JP2022534740A - 扁平管、マルチチャネル熱交換器及び空調冷却システム - Google Patents

扁平管、マルチチャネル熱交換器及び空調冷却システム Download PDF

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Abstract

本開示の実施形態は、扁平管、マルチチャネル熱交換器及空調冷却システムを提供する。前記扁平管には、当該扁平管の長手方向に沿って延びるnセットの流路を有し、nセットの前記流路は、当該扁平管の幅方向に沿って間隔を置いて配置される。第1セットの流路の流通断面積の和はA1、......、第kセットの流路の流通断面積の和はAk、......、第nセットの流路の流通断面積の和はAnであって、1<k≦nである。ここで、Ak≧1.2Ak-1、k>1、そしてkは整数値である。本開示の扁平管によれば、扁平管の内部流路の断面積を改めて設計して、風下側の領域の流通断面積を最大化することで、着霜の場合においても、風上側の着霜程度を軽減し、熱交換器の着霜による詰まりを改善して、熱交換器の着霜条件での熱交換性能を向上させることができる。【選択図】図16

Description

関連出願の相互参照
本出願は、2019年5月31日に出願された中国特許出願第201920820825.6、201920820935.2、201920819017.8号の優先権と利益を主張するものであり、参照によりその全体が本出願に組み込まれる。
本開示の実施形態は、熱交換装置の技術分野、特に、扁平管、当該扁平管を備えるマルチチャネル熱交換器及び当該マルチチャネル熱交換器を備える空調冷却システムに関する。
銅管フィン型熱交換器の代替技術として、マルチチャネル熱交換器は空調技術の分野でますます注目を集めており、近年急速に発展している。空調ヒートポンプの分野でマルチチャネル熱交換器を適用する際の問題の1つは、低温条件で動作する場合、着霜によって熱交換能力が急速に低下し、マルチチャネル熱交換器の熱交換性能が大幅に低下することである。
本開示は、出願人が関連技術の熱交換器に以下の技術的問題が存在することを認識・発見した後に作成したものである。
関連技術の熱交換器をヒートポンプシステムに使用するときに、風上側の熱交換の温度差が大きく、入気方向に沿って熱交換の温度差が小さくなり、熱交換器の熱交換量が継続的に減少するが、同時に風上側の空気湿度が高く、風上側に沿って減少するため、風上側に着霜が集中するほか、風抵抗が増加し、風量が減少して、熱交換器の熱交換能力がより速く減衰する、ということを出願人が発見した。
本開示の実施形態は、従来技術に存在する技術的問題の1つ以上を解決し、熱交換器の熱交換能力の減衰を遅らせ、着霜条件での熱交換効率を改善することが意図される。
本開示の一態様の実施形態は、扁平管を提供する。
本開示の他の態様の実施形態は、マルチチャネル熱交換器を提供する。
本開示のさらに他の態様の実施形態は、空調冷却システムを提供する。
本開示の第1の態様の実施形態の扁平管によれば、前記扁平管は、当該扁平管の厚さ方向において互いに平行する第1縦方向側面及び第2縦方向側面と、当該扁平管の幅方向において互いに向ける第3縦方向側面及び第4縦方向側面と、を含む。前記第1縦方向側面及び前記第2縦方向側面間の距離は、前記第3縦方向側面及び前記第4縦方向側面間の距離より小さい。前記扁平管には、当該扁平管の長手方向に沿って延びる複数の流路を有し、同じ前記扁平管の複数の前記流路は互いに平行しながら、当該扁平管の幅方向において間隔を置いて配置される。前記扁平管の幅方向の中心線は、前記扁平管を第1部分及び第2部分に分けて、前記第1部分の流通断面積はA1、前記第2部分の流通断面積はA2であって、A2>A1である。前記扁平管の前記第1部分及び第2部分は、吸気口から排気口への方向に沿って設けられる。
本開示の第2の態様の実施形態の扁平管によれば、前記扁平管は、当該扁平管の厚さ方向において互いに平行する第1縦方向側面及び第2縦方向側面と、当該扁平管の幅方向において互いに向ける第3縦方向側面及び第4縦方向側面と、を含む。前記第1縦方向側面及び前記第2縦方向側面間の距離は、前記第3縦方向側面及び前記第4縦方向側面間の距離より小さい。前記扁平管には、当該扁平管の長手方向に沿って延びる複数の流路を有し、同じ前記扁平管の複数の前記流路は互いに平行しながら、当該扁平管の幅方向において間隔を置いて配置され、前記扁平管の幅方向に沿って、前記扁平管を同じ幅の第1部分、第2部分及び第3部分に分けて、前記第1部分の流通断面積はA1、前記第2部分の流通断面積はA2、前記第3部分の流通断面積はA3であって、A2>A1、及び/又はA2>A3である。
本開示の第3の態様の実施形態の扁平管によれば、前記扁平管は、当該扁平管の厚さ方向において互いに平行する第1縦方向側面及び第2縦方向側面と、当該扁平管の幅方向において互いに向ける第3縦方向側面及び第4縦方向側面と、を含む。前記第1縦方向側面及び前記第2縦方向側面間の距離は、前記第3縦方向側面及び前記第4縦方向側面間の距離より小さい。前記扁平管には、当該扁平管の長手方向に沿って延びるnセットの流路を有し、nセットの前記流路は、当該扁平管の幅方向において間隔を置いて配置される。第1セットの前記流路の流通断面積の和はA1、......、第kセットの前記流路の流通断面積の和はAk、......、第nセットの前記流路の流通断面積の和はAnであって、1<k≦nである。ここで、Ak≧1.2Ak-1、k>1、そしてkは整数値である。
本開示の前記いずれかの実施形態の扁平管によれば、扁平管の内部流路の断面積を改めて設計して、風下側の領域の流通断面積を最大化することで、着霜の場合においても、風上側の着霜程度を軽減し、熱交換器の着霜による詰まりを改善して、熱交換器の着霜条件での熱交換性能を向上させることができる。
本開示の実施形態によるマルチチャネル熱交換器は、前記いずれかの実施形態に記載の扁平管を含む。
本開示の実施形態による空調冷却システムは、前記本開示の実施形態に記載のマルチチャネル熱交換器を含む。
前記空調冷却ステム及び前記マルチチャネル熱交換器は、現有技術の強みと同じであるため、ここで説明を省略する。
以下では、本開示の一部の追加態様及び強みについて説明している。下記の説明又は本開示の実施により、その一部の内容を理解できる。
以下の図面を参照することにより、本開示の前記及び/又は追加の態様、強みがより明らかになり、理解しやすくなる。
本開示の実施形態に係るマルチチャネル熱交換器の構成図である。 本出願の実施形態に係るマルチチャネル熱交換器の側面構成図(矢印方向は空気の流れ方向)である。 本開示の実施形態に係るマルチチャネル熱交換器のフィンの1つの角度から見る構成図である。 本開示の実施形態に係るマルチチャネル熱交換器のフィンのもう1つの角度から見る構成図である。 本開示の実施形態に係るマルチチャネル熱交換器の扁平管及びフィンの構成図である。 本開示の実施形態に係るマルチチャネル熱交換器の扁平管及びフィンの端面構成図である。 図6のA-Aの断面図(矢印方向は空気の流れ方向)である。 本開示の実施形態に係るマルチチャネル熱交換器と、一般的なマルチチャネル熱交換器との熱交換量の比較図である。 本開示の実施形態に係るマルチチャネル熱交換器と、一般的なマルチチャネル熱交換器との着霜量の比較図である。 本開示の第1実施形態に係るマルチチャネル熱交換器の扁平管の断面図である。 本開示の第2実施形態に係るマルチチャネル熱交換器の扁平管の断面図である。 本開示の第3実施形態に係るマルチチャネル熱交換器の扁平管の断面図である。 本開示の第4実施形態に係るマルチチャネル熱交換器の扁平管の断面図である。 本開示の実施形態に係る横挿し型のフィンの構成図である。 熱交換器の熱交換量及び含水量を示す図である。 本開示の実施形態に係るマルチチャネル熱交換器の扁平管の断面図である。 他の実施形態による図6のA-Aの断面図(矢印方向は空気の流れ方向)である。 図17の対応する実施形態に係るマルチチャネル熱交換器の扁平管の断面図である。
以下では、本開示の実施形態について詳しく説明する。前記実施形態の例を図面に示す。ここで、最初から最後までの同じ又は類似の参照符号は、同じ又は類似の要素、又は同じ又は類似の機能を有する要素を示す。下記の図面によって説明されている実施形態は例示的なものであって、本開示を説明するために使用され、本開示を限定するものではない。
以下では、本開示の実施形態によるマルチチャネル熱交換器100について、図1~図9及び図14~16を参照しつつ説明する。
図1及び図2に示すように、本開示の実施形態によるマルチチャネル熱交換器100は、第1ヘッダー配管10と、第2ヘッダー配管20と、複数の扁平管30と、複数の第1フィン41と、複数の第2フィン42と、を含む。
図1に示すように、第1ヘッダー配管10の軸方向は、第2ヘッダー配管20の軸方向と平行し、第1ヘッダー配管10及び第2ヘッダー配管20は、互いに平行に間隔を置いて設けられ、第1ヘッダー配管10及び第2ヘッダー配管20は扁平管30の長手方向に沿って配置される。第1ヘッダー配管10をインレットヘッダー、第2ヘッダー配管20をアウトレットヘッダーとすることができる。若しくは、第1ヘッダー配管10をアウトレットヘッダー、第2ヘッダー配管20をインレットヘッダーとすることができる。
複数の扁平管30は、扁平管30の厚さ方向において平行に配置され、扁平管30の厚さ方向は、第1ヘッダー配管10の軸方向、第2ヘッダー配管20の軸方向と互いに平行することができる。複数の扁平管30を、第1ヘッダー配管10の軸方向及び第2ヘッダー配管20の軸方向に沿って間隔を置いて配置することができる。扁平管30の第1端部は第1ヘッダー配管10に、扁平管30の第2端部は第2ヘッダー配管20に接続されているため、第1ヘッダー配管10と第2ヘッダー配管20とがつながり、熱交換媒体は、第1ヘッダー配管10――扁平管30――第2ヘッダー配管20又は第2ヘッダー配管20――扁平管30――第1ヘッダー配管10の間に流れられる。第1ヘッダー配管10に第1インターフェース、第2ヘッダー配管20に第2インターフェースを設けられる。熱交換器を空気調和システム全体又は他の熱交換システムの中に接続するために、第1インターフェース及び第2インターフェースは外部管路との接続に使用される。
図2、図5及び図16に示すように、扁平管30は、第1縦方向側面30aと、第2縦方向側面30bと、第3縦方向側面30cと、第4縦方向側面30dと、を含む。ここで、第1縦方向側面30a及び第2縦方向側面30bは、扁平管30の厚さ方向に沿って互いに向けて平行し、第3縦方向側面30c及び第4縦方向側面30dは、扁平管30の幅方向に沿って互いに向け、第1縦方向側面30a及び第2縦方向側面30b間の距離は、第3縦方向側面30c及び第4縦方向側面30d間の距離より小さい。つまり、当該扁平管30の厚さは幅より小さい。
マルチチャネル熱交換器100を実際に応用するとき、空気は2つの扁平管30の間の間隔を通して流れる。つまり、空気は第1縦方向側面30a及び第2縦方向側面30bを通る。図16に示すように、本開示の扁平管30の中で、第1縦方向側面30a及び第2縦方向側面30bは平行に設けられる。つまり、扁平管30の厚さは、入気方向に沿って変化しないということであって、扁平管30自身による空気の流動性への影響が小さい。
図16に示すように、扁平管30には、当該扁平管30の長手方向に沿って延びる複数の流路30eを有し、同じ扁平管30の複数の流路30eは互いに平行しながら、当該扁平管30の幅方向において間隔を置いて配置される。扁平管30の幅方向の中心線は、扁平管30を第1部分31及び第2部分32に分けて、第1部分31の流通断面積はA1、第2部分32の流通断面積はA2であって、A2>A1である。扁平管30の第1部分31及び第2部分32は、吸気口から排気口への方向に沿って設けられる。
