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図面 (7)

課題

ターン部の接続箇所を少なくして、作業性を良くすると共に部品数を少なくする熱交換器を提供する。

解決手段

対向するように配置された第1熱交換ユニット200と第2熱交換ユニット300を有する熱交換器100であって、第1熱交換ユニットは上側第1熱交換部と下側第1熱交換部に区分され、第2熱交換ユニットは上側第2熱交換部と下側第2熱交換部に区分され、第1熱交換ユニットの一端に接続された一端側第1ヘッダ210aと、第2熱交換ユニットの一端に接続された一端側第2ヘッダ310aと、上側第1熱交換部の他端と上側第2熱交換部の他端、または下側第1熱交換部の他端と下側第2熱交換部の他端のいずれか一方を接続するターン部400と、ターン部が接続されない第1熱交換ユニットの熱交換器の左右方向の他端側第1ヘッダと、ターン部が接続されない第2熱交換ユニットの熱交換器の左右方向の他端側第2ヘッダを有する。

概要

背景

平管フィンを備えた熱交換器が知られている。この熱交換器では、板状のフィンが互いに所定の間隔をおいて平行に積層されている。この積層されたフィン夫々に直交するように挿入された扁平管が、互いに一定の間隔をおいて上下に並んで配置されている。なお、この扁平管の内部には冷媒長手方向の一端から他端まで流れる冷媒流路が複数設けられている。

特許文献1に示す熱交換器は、上述の扁平管とフィンを備えた熱交換ユニットを2列通風方向に並べた熱交換器である。この熱交換器は、風上側に風上熱交換ユニットを、風下側風下熱交換ユニットを備えている。

この風上熱交換ユニットの各扁平管の一端と、風下熱交換ユニットの各扁平管の一端が、U字状に形成されたターン部により接続されている。このターン部により風上熱交換ユニットの扁平管と風下熱交換ユニットの扁平管が接続されている。

概要

ターン部の接続箇所を少なくして、作業性を良くすると共に部品数を少なくする熱交換器を提供する。対向するように配置された第1熱交換ユニット200と第2熱交換ユニット300を有する熱交換器100であって、第1熱交換ユニットは上側第1熱交換部と下側第1熱交換部に区分され、第2熱交換ユニットは上側第2熱交換部と下側第2熱交換部に区分され、第1熱交換ユニットの一端に接続された一端側第1ヘッダ210aと、第2熱交換ユニットの一端に接続された一端側第2ヘッダ310aと、上側第1熱交換部の他端と上側第2熱交換部の他端、または下側第1熱交換部の他端と下側第2熱交換部の他端のいずれか一方を接続するターン部400と、ターン部が接続されない第1熱交換ユニットの熱交換器の左右方向の他端側第1ヘッダと、ターン部が接続されない第2熱交換ユニットの熱交換器の左右方向の他端側第2ヘッダを有する。

目的

本発明は、ターン部の接続箇所を少なくして、作業性を良くすると共に部品数を少なくする熱交換器を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

第1熱交換ユニットと第2熱交換ユニットを有する熱交換器であって、前記第1熱交換ユニットと前記第2熱交換ユニットは、それぞれ、上下に配列された複数の扁平管と、前記複数の扁平管と交差させ、左右に配列された複数のフィンを有し、前記第1熱交換ユニットと前記第2熱交換ユニットは、それぞれの幅方向に並ぶように配置され、前記第1熱交換ユニットは上側第1熱交換部と下側第1熱交換部に上下に区分され、前記第2熱交換ユニットは上側第2熱交換部と下側第2熱交換部に上下に区分され、前記第1熱交換ユニットの各扁平管の前記熱交換器の左右方向の一端に接続された一端側第1ヘッダと、前記第2熱交換ユニットの各扁平管の前記熱交換器の左右方向の一端に接続された一端側第2ヘッダと、前記第1上側熱交換部の各扁平管の前記熱交換器の左右方向の他端と前記上側第2熱交換部の各扁平管の前記熱交換器の左右方向の他端、または前記下側第1熱交換部の各扁平管の前記熱交換器の左右方向の他端と前記下側第2熱交換部の各扁平管の前記熱交換器の左右方向の他端のいずれか一方を接続するターン部と、前記ターン部が接続されない前記第1熱交換ユニットの各扁平管の前記熱交換器の左右方向の他端側第1ヘッダと、前記ターン部が接続されない前記第2熱交換ユニットの各扁平管の前記熱交換器の左右方向の他端側第2ヘッダを有することを特徴とする熱交換器。

