JP2012067994A - 複数列熱交換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換器外部での配管の取り回しを排除してスペースを確保し、熱媒体の流れ形態の自由度を維持できるようにした複数列熱交換装置を提供すること。
【解決手段】一対のヘッダーパイプ１０，１１と、両ヘッダーパイプ間に架設される互いに平行な複数の熱交換管３とを具備するパラレルフロー型熱交換器１Ａ，１Ｂを複数列組み合わせた複数列熱交換装置において、ヘッダーパイプは、各列の熱交換器の熱交換管と連通する複数の冷媒通路２０を有すると共に、熱媒体通路と区画されて冷媒通路に沿設される接続通路３０を有し、接続通路の適宜位置に設けられる連通口４０を介して冷媒通路と接続通路とを連通してなる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、例えばパラレルフロー型の熱交換器を複数列組み合わせた複数列熱交換装置に関するものである。

一般的にパラレルフロー型熱交換器を複数列組み合わせて使用する場合、熱媒体（冷媒）の流れの構成によっては、ヘッダーパイプを相互に接続するためには配管等を用いて連通させる必要がある。その一例を、図８に示す概略展開図を参照して説明する。

図８において、１列目の熱交換器１Ａと２列目の熱交換器１Ｂは、それぞれ一対のヘッダーパイプ２ａ，２ｂと、両ヘッダーパイプ２ａ，２ｂ間に架設される互いに平行な熱交換管３と、隣接する熱交換管３間に介在されるコルゲートフィン４とを具備している。１列目の熱交換器１Ａは、一方のヘッダーパイプ２ａの上部側の１／３の位置に配置される仕切板５ａによって通路が区画され、ヘッダーパイプ２ａの上端側に熱媒体（以下に冷媒という）の流入管６が接続されている。また、他方のヘッダーパイプ２ｂの下部１／３の位置に配置される仕切板５ｂによって通路が区画され、ヘッダーパイプ２ｂの下部側に冷媒の流出管７が接続されている。

一方、２列目の熱交換器１Ｂは、両ヘッダーパイプ２ａ，２ｂの３等分された位置にそれぞれ配置される仕切板５ｃ，５ｄ；５ｅ，５ｆによって通路が区画され、ヘッダーパイプ２ｂの区画された３つの通路には冷媒の流入管８ａ，８ｂ，８ｃが接続されている。また、他方のヘッダーパイプ２ａの区画された３つの通路には冷媒の流出管８ｄ，８ｅ，８ｆが接続されている。

上記のように構成された１列目の熱交換器１Ａの流出管７と２列目の熱交換器１Ｂの流入管８ａ，８ｂ，８ｃが分配用配管９ａを介して接続され、また、２列目の熱交換器１Ｂの流出管８ｄ，８ｅ，８ｆに集合用配管９ｂが接続される。

したがって、熱交換器１Ａ，１Ｂの両脇に配管８ａ〜８ｅを取り回すためのスペースが必要となり、そのスペースを確保するためには、熱交換部の面積を減少せざるを得ず、熱交換性能が犠牲となる。

また、複数列の熱交換器を連通する手法として、連通される熱交換器のヘッダーパイプに配した貫通孔及びスリーブを用いて接続するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特表２００５−５０９８３３号公報（段落００６４、図６，図７）

しかしながら、特許文献１に記載のものにおいては、互いに連通するヘッダーパイプ空間に制約があり、連通させたい冷媒通路の部位が離れた位置にあると、貫通孔とスリーブのみでは適用が困難である。

この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、熱交換器外部での配管の取り回しを排除してスペースを確保し、熱媒体の流れ形態の自由度を維持できるようにした複数列熱交換装置を提供する。

上記課題を解決するために、この発明に係る複数列熱交換装置は、一対のヘッダーパイプと、両ヘッダーパイプ間に架設される互いに平行な複数の熱交換管とを具備するパラレルフロー型熱交換器を複数列組み合わせた複数列熱交換装置において、上記ヘッダーパイプは、各列の上記熱交換器の上記熱交換管と連通する複数の熱媒体通路を有すると共に、上記熱媒体通路と区画されて熱媒体通路に沿設される接続通路を有し、上記接続通路の適宜位置に設けられる連通口を介して上記熱媒体通路と接続通路とを連通してなることを特徴とする。この場合、上記ヘッダーパイプ及び熱交換管をアルミニウム製部材にて形成すると共に、上記ヘッダーパイプと熱交換管をろう付け接合する方が好ましい。