なお、扁平管30自身の熱交換効果のみを考慮する場合、第2部分32の流通断面積は、第1部分31の流通断面積より大きいため、より多い冷媒を通過することが可能であって、扁平管30の第2部分32の熱交換効果は、扁平管30の第1部分31の熱交換効果と比較して、よりよくなることを理解されたい。
ここで、第1部分31の流路30eの数と、第2部分32の流路30eの数とは、等しいことも等しくないこともある。
一部の実施形態において、図16に示すように、扁平管30の幅方向の中心線は流路30eを通らない。このような場合、第1部分31の流路30eはすべて、完全な流路30eであって、第2部分32の流路30eはすべて、完全な流路30eである。ここで、第1部分31にある流路30eの流通断面積の和はA1、第2部分32にある流路30eの流通断面積の和はA2である。
他の実施形態において、扁平管30の幅方向の中心線は、1つの流路30eを通す。このような場合、最も真ん中の1つの流路30eは、当該中心線によって2つの部分に分けられ、1つは第1部分31に、もう1つは第2部分32にある。第1部分31にある流路30eの断面積と、真ん中にあるその流路30eの第1部分31側の流通断面積との和はA1、第2部分32にある流路30eの断面積と、真ん中にあるその流路30eの第2部分32側の流通断面積との和は、A2である。
図6に示すように、扁平管30の第1縦方向側面30a及び隣接する1つの扁平管30の第2縦方向側面30b間に、フィン40が設けられ、フィン40には、扁平管30の厚さ方向において互いに向ける両端部を有する。フィン40の両端部はそれぞれ、隣接する扁平管30の第1縦方向側面30a及び第2縦方向側面30bに接続されている。
ここで、図5及び図7に示すように、本開示のフィン40は第1フィン41及び第2フィン42に分けられ、第1フィン41及び第2フィン42は、1つの扁平管30の第1縦方向側面30a及び隣接する1つの扁平管30の第2縦方向側面30bの間に設けられ、第1フィン41及び第2フィン42は扁平管30の幅方向に沿って設けられる。第1フィン41には、扁平管30の厚さ方向において互いに向ける両端部を有し、第1フィン41の両端部はそれぞれ、隣接する扁平管30の第1部分31に接続されている。第2フィン42には、扁平管30の厚さ方向において互いに向ける両端部を有し、第2フィン42の両端部はそれぞれ、隣接する扁平管30の第2部分32に接続されている。第2フィン42の空気側の伝熱係数は、第1フィン41の空気側の伝熱係数より大きい。
関連技術において、マルチチャネル熱交換器のエネルギー効率を向上させるために、主に着霜問題に対して改善する。低温条件で動作する場合、特に温度が約0℃の場合、空気中の含水量が多く、このときに空調室外機は蒸発器モードで稼働し、空気中の水分は結露又は直接霜になり、熱交換器に付着する。これにより、熱交換器の風抵抗を増大し、風量を減少する可能性があって、熱交換器の熱交換性能がより速く減衰し、熱交換器の熱交換効率に影響を与える。
関連技術において、扁平管内の複数の流路は均一に設けられ、流路の構造は同じであって、対応するフィンも同じように設けられる。図8及び図9に示すように、このような構造の扁平管は、実際の使用において、風上側の熱交換の温度差は比較的大きいため、風上側の熱交換器の熱交換量が大きく、風下側の熱交換器の熱交換量は比較的小さい。同時に、風上側の空気の含水量が多く、風上側のフィン領域の着霜量が多い。風下側のフィンの着霜量は比較的少ない。これにより、風上側は大量の霜によって詰められやすく、熱交換器の熱交換性能の減衰が比較的速く、熱交換器全体の熱交換効果に影響を与える。
図8及び図9に示すように、本開示のマルチチャネル熱交換器100は、風下側の第2部分32の流通断面積が風上側の第1部分31の流通断面積より大きく、風下側の第2フィン42の空気側の伝熱係数が風上側の第1フィン41の空気側の伝熱係数より大きいように設計されているため、一定程度で熱交換の温度差の縮小による熱交換量及び着霜量への影響のバランスを整えることが可能であって、風下側の熱交換量を向上させながら、風上側の着霜量を低減し、熱交換性能の減衰を遅らせて、全体的な熱交換効果を大幅に向上させることができる。
なお、前記風上側は、空気が先に通して流れる側であって、風下側は、空気が後に通して流れる側である。つまり、空気が先に扁平管30の第1部分31を通して流れた後、扁平管30の第2部分32を通して流れる。
本開示のマルチチャネル熱交換器100は、扁平管30の内部流路30eの断面積及び異なる領域のフィン40の空気側の伝熱係数を結合して設計されているため、風上側の扁平管30の内部流通面積を減少するほか、冷媒の流量を減少し、同時に風上側のフィン及び空気間の熱交換、冷媒から空気への熱量交換を減少する。これにより、着霜条件で、風上側の着霜程度を減少し、熱交換器の着霜による詰まりを改善して、さらに熱交換器の着霜条件での熱交換性能を向上させることができる。
一部の実施形態において、A2≧1.2A1である。例えば、A2=1.5A1である。発明者が大量の実験から、第1部分31及び第2部分32の流通断面積が前記関係に満たす場合、熱交換器の着霜による詰まりを効果的に改善し、着霜量が扁平管の幅方向においてより均一に分布され、熱交換器の着霜条件での熱交換性能を向上させることができる。
一部の実施形態において、第1部分31には、複数の流路30eを有し、第2部分32には、複数の流路30eを有する。第1部分31にあるいずれか1つの流路30eの流通断面積が、第2部分32にあるいずれか1つの流路30eの流通断面積より小さい。
一部の実施形態において、図16に示すように、第1部分31には、複数の流路30eを有し、第2部分32には、複数の流路30eを有する。第1部分31にあるいずれか1つの流路30eの流通断面積が、第2部分32にある1つ以上の流路30eの流通断面積より小さい。
一部の実施形態において、図16に示すように、各流路30eは、扁平管30の厚さ方向において長さが同じである。このように、異なる流路30eから扁平管30の第1縦方向側面30a及び第2縦方向側面30bまでの距離は相当し、マルチチャネル熱交換器100全体の信頼性要件を満たすことができる。
本開示の実施形態に係るマルチチャネル熱交換器100のフィン40は波状型又は横挿し型とすることができる。波状型を図3~図7に、横挿し型を図14に示す。
図3~図7に示す実施形態において、複数の第1フィン41の両端部は、扁平管30の長手方向に沿って首尾が順次に接続され、波状に形成される。複数の第1フィン41は、1つの波状の完全なフィンに形成することができる。波状の完全なフィンに隣接する波高点と波低点との間は、1つの第1フィン41に形成され、波状の完全なフィンの波高点と波低点はそれぞれ、隣接する2つの扁平管30の第1縦方向側面30a及び第2縦方向側面30bに接続されている。
勿論、図14に示すように、第1フィン41は横挿し型とすることもできる。複数の第1フィン41を扁平管30の長手方向において平行に間隔を置いて設ける。第1フィン41の一側には、複数の切り欠き43を有し、扁平管30の第1部分31はそれぞれ切り欠き43に挿入される。
図3~図7に示す実施形態において、複数の第2フィン42の両端部は、扁平管30の長手方向に沿って首尾が順次に接続され、波状に形成される。複数の第2フィン42は、1つの波状の完全なフィンに形成することができる。波状の完全なフィンに隣接する波高点と波低点との間は、1つの第2フィン42に形成され、波状の完全なフィンの波高点と波低点はそれぞれ、隣接する2つの扁平管30の第1縦方向側面30a及び第2縦方向側面30bに接続されている。
図3に示すように、扁平管30の長手方向における、隣接する2つのフィン40間の間隔はFpである。扁平管30の長手方向に沿って複数のフィン40の両端部の首尾が順次に接続され、波状に形成される場合、Fpは波状の完全なフィンの隣接する1つの波高点及び波低点の、波長方向における間隔である。つまり、Fpは1番目のフィン40の、第1縦方向側面30aに接続される端部から、2番目のフィン40の、第2縦方向側面30bに接続される端部まで、扁平管30の長手方向における間隔である。フィン40が横挿し型である場合、Fpは扁平管30の長手方向における、隣接する2つのフィン40の面と面との距離である。
一部の実施形態において、扁平管30の長手方向において隣接する2つの第1フィン41間の間隔はFp1、扁平管30の長手方向において隣接する2つの第2フィン42間の間隔はFp2である。ここで、Fp2<Fp1である。つまり、第2フィン42の密度がより大きい。このように、第2フィン42に接続される第2部分32はよりよく放熱することができる。
図3~図7に示すように、フィン40には、扁平管30の幅方向に沿って複数のシャッター40aを設けることが可能である。図3に示すように、フィン40のシャッター40aの窓処理長さはLであって、Lはシャッター40aからフィン40に沿った両端部の長さである。シャッター40aの窓処理長さLは通常、当該フィン40の長さより小さい。
図3~図7に示すように、フィン40には、扁平管30の幅方向に沿って複数のシャッター40aを設けることが可能である。図4に示すように、フィン40のシャッター40aの窓処理角度はRであって、シャッター40aの窓処理角度Rは、シャッター40a及びフィン40の本体間の、面と面との間の角度である。
図3~図7に示すように、フィン40には、扁平管30の幅方向に沿って複数のシャッター40aを設けることが可能である。図4に示すように、隣接する2つのフィン40のシャッター40aの窓処理間隔はLpであって、Lpは隣接する2つのフィン40のシャッター40aから扁平管30の幅方向に沿った距離である。例えば、1つのシャッター40aの中心点から、隣接する1つのシャッター40aの中心点までの距離である。
一部の実施形態において、マルチチャネル熱交換器100には、下記の特徴の少なくとも1つを有する。a.第1フィン41及び第2フィン42の両方とも、扁平管30の幅方向に沿って配置される複数のシャッター40aが設けられ、第1フィンのシャッター40aの窓処理長さはL1、第2フィン42のシャッター40aの窓処理長さはL2である。ここで、L2>L1である。b.第1フィン41及び第2フィン42の両方とも扁平管30の幅方向に沿って配置される複数のシャッター40aが設けられ、第1フィン41のシャッター40aの窓処理角度はR1、第2フィン42のシャッター40aの窓処理角度はR2である。ここで、R2>R1である。c.第1フィン41及び第2フィン42の両方とも扁平管30の幅方向に沿って配置される複数のシャッター40aが設けられ、隣接する2つの第1フィン41のシャッター40aの窓処理間隔はLp1、隣接する2つの第2フィン42のシャッター40aの窓処理間隔はLp2である。ここで、A2/Lp2≧A1/Lp1である。d.第2フィン42には、扁平管30の幅方向に沿って配置される複数のシャッター40aが設けられ、第1フィン41には、シャッター40aが設けられていない。
例えば、一実施形態において、マルチチャネル熱交換器100は、「a.第1フィン41及び第2フィン42の両方とも、扁平管30の幅方向に沿って配置される複数のシャッター40aが設けられ、第1フィンのシャッター40aの窓処理長さはL1、第2フィン42のシャッター40aの窓処理長さはL2である。ここで、L2>L1である」という条件を満たすことができる場合、第2フィン42の空気側の伝熱係数又は放熱性能は第1フィン41の空気側の伝熱係数より優れるようになり、流通断面積が比較的大きい第2部分32と組み合わせることで、風上側のフィン及び空気間の熱交換を減少し、冷媒から空気への熱量交換を軽減することができる。このように、着霜条件において、風上側の着霜程度を減少し、熱交換器の着霜による詰まりを改善して、熱交換器の着霜条件における熱交換性能を向上させることができる。
