JP7267076B2 - Headers for heat exchangers, heat exchangers, and air conditioners - Google Patents
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Description
本発明は、熱交換器用のヘッダ、ヘッダを備える熱交換器、および熱交換器を備える空気調和機に関する。 The present invention relates to a header for a heat exchanger, a heat exchanger provided with the header, and an air conditioner provided with the heat exchanger.
空気調和機等に用いられる熱交換器として、積層される複数の扁平なチューブと、チューブに熱的に結合したフィンと、複数のチューブに連通した一対のヘッダとを備えるものがある。冷媒回路から一方のヘッダに流入した冷媒は、一対のヘッダの間に設定されている所定の経路に従って各チューブを流れながら空気と熱交換され、いずれかのヘッダから冷媒回路に流出する。 2. Description of the Related Art A heat exchanger used in an air conditioner or the like includes a plurality of laminated flat tubes, fins thermally coupled to the tubes, and a pair of headers communicating with the plurality of tubes. Refrigerant that has flowed into one header from the refrigerant circuit is heat-exchanged with air while flowing through each tube along a predetermined path set between the pair of headers, and flows out from one of the headers into the refrigerant circuit.
冷媒の経路に従って、ヘッダ内の区画から、当該区画と連通した複数のチューブに冷媒が分配される際に、流路損失(曲げ損失や摩擦損失)の小さいチューブに冷媒が流入し易く、その他のチューブには流入し難いので、各チューブを流れる冷媒の流量に偏りが生じ易い。
特に、熱交換器に気液二相の冷媒が流入する場合に、一部のチューブに液冷媒が集中すると、液冷媒が少ないチューブ周辺の伝熱領域を熱交換に十分に寄与させることができないため、熱交換器の全体としての性能が低下してしまう。
When the refrigerant is distributed from a section in the header to a plurality of tubes communicating with the section according to the refrigerant path, the refrigerant tends to flow into the tubes with small flow loss (bending loss and friction loss). Since it is difficult for the refrigerant to flow into the tubes, the flow rate of the refrigerant flowing through each tube tends to be uneven.
In particular, when a gas-liquid two-phase refrigerant flows into the heat exchanger, if the liquid refrigerant concentrates in some tubes, the heat transfer area around the tubes with less liquid refrigerant cannot sufficiently contribute to heat exchange. Therefore, the performance of the heat exchanger as a whole is degraded.
複数のチューブに冷媒を均等に分配するため、それぞれに分岐流路が形成された複数の板からなる積層型ヘッダを備えた熱交換器が提案されている(特許文献1)。分岐流路は、流入位置から、重力方向に対して交差した区間を経て、上方と下方とにそれぞれ重力方向に沿って延びる溝であり、上下対称に形成されている。
かかる積層型ヘッダに流入した冷媒は、各板における流入位置から上方と下方とに等しい長さの溝を流れて、溝の端部から次段の分岐流路に流入することを繰り返すことで、ヘッダの全体として多数の流れに分かれ、冷媒流が各チューブに流入する。
In order to evenly distribute the refrigerant to a plurality of tubes, there has been proposed a heat exchanger provided with a laminated header consisting of a plurality of plates each having a branch flow path (Patent Document 1). The branch channels are grooves that extend upward and downward along the gravitational direction from the inflow position through sections that intersect the gravitational direction, and are formed vertically symmetrically.
The coolant that has flowed into the laminated header flows through grooves of equal length upward and downward from the inflow position on each plate, and flows from the end of the groove into the next-stage branch flow path. The header as a whole divides into multiple streams, with a coolant stream entering each tube.
特許文献1に記載の積層型ヘッダによれば、同じ流入位置から上下対称の溝により冷媒を分岐させているため、重力による冷媒分配への影響を抑えて、冷媒分配の均一化に寄与することができる一方で、溝に沿って流れる冷媒に与えられる圧力損失が大きい。そのため、冷媒回路において、積層型ヘッダを備えた熱交換器よりも下流の回路要素、例えば膨張弁において所定の冷媒流量の確保が難しくなる。
According to the laminated header described in
以上より、本発明は、冷媒の圧力損失を抑えつつ、複数のチューブに対して冷媒を均等に分配することが可能なヘッダ、熱交換器、および空気調和機を提供することを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a header, a heat exchanger, and an air conditioner that are capable of evenly distributing the refrigerant to a plurality of tubes while suppressing pressure loss of the refrigerant.
本発明は、積層される複数のチューブへと冷媒を分配する熱交換器用のヘッダであって、ヘッダの外部から冷媒が流入するヘッダ入口が設けられるヘッダ本体と、ヘッダ本体に形成され、ヘッダ入口と複数のチューブとの間で連結可能な1段以上の分配流路と、を備える。
分配流路は、冷媒が通過する第1経路と、第1経路に対して少なくとも上下方向に離れ、略同一の高さに位置する複数の第2経路と、第1経路から複数の第2経路へと連続した分配空間と、を含む。
分配空間は、第1経路および複数の第2経路のそれぞれの位置を含む範囲に亘り延在している。
第1経路から複数の第2経路に分配され、複数の第2経路からそれぞれ流出した冷媒は、次段の分配流路の第1経路へ流入可能である。
The present invention relates to a header for a heat exchanger that distributes refrigerant to a plurality of stacked tubes, comprising a header body provided with a header inlet through which refrigerant flows from the outside of the header, and a header inlet formed in the header body. and one or more stages of distribution channels connectable between the tube and the plurality of tubes.
The distribution channels include a first channel through which the coolant passes, a plurality of second channels separated at least vertically from the first channel and positioned at approximately the same height, and a plurality of second channels extending from the first channel. a distribution space contiguous to
The distribution space extends over a range including respective positions of the first path and the plurality of second paths.
The refrigerant distributed from the first passage to the plurality of second passages and flowing out from the plurality of second passages can flow into the first passage of the distribution passage in the next stage.
本発明の熱交換器用ヘッダにおいて、分配空間は、上下方向と水平方向との双方に延在していることが好ましい。 In the heat exchanger header of the present invention, the distribution space preferably extends both vertically and horizontally.
本発明の熱交換器用ヘッダにおいて、ヘッダ本体には、複数のチューブの位置に分布したチューブ連通空間が形成され、複数のチューブは、対応するチューブ連通空間を介して、最終段の分配流路の第2経路と連通していることが好ましい。 In the heat exchanger header of the present invention, the tube communication spaces distributed at the positions of the plurality of tubes are formed in the header body, and the plurality of tubes are connected through the corresponding tube communication spaces to the final-stage distribution flow path. It preferably communicates with the second path.
本発明の熱交換器用ヘッダにおいて、分配流路の単一段は、1つの第1経路と、1つの第1経路から冷媒が分配される2つの第2経路と、1つの第1経路から2つの第2経路へと連続した1つの分配空間とからなり、ヘッダ本体の全体として、2段以上の分配流路を備えることが好ましい。 In the heat exchanger header of the present invention, a single stage of distribution passages includes one first passage, two second passages to which refrigerant is distributed from one first passage, and two second passages from one first passage. It is preferable that the main body of the header as a whole is provided with two or more stages of distribution channels.
本発明の熱交換器用ヘッダにおいて、ヘッダ本体は、所定のヘッダ積層方向に積層される第1ヘッダ部材および第2ヘッダ部材を含み、第1ヘッダ部材には、同一段の第1経路と分配空間とが形成され、第2ヘッダ部材には、第1ヘッダ部材に形成された第1経路および分配空間と同一段の第2経路と、次段の第1経路および分配空間とが形成されていることが好ましい。 In the heat exchanger header of the present invention, the header body includes a first header member and a second header member that are stacked in a predetermined header stacking direction. are formed in the second header member, and a second path at the same stage as the first path and the distribution space formed in the first header member, and a first path and the distribution space at the next stage are formed. is preferred.
