JP6116696B2 - Laminated header, heat exchanger, and heat pump device - Google Patents
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Description
本発明は、積層型ヘッダーと、熱交換器と、ヒートポンプ装置と、に関するものである。 The present invention relates to a laminated header, a heat exchanger, and a heat pump device.
従来、ベア材となるプレートとクラッド材となるプレートとを互いに積層してロウ付けしたヘッダタンクを備えた積層形ヘッダーが知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の積層形ヘッダーでは、ヘッダタンク(ヘッダタンク2)内のベア材(中間プレート14)に設けられた連通穴(連通穴31)の側面から穴の内方に突出させた突起(位置決め部32)を備え、突起によってベア材とクラッド材(内側プレート13)の接触境界面から扁平管(熱交換管8)の先端に向かって連通穴の空間断面積を小さくすることで、扁平管の端部の位置決めと、管内部へのロウ材の流入を防止するようにしている。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a laminated header including a header tank in which a plate that is a bare material and a plate that is a clad material are laminated and brazed together (see, for example, Patent Document 1). In the laminated header described in Patent Document 1, a protrusion that protrudes inward from a side surface of a communication hole (communication hole 31) provided in a bare material (intermediate plate 14) in a header tank (header tank 2). (Positioning portion 32), and by reducing the space cross-sectional area of the communication hole from the contact boundary surface between the bare material and the clad material (inner plate 13) toward the tip of the flat tube (heat exchange tube 8) by the projection, Positioning of the end of the flat tube and inflow of the brazing material into the tube are prevented.
また、ベア材からなるタンク部とクラッド材からなるプレート部とを積層したヘッダタンクを備えた積層形ヘッダーが知られている(例えば、特許文献2参照)。特許文献2に記載の積層形ヘッダーでは、ベア材からなるタンク部25とクラッド材からなるプレート部27との接触境界面から扁平管(チューブ2)の先端部に向かって幅方向が狭まる一対の傾斜部(チューブ位置決め部29)をタンク部25に形成し、この傾斜部に扁平管の端部を突き当てることで扁平管の端部の位置決めをするようにしている。
In addition, a laminated header including a header tank in which a tank portion made of a bare material and a plate portion made of a clad material are laminated is known (for example, see Patent Document 2). In the laminated header described in
特許文献1に記載されているような積層型ヘッダーでは、ベア材とクラッド材との接触境界面から扁平管に向かって連通穴の空間断面積を小さくなるよう形成するため、溶けたロウ材が扁平管の下部に流れ、扁平管の上部にフィレットを形成し難いという問題点があった。 In the laminated header as described in Patent Document 1, since the space cross-sectional area of the communication hole is reduced from the contact boundary surface between the bare material and the clad material toward the flat tube, There was a problem that it flowed to the lower part of the flat tube and it was difficult to form a fillet on the upper part of the flat tube.
特許文献2に記載されているような積層型ヘッダーでは、ベア材とクラッド材との接触境界面から扁平管の端部に向かって幅方向のみを先細りとする形状を採用しているため、扁平管の周方向全体にフィレットを形成できず、接合強度が低くなってしまうという問題点があった。加えて、ロウ材の収納量が少ないという問題点も生じる。
In the laminated header as described in
また、特許文献2に記載されているような積層型ヘッダーでは、扁平管の端部と傾斜部とが点接触するため、扁平管とタンク部との接触境界面にフィレットを形成できないという問題点もあった。
Moreover, in the laminated header as described in
本発明は、以上のような課題を背景としてなされたもので、積層された熱媒体流路を持つ積層型ヘッダーにおいて、目的の接合箇所にフィレットを形成することによって、プレートと扁平管との接合強度を向上させる積層型ヘッダーを提供することを目的としている。
また、本発明は、そのような積層型ヘッダーを備えた熱交換器を得ることを目的とする。
また、本発明は、そのような熱交換器を備えたヒートポンプ装置を得ることを目的とする。The present invention has been made against the background of the above problems, and in a laminated header having laminated heat medium flow paths, a plate and a flat tube are joined by forming a fillet at a desired joint location. An object of the present invention is to provide a laminated header that improves strength.
Moreover, an object of this invention is to obtain the heat exchanger provided with such a laminated header.
Moreover, an object of this invention is to obtain the heat pump apparatus provided with such a heat exchanger.
本発明に係る積層型ヘッダーは、ロウ材が塗布され、扁平管が挿入される側に設けられるクラッド材と、前記クラッド材に積層され、前記扁平管が挿入される開口部、及び、挿入された前記扁平管の先端部が当接するストッパーを有するベア材と、を備え、前記ストッパーは、前記開口部内に形成されており、前記扁平管が前記ベア材の前記開口部に挿入され、前記扁平管の前記先端部が前記ストッパーに当接された状態において、前記扁平管と、前記クラッド材と、前記ベア材と、の間には空間が形成され、前記空間は、前記ベア材と前記クラッド材との接触境界面から前記扁平管に近づくにつれて大きく、且つ前記ベア材と前記扁平管との接触境界面から前記クラッド材に近づくにつれて大きくなるよう形成されており、前記開口部による前記ベア材の内部壁面を、挿入される側からストッパー側にかけて、段形状になるように形成しているものである。 The laminated header according to the present invention includes a clad material provided on a side where a brazing material is applied and a flat tube is inserted, an opening laminated on the clad material and into which the flat tube is inserted, and inserted. And a bare member having a stopper against which a distal end portion of the flat tube abuts, the stopper being formed in the opening, and the flat tube being inserted into the opening of the bare material, A space is formed between the flat tube, the clad material, and the bare material in a state where the tip portion of the tube is in contact with the stopper, and the space is formed between the bare material and the clad. increases as the contact boundary surface between the wood approaching the flat tubes are and formed to be larger closer to the cladding material from the contact boundary surface between the flat tubes and the bare material, the opening The internal wall of the bare material, toward the stopper-side from the inserted side, but are formed such that the stepped shape.
