JP7330294B2 - 熱交換器、熱交換器ユニット、及び冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Description
また、本発明に係る熱交換器は、第1方向に延伸する熱交換部材と、前記熱交換部材が接続されたヘッダと、を備え、前記熱交換部材は、前記第1方向に延びる少なくとも1つの伝熱管と、前記第1方向に交差する第2方向における前記少なくとも1つの伝熱管の端縁の一部に形成されたフィンと、を備え、前記熱交換部材の前記第1方向の端部は、前記ヘッダの内部に挿入される挿入部と、前記挿入部以外の部分において前記ヘッダと当接する当接部と、前記挿入部以外の部分において前記ヘッダと離間している離間部と、を備え、前記離間部は、前記第2方向において、前記挿入部と前記当接部との間に位置し、前記ヘッダは、前記熱交換部材が挿入される側の表面に前記第2方向に並列されている凹凸形状を備え、前記表面は、前記当接部と当接され、前記当接部は、前記フィンの前記第1方向の端面の少なくとも一部である。
(冷凍サイクル装置50)
図1は、実施の形態1に係る熱交換器100を備えた冷凍サイクル装置50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100を備えた冷凍サイクル装置50について説明する。実施の形態では、冷凍サイクル装置50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50は、例えば、冷蔵庫又は冷凍庫、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。
次に、図1を用いて冷凍サイクル装置50の動作の一例について説明する。冷凍サイクル装置50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。
図2は、実施の形態1に係る熱交換器100の要部構成を示す三面図である。図2(a)は、熱交換器100の正面図、図2(b)は、熱交換器100の側面図、図2(c)は、熱交換器100の底面図である。図2において、矢印RFは、熱交換器100に流入し、又は熱交換器100から流出する冷媒の流れを示すものである。図2を用いて、実施の形態1に係る熱交換器100について説明する。
図3は、実施の形態1に係る熱交換部材10の三面図である。図3(a)は、熱交換部材10の正面図、図3(b)は、熱交換部材10の側面図、図3(c)は、熱交換部材10の天面図である。実施の形態1において複数の熱交換部材10のそれぞれは、y方向に延びる扁平管である伝熱管11と、伝熱管11の端縁14の一部からz方向に延びる様にフィン12とを備える。伝熱管11は、冷媒流路18が形成されており冷媒を内部に流通させる。複数の熱交換部材10のそれぞれは、第1ヘッダ30と第2ヘッダ40との間に延伸している。複数の熱交換部材10は、互いに側面11aを対向するように配置されている。複数の熱交換部材10のうち隣り合う2つの熱交換部材10の間には、空気の流路である隙間が形成される。
図4は、実施の形態1に係る熱交換器100の第1ヘッダ30の三面図である。図4(a)は、第1ヘッダ30の正面図であり、図4(b)は、第1ヘッダ30の側面図であり、図4(c)は、第1ヘッダ30の上面図である。第1ヘッダ30及び第2ヘッダ40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、熱交換部材10が接続されている。図2に示される様に、例えば、第1ヘッダ30の一端から矢印RF方向に冷媒が流入し、複数の熱交換部材10のそれぞれに冷媒が分配される。複数の熱交換部材10を通過した冷媒は、第2ヘッダ40において合流し、第2ヘッダ40の一端から流出する。
