JP5744316B2 - Heat exchanger and heat pump system equipped with the heat exchanger - Google Patents
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Description
本発明は、伝熱管を積層させた構成した積層型の熱交換器及びこの熱交換器を備えたヒートポンプシステムに関するものである。 The present invention relates to a stacked heat exchanger configured by stacking heat transfer tubes and a heat pump system including the heat exchanger.
従来から、伝熱管に扁平管を用い、この扁平管を積層させた構成した積層型の熱交換器が開示されている。このような熱交換器は、低温流体である冷媒を導通させる第1の扁平管、高温流体である冷媒を導通させる第2の扁平管とを、冷媒の流れ方向が並行となるように第1の扁平管と第2の扁平管とを積層させて構成されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a laminated heat exchanger configured by using a flat tube as a heat transfer tube and laminating the flat tubes has been disclosed. Such a heat exchanger includes a first flat tube that conducts a refrigerant that is a low-temperature fluid and a second flat tube that conducts a refrigerant that is a high-temperature fluid such that the refrigerant flows in the first direction. The flat tube and the second flat tube are laminated.
そのようなものとして、「低温流体が流れる第1扁平管1と、高温流体が流れ、該高温流体の流れ方向が上記低温流体の流れ方向と並行になるように配置した第2扁平管2とを積層した熱交換器10であって、少なくとも一方の扁平管を、積層方向に並んだ複数の扁平管で構成すると共に、該複数の扁平管の両端を、各流体の流れ方向と積層方向とのいずれにも直交する方向に曲げて構成し、該複数の扁平管と、入口ヘッダー及び出口ヘッダーとにより並列流路を構成すると共に、入口ヘッダーまたは出口ヘッダーのいずれかを管状ヘッダーで構成し、並列流路を構成する複数の扁平管を束ねて、管状ヘッダーの管軸方向と扁平管内の流体の流れ方向とが同一となるようにして接続する」ようにしたものがある(たとえば、特許文献1参照)。
As such, “a first
特許文献1に記載されているような熱交換器は、伝熱管(扁平管)を積層させた構造を採用しているため高性能であり、かつ高スペース効率になっている。しかしながら、冷媒を流入するヘッダー管のうち少なくとも一方が伝熱管の積層方向に対し垂直方向に曲げられた伝熱管と接続する構造を採用しているため、その際の伝熱管の幅方向への曲げと、ヘッダー管によるデッドスペースの増大と、に課題が残っている。
Since the heat exchanger as described in
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、伝熱管の幅方向への曲げをなくし、ヘッダー管によるデッドスペースを削減するようにした熱交換器及びこの熱交換器を備えたヒートポンプシステムを提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems. A heat exchanger that eliminates bending in the width direction of the heat transfer tube and reduces dead space due to the header tube, and the heat exchanger are provided. It aims at providing the heat pump system provided.
本発明に係る熱交換器は、第1流体が流れる流路を有している複数の第1伝熱管と、前記第1伝熱管と交互に積層され、第2流体が流れる流路を有している複数の第2伝熱管と、前記第1伝熱管に前記第1流体を分配する第1ヘッダーと、前記第2伝熱管に前記第2流体を分配する第2ヘッダーと、前記第1ヘッダーに連通する蓋突出部が設けられ、前記第1伝熱管の流路端部に設けられる第1蓋と、前記第2ヘッダーに連通する蓋突出部が設けられ、前記第2伝熱管の流路端部に設けられる第2蓋と、を有し、前記第1蓋の蓋突出部と、前記第2蓋の蓋突出部とは、前記第1伝熱管と前記第2伝熱管の積層方向に重ならないように配置され、前記第1ヘッダー及び前記第2ヘッダーのそれぞれが前記第1伝熱管及び前記第2伝熱管の幅の範囲内に配置されるものである。 The heat exchanger according to the present invention includes a plurality of first heat transfer tubes having a flow path through which a first fluid flows, and a flow path through which the second fluid flows, alternately stacked with the first heat transfer tubes. A plurality of second heat transfer tubes, a first header that distributes the first fluid to the first heat transfer tubes, a second header that distributes the second fluid to the second heat transfer tubes, and the first header A lid projecting portion communicating with the first heat transfer tube, a first lid provided at a flow channel end portion of the first heat transfer tube, and a lid projecting portion communicating with the second header, and a flow channel of the second heat transfer tube. A second lid provided at the end, and the lid protrusion of the first lid and the lid protrusion of the second lid are arranged in the stacking direction of the first heat transfer tube and the second heat transfer tube. The first header and the second header are arranged so as not to overlap each other, and each of the first heat transfer tube and the second heat transfer tube has a width range. It is intended to be placed within.