例えば、他の実施形態において、マルチチャネル熱交換器100は、「b.第1フィン41及び第2フィン42の両方とも扁平管30の幅方向に沿って配置される複数のシャッター40aが設けられ、第1フィン41のシャッター40aの窓処理角度はR1、第2フィン42のシャッター40aの窓処理角度はR2である。ここで、R2>R1である」という条件を満たすことができる場合、つまり、第2フィン42のシャッター40aの窓処理角度はさらに大きく、空気は第2フィン42のシャッター40aに流れやすくなって、第2フィン42と熱交換することができる。これにより、第2フィン42の空気側の伝熱係数又は放熱性能は第1フィン41の空気側の伝熱係数より優れるようになり、流通断面積が比較的大きい扁平管の第2部分32と組み合わせることで、風上側のフィン及び空気間の熱交換を減少し、冷媒から空気への熱量交換を軽減することができる。このように、着霜条件において、風上側の着霜程度を減少し、熱交換器の着霜による詰まりを改善して、熱交換器の着霜条件における熱交換性能を向上させることができる。
さらに他の実施形態において、マルチチャネル熱交換器100は、「c.第1フィン41及び第2フィン42の両方とも扁平管30の幅方向に沿って配置される複数のシャッター40aが設けられ、隣接する2つの第1フィン41のシャッター40aの窓処理間隔はLp1、隣接する2つの第2フィン42のシャッター40aの窓処理間隔はLp2である。ここで、A2/Lp2≧A1/Lp1である」という条件を満たすことができる場合、第2フィン42の対応する第2部分32の流通面積と窓処理間隔との比率は大きい。これにより、第2フィン42の空気側の伝熱係数又は放熱性脳は第1フィン41の空気側の伝熱係数より優れるようになり、流通断面積が比較的大きい扁平管の第2部分32と組み合わせることで、風上側のフィン及び空気間の熱交換をさらに減少し、第2フィンの空気伝熱の許容差を向上させる。着霜条件において、風上側の着霜程度を減少し、熱交換器の着霜による詰まりを改善して、熱交換器の着霜条件における熱交換性能を向上させることができる。
さらに他の実施形態において、マルチチャネル熱交換器100は、「d.第2フィン42には、扁平管30の幅方向に沿って配置される複数のシャッター40aが設けられ、第1フィン41には、シャッター40aが設けられていない」という条件を満たすことができる場合、シャッター40aが設けられている第2フィン42の空気側の伝熱係数又は放熱性能は第1フィン41の空気側の伝熱係数より優れるようになり、流通断面積が比較的大きい扁平管の第2部分32と組み合わせることで、風上側のフィン及び空気間の熱交換をさらに減少し、空気が第1フィンを通る速度が速くなる。このように、着霜条件において、風上側の着霜程度を減少し、熱交換器の着霜による詰まりを改善して、熱交換器の着霜条件における熱交換性能を向上させることができる。
他の実施形態において、マルチチャネル熱交換器100が前記条件a、b、c、dのうち、複数の条件を満たす場合については、ここで説明を省略する。
本開示はまた、空調冷却システムを開示する。
本開示の空調冷却システムは、前記いずれか1つの実施形態に係るマルチチャネル熱交換器100を含み、空気は先に扁平管30の第1部分31を通して流れてから、扁平管30の第2部分32を通して流れる。実際の実施において、空調冷却システムの換気扇は、マルチチャネル熱交換器100に向けて設けられる。また、空気がマルチチャネル熱交換器100を通る方向において、扁平管30の第1部分は、第2部分32の上流にある。
本開示の空調冷却システムは、扁平管30の内部流路30eの断面積及び異なる領域のフィン40の、空気側の伝熱係数を結合して設計されており、マルチチャネル熱交換器100の風上側及び風下側の熱交換効率のバランスを整えることが可能であって、着霜しにくく、空調冷却システムの熱交換効率が高い。
本開示の実施形態による空調冷却システムの圧縮機、スロットルなどその他の構成及び操作は、当業者にとって周知のことであるため、ここでは、説明を省略する。
以下では、図1~図9及び図14、図15、図17、図18を参照しつつ、本開示の実施形態に係るマルチチャネル熱交換器100について説明する。
図1及び図2に示すように、本開示の実施形態に係るマルチチャネル熱交換器100は、第1ヘッダー配管10と、第2ヘッダー配管20と、複数の扁平管30と、複数の第1フィン41と、複数の第2フィン42と、複数の第4フィン44と、を含む。
図1に示すように、第1ヘッダー配管10の軸方向は、第2ヘッダー配管20の軸方向と平行し、第1ヘッダー配管10及び第2ヘッダー配管20は、互いに平行に間隔を置いて設けられ、第1ヘッダー配管10及び第2ヘッダー配管20は扁平管30の長手方向に沿って配置される。第1ヘッダー配管10をインレットヘッダー、第2ヘッダー配管20をアウトレットヘッダーとすることができる。若しくは、第1ヘッダー配管10をアウトレットヘッダー、第2ヘッダー配管20をインレットヘッダーとすることができる。
複数の扁平管30は、扁平管30の厚さ方向において平行に配置され、扁平管30の厚さ方向は、第1ヘッダー配管10の軸方向、第2ヘッダー配管20の軸方向と互いに平行することができる。複数の扁平管30を、第1ヘッダー配管10の軸方向及び第2ヘッダー配管20の軸方向に沿って間隔を置いて配置することができる。扁平管30の第1端部は第1ヘッダー配管10に、扁平管30の第2端部は第2ヘッダー配管20に接続されているため、第1ヘッダー配管10と第2ヘッダー配管20とがつながり、熱交換媒体は、第1ヘッダー配管10――扁平管30――第2ヘッダー配管20又は第2ヘッダー配管20――扁平管30――第1ヘッダー配管10の間に流れられる。第1ヘッダー配管10に第1インターフェース、第2ヘッダー配管20に第2インターフェースを設けられる。熱交換器を空気調和システム全体又は他の熱交換システムの中に接続するために、第1インターフェース及び第2インターフェースは外部管路との接続に使用される。
まず、図18を参照しながら、本開示の実施形態に係る扁平管30について説明する。
図18に示すように、扁平管30は、第1縦方向側面30aと、第2縦方向側面30bと、第3縦方向側面30cと、第4縦方向側面30dと、を含む。ここで、第1縦方向側面30a及び第2縦方向側面30bは、扁平管30の厚さ方向に沿って互いに向けて平行し、第3縦方向側面30c及び第4縦方向側面30dは、扁平管30の幅方向に沿って互いに向け、第1縦方向側面30a及び第2縦方向側面30b間の距離は、第3縦方向側面30c及び第4縦方向側面30d間の距離より小さい。つまり、当該扁平管30の厚さは幅より小さい。
マルチチャネル熱交換器100を実際に応用するとき、空気は2つの扁平管30の間の間隔から流れる。つまり、空気は第1縦方向側面30a及び第2縦方向側面30bを通る。図18に示すように、本開示の扁平管30の中で、第1縦方向側面30a及び第2縦方向側面30bは平行に設けられる。つまり、扁平管30の厚さは、入気方向に沿って変化しないということであって、扁平管30自身による空気の流動性への影響が小さい。
図18に示すように、扁平管30には、当該扁平管30の長手方向に沿って延びる複数の流路30eを有し、同じ扁平管30の複数の流路30eは互いに平行しながら、当該扁平管30の幅方向において間隔を置いて配置される。扁平管30の幅方向に沿って、扁平管30を第1部分31、第2部分32、及び第3部分33に分けて、第1部分31の流通断面積はA1、第2部分32の流通断面積はA2、第3部分33の流通断面積はA3であって、A2>A1及び/又はA2>A3である。扁平管30の第1部分31、第2部分32、及び第3部分33は、吸気口から排気口への方向に沿って設けられる。
なお、扁平管30自身の熱交換効果のみを考慮する場合、第2部分32の流通断面積は、第1部分31の流通断面積より大きいため、より多い冷媒を通過することが可能であって、扁平管30の第2部分32の熱交換効果は、扁平管30の第1部分31の熱交換効果と比較してよりよくなり、第2部分32の流通断面積は、第3部分33の流通断面積より大きいため、より多い冷媒を通過することが可能であって、扁平管30の第2部分32の熱交換効果は、扁平管30の第3部分33の熱交換効果と比較してよりよくなることを理解されたい。
ここで、流通断面積を調整しやくなるため、第1部分31の流路30eの数と、第2部分32の流路30eの数とは、等しいことも等しくないこともある。
一部の実施形態において、扁平管30の幅方向における三等分線は流路30eを通らない。このような場合、第1部分31の流路30eはすべて、完全な流路30e、第2部分32の流路30eはすべて、完全な流路30e、第3部分33の流路30eはすべて、完全な流路30eである。ここで、第1部分31にある流路30eの流通断面積の和はA1、第2部分32にある流路30eの流通断面積の和はA2、第3部分33にある流路30eの流通断面積の和はA3である。
他の実施形態において、図18に示すように、扁平管30の幅方向における三等分線は流路30eを通る。このような場合、1つ又は2つの流路30eは対応する三等分線によって2つの部分に分けられる。図18に示す実施形態において、2つの三等分線はすべて流路30eを通り、そのうち、1つの流路30eの1つの部分は第1部分31にあり、もう1つは第2部分32にある。また、もう1つの流路30eの1つの部分は第2部分32にあり、もう1つの部分は第3部分33にある。A1は、第1部分31に完全に存在する流路30eの断面積及び第1部分31に部分的に存在する流路30eのその側の流通断面積の和である。A2は、第2部分32に完全に存在する流路30eの断面積及び第2部分32に部分的に存在する流路30eのその側の流通断面積の和である。A3は、第3部分33に完全に存在する流路30eの断面積及び第3部分33に部分的に存在する流路30eのその側の流通断面積の和である。
なお、第2部分32は、扁平管30の厚さ方向における中部にあり、実際使用中、第1部分31、第3部分33と外部の空気との間の熱交換効果がよく、扁平管及び熱交換器を設置・使用しやくなることを理解されたい。
関連技術において、マルチチャネル熱交換器のエネルギー効率を向上させるためには、主に着霜問題に対して改善する。低温条件で動作する場合、特に温度が約0℃の場合、空気中の含水量が多く、このときに空調室外機は蒸発器モードで稼働し、空気中の水分は結露又は直接霜になり、熱交換器に付着する。これにより、熱交換器の風抵抗を増大し、風量を減少する可能性があって、熱交換器の熱交換性能がより速く減衰し、熱交換器の熱交換効率に影響を与える。
関連技術において、扁平管内の複数の流路は均一に設けられ、流路のサイズは同じである。このような構造の扁平管は、実際使用中において、熱交換器の熱交換の温度差が入気方向に沿って縮めるため、風上側にある熱交換器の熱交換量は大きく、風下側にある熱交換器の熱交換量は小さい。これにより、当該熱交換器の風上側は大量の霜によって詰められやすく、熱交換器全体の熱交換効果に影響を与える。
本開示の扁平管30は、中央領域の流通断面積を最大限にするように設計されているため、中央領域の熱交換効果を改善又は向上させ、一定程度で入気時の熱交換の温度差による熱交換量への影響のバランスを整えることができる。風上領域の扁平管の流通断面積を減少することで、風下側の熱交換量を向上させ、風上側の着霜状況を改善して、全体的な熱交換効果を大幅に向上させることができる。
