JP2018071895A - 熱交換器 - Google Patents
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Abstract
【課題】隣り合う複数の多穴伝熱管の間を流れる空気の流路面積の縮小を低減させ、熱交換性能の向上を図ることのできる熱交換器を提供する。
【解決手段】一対のヘッダーパイプ11a、11bと、複数の冷媒流路14を有する複数の多穴伝熱管12とを備え、多穴伝熱管12の側面に、隣り合う冷媒流路14の間に位置し、冷媒流路14の方向に沿った凹部15を形成し、各多穴伝熱管12は、その幅方向に位置をずらして配置されている。
【選択図】図3
【解決手段】一対のヘッダーパイプ11a、11bと、複数の冷媒流路14を有する複数の多穴伝熱管12とを備え、多穴伝熱管12の側面に、隣り合う冷媒流路14の間に位置し、冷媒流路14の方向に沿った凹部15を形成し、各多穴伝熱管12は、その幅方向に位置をずらして配置されている。
【選択図】図3
Description
本発明は、熱交換器に係り、特に、一対のヘッダーパイプと複数の冷媒流路をもつ複数の多穴伝熱管とを備えた熱交換器に関するものである。
従来から、一対のヘッダーパイプと、複数の冷媒流路をもつ複数の多穴伝熱管と、で構成され、複数の多穴伝熱管の間を流れる空気と、多穴伝熱管の中を流れる冷媒とで熱交換を行う熱交換器が知られている。
この種の熱交換器としては、例えば、外周面が左右対称の凹凸状に形成され、長手方向に所定の間隔で軸方向に複数の円筒状の冷媒流路が設けられた伝熱管を有し、この伝熱管を、空気の流入方向に沿って並設された複数のフィンの空気の流入方向と平行に設けた取付穴に挿入して一体に固定したものが開示されている(例えば、特許文献1参照)。
この種の熱交換器としては、例えば、外周面が左右対称の凹凸状に形成され、長手方向に所定の間隔で軸方向に複数の円筒状の冷媒流路が設けられた伝熱管を有し、この伝熱管を、空気の流入方向に沿って並設された複数のフィンの空気の流入方向と平行に設けた取付穴に挿入して一体に固定したものが開示されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、前記従来の構成では、さらなる熱交換器性能向上のため、多穴伝熱管を高密度化すると、複数の多穴伝熱管の側面の凹凸形状により、隣り合う複数の多穴伝熱管の間を流れる空気の流路面積が縮小してしまうという問題があった。
このような空気の流路面積の縮小により、通風抵抗が増大し、熱交換器を通過する風量が低下し、熱交換器性能が低下するため、さらなる熱交換器性能の向上が困難となる。
本発明は前記した点に鑑みてなされたものであり、隣り合う複数の多穴伝熱管の間を流れる空気の流路面積の縮小を低減させ、熱交換性能の向上を図ることのできる熱交換器を提供することを目的とする。
このような空気の流路面積の縮小により、通風抵抗が増大し、熱交換器を通過する風量が低下し、熱交換器性能が低下するため、さらなる熱交換器性能の向上が困難となる。
本発明は前記した点に鑑みてなされたものであり、隣り合う複数の多穴伝熱管の間を流れる空気の流路面積の縮小を低減させ、熱交換性能の向上を図ることのできる熱交換器を提供することを目的とする。
前記従来の課題を解決するために、本発明の熱交換器は、一対のヘッダーパイプと、複数の冷媒流路を有する複数の多穴伝熱管とを備え、前記複数の多穴伝熱管が、前記ヘッダーパイプの軸方向に沿ってそれぞれ配列された熱交換器において、前記多穴伝熱管の側面に、隣り合う前記冷媒流路の間に位置し、前記冷媒流路の方向に沿った凹部を形成し、前記各多穴伝熱管は、その幅方向に位置をずらして配置されていることを特徴とする。
これによれば、複数の多穴伝熱管の間を流れる空気の流路面積の縮小を低減させることができ、また、多穴伝熱管の間に流入する空気の圧力損失の増加を抑制して、風量の低下を防止することが可能となる。その結果、熱交換器の熱交換性能を向上させることができる。
また、各多穴伝熱管の間を流れる空気が、凹部に沿って蛇行する流れとなり、多穴伝熱管の前縁部以外の側面でも、空気と多穴伝熱管との接触が促進されるため、熱交換器性能をさらに向上することができる。
また、各多穴伝熱管の間を流れる空気が、凹部に沿って蛇行する流れとなり、多穴伝熱管の前縁部以外の側面でも、空気と多穴伝熱管との接触が促進されるため、熱交換器性能をさらに向上することができる。
本発明の熱交換器は、空気の流路面積の縮小を低減させることができることから、流路面積を確保しつつ、隣り合う複数の多穴伝熱管の間隙を縮小することが可能となり、流入する空気の圧力損失の増加を抑制しつつ、多穴伝熱管の高密度実装が可能となる。
