JP7625035B2 - 熱交換器、熱交換器ユニット、及び冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Description
複数の扁平管は、上下方向に間隔を空けた状態で、複数のフィンに挿入されている。各扁平管には、幅方向に間隔をあけて配置された複数の流路が形成されている。複数のフィンは、扁平管が延びる方向に間隔を空けて配置されている。
熱交換器の伝熱領域を十分に活用する観点から、ヘッダに導入される冷媒の流量に依存することなく、各扁平管及び各扁平管に形成された複数の流路に対する冷媒分配の偏りを抑制する必要がある。
しかしながら、ヘッダに複数の扁平管の一方の端部を挿入しただけの単純な構成では、慣性力や重力の影響により、各扁平管に対する冷媒分配の偏りが発生してしまう。即ち、冷媒の流量が少ない場合には、重力の影響が支配的となりヘッダの下方に位置する扁平管に液相冷媒が多く供給されてしまう。また、冷媒の流量が多い場合には、慣性力の影響が支配的となりヘッダの上方に位置する扁平管に液相冷媒が多く供給されてしまう。
具体的には、特許文献1には、ヘッダの内部空間の下部に配置された第1内部空間と第1内部空間の上方に配置された空間との間を仕切る第1整流板と、第1内部空間の上方に配置された空間を第1流出空間と第1ループ空間とに仕切る第1仕切り板と、を備え、第1整流板に形成された2つの第1流入口を介して、第1内部空間に導入された冷媒を第1流出空間に導き、第1流出空間と第1ループ空間との間で冷媒を循環させる熱交換器が開示されている。
扁平管挿入部は、フィン本体に形成されており、上下方向に対して直交する左右方向に延びている。扁平管挿入部は、左右方向において、扁平管挿入部がフィン本体を分断しないように形成されている。
連通部は、フィン本体のうち、複数の扁平管挿入部の外側に位置する部分で構成されている。連通部は、上下方向に連続して延びている。
第1の間隔保持部は、フィンに扁平管が配置された状態で、扁平管の前縁(空気の流れ方向の上流側に位置する縁)側に形成されている。第2の間隔保持部は、上下方向に配置された扁平管の間に位置するフィンに形成されている。
また、特許文献3には、第1の間隔保持部を形成する際、空気の流れ方向に対して向かい合うようにフィンの一部を折り曲げることが開示されている。
さらに、特許文献3には、扁平管の先端部が第1の間隔保持部の一部のみと接触する構成が開示されている。
特許文献1に記載された熱交換器を用いて分配均等化するためには、第1流出空間及び第1ループ空間を上下方向に連続して配置することが望ましい。このため、第1内部空間を設けるスペースの確保が困難となり、第1内部空間を設けることが困難となる可能性がある。また、水平仕切り板の枚数が増加して製造工程が煩雑化する可能性が有る。
また、特許文献3では、扁平管の先端部が第1の間隔保持部の一部のみと接触するため、フィンと扁平管との間における熱伝導性を向上させることが困難となる可能性がある。
また、本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、連通部における凝縮水の流れの阻害を抑制した上で、フィンの倒れを抑制することの可能な熱交換器、熱交換器ユニット、及び冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
さらに、本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、空気の圧損を抑制した上でフィンピッチを規定することが可能になるとともに、扁平管とフィンとの間の熱伝導性を向上させることの可能な熱交換器、熱交換器ユニット、及び冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
本開示に係る熱交換器は、空気と冷媒とを熱交換させる熱交換器であって、外形が扁平形状とされるとともに、内部に前記冷媒が流れる流路が形成され、幅方向の一方側に配置された第1の端部及び前記幅方向の他方側に配置された第2の端部を有する複数の扁平管と、前記複数の扁平管を収容した状態で、前記扁平管の延在方向に所定のピッチで配置された複数のフィンと、を備え、前記複数のフィンは、板状とされ、前記延在方向に配置された第1の面、及び前記第1の面の反対側に配置された第2の面を含むフィン本体と、前記フィン本体に形成されるとともに、前記延在方向に対して直交する上下方向に間隔を空けて複数配置され、前記上下方向及び前記延在方向に対して直交する左右方向の一方側から他方側に延び、前記第2の端部側から挿入された前記扁平管を収容する扁平管挿入部と、複数の前記扁平管挿入部よりも前記左右方向の他方側に配置され、前記上下方向に連続して延びる連通部と、をそれぞれ有し、前記連通部は、前記上下方向及び前記左右方向に対して平行な第1の平面部を含み、前記連通部には、前記第1の平面部に対して交差する方向に屈曲して、前記上下方向に亘って連続して延びるとともに、前記上下方向に直交する平面で切断した際の断面形状が前記上下方向において一様とされた凝縮水案内部が形成され、前記凝縮水案内部は、前記第1の平面部を構成する前記第1の面から突出する凸部であり、前記扁平管挿入部は、前記左右方向の他方側に配置され、前記第2の端部を収容する先端部を有しており、前記フィン本体は、前記上下方向において互いに隣り合う前記先端部の間に配置され、前記上下方向及び前記左右方向に対して平行な第2の平面部を有し、前記扁平管挿入部の周囲には、前記第2の平面部の前記第1の面側に突出する台座部が配置されており、前記第2の平面部の前記第1の面を基準として前記延在方向における前記凸部の先端の高さは、前記第2の平面部の前記第1の面を基準として前記延在方向における前記台座部の高さと等しく、前記凸部の先端の位置において、前記凸部と前記台座部とを接続させる。
一方、本開示の熱交換器、熱交換器ユニット、及び冷凍サイクル装置によれば、連通部における凝縮水の流れの阻害を抑制した上で、フィンの倒れを抑制することができる。
一方、本開示の熱交換器、熱交換器ユニット、及び冷凍サイクル装置によれば、空気の圧損を抑制した上でフィンピッチを規定できるとともに、扁平管とフィンとの間の熱伝導性を向上させることができる。
図1を参照して、第1の実施形態の冷凍サイクル装置10の全体構成について説明する。図1において、実線の矢印は、暖房運転時に冷媒が流れる方向を示しており、点線の矢印は、冷房運転時に冷媒が流れる方向を示している。
(冷凍サイクル装置の全体構成)
冷凍サイクル装置10は、四方弁15、圧縮機16、第1の熱交換器ユニット18、膨張弁19、及び第2の熱交換器ユニット23が冷媒配管14で接続された構成とされている。冷凍サイクル装置10は、室外機11と、室内機12と、を有する。
室外機11は、四方弁15と、圧縮機16と、第1の熱交換器ユニット18と、膨張弁19と、を有する。
四方弁15は、冷媒配管14を構成する第1及び第2の冷媒配管14A,14Bの両端のうち、いずれか1つが接続される接続部15A~15Dを有する。
接続部15Aには、第1の冷媒配管14Aの一端が接続されている。接続部15Bには、第1の冷媒配管14Aの他端が接続されている。
接続部15Cには、第2の冷媒配管14Bの一端が接続されている。接続部15Dには、第2の冷媒配管14Bの他端が接続されている。
一方、暖房運転時には、圧縮機16、第2の熱交換器ユニット23、膨張弁19、第1の熱交換器ユニット18の順に冷媒を循環させる。
圧縮機16は、第2の冷媒配管14Bに設けられている。圧縮機16は、第2の冷媒配管14Bを流れる冷媒を圧縮する。
第1の熱交換器ユニット18は、第1の送風機26と、熱交換器27と、を有する。
第1の送風機26は、熱交換器27に空気を供給する。
図1~図6を参照して、熱交換器27について説明する。図2~図4及び図6において、Z方向は上下方向を示している。図2~図5において、X方向はZ方向に対して直交する扁平管41の延在方向を示している。図3、図5、及び図6において、Y方向はX方向及びZ方向に対して直交する扁平管41の幅方向(ノズル部49の幅方向)を示している。図2において、空気は紙面方向(例えば、紙面に向かう方向)に流れる。図4に示す矢印は、熱交換器27を蒸発器として利用した際の冷媒が流れる方向、Hはヘッダ本体45の高さ(以下、「高さH」という)をそれぞれ示している。
熱交換器27は、四方弁15と膨張弁19の間に位置する第1の冷媒配管14Aに設けられている。熱交換器27は、複数の扁平管41と、複数のフィン42と、一対のヘッダ43と、を有する。
次に、図2及び図3を参照して、扁平管41について説明する。扁平管41は、外形が扁平形状とされた伝熱管である。扁平管41は、X方向に延びている。扁平管41の内部には、冷媒が流れる流路41AがY方向に間隔をあけて複数形成されている。
複数の扁平管41は、一番下に配置された扁平管41Fと、下から2番目に配置された扁平管41Sと、を含む。
次に、図2を参照して、複数のフィン42について説明する。
複数のフィン42は、Z方向に間隔をあけて形成された扁平管挿入部42Aをそれぞれ有する。扁平管挿入部42Aには、扁平管41が挿入されている。
次に、図2、及び図4~図6を参照して、一対のヘッダ43の構成について説明する。 一対のヘッダは、X方向において向かい合うように配置されている。一方のヘッダ43は、複数の扁平管41の一方の端部41Bが内側に配置されるように、複数の扁平管41と接続されている。他方のヘッダ43は、複数の扁平管41の他方の端部41Cが内側に配置されるように、複数の扁平管41と接続されている。