このように構成することにより、組み合わされる各列の熱交換器のヘッダーパイプを共通にすることができ、ヘッダーパイプに設けられた接続通路の適宜位置に連通口を設けることで、連通が必要とされる熱交換器部位の熱媒体通路を配管等を用いずに連通することができる。

この発明の複数列熱交換装置において、上記ヘッダーパイプを、上記複数の熱媒体通路の各通路の一部を構成する凹状通路部と上記接続通路とを有するヘッダーパイプ本体と、上記凹状通路部の開口部を閉塞すると共に、凹状通路部と協働して熱媒体通路を構成し、かつ、上記熱交換管と接続するカバー部材とで構成することができる。この場合、上記ヘッダーパイプ本体をアルミニウム製押出形材にて形成し、上記カバー部材をろう材が積層されたクラッド材にて形成し、上記ヘッダーパイプ本体とカバー部材及び上記熱交換管をろう付け接合する方が好ましい。

このように構成することにより、ヘッダーパイプ本体の凹状通路部の適宜箇所に連通口を設けた後に、ヘッダーパイプ本体とカバー部材とを接合してヘッダーパイプを形成することができる。

また、この発明の複数列熱交換装置において、上記ヘッダーパイプは、各列の上記熱交換器の熱交換管と連通する熱媒体通路と、上記熱交換管と接続する面と直交する側面に形成され、上記接続通路の一部を構成する凹状接続通路部とを有する複数のパイプブロックを具備し、上記複数のパイプブロックを接合して、接合される上記パイプブロックの上記凹状接続通路部により接続通路を構成することができる。この場合、上記複数のパイプブロックをアルミニウム製押出形材にて形成し、上記パイプブロック同士及び上記熱交換管をろう付け接合する方がよい。

このように構成することにより、パイプブロックの凹状接続通路部の適宜箇所に連通口を設けた後に、パイプブロック同士を接合してヘッダーパイプを形成することができる。

この発明によれば、組み合わされる各列の熱交換器のヘッダーパイプを共通にし、接続通路に連通口を設けることで、連通される熱交換器の熱媒体通路を連通することができるので、熱交換器外部での配管の取り回しを排除してスペースを確保することができると共に、熱媒体の流れ形態の自由度を維持することができる。

この発明に係る複数列熱交換装置の第１実施形態を示す概略正面図（ａ），（ａ）のＩ−Ｉ線に沿う断面図（ｂ）及び概略側面図（ｃ）である。 第１実施形態におけるヘッダーパイプを示す断面図（ａ）及びヘッダーパイプを構成するヘッダーパイプ本体とカバー部材を示す分解平面図（ｂ）である。 上記ヘッダーパイプ本体とカバー部材を示す分解斜視図である。 この発明に係る複数列熱交換装置の第２実施形態を示す概略正面図（ａ），（ａ）のII−II線に沿う断面図（ｂ）及び概略側面図（ｃ）である。 第２実施形態におけるヘッダーパイプを示す断面図（ａ）及びヘッダーパイプを構成するパイプブロックを示す分解平面図（ｂ）である。 上記パイプブロックを示す斜視図である。 この発明における冷媒の流れの一例を示す概略正面図（ａ）、概略平面図（ｂ）及び概略左右断面図（ｃ），（ｄ）である。 複数列熱交換器の配管の一例を示す概略展開図である。

以下に、この発明に係る複数列熱交換装置の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。ここでは、図８で説明した部分と同一部分には同一符号を付して説明する。

＜第１実施形態＞
上記複数列熱交換装置ＨＥ（以下に熱交換装置ＨＥという）は、図１に示すように、一対のヘッダーパイプ１０，１１と、これらのヘッダーパイプ１０，１１間に互いに平行に架設される複数の熱交換管３と、各熱交換管３の間に介設されると共に、一体に接合される熱交換用フィン例えばコルゲートフィン４とで主に構成される複数例えば２固のパラレルフロー型熱交換器１Ａ，１Ｂを、片側同士が共通のヘッダーパイプ１０又は１１を介して各熱交換器１Ａ，１Ｂの面同士が重なるようにして列設してなる。この場合、１列目の熱交換器１Ａの一方のヘッダーパイプ１０の上部には流入孔（図示せず）が設けられ、この流入孔を介して冷媒の流入管６が接続されている。また、他方のヘッダーパイプ１１の中央より下方側部位には流出孔（図示せず）が設けられ、この流出孔を介して冷媒の流出管７が接続されている。

なお、ヘッダーパイプ１０，１１、熱交換管３及びコルゲートフィン４は、アルミニウム（アルミニウム合金を含む）製部材にて形成されており、ろう付けにより一体接合されている。

