JP2013124799A - 熱交換器 - Google Patents

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Abstract

【課題】熱交換器に関するものであり、熱交換器フィン上に切れ込みを設ける事で、熱交換器性能を向上させるものである。
【解決手段】通風回路内に、板面を互いに平行にして所定間隔で積層された複数の伝熱フィン11と、複数の伝熱フィン11を複数箇所で貫通している伝熱管と、伝熱フィンの板面と平行で、伝熱管と直交する方向に空気が供給されて、風上側1列目と2列目が熱的に遮断されている熱交換器において、暖房運転時に冷媒が過冷却液となる領域の伝熱フィン11の同一平面状に切れ込み16、17、18、19、20を設けることにより、暖房運転時に冷媒が過冷却液となる領域の間の熱伝達を遮熱する過冷却部遮熱手段を設けて、空気と冷媒間の熱交換を促進するので、熱交換器性能を向上させることとなる。
【選択図】図1

Description

本発明は、熱交換器に関するもので、特に空気調和機の室内機用熱交換器に関するものである。
従来、この種の熱交換器はフィン上に切れ込みを入れている(例えば、特許文献1参照)。
図6は、前記特許文献1に記載された従来の空気調和機用熱交換器の拡大した要部を示すものである。
アルミの薄板(アルミフィン101)に冷媒が通過する伝熱管を通す穴102を設け(伝熱管は図示せず)、穴102に伝熱管を貫通させて多数のアルミフィン101を積層して熱交換器を構成している。
そして積層したアルミフィン101同士の間隙に空気を通過させ(図6の紙面方向に平行な向き)、空気と冷媒との間の熱交換が成される。この時、空気とアルミフィンとの間の熱交換効率を向上させるため、アルミフィン101には切り起こしスリット103を設けている。
さらに温度差のある隣接伝熱管同士の熱交換を防止して熱交換器全体の効率を向上させるために切れ込み104、105を設けている。
特開2004−85139号公報
しかしながら、前記従来の構成では、暖房運転時に冷媒が過冷却液となる熱交換器上の領域で温度差の有る隣接部分同士の熱交換を防止する効果が十分でなく、空気と冷媒間の熱交換量が減少し、熱交換器の性能が低下するという課題を有していた。
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、熱交換器フィン上の切れ込みの形状に工夫を加える事で、空気と冷媒間の熱交換を促進し、熱交換器性能を向上させることを目的とするものである。
前記従来の課題を解決するために、本発明の熱交換器は、通風回路内に、板面を互いに平行にして所定間隔で積層された複数の伝熱フィンと、この複数の伝熱フィンを複数箇所で貫通している伝熱管と、前記伝熱フィンの板面と平行で、かつ、前記伝熱管と直交する方向に空気が供給されて、風上側1列目と2列目が熱的に遮断されている熱交換器において、暖房運転時に冷媒が過冷却液となる領域の前記伝熱フィンに少なくとも1ヶ所の切れ込みを設け、隣接する前記伝熱管の間の熱伝達を遮熱して、前記伝熱フィンを完全に分離する過冷却部遮熱手段を設けたものである。
これによって、本発明の熱交換器は、熱交換器フィン上に任意の幅を持たせた切れ込みを設けることで、空気と冷媒間の熱交換を促進し、熱交換器性能を向上させる効果を奏する。
本発明の熱交換器は、切れ込みの幅、長さを最適な条件とすることで、熱交換器上の温度差の有る隣接部分同士の熱交換量を抑えて空気と冷媒間の熱交換量を向上させ、かつ量産する事ができる。
本発明の実施の形態における熱交換器の図 本発明の実施の形態における熱交換器の図 本発明の実施の形態における熱交換器の図 本発明の実施の形態における熱交換器の図 本発明の実施の形態における熱交換器の図 従来の熱交換器の図 本発明の実施の形態における空気調和機用室内機の概略断面図
第1の発明は、通風回路内に、板面を互いに平行にして所定間隔で積層された複数の伝熱フィンと、この複数の伝熱フィンを複数箇所で貫通している伝熱管と、前記伝熱フィンの板面と平行で、かつ、前記伝熱管と直交する方向に空気が供給されて、風上側1列目と2列目が熱的に遮断されている熱交換器において、暖房運転時に冷媒が過冷却液となる領域の前記伝熱フィンに少なくとも1ヶ所の切れ込みを設け、隣接する前記伝熱管の間の熱伝達を遮熱して、前記伝熱フィンを完全に分離する過冷却部遮熱手段を設けたことを特徴とする構成の熱交換器とすることにより、熱交換器上の温度差の有る隣接部分同士の熱交換量を抑えて空気と冷媒間の熱交換量を促進することとなり、熱交換器性能を向上することができる。