ヘッダ43は、ヘッダ本体45と、仕切り板47と、ノズル部49と、多孔板51と、を有する。
次に、図4~図6を参照して、ヘッダ本体45について説明する。ヘッダ本体45は、Z方向に延び、かつ上下端が閉塞された筒状の部材である。ヘッダ本体45は、内側に柱状の内部空間53を区画している。
ヘッダ本体45は、開口部45Aと、底面45aと、を有する。
開口部45Aは、ヘッダ本体45の側壁に形成されている。開口部45Aには、第1の冷媒配管14Aの先端部が挿入される。開口部45Aは、X方向においてノズル部49と向かい合う位置に形成されている。
第1の底面45aaは、第1の空間54の下端を区画する面である。第2の底面45abは、第2の空間55の下端を区画する面である。
第3の底面45acは、X方向に配置された第1の底面45aaと第2の底面45abとの間に配置されている。第3の底面45acは、第1の底面45aaと第2の底面45abに接続されている。
次に、図4~図6を参照して、仕切り板47について説明する。
仕切り板47は、Z方向に延びた状態で、ヘッダ本体45内に配置されている。仕切り板47は、Y方向に配置された仕切り板47の両端は、ヘッダ本体45と接続されている。
仕切り板47は、内部空間53の上端部及び下端部において冷媒が流通可能な状態で、内部空間53をX方向に配置された第1の空間54と第2の空間55とに分割している。 第1の空間54は、第1の冷媒配管14Aが接続される側に配置されている。第2の空間55は、複数の扁平管41が接続される側に配置されている。仕切り板47は、冷媒の循環経路を形成している。
第2の面47cは、第1の面47bの反対側に配置された面である。第2の面47cは、X方向に対して直交する平面であり、第2の空間55のX方向の一方側を区画している。
下端部47Bは、Y方向の他方側に配置されている。下端部47Bの下端47Baは、ヘッダ本体45の底面45aに到達している。
例えば、ノズル部49の吹出口49Aとして円形の穴を用いる場合、下端部47Aと下端部47Bとの間に位置する切り欠き部47Cを介して、冷媒は第1の空間54から第2の空間55へと流通される。このとき、下端部47A,47Bにより冷媒が第2の空間55から第1の空間54へと逆流することを抑制できる。
次に、図4及び図5を参照して、ノズル部49について説明する。
ノズル部49は、第1の空間54に配置されている。ノズル部49は、ヘッダ本体45及び仕切り板47に固定されている。ノズル部49のY方向両側には、冷媒が通過する冷媒流通部54Aがそれぞれ形成されている。冷媒流通部54Aは、第1の空間54の一部で構成されている。
熱交換器27を蒸発器として運転させた場合、ノズル部49内には、第1の冷媒配管14Aを介して、冷媒(気液二相冷媒)が供給される。吹出口49Aは、この冷媒を第1の底面45aaに向かう方向に吹き出すことで、冷媒を第1の底面45aaに衝突させて、Y方向における冷媒の状態の差を小さくする。冷媒は、第1の底面45aaに衝突後、切り欠き部47Cを介して第2の空間55の下部に流れ、その後、第2の空間55の上端に向かう方向に流れ、各扁平管41に形成された複数の流路41A内へと導かれる。第2の空間55の上端部まで移動した冷媒は、第1の空間54の上端部へ流れ、その後、第1の底面45aaに向かう方向に流れる。
上記構成とされたノズル部49を有することで、吹出口49Aから吹き出された冷媒をヘッダ本体45の第1の底面45aaに衝突させて、Y方向における冷媒の状態の差を小さくすることが可能となる。これにより、Y方向における状態の差の小さい冷媒が、第1の空間54から第2の空間55(複数の扁平管41の一方の端部41Bが配置された空間)に向かって流れていくため、ヘッダ43内に導入される冷媒の流量に依存することなく、各扁平管41のY方向に形成された複数の流路41Aに対する冷媒分配の偏りを抑制することができる。
また、上記構成とされたノズル部49は、例えば、複数の扁平管41のうち、一番下に配置された扁平管41Fと下から2番目に配置された扁平管41Sとの間に配置してもよい。
例えば、ヘッダ本体45の高さHの1/2よりも高い位置にノズル部49を配置させると、ノズル部49の吹出口49Aかヘッダ本体45の第1の底面45aaまでの距離が長くなりすぎるため、吹出口49Aから吹き出された冷媒の流れが減衰して、ヘッダ43内における冷媒の循環流れを形成することが困難となる可能性がある。
そこで、ヘッダ本体45の高さHの1/2よりも低い位置にノズル部49を配置させることで、吹出口49Aからヘッダ本体45の第1の底面45aaまでの距離を短くすることが可能となるので、ヘッダ43内における冷媒の循環流れを形成しやすくなる。
また、熱交換器27を凝縮器として用いる場合、複数の扁平管41を介して、ヘッダ43内に流入する冷媒(液相冷媒)を容易にヘッダの外部に排出することができる。
次に、図4を参照して、多孔板51について説明する。
多孔板51は、ノズル部49の上方に位置する第1の空間54を水平方向に覆うように配置されている。多孔板51は、ヘッダ本体45及び仕切り板47に固定されている。多孔板51には、第1の空間54をZ方向に連通させる孔51Aが複数形成されている。 多孔板51としては、例えば、パンチング板を用いることが可能である。
なお、図4では、一例として、多孔板51としてパンチング板を例に挙げて図示したが、多孔板51として、例えば、メッシュ状部材やポーラス板等を用いてもよい。
このような構成とされた多孔板51を備えることで、第1の空間54の下方から上方に向かう方向に逆流するガス(ガス冷媒)の移動を抑制することが可能となるので、ヘッダ43内に冷媒の循環流れを形成し易くなる。
第1の実施形態の熱交換器27によれば、上記構成とされたノズル部49を有することで、吹出口49Aから吹き出された冷媒をヘッダ本体45の第1の底面45aaに衝突させて、Y方向における冷媒の状態の差を小さくすることが可能となる。これにより、Y方向における状態の差の小さい冷媒が、第1の空間54から第2の空間55(複数の扁平管41の一方の端部41Bが配置された空間)に向かって流れていくため、ヘッダ43内に導入される冷媒の流量に依存することなく、ヘッダ43内に冷媒の循環流れ(第1の空間54を下降して第2の空間55を上昇する流れ)を形成することで、製造工程の煩雑化を抑制した上で、各扁平管41に対する冷媒分配の偏りを抑制しつつ、各扁平管41の幅方向(Y方向)に形成された複数の流路41Aに対する冷媒分配の偏りについても抑制できる。
第1の実施形態の第1及び第2の熱交換器ユニット18,23によれば、上記構成とされた熱交換器27を有することで、熱交換効率を高めることができる。
次に、図1を参照して、膨張弁19について説明する。
膨張弁19は、第1の熱交換器ユニット18と第2の熱交換器ユニット23との間に位置する14Aに設けられている。
膨張弁19は、熱交換をすることで液化した高圧の冷媒を膨張させることで低圧化させる。
室内機12は、第2の熱交換器ユニット23を有する。第2の熱交換器ユニット23は、熱交換器27と、第2の送風機32と、を有する。
第2の熱交換器ユニット23を構成する熱交換器27は、膨張弁19と四方弁15との間に位置する第1の冷媒配管14Aに設けられている。
第1の実施形態の冷凍サイクル装置10によれば、上記構成とされた第1及び第2の熱交換器ユニット18,23を有することで、熱交換効率を高めることができる。
図7を参照して、第1の実施形態の変形例に係る熱交換器60について説明する。図7において、図5に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。図7において、W1はY方向におけるノズル部62の幅(以下、「幅W1」という)、W2はY方向における冷媒流通部54Aの幅(以下、「幅W2」という)をそれぞれ示している。
熱交換器60は、第1の実施形態の熱交換器27を構成する一対のヘッダ43に替えて、一対のヘッダ61を有すること以外は、熱交換器27と同様に構成されている。
ヘッダ61は、ヘッダ43を構成するノズル部49に替えて、ノズル部62を有すること以外は、ヘッダ43と同様に構成されている。
ノズル部62は、Y方向に延びる溝形状とされた吹出口62Aを有する。吹出口62Aは、ヘッダ本体45の底面に向けて冷媒を吹き出す。
ノズル部62の幅W1は、図5に示すノズル部49の幅よりも広くなるように構成されている。これにより、ノズル部62のY方向の両側に配置された一対の冷媒流通部54Aの幅W2は、図5に示す一対の冷媒流通部54Aの幅よりも狭くなるように構成されている。
ノズル部62の幅方向(Y方向)の両側に配置された一対の冷媒流通部54Aの幅W2の合計の値(=2×W2)は、例えば、ノズル部62の幅W1の値よりも小さくなるように構成するとよい。
第1の実施形態の変形例に係る熱交換器60によれば、吹出口62AをY方向に延びる溝形状とすることで、吹出口の形状が円形の場合と比較して、Y方向における冷媒の状態の差をさらに小さくすることができる。
また、ノズル部62の幅方向(Y方向)両側に配置された一対の冷媒流通部54Aの幅W2の合計の値(=2×W2)をノズル部62の幅W1の値よりも小さくすることで、一対の冷媒流通部54Aの流路断面積を小さくすることが可能となる。これにより、第1の空間54において下方から上方に向かう冷媒の逆流の発生を抑制できる。
