JP6978692B2 - 熱交換器およびヒートポンプ装置 - Google Patents
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Description
空気調和装置1について図面を参照しながら説明する。
室外ユニット2は、空調対象空間外、例えば、建物の屋上や建物の壁面近傍等に設置される。
室内ユニット9は、空調対象空間に設置されるユニットである。室内ユニット9は、例えば天井埋込式のユニットであるが、天井吊下式、壁掛式、または床置式のユニットであってもよい。また、室内ユニット9は、空調対象空間の外に設置されてもよい。例えば、室内ユニット9は、屋根裏、機械室、ガレージ等に設置されてもよい。この場合、室内熱交換器91において冷媒と熱交換した空気を、室内ユニット9から空調対象空間へと供給する空気通路が設置される。空気通路は、例えばダクトである。
制御部3は、空気調和装置1を構成する各種機器の動作を制御する機能部である。
図面を参照しながら、室外熱交換器11の構成について説明する。
分流器22は、冷媒を分流させる機構である。また、分流器22は、冷媒を合流させる機構でもある。分流器22には、液冷媒管20が接続される。分流器22は、複数の分流管22a〜22eを有する。分流器22は、液冷媒管20から分流器22流入した冷媒を複数の分流管22a〜22eに分流させて、液ヘッダ40内に形成されている複数の空間に導く機能を有する。また、分流器22は、液ヘッダ40から分流管22a〜22eを介して流入した冷媒を合流させて液冷媒管20へと導く機能を有する。
扁平管群28Gは、伝熱管群の例である。扁平管群28Gは、複数の伝熱管として、複数の扁平管28(伝熱管の一例)を含む。扁平管28は、図3のように伝熱面となる扁平面28aを上下に有する扁平な伝熱管である。扁平管28には、図3のように、冷媒が流れる冷媒通路28bが複数形成されている。例えば、扁平管28は、冷媒が流れる通路断面積が小さな冷媒通路28bが多数形成されている扁平多穴管である。これらの複数の冷媒通路28bは、本実施形態では空気流れ方向に並んで設けられている。なお、扁平管28の冷媒通路28bに垂直な断面における最大幅は、主ガス冷媒管接続部19aの外径の70%以上であってよく、85%以上であってもよい。
複数のフィン29は、室外熱交換器11の伝熱面積を増大するための部材である。各フィン29は、扁平管28の並べられている段方向に延びる板状の部材である。室外熱交換器11は、複数の水平方向に延びる扁平管28が上下方向に並べて配置される態様で使用される。したがって、室外熱交換器11が室外ユニット2に設置された状態では、各フィン29は上下方向に延びる。
液ヘッダ40およびガスヘッダ70は、中空の部材である。
液ヘッダ40の長手方向は、上下方向である。
ガスヘッダ70の長手方向は、上下方向(第2方向の一例)である。
空気調和装置1が暖房運転を行うことで室外熱交換器11が冷媒の蒸発器として機能する場合には、液冷媒管20から分流器22に到達した気液二相状態の冷媒は、分流管22a〜22eを経て、液ヘッダ40の液側内部空間23を構成する各サブ空間23a〜23eに流入する。具体的には、分流管22aを流れた冷媒はサブ空間23aに、分流管22b流れた冷媒はサブ空間23bに、分流管22cを流れた冷媒はサブ空間23cに、分流管22dを流れた冷媒はサブ空間23dに、分流管22eを流れた冷媒はサブ空間23eに、それぞれ流れる。液側内部空間23のサブ空間23a〜23eに流入した冷媒は、各サブ空間23a〜23eに接続されている各扁平管28を流れる。各扁平管28を流れる冷媒は、空気と熱交換することで蒸発し、気相の冷媒となってガスヘッダ70のガス側内部空間25に流入することで、合流する。
図6に、ガスヘッダ70に対して主ガス冷媒管接続部19aが接続されている様子を示す側面視外観構成図を示す。図7に、ガスヘッダ70の平面視断面図を示す。図8に、ガスヘッダ70に対して主ガス冷媒管接続部19aおよび扁平管28が接続されている様子を示す平面視断面図を示す。
第1部材71は、主に、後述する第4部材74と共にガスヘッダ70の外形の周囲を構成する部材である。第1部材71は、ロウ材を有するクラッド層が表面に形成されたものであることが好ましい。
第3部材73は、第1部材71の扁平管接続板71aの第1ガス冷媒管19が接続されている側の面に面して接するように積層され、上下方向でかつ左右方向に広がった平板形状の部分である。この第3部材73の左右の長さは、第1部材71の扁平管接続板71aのうち両端部を除いた部分の左右の長さと同様である。