本発明に係るヒートポンプシステムは、上記の熱交換器を介してカスケード接続させた第1冷媒回路と第2冷媒回路とを備えたものである。 The heat pump system according to the present invention includes a first refrigerant circuit and a second refrigerant circuit that are cascade-connected via the heat exchanger.
本発明に係る熱交換器によれば、第1ヘッダー及び第2ヘッダーが第1伝熱管及び第2伝熱管の幅へはみ出すことがなく、伝熱管の幅方向へのデッドスペースを削減することができる。そのため、熱交換器全体をコンパクトにすることが可能となる。 According to the heat exchanger according to the present invention, the first header and the second header do not protrude into the width of the first heat transfer tube and the second heat transfer tube, and the dead space in the width direction of the heat transfer tube can be reduced. it can. As a result, the entire heat exchanger can be made compact.
本発明に係るヒートポンプシステムによれば、上記の熱交換器を備えているので、その熱交換器を搭載するユニットのコンパクト化を図ることができる。 According to the heat pump system according to the present invention, since the heat exchanger is provided, the unit on which the heat exchanger is mounted can be made compact.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
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10の外観構成の一例を示す概略斜視図である。図2は、熱交換器10を説明するための説明図である((a)が上面図、(b)がA−A断面図を、(c)が側面図)。図3は、熱交換器10の流路端部に挿入する蓋を説明するための説明図である((a)が正面図、(b)が上面図)。図4は、熱交換器10の構成を示す要部断面図である。図1〜4に基づいて、熱交換器10について説明する。なお、図1を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、図において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、このことは、明細書の全文において共通することである。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of an external configuration of a
図1及び図2に示すように、熱交換器10は、冷媒等の流体が流れる流路を有する同じ長さの複数の第1伝熱管1と、第2伝熱管2が交互に積層されて構造になっている。第1伝熱管1及び第2伝熱管2は、断面形状が、長辺部分で直線状に、短辺部分で例えば半円状等の曲線とした扁平状になっている。そして、第1伝熱管1及び第2伝熱管2は、長編部分を接合面7として、交互に積層されるようになっている。図4に示すように、第1伝熱管1及び第2伝熱管2は、接合面7にろう材21を用いて互いに接合される。ろう材21を用いることにより、その後に装着される蓋8のろう付け性を向上することができる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
また、第1伝熱管1の内部には、幅方向に複数の連通穴1aが並んで設けられている。第2伝熱管2の内部には、幅方向に複数の連通穴2aが並んで設けられている。連通穴1a及び連通穴2aの内部には流体が流れる。つまり、連通穴1a及び連通穴2aが流体の流路となるのである。なお、第1伝熱管1の連通穴1aを流れる流体を第1冷媒と、第2伝熱管2の連通穴2aを流れる流体を第2冷媒と、それぞれ称するものとする。