請求項2

前記第2熱交換ユニットの前記他端側第2ヘッダの内部は少なくとも二つの空間に分けられ、分けられた各空間を相互に接続する冷媒管が設けられることを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。

技術分野

0001

本発明は、扁平管フィンを備え、扁平管内を流れる流体を空気と熱交換させる熱交換器に関するものである。

背景技術

0002

扁平管とフィンを備えた熱交換器が知られている。この熱交換器では、板状のフィンが互いに所定の間隔をおいて平行に積層されている。この積層されたフィン夫々に直交するように挿入された扁平管が、互いに一定の間隔をおいて上下に並んで配置されている。なお、この扁平管の内部には冷媒長手方向の一端から他端まで流れる冷媒流路が複数設けられている。

0003

特許文献1に示す熱交換器は、上述の扁平管とフィンを備えた熱交換ユニットを2列通風方向に並べた熱交換器である。この熱交換器は、風上側に風上熱交換ユニットを、風下側風下熱交換ユニットを備えている。

0004

この風上熱交換ユニットの各扁平管の一端と、風下熱交換ユニットの各扁平管の一端が、U字状に形成されたターン部により接続されている。このターン部により風上熱交換ユニットの扁平管と風下熱交換ユニットの扁平管が接続されている。

先行技術

0005

特開2015−55413号公報

発明が解決しようとする課題

0006

しかし、特許文献1のように熱交換ユニットの全ての扁平管にターン部を接続する場合、接続箇所が多いために接続作業の作業性が悪くかなりの労力がかかる問題があった。また、ターン部、つまり部品数が多くなる問題もあった。

0007

そこで、本発明は、ターン部の接続箇所を少なくして、作業性を良くすると共に部品数を少なくする熱交換器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

0008

上述した問題を解決するために、本発明は、第1熱交換ユニットと第2熱交換ユニットを有する熱交換器であって、第1熱交換ユニットと第2熱交換ユニットは、それぞれ、上下に配列された複数の扁平管と、複数の扁平管と交差させ、左右に配列された複数のフィンを有し、第1熱交換ユニットと第2熱交換ユニットは、それぞれの幅方向に並ぶように配置され、第1熱交換ユニットは上側第1熱交換部と下側第1熱交換部に上下に区分され、第2熱交換ユニットは上側第2熱交換部と下側第2熱交換部に上下に区分され、第1熱交換ユニットの各扁平管の熱交換器の左右方向の一端に接続された一端側第1ヘッダと、第2熱交換ユニットの各扁平管の熱交換器の左右方向の一端に接続された一端側第2ヘッダと、第1上側熱交換部の各扁平管の熱交換器の左右方向の他端と上側第2熱交換部の各扁平管の熱交換器の左右方向の他端、または下側第1熱交換部の各扁平管の熱交換器の左右方向の他端と下側第2熱交換部の各扁平管の熱交換器の左右方向の他端のいずれか一方を接続するターン部と、ターン部が接続されない第1熱交換ユニットの各扁平管の熱交換器の左右方向の他端側第1ヘッダと、ターン部が接続されない第2熱交換ユニットの各扁平管の熱交換器の左右方向の他端側第2ヘッダを有する。

0009

また、第2熱交換ユニットの他端側第2ヘッダの内部は少なくとも二つの空間に分けられ、分けられた各空間を相互に接続する冷媒管が設けられる。

発明の効果

0010

本発明の熱交換器によれば、ターン部の数を従来よりも少なくして作業効率を良くすると共に部品数を少なくすることができる。

図面の簡単な説明

0011

本発明にかかる熱交換器の全体を示した斜視図である。
本発明にかかる熱交換器の全体を示した斜視図である。
本発明にかかる熱交換器の一部を示した分解斜視図である。
図1切断線A−Aにおける断面図である。
図1の切断線B−Bにおける断面図である。
図4の切断線C−Cにおける断面図である。

実施例

0012

本発明の実施形態に関する熱交換器100は、図1図2に示すように、フィンと扁平管を備えた熱交換ユニットを熱交換ユニットの幅方向(以下、前後方向ともいう)に並ぶように2列配置した熱交換器である。この熱交換ユニットの前後方向は熱交換器に空気が流通する通風方向となる。通風方向に対し風上側(前側)が第1熱交換ユニット200であり、風下側(後側)が第2熱交換ユニット300である。図3に示すように、第1熱交換ユニット200には、前後方向と同じ通風方向の風上側に第1前面201と、風下側に第1後面202がある。一方、第2熱交換ユニット300には、前後方向と同じ通風方向の風上側に第2前面301と、風下側に第2後面302がある。本実施形態では、第1熱交換ユニット200の第1後面202と第2熱交換ユニット300の第2後面302が対向するように配置されている。つまり、第1熱交換ユニット200が風上側に、第2熱交換ユニット300が風下側に配置されている。

