JP4073850B2 - Heat exchanger - Google Patents
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Description
本発明は、熱交換器に関し、より特定的には補助熱交換器と主熱交換器とを備えた熱交換器に関する。 The present invention relates to a heat exchanger, and more particularly to a heat exchanger including an auxiliary heat exchanger and a main heat exchanger.
近年、空気調和機の省エネルギ化の進行とともに、空気調和機に使用される熱交換器の高効率化が要求されている。熱交換器の高効率化を実現する構成として、過冷却用の補助熱交換器と主熱交換器とを備えた熱交換器がある。従来の補助熱交換器と主熱交換器とを備えた熱交換器が、たとえば特公昭62−13574号公報(特許文献1)に開示されている。特許文献1に開示された熱交換器は、たとえば以下のような構成を備えている。
In recent years, with the progress of energy saving in air conditioners, there has been a demand for higher efficiency of heat exchangers used in air conditioners. As a configuration for realizing high efficiency of the heat exchanger, there is a heat exchanger provided with an auxiliary heat exchanger for supercooling and a main heat exchanger. A heat exchanger provided with a conventional auxiliary heat exchanger and a main heat exchanger is disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 62-13574 (Patent Document 1). The heat exchanger disclosed in
図11は、従来の熱交換器の一の構成を示す側面図である。図12は、従来の熱交換器の一の構成を示す斜視図である。 FIG. 11 is a side view showing one configuration of a conventional heat exchanger. FIG. 12 is a perspective view showing one configuration of a conventional heat exchanger.
図11および図12を参照して、熱交換器110は、補助熱交換器110aと主熱交換器110bとを備えている。そして、矢印で示された空気の流れ方向106から空気が熱交換器110に送り込まれる。空気の流れ方向106に対して、補助熱交換器110aは上流側(図11中左側)に、主熱交換器110bは下流側(図11中右側)に、互いに並列して配置されている。補助熱交換器110aは、伝熱管102aと、放熱のための複数のフィン101aとを有している。伝熱管102aは、直線部分109を含む蛇行状に延びるように形成されている。複数のフィン101aは、この伝熱管102aの直線部分109とほぼ直角になるように接触して配置されている。主熱交換器110bは、伝熱管102b、102cと、放熱のための複数のフィン101bとを有しており、補助熱交換器110aとほぼ同様の構成となっている。ここで、伝熱管102aの直径は、伝熱管102b、102cの直径よりも小さい。
Referring to FIGS. 11 and 12, the
このような熱交換器110に空気が送り込まれると、この空気と、伝熱管102a〜102cを流れる冷媒との間で熱交換が行われる。たとえば高温の気体となっている冷媒を冷却することにより液化する場合(凝縮器として使用する場合)を考える。この場合には、冷媒よりも相対的に温度の低い空気が流れ方向106に送り込まれている状態で、高温の気体となっている冷媒が出入り口107より流入する。流入した冷媒は、分岐部分104で伝熱管102bと伝熱管102cとの2方向に分流し、空気と熱交換して徐々に液化する。伝熱管102b、102cの各々を流れる冷媒が液化して気液2相状態(気体と液体とが混ざった状態)となっているときには、冷媒の温度および圧力は一定に保たれている。そして、気液2相状態の冷媒は、分岐部分103で合流し、補助熱交換器110aの伝熱管102aを流れながら圧力一定の下で過冷却される。その結果、低温の液体の冷媒が出入り口105から流出する。
When air is sent into such a
図11および図12に示す従来の熱交換器110においては、補助熱交換器110aと主熱交換器110bとが分離されている。このため、熱交換器110を凝縮器として使用したとき、低温の液体冷媒で満たされる補助熱交換器110aは主熱交換器110bと分離されているため、主熱交換器110bを高い温度に保つことができる。その結果、空気と熱交換器との温度差が大きくなるので、補助熱交換器110aの熱交換効率(凝縮効率および蒸発効率)が向上する。また、補助熱交換器110aの伝熱管102aが細管(直径の小さい伝熱管)で構成されている。これにより、伝熱管102aを流れる液体の冷媒の流速が増加し、液体の冷媒が伝熱管102aの内壁全体に貼りついた状態で流れるようになる。その結果、補助熱交換器110aの凝縮効率が向上されている。このように、伝熱管が細管で構成された熱交換器が、たとえば特開2002−257483号公報(特許文献2)にも開示されている。特許文献2に開示された熱交換器は、たとえば以下のような構成を備えている。
In the
図13は、従来の熱交換器の他の構成を示す側面図である。 FIG. 13 is a side view showing another configuration of the conventional heat exchanger.
図13を参照して、熱交換器120は、補助熱交換器110aと主熱交換器110bとを備えている。主熱交換器110bは伝熱管102d、102eを有している。伝熱管102d、102eの各々は、補助熱交換器110aの伝熱管102b、102cと同様に細管で構成されている。
With reference to FIG. 13, the
なお、これ以外の構成は、図11および図12に示す従来の熱交換器の一の構成とほぼ同じであるため、同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。 In addition, since the structure of those other than this is as substantially the same as the structure of one of the conventional heat exchangers shown in FIG. 11 and FIG. 12, the same code | symbol is attached | subjected about the same component and the description is abbreviate | omitted.
