JPWO2016178398A1 - 積層型ヘッダ、熱交換器、及び、空気調和装置 - Google Patents
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Abstract
Description
このような積層型ヘッダにおいて、クラッドされたろう材の量(容積)が、フィレットが形成される板状体の外周や板状体の開口部の内周の長さに対して相対的に多い場合には余剰となったろう材が発生し、積層型ヘッダの冷媒流路部分に多量に流入することで流路が閉塞してしまう問題があった。
なお、以下で説明する構成、動作等は、一例にすぎず、本発明に係る積層型ヘッダ、熱交換器、及び、空気調和装置は、そのような構成、動作等である場合に限定されない。また、各図において、同一又は類似するものには、同一の符号を付すか、又は、符号を付すことを省略している。また、細かい構造については、適宜図示を簡略化又は省略している。また、重複又は類似する説明については、適宜簡略化又は省略している。
実施の形態1に係る積層型ヘッダ、熱交換器、及び、空気調和装置について説明する。
<熱交換器の構成>
(熱交換器の概略構成)
以下に、実施の形態1に係る熱交換器の概略構成について説明する。
図1は、実施の形態1に係る熱交換器の、斜視図である。
図1に示されるように、熱交換器1は、熱交換部2と、分配合流部3と、を有する。
なお、分配合流流路51aは、本発明の連通穴に相当する。
以下に、実施の形態1に係る熱交換器1の積層型ヘッダ51の構成について説明する。
図2は、実施の形態1に係る積層型ヘッダにおける分解斜視図である。
図3は、実施の形態1に係る積層型ヘッダにおける側面図である。
ろう付け接合前の第1板状体111、112、113、114には、ろう材がクラッド(塗布)されておらず、第2板状体121、122、123の両面又は片面には、ろう材がクラッド(塗布)されている。この状態から第1板状体111、112、113、114を、第2板状体121、122、123を介して積層し、加熱炉で加熱してろう付け接合する。第1板状体111、112、113、114と、第2板状体121、122、123とは、例えば、厚さ1〜10mm程度であり、アルミニウム製である。
なお、各板状体は、プレス加工や切削加工によって加工される。プレス加工によって加工する場合は、プレス加工が可能な厚みが5mm以下の板材を使用し、切削加工によって加工する場合は、厚みが5mm以上の板材を使用してもよい。
さらに、第1板状体114、及び、第2板状体123の第2流路11Aに対して対向する位置には第3流路12Aが4箇所、円形で開口している。そして、第1板状体114の第3流路12A(本発明の第2開口)は、図1における風上側伝熱管22と連通している。
また、第1板状体113に形成された第2分岐流路11Bの中央には、第2流路11Aが接続されるとともに、第2分岐流路11Bの両端部には、第3流路12Aが接続される。
このように第1板状体111、112、113、114、及び、第2板状体121、122、123を積層してろう付けすることで各流路を接続し分配合流流路51aを形成することができる。
具体的に位置決め手段30は、貫通穴として形成され、貫通穴にピンを挿通することにより位置決めを行うことができる。また、対向する各板材の一方に凹部を形成するとともに、他方に凸部を設け、両板材を積層した場合に凹部と凸部とが嵌合する構成としてもよい。
次に、積層型ヘッダ51内の分配合流流路51a、及び、その冷媒の流れについて説明する。
熱交換器1が蒸発器として機能する場合、気液二相流の冷媒が、第1板状体111の第1流路10Aから積層型ヘッダ51内に流入する。流入した冷媒は、第1流路10A内を直進し、第1板状体112の第1分岐流路10B内で第2板状体122の表面に衝突し、重力方向における上下に分流する。
分流した冷媒は第1分岐流路10Bの両端部まで進み一対の第2流路11A内に流入する。
分流した冷媒は第2分岐流路11Bの両端部まで進み4つの第3流路12A内に流入する。
そして第3流路12Aから流出し、保持部材5の流路を介して風上側熱交換部21の複数の風上側伝熱管22に均一に分配されて流入する。
なお、実施の形態1の分配合流流路51aでは、2回分岐流路を通り、4分岐とした積層型ヘッダ51の例を示したが、分岐の回数は特段限定されない。
ここで、第2板状体121、122、123における開口部20A、20B、20C、20Dの構成について図2を用いて説明する。
長方形形状の第2板状体121において長手方向の両端部には、略矩形形状の開口部20Aが2箇所開口している。
