JPWO2019207838A1 - 冷媒分配器、熱交換器および空気調和機 - Google Patents
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Abstract
Description
このような問題を解決するための従来技術として、例えば特許文献1の図6に示すものがある。この例では、垂直に立ったヘッダでの冷媒分配を改善するため、ヘッダの内部空間の一部を隔壁により区画し、前記隔壁に複数の貫通孔を設けている。これにより各扁平伝熱管に冷媒を均一に分配しようとするものである。
まず、最初に、本実施形態の冷媒分配器および熱交換器が適用される冷凍サイクルを説明し、従来の課題について詳細に説明する。
前記問題を解決するために、特許文献1〜3の各種の方法が試みられている。
図1は、第1実施形態に係る熱交換器の外観構成を示す図である。図2は、第1実施形態に係る扁平伝熱管1にヘッダ3x,3yを挿入する前の状態を示す図である。熱交換器は、冷媒が流動し、横方向に延びる多数の扁平伝熱管1と、多数の扁平伝熱管1が挿入され、冷媒との間の熱交換がなされるようにするフィン2と、多数の扁平伝熱管1の一方に結合されて縦方向(垂直方向)に延び、多数の扁平伝熱管1に冷媒が分配されるヘッダ3x,3yとを備えている。ヘッダ3xの下方には、冷媒入口管30が接続されている。また、ヘッダ3xの中央部には冷媒出口管33が接続される。冷媒入口管30から冷媒が流入し、複数の扁平伝熱管1内流路を冷媒が流動し冷媒出口管33から流出する。なお、ヘッダ3xの上部、中間下部、下部には、仕切板35x(図4参照)が挿入されている。同様に、ヘッダ3yの冷媒出口管33の上部、下部には、仕切板35xが挿入されている。
また、板材の曲げ加工の他、押出成形等によっても、扁平管側ヘッダ部材31xや組合せヘッダ部材34xは成形可能である。
(実施例1)
図11Aは、第2実施形態に係る熱交換器の外観構成を示す図である。図11Bは、第2実施形態に係る実施例1のヘッダの横断面を示す図である。図11Bは図11AにおけるII−II部の断面を示す。図11Aに示すように、上流側と下流側に略垂直に配置された二つのヘッダ3a、3bがあり、それらの間を略垂直方向に複数の扁平伝熱管1が接続されている。各扁平伝熱管1には、伝熱面積を拡大する複数のフィン2が水平方向に所定の間隙を空けて配置されている。フィン2は、詳細な図示はしないが、熱交換器を蒸発器として用いる場合にフィン表面で凝縮した水滴が落ちやすいように工夫がなされる。また、隣り合うフィンとの間隙を一定に保つように規定するための形状も有する。
図13Aは、第2実施形態に係る実施例2の熱交換器のヘッダの横断面を示す図であり、ヘッダ差込み部材34aが凹字形状部材の図である。図13Bは、第2実施形態に係る実施例2の熱交換器のヘッダの横断面を示す図であり、ヘッダ差込み部材34aが筒形状(中空形状)の図である。図13Cは、第2実施形態に係る実施例2の熱交換器のヘッダの横断面を示す図であり、ヘッダ差込み部材34aがH字形状の図である。図13Dは、第2実施形態に係る実施例2の熱交換器のヘッダ横断面を示す図であり、ヘッダ差込み部材34aが台形形状の図である。
図14は、第2実施形態に係る実施例3の熱交換器のヘッダの横断面を示す図である。図13までの発明と異なる点は、凹字形状部材のヘッダベース部材31aの端部長さに比べ、他端は31a1のように長めとするものである。このような構成により筐体319と接合部品318を介して熱交換器の固定ができるので固定のための別部材が不要となる。なお、延伸した31a1は長手方向に全て設ける必要はなく、固定に必要な部位のみ設けることで材料と重量を削減できる。図14では熱交換器と筐体との固定の例で示したが、熱交換器同士の固定に用いてもよい。
図15は、第2実施形態に係る実施例4の熱交換器のヘッダの横断面を示す図である。略コ字状部材のヘッダベース部材31aの母材31a0外側に31a2として示すロウ材を積層したクラッド材とするものである。また、ヘッダ差込み部材34aの母材34a0の外側にロウ材34a1を施すものである。このような片面クラッド材を用いる構成で本発明によるヘッダ構造のロウ付けが可能となる。
図16Aは、第2実施形態に係る実施例5の熱交換器のヘッダ横断面を示す図であり、基準となる図である。図16Bは、第2実施形態に係る実施例5の熱交換器のヘッダ横断面を示す図であり、ヘッダ差込み部材34aの差込み長さを長めに設定する図である。図16Cは、第2実施形態に係る実施例5の熱交換器のヘッダ横断面を示す図であり、ヘッダ差込み部材34aとは別部材340を流路に差し入れる図である。
