JP2000081255A - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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JP2000081255A
JP2000081255A JP10252928A JP25292898A JP2000081255A JP 2000081255 A JP2000081255 A JP 2000081255A JP 10252928 A JP10252928 A JP 10252928A JP 25292898 A JP25292898 A JP 25292898A JP 2000081255 A JP2000081255 A JP 2000081255A
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JP
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refrigerant
heat transfer
flow
point
path
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JP10252928A
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English (en)
Inventor
Masahiro Kobayashi
雅博 小林
Hiroshi Mukoyama
洋 向山
Masafumi Ueda
雅文 上田
Hideaki Mukoda
英明 向田
Shigeya Ishigaki
茂弥 石垣
Atsuyumi Ishikawa
敦弓 石川
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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  • Air Filters, Heat-Exchange Apparatuses, And Housings Of Air-Conditioning Units (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空気調和機の室外機の熱交換器における伝熱
管の接続と配列状態とを工夫して、冷房サイクルでの冷
媒の凝縮時の効率と、暖房サイクルでの冷媒の蒸発時の
効率が高効率な熱交換器を提供する。 【解決手段】 上部の経路と下部の経路の2経路が構成
され、それぞれの経路は2通路からなる4−2経路を示
す。C入力点より冷媒が入力されると、冷媒は上部の経
路と下部の経路の2経路に分岐され、上部の経路及び下
部の経路のそれぞれでは、入力された冷媒がA1点とA
2点、B1点とB2点で2通路に分岐され、A3点、B
3点で合流して1通路とされ、伝熱管4bの二次側の冷
媒の流れに変更される。その後、A4点、B4点で二次
側の冷媒の流れが伝熱管4aの一次側の流れに変更され
る。そして、一次側の伝熱管4aを上方に流れ、A5
点、B5点を経由して上出力点及び下出力点から出力さ
れる。そして上出力点からの冷媒出力と下出力点からの
冷媒出力とは冷凍回路の次の手段である減圧弁に送出さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は空気調和機の室外機
の熱交換器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】空気調和機の室外ユニットとしての室外
機には、図4のような熱交換器1が搭載されている。そ
して、熱交換器1の伝熱フィン体2は、複数の伝熱フィ
ンを所定のフィンピッチで積層した2列の伝熱フィン体
で構成されたものが主流になっており、最初の通風に面
する1次伝熱フィン体3aと後段の2次伝熱フィン体3
bとから構成される。伝熱フィン体3a、3bの中には
冷媒を通すための円形の伝熱管4a、4bがそれぞれ配
設されている。
【0003】図5には伝熱フィン体の断面図であって、
伝熱フィンにスリットフィンを設けた表面図を示す。3
a、3bは熱交換器を構成する伝熱フィン体、4a,4
bは伝熱管、5は伝熱フィンの表面上に切り起こして形
成されたスリットフィンであり、図の手前方向に山形に
押し出されている。図5に示すスリットフィン5は一例
にすぎず、スリットフィン5の形状及び配列については
