JP7353489B2 - 熱交換器及び冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Description
図1は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置1を示す回路図である。冷凍サイクル装置1は、例えば、室内の空気を調整する空気調和装置であり、図1に示すように、室外機2と、室内機3とを備えている。室外機2には、例えば圧縮機6、流路切替装置7、熱交換器8、室外送風機9及び膨張部10が設けられている。室内機3には、例えば室内熱交換器11及び室内送風機12が設けられている。
次に、冷凍サイクル装置1の運転モードについて説明する。先ず、冷房運転について説明する。冷房運転において、圧縮機6に吸入された冷媒は、圧縮機6によって圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出する。圧縮機6から吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置7を通過して、凝縮器として作用する熱交換器8に流入し、熱交換器8において、室外送風機9によって送られる室外空気との間で熱交換されて凝縮して液化する。
次に、暖房運転について説明する。暖房運転において、圧縮機6に吸入された冷媒は、圧縮機6によって圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出する。圧縮機6から吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置7を通過して、凝縮器として作用する室内熱交換器11に流入する。室内熱交換器11に流入した冷媒は、室内熱交換器11において、室内送風機12によって送られる室内空気との間で熱交換されて凝縮して液化する。このとき、室内空気が暖められ、室内において暖房が実施される。
図2は、実施の形態1に係る熱交換器8を示す斜視図である。図2に示すように、熱交換器8は、第1のヘッダ20と第2のヘッダ30と伝熱部材40とを備えている。図2以降の図面において、第1のヘッダ20及び第2のヘッダ30が延びる方向を第1方向とし、空気が流れる方向を第2方向とし、重力方向を第3方向として説明する。本実施の形態1では、重力方向を第3方向として定義しているが、第1方向として定義してもよいし、第2方向として定義してもよい。また、本実施の形態1では、熱交換器8が、室外機2に設けられる室外熱交換器に適用される場合について例示しているが、室内機3に設けられる室内熱交換器11に適用されてもよい。本実施の形態1の熱交換器8は、凝縮器又は蒸発器として作用するものとして利用することができる。
第1のヘッダ20は、第1方向に延びる直方体状の部材であり、内部に冷媒が流れている。第1のヘッダ20は、冷媒を集配するものである。なお、第1のヘッダ20は、直方体状に限らず、円筒状でもよいし、別の形状をなしてもよい。第1のヘッダ20は、冷媒配管5から流入する冷媒を伝熱部材40の伝熱管50に分配するものであると共に、伝熱管50から流出した冷媒が集合して冷媒配管5に流出させるものである。
第2のヘッダ30は、第1のヘッダ20に対向する位置に設けられ、第1方向に延びる直方体状の部材であり、内部に冷媒が流れている。第2のヘッダ30は、冷媒を集配するものである。なお、第2のヘッダ30は、直方体状に限らず、円筒状でもよいし、別の形状をなしてもよい。第2のヘッダ30は、冷媒配管5から流入する冷媒を伝熱部材40の伝熱管50に分配するものであると共に、伝熱管50から流出した冷媒が集合して冷媒配管5に流出させるものである。
図3は、実施の形態1に係る熱交換器8を示す正面図であり、図4は、実施の形態1に係る熱交換器8の第1のヘッダ20を外した状態を示す上面図である。伝熱部材40は、熱を伝達する部材であり、図2、図3及び図4に示すように、第1のヘッダ20から第2のヘッダ30に向かって延び、第1方向に沿って間隔を空けて設けられたものである。伝熱部材40は、複数設けられており、伝熱管50と延在部60とを有している。