この開口部20Aは、第1流路10Aとは連通しておらず、冷媒が流入することはない。また、開口部20Aの周囲の4辺は連続して形成されており、第2板状体121の両面に第1板状体111、112がろう付けされた場合に開口部20A内は密閉空間となる。
開口部20C、20Dも第3流路12Aとは連通しておらず、冷媒が流入することはない。また、開口部20C、20Dの周囲の4辺は連続して形成されており、第2板状体123の両面に第1板状体113、114がろう付けされた場合には開口部20C、20D内は密閉空間となる。
また、積層型ヘッダ51自体の重量が軽くなることで熱容量が減少し、ろう付け時間を短縮することができる。
以下に、実施の形態1に係る熱交換器の熱交換部及び分配合流部の接続について説明する。
図4及び図5は、実施の形態1に係る熱交換器の、熱交換部及び分配合流部の接続を説明する図である。なお、図5は、図4におけるA−A線での断面図である。
なお、図6は、図4におけるA−A線に相当する線での断面図である。
なお、風上側伝熱管22及び風下側伝熱管32は、図5に示されるように、風上側伝熱管22の一方の端部22b及び他方の端部22cと、風下側伝熱管32の一方の端部32b及び他方の端部32cと、が、熱交換器1を側方視した状態において千鳥状になるように、配設されていてもよく、また、図6に示されるように、碁盤状になるように、配設されていてもよい。
以下に、実施の形態1に係る熱交換器が適用される空気調和装置の構成について説明する。
図7及び図8は、実施の形態1に係る熱交換器が適用される空気調和装置の、構成を示す図である。なお、図7は、空気調和装置91が暖房運転する場合を示している。また、図8は、空気調和装置91が冷房運転する場合を示している。
以下に、実施の形態1に係る熱交換器、及び、その熱交換器が適用される空気調和装置の動作について説明する。
(暖房運転時の熱交換器及び空気調和装置の動作)
以下に、図7を用いて、暖房運転時の冷媒の流れについて説明する。
圧縮機92から吐出される高圧高温のガス状態の冷媒は、四方弁93を介して室内熱交換器96に流入し、室内ファン98によって供給される空気との熱交換によって凝縮することで、室内を暖房する。凝縮した冷媒は、高圧の過冷却液状態となり、室内熱交換器96から流出し、絞り装置95によって、低圧の気液二相状態の冷媒となる。低圧の気液二相状態の冷媒は、室外熱交換器94に流入し、室外ファン97によって供給される空気と熱交換を行い、蒸発する。蒸発した冷媒は、低圧の過熱ガス状態となり、室外熱交換器94から流出し、四方弁93を介して圧縮機92に吸入される。つまり、暖房運転時には、室外熱交換器94は、蒸発器として作用する。
以下に、図8を用いて、冷房運転時の冷媒の流れについて説明する。
圧縮機92から吐出される高圧高温のガス状態の冷媒は、四方弁93を介して室外熱交換器94に流入し、室外ファン97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、高圧の過冷却液状態(もしくは低乾き度の気液二相状態)となり、室外熱交換器94から流出し、絞り装置95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、室内熱交換器96に流入し、室内ファン98によって供給される空気との熱交換によって蒸発することで、室内を冷却する。蒸発した冷媒は、低圧の過熱ガス状態となり、室内熱交換器96から流出し、四方弁93を介して圧縮機92に吸入される。つまり、冷房運転時には、室外熱交換器94は、凝縮器として作用する。
実施の形態2に係る積層型ヘッダについて説明する。
なお、実施の形態1と重複又は類似する説明は、適宜簡略化又は省略している。
図9は、実施の形態2に係る積層型ヘッダにおける分解斜視図である。
第1板状体111、112、113、114、及び、第2板状体121、122、123の各構成については実施の形態1と同じである。
第2板状体121、122、123における開口部20A、20B、20C、20Dの構成について図2を用いて説明する。
長方形形状の第2板状体121において長手方向の両端部には、略矩形形状の開口部20Aが2箇所開口している。
開口部20C、20Dも第3流路12Aとは連通しておらず、冷媒が流入することはない。また、開口部20C、20Dの周囲の4辺のうち少なくとも1箇所には大気と連通する切欠部24が形成されている。よって、第2板状体123の両面に第1板状体113、114がろう付けされた場合に開口部20C、20D内は大気と連通する開放空間となる。