本発明の熱交換器用ヘッダにおいて、ヘッダ本体は、所定のヘッダ積層方向に積層される第1ヘッダ部材および第2ヘッダ部材を含み、第1ヘッダ部材には、第1経路が形成され、第2ヘッダ部材には、第1ヘッダ部材に形成された第1経路と同一段の分配空間および第2経路と、次段の第1経路および分配空間とが形成されていることが好ましい。 In the heat exchanger header of the present invention, the header body includes a first header member and a second header member that are stacked in a predetermined header stacking direction. It is preferable that the header member has a distribution space and a second path at the same stage as the first path formed in the first header member, and a first path and a distribution space at the next stage.
本発明の熱交換器用ヘッダは、ヘッダ積層方向に第1ヘッダ部材および第2ヘッダ部材と積層される最終ヘッダ部材を含み、最終ヘッダ部材には、複数のチューブの位置に分布したチューブ連通空間と、複数のチューブの位置に分布した最終段の第2経路とが形成されていることが好ましい。 The heat exchanger header of the present invention includes a final header member laminated with the first header member and the second header member in the header lamination direction, and the final header member includes tube communication spaces distributed at positions of a plurality of tubes. , and a final-stage second path distributed at the positions of a plurality of tubes.
本発明の熱交換器用ヘッダにおいて、同一段の複数の分配空間は、ヘッダ本体における同一断面に存在していることが好ましい。 In the heat exchanger header of the present invention, it is preferable that the plurality of distribution spaces in the same stage exist in the same cross section of the header body.
本発明の熱交換器用ヘッダにおいて、同一段の複数の分配空間は、ヘッダ本体における異なる断面に存在していることが好ましい。 In the heat exchanger header of the present invention, it is preferable that the plurality of distribution spaces in the same stage exist in different cross sections in the header body.
本発明の熱交換器用ヘッダは、複数のチューブがそれぞれ挿入される挿入孔が形成されたチューブ取付部を備え、チューブ取付部によりチューブ連通空間が閉じられることが好ましい。 It is preferable that the heat exchanger header of the present invention includes a tube mounting portion formed with insertion holes into which a plurality of tubes are respectively inserted, and the tube communication space is closed by the tube mounting portion.
本発明の熱交換器用ヘッダにおいて、分配流路は、冷媒の分配が行われない非分配段を含み、非分配段は、第1経路と、第1経路とは異なる位置にあり、冷媒が通過する通過経路と、第1経路から通過経路へと連続した非分配空間とからなることが好ましい。 In the heat exchanger header of the present invention, the distribution passage includes a non-distribution stage in which no refrigerant is distributed, and the non-distribution stage is located in the first passage and a position different from the first passage, through which the refrigerant passes. and a non-distributed space continuous from the first passage to the passage.
本発明の熱交換器用ヘッダにおいて、分配空間は、第1経路の位置から水平方向に延びる水平部と、水平部の末端の近傍から第2経路に向けて上下方向かつ水平方向に延在する分配部と、を含むことが好ましい。 In the heat exchanger header of the present invention, the distribution space includes a horizontal portion extending horizontally from the position of the first path, and a distribution extending vertically and horizontally from the vicinity of the end of the horizontal portion toward the second path. It is preferable to include a part and a.
本発明の熱交換器用ヘッダにおいて、複数の第2経路のうちの少なくとも1つの流路断面積が、他の流路断面積と相違することが好ましい。 In the heat exchanger header of the present invention, it is preferable that at least one channel cross-sectional area among the plurality of second paths is different from the other channel cross-sectional areas.
本発明の熱交換器は、上述した熱交換器用ヘッダと、複数のチューブと、チューブに熱的に結合したフィンと、を備えることを特徴とする。 A heat exchanger of the present invention is characterized by comprising the heat exchanger header described above, a plurality of tubes, and fins thermally coupled to the tubes.
本発明の空気調和機は、冷媒を圧縮する圧縮機と、熱源である空気および冷媒を熱交換させる上述の熱交換器と、冷媒の圧力を減少させる減圧部と、熱負荷である空気および冷媒を熱交換させる熱交換器と、を備えることを特徴とする。 The air conditioner of the present invention includes a compressor that compresses a refrigerant, the above-described heat exchanger that exchanges heat between the air that is a heat source and the refrigerant, a pressure reducing section that reduces the pressure of the refrigerant, and a heat load of the air and the refrigerant. and a heat exchanger that heat-exchanges the
本発明によれば、第1経路から分配空間を介して複数の第2経路へと冷媒が分配され、複数の第2経路が略同一の高さに位置していることにより、冷媒の圧力損失を抑えつつ、重力の影響による気液分配のばらつきを抑えることができるので、第1経路から複数の第2経路へと冷媒を均等に分配し、これらの第2経路を通じて複数のチューブに冷媒を均等に分配することができる。
そのため、熱交換器の伝熱領域の全体を熱交換に十分に寄与させて熱交換性能を向上させることができるとともに、熱交換器よりも下流に冷媒の流量を十分に確保することができる。
According to the present invention, the refrigerant is distributed from the first passage to the plurality of second passages via the distribution space, and the plurality of second passages are positioned at approximately the same height, thereby reducing the pressure loss of the refrigerant. While suppressing the variation in gas-liquid distribution due to the influence of gravity, the refrigerant is evenly distributed from the first path to the plurality of second paths, and the refrigerant is supplied to the plurality of tubes through these second paths. can be evenly distributed.
Therefore, the entire heat transfer region of the heat exchanger can sufficiently contribute to heat exchange, thereby improving the heat exchange performance, and the flow rate of the refrigerant can be sufficiently secured downstream of the heat exchanger.