図8を参照して、第2の実施形態に係る熱交換器70について説明する。図8において、図4に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。図8に示す矢印は、熱交換器70を蒸発器として利用した際の冷媒が流れる方向を示している。
熱交換器70は、第1の実施形態の熱交換器27を構成するヘッダ43に替えてヘッダ71を有すること以外は、熱交換器27と同様に構成されている。ヘッダ71は、第1の冷媒案内部73を有すること以外は、ヘッダ43と同様に構成されている。
第1の冷媒案内部73は、ヘッダ本体45の第1の底面45aaに設けられている。第1の冷媒案内部73は、第1の案内面73aを有する。
第1の案内面73aは、Z方向において第1の案内面73aの一部と吹出口49Aとが向かい合うように配置されている。第1の案内面73aは、第1の空間54から第2の空間55に向かう方向に冷媒を案内し、X方向において第1の案内面73aと向かい合うヘッダ本体45の内壁面45bに冷媒を衝突させて、幅方向における冷媒の状態の差を小さくする。
第1の案内面73aとしては、例えば、仕切り板47の下端部から離れる方向に凹んだ凹曲面を用いることが可能である。
第2の実施形態に係る熱交換器70によれば、上記構成とされた第1の冷媒案内部73を備えることで、ノズル部49の吹出口49Aから吹き出された冷媒を第2の空間55に案内するとともに、第2の空間55を区画するヘッダ本体45の内壁面45bに冷媒を衝突させて、幅方向における冷媒の状態の差の小さくすることができる。
また、冷媒が気液二相冷媒で、かつヘッダ本体45内に導入される冷媒の流量が少ない場合において、第1の空間54で冷媒が気液分離して、第1の空間54を気相冷媒が上昇することを抑制可能となる。即ち、ヘッダ本体45内に冷媒の循環流れが形成されにくくなることを抑制できる。
さらに、第1の案内面73aを仕切り板の下端部から離れる方向に凹んだ凹曲面とすることで、第1の空間54から第2の空間55に冷媒をスムーズに案内することができる。
図9を参照して、第2の実施形態の第1変形例に係る熱交換器80について説明する。図9において、図8に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。図9に示す矢印は、熱交換器80を蒸発器として利用した際の冷媒が流れる方向を示している。
熱交換器80は、第2の実施形態の熱交換器70を構成するヘッダ71に替えて、ヘッダ81を有すること以外は熱交換器70と同様に構成されている。ヘッダ81は、ヘッダ71の構成に、第3の冷媒案内部83を設けたこと以外は、ヘッダ71と同様に構成されている。
第3の冷媒案内部83は、仕切り板47の下端部のうち、ヘッダ本体45の底面45aから上方に離れた部分に設けられている。第3の冷媒案内部83は、第3の案内面83aを有する。
第3の案内面83aは、第1の案内面73aと対向するように配置されている。第3の案内面83aは、第1の空間54から第2の空間55に向かう方向に冷媒を案内する。 第3の冷媒案内部83としては、例えば、仕切り板47の幅方向に延びる円柱状部材を用いることが可能である。
第2の実施形態の第1変形例に係る熱交換器80によれば、上記構成とされた第3の冷媒案内部83を備えることで、第3の案内面83a(円柱状部材の外周面)により第1の空間54から第2の空間55に向かう方向に冷媒を案内することができる。
図10を参照して、第2の実施形態の第2変形例に係る熱交換器90について説明する。図10において、図8に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。図10に示す矢印は、熱交換器90を蒸発器として利用した際の冷媒が流れる方向を示している。
熱交換器90は、第2の実施形態の熱交換器70を構成するヘッダ71に替えて、ヘッダ91を有すること以外は熱交換器70と同様に構成されている。ヘッダ91は、ヘッダ71の構成に、第2の冷媒案内部93を設けたこと以外は、ヘッダ71と同様に構成されている。
第2の冷媒案内部93は、第2の底面45abに設けられている。第2の冷媒案内部93は、第2の案内面93aを有する。第2の案内面93aは、第1の空間54の下端部から第2の空間55の下端部に流入する冷媒(第1の底面45aaに衝突することで幅方向の状態の差が小さくされた冷媒)を、第2の空間55の下方から上方に向かう方向に案内する。
第2の案内面93aとしては、例えば、仕切り板47の下端部から離れる方向に凹んだ凹曲面を用いることが可能である。
第2の実施形態の第2変形例に係る熱交換器90によれば、上記構成とされた第2の冷媒案内部93を備えることで、ヘッダ本体45の第1の底面45aaに衝突することで生成された幅方向における状態の差の小さい冷媒を第2の空間55の下方から上方に向かう方向に導くことができる。
また、第2の案内面93aを仕切り板47の下端部から離れる方向に凹んだ凹曲面とすることで、幅方向における状態の差の小さい冷媒を第2の空間55の下方から上方に向かう方向に容易に導くことができる。
図11を参照して、第2の実施形態の第3変形例に係る熱交換器100について説明する。図11において、図10に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。図11に示す矢印は、熱交換器100を蒸発器として利用した際の冷媒が流れる方向を示している。
熱交換器100は、第2の実施形態の第2変形例に係る熱交換器90を構成するヘッダ91に替えて、ヘッダ101を有すること以外は熱交換器90と同様に構成されている。ヘッダ101は、ヘッダ91の構成に、第1の冷媒案内部73を設けたこと以外は、ヘッダ91と同様に構成されている。
第2の実施形態の第3変形例に係る熱交換器100によれば、第1の案内面73aに衝突して生成された幅方向における状態の差の小さい冷媒を、第2の空間55の下方から上方に向かう方向にスムーズに案内することができる。
図12を参照して、第3の実施形態に係る熱交換器110について説明する。図12において、図4に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。図12に示す矢印は、熱交換器110を蒸発器として利用した際の冷媒が流れる方向を示している。
熱交換器110は、第1の実施形態の熱交換器27を構成するヘッダ43に対して扁平管41Fの一端41Faを、他の扁平管41の一端41aの位置よりも第1の空間54から第2の空間55に向かう方向に後退させたこと以外は、熱交換器27と同様に構成されている。
これにより、扁平管41Fの一端41Faから仕切り板47の第2の面47cまでの距離Ds1は、他の扁平管41の一端41aから仕切り板47の第2の面47cまでの距離Ds2よりも長くなるように構成されている。
第3の実施形態に係る熱交換器110によれば、複数の扁平管41のうち、一番下に配置された扁平管41Fの一端41Faから仕切り板47までの距離Ds1を、他の扁平管41の一端41aから仕切り板47までの距離Ds2よりも長くすることで、一番下に配置された扁平管41Fの一端41Faと仕切り板47との間に形成される冷媒流路の断面積を大きくすることが可能となる。
これにより、扁平管41Fの高さ位置における縮流の程度を緩和することが可能となり、冷媒の流れが剥離しにくくなるので、従来であれば剥離(縮流)の影響によって液相冷媒が流入し難い可能性のあった扁平管41Fに対しても液相冷媒が供給され易くなり、その結果として各扁平管41への冷媒分配を均等化することができる。
図13を参照して、第3の実施形態の第1変形例に係る熱交換器120について説明する。図13において、図8及び図12に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。図13に示す矢印は、熱交換器120を蒸発器として利用した際の冷媒が流れる方向を示している。
熱交換器120は、第2の実施形態の熱交換器70を構成するヘッダ71に対して扁平管41Fの一端41Faを、他の扁平管41の一端41aの位置よりも第1の空間54から第2の空間55に向かう方向に後退させたこと以外は、熱交換器70と同様に構成されている。
このように、一番下に配置された扁平管41Fの一端41Faから仕切り板47までの距離Ds1を、他の扁平管41の一端41aから仕切り板47までの距離Ds2よりも長くした上で、第1の冷媒案内部73を備えてもよい。
また、上記構成とされた熱交換器120に、図9に示す第3の冷媒案内部83を設けてもよい。
図14を参照して、第3の実施形態の第2変形例に係る熱交換器130について説明する。図14において、図4に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。図14に示す矢印は、熱交換器130を蒸発器として利用した際の冷媒が流れる方向を示している。
熱交換器130は、第1の実施形態の熱交換器27を構成するヘッダ43に替えてヘッダ131を有すること以外は、熱交換器27と同様に構成されている。ヘッダ131は、第1の実施形態のヘッダ43を構成する仕切り板47に替えて、仕切り板133を有すること以外は、ヘッダ43と同様に構成されている。