第2の発明は、特に、第1の発明の切れ込みを複数とし、前記伝熱フィンに所定間隔で略平行に並べたことを特徴とする構成の熱交換器とすることにより、熱交換器上の温度差の有る隣接部分同士の熱交換量を抑えて空気と冷媒間の熱交換量を促進することとなり、熱交換器性能を向上することができる。
第3の発明は、特に、第1〜第2の発明の切れ込みが存在する前記伝熱フィンの風上側1列目と2列目に各々径の異なる伝熱管を配設したことを特徴とする構成の熱交換器とすることにより、熱交換器上の温度差の有る隣接部分同士の熱交換量を抑えて空気と冷媒間の熱交換量を促進することとなり、熱交換器性能を向上することができる。
第4の発明は、特に、第1〜第3の発明の切れ込みの両側の領域の伝熱管の直径を、先端の領域の伝熱管の直径よりも大きくしたことを特徴とする構成の熱交換器とすることにより、熱交換器上の温度差の有る隣接部分同士の熱交換量を抑えて空気と冷媒間の熱交換量を促進することとなり、熱交換器性能を向上することができる。
第5の発明は、特に、第1〜第4の発明の切れ込みは配管ピッチ幅に略等しく並べたことを特徴とする構成の熱交換器とすることにより、熱交換器上の温度差の有る隣接部分同士の熱交換量を抑えて空気と冷媒間の熱交換量を促進することとなり、熱交換器性能を向上することができる。
第6の発明は、特に、第1〜第5の発明の切れ込みの長さは10mm以上であり、6mmピッチ幅以上で略平行に並べられていることを特徴とする構成の熱交換器とすることにより、熱交換器上の温度差の有る隣接部分同士の熱交換量を抑えて空気と冷媒間の熱交換量を促進することとなり、熱交換器性能を向上することができる。
第7の発明は、特に、第1〜第6の発明の切れ込みについて、前記伝熱管を前記伝熱フィンに通し、前記伝熱管を拡管して熱交換器を形成し、切断装置で分断する工程を含む熱交換器。
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。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
(実施の形態1)
図7は、本発明の実施の形態における空気調和機用室内機を示すものである。この室内機は室内機本体201を有し、室内機本体201は、熱交換器202等を固定し、室内機本体201の前面部を形成すると共に、多数の通風穴を有する前面パネル203とを備える。送風装置204が、前面パネル203の通風穴から室内の空気を吸込み、熱交換されたその空気を吹出口205から室内に排出する。熱交換器202は、各々が複数の貫通穴206を有する多数の伝熱フィン208と、各伝熱フィン208の貫通穴206に挿通されて冷媒を通す複数の伝熱管207とを備え、伝熱フィン208は、伝熱管207の軸方向に所定間隔で並置される。熱交換器202に付着した凝縮水を排水として受ける2個の水受け皿209が、夫々、熱交換器202の前端部と後端部の下方に設けられている。
図1は、本発明の実施の形態における熱交換器の図を示すものである。
図1において、伝熱フィン11に設けた冷媒が通過する伝熱管を通す複数の穴を12、13とする。また、伝熱フィン11の板面と平行で、かつ、前記伝熱管と直交する方向に空気が供給され、風上側1列目と2列目が複数の切れ込み14、15によって熱的に遮断されるように構成している。
以上のように構成された熱交換器について、以下その動作、作用を説明する。
まず、空気調和機の暖房運転時には熱交換器上で相対的に過冷却液の冷媒となる温度の低い領域と気液二相の冷媒となる温度の高い領域が生まれ、温度差の有る領域が隣接することとなる。
以上のように、本実施の形態においては伝熱フィン11の同一平面状に少なくとも1ヶ所の切れ込み16、17、18、19、20を設けることにより、暖房運転時に熱交換器上で過冷却液の冷媒となる領域と気液二相の冷媒となる領域の温度差の有る隣接領域同士の熱交換量を抑えることで、その分の熱交換量を用いて空気と冷媒間の熱交換量を増加することができ、熱交換器性能を向上することができる。
なおまた、積層された伝熱フィン11の同一平面状に設けた冷媒が通過する伝熱管を通す複数の穴12と13に伝熱管を通し、その伝熱管を拡管して熱交換器を形成した後、刃物を装備した切断装置で切れ込み16、17、18、19、20の分断をすることができ、量産工程でペラペラめくりあげてしまうことがなく、プレス機に引っかかり詰まって不具合を出すことなく、安定的に量産することもできる。
