ／ΔＰは、Ｆｐ／Ｆｔが小さくなりすぎると低下する。また、ＡＫ／ΔＰは、Ｆｐ／Ｆｔが大きくなりすぎると低下する。つまり、Ｆｐ／Ｆｔには、ＡＫ／ΔＰを向上できる適正な範囲が存在する。
例えば、薄板部材１の間隔が同一のＦｐの場合、薄板部材１の厚さＦｔが厚くなると流路１１の流通面積が増加し、冷媒の流速増加によって熱通過率Ｋが増えて伝熱性能ＡＫが大きくなり、ＡＫ／ΔＰが増加する。しかし、薄板部材１の厚さＦｔが厚くなりすぎると、空気側通風抵抗ΔＰが大きくなり、ＡＫ／ΔＰが低下する。
また、例えば、薄板部材１の厚さＦｔが薄くなると、空気側通風抵抗ΔＰが小さくなり、ＡＫ／ΔＰが増加する。しかし、薄板部材１の厚さＦｔが薄くなりすぎると、流路１１の流路面積が減少し、冷媒の流速減少によって熱通過率Ｋが低下して伝熱性能ＡＫが小さくなり、ＡＫ／ΔＰが低下する。
【００１７】
以上のようなことから、本実施の形態１における熱交換器は、従来の熱交換器と比較してＡＫ／ΔＰを向上できる値（１００％）以上となるように、３≦Ｆｐ／Ｆｔ≦２１の関係を満たしている。
これによって、熱交換器の熱交換性能を向上することができる。
【００１８】
また、従来の熱交換器のように、複数の薄板部材（内部に流路が形成されない薄板部材）の間を通過する空気と、複数の伝熱管を流通する冷媒との熱交換を行うプレートフィン型の熱交換器の場合、伝熱管と薄板部材（内部に流路が形成されない薄板部材）との間に接触熱抵抗が存在する。また、薄板部材（内部に流路が形成されない薄板部材）には熱伝導の抵抗が存在する。
一方、本実施の形態１における熱交換器は、薄板部材１の内部に冷媒が流通する流路１１が形成されている。このため、熱伝導の抵抗が小さくなる。また、従来の熱交換器のように、薄板部材（内部に流路が形成されない薄板部材）と伝熱管との間の接触熱抵抗は発生しない。よって、従来の熱交換器と比較して、熱交換器の熱交換性能を向上することができる。
【００１９】
次に、上記熱交換器を空気調和機の冷媒回路に適用した場合を説明する。
【００２０】
図６は、本発明の実施の形態１に係る空気調和機の冷媒回路図である。
図６に示す冷媒回路は、圧縮機３３、凝縮器３４、膨張手段である絞り装置３５、蒸発器３６によって構成されている。また、空気調和機は、凝縮器３４及び蒸発器３６へ空気を送風する送風機３７と、送風機３７を駆動する送風機用モータ３８とを備えている。
上記熱交換器を、凝縮器３４又は蒸発器３６、もしくは両方に用いることによって、エネルギー効率の高い空気調和機を実現することができる。
ここで、エネルギー効率は、次式で構成されるものである。
暖房エネルギー効率＝室内熱交換器（凝縮器）能力／全入力
冷房エネルギー効率＝室内熱交換器（蒸発器）能力／全入力
【００２１】
蒸発器３６に上記熱交換器を用いる場合、熱交換器は、複数の薄板部材１の長手方向が重力方向となるように配置される。つまり、薄板部材１では、冷媒が重力方向の下側から上側に向かう上昇流となる。
また、蒸発器３６として用いられる場合、一対のヘッダ（入口側ヘッダ２、出口側ヘッダ３）のうち、重力方向の下側に配置された入口側ヘッダ２に冷媒が流入する。入口側ヘッダ２に流入した冷媒は、複数の薄板部材１のそれぞれの流路１１を通過し、重力方向の上側に配置された出口側ヘッダ３に流入する。
つまり、入口側ヘッダ２に流入した冷媒は、複数の薄板部材１に形成された複数の流路１１に分配され、複数の薄板部材１の下から上に向かって流動する。その後、出口側ヘッダ３から冷媒が流出する。
【００２２】
なお、入口側ヘッダ２は、本発明における「重力方向の下側に配置されたヘッダ」に相当する。また、出口側ヘッダ３は、本発明における「重力方向の上側に配置されたヘッダ」に相当する。
【００２３】
ここで、蒸発器３６を流通する冷媒は気液二相状態となる。この気液二相状態の冷媒は、流動様式がプラグ流又はスラグ流となる場合がある。蒸発器３６に上記熱交換器を用いる場合、冷媒が複数の薄板部材１の流路１１を、下から上に流動するので、プラグ流又はスラグ流の場合には、気泡の浮力によって冷媒が滞りなく上方に流動できる。