Further, inside the first
第1伝熱管1の流路端部5、及び第2伝熱管2の流路端部6には、図3に示すような蓋突出部8aを有する蓋8が設けられている。この蓋8は、蓋突出部8aが伝熱管の積層方向に重ならないように第1伝熱管1の流路端部5、第2伝熱管2の流路端部6に設けられている。なお、第1伝熱管1の流路端部5に設けられている蓋8が本発明の第1蓋に相当し、第2伝熱管2の流路端部6に設けられている蓋8が本発明の第2蓋に相当する。蓋突出部8aは、蓋8の幅方向の一方側に偏って設けられている。そして、第1伝熱管1の流路端部5に設けられる蓋8の蓋突出部8aと、第2伝熱管2の流路端部6に設けられる蓋8の蓋突出部8aとは、伝熱管の積層方向で重ならないように配置されている。つまり、蓋突出部8aは、熱交換器10をヘッダー側から見た状態において、千鳥状に配置されているのである。
The flow path end 5 of the first
第1伝熱管1の流路端部5に設けられた蓋突出部8aを第1伝熱管1の積層方向に連通させるように第1ヘッダー3が設けられている。同様に、第2伝熱管2の流路端部6に設けられた蓋突出部8aを第2伝熱管2の積層方向に連通させるように第2ヘッダー4が設けられている。つまり、第1ヘッダー3及び第2ヘッダー4は、熱交換器10をヘッダー側から見た状態において、第1伝熱管1及び第2伝熱管2の幅からはみ出すことなく、平行に並ぶように配置されている。第1ヘッダー3及び第2ヘッダー4により、第1冷媒及び第2冷媒がそれぞれ連通するようになっている。
The
ここで、熱交換器10は、第1伝熱管1及び第2伝熱管2を積層して伝熱管部を構成すればよく、それぞれ別体として形成されている第1伝熱管1及び第2伝熱管2を積層させて伝熱管部を構成してもよく、第1伝熱管1及び第2伝熱管2を一体押出し成形または一体引き抜き成形などにより一体成形して伝熱管部を構成してもよい。第1伝熱管1及び第2伝熱管2を一体成形することにより、部品点数を削減することができ、伝熱管部のろう付けが不要になり、熱交換器としての性能の向上を図ることができる。
Here, the
第2伝熱管2は、熱伝導性のよい材質、たとえばアルミ合金や、銅、ステンレスなどで構成されている。この第2伝熱管2は、平板をロール成形などで曲げた後、この平板の両端部である継ぎ目を電縫(溶接)して形成したり、円筒をロール成形もしくはプレス成形したり、押し出し成形もしくは引き抜き成形したりすることによって製造することができる。
The second
一方、第1伝熱管1は、熱伝導性のよい材質、たとえばアルミ合金や、銅、ステンレスなどで構成されていることは第2伝熱管2と同様であるが、押し出し成形または引き抜き成形することによって製造されている。
On the other hand, the first
第1伝熱管1と第1ヘッダー3との接続部分である第1ヘッダー接合部50は、アルミ−シリコン系などのろう材21を用いてろう付けされる。同様に、第2伝熱管2と第2ヘッダー4との接続部分である第2ヘッダー接合部51は、アルミ−シリコン系などのろう材21を用いてろう付けされる。なお、第1ヘッダー3のポート3A、及び第2ヘッダー4のポート4Aは、熱交換器10を搭載する後述のヒートポンプ機器などの冷熱システムの冷媒回路に接続される。
The first header
蓋8は、熱伝導性のよい材質、たとえばアルミ合金や、銅、ステンレスなどで構成されている。また、蓋突出部8aは、熱伝導性のよい材質、たとえばアルミ合金や、銅、ステンレスなどで構成され、蓋8とは別部品として構成されたり、蓋8とは鋳造などの一体成形品として構成されたり、蓋8とは切削などの加工品として構成されたりする。蓋8の端部に設けられる蓋突出部8aの形状は、図1及び図3では円形状で示しているが、これに限定するものではなく、たとえば矩形状や、楕円形状、その他の形状などでもよい。
The
熱交換器10は、図4に示すように、第1伝熱管1の扁平面(接合面7)と第2伝熱管2の扁平面(接合面7)とを、たとえばアルミ−シリコン系などのろう材21を用いてろう付け接合することで構成されている。このような構成により、熱交換器10は、伝熱管の幅方向へのデッドスペースを削減することができ、熱交換器全体をコンパクトにすることが可能となる。つまり、従来の熱交換器においてはヘッダー管が伝熱管の幅方向を広げるように配置されることでスペース効率を悪くしていたが、熱交換器10では伝熱管の幅方向を広げることなく、その分のデッドスペースを削減することが可能となっているのである。
As shown in FIG. 4, the
ここで熱交換器10の製造方法について説明する。
