JP2007322060A - 熱交換器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】室内熱交換器6は、超臨界のCO2冷媒から空気に対して放熱を行なわせる熱交換器であって、複数のプレートフィン11と、複数の伝熱管12とを備えている。伝熱管12が空気流と交差する方向に配置されてできる列61〜72は、空気流の上流から下流に向かって4列以上形成されている。少なくとも1つの隣り合う列61,62の間で、プレートフィン11が分割されている。冷媒は、空気流の下流側の列72に属する伝熱管12から、空気流の上流側の列61に属する伝熱管12に流れる。
【選択図】図3
Description
図1は、CO2冷媒を使用した空気調和装置の冷凍回路である。空気調和装置1は、圧縮機2、四路切換弁3、室外熱交換器4、膨張弁5および室内熱交換器6を、冷媒配管で連結した冷凍回路を有する。図1において、実線と破線の矢印は冷媒の流れ方向を示しており、空気調和装置1は、四路切換弁3で冷媒の流れ方向を切り換える事により、暖房運転と冷房運転を切り換えることができる。
図3は、本発明の実施形態に係る室内熱交換器の構造を示す斜視図である。室内熱交換器6は、クロスフィンタイプの熱交換器である。プレートフィン11は、薄いアルミニウム製の平板であり、一枚のプレートフィン11には複数の貫通孔11aが形成されている。伝熱管12は、プレートフィン11の貫通孔11aに挿入される直管12aと、隣り合う直管12aの端部同士を連結するU字管12b,12cとから成る。なお、本実施形態の伝熱管12は、直管12aとU字管12bとは一体に形成されており、U字管12cは、直管12aがプレートフィン11の貫通孔11aに挿入された後で、溶接などによって直管12aの端部に連結される。
図5は、本発明の実施形態に係る熱交換器を使用した室内機の縦断面図である。室内機101は、ケーシング102内部に室内熱交換器6を搭載している。室内熱交換器6の上方には送風機103が配置されており、送風機103の上方には、空気吹出口102aが設けられている。室内熱交換器6の下方には、空気吸込口102bが設けられている。
(1)
この室内熱交換器6は、超臨界のCO2冷媒から空気に対して放熱を行なわせる熱交換器であって、複数のプレートフィン11と、複数の伝熱管12とを備えている。プレートフィン11は、空気流とほぼ平行に配置される平面に複数の貫通孔11aを有する。伝熱管12は、プレートフィン11の貫通孔11aに挿入される。伝熱管12が空気流と交差する方向に配置されてできる列61〜72は、空気流の上流から下流に向かって4列以上形成されている。少なくとも1つの隣り合う列61,62の間で、プレートフィン11が分割されている。冷媒は、空気流の下流側の列72に属する伝熱管12から、空気流の上流側の列61に属する伝熱管12に流れる。
この室内熱交換器6では、空気流の下流側の列72に属する伝熱管12から空気流の上流側の列61に属する伝熱管12に冷媒を流すためのパス81〜86が、複数形成されている。この室内熱交換器6では、冷媒が伝熱管12の列方向に進む距離が短くなり、放熱工程の全域を通じて冷媒温度と空気温度との温度差が適正に維持される。このため、空気流との熱交換量が増加し熱交換性能が向上する。
この室内熱交換器6では、伝熱管12の管外径が4mm以下であり、伝熱管12内を流れる冷媒の流速が速まり、冷媒の流れは乱流となる。このため、冷媒と伝熱管12との熱交換量が増加し熱交換性能が向上する。
図6は、本発明の実施形態の第1変形例に係る室内熱交換器の斜視図である。図3で示した実施形態と同じ構成部品には、同一符号を付し、説明を省略する。プレート31,32は複数のパス81〜86(図4参照)の端部、すなわち入口と出口に装着されており、プレートフィン11よりも高い剛性を有する。入口側ヘッダ91は、冷媒配管に接続される接続管91aと、複数のパス81〜86の入口を覆う広口容器91bとから成る。入口側ヘッダ91は、プレート31に密着するように接合されている。出口側ヘッダ92は、冷媒配管に接続される接続管92aと、複数のパス81〜86の出口を覆う広口容器92bとから成る。出口側ヘッダ92は、プレート32に密着するように接合されている。
(1)
この室内熱交換器6は、複数のパス81〜86の端部に装着されるプレート31,32と、冷媒が循環する冷媒配管へ接続される接続管91a,92aと、広口容器91b,92bとをさらに備えている。広口容器91b,92bは、複数のパス81〜86の各端部から流出する冷媒を接続管91a,92aへ集合させ、あるいは接続管91a,92aから流出する冷媒を複数のパス81〜86の各端部へ導く。広口容器91b,92bは、プレート31,32に密着している。このため、パス81〜86の端部ごとに冷媒配管を接続する必要がなく、低コストである。
