JPWO2019008696A1 - 熱交換器、冷凍サイクル装置、及び熱交換器の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
なお、図1を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、図1を含め、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することとする。さらに、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、これらの記載に限定されるものではない。
図1は、実施の形態1に係る熱交換器300を備えた冷凍サイクル装置100の冷媒回路構成などを示す説明図である。図1では、暖房運転時の冷媒の流れの方向を実線の矢印AR1で示している。また、図1では、冷房運転時及び除霜運転時の冷媒の流れの方向を破線の矢印AR2で示している。実施の形態1では、冷凍サイクル装置100が空気調和装置であるものとして説明する。
図3は、実施の形態1に係る熱交換器300が備える熱交換部3Aを分解した状態で示す斜視図である。
図4は、熱交換部3Aの上部の拡大図である。
図5は、熱交換部3A、第1のヘッダー12A及び第2のヘッダー12Bの断面図である。図5の断面は、X−Z平面に平行である。
図6は、図5に示す熱交換部3Aの詳細説明図である。
フィン11n4は、フィン11n3の第6の面P6に隙間G3をあけて設けられている。伝熱部11An3の伝熱部11Aの一端部は、フィン11n3の第6の面P6に設けられ、伝熱部11An3の伝熱部11Aの他端部は、フィン11n4の第7の面P7に接触している。
伝熱部11An4の伝熱部11Aの一端部は、フィン11n4の第8の面P8に設けられ、伝熱部11An4の伝熱部11Aの他端部は、扁平管10n2に接触している。
図7では、扁平管10の短軸の幅が、1(mm)である場合(曲線L1参照)と、2mmである場合(曲線L2参照)と、3(mm)である場合(曲線L3参照)とを示している。曲線L1、曲線L2及び曲線L3は、従来の円管熱交換器と同様の熱交換性能が得られるような、熱交換器300の管内容積率及び管外伝熱面積を示している。
複数のフィン11の表面積と、複数の伝熱部11Aの外表面の表面積と、複数の扁平管10の外表面の表面積と、をあわせた表面積を第1の表面積とする。複数の扁平管10の外表面の表面積と、複数の伝熱部11Aの外表面の表面積と、を合わせた表面積を第2の表面積とする。ここで、複数のフィン11とは、熱交換器300が含む全てのフィン11である。また、複数の伝熱部11Aとは、熱交換器300が含む全ての伝熱部11Aである。また、複数の扁平管10とは、熱交換器300が備える全ての扁平管10である。
第2の表面積を、第1の表面積と第2の表面積との和で割って得られる値を管外伝熱面積とする。実施の形態1に係る熱交換器300は、管外伝熱面積が96(%)以上であって100(%)未満であるとよい。
図8の縦軸は、管内容積率を示している。この管内容積率は、複数のフィンと、フィンに接続され、冷媒が流れる円形伝熱管とを備えた従来の円管熱交換器を基準としている。具体的には、管内容積率は、従来の円管熱交換器の円形伝熱管の容積を100(%)としている。図8の横軸は、フィンピッチを示している。図8では、扁平管10の短軸の幅が、1(mm)である場合(曲線L11参照)と、2mmである場合(曲線L12参照)と、3(mm)である場合(曲線L13参照)とを示している。
また、フィン11のピッチを0.4(mm)以上とすることで、熱交換器300は、フィン11のピッチを小さく設定しすぎることを回避している。つまり、熱交換器300は、フィン11とフィン11との間に水滴が滞留してしまうことを回避することができ、排水性が低下してしまうことを抑制することができる。
図10は、図9に示す熱交換部3Bの詳細説明図である。
図12は、図11に示す熱交換部3Cの詳細説明図である。
