JP5832642B2 - Heat exchanger header, heat exchanger equipped with this heat exchanger header, refrigeration cycle apparatus, and air conditioner - Google Patents
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Description
本発明は、例えば空気調和機等の冷凍サイクル装置に用いられる熱交換器の熱交換器用ヘッダ、この熱交換器用ヘッダを備えた熱交換器、冷凍サイクル装置及び空気調和機に関する。 The present invention is, for example, the heat exchanger header of a heat exchanger used in a refrigeration cycle apparatus of an air conditioner or the like, the heat exchanger having the heat exchanger header, relates to a refrigeration cycle apparatus and an air conditioner.
従来より、上下方向に延びる一対のヘッダが左右方向に離間して配置され、一対のヘッダ間に複数の扁平管を並列に配置し、複数の熱交換管の両端部を一対のヘッダに連通するように構成した熱交換器がある。この種の熱交換器では、蒸発器として用いる場合に冷媒が気液二相流で流入するため、入口側のヘッダ内で重力方向に液が溜まり、一方でガスがヘッダ内の上方に溜まる。よって、各扁平管に冷媒を均等に分配することができず、熱交換器の性能が低下する課題がある。 Conventionally, a pair of headers extending in the up-down direction are arranged apart from each other in the left-right direction, a plurality of flat tubes are arranged in parallel between the pair of headers, and both ends of the plurality of heat exchange tubes communicate with the pair of headers. There is a heat exchanger configured as described above. In this type of heat exchanger, when the refrigerant is used as an evaporator, the refrigerant flows in a gas-liquid two-phase flow, so that liquid accumulates in the direction of gravity in the header on the inlet side, while gas accumulates in the header. Accordingly, there is a problem that the refrigerant cannot be evenly distributed to the respective flat tubes and the performance of the heat exchanger is deteriorated.
そこで、熱交換器を蒸発器として用いる場合には、入口側のヘッダに対し、冷媒を均等に分配する機能が求められる。このような機能を備えたヘッダとして、従来より、ヘッダ内部に、上下方向に折り返すループ状流路を構成し、流入した二相冷媒流をヘッダ内部で循環させて均質化し、複数の伝熱管のそれぞれに分配するようにしたヘッダがある(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, when the heat exchanger is used as an evaporator, a function for evenly distributing the refrigerant to the header on the inlet side is required. As a header having such a function, conventionally, a loop-like flow path that folds up and down is formed inside the header, and the two-phase refrigerant flow that flows in is circulated and homogenized inside the header. There is a header that is distributed to each (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1のヘッダでは冷媒をループ状流路に通すため、圧力損失が生じ、熱交換器の伝熱性能の低下を招くという問題があった。
また、特許文献1のヘッダでは、ヘッダ内部に別途、ループ状流路を形成する必要があるため、構造が複雑でコストアップを招くという問題があった。However, in the header of Patent Document 1, since the refrigerant is passed through the loop-shaped flow path, there is a problem that pressure loss occurs and the heat transfer performance of the heat exchanger is reduced.
Further, the header of Patent Document 1 has a problem in that the structure is complicated and the cost is increased because it is necessary to separately form a loop-shaped flow path inside the header.
本発明はこのような点に鑑みなされたもので、圧力損失を低く抑えることができ、熱交換器の伝熱性能の低下を招くことなく冷媒を均等に分配することが可能で、構造が単純な熱交換器用ヘッダ、この熱交換器用ヘッダを備えた熱交換器、冷凍サイクル装置及び空気調和機を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and can suppress pressure loss to a low level, and can evenly distribute the refrigerant without deteriorating the heat transfer performance of the heat exchanger, and has a simple structure. An object of the present invention is to provide a heat exchanger header , a heat exchanger including the heat exchanger header , a refrigeration cycle apparatus, and an air conditioner .
本発明に係る熱交換器用ヘッダは、
並列に配置された複数の伝熱管に冷媒を並列に流す熱交換器の熱交換器用ヘッダであって、
前記ヘッダは、
前記複数の伝熱管の一端が接続される複数の貫通孔が長手方向に並設され、
前記複数の貫通孔に連通して冷媒流路となる部屋が前記ヘッダの長手方向に仕切られて複数形成されており、
前記複数の貫通孔のそれぞれは、前記複数の伝熱管の冷媒入口側又は冷媒出口側の端部が接続される入口側貫通孔又は出口側貫通孔であり、前記複数の部屋のそれぞれにおいて、前記部屋の中の前記入口側貫通孔と対向する部分に、前記ヘッダの長手方向に延びる溝が、前記長手方向と直交する短手方向に複数形成されているものである。
The header for a heat exchanger according to the present invention is:
A heat exchanger header of a heat exchanger for flowing a refrigerant in parallel to a plurality of heat transfer tubes arranged in parallel,
The header,
A plurality of through holes longitudinally placed in parallel with one end of the previous SL plurality of heat exchanger tubes are connected,
A plurality of chambers communicating with the plurality of through holes and serving as refrigerant flow paths are partitioned in the longitudinal direction of the header ;
Each of the plurality of through holes is an inlet side through hole or an outlet side through hole to which ends of the plurality of heat transfer tubes on the refrigerant inlet side or the refrigerant outlet side are connected, and in each of the plurality of chambers , A plurality of grooves extending in the longitudinal direction of the header are formed in a short direction perpendicular to the longitudinal direction in a portion of the room facing the inlet side through hole.