本発明に係る積層型ヘッダーは、扁平管と、ベア材と、クラッド材との間に形成される空間が、扁平管とクラッド材との接触境界面近傍に形成される第1空間と、少なくとも第1空間よりも狭く、ベア材とクラッド材との接触境界面近傍に形成される第2空間と、少なくとも第1空間よりも狭く、ベア材と扁平管との接触境界面近傍に形成される第3空間と、で構成されているので、ベア材とクラッド材との接触境界面から扁平管に向かって空間が大きくなる構造にでき、目的の接合箇所にフィレットを形成し、扁平管とクラッド材及びベア材との接合強度を向上できる。 In the laminated header according to the present invention, the space formed between the flat tube, the bare material, and the cladding material is at least a first space formed in the vicinity of the contact boundary surface between the flat tube and the cladding material, Narrower than the first space, formed in the vicinity of the contact boundary surface between the bare material and the clad material, and at least narrower than the first space, formed in the vicinity of the contact boundary surface between the bare material and the flat tube. Since the space is larger from the contact boundary surface between the bare material and the clad material toward the flat tube, a fillet is formed at the target joint, and the flat tube and the clad are formed. The bonding strength between the material and the bare material can be improved.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
なお、以下では、本発明の実施の形態に係る積層型ヘッダーが、冷媒が流入する熱交換器に適用される場合を説明しているが、本発明の実施の形態に係る積層型ヘッダーが、他の流体が流入する他の機器に適用されてもよい。また、以下で説明する構成、動作等は、一例にすぎず、そのような構成、動作等に限定されない。また、各図において、同一又は類似するものには、同一の符号を付すか、又は、符号を付すことを省略している。また、細かい構造については、適宜図示を簡略化又は省略している。また、重複又は類似する説明については、適宜簡略化又は省略している。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the following, the case where the multilayer header according to the embodiment of the present invention is applied to a heat exchanger into which a refrigerant flows is described, but the multilayer header according to the embodiment of the present invention is The present invention may be applied to other devices into which other fluid flows. Further, the configuration, operation, and the like described below are merely examples, and are not limited to such configuration, operation, and the like. Moreover, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the same or similar thing, or attaching | subjecting code | symbol is abbreviate | omitted. Further, the illustration of the fine structure is simplified or omitted as appropriate. In addition, overlapping or similar descriptions are appropriately simplified or omitted.
実施の形態1.
まず、本発明の実施の形態1に係る積層型ヘッダー10が適用される熱交換器1について説明する。
<熱交換器1の構成>
以下に、熱交換器1の構成について説明する。
図1は、積層型ヘッダー10が適用される熱交換器1の構成を示す図である。なお、図1では、冷媒の流れ方向を墨付き矢印で示している。
図1に示されるように、熱交換器1は、積層型ヘッダー10と、ヘッダー3と、複数の扁平管20と、複数のフィン5と、を有する。なお、ヘッダー3は、積層型ヘッダー10と同様の積層型ヘッダーであってもよく、また、異なるタイプのヘッダーであってもよい。Embodiment 1 FIG.
First, the heat exchanger 1 to which the laminated
<Configuration of heat exchanger 1>
Below, the structure of the heat exchanger 1 is demonstrated.
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a heat exchanger 1 to which the laminated
As shown in FIG. 1, the heat exchanger 1 includes a laminated
積層型ヘッダー10の内部には、熱媒体流路10aが形成される。熱媒体流路10aの流入側には、図示省略の冷媒配管が接続される。熱媒体流路10aの流出側には複数の扁平管20が接続される。ヘッダー3の内部には、合流流路3aが形成される。合流流路3aの流入側には、複数の扁平管20が接続される。合流流路3aの流出側には図示省略の冷媒配管が接続される。
A heat
扁平管20は、内部に複数の流路が形成された扁平管である。扁平管20は、例えば、アルミニウム製である。扁平管20には、複数のフィン5が接合される。フィン5は、例えば、アルミニウム製である。扁平管20とフィン5との接合は、ロウ付け接合であるとよい。なお、図1では、扁平管20が8本である場合を示しているが、そのような場合に限定されない。
The
<熱交換器1における冷媒の流れ>
以下に、熱交換器1における冷媒の流れについて説明する。
冷媒配管を流れる冷媒は、積層型ヘッダー10に流入して熱媒体流路10aで分配され、複数の扁平管20に流出する。冷媒は、複数の扁平管20において、例えば、ファンによって供給される空気等と熱交換する。複数の扁平管20を流れる冷媒は、ヘッダー3の合流流路3aに流入して合流し、冷媒配管に流出する。なお、冷媒は、逆流することもできる。<Flow of refrigerant in heat exchanger 1>
Below, the flow of the refrigerant in the heat exchanger 1 will be described.