0013

<第1熱交換ユニットの構成>
第1熱交換ユニット200は、図4に示すように、一端側第1ヘッダ210aと、他端側第1ヘッダ210bと、複数の扁平管230と、複数のフィン220を備えている。一端側第1ヘッダ210a、他端側第1ヘッダ210b、扁平管230、フィン220はいずれもアルミニウム合金製の部材であり、各々の接続は蝋付けによって行われている。

0014

なお、詳しくは後述するが、第1熱交換ユニット200と第2熱交換ユニット300は、それぞれ上下に二つの熱交換部に区分されて、上側が上側第1熱交換部261、上側第2熱交換部361となり、下側が下側第1熱交換部262、下側第2熱交換部362となっている。

0015

一端側第1ヘッダ210aと他端側第1ヘッダ210bは、両方とも長手方向の両端が閉鎖された細長円筒状に形成されている。第1熱交換ユニット200のうち下側第1熱交換部262の扁平管230aの一端に一端側第1ヘッダ210aが接続される。一方、第1熱交換ユニット200の他端の扁平管230aと扁平管230bの他端に他端側第1ヘッダ210bが接続される。なお、一端側第1ヘッダ210aと他端側第1ヘッダ210bのそれぞれの長手方向を本実施形態の熱交換器100の上下方向とする。

0016

一端側第1ヘッダ210aは第1熱交換ユニット200のうち下側第1熱交換部262の各扁平管230aを挿入できる図示しない孔部が設けられている。また、一端側第1ヘッダ210aには下側第1熱交換部262の各扁平管230aが挿入される側とは反対側に図示しない冷媒回路液冷媒配管と接続される液側接続管500が設けられている。一方、他端側第1ヘッダ210bには内部を8つの空間212a〜212hに仕切仕切板211a〜211gが設けられている。また、扁平管230が挿入される側とは反対側に、仕切板211a〜211gによって仕切られている各空間212a〜212hに冷媒管700が接続される。この冷媒管700は、第1熱交換ユニット200のうち下側第1熱交換部262の扁平管230aが接続される空間212e〜212hと、上側第1熱交換部261の扁平管230bが接続される空間212a〜212dを1対1で繋げるためのものである。このように、ヘッダ210aを複数の空間に分けることで、冷媒のヘッダ210a内での上下方向の移動が制限されることで、同じ空間に接続されている最上方にある扁平管に気相冷媒が集中して流れる、いわゆる偏流を抑えることができる。なお、本実施形態での一端側第1ヘッダ210aは内部を複数(偶数)の空間に分けているが本発明はこれに限定したものではなく、後述する一端側第2ヘッダ310aのように、内部が仕切られていない円筒形状にしても良い。なお、本実施形態では液側接続管500は各扁平管230aが挿入される側とは反対側に設けられているが、本発明はこれに限定したものではなく、各扁平管230aと直交する方向など適宜変更してもよい。また、図示では液側接続管500は一端側第1ヘッダ210aの上下方向の中央に設けられているが、本発明はこれに限定したものではなく、上下位置を適宜変更してもよい。

0017

扁平管230は、断面形状が長円形あるいは角の丸い矩形となった伝熱管であり、フィン220と直交する方向に延びている。また、扁平管230には、冷媒が流れる冷媒流路が複数本形成されている。この冷媒流路は扁平管230の長手方向の一端231と他端232の間に、長手方向の一端231から他端232にかけて延びて形成され、扁平管230の前後方向に等間隔で配置されている。第1熱交換ユニット200において、各扁平管230は、各々の上側の面と下側の面が対向するように、第1熱交換ユニット200の熱交換効率通風抵抗などを考慮して決定した間隔である第1の間隔d1をおいて上下に並べて配置されている。なお、扁平管230の長手方向を本実施形態に示す熱交換器100の左右方向とする。

