JP2003222486A - ヒートポンプ型熱交換器コア - Google Patents

ヒートポンプ型熱交換器コア

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JP2003222486A
JP2003222486A JP2002019389A JP2002019389A JP2003222486A JP 2003222486 A JP2003222486 A JP 2003222486A JP 2002019389 A JP2002019389 A JP 2002019389A JP 2002019389 A JP2002019389 A JP 2002019389A JP 2003222486 A JP2003222486 A JP 2003222486A
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Japan
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heat exchanger
tube
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exchanger core
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Haruzo Uno
治三 宇野
Joji Sato
穣治 佐藤
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Toyo Radiator Co Ltd
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Toyo Radiator Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 空気の流通抵抗が小さく製造容易で性能の高
いヒートポンプ型熱交換器コアの提供。 【解決手段】 熱交換器コアに用いるプレートフィン1
は、幅方向に互いに等しい第1領域4と第2領域5とを
設けると共に、それらの幅より狭い第3領域6を設け
る。そして、第1領域4と第2領域5のみにチューブ挿
通孔2を穿設して全体として千鳥状にそれを配置する。
そして空気流8の風上側の第1領域4および第2領域5
にスリット7を切り起こし形成し、第3領域6にはその
スリット7が存在しないフラット面を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、ヒートポンプ型の
空調用熱交換器コアに関し、特に送風量を大きくするこ
とが困難な室内機のものに関する。 【0002】 【従来の技術】ヒートポンプ型熱交換器コアは、夏期に
おいては室内機が蒸発器として用いられ、冬季において
は凝縮器として用いられる。室内機は、コンパクトで熱
交換性能が良いと共に、ファン等に基づく騒音の低減が
求められていた。特に冬期における暖房能力の高いもの
が要求され且つ、シンプルで製造し易く安価なものが求
めれ、それらの各要素は互いに矛盾する要求であった。 【0003】従来の室内機としての熱交換器コアは、一
例として図4に示すものが存在した。この熱交換器コア
は、図示しないケーシング形状に合わせて、2列チュー
ブの複数の熱交換器コアが配置されると共に、空気流入
側にさらに1列のコアを重ね合わせたものである。そし
てそれらの内部に図示しないファンを設け、空気流8を
各コアの外周側から内側に流通させて、チューブ内を流
通する冷媒との間に熱交換を行うものである。夫々のコ
アには多数のプレートフィンが並列され、その表面に
は、境界層の発達を阻止する多数のスリットまたはルー
バあるいは波形曲折部が設けられていた。このようなチ
ューブは、通常7mm程度の外直径を有するものが一般的
である。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】図4に示すような従来
型の熱交換器コアは、本体熱交換器に別に制作した複数
のサブコア10を付加しており、その取付け及びパイプの
連結その他が面倒であり、部品点数が多くなりコスト高
とならざるを得ず、これが最大の問題であった。また、
部分的にサブコア10を重ね合わせた部分においては、流
通抵抗が増大し、期待した程の熱交換性能の向上は得ら
れなかった。なお、高性能化のためにチューブの外直径
を5mm程とし、チューブの列ピッチ及び段ピッチを小さ
くしたものも提案されていた。しかしながら、それを用
いて3列チューブのコアを構成すると、空気の流通抵抗
が高くなる欠点があった。そこで、コアに用いる多数の
プレートフィンをフラットなものとする提案もなされて
いた。しかしながら、その場合にはフラットなるが故の
問題が生じ、フィン表面で境界層が発達し、コストに見
合うほど熱交換性能が向上しなかった。 【0005】また、性能向上のために外直径7mmのチュ
ーブを用い、全体を3列化した熱交換器コアを用いる
と、凝縮性能は2列の場合の約30%上昇するが、材料
投入量が5割増大してしまう。さらに空気抵抗はほぼ5
割程度増加してしまい、量産品として合理的な範囲の室
内機に事実上、使用することができない。即ち、現在広
く用いられている熱交換器コアをそのまま、チューブ列
を3列化した場合、その性能を向上させることが難しい
ところまできている。そこで本発明は、係る問題点を解
決することを課題とする。 【0006】 【課題を解決するための手段】本発明は、小隙を有して
