JP2009085438A - 室内熱交換器及び空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】通風抵抗を大幅に増大することなし、流れの撹伴作用が得られ、伝熱性能を向上すること。
【解決手段】所定の間隙を存して並設され、これらの間隙に沿って熱交換空気を通流させる複数枚のフィン２０と、これらフィン２０を貫通して設けられ、内部に熱交換媒体を導通させる伝熱管Ｐと、フィン２０に設けられ、熱交換空気の通流方向とは直交する方向に隣設された伝熱管Ｐ相互間に位置する切起し片部２２〜２４とを具備した室内熱交換器３において、切起し片部２２〜２４は、フィン２０の一方側にのみ突出し、かつ、その長手方向を熱交換空気の通流方向とは直交させるとともに、熱交換空気の通流方向に沿って３列以上設けられ、切起し片部２２〜２４は、長手方向の一部の高さが両端部側よりも低く形成された凹部２２ｂ，２３ｂ，２４ｂを有している。
【選択図】 図４

Description

本発明は、熱交換器及びこの熱交換器を備えた空気調和機に関し、特に伝熱性能を向上できるものに関する。

空気調和機等の室内熱交換器等においては、伝熱効率を向上させるために、熱交換器のフィンに、熱交換空気の通流方向とは直交する方向に隣設された熱交換パイプ相互間に位置する切起し片部を設けている。

例えば、室内熱交換器のフィンに熱交換空気の通流方向に３列の切起し片部を設け、風上側及び風下側の切起し片部の高さを中央部の切起し片部の高さより高く形成したものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−３４５０２１号公報

上述した室内熱交換器では、次のような問題があった。すなわち、フィンに設けられた切起し片部の高さを変えることにより、空気通流方向において流れが撹件され、伝熱効率が向上する作用がある。しかしながら、一方では通風抵抗が大幅に増大する欠点があり、十分に伝熱性能を向上することができなかった。

そこで本発明は、通風抵抗を大幅に増大することなし、流れの撹伴作用が得られ、伝熱性能を向上できる熱交換器及びこの熱交換器を備えた空気調和機を提供することを目的としている。

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の熱交換器及び空気調和機は次のように構成されている。

所定の間隙を存して並設され、これらの間隙に沿って熱交換空気を通流させる複数枚のフィンと、これらフィンを貫通して設けられ、内部に熱交換媒体を導通させる熱交換パイプと、上記フィンに設けられ、上記熱交換空気の通流方向とは直交する方向に隣設された熱交換パイプ相互間に位置する切起し片部とを具備した熱交換器において、上記切起し片部は、上記フィンの一面側にのみ突出し、かつ、その長手方向を上記熱交換空気の通流方向とは直交させるとともに、上記熱交換空気の通流方向に沿って３列以上設けられ、これら切起し片部のうち、少なくとも１列の切起し片部は、上記長手方向の一部の高さが両端部側よりも低く形成された凹部を有していることを特徴とする。

吸込口及び吹出口を備えた筐体であるユニット本体と、このユニット本体に収容される上記熱交換器と、この熱交換器へ送風する送風機とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、通風抵抗を大幅に増大することなし、流れの撹伴作用が得られ、伝熱性能を向上できる。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る室内熱交換器３及びこの室内熱交換器３が組み込まれた空気調和機の室内ユニットＡを示す図、図２は室内熱交換器３を示す斜視図である。なお、室内ユニットＡは、例えば天井取付け形（天井カセット型とも呼ばれる）のものである。

被空調室Ｒの天井板８に取付け用開口部９が設けられていて、室内ユニットＡのユニット本体を構成する筐体部１０が天井裏に突出するよう嵌め込まれる。天弁板８からは筐体部１０の下面開口部を閉塞する化粧板１１が被空調室Ｒ内に露出する。

