JP2005133966A - Heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ルームエアコンなどの空気調和機や冷凍機器に利用される熱交換器に関するものである。 The present invention relates to a heat exchanger used for an air conditioner such as a room air conditioner or a refrigeration apparatus.
従来の空気調和機の冷凍サイクルを構成している熱交換器は、熱交換能力が小さい場合には、冷媒の循環量が少なく伝熱管内の圧力損失が小さい為、冷媒通路は単一で良いが、熱交換量が大きくなる場合には、冷媒の循環量が多く、複数の冷媒通路を持った熱交換器が必要となる。 When the heat exchanger constituting the refrigeration cycle of the conventional air conditioner has a small heat exchanging capacity, the refrigerant circulation amount is small and the pressure loss in the heat transfer tube is small. However, when the amount of heat exchange increases, the amount of refrigerant circulating is large, and a heat exchanger having a plurality of refrigerant passages is required.
近年、家庭用エアコンでは、エアコンの設置スペースを確保する為に、軽薄短小化する傾向にあって、省エネ性も重視されている。よって、熱交換器の高効率化は必要なものとなり、熱交換器性能の向上と共に面積を大きくして、空気と冷媒の熱交換効率を高くする取組みが行なわれている。 In recent years, home air conditioners tend to be lighter, thinner, and smaller in order to secure an installation space for the air conditioner, and energy saving is also emphasized. Therefore, it is necessary to increase the efficiency of the heat exchanger, and efforts are being made to increase the heat exchange efficiency between the air and the refrigerant by increasing the area as well as improving the heat exchanger performance.
従って、室内機や室外機の筐体の限られたスペースに熱交換器を収める工夫がなされている。 Therefore, the device which accommodates a heat exchanger in the limited space of the housing | casing of an indoor unit or an outdoor unit is made | formed.
よって、これらを高性能な熱交換器を搭載するには、図8に示すパラレルフロータイプの熱交換器のようなものが必要であり、このパラレルフロータイプの熱交換器を蒸発器に利用した場合について概略を説明する。図8に示す従来例の場合、実線矢印は蒸発器に利用した場合の冷媒の流れ方向を示し、2は中空円筒状の下側ヘッダーで、右側は閉じてあり、蒸発器として使用される場合、図示しない冷凍サイクルから冷媒が流入する接続管1に接合されている。下側ヘッダー2に流入した冷媒は各ヘッダーに連通する偏平管3に密着したフィン4を介して空気と熱交換を行い、更にガス化した冷媒は中空円筒状である上側ヘッダー5より蒸発器の接続管6から冷凍サイクルへ流出する。
Therefore, in order to mount these high-performance heat exchangers, a parallel flow type heat exchanger as shown in FIG. 8 is required, and this parallel flow type heat exchanger is used as an evaporator. An outline of the case will be described. In the case of the conventional example shown in FIG. 8, the solid line arrows indicate the flow direction of the refrigerant when used in an evaporator, 2 is a hollow cylindrical lower header, the right side is closed, and used as an evaporator It is joined to the connecting
また、凝縮器として使用した場合は、図示しない冷凍サイクル中の四方弁によるサイクル切換え弁により蒸発器とは冷媒の流入方向が異なり、図8に示す従来例の場合、破線矢印は凝縮器に利用した場合の冷媒の流れ方向を示し、図示しない圧縮機より吐出された高温高圧の単相の過熱冷媒ガスが凝縮器の接続管6より上側ヘッダー5に流入して各ヘッダーに連通する偏平管3に密着したフィン4を介して空気と熱交換を行い、凝縮液化した冷媒は中空円筒状である下側ヘッダー2より凝縮器の接続管1から流出する。また、3は熱伝導性の良いアルミニウムや銅合金等の金属からなる偏平な断面外形を有する熱交換器用の偏平管で、内部に1本ないし数本の冷媒通路を有し、下側ヘッダー2と上側ヘッダー5とを連通するように、それらのヘッダーを橋絡して垂直に複数本取り付けられている。
In addition, when used as a condenser, the flow direction of the refrigerant differs from that of the evaporator due to a cycle switching valve using a four-way valve in a refrigeration cycle (not shown). In the case of the conventional example shown in FIG. In this case, the high-temperature and high-pressure single-phase superheated refrigerant gas discharged from the compressor (not shown) flows into the
