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WO2019026239A1 - 熱交換器、及び冷凍サイクル装置 - Google Patents

熱交換器、及び冷凍サイクル装置 Download PDF

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Publication number
WO2019026239A1
WO2019026239A1 PCT/JP2017/028253 JP2017028253W WO2019026239A1 WO 2019026239 A1 WO2019026239 A1 WO 2019026239A1 JP 2017028253 W JP2017028253 W JP 2017028253W WO 2019026239 A1 WO2019026239 A1 WO 2019026239A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
flat tube
header tank
heat exchange
heat exchanger
width direction
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/028253
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
石橋　晃
前田　剛志
真哉 東井上
伊東　大輔
中村　伸
良太 赤岩
暁 八柳
龍一 永田
英治 飛原
超鋲 党
霽陽 李
Original Assignee
三菱電機株式会社
国立大学法人 東京大学
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱電機株式会社, 国立大学法人 東京大学 filed Critical 三菱電機株式会社
Priority to ES17920208T priority Critical patent/ES2866323T3/es
Priority to PCT/JP2017/028253 priority patent/WO2019026239A1/ja
Priority to EP17920208.0A priority patent/EP3663692B1/en
Priority to JP2019533825A priority patent/JP6847229B2/ja
Priority to CN201780093471.3A priority patent/CN110945308A/zh
Priority to US16/627,404 priority patent/US11662148B2/en
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    • F28D1/0308—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits the conduits being formed by paired plates touching each other
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    • F28D1/0535—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight the conduits having a non-circular cross-section
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    • F28F2275/04—Fastening; Joining by brazing

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger having a plurality of flat tubes, and a refrigeration cycle apparatus having the heat exchanger.
  • the present invention has been made to solve the problems as described above, and it is an object of the present invention to obtain a heat exchanger and a refrigeration cycle apparatus capable of enhancing the strength of a heat exchange member.
  • the heat exchanger according to the invention is respectively connected to the first header tank, the second header tank located away from the first header tank, and the first header tank and the second header tank.
  • the heat transfer plate has an extended portion extending outward in the width direction of the flat tube from at least one of the widthwise one end and the other end in the widthwise direction of the flat tube, and the flat tube extends in the longitudinal direction of the flat tube.
  • the heat exchanger according to the present invention is connected to the first header tank, the second header tank disposed away from the first header tank, and the first header tank and the second header tank, respectively.
  • a plurality of heat exchange members juxtaposed between the first header tank and the second header tank, each of the plurality of heat exchange members extending from the first header tank to the second header tank A flat tube and a heat transfer plate integrated with the flat tube along the longitudinal direction of the flat tube, and the width direction of the flat tube intersects the direction in which the plurality of heat exchange members are arranged
  • the heat transfer plate has an extending portion extending outward in the width direction of the flat tube from at least one of the widthwise one end and the other end in the widthwise direction of the flat tube, and the extending portion is a length of the flat tube
  • Have one or more heat transfer plate bends that form grooves along the Each of the heat exchange member is positioned in the longitudinal direction of the flat tube in the vertical direction.
  • the heat exchange member can be made difficult to bend, and the strength of the heat exchange member can be enhanced.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. It is sectional drawing which shows the heat exchange member of the heat exchanger by Embodiment 2 of this invention. It is sectional drawing which shows the heat exchange member of the heat exchanger by Embodiment 3 of this invention. It is sectional drawing which shows the heat exchange member of the heat exchanger by Embodiment 4 of this invention. It is a side view which shows the heat exchanger by Embodiment 5 of this invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII of FIG. 6; It is a block diagram which shows the refrigerating-cycle apparatus by Embodiment 6 of this invention. It is a block diagram which shows the refrigerating-cycle apparatus by Embodiment 7 of this invention.
  • Embodiment 1 Embodiment 1
  • FIG. 1 is a perspective view showing a heat exchanger according to Embodiment 1 of the present invention.
  • 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG.
  • the heat exchanger 1 comprises a first header tank 2, a second header tank 3 disposed apart from the first header tank 2, a first header tank 2 and a second header tank. And a plurality of heat exchange members 4 connected to each other.
  • the first header tank 2 and the second header tank 3 are hollow containers extending parallel to each other along the first direction z.
  • the heat exchanger 1 is disposed with the first direction z which is the longitudinal direction of the first and second header tanks 2 and 3 horizontal.
  • the second header tank 3 is disposed above the first header tank 2.
  • the plurality of heat exchange members 4 are spaced apart from each other between the first header tank 2 and the second header tank 3.
  • the plurality of heat exchange members 4 are aligned in the longitudinal direction of the first and second header tanks 2 and 3.
  • the components of the heat exchanger 1 are not connected to the mutually opposing surfaces of the two heat exchange members 4 adjacent to each other, and they are guide surfaces along the longitudinal direction of the heat exchange member 4.
  • Each of the plurality of heat exchange members 4 has a flat tube 5 extending from the first header tank 2 to the second header tank 3 and a heat transfer plate 6 integrated with the flat tube 5.
  • the flat tube 5 is a heat transfer tube extending along a second direction y intersecting the first direction z.
  • the flat tubes 5 are arranged in parallel to one another.
  • the second direction y which is the longitudinal direction of the flat tube 5 is orthogonal to the first direction z.
  • Each of the plurality of heat exchange members 4 is disposed with the longitudinal direction of the flat tube 5 in the vertical direction.
  • the lower end of each flat tube 5 is inserted into the first header tank 2, and the upper end of each flat tube 5 is inserted into the second header tank 3.
  • the load of the second header tank 3 is supported by the plurality of heat exchange members 4.
  • the cross-sectional shape of the flat tube 5 when cut by a plane orthogonal to the longitudinal direction of the flat tube 5 is a flat shape along the width direction of the flat tube 5.
  • the width direction of each flat tube 5 is a third direction x orthogonal to the second direction y which is the longitudinal direction of the flat tube 5 and intersecting the first direction z in which the plurality of heat exchange members 4 are arranged.
  • the width direction of each flat tube 5 is perpendicular to the first direction z and the second direction y.
  • a plurality of refrigerant channels 7 for flowing a refrigerant as a working fluid are provided in the flat tube 5, as shown in FIG. 2, a plurality of refrigerant channels 7 for flowing a refrigerant as a working fluid are provided.
  • a plurality of refrigerant channels 7 are arranged from one end in the width direction of the flat tube 5 to the other end in the width direction.
  • the flat tube 5 is made of a metal material having thermal conductivity.
  • a material which comprises the flat tube 5 aluminum, an aluminum alloy, copper, or a copper alloy is used, for example.
  • the flat tube 5 is manufactured by an extrusion process in which the heated material is extruded from the hole of the die and the cross section of the flat tube 5 is molded.
  • the flat tube 5 may be manufactured by a drawing process in which the material is drawn from the hole of the die and the cross section of the flat tube 5 is molded.
  • the air flow A generated by the operation of a fan passes between the plurality of heat exchange members 4.
  • the air flow A flows in contact with each of the flat tube 5 and the heat transfer plate 6. Thereby, heat exchange is performed between the refrigerant flowing through the plurality of refrigerant channels 7 and the air flow A.
  • the air flow A flowing along the width direction of the flat tube 5 passes between the plurality of heat exchange members 4.
  • the heat transfer plate 6 is disposed along the longitudinal direction of the flat tube 5.
  • the heat transfer plate 6 is a separate member from the flat tube 5.
  • the heat transfer plate 6 is made of a metal material having thermal conductivity.
  • a material which comprises the heat exchanger plate 6 aluminum, an aluminum alloy, copper, or a copper alloy is used, for example.
  • the heat transfer plate 6 has a first extending portion 8 and a second extending portion 9 extending outward in the width direction of the flat tube 5 from one end in the width direction and the other end in the width direction of the flat tube 5.
  • the heat transfer plate main body portion 10 connected to the first and second extension portions 8 and 9 in a state of being overlapped with the outer peripheral surface of the flat tube 5 is provided.
  • the first extension 8 extends from one end of the flat tube 5 in the width direction to the upstream side of the air flow A, that is, the windward side of the flat tube 5. Further, the first extension portion 8 includes one or more heat transfer plate bent portions 12 having ridge lines 11 along the longitudinal direction of the flat tube 5. In the first extension portion 8, a groove 13 along the longitudinal direction of the flat tube 5 is formed by the heat transfer plate bending portion 12. In this example, the plurality of heat transfer plate bent portions 12 are continuous in the width direction of the flat tube 5 by alternately changing the bending direction. Thereby, the shape of the 1st extension part 8 is corrugated.
  • the second extending portion 9 protrudes from the other end of the flat tube 5 in the width direction to the downstream side of the air flow A than the flat tube 5, that is, the downwind side.
  • the second extension portion 9 includes one or more heat transfer plate bent portions 15 having ridge lines 14 along the longitudinal direction of the flat tube 5.
  • a groove 16 along the longitudinal direction of the flat tube 5 is formed by the heat transfer plate bending portion 15.
  • the plurality of heat transfer plate bent portions 15 are continuous in the width direction of the flat tube 5 by alternately changing the bending direction. Thereby, the shape of the 2nd extension part 9 is corrugated.