また、刃物を装備した切断装置で切れ込み16、17、18、19、20の分断をすることで、量産工程でペラペラめくりあげてしまうことがなく、熱交換器の量産工程の作業者がめくりあげられた部分で創傷することがないようにすることもできる。
図2は、本発明の実施の形態における熱交換器の図を示すものである。
図2において、伝熱フィン21に設けた冷媒が通過する伝熱管を通す複数の穴を22、23とする。また、伝熱フィン21の板面と平行で、かつ、前記伝熱管と直交する方向に空気が供給され、風上側1列目と2列目が複数の切れ込み24、25によって熱的に遮断されるように構成している。
以上のように構成された熱交換器について、以下その動作、作用を説明する。
まず、空気調和機の暖房運転時には熱交換器上で相対的に過冷却液の冷媒となる温度の低い領域と気液二相の冷媒となる温度の高い領域が生まれ、温度差の有る領域が隣接することとなる。
以上のように、本実施の形態においては伝熱フィン21の同一平面状に所定間隔で略平行に並べられた複数の切れ込み26、27、28を設けることにより、暖房運転時に熱交換器上で過冷却液の冷媒となる領域と気液二相の冷媒となる領域の温度差の有る隣接領域同士の熱交換量を抑えることで、その分の熱交換量を用いて空気と冷媒間の熱交換量を増加することができ、熱交換器性能を向上することができる。
図3は、本発明の実施の形態における熱交換器の図を示すものである。
図3において、伝熱フィン31に設けた冷媒が通過する伝熱管を通す複数の穴を32、33とする。ここで、伝熱フィン31に設けた冷媒が通過する伝熱管を通す複数の穴32の直径をD2、33の直径をD1とする。また、伝熱フィン31の板面と平行で、かつ、前記伝熱管と直交する方向に空気が供給され、風上側1列目と2列目が複数の切れ込み34、35によって熱的に遮断されるように構成している。
以上のように構成された熱交換器について、以下その動作、作用を説明する。
まず、空気調和機の暖房運転時には熱交換器上で相対的に過冷却液の冷媒となる温度の低い領域と気液二相の冷媒となる温度の高い領域が生まれ、温度差の有る領域が隣接することとなる。
以上のように、本実施の形態においては伝熱フィン31の同一平面状に設けた冷媒が通過する伝熱管を通す複数の穴32の直径D2と33の直径D1が各々異なり、伝熱フィン31の同一平面状に少なくとも1ヶ所の切れ込み36、37、38、39、40を設けることにより、暖房運転時に熱交換器上で過冷却液の冷媒となる領域と気液二相の冷媒となる領域の温度差の有る隣接領域同士の熱交換量を抑えることで、その分の熱交換量を用いて空気と冷媒間の熱交換量を増加することができ、熱交換器性能を向上することができる。
なおまた、伝熱フィン31の同一平面状に設けた冷媒が通過する伝熱管を通す複数の穴32の直径D2と33の直径D1が各々異なることに加えて、冷媒が通過する伝熱管を通す複数の穴33の直径D1を32の直径D2よりも大きくすることで熱交換器性能をより向上させることができるという効果も得られる。
図4は、本発明の実施の形態における熱交換器の図を示すものである。
図4において、伝熱フィン51に設けた冷媒が通過する伝熱管を通す複数の穴を52、53とする。ここで、伝熱フィン51に設けた冷媒が通過する伝熱管を通す複数の穴53の穴ピッチ幅をL1とする。また、伝熱フィン51の板面と平行で、かつ、前記伝熱管と直交する方向に空気が供給され、風上側1列目と2列目が複数の切れ込み54、55によ
って熱的に遮断されるように構成している。
以上のように構成された熱交換器について、以下その動作、作用を説明する。
まず、空気調和機の暖房運転時には熱交換器上で相対的に過冷却液の冷媒となる温度の低い領域と気液二相の冷媒となる温度の高い領域が生まれ、温度差の有る領域が隣接することとなる。
以上のように、本実施の形態においては伝熱フィン51の同一平面状に冷媒が通過する伝熱管を通す複数の穴53の穴ピッチ幅L1と略等しいL2の間隔に並べられた切れ込み56、57、58、59を設けることにより、暖房運転時に熱交換器上で過冷却液の冷媒となる領域と気液二相の冷媒となる領域の温度差の有る隣接領域同士の熱交換量を抑えることで、その分の熱交換量を用いて空気と冷媒間の熱交換量を増加することができ、熱交換器性能を向上することができる。
図5は、本発明の実施の形態における熱交換器の図を示すものである。