この化粧板１１の中央部には吸込口１２が設けられ、かつ、この両側部と図示しない紙面の方向である図の前後部には吹出口１３が設けられている。また、上記筐体部１０内における上記吸込口１２と対向する部位にはフイルタ１４が嵌め込まれ、この吸込口１２と吹出口１３との間のスペースにはドレンパン１５が配置される。

すなわち、ドレンパン１５はフイルタ１４の周囲に沿って矩形枠状に形成される。このドレンパン１５の上部には平面視で一部が欠落する矩形状に折曲形成された上記室内熱交換器３が配置される。

上記筐体部１０は、その下面開口部を除く内周壁に断熱材１６が貼着され、内壁面全てはこの断熱材１６で覆われる。上記室内熱交換器３は、上端部が筐体部１０の天井面１０ａに貼着される断熱材１６に密着し、下端面がドレンパン１５上に載る。

また、筐体部１０の天井面１０ａ中央部には、室内送風機６が取付けられる。この室内送風機６は、回転軸を下方に向けたファンモータ６ｍと、このフアンモータ６ｍの回転軸に嵌着されるターボファン６ｆとから構成される。上記室内熱交換器３がほぼ矩形状をなすところから、室内送風機６１はその周囲を室内熱交換器３で囲まれる。なお、本発明の熱交換器は、空気調和機の室外ユニットにも適用できる。

上記室内熱交換器３は、狭小の間隙を存して多数枚並設されたフィン２０に伝熱管Ｐが貫通して設けられるフィンチュープタイプである。上記フィン２０は上下方向に縦長の短冊状をなし、１列の伝熱管Ｐが上下方向に所定のピッチで貫通される。

このようなフィン２０が２列並べられ、互いに一体に曲げ加工される。この場合、室内熱交換器３が平面視で略矩形状に成型されるので、曲げ箇所は３箇所必要となる。上記フィン２０には、上下方向に沿って所定のピッチで伝熱管挿入孔が設けられる。この伝熱管挿入孔の内径寸法は当初は上記伝熱管Ｐの外径寸法よりも僅かに大に形成されていて、伝熱管挿入孔に伝熱管Ｐを貫通し、伝熱管を拡管加工することによりフィン２０に対して伝熱管Ｐが強固な状態で嵌め合う。

図３に示すように、フィン２０は、板状のベース部２１と、ベース部２１に設けられた３列の切起し片部２２〜２４とを備えている。切起し片部２２〜２４は熱交換空気が通流する方向に沿って並設されている。なお、各切起し片部２２〜２４は、いずれもその長手方向を熱交換空気が通流する方向に直交する向きに形成されるとともに、ベース部２１に対し同一の方向にのみ突出して形成されている。

これら切起し片部２２〜２４は、その長手方向に沿ってそれぞれ凸部２２ａ，凹部２２ｂ，凸部２２ｃ、凸部２３ａ，凹部２３ｂ，凸部２３ｃ、凸部２４ａ，凹部２４ｂ，凸部２４ｃが形成されている。なお、両端部側の凸部２２ａ，２２ｃに対し凹部２２ｂはベース部２１からの高さが低く形成されている。同様に、両端部側の凸部２３ａ，２３ｃに対し凹部２３ｂはベース部２１からの高さが低く、両端部側の凸部２４ａ，２４ｃに対し凹部２４ｂはベース部２１からの高さが低く形成されている。

切起し片部２３は、ベース部２１からの高さが両端部側の凸部２３ａ，２３ｃよりも低く形成された凹部２３ｂを有し、切起し片部２４は、ベース部２１からの高さが両端部側の凸部２４ａ，２４ｃよりも低く形成された凹部２４ｂを有している。なお、凹部２２ｂ，２３ｂ，２４ｂを伝熱管Ｐ間中心に設置することが望ましいが、中心でなくともよい。