本発明によれば、圧力損失を低く抑えることができ、熱交換器の伝熱性能の低下を招くことなく冷媒を均等に分配することが可能で、且つ構造が単純な熱交換器用ヘッダを得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a header for a heat exchanger that can suppress the pressure loss to a low level, can evenly distribute the refrigerant without deteriorating the heat transfer performance of the heat exchanger, and has a simple structure. be able to.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る熱交換器用ヘッダを用いた熱交換器の概略斜視図である。図1及び後述の図において、同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。更に、明細書全文に表れている構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a schematic perspective view of a heat exchanger using a heat exchanger header according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1 and the drawings to be described later, the same reference numerals denote the same or corresponding parts, which are common throughout the entire specification. Furthermore, the forms of the constituent elements appearing in the entire specification are merely examples and are not limited to these descriptions.
熱交換器1は、冷媒を並列に流すパラレルフローの熱交換器であって、特に、熱交換器1全体において一方から他方側に冷媒を流す一方向流路タイプの熱交換器である。熱交換器1は、互いに離間して配置された一対のヘッダ10、20と、一対のヘッダ10、20間に並列に配置され、両端が一対のヘッダ10、20に接続された複数の扁平管(伝熱管)30と、複数のフィン40とを備えている。一対のヘッダ10、20、扁平管30及びフィン40は、何れもアルミ又はアルミ合金で構成されている。
The heat exchanger 1 is a parallel flow heat exchanger that flows refrigerant in parallel, and in particular, is a one-way flow type heat exchanger that flows refrigerant from one side to the other side in the entire heat exchanger 1. The heat exchanger 1 includes a pair of
フィン40は、一対のヘッダ10、20間に互いに間隔を空けて積層され、その間を空気が通過する板状フィンであり、複数の扁平管30が貫通している。なお、フィン40は必ずしも板状フィンでなくてもよく、空気通過方向に空気が通過するように配置されたフィン40であればよい。例えば上下方向に扁平管30と交互に積層して配置される波形状のフィン等でもよく、要は空気通過方向に空気が通過するように配置されたフィンであればよい。
The
扁平管30は、図2に示すように冷媒流路となる貫通孔30aを複数有している。なお、伝熱管は扁平管に限らず、円管やその他どのような形状であっても採用可能である。
As shown in FIG. 2, the
一対のヘッダ10、20のうち、複数の扁平管30の冷媒入口側となる入口ヘッダ10には冷媒入口配管10aが接続され、複数の扁平管30の冷媒出口側となる出口ヘッダ20には冷媒出口配管20aが接続されている。
Among the pair of
本発明は、一対のヘッダ10、20のうち、特に入口側のヘッダ(以下、入口ヘッダ10という)に特徴を有するものであり、以下、図3を参照してその構造について説明する。
The present invention has a feature in the header on the inlet side (hereinafter referred to as the inlet header 10) out of the pair of
図3は、図1の入口ヘッダ10の分解斜視図である。図4は、図1の入口ヘッダ部分のA−A断面図である。
入口ヘッダ10は、一面が開口した箱状のヘッダ本体11と、ヘッダ本体11の開口11aを覆う板状の蓋体13とを有し、両者間に冷媒流路となる少なくとも1つの部屋10Aが形成されている。ヘッダ本体11において開口11aと対向する底面11bには、入口側貫通孔としての複数の貫通孔12がヘッダ本体11の長手方向に沿って並設されている。この複数の貫通孔12に複数の扁平管30の冷媒入口側の端部が接続され、部屋10Aで連通している。また、入口ヘッダ10には冷媒入口配管10aが接続されている。FIG. 3 is an exploded perspective view of the
The
また、蓋体13において、少なくとも1つの部屋10Aの中の、貫通孔12と対向する面13aには長手方向に延びる溝14が長手方向と直交する短手方向の全体にわたって複数の形成されている。溝14は、具体的には蓋体13から突出した複数の突部15同士の間の隙間により形成されている。溝14は、入口ヘッダ10内に流入した冷媒液を、表面張力の作用により溝内部に引き込むことで、入口ヘッダ10から各パスへの冷媒の分配を均等に行うために設けられたものである。
