JP6816411B2 - Heat exchanger - Google Patents
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Description
本発明は、空気調和機等に用いられる熱交換器に関する。 The present invention relates to a heat exchanger used in an air conditioner or the like.
図6に示すように、空気調和機等に用いられる熱交換器100は、通常、側面(幅広面)が対向するように上下方向に配列された複数の扁平管101と、扁平管101の両端部が接続される左右一対のヘッダ102と、複数の扁平管101と交差する方向に接合された複数のフィン103と、を備えており、扁平管101及びフィン103の間に形成された空間を通る空気と扁平間101内を流れる冷媒との間で熱交換を行う。
As shown in FIG. 6, the
この種の熱交換器100では、ヘッダ102における扁平管101の接続不可範囲Hや、扁平管101の配列ピッチとの関係から、ヘッダ102の下端部とフィン103の下端部とを揃えることが困難であり、ヘッダ102の下端部とフィン103の下端部との間の段差Dによって熱交換器100の下端部に左右方向に連続する開口領域S2(破線枠内)が生じる。この開口領域S2は、開口領域S2と同じ開口面積であって左右のヘッダ102間において複数の扁平管101と複数のフィン103が存在する熱交換領域S1(破線枠内)と比較して通風抵抗が小さいため空気と冷媒の熱交換に寄与しない開口領域S2に空気が流れ易く、相対的に熱交換領域S1の通風量を減らし、熱交換性能を低下させる。
In this type of
そこで、熱交換器の下端部に生じる開口領域S2を別部材で埋めることが提案されている。例えば、特許文献1に記載される熱交換器では、下端部の開口領域S2にスペーサを配置している。
Therefore, it has been proposed to fill the opening region S2 generated at the lower end of the heat exchanger with another member. For example, in the heat exchanger described in
しかしながら、熱交換器の下端部に生じる隙間を別部材で埋めるものでは、部品点数(種類)及び組立工数が増加するだけでなく、別部材によって熱交換器で発生した凝縮水の排水性が低下するおそれがあった。 However, if the gap generated at the lower end of the heat exchanger is filled with a separate member, not only the number of parts (type) and assembly man-hours will increase, but also the drainage property of the condensed water generated in the heat exchanger will decrease due to the separate member. There was a risk of doing so.
そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであって、部品点数及び組立工数の増加や、凝縮水の排水性の低下を回避しつつ、下端部の開口領域S2に流れる空気の通風量を低減し、熱交換性能を向上できる熱交換器の提供を目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and the air flowing in the opening region S2 at the lower end portion is avoided while avoiding an increase in the number of parts and assembly man-hours and a decrease in drainage property of condensed water. The purpose is to provide a heat exchanger that can reduce the amount of ventilation and improve the heat exchange performance.
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項1に記載の発明は、側面が対向するように上下方向に配列された複数の扁平管と、前記複数の扁平管の左右の端部が接続された一対のヘッダと、前記複数の扁平管に交差する方向に接合された複数のフィンと、を備え、前記ヘッダは円筒部と、前記円筒部の上下端部に形成された閉塞部とを有し、前記複数のフィンは、前記複数の扁平管が差し込まれた複数の嵌合部と、前記複数の嵌合部のうち最下の嵌合部の下方に前記複数の嵌合部の配列方向に前記複数の嵌合部と同じ配列ピッチで設けられた少なくとも一つのサブ嵌合部とを有し、前記サブ嵌合部の少なくとも一部が前記閉塞部が前記扁平管の延伸方向に投影された投影面上に位置するか、若しくは、前記投影面よりも下方に位置することを特徴とする。
The present invention has been proposed in order to achieve the above object, and the invention according to
請求項2に記載の発明は、前記複数のフィンの前記サブ嵌合部の少なくとも一部において、端部が前記ヘッダに接続されていないダミー管が差し込まれていることを特徴とする。
The invention according to
本発明によれば、部品点数及び組立工数の増加や、凝縮水の排水性の低下を回避しつつ、熱交換性能を向上できる熱交換器を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a heat exchanger capable of improving heat exchange performance while avoiding an increase in the number of parts and assembly man-hours and a decrease in drainage property of condensed water.
以下、本発明に係る好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通じて同じ要素には同じ符号を付して説明する。 Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same elements will be described with the same reference numerals throughout the description of the embodiments.