これによって、熱交換器の熱交換性能を向上することができる。
【００２４】
また、蒸発器３６を流通する冷媒の蒸発温度が低くなると、複数の薄板部材１の表面で空気中の水蒸気が結露し、結露水（凝縮水）が発生する場合がある。蒸発器３６に上記熱交換器を用いる場合、熱交換器は、複数の薄板部材１の長手方向が重力方向の下側から上側に延びるように配置される。このため、結露水を複数の薄板部材１の間をスムーズに流下させて、結露水の排水性を向上することができる。また、蒸発器３６に着霜した霜を溶かすデフロスト運転時においても、熱交換器の下部に根氷が積層することを防ぐことができる。
【００２５】
なお、複数の薄板部材１が、３≦Ｆｐ／Ｆｔ≦２１の関係を満たしていない場合であっても、上記効果が奏される。複数の薄板部材１が、３≦Ｆｐ／Ｆｔ≦２１の関係を満たす場合には、熱交換器の熱交換性能を更に向上することができる。
【００２６】
実施の形態２．
以下、本実施の形態２の熱交換器について、上記実施の形態１との相違点を説明する。なお、上記実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付する。
【００２７】
図７は、本発明の実施の形態２に係る熱交換器を示す斜視図である。
図８は、本発明の実施の形態２に係る熱交換器の薄板部材の配列を示す断面図である。
図７、図８に示すように、本実施の形態２における熱交換器は、流体（空気）の流れ方向に２列設けている。また、流体（空気）の流れ方向において、上流側の複数の薄板部材１と下流側の複数の薄板部材１とが重ならないように配置している。即ち、複数の薄板部材１の配列を千鳥状にしている。
【００２８】
これによって、１列目の複数の薄板部材１の間で発達した空気の流れを、２列目の複数の薄板部材１の前縁における新規の境界層で更に発達させることができ、伝熱を促進することができる。
【００２９】
なお、本実施の形態２では、熱交換器を２列設ける場合を説明したが、本発明はこれに限定されず、３列以上設けても良い。
【００３０】
また、複数の薄板部材１が、３≦Ｆｐ／Ｆｔ≦２１の関係を満たしていない場合であっても、上記効果が奏される。複数の薄板部材１が、３≦Ｆｐ／Ｆｔ≦２１の関係を満たす場合には、熱交換器の熱交換性能を更に向上することができる。
【００３１】
実施の形態３．
以下、本実施の形態３の熱交換器について、上記実施の形態１との相違点を説明する。なお、上記実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付する。
【００３２】
図９は、本発明の実施の形態３に係る熱交換器を示す斜視図である。
図１０は、本発明の実施の形態３に係る熱交換器の入口側ヘッダを示す断面図である。
図１１は、本発明の実施の形態３に係る熱交換器の内管を示す図である。
図９〜図１１に示すように、本実施の形態３における熱交換器の入口側ヘッダ２は、外管６と、外管６の内部に設けられた内管７とを備えている。
【００３３】
外管６には、複数の薄板部材１の端部が接続されている。外管６は、例えば断面が矩形形状の管であり、両端が閉塞されている。外管６の側面には、内管７に冷媒を流入する冷媒流入口４を構成する管が貫通している。
内管７は、例えば円管である。内管７は、冷媒が流入する冷媒流入口４と、流入口から流入した冷媒を外管６内へ流出させる複数の流出口７１とが形成されている。内管７の長さは複数の薄板部材１の配置範囲と略同等である。複数の流出口７１は、内管７の下側（重力方向下部）にのみ形成されている。複数の流出口７１は、内管７の長さ方向に略均等に配置されている。
【００３４】