まず、冷媒が流れる冷媒流路を有する同じ長さの複数の第1伝熱管1及び第2伝熱管を用意する。そして、第1伝熱管1と第2伝熱管2とを交互に積層する。次いで、第1伝熱管1の流路端部5、及び第2伝熱管2の流路端部6に、蓋突出部8aを有する蓋8を取り付ける。この状態で、第1伝熱管1及び第2伝熱管2と蓋8との接合面及び蓋8の周辺をろう付けすることで、熱交換器10の伝熱管部を形成する。Here, a method for manufacturing the
First, a plurality of first
そのとき、ろう付を円滑に行うために、図4に示すように第1伝熱管1の流路端部5、第2伝熱管2の流路端部6に蓋装着部9aを設け、蓋8の端部にも同様に伝熱管装着部9bを設けておくことが望ましい。つまり、蓋装着部9aを雄形状、伝熱管装着部9bを雌形状として、両者を装着するとともにろう付を円滑に実行できるようにしておくとよい。その後、蓋突出部8aを用いて、第1伝熱管1と第1ヘッダー3と連通させ、第2伝熱管2と第2ヘッダー4とを連通させ、蓋突出部8aと第1ヘッダー3、蓋突出部8aと第2ヘッダー4のそれぞれを接続してろう付けする。以上のような製造方法で熱交換器10が完成する。
At that time, in order to perform brazing smoothly, as shown in FIG. 4, a
熱交換器10は、温熱や冷熱を利用するヒートポンプ機器などの冷熱システムの冷媒回路に搭載される。温熱を利用する場合、冷媒回路からの高温の第1冷媒を第1伝熱管1に供給し、連通穴1aを通じて冷媒回路に戻す。一方、第1冷媒と熱交換する第2冷媒を第2伝熱管2に供給し、連通穴2aを通じて熱交換された第2冷媒を利用側の例えば暖房や給湯に適用する。第1冷媒と第2冷媒とは、第1伝熱管1と第2伝熱管2とを対向流または平行流となるように流れて熱交換される。
The
なお、第1伝熱管1の冷媒流路断面積と第2伝熱管2の冷媒流路断面積とは、同じでもよいが、必ずしも同じでなくてもよい。第1冷媒と第2冷媒との間に、比熱、密度などの熱物性値や流量、圧力条件、あるいは流体の性状度などに差がある場合には、冷媒流路断面積を第1伝熱管1と第2伝熱管2とで異なるようにすればよい。たとえば、第1冷媒に二酸化炭素やフロン系の冷媒を用いて、第2冷媒に十分に水質管理されていない水道水などを用いる場合には、熱交換性能を向上するためや、冷媒流路内面へのスケール付着による圧力損失の増大を抑制するために、冷媒流路面積は、第2伝熱管2の方が第1伝熱管1より大きい方がよい。
The refrigerant channel cross-sectional area of the first
また、前述では、第1伝熱管1と第2伝熱管2は、互いに同じ種類の金属を用いる場合について記述したが、互いに異なる金属を用いて製造されてもよい。その場合、蓋及びヘッダー管において、例えば、第1伝熱管1を銅、第2伝熱管2をアルミで製造した場合、第1伝熱管1に接続する蓋及びヘッダー管は銅、第2伝熱管2に接続する蓋及びヘッダー管はアルミとなるように、各伝熱管と蓋とヘッダー管が同種類の金属で構成するとよい。または、第1伝熱管1を銅、第2伝熱管2をアルミで製造した場合、各伝熱管に接続する蓋及びヘッダー管は銅及びアルミではない金属(例えば、ステンレスなど)となるように、各伝熱管に用いた金属とは異なる金属を用いて構成されてもよい。
本実施の形態により、互いが異種金属の伝熱管で構成された熱交換器の場合でも、互いの流路内にもう一方の流路を構成する金属が露出することを防ぎ、防食、耐食などの観点から、より信頼性の高い熱交換器を構成できる。In the above description, the first
According to the present embodiment, even in the case of heat exchangers composed of heat transfer tubes made of different metals, it is possible to prevent the metal constituting the other flow channel from being exposed in the flow channel, corrosion prevention, corrosion resistance, etc. From this point of view, a more reliable heat exchanger can be configured.
実施の形態2.
