JP2014037899A - 熱交換器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ヘッダー14は、各扁平管11の端部が接続され、ヘッダー14は、外側部材41と、仕切り部材42とを有する。外側部材41は、鉛直方向に延びる連続空間を形成し、仕切り部材42は、連続面42aと、複数の開口42bとを含む。連続面42aは、鉛直方向に連続して連続空間の内部を仕切り、第1空間44と第2空間45とを形成する。第1空間44は、二相冷媒を上方に誘導し、第2空間45は、二相冷媒を各扁平管11に分配する。複数の開口42bは、連続面42aに形成され第1空間と第2空間とをつなぎ、空気の流れ方向に対して下流側に位置する扁平管11の第1部分よりも、空気の流れ方向に対して上流側に位置する扁平管11の第2部分に対して冷媒が多く流れるように形成される。
【選択図】図8
Description
図1は、本発明の一実施形態に係る熱交換器10の概略斜視図である。熱交換器10は、積層型熱交換器である。熱交換器10は、空気を加熱源として、冷媒の蒸発器として機能する。
(2−1)扁平多穴管
扁平多穴管11は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などの金属素材を用いて、押し出し成形等により製造される。
図3に、伝熱フィン12の構成を示す部分拡大図を示す。伝熱フィン12は、アルミニウム製またはアルミニウム合金製のフィンである。伝熱フィン12は、扁平多穴管11に接している。伝熱フィン12には、伝熱フィン12の幅方向に沿って細長く延びる複数の切り欠き12aが形成されている。各切り欠き12aは、扁平多穴管11の平面部が水平面に対して平行に差し込まれるように、伝熱フィン12に形成されている。切り欠き12aの形状は、扁平多穴管11の断面の外形にほぼ一致している。
ヘッダー13,14は、扁平多穴管11を支持する機能と、冷媒を扁平多穴管11の内部流路11aに導く機能と、内部流路11aから出た冷媒を集合させる機能とを有する管部材である。ここでは、図4における紙面左側のヘッダーを第1ヘッダー13と呼び、紙面右側のヘッダーを第2ヘッダー14と呼ぶ。
外側部材31,41は、上下方向に延びる円管状の部材である。外側部材31,41は、アルミニウム製またはアルミニウム合金製である。外側部材31,41は、ヘッダー13,14の外形を構成する。外側部材31,41は、複数の連続する小空間131〜134,141〜146を有する。複数の小空間131〜134,141〜146は、それぞれ、上下方向に延びる空間である。複数の小空間131〜134,141〜146は、外側部材31,41と後述する平板13a〜13c,14a〜14eとによって形成される。より具体的に、複数の小空間131〜134,141〜146は、外側部材31,41の内周面(内壁)と、平板13a〜13c,14a〜14eの面とによって形成される空間である。外側部材31,41の内径d1は、扁平多穴管11の幅寸法と同程度の寸法であり、約25mm〜約27mmである(図8参照)。外側部材31,41の厚み寸法t1は、約3mm〜約4mmである(図8参照)。
平板13a〜13c,14a〜14eは、図4〜図6に示すように、外側部材31,41の内部で縦に延びる空間を上下に仕切る部材である。言い換えると、平板13a〜13c,14a〜14eは、外側部材31,41の内部空間を横切るように配置されている。具体的に、平板13a〜13c,14a〜14eは、外側部材31,41が延びる方向に対して直交する方向に配置されロウ付けされている。
仕切り部材42は、第2ヘッダー外側部材41が有する内部空間のうち、冷媒が自由に通過する流路(自由通過流路)44の断面積を小さくするために用いられる部材である。ここで、断面積とは、第2ヘッダー14が延びる方向に対して直交する方向に切断した横断面の面積である。本実施形態では、特に、上下方向に延びる自由通過流路44を、扁平多穴管11と仕切り部材42とが存在する高さ位置で切断した部分の面積を自由通過流路44の断面積とよぶ。より具体的には、自由通過流路44の断面積は、図8に示す断面図のうち、扁平多穴管11の端面から遠い位置にある仕切り部材42の連続面42aと、外側部材41の内周面とによって囲まれる部分(点でハッチングした部分)である。
膨張弁33で減圧されて低圧となった冷媒は、上述したように、分流器29によって各細管57,58,59に分流されて、その後、第1ヘッダー13の下3つの内部空間132,133,134に送られる(図2および図4参照)。具体的には、細管57に分流された冷媒は、第1ヘッダー内第2小空間132へと流れ込み、細管58に分流された冷媒は、第1ヘッダー内第3小空間133へ流れ込み、細管59に分流された冷媒は、第1ヘッダー内第4小空間134へと流れ込む。
(3−1)