なお、前記風上側は、空気が先に通して流れる側であって、風下側は、空気が後に通して流れる側である。つまり、空気が先に扁平管30の第1部分31を通して流れた後、扁平管30の第2部分32を通して流れる。
本開示の扁平管30について、扁平管30の内部流路30eの断面積を改めて設計して、中央領域の流通断面積を最大限にして、扁平管30の第1部分、第2部分、第3部分は吸気口から排気口への方向に沿って設けることで、着霜の場合においても、風上側の着霜程度を軽減し、熱交換器の着霜による詰まりを改善して、熱交換器の着霜条件での熱交換性能を向上させることができる。
一部の実施形態において、A2≧1.2A1又はA2≧1.2A3であって、実際の実施において、A2≧1.2A1、かつA2≧1.2A3である。例えば、A2=1.8A1、A2=1.2A3である。発明者が大量の実験から、第1部分31及び第2部分32、第3部分33及び第2部分33の流通断面積が前記関係を満たす場合、熱交換器の着霜による詰まりを効果的に改善し、冷媒を各流路に合理的に割り当て、第3部分33の熱交換機能を効果的に利用して、熱交換器の着霜条件での熱交換性能を向上させることができる。
一部の実施形態において、A1=A3である。実際の実施において、扁平管30を押圧・加工・成型しやくなるため、複数の流路30eは扁平管30の幅方向の中心線に沿って対称に設けられる。
一部の実施形態において、第1部分31には、複数の流路30eを有し、第2部分32には、複数の流路30eを有し、第3部分33には、複数の流路30eを有する。第1部分31にあるいずれか1つの流路30eの流通断面積が、第2部分32にあるいずれか1つの流路30eの流通断面積より小さい。第3部分33にあるいずれか1つの流路30eの流通断面積が、第2部分32にあるいずれか1つの流路30eの流通断面積より小さい。
一部の実施形態において、図18に示すように、第1部分31には、複数の流路30eを有し、第2部分32には、複数の流路30eを有し、第3部分33には、複数の流路30eを有する。第1部分31にあるいずれか1つの流路30eの流通断面積が、第2部分32にあるいずれか1つの流路30eの流通断面積より小さい。第3部分33にあるいずれか1つの流路30eの流通断面積が、第2部分32にあるいずれか1つの流路30eの流通断面積より小さい。
実際の実施において、図18に示すように、流路30eの流通断面積のサイズと、当該流路30eから扁平管30の幅方向の中心線への距離との間には、負の関連がある。扁平管30の幅方向における中心線に近い流路30eの流通断面積は、中心線に遠い流路30eの流通断面積より大きい。
一部の実施形態において、図18に示すように、各流路30eは、扁平管30の厚さ方向において長さが同じである。このように、異なる流路30eから扁平管30の第1縦方向側面30aへの距離と、第2縦方向側面30bへの距離とは相当し、マルチチャネル熱交換器100全体が均一に熱交換できやすくなり、扁平管の信頼性を向上させる。
本開示の実施形態に係るマルチチャネル熱交換器100において、図6に示すように、扁平管30の第1縦方向側面30a及び隣接する1つの扁平管30の第2縦方向側面30b間に、フィン40が設けられ、フィン40には、扁平管30の厚さ方向において互いに向ける両端部を有する。フィン40の両端部はそれぞれ、隣接する扁平管30の第1縦方向側面30a及び第2縦方向側面30bに接続されている。
ここで、図5及び図17に示すように、本開示のフィン40は第1フィン41、第2フィン42及び第4フィン44に分けられ、第1フィン41、第2フィン42及び第4フィン44は、1つの扁平管30の第1縦方向側面30a及び隣接する1つの扁平管30の第2縦方向側面30bの間に設けられ、さらに第1フィン41、第2フィン42及び第4フィン44は、当該扁平管30の幅方向に沿って順次に設けられる。第1フィン41には、扁平管30の厚さ方向において互いに向ける両端部を有し、第1フィン41の両端部はそれぞれ、隣接する扁平管30の第1部分31に接続されている。第2フィン42には、扁平管30の厚さ方向において互いに向ける両端部を有し、第2フィン42の両端部はそれぞれ、隣接する扁平管30の第2部分32に接続されている。第4フィン44には、扁平管30の厚さ方向において互いに向ける両端部を有し、第4フィン44の両端部はそれぞれ、隣接する扁平管30の第3部分33に接続されている。
扁平管30は幅方向において流通断面積によって第1部分31、第2部分32、及び第3部分33に分けられ、さらにこれらの部分の外側に対応する第1フィン41、第2フィン42及び第4フィン44が設けられるため、各部分の放熱効果を比較的高いレベルに維持することができる。
本開示のマルチチャネル熱交換器100について、扁平管30内の流路30eの断面積を改めて設計することで、中央領域の流通断面積を最大限にする。このように、着霜の場合においても、風上側の着霜程度を軽減し、熱交換器の着霜による詰まりを改善しながら、中央領域、即ち、第2部分の熱交換効果を向上させて、熱交換器の着霜条件での熱交換性能を向上させることができる。
本開示の実施形態に係るマルチチャネル熱交換器100のフィン40は波状型又は横挿し型とすることができる。波状型を図3~図9及び図17に、横挿し型を図18に示す。
図3~図9及び図17に示す実施形態において、複数の第1フィン41の両端部は、扁平管30の長手方向に沿って首尾が順次に接続され、波状に形成される。複数の第1フィン41は、1つの波状の完全なフィンに形成することができる。波状の完全なフィンに隣接する波高点と波低点との間は、1つの第1フィン41に形成され、波状の完全なフィンの波高点と波低点はそれぞれ、隣接する2つの扁平管30の第1縦方向側面30a及び第2縦方向側面30bに接続されている。
勿論、図14に示すように、第1フィン41は横挿し型とすることもできる。複数の第1フィン41を扁平管30の長手方向において平行に間隔を置いて設ける。第1フィン41の一側には、複数の切り欠き43を有し、扁平管30の第1部分31はそれぞれ切り欠き43に挿入される。
図3~図9及び図17に示す実施形態において、複数の第2フィン42の両端部は、扁平管30の長手方向に沿って首尾が順次に接続され、波状に形成される。複数の第2フィン42は、1つの波状の完全なフィンに形成することができる。波状の完全なフィンに隣接する波高点と波低点との間は、1つの第2フィン42に形成され、波状の完全なフィンの波高点と波低点はそれぞれ、隣接する2つの扁平管30の第1縦方向側面30a及び第2縦方向側面30bに接続されている。
図3~図9及び図17に示す実施形態において、複数の第4フィン44の両端部は、扁平管30の長手方向に沿って首尾が順次に接続され、波状に形成される。複数の第1フィン44は、1つの波状の完全なフィンに形成することができる。波状の完全なフィンに隣接する波高点と波低点との間は、1つの第4フィン44に形成され、波状の完全なフィンの波高点と波低点はそれぞれ、隣接する2つの扁平管30の第1縦方向側面30a及び第2縦方向側面30bに接続されている。
勿論、図14に示すように、第4フィン44は横挿し型とすることもできる。複数の第4フィン44を扁平管30の長手方向において平行に間隔を置いて設ける。第4フィン44の一側には、複数の切り欠き43を有し、扁平管30の第3部分33はそれぞれ切り欠き43に挿入される。
一部の実施形態において、第2フィン42の空気側の伝熱係数は、第1フィン41の空気側の伝熱係数より大きく、第2フィン42の空気側の伝熱係数は、第4フィン44の空気側の伝熱係数より大きい。
関連技術において、扁平管内の複数の流路は、同じ設計を採用しており、対応するフィンも同じ設計である。このような構造の扁平管は、実際の使用において、空気の熱交換の温度差が継続的に縮めていくため、熱交換器の熱交換量が継続的に減少する。風上側の熱交換器の熱交換量は大きく、風下側の熱交換器の熱交換量は小さく、熱交換量は入気方向に沿って減少する。同時に、入気方向からの空気の含水量が減少し、風上側の空気の含水量が最も高いため、風上側のフィン領域の着霜量は多く、風下側のフィンの着霜量は少ない。これにより、風上側は大量の霜によって詰められやすく、熱交換器全体の熱交換効果に影響を与える。
本開示のマルチチャネル熱交換器100は、第2部分32の流通断面積が第1部分31の流通断面積より大きく、第2部分32の流通断面積が第3部分33の流通断面積より大きく、第2フィン42の空気側の伝熱係数が風上側の第1フィン41の空気側の伝熱係数より大きく、第2フィン42の空気側の伝熱係数が風上側の第4フィン44の空気側の伝熱係数より大きいように設計されているため、一定程度で熱交換の温度差の縮小による熱交換量及び着霜量への影響のバランスを整えることが可能であって、風下側及び気流方向の後ろ側にある扁平管、フィンの熱交換量を増加しながら、風上側の着霜量を低減し、熱交換器全体の温度レベルの差が小さく、全体的な熱交換効果を大幅に向上させることができる。
なお、前記風上側は、空気が先に通して流れる側であって、風下側は、空気が後に通して流れる側である。つまり、空気が先に扁平管30の第1部分31を通して流れてから、扁平管30の第2部分32を通して流れ、最後に第3部分33を通して流れる。扁平管30の第1部分31、第2部分32、及び第3部分33は、吸気口から排気口への方向に沿って設けられる。
本開示のマルチチャネル熱交換器100は、扁平管30の内部流路30eの断面積及び異なる領域のフィンの空気側の伝熱係数を結合して設計されているため、風上側の扁平管30の内部流通面積を減少するほか、冷媒の流量を減少し、同時に風上側のフィン及び空気間の熱交換、冷媒から空気への熱量交換を減少して、気流方向の後ろ側にある扁平管及びフィンの熱交換性能を向上させる。これにより、着霜条件で、風上側の着霜程度を減少しながら、熱交換器の着霜による詰まりを改善し、着霜位置を後ろへ移動して、さらに熱交換器の着霜条件での熱交換性能を向上させることができる。
図3に示すように、扁平管30の長手方向における、隣接する2つのフィン40間の間隔はFpである。扁平管30の長手方向に沿って複数のフィン40の両端部の首尾が順次に接続され、波状に形成される場合、Fpは波状の完全なフィンの隣接する1つの波高点及び波低点の、波長方向における間隔である。つまり、Fpは1番目のフィン40の、第1縦方向側面30aに接続される端部から、2番目のフィン40の、第2縦方向側面30bに接続される端部まで、扁平管30の長手方向における間隔である。フィン40が横挿し型である場合、Fpは扁平管30の長手方向における、隣接する2つのフィン40の面と面との距離である。
一部の実施形態において、扁平管30の長手方向において隣接する2つの第1フィン41間の間隔はFp1、扁平管30の長手方向において隣接する2つの第2フィン42間の間隔はFp2、扁平管30の長手方向において隣接する2つの第4フィン44間の間隔はFp3である。ここで、Fp2>Fp1、及び/又はFp2>Fp3である。つまり、第2フィン42のフィンの密度がより大きい。このように、第2フィン42に接続される第2部分32はよりよく放熱することができる。これにより、着霜条件において、風上側の着霜状況を改善し、より多くの空気が迅速に後ろ側に流れられるようにして、さらに熱交換器の着霜条件での熱交換性能を向上させる。
図3~図9及び図17に示すように、フィン40には、扁平管30の幅方向に沿って複数のシャッター40aを設けることが可能である。図3に示すように、フィン40のシャッター40aの窓処理長さはLであって、Lはシャッター40aからフィン40に沿った両端部の長さである。シャッター40aの窓処理長さLは通常、当該フィン40の長さより小さい。
