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図面 (8)

課題

熱交換性能を低下させずに熱交換器の薄幅化を実現することのできる積層型熱交換器およびその熱交換器を備えた空気調和機を提供することを目的とする。

解決手段

本発明による積層型熱交換器200は、第3開口部215を有し、この第3開口部215が同一の熱交換器セグメント210内では冷媒流路Rとは連通せず、かつ第3開口部215は各熱交換器セグメント210が連設されることによって互いに連通して冷媒ラインr.l.を構成する第1タイプの熱交換器セグメント210と、第3開口部225を有し、第3開口部225が同一の熱交換器セグメント220内で冷媒流路R’と連通し、かつ第3開口部225は冷媒ラインr.l.に連通されるよう構成された第2タイプの熱交換器セグメント220とを具備している。

概要

背景

図6は、空気調和機、特に車両用の空気調和機に使用される従来の積層型熱交換器(たとえば、蒸発器)100の一例を示す一部分解斜視図である。図に示す積層型熱交換器100は、所定断面形状に形成された一対の平板1,2が重ね合わされて、互いに隣接対向したこれら平板1,2どうし間にこの平板1,2の長手方向軸線と略平行となる入口側冷媒流路R1および出口側冷媒流路R2を形成する熱交換器セグメント3が複数連接されて構成されたものである。

これら平板1,2には、入口側冷媒流路R1の一端および他端にそれぞれ連通する第1冷媒入口4および第2冷媒入口5が形成され、かつ出口側冷媒流路R2の一端および他端にそれぞれ連通する第1冷媒出口6および第2冷媒出口7が形成されている。

熱交換器セグメント3が互いに積層されることにより、第1冷媒入口4どうし、第2冷媒入口5どうし、第1冷媒出口6どうし、および第2冷媒出口7どうしが互いに連通されて、それぞれ第1入口ヘッダ部8、第2入口ヘッダ部9、第1出口ヘッダ部10、および第2出口ヘッダ部11を形成している。

また、入口側冷媒流路R1、第1入口ヘッダ部8、および第2入口ヘッダ部9により冷媒の入口系経路を構成するとともに、出口側冷媒流路R2、第1出口ヘッダ部10、および第2出口ヘッダ部11により冷媒の出口系経路を構成している。

さらに、図7に示すように、入口系経路を2つのセグメントグループに分けるため、第1入口ヘッダ部8には1枚の仕切板8aが設けられている。また、出口系経路を2つのセグメントグループに分割するため、第1出口ヘッダ部10内には1枚の仕切板10aが設けられている。

このような積層型熱交換器100では、冷媒は図7において右上に位置する入口配管21から第1入口ヘッダ部8の側壁8bを通って第1セグメントグループG1の第1入口ヘッダ部8内に流入し、側壁8bと仕切板8aとの間に位置する熱交換器セグメント3の入口側冷媒流路R1を通って第1セグメントグループG1の第2入口ヘッダ部9内に流入する。第1セグメントグループG1の第2入口ヘッダ部9内に流入した冷媒は、第2セグメントグループG2の第2入口ヘッダ部9内に移動し、仕切板8aと第1入口ヘッダ部8の側壁8cとの間に位置する熱交換器セグメント3の入口側冷媒流路R1を通って第2セグメントグループG2の第1入口ヘッダ部8内に流入するようになる。

第2セグメントグループG2の第1入口ヘッダ部8内に流入した冷媒は、図7において左側に位置する第1入口ヘッダ部8の側壁8c内と第1出口ヘッダ部10の側壁10b内とを連通する連絡部20を介して図7において左側に位置する第3セグメントグループG3の第1出口ヘッダ部10内に導き入れられる。第3セグメントグループG3の第1出口ヘッダ部10内に流入した冷媒は、側壁10bと仕切板10aとの間に位置する熱交換器セグメント3の出口側冷媒流路R2を通って第3セグメントグループG3の第2出口ヘッダ部11内に流入する。第3セグメントグループG3の第2出口ヘッダ部11内に流入した冷媒は、第4セグメントグループG4の第2出口ヘッダ部11内に移動し、仕切板10aと第1出口ヘッダ部10の側壁10cとの間に位置する熱交換器セグメント3の出口側冷媒流路R2を通って第4セグメントグループG4の第1出口ヘッダ部10内に流入するようになる。そして、この第1出口ヘッダ部10内に流入した冷媒は、第1出口ヘッダ部10の側壁10cおよび出口配管22を通って積層型熱交換器100から流出するようになっている。

以上の過程において、冷媒は各熱交換器セグメント3内に形成された冷媒流路R1,R2を流通する過程で蒸発気化される。

さて昨今、熱交換器自体の小型化、特に熱交換器の厚さ方向(奥行き方向;図6において平板1,2の長手方向軸線と直交する方向)の幅dを減少させることが要求されている。

概要

熱交換性能を低下させずに熱交換器の薄幅化を実現することのできる積層型熱交換器およびその熱交換器を備えた空気調和機を提供することを目的とする。

本発明による積層型熱交換器200は、第3開口部215を有し、この第3開口部215が同一の熱交換器セグメント210内では冷媒流路Rとは連通せず、かつ第3開口部215は各熱交換器セグメント210が連設されることによって互いに連通して冷媒ラインr.l.を構成する第1タイプの熱交換器セグメント210と、第3開口部225を有し、第3開口部225が同一の熱交換器セグメント220内で冷媒流路R’と連通し、かつ第3開口部225は冷媒ラインr.l.に連通されるよう構成された第2タイプの熱交換器セグメント220とを具備している。