上記実施形態では、外側部材41によって形成される連続空間141〜143に仕切り部材42を配置することによって、各連続空間141〜143の内側に誘導空間(第1空間)44と分配空間(第2空間)45とが形成される。二相冷媒は、誘導空間44を通って上方に誘導され、その後、仕切り部材42の連続面42aに形成された複数の開口42bから分配空間45に向けて噴き出される。複数の開口42bは、空気の流れ方向に対して下流側に位置する扁平多穴管11の第1部分(扁平多穴管11の下流側端部)よりも、空気の流れ方向に対して上流側に位置する扁平多穴管11の第2部分(扁平多穴管11の上流側端部)に対して冷媒が多く流れるように形成される。
上記実施形態に係る熱交換器10では、複数の誘導孔42bが、鉛直方向に沿って配置されるように垂直面(連続面)42aに形成されている。各扁平多穴管11が外側部材41に挿し込まれた高さ位置と、同程度の高さ位置に誘導孔42bを形成することにより、異なる高さ位置に配置された各扁平多穴管11に対して適宜冷媒を送ることができる。
上記実施形態に係る熱交換器10は、誘導孔42bが、扁平多穴管11の下流側端部よりも、扁平多穴管11の上流側端部に近い位置に形成されている。具体的に、誘導孔42bは、仕切り部材42の上流側端部(第2端部)近傍(すなわち、垂直面の上流側端部近傍)に形成される。これにより、空気の流れ方向に対して下流側に位置する扁平多穴管11の部分(扁平多穴管11の下流側部分)よりも、上流側に位置する扁平多穴管11の部分(扁平多穴管11の上流側部分)に対して多くの冷媒を誘導することができる。言い換えると、空気の流れ方向において上流側の扁平多穴管11の端部に対して、直接的に冷媒を導くことができる。
上記実施形態に係る熱交換器10は、円筒状の外側部材41を有する。これにより、耐圧強度を向上させることができる。
上記実施形態に係る仕切り部材42は、平板部材である。したがって、熱交換器10の製造工数を減らすことができる。
上記実施形態に係る熱交換器10は、仕切り部材42の垂直面42aが扁平多穴管11の端面に対して傾いている。すなわち、扁平多穴管11の上流側端部に多くの冷媒が送られるように、垂直面42aが扁平多穴管11の上流側端部に向けて配置されている。具体的に、垂直面42aの幅方向端部のうち、空気の流れ方向に対して下流側に位置する端部(下流側端部)が、空気の流れ方向に対して上流側に位置する端部(上流側端部)よりも扁平多穴管11の端面に近い位置にくるように、仕切り部材42は扁平多穴管11の端面に対して傾けられている。これにより、扁平多穴管11の上流側端部に対して、多くの冷媒を効果的に送ることができる。
(4−1)変形例A
上記実施形態に係る熱交換器10では、平板状の仕切り部材42を採用した。ここで、平板上の仕切り部材42に代えて、図9に示すような、断面形状がV字形状の仕切り部材142を採用してもよい。
上記実施形態に係る熱交換器10は、平板状の仕切り部材42を採用した。ここで、平板状の仕切り部材42に代えて、円筒状の仕切り部材61を採用してもよい。
第2ヘッダー16は、図10から図12に示すように、主として、外側部材61と、平板16a〜16eと、仕切り部材62a〜62cとからなる。
仕切り部材62a〜62cもまた、第2ヘッダー外側部材61が有する内部空間のうち、冷媒が自由に通過する流路(自由通過流路)64の断面積を小さくするために用いられる部材である。ここで、断面積とは、第2ヘッダー16が延びる方向に対して直交する方向に切断した面(横断面)の面積であり、自由通過流路64の断面積とは、仕切り部材62a〜62cの内部空間の断面積である。より具体的には、自由通過流路64の断面積とは、図14のうち、点でハッチングした部分である。
膨張弁33で減圧されて低圧となった冷媒は、上記実施形態に係る熱交換器と同様、分流器29によって各細管57,58,59に分流されて、その後、第1ヘッダー13の下3つの内部空間132,133,134に送られる(図2および図10参照)。
上記実施形態に係る熱交換器100は、仕切り部材62a〜62cの内部空間が冷媒を上方へと誘導する誘導流路(誘導空間)64となる。また、仕切り部材62a〜62cが誘導孔63bを有し、誘導流路64を流れる冷媒は、誘導孔63bから分配空間65に噴き出される。誘導孔63bから分配空間65に噴き出された冷媒は、噴き出し位置の近傍に配置された扁平多穴管11に分流される。接合部分61aを有する外側部材61とは異なる部材の内部空間64を冷媒が流れるため、外側部材61の内径に関係なく、自由通過流路(誘導流路)64の断面積を小さくすることができる。これにより、幅寸法の大きい扁平多穴管11を外側部材61に接続した場合であっても、ヘッダー内を流れる冷媒の流速を調整することが可能になる。