図４に示すように、凸部２２ａ，２２ｃ、２３ａ，２３ｃ及び２４ａ，２４ｃのベース部２１からの距離Ｌ１は、隣接するフィン２０Ａのベース部２１までの距離Ｌ２よりも大きく形成されている。また、凹部２２ｂ，２３ｂ，２４ｂのベース部２１からの距離Ｌ３は、隣接するフィン２０Ａのベース部２１までの距離Ｌ４よりも小さく形成されている。

このように構成された空気調和機の室内ユニット１においては、次のように動作が行われる。すなわち、空気調和機が運転されると、伝熱管Ｐ内に冷媒が通流し、フィン２０の温度が調節される。一方、室内送風機６の回転に伴い、吸込口１２からフィルタ１４を介して筐体部１０内に被空調室Ｒの室内空気が吸い込まれる。吸い込まれた室内空気は、熱交換空気として、室内熱交換器３を通過し、吹出口１３から被空調室Ｒに吹き出される。

このとき、室内熱交換器３において熱交換が行われる。熱交換空気（流体）はより抵抗の少ない方向へ流れやすいという性質があるため、室内熱交換器３のフィン２０では、切起し形状を熱交換空気通流方向視で凹状となる凹部２２ｂ，２３ｂ，２４ｂを形成することにより、切起し高さが高い凸部２２ａ，２２ｃ、２３ａ，２３ｃ及び２４ａ，２４ｃでは、下方（ベース部２１側）に空気が流れやすくなり、切起し高さが低い凹部２２ｂ，２３ｂ，２４ｂでは、上方（隣接するフィン２０のベース部２１側）に空気が流れやすくなる。よって、切起し片部２２〜２４を通過する熱交換空気はその通流方向視で分布が生じる。

一方、切起し片部２２〜２４通過後の平坦なベース部２１では切起し片部２２〜２４で生じた分布を均一化する方向へ空気が流れるため撹件されることとなる。これにより空気温度は均一化され室内熱交換器３における伝熱性能が向上する。また、開口面積は減少していないので通風抵抗が増大することもない。なお、凹部２２ｂ，２３ｂ，２４ｂは平坦面に限らず、断面円弧状でもよい。

上述したように、本実施の形態に係る室内熱交換器３及びこの室内熱交換器３が組み込まれた空気調和機の室内ユニット１においては、通風抵抗を大幅に増大することなしに、流れの撹伴作用が得られ、伝熱性能を向上できる。

図５は本発明の第２の実施の形態に係る室内熱交換器３Ａのフィン３０を示す平面図、図６はフィン３０の図５中Ｉ−Ｉ線断面を示す断面図、図７はフィン３０の図５中ＩＩ−ＩＩ線断面を示す断面図である。なお、これらの図において、図１〜図４と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図５に示すように、フィン３０は、板状のベース部３１と、ベース部３１に設けられた３列の切起し片部３２〜３４とを備えている。切起し片部３２〜３４は熱交換空気が通流する方向に沿って並設されている。なお、各切起し片部３２〜３４は、いずれもその長手方向を熱交換空気が通流する方向に直交する向きに形成されるとともに、ベース部３１に対し同一の方向にのみ突出して形成されている。

これら切起し片部３２〜３４は、その長手方向に沿ってそれぞれ凸部３２ａ，凹部３２ｂ，凸部３２ｃ、凸部３３ａ、凸部３４ａ，凹部３４ｂ，凸部３４ｃが形成されている。なお、両端部側の凸部３２ａ，３２ｃに対し凹部３２ｂはベース部３１からの高さが低く形成されている。同様に、両端部側の凸部３４ａ，３４ｃに対し凹部３４ｂはベース部３１からの高さが低く形成されている。

図６及び図７に示すように、凹部３２ｂ，３４ｂを有する切起し片部３２，３４と凹部を有さない切起し片部３３が、熱交換空気の通流方向に交互に設けられ、最も風上側には凹部３２ｂを有する切起し片部３２が配設されている。また、凹部を有さない切起し片部３３のベース部３１からの最大突出高さＨ２と凹部３２ｂ，３４ｂのベース部３１からの最大突出高さＨ１とが同一に設定されている。