伝熱管50は、内部に複数の流路51が形成された扁平管である。伝熱管50は、円管でもよい。伝熱管50は、第1のヘッダ20から第2のヘッダ30に向かって第3方向に延びる部材である。複数の流路51には、第1のヘッダ20又は第2のヘッダ30から流入した冷媒が流れる。伝熱管50は、例えばアルミニウム製であるが、別の金属が用いられてもよい。
延在部60は、伝熱管50に設けられ、伝熱管50の伝熱性を促進するものである。延在部60は、伝熱管50の第2方向の両端部の頂点から第2方向に沿って互いに離れる方向に延在している。即ち、延在部60は、1つの伝熱管50に2つ設けられている。図2では、1つの延在部60の第2方向の長さは、伝熱管50の第2方向の長さよりも若干短いが、延在部60の長さは伝熱管50の長さと同じでもよいし、長くてもよい。延在部60は、例えばアルミニウム製であるが、別の金属が用いられてもよい。また、延在部60は、伝熱管50と一体的に押し出し成形によって設けられてもよい。更に、延在部60は、伝熱管50との別体で成形されたのち、伝熱管50に接合されてもよい。延在部60は、基部61と、スペーサ部62とを有している。
基部61は、伝熱管50から、複数の伝熱管50の間に流れる空気の流れ方向である第2方向に延びる板状の部材である。基部61は、延在部60の大半を占めており、伝熱管50の伝熱性の促進機能の大部分を担う。
スペーサ部62は、基部61から第1方向に延びる部材である。スペーサ部62は、基部61の一部が折り曲げられて第1方向に延びるものである。本実施の形態1では、スペーサ部62は、基部61の第3方向の上端部に設けられており、第1のヘッダ20に隣接している。なお、スペーサ部62は、基部61の第3方向の下端部に設けられてもよいし、別の位置に設けられてもよい。図4に示すように、スペーサ部62は、基端が伝熱管50に接続され、屈曲して第1方向に沿って延び、先端が屈曲して第2方向に沿って延びている。伝熱管50の両端部に設けられた一対のスペーサ部62の先端は、それぞれ互いに向かい合うように第2方向に沿って延びている。ここで、スペーサ部62の第1方向に延びる長さは、隣り合う伝熱管50同士の距離、即ちピッチとなるように設定される。
図5は、実施の形態1に係る熱交換器8の製造方法を示す側面図である。次に、スペーサ部62の製造方法について説明する。図5に示すように、スペーサ部62は、基部61に対し、第2方向に切り込み63が入れられたものである。即ち、スペーサ部62は、第2方向に切り込み63が入れられた基部61が第1方向に折り曲げられたものである。
図6は、実施の形態1の第1変形例に係る熱交換器108の第1のヘッダ20を外した状態を示す上面図である。第1変形例では、図6に示すように、伝熱管50は、第2方向に沿って複数設けられている。第1変形例では、伝熱管50が2つ設けられている場合について例示しているが、伝熱管50が3つ以上設けられてもよい。延在部60の基部61は、一方(図面左側)の伝熱管50の一端側(図面左側)と、他方(図面右側)の伝熱管50の他端側(図面右側)と、一方の伝熱管50と他方の伝熱管50との間との3か所に設けられている。なお、基部61は、1つ設けられてもよいし、2つ設けられてもよいし、4つ以上設けられてもよい。第1変形例でも、実施の形態1と同様の効果を奏する。
図7は、実施の形態1の第2変形例に係る熱交換器208の第1のヘッダ20を外した状態を示す上面図である。図7は、多数配列されている伝熱部材40のうち隣り合う2つの伝熱部材40を示したものである。第2変形例では、図7に示すように、スペーサ部262は、隣り合う延在部60に当接している。第2変形例でも、実施の形態1と同様の効果を奏する。
図8は、実施の形態1の第3変形例に係る熱交換器308の第1のヘッダ20を外した状態を示す上面図である。図8は、多数配列されている伝熱部材40のうち隣り合う2つの伝熱部材40を示したものである。第3変形例では、図8に示すように、スペーサ部362は、第1方向に延びたあとに折り返すエンボス形状をなしている。具体的には、スペーサ部362は、基端が伝熱管50に接続され、垂直に屈曲して第1方向に沿って延び、垂直に屈曲して第2方向に沿って延びている。そして、スペーサ部362は、垂直に屈曲して第1方向とは逆方向に沿って延び、垂直に屈曲して第2方向に沿って延びている。このように、スペーサ部362は、突出部362aを有しており、突出部362aが隣り合う延在部60に当接している。このように、スペーサ部362の先端ではなく突出部362aが延在部60に当接することによって、スペーサ部362の剛性を高めている。
