KR20150140836A - 적층형 헤더, 열교환기, 및, 공기 조화 장치 - Google Patents

적층형 헤더, 열교환기, 및, 공기 조화 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 관한 적층형 헤더(2)는, 복수의 제1 출구유로(11A)와, 복수의 제1 입구유로(11B)가 형성된 제1 판형상체(11)와, 제1 판형상체(11)에 적층되고, 제2 입구유로로부터 유입하는 냉매를 복수의 제1 출구유로(11A)에 분배하여 유출하는 분배유로의 적어도 일부와, 복수의 제1 입구유로(11B)로부터 유입하는 냉매를 합류하여 제2 출구유로에 유출하는 합류유로의 적어도 일부가 형성된 제2 판형상체(12)를 구비하고, 제1 판형상체(11) 또는 제2 판형상체(12)는, 제1 입구유로(11B)에 유입하는 냉매가 통과하는 유로와, 제2 입구유로에 유입하는 냉매가 통과하는 유로가 형성된 적어도 하나의 판형상 부재를 가지며, 판형상 부재의, 제1 입구유로(11B)에 유입하는 냉매가 통과하는 유로와, 제2 입구유로에 유입하는 냉매가 통과하는 유로 사이의 적어도 일부에, 관통부 또는 오목부가 형성된 것이다.

Description

적층형 헤더, 열교환기, 및, 공기 조화 장치{LAMINATED HEADER, HEAT EXCHANGER, AND AIR CONDITIONER}
본 발명은, 적층형 헤더와 열교환기와 공기 조화 장치에 관한 것이다.
종래의 적층형 헤더로서, 복수의 출구유로(出口流路)와, 복수의 입구유로(入口流路)가 형성된 제1 판형상체(板狀體)와, 제1 판형상체에 적층되고, 제1 판형상체에 형성된 복수의 출구유로와 연통하는 입구유로와, 제1 판형상체에 형성된 복수의 입구유로와 연통하는 출구유로가 형성된 제2 판형상체를 구비한 것이 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
일본 특개2000-161818호 공보(단락[0032]∼단락[0036], 도 7, 도 8)
이와 같은 적층형 헤더에서는, 예를 들면, 제1 판형상체의 복수의 입구유로와 제2 판형상체의 출구유로와의 사이에 과열된 냉매가 유입하면, 그 냉매와 제1 판형상체의 복수의 출구유로와 제2 판형상체의 입구유로와의 사이를 흐르는 저온의 냉매가 열교환하여 버린다. 즉, 종래의 적층형 헤더에서는, 냉매의 열교환 로스가 크다는 문제점이 있다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 과제를 배경으로 하여 이루어진 것으로, 냉매의 열교환 로스가 저감된 적층형 헤더를 얻는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은, 그와 같은 적층형 헤더를 구비한 열교환기를 얻는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은, 그와 같은 열교환기를 구비한 공기 조화 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관한 적층형 헤더는, 복수의 제1 출구유로와, 복수의 제1 입구유로가 형성된 제1 판형상체와, 상기 제1 판형상체에 적층되고, 제2 입구유로로부터 유입하는 냉매를 상기 복수의 제1 출구유로에 분배하여 유출하는 분배유로(分配流路)의 적어도 일부와, 상기 복수의 제1 입구유로로부터 유입하는 냉매를 합류하여 제2 출구유로에 유출하는 합류유로(合流流路)의 적어도 일부가 형성된 제2 판형상체를 구비하고, 상기 제1 판형상체 또는 상기 제2 판형상체는, 상기 제1 입구유로에 유입하는 냉매가 통과하는 유로와, 상기 제2 입구유로에 유입하는 냉매가 통과하는 유로가 형성된 적어도 하나의 판형상 부재를 가지며, 상기 판형상 부재의, 상기 제1 입구유로에 유입하는 냉매가 통과하는 유로와, 상기 제2 입구유로에 유입하는 냉매가 통과하는 유로 사이의 적어도 일부에, 관통부 또는 오목부가 형성된 것이다.
본 발명에 관한 적층형 헤더에서는, 제1 판형상체 또는 제2 판형상체가, 제1 입구유로에 유입하는 냉매가 통과하는 유로와, 제2 입구유로에 유입하는 냉매가 통과하는 유로가 형성된 적어도 하나의 판형상 부재를 가지며, 판형상 부재의, 제1 입구유로에 유입하는 냉매가 통과하는 유로와, 제2 입구유로에 유입하는 냉매가 통과하는 유로 사이의 적어도 일부에, 관통부 또는 오목부가 형성되어 있기 때문에, 냉매의 열교환 로스를 억제할 수 있다.
도 1은 실시의 형태 1에 관한 열교환기의, 구성을 도시하는 도면.
도 2는 실시의 형태 1에 관한 열교환기의, 적층형 헤더를 분해한 상태에서의 사시도.
도 3은 실시의 형태 1에 관한 열교환기의, 적층형 헤더의 전개도.
도 4는 실시의 형태 1에 관한 열교환기가 적용되는 공기 조화 장치의, 구성을 도시하는 도면.
도 5는 실시의 형태 1에 관한 열교환기의 변형례-1의, 제3 판형상 부재에 형성되는 제1 열차단 슬릿을 도시하는 도면.
도 6은 실시의 형태 1에 관한 열교환기의 변형례-2의, 적층형 헤더를 분해한 상태에서의 사시도.
도 7은 실시의 형태 1에 관한 열교환기의 변형례-3의, 적층형 헤더를 분해한 상태에서의 사시도.
도 8은 실시의 형태 1에 관한 열교환기의 변형례-4의, 적층형 헤더를 분해한 상태에서의 주요부의 사시도와 주요부의 단면도.
도 9는 실시의 형태 1에 관한 열교환기의 변형례-5의, 적층형 헤더를 분해한 상태에서의 사시도.
도 10은 실시의 형태 1에 관한 열교환기의 변형례-6의, 적층형 헤더를 분해한 상태에서의 사시도.
도 11은 실시의 형태 2에 관한 열교환기의, 구성을 도시하는 도면.
도 12는 실시의 형태 2에 관한 열교환기의, 적층형 헤더를 분해한 상태에서의 사시도.
도 13은 실시의 형태 2에 관한 열교환기의, 적층형 헤더의 전개도.
도 14는 실시의 형태 2에 관한 열교환기가 적용되는 공기 조화 장치의, 구성을 도시하는 도면.
이하, 본 발명에 관한 적층형 헤더에 관해, 도면을 이용하여 설명한다.
또한, 이하에서는, 본 발명에 관한 적층형 헤더가, 열교환기에 유입하는 냉매를 분배하는 것인 경우를 설명하고 있지만, 본 발명에 관한 적층형 헤더가, 다른 기기에 유입하는 냉매를 분배하는 것이라도 좋다. 또한, 이하에서 설명하는 구성, 동작 등은, 한 예에 지나지 않고, 그와 같은 구성, 동작 등으로 한정되지 않는다. 또한, 각 도면에서, 동일 또는 유사한 것에는, 동일한 부호를 붙일까, 또는, 부호를 붙이는 것을 생략하고 있다. 또한, 미세한 구조에 관해서는, 적절히 도시를 간략화 또는 생략하고 있다. 또한, 중복 또는 유사한 설명에 관해서는, 적절히 간략화 또는 생략하고 있다.
실시의 형태 1.
실시의 형태 1에 관한 열교환기에 관해 설명한다.
<열교환기의 구성>
이하에, 실시의 형태 1에 관한 열교환기의 구성에 관해 설명한다.
도 1은, 실시의 형태 1에 관한 열교환기의, 구성을 도시하는 도면이다.
도 1에 도시되는 바와 같이, 열교환기(1)는, 적층형 헤더(2)와, 복수의 제1 전열관(3)과, 지지 부재(4)와, 복수의 핀(5)을 갖는다.
적층형 헤더(2)는, 냉매 유입부(2A)와, 복수의 냉매 유출부(2B)와, 복수의 냉매 유입부(2C)와, 냉매 유출부(2D)를 갖는다. 적층형 헤더(2)의 냉매 유입부(2A) 및 적층형 헤더(2)의 냉매 유출부(2D)에는, 냉매 배관이 접속된다. 제1 전열관(3)은, 헤어핀 굽힘 가공이 시행된 편평관(扁平管)이다. 적층형 헤더(2)의 복수의 냉매 유출부(2B)와 적층형 헤더(2)의 복수의 냉매 유입부(2C)와의 사이에, 복수의 제1 전열관(3)이 접속된다.
