JP2837396B2 - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は並流形熱交換器に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】ルームエアコン、パッケージエアコン等
の空気調和機に使用される熱交換器の1種として並流形
熱交換器がある。従来の並流形熱交換器について図面を
参照して説明する。図4から図6にかけては従来技術に
係る図面であって、図4は熱交換器の構造を示す外観斜
視図、図5は冷媒の流れを説明する正面図、図6は冷却
管内の冷媒流入状態の説明図である。
【0003】熱交換器50はヘッダーパイプ51、5
2、サイドメンバー53、冷却管40、インサート4
1、フィン42を含んでいる。1対の平行な下側のヘッ
ダーパイプ51と上側のヘッダーパイプ52は両側の1
組のサイドメンバー53によって相互に結合されてい
る。
【0004】下側のヘッダーパイプ51は一端部が開放
し、他端部が閉塞されている。上側のヘッダーパイプ5
2は下側のヘッダーパイプ51とは逆に一端部が閉塞
し、他端部が開放されている。ヘッダーパイプ51、5
2の間のサイドメンバー53に挟まれた部分には、ヘッ
ダーパイプ51、52に直交する多数本の冷却管40が
ヘッダーパイプ51、52の軸心方向に所定間隔で配設
されている。各冷却管40はその配設方向で偏平化され
ており、内部に波形のインサート41を有している。冷
却管40の下端はヘッダーパイプ51に連通しており、
上端はヘッダーパイプ52に連通している。各冷却管4
0の間及びサイドメンバー53と両端の冷却管40との
間に波形のフィン42が配設されている。
【0005】ヘッダーパイプ51にその一端側より冷媒
を供給すると、冷媒は多数本の冷却管40を上昇してヘ
ッダーパイプ52の側へ流通する。冷却管40を流通す
る間に冷媒は外部の空気と熱交換される。冷却管40を
通過した冷媒はヘッダーパイプ52から外部に導出され
る。
【0006】前記のような構成において、充分な冷媒循
環量が得られない場合には、冷却管40内における冷媒
流速が低下するため、熱交換能力が低下する。このた
め、ヘッダーパイプ51、52の開放端と閉塞端との間
にそれぞれ仕切板511、521を設け、冷媒が最適な
流速となり、且つ冷却管40の管内抵抗が許容しうる冷
却管40の本数となるように定められる。図5矢印で示
すように、下側のヘッダーパイプ51から流入した冷媒
は、下側のヘッダーパイプ51の開放端側と仕切板51
1との間において冷却管40を上昇して上側のヘッダー
パイプ52に流入する。上側のヘッダーパイプ52に流
入した冷媒は上側のヘッダーパイプ52を水平方向に向
きを変え、仕切板521に案内されて冷却管40を下降
して下側のヘッダーパイプ51に流入する。さらに、下
側のヘッダーパイプ51に流入した冷媒は、下側のヘッ
ダーパイプ51の閉塞端部に案内されて冷却管40を上
昇し、上側のヘッダーパイプ52に流入する。そして、
この冷媒は、上側のヘッダーパイプ52の開放端側から
外部に流出するようになっている。すなわち、冷媒は、
熱交換器50の内部を蛇行するようになっているのであ
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
熱交換器においては、ヘッダーパイプ51、52から冷
却管40に冷媒が流入する際に、冷媒の流速による慣性
及び負圧のために冷媒の流入が不均一となる。以下図6
を参照して説明する。図6において、実線Rは冷房時の
冷媒の流れを示している。なお、図6においては、多数
の冷却管40の冷媒分布を説明するため、便宜上3本の
冷却管40a、40b、40cで、熱交換器50全体を
示している。
【0008】冷房時、下側のヘッダーパイプ51に流入
した冷媒は、冷却管40aの内部を上昇する。しかし、
流入側近傍、すなわち下側のヘッダーパイプ51の開放
端部で冷却管40aに流入して上昇するよりも、下側の
ヘッダーパイプ51を水平に直進し、仕切板511の近
傍で冷却管40aの内部に流入する方が多くなる。従っ
て、流入側近傍の冷却管40aの上部に斜線で図示した
部分Aでは冷媒不足が生じる。
【0009】また、上側のヘッダーパイプ52に流入し
た冷媒は、流入側近傍、すなわち冷却管40aの近傍で
は冷却管40bに流入して下降するよりも、上側のヘッ
ダーパイプ52を直進し、仕切板521の近傍で冷却管
