JP2020165569A - Heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱交換器、特に空気調和機に用いられる熱交換器に関する。 The present invention relates to heat exchangers, particularly heat exchangers used in air conditioners.
従来、扁平管(伝熱管)の両端がヘッダに接続され、扁平管への冷媒分流がヘッダ内で行われる構造を持つ熱交換器が知られている。扁平管は、冷媒流れ方向に垂直となる方向に対して複数積層している。この熱交換器5Aとして、図7に示すように、性能を向上させるため、2列の扁平管を風上側11aAと風下側11bAに配列している例がある(図7参照)。このように2列に配置した場合、列数に応じたヘッダ12aA,12bAが必要となる。ヘッダ12aA,12bAが複数となることにより容積が増大するため冷媒の充填量も増加する。また、複数のヘッダ12aA,12bAを連通させる接続部121Aが必要となり製造コストも増すという問題があった
Conventionally, there is known a heat exchanger having a structure in which both ends of a flat tube (heat transfer tube) are connected to a header and refrigerant is diverted into the flat tube in the header. A plurality of flat tubes are stacked in a direction perpendicular to the refrigerant flow direction. As shown in FIG. 7, as the
これに対し、例えば、特許文献1には、複数の伝熱管(扁平管の場合を含む)を1か所にまとめる連結ヘッダを介して主ヘッダに接続する熱交換器が開示されている。この熱交換器では、伝熱管の主ヘッダへの接続位置をずらすことができるため、多数の伝熱管を配置することが可能となり、熱交換を効率的に行うことができる。また、特許文献2から4には、各列の扁平管を横並びに1つの長方形型ヘッダに接続する熱交換器が開示されている。この熱交換器では、ヘッダ内部に仕切板を設けることにより、列間で冷媒をUターンさせる折り返し部として機能させることができ、ひいてはヘッダ構造の簡易化や製造性の向上を図ることができる。
On the other hand, for example,
しかしながら、特許文献1の熱交換器では、部材(特に連結ヘッダ)が増えることから製造面、コスト面で工数や製造費が増加するとともに、冷媒の充填量を減らせないという問題も依然としてあった。また、特許文献2から4の熱交換器では、各列の扁平管を横並びに接続するため、必要ヘッダ幅が大きくなって容積が増すことによりコンパクト化が図れない問題があるとともに、冷媒の充填量を減らせないという問題も依然としてあった。
However, in the heat exchanger of
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであって、複数の伝熱管を風上側と風下側の2列に配置した熱交換器において、低コストで冷媒充填量を削減可能な熱交換器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and in a heat exchanger in which a plurality of heat transfer tubes are arranged in two rows on the windward side and the leeward side, heat exchange capable of reducing the amount of refrigerant charged at low cost is possible. The purpose is to provide a vessel.
本発明は、上記目的を達成するために、以下の構成によって把握される。
(1)本発明の第1の観点は、熱交換器であって、風上側で冷媒流れ方向に垂直となる方向に積層された複数の第1扁平管と、風下側で冷媒流れ方向に垂直となる方向に積層された複数の第2扁平管と、前記複数の第1扁平管及び前記複数の第2扁平管の一方の端部が接続された中空のヘッダと、を備え、前記複数の第1扁平管の一方の端部及び前記複数の第2扁平管の一方の端部は前記ヘッダに向かって屈曲しており、双方が冷媒流れ方向に垂直となる方向に交互に前記ヘッダに接続されている、ことを特徴とする。
The present invention is grasped by the following configuration in order to achieve the above object.
(1) The first aspect of the present invention is a heat exchanger, in which a plurality of first flat pipes laminated in a direction perpendicular to the refrigerant flow direction on the wind side and a plurality of first flat pipes stacked in a direction perpendicular to the refrigerant flow direction on the leeward side and perpendicular to the refrigerant flow direction on the leeward side. A plurality of second flat tubes laminated in the direction of the above, and a hollow header to which one end of the plurality of first flat tubes and the plurality of second flat tubes are connected. One end of the first flat pipe and one end of the plurality of second flat pipes are bent toward the header, and both are alternately connected to the header in a direction perpendicular to the refrigerant flow direction. It is characterized by being done.