ヘッダーパイプ１０，１１は、同様に形成されており、各列の熱交換器１Ａ，１Ｂの熱交換管３と連通する複数（図では２個の場合を示す）の熱媒体通路２０（以下に冷媒通路２０という）を有すると共に、冷媒通路２０と区画されて冷媒通路２０に沿設される接続通路３０を有し、接続通路３０の適宜位置に設けられる連通口４０を介して冷媒通路２０と接続通路３０とが連通されている。

上記ヘッダーパイプ１０，１１は、ヘッダーパイプ１０を代表して説明すると、２固の冷媒通路２０の各通路の一部を構成する凹状通路部２１と、凹状通路部２１と区画され、凹状通路部２１に沿設される接続通路３０とを有するヘッダーパイプ本体１２と、凹状通路部２１の開口部を閉塞すると共に、凹状通路部２１と協働して冷媒通路２０を構成し、かつ、熱交換管３と接続するカバー部材１３とで構成されている。

この場合、ヘッダーパイプ本体１２は、アルミニウム合金製の押出形材にて形成されており、図２及び図３に示すように、両側に略半楕円形状の凹状通路部２１を有し、中央仕切壁１２ａの背部に円形の接続通路３０が設けられている。このヘッダーパイプ本体１２は、外側の輪郭が半楕円形状の凹状通路部２１及び円形の接続通路３０に沿った流線形状に形成されている。また、中央仕切壁１２ａの先端には平坦面１２ｂが形成され、凹状通路部２１の外壁部は中央仕切壁１２ａより外方に延在し、その先端側の内方面には、カバー部材１３の端部を係止する切欠き部１２ｃが形成されている。

一方、カバー部材１３は、例えばＡ１０００系又はＡ３０００系のアルミニウム合金製心材（例えばＡ３００３）に、Ａ４０００系のろう材(例えばＡ４３４３)が積層されたクラッド材にて形成されており、図２及び図３に示すように、ヘッダーパイプ本体１２の中央仕切壁１２ａの平坦面１２ｂに当接する平坦基部１３ａの両側に緩やかに湾曲する一対の翼部１３ｂを有する屈曲板状に形成されている。なお、カバー部材１３は、長手方向に沿って適宜間隔をおいて、扁平状の熱交換管３を接続するための横長状のスリット（図示せず）が設けられている。

なお、熱交換管３は、内部に複数の通路を有する扁平状のアルミニウム合金製の押出形材にて形成されている。

上記のように形成されるヘッダーパイプ本体１２とカバー部材１３とをろう付け接合することによりヘッダーパイプ１０が形成される。この場合、ヘッダーパイプ本体１２の中央仕切壁１２ａの平坦面１２ｂにカバー部材１３の平坦基部１３ａの平坦面を当接すると共に、ヘッダーパイプ本体１２の切欠き部１２ｃにカバー部材１３の翼部１３ｂの先端部を係止させた状態でろう付け接合する。

なお、ヘッダーパイプ本体１２とカバー部材１３とをろう付けする前に、図２（ｂ）に示すように、ヘッダーパイプ本体１２の凹状通路部２１の任意の箇所にドリル等の工具を用いて連通口４０を穿設し、また、ヘッダーパイプ本体１２とカバー部材１３とで構成される冷媒通路２０の適宜位置に仕切板５を配設した状態で、ヘッダーパイプ本体１２とカバー部材１３とをろう付け接合する。実際には、ヘッダーパイプ本体１２とカバー部材１３とをろう付け接合すると同時に、カバー部材１３と熱交換管３とをろう付け接合する。また、ヘッダーパイプ１０，１１の上下端部にはアルミニウム合金製のエンドキャップ１４がろう付け接合される。

次に、第１実施形態の熱交換装置ＨＥの冷媒の流れの一例について図７を参照して説明する。図７は、図１で説明した概略正面図とＩ−Ｉ線に沿う概略断面図と基本的には同じであり、冷媒の流れを分かり易くするために、左右概略断面図（ｃ），（ｄ）を付加してある。

図７において、１列目の熱交換器１Ａの熱交換管３が接続される一方のヘッダーパイプ１０（図において左側）の冷媒通路２０は、２つの仕切板５ａ，５ｂによって３等分された空間ｓ−１，ｓ−２，ｓ−３に区画され、他方のヘッダーパイプ１１（図において右側）の冷媒通路２０は、上部側の約１／３の箇所の仕切板５ｃによって２空間ｓ−４，ｓ−５に区画されている。