제1 전열관(3)은, 복수의 유로가 형성된 편평관이다. 제1 전열관(3)은, 예를 들면, 알루미늄제이다. 복수의 제1 전열관(3)의 양단은, 판형상(板狀)의 지지 부재(4)에 의해 지지된 상태로, 적층형 헤더(2)의 복수의 냉매 유출부(2B)와 복수의 냉매 유입부(2C)에 접속된다. 지지 부재(4)는, 예를 들면, 알루미늄제이다. 제1 전열관(3)에는, 복수의 핀(5)이 접합된다. 핀(5)은, 예를 들면, 알루미늄제이다. 제1 전열관(3)과 핀(5)과의 접합은, 솔더링 접합이라고 좋다. 또한, 도 1에서는, 제1 전열관(3)이 8개인 경우를 나타내고 있지만, 그와 같은 경우로 한정되지 않는다.
<열교환기에서의 냉매의 흐름>
이하에, 실시의 형태 1에 관한 열교환기에서의 냉매의 흐름에 관해 설명한다.
냉매 배관을 흐르는 냉매는, 냉매 유입부(2A)를 통하여 적층형 헤더(2)에 유입하여 분배되고, 복수의 냉매 유출부(2B)를 통하여 복수의 제1 전열관(3)에 유출한다. 냉매는, 복수의 제1 전열관(3)에서, 예를 들면, 팬에 의해 공급된 공기 등과 열교환한다. 복수의 제1 전열관(3)을 통과한 냉매는, 복수의 냉매 유입부(2C)를 통하여 적층형 헤더(2)에 유입하여 합류하고, 냉매 유출부(2D)를 통하여 냉매 배관에 유출한다. 냉매는, 역류(逆流)할 수가 있다.
<적층형 헤더의 구성>
이하에, 실시의 형태 1에 관한 열교환기의 적층형 헤더의 구성에 관해 설명한다.
도 2는, 실시의 형태 1에 관한 열교환기의, 적층형 헤더를 분해한 상태에서의 사시도이다. 도 3은, 실시의 형태 1에 관한 열교환기의, 적층형 헤더의 전개도이다. 또한, 도 2에서는, 제1 열차단 슬릿(31)의 도시가 생략되어 있다. 또한, 도 3에서는, 양측 클래드재(24)의 도시가 생략되어 있다.
도 2 및 도 3에 도시되는 바와 같이, 적층형 헤더(2)는, 제1 판형상체(11)와, 제2 판형상체(12)를 갖는다. 제1 판형상체(11)와 제2 판형상체(12)는, 적층된다.
제1 판형상체(11)는, 냉매의 유출측에 적층된다. 제1 판형상체(11)는, 제1 판형상 부재(21)를 갖는다. 제1 판형상체(11)에는, 복수의 제1 출구유로(11A)와, 복수의 제1 입구유로(11B)가 형성된다. 복수의 제1 출구유로(11A)는, 도 1에서의 복수의 냉매 유출부(2B)에 상당한다. 복수의 제1 입구유로(11B)는, 도 1에서의 복수의 냉매 유입부(2C)에 상당한다.
제1 판형상 부재(21)에는, 복수의 유로(21A)와, 복수의 유로(21B)가 형성된다. 복수의 유로(21A) 및 복수의 유로(21B)는, 내주면이 제1 전열관(3)의 외주면에 따르는 형상의 관통구멍이다. 제1 판형상 부재(21)가 적층되면, 복수의 유로(21A)는, 복수의 제1 출구유로(11A)로서 기능하고, 복수의 유로(21B)는, 복수의 제1 입구유로(11B)로서 기능한다. 제1 판형상 부재(21)는, 예를 들면, 두께 1∼10㎜ 정도이고, 알루미늄제이다. 복수의 유로(21A, 21B)가, 프레스 가공 등으로 형성되는 경우에는, 가공이 간략화되고, 제조 비용이 삭감된다.
제2 판형상체(12)는, 냉매의 유입측에 적층된다. 제2 판형상체(12)는, 제2 판형상 부재(22)와, 복수의 제3 판형상 부재(23_1∼23_3)를 갖는다. 제2 판형상체(12)에는, 제2 입구유로(12A)와, 분배유로(12B)와, 합류유로(12C)와, 제2 출구유로(12D)가 형성된다. 분배유로(12B)는, 복수의 분기유로(分岐流路)(12b)를 갖는다. 합류유로(12C)는, 혼합유로(混合流路)(12c)를 갖는다. 제2 입구유로(12A)는, 도 1에서의 냉매 유입부(2A)에 상당한다. 제2 출구유로(12D)는, 도 1에서의 냉매 유출부(2D)에 상당한다.
또한, 분배유로(12B)의 일부 또는 합류유로(12C)의 일부가, 제1 판형상체(11)에 형성되어도 좋다. 그와 같은 경우에는, 제1 판형상 부재(21), 제2 판형상 부재(22), 복수의 제3 판형상 부재(23_1∼23_3) 등에, 유입하는 냉매를 되돌려서 유출하는 유로가 형성되면 좋다. 유입하는 냉매를 되돌려서 유출하는 유로가 형성되지 않고, 분배유로(12B)의 전부 또는 합류유로(12C)의 전부가, 제2 판형상체(12)에 형성되는 경우에는, 적층형 헤더(2)의 폭 치수를, 제1 전열관(3)의 폭 치수와 거의 동등하게 할 수가 있어서, 열교환기(1)가 컴팩트화된다.
제2 판형상 부재(22)에는, 유로(22A)와, 유로(22B)가 형성된다. 유로(22A) 및 유로(22B)는, 원형상의 관통구멍이다. 제2 판형상 부재(22)가 적층되면, 유로(22A)는, 제2 입구유로(12A)로서 기능하고, 유로(22B)는, 제2 출구유로(12D)로서 기능한다. 제2 판형상 부재(22)는, 예를 들면, 두께 1∼10㎜ 정도이고, 알루미늄제이다. 유로(22A) 및 유로(22B)가, 프레스 가공 등으로 형성되는 경우에는, 가공이 간략화되고, 제조 비용 등이 삭감된다.
예를 들면, 제2 판형상 부재(22)의 다른 부재가 적층되지 않는 측의 표면에 구금(口金) 등이 마련되고, 그 구금 등을 통하여 제2 입구유로(12A) 및 제2 출구유로(12D)에 냉매 배관이 접속된다. 제2 입구유로(12A) 및 제2 출구유로(12D)의 내주면이, 냉매 배관의 외주면과 감합(嵌合)하는 형상이고, 구금 등을 이용하지 않고, 제2 입구유로(12A) 및 제2 출구유로(12D)에 냉매 배관이 직접 접속되어도 좋다. 그와 같은 경우에는, 부품비(部品費) 등이 삭감된다.
복수의 제3 판형상 부재(23_1∼23_3)에는, 복수의 유로(23A_1∼23A_3)가 형성된다. 복수의 유로(23A_1∼23A_3)는, 2개의 단부(端部)(23a, 23b)를 갖는 관통홈이다. 복수의 제3 판형상 부재(23_1∼23_3)가 적층되면, 복수의 유로(23A_1∼23A_3)의 각각은, 분기유로(12b)로서 기능한다. 복수의 제3 판형상 부재(23_1∼23_3)는, 예를 들면, 두께 1∼10㎜ 정도이고, 알루미늄제이다. 복수의 유로(23A_1∼23A_3)가, 프레스 가공 등으로 형성되는 경우에는, 가공이 간략화되고, 제조 비용 등이 삭감된다.
또한, 복수의 제3 판형상 부재(23_1∼23_3)에는, 복수의 유로(23B_1∼23B_3)가 형성된다. 복수의 유로(23B_1∼23B_3)는, 제3 판형상 부재(23_1∼23_3)의 높이 방향의 거의 전역을 관통하는 사각형상의 관통구멍이다. 복수의 제3 판형상 부재(23_1∼23_3)가 적층되면, 복수의 유로(23B_1∼23B_3)의 각각은, 혼합유로(12c)의 일부로서 기능한다. 복수의 유로(23B_1∼23B_3)는, 사각형상이 아니라도 좋다.
이하에서는, 복수의 제3 판형상 부재(23_1∼23_3)를 총칭하여, 제3 판형상 부재(23)로 기재하는 경우가 있다. 이하에서는, 복수의 유로(23A_1∼23A_3)를 총칭하여, 유로(23A)로 기재하는 경우가 있다. 이하에서는, 복수의 유로(23B_1∼23B_3)를 총칭하여, 유로(23B)로 기재하는 경우가 있다. 이하에서는, 지지 부재(4)와 제1 판형상 부재(21)와 제2 판형상 부재(22)와 제3 판형상 부재(23)를 총칭하여, 판형상 부재로 기재하는 경우가 있다.
