WO2021255781A1 - 熱交換器及び冷凍サイクル装置 - Google Patents
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- F28F2265/00—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction
- F28F2265/22—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction for draining
Definitions
- the present disclosure relates to a heat exchanger and a refrigeration cycle device equipped with the heat exchanger, and particularly to a structure for suppressing buckling of a heat transfer member.
- the minor axis length of the flat tube is set to less than 1 mm, and a plurality of flat tubes are used as header pipes.
- a heat exchanger connected in parallel along the axial direction of the above has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
- the minor axis length is the length in the lateral direction in the vertical cross section of the flat tube.
- an auxiliary member extending along the arrangement direction of the refrigerant flow path is provided between adjacent flat pipes to maintain the distance between the adjacent flat pipes.
- Patent Document 1 it is difficult for the heat exchanger of Patent Document 1 to suppress buckling in the tube axial direction of a flat tube only by providing a single reinforcing member. Further, although the heat exchanger can suppress buckling in the tube axial direction of the flat tube by providing a plurality of reinforcing members, there is a problem that the drainage property and the ventilation property of the condensed water are deteriorated.
- the present disclosure is to solve the above-mentioned problems, and to provide a heat exchanger and a refrigeration cycle device capable of suppressing buckling of a flat tube in the tube axial direction without impairing drainage and ventilation. With the goal.
- the heat exchangers according to the present disclosure are arranged in the first direction at intervals from each other, and have a plurality of heat transfer members extending in the second direction to allow the refrigerant to flow inside, and the plurality of heat transfer members extending in the first direction.
- a first header connected to each end of the heat transfer member, a second header extending in the first direction and connected to the other end of each of the plurality of heat transfer members, the first direction and the said.
- the refrigeration cycle device according to the present disclosure is provided with the heat exchanger according to the present disclosure.
- the heat exchanger has a first header and a first reinforcing member arranged along a first direction in which a plurality of heat transfer members are arranged in parallel and a second direction in which the plurality of heat transfer members extend. It is fixed to 2 headers. Therefore, in order to maintain the distance between the first header and the second header in the pipe axial direction of the plurality of heat transfer members, that is, in the second direction, the reinforcing member buckles and deforms the plurality of heat transfer members in the axial direction. Can be suppressed.
- FIG. 10 It is a refrigerant circuit diagram which shows the structure of the refrigerating cycle apparatus 100 provided with the heat exchanger 10 which concerns on Embodiment 1.
- FIG. It is a perspective view of the heat exchanger 10 which concerns on Embodiment 1.
- FIG. It is a side view of the heat exchanger 10 which concerns on Embodiment 1.
- FIG. This is a modified example of the fixing portion between the reinforcing member 20 and the header 12 of the heat exchanger 10 according to the first embodiment.
- It is a perspective view of the heat exchanger 10a which is a modification of the heat exchanger 10 which concerns on Embodiment 1.
- FIG. It is a side view of the heat exchanger 10a which is a modification of the heat exchanger 10 which concerns on Embodiment 2.
- FIG. 10b It is a perspective view of the heat exchanger 10b which is a modification of the heat exchanger 10 which concerns on Embodiment 1.
- FIG. It is a front view of the reinforcing member 20b of the heat exchanger 10b of FIG. It is a perspective view of the heat exchanger 210 which concerns on Embodiment 2.
- FIG. It is a top view of the heat exchanger 210 which concerns on Embodiment 2.
- FIG. It is a perspective view of the heat exchanger 310 which concerns on Embodiment 3.
- FIG. It is a top view of the heat exchanger 310 which concerns on Embodiment 3.
- FIG. It is a perspective view of the heat exchanger 410 which concerns on Embodiment 4.
- FIG. 4 It is a side view of the heat exchanger 410 which concerns on Embodiment 4.
- FIG. It is a perspective view of the heat exchanger 510 which concerns on Embodiment 5.
- FIG. It is a top view of the heat exchanger 510 according to the fifth embodiment. It is a side view of the heat exchanger 510 which concerns on Embodiment 5.
- FIG. 5 It is a side view of the heat exchanger 410 which concerns on Embodiment 4.
- FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram showing a configuration of a refrigeration cycle device 100 provided with a heat exchanger 10 according to the first embodiment.
- the arrow indicated by the dotted line indicates the direction in which the refrigerant flows in the cooling operation in the refrigerant circuit 110
- the arrow indicated by the solid line indicates the direction in which the refrigerant flows during the heating operation. ..
- the refrigeration cycle apparatus 100 provided with the heat exchanger 10 will be described with reference to FIG.
- the air conditioner is exemplified as the refrigerating cycle device 100, but the refrigerating cycle device 100 includes, for example, a refrigerator or a freezer, a vending machine, an air conditioner, a refrigerating device, a water heater, and the like. Used for applications or air conditioning applications.
- the illustrated refrigerant circuit 110 is an example, and the configuration of circuit elements and the like is not limited to the contents described in the embodiment, and can be appropriately changed within the scope of the technique according to the embodiment. ..
- the refrigerating cycle device 100 has a refrigerant circuit 110 in which a compressor 101, a flow path switching device 102, an indoor heat exchanger 103, a decompression device 104, and an outdoor heat exchanger 105 are connected in a ring shape via a refrigerant pipe. ..
- a heat exchanger 10 which will be described later, is used for at least one of the outdoor heat exchanger 105 and the indoor heat exchanger 103.
- the refrigeration cycle device 100 has an outdoor unit 106 and an indoor unit 107.
- the outdoor unit 106 includes a compressor 101, a flow path switching device 102, an outdoor heat exchanger 105 and a decompression device 104, and an outdoor blower 108 that supplies outdoor air to the outdoor heat exchanger 105.
- the indoor unit 107 includes an indoor heat exchanger 103 and an indoor blower 109 that supplies air to the indoor heat exchanger 103.
- the outdoor unit 106 and the indoor unit 107 are connected to each other via two extension pipes 111 and an extension pipe 112 that are a part of the refrigerant pipe.
- the compressor 101 is a fluid machine that compresses and discharges the sucked refrigerant.
- the flow path switching device 102 is, for example, a four-way valve, and is a device that switches the flow path of the refrigerant between the cooling operation and the heating operation by the control of the control device (not shown).
- the indoor heat exchanger 103 is a heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant circulating inside and the indoor air supplied by the indoor blower 109.
- the indoor heat exchanger 103 functions as a condenser during the heating operation and as an evaporator during the cooling operation.
- the pressure reducing device 104 is, for example, an expansion valve, which is a device for reducing the pressure of the refrigerant.
- an electronic expansion valve whose opening degree is adjusted by the control of the control device can be used.
- the outdoor heat exchanger 105 is a heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant circulating inside and the air supplied by the outdoor blower 108.
- the outdoor heat exchanger 105 functions as an evaporator during the heating operation and as a condenser during the cooling operation.
- the high-pressure and high-temperature gas-state refrigerant discharged from the compressor 101 flows into the indoor heat exchanger 103 via the flow path switching device 102, and is supplied by the indoor blower 109. It exchanges heat with and condenses.
- the condensed refrigerant becomes a high-pressure liquid state, flows out from the indoor heat exchanger 103, and becomes a low-pressure gas-liquid two-phase state by the decompression device 104.
- the low-pressure gas-liquid two-phase state refrigerant flows into the outdoor heat exchanger 105 and evaporates by heat exchange with the air supplied by the outdoor blower 108.
- the evaporated refrigerant becomes a low-pressure gas state and is sucked into the compressor 101.
- the refrigerant flowing through the refrigerant circuit 110 flows in the opposite direction to that during the heating operation. That is, during the cooling operation of the refrigerating cycle device 100, the high-pressure and high-temperature gas-state refrigerant discharged from the compressor 101 flows into the outdoor heat exchanger 105 via the flow path switching device 102 and is supplied by the outdoor blower 108. It exchanges heat with the air and condenses. The condensed refrigerant becomes a high-pressure liquid state, flows out from the outdoor heat exchanger 105, and becomes a low-pressure gas-liquid two-phase state by the decompression device 104.
- the low-pressure gas-liquid two-phase state refrigerant flows into the indoor heat exchanger 103 and evaporates by heat exchange with the air supplied by the indoor blower 109.
- the evaporated refrigerant becomes a low-pressure gas state and is sucked into the compressor 101.
- FIG. 2 is a perspective view of the heat exchanger 10 according to the first embodiment.
- FIG. 3 is a side view of the heat exchanger 10 according to the first embodiment. The heat exchanger 10 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
- the heat exchanger 10 includes a plurality of heat transfer members 11, a first header 12a and a second header 12b connected to the ends of the plurality of heat transfer members 11, the first header 12a, and the like.
