JP7462832B2 - 熱交換器 - Google Patents
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Description
<空気調和装置100の構成>
図1は、実施の形態1に係る熱交換器30を備えた空気調和装置100の冷媒回路図である。なお、図1中の実線矢印は冷房運転時の冷媒の流れを示しており、図1中の破線矢印は暖房運転時の冷媒の流れを示している。
ここで、空気調和装置100の動作について説明する。先ず、冷房運転について説明する。冷房運転において、圧縮機11に吸入された冷媒は、圧縮機11によって圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出される。圧縮機11から吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置12を通過して、凝縮器として作用する熱交換器30に流入する。熱交換器30に流入した冷媒は、ファン13によって送られる室外空気と熱交換されて凝縮し、液化する。液状態の冷媒は、絞り装置21に流入し、減圧及び膨張されて、低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する室内熱交換器22に流入する。室内熱交換器22に流入した冷媒は、室内ファン23によって送られる室内空気と熱交換されて蒸発し、ガス化する。その際、室内空気が冷却されて室内における冷房が実施される。その後、蒸発した低温且つ低圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置12を通過して、圧縮機11に吸入される。
次に、暖房運転について説明する。暖房運転において、圧縮機11に吸入された冷媒は、圧縮機11によって圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出される。圧縮機11から吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置12を通過して、凝縮器として作用する室内熱交換器22に流入する。室内熱交換器22に流入した冷媒は、室内ファン23によって送られる室内空気と熱交換されて凝縮し、液化する。その際、室内空気が温められて、室内における暖房が実施される。液状態の冷媒は、絞り装置21に流入し、減圧及び膨張されて、低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する熱交換器30に流入する。熱交換器30に流入した冷媒は、ファン13によって送られる室外空気と熱交換されて蒸発し、ガス化する。その後、蒸発した低温且つ低圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置12を通過して、圧縮機11に吸入される。
図2は、実施の形態1に係る熱交換器30の斜視図である。図3は、実施の形態1に係る熱交換器30を構成する第1ヘッダ34及び第2ヘッダ35の管軸方向に沿った断面を概念的に示した図である。なお、図2中の白抜き矢印は、ファン13によって発生する風の流れを示す。また、図2及び図3中の実線矢印は、第1ヘッダ34を流れる冷媒の流れを示し、また、破線矢印は、第2ヘッダ35を流れる冷媒の流れを示している。
熱交換器30内を流れる冷媒は、図2及び図3に示すように、入口配管61、第1ヘッダ34、第1熱交換体31、列渡しヘッダ42、第2熱交換体32、第2ヘッダ35の順に流れる。その後、第2ヘッダ35へ流入した冷媒は、第2熱交換体32、列渡しヘッダ42、第1熱交換体31、第1ヘッダ34、出口配管63の順に流れる。
図5は、図2のA部における第1ヘッダ34の拡大斜視図である。図6は、実施の形態1に係る第1ヘッダ34の分解斜視図である。図7は、第1ヘッダ34の管軸方向に沿った断面図であり、図3のB部における第1ヘッダ34の断面を概念的に示した部分断面図である。図8は、図7のC-C線位置の第1ヘッダ34の断面を概念的に示した断面図である。図5~図8を用いて、第1ヘッダ34の詳細な構成を説明する。なお、図7では、伝熱管38の接続口94の位置を記載している。また、図8では、仕切板50の後ろ側にある部材を点線で表している。なお、以下の説明では第1ヘッダ34の構造を説明するが、第2ヘッダ35の基本的な構造も同じ構造である。第2ヘッダ35が仕切板50を有していない場合には、以下の説明における仕切板50の構造がエンドプレート50Aの構造に該当してもよい。