図5は、実施の形態1に係る熱交換器100の熱交換部材10と第1ヘッダ30との接続部の拡大図である。熱交換部材10の端部13a及び13bの挿入部10bである伝熱管11は、第1ヘッダ30の挿入穴31aに挿入される。挿入穴31aは、挿入部10bの外周面の形状に沿った形状となっている。挿入部10bと挿入穴31aとは、例えばろう付けにより接合され、熱交換器100の内部を流通する冷媒が流出しないようになっている。また、非挿入部10aであるフィン12の当接部10eは、第1ヘッダ30のヘッダ上面34aに当接しており、非挿入部10aであるフィン12の離間部10dは、第1ヘッダ30のヘッダ上面34aから離れて位置している。なお、当接部10eは、第1ヘッダ30のヘッダ上面34aと対向している面のうち少なくとも一部が第1ヘッダ30のヘッダ上面34aと接触していれば良い。また、離間部10dは、y方向において第1ヘッダ30のヘッダ上面34aと対向している面の一部に形成されていればよい。なお、図5においては、フィン12の先端がヘッダ2の端面35に揃った位置にあるが、仮にフィン12の先端がヘッダ2の端面35から突出した位置にあるような構造を有する場合であっても、離間部10dは、第1ヘッダ30とy方向において対向する位置に形成される。
図8は、実施の形態1に係る熱交換部材10の変形例である熱交換部材10Aの三面図である。変形例に係る熱交換部材10Aは、熱交換部材10に対して、非挿入部10aであるフィン12の形状が変更されている。熱交換部材10Aは、z方向において、当接部10eが熱交換部材10と同じくフィン12の伝熱管11側に設けられており、離間部10dがフィン12の先端側に設けられている、即ち当接部がz方向において挿入部10bと離間部10dとの間に位置している点で、熱交換部材10と共通する。ただし、離間部10dは、フィン12の先端側に向かってヘッダ2から離れるように傾斜している傾斜面となっている。
実施の形態2に係る熱交換器200について説明する。熱交換器200は、実施の形態1に係る熱交換器100の熱交換部材10の代わりに形状を変更した熱交換部材210Aを適用したものである。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12は、実施の形態2に係る熱交換部材210Aの三面図である。図12(a)は、熱交換部材210Aの正面図、図12(b)は、熱交換部材210Aの側面図、図12(c)は、熱交換部材210Aの天面図である。実施の形態2において複数の熱交換部材210Aのそれぞれは、扁平管である伝熱管11の端縁14の一部からz方向に延びる様にフィン12が設けられている。伝熱管11は、冷媒流路18が形成されており冷媒を内部に流通させる。複数の熱交換部材210Aのそれぞれは、第1ヘッダ30と第2ヘッダ40との間に延伸している。複数の熱交換部材210Aは、互いに側面11aを対向するように配置されている。複数の熱交換部材210Aのうち隣り合う2つの熱交換部材210Aの間には、空気の流路である隙間が形成される。
図14は、実施の形態2に係る熱交換部材210Bの三面図である。図14(a)は、熱交換部材210Bの正面図、図14(b)は、熱交換部材210Bの側面図、図14(c)は、熱交換部材210Bの天面図である。熱交換部材210Bは、実施の形態2の熱交換部材210Aの変形例であり、熱交換部材210Aの非挿入部10a及び挿入部10bの形状を変更したものである。熱交換部材210Bは、伝熱管11の端縁14にフィン12が設置されていない部分がある。熱交換部材210Bの伝熱管11の端縁14にフィン12が設置されていない部分のうち一部分は、第1ヘッダ30及び第2ヘッダ40の内部に挿入される。熱交換部材210Bは、端部13a及び13bのそれぞれの一部分を第1ヘッダ30及び第2ヘッダ40に挿入することにより、第1ヘッダ30と第2ヘッダ40とを連通する。
実施の形態3に係る熱交換器300について説明する。熱交換器300は、実施の形態1に係る熱交換器100のヘッダ2の代わりに形状を変更したヘッダ302を適用したものである。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16は、実施の形態3に係る熱交換器300のヘッダ302の三面図である。図16(a)は、ヘッダ302の正面図であり、図16(b)は、ヘッダ302の側面図であり、図16(c)は、ヘッダ302の上面図である。ヘッダ302は、熱交換器300において、第1ヘッダ330又は第2ヘッダ340として用いられるものである。第1ヘッダ330及び第2ヘッダ340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。ヘッダ302は、図2に示される第1ヘッダ30又は第2ヘッダ40と置換して用いられるものであり、例えば、第1ヘッダ330の一端から矢印RF方向に冷媒が流入し、複数の熱交換部材310のそれぞれに冷媒が分配される。複数の熱交換部材310を通過した冷媒は、第2ヘッダ340において合流し、第2ヘッダ340の一端から流出する。