- a reinforcing member 20 fixed to the second header 12b is provided.
- a plurality of heat transfer members 11 are arranged in the X direction. Further, the plurality of heat transfer members 11 are arranged so that the pipe shafts are arranged along the Y direction. In the first embodiment, the Y direction is parallel to the gravity direction. However, the arrangement of the heat exchanger 10 is not limited to this, and the Y direction may be inclined with respect to the gravity direction. Further, the distances between the plurality of heat transfer members 11 are equal to each other, and are arranged with a width w1 in the X direction.
- the first header 12a is connected to one end of the plurality of heat transfer members 11 in the tube axial direction. Further, a second header 12b is connected to the other end of the plurality of heat transfer members 11 in the tube axial direction.
- the first header 12a and the second header 12b are arranged so that the plurality of heat transfer members 11 are oriented in the longitudinal direction in the parallel direction.
- the longitudinal directions of the first header 12a and the second header 12b are parallel to each other.
- the first header 12a and the second header 12b may be collectively referred to as the header 12.
- the ends of the plurality of heat transfer members 11 are each inserted into the header 12, and the heat transfer members 11 are joined by a joining means such as brazing. Further, the plurality of heat transfer members 11 are both arranged in parallel in the X direction. The plurality of heat transfer members 11 position the heat transfer portion 14, which is a portion other than the end portion, between the lower surface of the first header 12a and the upper surface of the second header 12b.
- the reinforcing member 20 is arranged in parallel in the X direction and the Y direction, and is arranged in the Z direction of the plurality of heat transfer members 11. Air flows in the heat exchanger 10 along the Z direction. That is, the plurality of heat transfer members 11 and the reinforcing members 20 are arranged in series in the direction in which the air flowing into the heat exchanger 10 flows. In the first embodiment, the reinforcing member 20 is arranged so as to cover one surface of the plurality of heat transfer members 11 in the Z direction.
- the X direction in which the plurality of heat transfer members 11 are arranged in parallel is the first direction
- the Y direction which is the tube axis direction of the plurality of heat transfer members 11 is the second direction
- the X direction and the Z direction perpendicular to the Y direction are the third.
- direction Sometimes referred to as direction.
- Each of the plurality of heat transfer members 11 circulates the refrigerant inside.
- Each of the plurality of heat transfer members 11 extends between the first header 12a and the second header 12b.
- Each of the plurality of heat transfer members 11 is arranged in the X direction with a space w1 from each other, and is arranged in parallel along the stretching direction of the header 12.
- Each of the plurality of heat transfer members 11 has an oval shape, an elliptical shape, or a rectangular cross-sectional shape, and the long axis of the cross-sectional shape is arranged along the Z direction.
- the side surfaces 15 along the long axis of the cross-sectional shape of the plurality of heat transfer members 11 are arranged so as to face each other.
- a gap serving as an air flow path is formed between the facing side surfaces 15 of two adjacent heat transfer members 11 among the plurality of heat transfer members 11.
- a plurality of flat tubes are used as the plurality of heat transfer members 11, but the heat exchanger 10 is not limited to the flat tubes.
- the heat transfer member 11 may be formed by connecting a plurality of thin circular tubes with a plate-shaped member in the Z direction.
- the heat exchanger 10 has the X direction, which is the arrangement direction of the plurality of heat transfer members 11, as the horizontal direction.
- the arrangement direction of the plurality of heat transfer members 11 is not limited to the horizontal direction, and may be a vertical direction or a direction inclined with respect to the vertical direction.
- the stretching direction of the plurality of heat transfer members 11 is the vertical direction.
- the stretching direction of the plurality of heat transfer members 11 is not limited to the vertical direction, and may be a horizontal direction or a direction inclined with respect to the vertical direction.
- the two side surfaces 15 of the two heat transfer members 11 adjacent to each other among the plurality of heat transfer members 11 are not connected to each other by the heat transfer promoting member.
- the heat transfer promoting member is, for example, a plate fin, a corrugated fin, or the like. That is, each of the plurality of heat transfer members 11 is connected to each other only by the header 12.
- the first header 12a and the second header 12b are each extended in the X direction, and are configured to allow the refrigerant to flow inside. As shown in FIG. 2, for example, the refrigerant flows in from the refrigerant flow pipe 42 connected to one end of the second header 12b, and the refrigerant is distributed to each of the plurality of heat transfer members 11. The refrigerants that have passed through the plurality of heat transfer members 11 merge at the first header 12a and flow out from the refrigerant flow pipe 41 connected to one end of the first header 12a.
- the outer shape of the header 12 is a cylindrical shape, but the shape is not limited.
- the outer shape of the header 12 may be, for example, a square or an elliptical pillar, and the cross-sectional shape can be appropriately changed.
- a tubular body having both ends closed, a plate-shaped body having slits formed therein, or the like can be adopted.
- Each of the first header 12a and the second header 12b is formed with a refrigerant inlet through which the refrigerant can flow in and out.
- the reinforcing member 20 As shown in FIG. 3, in the heat exchanger 10, the reinforcing member 20 is arranged so as to cover one of the plurality of heat transfer members 11 in the Z direction. That is, the reinforcing member 20 arranges the surfaces along the X direction and the Y direction toward the plurality of heat transfer members 11. As shown in FIG. 2, the reinforcing member 20 is provided with an opening 25 so that the fluid can pass in the direction perpendicular to the planes along the X and Y directions, that is, in the Z direction.
- the reinforcing member 20 is rectangular when viewed from the Z direction, and includes a frame member 21 forming an outer peripheral edge and a partition member 22 for partitioning a plurality of inner regions of the frame member 21.
- the frame member 21 of the reinforcing member 20 includes a first frame member 21a arranged along the first header 12a, a second frame member 21b arranged along the second header 12b, and a first frame member 21a. And two third frame members 21c that connect both ends of the second frame member 21b to each other.
- the first frame member 21a, the second frame member 21b, and the two third frame members 21c are combined in a rectangular shape.
- the first frame member 21a and the second frame member 21b form opposite sides of the rectangular frame member 21.
- the two third frame members 21c also form opposite sides of the rectangular frame member 21.
- the partition member 22 is composed of a first partition member 22a extending in the X direction and a second partition member 22b extending in the Y direction.
- the partition member 22 is arranged so as to partition the inner region of the frame member 21 into a plurality of regions.
- the first partition member 22a and the second partition member 22b are arranged so as to be orthogonal to each other and are combined in a mesh pattern. That is, the reinforcing member 20 is formed in a mesh shape, and each mesh of the reinforcing member 20 is an opening 25.
- the opening 25 is formed of each of the partition members 22 or the partition member 22 and the frame member 21.
- the reinforcing member 20 is configured to resist deformation in the XY plane by combining the frame member 21 and the partition member 22.
- the reinforcing member 20 is fixed to at least the first header 12a and the second header 12b, the relative displacement between the first header 12a and the second header 12b can be suppressed, and the entire heat exchanger 10 can be suppressed. Deformation can be suppressed. That is, it is possible to suppress buckling deformation of the plurality of heat transfer members 11 in the Y direction and tilting in the X direction.
- the reinforcing member 20 can improve the strength of the heat exchanger 10 by adding a minimum number of members.
- the size of the opening 25 can be set as appropriate.
- the reinforcing member 20 can suppress the inflow of foreign matter into the heat exchanger 10. Further, the reinforcing member 20 can protect the heat transfer member 11 during transportation of the heat exchanger 10 or the refrigeration cycle device 100 equipped with the heat exchanger 10.
- the reinforcing member 20 is made of a material having higher strength than the material constituting the plurality of heat transfer members 11. Since the flat tube which is the heat transfer member 11 in the first embodiment is made of aluminum, for example, the reinforcing member 20 may be made of a material having higher rigidity and strength than aluminum, such as stainless steel.
- the heat exchanger 10 includes a fixing portion to which the reinforcing member 20 and the header 12 are fixed.
- the reinforcing member 20 and the header 12 are joined, for example, by welding.
- the fixing portion may be fixed by fixing, fitting or locking with a fastening member such as a bolt.
- FIG. 4 is a modified example of the fixing portion between the reinforcing member 20 and the header 12 of the heat exchanger 10 according to the first embodiment.
- the fixing portion 30 according to the modified example is composed of a first frame member 21a of the reinforcing member 20 and engaging portions 31a and 31b provided in the first header 12a.
- the fixing portion 30 is arranged at the four corners of the rectangular reinforcing member 20, and the reinforcing member 20 is fixed to the header 12.
- the fixing portion 30 is fitted so that the first frame member 21a of the reinforcing member 20 is held by the engaging portions 31a and 31b.
