JP2570310Y2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、内部を冷媒が流通する冷媒チューブに向け
て送風し上記冷媒と空気との熱交換を行う熱交換器に係
り、詳しくは、例えば室内外セパレート型の空気調和機
等に搭載される熱交換器に関する。

〔従来技術〕

この種の熱交換器の一例としては、例えば実公平２−
5326号公報に開示されたものがある。

このような熱交換器1cを第６図の概略斜視図に示す。
上記熱交換器1cは、内部に複数の冷媒通路７を備えた偏
平チューブ2cを複数回屈曲させてコルゲート状に形成
し、その一端を冷媒の入側ヘッダ管3dに連結し、他端を
出側ヘッダ管4dに連結してこれらを連通する構造となっ
ている。そして、上記偏平チューブ2cの間には、多数の
フィン8dが接合され、このフィン8d間を流通する空気と
の熱交換を促進させるようになっている。従って、熱交
換器1cでは冷媒が図中で示すように、入側ヘッダ管3d
から出側ヘッダ管4dに向けて偏平チューブ2cの冷媒通路
７内を流通し、これに対し空気は図中ハッチングの施さ
れたで示すように、入側ヘッダ管3dから出側ヘッダ管
4dに向けて偏平チューブ2cの冷媒通路７内を流通し、こ
れに対し空気は図中ハッチングの施されたで示すよう
に上記入側ヘッダ管3d及び出側ヘッダ管4dと平行に上記
偏平チューブ2c及びフィン8dに向けて送風される。即
ち、上記熱交換器1cは、所謂シリーズフロー型熱交換器
である。

このような熱交換器1cにおいて、偏平チューブ2cは、
その長径方向が上記風通方向（ハッチングの矢印）と平
行に配置されている為、その熱交換容量を大きくする場
合には、上記した偏平チューブ2cの長径方向の長さが大
きく設定されるか、即ち通風経路の奥行長が長くされる
か、或いは上記偏平チューブ2c自体の長さが大きく設定
され、即ち上記冷媒通路７の長さが大きく設定される。

他方、上記したような空気調和機に搭載される熱交換
器の別例としては、例えば実開平１−22171号公報に開
示されたものがある。このような熱交換器1dを第７図の
概略斜視図に示す。

上記熱交換器1dは、軸方向を通風方向（ハッチングの
）と直角に上下に平行して配備された入側ヘッダ管３
と出側ヘッダ管４を備えてなっている。上記入側ヘッダ
管３及び出側ヘッダ管４はそれぞれの先端が封止板９に
より封止されている。そして、上記入側ヘッダ管３と出
側ヘッダ管４とはそれぞれの軸方向に並べて設けられた
複数の偏平チューブ2bにより連通されている。この偏平
チューブ2bは内部に複数の冷媒通路７を有してなりその
長径方向を上記通風方向に向けて配設されている。そし
て、これらの偏平チューブ2bの間には、それぞれの偏平
チューブに接合されたフィン８が配設されている。この
ような偏平チューブ2bはアルミニウムを原料として押出
成形等により容易に形成することができる。

上記したような熱交換器1dは、所謂パラレルフロー型
熱交換器と呼ばれ、その熱交換容量を大きくする場合に
は、上記偏平チューブ2bの長さが大きく設定されるか、
或いはこの偏平チューブ2bの配設本数が増加される。

ここで、熱交換容量が同じであると仮定した場合に上
記したような熱交換器1cと熱交換器1dとを比較すると、
上記熱交換器1dのほうが熱交換に寄与する風通路（上記
フィン8,8dが配設された空気に略相当する）の奥行長が
短く且つ上記入側ヘッダ管３と出側ヘッダ管４の間の偏
平チューブ2bの長さが短いため、空気の通風抵抗及び冷
媒の流路抵抗が上記熱交換器1cのものよりも小さい。