  • each heat exchange member 4 since the first extending portion 8 has the heat transfer plate bent portion 12 and the second extending portion 9 has the heat transfer plate bent portion 15, each heat exchange member The strength of 4 is improved with respect to the force in the thickness direction of the flat tube 5, and each heat exchange member 4 is difficult to bend. Thereby, even if each heat exchange member 4 receives the load of the 2nd header tank 3, heat exchange member 4 becomes difficult to change.
  • the heat transfer plate main body 10 is disposed along the outer peripheral surface of the flat tube 5 from one widthwise end of the flat tube 5 to the other widthwise end. Further, the heat transfer plate main body 10 is fixed to the flat tube 5 via a brazing material having thermal conductivity.
  • the heat exchanger 1 is manufactured by heating a combination of the first header tank 2, the second header tank 3, the flat tube 5 and the heat transfer plate 6 in a furnace. The respective surfaces of flat tube 5 and heat transfer plate 6 are coated in advance with brazing material, and flat tube 5, heat transfer plate 6, first header tank 2 and second header tank 3 are disposed in the furnace. They are fixed to each other by the molten brazing material by heating. In this example, of the surface of the heat transfer plate 6, the portion covered with the brazing material is only the surface of the heat transfer plate main body portion 10 in contact with the flat tube 5.
  • each of the first extending portion 8 and the second extending portion 9 is accommodated within the range of the flat tube 5. That is, in the thickness direction of the flat tube 5, the dimensions of the first extension 8 and the second extension 9 are equal to or less than the dimensions of the flat tube 5.
  • the shape of the heat exchange member 4 when viewed along the longitudinal direction of the flat tube 5 is axisymmetrical, that is, a symmetrical shape with respect to a straight line P orthogonal to the width direction of the flat tube 5.
  • a first refrigerant port 17 is provided at the longitudinal direction end of the first header tank 2.
  • a second refrigerant port 18 is provided at the longitudinal end of the second header tank 3.
  • the air flow A generated by the operation of a fan flows between the plurality of heat exchange members 4 while being in contact with the first extending portion 8, the flat tube 5 and the second extending portion 9 in order. At this time, the air flow A meanders along the heat transfer plate bending portions 12 and 15 in each of the first extending portion 8 and the second extending portion 9.
  • the gas-liquid mixed refrigerant flows from the first refrigerant port 17 into the first header tank 2. Thereafter, the gas-liquid mixed refrigerant is distributed from the first header tank 2 to the refrigerant channels 7 in the flat tubes 5 and flows through the refrigerant channels 7 toward the second header tank 3.
  • the gas refrigerant flows from the second refrigerant port 18 into the second header tank 3. Thereafter, the gas refrigerant is distributed from the second header tank 3 to the refrigerant channels 7 in the flat tubes 5 and flows through the refrigerant channels 7 toward the first header tank 2.
  • the first and second extending portions 8 and 9 extend outward in the width direction of the flat tube 5 from one end in the width direction and the other end in the width direction of the flat tube 5.
  • a heat transfer plate bending portion 12 forming a groove 13 along the longitudinal direction of the flat tube 5 is provided in the first extension portion 8 and a heat transfer plate forming a groove 16 along the longitudinal direction of the flat tube 5 Since the bent portion 15 is provided in the second extending portion 9, the strength of each heat exchange member 4 is improved against the force that the flat tube 5 receives from the side, particularly the force in the thickness direction of the flat tube 5. It can be done.
  • each heat exchange member 4 can be made hard to bend, and the load of the second header tank 3 can be stably supported by each heat exchange member 4. From such a thing, when performing manufacture and installation of the heat exchanger 1, for example, a deformation
  • the air flow A can be made to meander in the first and second extending portions 8 and 9, the heat transfer area of the first and second extending portions 8 and 9 can be expanded. The heat transfer performance of the second extension portions 8 and 9 can be improved.
  • the heat exchanger 1 is disposed with the longitudinal direction of the flat tube 5 in the vertical direction, the water attached to the first and second extending portions 8 and 9 is directed downward along the grooves 13 and 16. It can be guided, and the grooves 13 and 16 can function as drainage.
  • the discharge performance of the water adhering to the 2nd extension parts 8 and 9 can be improved, and a fall of the heat exchange performance in heat exchange member 4 can be controlled.
  • the heat transfer plate main body portion 10 of the heat transfer plate 6 is fixed to the outer peripheral surface of the flat tube 5 via the brazing material, the heat transfer plate 6 and the flat tube 5 can be separately manufactured.
  • the heat exchange member 4 having a complex shape in which the heat transfer plate 6 and the flat tube 5 are combined can be easily manufactured. Further, by covering the heat transfer plate main body portion 10 only with the brazing material, it is possible to prevent the heat transfer plate 6 from being melted due to too much brazing material at the time of heating in the furnace. Furthermore, the deterioration of the heat transfer performance between the flat tube 5 and the heat transfer plate 6 can be suppressed by the brazing material.
  • the heat exchange member 4 has a symmetrical shape with respect to a straight line P orthogonal to the width direction of the flat tube 5 when viewed along the longitudinal direction of the flat tube 5, the flat tube 5 and the heat transfer The plate 6 can be easily formed. In addition, it is not necessary to control the left and right directions of the flat tube 5 and the heat transfer plate 6 at the time of manufacturing the heat exchange member 4, and it is possible to prevent the occurrence of mistakes when mass producing the heat exchanger 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a heat exchange member of a heat exchanger according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram corresponding to FIG. 2 in the first embodiment.
  • each of the first extending portion 8 and the second extending portion 9 is a flat plate.
  • Each of the first extension 8 and the second extension 9 is disposed along the longitudinal direction of the flat tube 5 and the width direction of the flat tube 5.
  • the flat tube 5 has one or more flat tube bends 22 having ridges 21 along the longitudinal direction of the flat tube 5.
  • a groove 23 along the longitudinal direction of the flat tube 5 is formed by the flat tube bent portion 22.
  • the cross-sectional shape of the flat tube 5 is such that a plurality of inclined portions that are inclined with respect to the width direction of the flat tube 5 are continuous in the width direction of the flat tube 5.
  • one flat tube bent portion 22 is provided at the center in the width direction of the flat tube 5.
  • the heat transfer plate main body portion 10 is arranged to be bent along the outer peripheral surface of the flat tube 5.
  • the other configuration is the same as that of the first embodiment.
  • each heat exchange member 4 can be improved with respect to the force received from the side, in particular, the force in the thickness direction orthogonal to the width direction of the flat tube 5. Thereby, each heat exchange member 4 can be made hard to bend, for example, when manufacturing and installing heat exchanger 1, deformation of heat exchange member 4 can be prevented. Moreover, since the airflow A can be made to meander in the flat tube 5, the heat transfer area of the flat tube 5 can be expanded, and the heat transfer performance of the flat tube 5 can be improved.
  • the heat exchanger 1 is disposed with the longitudinal direction of the flat tube 5 in the vertical direction, the water attached to the flat tube 5 can be guided downward along the groove 23, and the groove 23 serves as a drainage channel. It can be made to function. Thereby, during operation in which water adheres to the surface of the heat exchange member 4, for example, in operation in which the heat exchanger 1 functions as an evaporator, and in defrost operation after frost formation on the heat exchange member 4, etc. The discharge performance of the water adhering to 5 can be improved, and the fall of the heat exchange performance in the heat exchange member 4 can be suppressed.
  • the number of flat tube bent portions 22 provided in the flat tube 5 is one, but a plurality of flat tube bent portions 22 may be provided in the flat tube 5.
  • a plurality of flat tube bent portions 22 are provided so as to be continuous in the width direction of the flat tube 5 with the bending directions being alternately made different.
  • the flat tube 5 has a corrugated shape.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a heat exchange member of a heat exchanger according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram corresponding to FIG. 2 in the first embodiment.
  • the flat tube 5 has one or more flat tube bends 22, and the first extension 8 has one or more heat transfer plate bends 12, and the second extension
  • the existing portion 9 has one or more heat transfer plate bent portions 15. That is, in the present embodiment, each of the first extending portion 8 and the second extending portion 9 according to the first embodiment is combined with the flat tube 5 and the heat transfer plate main body portion 10 according to the second embodiment.
  • the configuration described above is the configuration of the heat exchange member 4.
  • Each of the plurality of heat exchange members 4 has a center line Q along the width direction of the flat tube 5.
  • the center lines Q of the heat exchange members 4 are parallel to one another.
  • the center line Q of each of the heat exchange members 4 is a straight line along the third direction x, which is the flow direction of the air flow A.
  • the first extending portion 8, the flat tube 5, and the second extending portion 9 are continuous on the center line Q when the heat exchange member 4 is viewed along the longitudinal direction of the flat tube 5. Further, the respective shapes of the first extension portion 8, the flat tube 5 and the second extension portion 9 are the center line Q with respect to the center line Q when the heat exchange member 4 is viewed along the longitudinal direction of the flat tube 5. The plurality of inclined portions that are inclined are continuous in the width direction of the flat tube 5. The other configuration is the same as that of the first embodiment.