一方、２列目の熱交換器１Ｂの熱交換管３が接続される一方のヘッダーパイプ１０（図において左側）の冷媒通路２０は、上部側の約１／３の箇所の仕切板５ｄによって２空間ｓ−６，ｓ−７に区画され（図７（ｃ）参照）、他方のヘッダーパイプ１１（図において右側）の冷媒通路２０は、下部側の約１／３の箇所の仕切板５ｅによって２空間ｓ−８，ｓ−９に区画されている（図７（ｄ）参照）。上記冷媒通路２０の区画された空間ｓ−１〜ｓ−８と接続通路３０は、連通口（図示せず）によって連通されている。

上記のように構成された熱交換装置ＨＥにおいて、流入管６から冷媒通路２０の空間ｓ−１に流入される冷媒Ｒは、図７（ｃ），（ｄ）に丸数字▲１▼〜▲８▼で示す順に、空間ｓ−１→熱交換管３→空間ｓ−４→接続通路３０→空間ｓ−９→熱交換管３→空間ｓ−７→熱交換管３→空間ｓ−８→熱交換管３→空間ｓ−６→接続通路３０→空間ｓ−２＆空間ｓ−３→熱交換管３→空間ｓ−５に流れた後、流出管７から流出する。なお、図７（ｃ），（ｄ）において、接続通路３０の網目部分が冷媒Ｒの流れる領域である。

上記冷媒Ｒの流れは一例であって、連通口４０を任意の位置に設けることによって、冷媒Ｒの流れすなわち熱交換器の配管パスに自由度を持たせることができる。

なお、上記説明では、熱交換器１Ａ，１Ｂを２列にした場合について説明したが、３固以上を列設することも可能である。例えば、図２（ａ）に二点鎖線で示すように、ヘッダーパイプ１０に形成される凹状通路部２１の数を増やし、各凹状通路部２１の間に中央仕切壁１２ａを設けると共に、外壁部の内側に切欠き部１２ｃを設け、ヘッダーパイプ本体１２の中央仕切壁１２ａの平坦面１２ｂにカバー部材１３の平坦基部１３ａの平坦面を当接すると共に、ヘッダーパイプ本体１２の切欠き部１２ｃにカバー部材１３の翼部１３ｂの先端部を係止させた状態で、上記と同様にろう付け接合する。

上記のように構成される第１実施形態の熱交換装置によれば、ヘッダーパイプ本体１２に設けられた２個の凹状通路部２１の適宜箇所に連通口４０を設けた後に、ヘッダーパイプ本体１２とカバー部材１３とを接合してヘッダーパイプ１０，１１を形成することができる。

したがって、組み合わされる各列の熱交換器１Ａ，１Ｂのヘッダーパイプ１０，１１を共通にすることができるので、構成部材の削減が図れ、また、熱交換器１Ａ，１Ｂの外部での配管の取り回しを排除してスペースを確保することができると共に、熱媒体の流れ形態の自由度を維持することができる。

＜第２実施形態＞
上記第１実施形態では、ヘッダーパイプ１０，１１が、アルミニウム合金製押出形材にて形成されるヘッダーパイプ本体１２と、ろう材を積層したクラッド材からなるカバー部材１３とをろう付け接合した構造である場合について説明したが、ヘッダーパイプ１０，１１を別の構造としてもよい。

例えば、図４ないし図６に示すように、両ヘッダーパイプ５０は、各列の熱交換器１Ａ，１Ｂの熱交換管３と連通する冷媒通路２０と、熱交換管３と接続する面と直交する側面に形成され、接続通路３０の一部を構成する凹状接続通路部３１とを有する複数（図では２個の場合を示す）のパイプブロック５１を具備し、両パイプブロック５１を接合して、接合されるパイプブロック５１の凹状接続通路部３１により接続通路３０を構成してなる。

この場合、パイプブロック５１は、例えば、Ａ１０００系又はＡ３０００系のアルミニウム合金製押出形材にて形成されている。パイプブロック５１は、図５及び図６に示すように、熱交換管３を接続する平坦面５２が底辺部５３となる略台形状の冷媒通路２０を有する断面が略台形状のブロック基部５４と、ブロック基部５４の底辺部５３と対向する平坦頂辺部５５の両端に延在する鍔部５６とを有すると共に、熱交換管３を接続する平坦面５２と直交する側面に、ブロック基部５４の傾斜側辺部５７と鍔部５６が協働して形成される直角三角形状の凹状接続通路部３１を有する。また、底辺部５３と隣接する側面には底辺部５３の平坦面５２と直交する平坦接合面５８が形成されている。