図13に示す従来の熱交換器120においては、主熱交換器110bの伝熱管102d、102eも細管で構成されている。これにより、伝熱管102d、102eを流れる気液2相流の冷媒の流速が増加し、液体の冷媒が攪拌されながら流れるようになる。その結果、さらに主熱交換器110bの熱交換効率が向上する。
しかしながら、特許文献1に開示された熱交換器110および特許文献2に開示された熱交換器120においては、伝熱管102aを流れる冷媒に生じる圧力損失が大きいという問題があった。ここで、圧力損失とは、流体が管内を流れる際に上流側と比較して下流側の圧力が低下するという現象である。圧力損失は、流体が流れる管の直径の大きさに反比例し、流体が流れる距離、すなわち流体が流れる管の長さに比例する。熱交換器110および熱交換器120において、補助熱交換器110aの伝熱管102aは1本の伝熱管により構成されており、分岐部分を有していない(小流路化している)。したがって、冷媒が流れる伝熱管の長さが長くなっている。また、補助熱交換器110aの伝熱管102aは細管であるので、管の直径が小さい。したがって、伝熱管102aを流れる冷媒に生じる圧力損失は大きい。
However, the
伝熱管102aを流れる冷媒に生じる圧力損失が大きいと、特に、熱交換器110および熱交換器120を蒸発器として使用する場合に問題が生じる。すなわち、伝熱管102aを流れる冷媒に生じる圧力損失が大きいと、冷媒の流れにおける上流側の圧力が上昇する。その結果、熱交換器110の平均温度が上昇し、空気と熱交換器110との温度差が小さくなるため、熱交換器110の蒸発効率(熱交換効率)が低下するという問題があった。
When the pressure loss generated in the refrigerant flowing through the
したがって、本発明の目的は、熱交換効率が高い熱交換器を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a heat exchanger with high heat exchange efficiency.
本発明の一の局面に従う熱交換器は、冷媒を流すための伝熱管を有する熱交換器であって、熱交換器を凝縮器として使用した場合に、下流側となる過冷却領域にある主に液体の冷媒が流れる領域の第1の伝熱管の直径は、前記熱交換器内の他の伝熱管である第2の伝熱管の直径より大きい。第1の伝熱管および第2の伝熱管の各々は、直線部分を含む蛇行状に延びるように形成されている。第1の伝熱管における直線部分の各々の間隔は、第2の伝熱管における直線部分の各々の間隔よりも大きい。 A heat exchanger according to one aspect of the present invention is a heat exchanger having a heat transfer tube for flowing a refrigerant, and when the heat exchanger is used as a condenser, the heat exchanger is located in a subcooling region on the downstream side. The diameter of the first heat transfer tube in the region where the liquid refrigerant flows is larger than the diameter of the second heat transfer tube, which is another heat transfer tube in the heat exchanger. Each of the first heat transfer tube and the second heat transfer tube is formed to extend in a meandering manner including a straight portion. The intervals between the straight portions in the first heat transfer tube are larger than the intervals between the straight portions in the second heat transfer tube.
本発明の一の局面に従う熱交換器によれば、過冷却領域にある主に液体の冷媒が流れる領域の伝熱管の直径が大きいので、過冷却領域にある主に液体の冷媒が流れる領域の伝熱管を流れる冷媒の圧力損失が抑止される。これにより、過冷却領域にある主に液体の冷媒が流れる領域の伝熱管および熱交換器内の他の伝熱管を流れる冷媒の圧力を一定に保つことができるので、熱交換器内の他の伝熱管における気液2層状態の冷媒が流れる部分の温度を一定に保つことができる。したがって、外気と、気液2層状態の冷媒が流れる伝熱管との温度差を大きく保つことができ、熱交換器を蒸発器として使用した場合の蒸発効率が高くなる。一方、熱交換器内の他の伝熱管の直径が小さいので、熱交換器を蒸発器および凝縮器として使用した場合に、熱交換器内の他の伝熱管を流れる気液2相状態の冷媒の流速が増加し、液体の冷媒が攪拌されながら流れるようになる。その結果、熱交換器内の他の伝熱管の蒸発効率および凝縮効率が高くなる。以上の理由により、熱交換器の熱交換効率が高くなる。加えて、第1の伝熱管の間隔が広くなるので、外気の流れ方向からの気流が蛇行した第1の伝熱管の隙間を通って第2の伝熱管に当たりやすくなる。すなわち、第1熱交換器側の通風抵抗が減少する。したがって、第2熱交換器側の熱交換効率を一層向上することができる。 According to the heat exchanger according to one aspect of the present invention, since the diameter of the heat transfer tube in the region where the mainly liquid refrigerant flows in the supercooling region is large, the region where the mainly liquid refrigerant flows in the supercooling region. Pressure loss of the refrigerant flowing through the heat transfer tube is suppressed. As a result, the pressure of the refrigerant flowing through the heat transfer tubes in the supercooling region where the liquid refrigerant mainly flows and the other heat transfer tubes in the heat exchanger can be kept constant. The temperature of the portion where the refrigerant in the gas-liquid two-layer state in the heat transfer tube flows can be kept constant. Therefore, a large temperature difference between the outside air and the heat transfer tube through which the gas-liquid two-layer refrigerant flows can be maintained, and the evaporation efficiency when the heat exchanger is used as an evaporator is increased. On the other hand, since the diameter of the other heat transfer tubes in the heat exchanger is small, when the heat exchanger is used as an evaporator and a condenser, a refrigerant in a gas-liquid two-phase state that flows through the other heat transfer tubes in the heat exchanger And the liquid refrigerant flows while being stirred. As a result, the evaporation efficiency and the condensation efficiency of the other heat transfer tubes in the heat exchanger are increased. For the above reasons, the heat exchange efficiency of the heat exchanger is increased. In addition, since the interval between the first heat transfer tubes is increased, the air flow from the flow direction of the outside air easily hits the second heat transfer tube through the gap between the meandering first heat transfer tubes. That is, the ventilation resistance on the first heat exchanger side decreases. Therefore, the heat exchange efficiency on the second heat exchanger side can be further improved.