図9は、実施の形態2に係る熱交換器408の第1のヘッダ20を外した状態を示す上面図である。図9は、多数配列されている伝熱部材40のうち隣り合う2つの伝熱部材40を示したものである。本実施の形態2の熱交換器408は、スペーサ部462の形状が実施の形態1と相違する。本実施の形態2では、実施の形態1と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態1との相違点を中心に説明する。
図10は、実施の形態2に係る熱交換器408の製造方法を示す側面図である。次に、スペーサ部462の製造方法について説明する。図10に示すように、スペーサ部462は、基部61に対し、第3方向に切り込み63が入れられたものである。即ち、スペーサ部462は、第3方向に切り込み63が入れられた基部61が第1方向に折り曲げられたものである。これにより、図9に示すように、スペーサ部462は、上面視において面状をなしている。なお、実施の形態2では、スペーサ部462が基部61の上端及び下端の両方に設けられている場合について例示しているが、いずれか一方に設けられてもよいし、別の位置に設けられてもよい。
図11は、実施の形態3に係る熱交換器508を示す側面図である。本実施の形態3の熱交換器508は、スペーサ部562の形状が実施の形態1及び2と相違する。本実施の形態3では、実施の形態1及び2と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態1及び2との相違点を中心に説明する。
図13は、実施の形態3の第1変形例に係る熱交換器608を示す側面図である。第1変形例では、図13に示すように、スペーサ部662は、基部61に対し、伝熱管50が延びる方向である第3方向に切り込み63が入れられている。スペーサ部662は、基部61の第3方向の上部に設けられているが、下部に設けられてもよいし、中央部に設けられてもよい。
図15は、実施の形態3の第2変形例に係る熱交換器708を示す側面図である。第2変形例では、図15に示すように、スペーサ部762は、基部61に対し穴64が空けられて形成されるバーリング形状をなしている。スペーサ部762は、基部61の第3方向の上部に設けられているが、下部に設けられてもよいし、中央部に設けられてもよい。
図17は、実施の形態4に係る熱交換器808の第1のヘッダ20を外した状態を示す上面図である。本実施の形態4の熱交換器808は、スペーサ部862の形状が実施の形態1~3と相違する。本実施の形態4では、実施の形態1~3と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態1~3との相違点を中心に説明する。
図18は、実施の形態4の変形例に係る熱交換器908の第1のヘッダ20を外した状態を示す上面図である。図18は、多数配列されている伝熱部材40のうち1つの伝熱部材40を示したものである。変形例では、図18に示すように、スペーサ部962は、2つ設けられており、伝熱管50の中心に対し、点対称の位置に設けられており、基部61に対し、伝熱管50が延びる方向である第3方向に切り込み63が入れられている。
図19は、実施の形態5に係る熱交換器1008を示す正面図である。本実施の形態5の熱交換器1008は、スペーサ部1062が第1のヘッダ20及び第2のヘッダ30に当接している点で、実施の形態1~4と相違する。本実施の形態5では、実施の形態1~4と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態1~4との相違点を中心に説明する。
図20は、実施の形態5の変形例に係る熱交換器1108を示す正面図である。変形例では、図20に示すように、スペーサ部1162は、第1のヘッダ20及び第2のヘッダ30に当接している。そして、スペーサ部1162は、基部61に対し、伝熱管50が延びる方向である第3方向に切り込み63が入れられて、切り込み63に対応した基部61の部分が第1方向に折り曲げられたものである。