このような構成によって、熱交換器が蒸発器３６として用いられる場合、冷媒流入口４から内管７に液相状態の冷媒が流入する。内管７に流入した液相状態の冷媒は、複数の流出口７１のそれぞれから外管６内へ流出する。これによって、入口側ヘッダ２の内部では、液相状態の冷媒が攪拌され、液相状態の冷媒が、均等に複数の薄板部材１へ流入する。よって、複数の薄板部材１のうちの一部に、局所的な冷媒の乾きが生じにくくなり、熱交換器の熱交換性能を向上することができる。
【００３５】
なお、複数の薄板部材１が、３≦Ｆｐ／Ｆｔ≦２１の関係を満たしていない場合であっても、上記効果が奏される。複数の薄板部材１が、３≦Ｆｐ／Ｆｔ≦２１の関係を満たす場合には、熱交換器の熱交換性能を更に向上することができる。
【００３６】
実施の形態４．
以下、本実施の形態４の熱交換器について、上記実施の形態１との相違点を説明する。なお、上記実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付する。
【００３７】
図１２は、本発明の実施の形態４に係る熱交換器を示す側面図である。
図１２に示すように、本実施の形態４では、熱交換器が、重力方向に重ねて２つ設けられる。２つの熱交換器のそれぞれは、複数の薄板部材１の長手方向が重力方向となるように配置される。また、上側に配置された熱交換器の入口側ヘッダ２と下側に配置された熱交換器の入口側ヘッダ２とは、並列に接続され、上側に配置された熱交換器の出口側ヘッダ３と下側に配置された熱交換器の出口側ヘッダ３とは、並列に接続される。つまり、本実施の形態４では、熱交換器が、重力方向の上側と下側とに並設され、蒸発器３６として用いられる際に、それぞれの熱交換器において、重力方向の下側に配置された入口側ヘッダ２に冷媒が流入し、重力方向の上側に配置された出口側ヘッダ３から冷媒が流出する。また、複数の薄板部材１の流路１１は、０．０５〜０．２ｍｍの流体相当直径（等価直径）である。
【００３８】
通常、流路に流入する冷媒流量が小さくなると、その流路での熱伝達率は小さくなる。しかし、熱交換器が蒸発器３６として用いられる場合、つまり、薄板部材１を気液二相状態の冷媒が重量方向の下側から上側に向かって上昇する方向に流れる場合には、冷媒が複数の流路１１に分配されることに起因して、各流路１１に流入する冷媒流量が小さくなっても、各流路１１での熱伝達率は小さくなり難い若しくは大きくなる。これは、冷媒流量が低下すると、流路１１の径が１ｍｍ以下であることに起因して、液相状態の冷媒の滞留が生じ、冷媒の沸騰が起きやすくなるためである。なお、流路１１の断面が、図４に示されるような矩形状の断面である場合には、その現象が著しく顕著となる。
【００３９】
つまり、本実施の形態４の熱交換器では、薄板部材１が、各流路１１の断面積の合計と等しい断面積の円形状の流路が内側に形成された円管である場合と比較して、各薄板部材１に複数の流路１１が形成される分、一つの流路１１当りの冷媒流量が小さくなるとともに、その冷媒流量の低下に起因して各流路１１での熱伝達率が円管での熱伝達率と等しくなるとの現象が生じることによって、各流路１１における冷媒の相変化が促進されることとなる。
また、各薄板部材１に形成される流路１１が１つである場合であっても、薄板部材１が薄いことに起因して、薄板部材１の枚数を円管の数と比較して多くする、つまり、流路１１の総数を円管の数と比較して多くすることが可能であるため、一つの流路１１当りの冷媒流量が小さくなるとともに、その冷媒流量の低下に起因して各流路１１での熱伝達率が円管での熱伝達率と等しくなるとの現象が生じることによって、各流路１１における冷媒の相変化が促進されることとなる。
【００４０】
そのため、各流路１１の出口における冷媒の乾き度を１程度以下にして、冷凍サイクルの性能を維持するために、複数の薄板部材１の長さを、従来の熱交換器と比較して小さくする必要がある。