図3~図9及び図17に示すように、フィン40には、扁平管30の幅方向に沿って複数のシャッター40aを設けることが可能である。図4に示すように、フィン40のシャッター40aの窓処理角度はRであって、シャッター40aの窓処理角度Rは、シャッター40a及びフィン40の本体間の、面と面との間の角度である。
図3~図9及び図17に示すように、フィン40には、扁平管30の幅方向に沿って複数のシャッター40aを設けることが可能である。図4に示すように、隣接する2つのフィン40のシャッター40aの窓処理間隔はLpであって、Lpは隣接する2つのフィン40のシャッター40aから扁平管30の幅方向に沿った距離である。例えば、1つのシャッター40aの中心点から、隣接する1つのシャッター40aの中心点までの距離である。
一部の実施形態において、マルチチャネル熱交換器100には、下記の特徴の少なくとも1つを有する。a.第1フィン41、第2フィン42、第4フィン44にはすべて、扁平管30の幅方向に沿って配置される複数のシャッター40aが設けられ、第1フィン41のシャッター40aの窓処理長さはL1、第2フィン42のシャッター40aの窓処理長さはL2、第4フィン44のシャッター40aの窓処理長さはL3である。ここで、L2>L1及び/又はL2>L3である。b.第1フィン41、第2フィン42、第4フィン44には、扁平管30の幅方向に沿って配置される複数のシャッター40aが設けられ、第1フィン41のシャッター40aの窓処理角度はR1、第2フィン42のシャッター40aの窓処理角度はR2、第4フィン44のシャッター40aの窓処理角度はR3である。ここで、R2>R1及び/又はR2>R3である。c.第1フィン41及び第2フィン42、第4フィン44には、扁平管30の幅方向に沿って配置される複数のシャッター40aが設けられ、隣接する2つの第1フィン41のシャッター40aの窓処理間隔はLp1、隣接する2つの第2フィン42のシャッター40aの窓処理間隔はLp2、隣接する2つの第4フィン44のシャッター40aの窓処理間隔はLp3である。ここで、Lp2>Lp1、Lp2>Lp3である。d.第2フィン42には、扁平管30の幅方向に沿って配置される複数のシャッター40aが設けられ、第1フィン41及び第4フィン44には、シャッター40aが設けられていない。
例えば、一実施形態において、マルチチャネル熱交換器100は、「a.第1フィン41、第2フィン42、第4フィン44にはすべて、扁平管30の幅方向に沿って配置される複数のシャッター40aが設けられ、第1フィン41のシャッター40aの窓処理長さはL1、第2フィン42のシャッター40aの窓処理長さはL2、第4フィン44のシャッター40aの窓処理長さはL3である。ここで、L2>L1及び/又はL2>L3である」という条件を満たすことができる場合、第2フィン42の空気側の伝熱係数又は放熱性能は、第1フィン41の空気側の伝熱係数より、第4フィン44の空気側の伝熱係数より優れるようになり、流通断面積が比較的大きい第2部分32と組み合わせることで、風上側のフィン及び空気間の熱交換を減少し、冷媒から空気への熱量交換を軽減することができる。このように、着霜条件において、風上側の着霜状況を改善して、熱交換器の着霜条件における熱交換性能を向上させることができる。
他の実施形態において、マルチチャネル熱交換器100は、「b.第1フィン41、第2フィン42、第4フィン44には、扁平管30の幅方向に沿って配置される複数のシャッター40aが設けられ、第1フィン41のシャッター40aの窓処理角度はR1、第2フィン42のシャッター40aの窓処理角度はR2、第4フィン44のシャッター40aの窓処理角度はR3である。ここで、R2>R1及び/又はR2>R3である」という条件を満たすことができる場合、つまり、第2フィン42のシャッター40aの窓処理角度はさらに大きく、空気は第2フィン42のシャッター40aに流れやすくなって、第2フィン42と熱交換することができる。これにより、第2フィン42の空気側の伝熱係数又は放熱性能は第1フィン41及び第4フィン44の空気側の伝熱係数より優れるようになり、流通断面積が比較的大きい扁平管の第2部分32と組み合わせることで、さらに風上側のフィン及び空気間の熱交換を減少し、冷媒から空気への熱量交換を軽減することができる。このように、着霜条件において、風上側の着霜程度を減少し、熱交換器の着霜による詰まりを改善して、熱交換器の着霜条件における熱交換性能を向上させることができる。
さらに他の実施形態において、マルチチャネル熱交換器100は、「c.第1フィン41及び第2フィン42、第4フィン44には、扁平管30の幅方向に沿って配置される複数のシャッター40aが設けられ、隣接する2つの第1フィン41のシャッター40aの窓処理間隔はLp1、隣接する2つの第2フィン42のシャッター40aの窓処理間隔はLp2、隣接する2つの第4フィン44のシャッター40aの窓処理間隔はLp3である。ここで、Lp2>Lp1、Lp2>Lp3である」という条件を満たすことができる場合、第2フィン42の窓処理間隔が大きいため、空気側の伝熱係数又は放熱性能は第1フィン41及び第4フィン44の空気側の伝熱係数より優れるようになり、流通断面積が比較的大きい扁平管の第2部分32と組み合わせることで、風上側のフィン及び空気間の熱交換を減少し、冷媒から空気への熱量交換を軽減することができる。このように、着霜条件において、風上側の風抵抗を減少しながら、風上側の着霜状況を改善し、熱交換器の着霜による詰まりを改善して、さらに熱交換器の着霜条件における熱交換性能を向上させることができる。
さらに他の実施形態において、マルチチャネル熱交換器100は、「d.第2フィン42には、扁平管30の幅方向に沿って配置される複数のシャッター40aが設けられ、第1フィン41及び第4フィン44には、シャッター40aが設けられていない」という条件を満たすことができる場合、シャッター40aが設けられている第2フィン42の空気側の伝熱係数又は放熱性能は第1フィン41及び第4フィン44の空気側の伝熱係数より優れるようになり、流通断面積が比較的大きい第2部分32と組み合わせることで、風上側のフィン及び空気間の熱交換を減少し、冷媒から空気への熱量交換を軽減して、熱交換器を設置・使用しやすくようにすることができる。また、着霜条件において、さらに風上側の熱交換効果を減少し、熱交換器の入気方向中央部に沿った熱交換効果を強化して、熱交換の温度差分布及び着霜の関連関係を調整する。このように、風上側の着霜程度を減少し、熱交換器の着霜による詰まりを改善して、さらに熱交換器の着霜条件における熱交換性能を向上させることができる。
他の実施形態において、マルチチャネル熱交換器100が前記条件a、b、c、dのうち、複数の条件を満たす場合については、ここで説明を省略する。
本開示はまた、空調冷却システムを開示する。
本開示の空調冷却システムは、前記いずれか1つの実施形態に係るマルチチャネル熱交換器100を含み、空気は先に扁平管30の第1部分31を通して流れてから、扁平管30の第2部分32を通して流れ、その後に扁平管30の第3部分33を通して流れる。実際の実施において、空調冷却システムの換気扇は、マルチチャネル熱交換器100に向けて設けられる。また、空気がマルチチャネル熱交換器100を通る方向において、扁平管30の第1部分31は、第2部分32の上流にあり、扁平管30の第2部分32は、第3部分33の上流にある。
本開示の空調冷却システムは、扁平管30の内部流路30eの断面積及び異なる領域のフィンの、空気側の伝熱係数を結合して設計されており、マルチチャネル熱交換器100の風上側及び風下側の熱交換効率のバランスを整えることが可能であって、熱交換器中央部の熱交換効果を強化し、着霜しにくく、空調冷却システムの熱交換効率が高い。
以下では、本開示の一実施形態によるマルチチャネル熱交換器100について、図1~図13を参照しつつ説明する。
図1及び図2に示すように、本開示の実施形態によるマルチチャネル熱交換器100は、第1ヘッダー配管10と、第2ヘッダー配管20と、複数の扁平管30と、第1~第nセットのフィン、を含む。
図1に示すように、第1ヘッダー配管10の軸方向は、第2ヘッダー配管20の軸方向と平行し、第1ヘッダー配管10及び第2ヘッダー配管20は、互いに平行に間隔を置いて設けられ、第1ヘッダー配管10及び第2ヘッダー配管20は扁平管30の長手方向に沿って配置される。第1ヘッダー配管10をインレットヘッダー、第2ヘッダー配管20をアウトレットヘッダーとすることができる。若しくは、第1ヘッダー配管10をアウトレットヘッダー、第2ヘッダー配管20をインレットヘッダーとすることができる。
複数の扁平管30は、扁平管30の厚さ方向において平行に配置され、扁平管30の厚さ方向は、第1ヘッダー配管10の軸方向、第2ヘッダー配管20の軸方向と互いに平行することができる。複数の扁平管30を、第1ヘッダー配管10の軸方向及び第2ヘッダー配管20の軸方向に沿って間隔を置いて配置することができる。扁平管30の第1端部は第1ヘッダー配管10に、扁平管30の第2端部は第2ヘッダー配管20に接続されているため、第1ヘッダー配管10と第2ヘッダー配管20とがつながり、熱交換媒体は、第1ヘッダー配管10――扁平管30――第2ヘッダー配管20又は第2ヘッダー配管20――扁平管30――第1ヘッダー配管10の間に流れられる。第1ヘッダー配管10に第1インターフェース、第2ヘッダー配管20に第2インターフェースを設けられる。熱交換器を空気調和システム全体又は他の熱交換システムの中に接続するために、第1インターフェース及び第2インターフェースは外部管路との接続に使用される。
まず、図10~図13を参照しながら、本開示の実施形態に係る扁平管30について説明する。
図10~図13に示すように、扁平管30は、第1縦方向側面30aと、第2縦方向側面30bと、第3縦方向側面30cと、第4縦方向側面30dと、を含む。ここで、第1縦方向側面30a及び第2縦方向側面30bは、扁平管30の厚さ方向に沿って互いに向けて平行し、第3縦方向側面30c及び第4縦方向側面30dは、扁平管30の幅方向に沿って互いに向け、第1縦方向側面30a及び第2縦方向側面30b間の距離は、第3縦方向側面30c及び第4縦方向側面30d間の距離より小さい。つまり、当該扁平管30の厚さは幅より小さい。
マルチチャネル熱交換器100を実際に応用するとき、空気は2つの扁平管30の間の間隔を通して流れる。つまり、空気は第1縦方向側面30a及び第2縦方向側面30bを通る。図10~図13に示すように、本開示の扁平管30の中で、第1縦方向側面30a及び第2縦方向側面30bは平行に設けられる。つまり、扁平管30の厚さは、入気方向に沿って変化しないということであって、扁平管30自身による空気の流動性への影響が小さい。
図10~図13に示すように、扁平管30には、当該扁平管30の長手方向に沿って延びるnセットの流路を有し、nセットの前記流路は、当該扁平管30の幅方向において間隔を置いて配置される。第1セットの流路31の流通断面積の和はA1、......、第kセットの流路の流通断面積の和はAk、......、第nセットの流路の流通断面積の和はAnであって、1<k≦nである。ここで、Ak≧1.2Ak-1、k>1、そしてkは整数値である。
なお、扁平管30自身の熱交換効果のみを考慮する場合、当該扁平管30の幅方向における後のセットの流路の流通断面積の和は、前のセットの流路の流通断面積の1.2倍より大きいため、扁平管30の各領域の熱交換効果は、当該扁平管30の幅方向に沿ってだんだんよくなることを理解されたい。
