(57)【要約】【課題】パラレルフローの熱交換器を凝縮器あるいは蒸発器として利用した場合に、良好な冷凍機油戻りを実現する。【解決手段】上側ヘッダー５に滞留した冷凍機油８は上側ヘッダー５内の偏平管の突出長さよりも小さい突出長さ形状とした配管９により、過熱冷媒ガス７よりも密度の大きい冷凍機油８は重力によって配管９を通って下側ヘッダー２に戻され、蒸発器として使用される場合には気液二相の冷媒に、また凝縮器として使用される場合には凝縮液化した冷媒の液冷媒成分に冷凍機油８は溶解し、再び冷凍サイクル中を循環し、良好な冷凍機油戻りが可能となり、圧縮機の信頼性確保ができる。【選択図】  図１
2005024188.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに間隔をあけて平行に配置された一対の上下ヘッダーパイプと、前記一対のヘッダーパイプとの間に挿入された複数の伝熱管を備え、前記伝熱管の間には固着されたフィンを有し、前記一対のヘッダーパイプには、冷媒の流入管が配置され、他方には、冷媒の流出管が配置され、前記流入管に流入した冷媒は、前記伝熱管を通過して、前記流出管より冷媒が流出することにより前記一対のヘッダーパイプ間を冷媒が移動するように構成される熱交換器で、一部伝熱管の位置に冷媒が流れる配管を配し、少なくとも一本の伝熱管の前記上ヘッダーパイプ内への突出長さを前記配管の前記上ヘッダーパイプ内への突出長さよりも長くしたことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記熱交換器の両端に前記配管を配した事を特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートポンプ式空気調和機に利用される熱交換器に関するものであり、特に水平方向に配置されたヘッダーパイプ内の冷凍機油の滞留を防止することを狙った熱交換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の空気調和機の冷凍サイクルを構成している熱交換器は、熱交換能力が小さい場合には、冷媒の循環量が少なく伝熱管内の圧力損失が小さい為、冷媒通路は単一で良いが、熱交換量が大きくなる場合には、冷媒の循環量が多く、複数の冷媒通路が必要となってくる。このように複数の冷媒通路が必要な場合、冷媒を複数の伝熱管に均等に分流して熱交換器の性能を最大限に発揮させる為の工夫が必要となる。
【０００３】
ここで、図５において、パラレルフロータイプの熱交換器を蒸発器に利用した場合について説明する。図５に示す従来例の場合、２は中空円筒状の下側ヘッダーで、右側は閉じてあり、蒸発器として使用される場合、冷媒が流入する接続管１に接合されている下側ヘッダー２に流入した冷媒は各ヘッダーに連通する偏平管３に密着したフィン４を介して空気と熱交換を行い、更に過熱ガス化した冷媒は中空円筒状である上側ヘッダー５より蒸発器の接続管６から流出する。
【０００４】
また、凝縮器として使用した場合は、冷凍サイクル中の四方弁によるサイクル切換え弁により蒸発器とは冷媒の流入方向が異なり、図５に示す従来例の場合、圧縮機より吐出された高温高圧の単相の過熱冷媒ガスが凝縮器の接続管６より上側ヘッダー５に流入して各ヘッダーに連通する偏平管３に密着したフィン４を介して空気と熱交換を行い、凝縮液化した冷媒は中空円筒状である下側ヘッダー２より凝縮器の接続管１から流出する。また、３は熱伝導性の良いアルミニウムや銅合金等の金属からなる偏平な断面外形を有する熱交換器用の偏平管で、内部に１本ないし数本の冷媒通路を有し、下側ヘッダー２と上側ヘッダー５とを連通するように、それらのヘッダーを橋絡して垂直に複数本取り付けられている。
【０００５】
また、複数の偏平管３には、均等に冷媒が分配されて分流状態を良好にし、性能を充分に発揮できるように様々な工夫がなされ、各偏平管の間には熱伝導性の良いアルミニウムや銅合金等の薄い金属板を波形に成形したフィン４が、複数の偏平管３のなす面に対して直角方向に無数のハニカム状の通気路を形成するように取り付けられて、空気と冷媒の熱交換を円滑に行われている。
【０００６】
従来このような空気調和機用の熱交換器のヘッダーパイプと偏平管の接続方法としては、横断面が円形のヘッダに挿入孔を設け、偏平管をこの挿入孔に挿入し、炉中ろう付け等により、ヘッダーパイプと偏平管を接合していた。上記従来技術においては、図６に示すように偏平管３の端部の形状は伝熱管の長手方向に対して直角の方向に直線状に切断されコ字状となっていた（例えば特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭６３―１６１３９４号公報（第１―５、第５図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、パラレルフローの熱交換器において、凝縮器として利用した場合は、圧縮機から吐出された単相の過熱冷媒ガスが図８に示す上側ヘッダー５に接続管６より流入し、各偏平管３を均一に流れて空気と熱交換した後、凝縮液化した冷媒は下側ヘッダーに流れる。一方、蒸発器として利用した場合には、液とガスが混在した二相の冷媒が下側ヘッダー２に流入し、各偏平管３を均一に流れて空気と熱交換した後、過熱ガス化した冷媒は上側ヘッダー５に流れる。以上のように上側ヘッダー５には凝縮器として使用した場合も蒸発器として使用した場合も図５に示すように過熱冷媒ガス７が流れることとなる。ここで、上側ヘッダー５内では圧縮機の潤滑のために封入されている冷凍機油８が過熱冷媒ガス７に混じって流動しており、この過熱冷媒ガス７中の冷凍機油８は常に過熱冷媒ガス７よりも密度および粘度が大きいという特性を有する。そのため、図５に示すように上側ヘッダー５の内部の上部は過熱冷媒ガス７が流動しているが、偏平管３の端部よりも下部では、冷凍機油８が滞留することになる。冷凍機油８は圧縮機の信頼性の確保のためには冷凍サイクル中に滞留することなく、圧縮機に戻っていくことが要求されるが、図５に示すように上側ヘッダー５に一定量の冷凍機油８の滞留が発生するため圧縮機の寿命が低下するという課題を有していた。