更に、上記パラレルフロー型の熱交換器1dの各ヘッダ
管内に仕切板を設けたものもある。このような熱交換器
1eでは、第８図に示すように、仕切板6a及び仕切板6bが
上記入側ヘッダ管３及び出側ヘッダ管４の管内に設けら
れている。それにより、上記偏平チューブ2bが仕切板6
a,6bを境に各ヘッダ管の軸方向に適宜の数に区画され、
冷媒の流通方向（）を上下に反転させるようになって
いる。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記パラレルフロー型の熱交換器1dで
は、冷媒が１本の入側ヘッダ管３から多数の偏平チュー
ブ2dに分岐して流れる為、全ての偏平チューブ2b毎に均
一な量の冷媒を流通させることは困難である。これは、
上記入側ヘッダ管３の流入部に近いほど、一般的に冷媒
は上記入側ヘッダ管３の軸方向の動圧が大きく、当該半
径方向の静圧が小さいからである。即ち、上記封止板９
の近傍において冷媒はその動圧が殆ど上記半径方向の静
圧に変化する。その為、封止板９に近い偏平チューブ2b
ほど、多量の冷媒が流れ易い傾向にある。

特に、上記熱交換器1dを、例えば冷媒の蒸発器として
使用する場合には、冷媒の流れの悪い偏平チューブ2bほ
ど、即ち上記入側ヘッダ管３側の流入部に近い偏平チュ
ーブ2bほど温度が高くなる。それによって、当該偏平チ
ューブ2bにおいて必然的に冷媒の蒸発圧力が高くなる。

このような熱交換器1dは、上記したように、冷媒の管
路長が短いので、それぞれの冷媒通路７内を流通する冷
媒に対する流路抵抗は比較的小さい。そして、上記した
ような冷媒の蒸発による圧力の増大が上記流路抵抗に対
して大きく影響する。この為、もともと冷媒が流れにく
い偏平チューブ2bでは、上記蒸発による圧力の増大によ
って一層冷媒の流通が阻害されるので、全ての偏平チュ
ーブ2b毎に冷媒の流通量を均一化させることは非常に困
難であった。又、このような熱交換器1dでは、入側及び
出側ヘッダ管3,4と偏平チューブ2bとの接合箇所が多
く、当該接合箇所からの冷媒の漏れ等を考慮すると、そ
の製造に手間がかかり、熱交換器としての信頼性或いは
量産性に問題があった。

他方、上記仕切板6a,6b（第８図）を備えた熱交換器1
eは、上記熱交換器1dの冷媒の偏流を軽減化するように
構成されているが、冷媒が仕切板6aの手前で入側ヘッダ
管３から偏平チューブ2bを経て出側ヘッダ管４へ導かれ
た後、この出側ヘッダ管４の冷媒は、重力による影響に
よって、その流通方向（）の上流側の偏平チューブ2b
ほど流下し易い傾向にある。従って、上記出側ヘッダ管
４の仕切板6bに近い偏平チューブ2bほど、冷媒の流通量
が少なくなる。

従って、上記したような熱交換器1d,1eによっては、
程度の差はあれ冷媒を各偏平チューブ2b毎に均一に流通
させることは困難である。そのため、これらの熱交換器
1d,1eの通風路を通過する空気に温度や湿度のムラが生
じていた。その結果、上記熱交換器1d,1eが例えば蒸発
器に使用された場合には、熱交換器通過後の空気の温度
や湿度のムラによって使用者に不快感を与えたり、或い
は、上記空気が局部的に露点以下温度になり、例えばフ
ァン等に結露が生じるといった問題があった。

従って、本考案の目的とするところは、通風路の全面
に亘って偏りのない熱交換を行うことが可能で、熱交換
効率の良い熱交換器を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本考案が採用する主たる
手段は、その要旨とするとろが、内部を冷媒が流通する
入側ヘッダと出側ヘッダが当該軸方向を通風方向と直角
に上下に平行して配備され、上記入側ヘッダと出側ヘッ
ダとが、その軸方向に沿って並設された複数の偏平チュ
ーブにより連通され、上記各ヘッダ内に当該各ヘッダ間
の偏平チューブを区画するための仕切板が配設されてな
る熱交換器において、上記熱交換器を上記通風方向前後
に２基配列して一方の熱交換器の出側ヘッダと他方の熱
交換器の入側ヘッダとを連結し、該２基の熱交換器の上
側及び下側に、それぞれの熱交換器のヘッダを前後に平
行に配備し、前方のヘッダ内の仕切板と後方のヘッダ内
の仕切板とを通風方向に対して交互に所定の間隔で位置
するように配設した点に係る熱交換器である。

