JP2016133259A - 熱交換器およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】アルミニウム製の複数の連絡配管25a〜25jが、係止孔42を有する本体部41とバンド部43を含んだバンド部材40および挟持具50を有するアルミニウム製の結束部9によって結束された状態で、結束部9とロウ付け固定されている。
【選択図】図11
Description
図1は、本発明の一実施形態に係る空気調和装置1の構成の概要を示す回路図である。
(2−1)空調室内機3
空調室内機3は、室内の壁面に壁掛け等により、又は、ビル等の室内の天井に埋め込みや吊り下げ等により設置される。空調室内機3は、室内熱交換器4と、室内ファン5とを有している。室内熱交換器4は、例えば伝熱管と多数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であり、冷房運転時には冷媒の蒸発器として機能して室内空気を冷却し、暖房運転時には冷媒の凝縮器として機能して室内空気を加熱する熱交換器である。
空調室外機2は、ビル等の室外に設置されており、冷媒連絡配管6,7を介して空調室内機3に接続される。空調室外機2は、図2および図3に示されているように、略直方体状のユニットケーシング10を有している。
(3−1)冷房運転
冷房運転時は、四路切換弁92が図1の実線で示される状態、すなわち、圧縮機91の吐出側がガス冷媒配管31を介して室外熱交換器20のガス側に接続され、かつ、圧縮機91の吸入側がアキュムレータ93、冷媒連絡配管7を介して室内熱交換器4のガス側に対して接続された状態となっている。膨張弁33は、室内熱交換器4の出口(すなわち、室内熱交換器4のガス側)における冷媒の過熱度が一定になるように開度調節されるようになっている(過熱度制御)。この冷媒回路の状態で、圧縮機91、室外ファン95および室内ファン5を運転すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機91で圧縮されることで高圧のガス冷媒となる。この高圧のガス冷媒は、四路切換弁92を経由して室外熱交換器20に送られる。その後、高圧のガス冷媒は、室外熱交換器20において、室外ファン95によって供給される室外空気と熱交換を行って凝縮して高圧の液冷媒となる。そして、過冷却状態になった高圧の液冷媒は、室外熱交換器20から膨張弁33に送られる。膨張弁33によって圧縮機91の吸入圧力近くまで減圧されて低圧の気液二相状態となった冷媒は、室内熱交換器4に送られ、室内熱交換器4において室内空気と熱交換を行って蒸発して低圧のガス冷媒となる。
暖房運転時は、四路切換弁92が図1の破線で示される状態、すなわち、圧縮機91の吐出側が冷媒連絡配管7を介して室内熱交換器4のガス側に接続され、かつ、圧縮機91の吸入側がガス冷媒配管31を介して室外熱交換器20のガス側に接続された状態となっている。膨張弁33は、室内熱交換器4の出口における冷媒の過冷却度が過冷却度目標値で一定になるように開度調節されるようになっている(過冷却度制御)。この冷媒回路の状態で、圧縮機91、室外ファン95および室内ファン5を運転すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機91に吸入されて圧縮されて高圧のガス冷媒となり、四路切換弁92、および、冷媒連絡配管7を経由して、空調室内機3に送られる。
(4−1)室外熱交換器20の全体構成
図4に、室外熱交換器20の概略外観斜視図を示す。また、図5に、伝熱フィン21aの扁平多穴管21bに対する取付状態を示す。
熱交換部21は、多数の伝熱フィン21aと多数の扁平多穴管21bとで構成されている。伝熱フィン21aおよび扁平多穴管21bは、いずれもアルミニウム製もしくはアルミニウム合金製である。
