JP2014047959A - Heat exchanger and refrigeration cycle device having the heat exchanger mounted thereon - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は熱交換器及びそれを搭載した冷凍サイクル装置に関する。 The present invention relates to a heat exchanger and a refrigeration cycle apparatus equipped with the heat exchanger.
冷凍サイクル装置は空気調和機、冷蔵庫、冷凍庫、給湯器などの形で広く実用化されている。冷凍サイクル装置に必須の構成要素として熱交換器がある。 Refrigeration cycle apparatuses are widely put into practical use in the form of air conditioners, refrigerators, freezers, water heaters, and the like. A heat exchanger is an essential component of the refrigeration cycle apparatus.
冷凍サイクル装置の中に熱交換器がどのように組み込まれているかを、空気調和機を例にとり、図6に基づき説明する。 How the heat exchanger is incorporated in the refrigeration cycle apparatus will be described with reference to FIG. 6, taking an air conditioner as an example.
図6に示す空気調和機1はセパレートタイプとして構成されており、室内機2と室外機3を備える。室内機2は室内熱交換器4を内蔵し、室外機3はコンプレッサ5、室外熱交換器6、レシーバー7、及び膨張弁8を内蔵する。室内熱交換器4、コンプレッサ5、室外熱交換器6、レシーバー7、及び膨張弁8は図6のように接続されて冷凍サイクルを構成する。
The air conditioner 1 shown in FIG. 6 is configured as a separate type, and includes an
冷房時には、冷媒はコンプレッサ5の吐出管より高温高圧のガス冷媒として吐出される。高温高圧のガス冷媒は室外熱交換器6に流入し、室外熱交換器6の外側を流れる室外空気に対し放熱を行う。放熱を行うとガス冷媒は凝縮する。凝縮した冷媒はレシーバー7で気液分離された後、膨張弁8に送られる。冷媒は膨張弁8で絞られ、低温低圧の液冷媒となる。液冷媒は室内熱交換器4に流入し、そこで蒸発・気化することにより室内空気から熱を奪う。その結果、室内を冷却することができる。
During cooling, the refrigerant is discharged from the discharge pipe of the
室外機3の一般的な構造は図7から図9に示すようなものである。室外機2は、板金製部品と合成樹脂製部品により構成される筐体10の内部に、コンプレッサ5、室外熱交換器6、レシーバー7、及び膨張弁8を収容するが、図7にはコンプレッサ5と室外熱交換器6のみ示されている。筐体10の内部は機械室11と熱交換室12に区画されており、機械室11にはコンプレッサ5が収納され、熱交換室12には室外熱交換器6が収納されている。
The general structure of the
図7に示す通り、筐体10は平面形状が矩形であり、矩形の長辺のうち、図7において下側に位置する側が筐体10の正面となり、上側に位置する側が筐体10の背面となる。矩形の短辺は筐体の側面となる。ここでは筐体10の正面に向き合う使用者の左手側を左側面とし、右手側を右側面とする。
As shown in FIG. 7, the
室外熱交換器6は平面形状L字形に形成されている。室外熱交換器6の長辺6aは筐体10の背面に形成された空気取入口13に向かい合い、短辺6bは筐体10の右側面に形成された空気取入口14に向かいあう。
The
熱交換室12の正面側には空気吹出口15が形成され、空気吹出口15と室外熱交換器6の間に送風機16が配置されている。送風機16はプロペラファン16aとこれを回転させるモータ16bにより構成される。室外熱交換器6の長辺6aはプロペラファン16aに正面から向かい合う。すなわち正対する。室外熱交換器6の短辺6bはプロペラファン16aの側面に向き合う。
An
送風機16を駆動すると、筐体10の内部の空気が空気吹出口15から吹き出される。その分を埋め合わせる形で空気取入口13、14から筐体10内に外気が流入する。空気取入口13から流入した外気は主に室外熱交換器6の長辺6を通り抜けて長辺6aとの間で熱交換を行い、空気取入口14から流入した外気は主に室外熱交換器6の短辺6bを通り抜けて短辺6bとの間で熱交換を行う。
When the
室外熱交換器6としては様々な形式のものを用いることができる。ここでは図10から図12に示すパラレルフロータイプの熱交換器20を室外熱交換器6として用いている。
Various types of