[空気調和機]
図1は、本発明の実施形態に係る熱交換器が適用される空気調和機の構成を示す説明図である。図1に示すように、空気調和機1は、室内機2と室外機3とを備えている。室内機2には、室内機用の室内熱交換器4が設けられ、室外機3には、室外熱交換器5の他に、圧縮機6、膨張弁7、四方弁8等が設けられている。
[Air conditioner]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of an air conditioner to which the heat exchanger according to the embodiment of the present invention is applied. As shown in FIG. 1, the
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を介して室内機2の室内熱交換器4に流入する。室内熱交換器4(凝縮器)で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熱交換器5へ流入する。室外熱交換器5(蒸発器)で外気と熱交換した冷媒は蒸発してガス化する。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から吐出した高温高圧のガス冷媒が四方弁8を介して室外熱交換器5に流入する。室外熱交換器5(凝縮器)で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、室内機2の室内熱交換器4へ流入する。室内熱交換器4(蒸発器)で空気と熱交換した冷媒は蒸発してガス化する。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]
本発明の熱交換器は、室内機2の室内熱交換器4及び室外機3の室外熱交換器5のどちらにも適用可能であり、以下の説明では、室外機3の室外熱交換器5に適用するものとして説明する。なお、室外機3の室外熱交換器5は、通常、平面視L字型であり、平型に形成された熱交換器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室外熱交換器5を組み立てる組立工程と、組み立てられた平型の室外熱交換器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室外熱交換器5をL字型に曲げ加工する曲げ工程と、を経てL字型の室外熱交換器5が製造される。以下、本発明の熱交換器は曲げ加工前の平型の室外熱交換器5として説明する。
[Heat exchanger]
The heat exchanger of the present invention can be applied to both the indoor heat exchanger 4 of the
図2は、本発明の第1実施形態に係る熱交換器を示す図であり、(a)は第1実施形態に係る熱交換器の平面図、(b)は第1実施形態に係る熱交換器の正面図、図3は、本発明の第1実施形態に係る熱交換器の下部を示す図であり、(a)は第1実施形態に係る熱交換器の下部を示す要部正面図、(b)は第1実施形態に係る熱交換器の下部を示す要部斜視図である。図2及び図3に示すように、室外熱交換器5は、側面11b(幅広面)が対向するように上下方向に配列された複数の扁平管11と、扁平管11の左右の端部に接続される一対のヘッダ12と、扁平管11と交差する方向に接合された複数のフィン13と、を備えている。
2A and 2B are views showing a heat exchanger according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2A is a plan view of the heat exchanger according to the first embodiment, and FIG. 2B is a heat exchanger according to the first embodiment. A front view of the exchanger, FIG. 3 is a view showing a lower portion of the heat exchanger according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 3A is a front view of a main part showing the lower portion of the heat exchanger according to the first embodiment. FIG. 3B is a perspective view of a main part showing the lower part of the heat exchanger according to the first embodiment. As shown in FIGS. 2 and 3, the
扁平管11は、空気流通方向に延びた扁平な形状を有し、その内部には、空気流通方向に並ぶ複数の冷媒流路11aが並んで形成されている。扁平管11は、空気が通過するための所定の間隔(配列ピッチP)を介して上下方向に並んでに配置され、その左右の端部が一対のヘッダ12に接続される。
The
ヘッダ12は、円筒形状の円筒部12cを有しており、その内部には、室外熱交換器5に供給された冷媒を複数の扁平管11に分岐して流入させたり、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(図示せず)が形成されている。ヘッダ12は、円筒部12cの上下端部にキャップ12aが嵌め込まれ、ろう付けされることで閉塞部12d(破線枠内)が形成される。ヘッダ12は冷媒の溜まり込み量を低減させるため、ヘッダ12内部の底面12bの位置は出来るだけ高くすることが好ましい。そのため、通常、キャップ12aはヘッダ12の内側に向かって凸形状となっている。ヘッダ12の下端からキャップ12aの高さの範囲(扁平管11との接続不可範囲H)は内部に冷媒流路が存在しない為、該接続不可範囲Hで扁平管11を接続することが困難である。
