JP7209821B2 - 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1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、冷蔵庫あるいは冷凍庫、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の底面図である。図4は、図2の熱交換器50の側面図である。なお、図2において、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4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。
図5は、実施の形態1に係る熱交換器50の伝熱管10の構造の説明図である。複数の伝熱管10のそれぞれは、冷媒を内部に流通させる。複数の伝熱管10のそれぞれは、第1ヘッダ30と第2ヘッダ40との間に延伸している。複数の伝熱管10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30及び40の延伸方向に並列されている。複数の伝熱管10は、互いに側面が対向するように配置されている。複数の伝熱管10のうち隣り合う2つの伝熱管10の間には、空気の流路となる隙間が形成されている。
図2に示される様に、熱交換器50において、補強部材20は、複数の伝熱管10に並列して配置されている。つまり、補強部材20は、長手方向を複数の伝熱管10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20は、複数の伝熱管10の配列の両端に配置されている。つまり、補強部材20は、熱交換器50に2箇所設けられており、一方の補強部材20は、x方向逆側の端に位置する伝熱管10aに隣合って配置されており、複数の伝熱管10の配列の外側に位置している。また、他方の補強部材20は、x方向の端に位置する伝熱管10bに隣合って配置されており、複数の伝熱管10の配列の外側に位置している。
図7は、実施の形態1に係る熱交換器50のヘッダ30の構造の説明図である。第1ヘッダ30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1ヘッダ30の一端に設けられた流出入口33から冷媒が流入し、複数の伝熱管10のそれぞれに冷媒が分配される。複数の伝熱管10を通過した冷媒は、第2ヘッダ40において合流し、第2ヘッダ40の一端に設けられた流出入口43から流出する。
図8は、実施の形態1に係る熱交換器50の第1ヘッダ30の断面図である。図8は、図3のA-A部の断面構造を示しており、第1ヘッダ30に接続された伝熱管10の管軸を通る断面であり、複数の伝熱管10の配列方向に垂直な断面を示している。伝熱管10の本体部11の管軸方向の端部16は、第1ヘッダ30の挿入穴31aに挿入されている。また、伝熱管10のフィン12a、12b、及び12cのうち少なくとも何れかの管軸方向の縁14は、第1ヘッダ30の上面34に当接している。このとき、本体部11の管軸方向の端面13は、第1ヘッダ30の内部の空間においてy方向の中央部に位置している。つまり、伝熱管10の本体部11の管軸方向の端面13からフィン12a、12b、及び12cの管軸方向の縁14までの距離L1は、第1ヘッダ30の内部の底面35から上面34までの距離H1よりも短い。なお、第1ヘッダ30の上面34のうち、伝熱管10のフィン12a、12b、及び12cのうち少なくとも何れかの管軸方向の縁14が当接する面を、第2外周面と称する。第2外周面は、伝熱管10が挿入される第1挿入穴の周囲に配置されている面である。また、第1ヘッダ30の底面35のうち、伝熱管10の端面13に対し距離をもって位置している面を、第2の面と称する。
図10は、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、複数の伝熱管10の間に伝熱促進部材130を備えている点と、補強部材20が備えられていない点が異なる。また、伝熱促進部材130は、隣合う複数の伝熱管10の側面を接続している。伝熱促進部材130は、複数の伝熱管10xの側面にろう付け等の手段により接合されている。
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50の複数の伝熱管10及び補強部材20の構造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。
