JP6080982B2 - Laminated header, heat exchanger, and air conditioner - Google Patents
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Description
本発明は、積層型ヘッダー、熱交換器、及び、空気調和装置に関するものである。 The present invention relates to a laminated header, a heat exchanger, and an air conditioner.
従来の熱交換器においては、扁平管と部材とを接着する管接着部材と、扁平管端部の位置合わせをする管固定部材と、スペーサー部と、背板とを備え、冷媒を列方向に移動させる冷媒合流空間が形成されたリターンヘッダを有するものが知られている(例えば特許文献1参照)。 A conventional heat exchanger includes a tube bonding member that bonds a flat tube and a member, a tube fixing member that aligns the end of the flat tube, a spacer portion, and a back plate. What has the return header in which the refrigerant | coolant merge space to move is formed is known (for example, refer patent document 1).
上記特許文献1に記載の熱交換器においては、配管(扁平管)の各流路穴を通過した冷媒は、リターンヘッダ内の冷媒合流空間で合流し、配管の流路と直交する方向に移動する。そして、冷媒合流空間を移動した冷媒は、他の配管の各流路穴に流入する。
しかしながら、冷媒合流空間を流通する冷媒には慣性力が作用するため、冷媒合流空間から配管の各流路穴へ流入する冷媒に偏りが生じ、冷媒を均等分配できない、という課題があった。In the heat exchanger described in
However, since an inertial force acts on the refrigerant flowing through the refrigerant merge space, there is a problem that the refrigerant flowing from the refrigerant merge space into each flow path hole of the pipe is biased and the refrigerant cannot be evenly distributed.
一方、熱交換器の配管に気液二相状態の冷媒が流れる場合、配管の内部の複数の流路へ流入する気相冷媒と液相冷媒との比率(分配率)を適宜調整できることが望まれている。
例えば、熱交換器を通過する空気と配管内の冷媒とを熱交換する熱交換器においては、風上側の熱負荷(熱交換量)が風下側よりも大きくなるため、風上側の流路を流れる冷媒の潜熱量が多くなるように分配率を調整すること望まれている。On the other hand, when a gas-liquid two-phase refrigerant flows through the pipe of the heat exchanger, it is desirable that the ratio (distribution ratio) of the gas-phase refrigerant and the liquid-phase refrigerant flowing into the plurality of flow paths inside the pipe can be adjusted as appropriate. It is rare.
For example, in a heat exchanger that exchanges heat between the air passing through the heat exchanger and the refrigerant in the pipe, the heat load (heat exchange amount) on the windward side is larger than that on the leeward side. It is desired to adjust the distribution rate so that the amount of latent heat of the flowing refrigerant increases.
本発明は、上記のような課題を背景としてなされたものであり、複数の配管と接続され、1つの配管から流入した流体を他の配管へ流入させる積層型ヘッダーにおいて、配管へ流入する流体の偏りを低減することができる積層型ヘッダーを得ることを目的とする。
また、本発明は、積層型ヘッダーから配管へ流入する流体の分配率を調整することができる積層型ヘッダーを得ることを目的とする。
また、本発明は、そのような積層型ヘッダーを備えた熱交換器を得ることを目的とする。
また、本発明は、そのような熱交換器を備えた空気調和装置を得ることを目的とする。The present invention has been made against the background of the above problems. In a laminated header that is connected to a plurality of pipes and flows a fluid flowing from one pipe into another pipe, the fluid flowing into the pipe is obtained. An object is to obtain a laminated header capable of reducing the bias.
It is another object of the present invention to obtain a multilayer header that can adjust the distribution ratio of the fluid flowing from the multilayer header to the pipe.
Moreover, an object of this invention is to obtain the heat exchanger provided with such a laminated header.
Moreover, an object of this invention is to obtain the air conditioning apparatus provided with such a heat exchanger.
本発明に係る積層型ヘッダーは、第1配管と第2配管とに接続され、前記第1配管から流入した流体を前記第2配管へ流入させる積層型ヘッダーであって、前記第1配管と第2配管がそれぞれ接続される2つの第1開口を有する第1板状体と、2つの第2開口を有し、前記2つの第2開口が前記2つの第1開口とそれぞれ連通するように前記第1板状体に積層された第2板状体と、前記第2板状体に積層された第3板状体と、を備え、前記第3板状体は、前記第1配管に対応する前記第2開口と、前記第2配管に対応する前記第2開口とを連通する跨ぎ流路が形成され、前記第2開口の断面積が、前記第1開口の断面積よりも小さいものである。 Stacked header according to the present invention is connected to the first pipe and the second piping, a laminated type header for flowing the fluid flowing from the first pipe into the second pipe, said first pipe A first plate-like body having two first openings to which a second pipe is connected; and two second openings , the two second openings communicating with the two first openings, respectively . The second plate laminated on the first plate and the third plate laminated on the second plate, wherein the third plate is the first plate A straddle channel that communicates the second opening corresponding to the pipe and the second opening corresponding to the second pipe is formed, and the cross-sectional area of the second opening is larger than the cross-sectional area of the first opening It is a small one.
本発明に係る熱交換器は、上記積層型ヘッダーと、前記積層型ヘッダーに接続された複数の配管と、を備え、前記複数の配管は、内部に複数の流路が設けられたものである。 A heat exchanger according to the present invention includes the laminated header and a plurality of pipes connected to the laminated header, and the plurality of pipes are provided with a plurality of flow paths therein. .
本発明に係る空気調和装置は、上記熱交換器を備えたものである。 An air conditioner according to the present invention includes the heat exchanger.
本発明は、複数の配管と接続され、1つの配管から流入した流体を他の配管へ流入させる積層型ヘッダーにおいて、配管へ流入する流体の偏りを低減することができる。
また、本発明は、積層型ヘッダーから配管へ流入する流体の分配率を比較的容易に調整することができる。The present invention can reduce unevenness of fluid flowing into a pipe in a stacked header that is connected to a plurality of pipes and allows a fluid flowing from one pipe to flow into another pipe.