目的

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、熱交換性能を低下させずに熱交換器の薄幅化を実現することのできる積層型熱交換器およびその熱交換器を備えた空気調和機を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

所定断面形状成形された一対の平板が重ね合わされて、互いに隣接対向したこれら平板どうし間に該平板の長手軸線方向と略平行となる1本の冷媒流路を形成する熱交換器セグメントが、前記平板の重ね合わせ方向に複数連設されてなり、前記熱交換器セグメントには、前記冷媒流路の一端に第1開口部が形成されているとともに、前記冷媒流路の他端に第2開口部が形成されており、前記熱交換器セグメントが互いに積層されることにより、一の熱交換器セグメントは、隣接する他の前記熱交換器セグメントと少なくとも両者の前記第1開口部どうしまたは前記第2開口部どうしが連通されることにより冷媒各熱交換器セグメントの形成する各冷媒流路内を流れるように構成されてなる積層型熱交換器において、前記熱交換器セグメントは、第3開口部を有し、該第3開口部が同一の熱交換器セグメント内では前記冷媒流路とは連通せず、かつ該第3開口部は各熱交換器セグメントが連設されることによって互いに連通して冷媒ラインを構成する第1タイプの熱交換器セグメントと、第3開口部を有し、該第3開口部が同一の熱交換器セグメント内で前記冷媒流路と連通し、かつ該第3開口部は前記冷媒ラインに連通されるよう構成された第2タイプの熱交換器セグメントとを具備していることを特徴とする積層型熱交換器。

請求項2

請求項1に記載の積層型熱交換器において、前記第3開口部は前記第1開口部の近傍に設けられているとともに、隣接する前記熱交換器セグメントどうしが前記第1開口部どうしのみまたは前記第2開口部どうしのみで接続されることにより連接された前記熱交換器セグメントは、各冷媒流路内を流れる冷媒の流れ方向に対応したセグメントグループに形成され、かつ前記第1開口部どうしのみまたは前記第2開口部どうしのみ接続された箇所が奇数箇所とされることで前記セグメントグループは複数とされているとともに、最も下流側に位置するセグメントグループは、前記第2タイプの熱交換器セグメントで構成されていることを特徴とする積層型熱交換器。

請求項3

請求項1または2に記載の積層型熱交換器において、前記冷媒流路は、前記平板の長手軸線と直交する平板の幅方向の略全体にわたって形成されていることを特徴とする積層型熱交換器。

請求項4

請求項1または2に記載の積層型熱交換器において、前記第3開口部は、前記冷媒ラインの延在方向が略直線となるように形成されていることを特徴とする積層型熱交換器。

請求項5

請求項1から3のいずれか一項に記載の積層型熱交換器において、前記冷媒流路内には、稜線および谷線が前記平板の長手軸線方向と平行に延在する波形の断面を有したインナーフィンが介在されていることを特徴とする積層型熱交換器。

請求項6

請求項1から3のいずれか一項に記載の積層型熱交換器において、前記冷媒流路内には、前記冷媒流路内に向かって突出した複数個からなる突起が設けられていることを特徴とする積層型熱交換器。

請求項7

請求項1から6のいずれか一項に記載の積層型熱交換器と、冷媒を圧縮するための圧縮機と、を備えてなることを特徴とする空気調和機

技術分野

0001

本発明は、積層型熱交換器およびその熱交換器を備えた空気調和機に関し、熱交換器としては特に蒸発器に関するものである。

背景技術

0002

図6は、空気調和機、特に車両用の空気調和機に使用される従来の積層型熱交換器(たとえば、蒸発器)100の一例を示す一部分解斜視図である。図に示す積層型熱交換器100は、所定断面形状に形成された一対の平板1,2が重ね合わされて、互いに隣接対向したこれら平板1,2どうし間にこの平板1,2の長手方向軸線と略平行となる入口側冷媒流路R1および出口側冷媒流路R2を形成する熱交換器セグメント3が複数連接されて構成されたものである。

0003

これら平板1,2には、入口側冷媒流路R1の一端および他端にそれぞれ連通する第1冷媒入口4および第2冷媒入口5が形成され、かつ出口側冷媒流路R2の一端および他端にそれぞれ連通する第1冷媒出口6および第2冷媒出口7が形成されている。

0004

熱交換器セグメント3が互いに積層されることにより、第1冷媒入口4どうし、第2冷媒入口5どうし、第1冷媒出口6どうし、および第2冷媒出口7どうしが互いに連通されて、それぞれ第1入口ヘッダ部8、第2入口ヘッダ部9、第1出口ヘッダ部10、および第2出口ヘッダ部11を形成している。