図17Aは、第2実施形態に係る実施例6のヘッダ内の孔空き仕切板36a(孔付仕切り板)の取付け方法を示す図である。図17Bは、第2実施形態に係る実施例6のヘッダ内の孔空き仕切板36aの取付け方法の他の例を示す図である。図17Cは、第2実施形態に係る実施例6のヘッダ内の孔空き仕切板36aの取付け方法のその他の例を示す図である。孔空き仕切板36aは、角孔の孔360を有する。
なお、図17では孔空き仕切板36aの例で示したが、仕切板35a,35bについて図17に示した固定方法を適用してもよい。
図18Aは、第2実施形態に係る実施例7のヘッダの孔空き仕切板36aの構成を示す図である。図18Bは、第2実施形態に係る実施例7のヘッダの孔空き仕切板36aの他の構成を示す図である。図18A、図18Bは、実施例6を説明した孔空き仕切板36aに関するものである。図18Aは、孔360aが1個空いた構成である。図18Bは、孔360aが2個空いた構成である。これまでの図17で示した角孔のみでなく丸孔でもよく、孔径の選択によりヘッダ空間内でより速い冷媒速度を実現できる。
図19Aは、第2実施形態に係る実施例8のヘッダ3a内の偏流防止用の孔空き板132を示す図である。図19Aは、図11AのIV−IV断面を示す図である。図19Bは、第2実施形態に係る実施例8のヘッダ3a内の偏流防止用の孔空き板132の斜視図を示す図である。凹字形状部材のヘッダベース部材31aの内部に、扁平伝熱管1の端面と表面が揃うように、孔空き板132を内蔵するものである。孔空き板132には、扁平伝熱管1が入る孔133を複数設ける。このような構成により、扁平伝熱管側面の隙間と、上下間の段差を埋めることができより流路の段差を低減できヘッダ内の冷媒の乱れによる偏流を防止できる。
図20は、第2実施形態に係る実施例9のヘッダ差込み部材の仕切り板の位置を示す図である。ヘッダ3aは、図11Aに示すように、ヘッダベース部材31aにヘッダ差込み部材34aを差し込む構成である。図20の(b―1)、(b―2)、(b―3)ではヘッダ差込み部材34aに対しての仕切板35aと孔空き仕切板36aの取り付け高さ位置を変えている。このように、凹字形状部材のヘッダベース部材31aは共通として用いながら、ヘッダ差込み部材34aと仕切板(例えば、仕切板35a、孔空き仕切板36a)の取り付け位置の変更で、前記した冷媒を流す扁平伝熱管本数の組合せを自由に設定できる。これにより、能力機種ごとの違いや、凝縮器または蒸発器のどちらの性能を優先するかなど設計段階での調整が可能となる。
次に、第3実施形態の各実施例(実施例10〜18)として、バイパス管40A(図21参照)を備えた熱交換器10A等(図21参照)について説明する。なお、熱交換器10Aが備える扁平伝熱管1やフィン2については、第1実施形態と同様であるから説明を省略する。
図21は、第3実施形態に係る実施例10の熱交換器10Aの正面図である。
図21に示すように、熱交換器10Aは、扁平伝熱管1と、フィン2と、ヘッダ3c,3dと、冷媒入口管30と、冷媒出口管33と、バイパス管40Aと、を備えている。
冷媒入口管30は、ヘッダ3cの狭小流路i1(図22A参照)の下部に冷媒を導く配管である。この冷媒入口管30は、ヘッダ3cの下部に接続され、その下流端が狭小流路i1(図22A参照)に臨んでいる。
冷媒出口管33は、複数の扁平伝熱管1を介してヘッダ3dで合流した冷媒が通流する配管であり、他方のヘッダ3dの上部に接続されている。
なお、熱交換器10Aにおいて冷媒の分配を行う「冷媒分配器」は、ヘッダ3cと、バイパス管40Aと、を含んで構成される。
図22Aに示すように、ヘッダ3cには、鉛直方向に細長い狭小流路i1が設けられている。そして、冷媒入口管30を介して狭小流路i1に流入する冷媒が、この狭小流路i1を介して上昇し(図22Aの白抜き矢印を参照)、さらに、複数の扁平伝熱管1に分配されるようになっている。
図22Bに示すように、ヘッダ3cに設けられた狭小流路i1は、その横断面が矩形状を呈している。また、狭小流路i1を構成するヘッダ3cの壁面において、扁平伝熱管1が延びている方向に対して垂直な一対の第1壁面n1,n1の間の距離L1は、残り一対の第2壁面n2,n2の間の距離L2よりも短い(L1<L2)ことが好ましい。より具体的には、前記した距離L1が1mm以上かつ3mm以下であるとともに、距離L2が10mm以上かつ20mm以下であることが好ましい。これによって、断面積が比較的小さい狭小流路i1を冷媒が上昇する過程で、冷媒の流速が高められる。
