JP5195733B2 - Heat exchanger and refrigeration cycle apparatus equipped with the same - Google Patents
Heat exchanger and refrigeration cycle apparatus equipped with the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP5195733B2 JP5195733B2 JP2009286306A JP2009286306A JP5195733B2 JP 5195733 B2 JP5195733 B2 JP 5195733B2 JP 2009286306 A JP2009286306 A JP 2009286306A JP 2009286306 A JP2009286306 A JP 2009286306A JP 5195733 B2 JP5195733 B2 JP 5195733B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat transfer
- flat heat
- circular
- tube
- refrigerant
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 title claims description 17
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 192
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 13
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 10
- 238000005219 brazing Methods 0.000 claims description 9
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 17
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 14
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 6
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- RBIIKVXVYVANCQ-CUWPLCDZSA-N (2s,4s,5s)-5-amino-n-(3-amino-2,2-dimethyl-3-oxopropyl)-6-[4-(2-chlorophenyl)-2,2-dimethyl-5-oxopiperazin-1-yl]-4-hydroxy-2-propan-2-ylhexanamide Chemical compound C1C(C)(C)N(C[C@H](N)[C@@H](O)C[C@@H](C(C)C)C(=O)NCC(C)(C)C(N)=O)CC(=O)N1C1=CC=CC=C1Cl RBIIKVXVYVANCQ-CUWPLCDZSA-N 0.000 description 1
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000005514 two-phase flow Effects 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
- F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
- F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
- F28D1/047—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
- F28D1/0477—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag the conduits being bent in a serpentine or zig-zag
- F28D1/0478—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag the conduits being bent in a serpentine or zig-zag the conduits having a non-circular cross-section
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
- F28F1/24—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
- F28F1/32—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely the means having portions engaging further tubular elements
- F28F1/325—Fins with openings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/08—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
- F28D7/082—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag with serpentine or zig-zag configuration
- F28D7/085—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag with serpentine or zig-zag configuration in the form of parallel conduits coupled by bent portions
- F28D7/087—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag with serpentine or zig-zag configuration in the form of parallel conduits coupled by bent portions assembled in arrays, each array being arranged in the same plane
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2210/00—Heat exchange conduits
- F28F2210/02—Heat exchange conduits with particular branching, e.g. fractal conduit arrangements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2215/00—Fins
- F28F2215/12—Fins with U-shaped slots for laterally inserting conduits
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2250/00—Arrangements for modifying the flow of the heat exchange media, e.g. flow guiding means; Particular flow patterns
- F28F2250/02—Streamline-shaped elements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Geometry (AREA)
- Details Of Heat-Exchange And Heat-Transfer (AREA)
Description
本発明は、熱交換器及びこれを備えた空気調和機や冷凍冷蔵庫などの冷凍サイクル装置に関するものである。 The present invention relates to a heat exchanger and a refrigeration cycle apparatus such as an air conditioner and a refrigerator-freezer provided with the heat exchanger.
従来、例えば空気調和機などの冷凍サイクル装置に搭載される熱交換器として、プレートフィンアンドチューブタイプと呼ばれるものがある(特許文献1、図26参照)。この熱交換器は、上下に延び、対向して配置された一対のヘッダーと、この各ヘッダーに両側が連通し上下に複数段に架設された扁平伝熱管とを備えており、この各伝熱管は熱交換用板状フィンに挿入されている。扁平伝熱管内は冷媒が流れ、冷凍サイクル装置を流れる冷媒が流入する流入管が一方のヘッダーの上方に設けられ、他方のヘッダーの下方には冷媒が流出する流出管が設けられている。流入管から流入した冷媒は、複数段の扁平伝熱管に分岐して流れるうちに、熱交換器外部を流れる空気と熱交換する形態である。板状フィンによって伝熱面積を増加させている。
Conventionally, as a heat exchanger mounted on a refrigeration cycle apparatus such as an air conditioner, there is a so-called plate fin and tube type (see
また、扁平断面の内部に作動流体が流通する複数の流路を設けたU字形状に曲げられた伝熱管と、伝熱管の端部が連通するとともに作動流体の流入管と流出管が接続したヘッダーと、ヘッダー内に設けられ流入管から伝熱管に連通する空間と伝熱管から流出管へ連通する空間とを分離するヘッダー長手方向の第1の縦仕切り板と、隣り合うU字形状の伝熱管間に設けられ、ヘッダー内空間を気体の流れ方向に対して2以上に分離するヘッダー長手方向の第2の縦仕切り板と、U字形状の伝熱管の両端部を隔てる横仕切り板と、を備え、気体の流れ方向に対して対向流又は並向流となる冷媒流れを構成するものがある(特許文献1、図1参照)。
In addition, the heat transfer pipe bent into a U shape provided with a plurality of flow paths through which the working fluid flows inside the flat cross section, the end of the heat transfer pipe communicated, and the inflow pipe and the outflow pipe for the working fluid were connected. A header, a first vertical partition plate in the header longitudinal direction that separates a space that is provided in the header and communicates from the inflow pipe to the heat transfer pipe, and a space that communicates from the heat transfer pipe to the outflow pipe, and an adjacent U-shaped transfer A second vertical partition plate in the header longitudinal direction that is provided between the heat tubes and separates the header inner space into two or more with respect to the gas flow direction; and a horizontal partition plate that separates both ends of the U-shaped heat transfer tube; Which constitutes a refrigerant flow that is a counterflow or a parallel flow with respect to the gas flow direction (see
また、例えば凝縮器の例で、円管状の接続配管の一端を拡管し、プレス等で押し潰して扁平状に変形させ、扁平伝熱管と圧縮機からの円管状の接続配管を接続する接続部材がある(特許文献2参照)。 Also, for example, in the case of a condenser, one end of a tubular connection pipe is expanded, and is deformed into a flat shape by being crushed by a press or the like, and a connection member that connects the flat heat transfer pipe and the circular connection pipe from the compressor (See Patent Document 2).
従来のプレートフィンアンドチューブタイプのように、一対のヘッダーで扁平伝熱管の流路が接続されている熱交換器において、前面から流入する空気に風速分布がある場合、風速が速い部分と、風速が遅い部分できる。風速が速い部分は、風速が遅い部分よりも扁平伝熱管内を流れる冷媒との熱交換が促進されるが、風速の遅い部分は、熱交換量が低下する。このように熱交換器内において、各扁平伝熱管に流れる冷媒と空気との熱交換量が不均一になり、全体として熱交換性能が低下する。さらに熱交換器は一つのヘッダーに多数の扁平伝熱管が接続されているので、例えばこの熱交換器を蒸発器として使用し、流入冷媒がガスと液体の2相流となった場合、重力等の影響で下方側の扁平伝熱管には液体の割合が多い冷媒、上方側の扁平伝熱管にはガスの割合が多い冷媒が流れることになる。このため、各扁平伝熱管を流れる冷媒の状態が上下で異なり、各扁平伝熱管に流れる冷媒と空気との熱交換量が不均一となって、熱交換性能が低下する。即ち、前面から流入する風速分布、又は扁平伝熱管を流れる冷媒状態の不均一により、熱交換器の熱交換性能が低下するという課題があった。 In the heat exchanger where the flow path of the flat heat transfer tube is connected with a pair of headers as in the conventional plate fin and tube type, if the air flowing in from the front has a wind speed distribution, Can be a slow part. In the portion where the wind speed is fast, heat exchange with the refrigerant flowing in the flat heat transfer tube is promoted more than in the portion where the wind speed is slow, but in the portion where the wind speed is slow, the heat exchange amount decreases. Thus, in the heat exchanger, the amount of heat exchange between the refrigerant flowing in each flat heat transfer tube and the air becomes uneven, and the heat exchange performance as a whole decreases. Furthermore, since many flat heat transfer tubes are connected to one header in a heat exchanger, for example, when this heat exchanger is used as an evaporator and the inflowing refrigerant becomes a two-phase flow of gas and liquid, gravity etc. As a result, the refrigerant having a high liquid ratio flows through the flat heat transfer tube on the lower side, and the refrigerant having a high gas ratio flows through the flat heat transfer tube on the upper side. For this reason, the state of the refrigerant flowing through each flat heat transfer tube is different between the upper and lower sides, the amount of heat exchange between the refrigerant flowing through each flat heat transfer tube and the air becomes uneven, and the heat exchange performance decreases. That is, there has been a problem that the heat exchange performance of the heat exchanger is deteriorated due to the wind speed distribution flowing from the front surface or the non-uniformity of the refrigerant state flowing through the flat heat transfer tube.
このように、各扁平伝熱管を流れる冷媒の状態が不均一となるという課題を解決するため、特許文献1の図1のように、ヘッダー内に仕切り板を設け、扁平伝熱管を流れる冷媒の流路を複数持たせる構造がある。その場合、風速分布に対して、扁平伝熱管を流れる冷媒のパスの長さを調整することにより、風速分布に対しての熱交換器性能の低下を防ぐことができる。
Thus, in order to solve the problem that the state of the refrigerant flowing through each flat heat transfer tube becomes uneven, as shown in FIG. 1 of
しかしこのようなヘッダー構造は、伝熱管の端部のそれぞれを一括して接続する構成であり、一旦決定されてしまうと決定された冷媒流路を変更するのは困難である。例えば風速分布の発生等で冷媒流路を変更しようとすると、ヘッダーの構造を再設計することになる。即ち、この熱交換器を空気調和機などの冷凍サイクル装置に使用する場合は、製品ごとに異なる仕様のヘッダーが必要となる。その結果、製造が煩雑になり、コスト増となるという課題があった。 However, such a header structure is a configuration in which the ends of the heat transfer tubes are connected together, and it is difficult to change the determined refrigerant flow path once determined. For example, if the refrigerant flow path is changed due to the generation of a wind speed distribution or the like, the header structure is redesigned. That is, when this heat exchanger is used in a refrigeration cycle apparatus such as an air conditioner, a header with different specifications is required for each product. As a result, there is a problem that the manufacturing becomes complicated and the cost increases.
また、扁平伝熱管の端部でヘッダーを用いずに、扁平伝熱管と円管を接続する接続部材(特許文献2)を使用し、U字状に曲げられた円管等で2段の扁平伝熱管同士を接続する構成も可能である。ヘッダーを用いることなく複数段の扁平伝熱管の端部を円管で接続するように構成すると、熱交換器内で複数パスを構成したり、冷媒の流し方の変更が容易になるなど、冷媒流路構成の自由度の向上を図ることができる。 In addition, a connecting member (Patent Document 2) that connects the flat heat transfer tube and the circular tube is used without using a header at the end of the flat heat transfer tube, and a two-stage flat tube is bent into a U-shape. A configuration in which the heat transfer tubes are connected to each other is also possible. If the ends of multiple flat heat transfer tubes are connected by a circular tube without using a header, multiple paths can be configured in the heat exchanger, and the flow of the refrigerant can be easily changed. The degree of freedom of the channel configuration can be improved.
