JP7170859B2 - 熱交換器及び冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Description
[冷凍サイクル装置100]
図1は、実施の形態1に係る熱交換器50を備えた冷凍サイクル装置100の構成を示す冷媒回路図である。なお、図1において、点線で示す矢印は、冷媒回路110において、冷房運転時における冷媒の流れる方向を示すものであり、実線で示す矢印は、暖房運転時における冷媒の流れる方向を示すものである。まず、図1を用いて熱交換器50を備えた冷凍サイクル装置100について説明する。実施の形態では、冷凍サイクル装置100として空気調和装置を例示しているが、冷凍サイクル装置100は、例えば、冷蔵庫又は冷凍庫、自動販売機、空気調和装置、冷凍装置、給湯器などの、冷凍用途または空調用途に使用される。なお、図示した冷媒回路110は一例であって、回路要素の構成等について実施の形態で説明した内容に限定されるものではなく、実施の形態に係る技術の範囲内で適宜変更が可能である。
次に、図1を用いて冷凍サイクル装置100の動作の一例について説明する。冷凍サイクル装置100の暖房運転時には、圧縮機101から吐出される高圧高温のガス状態の冷媒は、流路切替装置102を介して室内熱交換器103に流入し、室内送風機109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、室内熱交換器103から流出し、減圧装置104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、室外熱交換器105に流入し、室外送風機108によって供給される空気との熱交換によって蒸発する。蒸発した冷媒は、低圧のガス状態となり、圧縮機101に吸入される。
図2は、実施の形態1に係る熱交換器50の要部構成を示す正面図である。図3は、図2の熱交換器50の平面図である。図4は、図2の熱交換器50の側面図である。図5は、図2の熱交換器50の断面図である。図5は、扁平管1の管軸に直交する断面であり、図2のA-A部の断面を示している。図5に示される断面を第1断面と称する場合がある。なお、図2において、ハッチングで示した矢印RFは、熱交換器50に流入し、又は、熱交換器50から流出する冷媒の流れを示すものである。図2~図5を用いて、実施の形態1に係る熱交換器50について説明する。
複数の扁平管1のそれぞれは、冷媒を内部に流通させる。複数の扁平管1のそれぞれは、第1ヘッダ2aと第2ヘッダ2bとの間に延伸している。複数の扁平管1のそれぞれは、x方向に互いに間隔w1をあけて配列され、ヘッダ2の延伸方向に並列している。複数の扁平管1は、互いに対向するように配置されている。複数の扁平管1のうち隣り合う2つの扁平管1の間には、空気の流路となる隙間が形成されている。実施の形態1では、複数の扁平管1の配列方向及びヘッダ2の延伸方向、即ちx方向を第1方向と称する。
第1ヘッダ2a及び第2ヘッダ2bは、それぞれx方向に延伸しており、内部に冷媒が流通するように構成されている。図2に示される様に、例えば、第2ヘッダ2bの一端から冷媒が流入し、複数の扁平管1のそれぞれに冷媒が分配される。複数の扁平管1を通過した冷媒は、第1ヘッダ2aにおいて合流し、第1ヘッダ2aの一端から流出する。
図5に示される様に、熱交換器50において、補強部材3は、複数の扁平管1に並列している。つまり、補強部材3は、長手方向を複数の扁平管1の管軸に平行にして配置されている。また、実施の形態1においては、補強部材3は、複数の扁平管1の配列の両端に配置されている。つまり、補強部材3は、熱交換器50に2箇所設けられており、一方の補強部材3は、x方向逆側の端に位置する扁平管1aに隣合って配置されており、複数の扁平管1の配列の外側に位置している。また、他方の補強部材3は、x方向の端に位置する扁平管1bに隣合って配置されており、複数の扁平管1の配列の外側に位置している。