関連技術において、マルチチャネル熱交換器のエネルギー効率を向上させるためには、主に着霜問題に対して改善する。低温条件で動作する場合、特に温度が約0℃の場合、空気中の含水量が多く、このときに空調室外機は蒸発器モードで稼働し、空気中の水分は結露又は直接霜になり、熱交換器に付着する。これにより、熱交換器の風抵抗を増大し、風量を減少する可能性があって、熱交換器の熱交換性能がより速く減衰し、熱交換器の熱交換効率に影響を与える。
関連技術において、図8及び図9に示すように、扁平管内の複数の流路は、同じ設計を採用しており、このような構造の扁平管は、実際の使用において、熱交換の温度差は継続的に縮めていくため、熱交換量が継続的に減少するほか、風上側の扁平管領域の熱交換量は大きく、風下側の扁平管領域の熱交換量は小さい。これにより、当該熱交換器の温度レベルの差が大きく、風下側の熱交換効果が悪く、熱交換器全体の熱交換効果に影響を与える。
本開示の扁平管30は、風下側領域の流通断面積を大きく設計されているため、風下側領域の熱交換効果を改善し、一定程度で熱交換の温度差の縮小による熱交換量への影響のバランスを整えることができる。風下側の熱交換量を増加し、全体的な熱交換器の温度レベルの差が小さく、全体的な熱交換効果を大幅に向上させることができる。
なお、前記風上側は、空気が先に通して流れる側であって、風下側は、空気が後に通して流れる側である。つまり、空気が先に扁平管30における第1セットの流路に対応する領域を通して流れてから、扁平管30における第kセットの流路に対応する領域を通して流れ、最後に扁平管30における第nセットの流路に対応する領域を通して流れる。
本開示の扁平管30について、扁平管30内の流路30eの断面積を改めて設計することで、風下側領域の流通断面積を増加する。このように、着霜の場合において、風上側の扁平管の熱交換を軽減し、各部分の扁平管の熱交換効果の差異を減少して、熱交換器の着霜条件での熱交換性能を向上させることができる。
ここで、各セットの流路30eの数は、等しいことも等しくないこともある。図10~図13に示す実施形態において、各セットは、同じ数の流路30eを含む。
一部の実施形態において、図10~図12に示すように、各セットは、複数の流路30eを含み、同じセットの各流路30eの流通断面積は等しい。勿論、他の実施形態において、図13に示すように、各セットはすべて1つの流路30eを含む。
扁平管30を押圧・成型しやくするため、同じセットの各流路30eの形は同じである。
図10に示すように、扁平管30には、当該扁平管30の長手方向に沿って配置される第1セットの流路31、第2セットの流路32及び第3セットの流路33を有し、各セットは、2つの流路30eを含み、当該扁平管30の各流路30eはすべて長方形である。また、各流路30eは扁平管30の厚さ方向に沿ったサイズは等しく、後のセットの流路の扁平管30の幅方向に沿ったサイズは、前のセットの流路の扁平管30の幅方向に沿ったサイズより大きい。
図11に示すように、扁平管30には、当該扁平管30の長手方向に沿って配置される第1セットの流路31、第2セットの流路32及び第3セットの流路33を有し、各セットは、3つの流路30eを含み、当該扁平管30の各流路30eはすべて長方形である。また、各流路30eは扁平管30の厚さ方向に沿ったサイズは等しく、後のセットの流路の扁平管30の幅方向に沿ったサイズは、前のセットの流路の扁平管30の幅方向に沿ったサイズより大きい。
図12に示すように、扁平管30には、当該扁平管30の長手方向に沿って配置される第1セットの流路31、第2セットの流路32、第3セットの流路33及び第4セットの流路34を有し、各セットは、4つの流路30eを含み、当該扁平管30の各流路30eはすべて長方形である。また、各流路30eは扁平管30の幅方向に沿ったサイズは等しく、後のセットの流路の扁平管30の厚さ方向に沿ったサイズは、前のセットの流路の扁平管30の厚さ方向に沿ったサイズより大きい。
図13に示すように、扁平管30には、当該扁平管30の長手方向に沿って配置される第1セットの流路31、第2セットの流路32、第3セットの流路33、第4セットの流路34、第5セットの流路35、第6セットの流路36及び第7セットの流路37を有し、各セットは、1つの流路30eを含み、当該扁平管30の各流路30eはすべて長方形である。また、各流路30eは扁平管30の厚さ方向に沿ったサイズは等しく、後のセットの流路の扁平管30の幅方向に沿ったサイズは、前のセットの流路の扁平管30の幅方向に沿ったサイズより大きい。
本開示の実施形態に係るマルチチャネル熱交換器100において、図6に示すように、扁平管30の第1縦方向側面30a及び隣接する1つの扁平管30の第2縦方向側面30b間に、フィン40が設けられ、フィン40には、扁平管30の厚さ方向において互いに向ける両端部を有する。フィン40の両端部はそれぞれ、隣接する扁平管30の第1縦方向側面30a及び第2縦方向側面30bに接続されている。
ここで、図5及び図7に示すように、本開示のフィン40は第1セットのフィン41~第nセットのフィンに分けられ、第1セットのフィン41~第nセットのフィンは、1つの扁平管30の第1縦方向側面30及び隣接する1つの扁平管30の第2縦方向側面30の間に設置されている。また、第1セットのフィン41~第nセットのフィンは、当該扁平管30の幅方向に沿って順次に設けられ、第1セットのフィン41は第1セットの流路41に対応し、......、第kセットのフィンは第kセットの流路に対応し、......、第nセットのフィンは第nセットの流路に対応する。
扁平管30には、幅方向においてnセットの流路が設けられている。このように、nセットの流路はnセットのフィンに対応し、マルチチャネル熱交換器100の各部分の放熱効果はすべて比較的高いレベルに維持することができる。
本開示のマルチチャネル熱交換器100について、扁平管30内の流路30eの断面積を改めて設計することで、扁平管30の流通断面積が風方向に沿ってだんだん変化するようになる。このように、着霜の場合においても、風上側の着霜程度を軽減しながら、入気方向の後ろ側にある熱交換器領域の熱交換効果を強化させ、熱交換器の着霜による詰まりを改善して、熱交換器の着霜条件での熱交換性能を向上させることができる。
本開示の実施形態に係るマルチチャネル熱交換器100のフィン40は波状型又は横挿し型とすることができる。波状型を図3~図7に、横挿し型を図14に示す。
図3~図7に示す実施形態において、複数のフィン40の両端部は、扁平管30の長手方向に沿って首尾が順次に接続され、波状に形成される。複数のフィン40は、1つの波状の完全なフィンに形成することができる。波状の完全なフィンに隣接する波高点と波低点との間は、1つのフィン40に形成され、波状の完全なフィンの波高点と波低点はそれぞれ、隣接する2つの扁平管30の第1縦方向側面30a及び第2縦方向側面30bに接続されている。
勿論、フィン40は横挿し型とすることもできる。複数のフィン40を扁平管30の長手方向において平行に間隔を置いて設ける。フィン40の一側には、複数の切り欠き43を有し、扁平管30はそれぞれ切り欠き43に挿入される。
一部の実施形態において、第kセットの空気側の伝熱係数は、第k-1セットのフィンの空気側の伝熱係数より大きい。
関連技術において、図8及び図9に示すように、扁平管内の複数の流路は、同じ設計を採用しており、対応するフィンも同じ設計である。このような構造の扁平管は、実際の使用において、熱交換の温度差が継続的に縮めていくため、熱交換器の熱交換量が継続的に減少する。風上側の扁平管及びフィンに対応する領域の熱交換量は大きく、風下側の扁平管及びフィンに対応する領域の熱交換量は小さい。同時に、入気方向からの空気の含水量が減少し、風上側のフィンの着霜量が多く、風下側のフィンの着霜量が少ない。これにより、当該熱交換器の温度レベルの差が大きく、比較的高い熱交換性能は逆に、大量の着霜を引き起こすほか、風下側の熱交換効果が悪くなり、風上側が大量の霜によって詰まりやすく、熱交換器全体の熱交換効果に影響を与える。
本開示のマルチチャネル熱交換器100は、Ak≧1.2Ak-1、第kセットのフィンの空気側の伝熱係数が第k-1セットのフィンの空気側の伝熱係数より大きいように設計されているため、一定程度で熱交換の温度差の縮小による熱交換量及び着霜量への影響のバランスを整えるほか、風下側の熱交換量を向上させ、風上側の着霜量を減少し、熱交換性能の減衰を遅らせて、全体的な熱交換効果を大幅に向上させることができる。
なお、前記風上側は、空気が先に通して流れる側であって、風下側は、空気が後に通して流れる側である。つまり、空気が先に扁平管における第1セットの流路に対応する第1セットのフィンを通して流れてから、扁平管における第kセットの流路に対応する第kセットのフィンを通して流れ、最後に扁平管における第nセットの流路に対応する第nセットのフィンを通して流れる。
本開示のマルチチャネル熱交換器100は、扁平管30の内部流路30eの断面積及び異なる領域のフィンの空気側の伝熱係数を結合して設計されているため、風上側の扁平管30の内部流通面積を減少するほか、冷媒の流量を減少し、同時に風上側のフィン及び空気間の熱交換、冷媒から空気への熱量交換を減少する。これにより、着霜条件で、風上側の着霜程度を減少し、熱交換器の着霜による詰まりを改善して、さらに熱交換器の着霜条件での熱交換性能を向上させることができる。
図3に示すように、扁平管30の長手方向における、隣接する2つのフィン40間の間隔はFpである。扁平管30の長手方向に沿って複数のフィン40の両端部の首尾が順次に接続され、波状に形成される場合、Fpは波状の完全なフィンの隣接する1つの波高点及び波低点の、波長方向における間隔である。つまり、Fpは1番目のフィン40の、第1縦方向側面30aに接続される端部から、2番目のフィン40の、第2縦方向側面30bに接続される端部まで、扁平管30の長手方向における間隔である。フィン40が横挿し型である場合、Fpは扁平管30の長手方向における、隣接する2つのフィン40の面と面との距離である。
一部の実施形態において、第1セットのフィン41の、扁平管30の長手方向において隣接する2つのフィン40間の間隔はFp1、第2セットのフィン42の、扁平管30の長手方向において隣接する2つのフィン40間の間隔はFp2、......、第kセットのフィンの、扁平管30の長手方向において隣接する2つのフィン40間の間隔はFpk、......、第nセットのフィンの、扁平管30の長手方向において隣接する2つのフィン40間の間隔はFpnである。ここで、Fpk>Fpk-1である。つまり、後のセットのフィンの密度はより大きいため、熱交換器の風下側との熱交換効果を効率的に向上させることができる。
図3~図7に示すように、フィン40には、扁平管30の幅方向に沿って複数のシャッター40aを設けることが可能である。図3に示すように、フィン40のシャッター40aの窓処理長さはLであって、Lはシャッター40aからフィン40に沿った両端部の長さである。シャッター40aの窓処理長さLは通常、当該フィン40の長さより小さい。
図3~図7に示すように、フィン40には、扁平管30の幅方向に沿って複数のシャッター40aを設けることが可能である。図4に示すように、フィン40のシャッター40aの窓処理角度はRであって、シャッター40aの窓処理角度Rは、シャッター40a及びフィン40の本体間の、面と面との間の角度である。
図3~図7に示すように、フィン40には、扁平管30の幅方向に沿って複数のシャッター40aを設けることが可能である。図4に示すように、隣接する2つのフィン40のシャッター40aの窓処理間隔はLpであって、Lpは隣接する2つのフィン40のシャッター40aから扁平管30の幅方向に沿った距離である。例えば、1つのシャッター40aの中心点から、隣接する1つのシャッター40aの中心点までの距離である。