제3 판형상 부재(23)에 형성된 유로(23A)는, 2개의 단부(23a, 23b)의 사이를, 중력 방향과 수직한 직선부(23c)를 통하여 연결하는 형상이다. 유로(23A)가, 냉매의 유입측에 인접하여 적층되는 부재에 의해, 직선부(23c)의 양단 사이의 일부의 영역(23d)(이후, 개구부(23d)라고 한다) 이외의 영역이 폐색되고, 냉매의 유출측에 인접하여 적층되는 부재에 의해, 단부(23a, 23b) 이외의 영역이 폐색됨으로써, 분기유로(12b)가 형성된다.
유입하는 냉매를 다른 높이로 분기하여 유출하기 위해, 단부(23a)와 단부(23b)는, 서로 다른 높이에 위치한다. 특히, 단부(23a)와 단부(23b)와의 일방이, 직선부(23c)와 비교하여 상측에 있고, 타방이, 직선부(23c)와 비교하여 하측에 있는 경우에는, 개구부(23d)로부터 유로(23A)에 따라 단부(23a)와 단부(23b)의 각각에 이르는 각 거리의 치우침을, 형상을 복잡화하는 일 없이 작게 할 수 있다. 단부(23a)와 단부(23b)를 잇는 직선이, 제3 판형상 부재(23)의 긴변 방향과 평행하게 됨으로써, 제3 판형상 부재(23)의 짧은변 방향의 치수를 작게 한 것이 가능해지고, 부품비, 중량 등이 삭감된다. 또한, 단부(23a)와 단부(23b)를 잇는 직선이, 제1 전열관(3)의 배열 방향과 평행하게 됨으로써, 열교환기(1)가 스페이스 절약화된다.
분기유로(12b)는, 유입하는 냉매를 2개로 분기하여 유출한다. 그 때문에, 접속되는 제1 전열관(3)이 8개인 경우에는, 제3 판형상 부재(23)는, 최저라도 3장 필요해진다. 접속되는 제1 전열관(3)이 16개인 경우에는, 제3 판형상 부재(23)는, 최저라도 4장 필요해진다. 접속되는 제1 전열관(3)의 갯수는, 2의 누승(累乘)으로 한정되지 않는다. 그와 같은 경우에는, 분기유로(12b)와 분기하지 않는 유로가 조합되면 좋다. 또한, 접속되는 제1 전열관(3)은, 2개라도 좋다.
또한, 적층형 헤더(2)는, 복수의 제1 출구유로(11A) 및 복수의 제1 입구유로(11B)가, 중력 방향에 따라 배열된 것으로 한정되지 않고, 예를 들면, 벽걸이 타입의 룸 에어컨 실내기, 공조기용 실외기, 칠러 실외기 등의 열교환기와 같이, 열교환기(1)가 경사하여 배설되는 경우에 사용되어도 좋다. 그와 같은 경우에는, 직선부(23c)가, 제3 판형상 부재(23)의 긴변 방향과 수직이 되지 않는 형상의 관통홈으로 하면 좋다.
또한, 유로(23A)는 다른 형상이라도 좋다. 예를 들면, 유로(23A)가, 직선부(23c)를 갖지 않아도 좋다. 그와 같은 경우에는, 유로(23A)의, 단부(23a)와 단부(23b) 사이의, 중력 방향과 거의 수직한 수평부가, 개구부(23d)가 된다. 직선부(23c)를 갖는 경우에는, 냉매가 개구부(23d)에서 분기할 때에, 중력의 영향을 받기 어렵다 된다. 또한, 예를 들면, 유로(23A)가, 직선부(23c)의 양단의 각각과, 단부(23a)와 단부(23b)의 각각을 잇는 영역이 분기한 형상의 관통홈이라도 좋다. 분기유로(12b)가, 유입하는 냉매를 2개로 분기하고, 또한, 분기된 냉매를 복수로 분기하지 않는 경우에는, 냉매의 분배의 균일성을 향상할 수 있다. 직선부(23c)의 양단의 각각과, 단부(23a)와 단부(23b)의 각각을 잇는 영역은, 직선이라도 좋고, 곡선이라도 좋다.
각 판형상 부재는, 솔더링 접합에 의해 적층된다. 모든 판형상 부재 또는 하나 걸러서의 판형상 부재에, 솔더재가 양면에 압연 가공된 양측 클래드재가 사용됨으로써, 접합을 위한 솔더재가 공급되어도 좋다. 모든 판형상 부재에, 솔더재가 편면에 압연 가공된 편측 클래드재가 사용됨으로써, 접합을 위한 솔더재가 공급되어도 좋다. 각 판형상 부재의 사이에, 솔더재 시트가 적층됨으로써, 솔더재가 공급되어도 좋다. 각 판형상 부재의 사이에, 페이스트상(狀)의 솔더재가 도포됨으로써, 솔더재가 공급되어도 좋다. 각 판형상 부재의 사이에, 솔더재가 양면에 압연 가공된 양측 클래드재가 적층됨으로써, 솔더재가 공급되어도 좋다.
솔더링 접합에 의해 적층됨으로써, 각 판형상 부재 사이가 간극 없이 적층되게 되어, 냉매의 누설이 억제되고, 또한, 내압성이 확보된다. 판형상 부재를 가압하면서 솔더링 접합하는 경우에는, 솔더링 불량의 발생이 더욱 억제된다. 냉매의 누설이 생기기 쉬운 개소에, 리브가 형성되는 등, 필릿의 형성이 촉진되는 처리가 시행된 경우에는, 솔더링 불량의 발생이 더욱 억제된다.
또한, 제1 전열관(3), 핀(5) 등을 포함하는 모든 솔더링 접합되는 부재가, 동일한 재질(예를 들면, 알루미늄제)인 경우에는, 종합하여 솔더링 접합하는 것이 가능해지고, 생산성이 향상된다. 적층형 헤더(2)의 솔더링 접합을 행한 후에, 제1 전열관(3) 및 핀(5)의 솔더링을 행하여도 좋다. 또한, 제1 판형상체(11)만을 먼저 지지 부재(4)에 솔더링 접합하고, 제2 판형상체(12)를 나중에 솔더링 접합하여도 좋다.
특히, 각 판형상 부재의 사이에, 솔더재가 양면에 압연 가공된 판형상 부재, 즉 양측 클래드재가 적층됨으로써, 솔더재가 공급되면 좋다. 도 2에 도시되는 바와 같이, 복수의 양측 클래드재(24_1∼24_5)가, 각 판형상 부재 사이에 적층된다. 이하에서는, 복수의 양측 클래드재(24_1∼24_5)를 총칭하여, 양측 클래드재(24)로 기재하는 경우가 있다.
양측 클래드재(24)에는, 양측 클래드재(24)를 관통하는 유로(24A) 및 유로(24B)가 형성된다. 유로(24A) 및 유로(24B)가, 프레스 가공 등으로 형성되는 경우에는, 가공이 간략화되고, 제조 비용 등이 삭감된다. 양측 클래드재(24)를 포함하는 모든 솔더링 접합된 부재가, 동일한 재질(예를 들면, 알루미늄제)인 경우에는, 종합하여 솔더링 접합하는 것이 가능해지고, 생산성이 향상된다.
제2 판형상 부재(22) 및 제3 판형상 부재(23)에 적층되는 양측 클래드재(24)에 형성되는 유로(24A)는, 원형상의 관통구멍이다. 제3 판형상 부재(23_1, 23_2)에 적층되는 양측 클래드재(24)에 형성되는 유로(24B)는, 양측 클래드재(24)의 높이 방향의 거의 전역을 관통하는 사각형상의 관통구멍이다. 그 유로(24B)는, 사각형상이 아니라도 좋다. 제3 판형상 부재(23_3)와 제1 판형상 부재(21)와의 사이에 적층되는 양측 클래드재(24_4)에 형성된 복수의 유로(24B)는, 사각형상의 관통구멍이다. 그 복수의 유로(24B)는, 사각형상이 아니라도 좋다.
제1 판형상 부재(21)와 지지 부재(4)와의 사이에 적층되는 양측 클래드재(24_5)에 형성되는 복수의 유로(24A) 및 복수의 유로(24B)는, 내주면이 제1 전열관(3)의 외주면에 따른 형상의 관통구멍이다.