図23は、第3実施形態に係る実施例11の熱交換器10Bにおけるヘッダ3c付近の縦断面図である。
図23に示す例では、バイパス管40Bが、接続管41,42と、配管継手43,44と、を備えている。そして、配管継手43を介して、接続管41,42がL字状に接続されている。また、バイパス管40Bの下端と、冷媒入口管30と、が別の配管継手44を介して接続されている。
図24は、第3実施形態に係る実施例12の熱交換器10Cにおけるヘッダ3c付近の縦断面図である。
図24に示すように、バイパス管40Cは、接続管41C,42を備えている。また、冷媒入口管30の下面よりも、バイパス管40Cの下端の高さ位置が低くなっている。このようなバイパス管40Cの構成について、次の図25A等を用いて説明する。
図25Aに示すように、バイパス管40C(図24参照)が備える接続管41Cは、冷媒入口管30との接続箇所の付近にU字形状の曲げ部411Cを有している。この曲げ部411Cは、冷媒入口管30よりも高さ位置が低い部分を含み、冷媒入口管30の下面に接続されている。
冷媒の循環量が比較的多く、その流速が速いときには、冷媒入口管30を介して、いわゆる環状流の流動様式で冷媒が通流する。つまり、冷媒入口管30の内壁面の付近に液冷媒が通流する一方、冷媒入口管30の断面の中央付近にはガス冷媒(または気液二相冷媒)が通流する。
冷媒の循環量が比較的少なく、その流速が遅いときには、冷媒入口管30を介して、いわゆる層状流や波状流の流動様式で冷媒が通流する。つまり、重力の影響によって、冷媒入口管30の下部に液冷媒が偏って流れる。
図26は、第3実施形態に係る実施例13の熱交換器10Dにおけるヘッダ30c付近の縦断面図である。
図26に示す冷媒入口管30は、狭小流路i1の上部に冷媒を導く配管であり、ヘッダ3cの上部に接続されている。バイパス管40Dは、冷媒入口管30を介して自身に分流する冷媒を、高さ方向において狭小流路i1の下部に導く配管である。バイパス管40Dは、鉛直方向に延びる接続管41と、水平方向に延びる接続管42と、がL字状に接続された構成になっている。バイパス管40Dの上流端(接続管41の上端)は冷媒入口管30に接続され、下流端はヘッダ3cの下部に接続されている。
図27Aは、第3実施形態に係る実施例14の熱交換器10Eにおけるヘッダ3E付近の縦断面図である。
図27Aに示すように、熱交換器10Eは、ヘッダ3E内の空間を、狭小流路i1と、バイパス流路i2と、に仕切る板状の仕切部材45を備えている。この仕切部材45は、細長い矩形状の板であり、その板面が鉛直方向に平行となるようにヘッダ3E内に配置されている。
図27Bに示す例では、狭小流路i1およびバイパス流路i2は、それぞれ、横断面視で矩形状を呈している。また、バイパス流路i2よりも狭小流路i1の断面積のほうが大きくなっているが、この大小関係が逆であってもよい。
図28Aは、第3実施形態に係る実施例15の熱交換器が備えるヘッダ3Fを冷媒入口管30の反対側から見た場合の分解斜視図である。
なお、ヘッダ3Fにおいて冷媒入口管30が接続される側を「一方側」といい、その反対側を「他方側」という。図28Aに示すように、ヘッダ3Fは、第1板状体31F(入口側板状体)、第2板状体32F(第2部材)、第3板状体33F(第1部材)、および第4板状体34Fが、順次に積層された構成になっている。これらの板状体31F〜34Fは、所定の冷媒流路が設けられた細長矩形状の金属板である。
平板部321は、その板面が平面状を呈する細長矩形状の薄板部である。
第1凸部322は、扁平伝熱管1(図28C参照)の一方側の端面に突き当てられる部分であり、平板部321から他方側に突出している。この第1凸部322は、第2板状体32Fの幅方向の中央に設けられ、高さ方向に延びている。
図28Bに示すように、一対の第2凸部323,323は、平板部321から一方側に突出し、高さ方向に延びている。また、第2凸部323,323の先端は、第1板状体31F(入口側板状体)の他方側の面に突き当てられる。つまり、一対の第2凸部323,323は、第1板状体31Fと第2板状体32Fとの間の距離を一定に保ちつつ、前記した「バイパス流路」を形成する機能を有している。
