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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022161501
(43)【公開日】2022-10-21
(54)【発明の名称】熱交換器及び冷凍サイクル装置
(51)【国際特許分類】
   F28F 9/02 20060101AFI20221014BHJP
   F28D 1/053 20060101ALI20221014BHJP
【FI】
F28F9/02 301D
F28D1/053 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2021066373
(22)【出願日】2021-04-09
(71)【出願人】
【識別番号】505461072
【氏名又は名称】東芝キヤリア株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001634
【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】是澤 亮輔
(72)【発明者】
【氏名】畠田 崇史
【テーマコード(参考)】
3L103
【Fターム(参考)】
3L103AA01
3L103AA31
3L103BB42
3L103CC17
3L103CC18
3L103CC23
3L103DD08
3L103DD32
3L103DD33
(57)【要約】
【課題】製造コストを低減させ、内部に充填される冷媒の熱干渉を抑制しつつ、冷媒の漏れを容易に確認できる熱交換器を提供することである。
【解決手段】熱交換器は、熱交換チューブと、ヘッダと、を持つ。熱交換チューブは、第1方向に延び、冷媒が流通する。前記ヘッダは、前記熱交換チューブの前記第1方向の端部に接続される。前記ヘッダは、中間板材と、2つの端部板材とを持つ。2つの端部板材は、前記中間板材を前記中間板材の厚さ方向に挟む。前記ヘッダは、前記中間板材にて冷媒空間流路を形成する。前記中間板材は、板材本体と、筒部とを持つ。板材本体は、第1貫通孔部が形成される。筒部は、前記板材本体における前記第1貫通孔部の周縁部から前記厚さ方向に立ち上がり、前記2つの端部板材のうちの一方、又は他の前記中間板材の前記板材本体に接触する。
【選択図】図4
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1方向に延び、冷媒が流通する熱交換チューブと、
前記熱交換チューブの前記第1方向の端部に接続され、中間板材と、前記中間板材を前記中間板材の厚さ方向に挟む2つの端部板材とを有し、前記中間板材にて冷媒空間流路を形成するヘッダと、
を備える熱交換器において、
前記中間板材は、
第1貫通孔部が形成された板材本体と、
前記板材本体における前記第1貫通孔部の周縁部から前記厚さ方向に立ち上がり、前記2つの端部板材のうちの一方、又は他の前記中間板材の前記板材本体に接触する筒部と、
を有する、熱交換器。
【請求項2】
前記中間板材は、前記筒部が立ち上がる先端部から径方向外側に突出する鍔部を有し、
前記鍔部は、前記2つの端部板材のうちの一方、又は他の前記中間板材の前記板材本体に接触する、請求項1に記載の熱交換器。
【請求項3】
前記ヘッダは、前記2つの端部板材のうちの一方の外周縁と他方の外周縁とを、前記2つの端部板材の全周にわたって連結する立ち上がり壁を有する、請求項1又は2に記載の熱交換器。
【請求項4】
前記2つの端部板材は、前記厚さ方向に見たときにそれぞれ矩形状を呈し、
前記立ち上がり壁は、
前記2つの端部板材のうちの一方における前記厚さ方向に見たときの2つの第1辺部に設けられ、前記厚さ方向に延びて、前記2つの端部板材のうちの他方の外周縁に達する2つの第1壁片と、
前記2つの端部板材のうちの前記他方における前記厚さ方向に見たときの、前記2つの第1辺部に隣り合う2つの第2辺部に設けられ、前記厚さ方向に延びて、前記2つの端部板材のうちの前記一方の外周縁に達する2つの第2壁片と、
を有する、請求項3に記載の熱交換器。
【請求項5】
前記2つの端部板材及び前記立ち上がり壁における外側の面には、耐食処理が施されている、請求項3又は4に記載の熱交換器。
【請求項6】
前記ヘッダは、前記中間板材として、互いに同一形状の複数の前記中間板材を有し、
前記複数の前記中間板材における前記筒部は、前記厚さ方向に並べて配置される、請求項1から5のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項7】