양측 클래드재(24)가 적층되면, 유로(24A)는, 제1 출구유로(11A), 분배유로(12B), 및 제2 입구유로(12A)의 냉매 격리유로(隔離流路)로서 기능하고, 유로(24B)는, 제1 입구유로(11B), 합류유로(12C), 및 제2 출구유로(12D)의 냉매 격리유로로서 기능한다. 양측 클래드재(24)에 의해 냉매 격리유로가 형성됨으로써, 냉매 사이의 격리가 확실화된다. 또한, 냉매끼리의 격리가 확실화됨에 의해, 유로의 설계 자유도가 향상되다. 또한, 일부의 판형상 부재의 사이에, 양측 클래드재(24)가 적층되고, 다른 판형상 부재의 사이에, 다른 방법에 의해 솔더재가 공급되어도 좋다.
지지 부재(4)의 표면부터 제1 전열관(3)의 단부가 돌출하여 있고, 양측 클래드재(24_5)가 지지 부재(4)에 적층되어, 그 단부의 외주면에 양측 클래드재(24_5)의 유로(24A, 24B)의 내주면이 감합함으로써, 제1 출구유로(11A) 및 제1 입구유로(11B)에 제1 전열관(3)이 접속된다. 제1 출구유로(11A) 및 제1 입구유로(11B)와 제1 전열관(3)이, 예를 들면, 지지 부재(4)에 형성된 볼록부와 제1 판형상체(11)에 형성된 오목부와의 감합 등에 의해 위치 결정되어도 좋고, 그와 같은 경우에는, 제1 전열관(3)의 단부는, 지지 부재(4)의 표면부터 돌출하지 않아도 좋다. 지지 부재(4)가 마련되지 않고, 제1 출구유로(11A) 및 제1 입구유로(11B)에 제1 전열관(3)이 직접 접속되어도 좋다. 그와 같은 경우에는, 부품비 등이 삭감된다.
도 3에 도시되는 바와 같이, 제3 판형상 부재(23)의 유로(23A)와 유로(23B)와의 사이에는, 제1 열차단 슬릿(31)이 형성된다. 제1 열차단 슬릿(31)은, 제3 판형상 부재(23)를 관통하여도 좋고, 또한, 제3 판형상 부재(23)를 관통하지 않는 유저(有底)의 오목부라도 좋다. 제1 열차단 슬릿(31)은, 1열(列)이라도 좋고, 또한, 복수열이라도 좋다. 제1 열차단 슬릿(31)은, 직선형상이라도 좋고, 또한, 곡선형상이라도 좋다. 제1 열차단 슬릿(31)은, 단속적으로 형성된 복수의 구멍부라도 좋다. 그 구멍부는, 예를 들면, 원형상, 긴구멍형상 등이다. 제1 열차단 슬릿(31)에, 단열재가 충전되어도 좋다. 제1 열차단 슬릿(31)이, 제3 판형상 부재(23)를 관통하는 것이고, 프레스 가공 등으로 형성되는 경우에는, 가공이 간략화되고, 제조 비용 등이 삭감된다. 또한, 유로(23A)를 통과하는 냉매와 유로(23B)를 통과하는 냉매와의 열교환의 억제가 확실화된다.
제1 열차단 슬릿(31)이, 다른 판형상 부재 또는 양측 클래드재(24)의, 제1 입구유로(11B)에 유입하는 냉매가 통과하는 유로와, 제2 입구유로(12A)에 유입하는 냉매가 통과하는 유로와의 사이에 형성되어도 좋다. 즉, 제1 판형상 부재(21)의, 유로(21B)와 유로(21A)와의 사이에 형성되어도 좋다. 또한, 제2 판형상 부재(22)의, 유로(22B)와 유로(22A)와의 사이에 형성되어도 좋다. 또한, 양측 클래드재(24)의, 유로(24B)와 유로(24A)와의 사이에 형성되어도 좋다.
<적층형 헤더에서의 냉매의 흐름>
이하에, 실시의 형태 1에 관한 열교환기의 적층형 헤더에서의 냉매의 흐름에 관해 설명한다.
도 2 및 도 3에 도시되는 바와 같이, 제2 판형상 부재(22)의 유로(22A)를 통과한 냉매는, 제3 판형상 부재(23_1)에 형성된 유로(23A)의 개구부(23d)에 유입한다. 개구부(23d)에 유입한 냉매는, 인접하여 적층되는 부재의 표면에 닿아, 직선부(23c)의 양단의 각각을 향하여 2개로 분기된다. 분기된 냉매는, 유로(23A)의 단부(23a, 23b)에 이르고, 제3 판형상 부재(23_2)에 형성된 유로(23A)의 개구부(23d)에 유입한다.
마찬가지로, 제3 판형상 부재(23_2)에 형성된 유로(23A)의 개구부(23d)에 유입하는 냉매는, 인접하여 적층된 부재의 표면에 닿아, 직선부(23c)의 양단의 각각을 향하여 2개로 분기된다. 분기된 냉매는, 유로(23A)의 단부(23a, 23b)에 이르고, 제3 판형상 부재(23_3)에 형성된 유로(23A)의 개구부(23d)에 유입한다.
마찬가지로, 제3 판형상 부재(23_3)에 형성된 유로(23A)의 개구부(23d)에 유입한 냉매는, 인접하여 적층되는 부재의 표면에 닿아, 직선부(23c)의 양단의 각각을 향하여 2개로 분기된다. 분기된 냉매는, 유로(23A)의 단부(23a, 23b)에 이르고, 제1 판형상 부재(21)의 유로(21A)를 통과하여, 제1 전열관(3)에 유입한다.
제1 판형상 부재(21)의 유로(21A)로부터 유출되어 제1 전열관(3)을 통과한 냉매는, 제1 판형상 부재(21)의 유로(21B)에 유입한다. 제1 판형상 부재(21)의 유로(21B)에 유입한 냉매는, 제3 판형상 부재(23)에 형성된 유로(23B)에 유입하여 혼합된다. 혼합된 냉매는, 제2 판형상 부재(22)의 유로(22B)를 통과하여, 냉매 배관에 유출한다.
<열교환기의 사용 양태>
이하에, 실시의 형태 1에 관한 열교환기의 사용 양태의 한 예에 관해 설명한다.
또한, 이하에서는, 실시의 형태 1에 관한 열교환기가 공기 조화 장치에 사용되는 경우를 설명하고 있지만, 그와 같은 경우로 한정되지 않고, 예를 들면, 냉매 순환 회로를 갖는 다른 냉동 사이클 장치에 사용되어도 좋다. 또한, 공기 조화 장치가, 냉방 운전과 난방 운전을 전환하는 것인 경우를 설명하고 있지만, 그와 같은 경우로 한정되지 않고, 냉방 운전 또는 난방 운전만을 행하는 것이라도 좋다.
도 4는, 실시의 형태 1에 관한 열교환기가 적용되는 공기 조화 장치의, 구성을 도시하는 도면이다. 또한, 도 4에서는, 냉방 운전시의 냉매의 흐름이 실선의 화살표로 도시되고, 난방 운전시의 냉매의 흐름이 점선의 화살표로 도시된다.
도 4에 도시되는 바와 같이, 공기 조화 장치(51)는, 압축기(52)와, 4방 밸브(53)와, 열원측 열교환기(54)와, 조임 장치(55)와, 부하측 열교환기(56)와, 열원측 팬(57), 부하측 팬(58), 제어 장치(59)를 갖는다. 압축기(52)와 4방 밸브(53)와 열원측 열교환기(54)와 조임 장치(55)와 부하측 열교환기(56)가 냉매 배관으로 접속되어, 냉매 순환 회로가 형성된다.
제어 장치(59)에는, 예를 들면, 압축기(52), 4방 밸브(53), 조임 장치(55), 열원측 팬(57), 부하측 팬(58), 각종 센서 등이 접속된다. 제어 장치(59)에 의해, 4방 밸브(53)의 유로가 전환됨으로써, 냉방 운전과 난방 운전이 전환된다. 열원측 열교환기(54)는, 냉방 운전시에 응축기로서 작용하고, 난방 운전시에 증발기로서 작용한다. 부하측 열교환기(56)는, 냉방 운전시에 증발기로서 작용하고, 난방 운전시에 응축기로서 작용한다.
냉방 운전시의 냉매의 흐름에 관해 설명한다.
