JP2017129293A

JP2017129293A - 熱交換器

Info

Publication number: JP2017129293A
Application number: JP2016007552A
Authority: JP
Inventors: 和弘角口; Kazuhiro Tsunoguchi; 泰昭広川; Yasuaki Hirokawa; 敬剛立木; Yukitake Tachiki
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 2016-01-19
Filing date: 2016-01-19
Publication date: 2017-07-27

Abstract

【課題】熱交換器の各扁平管が互いに平行に配置されているため、熱交換器を通過する空気は扁平管の平坦な面に沿って流れる。これにより、送風機の羽根は有る程度の大きさが必要となっていた。そのため、送風機が重くなり、この送風機を回転させるモータへの負荷が大きくなっていた。【解決手段】そこで、本発明の熱交換器は、上下に配列される複数の扁平管と、複数の扁平管と交差させ、左右に配列される板状の複数のフィンを有する熱交換器であって、複数の扁平管のうち、熱交換器の上部に配置される上側扁平管は、熱交換器の幅方向に対し下方に向かって所定角度で傾斜し、熱交換器の下部に配置される下側扁平管は、熱交換器の幅方向に対し平行または上方に向かって所定角度で傾斜している。【選択図】図３

Description

本発明は、扁平管とフィンとを備え、扁平管内を流れる冷媒と空気を熱交換させる熱交換器に関するものである。

室外機内に設置され、アルミニウムで形成された扁平管とフィンを備えた熱交換器が知られている。この熱交換器では、複数の板状のフィンが互いに所定の間隔をおいて平行に積層されている。この積層されたフィン夫々に直交するように挿入された複数の扁平管が、互いに一定の間隔をおいて上下に並んで配置されている。扁平管は断面形状が長円形あるいは角の丸い矩形となった伝熱管であり、配置された時に平坦な面が互いに平行になるように上下方向に配列されている。（特許文献１参照）

特開２０１２−１９３８７２号公報

図９に示すように、送風機６００が回転することによって、空気が斜線の矢印に示す向き（左から右の方向）に流れる。各扁平管２３０ａ〜２３０ｏは平坦な面を上下方向に向けて互いに平行に配置されているため、斜線の矢印で示す空気は各扁平管２３０ａ〜２３０ｏの平坦な面に沿って流れる。これにより、少なくとも最上段にある扁平管２３０ａから最下段にある扁平管２３０ｏの間の範囲に空気を通過させるため、送風機６００の羽根は熱交換器２００の高さの半分程度の長さが必要となっていた。そのため、送風機６００が重くなり、この送風機６００を回転させるモータへの負荷が大きくなっていた。

そこで、本発明は、送風機を軽量化し、モータの負荷を小さくできる熱交換器を提供することを目的とする。

上述した問題を解決するために、本発明の熱交換器は、上下に配列される複数の扁平管と、複数の扁平管と交差させ、左右に配列される板状の複数のフィンを有する熱交換器であって、複数の扁平管のうち、熱交換器の上部に配置される上側扁平管は、熱交換器の幅方向に対し下方に向かって所定角度で傾斜し、複数の扁平管のうち、熱交換器の下部に配置される下側扁平管は、熱交換器の幅方向に対し平行または上方に向かって所定角度で傾斜していることを特徴とする。

また、本発明の熱交換器は、熱交換器の幅方向に複数列配列し、配列されたそれぞれの熱交換器にある複数の扁平管のうち最上部にある扁平管が同一直線上に配置されることを特徴とする。

また、本発明の熱交換器は、複数の扁平管の傾斜角度が、フィンの上端または下端からフィンの中央にかけて徐々に小さくなることを特徴とする。

本発明の熱交換器によれば、熱交換器に流入した空気が熱交換器の上下方向の中央に向かって流れるため、送風機の羽根を小型化にすることで送風機を軽量化でき、モータへの負荷を小さくすることができる。

本発明の第１実施形態にかかる熱交換器の全体を示した斜視図である。本発明の第１実施形態にかかる熱交換器の全体を示した正面図である。図２の切断線Ａ−Ａにおける断面と、送風機を示した図である。本発明の第２実施形態にかかる図２の切断線Ａ−Ａにおける断面図である。本発明の第３実施形態にかかる図２の切断線Ａ−Ａにおける断面図である。本発明の第４実施形態にかかる断面図である。本発明の第５実施形態にかかる断面図である。本発明の第６実施形態にかかる断面図である。従来にかかる熱交換器の断面と、送風機を示した図である。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に関する熱交換器１００は、図１と図２に示すように、フィン１２０と扁平管１３０を備えた熱交換器である。熱交換器の幅方向は熱交換器に空気が流通する通風方向となる。

熱交換器１００は、第１ヘッダ１１０ａと、第２ヘッダ１１０ｂと、複数の扁平管１３０と、複数のフィン１２０とを備えている。第１ヘッダ１１０ａ、第２ヘッダ１１０ｂ、扁平管１３０、フィン１２０はいずれもアルミニウム合金製の部材であり、各々の接合は蝋付けによって行われている。