ところが2段の扁平伝熱管を1本の円管で接続する場合、冷媒流量を考慮すると、ある程度以上の径の円管で構成する必要がある。そして、接続する円管をU字状に曲げて2段の扁平伝熱管に接続するのであるが、U字状に曲げる最小半径は曲げる円管の直径に依存する。即ち、段方向の扁平伝熱管の間隔は、円管をU字状にした時の間隔に依存することになり、それほど小さくできない。一方、円管の直径を小さくすると、流路の断面積が減少し、中を流れる冷媒の圧力損失が増大するという課題があった。 However, in the case where two flat heat transfer tubes are connected by a single circular tube, it is necessary to configure the circular tube with a diameter of a certain degree or more in consideration of the refrigerant flow rate. The connecting circular tube is bent in a U shape and connected to a two-stage flat heat transfer tube. The minimum radius of bending in a U shape depends on the diameter of the circular tube to be bent. That is, the interval between the flat heat transfer tubes in the step direction depends on the interval when the circular tube is U-shaped, and cannot be made so small. On the other hand, when the diameter of the circular tube is reduced, there is a problem in that the cross-sectional area of the flow path is reduced, and the pressure loss of the refrigerant flowing therethrough is increased.
また、扁平伝熱管と円管とを接続する接続ジョイントをプレス等で成形する場合、扁平伝熱管と円管の形状の違いが大きいため、変形量を大きくしなければならない。その場合変肉が起こり、肉厚がうすくなってしまったり、変形や割れがおこりやすくなる。そのため、不良率の増加、耐圧の低下の問題が起こってしまうという課題があった。 Further, when the connecting joint that connects the flat heat transfer tube and the circular tube is formed by a press or the like, the difference in shape between the flat heat transfer tube and the circular tube is large, so that the amount of deformation must be increased. In that case, a change in thickness occurs, and the thickness becomes thin, and deformation and cracking easily occur. For this reason, there is a problem that the defect rate increases and the breakdown voltage decreases.
本発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、熱交換器を流れる冷媒の流し方をヘッダーの構成で制限されることなく自由に設定でき、段方向の扁平伝熱管の間隔を小さくでき、小型化又は熱交換量の増加を図ることができる熱交換器を得ることを目的とするものである。
さらに、2段の扁平伝熱管の接続部で、成形時の不良品の増加や耐圧の低下を防止でき、熱交換器の信頼性の向上を図ることを目的とするものである。
また、小型化又は熱交換量の増加を図ることができる熱交換器を備え、信頼性が高く、小型化でき、熱交換性能のよい冷凍サイクル装置を得ることを目的とするものである。
The present invention has been made to solve the above-described problems, and the flow of refrigerant flowing through the heat exchanger can be freely set without being limited by the configuration of the header. It is an object of the present invention to obtain a heat exchanger that can reduce the interval and can be downsized or increase the amount of heat exchange.
Furthermore, it is an object of the present invention to improve the reliability of the heat exchanger by preventing an increase in defective products and a decrease in pressure resistance at the connecting portion of the two-stage flat heat transfer tube.
It is another object of the present invention to provide a refrigeration cycle apparatus that includes a heat exchanger that can be downsized or increase the amount of heat exchange, has high reliability, can be downsized, and has good heat exchange performance.
本発明に係る熱交換器は、互いに所定の間隔をあけて並列し、個々の間を気体が流通する複数の板状フィンと、これら板状フィンを該板状フィンの並列方向に貫通するように設けられ、断面が扁平形状で、前記板状フィンの並列方向及び前記気体の流通方向のそれぞれに直交する方向に複数段をなす扁平伝熱管と、当該熱交換器の一端側にて、前記複数段をなす前記扁平伝熱管の2段の端部同士を接続する接続部と、を備え、前記扁平伝熱管は、その扁平面が前記複数段をなす方向で対向するように配置されると共に、その内部に前記板状フィンの並列方向に伸びる複数の隔壁によって前記気体の流通方向に並んで設けられ、それぞれに冷媒が流通する4つ以上の複数の扁平伝熱管内流路を有し、前記接続部は、前記気体の流通方向に並ぶ2本もしくは3本のU字状に曲げられた円管と、これら円管の両端部にそれぞれ設けられ前記扁平伝熱管と前記円管とを接続する接続ジョイントとを有し、前記扁平伝熱管内流路の断面積の和と前記円管の流路断面積の和が同程度で、前記円管を介して2段の前記扁平伝熱管を接続する構成であって、前記接続ジョイントは、一端部に2本もしくは3本の前記円管のそれぞれをロウ付けにて接合する円管接続部を、他端部には前記扁平伝熱管をロウ付けにて接合する扁平伝熱管接続部を有し、当該接続ジョイントの内部では、前記円管接続部に接続された前記円管の接続端と前記扁平伝熱管接続部に接続された前記扁平伝熱管の接続端との間に、冷媒の流れる方向に前記円管の外径以上の幅を有する空間が形成されているものである。
The heat exchanger according to the present invention is parallel to each other at a predetermined interval, and a plurality of plate-like fins through which gas flows between each other, and the plate-like fins are penetrated in the parallel direction of the plate-like fins. provided, cross-section with a flat shape, a flat heat exchanger tube which forms a plurality of stages in a direction perpendicular to the respective flow direction of the parallel direction and the gas of the plate-like fins at one end of the heat exchanger, the And connecting portions that connect the two-stage ends of the flat heat transfer tubes that form a plurality of stages, and the flat heat transfer tubes are disposed so that the flat surfaces face each other in the direction of the plurality of stages. , Provided in the gas flow direction by a plurality of partitions extending in the parallel direction of the plate-like fins therein, and having four or more flat heat transfer tube flow paths through which the refrigerant flows, the connecting portion is arranged in flow direction of the
また、本発明に係る冷凍サイクル装置は、少なくとも、圧縮機、凝縮器、絞り装置、蒸発器を順次配管で接続し、冷媒が循環されると共に、上記の構成の熱交換器が前記蒸発器又は凝縮器として用いられるものである。 In the refrigeration cycle apparatus according to the present invention, at least a compressor, a condenser, a throttling device, and an evaporator are sequentially connected by piping so that a refrigerant is circulated, and the heat exchanger having the above-described configuration is the evaporator or It is used as a condenser.
本発明によれば、熱交換器を流れる冷媒の流し方をヘッダーの構成で制限されることなく自由に設定でき、段方向の扁平伝熱管の間隔を小さくでき、同様の熱交換量の場合は小型化を図ることができ、また同様の大きさの場合には熱交換量の増加を図ることができる熱交換器を得ることができる。
さらに、1本の円管の径を小さくでき、接続部の変形量を小さくして、成形時の不良品の増加や耐圧の低下を防止でき、信頼性の高い接続部を有する熱交換器を実現できる。
また、冷凍サイクル装置にこの小型化又は熱交換量の増加を図ることができる熱交換器を備え、信頼性が高く、小型化が可能で、熱交換性能のよい冷凍サイクル装置を得ることができる。
According to the present invention, the flow of the refrigerant flowing through the heat exchanger can be freely set without being limited by the configuration of the header, the interval between the flat heat transfer tubes in the step direction can be reduced, and in the case of a similar amount of heat exchange It is possible to obtain a heat exchanger that can be reduced in size and that can increase the amount of heat exchange in the case of a similar size.
Furthermore , a heat exchanger having a highly reliable connection portion that can reduce the diameter of one circular tube, reduce the deformation amount of the connection portion, prevent an increase in defective products and a decrease in pressure resistance during molding, and has a highly reliable connection portion. realizable.
Further, the refrigeration cycle apparatus is provided with a heat exchanger capable of reducing the size or increasing the amount of heat exchange, and a refrigeration cycle apparatus having high reliability, capable of downsizing, and good heat exchange performance can be obtained. .