前記ヘッダは、前記中間板材として、前記第1貫通孔部の形状が互いに異なる第1中間板材及び第2中間板材を有し、
前記第1中間板材と前記第2中間板材との間に挟まれ、第2貫通孔部が形成された仕切り板材を備え、
前記厚さ方向に見たときに、前記第1中間板材の前記第1貫通孔部は、前記第2中間板材の前記第1貫通孔部の内周縁内に配置され、
前記第1中間板材の前記筒部は、前記第2中間板材の前記板材本体に向かって延びて、前記仕切り板材に接触し、
前記第2貫通孔部は、前記第1中間板材の前記第1貫通孔部と同一形状である、請求項1から6のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項8】
請求項1から7のいずれか一項に記載の熱交換器を備える冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、熱交換器及び冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、冷凍サイクル装置では、熱交換器が用いられる。この種の熱交換器では、中間板材と、中間板材を挟んで両端側に位置する端部板材と、を貼り合わせることで、冷媒が流れる冷媒流路を構成する場合がある。貫通孔を開けた中間板材と端部板材とを貼り合わせて、冷媒流路内の空間である冷媒空間流路を形成している。
冷媒空間流路の体積は、貫通孔の面積と、中間板材の厚みとで決まる。そのため、ある程度の厚みを持った中間板材で冷媒空間流路を形成しなければならなく、材料管理や材料コストの面でも手間がかかっている。
【0003】
また、熱交換器の冷媒空間流路内で、高温領域と低温領域のサーキット(冷媒流路)が隣り合う位置にある場合、サーキット間にスリット加工を施している。これにより、サーキット間の熱干渉を抑制している。熱干渉が生じると、冷媒流路内で冷媒の状態が変化し、熱交換器の効率が下がる。このため、熱干渉を避けることが望まれる。中間板材のサーキット間にスリットを施すには、スリットを加工するための作業領域が狭く、加工難易度が高い問題がある。
また、中間板材を2つの端部板材で挟み込んで接合するため、中間板材内で接合性が悪い場合に、冷媒の漏れを確認することが困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】国際公開第2015/063875号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明が解決しようとする課題は、製造コストを低減させ、内部に充填される冷媒の熱干渉を抑制しつつ、冷媒の漏れを容易に確認できる熱交換器及び冷凍サイクル装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
実施形態の熱交換器は、熱交換チューブと、ヘッダと、を持つ。熱交換チューブは、第1方向に延び、冷媒が流通する。前記ヘッダは、前記熱交換チューブの前記第1方向の端部に接続される。前記ヘッダは、中間板材と、2つの端部板材とを持つ。2つの端部板材は、前記中間板材を前記中間板材の厚さ方向に挟む。前記ヘッダは、前記中間板材にて冷媒空間流路を形成する。前記中間板材は、板材本体と、筒部とを持つ。板材本体は、第1貫通孔部が形成される。筒部は、前記板材本体における前記第1貫通孔部の周縁部から前記厚さ方向に立ち上がり、前記2つの端部板材のうちの一方、又は他の前記中間板材の前記板材本体に接触する。
【図面の簡単な説明】
【0007】
図1】第1の実施形態の冷凍サイクル装置の概略構成図。
図2】第1の実施形態における熱交換器の斜視図。
図3】第1の実施形態における第1ヘッダを分解した斜視図。
図4】第1の実施形態における第1ヘッダの断面図。
図5図4中のA1部拡大図である。
図6】第2の実施形態における熱交換器を分解した斜視図。
図7】第2の実施形態における熱交換器の断面図。
図8】第3の実施形態における熱交換器を分解した斜視図。
図9】第3の実施形態における第1,2中間板材及び仕切り板材の斜視図。
図10】変形例の熱交換器における第1,2中間板材の斜視図。
図11】第4の実施形態における熱交換器を分解した斜視図。
図12】第4の実施形態における第2中間板材、仕切り板材、第1中間板材、及び第3中間板材の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、実施形態の熱交換器及び冷凍サイクル装置を、図面を参照して説明する。
【0009】
(第1の実施形態)
図1に示されるように、冷凍サイクル装置1は、圧縮機2と、四方弁3と、室外熱交換器(熱交換器)4と、膨張装置5と、室内熱交換器(熱交換器)6と、を有する。冷凍サイクル装置1における圧縮機2等の構成要素は、配管7によって順次接続されている。図1では、冷房運転時の冷媒(熱媒体)の流通方向が実線矢印で示され、暖房運転時の冷媒の流通方向が破線矢印で示される。