図5は、本発明の実施の形態2に係る熱交換器10Aを説明するための説明図である((a)が実施の形態1に係る熱交換器10の要部を拡大して示す上面図、(b)が実施の形態2に係る熱交換器10Aの要部を拡大して示す上面図)。図5に基づいて、熱交換器10Aについて説明する。実施の形態2に係る熱交換器10Aの基本的な構成は、実施の形態1で説明した熱交換器10と同様である。なお、実施の形態2では実施の形態1との相違点を中心に説明し、実施の形態1と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining a
図5(b)に示すように、熱交換器10Aは、第1ヘッダー3及び第2ヘッダー4の少なくともどちらか一方が大きくなるとき、その大きい方の蓋突出部8aを長くする構成を採用している点で実施の形態1に係る熱交換器10と相違している。図5では、第2ヘッダー4の方が大きくなっている状態を例に示している。ヘッダーが大きいとは、ヘッダーを平面視した状態において面積が大きいということである。蓋突出部8aを長くするとは、もう一方の蓋突出部8aの冷媒の流れ方向の長さよりも長くするということである。どの程度長くするかは、小さい方のヘッダー(図5では第1ヘッダー3)の大きさによって決定すればよい。その他の構成及び機能は、実施の形態1に示す熱交換器10と同様である。
As shown in FIG. 5 (b), the
このような構成を採用することにより、第1ヘッダー3及び第2ヘッダー4が干渉することなく、配置することができる。すなわち、図5(a)に示すような大きさの第1ヘッダー3と第2ヘッダー4とを並列に並べると、第1伝熱管1及び第2伝熱管2の幅方向を広げる方向に配置しなければならなくなるが、図5(b)のように大きい方のヘッダーに連結される蓋突出部8aを長くすることで、ヘッダー同士の干渉を回避でき、伝熱管の幅方向へのデッドスペースを削減することができ、熱交換器全体をコンパクトにすることが可能となる。
By adopting such a configuration, the
実施の形態3.
図6は、本発明の実施の形態3に係る熱交換器10Bを説明するための説明図である((a)が正面図、(b)が上面図)。図7は、熱交換器10Bの要部を側面から見た状態を示す概略側面図である。図6及び図7に基づいて、熱交換器10Bについて説明する。実施の形態3に係る熱交換器10Bの基本的な構成は、実施の形態1で説明した熱交換器10と同様である。なお、実施の形態3では実施の形態1及び実施の形態2との相違点を中心に説明し、実施の形態1及び実施の形態2と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining a
図6及び図7に示すように、熱交換器10Bは、蓋8の厚み(伝熱管の積層方向の厚み)より蓋突出部8aの厚み(伝熱管の積層方向の厚み)を、蓋突出部8aが積層方向に接する程度に大きくした場合、蓋突出部8a同士が接する面を貫通するように貫通穴15を設ける構成を採用した点で実施の形態1及び2に係る熱交換器と相違している。つまり、熱交換器10Bでは、蓋突出部8aの流路断面積を、実施の形態1及び実施の形態2に係る熱交換器の蓋突出部8aよりも大きくしているのである。その他の構成及び機能は、実施の形態1及び実施の形態2に係る熱交換器と同様である。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
このような構成を採用することにより、貫通穴15を用いることでヘッダーの代替となり、部品点数の削減が可能となる。そのときの蓋突出部8aの端部の封止に関しては、図11(a)に示すように、端部封止材9cを用いて封止するとよい。または、図11(b)に示すように、蓋突出部8aを長めにとり、端部潰し部9dを設けて封止することで対応してもよい。なお、最上段に位置する第1伝熱管1の蓋突出部8aに形成されている貫通穴15に接続ポート16を連結することでヘッダーの代替にできる(第2伝熱管2についても同様)。
By adopting such a configuration, the use of the through
このような構成を採用することにより、第1ヘッダー3及び第2ヘッダー4を省略することができ、その分デッドスペースを削減することができる。すなわち、図7に示すような構成の蓋突出部8aを設ければ、第1ヘッダー3及び第2ヘッダー4を設けずに済み、ヘッダーがあることによって発生していたデッドスペースの問題が存在しなくなる。したがって、熱交換器10Bによれば、ヘッダーを設けない分、熱交換器全体をコンパクトにすることが可能となる。
By adopting such a configuration, the
実施の形態4.
図8は、本発明の実施の形態4に係る熱交換器の伝熱管部の要部断面を示す概略断面図である。図8に基づいて、実施の形態4に係る熱交換器の伝熱管部(第1伝熱管1、第2伝熱管2)について説明する。実施の形態4に係る熱交換器の基本的な構成は、実施の形態1で説明した熱交換器10と同様である。なお、実施の形態4では実施の形態1〜実施の形態3との相違点を中心に説明し、実施の形態1〜実施の形態3と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。
FIG. 8: is a schematic sectional drawing which shows the principal part cross section of the heat exchanger tube part of the heat exchanger which concerns on
実施の形態4では、熱交換器を構成する第1伝熱管1、第2伝熱管2の断面形状のいくつかのパターンを説明する。図8(a)が断面形状が矩形状となっている伝熱管部を、図8(b)が断面形状が楕円形状となっている伝熱管部を、図8(c)が断面形状が楕円形状となっており、内周面に溝が形成されている伝熱管部を、図8(d)が断面形状が楕円形状となっている、内部に波型プレートを挿入している伝熱管部を、図8(e)は断面形状が楕円形状となっており、内部に穴が多数形成されている伝熱管部を、それぞれ示している。
In the fourth embodiment, several patterns of cross-sectional shapes of the first
実施の形態1〜実施の形態3に係る熱交換器は、断面形状が矩形状となっており、複数の連通穴(連通穴1a、連通穴2a)が形成されている伝熱管部を備えている状態を例に示したが、伝熱管部の形状については、図8に示すような形状のもの、又はそれらを適宜組み合わせた形状のものを適用することができる。
The heat exchanger according to the first to third embodiments includes a heat transfer tube portion in which a cross-sectional shape is rectangular and a plurality of communication holes (
実施の形態5.