このように構成された熱交換器３Ａを用いた場合でも上述した熱交換器３と同様に熱交換空気が通流する。なお、図６及び図７中矢印Ｓは熱交換空気の流量が少なく、矢印Ｔは熱交換空気の流量が多いことを示している。

熱交換器３Ａに熱交換空気が導入されると、熱交換空気の通流方向における熱交換空気の流れが変化するため、伝熱性能が向上する。すなわち、また、切起し片部２２を通過した熱交換空気の一部は、切起し片部２３の側面に当たるため、空気通流方向と直交方向にも撹伴される。

また、凹部を有さない切起し片部３３のベース部３１からの最大突出高さＨ１と凹部３２ｂ，３４ｂのベース部３１からの最大突出高さＨ２と同一に設定することで、中心部の抵抗が小さくなり、図８に示すように２列目の伝熱管Ｐに熱交換空気が流れやすくなる。また、最も風上側の切起し片部２２の幅を、その風下の切起し片部２４よりも大きくすると、より伝熱性能を向上させることができる。

上述したように、本実施の形態に係る室内熱交換器３Ａ及びこの室内熱交換器３Ａが組み込まれた空気調和機の室内ユニット１においては、通風抵抗を大幅に増大することなし、流れの撹伴作用が得られ、伝熱性能を向上できる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。

本発明の第１の実施の形態に係る室内熱交換器及びこの室内熱交換器が組み込まれた空気調和機の室内ユニットを示す縦断面図。 同室内熱交換器を示す斜視図。 同室内熱交換器に組み込まれたフィンの要部を示す平面図。 同フィンの要部を示す側面図。 本発明の第２の実施の形態に係る室内熱交換器に組み込まれたフィンの要部を示す平面図。 同フィンにおける図５中Ｉ−Ｉ線断面を示す断面図。 同フィンにおける図５中ＩＩ−ＩＩ線断面を示す断面図。 同フィンの効果を示す説明図。

符号の説明

１…室内ユニット、３，３Ａ…室内熱交換器、６…室内送風機、１０…筐体部、１２…吸込口、１３…吹出口、２０，３０…フィン、２１，３１…ベース部、２２〜２４，３２〜３４…切起し片部、Ｐ…伝熱管。

Claims (4)

1. 所定の間隙を存して並設され、これらの間隙に沿って熱交換空気を通流させる複数枚のフィンと、これらフィンを貫通して設けられ、内部に熱交換媒体を導通させる熱交換パイプと、上記フィンに設けられ、上記熱交換空気の通流方向とは直交する方向に隣設された熱交換パイプ相互間に位置する切起し片部とを具備した熱交換器において、
   上記切起し片部は、上記フィンの一面側にのみ突出し、かつ、その長手方向を上記熱交換空気の通流方向とは直交させるとともに、上記熱交換空気の通流方向に沿って３列以上設けられ、
   これら切起し片部のうち、少なくとも１列の切起し片部は、上記長手方向の一部の高さが両端部側よりも低く形成された凹部を有していることを特徴とする熱交換器。
2. 上記凹部を有する切起し片部と凹部を有さない切起し片部が、上記熱交換空気の通流方向に交互に設けられ、最も風上側には上記凹部を有する切起し片部が配設されるとともに、凹部を有さない切起し片部の上記フィンのベース部からの最大突出高さと上記凹部のフィンからの最大突出高さが同一であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
3. 上記凹部を有する切起し片部の両端部側のフィンのベース部からの距離は、隣接するフィンのベース部までの距離よりも大きく、上記凹部のフィンのベース部からの距離は、隣接するフィンのベース部までの距離よりも小さく形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換器。
4. 吸込口及び吹出口を備えた筐体であるユニット本体と、このユニット本体に収容される上記請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の熱交換器と、この熱交換器へ送風する送風機とを具備することを特徴とする空気調和機。

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