JP3790350B2 - Heat exchanger - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱交換器に関し、特に冷房・暖房兼用の空気調和機に用いるに好適な熱交換器に関する。
【0002】
【従来の技術】
図6は、空気調和器の室内ユニットの例を示す断面図であって、該室内ユニット1は、吸込グリル2、エアフィルタ3、ケーシング4、3個の熱交換器5とドレンパン6aと6c、タンジェンシャルファン7、ルーバ8及びフラップ9から構成されている。
【0003】
空気調和機が冷房運転された時、室内ユニット1のタンジェンシャルファン7が回転し、室内の空気は吸込グリル2、エアフィルタ3、熱交換器5を通って冷やされ、ルーバ8、フラップ9で風向を決められ室内に吹出される。
室外ユニット(図示せず)の圧縮機で圧縮され吐出された冷媒は、凝縮器で放熱し液化する。この冷媒液は、室内ユニット1の熱交換器5に分配され、該熱交換器5に設けられたパイプ11を通過しながら吸熱し、パイプ11の外側を流れる空気を冷却したあと再び室外ユニットの圧縮器に戻される。
【0004】
暖房運転時、室内ユニット1のタンジェンシャルファン7が回転し、室内の空気は、吸込グリル2、エアフィルタ3、熱交換器5を通って暖められて、ルーバ8、フラップ9で風向を決められて室内に吹出される。室外ユニット(図示せず)の圧縮機から吐出された冷媒は、熱交換器5に分配され、該熱交換器5に設けられたパイプ11中で凝縮して空気を暖める。
この冷媒液は室外ユニットの室外熱交換器で蒸発し、屋外の空気より吸熱したあと、ガス化して圧縮機に戻る。
【0005】
上記構成の空気調和機の室内ユニット1にあっては、大きさ即ち外形寸法を変えずに大能力を得たいというコンパクト化の要求があり、このため、熱交換器5の性能向上を計る必要がある。
図7に、熱交換器5の外形図を示した。熱交換器5のパイプ11は、肉厚0.3〜0.4mmの薄い銅管で構成されている。
そして、パイプ11の外側に、0.1〜0.2mmの厚さのアルミ材料等から成形されたフィン12が介装されている。このため、フィン12には、図8に示すように、パイプ11を挿入するためのフィン孔14が形成されている。また、パイプ11とフィン12の間の熱抵抗(接触抵抗)を減らすために、パイプ11を拡管し、フィン12との隙間をなくしている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
パイプ11の内部に冷媒が流れ、フィン12には風が強制的に流されるが、空気側の熱伝達率は、冷媒の熱伝達よりはるかに小さい。従って、フィン12として、図8〜図10に示すような形状と寸法を持つ切りおこし16aを設けて表面積を大きくし、その形状を曲面として空気の流れを乱流とさせ熱伝達率の向上を計ったフィン12aが用いられている。
【0007】
また、熱交換器5をさらにコンパクトにするため、フィンとフィンとの間隙(フィンピッチ)を、図9に示す現状の1.4mmから1.3mmと小さくすると、フィンの表面積は増加するが、空気側の圧力損失が大きくなり、期待したほどの効果がでないという問題があった。
【0008】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、フィンの間隙を小さくしても空気側の圧力損失が小さく、このためコンパクト化が可能で、しかも熱交換効率に優れた熱交換器を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明課題は、冷媒が流れるパイプと、該パイプがフィン孔に挿通されて、前記冷媒と前記パイプの外側を流れる空気との間の熱交換効率を高めるフィンとを備えた熱交換器において、前記フィンは、フィンピッチが1.1mm〜1.4mmで、フィンには切りおこしが設けられ、該切りおこしは、隣り合うフィン孔とフィン孔との間に間隔をおいて2本設けられ、且つ、該切りおこしの幅をaとしたとき、前記間隔が(4.5〜7)aとされていることを特徴とする熱交換器とすることで解決されるし、また冷媒が流れるパイプと、該パイプがフィン孔に挿通されて、前記冷媒と前記パイプの外側を流れる空気との間の熱交換効率を高めるフィンとを備えた熱交換器において、フィンには切りおこしが設けられ、該切りおこしは、隣り合うフィン孔とフィン孔との間に間隔をおいて平行に設けられ、且つ前記切りおこしの延長線と前記フィン孔の中心同士を結ぶ直線とのなす角度が10゜〜30゜であることを特徴とする熱交換器とすることで解決される。
【0010】
前記のように本発明の熱交換器は、フィンピッチが1.1mm〜1.4mmとされているのでコンパクト化が可能である。このようにコンパクト化しても、隣り合うフィン孔とフィン孔との間に切りおこしが間隔をおいて2本設けられ、且つ、これらの2本の切りおこしは、切りおこしの幅をaとしたとき、前記間隔が(4.5〜7)aとなるように設けられているので、空気側の圧力損失が大きくなり難く、また、フィンにより空気が効果的に乱流とされるため熱交換効率に優れた熱交換器である。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の熱交換器の第1実施形態例は、図6に示す室内熱交換器5において、フィン12として、図1〜図3に示すフィン12bを用いた熱交換器である。なお、図1は、本発明の熱交換器に用いるフィンの例を示す正面図であり、図2は図1に示すフィンのB−B線断面図であり、図3は図1に示すフィンのA矢視図である。