尚、上記２基の熱交換器の入側／出側ヘッダの上下位
置は、共に同じとすることも、互いに逆とすることので
きる。

〔作用〕

本考案によれば入側ヘッダと出側ヘッダの内部にそれ
ぞれ仕切板を備えた熱交換器がこの通風方向前後に２基
配列され、一方の熱交換器の出側ヘッダと他方の熱交換
器の入側ヘッダとが連結され、該２基の熱交換器の上側
及び下側に、それぞれの熱交換器のヘッダが前後に平行
に配備され、前方ヘッダ内の仕切板と後方のヘッダ内の
仕切板とが通風方向に対して交互に所定の間隔で位置す
るように配設されているので、上記冷媒の流量は偏平チ
ューブ毎に均一にはならないが、上記偏平チューブ毎の
冷媒の、例えば流量分布が上記風通方向前後の各熱交換
器において略上下対称になる。

〔実施例〕

以下、添付図面を参照して本考案を具体化した実施例
につき説明し、本考案の理解に供する。尚、以下の実施
例は、本考案を具体化した一例であって、本考案の技術
的範囲を限定する性格のものではない。

ここに、第１図は上記課題解決のための参考例に係る
空気調和機の熱交換器を示す概略斜視図、第２図は同熱
交換器を示す正断面図、第３図は本考案の一実施例に係
る空気調和機の熱交換器を示す概略斜視図、第４図は第
３図の熱交換器内を流通する冷媒の流れ状態を示す状態
説明図、第５図は第４図に示す熱交換器の変形例を示す
状態説明図である。

尚、第７図乃至第８図に示した前記従来の熱交換器1
d,1eと共通する要素には、同一の符号を使用すると共
に、その詳細な説明を省略する。

本考案の実施例について説明する前に、後述する実施
例以外に上記課題を解決することが可能な参考例につい
て説明する。本参考例に係る室内外セパレート型空気調
和機の蒸発器としての熱交換器１は、第１図及び第２図
に示すように、内部を冷媒が流通する入側ヘッダ管３と
出側ヘッダ管４とがハッチングので示す通風方向と直
角にそれぞれの軸方向を配し且つ上下に平行した配備さ
れている。そして、上記入側ヘッダ管３と出側ヘッダ管
４との間には、その軸方向に沿って複数の偏平チューブ
２が配設され、上記入側ヘッダ管３と出側ヘッダ管４と
を連通してなっている。上記偏平チューブ２は、その長
径方向を上記通風方向と平行に配設されている。

又、上記偏平チューブ２は、従来と同様に内部に冷媒
を流通させる冷媒通路７が形成され、２箇所の折返し部
５を有してなっている。上記偏平チューブ２の折返し部
５の数は、２つに限らず、この偏平チューブ２内で冷媒
が蒸発した際に生ずる圧力の上昇の影響を無限できるだ
けの偏平チューブ２の長さを確保できる程度に設ければ
良い。この場合、上記入側ヘッダ管３の封止板９に最も
近い偏平チューブ2aにおいては、上記折返し部５は４つ
設定されている。このような偏平チューブ2,2aはアルミ
ニウムよりなり押出成形加工及び曲げ加工により製作さ
れる。

従って、上記したように構成される熱交換器１におい
て、例えばフロンＲ−12やフロンＲ−22等の冷媒が上記
入側ヘッダ管３から流入し、上記各偏平チューブ2,2aの
内部を流通してこの時フィン８の間を流通する空気と熱
交換された後、出側ヘッダ管４から流出する。この場
合、上記偏平チューブ2,2aでは、入側ヘッダ管３の入口
と出側ヘッダ管４の出口との間の流路抵抗、即ち熱交換
器１全体の流路抵抗に対する、偏平チューブ2,2a毎の流
路抵抗の差（バラツキ）及び冷媒の蒸発による圧力上昇
による流路抵抗の増大の影響を受けないように、上記折
返し部５の数が設定されているので、上記冷媒はそれぞ
れの偏平チューブ２毎において略均一な量が流通する。
それにより、この偏平チューブ２の間に接合されたフィ
ン８より形成された空間としての通風路全体に均一に上
記空気と熱交換を行うことができる。

尚、本参考例に係る熱交換器１は、入側ヘッダ管３の
封止板９に最も近い偏平チューブ2aはその折返し部５が
４つ形成されているが、これは、上記封止板９に近いも
のほど冷媒が流通し易く、これに対処するために冷媒の
流路抵抗を増加させた為である。従って、上記熱交換器
１は、上記偏平チューブ2aを含めた偏平チューブ2,2a全
てに渡って冷媒が略均一に流通する。