第1の発明は、一対のヘッダーパイプと、複数の冷媒流路を有する複数の多穴伝熱管とを備え、前記複数の多穴伝熱管が、前記ヘッダーパイプの軸方向に沿ってそれぞれ配列された熱交換器において、前記多穴伝熱管の側面に、隣り合う前記冷媒流路の間に位置し、前記冷媒流路の方向に沿った凹部を形成し、前記各多穴伝熱管は、その幅方向に位置をずらして配置されている。
これによれば、複数の多穴伝熱管の間を流れる空気の流路面積の縮小を低減させることができ、また、多穴伝熱管の間に流入する空気の圧力損失の増加を抑制して、風量の低下を防止することが可能となる。その結果、熱交換器の熱交換性能を向上させることができる。
また、各多穴伝熱管の間を流れる空気が、凹部に沿って蛇行する流れとなり、多穴伝熱管の前縁部以外の側面でも、空気と多穴伝熱管との接触が促進されるため、熱交換器性能をさらに向上することができる。
さらに、空気の流路面積の縮小を低減させることができることから、流路面積を確保しつつ、隣り合う複数の多穴伝熱管の間隙を縮小することが可能となり、流入する空気の圧力損失の増加を抑制しつつ、多穴伝熱管の高密度実装が可能となる。
また、各多穴伝熱管の間を流れる空気が、凹部に沿って蛇行する流れとなり、多穴伝熱管の前縁部以外の側面でも、空気と多穴伝熱管との接触が促進されるため、熱交換器性能をさらに向上することができる。
さらに、空気の流路面積の縮小を低減させることができることから、流路面積を確保しつつ、隣り合う複数の多穴伝熱管の間隙を縮小することが可能となり、流入する空気の圧力損失の増加を抑制しつつ、多穴伝熱管の高密度実装が可能となる。
第2の発明は、前記多穴伝熱管の隣り合う前記冷媒流路の中心間距離をLとすると、前記ヘッダーパイプの軸方向に沿って隣り合う前記多穴伝熱管を、前記多穴伝熱管の幅方向に、(2n−1)L/2(n=自然数)ずらして配置する。
これによれば、各多穴伝熱管の凹部の最も低い箇所と、ヘッダーパイプの軸方向に沿って隣り合う多穴伝熱管の冷媒流路の凸部の最も高い箇所とが、多穴伝熱管の高さ方向において、同軸上に位置することになるので、各多穴伝熱管の間の間隙は、略同一の間隙に形成されることになるとともに、各多穴伝熱管の間を流れる空気の流路は、蛇行した流路として形成されることになる。
そのため、複数の多穴伝熱管の間を流れる空気の流路面積の縮小を低減させることができ、また、多穴伝熱管の間に流入する空気の圧力損失の増加を抑制して、風量の低下を防止することが可能となる。その結果、熱交換器の熱交換性能を向上させることができる。
また、各多穴伝熱管の間を流れる空気が、凹部に沿って蛇行する流れとなり、多穴伝熱管の前縁部以外の側面でも、空気と多穴伝熱管との接触が促進されるため、熱交換器性能をさらに向上することができる。
さらに、空気の流路面積の縮小を低減させることができることから、流路面積を確保しつつ、隣り合う複数の多穴伝熱管の間隙を縮小することが可能となり、流入する空気の圧力損失の増加を抑制しつつ、多穴伝熱管の高密度実装が可能となる。
また、各多穴伝熱管の間を流れる空気が、凹部に沿って蛇行する流れとなり、多穴伝熱管の前縁部以外の側面でも、空気と多穴伝熱管との接触が促進されるため、熱交換器性能をさらに向上することができる。
さらに、空気の流路面積の縮小を低減させることができることから、流路面積を確保しつつ、隣り合う複数の多穴伝熱管の間隙を縮小することが可能となり、流入する空気の圧力損失の増加を抑制しつつ、多穴伝熱管の高密度実装が可能となる。
第3の発明は、前記各多穴伝熱管は、それぞれ平行に配置され、隣り合う前記多穴伝熱管は、前記多穴伝熱管の幅方向に、千鳥配列されている。
これによれば、ヘッダーパイプに接続されている複数の多穴伝熱管において、空気の流れに対して、最も前縁部から最も後縁部までの各多穴伝熱管の幅方向の距離を最小限に抑制することができる。
これによれば、ヘッダーパイプに接続されている複数の多穴伝熱管において、空気の流れに対して、最も前縁部から最も後縁部までの各多穴伝熱管の幅方向の距離を最小限に抑制することができる。
その結果、各多穴伝熱管の幅方向の距離を短く形成することができ、各多穴伝熱管を接続するヘッダーパイプの径を小さく、小型化することが可能となり、ヘッダーパイプの近傍における空気の流路面積を確保することができ、空気の流路面積の縮小を低減させることができる。
また、熱交換器を搭載する筐体内の通風抵抗を軽減することができ、風量の低下を防止できるため、熱交換器性能をさらに向上させることができる。
さらに、各多穴伝熱管の幅方向の距離を低減させることができるので、多穴伝熱管を高密度に設置することができ、熱交換器性能をさらに向上させることができる。
また、熱交換器を搭載する筐体内の通風抵抗を軽減することができ、風量の低下を防止できるため、熱交換器性能をさらに向上させることができる。