図11において、紙面上側が熱交換器20の上側、紙面下側が熱交換器20の下側となる。熱交換器20は2本の垂直な分流管21、22を水平方向に間隔を置いて配置し、分流管21、22を複数の伝熱管23で接続した構成となっている。伝熱管23は金属の押出成型品であり、分流管21、22の長さ方向に沿って所定間隔で配置される。
In FIG. 11, the upper side of the paper is the upper side of the
図10に示す通り、伝熱管23は平面形状L字形に曲げられていて、長辺23aと短辺23bを所定半径の湾曲部23cが接続している。長辺23aは室外熱交換器6における長辺6aとなり、短辺23bは室外熱交換器6における短辺6bとなる。
As shown in FIG. 10, the
上下に隣接する伝熱管23の間には放熱用のフィン24が多数、所定ピッチで配置される。各フィン24は伝熱管23の軸線に直角に交わる平面内に配置される。従って湾曲部23cでは隣接するフィン24同士が異なる角度を有することになる。
A large number of
熱交換器20を室外熱交換器6として使用すると、暖房運転時には熱交換器20が低温になり、着霜が生じる。着霜を抑制し、また除霜運転時における除霜水(ドレン)の排出を容易にするため、フィン24はルーバが切起し形成されていないストレートフィンタイプとされている。
When the
分流管21、22、伝熱管23、及びフィン24はいずれもアルミニウム等熱伝導の良い金属で形成され、溶接やろう付けで互いに固定されている。言うまでもないが伝熱管23の内部は分流管21、22の内部に連通する。
The
分流管21の上部には冷媒入口25が形成され、分流管22の下部には冷媒出口26が形成されている。冷媒入口25から分流管21に流入した冷媒は各伝熱管23に分流され、伝熱管23及びその外側のフィン24より放熱(あるいは吸熱)を行いつつ分流管22へと流れ、冷媒出口26から流出する。
A
前述の通り、送風機16を駆動すると空気取入口13、14から筐体10内に外気が流入し、室外熱交換器6として使用されている熱交換器20を吹き抜けて熱交換器20の内部を流れる冷媒との間で熱交換を行う。この時、送風機16に正対する長辺23aを通過する気流に比べ、送風機16に正対していない短辺23b及び湾曲部23cを通過する気流はどうしても流速が遅くなる。そのため、熱交換器20の全幅に亘り均一な風速分布を得ることができず、熱交換器20の全ての部位で伝熱性能を十分に発揮させるということができなかった。
As described above, when the
上記の問題に対処するため、特許文献1に記載された熱交換器では、通過する風速が速い部分ではフィンピッチを密に設定し、風速が遅い部分ではフィンピッチを疎に設定して、伝熱性能を向上させている。図10から図12に示した熱交換器20にその考えをあてはめると図13及び図14に示す形になる。
In order to deal with the above problem, in the heat exchanger described in Patent Document 1, the fin pitch is set densely in a portion where the passing wind speed is high, and the fin pitch is set sparsely in a portion where the wind speed is slow. The thermal performance is improved. When the idea is applied to the
同じく上記の問題に対処するため、特許文献2に記載された熱交換器では、送風機に正対していて風速が速くなる部位に第2の熱交換器を設置することで熱交換器の各部位を通過する気流の風速を均一化し、熱交換効率を向上させている。図10から図12に示した熱交換器20にその考えをあてはめると図15に示す形になる。
Similarly, in order to cope with the above problem, in the heat exchanger described in
特許文献1の解決方策では、フィンの疎密を熱交換器の部位に応じて変化させながら加工することが求められるため、加工コストが上昇する。またフィンピッチが密とされた部位では着霜が直ぐに通風阻害をもたらすので、除霜運転の頻度が高くなり、長時間連続運転を行うには不向きとなる。 In the solution of Patent Document 1, it is required to perform processing while changing the density of the fins according to the part of the heat exchanger, so that the processing cost increases. Further, since the frost formation immediately impedes ventilation in the portion where the fin pitch is dense, the frequency of the defrosting operation becomes high and is not suitable for continuous operation for a long time.