又、このような熱交換器１は入側ヘッダ管3,出側ヘッ
ダ管４と偏平チューブ2,2aとの接合部が少ない為、冷媒
の漏れ等に対する信頼性も高く、且つ量産性に富むもの
である。

他方、上記入側ヘッダ管３及び出側ヘッダ管４の管内
に仕切板が配設された熱交換器を用いて、その通風路全
面に亘って偏りの無く熱交換を行うこともできる。

このような熱交換器を、本考案の実施例として以下に
説明する。本実施例に係る熱交換器を第３図に示す。上
記熱交換器1aは、上記従来の熱交換器1eと同様の構成と
なる２つの熱交換ユニットA,Bがその通風方向前後に配
列して連結されている。即ち、上記熱交換ユニットＡに
おいては、入側ヘッダ管3aの管内に２つの仕切板11a,13
aが設けられ、出側ヘッダ管4aの管内に仕切板12a,14aが
設けられている。そして、上記熱交換ユニットＢにおい
ては、入側ヘッダ3bの管内に仕切板14b,12bが設けら
れ、出側ヘッダ管4bの管内に仕切板13b,11bが設けられ
ている。そして、上記熱交換ユニットＡの出側ヘッダ管
4aと上記熱交換ユニットＢの入力側ヘッダ管3bとは連結
管10を介して連通されている。

但し、上記熱交換ユニットＡと熱交換ユニットＢで
は、通風方向に対応する仕切板が上下対称の位置で配設
されている。即ち、仕切板11aは仕切板11bと、仕切板12
aは仕切板12bと、仕切板13aは仕切板13bと、仕切板14a
は仕切板14bとぞれぞれ上下対称に配設される。

上記した構成による熱交換器1aを用いて冷媒と空気と
の熱交換を行う際には、第４図に示すように、冷媒は先
ず熱交換ユニットＡの入側ヘッダ管3aから仕切板11aを
境として冷媒流通方向手前側の偏平チューブ2bを通して
出側ヘッダ管4aに流入する。そして、この冷媒は仕切板
12aを境にその手前側の偏平チューブ2bに流下して上記
入側ヘッダ管3aに戻る。以下同様に仕切板を境に冷媒の
流通方向が上下反転された後、当該熱交換ユニットＡか
ら熱交換ユニットＢに流入し、出側ヘッダ管4bから器外
に流出する。尚、図においては冷媒の入側ヘッダ管及
び出側ヘッダ管内の流通挙動を示し、実線で示す矢印の
向き及び長さは偏平チューブ2b内を流通する冷媒の流通
方向及び流通量の大きさである。

従って、上記したような熱交換器1aでは、各偏平チュ
ーブ2b毎の冷媒の流通量を均一化させる手段を備えてい
ないので、冷媒の上昇流については入側ヘッダ管3a,3b
の仕切板に近い偏平チューブ2bほど冷媒の流通量が多
く、冷媒の下降流については出側ヘッダ管4a,4bの仕切
板に近い偏平チューブ2bほど冷媒の流通量が少ないとい
った傾向を示す。そこで、熱交換用の空気が上記熱交換
ユニットＡを通過すると、上記偏平チューブ2b毎に冷媒
の流通量の大小が形成されている為、熱交換後の空気に
は温度及び湿度のムラが生じる。

しかしながら、上記熱交換ユニットＡを通過後の空気
が引き続き流入する熱交換ユニットＢにおいて、上記熱
交換ユニットＡの仕切板の位置とは上下対称の位置に仕
切板が配設されているので、当該熱交換ユニットＢの偏
平チューブ2bを流通する冷媒の量は上記熱交換ユニット
Ａの偏平チューブ2bにおける冷媒の流通量の大小を補償
するように流通する。その為、上記熱交換ユニットＡを
通過後の空気は熱交換ユニットＢにおいてその温度及び
湿度のムラが解消され、当該通風路の全面に亘って偏り
なく熱交換される。

尚、上記熱交換器1aは、熱交換ユニットＢとして、熱
交換ユニットＡと同一構造のものを上下反転して用いれ
ばよいので、組立てが容易で且つ量産性に富む。

又、上記熱交換器1aの変形例となる熱交換器1bを第５
図に示す。これは、上記入側ヘッダ管3cを上方に配し出
側ヘッダ管4cを下方に配してなる熱交換ユニットＢ′を
上記熱交換ユニットＡの後続として連結管10を介して設
けたものである。尚、この場合でも熱交換ユニットＢ′
に配設された仕切板11b及び12b,13b,14bの配設位置は、
上記通風方向に対応する熱交換ユニットＡの仕切板の位
置と上下対称となっている。従って、この熱交換器1bを
用いた場合でも、熱交換ユニットＡを通過後の空気の温
度及び湿度のムラは熱交換ユニットＢ′において解消さ
れ、当該通風路全面に亘って偏り無く熱交換を行うこと
ができる。