図14は、実施の形態2に係る熱交換器250の伝熱管210の構造の説明図である。複数の伝熱管210のそれぞれは、冷媒を内部に流通させる扁平管である。複数の伝熱管210のそれぞれは、第1ヘッダ230と第2ヘッダ240との間に延伸している。複数の伝熱管210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230及び240の延伸方向に並列されている。複数の伝熱管210は、互いに側面が対向するように配置されている。複数の伝熱管210のうち隣り合う2つの伝熱管210の間には、空気の流路となる隙間が形成されている。
図11に示される様に、熱交換器250において、補強部材220は、複数の伝熱管210に並列して配置されている。つまり、補強部材220は、長手方向を複数の伝熱管210の管軸に平行にして配置されている。また、実施の形態2においては、補強部材220は、複数の伝熱管210の配列の両端に配置されているだけでなく、複数の伝熱管210の配列の内部にも配置されている。つまり、複数の補強部材220は、x方向において両隣に伝熱管210が配置されている補強部材220を有する。
図16は、実施の形態2に係る熱交換器250のヘッダ230の構造の説明図である。第1ヘッダ230は、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11に示される様に、例えば、第1ヘッダ230の一端に設けられた流出入口233から冷媒が流入し、複数の伝熱管210のそれぞれに冷媒が分配される。複数の伝熱管210を通過した冷媒は、第2ヘッダ240において合流し、第2ヘッダ240の一端に設けられた流出入口43から流出する。
図17は、実施の形態2に係る熱交換器250の第1ヘッダ230の断面図である。図17は、図12のA-A部の断面構造を示しており、第1ヘッダ230に接続された伝熱管210の管軸を通る断面であり、複数の伝熱管210の配列方向に垂直な断面を示している。伝熱管210の本体部211の管軸方向の端部16は、第1ヘッダ230の挿入穴231aに挿入されている。また、伝熱管210のフィン212a、212b、及び212cの少なくとも何れかの管軸方向の縁14は、第1ヘッダ230の上面34に当接している。このとき、本体部211の管軸方向の端面13は、第1ヘッダ230の内部の仕切部材36よりも伝熱管210側に位置する第1の空間37においてy方向の中央部に位置しており、仕切部材36の面36aに当接していない。つまり、伝熱管210の本体部211の管軸方向の端面13からフィン212a、212b、及び212cの管軸方向の縁14までの距離L1は、第1ヘッダ230の内部の仕切部材36の面36aから上面34までの距離H1よりも短い。なお、第1ヘッダ230の上面34のうち、伝熱管210のフィン212a、212b、及び212cのうち少なくとも何れかの管軸方向の縁14が当接する面を、第2外周面と称する。第2外周面は、伝熱管210が挿入される挿入穴31a、即ち第1挿入穴の周囲に配置されている面である。また、第1ヘッダ230の仕切部材36のうち、伝熱管210の端面13に対し距離をもって位置している面36aを、第2の面と称する。
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2に係る熱交換器350のヘッダ230及び240の構造を変更し、伝熱管310及び補強部材320の構造を共通化したものである。なお、実施の形態1及び2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。
図23は、実施の形態3に係る熱交換器350の第1ヘッダ330の断面図である。図23は、図20のA-A部の断面構造を示しており、第1ヘッダ330に接続された伝熱管310の管軸を通る断面であり、複数の伝熱管310の配列方向に垂直な断面を示している。伝熱管310の本体部211の管軸方向の端部16は、第1ヘッダ330の挿入穴331aに挿入されている。また、伝熱管310のフィン212a、212b、及び212cの少なくとも何れかの管軸方向の縁14は、第1ヘッダ330の上面34の突出部39の天面34aに当接している。このとき、本体部311の管軸方向の端面13は、第1ヘッダ330の内部の仕切部材336よりも上方に位置している。つまり、端面13は、伝熱管310側に位置する第1の空間37においてy方向の中央部に位置しており、仕切部材336の面36aに当接していない。即ち、伝熱管310の本体部211の管軸方向の端面13からフィン212a、212b、及び212cの管軸方向の縁14までの距離L1は、第1ヘッダ330の内部の仕切部材336の面36aから上面34に設けられた突出部39の天面34aまでの距離H1よりも短い。なお、伝熱管310のフィン212a、212b、及び212cの少なくとも何れかが当接する第1ヘッダ330の突出部39の天面34aを、第2外周面と称する。第2外周面は、伝熱管210が挿入される挿入穴331a、即ち第2挿入穴の周囲に配置されている面である。また、第1ヘッダ330の仕切部材336のうち、伝熱管310の端面13に対し距離をもって位置している面36aを、第2の面と称する。