図6は、実施の形態1に係る熱交換器50の比較例としての熱交換器150の正面図である。比較例に係る熱交換器150は、実施の形態1と同様な構造であるが、複数の扁平管1の間に伝熱促進部材130としてのコルゲートフィンを備えている点と、補強部材3が備えられていない点が異なる。また、伝熱促進部材130は、隣合う複数の扁平管1の側面を接続している。伝熱促進部材130は、複数の扁平管1xの側面にろう付け等の手段により接合されている。
以上の説明において、補強部材3は、円柱形であったが、この形態のみに限定されるものではない。以下に、補強部材3の変形例について説明する。
実施の形態2に係る熱交換器250について説明する。熱交換器250は、実施の形態1に係る熱交換器50Aの補強部材3Aの位置を変更したものである。なお、実施の形態1と同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
実施の形態3に係る熱交換器350について説明する。熱交換器350は、実施の形態1に係る熱交換器50の複数の扁平管1を異なる構造を有する伝熱管に変更したものである。なお、実施の形態1と同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
Claims (10)
- 互いに間隔をあけて第1方向に配列され、冷媒を流通させる複数の伝熱管と、
前記複数の伝熱管のそれぞれの一端に接続された第1ヘッダと、
前記複数の伝熱管のそれぞれの他端に接続された第2ヘッダと、
前記第1ヘッダと前記第2ヘッダとに接続された複数の補強部材と、を有し、
前記複数の伝熱管及び前記複数の補強部材は、
前記第1ヘッダと前記第2ヘッダとの間に配置され、前記第1ヘッダ及び前記第2ヘッダで接続され、側面同士を接続する伝熱促進部材を有さず、
前記複数の補強部材のそれぞれは、
両端に前記第1ヘッダ又は前記第2ヘッダに挿し込まれる2つの挿入部と、
前記2つの挿入部の間に位置する中央部と、を有し、
前記2つの挿入部は、
前記複数の伝熱管の管軸に直交する第1断面において、前記複数の伝熱管と同じ外形を有し、
前記中央部は、
前記第1断面において、前記2つの挿入部とは異なる外形を有し、
前記中央部の端面が、
少なくとも前記第1ヘッダ又は前記第2ヘッダのいずれかに当接している熱交換器。 - 前記複数の補強部材は、
前記第1方向において前記複数の伝熱管のうちの2つの伝熱管と隣合って配置されている第1の補強部材を備える、請求項1に記載の熱交換器。 - 前記複数の補強部材は、
前記複数の伝熱管の前記第1方向の両端に位置する伝熱管の外側に配置されている第2の補強部材を備える、請求項1又は2に記載の熱交換器。 - 前記複数の補強部材は、
前記複数の伝熱管と共に前記第1方向に配列され、前記複数の伝熱管の配列の中央について対称な位置に配置される、請求項1~3の何れか1項に記載の熱交換器。 - 前記複数の補強部材と前記複数の伝熱管とは、
前記第1方向において等間隔で配置されている、請求項1~4の何れか1項に記載の熱交換器。 - 前記複数の補強部材のそれぞれの前記中央部は、
前記第1断面において、前記第1方向に交差する中立軸周りの断面係数が前記複数の伝熱管の断面係数よりも大きい、請求項1~5の何れか1項に記載の熱交換器。 - 前記複数の補強部材は、
前記複数の伝熱管よりも強度の高い材料で構成されている、請求項1~6の何れか1項に記載の熱交換器。 - 前記複数の伝熱管のそれぞれは、
扁平管であり、
前記複数の補強部材のそれぞれは、
平坦な側面を有し、前記扁平管の管軸に垂直な断面において、前記側面を前記扁平管の断面形状の長軸方向に沿った扁平面に対向させて配置される、請求項1~7の何れか1項に記載の熱交換器。 - 前記複数の補強部材は、
前記複数の伝熱管の前記第1方向の両端に位置する伝熱管の外側に配置されている第2の補強部材を備え、
前記第2の補強部材は、
前記第1方向と前記複数の伝熱管の管軸とに直交する第2方向の中央から前記第2方向の両端に向かうに従い前記複数の伝熱管の配列に対し外側に開くように形成されている請求項1~8の何れか1項に記載の熱交換器。 - 請求項1~9のいずれか1項に記載の熱交換器を備えた冷凍サイクル装置。
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