図28Cに示すように、第1凸部322は、幅方向(図28Cの紙面上下方向)において、一対の係合部324,324の間に設けられ、平面視で三角状を呈している。そして、第1凸部322の先端が、扁平伝熱管1の一方側の端面に突き当てられている。
なお、前記した「投影」とは、冷媒入口管30の軸線方向において、第1冷媒通流孔h7の領域を第2板状体32Fの板面にうつす(射影する)ことを意味している。
図29Aは、第3実施形態に係る実施例16の熱交換器が備えるヘッダ3Gを冷媒入口管30の反対側から見た場合の分解斜視図である。
図29Aに示すヘッダ3Gは、第1板状体31G(入口側板状体)、第2板状体32G(第2部材)、第3板状体33G(第1部材)、第4板状体34G、および第5板状体35Gが、順次に積層された構成になっている。これらの板状体31G〜35Gは、所定の冷媒流路が設けられた細長矩形状の金属板である。
図29Bに示すように、第3板状体33Gにおいて、第1板状体31Gの第1冷媒通流孔h7(図29A参照)、および第2板状体32Gの孔h12に対応する投影面M2には、第3板状体33Gの一方側の板面が存在している。そして、第1冷媒通流孔h7(図29A参照)および孔h12を順次に介して通流する冷媒が、前記した投影面M2に衝突して拡散されるようになっている。
図29Cに示すように、第1凸部322は、その先端が扁平伝熱管1の一方側の端面に突き当てられている。そして、実施例15と同様に、第1凸部322と一対の係合部324,324との間には、冷媒が通流する一対の溝u2,u2が形成されている。
図30は、第3実施形態に係る実施例17の熱交換器10Hの正面図である。
図30に示す例では、ヘッダ3Hが、実施例10のヘッダ3c(図21参照)を縦方向に2つ段積みして一体化させた構成になっている。そして、ヘッダ3Hの高さ方向の中間位置には、ヘッダ3Hの内部の狭小流路i1を上・下に仕切る仕切板Nが設けられている。
図31は、第3実施形態に係る実施例18の熱交換器K3の外観構成を示す斜視図である。
図31に示す熱交換器K3は、複数の扁平伝熱管1と、複数のフィン2と、ヘッダ3x,3yと、バイパス管40Aと、を備えている。この熱交換器K3は、第1実施形態(図1参照)のヘッダ3yに、第3実施形態の実施例10(図21参照)のバイパス管40Aが接続された構成になっている。
図32は、第1参考形態に係る熱交換器Kの斜視図である。
熱交換器Kは、パラレルフロー型熱交換器である。熱交換器Kは、ヘッダ5x,5yと、複数の扁平伝熱管1と、多数のフィン2とを備えている。
扁平伝熱管1は、鉛直方向に複数設けられている。
ヘッダ5xとヘッダ5yとは対称形状であって同様の構成であるから、ヘッダ5xの構成について説明し、ヘッダ5yの構成についての説明は省略する。
ヘッダ5xは、ダクト51とウチヘッダ52とソトヘッダ53とを備えて構成されている。
ヘッダ5xの複数の扁平伝熱管1のうちの最も上の扁平伝熱管1より上方には、仕切板14aが設けられている。また、ヘッダ5xの複数の扁平伝熱管1のうちの最も下の扁平伝熱管1より下方には、仕切板14bが設けられている。
仕切板14a,14bは、それぞれ板金で板状に形成されている。
差し込み部14a1,14b1は、それぞれソトヘッダ53の内面とダクト51の内面とウチヘッダ52の内面とに接触して封止する。
図33、図34Aに示すダクト51は、冷媒が扁平伝熱管1に流入したり、扁平伝熱管1から冷媒が流出する冷媒分配用の部材である。
ダクト51は、鉛直方向に長く扁平な断面をもつ形状を有している。ダクト51は、例えばアルミニウムもしくはアルミニウム合金板を用いて板金や押し出しで形成される。
流路孔51aは、狭小流路部を形成するために断面積が小さくなるよう、扁平矩形状断面(図35C、図36A)を有している。
そして、図35Cに示すように、ダクト51の開口部51bの幅寸法s2は扁平伝熱管1の幅寸法s1未満としている。
図33に示すウチヘッダ52は、複数の扁平伝熱管1をダクト51に固定するための部材である。
ウチヘッダ52は、中央板52cと中央板52cの側端に連続する側板52aと側板52bとを有している。
挿通孔52dは、扁平伝熱管1が挿入されることから、扁平伝熱管1の外径寸法より若干大きい寸法を有している。挿通孔52dは、例えば、バーリング加工でばりの方向が扁平伝熱管1が挿通される方向に向くように形成されている。
図33、図35Cに示すように、ソトヘッダ53は、ウチヘッダ52とともに扁平伝熱管1をダクト51に突き当てて固定するための部材である。