第2部材72は、第1部材71の扁平管接続板71aと主ガス冷媒管接続部19aとの前後方向における間に配置されている。第2部材72は、平面視において略U字形状の部材である。
第4部材74は、第2部材72の連結部72a前側の面に対して面して接するように積層され、上下方向でかつ左右方向に広がった平板形状の部分である。この第4部材74の左右の長さは、第3部材73の左右の長さと同様であり、第1部材71の扁平管接続板71aのうち両端部を除いた部分の左右の長さと同様である。
(5−1)
本実施形態の室外熱交換器11のガスヘッダ70では、ガスヘッダ70の第2部材72において、第1内壁72bは連結部72aの左側の端部から扁平管28が延びだしている方向である後ろ側に向けて延びており、第2内壁72cは連結部72aの右側の端部から後ろ側に向けて延びている。ここで、第1内壁72bと第2内壁72cを延ばすだけで、他の部材を追加することなく、ガス側内部空間25を広く確保することが可能になっている。これにより、ガス側内部空間25を通過するガス冷媒が、通過時に圧力損失を受けにくい。
従来の円筒形状のガスヘッダでは、扁平形状の伝熱管である扁平管を挿入させる場合には、扁平管の端部の全体が円筒形状のガスヘッダの内部に位置させるために、扁平管をガスヘッダ内に大きく挿入させることが必要である。このため、円筒形状のガスヘッダ内部では、扁平管の端部の上下において、冷媒が滞留してしまう無駄なスペースが生じている。また、当該無駄なスペースが生じることで、ヘッダ内の冷媒の流速が下がってしまうおそれがある。この傾向は、扁平管幅を大きくするほど顕著になってしまう。
本実施形態の室外熱交換器11のガスヘッダ70では、扁平管接続板71aを含む第1部材71が比較的薄く形成されている。このため、ロウ付けによる接合の前段階において、扁平管28を扁平管接続開口71xに挿入する作業を行う際に、扁平管接続開口71xの内周面と扁平管28の外周面との間で生じる摩擦を小さく抑え、挿入作業を容易にすることが可能となっている。
本実施形態の室外熱交換器11のガスヘッダ70では、第2部材72が有する第1凸部72dと第2凸部72eとの最短距離(左右方向の距離)が、扁平管28の各冷媒通路28bに垂直な断面における最大幅よりも小さくなっている。このため、ガスヘッダ70における扁平管28の差し込み程度を規定することができている。
(6−1)変形例A
上記実施形態では、室外熱交換器11のガスヘッダ70が有する第2部材72について、連結部72aが第1内壁72bの端部と第2内壁72cの端部とを連結させる形態を例に挙げて説明した。
上記実施形態では、ガスヘッダ70が第3部材73と第4部材74を有している場合について例に挙げて説明した。
11 室外熱交換器(熱交換器)
19 第1ガス冷媒管(第1配管、ガス配管)
19a 主ガス冷媒管接続部(第1配管、ガス配管)
19b 分岐ガス冷媒管接続部(第1配管、ガス配管)
25 ガス側内部空間(第1壁部と第2壁部で挟まれる空間)
28 扁平管(伝熱管)
70 ガスヘッダ(ヘッダ)
71 第1部材
71a 扁平管接続板(第1部分)
71b 第1外壁(壁面部)
71c 第2外壁(壁面部)
71d 第1爪部(爪部)
71e 第2爪部(爪部)
71x 扁平管接続開口(第1開口)
72 第2部材
72a 連結部
72b 第1内壁(第1壁部)
72c 第2内壁(第2壁部)
72d 第1凸部
72e 第2凸部
72x 内部ガス管接続開口
73 第3部材
73x 内部開口(第2開口)
74 第4部材
74x 外部ガス管接続開口
172 第2部材
172a 連結部
172x 内部ガス管接続開口
Claims (13)
- 冷媒を流す第1配管(19、19a、19b)が接続される熱交換器(11)であって、
複数の伝熱管(28)と、
複数の前記伝熱管が接続されたヘッダ(70)と、
を備え、
前記ヘッダは、
複数の前記伝熱管が接続される第1部分(71a)を有する第1部材(71)と、
前記第1配管と前記第1部分との間に配置される第2部材(72、172)と、
を有しており、
前記第2部材は、前記伝熱管が延びる第1方向に沿う第1壁部(72b)および第2壁部(72c)と、前記第1壁部と前記第2壁部とを連結する連結部(72a、172a)と、を有しており、