このようなことから本実施の形態４における熱交換器は、重力方向に重ねて２つ設けることで、複数の薄板部材１の長さを短くして冷凍サイクルの性能を維持しつつ十分な熱交換容積を確保することとしている。例えば、空気調和機の室外機に熱交換器を搭載する場合、室外機のユニット高さが従来と同等であっても十分な熱交換容積を確保することができる。
【００４１】
なお、複数の薄板部材１が、３≦Ｆｐ／Ｆｔ≦２１の関係を満たしていない場合であっても、上記効果が奏される。複数の薄板部材１が、３≦Ｆｐ／Ｆｔ≦２１の関係を満たす場合には、熱交換器の熱交換性能を更に向上することができる。
【００４２】
以上、実施の形態１〜４の熱交換器、及びそれを用いた空気調和機について説明したが、実施の形態１〜４の熱交換器、及びそれを用いた空気調和機の構成を任意に組み合わせても良い。このような構成においても、熱交換器の熱交換効率を向上することができる。
【００４３】
また、上述の実施の形態１〜４で述べた熱交換器、及びそれを用いた空気調和機については、Ｒ４１０Ａ、Ｒ３２、ＨＦＯ１２３４ｙｆ等の何れの冷媒においても、その効果を達成することができる。
【００４４】
また、作動流体として、空気と冷媒の例を示したが、他の気体、液体、気液混合流体を用いても、同様の効果を奏する。
【００４５】
また、上述の実施の形態１〜４で述べた熱交換器を、空気調和機の室内機及び室外機の何れで用いた場合においても同様な効果を奏することができる。
【００４６】
また、上述の実施の形態１〜４で述べた熱交換器、及びそれを用いた空気調和機については、鉱油系、アルキルベンゼン油系、エステル油系、エーテル油系、フッ素油系など、冷媒と油が溶ける又は溶けないにかかわらず、どんな冷凍機油についても、その効果を達成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の活用例としては、上述した空気調和機に限らず、熱交換性能を向上し、省エネルギー性能を向上することが必要なヒートポンプ装置に使用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１  薄板部材、２  入口側ヘッダ、３  出口側ヘッダ、４  冷媒流入口、５  冷媒出口、６  外管、７  内管、１１  流路、３３  圧縮機、３４  凝縮器、３５  絞り装置、３６  蒸発器、３７  送風機、３８  送風機用モータ、７１  流出口。
【図１】
2015005352.tif 000003
【図２】
2015005352.tif 000004
【図３】
2015005352.tif 000005
【図４】
2015005352.tif 000006
【図５】
2015005352.tif 000007
【図６】
2015005352.tif 000008
【図７】
2015005352.tif 000009
【図８】
2015005352.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2015005352.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年12月24日(2015.12.24)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ装置に関する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明は、上記のような課題を背景としてなされたもので、熱交換性能を向上することができるヒートポンプ装置を得るものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明に係るヒートポンプ装置は、間隔を空けて配置され、その間を流体が流れ、内部に前記流体と熱交換する媒体が流れる流路が形成された複数の薄板部材と、前記複数の薄板部材の両端部をそれぞれ接続する一対のヘッダと、を備えた熱交換器と、圧縮機、凝縮器、膨張手段、及び蒸