JP2003287390A - 熱交換器およびこれを用いた空気調和機 - Google Patents
熱交換器およびこれを用いた空気調和機Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 扁平伝熱管を用いた熱交換器では、風上側の
伝熱管内流路は効率よく熱交換されるが、風下側の伝熱
管内流路は熱交換効率が低下し、熱交換器全体の熱交換
量が小さくなる。さらに扁平伝熱管は円管形状の伝熱管
に比べて結露水の排水性が悪いという問題点を有してい
る。 【解決手段】 Ｕ字形状に曲げられた扁平断面の内部に
複数の流路を設けた伝熱管と、前記伝熱管の端部が連通
したヘッダと、前記ヘッダ内に空間を分離して流入管か
ら流出管への冷媒流れを形成する縦仕切り板および横仕
切り板を備え、気体の流れに対して対向流または並向流
となる冷媒流れを構成する。
伝熱管内流路は効率よく熱交換されるが、風下側の伝熱
管内流路は熱交換効率が低下し、熱交換器全体の熱交換
量が小さくなる。さらに扁平伝熱管は円管形状の伝熱管
に比べて結露水の排水性が悪いという問題点を有してい
る。 【解決手段】 Ｕ字形状に曲げられた扁平断面の内部に
複数の流路を設けた伝熱管と、前記伝熱管の端部が連通
したヘッダと、前記ヘッダ内に空間を分離して流入管か
ら流出管への冷媒流れを形成する縦仕切り板および横仕
切り板を備え、気体の流れに対して対向流または並向流
となる冷媒流れを構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はヘッダー内を熱交換
空気の流れ方向に対向して２以上に分離し、その内部に
複数のヘッダ室を形成した熱交換器に関するものであ
る。
空気の流れ方向に対向して２以上に分離し、その内部に
複数のヘッダ室を形成した熱交換器に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、空調機を構成する熱交換器として
図２６に示すものが知られている。この熱交換器１００
はプレートフィンアンドチューブタイプと呼ばれるもの
であり、上下に延び対向して配置された一対のヘッダー
１０３，１０４と、この各ヘッダー１０３，１０４に両
側が連通し上下に複数段に架設された扁平伝熱管１０２
とを備えており、この各伝熱管は熱交換用板状フィン1
に挿入されている。扁平伝熱管１０２内は冷媒が流れ、
熱交換器外部を流れる空気と熱交換する形態である。こ
の一方のヘッダー１０３の上方には冷媒の流入管１１０
を、ヘッダー１０４下方には流出管１１１をそれぞれ設
けている。
図２６に示すものが知られている。この熱交換器１００
はプレートフィンアンドチューブタイプと呼ばれるもの
であり、上下に延び対向して配置された一対のヘッダー
１０３，１０４と、この各ヘッダー１０３，１０４に両
側が連通し上下に複数段に架設された扁平伝熱管１０２
とを備えており、この各伝熱管は熱交換用板状フィン1
に挿入されている。扁平伝熱管１０２内は冷媒が流れ、
熱交換器外部を流れる空気と熱交換する形態である。こ
の一方のヘッダー１０３の上方には冷媒の流入管１１０
を、ヘッダー１０４下方には流出管１１１をそれぞれ設
けている。
【０００３】また、図２７に示すように前記扁平伝熱管
１０２は、その内部を幅方向に複数に仕切る隔壁を有
し、この隔壁により熱交換空気５の流れ方向に対向する
複数の冷媒流路６ａ，６ｂを形成している。この熱交換
器１００によれば、図２８は図２６の熱交換器１００を
扁平伝熱管の水平断面で切断した図であり、冷媒が流入
管１１０を介して一方のヘッダー１０３に流入し、この
冷媒が扁平伝熱管１０２を通って他方のヘッダー１０４
に流入する。そしてヘッダー１０４に設けられた流出管
１１１を介して流出する。
１０２は、その内部を幅方向に複数に仕切る隔壁を有
し、この隔壁により熱交換空気５の流れ方向に対向する
複数の冷媒流路６ａ，６ｂを形成している。この熱交換
器１００によれば、図２８は図２６の熱交換器１００を
扁平伝熱管の水平断面で切断した図であり、冷媒が流入
管１１０を介して一方のヘッダー１０３に流入し、この
冷媒が扁平伝熱管１０２を通って他方のヘッダー１０４
に流入する。そしてヘッダー１０４に設けられた流出管
１１１を介して流出する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の熱
交換器１００において、前述の如く扁平伝熱管１０２の
幅方向に熱交換空気が流れ、この熱交換空気と冷熱媒と
の間で熱交換が行なわれるが、この熱交換器が蒸発器と
して作用する場合、扁平伝熱管１０２の風上側の伝熱管
内冷媒流路６ａに流れる冷媒は未だ十分に熱交換が行な
われていない熱交換空気（低温空気）により冷却される
から、効率良く熱交換され、冷媒温度も低くなってい
る。これに対して、風下側の伝熱管内冷媒流路６ｂに流
れる冷媒は既に熱交換が行なわれ高温となっている熱交
換空気と熱交換されるため、熱交換効率が低下し、冷媒
を十分に冷却することができない。
交換器１００において、前述の如く扁平伝熱管１０２の
幅方向に熱交換空気が流れ、この熱交換空気と冷熱媒と
の間で熱交換が行なわれるが、この熱交換器が蒸発器と
して作用する場合、扁平伝熱管１０２の風上側の伝熱管
内冷媒流路６ａに流れる冷媒は未だ十分に熱交換が行な
われていない熱交換空気（低温空気）により冷却される
から、効率良く熱交換され、冷媒温度も低くなってい
る。これに対して、風下側の伝熱管内冷媒流路６ｂに流
れる冷媒は既に熱交換が行なわれ高温となっている熱交
換空気と熱交換されるため、熱交換効率が低下し、冷媒
を十分に冷却することができない。
【０００５】このように、従来の熱交換器１００におい
ては扁平伝熱管１０２の風上側と風下側とではその熱交
換量に大きな差が生じ、全体の熱交換量が小さくなると
いう問題点を有していた。また、このような熱交換器１
００に用いている扁平伝熱管１０２の形は扁平形状のた
め、扁平管の長軸方向と空気流れ主流方向とが一致する
ように熱交換器１００を設置すると、空気流れの通風抵
抗が大幅に減少し、空気流れを発生させる送風機の駆動
動力を大幅に削減することができる。
ては扁平伝熱管１０２の風上側と風下側とではその熱交
換量に大きな差が生じ、全体の熱交換量が小さくなると
いう問題点を有していた。また、このような熱交換器１
００に用いている扁平伝熱管１０２の形は扁平形状のた
め、扁平管の長軸方向と空気流れ主流方向とが一致する
ように熱交換器１００を設置すると、空気流れの通風抵
抗が大幅に減少し、空気流れを発生させる送風機の駆動
動力を大幅に削減することができる。
【０００６】しかし、このような熱交換器１００を蒸発
器として用いたとき、結露水が発生するが、扁平伝熱管
１０２の形が扁平形状のため、円管形状の伝熱管に比べ
て結露水の排水性が悪く、結露水がホールドしてしま
い、通風抵抗低減効果が十分に得られないという問題点
を有していた。
器として用いたとき、結露水が発生するが、扁平伝熱管
１０２の形が扁平形状のため、円管形状の伝熱管に比べ
て結露水の排水性が悪く、結露水がホールドしてしま
い、通風抵抗低減効果が十分に得られないという問題点
を有していた。
【０００７】本発明の目的は前記従来の問題点に鑑み、
熱交換効率を向上させる熱交換器を提供することにあ
る。
熱交換効率を向上させる熱交換器を提供することにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
熱交換器は、平行に配列され、個々の間を気体が流動す
る複数の板状フィンと、前記板状フィンに貫通して配列
され、扁平断面の内部に作動流体が流通する複数の流路
を設けたＵ字形状に曲げられた伝熱管と、前記伝熱管の
端部が連通するとともに前記作動流体の流入管と流出刃
管が接続したヘッダと、前記ヘッダ内に設けられ前記流
入管から前記伝熱管に連通する空間と前記伝熱管から前
記流出管へ連通する空間とを分離するヘッダ長手方向の
第１の縦仕切り板と、隣り合う前記Ｕ字形状の伝熱管間
に設けられ、ヘッダ内空間を気体の流れ方向に対して２
以上に分離するヘッダ長手方向の第２の縦仕切り板と、
前記Ｕ字形状の伝熱管の両端部を隔てる横仕切り板と、
を備え、前記気体の流れ方向に対して対向流または並向
流となる冷媒流れを構成したものである。
熱交換器は、平行に配列され、個々の間を気体が流動す
る複数の板状フィンと、前記板状フィンに貫通して配列
され、扁平断面の内部に作動流体が流通する複数の流路
を設けたＵ字形状に曲げられた伝熱管と、前記伝熱管の
端部が連通するとともに前記作動流体の流入管と流出刃
管が接続したヘッダと、前記ヘッダ内に設けられ前記流
入管から前記伝熱管に連通する空間と前記伝熱管から前
記流出管へ連通する空間とを分離するヘッダ長手方向の
第１の縦仕切り板と、隣り合う前記Ｕ字形状の伝熱管間
に設けられ、ヘッダ内空間を気体の流れ方向に対して２
以上に分離するヘッダ長手方向の第２の縦仕切り板と、
前記Ｕ字形状の伝熱管の両端部を隔てる横仕切り板と、
を備え、前記気体の流れ方向に対して対向流または並向
流となる冷媒流れを構成したものである。
【０００９】また、本発明の請求項２に係る熱交換器
は、前記伝熱管の内部に隔壁で隔てられた作動流体が流
通する複数の流路において、前記縦仕切り板により分離
された領域毎に前記流路断面積が異なるものである。
は、前記伝熱管の内部に隔壁で隔てられた作動流体が流
通する複数の流路において、前記縦仕切り板により分離
された領域毎に前記流路断面積が異なるものである。
【００１０】本発明の請求項３に係る熱交換器は、前記
Ｕ字形状の伝熱管を気体の流れ方向に対して複数列配設
したものである。
Ｕ字形状の伝熱管を気体の流れ方向に対して複数列配設
したものである。
【００１１】また、本発明の請求項４に係る熱交換器
は、前記ヘッダ内の流路断面積を伝熱管の流路断面積の
和以下としたものである。
は、前記ヘッダ内の流路断面積を伝熱管の流路断面積の
和以下としたものである。
【００１２】また、本発明の請求項５に係る熱交換器
は、前記ヘッダに前記伝熱管が連通する貫通孔と前記縦
仕切り板に前記伝熱管が挿入係止する嵌合溝を形成した
ものである。
は、前記ヘッダに前記伝熱管が連通する貫通孔と前記縦
仕切り板に前記伝熱管が挿入係止する嵌合溝を形成した
ものである。
【００１３】また、本発明の請求項６に係る熱交換器
は、前記板状フィンの前記伝熱管間に切り起こしを有
し、前記きり起こしは前記扁平伝熱管の長軸中央部に位
置しないものである。
は、前記板状フィンの前記伝熱管間に切り起こしを有
し、前記きり起こしは前記扁平伝熱管の長軸中央部に位
置しないものである。
【００１４】また、本発明の請求項７に係る空気調和機
は、少なくとも、圧縮機、凝縮器、絞り装置、蒸発器を
順次配管で接続し、作動流体として冷媒を用い、前記請
求項記載の熱交換器を蒸発器または凝縮器として用いた
ものである。
は、少なくとも、圧縮機、凝縮器、絞り装置、蒸発器を
順次配管で接続し、作動流体として冷媒を用い、前記請
求項記載の熱交換器を蒸発器または凝縮器として用いた
ものである。
【００１５】また、本発明の請求項８に係る空気調和機
は、冷媒として、ＨＣ冷媒の単一、またはＨＣを含む混
合冷媒、Ｒ３２、アンモニア、二酸化炭素のいずれかを
用いるものである。
は、冷媒として、ＨＣ冷媒の単一、またはＨＣを含む混
合冷媒、Ｒ３２、アンモニア、二酸化炭素のいずれかを
用いるものである。