- the first frame member 21a is prevented from moving in the Y direction and the Z direction by the engaging portions 31a and 31b.
- the fixing portion 30 is arranged near both ends of the first frame member 21a in the X direction, and the third frame member 21c connected at both ends of the first frame member 21a is caught by the engaging portion 31b. , The displacement of the reinforcing member 20 in the X direction is suppressed.
- the fixing portion 30 is an example, and the reinforcing member 20 and the header 12 may be fixed to each other in combination with fixing by a fastening member such as a bolt, for example.
- FIG. 5 is a perspective view of the heat exchanger 10a, which is a modification of the heat exchanger 10 according to the first embodiment.
- FIG. 6 is a side view of the heat exchanger 10a, which is a modification of the heat exchanger 10 according to the second embodiment.
- reinforcing members 20 are arranged on both sides in the Z direction with respect to the plurality of heat transfer members 11. That is, both sides of the heat exchanger 10a in the Z direction, that is, the front surface and the back surface, are both formed by the reinforcing member 20.
- the two reinforcing members 20 are fixed to both sides of the first header 12a and the second header 12b in the Z direction.
- the two headers 12 are connected by two reinforcing members 20, and the strength can be improved as compared with the heat exchanger 10 according to the first embodiment.
- the reinforcing member 20 covers both sides of the plurality of heat transfer members 11 in the Z direction. Therefore, the reinforcing member 20 can suppress the entry of foreign matter from both sides in the Z direction and can protect the plurality of heat transfer members 11 when the heat exchanger 210 is transported or the like.
- FIG. 7 is a perspective view of the heat exchanger 10b, which is a modification of the heat exchanger 10 according to the first embodiment.
- FIG. 8 is a front view of the reinforcing member 20b of the heat exchanger 10b of FIG. 7.
- the partition members 27a and 27b extend in an inclined manner with respect to the X direction and the Y direction. As shown in FIG. 8, the partition member 27a and the partition member 27b are arranged so as to be orthogonal to each other.
- the opening 25 is formed of inclined partition members 27a and 27b, or partition members 27a and 27b and a frame member 21.
- the partition members 27a and 27b are arranged so as to be inclined in the reinforcing member 20b, the drainage property is high even when dew condensation occurs on the reinforcing member 20b. That is, when the heat exchanger 10b is arranged so that the Y direction is along the gravity direction, the water droplets adhering to the partition members 27a and 27b flow down along the inclination due to the influence of gravity. Therefore, in the heat exchanger 10b, dew condensation water does not continue to stay in the partition members 27a and 27b. Therefore, it is possible to suppress the retention of the dew condensation water and the frost formation due to the freezing of the dew condensation water, and the heat exchanger 10b suppresses the deterioration of the ventilation property.
- the reinforcing member 20b is formed by combining the frame member 21 extending in the X and Y directions and the inclined partition members 27a and 27b, the reinforcing member 20b has high strength against deformation in the XY plane. Therefore, the heat exchanger 10b can improve the strength against deformation such that the plurality of heat transfer members 11 fall in the X direction by the reinforcing member 20b. Further, with respect to the load in the direction in which the plurality of heat transfer members 11 buckle, not only the third frame member 21c but also the partition members 27a and 27b inclined in the Y direction can receive the load. Therefore, the heat exchanger 10b has improved strength even with respect to a load applied in the Y direction.
- Embodiment 2 The heat exchanger 210 according to the second embodiment will be described.
- the heat exchanger 210 is obtained by changing the shapes of the reinforcing members 20 and 20b according to the first embodiment.
- the components having the same functions and functions as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
- FIG. 9 is a perspective view of the heat exchanger 210 according to the second embodiment.
- FIG. 10 is a top view of the heat exchanger 210 according to the second embodiment.
- the reinforcing members 220 are arranged in the Z direction of the plurality of heat transfer members 11. The shape of both ends of the reinforcing member 220 in the X direction is changed with respect to the reinforcing members 20 and 20b according to the first embodiment.
- the reinforcing member 220 is bent in the opposite direction in the Z direction at both ends in the X direction. That is, the reinforcing member 220 includes a first bent portion 24 extending in the opposite direction in the Z direction at both ends in the X direction.
- the reinforcing member 220 according to the second embodiment includes partition members 27a and 27b that are inclined with respect to the X direction and the Y direction, similarly to the reinforcing member 20b according to the first embodiment.
- the partition members 27a and 27b arranged on the surface of the reinforcing member 220 facing the Z direction are extended and arranged on the first bent portion 24 as well.
- the partition members 27a and 27b may not be arranged on the first bent portion 24.
- the first bent portion 24 of the reinforcing member 220 is arranged so as to sandwich the header 12 in the X direction.
- the reinforcing member 220 is formed in a U-shape when viewed from above, and has high strength against deformation in the direction along the XZ plane. Further, the reinforcing member 220 is joined to the header 12, and the heat exchanger 210 is also suppressed from being deformed in the direction along the XZ plane.
- the first frame member 21a and the second frame member 21b located at both ends of the reinforcing member 220 in the Y direction are bent at both ends in the X direction and extend in the opposite direction in the Z direction as the first bent portion 24.
- the reinforcing member 220 includes a fourth frame member 21d that forms an end portion of the first bent portion 24 on the opposite side in the Z direction.
- a third frame member 21c is arranged at the end of the first bent portion 24 in the Z direction. Although the third frame member 21c may be omitted, the presence of the third frame member 21c is more effective in reinforcing the heat exchanger 210.
- the reinforcing member 220 is provided with the first bent portion 24 extending along the Z direction at the end in the X direction, the rigidity is increased, so that the effect of reinforcing the heat exchanger 210 is enhanced. Further, since the first bent portion 24 is formed at the end portion in the X direction, it does not obstruct the ventilation of the heat exchanger 210.
- the partition members 27a and 27b of the reinforcing member 220 are arranged so as to be inclined in the same manner as the reinforcing member 20b according to the first embodiment, so that the drainage effect is high and the strength can be improved. ..
- the partition members 27a and 27b of the reinforcing member 220 do not have to be arranged at an angle, and are in the X direction and the Y direction as in the first partition member 22a and the second partition member 22b according to the first embodiment. It may be arranged along the line.
- Embodiment 3 The heat exchanger 310 according to the third embodiment will be described.
- the heat exchanger 310 is obtained by changing the shapes of the reinforcing members 20 and 20b according to the first embodiment.
- the components having the same functions and functions as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
- FIG. 11 is a perspective view of the heat exchanger 310 according to the third embodiment.
- FIG. 12 is a top view of the heat exchanger 310 according to the third embodiment.
- the heat exchanger 310 includes a reinforcing member 320. As shown in FIG. 12, the reinforcing member 320 is bent in the Z direction at the end portion in the X direction. Similar to the heat exchanger 10a according to the first embodiment, the heat exchanger 310 is covered on both sides in the Z direction by the reinforcing member 320. In the reinforcing member 320, the surfaces 320a and 320b arranged on both sides of the plurality of heat transfer members 11 in the Z direction are connected by the first bent portion 324.
- the surfaces 320a and 320b connected by the first bent portion 324 are configured to sandwich the heat exchanger 310 from both sides in the Z direction.
- the surface 320a may be referred to as a first portion, and the surface 320b may be referred to as a second portion.
- the reinforcing member 320 is integrally formed, the number of parts is small, the cost of the heat exchanger 310 can be reduced, and the heat exchanger 310 can be easily manufactured.
- the reinforcing member 320 in the third embodiment includes a partition member 27a that is inclined in one direction, and does not have a partition member 27b that intersects the partition member 27a. Since the partition member 27a is continuously arranged from the surface 320a to the surface 320b of the reinforcing member 320, when the heat exchanger 310 is viewed in the Z direction, the partition member 27a on the surface 320a and the partition member 27a on the surface 320b are different from each other. , It looks like they are crossing.
- the partition member 27a is arranged so as to be inclined in one direction over the entire reinforcing member 320, but in the state of being assembled to the heat exchanger 310, the heat exchanger 310
- the partition members 27a are arranged symmetrically in the inclination direction on the front surface and the back surface of the partition member 27a. Therefore, the reinforcing member 320 similarly applies to the heat exchanger 310 both when a force is applied so that the plurality of heat transfer members 11 are tilted in the X direction and when a force is applied so that the plurality of heat transfer members 11 are tilted in the opposite direction in the X direction. You can counter the force.
- Embodiment 4 The heat exchanger 410 according to the fourth embodiment will be described.
- the heat exchanger 410 is obtained by changing the shapes of the reinforcing members 20 and 20b according to the first embodiment.