【0010】
圧縮機2は、圧縮機本体2Aと、アキュムレータ2Bと、を有する。圧縮機本体2Aは、内部に取り込まれる低圧の気体冷媒を圧縮して高温・高圧の気体冷媒にする。アキュムレータ2Bは、気液二相冷媒を分離して、気体冷媒を圧縮機本体2Aに供給する。
【0011】
四方弁3は、冷媒の流通方向を逆転させ、冷房運転と暖房運転とを切り替える。
冷房運転時に冷媒は、圧縮機2、四方弁3、室外熱交換器4、膨張装置5、及び室内熱交換器6の順に流れる。このとき冷凍サイクル装置1は、室外熱交換器4を凝縮器として機能させ、室内熱交換器6を蒸発器として機能させ、室内を冷房する。
暖房運転時に冷媒は、圧縮機2、四方弁3、室内熱交換器6、膨張装置5、室外熱交換器4の順に流れる。このとき冷凍サイクル装置1は、室内熱交換器6を凝縮器として機能させ、室外熱交換器4を蒸発器として機能させ、室内を暖房する。
【0012】
凝縮器は、圧縮機2から吐出される高温・高圧の気体冷媒を、外気へ放熱させて凝縮させることにより、高圧の液体冷媒にする。
膨張装置5は、凝縮器から送り込まれる高圧の液体冷媒の圧力を下げ、低温・低圧の気液二相冷媒にする。
蒸発器は、膨張装置5から送り込まれる低温・低圧の気液二相冷媒を、外気から吸熱させて気化させることにより、低圧の気体冷媒にする。
【0013】
このように、冷凍サイクル装置1では、作動流体である冷媒が気体冷媒と液体冷媒との間で相変化しながら循環する。冷媒は、気体冷媒から液体冷媒に相変化する過程で放熱し、液体冷媒から気体冷媒に相変化する過程で吸熱する。冷凍サイクル装置1は、冷媒の放熱又は吸熱を利用して、暖房や冷房、除霜等を行う。
【0014】
図2は、第1の実施形態の熱交換器4の斜視図である。図2に示すように、第1の実施形態の熱交換器4は、冷凍サイクル装置1の室外熱交換器4及び室内熱交換器6のうち一方又は両方に使用される。以下、熱交換器4が冷凍サイクル装置1の室外熱交換器4として使用される場合を例にして説明する。
【0015】
熱交換器4は、第1ヘッダ(ヘッダ)10と、第2ヘッダ(ヘッダ)30と、熱交換チューブ40A~40Hと、フィン45と、を有する。なお、図2では、熱交換器4が有する複数のフィン45の1つを二点鎖線で示す。
本明細書において、以下のようにX方向、Y方向、及びZ方向を規定する。Z方向は、第1ヘッダ10及び第2ヘッダ30が延在する一方向である。例えば、Z方向は鉛直方向であり、+Z側は上側である。X方向は、熱交換チューブ40A~40Hが延びる方向(第1方向。後述する中間板材11の厚さ方向)である。例えば、X方向は水平方向であり、+X側は第1ヘッダ10から第2ヘッダ30に向かう側である。Y方向は、X方向及びZ方向に垂直な方向である。
【0016】
図3及び図4に示すように、第1ヘッダ10は、中間板材11と、2つの端部板材12,13と、を持つ。中間板材11は、板材本体16と、複数の筒部17A~17Eと、鍔部18A~18Eと、を持つ。なお、筒部17A~17Eは、筒部17A,17B,17C,17D,17Eを意味する。鍔部18A~18E等についても同様である。
板材本体16は、X方向に見たときに矩形状を呈する板状である。板材本体16は、X方向に見たとき、2つの第1辺部16aと、2つの第2辺部16bと、を有する。2つの第1辺部16aは、板材本体16におけるZ方向に沿う外縁である。2つの第2辺部16bは、板材本体16におけるY方向に沿う外縁である。2つの第2辺部16bは、2つの第1辺部16aに隣り合う。
板材本体16には、複数の第1貫通孔部21A~21Eが形成される。
【0017】
第1貫通孔部21Aは、X方向に見たときに、Y方向に延びる長円形状である。ここで言う長円形状とは、互いに平行かつ向かい合う2つの直線と、これら2つの直線の端部同士をそれぞれ結ぶ湾曲凸状(例えば半円弧状、楕円弧状等)の曲線と、で構成される形状を意味する。第1貫通孔部21Aは、第1貫通孔部21A~21Eの中で、最も+Z側の位置にある。第1貫通孔部21Aは、2つの第1辺部16aのうち、一方の近傍から他方の近傍まで延びる。
第1貫通孔部21B,21Cは、X方向に見たときに、丸みを帯びた角部を有する矩形状である。第1貫通孔部21B,21Cは、第1貫通孔部21Aよりも-Z側の位置にある。第1貫通孔部21B,21Cは、Y方向に並べるとともに、Y方向に互いに間隔を空けて配置される。第1貫通孔部21Cは、第1貫通孔部21Bよりも+Y側に配置される。第1貫通孔部21B,21C全体としてのY方向の長さ、及び第1貫通孔部21AのY方向の長さは、互いに同等である。