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、図2は冷凍サイクル装置として例えば空気調和機の冷媒回路を示す回路構成図、図3は室内機の一例を示す断面構成図、図4は本実施の形態に係る扁平形状の伝熱管を示す断面図、図5は図1のV−V線における断面図である。本実施の形態に係る熱交換器20は、一般にプレートフィンアンドチューブタイプと呼ばれるものである。
1 is a perspective view showing a heat exchanger according to
空気調和機や冷凍冷蔵庫などの冷凍サイクル装置に搭載される熱交換器20は、図1に示すように、断面が扁平形状の伝熱管1(以下扁平伝熱管と称す)と板状フィン2で構成される。複数の板状フィン2は、長さ方向(例えばA方向)に互いに所定の間隔をあけて略平行に並列され、個々の板状フィン2の間を気体、例えば室内の空気がD方向に流通する。扁平伝熱管1は板状フィン2のそれぞれを板状フィン2の並列方向(A方向)に貫通するように設けられ、段方向(B方向)に複数段、例えば8段積層される。即ち、扁平伝熱管1は、その扁平面が複数段をなす方向(B方向)で対向するように配置され、板状フィン2の並列方向(A方向)及び気体の流通方向(D方向)のそれぞれに直交する方向(B方向)に複数段をなす。扁平伝熱管1内には、貫通方向(A方向)に冷媒が流通する複数の扁平伝熱管内流路を有する。また、2段づつの扁平伝熱管1の端部同士を接続して冷媒流路を構成するのであるが、扁平伝熱管1の2段の端部同士を接続する接続部18のうちの少なくとも一つの接続部を複数本、例えば2本のU字状に曲げられた円形の伝熱管8(以下円管と称す)を介して接続する。即ち、接続部18は、気体の流通方向(D方向)に並ぶ複数本のU字状に曲げられた円管8を有し、円管8を介して2段の扁平伝熱管1が接続される。図1に示す構成では、2段の扁平伝熱管1を接続する際、接続ジョイント9を介して一方の扁平伝熱管1と円管8が接続され、再び接続ジョイント9を介して円管8と他方の扁平伝熱管1を接続する。本実施の形態では、流入配管3と流出配管4は熱交換器20の一端側に接続され、この一端側での扁平伝熱管1同士の接続にU字状円管8を用いる。また、他端側はU字状に曲げられた扁平伝熱管1aで接続され、流入配管3から流出配管4までの冷媒流路を形成している。また、本実施の形態ではC方向に複数列、例えば2列の熱交換器20a、20bを並設して全体として熱交換器20を構成する。
As shown in FIG. 1, a
図2に示すように、空気調和機は室外ユニット41と室内ユニット42で構成される。室外ユニット41には、圧縮機31、四方弁32、室外熱交換器33、絞り装置34、及び室外送風機35と室外送風機用モータ36が格納される。また、室内ユニット42には、室内熱交換器20、室内送風機37、及び室内送風機用モータ38が格納される。2台の熱交換器のどちらかの片方、又は両方に、図1に示した構成の熱交換器を使用するが、ここでは例えば室内熱交換器に本実施の形態に係る熱交換器20を用いる。室外ユニット41と室内ユニット42間は、冷媒配管39、40によって接続されている。図中、冷媒の流れ方向は、実線の矢印が冷房時、点線の矢印が暖房時であり、四方弁32によって冷媒の流れ方向を切り替える。
As shown in FIG. 2, the air conditioner includes an
この空気調和機で、冷房運転を行う場合について説明する。四方弁32内で実線に示すように冷媒配管が接続され、室内熱交換器20を蒸発器、室外熱交換器33を凝縮器として動作させる。少なくとも圧縮機31、凝縮器33、絞り装置34、蒸発器20が順次配管で接続され、冷媒を循環させることで、冷凍サイクル装置が構成される。この時、冷媒回路の内部を流れる低温低圧のガス冷媒は、圧縮機31で圧縮されて高温高圧のガス冷媒となる。その高温高圧となったガス冷媒は、室外熱交換器33で室外空気と熱交換して冷媒自身は凝縮して高圧低温の液冷媒になり、絞り装置34で断熱膨張して低圧低温の二相冷媒となる。そして、室内熱交換器20で板状フィン2間を流れる室内空気と熱交換して蒸発ガス化し、圧縮機31に戻る。この室内熱交換器20を蒸発器として機能させて冷媒が蒸発することで、室内空気に冷熱を与えて室内が冷房される。また、暖房運転では、四方弁32内で点線のように冷媒配管を接続し、冷媒を点線矢印で示すように循環させる。室内熱交換器20を凝縮器として機能させて冷媒が凝縮することで、室内空気に温熱を与えて室内が暖房される。また、図2には図示していないが、室内ユニット42、室外ユニット41はそれぞれ1つづつ、又は共通に1つの制御装置を備え、圧縮機31の回転数、四方弁32の接続、絞り装置34の開度、送風機35、37のモータ36、38の回転数などを制御する。
A case where the air conditioner performs a cooling operation will be described. As indicated by the solid line in the four-
室内ユニット42は、図3に示すように、空調される部屋の壁43に設置される。室内ユニット42の上部には、室内空気の吸込口となる吸込グリル44やホコリを除塵する網目状のフィルタ45を配設している。さらに、本実施の形態による熱交換器20を、送風機37の正面側と上部側に、送風機37を囲むように配置している。また、室内ユニット42の前面は前面パネルで覆われ、その下側に吹出口46が開口している。この送風機37は例えば貫流ファンである。図において、実線矢印は冷媒の流入及び流出方向を示し、白抜き矢印Dは空気の流通方向を示し、点線矢印Oは送風機37の回転方向を示している。
The
このように構成された室内ユニット42において、運転が開始されると送風機37が点線矢印O方向に回転する。部屋の空気が吸込口44より吸込まれ、フィルタ45でホコリが除去された後、D方向に示すように熱交換器20の板状フィン2間を流れる。熱交換器20には流入配管3から流出配管4までの扁平伝熱管及び円管で形成された冷媒流路内に冷媒が循環している。熱交換器20に流れ込んだ空気は、円管及び扁平伝熱管内を流れる冷媒と熱交換して加熱され暖房、又は冷却され冷房、除湿のいずれかがされ、送風機37へ吸込まれる。その後、送風機37から吹出された気流は風路に誘導され吹出口46へ向かい、吹出口46から部屋へ吹出すことで、室内の空気調和がなされる。
In the
以下、熱交換器20の構成について、さらに詳しく述べる。図4に示すように、扁平伝熱管1は対向する扁平面を有する断面が扁平形状の伝熱管である。扁平伝熱管1内には、板状フィン2の並列方向(A方向)に伸びる複数、例えば7つの隔壁47によって気体の流通するD方向に並ぶ複数、例えば8個の冷媒流路である扁平伝熱管内流路5を有する。8個の扁平伝熱管内流路5は、扁平断面の中に長軸方向(D方向)に例えば1列に設けられている。図5に示す断面では、列方向(C方向)に並んで配置された2つの熱交換器20a、20bを構成する2列の板状フィン2が示されている。1枚の板状フィン2において、扁平伝熱管1の周囲には扁平伝熱管1を固着するためのカラー6が形成される。カラー6と扁平伝熱管1はロウ付け、又は接着材等で接合、あるいは機械的に圧着される。1枚の板状フィン2には、段方向(B方向)の2段の扁平伝熱管1の間に、熱交換性能向上のためスリット部7を有する。具体的には板状フィン2の一部を切り起こしてスリット部7を構成している。なお、扁平伝熱管内流路5は8個に限るものではなく、2〜16個程度で構成される。また、スリット部7は、他の形状でもよく、さらに露付きや着霜の関係上、設けられていない場合もある。この板状フィン2に対して、白抜き矢印Dは気体の流通方向であり、どちら向きに配置されてもよい。白抜き矢印Qは、製造時に板状フィン2の一方から扁平伝熱管1を挿入する方向を示している。このように挿入されることからも扁平伝熱管1の断面形状は適している。
Hereinafter, the configuration of the
図1に示すように、熱交換器20のA方向の一端部は、2本のU字状に曲げられた円管8を気体の流通方向(D方向)に並べて、上段又は下段の扁平伝熱管1に接続する。接続ジョイント9と扁平伝熱管1、U字状円管8は炉中ロウ付け、又は高周波ロウ付け、又はトーチロウ付け等で接合する。また、冷媒の圧力がそれほど高くない場合は、接着剤で接合も可能である。接続ジョイント9はプレス又は切削等により加工する。なお、扁平伝熱管1や円管8の材質は、例えばアルミニウムや銅などで構成される。また、接続ジョイント9の材質も、例えばアルミニウムや銅などで構成される。また、A方向の他端部は、扁平伝熱管1をU字形状に曲げられた扁平伝熱管1aで上段又は下段の扁平伝熱管1と接続する。
As shown in FIG. 1, one end portion in the A direction of the
本実施の形態に係る熱交換器20を蒸発器として動作させるときには、図1に示した1列目のB方向の中央部分に設けた流入配管3から冷媒を流入し、2列目の流出配管4から冷媒を流出する。冷媒は、流入配管3から流出配管4に流れる間に、送風機(図示せず)によってD方向から熱交換器20の前面に送風される熱交換器外部を流れる空気と熱交換する。ここでは、例えば2つの流入配管3から流入し、上半分と下半分の扁平伝熱管1を流れて、2つの流出配管4に流出するという2パスで冷媒が流れる構成を示している。例えば下半分のパスについて詳しく説明すると、一列目の下から4段目の扁平伝熱管1に流入配管3が接続されている。下方の流入配管3から流入した冷媒は、4段目の扁平伝熱管1を図1の図面に向かって右から左へ流れ、左側端部でU字状の扁平伝熱管1aを通って3段目の扁平伝熱管1を左から右へ流れる。右側端部では2本のU字状円管8を通って2段目の扁平伝熱管1を右から左へ流れていく。次に1段目の扁平伝熱管1を通って右側端部に流れてきた冷媒は、2本のU字状円管8を通って2列目の1段目に流れていく。2列目では1段目から4段目まで扁平伝熱管1を流れ、流出配管4から流出する。上半分のパスも同様である。
When operating the
図6は扁平伝熱管1と流入配管3又は流出配管4を接続ジョイント11で接続する部分を示す斜視図である。複数の冷媒流路を有する扁平伝熱管1と1つの流路で構成される流入配管3又は流出配管4を接続する場合、扁平伝熱管1の流路断面積の和と円管3、4の流路断面積を同程度に構成する。流路断面積を同程度に構成することで、冷媒流路を流れる冷媒の圧力損失が増大することなく、熱交換性能のよい熱交換器が得られる。
FIG. 6 is a perspective view showing a portion where the flat
次に、熱交換器20の一端部において、流入配管3及び流出配管4の上段や下段で、扁平伝熱管1同士の接続部18を、1本のU字状円管10で接続した熱交換器の比較例の構成を図7に示す。このように、扁平伝熱管1の端部で従来装置のような内部で流路が一括して形成されているヘッダーを用いずに、U字状円管10によって2段の扁平伝熱管1の端部同士を接続するような構成にすると、扁平伝熱管1を接続して冷媒流路を構成する際の自由度が増える。例えば、図7では図1の構成と同様、2列の熱交換器20a、20bを接続して冷媒流路を形成しており、2パス有しそれぞれのパスにおける扁平伝熱管1の長さは同じにしている。熱交換する空気流によってはパス数やパスの長さを変更したい場合がある。ヘッダーを用いずに円管10で接続する構成では、U字状円管10及び流入配管3又は流出配管4の接続を変更すれば、実現できる。一例として1パスに変更しようとすれば、例えば、2つの流出配管4を他の接続部18と同様、U字状円管10で接続し、2つの流入配管3の一方を流出配管として用いることで変更可能である。これに対して、従来のようにヘッダーで構成する場合には、ヘッダー自体を再設計して製造しなおす必要があり、煩雑である。即ち、ヘッダーを用いることなく2段の扁平伝熱管1を円管10で接続する構成では、熱交換器20内で複数パスを構成したり、冷媒の流し方の変更が容易になるなど、ヘッダーの構成で制限されることなく冷媒流路構成の自由度の向上を図ることができる。
Next, in one end portion of the