Further, according to the present invention, the distribution ratio of the fluid flowing into the pipe from the laminated header can be adjusted relatively easily.
以下、本発明に係る積層型ヘッダーについて、図面を用いて説明する。
なお、以下では、本発明に係る積層型ヘッダーが、熱交換器の伝熱管である扁平管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、動作等を限定するものではない。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。Hereinafter, the laminated header according to the present invention will be described with reference to the drawings.
In the following, the case where the laminated header according to the present invention distributes the refrigerant flowing into the flat tube which is the heat transfer tube of the heat exchanger is described. However, the laminated header according to the present invention is described below. The refrigerant flowing into other devices may be distributed. Further, the configuration, operation, and the like described below are merely examples, and the configuration, operation, and the like are not limited thereto. Moreover, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the same or similar thing, or attaching | subjecting code | symbol is abbreviate | omitted. Further, the illustration of the fine structure is simplified or omitted as appropriate. In addition, overlapping or similar descriptions are appropriately simplified or omitted.
実施の形態1.
<熱交換器の構成>
以下に、実施の形態1に係る熱交換器1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1の概略構成を示す側面図である。
図2は、実施の形態1に係る熱交換器1の概略構成を示す上面図である。
図1及び図2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4と、保持部材5と、複数のフィン6と、複数の第2伝熱管7とを有する。
<Configuration of heat exchanger>
Below, the structure of the
FIG. 1 is a side view showing a schematic configuration of a
FIG. 2 is a top view showing a schematic configuration of the
As shown in FIGS. 1 and 2, the
積層型ヘッダー2は、少なくとも1つの第1入口流路2Aと、複数の第1出口流路2Bと、複数の第2入口流路2Cと、第2出口流路2Dと、第1伝熱管4を通過した冷媒を第2伝熱管7に折り返すための折り返し流路2Eとを有する。
積層型ヘッダー2の第1入口流路2Aと、第2出口流路2Dには、冷媒配管が接続される。
積層型ヘッダー2の複数の第1出口流路2Bと折り返し流路2Eとの間に複数の第1伝熱管4が接続され、折り返し流路2Eと複数の第2入口流路2Cとの間に複数の第2伝熱管7が接続される。The laminated
A refrigerant pipe is connected to the
A plurality of first
フィン6は、例えば板状形状を有し、所定の間隔で複数積層されて、その間を熱媒体(例えば空気等)が流通する。フィン6は、例えば、アルミニウム、銅などの金属材料によって構成されている。フィン6は、例えばアルミニウム製である。
The
第1伝熱管4と第2伝熱管7は、熱交換器1の積層型ヘッダー2とは反対の端部側において、例えばヘアピン曲げ加工が施された扁平管である。
第1伝熱管4および第2伝熱管7は、例えば、アルミニウム、銅などの金属材料によって構成されている。
第1伝熱管4および第2伝熱管7の積層型ヘッダー2側の端部は、板状の保持部材5によって保持され、積層型ヘッダー2の複数の第1出口流路2Bに接続される。The first
The 1st
The ends of the first
第1伝熱管4および第2伝熱管7は、空気の流通方向に対して交差する段方向に複数段配置される。第1伝熱管4と第2伝熱管7とは、空気の流通方向に沿う列方向に列配置されている。
第1伝熱管4および第2伝熱管7は、扁平形状の長軸の向きが空気の流通方向(列方向)を向き、扁平形状の短軸の方向(段方向)に間隔を空けて複数配置されている。なお、第1伝熱管4は、例えば、段方向において隣接する列の第2伝熱管7と互い違いに配列されている(千鳥配列)。図1、図2に示す例では、第1伝熱管4と第2伝熱管7の2列が配置されている。
なお、図1では、第1伝熱管4と第2伝熱管7がそれぞれ8本である場合を示しているが、そのような場合に限定されない。例えば、2本であってもよい。The first
A plurality of the first
In addition, in FIG. 1, although the case where the 1st
図3は、実施の形態1に係る熱交換器1の第1伝熱管4及び第2伝熱管7の断面を示す概略構成図である。
図3に示すように、第1伝熱管4及び第2伝熱管7の内部は、少なくとも1枚以上の仕切りを設け、複数の流路30が形成されている。
なお、第1伝熱管4および第2伝熱管7は、本発明における「配管」に相当する。
なお、本実施の形態1においては扁平管を用いた場合を説明するが、本発明はこれに限定されず、円管、角管等の任意の形状の配管を用いることができる。FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating a cross section of the first
As shown in FIG. 3, at least one partition is provided inside the first
The first
In addition, although the case where a flat tube is used is demonstrated in this
<熱交換器における冷媒の流れ>
以下に、実施の形態に係る熱交換器1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、第1入口流路2Aを介して積層型ヘッダー2に流入して分配され、複数の第1出口流路2Bを介して複数の第1伝熱管4に流出する。
複数の第1伝熱管4を通過した冷媒は、積層型ヘッダー2の複数の折り返し流路2Eに流入して折り返され、複数の第2伝熱管7に流出する。複数の第2伝熱管7を通過した冷媒は、第2入口流路2Cから再び積層型ヘッダー2に流入して合流し、第2出口流路2Dを介して冷媒配管に流出する。
冷媒は、複数の第1伝熱管4及び複数の第2伝熱管7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。冷媒は、逆流することができる。
<Flow of refrigerant in heat exchanger>
Below, the flow of the refrigerant | coolant in the
The refrigerant flowing through the refrigerant pipe flows into the
The refrigerant that has passed through the plurality of first
The refrigerant exchanges heat with, for example, air supplied by a fan in the plurality of first
<積層型ヘッダーの構成>
以下に、実施の形態1に係る熱交換器1の積層型ヘッダー2の構成について説明する。
図4は、実施の形態1に係る熱交換器1の積層型ヘッダー2を分解した状態での斜視図である。
図4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、第3板状体13と、第4板状体14と、第5板状体15とを有する。<Configuration of laminated header>
Below, the structure of the
FIG. 4 is a perspective view of the
As shown in FIG. 4, the
第1板状体11は、保持部材5と、クラッド材26_1と、第1板状部材21と、を有する。
第2板状体12は、クラッド材26_2を有する。
第3板状体13は、第3板状部材23と、クラッド材26_3とを有する。
第4板状体14は、複数の第4板状部材24_1〜24_3と、複数のクラッド材26_4〜26_5と、を有する。
第5板状体15は、第5板状部材25と、クラッド材26_6と、を有する。The first plate-
The second plate-
The third plate-
The fourth plate-
The fifth plate-like body 15 includes a fifth plate-
クラッド材26_1〜26_6の両面又は片面には、ロウ材が塗布される。
第1板状部材21は、保持部材5に、クラッド材26_1を介して積層される。
第3板状部材23は、第1板状部材21に、クラッド材26_2を介して積層される。
複数の第4板状部材24_1〜24_3は、第3板状部材23に、クラッド材26_3〜26_4を介して積層される。
第5板状部材25は、第4板状部材24_3にクラッド材26_6を介して積層される。A brazing material is applied to both surfaces or one surface of the cladding materials 26_1 to 26_6.