第１ヘッダ１１０ａと第２ヘッダ１１０ｂは、両方とも長手方向の両端が閉鎖された細長い円筒状に形成されている。熱交換器１００の一端側に第１ヘッダ１１０ａが配置され、熱交換器１００の他端側に第２ヘッダ１１０ｂが配置される。なお、第１ヘッダ１１０ａと第２ヘッダ１１０ｂのそれぞれの長手方向を熱交換器１００の上下方向とする。この上下方向と直交する面を水平方向と平行になる面として、以下の説明を行う。

扁平管１３０は、断面形状が長円形あるいは角の丸い矩形となった伝熱管であり、後述するフィン１２０と直交するように水平方向に延びている。また、扁平管１３０には、冷媒が流れる冷媒流路が複数本形成され、この冷媒流路は扁平管１３０の長手方向の一端と他端の間に、長手方向の一端から他端にかけて延び、扁平管１３０の幅方向に等間隔で配置されている。熱交換器は、図２に示すように、熱交換器１００の上下方向の中央部分に配置される扁平管１３０ｇ、１３０ｈ、１３０ｘを境とし上下に二つの熱交換部を備え、上部に配置される熱交換部が上側熱交換部２１０となり、下部に配置される熱交換部が下側熱交換部２２０となっている。各扁平管１３０ａ〜１３０ｏは、一端が第１ヘッダ１１０ａに挿入され、他端が第２ヘッダ１１０ｂに挿入されている。なお、扁平管１３０の長手方向を左右方向とする。次に、各扁平管１３０ａ〜１３０ｏが後述するフィン１２０と直交した状態について図３を基に説明する。なお、斜線の矢印は通風方向を示しており、斜線の矢印がある側を風上側、送風機５００がある側を風下側とする。上側熱交換部２１０に配置されている上側扁平管１３０ａ〜１３０ｆのそれぞれは熱交換器１００の幅方向である通風方向に対し所定角度θ１で下方に傾斜し、下側熱交換部２２０に配置されている下側扁平管１３０ｊ〜１３０ｏのそれぞれは熱交換器１００の幅方向である通風方向に対し所定角度θ２で上方に傾斜している。上側扁平管１３０ａ〜１３０ｆと下側扁平管１３０ｊ〜１３０ｏのそれぞれは、図２に示すように、熱交換器１００の熱交換効率と通風抵抗などを考慮して決定した間隔である第１の間隔ｄ１をおいて上下に並んで配置されている。なお、本実施例では上側扁平管の全てが同じ所定角度θ１で傾斜し、下側扁平管の全てが同じ所定角度θ２で傾斜しているが、本発明はこれに限定したものではなく、図７に示すように、各扁平管１３０ａ〜１３０ｏの傾斜角度が、フィンの上端または下端からフィンの中央付近にかけて徐々に緩やかに水平になるなど、適宜変更してもよい。

フィン１２０は、金属板をプレス加工することによって、縦長の板形状に形成されている。フィン１２０には、図２と図３に示すように、フィン１２０の短手方向の一端からフィン１２０の短手方向の他端に向かって延びる横長の切り欠き部１４０が、フィン１２０の長手方向（上下方向）に所定の間隔をおいて多数形成されている。この切り欠き部１４０ａ〜１４０ｏに扁平管１３０ａ〜１３０ｏが差し込まれることで、扁平管１３０は上側熱交換部２１０や下側熱交換部２２０などにおいて、フィン１２０の風上側の端で上下方向に第１の間隔ｄ１をおいて配置される。また、フィン１２０は、図２に示すように、扁平管１３０の長手方向（左右方向）に熱交換器１００の熱交換効率と通風抵抗などを考慮して決定した間隔である第２の間隔ｄ２をおいて複数枚配置される。上下に隣り合う扁平管１３０と、左右に隣り合うフィン１２０に囲まれた通風路１５０が、上下方向と左右方向それぞれに複数並んで形成される。なお、図２では複数の通風路１５０のうち１つを代表して図示している。フィン１２０と扁平管１３０はそれぞれで直交しており、図３に示すように、フィン１２０の表面のうち、複数の通風路の一つと接すると共に、上下に隣り合う扁平管１３０の間に位置する面が、斜線の矢印で示す空気と熱交換する伝熱部１２１となる。また、切欠き部１４０より他端側にある面が、フィン１２０の上端１２０ａから下端１２０ｂまで連続して形成された流水部（連通部）１２２となる。

なお、本実施形態では送風機５００が熱交換器１００の風下側に配置されているが、本発明はこれに限定したものではなく、図８に示すように、送風機５００が熱交換器１００の風上側に配置されてもよい。この場合、上側熱交換部２１０に配置されている上側扁平管１３０ａ〜１３０ｆのそれぞれは熱交換器１００の幅方向である通風方向に対し所定角度θ１で上方に傾斜し、下側熱交換部２２０に配置されている下側扁平管１３０ｊ〜１３０ｏのそれぞれは熱交換器１００の幅方向である通風方向に対し所定角度θ２で下方に傾斜する。