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
〔第1実施形態〕
図1~図3を参照し、第1実施形態に係る熱交換器10について説明する。
図1(a)に示す熱交換器10は、例えば、図3に示す空気調和機の冷媒回路1を構成している。
冷媒回路1(図3)は、冷媒を圧縮する圧縮機2と、圧縮機2から吐出された冷媒と室外の空気(熱源)とを熱交換させる熱交換器10と、熱交換器10を経た冷媒の圧力を減少させる膨張弁等の減圧部4と、減圧部4を経た冷媒と室内空気(熱負荷)とを熱交換させる室内熱交換器5とを備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[First embodiment]
A
A
The refrigerant circuit 1 (FIG. 3) includes a
熱交換器10は、図1(a)に示すように、冷媒が流れる複数の扁平なチューブ31と、複数のチューブ31に設けられた複数のフィン32と、複数のチューブ31に連通した第1ヘッダ11および第2ヘッダ12とを備えている。
チューブ31は、第1ヘッダ11と第2ヘッダ12との間を水平方向に延びており、上下方向D1(鉛直方向)に積層されている。なお、部材の寸法、組立の公差や、熱交換器10の設置姿勢等により、チューブ31が延びている方向が水平方向に対して若干傾斜していたり、チューブ31が積層される方向が上下方向D1に対して若干傾斜していたりしても許容される。
As shown in FIG. 1( a ), the
The
チューブ31は、第1ヘッダ11から第2ヘッダ12まで一直線状に形成されているものであってもよいし、第1ヘッダ11と第2ヘッダ12との間を1往復以上折り返すように形成されていてもよい。一直線状に形成されている場合は、チューブ31の一端の開口が第1ヘッダ11と連通し、他端の開口が第2ヘッダ12と連通する。
The
フィン32は、板状に形成され、チューブ31に対して直交するように、所定間隔で配置されている。フィン32は、チューブ31に熱的に結合することで熱交換器10の伝熱面積を増大させることが可能な任意な形状であってよい。例えば、フィン32が、波状に形成され、上下方向D1に隣接するチューブ31間に配置されるものであってもよい。
The
熱交換器10の入口10Aから第1ヘッダ11に流入した冷媒は、第1ヘッダ11と第2ヘッダ12との間に設定されている経路に従ってチューブ31の内側を流れながら、図示しないファンにより図1(a)の紙面と交差する方向に送られる空気と熱交換され、熱交換器10の出口10Bから流出する。
本実施形態では、入口10Aは第1ヘッダ11に設けられ、出口10Bは第2ヘッダ12に設けられている。
The refrigerant that has flowed into the
In this embodiment, the
チューブ31、フィン32、第1ヘッダ11および第2ヘッダ12のいずれも、典型的にはアルミニウム合金を用いて形成されており、ろう材により相互に接合されることで一体に組み立てられる。
Each of the
第1ヘッダ11は、第1ヘッダ11の外部から冷媒が流入するヘッダ入口11Aが設けられたヘッダ本体110と、ヘッダ本体110に形成された分配流路20とを備えている。ヘッダ入口11Aと複数のチューブ31との間で1段以上の分配流路20を連結可能である。ヘッダ入口11Aは、熱交換器10の入口10Aに相当する。
The
図示しない冷媒配管からヘッダ入口11Aに冷媒が流入すると、第1ヘッダ11に形成されている分配流路20により冷媒の流れが複数に分かれることで、各チューブ31へと冷媒が分配される。本実施形態では、ヘッダ入口11Aからヘッダ本体110に流入した冷媒が分配流路20により分岐を繰り返して8つの流れに分かれ、分配流路20の最終段において、上下方向D1に分布する8つのチューブ31の開口に分配される。
分配流路20によれば、液の分布が偏り易い気液二相の冷媒を、複数のチューブ31に対し、気相と液相とが均一な比率により混合した状態で、均等な流量にて分配することができる。
When a coolant flows into the
According to the
本実施形態では、ヘッダ入口11Aから分配流路20に、チューブ31が延びている向きに冷媒が流入し、分配流路20により冷媒が分岐しつつチューブ31に漸次近接する。
但し、分配流路20に冷媒が流入する向きはこれに限らず、他の向きであってもよい。例えば、図1(a)の紙面に対して直交する向きから冷媒が分配流路20に流入した後、チューブ31が延びている向きに流れの向きが転向し、分配流路20をチューブ31に向けて冷媒が流れるように構成されていてもよい。
In this embodiment, the coolant flows from the
However, the direction in which the coolant flows into the
本実施形態の第2ヘッダ12は、例えば円筒状の空間を内包しており、第2ヘッダ12には分配流路20が形成されていない。
本実施形態に限らず、第2ヘッダ12にも分配流路20が形成されていてもよい。その場合は、第1ヘッダ11および第2ヘッダ12の両方において、各ヘッダ11,12の入口と複数のチューブ31との間の1段以上の分配流路20により、分配流路20に流入した冷媒が複数のチューブ31へと分配されることとなる。
The
The
熱交換器10に設定される冷媒の経路によっては、第1ヘッダ11において、分配流路20が形成されている領域と、分配流路20が形成されていない例えば円筒状の空間を内包する領域とが存在していてもよい。その場合、分配流路20が形成されていない領域に、熱交換器10の出口が設けられていてもよい。
第2ヘッダ12においても、分配流路20が形成されている領域と、分配流路20が形成されていない例えば円筒状の空間を内包する領域とが存在していてもよい。
Depending on the path of the refrigerant set in the
The
以下、第1ヘッダ11の分配流路20の構成を説明する。
第1ヘッダ11のヘッダ本体110は、本実施形態のように一体に形成することもできるし、後述する図5および図6に示すように、複数のヘッダ部材に分割して構成することもできる。
ヘッダ本体110を一体に形成する場合は、例えば、金属粉体を用いた熱溶融積層造形を採用することができる。熱溶融積層造形によれば、例えば、図2に示すような二次元形状を含むスライスデータを使用し、レーザー等の照射により金属粉体を溶融させ、凝固させることでヘッダ本体110を一体に成形することができる。
The configuration of the
The
When the header
図2に示す(II-1)~(II-9)の各図は、図1(b)に示すヘッダ本体110のII-1~II-9のそれぞれの位置における形態を表している。(II-1)は、ヘッダ入口11Aと分配流路20が接続される位置におけるヘッダ本体110の形態を示している。(II-1)から、チューブ31と接続される位置(II-9)まで、ヘッダ入口11Aからチューブ31に漸次近接する位置で、チューブ31が延びている方向に対して直交する面に沿ってヘッダ本体110を破断した際の破断面を図2に示している。なお、破断面を表すハッチングの図示を省略している。
Each figure of (II-1) to (II-9) shown in FIG. 2 represents the form at each position of II-1 to II-9 of the header
図2に示す例では、3段(A1~A3)の分配流路20が連結されている。これらの分配流路20の全体として、冷媒の1つの流れを2つの経路に分配することを流れ毎に3回繰り返すことで、分配対象であるチューブ31の数に対応する8つの流れを得ることができる。
In the example shown in FIG. 2, three stages (A1 to A3) of
分配流路20の単一段の構成を説明する。単一段は、例えば図2のII-1~II-3に示すように、1つの第1経路21(II-1)と、第1経路21から冷媒が分配される複数(ここでは2つ)の第2経路22,22(II-3)と、第1経路21から第2経路22,22へと連続した1つの分配空間23(II-2)とからなる。
なお、単一段における第2経路22の数は、2に限らず、3以上であってもよい。
A single stage configuration of the
The number of
第1経路21は、チューブ31が延びている方向(図2の紙面に対して直交する方向)に所定の長さで延びて分配空間23と連通する。第1経路21を通過した冷媒は、流れのイメージを図2に破線矢印で模式的に示しているように、分配空間23を介して第2経路22,22に分配される。冷媒が分配される第2経路22,22は、チューブ31が延びている方向に所定の長さで延びており、第2経路22,22のそれぞれが次段の第1経路21と連通している。
なお、分配流路20が1段のみからなる場合は、次段が存在しない。その場合は、第2経路22,22に分配された冷媒をそれぞれチューブ31に流入させることができる。
The
Note that when the
なお、図2の(II-1)~(II-3)に示す例では、第1経路21がヘッダ本体110における下端の近傍に位置し、第2経路22,22がヘッダ本体110における上下方向D1の中央部に位置しているが、その限りではない。
また、第1経路21および第2経路22が、図2に示す例に限らず、チューブ31が延びている方向に対して傾斜した方向に延びていてもよい。
In the example shown in (II-1) to (II-3) of FIG. 2, the
Further, the
図2の(II-3)および(II-4)に示すように、次段の第1経路21(21-2)および分配空間23(23-2)は、前段の第2経路22,22のそれぞれに対応して2つずつ存在している。
As shown in (II-3) and (II-4) of FIG. 2, the first path 21 (21-2) in the next stage and the distribution space 23 (23-2) are connected to the