Claims (20)
- 互いに間隔をあけて第1方向に並列される複数の構成部材と、
前記第1方向に交差する第2方向における前記複数の構成部材の端で、前記複数の構成部材に接続されたヘッダと、を備え、
前記複数の構成部材は、
前記第2方向に延びる本体部と、
前記第1方向及び前記第2方向に平行な面に交差する第3方向の前記本体部の端縁部から前記第3方向に延設される延在部と、を備え、
前記端縁部は、
前記本体部の端縁のうち前記第2方向における前記本体部の端部を除いた部分であり、
前記ヘッダは、
前記複数の構成部材の前記本体部の前記端部が挿し込まれる複数の挿入穴を備え、
前記複数の構成部材は、
前記本体部の内部に冷媒が流通しない第1構成部材と、
前記本体部の内部に冷媒が流通する第2構成部材と、を備え、
前記第1構成部材は、
前記本体部の前記第2方向の端面が前記ヘッダの内部に当接又は接合される、熱交換器。 - 互いに間隔をあけて第1方向に並列される複数の構成部材と、
前記第1方向に交差する第2方向における前記複数の構成部材の端で、前記複数の構成部材に接続されたヘッダと、を備え、
前記複数の構成部材は、
前記第2方向に延びる本体部と、
前記第1方向及び前記第2方向に平行な面に交差する第3方向の前記本体部の端縁部から前記第3方向に延設される延在部と、を備え、
前記端縁部は、
前記本体部の端縁のうち前記第2方向における前記本体部の端部を除いた部分であり、
前記ヘッダは、
前記複数の構成部材の前記本体部の前記端部が挿し込まれる複数の挿入穴を備え、
前記複数の構成部材は、
前記本体部の内部に冷媒が流通しない第1構成部材と、
前記本体部の内部に冷媒が流通する第2構成部材と、を備え、
前記第2構成部材は、
前記延在部の前記第2方向の縁が前記ヘッダに当接し、
前記第1構成部材は、
前記延在部の前記第2方向の縁が前記ヘッダとの間に隙間を持って位置している、熱交換器。 - 前記第1構成部材は、
前記本体部の前記第2方向の端面が前記ヘッダの内部に当接又は接合される、請求項2に記載の熱交換器。 - 前記第2構成部材は、
前記延在部の前記第2方向の縁が前記ヘッダに当接する、請求項1に記載の熱交換器。 - 前記複数の挿入穴は、
前記第1構成部材が挿入される第1挿入穴と、
前記第2構成部材が挿入される第2挿入穴と、を備え、
前記ヘッダは、
当該ヘッダの外周面に、前記第1挿入穴が設けられている周囲に位置する第1外周面と、前記第2挿入穴が設けられている周囲に位置する第2外周面と、を備え、
前記ヘッダの内部は、
前記第1挿入穴から前記第2方向に向かった位置に前記第1構成部材の前記第2方向の端面が当接する第1の面と、
前記第2挿入穴から前記第2方向に向かった位置に第2の面と、を備え、
前記第1の面から前記第1外周面までの距離は、
前記第2の面から前記第2外周面までの距離よりも小さい、請求項1~4の何れか1項に記載の熱交換器。 - 前記第1構成部材の前記本体部の前記第2方向の前記端面から前記延在部の前記第2方向の前記縁までの距離は、
前記ヘッダの前記第1の面から前記第1外周面までの距離より長い、請求項5に記載の熱交換器。 - 前記第2構成部材の前記本体部の前記第2方向の前記端面から前記延在部の前記第2方向の前記縁までの距離は、
前記ヘッダの前記第2の面から前記第2外周面までの距離より短い、請求項5又は6に記載の熱交換器。 - 前記第1構成部材の前記本体部の前記第2方向の前記端面から前記延在部の前記第2方向の前記縁までの距離は、
前記第2構成部材の前記本体部の前記第2方向の前記端面から前記延在部の前記第2方向の前記端縁までの距離と同等に形成されている、請求項5~7の何れか1項に記載の熱交換器。 - 前記ヘッダは、
内部に仕切部材を備え、
前記仕切部材は、
前記第1の面を備える、請求項5~8の何れか1項に記載の熱交換器。 - 前記仕切部材は、
更に前記第2の面を備え、
前記第2構成部材の前記本体部の前記第2方向の前記端面は、
前記第2の面から離れて位置し、
前記第2の面は、
前記第2構成部材の前記本体部の内部の管路と前記ヘッダの内部の空間とを連通する連通穴が形成されている、請求項9に記載の熱交換器。 - 前記ヘッダは、
前記第2外周面が前記第1外周面よりも前記第2方向に突出している、請求項5~10の何れか1項に記載の熱交換器。 - 前記複数の挿入穴は、
前記第1構成部材が挿入される第1挿入穴と、
前記第2構成部材が挿入される第2挿入穴と、を備え、
前記ヘッダは、
当該ヘッダの外周面に、前記第1挿入穴が形成される第1外周面と、前記第2挿入穴が形成される第2外周面と、を備え、