冷媒40bの内部に流入する方が多くなる。従って、流
入側近傍の冷却管40bの下部に斜線で図示した部分B
では冷媒不足が生じる。
【0010】同様の理由により、冷却管40cでは、流
入側近傍の上部に斜線で図示した部分Cでは冷媒不足が
生じる。
【0011】一方、暖房時には、上述したのと同様の理
由により、多点図示部分D、EおよびFで冷媒不足が生
じる。前記の冷媒不足を生じた部分は熱交換されず、バ
イパス空気が通過するのみとなる。従って、熱交換器の
能力不足をきたすほか、バイパス空気によって送風機や
吹出しグリル部分に発露する等の難点があった。また前
記冷媒流入の不均一を解消するために長時間のシュミレ
ーションを要するということもあった。
【0012】本発明は上記事情に鑑みて創案されたもの
で、送風機や吹出グリル等に発露することがない熱交換
器を提供することを目的としている。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の熱交換器は上記
のような課題を解決したもので、通風方向に対し直行し
て前後に並設された第1と第2の熱交換器からなり、各
熱交換器は平行な2本のヘッダーパイプと、ヘッダーパ
イプに両端が接続されヘッダーパイプの軸心方向に所定
間隔で並列する多数本の冷却管と、冷却管を流通する冷
媒がヘッダーパイプ間で蛇行するようにヘッダーパイプ
を途中で閉塞する複数個の仕切板を具備しており、前記
各熱交換器のヘッダーパイプは直列に連通するととも
に、冷媒が蒸発又は凝縮により気化又は液化する容積変
化に対応した冷媒通路の断面積にすべく、蒸発器として
は流入口から流出口に向かうに従い冷媒通路断面積が拡
大方向に、凝縮器としては流入口から流出口に向かうに
従い冷媒通路断面積が縮小方向になる位置に各仕切板を
配置し、第1及び第2の熱交換器を構成する冷却管に生
じた冷媒の不足する部分が通風方向からみて重なり合わ
ないような位置に各仕切板が設けられていることを特徴
としている。
【0014】本発明の熱交換器は上記構成にて、冷媒は
各ヘッダーパイプ間を仕切板によって蛇行しながら冷却
管を流通し、第1の熱交換器と第2の熱交換器の間を流
入流出する。各ヘッダーパイプに設けられた各仕切板の
位置は通風方向に対して、重なり合わないように配置さ
れているので、第1、第2のいずれかの熱交換器への冷
媒流入が不均一となっても、他方の熱交換器の冷却力、
除湿力により、いずれか一方の熱交換器で冷媒不足部分
により発生したバイパス空気は冷媒流に吸収される。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る一実施の形態を説明する。図1は熱交換器の外観斜視
図、図2は同側面図、図3は冷媒流路を示す平面展開図
である。従来技術と同一の部分は同一の符号で示してい
る。
【0016】本発明に係る熱交換器1は第1の熱交換器
10と第2の熱交換器20からなっており、図1の白矢
印で示す通風方向に対して直交して前後に並設されてい
る。第1の熱交換器10は1対の平行な下側のヘッダー
パイプ11と上側のヘッダーパイプ12と、サイドメン
バー53と冷却管40を含んでいる。また下側のヘッダ
ーパイプ11には仕切板111が上側のヘッダーパイプ
12には仕切板121が設けられている。前記、ヘッダ
ーパイプ11、12及び仕切板111、121はいずれ
も従来の技術で説明したものに準じて構成されている。
【0017】一方、第2の熱交換器20は第1の熱交換
器10に準じて、下側のヘッダーパイプ21、上側のヘ
ッダーパイプ22、サイドメンバー53、冷却管40を
含んでいる。また下側のヘッダーパイプ21には2箇所
に仕切板211、212が、上側のヘッダーパイプ22
には2箇所に仕切板221、222がそれぞれ設けられ
ている。また第1の熱交換器10の下側のヘッダーパイ
プ11と上側のヘッダーパイプ22は連結パイプ30に
よって連通されることにより、第1の熱交換器10と第
2の熱交換器20が連結されている。
【0018】ヘッダーパイプの両端とこれに最も近い位
置に設けた仕切板との間隔及び隣接する仕切板の間隔を
それぞれパスという。前記各パスに配置される冷却管4
0は一般的に冷媒の気体と液体との容積変化によって1
パスあたりの本数を順次変化させるようになっている。
すなわち、冷却管40を通る冷媒の流速が同一となるよ
うに各パスが調整されている。
【0019】また仕切板111、121及び211、2
12、221、222の取付位置は前記冷媒の気体と液