第1経路21および第2経路22のいずれも、円形の横断面を呈する。図2に示す例では、第1経路21の径と第2経路22の径とは同一である。第2経路22,22のそれぞれの径も同一である。
但し、図2に示す第1経路21および第2経路22は、一例であって、各経路が円形、楕円、矩形等の適宜な断面形状を呈するものであってよいし、第1経路21の径と第2経路22の径とが異なっていてもよい。
Both the
However, the
第2経路22,22はいずれも、第1経路21に対して少なくとも上下方向D1に離れ、略同一の高さに位置している。これらの第2経路22は、水平方向に並んでいる。
図2の(II-2)に示す例では、第1経路21に対して第2経路22,22が上方に位置しているが、第1経路21に対して第2経路22,22が下方に位置していてもよい。
Both the
In the example shown in FIG. 2(II-2), the
「略同一の高さ」は、図2のII-2に示すように、厳密に同一の高さ、つまり、2つの第2経路22,22のうちの一方の第2経路22の上下方向D1における位置と、他方の第2経路22の上下方向D1における位置とが一致することに該当する他、図4に示すように、2つの第2経路22,22のそれぞれの開口中心22X,22Xが、上下方向D1において開口の直径程度シフトしている状態にも該当するものとする。
As shown in II-2 of FIG. 2, the "substantially the same height" means the exact same height, that is, the vertical direction D1 of one of the two
仮に第2経路22,22が異なる高さに位置しているならば、重力の影響により、相対的に下方に位置する一方の第2経路22に流入する冷媒の液相の比率が他方の第2経路22に流入する冷媒の液相の比率よりも高くなりがちである。それに対して、第2経路22,22が略同一の高さに位置していると、第1経路21から一方の第2経路22と他方の第2経路22とにそれぞれ向かう流れに重力が同様に作用するため、第1経路21から第2経路22,22へと、気相と液相とが均一な比率により混合した状態で、均等な流量にて冷媒を分配することができる。
If the
略同一の高さに位置する第2経路22,22の間隔の寸法(水平方向の距離)は、適宜に定めることができる。当該間隔は、図2に示す例よりも狭くても広くてもよい。略同一の高さに3つ以上の第2経路22が並ぶ場合に、それらの第2経路22が必ずしも等間隔に配置されている必要はない。
The dimension of the interval (horizontal distance) between the
分配空間23は、図2の(II-2)に示すように、第1経路21と2つの第2経路22,22とのそれぞれの位置を含む範囲に亘り延在している。そのため、分配空間23は、第1経路21と第2経路22,22とのそれぞれの開口の断面積の総和よりも大きい断面積を有している。
(II-2)に示す分配空間23の紙面上の手前側には、(II-1)に示す第1経路21が位置しており、(II-2)に示す分配空間23の紙面奥側には、(II-3)に示す第2経路22が位置している。なお、図2の(II-2)には、分配空間23の範囲内に、第1経路21および第2経路22,22のそれぞれの位置を破線で示している。
分配空間23は、図2の紙面に対して直交する方向に奥行を有しており、第1経路21と第2経路22とが分配空間23を介して連通している。
The
The
The
分配空間23の下端の近傍には第1経路21が位置し、上端の近傍には第2経路22,22が位置している。分配空間23は、少なくとも、略同一の高さに第2経路22,22を配置するために必要な幅を有しており、上下方向D1と水平方向との双方に延在している。
The
ヘッダ本体110の体積に限りがあるとしても、分配空間23には、冷媒の圧力損失の抑制を考慮して、図2の紙面の面内方向および奥行方向にそれぞれ適切な寸法を与えて、必要な容積を確保することができる。換言すれば、分配空間23の寸法を調整することで、ヘッダ11における圧力損失を調整することができる。
Even if the volume of the header
分配空間23は、第1経路21の位置する下端から第2経路22,22の位置する上端までに亘り幅が一定の矩形状に形成することもできるが、第1経路21から第2経路22,22までの流路として不要な範囲を除いて形成することもできる。図2の(II-2)に示す分配空間23は、第1経路21の両側において矩形の角が面取りされた形状に形成されている。
The
図2の(II-4)に示すように、ヘッダ本体110における同一断面に複数の分配空間23(23-2)が存在する場合は、同一断面の領域を分け合い、複数の分配空間23-2のそれぞれに適切な容積を与えるとよい。これらの分配空間23-2は、別々の空間であり、略同一の高さに並んでいる第2経路22-2,22-2を互いに隔てる壁111により、同一断面上の右下側の領域と左上側の領域とに区分されている。壁111は、上下方向D1に対して傾斜している。
冷媒圧力損失の均一化の観点より、複数の分配空間23-2,23-2に等しい容積が与えられることが基本的には好ましいが、その限りではない。
As shown in (II-4) of FIG. 2, when a plurality of distribution spaces 23 (23-2) exist in the same cross section of the header
From the viewpoint of equalizing the refrigerant pressure loss, it is basically preferable that the plurality of distribution spaces 23-2, 23-2 have the same volume, but this is not the only option.
図2の(II-4)に示すように、ヘッダ本体110の同一断面に、同一段の複数の分配空間23-2が形成されることにより、ヘッダ本体110に分配空間23-2を効率良く配置することができるので、ヘッダ本体110の体積を抑えることができる。また、図5および図6に示すようにヘッダ本体110を複数のヘッダ部材に分割して構成する場合には、ヘッダ部材の枚数を抑えることができる。
As shown in (II-4) of FIG. 2, a plurality of distribution spaces 23-2 of the same stage are formed in the same cross section of the
図2の(II-1)~(II-9)を参照し、複数段に亘る冷媒分配の過程を説明する。
II-1~II-3に示す第1段A1は、ヘッダ本体110における最初の段であるため、ヘッダ入口11A(図1(b))から第1経路21-1に冷媒が流入する。第1経路21-1(II-1)を通過して分配空間23-1(II-2)に流入した冷媒は、分配空間23-1を流れて略同一の高さに位置する第2経路22-1,22-1(II-3)に均等に分配され、第2経路22-1,22-1からそれぞれ次段の第1経路21-2(II-3)に至る。ここで、第1経路21-1と第2経路22-1,22-1との間に分配空間23-1が介在することで、圧力損失を抑えつつ、第1経路21から第2経路22,22へと冷媒を分配することができる。
Referring to (II-1) to (II-9) in FIG. 2, the process of refrigerant distribution over multiple stages will be described.
Since the first stage A1 shown in II-1 to II-3 is the first stage in the
次段以降も、分配された流れ毎に、第1経路21、第2経路22,22、および分配空間23からなる分配流路20により、冷媒の分配が繰り返される。
つまり、図2の(II-3)に示す2つの第1経路21-2のうちの右側の第1経路21-2(R)から、図2の(II-3)の右下側に示す分配空間23-2(R)へと流入した冷媒は、その分配空間23-2(R)を流れ、(II-5)の下端近傍に示す2つの第2経路22-2(R),22-2(R)へと分配される。
上記の流れと並行して、図2の(II-3)に示す左側の第1経路21-2(L)から、図2の(II-3)の左上側に示す分配空間23-2(L)へと流入した冷媒は、その分配空間23-2(L)を流れ、(II-5)の上端近傍に示す2つの第2経路22-2(L),22-2(L)へと分配される。
In subsequent stages, the distribution of the refrigerant is repeated by the
In other words, from the first path 21-2 (R) on the right side of the two first paths 21-2 shown in (II-3) of FIG. The refrigerant that has flowed into the distribution space 23-2(R) flows through the distribution space 23-2(R) and passes through two second paths 22-2(R) and 22 shown near the lower end of (II-5). −2(R).
In parallel with the above flow, from the first path 21-2 (L) on the left side shown in (II-3) of FIG. L) flows through the distribution space 23-2(L) to two second paths 22-2(L) and 22-2(L) shown near the upper end of (II-5). and distributed.