X方向における複数の扁平管41の一端41a,41Faの位置は、同じ位置とされている。
仕切り板133は、X方向において扁平管41Fの一端41Faと向かい合う下端部133Aを有する。下端部133Aは、下端部133Aを除いた仕切り板133を基準として、第2の空間55から第1の空間54に向かう方向にずれた位置に配置されている。 これにより、一番下に配置された扁平管41Fの一端41Faから仕切り板47までの距離Ds1は、他の扁平管41の一端41aから仕切り板47までの距離Ds2よりも長くなるように構成されている。
第3の実施形態の第2変形例に係る熱交換器130によれば、複数の扁平管41のうち、一番下に配置された扁平管41Fの一端41Faと向かい合う仕切り板133の下端部133Aを、第2の空間55から第1の空間54に向かう方向にずれた位置に配置させることで、一番下に配置された扁平管41Fの一端41Faと仕切り板133との間に形成される冷媒流路の断面積を大きくすることができる。
図15を参照して、第4の実施形態に係る熱交換器140について説明する。図15において、図4に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。図15に示す矢印は、熱交換器140を蒸発器として利用した際の冷媒が流れる方向を示している。
熱交換器140は、第1の実施形態の熱交換器27を構成するヘッダ43に替えてヘッダ141を有すること以外は、熱交換器27と同様に構成されている。ヘッダ141は、第1の実施形態のヘッダ43の構成に、さらに整流部材143を設けたこと以外は、ヘッダ43と同様に構成されている。
整流部材143は、第2の空間55を区画するヘッダ本体45の内壁面45bに設けられた邪魔板145である。
邪魔板145は、扁平管41Fの下方であって、扁平管41Fから離れた位置に配置されている。邪魔板145は、ヘッダ本体45の内壁面45bから前記仕切り板に向かう方向に延びている。内壁面45bからの邪魔板145の突出量は、扁平管41Fの一方の端部41Bの突出量と等しくなるように構成されている。
第4の実施形態に係る熱交換器140によれば、上記構成とされた邪魔板145(整流部材143)を備えることで、一番下に配置された扁平管41Fの一方の端部41Bの前段において、冷媒の流れを剥離させて、扁平管41Fの一端における冷媒の流れを整流することが可能となる。
これにより、従来であれば剥離(縮流)の影響によって液相冷媒が流入し難い可能性のあった扁平管41Fに対しても液相冷媒が供給され易くなり、その結果として各扁平管41への冷媒分配を均等化することができる。
図16を参照して、第4の実施形態の第1変形例に係る熱交換器150について説明する。図16において、図15に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。図16に示す矢印は、熱交換器150を蒸発器として利用した際の冷媒が流れる方向を示している。
熱交換器150は、第4の実施形態の熱交換器140を構成するヘッダ141に替えてヘッダ151を有すること以外は、熱交換器140と同様に構成されている。ヘッダ151は、第4の実施形態のヘッダ141の構成に、さらに第1の冷媒案内部73を設けたこと以外は、ヘッダ141と同様に構成されている。
このように、第4の実施形態で説明した邪魔板145と、第2の実施形態で説明した第1の冷媒案内部73と、を組み合わせて用いてもよい。
図17を参照して、第4の実施形態の第1変形例に係る熱交換器160について説明する。図17において、図15に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。図17に示す矢印は、熱交換器160を蒸発器として利用した際の冷媒が流れる方向を示している。
熱交換器160は、第4の実施形態の熱交換器140を構成する邪魔板145に替えて、整流部材163であるブロック164を備えること以外は、熱交換器140と同様に構成されている。
ブロック164は、扁平管41Fの一方の端部41Bの下面と接触するように、一方の端部41Bの下方に配置されている。ブロック164は、ヘッダ本体45の内壁面45bから仕切り板47に向かう方向に延びている。
ヘッダ本体45の内壁面45bを基準とした際のブロック164の突出量は、扁平管41の一方の端部41Bの突出量と等しい。
第4の実施形態の第1変形例に係る熱交換器160によれば、整流部材163として上記構成とされたブロック164を用いることで、一番下に配置された扁平管41Fの一方の端部41Bの前段において、冷媒の流れを剥離させて、扁平管41Fの端における冷媒の流れを整流することが可能となる。
これにより、従来であれば剥離(縮流)の影響によって液相冷媒が流入し難い可能性のあった扁平管41Fに対しても液相冷媒が供給され易くなり、その結果として各扁平管41への冷媒分配を均等化することができる。
図18を参照して、第4の実施形態の第3変形例に係る熱交換器170について説明する。図18において、図17に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。図18に示す矢印は、熱交換器170を蒸発器として利用した際の冷媒が流れる方向を示している。
熱交換器170は、第4の実施形態の第2変形例に係る熱交換器160を構成するブロック164に替えて、整流部材173であるブロック174を備えること以外は、熱交換器160と同様に構成されている。
ブロック174は、扁平管41Fの一方の端部41Bの下面と接触するように、一方の端部41Bの下方に配置されている。ブロック174は、仕切り板47側に形成され、冷媒の流れを上方に導く湾曲面174aを有する。
第4の実施形態の第3変形例に係る熱交換器170によれば、ブロック174が湾曲面174aを有することで、流れが剥離することなく、冷媒を第2の空間55の上方に導くことができる。
図19を参照して、第4の実施形態の第4変形例に係る熱交換器180について説明する。図19において、図11及び図17に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。図19に示す矢印は、熱交換器180を蒸発器として利用した際の冷媒が流れる方向を示している。
熱交換器180は、第4の実施形態の第3変形例に係る熱交換器170の構成に、さらに図11に示す第1の冷媒案内部73及び第2の冷媒案内部93を加えたこと以外は、熱交換器160と同様に構成されている。
このように、ブロック174、第1の冷媒案内部73、及び第2の冷媒案内部93を組み合わせて用いてもよい。
図20を参照して、第4の実施形態の第5変形例に係る熱交換器190について説明する。図20において、図14及び図19に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。図20に示す矢印は、熱交換器190を蒸発器として利用した際の冷媒が流れる方向を示している。
熱交換器190は、第4の実施形態の第2変形例に係る熱交換器160を構成する仕切り板47に替えて、図14に示す仕切り板133を有すること以外は、熱交換器160と同様に構成されている。
このように、ブロック174、第1の冷媒案内部73、第2の冷媒案内部93、及び仕切り板133を組み合わせて用いてもよい。
図21を参照して、第5の実施形態の冷凍サイクル装置200について説明する。図21において、実線の矢印は、暖房運転時に冷媒が流れる方向を示しており、点線の矢印は、冷房運転時に冷媒が流れる方向を示している。図21において、図1に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。
冷凍サイクル装置200は、第1の実施形態の冷凍サイクル装置10を構成する第1及び第2の熱交換器ユニット18,23に替えて、第1及び第2の熱交換器ユニット201,203を有すること以外は、冷凍サイクル装置10と同様に構成されている。
第1の熱交換器ユニット201は、熱交換器27に替えて、熱交換器205を有すること以外は、第1の熱交換器ユニット18と同様に構成されている。
第2の熱交換器ユニット203は、熱交換器27に替えて、熱交換器205を有すること以外は、第2の熱交換器ユニット23と同様に構成されている。
図21~図23を参照して、熱交換器205について説明する。図22において、図2に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。また、図22において、X方向はZ方向(上下方向)に対して直交する扁平管41の延在方向を示している。図23において、Y方向はX方向及びZ方向に対して直交する左右方向(フィン206に扁平管41が取り付けられた状態において、扁平管41の幅方向)、Jは空気が流れる方向(以下、「方向J」という)をそれぞれ示している。
出入口用ヘッダ35は、Z方向に延びる筒状の部材であり、上端及び下端が閉塞されている。出入口用ヘッダ35は、第1の冷媒配管14A、及び複数の扁平管41の一方の端部(X方向の一方側に配置された端部)と接続されている。
出入口用ヘッダ35は、第1の冷媒配管14Aを介して供給される冷媒を複数の扁平管41内の流路に導くとともに、折り返し用ヘッダ37を経由して出入口用ヘッダ35に戻ってくる冷媒を第1の冷媒配管14Aに戻す。