これにより、開口部20A、20B、20C、20D内の溶融したろう材が行き場を失うことがなく、切欠部24を設けた簡単な構成で余剰ろう材が分配合流流路51a内へ流れ込むことを回避することができる。
また、積層型ヘッダ51自体の重量が軽くなることで熱容量が減少し、ろう付け時間を短縮することができる。
実施の形態3に係る積層型ヘッダについて説明する。
なお、実施の形態1、2と重複又は類似する説明は、適宜簡略化又は省略している。
図10は、実施の形態3に係る積層型ヘッダにおける分解斜視図である。
図11は、実施の形態3に係る積層型ヘッダにおける側面図である。
図10、11に示す積層型ヘッダ51は、実施の形態1、2に係る積層型ヘッダ51と同様に、例えば長方形形状の第1板状体111、112、113、114と、この各第1板状体の間に挟み込まれる第2板状体121、122、123とで構成されている。
第2板状体121、122、123の両面又は片面には、ろう材がクラッド(塗布)される。第1板状体111、112、113、114は、第2板状体121、122、123を介して積層され、ろう付けにより一体に接合される。このとき、積層型ヘッダ51の内部に実施の形態1、2に係る分配合流流路51aと同一の冷媒流路が形成される。
より具体的には、風上側伝熱管22が接続される第1板状体114の長手方向の寸法を他の板状体に比べて一番長く構成する。次いで、各板状体の長手方向の両端部を切取部分25として切断し、第1板状体112、113と第2板状体122、123の4枚の長手方向の寸法を同一寸法として二番目に長く構成する。最後に、第1板状体111と第2板状体121の2枚の長手方向を同一寸法とし、両端部を切取部分25として切断して一番短く構成する。
より具体的には、第1板状体111と第2板状体121の長手方向長さは、図2、図9における開口部20Aの第1流路10A側の辺で両端部を切断し切取部分25としたものである。同様に、第1板状体112、113と第2板状体122、123の長手方向長さは、図2、図9における開口部20B、20Cの第2流路11A側または第3流路12A側の辺で両端部を切断し切取部分25としたものである。
また、積層型ヘッダ51自体の重量が軽くなることで熱容量が減少し、ろう付け時間を短縮することができる。
そして、分配合流流路51a以外の不要な板状体部分を予めカットすることで、コストを削減することができる。
実施の形態4に係る積層型ヘッダについて説明する。
なお、実施の形態1と重複又は類似する説明は、適宜簡略化又は省略している。
図12は、実施の形態4に係る積層型ヘッダにおける分解斜視図である。
第1板状体111、112、113、114、及び、第2板状体121、122、123の基本構成については実施の形態1と同じである。
第2板状体121、122、123における開口部20A、20B、20C、20D、20Eの構成について図12を用いて説明する。
この開口部20Aは、第1流路10Aとは連通しておらず、冷媒が流入することはない。
第1板状体111には、長手方向の略中央部に、各板状体を積層した状態で第2板状体121の開口部20Aの一方に連通する円形の大気開放穴26Aが開口している。
また、第1板状体112には、長手方向の略中央部に、各板状体を積層した状態で第2板状体121の2つの開口部20A及び第2板状体122の2つの開口部20Eに連通する円形の2つの連結穴26Bが開口している。
また、第1板状体112には、長手方向の両端部に、各板状体を積層した状態で第2板状体121の2つの開口部20A及び第2板状体122の2つの開口部20Bに連通する円形の2つの連結穴26Dが開口している。
また、第1板状体113には、長手方向の略中央部に、各板状体を積層した状態で第2板状体122の2つの開口部20E及び第2板状体123の1つの開口部20Dに連通する円形の2つの連結穴26Cが開口している。
また、第1板状体113には、長手方向の両端部に、各板状体を積層した状態で第2板状体122の2つの開口部20B及び第2板状体123の2つの開口部20Cに連通する円形の2つの連結穴26Eが開口している。
各板状体が一体化すると、板状体に開口した大気開放穴26A、連結穴26B、26C、26D、26E、及び、開口部20A、20B、20C、20D、20Eがそれぞれ連通して大気に開放された流路を形成する。