上記の2系統の分配流路20、つまり、第1経路21-2(R)、分配空間23-2(R)、および第2経路22-2(R)からなる分配流路20と、第1経路21-2(L)、分配空間23-2(L)、および第2経路22-2(L)からなる分配流路20とをまとめて第2段A2と称するものとする。
以上より、第1段A1の第1経路21-1に流入した冷媒は、(II-5)に示すように第2段A2を終えた時点で、ヘッダ本体110全体として4つの流れに分かれる。
The two
As described above, the refrigerant that has flowed into the first path 21-1 of the first stage A1 is divided into four flows in the
さらに、(II-5)の上端に示す2つの第1経路21-3,21-3を起点とする2系統と、(II-5)の下端に示す2つの第1経路21-3,21-3を起点とする2系統との合計4系統からなる第3段A3の分配流路20により、系統毎に、分配空間23-3を介在させた第1経路21-3から第2経路22-3への冷媒の分配が行われる。例えば、第3段A3における1つの系統を例に挙げると、(II-5)の左上に示す第1経路21-3(A)を通過した冷媒は、(II-6)の左上に示す分配空間23-3(A)を介して、(II-7)に示す2つの第2経路22-3(A)に分配される。その他の3つの系統も同様である。
Furthermore, two lines starting from the two first routes 21-3 and 21-3 shown at the upper end of (II-5) and the two first routes 21-3 and 21 shown at the lower end of (II-5) -3 as a starting point and two systems in total, the
第3段A3の4つの系統によれば、(II-7)に示す合計8つの第2経路22-3からそれぞれ流出する8つの冷媒流が得られる。これらの冷媒流を、上下方向D1に分布するチューブ31に流入させ易いように、第2経路22-3が上下方向D1に分布していることが好ましい。
(II-7)に示す例では、略同一の高さに位置する一対の第2経路22-3,22-3が、ヘッダ本体110における上下方向D1の4箇所に分布している。4箇所のうち上側2箇所にある合計4つの第2経路22-3には、(II-5)の上端近傍において略同一の高さに位置する第1経路21-3,21-3のそれぞれから冷媒が分配される。
ここで、分配先である第2経路22-3の上下方向D1における位置の違いから、(II-6)に示すように、左右方向に隣り合う分配空間23-3,23-3のそれぞれの上下方向D1の長さが相違している。
According to the four systems of the third stage A3, a total of eight refrigerant streams exiting from the second paths 22-3 shown in (II-7) are obtained. It is preferable that the second paths 22-3 are distributed in the vertical direction D1 so that these refrigerant flows can easily flow into the
In the example shown in (II-7), a pair of second paths 22-3, 22-3 located at approximately the same height are distributed at four locations in the
Here, due to the difference in the position of the second path 22-3, which is the distribution destination, in the vertical direction D1, as shown in (II-6), each of the distribution spaces 23-3 and 23-3 adjacent to each other in the left and right direction The lengths in the vertical direction D1 are different.
ヘッダ本体110における下側2箇所にある第2経路22-3と、それらと同一の段を構成する第1経路21-3および分配空間23-3についても、上記と同様である。下側2箇所にある合計4つの第2経路22-3には、(II-5)の下端近傍において略同一の高さに位置する第1経路21-3,21-3のそれぞれから冷媒が分配される。
The same applies to the second paths 22-3 located at two lower positions in the header
第3段A3を経た冷媒流をそれぞれチューブ31に流入させるため、図2の(II-8)に示すように、複数のチューブ31の位置に分布したチューブ連通空間112がヘッダ本体110に形成されている。チューブ連通空間112は、チューブ31と、チューブ31の近傍に位置するチューブ連通空間112とを含む範囲に亘り延在している。上下方向D1に隣り合うチューブ連通空間112,112は、上下方向D1に対して傾斜した壁113により区分されている。
最終段である第3段A3の第2経路22-3は、対応するチューブ連通空間112を介して、チューブ31と個別に連通している。複数のチューブ連通空間112は、複数のチューブ31の端部に接合されるチューブ取付部110Xにより閉じられている。チューブ取付部110Xには、複数のチューブ31がそれぞれ挿入される挿入孔110Yが形成されている。
In order to let the refrigerant flow through the third stage A3 flow into each of the
The second path 22-3 of the third stage A3, which is the final stage, communicates with the
チューブ31の数と、最終段の第2経路22-3の数とは、必ずしも一致している必要はなく、異なっていてもよい。例えば、16本のチューブ31の開口が上下方向D1に分布しており、最終段の8つの第2経路22-3のそれぞれが2つのチューブ31に対応していてもよい。つまり、1つの第2経路22-3から、2本のチューブ31の各開口に冷媒が分配される。
The number of
本実施形態の熱交換器用ヘッダ11によれば、分配流路20の各段において第1経路21から分配空間23を介して略同一の高さの第2経路22へと、冷媒の圧力損失を抑えつつ、液相の偏りなく冷媒を均一な流量で均等に分配することができるので、最終的に各チューブ31にも冷媒を均等に分配することができる。そのため、熱交換器10のチューブ31およびフィン32を含む伝熱領域の全体を熱交換に十分に寄与させて熱交換性能を向上させ、熱交換器10を備えた空気調和機の能力向上にも寄与することができるとともに、熱交換器10よりも下流において、チョークの懸念なく、冷媒の流量を十分に確保することができる。
According to the
本実施形態の複数段の分配流路20は、図2の(II-1)に示すように、まず、ヘッダ本体110における上下方向D1の端部近傍の位置から流入する第1段A1の第1経路21から、(II-2)に示すように上下方向D1の中央部に位置する第2経路22,22へと冷媒を分配し、さらに、(II-4)に示すようにヘッダ本体110の中央部に対して上半分の領域と下半分の領域とにおいてそれぞれ、次段の第1経路21-2から第2経路22-2へと冷媒を分配している。そして、最後は、(II-6)に示すように、チューブ31の分布する位置に合わせて第1経路21-3から第2経路22-3へと冷媒を分配している。
こうした一連の冷媒経路の設定によれば、ヘッダ本体110の全体に亘り、各経路21,22と分配空間23を効率良く分布させて配置することができるので、ヘッダ本体110の体積を抑え、熱交換器10を小型化することができる。
As shown in (II-1) of FIG. 2, the multi-stage
By setting a series of refrigerant paths in this way, the
(分割積層例)
第1実施形態のヘッダ本体110は、例えば図5に示すように、複数のヘッダ部材110A~110Dおよびチューブ取付部材110Eに分割して構成することもできる。ヘッダ部材110A~110Dおよびチューブ取付部材110Eは、金属板材を用いたプレス加工等により成形することができる。
図5に、図2の各図と対応する位置であることを示すため、II-1等を付記している。図6でも同様である。
(Example of split stacking)
The
In FIG. 5, II-1 and the like are added to indicate that the positions correspond to those in FIG. The same applies to FIG. 6 as well.