図18は、実施の形態3に係る熱交換器300の熱交換部材310と第1ヘッダ330の変形例である第1ヘッダ330Bとの接続部の拡大図である。ヘッダ上面34aは、図16及び図17に示されているヘッダ302のヘッダ上面34aの形状に限定されるものではない。図18に示される様に、第1ヘッダ330Bは、ヘッダ上面34aに複数の凹凸形状が形成されている。熱交換部材310の当接部10eは、z方向において、最も伝熱管11側に位置する凸部37aに当接している。凸部37aよりも伝熱管11から離れている位置に形成された凸部37bは、フィン12の端面の一部である離間部10dから離れて位置している。つまり、ヘッダ302のヘッダ上面34aに形成された凹凸形状は、離間部10dとの間に空間を形成している。
実施の形態4に係る熱交換器400について説明する。熱交換器400の熱交換部材410は、実施の形態1に係る熱交換器100の熱交換部材10の伝熱管11の数量と形状とを変更した複数の伝熱管411を備え、複数の伝熱管411の間をフィン412で接続したものである。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500について説明する。熱交換器500の熱交換部材510は、実施の形態2に係る熱交換器200の熱交換部材210の伝熱管11の数量と形状とを変更した複数の伝熱管511を備え、複数の伝熱管511の間をフィン512で接続したものである。なお、実施の形態2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。
Claims (5)
- 第1方向に延伸する熱交換部材と、
前記熱交換部材が接続されたヘッダと、を備え、
前記熱交換部材は、
前記第1方向に延びる少なくとも1つの伝熱管と、
前記第1方向に交差する第2方向における前記少なくとも1つの伝熱管の端縁の一部に形成されたフィンと、を備え、
前記熱交換部材の前記第1方向の端部は、
前記ヘッダの内部に挿入される挿入部と、
前記挿入部以外の部分において前記ヘッダと当接する当接部と、
前記挿入部以外の部分において前記ヘッダと離間している離間部と、を備え、
前記当接部は、
前記第1方向において、前記離間部よりも前記ヘッダの近くに位置し、
前記第2方向において、前記挿入部と前記離間部との間に位置し、
前記フィンの前記第1方向の端面の少なくとも一部であり、
前記ヘッダは、
前記熱交換部材が挿入される側の表面に前記第2方向に並列されている凹凸形状を備え、
前記表面は、
前記当接部と当接されている、熱交換器。 - 第1方向に延伸する熱交換部材と、
前記熱交換部材が接続されたヘッダと、を備え、
前記熱交換部材は、
前記第1方向に延びる少なくとも1つの伝熱管と、
前記第1方向に交差する第2方向における前記少なくとも1つの伝熱管の端縁の一部に形成されたフィンと、を備え、
前記熱交換部材の前記第1方向の端部は、
前記ヘッダの内部に挿入される挿入部と、
前記挿入部以外の部分において前記ヘッダと当接する当接部と、
前記挿入部以外の部分において前記ヘッダと離間している離間部と、を備え、
前記離間部は、
前記第2方向において、前記挿入部と前記当接部との間に位置し、
前記ヘッダは、
前記熱交換部材が挿入される側の表面に前記第2方向に並列されている凹凸形状を備え、
前記表面は、
前記当接部と当接され、
前記当接部は、
前記フィンの前記第1方向の端面の少なくとも一部である、熱交換器。 - 前記少なくとも1つの伝熱管は、
扁平多穴管である、請求項1又は2に記載の熱交換器。 - 請求項1~3の何れか1項に記載の熱交換器を備える、熱交換器ユニット。
- 請求項4に記載の熱交換器ユニットを備える、冷凍サイクル装置。
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