0005

また、入口側冷媒流路R1、第1入口ヘッダ部8、および第2入口ヘッダ部9により冷媒の入口系経路を構成するとともに、出口側冷媒流路R2、第1出口ヘッダ部10、および第2出口ヘッダ部11により冷媒の出口系経路を構成している。

0006

さらに、図7に示すように、入口系経路を2つのセグメントグループに分けるため、第1入口ヘッダ部8には1枚の仕切板8aが設けられている。また、出口系経路を2つのセグメントグループに分割するため、第1出口ヘッダ部10内には1枚の仕切板10aが設けられている。

0007

このような積層型熱交換器100では、冷媒は図7において右上に位置する入口配管21から第1入口ヘッダ部8の側壁8bを通って第1セグメントグループG1の第1入口ヘッダ部8内に流入し、側壁8bと仕切板8aとの間に位置する熱交換器セグメント3の入口側冷媒流路R1を通って第1セグメントグループG1の第2入口ヘッダ部9内に流入する。第1セグメントグループG1の第2入口ヘッダ部9内に流入した冷媒は、第2セグメントグループG2の第2入口ヘッダ部9内に移動し、仕切板8aと第1入口ヘッダ部8の側壁8cとの間に位置する熱交換器セグメント3の入口側冷媒流路R1を通って第2セグメントグループG2の第1入口ヘッダ部8内に流入するようになる。

0008

第2セグメントグループG2の第1入口ヘッダ部8内に流入した冷媒は、図7において左側に位置する第1入口ヘッダ部8の側壁8c内と第1出口ヘッダ部10の側壁10b内とを連通する連絡部20を介して図7において左側に位置する第3セグメントグループG3の第1出口ヘッダ部10内に導き入れられる。第3セグメントグループG3の第1出口ヘッダ部10内に流入した冷媒は、側壁10bと仕切板10aとの間に位置する熱交換器セグメント3の出口側冷媒流路R2を通って第3セグメントグループG3の第2出口ヘッダ部11内に流入する。第3セグメントグループG3の第2出口ヘッダ部11内に流入した冷媒は、第4セグメントグループG4の第2出口ヘッダ部11内に移動し、仕切板10aと第1出口ヘッダ部10の側壁10cとの間に位置する熱交換器セグメント3の出口側冷媒流路R2を通って第4セグメントグループG4の第1出口ヘッダ部10内に流入するようになる。そして、この第1出口ヘッダ部10内に流入した冷媒は、第1出口ヘッダ部10の側壁10cおよび出口配管22を通って積層型熱交換器100から流出するようになっている。

0009

以上の過程において、冷媒は各熱交換器セグメント3内に形成された冷媒流路R1,R2を流通する過程で蒸発気化される。

0010

さて昨今、熱交換器自体の小型化、特に熱交換器の厚さ方向(奥行き方向;図6において平板1,2の長手方向軸線と直交する方向)の幅dを減少させることが要求されている。

発明が解決しようとする課題

0011

しかしながら、前述した積層型熱交換器において幅dを減少させる(薄幅化する)ためには、冷媒流路の流路幅を減少させなければならず、この流路幅の減少にともなって冷媒圧損が増加して熱交換性能が低下しまうという問題点があった。

0012

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、熱交換性能を低下させずに熱交換器の薄幅化を実現することのできる積層型熱交換器およびその熱交換器を備えた空気調和機を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0013

本発明の積層型熱交換器およびその熱交換器を備えた空気調和機では、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。すなわち、請求項1記載の積層型熱交換器によれば、所定断面形状に成形された一対の平板が重ね合わされて、互いに隣接対向したこれら平板どうし間に該平板の長手軸線方向と略平行となる1本の冷媒流路を形成する熱交換器セグメントが、前記平板の重ね合わせ方向に複数連設されてなり、前記熱交換器セグメントには、前記冷媒流路の一端に第1開口部が形成されているとともに、前記冷媒流路の他端に第2開口部が形成されており、前記熱交換器セグメントが互いに積層されることにより、一の熱交換器セグメントは、隣接する他の前記熱交換器セグメントと少なくとも両者の前記第1開口部どうしまたは前記第2開口部どうしが連通されることにより冷媒が各熱交換器セグメントの形成する各冷媒流路内を流れるように構成されてなる積層型熱交換器において、前記熱交換器セグメントは、第3開口部を有し、該第3開口部が同一の熱交換器セグメント内では前記冷媒流路とは連通せず、かつ該第3開口部は各熱交換器セグメントが連設されることによって互いに連通して冷媒ラインを構成する第1タイプの熱交換器セグメントと、第3開口部を有し、該第3開口部が同一の熱交換器セグメント内で前記冷媒流路と連通し、かつ該第3開口部は前記冷媒ラインに連通されるよう構成された第2タイプの熱交換器セグメントとを具備していることを特徴とする。

0014

この積層型熱交換器においては、冷媒が各熱交換器セグメント内に形成された平板の長手軸線方向と略平行となる1本の冷媒流路を通過しながら熱交換を行うとともに、この熱交換器内を通過した冷媒が最終的に第2タイプの熱交換器セグメントの冷媒流路から第3開口部を通り、第1タイプの熱交換器セグメントが積層されることによって形成された冷媒ラインを通って当該熱交換器から流出するようになっている。