In the
このように構成された入口ヘッダ10を製造する際には、切削加工等により箱状のヘッダ本体11を形成し、ヘッダ本体11に貫通孔12を形成する。また、切削加工等により蓋体13を形成する。蓋体13はヘッダ本体11の開口11aに仮留めできるように嵌合可能に構成され、嵌合部分にはロウ材が塗布される。
When manufacturing the
そして、熱交換器1全体を製造する際には、ヘッダ本体11の開口11aに蓋体13を嵌合して仮留めすると共に、出口ヘッダ20、扁平管30及びフィン40を全て組み立てた状態で全体を同時にロウ付け接合する。
And when manufacturing the heat exchanger 1 whole, while fitting the
図5は、図1の熱交換器1が適用された冷凍サイクル装置50の冷媒回路を示す図である。
冷凍サイクル装置50は、圧縮機51と、凝縮器52と、減圧装置としての膨張弁53と、蒸発器54とを備えている。凝縮器52と蒸発器54の少なくとも一方に、熱交換器1が用いられる。圧縮機51から吐出されたガス冷媒は凝縮器52に流入し、凝縮器52を通過する空気と熱交換して高圧液冷媒となって流出する。凝縮器52を流出した高圧液冷媒は膨張弁53で減圧されて低圧の気液二相冷媒となり、蒸発器54に流入する。蒸発器54に流入した低圧の気液二相冷媒は、蒸発器54を通過する空気と熱交換して低圧ガス冷媒となり、再び圧縮機51に吸入される。FIG. 5 is a diagram showing a refrigerant circuit of the
The
図6は、図1の熱交換器1を蒸発器として用いる場合の冷媒の流れを示す図である。
膨張弁53から流出した気液二相冷媒は、冷媒入口配管10aから入口ヘッダ10内に流入する。入口ヘッダ10内に流入した冷媒は、熱交換器1の各パスを構成する各扁平管30の一端から他端へ流れ、出口ヘッダ20で合流して冷媒出口配管20aから外部に流出する。FIG. 6 is a diagram showing a refrigerant flow when the heat exchanger 1 of FIG. 1 is used as an evaporator.
The gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed out of the
次に、入口ヘッダ内部の動作について説明する。図7は、入口ヘッダ10における冷媒流動状態を示す図である。図8は、図7のB−B断面図で、入口ヘッダ10において溝間に液冷媒が溜まった状態を示す模式図である。図9(a)、(b)は、比較列として溝14を設けないヘッダにおける、ヘッダ内の冷媒流動状態を示す図である。
まず、図9により比較例の冷媒流動状態について説明する。冷媒回路内を循環する冷媒量が多い場合、冷媒入口配管10aから入口ヘッダ10に流入した気液二相冷媒は、図9(a)に示すように流入時の勢いで入口ヘッダ10の上部に溜まる。一方、冷媒回路内を循環する冷媒量が少ない場合、冷媒入口配管10aから入口ヘッダ10に流入した気液二相冷媒は、液冷媒が重力の影響で入口ヘッダ10の下部に溜まる。このように入口ヘッダ10に溝14を設けない構成の場合、液冷媒が上部又は下部に集中し、各パスへの分配が不均等になる。Next, the operation inside the entrance header will be described. FIG. 7 is a diagram illustrating a refrigerant flow state in the
First, the refrigerant flow state of the comparative example will be described with reference to FIG. When a large amount of refrigerant circulates in the refrigerant circuit, the gas-liquid two-phase refrigerant flowing into the
次に、図7及び図8により本実施の形態の入口ヘッダ10における冷媒流動状態について説明する。冷媒入口配管10aから入口ヘッダ10内に流入した気液二相冷媒は、入口ヘッダ10内を流動し、表面張力の作用により液冷媒が溝14内に引き込まれる。よって、液冷媒は入口ヘッダ10内において長手方向に均一に保持され、各扁平管30に流入する液冷媒量が均一化される。
Next, the refrigerant flow state in the
以上説明したように、本実施の形態1によれば、蓋体13に複数の溝14を設けて表面張力を作用させることにより、液冷媒の偏りを抑制でき、複数の扁平管30のそれぞれに冷媒を均等に分配して流入させることができる。よって、熱交換効率を向上することができ、熱交換器1を蒸発器として用いる場合の能力を最大限に発揮させることができる。
As described above, according to the first embodiment, by providing a plurality of
また、本実施の形態1は、液冷媒の表面張力作用を利用して不均等な冷媒分配の防止を図る構成であるため、従来構成に比べて圧力損失を抑制することができ、熱交換器1を蒸発器として用いる場合の性能低下を抑えることができる。 Moreover, since this Embodiment 1 is the structure which prevents the uneven distribution of a refrigerant | coolant using the surface tension effect | action of a liquid refrigerant, it can suppress a pressure loss compared with a conventional structure, and is a heat exchanger. Performance degradation when using 1 as an evaporator can be suppressed.