The first plate-
The third plate-
The plurality of fourth plate-like members 24_1 to 24_3 are stacked on the third plate-
The fifth plate-
第1板状部材21と、第3板状部材23と、複数の第4板状部材24_1〜24_3と、第5板状部材25は、例えば、厚さ1〜10mm程度であり、アルミニウム製である。
なお、第4板状部材24_1〜24_3を総称して、第4板状部材24と記載する場合がある。また、クラッド材26_1〜26_6を総称して、クラッド材26と記載する場合がある。The
Note that the fourth plate-like members 24_1 to 24_3 may be collectively referred to as the fourth plate-
第1板状部材21に形成された流路21Bと、クラッド材26_1に形成された流路26Bとによって、図1における複数の第1出口流路2Bが形成される。流路21Bと流路26Bとは、内周面が第1伝熱管4の外周面に沿う形状の貫通穴である。
第1伝熱管4の端部は、保持部材5にロウ付けによって接合されて保持される。第1板状体11と保持部材5とが接合されると、第1伝熱管4の端部と第1出口流路2Bとが接続される。
なお、保持部材5が設けられず、第1出口流路2Bと第1伝熱管4とが接合されてもよい。そのような場合には、部品費等が削減される。A plurality of
The end of the first
The holding
第1板状部材21に形成された流路21E_1、21E_2と、クラッド材26_2に形成された流路26E_1、26E_2と、第3板状部材23に形成された流路23Eと、クラッド材26_3の側面とによって、図1における複数の折り返し流路2Eが形成される。
折り返し流路2Eに接続される第1伝熱管4及び第2伝熱管7の端部は、保持部材5にロウ付けによって接合されて保持される。第1伝熱管4及び第2伝熱管7と、保持部材5とが接合されると、第1伝熱管4及び第2伝熱管7の端部と、折り返し流路2Eとが接続される。Of the flow paths 21E_1 and 21E_2 formed in the
End portions of the first
図5は、実施の形態1に係る熱交換器1の積層型ヘッダー2の概略断面図である。なお、図5においては、積層型ヘッダー2の要部の断面を拡大して示している。
図5に示すように、クラッド材26_2は第1板状部材21に積層され、クラッド材26_2の流路26E_1、26E_2と、第1板状部材21の流路21E_1、21E_2とが連通する。第1伝熱管4及び第2伝熱管7の端部は、クラッド材26_2とは間隔を空けて配置されており、第1板状部材21の流路21E_1、21E_2が開空間となっている。
第3板状部材23に形成された流路23Eは、クラッド材26_2に形成された2つの流路26E_1、26E_2を含む大きさの1つの開口によって形成されている。クラッド材26_3は、流路23Eに面する部分に開口が設けられていない。この第3板状部材23及びクラッド材26_3が、クラッド材26_2に積層されることで、クラッド材26_2に形成された2つの流路26E_1、26E_2の間を連通する列渡し流路が形成されている。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the
As shown in FIG. 5, the clad material 26_2 is laminated on the first plate-
The
クラッド材26_2に形成された流路26E_1の流路面積(開口断面積)は、第1板状部材21に形成された流路21E_1の流路面積よりも小さく形成されている。また、クラッド材26_2に形成された流路26E_2の流路面積(開口断面積)は、第1板状部材21に形成された流路21E_2の流路面積よりも小さく形成されている。
また、クラッド材26_2に形成された流路26E_1の流路面積は、第1伝熱管4の流路面積よりも小さく形成されている。また、クラッド材26_2に形成された流路26E_2の流路面積は、第2伝熱管7の流路面積よりも小さく形成されている。The channel area (opening cross-sectional area) of the channel 26E_1 formed in the clad material 26_2 is smaller than the channel area of the channel 21E_1 formed in the
Further, the flow path area of the flow path 26E_1 formed in the clad material 26_2 is smaller than the flow path area of the first
クラッド材26_2に形成された流路26E_1の流路断面V1は、第1伝熱管4の中心軸C1と直交している。つまり、流路26E_1の流路断面V1は、第1伝熱管4の流路断面と平行になるよう形成されている。
また、クラッド材26_2に形成された流路26E_2の流路断面V2は、第2伝熱管7の中心軸C2と直交している。つまり、流路26E_2の流路断面V2は、第2伝熱管7の流路断面と平行になるよう形成されている。
A flow path cross section V1 of the flow path 26E_1 formed in the cladding material 26_2 is orthogonal to the central axis C1 of the first
In addition, the channel cross section V2 of the channel 26E_2 formed in the clad material 26_2 is orthogonal to the central axis C2 of the second
クラッド材26_2に形成された流路26E_1、26E_2は、例えば、円形形状を有する。
なお、流路26E_1、26E_2の形状は円形形状に限らず任意の形状でよい。例えば、長軸方向が第1伝熱管4、第2伝熱管7と同一である扁平形状を有しても良い。この場合、流路26E_1、26E_2の長軸方向の幅を、第1伝熱管4、第2伝熱管7の長軸方向の幅よりも短くする。The flow paths 26E_1 and 26E_2 formed in the clad material 26_2 have, for example, a circular shape.