また、フィンを構成する金属材料の伸び率が小さく、フィンにバーリング加工をしても、伝熱部のX方向の寸法を確保しにくい場合がある。この場合では、熱交換器のフィンピッチが所望の長さに対して小さくなってしまう。変形例2ではフィン11の伝熱部11Aとフィン21の伝熱部11Aとを接合するため、フィンピッチが2つの伝熱部11AのX方向の寸法を合わせた長さになる。このため、フィン11及びフィン21を構成する金属材料の伸び率が小さくても、熱交換器のフィンピッチを所望の長さに合わせることができる。
図14は、実施の形態2に係る熱交換器の熱交換部3Eの説明図である。
図15は、実施の形態2に係る熱交換器の熱交換部3Eの伝熱部25Aの断面図である。
ここで、隣接するフィンを一対のフィンと称する。フィン25は一対のフィンを複数備えている。一対のフィンは、フィン25n1及びフィン25n2が該当する。また、一対のフィンは、フィン25n2及びフィン25n3が該当する。更に、一対のフィンは、フィン25n3及びフィン25n4が該当する。一対のフィンのうちの一方のフィンの伝熱部25Aは、一対のフィンのうちの他方のフィンの貫通穴25A3に嵌められている。例えばフィン25n1の伝熱部25Aは、フィン25n2の貫通穴25A3に嵌められている。そして、フィン25n2の伝熱部25Aは、フィン25n1の伝熱部25Aの内側面に接触している。
本発明の第1のフィンがフィン25n1に対応し、本発明の第2のフィンはフィン25n2に対応する。
つまり、実施の形態2の熱交換器の製造方法は、フィン25の伝熱部25Aを、隣のフィン25の、伝熱部25Aに形成されている貫通穴25A3に嵌め込み、複数のフィン25を含むフィンユニットUを組み立てる組立工程を備えている。図14では、フィンユニットUは、4つのフィン25から構成されている。なお、4つに限定されるものではなく、2つ以上であればよい。
また、実施の形態2の熱交換器の製造方法は、フィンユニットUを、扁平管10n1及び扁平管10n2で挟み込む挟込工程を備えている。
また、実施の形態2の熱交換器の製造方法は、組立工程で嵌め込んだ伝熱部25Aと、嵌め込まれたフィン25とを接合する第1の接合工程を備えている。
フィン27aはX方向に突出する伝熱部25Aと、X方向とは反対の方向に突出する伝熱部25Aとが形成されている。フィン27bはX方向に突出する伝熱部25Aと、X方向とは反対の方向に突出する伝熱部25Aとが形成されている。フィン27cはX方向に突出する伝熱部25Aと、X方向とは反対の方向に突出する伝熱部25Aとが形成されている。
フィン28はX方向とは反対の方向に突出する伝熱部25Aが形成されている。
本発明の第1のフィンはフィン26に対応し、本発明の第2のフィンはフィン27aに対応し、本発明の第3のフィンはフィン27bに対応する。また、本発明の第1のフィンはフィン28に対応し、本発明の第2のフィンはフィン27cに対応し、本発明の第3のフィンはフィン27bに対応する。
図17は、実施の形態3に係る熱交換器が備える熱交換部3Gを分解した状態で示す斜視図である。
図18は、実施の形態3に係る熱交換器が備える熱交換部3Gを複数並べた状態を示す図である。
また、図18に示すように、熱交換部3Gの1列目の伝熱部41Aと2列目の伝熱部41Aとの間隔Ltは、1列目の伝熱部の高さ位置と2列目の伝熱部の高さ位置とが揃っている場合における1列目の伝熱部と2列目の伝熱部との間隔よりも、大きい。熱交換部3Gの2列目の伝熱部41Aと3列目の伝熱部41Aとの間隔、及び、熱交換部3Gの3列目の伝熱部41Aと4列目の伝熱部41Aとの間隔も同様である。このため、霜が隣接する列の伝熱部41Aの間に形成されにくく、熱交換器の熱交換性能が低下してしまうことを抑制することができる。
図19は、実施の形態4に係る熱交換器が備える熱交換部3Hを分解した状態で示す斜視図である。
図20は、実施の形態4に係る熱交換器の熱交換部3Hの説明図である。
図22は、実施の形態4に係る熱交換器の変形例2である。
図23は、実施の形態4に係る熱交換器の変形例3である。
図24は、実施の形態4に係る熱交換器の変形例4である。
図25は、実施の形態4に係る熱交換器の変形例5である。
Claims (12)
- 冷媒が流れる流路が形成されている第1の扁平管と、
前記第1の扁平管に向かい合う第1のフィンと、
前記第1のフィンに向かい合う第2のフィンと、
前記第1のフィンと前記第2のフィンとの間に配置されている第1の伝熱部と、