  • the first and second extending parts 8 and 9 have the heat transfer plate bending parts 12 and 15, and the flat pipe 5 has the flat pipe bending part 22.
  • the heat exchange member 4 can be made more difficult to bend. Further, since the air flow A can be meandered in each of the first extension portion 8, the flat tube 5, and the second extension portion 9, the heat transfer area can be further expanded. The heat transfer performance can be further improved. Furthermore, when the heat exchange member 4 is viewed along the longitudinal direction of the flat tube 5, the first extension portion 8, the flat tube 5 and the second extension portion 9 are continuous on the center line Q. The increase in ventilation resistance due to the heat transfer plate bent portions 12 and 15 and the flat tube bent portion 22 can be suppressed, and the increase in the power of the fan and the decrease in the air volume can be suppressed.
  • each of the first extending portion 8 and the second extending portion 9 is inclined with respect to the width direction of the flat tube 5, but The outer end of each of the first extension 8 and the second extension 9 when the heat exchange member 4 is viewed along the longitudinal direction of the tube 5 is disposed along the width direction of the flat tube 5 You may In this way, the first extending portion 8, the second extending portion 9 and the heat transfer plate main body 10 can be processed in a state in which the outer end of the heat transfer plate 6 is fixed. The heat transfer plate 6 can be easily manufactured.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a heat exchange member of a heat exchanger according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram corresponding to FIG. 2 in the first embodiment.
  • the flat tube bending portion 22 provided in the flat tube 5 and the heat transfer plate bending portions 12 and 15 provided in each of the first and second extension portions 8 and 9 are flat tubes. It is continuous at equal pitches in the width direction of 5.
  • the plurality of grooves 13, 16 and 23 formed by the heat transfer plate bending portions 12 and 15 and the flat tube bending portion 22 are continuous in the width direction of the flat tube 5, and the plurality of grooves 13 , 16 and 23 are equally spaced.
  • the heat exchange member 4 when the heat exchange member 4 is viewed along the longitudinal direction of the flat tube 5, the heat exchange member 4 has a wavy shape due to the heat transfer plate bent portions 12 and 15 and the flat tube bent portion 22.
  • the wavelike wavelength L of the member 4 is the same in each of the first extending portion 8, the flat tube 5 and the second extending portion 9.
  • the depths of the plurality of grooves 13, 16 and 23 formed by the heat transfer plate bending portions 12 and 15 and the flat tube bending portion 22 are the same. That is, when the heat exchange member 4 is viewed along the longitudinal direction of the flat tube 5, the heat exchange member 4 has a wavy shape due to the heat transfer plate bent portions 12 and 15 and the flat tube bent portion 22.
  • the wavelike amplitude d of the member 4 is the same in each of the first extending portion 8, the flat tube 5, and the second extending portion 9.
  • the other configuration is the same as that of the third embodiment.
  • the intervals of the plurality of grooves 13, 16, 23 formed by the heat transfer plate bending portions 12, 15 and the flat tube bending portion 22 are equal. Since the depths of the grooves 13, 16 and 23 are the same as each other, the shapes of the heat transfer plate bent portions 12 and 15 and the flat tube bent portion 22 can be made regular. Thereby, the forming operation of the flat tube 5 and the heat transfer plate 6 can be facilitated, and the manufacture of the heat exchange member 4 can be facilitated.
  • the cross-sectional shape of the heat exchange member 4 is the same at any position in the longitudinal direction of the flat tube 5.
  • the present invention is not limited to this.
  • the heat exchange member 4 is divided into the reinforced section and the non-reinforced section in the longitudinal direction of the flat tube 5, and of the reinforced section and the non-reinforced section, the first and second extending portions 8 and 9 in the reinforced section. Only the heat transfer plate bent portions 12 and 15 may be provided. In this case, the shapes of the first and second extension portions 8 and 9 in the non-reinforcing section are flat.
  • non-reinforcement sections are set at both longitudinal end portions of the heat exchange member 4 inserted into the first and second header tanks 2 and 3, and a reinforcement section is formed between the two non-reinforcement sections. It is set.
  • the shapes of the insertion holes for the heat exchange member 4 formed in the first and second header tanks 2 and 3 can be simplified, and the first and second header tanks 2 and 3 can be simplified. Can be made easy.
  • FIG. 6 is a side view showing a heat exchanger 1 according to a fifth embodiment of the present invention.
  • the heat exchanger 1 includes a first header tank 2, a second header tank 3, a plurality of heat exchange members 4 and a plurality of reinforcing members 25 and 26.
  • the configuration of each of the first header tank 2, the second header tank 3, and the plurality of heat exchange members 4 is the same as that of the first embodiment.
  • a pair of first reinforcing members 25 and a second reinforcing member 26 are disposed as a plurality of reinforcing members 25 and 26 between the first header tank 2 and the second header tank 3.
  • Each of the pair of first reinforcing members 25 and the second reinforcing member 26 is disposed at a position different from that of the plurality of heat exchange members 4. Further, each of the pair of first reinforcing members 25 and the second reinforcing member 26 is disposed along the longitudinal direction of the flat tube 5, and each of the first header tank 2 and the second header tank 3 Is linked to
  • the pair of first reinforcing members 25 are disposed apart from each other in the first direction z in which the plurality of heat exchange members 4 are arranged.
  • the plurality of heat exchange members 4 are disposed between the pair of first reinforcing members 25.
  • the second reinforcing member 26 is disposed at an intermediate position between the pair of first reinforcing members 25 in the first direction z.
  • Each of the pair of first reinforcing members 25 and the second reinforcing members 26 is more difficult to bend than the heat exchange member 4.
  • the same material as the first header tank 2, the second header tank 3, and the plurality of heat exchange members 4 is used as the material forming each of the pair of first reinforcing members 25 and the second reinforcing members 26. ing. Thereby, corrosion of the 1st header tank 2, the 2nd header tank 3, and a plurality of heat exchange members 4 can be prevented.
  • each first reinforcing member 25 is U-shaped.
  • each first reinforcing member 25 is disposed with the open portion having a U-shaped cross section facing the heat exchange member 4.
  • the shape of the second reinforcing member 26 is flat. In this example, the width direction of the second reinforcing member 26 coincides with the direction in which the plurality of heat exchange members 4 are arranged.
  • the other configuration is the same as that of the first embodiment.
  • the plurality of reinforcing members 25, 26 connected to the first header tank 2 and the second header tank 3 are disposed at positions different from the plurality of heat exchange members 4. Therefore, a part of the load of the second header tank 3 can be supported by the plurality of reinforcing members 25 and 26, and the heat exchange members 4 can be made more difficult to bend. Thereby, the deformation of the heat exchange member 4 can be further reliably prevented.
  • the cross-sectional shape of the first reinforcing member 25 is U-shaped, and the shape of the second reinforcing member 26 is flat, but the present invention is not limited to this.
  • the shapes of the first reinforcing member 25 and the second reinforcing member 26 may be any shape as long as the shape is harder to bend than the member 4.
  • the cross-sectional shapes of the first reinforcing member 25 and the second reinforcing member 26 may be U-shaped.
  • the pair of first reinforcing members 25 and the second reinforcing member 26 are applied to the heat exchanger 1 according to the first embodiment, the pair of first reinforcing members 25 and the second The reinforcing member 26 may be applied to the heat exchanger 1 according to the second to fourth embodiments.
  • the pair of first reinforcing members 25 and the second reinforcing member 26 are disposed between the first header tank 2 and the second header tank 3, but the pair of first reinforcing members 25 and the second reinforcing member 26
  • the second reinforcing member 26 may be omitted as long as deformation of the heat exchange member 4 can be prevented by the reinforcing member 25 of the second embodiment.
  • the refrigeration cycle apparatus 31 includes a refrigeration cycle circuit including a compressor 32, a condensation heat exchanger 33, an expansion valve 34, and an evaporation heat exchanger 35.
  • the compressor 32 is driven to perform a refrigeration cycle in which the refrigerant circulates through the compressor 32, the condensing heat exchanger 33, the expansion valve 34, and the evaporation heat exchanger 35 while performing phase change.
  • the refrigerant circulating in the refrigeration cycle flows in the direction of the arrow in FIG.
  • the refrigeration cycle apparatus 31 includes fans 36 and 37 for individually sending an air stream to the condensing heat exchanger 33 and the evaporating heat exchanger 35, and drive motors 38 and 39 for rotating the fans 36 and 37 individually. Is provided.
  • the condensing heat exchanger 33 exchanges heat between the air flow generated by the operation of the fan 36 and the refrigerant.
  • the evaporative heat exchanger 35 exchanges heat between the air flow generated by the operation of the fan 37 and the refrigerant.
  • the refrigerant is compressed by the compressor 2 and sent to the condensing heat exchanger 33.
  • the refrigerant releases heat to the external air and is condensed.
  • the refrigerant is sent to the expansion valve 34, and after being decompressed by the expansion valve 34, sent to the evaporative heat exchanger 35.
  • the refrigerant takes heat from external air in the evaporation heat exchanger 35 and evaporates, and then returns to the compressor 32.