The shape of the flow paths 26E_1 and 26E_2 is not limited to a circular shape, and may be an arbitrary shape. For example, you may have the flat shape whose major axis direction is the same as the 1st
第1板状部材21に形成された流路21E_1の形状は、断面視において第1伝熱管4の外形を含む形状であれ任意の形状でよい。また、流路21E_2の形状は、断面視において第2伝熱管7の外形を含む形状であれ任意の形状でよい。
例えば、流路21E_1、21E_2を扁平形状とし、長軸方向の幅及び短軸方向の幅の少なくとも一方を、第1伝熱管4、第2伝熱管7よりも大きく形成する。The shape of the
For example, the
なお、第1板状部材21、クラッド材26_1、及び保持部材5は、本発明における「第1板状体」に相当する。
また、クラッド材26_2は、本発明における「第2板状体」に相当する。
また、第3板状部材23、クラッド材26_3は、本発明における「第3板状体」に相当する。
また、第1板状部材21に形成された流路21E_1、21E_2は、本発明における「第1開口部」に相当する。
また、クラッド材26_2に形成された流路26E_1、26E_2は、本発明における「第2開口部」に相当する。
また、第3板状部材23に形成された流路23Eは、本発明における「跨ぎ流路」に相当する。The
The clad material 26_2 corresponds to the “second plate-like body” in the present invention.
The third plate-
The flow paths 21E_1 and 21E_2 formed in the
Further, the flow paths 26E_1 and 26E_2 formed in the clad material 26_2 correspond to the “second opening” in the present invention.
Further, the
再び図4を参照する。
第4板状部材24に形成された流路24Aによって、分岐流路が形成される。流路24Aは、線状の貫通溝である。分岐流路は第1入口流路2Aから流入した冷媒を、2分岐を複数繰り返すことで複数の第1出口流路2Bに分配する。
また、第4板状部材24に形成された流路24Bによって、合流流路が形成される。流路24Bは、線状の貫通溝である。合流流路は第2入口流路2Cから流入した冷媒を合流して、第2出口流路2Dへ流出させる。Refer to FIG. 4 again.
A branch channel is formed by the
Further, a merging channel is formed by the
第5板状部材25に形成された流路25Aと、クラッド材26_6に形成された流路25Aとによって、図1における第1入口流路2Aが形成される。第1入口流路2Aは、例えば円形状の貫通孔である。
また、第5板状部材25に形成された流路25Dと、クラッド材26_6に形成された25Dとによって、図1における第2出口流路2Dが形成される。第2出口流路2Dは、例えば円形状の貫通孔である。The
Further, the second
<積層型ヘッダーにおける冷媒の流れ>
以下に、実施の形態に係る熱交換器1の積層型ヘッダー2における冷媒の流れについて説明する。
積層型ヘッダー2から複数の第1伝熱管4へ流入した冷媒は、第1伝熱管4を流れ、熱交換器1の端部側で折り返され、折り返し流路2Eから再び積層型ヘッダー2へ流入する。折り返し流路2Eへ流入した冷媒は、折り返し流路2Eの第2伝熱管7側に移動し、複数の第2伝熱管7へ流出する。
積層型ヘッダー2から複数の第2伝熱管7へ流入した冷媒は、第2伝熱管7を流れ、熱交換器1の端部側で折り返され、第2入口流路2Cから再び積層型ヘッダー2に流入し、第2出口流路2Dを介して冷媒配管に流出する。
冷媒は、複数の第1伝熱管4と、第2伝熱管7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。冷媒は、逆流することができる。<Refrigerant flow in stacked header>
Below, the flow of the refrigerant | coolant in the
The refrigerant that has flowed into the plurality of first
The refrigerant that has flowed into the plurality of second
The refrigerant exchanges heat with, for example, air supplied by a fan in the plurality of first
<折り返し流路おける冷媒の流れ>
次に、実施の形態1に係る熱交換器1の折り返し流路2Eにおける冷媒の流れについて説明する。
図6は、実施の形態1に係る熱交換器1の積層型ヘッダー2の、冷媒の流れを説明する概略断面図である。なお、図6においては、積層型ヘッダー2の要部の断面を拡大して示している。
図7は、図6のI−I断面図である。図8は、図6のII−II断面図である。図9は、図6のIII−III断面図である。
なお、図7〜図9に示される矢印は、冷媒が流れる向きを示している。
ここでは、第1伝熱管4から積層型ヘッダー2へ冷媒が流入し、積層型ヘッダー2から第2伝熱管7へ冷媒が流出する場合を例に説明する。<Flow of refrigerant in folded channel>
Next, the refrigerant flow in the folded
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating the refrigerant flow in the
7 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG.
In addition, the arrow shown by FIGS. 7-9 has shown the direction through which a refrigerant | coolant flows.
Here, a case where the refrigerant flows from the first
第1伝熱管4を流通する冷媒は、第1伝熱管4の端部から第1板状部材21の流路21E_1へ流入する。流路21E_1の開空間を流通した冷媒は、クラッド材26_2の流路26E_1によって縮流され、第3板状部材23に形成された流路23Eへ流出する。
流路23Eを流通した冷媒は、第2伝熱管7側へ移動し、クラッド材26_2の流路26E_2によって縮流され、第1板状部材21の流路21E_2へ流入する。
この際、クラッド材26_2の流路26E_2から第1板状部材21の流路21E_2へ流出した冷媒は、流路21E_2の開空間を広がって流通するため、第2伝熱管7の複数の流路30へ冷媒が均等分配される。
なお、冷媒の流通方向は、上記説明に限定されず、逆方向に流しても良い。The refrigerant flowing through the first
The refrigerant flowing through the
At this time, the refrigerant that has flowed out from the flow path 26E_2 of the clad material 26_2 to the flow path 21E_2 of the first plate-
In addition, the distribution | circulation direction of a refrigerant | coolant is not limited to the said description, You may flow in the reverse direction.