압축기(52)로부터 토출되는 고압 고온의 가스 상태의 냉매는, 4방 밸브(53)를 통하여 열원측 열교환기(54)에 유입하고, 열원측 팬(57)에 의해 공급된 외기와의 열교환에 의해 응축함으로써 고압의 액상태의 냉매가 되고, 열원측 열교환기(54)로부터 유출한다. 열원측 열교환기(54)로부터 유출하는 고압의 액상태의 냉매는, 조임 장치(55)에 유입하고, 저압의 기액(氣液) 2상(相) 상태의 냉매가 된다. 조임 장치(55)로부터 유출하는 저압의 기액 2상 상태의 냉매는, 부하측 열교환기(56)에 유입하고, 부하측 팬(58)에 의해 공급되는 실내 공기와의 열교환에 의해 증발함으로써 저압의 가스 상태의 냉매가 되고, 부하측 열교환기(56)로부터 유출한다. 부하측 열교환기(56)로부터 유출하는 저압의 가스 상태의 냉매는, 4방 밸브(53)를 통하여 압축기(52)에 흡입된다.
난방 운전시의 냉매의 흐름에 관해 설명한다.
압축기(52)로부터 토출되는 고압 고온의 가스 상태의 냉매는, 4방 밸브(53)를 통하여 부하측 열교환기(56)에 유입하고, 부하측 팬(58)에 의해 공급되는 실내 공기와의 열교환에 의해 응축함으로써 고압의 액상태의 냉매가 되고, 부하측 열교환기(56)로부터 유출한다. 부하측 열교환기(56)로부터 유출한 고압의 액상태의 냉매는, 조임 장치(55)에 유입하고, 저압의 기액 2상 상태의 냉매가 된다. 조임 장치(55)로부터 유출하는 저압의 기액 2상 상태의 냉매는, 열원측 열교환기(54)에 유입하고, 열원측 팬(57)에 의해 공급된 외기와의 열교환에 의해 증발함으로써 저압의 가스 상태의 냉매가 되고, 열원측 열교환기(54)로부터 유출한다. 열원측 열교환기(54)로부터 유출하는 저압의 가스 상태의 냉매는, 4방 밸브(53)를 통하여 압축기(52)에 흡입된다.
열원측 열교환기(54) 및 부하측 열교환기(56)의 적어도 어느 일방에, 열교환기(1)가 사용된다. 열교환기(1)는, 열교환기(1)가 증발기로서 작용할 때에, 적층형 헤더(2)의 분배유로(12B)로부터 제1 전열관(3)에 냉매가 유입하고, 제1 전열관(3)으로부터 적층형 헤더(2)의 합류유로(12C)에 냉매가 유입하도록 접속된다. 즉, 열교환기(1)가 증발기로서 작용할 때는, 냉매 배관으로부터 적층형 헤더(2)의 분배유로(12B)에 기액 2상 상태의 냉매가 유입하고, 제1 전열관(3)으로부터 적층형 헤더(2)의 합류유로(12C)에 가스 상태의 냉매가 유입한다. 또한, 열교환기(1)가 응축기로서 작용할 때는, 냉매 배관으로부터 적층형 헤더(2)의 합류유로(12C)에 가스 상태의 냉매가 유입하고, 제1 전열관(3)으로부터 적층형 헤더(2)의 분배유로(12B)에 액상태의 냉매가 유입한다.
<열교환기의 작용>
이하에, 실시의 형태 1에 관한 열교환기의 작용에 관해 설명한다.
적층형 헤더(2)에서는, 판형상 부재 또는 양측 클래드재(24)의, 제1 입구유로(11B)에 유입하는 냉매가 통과하는 유로와, 제2 입구유로(12A)에 유입하는 냉매가 통과하는 유로와의 사이에, 제1 열차단 슬릿(31)이 형성된다. 그 때문에, 적층형 헤더(2)에서, 제1 입구유로(11B)에 유입하는 냉매와, 제2 입구유로(12A)에 유입하는 냉매가 열교환하는 것이 억제된다.
또한, 제1 입구유로(11B)에 유입하는 냉매가 통과하는 유로는, 가스 상태의 냉매가 유입하는 경우에 생기는 압력 손실을 저감하기 위해, 유로 면적을 크게 할 필요가 있다. 적층형 헤더(2)와 같이, 제1 열차단 슬릿(31)이 형성되는 경우에는, 제1 입구유로(11B)에 유입하는 냉매와, 제2 입구유로(12A)에 유입하는 냉매가 열교환하는 것이 억제되어 있는 분만큼, 제1 입구유로(11B)에 유입하는 냉매가 통과하는 유로와, 제2 입구유로(12A)에 유입하는 냉매가 통과하는 유로와의 간격을 좁게 하여, 제1 입구유로(11B)에 유입하는 냉매가 통과하는 유로의 유로 면적을 크게할 수가 있어서, 적층형 헤더(2)가 고성능화된다.
또한, 적층형 헤더(2)에서는, 제3 판형상 부재(23)의, 유로(23A)와 유로(23B)와의 사이에, 제1 열차단 슬릿(31)이 형성된다. 제3 판형상 부재(23)의 유로(23A)가, 중력 방향과 수직한 직선부(23c)를 가지며, 직선부(23c)의 양단의 사이에 냉매를 유입시켜서 분기하는 것인 경우에는, 분기의 균일성을 향상하기 위해, 직선부(23c)의 길이를 길게 할 필요가 있다. 적층형 헤더(2)와 같이, 유로(23A)와 유로(23B)와의 사이에 제1 열차단 슬릿(31)이 형성되는 경우에는, 제1 입구유로(11B)에 유입하는 냉매와, 제2 입구유로(12A)에 유입하는 냉매가 열교환하는 것이 억제되어 있는 분만큼, 유로(23A)와 유로(23B)와의 간격을 좁게 하여, 제3 판형상 부재(23)의 유로(23A)의 직선부(23c)를 길게 할 수가 있어서, 적층형 헤더(2)의 냉매의 분배의 균일성이 향상된다.
특히, 제1 전열관(3)으로부터 제1 입구유로(11B)에 과열된 가스 상태의 냉매가 유입하고, 냉매 배관으로부터 제2 입구유로(12A)에 저온의 기액 2상 상태의 냉매가 유입하는 상황에서 사용되어도, 적층형 헤더(2)에서, 제1 입구유로(11B)에 유입하는 냉매와, 제2 입구유로(12A)에 유입하는 냉매가 열교환하는 것이 억제된다.
특히, 열교환기(1)가, 공기 조화 장치(51)의 열원측 열교환기(54) 또는 부하측 열교환기(56)로서 사용되고, 증발기로서 작용할 때에 분배유로(12B)가 제1 출구유로(11A)에 냉매를 유출되도록 접속되는 경우에는, 증발기로서 작용할 때에, 적층형 헤더(2)에서, 제1 입구유로(11B)에 유입하는 과열된 가스 상태의 냉매와, 제2 입구유로(12A)에 유입한 저온의 기액 2상 상태의 냉매가 열교환하는 것이 억제되고, 또한, 응축기로서 작용할 때에, 적층형 헤더(2)에서, 제2 출구유로(12D)에 유입하는 고온의 가스 상태의 냉매와, 제1 출구유로(11A)에 유입하는 과냉각된 액상태의 냉매가 열교환하는 것이 억제되어, 열교환기(1)의 열교환 성능이 향상되고, 예를 들면, 공기 조화 장치(51)가 고성능화된다.
특히, 종래의 적층형 헤더에서는, 냉매량의 삭감, 열교환기의 스페이스 절약화 등을 목적으로 하여, 전열관이 원관으로부터 편평관으로 변경되면, 냉매의 유입 방향과 수직한 전둘레 방향으로 대형화되지 않으면 안되지만, 적층형 헤더(2)에서는, 냉매의 유입 방향과 수직한 전둘레 방향으로 대형화되지 않아도 좋고, 열교환기(1)가 스페이스 절약화된다. 즉, 종래의 적층형 헤더에서는, 전열관이 원관으로부터 편평관으로 변경되면, 전열관 내의 유로 단면적이 작아져서, 전열관 내에서 생기는 압력 손실이 증대하여 버리기 때문에, 분기유로를 형성하는 복수의 홈의 각도 간격을 더욱 세분하여, 패스 수(즉 전열관의 갯수)를 증가시킬 필요가 생겨서, 적층형 헤더가 냉매의 유입 방향과 수직한 전둘레 방향으로 대형화된다. 한편, 적층형 헤더(2)에서는, 패스 수를 증가시킬 필요가 생기고도, 제3 판형상 부재(23)의 매수를 증가하면 좋기 때문에, 적층형 헤더(2)가 냉매의 유입 방향과 수직한 전둘레 방향으로 대형화되는 것이 억제된다. 또한, 적층형 헤더(2)는, 제1 전열관(3)이 편평관인 경우로 한정되지 않는다.