The
フィン13は、正面視において扁平管11と交差する方向に延在する平板形状を有しており、空気が通過するための所定の間隔を介して並列に配置されている。ここで、左右のヘッダ12間において複数の扁平管11と複数のフィン13が存在する領域を熱交換領域S1としている。
The
フィン13には、扁平管11と嵌合される複数の嵌合部13aが形成されており、これらの嵌合部13aには扁平管11が差し込まれており、扁平管11と嵌合させた状態でロウ付けすることにより、フィン13と扁平管11とが一体的に接合される。なお、本実施形態の嵌合部13aは、風上側が開口した切り欠き溝形状であるが、打ち抜き孔形状であってもよい。
A plurality of
嵌合部13aは、扁平管11の配列ピッチPをもってフィン13に形成される。フィン13は最下の嵌合部13a’(固定部)より下側を長くすると折れ易くなる。そのため、嵌合部13a’からフィン13の下端までの長さは、最小限の長さとなっている。このため、図6に示すように、従来の熱交換器100では、ヘッダ102における扁平管101の接続不可範囲Hや、扁平管101の配列ピッチPとの関係から、ヘッダ102の下端部とフィン103の下端部とを揃えることが困難であり、ヘッダ102の下端部とフィン103の下端部との間の段差Dによって熱交換器100の下端部に左右方向に連続する開口領域S2(破線枠内)が生じる。この開口領域S2は、開口領域S2と同じ開口面積であって左右のヘッダ102間において複数の扁平管101と複数のフィン103が存在する熱交換領域S1(破線枠内)と比較して通風抵抗が小さいため、空気と冷媒の熱交換に寄与しない開口領域S2に空気が流れ易く、相対的に熱交換領域S1の通風量を減らし、熱交換性能を低下させる。この開口領域S2を別部材で埋める場合、部品点数(種類)及び組立工数が増加するだけでなく、熱交換器で発生した凝縮水の排水を別部材が阻害してしまうおそれがあった。
The
そこで、本発明の実施形態に係る室外熱交換器5では、別部材を用いることなく、開口領域S2の通風量を低減し、熱交換性能を向上させる。具体的には、複数のフィン13は、最下の嵌合部13a’の下方に複数の嵌合部13aの配列方向に複数の嵌合部13aと同じ配列ピッチで設けられ、扁平管11が差し込まれない少なくとも一つのサブ嵌合部13cを有している。更に、サブ嵌合部13cの少なくとも一部がキャップ12aの扁平管11の延伸方向の投影面上に位置するか、若しくは、投影面よりも下方に位置するようにしている。図5(a)は、図2(a)におけるA−A’断面図であって、図5(b)は、図2(a)におけるB−B’断面図である。図5(b)のXは、キャップ12aの扁平管11の延伸方向の投影面を示す。図5に(b)示す熱交換器5は、キャップ12aが投影面X内に位置している。このようにすることで、従来技術のような別部材を用いることなく、開口領域S2の位置にフィン13が配置され通風抵抗を大きくすることができ、室外熱交換器5の熱交換性能の低下を防止できる。更に、別部材を設けることに起因する部品点数及び組立工数の増加や、凝縮水の排水性の低下を回避できる。
Therefore, in the
また、サブ嵌合部13cには端部がヘッダ12に接続されないダミー管14を任意に設けることができ、延長部13bの強度確保の必要があるときは設けることが望ましい。例えば、本実施形態の室外熱交換器5では、図3の(b)に示すように、扁平管11と同一材料で、かつ扁平管11よりも短い管材をダミー管14とし、これを延長部13bのサブ嵌合部13cに嵌合させている。
Further, a
ここで、延長部13bの配置の態様をサブ嵌合部13cについてみると、サブ嵌合部13cは、扁平管11が差し込まれている複数の嵌合部13aのうち最下の嵌合部13a’の下方に複数の嵌合部13aと同じ配列ピッチPで設けられることとなる。このように構成すると、延長部13bもフィン13の他の部分と同じ形状となるため、所望のフィン13を容易に製造することができ、部品点数及び組立工数の増加や、凝縮水の排水性の低下を回避しつつ、下端部の開口領域S2に流れる空気の通風量を低減し、熱交換性能を向上できる室外熱交換器5を提供することができる。
Here, looking at the arrangement of the
また、ダミー管14をサブ嵌合部13cに設けると、延長部13bの強度を確保できるだけでなく、ヘッダ12間においてダミー管14と複数のフィン13が存在する領域(図示せず)の通風抵抗を熱交換領域S1(破線枠内)の通風抵抗に近似させ、通風量の偏りを抑えて熱交換性能をさらに向上させることが可能になる。
Further, when the
以上に述べた本発明の実施形態の室外熱交換器5は、側面11bが対向するように上下方向に配列された複数の扁平管11と、複数の扁平管11の左右の端部が接続された一対のヘッダ12と、複数の扁平管11に交差する方向に接合された複数のフィン13と、を備え、ヘッダ12は円筒部12cと、円筒部12cの上下端部に形成された閉塞部12dとを有し、複数のフィン13は、複数の扁平管11が差し込まれた複数の嵌合部13aと、複数の嵌合部13aのうち最下の嵌合部13a’の下方に複数の嵌合部13aの配列方向に複数の嵌合部13aと同じ配列ピッチPで設けられた少なくとも一つのサブ嵌合部13cとを有し、サブ嵌合部13cの少なくとも一部が閉塞部12dが扁平管11の延伸方向に投影された投影面X上に位置するか、若しくは、投影面Xよりも下方に位置するので、部品点数及び組立工数の増加や、凝縮水の排水性の低下を回避しつつ、下端部の開口領域S2に流れる空気の通風量を低減し、通風量の偏りを抑えて熱交換性能を向上できる。
In the
また、複数のフィン13のサブ嵌合部13cの少なくとも一部において、端部がヘッダ12に接続されないダミー管14が設けられているので、延長部13bの強度を確保できるだけでなく、ヘッダ12間においてダミー管14と複数のフィン13が存在する領域(図示せず)の通風抵抗を熱交換領域S1の通風抵抗に近似させ、通風量の偏りを抑えて熱交換性能をさらに向上させることが可能になる。
Further, since a
[他の実施形態]
つぎに、本発明の第2〜第3実施形態に係る室外熱交換器5B〜5Gについて、図4及び図5を参照して説明する。ただし、前記実施形態と共通の構成は、前記実施形態と同じ符号を用いることにより、前記実施形態の説明を援用する。