(比較例)
図22は、従来の積層型ヘッダーにおける折り返し流路を示す図である。
図22に示す折り返し流路2Eには、第1板状部材21の流路21E_1、21E_2と、クラッド材26_2の流路26E_1、26E_2とが設けられていない。
このように、クラッド材26_2の流路26E_1、26E_2が設けられない場合、慣性力によって、流れ方向の壁面に液が偏り、第1伝熱管4、第2伝熱管7に形成される複数の流路30流入する冷媒が流れ方向に偏り、冷媒を均等分配できない。(Comparative example)
FIG. 22 is a diagram showing a folded channel in a conventional laminated header.
In the folded
As described above, when the flow paths 26E_1 and 26E_2 of the clad material 26_2 are not provided, the liquid is biased to the wall surface in the flow direction due to the inertial force, and a plurality of flows formed in the first
一方、実施の形態1に係る熱交換器1の積層型ヘッダー2は、第1板状部材21の流路21E_1、21E_2と、クラッド材26_2の流路26E_1、26E_2とを設け、流路26E_1、26E_2の流路面積(開口断面積)を、流路21E_1、21E_2の流路面積よりも小さく形成している。
このため、積層型ヘッダー2から第1伝熱管4、第2伝熱管7へ流入する冷媒の偏りを抑制することができる。
また、例えば、折り返し流路2Eに気液二相流状態の冷媒が流れる場合、第1板状部材21の流路21E_1、21E_2における液相冷媒の偏りを抑制することができ、第1伝熱管4、第2伝熱管7に形成された複数の流路30の分配率の偏りを抑制できる。On the other hand, the
For this reason, the bias | inclination of the refrigerant | coolant which flows in into the 1st
In addition, for example, when a refrigerant in a gas-liquid two-phase flow state flows through the folded
また、クラッド材26_2に形成された流路26E_1の流路断面V1は、第1伝熱管4の中心軸C1と直交している。また、クラッド材26_2に形成された流路26E_2の流路断面V2は、第2伝熱管7の中心軸C2と直交している。
このため、冷媒が、流路26E_1、26E_2に流入する際、冷媒の流れ方向が90°変更されるため、慣性力による液相冷媒の偏りの抑制効果が大きくなる。
Further, the channel cross section V1 of the channel 26E_1 formed in the clad material 26_2 is orthogonal to the central axis C1 of the first
For this reason, when the refrigerant flows into the flow paths 26E_1 and 26E_2, the flow direction of the refrigerant is changed by 90 °, so that the effect of suppressing the deviation of the liquid phase refrigerant due to the inertial force is increased.
実施の形態2.
以下、実施の形態2に係る熱交換器1の積層型ヘッダー2について、実施の形態1との相違点を中心に説明する。
尚、実施の形態1と同一の構成要素については、同一の符号を付している。
Hereinafter, the
In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the component same as
<流路26E_1、26E_2の偏心構造>
図10は、実施の形態2に係る熱交換器1の積層型ヘッダー2の概略断面図である。なお、図10においては、積層型ヘッダー2の要部の断面を拡大して示している。
図10に示すように、実施の形態2に係る積層型ヘッダー2は、第1板状部材21の流路21E_1の中心軸と、クラッド材26_2の流路26E_1の中心軸とが、互いに偏心している。また、第1板状部材21の流路21E_2の中心軸と、クラッド材26_2の流路26E_2の中心軸とが、互いに偏心している。
即ち、第1伝熱管4に対応する流路26E_1の中心軸が、流路21E_1の中心軸よりも、第2伝熱管7側へ偏心し、第2伝熱管7に対応する流路26E_2の中心軸が、流路21E_2の中心軸よりも、第1伝熱管4側へ偏心している。
その偏心量Zは、第1伝熱管4及び第2伝熱管7の長軸方向の外径をW3とすると、0<Z<W3/2である。<Eccentric structure of flow paths 26E_1 and 26E_2>
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the
As shown in FIG. 10, in the
That is, the central axis of the flow path 26E_1 corresponding to the first
The amount of eccentricity Z is 0 <Z <W3 / 2, where W3 is the outer diameter of the first
また、第1伝熱管4に対応する流路26E_1の中心軸と、第1伝熱管4の中心軸との間の距離が、第2伝熱管7の中心軸と、第1伝熱管4に対応する流路26E_1の中心軸との間の距離と比較して短くなるように偏心される。
また、第2伝熱管7に対応する流路26E_2の中心軸と、第2伝熱管7の中心軸との間の距離が、第1伝熱管4の中心軸と、第2伝熱管7に対応する流路26E_1の中心軸との間の距離と比較して短くなるように偏心される。The distance between the central axis of the
Further, the distance between the center axis of the
<折り返し流路おける冷媒の流れ>
次に、実施の形態2に係る熱交換器1の折り返し流路2Eにおける冷媒の流れについて説明する。
図11は、実施の形態2に係る熱交換器1の積層型ヘッダー2の、冷媒の流れを説明する概略断面図である。なお、図11においては、積層型ヘッダー2の要部の断面を拡大して示している。
図12は、図11のI−I断面図である。図13は、図11のII−II断面図である。図14は、図11のIII−III断面図である。
なお、図11〜図14に示される矢印は、冷媒が流れる向きを示している。
ここでは、第1伝熱管4から積層型ヘッダー2へ気液二相状態の冷媒が流入し、積層型ヘッダー2から第2伝熱管7へ気液二相状態の冷媒が流出する場合を例に説明する。<Flow of refrigerant in folded channel>
Next, the refrigerant flow in the folded
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view illustrating the flow of refrigerant in the
12 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 14 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG.
In addition, the arrow shown by FIGS. 11-14 has shown the direction through which a refrigerant | coolant flows.