ところが上下段の扁平伝熱管1を1本の円管10で接続する場合、扁平伝熱管1の流路断面積と円管10の流路断面積を同程度として構成すると、ある程度以上の径の円管10で構成する必要がある。接続部18では、接続する円管10をU字状に曲げて2段の扁平伝熱管1に接続するのであるが、U字状に曲げる最小半径は曲げる円管の直径に依存する。図7に示す構成は、熱交換器20の他端側ではU字状の扁平伝熱管1aで接続しており、扁平伝熱管1aをU字状に曲げる最小半径は、一端側の1本の円管10をU字状に曲げる最小半径よりも小さくできる。即ち、熱交換器20の段方向(B方向)の間隔(段ピッチ)は、円管10で接続する一端側の円管10の直径で決定されるので、段方向の扁平伝熱管1間の間隔が大きくなり、熱交換器20全体の大きさ、ここでは(A方向の長さ)×(B方向の長さ)で表される前面面積を大きくしなければならない。また、熱交換器20の前面面積を大きくしない場合には、扁平伝熱管1の段数が少なくなり、熱交換量の低下を招く。
一方、段ピッチを小さくするために円管10の直径を小さくすると、扁平伝熱管1の流路断面積と円管10の流路断面積との差が大きくなり、圧力損失が増大して熱交換効率が低減するという問題がある。
However, when the upper and lower flat
On the other hand, when the diameter of the
図8は図7の比較例で用いた扁平伝熱管1と1本の円管10とを接続する接続ジョイント12を示す図であり、図8(a)は上面図、図8(b)は正面図、図8(c)は側面図である。接続ジョイント12の一端部には扁平伝熱管1が接続される扁平伝熱管接続部12aを有し、他端部には円管10が接続される円管接続部12bを有する。扁平伝熱管1の流路断面積と円管10の流路断面積を同程度として構成するので、ある程度以上の径の円管10になる。このため、図8(a)の上面図に示す扁平伝熱管1と円管10との幅の差EEや、図8(b)の正面図に示す幅の差FFが大きい。この接続ジョイント12は例えばプレス等で成形するのであるが、この際、扁平伝熱管1と円管10との形状の違いが大きいために変形量を大きくしなければならない。変形量を大きくすると、変肉が起こり、肉厚がうすくなってしまったり、変形や割れが起こりやすくなる。そのため、不良率の増加や耐圧の低下等の問題が起こってしまう。
FIG. 8 is a view showing a connection joint 12 for connecting the flat
以上のように2段の扁平伝熱管1を1本の円管10で接続する構成では、冷媒流路の構成において自由度が向上できるが、製造の不良率や熱交換性能において課題があった。そこで、本実施の形態では、図1に示すように、熱交換器20の一端部の接続部18で、扁平伝熱管1を複数のU字状円管、例えば2本のU字状円管8で接続する構成とした。図9は扁平伝熱管1と複数本例えば2本のU字状円管8を接続ジョイント9で接続する部分を示す斜視図である。また、図10は接続ジョイント9を示す斜視図であり、図10(a)は扁平伝熱管接続部9aから見た斜視図であり、図10(b)は円管接続部9bから見た斜視図である。接続ジョイント9の一端部には扁平伝熱管1が接続される扁平伝熱管接続部9aを有し、他端部にはU字状円管8のそれぞれが接続される円管接続部9bを有する。また、図11は扁平伝熱管1と2本の円管8とを接続する接続ジョイント9を示す図であり、図11(a)は上面図、図11(b)は正面図、図11(c)は側面図である。
As described above, in the configuration in which the two flat
図1に示す構成の扁平伝熱管1、円管8、及び熱交換器20の大きさの一例を以下に示す。
板状フィン2に関しては、並列ピッチ(Fp)=0.001m〜0.002m、板状フィンの厚み(Ft)=0.00009m〜0.00011m、板状フィンの幅(FL)=0.001m〜0.03mである。また、扁平伝熱管1に関しては、扁平伝熱管1の断面の長軸長さ(Dl)=0.01m〜0.02m、扁平伝熱管1の断面の短軸長さ(Ds)=0.002m〜0.005m、扁平伝熱管1の段ピッチは0.005m〜0.03m、扁平伝熱管1内の流路の数は3〜10個で構成した。
なお、上記の寸法に関しては一例であり、上記範囲に限定するものではない。例えば熱交換器20の熱交換性能等に応じて、熱交換器の大きさや冷媒流量が変わったりすると、上記範囲とは異なるものとなる。
An example of the size of the flat
Regarding the plate-
In addition, regarding said dimension, it is an example and is not limited to the said range. For example, when the size of the heat exchanger or the flow rate of the refrigerant changes according to the heat exchange performance of the
本実施の形態では、図1に示すように、熱交換器20の一端部で扁平伝熱管1と2本の円管8を接続することを特徴としている。複数の冷媒流路を有する扁平伝熱管1と2本の円管8を接続する場合、扁平伝熱管1の流路断面積の和と円管8の流路断面積の和を同程度に構成する。流路断面積を同程度に構成することで、冷媒流路を流れる冷媒の圧力損失が増大することなく、熱交換効率のよい熱交換器が得られる。この場合には、2本の円管8を接続するので、ある程度以上の径の円管8になるが、1本の円管10で構成するよりも小さい径で構成できる。このため、図11(a)の上面図に示す扁平伝熱管1と円管8との幅の差Eや、図11(b)の正面図に示す幅の差Fは、図8に示したEEやFFよりも小さくなる。このため、接続ジョイント9を製造する際、接続ジョイント12を製造する場合ほど変形量は大きくならない。大きな変形量のものを製造する場合に比較して、変肉が起こりにくく、割れ等がおこるのを防止できる。そのため、不良率が増加したり、耐圧が低下するのを防ぐことができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the flat
即ち、複数本の円管8で接続する構成では、接続ジョイント成形時に変形させる量を少なくできるため、肉厚の変化量を少なくでき、割れ等を防ぐことができる。このため、耐圧、腐食等の信頼性を損なうことない。さらに、2段の扁平伝熱管1を接続する接続部18では、接続する円管8の直径を小さくできるため、円管8をU字状に曲げる最小半径を小さくできる。従って、扁平伝熱管1のB方向の段ピッチを小さくできる。一方、円管8の径を小さくすることで冷媒の圧力損失が大きくなるが、2本の円管8を使用することで圧力損失の増加を防止できる。
That is, in the configuration in which a plurality of
図12は本実施の形態に係る熱交換器の一部分の構成を示す説明図であり、図12(a)は、本実施の形態による熱交換器に関し、図12(b)は比較例として、上下段の扁平伝熱管1間を1本の円管10で接続したときの一部分の構成を示す説明図である。図中、P、PPは扁平伝熱管1の段方向(B方向)の間隔、R、RRは円管8、10をU字状に曲げた場合の曲げ部の半径を示している。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a configuration of a part of the heat exchanger according to the present embodiment, FIG. 12 (a) relates to the heat exchanger according to the present embodiment, and FIG. 12 (b) is a comparative example. It is explanatory drawing which shows the structure of a part when connecting between the flat
例えば、断面扁平形状の長軸(Dl)14mm、短軸(Ds)4mm、扁平管内流路5の数が7個、厚み0.4mmの扁平伝熱管1を使用する場合、その流路と同程度の流路断面積である1本の円管10の内径は約4.4mmとなる。円管の厚さを0.5mmとすると、円管10の外径は5.4mmであるが、簡単にするため、一般的なサイズとして外径6mm、内径5mmとする。一般的に円管をU字状に曲げるときの曲げ半径は外径以上必要であるため、1本の円管10を使用する場合は、段ピッチは外径の2倍として12mm程度となる。そのため扁平伝熱管1の段ピッチを10mmにしたい場合は、外径5mmの円管を使用する必要がある。厚さが同じだとすると、その内径は4mmであり、上記の約4.4mm以下になるので扁平伝熱管1の流路の圧力損失よりも大きな圧力損失の流路断面積となってしまう。円管10の厚さを下げて流路断面積を上げることもできるが、耐圧強度や腐食を考慮すると、それほど円管10の厚さを小さくすることができない。しかし本実施の形態に係る熱交換器20では、2本の外径5mmの円管8のを使用すれば、内径4.4mm以上の流路断面積を得ることができる。このため、扁平伝熱管1の段ピッチを増加することなく、圧力損失が増加するのを防止できる。具体的には、図12(a)、(b)で、同程度の圧力損失になるように冷媒を流す場合、上記の構成例において、図12(a)ではR=5mm、P=10mmとなるが、図12(b)ではRR=6mm、PP=12mmとなる。このように、1本の円管10で接続する場合に比較して、2本の円管8で接続する場合には、扁平伝熱管1の段ピッチをP/PP=10/12=5/6に小さくできる。
For example, in the case of using a flat
図13は、比較例として1本の円管10で扁平伝熱管1を接続した熱交換器20を示す構成図、図14、図15は2本の円管8で扁平伝熱管1を接続した熱交換器20を示す構成図である。図13、図14、図15は、熱交換器20を冷媒と熱交換される空気の流通方向から見た前面の図であり、図13と図14では、熱交換器20の前面面積を同じとして示している。また、図15は段方向(B方向)に図13と同数の扁平伝熱管1を用いた構成である。
FIG. 13 is a block diagram showing a
図13では1本の円管10の外径を圧力損失の点から小さくすることができず、扁平伝熱管1の段ピッチは大きくなる。このため、図13で示した所定の前面面積の大きさでは、8段の扁平伝熱管1しか接続することができない。これに対して、図14では12段の扁平伝熱管1を接続できる。図13と図14を比較して明らかな様に、扁平伝熱管1を円管で接続する場合、複数本の円管8で接続すると、同一の前面面積の熱交換器では、圧力損失を増加させることなく、熱交換量を増加でき熱交換性能を向上できる。
In FIG. 13, the outer diameter of one
また、図13と図15を比較して明らかな様に、同一の段数の扁平伝熱管1で構成する熱交換器20では、複数本の円管8で扁平伝熱管1を接続する場合の方が、1本の円管10で接続する場合に比較して、同様の熱交換量とすると、前面面積を小さくできる。即ち、同一本数の扁平伝熱管1であれば、圧力損失を増加させることなく、扁平伝熱管1の段方向(B方向)に小さくできるので、小型化が実現できる。
Further, as apparent from comparison between FIG. 13 and FIG. 15, in the