ソトヘッダ53は、中央が凹んだ形状の中央板53aと中央板53aの両側端部に連続する平板状の一対の側板53b,53cとを有している。中央板53aは、中央が曲げられ曲げ部53amが形成され内側には断面略M字状の凹部の頂点を形成する頂線53a1(図35C参照)が鉛直方向に延びて直線状に形成されている。
このように、ソトヘッダ53を単純な矩形構造とせず断面略M字状とし、ダクト51の短辺側の側面51s1,51s2(図34A)の両方と接するとともにダクト51の長辺側側面51s3(図34A)とも、断面で少なくとも一点(頂線53a1)が接する構成(図35C)である。
次に、熱交換器Kの製法の一例について説明する。なお、下記以外の方法で組み立ててもよい。
また、複数の扁平伝熱管1と多数のフィン2との間をロウ付けのような溶接にて接合する。これらの接合には一方の部材の表面にロウ材層を有するような材料を選択すると炉中ロウ付けを選択可能となるため好適である。
そして、多数のフィン2を挿通させた扁平伝熱管1をウチヘッダ52の各挿通孔52dに挿入し、ダクト51の開口部51bに冷媒が流れるように接触させる(図36C)。
こうして、図32に示す熱交換器Kの状態に組立て、炉に入れて加熱してロウ付けする。
その後、上方の仕切板14aと下方の仕切板14bとを、ヘッダ5x側とヘッダ5y側の挿入孔51c1,51c2と挿入孔51c3,51c4とに挿入することで、図32に示す熱交換器Kが完成する。
また、伝熱管として、扁平伝熱管1を用いているので、熱交換効率を上げることができる。
従って、簡易な構造で省コスト性を兼ね備えた分配が良好なヘッダ型冷媒分配器(ヘッダ5x,5y)をもつ熱交換器K(図31)およびこれを備える空気調和機を実現できる。
図37は、第1参考形態の変形例に係る熱交換器K10を示す斜視図である。
変形例の熱交換器K10は、第1参考形態で説明した熱交換器Kを2つ並設したものである。
熱交換器K10は、第1参考形態の熱交換器Kと同様な構成の第1熱交換器K11および第2熱交換器K12を具備している。
ヘッダ5x1は、ダクト51とウチヘッダ52とソトヘッダ53とを備えている。ヘッダ5x1の上下部には、それぞれ仕切板14a,14bが差し込まれてシールする。
第2熱交換器K12は、ヘッダ5xと同様な構成のヘッダ5x2とヘッダ5yと同様な構成のヘッダ(図示せず)とを備えている。
多数のフィン2を備える扁平伝熱管1はダクト51の開口部(図示せず)に突き当てられている。これにより、冷媒が扁平伝熱管1を通ってダクト51への往来が可能となっている。
上記構成によれば、第1熱交換器K11と第2熱交換器K12とを並設したので、冷媒分配がより良好に行える。また、熱交換量が向上する。
また、第1参考形態では、ウチヘッダ52とソトヘッダ53とを別体にする構成を説明したが、ウチヘッダ52とソトヘッダ53とを一体に形成してもよい。
すなわち、熱交換器は、
空気側の伝熱面積を拡大するフィンと、内部を冷媒が通過する伝熱管とを有する熱交換器コア部と、
伝熱管と接触する内側ヘッダ部材、前記冷媒が流れるダクト流路を有して前記伝熱管の流路と前記ダクト流路とを連通させる開口部を有するダクト、および前記ダクトと前記内側ヘッダ部材とに接触する外側ヘッダ部材を有するヘッダとを備えている。
このような構成によれば、冷媒を適切に分配可能であり、部品点数が少ないヘッダを備えた熱交換器を提供できる。
このような構成によれば、ダクトの開口部に伝熱管を当接させることで、ダクトに対して伝熱管を位置決めできる。
このような構成によれば、ダクトの開口部に伝熱管を当接させることで、ダクトに対して伝熱管を位置決めできる。
このような構成によれば、ダクトに対して外側ヘッダ部材を容易に位置決めできる。
このような構成によれば、ダクトに対して外側ヘッダ部材を精確に位置決めできる。
このような構成によれば、挿入部を介して、外側ヘッダ部材に仕切板を挿入できる。
このような構成によれば、外側ヘッダ部材によって、内側ヘッダ部材およびダクトの両側を挟み込むことができる。
前記内側ヘッダ部材は、前記伝熱管と固定され、
前記外側ヘッダ部材は、前記内側ヘッダ部材と前記ダクトとに外側で固定されている
ことが好ましい。
このような構成によれば、外側ヘッダ部材によって、内側ヘッダ部材およびダクトを強固に固定できる。
前記内側ヘッダ部材は、前記外側ヘッダ部材と直接固定され、
前記ダクトと前記内側ヘッダ部材とは、互いに直接固定されることなく接触している
ことが好ましい。
このような構成によれば、熱交換器の製造が容易になる。
