JP2010038439A - Heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はパラレルフロー型の熱交換器に関する。 The present invention relates to a parallel flow type heat exchanger.
複数のヘッダパイプの間に複数の偏平チューブを配置して偏平チューブ内部の冷媒通路をヘッダパイプの内部に連通させるとともに、偏平チューブ間にコルゲートフィン等のフィンを配置したパラレルフロー型の熱交換器はカーエアコンや建物用空気調和機の室外側ユニットなどに広く利用されている。その例を特許文献1に見ることができる。 A parallel flow type heat exchanger in which a plurality of flat tubes are arranged between a plurality of header pipes so that a refrigerant passage inside the flat tubes communicates with the inside of the header pipe, and fins such as corrugated fins are arranged between the flat tubes. Is widely used in outdoor units of car air conditioners and building air conditioners. An example of this can be seen in US Pat.
従来のパラレルフロー型熱交換器の一例を図14に示す。熱交換器1は、2本の水平なヘッダパイプ2、3を上下に間隔を置いて平行に配置し、ヘッダパイプ2、3の間に垂直な偏平チューブ4を、パイプ長さ方向に間隔を置いて並ぶ形で複数配置する。偏平チューブ4はアルミニウム等熱伝導の良い金属を押出成型した細長い成型品であり、内部には冷媒を流通させる冷媒通路5が形成されている。偏平チューブ4は押出成型方向を垂直にする形で配置されるので、冷媒通路5の冷媒流通方向も垂直になる。各冷媒通路5はヘッダパイプ2、3の内部に連通する。なお図14において紙面上側が垂直方向の上側、紙面下側が垂直方向の下側であり、上側のヘッダパイプ2と下側のヘッダパイプ3の間に複数の偏平チューブ4が長手方向を垂直にして所定ピッチで配置された構成となっている。
An example of a conventional parallel flow heat exchanger is shown in FIG. The
ヘッダパイプ2、3と偏平チューブ4は溶着、ロウ付けなどにより固定される。冷媒通路5は図14の奥行き方向に複数個並び、そのため偏平チューブ4はハーモニカのような断面を呈している。偏平チューブ4同士の間にはコルゲートフィン6が配置される。偏平チューブ4とコルゲートフィン6は溶着、ロウ付けなどにより固定される。偏平チューブ4の他、ヘッダパイプ2、3及びコルゲートフィン6も熱伝導の良い金属からなる。
The
ヘッダパイプ2、3の間に多数の偏平チューブ4を設け、偏平チューブ4間にコルゲートフィン6を設けた構造であるから、熱交換器1の放熱(吸熱)面積は大きく、効率的に熱交換を行うことができる。下側のヘッダパイプ(下部ヘッダパイプと称することもある)3の一端には冷媒流入口7が設けられ、上側のヘッダパイプ(上部ヘッダパイプと称することもある)2の一端には、冷媒流入口7と対角をなす位置に冷媒流出口8が設けられている。
パラレルフロー型熱交換器では、コルゲートフィンの面積を大きくとるため、風の流れ方向におけるコルゲートフィンの長さを大きくすることがある(特許文献1にもそのような例が記載されている)。その結果、風の流れ方向におけるコルゲートフィンのどちらか一方の端、あるいは両方の端が、ヘッダパイプよりもはみ出す、正確に言えば、上下のヘッダパイプ(上下1本ずつのヘッダパイプが設けられている構成の場合)に同時に接する接線からはみ出すことがある。 In the parallel flow type heat exchanger, the corrugated fin length in the wind flow direction may be increased in order to increase the area of the corrugated fin (such an example is also described in Patent Document 1). As a result, one or both ends of the corrugated fin in the wind flow direction protrude beyond the header pipe. To be exact, the upper and lower header pipes (one upper and lower header pipe are provided). In the case of a configuration that is in contact)
パラレルフロー型熱交換器を工業的に量産する場合、製造過程あるいは完成品の梱包過程で、パラレルフロー型熱交換器同士を空気出入面同士が向かい合う形で重ねることがあるが、そのようにすると、ヘッダパイプよりもはみ出したコルゲートフィンの端同士が接触し、接触部分が折れ曲がったりつぶれたりして空気流通路が閉じられてしまうということが発生し得る。この問題は、ヘッダパイプの直径を大きくしてコルゲートフィンがはみ出さないようにすれば解決できるが、ヘッダパイプの直径を大きくすると、各偏平チューブへの冷媒の分流が不均衡になる、あるいは熱交換器の寸法がそれだけ大きくなり、熱交換器の小型化の障害になるなど、別の問題が発生する。 When industrially mass-producing parallel flow heat exchangers, parallel flow heat exchangers may be stacked with the air inlet / outlet surfaces facing each other during the manufacturing process or the packaging process of the finished product. The ends of the corrugated fins that protrude beyond the header pipe may come into contact with each other, and the contact portion may be bent or crushed to close the air flow path. This problem can be solved by increasing the diameter of the header pipe so that the corrugated fins do not protrude, but if the diameter of the header pipe is increased, the refrigerant flow to each flat tube becomes unbalanced or heat Another problem arises, such as an increase in the size of the exchanger and an obstacle to miniaturization of the heat exchanger.