種々提案されており、これに限ることもなければスリッ
トフィンは設けなくてもよい場合もある。
【0004】熱交換器では、空気の流れと伝熱フィン及
び伝熱管が接触することにより熱交換を行なうが、伝熱
フィン体3a、3b中における伝熱管の接続と配列状態
をどのようにするかによって、冷媒の流れに種々のバリ
エーションがあり、それぞれの冷房/暖房の効率は異な
ったものとなる。
【0005】現在よく用いられている伝熱管の接続と配
列状態と冷媒の流れについて、図3の室外機の熱交換器
の側面図を参照して説明する。図3の熱交換器は、右方
からの通風に面する1次伝熱フィン体3aと後段の2次
伝熱フィン体3bとから構成される。伝熱フィン体3
a、3b中には、伝熱管4a、4bが積層された伝熱フ
ィン体を横断して順次縦に配列されている。図では伝熱
管4aと4a及び伝熱管4bと4bの手前での接続点が
10カ所のものと、同様に10カ所の直線による後方で
の接続状態を示している。
【0006】C入力点より冷媒が入力されると、冷媒は
A1点とB1点で2経路に分岐され、上方より下方に落
下していき、A2点とA3点及びB2点とB3点とで交
差され、伝熱管4aの1次側の冷媒の流れが後段の2次
側の流れに変更され、伝熱管4bの後段の2次側の冷媒
の流れが1次側の流れに変更される。そして、A出力点
とB出力点から出力されて冷凍回路の次の手段である減
圧弁に送出される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このような伝熱管の接
続と配列状態では、冷房サイクルでの冷媒の凝縮時の効
率は十分であるが、冷媒の流れる流路が長いため伝熱管
の管路抵抗により圧力損失が大きくなり、暖房サイクル
での冷媒の蒸発時の効率は十分ではなかった。
【0008】そこで本発明は、空気調和機の室外機の熱
交換器における伝熱管の接続と配列状態とを工夫するこ
とにより、冷房サイクルでの冷媒の凝縮時の効率と、暖
房サイクルでの冷媒の蒸発時の効率がバランスのとれた
高効率な室外機の熱交換器を得ることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の請求項1に係る熱交換器は、所定のフィンピ
ッチで積層された伝熱フィン体を貫通して1次、2次の
2列の伝熱管が配設されると共に、伝熱管は上部の経路
と下部の経路の2経路が形成され、それぞれの経路は2
通路からなり、入力点より入力された冷媒は上部の経路
と下部の経路の2経路に分岐され、上部の経路及び下部
の経路のそれぞれにおいては、入力された冷媒が2通路
に分岐され、その後に合流して1通路とされて伝熱管2
次側の冷媒の流れに変更され、その後、2次側の冷媒の
流れが伝熱管の1次側の流れに変更され、それぞれの冷
媒出力は冷凍回路の減圧弁に送出されるように構成す
る。
【0010】本発明の請求項2に係る熱交換器は、所定
のフィンピッチで積層された伝熱フィン体を貫通して1
次、2次の2列の伝熱管が配設されると共に、伝熱管は
上部の経路と下部の経路の2経路が形成され、それぞれ
の経路は2通路からなり、入力点より入力された冷媒は
上部の経路と下部の経路の2経路に分岐され、上部の経
路及び下部の経路のそれぞれにおいては、入力された冷
媒が2通路に分岐され、その後に合流して1通路とされ
て伝熱管2次側の冷媒の流れに変更され、その後、2次
側の冷媒の流れが伝熱管の1次側の流れに変更されて1
次側の伝熱管を上方に流れ、それぞれの冷媒出力は冷凍
回路の減圧弁に送出されるように構成する。
【0011】こうして、熱交換器を暖房時の蒸発器とし
て使用する場合の圧力損失を考慮しながら2通路部と1
通路部をバランスよく設定することにより、暖房サイク
ルでの冷媒の蒸発時の効率と、冷房サイクルでの冷媒の
凝縮時の効率をバランスよく高効率に改善することがで
きる。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明は上記現在用いられている
室外機の熱交換器の構成による欠点を補完するために、
伝熱管の接続と配列状態の種々の構成を試みたものであ
り、まず、図2の構成について説明する。図2において
図3と同様に、熱交換器は右方からの通風に面する1次
伝熱フィン体3aと後段の2次伝熱フィン体3bとから
構成される。伝熱フィン体3a、3b中には、伝熱管4
a、4bが積層された伝熱フィン体を横断して順次縦に
配列され、伝熱管4aと4a及び伝熱管4bと4bの手
前での接続と、同様に直線による後方での接続状態を示