折り返し用ヘッダ37は、X方向において、出入口用ヘッダ35と向かい合うように配置されている。折り返し用ヘッダ37は、Z方向に延びる筒状の部材であり、上端及び下端が閉塞されている。折り返し用ヘッダ37は、複数の扁平管41の他方の端部(X方向の他方側に配置された端部)と接続されている。
折り返し用ヘッダ37は、複数の扁平管41を介して、冷媒を出入口用ヘッダ35に戻す。
図22~図24を参照して、扁平管41について説明する。図24において、図22及び図23に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
第1及び第2の端部41D,41Eの外形は、円形状または楕円形状とされている。
図22、図23、及び図25~図27を参照して、フィン206について説明する。図5~図7において、図22及び図23に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
フィン本体207は、板状とされており、Z方向に延びている。フィン本体207は、X方向に配置された第1及び第2の面207a,207bと、第2の平面部207Aと、を有する。
第1の面207aは、出入口用ヘッダ35と向かい合うように配置されている。第2の面207bは、第1の面207aの反対側に配置された面である。第2の面207bは、折り返し用ヘッダ37と向かい合うように配置されている。
第2の平面部207Aは、Z方向において、互いに隣り合う扁平管挿入部209の間に配置されたフィン本体207のうち、凹凸部211及びフィンピッチ規定部215を除いた部分である。
第1及び第2の面207a,207bのうち、第2の平面部207Aを構成する第1及び第2の面207a,207bは、X方向に対して直交しており、Y方向及びZ方向に対して平行な面である。
第2の平面部207Aのうち、Y方向の一方側に配置された部分は、フィン206の一方の端部206Aを構成している。
扁平管挿入部209は、フィン本体207に複数形成されている。複数の扁平管挿入部209は、Z方向に間隔を空けて配置されている。扁平管挿入部209は、Y方向の一方側から他方側に延びている。扁平管挿入部209は、Y方向の他方側に配置された先端部209Aと、Y方向の一方側に配置された後端部209Bと、を有する。
先端部209Aは、閉塞されており、扁平管41の第2の端部41Eの位置を規制する。後端部209Bは、扁平管41を挿入する観点から開放されている。
先端部209Aの形状は、第2の端部41Eの外周面と先端部209Aを区画するフィン本体207とが面接触する形状とされている。即ち、第2の端部41Eが円形状の場合、先端部209Aの形状は、第2の端部41Eと面接触する円形状とされ、第2の端部41Eが楕円形状の場合、先端部209Aの形状は、第2の端部41Eと面接触する楕円形状とされている。
このような構成とすることで、扁平管41とフィン本体207との間の接触面積を増加させることが可能となるので、扁平管41とフィン206との間の熱伝導性を向上させることができる。
凹凸部211は、Z方向において互いに隣り合う扁平管挿入部209の間に位置するフィン本体207に形成されている。凹凸部211の周囲は、第2の平面部207Aで囲まれている。
凹凸部211は、第2の平面部207Aの第1の面207aから離れる方向に突出する山と谷とが交互配置されることで形成されている。凹凸部211は、Z方向に対して、間隔を空けて配置されている。
このような構成とされた凹凸部211を有することで、フィン本体207の面積を増加させつつ空気側の熱伝達率を向上させることが可能となるので、空気とフィン本体207との間の熱交換の効率を高めることができる。
連通部213は、フィン本体207のうち、複数の扁平管挿入部209よりもY方向の他方側に配置された部分であり、Z方向に連続して延びている。連通部213は、第1の平面部207Bと、凝縮水案内部217と、を有する。
第1の平面部207Bは、Y方向から凝縮水案内部217を挟み込むように、凝縮水案内部217の両側に配置されている。
第1及び第2の面207a,207bのうち、第1の平面部207Bを構成する面は、X方向に対して直交するとともに、Y方向及びZ方向に対して平行な面である。
第1の平面部207Bのうち、Y方向の他方側に配置された部分は、フィン206の他方の端部206Bを構成している。
第2の面207bのうち、フィン206の一方の端部206Aを構成する面と第2の面207bのうち、他方の端部206Bを構成する面とは、同一平面上に配置されている。
凝縮水案内部217は、第1の平面部207Bの第1の面207aに対して交差する方向に屈曲した状態で、第1の平面部207Bの第1の面207a側に突出している。凝縮水案内部217は、Z方向に亘って連続して延びている。凝縮水案内部217は、Z方向に対して直交する平面で切断した際の断面形状がV字形状とされ、かつZ方向において断面形状が一様とされた凸部218である。
凸部218を構成する第1の面207aは、第1の平面部207Bの第2の面207bから第1の面207a側に向かう方向にV字状に突出している。
凸部218を構成する第2の面207bは、第1の平面部207Bの第2の面207bから第1の面207a側に向かう方向にV字状に窪んだ面である。
フィンピッチ規定部215は、Z方向において、互いに隣り合う扁平管挿入部209の後端部の間に形成されている。フィンピッチ規定部215は、凹凸部211のY方向の一方側に配置されている。
フィンピッチ規定部215は、X方向の一方側に配置されたフィン206の第2の面207bに当接されることで、X方向に配置されたフィン206のピッチ(フィンピッチ)を所望の値に保つ。フィンピッチ規定部215の形状としては、例えば、L字形状とすることが可能である。
ここで、図28~図30を参照して、複数のフィン206を製造する際に行う切断工程について説明する。図28~図30において、図23に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。図28及び図30において、Cpは切断工程において、図28に示す構造体を切断する位置(以下、「切断位置Cp」という)を示している。
先に説明したように、第2の面207bのうち、フィン206の一方の端部206Aを構成する面と他方の端部206Bを構成する面とは、同一平面上に配置されている。
このような構成とすることで、板材(複数のフィン206の母材)をプレス加工して複数のフィン206が連結された構造体220の製造後に行う構造体220の切断工程において、切断装置のステージの上面に、切断位置Cpに対応する第2の面207bを接触させることが可能となる。これにより、ステージ上に安定した状態で構造体220を配置することが可能となるので、構造体220の切断を精度良く行うことができる。
第1の実施形態の熱交換器205によれば、連通部213に形成された凝縮水案内部217を第1の平面部207Bを構成する第1の面207aから突出する凸部218で構成することで、凝縮水の流れの阻害を抑制した上で、凸部218を構成する第1及び第2の面207a,207bに沿って、上方側から下方側に向かう方向に凝縮水を導くことができる。
また、上記構成とされた凸部218を設けることで、連通部213の強度を向上させることが可能となる。これにより、フィン206のうち、Y方向において扁平管挿入部209と向かい合う部分(フィン206の強度が弱い部分)にフィン折れが発生することを抑制できる。
さらに、上記構成とされた凸部218を有することで、凝縮水案内部217の表面積を増加させつつ空気側の熱伝達率を向上させることが可能となる。これにより、凝縮水案内部217と空気との間の熱交換効率を高めることができる。
上述した凝縮水の排水性に優れた熱交換器205を備えることで、第1の熱交換器ユニット201を安定して稼働させることができる。
上述した第1及び第2の熱交換器ユニット201,203を備えることで、冷凍サイクル装置200の性能を向上させた上で、冷凍サイクル装置200を安定して稼働させることができる。
図31及び図32を参照して、第6の実施形態の熱交換器230について説明する。図31において、図23に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。図31及び図32において、同一構成部分には、同一符号を付す。
熱交換器230は、第5の実施形態の熱交換器205を構成する複数のフィン206に替えて、複数のフィン231を有すること以外は、熱交換器205と同様に構成されている。
連通部233は、連通部213に形成された凝縮水案内部217(凸部218)に替えて、凝縮水案内部235を有すること以外は、連通部213と同様に構成されている。
凝縮水案内部235は、第1の平面部207Bを構成する第1の面207aから突出し、左右方向に配置された凸部238(図31及び図32では、一例として2つ)と、Y方向において互いに隣り合う凸部238の間に配置された凹部239(図31及び図32では、一例として1つ)と、を有する凹凸部236で構成されている。
上記構成とされた凹凸部236を凝縮水案内部235として用いることで、凝縮水の流れの阻害を抑制した上で、凹凸部236を構成する第1及び第2の面207a,207bに沿って、上方側から下方側に向かう方向に凝縮水を導くことができる。
また、凝縮水案内部235として凹凸部236を用いることで、連通部233の強度を向上させることが可能となるので、フィン231のうち、左右方向(Y方向)において扁平管挿入部209と向かい合う部分(フィン231の強度が弱い部分)にフィン折れが発生することを抑制できる。