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、パラレルフロー型熱交換器のコルゲートフィンの端がヘッダパイプよりもはみ出していたとしても、そのはみ出し部分同士の接触を避けられるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and even if the end of the corrugated fin of the parallel flow type heat exchanger protrudes beyond the header pipe, it is possible to avoid contact between the protruding portions. Objective.
上記目的を達成するために本発明は、間隔を置いて平行に配置された複数のヘッダパイプと、前記複数のヘッダパイプの間にパイプ長さ方向に間隔を置いて並ぶ形で複数配置され、内部に設けた冷媒通路を前記ヘッダパイプの内部に連通させた偏平チューブと、前記偏平チューブ間に配置されたコルゲートフィンとを備えた熱交換器において、前記コルゲートフィンの風上側端部と風下側端部の少なくとも一方は前記複数のヘッダパイプに同時に接する接線からはみ出しており、前記ヘッダパイプの側面には、熱交換器同士を空気出入面同士が向かい合う形で重ねたときに前記コルゲートフィンのはみ出し端部同士が接触するのを防ぐスペーサが形成されていることを特徴としている。 In order to achieve the above object, the present invention is a plurality of header pipes arranged in parallel at intervals, and a plurality of header pipes arranged in a row in the pipe length direction between the plurality of header pipes, In a heat exchanger comprising a flat tube in which a refrigerant passage provided therein communicates with the inside of the header pipe, and a corrugated fin disposed between the flat tubes, the windward side end and the leeward side of the corrugated fin At least one of the end portions protrudes from a tangent line simultaneously in contact with the plurality of header pipes, and the corrugated fins protrude when the heat exchangers are stacked on the side surfaces of the header pipes so that the air inlet / outlet surfaces face each other. It is characterized in that a spacer for preventing the end portions from contacting each other is formed.
この構成によると、パラレルフロー型熱交換器同士を空気出入面同士が向かい合う形で重ねたとき、双方の熱交換器のコルゲートフィンのはみ出し端部同士はヘッダパイプに形成したスペーサにより接触を阻止されるから、コルゲートフィンが折れ曲がったりつぶれたりして空気流通路が閉じられてしまうということを気に掛けることなく、安心して熱交換器を積み重ねることができる。 According to this configuration, when the parallel flow type heat exchangers are stacked with the air inlet / outlet surfaces facing each other, the protruding ends of the corrugated fins of both heat exchangers are prevented from contacting by the spacer formed on the header pipe. Therefore, the heat exchangers can be stacked safely without worrying about the corrugated fins being bent or crushed and closing the air flow path.
上記構成の熱交換器において、2個の熱交換器を空気出入面同士が向かい合う形で重ねたとき、一方の熱交換器の前記スペーサと他方の熱交換器の前記スペーサとの間に凹凸係合が生じ、前記空気出入面と平行する方向における熱交換器同士の相対移動が阻止されることが好ましい。 In the heat exchanger having the above-described configuration, when two heat exchangers are stacked with the air inlet / outlet surfaces facing each other, an unevenness is formed between the spacer of one heat exchanger and the spacer of the other heat exchanger. It is preferable that a relative movement between the heat exchangers in a direction parallel to the air inlet / outlet surface is prevented.