並列された細長い多数のプレートフィン(1) と、そのチ
ューブ挿通孔(2) に挿通されたチューブ(3) とを有する
ヒートポンプ型熱交換器コアにおいて、前記プレートフ
ィン(1) は、幅方向に互いに等しい幅の第1領域(4) と
第2領域(5) と、それらの幅より狭い第3領域(6) とを
有し、前記第1領域(4) と第2領域(5) のみにチューブ
挿通孔(2) が等間隔に設けられると共に、隣接する領域
のチューブ挿通孔(2) は互いに半ピッチ長手方向に位置
ずれして千鳥に形成され、少なくとも前記第1領域(4)
および第2領域(5) にはそのチューブ挿通孔(2)間に、
ルーバまたは台形のスリット(7) が切り起こされ或い
は、波形に曲折形成され、少なくとも第3領域(6) には
それらが存在しないフラット面が形成され、空気流(8)
が前記第1領域(4) から第3領域(6) に流通するように
構成され、前記チューブ(3) の外直径が4mm〜6mmであ
り、プレートフィン(1) の長手方向におけるチューブ挿
通孔(2) のピッチP1 が11mm〜19mmであり、幅方向
におけるチューブ挿通孔(2) のピッチP2 が8mm〜15
mmであることを特徴とするヒートポンプ型熱交換器コア
である。 【0007】 【発明の実施の形態】次に、図面に基づいて本発明のヒ
ートポンプ型熱交換器コアの実施の形態につき説明す
る。図1は本発明の熱交換器コアに用いるプレートフィ
ン1の要部平面図及びそのB−B矢視断面略図である。
そして図2はそのプレートフィン1を多数用いて熱交換
器コアを構成した側面図であり、凝縮器としての冷媒の
流れを示す。また、図3は同蒸発器としての冷媒の流れ
を示すものである。 【0008】この熱交換器コアは、小隙を有して並列さ
れた図1に示す細長い多数のプレートフィン1と、その
チューブ挿通孔2に挿通された多数のチューブ3(図
2)とを有するものである。そして本発明の主たる特徴
はプレートフィン1にあり、図1の如く幅方向に第1領
域4と第2領域5とが等分の幅であり、第3領域6はそ
れらの半分である。そして、夫々の第1領域4と第2領
域5のみにチューブ挿通孔2が等間隔に穿設されると共
に、隣接するチューブ挿通孔2は互いに半ピッチ長手方
向に位置ずれして千鳥状に配置されている。 【0009】なお、チューブ挿通孔2の孔縁部は図示し
ないバーリング加工が形成され、平面に対して僅かにチ
ューブ挿通孔2の軸線方向に立ち上げられている。この
チューブ挿通孔2の内直径は4mm〜6mm程度である。ま
た、プレートフィン1の長手方向におけるチューブ挿通
孔2のピッチP1 は11mm〜19mm程度である。さらに
幅方向におけるチューブ挿通孔2のピッチP2 が8mm〜
15mm程度である。 【0010】次に、この例では第1領域4及び第2領域
5に台形状に切り起こし形成されたスリット7が各チュ
ーブ挿通孔2間に配置されている。なお、このスリット
7の代わりに傾斜して切り起こされるルーバを設けても
よい。或いは、各チューブ挿通孔2間に三角波状の波形
を、空気流通方向に波が進行するように、曲折形成して
もよい。そして第3領域6には、それらが全く存在しな
いフラット面が形成されている。このように第3領域6
の幅を他の領域より狭くすると共に、その領域をフラッ
トな面とし、なおかつそこにはチューブ挿通孔を設けな
いことにより、空気側流通抵抗の増大を抑え、空気の流
通を円滑にして、冷媒との熱交換を促進させることがで
きる。 【0011】このようにしてなるプレートフィン1は、
小隙を有して互いに平行に多数並列され、整合する夫々
のチューブ挿通孔2にU字状のチューブ3が図2の如く
挿入され、各チューブ3間が短いU字状の接続管11によ
り接続され、それにより蛇行状の冷媒流路が複数形成さ
れる。第2領域5においては4つの冷媒流路が配置され
ている。また、第1領域4においても4つの冷媒流路の
グループが存在する。そして第2領域5の各冷媒流路の
グループの端は、第1領域4のそれに連結され、それら
の端が分岐・合流管12に接続されている。そして空気流
8は、常に第1領域4側から第3領域6側に流通する。 【0012】図2はこの熱交換器コアを凝縮器として用
いる場合の冷媒13の流れを示すものであり、右端中央部
から分岐・合流管12に流入する冷媒13は二つに分岐され
ると共に、さらに第2段目の分岐・合流管12を介して分
岐され、第2領域5の四つの冷媒流路に同時に供給され
る。そして夫々の第2領域5の冷媒流路の端部が第1領
域4に流入し、その端部が夫々分岐・合流管12によって
合流して、それが最終の分岐・合流管12を介して蒸発器
側に導かれる。 【0013】次に、図3は本発明の熱交換器コアを蒸発
器として用いる場合の冷媒13の流れであり、前記図2の
冷媒13の流れとは全く逆となる。 【0014】 【比較例】熱交換器コアに用いるプレートフィン1とし
て、図1において第3領域を無くし、二列型として、ピ
ッチP1 を17mmとし、ピッチP2 を10mmとし、第1
領域4,第2領域5の各チューブ挿通孔2間にスリット
7を切り起こし形成する。また、チューブ挿通孔2の内
直径を5mmとする。上記のようなプレートフィン1を用
いた比較例の熱交換器コアは、従来の7mmチューブ(ピ
ッチP1 :21mm,ピッチP2 :12.7mm)の2列品
に対し、材料投入量が25〜27%減少し、同一の前面
面積において、蒸発性能が1%上昇する。また、空気抵