第1ヘッダ34の詳細な構成の説明において、本体部34aと仕切板50との関係について説明したが、当該関係は、本体部34aとエンドプレート50Aとの関係に適用することができる。すなわち、エンドプレート50Aは、上述した仕切板50の構造を有してもよい。上述した第1ヘッダ34の構造は、本体部34aと仕切板50との仮固定を目的としているが、本体部34aとエンドプレート50Aとの仮固定に用いてもよい。本体部34aと仕切板50の仮固定と、本体部34aとエンドプレート50Aとの仮固定との構造を共通化することによって、仕切板50とエンドプレート50Aとの部品の共通化を図ることができる。
図9は、実施の形態1に係る熱交換器30の仕切板50と本体部34aとの関係を概念的に示した側面図である。なお、図9では、第2ヘッダ35にも仕切板50を用いた場合の熱交換器30を示している。図9中の白抜き矢印は、ファン13によって発生する風の流れを示す。
図10は、実施の形態2に係る第1ヘッダ34の一部の拡大斜視図である。図11は、実施の形態2に係る第1ヘッダ34の仕切板50を有する部分の断面であって、第1ヘッダ34の管軸方向に対する垂直断面を概念的示した断面図である。なお、図11では、仕切板50の後ろ側にある部材を点線で表している。実施の形態1に係る熱交換器30等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。以下、実施の形態2が実施の形態1と異なる点を中心に説明し、実施の形態2で説明しない構成は実施の形態1と同様である。
本体部34aは、一対のベース側面部93のうち一方のベース側面部93のベース内壁面9aと、一対のカバー側面部103のうち一方のカバー側面部103のカバー外壁面10bとが当接している。また、本体部34aは、一対のベース側面部93のうち他方のベース側面部93のベース外壁面9bと、一対のカバー側面部103のうち他方のカバー側面部103のカバー内壁面10aとが当接している。
図13は、実施の形態3に係る第1ヘッダ34に用いられる仕切板50の拡大斜視図である。なお、実施の形態1及び実施の形態2に係る第1ヘッダ34等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。以下、実施の形態3が実施の形態1及び実施の形態2と異なる点を中心に説明し、実施の形態3で説明しない構成は実施の形態1及び実施の形態2と同様である。
実施の形態3に係る第1ヘッダ34は、仕切板50の側板部52に複数の山形状部54を有している。山形状部54は、一対の側板部52のそれぞれに複数形成されており、複数の山形状部54は、伝熱管38の伸びる方向と平行な方向に並列して形成されている。そのため、第1ヘッダ34は、仕切板50の板先端部53を押し広げるように変形させた際に、山形状部54がヘッダベース9に、楔として食い込むことにより、仕切板50とヘッダベース9とを強固に仮固定できる。なお、上記の説明では、第1ヘッダ34に、山形状部54が形成された側板部52を有する仕切板50を用いた場合について説明したが、山形状部54が形成された側板部52を有する仕切板50を第2ヘッダ35に用いてもよい。
図14は、実施の形態4に係る第1ヘッダ34の分解斜視図である。なお、実施の形態1~実施の形態3に係る第1ヘッダ34等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。以下、実施の形態4が実施の形態1~実施の形態3と異なる点を中心に説明し、実施の形態4で説明しない構成は実施の形態1~実施の形態3と同様である。
エンドプレート50Aは、差込部34bで押し広げられる板先端部53を有し、入口配管61は、入口開口部62に挿入されており、エンドプレート50Aを貫通している。そのため、エンドプレート50Aの側面となる板先端部53を変形させる際、エンドプレート50Aの板面と平行な方向に、エンドプレート50Aに荷重が加わるので、入口開口部62の形状が変形し、入口配管61をエンドプレート50Aに仮固定できる。
図15は、実施の形態5に係る第1ヘッダ34の一部を表した拡大斜視図である。図16は、実施の形態5に係る第1ヘッダ34の管軸方向に沿った断面図であり、仕切板50の配置部分の断面を概念的に示した部分断面図である。図15及び図16を用いて、実施の形態5に係る第1ヘッダ34の詳細な構成を説明する。なお、図16では、伝熱管38の接続口94の位置を記載している。
Claims (10)
- 互いに間隔を空けて配置された複数の伝熱管と、
前記複数の伝熱管に冷媒を分配するヘッダと、
を備え、
前記ヘッダは、
筒状に形成されており、内部に冷媒が流れる空間が形成されている本体部と、
前記本体部の内部空間を前記ヘッダの管軸方向に分割する仕切板と、
を有し、
前記本体部は、
両側面において、貫通孔を形成して前記仕切板と係合する一対の差込部と、
前記管軸方向に対する垂直断面がU字形状に形成されており、前記複数の伝熱管が接続されるヘッダベースと、