本発明の熱交換器は、冷媒が流れるパイプ11と、該パイプ11がフィン孔14に挿通されることで、パイプ11の外側に接触して前記冷媒と前記パイプ11の外側を流れる空気との間の熱交換効率を高めるフィン12bとを備えた熱交換器であって、前記フィン12bは、フィンピッチpが1.1mm〜1.4mmで、フィン12bには、図1に示すように、隣り合うフィン孔14の中心同士を結ぶ直線に平行に多数の切りおこし16bが設けられ、該切りおこし16bは、隣り合うフィン孔14とフィン孔14との間に間隔bをおいて平行に2本ずつ並列して設けられ、且つ、切りおこし16bの幅をa(mm)としたとき、前記間隔b(mm)が(4.5〜7)aとされている熱交換器である。
【0012】
フィンピッチpが1.1mm未満であると、空気抵抗が過大となり、風量、性能が低下し、また騒音が大きくなる傾向にあり、1.4mmを超えると、熱交換効率が低下し易く、また熱交換器をコンパクトにし難い。フィンピッチpの望ましい範囲は、1.25〜1.35mmである。
切りおこし16b同士の間隔bが4.5a未満でれば、隣り合う2本の切りおこし16b同士が接近し過ぎて、空気抵抗が大きく、フィンピッチを小さくするのに不適当であるとともに空気の流れを効果的に乱流とし難い。また、切りおこし16b同士の間隔bが7aを超えて離れ過ぎると、空気の流れを効果的に乱流とし難い。望ましくは、間隔bは(5〜6.5)aである。
【0013】
本発明において、フィン12bのフィンピッチpは、例えば1.3mm程度とされる。また、図1に示すごとく、縦に一列に並んでいるフィン孔14の隣り合うフィン孔14とフィン孔14との間に、切りおこし16b、16bを2本づつ所定間隔bをおいて平行に設けることで、フィン12bには、多数の切りおこし16bを設ける。
切りおこし16bの幅aは、例えば1.2mm程度とされ、2本の切りおこし16bと16bとの間の間隔bを、例えば6.8mmとしたものを、フィン12bとして用いることができる。
フィン12bの切りおこし16bの長さは、図3に示すように、上側の長さは8mm程度、下側の長さは11mm程度とする。また、切りおこし16bの高さは、例えば、図3に示すように0.6mm程度とする。
【0014】
前記フィン12bは、0.1〜0.2mmの厚さのアルミ材料等から成形される。この際、アルミ材料等をほぼコの字状及びほぼ逆コの字状に部分的に切り裂き、これらの切断されていない部分を底辺として折り曲げることで切りおこし16bを形成できる。切りおこし16bは、フィン12bとフィン12bとの間を流れる空気の流れを乱流とし、パイプ11を流れる冷媒と空気との間の熱交換効率を高めるために形成される。
フィンに形成された孔であるフィン孔14には冷媒が通るパイプ11が挿通される。
【0015】
図6に示す室内ユニット1の熱交換器5として前記フィン12bを有する熱交換器を用いた場合、室内の空気は吸込グリル2、エアフィルタ3を通り、フィン12bを有する熱交換器5により熱交換され、ルーバ8、フラップ9で風向を決められ室内に吹出される。この熱交換器5は1.1mm〜1.4mmのフィンピッチpでフィン12bを多数有し、しかも、隣り合うパイプ11とパイプ11の間毎に間隔bをおいて2本ずつ切りこみ16bを有し、且つ、前記間隔bが切りおこし16bの幅をaとしたとき、(4.5〜7)aであるので、コンパクトにでき、しかも冷媒と空気との間の熱交換効率に優れる。
【0016】
前記の第1実施形態例の熱交換器5を、1列分のみ図4に断面図で示した。この熱交換器5を蒸発器として使用したとき、パイプ11の中の冷媒によって空気が冷却され、パイプ11の下に水滴18がたれ下がり、フィン12bとフィン12bとの間にはさまれて容易に流下せずに、伝熱面積を減少させる傾向がある。
【0017】
この点を改良したのが、図5に示すフィン12cを有する熱交換器である。この第2実施形態例の熱交換器は、図5に示すように、フィンの切りおこし16bを垂直、即ち、パイプ11が挿通されるフィン孔14の中心同士を結ぶ直線に対して、切りおこし16bの底辺を平行とするのではなくて、切りおこし16bの底辺の延長線と、隣り合うフィン孔14の中心同士を結ぶ直線とがなす角度(鋭角側の角度)θを10゜〜30゜としたものである。この点を省いては、図4に示す熱交換器と構成が同じである。
【0018】
この第2実施形態例の熱交換器の場合、パイプ11の中を流れる冷媒によりパイプ11とフィン12cが冷却されて、空気中の水分が凝縮して特にパイプ11の下に水滴がたれ下がるが、フィン12cの切りおこし16bに水滴がひっかかり、該切りおこし16bに沿って流下する。そのため、水滴は大きくならずに流下するため、フィンの伝熱面積を減少させることはない。従って、第2実施形態例の熱交換器は、コンパクトで、しかも水滴によってはフィンの伝熱面積が減少し難い熱交換器である。