0015

請求項2記載の積層型熱交換器によれば、請求項1に記載の積層型熱交換器において、前記第3開口部は前記第1開口部の近傍に設けられているとともに、隣接する前記熱交換器セグメントどうしが前記第1開口部どうしのみまたは前記第2開口部どうしのみで接続されることにより連接された前記熱交換器セグメントは、各冷媒流路内を流れる冷媒の流れ方向に対応したセグメントグループに形成され、かつ前記第1開口部どうしのみまたは前記第2開口部どうしのみ接続された箇所が奇数箇所とされることで前記セグメントグループは複数とされているとともに、最も下流側に位置するセグメントグループは、前記第2タイプの熱交換器セグメントで構成されていることを特徴とする。

0016

この積層型熱交換器においては、第1開口部どうしのみまたは第2開口部どうしのみ接続された箇所が奇数箇所とされることで当該熱交換器が偶数個のセグメントグループを構成することとなる。すなわち、これらセグメントグループに沿って冷媒が蛇行しながら流れるようになるとともに、当該熱交換器内に冷媒を導く入口配管、および当該熱交換器から冷媒を導出する出口配管が近接して設けられることとなる。

0017

請求項3記載の積層型熱交換器によれば、請求項1または2に記載の積層型熱交換器において、前記冷媒流路は、前記平板の長手軸線と直交する平板の幅方向の略全体にわたって形成されていることを特徴とする。

0018

この積層型熱交換器においては、冷媒流路が、平板の長手軸線と直交する平板の幅方向の略全体にわたって形成されていることとなる。

0019

請求項4記載の積層型熱交換器によれば、請求項1または2に記載の積層型熱交換器において、前記第3開口部は、前記冷媒ラインの延在方向が略直線となるように形成されていることを特徴とする。

0020

この積層型熱交換器においては、冷媒が当該熱交換器から曲がり部のない一直線状の冷媒ラインを通過して外部に導出されることとなる。

0021

請求項5記載の積層型熱交換器によれば、請求項1から3のいずれか一項に記載の積層型熱交換器において、前記冷媒流路内には、稜線および谷線が前記平板の長手軸線方向と平行に延在する波形の断面を有したインナーフィンが介在されていることを特徴とする。

0022

この積層型熱交換器においては、各熱交換器セグメントの冷媒流路内にインナーフィンが設けられており、熱交換器セグメント内を通過する冷媒との伝熱面積が増大されることとなる。

0023

請求項6記載の積層型熱交換器によれば、請求項1から3のいずれか一項に記載の積層型熱交換器において、前記冷媒流路内には、前記冷媒流路内に向かって突出した複数個からなる突起が設けられていることを特徴とする。

0024

この積層型熱交換器においては、各熱交換器セグメントの冷媒流路内に複数個からなる突起が設けられており、熱交換器セグメント内を通過する冷媒の流れが乱流化され、熱伝達率が向上されることとなる。

0025

請求項7記載の空気調和機によれば、請求項1から6のいずれか一項に記載の積層型熱交換器と、冷媒を圧縮するための圧縮機と、を備えてなることを特徴とする。

0026

この空気調和機においては、その熱交換器内で冷媒が各熱交換器セグメント内に形成された平板の長手軸線方向と略平行となる1本の冷媒流路を通過しながら熱交換を行うとともに、この熱交換器内を通過した冷媒が最終的に第2タイプの熱交換器セグメントの冷媒流路から第3開口部を通り、第1タイプの熱交換器セグメントが積層されることによって形成された冷媒ラインを通って当該熱交換器から流出するようになっている。

発明を実施するための最良の形態

0027

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図1に、本発明による積層型熱交換器(たとえば、車両用の空気調和機に使用される蒸発器)200の一実施形態を示す。なお、従来と同一の部材には同一の符号を付している。

0028

本発明による積層型熱交換器200は、第1タイプの熱交換器セグメント210と第2タイプの熱交換器セグメント220とを具備するものである。第1タイプの熱交換器セグメント210は、所定断面形状に成形された一対の平板211,212が重ね合わされて、互いに隣接対向したこれら平板211,212どうし間に平板211,212の長手軸線方向と略平行となる直線状の1本の冷媒流路Rを形成するものである。

0029

冷媒流路Rの一端、すなわち図1における平板211,212の上端部には、平面視円形形状を有する第1開口部213が形成されている。また、冷媒流路Rの他端、すなわち図1における平板211,212の下端部には、平面視矩形形状を有する第2開口部214が形成されている。

0030

この第1タイプの熱交換器セグメント210は、第1開口部213の近傍(図1において右隣)にさらに平面視円形形状を有する第3開口部215を有している。この第3開口部215は、同一の熱交換器セグメント内では冷媒流路Rとは区画されており、この冷媒流路Rとは連通できないようになっている。

0031

第2タイプの熱交換器セグメント220は、所定断面形状に成形された一対の平板221,222が重ね合わされて、互いに隣接対向したこれら平板221,222どうし間に平板221,222の長手軸線方向と略平行となる直線状の1本の冷媒流路R’を形成するものである。