を備え、
前記第2のフィンは、前記第1のフィンに隙間をあけて設けられ、
前記第1の伝熱部は、柱状部材であり、
前記第1の伝熱部の一端部は、前記第1のフィンに設けられ、
前記第1の伝熱部の他端部は、前記第2のフィンに設けられている
熱交換器。 - 前記第2のフィンは、第1の貫通穴と、前記第1の貫通穴の周縁部に接続されている第2の伝熱部とが形成され、
前記第1の伝熱部の前記他端部は、前記第1の貫通穴に嵌められ、前記第2の伝熱部に接触している
請求項1に記載の熱交換器。 - 前記第2のフィンに隙間をあけて設けられ、前記第2のフィンに向かい合う平板状の第3のフィンを更に備え、
前記第2のフィンは、第2の貫通穴と、前記第2の貫通穴の周縁部に接続されている第3の伝熱部とが更に形成され、
前記第3のフィンは、第3の貫通穴と、前記第3の貫通穴の周縁部に接続されている第4の伝熱部とが形成され、
前記第4の伝熱部は、前記第2の貫通穴に嵌められ、前記第3の伝熱部に接触している
請求項2に記載の熱交換器。 - 前記第1の伝熱部は、前記第1のフィンに一体形成されている第1のフランジ部と、前記第2のフィンに一体形成されている第2のフランジ部とを含み、
前記第1のフランジ部と前記第2のフランジ部とは、接合されている
請求項1〜3のいずれか一項に記載の熱交換器。 - 前記第1の伝熱部は、前記第1のフィンに平行な面で断面視したときに、前記第1のフィンに直交する面に対して傾斜する傾斜面が形成されている
請求項1〜4のいずれか一項に記載の熱交換器。 - 前記第1の伝熱部を複数備えたものにおいて、
前記第1の伝熱部は、千鳥状に配置されている
請求項1〜5のいずれか一項に記載の熱交換器。 - 全ての扁平管の短軸の幅は、3(mm)以下であり、
全てのフィンの表面積と、全ての伝熱部の外表面の表面積と、全ての扁平管の外表面の表面積と、をあわせた表面積を第1の表面積とし、
全てのフィンの表面積と、全ての伝熱部の外表面の表面積とを合わせた表面積を第2の表面積とし、
前記第2の表面積を、前記第1の表面積と前記第2の表面積との和で割って得られる値を管外伝熱面積としたとき、
管外伝熱面積は、96(%)以上であって100(%)未満である
請求項1〜6のいずれか一項に記載の熱交換器。 - 全ての扁平管の短軸の幅は、3(mm)以下であり、
全てのフィンのピッチが、0.4(mm)以上であって1.0(mm)以下である
請求項1〜7のいずれか一項に記載の熱交換器。 - 冷媒が流れる流路が形成されている第1の扁平管と、
冷媒が流れる流路が形成されている第2の扁平管と、
前記第1の扁平管と前記第2の扁平管との間に配置されているフィンと、
を備え、
前記フィンには、前記フィンから前記第2の扁平管へ向かう方向に突出する第1の伝熱部と、前記フィンから前記第1の扁平管へ向かう方向に突出する第2の伝熱部とが形成され、
前記第1の伝熱部及び前記第2の伝熱部は、柱状部材であり、
前記第1の伝熱部の先端部は、前記第1の扁平管に設けられ、
前記第2の伝熱部の先端部は、前記第2の扁平管に設けられている
熱交換器。 - 請求項1〜9のいずれか一項に記載の熱交換器を備えた
冷凍サイクル装置。 - 第1のフィンの第1の伝熱部を、第2のフィンの第2の伝熱部に形成されている貫通穴に挿入して嵌め込み、前記第1のフィン及び前記第2のフィンを含むフィンユニットを組み立てる組立工程と、
前記組立工程の前記フィンユニットを、第1の扁平管及び第2の扁平管で挟み込む挟込工程と、
前記第1の伝熱部と前記第2のフィンとを接合する接合工程と、
を備えている
熱交換器の製造方法。 - 前記第1のフィン及び前記第2のフィンには、予め接合剤が塗布されている
請求項11に記載の熱交換器の製造方法。
Applications Claiming Priority (1)
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PCT/JP2017/024639 WO2019008696A1 (ja) | 2017-07-05 | 2017-07-05 | 熱交換器、冷凍サイクル装置、及び熱交換器の製造方法 |
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