JP6005267B2 - 積層型ヘッダー、熱交換器、及び、空気調和装置 - Google Patents
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Description
なお、以下では、本発明に係る積層型ヘッダーが、熱交換器に流入する冷媒を分配するものである場合を説明しているが、本発明に係る積層型ヘッダーが、他の機器に流入する冷媒を分配するものであってもよい。また、以下で説明する構成、動作等は、一例にすぎず、そのような構成、動作等に限定されない。また、各図において、同一又は類似するものには、同一の符号を付すか、又は、符号を付すことを省略している。また、細かい構造については、適宜図示を簡略化又は省略している。また、重複又は類似する説明については、適宜簡略化又は省略している。
実施の形態1に係る熱交換器について説明する。
<熱交換器の構成>
以下に、実施の形態1に係る熱交換器の構成について説明する。
図1は、実施の形態1に係る熱交換器の、構成を示す図である。
図1に示されるように、熱交換器1は、積層型ヘッダー2と、複数の第1伝熱管3と、保持部材4と、複数のフィン5と、を有する。
以下に、実施の形態1に係る熱交換器における冷媒の流れについて説明する。
冷媒配管を流れる冷媒は、冷媒流入部2Aを介して積層型ヘッダー2に流入して分配され、複数の冷媒流出部2Bを介して複数の第1伝熱管3に流出する。冷媒は、複数の第1伝熱管3において、例えば、ファンによって供給される空気等と熱交換する。複数の第1伝熱管3を通過した冷媒は、複数の冷媒流入部2Cを介して積層型ヘッダー2に流入して合流し、冷媒流出部2Dを介して冷媒配管に流出する。冷媒は、逆流することができる。
以下に、実施の形態1に係る熱交換器の積層型ヘッダーの構成について説明する。
図2は、実施の形態1に係る熱交換器の、積層型ヘッダーを分解した状態での斜視図である。図3は、実施の形態1に係る熱交換器の、積層型ヘッダーの展開図である。なお、図2では、第1熱遮断スリット31の図示が省略されている。また、図3では、両側クラッド材24の図示が省略されている。
図2及び図3に示されるように、積層型ヘッダー2は、第1板状体11と、第2板状体12と、を有する。第1板状体11と第2板状体12とは、積層される。
以下に、実施の形態1に係る熱交換器の積層型ヘッダーにおける冷媒の流れについて説明する。
図2及び図3に示されるように、第2板状部材22の流路22Aを通過した冷媒は、第3板状部材23_1に形成された流路23Aの開口部23dに流入する。開口部23dに流入した冷媒は、隣接して積層される部材の表面に当たり、直線部23cの両端のそれぞれに向かって2つに分岐する。分岐された冷媒は、流路23Aの端部23a、23bに至り、第3板状部材23_2に形成された流路23Aの開口部23dに流入する。
以下に、実施の形態1に係る熱交換器の使用態様の一例について説明する。
なお、以下では、実施の形態1に係る熱交換器が空気調和装置に使用される場合を説明しているが、そのような場合に限定されず、例えば、冷媒循環回路を有する他の冷凍サイクル装置に使用されてもよい。また、空気調和装置が、冷房運転と暖房運転とを切り替えるものである場合を説明しているが、そのような場合に限定されず、冷房運転又は暖房運転のみを行うものであってもよい。
図4に示されるように、空気調和装置51は、圧縮機52と、四方弁53と、熱源側熱交換器54と、絞り装置55と、負荷側熱交換器56と、熱源側ファン57、負荷側ファン58、制御装置59と、を有する。圧縮機52と四方弁53と熱源側熱交換器54と絞り装置55と負荷側熱交換器56とが冷媒配管で接続されて、冷媒循環回路が形成される。
圧縮機52から吐出される高圧高温のガス状態の冷媒は、四方弁53を介して熱源側熱交換器54に流入し、熱源側ファン57によって供給される外気との熱交換によって凝縮することで高圧の液状態の冷媒となり、熱源側熱交換器54から流出する。熱源側熱交換器54から流出した高圧の液状態の冷媒は、絞り装置55に流入し、低圧の気液二相状態の冷媒となる。絞り装置55から流出する低圧の気液二相状態の冷媒は、負荷側熱交換器56に流入し、負荷側ファン58によって供給される室内空気との熱交換によって蒸発することで低圧のガス状態の冷媒となり、負荷側熱交換器56から流出する。負荷側熱交換器56から流出する低圧のガス状態の冷媒は、四方弁53を介して圧縮機52に吸入される。