本発明の他の局面に従う熱交換器は、冷媒を流すための伝熱管を有する熱交換器であって、補助熱交換器と、空気の流れ方向に対して補助熱交換器よりも下流側に配置される主熱交換器とを備えている。補助熱交換器は、冷媒を流すための第1の伝熱管を有しており、主熱交換器は、第1の伝熱管と接続された第2の伝熱管を有している。第1の伝熱管の直径は、第2の伝熱管の直径よりも大きい。第1の伝熱管および第2の伝熱管の各々は、直線部分を含む蛇行状に延びるように形成されている。第1の伝熱管における直線部分の各々の間隔は、第2の伝熱管における直線部分の各々の間隔よりも大きい。A heat exchanger according to another aspect of the present invention is a heat exchanger having a heat transfer tube for flowing a refrigerant, and is located downstream of the auxiliary heat exchanger and the auxiliary heat exchanger with respect to the air flow direction. And a main heat exchanger to be arranged. The auxiliary heat exchanger has a first heat transfer tube for flowing the refrigerant, and the main heat exchanger has a second heat transfer tube connected to the first heat transfer tube. The diameter of the first heat transfer tube is larger than the diameter of the second heat transfer tube. Each of the first heat transfer tube and the second heat transfer tube is formed to extend in a meandering manner including a straight portion. The intervals between the straight portions in the first heat transfer tube are larger than the intervals between the straight portions in the second heat transfer tube.
本発明の他の局面に従う熱交換器によれば、第1の伝熱管の直径が大きいので、第1の伝熱管を流れる冷媒の圧力損失が抑止される。その結果、第1の伝熱管および第2の伝熱管を流れる冷媒の圧力を一定に保つことができるので、主熱交換器の温度を一定に保つことができる。したがって、外気と主熱交換器との温度差を大きく保つことができ、熱交換器を蒸発器として使用した場合の蒸発効率が高くなる。一方、第2の伝熱管の直径が小さいので、熱交換器を蒸発器および凝縮器として使用した場合に、第2の伝熱管を流れる気液2相状態の冷媒の流速が増加し、液体の冷媒が攪拌されながら流れるようになる。その結果、主熱交換器の蒸発効率および凝縮効率が高くなる。以上の理由により、熱交換器の熱交換効率が高くなる。加えて、第1の伝熱管の間隔が広くなるので、外気の流れ方向からの気流が蛇行した第1の伝熱管の隙間を通って第2の伝熱管に当たりやすくなる。すなわち、補助熱交換器の通風抵抗が減少する。したがって、主熱交換器の熱交換効率を一層向上することができる。 According to the heat exchanger according to another aspect of the present invention, since the diameter of the first heat transfer tube is large, pressure loss of the refrigerant flowing through the first heat transfer tube is suppressed. As a result, since the pressure of the refrigerant flowing through the first heat transfer tube and the second heat transfer tube can be kept constant, the temperature of the main heat exchanger can be kept constant. Therefore, the temperature difference between the outside air and the main heat exchanger can be kept large, and the evaporation efficiency when the heat exchanger is used as an evaporator is increased. On the other hand, since the diameter of the second heat transfer tube is small, when the heat exchanger is used as an evaporator and a condenser, the flow rate of the gas-liquid two-phase refrigerant flowing through the second heat transfer tube increases, The refrigerant flows while being stirred. As a result, the evaporation efficiency and the condensation efficiency of the main heat exchanger are increased. For the above reasons, the heat exchange efficiency of the heat exchanger is increased. In addition, since the interval between the first heat transfer tubes is increased, the air flow from the flow direction of the outside air easily hits the second heat transfer tube through the gap between the meandering first heat transfer tubes. That is, the ventilation resistance of the auxiliary heat exchanger is reduced. Therefore, the heat exchange efficiency of the main heat exchanger can be further improved.
なお、本明細書中において「補助熱交換器」とは、熱交換器を凝縮器として使用した場合に、過冷却領域にある液体の冷媒が流れる部分の熱交換器を意味しており、「主熱交換器」とは、熱交換器を凝縮器として使用した場合に、気液2相状態の冷媒および気体の冷媒が流れる部分の熱交換器を意味している。 In the present specification, the term “auxiliary heat exchanger” means a heat exchanger in a portion where a liquid refrigerant in the supercooling region flows when the heat exchanger is used as a condenser. The “main heat exchanger” means a heat exchanger in a portion where a gas-liquid two-phase refrigerant and a gas refrigerant flow when the heat exchanger is used as a condenser.
本発明の熱交換器において好ましくは、補助熱交換器は第1の伝熱管と接触する複数の第1のフィンをさらに有し、かつ主熱交換器は第2の伝熱管と接触する複数の第2のフィンをさらに有している。第1のフィンの各々の間隔は、第2のフィンの各々の間隔よりも大きい。 Preferably, in the heat exchanger according to the present invention, the auxiliary heat exchanger further includes a plurality of first fins that contact the first heat transfer tube, and the main heat exchanger includes a plurality of contacts that contact the second heat transfer tube. It further has a second fin. The distance between the first fins is greater than the distance between the second fins.
これにより、複数の第1のフィンおよび複数の第2のフィンの各々により、第1の伝熱管および第2の伝熱管の各々の伝熱面積を大きくすることができる。したがって、熱交換器の熱交換効率を一層向上することができる。また、補助熱交換器の複数の第1のフィンの間隔が広くなるので、外気の流れ方向からの気流が補助熱交換器の複数の第1のフィンの隙間を通って主熱交換器の複数の第2のフィンに当たりやすくなる。すなわち、補助熱交換器の通風抵抗が減少する。したがって、主熱交換器の熱交換効率を一層向上することができる。 Thereby, the heat transfer area of each of the first heat transfer tube and the second heat transfer tube can be increased by each of the plurality of first fins and the plurality of second fins. Therefore, the heat exchange efficiency of the heat exchanger can be further improved. Moreover, since the space | interval of the some 1st fin of an auxiliary heat exchanger becomes wide, the airflow from the flow direction of external air passes through the clearance gap between the some 1st fin of an auxiliary heat exchanger, and the plurality of main heat exchangers. It becomes easy to hit the second fin. That is, the ventilation resistance of the auxiliary heat exchanger is reduced. Therefore, the heat exchange efficiency of the main heat exchanger can be further improved.