<변형례-1>
도 5는, 실시의 형태 1에 관한 열교환기의 변형례-1의,
제3 판형상 부재에 형성되는 제1 열차단 슬릿을 도시하는 도면이다.
도 5에 도시되는 바와 같이, 제3 판형상 부재(23)의, 유로(23A)와 유로(23B)와의 사이에 형성되는 제1 열차단 슬릿(31)은, 유로(23A)와 유로(23B) 사이의 일부만에 형성되어도 좋다. 그와 같은 경우에는, 유로(23A)의 주연(周緣)과 유로(23B)의 주연이 근접하는 영역에만, 제1 열차단 슬릿(31)이 형성되면 좋다. 예를 들면, 유로(23A)의 직선부(23c)와, 유로(23B)와의 사이에 형성되는 제1 열차단 슬릿(31a)과, 유로(23A)의 직선부(23c)의 유로(23B)에 먼 측의 단부에 연통하는 단부(23b)와, 유로(23B)와의 사이에 형성되는 제1 열차단 슬릿(31b)이다. 제1 열차단 슬릿(31a)은, 유로(23A)의, 직선부(23c)의 유로(23B)에 가까운 측의 단부에 연통하는 단부(23a)와, 직선부(23c) 사이의, 직선부(23c)에 가까운 측의 영역과, 유로(23B)와의 사이에 형성되면 좋다.
<변형례-2>
도 6은, 실시의 형태 1에 관한 열교환기의 변형례-2의, 적층형 헤더를 분해한 상태에서의 사시도이다.
도 6에 도시되는 바와 같이, 제2 판형상 부재(22)에 유로(22A)가 복수 형성되고, 즉, 제2 판형상체(12)에 제2 입구유로(12A)가 복수 형성되고, 제3 판형상 부재(23)의 매수가 삭감되어도 좋다. 이와 같이 구성됨으로써, 부품비, 중량 등이 삭감된다.
<변형례-3>
도 7은, 실시의 형태 1에 관한 열교환기의 변형례-3의, 적층형 헤더를 분해한 상태에서의 사시도이다.
도 7에 도시되는 바와 같이, 제2 판형상 부재(22) 및 제3 판형상 부재(23)에 유로(22B) 및 유로(23B)가 복수 형성되어도 좋다. 즉, 합류유로(12C)가 복수의 혼합유로(12c)를 가져도 좋다. 제2 판형상 부재(22)와 제3 판형상 부재(23_3)와의 사이에 적층되는 양측 클래드재(24)의 복수의 유로(24B)는, 복수의 유로(23B)와 동일 형상이다.
<변형례-4>
도 8은, 실시의 형태 1에 관한 열교환기의 변형례-4의, 적층형 헤더를 분해한 상태에서의 주요부의 사시도와 주요부의 단면도이다. 또한, 도 8(a)는, 적층형 헤더를 분해한 상태에서의 주요부의 사시도이고, 도 8(b)는, 도 8(a)의 A-A선에서의 제3 판형상 부재(23)의 단면도이다.
도 8에 도시되는 바와 같이, 제3 판형상 부재(23)에 형성된 유로(23A)의 어느 일방이, 유저(有底)의 홈이라도 좋다. 그와 같은 경우에는, 유로(23A)의 홈의 저면의 단부(23a)와 단부(23b)의 각각에 원형상의 관통구멍(23e)이 형성된다. 이와 같이 구성됨으로써, 분기유로(12b) 사이에 냉매 격리유로로서 기능하는 유로(24A)를 개재시키기 위해, 판형상 부재 사이에 양측 클래드재(24)가 적층되지 않아도 좋게 되고, 생산 효율이 향상되다. 또한, 도 8에서는, 유로(23A)의 냉매의 유출측이 저면인 경우를 나타내고 있지만, 유로(23A)의 냉매의 유입측이 저면이라도 좋다. 그와 같은 경우에는, 개구부(23d)에 상당하는 영역에 관통구멍이 형성되면 좋다.
<변형례-5>
도 9는, 실시의 형태 1에 관한 열교환기의 변형례-5의, 적층형 헤더를 분해한 상태에서의 사시도이다.
도 9에 도시되는 바와 같이, 제2 입구유로(12A)로서 기능하는 유로(22A)는, 제2 판형상 부재(22) 이외의 적층되는 부재, 즉, 다른 판형상 부재, 양측 클래드재(24) 등에 형성되어도 좋다. 그와 같은 경우에는, 유로(22A)를, 예를 들면, 다른 판형상 부재의 측면으로부터 제2 판형상 부재(22)가 있는 측의 표면까지를 관통하는 관통구멍으로 하면 좋다.
<변형례-6>
도 10은, 실시의 형태 1에 관한 열교환기의 변형례-6의, 적층형 헤더를 분해한 상태에서의 사시도이다.
도 10에 도시되는 바와 같이, 제2 출구유로(12D)로서 기능하는 유로(22B)가, 제2 판형상체(12)의 제2 판형상 부재(22) 이외의 다른 판형상 부재, 양측 클래드재(24)에 형성되어도 좋다. 그와 같은 경우에는, 예를 들면, 유로(23B) 또는 유로(24B)의 일부와, 제3 판형상 부재(23) 또는 양측 클래드재(24)의 측면을 연통하는 노치가 형성되면 좋다. 혼합유로(12c)가 되돌려져서, 제1 판형상 부재(21)에 제2 출구유로(12D)로서 기능하는 유로(22B)가 형성되어도 좋다.
실시의 형태 2.
실시의 형태 2에 관한 열교환기에 관해 설명한다.
또한, 실시의 형태 1과 중복 또는 유사한 설명은, 적절히 간략화 또는 생략하고 있다.
<열교환기의 구성>
이하에, 실시의 형태 2에 관한 열교환기의 구성에 관해 설명한다.
도 11은, 실시의 형태 2에 관한 열교환기의, 구성을 도시하는 도면이다.
도 11에 도시되는 바와 같이, 열교환기(1)는, 적층형 헤더(2)와, 복수의 제1 전열관(3)과, 복수의 제2 전열관(6)과, 지지 부재(4)와, 복수의 핀(5)을 갖는다.
적층형 헤더(2)는, 복수의 냉매 되돌림부(2E)를 갖는다. 제2 전열관(6)은, 제1 전열관(3)과 마찬가지로, 헤어핀 굽힘 가공이 행하여진 편평관이다. 적층형 헤더(2)의 복수의 냉매 유출부(2B)와 복수의 냉매 되돌림부(2E)와의 사이에, 복수의 제1 전열관(3)이 접속되고, 적층형 헤더(2)의 복수의 냉매 되돌림부(2E)와 복수의 냉매 유입부(2C)와의 사이에, 복수의 제2 전열관(6)이 접속된다.
<열교환기에서의 냉매의 흐름>
이하에, 실시의 형태 2에 관한 열교환기에서의 냉매의 흐름에 관해 설명한다.
냉매 배관을 흐르는 냉매는, 냉매 유입부(2A)를 통하여 적층형 헤더(2)에 유입하여 분배되고, 복수의 냉매 유출부(2B)를 통하여 복수의 제1 전열관(3)에 유출한다. 냉매는, 복수의 제1 전열관(3)에서, 예를 들면, 팬에 의해 공급된 공기 등과 열교환한다. 복수의 제1 전열관(3)을 통과한 냉매는, 적층형 헤더(2)의 복수의 냉매 되돌림부(2E)에 유입하고 되돌려져서, 복수의 제2 전열관(6)에 유출한다. 냉매는, 복수의 제2 전열관(6)에서, 예를 들면, 팬에 의해 공급된 공기 등과 열교환한다. 복수의 제2 전열관(6)을 통과한 냉매는, 복수의 냉매 유입부(2C)를 통하여 적층형 헤더(2)에 유입하여 합류하고, 냉매 유출부(2D)를 통하여 냉매 배관에 유출한다. 냉매는, 역류할 수 있다.
<적층형 헤더의 구성>
이하에, 실시의 형태 2에 관한 열교환기의 적층형 헤더의 구성에 관해 설명한다.