体との変化に対して最適の容積変化となるように定める
とともに、前記各仕切板の位置が通風方向に対して互い
に重なり合わないように配置されている。すなわち、各
仕切板111、121、211、212、221、22
2は第1及び第2の熱交換器10、20を構成する冷却
管40に生じた冷媒の不足する部分が通風方向からみて
重なり合わないような位置に設けられているのである。
【0020】冷房時には、冷媒は図3の実線Rで示すよ
うに、第2の熱交換器20の下側のヘッダーパイプ21
から流入し、冷却管40、連結パイプ30及び冷却管4
0を流通し、第1の熱交換器10の上側のヘッダーパイ
プ12から流出する。また暖房時には、冷媒は破線Hで
示すように、上側のヘッダーパイプ12から流入し、冷
却管40、連結パイプ30及び冷却管40を流通し、第
2の熱交換器20の下側のヘッダーパイプ21から流出
する。各仕切板111、121、及び211、212、
221、222は通風方向に対して重なり合わないの
で、第1又は第2いずれかの熱交換器に冷媒流入が不均
一となり、冷媒不足が生じてもどちらかの熱交換器の冷
却力、除湿力によって生じたバイパス空気は他の熱交換
器では冷媒流に吸収されることになる。なお前記実施の
形態における仕切板の数はこれに限定されるものではな
い。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、通風方向に対して
直交して前後に2個の熱交換器を並設し、冷媒蛇行流を
発生させる複数個の仕切板の位置を通風方向に対して重
なり合わないように配置している。特に、各仕切板は、
第1及び第2の熱交換器を構成する冷却管に生じた冷媒
の不足する部分が通風方向からみて重なり合わないよう
な位置に設けられているのである。
【0022】それ故、いずれか一方の熱交換器で冷媒の
流れが不均一になって冷媒不足部分が発生しても、他の
熱交換器に作用によってバイパス空気が流通することが
ない。従って、バイパス空気による送風機や吹出グリル
部分に発露しないので、絶縁不良等を起こすことがない
し、清掃手入れを要せず便利である。さらに冷媒の安全
な配分決定のために要していた長時間の前記シュミレー
ションも簡略化することができる。しかも、通路断面積
を小にして、熱交換器全体の熱交換効率を向上させ、併
せて圧力損失の可及的抑制も図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の熱交換器の実施の形態を示す外観斜視
図である。
【図2】本発明の熱交換器の実施の形態を示す側面図で
ある。
【図3】本発明の熱交換器の実施の形態を示す冷媒流路
の平面展開図である。
【図4】従来の熱交換器の構造を示す外観斜視図であ
る。
【図5】従来の熱交換器の冷媒の流れを説明する正面図
である。
【図6】従来の熱交換器の冷却管内の冷媒流入状態の説
明図である。
【符号の説明】
1 熱交換器 10 第1の熱交換器 11、12 ヘッダーパイプ 111、121 仕切板 20 第2の熱交換器 21、22 ヘッダーパイプ 211、212、221、222 仕切板 30 連結パイプ 40 冷却管

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 通風方向に対し直行して前後に並設され
    た第1と第2の熱交換器からなり、各熱交換器は平行な
    2本のヘッダーパイプと、ヘッダーパイプに両端が接続
    されヘッダーパイプの軸心方向に所定間隔で並列する多
    数本の冷却管と、冷却管を流通する冷媒がヘッダーパイ
    プ間で蛇行するようにヘッダーパイプを途中で閉塞する
    複数個の仕切板を具備しており、前記各熱交換器のヘッ
    ダーパイプは直列に連通するとともに、冷媒が蒸発又は
    凝縮により気化又は液化する容積変化に対応した冷媒通
    路の断面積にすべく、蒸発器としては流入口から流出口
    に向かうに従い冷媒通路断面積が拡大方向に、凝縮器と
    しては流入口から流出口に向かうに従い冷媒通路断面積
    が縮小方向になる位置に各仕切板を配置し、第1及び第
    2の熱交換器を構成する冷却管に生じた冷媒の不足する
    部分が通風方向からみて重なり合わないような位置に各
    仕切板が設けられていることを特徴とする熱交換器。
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