【0018】
第1貫通孔部21D,21Eは、X方向に見たときに、Y方向に延びる長円形状である。第1貫通孔部21D,21Eは、第1貫通孔部21B,21Cよりも-Z側の位置にある。第1貫通孔部21D,21Eは、Y方向に並べるとともに、Y方向に互いに間隔を空けて配置される。第1貫通孔部21Eは、第1貫通孔部21Dよりも+Y側に配置される。
第1貫通孔部21DのY方向の長さ、及び第1貫通孔部21BのY方向の長さは、互いに同等である。第1貫通孔部21EのY方向の長さ、及び第1貫通孔部21CのY方向の長さは、互いに同等である。
【0019】
筒部17Aは、筒状であり、第1貫通孔部21Aと同軸に配置される。筒部17Aは、板材本体16における第1貫通孔部21Aの周縁部からX方向の+X側に立ち上がる。筒部17B~17Eは、筒部17Aと同様に構成される。筒部17B~17Eは、板材本体16における第1貫通孔部21B~21Eの周縁部から+X側にそれぞれ立ち上がる。
鍔部18Aは、筒部17Aが立ち上がる先端部から、筒部17Aの径方向外側に、筒部17Aの全周にわたって突出する。鍔部18B~18Eは、鍔部18Aと同様に構成される。鍔部18B~18Eは、筒部17B~17Eが立ち上がる先端部から、筒部17B~17Eの径方向外側に、筒部17B~17Eの全周にわたってそれぞれ突出する。
板材本体16から筒部17A及び鍔部18Aが全体として+X側に立ち上がる長さ、及び板材本体16から筒部17B及び鍔部18Bが全体として+X側に立ち上がる長さは、互いに同等である。板材本体16から筒部17C~17E及び鍔部18C~18Eが全体として+X側に立ち上がる長さについても、同様である。
【0020】
例えば、第1貫通孔部21A~21E、筒部17A~17E、及び鍔部18A~18Eは、板状の部材をリフレア加工することで形成される。板状の部材の母材は、アルミニウム、アルミニウム合金等の、熱伝導率が高く比重が小さい材料で形成される。
母材の第1主面には、ロウ材を含む層が形成されることが好ましい。母材における、第1主面とは反対の第2主面には、耐食処理層が形成される(耐食処理が施されている)ことが好ましい。例えば、耐食処理層には、JIS規格により規定されるAl-Zn-Mg系の熱処理型のアルミニウム合金である、A7072に形成された耐食被膜が用いられる。
板状の部材の第1主面が-X側を向くように配置した状態で、板状の部材にリフレア加工すること等により、第1貫通孔部21A~21E、筒部17A~17E、及び鍔部18A~18Eが形成される。
図4に示すように、中間板材11において、板状の部材の第1主面に対応する面を、符号11cで示す。中間板材11において、板状の部材の第2主面に対応する面を、符号11dで示す。
【0021】
図3及び図4に示すように、端部板材12,13は、X方向に見たときにそれぞれ矩形状を呈する板状である。X方向に見たときに、端部板材12,13、及び中間板材11の板材本体16は、互いにほぼ重なる。
端部板材12は、X方向に見たとき、2つの第1辺部12aと、2つの第2辺部12bと、を有する。2つの第1辺部12aは、端部板材12におけるZ方向に沿う外縁である。2つの第2辺部12bは、端部板材12におけるY方向に沿う外縁である。2つの第2辺部12bは、2つの第1辺部12aに隣り合う。
図3に示すように、端部板材12における-Z側の端部には、2つの差込み孔部24A,24Bが形成される。差込み孔部24A,24Bは、X方向に見たときに円形状である。差込み孔部24A,24Bは、端部板材12をX方向に貫通する。
差込み孔部24A,24Bは、Y方向に並べるとともに、Y方向に互いに間隔を空けて配置される。差込み孔部24Bは、差込み孔部24Aよりも+Y側に配置される。
X方向に見たときに、差込み孔部24Aは中間板材11の第1貫通孔部21D内に配置される。同様に、X方向に見たときに、差込み孔部24Bは中間板材11の第1貫通孔部21E内に配置される。
【0022】
端部板材12と同様に、端部板材13は、X方向に見たとき、2つの第1辺部13aと、2つの第2辺部13bと、を有する。
端部板材13には、複数の差込み孔部26A~26Hが形成される。差込み孔部26A~26Hは、X方向に見たときに、Y方向に延びる長円形状である。
差込み孔部26A,26Bは、差込み孔部26A~26Eの中で、最も+Z側の位置にある。差込み孔部26A,26Bは、Y方向に並べるとともに、Y方向に互いに間隔を空けて配置される。差込み孔部26Bは、差込み孔部26Aよりも+Y側に配置される。