分流器22は、液冷媒配管32と出入口ヘッダ管26の下方部分とを連結させるように接続されている。この分流器22は、例えば、室外熱交換器20が冷媒の蒸発器として機能する際には、液冷媒配管32から流れてきた冷媒を高さ方向に分流させ、分流器22で分流された各冷媒流れは、出入口ヘッダ管26の下方部分の各高さ位置を介して、風上側熱交換部20aの下方部分に導かれる(図4の点線参照)。
出入口ヘッダ管26は、鉛直方向に延びるアルミニウム製もしくはアルミニウム合金製の筒状部材であり、内部が上方部分と下方部分とに分割されている。具体的には、出入口ヘッダ管26の内部は、水平方向に広がったバッフルによって上下に仕切られている。
連結ヘッダ23は、室外熱交換器20のうち、熱交換部21の出入口ヘッダ管26や折返しヘッダ24が設けられている側(図3でいう機械室側)の端部とは反対側(図3でいう送風機室側)に設けられている。
折返しヘッダ24は、熱交換部21の連結ヘッダ23が設けられている側の端部とは反対側の端部であって、出入口ヘッダ管26よりも風下側において上下方向に延びるように設けられている。この折返しヘッダ24は、熱交換部21のうちの風下側熱交換部20bの連結ヘッダ23側とは反対側の端部に接続されている。折返しヘッダ24もアルミニウム製もしくはアルミニウム合金製の部材である。
図6に点線で概略配置を示すように、連絡部25の連絡配管25a〜25jは、複数の結束部9によって結束された状態でロウ付け固定されている。
連絡部25の各連絡配管25a〜25jの外側表面には、クラッド材が被覆された皮膜が形成されている。当該クラッド材は、連絡配管25a〜25jの外表面を孔食から保護することが保護することが可能な犠牲材であり、特に限定されないが、例えば、亜鉛を僅かに(例えば1%以下)含むアルミニウム7072等の合金を用いることができる。また、このクラッド材の融点は、連絡部25の各連絡配管25a〜25jのクラッド材以外の部分の融点よりも低く、ロウ材としても機能することができる。
結束部9を構成するバンド部材40と挟持具50は、結束させる対象である連絡配管25a〜25jと同じ素材であるアルミニウムまたはアルミニウム合金製である。このため、結束固定された状態で結束部9と連絡部25との間で電気的腐食が生じにくい。
(8−1)変形例A
上記実施形態では、バンド部材40と挟持具50とを備えた結束部9が複数の連絡配管25a〜25jを結束させつつロウ付け固定する場合を例に挙げて説明した。
上記実施形態では、結束部9がバンド部材40および挟持具50に別れて構成されている場合を例に挙げて説明した。
上記実施形態では、複数の連絡配管25a〜25jの表面や挟持具50の表面には、ロウ材として機能するクラッド材が設けられている場合を例に挙げて説明した。
9 結束部
20 室外熱交換器(熱交換器)
22 分流器(複数の部材)
24 折返しヘッダ(複数の部材、ヘッダ)
25 連絡部
25a〜25j 連絡配管(複数の部材)
26 出入口ヘッダ(複数の部材、ヘッダ)
40 バンド部材
41 本体部
42 係止孔(係止部)
43 バンド部
50 挟持具
図1は、本発明の一実施形態に係る空気調和装置1の構成の概要を示す回路図である。
(2−1)空調室内機3
空調室内機3は、室内の壁面に壁掛け等により、又は、ビル等の室内の天井に埋め込みや吊り下げ等により設置される。空調室内機3は、室内熱交換器4と、室内ファン5とを有している。室内熱交換器4は、例えば伝熱管と多数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であり、冷房運転時には冷媒の蒸発器として機能して室内空気を冷却し、暖房運転時には冷媒の凝縮器として機能して室内空気を加熱する熱交換器である。
空調室外機2は、ビル等の室外に設置されており、冷媒連絡配管6,7を介して空調室内機3に接続される。空調室外機2は、図2および図3に示されているように、略直方体状のユニットケーシング10を有している。
(3−1)冷房運転