図21は、実施の形態6に係る熱交換器1208を示す正面図である。本実施の形態6の熱交換器1208は、スペーサ部1262が第3方向に沿って複数設けられている点で、実施の形態1~5と相違する。本実施の形態6では、実施の形態1~5と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態1~5との相違点を中心に説明する。
図22は、実施の形態6の変形例に係る熱交換器1308を示す正面図である。変形例では、図22に示すように、スペーサ部1362は、複数設けられており、伝熱管50の風上側の数よりも風下側の数の方が多い。また、スペーサ部1362は、基部61に対し、伝熱管50が延びる方向である第3方向に切り込み63が入れられている。変形例では、伝熱管50の風上側にスペーサ部1362が2個設けられ、伝熱管50の風下側にスペーサ部1362が4個設けられている場合について例示しているが、スペーサ部1362の数は適宜変更することができる。なお、伝熱管50の風上側のスペーサ部1362は、省略されてもよい。
Claims (17)
- 冷媒を集配し、第1方向に延びる第1のヘッダと、
前記第1のヘッダに対向する位置に設けられ、冷媒を集配する前記第1方向に延びる第2のヘッダと、
前記第1のヘッダから前記第2のヘッダに向かって延び、前記第1方向に沿って間隔を空けて設けられた複数の伝熱部材と、を備えたフィンレスの熱交換器において、
前記伝熱部材は、
前記第1のヘッダから前記第2のヘッダに向かって延び、内部に冷媒が流れる複数の扁平した伝熱管と、
前記伝熱管に設けられ、前記伝熱管の伝熱性を促進する延在部と、を有し、
前記延在部は、
前記伝熱管から、複数の前記伝熱管の間に流れる空気の流れ方向である第2方向に延びる基部と、
前記基部から前記第1方向に延び、隣り合う前記伝熱部材に当接する複数のスペーサ部と、を有し、
複数の前記スペーサ部の先端は、それぞれ互いに向かい合うように延びている
熱交換器。 - 前記スペーサ部は、
前記基部の一部が折り曲げられて前記第1方向に延びるものである
請求項1記載の熱交換器。 - 前記スペーサ部は、
前記基部に対し、前記第2方向に切り込みが入れられたものである
請求項2記載の熱交換器。 - 前記スペーサ部は、
前記基部に対し、前記伝熱管が延びる方向である第3方向に切り込みが入れられたものである
請求項2又は3記載の熱交換器。 - 前記スペーサ部は、
前記基部の一部が切り起こされて前記第1方向に延びるものである
請求項1~4のいずれか1項に記載の熱交換器。 - 前記スペーサ部は、
前記基部に対し、前記第2方向に切り込みが入れられたものである
請求項5記載の熱交換器。 - 前記スペーサ部は、
前記基部に対し、前記伝熱管が延びる方向である第3方向に切り込みが入れられたものである
請求項5又は6記載の熱交換器。 - 前記スペーサ部は、
前記基部に対し穴が空けられて形成されるバーリング形状をなしている
請求項5~7のいずれか1項に記載の熱交換器。 - 前記スペーサ部は、複数設けられており、
前記伝熱管の中心に対し、点対称の位置に設けられている
請求項1~8のいずれか1項に記載の熱交換器。 - 前記スペーサ部は、
前記伝熱管に当接する
請求項1~9のいずれか1項に記載の熱交換器。 - 前記スペーサ部は、
前記延在部に当接する
請求項1~10のいずれか1項に記載の熱交換器。 - 前記スペーサ部は、
前記第1のヘッダ又は前記第2のヘッダに当接する
請求項1~11のいずれか1項に記載の熱交換器。 - 前記スペーサ部は、複数設けられており、
前記伝熱管が延びる方向である第3方向に沿って等間隔に配置されている
請求項1~12のいずれか1項に記載の熱交換器。 - 前記スペーサ部は、複数設けられており、
前記伝熱管の風上側の数よりも風下側の数の方が多い
請求項1~13のいずれか1項に記載の熱交換器。 - 前記スペーサ部は、
前記第1方向に延びたあとに折り返すエンボス形状をなしている
請求項1~14のいずれか1項に記載の熱交換器。 - 前記伝熱管は、
前記第2方向に沿って複数設けられている
請求項1~15のいずれか1項に記載の熱交換器。 - 請求項1~16のいずれか1項に記載の熱交換器が凝縮器又は蒸発器として作用する
冷凍サイクル装置。
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