  • the heat exchanger 1 of any of the first to fifth embodiments is used for one or both of the condensing heat exchanger 33 and the evaporation heat exchanger 35.
  • the condensing heat exchanger 33 is used as an indoor heat exchanger
  • the evaporative heat exchanger 35 is used as an outdoor heat exchanger.
  • the evaporative heat exchanger 35 may be used as an indoor heat exchanger
  • the condensing heat exchanger 33 may be used as an outdoor heat exchanger.
  • Heating energy efficiency condensation heat exchanger (indoor heat exchanger) capacity / all inputs ... (1)
  • Cooling energy efficiency Evaporative heat exchanger (indoor heat exchanger) capacity / total input ... (2)
  • FIG. 9 is a block diagram showing a refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 7 of the present invention.
  • the refrigeration cycle apparatus 41 has a refrigeration cycle circuit including a compressor 42, an outdoor heat exchanger 43, an expansion valve 44, an indoor heat exchanger 45, and a four-way valve 46.
  • a refrigeration cycle is performed in which the refrigerant circulates while the phase of the refrigerant changes in the compressor 42, the outdoor heat exchanger 43, the expansion valve 44, and the indoor heat exchanger 45.
  • the compressor 42, the outdoor heat exchanger 43, the expansion valve 44, and the four-way valve 46 are provided in the outdoor unit, and the indoor heat exchanger 45 is provided in the indoor unit.
  • the outdoor unit is provided with an outdoor fan 47 which forces the outdoor heat exchanger 43 to pass the outdoor air.
  • the outdoor heat exchanger 43 exchanges heat between the air flow of the outdoor air generated by the operation of the outdoor fan 47 and the refrigerant.
  • the indoor unit is provided with an indoor fan 48 which forces the indoor heat exchanger 45 to pass the indoor air.
  • the indoor heat exchanger 45 exchanges heat between the air flow of the indoor air generated by the operation of the indoor fan 48 and the refrigerant.
  • the operation of the refrigeration cycle apparatus 41 can be switched between the cooling operation and the heating operation.
  • the four-way valve 46 is an electromagnetic valve that switches the refrigerant flow path according to the switching between the cooling operation and the heating operation of the refrigeration cycle apparatus 1.
  • the four-way valve 46 guides the refrigerant from the compressor 42 to the outdoor heat exchanger 43 during the cooling operation and guides the refrigerant from the indoor heat exchanger 45 to the compressor 42, and the refrigerant from the compressor 42 during the heating operation. While leading to the indoor heat exchanger 45, the refrigerant from the outdoor heat exchanger 43 is guided to the compressor 42.
  • FIG. 9 the direction of the flow of the refrigerant during the cooling operation is indicated by a broken arrow, and the direction of the flow of the refrigerant during the heating operation is indicated by a solid arrow.
  • the refrigerant compressed by the compressor 42 is sent to the outdoor heat exchanger 43.
  • the refrigerant releases heat to the outdoor air and is condensed.
  • the refrigerant is sent to the expansion valve 44, and after being depressurized by the expansion valve 44, sent to the indoor heat exchanger 45.
  • the refrigerant takes heat from the indoor air in the indoor heat exchanger 45 and evaporates, and then returns to the compressor 42. Therefore, during the cooling operation of the refrigeration cycle apparatus 41, the outdoor heat exchanger 43 functions as a condenser, and the indoor heat exchanger 45 functions as an evaporator.
  • the refrigerant compressed by the compressor 42 is sent to the indoor heat exchanger 45.
  • the indoor heat exchanger 45 the refrigerant releases heat to room air and is condensed.
  • the refrigerant is sent to the expansion valve 44, and after being decompressed by the expansion valve 44, sent to the outdoor heat exchanger 43.
  • the refrigerant takes heat from the outdoor air in the outdoor heat exchanger 43 and evaporates, and then returns to the compressor 42. Therefore, during the heating operation of the refrigeration cycle apparatus 41, the outdoor heat exchanger 43 functions as an evaporator, and the indoor heat exchanger 45 functions as a condenser.
  • the heat exchanger 1 of any of the first to fifth embodiments is used for one or both of the outdoor heat exchanger 43 and the indoor heat exchanger 45. Thereby, a refrigeration cycle device with high energy efficiency can be realized.