圧縮機52から吐出される高圧高温のガス状態の冷媒は、四方弁53を介して負荷側熱交換器56に流入し、負荷側ファン58によって供給される室内空気との熱交換によって凝縮することで高圧の液状態の冷媒となり、負荷側熱交換器56から流出する。負荷側熱交換器56から流出した高圧の液状態の冷媒は、絞り装置55に流入し、低圧の気液二相状態の冷媒となる。絞り装置55から流出する低圧の気液二相状態の冷媒は、熱源側熱交換器54に流入し、熱源側ファン57によって供給される外気との熱交換によって蒸発することで低圧のガス状態の冷媒となり、熱源側熱交換器54から流出する。熱源側熱交換器54から流出する低圧のガス状態の冷媒は、四方弁53を介して圧縮機52に吸入される。
以下に、実施の形態1に係る熱交換器の作用について説明する。
積層型ヘッダー2では、板状部材又は両側クラッド材24の、第1入口流路11Bに流入する冷媒が通過する流路と、第2入口流路12Aに流入する冷媒が通過する流路と、の間に、第1熱遮断スリット31が形成される。そのため、積層型ヘッダー2において、第1入口流路11Bに流入する冷媒と、第2入口流路12Aに流入する冷媒と、が熱交換することが抑制される。
図5は、実施の形態1に係る熱交換器の変形例−1の、第3板状部材に形成される第1熱遮断スリットを示す図である。
図5に示されるように、第3板状部材23の、流路23Aと流路23Bとの間に形成される第1熱遮断スリット31は、流路23Aと流路23Bとの間の一部のみに形成されてもよい。そのような場合には、流路23Aの周縁と流路23Bの周縁とが近接する領域のみに、第1熱遮断スリット31が形成されるとよい。例えば、流路23Aの直線部23cと、流路23Bと、の間に形成された第1熱遮断スリット31aと、流路23Aの直線部23cの流路23Bに遠い側の端部に連通する端部23bと、流路23Bと、の間に形成された第1熱遮断スリット31bと、である。第1熱遮断スリット31aは、流路23Aの、直線部23cの流路23Bに近い側の端部に連通する端部23aと、直線部23cと、の間の、直線部23cに近い側の領域と、流路23Bと、の間に形成されるとよい。
図6は、実施の形態1に係る熱交換器の変形例−2の、積層型ヘッダーを分解した状態での斜視図である。
図6に示されるように、第2板状部材22に流路22Aが複数形成されて、つまり、第2板状体12に第2入口流路12Aが複数形成されて、第3板状部材23の枚数が削減されてもよい。このように構成されることで、部品費、重量等が削減される。
図7は、実施の形態1に係る熱交換器の変形例−3の、積層型ヘッダーを分解した状態での斜視図である。
図7に示されるように、第2板状部材22及び第3板状部材23に流路22B及び流路23Bが複数形成されてもよい。つまり、合流流路12Cが複数の混合流路12cを有してもよい。第2板状部材22と第3板状部材23_3との間に積層される両側クラッド材24の複数の流路24Bは、複数の流路23Bと同一形状である。
図8は、実施の形態1に係る熱交換器の変形例−4の、積層型ヘッダーを分解した状態での要部の斜視図と要部の断面図である。なお、図8(a)は、積層型ヘッダーを分解した状態での要部の斜視図であり、図8(b)は、図8(a)のA−A線での第3板状部材23の断面図である。
図8に示されるように、第3板状部材23に形成された流路23Aのいずれかが、有底の溝であってもよい。そのような場合には、流路23Aの溝の底面の端部23aと端部23bとのそれぞれに円形状の貫通穴23eが形成される。このように構成されることで、分岐流路12b間に冷媒隔離流路として機能する流路24Aを介在させるために、板状部材間に両側クラッド材24が積層されなくてもよくなり、生産効率が向上される。なお、図8では、流路23Aの冷媒の流出側が底面である場合を示しているが、流路23Aの冷媒の流入側が底面であってもよい。そのような場合には、開口部23dに相当する領域に貫通穴が形成されればよい。