前記管軸方向に対する垂直断面がU字形状に形成されており、前記ヘッダベースと組み合わされ、前記ヘッダベースと共に前記内部空間を形成するヘッダカバーと、
を有し、
前記ヘッダベースは、
互いに対向する板面を形成する一対のベース側面部と、
前記一対のベース側面部の端部の間に架橋するように形成されており、前記複数の伝熱管と接続される天面部と、
を有し、
前記一対のベース側面部のそれぞれは、
板状に形成されており、前記天面部の反対側の端部から、前記天面部側に向かって伸びる孔を形成するベース切込部を有し、
前記ヘッダカバーは、
互いに対向する板面を形成する一対のカバー側面部と、
前記一対のカバー側面部の端部の間に架橋するように形成されており、前記本体部において前記天面部と対向する底面部と、
を有し、
前記一対のカバー側面部のそれぞれは、
板状に形成されており、前記底面部の反対側の端部から、前記底面部側に向かって伸びる孔を形成するカバー切込部を有し、
前記差込部は、
前記本体部において、前記本体部の内側から外側に向かって、前記ベース切込部と前記カバー切込部とが重なることによって形成されており、
前記仕切板は、
前記内部空間を前記管軸方向に分割する壁を構成する壁部と、
前記壁部の両側面から突出しており、前記一対の差込部に挿入される一対の側板部と、
を有し、
前記一対の側板部のそれぞれは、
前記一対の側板部のそれぞれの突出方向の先端部分であって、前記一対の差込部に挿入された状態において、前記貫通孔を閉塞する板先端部を有しており、
前記板先端部は、
前記本体部と前記仕切板とが組み合わされた状態において、前記一対の差込部のそれぞれから前記本体部の外側に突出しておらず、端面がV字形状の溝を形成するように前記板先端部の壁が前記管軸方向と平行な方向に押し広げられた状態に変形しており、前記一対の差込部のそれぞれが形成する前記貫通孔の内部で前記一対の差込部のそれぞれの内壁と係合している熱交換器。 - 互いに間隔を空けて配置された複数の伝熱管と、
前記複数の伝熱管に冷媒を分配するヘッダと、
を備え、
前記ヘッダは、
筒状に形成されており、内部に冷媒が流れる空間が形成されている本体部と、
前記本体部の内部空間を前記ヘッダの管軸方向に分割する仕切板と、
を有し、
前記本体部は、
両側面において、貫通孔を形成して前記仕切板と係合する一対の差込部と、
前記一対の差込部のそれぞれに沿って形成されており、前記本体部を構成する壁が断面V字形状の溝を形成するように押し広げられて形成された変形部と、
前記管軸方向に対する垂直断面がU字形状に形成されており、前記複数の伝熱管が接続されるヘッダベースと、
前記管軸方向に対する垂直断面がU字形状に形成されており、前記ヘッダベースと組み合わされ、前記ヘッダベースと共に前記内部空間を形成するヘッダカバーと、
を有し、
前記ヘッダベースは、
互いに対向する板面を形成する一対のベース側面部と、
前記一対のベース側面部の端部の間に架橋するように形成されており、前記複数の伝熱管と接続される天面部と、
を有し、
前記一対のベース側面部のそれぞれは、
板状に形成されており、前記天面部の反対側の端部から、前記天面部側に向かって伸びる孔を形成するベース切込部を有し、
前記ヘッダカバーは、
互いに対向する板面を形成する一対のカバー側面部と、
前記一対のカバー側面部の端部の間に架橋するように形成されており、前記本体部において前記天面部と対向する底面部と、
を有し、
前記一対のカバー側面部のそれぞれは、
板状に形成されており、前記底面部の反対側の端部から、前記底面部側に向かって伸びる孔を形成するカバー切込部を有し、
前記差込部は、
前記本体部において、前記本体部の内側から外側に向かって、前記ベース切込部と前記カバー切込部とが重なることによって形成されており、
前記仕切板は、
前記内部空間を前記管軸方向に分割する壁を構成する壁部と、
前記壁部の両側面から突出しており、前記一対の差込部に挿入される一対の側板部と、
を有し、
前記一対の側板部のそれぞれは、
前記一対の側板部のそれぞれの突出方向の先端部分であって、前記一対の差込部に挿入された状態において、前記貫通孔を閉塞する板先端部を有しており、
前記ヘッダは、
前記本体部と前記仕切板とが組み合わされた状態において、
前記板先端部が、前記一対の差込部のそれぞれから前記本体部の外側に突出しておらず、前記変形部によって、前記一対の側板部のそれぞれの根元部分である基部と対向する部分の内壁により形成される前記貫通孔の大きさよりも、前記板先端部と対向する部分の前記内壁により形成される前記貫通孔の大きさが小さくなるように、前記一対の差込部のそれぞれの前記内壁が前記貫通孔の中心側に向かって変形しており、前記一対の差込部のそれぞれが形成する前記貫通孔の内部において、前記板先端部と前記一対の差込部のそれぞれの前記内壁とが係合している熱交換器。 - 互いに間隔を空けて配置された複数の伝熱管と、