なお、角度θが10゜未満であれば、フィンとフィンとの間にはさまれて容易に流下しないし、30゜を越えると切りおこしの傾斜が小さいので水滴が切りおこしに沿って流下し難くなるとともに、パイプ間に配置するために切りおこしの長さが短くなってしまう。
【0019】
【実施例】
フィンピッチpが1.3mmで、切りおこし16bの幅aを1.2mmとし、2本の切りおこし16b同士の間隔bを6.8mmとし、図1〜3に示す形状と寸法を備えた、フィン12bを準備した。そして、フィン12bを備えた本発明の熱交換器を用いて、空気調和器の室内ユニットを作製した。
一方、図8〜図10で示される形状と寸法を有する従来例のフィン12aを準備した。該フィン12aは、図9に示すようにフィンピッチが1.4mmで、フィンの切りおこし16aは片面側で数えて6ヶ所で、その幅は図8に示すように1.2mmであった。そして、フィン12aを備えた従来の熱交換器を用いて空気調和器の室内ユニットを作製した。
更に、平板状フィンを備えた熱交換器を用いて室内ユニットを作製した。
これらの室内ユニットの性能の解析結果を表1に示す。但し、フィン表面温度(Tw)は40゜C、流入空気温度(Ti)は20゜Cとした。
【0020】
【表1】
【0021】
表1は凝縮器としての性能と空気の圧力損失を示している。空気の熱交換器出口と入口の温度差ΔTは、風速1m/sの場合を示している。従来のフィン12aを用いた場合は19.21kに対し、フィン12bを用いた本発明は、フィン孔14とフィン孔14との間に2本の切りおこし16bを形成する等の簡素化された形状であるにもかかわらず18.76kで、平板状フィン(プレートフィン)の15.85に対しては効率がよかった。温度効率εで示すと、プレートフィン0.79に対し、従来のフィン12aを用いた場合が0.96で最も効率がよく、フィン12bを用いた本発明は0.94で少し悪かった。これに対し風速1m/sのときの1列当たりの空気の圧力損失(列当圧損)ΔPaはプレートフィン2.82Paで最も少なく、従来のフィン12aを用いた場合は7.86Paで最も大きく、フィン12bを用いた本発明の場合は5.15Paで、従来のフィン12aを用いた場合よりも少なかった。
【0022】
この従来のフィン12aと本発明に用いるフィン12bを同一のファンを使って送風し、ファンの動力を同一にしたとき、その能力はフィン12bを用いた本発明の方が風量をだすことができ、熱交換器単体の凝縮器としての能力(単体能力比)は従来のフィン12aを用いた場合に比較して18%増となった。また、ユニットの暖房能力(ユニット能力比)としては3%の能力増を計ることができた。
【0023】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、コンパクトで熱交換効率に優れた熱交換器が得られ、また、凝縮した水滴によりフィンの伝熱面積が減少し難い、熱交換効率に優れた熱交換器が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の熱交換器に用いるフィンの例を示す正面図である。
【図2】 図1に示すフィンのB−B線断面図である。
【図3】 図1に示すフィンのA矢視図である。
【図4】 本発明の熱交換器の例を示す要部断面図である。
【図5】 本発明の熱交換器の他の例を示す要部断面図である。
【図6】 空気調和器の室内ユニットの例を示す断面図である。
【図7】 室内ユニットに用いる熱交換器の例を示す断面図である。
【図8】 熱交換器に用いる従来例のフィンを示す正面図である。
【図9】 図8に示すフィンのB−B線断面図である。
【図10】 図8に示すフィンのA矢視図である。
【符号の説明】
1・・室内ユニット、2・・吸込グリル、3・・エアフィルタ、4・・ケーシング、5・・熱交換器、6a、6c・・ドレインパン、7・・タンジェンシャルファン、8・・ルーバ、9・・フラップ、11・・パイプ(銅管)、12、12a、12b、12c・・フィン、14・・フィン孔、16、16a、16b・・切りおこし、18・・水滴[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat exchanger, and more particularly to a heat exchanger suitable for use in a cooling / heating air conditioner.
[0002]
[Prior art]
FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of an indoor unit of an air conditioner. The indoor unit 1 includes a
[0003]
When the air conditioner is in cooling operation, the
The refrigerant compressed and discharged by the compressor of the outdoor unit (not shown) dissipates heat and liquefies by the condenser. This refrigerant liquid is distributed to the