差込み孔部26A,26C,26E,26Gは、Z方向に並べるとともに、Z方向にこの順で互いに間隔を空けて配置される。差込み孔部26B,26D,26F,26Hは、Z方向に並べるとともに、Z方向にこの順で互いに間隔を空けて配置される。
【0023】
X方向に見たときに、差込み孔部26A,26Bは中間板材11の第1貫通孔部21A内に配置される。同様に、X方向に見たときに、差込み孔部26C,26Eは中間板材11の第1貫通孔部21B内に配置される。X方向に見たときに、差込み孔部26D,26Fは中間板材11の第1貫通孔部21C内に配置される。X方向に見たときに、差込み孔部26Gは中間板材11の第1貫通孔部21D内に配置される。X方向に見たときに、差込み孔部26Hは中間板材11の第1貫通孔部21E内に配置される。
【0024】
端部板材12,13は、前記板状の部材により形成される。このとき、端部板材12において第1主面が+X側を向き、端部板材13において第1主面が-X側を向くように配置される。
図4に示すように、端部板材12,13において、板状の部材の第1主面に対応する面を、符号12c,13cで示す。端部板材12,13において、板状の部材の第2主面に対応する面を、符号12d,13dで示す。
2つの端部板材12,13における第1ヘッダ10の外側の面には、耐食処理が施されている。
【0025】
図4及び図5に示すように、端部板材12,13は、中間板材11をX方向に挟む。
端部板材12は、中間板材11の板材本体16に、板材本体16の-X側から接触する。なお、本明細書において、接触するとは、直接的に接触することを意味するだけでなく、他の部材を介して間接的に接触することも意味する。
端部板材12と板材本体16とは、ロウ付けにより固定される。このロウ付けには、中間板材11の第1主面11c、及び端部板材12の第1主面12cに設けられたロウ材を含む層が用いられる。
中間板材11の鍔部18A~18Eは、端部板材13に、端部板材13の-X側からそれぞれ接触する。中間板材11の筒部17A~17Eは、端部板材13に、端部板材13の-X側から鍔部18A~18Eを介してそれぞれ接触する。
端部板材13と鍔部18A~18Eとは、ロウ付けにより固定される。このロウ付けには、中間板材11の第1主面11c、及び端部板材13の第1主面13cに設けられたロウ材を含む層が用いられる。
【0026】
図2に示すように、第2ヘッダ30は、第1ヘッダ10と同様に構成される。第2ヘッダ30は、中間板材11、端部板材12,13と同様に構成された中間板材(不図示)、端部板材32,33を有する。
端部板材33には、図示しない差込み孔が形成される。
【0027】
熱交換チューブ40A~40Hは、偏平管状に形成されて、X方向に延びる。すなわち、熱交換チューブ40A~40HのZ方向の長さよりも、熱交換チューブ40A~40HのY方向の長さが長い。熱交換チューブ40A~40Hは、アルミニウム、アルミニウム合金等の、熱伝導率が高く比重が小さい材料で形成される。
熱交換チューブ40A~40Hの-X側の端部は、端部板材13の差込み孔部26A~26H内にそれぞれ配置される。熱交換チューブ40A~40Hの-X側の端部は、中間板材11の複数の筒部17A~17Eに差し込まれる。
熱交換チューブ40A~40Hの+X側の端部は、第2ヘッダ30の端部板材33の差込み孔内にそれぞれ配置される。
熱交換チューブ40A~40H内には、冷媒がそれぞれ流通する。
【0028】
フィン45は、アルミニウム、アルミニウム合金等により、薄板状に形成される。フィン45には、Y方向に延びるスリット46が複数形成される。各スリット46は、-Y側に開口する。各スリット46は、熱交換チューブ40A~40Hに嵌め合う。
【0029】
図3に示すように、第1ヘッダ10の端部板材12の差込み孔部24Aには、管状の第1冷媒ポート50Aの端部が配置される。第1ヘッダ10の端部板材12の差込み孔部24Bには、管状の第2冷媒ポート50Bの端部が配置される。
【0030】
以上のように構成された熱交換器4では、例えば第1冷媒ポート50Aから流れ込んだ冷媒は、以下のように流れる。
すなわち、冷媒は、筒部17Dを通して、熱交換チューブ40G、熱交換チューブ40E、筒部17B、熱交換チューブ40C、熱交換チューブ40A、筒部17A内にこの順に流れ込む。さらにこの冷媒は、熱交換チューブ40B、熱交換チューブ40D、筒部17C、熱交換チューブ40F、熱交換チューブ40H、筒部17Eを通して、第2冷媒ポート50Bから流れ出る。
【0031】
図4に示すように、室外熱交換器4では、第1ヘッダ10の中間板材11及び端部板材12,13、第2ヘッダ30の中間板材及び端部板材32,33により、内部に冷媒を流すための冷媒流路55が形成される。