また、本実施の形態1の入口ヘッダ10は、ヘッダ本体11と、溝14を有する蓋体13とで構成され、構造が単純であるため、製造が容易で低コスト化が可能である。
In addition, the
なお、本発明の入口ヘッダは、図3に示した構造に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で例えば以下の(1)、(2)のように種々変形実施可能である。 The inlet header of the present invention is not limited to the structure shown in FIG. 3 and can be variously modified as in the following (1) and (2), for example, without departing from the gist of the present invention. is there.
(1)図10は、図3の溝14の変形例1を示す図である。
図5に示した本実施の形態の溝14の構成では、突部15の高さが全て同じであったが、図10に示すように、突部15の高さを、蓋体13の短手方向(図10において上下方向)に交互に高低とした構成としてもよい。このように構成した場合、溝14の扁平管30側の端面(傾斜面)(図10において点線14aで示す)が、図5に示すように高さを揃えた構成に比べて広くなるため、液冷媒を引き込む効果が高くなることが期待できる。なお、突部15の高さは、このように交互に長短とする構成に限らず、蓋体13の短手方向に隣接する突部15同士の高さを互いにずらした構成とすれば、同様の効果が期待できる。蓋体13の短手方向に隣接する突部15同士の突部15の高さを互いにずらした構成の他の例として、次の変形例2としてもよい。(1) FIG. 10 is a diagram showing a first modification of the
In the configuration of the
(2)図11は、図3の溝14の変形例2を示す図である。
表面張力による溝14内の冷媒保持作用は、溝14の幅(図11において上下方向の長さ)が狭く、また溝14の高さが高い程、大きくなる。また、入口ヘッダ10に流入した液冷媒は、蓋体13の短手方向についてはその両端に溜まり易い。よって、この変形例2では、短手方向の両端部分から中心部分に行くに連れて突部15の高さを高く形成し、溝14の高さを調整して短手方向の中心部分に行くに連れて冷媒の保持力が大きくなるようにした。これにより、短手方向についても冷媒の偏りが抑制され、長手方向と短手方向の両方で各溝14内の冷媒量を均一化できる。その結果、各扁平管30のそれぞれに、より均等に冷媒を分配できることが期待できる。なお、ここでは溝14の高さのみを変えた例を示したが、溝14の幅を中心部分に行くに連れて狭くするように構成してもよい。(2) FIG. 11 is a diagram showing a second modification of the
The refrigerant retaining action in the
以上説明したように、本発明の特徴は入口ヘッダ10に複数の溝14を設けた点にある。そして、その特徴を適用した熱交換器1として、本実施の形態1では、熱交換器全体において一方から他方に冷媒が流れる一方向流路タイプの熱交換器の例を示したが、途中流路を折り返しながら流れる折り返し流路タイプの熱交換器にも適用可能である。以下、折り返し流路タイプの熱交換器に本発明を適用した構成について、以下の実施の形態2、実施の形態3で説明する。
As described above, the present invention is characterized in that the
実施の形態2.
図12は、本発明の実施の形態2に係る熱交換器1Aを示す図である。
熱交換器1Aは、冷媒を並列に流すパラレルフローの熱交換器であって、特に、折り返し流路タイプの熱交換器である。また、ここでは、パス数を5とした構成例を示している。
熱交換器1Aは、互いに離間して配置された一対のヘッダ70、80と、一対のヘッダ70、80間に並列に配置され、両端が一対のヘッダ70、80に接続された複数本(ここでは20本)の扁平管(伝熱管)30と、複数のフィン40とを備えている。一対のヘッダ70、80、扁平管30及びフィン40は、何れもアルミ又はアルミ合金で構成されている。扁平管30及びフィン40の構成は実施の形態1と同様である。Embodiment 2. FIG.