図9は、実施の形態1に係る熱交換器の変形例−5の、積層型ヘッダーを分解した状態での斜視図である。
図9に示されるように、第2入口流路12Aとして機能する流路22Aは、第2板状部材22以外の積層される部材、つまり、他の板状部材、両側クラッド材24等に形成されてもよい。そのような場合には、流路22Aを、例えば、他の板状部材の側面から第2板状部材22の有る側の表面までを貫通する貫通穴とすればよい。
図10は、実施の形態1に係る熱交換器の変形例−6の、積層型ヘッダーを分解した状態での斜視図である。
図10に示されるように、第2出口流路12Dとして機能する流路22Bが、第2板状体12の第2板状部材22以外の他の板状部材、両側クラッド材24に形成されてもよい。そのような場合には、例えば、流路23B又は流路24Bの一部と、第3板状部材23又は両側クラッド材24の側面と、を連通する切り欠きが形成されればよい。混合流路12cが折り返されて、第1板状部材21に第2出口流路12Dとして機能する流路22Bが形成されてもよい。
実施の形態2に係る熱交換器について説明する。
なお、実施の形態1と重複又は類似する説明は、適宜簡略化又は省略している。
<熱交換器の構成>
以下に、実施の形態2に係る熱交換器の構成について説明する。
図11は、実施の形態2に係る熱交換器の、構成を示す図である。
図11に示されるように、熱交換器1は、積層型ヘッダー2と、複数の第1伝熱管3と、複数の第2伝熱管6と、保持部材4と、複数のフィン5と、を有する。
以下に、実施の形態2に係る熱交換器における冷媒の流れについて説明する。
冷媒配管を流れる冷媒は、冷媒流入部2Aを介して積層型ヘッダー2に流入して分配され、複数の冷媒流出部2Bを介して複数の第1伝熱管3に流出する。冷媒は、複数の第1伝熱管3において、例えば、ファンによって供給される空気等と熱交換する。複数の第1伝熱管3を通過した冷媒は、積層型ヘッダー2の複数の冷媒折返部2Eに流入して折り返され、複数の第2伝熱管6に流出する。冷媒は、複数の第2伝熱管6において、例えば、ファンによって供給される空気等と熱交換する。複数の第2伝熱管6を通過した冷媒は、複数の冷媒流入部2Cを介して積層型ヘッダー2に流入して合流し、冷媒流出部2Dを介して冷媒配管に流出する。冷媒は、逆流することができる。
以下に、実施の形態2に係る熱交換器の積層型ヘッダーの構成について説明する。
図12は、実施の形態2に係る熱交換器の、積層型ヘッダーを分解した状態での斜視図である。図13は、実施の形態2に係る熱交換器の、積層型ヘッダーの展開図である。なお、図12では、第1熱遮断スリット31及び第2熱遮断スリット32の図示が省略されている。図13では、両側クラッド材24の図示が省略されている。図13(b)は、図13(a)のA部の詳細を示す図であり、各流路に接続される第1伝熱管3及び第2伝熱管6を点線で記載している。
図12及び図13に示されるように、積層型ヘッダー2は、第1板状体11と、第2板状体12と、を有する。第1板状体11と第2板状体12とは、積層される。
以下に、実施の形態2に係る熱交換器の積層型ヘッダーにおける冷媒の流れについて説明する。
図12及び図13に示されるように、第1板状部材21の流路21Aから流出して第1伝熱管3を通過した冷媒は、第1板状部材21の流路21Cに流入し、折り返されて、第2伝熱管6に流入する。第2伝熱管6を通過した冷媒は、第1板状部材21の流路21Bに流入する。第1板状部材21の流路21Bに流入した冷媒は、第3板状部材23に形成された流路23Bに流入して混合される。混合された冷媒は、第2板状部材22の流路22Bを通過して、冷媒配管に流出する。
以下に、実施の形態2に係る熱交換器の使用態様の一例について説明する。
図14は、実施の形態2に係る熱交換器が適用される空気調和装置の、構成を示す図である。