本発明の熱交換器において好ましくは、補助熱交換器は第1の伝熱管と接触する複数の第1のフィンをさらに有し、かつ主熱交換器は第2の伝熱管と接触する複数の第2のフィンをさらに有している。第1のフィンの各々の厚さは、第2のフィンの各々の厚さよりも薄い。 Preferably, in the heat exchanger according to the present invention, the auxiliary heat exchanger further includes a plurality of first fins that contact the first heat transfer tube, and the main heat exchanger includes a plurality of contacts that contact the second heat transfer tube. It further has a second fin. The thickness of each of the first fins is thinner than the thickness of each of the second fins.
これにより、複数の第1のフィンおよび複数の第2のフィンの各々により、第1の伝熱管および第2の伝熱管の各々の伝熱面積を大きくすることができる。したがって、熱交換器の熱交換効率を一層向上することができる。また、補助熱交換器の複数の第1のフィンの間隔を広くしやすくなるので、外気の流れ方向からの気流が補助熱交換器の複数の第1のフィンの隙間を通って主熱交換器の複数の第2のフィンに当たりやすくなる。すなわち、補助熱交換器の通風抵抗が減少する。したがって、主熱交換器の熱交換効率を一層向上することができる。 Thereby, the heat transfer area of each of the first heat transfer tube and the second heat transfer tube can be increased by each of the plurality of first fins and the plurality of second fins. Therefore, the heat exchange efficiency of the heat exchanger can be further improved. Moreover, since it becomes easy to widen the space | interval of the some 1st fin of an auxiliary heat exchanger, the airflow from the flow direction of external air passes through the clearance gap between the some 1st fin of an auxiliary heat exchanger, and the main heat exchanger It becomes easy to hit the plurality of second fins. That is, the ventilation resistance of the auxiliary heat exchanger is reduced. Therefore, the heat exchange efficiency of the main heat exchanger can be further improved.
本発明の熱交換器において好ましくは、補助熱交換器は第1の伝熱管と接触する複数の第1のフィンをさらに有し、かつ主熱交換器は第2の伝熱管と接触する複数の第2のフィンをさらに有している。第1のフィンの各々の幅は、第2のフィンの各々の幅よりも大きい。 Preferably, in the heat exchanger according to the present invention, the auxiliary heat exchanger further includes a plurality of first fins that contact the first heat transfer tube, and the main heat exchanger includes a plurality of contacts that contact the second heat transfer tube. It further has a second fin. The width of each of the first fins is larger than the width of each of the second fins.
これにより、複数の第1のフィンおよび複数の第2のフィンの各々により、第1の伝熱管および第2の伝熱管の各々の伝熱面積を大きくすることができる。したがって、熱交換器の熱交換効率を一層向上することができる。また、補助熱交換器における第1のフィンの伝熱面積が大きくなるので、より多くの外気と熱交換することができる。その結果、補助熱交換器の熱交換効率を改善することができる。特に熱交換器を凝縮器として使用する場合、補助熱交換器の第1の伝熱管には液体の冷媒が流れる。このため、補助熱交換器は、気液2相状態の冷媒が流れる主熱交換器と比較して、熱交換効率が低くなっている。したがって、特に熱交換器を凝縮器として使用する場合に、補助熱交換器の熱交換効率を大きく改善することができる。 Thereby, the heat transfer area of each of the first heat transfer tube and the second heat transfer tube can be increased by each of the plurality of first fins and the plurality of second fins. Therefore, the heat exchange efficiency of the heat exchanger can be further improved. Moreover, since the heat transfer area of the 1st fin in an auxiliary heat exchanger becomes large, it can heat-exchange with more external air. As a result, the heat exchange efficiency of the auxiliary heat exchanger can be improved. In particular, when the heat exchanger is used as a condenser, a liquid refrigerant flows through the first heat transfer tube of the auxiliary heat exchanger. For this reason, the auxiliary heat exchanger has a lower heat exchange efficiency than the main heat exchanger in which the gas-liquid two-phase refrigerant flows. Therefore, particularly when the heat exchanger is used as a condenser, the heat exchange efficiency of the auxiliary heat exchanger can be greatly improved.
本発明の熱交換器において好ましくは、第1の伝熱管の管内には複数の溝が形成されている。 In the heat exchanger of the present invention, preferably, a plurality of grooves are formed in the tube of the first heat transfer tube.
これにより、第1の伝熱管を流れる冷媒が攪拌され、冷媒の対流が促進される。したがって、第1熱交換器側の熱交換効率が一層向上する。ここで、本発明の熱交換器においては、第1の伝熱管の直径は第2の伝熱管の直径よりも大きいので、第1の伝熱管の直径を小さくし冷媒の流速を速くするという方法で、第1の伝熱管を流れる冷媒を攪拌することは難しい。したがって、冷媒の流速を速くするという方法の代わりに、第1の伝熱管を流れる冷媒が乱流化するように第1の伝熱管を構成することで、第1熱交換器側の熱交換効率を高めることができる点で特に有効である。 Thereby, the refrigerant | coolant which flows through a 1st heat exchanger tube is stirred, and the convection of a refrigerant | coolant is accelerated | stimulated. Therefore, the heat exchange efficiency on the first heat exchanger side is further improved. Here, in the heat exchanger of the present invention , since the diameter of the first heat transfer tube is larger than the diameter of the second heat transfer tube, the diameter of the first heat transfer tube is reduced to increase the flow rate of the refrigerant. Thus, it is difficult to stir the refrigerant flowing through the first heat transfer tube. Therefore, instead of the method of increasing the flow rate of the refrigerant, the first heat transfer tube is configured so that the refrigerant flowing through the first heat transfer tube is turbulent, so that the heat exchange efficiency on the first heat exchanger side is increased. It is particularly effective in that it can be increased.