FIG. 12 is a diagram showing a
The
The
図13は、図12のヘッダ70の分解斜視図である。
ヘッダ70は、一面が開口した箱状のヘッダ本体71を有している。ヘッダ本体71の開口71aと対向する底面71bには、複数の扁平管30が接続される複数の貫通孔72がヘッダ本体71の長手方向に沿って並設されている。また、ヘッダ本体71の内部には2枚の仕切板73が設けられ、複数の貫通孔72に連通して冷媒流路となる3つの独立した部屋A、B、Cが形成されており、それぞれが蓋体74A、74B、74Cにより閉められるようになっている。
Figure 13 is an exploded perspective view of the
The
熱交換器1Aにおける冷媒の流れについては後述するが、蓋体74A、74B、74Cにおいて扁平管30の冷媒入口側の端部と対向する部分には、実施の形態1と同様の作用を有する複数の溝14が形成されている。以下、具体的に説明する。
Although the refrigerant flow in the
部屋Aは、外部からの冷媒が流入する流入部屋であり、部屋Aに連通する複数の貫通孔72には、扁平管30の冷媒入口側の端部が接続されるため、蓋体74Aにおいては全体に溝14が形成されている。また、部屋Bは、折り返し流路となる折り返し部屋であり、部屋Bに連通する複数の貫通孔72のうち上半分には扁平管30の冷媒入口側の端部が接続され、下半分には扁平管30の冷媒出口側の端部が接続されるため、蓋体74Bの上半分に溝14が設けられている。また、部屋Cは、外部へ冷媒が流出する流出部屋であり、部屋Cに連通する複数の貫通孔72は扁平管30の冷媒出口側の端部が接続されるため、蓋体74Cにおいては溝14は設けられていない。なお、以下では、複数の貫通孔72のうち、扁平管30の冷媒入口側の端部が接続される貫通孔を入口側貫通孔、扁平管30の冷媒出口側の端部が接続される貫通孔を出口側貫通孔という場合がある。
The room A is an inflow room into which refrigerant from the outside flows, and the end of the
一方、ヘッダ80は、図12に示すように仕切板83が1枚設けられており、内部が2つの部屋D、Eに分けられている。そして、ヘッダ70と同様、各部屋D、Eは、それぞれ蓋体84D、84Eにより閉められるようになっている。そして、蓋体84D、84Eにおいても上記と同様、扁平管30において入口側貫通孔と対向する部分には複数の溝14が形成されている。具体的には、蓋体84D、84Eのそれぞれにおいて上半分に複数の溝14が形成されている。
On the other hand, the
このように構成されたヘッダ70を製造する際には、切削加工等によりヘッダ本体71を形成し、ヘッダ本体71に貫通孔72を形成する。また、切削加工等により各蓋体74A、74B、74Cを形成する。各蓋体74A、74B、74Cはヘッダ本体71の各部屋A、B、Cの開口に仮留めできるように嵌合可能に構成され、嵌合部分にはロウ材が塗布される。ヘッダ80も同様にして製造できる。
When manufacturing the
そして、熱交換器1B全体を製造する際には、ヘッダ70の各部屋A、B、Cの開口にそれぞれ蓋体74A、74B、74Cを嵌合して仮留めすると共に、ヘッダ80についても同様に各部屋D、Eの開口にそれぞれ蓋体84D、84Eを嵌合して仮留めする。そして、扁平管30及びフィン40を全て組み立てた状態で全体を同時にロウ付け接合する。
When the
以下、熱交換器1Aにおける冷媒の流れを図12を参照して説明する。ここでは、熱交換器1Aを蒸発器として用いる場合の冷媒の流れを説明する。図12において実線矢印は冷媒の流れを示している。
冷媒入口配管10aから流入した気液二相冷媒は、部屋Aに流入し、部屋Aに接続された扁平管群の一端から他端へ向けて流れ、部屋Dに流入する。部屋Dに流入した冷媒はここで折り返し、部屋Dに接続される他の扁平管群の一端から他端へ流れて部屋Bに流入する。そして、部屋Bに流入した冷媒はここで折り返し、部屋Bに接続される他の扁平管群の一端から他端へ流れて部屋Eに流入する。そして、部屋Eに流入した冷媒はここで折り返し、部屋Eに接続される他の扁平管群の一端から他端へ流れる。そして、この他端から流出した各冷媒は部屋Cで合流し、冷媒出口配管20aから外部に流出する。
Hereinafter, the flow of the refrigerant in the
The gas-liquid two-phase refrigerant flowing from the
以上の冷媒の流れにおいて、各扁平管群の冷媒入口側の端部と対向して溝14が設けられているため、上記実施の形態1と同様、液冷媒の表面張力作用により冷媒の偏流が抑制され、各部屋から各パスへ冷媒が略均等に分配される。
In the above-described refrigerant flow, since the
以上説明したように、本実施の形態2によれば、折り返し流路タイプの熱交換器においても、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。 As described above, according to the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained even in the folded flow path type heat exchanger.
なお、本実施の形態2では、折り返し部屋となる部屋B、D、Eの蓋体74B、84D、84Eに形成された複数の突部15において、入口側貫通孔群と出口側貫通孔群との境目側の端部の位置が、全て揃っている構成としたが、次の図14のようにしてもよい。
In the second embodiment, in the plurality of
図14は、図13の溝14の変形例を示す図で、蓋体74B、84D、84Eを溝14の形成面側から見た図である。
図14(a)に示すように、複数の突部15において、入口側貫通孔群と出口側貫通孔群との境目側の端部の位置が、蓋体の短手方向に交互にずれる構成としてもよい。このように構成すると、溝14の前記境目側の端面が傾斜面となり、図13のように端部の位置が揃っている構成に比べて端面が広くなるため、液冷媒を引き込む効果が高くなることが期待できる。なお、突部15の端部の位置は、このように交互にずらす構成に限らず、蓋体の短手方向に隣接する突部15同士の位置が互いにずれた構成とすれば、同様の効果が期待できる。FIG. 14 is a view showing a modification of the
As shown to Fig.14 (a), in the some
また、図14(b)は、蓋体の短手方向に隣接する突部15同士の位置を互いにずらした構成の他の例であるが、このように短手方向の中心部に行くに連れて突部15の長手方向の長さを短く、又は図示しないが短手方向の中心部に行くに連れて突部15の長手方向の長さを長く構成してもよい。
FIG. 14B shows another example in which the positions of the
また、実施の形態1と同様の構成部分について適用される変形例は、本実施の形態2についても同様に適用される。また、本実施の形態2で説明した変形例と実施の形態1で説明した変形例とを組み合わせた構成としてもよい。これらの点は後述の実施の形態3においても同様である。 Further, the modification applied to the same components as those in the first embodiment is similarly applied to the second embodiment. Moreover, it is good also as a structure which combined the modification demonstrated in this Embodiment 2, and the modification demonstrated in Embodiment 1. FIG. These points are the same in the third embodiment described later.