上記のように形成される２個のパイプブロック５１をろう付け接合してヘッダーパイプ５０を形成する。この場合、例えばＡ４０００系のろう材もしくはペースト状ろう材を介してパイプブロック５１の平坦接合面５８と鍔部５６の平端面５６ａを当接してろう付け接合する。

なお、パイプブロック５１同士をろう付けする前に、図５（ｂ）に示すように、パイプブロック５１の凹状接続通路部３１の任意の箇所にドリル等の工具を用いて連通口４０を穿設し、また、パイプブロック５１冷媒通路２０の適宜位置に仕切板（図示せず）を配設した状態で、パイプブロック５１同士をろう付け接合する。実際には、パイプブロック５１同士をろう付け接合すると同時に、パイプブロック５１と熱交換管３とをろう付け接合する。

なお、第２実施形態において、その他の部分は第１実施形態と同じであるので、同一部分には同一符号を付して説明は省略する。

なお、上記説明では、熱交換器１Ａ，１Ｂを２列にした場合について説明したが、３固以上を列設することも可能である。この場合は、パイプブロック５１の数を増やして、パイプブロック５１同士を上記と同様に接合すればよい。

上記のように構成される第２実施形態の熱交換装置によれば、パイプブロック５１の凹状接続通路部３１の適宜箇所に連通口４０を設けた後に、パイプブロック５１同士を接合してヘッダーパイプ５０を形成することができる。

したがって、組み合わされる各列の熱交換器１Ａ，１Ｂのヘッダーパイプ５０を共通にすることができるので、構成部材の削減が図れ、また、熱交換器１Ａ，１Ｂの外部での配管の取り回しを排除してスペースを確保することができると共に、熱媒体の流れ形態の自由度を維持することができる。

１Ａ，１Ｂ 熱交換器
３ 熱交換管
４ コルゲートフィン
１０，１１ ヘッダーパイプ
１２ ヘッダーパイプ本体
１３ カバー部材
２０ 冷媒通路（熱媒体通路）
２１ 凹状通路部
３０ 接続通路
３１ 凹状接続通路部
４０ 連通口
５０ ヘッダーパイプ
５１ パイプブロック

Claims (6)

1. 一対のヘッダーパイプと、両ヘッダーパイプ間に架設される互いに平行な複数の熱交換管とを具備するパラレルフロー型熱交換器を複数列組み合わせた複数列熱交換装置において、
   上記ヘッダーパイプは、各列の上記熱交換器の上記熱交換管と連通する複数の熱媒体通路を有すると共に、上記熱媒体通路と区画されて熱媒体通路に沿設される接続通路を有し、上記接続通路の適宜位置に設けられる連通口を介して上記熱媒体通路と接続通路とを連通してなる、ことを特徴とする複数列熱交換装置。
2. 請求項１記載の複数列熱交換装置において、
   上記ヘッダーパイプが、上記複数の熱媒体通路の各通路の一部を構成する凹状通路部と上記接続通路とを有するヘッダーパイプ本体と、上記凹状通路部の開口部を閉塞すると共に、凹状通路部と協働して熱媒体通路を構成し、かつ、上記熱交換管と接続するカバー部材とで構成されている、ことを特徴とする複数列熱交換装置。
3. 請求項１記載の複数列熱交換装置において、
   上記ヘッダーパイプが、各列の上記熱交換器の熱交換管と連通する熱媒体通路と、上記熱交換管と接続する面と直交する側面に形成され、上記接続通路の一部を構成する凹状接続通路部とを有する複数のパイプブロックを具備し、上記複数のパイプブロックを接合して、接合される上記パイプブロックの上記凹状接続通路部により接続通路を構成してなる、ことを特徴とする複数列熱交換装置。
4. 請求項１記載の複数列熱交換装置において、
   上記ヘッダーパイプ及び熱交換管をアルミニウム製部材にて形成すると共に、上記ヘッダーパイプと熱交換管をろう付け接合してなる、ことを特徴とする複数列熱交換装置。
5. 請求項２記載の複数列熱交換装置において、
   上記ヘッダーパイプ本体をアルミニウム製押出形材にて形成し、上記カバー部材をろう材が積層されたクラッド材にて形成し、上記ヘッダーパイプ本体とカバー部材及び上記熱交換管をろう付け接合してなる、ことを特徴とする複数列熱交換装置。
6. 請求項３記載の複数列熱交換装置において、
   上記複数のパイプブロックをアルミニウム製押出形材にて形成し、上記パイプブロック同士及び上記熱交換管をろう付け接合してなる、ことを特徴とする複数列熱交換装置。

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