本発明の熱交換器において好ましくは、補助熱交換器は第1の伝熱管と接触する複数の第1のフィンをさらに有していて、かつ主熱交換器は第2の伝熱管と接触する複数の第2のフィンをさらに有している。第1のフィンの各々および第2のフィンの各々には起伏部が設けられており、第1のフィンの各々における単位面積当たりの起伏部の数は、第2のフィンの各々における単位面積当たりの起伏部の数よりも多い。 Preferably, in the heat exchanger of the present invention, the auxiliary heat exchanger further includes a plurality of first fins that are in contact with the first heat transfer tube, and the main heat exchanger is in contact with the second heat transfer tube. It further has a plurality of second fins. Each of the first fins and each of the second fins are provided with undulations, and the number of undulations per unit area in each of the first fins is per unit area in each of the second fins. More than the number of undulations.
これにより、第1のフィンにおける起伏部の数が多くなるので、第1のフィンの各々の表面を通過する外気の気流が起伏部で乱されるようになり、第1のフィンの各々の表面から離れた部分に存在する外気を巻き込みながら外気が流れるようになる。その結果、第1のフィンの各々の表面を通過する外気と、第1のフィンの各々との温度差をより大きく保つことができる。また、起伏部の数が多くなることで第1のフィンの伝熱面積が増加する。したがって、補助熱交換器の熱交換効率を一層向上することができる。 Accordingly, since the number of undulations in the first fin increases, the airflow of the outside air passing through the surface of each of the first fins is disturbed by the undulations, and the surface of each of the first fins The outside air flows while entraining the outside air that exists in the part away from. As a result, the temperature difference between the outside air passing through the surface of each of the first fins and each of the first fins can be kept larger. Moreover, the heat-transfer area of a 1st fin increases because the number of undulation parts increases. Therefore, the heat exchange efficiency of the auxiliary heat exchanger can be further improved.
本発明の熱交換器において好ましくは、第1の伝熱管における冷媒が流れる経路の数は、第2の伝熱管における冷媒が流れる経路の数よりも少ない。 Preferably, in the heat exchanger of the present invention, the number of paths through which the refrigerant flows in the first heat transfer tube is smaller than the number of paths through which the refrigerant flows in the second heat transfer tube.
これにより、第1の伝熱管の分岐部分が少なくなるので、分岐した伝熱管ごとの冷媒の流量が不均一になる(偏流が生じる)ことが抑止される。なお、第1の伝熱管の分岐部分が少なくなれば、第1の伝熱管の長さが長くなるが、第1の伝熱管の直径は大きいので、第1の伝熱管を流れる冷媒の圧力損失は大きくならない。以上の理由から、第1の伝熱管における冷媒の圧力損失を抑止しながら、分岐した伝熱管ごとの冷媒の流量が不均一になることが抑止される。 Thereby, since the branch part of the 1st heat exchanger tube decreases, it is suppressed that the flow rate of the refrigerant | coolant for every branched heat exchanger tube becomes uneven (it produces a drift). If the first heat transfer tube has fewer branches, the length of the first heat transfer tube becomes longer. However, since the diameter of the first heat transfer tube is large, the pressure loss of the refrigerant flowing through the first heat transfer tube Will not grow. For the above reasons, the refrigerant flow rate for each branched heat transfer tube is suppressed from becoming non-uniform while suppressing the pressure loss of the refrigerant in the first heat transfer tube.
本発明の熱交換器によれば、過冷却領域にある主に液体の冷媒が流れる領域の伝熱管の直径が大きいので、過冷却領域にある主に液体の冷媒が流れる領域の伝熱管を流れる冷媒の圧力損失が抑止される。これにより、過冷却領域にある主に液体の冷媒が流れる領域の伝熱管および熱交換器内の他の伝熱管を流れる冷媒の圧力を一定に保つことができるので、熱交換器内の他の伝熱管における気液2層状態の冷媒が流れる部分の温度を一定に保つことができる。したがって、外気と、気液2層状態の冷媒が流れる伝熱管との温度差を大きく保つことができ、熱交換器を蒸発器として使用した場合の蒸発効率が高くなる。一方、熱交換器内の他の伝熱管の直径が小さいので、熱交換器を蒸発器および凝縮器として使用した場合に、熱交換器内の他の伝熱管を流れる気液2相状態の冷媒の流速が増加し、液体の冷媒が攪拌されながら流れるようになる。その結果、熱交換器内の他の伝熱管の蒸発効率および凝縮効率が高くなる。以上の理由により、熱交換器の熱交換効率が高くなる。 According to the heat exchanger of the present invention, since the diameter of the heat transfer tube in the region where mainly the liquid refrigerant flows in the supercooling region is large, it flows through the heat transfer tube in the region where mainly the liquid refrigerant flows in the supercooling region. The pressure loss of the refrigerant is suppressed. As a result, the pressure of the refrigerant flowing through the heat transfer tubes in the supercooling region where the liquid refrigerant mainly flows and the other heat transfer tubes in the heat exchanger can be kept constant. The temperature of the portion where the refrigerant in the gas-liquid two-layer state in the heat transfer tube flows can be kept constant. Therefore, a large temperature difference between the outside air and the heat transfer tube through which the gas-liquid two-layer refrigerant flows can be maintained, and the evaporation efficiency when the heat exchanger is used as an evaporator is increased. On the other hand, since the diameter of the other heat transfer tubes in the heat exchanger is small, when the heat exchanger is used as an evaporator and a condenser, a refrigerant in a gas-liquid two-phase state that flows through the other heat transfer tubes in the heat exchanger And the liquid refrigerant flows while being stirred. As a result, the evaporation efficiency and the condensation efficiency of the other heat transfer tubes in the heat exchanger are increased. For the above reasons, the heat exchange efficiency of the heat exchanger is increased.