前記ヘッダの内部は、
前記第1挿入穴から前記第2方向に向かった位置に前記第1構成部材の前記第2方向の端面が当接する第1の面と、
前記第2挿入穴から前記第2方向に向かった位置に第2の面と、を備え、
前記第1の面から前記第1外周面までの距離は、
前記第2の面から前記第2外周面までの距離と等しい、請求項1~4の何れか1項に記載の熱交換器。 - 前記第1構成部材の前記本体部の前記第2方向の前記端面から前記延在部の前記第2方向の前記縁までの距離は、
前記第2構成部材の前記本体部の前記第2方向の前記端面から前記延在部の前記第2方向の前記縁までの距離よりも長い、請求項12に記載の熱交換器。 - 前記ヘッダは、
内部に仕切部材を備え、
前記仕切部材は、
前記第1の面を備える、請求項12又は13に記載の熱交換器。 - 前記仕切部材は、
更に前記第2の面を備え、
前記第2構成部材の前記本体部の前記第2方向の前記端面は、
前記第2の面から離れて位置し、
前記第2の面は、
前記第2構成部材の前記本体部の内部の管路と前記ヘッダの内部の空間とを連通する連通穴が形成されている、請求項14に記載の熱交換器。 - 前記第1構成部材の前記本体部は、
前記第2構成部材の前記本体部と前記第2方向に垂直な断面における外形が同形状である、請求項1~15の何れか1項に記載の熱交換器。 - 前記第1構成部材の前記延在部の前記第3方向の長さは、
前記第2構成部材の前記延在部の前記第3方向の長さよりも短い、請求項1~16の何れか1項に記載の熱交換器。 - 互いに間隔をあけて第1方向に並列される複数の構成部材と、
前記第1方向に交差する第2方向における前記複数の構成部材の端で、前記複数の構成部材に接続されたヘッダと、を備え、
前記複数の構成部材は、
前記第2方向に延びる本体部と、
前記第1方向及び前記第2方向に平行な面に交差する第3方向の前記本体部の端縁部から前記第3方向に延設される延在部と、を備え、
前記端縁部は、
前記本体部の端縁のうち前記第2方向における前記本体部の端部を除いた部分であり、
前記複数の構成部材は、
前記本体部の内部に冷媒が流通しない第1構成部材と、
前記本体部の内部に冷媒が流通する第2構成部材と、を備え、
前記ヘッダは、
前記複数の構成部材の前記本体部の前記端部が挿し込まれ、前記第1構成部材が挿入される第1挿入穴と、前記第2構成部材が挿入される第2挿入穴と、を含む複数の挿入穴を備え、
当該ヘッダの外周面に、前記第1挿入穴が設けられている周囲に位置する第1外周面と、前記第2挿入穴が設けられている周囲に位置する第2外周面と、を備え、
前記ヘッダの内部は、
前記第1挿入穴から前記第2方向に向かった位置に前記第1構成部材の前記第2方向の端面が当接する第1の面と、
前記第2挿入穴から前記第2方向に向かった位置に第2の面と、を備え、
前記第1の面から前記第1外周面までの距離は、
前記第2の面から前記第2外周面までの距離よりも小さい、熱交換器。 - 互いに間隔をあけて第1方向に並列される複数の構成部材と、
前記第1方向に交差する第2方向における前記複数の構成部材の端で、前記複数の構成部材に接続されたヘッダと、を備え、
前記複数の構成部材は、
前記第2方向に延びる本体部と、
前記第1方向及び前記第2方向に平行な面に交差する第3方向の前記本体部の端縁部から前記第3方向に延設される延在部と、を備え、
前記端縁部は、
前記本体部の端縁のうち前記第2方向における前記本体部の端部を除いた部分であり、
前記複数の構成部材は、
前記本体部の内部に冷媒が流通しない第1構成部材と、
前記本体部の内部に冷媒が流通する第2構成部材と、を備え、
前記ヘッダは、
前記複数の構成部材の前記本体部の前記端部が挿し込まれ、前記第1構成部材が挿入される第1挿入穴と、前記第2構成部材が挿入される第2挿入穴と、を含む複数の挿入穴を備え、
当該ヘッダの外周面に、前記第1挿入穴が設けられている周囲に位置する第1外周面と、前記第2挿入穴が設けられている周囲に位置する第2外周面と、を備え、
前記ヘッダの内部は、
前記第1挿入穴から前記第2方向に向かった位置に前記第1構成部材の前記第2方向の端面が当接する第1の面と、
前記第2挿入穴から前記第2方向に向かった位置に第2の面と、を備え、
前記第1の面から前記第1外周面までの距離は、
前記第2の面から前記第2外周面までの距離と等しい、熱交換器。 - 請求項1~19の何れか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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---|---|---|---|
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