- the components having the same functions and functions as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
- FIG. 13 is a perspective view of the heat exchanger 410 according to the fourth embodiment.
- FIG. 14 is a side view of the heat exchanger 410 according to the fourth embodiment.
- the heat exchanger 410 according to the fourth embodiment includes a reinforcing member 420. As shown in FIG. 14, the reinforcing member 420 is bent in the Z direction at the end portion in the Y direction. Similar to the heat exchanger 10a according to the first embodiment, the heat exchanger 410 is covered on both sides of the plurality of heat transfer members 11 in the Z direction by the reinforcing members 420. The surfaces 420a and 420b of the reinforcing members 420 arranged in the Z direction of the plurality of heat transfer members 11 are connected by the second bent portion 28.
- the reinforcing member 420 is arranged so as to sandwich the heat exchanger 410 from both sides in the Z direction, and the surface 420a and the surface 420b connected by the second bent portion 28 sandwich the heat exchanger 410 in the Z direction. I'm out. Further, the second bent portion 28 extends in the Z direction along the upper surface of the first header 12a.
- the reinforcing member 420 in the fourth embodiment includes a partition member 27a that is inclined in one direction, and does not have a partition member 27b that intersects the partition member 27a. Since the partition member 27a is continuously arranged from the surface 420a to the surface 420b of the reinforcing member 420, when the heat exchanger 410 is viewed in the Z direction, the partition member 27a on the surface 420a and the partition member 27a on the surface 420b are different from each other. , It looks like they are crossing.
- the partition member 27a is arranged so as to be inclined in one direction over the entire reinforcing member 420, but in the state of being assembled to the heat exchanger 410, the heat exchanger 410
- the partition members 27a are arranged symmetrically in the inclination direction on the front surface and the back surface of the partition member 27a. Therefore, the reinforcing member 420 similarly applies to the heat exchanger 410 both when a force is applied so that the plurality of heat transfer members 11 are tilted in the X direction and when a force is applied so that the heat transfer members 11 are tilted in the opposite direction in the X direction. You can counter the force.
- Embodiment 5 The heat exchanger 510 according to the fifth embodiment will be described.
- the heat exchanger 510 is obtained by changing the shapes of the reinforcing members 20 and 20b according to the first embodiment.
- the components having the same functions and functions as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
- FIG. 15 is a perspective view of the heat exchanger 510 according to the fifth embodiment.
- FIG. 16 is a top view of the heat exchanger 510 according to the fifth embodiment.
- FIG. 17 is a side view of the heat exchanger 510 according to the fifth embodiment.
- the reinforcing member 520 of the heat exchanger 510 according to the fifth embodiment is configured to cover the front surface and the back surface of the heat exchanger 510 like the reinforcing member 320 of the heat exchanger 310 according to the third embodiment. .. Further, the reinforcing member 520 includes a partition member 527a that is inclined in one direction.
- the partition member 527a is uniformly formed over the entire area of the reinforcing member 520, and is configured such that the partition members 527a intersect each other on the front surface and the back surface of the heat exchanger 510 when viewed from the Z direction. There is.
- a protruding member 529 is provided on the partition member 527a arranged on the surface 520a of the reinforcing member 520.
- the projecting member 529 is a plate-shaped member, and is joined along each of the partition members 527a on the surface 520a.
- the projecting member 529 may be provided on the surface 520a into which air flows. In the fifth embodiment, the air is flowing in the opposite direction in the Z direction.
- the projecting member 529 can also be used as a heat transfer surface, and can compensate for the shortage of the heat transfer area of the heat exchanger 510, which is a so-called finless heat exchanger.
- the plurality of heat transfer members 511 of the heat exchanger 510 include a plate-shaped heat transfer plate 16 extending from the end edge in the Z direction of each.
- the reinforcing member 520 may be in contact with or joined to the end edge of the heat transfer plate 16 in the Z direction. With this configuration, the reinforcing member 520 and the heat transfer plate 16 are thermally connected, the heat exchanger 510 can use the reinforcing member 520 as a heat transfer surface, and the heat exchanger 510 can be used. The strength of the heat can be improved.
- the partition member 527a of the reinforcing member 520 is inclined with respect to the X direction and the Y direction, dew condensation water does not stay in the protruding member 529, and the ventilation of the heat exchanger 510 can be ensured.
- the protruding member 529 of the reinforcing member 520 is arranged at a position close to the outside of the refrigerating cycle device 100, so that the heat transfer member 11 and the header It can be configured so that corrosion occurs before 12.
- the reinforcing member 520 can be preferentially corroded by being made of a metal having a higher ionization tendency than the heat transfer member 11 and the header 12. Therefore, the heat exchanger 510 can suppress corrosion of the heat transfer member 11, suppress refrigerant leakage due to corrosion, reduce the wall thickness of the heat transfer member 11 and the header 12, and reduce the cost. It becomes.
- the heat exchangers 10, 10a, 10b, 210, 310, 410 and 510 may be configured by combining their respective features.
- the structure of the reinforcing member 20 having the partition members 27a and 27b of the heat exchanger 10b may be applied to the heat exchanger 310 and the like.
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Abstract
排水性および通風性を損なわずに扁平管の管軸方向の座屈を抑制できる熱交換器及び冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。 本開示の熱交換器は、互いに間隔をあけて第1方向(X)に配列され、第2方向(Y)に延び内部に冷媒を流通させる複数の伝熱部材(11)と、第1方向(X)に延伸し、複数の伝熱部材(11)のそれぞれの一端に接続された第1ヘッダ(12a)と、第1方向(X)に延伸し、複数の伝熱部材(11)のそれぞれの他端に接続された第2ヘッダ(12b)と、第1方向(X)及び第2方向(Y)に沿って延び、開口部(25)を備える補強部材(20)と、を備え、第1方向(X)及び第2方向(Y)に垂直な方向を第3方向(Z)としたときに、補強部材(25)は、複数の伝熱部材(11)に対し第3方向(Z)の少なくとも一方に配置され、第1ヘッダ(12a)及び第2ヘッダ(12b)に固定される。
Description
本開示は、熱交換器及び当該熱交換器を備えた冷凍サイクル装置に関し、特に伝熱部材の座屈を抑制する構造に関するものである。
近年、冷凍サイクル装置の高性能化と軽量化を目的に、冷凍空調機器の熱交換器に用いられる伝熱管として、従来の銅製の円管に換わってアルミ製の扁平管の導入が進んでいる。また、近年では地球温暖化係数の高い冷媒の使用量の削減が重要な課題となっており、従来のアルミ製の扁平管を用いた熱交換器よりも更に扁平管の管内の容積が小さく、高性能な熱交換器の開発が求められている。
例えば、アルミ製の扁平管を用いた従来の熱交換器よりも更に扁平管の管内の容積を小さくするために、扁平管の短軸長さを例えば1mm未満にし、複数の扁平管をヘッダーパイプの軸方向に沿って平行に接続した熱交換器が提案されている(例えば、特許文献1参照)。なお、短軸長さとは、扁平管の垂直断面における短手方向の長さである。特許文献1の熱交換器は、隣り合う扁平管の間に、冷媒流路の配列方向に沿って延在する補助部材を設け、隣り合う扁平管の間隔を保持している。
しかしながら、特許文献1の熱交換器は、単一の補強部材を備えるのみでは扁平管の管軸方向の座屈を抑制することが困難である。また、熱交換器は、補強部材を複数備えることで扁平管の管軸方向の座屈を抑制することが可能であるが、凝縮水の排水性および通風性が悪化するという課題があった。
本開示は、上述のような課題を解決するためのものであり、排水性および通風性を損なわずに扁平管の管軸方向の座屈を抑制できる熱交換器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、互いに間隔をあけて第1方向に配列され、第2方向に延び内部に冷媒を流通させる複数の伝熱部材と、前記第1方向に延伸し、前記複数の伝熱部材のそれぞれの一端に接続された第1ヘッダと、前記第1方向に延伸し、前記複数の伝熱部材のそれぞれの他端に接続された第2ヘッダと、前記第1方向及び前記第2方向に沿って延び、開口部を備える補強部材と、を備え、前記第1方向及び前記第2方向に垂直な方向を第3方向としたときに、前記補強部材は、前記複数の伝熱部材に対し前記第3方向の少なくとも一方に配置され、前記第1ヘッダ及び前記第2ヘッダに固定される。
本開示に係る冷凍サイクル装置は、本開示に係る熱交換器を備えるものである。
本開示によれば、熱交換器は、複数の伝熱部材が並列されている第1方向及び複数の伝熱部材が延びる第2方向に沿って配置される補強部材が、第1ヘッダ及び第2ヘッダに固定されている。そのため、補強部材は、複数の伝熱部材の管軸方向、すなわち第2方向において第1ヘッダと第2ヘッダとの間隔を保持するため、複数の伝熱部材が軸方向に座屈変形するのを抑制できる。
以下、実施の形態1に係る熱交換器及び冷凍サイクル装置について図面等を参照しながら説明する。なお、図1を含む以下の図面では、各構成部材の相対的な寸法の関係及び形状等が実際のものとは異なる場合がある。また、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。また、理解を容易にするために方向を表す用語(例えば「上」、「下」、「右」、「左」、「前」、「後」など)を適宜用いるが、それらの表記は、説明の便宜上、そのように記載しているだけであって、装置あるいは部品の配置及び向きを限定するものではない。明細書中において、各構成部材同士の位置関係、各構成部材の延伸方向、及び各構成部材の配列方向は、原則として、熱交換器が使用可能な状態に設置されたときのものである。
実施の形態1.