0032

冷媒流路R’の一端、すなわち図1における平板221,222の上端部には、平面視円形形状を有する第1開口部223が形成されている。また、冷媒流路R’の他端、すなわち図1における平板221,222の下端部には、平面視矩形形状を有する第2開口部224が形成されている。

0033

この第2タイプの熱交換器セグメント220は、第1開口部213の近傍(図1において右隣)にさらに平面視円形形状を有する第3開口部225を有している。この第3開口部225は同一の熱交換器セグメント内において冷媒流路R’と連通可能となっている。なお、第2タイプの熱交換器セグメント220は、第1タイプの熱交換器セグメント210を、長手軸線方向を回転軸として180゜回転させたものによって構成してもよい。

0034

このように、第1タイプの熱交換器セグメント210は第3開口部215と冷媒流路Rとが連通しないように、また第2タイプの熱交換器セグメント220は第3開口部225と冷媒流路R’とが連通するように構成されたものである。

0035

積層型熱交換器200は、冷媒の流れ方向に対して上流側に第1タイプの熱交換器セグメント210が、下流側に第2タイプの熱交換器セグメント220が配置されたものである。これら熱交換器セグメント210,220がこのように配置されるとともに互いに積層されることにより、一の熱交換器セグメント210,220は、隣接する他の熱交換器セグメント210,220と少なくとも両者の第1開口部213,223どうしまたは第2開口部214,224どうしが連通されることにより冷媒が各熱交換器セグメント210,220の形成する各冷媒流路R,R’内を流れるように構成されている。

0036

隣接する熱交換器セグメント210,220どうしが第1開口部213,223どうしのみまたは第2開口部214,224どうしのみで接続されることにより連接された熱交換器セグメント210,220は、各冷媒流路R,R’内を流れる冷媒の流れ方向に対応したセグメントグループに形成され、かつ第1開口部213,223どうしのみまたは第2開口部214,224どうしのみ接続された箇所が奇数箇所(ここでは3箇所)とされることでセグメントグループは複数(ここでは4個)とされている。

0037

すなわち、冷媒の流れを概略的に示す図2において、符号230のところでは、第1開口部213どうしが仕切板などの区画部材によって区画されて不連続部とされ、第2開口部214,224どうしのみが連通されている。また、符号250のところでは、第2開口部214どうしが仕切板などの区画部材によって区画されて不連続部とされ、第1開口部213どうしのみが連通されている。さらに、符号240のところでは、第1開口部213と第1開口部223との間が仕切板などの区画部材によって区画されて不連続部とされ、第2開口部214と第2開口部224が連通されるようになっている。要するに、「〜のみ」というのは、冷媒の出口が1つとなるということを意味する。

0038

なお、本実施形態では各セグメントグループはそれぞれ同数の熱交換器セグメントで構成されている。

0039

つぎに図2を用いて冷媒の流れを説明する。このような積層型熱交換器200では、冷媒は図2において左下に位置する入口配管21から最も上流側に位置する第1タイプの熱交換器セグメント210の側壁210aを通って第1セグメントグループG1の第1開口部213内に流入し、側壁210aと不連続部230との間に位置する第1タイプの熱交換器セグメント210の冷媒流路Rを通って第1セグメントグループG1の第2開口部214内に流入する。第1セグメントグループG1の第2開口部214内に流入した冷媒は、第2セグメントグループG2の第2開口部214内に流入し、不連続部230と不連続部250との間に位置する第1タイプの熱交換器セグメント210の冷媒流路Rを通って第2セグメントグループG2の第1開口部213内に流入する。第2セグメントグループG2の第1開口部213内に流入した冷媒は、第3セグメントグループG3の第1開口部213内に流入し、不連続部250と不連続部240との間に位置する第1タイプの熱交換器セグメント210の冷媒流路Rを通って第3セグメントグループG3の第2開口部214内に流入する。そして、第3セグメントグループG3の第2開口部214内に流入した冷媒は、第4セグメントグループG4の第2開口部224内に流入し、不連続部240と最も下流側(すなわち往き冷媒流れに対する下流側)に位置する第2タイプの熱交換器セグメント220の側壁220aとの間に位置する第2タイプの熱交換器セグメント220の冷媒流路R’を通って、この冷媒流路R’と連通された第3開口部225内に流入する。第3開口部225内に流入した冷媒は、この第3開口部と連通された第1タイプの熱交換器セグメント210の第3開口部215、すなわち冷媒ラインr.l.を通って出口配管22に導かれ、積層型熱交換器200から流出されるようになっている。

0040

このように、積層型熱交換器200の積層方向に、偶数個(本実施形態では4個)のセグメントグループを構成させることにより、入口配管21と出口配管22とを同じ側、すなわち図2において左上側に左右(図1において符号Wで示す方向と平行となる線上)に並べて配置させることができ、配管のとり回しが良好となる。また、このように入口配管21と出口配管22とを近接させることができるので、いわゆるブロック型膨張弁取付が可能となる。