実施の形態3.
実施の形態3は、実施の形態2の折り返し流路タイプの熱交換器を空気通過方向に複数列(ここでは2列)設けた構成に相当する。Embodiment 3 FIG.
The third embodiment corresponds to a configuration in which the folded flow path type heat exchanger of the second embodiment is provided in a plurality of rows (here, two rows) in the air passage direction.
図15は、本発明の実施の形態3に係る熱交換器を示す図である。図15(a)は、熱交換器を点線矢印で示す空気通過方向と直交する方向から見た概略側面図である。図15(b)は、空気通過方向に対して上流側の上流側熱交換部1Baの概略断面図である。図15(c)は、空気通過方向に対して下流側の下流側熱交換部1Bbの概略断面図である。図15(d)は、熱交換器の平面図である。以下、実施の形態3が実施の形態2と異なる部分を中心に説明する。 FIG. 15 is a diagram showing a heat exchanger according to Embodiment 3 of the present invention. Fig.15 (a) is the schematic side view which looked at the heat exchanger from the direction orthogonal to the air passage direction shown with a dotted line arrow. FIG. 15B is a schematic cross-sectional view of the upstream heat exchange section 1Ba on the upstream side with respect to the air passage direction. FIG. 15C is a schematic cross-sectional view of the downstream heat exchange section 1Bb on the downstream side with respect to the air passage direction. FIG. 15D is a plan view of the heat exchanger. In the following, the third embodiment will be described focusing on the differences from the second embodiment.
熱交換器1Bは、実施の形態2と同様の熱交換器1Aを、上流側熱交換部1Baとして備え、更に、空気通過方向の下流側に下流側熱交換部1Bbを有している。そして、上流側熱交換部1Baと下流側熱交換部1Bbとが列跨ぎ配管90により接続されている。
The
下流側熱交換部1Bbは、上流側熱交換部1Baが5パスで構成されているのに対し、下流側熱交換部1Bbは、上流側熱交換部1Baよりもパス数が多い10パスで構成されている。このように、上流側熱交換部1Baと下流側熱交換部1Bbとでパス数を変えた理由については後述する。下流側熱交換部1Bbは、ヘッダ部分の構成が上流側熱交換部1Baと異なる以外は上流側熱交換部1Baと同様である。 The downstream heat exchange unit 1Bb is configured with five paths in the upstream heat exchange unit 1Ba, whereas the downstream heat exchange unit 1Bb is configured with 10 paths having a larger number of paths than the upstream heat exchange unit 1Ba. Has been. The reason why the number of passes is changed between the upstream heat exchange unit 1Ba and the downstream heat exchange unit 1Bb will be described later. The downstream heat exchange unit 1Bb is the same as the upstream heat exchange unit 1Ba except that the configuration of the header portion is different from the upstream heat exchange unit 1Ba.