[0004]
During the heating operation, the
This refrigerant liquid evaporates in the outdoor heat exchanger of the outdoor unit, absorbs heat from outdoor air, and then gasifies and returns to the compressor.
[0005]
In the indoor unit 1 of the air conditioner having the above-described configuration, there is a demand for compactness in which it is desired to obtain a large capacity without changing the size, that is, the outer dimensions, and therefore it is necessary to improve the performance of the
In FIG. 7, the external view of the
And the fin 12 shape | molded from the 0.1-0.2-mm-thick aluminum material etc. is interposed in the outer side of the pipe 11. As shown in FIG. For this reason, the
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Although the refrigerant flows inside the pipe 11 and the wind is forced to flow through the
[0007]
Further, in order to make the
[0008]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a heat exchanger that has a small pressure loss on the air side even if the gap between the fins is reduced, and thus can be made compact and has excellent heat exchange efficiency. For the purpose.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
An object of the present invention is a heat exchanger comprising a pipe through which a refrigerant flows, and a fin that is inserted into a fin hole to increase heat exchange efficiency between the refrigerant and air that flows outside the pipe. The fin has a fin pitch of 1.1 mm to 1.4 mm, and the fin is provided with a cut, and the cut is provided with two gaps between adjacent fin holes, Moreover, when the cutting width is a, the distance is set to (4.5 to 7) a, and the heat exchanger is solved, and the pipe through which the refrigerant flows And in the heat exchanger comprising the fin inserted into the fin hole and improving the heat exchange efficiency between the refrigerant and the air flowing outside the pipe, the fin is provided with a cut, The cutting is next to each other The angle between the extended line of the cutting and the straight line connecting the centers of the fin holes is 10 ° to 30 °. It is solved by using a heat exchanger as a feature.