以下、本発明の実施の形態について、図に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における熱交換器の構成を示す正面図である。図2は本発明の実施の形態1における熱交換器の構成を示す斜視図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a front view showing the configuration of the heat exchanger according to
図1および図2を参照して、本実施の形態における熱交換器10は、補助熱交換器10aと主熱交換器10bとを備えている。そして、矢印で示された空気の流れ方向6から空気が熱交換器10に送り込まれる。空気の流れ方向6に対して、補助熱交換器10aは上流側(図1中左側)に、主熱交換器10bは下流側(図1中右側)に、互いに並列して配置されている。
With reference to FIG. 1 and FIG. 2, the
補助熱交換器10aは、伝熱管2a、2b(第1の伝熱管)と、複数のフィン1a(第1のフィン)とを有している。伝熱管2a、2bの各々は直線部分13a、13bを含む蛇行状に延びるように形成されていて、複数のフィン1aは等間隔に配置されている。伝熱管2a、2bの各々の直線部分が複数のフィン1aを略直角に貫通することにより、伝熱管2a、2bと複数のフィン1aとが接触している。伝熱管2a、2bは、分岐部分3aで結合して出入り口5に接続されている。
The
主熱交換器10bは、伝熱管2c〜2f(第2の伝熱管)と、複数のフィン1b(第2のフィン)とを有している。伝熱管2c〜2fの各々は直線部分を含む蛇行状に延びるように形成されていて、複数のフィン1bは等間隔に配置されている。伝熱管2c〜2fの各々の直線部分が複数のフィン1bを略直角に貫通することにより、伝熱管2c〜2fと複数のフィン1bとが接触している。伝熱管2c、2dは、分岐部分3bで結合して伝熱管2aと接続されている。また、伝熱管2c、2dは、分岐部分4aで結合して接続管9aと接続されている。伝熱管2e、2fは、分岐部分3cで結合して伝熱管2bと接続されている。また、伝熱管2e、2fは、分岐部分4bで結合して接続管9bと接続されている。接続管9a、9bは、分岐部分4cで結合して出入り口7に接続されている。
The
本実施の形態の熱交換器10においては、補助熱交換器10aの伝熱管2a、2bの各々の直径D1は、主熱交換器10bの伝熱管2c〜2fの各々の直径D2よりも大きい。具体的には、伝熱管2a、2bの各々の直径D1はたとえば7mmであり、伝熱管2c〜2fの各々の直径D2はたとえば5mmである。
In the
続いて、本実施の形態の熱交換器10における冷媒の流れについて説明する。
Subsequently, the flow of the refrigerant in the
熱交換器10が空気調和機の蒸発器として使用される場合には、まず、低温の液体の冷媒が出入り口5より流入し、分岐部分3aで伝熱管2aと伝熱管2bとの2方向に分流する。液体の冷媒は、伝熱管2a、2bの各々を流れながら、空気の流れ方向6から送り込まれる空気と熱交換を行なう。その結果、冷媒の温度が上昇し、冷媒は蒸発し始める。ここで、本実施の形態の伝熱管2a、2bの各々の直径D1は大きいので、伝熱管2a、2bを流れる冷媒に生じる圧力損失は抑止される。次に、気液2相状態の冷媒が伝熱管2a、2bの各々を経て、主熱交換器10bの分岐部分3b、3cの各々へ流れ込む。伝熱管2aを流れる冷媒は分岐部分3bでさらに2方向に分流し、主熱交換器10bの伝熱管2c、2dの各々を流れる。また、伝熱管2bを流れる冷媒は分岐部分3cでさらに2方向に分流し、主熱交換器10bの伝熱管2e、2fの各々を流れる。冷媒は、伝熱管2c〜2fの各々を流れながら、空気の流れ方向6から送り込まれる空気と熱交換を行ない、気体の割合を増加させる(乾き度を進行させる)。ここで、伝熱管2c〜2fの各々を流れる冷媒が気液2相状態となっているときには、冷媒の温度および圧力は一定に保たれている。その後、伝熱管2c、2dを流れる冷媒は、主熱交換器10bの分岐部分4aで合流し、接続管9a内を流れる。また、伝熱管2e、2fを流れる冷媒は、主熱交換器10bの分岐部分4bで合流し、接続管9b内を流れる。そして、接続管9a、9bの各々を流れる冷媒は、分岐部分4cで合流し、出入り口7から高温の気体となって流出する。
When the
一方、熱交換器10が空気調和機の凝縮器として使用される場合には、まず、高温の気体の冷媒が出入り口7より流入し、分岐部分4cで接続管9aと接続管9bとの2方向に分流する。そして、冷媒は接続管9a、9bの各々を経て、主熱交換器10bの分岐部分4a、4bの各々へ流れ込む。接続管9aを流れる冷媒は、分岐部分4aでさらに2方向に分流し、主熱交換器10bの伝熱管2c、2dの各々を流れる。また、接続管9bを流れる冷媒は、分岐部分4bでさらに2方向に分流し、主熱交換器10bの伝熱管2e、2fの各々を流れる。冷媒は、伝熱管2c〜2fの各々を流れながら、空気の流れ方向6から送り込まれる空気と熱交換を行なう。その結果、冷媒の温度が低下し、冷媒は徐々に液化する。ここで、冷媒が液化し始めてからが全て液化するまでの気液2相状態の間、冷媒の温度および圧力は一定に保たれている。また、伝熱管2c〜2fの直径D2は小さい(細管で構成されている)ので、伝熱管2c〜2fの各々を流れる冷媒の流速が増加し、液体の冷媒が攪拌されながら流れるようになる。その結果、主熱交換器110bの熱交換効率は高くなっている。その後、伝熱管2c、2dの各々を流れる冷媒は、分岐部分3bで合流し、補助熱交換器10aの伝熱管2aへ流れ込む。また、伝熱管2e、2fの各々を流れる冷媒は、分岐部分3cで合流し、補助熱交換器10aの伝熱管2bへ流れ込む。このとき、冷媒はほぼ液体となっている。補助熱交換器10aの伝熱管2a、2bの各々を流れる冷媒は、空気の流れ方向6から送り込まれる空気と熱交換を行なうことにより過冷却される。そして、伝熱管2a、2bの各々を流れる冷媒は、分岐部分3aで合流し、低温の液体の冷媒が出入り口5から流出する。
On the other hand, when the
本実施の形態の熱交換器10によれば、伝熱管2a、2bの直径D1が大きいので、伝熱管2a、2bを流れる冷媒の圧力損失が抑止される。これにより、伝熱管2a、2bおよび伝熱管2c〜2fを流れる冷媒の圧力を一定に保つことができるので、主熱交換器10bの温度を一定に保つことができる。したがって、空気と主熱交換器10bとの温度差を大きく保つことができ、熱交換器10を蒸発器として使用した場合の蒸発効率が高くなる。一方、伝熱管2c〜2fの直径D2が小さいので、熱交換器10を蒸発器および凝縮器として使用した場合に、伝熱管2c〜2fを流れる気液2相流の冷媒の流速が増加し、液体の冷媒が攪拌されながら流れるようになる。その結果、主熱交換器10bの蒸発効率および凝縮効率が高くなる。以上の理由により、熱交換器の熱交換効率が高くなる。