(2)上記(1)の熱交換器において、前記複数の第1扁平管の一方の端部及び前記複数の第2扁平管は、冷媒流れ方向に垂直となる方向から見た上面視において、冷媒流れ方向に平行となる長手方向(前記第1扁平管の一方の端部から他方の端部にかけての方向と平行となる方向)について線対称に配置されている。 (2) In the heat exchanger of (1) above, one end of the plurality of first flat tubes and the plurality of second flat tubes are viewed from above when viewed from a direction perpendicular to the refrigerant flow direction. They are arranged line-symmetrically in the longitudinal direction parallel to the refrigerant flow direction (the direction parallel to the direction from one end to the other end of the first flat pipe).
(3)上記(1)又は(2)の熱交換器において、前記複数の第1扁平管及び前記複数の第2扁平管の一方の端部は、前記ヘッダに向かって屈曲する屈曲部と、前記屈曲部から前記本体部に平行な方向に屈曲して前記ヘッダに接続される接続部とを有する。 (3) In the heat exchanger of (1) or (2), one end of the plurality of first flat tubes and the plurality of second flat tubes includes a bent portion that bends toward the header and a bent portion. It has a connecting portion that bends from the bent portion in a direction parallel to the main body portion and is connected to the header.
本発明によれば、複数の伝熱管を風上側と風下側の2列に配置した熱交換器において、低コストで冷媒充填量を削減可能な熱交換器を提供することができる。 According to the present invention, in a heat exchanger in which a plurality of heat transfer tubes are arranged in two rows on the leeward side and the leeward side, it is possible to provide a heat exchanger capable of reducing the amount of refrigerant charged at low cost.
(実施形態)
以下、本発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という)を、添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。
(Embodiment)
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention (hereinafter, referred to as “embodiments”) will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The same elements are numbered the same throughout the description of the embodiment.
(空気調和機の全体構成)
図1は、本発明の実施形態に係る熱交換器5が適用される空気調和機1の構成を示している。図1に示すように、空気調和機1は、室内機2と室外機3とを備えて構成されている。室内機2には、室内用の熱交換器4が設けられ、室外機3には、室外用の熱交換器5のほかに、圧縮機6、膨張弁7、四方弁8等が設けられている。
(Overall configuration of air conditioner)
FIG. 1 shows the configuration of an
暖房運転時には、室外機3の圧縮機6から吐出した高温高圧のガス冷媒が四方弁8を介して室内用の熱交換器4に流入する。図中、黒矢印の方向に冷媒が流れる。暖房運転時には、室内用の熱交換器4は凝縮器として機能し、空気と熱交換した冷媒は凝縮して液化する。その後、高圧の液冷媒は、室外機3の膨張弁7を通過することによって減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となり室外用の熱交換器5へ流入する。室外用の熱交換器5は蒸発器として機能し、外気と熱交換した冷媒はガス化する。その後、低圧のガス冷媒は、四方弁8を介して圧縮機6に吸入される。