このような構成にすれば、スペーサ同士の係合が外れて熱交換器同士が接近し、コルゲートフィンのはみ出し端部同士が衝突して変形が生じるという事故を防止できる。 With such a configuration, it is possible to prevent an accident that the spacers are disengaged to bring the heat exchangers close to each other and the protruding end portions of the corrugated fins collide with each other to cause deformation.
本発明によると、コルゲートフィンの端がヘッダパイプよりもはみ出しているパラレルフロー型熱交換器同士を空気出入面同士が向かい合う形で重ねたとしても、コルゲートフィンのはみ出し端部同士が接触することはないから、コルゲートフィンが折れ曲がったりつぶれたりして空気流通路が閉じられてしまうということを気にしないで熱交換器を積み重ねることができる。 According to the present invention, even if the parallel flow heat exchangers in which the end of the corrugated fin protrudes beyond the header pipe are overlapped with each other so that the air inlet / outlet surfaces face each other, the protruding ends of the corrugated fin are in contact with each other. Therefore, the heat exchangers can be stacked without worrying about the corrugated fins being bent or crushed and closing the air flow path.
以下本発明の第1実施形態を図1から図3に基づき説明する。図1はパラレルフロー型熱交換器の正面図、図2はパラレルフロー型熱交換器の垂直断面図、図3は2個のパラレルフロー型熱交換器を空気出入面同士が向かい合う形で重ねた状態を示す垂直断面図である。図2、3の断面方向は図14の断面方向と直角である。なお、図14に示した従来構造の熱交換器と機能的に共通する要素には図14で用いたのと同じ符号を付し、説明は省略する。第2実施形態以下の実施形態についても同様とする。 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a front view of a parallel flow type heat exchanger, FIG. 2 is a vertical sectional view of the parallel flow type heat exchanger, and FIG. 3 is a view in which two parallel flow type heat exchangers are stacked with their air inlet / outlet surfaces facing each other. It is a vertical sectional view showing a state. 2 and 3 is perpendicular to the cross-sectional direction of FIG. Elements that are functionally common to the heat exchanger having the conventional structure shown in FIG. 14 are denoted by the same reference numerals as those used in FIG. The same applies to the second and following embodiments.
熱交換器1のコルゲートフィン6は、それを通過する気流(図2に矢印で気流方向を示す)の風上側端部6aUが、ヘッダパイプ2、3の風上側側面同士に同時に接する接線L1からはみ出している。また風下側端部6aDが、ヘッダパイプ2、3の風下側側面同士に同時に接する接線L2からはみ出している。以後、風上側端部6aUを「はみ出し端部6aU」と称し、風下側端部6aDを「はみ出し端部6aD」と称することもある。
The
ヘッダパイプ2、3には、それぞれ風上側側面にスペーサ10U、11Uが形成され、風下側側面にスペーサ10D、11Dが形成されている。図1にはスペーサ10U、11Uのみ示すが、それらはほぼ直方体形状の部材であって、偏平チューブ4の列の左端から右端までをカバーする長さとなっている。スペーサ10D、11Dも同様の形状である。
In the