図5において、伝熱フィン61に設けた冷媒が通過する伝熱管を通す複数の穴を62、63とする。また、伝熱フィン61の板面と平行で、かつ、前記伝熱管と直交する方向に空気が供給され、風上側1列目と2列目が複数の切れ込み64、65によって熱的に遮断されるように構成している。
以上のように構成された熱交換器について、以下その動作、作用を説明する。
まず、空気調和機の暖房運転時には熱交換器上で相対的に過冷却液の冷媒となる温度の低い領域と気液二相の冷媒となる温度の高い領域が生まれ、温度差の有る領域が隣接することとなる。
以上のように、本実施の形態においては伝熱フィン61の同一平面状にL3の幅でL4の間隔で略平行に並べられた切れ込み66、67、68、69を設けることにより、暖房運転時に熱交換器上で過冷却液の冷媒となる領域と気液二相の冷媒となる領域の温度差の有る隣接領域同士の熱交換量を抑えることで、その分の熱交換量を用いて空気と冷媒間の熱交換量を増加することができ、熱交換器性能を向上することができる。
なおまた、伝熱フィン61の同一平面状に略平行に並べられた切れ込み66、67、68、69の幅L3を10mm以上とし、間隔L4を6mm以上とすることで熱交換器性能をより向上させることができるという効果も得られる。
以上のように、本発明にかかる空気調和機用熱交換器は、熱交換器フィン上に任意の幅を持たせた切れ込みを設けることで、空気と冷媒間の熱交換量を増加させる効果を奏することが可能となるので、例えば電子機器に使用される放熱用熱交換器等の用途にも有用である。
11、21、31、51、61、101、208 伝熱フィン
12、13、22、23、32、33、52、53、62、63、102、206 冷媒が通過する伝熱管を通す穴
14、15、16、17、18、19、20、24、25、26、27、28、34、35、36、37、38、39、40、54、55、56、57、58、59、64、6
5、66、67、68、69、104、105 切れ込み
103 切り起こしスリット
D1、D2 冷媒が通過する伝熱管を通す穴の直径
L1 冷媒が通過する伝熱管を通す穴のピッチ幅
L3 伝熱フィンの端と切れ込みの間隔
L2、L4 切れ込みと切れ込みの間隔
201 室内機本体
202 熱交換器
203 前面パネル
204 送風装置
205 吹出口
207 伝熱管
209 水受け皿

Claims (7)

  1. 通風回路内に、板面を互いに平行にして所定間隔で積層された複数の伝熱フィンと、前記複数の伝熱フィンを複数箇所で貫通している伝熱管と、前記伝熱フィンの板面と平行で、かつ、前記伝熱管と直交する方向に空気が供給されて、風上側1列目と2列目が熱的に遮断されている熱交換器において、暖房運転時に冷媒が過冷却液となる領域の前記伝熱フィンに少なくとも1ヶ所の切れ込みを設け、隣接する前記伝熱管の間の熱伝達を遮熱して、前記伝熱フィンを完全に分離する過冷却部遮熱手段を設けたことを特徴とした構成の熱交換器。
  2. 前記切れ込みを複数とし、前記伝熱フィンに所定間隔で略平行に並べたことを特徴とする請求項1記載の熱交換器。
  3. 前記切れ込みが存在する前記伝熱フィンの風上側1列目と2列目に各々径の異なる前記伝熱管を配設したことを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の熱交換器。
  4. 前記切れ込みの両側の領域の前記伝熱管の直径を、先端の領域の前記伝熱管の直径よりも大きくしたことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の熱交換器。
  5. 前記切れ込みは前記伝熱管のピッチ幅に略等しく並べたことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の熱交換器。
  6. 前記切れ込みは前記伝熱フィンの端部から前記切れ込みの端部まで10mm以上であり、6mmピッチ幅以上で略平行に並べられていることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の熱交換器。
  7. 前記伝熱管を前記伝熱フィンに通し、前記伝熱管を拡管して熱交換器を形成し、切断装置で前記切れ込みを分断する工程を含む請求項1から6のいずれかに記載の熱交換器。
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