During the heating operation, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the
冷房運転時には、室外機3の圧縮機6から吐出された高温高圧のガス冷媒が四方弁8を介して室外用の熱交換器5に流入する。図中、白抜き矢印の方向に冷媒が流れる。冷房運転時には、室外用の熱交換器5が凝縮器として機能し、外気と熱交換した冷媒は凝縮して液化する。その後、高圧の液冷媒は、室外機3の膨張弁7を通過することによって減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となり、室内用の熱交換器4へ流入する。室内用の熱交換器4は蒸発器として機能し、空気と熱交換した冷媒はガス化する。その後、低圧のガス冷媒は、四方弁8を介して圧縮機6に吸入される。
During the cooling operation, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the
(熱交換器)
本実施形態の熱交換器は、室内用の熱交換器4及び室外用の熱交換器5に適用可能であるが、以下の説明では、暖房運転時に蒸発器として機能する、室外機3の熱交換器5に適用するものとして説明する。なお、室外機3の熱交換器5は、平型のまま使用しても平面視L型として使用しても良い。通常、平面視L型で使用する場合には、平型に形成された熱交換器5を曲げ加工することで得られる。具体的には、表面にロウ材が塗布された部材で平型の熱交換器5を組み立てる組立工程と、組み立てられた平型の熱交換器5を炉に入れてロウ付けするロウ付け工程と、ロウ付けされた平型の熱交換器5をL型に曲げ加工する曲げ工程と、を経てL型の熱交換器5が製造される。以下、本発明の熱交換器を平型の熱交換器5として説明する。
(Heat exchanger)
The heat exchanger of this embodiment can be applied to the indoor heat exchanger 4 and the
図2は、本実施形態に係る熱交換器5を説明する図であり、図2(a)は熱交換器5の平面図、図2(b)は熱交換器5の正面図を示している。扁平管11(第1扁平管11aおよび第2扁平管11b)は、空気が流通する方向に延びた扁平な断面を有し、その内部には、冷媒が流れる複数の流路が空気流通方向に並んで形成されている。熱交換器5は、扁平管11の側面のうち幅広となる面(幅広面)が対向するように上下方向に配列された複数の第1扁平管11aと、同じく上下方向に配列された複数の第2扁平管11bと、第1扁平管11a及び第2扁平管11bの両端に接続される左右一対のヘッダ12と、第1扁平管11a及び第2扁平管11bとそれぞれに交差する方向に配置され扁平管11と接合された複数のフィン111と、を備えて構成されている。熱交換器5には、これらのほかに、空気調和機1の他の要素との間をつなぎ冷媒が流れる冷媒配管がヘッダ12に設けられている。
2A and 2B are views for explaining the
扁平管11は、空気が通過するための間隔S1を介して上下方向に並列に配置され、その両端部が一対のヘッダ12に接続される。具体的には、左右方向に沿う複数の第1扁平管11a及び第2扁平管11bを上下方向に所定の間隔S1で配列し、その両端部をヘッダ12に接続している。
The
ヘッダ12は、円筒形状であり、その内部には、熱交換器5に供給された冷媒を複数の扁平管11に分岐状に流入させたり、複数の扁平管11から流出した冷媒を合流させたりする冷媒流路(不図示)が形成されている。なお、ここでは、円筒形状のヘッダ12を図示しているが、後述するように、その断面は円形以外の形状であっても差し支えない。
The
フィン111は、正面視において扁平管11と交差する方向に伸びて配置される平板形状であり、空気が通過するための間隔を介して、左右方向に所定の配列ピッチで配列されている。
The
(扁平管及びヘッダ)
次に、本実施形態に係る熱交換器5の第1扁平管11a、第2扁平管11b、ヘッダ12の接続関係について、図3から図6を用いて説明する。ヘッダ12は、扁平管11の一方の端部と他方の端部に設けられているが、以下では、一方の端部側のヘッダ12を用いて説明する。また、本実施形態では、第1扁平管11a側(図中、上側)を風上側、第2扁平管11b側(図中、下側)を風下側という。なお、図3から図6では、フィン111を省略している。
(Flat tube and header)
Next, the connection relationship between the first
図3及び図4に示すように、ヘッダ12の内部は、冷媒が複数の扁平管11に分流されるように中空に形成されている。扁平管11は、風上側で冷媒流れ方向に垂直となる方向に積層された複数の第1扁平管11aと、風下側で冷媒流れ方向に垂直となる方向に積層された複数の第2扁平管11bとの2列に配置されている。複数の第1扁平管11a及び複数の第2扁平管11bの一方の端部は、1つのヘッダ12に接続される。それぞれの一方の端部は、ヘッダ12の径方向とそれぞれ平行となるように接続される。
As shown in FIGS. 3 and 4, the inside of the