下流側熱交換部1Bbにおいて列跨ぎ配管90が接続されるヘッダ700は、仕切板の数が上流側熱交換部1Baと異なり、ヘッダ700では1枚の仕切板703が設けられ、内部に2つの部屋F、Gが形成されている。また、ヘッダ800においては仕切板が設けられておらず、全体として1つの部屋Hが形成された構成となっている。また、実施の形態1、2と同様、下流側熱交換部1Bbのヘッダ700、800においても各扁平管30の冷媒入口側の端部と対向する部分に溝14が設けられている。
The
以下、熱交換器1Bにおける冷媒の流れを図15を参照して説明する。ここでは、熱交換器1Bを蒸発器として用いる場合の冷媒の流れを説明する。図15において実線矢印は冷媒の流れを示している。
熱交換器1Bにおける冷媒の流れは、上流側熱交換部1Baについては実施の形態2と同様である。そして、上流側熱交換部1Baの冷媒出口配管20aから流出した冷媒は、列跨ぎ配管90を介して冷媒入口配管100aから下流側熱交換部1Bbの部屋Fに流入する。部屋Fに流入した冷媒は、部屋Fに連通する扁平管群の一端から他端へ向けて流れ、部屋Hに流入する。そして、部屋Hに流入した冷媒はここで折り返し、部屋Hに接続される他の扁平管群の一端から他端へ向けて流れる。そして、この他端から流出した各冷媒は、部屋Gで合流し、冷媒出口配管200aから外部に流出する。
Hereinafter, the flow of the refrigerant in the
The refrigerant flow in the
以上の冷媒の流れにおいて、各扁平管群の冷媒入口側の端部と対向して溝14が設けられているため、上記実施の形態1、2と同様、液冷媒の表面張力作用により冷媒の偏流が抑制され、各部屋から各パスへ冷媒が略均等に分配される。
In the above-described refrigerant flow, since the
次に、上流側熱交換部1Baと下流側熱交換部1Bbとでパス数を変えた理由について説明する。
熱交換器1Bを蒸発器として用いる場合、冷媒は気液二相状態で流入し、最終的にはガス冷媒となって流出するため、流路の後半に向かうに連れ、乾き度が大きくなっていく。乾き度が小さい場合、流路通過時の圧損が小さいため、冷媒流速を速くして熱伝達率を上げることが好ましい。一方、乾き度が大きい場合には、流路通過時の圧損が大きいため、冷媒流速を遅くすることが好ましく、冷媒流速は、パス数を多くする程、遅くなる。Next, the reason why the number of passes is changed between the upstream heat exchange unit 1Ba and the downstream heat exchange unit 1Bb will be described.
When the
熱交換器1Bにおいて流路前半に相当する上流側熱交換部1Baでは、冷媒の乾き度が小さいことからパス数を少なくして冷媒流速を上げ、熱伝達率を上げるようにしている。一方、流路後半に相当する下流側熱交換部1Bbでは、乾き度が大きくなるため、パス数を多くして冷媒流速を下げ、圧損の低減を図るようにしている。
In the upstream heat exchange section 1Ba corresponding to the first half of the flow path in the
以上説明したように、本実施の形態3によれば、実施の形態1、2と同様の効果が得られると共に、複数列構成としたので、熱交換能力を向上することができる。また、通過冷媒の乾き度が小さい空気通過方向上流側のパス数を減らして冷媒流速を上げ、熱伝達率を上げるようにしたので、この面においても、熱交換能力の向上を図ることができる。 As described above, according to the third embodiment, the same effects as those of the first and second embodiments can be obtained, and the heat exchange capability can be improved because the multi-row configuration is adopted. In addition, since the number of passes on the upstream side in the air passage direction where the dryness of the passing refrigerant is small is reduced to increase the refrigerant flow rate and the heat transfer coefficient, the heat exchange capability can be improved also in this aspect. .
なお、本実施の形態3においては2列構成を説明したが、3列以上の構成としてもよい。 Although the two-row configuration has been described in the third embodiment, the configuration may be three or more.
また、上記各実施の形態においてヘッダの外形形状が角形状である例を示したが、角形状に限られず、円筒状としてもよい。なお、実施の形態3のように多列化する場合には、ヘッダとして必要な大きさを確保し且つ列同士の干渉を図る観点から角形状とすることが好ましい。 Moreover, although the external shape of the header has shown the square shape in each said embodiment, it is not restricted to a square shape, It is good also as cylindrical shape. In addition, when the number of rows is increased as in the third embodiment, it is preferable to form a square shape from the viewpoint of securing a necessary size as a header and aiming at interference between rows.
1 熱交換器、1A 熱交換器、1B 熱交換器、1Ba 上流側熱交換部、1Bb 下流側熱交換部、10 ヘッダ(入口ヘッダ)、10A 部屋、10a 冷媒入口配管、11 ヘッダ本体、11a 開口、11b 底面、12 貫通孔、13 蓋体、13a 面、14 溝、15 突部、20 ヘッダ(出口ヘッダ)、20a 冷媒出口配管、30 扁平管、30a 貫通孔、40 フィン、50 冷凍サイクル装置、51 圧縮機、52 凝縮器、53 膨張弁、54 蒸発器、70 ヘッダ、71 ヘッダ本体、71a 開口、71b 底面、72 貫通孔、73 仕切板、74A 蓋体、74B 蓋体、74C 蓋体、80 ヘッダ、83 仕切板、84D 蓋体、84E 蓋体、90 列跨ぎ配管、100a 冷媒入口配管、200a 冷媒出口配管、700 ヘッダ、703 仕切板、800 ヘッダ、A〜H 部屋。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat exchanger, 1A heat exchanger, 1B heat exchanger, 1Ba upstream heat exchange part, 1Bb downstream heat exchange part, 10 header (inlet header), 10A room, 10a refrigerant | coolant inlet piping, 11 header main body, 11a opening , 11b bottom surface, 12 through-hole, 13 lid, 13a surface, 14 groove, 15 protrusion, 20 header (outlet header), 20a refrigerant outlet piping, 30 flat tube, 30a through-hole, 40 fin, 50 refrigeration cycle device, 51 Compressor, 52 Condenser, 53 Expansion Valve, 54 Evaporator, 70 Header, 71 Header Body, 71a Opening, 71b Bottom, 72 Through Hole, 73 Partition Plate, 74A Lid, 74B Lid, 74C Lid, 80 Header, 83 Partition plate, 84D Lid, 84E Lid, 90 rows crossing piping, 100a Refrigerant inlet piping, 200a Refrigerant outlet piping, 70 Header, 703 partition plate, 800 header, A~H room.