このような構成によれば、冷媒を適切に分配可能であり、部品点数が少ないヘッダを備えた空気調和機を提供できる。
図38は、第2参考形態に係る熱交換器K2の斜視図である。
図38に示すように、熱交換器K2は、複数の扁平伝熱管1と、複数のフィン2と、ヘッダ7x,7yと、を備えている。
図39に示すように、ヘッダ7xは、外筒71(筒体)と、内筒72(筒体)と、中間筒73,74,75(筒体)と、を備えている。
すなわち、外筒71、内筒72、及び中間筒73,74,75が高さ方向・周方向で位置決めされた状態で、扁平伝熱管1の冷媒流路12を横切る所定の平面でヘッダ7xが切断された場合の横断面を示しているのが、図40である。
前記したように、高さ方向に細長い孔h18が中間筒73に設けられ、また、高さ方向に細長い孔h19が中間筒75に設けられている。なお、外筒71、内筒72、及び中間筒73,74,75を含む複数の「筒体」の中心軸線Rと平行な方向に冷媒を導く「第1流路hg」は、孔h18,h19を含んで構成される。
図42に示す例では、扁平伝熱管1から流れ出る冷媒が内筒72の外周面に衝突した後、破線の曲線矢印や、その下の実線の曲線矢印で示すように、中間筒74の周方向の孔h20を介して回り込み(図40も参照)、さらに、第1流路hgを下向きに通流する。
図43に示すように、外筒71、内筒72、及び中間筒73,74,75の上端面は、略面一になっている。また、外筒71、内筒72、及び中間筒73,74,75は、その中心軸線R(図41参照)と平行な方向の端部(図43では上端部)に、周方向での位置決め用の凹部vを有している。すなわち、外筒71、内筒72、及び中間筒73,74,75の上端部において、左右方向の中央付近が切り欠かれ、凹部vが形成されている。
第2参考形態によれば、ヘッダ7xの製造において、作業者が、内筒72や中間筒73,74,75を外筒71に挿入すれば、各筒体が自ずから同軸になるため、径方向での位置決めが容易である。また、外筒71、内筒72、及び中間筒73,74,75は、高さ方向の長さが略同一であるため、高さ方向の位置決めも容易である。
また、内筒72の径方向内側は中空であるため、ヘッダ7xに要する材料のコスト(体積)を従来よりも削減できる。
また、ヘッダ7xにおいて、高さ方向の第1流路hg(図41参照)が、扁平伝熱管1の接続箇所から離間している位置に設けられている(図40参照)。これによって、冷媒入口管30や冷媒出口管33(図38参照)をヘッダ7xに接続する作業が行いやすくなる。
以上、熱交換器K2等について第2参考形態で説明したが、その他に種々の変更を行うことができる。
例えば、第2参考形態では、熱交換器K2のヘッダ7xが3つの中間筒73,74,75を備える構成(図40参照)について説明したが、中間筒の個数は2つ以下であってもよいし、また、4つ以上であってもよい。すなわち、外筒71及び内筒72と同軸で、外筒71と内筒72との間に少なくとも一つの中間筒が配置される構成であればよい。
すなわち、熱交換器は、
所定間隔ごとに配置される複数のフィンと、
複数の前記フィンに挿通される複数の伝熱管と、
複数の前記伝熱管に接続される冷媒分配器と、を備え、
前記冷媒分配器は、
複数の前記伝熱管が差し込まれる差込孔が設けられた外筒と、
前記外筒と同軸で、前記外筒の中に配置される内筒と、
前記外筒及び前記内筒と同軸で、前記外筒と前記内筒との間に配置される少なくとも一つの中間筒と、を有し、
前記外筒、前記内筒、及び前記中間筒を含む複数の筒体は、径方向で隣り合う他の筒体に密着しており、
前記中間筒は、冷媒が通流する冷媒流路を有し、
前記中間筒は、径方向で隣り合う前記他の筒体に、前記冷媒流路以外の部分で密着している。
このような構成によれば、製造が容易な熱交換器を提供できる。
前記冷媒分配器の横断面視において、前記外筒の前記差込孔から離間している位置に前記第1流路が設けられていることが好ましい。
このような構成によれば、冷媒分配器に冷媒入口管や冷媒出口管が差し込まれる際、伝熱管やフィンが冷媒入口管や冷媒出口管に干渉することを防止できる。
このような構成によれば、外筒、内筒、及び中間筒の位置決めが容易になる。
このような構成によれば、伝熱管から冷媒分配器に向かう冷媒のほとんどが内筒の外周面に衝突するため、気液二相の冷媒が攪拌される。
すなわち、空気調和機は、
圧縮機、凝縮器、膨張弁、及び蒸発器を順次に介して、冷媒が循環する冷媒回路を含んで構成され、
前記凝縮器及び前記蒸発器のうち少なくとも一方は、