一部の実施形態において、マルチチャネル熱交換器100には、下記の特徴の少なくとも1つを有する。a.第1~第nセットのフィンにはすべて、扁平管30の幅方向に沿って配置される複数のシャッター40aが設けられ、第1フィン41のシャッター40aの窓処理長さはL1、......、第kセットのフィンのシャッター40aの窓処理長さはLk、......、第nセットのフィンのシャッター40aの窓処理長さはLnである。ここで、Lk>Lk-1である。b.第1~第nセットのフィンにはすべて、扁平管30の幅方向に沿って配置される複数のシャッター40aが設けられ、第1セットのフィン41のシャッター40aの窓処理角度はR1、......、第kセットのフィンのシャッター40aの窓処理角度はRk、......、第nセットのフィンのシャッター40aの窓処理角度はRnである。ここで、Rk>Rk-1である。c.第1~第nセットのフィンには、扁平管30の幅方向に沿って配置される複数のシャッター40aが設けられ、第1セットのフィン41の隣接する2つのフィンの窓処理間隔はLp1、......、第kセットのフィンの隣接する2つのフィンの窓処理間隔はLpk、......、第nセットのフィンの隣接する2つのフィンの窓処理間隔はLpnである。ここで、Lpk>Lpk-1である。
例えば、一実施形態において、マルチチャネル熱交換器100は、「a.第1~第nセットのフィンにはすべて、扁平管30の幅方向に沿って配置される複数のシャッター40aが設けられ、第1フィン41のシャッター40aの窓処理長さはL1、......、第kセットのフィンのシャッター40aの窓処理長さはLk、......、第nセットのフィンのシャッター40aの窓処理長さはLnである。ここで、Lk>Lk-1である」という条件を満たすことができる場合、後のセットのフィンの空気側の伝熱係数又は放熱性能は前のセットのフィンの空気側の伝熱係数より優れるようになり、流通断面積が比較的大きい後のセットの流路と組み合わせることで、さらに風上側のフィン及び空気間の熱交換を減少し、冷媒から空気への熱量交換を軽減することができる。このように、着霜条件において、風上側の着霜程度を減少し、熱交換器の着霜による詰まりを改善して、熱交換器の着霜条件における熱交換性能を向上させることができる。
他の実施形態において、マルチチャネル熱交換器100は、「b.第1~第nセットのフィンにはすべて、扁平管30の幅方向に沿って配置される複数のシャッター40aが設けられ、第1セットのフィン41のシャッター40aの窓処理角度はR1、......、第kセットのフィンのシャッター40aの窓処理角度はRk、......、第nセットのフィンのシャッター40aの窓処理角度はRnである。ここで、Rk>Rk-1である」という条件を満たすことができる場合、つまり、後のフィンのシャッター40aの窓処理角度はさらに大きく、空気は後のフィンのシャッター40aに流れやすくなって、後のフィンと熱交換することができる。これにより、後のセットフィンの空気側の伝熱係数又は放熱性能は前のセットのフィンの空気側の伝熱係数より優れるようになり、流通断面積が比較的大きい後のセットの流路と組み合わせることで、さらに風上側のフィン及び空気間の熱交換を減少し、冷媒から空気への熱量交換を軽減することができる。このように、着霜条件において、風上側の着霜程度を減少し、熱交換器の着霜による詰まりを改善して、熱交換器の着霜条件における熱交換性能を向上させることができる。
さらに他の実施形態において、マルチチャネル熱交換器100は、「c.第1~第nセットのフィンには、扁平管30の幅方向に沿って配置される複数のシャッター40aが設けられ、第1セットのフィン41の隣接する2つのフィンの窓処理間隔はLp1、......、第kセットのフィンの隣接する2つのフィンの窓処理間隔はLpk、......、第nセットのフィンの隣接する2つのフィンの窓処理間隔はLpnである。ここで、Lpk>Lpk-1である」という条件を満たすことができる場合、後のセットのフィンの窓処理間隔が大きいため、フィンの空気側の伝熱係数又は放熱性能は前のセットのフィンの空気側の伝熱係数より優れるようになり、流通断面積が比較的大きい後のセットの流路と組み合わせることで、さらに風上側のフィン及び空気間の熱交換を減少し、冷媒から空気への熱量交換を軽減することができる。このように、着霜条件において、風上側の着霜程度を減少し、熱交換器の着霜による詰まりを改善して、熱交換器の着霜条件における熱交換性能を向上させることができる。
他の実施形態において、マルチチャネル熱交換器100が前記条件a、b、cのうち、複数の条件を満たす場合については、ここで説明を省略する。
本開示はまた、空調冷却システムを開示する。
本開示の空調冷却システムは、前記いずれか1つの実施形態に係るマルチチャネル熱交換器100を含み、空気は順次に第1セットのフィン41、......、第kセットのフィン、......、第nセットのフィンを通して流れる。実際の実施において、空調冷却システムの換気扇は、マルチチャネル熱交換器100に向けて設けられる。
本開示の空調冷却システムは、扁平管30の内部流路30eの断面積及び異なる領域のフィンの、空気側の伝熱係数を結合して設計されており、マルチチャネル熱交換器100の風上側及び風下側の熱交換効率のバランスを整えることが可能であって、着霜しにくく、空調冷却システムの熱交換効率が高い。
本開示の実施形態による空調冷却システムの圧縮機、スロットルなどその他の構成及び操作は、当業者にとって周知のことであるため、ここでは、説明を省略する。
本明細書に記載の参考用語「一実施形態」、「一部の実施形態」、「例示的な実施形態」、「例」、「具体的な例」、「一部の例」などの説明は、実施形態又は例に関連して説明される具体的な特徴、構造、材料又は特性が、本開示の少なくとも1つの実施形態又は例に含まれることを意味する。本明細書において、前記用語の例示的な説明は必ずしも同じ実施形態又は例を指しているわけではない。また、説明している具体的な特徴、構造、材料又は特性を、任意の1つ又は複数の実施形態又は例において、適切な方法で結合させることができる。
本開示の実施形態が既に示され、説明されたが、当業者は、本開示の原理および主旨から逸脱しない場合にこれらの実施形態に対して様々な変更、修正、置換、および変形を行うことができ、本開示の範囲は、特許請求の範囲及びその均等物によって定義されることを理解するであろう。
100:マルチチャネル熱交換器
10:第1ヘッダー配管
20:第2ヘッダー配管
30:扁平管
30a:第1縦方向側面
30b:第2縦方向側面
30c:第3縦方向側面
30d:第4縦方向側面
30e:流路
31:第1部分、第1セットの流路
32:第2部分、第2セットの流路
33:第3部分、第3セットの流路
34:第4セットの流路
35:第5セットの流路
36:第6セットの流路
37:第7セットの流路
40:フィン
40a:シャッター
41:第1フィン、第1セットのフィン
42:第2フィン、第2セットのフィン
43:切り欠き
44:第3フィン

Claims (30)

  1. 当該扁平管の厚さ方向において互いに平行する第1縦方向側面及び第2縦方向側面と、当該扁平管の幅方向において互いに向ける第3縦方向側面及び第4縦方向側面と、を含み、前記第1縦方向側面及び前記第2縦方向側面間の距離は、前記第3縦方向側面及び前記第4縦方向側面間の距離より小さく、前記扁平管には、当該扁平管の長手方向に沿って延びる複数の流路を有し、同じ前記扁平管の複数の前記流路は互いに平行しながら、当該扁平管の幅方向において間隔を置いて配置され、前記扁平管の幅方向の中心線は、前記扁平管を第1部分及び第2部分に分けて、前記第1部分の流通断面積はA1、前記第2部分の流通断面積はA2、A2>A1であって、前記扁平管の前記第1部分及び第2部分は、吸気口から排気口への方向に沿って設けられる、ことを特徴とする扁平管。
  2. A2≧1.2A1である、ことを特徴とする請求項1に記載の扁平管。
  3. 前記第1部分には、複数の流路を有し、前記第2部分には、複数の前記流路を有し、前記第1部分にあるいずれか1つの前記流路の流通断面積が、前記第2部分にあるいずれか1つの前記流路の流通断面積より小さい、ことを特徴とする請求項1に記載の扁平管。
  4. 各前記流路は、前記扁平管の厚さ方向における長さが同じである、ことを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の扁平管。
  5. マルチチャネル熱交換器であって、前記熱交換器は、
    複数の扁平管が、扁平管の厚さ方向に沿って平行に配置され、第1ヘッダー配管と第2ヘッダー配管とをつなげるために、前記扁平管の第1端部と第1ヘッダー配管とは接続されており、前記扁平管の第2端部と第2ヘッダー配管とは接続されており、前記扁平管は、請求項1~4のいずれか1項に記載の扁平管である、第1ヘッダー配管、第2ヘッダー配管及び複数の扁平管と、
    第1フィン及び第2フィンは、1つの前記扁平管の第1縦方向側面及び隣接する1つの扁平管の第2縦方向側面の間に設けられ、前記第1フィン及び前記第2フィンは扁平管の幅方向に沿って設けられ、前記第1フィンには、扁平管の厚さ方向において互いに向ける両端部を有し、前記第1フィンの両端部はそれぞれ、隣接する扁平管の第1部分に接続されており、前記第2フィンには、扁平管の厚さ方向において互いに向ける両端部を有し、前記第2フィンの両端部はそれぞれ、隣接する扁平管の第2部分に接続されており、前記第2フィンの空気側の伝熱係数は、第1フィンの空気側の伝熱係数より大きい、複数の第1フィン及び複数の第2フィンと、を含むことを特徴とするマルチチャネル熱交換器。
  6. 複数の前記第1フィンの両端部の首尾が、前記扁平管の長手方向に沿って順次に接続され、波状に形成される、ことを特徴とする請求項5に記載のマルチチャネル熱交換器。
  7. 複数の前記第1フィンは、前記扁平管の長手方向に沿って平行に間隔を置いて設けられ、前記第1フィンの一側には、複数の切り欠きを有し、前記扁平管の第1部分はそれぞれ、前記切り欠きに挿入される、ことを特徴とする請求項5に記載のマルチチャネル熱交換器。
  8. 複数の前記第2フィンの両端部は、前記扁平管の長手方向に沿って首尾が順次に接続され、波状に形成される、ことを特徴とする請求項5~7のいずれか1項に記載のマルチチャネル熱交換器。
  9. 前記扁平管の長手方向に沿って隣接する2つの前記第1フィン間の間隔はFp1、扁平管の長手方向において隣接する2つの第2フィン間の間隔はFp2であって、ここで、Fp2<Fp1である、ことを特徴とする請求項5に記載のマルチチャネル熱交換器。
  10. 前記マルチチャネル熱交換器は、
    「a.前記第1フィン及び前記第2フィンの両方とも、前記扁平管の幅方向に沿って配置される複数のシャッターが設けられ、前記第1フィンのシャッターの窓処理長さはL1、前記第2フィンのシャッターの窓処理長さはL2であって、ここで、L2>L1である」、
    「b.前記第1フィン及び前記第2フィンの両方とも、扁平管の幅方向に沿って配置される複数のシャッターが設けられ、前記第1フィンのシャッターの窓処理角度はR1、前記第2フィンのシャッターの窓処理角度はR2であって、ここで、R2>R1である」、
    「c.前記第1フィン及び前記第2フィンの両方とも、扁平管の幅方向に沿って配置される複数のシャッターが設けられ、隣接する2つの第1フィンのシャッターの窓処理間隔はLp1、隣接する2つの第2フィンのシャッターの窓処理間隔はLp2であって、ここで、A2/Lp2≧A1/Lp1である」、及び
