JP2005090760A - 熱交換器 - Google Patents
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Abstract
【課題】扁平チューブ間の前面面積が大きく、通風方向の奥行き寸法が小さく、かつ、フィンの腰折れ座屈が起こらない熱交換器を提供する。
【解決手段】 平行に配列された扁平チューブ1間の間隙に、熱交換フィンとして複数のコルゲートフィン2を積層して介装する。これにより、コルゲートフィン2の単体を高くすることなく、扁平チューブ1の配列ピッチを大きくすることが可能になり、扁平チューブ1間の前面面積の拡大、通風抵抗の低減を実現することができ、コルゲートフィン1の腰折れ座屈も起こりにくい。
【選択図】 図1
【解決手段】 平行に配列された扁平チューブ1間の間隙に、熱交換フィンとして複数のコルゲートフィン2を積層して介装する。これにより、コルゲートフィン2の単体を高くすることなく、扁平チューブ1の配列ピッチを大きくすることが可能になり、扁平チューブ1間の前面面積の拡大、通風抵抗の低減を実現することができ、コルゲートフィン1の腰折れ座屈も起こりにくい。
【選択図】 図1
Description
本発明は、ルームエアコン、パッケージエアコンなどに用いる熱交換器に関する。
従来、熱交換器においては、内部に通路を形成した扁平チューブを並列に配置し、各扁平チューブ間にコルゲートフィンを介装している。
たとえば図9に示すような、蛇行状の扁平チューブ1の直線部1a間にコルゲートフィン2を介装したサーペンタインタイプの熱交換器がある。この熱交換器では、扁平チューブ1の曲げ部1bの最大幅は、曲げ部1bに至る2本の直線部1aの最大幅より大きく設定されている。一般に、この種の熱交換器では、扁平チューブ1の直線部1aの配列ピッチは可能な限り小さい方が小型高性能化のために望ましいが、そのために曲げ部1bの曲率半径を小さくしようとすると、ひび割れや歪み等のチューブ曲げ加工上の限界がある。この熱交換器はかかる問題の解決を図ったもので、曲げ部1bを無理な折り曲げによらず形成して直線部1aの配列ピッチを小さくしている(特許文献1)。
たとえば図9に示すような、蛇行状の扁平チューブ1の直線部1a間にコルゲートフィン2を介装したサーペンタインタイプの熱交換器がある。この熱交換器では、扁平チューブ1の曲げ部1bの最大幅は、曲げ部1bに至る2本の直線部1aの最大幅より大きく設定されている。一般に、この種の熱交換器では、扁平チューブ1の直線部1aの配列ピッチは可能な限り小さい方が小型高性能化のために望ましいが、そのために曲げ部1bの曲率半径を小さくしようとすると、ひび割れや歪み等のチューブ曲げ加工上の限界がある。この熱交換器はかかる問題の解決を図ったもので、曲げ部1bを無理な折り曲げによらず形成して直線部1aの配列ピッチを小さくしている(特許文献1)。
図10は、サーペンタインタイプの熱交換器に用いられた扁平チューブの断面を示す。この扁平チューブ1は、両端部に最も近い中柱11aの肉厚t1,tnを他の中柱11bの肉厚t2,・・よりも大きくすることで、扁平チューブ1の配列ピッチを小さくする際に曲げ部に起きる歪みを防ぐようにしている(特許文献2)。
図11,図12に示すサーペンタインタイプの熱交換器では、コルゲートフィン2に、扁平チューブ1に対して垂直にリブ2aを設けている。この種の熱交換器を組み立てる際には、扁平チューブ1の間にコルゲートフィン2を装着し、そのコルゲートフィン2に両側の扁平チューブ1を押し付ける方向に加圧しながらロウ付けするのであるが、コルゲートフィン2の肉厚が薄いなどの理由で腰が弱いと、腰折れ、座屈を起こすことがあるため、リブ2aによって予めフィンの腰を強化している(特許文献3)。
特開平4−288481号公報
特開平2−230091号公報
特開昭62−255791号公報