図9は、本発明の実施の形態5に係るヒートポンプシステム100の基本構成の一例を模式的に示す回路図である。図10は、本発明の実施の形態5に係るヒートポンプシステム100の基本構成の別の一例を模式的に示す回路図である。図11は、本発明の実施の形態5に係るヒートポンプシステム100の基本構成の更に別の一例を模式的に示す回路図である。図12は、本発明の実施の形態5に係るヒートポンプシステム100の基本構成のまた更に別の一例を模式的に示す回路図である。図9〜図12に基づいて、ヒートポンプシステム100について説明する。Embodiment 5 FIG.
FIG. 9 is a circuit diagram schematically showing an example of the basic configuration of the
図9〜図12に示すヒートポンプシステム100は実施の形態1〜実施の形態3のいずれかに係る熱交換器を備え、この熱交換器を介して2つの回路がカスケード接続されており、この熱交換器は実施の形態4のいずれかに示す伝熱管部を備えている。よって、図9〜図12に示すヒートポンプシステム100は、実施の形態1〜実施の形態3のいずれかに係る熱交換器が搭載されるユニットのコンパクト化を図ることができる。なお、実施の形態5では、ヒートポンプシステム100が実施の形態1に係る熱交換器10を備えているものとして説明するが、実施の形態2又は実施の形態3に係る熱交換器を備えるようにしてもよい。
The
図9に示すヒートポンプシステム100は、第1冷媒が流れる第1冷媒回路101、第2冷媒が流れる第2冷媒回路102、及び、第1冷媒と第2冷媒との熱交換を行う熱交換器10を有している。第1冷媒回路101は、圧縮機31、熱交換器10の第1冷媒流路側、膨張弁33、及び、室外熱交換器34が配管接続されて構成されている。また、室外熱交換器34の近傍には、室外熱交換器34に空気を供給するファン39が設置されている。第2冷媒回路102は、利用側熱交換器35、ポンプ36、及び、熱交換器10の第2冷媒流路側が配管接続されて構成されている。ここでは、第1冷媒としてR410A、第2冷媒として水を用いている場合を例に説明する。
A
第1冷媒回路101においては、圧縮機31で高温高圧となった第1冷媒は、熱交換器10で第2冷媒と熱交換して凝縮される。さらに、第1冷媒は膨張弁33で減圧され、室外熱交換器34でファン39からの空気と熱交換して蒸発し、圧縮機31に戻る。第2冷媒回路102においては、熱交換器10で加熱された第2冷媒は、ポンプ36で利用側熱交換器35に供給されて放熱する。利用側熱交換器35として例えばラジエーターや床暖房ヒーターなどを適用して暖房システムとして使用する。
In the 1st
このように熱交換器10を用いたヒートポンプシステム100を熱源として利用側熱交換器35で暖房することで、従来のボイラを熱源とした暖房または給湯システムに比べて省エネ効果がある。なお、第2冷媒として水を用いる場合は、第2伝熱管2及び第2ヘッダー4を耐食性材で形成するなど、熱交換器10の水の接液する部分は水に対する耐食性を有するように構成した方が望ましい。同様の理由から、蓋8及び蓋突出部8aを耐食性材で形成するとよい。
Heating the
図10に示すヒートポンプシステム100は、第1冷媒回路101、第2冷媒回路102、及び、熱交換器10を有している点で図9に示したヒートポンプシステム100と同様であるが、利用側熱交換器35をタンク38内に設置し、タンク38内に給水される水を加熱して取水する給湯システムとして適用したものである。その他の構成および機能は、図9に示すヒートポンプシステム100と同様である。このように熱交換器10を用いたヒートポンプシステム100を熱源として利用側熱交換器35で給湯することで、従来のボイラを熱源とした暖房または給湯システムに比べて省エネ効果がある。
The
なお、図10に示すヒートポンプシステム100(給湯システム)においても、冷媒回路を変更(図示せず)することや、四方弁(図示せず)を用いることで、給湯専用の利用のみならず、冷水専用、あるいは給湯と冷水とを切り替えて利用できることは言うまでもない。 In addition, in the heat pump system 100 (hot water supply system) shown in FIG. 10, by changing the refrigerant circuit (not shown) and using a four-way valve (not shown), not only the dedicated use for hot water supply but also cold water Needless to say, it can be used exclusively or by switching between hot water supply and cold water.