【０００９】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、パラレルフローの熱交換器を凝縮器あるいは蒸発器として利用した場合に、良好な冷凍機油戻りを実現し、圧縮機の信頼性確保を可能とするパラレルフロー熱交換器を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決する為に、本発明は一部伝熱管の位置に冷媒が流れる配管を配し、少なくとも一本の伝熱管の前記上ヘッダーパイプ内への突出長さを前記配管の前記上ヘッダーパイプ内への突出長さよりも長くしたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
（実施の形態１）
図１は本発明の第一の実施の形態であり、パラレルフローの熱交換器を蒸発器または凝縮器として利用した場合で、熱交換器の構成と冷媒の流れ（図１中の矢印実線は蒸発器、矢印破線は凝縮器として利用した場合）を示し、また、この図１では蒸発器として利用した場合には接続管１が冷媒入口で、接続管６は冷媒出口となり、凝縮器として利用した場合は蒸発器の場合とは逆の流れ方となる。
【００１３】
上記、図１に示す本実施の形態の熱交換器において、伝熱管を偏平管とし、水平に距離を置いて平行に設置した、上側ヘッダー５と下側ヘッダー２および２つの上側ヘッダー５との間を垂直になるように配置された複数の偏平管３と、その偏平管３間の間には蛇行するように配置されたハニカム状のフィン４と、上側ヘッダー５パイプまたは下側ヘッダーパイプ２に接続された図示しない冷凍サイクルからの流出入口であり、熱交換器の冷媒の出入口となる接続管６または接続管１により構成されており、この熱交換器が蒸発器として利用された場合を以下に説明すると、蒸発器入口は下側ヘッダー２に接続された接続管１となり、冷媒下側ヘッダー２および偏平管３を通過して、偏平管３に密着したフィン４を介して空気と熱交換し、更にガス化した冷媒は上側ヘッダー５に集結し、蒸発器出口となる接続管６を通って図示しない冷凍サイクルの圧縮機に吸入され、凝縮器として使用される場合は逆の経路となる。
【００１４】
図２は、上側ヘッダー５の断面図であり、上側ヘッダー５に滞留した冷凍機油８は上側ヘッダー５内の偏平管の突出長さよりも小さい突出長さ形状とした配管９により、過熱冷媒ガス７よりも密度の大きい冷凍機油８は重力によって配管９を通って下側ヘッダー２に戻され、蒸発器として使用される場合には気液二相の冷媒に、また凝縮器として使用される場合には凝縮液化した冷媒の液冷媒成分に冷凍機油８は溶解し、再び冷凍サイクル中を循環し、良好な冷凍機油戻りが可能となり、圧縮機の信頼性確保ができる。
【００１５】
また、上記配管９は円筒形状の代わりに、四角や楕円、多角形やその他の形状を用いても問題無い。また、偏平管３の少なくとも１本の上側ヘッダー２側の端部に図３に示すように切り欠きを設けても構わないものであり同様の効果を得ることができる。
【００１６】
（実施の形態２）
図４は本発明の第２の実施の形態であり、少なくとも両端の偏平管を上側ヘッダー５の端部を上側ヘッダーパイプ５内の伝熱管の突出長さよりも小さい突出長さ形状とした配管に置換したものであり、その他は実施の形態１と同様である。これにより、熱交換器は長手方向に傾いた場合でもどちらか一方の配管９により、加熱冷媒ガス７よりも密度の大きい冷凍機油８は重力によって配管９を通って下側ヘッダー２に戻され、蒸発器として使用される場合には気液二相の冷媒に、また凝縮器として使用される場合には凝縮液化した冷媒の液冷媒成分に冷凍機油８は溶解し、冷凍サイクル中を循環し、良好な冷凍機油戻りが可能となり、より確実な圧縮機の信頼性確保ができる。
【００１７】
なお、上記各実施の形態では偏平管を用いているため、管の肉厚が同等でも、管径が小さいため、耐圧が大きくなり、特に圧力の高い二酸化炭素冷媒を用いる時に、上記各実施の形態の熱交換器が有効である。
【００１８】
また、偏平管の管内容積が小さいため、冷媒量を減らすことができ、可燃性冷媒であるＨＣ冷媒等を用いる時、上記各実施の形態の熱交換器が有効である。
【００１９】
【発明の効果】
上記から明らかなように、本発明は、パラレルフローの熱交換器を凝縮器あるいは蒸発器として利用した場合に、良好な冷凍機油戻りを実現し、圧縮機の信頼性確保を可能とするものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の熱交換器の斜視図
【図２】同一実施形態の上側ヘッダーの断面図
【図３】同一実施形態の上側ヘッダーの断面図
【図４】本発明の第２の実施形態の熱交換器の斜視図
【図５】従来の熱交換器の斜視図
【図６】従来の熱交換器の上側ヘッダーの断面図
【符号の説明】
１  接続管
２  下側ヘッダー
３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ  偏平管
４  フィン
５  上側ヘッダー
６  接続管
７  過熱冷媒ガス
８  冷凍機油
９  配管
【図１】
2005024188.tif 000003
【図２】
2005024188.tif 000004
【図３】
2005024188.tif 000005
【図４】
2005024188.tif 000006
【図５】
2005024188.tif 000007
【図６】
2005024188.tif 000008