ヘッダ部材110A~110Dおよびチューブ取付部材110Eは、所定の方向(ヘッダ積層方向D2)に積層されて、ろう付けや拡散接合等の適宜な方法で接合されることにより、図1に示すヘッダ本体110と同様に一体化される。
図5に示す例において、ヘッダ積層方向D2は、チューブ31が延びている方向に相当する。
The
In the example shown in FIG. 5, the header stacking direction D2 corresponds to the direction in which the
図5に示すヘッダ本体110は、2つの第1ヘッダ部材110A,110Cと、1つの第2ヘッダ部材110Bと、1つの最終ヘッダ部材110Dと、1つのチューブ取付部材110Eとを備えている。
第1ヘッダ部材110Aには、第1段A1の第1経路21-1と、同じく第1段A1の分配空間23-1とが形成されている。分配空間23-1は、第1ヘッダ部材110Aのチューブ31側の面から窪んだ凹部と、凹部の底に対向する第2ヘッダ部材110Bの面との間に区画される。この凹部の底に開口する第1経路21-1は、第1ヘッダ部材110Aを厚さ方向に貫通している。第1経路21-1は、分配空間23-1を介して、第2ヘッダ部材110Bの表面に開口した第2経路22-1と連通する。
The
A first path 21-1 of the first stage A1 and a distribution space 23-1 of the first stage A1 are formed in the
第2ヘッダ部材110Bには、第1段A1の第2経路22-1と、第2段A2の第1経路21-2および分配空間23-2とが形成されている。分配空間23-2は、上述の分配空間23-1と同様に形成され、第1経路21-2も上述の第1経路21-1と同様に形成されている。
A second path 22-1 of the first stage A1, a first path 21-2 of the second stage A2 and a distribution space 23-2 are formed in the
第1ヘッダ部材110Cには、第3段A3の第1経路21-3と、同じく第3段A3の分配空間23-3とが形成されている。第3段A3の第1経路21-3は、前段である第2段A2の第2経路22-2に連なる。
最終ヘッダ部材110Dには、第3段A3の第2経路22-3と、複数のチューブ31の位置に分布したチューブ連通空間112とが形成されている。第2経路22-3は、複数のチューブ31の位置に分布している。
A first path 21-3 of the third stage A3 and a distribution space 23-3 of the third stage A3 are formed in the
The
チューブ取付部材110Eは、板状に形成されており、上述のチューブ取付部110X(図2)と同様に、挿入孔110Yに挿入される各チューブ31と接合されている。また、チューブ取付部材110Eによりチューブ連通空間112が閉じられている。
The
図5に示す分割積層例によれば、ヘッダ部材110A~110Dおよびチューブ取付部材110Eのそれぞれのチューブ31側の一面に分配空間23あるいはチューブ取付部材110Eをなす凹部が形成されており、それぞれの凹部が、対向する部材(ヘッダ部材110B~110Dあるいはチューブ取付部材110E)により閉じられている。
According to the divided lamination example shown in FIG. 5, concave portions forming the
図5に示すようにヘッダ本体110の全体に亘り分割するのではなく、ヘッダ本体110の一部のみを分割し、残りの部分を一体成形することもできる。
例えば、ヘッダ部材110A~110Dが一体成形されており、一体成形されているヘッダ部材110A~110Dに対して、別体のチューブ取付部材110Eが接合されていてもよい。
Instead of splitting the
For example, the
図6には、第1実施形態のヘッダ本体110の他の分割積層例を示す。以下、図5に示す構成と相違する事項を中心に説明する。
図6に示すヘッダ本体110は、2つの板状の第1ヘッダ部材110P,110Rと、第2ヘッダ部材110Qと、最終ヘッダ部材110Sと、チューブ取付部材110Eとを備えている。図6に示す例では、第2ヘッダ部材110Qの厚さ方向の両面側に分配空間23が形成されている。
FIG. 6 shows another divided lamination example of the
The
第1ヘッダ部材110Pには、第1段A1の第1経路21-1が厚さ方向に貫通して形成されている。
第2ヘッダ部材110Qには、第1段A1の分配空間23-1および第2経路22-1と、次段の第1経路21-2および分配空間23-2とが形成されている。
分配空間23-1は、第1ヘッダ部材110Qの一面から窪んだ凹部と、凹部の底に対向する第1ヘッダ部材110Pとの間に区画される。この凹部の底に開口した第2経路22-1と、第1ヘッダ部材110Pの第1経路21-1とが分配空間23-1を介して連通する。
The first path 21-1 of the first stage A1 is formed through the
The distribution space 23-1 and the second path 22-1 of the first stage A1 and the first path 21-2 and the distribution space 23-2 of the next stage are formed in the
The distribution space 23-1 is defined between a recess recessed from one surface of the
分配空間23-2も、第1ヘッダ部材110Qの他面から窪んだ凹部と、凹部の底に対向する第1ヘッダ部材110Rの表面との間に区画される。この凹部の底に、第1段A1の第2経路22-1と連なる第2段A2の第1経路21-2が開口している。この第1経路21-2と、第1ヘッダ部材110Rの表面に開口した第2経路22-2とが、分配空間23-2を介して連通する。
The distribution space 23-2 is also defined between a recess recessed from the other surface of the
最終ヘッダ部材110Sには、第2経路22-2に連なる第3段A3の第1経路21-3から冷媒が流入する分配空間23-3と、分配空間23-3をなす凹部の底に開口した第2経路22-3と、複数の第2経路22-3に分配された冷媒の流れを各チューブ31に流入させるチューブ連通空間112とが形成されている。
The
図5、図6に示す例の他にも、ヘッダ本体110を適宜な位置で分割することができる。
また、ヘッダ部材の数を増減させて、任意の回数だけ冷媒の流れを分岐させて、必要な分配数に適合させることができる。
Besides the examples shown in FIGS. 5 and 6, the
Also, the number of header members can be increased or decreased to branch the refrigerant flow any number of times to match the number of distributions required.
〔第2実施形態〕
次に、図7を参照し、第2実施形態に係る熱交換器用ヘッダについて説明する。図7に示す熱交換器用ヘッダのヘッダ本体200は、分配流路20の段数が第1実施形態のヘッダ本体110と異なることを除いて、第1実施形態のヘッダ本体110と同様に構成されている。第2実施形態の熱交換用ヘッダによっても、第1実施形態と同様に、冷媒の圧力損失を抑えつつ、複数のチューブ31に均等に冷媒を分配することができる。
第2実施形態のヘッダ本体200は、一体に成形することもできるし、図5および図6に示す例と同様に、積層される複数のヘッダ部材から構成することもできる。
[Second embodiment]
Next, a heat exchanger header according to a second embodiment will be described with reference to FIG. A
The
ヘッダ本体200は、第1段A1と第2段A2との合計2段の分配流路20を備えており、4本のチューブ31に冷媒を分配可能である。以下、簡単に説明する。
なお、8本のチューブ31に冷媒を分配可能な第1実施形態のヘッダ本体110と、別の4本のチューブ31に冷媒を分配可能な第2実施形態のヘッダ本体200との双方を要素として含む熱交換用ヘッダを得ることもできる。
The
Note that both the
第1段A1は、図7の(VII-1)~(VII-3)に示すように、第1経路21-1と、2つの第2経路22-1,22-1と、第1経路21-1から第2経路22-1,22-1へと連続した分配空間23-1とからなる。
第2段A2は、図7の(VII-3)~(VII-5)に示すように、第2経路22-1,22-1にそれぞれ連なる第1経路21-2を起点として、2系統の分配流路20からなる。各系統は、第1経路21-2、分配空間23-2、および第2経路22-2から構成されている。
(VII-5)に示すように、4つの第2経路22-2に分配された冷媒の流れは、(VII-6)に示すように、チューブ連通空間112を介して、挿入孔110Yに挿入される4つのチューブ31に個別に流入する。
The first stage A1, as shown in (VII-1) to (VII-3) of FIG. It consists of a distribution space 23-1 continuous from 21-1 to the second paths 22-1, 22-1.
The second stage A2, as shown in (VII-3) to (VII-5) of FIG. of
As shown in (VII-5), the flow of the refrigerant distributed to the four second paths 22-2 is inserted into the
以下、第2実施形態の変形例を説明する。なお、図8および図9にそれぞれ示す構成は、第1実施形態にも適用可能である。
図8は、冷媒の移動する経路が図7とは異なる例を示す。図8に示す構成も、ヘッダ本体210に流入した冷媒が4つのチューブ31に分配される点では図7に示す構成と同様である。
図8に示す構成では、第1段A1の分配空間23-1が、第1実施形態(図2)と比べて上下方向D1に長く形成されている。また、第2段A2の2つの系統のそれぞれの分配空間23-2が、ヘッダ本体210における異なる断面に配置されている。
A modification of the second embodiment will be described below. The configurations shown in FIGS. 8 and 9 are also applicable to the first embodiment.