以上のように、本実施の形態では、互いに所定の間隔をあけて並列し、個々の間を気体が流通する複数の板状フィン2と、これら板状フィン2を該板状フィン2の並列方向(A方向)に貫通するように設けられ、断面扁平形状の中に板状フィン2の並列方向(A方向)に伸びる複数の隔壁47によって気体の流通方向(D方向)に並ぶ複数の冷媒流路5を有すると共に、板状フィン2の並列方向(A方向)及び気体の流通方向(D方向)のそれぞれに直交する方向(B方向)に複数段をなす扁平伝熱管1と、複数段をなす扁平伝熱管1の2段の端部同士を接続する接続部18と、を備え、扁平伝熱管1は、その扁平面が複数段をなす方向(B方向)で対向するように配置されると共に、接続部18は、気体の流通方向(D方向)に並ぶ複数本のU字状に曲げられた円管8を有し、円管8を介して2段の扁平伝熱管1が接続されることにより、熱交換器20を流れる冷媒の流し方をヘッダーの構成で制限されることなく自由に設定でき、段方向の扁平伝熱管1の間隔を小さくでき、同様の熱交換量の場合は小型化を図ることができ、また同様の大きさの場合には熱交換量の増加を図ることができる熱交換器を得ることができる。
また、2段の扁平伝熱管1の接続部18をU字状に曲げられた複数本の円管8を介して接続することで、1本の円管8の径を小さくでき、接続部18の形状の変形量を小さくして、成形時の不良品の増加や耐圧の低下を防止でき、信頼性の高い接続部18を有する熱交換器20を実現できる。
As described above, in the present embodiment, a plurality of plate-
Further, by connecting the connecting
また、扁平伝熱管内流路5の断面積の和と、複数本の円管8の断面積の和が同程度になるように構成したことにより、圧力損失の増加を防止でき、熱交換効率のよい熱交換器が得られる効果がある。
In addition, since the sum of the cross-sectional areas of the
また、接続部18は、扁平伝熱管1と複数本の円管8とを接続する接続ジョイント9を備え、この接続ジョイント9は、一端部に複数本の円管8のそれぞれを接続する円管接続部9bを有し、他端部に扁平伝熱管1を接続する扁平伝熱管接続部9aを有していることにより、扁平伝熱管1と複数本の円管8のそれぞれを容易に接続できる。さらに扁平伝熱管1の端部と複数本の円管8の端部で形状の違いを小さくできるので、接続ジョイント9の形状の変形量を小さくできる。このため、成形時の不良品の増加や耐圧の低下を防止でき、信頼性の高い接続部18を有する熱交換器20を実現できる。
Moreover, the
なお、本実施の形態では扁平伝熱管1が8個の扁平伝熱管内流路5を有するが、これに限定されるものではなく、8個よりも多くても、また8個よりも少なくても、同様の効果を得る。また、複数の扁平伝熱管内流路5が気体の流通方向(D方向)に一列に配置されているが、気体の流通方向(D方向)に並ぶと共に扁平伝熱管1の断面で上下に複数列になるように隔壁が扁平伝熱管1内に形成されていてもよい。また、本実施の形態では、熱交換器20の一端部で、各段の扁平伝熱管1が2本の円管8によって接続されているが、2本よりも多い本数の円管8で接続しても、同様の効果を得る。
In the present embodiment, the flat
また、本実施の形態は流入配管3及び流出配管4の接続に関しては、接続配管数が多くなり冷媒回路が複雑になる可能性があるため、図6に示すような1本の接続配管を使用しているが、複数本の円管で構成してもよい。流入配管3及び流出配管4と扁平伝熱管1を接続する部分において、複数本の円管8が接続できる本実施の形態で示した接続ジョイント9を使用すれば、流入配管3及び流出配管4の接続部においても、成形時の信頼性を向上できる。
Further, in the present embodiment, with respect to the connection of the
なお、図1の熱交換器20において、空気流の流れ方向Dに対して上流側に位置する冷媒配管を流入配管3とし、下流側に位置する冷媒配管を流出配管4としたが、これに限るものではない。この熱交換器20を蒸発器として使用している場合は、冷媒は空気流に対して上流側から下流側に流れるように配置している。これに対し、暖房運転する場合には、室内熱交換器20は凝縮器、室外熱交換器33は蒸発器として動作する。そして、図1の流出配管4から冷媒を流入させ、流入配管3から流出させるように冷媒を循環させる。このように冷媒の流れを冷房と暖房とで逆に循環するように構成すると、蒸発器と凝縮器を容易に切り替えることができる。実際には図2に示した冷凍サイクルにおいて、四方弁2で流路の接続をを切り替えて、実線矢印で示す冷房運転と、点線矢印で示す暖房運転とを切り替えている。さらに、熱交換器20、33における冷媒の流れ方向を切り替えることで、熱交換器20内の冷媒の温度変化と空気流の温度変化を考慮した場合、冷房運転及び暖房運転共に、空気温度と冷媒温度の温度差を確保できるので、熱交換効率のよい熱交換器を実現できる。
In the
また、図1の構成では、熱交換器20の一端側で、流入配管3と流出配管4以外の接続部18を2本の円管8で接続しているが、これに限るものではない。気体の流入方向(D方向)に対し冷媒流路を変更する必要がなければ、こちら側の接続部18の数箇所もU字状の扁平伝熱管1aで接続してもよい。B方向の段ピッチを全て同一に構成しなくてもよい場合には、数箇所をU字状の扁平伝熱管1aで接続すると、円管8で接続するよりもさらにB方向の段ピッチの一部分を小さくできるので、同様の熱交換量の場合は小型化を図ることができ、また同様の大きさの場合には熱交換量の増加を図ることができる。
In the configuration of FIG. 1, the
実施の形態2.
実施の形態1では、熱交換器20の一端部に、例えばU字状に曲げてなるU字状円管8を2本備えて、扁平伝熱管1を接続する構成とした。本発明の実施の形態2では、他の構成例について説明する。
In the first embodiment, one end of the
図16は本実施の形態に係る熱交換器20を示す斜視図である。図において、図1と同一符号は同一、又は相当部分を示す。図16に示すように、2段の扁平伝熱管1の端部同士を接続する接続部18において、接続ジョイント13によって、複数本の円管として例えば3本のU字状円管8を気体の流通方向(D)方向、即ち扁平伝熱管1の長軸方向に並べて設ける。
図16の構成では、図1のU字状円管8を3本接続したものであり、実施の形態1と同様、熱交換器20内を流れる冷媒の流し方をヘッダーの構成で制限されることなく自由に設定できる。また、圧力損失の増加を防ぐために、扁平伝熱管1の冷媒流路の断面積の和と接続部18の円管8の断面積の和を同程度にする必要があるが、3本の円管8としたことで、1本又は2本の円管で接続部18を構成するよりも、さらに小さな径の円管8で構成できる。従って、段方向(B方向)の扁平伝熱管1の間隔を小さくできる。このため、同様の熱交換量の場合は小型化を図ることができ、また同様の大きさの場合には扁平伝熱管1の段数を多くして、熱交換量の増加を図ることができる。
FIG. 16 is a perspective view showing the
In the configuration of FIG. 16, three U-shaped
実施の形態1で挙げた例では、2本の円管8で接続する場合、1本の円管8は内径4.4mm程度としたが、本実施の形態のように3本の円管8で接続する場合、1本の円管8は内径3.6mm程度となり、図12で示した扁平伝熱管1の段ピッチPをさらに短くできる。このため、実施の形態1よりも、さらに小型化、又は熱交換性能の向上が可能となる。
また、接続ジョイント13の扁平伝熱管接続部と円管接続部で、接続ジョイント11と比較して、形状の変形量を小さくできる。このため、接続ジョイント13をプレス等で成形する際、変肉、割れ等が起こりにくくなり、不良率、耐圧の低下を防ぐことができ、腐食耐力が向上する。
In the example given in the first embodiment, when two
Further, the flat heat transfer tube connecting portion and the circular tube connecting portion of the connecting joint 13 can reduce the amount of deformation of the shape as compared with the connecting joint 11. For this reason, when the connection joint 13 is formed by a press or the like, it is difficult for thickness change, cracking, and the like to occur, and it is possible to prevent a failure rate and a decrease in pressure resistance, thereby improving corrosion resistance.
また、図16では3本のU字状円管8で接続しているが、4本以上でも同様、扁平伝熱管1の段ピッチを、実施の形態1よりも短くすることができ、さらに小型化、又は熱交換性能の向上が可能となる。さらに接続ジョイントの成形が容易となり、信頼性が向上する。
Further, in FIG. 16, three U-shaped
4本以上の円管で接続部18を構成する際、気体の流通方向に一列にU字状円管を配置してもよいが、他の配置方法も可能である。図17は本実施の形態に係り、円管8を4本で構成した場合の接続部18の一例を示す斜視図である。接続する円管8を扁平伝熱管1の断面の長軸方向に並べるような接続でなく、4本の円管8を環状の束にするような接続形状としたものである。
When the
実施の形態1では扁平伝熱管内流路5の並んでいる方向と円管8の並んでいる方向が一致しており、扁平伝熱管内流路5を流れている冷媒がそのまま円管8に流れていく可能性が高い。これに対し、図17のように円管8を環状に接続すると、扁平伝熱管内流路5から流れ出た冷媒が、流れが乱されて混ざった後、それぞれの円管8に流れていく。従って、扁平伝熱管1から流出した冷媒を各円管8にほぼ均等に分配させることができ、分配器の機能を持たせることができる。この場合、扁平伝熱管1の接続ジョイントと分配器が一体化するため、別に分配器を用意する必要がなく、設置スペースを小さくできる利点がある。
In the first embodiment, the direction in which the flat heat transfer
図18は、本実施の形態に係る熱交換器20の他の構成例を示す斜視図である。2本のU字状円管8で接続部18を構成し、さらに、上段又は下段の扁平伝熱管1を接続する際、気体の流通方向(D方向)で、上流と下流とを交差するように接続した。このように円管8を交差させることで、気体が流通する方向(D方向)に対して異なる位置の扁平伝熱管内流路5と接続するような構成となる。
FIG. 18 is a perspective view showing another configuration example of the
扁平伝熱管1は、図4に示すように空気流の流れ方向に並設された複数の扁平伝熱管内流路5で構成されているため、熱交換器20を使用する場合、空気流の風上側と風下側で、空気と冷媒との温度差が異なってくる。このため、中を流れる冷媒の状態が複数の扁平伝熱管内流路5で不均一になる。例えば蒸発器として使用する場合は、風上側のほうが温度差があり、熱交換しやすい。即ち、冷媒の乾き度が風下側よりも高くなってそのまま扁平伝熱管1を流れていくと、ガスのみとなり、熱交換しなくなってしまう。凝縮器として使用する場合は、やはり風上側のほうが温度差があり、熱交換しやすい。即ち、冷媒の乾き度が低くなってそのまま扁平伝熱管1を流れていくと、液のみとなり、熱交換しなくなってしまう。そのため熱交換量が低下してしまう。
Since the flat
そこで、扁平伝熱管1の風上側の流路から流れた冷媒を次に流す扁平伝熱管1の風下側にながし、扁平伝熱管1の風下側の流路から流れた冷媒を次に流す扁平伝熱管1の風上側に流すように、接続部の円管8を接続する。このように、熱交換器20の一端部で、U字状円管8を交差させるように接続すると、熱交換器20内を流れる冷媒は、熱交換器20の一端部に来たときには常に風上側と風下側の冷媒の流れが入れ替わり、熱交換器20全体で扁平伝熱管1内の冷媒状態が均一になる。このため、扁平伝熱管1に流れる冷媒状態の偏りを防ぎ、熱交換効率の低下を防止して熱交換性能の高い熱交換器を得ることができる。