  • the refrigeration cycle apparatus in the sixth and seventh embodiments is applied to, for example, an air conditioner or a refrigeration system.
  • each of the first extension 8 and the second extension 9 is out of the flat tube 5
  • the second extension 9 is eliminated and the first extension is removed. Only the existing portion 8 may be out of the flat tube 5, or the first extending portion 8 may be eliminated and only the second extending portion 9 may be out of the flat tube 5.
  • the length of the first extension 8 and the length of the second extension 9 may be different from each other. Even in this case, the heat exchange member 4 can be made difficult to bend.
  • the heat exchange member 4 which has the flat tube 5 and the heat exchanger plate 6 as a single material.
  • the heat exchange member 4 is manufactured by extrusion processing in which the heated material is extruded from the hole of the die and the cross sections of the flat tube 5 and the heat transfer plate 6 are simultaneously molded.
  • the heat exchange member 4 may be manufactured by a drawing process in which the material is drawn from the hole of the die and the cross sections of the flat tube 5 and the heat transfer plate 6 are molded.
  • the effect can be achieved by using a refrigerant such as R410A, R32, or HFO 1234yf.
  • coolant was shown as a working fluid in each said embodiment, the same effect can be acquired even if using other gas, a liquid, and a gas-liquid mixed fluid.
  • the present invention can be used for a heat pump device that is easy to manufacture, needs to improve heat exchange performance, and needs to improve energy saving performance.

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Abstract

熱交換器においては、複数の熱交換部材のそれぞれが、第１のヘッダタンクから第２のヘッダタンクへ延びる扁平管と、扁平管の長手方向に沿って扁平管と一体になっている伝熱板とを有している。扁平管の幅方向は、複数の熱交換部材が並ぶ方向に交差する方向になっている。伝熱板は、扁平管の幅方向一端部及び幅方向他端部の少なくともいずれかから扁平管の幅方向外側へ出ている延在部を有している。扁平管は、扁平管の長手方向に沿った溝を形成する１以上の扁平管曲げ部を有している。

Description

熱交換器、及び冷凍サイクル装置
　この発明は、複数の扁平管を有する熱交換器、及び熱交換器を有する冷凍サイクル装置に関するものである。
　従来、溝がそれぞれ設けられた２枚の板を貼り合わせることによって冷媒流路と伝熱フィンとを形成した複数の伝熱管ユニットを有する熱交換器が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６－８４０７８号公報
　しかし、特許文献１に示されている従来の熱交換器では、伝熱管ユニットが伝熱フィンの厚さ方向の力に弱いため、伝熱管ユニットが曲がりやすく、熱交換器の長寿命化を図ることができない。
　この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、熱交換部材の強度を高めることができる熱交換器、及び冷凍サイクル装置を得ることを目的とする。
　この発明による熱交換器は、第１のヘッダタンク、第１のヘッダタンクから離して配置されている第２のヘッダタンク、及び第１のヘッダタンクと第２のヘッダタンクとにそれぞれ連結され、第１のヘッダタンクと第２のヘッダタンクとの間に並んでいる複数の熱交換部材を備え、複数の熱交換部材のそれぞれは、第１のヘッダタンクから第２のヘッダタンクへ延びる扁平管と、扁平管の長手方向に沿って扁平管と一体になっている伝熱板とを有し、扁平管の幅方向は、複数の熱交換部材が並ぶ方向に交差する方向になっており、伝熱板は、扁平管の幅方向一端部及び幅方向他端部の少なくともいずれかから扁平管の幅方向外側へ出ている延在部を有し、扁平管は、扁平管の長手方向に沿った溝を形成する１以上の扁平管曲げ部を有している。
　また、この発明による熱交換器は、第１のヘッダタンク、第１のヘッダタンクから離して配置されている第２のヘッダタンク、及び第１のヘッダタンクと第２のヘッダタンクとにそれぞれ連結され、第１のヘッダタンクと第２のヘッダタンクとの間に並んでいる複数の熱交換部材を備え、複数の熱交換部材のそれぞれは、第１のヘッダタンクから第２のヘッダタンクへ延びる扁平管と、扁平管の長手方向に沿って扁平管と一体になっている伝熱板とを有し、扁平管の幅方向は、複数の熱交換部材が並ぶ方向に対して交差しており、伝熱板は、扁平管の幅方向一端部及び幅方向他端部の少なくともいずれかから扁平管の幅方向外側へ出ている延在部を有し、延在部は、扁平管の長手方向に沿った溝を形成する１以上の伝熱板曲げ部を有し、複数の熱交換部材のそれぞれは、扁平管の長手方向を鉛直方向にして配置される。
　この発明による熱交換器及び冷凍サイクル装置によれば、熱交換部材を曲がりにくくすることができ、熱交換部材の強度を高めることができる。
この発明の実施の形態１による熱交換器を示す斜視図である。 図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。 この発明の実施の形態２による熱交換器の熱交換部材を示す断面図である。 この発明の実施の形態３による熱交換器の熱交換部材を示す断面図である。 この発明の実施の形態４による熱交換器の熱交換部材を示す断面図である。 この発明の実施の形態５による熱交換器を示す側面図である。 図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿った断面図である。 この発明の実施の形態６による冷凍サイクル装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態７による冷凍サイクル装置を示す構成図である。
　以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
　実施の形態１．
　図１は、この発明の実施の形態１による熱交換器を示す斜視図である。また、図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。図において、熱交換器１は、第１のヘッダタンク２と、第１のヘッダタンク２から離して配置されている第２のヘッダタンク３と、第１のヘッダタンク２と第２のヘッダタンク３とにそれぞれ連結されている複数の熱交換部材４とを有している。
　第１のヘッダタンク２及び第２のヘッダタンク３は、第１方向ｚに沿って互いに平行に延びる中空の容器である。熱交換器１は、第１及び第２のヘッダタンク２，３の長手方向である第１方向ｚを水平方向にして配置される。第２のヘッダタンク３は、第１のヘッダタンク２の上方に配置される。
　複数の熱交換部材４は、第１のヘッダタンク２と第２のヘッダタンク３との間に互いに間隔を置いて並んでいる。複数の熱交換部材４は、第１及び第２のヘッダタンク２，３の長手方向へ並んでいる。互いに隣り合う２つの熱交換部材４の互いに対向する面には、熱交換器１の部品は接続されておらず、熱交換部材４の長手方向に沿ったガイド面になっている。複数の熱交換部材４のそれぞれは、第１のヘッダタンク２から第２のヘッダタンク３へ延びる扁平管５と、扁平管５と一体になっている伝熱板６とを有している。
　扁平管５は、第１方向ｚに交差する第２方向ｙに沿って延びる伝熱管である。各扁平管５は、互いに平行に配置されている。この例では、扁平管５の長手方向である第２方向ｙが第１方向ｚに直交している。複数の熱交換部材４のそれぞれは、扁平管５の長手方向を鉛直方向にして配置される。各扁平管５の下端部は第１のヘッダタンク２内に挿入され、各扁平管５の上端部は第２のヘッダタンク３内に挿入されている。第２のヘッダタンク３の荷重は、複数の熱交換部材４に支持されている。
　扁平管５の長手方向に直交する平面で切断したときの扁平管５の断面形状は、扁平管５の幅方向に沿った扁平形状になっている。各扁平管５の幅方向は、扁平管５の長手方向である第２方向ｙに直交し、かつ複数の熱交換部材４が並ぶ第１方向ｚに交差する第３方向ｘになっている。この例では、各扁平管５の幅方向が第１方向ｚ及び第２方向ｙのそれぞれに直交する方向になっている。
　扁平管５内には、図２に示すように、作動流体としての冷媒を流す複数の冷媒流路７が設けられている。扁平管５の断面では、複数の冷媒流路７が扁平管５の幅方向一端部から幅方向他端部へ並んでいる。