特許文献2の解決方策では、第2の熱交換器を用いるため加工工程が増加し、加工コストも上昇する。また熱交換器の体積が増大するので機器の小型化には不向きである。
In the solution method of
本発明は上記のような従来技術の抱える問題を解決すべくなされたものであり、熱交換器の体積を増大させず、コスト上昇を抑制できるやり方で熱交換器の熱交換効率を向上させることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and it is possible to improve the heat exchange efficiency of the heat exchanger in a manner that can suppress the increase in cost without increasing the volume of the heat exchanger. With the goal.
本発明に係る熱交換器は、冷媒を通す伝熱管及び放熱用のフィンを備えた熱交換器であって、当該熱交換器を通過する気流を形成する送風機が組み合わせられ、当該熱交換器は前記送風機に正対する部位の通風抵抗がそれ以外の部位の通風抵抗に比べて大とされていることを特徴としている。 The heat exchanger according to the present invention is a heat exchanger provided with a heat transfer tube through which a refrigerant passes and fins for heat dissipation, combined with a blower that forms an airflow passing through the heat exchanger, and the heat exchanger is The ventilation resistance of the site | part facing the said air blower is made large compared with the ventilation resistance of the other site | part.
上記構成の熱交換器において、前記送風機に正対する部位はそれ以外の部位に比べ前記フィンの厚みが大とされていることが前記通風抵抗の差の要因であることが好ましい。 In the heat exchanger configured as described above, it is preferable that the portion facing the blower has a larger thickness of the fin than the other portions as a factor of the difference in ventilation resistance.
上記構成の熱交換器において、前記送風機に正対する部位はそれ以外の部位に比べ通風方向における前記フィンの寸法が大とされていることが前記通風抵抗の差の要因であることが好ましい。 In the heat exchanger configured as described above, it is preferable that the portion facing the blower has a larger size of the fin in the ventilation direction than the other portions is a factor of the difference in the ventilation resistance.
また本発明は、上記熱交換器を搭載した冷凍サイクル装置であることを特徴としている。 The present invention is also characterized in that it is a refrigeration cycle apparatus equipped with the heat exchanger.
また本発明は、冷凍サイクル装置が室外機と室内機を備える空気調和機として構成され、前記室外機に前記熱交換器を搭載したことを特徴としている。 According to the present invention, the refrigeration cycle apparatus is configured as an air conditioner including an outdoor unit and an indoor unit, and the heat exchanger is mounted on the outdoor unit.
本発明によると、熱交換器の中で送風機に正対する部位の通風抵抗がそれ以外の部位の通風抵抗に比べて大とされていることにより、熱交換器の各部位を通過する気流の風速が均一化し、熱交換効率が向上する。 According to the present invention, the wind speed of the airflow passing through each part of the heat exchanger is such that the ventilation resistance of the part facing the blower in the heat exchanger is larger than the ventilation resistance of the other part. Becomes uniform and heat exchange efficiency is improved.
<第1実施形態>
図1及び図2に基づき、本発明に係る熱交換器の構造を説明する。なお、図10から図12に示した従来の熱交換器と機能的に共通する構成要素には図10から図12で用いた符号をそのまま用い、説明は省略する。第2実施形態の説明でも同様とする。
<First Embodiment>
Based on FIG.1 and FIG.2, the structure of the heat exchanger which concerns on this invention is demonstrated. In addition, the code | symbol used in FIGS. 10-12 is used for the component which is functionally common in the conventional heat exchanger shown in FIGS. 10-12, and description is abbreviate | omitted. The same applies to the description of the second embodiment.