FIG. 8 shows an example in which the path along which the refrigerant moves is different from that in FIG. The configuration shown in FIG. 8 is also the same as the configuration shown in FIG. 7 in that the refrigerant flowing into the
In the configuration shown in FIG. 8, the distribution space 23-1 of the first stage A1 is formed longer in the vertical direction D1 than in the first embodiment (FIG. 2). Also, the respective distribution spaces 23-2 of the two systems of the second stage A2 are arranged in different cross sections in the
図示しないヘッダ入口から、図8の(VIII-1)に示すようにヘッダ本体210の下端近傍に位置する第1経路21-1に冷媒が流入すると、(VIII-2)に示すようにヘッダ本体210の上端近傍まで分配空間23-1を冷媒が流れ、上端近傍に位置する2つの第2経路22-1に分配される。第1経路21-1から第2経路22-1までの距離が長いことで、第2経路22-1に分配される冷媒の気液比率および流量がより均一となるので、各チューブ31への冷媒分配の均一性向上に寄与できる。特に、上流側の段において、第1経路21から第2経路22までの距離を確保することが好ましい。
When the refrigerant flows from the inlet of the header (not shown) into the first path 21-1 located near the lower end of the
2つの第2経路22-1に冷媒が分配された後、(VIII-3)の右側に示す第2経路22-1に連なる第2段A2の第1系統により冷媒が分配されるとともに、(VIII-3)の左側に示す第2経路22-1に連なる第2段A2の第2系統により冷媒が分配される。 After the refrigerant is distributed to the two second paths 22-1, the refrigerant is distributed by the first system of the second stage A2 connected to the second path 22-1 shown on the right side of (VIII-3), and ( VIII-3), the refrigerant is distributed by the second system of the second stage A2 connected to the second path 22-1 shown on the left side of VIII-3).
(VIII-4)に示すように、第2経路22-1に連なる第1系統の第1経路21-2(A)から分配空間23-2(A)を介して2つの第2経路22-2(A)へと冷媒が分配される。これらの第2経路22-2(A)は、(VIII-7)に示すように、チューブ連通空間112まで連通している。
(VIII-3)の左側に示す第2経路22-1は、(VIII-5)に示す第2系統の第1経路21-2(B)に連なっている。この第1経路21-2(B)から、(VIII-6)に示すように、分配空間23-2(B)を介して2つの第2経路22-2(B)へと冷媒が分配される。分配空間23-2(B)は、管壁114により、第1系統の第2経路22-2(A)とは隔てられている。
(VIII-7)に示すように、第2段A2の第1系統および第2系統のそれぞれの第2経路22-2(A)と第2経路22-2(B)とに分配された冷媒が、チューブ連通空間112を介して各チューブ31に流入する。
As shown in (VIII-4), from the first route 21-2 (A) of the first system connected to the second route 22-1, two second routes 22- through the distribution space 23-2 (A) 2(A) to distribute the refrigerant. These second paths 22-2(A) communicate with the
The second route 22-1 shown on the left side of (VIII-3) is connected to the first route 21-2 (B) of the second system shown in (VIII-5). From this first path 21-2(B), as shown in (VIII-6), the refrigerant is distributed to two second paths 22-2(B) via the distribution space 23-2(B). be. The distribution space 23-2(B) is separated from the second path 22-2(A) of the first system by a
As shown in (VIII-7), the refrigerant distributed to the second path 22-2(A) and the second path 22-2(B) of the first system and the second system of the second stage A2, respectively flows into each
分配流路20は、図9に示すように、冷媒が分配されない非分配段を含んでいてもよい。
図9に示す非分配段は、第1実施形態にも適用することができる。
図9に示す(IX-1)~(IX-3)は、図7に示す(VII-1)~(VII-3)と同様である。図9の(IX-4)の左側に示す第1経路21-2からは、分配空間23-2を介して2つの第2経路22-2へと冷媒が分配されるのに対し、(IX-4)の右側に示す第1経路21-2からは、非分配空間25-2を介して1つの通過経路24-2へと冷媒が移動する。非分配段は、これらの第1経路21-2、通過経路24-2、および非分配空間25-2から構成されている。
The
The non-distribution stage shown in FIG. 9 can also be applied to the first embodiment.
(IX-1) to (IX-3) shown in FIG. 9 are the same as (VII-1) to (VII-3) shown in FIG. Refrigerant is distributed from the first path 21-2 shown on the left side of (IX-4) in FIG. -4), the refrigerant moves from the first path 21-2 shown on the right side to one passage path 24-2 via the non-distribution space 25-2. The non-distribution stage is composed of these first path 21-2, passage path 24-2, and non-distribution space 25-2.
(IX-5)に示す3つの経路、つまり第2経路22-2,22-2および通過経路24-2から、3つのチューブ連通空間112を経て、3つのチューブ31に冷媒を分配することができる。
したがって、図9に示す構成によれば、例えばファンにより熱交換器10に送られる風の風速分布の偏り等の理由からチューブ31が不等間隔に配置される場合にも対応することができる。
図9に示す非分配段は、第1実施形態にも適用することができる。
The refrigerant can be distributed to the three
Therefore, according to the configuration shown in FIG. 9, for example, it is possible to cope with the case where the
The non-distribution stage shown in FIG. 9 can also be applied to the first embodiment.
また、以下に示す本発明の第1変形例および第2変形例は、第1実施形態、第2実施形態のいずれにも適用することができる。また、第1変形例および第2変形例は、分配流路20のいずれの段にも適用することができる。
Moreover, the first and second modifications of the present invention described below can be applied to both the first embodiment and the second embodiment. Also, the first and second modifications can be applied to any stage of the
〔第1変形例〕
図10の(X-2)に示す分配空間23-1は、第1経路21-1の位置から水平方向に延びる水平部23Aと、水平部23Aの末端の近傍から第2経路22-1に向けて上下方向D1かつ水平方向に延在する分配部23Bとを備えている。
[First modification]
The distribution space 23-1 shown in (X-2) of FIG. 10 includes a
図10の(X-1)に示すように、第1経路21-1は、ヘッダ本体における左右方向の中央部に対して一方側にシフトして配置されている。この第1経路21-1を通じて分配空間23-1の水平部23Aに流入した冷媒は、水平部23Aを水平方向に流れて、水平部23Aの末端でヘッダ本体の壁115に衝突し、分配部23Bの位置する上方へ転向し、分配部23Bの上端近傍に位置する2つの第2経路22-1へと分配される。なお、水平部23Aに対して下方に向けて分配部23Bが延在している場合は、水平部23Aの末端近傍から下方へ冷媒が転向する。
As shown in (X-1) of FIG. 10, the first path 21-1 is shifted to one side with respect to the central portion of the header body in the horizontal direction. The refrigerant that has flowed into the
冷媒が壁115に衝突することで、冷媒の液相と気相とが混合されることにより、より均一な気液の比率、流量にて第2経路22-1に冷媒が分配されるので、複数のチューブ31への冷媒分配の均一化を促進することができる。
なお、水平部および分配部を備えた分配空間を第2段A2や第3段A3に設けることもできる。
When the refrigerant collides with the
It should be noted that a distribution space with a horizontal portion and a distribution portion can also be provided in the second stage A2 or the third stage A3.