Therefore, the flat heat transfer that flows from the flow path on the leeward side of the flat
なお、接続部18では、複数本のU字状円管8を交差して扁平伝熱管1を接続することで、気体の流通方向(D方向)の上流側と下流側とで冷媒を入れ替えて流す。例えば、図16のように接続部18が3本のU字状円管8で構成される場合には、気体の流通方向(D方向)の一番上流側と一番下流側のU字状円管8を交差させ、中央のU字状円管8は、そのまま中央に接続すれば、扁平伝熱管1に流れる冷媒状態の偏りを防ぐことができる。即ち、複数本の円管8のうちの少なくとも2本の円管8が交差して接続することで、扁平伝熱管1に流れる冷媒状態の偏りを防ぐことができる。
In addition, in the
図19は本実施の形態に係り、別の構成例の熱交換器20を示す斜視図である。実施の形態1では、熱交換器20の一端側、例えば流入配管3及び流出配管4を設置する一端側で、扁平伝熱管1を複数本の円管8で接続するように構成した。図19では、熱交換器20の両端側で2段づつの扁平伝熱管1を複数本、例えば2本の円管で接続している。図1のように一端側をU字状にした扁平伝熱管1aで接続する場合には、U字状扁平伝熱管1aで接続されている2段の扁平伝熱管1内の冷媒流路は固定である。これに対し、図19では熱交換器20の両端部で円管8の接続を変更でき、さらに自由度の高い冷媒流路を構成することができる。
FIG. 19 is a perspective view showing a
もちろん、図16、図17のどちらの場合においても、図19に示すように熱交換器20の両端部を3本の円管、又は4本の円管で接続する構成としてもよい。一端部のみよりもさらに自由度の高い冷媒流路を構成することができる。
また、図18の構成においても、熱交換器20の両端部を円管8とし、上段又は下段と接続する際、空気流の流入方向(D方向)に対して交差させて接続してもよい。図18の構成では2段毎に空気流の上流側と下流側の冷媒回路が入れ替えられるが、両端部で交差すると、1段毎に空気流の上流側と下流側の冷媒回路が入れ替えられる構成となる。このため、空気流と熱交換する冷媒の温度をさらに均一化でき、さらに熱交換効率を向上できる。
Of course, in either case of FIGS. 16 and 17, both ends of the
Also in the configuration of FIG. 18, both ends of the
図20は本実施の形態に係る扁平伝熱管1の別の構成を示す断面図である。ここで示した扁平伝熱管1は断面が楔形状で構成している。即ち、短軸方向の長さが、長軸方向の両端部で異なる長さ、ここではH<Gとしたものである。図21は、図20に示す形状の扁平伝熱管1を使用した熱交換器の縦断面図である。図4、図5と同一符号は同一、又は相当部分を示す。
FIG. 20 is a cross-sectional view showing another configuration of the flat
熱交換器20は、複数、例えば8個の扁平伝熱管内流路5で構成されている楔形状の扁平伝熱管1と、その扁平伝熱管1を板状フィン2に挿入した形状で構成されている。
The
扁平伝熱管1をこのような楔形状にすることで、製造時に、板状フィン2に矢印Q方向から挿入しやすくなる。複数並べた板状フィン2に楔形状の扁平伝熱管1の短いほうから挿入すれば、挿入しやすい。挿入後、カラー6と扁平伝熱管1とをロウ付け、又は接着剤等で接合、あるいは機械的に圧着する。
このように、扁平伝熱管1を楔形状にすることで、製造時に、板状フィン2に挿入しやすい熱交換器を得ることができ、不良品率が増加するのを防止できる。
なお、図20では、扁平伝熱管1の楔形状の断面で、気体の流通方向(D方向)の上流側の長さGを下流側の長さHよりも長い構成としたが、これに限るものではなく、逆でもよい。
By making the flat
Thus, by making the flat
In FIG. 20, the upstream length G in the gas flow direction (D direction) is longer than the downstream length H in the wedge-shaped cross section of the flat
このように断面が楔形状の扁平伝熱管1を使用すると、複数設けた冷媒流路の断面積が複数の扁平伝熱管内流路5で異なる。このため、扁平伝熱管内流路5のそれぞれを流れる冷媒の温度が不均一になり易い。このとき、図18で示したように接続部18で円管8を接続する際、気体の流れ方向(D方向)の風上側と風下側で交差させるように接続し、冷媒の流れる位置を入れ替えるようにすると、熱交換器20全体で冷媒状態が均一化され、さらに効果的である。
When the flat
以上のように、本実施の形態では、接続部18の円管の別の構成について記載したが、実施の形態1と同様、互いに所定の間隔をあけて並列し、個々の間を気体が流通する複数の板状フィン2と、これら板状フィン2を該板状フィン2の並列方向(A方向)に貫通するように設けられ、断面扁平形状の中に板状フィン2の並列方向(A方向)に伸びる複数の隔壁47によって気体の流通する流通方向(D方向)に並ぶ複数の冷媒流路5を有すると共に、板状フィン2の並列方向(A方向)及び気体の流通方向(D方向)のそれぞれに直交する方向(B方向)に複数段をなす扁平伝熱管1と、複数段をなす扁平伝熱管1の2段の端部同士を接続する接続部18と、を備え、扁平伝熱管1は、その扁平面が複数段をなす方向(B方向)で対向するように配置されると共に、接続部18は、気体の流通方向(D方向)に並ぶ複数本のU字状に曲げられた円管8を有し、円管8を介して2段の扁平伝熱管1が接続されることにより、熱交換器20内の冷媒の流し方をヘッダーの構成で制限されることなく自由に設定でき、段方向の扁平伝熱管1の間隔を小さくでき、同様の熱交換量の場合は小型化を図ることができ、また同様の大きさの場合には熱交換量の増加を図ることができる熱交換器を得ることができる効果がある。
As described above, in the present embodiment, another configuration of the circular pipe of the connecting
また、扁平伝熱管内流路5の断面積の和と、複数本の円管8の断面積の和が同程度になるように構成したことにより、圧力損失の増加を防止でき、熱交換効率のよい熱交換器が得られる効果がある。
In addition, since the sum of the cross-sectional areas of the
また、図17のように、一端部に複数本の円管8のそれぞれを接続する円管接続部を有し、他端部に扁平伝熱管1を接続する扁平伝熱管接続部を有する接続ジョイント14を備え、接続ジョイント14によって扁平伝熱管1と複数本の円管8のそれぞれとを接続することにより、扁平伝熱管1の端部を接続する際、接続を容易にできる。さらに1本の円管8の径を小さくでき、接続ジョイント14の形状の変形量を小さくして、成形時の不良品の増加や耐圧の低下を防止でき、信頼性の高い接続部18を有する熱交換器を実現できる効果がある。
In addition, as shown in FIG. 17, a connection joint having a circular tube connection portion that connects each of the plurality of
また、2段の扁平伝熱管1を複数本の円管8によって交差させて接続し、気体が流通する方向(D方向)に対して異なる位置の扁平伝熱管内流路5と接続するように構成したことにより、熱交換器20内の冷媒流路構成の自由度を向上でき、さらに熱交換器20を流れる冷媒状態を均一化して熱交換効率を向上できる。
Further, the two-stage flat
実施の形態3.
本発明の実施の形態3では、接続ジョイントについて記載する。図22は、本発明の実施の形態3に係る接続ジョイント15を含む接続部18の断面を示す説明図である。実際には図11(c)の中央縦線における断面を示しており、一端部に扁平伝熱管1との接続部15a、他端部に複数本、例えば2本の円管8のそれぞれとの接続部15bを有する。ここでは、扁平伝熱管1は4個の扁平伝熱管内流路5を有するとしている。J1、J2は冷媒の流れ方向を示す。
In
図22に示すように、接続ジョイント15内部では、扁平伝熱管1の接続端1bと複数本の円管8の接続端8bとの間に、所定の空間16を設けて、扁平伝熱管1と複数本の円管8とを接続する。冷媒は、2本の円管8内を実線の矢印J1の方向に流れ、空間16に流入する。そして、冷媒は、この空間16内で流れが乱されて混合され、扁平伝熱管1に設けた複数の扁平伝熱管内流路5のそれぞれにほぼ均等に流れていく。
逆に、破線の矢印J2の方向に冷媒が流れる場合には、扁平伝熱管1の複数の扁平伝熱管内流路5を流れる冷媒は、空間16に流入する。そして、冷媒は、この空間16内で流れが乱されて混合され、2本の円管8にそれぞれほぼ均等に流れていく。
As shown in FIG. 22, inside the connection joint 15, a
Conversely, when the refrigerant flows in the direction of the broken line arrow J <b> 2, the refrigerant flowing through the plurality of flat heat transfer
このように、接続ジョイント15内で、円管8と扁平伝熱管1との間に空間16を設けることで、複数の扁平伝熱管内流路5又は円管8を流れる冷媒が接続ジョイント15内で混合される。空間16は、冷媒の流れ方向J1、J2において、扁平伝熱管1の接続端1bと複数本の円管8の接続端8bとの間に、所定の幅Lを有する。この幅Lは、例えば接続する円管8の外径以上で構成する。空間16の幅Lは、内部を流れる冷媒の速度、流量などに応じて、最適値は異なるが、冷媒がある程度混合されればよい。
In this way, by providing the
図18の円管8を交差する構成で説明したように、空気の流通方向の風上側と風下側で、空気と扁平伝熱管内流路5を流れる冷媒の温度差が異なってくる。冷媒が流入配管3から流出配管4まで流れる間に、例えば風上側を流れる冷媒はそのまま風上側を流れ、風下側を流れる冷媒はそのまま風下側を流れるように固定のままだと、風上側と風下側とで冷媒状態が不均一になって熱交換効率が低下する。図22の構成では、扁平伝熱管1の接続端1bと円管8の接続端8bとの間に空間16を設け、この空間16内で風上側と風下側の冷媒が混合されることで、冷媒状態を均一化でき、熱交換効率の低下を防止できる。
As described in the configuration crossing the
図23は、熱交換器20を蒸発器として使用した場合の熱交換器20内での空気温度と冷媒温度の変化を示すグラフであり、図24は、熱交換器20を凝縮器として使用した場合の熱交換器20内での空気温度と冷媒温度の変化を示すグラフである。図23、図24において、横軸に熱交換器の入口から出口までの位置を示し、縦軸に温度を示す。図23(a)、図24(a)は空気流に対して冷媒は同じ冷媒流路を流れ、風上側を流れる冷媒は常に風上側を流れ、風下側を流れる冷媒は常に風下側を流れる場合のグラフである。図中、点線曲線は空気温度の変化を示し、実線曲線は扁平後部穴冷媒温度、一点差線曲線は扁平管前部穴冷媒温度である。ここで、扁平管前部穴とは気体の流通方向(D方向)に対して上流側の扁平伝熱管内流路5であり、扁平管後部穴とは空気流に対して下流側の扁平伝熱管内流路5である。図23(a)に示すように、熱交換器20を蒸発器として動作させた場合、扁平管前部穴では熱交換しやすいので、扁平管前部穴冷媒温度は熱交換器出口に流れるに従って、空気温度との温度差が小さくなる。一方、扁平管後部穴では、冷媒と空気温度との温度差が徐々に小さくなる。この現象は、図24(a)に示す凝縮器として動作させた場合にも同様である。このような冷媒状態の不均一が熱交換効率の低下をもたらす。