している。
【0013】図2(A)の例において、上部の経路と下
部の経路の2経路が構成され、それぞれの経路は2通路
からなる4−2経路を示す。C入力点より冷媒が入力さ
れると、冷媒は上部の経路と下部の経路の2経路に分岐
され、上部の経路では、入力された冷媒がA1点とB1
点で2通路に分岐され、上方より下方に落下していき、
A3点とB3点とで交差され、伝熱管4aの1次側の冷
媒の流れが後段の2次側の流れに変更され、伝熱管4b
の後段の二次側の冷媒の流れが一次側の流れに変更され
る。そして、再び上5、上6の点で合流して一緒にされ
て上出力点から出力される。
【0014】また下部の経路では、入力された冷媒がC
1点とD1点で2通路に分岐され、上方より下方に落下
していき、C3点とD3点とで交差され、伝熱管4aの
1次側の冷媒の流れが後段の2次側の流れに変更され、
伝熱管4bの後段の2次側の冷媒の流れが1次側の流れ
に変更される。そして、再び下5、下6の点で合流して
一緒にされて下出力点から出力される。そしてこれら合
流した上出力点からの冷媒出力と下出力点からの冷媒出
力とは冷凍回路の次の手段である減圧弁に送出される。
【0015】この室外機の熱交換器の構成では、冷媒の
流れる流路が短くなるために伝熱管の管路抵抗による圧
力損失が小さくなり、暖房サイクルでの冷媒の蒸発時の
効率は改善されるが、流速が小さくなり冷媒の凝縮時の
効率に難があった。この時の冷房/暖房の効率をそれぞ
れ基準1.00として、図6に示す。
【0016】図2(B)の例は図3に示した現行の熱交
換器の改良型であり、右方からの通風に面する1次伝熱
フィン体3aと後段の2次伝熱フィン体3bとから構成
される。伝熱フィン体3a、3b中には、伝熱管4a、
4bが積層された伝熱フィン体を横断して順次縦に配列
されている。図では伝熱管4aと4a及び伝熱管4bと
4bの手前での接続点が10カ所のものと、同様に10
カ所の直線による後方での接続状態を示している。
【0017】C入力点より冷媒が入力されると、冷媒は
A1点とB1点で2経路に分岐され、上方より下方に落
下していき、A2点とB2点とで交差され、伝熱管4a
の1次側の冷媒の流れが後段の2次側の流れに変更さ
れ、伝熱管4bの後段の2次側の冷媒の流れが1次側の
流れに変更される。そして更に、A4点とB4点とで交
差され、後段の伝熱管4aの2次側の冷媒の流れが前段
の1次側の流れに変更され、伝熱管4bの前段の1次側
の冷媒の流れが後段の2次側の流れに変更される。その
後、A出力点とB出力点から出力されて冷凍回路の次の
手段である減圧弁に送出される。
【0018】この室外機の熱交換器の構成では、冷媒の
流れる流路が長くなるために伝熱管の管路抵抗による圧
力損失が大きくなり、図6に示すように図2(A)の例
に比して、暖房サイクルでの冷媒の蒸発時の効率は低下
するが、流速は大きくなるので冷房サイクルでの冷媒の
凝縮時の効率は向上する。
【0019】そこで、本発明は図1に示す構成のもので
あり、図2(A)の例の改良型である。上部の経路と下
部の経路の2経路が構成され、それぞれの経路は2通路
からなる4−2経路を示す。C入力点より冷媒が入力さ
れると、冷媒は上部の経路と下部の経路の2経路に分岐
され、上部の経路では、入力された冷媒がA1点とA2
点で2通路に分岐され、A3点で合流して1通路とさ
れ、伝熱管4bの2次側の冷媒の流れに変更される。そ
の後、A4点で2次側の冷媒の流れが伝熱管4aの1次
側の流れに変更される。そして、1次側の伝熱管4aを
上方に流れ、A5点を経由して上出力点から出力され
る。
【0020】また下部の経路では、入力された冷媒がB
1点とB2点で2通路に分岐され、上方より下方に落下
していき、B3点で合流して1通路とされ、伝熱管4b
の2次側の冷媒の流れに変更される。その後、B4点で
2次側の冷媒の流れが伝熱管4aの1次側の流れに変更
される。そして、1次側の伝熱管4aを上方に流れ、B
5点を経由して下出力点から出力される。そして上出力
点からの冷媒出力と下出力点からの冷媒出力とは冷凍回
路の次の手段である減圧弁に送出される。
【0021】ここで、上部の経路と下部の経路におい
て、それぞれA4点、B4点で2次側の冷媒の流れが伝
熱管4aの1次側の流れに変更されて、1次側の伝熱管
4aを上方に流して、A5点、B5点を経由して出力点
から出力させる構成をとるのは、屋外用の熱交換器を冷
房時の冷媒の凝縮器として使用する場合、伝熱管の後半