Here, the case where the gas-liquid two-phase refrigerant flows from the first
第1伝熱管4を流通する冷媒は、第1伝熱管4の端部から第1板状部材21の流路21E_1へ流入する。流路21E_1の開空間を流通した冷媒は、第2伝熱管7側に偏心した流路26E_1によって縮流され、第3板状部材23に形成された流路23Eへ流出する。
流路23Eを通過する気液二相状態の冷媒は、慣性力の影響を受け、密度の大きい冷媒が外側を流れ、密度の小さい冷媒が内側を流れることとなる。The refrigerant flowing through the first
The refrigerant in the gas-liquid two-phase state passing through the
流路23Eを流通した冷媒は、第2伝熱管7側へ移動し、クラッド材26_2の流路26E_2によって縮流され、第1伝熱管4側に偏心した流路21E_2へ流入する。
この際、クラッド材26_2の流路26E_2から第1板状部材21の流路21E_2へ流出した液冷媒は、第2伝熱管7の端部が接続された流路21E_2の開空間のうち、第1伝熱管4側に多く流通する。そのため、第1板状部材21の流路21E_2から、第2伝熱管7内部の複数の流路30へ流入する液冷媒は、第1伝熱管4側の流路に液冷媒が多く流入することとなる。
つまり、偏心量Zを調整することで、第2伝熱管7内部の複数の流路30へ流入する気相冷媒と液相冷媒との比率(分配率)を、適宜調整することが可能となる。The refrigerant flowing through the
At this time, the liquid refrigerant that has flowed out from the flow path 26E_2 of the clad material 26_2 to the flow path 21E_2 of the first plate-
That is, by adjusting the amount of eccentricity Z, the ratio (distribution ratio) between the gas-phase refrigerant and the liquid-phase refrigerant flowing into the plurality of
なお、冷媒の流通方向は、上記説明に限定されず、逆方向に流しても良い。上記説明とは逆方向の場合には、偏心量Zを調整することで、第1伝熱管4内部の複数の流路30へ流入する気相冷媒と液相冷媒との比率(分配率)を、適宜調整することが可能となる。
In addition, the distribution | circulation direction of a refrigerant | coolant is not limited to the said description, You may flow in the reverse direction. In the case of the reverse direction to the above description, the ratio (distribution ratio) of the gas-phase refrigerant and the liquid-phase refrigerant flowing into the plurality of
<熱交換器の使用態様>
以下に、実施の形態2に係る熱交換器1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2に係る熱交換器1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。<Usage of heat exchanger>
Below, an example of the usage condition of the
In addition, below, although the case where the
図15は、実施の形態2に係る熱交換器1が適用される空気調和装置の、構成を示す図である。なお、図15では、冷房運転時の冷媒の流れが実線の矢印で示され、暖房運転時の冷媒の流れが点線の矢印で示される。
図15に示されるように、空気調和装置は、圧縮機71と、四方弁72と、室外熱交換器(熱源側熱交換器)73と、絞り装置74と、室内熱交換器(負荷側熱交換器)75と、室外ファン(熱源側ファン)76と、室内ファン(負荷側ファン)77と、を有する。圧縮機71と四方弁72と室外熱交換器73と絞り装置74と室内熱交換器75とが冷媒配管で接続されて、冷媒循環回路が形成される。四方弁72の流路が切り替えられることで、冷房運転と暖房運転とが切り替えられる。FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration of an air-conditioning apparatus to which the
As shown in FIG. 15, the air conditioner includes a
冷房運転時の冷媒の流れについて説明する。
圧縮機71から吐出される高圧高温のガス状態の冷媒は、四方弁72を介して室外熱交換器73に流入し、室外ファン76によって供給される空気と熱交換を行い、凝縮する。凝縮した冷媒は、高圧の液状態となり、室外熱交換器73から流出し、絞り装置74によって、低圧の気液二相状態となる。低圧の気液二相状態の冷媒は、室内熱交換器75に流入し、室内ファン77によって供給される空気との熱交換によって蒸発することで、室内を冷却する。蒸発した冷媒は、低圧のガス状態となり、室内熱交換器75から流出し、四方弁72を介して圧縮機71に吸入される。The flow of the refrigerant during the cooling operation will be described.
The high-pressure and high-temperature gas refrigerant discharged from the
暖房運転時の冷媒の流れについて説明する。
圧縮機71から吐出される高圧高温のガス状態の冷媒は、四方弁72を介して室内熱交換器75に流入し、室内ファン77によって供給される空気との熱交換によって凝縮することで、室内を暖房する。凝縮した冷媒は、高圧の液状態となり、室内熱交換器75から流出し、絞り装置74によって、低圧の気液二相状態の冷媒となる。低圧の気液二相状態の冷媒は、室外熱交換器73に流入し、室外ファン76によって供給される空気と熱交換を行い、蒸発する。蒸発した冷媒は、低圧のガス状態となり、室外熱交換器73から流出し、四方弁72を介して圧縮機71に吸入される。The flow of the refrigerant during the heating operation will be described.