　扁平管５は、熱伝導性を持つ金属材料で構成されている。扁平管５を構成する材料としては、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、銅、又は銅合金が用いられている。扁平管５は、加熱した材料をダイスの穴から押し出して扁平管５の断面を成型する押し出し加工によって製造される。なお、ダイスの穴から材料を引き抜いて扁平管５の断面を成型する引き抜き加工によって扁平管５を製造してもよい。
　熱交換器１では、図示しないファンの動作によって生じる気流Ａが複数の熱交換部材４の間を通過する。気流Ａは、扁平管５及び伝熱板６のそれぞれに接触しながら流れる。これにより、複数の冷媒流路７を流れる冷媒と気流Ａとの間で熱交換が行われる。この例では、扁平管５の幅方向に沿って流れる気流Ａが複数の熱交換部材４の間を通過する。
　伝熱板６は、扁平管５の長手方向に沿って配置されている。また、伝熱板６は、扁平管５とは別部材になっている。さらに、伝熱板６は、熱伝導性を持つ金属材料で構成されている。伝熱板６を構成する材料としては、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、銅、又は銅合金が用いられている。伝熱板６は、扁平管５の幅方向一端部及び幅方向他端部のそれぞれから扁平管５の幅方向外側へ出ている第１の延在部８及び第２の延在部９と、扁平管５の外周面に重なった状態で第１及び第２の延在部８，９に繋がっている伝熱板本体部１０とを有している。
　第１の延在部８は、扁平管５よりも気流Ａの上流側、即ち風上側へ扁平管５の幅方向一端部から出ている。また、第１の延在部８は、扁平管５の長手方向に沿った稜線１１を持つ１以上の伝熱板曲げ部１２を有している。第１の延在部８には、扁平管５の長手方向に沿った溝１３が伝熱板曲げ部１２によって形成されている。この例では、複数の伝熱板曲げ部１２が曲げ方向を交互に異ならせて扁平管５の幅方向へ連続している。これにより、第１の延在部８の形状が波板状になっている。
　第２の延在部９は、扁平管５よりも気流Ａの下流側、即ち風下側へ扁平管５の幅方向他端部から出ている。また、第２の延在部９は、扁平管５の長手方向に沿った稜線１４を持つ１以上の伝熱板曲げ部１５を有している。第２の延在部９には、扁平管５の長手方向に沿った溝１６が伝熱板曲げ部１５によって形成されている。この例では、複数の伝熱板曲げ部１５が曲げ方向を交互に異ならせて扁平管５の幅方向へ連続している。これにより、第２の延在部９の形状が波板状になっている。
　熱交換器１では、第１の延在部８が伝熱板曲げ部１２を有し、第２の延在部９が伝熱板曲げ部１５を有していることから、各熱交換部材４の強度が扁平管５の厚さ方向の力に対して向上し、各熱交換部材４が曲がりにくくなっている。これにより、各熱交換部材４が第２のヘッダタンク３の荷重を受けても、熱交換部材４が変形しにくくなっている。
　伝熱板本体部１０は、扁平管５の幅方向一端部から幅方向他端部へ扁平管５の外周面に沿って配置されている。また、伝熱板本体部１０は、熱伝導性を持つろう材を介して扁平管５に固定されている。熱交換器１は、第１のヘッダタンク２、第２のヘッダタンク３、扁平管５及び伝熱板６を組み合わせた物を炉内で加熱することにより製造される。扁平管５及び伝熱板６のそれぞれの表面はろう材で予め被覆されており、扁平管５、伝熱板６、第１のヘッダタンク２及び第２のヘッダタンク３は、炉内での加熱により融けたろう材によって互いに固定される。この例では、伝熱板６の表面のうち、ろう材で被覆される部分が、伝熱板本体部１０の扁平管５と接する側の面のみになっている。
　扁平管５の幅方向に沿って熱交換部材４を見たときには、扁平管５の範囲内に第１の延在部８及び第２の延在部９のそれぞれが収まっている。即ち、扁平管５の厚さ方向については、第１の延在部８及び第２の延在部９のそれぞれの寸法が扁平管５の寸法以下の寸法になっている。また、扁平管５の長手方向に沿って見たときの熱交換部材４の形状は、線対称の形状、即ち扁平管５の幅方向に直交する直線Ｐに関して対称の形状になっている。
　第１のヘッダタンク２の長手方向端部には、図１に示すように、第１の冷媒口１７が設けられている。第２のヘッダタンク３の長手方向端部には、第２の冷媒口１８が設けられている。
　次に、熱交換器１の動作について説明する。図示しないファンの動作によって生じた気流Ａは、第１の延在部８、扁平管５及び第２の延在部９の順に接触しながら、複数の熱交換部材４の間を流れる。このとき、第１の延在部８及び第２の延在部９のそれぞれにおいて気流Ａが伝熱板曲げ部１２，１５に沿って蛇行する。
　熱交換器１が蒸発器として機能する場合には、気液混合冷媒が第１の冷媒口１７から第１のヘッダタンク２内へ流入する。この後、気液混合冷媒は、第１のヘッダタンク２から各扁平管５内の冷媒流路７に分配され、各冷媒流路７を第２のヘッダタンク３に向かって流れる。
　気液混合冷媒が各冷媒流路７を流れると、複数の熱交換部材４の間を通過する気流Ａと冷媒との間で熱交換が行われ、気液混合冷媒中の液冷媒が気流Ａから熱を取り込んで蒸発する。この後、各扁平管５からの冷媒が第２のヘッダタンク３内で合流し、第２のヘッダタンク３から第２の冷媒口１８へ冷媒が流出する。熱交換部材４の表面に凝縮水が付着した場合には、凝縮水が自重によって熱交換部材４のガイド面及び溝１３，１６に沿って下方へ流れ、凝縮水が熱交換部材４の表面から排出される。
　熱交換器１が凝縮器として機能する場合には、ガス冷媒が第２の冷媒口１８から第２のヘッダタンク３内へ流入する。この後、ガス冷媒は、第２のヘッダタンク３から各扁平管５内の冷媒流路７に分配され、各冷媒流路７を第１のヘッダタンク２に向かって流れる。
　ガス冷媒が各冷媒流路７を流れると、複数の熱交換部材４の間を通過する気流Ａと冷媒との間で熱交換が行われ、ガス冷媒が気流Ａに熱を放出して凝縮する。この後、各扁平管５からの冷媒が第１のヘッダタンク２内で合流し、第１のヘッダタンク２から第１の冷媒口１７へ冷媒が流出する。
　このような熱交換器１では、扁平管５の幅方向一端部及び幅方向他端部のそれぞれから扁平管５の幅方向外側へ第１及び第２の延在部８，９が出ており、扁平管５の長手方向に沿った溝１３を形成する伝熱板曲げ部１２が第１の延在部８に設けられ、扁平管５の長手方向に沿った溝１６を形成する伝熱板曲げ部１５が第２の延在部９に設けられているので、扁平管５が側方から受ける力、特に扁平管５の厚さ方向の力に対して各熱交換部材４の強度を向上させることができる。これにより、各熱交換部材４を曲がりにくくすることができ、第２のヘッダタンク３の荷重を各熱交換部材４によって安定して支持することができる。このようなことから、例えば熱交換器１の製造及び設置を行うときに、熱交換部材４の変形を防止することができる。また、第１及び第２の延在部８，９において気流Ａを蛇行させることができるので、第１及び第２の延在部８，９の伝熱面積を拡大させることができ、第１及び第２の延在部８，９における伝熱性能の向上を図ることができる。
　また、熱交換器１は、扁平管５の長手方向を鉛直方向にして配置されるので、第１及び第２の延在部８，９に付着した水を溝１３，１６に沿って下方へ導くことができ、溝１３，１６を排水路として機能させることができる。これにより、熱交換部材４の表面に水が付着する運転時、例えば熱交換器１が蒸発器として機能する運転時、及び熱交換部材４への着霜後のデフロスト運転時等に、第１及び第２の延在部８，９に付着した水の排出性能を向上させることができ、熱交換部材４での熱交換性能の低下を抑制することができる。
　また、伝熱板６の伝熱板本体部１０は、ろう材を介して扁平管５の外周面に固定されているので、伝熱板６と扁平管５とを別個に製造することができ、伝熱板６と扁平管５とが組み合わさった複雑な形状の熱交換部材４を容易に製造することができる。また、伝熱板本体部１０にのみろう材を被覆しておくことにより、炉内での加熱時にろう材が多すぎることによる伝熱板６の溶融を防止することができる。さらに、扁平管５と伝熱板６との間の熱伝導性能の低下をろう材によって抑制することもできる。
　また、扁平管５の幅方向に沿って熱交換部材４を見たとき、扁平管５の範囲内に第１及び第２の延在部８，９が収まっているので、複数の熱交換部材４の間を通過する気流Ａが第１及び第２の延在部８，９から抵抗を受けにくくなる。これにより、複数の熱交換部材４の間を気流が流れやすくなり、熱交換部材４における熱交換性能の向上を図ることができる。
　また、熱交換部材４は、扁平管５の長手方向に沿って見たとき、扁平管５の幅方向に直交する直線Ｐに対して対称の形状になっているので、扁平管５及び伝熱板６を成形しやすくすることができる。また、熱交換部材４の製造時に扁平管５及び伝熱板６の左右の向きを管理する必要がなくなり、熱交換器１を量産するときの手違いを発生しにくくすることができる。
　実施の形態２．
　図３は、この発明の実施の形態２による熱交換器の熱交換部材を示す断面図である。なお、図３は、実施の形態１での図２に対応する図である。本実施の形態では、第１の延在部８及び第２の延在部９のそれぞれが平板になっている。第１の延在部８及び第２の延在部９のそれぞれは、扁平管５の長手方向及び扁平管５の幅方向のそれぞれに沿って配置されている。
　扁平管５は、扁平管５の長手方向に沿った稜線２１を持つ１以上の扁平管曲げ部２２を有している。扁平管５には、扁平管５の長手方向に沿った溝２３が扁平管曲げ部２２によって形成されている。扁平管５の断面形状は、扁平管５の幅方向に対して傾斜する複数の傾斜部分が扁平管５の幅方向へ連続する形状になっている。この例では、扁平管５の幅方向中央部に１つの扁平管曲げ部２２が設けられている。伝熱板本体部１０は、扁平管５の外周面に沿って曲がって配置されている。他の構成は実施の形態１と同様である。
　このような熱交換器１では、扁平管５の長手方向に沿った溝２３を形成する扁平管曲げ部２２が扁平管５に設けられているので、実施の形態１と同様に、扁平管５が側方から受ける力、特に扁平管５の幅方向に直交する厚さ方向の力に対して各熱交換部材４の強度を向上させることができる。これにより、各熱交換部材４を曲がりにくくすることができ、例えば熱交換器１の製造及び設置を行うときに、熱交換部材４の変形を防止することができる。また、扁平管５において気流Ａを蛇行させることができるので、扁平管５の伝熱面積を拡大させることができ、扁平管５における伝熱性能の向上を図ることができる。