所定間隔ごとに配置される複数のフィンと、
複数の前記フィンに挿通される複数の伝熱管と、
複数の前記伝熱管に接続される冷媒分配器と、を備え、
前記冷媒分配器は、
複数の前記伝熱管が差し込まれる差込孔が設けられた外筒と、
前記外筒と同軸で、前記外筒の中に配置される内筒と、
前記外筒及び前記内筒と同軸で、前記外筒と前記内筒との間に配置される少なくとも一つの中間筒と、を有し、
前記外筒、前記内筒、及び前記中間筒を含む複数の筒体は、径方向で隣り合う他の筒体に密着しており、
前記中間筒は、冷媒が通流する冷媒流路を有している。
このような構成によれば、製造が容易な熱交換器を備える空気調和機を提供できる。
なお、本発明は、前記した実施形態等に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、実施形態等では、熱交換器(つまり、室外熱交換器106や室内熱交換器101)がパラレルフロー型熱交換器である場合について説明したが、これに限らない。例えば、熱交換器がフィンチューブ式熱交換器であってもよいし、その他の種類の熱交換器であってもよい。
2 フィン
3a,3b,3c,3d,3d1,3E,3F,3G,3H,3x,3y,5x,5x1,5x2,5y,7x,7y ヘッダ(冷媒分配器)
8 圧縮機
9 四方弁
10A,10B,10C,10D,10E,10H,K,K2,K3,K10 熱交換器
12 冷媒流路
30 冷媒入口管
33 冷媒出口管
31F 第1板状体(入口側板状体)
32F 第2板状体(第2部材)
33F 第3板状体(第1部材)
34F 第4板状体
321 平板部
322 第1凸部
323 第2凸部
324 係合部
31G 第1板状体(入口側板状体)
32G 第2板状体(第2部材)
33G 第3板状体(第1部材)
34G 第4板状体
35G 第5板状体
31a,31b ヘッダベース部材(第1部材)
31x 扁平管側ヘッダ部材(第1部材)
34a,34b ヘッダ差込み部材(第2部材)
34x 組合せヘッダ部材(第2部材)
31x3,34x3 開口部
35a,35b,35x 仕切板
36a 孔空き仕切板(孔付仕切り板)
38 狭小流路
39 離間部(離間部分)
40A,40B,40C,40D バイパス管(冷媒分配器)
90 二相域
91 過熱領域
100 室内ユニット
101 室内熱交換器(熱交換器)
102 室内用送風機
103 膨張弁
105 室外ユニット
106 室外熱交換器(熱交換器)
107 室外送風機
131 接続面
132 孔空き板
133 孔
318 取り付け金具
319 筐体
360,360a 孔
411C 曲げ部
AC 空気調和機
h7 第1冷媒通流孔
h8,h9 第2冷媒通流孔
h31 孔(第1孔)
h4 孔(第2孔)
i1 狭小流路
i2 バイパス流路
M1,M2 投影面
n1 第1壁面
n2 第2壁面
u1 溝
u3 凹部
なお、その他については実施形態の中で説明する。
Claims (19)
- 冷媒の流路を形成する複数の伝熱管の端部とそれぞれ接続し、前記複数の伝熱管を連通させ、冷媒を分配する冷媒分配器であって、
前記冷媒分配器は、互いに組み合わせる第1部材および第2部材を備え、
前記第1部材と前記第2部材とを組み合わせることによって、冷媒の流路となる部分の断面積を狭小化した狭小流路を形成する冷媒分配器。 - 前記第1部材および前記第2部材は、板材で形成され、
前記第1部材および前記第2部材は、前記板材を折り曲げてなる横断面形状がD字形状であり、該D字形状の直線部の一部に離間部分を有し、
前記離間部分を通じて前記第1部材と前記第2部材とが組み合わされており、
前記第1部材および前記第2部材の対向する前記D字形状の直線部の間に前記狭小流路を形成する
ことを特徴とする請求項1に記載の冷媒分配器。 - 前記第1部材および前記第2部材を組み合わせた部材の横断面形状が、点対称な形状である
ことを特徴とする請求項1に記載の冷媒分配器。 - 前記第1部材および前記第2部材は、同じ伝熱管が接続される開口部を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の冷媒分配器。 - 前記第1部材および前記第2部材は、それぞれ伝熱管の端面に平行な平行面を有し、
前記平行面を形成するために曲げ部を少なくとも1箇所有する
ことを特徴とする請求項1に記載の冷媒分配器。 - 前記第1部材は、横断面が凹形状を呈しており、
前記第2部材は、前記第1部材の内面に嵌合し、前記狭小流路を形成する