The refrigerant flowing through the refrigerant pipe flows into the laminated
<積層型ヘッダー10の構成>
次に、積層型ヘッダー10の構成について説明する。
図2は、積層型ヘッダー10を分解した状態を概略的に示す部分分解斜視図である。図3は、積層型ヘッダー10に接合される扁平管20の断面構成を概略的に示す概略断面図である。
図2に示すように、積層型ヘッダー10は、クラッド材11と、ベア材12と、を備えている。後述するが、ベア材12には、扁平管20が挿入される開口部12A、及び扁平管20の先端部20Aが当接するストッパー12Bが設けられ、ベア材12の開口部12Aに挿入された扁平管20の先端部20Aがストッパー12Bに突き当たる構造になっている。また、クラッド材11は、少なくとも一枚設けられ、ベア材12の扁平管20が挿入される側に設けられている。扁平管20の先端部20Aとは、扁平管20のベア材12側の端部を意味し、先端及び先端の周囲外周面を含む。<Configuration of
Next, the configuration of the
FIG. 2 is a partially exploded perspective view schematically showing a state in which the
As shown in FIG. 2, the
なお、図2では、1枚のクラッド材11と、1枚のベア材12と、を積層した積層型ヘッダー10を例に図示しているが、これに限定するものではない。例えば、図2に図示した積層型ヘッダー10の構造以外に、開口部のみを設けたベア材とクラッド材とを複数枚積層し、任意の位置に図2に示すベア材12を設け、位置決めを行なうようにしてもよい。
In FIG. 2, a
ベア材12は、例えば、アルミニウム製である。ベア材12には、ロウ材が塗布されない。開口部12Aは、ベア材12の表裏面を貫通する貫通穴である。ベア材12とクラッド材11とが積層されると、開口部12Aは、熱媒体流路10aの一部として機能する。
The
クラッド材11は、例えば、アルミニウム製であり、ベア材12と比較して薄い。クラッド材11の少なくとも表裏面には、ロウ材が塗布される。クラッド材11には、開口部11Aが形成される。開口部11Aは、クラッド材11の表裏面を貫通する貫通穴である。ベア材12とクラッド材11とが積層されると、開口部11Aは、熱媒体流路10aの一部として機能する。
The
ベア材12には、図示省略の冷媒配管が接続される。例えば、ベア材12の冷媒の流入側の面に口金等が設けられ、その口金等を介して冷媒配管が接続されてもよく、また、ベア材12の開口部12Aの内周面が、冷媒配管の外周面と嵌合する形状であり、口金等を用いずに、開口部12Aに冷媒配管が直接接続されてもよい。
A refrigerant pipe (not shown) is connected to the
図3に示すように、扁平管20は、管高さ21(以下、H21と称する)と、管幅22(以下、L22と称する)と、管肉厚23(以下、t23と称する)と、を備え、管内に少なくとも1枚以上の仕切り20Bが設けられ、多穴構造を有している。
As shown in FIG. 3, the
図4は、積層型ヘッダー10の扁平管20及びベア材12の関係を説明するための概略図である。図5は、積層型ヘッダー10の扁平管20と、クラッド材11と、ベア材12と、の接続状態を概略的に拡大して示す概略構成図である。図4及び図5に基づいて、積層型ヘッダー10について更に詳細に説明する。なお、図5には、空間30の2つの構成例を示している。
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the relationship between the
図4及び図5に示すように、ベア材12には、扁平管20が挿入される開口部12A及びストッパー12Bが設けられている。
開口部12Aは、扁平管20が挿入される側の穴高さが穴高さ24(以下、H24と称する)、穴幅が穴幅25(以下、L25と称する)として形成されている。
また、開口部12Aは、扁平管20が挿入される側の反対側であるストッパー側の穴高さが穴高さ26(以下、H26と称する)、穴幅が穴幅27(以下、L27と称する)として形成されている。As shown in FIGS. 4 and 5, the
The
In addition, the
つまり、開口部12Aは、L25>L22>L27、H24>H21>H26として、挿入される側からストッパー側に向かうにつれて縮径して形成されている。そして、ベア材12の中で扁平管20の差込み位置を規定するようにしている。なお、空間30の形状は、図5(a)に示すような壁面を平面に構成した面取り形状でもよく、図5(b)に示すような壁面を曲面(開口部12Aの中心軸に向かって凸となるような曲面)に構成した丸みつき形状でもよい。
That is, the
また、開口部12Aのストッパー側の周縁には、開口部12Aの中心軸に向かってベア材12を突出させたストッパー12Bを形成している。ストッパー12Bを形成することによって、図5(a)、(b)に示すように、扁平管20の先端部20Aがベア材12の内部に面接触し、扁平管20の位置が規定されることになる。
Moreover, the
扁平管20が積層型ヘッダー10に接合されると、扁平管20と、クラッド材11と、ベア材12との間に空間30がベア材12の内部に形成される。この空間30は、開口部12A(扁平管20が挿入される側、及び、扁平管20が挿入される側の反対側であるストッパー側)と連通している。空間30は、第1空間30a、第2空間30b、及び、第3空間30cで構成されている。
When the
第1空間30aは、扁平管20とクラッド材11との接触境界面近傍に形成され、バッファ空間として機能する。
第2空間30bは、ベア材12とクラッド材11との接触境界面近傍に、少なくとも第1空間30aよりも狭く形成される。また、第2空間30bは、ベア材12とクラッド材11との接触境界面から扁平管20に近づくにつれて大きくなるよう形成される。
第3空間30cは、ベア材12と扁平管20との接触境界面近傍に、少なくとも第1空間30aよりも狭く形成される。また、第3空間30cは、ベア材12と扁平管20との接触境界面からベア材12に近づくにつれて大きくなるよう形成されている。The
The
The
なお、第1空間30a、第2空間30b、および、第3空間30cの境界面の長さは、ロウ材の種類、材料により任意に変更してもよい。
The lengths of the boundary surfaces of the