特許文献1,2に開示された熱交換器は、上記したように扁平チューブ1の配列ピッチを小さくすることで小型高性能化を図ったものであるが、省エネルギーという観点からは、通風抵抗を上げることにもつながり有効ではない。通風抵抗を少なくするためには、通風方向の奥行き寸法が小さく、前面面積が広い形状が望ましい。そのためには特許文献1、2の構造とは逆に、扁平チューブの配列ピッチが大きいのが望ましく、その間に、通風方向の奥行き寸法が小さく、高さの高いフィンを介装するのが望ましい。しかしそのようなフィンは明らかに腰が弱く、特許文献3に開示されたような技術を用いても、腰折れ、座屈は避けられないという問題がある。
本発明は上記問題を解決するもので、扁平チューブ間の前面面積が大きく、通風方向の奥行き寸法が小さく、かつ、フィンの腰折れ座屈が起こらない熱交換器を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために本発明の熱交換器は、平行に配列された扁平チューブ間の間隙に、熱交換フィンとしての複数のコルゲートフィンが積層して介装されたもので、このような構造により、コルゲートフィン単体を高くすることなく、扁平チューブの配列ピッチを大きくすることが可能になり、扁平チューブ間の前面面積の拡大、通風抵抗の低減を実現することができ、コルゲートフィンの腰折れ座屈も起こりにくい。これに対し、同じ配列ピッチを1個の高いフィンで実現する場合には腰折れ座屈が起こり易く、それを防止するためにはフィンの奥行き寸法を大きくせざるを得ず、通風抵抗が大きくなる。
平行に配列された扁平チューブは、蛇行状に折り曲げられた扁平チューブの直線部であってもよい。
コルゲートフィン間に金属製薄板が介装されるのが好都合である。それにより、コルゲートフィンはそれぞれ扁平チューブと薄板の間で突っ張ることになり、組み立て時にそれぞれの山谷のピッチが正確に合わなくても扁平チューブ間から脱落する恐れはない。
コルゲートフィン間に金属製薄板が介装されるのが好都合である。それにより、コルゲートフィンはそれぞれ扁平チューブと薄板の間で突っ張ることになり、組み立て時にそれぞれの山谷のピッチが正確に合わなくても扁平チューブ間から脱落する恐れはない。
扁平チューブの長手方向に沿うコルゲートフィンの端面と金属製薄板の端面とが面一をなすのが好都合である。それにより、組み立ての際に端面どうしを一致させることで薄板の奥行き方向の位置決めを容易に行なえる。
金属製薄板の少なくとも一部が扁平チューブよりも幅狭いのが好ましい。それにより、一般に行なわれている熱交換器のL型曲げ成型が容易になる。
扁平チューブよりも幅狭い金属製薄板が正中線上に配置されるのが好ましい。L型に曲げ成型する際に熱交換器の正中線上ではコルゲートフィンの伸び縮みがないため、コルゲートフィンにロウ付けされた薄板に座屈や変形が発生せず、円滑な曲げ成型が可能となる。
扁平チューブよりも幅狭い金属製薄板が正中線上に配置されるのが好ましい。L型に曲げ成型する際に熱交換器の正中線上ではコルゲートフィンの伸び縮みがないため、コルゲートフィンにロウ付けされた薄板に座屈や変形が発生せず、円滑な曲げ成型が可能となる。
金属製薄板が扁平チューブの長手方向に沿って山部と谷部が繰り返される波形薄板であるのが好ましい。それにより、一般に行なわれている熱交換器のL型曲げ成型が容易になる。
扁平チューブの外側にコルゲートフィンが配されるのが好ましい。それにより扁平チューブを有効利用して熱交換できる。
本発明の熱交換器は、複数のコルゲートフィンを積層した構成を有することにより、コルゲートフィン単体を高くすることなく、扁平チューブの配列ピッチを大きくすることが可能になり、扁平チューブ間の前面面積が大きく、通風方向の奥行き寸法が小さい、したがって通風抵抗が少なく、能力が高い構造を実現できる。よって従来よりもファン動力を低減することができ、エアコン等の究極の省エネルギーに寄与するものである。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
(実施の形態1)
図1は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。
(実施の形態1)
図1は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。