図11に示すヒートポンプシステム100は、第1冷媒回路101、第2冷媒回路102、及び、熱交換器10を有している点で図9に示したヒートポンプシステム100と同様であるが、第1冷媒回路101の第1冷媒の循環が図9で示したヒートポンプシステム100と逆になっている。ここでは、第1冷媒としてR410A、第2冷媒として水を用いている場合を例に説明する。
The
第1冷媒回路101においては、圧縮機31で高温高圧となった第1冷媒は、室外熱交換器34でファン39からの空気と熱交換して凝縮される。さらに、第1冷媒は膨張弁33で減圧され、熱交換器10で第2冷媒と熱交換して蒸発し、圧縮機31に戻る。熱交換器10で冷却された第2冷媒は、ポンプ36で利用側熱交換器35に供給される。利用側熱交換器35として例えば空気熱交換器などを適用して冷房システム、あるいは冷水パネルなどによる輻射冷房システムとして使用してもよい。このように熱交換器10を用いたヒートポンプシステム100を熱源として利用側熱交換器35で冷房又は冷水することができる。
In the first
図12に示すヒートポンプシステム100は、四方弁32を備え、温熱と冷熱とを切り替え可能な構成となっている。図9〜図11に示したヒートポンプシステム100は、それぞれ温熱または冷熱を専用に利用するものであったが、図12に示すヒートポンプシステム100は、四方弁32を用いることで温熱と冷熱を切り替えて利用できるものである。このように熱交換器10を用いたヒートポンプシステム100を温熱又は冷熱利用することで、従来のボイラを熱源とした暖房または給湯システムに比べて省エネ効果がある。
A
なお、実施の形態5では第1冷媒としてR410A、第2冷媒として水を用いた場合を例に説明したが、冷媒の種類をこれらに限るものではなく、第1冷媒として他のフロン系冷媒、または二酸化炭素、炭化水素などの自然冷媒としてもよく、第2冷媒としてフロン系冷媒、もしくは二酸化炭素、炭化水素などの自然冷媒、または、水道水、蒸留水、ブラインなどを用いてもよい。 In the fifth embodiment, the case where R410A is used as the first refrigerant and water is used as the second refrigerant has been described as an example. However, the type of the refrigerant is not limited to these, and other chlorofluorocarbon refrigerants as the first refrigerant, Alternatively, natural refrigerants such as carbon dioxide and hydrocarbons may be used, and fluorocarbon refrigerants, natural refrigerants such as carbon dioxide and hydrocarbons, tap water, distilled water, brine, and the like may be used as the second refrigerant.
1 第1伝熱管、1a 連通穴、2 第2伝熱管、2a 連通穴、3 第1ヘッダー、3A ポート、4 第2ヘッダー、4A ポート、5 流路端部、6 流路端部、7 接合面、8 蓋、8a 蓋突出部、9a 蓋装着部、9b 伝熱管装着部、9c 端部封止材、9d 端部潰し部、10 熱交換器、10A 熱交換器、10B 熱交換器、15 貫通穴、16 接続ポート、21 ろう材、31 圧縮機、32 四方弁、33 膨張弁、34 室外熱交換器、35 利用側熱交換器、36 ポンプ、38 タンク、39 ファン、50 ヘッダー接合部、51 ヘッダー接合部、100 ヒートポンプシステム、101 冷媒回路、102 冷媒回路。 1 1st heat transfer tube, 1a communication hole, 2nd heat transfer tube, 2a communication hole, 3rd header, 3A port, 4th header, 4A port, 5 channel end, 6 channel end, 7 joint Surface, 8 lid, 8a lid protrusion, 9a lid mounting portion, 9b heat transfer tube mounting portion, 9c end sealing material, 9d end crushing portion, 10 heat exchanger, 10A heat exchanger, 10B heat exchanger, 15 Through hole, 16 connection port, 21 brazing material, 31 compressor, 32 four-way valve, 33 expansion valve, 34 outdoor heat exchanger, 35 user side heat exchanger, 36 pump, 38 tank, 39 fan, 50 header joint, 51 header joint, 100 heat pump system, 101 refrigerant circuit, 102 refrigerant circuit.