図6は、積層型ヘッダー10を分解した状態を概略的に拡大して示す部分分解拡大斜視図である。図7は、図6のA−A断面における扁平管20の積層型ヘッダー10への挿入前後の概略構成図である。図6及び図7に基づいて、扁平管20の積層型ヘッダー10への挿入について説明する。なお、図7では、(a)が扁平管20の積層型ヘッダー10への挿入前の状態を、(b)が扁平管20の積層型ヘッダー10への挿入後の状態を、それぞれ示している。
FIG. 6 is a partially exploded enlarged perspective view schematically showing the
扁平管20を積層型ヘッダー10に接合する際、扁平管20を、クラッド材11の開口部11A、ベア材12の開口部12Aに挿入し、ベア材12のストッパー12Bにて扁平管20の先端部20Aの位置を規定する。扁平管20が挿入されると、扁平管20、クラッド材11、及び、ベア材12によって、空間30が形成される。それから、扁平管20が積層型ヘッダー10にロウ付けされる。
When the
ロウ付け時、クラッド材11に塗布されているロウ材は、毛細管現象により、より狭い第2空間30bおよび第3空間30cに流入し、空間30の周方向全体にフィレット31を形成する。なお、図に記載していないが、第1空間30a内の扁平管20と、クラッド材11の接触境界面近傍にもロウ材の流入によりフィレット31を形成する。
At the time of brazing, the brazing material applied to the
扁平管20の差込み位置を規定させるストッパー側のベア材12の開口部12Aの壁面穴サイズは、H21≧H26≧(H21−2×t23)、かつ、L22≧L27≧(L22−2×t23)の関係を満たすように設定されている。そのため、扁平管20の先端部20Aがベア材12の壁面から突き出さないようになっている。
The wall surface hole size of the
また、扁平管20が挿入される側のベア材12の開口部12Aの壁面穴サイズは、H21≦H24、かつ、L22≦L25の関係を満たすように設定されている。そのため、ベア材12の開口部12Aを、挿入される側からストッパー側にかけて、丸み付きまたは面取りされるように形成することができる(図5(a)、(b)参照)。つまり、開口部12Aによるベア材12の内部壁面の形状を、挿入される側からストッパー側にかけて、丸み付き形状、または、面取り形状となるように形成できる。
The wall surface hole size of the
こうすることで、第2空間30b、第3空間30cにおいて、毛細管現象が発生する部分の厚さ(それぞれの部材間の間隔)を薄く(短く)、かつ、毛細管現象が発生する部分の距離を長くすることが可能になる。つまり、第2空間30b及び第3空間30cでは、それぞれの空間を構成している各部材の間隔、距離を調整することで、毛細管現象を発生しやすくしている。
By doing so, in the
したがって、空間30を、第3空間30cから第1空間30aに向かって大きくなる構造とすることになり、目的の接合箇所にフィレット31を設けやすい形状になる。
Therefore, the
<積層型ヘッダー10と扁平管20との接合の方法>
ここで、積層型ヘッダー10と扁平管20との接合方法の一例について、ロウ材の挙動とともに説明する。まず、従来の積層型ヘッダーと扁平管と接合方法の一例について説明する。
図8は、従来の積層型ヘッダー49と扁平管40との接合方法の一例を示す概略図である。図8では、クラッド材41とベア材42の接触境界面から扁平管40の先端に向かって形成されている開口部の空間断面積が小さくならないものを例に示している。また、図8には、ロウ材45の挙動を併せて示している。なお、図8では、重力方向を実線矢印で示している。また、図8(a)には、フィレットを形成したい目的の接合箇所を破線の円で示している。<Method of joining the
Here, an example of a method for joining the
FIG. 8 is a schematic view showing an example of a method for joining the conventional
扁平管40を、クラッド材41の開口部41A、ベア材42の開口部42Aに挿入する。そして、この状態で、扁平管40、クラッド材41、及び、ベア材42を加熱する(図8(a))。こうすることで、クラッド材41に塗布してあるロウ材45の温度が融点以上となって、ロウ材45が溶け出し、空間46内にロウ材45が流入する(図8(b))。
The
ロウ材45は重力の影響により空間46の下部に流入しやすく、扁平管40の上部にフィレットを形成する前に、扁平管40の下部に多量のロウ材45が収容される(図8(c))。その結果、扁平管40の下部の空間46にのみ多量のロウ材45が収容されることになり、扁平管40の上部の空間46には多量のロウ材45が収容されないことになる(図8(d))。つまり、フィレットを形成したい目的の接合箇所の全部に適量のロウ材45を導くことができない。
The
扁平管40、クラッド材41、及び、ベア材42の加熱が終了して、ロウ材45が冷却されると、扁平管40、クラッド材41、及び、ベア材42が接合される。ただし、積層型ヘッダー49では、フィレットを形成したい目的の接合箇所の全部に適量のロウ材45が行き渡っておらず、扁平管40、クラッド材41、及び、ベア材42の接合強度が低い。
When the heating of the
次に、積層型ヘッダー10と扁平管20との接合方法一例について説明する。
図9は、積層型ヘッダー10と扁平管20との接合方法の一例を示す概略図である。図9では、上述したように、クラッド材11とベア材12の接触境界面から扁平管40の先端に向かって形成されている開口部12Aの空間断面積が小さくなるものを例に示している。また、図9には、ロウ材の挙動を併せて示している。なお、図9では、重力方向を実線矢印で示している。また、図9(a)には、フィレットを形成したい目的の接合箇所を破線の円で示している。Next, an example of a method for joining the
FIG. 9 is a schematic view showing an example of a method for joining the
扁平管20を、クラッド材11の開口部11A、ベア材12の開口部12Aに挿入する。そして、この状態で、扁平管20、クラッド材11、及び、ベア材12を加熱する(図9(a))。こうすることで、クラッド材11に塗布してあるロウ材15の温度が融点以上となって、ロウ材15が溶け出し、空間30内にロウ材15が流入する。