FIG. 23 is a graph showing changes in air temperature and refrigerant temperature in the
本実施の形態では、扁平伝熱管1内の空間16で複数の流路の冷媒が混合され、再び扁平伝熱管1に流れていく。例えば図1の構成ではU字状円管8の両端部に接続ジョイントを設ける構成である。即ち、本実施の形態に係る接続ジョイント15を使用すれば、扁平伝熱管1からの冷媒は空間16で混合され、U字状円管8を流れ、再び空間16で混合されて扁平伝熱管1に入る。このため、扁平伝熱管1のそれぞれの扁平伝熱管内流路5には、ほぼ均一な状態の冷媒が流れ、熱交換効率の低下を防止できる。
In the present embodiment, the refrigerant in the plurality of flow paths is mixed in the
本実施の形態に係る接続ジョイント15を使用したときの熱交換器20内での空気温度と冷媒温度の変化の様子を図23(b)、図24(b)に示す。図23(b)は蒸発器として動作したとき、図24(b)は凝縮器として動作したときである。扁平伝熱管1を流れる間に、扁平管前部穴冷媒温度と空気温度との温度差が小さくなる。そして、扁平伝熱管1の接続部18で、接続ジョイント15に流入する。この接続ジョイント15の部分(S)で、扁平管前部穴冷媒と扁平管後部穴冷媒とが混合される。このため、熱交換器入口から熱交換器出口までのどの位置においても、扁平管前部穴と扁平管後部穴の両方で、空気温度と冷媒温度の差をある程度保つことができ、熱交換効率が低下するのを防止できる。これは蒸発器として動作した場合(図23(b))でも、凝縮器として動作した場合(図24(b))のどちらにおいても同様である。
FIGS. 23B and 24B show how the air temperature and the refrigerant temperature change in the
このように、本実施の形態の接続ジョイント15を、図1や図16に示した熱交換器20に使用することで、熱交換効率が高い熱交換器を得ることができる。また、図17や図18に示した構成の熱交換器20に接続ジョイント15を用いれば、より冷媒が混合される効果が増し、より熱交換効率が高い熱交換器を得ることができる。また、熱交換器20がA方向に幅があり、1段の扁平伝熱管1のA方向の長さが長くなってしまう場合は、図19に示したように、流入配管3、流入配管4を設けた端部側と反対の端部側にも、接続ジョイント15を使用して複数本のU字状円管8で接続すればよい。このように構成すれは、扁平伝熱管1の両端部で冷媒が混合されるので、より高い熱交換効率を有する熱交換器を得ることができる。
Thus, by using the connection joint 15 of the present embodiment for the
図22に示した接続ジョイント15は、空間16で冷媒が混合される構成のものである。これに対して、接続ジョイント内で冷媒が混合されない構成の接続部18を図25に示す。図25は、本発明の実施の形態3に係り、接続ジョイント17を含む接続部18の断面を示す説明図である。実際には図11(c)の中央縦線における断面を示しており、一端部に扁平伝熱管1との接続部17a、他端部に複数本の円管8のそれぞれとの接続部17bを有し、接続ジョイント17内では、扁平伝熱管1の接続端1bと複数本の円管8の接続端8bとを突き合わせて、扁平伝熱管1と複数、例えば2本の円管8とを接続する。ここでは、扁平伝熱管1は4個の扁平伝熱管内流路5を有するとしている。
The connection joint 15 shown in FIG. 22 has a configuration in which refrigerant is mixed in the
接続ジョイント17内部では、扁平伝熱管1の接続端1bと円管8の接続端8bが当接した状態となっている。そのため、実線の矢印J1の方向に円管8から流入した冷媒は、ほとんど混合されることなくそのまま扁平伝熱管1の扁平伝熱管内流路5に流れる。逆に破線の矢印J2の方向に扁平伝熱管1に設けた複数の扁平伝熱管内流路5から冷媒が流入した場合は、同様にそのまま円管8に流れる。図1の構成の熱交換器20を接続ジョイント17によって接続すると、図23(a)、図24(a)に示したように、扁平伝熱管前部穴冷媒温度と空気温度との差が小さくなって、熱交換効率の低下が起りやすい。ところが、図18の構成の熱交換器20を接続ジョイント17で接続すると、接続ジョイント17内では冷媒が混合されないので、U字状円管8の接続の仕方に応じてのみ冷媒状態が制御されることになる。
Inside the connection joint 17, the connection end 1 b of the flat
図18の構成では、扁平伝熱管1の風上側の流路から流れた冷媒を次に流す扁平伝熱管1の風下側に流すようにU字状円管8を接続され、扁平伝熱管1の風下側の流路から流れた冷媒を次に流す扁平伝熱管1の風上側に流すようにU字状円管8を接続される。このように、扁平伝熱管1の接続を交差させるなどして、常に気体の流通方向(D方向)における風上側と風下側の冷媒の流れを入れ替えたり、熱交換器20内で各段の扁平伝熱管1の接続の仕方を変えるなど、冷媒配管内での冷媒状態の流れを考慮して、積極的に希望の冷媒流路を構成する場合には接続ジョイント17が有効となる。内部で冷媒がそのまま流れる接続ジョイント17を用いることで、希望の冷媒流路を構成して冷媒流れを制御しやすくできる効果がある。
In the configuration of FIG. 18, a U-shaped
図22、図25は扁平伝熱管1が4つの扁平伝熱管内流路5を持っている構成としたが、これに限るものではない。4つよりも多い扁平伝熱管内流路5を有する構成でもよく、また3つ以下でもよい。一方、U字状円管8も2本に限るものではなく、2本よりも多くても同様の効果を得る。
22 and 25, the flat
以上のように、この実施の形態では、一端部に複数本の円管8を接続する円管接続部15b、17bを有し、他端部に扁平伝熱管1を接続する扁平伝熱管接続部15a、17aを有する接続ジョイント15、17を備え、接続ジョイント15、17によって扁平伝熱管1と複数本の円管8とを接続するので、製造しやすく、冷媒流路の変更に容易に対応できる構成の熱交換器が得られる。
なお、ここでは接続ジョイント15、17を成形し、扁平伝熱管1と接続ジョイント15、17、及び接続ジョイント15、17と円管8はロウ付け等で固着している。
図25に示すような、扁平伝熱管1の接続端1bと複数本の円管8の接続端8bとを突き合わせた構成では、接続ジョイント17を別体で設けず、扁平伝熱管1の接続端1bと一体に成形することも可能である。例えば、扁平伝熱管1の端部を拡管するなどして、その端部の隔壁が冷媒の流れ方向に所定の幅だけ設けていない状態とし、隔壁をなくした部分に複数本の円管8を挿入し、円管8の接続端8bが扁平伝熱管1内部の隔壁に突き合わされるように固着してもよい。
As described above, in this embodiment, the flat heat transfer tube connection portion having the circular tube connection portions 15b and 17b connecting the plurality of
Here, the connection joints 15 and 17 are formed, and the flat
In the configuration in which the connection end 1b of the flat
また、本実施の形態によれば、扁平伝熱管1の接続端1bと複数本の円管8の接続端8bとの間に、冷媒の流れる方向に所定の幅Lを有する空間16が形成されていることで、複数本の円管8から流入する冷媒が空間16で混合され、扁平伝熱管1の各流路5にほぼ均等に流れていく。逆に、扁平伝熱管1の各流路5から流出した冷媒が空間16で混合され、接続ジョイント15に接続された複数本の円管8にほぼ均等に冷媒が流れていく。これによって、扁平伝熱管1の気体の流通方向(D方向)で冷媒状態を均一化でき、熱交換効率を高くできる。
In addition, according to the present embodiment, a
また、扁平伝熱管1の接続端1bと複数本の円管8の接続端8bとが突き合わされて、扁平伝熱管1と複数本の円管8とを接続することで、扁平伝熱管1の複数の扁平伝熱管内流路5の流路ごとに流す冷媒を制御しやすくできるという効果がある。
Further, the connection end 1 b of the flat
なお、実施の形態1〜実施の形態3のいずれにおいても、1つの熱交換器に2つの流路がある2パスの場合であり、例えば上半分と下半分で1パスづつ構成している。またC方向に2列の熱交換器を重ねて使用している。本発明は、これに限るものではなく、1パスや3パス以上で構成してもよい。また、C方向に1列や、3列以上で構成してもよい。
In any of
また、実施の形態1〜実施の形態3のいずれにおいても、扁平伝熱管1を接続する接続部ではU字状に曲げられた円管8を用い、近くの扁平伝熱管同士を接続する構成である。例えば、形成する冷媒流路によっては離れた扁平伝熱管同士を接続する場合もあり、この時には両端部が短く中央部分の長いU字状円管となる。
In any of the first to third embodiments, the connection portion connecting the flat
実施の形態1〜実施の形態3で説明した熱交換器20を図2のような回路構成の空気調和機や冷凍冷蔵庫などの冷凍サイクル装置の蒸発器や凝縮器に用いることで、小型化又は熱交換量の増加を図ることができる熱交換器を備え、信頼性が高く、小型化が可能で、熱交換性能のよい冷凍サイクル装置を得ることができる。
By using the
また、冷凍サイクル装置に用いる冷媒は、特に限定するものではなく、どのようなものを用いてもよい。例えば、HC冷媒の単一、又はHCを含む混合冷媒、R32、アンモニア、二酸化炭素などを用いると、地球温暖化係数の小さな装置を実現できる。また、冷媒として超臨界状態で放熱するものを用いる場合には、例えば冷房運転の場合には、図2で示した室外熱交換器33は凝縮器の代わりに放熱器として動作する。
また、冷媒と熱交換する気体は、例えば空気としたが、これに限るものではなく、他の気体でもよい。
Moreover, the refrigerant used for the refrigeration cycle apparatus is not particularly limited, and any refrigerant may be used. For example, when a single HC refrigerant or a mixed refrigerant containing HC, R32, ammonia, carbon dioxide, or the like is used, a device with a small global warming potential can be realized. Further, when a refrigerant that radiates heat in a supercritical state is used, for example, in the case of cooling operation, the
Moreover, although the gas which heat-exchanges with a refrigerant | coolant was made into air, for example, it is not restricted to this, Other gas may be sufficient.