【００１６】
【発明の実施の実施】実施の形態１．図１は、本発明の
実施の形態１による熱交換器の斜視図であり、従来例と
同一構成部分は同一符号をもって表わす。熱交換器５０
は、伝熱管内は冷媒が流れ、熱交換器外部を流れる空気
と熱交換する形態で、一般にプレートフィンアンドチュ
ーブタイプと呼ばれるものである。この熱交換器５０
は、板状フィン１と、前記板状フィン１に対して垂直に
挿入された1列の扁平伝熱管２より構成され、複数の扁
平伝熱管２の片側には、ヘッダ３が接続され、ヘッダ３
には所定の間隔で穴を開けて複数の偏平伝熱管の一端を
夫々接続すると共に、上記各偏平伝熱管の他端２ａは、
Ｕ字状に曲げられ、再びヘッダ３に夫々接続されてい
る。図１では、冷媒の流入から流出までの１パス流路
に、Ｕ字状に曲げられた扁平伝熱管を４組使用した例を
示している。フィン間を流動する気体は送風機（図３に
示す）で送られる空気であり、その流れ方向は前記伝熱
管軸方向と直交し、かつ前記伝熱管断面短軸方向が直交
する方向５で白抜きの矢印で示す。また熱交換器101を
蒸発器として使用したときの冷媒流れ方向を黒矢印で示
す。ヘッダー３には冷媒の流入管１０ａ、１０ｂと、冷
媒の流出管１１ａ、１１ｂとが設けられている。
実施の形態１による熱交換器の斜視図であり、従来例と
同一構成部分は同一符号をもって表わす。熱交換器５０
は、伝熱管内は冷媒が流れ、熱交換器外部を流れる空気
と熱交換する形態で、一般にプレートフィンアンドチュ
ーブタイプと呼ばれるものである。この熱交換器５０
は、板状フィン１と、前記板状フィン１に対して垂直に
挿入された1列の扁平伝熱管２より構成され、複数の扁
平伝熱管２の片側には、ヘッダ３が接続され、ヘッダ３
には所定の間隔で穴を開けて複数の偏平伝熱管の一端を
夫々接続すると共に、上記各偏平伝熱管の他端２ａは、
Ｕ字状に曲げられ、再びヘッダ３に夫々接続されてい
る。図１では、冷媒の流入から流出までの１パス流路
に、Ｕ字状に曲げられた扁平伝熱管を４組使用した例を
示している。フィン間を流動する気体は送風機（図３に
示す）で送られる空気であり、その流れ方向は前記伝熱
管軸方向と直交し、かつ前記伝熱管断面短軸方向が直交
する方向５で白抜きの矢印で示す。また熱交換器101を
蒸発器として使用したときの冷媒流れ方向を黒矢印で示
す。ヘッダー３には冷媒の流入管１０ａ、１０ｂと、冷
媒の流出管１１ａ、１１ｂとが設けられている。
【００１７】図２は、図１の熱交換器を板状フィン１に
平行な断面で切断したときの形状で、前記伝熱管には隔
壁１４により隔てられた複数の流路６が設けられてい
る。この実施形態においてフィン１の積層方向のピッチ
ＦｐはＦｐ＝０．００１ｍであり、フィン厚みＦｔ＝
０．０００１ｍ、また空気流れに沿ったフィンの幅Ｌｐ
はＬｐ＝０．０２５ｍ、伝熱管の段方向に隣接する伝熱
管の中心の距離である段ピッチＤｐはＤｐ＝０．０１２
ｍ、伝熱管の長軸長さＤｌはＤｌ＝０．０２ｍ、短軸長
さはＤｓはＤｓ＝０．００２ｍ、空気流れ上流フィン端
部から伝熱管までの距離ＬａはＬａ＝０．００２５ｍで
ある。また流路６は８個設けられている例であり、その
断面形状がほぼ正方形で、隔壁１４の厚みＤｔはＤｔ＝
０．０００３ｍの例である。なお図２に示した板状フィ
ン１面には、段方向に隣接する伝熱管の間に切り起こし
７を設けて、フィン間を通過する空気とフィンとの伝熱
促進を図っている。また伝熱管２を挿入したときに伝熱
管２と板状フィン１を密着固定させ、かつフィン積層方
向ピッチを確保するため、扁平伝熱管挿入部にフィンカ
ラー（図示せず）が設けられている。
平行な断面で切断したときの形状で、前記伝熱管には隔
壁１４により隔てられた複数の流路６が設けられてい
る。この実施形態においてフィン１の積層方向のピッチ
ＦｐはＦｐ＝０．００１ｍであり、フィン厚みＦｔ＝
０．０００１ｍ、また空気流れに沿ったフィンの幅Ｌｐ
はＬｐ＝０．０２５ｍ、伝熱管の段方向に隣接する伝熱
管の中心の距離である段ピッチＤｐはＤｐ＝０．０１２
ｍ、伝熱管の長軸長さＤｌはＤｌ＝０．０２ｍ、短軸長
さはＤｓはＤｓ＝０．００２ｍ、空気流れ上流フィン端
部から伝熱管までの距離ＬａはＬａ＝０．００２５ｍで
ある。また流路６は８個設けられている例であり、その
断面形状がほぼ正方形で、隔壁１４の厚みＤｔはＤｔ＝
０．０００３ｍの例である。なお図２に示した板状フィ
ン１面には、段方向に隣接する伝熱管の間に切り起こし
７を設けて、フィン間を通過する空気とフィンとの伝熱
促進を図っている。また伝熱管２を挿入したときに伝熱
管２と板状フィン１を密着固定させ、かつフィン積層方
向ピッチを確保するため、扁平伝熱管挿入部にフィンカ
ラー（図示せず）が設けられている。
【００１８】図３は、図１に示す熱交換器５０をヒート
ポンプ式冷凍空調サイクル装置に使用した冷媒回路を示
す。伝熱管内を流れる作動流体は例えば二酸化炭素や、
ＨＣ冷媒であるプロパンであり、図３の冷媒回路は、圧
縮機２１、四方弁２２、室外熱交換器２３、絞り装置２
４、室内熱交換器２５より構成されている。図３におい
ては、本発明の第１の実施形態による熱交換器５０を、
室内熱交換器２５に用いた例を示す。冷媒の流れ方向は
実線の矢印が冷房時、点線の矢印が暖房時である。冷房
時室内熱交換器２５は蒸発器として動作する。２６は室
外送風機、２７は室外送風機用モータ、２８は室内送風
機、２９は室内送風機用モータ、３１、３２はそれぞ
れ、室外機３３と室内機３４を接続する冷媒配管であ
る。
ポンプ式冷凍空調サイクル装置に使用した冷媒回路を示
す。伝熱管内を流れる作動流体は例えば二酸化炭素や、
ＨＣ冷媒であるプロパンであり、図３の冷媒回路は、圧
縮機２１、四方弁２２、室外熱交換器２３、絞り装置２
４、室内熱交換器２５より構成されている。図３におい
ては、本発明の第１の実施形態による熱交換器５０を、
室内熱交換器２５に用いた例を示す。冷媒の流れ方向は
実線の矢印が冷房時、点線の矢印が暖房時である。冷房
時室内熱交換器２５は蒸発器として動作する。２６は室
外送風機、２７は室外送風機用モータ、２８は室内送風
機、２９は室内送風機用モータ、３１、３２はそれぞ
れ、室外機３３と室内機３４を接続する冷媒配管であ
る。
【００１９】図４には、熱交換器５０のヘッダ３を図１
に示す長軸方向断面にて切断したときの断面図を示す。
なお伝熱管２の複数の流路６は省略している。この時、
円筒状ヘッダ３内には、ヘッダ内空間を気体の流れ方向
に対向して２以上に分離し、内部作動流体を気体の流れ
方向に対向して２列以上に流す仕切り部材とともに、縦
仕切り部材８ａ，８ｂと横仕切り部材９ａ，９ｂから構
成されている。具体的には、ヘッダ内にて内部作動流体
の流入口と流出口を仕切るヘッダ長手軸方向の第１の縦
仕切り部材８ａと、ヘッダ内にて隣接する上下の伝熱管
の作動流体を列単位で区切り上下方向に流す第２の縦仕
切り部材８ｂと、ヘッダ内にて隣接する上下の伝熱管の
作動流体上下方向流れを区切るヘッダ横断面の横仕切り
部材９ａ，９ｂが設けられている。なお図４において、
これら仕切部材の最小組み合わせは伝熱管４本であり、
図４はこれが２つ組合わさった形態で、この仕切部にパ
ス仕切り部材９ｃを設けている。図４において、熱交換
器５０を蒸発器として使用する時、冷媒流れ方向は実線
の矢印で、板状フィン１をはさんだ伝熱管２のＵ字曲げ
部での冷媒流れ方向は点線の矢印である。ヘッダ３に設
けた仕切り板８，９により、流入管１０から流入した冷
媒は、伝熱管２の風上側流路を流れ、最上部または最下
部のヘッダ空間に到達後、冷媒流れは伝熱管２の風下側
流路を流れ、流出管１１から流出する。この時の熱交換
器の内部作動流体の冷媒流れ模式図を図５（ａ），
（ｂ）に示す。
に示す長軸方向断面にて切断したときの断面図を示す。
なお伝熱管２の複数の流路６は省略している。この時、
円筒状ヘッダ３内には、ヘッダ内空間を気体の流れ方向
に対向して２以上に分離し、内部作動流体を気体の流れ
方向に対向して２列以上に流す仕切り部材とともに、縦
仕切り部材８ａ，８ｂと横仕切り部材９ａ，９ｂから構
成されている。具体的には、ヘッダ内にて内部作動流体
の流入口と流出口を仕切るヘッダ長手軸方向の第１の縦
仕切り部材８ａと、ヘッダ内にて隣接する上下の伝熱管
の作動流体を列単位で区切り上下方向に流す第２の縦仕
切り部材８ｂと、ヘッダ内にて隣接する上下の伝熱管の
作動流体上下方向流れを区切るヘッダ横断面の横仕切り
部材９ａ，９ｂが設けられている。なお図４において、
これら仕切部材の最小組み合わせは伝熱管４本であり、
図４はこれが２つ組合わさった形態で、この仕切部にパ
ス仕切り部材９ｃを設けている。図４において、熱交換
器５０を蒸発器として使用する時、冷媒流れ方向は実線
の矢印で、板状フィン１をはさんだ伝熱管２のＵ字曲げ
部での冷媒流れ方向は点線の矢印である。ヘッダ３に設
けた仕切り板８，９により、流入管１０から流入した冷
媒は、伝熱管２の風上側流路を流れ、最上部または最下
部のヘッダ空間に到達後、冷媒流れは伝熱管２の風下側
流路を流れ、流出管１１から流出する。この時の熱交換
器の内部作動流体の冷媒流れ模式図を図５（ａ），
（ｂ）に示す。
【００２０】蒸発器として用いられる熱交換器５０にお
いて、冷媒流入管１０から流出管１１方向に対して、冷
媒圧力損失により冷媒温度は低下する。一方、空気は流
れ方向５に対して温度は低下していく。図４に示したヘ
ッダ構造により伝熱管2での冷媒流れ方向を規定するこ
とにより、伝熱管２内に設けた複数の流路６での伝熱管
２管軸方向に直交した伝熱管２断面長軸方向の冷媒流れ
方向が、空気流れ方向５と並向しているため、空気流れ
方向に対して常に空気温度と冷媒温度との温度差が確保
できる熱交換形態を実現することができる。この時の空
気温度と熱交換器内冷媒温度分布を図６に示す。図６か
ら明らかなように、本実施の形態１では常に空気温度と
冷媒温度の温度差を確保することができ、熱交換効率の
高い熱交換器を提供することができる。
いて、冷媒流入管１０から流出管１１方向に対して、冷
媒圧力損失により冷媒温度は低下する。一方、空気は流
れ方向５に対して温度は低下していく。図４に示したヘ
ッダ構造により伝熱管2での冷媒流れ方向を規定するこ
とにより、伝熱管２内に設けた複数の流路６での伝熱管
２管軸方向に直交した伝熱管２断面長軸方向の冷媒流れ
方向が、空気流れ方向５と並向しているため、空気流れ
方向に対して常に空気温度と冷媒温度との温度差が確保
できる熱交換形態を実現することができる。この時の空
気温度と熱交換器内冷媒温度分布を図６に示す。図６か
ら明らかなように、本実施の形態１では常に空気温度と
冷媒温度の温度差を確保することができ、熱交換効率の
高い熱交換器を提供することができる。
【００２１】一方凝縮器として用いられる熱交換器５０
の作用について説明する。空気流れ方向は蒸発器と同一
であるが、図４における冷媒流れ方向は矢印と逆方向と
なるため、流出管１１側から流入して流入管１０側へ流
出していく。冷媒流れ方向に対して冷媒温度は低下し、
空気は流れ方向５に対して温度が上昇していく。図４に
示したヘッダ構造により伝熱管２での冷媒流れ方向を規
定することにより、伝熱管２内に設けた複数の流路６で
の伝熱管２軸方向に直交した伝熱管２断面長軸方向の冷
媒流れ方向が、空気流れ方向５と対向しているため、空
気流れ方向に対して常に空気温度と冷媒温度との温度差
が確保できる熱交換形態を実現することができる。この
時の空気温度と熱交換器内冷媒温度分布を図７に示す。