(冷凍サイクル装置100)
図1は、実施の形態1に係る熱交換器10を備えた冷凍サイクル装置100の構成を示す冷媒回路図である。なお、図1において、点線で示す矢印は、冷媒回路110において、冷房運転時における冷媒の流れる方向を示すものであり、実線で示す矢印は、暖房運転時における冷媒の流れる方向を示すものである。まず、図1を用いて熱交換器10を備えた冷凍サイクル装置100について説明する。本実施の形態では、冷凍サイクル装置100として空気調和装置を例示しているが、冷凍サイクル装置100は、例えば、冷蔵庫あるいは冷凍庫、自動販売機、空気調和装置、冷凍装置、給湯器などの、冷凍用途または空調用途に使用される。なお、図示した冷媒回路110は一例であって、回路要素の構成等について実施の形態で説明した内容に限定されるものではなく、実施の形態に係る技術の範囲内で適宜変更が可能である。
(冷凍サイクル装置100)
図1は、実施の形態1に係る熱交換器10を備えた冷凍サイクル装置100の構成を示す冷媒回路図である。なお、図1において、点線で示す矢印は、冷媒回路110において、冷房運転時における冷媒の流れる方向を示すものであり、実線で示す矢印は、暖房運転時における冷媒の流れる方向を示すものである。まず、図1を用いて熱交換器10を備えた冷凍サイクル装置100について説明する。本実施の形態では、冷凍サイクル装置100として空気調和装置を例示しているが、冷凍サイクル装置100は、例えば、冷蔵庫あるいは冷凍庫、自動販売機、空気調和装置、冷凍装置、給湯器などの、冷凍用途または空調用途に使用される。なお、図示した冷媒回路110は一例であって、回路要素の構成等について実施の形態で説明した内容に限定されるものではなく、実施の形態に係る技術の範囲内で適宜変更が可能である。
冷凍サイクル装置100は、圧縮機101、流路切替装置102、室内熱交換器103、減圧装置104及び室外熱交換器105が冷媒配管を介して環状に接続された冷媒回路110を有している。室外熱交換器105及び室内熱交換器103の少なくとも一方には、後述する熱交換器10が用いられている。冷凍サイクル装置100は、室外機106及び室内機107を有している。室外機106には、圧縮機101、流路切替装置102、室外熱交換器105及び減圧装置104と、室外熱交換器105に室外空気を供給する室外送風機108と、が収容されている。室内機107には、室内熱交換器103と、室内熱交換器103に空気を供給する室内送風機109と、が収容されている。室外機106と室内機107との間は、冷媒配管の一部である2本の延長配管111及び延長配管112を介して接続されている。
圧縮機101は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する流体機械である。流路切替装置102は、例えば四方弁であり、制御装置(図示は省略)の制御により、冷房運転時と暖房運転時とで冷媒の流路を切り替える装置である。
室内熱交換器103は、内部を流通する冷媒と、室内送風機109により供給される室内空気と、の熱交換を行う熱交換器である。室内熱交換器103は、暖房運転時には凝縮器として機能し、冷房運転時には蒸発器として機能する。
減圧装置104は、例えば膨張弁であり、冷媒を減圧させる装置である。減圧装置104としては、制御装置の制御により開度が調節される電子膨張弁を用いることができる。
室外熱交換器105は、内部を流通する冷媒と、室外送風機108により供給される空気と、の熱交換を行う熱交換器である。室外熱交換器105は、暖房運転時には蒸発器として機能し、冷房運転時には凝縮器として機能する。
(冷凍サイクル装置100の動作)
次に、図1を用いて冷凍サイクル装置100の動作の一例について説明する。冷凍サイクル装置100の暖房運転時には、圧縮機101から吐出される高圧高温のガス状態の冷媒は、流路切替装置102を介して室内熱交換器103に流入し、室内送風機109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、高圧の液状態となり、室内熱交換器103から流出し、減圧装置104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、室外熱交換器105に流入し、室外送風機108によって供給される空気との熱交換によって蒸発する。蒸発した冷媒は、低圧のガス状態となり、圧縮機101に吸入される。
次に、図1を用いて冷凍サイクル装置100の動作の一例について説明する。冷凍サイクル装置100の暖房運転時には、圧縮機101から吐出される高圧高温のガス状態の冷媒は、流路切替装置102を介して室内熱交換器103に流入し、室内送風機109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、高圧の液状態となり、室内熱交換器103から流出し、減圧装置104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、室外熱交換器105に流入し、室外送風機108によって供給される空気との熱交換によって蒸発する。蒸発した冷媒は、低圧のガス状態となり、圧縮機101に吸入される。
冷凍サイクル装置100の冷房運転時には、冷媒回路110を流れる冷媒は暖房運転時とは逆方向に流れる。すなわち、冷凍サイクル装置100の冷房運転時には、圧縮機101から吐出される高圧高温のガス状態の冷媒は、流路切替装置102を介して室外熱交換器105に流入し、室外送風機108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、高圧の液状態となり、室外熱交換器105から流出し、減圧装置104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103に流入し、室内送風機109によって供給される空気との熱交換によって蒸発する。蒸発した冷媒は、低圧のガス状態となり、圧縮機101に吸入される。
(熱交換器10)
図2は、実施の形態1に係る熱交換器10の斜視図である。図3は、実施の形態1に係る熱交換器10の側面図である。図2及び図3を用いて、実施の形態1に係る熱交換器10について説明する。
図2は、実施の形態1に係る熱交換器10の斜視図である。図3は、実施の形態1に係る熱交換器10の側面図である。図2及び図3を用いて、実施の形態1に係る熱交換器10について説明する。
図2に示すように、熱交換器10は、複数の伝熱部材11と、複数の伝熱部材11の端部に接続された第1ヘッダ12a及び第2ヘッダ12bと、第1ヘッダ12a及び第2ヘッダ12bに固定された補強部材20を備える。複数の伝熱部材11は、X方向に複数並べられている。また、複数の伝熱部材11は、管軸をY方向に沿わせて配置されている。実施の形態1においては、Y方向は重力方向と平行である。ただし、熱交換器10の配置は、これだけに限定されるものではなく、Y方向を重力方向に対して傾斜させて配置しても良い。また、複数の伝熱部材11の間隔は、それぞれ等間隔であって、X方向に幅w1の間隔を持って配置されている。
複数の伝熱部材11の管軸方向の一方の端部には第1ヘッダ12aが接続されている。また、複数の伝熱部材11の管軸方向の他方の端部には、第2ヘッダ12bが接続されている。第1ヘッダ12a及び第2ヘッダ12bは、複数の伝熱部材11の並列方向に長手方向を向けて配置されている。第1ヘッダ12a及び第2ヘッダ12bの長手方向は、互いに平行になっている。以下の説明において、第1ヘッダ12aと第2ヘッダ12bとを総称してヘッダ12と称する場合がある。
複数の伝熱部材11は、端部がそれぞれヘッダ12に挿し込まれ、ろう付け等の接合手段により接合されている。また、複数の伝熱部材11は、共にX方向に並列されている。複数の伝熱部材11は、端部以外の部分である伝熱部14を第1ヘッダ12aの下面と第2ヘッダ12bの上面との間に位置させている。
補強部材20は、X方向及びY方向に平行に配置され、複数の伝熱部材11のZ方向に配置されている。熱交換器10は、Z方向に沿って空気が流れる。つまり、複数の伝熱部材11と補強部材20とは、熱交換器10に流れ込む空気の流れる方向に直列に配置されている。実施の形態1においては、補強部材20は、Z方向において、複数の伝熱部材11の一方の面を覆う様に配置されている。なお、複数の伝熱部材11が並列するX方向を第1方向、複数の伝熱部材11の管軸方向であるY方向を第2方向、X方向及びY方向に垂直なZ方向を第3方向と称する場合がある。
(伝熱部材11)