0041

冷媒流路R,R’が、平板211,212,221,222の長手軸線と直交する平板211,212,221,222の幅方向、すなわち図1において符号Wで示す方向の略全体にわたって形成されていればさらに有利である。これにより、冷媒流路R,R’内を通過する冷媒の冷媒圧損が低減され、熱交換性能が向上されることとなる。

0042

冷媒ラインr.l.の延在方向が略直線となるように、上述した第3開口部215,225が形成されていればさらに有利である。これにより、冷媒ラインr.l.内を通過する冷媒の冷媒圧損が低減され、熱交換性能が向上されることとなる。

0043

冷媒流路R,R’内に、稜線および谷線が平板211,212,221,222の長手軸線方向と平行に延在する波形の断面を有した従来公知のインナーフィンが介在されていればさらに有利である。これにより、各熱交換器セグメント210,220内を通過する冷媒との伝熱面積が増大され、熱交換性能が向上されることとなる。

0044

冷媒流路R,R’内に、冷媒流路R,R’の内方に向かって突出した複数個からなる突起(図示せず)が設けられていればさらに有利である。この構成により、冷媒流路R,R’内を通過する冷媒の流れが乱流化されて、熱伝達率がアップし、熱交換性能が向上されることとなる。

0045

また、図6に示すように、熱交換器セグメントと熱交換器セグメントとの間に、従来公知のコルゲートフィン260が介在されていればさらに有利である。この構成により、外部流体との伝熱面積が増大されることとなり、熱交換性能がさらに向上されることとなる。

0046

さらに、本発明の他の実施形態として、第1開口部および第3開口部の形状を図3および図4に示すような形状とすることもできる。すなわち、第1開口部273,283および第3開口部275,285を平面視矩形形状とすることができる。また、第3開口部275,285は第2開口部274,284とは反対側、すなわち図3および図4において第1開口部273,283の上方に位置するように形成されている。

0047

前述したように、この実施形態の場合も、第1タイプの熱交換器セグメント270は第3開口部275と冷媒流路Rとが連通しないように、また第2タイプの熱交換器セグメント280は第3開口部285と冷媒流路R’とが連通するように構成されている。

0048

第1開口部273,283および第3開口部275,285が、第2開口部274,284と略同様の矩形形状とされることにより、図1および図2に示す実施形態のものに比べてこれらの部分を通過する時の流路断面を十分に確保することができ、冷媒圧損の上昇を抑制することができる。

0049

この積層型熱交換器300もまた、前述した実施形態と同様、冷媒の流れ方向に対して上流側に第1タイプの熱交換器セグメント270が、下流側に第2タイプの熱交換器セグメント280が配置される。これら熱交換器セグメント270,280が上記のように配置されるとともに互いに積層されることにより、一の熱交換器セグメント270,280は、隣接する他の熱交換器セグメント270,280と少なくとも両者の第1開口部273,283どうしまたは第2開口部274,284どうしが連通されることにより冷媒が各熱交換器セグメント270,280の形成する各冷媒流路R,R’内を流れるように構成されている。

0050

隣接する熱交換器セグメント270,280どうしが第1開口部273,283どうしのみまたは第2開口部274,284どうしのみで接続されることにより連接された熱交換器セグメント270,280は、各冷媒流路R,R’内を流れる冷媒の流れ方向に対応したセグメントグループに形成され、かつ第1開口部273,283どうしのみまたは第2開口部274,284どうしのみ接続された箇所が奇数箇所(ここでは3箇所)とされることでセグメントグループは複数(ここでは4個)とされている。

0051

すなわち、図5において符号230,240のところでは、第2開口部274,284どうしのみが、また符号250のところでは、第1開口部273どうしのみが接続(連通)され、不連続部が形成されている。これら不連続部230,240,250の箇所には、たとえば仕切板などが設けられており、第1開口部273,283どうしまたは第2開口部274どうしの連通が妨げられている。

0052

なお、本実施形態では各セグメントグループはそれぞれ同数の熱交換器セグメントで構成されている。

0053

つぎに図5を用いて冷媒の流れを説明する。このような積層型熱交換器300では、冷媒は図5において左下に位置する入口配管21から最も上流側に位置する第1タイプの熱交換器セグメント270の側壁270aを通って第1セグメントグループG1の第1開口部273内に流入し、側壁270aと不連続部230との間に位置する第1タイプの熱交換器セグメント270の冷媒流路Rを通って第1セグメントグループG1の第2開口部274内に流入する。第1セグメントグループG1の第2開口部274内に流入した冷媒は、第2セグメントグループG2の第2開口部274内に流入し、不連続部230と不連続部250との間に位置する第1タイプの熱交換器セグメント270の冷媒流路Rを通って第2セグメントグループG2の第1開口部273内に流入する。第2セグメントグループG2の第1開口部273内に流入した冷媒は、第3セグメントグループG3の第1開口部273内に流入し、不連続部250と不連続部240との間に位置する第1タイプの熱交換器セグメント270の冷媒流路Rを通って第3セグメントグループG3の第2開口部274内に流入する。そして、第3セグメントグループG3の第2開口部274内に流入した冷媒は、第4セグメントグループG4の第2開口部284内に流入し、不連続部240と最も下流側(すなわち往きの冷媒流れに対する下流側)に位置する第2タイプの熱交換器セグメント280の側壁280aとの間に位置する第2タイプの熱交換器セグメント280の冷媒流路R’を通って、この冷媒流路と連通された第3開口部285内に流入する。第3開口部285内に流入した冷媒は、この第3開口部と連通された第1タイプの熱交換器セグメント270の第3開口部275、すなわち冷媒ラインr.l.を通って出口配管22に導かれ、積層型熱交換器300から流出されるようになっている。