さらに、各多穴伝熱管の幅方向の距離を低減させることができるので、多穴伝熱管を高密度に設置することができ、熱交換器性能をさらに向上させることができる。
第4の発明は、前記凹部は、前記多穴伝熱管の前記冷媒流路が形成された箇所の表面に形成される凸部の曲面と、ほぼ同様な曲面となるように形成されている。
これによれば、各多穴伝熱管の間の間隙は、略同一の間隙に形成されることになるとともに、各多穴伝熱管の間を流れる空気の流路は、曲面で形成された蛇行流路として形成されることになる。その結果、流入する空気の圧力損失の増加が抑制され、風量の低下を防止できるため、熱交換器性能をさらに向上することができる。
第5の発明は、前記各ヘッダーパイプは水平方向に設置され、前記各多穴伝熱管は鉛直方向に設置されている。
これによれば、多穴伝熱管の側面に発生した凝縮水は、表面張力の効果により、多穴伝熱管の凹部に引き込まれ、溜まり易くなり、速やかに自重によって流れ落ちる。その結果、多穴伝熱管の側面に凝縮水が溜まることによる空気の流路面積の縮小を低減させることができる。また、凝縮水溜まりによる通風抵抗の増加が抑制され、風量の低下を防止できるため、熱交換器性能をさらに向上することができる。
これによれば、多穴伝熱管の側面に発生した凝縮水は、表面張力の効果により、多穴伝熱管の凹部に引き込まれ、溜まり易くなり、速やかに自重によって流れ落ちる。その結果、多穴伝熱管の側面に凝縮水が溜まることによる空気の流路面積の縮小を低減させることができる。また、凝縮水溜まりによる通風抵抗の増加が抑制され、風量の低下を防止できるため、熱交換器性能をさらに向上することができる。
また、複数の多穴伝熱管の側面の凝縮水が減少することにより、液膜による熱抵抗が減少するため、熱交換器性能をさらに向上することができる。
さらに、空気調和装置の室外機の熱交換器として利用し、低外気条件で暖房運転を行った場合に、凝縮水が速やかに流れ落ちるため、凝縮水が凝結することによる霜の発生を抑制することができる。その結果、暖房運転を冷房運転のサイクルに切り換えて霜取りを行う除霜運転を抑制できるため、暖房運転の停止を回避でき、使用者の快適性を向上させることができる。
さらに、空気調和装置の室外機の熱交換器として利用し、低外気条件で暖房運転を行った場合に、凝縮水が速やかに流れ落ちるため、凝縮水が凝結することによる霜の発生を抑制することができる。その結果、暖房運転を冷房運転のサイクルに切り換えて霜取りを行う除霜運転を抑制できるため、暖房運転の停止を回避でき、使用者の快適性を向上させることができる。
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、この実施の形態によって、本発明が限定されるものではない。
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態における熱交換器を示す斜視図である。図2は、図1のA部の拡大図である。図3は、熱交換器の断面図である。
図1に示すように、熱交換器10は、一対のヘッダーパイプ11a、11bと、複数の多穴伝熱管12とを備えている。
各ヘッダーパイプ11a、11bは、所定間隔をもって略平行に、かつ、略水平方向に延在するように設置されている。複数の多穴伝熱管12は、それぞれ鉛直方向に延在するように設置されている。
図1は、本発明の第1実施形態における熱交換器を示す斜視図である。図2は、図1のA部の拡大図である。図3は、熱交換器の断面図である。
図1に示すように、熱交換器10は、一対のヘッダーパイプ11a、11bと、複数の多穴伝熱管12とを備えている。
各ヘッダーパイプ11a、11bは、所定間隔をもって略平行に、かつ、略水平方向に延在するように設置されている。複数の多穴伝熱管12は、それぞれ鉛直方向に延在するように設置されている。
ヘッダーパイプ11a、11bは、例えば、アルミニウムなどの金属材料を押出成型することにより、略円筒状に形成されている。
また、一方のヘッダーパイプ11aの一端部には、冷媒配管13aが接続されており、他方のヘッダーパイプ11bの一端部には、冷媒配管13bが接続されている。これら各冷媒配管13a,13bは、冷媒の流入口または流出口として機能するように構成されている。
また、一方のヘッダーパイプ11aの一端部には、冷媒配管13aが接続されており、他方のヘッダーパイプ11bの一端部には、冷媒配管13bが接続されている。これら各冷媒配管13a,13bは、冷媒の流入口または流出口として機能するように構成されている。
また、図3に示すように、多穴伝熱管12は、例えば、アルミニウムなどの金属材料を押出成型することにより板状に形成されている。多穴伝熱管12の内部には、多穴伝熱管12の長手方向に沿って貫通する複数(本実施形態においては、5つ)の冷媒流路14が並列に形成されている。