図７から明らかなように、本実施の形態１では常に空気
温度と冷媒温度の温度差を確保することができ、熱交換
効率の高い熱交換器を提供することができる。
の作用について説明する。空気流れ方向は蒸発器と同一
であるが、図４における冷媒流れ方向は矢印と逆方向と
なるため、流出管１１側から流入して流入管１０側へ流
出していく。冷媒流れ方向に対して冷媒温度は低下し、
空気は流れ方向５に対して温度が上昇していく。図４に
示したヘッダ構造により伝熱管２での冷媒流れ方向を規
定することにより、伝熱管２内に設けた複数の流路６で
の伝熱管２軸方向に直交した伝熱管２断面長軸方向の冷
媒流れ方向が、空気流れ方向５と対向しているため、空
気流れ方向に対して常に空気温度と冷媒温度との温度差
が確保できる熱交換形態を実現することができる。この
時の空気温度と熱交換器内冷媒温度分布を図７に示す。
図７から明らかなように、本実施の形態１では常に空気
温度と冷媒温度の温度差を確保することができ、熱交換
効率の高い熱交換器を提供することができる。
【００２２】図８はこの縦仕切部材８と伝熱管２との組
付け構造を示す。即ち、縦仕切部材８の幅方向一端面
（分離端面１５）には伝熱管２の挿入勘合用の嵌合溝１
９ａを設け、ヘッダ３の貫通孔１３を介して挿入される
伝熱管２が嵌合溝１９ａ内に挿入嵌合されとめられる。
付け構造を示す。即ち、縦仕切部材８の幅方向一端面
（分離端面１５）には伝熱管２の挿入勘合用の嵌合溝１
９ａを設け、ヘッダ３の貫通孔１３を介して挿入される
伝熱管２が嵌合溝１９ａ内に挿入嵌合されとめられる。
【００２３】図９もこの縦仕切部材８と伝熱管２との組
付け構造の他の実施例を示す。即ち、前記伝熱管２に縦
仕切部材８の挿入勘合用の溝１９ｂを設けるとともに縦
仕切部材には溝を設けず、ヘッダ３の貫通孔１３を介し
て挿入される伝熱管２が係止される。
付け構造の他の実施例を示す。即ち、前記伝熱管２に縦
仕切部材８の挿入勘合用の溝１９ｂを設けるとともに縦
仕切部材には溝を設けず、ヘッダ３の貫通孔１３を介し
て挿入される伝熱管２が係止される。
【００２４】縦仕切部材８と勘合溝１９ａ，１９ｂをこ
のように構成することにより、ヘッダー３に伝熱管を勘
合する際、この伝熱管２が確実に固定されるし、また伝
熱管２のヘッダー３への挿入量が適正なものとなり、製
造ばらつきが減少して、生産性が向上し、製造コストの
低減を図ることができる。
のように構成することにより、ヘッダー３に伝熱管を勘
合する際、この伝熱管２が確実に固定されるし、また伝
熱管２のヘッダー３への挿入量が適正なものとなり、製
造ばらつきが減少して、生産性が向上し、製造コストの
低減を図ることができる。
【００２５】図８，９，１０はヘッダ３の形状と仕切部
材８の各種の例を示すもので、図８には前述した縦仕切
部材８がヘッダー３に挿入溶着されている。図９にはヘ
ッダー３と縦仕切部材８とが押出成形により一体に形成
された例を示している。
材８の各種の例を示すもので、図８には前述した縦仕切
部材８がヘッダー３に挿入溶着されている。図９にはヘ
ッダー３と縦仕切部材８とが押出成形により一体に形成
された例を示している。
【００２６】図１０（ａ），（ｂ）はヘッダ３の曲げ加
工により仕切部材を成形したものである。図１０（ａ）
に示す例は板状のヘッダ素材を略長方形断面形状に曲げ
加工してヘッダ３の外郭を構成するとともに、そのヘッ
ダ素材の一端を折曲してヘッダ３の内面に溶着して縦仕
切部材８を構成するものである。なおヘッダの断面形状
は略円形としても構わず、ヘッダー素材の他端を短く折
曲してこの仕切部材８の一面に溶着してもよい。図１０
（ｂ）に示す例は、ヘッダ断面が略半円形状に形成され
たものである。図８，９，１０に示した構造によれば、
ヘッダ３を安価にかつ大量に製造することができる。ま
た伝熱管２とヘッダ３をアルミ材やアルミクラッド材、
フラックスなどを用いて炉中ろう付け溶着させて製造す
る場合には、各部の勘合隙間を確実に密着させて接合さ
せることができ、冷媒漏れなどの不具合を防ぐことがで
きる。なお、ヘッダ３が軸方向断面が円形の方が内圧強
度は高いが、ヘッダ板材に強度向上材料や板圧拡大を図
り内圧強度が確保されれば、その断面形状は略長方形で
よく、他の断面形状でも良い。なお略長方形断面形状や
略半円断面形状とした方が、ヘッダ３容積が減少し、熱
交換器５０のコンパクト化を図ることが可能となる。
工により仕切部材を成形したものである。図１０（ａ）
に示す例は板状のヘッダ素材を略長方形断面形状に曲げ
加工してヘッダ３の外郭を構成するとともに、そのヘッ
ダ素材の一端を折曲してヘッダ３の内面に溶着して縦仕
切部材８を構成するものである。なおヘッダの断面形状
は略円形としても構わず、ヘッダー素材の他端を短く折
曲してこの仕切部材８の一面に溶着してもよい。図１０
（ｂ）に示す例は、ヘッダ断面が略半円形状に形成され
たものである。図８，９，１０に示した構造によれば、
ヘッダ３を安価にかつ大量に製造することができる。ま
た伝熱管２とヘッダ３をアルミ材やアルミクラッド材、
フラックスなどを用いて炉中ろう付け溶着させて製造す
る場合には、各部の勘合隙間を確実に密着させて接合さ
せることができ、冷媒漏れなどの不具合を防ぐことがで
きる。なお、ヘッダ３が軸方向断面が円形の方が内圧強
度は高いが、ヘッダ板材に強度向上材料や板圧拡大を図
り内圧強度が確保されれば、その断面形状は略長方形で
よく、他の断面形状でも良い。なお略長方形断面形状や
略半円断面形状とした方が、ヘッダ３容積が減少し、熱
交換器５０のコンパクト化を図ることが可能となる。
【００２７】図１１はこの縦仕切部材９と伝熱管２との
組付け構造を示す図である。ヘッダ３にはその断面方向
に縦仕切部材９を挿入する勘合溝１８が設けられてい
る。図１１に示した構造によれば、図１０と同じくヘッ
ダ３を安価にかつ大量に製造することができる。また伝
熱管２とヘッダ３をアルミ材やアルミクラッド材、フラ
ックスなどを用いて炉中ろう付け溶着させて製造する場
合には、各部の勘合隙間を確実に密着させて接合させる
ことができ、冷媒漏れなどの不具合を防ぐことができ
る。
組付け構造を示す図である。ヘッダ３にはその断面方向
に縦仕切部材９を挿入する勘合溝１８が設けられてい
る。図１１に示した構造によれば、図１０と同じくヘッ
ダ３を安価にかつ大量に製造することができる。また伝
熱管２とヘッダ３をアルミ材やアルミクラッド材、フラ
ックスなどを用いて炉中ろう付け溶着させて製造する場
合には、各部の勘合隙間を確実に密着させて接合させる
ことができ、冷媒漏れなどの不具合を防ぐことができ
る。
【００２８】次に、ヘッダ３内のヘッダ空間１２の寸法
について説明する。図１２は略長方形断面をしたヘッダ
３を伝熱管内作動流体流れ方向と一致する面で縦方向に
切断した断面図であり、図１３は扁平伝熱管２と直行す
る断面で切断した断面図である。図１２、１３中に矢印
で示した冷媒流れ方向のヘッダ空間１２における冷媒流
れ方向の最小流路断面積は、扁平伝熱管２の複数の流路
６の断面積の合計以下、望ましくは扁平伝熱管２の複数
の流路６の断面積の水力相当直径以下に設定されてい
る。その理由は以下の通りである。すなわち、扁平伝熱
管２においては風上側の冷媒流路６ａの方が熱交換が促
進されやすいため、各冷媒流路６の風上側から風下側に
つれて冷媒乾き度が異なってヘッダ空間１２内に流入し
てくる。例えば熱交換器５０が蒸発器として作用すると
きは、風下側よりも風上側の冷媒乾き度が大きい値、凝
縮器として作用するときは風下側よりも風上側の冷媒乾
き度が小さい値となって、ヘッダ空間１２内に流入して
くる。このままの冷媒状態で次の扁平伝熱管に冷媒が流
れると、風下側と風上側との間の冷媒流路において冷媒
乾き度の差が更に拡大し、熱交換量の低下を引き起こ
す。このためにはヘッダ空間１２に流入してくる冷媒を
混合して冷媒乾き度を均一化し、次扁平伝熱管に冷媒を
流してやればよい。ただしヘッダ空間１２の容積や断面
積が大きすぎると、ヘッダ空間１２での冷媒流速が低下
し、気液二相冷媒が分離しやすくなり、次扁平伝熱管へ
の乾き度均一流れを保持できなくなる。
について説明する。図１２は略長方形断面をしたヘッダ
３を伝熱管内作動流体流れ方向と一致する面で縦方向に
切断した断面図であり、図１３は扁平伝熱管２と直行す
る断面で切断した断面図である。図１２、１３中に矢印
で示した冷媒流れ方向のヘッダ空間１２における冷媒流
れ方向の最小流路断面積は、扁平伝熱管２の複数の流路
６の断面積の合計以下、望ましくは扁平伝熱管２の複数
の流路６の断面積の水力相当直径以下に設定されてい
る。その理由は以下の通りである。すなわち、扁平伝熱
管２においては風上側の冷媒流路６ａの方が熱交換が促
進されやすいため、各冷媒流路６の風上側から風下側に
つれて冷媒乾き度が異なってヘッダ空間１２内に流入し
てくる。例えば熱交換器５０が蒸発器として作用すると
きは、風下側よりも風上側の冷媒乾き度が大きい値、凝
縮器として作用するときは風下側よりも風上側の冷媒乾
き度が小さい値となって、ヘッダ空間１２内に流入して
くる。このままの冷媒状態で次の扁平伝熱管に冷媒が流
れると、風下側と風上側との間の冷媒流路において冷媒
乾き度の差が更に拡大し、熱交換量の低下を引き起こ
す。このためにはヘッダ空間１２に流入してくる冷媒を
混合して冷媒乾き度を均一化し、次扁平伝熱管に冷媒を
流してやればよい。ただしヘッダ空間１２の容積や断面
積が大きすぎると、ヘッダ空間１２での冷媒流速が低下
し、気液二相冷媒が分離しやすくなり、次扁平伝熱管へ
の乾き度均一流れを保持できなくなる。
【００２９】図１４はこの熱交換器５０を空調機の室内
熱交換器に用いた例を示す室内機構成の断面図である。
熱交換器５０は室内機の垂直方向に対してある角度を持
って装備されており、ヘッダ空間１２の容積や断面積が
大きすぎると、ヘッダ空間１２での冷媒流速が低下し、
気液二相冷媒がさらに分離しやすくなり、次扁平伝熱管
への乾き度均一流れを保持できなくなる。そこで図１
２、１３においては、ヘッダ空間１２における冷媒流れ
方向の断面積を、扁平伝熱管２の複数の流路６の断面積
の合計以下、望ましくは扁平伝熱管２の複数の流路６の
断面積の水力相当直径以下に設定することにより、二相
分離を回避することができる冷媒流速を保持する構造と
している。これにより熱交換量の低下を防ぐことがで
き、高性能な熱交換器を得ることができる。なお最小流
路断面積はヘッダ空間内で流れ方向に対して同一で無く
てもよく、例えば図１３のようにヘッダの隔壁厚を局所
的に厚くし、絞る形としてもよい。
熱交換器に用いた例を示す室内機構成の断面図である。
熱交換器５０は室内機の垂直方向に対してある角度を持
って装備されており、ヘッダ空間１２の容積や断面積が
大きすぎると、ヘッダ空間１２での冷媒流速が低下し、
気液二相冷媒がさらに分離しやすくなり、次扁平伝熱管
への乾き度均一流れを保持できなくなる。そこで図１
２、１３においては、ヘッダ空間１２における冷媒流れ
方向の断面積を、扁平伝熱管２の複数の流路６の断面積
の合計以下、望ましくは扁平伝熱管２の複数の流路６の
断面積の水力相当直径以下に設定することにより、二相
分離を回避することができる冷媒流速を保持する構造と
している。これにより熱交換量の低下を防ぐことがで
き、高性能な熱交換器を得ることができる。なお最小流
路断面積はヘッダ空間内で流れ方向に対して同一で無く
てもよく、例えば図１３のようにヘッダの隔壁厚を局所