発器を配管で接続し冷媒を循環させる冷媒回路と、を備え、前記蒸発器に、前記熱交換器を用い、前記熱交換器は、前記一対のヘッダのうち、重力方向の下側に配置された前記ヘッダに前記冷媒が流入し、重力方向の下側に配置された前記ヘッダに流入した前記冷媒が、前記複数の薄板部材に形成された前記流路を重力方向の下側から上側に向かう方向に流れて重力方向の上側に配置された前記ヘッダに流入し、重力方向の上側に配置された前記ヘッダから前記冷媒が流出するように配置及び接続され、前記熱交換器を、重力方向の上側と下側とに並設し、並設された前記熱交換器を、並列に接続した構成を有し、隣り合う前記薄板部材の間には、前記薄板部材と連結して前記流体と前記薄板部材との熱交換を促進する部材が設けられていないものである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【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】
間隔を空けて配置され、その間を流体が流れ、内部に前記流体と熱交換する媒体が流れる流路が形成された複数の薄板部材と、
前記複数の薄板部材の両端部をそれぞれ接続する一対のヘッダと、を備えた熱交換器と、
圧縮機、凝縮器、膨張手段、及び蒸発器を配管で接続し冷媒を循環させる冷媒回路と、を備え、
前記蒸発器に、前記熱交換器を用い、
前記熱交換器は、
前記一対のヘッダのうち、重力方向の下側に配置された前記ヘッダに前記冷媒が流入し、重力方向の下側に配置された前記ヘッダに流入した前記冷媒が、前記複数の薄板部材に形成された前記流路を重力方向の下側から上側に向かう方向に流れて重力方向の上側に配置された前記ヘッダに流入し、重力方向の上側に配置された前記ヘッダから前記冷媒が流出するように配置及び接続され、
前記熱交換器を、重力方向の上側と下側とに並設し、
並設された前記熱交換器を、並列に接続した構成を有し、
隣り合う前記薄板部材の間には、前記薄板部材と連結して前記流体と前記薄板部材との熱交換を促進する部材が設けられていないヒートポンプ装置。
【請求項２】
前記薄板部材の前記流路の直径は０．０５ｍｍ以上、０．２ｍｍ以下である請求項１記載のヒートポンプ装置。
【請求項３】
前記複数の薄板部材は、
隣り合う前記薄板部材の間隔をＦｐ、前記薄板部材の厚さをＦｔとした場合、
３≦Ｆｐ／Ｆｔ≦２１
の関係を満たす、請求項１又は請求項２記載のヒートポンプ装置。
【請求項４】
前記薄板部材に形成された前記流路は、断面形状が矩形状である、請求項１又は請求項１に従属する請求項３記載のヒートポンプ装置。
【請求項５】
前記一対のヘッダのうち、重力方向の下側に配置された前記ヘッダは、
前記複数の薄板部材の端部が接続された外管と、
前記外管の内部に設けられた内管と、
を備え、
前記内管は、
前記冷媒が流入する流入口と、
前記流入口から流入した前記冷媒を前記外管へ流出させる複数の流出口と、が形成された、請求項１〜４の何れか一項に記載のヒートポンプ装置。
【請求項６】
前記複数の流出口は、前記内管の重力方向の下部にのみ形成された、請求項５に記載のヒートポンプ装置。
【請求項７】
前記熱交換器を、前記流体の流れ方向に複数列設け、
前記流体の流れ方向において、上流側の前記複数の薄板部材と下流側の前記複数の薄板部材とが重ならないように配置した、請求項１〜６の何れか一項に記載のヒートポンプ装置。
【手続補正書】