また、多穴伝熱管12の両側面には、多穴伝熱管12の中の隣り合う複数の冷媒流路14の中間位置に、多穴伝熱管12の冷媒流路14の方向に沿った凹部15が形成されている。すなわち、多穴伝熱管12の両側面は、冷媒流路14が形成された箇所の表面に凸部16が形成されるとともに、この凸部16の間に凹部15が形成される。凹部15は、凸部16を形成する曲面とほぼ同様な曲面となるように形成されている。そして、凸部16と凹部15とにより、多穴伝熱管12の両側面は、波形状に形成されるように構成されている。
また、多穴伝熱管12の両側面には、多穴伝熱管12の中の隣り合う複数の冷媒流路14の中間位置に、多穴伝熱管12の冷媒流路14の方向に沿った凹部15が形成されている。すなわち、多穴伝熱管12の両側面は、冷媒流路14が形成された箇所の表面に凸部16が形成されるとともに、この凸部16の間に凹部15が形成される。凹部15は、凸部16を形成する曲面とほぼ同様な曲面となるように形成されている。そして、凸部16と凹部15とにより、多穴伝熱管12の両側面は、波形状に形成されるように構成されている。
各多穴伝熱管12は、その側面が互いに対向するように配置されており、各多穴伝熱管12は、各ヘッダーパイプ11a、11bの軸方向に沿って、互いに平行に配置されており、各多穴伝熱管12の冷媒流路14は、各ヘッダーパイプ11a、11bの内部に連通されている。
そして、一方の冷媒配管13aから一方のヘッダーパイプ11aの内部に流入した冷媒は、各多穴伝熱管12の各冷媒流路14を介して他方のヘッダーパイプ11bの内部に送られる。多穴伝熱管12の各冷媒流路14を冷媒が流れる際に、各多穴伝熱管12の間を流れる空気と冷媒とが熱交換を行う。そして、他方のヘッダーパイプ11bに送られた冷媒は、他方の冷媒配管13bから流出される。
なお、冷媒としては、例えば、R410A、R32およびR32を含む混合冷媒などが用いられる。
そして、一方の冷媒配管13aから一方のヘッダーパイプ11aの内部に流入した冷媒は、各多穴伝熱管12の各冷媒流路14を介して他方のヘッダーパイプ11bの内部に送られる。多穴伝熱管12の各冷媒流路14を冷媒が流れる際に、各多穴伝熱管12の間を流れる空気と冷媒とが熱交換を行う。そして、他方のヘッダーパイプ11bに送られた冷媒は、他方の冷媒配管13bから流出される。
なお、冷媒としては、例えば、R410A、R32およびR32を含む混合冷媒などが用いられる。
また、図2および図3に示すように、各多穴伝熱管12は、隣り合う多穴伝熱管12の各凹部15がヘッダーパイプ11a、11bの軸方向に見て重ならないように、多穴伝熱管12の幅方向に位置をずらして配置されている。ここで、図3に示すように、多穴伝熱管12の幅方向とは、多穴伝熱管12の複数の冷媒流路14が配列されている方向をいう。また、図3において、ヘッダーパイプ11a、11bの軸方向、すなわち、複数の多穴伝熱管12が配列されている方向を多穴伝熱管12の配列方向という。
具体的には、多穴伝熱管12の内部における隣り合う冷媒流路14の中心間距離をLとすると、各多穴伝熱管12は、多穴伝熱管12の幅方向に(2n−1)L/2(n=自然数)だけずらして配置される。本実施形態においては、n=1の場合を示しているが、nが2以上であってもよい。
このように配置することにより、各多穴伝熱管12の凹部15の最も低い箇所と、ヘッダーパイプ11a、11bの軸方向に沿って隣り合う多穴伝熱管12の冷媒流路14の凸部16の最も高い箇所とが、多穴伝熱管12の配列方向において、同軸上に位置することになる。
これにより、各多穴伝熱管12の間の間隙は、略同一の間隙に形成されることになるとともに、各多穴伝熱管12の間を流れる空気の流路は、蛇行した流路として形成される。
具体的には、多穴伝熱管12の内部における隣り合う冷媒流路14の中心間距離をLとすると、各多穴伝熱管12は、多穴伝熱管12の幅方向に(2n−1)L/2(n=自然数)だけずらして配置される。本実施形態においては、n=1の場合を示しているが、nが2以上であってもよい。
このように配置することにより、各多穴伝熱管12の凹部15の最も低い箇所と、ヘッダーパイプ11a、11bの軸方向に沿って隣り合う多穴伝熱管12の冷媒流路14の凸部16の最も高い箇所とが、多穴伝熱管12の配列方向において、同軸上に位置することになる。
これにより、各多穴伝熱管12の間の間隙は、略同一の間隙に形成されることになるとともに、各多穴伝熱管12の間を流れる空気の流路は、蛇行した流路として形成される。