　また、熱交換器１は、扁平管５の長手方向を鉛直方向にして配置されるので、扁平管５に付着した水を溝２３に沿って下方へ導くことができ、溝２３を排水路として機能させることができる。これにより、熱交換部材４の表面に水が付着する運転時、例えば熱交換器１が蒸発器として機能する運転時、及び熱交換部材４への着霜後のデフロスト運転時等に、扁平管５に付着した水の排出性能を向上させることができ、熱交換部材４での熱交換性能の低下を抑制することができる。
　なお、上記の例では、扁平管５に設けられた扁平管曲げ部２２の数が１つとなっているが、複数の扁平管曲げ部２２を扁平管５に設けてもよい。この場合、扁平管５には、複数の扁平管曲げ部２２が曲げ方向を交互に異ならせて扁平管５の幅方向へ連続するように設けられる。この場合には、扁平管５の形状が波板状になる。
　実施の形態３．
　図４は、この発明の実施の形態３による熱交換器の熱交換部材を示す断面図である。なお、図４は、実施の形態１での図２に対応する図である。本実施の形態では、扁平管５が１以上の扁平管曲げ部２２を有しているとともに、第１の延在部８が１以上の伝熱板曲げ部１２を有し、第２の延在部９が１以上の伝熱板曲げ部１５を有している。即ち、本実施の形態では、実施の形態１による第１の延在部８及び第２の延在部９のそれぞれと、実施の形態２による扁平管５及び伝熱板本体部１０とが組み合わさった構成が、熱交換部材４の構成になっている。
　複数の熱交換部材４のそれぞれは、扁平管５の幅方向に沿った中心線Ｑを有している。各熱交換部材４のそれぞれの中心線Ｑは、互いに平行になっている。この例では、各熱交換部材４のそれぞれの中心線Ｑが、気流Ａの流れ方向である第３方向ｘに沿った直線になっている。
　第１の延在部８、扁平管５及び第２の延在部９は、扁平管５の長手方向に沿って熱交換部材４を見たとき、中心線Ｑ上で連続している。また、第１の延在部８、扁平管５及び第２の延在部９のそれぞれの形状は、扁平管５の長手方向に沿って熱交換部材４を見たとき、中心線Ｑに対して傾斜する複数の傾斜部分が扁平管５の幅方向に沿って連続する形状になっている。他の構成は実施の形態１と同様である。
　このような熱交換器１では、第１及び第２の延在部８，９が伝熱板曲げ部１２，１５を有するとともに、扁平管５が扁平管曲げ部２２を有しているので、熱交換部材４をさらに曲がりにくくすることができる。また、第１の延在部８、扁平管５及び第２の延在部９のそれぞれにおいて気流Ａを蛇行させることができるので、伝熱面積をさらに拡大することができ、熱交換部材４の伝熱性能の向上をさらに図ることができる。さらに、扁平管５の長手方向に沿って熱交換部材４を見たとき、第１の延在部８、扁平管５及び第２の延在部９が中心線Ｑ上で連続しているので、伝熱板曲げ部１２，１５及び扁平管曲げ部２２による通風抵抗の増加を抑制することができ、ファンの動力の増加及び風量の低下を抑制することができる。
　また、実施の形態１及び３では、第１の延在部８及び第２の延在部９のそれぞれの外側の端部が、扁平管５の幅方向に対して傾斜しているが、扁平管５の長手方向に沿って熱交換部材４を見たときの第１の延在部８及び第２の延在部９のそれぞれの外側の端部を扁平管５の幅方向に沿って配置してもよい。このようにすれば、伝熱板６の外側の端部を固定した状態で、第１の延在部８、第２の延在部９及び伝熱板本体部１０を加工することができ、伝熱板６の製造を容易にすることができる。
　実施の形態４．
　図５は、この発明の実施の形態４による熱交換器の熱交換部材を示す断面図である。なお、図５は、実施の形態１での図２に対応する図である。本実施の形態では、扁平管５に設けられた扁平管曲げ部２２と、第１及び第２の延在部８，９のそれぞれに設けられた伝熱板曲げ部１２，１５とが扁平管５の幅方向について等ピッチで連続している。これにより、伝熱板曲げ部１２，１５及び扁平管曲げ部２２のそれぞれによって形成されている複数の溝１３，１６，２３は、扁平管５の幅方向へ連続しており、複数の溝１３，１６，２３の間隔が等間隔になっている。即ち、扁平管５の長手方向に沿って熱交換部材４を見たとき、伝熱板曲げ部１２，１５及び扁平管曲げ部２２によって熱交換部材４の形状が波状になっており、熱交換部材４の波状の波長Ｌが第１の延在部８、扁平管５及び第２の延在部９のそれぞれで同じになっている。
　また、伝熱板曲げ部１２，１５及び扁平管曲げ部２２のそれぞれによって形成されている複数の溝１３，１６，２３の深さは、互いに同じになっている。即ち、扁平管５の長手方向に沿って熱交換部材４を見たとき、伝熱板曲げ部１２，１５及び扁平管曲げ部２２によって熱交換部材４の形状が波状になっており、熱交換部材４の波状の振幅ｄが第１の延在部８、扁平管５及び第２の延在部９のそれぞれで同じになっている。他の構成は実施の形態３と同様である。
　このような熱交換器１では、伝熱板曲げ部１２，１５及び扁平管曲げ部２２のそれぞれによって形成されている複数の溝１３，１６，２３の間隔が等間隔になっており、複数の溝１３，１６，２３の深さが互いに同じになっているので、伝熱板曲げ部１２，１５及び扁平管曲げ部２２の形状を規則的にすることができる。これにより、扁平管５及び伝熱板６の成形作業を容易にすることができ、熱交換部材４の製造を容易にすることができる。
　なお、実施の形態１、３及び４では、扁平管５の長手方向についてのどの位置でも熱交換部材４の断面形状が同じになっているが、これに限定されない。例えば、熱交換部材４が扁平管５の長手方向について補強区間と非補強区間とに区分され、補強区間及び非補強区間のうち、補強区間における第１及び第２の延在部８，９にのみ伝熱板曲げ部１２，１５が設けられている構成にしてもよい。この場合、非補強区間での第１及び第２の延在部８，９のそれぞれの形状は、平板状とされる。また、この場合、第１及び第２のヘッダタンク２，３に挿入される熱交換部材４の長手方向両端部のそれぞれに非補強区間が設定され、２つの非補強区間の間に補強区間が設定される。このようにすれば、第１及び第２のヘッダタンク２，３に形成された熱交換部材４用の挿入孔の形状を単純化することができ、第１及び第２のヘッダタンク２，３の製造を容易にすることができる。
　実施の形態５．
　図６は、この発明の実施の形態５による熱交換器１を示す側面図である。熱交換器１は、第１のヘッダタンク２、第２のヘッダタンク３、複数の熱交換部材４及び複数の補強部材２５，２６を有している。第１のヘッダタンク２、第２のヘッダタンク３及び複数の熱交換部材４のそれぞれの構成は、実施の形態１と同様である。
　第１のヘッダタンク２と第２のヘッダタンク３との間には、一対の第１の補強部材２５と、第２の補強部材２６とが複数の補強部材２５，２６として配置されている。一対の第１の補強部材２５及び第２の補強部材２６のそれぞれは、複数の熱交換部材４と異なる位置に配置されている。また、一対の第１の補強部材２５及び第２の補強部材２６のそれぞれは、扁平管５の長手方向に沿って配置されており、第１のヘッダタンク２及び第２のヘッダタンク３のそれぞれに連結されている。
　一対の第１の補強部材２５は、複数の熱交換部材４が並ぶ方向である第１方向ｚについて互いに離して配置されている。複数の熱交換部材４は、一対の第１の補強部材２５の間に配置されている。第２の補強部材２６は、第１方向ｚについて一対の第１の補強部材２５の間の中間位置に配置されている。
　一対の第１の補強部材２５及び第２の補強部材２６のそれぞれは、熱交換部材４よりも曲がりにくくなっている。一対の第１の補強部材２５及び第２の補強部材２６のそれぞれを構成する材料には、第１のヘッダタンク２、第２のヘッダタンク３及び複数の熱交換部材４と同じ材料が用いられている。これにより、第１のヘッダタンク２、第２のヘッダタンク３及び複数の熱交換部材４の腐食を防止することができる。
　図７は、図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿った断面図である。各第１の補強部材２５の断面形状は、Ｕ字状になっている。この例では、各第１の補強部材２５が断面Ｕ字状の開放部を熱交換部材４に向けて配置されている。第２の補強部材２６の形状は、平板状になっている。この例では、複数の熱交換部材４が並ぶ方向に第２の補強部材２６の幅方向が一致している。他の構成は実施の形態１と同様である。
　このような熱交換器１では、第１のヘッダタンク２と第２のヘッダタンク３とに連結された複数の補強部材２５，２６が、複数の熱交換部材４と異なる位置に配置されているので、第２のヘッダタンク３の荷重の一部を複数の補強部材２５，２６で支持することができ、各熱交換部材４をさらに曲がりにくくすることができる。これにより、熱交換部材４の変形をさらに確実に防止することができる。
　なお、上記の例では、第１の補強部材２５の断面形状がＵ字状になっており、第２の補強部材２６の形状が平板状になっているが、これに限定されず、熱交換部材４よりも曲がりにくい形状であれば、第１の補強部材２５及び第２の補強部材２６のそれぞれの形状をどのような形状にしてもよい。例えば、第１の補強部材２５及び第２の補強部材２６のそれぞれの断面形状をＵ字状にしてもよい。
　また、上記の例では、一対の第１の補強部材２５及び第２の補強部材２６が実施の形態１による熱交換器１に適用されているが、一対の第１の補強部材２５及び第２の補強部材２６を実施の形態２～４による熱交換器１に適用してもよい。
　また、上記の例では、一対の第１の補強部材２５及び第２の補強部材２６が第１のヘッダタンク２と第２のヘッダタンク３との間に配置されているが、一対の第１の補強部材２５によって熱交換部材４の変形を防止することができるのであれば、第２の補強部材２６はなくてもよい。
　実施の形態６．
　図８は、この発明の実施の形態６による冷凍サイクル装置を示す構成図である。冷凍サイクル装置３１は、圧縮機３２、凝縮熱交換器３３、膨張弁３４、蒸発熱交換器３５を含む冷凍サイクル回路を備えている。冷凍サイクル装置３１では、圧縮機３２が駆動することにより、圧縮機３２、凝縮熱交換器３３、膨張弁３４及び蒸発熱交換器３５を冷媒が相変化しながら循環する冷凍サイクルが行われる。本実施の形態では、冷凍サイクル回路を循環する冷媒が図８の矢印の方向へ流れる。
　冷凍サイクル装置３１には、凝縮熱交換器３３及び蒸発熱交換器３５のそれぞれに対して気流を個別に送るファン３６，３７と、各ファン３６，３７を個別に回転させる駆動モータ３８，３９とが設けられている。凝縮熱交換器３３は、ファン３６の動作によって生じた空気の気流と冷媒との間で熱交換を行う。蒸発熱交換器３５は、ファン３７の動作によって生じた空気の気流と冷媒との間で熱交換を行う。