スペーサ10U、11Uのヘッダパイプ2、3からの突出長さは、コルゲートフィン6のはみ出し端部6aUが接線L1からはみ出している長さよりも長い。スペーサ10D、11Dのヘッダパイプ2、3からの突出長さは、コルゲートフィン6のはみ出し端部6aDが接線L2からはみ出している長さよりも長い。スペーサ10U、10D、11U、11Dは、ヘッダパイプ2、3に別体の部品を溶接またはロウ付けで取り付けてもよく、ヘッダパイプ2、3に一体成型してもよい。一体成型することとすれば、別部品であるスペーサをヘッダパイプに溶接やロウ付けで取り付ける手間が不要となり、取り付け時に位置ずれが生じることもなくなり、好ましい。
The protruding length of the
2個の熱交換器1を、空気出入面(熱交換器1の中で、気流が流入する面または気流が流出する面をこのように称する。コルゲートフィン6のはみ出し端部6aUに接し、はみ出し端部6aUによって領域を定められる平面、またははみ出し端部6aDに接し、はみ出し端部6aDによって境界を定められる平面にほぼ等しい)同士が向かい合う形で重ねた状態を示すのが図3である。図3において左側に位置する熱交換器1のスペーサ10D、11Dと、右側に位置する熱交換器1のスペーサ10U、11Uが接触しているが、コルゲートフィン6同士は接触していない。従って、コルゲートフィン6同士の接触でコルゲートフィン6が折れ曲がったりつぶれたりし、フィンとフィンの隙間の空気流通路が閉じられてしまうという事態を招くことがない。
The two
図3において、例えば右側に位置する熱交換器1の向きを反転し、左側の熱交換器1のスペーサ10D、11Dに右側の熱交換器1のスペーサ10D、11Dが接触する形にしたとしても支障はない。また熱交換器1の重ね合わせ個数は2個に限定されない。何個重ねてもよい。空気出入面を水平にして、縦方向に積み重ねることもできる。
In FIG. 3, for example, the direction of the
続いて本発明の第2実施形態を図4から図6に基づき説明する。図4はパラレルフロー型熱交換器の正面図、図5はパラレルフロー型熱交換器の垂直断面図、図6は2個のパラレルフロー型熱交換器を空気出入面同士が向かい合う形で重ねた状態を示す垂直断面図である。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a front view of the parallel flow type heat exchanger, FIG. 5 is a vertical sectional view of the parallel flow type heat exchanger, and FIG. 6 is a diagram in which two parallel flow type heat exchangers are stacked with their air inlet and outlet faces facing each other. It is a vertical sectional view showing a state.
第2実施形態では、スペーサ10U、11Uのそれぞれ両端近くに計4個の凹部12が形成されている。スペーサ10D、11Dには、凹部12に対応する箇所に凸部13が形成されている。凹部12は円筒形であり、凸部13も凹部12に嵌合する大きさの円筒形となっている。
In the second embodiment, a total of four
2個の熱交換器1を、空気出入面同士が向かい合う形で、且つ一方の熱交換器1の凹部12と他方の熱交換器1の凸部13が対をなすようにして重ねると、図6に示すように凹部12に凸部13が嵌合する。これにより、図6において左側に位置する熱交換器1のスペーサ10D、11Dと、右側に位置する熱交換器1のスペーサ10U、11Uとの間に凹凸係合が生じることになる。その結果、空気出入面と平行する方向における熱交換器1同士の相対移動が阻止されるから、スペーサ同士の係合が外れて熱交換器1同士が接近し、コルゲートフィン6のはみ出し端部同士が衝突して変形が生じるという事故を防止できる。
When the two
続いて本発明の第3実施形態を図7から図9に基づき説明する。図7はパラレルフロー型熱交換器の正面図、図8はパラレルフロー型熱交換器の垂直断面図、図9は2個のパラレルフロー型熱交換器を空気出入面同士が向かい合う形で重ねた状態を示す垂直断面図である。 Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a front view of a parallel flow heat exchanger, FIG. 8 is a vertical sectional view of the parallel flow heat exchanger, and FIG. 9 is a view in which two parallel flow heat exchangers are stacked with their air inlet and outlet surfaces facing each other. It is a vertical sectional view showing a state.