さらに、凝縮水案内部235を凹凸部236で構成することで、凝縮水案内部217を1つの凸部218で構成した場合と比較して、凝縮水案内部235の表面積を増加させつつ空気側の熱伝達率を向上させることが可能となる。これにより、凝縮水案内部235と空気との間の熱交換効率を高めることができる。
図33及び図34を参照して、第7の実施形態の熱交換器240について説明する。図33において、図23に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。図33及び図34において、同一構成部分には、同一符号を付す。
熱交換器240は、第5の実施形態の熱交換器205を構成する複数のフィン206に替えて、複数のフィン241を有すること以外は、熱交換器205と同様に構成されている。
連通部243は、Z方向に連続して延びる凝縮水案内部245を有する。凝縮水案内部245は、段差部246であり、第1の平面部207Bを構成する第1の部分243A及び第2の部分243Bと、接続部248と、凝縮水案内部245と、を有する。
第2の部分243Bは、第1の部分243Aが形成された位置からX方向の他方側にオフセットされた位置に配置されている。第2の部分243Bを構成する第1及び第2の面207a,207bは、第1の部分243Aを構成する第1及び第2の面207a,207bに対して平行とされている。
接続部248の一方の端部は、第1の部分243Aと接続されている。接続部248の他方の端部は、第2の部分243Bと接続されている。
接続部248を構成する第1及び第2の面207a,207bは、第1及び第2の部分243A,243Bを構成する第1及び第2の面207a,207bに対して傾斜している。
凝縮水案内部245(段差部246)は、X方向に段差が形成された構成とされている。
このような構成とされた段差部246を凝縮水案内部245として用いることで、凝縮水の流れの阻害を抑制した上で、接続部248を構成する第1及び第2の面207a,207bに沿って、上方側から下方側に向かう方向に凝縮水を導くことができる。
また、凝縮水案内部245を段差部246で構成することで、連通部243の強度を向上させることが可能となるので、フィン241のうち、Y方向において扁平管挿入部209と向かい合う部分(フィン241の強度が弱い部分)にフィン折れが発生することを抑制できる。
さらに、凝縮水案内部245を段差部246で構成することで、凝縮水案内部245の表面積を増加させつつ空気側の熱伝達率を向上させることが可能となる。これにより、凝縮水案内部245と空気との間の熱交換効率を高めることができる。
図35~図37を参照して、第8の実施形態の熱交換器250について説明する。図35において、図23に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。図35~図37において、同一構成部分には、同一符号を付す。
熱交換器250は、第5の実施形態の熱交換器205を構成する複数のフィン206に替えて、複数のフィン251を有すること以外は、熱交換器205と同様に構成されている。
フィン251は、扁平管挿入部209の周囲に第1の平面部207Bの第1の面207a側に突出する台座部252を設け、第1の平面部207Bの第1の面207aを基準としてX方向における凸部218(凝縮水案内部217)の先端218Aの高さH1を第1の平面部207Bの第1の面207aを基準としてX方向における台座部252の高さH2と等しくするとともに、凸部218の先端218Aの位置において、凸部218と台座部252とを接続させたこと以外は、先に説明したフィン206と同様に構成されている。
このように、X方向における凸部218の高さH1と台座部252との高さH2を等しくするとともに、凸部218の先端218Aの位置において、凸部218と台座部252とを接続させることで、Y方向において、台座部252と凸部218との間に第1の平面部207Bが配置されることがなくなる。これにより、台座部252と凸部218との間において、第1の平面部207BをZ方向に不連続にすることが可能となるので、台座部252と凸部218との間におけるフィン折れの発生を抑制することができる。
図38を参照して、第8の実施形態の第1変形例に係る熱交換器260について説明する。図38において、図35に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
熱交換器260は、第8の実施形態の熱交換器250を構成するフィン251に替えて、フィン261を有すること以外は、熱交換器250と同様に構成されている。
フィン261は、フィン251を構成する台座部252に替えて台座部263を有すること以外は、フィン251と同様に構成されている。
台座部263は、凸部218と接続された部分の上側を台座部263から凸部218に向かう斜め下方に傾斜させたこと以外は、台座部252と同様に構成されている。
このような構成とされた台座部263を有することで、台座部263と凸部218とが接続された部分の上部側に凝縮水が溜まることを抑制可能となるので、台座部263が凝縮水の流れを阻害することを抑制できる。
図39を参照して、第8の実施形態の第2変形例に係る熱交換器270について説明する。図39において、図38に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
熱交換器270は、第8の実施形態の第1変形例に係る熱交換器260を構成するフィン261に替えて、フィン271を有すること以外は、熱交換器260と同様に構成されている。
フィン271は、フィン261を構成する台座部263に替えて台座部273を有すること以外は、フィン261と同様に構成されている。
台座部273は、凸部218と接続された部分の上側及び下側を台座部273から凸部218に向かう斜め下方に傾斜させたこと以外は、台座部263と同様に構成されている。
このような構成とされた台座部273を有することで、台座部273と凸部218とが接続された部分の上部側だけでなく、台座部273の裏側(図39の紙面の裏側)の下部に凝縮水が溜まることを抑制可能となるので、台座部273が凝縮水の流れを阻害することを抑制する効果を高めることができる。
図40を参照して、第9の実施形態の冷凍サイクル装置280について説明する。図40において、実線の矢印は、暖房運転時に冷媒が流れる方向を示しており、点線の矢印は、冷房運転時に冷媒が流れる方向を示している。図40において、図21に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。
冷凍サイクル装置280は、第2の実施形態の冷凍サイクル装置200を構成する第1及び第2の熱交換器ユニット201,203に替えて、第1及び第2の熱交換器ユニット281,283を有すること以外は、冷凍サイクル装置200と同様に構成されている。 第1の熱交換器ユニット281は、熱交換器205に替えて、熱交換器285を有すること以外は、第1の熱交換器ユニット201と同様に構成されている。
第2の熱交換器ユニット283は、熱交換器205に替えて、熱交換器285を有すること以外は、第2の熱交換器ユニット203と同様に構成されている。
図40~図42を参照して、熱交換器285について説明する。図41及び図42において、Z方向は第1の方向を示している。図41において、X方向はZ方向に対して直交する扁平管41の延在方向を示している。図42において、Y方向はX方向及びZ方向に対して直交する第2の方向(フィン290に扁平管41が取り付けられた状態において、扁平管41の幅方向)、Pは空気が流れる方向(以下、「方向P」という)をそれぞれ示している。
なお、本実施形態では、Z方向の一例として、Z方向が上下方向(鉛直方向)である場合を例に挙げて以下の説明を行う。
図41~図46を参照して、複数のフィン290について説明する。図43~図46において、図41及び図42に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
フィン290は、第5の実施形態で説明したフィン206を構成するフィン本体207に替えてフィン本体291を有するとともに、さらに複数の熱伝導部305、複数の第1のフィンピッチ規定部307、及び複数の第2のフィンピッチ規定部308を有すること以外は、フィン206と同様に構成されている。
フィン本体291は、板状とされており、Z方向に延びている。フィン本体291は、X方向に配置された第1及び第2の面291a,291bを有する。
第1の面291aは、出入口用ヘッダ35と向かい合うように配置されている。第2の面291bは、第1の面291aの反対側に配置された面である。第2の面291bは、折り返し用ヘッダ37と向かい合うように配置されている。フィン本体291は、板状とされ、Z方向に延びる連通部303を有する。
熱伝導部305は、第1の面291a側に立ち上がるように、扁平管挿入部209の周囲に形成されている。熱伝導部305は、X方向に突出している。扁平管挿入部209に扁平管41が挿入された状態において、熱伝導部305の内周面305aは、扁平管41の外周面41bと面接触する。X方向における熱伝導部305の高さは、X方向に複数のフィン290を配置させた際、第1の面291a側に配置されたフィン290に当接されない高さとされている。