[0010]
As described above, the heat exchanger of the present invention can be made compact because the fin pitch is 1.1 mm to 1.4 mm. Even if it is made compact in this way, two cuts are provided between the adjacent fin holes with a gap, and these two cuts have a cut width of a. When the distance is (4.5 to 7) a, the pressure loss on the air side is difficult to increase, and the air is effectively turbulent by the fins, so heat exchange This is an efficient heat exchanger.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The first embodiment of the heat exchanger of the present invention is a heat exchanger using the
The heat exchanger according to the present invention includes a pipe 11 through which refrigerant flows, and the pipe 11 is inserted into the
[0012]
If the fin pitch p is less than 1.1 mm, the air resistance becomes excessive, air volume and performance tend to decrease, and noise tends to increase. If it exceeds 1.4 mm, the heat exchange efficiency tends to decrease, It is difficult to make the heat exchanger compact. A desirable range of the fin pitch p is 1.25 to 1.35 mm.
If the distance b between the
[0013]
In the present invention, the fin pitch p of the
The width a of the cut and cut 16b is, for example, about 1.2 mm, and the gap b between the two cut and raised 16b and 16b is, for example, 6.8 mm, and can be used as the
As shown in FIG. 3, the length of the
[0014]
The
A pipe 11 through which a coolant passes is inserted into a
[0015]
When the heat exchanger having the
[0016]
Only one row of the
[0017]
This point is improved by a heat
[0018]
In the case of the heat exchanger according to the second embodiment, the pipe 11 and the
Note that if the angle θ is less than 10 °, it will not easily flow between the fins, and if it exceeds 30 °, the inclination of cutting will be small, so that water drops will flow along the cutting. It becomes difficult and the length of cutting is shortened because it is arranged between the pipes.
[0019]
【Example】
The fin pitch p is 1.3 mm, the width a of the cutting 16b is 1.2 mm, the interval b between the two cutting 16b is 6.8 mm, and has the shape and dimensions shown in FIGS. The
Meanwhile, a conventional fin 12a having the shape and dimensions shown in FIGS. 8 to 10 was prepared. As shown in FIG. 9, the fin pitch of the fin 12a was 1.4 mm, the
Furthermore, the indoor unit was produced using the heat exchanger provided with the flat fin.
Table 1 shows the analysis results of the performance of these indoor units. However, the fin surface temperature (Tw) was 40 ° C and the inflow air temperature (Ti) was 20 ° C.
[0020]
[Table 1]
[0021]
Table 1 shows the performance as a condenser and the pressure loss of air. The temperature difference ΔT between the air heat exchanger outlet and the inlet indicates a case where the wind speed is 1 m / s. When the conventional fin 12a is used, the present invention using the
[0022]
When this conventional fin 12a and the
[0023]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a heat exchanger that is compact and excellent in heat exchange efficiency can be obtained, and the heat transfer area of the fins is not easily reduced by the condensed water droplets, and heat that is excellent in heat exchange efficiency. An exchanger is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing an example of fins used in a heat exchanger of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the fin shown in FIG. 1 taken along the line BB.
FIG. 3 is a view of the fin shown in FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part showing an example of the heat exchanger of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a main part showing another example of the heat exchanger of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of an indoor unit of an air conditioner.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of a heat exchanger used for an indoor unit.
FIG. 8 is a front view showing a conventional fin used in a heat exchanger.
9 is a cross-sectional view of the fin shown in FIG. 8 taken along the line BB.
10 is a view of the fin shown in FIG.
[Explanation of symbols]
1 ··· Indoor unit, 2 · · Suction grill, 3 · Air filter, 4 · Casing, 5 · · Heat exchanger, 6a, 6c · · Drain pan, 7 · · Tangential fan, 8 · · louver, 9 ·· Flap, 11 ·· Pipe (copper tube), 12, 12a, 12b, 12c · Fin, 14 ·· Fin hole, 16, 16a, 16b ·· Cutting, 18 ·· Water droplets
Claims (2)
2. The heat exchanger according to claim 1, wherein an angle formed by the extended line of the cut and the straight line connecting the centers of the fin holes is 10 [deg.] To 30 [deg.].
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