的に厚くし、絞る形としてもよい。
【００３０】図１５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は伝熱管の
各種の例を示すもので、図１５（ａ）は前述した伝熱管
２が示され、複数の隔壁14間に複数の冷媒流路6が形成
されている。この隔壁１４においてその略中央に位置す
る隔壁１４ａには縦仕切部材８の分離端面１５が接し、
各冷媒流路を左右の冷媒流路、即ち熱交換空気の風上側
の冷媒流路と風下側の冷媒流路に分離している。また、
隔壁１４において分離端面１５が接する中央の隔壁１４
ａの厚さを他の隔壁１４の厚さより大きく形成して伝熱
管２を構成している。このように隔壁１４ａの厚さを大
きくすることにより、分離端面１５の接合スペースに余
裕ができ、伝熱管２のヘッダー３への組付け自由度が大
きくなり、生産性を向上させることができる。
各種の例を示すもので、図１５（ａ）は前述した伝熱管
２が示され、複数の隔壁14間に複数の冷媒流路6が形成
されている。この隔壁１４においてその略中央に位置す
る隔壁１４ａには縦仕切部材８の分離端面１５が接し、
各冷媒流路を左右の冷媒流路、即ち熱交換空気の風上側
の冷媒流路と風下側の冷媒流路に分離している。また、
隔壁１４において分離端面１５が接する中央の隔壁１４
ａの厚さを他の隔壁１４の厚さより大きく形成して伝熱
管２を構成している。このように隔壁１４ａの厚さを大
きくすることにより、分離端面１５の接合スペースに余
裕ができ、伝熱管２のヘッダー３への組付け自由度が大
きくなり、生産性を向上させることができる。
【００３１】図１５（ｂ）および図１５（ｃ）は風下側
の冷媒流路６ｂの冷媒流量を風上側の冷媒流路６ａの冷
媒流量より少なく構成してなるものである。即ち、図１
５（ｂ）に示す伝熱管２はその風下側の冷媒流路６ｂの
それぞれ流通断面積を少なくして形成し、冷媒流量を少
なくしている。このように構成することにより、多量の
冷媒を風上側の冷媒流路6aに流通させることができ、熱
交換量を向上させることができる。また、図１５（ｃ）
に示す伝熱管３は隔壁１４ａの位置をその伝熱管中心か
ら風下側にずらすことにより、風下側の冷媒流路６ｂが
小さな流通断面積になり、風上側の冷媒流路６ａの数を
多くすることにより、冷媒の総流通断面積を風上側に大
きくしている。このように構成することにより、多量の
冷媒を風上側の冷媒流路６ａに流通させることができ、
熱交換量を向上させることができる。
の冷媒流路６ｂの冷媒流量を風上側の冷媒流路６ａの冷
媒流量より少なく構成してなるものである。即ち、図１
５（ｂ）に示す伝熱管２はその風下側の冷媒流路６ｂの
それぞれ流通断面積を少なくして形成し、冷媒流量を少
なくしている。このように構成することにより、多量の
冷媒を風上側の冷媒流路6aに流通させることができ、熱
交換量を向上させることができる。また、図１５（ｃ）
に示す伝熱管３は隔壁１４ａの位置をその伝熱管中心か
ら風下側にずらすことにより、風下側の冷媒流路６ｂが
小さな流通断面積になり、風上側の冷媒流路６ａの数を
多くすることにより、冷媒の総流通断面積を風上側に大
きくしている。このように構成することにより、多量の
冷媒を風上側の冷媒流路６ａに流通させることができ、
熱交換量を向上させることができる。
【００３２】実施の形態２．図１６は本発明の実施の形
態２における熱交換器の斜視図であり、実施の形態１の
図１と同一構成部分は同一符号をもって表わし、蒸発器
として使用する例を示す。空気流れ方向は５で、冷媒流
れ方向は黒矢印の方向である。図１６において熱交換器
５０は、板状フィン１と、前記板状フィンに対して垂直
に挿入された２列の扁平伝熱管２より構成され、複数の
扁平伝熱管２の片側には、ヘッダ３が接続されヘッダ３
には所定の間隔で穴を開けて複数の偏平伝熱管の一端を
夫々接続すると共に、上記各偏平伝熱管の他端は、Ｕ字
状に曲げられ、再びヘッダ３に夫々接続されている。図
１６では、冷媒が流入して流出するまでの１つのパス流
路に、Ｕ字状に曲げられた扁平伝熱管を４組使用した例
を示している。フィン間を流動する気体は送風機で送ら
れる空気であり、その流れ方向は前記伝熱管軸方向と直
交し、かつ前記伝熱管断面短軸方向が直交する方向５で
白抜きの矢印で示す。また熱交換器101を蒸発器として
使用したときの冷媒流れ方向を黒矢印で示す。ヘッダ３
には冷媒の流入管１０ａ，１０ｂと、冷媒の流出管１１
ａ，１１ｂとが設けられている。
態２における熱交換器の斜視図であり、実施の形態１の
図１と同一構成部分は同一符号をもって表わし、蒸発器
として使用する例を示す。空気流れ方向は５で、冷媒流
れ方向は黒矢印の方向である。図１６において熱交換器
５０は、板状フィン１と、前記板状フィンに対して垂直
に挿入された２列の扁平伝熱管２より構成され、複数の
扁平伝熱管２の片側には、ヘッダ３が接続されヘッダ３
には所定の間隔で穴を開けて複数の偏平伝熱管の一端を
夫々接続すると共に、上記各偏平伝熱管の他端は、Ｕ字
状に曲げられ、再びヘッダ３に夫々接続されている。図
１６では、冷媒が流入して流出するまでの１つのパス流
路に、Ｕ字状に曲げられた扁平伝熱管を４組使用した例
を示している。フィン間を流動する気体は送風機で送ら
れる空気であり、その流れ方向は前記伝熱管軸方向と直
交し、かつ前記伝熱管断面短軸方向が直交する方向５で
白抜きの矢印で示す。また熱交換器101を蒸発器として
使用したときの冷媒流れ方向を黒矢印で示す。ヘッダ３
には冷媒の流入管１０ａ，１０ｂと、冷媒の流出管１１
ａ，１１ｂとが設けられている。
【００３３】図１７は、図１６の熱交換器を板状フィン
１に平行な断面で切断したときの断面図で、前記伝熱管
２には隔壁１４により隔てられた複数の流路６が設けら
れている。この実施の形態においてフィン１の積層方向
のピッチＦｐはＦｐ＝０．００１ｍであり、フィン厚み
Ｆｔ＝０．０００１ｍ、また空気流れに沿ったフィンの
幅ＬｐはＬｐ＝０．０２５ｍ、伝熱管の段方向に隣接す
る伝熱管の中心の距離である段ピッチＤｐはＤｐ＝０．
０１２ｍ、伝熱管の列方向に隣接する伝熱管の中心の距
離である列ピッチＤLはＤL＝０．０１２ｍ、伝熱管の長
軸長さＤｌはＤｌ＝０．０１ｍ、短軸長さはＤｓはＤｓ
＝０．００２ｍ、空気流れ上流フィン端部から伝熱管ま
での距離ＬａはＬａ＝０．００１５ｍである。また流路
６は４個設けられている例であり、その断面形状が正方
形で、隔壁１４の厚みＤｔはＤｔ＝０．０００３ｍの例
である。なお図１７に示した板状フィン面には、図２と
同じく段方向に隣接する伝熱管の間に切り起こし７を設
けて、フィン間を通過する空気とフィンとの伝熱促進を
図っている。
１に平行な断面で切断したときの断面図で、前記伝熱管
２には隔壁１４により隔てられた複数の流路６が設けら
れている。この実施の形態においてフィン１の積層方向
のピッチＦｐはＦｐ＝０．００１ｍであり、フィン厚み
Ｆｔ＝０．０００１ｍ、また空気流れに沿ったフィンの
幅ＬｐはＬｐ＝０．０２５ｍ、伝熱管の段方向に隣接す
る伝熱管の中心の距離である段ピッチＤｐはＤｐ＝０．
０１２ｍ、伝熱管の列方向に隣接する伝熱管の中心の距
離である列ピッチＤLはＤL＝０．０１２ｍ、伝熱管の長
軸長さＤｌはＤｌ＝０．０１ｍ、短軸長さはＤｓはＤｓ
＝０．００２ｍ、空気流れ上流フィン端部から伝熱管ま
での距離ＬａはＬａ＝０．００１５ｍである。また流路
６は４個設けられている例であり、その断面形状が正方
形で、隔壁１４の厚みＤｔはＤｔ＝０．０００３ｍの例
である。なお図１７に示した板状フィン面には、図２と
同じく段方向に隣接する伝熱管の間に切り起こし７を設
けて、フィン間を通過する空気とフィンとの伝熱促進を
図っている。
【００３４】なお、図１６に示す熱交換器５０を冷房運
転時のヒートポンプ式冷凍空調サイクル装置の蒸発器と
して室内熱交換器２５に使用した冷媒回路の例は図３と
同様である。
転時のヒートポンプ式冷凍空調サイクル装置の蒸発器と
して室内熱交換器２５に使用した冷媒回路の例は図３と
同様である。
【００３５】図１８には、実施の形態２における熱交換
器５０のヘッダ３を図１６に示す長軸方向断面にて切断
したときの断面図を示す。なお伝熱管２の複数の流路６
は省略している。この時、ヘッダには２列の伝熱管２が
挿入されるため貫通孔１３が２列にわたって設けられて
いる。ヘッダ３内には、図４と同様に、長軸方向に第１
および第２の縦仕切部材８ａ，８ｂを設け、ヘッダ３内
の断面方向には、横仕切部材９ａ，９ｂ，９ｃが設けら
れているが、これら縦および横仕切部材８，９の構成、
目的、効果は、実施の形態１と同様である。 以下、こ
の熱交換器５０の動作について説明する。
器５０のヘッダ３を図１６に示す長軸方向断面にて切断
したときの断面図を示す。なお伝熱管２の複数の流路６
は省略している。この時、ヘッダには２列の伝熱管２が
挿入されるため貫通孔１３が２列にわたって設けられて
いる。ヘッダ３内には、図４と同様に、長軸方向に第１
および第２の縦仕切部材８ａ，８ｂを設け、ヘッダ３内
の断面方向には、横仕切部材９ａ，９ｂ，９ｃが設けら
れているが、これら縦および横仕切部材８，９の構成、
目的、効果は、実施の形態１と同様である。 以下、こ
の熱交換器５０の動作について説明する。
【００３６】蒸発器として用いられる熱交換器５０にお
いて、冷媒流入管１０から流出管１１方向に冷媒が流れ
ると、冷媒圧力損失により冷媒温度は低下する。一方空
気は流れ方向５に対して温度は低下していく。図１８に
示したヘッダ構造により伝熱管２での冷媒流れ方向を図
中の矢印で示すように規定することにより、伝熱管２内
に設けた複数の流路６での伝熱管２管軸方向に直交した
伝熱管２断面長軸方向の冷媒流れ方向が、空気流れ方向
５と並向しているため、空気流れ方向に対して常に空気
温度と冷媒温度との温度差が確保できる熱交換形態を実
現することができ、熱交換効率の高い熱交換器を提供す
ることができる。また伝熱管を２列構成としているが、
フィン面積や伝熱管面積、切り起こし７は、図２と寸
法、形状としているため、熱交換効率は実施の形態１と
同様に高い値となる。
いて、冷媒流入管１０から流出管１１方向に冷媒が流れ
ると、冷媒圧力損失により冷媒温度は低下する。一方空
気は流れ方向５に対して温度は低下していく。図１８に
示したヘッダ構造により伝熱管２での冷媒流れ方向を図
中の矢印で示すように規定することにより、伝熱管２内
に設けた複数の流路６での伝熱管２管軸方向に直交した
伝熱管２断面長軸方向の冷媒流れ方向が、空気流れ方向
５と並向しているため、空気流れ方向に対して常に空気
温度と冷媒温度との温度差が確保できる熱交換形態を実
現することができ、熱交換効率の高い熱交換器を提供す
ることができる。また伝熱管を２列構成としているが、
フィン面積や伝熱管面積、切り起こし７は、図２と寸
法、形状としているため、熱交換効率は実施の形態１と
同様に高い値となる。
【００３７】加えて空調機の蒸発器として動作するとき
は、多湿条件において空気が減湿され、板状フィン１上
に結露水が発生する。この時結露水が板状フィン１上に
フォールドしたままの状態だと伝熱性能の低下や、通風
抵抗の増加による風量低下や送風機駆動動力の増大を招
き、熱交換性能の低下や空調機の運転効率の低下を引き
起こすので、結露水を重力下方に速やかに配する必要が
ある。結露水は図１９に示すように伝熱管２上部や下部
に溜まりやすく、表面張力の影響により扁平伝熱管長軸