冷媒流路55内において、冷媒が実際に流れる空間が、冷媒空間流路55aである。すなわち、冷媒空間流路55aは、第1ヘッダ10の中間板材11及び端部板材12,13、第2ヘッダ30の中間板材及び端部板材32,33により形成される。
【0032】
以上説明したように、本実施形態の熱交換器4では、図5に示すように、筒部17Aの径方向外側に、筒部17Aを覆う空間層S1が形成される。一般的に、この空間層にある空気の熱伝導率は、中間板材及び端部板材が形成される材料の熱伝導率よりも小さい。このため、例えば中間板材11に複数の筒部17A,17Bが形成され、熱交換器4内に冷媒が充填された場合に、筒部17A,17Bのうち、筒部17A内の冷媒と、筒部17B内の冷媒との熱干渉を、抑制することができる。
筒部17Aの径方向外側に空間層S1が形成されるため、筒部が、その径方向外側まで延びる場合に比べて、中間板材11の製造に要する材料コストを低減させることができる。
筒部17Aの径方向外側に空間層S1が形成されるため、例えば熱交換器4内に冷媒が充填されたときに、鍔部18Aを介して筒部17Aと端部板材13とが接触する部分であって充填された冷媒近傍の部分P1を、熱交換器4の外側から目視により確認しやすくなる。部分P1の径方向外側に冷媒の漏れ確認用の石鹸水等を塗布して、その石鹸水の泡立ちを目視により確認する。このように、冷媒の漏れを容易に確認することができる。
以上のように、熱交換器4の製造コストを低減させ、内部に充填される冷媒の熱干渉を抑制しつつ、冷媒の漏れを容易に確認することができる。
【0033】
中間板材11に筒部17Aが形成されるため、中間板材をX方向に厚くする必要が無い。中間板材11の製造に用いる板状の部材の厚さ、及び端部板材12,13の製造に用いる板状の部材の厚さを、互いに等しくすることができ、製造に用いる材料の管理が容易になる。
【0034】
熱交換器4は、鍔部18Aを持つ。筒部17Aと端部板材13との接触面積に比べて、鍔部18Aと端部板材13との接触面積が広くなる。このため、接触面積が広く確保されて、中間板材11と端部板材13との接合を確実に行うことができる。接合における信頼性を向上させることができる。
また、本実施形態の冷凍サイクル装置1では、製造コストを低減させ、内部に充填される冷媒の熱干渉を抑制しつつ、冷媒の漏れを容易に確認することができる熱交換器4を用いて、冷凍サイクル装置1を構成することができる。
【0035】
なお、第1ヘッダ10は、2つの端部板材12,13によりX方向に挟まれる中間板材11を複数持ってもよい。これら複数の中間板材11は、互いに同一形状である。複数の中間板材11における筒部17Aは、X方向に並べて配置される。この場合、複数の中間板材11における最も+X側の中間板材11以外の中間板材11に設けられた鍔部18Aは、この中間板材11に対して+X側に隣り合う他の中間板材11の板材本体16に、この板材本体16の-X側から接触する。
また、複数の中間板材11における最も+X側の中間板材11以外の筒部17Aは、この中間板材11に対して+X側に隣り合う他の中間板材11の板材本体16に、この板材本体16の-X側から鍔部18Aを介して接触する。
筒部17B~17Eについても、筒部17Aと同様である。
【0036】
この変形例の熱交換器では、複数の中間板材11により、筒部17A内の空間層をX方向に長く連ねることができる。
例えば、前記板状の部材における加工上の制約により、筒部17AにおけるX方向の長さが短くなる場合であっても、複数の中間板材11を用いることにより、冷媒空間流路55aの体積を増やすことができる。
【0037】
なお、中間板材11に形成される第1貫通孔部の数に制限は無く、1つでもよい。筒部17A~17Eに鍔部18A~18Eが設けられなくてもよい。
【0038】
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について図6及び図7を参照しながら説明するが、前記実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
図6及び図7に示すように、本実施形態の熱交換器61の第1ヘッダ10Aは、第1の実施形態の熱交換器4の第1ヘッダ10の各構成に加えて、立ち上がり壁62を持つ。立ち上がり壁62は、端部板材12の外周縁と端部板材13の外周縁とを、端部板材12,13の全周にわたって連結する。
より詳しく説明すると、立ち上がり壁62は、2つの第1壁片63と、2つの第2壁片64と、を持つ。
【0039】
2つの第1壁片63は、端部板材13における2つの第1辺部13aに設けられる。2つの第1壁片63は、X方向の-X側に延びて、端部板材12の外周縁に達する。