変形例Bに係る熱交換器100は、仕切り部材62a〜62cの連続面63aに複数の誘導孔63bが形成されており、誘導空間(誘導流路)64を流れる冷媒は、複数の誘導孔63bから分配空間65に噴き出された。また、複数の誘導孔63bは、分配空間65において空気の流れ方向上流側に向けて冷媒が噴き出されるように、仕切り部材62a〜62cの連続面63aのうち、空気の流れ方向上流側の部分に形成されていた。ここで、誘導孔63bは、仕切り部材62a〜62cの連続面63aのうち、空気の流れ方向上流側に加えて、空気の流れ方向下流側にも形成されてもよい(図15参照)。このとき、空気の流れ方向上流側の連続面63aの部分に形成された誘導孔63bの径が、空気の流れ方向下流側の連続面63aの部分に形成された誘導孔63bの径よりも大きいことが好ましい。これにより、扁平多穴管11の空気の流れ方向上流側の内部流路11aに多くの冷媒を送ることができる。
上記実施形態に係る熱交換器10,100は、外側部材41,61として円筒状の部材を用いた。ここで、外側部材は、図14に示すように、断面形状が雫形の外側部材81であってもよい。
上記実施形態に係る熱交換器10は、扁平多穴管11の断面の形状にほぼ一致した切り欠き12aを有し、扁平多穴管11の平面部が水平面に対して平行に差し込まれて用いられる伝熱フィン12を備えた(図4参照)。ここで、伝熱フィンは、上記実施形態で用いた伝熱フィンに代えて、波形フィンであってもよい。波形フィンは、板状素材が扁平多穴管11の長手方向に沿って波形に折り曲げられることによって構成されたフィンである。波形フィンは、山折りの部分が扁平多穴管11の平面部の下面にロウ付け等によって接合され、谷折りの部分が扁平多穴管11の平面部の上面にロウ付け等によって接合される。
11 扁平多穴管(扁平管)
12 伝熱フィン
13 第1ヘッダー(ヘッダー)
13a〜13c 平板
14,16,18 第2ヘッダー(ヘッダー)
14a〜14e,16a〜16e 平板
31 外側部材、第1ヘッダー外側部材
41 外側部材、第2ヘッダー外側部材
42 仕切り部材
42a 垂直面(連続面)
42b 誘導孔(開口)
44 自由通過流路、誘導流路,誘導空間(第1空間)
45 形成空間、分配空間(第2空間)
61 外側部材、第2ヘッダー外側部材
62a〜62c 仕切り部材
63a 連続面
63b 誘導孔(開口)
64 自由通過流路、誘導流路,誘導空間(第1空間)
65 形成空間、分配空間(第2空間)
81 外側部材
82 仕切り部材
82a 垂直面(連続面)
82b 誘導孔(開口)
84 自由通過流路、誘導流路,誘導空間(第1空間)
85 形成空間、分配空間(第2空間)
142 仕切り部材
142a 垂直面(連続面)
142b 誘導孔(開口)
131〜134,141〜146,161〜166 小空間
Claims (11)
- 水平方向に沿って延びる複数の扁平管(11)と、
鉛直方向に沿って延び、各扁平管の端部が接続されて、前記各扁平管に二相冷媒を分流させるヘッダー(14,16,18)と、
を備え、
前記ヘッダーは、
鉛直方向に延びる連続空間を形成する外側部材(41,61,81)と、
鉛直方向に連続して前記連続空間の内部を仕切り、前記二相冷媒を上方に誘導する第1空間(44,64,84)と前記二相冷媒を前記各扁平管に分配する第2空間(45,65,85)とを形成する連続面(42a,63a,82a,142a)と、前記連続面に形成され前記第1空間と前記第2空間とをつなぐ複数の開口(42b,63b,82b,142b)とを含む仕切り部材(42,62a〜62c,82,142)と、
を有し、
前記複数の開口は、空気の流れ方向に対して下流側に位置する前記扁平管の第1部分よりも、前記空気の流れ方向に対して上流側に位置する前記扁平管の第2部分に対して冷媒が多く流れるように形成される、
熱交換器。 - 前記複数の開口は、鉛直方向に沿って配置されるように前記連続面に形成されている、
請求項1に記載の熱交換器。 - 前記開口は、下流側に位置する前記扁平管の前記第1部分よりも、上流側に位置する前記扁平管の前記第2部分に近い位置に形成される、
請求項1または2に記載の熱交換器。 - 前記外側部材は、円筒状である、
請求項1から3のいずれかに記載の熱交換器。 - 前記連続面は、前記扁平管の端面に対して所定の傾きを有する、
請求項1から4のいずれかに記載の熱交換器。 - 前記仕切り部材は、平板部材である、
請求項1から5のいずれかに記載の熱交換器。 - 前記仕切り部材は、前記空気の流れ方向に対して下流側に位置する前記仕切り部材の第1端部が、前記空気の流れ方向に対して上流側に位置する前記仕切り部材の第2端部よりも前記扁平管の端面に近い位置にくるように配置される、
請求項6に記載の熱交換器。 - 前記開口は、前記仕切り部材の前記第2端部近傍の前記連続面に形成される、
請求項7に記載の熱交換器。 - 前記仕切り部材は、断面形状がV字である、
請求項1から5のいずれかに記載の熱交換器。 - 前記仕切り部材は、円筒部材である、
請求項1から5のいずれかに記載の熱交換器。 - 前記二相冷媒は、R32冷媒である、
請求項1から10のいずれかに記載の熱交換器。
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