長さが長い方がより溜まる量が多くなる。この実施の形
態２では、扁平伝熱管２を２列構成とすることにより、
この溜まり込み量を減少させることができる。また、扁
平伝熱管長軸長さが長い方が上段側伝熱管から滴下して
きた結露水を下方へ流す流動抵抗が大きくなってしま
う。実施の形態２では、扁平伝熱管を２列構成とするこ
とにより、図１９に示すように上段側伝熱管から滴下し
てきた結露水を速やかに下方に流すことができる。さら
に、伝熱管２下部の結露水は伝熱管長軸中心に集まりや
すいので、本実施の形態では、切り起こし７を伝熱管長
軸中心に設けない構成とすることにより、図１９に示す
ように伝熱管下部から滴下してきた結露水を速やかに下
方に流すことができる。
は、多湿条件において空気が減湿され、板状フィン１上
に結露水が発生する。この時結露水が板状フィン１上に
フォールドしたままの状態だと伝熱性能の低下や、通風
抵抗の増加による風量低下や送風機駆動動力の増大を招
き、熱交換性能の低下や空調機の運転効率の低下を引き
起こすので、結露水を重力下方に速やかに配する必要が
ある。結露水は図１９に示すように伝熱管２上部や下部
に溜まりやすく、表面張力の影響により扁平伝熱管長軸
長さが長い方がより溜まる量が多くなる。この実施の形
態２では、扁平伝熱管２を２列構成とすることにより、
この溜まり込み量を減少させることができる。また、扁
平伝熱管長軸長さが長い方が上段側伝熱管から滴下して
きた結露水を下方へ流す流動抵抗が大きくなってしま
う。実施の形態２では、扁平伝熱管を２列構成とするこ
とにより、図１９に示すように上段側伝熱管から滴下し
てきた結露水を速やかに下方に流すことができる。さら
に、伝熱管２下部の結露水は伝熱管長軸中心に集まりや
すいので、本実施の形態では、切り起こし７を伝熱管長
軸中心に設けない構成とすることにより、図１９に示す
ように伝熱管下部から滴下してきた結露水を速やかに下
方に流すことができる。
【００３８】一方凝縮器として用いられる熱交換器５０
の作用、効果については、実施の形態１と同等の値を得
ることができる。
の作用、効果については、実施の形態１と同等の値を得
ることができる。
【００３９】以上、実施の形態１、２において、熱交換
器５０への蒸発器として使用した場合の冷媒流入管１０
と冷媒流出管１１をヘッダ３中央に設置した例を示した
が、図２０の熱交換器斜視図、および図２１（ａ）のヘ
ッダ断面図に示すように、冷媒流入管１０と冷媒流出管
１１をヘッダ３上下に配置しても良い。また図２１(b)
に示すように、本実施の形態におけるヘッダ構造の伝熱
管組み合わせの最小単位はＵ字状に曲げられた扁平伝熱
管２の使用数が４本なので、伝熱管４本ごとに１つのヘ
ッダとし、これらを組み合わせて１つの熱交換器として
もよい。この時内部作動流体の流入管１０ａ，１０ｂ，
１０ｃ、流出管１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、それぞれ任
意の位置に設定できる。また実施の形態１、２において
は、ヘッダ３内軸方向に２列に仕切る例を示したが、更
に多列としてもよい。この場合のヘッダ内での冷媒の流
し方も、蒸発器として使用するときは空気流れに対して
並向流、凝縮器として使用するときは空気流れに対して
対向流となるように、仕切部材の形状や位置、厚み、伝
熱管の隔壁厚みを決めればよい。また実施の形態２のよ
うに伝熱管を多列にした場合も同様である。また実施の
形態１、２においては、１パス流路当たりＵ字曲げ伝熱
管２を４組用いた例を示したが、更に多数のＵ字曲げ伝
熱管２で構成しても良い。また実施の形態１、２におい
ては、Ｕ字曲げ伝熱管２を用いた例を示したが、図２６
に示したようにヘッダを伝熱管軸方向端部両側に設置し
てもよい。この時、ヘッダ４の仕切部材の形状は、Ｕ字
曲げ伝熱管で構成したときと同様の冷媒流れとなるよう
に構成すればよい。また伝熱管２内に設けた正方形流路
６の数や大きさも任意に設定してもよい。また図２、図
１７において説明した各種形状パラメータや切り起こし
７も任意の値や形に設定しても良い。
器５０への蒸発器として使用した場合の冷媒流入管１０
と冷媒流出管１１をヘッダ３中央に設置した例を示した
が、図２０の熱交換器斜視図、および図２１（ａ）のヘ
ッダ断面図に示すように、冷媒流入管１０と冷媒流出管
１１をヘッダ３上下に配置しても良い。また図２１(b)
に示すように、本実施の形態におけるヘッダ構造の伝熱
管組み合わせの最小単位はＵ字状に曲げられた扁平伝熱
管２の使用数が４本なので、伝熱管４本ごとに１つのヘ
ッダとし、これらを組み合わせて１つの熱交換器として
もよい。この時内部作動流体の流入管１０ａ，１０ｂ，
１０ｃ、流出管１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、それぞれ任
意の位置に設定できる。また実施の形態１、２において
は、ヘッダ３内軸方向に２列に仕切る例を示したが、更
に多列としてもよい。この場合のヘッダ内での冷媒の流
し方も、蒸発器として使用するときは空気流れに対して
並向流、凝縮器として使用するときは空気流れに対して
対向流となるように、仕切部材の形状や位置、厚み、伝
熱管の隔壁厚みを決めればよい。また実施の形態２のよ
うに伝熱管を多列にした場合も同様である。また実施の
形態１、２においては、１パス流路当たりＵ字曲げ伝熱
管２を４組用いた例を示したが、更に多数のＵ字曲げ伝
熱管２で構成しても良い。また実施の形態１、２におい
ては、Ｕ字曲げ伝熱管２を用いた例を示したが、図２６
に示したようにヘッダを伝熱管軸方向端部両側に設置し
てもよい。この時、ヘッダ４の仕切部材の形状は、Ｕ字
曲げ伝熱管で構成したときと同様の冷媒流れとなるよう
に構成すればよい。また伝熱管２内に設けた正方形流路
６の数や大きさも任意に設定してもよい。また図２、図
１７において説明した各種形状パラメータや切り起こし
７も任意の値や形に設定しても良い。
【００４０】また、実施の形態１、２に述べた前記伝熱
管２の複数の流路６内には、図２２に示すように突起４
１を設けてもよい。この突起により冷媒伝熱面積を非常
に多く確保することができるので、熱交換器性能を高め
ることができる。また前記突起は、作動流体流れ管軸方
向に対してねじられていてもよい。この時冷媒流れの巻
き上げ効果により管内での冷媒液膜厚さを均一にしかも
薄くすることができるので、熱交換器性能を高めること
ができる。また前記突起は、作動流体流れ管軸方向方向
に対して左方向と右方向にねじられた突起の組み合わせ
でもよい。この時冷媒流れの衝突効果により管内での冷
媒伝熱性能を高めることができ、熱交換器性能を高める
ことができる。また伝熱管の形状は、短軸長さが扁平管
と同じならば、円管より通風抵抗が大幅に減少するた
め、図２３、２４に示すように楕円形状や卯形状でもよ
い。
管２の複数の流路６内には、図２２に示すように突起４
１を設けてもよい。この突起により冷媒伝熱面積を非常
に多く確保することができるので、熱交換器性能を高め
ることができる。また前記突起は、作動流体流れ管軸方
向に対してねじられていてもよい。この時冷媒流れの巻
き上げ効果により管内での冷媒液膜厚さを均一にしかも
薄くすることができるので、熱交換器性能を高めること
ができる。また前記突起は、作動流体流れ管軸方向方向
に対して左方向と右方向にねじられた突起の組み合わせ
でもよい。この時冷媒流れの衝突効果により管内での冷
媒伝熱性能を高めることができ、熱交換器性能を高める
ことができる。また伝熱管の形状は、短軸長さが扁平管
と同じならば、円管より通風抵抗が大幅に減少するた
め、図２３、２４に示すように楕円形状や卯形状でもよ
い。
【００４１】また実施の形態１、２に述べた伝熱管２の
複数の流路６の形状は、冷媒伝熱面積を確保することが
できれば、長方形状でも円でも楕円でもよい。
複数の流路６の形状は、冷媒伝熱面積を確保することが
できれば、長方形状でも円でも楕円でもよい。
【００４２】また実施の形態２に述べた２列構成の伝熱
管２の配置は、図２５に示すように、板状フィン１にフ
ィンカラーを設け、板状フィン１端部両側から挿入、か
ち込む方式としても良い。これにより板状フィンのフィ
ンカラー隙間寸法と挿入伝熱管の隙間管理が緩い方向と
なり、伝熱管が挿入しやすくなって、生産性を向上させ
ることができる。またこの時の伝熱管端部の間隔４２
は、図１７に示したフィン端部から伝熱管端部までの距
離と両伝熱管端部の間隔との合計値とすればよい。図２
５は２列伝熱管の場合を示したが、１列の場合もフィン
片側端面から挿入、かち込む方式としても良い。
管２の配置は、図２５に示すように、板状フィン１にフ
ィンカラーを設け、板状フィン１端部両側から挿入、か
ち込む方式としても良い。これにより板状フィンのフィ
ンカラー隙間寸法と挿入伝熱管の隙間管理が緩い方向と
なり、伝熱管が挿入しやすくなって、生産性を向上させ
ることができる。またこの時の伝熱管端部の間隔４２
は、図１７に示したフィン端部から伝熱管端部までの距
離と両伝熱管端部の間隔との合計値とすればよい。図２
５は２列伝熱管の場合を示したが、１列の場合もフィン
片側端面から挿入、かち込む方式としても良い。
【００４３】実施の形態１、２に述べた熱交換器の製造
方法は以下の通りである。まずアルミ材や銅材など熱伝
導率の高い材料の引き抜き加工、または押し出し加工な
どにより伝熱管２を製作する。またアルミ材や銅材など
熱伝導率の高い材料のプレス加工等によりフィン１を製
作する。またパイプの押し出し加工や鍛造加工、または
平板のプレス加工、または角柱の削りだし加工等によ
り、ヘッダ３を製作する。これら材料には、表面に炉中
ろう付け用のフラックスがコーティングする。例えばア
ルミ材を使用する時には、伝熱管側にアルミクラッド
材、フィン側にアルミ材、もしくはその逆の組み合わせ
で材料を用いる。また伝熱管側、フィン側ともにアルミ
材を用い、伝熱管表面にブレージング材を塗布しても良
い。そして治具等の固定によりフィンと伝熱管を固定し
たり、圧接加工等によりヘッダと伝熱管を固定する。そ
の後真空炉や窒素炉を用いることにより、フィンと伝熱
管とヘツダのろう付けによる接合を高速にしかも大量に
行うことができ、生産性を上げることができる。またろ
う付けによりフィンと伝熱管の接触熱伝達率を無限大と
することができ、熱交換器の性能を飛躍的に高めること
ができる。また炉中ろう付けによりヘッダと伝熱管を一
度に接合することにより、ろう付け不良による冷媒漏れ
を防ぐことができ、ＨＣなどの可燃性冷媒やアンモニア
などの有毒冷媒、二酸化炭素などの高圧冷媒を用いたと
きの冷媒漏れに対する安全性を確保することができる。
またフィン、伝熱管、ヘッダを同一材料にて製造するこ
とにより、リサイクル性を高めることができる。
方法は以下の通りである。まずアルミ材や銅材など熱伝
導率の高い材料の引き抜き加工、または押し出し加工な
どにより伝熱管２を製作する。またアルミ材や銅材など
熱伝導率の高い材料のプレス加工等によりフィン１を製
作する。またパイプの押し出し加工や鍛造加工、または
平板のプレス加工、または角柱の削りだし加工等によ
り、ヘッダ３を製作する。これら材料には、表面に炉中
ろう付け用のフラックスがコーティングする。例えばア
ルミ材を使用する時には、伝熱管側にアルミクラッド
材、フィン側にアルミ材、もしくはその逆の組み合わせ
で材料を用いる。また伝熱管側、フィン側ともにアルミ
材を用い、伝熱管表面にブレージング材を塗布しても良
い。そして治具等の固定によりフィンと伝熱管を固定し
たり、圧接加工等によりヘッダと伝熱管を固定する。そ
の後真空炉や窒素炉を用いることにより、フィンと伝熱
管とヘツダのろう付けによる接合を高速にしかも大量に
行うことができ、生産性を上げることができる。またろ
う付けによりフィンと伝熱管の接触熱伝達率を無限大と
することができ、熱交換器の性能を飛躍的に高めること
ができる。また炉中ろう付けによりヘッダと伝熱管を一
度に接合することにより、ろう付け不良による冷媒漏れ
を防ぐことができ、ＨＣなどの可燃性冷媒やアンモニア
などの有毒冷媒、二酸化炭素などの高圧冷媒を用いたと
きの冷媒漏れに対する安全性を確保することができる。
またフィン、伝熱管、ヘッダを同一材料にて製造するこ
とにより、リサイクル性を高めることができる。
【００４４】実施の形態１、２に述べたフィンには、表
面に親水性材料がコーティングされている。蒸発器とし
て使用したときに結露水のスムーズな排水性を確保する
ことができ、熱交換器内での結露水溜まり込みによる通
風抵抗増加を防止し、熱交換空気風量の増加による熱交
換量の増加や、低騒音化を図ることができ、装置のエネ
ルギ効率向上、快適性向上を達成することができる。ま
た炉中ろう付け前にコーティングしてもよいし、ろう付
け後にコーティングしてもよい。
面に親水性材料がコーティングされている。蒸発器とし
て使用したときに結露水のスムーズな排水性を確保する
ことができ、熱交換器内での結露水溜まり込みによる通
風抵抗増加を防止し、熱交換空気風量の増加による熱交
換量の増加や、低騒音化を図ることができ、装置のエネ
ルギ効率向上、快適性向上を達成することができる。ま
た炉中ろう付け前にコーティングしてもよいし、ろう付
け後にコーティングしてもよい。
【００４５】上記フィン、伝熱管、ヘッダパイプは炉中
ろう付けにて製造され、親水性材料がコーティングされ
るので、蒸発器として使用したときに結露水のスムーズ
な排水性を確保することができ、熱交換器内での結露水
溜まり込みによる通風抵抗増加を防止し、熱交換空気風
量の増加による熱交換量の増加や、低騒音化を図ること
ができ、装置のエネルギ効率向上、快適性向上を達成す
ることができる。また結露水は熱交換器腐食の原因とな
るが、フィン材と伝熱管素材に電位差を持たせるような
材料を選定し、フィン材が腐食しやすい構成すれば、仮
に腐食が進行しても伝熱管の腐食を防ぐことができ、冷
媒の漏洩をさけることができ、安全性を確保できる。
ろう付けにて製造され、親水性材料がコーティングされ
るので、蒸発器として使用したときに結露水のスムーズ
な排水性を確保することができ、熱交換器内での結露水
溜まり込みによる通風抵抗増加を防止し、熱交換空気風
量の増加による熱交換量の増加や、低騒音化を図ること
ができ、装置のエネルギ効率向上、快適性向上を達成す
ることができる。また結露水は熱交換器腐食の原因とな
るが、フィン材と伝熱管素材に電位差を持たせるような
材料を選定し、フィン材が腐食しやすい構成すれば、仮
に腐食が進行しても伝熱管の腐食を防ぐことができ、冷
媒の漏洩をさけることができ、安全性を確保できる。
【００４６】また、実施の形態１、２の熱交換器および
これを用いた冷凍空調サイクル装置の冷媒として、メタ
ン、エタン、プロパン、ブタン、イソブタン、プロピレ
ン、イソプロピレンなどのＨＣ冷媒の単一、またはＨＣ
を含む混合冷媒を用いることにより、地球温暖化係数を
非常に小さくすることができる。プロパンは冷媒圧力損
失に対する温度降下度合いが、従来冷媒Ｒ２２より大き
い。例えば、冷媒飽和温度が１０℃から０℃へ変化する
とき、Ｒ２２は０．１８３ＭＰａの圧力変化であるが、
プロパンは０．１６２ＭＰａの圧力変化となる。またイ
ソブタンも冷媒圧力損失に対する温度降下度合いが、従
来冷媒Ｒ１３４ａよりも大きい。例えば冷媒飽和温度が
−２０℃から−３０℃へ変化するとき、Ｒ１３４ａは
０．０４８３ＭＰａの圧力変化であるが、イソブタンは
０．０２５８ＭＰａの圧力変化となる。このためこれら
冷媒を用いた冷凍空調サイクル装置においては、冷媒圧
力損失の絶対値を従来冷媒以上に小さくする必要があ
る。本実施例の熱交換器は、偏平伝熱管に隔壁により隔
てられた複数の流路（例えば径１．５ｍｍの流路を１０
流路以上）を設け、かつ１つのヘッダあたりに接続する
偏平伝熱管本数を多くすることにより、超多流路の熱交
換器を構成することができ、冷媒圧力損失の絶対値を小
さくすることが非常に簡単にできる。従って、ＨＣ冷媒
の単一、またはＨＣを含む混合冷媒を用いた時にも、高
効率な冷凍空調サイクル装置を提供することができる。
これを用いた冷凍空調サイクル装置の冷媒として、メタ
ン、エタン、プロパン、ブタン、イソブタン、プロピレ
ン、イソプロピレンなどのＨＣ冷媒の単一、またはＨＣ
を含む混合冷媒を用いることにより、地球温暖化係数を
非常に小さくすることができる。プロパンは冷媒圧力損
失に対する温度降下度合いが、従来冷媒Ｒ２２より大き
い。例えば、冷媒飽和温度が１０℃から０℃へ変化する
とき、Ｒ２２は０．１８３ＭＰａの圧力変化であるが、
プロパンは０．１６２ＭＰａの圧力変化となる。またイ
ソブタンも冷媒圧力損失に対する温度降下度合いが、従
来冷媒Ｒ１３４ａよりも大きい。例えば冷媒飽和温度が
−２０℃から−３０℃へ変化するとき、Ｒ１３４ａは
０．０４８３ＭＰａの圧力変化であるが、イソブタンは
０．０２５８ＭＰａの圧力変化となる。このためこれら
冷媒を用いた冷凍空調サイクル装置においては、冷媒圧
力損失の絶対値を従来冷媒以上に小さくする必要があ
る。本実施例の熱交換器は、偏平伝熱管に隔壁により隔
てられた複数の流路（例えば径１．５ｍｍの流路を１０
流路以上）を設け、かつ１つのヘッダあたりに接続する
偏平伝熱管本数を多くすることにより、超多流路の熱交
換器を構成することができ、冷媒圧力損失の絶対値を小
さくすることが非常に簡単にできる。従って、ＨＣ冷媒
の単一、またはＨＣを含む混合冷媒を用いた時にも、高
効率な冷凍空調サイクル装置を提供することができる。
【００４７】また、本実施の形態１、２の熱交換器およ
びこれを用いた冷凍空調サイクル装置の冷媒として、Ｒ
３２の単一、またはＲ３２を含む混合冷媒（Ｒ４０７
Ａ、Ｒ４０７Ｂ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４０７Ｄ、Ｒ４０７
Ｅ、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４１０Ｂ、など）を用いることによ
り、地球温暖化係数を非常に小さくすることができる。
しかしＲ３２冷媒は従来冷媒Ｒ２２より動作圧力が高
い。例えばＲ２２の飽和温度５０℃における圧力が１．
９４ＭＰａであるのに対して、Ｒ３２では３．１４ＭＰ
ａ、Ｒ４１０Ａでは３．０６ＭＰａとなる。この実施例
の熱交換器は、偏平伝熱管に厚さ０．３ｍｍ程度の隔壁
により隔てられた複数の流路（例えば径１．５ｍｍの流
路を１０流路以上）を設けられているので、耐圧強度を
高めることができる。従って、高効率かつ、十分な信頼
性を確保した冷凍空調サイクル装置を提供することがで
きる。またヘッダー３内には、縦および横の仕切り板
８、９を設けているので、耐圧強度をより高めることが
できる。
びこれを用いた冷凍空調サイクル装置の冷媒として、Ｒ
３２の単一、またはＲ３２を含む混合冷媒（Ｒ４０７
Ａ、Ｒ４０７Ｂ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４０７Ｄ、Ｒ４０７
Ｅ、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４１０Ｂ、など）を用いることによ
り、地球温暖化係数を非常に小さくすることができる。
しかしＲ３２冷媒は従来冷媒Ｒ２２より動作圧力が高
い。例えばＲ２２の飽和温度５０℃における圧力が１．
９４ＭＰａであるのに対して、Ｒ３２では３．１４ＭＰ
ａ、Ｒ４１０Ａでは３．０６ＭＰａとなる。この実施例
の熱交換器は、偏平伝熱管に厚さ０．３ｍｍ程度の隔壁
により隔てられた複数の流路（例えば径１．５ｍｍの流
路を１０流路以上）を設けられているので、耐圧強度を
高めることができる。従って、高効率かつ、十分な信頼
性を確保した冷凍空調サイクル装置を提供することがで
きる。またヘッダー３内には、縦および横の仕切り板
８、９を設けているので、耐圧強度をより高めることが
できる。
【００４８】また、本実施の形態１、２の熱交換器およ
びこれを用いた冷凍空調サイクル装置の冷媒として、ア
ンモニアの単一、またはアンモニアを含む混合冷媒を用
いることにより、地球温暖化係数を非常に小さくするこ
とができる。しかしアンモニアは従来の円管プレートフ
ィンタイプ熱交換器に使われていた銅製の伝熱管を腐食
させてしまう。この実施例の熱交換器は、腐食耐力のあ
るアルミニウムを、板状フィン材、偏平伝熱管、ヘッダ
に使用して、一体炉中ろう付けすることにより、耐食性
の確保ならびにろう付け不良による冷媒漏れを防ぐこと
ができ、高効率かつ、十分な安全性を確保した冷凍空調
サイクル装置を提供することかできる。
びこれを用いた冷凍空調サイクル装置の冷媒として、ア
ンモニアの単一、またはアンモニアを含む混合冷媒を用
いることにより、地球温暖化係数を非常に小さくするこ
とができる。しかしアンモニアは従来の円管プレートフ
ィンタイプ熱交換器に使われていた銅製の伝熱管を腐食
させてしまう。この実施例の熱交換器は、腐食耐力のあ
るアルミニウムを、板状フィン材、偏平伝熱管、ヘッダ
に使用して、一体炉中ろう付けすることにより、耐食性
の確保ならびにろう付け不良による冷媒漏れを防ぐこと
ができ、高効率かつ、十分な安全性を確保した冷凍空調
サイクル装置を提供することかできる。
【００４９】また、本実施の形態１、２の熱交換器およ
びこれを用いた冷凍空調サイクル装置の冷媒として、二
酸化炭素、空気、水、の単一、またはこれらの混合冷媒
を用いることにより、地球温暖化係数を非常に小さくす
ることができる。しかしこれら冷媒は、Ｒ３２冷媒以上
に動作圧力が高い。例えば二酸化炭素の飽和温度３０℃
における圧力は７．２０５ＭＰａにもなる。本実施例の
熱交換器は、偏平伝熱管に厚さ０．３ｍｍ程度の隔壁に
より隔てられた複数の流路（例えば径１．５ｍｍの流路
を１０流路以上）を設けられているので、これら超高圧
冷媒に足しても、耐圧強度を高めることができる。した
がって、高効率かつ、十分な信頼性を確保した冷凍空調
サイクル装置を提供することかできる。また、ヘッダ３
内には、８、９といった仕切り板を設けているので、耐
圧強度をより高めることができる。
びこれを用いた冷凍空調サイクル装置の冷媒として、二
酸化炭素、空気、水、の単一、またはこれらの混合冷媒
を用いることにより、地球温暖化係数を非常に小さくす
ることができる。しかしこれら冷媒は、Ｒ３２冷媒以上
に動作圧力が高い。例えば二酸化炭素の飽和温度３０℃
における圧力は７．２０５ＭＰａにもなる。本実施例の
熱交換器は、偏平伝熱管に厚さ０．３ｍｍ程度の隔壁に
より隔てられた複数の流路（例えば径１．５ｍｍの流路
を１０流路以上）を設けられているので、これら超高圧
冷媒に足しても、耐圧強度を高めることができる。した
がって、高効率かつ、十分な信頼性を確保した冷凍空調
サイクル装置を提供することかできる。また、ヘッダ３
内には、８、９といった仕切り板を設けているので、耐
圧強度をより高めることができる。
【００５０】また、本実施の形態１、２の熱交換器およ
びこれを用いた冷凍空調サイクル装置における、伝熱管
流路６の断面積はかなり小さいので、冷媒回路内にスラ
ッジ等の微少な物質が混入したり、圧縮機などからスラ
ッジが発生すると冷媒回路を閉塞してしまうおそれがあ
る。このため、ドライヤーやフィルターなどのスラッジ
補足装置を冷媒回路内に導入することにより、これらス
ラッジにする伝熱管流路６の閉塞を防ぐことができ、信
頼性の高い冷凍空調サイクル装置を提供することができ
る。また本実施例１、２の熱交換器およびこれを用いた
冷凍空調サイクル装置の冷凍機油として、鉱油やアルキ
ルベンゼン油、エーテル油、エステル油、フッ素油など
を導入することにより、スラッジの発生を抑制すること
ができ、併せて信頼性の向上を図ることができる。また
前述各冷媒に対して非相溶性、または弱相溶性である冷
凍機油を用いた場合においても、伝熱管流路６は微細な
ため、冷媒と冷凍機油が非常に良く混合され、油の滞留
等による圧縮機内冷凍機油不足等が生じにくく、冷凍機
油不足による圧縮機機械部の摺動不良が発生しない。ま
た冷媒と冷凍機油が非常に良く混合されることにより、
冷凍機油による冷媒伝熱性能の低下や油溜まり込みによ
る冷媒圧力損失の増加が生じる恐れもない。
びこれを用いた冷凍空調サイクル装置における、伝熱管
流路６の断面積はかなり小さいので、冷媒回路内にスラ
ッジ等の微少な物質が混入したり、圧縮機などからスラ
ッジが発生すると冷媒回路を閉塞してしまうおそれがあ
る。このため、ドライヤーやフィルターなどのスラッジ
補足装置を冷媒回路内に導入することにより、これらス
ラッジにする伝熱管流路６の閉塞を防ぐことができ、信
頼性の高い冷凍空調サイクル装置を提供することができ
る。また本実施例１、２の熱交換器およびこれを用いた
冷凍空調サイクル装置の冷凍機油として、鉱油やアルキ
ルベンゼン油、エーテル油、エステル油、フッ素油など
を導入することにより、スラッジの発生を抑制すること
ができ、併せて信頼性の向上を図ることができる。また
前述各冷媒に対して非相溶性、または弱相溶性である冷
凍機油を用いた場合においても、伝熱管流路６は微細な
ため、冷媒と冷凍機油が非常に良く混合され、油の滞留
等による圧縮機内冷凍機油不足等が生じにくく、冷凍機
油不足による圧縮機機械部の摺動不良が発生しない。ま
た冷媒と冷凍機油が非常に良く混合されることにより、
冷凍機油による冷媒伝熱性能の低下や油溜まり込みによ
る冷媒圧力損失の増加が生じる恐れもない。
【００５１】なお、上記実施の形態１から２に示した冷
凍空調サイクル装置において、圧縮機はどんな形式のも
の、例えば、レシプロ圧縮機（単気筒、複数気筒）、ロ
ータリー圧縮機（単気筒、複数気筒）、スクロール圧縮
機、リニア圧縮機など、を用いても良い。また前記圧縮
機シェル内に圧縮部を回転数させる電気モータを内蔵す
るとき、そのシェル内の圧力構造は、高圧でも低圧でも
良い。高圧シェル方式では圧縮シリンダーを出た冷媒が
モーターを冷却して加熱され圧縮機から吐出されるの
で、吐出温度は高くなる。一方低圧シェル方式ではシェ
ル内に流入した冷媒はモーターを冷却して加熱されてか
ら圧縮シリンダーに吸入されるので、吸入温度は高くな
る。しかし圧縮シリンダーから流出する冷媒は直接圧縮
機外へ吐出されるので、吐出温度は低くなる。使用する
冷媒に応じて、吐出温度を高くするか低くするか、特に
Ｒ３２冷媒はＲ４１０Ａ冷媒より吐出温度が高くなり、
プロパンはＲ４１０Ａ冷媒より吐出温度が低くなるの
で、その冷媒の特性を考慮して高圧か低圧かを選択すれ
ばよい。また一般に低圧シェルより高圧シェルの方が圧
縮機内冷凍機油への冷媒とけ込み量が多い。従って冷媒
充填量を削減したいときには低圧シェル方式を選択した
方が良いが、冷媒が溶けにくい冷凍機油を使用すれば高
圧シェルでも冷媒量を削減することができる。
凍空調サイクル装置において、圧縮機はどんな形式のも
の、例えば、レシプロ圧縮機（単気筒、複数気筒）、ロ
ータリー圧縮機（単気筒、複数気筒）、スクロール圧縮
機、リニア圧縮機など、を用いても良い。また前記圧縮
機シェル内に圧縮部を回転数させる電気モータを内蔵す
るとき、そのシェル内の圧力構造は、高圧でも低圧でも
良い。高圧シェル方式では圧縮シリンダーを出た冷媒が
モーターを冷却して加熱され圧縮機から吐出されるの
で、吐出温度は高くなる。一方低圧シェル方式ではシェ
ル内に流入した冷媒はモーターを冷却して加熱されてか
ら圧縮シリンダーに吸入されるので、吸入温度は高くな
る。しかし圧縮シリンダーから流出する冷媒は直接圧縮
機外へ吐出されるので、吐出温度は低くなる。使用する
冷媒に応じて、吐出温度を高くするか低くするか、特に
Ｒ３２冷媒はＲ４１０Ａ冷媒より吐出温度が高くなり、
プロパンはＲ４１０Ａ冷媒より吐出温度が低くなるの
で、その冷媒の特性を考慮して高圧か低圧かを選択すれ
ばよい。また一般に低圧シェルより高圧シェルの方が圧
縮機内冷凍機油への冷媒とけ込み量が多い。従って冷媒
充填量を削減したいときには低圧シェル方式を選択した
方が良いが、冷媒が溶けにくい冷凍機油を使用すれば高
圧シェルでも冷媒量を削減することができる。
【００５２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
に係る熱交換器は、平行に配列され、個々の間を気体が
流動する複数の板状フィンと、前記板状フィンに貫通し
て配列され、扁平断面の内部に作動流体が流通する複数
の流路を設けたＵ字形状に曲げられた伝熱管と、前記伝
熱管の端部が連通するとともに前記作動流体の流入管と
流出管が接続したヘッダと、前記ヘッダ内に設けられ前
記流入管から前記伝熱管に連通する空間と前記伝熱管か
ら前記流出管へ連通する空間とを分離するヘッダ長手方
向の第１の縦仕切り板と、隣り合う前記Ｕ字形状の伝熱
管間に設けられ、ヘッダ内空間を気体の流れ方向に対し
て２以上に分離するヘッダ長手方向の第２の縦仕切り板
と、前記Ｕ字形状の伝熱管の両端部を隔てる横仕切り板
と、を備え、前記気体の流れ方向に対して対向流または
並向流となる冷媒流れを構成したので、一連に連通する
冷媒流路を複数形成し、多種多用な冷媒の経路を構成す
ることができる。さらに折り返す流路を確実に形成する
ことができる。また、冷媒を用いた蒸気圧縮式の空気調
和機の蒸発器として使用した場合には、伝熱管の風上側
の冷媒流路に流れた冷媒を風下側の冷媒流路に流して、
冷媒を往復流動させることができ、空気流れと並向流化
することに熱交換効率が向上する。また凝縮器として使
用した場合には、伝熱管の風下側の冷媒流路に流れた冷
媒を風上側の冷媒流路に流して、冷媒を往復流動させる
ことができ、空気流れと対向流化することに熱交換効率
が向上する。これより空気調和機の能力増加やエネルギ
効率向上を図ることができる。
に係る熱交換器は、平行に配列され、個々の間を気体が
流動する複数の板状フィンと、前記板状フィンに貫通し
て配列され、扁平断面の内部に作動流体が流通する複数
の流路を設けたＵ字形状に曲げられた伝熱管と、前記伝
熱管の端部が連通するとともに前記作動流体の流入管と
流出管が接続したヘッダと、前記ヘッダ内に設けられ前
記流入管から前記伝熱管に連通する空間と前記伝熱管か
ら前記流出管へ連通する空間とを分離するヘッダ長手方
向の第１の縦仕切り板と、隣り合う前記Ｕ字形状の伝熱
管間に設けられ、ヘッダ内空間を気体の流れ方向に対し
て２以上に分離するヘッダ長手方向の第２の縦仕切り板
と、前記Ｕ字形状の伝熱管の両端部を隔てる横仕切り板
と、を備え、前記気体の流れ方向に対して対向流または
並向流となる冷媒流れを構成したので、一連に連通する
冷媒流路を複数形成し、多種多用な冷媒の経路を構成す
ることができる。さらに折り返す流路を確実に形成する
ことができる。また、冷媒を用いた蒸気圧縮式の空気調
和機の蒸発器として使用した場合には、伝熱管の風上側
の冷媒流路に流れた冷媒を風下側の冷媒流路に流して、
冷媒を往復流動させることができ、空気流れと並向流化
することに熱交換効率が向上する。また凝縮器として使
用した場合には、伝熱管の風下側の冷媒流路に流れた冷
媒を風上側の冷媒流路に流して、冷媒を往復流動させる
ことができ、空気流れと対向流化することに熱交換効率
が向上する。これより空気調和機の能力増加やエネルギ
効率向上を図ることができる。
【００５３】また本発明の請求項２に係る熱交換器は、
前記伝熱管の内部に隔壁で隔てられた作動流体が流通す
る複数の流路において、前記縦仕切り板により分離され
た領域毎に前記流路断面積が異なるので、伝熱管中心隔
壁の空気流れ方方向上流、下流に形成される冷媒流路の
通過断面積を相違させて、空気側の熱交換量に対応させ
て冷媒流量を設定することができるという利点を有する
ので、熱交換器の性能を最大限に引き出すことができ
る。
前記伝熱管の内部に隔壁で隔てられた作動流体が流通す
る複数の流路において、前記縦仕切り板により分離され
た領域毎に前記流路断面積が異なるので、伝熱管中心隔
壁の空気流れ方方向上流、下流に形成される冷媒流路の
通過断面積を相違させて、空気側の熱交換量に対応させ
て冷媒流量を設定することができるという利点を有する
ので、熱交換器の性能を最大限に引き出すことができ
る。
【００５４】また本発明の請求項３に係る熱交換器は、
前記Ｕ字形状の伝熱管を気体の流れ方向に対して複数列
配設したので、この熱交換器を空気調和機の蒸発器とし
て使用したとき、空気との熱交換により発生した結露水
の排水性を高めることができるので、通風抵抗を低く押
さえることができ空気風量を高めることができるので熱
交換性能が向上するとともに、送風機駆動力が減少する
ので、空気調和機の能力増加やエネルギ効率向上を図る
ことができる。
前記Ｕ字形状の伝熱管を気体の流れ方向に対して複数列
配設したので、この熱交換器を空気調和機の蒸発器とし
て使用したとき、空気との熱交換により発生した結露水
の排水性を高めることができるので、通風抵抗を低く押
さえることができ空気風量を高めることができるので熱
交換性能が向上するとともに、送風機駆動力が減少する
ので、空気調和機の能力増加やエネルギ効率向上を図る
ことができる。
【００５５】また、本発明の請求項４に係る熱交換器
は、前記ヘッダ内の流路断面積を伝熱管の流路断面積の
和以下としたので、ヘッダ内を流れる気液二相冷媒の分
配性能を高めることかでき、熱交換器効率の向上や、空
気調和機の能力増加や運転エネルギ効率向上を図ること
ができる。
は、前記ヘッダ内の流路断面積を伝熱管の流路断面積の
和以下としたので、ヘッダ内を流れる気液二相冷媒の分
配性能を高めることかでき、熱交換器効率の向上や、空
気調和機の能力増加や運転エネルギ効率向上を図ること
ができる。
【００５６】また、本発明の請求項５に係る熱交換器
は、前記ヘッダに前記伝熱管が連通する貫通孔と前記縦
仕切り板に前記伝熱管が挿入係合する嵌合溝を形成した
ので、伝熱管のヘッダへの組付けが確実で、かつ、伝熱
管のヘッダへの挿入量も適正なものとなるという利点を
有する。
は、前記ヘッダに前記伝熱管が連通する貫通孔と前記縦
仕切り板に前記伝熱管が挿入係合する嵌合溝を形成した
ので、伝熱管のヘッダへの組付けが確実で、かつ、伝熱
管のヘッダへの挿入量も適正なものとなるという利点を
有する。
【００５７】また、本発明の請求項６に係る空気調和機
は、前記板状フィンの前記伝熱管間に切り起こしを有
し、前記切り起こしは前記扁平伝熱管の長軸中央部に位
置しないので、扁平伝熱管下部から滴下してきた結露水
を速やかに下方に流すことができる。
は、前記板状フィンの前記伝熱管間に切り起こしを有
し、前記切り起こしは前記扁平伝熱管の長軸中央部に位
置しないので、扁平伝熱管下部から滴下してきた結露水
を速やかに下方に流すことができる。
【００５８】また、本発明の請求項７に係る空気調和機
は、少なくとも、圧縮機、凝縮器、絞り装置、蒸発器を
順次配管で接続し、作動流体として冷媒を用いるととも
に、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の熱交換器
を蒸発器または凝縮器として用いたので、空気調和機の
能力増加やエネルギ効率向上を図ることができる。
は、少なくとも、圧縮機、凝縮器、絞り装置、蒸発器を
順次配管で接続し、作動流体として冷媒を用いるととも
に、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の熱交換器
を蒸発器または凝縮器として用いたので、空気調和機の
能力増加やエネルギ効率向上を図ることができる。
【００５９】また、本発明の請求項７に係る空気調和機
は、冷媒として、ＨＣ冷媒の単一、またはＨＣを含む混
合冷媒、Ｒ３２，アンモニア、二酸化炭素のいずれかを
用いるので、地球温暖化を防止する空気調和機を提供す
ることができる。
は、冷媒として、ＨＣ冷媒の単一、またはＨＣを含む混
合冷媒、Ｒ３２，アンモニア、二酸化炭素のいずれかを
用いるので、地球温暖化を防止する空気調和機を提供す
ることができる。
【図１】 本発明の実施の形態１における熱交換器の斜
視図である。
視図である。
【図２】 本発明の実施の形態１における熱交換器の断
面図である。
面図である。
【図３】 本発明の実施の形態１における冷媒回路図で
ある。
ある。
【図４】 本発明の実施の形態１に係わりヘッダの縦断
面図である。
面図である。
【図５】 本発明の実施の形態１に係わり熱交換器の内
部作動流体流れを表す図である。
部作動流体流れを表す図である。
【図６】 本発明の実施の形態１に係わり熱交換器の特
性を表す図である。
性を表す図である。
【図７】 本発明の実施の形態１に係わり熱交換器のさ
らに別の特性を表す図である。
らに別の特性を表す図である。
【図８】 本発明の実施の形態１に係わり仕切部材と伝
熱管とヘッダの接合部の構造を表す図である。
熱管とヘッダの接合部の構造を表す図である。
【図９】 本発明の実施の形態１に係わり仕切部材と伝
熱管とヘッダの接合部のさらに別の構造を表す図であ
る。
熱管とヘッダの接合部のさらに別の構造を表す図であ
る。
【図１０】 本発明の実施の形態１に係わりさらに別の
ヘッダの横断面図である。
ヘッダの横断面図である。
【図１１】 本発明の実施の形態１に係わり仕切部材と
ヘッダの接合部の構造を表す図である。
ヘッダの接合部の構造を表す図である。
【図１２】 本発明の実施の形態１に係わりヘッダの別
方向からの断面図である。
方向からの断面図である。
【図１３】 本発明の実施の形態１に係わりヘッダのさ
らに別方向からの断面図である。
らに別方向からの断面図である。
【図１４】 本発明の実施の形態１に係わり室内機の構
成を表す図である。
成を表す図である。
【図１５】 本発明の実施の形態１に係わり伝熱管の複
数流路を表す図である。
数流路を表す図である。
【図１６】 本発明の実施の形態２における熱交換器の
斜視図である。
斜視図である。
【図１７】 本発明の実施の形態２における熱交換器の
断面図である。
断面図である。
【図１８】 本発明の実施の形態２に係わりヘッダの断
面図である。
面図である。
【図１９】 本発明の実施の形態２に係わり熱交換器で
の結露水の流れを表す図である。
の結露水の流れを表す図である。
【図２０】 本発明の実施の形態１、２に係わり他の例
における熱交換器の斜視図である。
における熱交換器の斜視図である。
【図２１】 本発明の実施の形態１、２に係わり他の例
におけるヘッダの断面図である。
におけるヘッダの断面図である。
【図２２】 本発明の実施の形態１、２に係わり他の例
における伝熱管の断面図である。
における伝熱管の断面図である。
【図２３】 本発明の実施の形態１、２に係わりさらに
他の例における伝熱管の断面図である。
他の例における伝熱管の断面図である。
【図２４】 本発明の実施の形態１、２に係わりさらに
他の例における伝熱管の断面図である。
他の例における伝熱管の断面図である。
【図２５】 本発明の実施の形態１、２に係わり他の例
における熱交換器の断面図である。
における熱交換器の断面図である。
【図２６】 従来の熱交換器の斜視図である。
【図２７】 従来の伝熱管の断面図である。
【図２８】 従来の熱交換器の断面図である。
１ フィン、 ２ 扁平伝熱管、 ３ ヘッダー、 ５
空気流れ方向、 ６伝熱管内冷媒流路、 ８ 縦仕切
り部材、 ９ 横仕切り部材、 １０ 流入管、 １１
流出管、 １２ ヘッダー空間、 １３ 貫通孔、
１４ 隔壁、１８ 嵌合溝、 １９ 嵌合溝、 ２１
圧縮機、 ２２ 四方弁、 ２３室外熱交換器、 ２４
絞り装置、 ２５ 室内熱交換器、 ２６ 室外送風
機、 ２８ 室内送風機、 ３１，３２ 冷媒配管、
３３ 室外機、 ３４ 室内機、 ４１ 突起、 ５０
熱交換器、 １００ 熱交換器、 １０３、１０４
ヘッダー、 １０２ 扁平伝熱管、 １１０ 流入管、
１１１ 流出管。
空気流れ方向、 ６伝熱管内冷媒流路、 ８ 縦仕切
り部材、 ９ 横仕切り部材、 １０ 流入管、 １１
流出管、 １２ ヘッダー空間、 １３ 貫通孔、
１４ 隔壁、１８ 嵌合溝、 １９ 嵌合溝、 ２１
圧縮機、 ２２ 四方弁、 ２３室外熱交換器、 ２４
絞り装置、 ２５ 室内熱交換器、 ２６ 室外送風
機、 ２８ 室内送風機、 ３１，３２ 冷媒配管、
３３ 室外機、 ３４ 室内機、 ４１ 突起、 ５０
熱交換器、 １００ 熱交換器、 １０３、１０４
ヘッダー、 １０２ 扁平伝熱管、 １１０ 流入管、
１１１ 流出管。
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フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｆ２８Ｆ 1/02 Ｆ２８Ｆ 1/02 Ｂ
1/30 1/30 Ｄ
9/18 9/18
(72)発明者 加賀 邦彦
東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三
菱電機株式会社内
Ｆターム(参考） 3L065 CA12
3L103 AA35 BB42 CC18 CC30 DD13
DD55
Claims (8)
- 【請求項１】 平行に配列され、個々の間を気体が流動
する複数の板状フィンと、前記板状フィンに貫通して配
列され、扁平断面の内部に作動流体が流通する複数の流
路を設けたＵ字形状に曲げられた伝熱管と、前記伝熱管
の端部が連通するとともに作動流体の流入管と流出管が
接続したヘッダと、前記ヘッダ内に設けられ前記流入管
から前記伝熱管に連通する空間と前記伝熱管から前記流
出管へ連通する空間とを分離するヘッダ長手方向の第１
の縦仕切り板と、隣り合う前記Ｕ字形状の伝熱管間に設
けられ、ヘッダ内空間を気体の流れ方向に対して２以上
に分離するヘッダ長手方向の第２の縦仕切り板と、前記
Ｕ字形状の伝熱管の両端部を隔てる横仕切り板と、を備
え、前記気体の流れ方向に対して対向流または並向流と
なる冷媒流れを構成したことを特徴とする熱交換器。 - 【請求項２】 前記伝熱管の内部に隔壁で隔てられた作
動流体が流通する複数の流路において、前記縦仕切り板
により分離された領域毎に前記流路断面積が異なること
を特徴とする請求項１に記載の熱交換器。 - 【請求項３】 前記Ｕ字形状の伝熱管を気体の流れ方向
に対して複数列配設したこと特徴とする請求項１に記載
の熱交換器。 - 【請求項４】 前記ヘッダ内の流路断面積を伝熱管の流
路断面積の和以下としたことを特徴とする請求項１乃至
請求項３のいずれかに記載の熱交換器。 - 【請求項５】 前記ヘッダに前記伝熱管が連通する貫通
孔と前記縦仕切り板に前記伝熱管が挿入係止する嵌合溝
を形成したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のい
ずれかに記載の熱交換器。 - 【請求項６】 前記板状フィンの前記伝熱管間に切り起
こしを有し、前記切り起こしは前記扁平伝熱管の長軸中
央部に位置しないことを特徴とする請求項１乃至請求項
５のいずれかに記載の熱交換器。 - 【請求項７】 少なくとも、圧縮機、凝縮器、絞り装
置、蒸発器を順次配管で接続し、作動流体として冷媒を
用いるとともに、請求項１乃至請求項６のいずれかに記
載の熱交換器を前記蒸発器または凝縮器として用いたこ
とを特徴とする空気調和機。 - 【請求項８】 冷媒として、ＨＣ冷媒の単一、またはＨ
Ｃを含む混合冷媒、Ｒ３２、アンモニア、二酸化炭素の
いずれかを用いることを特徴とする請求項７に記載の空
気調和機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002088108A JP4055449B2 (ja) | 2002-03-27 | 2002-03-27 | 熱交換器およびこれを用いた空気調和機 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2002088108A JP4055449B2 (ja) | 2002-03-27 | 2002-03-27 | 熱交換器およびこれを用いた空気調和機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003287390A true JP2003287390A (ja) | 2003-10-10 |
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Family
ID=29234083
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|---|---|---|---|
| JP2002088108A Expired - Lifetime JP4055449B2 (ja) | 2002-03-27 | 2002-03-27 | 熱交換器およびこれを用いた空気調和機 |
Country Status (1)
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|---|---|
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Cited By (44)
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|---|---|---|---|---|
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| JP2006162126A (ja) * | 2004-12-06 | 2006-06-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 熱交換器及びその製造方法 |
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