The
扁平管20、クラッド材11、及び、ベア材12の加熱の際に、扁平管20の内側から扁平管20の先端部20Aに向かって流体が供給されるとよい。流体の温度が、ロウ材15の融点と比較して高いとよく、そのような場合には、ロウ材15の溶融を妨げることが抑制される。また、流体は、空気であるとよく、そのような場合には、汎用の設備機器を流用して工程を簡略化することが可能となる。
When the
溶け出したロウ材15は、毛細管現象の影響により、第2空間30bのクラッド材11とベア材12との接触境界面に集まる(図9(b))。
The melted brazing material 15 gathers at the contact boundary surface between the
ロウ材15の流入量が増え、毛細管現象の影響よりも重力の影響が大きくなると、空間30の壁面に沿ってロウ材15が空間30の内部に集まってくる。空間30内の壁面に沿って第3空間30cに流入したロウ材15は、第2空間30bと同様に毛細管現象により、第3空間30c内のベア材12と扁平管20との接触境界面に集まる(図9(c))。
When the inflow amount of the brazing material 15 increases and the influence of gravity becomes larger than the influence of the capillary phenomenon, the brazing material 15 gathers inside the
目的の接合箇所にフィレット31を形成した後、さらにロウ材15が流入した場合、ロウ材15は、第1空間30aに流入し、クラッド材11と扁平管20との接触境界面近傍に集まり、扁平管20の先端部20Aからのロウ材15の流入を防止する(図9(d))。
When the brazing material 15 further flows after forming the
<積層型ヘッダー10における冷媒の流れ>
次に、積層型ヘッダー10の動作について、一実施例に基づき説明する。<Flow of refrigerant in
Next, the operation of the
積層型ヘッダー10は、クラッド材11と、ベア材12と、を複数積層することで熱媒体を流入させるための熱媒体流路10aを有している。そのため、積層型ヘッダー10に流入した熱媒体は、積層型ヘッダー10の作用により、複数の熱媒体流路10aに分配され、扁平管20の各部へ流入あるいは流出する。
The
<積層型ヘッダー10の効果>
積層型ヘッダー10の効果について説明する。<Effect of
The effect of the
積層型ヘッダー10は、扁平管20と、クラッド材11と、ベア材12と、で形成される空間30が、クラッド材11とベア材12との接触境界面から扁平管20に向かって大きくなる構造としている。こうすることによって、積層型ヘッダー10は、目的の接合箇所にロウ材15を優先的に流入させることができる。そして、目的の接合箇所にロウ材15を優先的に流入させることで、目的の接合箇所に容易にフィレット31を形成させることができる。
In the
また、目的の接合箇所に優先的にロウ材15を流入させることで、従来のものと比べ、同量のロウ材15の使用量に対して、接合強度を向上させることができる。さらに、目的の接合箇所に優先的にロウ材15を流入し、フィレット31を形成するため、ロウ材15の使用量を減らすことができる。
In addition, by preferentially flowing the brazing material 15 into the target joining location, the joining strength can be improved with respect to the amount of brazing material 15 used in the same amount as compared with the conventional one. Furthermore, since the brazing material 15 is preferentially flown into the target joining portion and the
ベア材12のストッパー側の穴サイズをH21≧H26≧(H21−2×t23)、かつ、L22≧L27≧(L22−2×t23)、挿入される側の穴サイズをH21≦H24、かつ、L22≦L25の関係を満たすように設定することで、扁平管20の周方向全体の目的の接合箇所にフィレット31を形成することができる。そして、扁平管20の周方向全体にフィレット31を形成することで接合強度を向上させることができる。
The hole size on the stopper side of the
扁平管20の先端部20Aとベア材12のストッパー12Bとを面接触させることで、ロウ材15が扁平管20の内部に流入することを防止することができる。
By bringing the
また、ベア材12のストッパー側の穴サイズをH21≧H26≧(H21−2×t23)、かつ、L22≧L27≧(L22−2×t23)の関係を満たし、扁平管20の先端部20Aとベア材12のストッパー12Bとを面接触させることで、ロウ材15の流入防止だけでなく、熱媒体の流入出時の抵抗を低減することもできる。さらに、扁平管20の先端部20Aの位置を容易に規定することができる。
Further, the hole size on the stopper side of the
ストッパー12Bによって扁平管20の差込み位置を規定することで、差込み代を必要以上に長くすることなく、熱交換器1を製造でき、同サイズの熱交換器において、熱交換部の比率を上げることができる。加えて、差込み代を必要以上に長くすることなくすることで、同等の熱交換能力を得る際に熱交換器のサイズを小さくすることができる。
By defining the insertion position of the
クラッド材11とベア材12接触境界面近傍の第1空間30a、扁平管20とベア材12との接触境界面近傍の第2空間30bの厚さを薄くかつ長くすることで、毛細管現象の影響を大きくすることができる。そのため、第1空間30a、第2空間30b内のフィレット31が形成される領域を大きくすることができる。そして、第1空間30a、第2空間30b内のフィレット31が形成される領域を大きくすることで、各接触境界面の接合強度を向上させることができる。
By reducing the thickness of the
実施の形態2.