도 12는, 실시의 형태 2에 관한 열교환기의, 적층형 헤더를 분해한 상태에서의 사시도이다. 도 13은, 실시의 형태 2에 관한 열교환기의, 적층형 헤더의 전개도이다. 또한, 도 12에서는, 제1 열차단 슬릿(31) 및 제2 열차단 슬릿(32)의 도시가 생략되어 있다. 도 13에서는, 양측 클래드재(24)의 도시가 생략되어 있다. 도 13(b)는, 도 13(a)의 A부의 상세를 도시하는 도면이고, 각 유로에 접속되는 제1 전열관(3) 및 제2 전열관(6)을 점선으로 기재하고 있다.
도 12 및 도 13에 도시되는 바와 같이, 적층형 헤더(2)는, 제1 판형상체(11)와, 제2 판형상체(12)를 갖는다. 제1 판형상체(11)와 제2 판형상체(12)는, 적층된다.
제1 판형상체(11)에는, 복수의 제1 출구유로(11A)와, 복수의 제1 입구유로(11B)와, 복수의 되돌림유로(11C)가 형성된다. 복수의 되돌림유로(11C)는, 도 11에서의 복수의 냉매 되돌림부(2E)에 상당한다.
제1 판형상 부재(21)에는, 복수의 유로(21C)가 형성된다. 복수의 유로(21C)는, 내주면이 제1 전열관(3)의 냉매의 유출측의 단부의 외주면과 제2 전열관(6)의 냉매 유입측의 단부의 외주면을 둘러싸는 형상의 관통구멍이다. 제1 판형상 부재(21)가 적층되면, 복수의 유로(21C)는, 복수의 되돌림유로(11C)로서 기능한다.
특히, 각 판형상 부재의 사이에, 솔더재가 양면에 압연 가공된 양측 클래드재(24)가 적층됨으로써, 솔더재가 공급되면 좋다. 지지 부재(4)와 제1 판형상 부재(21)와의 사이에 적층되는 양측 클래드재(24_5)에 형성된 유로(24C)는, 내주면이 제1 전열관(3)의 냉매의 유출측의 단부의 외주면과 제2 전열관(6)의 냉매 유입측의 단부의 외주면을 둘러싸는 형상의 관통구멍이다. 양측 클래드재(24)가 적층되면, 유로(24C)는, 되돌림유로(11C)의 냉매 격리유로로서 기능한다.
도 13(b)에 도시되는 바와 같이, 제1 판형상 부재(21)의 유로(21B)와 유로(21C)와의 사이에는, 제1 열차단 슬릿(31)과 같은, 제2 열차단 슬릿(32)이 형성된다. 지지 부재(4)와 제1 판형상 부재(21)와의 사이에 적층되는 양측 클래드재(24_5)의, 유로(24B)와 유로(24C)와의 사이에, 제2 열차단 슬릿(32)이 형성되어도 좋다. 제2 열차단 슬릿(32)은, 판형상 부재 또는 양측 클래드재(24)의, 제1 입구유로(11B)에 유입하는 냉매가 통과하는 유로와, 되돌림유로(11C)에 유입하는 냉매가 통과하는 유로와의 사이에 형성되면 좋다.
<적층형 헤더에서의 냉매의 흐름>
이하에, 실시의 형태 2에 관한 열교환기의 적층형 헤더에서의 냉매의 흐름에 관해 설명한다.
도 12 및 도 13에 도시되는 바와 같이, 제1 판형상 부재(21)의 유로(21A)로부터 유출되고 제1 전열관(3)을 통과한 냉매는, 제1 판형상 부재(21)의 유로(21C)에 유입하고, 되돌려져서, 제2 전열관(6)에 유입한다. 제2 전열관(6)을 통과한 냉매는, 제1 판형상 부재(21)의 유로(21B)에 유입한다. 제1 판형상 부재(21)의 유로(21B)에 유입하는 냉매는, 제3 판형상 부재(23)에 형성된 유로(23B)에 유입하여 혼합된다. 혼합된 냉매는, 제2 판형상 부재(22)의 유로(22B)를 통과하여, 냉매 배관에 유출한다.
<열교환기의 사용 양태>
이하에, 실시의 형태 2에 관한 열교환기의 사용 양태의 한 예에 관해 설명한다.
도 14는, 실시의 형태 2에 관한 열교환기가 적용되는 공기 조화 장치의, 구성을 도시하는 도면이다.
도 14에 도시되는 바와 같이, 열원측 열교환기(54) 및 부하측 열교환기(56)의 적어도 어느 일방에, 열교환기(1)가 사용된다. 열교환기(1)는, 열교환기(1)가 증발기로서 작용할 때에, 적층형 헤더(2)의 분배유로(12B)로부터 제1 전열관(3)에 냉매가 유입하고, 제2 전열관(6)으로부터 적층형 헤더(2)의 합류유로(12C)에 냉매가 유입하도록 접속된다. 즉, 열교환기(1)가 증발기로서 작용할 때는, 냉매 배관으로부터 적층형 헤더(2)의 분배유로(12B)에 기액 2상 상태의 냉매가 유입하고, 제2 전열관(6)으로부터 적층형 헤더(2)의 합류유로(12C)에 가스 상태의 냉매가 유입한다. 또한, 열교환기(1)가 응축기로서 작용할 때는, 냉매 배관으로부터 적층형 헤더(2)의 합류유로(12C)에 가스 상태의 냉매가 유입하고, 제1 전열관(3)으로부터 적층형 헤더(2)의 분배유로(12B)에 액상태의 냉매가 유입한다.
또한, 열교환기(1)가 응축기로서 작용할 때에, 제1 전열관(3)이, 제2 전열관(6)과 비교하여, 열원측 팬(57) 또는 부하측 팬(58)에 의해 생기는 기류의 상류측(바람이 불어오는 측(風上側))이 되도록, 열교환기(1)는 배설된다. 즉, 제2 전열관(6)으로부터 제1 전열관(3)에의 냉매의 흐름과 기류가 대향하는 관계가 된다. 제1 전열관(3)의 냉매는, 제2 전열관(6)의 냉매와 비교하여, 저온으로 된다. 열원측 팬(57) 또는 부하측 팬(58)에 의해 생기는 기류는, 열교환기(1)의 상류측의 쪽이, 열교환기(1)의 하류측과 비교하여, 저온으로 된다. 그 결과, 특히, 열교환기(1)의 상류측을 흐르는 저온의 기류로, 냉매를 과냉각(이른바 SC화)할 수가 있어서, 응축기 성능이 향상된다. 또한, 열원측 팬(57) 및 부하측 팬(58)은, 바람이 불어오는 측에 마련되어도 좋고, 바람이 불어가는 측(風下側)측에 마련되어도 좋다.
<열교환기의 작용>
이하에, 실시의 형태 2에 관한 열교환기의 작용에 관해 설명한다.
열교환기(1)에서는, 제1 판형상체(11)에 복수의 되돌림유로(11C)가 형성되고, 복수의 제1 전열관(3)에 더하여, 복수의 제2 전열관(6)이 접속된다. 예를 들면, 열교환기(1)의 정면시(正面視)한 상태에서의 면적을 증가시켜서, 열교환량을 늘리는 것도 가능하지만, 그 경우에는, 열교환기(1)를 내장하는 몸체가 대형화되어 버린다. 또한, 핀(5)의 간격을 작게 하고, 핀(5)의 매수를 증가시켜서, 열교환량을 늘리는 것도 가능하지만, 그 경우에는, 배수성, 착상(着霜) 성능, 애내력(埃耐力, anti-dust performance)의 관점에서, 핀(5)의 간격을 약 1㎜ 미만으로 하는 것이 곤란하고, 열교환량의 증가가 불충분하게 되어 버리는 경우가 있다. 한편, 열교환기(1)와 같이, 전열관의 열수(列數)를 증가시키는 경우에는, 열교환기(1)의 정면시한 상태에서의 면적, 핀(5)의 간격 등을 바꾸는 일 없고, 열교환량을 증가시키는 것이 가능하다. 전열관의 열수가 2열이 되면, 열교환량은 약 1.5배 이상으로 증가한다. 또한, 전열관의 열수가 3렬 이상이 되어도 좋다. 또한, 더욱이, 열교환기(1)의 정면시한 상태에서의 면적, 핀(5)의 간격 등이 변화되어도 좋다.
또한, 열교환기(1)의 편측에만 헤더(적층형 헤더(2))가 마련된다. 열교환기(1)가, 열교환부의 실장(實裝) 체적을 증가하기 위해, 예를 들면, 열교환기(1)를 내장하는 몸체의 복수의 측면에 따르도록, 절곡되어 배설되는 경우에는, 전열관의 열마다 그 접어 구부림 부의 곡률 반경이 다른 것에 기인하고, 전열관의 열마다 단부(端部)가 어긋나 버린다. 적층형 헤더(2)와 같이, 열교환기(1)의 평측에만 헤더(적층형 헤더(2))가 마련되는 경우에는, 전열관의 열마다 단부가 어긋나 버려도, 편측 단부만 정돈되면 좋아, 설계 자유도, 생산 효율 등이 향상된다. 특히, 열교환기(1)의 각 부재를 접합한 후에, 열교환기(1)를 절곡한 것도 가능해져서, 생산 효율이 더욱 향상된다.