なお、本実施形態においては、各多穴伝熱管12は、多穴伝熱管12の幅方向に(2n−1)L/2(n=自然数)だけずらして配置するようにしたが、本発明はこれに限定されない。
隣り合う多穴伝熱管12の冷媒流路14の凸部16の最も高い箇所が、多穴伝熱管12の配列方向において同軸上に位置してしまうと、各多穴伝熱管12の間を流れる空気の流路が狭まってしまうため、好ましくないが、多穴伝熱管12の冷媒流路14の凸部16の最も高い箇所がわずかでもずれるように配置されていれば十分である。
隣り合う多穴伝熱管12の冷媒流路14の凸部16の最も高い箇所が、多穴伝熱管12の配列方向において同軸上に位置してしまうと、各多穴伝熱管12の間を流れる空気の流路が狭まってしまうため、好ましくないが、多穴伝熱管12の冷媒流路14の凸部16の最も高い箇所がわずかでもずれるように配置されていれば十分である。
次に、本実施形態の作用について、本実施形態の熱交換器10を空気調和装置の室外機における熱交換器10として利用した場合を例に説明する。
まず、冷房運転を行う場合は、熱交換器10は凝縮器として機能する。
図示しない室外機の圧縮機から送られるガス冷媒は、ガス側の冷媒配管13aから、ガス側のヘッダーパイプ11aの内部に流入される。このガス冷媒は、ガス側のヘッダーパイプ11aの内部を通り、複数の多穴伝熱管12の冷媒流路14に流入され、多穴伝熱管12において、空気と熱交換をすることで放熱して凝縮される。凝縮した冷媒は、液側のヘッダーパイプ11bに流入し、液側のヘッダーパイプ11bの内部を通り、液側の冷媒配管13bから図示しない室内機に向けて流出される。
まず、冷房運転を行う場合は、熱交換器10は凝縮器として機能する。
図示しない室外機の圧縮機から送られるガス冷媒は、ガス側の冷媒配管13aから、ガス側のヘッダーパイプ11aの内部に流入される。このガス冷媒は、ガス側のヘッダーパイプ11aの内部を通り、複数の多穴伝熱管12の冷媒流路14に流入され、多穴伝熱管12において、空気と熱交換をすることで放熱して凝縮される。凝縮した冷媒は、液側のヘッダーパイプ11bに流入し、液側のヘッダーパイプ11bの内部を通り、液側の冷媒配管13bから図示しない室内機に向けて流出される。
暖房運転を行う場合は、熱交換器10は蒸発器として機能する。
室内機から送られる液冷媒は、冷房運転の場合とは逆に、液側の冷媒配管13bから、液側のヘッダーパイプ11bの内部に流入される。この液冷媒は、液側のヘッダーパイプ11bの内部を通り、複数の多穴伝熱管12の冷媒流路14に流入され、多穴伝熱管12において、空気と熱交換をすることで吸熱して蒸発される。蒸発した冷媒は、ガス側のヘッダーパイプ11aに流入し、ガス側のヘッダーパイプ11aの内部を通り、ガス側の冷媒配管13aから圧縮機に向けて流出される。
室内機から送られる液冷媒は、冷房運転の場合とは逆に、液側の冷媒配管13bから、液側のヘッダーパイプ11bの内部に流入される。この液冷媒は、液側のヘッダーパイプ11bの内部を通り、複数の多穴伝熱管12の冷媒流路14に流入され、多穴伝熱管12において、空気と熱交換をすることで吸熱して蒸発される。蒸発した冷媒は、ガス側のヘッダーパイプ11aに流入し、ガス側のヘッダーパイプ11aの内部を通り、ガス側の冷媒配管13aから圧縮機に向けて流出される。
このとき、本実施形態においては、各多穴伝熱管12を、多穴伝熱管12の幅方向に(2n−1)L/2(n=自然数)だけずらして配置することにより、各多穴伝熱管12の凹部15の最も低い箇所と、ヘッダーパイプ11a、11bの軸方向に沿って隣り合う多穴伝熱管12の冷媒流路14の凸部16の最も高い箇所とが、多穴伝熱管12の配列方向において、同軸上に位置するようにしているので、各多穴伝熱管12の間隙を常に一定にすることができる。
これにより、多穴伝熱管12の間を流れる空気の流路面積が縮小してしまうことがなく、また、多穴伝熱管12の間に流入する空気の圧力損失の増加を抑制して、風量の低下を防止することが可能となる。
これにより、多穴伝熱管12の間を流れる空気の流路面積が縮小してしまうことがなく、また、多穴伝熱管12の間に流入する空気の圧力損失の増加を抑制して、風量の低下を防止することが可能となる。
また、各多穴伝熱管12の間を流れる空気が、各多穴伝熱管12の側面の凹部15に沿って蛇行する流れとなるので、多穴伝熱管12の前縁部以外の側面でも、空気と多穴伝熱管12との接触を促進することが可能となる。
また、熱交換器10が蒸発器として機能する場合においては、熱交換器10の内部を低温の冷媒が流れることになる。この場合に、低温の冷媒と空気との熱交換が行われると、空気中の水分が熱交換器10の多穴伝熱管12の側面に凝縮し、凝縮水が発生することがある。