0054

このように、積層型熱交換器300の積層方向に、偶数個(本実施形態では4個)のセグメントグループを構成することにより、入口配管21と出口配管22とを同じ側、すなわち図2において左上側に上下(図1において符号Wで示す方向と直交する線上)に並べて配置させることができ、配管のとり回しが良好となる。また、入口配管21と出口配管22とを近接させることができるので、いわゆるブロック型の膨張弁の取付が可能となる。

0055

冷媒流路R,R’が、平板271,272,281,282の長手軸線と直交する平板271,272,281,282の幅方向、すなわち図1において符号Wで示す方向の略全体にわたって形成されていればさらに有利である。これにより、冷媒流路R,R’内を通過する冷媒の冷媒圧損が低減され、熱交換性能が向上されることとなる。

0056

冷媒ラインr.l.の延在方向が略直線となるように、上述した第3開口部275,285が形成されていればさらに有利である。これにより、冷媒ラインr.l.内を通過する冷媒の冷媒圧損が低減され、熱交換性能が向上されることとなる。

0057

冷媒流路R,R’内に、稜線および谷線が平板271,272,281,282の長手軸線方向と平行に延在する波形の断面を有した、従来公知のインナーフィンが介在されていればさらに有利である。これにより、各熱交換器セグメント270,280内を通過する冷媒との伝熱面積が増大され、熱交換性能が向上されることとなる。

0058

冷媒流路R,R’内に、冷媒流路R,R’の内方に向かって突出した複数個からなる突起(図示せず)が設けられていればさらに有利である。この構成により、冷媒流路R,R’内を通過する冷媒の流れが乱流化されて、熱伝達率がアップし、熱交換性能が向上されることとなる。

0059

また、図6に示すように、熱交換器セグメントと熱交換器セグメントとの間に、従来公知のコルゲートフィン260が介在されていればさらに有利である。この構成により、外部流体との伝熱面積が増大されることとなり、熱交換性能が向上されることとなる。

0060

なお、以上説明してきた実施形態においては、セグメントグループの数が4個のものについて説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、必要であれば、2個、6個あるいは8個などの偶数個とすることもできる。また、入口配管21と出口配管22とを近接して設ける必要がなければ、偶数個ではなく奇数個とすることもできる。

0061

さらに、第1開口部213,223,273,283、第2開口部214,224,274,284、および第3開口部215,225,275,285の平面視形状は、上述したような円形や矩形に限定されるものではなく、たとえば楕円多角形など必要に応じて適宜変更することができる。

0062

さらにまた、第1開口部213,223,273,283、第2開口部214,224,274,284、および第3開口部215,225,275,285は、プレス加工などにより成形されることのほかに、これらの部分を別部材、たとえば断面円形形状や矩形形状を有する中空パイプなどで作ることもできる。

0063

さらにまた、上述した平板211,212,221,222を、第3開口部215,225と冷媒流路R,R’とが連通した同じ形状のもので(すなわちすべての平板を第2タイプの熱交換器セグメントを構成する平板として)作成し、これらのうち第1タイプの熱交換器セグメントを構成する平板となる部材に、その第3開口部215と冷媒流路Rとが連通しないように別途隔壁やそれに代わるものを設けて構成させることもできる。

0064

さらにまた、本実施形態では第2タイプの熱交換器セグメント220,280にも第1開口部223,283を形成させるようにしているが、これは必ずしも必須なものではなく、必要なければ製造(成形)段階で省略することもできる。

0065

さらにまた、本発明は各セグメントグループがそれぞれ同数の熱交換器セグメントで構成されたものに限定されるものではなく、冷媒の流れ方向に対して上流側から下流側に熱交換器セグメントの数が漸次増えるように構成することもできる。たとえば、第1セグメントグループG1を2つの第1タイプの熱交換器セグメント210,270、第2セグメントグループG2を4つの第1タイプの熱交換器セグメント210,270、第3セグメントグループG3を6つの第1タイプの熱交換器セグメント210,270、および第4セグメントグループG4を8つの第2タイプの熱交換器セグメント220,280で構成させることもできる。この構成により、冷媒のガス化にあわせてそのセグメントグループ毎の冷媒流路断面積の総和が増加していくようになり、冷媒圧損の上昇が抑制されることとなる。

0066

さらにまた、本発明は図2および図5に示す冷媒の流れに限定されるものではなく、これらの冷媒の流れと逆方向に流すようにすることもできる。すなわち、図2および図5に示す冷媒出口22から冷媒を流入させ、冷媒入口21から冷媒を導出するようにすることができる。