図10は、本発明の実施の形態2に係る積層型ヘッダー10Aの扁平管20と、クラッド材11と、ベア材12と、の接続状態を概略的に拡大して示す概略構成図である。図10に基づいて、積層型ヘッダー10Aについて説明する。なお、図10には、空間30の2つの構成例を示している。実施の形態2では実施の形態1との相違点を中心に説明し、実施の形態1と重複又は類似する部分には、同一符号を付して説明を省略又は適宜簡略化している。
FIG. 10 is a schematic configuration diagram schematically showing a connection state of the
積層型ヘッダー10Aの基本的構成は実施の形態1に係る積層型ヘッダー10と同じであるが、扁平管20を挿入するベア材12の開口部12Aの挿入される側からストッパーにかけての形状つまり空間30の構成が段形状である点で実施の形態1と異なっている。
The basic structure of the
実施の形態1で説明したように、開口部12Aは、L25>L22>L27、H24>H21>H26として、挿入される側からストッパー側に向かうにつれて縮径して形成されている。そして、ベア材12の中で扁平管20の差込み位置を規定するようにしている。空間30の形状は、図10に示すように、第1空間30a、第2空間30bが一定の容積を確保できるような形状になっている。
As described in the first embodiment, the
例えば、図10(a)に示すように、第1空間30a及び第2空間30bを確保した上で、第1空間30aと第2空間30bとを繋ぐ空間30の壁面を階段状に構成した複数段形状にするとよい。
また、図10(b)に示すように、第1空間30a及び第2空間30bを確保した上で、第1空間30aと第2空間30bとを繋ぐ空間30の壁面を平面状に構成した段形状にしてもよい。ただし、第1空間30aと第2空間30bとを繋ぐ空間30の壁面が完全に平面となっていなくてもよく、一部に曲面が含まれていてもよい。また、第1空間30aと第2空間30bとを繋ぐ空間30の壁面を曲面状にしてもよい。For example, as shown in FIG. 10A, a plurality of wall surfaces of a
Further, as shown in FIG. 10 (b), the
<積層型ヘッダー10Aの効果>
積層型ヘッダー10Aの効果について説明する。積層型ヘッダー10Aは、実施の形態1に係る積層型ヘッダー10と同様の効果を奏するとともに、以下のような効果を奏する。<Effect of
The effect of the
積層型ヘッダー10Aは、扁平管20が挿入されるベア材12の開口部12Aの開口部からストッパーにかけての形状を段形状とすることで、面取りや曲面形状加工と比べ、比較的容易に製造することができる。
The
また、積層型ヘッダー10Aは、第1空間30a及び第2空間30bの厚みや長さを任意に形成しやすくすることができる。そのため、積層型ヘッダー10Aによれば、製造を容易にできることで、製造コストを低減することができる。また、積層型ヘッダー10Aは、第1空間30a及び第2空間30bの厚みや長さを任意に形成しやすくすることで、製造の際により均質に製造することができる。そのため、積層型ヘッダー10Aによれば、均質に製造可能にすることで、製品化の際に信頼性を向上させることができる。
In addition, the
さらに、積層型ヘッダー10Aは、空間30の形状を段形状の簡素な形状とすることで、切削や鋳造等による型での製造においても、型の製作を容易にすることができる。そのため、積層型ヘッダー10Aによれば、製作を容易にすることで製造コストを低減することができる。
Furthermore, the
実施の形態3.