Claims (8)
前記第1伝熱管と交互に積層され、第2流体が流れる流路を有している複数の第2伝熱管と、
前記第1伝熱管に前記第1流体を分配する第1ヘッダーと、
前記第2伝熱管に前記第2流体を分配する第2ヘッダーと、
前記第1ヘッダーに連通する蓋突出部が設けられ、前記第1伝熱管の流路端部に設けられる第1蓋と、
前記第2ヘッダーに連通する蓋突出部が設けられ、前記第2伝熱管の流路端部に設けられる第2蓋と、を有し、
前記第1蓋の蓋突出部と、前記第2蓋の蓋突出部とは、前記第1伝熱管と前記第2伝熱管の積層方向に重ならないように配置され、
前記第1ヘッダー及び前記第2ヘッダーのそれぞれが前記第1伝熱管及び前記第2伝熱管の幅の範囲内に配置される
ことを特徴とする熱交換器。A plurality of first heat transfer tubes having flow paths through which the first fluid flows;
A plurality of second heat transfer tubes that are alternately stacked with the first heat transfer tubes and have flow paths through which a second fluid flows;
A first header that distributes the first fluid to the first heat transfer tubes;
A second header that distributes the second fluid to the second heat transfer tubes;
A lid protrusion that communicates with the first header, and a first lid that is provided at a flow path end of the first heat transfer tube;
A lid protrusion that communicates with the second header, and a second lid that is provided at a flow path end of the second heat transfer tube;
The lid protrusion of the first lid and the lid protrusion of the second lid are arranged so as not to overlap in the stacking direction of the first heat transfer tube and the second heat transfer tube,
Each of said 1st header and said 2nd header is arrange | positioned in the range of the width | variety of said 1st heat exchanger tube and said 2nd heat exchanger tube. The heat exchanger characterized by the above-mentioned.
断面形状の一部が直線状になっている扁平状に構成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。The first heat transfer tube and the second heat transfer tube are:
The heat exchanger according to claim 1, wherein the heat exchanger is configured in a flat shape in which a part of a cross-sectional shape is linear.
その扁平面をろう付けすることにより接合される
ことを特徴とする請求項2に記載の熱交換器。The first heat transfer tube and the second heat transfer tube are:
The heat exchanger according to claim 2, wherein the flat surfaces are joined by brazing.
一体型の伝熱管で構成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。The first heat transfer tube and the second heat transfer tube are:
The heat exchanger according to claim 1, wherein the heat exchanger is constituted by an integral heat transfer tube.
大きい方に接続されている前記蓋突出部を、小さい方に接続されている前記蓋突出部よりも長くしている
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の熱交換器。In the one using the first header and the second header having different sizes,
The heat exchanger according to any one of claims 1 to 4, wherein the lid protrusion connected to the larger side is longer than the lid protrusion connected to the smaller side. vessel.
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の熱交換器。The thickness of the lid protrusion is larger than the thickness of the first lid and the second lid, the lid protrusions are in contact with each other in the stacking direction, and a through hole passes through the joint surface of the lid protrusions. The heat exchanger according to any one of claims 1 to 4, wherein the heat exchanger is formed and uses the through hole as the first header and the second header.
ことを特徴とする請求項1〜6に記載の熱交換器。The cross-sectional shapes of the first heat transfer tube and the second heat transfer tube are configured by a rectangular shape, an elliptical shape, a grooved shape, a shape with a corrugated plate inserted, a flat multi-hole tube shape, or a combination thereof. The heat exchanger according to claim 1, wherein:
ことを特徴とするヒートポンプシステム。A heat pump system comprising: a first refrigerant circuit and a second refrigerant circuit that are cascade-connected via the heat exchanger according to any one of claims 1 to 7.
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