複数の伝熱部材11のそれぞれは、冷媒を内部に流通させるものである。複数の伝熱部材11のそれぞれは、第1ヘッダ12aと第2ヘッダ12bとの間に延伸している。複数の伝熱部材11のそれぞれは、X方向に互いに間隔w1をあけて配列され、ヘッダ12の延伸方向に沿って並列されている。複数の伝熱部材11のそれぞれは、断面形状が長円形状、楕円形状又は矩形状に形成されており、断面形状の長軸をZ方向に沿わせて配置されている。複数の伝熱部材11の断面形状の長軸に沿った側面15は、互いに対向するように配置されている。複数の伝熱部材11のうち隣り合う2つの伝熱部材11の対向する側面15の間には、空気の流路となる隙間が形成されている。実施の形態1の熱交換器10は、複数の伝熱部材11として複数の扁平管が用いられているが、扁平管だけに限定されるものではない。例えば、伝熱部材11は、複数の細い円管の間を板状の部材でZ方向に互いに接続して形成されたものであっても良い。
複数の伝熱部材11のそれぞれは、冷媒を内部に流通させるものである。複数の伝熱部材11のそれぞれは、第1ヘッダ12aと第2ヘッダ12bとの間に延伸している。複数の伝熱部材11のそれぞれは、X方向に互いに間隔w1をあけて配列され、ヘッダ12の延伸方向に沿って並列されている。複数の伝熱部材11のそれぞれは、断面形状が長円形状、楕円形状又は矩形状に形成されており、断面形状の長軸をZ方向に沿わせて配置されている。複数の伝熱部材11の断面形状の長軸に沿った側面15は、互いに対向するように配置されている。複数の伝熱部材11のうち隣り合う2つの伝熱部材11の対向する側面15の間には、空気の流路となる隙間が形成されている。実施の形態1の熱交換器10は、複数の伝熱部材11として複数の扁平管が用いられているが、扁平管だけに限定されるものではない。例えば、伝熱部材11は、複数の細い円管の間を板状の部材でZ方向に互いに接続して形成されたものであっても良い。
熱交換器10は、複数の伝熱部材11の配列方向であるX方向を水平方向としている。ただし、複数の伝熱部材11の配列方向は、水平方向に限定されるものではなく、鉛直方向であってもよく、鉛直方向に対して傾いた方向であってもよい。同様に、熱交換器10は、複数の伝熱部材11の延伸方向を鉛直方向としている。ただし、複数の伝熱部材11の延伸方向は、鉛直方向に限定されるものではなく、水平方向であってもよく、鉛直方向に対して傾いた方向であってもよい。
複数の伝熱部材11の中で隣り合う2つの伝熱部材11は、互いの側面15同士が伝熱促進部材によって接続されていない。伝熱促進部材とは、例えば、プレートフィン、あるいは、コルゲートフィン等である。つまり、複数の伝熱部材11は、それぞれが互いにヘッダ12のみにより接続されている。
(ヘッダ12)
第1ヘッダ12a及び第2ヘッダ12bは、それぞれX方向に延伸しており、内部に冷媒が流通するように構成されている。図2に示される様に、例えば、第2ヘッダ12bの一端に接続された冷媒流通管42から冷媒が流入し、複数の伝熱部材11のそれぞれに冷媒が分配される。複数の伝熱部材11を通過した冷媒は、第1ヘッダ12aにおいて合流し、第1ヘッダ12aの一端に接続された冷媒流通管41から流出する。
第1ヘッダ12a及び第2ヘッダ12bは、それぞれX方向に延伸しており、内部に冷媒が流通するように構成されている。図2に示される様に、例えば、第2ヘッダ12bの一端に接続された冷媒流通管42から冷媒が流入し、複数の伝熱部材11のそれぞれに冷媒が分配される。複数の伝熱部材11を通過した冷媒は、第1ヘッダ12aにおいて合流し、第1ヘッダ12aの一端に接続された冷媒流通管41から流出する。
図2及び図3において、ヘッダ12の外形は、円柱形状になっているが、形状は限定されるものではない。ヘッダ12の外形は、例えば、直方、又は楕円柱等でも良く、断面形状も適宜変更することができる。また、ヘッダ12の構造も、例えば、両端が閉じられた筒状体、スリットが形成された板状体を積層させたもの等を採用することができる。第1ヘッダ12a及び第2ヘッダ12bは、それぞれ冷媒が流出入できる冷媒流入口が形成されている。
(補強部材20)
図3に示される様に、熱交換器10において、補強部材20は、複数の伝熱部材11のZ方向の一方を覆う様に配置されている。つまり、補強部材20は、X方向及びY方向に沿った面を複数の伝熱部材11に向けて配置している。図2に示すように、補強部材20は、X方向及びY方向に沿った面に垂直方向、即ちZ方向に流体が通過できる様に開口部25が設けられている。
図3に示される様に、熱交換器10において、補強部材20は、複数の伝熱部材11のZ方向の一方を覆う様に配置されている。つまり、補強部材20は、X方向及びY方向に沿った面を複数の伝熱部材11に向けて配置している。図2に示すように、補強部材20は、X方向及びY方向に沿った面に垂直方向、即ちZ方向に流体が通過できる様に開口部25が設けられている。
補強部材20は、Z方向から見たときに矩形になっており、外周縁を形成する枠部材21と、枠部材21の内側の領域を複数に仕切る仕切部材22と、を備える。補強部材20の枠部材21は、第1ヘッダ12aに沿って配置されている第1枠部材21aと、第2ヘッダ12bに沿って配置されている第2枠部材21bと、第1枠部材21a及び第2枠部材21bの両端部同士を繋ぐ2つの第3枠部材21cと、を備える。第1枠部材21a、第2枠部材21b及び2つの第3枠部材21cは、矩形に組み合わされている。第1枠部材21aと第2枠部材21bとは、矩形状の枠部材21の対向する辺を形成している。2つの第3枠部材21cも矩形状の枠部材21の対向する辺を形成している。
実施の形態1の補強部材20において、仕切部材22は、X方向に延びる第1仕切部材22a及びY方向に延びる第2仕切部材22bから構成されている。仕切部材22は、枠部材21の内側の領域を複数の領域に仕切るように配置されている。実施の形態1においては、第1仕切部材22aと第2仕切部材22bとは、直交するように配置され、網状に組み合わされている。つまり、補強部材20は、網状に形成されており、それぞれの網の目が開口部25となっている。開口部25は、それぞれ仕切部材22同士又は仕切部材22と枠部材21とから形成されている。
補強部材20は、枠部材21及び仕切部材22を組み合わせることによりXY平面内での変形に対抗するように構成されている。これにより、補強部材20は、少なくとも第1ヘッダ12a及び第2ヘッダ12bに固定されているため、第1ヘッダ12aと第2ヘッダ12bとの相対変位を抑えることができ、熱交換器10の全体の変形を抑えることができる。つまり、複数の伝熱部材11のY方向への座屈変形及びX方向への倒れを抑制することができる。このように、補強部材20により、熱交換器10は、最小限の部材の追加により強度の向上が図れる。
開口部25の大きさは適宜設定することができる。実施の形態1において仕切部材22の間隔を適宜変更することにより、補強部材20は、熱交換器10への異物流入を抑制することができる。また、補強部材20は、熱交換器10又は熱交換器10を搭載した冷凍サイクル装置100の運搬時において、伝熱部材11を保護することができる。
補強部材20は、複数の伝熱部材11を構成する材料よりも強度の高い材料で構成されていると良い。実施の形態1において伝熱部材11である扁平管は、例えばアルミニウムを材料としているため、補強部材20は、例えばステンレス等の剛性及び強度がアルミニウムよりも高い材料を用いると良い。
熱交換器10は、補強部材20とヘッダ12とが固定されている固定部を備える。図2及び図3に示されている熱交換器10においては、補強部材20とヘッダ12とは、例えば溶接により接合されている。固定部は、その他にボルトなどの締結部材による固定、嵌合又は係止により固定されていても良い。
図4は、実施の形態1に係る熱交換器10の補強部材20とヘッダ12との固定部の変形例である。変形例に係る固定部30は、補強部材20の第1枠部材21aと、第1ヘッダ12aに設けられた係合部31a及び31bと、から構成されている。固定部30は、矩形状の補強部材20の4つの角部に配置され、補強部材20をヘッダ12に固定する。図4に示す様に、固定部30は、補強部材20の第1枠部材21aが係合部31a及び31bにより抱え込まれるように嵌合されている。第1枠部材21aは、係合部31a及び31bによりY方向及びZ方向に動かないようにされている。また、固定部30は、第1枠部材21aのX方向の両端部付近に配置されており、第1枠部材21aの両端部において接続されている第3枠部材21cが係合部31bにより引っかかり、補強部材20のX方向への変位を抑制している。
固定部30は、一例であり、例えばボルトなどの締結部材による固定と組み合わせて補強部材20とヘッダ12とを互いに固定しても良い。
(変形例)