第3実施形態は、スペーサ同士の間に凹凸係合を生じさせる点では第2実施形態と同じであるが、それを実現する構造が異なる。すなわち第3実施形態では、偏平チューブ4の列の左端から右端までカバーする長いスペーサの代わりに、偏平チューブ4の列の左端近くと右端近くにそれぞれ短いスペーサを形成する。図7に示す通り、ヘッダパイプ2の風上側側面の両端近くに2個のスペーサ10Uが形成され、ヘッダパイプ3の風上側側面の両端近くに2個のスペーサ11Uが形成されている。ヘッダパイプ2、3の風下側側面には、スペーサ10U、11Uに対応する位置に、やはり長さの短いスペーサ10D、11Dが形成されている。
The third embodiment is the same as the second embodiment in that the concave-convex engagement is generated between the spacers, but the structure for realizing it is different. That is, in the third embodiment, instead of the long spacers covering from the left end to the right end of the
スペーサ10U、11Uには凹部12が形成され、スペーサ10D、11Dには凹部12に対応する箇所に凸部13が形成されている。凹部12も凸部13も正面形状は矩形である。
図7において左側に位置するスペーサ10Uには左上の角に凹部12が形成され、右側に位置するスペーサ10Uには右上の角に凹部12が形成される。左側に位置するスペーサ11Uには左下の角に凹部12が形成され、右側に位置するスペーサ11Uには右下の角に凹部12が形成される。すなわちスペーサ10U同士の対とスペーサ11U同士の対は左右対称形状となっており、スペーサ10Uとスペーサ11Uの組み合わせでは上下対称形状となっている。凸部13の配置もこれと同じことになる。
In FIG. 7, a
凹部12と凸部13の配置が上記の通りなので、スペーサの2辺が開放部となる形で凹部12が設けられているにもかかわらず、図9に示すように凹部12に凸部13を係合させてしまえば、空気出入面と平行する方向における熱交換器1同士の相対移動は、いかなる方向に対しても阻止されることになる。
Since the
続いて本発明の第4実施形態を図10から図12に基づき説明する。図10はパラレルフロー型熱交換器の垂直断面図、図11は2個のパラレルフロー型熱交換器を空気出入面同士が向かい合う形で重ねた状態を示す垂直断面図、図12は2個のパラレルフロー型熱交換器を図11とは異なる態様で重ねた状態を示す垂直断面図である。 Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is a vertical sectional view of a parallel flow type heat exchanger, FIG. 11 is a vertical sectional view showing a state in which two parallel flow type heat exchangers are stacked with their air inlet / outlet surfaces facing each other, and FIG. FIG. 12 is a vertical sectional view showing a state in which parallel flow heat exchangers are stacked in a manner different from that in FIG.
第4実施形態の熱交換器1は、第1実施形態から第3実施形態までの熱交換器1と異なり、コルゲートフィン6の風上側端部6aUと風下側端部6aDの一方のみが接線L1またはL2からはみ出すはみ出し端部となっている。ここでは風上側端部6aUをはみ出し端部としている。そしてスペーサは、はみ出し端部と同じ側にのみ形成する。従ってヘッダパイプ2、3の風上側側面にはスペーサ10U、11Uが存在するが、風下側側面にはスペーサは存在しない。
The
第4実施形態の熱交換器1は、図11に示すようにスペーサ10U、11U同士を向かい合わせる形で重ねることもできるし、図12に示すようにスペーサ10U、11Uを同じ方向に向けて重ねることもできる。いずれの場合でもコルゲートファン6同士の接触は生じない。なお図11のようにスペーサ同士を向かい合わせることとした場合には、第2、第3実施形態のようにスペーサ同士の間に凹凸係合を設けることが可能となる。
In the
続いて本発明の第5実施形態を図13に基づき説明する。図13はパラレルフロー型熱交換器の垂直断面図である。 Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a vertical sectional view of a parallel flow heat exchanger.