図1に示す熱交換器は空気調和機の室外機などに使用されるものであり、蛇行状に折り曲げ成形された扁平チューブ1と、熱交換フィンとしてのコルゲートフィン2とを備えている。扁平チューブ1,コルゲートフィン2とも、アルミニウムなどの熱伝導のよい金属で形成されている。
扁平チューブ1は、複数の通路を内部に有するもので(図10参照)、直線部1aと曲げ部1bとを連続して有しており、各直線部1aは間隙を設けて平行に配列されている。
扁平チューブ1の両端は蒸発性媒体供給手段(図示せず)に連通している。
扁平チューブ1の両端は蒸発性媒体供給手段(図示せず)に連通している。
コルゲートフィン2は、扁平チューブ1の直線部1a間の間隙に2枚ずつ介装されている(図示を簡略化するために一部のみ示す)。各コルゲートフィン2は、その波形形状に基づく通気溝が扁平チューブ1の長手方向の縁部と直交する方向に延びるように、かつ、波形形状の山どうしが一致するように積層されており、隣接するコルゲートフィン2に対して、また扁平チューブ1に対して、ロウ付け等によって固着されている。
このように2枚のコルゲートフィン2を積層した構造であるため、扁平チューブ1の直線部1aの配列ピッチがある程度大きくてもコルゲートフィン2の1枚あたりの高さは低くてすみ、奥行き寸法を大きくせずとも腰が強くなり、腰折れ、座屈を起こしにくい。
このため逆に、扁平チューブ1は、曲げ部1bの曲げ曲率をひずみ等の問題が起こるほどに小さくする必要はなく、直線部1aの配列ピッチが大きい、前面面積が広い形状とされている。
よって熱交換器全体としては、前面面積が広い、奥行き寸法が小さい、通風抵抗の少ない構造となっており、ファン動力の低減、省エネルギーを実現できる。高価な扁平チューブ1を多用しない分、コストも低減される。なお、コルゲートフィン2を3枚以上積層した構造も可能である。
(実施形態2)
図2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る。
(実施形態2)
図2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る。
この実施の形態2の熱交換器は、上記実施の形態1の熱交換器とほぼ同様の構成を有しているが、扁平チューブ1の直線部1a間に挿入された2枚のコルゲートフィン2の間に、扁平チューブ1の直線部1aと平行な方向のアルミ材の薄板4が介装された点が相違している。また最外側の直線部1aの外側にもコルゲートフィン2が配置され、その外側にコルゲートフィン2を保護する端板5が配置された点が相違している。
上記構成により、2枚のコルゲートフィン2はそれぞれ扁平チューブ1とアルミ材の薄板4の間で突っ張ることになり、組み立て時にそれぞれの山谷のピッチが正確に合わなくても扁平チューブ1間から脱落する恐れはない。
つまり、実施の形態1の熱交換器のように2枚のコルゲートフィン2を直に積層する場合には、それぞれの山谷のピッチが正確に合わなければ扁平チューブ1間で突っ張ることはできず、組み立て時に扁平チューブ1間から脱落する恐れがあるため、コルゲートフィン2の寸法、組み立てに高い精度が要求されるのであるが、薄板4の介装によって、それを排除できるのである。
アルミ材の薄板6は、2枚のコルゲートフィン2と密着してフィンとしての機能も果たすことになり、熱交換器能力の向上にも資する。
扁平チューブ1の最外側の直線部1aの外側に直線部1a間と同様に2枚のコルゲートフィン2を配しても一向に差し支えないが、その場合には最外側のコルゲートフィン2は扁平チューブ1との直接接触部がなく、熱交換の効率は良くない。図示したように1枚のコルゲートフィン2と端板5とを配する構造が最も効率が良い。ただし端板5を廃して両端の扁平チューブ1でそれに代える構造、つまり扁平チューブ1の外側にはコルゲートフィン2を配置しない構造(図1参照)も、熱交換器を安価に作る目的で有効である。
(実施の形態3)
図3は本発明の実施の形態3における熱交換器を示す斜視図である。