The high-pressure and high-temperature gas refrigerant discharged from the
室外熱交換器73及び室内熱交換器75の少なくとも一方に、熱交換器1が用いられる。熱交換器1は、蒸発器として作用する際に、積層型ヘッダー2の第1入口流路2Aから冷媒が流入し、第2出口流路2Dから冷媒が流出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に気液二相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、積層型ヘッダー2を冷媒が逆流する。
The
また、熱交換器1が蒸発器として作用する際に、冷媒は、風上側の列に配置された第1伝熱管4を通過して、積層型ヘッダー2の折り返し流路2Eを経て、風下側の列に配置された第2伝熱管7に流入する。
また、熱交換器1が凝縮器として作用する際に、冷媒は、風下側の列に配置された第2伝熱管7を通過して、積層型ヘッダー2の折り返し流路2Eを経て、風上側の列に配置された第2伝熱管7に流入する。In addition, when the
In addition, when the
<熱交換器の作用>
以下に、実施の形態2に係る熱交換器1の作用について説明する。
図16及び図17は、本発明の実施の形態2に係る熱交換器1が蒸発器として作用する場合の、第2伝熱管7に流入する冷媒の液量分布を説明する図である。
図18は、実施の形態2に係る熱交換器1が蒸発器として作用する場合の、空気と冷媒の温度変化を示す図である。<Operation of heat exchanger>
Below, the effect | action of the
FIGS. 16 and 17 are diagrams for explaining the liquid amount distribution of the refrigerant flowing into the second
FIG. 18 is a diagram showing temperature changes of air and refrigerant when the
図16に示されるように、熱交換器1が蒸発器として作用する場合においては、冷媒は、室外ファン76の駆動によって生じる空気流れと並行流になる。つまり、第1伝熱管4から流路26E_1に流れ、流路23Eから流路26E_2に気液二相状態で流入する。流路23Eを通過する気液二相状態の冷媒は、慣性力の影響を受け、密度の大きい冷媒が外側を流れ、密度の小さい冷媒が内側を流れることとなる。
そのため、図17に示されるように、流路26E_2において、偏心量Zが、Z=0である場合には、流路26E_2に流入した液冷媒は、第2伝熱管7のL点側に、S点側と比較して多く流入することとなる。As shown in FIG. 16, when the
Therefore, as shown in FIG. 17, in the flow path 26E_2, when the eccentricity Z is Z = 0, the liquid refrigerant that has flowed into the flow path 26E_2 is moved to the L point side of the second
それに対し、熱交換器1では、流路26E_2において、偏心量Zが、Z>0であるため、流路26E_2に流入した液冷媒は、第2伝熱管7のS点側に多く流入することとなる。
また、図18に示すように、熱交換器1が蒸発器として作用する場合、熱交換器1を通過する空気と冷媒との温度差は、風上側ほど大きくなる。つまり、室外ファン76の駆動によって生じる空気流れの風上側の熱負荷(熱交換量)が大きいため、第2伝熱管7のS点側、つまり風上側の流路に液冷媒が多く流れるように、第2伝熱管7の流路30に分配されることで、液冷媒の蒸発が促進され、熱交換効率が向上される。On the other hand, in the
Moreover, as shown in FIG. 18, when the
図19は、実施の形態2に係る熱交換器1が凝縮器として作用する場合の、第1伝熱管4に流入する冷媒の液量分布を説明する図である。
図20は、実施の形態2に係る熱交換器1が凝縮器として作用する場合の、第1伝熱管4に流入する冷媒の液量分布を説明する図である。
図21は、実施の形態2に係る熱交換器1が凝縮器として作用する場合の、空気と冷媒の温度変化を示す図である。FIG. 19 is a diagram for explaining the liquid amount distribution of the refrigerant flowing into the first
FIG. 20 is a diagram for explaining the liquid amount distribution of the refrigerant flowing into the first
FIG. 21 is a diagram showing temperature changes of air and refrigerant when the
図19に示されるように、熱交換器1が凝縮器として作用する場合においては、冷媒は、室外ファン76の駆動によって生じる空気流れと対向流になる。つまり、第2伝熱管7から流路26E_2に流れ、流路23Eから流路26E_1に気液二相状態で流入する。流路23Eを通過する気液二相状態の冷媒は、慣性力の影響を受け、密度の大きい冷媒が外側を流れ、密度の小さい冷媒が内側を流れることとなる。
そのため、図20に示されるように、流路26E_1において、偏心量Zが、Z=0である場合には、流路26E_1に流入した液冷媒は、第1伝熱管4のS点側に、L点側と比較して多く流入することとなる。
As shown in FIG. 19, when the
Therefore, as shown in FIG. 20, in the flow path 26E_1, when the amount of eccentricity Z is Z = 0, the liquid refrigerant that has flowed into the flow path 26E_1 moves toward the S point side of the first
それに対し、熱交換器1では、流路26E_1において、偏心量Zが、Z>0であるため、流路26E_1に流入したガス冷媒は、第1伝熱管4のL点側に多く流入することとなる。
また、図21に示すように、熱交換器1が凝縮器として作用する場合、熱交換器1を通過する空気と冷媒との温度差は、風上側ほど大きくなる。つまり、室外ファン76の駆動によって生じる空気流れの風上側の熱負荷(熱交換量)が大きいため、第1伝熱管4のL点側、つまり風上側の流路に、ガス冷媒が多く流れるように、第1伝熱管4の複数の流路30に分配されることで、ガス冷媒の凝縮が促進され、熱交換効率が向上される。
On the other hand, in the
Moreover, as shown in FIG. 21, when the
なお、本実施の形態2においては、気液二相状態の冷媒の流れ方向と空気流の方向との関係で、流路26E_1、26E_2を偏心させる場合を説明したが、本発明はこれに限定されず、偏心量および偏心方向を任意に設定することで、積層型ヘッダー2から第1伝熱管4、第2伝熱管7へ流入する流体の分配率を適宜調整することができる。
このように、冷媒の分配率を比較的容易に調整できるため、積層型ヘッダー2を多種多様な状況、環境等で使用することが可能である。In the second embodiment, the case where the flow paths 26E_1 and 26E_2 are decentered is described based on the relationship between the flow direction of the refrigerant in the gas-liquid two-phase state and the direction of the air flow. However, the present invention is not limited to this. However, by arbitrarily setting the amount of eccentricity and the direction of eccentricity, the distribution ratio of the fluid flowing from the
As described above, since the distribution ratio of the refrigerant can be adjusted relatively easily, the
また、折り返し流路2Eが、第1板状部材21に形成された流路21E_1、21E_2と、クラッド材26_2に形成された第1出口流路2Bと、第3板状部材23に形成された流路23Eとによって形成されるため、上述の偏心量及び偏心方向の調整を、構造を複雑化することなく実現でき、部品費、製造工程等が削減される。
Further, the folded
1 熱交換器、2 積層型ヘッダー、2A 第1入口流路、2B 第1出口流路、2C 第2入口流路、2D 第2出口流路、2E 折り返し流路、4 第1伝熱管、5 保持部材、6 フィン、7 第2伝熱管、11 第1板状体、12 第2板状体、13 第3板状体、14 第4板状体、15 第5板状体、21 第1板状部材、21B 流路、21E_1 流路、21E_2 流路、23 第3板状部材、23E 流路、24 第4板状部材、24A 流路、24B 流路、24_1 第4板状部材、24_2 第4板状部材、24_3 第4板状部材、25 第5板状部材、25A 流路、25D 流路、26 クラッド材、26B 流路、26E_1 流路、26E_2 流路、26_1 クラッド材、26_2 クラッド材、26_3 クラッド材、26_4 クラッド材、26_5 クラッド材、26_6 クラッド材、30 流路、71 圧縮機、72 四方弁、73 室外熱交換器、74 絞り装置、75 室内熱交換器、76 室外ファン、77 室内ファン。
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記第1配管と第2配管がそれぞれ接続される2つの第1開口を有する第1板状体と、
2つの第2開口を有し、前記2つの第2開口が前記2つの第1開口とそれぞれ連通するように前記第1板状体に積層された第2板状体と、
前記第2板状体に積層された第3板状体と、
を備え、
前記第3板状体は、
前記第1配管に対応する前記第2開口と、前記第2配管に対応する前記第2開口とを連通する跨ぎ流路が形成され、
前記第2開口の断面積が、前記第1開口の断面積よりも小さい
積層型ヘッダー。 Is connected to the first pipe and the second piping, a fluid flowing from the first pipe a laminated header to flow into the second pipe,
A first plate-like body having two first openings to which the first pipe and the second pipe are respectively connected;
It has two second openings, the second plate member, wherein the two second openings is laminated on the first plate member so as to communicate respectively with the two first openings,
A third plate-like body laminated on the second plate-like body;
With
The third plate-like body is
A straddle channel that communicates the second opening corresponding to the first pipe and the second opening corresponding to the second pipe is formed;
A stacked header in which a cross-sectional area of the second opening is smaller than a cross-sectional area of the first opening.