1 扁平伝熱管
2 板状フィン
3 流入配管
4 流出配管
5 扁平伝熱管内流路
8 U字状円管
9 接続ジョイント
15 接続ジョイント
16 空間
17 接続ジョイント
18 接続部
31 圧縮機
33 熱交換器
34 絞り装置
47 隔壁
A 板状フィンの並列方向
B 段方向
C 列方向
D 気体の流通方向
J1、J2 冷媒の流れ方向
DESCRIPTION OF
Claims (3)
これら板状フィンを該板状フィンの並列方向に貫通するように設けられ、断面が扁平形状で、前記板状フィンの並列方向及び前記気体の流通方向のそれぞれに直交する方向に複数段をなす扁平伝熱管と、
当該熱交換器の一端側にて、前記複数段をなす前記扁平伝熱管の2段の端部同士を接続する接続部と、を備え、
前記扁平伝熱管は、
その扁平面が前記複数段をなす方向で対向するように配置されると共に、その内部に前記板状フィンの並列方向に伸びる複数の隔壁によって前記気体の流通方向に並んで設けられ、それぞれに冷媒が流通する4つ以上の複数の扁平伝熱管内流路を有し、
前記接続部は、
前記気体の流通方向に並ぶ2本もしくは3本のU字状に曲げられた円管と、これら円管の両端部にそれぞれ設けられ前記扁平伝熱管と前記円管とを接続する接続ジョイントとを有し、前記扁平伝熱管内流路の断面積の和と前記円管の流路断面積の和が同程度で、前記円管を介して2段の前記扁平伝熱管を接続する構成であって、
前記接続ジョイントは、
一端部に2本もしくは3本の前記円管のそれぞれをロウ付けにて接合する円管接続部を、他端部には前記扁平伝熱管をロウ付けにて接合する扁平伝熱管接続部を有し、当該接続ジョイントの内部では、前記円管接続部に接続された前記円管の接続端と前記扁平伝熱管接続部に接続された前記扁平伝熱管の接続端との間に、冷媒の流れる方向に前記円管の外径以上の幅を有する空間が形成されていることを特徴とする熱交換器。 A plurality of plate-like fins that are arranged in parallel with each other at a predetermined interval and in which gas flows between the individual,
It provided these plate-shaped fins so as to penetrate in parallel direction of the plate-like fin cross section with a flat shape, forming a plurality of stages in a direction perpendicular to the respective flow direction of the parallel direction and the gas of the plate-like fin Flat heat transfer tubes,
A connecting portion that connects two end portions of the flat heat transfer tubes forming the plurality of stages at one end side of the heat exchanger ;
The flat heat transfer tube is
The flat surfaces are arranged so as to face each other in the direction of forming the plurality of steps , and are provided in the gas line in the gas flow direction by a plurality of partition walls extending in the parallel direction of the plate-like fins. Have four or more flat heat transfer tube flow channels,
The connecting portion is
Two or three U-shaped circular tubes arranged in the gas flow direction, and connection joints provided at both ends of the circular tubes for connecting the flat heat transfer tubes and the circular tubes, respectively. has, in the degree sum the flow path cross-sectional area of the circular tube and the sum of the cross-sectional area of the flattened heat transfer pipe passage, a configuration of connecting the flat heat transfer tubes 2 stages via the circular tube And
The connecting joint is
There is a circular tube connection part that joins each of the two or three circular tubes by brazing at one end, and a flat heat transfer tube connection part that joins the flat heat transfer tube by brazing at the other end. In the connection joint, the refrigerant flows between the connection end of the circular tube connected to the circular tube connection portion and the connection end of the flat heat transfer tube connected to the flat heat transfer tube connection portion. A heat exchanger characterized in that a space having a width equal to or larger than the outer diameter of the circular pipe is formed in the direction .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009286306A JP5195733B2 (en) | 2009-12-17 | 2009-12-17 | Heat exchanger and refrigeration cycle apparatus equipped with the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009286306A JP5195733B2 (en) | 2009-12-17 | 2009-12-17 | Heat exchanger and refrigeration cycle apparatus equipped with the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011127831A JP2011127831A (en) | 2011-06-30 |
JP5195733B2 true JP5195733B2 (en) | 2013-05-15 |
Family
ID=44290600
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009286306A Active JP5195733B2 (en) | 2009-12-17 | 2009-12-17 | Heat exchanger and refrigeration cycle apparatus equipped with the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5195733B2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20160245560A1 (en) * | 2013-10-29 | 2016-08-25 | Mitsubishi Electric Corporation | Tube fitting, heat exchanger, and air-conditioning apparatus |
US11105538B2 (en) * | 2015-12-01 | 2021-08-31 | Mitsubishi Electric Corporation | Refrigeration cycle apparatus |
EP3951301A4 (en) * | 2019-03-26 | 2022-04-13 | Mitsubishi Electric Corporation | Heat exchanger and refrigeration cycle device |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9791189B2 (en) | 2013-05-08 | 2017-10-17 | Mitsubishi Electric Corporation | Heat exchanger and refrigeration cycle apparatus |
JP6005268B2 (en) * | 2013-05-15 | 2016-10-12 | 三菱電機株式会社 | Laminated header, heat exchanger, and air conditioner |
JP6108964B2 (en) * | 2013-05-31 | 2017-04-05 | 三菱電機株式会社 | Heat exchanger manufacturing method and heat exchanger |
JPWO2016059696A1 (en) * | 2014-10-16 | 2017-05-25 | 三菱電機株式会社 | Refrigeration cycle equipment |
JP2021167676A (en) * | 2018-07-25 | 2021-10-21 | ダイキン工業株式会社 | Joint |
JP6806187B2 (en) * | 2019-06-13 | 2021-01-06 | ダイキン工業株式会社 | Heat exchanger |
WO2023218621A1 (en) * | 2022-05-13 | 2023-11-16 | 三菱電機株式会社 | Heat exchanger and refrigeration cycle apparatus |
CN116379826B (en) * | 2023-06-02 | 2024-04-16 | 广东美的暖通设备有限公司 | Heat exchange assembly, assembling method thereof, micro-channel heat exchanger and heating ventilation equipment |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5761392U (en) * | 1980-09-22 | 1982-04-12 | ||
JPS63172871U (en) * | 1987-04-30 | 1988-11-10 | ||
JPH01102623U (en) * | 1987-12-28 | 1989-07-11 | ||
JPH07125529A (en) * | 1993-11-02 | 1995-05-16 | Kansai Pipe Kogyo Kk | Manufacture of pipe joint |
JP2003166791A (en) * | 2001-11-30 | 2003-06-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Heat exchanger |
JP4055449B2 (en) * | 2002-03-27 | 2008-03-05 | 三菱電機株式会社 | Heat exchanger and air conditioner using the same |
JP2007155308A (en) * | 2005-11-09 | 2007-06-21 | Fujitsu General Ltd | Flow divider and refrigeration cycle device using the same |
JP2007162962A (en) * | 2005-12-09 | 2007-06-28 | Denso Corp | Ejector type refrigerating cycle and branching structure for the same |
JP2008261615A (en) * | 2007-03-16 | 2008-10-30 | Mitsubishi Electric Corp | Heat exchanger, heat exchange device, refrigerator and air conditioner |
JP4671985B2 (en) * | 2007-04-10 | 2011-04-20 | 三菱電機株式会社 | Heat exchanger and air conditioner equipped with the heat exchanger |
-
2009
- 2009-12-17 JP JP2009286306A patent/JP5195733B2/en active Active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20160245560A1 (en) * | 2013-10-29 | 2016-08-25 | Mitsubishi Electric Corporation | Tube fitting, heat exchanger, and air-conditioning apparatus |
US11105538B2 (en) * | 2015-12-01 | 2021-08-31 | Mitsubishi Electric Corporation | Refrigeration cycle apparatus |
EP3951301A4 (en) * | 2019-03-26 | 2022-04-13 | Mitsubishi Electric Corporation | Heat exchanger and refrigeration cycle device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011127831A (en) | 2011-06-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5195733B2 (en) | Heat exchanger and refrigeration cycle apparatus equipped with the same | |
JP6595125B1 (en) | Air conditioner outdoor unit and air conditioner | |
US9651317B2 (en) | Heat exchanger and air conditioner | |
JP6091641B2 (en) | Heat exchanger and air conditioner | |
US8205470B2 (en) | Indoor unit for air conditioner | |
WO2015025702A1 (en) | Heat exchanger, air conditioner, refrigeration cycle device, and method for producing heat exchanger | |
WO2013160957A1 (en) | Heat exchanger, indoor unit, and refrigeration cycle device | |
EP3156752B1 (en) | Heat exchanger | |
JP2005055108A (en) | Heat exchanger | |
WO2017183180A1 (en) | Heat exchanger | |
JP2007139231A (en) | Refrigerator distributor and air conditioner using it | |
KR20140106493A (en) | Air conditioner | |
CN114641663A (en) | Heat exchanger and refrigeration cycle device | |
WO2019239445A1 (en) | Refrigerant distributor, heat exchanger, and air conditioner | |
JP5608478B2 (en) | Heat exchanger and air conditioner using the same | |
JP7292510B2 (en) | heat exchangers and air conditioners | |
JP6925393B2 (en) | Outdoor unit of air conditioner and air conditioner | |
CN111512099B (en) | Heat exchanger and refrigeration cycle device | |
CN116134282B (en) | heat exchanger | |
JP6987227B2 (en) | Heat exchanger and refrigeration cycle equipment | |
JP6582373B2 (en) | Heat exchanger | |
JP7305085B1 (en) | Heat exchanger and refrigeration cycle equipment | |
JP7118279B2 (en) | HEAT EXCHANGER, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND AIR CONDITIONER | |
WO2023032155A1 (en) | Heat exchanger, refrigeration cycle device, and method for manufacturing heat exchanger | |
WO2021245877A1 (en) | Heat exchanger and refrigeration cycle device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120209 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120313 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120419 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130108 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130121 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160215 Year of fee payment: 3 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5195733 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160215 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |