JP2005037002A - Heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に冷暖房兼用の空気調和機の室外機に用いられる熱交換器で、鉛直方向の偏平チューブおよび隣接する偏平チューブ間にコルゲートフィンを有する熱交換器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のこのタイプの熱交換器は、図5、6に示す一般に用いられる基本構成の熱交換器のように、長手方向を鉛直方向にして、所定のピッチで互いに平行に配置された多数の偏平チューブ1と、これら偏平チューブ1の上端を連通接続する水平方向の上側ヘッダー10と、前記偏平チューブ1の下端を連通接続する水平方向の下側ヘッダー11と、隣接する前記偏平チューブ1の間に配置され、偏平チューブ1とろう付けや接着などにより接合あるいは密着され、図3、4に示すように頂部21と中間壁部22とが交互繰返し状態に折り曲げ成形され、その間隙を空気が通過するコルゲートフィン2を備える熱交換器において、前記コルゲートフィン2の頂部21を平坦状に形成し、フィン角度θ1を0.5〜3°、ルーバー角度θ2を30〜40°、ルーバーピッチL3を0.7〜1.0mmとし、平坦状頂部21の長さL1、ルーバー長さL2、をそれぞれ所定数値範囲に規定することにより、熱伝達率の大幅な低下を招来することなく、蒸発器として使用したときの水切れ性を向上させるものである(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開平6−241678号公報(第2〜5頁、第1〜4図)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、熱交換器が冷暖房兼用の空気調和機の室外機に用いられ、空気調和機が暖房運転され、外気温度が低くなったとき、コルゲートフィン2の表面温度が氷点下になり、空気中の水分がコルゲートフィン2に霜となって付着し、次第にこの着霜が進行し、霜が厚くなり、やがて着霜により空気の通風路が塞がれるのであるが、この間に熱交換器の通風抵抗が増大し、風量が低下し、蒸発性能が低下し、空調機の暖房性能が低下していく。上記従来の構成は、上記の通り蒸発器として使用したときの水切れ性向上の効果を有するが、この着霜による通風路の閉塞は極めて早く、暖房能力の低下が極端に早いという課題を有していた。すなわち、上記従来の構成では、コルゲートフィン2に高性能化のためルーバー2aが設けられているが、このルーバー2aの前縁部は、局所熱伝達率が高いため、着霜の進行が早く、また隣接する中間壁部22に設けられたルーバー2aの前縁と後縁が近接しているため、コルゲートフィン2の各段の実質的間隔が狭く、着霜による通風路の閉塞が極めて早く、暖房能力の低下が極端に早いという欠点を有していた。
【0005】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、熱交換能力をあまり下げることなく、蒸発器として用いた場合に、流通空気との熱交換によりフィン表面に生じる凝縮水を良好に流下させるとともに、冷暖房兼用の空気調和機の室外機の熱交換器として用い、空気調和機の暖房運転中、外気温が低下したときのようにフィン表面に着霜していくとき、霜の成長により急激に空気流路が閉塞されて性能が著しく低下するのを抑制する効果を奏する熱交換器を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の熱交換器は、コルゲートフィンの折り曲げの鉛直方向のピッチを2.0〜3.0mmとし、隣接する前記中間壁部のなすフィン角度を10〜40°とし、前記コルゲートフィンの前記中間壁部に、角度が20〜40°で、ピッチが前記コルゲートフィンの折り曲げの鉛直方向のピッチと概略等しい多数のルーバー、あるいは、高さが1.0mm以上、かつ前記コルゲートフィンの折り曲げの鉛直方向のピッチの略1/3以上、略2/3以下の多数のルーバーを設けたものである。
【0007】
上記の構成によって、本発明の熱交換器を蒸発器として用いた場合、流通空気との熱交換によりフィン表面に凝縮水が発生するが、この凝縮水はルーバー部の開口部を通り抜けながらコルゲートフィンを流下していくので、優れた水捌け性が得られる。さらに、本発明の熱交換器を冷暖房兼用の空気調和機の室外機に用い、空気調和機の暖房運転中、外気温が低下したときフィン表面に着霜していくが、前記コルゲートフィンの折り曲げの鉛直方向のピッチを2.0〜3.0mmとし、前記コルゲートフィンの隣接する前記中間壁部のなすフィン角度を10〜40°としているので、霜が付着し、成長が進行しても、コルゲートフィンの空気流路が継続的に確保され、急速に閉塞されていくことがないため、性能が急速に著しく低下するのを抑制する効果が得られるものである。
【0008】
また、前記コルゲートフィンの前記中間壁部に設けた多数のルーバーは、角度を20〜40°、ピッチを前記コルゲートフィンの折り曲げの鉛直方向のピッチと概略等しくするか、あるいは、高さが1.0mm以上、前記コルゲートフィンの折り曲げの鉛直方向のピッチの略1/3以上、略2/3以下としているので、熱交換器に流入した空気は、前記コルゲートフィンの前記中間壁部に設けた多数のルーバーを素通りすることなく適切に通り抜けることができ、温度境界層前縁効果と、コルゲートフィンの表裏にわたる気流の混合攪拌効果とにより、伝熱性能が向上し、本発明の熱交換器を凝縮器、蒸発器のいずれとして用いた場合でも熱交換能力を増大させる効果を維持することができるものである。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本発明の熱交換器の基本構成は、従来の技術で説明した図3〜6に示す一般的な熱交換器と同様、長手方向を鉛直方向にして、所定のピッチで互いに平行に配置された多数の偏平チューブ1と、これら偏平チューブ1の上端を連通接続する水平方向の上側ヘッダー10と、偏平チューブ1の下端を連通接続する水平方向の下側ヘッダー11と、隣接する偏平チューブ1の間に配置され、偏平チューブ1とろう付けや接着などにより接合あるいは密着され、頂部21と中間壁部22とが交互に繰返し折り曲げ成形され、その間隙を空気が通過するコルゲートフィン2を備えるものであるが、そのコルゲートフィン2の形状に特徴があるので、コルゲートフィン2の形状について詳しく説明する。
【0010】
(実施の形態1)
実施の形態1を、図1と図2を用いて説明する。
【0011】
図1は、本発明の第1の実施形態を示す熱交換器のコルゲートフィン2の要部拡大正面図で、図2は、図1のコルゲートフィン2の空気通過方向の拡大断面図である。図1および図2において、コルゲートフィン2の折り曲げの鉛直方向のピッチPfを2.0〜3.0mmとし、隣接する中間壁部22のなすフィン角度θ1を10〜40°とし、コルゲートフィン2の中間壁部22に多数のルーバー2aを設け、ルーバー2aの角度θ2を20〜40°とし、ルーバー2aのピッチL3がコルゲートフィン2の折り曲げの鉛直方向のピッチPfと概略等しく形成されている。
【0012】
上記の構成において、本実施の形態の熱交換器を蒸発器として用いた場合、流通空気との熱交換によりフィン表面に凝縮水が発生するが、この凝縮水はルーバー2aの開口部を通り抜けながらコルゲートフィンを流下していくので、優れた水捌け性が得られる。さらに、本実施形態の熱交換器を冷暖房兼用の空気調和機の室外機に用い、空気調和機の暖房運転中、外気温が低下したときフィン表面に着霜していくが、コルゲートフィン2の折り曲げの鉛直方向のピッチPfを2.0〜3.0mmとし、コルゲートフィン2の隣接する中間壁部22のなすフィン角度θ1を10〜40°としているので、霜が付着し、成長が進行しても、コルゲートフィン2の空気流路が継続的に確保され、急速に閉塞されていくことがないため、性能が急速に著しく低下するのを抑制する効果が得られるものである。また、コルゲートフィン2の中間壁部22に設けた多数のルーバー2aは、角度θ2を20〜40°、ピッチL3をコルゲートフィン2の折り曲げの鉛直方向のピッチPfと概略等しくしているので、熱交換器に流入した空気は、コルゲートフィン2の中間壁部22に設けた多数のルーバー2aを素通りすることなく適切に通り抜けることができ、温度境界層前縁効果と、コルゲートフィン2の表裏にわたる気流の混合攪拌効果とにより、伝熱性能が向上し、本実施形態の熱交換器を凝縮器、蒸発器のいずれとして用いた場合でも熱交換能力を増大させる効果を維持することができるものである。
【0013】
(実施の形態2)
実施の形態2を、実施の形態1と同様に、図1と図2を用いて説明する。
【0014】
図1および図2において、コルゲートフィン2の折り曲げの鉛直方向のピッチPfを2.0〜3.0mmとし、隣接する中間壁部22のなすフィン角度θ1を10〜40°とし、コルゲートフィン2の中間壁部22に多数のルーバー2aを設ける。ルーバー2aの高さは1.0mm以上、かつコルゲートフィン2の折り曲げの鉛直方向のピッチPfの略1/3以上、略2/3以下となるよう形成されている。
【0015】
上記の構成において、本実施形態の熱交換器を蒸発器として用いた場合、流通空気との熱交換によりフィン表面に凝縮水が発生するが、この凝縮水はルーバー2aの開口部を通り抜けながらコルゲートフィン2を流下していくので、優れた水捌け性が得られる。さらに、本実施形態の熱交換器を冷暖房兼用の空気調和機の室外機に用い、空気調和機の暖房運転中、外気温が低下したときフィン表面に着霜していくが、コルゲートフィン2の折り曲げの鉛直方向のピッチPfを2.0〜3.0mmとし、コルゲートフィン2の隣接する中間壁部22のなすフィン角度θ1を10〜40°としているので、霜が付着し、成長が進行しても、コルゲートフィン2の空気流路が継続的に確保され、急速に閉塞されていくことがないため、性能が急速に著しく低下するのを抑制する効果が得られるものである。また、コルゲートフィン2の中間壁部22に設けた多数のルーバー2aは、高さを1.0mm以上、コルゲートフィン2の折り曲げの鉛直方向のピッチPfの略1/3以上、略2/3以下としているので、熱交換器に流入した空気は、コルゲートフィン2の中間壁部22に設けた多数のルーバー2aを素通りすることなく適切に通り抜けることができ、温度境界層前縁効果と、コルゲートフィン2の表裏にわたる気流の混合攪拌効果とにより、伝熱性能が向上し、本実施形態の熱交換器を凝縮器、蒸発器のいずれとして用いた場合でも熱交換能力を増大させる効果を維持することができるものである。
【0016】
なお、上記各実施の形態では偏平チューブを用いているため、管の肉厚が同等でも、管径が小さいため、耐圧が大きくなり、特に圧力の高い二酸化炭素冷媒を用いる時に、上記各実施の形態の熱交換器が有効である。
【0017】
また、偏平チューブの管内容積が小さいため、冷媒量を減らすことができ、可燃性冷媒であるHC冷媒等を用いる時、上記各実施の形態の熱交換器が有効である。
【0018】
【発明の効果】
上記から明らかなように、本発明の熱交換器は、コルゲートフィンの折り曲げの鉛直方向のピッチを2.0〜3.0mmとし、隣接する前記中間壁部のなすフィン角度を10〜40°とし、前記コルゲートフィンの前記中間壁部に、角度が20〜40°で、ピッチが前記コルゲートフィンの折り曲げの鉛直方向のピッチと概略等しい多数のルーバー、あるいは、高さが1.0mm以上、かつ前記コルゲートフィンの折り曲げの鉛直方向のピッチの略1/3以上、略2/3以下の多数のルーバーを設けたもので、この構成によれば、本発明の熱交換器を蒸発器として用いた場合、流通空気との熱交換によりフィン表面に凝縮水が発生するが、この凝縮水はルーバー部の開口部を通り抜けながらコルゲートフィンを流下していくので、優れた水捌け性が得られ、さらに、本発明の熱交換器を冷暖房兼用の空気調和機の室外機に用い、空気調和機の暖房運転中、外気温が低下したときフィン表面に着霜していくが、前記コルゲートフィンの折り曲げの鉛直方向のピッチを2.0〜3.0mmとし、前記コルゲートフィンの隣接する前記中間壁部のなすフィン角度を10〜40°としているので、霜が付着し、成長が進行しても、コルゲートフィンの空気流路が充分確保され、急速に閉塞されていくことがないため、性能が急速に著しく低下するのを抑制する効果が得られるもので、また、前記コルゲートフィンの前記中間壁部に設けた多数のルーバーは、角度を20〜40°、ピッチを前記コルゲートフィンの折り曲げの鉛直方向のピッチと概略等しくするか、あるいは、高さが1.0mm以上、かつ前記コルゲートフィンの折り曲げの鉛直方向のピッチの略1/3以上、略2/3以下としているので、熱交換器に流入した空気は、前記コルゲートフィンの前記中間壁部に設けた多数のルーバーを素通りすることなく適切に通り抜けることができ、温度境界層前縁効果と、前記コルゲートフィンの表裏にわたる気流の混合攪拌効果とにより伝熱性能が向上し、本発明の熱交換器を凝縮器、蒸発器のいずれとして用いた場合でも熱交換能力を増大させる効果を維持することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1および第2の実施形態を示す熱交換器のコルゲートフィンの拡大正面図
【図2】本発明の第1および第2の実施形態の熱交換器のコルゲートフィンの空気通過方向の拡大断面図
【図3】従来の熱交換器のコルゲートフィンの拡大正面図
【図4】従来の熱交換器のコルゲートフィンの空気通過方向の拡大断面図
【図5】一般に用いられる基本構成を有する熱交換器の正面図
【図6】図5に示した熱交換器の側面図
【符号の説明】
1 偏平チューブ
2 コルゲートフィン
2a ルーバー
10 上側ヘッダー
11 下側ヘッダー
21 コルゲートフィンの頂部
22 コルゲートフィンの中間壁部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat exchanger used in an outdoor unit of an air conditioner that is also used for both air conditioning and heating, and more particularly to a heat exchanger having corrugated fins between vertical flat tubes and adjacent flat tubes.
[0002]
[Prior art]
This type of conventional heat exchanger has a large number of flat plates arranged in parallel with each other at a predetermined pitch, with the longitudinal direction being the vertical direction, like the heat exchanger having a basic configuration shown in FIGS. Between the tube 1, a horizontal upper header 10 that connects the upper ends of the flat tubes 1, a horizontal lower header 11 that connects the lower ends of the flat tubes 1, and the adjacent flat tubes 1. The flat tube 1 is joined or brought into close contact with the flat tube 1 by brazing, bonding, or the like, and as shown in FIGS. 3 and 4, the
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 6-241678 (
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In general, when a heat exchanger is used in an outdoor unit of an air conditioner that is also used for air conditioning and heating, when the air conditioner is operated for heating and the outside air temperature becomes low, the surface temperature of the
[0005]
The present invention solves such a conventional problem, and when used as an evaporator without significantly reducing the heat exchange capacity, the condensed water generated on the fin surface by the heat exchange with the circulating air can flow well. And when used as a heat exchanger for an air conditioner outdoor unit that also serves as an air conditioner, and when frosting occurs on the fin surface as the outside air temperature decreases during the heating operation of the air conditioner, It is an object of the present invention to provide a heat exchanger that has an effect of suppressing the performance from being remarkably deteriorated due to a sudden blockage of an air flow path.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the heat exchanger of the present invention has a vertical pitch of corrugated fin bending of 2.0 to 3.0 mm, and a fin angle between adjacent intermediate wall portions of 10 to 40 °. A plurality of louvers having an angle of 20 to 40 ° and a pitch substantially equal to the vertical pitch of the corrugated fin, or a height of 1.0 mm or more, and the intermediate wall portion of the corrugated fin, A large number of louvers having approximately 1/3 or more and approximately 2/3 or less of the vertical pitch of corrugated fins are provided.
[0007]
With the above configuration, when the heat exchanger of the present invention is used as an evaporator, condensed water is generated on the fin surface by heat exchange with circulating air, and this condensed water passes through the opening of the louver part and corrugated fins. As the water flows down, excellent drainage is obtained. Furthermore, when the heat exchanger of the present invention is used for an outdoor unit of an air conditioner that also serves as an air conditioner, and the air temperature decreases during the heating operation of the air conditioner, the fin surface frosts, but the corrugated fin is bent. Since the pitch in the vertical direction of 2.0 to 3.0 mm and the fin angle formed by the intermediate wall portion adjacent to the corrugated fin is 10 to 40 °, even if frost adheres and the growth proceeds, Since the air flow path of the corrugated fin is continuously secured and does not close rapidly, an effect of suppressing the performance from being rapidly deteriorated can be obtained.
[0008]
The louvers provided on the intermediate wall portion of the corrugated fin have an angle of 20 to 40 ° and a pitch substantially equal to a pitch in the vertical direction of the corrugated fin bending, or a height of 1. Since it is 0 mm or more and about 1/3 or more and about 2/3 or less of the vertical pitch of the corrugated fin, a large amount of air flowing into the heat exchanger is provided on the intermediate wall portion of the corrugated fin. The heat transfer performance is improved and the heat exchanger of the present invention is condensed by the effect of the leading edge of the temperature boundary layer and the mixing and stirring effect of the airflow across the front and back of the corrugated fins. The effect of increasing the heat exchanging ability can be maintained when used as an evaporator or an evaporator.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The basic configuration of the heat exchanger of the present invention is arranged in parallel with each other at a predetermined pitch with the longitudinal direction set to the vertical direction, like the general heat exchanger shown in FIGS. A plurality of flat tubes 1, a horizontal upper header 10 that connects the upper ends of the flat tubes 1, a horizontal lower header 11 that connects the lower ends of the flat tubes 1, and an adjacent flat tube 1. And a
[0010]
(Embodiment 1)
The first embodiment will be described with reference to FIGS.
[0011]
FIG. 1 is an enlarged front view of a main part of a
[0012]
In the above configuration, when the heat exchanger of the present embodiment is used as an evaporator, condensed water is generated on the fin surface by heat exchange with the circulating air, and this condensed water passes through the opening of the
[0013]
(Embodiment 2)
The second embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2 in the same manner as the first embodiment.
[0014]
1 and 2, the vertical pitch Pf of the
[0015]
In the above configuration, when the heat exchanger of the present embodiment is used as an evaporator, condensed water is generated on the fin surface by heat exchange with the circulating air, and this condensed water passes through the opening of the
[0016]
In addition, in each of the above embodiments, a flat tube is used, so even if the tube thickness is the same, the tube diameter is small, so the pressure resistance is large, especially when using a high pressure carbon dioxide refrigerant. A heat exchanger of the form is effective.
[0017]
In addition, since the volume of the flat tube is small, the amount of refrigerant can be reduced, and the heat exchanger of each of the above embodiments is effective when using HC refrigerant or the like that is a combustible refrigerant.
[0018]
【The invention's effect】
As apparent from the above, in the heat exchanger of the present invention, the vertical pitch of corrugated fin bending is 2.0 to 3.0 mm, and the fin angle formed by the adjacent intermediate wall portions is 10 to 40 °. A plurality of louvers having an angle of 20 to 40 ° and a pitch substantially equal to the vertical pitch of the corrugated fin, or a height of 1.0 mm or more, and the intermediate wall portion of the corrugated fin, When a large number of louvers having a pitch of about 1/3 to about 2/3 of the vertical pitch of corrugated fins are provided, according to this configuration, when the heat exchanger of the present invention is used as an evaporator Condensed water is generated on the fin surface by heat exchange with the circulating air, and this condensed water flows down the corrugated fins while passing through the opening of the louver. In addition, the heat exchanger of the present invention is used for the outdoor unit of an air conditioner that is also used for air conditioning, and during the heating operation of the air conditioner, frosting occurs on the fin surface when the outside air temperature decreases, Since the vertical pitch of the corrugated fin is set to 2.0 to 3.0 mm and the fin angle formed by the intermediate wall adjacent to the corrugated fin is set to 10 to 40 °, frost adheres and grows. Even if it progresses, the corrugated fin air flow path is sufficiently secured and does not close rapidly, so that it is possible to obtain an effect of suppressing the rapid deterioration of the performance. The plurality of louvers provided on the intermediate wall portion have an angle of 20 to 40 ° and a pitch substantially equal to the vertical pitch of the corrugated fin, or a height of 1.0 mm or less. On the other hand, the vertical pitch of the corrugated fin is set to approximately 1/3 or more and approximately 2/3 or less, so that a large amount of air flowing into the heat exchanger is provided on the intermediate wall portion of the corrugated fin. The heat transfer performance is improved by the leading edge effect of the temperature boundary layer and the mixing and stirring effect of the airflow across the front and back of the corrugated fin, and the heat exchanger of the present invention is condensed. The effect of increasing the heat exchanging ability can be maintained when used as an evaporator or an evaporator.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an enlarged front view of a corrugated fin of a heat exchanger showing the first and second embodiments of the present invention. FIG. 2 is a view of a corrugated fin of a heat exchanger of the first and second embodiments of the present invention. FIG. 3 is an enlarged front view of a corrugated fin of a conventional heat exchanger. FIG. 4 is an enlarged sectional view of a corrugated fin of a conventional heat exchanger in an air passing direction. Front view of a heat exchanger having a basic configuration [FIG. 6] Side view of the heat exchanger shown in FIG.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
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-
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- 2003-07-16 JP JP2003197572A patent/JP2005037002A/en active Pending
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