請求項1に記載の積層型ヘッダー。 The multilayer header according to claim 1, wherein a central axis of the first opening and a central axis of the second opening are eccentric from each other.
前記複数の配管がそれぞれ接続される複数の第1開口を有する第1板状体と、
複数の第2開口を有し、前記第2開口が前記第1開口と連通するように前記第1板状体に積層された第2板状体と、
前記第2板状体に積層された第3板状体と、
を備え、
前記第3板状体は、
前記第1配管に対応する前記第2開口と、前記第2配管に対応する前記第2開口とを連通する跨ぎ流路が形成され、
前記第2開口の断面積が、前記第1開口の断面積よりも小さく、
前記第1配管に対応する前記第2開口の中心軸は、当該第2開口に対応する前記第1開口の中心軸よりも、前記第2配管側へ偏心した
積層型ヘッダー。 A multi-layer header connected to a plurality of pipes having a first pipe and a second pipe, and flowing a fluid flowing from the first pipe into the second pipe;
A first plate-like body having a plurality of first openings to which the plurality of pipes are respectively connected;
A second plate having a plurality of second openings, the second plate being stacked on the first plate so that the second openings communicate with the first openings;
A third plate-like body laminated on the second plate-like body;
With
The third plate-like body is
A straddle channel that communicates the second opening corresponding to the first pipe and the second opening corresponding to the second pipe is formed;
A cross-sectional area of the second opening is smaller than a cross-sectional area of the first opening;
The laminated header in which the central axis of the second opening corresponding to the first pipe is eccentric to the second pipe side with respect to the central axis of the first opening corresponding to the second opening.
ロウ材が塗布されたクラッド材と、ロウ材が塗布されていないベア材とにより構成され、
前記クラッド材と前記ベア材とが交互に積層された
請求項1〜3の何れか一項に記載の積層型ヘッダー。 The first plate, the second plate, and the third plate are
It is composed of a clad material to which a brazing material is applied and a bare material to which no brazing material is applied,
The laminated header according to any one of claims 1 to 3, wherein the clad material and the bare material are alternately laminated.
前記積層型ヘッダーに接続された複数の配管と、を備え、
前記複数の配管は、内部に複数の流路が設けられた
熱交換器。 The laminated header according to any one of claims 1 to 4,
A plurality of pipes connected to the laminated header,
The plurality of pipes are heat exchangers in which a plurality of flow paths are provided.
請求項5に記載の熱交換器。 The heat exchanger according to claim 5, wherein a cross-sectional area of the second opening is smaller than a cross-sectional area of the pipe.
請求項5又は6に記載の熱交換器。 The heat exchanger according to claim 5 or 6, wherein a cross-sectional area of the second opening is orthogonal to a central axis of the pipe.
請求項5〜7の何れか一項に記載の熱交換器。 The heat exchanger according to any one of claims 5 to 7, wherein the second opening has a circular shape.
前記第2開口は、長軸方向が前記扁平管と同一である扁平形状を有し、長軸方向の幅が前記扁平管よりも短い
請求項5〜7の何れか一項に記載の熱交換器。 The plurality of pipes are constituted by flat tubes,
The heat exchange according to any one of claims 5 to 7, wherein the second opening has a flat shape whose major axis direction is the same as that of the flat tube, and whose width in the major axis direction is shorter than that of the flat tube. vessel.
前記第1開口は、長軸方向の幅及び短軸方向の幅の少なくとも一方が前記扁平管よりも大きい
請求項5〜9の何れか一項に記載の熱交換器。 The plurality of pipes are constituted by flat tubes,
The heat exchanger according to any one of claims 5 to 9, wherein at least one of a width in a major axis direction and a width in a minor axis direction of the first opening is larger than the flat tube.
空気調和装置。 The air conditioning apparatus provided with the heat exchanger as described in any one of Claims 5-10.
前記熱交換器が蒸発器として作用する際に、
風上側の前記配管を流通した冷媒が前記積層型ヘッダーに流入し、前記積層型ヘッダーから風下側の前記配管へ流入する
請求項11に記載の空気調和装置。 In the heat exchanger, the plurality of pipes are arranged in a plurality of rows in the direction of air flow,
When the heat exchanger acts as an evaporator,
The air conditioner according to claim 11, wherein the refrigerant that has flowed through the pipe on the windward side flows into the laminated header and flows into the pipe on the leeward side from the laminated header.
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