本実施形態においては、ヘッダーパイプ11a、11bを略水平方向に設置するとともに、各多穴伝熱管12をそれぞれ鉛直方向に設置するようにしているので、凝縮して発生した凝縮水は、表面張力の効果により、多穴伝熱管12の側面の凹部15に引き込まれ、溜まり易くなり、速やかに自重によって流れ落ちることになる。
本実施形態においては、ヘッダーパイプ11a、11bを略水平方向に設置するとともに、各多穴伝熱管12をそれぞれ鉛直方向に設置するようにしているので、凝縮して発生した凝縮水は、表面張力の効果により、多穴伝熱管12の側面の凹部15に引き込まれ、溜まり易くなり、速やかに自重によって流れ落ちることになる。
以上述べたように、本実施形態においては、一対のヘッダーパイプ11a、11bと、複数の冷媒流路14を有する複数の多穴伝熱管12とを備え、多穴伝熱管12の側面に、隣り合う冷媒流路14の間に位置し、冷媒流路14の方向に沿った凹部15を形成し、各多穴伝熱管12は、その幅方向に位置をずらして配置されている。
これにより、複数の多穴伝熱管12の間を流れる空気の流路面積の縮小を低減させることができ、また、多穴伝熱管12の間に流入する空気の圧力損失の増加を抑制して、風量の低下を防止することが可能となる。その結果、熱交換器10の熱交換性能を向上させることができる。
これにより、複数の多穴伝熱管12の間を流れる空気の流路面積の縮小を低減させることができ、また、多穴伝熱管12の間に流入する空気の圧力損失の増加を抑制して、風量の低下を防止することが可能となる。その結果、熱交換器10の熱交換性能を向上させることができる。
また、各多穴伝熱管12の間を流れる空気が、凹部15に沿って蛇行する流れとなり、多穴伝熱管12の前縁部以外の側面でも、空気と多穴伝熱管12との接触が促進されるため、熱交換性能をさらに向上することができる。
さらに、空気の流路面積の縮小を低減させることができることから、流路面積を確保しつつ、隣り合う複数の多穴伝熱管12の間隙を縮小することが可能となり、流入する空気の圧力損失の増加を抑制しつつ、多穴伝熱管12の高密度実装が可能となる。
さらに、空気の流路面積の縮小を低減させることができることから、流路面積を確保しつつ、隣り合う複数の多穴伝熱管12の間隙を縮小することが可能となり、流入する空気の圧力損失の増加を抑制しつつ、多穴伝熱管12の高密度実装が可能となる。
また、本実施形態においては、多穴伝熱管12の隣り合う冷媒流路14の中心間距離をLとすると、ヘッダーパイプ11a、11bの軸方向に沿って隣り合う多穴伝熱管12を、多穴伝熱管12の幅方向に、(2n−1)L/2(n=自然数)ずらして配置する。
これにより、各多穴伝熱管12の凹部15の最も低い箇所と、ヘッダーパイプ11a、11bの軸方向に沿って隣り合う多穴伝熱管12の冷媒流路14の凸部16の最も高い箇所とが、多穴伝熱管12の配列方向において、同軸上に位置することになるので、各多穴伝熱管12の間の間隙は、略同一の間隙に形成されることになるとともに、各多穴伝熱管12の間を流れる空気の流路は、蛇行した流路として形成されることになる。
そのため、複数の多穴伝熱管12の間を流れる空気の流路面積の縮小を低減させることができ、また、多穴伝熱管12の間に流入する空気の圧力損失の増加を抑制して、風量の低下を防止することが可能となる。その結果、熱交換器10の熱交換性能を向上させることができる。
これにより、各多穴伝熱管12の凹部15の最も低い箇所と、ヘッダーパイプ11a、11bの軸方向に沿って隣り合う多穴伝熱管12の冷媒流路14の凸部16の最も高い箇所とが、多穴伝熱管12の配列方向において、同軸上に位置することになるので、各多穴伝熱管12の間の間隙は、略同一の間隙に形成されることになるとともに、各多穴伝熱管12の間を流れる空気の流路は、蛇行した流路として形成されることになる。
そのため、複数の多穴伝熱管12の間を流れる空気の流路面積の縮小を低減させることができ、また、多穴伝熱管12の間に流入する空気の圧力損失の増加を抑制して、風量の低下を防止することが可能となる。その結果、熱交換器10の熱交換性能を向上させることができる。
また、各多穴伝熱管12の間を流れる空気が、凹部15に沿って蛇行する流れとなり、多穴伝熱管12の前縁部以外の側面でも、空気と多穴伝熱管12との接触が促進されるため、熱交換性能をさらに向上することができる。
さらに、空気の流路面積の縮小を低減させることができることから、流路面積を確保しつつ、隣り合う複数の多穴伝熱管12の間隙を縮小することが可能となり、流入する空気の圧力損失の増加を抑制しつつ、多穴伝熱管12の高密度実装が可能となる。
さらに、空気の流路面積の縮小を低減させることができることから、流路面積を確保しつつ、隣り合う複数の多穴伝熱管12の間隙を縮小することが可能となり、流入する空気の圧力損失の増加を抑制しつつ、多穴伝熱管12の高密度実装が可能となる。