[Other Embodiments]
Next, the
図4の(a)に示すように、第2実施形態の室外熱交換器5Bは、ヘッダ12の下端部を覆う固定部材15を備えており、フィン13の延長部13bが、ヘッダ12の下端部を超え、固定部材15の下端部と同じ高さまで延在している。このようにすると、ヘッダ12の固定部材15を備える室外熱交換器5Bであっても、固定部材15の下端部とフィン13の下端部との間の段差をなくし、室外熱交換器5Bの下端部に生じる開口領域S2の通風量を低減できる。
As shown in FIG. 4A, the
室外熱交換器5は、ヘッダ12下端に設けられた固定手段(図示せず)によって室外機3のベース(図示せず)に固定されるが、ベースの延長部13bに対向する箇所がヘッダ下端よりも低い場合は延長部13bの延在長さをヘッダ下端よりも長くする必要がある。この場合、図4の(b)に示すように、第3実施形態の室外熱交換器5Cは、フィン13の延長部13bをヘッダ12の下端部と同じ高さ又はそれより下方に延在させるにあたり、延長部13bに上下方向に並ぶ複数のサブ嵌合部13cを設けてそれぞれにダミー管14が差し込まれている。これにより、複数のダミー管14によって延長部13bの強度を確保できるだけでなく、熱交換領域S1と同等の通風抵抗に調整することができる。
The
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。例えば、上述した熱交換器は、ダミー管に扁平管と同一材料のものを用いているが、フィンのサブ嵌合部に差し込める形状であって、サブ嵌合部に固定されることでフィンの強度を確保できる程度の剛性があれば本発明に含まれる。 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. For example, in the heat exchanger described above, a dummy tube made of the same material as the flat tube is used, but the shape is such that it can be inserted into the sub-fitting portion of the fin, and the fin is fixed to the sub-fitting portion. It is included in the present invention if it has enough rigidity to ensure the strength of the above.
1 空気調和機
2 室内機
3 室外機
4 熱交換器(室内)
5、5B、5C 熱交換器(室外)
6 圧縮機
11 扁平管
11a 冷媒流路
12 ヘッダ
13 フィン
13a 嵌合部
13a’ 最下の嵌合部
13b 延長部
13c サブ嵌合部
14 ダミー管
14E、14F、14G ダミー管
15 キャップ
1
5,5B, 5C heat exchanger (outdoor)
6
Claims (2)
前記複数の扁平管の左右の端部が接続された一対のヘッダと、
前記複数の扁平管に交差する方向に接合された平板形状の複数のフィンと、を備え、
前記ヘッダは円筒部と、前記円筒部の上下端部に形成された閉塞部とを有し、
前記複数のフィンは、
前記複数の扁平管が差し込まれた複数の嵌合部と、
前記複数の嵌合部のうち最下の嵌合部の下方に前記複数の嵌合部の配列方向に前記複数の嵌合部と同じ配列ピッチで設けられた少なくとも一つのサブ嵌合部とを有し、
前記サブ嵌合部の少なくとも一部が前記閉塞部が前記扁平管の延伸方向に投影された投影面上に位置するか、若しくは、前記投影面よりも下方に位置する、
ことを特徴とする熱交換器。 Multiple flat tubes arranged vertically so that the sides face each other,
A pair of headers in which the left and right ends of the plurality of flat tubes are connected,
A plurality of flat plate-shaped fins joined in a direction intersecting the plurality of flat tubes.
The header has a cylindrical portion and a closed portion formed at the upper and lower ends of the cylindrical portion.
The plurality of fins
A plurality of fitting portions into which the plurality of flat tubes are inserted, and
At least one sub-fitting portion provided below the bottom fitting portion among the plurality of fitting portions at the same arrangement pitch as the plurality of fitting portions in the arrangement direction of the plurality of fitting portions. Have and
At least a part of the sub-fitting portion is located on a projection surface in which the closing portion is projected in the extending direction of the flat tube, or is located below the projection surface.
Heat exchanger characterized in that.
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