また、各偏平管の間には熱伝導性の良いアウルミニウムや銅合金等の薄い金属板を波形に成形したフィン4が、複数の偏平管3のなす面に対して直角方向に無数のハニカム状の通気路を形成するように取り付けられて、空気と冷媒の熱交換を円滑に行われている。
Further, between each flat tube,
従来、このような空気調和機用の熱交換器を効率良く筐体に配置した構成例としては、空気調和機内に偏平管を曲げ成形を容易にして収納したものや、また、熱交換器を任意の角度に折り曲げ可能にさせたものもある(例えば特許文献1、2参照)。
しかしながら、上記従来の構成では、例えばパラレルフローの熱交換器のヘッダーをL字型に曲げる場合は、ヘッダーの屈曲部に垂直に配置されている偏平管やその偏平管に密着したフィンが大きく変形したり、曲げの部分の曲率をあまり小さくすると、ヘッダー自身の断面が潰れて変形していしまい、熱交換器の性能が著しく低下してしまうという課題を有していた。 However, in the above conventional configuration, for example, when the header of a parallel flow heat exchanger is bent into an L shape, the flat tube arranged perpendicular to the bent portion of the header and the fin closely attached to the flat tube are greatly deformed. However, if the curvature of the bent portion is made too small, the cross section of the header itself is crushed and deformed, and the performance of the heat exchanger is significantly deteriorated.
よって、一台のパラレルフローの熱交換器をL字型に曲げて、限られた筐体のスペースに配置することは困難であり、仮に実現したとしても、チューブの変形により冷媒が漏洩して信頼性を損なったり、充分な面積を確保した高性能のL字型の熱交換器を筐体に搭載することは不可能である。 Therefore, it is difficult to bend a single parallel flow heat exchanger into an L-shape and place it in a limited housing space. Even if this is realized, the refrigerant will leak due to deformation of the tube. It is impossible to mount a high-performance L-shaped heat exchanger with impaired reliability or a sufficient area on the housing.
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、パラレルフローの熱交換器をL字型で構成した場合でも、充分な面積を確保し、良好な熱交換器の性能を維持すると共に、省スペースであっても充分な熱交換量を得ることができる信頼性の高いパラレルフロータイプの熱交換器を収納する空気調和器を提供することを目的とする。 The present invention solves such a conventional problem, and even when a parallel flow heat exchanger is configured in an L shape, it ensures a sufficient area and maintains good heat exchanger performance. Another object of the present invention is to provide an air conditioner that houses a highly reliable parallel flow type heat exchanger capable of obtaining a sufficient amount of heat exchange even in a space-saving manner.
前記従来の課題を解決する為に、本発明は、所定の距離を置いて略水平に延在する一対のヘッダーと、該一対のヘッダー間に配置された複数の伝熱管と、隣接する伝熱管の間に配置されたフィンと、前記一対のヘッダーの一方の端部に接続された冷媒の流入管と、前記一対のヘッダーの他方の端部に接続された流出管を備えた複数の熱交換器を接続した熱交換器であって、前記ヘッダーが長手である熱交換器と短手である熱交換器がL字型になるように接続管で接続される接続部が略水平に延在していることを特徴とする熱交換器が得られるものである。 In order to solve the above-described conventional problems, the present invention provides a pair of headers extending substantially horizontally at a predetermined distance, a plurality of heat transfer tubes disposed between the pair of headers, and adjacent heat transfer tubes. A plurality of heat exchanges, comprising: a fin disposed between; a refrigerant inflow pipe connected to one end of the pair of headers; and an outflow pipe connected to the other end of the pair of headers A heat exchanger connected to a heat exchanger, wherein the connection portion connected by a connecting pipe extends substantially horizontally so that the heat exchanger having a long header and the heat exchanger having a short header are L-shaped. Thus, a heat exchanger can be obtained.