また、本実施形態においては、各多穴伝熱管12は、それぞれ平行に配置され、隣り合う多穴伝熱管12は、多穴伝熱管12の幅方向に、千鳥配列されている。
これにより、ヘッダーパイプ11a、11bに接続されている複数の多穴伝熱管12において、空気の流れに対して、最も前縁部から最も後縁部までの各多穴伝熱管12の幅方向の距離を最小限に抑制することができる。
これにより、ヘッダーパイプ11a、11bに接続されている複数の多穴伝熱管12において、空気の流れに対して、最も前縁部から最も後縁部までの各多穴伝熱管12の幅方向の距離を最小限に抑制することができる。
その結果、各多穴伝熱管12の幅方向の距離を短く形成することができ、各多穴伝熱管12を接続するヘッダーパイプ11a、11bの径を小さく、小型化することが可能となり、ヘッダーパイプ11a、11bの近傍における空気の流路面積を確保することができ、空気の流路面積の縮小を低減させることができる。
また、熱交換器10を搭載する筐体内の通風抵抗を軽減することができ、風量の低下を防止できるため、熱交換性能をさらに向上させることができる。
さらに、各多穴伝熱管12の幅方向の距離を低減させることができるので、多穴伝熱管12を高密度に設置することができ、熱交換性能をさらに向上させることができる。
また、熱交換器10を搭載する筐体内の通風抵抗を軽減することができ、風量の低下を防止できるため、熱交換性能をさらに向上させることができる。
さらに、各多穴伝熱管12の幅方向の距離を低減させることができるので、多穴伝熱管12を高密度に設置することができ、熱交換性能をさらに向上させることができる。
また、本実施形態においては、凹部15は、多穴伝熱管12の冷媒流路14が形成された箇所の表面に形成される凸部16の曲面と、ほぼ同様な曲面となるように形成されている。
これにより、各多穴伝熱管12の間の間隙は、略同一の間隙に形成されることになるとともに、各多穴伝熱管12の間を流れる空気の流路は、曲面で形成された蛇行流路として形成されることになる。その結果、流入する空気の圧力損失の増加が抑制され、風量の低下を防止できるため、熱交換性能をさらに向上することができる。
これにより、各多穴伝熱管12の間の間隙は、略同一の間隙に形成されることになるとともに、各多穴伝熱管12の間を流れる空気の流路は、曲面で形成された蛇行流路として形成されることになる。その結果、流入する空気の圧力損失の増加が抑制され、風量の低下を防止できるため、熱交換性能をさらに向上することができる。
また、本実施形態においては、各ヘッダーパイプ11a、11bは水平方向に設置され、各多穴伝熱管12は鉛直方向に設置されている。
これにより、多穴伝熱管12の側面に発生した凝縮水は、表面張力の効果により、多穴伝熱管12の凹部15に引き込まれ、溜まり易くなり、速やかに自重によって流れ落ちる。その結果、多穴伝熱管12の側面に凝縮水が溜まることによる空気の流路面積の縮小を低減させることができる。また、凝縮水溜まりによる通風抵抗の増加が抑制され、風量の低下を防止できるため、熱交換性能をさらに向上することができる。
これにより、多穴伝熱管12の側面に発生した凝縮水は、表面張力の効果により、多穴伝熱管12の凹部15に引き込まれ、溜まり易くなり、速やかに自重によって流れ落ちる。その結果、多穴伝熱管12の側面に凝縮水が溜まることによる空気の流路面積の縮小を低減させることができる。また、凝縮水溜まりによる通風抵抗の増加が抑制され、風量の低下を防止できるため、熱交換性能をさらに向上することができる。
また、複数の多穴伝熱管12の側面の凝縮水が減少することにより、液膜による熱抵抗が減少するため、熱交換性能をさらに向上することができる。
さらに、空気調和装置の室外機の熱交換器10として利用し、低外気条件で暖房運転を行った場合に、凝縮水が速やかに流れ落ちるため、凝縮水が凝結することによる霜の発生を抑制することができる。その結果、暖房運転を冷房運転のサイクルに切り換えて霜取りを行う除霜運転を抑制できるため、暖房運転の停止を回避でき、使用者の快適性を向上させることができる。
さらに、空気調和装置の室外機の熱交換器10として利用し、低外気条件で暖房運転を行った場合に、凝縮水が速やかに流れ落ちるため、凝縮水が凝結することによる霜の発生を抑制することができる。その結果、暖房運転を冷房運転のサイクルに切り換えて霜取りを行う除霜運転を抑制できるため、暖房運転の停止を回避でき、使用者の快適性を向上させることができる。
なお、本発明は前記各実施形態に記載のものに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能である。