2つの第2壁片64は、端部板材12における2つの第2辺部12bに設けられる。2つの第2壁片64は、X方向の+X側に延びて、端部板材13の外周縁に達する。
端部板材13及び2つの第1壁片63は、前記板状の部材を折り曲げて形成される。端部板材13及び2つの第1壁片63は、全体としてU字状に折れ曲がった形状である。端部板材12及び2つの第2壁片64は、前記板状の部材を折り曲げて形成される。端部板材12及び2つの第2壁片64は、全体としてU字状に折れ曲がった形状である。
端部板材12,13及び立ち上がり壁62における第1ヘッダ10Aの外側の面には、耐食処理が施されている。
【0040】
以上説明したように、本実施形態の熱交換器61では、熱交換器61の製造コストを低減させ、内部に充填される冷媒の熱干渉を抑制しつつ、冷媒の漏れを容易に確認することができる。
さらに、熱交換器61が立ち上がり壁62を持つ。従って、端部板材12,13の間の筒部17Aに、凝縮水、雨水、ゴミ等が付着し、付着した部分が腐食するのを抑制することができる。このため、熱交換器61内に冷媒が充填された場合には、腐食が冷媒のリークにつながるのを抑制することができる。
【0041】
立ち上がり壁62は、2つの第1壁片63と、2つの第2壁片64と、を持つ。端部板材13及び2つの第1壁片63、端部板材12及び2つの第2壁片64が、それぞれ全体としてU字状に折れ曲がった形状である。従って、互いに同様の構成の端部板材13及び2つの第1壁片63、端部板材12及び2つの第2壁片64を用いて、立ち上がり壁62を構成することができる。
端部板材12,13及び立ち上がり壁62における第1ヘッダ10A(熱交換器61)の外側の面には、耐食処理が施されている。このため、第1ヘッダ10Aの外側から端部板材12,13及び立ち上がり壁62に雨水等が付着したときに、この雨水等により端部板材12,13及び立ち上がり壁62が腐食するのを抑制することができる。
【0042】
なお、端部板材12,13において、2つの第1壁片63及び2つの第2壁片64が設けられる位置は限定されない。例えば、2つの第1壁片63及び2つの第2壁片64が端部板材12に設けられてもよい。
前記板状の部材において、第2主面に耐食処理層が形成されなくてもよい。
【0043】
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について図8から図10を参照しながら説明するが、前記実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。なお、後述する図の一部では、前記実施形態から形状を変更した部分のみに符号を付している。
図8に示すように、本実施形態の熱交換器71の第1ヘッダ10Bは、第2の実施形態の熱交換器61の第1ヘッダ10Aにおける中間板材11に代えて、第1中間板材(中間板材)72、第2中間板材(中間板材)11A、及び仕切り板材73を持つ。
第1中間板材72、仕切り板材73、及び第2中間板材11Aは、端部板材12と端部板材13との間に-X側から+X側に向かってこの順で配置される。すなわち、仕切り板材73は、第1中間板材72と第2中間板材11Aとの間に挟まれる。
例えば、第2中間板材11Aは、中間板材11と同一の構成である。
【0044】
例えば、第1中間板材72は、中間板材11の第1貫通孔部21C、筒部17C、及び鍔部18Cに代えて、第1貫通孔部21F、筒部17F、及び鍔部18Fを持つ。
第1貫通孔部21Fは、中間板材11の板材本体16において第1貫通孔部21Cが形成される位置に形成される。第1貫通孔部21Fは、X方向に見たときにT字状である。第1中間板材72の第1貫通孔部21Fの形状、及び第2中間板材11Aの第1貫通孔部21Cの形状は、互いに異なる。第1中間板材72の第1貫通孔部21Fの外形は、第2中間板材11Aの第1貫通孔部21Cの外形よりも小さい。
筒部17Fは、板材本体16における第1貫通孔部21Fの周縁部からX方向の+X側に立ち上がる。鍔部18Fは、筒部17Fが立ち上がる先端部から、筒部17Fの径方向外側に、筒部17Fの全周にわたって突出する。
板材本体16から筒部17F及び鍔部18Fが全体として+X側に立ち上がる長さ、及び板材本体16から筒部17A及び鍔部18Aが全体として+X側に立ち上がる長さは、互いに同等である。
【0045】
仕切り板材73は、X方向に見たときに矩形状を呈する板状である。仕切り板材73には、複数の第2貫通孔部75A~75Eが形成される。
第2貫通孔部75A,75B,75D,75Eは、前記第1貫通孔部21A,21B,21D,21Eと同様にそれぞれ形成される。