このように、1つのヘッダ12に2列の扁平管11を接続することから、ヘッダ12の径を増加させることなく、また、ヘッダ12の共通化によって内容積が低減し、かつ、ヘッダ12間の接続部も不要となる。
In this way, since the two rows of
ここで、複数の第1扁平管11aの一方の端部及び複数の第2扁平管11bの一方の端部は、図3に示すように、ヘッダ12に向かって屈曲している。すなわち、風上側の第1扁平管11aの一方の端部は風下側に、風下側の第2扁平管11bの一方の端部は風上側に屈曲している。そして、第1扁平管11aの一方の端部及び第2扁平管11bの一方の端部の双方は、冷媒流れ方向に垂直となる方向(図中、上下方向)に交互となるように、ヘッダ12に接続される。
Here, one end of the plurality of first
具体的な屈曲の態様は次のとおりである。第1扁平管11aは、図示しない他方の端部側(図中、左側)のヘッダ12から伸びて配置される本体部11a1と、図示するヘッダ12の手前でヘッダ12に向かって本体部11a1から屈曲する屈曲部11a2と、屈曲部11a2から本体部11a1に平行な方向に再び屈曲して伸びて配置されヘッダ12に接続される接続部11a3とを有する。接続部11a3の先端は、ヘッダ12の内部で開口し、冷媒流出入口11a4を形成している。
The specific mode of bending is as follows. The first
同じく、第2扁平管11bの一方の端部は、図示しない他方の端部側(図中、左側)のヘッダ12から伸びて配置される本体部11b1と、図示するヘッダ12の手前でヘッダ12に向かって本体部11b1から屈曲する屈曲部11b2と、屈曲部11b2から本体部11b1に平行な方向に再び屈曲して伸びて配置されヘッダ12に接続される接続部11b3とを有する。接続部11b3の先端がヘッダ12の内部で開口し、冷媒流出入口11b4を形成している点も同様である。
Similarly, one end of the second
図4は、本実施形態における熱交換器を上面視したものである。図4に示すように、第1扁平管11aの一方の端部及び第2扁平管11bの一方の端部は、上面視において、風上側と風下側に千鳥状に配列されるとともに、ヘッダ12の軸Pと交差し熱交換器5の冷媒流れ方向に平行となる長手方向(第1扁平管の一方の端部から他方の端部にかけての方向と平行となる方向)に延びる対称線Qについて線対称で配置されている。なお対称線Qの位置は本実施形態に限定されるものではなく、必ずしもヘッダ12の軸Pと交差する必要は無い。
FIG. 4 is a top view of the heat exchanger according to the present embodiment. As shown in FIG. 4, one end of the first
このように、第1扁平管11aの一方の端部及び第2扁平管11bの一方の端部は、上面視において、風上側と風下側で千鳥状となるように交互に積層されることから、熱交配列で冷媒流れ方向に垂直となる方向(上下方向であって、ヘッダ12の軸方向)に積層するように並べることにより、水平方向の曲げのみで同一のヘッダ12に接続可能となり加工が容易となる。
In this way, one end of the first
また、第1扁平管11aの一方の端部及び第2扁平管11bの一方の端部は長手方向について線対称であることから、同一の扁平管11を反転(裏返し)して使用することができ、異なる形状の扁平管11を製造する必要がなく、低コストで熱交換器5を製造することが可能となる。
Further, since one end of the first
(変形例1)
第1扁平管11a及び第2扁平管11bの一方の端部は、図5に示す熱交換器50のように変形することもできる。すなわち、第1扁平管11aの一方の端部を、本体部11a1からヘッダ12に向かって屈曲して伸びて配置されヘッダ12に接続される屈曲部11a2のみによって形成する。同じく、第2扁平管11bの一方の端部を、本体部11b1からヘッダ12に向かって屈曲して伸びて配置されヘッダ12に接続される屈曲部11b2のみによって形成する。換言すると、前述の実施形態では設けていたそれぞれの接続部11a3及び接続部11b3を省略し、屈曲部11a2及び屈曲部11b2をヘッダ12に直接接続するものである。
(Modification example 1)
One end of the first
(変形例2)
ここまで、ヘッダ12については断面を円筒形状として説明してきたが、その断面形状は、円筒に限られるものではない。例えば、図6に示すような三角形状のようなものでもよい。この場合、変形例1で示したように、それぞれの屈曲部11a2及び屈曲部11b2をヘッダ12に対して直接接続するような場合、製造が容易となる。
(Modification 2)
Up to this point, the
(実施形態の効果)