第1実施形態に係る熱交換器20は、送風機16に正対する部位、すなわち長辺23aでは、送風機16に正対しない部位、すなわち短辺23b及び湾曲部23cに比べ、フィン24の厚みが大とされている。このことにより、長辺23aの通風抵抗は短辺23b及び湾曲部23cの通風抵抗に比べて大となっている。
In the
上記のように通風抵抗に差をつけたことにより、長辺23aを通過する気流の風速と、短辺23b及び湾曲部23cを通過する気流の風速との差が小さくなり、熱交換器20の全体に亘って熱交換が偏りなく行われる。これにより熱交換器20の熱交換効率が向上する。
By making a difference in ventilation resistance as described above, the difference between the wind speed of the airflow passing through the
<第2実施形態>
図3及び図4に本発明の第2実施形態に係る熱交換器20を示す。第2実施形態に係る熱交換器20は、送風機16に正対する部位、すなわち長辺23aでは、送風機16に正対しない部位、すなわち短辺23b及び湾曲部23cに比べ、通風方向におけるフィン24の寸法が大とされている。このことにより、長辺23aの通風抵抗は短辺23b及び湾曲部23cの通風抵抗に比べて大となっている。
Second Embodiment
3 and 4 show a
上記のように通風抵抗に差をつけたことにより、長辺23aを通過する気流の風速と、短辺23b及び湾曲部23cを通過する気流の風速との差が小さくなり、熱交換器20の全体に亘って熱交換が偏りなく行われる。これにより熱交換器20の熱交換効率が向上する。
By making a difference in ventilation resistance as described above, the difference between the wind speed of the airflow passing through the
<シミュレーション>
本発明の効果を熱流体シミュレーションソフト(商品名「STREAM」)を用いて確認した。その結果が図5に示す表である。
<Simulation>
The effect of the present invention was confirmed using thermal fluid simulation software (trade name “STREAM”). The result is a table shown in FIG.
図5の表において「正面流量」とは熱交換器の中で送風機に正対する部位の流量のことであり、「側面流量」とはそれ以外の部位の流量のことである。従来の熱交換器では側面流量が0.17m3/sであるのに対し、本発明の熱交換器では側面流量が0.23m3/sと、側面流量が29%上昇した。従って本発明の熱交換器を用いれば熱交換器全体における気流の風速の差が小さくなり、熱交換効率が向上する。 In the table of FIG. 5, “front flow rate” refers to the flow rate of the part facing the blower in the heat exchanger, and “side flow rate” refers to the flow rate of other parts. In the conventional heat exchanger, the side flow rate is 0.17 m 3 / s, whereas in the heat exchanger of the present invention, the side flow rate is 0.23 m 3 / s and the side flow rate is increased by 29%. Therefore, if the heat exchanger of this invention is used, the difference in the wind speed of the airflow in the whole heat exchanger will become small, and heat exchange efficiency will improve.
以上、本発明の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。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the scope of the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
本発明は熱交換器及びそれを搭載した冷凍サイクル装置に広く利用可能である。 The present invention is widely applicable to a heat exchanger and a refrigeration cycle apparatus equipped with the heat exchanger.
1 空気調和機
2 室内機
3 室外機
4 室内熱交換器
5 コンプレッサ
6 室外熱交換器
7 レシーバー
8 膨張弁
10 筐体
16 送風機
20 熱交換器
21、22 分流管
23 伝熱管
23a 長辺
23b 短辺
23c 湾曲部
24 フィン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
当該熱交換器を通過する気流を形成する送風機が組み合わせられ、
当該熱交換器は前記送風機に正対する部位の通風抵抗がそれ以外の部位の通風抵抗に比べて大とされていることを特徴とする熱交換器。 A heat exchanger having a heat transfer tube for passing a refrigerant and a fin for heat dissipation,
A blower that forms an airflow passing through the heat exchanger is combined,
The heat exchanger is characterized in that the ventilation resistance at a portion facing the blower is larger than the ventilation resistance at other portions.
前記室外機に前記熱交換器を搭載したことを特徴とする請求項4に記載の冷凍サイクル装置。 It is configured as an air conditioner equipped with an outdoor unit and an indoor unit,
The refrigeration cycle apparatus according to claim 4, wherein the heat exchanger is mounted on the outdoor unit.
Priority Applications (1)
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JP2012190279A JP2014047959A (en) | 2012-08-30 | 2012-08-30 | Heat exchanger and refrigeration cycle device having the heat exchanger mounted thereon |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN107314527A (en) * | 2017-06-23 | 2017-11-03 | 美的集团武汉制冷设备有限公司 | Radiation recuperator and air conditioner |
CN109974132A (en) * | 2019-03-29 | 2019-07-05 | 美的集团武汉制冷设备有限公司 | Heat exchanger assembly, the assembly method of heat exchanger assembly and air-conditioner outdoor unit |
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2012
- 2012-08-30 JP JP2012190279A patent/JP2014047959A/en active Pending
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CN109974132A (en) * | 2019-03-29 | 2019-07-05 | 美的集团武汉制冷设备有限公司 | Heat exchanger assembly, the assembly method of heat exchanger assembly and air-conditioner outdoor unit |
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