前記複数の伝熱管に冷媒を分配するヘッダと、
を備え、
前記ヘッダは、
筒状に形成されており、内部に冷媒が流れる空間が形成されている本体部と、
前記本体部の内部空間を前記ヘッダの管軸方向に分割する仕切板と、
を有し、
前記本体部は、
両側面において、貫通孔を形成して前記仕切板と係合する一対の差込部を有し、
前記仕切板は、
前記内部空間を前記管軸方向に分割する壁を構成する壁部と、
前記壁部の両側面から突出しており、前記一対の差込部に挿入される一対の側板部と、
を有し、
前記一対の側板部のそれぞれは、
前記管軸方向と平行な方向において前記差込部の内壁と対向する壁に、三角柱状に形成された山形状部と、
前記一対の側板部のそれぞれの突出方向の先端部分であって、前記一対の差込部に挿入された状態において、前記貫通孔を閉塞する板先端部と、
を有しており、
前記山形状部は、
前記一対の側板部のそれぞれに複数形成されており、
複数の前記山形状部は、
前記伝熱管の伸びる方向と平行な方向に並列して形成されており、
前記板先端部は、
前記本体部と前記仕切板とが組み合わされた状態において、前記一対の差込部のそれぞれから前記本体部の外側に突出しておらず、端面がV字形状の溝を形成するように前記板先端部の壁が前記管軸方向と平行な方向に押し広げられた状態に変形しており、前記一対の差込部のそれぞれが形成する前記貫通孔の内部で前記一対の差込部のそれぞれの内壁と係合している熱交換器。 - 前記ヘッダベースは、
前記一対のベース側面部の互いに対向する面であるベース内壁面と、
前記ベース内壁面と反対側の面であるベース外壁面と、
を有し、
前記ヘッダカバーは、
前記一対のカバー側面部の互いに対向する面であるカバー内壁面と、
前記カバー内壁面と反対側の面であるカバー外壁面と、
を有し、
前記本体部は、
前記一対のベース側面部のそれぞれの前記ベース内壁面と、前記一対のカバー側面部のそれぞれの前記カバー外壁面とが当接する請求項1又は2に記載の熱交換器。 - 前記ヘッダベースは、
前記一対のベース側面部の互いに対向する面であるベース内壁面と、
前記ベース内壁面と反対側の面であるベース外壁面と、
を有し、
前記ヘッダカバーは、
前記一対のカバー側面部の互いに対向する面であるカバー内壁面と、
前記カバー内壁面と反対側の面であるカバー外壁面と、
を有し、
前記本体部は、
前記一対のベース側面部のうち一方の前記ベース側面部の前記ベース内壁面と、前記一対のカバー側面部のうち一方のカバー側面部の前記カバー外壁面とが当接し、
前記一対のベース側面部のうち他方の前記ベース側面部の前記ベース外壁面と、前記一対のカバー側面部のうち他方のカバー側面部の前記カバー内壁面とが当接する請求項1又は2に記載の熱交換器。 - 前記本体部には、前記複数の伝熱管が挿入される複数の接続口が形成されており、
前記複数の接続口のうち隣り合う接続口同士の間の距離は、前記ヘッダベースの板厚の4倍以下の大きさである請求項1又は2に記載の熱交換器。 - 前記仕切板を複数有し、
複数の前記仕切板のうちの2つは、
前記本体部の両端部を閉塞する2つのエンドプレートを形成し、
前記2つのエンドプレートのうち一方のエンドプレートには、前記ヘッダの内部に流入する冷媒が通る入口配管が設けられており、
前記入口配管は、
前記2つのエンドプレートのうち一方のエンドプレートを貫通しており、
前記2つのエンドプレートのうち他方のエンドプレートには、前記ヘッダの内部から流出する冷媒が通る出口配管が設けられており、
前記出口配管は、
前記2つのエンドプレートのうち他方のエンドプレートを貫通している請求項1~6のいずれか1項に記載の熱交換器。 - 前記ヘッダを2つ有し、2つの前記ヘッダの接続側と反対側の前記複数の伝熱管の端部に設けられており、2つの前記ヘッダのうち一方の前記ヘッダと接続された前記複数の伝熱管と、2つの前記ヘッダのうち他方の前記ヘッダと接続された前記複数の伝熱管との間で冷媒を流通させる列渡しヘッダと、
伝熱促進部材であり、前記複数の伝熱管のうち隣り合う伝熱管の間に配置されるフィンと、
を更に備えた請求項7に記載の熱交換器。 - 前記ヘッダベース、前記ヘッダカバー、前記仕切板、前記複数の伝熱管、前記入口配管、前記出口配管、前記列渡しヘッダ、及び、前記フィンがアルミニウム製である請求項1又は請求項2に従属する請求項8に記載の熱交換器。
- 前記一対の側板部のそれぞれは、
前記管軸方向と平行な方向において前記差込部の内壁と対向する壁に、三角柱状に形成された山形状部を有し、
前記山形状部は、
前記一対の側板部のそれぞれに複数形成されており、
複数の前記山形状部は、
前記伝熱管の伸びる方向と平行な方向に並列して形成されている請求項1~9のいずれか1項に記載の熱交換器。
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