Claims (13)
前記ヘッダは、
前記複数の伝熱管の一端が接続される複数の貫通孔が長手方向に並設され、
前記複数の貫通孔に連通して冷媒流路となる部屋が前記ヘッダの長手方向に仕切られて複数形成されており、
前記複数の貫通孔のそれぞれは、前記複数の伝熱管の冷媒入口側又は冷媒出口側の端部が接続される入口側貫通孔又は出口側貫通孔であり、前記複数の部屋のそれぞれにおいて、前記部屋の中の前記入口側貫通孔と対向する部分に、前記ヘッダの長手方向に延びる溝が、前記長手方向と直交する短手方向に複数形成されていることを特徴とする熱交換器用ヘッダ。 A heat exchanger header of a heat exchanger for flowing a refrigerant in parallel to a plurality of heat transfer tubes arranged in parallel,
The header,
A plurality of through holes longitudinally placed in parallel with one end of the previous SL plurality of heat transfer tubes are connected,
A plurality of chambers communicating with the plurality of through holes and serving as refrigerant flow paths are partitioned in the longitudinal direction of the header ;
Each of the plurality of through holes is an inlet side through hole or an outlet side through hole to which ends of the plurality of heat transfer tubes on the refrigerant inlet side or the refrigerant outlet side are connected, and in each of the plurality of chambers , A header for a heat exchanger, wherein a plurality of grooves extending in the longitudinal direction of the header are formed in a short direction perpendicular to the longitudinal direction in a portion of the room facing the inlet side through hole.
前記流入部屋に連通する貫通孔は全てが入口側貫通孔であり、前記流入部屋を形成する部分の前記長手方向の全体に前記複数の溝が形成され、
前記折り返し部屋に連通する貫通孔は入口側貫通孔群と出口側貫通孔群とに分けられ、入口側貫通孔群と対向する部分に、前記複数の溝が形成され、
前記流出部屋に連通する貫通孔は全てが出口側貫通孔であり、前記流出部屋を形成する部分には前記複数の溝が形成されていないことを特徴とする請求項1記載の熱交換器用ヘッダ。 Each of the previous SL plurality of rooms, are classified as either outflow room inflow room refrigerant flows from the outside into, the wrapping room the folding passage, the refrigerant to the outside to flow out,
All of the through holes communicating with the inflow chamber are inlet side through holes, and the plurality of grooves are formed in the entire longitudinal direction of the portion forming the inflow chamber,
The through-hole communicating with the folded chamber is divided into an inlet-side through-hole group and an outlet-side through-hole group, and the plurality of grooves are formed in a portion facing the inlet-side through-hole group,
2. The heat exchanger header according to claim 1, wherein all of the through holes communicating with the outflow chamber are outlet side through holes, and the plurality of grooves are not formed in a portion forming the outflow chamber. .
熱交換器が蒸発器として用いられる場合、上流側の前記熱交換部を流れる冷媒パス数が、下流側の前記熱交換部を流れる冷媒パス数よりも少なく構成されていることを特徴とする熱交換器。 A pair of heat exchanger headers according to claim 2 or 3 disposed apart from each other in a direction perpendicular to the air passage direction, and the pair of heat exchanger headers, and both ends are disposed in parallel. A heat exchange section comprising a plurality of heat transfer tubes connected to the plurality of through-holes of a pair of heat exchanger headers and a plurality of fins arranged so that air passes in the air passage direction; There are at least two in the passing direction, the heat exchanging parts are communicated with each other by a cross-over piping, and the refrigerant moves the plurality of heat transfer tubes of the heat exchanging part upstream from the air passing direction from the inflow chamber to the outflow chamber. After flowing back in the folding room until it flows into the heat exchanging portion on the downstream side in the air passage direction through the cross-strand pipe, and similarly, the folding from the inflow room to the outflow room of the header for the heat exchanger room Refrigerant flow path that flows while wrapping is formed,
When the heat exchanger is used as an evaporator, the heat is characterized in that the number of refrigerant paths flowing through the heat exchange section on the upstream side is smaller than the number of refrigerant paths flowing through the heat exchange section on the downstream side. Exchanger.
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