또한, 열교환기(1)가 응축기로서 작용할 때에, 제1 전열관(3)이, 제2 전열관(6)과 비교하여, 바람이 불어오는 측에 위치한다. 열교환기의 양측에 헤더가 마련되는 경우에는, 전열관의 열마다 냉매의 온도차를 주어 응축기 성능을 향상하는 것이 곤란하였다. 특히, 제1 전열관(3) 및 제2 전열관(6)이 편평관인 경우에는, 원관과 달리, 굽힘 가공의 자유도가 낮기 때문에, 전열관의 열마다 냉매의 온도차를 주는 것을, 냉매의 유로를 변형시켜서 실현하기가 어렵다. 한편, 열교환기(1)와 같이, 제1 전열관(3)과 제2 전열관(6)이 적층형 헤더(2)에 접속된 경우에는, 전열관의 열마다 냉매의 온도차가 필연적으로 생기게 되고, 냉매의 흐름과 기류를 대향한 관계로 하는 것을, 냉매의 유로를 변형시키는 일 없이 간이하게 실현할 수 있다.
또한, 적층형 헤더(2)에서는, 판형상 부재 또는 양측 클래드재(24)의, 제1 입구유로(11B)에 유입하는 냉매가 통과하는 유로와, 되돌림유로(11C)에 유입하는 냉매가 통과하는 유로와의 사이에, 제1 열차단 슬릿(31)과 같은, 제2 열차단 슬릿(32)이 형성된다. 그 때문에, 적층형 헤더(2)에서, 제1 입구유로(11B)에 유입하는 냉매와, 되돌림유로(11C)에 유입하는 냉매가 열교환하는 것이 억제된다.
또한, 제1 입구유로(11B)에 유입하는 냉매가 통과하는 유로는, 가스 상태의 냉매가 유입한 경우에 생기는 압력 손실을 저감하기 위해, 유로 면적을 크게 할 필요가 있다. 적층형 헤더(2)와 같이, 유로(21B)와 유로(21C)와의 사이에 제2 열차단 슬릿(32)이 형성되는 경우에는, 제1 입구유로(11B)에 유입하는 냉매와, 되돌림유로(11C)에 유입하는 냉매가 열교환하는 것이 억제되어 있는 분만큼, 제1 입구유로(11B)와 되돌림유로(11C)와의 간격을 좁게 하여, 제1 입구유로(11B)의 유로 면적을 크게할 수가 있어서, 적층형 헤더(2)가 고성능화된다.
특히, 제1 전열관(3)의 배열의 시점(始點)과 제2 전열관(6)의 배열의 시점이 어긋나 있는 경우에는, 도 13(b)에 도시되는 바와 같이, 유로(21C)의 단면적이 커지고, 제1 입구유로(11B)와 되돌림유로(11C)와의 간격이 좁아져 버린다. 적층형 헤더(2)와 같이, 유로(21B)와 유로(21C)와의 사이에 제2 열차단 슬릿(32)이 형성되는 경우에는, 제1 입구유로(11B)에 유입하는 냉매와, 되돌림유로(11C)에 유입하는 냉매가 열교환하는 것이 억제되어 있는 분만큼, 유로(21C)의 단면적이 커진 상태에서도, 제1 입구유로(11B)와 되돌림유로(11C)와의 간격을 좁게 하여, 제1 입구유로(11B)의 유로 면적을 크게 할 수 있고, 적층형 헤더(2)가 고성능화된다.
이상, 실시의 형태 1 및 실시의 형태 2에 관해 설명하였지만, 본 발명은 각 실시의 형태의 설명으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 각 실시의 형태의 전부 또는 일부, 각 변형례 등을 조합시키는 것도 가능하다.
1 : 열교환기
2 : 적층형 헤더
2A : 냉매 유입부
2B : 냉매 유출부
2C : 냉매 유입부
2D : 냉매 유출부
2E : 냉매 되돌림부
3 : 제1 전열관
4 : 지지 부재
5 : 핀
6 : 제2 전열관
11 : 제1 판형상체
11A : 제1 출구유로
11B : 제1 입구유로
11C : 되돌림유로
12 : 제2 판형상체
12A : 제2 입구유로
12B : 분배유로
12C : 합류유로
12D : 제2 출구유로
12b : 분기유로
12c : 혼합유로
21 : 제1 판형상 부재
21A∼21C : 유로
22 : 제2 판형상 부재
22A, 22B : 유로
23, 23_1∼23_3 : 제3 판형상 부재
23A, 23B, 23A_1∼23A_3, 23B_1∼23B_3 : 유로
23a, 23b : 단부
23c : 직선부
23d : 개구부
23e : 관통구멍
24, 24_1∼24_5 : 양측 클래드재
24A∼24C : 유로
31, 31a, 31b : 제1 열차단 슬릿
32 : 제2 열차단 슬릿
51 : 공기 조화 장치
52 : 압축기
53 : 4방 밸브
54 : 열원측 열교환기
55 : 조임 장치
56 : 부하측 열교환기
57 : 열원측 팬
58 : 부하측 팬
59 : 제어 장치

Claims (8)

  1. 복수의 제1 출구유로와, 복수의 제1 입구유로가 형성된 제1 판형상체와,
    상기 제1 판형상체에 적층되고, 제2 입구유로로부터 유입하는 냉매를 상기 복수의 제1 출구유로에 분배하여 유출하는 분배유로의 적어도 일부와, 상기 복수의 제1 입구유로로부터 유입하는 냉매를 합류하여 제2 출구유로에 유출하는 합류유로의 적어도 일부가 형성된 제2 판형상체를 구비하고,
    상기 제1 판형상체 또는 상기 제2 판형상체는, 상기 제1 입구유로에 유입하는 냉매가 통과하는 유로와, 상기 제2 입구유로에 유입하는 냉매가 통과하는 유로가 형성된 적어도 하나의 판형상 부재를 가지며,
    상기 판형상 부재의, 상기 제1 입구유로에 유입하는 냉매가 통과하는 유로와, 상기 제2 입구유로에 유입하는 냉매가 통과하는 유로 사이의 적어도 일부에, 관통부 또는 오목부가 형성된 것을 특징으로 하는 적층형 헤더.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 판형상체에, 유입하는 냉매를 되돌려서 유출하는 복수의 되돌림유로가 형성된 것을 특징으로 하는 적층형 헤더.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 판형상 부재에, 상기 되돌림유로에 유입하는 냉매가 통과하는 유로가 형성되고,
    상기 판형상 부재의, 상기 제1 입구유로에 유입하는 냉매가 통과하는 유로와, 상기 되돌림유로에 유입하는 냉매가 통과하는 유로 사이의 적어도 일부에, 관통부 또는 오목부가 형성된 것을 특징으로 하는 적층형 헤더.
  4. 제1항에 기재된 적층형 헤더와,
    상기 복수의 제1 출구유로의 각각과 상기 복수의 제1 입구유로의 각각에 접속된 복수의 제1 전열관을 구비한 것을 특징으로 하는 열교환기.
  5. 제2항 또는 제3항에 기재된 적층형 헤더와,
    상기 복수의 제1 출구유로의 각각과 상기 복수의 되돌림유로의 각각의 입구측에 접속된 복수의 제1 전열관과,
    상기 복수의 되돌림유로의 각각의 출구측과 상기 복수의 제1 입구유로의 각각에 접속된 복수의 제2 전열관을 구비한 것을 특징으로 하는 열교환기.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 전열관은, 편평관인 것을 특징으로 하는 열교환기.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 열교환기를 구비하고,
    상기 분배유로는, 상기 열교환기가 증발기로서 작용할 때에, 상기 복수의 제1 출구유로에 냉매를 유출하는 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치.
  8. 제5항에 기재된 열교환기를 구비하고,
    상기 분배유로는, 상기 열교환기가 증발기로서 작용할 때에, 상기 복수의 제1 출구유로에 냉매를 유출하고,
    상기 제1 전열관은, 상기 열교환기가 응축기로서 작용할 때에, 상기 제2 전열관과 비교하여, 바람이 불어오는 측에 위치하는 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치.
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