図5は、実施の形態1に係る熱交換器10の変形例である熱交換器10aの斜視図である。図6は、実施の形態2に係る熱交換器10の変形例である熱交換器10aの側面図である。図5及び図6に示されている様に、変形例に係る熱交換器10aは、複数の伝熱部材11に対しZ方向の両側に補強部材20が配置されている。つまり、熱交換器10aのZ方向の両面、即ち前面及び背面は、両方とも補強部材20により形成されている。
図5は、実施の形態1に係る熱交換器10の変形例である熱交換器10aの斜視図である。図6は、実施の形態2に係る熱交換器10の変形例である熱交換器10aの側面図である。図5及び図6に示されている様に、変形例に係る熱交換器10aは、複数の伝熱部材11に対しZ方向の両側に補強部材20が配置されている。つまり、熱交換器10aのZ方向の両面、即ち前面及び背面は、両方とも補強部材20により形成されている。
2つの補強部材20は、第1ヘッダ12a及び第2ヘッダ12bのZ方向の両面に固定されている。2つのヘッダ12は、2つの補強部材20により接続されており、実施の形態1に係る熱交換器10よりも強度の向上を図ることができる。
また、補強部材20は、複数の伝熱部材11のZ方向の両側を覆っている。そのため、補強部材20は、Z方向の両側からの異物の進入を抑制するとともに、熱交換器210の運搬時などにおいて複数の伝熱部材11の保護できる。
図7は、実施の形態1に係る熱交換器10の変形例である熱交換器10bの斜視図である。図8は、図7の熱交換器10bの補強部材20bの正面図である。変形例である熱交換器10bの補強部材20bは、仕切部材27a及び27bがX方向及びY方向に対し傾斜して延びている。図8に示す様に、仕切部材27aと仕切部材27bとは、互いに直交する様に配置されている。そして、開口部25は、傾斜した仕切部材27a及び27b、又は仕切部材27a、27b及び枠部材21により形成されている。
補強部材20bは、仕切部材27a及び27bが傾斜して配置されているため、補強部材20bに結露が生じた場合においても排水性が高い。つまり、Y方向が重力方向に沿うように熱交換器10bが配置された場合において、仕切部材27a及び27bに付着した水滴が重力の影響により傾斜に沿って流下する。そのため、熱交換器10bは、仕切部材27a及び27bに結露水が滞留し続けることがない。従って、結露水の滞留及び結露水が凍結することによる着霜を抑制することができ、熱交換器10bは、通風性の低下が抑制される。
また、補強部材20bは、X方向及びY方向に延びる枠部材21と、傾斜している仕切部材27a及び27bとを組み合わせて形成されているため、XY平面内での変形に対する強度が高い。従って、熱交換器10bは、補強部材20bにより、複数の伝熱部材11がX方向に倒れるような変形に対し強度を向上させることができる。さらに、複数の伝熱部材11が座屈する方向の荷重に対しては、第3枠部材21cだけで無く、Y方向に対し傾斜している仕切部材27a及び27bも荷重を受けることができる。従って、熱交換器10bは、Y方向に加わる荷重に対しても強度が向上する。
実施の形態2.
実施の形態2に係る熱交換器210について説明する。熱交換器210は、実施の形態1の補強部材20及び20bの形状を変更させたものである。なお、実施の形態1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。
実施の形態2に係る熱交換器210について説明する。熱交換器210は、実施の形態1の補強部材20及び20bの形状を変更させたものである。なお、実施の形態1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。
図9は、実施の形態2に係る熱交換器210の斜視図である。図10は、実施の形態2に係る熱交換器210の上面図である。実施の形態2に係る熱交換器210は、複数の伝熱部材11のZ方向に補強部材220が配置されている。補強部材220は、実施の形態1に係る補強部材20及び20bに対し、X方向の両端部の形状が変更されている。補強部材220は、X方向の両端部においてZ方向逆向きに折れ曲がっている。つまり、補強部材220は、X方向の両端部においてZ方向逆向きに延びる第1屈曲部24を備える。
実施の形態2に係る補強部材220は、実施の形態1に係る補強部材20bと同様にX方向及びY方向に対し傾斜している仕切部材27a及び27bを備える。そして、補強部材220のZ方向を向いた面に配置された仕切部材27a及び27bは、延長され第1屈曲部24にも、配置されている。なお、第1屈曲部24には、仕切部材27a及び27bが配置されていなくとも良い。
図10に示される様に、熱交換器210を上面から見た時に、補強部材220の第1屈曲部24が、ヘッダ12をX方向に挟む様に配置されている。補強部材220は、上面視においてコ字形に形成されており、XZ面に沿った方向への変形に対する強度が高い。また、補強部材220は、ヘッダ12に接合されており、熱交換器210もXZ面に沿った方向への変形が抑制される。
補強部材220のY方向の両端に位置する第1枠部材21a及び第2枠部材21bは、X方向の両端で屈曲されており、第1屈曲部24としてZ方向逆向きに延びている。また、補強部材220は、第1屈曲部24のZ方向逆側の端部を形成する第4枠部材21dを備える。第1屈曲部24のZ方向の端部は、第3枠部材21cが配置されている。なお、第3枠部材21cは省略されていても良いが、第3枠部材21cが有った方が熱交換器210を補強する効果が高い。
補強部材220は、X方向の端部にZ方向に沿って延びる第1屈曲部24を備えることにより、剛性が高くなるため、熱交換器210を補強する効果が高くなる。また、第1屈曲部24は、X方向の端部に形成されているため、熱交換器210の通風を妨げることがない。
実施の形態2において、補強部材220の仕切部材27a及び27bは、実施の形態1に係る補強部材20bと同様に傾斜して配置されているため、排水効果が高く、強度も向上させることができる。なお、補強部材220の仕切部材27a及び27bは、傾斜して配置されていなくても良く、実施の形態1に係る第1仕切部材22a及び第2仕切部材22bと同様にX方向及びY方向に沿って配置されていても良い。
実施の形態3.
実施の形態3に係る熱交換器310について説明する。熱交換器310は、実施の形態1の補強部材20及び20bの形状を変更させたものである。なお、実施の形態1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。
実施の形態3に係る熱交換器310について説明する。熱交換器310は、実施の形態1の補強部材20及び20bの形状を変更させたものである。なお、実施の形態1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。
図11は、実施の形態3に係る熱交換器310の斜視図である。図12は、実施の形態3に係る熱交換器310の上面図である。熱交換器310は、補強部材320を備える。補強部材320は、図12に示される様に、X方向の端部においてZ方向に折り曲げられている。熱交換器310は、実施の形態1に係る熱交換器10aと同様にZ方向の両側が補強部材320に覆われている。補強部材320は、複数の伝熱部材11のZ方向の両側に配置されている面320aと320bとが第1屈曲部324により接続されている。つまり、第1屈曲部324により接続された面320aと320bとが熱交換器310をZ方向の両側から挟みこむように構成されている。なお、面320aを第1部分、面320bを第2部分と呼ぶ場合がある。
補強部材320は、一体に形成されており、部品点数が少なく、熱交換器310のコストを低減させることができ、熱交換器310の製造も容易にすることができる。
実施の形態3における補強部材320は、一方向に傾斜している仕切部材27aを備えており、仕切部材27aに交差する仕切部材27bは有していない。仕切部材27aは、補強部材320の面320aから面320bまで連続して配置されているため、Z方向に熱交換器310を見た時に面320aの仕切部材27aと面320bの仕切部材27aとは、見た目上交差している。そのため、補強部材320を展開すると、仕切部材27aは、補強部材320の全体に亘って一方向に傾斜して配置されているが、熱交換器310に組み付けられた状態においては、熱交換器310の前面と裏面とで仕切部材27aはそれぞれ傾斜方向が対称に配置されている。従って、補強部材320は、熱交換器310に複数の伝熱部材11がX方向に倒れるように力が加わった場合及びX方向逆向きに倒れるように力が加わった場合の両方において、同様に力に対抗することができる。
実施の形態4.