冷房運転時は、四路切換弁92が図1の実線で示される状態、すなわち、圧縮機91の吐出側がガス冷媒配管31を介して室外熱交換器20のガス側に接続され、かつ、圧縮機91の吸入側がアキュムレータ93、冷媒連絡配管7を介して室内熱交換器4のガス側に対して接続された状態となっている。膨張弁33は、室内熱交換器4の出口(すなわち、室内熱交換器4のガス側)における冷媒の過熱度が一定になるように開度調節されるようになっている(過熱度制御)。この冷媒回路の状態で、圧縮機91、室外ファン95および室内ファン5を運転すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機91で圧縮されることで高圧のガス冷媒となる。この高圧のガス冷媒は、四路切換弁92を経由して室外熱交換器20に送られる。その後、高圧のガス冷媒は、室外熱交換器20において、室外ファン95によって供給される室外空気と熱交換を行って凝縮して高圧の液冷媒となる。そして、過冷却状態になった高圧の液冷媒は、室外熱交換器20から膨張弁33に送られる。膨張弁33によって圧縮機91の吸入圧力近くまで減圧されて低圧の気液二相状態となった冷媒は、室内熱交換器4に送られ、室内熱交換器4において室内空気と熱交換を行って蒸発して低圧のガス冷媒となる。
暖房運転時は、四路切換弁92が図1の破線で示される状態、すなわち、圧縮機91の吐出側が冷媒連絡配管7を介して室内熱交換器4のガス側に接続され、かつ、圧縮機91の吸入側がガス冷媒配管31を介して室外熱交換器20のガス側に接続された状態となっている。膨張弁33は、室内熱交換器4の出口における冷媒の過冷却度が過冷却度目標値で一定になるように開度調節されるようになっている(過冷却度制御)。この冷媒回路の状態で、圧縮機91、室外ファン95および室内ファン5を運転すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機91に吸入されて圧縮されて高圧のガス冷媒となり、四路切換弁92、および、冷媒連絡配管7を経由して、空調室内機3に送られる。
(4−1)室外熱交換器20の全体構成
図4に、室外熱交換器20の概略外観斜視図を示す。また、図5に、伝熱フィン21aの扁平多穴管21bに対する取付状態を示す。
熱交換部21は、多数の伝熱フィン21aと多数の扁平多穴管21bとで構成されている。伝熱フィン21aおよび扁平多穴管21bは、いずれもアルミニウム製もしくはアルミニウム合金製である。
分流器22は、液冷媒配管32と出入口ヘッダ管26の下方部分とを連結させるように接続されている。この分流器22は、例えば、室外熱交換器20が冷媒の蒸発器として機能する際には、液冷媒配管32から流れてきた冷媒を高さ方向に分流させ、分流器22で分流された各冷媒流れは、出入口ヘッダ管26の下方部分の各高さ位置を介して、風上側熱交換部20aの下方部分に導かれる(図4の点線参照)。
出入口ヘッダ管26は、鉛直方向に延びるアルミニウム製もしくはアルミニウム合金製の筒状部材であり、内部が上方部分と下方部分とに分割されている。具体的には、出入口ヘッダ管26の内部は、水平方向に広がったバッフルによって上下に仕切られている。
連結ヘッダ23は、室外熱交換器20のうち、熱交換部21の出入口ヘッダ管26や折返しヘッダ24が設けられている側(図3でいう機械室側)の端部とは反対側(図3でいう送風機室側)に設けられている。
折返しヘッダ24は、熱交換部21の連結ヘッダ23が設けられている側の端部とは反対側の端部であって、出入口ヘッダ管26よりも風下側において上下方向に延びるように設けられている。この折返しヘッダ24は、熱交換部21のうちの風下側熱交換部20bの連結ヘッダ23側とは反対側の端部に接続されている。折返しヘッダ24もアルミニウム製もしくはアルミニウム合金製の部材である。
図6に点線で概略配置を示すように、連絡部25の連絡配管25a〜25jは、複数の結束部9によって結束された状態でロウ付け固定されている。