このような構成とされた熱伝導部305を有することで、扁平管41と複数のフィン290との間の接触面積を増加させることが可能となる。これにより、扁平管41と複数のフィン290との間における熱伝導性を向上させることができる。
また、X方向における熱伝導部305の高さを、第1の面291a側に配置されたフィン290に熱伝導部305が当接されない高さとすることで、第1及び第2のフィンピッチ規定部307,308を用いてフィンピッチを規定した上で、扁平管41とフィン290との間の熱伝導性を向上させることができる。
第1のフィンピッチ規定部307は、Z方向において、互いに隣り合う扁平管挿入部209の後端部の間に形成されている。第1のフィンピッチ規定部307は、凹凸部211のY方向の一方側に配置されている。
第1のフィンピッチ規定部307は、X方向の一方側に配置されたフィン290の第2の面291bに当接されることで、X方向に配置されたフィン290のピッチ(フィンピッチ)を所望の値に保つ。第1のフィンピッチ規定部307は、例えば、L字形状とすることが好ましい。
このように、第1のフィンピッチ規定部307を互いに隣り合う扁平管挿入部209の後端部側に形成することで、扁平管挿入部209に扁平管41を挿入する際の初期段階に発生しやすいフィン290の変形や座屈を抑制することができる。
このように、第1のフィンピッチ規定部307をL字形状とすることで、例えば、第1のフィンピッチ規定部307をI字形状とした場合と比較して、第1のフィンピッチ規定部307が第2の面291bと接触する確率を高めることができる。
また、第1のフィンピッチ規定部307をL字形状とすることで、第1のフィンピッチ規定部307と第2の面291bとの接触面積を増加させることが可能となるので、フィンピッチを安定して維持することができる。
第2のフィンピッチ規定部308は、Z方向において、第1のフィンピッチ規定部307を挟む2つの扁平管挿入部209のうち、第1のフィンピッチ規定部307の上方側に位置する扁平管挿入部209の周囲に配置されている。
具体的には、第2のフィンピッチ規定部308は、扁平管挿入部209の下側で、かつ先端部209Aの近く(先端部209Aよりも扁平管挿入部209の後端部側で、かつ先端部209A側)に配置されている。
第2のフィンピッチ規定部308は、フィン本体291の一部を下側(Z方向の一方側)に折り曲げて、第1の面291a側に突出させることで形成されている。
X方向における第1及び第2のフィンピッチ規定部307,308の突出量は等しく、かつ上記フィンピッチを所望の値に保つことの可能な大きさに設定されている。
第2のフィンピッチ規定部308は、例えば、L字形状とすることが好ましい。第2のフィンピッチ規定部308をL字形状とすることで、先に説明したL字形状とされた第1のフィンピッチ規定部307と同様な効果を得ることができる。
上述したように、フィン本体291の一部を下側に折り曲げることで、第1及び第2のフィンピッチ規定部307,308を形成することで、フィン本体291の一部をY方向に折り曲げた場合と比較して、第1及び第2のフィンピッチ規定部307,308がP方向(第2の方向の他方側から一方側に向かう方向)に流れる空気の抵抗体となることを抑制可能となるので、空気の圧損を抑制することができる。
また、第1の方向(Z方向)に延びる連通部303に第1及び第2のフィンピッチ規定部307,308を形成しないことで、第1の方向(Z方向)に排水される凝縮水の流れを第1及び第2のフィンピッチ規定部307,308が阻害することがなくなるため、良好な排水性を維持することができる。
第1の熱交換器ユニット281によれば、上述した熱交換器285を備えることで、第1の熱交換器ユニット281の性能を向上させた上で、第1の熱交換器ユニット281を安定して稼働させることができる。
なお、熱交換器285を備える第2の熱交換器ユニット283も第1の熱交換器ユニット281と同様な効果を得ることができる。
上述した第1及び第2の熱交換器ユニット281,283を冷凍サイクル装置280が備えることで、冷凍サイクル装置280の性能を向上させた上で、冷凍サイクル装置280を安定して稼働させることができる。
図47を参照して、第9の実施形態の変形例に係るフィン320について説明する。図47において、図42に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。
このように、フィン本体291の一部を上側に折り曲げることで第1のフィンピッチ規定部307を形成するとともに、Z方向において、第1のフィンピッチ規定部307を挟む2つの扁平管挿入部209のうち、第1のフィンピッチ規定部307の下方側に位置する扁平管挿入部209の周囲に第2のフィンピッチ規定部308を形成することで、フィンピッチを規定する位置をZ方向において等間隔に配置することが可能となる。これにより、フィンピッチを安定して規定することができる。
各実施形態に記載の熱交換器27,60,70,80,90,100,110,120,130,140,150,160,170,180,190,205,230,240,250,260,270,285、熱交換器ユニット(第1の熱交換器ユニット18,201,281及び第2の熱交換器ユニット23,203,283)、及び冷凍サイクル装置10,200,280は、例えば、以下のように把握される。
また、冷媒が気液二相冷媒で、かつヘッダ本体45内に導入される冷媒の流量が少ない場合において、第1の空間54で冷媒が気液分離して、第1の空間54を気相冷媒が上昇することを抑制可能となる。即ち、ヘッダ本体45内に冷媒の循環流れが形成されにくくなることを抑制できる。
そこで、ヘッダ本体45の高さHの1/2よりも低い位置にノズル部49,62を配置させることで、吹出口49A,62Aからヘッダ本体45の底面(第1の底面45aa)までの距離を短くすることが可能となるので、ヘッダ43内における冷媒の循環流れを形成しやすくなる。
また、熱交換器27,60,70,80,90,100,110,120,130,140,150,160,170,180,190を凝縮器として用いる場合、複数の扁平管41を介して、ヘッダ43内に流入する冷媒(液相冷媒)を容易にヘッダの外部に排出することができる。
これにより、従来であれば剥離(縮流)の影響によって液相冷媒が流入し難い可能性のあった扁平管41Fに対しても液相冷媒が供給され易くなり、その結果として各扁平管41への冷媒分配を均等化することができる。
これにより、従来であれば剥離(縮流)の影響によって液相冷媒が流入し難い可能性のあった扁平管41Fに対しても液相冷媒が供給され易くなり、その結果として各扁平管41への冷媒分配を均等化することができる。
また、ノズル部62の幅方向(Y方向)両側に配置された一対の冷媒流通部54Aの幅W2の合計の値(=2×W2)をノズル部62の幅W1の値よりも小さくすることで、一対の冷媒流通部54Aの流路断面積を小さくすることが可能となる。これにより、第1の空間54において下方から上方に向かう冷媒の逆流の発生を抑制できる。
また、上記構成とされた凝縮水案内部217,235,245を設けることで、連通部213,233,243の強度を向上させることが可能となる。これにより、フィン206,231,241,251,261のうち、左右方向(Y方向)において扁平管挿入部209と向かい合う部分(フィン206,231,241,251,261の強度が弱い部分)にフィン折れが発生することを抑制できる。
さらに、上記構成とされた凝縮水案内部217,235,245を有することで、凝縮水案内部217,235,245の表面積を増加させつつ空気側の熱伝導率を向上させることが可能となる。これにより、凝縮水案内部217,235,245と空気との間の熱交換効率を高めることができる。
また、上記構成とされた凸部218を設けることで、連通部213の強度を向上させることが可能となる。これにより、フィン206のうち、Y方向において扁平管挿入部209と向かい合う部分(フィン206の強度が弱い部分)にフィン折れが発生することを抑制できる。
さらに、上記構成とされた凸部218を有することで、凝縮水案内部217の表面積を増加させつつ空気側の熱伝導率を向上させることが可能となる。これにより、凝縮水案内部217と空気との間の熱交換効率を高めることができる。
また、凝縮水案内部235として凹凸部236を用いることで、連通部233の強度を向上させることが可能となるので、フィン231のうち、左右方向(Y方向)において扁平管挿入部209と向かい合う部分(フィン231の強度が弱い部分)にフィン折れが発生することを抑制できる。
さらに、凝縮水案内部235を凹凸部236で構成することで、凝縮水案内部217を1つの凸部218で構成した場合と比較して、凝縮水案内部235の表面積を増加させつつ空気側の熱伝導率を向上させることが可能となる。これにより、凝縮水案内部235と空気との間の熱交換効率を高めることができる。
また、凝縮水案内部245を段差部246で構成することで、連通部243の強度を向上させることが可能となるので、フィン241のうち、左右方向(Y方向)において扁平管挿入部209と向かい合う部分(フィン241の強度が弱い部分)にフィン折れが発生することを抑制できる。