この室内熱交換器6は、複数の伝熱管12の端部に装着されるプレート33と、伝熱管12の端部同士を接続する凹部93aが複数形成されているプレート93とをさらに備えている。プレート93はプレート33に密着している。このため、伝熱管12の端部をU字管で接続する作業が不要となり低コストである。
図8は、図4のパスを変更した室内熱交換器の構成図である。図4と同様に実線は、図手前側にあるU字管12bを示し、破線は、反対側にあるU字管12cを示す。パス87〜89の列72に属する伝熱管12に流入した冷媒は、列72に属する隣の伝熱管12に流れ、そのあと空気流に対して1つ上流側の列71に属する伝熱管12に流れ、続いて列71に属する隣の伝熱管12に流れ、さらに空気流に対して1つ上流側の列70に属する伝熱管12に流れる。以下同様に流れを変えながら空気流に対して最上流側の列61に属する伝熱管12へ流れる。
図9は、図4の伝熱管ピッチとプレートフィンを変更した室内熱交換器の構成図であり、図10は、図8の伝熱管ピッチとプレートフィンを変更した室内熱交換器の構成図である。図9、図10において、伝熱管12の鉛直方向のピッチは等しく設定され、このピッチのほぼ中央で、且つ全ての隣り合う列61〜72の間で、プレートフィン21がスリット23によって部分的に分割されている。
11 プレートフィン
12 伝熱管
31,32 プレート(第1プレート)
33 プレート(第2プレート)
61〜72 列
81〜86 パス
91a,92a 接続管
91b、92b 広口容器
93 プレート(第3プレート)
93a 凹部
Claims (10)
- 超臨界の冷媒から空気に対して放熱を行わせる熱交換器(6)であって、
空気流とほぼ平行に配置される平面に複数の貫通孔(11a)を有する複数のプレートフィン(11)と、
前記プレートフィン(11)の前記貫通孔(11a)に挿入される複数の伝熱管(12)と、
を備え、
前記空気流と交差する方向に並ぶ前記伝熱管(12)の列(61〜72)が、前記空気流の上流から下流に向かって4列以上形成され、
少なくとも1組の隣り合う前記列(61,62)の間で前記プレートフィン(11)が分割されており、
前記冷媒が、前記空気流の下流側の前記列(72)に属する前記伝熱管(12)から、前記空気流の上流側の前記列(61)に属する前記伝熱管(12)へ流れる、
熱交換器(6)。 - 全ての隣り合う前記列(61〜72)の間で前記プレートフィン(11)が分割されている、
請求項1に記載の熱交換器(6)。 - 前記プレートフィン(11)が、前記列(61〜72)の長手方向の一端から他端にかけて分割されている、
請求項1および請求項2に記載の熱交換器(6)。 - 前記プレートフィン(11)が、前記列(61〜72)の長手方向の一端から他端にかけて部分的に分割されている、
請求項1および請求項2に記載の熱交換器(6)。 - 前記空気流の下流側の前記列(72)に属する前記伝熱管(12)から前記空気流の上流側の前記列(61)に属する前記伝熱管(12)に前記冷媒を流すためのパス(81〜86)が、複数形成されている、
請求項1に記載の熱交換器(6)。 - 縦、横および奥行のうちで寸法が最も短い方向へ前記伝熱管(12)が延びている、
請求項1に記載の熱交換器(6)。 - 前記伝熱管(12)の管外径が4mm以下である、
請求項1に記載の熱交換器(6)。 - 前記冷媒はCO2である、
請求項1に記載の熱交換器(6)。 - 前記複数のパス(81〜86)の端部に装着される第1プレート(31,32)と、
前記冷媒が循環する冷媒配管(7a,7b)へ接続される接続管(91a,92a)と、
前記複数のパス(81〜86)の各端部から流出する冷媒を前記接続管(91a,92a)へ集合させるための、あるいは前記接続管(91a,92a)から流出する冷媒を前記複数のパス(81〜86)の各端部へ導くための広口容器(91b,92b)と、
をさらに備え、
広口容器(91b,92b)が、前記第1プレート(31,32)に密着している、
請求項5に記載の熱交換器(6)。 - 前記複数の伝熱管(12)の端部に装着される第2プレート(33)と、
前記第2プレート(33)に密着して所定の隣り合う前記伝熱管(12)の端部同士を接続する凹部(93a)が複数形成されている第3プレート(93)と、
をさらに備えた、
請求項1に記載の熱交換器(6)。
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