連絡部25の各連絡配管25a〜25jの外側表面には、クラッド材が被覆された皮膜が形成されている。当該クラッド材は、連絡配管25a〜25jの外表面を孔食から保護することが保護することが可能な犠牲材であり、特に限定されないが、例えば、亜鉛を僅かに(例えば1%以下)含むアルミニウム7072等の合金を用いることができる。また、このクラッド材の融点は、連絡部25の各連絡配管25a〜25jのクラッド材以外の部分の融点よりも低く、ロウ材としても機能することができる。
結束部9を構成するバンド部材40と挟持具50は、結束させる対象である連絡配管25a〜25jと同じ素材であるアルミニウムまたはアルミニウム合金製である。このため、結束固定された状態で結束部9と連絡部25との間で電気的腐食が生じにくい。
(8−1)変形例A
上記実施形態では、バンド部材40と挟持具50とを備えた結束部9が複数の連絡配管25a〜25jを結束させつつロウ付け固定する場合を例に挙げて説明した。
上記実施形態では、結束部9がバンド部材40および挟持具50に別れて構成されている場合を例に挙げて説明した。
上記実施形態では、複数の連絡配管25a〜25jの表面や挟持具50の表面には、ロウ材として機能するクラッド材が設けられている場合を例に挙げて説明した。
9 結束部
20 室外熱交換器(熱交換器)
22 分流器(複数の部材)
24 折返しヘッダ(複数の部材、ヘッダ)
25 連絡部
25a〜25j 連絡配管(複数の部材)
26 出入口ヘッダ(複数の部材、ヘッダ)
40 バンド部材
41 本体部
42 係止孔(係止部)
43 バンド部
50 挟持具
Claims (6)
- アルミニウムまたはアルミニウム合金製である複数の部材(25a〜25j、24、22)と、
係止部(42)を含む本体部(41)と、前記本体部から伸びており前記本体部側とは反対側の部分が前記係止部において係止されるバンド部(43)と、を有しており、アルミニウムまたはアルミニウム合金製である結束部(9)と、
を備え、
前記結束部は、前記複数の部材を結束した状態で前記複数の部材とロウ付け固定されている、
熱交換器(20)。 - 前記複数の部材が前記結束部によって束ねられた状態を維持して炉中でロウ付けすることで、前記結束部が前記複数の部材とロウ付け固定されている、
請求項1に記載の熱交換器。 - 前記複数の部材は、内部が複数の空間に仕切られたヘッダ(24)と、前記複数の空間同士を接続する連絡配管を複数(25a〜25j)と、を含んでおり、
前記結束部は、複数の前記連絡配管を結束した状態で、複数の前記連絡配管にロウ付け固定されている、
請求項1または2に記載の熱交換器。 - 前記複数の部材は、分流器(22)とヘッダ(26)とを含んでおり、
前記結束部は、前記分流器と前記ヘッダとを結束した状態で、前記分流器および前記ヘッダの両方にロウ付け固定されている、
請求項1または2に記載の熱交換器。 - 前記複数の部材は、前記結束部によって結束される部分が同じ方向に向けて伸びており、
前記結束部は、前記方向における幅が前記バンド部よりも大きい部分を有しており、前記複数の部材を挟むことが可能であり、アルミニウムまたはアルミニウム合金製である挟持具(50)をさらに有しており、
前記複数の部材は、前記複数の部材を挟んでいる前記挟持具と前記本体部と前記バンド部によって結束された状態で前記結束部とロウ付け固定されている、
請求項1から4のいずれか1項に記載の熱交換器。 - アルミニウムまたはアルミニウム合金製である複数の部材を有する熱交換器(20)の製造方法であって、
前記複数の部材(25a〜25j、24、22)を、アルミニウムまたはアルミニウム合金製である結束部(9)によって束ねる第1工程と、
前記複数の部材が前記結束部によって束ねられている状態を維持したまま、前記複数の部材および前記結束部を炉に入れて、前記複数の部材と前記結束部とをロウ付けする第2工程と、
を備える
熱交換器の製造方法。
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