また、本発明は、前記接続部を、空気の流れを遮断する構成としたことを特徴とする熱交換器が得られるものである。 Further, the present invention provides a heat exchanger characterized in that the connection portion is configured to block air flow.
また、本発明は、前記熱交換器を収納する筐体において、前記接続部に最も近い前記筐体の近傍を空気が流れない形状にしたことを特徴とする熱交換器が得られるものである。 In addition, the present invention provides a heat exchanger characterized in that, in the housing that houses the heat exchanger, the vicinity of the housing that is closest to the connection portion is shaped so that air does not flow. .
また、前記接続部に、前記一対のヘッダー中央の長手方向に遮断板を配置したことを特徴とする熱交換器が得られるものである。 Moreover, the heat exchanger characterized by arrange | positioning the interruption | blocking board to the said connection part in the longitudinal direction of the said pair of header center is obtained.
上記から明らかなように、本発明は、限られた筐体のスペースに、伝熱面積を最大限に取る熱交換器を容易に組み込むことが可能となり、この構成によれば、空気と冷媒の熱交換が促進され、しかも信頼性の高い高性能の熱交換器を提供することを可能にするという効果を奏する。 As is apparent from the above, the present invention makes it possible to easily incorporate a heat exchanger that maximizes the heat transfer area in a limited housing space. Heat exchange is promoted, and there is an effect that it is possible to provide a high-performance heat exchanger with high reliability.
また、本発明は、熱交換器にできる隙間をシールドすることにより、フィンやチューブの無いスペースに流入する空気を遮断することができ、この構成によれば、空気と冷媒の熱交換を促進させて、熱交換効率の高い熱交換器を提供することを可能にする効果を奏する。 In addition, the present invention can block the air flowing into the space without fins or tubes by shielding the gap formed in the heat exchanger, and according to this configuration, the heat exchange between the air and the refrigerant is promoted. Thus, it is possible to provide a heat exchanger with high heat exchange efficiency.
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。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(実施の形態1)
上記図1に示す本発明の第一の実施の形態のパラレルフロー型の熱交換器において、水平に距離を置いて、L字型に加工する前の長手部と短手部に相当する2台の熱交換器を示している。これら2台の熱交換器は、図2に示すL字接続管9を用いてL字型の熱交換器の形成を行う。この図2(a)はL字接続管9の平面図を示し、(b)は側面図を示すものであり、中が空洞になったものである。
(Embodiment 1)
In the parallel flow type heat exchanger according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1, two units corresponding to the long and short parts before being processed into an L shape at a distance from each other horizontally. The heat exchanger is shown. These two heat exchangers form an L-shaped heat exchanger using the L-
まず、図1の2台の長手部と短手部の熱交換器について以下に説明する。水平方向に設置した、長手部の上側ヘッダー5と下側ヘッダー2および短手部の上側ヘッダー5と下側ヘッダー2の間を垂直になるように配置された複数の偏平管3と、その偏平管3間の間には蛇行するように配置されたハニカム状のフィン4から構成される。また、長手部および短手部の上側ヘッダー5のパイプまたは下側ヘッダー2のパイプには、図示しない冷凍サイクルからの流出入口に接続される、接続管1、6が備えられている。そして、長手部と短手部の熱交換器がL字型に加工される際に、図1に示すように図2のL字接続管9に接続された斜線の長手部と短手部の下側ヘッダー2と上側ヘッダー5に設置された接続管7、8が、L字接続管9の空洞部分に挿入され、ろう材等を用いて一体に形成し、図3に示すようなL字型の熱交換器を作製する。