さらに、凝縮水案内部245を段差部246で構成することで、凝縮水案内部245の表面積を増加させつつ空気側の熱伝導率を向上させることが可能となる。これにより、凝縮水案内部245と空気との間の熱交換効率を高めることができる。
また、第1のフィンピッチ規定部307を扁平管挿入部209の後端部側に配置するとともに、第2のフィンピッチ規定部308を扁平管挿入部209の先端部209A側に配置することで、第1の方向(Z方向)及び第2の方向(Y方向)に対して離れた位置に第1及び第2のフィンピッチ規定部307,308を配置させることが可能となる。これにより、延在方向(X方向)に配置された複数のフィン290のフィンピッチを安定して規定することができる。
即ち、空気の圧損を抑制した上で、フィンピッチを安定して規定することができるとともに、扁平管41とフィン290との間の熱伝導性を向上させることができる。
また、第1の方向(Z方向)に延びる連通部303に第1及び第2のフィンピッチ規定部307,308を形成しないことで、第1の方向(Z方向)に排水される凝縮水の流れを第1及び第2のフィンピッチ規定部307,308が阻害することがなくなるため、良好な排水性を維持することができる。
また、第1のフィンピッチ規定部307をL字形状とすることで、第1のフィンピッチ規定部307と第2の面291bとの接触面積を増加させることが可能となるので、フィンピッチを安定して維持することができる。
また、第2のフィンピッチ規定部308をL字形状とすることで、第2のフィンピッチ規定部308と第2の面291bとの接触面積を増加させることが可能となるので、フィンピッチを安定して維持することができる。
11…室外機
12…室内機
14…冷媒配管
14A…第1の冷媒配管
14B…第2の冷媒配管
15…四方弁
15A~15D,248…接続部
16…圧縮機
18,201,281…第1の熱交換器ユニット
19…膨張弁
23,203,283…第2の熱交換器ユニット
26…第1の送風機
27,60,70,80,90,100,110,120,130,140,150,160,170,180,190,205,230,240,250,260,270,285…熱交換器
32…第2の送風機
35…出入口用ヘッダ
37…折り返し用ヘッダ
41,41F,41S…扁平管
41a,41Fa…一端
41A…流路
41b…外周面
41B,206A…一方の端部
41C,206B…他方の端部
41D…第1の端部
41E…第2の端部
42,206,231,241,251,261,271,290,320…フィン
42A,209…扁平管挿入部
43,61,71,81,91,101,131,141,151,191…ヘッダ
45…ヘッダ本体
45a…底面
45aa…第1の底面
45ab…第2の底面
45ac…第3の底面
45b…内壁面
45A…開口部
47,133…仕切り板
47a…上端面
47A,47B,133A…下端部
47Aa,47Ba…下端
47b,207a,291a…第1の面
47c,207b,291b…第2の面
47C…切り欠き部
49,62…ノズル部
49A,62A…吹出口
51…多孔板
51A…孔
53…内部空間
54…第1の空間
54A…冷媒流通部
55…第2の空間
73…第1の冷媒案内部
73a…第1の案内面
83…第3の冷媒案内部
83a…第3の案内面
93…第2の冷媒案内部
93a…第2の案内面
143,163,173…整流部材
145…邪魔板
164,174…ブロック
174a…湾曲面
207,291…フィン本体
207A…第2の平面部
207B…第1の平面部
209A…先端部
209B…後端部
211,236…凹凸部
213,233,243,303…連通部
215…フィンピッチ規定部
217,235,245…凝縮水案内部
218,238…凸部
218A…先端
220,225…構造体
239…凹部
243A…第1の部分
243B…第2の部分
246…段差部
252,263,273…台座部
305…熱伝導部
305a…内周面
307…第1のフィンピッチ規定部
308…第2のフィンピッチ規定部
B…領域
Cp…切断位置
Ds1,Ds2…距離
H,H1,H2…高さ
J,P…方向
Vp…平面
W1,W2…幅
Claims (6)
- 空気と冷媒とを熱交換させる熱交換器であって、
外形が扁平形状とされるとともに、内部に前記冷媒が流れる流路が形成され、幅方向の一方側に配置された第1の端部及び前記幅方向の他方側に配置された第2の端部を有する複数の扁平管と、
前記複数の扁平管を収容した状態で、前記扁平管の延在方向に所定のピッチで配置された複数のフィンと、
を備え、
前記複数のフィンは、板状とされ、前記延在方向に配置された第1の面、及び前記第1の面の反対側に配置された第2の面を含むフィン本体と、
前記フィン本体に形成されるとともに、前記延在方向に対して直交する上下方向に間隔を空けて複数配置され、前記上下方向及び前記延在方向に対して直交する左右方向の一方側から他方側に延び、前記第2の端部側から挿入された前記扁平管を収容する扁平管挿入部と、
複数の前記扁平管挿入部よりも前記左右方向の他方側に配置され、前記上下方向に連続して延びる連通部と、
をそれぞれ有し、
前記連通部は、前記上下方向及び前記左右方向に対して平行な第1の平面部を含み、
前記連通部には、前記第1の平面部に対して交差する方向に屈曲して、前記上下方向に亘って連続して延びるとともに、前記上下方向に直交する平面で切断した際の断面形状が前記上下方向において一様とされた凝縮水案内部が形成され、
前記凝縮水案内部は、前記第1の平面部を構成する前記第1の面から突出し、前記左右方向に配置された複数の凸部と、前記左右方向において互いに隣り合う前記凸部の間に配置された凹部と、を有する凹凸部であり、
前記扁平管挿入部は、前記左右方向の他方側に配置され、前記第2の端部を収容する先端部を有しており、
前記フィン本体は、前記上下方向において互いに隣り合う前記先端部の間に配置され、前記上下方向及び前記左右方向に対して平行な第2の平面部を有し、
前記扁平管挿入部の周囲には、前記第2の平面部の前記第1の面側に突出する台座部が配置されており、
前記第2の平面部の前記第1の面を基準として前記延在方向における前記凸部の先端の高さは、前記第2の平面部の前記第1の面を基準として前記延在方向における前記台座部の高さと等しく、
複数の前記凸部のうち最も前記左右方向の一方側の凸部の先端の位置において、複数の前記凸部のうち最も前記左右方向の一方側の凸部と前記台座部とを接続させる熱交換器。 - 空気と冷媒とを熱交換させる熱交換器であって、
外形が扁平形状とされるとともに、内部に前記冷媒が流れる流路が形成され、幅方向の一方側に配置された第1の端部及び前記幅方向の他方側に配置された第2の端部を有する複数の扁平管と、
前記複数の扁平管を収容した状態で、前記扁平管の延在方向に所定のピッチで配置された複数のフィンと、
を備え、
前記複数のフィンは、板状とされ、前記延在方向に配置された第1の面、及び前記第1の面の反対側に配置された第2の面を含むフィン本体と、
前記フィン本体に形成されるとともに、前記延在方向に対して直交する上下方向に間隔を空けて複数配置され、前記上下方向及び前記延在方向に対して直交する左右方向の一方側から他方側に延び、前記第2の端部側から挿入された前記扁平管を収容する扁平管挿入部と、
複数の前記扁平管挿入部よりも前記左右方向の他方側に配置され、前記上下方向に連続して延びる連通部と、
をそれぞれ有し、
前記連通部は、前記上下方向及び前記左右方向に対して平行な第1の平面部を含み、
前記連通部には、前記第1の平面部に対して交差する方向に屈曲して、前記上下方向に亘って連続して延びるとともに、前記上下方向に直交する平面で切断した際の断面形状が前記上下方向において一様とされた凝縮水案内部が形成され、
前記凝縮水案内部は、前記第1の平面部を構成する前記第1の面から突出する凸部であり、
前記扁平管挿入部は、前記左右方向の他方側に配置され、前記第2の端部を収容する先端部を有しており、
前記フィン本体は、前記上下方向において互いに隣り合う前記先端部の間に配置され、前記上下方向及び前記左右方向に対して平行な第2の平面部を有し、
前記扁平管挿入部の周囲には、前記第2の平面部の前記第1の面側に突出する台座部が配置されており、
前記第2の平面部の前記第1の面を基準として前記延在方向における前記凸部の先端の高さは、前記第2の平面部の前記第1の面を基準として前記延在方向における前記台座部の高さと等しく、
前記凸部の先端の位置において、前記凸部と前記台座部とを接続させる熱交換器。 - 前記台座部のうち、前記凝縮水案内部と接続された部分の上側は、前記台座部から前記凝縮水案内部に向かう斜め下方に傾斜する請求項1又は2記載の熱交換器。
- 前記フィンは、前記左右方向の一方側に配置された一方の端部と、前記左右方向の他方側に配置された他方の端部と、を有し、
前記凝縮水案内部は、前記他方の端部よりも前記一方の端部側に配置されており、
前記一方の端部及び前記他方の端部を構成する前記第2の面は、同一平面上に配置されている請求項1から3のうち、いずれか一項記載の熱交換器。 - 請求項1から4のうち、いずれか一項記載の熱交換器と、
前記熱交換器に空気を送る送風機と、
を備える熱交換器ユニット。 - 請求項5記載の熱交換器ユニットを備える冷凍サイクル装置。
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