上記のような熱交換器としたことから、本実施形態は、2列に配置した熱交換器(第1扁平管11aと第2扁平管11bの2列)において、低コストで冷媒充填量を削減可能な熱交換器5を提供することができる。すなわち、扁平管11の一方の端部を屈曲させることにより、部品数を増加させずに一方の端部の位置を変位させることが可能となる。また、1つのヘッダ12の軸方向に積層するように接続することにより、ヘッダ12の小型化が可能となり、ヘッダ12周囲の省スペース化と材料コストの減少を図ることができる。
(Effect of embodiment)
Since the heat exchanger is as described above, in the present embodiment, the amount of refrigerant charged in the heat exchangers arranged in two rows (two rows of the first
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and modifications are made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.
1…空気調和機
2…室内機
3…室外機
4…熱交換器(室内)
5,50,51…熱交換器(室外)
6…圧縮機
11…扁平管、
11a…第1扁平管、11a1…本体部、11a2…屈曲部、11a3…接続部、11a4…冷媒流出入口
11b…第2扁平管、11b1…本体部、11b2…屈曲部、11b3…接続部、11b4…冷媒流出入口
111…フィン
12…ヘッダ
1 ... Air conditioner 2 ... Indoor unit 3 ... Outdoor unit 4 ... Heat exchanger (indoor)
5,50,51 ... Heat exchanger (outdoor)
6 ...
11a ... 1st flat tube, 11a1 ... main body, 11a2 ... bent, 11a3 ... connecting, 11a4 ...
Claims (3)
風下側で冷媒流れ方向に垂直となる方向に積層された複数の第2扁平管と、
前記複数の第1扁平管及び前記複数の第2扁平管の一方の端部が内側に接続された中空のヘッダと、を備え、
前記複数の第1扁平管の一方の端部及び前記複数の第2扁平管の一方の端部は前記ヘッダに向かって屈曲しており、双方が冷媒流れ方向に垂直となる方向に交互に前記ヘッダに接続されている、ことを特徴とする熱交換器。 A plurality of first flat pipes stacked in a direction perpendicular to the refrigerant flow direction on the windward side,
A plurality of second flat pipes stacked in a direction perpendicular to the refrigerant flow direction on the leeward side,
It comprises a plurality of first flat tubes and a hollow header in which one end of the plurality of second flat tubes is connected inward.
One end of the plurality of first flat pipes and one end of the plurality of second flat pipes are bent toward the header, and both are alternately arranged in a direction perpendicular to the refrigerant flow direction. A heat exchanger characterized by being connected to a header.
One end of the plurality of first flat tubes and the plurality of second flat tubes is bent toward the header and bent in a direction parallel to the main body from the bent portion. The heat exchanger according to claim 1 or 2, wherein the heat exchanger has a connecting portion connected to the above.
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EP1762808A1 (en) * | 2005-09-13 | 2007-03-14 | Valeo Systemes Thermiques | Flat tube circuit element, and heat exchanger with such an element |
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