　冷媒は、圧縮機２で圧縮されて凝縮熱交換器３３へ送られる。凝縮熱交換器３３では、冷媒が外部の空気へ熱を放出して凝縮される。この後、冷媒は、膨張弁３４へ送られ、膨張弁３４で減圧された後、蒸発熱交換器３５へ送られる。この後、冷媒は、蒸発熱交換器３５で外部の空気から熱を取り込んで蒸発した後、圧縮機３２へ戻る。
　本実施の形態では、凝縮熱交換器３３及び蒸発熱交換器３５の一方又は双方に、実施の形態１～５のいずれかの熱交換器１が用いられている。これにより、エネルギ効率の高い冷凍サイクル装置を実現することができる。また、本実施の形態では、凝縮熱交換器３３が室内熱交換器に用いられ、蒸発熱交換器３５が室外熱交換器に用いられている。なお、蒸発熱交換器３５を室内熱交換器に用い、凝縮熱交換器３３を室外熱交換器に用いてもよい。
　ここで、凝縮熱交換器３３が室内熱交換器として用いられる場合の暖房エネルギ効率は、次式で表される。
　暖房エネルギ効率＝凝縮熱交換器（室内熱交換器）能力／全入力…（１）
　また、蒸発熱交換器３５が室内熱交換器として用いられる場合の冷房エネルギ効率は、次式で表される。
　冷房エネルギ効率＝蒸発熱交換器（室内熱交換器）能力／全入力…（２）
　実施の形態７．
　図９は、この発明の実施の形態７による冷凍サイクル装置を示す構成図である。冷凍サイクル装置４１は、圧縮機４２、室外熱交換器４３、膨張弁４４、室内熱交換器４５及び四方弁４６を含む冷凍サイクル回路を有している。冷凍サイクル装置４１では、圧縮機４２が駆動することにより、圧縮機４２、室外熱交換器４３、膨張弁４４及び室内熱交換器４５を冷媒が相変化しながら循環する冷凍サイクルが行われる。本実施の形態では、圧縮機４２、室外熱交換器４３、膨張弁４４及び四方弁４６が室外機に設けられ、室内熱交換器４５が室内機に設けられている。
　室外機には、室外熱交換器４３に室外の空気を強制的に通過させる室外ファン４７が設けられている。室外熱交換器４３は、室外ファン４７の動作によって生じた室外の空気の気流と冷媒との間で熱交換を行う。室内機には、室内熱交換器４５に室内の空気を強制的に通過させる室内ファン４８が設けられている。室内熱交換器４５は、室内ファン４８の動作によって生じた室内の空気の気流と冷媒との間で熱交換を行う。
　冷凍サイクル装置４１の運転は、冷房運転と暖房運転との間で切り替え可能になっている。四方弁４６は、冷凍サイクル装置１の冷房運転及び暖房運転の切り替えに応じて冷媒流路を切り替える電磁弁である。四方弁４６は、冷房運転時に、圧縮機４２からの冷媒を室外熱交換器４３へ導くとともに室内熱交換器４５からの冷媒を圧縮機４２へ導き、暖房運転時に、圧縮機４２からの冷媒を室内熱交換器４５へ導くとともに室外熱交換器４３からの冷媒を圧縮機４２へ導く。図９では、冷房運転時の冷媒の流れの方向を破線の矢印で示し、暖房運転時の冷媒の流れの方向を実線の矢印で示している。
　冷凍サイクル装置４１の冷房運転時には、圧縮機４２で圧縮された冷媒が室外熱交換器４３へ送られる。室外熱交換器４３では、冷媒が室外の空気へ熱を放出して凝縮される。この後、冷媒は、膨張弁４４へ送られ、膨張弁４４で減圧された後、室内熱交換器４５へ送られる。この後、冷媒は、室内熱交換器４５で室内の空気から熱を取り込んで蒸発した後、圧縮機４２へ戻る。従って、冷凍サイクル装置４１の冷房運転時には、室外熱交換器４３が凝縮器として機能し、室内熱交換器４５が蒸発器として機能する。
　冷凍サイクル装置４１の暖房運転時には、圧縮機４２で圧縮された冷媒が室内熱交換器４５へ送られる。室内熱交換器４５では、冷媒が室内の空気へ熱を放出して凝縮される。この後、冷媒は、膨張弁４４へ送られ、膨張弁４４で減圧された後、室外熱交換器４３へ送られる。この後、冷媒は、室外熱交換器４３で室外の空気から熱を取り込んで蒸発した後、圧縮機４２へ戻る。従って、冷凍サイクル装置４１の暖房運転時には、室外熱交換器４３が蒸発器として機能し、室内熱交換器４５が凝縮器として機能する。
　本実施の形態では、室外熱交換器４３及び室内熱交換器４５の一方又は双方に、実施の形態１～５のいずれかの熱交換器１が用いられている。これにより、エネルギ効率の高い冷凍サイクル装置を実現することができる。
　実施の形態６及び７における冷凍サイクル装置は、例えば空気調和装置又は冷凍装置等に適用される。
　なお、各上記実施の形態では、第１の延在部８及び第２の延在部９のそれぞれが扁平管５から出ているが、第２の延在部９をなくして第１の延在部８のみが扁平管５から出ていてもよいし、第１の延在部８をなくして第２の延在部９のみが扁平管５から出ていてもよい。また、第１の延在部８の長さと第２の延在部９の長さとを互いに異ならせてもよい。このようにしても、熱交換部材４を曲がりにくくすることができる。
　また、各上記実施の形態では、扁平管５と伝熱板６とが別部材になっているが、扁平管５及び伝熱板６を有する熱交換部材４を単一材としてもよい。この場合、熱交換部材４は、加熱した材料をダイスの穴から押し出して扁平管５及び伝熱板６のそれぞれの断面を同時に成型する押し出し加工によって製造される。なお、ダイスの穴から材料を引き抜いて扁平管５及び伝熱板６のそれぞれの断面を成型する引き抜き加工によって熱交換部材４を製造してもよい。
　また、各上記実施の形態による熱交換器１及び冷凍サイクル装置３１，４１では、Ｒ４１０Ａ、Ｒ３２、ＨＦＯ１２３４ｙｆ等の冷媒を用いることにより、その効果を達成することができる。
　また、各上記実施の形態では、作動流体として、空気及び冷媒の例を示したが、他の気体、液体、気液混合流体を用いても、同様の効果を得ることができる。
　また、各上記実施の形態による熱交換器１及び冷凍サイクル装置３１，４１では、鉱油系、アルキルベンゼン油系、エステル油系、エーテル油系、フッ素油系等、冷媒と油とが溶ける溶けないにかかわらず、どんな冷凍機油についても、その効果を得ることができる。
　本発明の他の活用例としては、製造が容易で、熱交換性能を向上させ、省エネルギ性能を向上させることが必要なヒートポンプ装置に使用することができる。
　１　熱交換器、２　第１のヘッダタンク、３　第２のヘッダタンク、４　熱交換部材、５　扁平管、６　伝熱板、８　第１の延在部、９　第２の延在部、１０　伝熱板本体部、１２，１５　伝熱板曲げ部、２２　扁平管曲げ部、１３，１６，２３　溝、２５　第１の補強部材、２６　第２の補強部材。

Claims (9)

  1. 　第１のヘッダタンク、
    　前記第１のヘッダタンクから離して配置されている第２のヘッダタンク、及び
    　前記第１のヘッダタンクと前記第２のヘッダタンクとにそれぞれ連結され、前記第１のヘッダタンクと前記第２のヘッダタンクとの間に並んでいる複数の熱交換部材
    　を備え、
    　前記複数の熱交換部材のそれぞれは、前記第１のヘッダタンクから前記第２のヘッダタンクへ延びる扁平管と、前記扁平管の長手方向に沿って前記扁平管と一体になっている伝熱板とを有し、
    　前記扁平管の幅方向は、前記複数の熱交換部材が並ぶ方向に交差する方向になっており、
    　前記伝熱板は、前記扁平管の幅方向一端部及び幅方向他端部の少なくともいずれかから前記扁平管の幅方向外側へ出ている延在部を有し、
    　前記扁平管は、前記扁平管の長手方向に沿った溝を形成する１以上の扁平管曲げ部を有している熱交換器。
  2. 　第１のヘッダタンク、
    　前記第１のヘッダタンクから離して配置されている第２のヘッダタンク、及び
    　前記第１のヘッダタンクと前記第２のヘッダタンクとにそれぞれ連結され、前記第１のヘッダタンクと前記第２のヘッダタンクとの間に並んでいる複数の熱交換部材
    　を備え、
    　前記複数の熱交換部材のそれぞれは、前記第１のヘッダタンクから前記第２のヘッダタンクへ延びる扁平管と、前記扁平管の長手方向に沿って前記扁平管と一体になっている伝熱板とを有し、
    　前記扁平管の幅方向は、前記複数の熱交換部材が並ぶ方向に対して交差しており、
    　前記伝熱板は、前記扁平管の幅方向一端部及び幅方向他端部の少なくともいずれかから前記扁平管の幅方向外側へ出ている延在部を有し、
    　前記延在部は、前記扁平管の長手方向に沿った溝を形成する１以上の伝熱板曲げ部を有し、
    　前記複数の熱交換部材のそれぞれは、前記扁平管の長手方向を鉛直方向にして配置される熱交換器。
  3. 　前記伝熱板は、前記扁平管に重なった状態で前記延在部に繋がっている伝熱板本体部を有し、
    　前記伝熱板本体部は、ろう材を介して前記扁平管に固定されている請求項１又は請求項２に記載の熱交換器。
  4. 　前記扁平管の幅方向に沿って前記熱交換部材を見たとき、前記扁平管の範囲内に前記延在部が収まっている請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の熱交換器。
  5. 　前記複数の熱交換部材のそれぞれは、前記扁平管の幅方向に沿った中心線を有し、
    　前記扁平管の長手方向に沿って前記熱交換部材を見たとき、前記熱交換部材の中心線上で前記扁平管及び前記延在部が連続している請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の熱交換器。
  6. 　前記延在部は、前記扁平管の幅方向一端部及び幅方向他端部のそれぞれから出ており、
    　前記熱交換部材は、前記扁平管の長手方向に沿って見たとき、前記扁平管の幅方向に直交する直線に関して対称の形状になっている請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の熱交換器。
  7. 　前記扁平管は、前記扁平管の長手方向に沿った溝を形成する１以上の扁平管曲げ部を有し、
    　前記延在部は、前記扁平管の長手方向に沿った溝を形成する１以上の伝熱板曲げ部を有し、
    　前記扁平管曲げ部及び前記伝熱板曲げ部のそれぞれによって形成されている複数の前記溝は、前記扁平管の幅方向へ連続しており、
    　複数の前記溝の間隔は、等間隔になっており、
    　各前記溝の深さは、互いに同じになっている請求項１～請求項６のいずれか一項に記載の熱交換器。
  8. 　前記第１のヘッダタンクと前記第２のヘッダタンクとにそれぞれ連結され、前記複数の熱交換部材と異なる位置に配置されている補強部材
    　を備え、
    　前記補強部材は、前記熱交換部材よりも曲がりにくくなっている請求項１～請求項７のいずれか一項に記載の熱交換器。
  9. 　請求項１～請求項８のいずれか一項に記載の熱交換器
    　を備えている冷凍サイクル装置。
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