〔第2変形例〕
図11の(XI-2)に示すように、第2経路22-1,22-1の流路断面積を異ならせることもできる。こうすることで、第1経路21-1から分配されて第2経路22-1,22-1をそれぞれ流れる冷媒の流量を調整可能である。したがって、例えば風速分布の偏りに起因して各チューブ31の流量を変える必要がある場合に対応することができる。
[Second modification]
As shown in (XI-2) of FIG. 11, the channel cross-sectional areas of the second paths 22-1, 22-1 can also be made different. By doing so, it is possible to adjust the flow rate of the refrigerant distributed from the first path 21-1 and flowing through the second paths 22-1 and 22-1. Therefore, it is possible to cope with the case where the flow rate of each
上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。 In addition to the above, it is possible to select the configurations described in the above embodiments or to change them to other configurations as appropriate without departing from the gist of the present invention.
1 冷媒回路
2 圧縮機
4 減圧部
5 室内熱交換器
10 熱交換器
10A 入口
10B 出口
11,12 熱交換器用ヘッダ
11A ヘッダ入口
20 分配流路
21 第1経路
22 第2経路
22X,22X 開口中心
23 分配空間
23A 水平部
23B 分配部
24 通過経路
25 非分配空間
31 チューブ
32 フィン
110,200,210 ヘッダ本体
110A,110C 第1ヘッダ部材
110B 第2ヘッダ部材
110D 最終ヘッダ部材
110E チューブ取付部材
110P,110R 第1ヘッダ部材
110Q 第2ヘッダ部材
110S 最終ヘッダ部材
110X チューブ取付部
110Y 挿入孔
111,113,115 壁
112 チューブ連通空間
114 管壁
A1 第1段
A2 第2段
A3 第3段
D1 上下方向
D2 ヘッダ積層方向
1
Claims (12)
前記ヘッダの外部から前記冷媒が流入するヘッダ入口が設けられるヘッダ本体と、
前記ヘッダ本体に形成され、前記ヘッダ入口と前記複数のチューブとの間で連結可能な1段以上の分配流路と、を備え、
前記分配流路は、
前記冷媒が通過する第1経路と、
前記第1経路に対して少なくとも上下方向に離れ、略同一の高さに位置する複数の第2経路と、
前記第1経路から前記複数の第2経路へと連続した分配空間と、を含み、
前記分配空間は、前記第1経路および前記複数の第2経路のそれぞれの位置を含む範囲に亘り延在しており、
前記第1経路から前記複数の第2経路に分配され、前記複数の第2経路からそれぞれ流出した前記冷媒は、次段の前記分配流路の前記第1経路へ流入可能であり、
前記第1経路が設けられる第1ヘッダ部材と、前記分配空間が設けられる第2ヘッダ部材と、前記第2経路が設けられる第3ヘッダ部材とが積層されていることを特徴とする熱交換器用ヘッダ。 A header for a heat exchanger that distributes refrigerant to a plurality of stacked tubes, comprising:
a header body provided with a header inlet through which the refrigerant flows from the outside of the header;
one or more stages of distribution channels formed in the header body and connectable between the header inlet and the plurality of tubes;
The distribution channel is
a first path through which the refrigerant passes;
a plurality of second paths separated from the first path at least in the vertical direction and positioned at substantially the same height;
a distribution space contiguous from the first path to the plurality of second paths;
The distribution space extends over a range including respective positions of the first path and the plurality of second paths,
the refrigerant distributed from the first path to the plurality of second paths and flowing out from the plurality of second paths can flow into the first path of the distribution path in the next stage;
A heat exchanger, wherein a first header member provided with the first path, a second header member provided with the distribution space, and a third header member provided with the second path are laminated. header.
前記上下方向と水平方向との双方に延在している、
請求項1に記載の熱交換器用ヘッダ。 The distribution space is
extending in both the vertical direction and the horizontal direction;
The heat exchanger header according to claim 1.
前記複数のチューブは、対応する前記チューブ連通空間を介して、最終段の前記分配流路の前記第2経路と連通している、
請求項1または2に記載の熱交換器用ヘッダ。 The header body is formed with tube communication spaces distributed at positions of the plurality of tubes,
The plurality of tubes are in communication with the second route of the distribution channel at the final stage via the corresponding tube communication spaces,
The heat exchanger header according to claim 1 or 2.
1つの前記第1経路と、
1つの前記第1経路から前記冷媒が分配される2つの前記第2経路と、
1つの前記第1経路から2つの前記第2経路へと連続した1つの前記分配空間とからなり、
前記ヘッダ本体の全体として、2段以上の前記分配流路を備える、
請求項1から3のいずれか一項に記載の熱交換器用ヘッダ。 The single stage of the distribution channel comprises:
one said first path;
two of the second paths through which the refrigerant is distributed from one of the first paths;
and one distribution space continuous from one of the first paths to two of the second paths,
The header body as a whole comprises two or more stages of the distribution channels,
A heat exchanger header according to any one of claims 1 to 3.
請求項1から4のいずれか一項に記載の熱交換器用ヘッダ。 a plurality of the distribution spaces on the same stage exist on the same cross section of the header body,
A heat exchanger header according to any one of claims 1 to 4 .
請求項1から4のいずれか一項に記載の熱交換器用ヘッダ。 the plurality of distribution spaces on the same stage exist in different cross sections in the header body,
A heat exchanger header according to any one of claims 1 to 4 .
前記チューブ取付部により前記チューブ連通空間が閉じられる、
請求項3に記載の熱交換器用ヘッダ。 A tube mounting portion having insertion holes into which the plurality of tubes are respectively inserted,
the tube attachment portion closes the tube communication space;
The heat exchanger header according to claim 3 .
前記非分配段は、
前記第1経路と、
前記第1経路とは異なる位置にあり、前記冷媒が通過する通過経路と、
前記第1経路から前記通過経路へと連続した非分配空間とからなる、
請求項1から7のいずれか一項に記載の熱交換器用ヘッダ。 the distribution channel includes a non-distribution stage in which the refrigerant is not distributed;
The non-distribution stage includes:
the first route;
a passage path through which the refrigerant passes, located at a position different from the first path;
a non- distributed space continuous from the first path to the passage path;
A heat exchanger header according to any one of claims 1 to 7 .
前記第1経路の位置から水平方向に延びる水平部と、
前記水平部の末端の近傍から前記第2経路に向けて前記上下方向かつ前記水平方向に延在する分配部と、を含む、
請求項1から8のいずれか一項に記載の熱交換器用ヘッダ。 The distribution space is
a horizontal portion extending horizontally from the position of the first path;
a distribution portion extending in the vertical direction and the horizontal direction from the vicinity of the end of the horizontal portion toward the second path;
A heat exchanger header according to any one of claims 1 to 8 .
請求項1から9のいずれか一項に記載の熱交換器用ヘッダ。 At least one channel cross-sectional area of the plurality of second paths is different from other channel cross-sectional areas,
A heat exchanger header according to any one of claims 1 to 9 .
前記複数のチューブと、
前記チューブに熱的に結合したフィンと、を備える、
ことを特徴とする熱交換器。 a heat exchanger header according to any one of claims 1 to 10 ;
the plurality of tubes;
fins thermally coupled to the tube;
A heat exchanger characterized by:
熱源である空気および前記冷媒を熱交換させる請求項11に記載の熱交換器と、
前記冷媒の圧力を減少させる減圧部と、
熱負荷である空気および前記冷媒を熱交換させる熱交換器と、を備える、
ことを特徴とする空気調和機。 a compressor that compresses a refrigerant;
The heat exchanger according to claim 11 , which exchanges heat between air as a heat source and the refrigerant;
a decompression unit that reduces the pressure of the refrigerant;
and a heat exchanger that heat-exchanges air, which is a heat load, and the refrigerant,
An air conditioner characterized by:
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