以上より、本発明の第１実施形態の熱交換器は、上側扁平管１３０ａ〜１３０ｆが通風方向に対し下方に傾斜し、下側扁平管１３０ｊ〜１３０ｏが通風方向に対し上方に傾斜しているため、扁平管１３０の平坦な面に沿って流れた空気は熱交換器１００の上下方向の中央に向かって流れる。これにより、従来とほぼ同じ熱交換量を確保しながら、送風機５００の羽根を従来よりも小さくして送風機５００を軽量化でき、この送風機５００を回転させる図示しないモータの負荷を減らすことができる。なお、本実施形態では上下方向を図面の上下と合わせて説明しているが本発明はこれに限定したものではなく、熱交換器を上下反転して設置した場合など熱交換器の設置された向きに応じて適宜変更してもよい。

（第２実施形態）
第２実施形態は図４に示すように、第１実施形態とは上側扁平管１３０ａ〜１３０ｆが異なる。異なる箇所だけを以下に説明する。第２実施形態の上側扁平管１３０ａ〜１３０ｆは傾斜しておらず、水平方向に向いている。これにより、本発明の第２実施形態の熱交換器は、下側扁平管１３０ｊ〜１３０ｏが通風方向に対し上方に傾斜しているため、下側扁平管１３０ｊ〜１３０ｏに沿って流れた空気は熱交換器１００の上下方向の中央に向かって流れる。これにより、送風機の羽根を従来よりも小さくして送風機５００を軽量化でき、この送風機５００を回転させる図示しないモータの負荷を減らすことができる。

（第３実施形態）
第３実施形態は図５に示すように、第１実施形態とは下側扁平管１３０ｊ〜１３０ｏが異なる。異なる箇所だけを以下に説明する。第３実施形態の下側扁平管１３０ｊ〜１３０ｏは傾斜しておらず、水平方向に向いている。これにより、本発明の第３実施形態の熱交換器は、上側扁平管１３０ａ〜１３０ｆが通風方向に対し下方に傾斜しているため、上側扁平管１３０ａ〜１３０ｆに沿って流れた空気は熱交換器１００の上下方向の中央に向かって流れる。これにより、送風機の羽根を従来よりも小さくして送風機５００を軽量化でき、この送風機５００を回転させる図示しないモータの負荷を減らすことができる。

（第４実施形態）
第４実施形態は図６に示すように、第１実施形態の熱交換器を通風方向に２列並べたものである。異なる箇所だけを以下に説明する。なお、風上側にある熱交換器を第１熱交換ユニット３００とし、風下側にある熱交換器を第２熱交換ユニット４００とする。図６に示すように、第１熱交換ユニット３００の各扁平管３３０ａ〜３３０ｏで空気が上下方向の中央に向かって流れるため、第１熱交換ユニット３００よりも風下に配置される第２熱交換ユニット４００は、第１熱交換ユニットよりも扁平管の数が２本少なく、上下方向の長さを短くできる。また、第１熱交換ユニット３００の上端に一番近い扁平管３３０ａと、第２熱交換ユニット４００の上端に一番近い扁平管４３０ａは同一直線Ｌ１上に配置されている。同様に、第１熱交換ユニット３００の下端に一番近い扁平管３３０ｏと、第２熱交換ユニット４００の下端に一番近い扁平管４３０ｍは同一直線Ｌ２上に配置されている。これにより、第１熱交換ユニット３００の扁平管３３０の平坦な面に沿って流れた空気が第２熱交換ユニット４００の扁平管４３０の平坦な面に沿って流れ易くなる。よって、第１熱交換ユニット３００と第２熱交換ユニット４００を通過した空気は熱交換器１００のより中央に向かって流れるため、送風機の羽根をより小さくして送風機５００をより軽量化でき、この送風機５００を回転させる図示しないモータの負荷をより減らすことができる。

１００熱交換器
１２０フィン
１３０扁平管

Claims

上下に配列される複数の扁平管と、
前記複数の扁平管と交差させ、左右に配列される板状の複数のフィンを有する熱交換器であって、
前記複数の扁平管のうち、前記熱交換器の上部に配置される上側扁平管は、前記熱交換器の幅方向に対し下方に向かって所定角度で傾斜し、
前記複数の扁平管のうち、前記熱交換器の下部に配置される下側扁平管は、前記熱交換器の幅方向に対し平行または上方に向かって所定角度で傾斜していることを特徴とする熱交換器。
請求項１に記載の熱交換器を、前記熱交換器の幅方向に複数列配列し、
配列されたそれぞれの熱交換器にある複数の扁平管のうち最上部にある扁平管が同一直線上に配置されることを特徴とする熱交換器。
前記複数の扁平管の傾斜角度が、前記フィンの上端または下端から前記フィンの中央にかけて徐々に小さくなることを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器。