According to the
なお、本実施の形態においては、熱交換器の構成が図1に示す構成である場合について示したが、本発明はこのような場合に限定されるものではなく、補助熱交換器の第1の伝熱管の直径が主熱交換器の第2の熱交換器の直径よりも大きければよい。さらに、熱交換器を凝縮器として使用した場合に下流側となる過冷却領域にある主に液体の冷媒が流れる領域の伝熱管の直径が、熱交換器内の他の伝熱管の直径より大きければよい。すなわち、分岐部分の数や位置、伝熱管の管路やフィンの形状などについてはどのような構成であってもよい。 In the present embodiment, the case where the configuration of the heat exchanger is the configuration shown in FIG. 1 is shown, but the present invention is not limited to such a case, and the first of the auxiliary heat exchangers The diameter of the heat transfer tube should be larger than the diameter of the second heat exchanger of the main heat exchanger. Furthermore, when the heat exchanger is used as a condenser, the diameter of the heat transfer tube in the region where the liquid refrigerant mainly flows in the supercooling region on the downstream side should be larger than the diameter of the other heat transfer tubes in the heat exchanger. That's fine. In other words, any configuration may be used for the number and position of the branch portions, the shape of the pipes and fins of the heat transfer tubes, and the like.
(実施の形態2)
図3は、本発明の実施の形態2における熱交換器の構成を示す正面図である。図4(a)は、本発明の実施の形態2における補助熱交換器の構成を示す側面図であり、図4(b)は、本発明の実施の形態2における主熱交換器の構成を示す側面図である。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a front view showing the configuration of the heat exchanger according to
図3および図4(a)、(b)を参照して、本実施の形態における熱交換器10において、蛇行状に延びた伝熱管2a、2bの直線部分13aの各々は、距離L1の間隔で配置されている。また、蛇行状に延びた伝熱管2c〜2fの直線部分13bの各々は、距離L2の間隔で配置されている。ここで、直線部分13a、13bの各々の間隔(距離L1および距離L2)は、空気の流れ方向6に対して垂直な方向の距離で規定されている。すなわち、図4(a)、(b)において、空気の流れ方向6は紙面に垂直な方向となっているので、直線部分13aの各々の間隔(距離L1)および直線部分13bの各々の間隔(距離L2)は、直線部分13aおよび直線部分13bの各々における紙面上での間隔で規定されている。直線部分13aの各々の間隔(距離L1)は、直線部分13bの各々の間隔(距離L2)よりも大きい。すなわち、距離L1はたとえば19mmであり、距離L2はたとえば17mmである。
3 and 4 (a) and 4 (b), in
なお、これ以外の構成は、図1および図2に示す実施の形態1の構成とほぼ同じであるため、同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。 Since the other configuration is substantially the same as the configuration of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the same components are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
本実施の形態の熱交換器10において、伝熱管2a、2bおよび伝熱管2c〜2fの各々は、直線部分13a、13bを含む蛇行状に延びるように形成されていて、伝熱管2a、2bにおける直線部分13aの各々の間隔(距離L1)は、伝熱管2c〜2fにおける直線部分13bの各々の間隔(距離L2)よりも大きい。
In
これにより、補助熱交換器10aの伝熱管2a、2bの間隔が広くなるので、空気の流れ方向6からの気流が補助熱交換器10aの伝熱管2a、2bの隙間を通って主熱交換器10bの伝熱管2c〜2fに当たりやすくなる。すなわち、補助熱交換器10aの通風抵抗が減少する。したがって、主熱交換器10bの熱交換効率を一層向上することができる。
Thereby, since the space | interval of the
なお、本実施の形態においては、伝熱管2a、2bの直線部分13aおよび伝熱管2c〜2fの直線部分13bが全て等間隔で配置されている場合について示した。しかしながら、本発明はこのような場合に限定されるものではなく、直線部分13aおよび直線部分13bの各々の間隔が部分的に異なっていてもよい。この場合には、直線部分13aの各々のうち最も間隔が狭い部分の距離L1が、直線部分13bの各々のうち最も間隔が広い部分の距離L2よりも大きければよい。
In addition, in this Embodiment, it showed about the case where the
(実施の形態3)
図5は、本発明の実施の形態3における熱交換器の一部の構成を示す上部平面図である。図6(a)は、図5におけるA部の拡大図、図6(b)は、図5におけるB部の拡大図である。
(Embodiment 3)
FIG. 5 is a top plan view showing a partial configuration of the heat exchanger according to Embodiment 3 of the present invention. 6A is an enlarged view of a portion A in FIG. 5, and FIG. 6B is an enlarged view of a portion B in FIG.