図14に示されるように、熱源側熱交換器54及び負荷側熱交換器56の少なくともいずれか一方に、熱交換器1が用いられる。熱交換器1は、熱交換器1が蒸発器として作用する際に、積層型ヘッダー2の分配流路12Bから第1伝熱管3に冷媒が流入し、第2伝熱管6から積層型ヘッダー2の合流流路12Cに冷媒が流入するように接続される。つまり、熱交換器1が蒸発器として作用する際は、冷媒配管から積層型ヘッダー2の分配流路12Bに気液二相状態の冷媒が流入し、第2伝熱管6から積層型ヘッダー2の合流流路12Cにガス状態の冷媒が流入する。また、熱交換器1が凝縮器として作用する際は、冷媒配管から積層型ヘッダー2の合流流路12Cにガス状態の冷媒が流入し、第1伝熱管3から積層型ヘッダー2の分配流路12Bに液状態の冷媒が流入する。
以下に、実施の形態2に係る熱交換器の作用について説明する。
熱交換器1では、第1板状体11に複数の折返流路11Cが形成され、複数の第1伝熱管3に加えて、複数の第2伝熱管6が接続される。例えば、熱交換器1の正面視した状態での面積を増加させて、熱交換量を増やすことも可能であるが、その場合には、熱交換器1を内蔵する筐体が大型化されてしまう。また、フィン5の間隔を小さくして、フィン5の枚数を増加させて、熱交換量を増やすことも可能であるが、その場合には、排水性、着霜性能、埃耐力の観点から、フィン5の間隔を約1mm未満にすることが困難であり、熱交換量の増加が不充分となってしまう場合がある。一方、熱交換器1のように、伝熱管の列数を増加させる場合には、熱交換器1の正面視した状態での面積、フィン5の間隔等を変えることなく、熱交換量を増加させることが可能である。伝熱管の列数が2列になると、熱交換量は約1.5倍以上に増加する。なお、伝熱管の列数が3列以上にされてもよい。また、更に、熱交換器1の正面視した状態での面積、フィン5の間隔等が変えられてもよい。
Claims (8)
- 複数の第1入口流路と、複数の第1出口流路と、が形成された第1板状体と、
前記第1板状体に取り付けられ、第2入口流路から流入する冷媒を前記複数の第1出口流路に分配して流出する分配流路の少なくとも一部と、前記複数の第1入口流路から流入する冷媒を合流して第2出口流路に流出する合流流路の少なくとも一部と、が形成された第2板状体と、
を備え、
前記第1板状体又は前記第2板状体は、前記第1入口流路に流入する冷媒が通過する流路と、前記第2入口流路に流入する冷媒が通過する流路と、が形成された少なくとも1つの板状部材を有し、
前記板状部材の、前記第1入口流路に流入する冷媒が通過する流路と、前記第2入口流路に流入する冷媒が通過する流路と、の間の少なくとも一部に、熱遮断部が形成された、
ことを特徴とする積層型ヘッダー。 - 前記第1板状体に、流入する冷媒を折り返して流出する複数の折返流路が形成された、
ことを特徴とする請求項1に記載の積層型ヘッダー。 - 前記板状部材に、前記折返流路に流入する冷媒が通過する流路が形成され、
前記板状部材の、前記第1入口流路に流入する冷媒が通過する流路と、前記折返流路に流入する冷媒が通過する流路と、の間の少なくとも一部に、熱遮断部が形成された、
ことを特徴とする請求項2に記載の積層型ヘッダー。 - 請求項1に記載の積層型ヘッダーと、
前記複数の第1出口流路のそれぞれと前記複数の第1入口流路のそれぞれとに接続された複数の第1伝熱管と、
を備えたことを特徴とする熱交換器。 - 請求項2または3に記載の積層型ヘッダーと、
前記複数の第1出口流路のそれぞれと前記複数の折返流路のそれぞれの入口側とに接続された複数の第1伝熱管と、
前記複数の折返流路のそれぞれの出口側と前記複数の第1入口流路のそれぞれとに接続された複数の第2伝熱管と、
を備えたことを特徴とする熱交換器。 - 前記伝熱管は、扁平管である、
ことを特徴とする請求項4または5に記載の熱交換器。 - 請求項4〜6のいずれか一項に記載の熱交換器を備え、
前記分配流路は、前記熱交換器が蒸発器として作用する際に、前記複数の第1出口流路に冷媒を流出する、
ことを特徴とする空気調和装置。 - 請求項5に記載の熱交換器を備え、
前記分配流路は、前記熱交換器が蒸発器として作用する際に、前記複数の第1出口流路に冷媒を流出し、
前記第1伝熱管は、前記熱交換器が凝縮器として作用する際に、前記第2伝熱管と比較して、風上側に位置する、
ことを特徴とする空気調和装置。
Applications Claiming Priority (1)
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