    「d.前記第2フィンには、前記扁平管の幅方向に沿って配置される複数のシャッターが設けられ、前記第1フィンにシャッターが設けられていない」という特徴のうち、少なくとも1つを含む、ことを特徴とする請求項5~9のいずれか1項に記載のマルチチャネル熱交換器。
  11. 前記扁平管は、当該扁平管の厚さ方向において互いに平行する第1縦方向側面及び第2縦方向側面と、当該扁平管の幅方向において互いに向ける第3縦方向側面及び第4縦方向側面と、を含み、前記第1縦方向側面及び前記第2縦方向側面間の距離は、前記第3縦方向側面及び前記第4縦方向側面間の距離より小さく、前記扁平管には、当該扁平管の長手方向に沿って延びる複数の流路を有し、同じ前記扁平管の複数の前記流路は互いに平行しながら、当該扁平管の幅方向において間隔を置いて配置され、前記扁平管の幅方向に沿って、前記扁平管を同じ幅の第1部分、第2部分及び第3部分に分けて、前記第1部分の流通断面積はA1、前記第2部分の流通断面積はA2、前記第3部分の流通断面積はA3であって、A2>A1、及び/又はA2>A3である、ことを特徴とする扁平管。
  12. A2≧1.2A1、又はA2≧1.2A3である、ことを特徴とする請求項11に記載の扁平管。
  13. A1=A3である、ことを特徴とする請求項11に記載の扁平管。
  14. 前記流路の流通断面積のサイズと、当該流路から前記扁平管の幅方向の中心線への距離との間には、負の関連があり、扁平管の幅方向における中心線に近い流路の流通断面積は、中心線に遠い流路の流通断面積より大きい、ことを特徴とする請求項11~13のいずれか1項に記載の扁平管。
  15. マルチチャネル熱交換器であって、前記熱交換器は、
    第1ヘッダー配管と、第2ヘッダー配管と、複数の請求項11~16のいずれか1項に記載の扁平管と、複数の第1フィンと、複数の第2フィンと、複数の第3フィンと、を含み、前記複数の扁平管が、扁平管の厚さ方向に沿って平行に設けられ、第1ヘッダー配管及び第2ヘッダー配管をつなげるために、前記扁平管の第1端部及び第1ヘッダー配管は接続されており、前記扁平管の第2端部及び第2ヘッダー配管は接続されており、
    前記扁平管の前記第1部分、第2部分、及び第3部分は、吸気口から排気口への方向に沿って設けられ、
    前記第1フィン、第2フィン及び第3フィンは、1つの前記扁平管の第1縦方向側面及び隣接する1つの扁平管の第2縦方向側面の間に設けられ、前記第1フィン、前記第2フィン、及び前記第3フィンは扁平管の幅方向に沿って順次に設けられ、前記第1フィンには、扁平管の厚さ方向において互いに向ける両端部を有し、前記第1フィンの両端部はそれぞれ、隣接する扁平管の第1部分に接続されており、前記第2フィンには、扁平管の厚さ方向において互いに向ける両端部を有し、前記第2フィンの両端部はそれぞれ、隣接する前記扁平管の第2部分に接続されており、前記第3フィンには、扁平管の厚さ方向において互いに向ける両端部を有し、前記第3フィンの両端部はそれぞれ、隣接する前記扁平管の第3部分に接続されている、ことを特徴とするマルチチャネル熱交換器。
  16. 複数の前記第1フィンの両端部は、前記扁平管の長手方向に沿って首尾が順次に接続され、波状に形成されること、及び/又は
    複数の前記第2フィンの両端部は、前記扁平管の長手方向に沿って首尾が順次に接続され、波状に形成されること、及び/又は
    複数の前記第1フィンの両端部は、前記扁平管の長手方向に沿って首尾が順次に接続され、波状に形成される、ことを特徴とする請求項15に記載のマルチチャネル熱交換器。
  17. 複数の前記第1フィンは、前記扁平管の長手方向に沿って平行に間隔を置いて設けられ、前記第1フィンの一側には、複数の切り欠きを有し、前記扁平管の第1部分はそれぞれ、前記切り欠きに挿入されること、及び/又は
    複数の前記第3フィンは、前記扁平管の長手方向に沿って平行に間隔を置いて設けられ、前記第3フィンの一側には、複数の切り欠きを有し、前記扁平管の第3部分はそれぞれ、前記切り欠きに挿入される、ことを特徴とする請求項15に記載のマルチチャネル熱交換器。
  18. 前記第2フィンの空気側の伝熱係数は前記第1フィンの空気側の伝熱係数より大きく、前記第2フィンの空気側の伝熱係数は前記第3フィンの空気側の伝熱係数より大きい、ことを特徴とする請求項15~17のいずれか1項に記載のマルチチャネル熱交換器。
  19. 前記扁平管の長手方向に沿って隣接する2つの前記第1フィン間の間隔はFp1、前記扁平管の長手方向において隣接する2つの第2フィン間の間隔はFp2、前記扁平管の長手方向において隣接する2つの第3フィン間の間隔はFp3であって、ここで、Fp2>Fp1及び/又はFp2>Fp3である、ことを特徴とする請求項18に記載のマルチチャネル熱交換器。
  20. 前記マルチチャネル熱交換器は、
    「a.前記第1フィン、前記第2フィン、及び前記第3フィンにはすべて、前記扁平管の幅方向に沿って配置される複数のシャッターが設けられ、前記第1フィンのシャッターの窓処理長さはL1、前記第2フィンのシャッターの窓処理長さはL2、前記第3フィンのシャッターの窓処理長さはL3であって、ここで、L2>L1及び/又はL2>L3である」、
    「b.前記第1フィン、前記第2フィン、及び前記第3フィンにはすべて、前記扁平管の幅方向に沿って配置される複数のシャッターが設けられ、前記第1フィンのシャッターの窓処理角度はR1、前記第2フィンのシャッターの窓処理角度はR2、前記第3フィンのシャッターの窓処理角度はR3であって、ここで、R2>R1及び/又はR2>R3である」、
    「c.前記第1フィン、前記第2フィン、及び前記第3フィンにはすべて、前記扁平管の幅方向に沿って配置される複数のシャッターが設けられ、隣接する2つの第1フィンのシャッターの窓処理間隔はLp1、隣接する2つの第2フィンのシャッターの窓処理間隔はLp2、隣接する2つの第3フィンのシャッターの窓処理間隔はLp3であって、ここで、Lp2>Lp1、Lp2>Lp3である」、及び
    「d.前記第2フィンには、前記扁平管の幅方向に沿って配置される複数のシャッターが設けられ、前記第1フィン及び第2フィンにシャッターが設けられていない」という特徴のうち、少なくとも1つを含む、ことを特徴とする請求項18に記載のマルチチャネル熱交換器。
  21. 前記扁平管は、当該扁平管の厚さ方向において互いに平行する第1縦方向側面及び第2縦方向側面と、当該扁平管の幅方向において互いに向ける第3縦方向側面及び第4縦方向側面と、を含み、前記第1縦方向側面及び前記第2縦方向側面間の距離は、前記第3縦方向側面及び前記第4縦方向側面間の距離より小さく、前記扁平管には、当該扁平管の長手方向に沿って延びるnセットの流路を有し、nセットの前記流路は、当該扁平管の幅方向において間隔を置いて配置され、第1セットの前記流路の流通断面積の和はA1、......、第kセットの前記流路の流通断面積の和はAk、......、第nセットの前記流路の流通断面積の和はAn、かつ1<k≦nであって、ここで、Ak≧1.2Ak-1、k>1、そしてkは整数値である、ことを特徴とする扁平管。
  22. 各セットはすべて、複数の前記流路を含み、同じセットの各前記流路の流通断面積は等しい、ことを特徴とする請求項21に記載の扁平管。
  23. 同じセットの各前記流路の形が同じである、ことを特徴とする請求項21に記載の扁平管。
  24. 各セットは、同じ数の前記流路を含む、ことを特徴とする請求項22又は23に記載の扁平管。
  25. 各セットはすべて、1つの前記流路を含む、ことを特徴とする請求項21~24のいずれか1項に記載の扁平管。
  26. マルチチャネル熱交換器であって、前記熱交換器は、
    第1ヘッダー配管と、第2ヘッダー配管と、複数の請求項1~5のいずれか1項に記載の扁平管と、第1~第nセットのフィンと、を含み、前記複数の扁平管が、扁平管の厚さ方向に沿って平行に設けられ、第1ヘッダー配管及び第2ヘッダー配管をつなげるために、前記扁平管の第1端部及び第1ヘッダー配管は接続されており、前記扁平管の第2端部及び第2ヘッダー配管は接続されており、
    前記扁平管の前記第1セットの流路、......、第kセットの流路、......、第nセットの流路は、吸気口から排気口への方向に沿って設けられ、
    前記第1~第nセットのフィンはすべて、1つの前記扁平管の第1縦方向側面及び隣接する1つの扁平管の第2縦方向側面の間に設置されており、前記第1~第nセットのフィンは、前記扁平管の幅方向に沿って順次に設けられ、第1セットのフィンは第1セットの流路に対応し、......、第kセットのフィンは第kセットの流路に対応し、......、第nセットのフィンは第nセットの流路に対応する、ことを特徴とするマルチチャネル熱交換器。
  27. 前記第kセットのフィンの空気側の伝熱係数は前記第k-1セットのフィンの空気側の伝熱係数より大きい、ことを特徴とする請求項26に記載のマルチチャネル熱交換器。
  28. 第1セットのフィンにおいて前記扁平管の長手方向に沿って隣接する2つの前記フィン間の間隔はFp1、......、第kセットのフィンにおいて前記扁平管の長手方向において隣接する2つの前記フィン間の間隔はFpk、......、第nセットのフィンにおいて前記扁平管の長手方向において隣接する2つの前記フィン間の間隔はFp3であって、ここで、Fpk>Fpk-1である、ことを特徴とする請求項27に記載のマルチチャネル熱交換器。
  29. 前記マルチチャネル熱交換器は、
    「a.前記第1~第nセットのフィンにはすべて、前記扁平管の幅方向に沿って配置される複数のシャッターが設けられ、第1セットのフィンのシャッターの窓処理長さはL1、......、第kセットのフィンのシャッターの窓処理長さはLk、......、第nセットのフィンのシャッターの窓処理長さはLnであって、ここで、Lk>Lk-1である」、
    「b.前記第1~第nセットのフィンにはすべて、前記扁平管の幅方向に沿って配置される複数のシャッターが設けられ、第1セットのフィンのシャッターの窓処理角度はR1、......、第kセットのフィンのシャッターの窓処理角度はRk、......、第nセットのフィンのシャッターの窓処理角度はRnであって、ここで、Rk>Rk-1である」、及び
    「c.前記第1~第nセットのフィンにはすべて、前記扁平管の幅方向に沿って配置される複数のシャッターが設けられ、第1セットのフィンにおいて隣接する2つの前記フィンの窓処理間隔はLp1、......、隣接する2つの第kセットのフィンの窓処理間隔はLpk、......、隣接する2つの第nセットのフィンの窓処理間隔はLpnであって、ここで、Lpk>Lpk-1である」という特徴のうち、少なくとも1つを含む、ことを特徴とする請求項27又は28に記載のマルチチャネル熱交換器。
  30. 前記マルチチャネル熱交換器を含み、前記マルチチャネル熱交換器は、請求項5~10のいずれか1項に記載のマルチチャネル熱交換器であって、空気は先に前記扁平管の第1部分を通して流れてから、扁平管の第2部分を通して流れる、又は
    前記マルチチャネル熱交換器は、請求項15~20のいずれか1項に記載のマルチチャネル熱交換器であって、空気は先に前記扁平管の第1部分を通して流れてから、扁平管の第2部分を通して流れ、最後に扁平管の第3部分を通して流れる、又は
    前記マルチチャネル熱交換器は、請求項26~29のいずれか1項に記載のマルチチャネル熱交換器であって、空気は順次に第1セットのフィン、......、第kセットのフィン、......、第nセットのフィンを通して流れる、ことを特徴とする空調冷却システム。
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