実施の形態4に係る熱交換器410について説明する。熱交換器410は、実施の形態1の補強部材20及び20bの形状を変更させたものである。なお、実施の形態1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。
実施の形態4に係る熱交換器410について説明する。熱交換器410は、実施の形態1の補強部材20及び20bの形状を変更させたものである。なお、実施の形態1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。
図13は、実施の形態4に係る熱交換器410の斜視図である。図14は、実施の形態4に係る熱交換器410の側面図である。実施の形態4に係る熱交換器410は、補強部材420を備える。補強部材420は、図14に示される様に、Y方向の端部においてZ方向に折り曲げられている。熱交換器410は、実施の形態1に係る熱交換器10aと同様に複数の伝熱部材11のZ方向の両側が補強部材420に覆われている。複数の伝熱部材11のZ方向に配置されている補強部材420の面420aと420bとが第2屈曲部28により接続されている。つまり、補強部材420は、熱交換器410をZ方向の両側から挟みこむように配置されており、第2屈曲部28により接続された面420aと面420bとが熱交換器410をZ方向に挟み込んでいる。また、第2屈曲部28は、第1ヘッダ12aの上面に沿ってZ方向に延びている。
実施の形態4における補強部材420は、一方向に傾斜している仕切部材27aを備えており、仕切部材27aに交差する仕切部材27bは有していない。仕切部材27aは、補強部材420の面420aから面420bまで連続して配置されているため、Z方向に熱交換器410を見た時に面420aの仕切部材27aと面420bの仕切部材27aとは、見た目上交差している。そのため、補強部材420を展開すると、仕切部材27aは、補強部材420の全体に亘って一方向に傾斜して配置されているが、熱交換器410に組み付けられた状態においては、熱交換器410の前面と裏面とで仕切部材27aはそれぞれ傾斜方向が対称に配置されている。従って、補強部材420は、熱交換器410に複数の伝熱部材11がX方向に倒れるように力が加わった場合及びX方向逆向きに倒れるように力が加わった場合の両方において、同様に力に対抗することができる。
実施の形態5.
実施の形態5に係る熱交換器510について説明する。熱交換器510は、実施の形態1の補強部材20及び20bの形状を変更させたものである。なお、実施の形態1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。
実施の形態5に係る熱交換器510について説明する。熱交換器510は、実施の形態1の補強部材20及び20bの形状を変更させたものである。なお、実施の形態1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。
図15は、実施の形態5に係る熱交換器510の斜視図である。図16は、実施の形態5に係る熱交換器510の上面図である。図17は、実施の形態5に係る熱交換器510の側面図である。実施の形態5に係る熱交換器510の補強部材520は、実施の形態3に係る熱交換器310の補強部材320と同様に熱交換器510の前面と裏面とを覆う様に構成されている。また、補強部材520は、一方向に傾斜する仕切部材527aを備えている。仕切部材527aは、補強部材520の全域に亘って一様に形成されており、Z方向から見たときに熱交換器510の前面と裏面とで仕切部材527aが互いに交差する様に構成されている。
補強部材520の面520aに配置されている仕切部材527aには、突出部材529が設けられている。突出部材529は、板状の部材であり、面520aの仕切部材527aのそれぞれに沿って接合されている。突出部材529は、空気が流入する面520aに設けられていると良い。実施の形態5においては、空気はZ方向逆向きに流れている。突出部材529は、伝熱面としても利用することが可能で、所謂フィンレス熱交換器である熱交換器510の伝熱面積の不足を補うことができる。
図17に示す様に、熱交換器510の複数の伝熱部材511は、それぞれのZ方向の端縁から延びる板状の伝熱プレート16を備える。補強部材520は、伝熱プレート16のZ方向の端縁と接している、又は接合されていても良い。このように構成されることにより、補強部材520と伝熱プレート16とが熱的に接続され、熱交換器510は、補強部材520を伝熱面として利用することができ、かつ熱交換器510の強度を向上させることができる。
補強部材520は、仕切部材527aがX方向及びY方向に対して傾斜しているため、突出部材529に結露水が滞留することが無く、熱交換器510の通風性を確保できる。また、例えば熱交換器510が冷凍サイクル装置100に搭載された場合において、補強部材520の突出部材529は、冷凍サイクル装置100の外部に近い位置に配置されているため、伝熱部材11及びヘッダ12より先に腐食が生じるように構成することができる。特に、補強部材520は、伝熱部材11及びヘッダ12よりもイオン化傾向の大きい金属で構成することにより、優先的に腐食させることができる。そのため、熱交換器510は、伝熱部材11の腐食を抑制することができ、腐食による冷媒漏れを抑制し、伝熱部材11及びヘッダ12の肉厚を低減させてコストを低減させることも可能となる。
本開示は、上記において説明した構成のみに限定されるものではない。例えば、実施の形態1~5に係る熱交換器10、10a、10b、210、310、410及び510は、それぞれの特徴を組み合わせて構成されていても良い。一例として、熱交換器10bの仕切部材27a及び27bを有する補強部材20の構造を、熱交換器310等に適用しても良い。
10 熱交換器、10a 熱交換器、10b 熱交換器、11 伝熱部材、12 ヘッダ、12a 第1ヘッダ、12b 第2ヘッダ、14 伝熱部、15 側面、16 伝熱プレート、20 補強部材、20b 補強部材、21 枠部材、21a 第1枠部材、21b 第2枠部材、21c 第3枠部材、21d 第4枠部材、22 仕切部材、22a 第1仕切部材、22b 第2仕切部材、24 第1屈曲部、25 開口部、27a 仕切部材、27b 仕切部材、28 第2屈曲部、30 固定部、30a 固定部、31a 係合部、31b 係合部、41 冷媒流通管、42 冷媒流通管、100 冷凍サイクル装置、101 圧縮機、102 流路切替装置、103 室内熱交換器、104 減圧装置、105 室外熱交換器、106 室外機、107 室内機、108 室外送風機、109 室内送風機、110 冷媒回路、111 延長配管、112 延長配管、210 熱交換器、220 補強部材、310 熱交換器、320 補強部材、320a 面、320b 面、324 第1屈曲部、410 熱交換器、420 補強部材、420a 面、420b 面、510 熱交換器、511 伝熱部材、520 補強部材、520a 面、527a 仕切部材、529 突出部材。
Claims (9)
- 互いに間隔をあけて第1方向に配列され、第2方向に延び内部に冷媒を流通させる複数の伝熱部材と、
前記第1方向に延伸し、前記複数の伝熱部材のそれぞれの一端に接続された第1ヘッダと、
前記第1方向に延伸し、前記複数の伝熱部材のそれぞれの他端に接続された第2ヘッダと、
前記第1方向及び前記第2方向に沿って延び、開口部を備える補強部材と、を備え、
前記第1方向及び前記第2方向に垂直な方向を第3方向としたときに、
前記補強部材は、
前記複数の伝熱部材に対し前記第3方向の少なくとも一方に配置され、前記第1ヘッダ及び前記第2ヘッダに固定される、熱交換器。 - 前記補強部材は、
外周縁を形成する枠部材と、
前記枠部材の内側の領域を仕切る仕切部と、を備え、
前記開口部は、
前記枠部材及び前記仕切部の少なくとも一方により構成され、
前記仕切部は、
前記第1方向に対して斜めに延びる、請求項1に記載の熱交換器。 - 前記補強部材は、
前記複数の伝熱部材に接合され、
前記仕切部は、
前記第3方向へ突出する、請求項2に記載の熱交換器。 - 前記補強部材は、
前記第1方向の端部において折り曲げられて形成され前記第3方向に延びる第1屈曲部を有し、
前記第1屈曲部は、
前記第1ヘッダ及び前記第2ヘッダに固定される、請求項1~請求項3の何れか1項に記載の熱交換器。 - 前記補強部材は、
前記第2方向の端部において折り曲げられて形成され前記第3方向に延びる第2屈曲部を有し、
前記第2屈曲部は、
前記第1ヘッダ又は前記第2ヘッダの少なくとも一方に固定される、請求項1~請求項4の何れか1項に記載の熱交換器。 - 前記補強部材は、
前記複数の伝熱部材の前記第3方向の一方を覆う第1部分と、他方を覆う第2部分と、を備え、
前記第2屈曲部は、
前記第1部分と前記第2部分とを接続する、請求項5に記載の熱交換器。 - 前記補強部材は、
前記複数の伝熱部材、前記第1ヘッダ及び前記第2ヘッダよりも、イオン化傾向の大きい材料で構成される、請求項1~請求項6の何れか1項に記載の熱交換器。 - 前記第1ヘッダ及び前記第2ヘッダは、
前記補強部材が固定される固定部を有し、
前記固定部は、
前記補強部材を係合する、請求項1~請求項7の何れか1項に記載の熱交換器。 - 請求項1~請求項8の何れか1項に記載の熱交換器を備える、冷凍サイクル装置。
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