First, the two long and short heat exchangers in FIG. 1 will be described below. A plurality of
この熱交換器が蒸発器として利用された場合を以下に説明すると、蒸発器入口は下側ヘッダー2に接続された接続管1となり、冷媒は偏平管3を通過して、偏平管3に密着したフィン4を介して空気と熱交換し、更にガス化した冷媒は上側ヘッダー5に集結し、蒸発器出口となる接続管6を通って図示しない冷凍サイクルの圧縮機吸入へ導かれる。また、凝縮器として利用する場合は、図示しない冷凍サイクル中の圧縮機より吐出された単相の過熱冷媒ガスが凝縮器の接続管6より上側ヘッダー5に流入し、各偏平管3に密着したフィン4を介して空気と熱交換を行い、凝縮液化した冷媒は重力の影響も受けながら中空円筒状である下側ヘッダー2へ流れ込み、凝縮器の接続管1を通じて、図示しない冷凍サイクルの回路により圧縮機の吸入部に導かれ、一連の冷凍サイクルを形成することができる。
The case where this heat exchanger is used as an evaporator will be described below. The evaporator inlet is a connecting
図3に示すようにL字接続管9を用いて、L字型熱交換器を形成することにより、スペースの限られた筐体であっても、熱交換器の伝熱面積を最大限に取ることにより、空気と冷媒の熱交換が促進される高性能の熱交換器を配置することが可能となる。
By forming an L-shaped heat exchanger using the L-shaped connecting
なお、上記熱交換器中の説明は、あくまでも本旨の意図に合うように、図1、3に示す熱交換器の一例を用いた場合を説明する為に接続管1、6の位置を特定しているが、特に位置は限定されない。
In addition, the description in the said heat exchanger specifies the position of the connecting
(実施の形態2)
図4は、本発明の第二の実施の形態を示すものである。上記の実施の形態と重複する内容は省き、同一機能を示すものであれば同一番号にて以下に説明する。
(Embodiment 2)
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention. The content overlapping with the above embodiment is omitted, and the same number will be described below if it shows the same function.
図4では、長手部と短手部の2台の熱交換器をL字型に形成する際に、フィン4および偏平管3の無い上下のL字接続管9の間にできる隙間において、L字型の熱交換器を形成した後に空気の流れを遮断するシールド材を貼り付けたことを示すものであり、図4での斜線部は、シールド材である。
In FIG. 4, when two heat exchangers of a long part and a short part are formed in an L shape, in a gap formed between the upper and lower
この図4において、用いられたシールド材は肉厚の薄い樹脂やアルミニウム合金等で作製されており、簡単に整形し易くなっているので、色々な形状に対しても機密性の高いシールドが可能となる。 In FIG. 4, the shield material used is made of thin resin, aluminum alloy, etc., and it is easy to shape easily, so it is possible to shield highly sensitive to various shapes. It becomes.
そして、この実施の形態によれば、2台の熱交換器をL字型に形成する場合には、L字接続管9の上下間で熱交換器にできる隙間をシールすることにより、フィン4や偏平管3の無いスペースに流入する空気を遮断することができ、熱交換器性能を向上させることが可能となる。
And according to this embodiment, when two heat exchangers are formed in an L shape, the gaps that can be formed in the heat exchanger between the upper and lower sides of the L-shaped connecting
(実施の形態3)
図5は、本発明の第三の実施の形態を示すものである。上記の実施の形態と重複する内容は省き、同一機能を示すものであれば同一番号にて以下に説明する。
(Embodiment 3)
FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention. The content overlapping with the above embodiment is omitted, and the same number will be described below if it shows the same function.