扁平チューブ1の最外側の直線部1aの外側に直線部1a間と同様に2枚のコルゲートフィン2を配しても一向に差し支えないが、その場合には最外側のコルゲートフィン2は扁平チューブ1との直接接触部がなく、熱交換の効率は良くない。図示したように1枚のコルゲートフィン2と端板5とを配する構造が最も効率が良い。ただし端板5を廃して両端の扁平チューブ1でそれに代える構造、つまり扁平チューブ1の外側にはコルゲートフィン2を配置しない構造(図1参照)も、熱交換器を安価に作る目的で有効である。
(実施の形態3)
図3は本発明の実施の形態3における熱交換器を示す斜視図である。
図3において、熱交換器は、平行に配された複数の扁平チューブ1と、各扁平チューブ1間の間隙に介装された熱交換フィンとしてのコルゲートフィン2と、各扁平チューブ1列の両端に位置して各扁平チューブ1内の通路に連通する中空ヘッダ6とを備えている。中空ヘッダ6はそれぞれ蒸発性媒体供給手段(図示せず)に連通している。扁平チューブ1,コルゲートフィン2、中空ヘッダ6とも、アルミニウムなどの熱伝導のよい金属で形成されている。
コルゲートフィン2は扁平チューブ1間に2枚ずつ積層されており、2枚のコルゲートフィン2間にはアルミ材の薄板4が扁平チューブ1と平行に挿入されている。最外側の扁平チューブ1の外側にコルゲートフィン2が配され、その外側に端板5が配されている。扁平チューブ1、コルゲートフィン2、薄板6、中空ヘッダ11は、ロウ付け等によって互いに固着されている。
このように2枚のコルゲートフィン2を積層した構造であるため、扁平チューブ1の配列ピッチがある程度大きくても、コルゲートフィン2の1枚あたりの高さは低くてすみ、腰が強くなり、奥行き寸法を大きくせずとも腰折れ、座屈を起こしにくい。
よって熱交換器全体としては、前面面積が広い、奥行き寸法が小さい、通風抵抗の少ない構造となっており、省エネルギーを実現できる。高価な扁平チューブ1を多用しない分、コストも低減される。
(実施の形態4)
図4は本発明の実施の形態4における熱交換器を示す斜視図である。
(実施の形態4)
図4は本発明の実施の形態4における熱交換器を示す斜視図である。
この実施の形態4の熱交換器は、上記実施の形態2の熱交換器とほぼ同様の構成を有しているが、薄板4,端板5の長手方向における中央の一部が幅狭く形成されている点が相違する(以下、この部分を狭幅部分4a,5aという)。
一般に、ルームエアコンの室外機に搭載する熱交換器は、ケーシング内に効率よく収納するためにL型に曲げられる。その際に曲げ易いように、図示したような狭幅部分4a,5aが設けられているのである。
図5(a)(b)に示すように、狭幅部分4a(図示を省略するが狭幅部分5aも同様である)は、熱交換器の曲げ部分に相当する位置に、座屈や変形がほとんど発生しない程度に十分に狭い幅となるように、かつ、一点鎖線で示す熱交換器の正中線上(熱交換器の幅を規定する部材の中心線上)に載るように形成される。
これは、L型に曲げた際に熱交換器の正中線上ではコルゲートフィン2の伸び縮みがないためであり、この位置に狭幅部分4aに設けておくことで、コルゲートフィン2にロウ付けされた薄板4,端板5に座屈や変形がほとんど発生せず、円滑な曲げ成型が可能となるためである。
ここで、薄板4の幅(狭幅部分4aを除く)はコルゲートフィン2の幅にほぼ等しく、特に図中の右側に示した風上側ではコルゲートフィン2の端面と薄板6の端面とが同一面上にある。これは、熱交換器を組み立てる際にロウ付けに先立って端面どうしを一致させることで、薄板4の奥行き方向の位置決めが容易に行なえるためである。コルゲートフィン2の少なくとも一方の端面がそれに対応する薄板6の端面とが同一面にあればよい。
なお、この実施形態では薄板4は曲げ部分のみ幅狭く形成されているが、上記したような奥行き方向の位置決めを意図するのでなければ、全体が幅狭い薄板を用いても円滑な曲げは可能である。曲げ部分のみ薄板6を無くしても、つまり薄板6を2分割等しても、円滑な曲げは可能である。
(実施の形態5)
図6は本発明の実施の形態5における熱交換器を示す斜視図である。
(実施の形態5)
図6は本発明の実施の形態5における熱交換器を示す斜視図である。