ことを特徴とする請求項1に記載の冷媒分配器。 - 前記第1部材の前記凹形状の部材の開放端の一方端が、他端よりも延伸している
ことを特徴とする請求項6に記載の冷媒分配器。 - 前記第2部材は、前記第1部材内で差込み長さを変える
ことを特徴とする請求項6に記載の冷媒分配器。 - 前記第1部材と前記第2部材との間の前記狭小流路の下部に冷媒を導く冷媒入口管に接続され、前記冷媒入口管を介して自身に分流する冷媒を、高さ方向において前記狭小流路の上部または中間部に導くバイパス管を備える
ことを特徴とする請求項1に記載の冷媒分配器。 - 前記第1部材と前記第2部材との間の前記狭小流路の上部に冷媒を導く冷媒入口管に接続され、前記冷媒入口管を介して自身に分流する冷媒を、高さ方向において前記狭小流路の下部または中間部に導くバイパス管を備える
ことを特徴とする請求項1に記載の冷媒分配器。 - 前記第1部材と前記第2部材との間の前記狭小流路に冷媒を導く冷媒入口管に一端が接続され、他端側は、その高さ位置が異なるように複数に分岐しているバイパス管を備え、
前記バイパス管において、複数に分岐している前記他端側の流路は、それぞれ、前記狭小流路に連通している
ことを特徴とする請求項1に記載の冷媒分配器。 - 前記第1部材と前記第2部材との間の前記狭小流路は、横断面が矩形状であり、
前記狭小流路を構成する前記第1部材および前記第2部材の壁面において、前記伝熱管が延びている方向に対して垂直な一対の第1壁面の間の距離は、1mm以上かつ3mm以下であり、残り一対の第2壁面の間の距離は、10mm以上かつ20mm以下である
ことを特徴とする請求項1に記載の冷媒分配器。 - 前記バイパス管は、前記冷媒入口管との接続箇所の付近にU字形状の曲げ部を有し、
前記曲げ部は、前記冷媒入口管よりも高さ位置が低い部分を含み、前記冷媒入口管の下面に接続されている
ことを特徴とする請求項9に記載の冷媒分配器。 - 前記第1部材と前記第2部材との間の空間を、前記狭小流路と、バイパス流路と、に仕切る板状の仕切部材を備え、
前記仕切部材は、その板面が鉛直方向に平行であり、
前記仕切部材において、前記狭小流路に冷媒を導く冷媒入口管との接続箇所に第1孔が設けられるとともに、前記第1孔とは高さが異なる位置に第2孔が設けられ、
前記狭小流路と、前記バイパス流路と、が前記第2孔を介して連通している
ことを特徴とする請求項1に記載の冷媒分配器。 - 一方側に冷媒入口管が接続され、前記冷媒入口管に対応する箇所に第1冷媒通流孔が設けられた入口側板状体を備え、
前記第2部材は、前記入口側板状体の他方側に積層される板状体であり、
前記第1部材は、前記第2部材の前記他方側に積層される板状体であり、
前記第2部材は、
その板面が平面状を呈する平板部と、
前記平板部から前記他方側に突出し、高さ方向に延びている第1凸部と、を有し、
前記第1凸部の先端は、前記伝熱管の前記一方側の端面に突き当てられ、
前記第1部材の前記一方側の面と、前記第2部材の前記他方側の面と、の間の隙間が、前記狭小流路として機能する
ことを特徴とする請求項1に記載の冷媒分配器。 - 前記入口側板状体の前記第1冷媒通流孔を前記第2部材に投影した場合の投影面には、前記第2部材の前記一方側の板面が存在している
ことを特徴とする請求項15に記載の冷媒分配器。 - 前記第2部材は、
前記平板部から前記一方側に突出し、高さ方向に延びている一対の第2凸部をさらに有し、
前記一対の第2凸部の間において、前記平板部の上部および下部のうち少なくとも一方には、冷媒が通流する第2冷媒通流孔が設けられ、
前記一対の第2凸部の先端は、前記入口側板状体の前記他方側の面に突き当てられ、
前記一対の第2凸部の間の溝と、前記入口側板状体の前記他方側の面と、の間の隙間を通流する冷媒が、前記第2冷媒通流孔を介して、前記狭小流路に導かれる
ことを特徴とする請求項15に記載の冷媒分配器。 - 冷媒が流動し、横方向に延びる前記複数の伝熱管と、
前記複数の伝熱管が挿入され、冷媒と流体との間の熱交換がなされるようにする放熱フィンと、
前記複数の伝熱管の一方に結合されて縦方向に延び、前記複数の伝熱管に冷媒が分配されるようにする冷媒分配器と、を備え、
前記冷媒分配器は、請求項1から請求項17のいずれか1項に記載の冷媒分配器である熱交換器。 - 請求項18に記載の熱交換器を具備している空気調和機。
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