第5実施形態がこれまでの実施形態と異なるのは、コルゲートフィンが偏平チューブ4の中央で分割され、風上側コルゲートフィン6Uと風下側コルゲートフィン6Dになっているという点である。風上側コルゲートフィン6Uのフィン表面は風下側に向かい下り勾配となっており、風下側コルゲートフィン6Dのフィン表面は風下側に向かい上り勾配になっている。風上側コルゲートフィン6Uと風下側コルゲートフィン6Dの間には間隙14が形成される。間隙14は、風上側コルゲートフィン6Uの風下側端部に付着した水滴と風下側コルゲートフィン6Dの風上側端部に付着した水滴の合体が生じ得る大きさに設定されている。
The fifth embodiment is different from the previous embodiments in that the corrugated fin is divided at the center of the
風上側コルゲートフィン6Uの風上側端部6aUは接線L1からはみ出し、風下側コルゲートフィン6Dの風下側端部6aDは接線L2からはみ出している。複数の熱交換器1を重ねたときにはみ出し端部6aUとはみ出し端部6aDの接触(はみ出し端部6aU同士やはみ出し端部6aD同士の接触もあり得る)が生じないように、ヘッダパイプ2、3の側面にスペーサ10U、10D、11U、11Dを形成する。スペーサの構造は第1実施形態から第3実施形態までのいずれであってもよい。図13には第1実施形態のスペーサが描かれている。また第4実施形態のように、風上側端部6aUと風下側端部6aDの一方だけがはみ出し端部となり、そちらの側だけにスペーサを形成するという構成も可能である。
The windward side end portion 6aU of the windward side corrugated fin 6U protrudes from the tangent line L1, and the leeward side end portion 6aD of the windward side corrugated
第1実施形態から第5実施形態までのパラレルフロー型熱交換器は、空気調和機の室内機や室外機、除湿機などに使用することができる。スペーサにネジ穴を設けておき、これを利用して機器の筐体に熱交換器を固定できるようにしてもよい。このようにすれば、熱交換器の生産時と機器筐体への取付時の両方の場面でスペーサを役立てることができる。 The parallel flow heat exchangers from the first embodiment to the fifth embodiment can be used for indoor units, outdoor units, dehumidifiers, and the like of air conditioners. A screw hole may be provided in the spacer, and the heat exchanger may be fixed to the housing of the device using this. If it does in this way, a spacer can be used in the scene at the time of both the production of a heat exchanger, and the attachment to an apparatus housing | casing.
以上、本発明の各実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。例えば、本発明の適用対象は2本のヘッダパイプの間に偏平チューブを配置する形式のパラレルフロー型熱交換器に限られない。2本を超える数のヘッダパイプを備えるパラレルフロー型熱交換器、例えば、上部ヘッダパイプ、中間ヘッダパイプ、下部ヘッダパイプの3本のヘッダパイプを備え、側面形状が「く」の字になっているパラレルフロー型熱交換器にも本発明を適用できる。またヘッダパイプが垂直で偏平チューブが水平なパラレルフロー型熱交換器にも本発明を適用できる。 As mentioned above, although each embodiment of the present invention was described, the scope of the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. For example, the application target of the present invention is not limited to a parallel flow type heat exchanger in which a flat tube is disposed between two header pipes. Parallel flow heat exchanger with more than two header pipes, for example, three header pipes, upper header pipe, middle header pipe, lower header pipe The present invention can also be applied to existing parallel flow heat exchangers. The present invention can also be applied to a parallel flow heat exchanger in which the header pipe is vertical and the flat tube is horizontal.
本発明はパラレルフロー型熱交換器に広く利用可能である。 The present invention is widely applicable to parallel flow heat exchangers.
1 熱交換器
2、3 ヘッダパイプ
4 偏平チューブ
5 冷媒通路
6 コルゲートフィン
6U 風上側コルゲートフィン
6D 風下側コルゲートフィン
6aU 風上側端部
6aD 風下側端部
7 冷媒流入口
8 冷媒流出口
10U、10D、11U、11D スペーサ
12 凹部
13 凸部
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記コルゲートフィンの風上側端部と風下側端部の少なくとも一方は前記複数のヘッダパイプに同時に接する接線からはみ出しており、前記ヘッダパイプの側面には、熱交換器同士を空気出入面同士が向かい合う形で重ねたときに前記コルゲートフィンのはみ出し端部同士が接触するのを防ぐスペーサが形成されていることを特徴とする熱交換器。 A plurality of header pipes arranged in parallel at intervals, and a plurality of header pipes arranged in a row in the pipe length direction between the plurality of header pipes. In a heat exchanger comprising a flat tube communicating with the inside and a corrugated fin disposed between the flat tubes,
At least one of the windward side end and the leeward side end of the corrugated fin protrudes from a tangent that is in contact with the plurality of header pipes at the same time. A heat exchanger characterized in that a spacer is formed to prevent the protruding ends of the corrugated fins from contacting each other when stacked in a shape.
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