図11は、本発明の実施の形態3に係るヒートポンプ装置51の概略構成を示す概略回路図である。図11に基づいて、ヒートポンプ装置51について説明する。このヒートポンプ装置51は、実施の形態1又は2に係る積層型ヘッダーが適用された熱交換器が搭載され、たとえば冷蔵庫や冷凍庫、自動販売機、空気調和装置、冷凍装置、給湯器等として利用されるものである。なお、実施の形態3では、実施の形態1に係る積層型ヘッダー10を用いた場合を代表として説明するものとする。
FIG. 11 is a schematic circuit diagram showing a schematic configuration of the
<熱交換器の使用態様>
なお、以下では、ヒートポンプ装置51が、冷房運転と暖房運転とが切り替えられるように構成された空気調和装置である場合を説明する。また、図11では、冷房運転時の冷媒の流れ方向が実線の矢印で示され、暖房運転時の冷媒の流れ方向が点線の矢印で示される。<Usage of heat exchanger>
Hereinafter, a case will be described in which the
図11に示されるように、ヒートポンプ装置51は、圧縮機52と、四方弁53と、熱源側熱交換器54と、絞り装置55と、負荷側熱交換器56と、熱源側ファン57、負荷側ファン58、制御装置59と、を有する。圧縮機52と四方弁53と熱源側熱交換器54と絞り装置55と負荷側熱交換器56とが冷媒配管で接続されて、冷媒循環回路が形成される。
As shown in FIG. 11, the
制御装置59には、例えば、圧縮機52、四方弁53、絞り装置55、熱源側ファン57、負荷側ファン58、各種センサ等が接続される。制御装置59によって、四方弁53の流路が切り替えられることで、冷房運転と暖房運転とが切り替えられる。熱源側熱交換器54は、冷房運転時に凝縮器として作用し、暖房運転時に蒸発器として作用する。負荷側熱交換器56は、冷房運転時に蒸発器として作用し、暖房運転時に凝縮器として作用する。
For example, a
冷房運転時の冷媒の流れについて説明する。
圧縮機52から吐出される高圧高温のガス状態の冷媒は、四方弁53を介して熱源側熱交換器54に流入し、熱源側ファン57によって供給される外気との熱交換によって凝縮することで高圧の液状態の冷媒となり、熱源側熱交換器54から流出する。熱源側熱交換器54から流出した高圧の液状態の冷媒は、絞り装置55に流入し、低圧の気液二相状態の冷媒となる。絞り装置55から流出する低圧の気液二相状態の冷媒は、負荷側熱交換器56に流入し、負荷側ファン58によって供給される室内空気との熱交換によって蒸発することで低圧のガス状態の冷媒となり、負荷側熱交換器56から流出する。負荷側熱交換器56から流出する低圧のガス状態の冷媒は、四方弁53を介して圧縮機52に吸入される。The flow of the refrigerant during the cooling operation will be described.
The high-pressure and high-temperature gas refrigerant discharged from the
暖房運転時の冷媒の流れについて説明する。
圧縮機52から吐出される高圧高温のガス状態の冷媒は、四方弁53を介して負荷側熱交換器56に流入し、負荷側ファン58によって供給される室内空気との熱交換によって凝縮することで高圧の液状態の冷媒となり、負荷側熱交換器56から流出する。負荷側熱交換器56から流出した高圧の液状態の冷媒は、絞り装置55に流入し、低圧の気液二相状態の冷媒となる。絞り装置55から流出する低圧の気液二相状態の冷媒は、熱源側熱交換器54に流入し、熱源側ファン57によって供給される外気との熱交換によって蒸発することで低圧のガス状態の冷媒となり、熱源側熱交換器54から流出する。熱源側熱交換器54から流出する低圧のガス状態の冷媒は、四方弁53を介して圧縮機52に吸入される。The flow of the refrigerant during the heating operation will be described.
The high-pressure and high-temperature gas refrigerant discharged from the
熱源側熱交換器54及び負荷側熱交換器56の少なくともいずれか一方に、実施の形態1に係る積層型ヘッダー10が適用された熱交換器1が用いられる。熱交換器1は、熱交換器1が蒸発器として作用する際に、積層型ヘッダー10から冷媒が流入し、ヘッダー3から冷媒が流出するように接続される。つまり、熱交換器1が蒸発器として作用する際は、冷媒配管から積層型ヘッダー10に気液二相状態の冷媒が流入し、扁平管20からヘッダー3にガス状態の冷媒が流入する。また、熱交換器1が凝縮器として作用する際は、冷媒配管からヘッダー3にガス状態の冷媒が流入し、扁平管20から積層型ヘッダー10に液状態の冷媒が流入する。
The heat exchanger 1 in which the
積層型ヘッダー10は、複数の分岐流路によって冷媒を分配するため、気液二相状態の冷媒が流入したとしても、複数の扁平管20のそれぞれに流入する冷媒の流量及び乾き度を均一にすることが可能である。つまり、積層型ヘッダー10は、ヒートポンプ装置51に好適である。
Since the
<熱交換器1の作用>
積層型ヘッダー10では、ベア材12が、クラッド材11と比較して厚く、扁平管20は、先端部20aがストッパー12Bにより位置決めされた状態で接合される。そのため、溶融したロウ材が、扁平管20内に流入することがなく、これによって冷媒の圧力損失が増大することがない。<Operation of heat exchanger 1>
In the
また、積層型ヘッダー10では、ストッパー12Bによって扁平管20の差込み位置を規定することで、差込み代を必要以上に長くすることなく、熱交換器1を製造でき、同サイズの熱交換器において、熱交換部の比率を上げることができる。加えて、差込み代を必要以上に長くすることなくすることで、同等の熱交換能力を得る際に熱交換器のサイズを小さくすることができる。
Further, in the
以上、実施の形態1〜実施の形態3について説明したが、本発明は各実施の形態の説明に限定されない。例えば、各実施の形態の全部又は一部、各変形例等を組み合わせることも可能である。 Although the first to third embodiments have been described above, the present invention is not limited to the description of each embodiment. For example, it is possible to combine all or a part of each embodiment, each modification, and the like.