図5は、L字型の熱交換器を覆う外箱となる筐体11であり、上下の長手部と短手部の2台の熱交換器をL字型に形成した際に、上下のL字接続管9の間にできるフィン4および偏平管3の無い隙間を塞ぐものである。この隙間を塞いで空気の流れを遮断する為に、筐体11を加工した部分を斜線で示し、筐体11はL字型に形成された熱交換器の上方より被せられるものである。
FIG. 5 shows a
この実施の形態によれば、L字接続管の上下間で熱交換器の接続部にできる隙間のフィン4や偏平管3の無いスペースに、シールする為の後加工を施したり、シールド材を用いずに容易に流入する空気を遮断することができ、熱交換器性能を向上させることが可能となる。
According to this embodiment, post-processing for sealing is performed on the space without the
(実施の形態4)
図6は、本発明の第四の実施の形態を示すものである。また、上記の実施の形態と重複する内容は省き、同一機能を示すものであれば同一番号にて以下に説明する。図6は、長手部と短手部の2台の熱交換器において、L字接続管9に空気の流れを遮断するシールド材を設けた図7に示すシールド付きL字接続管12によってL字型に形成した熱交換器を示したものであり、図6の斜線部が空気の流れを遮断するシールド材を一体形成したシールド付きL字接続管12のシールド部分を示すものである。
(Embodiment 4)
FIG. 6 shows a fourth embodiment of the present invention. Further, the same contents as those in the above embodiment are omitted, and the same number will be described below if the same function is shown. FIG. 6 shows an L-shaped
図7(a)は、長手部と短手部の上側ヘッダー5と下側ヘッダー2に接続されるシールド付きL字接続管12を横から見た平面図であって、(b)はシールド付きL字接続管12の断面図であり、シールド材はシールド付きL字接続管12の中央部に長手方向に設置されている。
FIG. 7A is a plan view of the L-shaped connecting
この図7において、L字接続管7と一体形成されたシールド材は肉厚の薄い樹脂やアルミニウム合金等で形成されており、屈曲可能であり2台の熱交換器と接続加工がし易くなっているので、接続した場合に熱交換器の偏平管やフィンの形状が変化しないように柔軟性を持っている。 In FIG. 7, the shield material integrally formed with the L-shaped connecting pipe 7 is formed of a thin resin, aluminum alloy, or the like, and can be bent and easily connected to two heat exchangers. Therefore, when connected, it has flexibility so that the shape of the flat tubes and fins of the heat exchanger does not change.
そして、この実施の形態によれば、2台の熱交換器をL字型に形成する場合には、シールド材を設けたL字接続管を用いることにより、L字接続管部で熱交換器にできる隙間を容易にシールドすることができ、フィンや偏平管の無いスペースに流入する空気を遮断し、熱交換器性能を向上させることが可能となる。 And according to this embodiment, when two heat exchangers are formed in an L-shape, the heat exchanger is used in the L-shaped connection pipe portion by using an L-shaped connection pipe provided with a shielding material. It is possible to easily shield the gap that can be formed, and to block the air flowing into the space without fins or flat tubes, thereby improving the heat exchanger performance.
上記実施の形態において、長手部と短手部の熱交換器を接続するL字接続管は、L字以外の接続管でL字型熱交換器を構成しても構わず、L字型以外の熱交換器を構成する場合は、L字以外の接続管を用いても同様の意味をなすものである。 In the above-described embodiment, the L-shaped connecting pipe that connects the heat exchanger of the long part and the short part may constitute an L-shaped heat exchanger with a connecting pipe other than the L-shaped. In the case of constituting the heat exchanger, the same meaning is achieved even if a connecting pipe other than the L-shape is used.
なお、上記各実施の形態では偏平管を用いているため、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。 In each of the above embodiments, a flat tube is used. Therefore, even if the tube thickness is the same, the tube diameter is small, so that the pressure resistance is increased. A heat exchanger of the form is effective.
また、偏平管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。 Further, since the volume of the flat tube is small, the amount of refrigerant can be reduced, and when using HC refrigerant or the like that is a combustible refrigerant, the heat exchangers of the above embodiments are effective.
1 接続管
2 下側ヘッダー
3 偏平管
4 フィン
5 上側ヘッダー
6、7、8 接続管
9 L字接続管
10 シールド材
11 筐体
12 シールド付き接続管
DESCRIPTION OF
Claims (4)
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