例えば、前記実施形態においては、多穴伝熱管12の冷媒流路14を断面形状円形状としているが、これに限定されるものではなく、三角形状や、四角形状でもよい。
また、前記実施形態においては、ヘッダーパイプ11a、11bの軸方向と、多穴伝熱管12の幅方向とを直交するように構成しているが、ヘッダーパイプ11a、11bの軸方向と、多穴伝熱管12の幅方向とは、必ずしも直交でなくてもよい。
例えば、前記実施形態においては、多穴伝熱管12の冷媒流路14を断面形状円形状としているが、これに限定されるものではなく、三角形状や、四角形状でもよい。
また、前記実施形態においては、ヘッダーパイプ11a、11bの軸方向と、多穴伝熱管12の幅方向とを直交するように構成しているが、ヘッダーパイプ11a、11bの軸方向と、多穴伝熱管12の幅方向とは、必ずしも直交でなくてもよい。
本発明は、多穴伝熱管利用の熱交換器において、通風抵抗の増加を抑制し、熱交換器性能を向上できるもので、冷凍機、空調機、給湯空調複合装置などの用途に適用できる。
10 熱交換器
11a、11b ヘッダーパイプ
12 多穴伝熱管
13a、13b 冷媒配管
14 冷媒流路
15 凹部
16 凸部
11a、11b ヘッダーパイプ
12 多穴伝熱管
13a、13b 冷媒配管
14 冷媒流路
15 凹部
16 凸部
Claims (5)
- 一対のヘッダーパイプと、複数の冷媒流路を有する複数の多穴伝熱管とを備え、前記複数の多穴伝熱管が、前記ヘッダーパイプの軸方向に沿ってそれぞれ配列された熱交換器において、
前記多穴伝熱管の側面に、隣り合う前記冷媒流路の間に位置し、前記冷媒流路の方向に沿った凹部を形成し、前記各多穴伝熱管は、その幅方向に位置をずらして配置されていることを特徴とする熱交換器。 - 前記多穴伝熱管の隣り合う前記冷媒流路の中心間距離をLとすると、前記ヘッダーパイプの軸方向に沿って隣り合う前記多穴伝熱管を、前記多穴伝熱管の幅方向に、(2n−1)L/2(n=自然数)ずらして配置することを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。
- 前記各多穴伝熱管は、それぞれ平行に配置され、隣り合う前記多穴伝熱管は、前記多穴伝熱管の幅方向に、千鳥配列されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の熱交換器。
- 前記凹部は、前記多穴伝熱管の前記冷媒流路が形成された箇所の表面に形成される凸部の曲面と、ほぼ同様な曲面となるように形成されていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の熱交換器。
- 前記各ヘッダーパイプは水平方向に設置され、前記各多穴伝熱管は鉛直方向に設置されていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の熱交換器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016212870A JP2018071895A (ja) | 2016-10-31 | 2016-10-31 | 熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2016212870A JP2018071895A (ja) | 2016-10-31 | 2016-10-31 | 熱交換器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2018071895A true JP2018071895A (ja) | 2018-05-10 |
Family
ID=62114933
Family Applications (1)
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JP2016212870A Pending JP2018071895A (ja) | 2016-10-31 | 2016-10-31 | 熱交換器 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2018071895A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113557396A (zh) * | 2019-03-20 | 2021-10-26 | 三电控股株式会社 | 热交换器 |
-
2016
- 2016-10-31 JP JP2016212870A patent/JP2018071895A/ja active Pending
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