従って、以上述べた熱交換器1,1a,1bは通風路の全面
に亘って偏り無く熱交換を行うことが可能で熱交換効率
の優れたものであるといえる。

尚、上記したそれぞれの参考例及び実施例の熱交換器
1,1a,1bを、室内外セパレート型空気調和機の蒸発器と
して例示したが、それに限定されず、例えば気体冷媒を
凝縮させる凝縮器として用いることも可能である。それ
により、上記熱交換器1,1a,1bを蒸発器と凝縮器とに切
替可能に使用するヒートポンプ式の空気調和機に用いる
場合に好適となる。

〔考案の効果〕

本考案によれば、内部を冷媒が流通する入側ヘッダと
出側ヘッダが当該軸方向を通風方向と直角に上下に平行
して配備され、上記入側ヘッダと出側ヘッダとが、その
軸方向に沿って並設された複数の偏平チューブにより連
通され、上記各ヘッダ内に当該各ヘッダ間の偏平チュー
ブを区画するための仕切板が配設されてなる熱交換器に
おいて、上記熱交換器を上記通風方向前後に２基配列し
て一方の熱交換機器の出側ヘッダと他方の熱交換器の入
側ヘッダとを連結し、該２基の熱交換器の上側及び下側
に、それぞれの熱交換器のヘッダを前後に平行に配備
し、前方のヘッダ内の仕切板と後方のヘッダ内の仕切板
とを通風方向に対して交互に所定の間隔で位置するよう
に配設したことを特徴とする熱交換器が提供される。そ
れにより、２基の熱交換器を通過した後のそれぞれの空
気の温度及び湿度のムラが相互に補償される。

従って、上記本考案に係る熱交換器は当該通風路の全
面に亘って偏りなく熱交換を行うことができる。それに
より、熱交換効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は上記課題解決のための参考例に係る空気調和機
の熱交換器を示す概略斜視図、第２図は同熱交換器を示
す正断面図、第３図は本考案の一実施例に係る空気調和
機の熱交換器を示す概略斜視図、第４図は第３図の熱交
換器内を流通する冷媒の流れ状態を示す状態説明図、第
５図は第４図に示す熱交換器の変形例を示す状態説明
図、第６図は本考案の背景の一例となる従来の熱交換器
を示す概略斜視図、第７図は本考案の背景の別例となる
従来の熱交換器を示す概略斜視図、第８図は第７図の熱
交換器の入側及び出側ヘッダ管内に仕切板が設けられた
熱交換器を示す概略斜視図である。 〔符号の説明〕 1,1a,1b,1c,1d,1e…熱交換器 2,2a,2b,2c…偏平チューブ 3,3a,3b,3c,3d…入側ヘッダ管 4,4a,4b,4c,4d…出側ヘッダ管 ５…折返し部 A,B,B′…熱交換ユニット 11a,11b,12a,12b,13a,13b,14a,14b…仕切板

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】内部を冷媒が流通する入側ヘッダと出側ヘ
   ッダが当該軸方向を通風方向と直角に上下に平行して配
   備され、上記入側ヘッダと出側ヘッダとが、その軸方向
   に沿って並設された複数の偏平チューブにより連通さ
   れ、上記各ヘッダ内に当該各ヘッダ間の偏平チューブを
   区画するための仕切板が配設されてなる熱交換器におい
   て、 上記熱交換器を上記通風方向前後に２基配列して一方の
   熱交換器の出側ヘッダと他方の熱交換器の入側ヘッダと
   を連結し、該２基の熱交換器の上側及び下側に、それぞ
   れの熱交換器のヘッダを前後に平行に配備し、前方のヘ
   ッダ内の仕切板と後方のヘッダ内の仕切板とを通風方向
   に対して交互に所定の間隔で位置するように配設したこ
   とを特徴とする熱交換器。
2. 【請求項２】上記２基の熱交換器の入側／出側ヘッダの
   上下位置が共に同じ、若しくは互いに逆である請求項１
   記載の熱交換器。