すなわち、大気と連通する1つの大気開放穴26A、各連結穴26B、26C、26D、26E、及び、各開口部20A、20B、20C、20D、20Eを図12のように板状体の積層方向に連通させ、連結流路を形成する。連結流路は、1つの大気開放穴26Aから複数の開口部20A、20B、20C、20D、20Eを連通するように分岐する分岐流路として形成される。連結流路は、1つの大気開放穴26Aから開口部20Aで2つの流路に分岐し、開口部20A、連結穴26B、開口部20E、連結穴26C、開口部20Dを連結する。また、連結流路は、開口部20A、連結穴26D、開口部20B、連結穴26E、開口部20Cを連結する。よって、複数の開口部20A、20B、20C、20D、20Eは、1つの大気開放穴26Aで大気と連通する開放空間となる。
なお、大気開放穴26A、及び、連結穴26B、26C、26D、26Eは、開口部に比べて開口面積が小さく形成されている。
これにより、開口部20A、20B、20C、20D、20E内の溶融したろう材が行き場を失うことがなく、余剰ろう材が分配合流流路51a内へ流れ込むことを回避することができる。
また、積層型ヘッダ51自体の重量が軽くなることで熱容量が減少し、ろう付け時間を短縮することができる。
また、大気に連通する大気開放穴26Aを1つ形成した例を示したが、複数の大気開放穴を設けてもよい。さらに、第1板状体114に大気開放穴26Aを開口し、連結流路を形成してもよい。
大気に連通する大気開放穴26Aを1つとすることで、シリコンゴムを取り付ける手間が少なくなると共に、大気開放穴26Aを通って水が開口部20A、20B、20C、20D、20E内に進入する可能性が低くなり、各板状体の腐食を防止することができる。
Claims (13)
- 複数の第1板状体と複数の第2板状体とを交互に積層して構成される積層型ヘッダであって、
積層方向における前記複数の第1板状体のうち一端に配置された一端側第1板状体には1つの第1開口が形成され、
積層方向における前記複数の第1板状体のうち前記一端側第1板状体に対して他端に配置された他端側第1板状体には複数の第2開口が形成され、
前記複数の第1板状体と前記複数の第2板状体には、前記1つの第1開口と前記複数の第2開口とを接続する連通穴が形成され、
前記複数の第2板状体の前記連通穴が形成されていない部分には、開口部が形成され、前記開口部は、大気に対して連通する積層型ヘッダ。 - 前記複数の第2板状体における前記開口部の周囲には、前記開口部を大気に対して連通する切欠部が形成された請求項1に記載の積層型ヘッダ。
- 前記複数の第1板状体には、前記開口部を大気に対して連通する連結穴が形成された請求項1に記載の積層型ヘッダ。
- 前記連結穴は、前記開口部に比べて開口面積が小さく形成された請求項3に記載の積層型ヘッダ。
- 前記開口部は、複数形成され、
複数の前記開口部と、前記連結穴と、を全て連通して連結流路が形成され、
前記連結流路は、大気に連通する1つの大気開放穴に接続された請求項3または4に記載の積層型ヘッダ。 - 前記連結流路は、前記1つの大気開放穴から複数の前記開口部に分岐する分岐流路として形成された請求項5に記載の積層型ヘッダ。
- 前記連通穴は、
前記第1開口と連通する第1流路が形成された前記第2板状体と、
該第1流路を複数の流路に分岐する第1分岐流路が形成された前記第1板状体と、
該第1分岐流路で分岐した前記複数の流路に接続する複数の第2流路が形成された前記第2板状体と、
該第2流路を複数の流路に分岐する第2分岐流路が形成された前記第1板状体と、
該第2分岐流路で分岐した前記複数の流路に接続する複数の第3流路が形成された前記第2板状体と、
を積層することにより形成される請求項1〜6のいずれか1項に記載の積層型ヘッダ。 - 前記開口部は、
少なくとも前記第1流路が形成された前記第2板状体において、前記第1分岐流路と連通しない部分に形成される請求項7に記載の積層型ヘッダ。 - 前記開口部は、
少なくとも前記第2流路が形成された前記第2板状体において、前記第2分岐流路と連通しない部分に形成される請求項7に記載の積層型ヘッダ。 - 前記開口部は、
少なくとも前記第3流路が形成された前記第2板状体において、前記第2分岐流路と連通しない部分に形成される請求項7に記載の積層型ヘッダ。 - ろう付けの工程前において、前記複数の第1板状体は、ろう材が塗布されていない板状体であり、前記複数の第2板状体は、予めろう材が塗布された板状体である請求項1〜10のいずれか1項に記載の積層型ヘッダ。
- 請求項1〜11のいずれか1項に記載の積層型ヘッダと、
前記複数の第2開口のそれぞれに接続された複数の伝熱管と、
を備えた熱交換器。 - 請求項12に記載の熱交換器を備えた空気調和装置。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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