1 熱交換器、3 ヘッダー、3a 合流流路、5 フィン、10 積層型ヘッダー、10A 積層型ヘッダー、10a 熱媒体流路、11 クラッド材、11A 開口部、12 ベア材、12A 開口部、12B ストッパー、15 ロウ材、20 扁平管、20A 先端部、20B 仕切り、20a 先端部、21 管高さ、22 管幅、23 管肉厚、24 穴高さ、25 穴幅、26 穴高さ、27 穴幅、30 空間、30a 第1空間、30b 第2空間、30c 第3空間、31 フィレット、40 扁平管、41 クラッド材、41A 開口部、42 ベア材、42A 開口部、45 ロウ材、46 空間、49 積層型ヘッダー、51 ヒートポンプ装置、52 圧縮機、53 四方弁、54 熱源側熱交換器、55 絞り装置、56 負荷側熱交換器、57 熱源側ファン、58 負荷側ファン、59 制御装置。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat exchanger, 3 header, 3a merge flow path, 5 fin, 10 laminated header, 10A laminated header, 10a heat carrier flow path, 11 clad material, 11A opening part, 12 bare material, 12A opening part, 12B stopper , 15 brazing material, 20 flat tube, 20A tip, 20B partition, 20a tip, 21 tube height, 22 tube width, 23 tube wall thickness, 24 hole height, 25 hole width, 26 hole height, 27 hole Width, 30 space, 30a 1st space, 30b 2nd space, 30c 3rd space, 31 fillet, 40 flat tube, 41 clad material, 41A opening, 42 bear material, 42A opening, 45 brazing material, 46 space, 49 Stack type header, 51 Heat pump device, 52 Compressor, 53 Four-way valve, 54 Heat source side heat exchanger, 55 Throttle device, 56 Load
Claims (5)
前記クラッド材に積層され、前記扁平管が挿入される開口部、及び、挿入された前記扁平管の先端部が当接するストッパーを有するベア材と、を備え、
前記ストッパーは、前記開口部内に形成されており、
前記扁平管が前記ベア材の前記開口部に挿入され、前記扁平管の前記先端部が前記ストッパーに当接された状態において、前記扁平管と、前記クラッド材と、前記ベア材と、の間には空間が形成され、
前記空間は、前記ベア材と前記クラッド材との接触境界面から前記扁平管に近づくにつれて大きく、且つ前記ベア材と前記扁平管との接触境界面から前記クラッド材に近づくにつれて大きくなるよう形成されており、
前記開口部による前記ベア材の内部壁面を、挿入される側からストッパー側にかけて、段形状になるように形成している
積層型ヘッダー。 A clad material provided on the side where the brazing material is applied and the flat tube is inserted;
Laminated to the clad material, comprising an opening into which the flat tube is inserted, and a bare material having a stopper with which the tip of the inserted flat tube abuts,
The stopper is formed in the opening,
In a state where the flat tube is inserted into the opening of the bare material and the tip of the flat tube is in contact with the stopper, the flat tube, the clad material, and the bare material A space is formed in
The space is formed so as to increase from the contact boundary surface between the bare material and the clad material toward the flat tube, and to increase from the contact boundary surface between the bare material and the flat tube toward the clad material. and,
The laminated header which forms the internal wall surface of the said bare material by the said opening part so that it may become a step shape from the insertion side to the stopper side .
前記開口部の前記ストッパー側の穴サイズは、
前記扁平管の管高さ≧前記開口部の前記ストッパー側の穴高さ≧(前記扁平管の管高さ−2×前記扁平管の管肉厚)、
かつ、
前記扁平管の管幅≧前記開口部の前記ストッパー側の穴幅≧(前記扁平管の管幅−2×前記扁平管の管肉厚)、の関係を満たすように設定されている
請求項1に記載の積層型ヘッダー。 The opening is formed so as to penetrate the front and back surfaces of the bare material,
The hole size on the stopper side of the opening is
Tube height of the flat tube ≧ hole height on the stopper side of the opening ≧ (tube height of the flat tube−2 × tube thickness of the flat tube),
And,
2. The tube width of the flat tube ≧ the hole width on the stopper side of the opening ≧ (the tube width of the flat tube−2 × the wall thickness of the flat tube) is set to be satisfied. The laminated header described in 1.
前記扁平管の管高さ≦前記開口部の前記扁平管が挿入される側の穴高さ、
かつ、
前記扁平管の管幅≦前記開口部の前記扁平管が挿入される側の穴幅、の関係を満たすように設定されている
請求項2に記載の積層型ヘッダー。 The hole size on the side where the flat tube is inserted is:
Tube height of the flat tube ≦ Hole height on the side where the flat tube is inserted in the opening,
And,
The multilayer header according to claim 2, wherein the flat header is set so as to satisfy a relationship of a tube width of the flat tube ≦ a hole width on a side of the opening where the flat tube is inserted.
前記扁平管と、を備えた
熱交換器。 The laminated header according to any one of claims 1 to 3 ,
A heat exchanger comprising the flat tube.
ヒートポンプ装置。 A heat pump device comprising the heat exchanger according to claim 4 .
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