【提出日】平成28年9月5日(2016.9.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明に係るヒートポンプ装置は、間隔を空けて配置され、その間を流体が流れ、内部に前記流体と熱交換する媒体が流れる流路が形成された複数の薄板部材と、前記複数の薄板部材の両端部をそれぞれ接続する一対のヘッダと、を備えた熱交換器と、圧縮機、凝縮器、膨張手段、及び蒸発器を配管で接続し冷媒を循環させる冷媒回路と、を備え、前記蒸発器に、前記熱交換器を用い、前記熱交換器は、前記一対のヘッダのうち、重力方向の下側に配置された前記ヘッダに前記冷媒が流入し、重力方向の下側に配置された前記ヘッダに流入した前記冷媒が、前記複数の薄板部材に形成された前記流路を重力方向の下側から上側に向かう方向に流れて重力方向の上側に配置された前記ヘッダに流入し、重力方向の上側に配置された前記ヘッダから前記冷媒が流出するように配置及び接続され、前記熱交換器を、重力方向の上側と下側とに並設し、並設された前記熱交換器を、並列に接続した構成を有し、隣り合う前記薄板部材の間には、前記薄板部材と連結して前記流体と前記薄板部材との熱交換を促進する部材が設けられておらず、前記一対のヘッダのうち、重力方向の下側に配置された前記ヘッダは、前記複数の薄板部材の端部が接続された外管と、前記外管の内部に設けられた内管と、を備え、前記内管は、前記冷媒が流入する流入口と、前記流入口から流入した前記冷媒を前記外管へ流出させる複数の流出口と、が形成され、かつ前記外管は両端が閉塞され、前記外管の側面には前記流入口を構成する管が貫通している、ものである。
【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】
間隔を空けて配置され、その間を流体が流れ、内部に前記流体と熱交換する媒体が流れる流路が形成された複数の薄板部材と、
前記複数の薄板部材の両端部をそれぞれ接続する一対のヘッダと、を備えた熱交換器と、
圧縮機、凝縮器、膨張手段、及び蒸発器を配管で接続し冷媒を循環させる冷媒回路と、
を備え、
前記蒸発器に、前記熱交換器を用い、
前記熱交換器は、
前記一対のヘッダのうち、重力方向の下側に配置された前記ヘッダに前記冷媒が流入し、重力方向の下側に配置された前記ヘッダに流入した前記冷媒が、前記複数の薄板部材に形成された前記流路を重力方向の下側から上側に向かう方向に流れて重力方向の上側に配置された前記ヘッダに流入し、重力方向の上側に配置された前記ヘッダから前記冷媒が流出するように配置及び接続され、
前記熱交換器を、重力方向の上側と下側とに並設し、
並設された前記熱交換器を、並列に接続した構成を有し、
隣り合う前記薄板部材の間には、前記薄板部材と連結して前記流体と前記薄板部材との熱交換を促進する部材が設けられておらず、
前記一対のヘッダのうち、重力方向の下側に配置された前記ヘッダは、前記複数の薄板部材の端部が接続された外管と、前記外管の内部に設けられた内管と、を備え、
前記内管は、前記冷媒が流入する流入口と、前記流入口から流入した前記冷媒を前記外管へ流出させる複数の流出口と、が形成され、かつ
前記外管は両端が閉塞され、前記外管の側面には前記流入口を構成する管が貫通している、ヒートポンプ装置。
【請求項２】
前記薄板部材の前記流路の直径は０．０５ｍｍ以上、０．２ｍｍ以下である請求項１記載のヒートポンプ装置。
【請求項３】
前記複数の薄板部材は、
隣り合う前記薄板部材の間隔をＦｐ、前記薄板部材の厚さをＦｔとした場合、
３≦Ｆｐ／Ｆｔ≦２１
の関係を満たす、請求項１又は請求項２記載のヒートポンプ装置。
【請求項４】
前記薄板部材に形成された前記流路は、断面形状が矩形状である、請求項１又は請求項１に従属する請求項３記載のヒートポンプ装置。
【請求項５】
前記複数の流出口は、前記内管の重力方向の下部にのみ形成された、請求項１に記載のヒートポンプ装置。
【請求項６】
前記熱交換器を、前記流体の流れ方向に複数列設け、
前記流体の流れ方向において、上流側の前記複数の薄板部材と下流側の前記複数の薄板部材とが重ならないように配置した、請求項１〜５の何れか一項に記載のヒートポンプ装置。
【国際調査報告】
2015005352.tif 000015
2015005352.tif 000016
2015005352.tif 000017
2015005352.tif 000018