前記第1配管と前記伝熱管とが、前記第1壁部と前記第2壁部で挟まれる空間(25)を介して連通しており、
前記第2部材の厚みが、前記第1部材の厚みよりも大きい、
熱交換器。 - 前記連結部(72a)は、前記第1方向における前記第1壁部の端部と、前記第1方向における前記第2壁部の端部と、を連結する、
請求項1に記載の熱交換器。 - 前記連結部(172a)は、前記第1方向における前記第1壁部の両端以外の部分と、前記第1方向における前記第2壁部の両端以外の部分と、を連結する、
請求項1に記載の熱交換器。 - 前記第1部分は平面形状である、
請求項1から3のいずれか1項に記載の熱交換器。 - 前記第2部材は、前記連結部よりも前記伝熱管に近い位置において、前記第1壁部から前記第2壁部に向けて延び出た第1凸部(72d)と、前記第2壁部から前記第1壁部に向けて延び出た第2凸部(72e)と、を有しており、
前記第1凸部と前記第2凸部の最短距離は、前記伝熱管の断面における最大幅よりも小さい、
請求項1から4のいずれか1項に記載の熱交換器。 - 前記連結部は、前記第1壁部の前記第1方向における中心よりも前記第1配管に近い位置と、前記第2壁部の前記第1方向における中心よりも前記第1配管に近い位置と、を連結させており、
前記第1凸部は、前記第1壁部の前記第1方向における中心よりも前記伝熱管に近い位置に設けられ、
前記第2凸部は、前記第2壁部の前記第1方向における中心よりも前記伝熱管に近い位置に設けられている、
請求項5に記載の熱交換器。 - 前記第1部材の前記第1部分のうち、前記第2部材が設けられている側に面するように設けられた第3部材(73)をさらに備え、
前記第1部分は、複数の前記伝熱管が挿入される複数の第1開口(71x)を有しており、
前記第3部材は、複数の前記伝熱管が挿入される複数の第2開口(73x)を有しており、
前記第1開口と前記第2開口は、前記第1方向視において重なる部分を有している、
請求項1から6のいずれか1項に記載の熱交換器。 - 前記第1方向視において、前記第3部材の各第2開口は、前記第1部分の各第1開口よりも大きく、
前記第1方向視において、前記第3部材の各第2開口の縁は、前記第1部分の各第1開口の縁の外側に位置している、
請求項7に記載の熱交換器。 - 前記第1配管が接続される第4部材(74)をさらに備え、
前記第1部材は、前記第1部分の両端部からそれぞれ前記第1壁部および前記第2壁部に沿って前記第1配管に向かって延びる壁面部(71b、71c)と、それぞれの前記壁面部のうち前記第1部分とは反対側の端部において互いに近づくように延びた爪部(71d、71e)と、を有しており、
前記第4部材のうち前記第1部分とは反対側の面が、前記爪部と接している、
請求項1から8のいずれか1項に記載の熱交換器。 - 冷媒を流す第1配管(19、19a、19b)が接続される熱交換器(11)であって、
複数の伝熱管(28)と、
複数の前記伝熱管が接続されたヘッダ(70)と、
を備え、
前記ヘッダは、
複数の前記伝熱管が接続される第1部分(71a)を有する第1部材(71)と、
前記第1配管と前記第1部分との間に配置される第2部材(72、172)と、
を有しており、
前記第2部材は、前記伝熱管が延びる第1方向に沿う第1壁部(72b)および第2壁部(72c)と、前記第1方向における前記第1壁部の端部と前記第1方向における前記第2壁部の端部とを連結するかまたは前記第1方向における前記第1壁部の両端以外の部分と前記第1方向における前記第2壁部の両端以外の部分とを連結する連結部(72a、172a)と、を有しており、
前記第1配管と前記伝熱管とが、前記第1壁部と前記第2壁部で挟まれる空間(25)を介して連通しており、
前記第1部材は、前記第1部分の一端から前記第1壁部の外側に沿って前記第1壁部の前記第1配管側の端部まで延びる第1壁面部(71b)と、前記第1部分の他端から前記第2壁部の外側に沿って前記第2壁部の前記第1配管側の端部まで延びる第2壁面部(71c)と、を有している、
熱交換器。 - 前記伝熱管は、扁平な面を有する扁平管(28)である、
請求項1から10のいずれか1項に記載の熱交換器。 - 前記第1配管は、ガス配管(19、19a、19b)である、
請求項1から11のいずれか1項に記載の熱交換器。 - 請求項1から12のいずれか1項に記載の熱交換器を搭載したヒートポンプ装置。
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