この実施の形態5の熱交換器は、上記実施の形態3で説明したタイプの熱交換器において、コルゲートフィン2間に上記実施の形態4で説明したような薄板4、つまり長手方向における中央の一部に狭幅部分4aが形成されたものが配置されている。この熱交換器にあっても、薄板4の狭幅部分4aによって実施の形態4と同様の効果が得られる。
(実施の形態6)
図7は本発明の実施の形態6における熱交換器を示す一部正面図である。
(実施の形態6)
図7は本発明の実施の形態6における熱交換器を示す一部正面図である。
この実施の形態6の熱交換器は、上記実施の形態1で説明したのと同一タイプの熱交換器であり(実施の形態2または3と同一タイプの熱交換器であってもよい)、コルゲートフィン2と同一ピッチの波形形状に成型された薄板7を用いて、上下のコルゲートフィン2の位相を合わせて組み立てられている。
このような熱交換器をL型に曲げる際には、図8(a)(b)に示すように、波形形状の薄板7は、一点鎖線で示す正中線よりも内側の波形のピッチがつまり外側のピッチが伸びる変形を生じて、無理なく曲がる。薄板7の上下にあるコルゲートフィン2の山谷も同様の変形をする。このため、熱交換器全体として異常な変形無くL型に曲げ成型できる。
1 扁平チューブ
1a 直線部
2 コルゲートフィン
4 薄板
4a 狭幅部
7 薄板
1a 直線部
2 コルゲートフィン
4 薄板
4a 狭幅部
7 薄板
Claims (8)
- 平行に配列された扁平チューブ間の間隙に、熱交換フィンとしての複数のコルゲートフィンが積層して介装された熱交換器。
- 平行に配列された扁平チューブが、蛇行状に折り曲げられた扁平チューブの直線部である請求項1記載の熱交換器。
- 積層されたコルゲートフィン間に金属製薄板が介装された請求項1または請求項2のいずれかに記載の熱交換器。
- 扁平チューブの長手方向に沿うコルゲートフィンの端面と金属製薄板の端面とが面一をなす請求項3記載の熱交換器。
- 金属製薄板の少なくとも一部が扁平チューブよりも幅狭い請求項3または請求項4のいずれかに記載の熱交換器。
- 扁平チューブよりも幅狭い金属製薄板が正中線上に配置された請求項5記載の熱交換器。
- 金属製薄板が扁平チューブの長手方向に沿って山部と谷部が繰り返される波形薄板である請求項3または請求項4のいずれかに記載の熱交換器。
- 扁平チューブの外側にコルゲートフィンが配された請求項1記載の熱交換器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003320505A JP2005090760A (ja) | 2003-09-12 | 2003-09-12 | 熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003320505A JP2005090760A (ja) | 2003-09-12 | 2003-09-12 | 熱交換器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Family
ID=34452446
Family Applications (1)
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JP2003320505A Pending JP2005090760A (ja) | 2003-09-12 | 2003-09-12 | 熱交換器 |
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JP (1) | JP2005090760A (ja) |
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-
2003
- 2003-09-12 JP JP2003320505A patent/JP2005090760A/ja active Pending
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