仕切り板材73の第2貫通孔部75Cは、第1中間板材72の第1貫通孔部21Fと同一形状である。X方向に見たときに、第2貫通孔部75Cは、第1中間板材72の第1貫通孔部21Fに重なる。X方向に見たときに、第2貫通孔部75C及び第1貫通孔部21Fは、第2中間板材11Aの第1貫通孔部21Cの内周縁内にそれぞれ配置される。ここで言う内周縁内とは、内周縁の内側だけでなく、内周縁上も含む意味である。
第1中間板材72の筒部17Fは、第2中間板材11Aの板材本体16に向かって延びて、仕切り板材73に鍔部18Fを介して接触する。
【0046】
以上のように構成された熱交換器71では、図9に示すように、第1中間板材72の鍔部18Fと、仕切り板材73における第2貫通孔部75Cの周縁部との間から、冷媒が第1ヘッダ10B(熱交換器71)の外部に漏れ難い。仕切り板材73における第2貫通孔部75Cの周縁部と、第2中間板材11Aの板材本体16における第1貫通孔部21Cの周縁部との間から、冷媒が第1ヘッダ10Bの外部に漏れ難い。
【0047】
一方で、本実施形態の熱交換器71に対して、仕切り板材73を備えない変形例の熱交換器81を、図10を用いて説明する。
比較例の熱交換器81では、第1中間板材72の鍔部18Fと、第2中間板材11Aの板材本体16における第1貫通孔部21Cの周縁部との間に隙間S3が形成される。この隙間S3を通して、冷媒が第1ヘッダの外部に漏れる。
【0048】
以上説明したように、本実施形態の熱交換器71では、熱交換器71の製造コストを低減させ、内部に充填される冷媒の熱干渉を抑制しつつ、冷媒の漏れを容易に確認することができる。
さらに、第1,2中間板材72,11Aの第1貫通孔部21F,21C同士が互いに異なる形状であっても、例えば、熱交換器71内に充填された冷媒が、熱交換器71の外部に漏れるのを抑制することができる。そして、第1貫通孔部21F,21Cの形状を調節することにより、熱交換器71の圧力損失を調節することができる。
【0049】
(第4の実施形態)
次に、本発明の第4実施形態について図11及び図12を参照しながら説明するが、前記実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
図11及び図12に示すように、本実施形態の熱交換器81の第1ヘッダ10Cは、第3の実施形態の熱交換器71の第1ヘッダ10Bの各構成に加えて、第3中間板材(中間板材)11Bを持つ。なお、図11では、説明の便宜のため、第1ヘッダ10Cの各構成のうち+Y側の部分のみを示す。
第3中間板材11Bは、第2中間板材11Aと同一の構成である。第3中間板材11Bは、端部板材12と第1中間板材72との間に配置される。
【0050】
図10に示すように、第1ヘッダ10Cが仕切り板材73を備えない場合には、第1中間板材72の鍔部18Fと、第2中間板材11Aの板材本体16における第1貫通孔部21Cの周縁部との間に前記隙間S3が形成される。このため、第1ヘッダ10Cの外部に冷媒を漏らさないために、仕切り板材73が必要である。
一方で、図11及び図12に示すように、X方向に見たときに、第1中間板材72の第1貫通孔部21Fは、第3中間板材11Bの第1貫通孔部21Cの内周縁内に配置される。このため、第3中間板材11Bの鍔部18Cは第1中間板材72の板材本体16に全周にわたって接触する。このため、第3中間板材11Bと第1中間板材72との間に、仕切り板材73は不要である。
【0051】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、筒部17A~17Fを持つことにより、製造コストを低減させ、内部に充填される冷媒の熱干渉を抑制しつつ、冷媒の漏れを容易に確認することができる。
【0052】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【0053】
4,61,71,81…室外熱交換器(熱交換器)、6…室内熱交換器(熱交換器)、10,10A,10B,10C…第1ヘッダ(ヘッダ)、11…中間板材、11A…第2中間板材(中間板材)、11B…第3中間板材(中間板材)、12,13,32,33…端部板材、12a,13a…第1辺部、12b,13b…第2辺部、16…板材本体、17A~17F…筒部、18A~18F…鍔部、21A~21F…第1貫通孔部、30…第2ヘッダ(ヘッダ)、62…立ち上がり壁、63…第1壁片、64…第2壁片、72…第1中間板材(中間板材)、73…仕切り板材、75A~75E…第2貫通孔部、X…方向(第1方向。中間板材の厚さ方向)
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12