部を外気の通風に直接当てる方が凝縮能力を最大限に引
き出すことができるためである。
【0022】この室外機の熱交換器の構成では、熱交換
器を暖房時の蒸発器として使用する場合の圧力損失と冷
房時の凝縮器として使用する場合の流速を考慮しなが
ら、2通路部と1通路部をバランスよく設定することに
より、図6に示すように、暖房サイクルでの冷媒の蒸発
時の効率と冷房サイクルでの冷媒の凝縮時の効率は共に
改善された。
【0023】
【発明の効果】以上のように本発明は、熱交換器の伝熱
管は上部の経路と下部の経路の2経路が形成され、それ
ぞれの経路は2通路からなり、入力点より入力された冷
媒は上部の経路と下部の経路の2経路に分岐され、上部
の経路及び下部の経路のそれぞれにおいては、入力され
た冷媒が2通路に分岐され、その後に合流して1通路と
されて伝熱管2次側の冷媒の流れに変更され、その後、
2次側の冷媒の流れが伝熱管の1次側の流れに変更され
ることにより、熱交換器を暖房時の蒸発器として使用す
る場合の圧力損失と冷房時の凝縮器として使用する場合
の流速を考慮しながら、2通路部と1通路部をバランス
よく設定することができ、暖房サイクルでの冷媒の蒸発
時の効率と冷房サイクルでの冷媒の凝縮時の効率を共に
改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の伝熱フィン体での伝熱管の接続と配列
図。
【図2】改良された伝熱フィン体での伝熱管の接続と配
列図。
【図3】従来の伝熱フィン体での伝熱管の接続と配列
図。
【図4】室外機用熱交換器概略図。
【図5】伝熱フィン体中に伝熱管が配設された状態図。
【図6】冷房/暖房比の比較図表。
【符号の説明】
1 室外機熱交換器 2 伝熱フィン体 3a 1次伝熱フィン体 3b 2次伝熱フィン体 4a 1次伝熱管 4b 2次伝熱管 5 スリットフィン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上田 雅文 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 向田 英明 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 石垣 茂弥 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 石川 敦弓 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 Fターム(参考) 3L051 BE04 BF02

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定のフィンピッチで積層された伝熱フ
    ィン体を貫通して1次、2次の2列の伝熱管が配設され
    ると共に、伝熱管は上部の経路と下部の経路の2経路が
    形成され、それぞれの経路は2通路からなり、入力点よ
    り入力された冷媒は上部の経路と下部の経路の2経路に
    分岐され、上部の経路及び下部の経路のそれぞれにおい
    ては、入力された冷媒が2通路に分岐され、その後に合
    流して1通路とされて伝熱管2次側の冷媒の流れに変更
    され、その後、2次側の冷媒の流れが伝熱管の1次側の
    流れに変更され、それぞれの冷媒出力は冷凍回路の減圧
    弁に送出されるように構成されたことを特徴とする熱交
    換器。
  2. 【請求項2】 所定のフィンピッチで積層された伝熱フ
    ィン体を貫通して1次、2次の2列の伝熱管が配設され
    ると共に、伝熱管は上部の経路と下部の経路の2経路が
    形成され、それぞれの経路は2通路からなり、入力点よ
    り入力された冷媒は上部の経路と下部の経路の2経路に
    分岐され、上部の経路及び下部の経路のそれぞれにおい
    ては、入力された冷媒が2通路に分岐され、その後に合
    流して1通路とされて伝熱管2次側の冷媒の流れに変更
    され、その後、2次側の冷媒の流れが伝熱管の1次側の
    流れに変更されて1次側の伝熱管を上方に流れ、それぞ
    れの冷媒出力は冷凍回路の減圧弁に送出されるように構
    成されたことを特徴とする熱交換器。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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