抗は25〜28%少なくなり、凝縮性能は5%程度減少
する。このことは、チューブの外直径5mmの二列型のこ
の比較例は、従来のチューブの外直径7mmの二列型に対
して、材料投入量を3割近く減らし、空気抵抗を2割以
上減らしながら、凝縮性能がやや減、蒸発性能が同等以
上のものであることが明らかとなった。 【0015】 【実施例】次に、熱交換器コアに用いるプレートフィン
1として、図1において第3領域の幅を他の領域の幅の
半分とした二列半型(総厚、フィンの全幅に相当が25
mm)で、ピッチP1 を17mmとしピッチP2 を10mmと
し、第1領域4,第2領域5の各チューブ挿通孔2間に
スリット7を切り起こし形成する。また、チューブ挿通
孔2の内直径を5mmとする。上記のようなプレートフィ
ン1を用いた比較例の熱交換器コアは、従来の7mmチュ
ーブ(ピッチP1 :21mm,ピッチP2 :12.7mm、
総幅25.4mm)の2列品に対し、材料投入量が17%
減少し、同一の前面面積において、蒸発性能が1〜2%
上昇する。また、空気抵抗は20%程度少なくなり、凝
縮性能は同等以上となった。その結果ポテンシャルの高
い熱交換器であることが確認できた。 【0016】次に、図1において、スリット7の代わり
に波形曲折部を設けたプレートフィンを製作し、同様の
実験を行なったところ、図1の場合のプレートフィンと
略同一の凝縮性能および蒸発性能の結果が得られた。次
に、第3領域6の幅を第2領域5のそれの40%とした
もの、60%としたものを夫々製作し、前記同様の実験
を行なったところ、何れも図1の場合のプレートフィン
と略同一の凝縮性能および蒸発性能の結果が得られた。 【0017】次に、チューブの外直径を5.5mmとし
て、ピッチP1 を18mm,ピッチP2を12mm、第3領
域6のみフラットとし、同様の実験をしたが、外直径5
mmのチューブと略同一の凝縮性能および蒸発性能の結果
が得られた。さらにチューブの外直径を4.5mmとし
て、ピッチP1 を12.5mm,ピッチP2 を9mm、第3
領域6のみフラットとし、同様の実験をしたが、外直径
5mmのチューブと略同一の凝縮性能および蒸発性能の結
果が得られた。その結果、チューブの外直径が4〜6mm
で、ピッチP1 が11mm〜19mm、ピッチP2 が8mm〜
15mmの範囲では、従来のものに比し性能の向上が期待
できる。 【0018】 【発明の作用・効果】本発明によれば、第1領域4及び
第2領域5にはそのチューブ挿通孔2間に、ルーバまた
はスリット7が切り起こしまたは波形に曲折形成されて
いるため、フィン表面の境界層の発達を阻止して熱交換
を促進する。そして少なくとも第3領域6にはそれらが
存在しないフラット面が形成されているため、空気側圧
力損失を低下し、空気の流通を促進して熱交換性能を向
上し得る。さらにチューブ3の外直径及びプレートフィ
ン1のチューブ挿通孔2の各ピッチを所定の範囲にした
ので、それにより熱交換器の単位重量当たりの凝縮性能
及び蒸発性能を、従来のそれに比べて向上することが可
能となる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の熱交換器コアに用いるプレートフィン
1の要部平面図及びそのB−B矢視断面略図。 【図2】本発明の熱交換器コアを凝縮器として用いる場
合の冷媒13の流通説明図。 【図3】本発明の熱交換器コアを蒸発器として用いる場
合の冷媒13の流通説明図。 【図4】従来型熱交換器コアの一例を示す側面図。 【符号の説明】 1 プレートフィン 2 チューブ挿通孔 3 チューブ 4 第1領域 5 第2領域 6 第3領域 7 スリット 8 空気流 10 サブコア 11 接続管 12 分岐・合流管 13 冷媒

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 小隙を有して並列された細長い多数のプ
    レートフィン(1) と、そのチューブ挿通孔(2) に挿通さ
    れたチューブ(3) とを有するヒートポンプ型熱交換器コ
    アにおいて、 前記プレートフィン(1) は、幅方向に互いに等しい幅の
    第1領域(4) と第2領域(5) と、それらの幅より狭い第
    3領域(6) とを有し、前記第1領域(4) と第2領域(5)
    のみにチューブ挿通孔(2) が等間隔に設けられると共
    に、隣接する領域のチューブ挿通孔(2) は互いに半ピッ
    チ長手方向に位置ずれして千鳥に形成され、 少なくとも前記第1領域(4) および第2領域(5) にはそ
    のチューブ挿通孔(2)間に、ルーバまたは台形のスリッ
    ト(7) が切り起こされ或いは、波形に曲折形成され、少
    なくとも第3領域(6) にはそれらが存在しないフラット
    面が形成され、 空気流(8) が前記第1領域(4) から第3領域(6) に流通
    するように構成され、 前記チューブ(3) の外直径が4mm〜6mmであり、プレー
    トフィン(1) の長手方向におけるチューブ挿通孔(2) の
    ピッチP1 が11mm〜19mmであり、幅方向におけるチ
    ューブ挿通孔(2) のピッチP2 が8mm〜15mmであるこ
    とを特徴とするヒートポンプ型熱交換器コア。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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