0018

フィン220は、金属板プレス加工することによって、縦長の板形状に形成されている。フィン220には、図6に示すように、フィン220の短手(前後)方向の一端からフィン220の短手方向の他端に向かって延びる横長の切り欠き部240が、フィン220の長手方向(上下方向)に所定の間隔をおいて多数形成されている。この切り欠き部240に扁平管230が差し込まれることで、扁平管230は上下方向に第1の間隔d1をおいて配置される。また、フィン220は、図1に示すように、扁平管230の長手方向(左右方向)に第1熱交換ユニット200の熱交換効率と通風抵抗などを考慮して決定した間隔である第2の間隔d2をおいて複数枚配置される。図4に示すように、上下に隣り合う扁平管230と、左右に隣り合うフィン220に囲まれた通風路250が、上下方向と左右方向それぞれに複数並んで形成される。なお、図4では複数の通風路250のうち1つを代表して図示している。フィン220と扁平管230はそれぞれが互いに直交しており、図6に示すように、フィン220の表面のうち、複数の通風路の一つと接すると共に、上下に隣り合う扁平管230の間に位置する面が、斜線の矢印で示す方向に流通する空気と熱交換する伝熱部221となる。また、切欠き部240より他端にある面が、フィン220の上端220aから下端220bまで連続して形成された流水部(連通部)222となる。この流水部(連通部)222により、フィン220に付着した凝縮水がフィン220の下端まで流れ落ちることができる。なお、図6は一例であり、フィン220の一端に流水部(連通部)222を形成してもよい。

0019

<第2熱交換ユニットの構成>
一方、第2熱交換ユニット300は、図5に示すように、一端側第2ヘッダ310aと、他端側第2ヘッダ310bと、複数の扁平管330と、複数のフィン320を備えている。一端側第2ヘッダ310a、他端側第2ヘッダ310b、扁平管330、フィン320はいずれもアルミニウム合金製の部材であり、各々の接合は蝋付けによって行われている。

0020

一端側第2ヘッダ310aと、他端側第2ヘッダ310bは、両方とも長手方向の両端が閉鎖された細長い円筒状に形成されている。第2熱交換ユニット300のうち下側第2熱交換部362の各扁平管330aの一端(右端)331に一端側第2ヘッダ310aが接続される。一方、第2熱交換ユニット300の他端(左端)には、下側第2熱交換部362の各扁平管330aの他端と上側第2熱交換部361の各扁平管330bの他端に他端側第2ヘッダ310bが接続される。なお、本実施形態の他端側第2ヘッダ310bは内部に仕切りのない円筒形状であるが、本発明はこれに限定したものではなく、上述した一端側第1ヘッダ210aのように、内部を複数の空間に分けても良い。

0021

扁平管330とフィン320は、上述した第1熱交換ユニット200の扁平管230とフィン220と構成が同じであるため、説明は省略する。

0022

一端側第2ヘッダ310aは第2熱交換ユニット300のうち下側第2熱交換部362の各扁平管330aを挿入できる図示しない孔部が設けられている。また、一端側第2ヘッダ310aには扁平管330aが挿入される側とは反対側に図示しない冷媒回路のガス冷媒配管と接続されるガス側接続管600が設けられている。一方、他端側第2ヘッダ310bは第2熱交換ユニット300の各扁平管330の他端が挿入される。なお、本実施形態ではガス側接続管600は扁平管330aが挿入される側とは反対側に設けられているが、本発明はこれに限定したものではなく、扁平管330aと直交する方向など適宜変更してもよい。また、図示ではガス側接続管600は一端側第2ヘッダ310aの上下方向の中央に設けられているが、本発明はこれに限定したものではなく、上下位置を適宜変更してもよい。

0023

<ターン部の構成>
第1熱交換ユニット200のうち上側第1熱交換部261の各扁平管230bの一端(右端)231と、第2熱交換ユニット300のうち上側第2熱交換部361の各扁平管330bの一端(右端)331を接続するターン部400について説明する。ターン部400は円柱状の配管の両端を扁平にした後U字状に屈曲して形成されたものである。このターン部400で各扁平管同士を接続することにより、第1熱交換ユニット200のうち上側第1熱交換部261の各扁平管230b内の冷媒流路を直接第2熱交換ユニット300のうち上側第2熱交換部361の各扁平管330b内の冷媒流路と連通させることができる。

0024

<本実施形態の熱交換器の動作>
本実施形態に関する熱交換器100を蒸発器として使用した場合の冷媒の状態変化について一例を以下に説明する。乾き度が小さい二相冷媒が液側接続管500を介して一端側第1ヘッダ210aに流入する。一端側第1ヘッダ210aに流入した乾き度が小さい(例えば乾き度が0.2〜0.3)二相冷媒は一端側第1ヘッダ210a内で分流され、第1熱交換ユニット200のうち下側第1熱交換部262の各扁平管230aに流入する。下側第1熱交換部262の各扁平管230aに流入した冷媒は、各扁平管230aの内部の冷媒流路を流れる間に空気と熱交換されて一部が気化し、液側接続管500に流入した時よりも乾き度が大きくなった(例えば乾き度が0.4〜0.5)二相冷媒となる。この冷媒は他端側第1ヘッダ210bの下半分にある各空間212e〜212hに流入し、各扁平管230a内の冷媒流路を流れていた冷媒が各空間212e〜212hで合流する。