0067

さらにまた、上述した実施形態では第1開口部および第3開口部を図面において上方に、第2開口部を下方に設けるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、必要であれば第1開口部および第3開口部を図面において下方に、第2開口部を上方に設けるようにすることもできる。

0068

さらにまた、本発明は蒸発器のみに適用されるものではなく、必要であれば凝縮器にも適用することができるものである。

発明の効果

0069

本発明の積層型熱交換器およびその熱交換器を備えた空気調和機によれば、以下の効果が得られる。すなわち、請求項1に記載の積層型熱交換器によれば、冷媒が各熱交換器セグメント内に形成された1本の冷媒流路を通過することとなるので、熱交換器の厚さ方向の幅を、図6に示すような従来のものに比べて薄幅化することができるという効果を奏する。また、従来の熱交換器のように、吹出口より過熱流体が吹き出すのを防ぐため、流入外部流体(たとえば空気)に対して冷媒過熱領域風上側にするか風下側にするかということを検討する必要がなくなり、車両等への取付方向を考慮しなくてもよいという効果を奏する。

0070

請求項2に記載の積層型熱交換器によれば、第1開口部どうしのみまたは第2開口部どうしのみ接続された箇所が奇数箇所とされることで当該熱交換器が偶数個のセグメントグループを構成することとなるので、熱交換器内において冷媒を各セグメントグループに沿って蛇行させることができて、熱交換効率を向上させることができるとともに、当該熱交換器内に冷媒を導く入口配管、および当該熱交換器から冷媒を導出する出口配管が近接して設けることができ、配管のとり回しを良好にすることができるとともに、ブロック型膨張弁を容易に取り付けることができるという効果を奏する。

0071

請求項3に記載の積層型熱交換器によれば、冷媒流路が、平板の長手軸線と直交する平板の幅方向の略全体にわたって形成されているので、冷媒流路内を通過する冷媒の冷媒圧損を低減させることができて、熱交換性能を向上することができるという効果を奏する。

0072

請求項4に記載の積層型熱交換器によれば、冷媒が当該熱交換器から曲がり部のない一直線の冷媒ラインを通過して外部に導出されることとなるので、冷媒ライン内を通過する冷媒の圧力損失を低減させることができて、熱交換性能を向上させることができるという効果を奏する。

0073

請求項5に記載の積層型熱交換器によれば、各熱交換器セグメントの冷媒流路内にインナーフィンが設けられており、これら熱交換器セグメント内を通過する冷媒との伝熱面積が増大されることとなるので、熱交換性能をさらに向上させることができるという効果を奏する。

0074

請求項6に記載の積層型熱交換器によれば、各熱交換器セグメントの冷媒流路内に複数個からなる突起が設けられているので、これら熱交換器セグメント内を通過する冷媒の流れを乱流化することができ、熱交換性能をより一層向上させることができるという効果を奏する。

0075

請求項7に記載の空気調和機によれば、この空気調和機が具備する熱交換器内の冷媒が各熱交換器セグメント内に形成された1本の冷媒流路を通過することとなるので、熱交換器の厚さ方向の幅を、図6に示すような従来のものに比べて薄幅化することができるという効果を奏する。また、従来の熱交換器のように、吹出口より過熱流体が吹き出すのを防ぐため、流入外部流体(たとえば空気)に対して冷媒過熱領域を風上側にするか風下側にするかということを検討する必要がなくなり、車両等への取付方向を考慮しなくてもよいという効果を奏する。

図面の簡単な説明

0076

図1本発明による積層型熱交換器の一実施形態を示す一部分解斜視図である。
図2図1に示す積層型熱交換器内の冷媒の流れを説明するための図である。
図3本発明による積層型熱交換器の他の実施形態を示す図であって、この積層型熱交換器を構成する第1タイプの熱交換器セグメントの一平板の正面図である。
図4図3同様、本発明による積層型熱交換器の他の実施形態を示す図であって、この積層型熱交換器を構成する第2タイプの熱交換器セグメントの一平板の正面図である。
図5図3および図4に示す熱交換器セグメントを有する積層型熱交換器内の冷媒の流れを説明するための図である。
図6従来の積層型熱交換器の一例を示す一部分解斜視図である。
図7図6の積層型熱交換器を構成する一熱交換器セグメントの分解斜視図である。

--

0077

1平板
2 平板
3熱交換器セグメント
100積層型熱交換器
200 積層型熱交換器
210 第1タイプの熱交換器セグメント
211 平板
212 平板
213 第1開口部
214 第2開口部
215 第3開口部
220 第2タイプの熱交換器セグメント
221 平板
222 平板
223 第1開口部
224 第2開口部
225 第3開口部
270 第1タイプの熱交換器セグメント
271 平板
272 平板
273 第1開口部
274 第2開口部
275 第3開口部
280 第2タイプの熱交換器セグメント
281 平板
282 平板
283 第1開口部
284 第2開口部
285 第3開口部
300 積層型熱交換器
G1セグメントグループ
G2 セグメントグループ
G3 セグメントグループ
G4 セグメントグループ
R冷媒流路
R’ 冷媒流路
W 平板の幅方向
r.l. 冷媒ライン

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