0025

各空間212e〜212hで合流した冷媒は各空間212e〜212hに接続されている冷媒管700にそれぞれ流入する。冷媒管700に流入した冷媒は、他端側第1ヘッダ210bの上半分にある各空間212a〜212dにそれぞれ流入する。この各空間212a〜212dに流入した冷媒は分流し、第1熱交換ユニット200のうち上側第1熱交換部261の各扁平管230bにそれぞれ流入する。上側第1熱交換部261の各扁平管230bに流入した冷媒は、各扁平管230bの内部の冷媒流路を流れる間にさらに空気と熱交換されて、さらに一部が気化し、乾き度が半分ほど(例えば乾き度が0.5〜0.6)の二相冷媒となる。この冷媒はターン部400に流入する。

0026

ターン部400に流入した冷媒は、ターン部400内を通過して、第2熱交換ユニット300のうち上側第2熱交換部361の各扁平管330bに流入する。上側第2熱交換部361の各扁平管330bに流入した冷媒は、各扁平管330bの内部の冷媒流路を流れる間にさらに空気と熱交換されて、さらに一部が気化し、乾き度が大きい(例えば乾き度が0.8〜0.9)二相冷媒となる。この冷媒が他端側第2ヘッダ310bに流入し、他端側第2ヘッダ310b内で合流する。合流した冷媒は他端側第2ヘッダ310bを下方に流れ、第2熱交換ユニット300のうち下側第2熱交換部362の各扁平管330aに流入する。下側第2熱交換部362の各扁平管330aに流入した冷媒は、各扁平管330aの内部の冷媒流路を流れる間にさらに空気と熱交換されて気化し、気冷媒となる。この気冷媒が一端側第2ヘッダ310aに流入し、一端側第2ヘッダ310a内で合流する。合流した気冷媒はガス側接続管600に流入し、冷媒回路へと流れていく。

0027

上より、本実施形態の熱交換器100では、ターン部400の設置が第1熱交換ユニット200、第2熱交換ユニット300の上側第1熱交換部261、上側第2熱交換部361の扁平管だけを接続しているため、従来よりもターン部400の数と接続箇所を少なくすることができ、組み立てが容易になる。また、冷媒を分流させる際に偏流が起きやすい、乾き度が半分ほど(例えば乾き度が0.5〜0.6)の二相冷媒については、ターン部400を用いることで偏流を防ぐことができる。これは、ターン部400を用いることで扁平管内を流れる冷媒が上下方向の各段で分けられるため、気相冷媒が上側に配置されている扁平管に流れ、上側の扁平管と下側の扁平管での偏流を防ぐことができる。

0028

なお、本実施形態の熱交換器100では、第1熱交換ユニット200、第2熱交換ユニット300の下部に液冷媒配管およびガス冷媒配管が接続されるよう液側接続管500およびガス側接続管600を第1熱交換ユニット200、第2熱交換ユニット300の下部に配置しているが、本発明はこれに限定したものではなく、液冷媒配管およびガス冷媒配管が第1熱交換ユニット200、第2熱交換ユニット300の上部に接続できるよう液側接続管500およびガス側接続管600を第1熱交換ユニット200、第2熱交換ユニット300の上部に配置してもよい。さらに、液側接続管500およびガス側接続管600を入れ替えて設けてもよい。

0029

さらに、本実施形態の熱交換器100の上下方向、左右方向は一例であり、室外機などに設置する時の方向を示したものではない。よって、本実施形態の熱交換器100を上下反対向きに設置しても良く、また、一端側第1ヘッダ210aなどのヘッダを長手方向が水平方向になるよう熱交換器100を横倒しに設置しても良い。

0030

また、本発明の熱交換器100は本実施形態に限定したものではなく、L字型曲げ加工してもよい。L字型に曲げ加工する際、液側接続管500およびガス側接続管600がある一端を固定して他端を曲げるが、本発明の場合、ターン部400が液側接続管500およびガス側接続管600のある一端に設けられているため、L字型に曲げやすくなっている。

0031

100熱交換器
200 第1熱交換ユニット
300 第2熱交換ユニット
220、320フィン
230、330 扁平管
400ターン部

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