図5を参照して、補助熱交換器10aにおける複数のフィン1aの各々は、距離E1の間隔で等間隔に配置されている。主熱交換器10bにおける複数のフィン1bの各々は、距離E2の間隔で等間隔に配置されている。複数のフィン1aの各々の間隔(距離E1)は、複数のフィン1bの各々の間隔(距離E2)よりも大きい。すなわち、距離E1はたとえば1.49mmであり、距離E2はたとえば1.15mmである。
Referring to FIG. 5, each of the plurality of
また、補助熱交換器10aにおける複数のフィン1aの各々は、幅P1を有している。主熱交換器10bにおける複数のフィン1bの各々は、幅P2を有している。ここで、本明細書中において、複数のフィン1aの幅(長さP1)および複数のフィン1bの幅(長さP2)は、伝熱管1本当たりが有するフィンの幅(図中縦方向の長さ)として規定されている。すなわち、複数のフィン1bの各々は、元々幅P3を有している。また、複数のフィン1bにおいては、幅方向に2本の伝熱管が配置されている。以上のことから、複数のフィン1bにおいて、伝熱管2c〜2fの各々は幅P3の2分の1の幅、すなわち幅P2を有していると規定されている。複数のフィン1aの各々の幅P1は、複数のフィン1bの各々の幅P2よりも長い。すなわち、幅P1はたとえば11mmであり、幅P2はたとえば10mmである。
Further, each of the plurality of
図6(a)、(b)を参照して、複数のフィン1aの各々の厚さ(厚さF1)は、複数のフィン1bの各々の厚さ(厚さF2)よりも薄い。すなわち、厚さF1はたとえば0.1mmであり、厚さF2はたとえば0.11mmである。
Referring to FIGS. 6A and 6B, the thickness (thickness F 1 ) of each of the plurality of
なお、これ以外の構成は、図1および図2に示す実施の形態1の構成とほぼ同じであるため、同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。 Since the other configuration is substantially the same as the configuration of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the same components are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
本実施の形態の熱交換器10において、補助熱交換器10aは複数のフィン1aをさらに有していて、かつ主熱交換器10bは複数のフィン1bをさらに有している。複数のフィン1aの各々の間隔(距離E1)は、フィン1bの各々の間隔(距離E2)よりも大きい。
In the
これにより、複数のフィン1aおよび複数のフィン1bの各々により、伝熱管2a、2bおよび伝熱管2c〜2fの各々の伝熱面積を大きくすることができる。したがって、熱交換器10の熱交換効率を一層向上することができる。また、補助熱交換器10aの複数のフィン1aの間隔が広くなるので、空気の流れ方向6からの気流が補助熱交換器10aの複数のフィン1aの隙間を通って主熱交換器10bの複数のフィンに当たりやすくなる。すなわち、補助熱交換器10aの通風抵抗が減少する。したがって、主熱交換器10bの熱交換効率を一層向上することができる。
Thereby, the heat transfer area of each of the
本実施の形態の熱交換器10において、複数のフィン1aの各々の厚さF1は、フィン1bの各々の厚さF2よりも薄い。
In the
これにより、補助熱交換器10aの複数のフィン1aの間隔を広くしやすくなるので、空気の流れ方向6からの気流が補助熱交換器10aの複数のフィン1aの隙間を通って主熱交換器10bの複数のフィンに当たりやすくなる。すなわち、補助熱交換器10aの通風抵抗が減少する。したがって、主熱交換器10bの熱交換効率を一層向上することができる。
Thereby, since it becomes easy to widen the space | interval of the
本実施の形態の熱交換器10において、複数のフィン1aの各々の幅P1は、フィン1bの各々の幅P2よりも長い。
In the
これにより、補助熱交換器10aにおけるフィン1aの伝熱面積が大きくなるので、より多くの空気と熱交換することができる。その結果、補助熱交換器10aの熱交換効率を改善することができる。特に熱交換器10を凝縮器として使用する場合、補助熱交換器10aの伝熱管2a、2bには液体の冷媒が流れる。このため、補助熱交換器10aは、気液二相状態の冷媒が流れる主熱交換器10bと比較して、熱交換効率が低くなっている。したがって、特に熱交換器10を凝縮器として使用する場合に、補助熱交換器10aの熱交換効率を大きく改善することができる。
Thereby, since the heat transfer area of the
(実施の形態4)
図7(a)は、本発明の実施の形態4における補助熱交換器の伝熱管の断面図である。図7(b)は、本発明の実施の形態4における主熱交換器の伝熱管の断面図である。
(Embodiment 4)
Fig.7 (a) is sectional drawing of the heat exchanger tube of the auxiliary heat exchanger in Embodiment 4 of this invention. FIG.7 (b) is sectional drawing of the heat exchanger tube of the main heat exchanger in Embodiment 4 of this invention.
図7(a)、(b)を参照して、本実施の形態の熱交換器10において、伝熱管2a、2bの各々の管内には複数の溝8aが形成されている。溝8aは深さH1を有している。また、伝熱管2c〜2fの各々の管内には複数の溝8bが形成されている。溝8bは深さH2を有している。深さH1はたとえば0.25mmであり、深さH2はたとえば0.15mmである。また、溝8aは円周方向にたとえば18個形成されており、溝8aは円周方向にたとえば9個形成されている。以上のように、伝熱管2a〜2fの各々の管内に適当な深さ、数および形状を有する溝8a、8bを設けると、溝8a、8bの各々によって冷媒の流れが乱され、伝熱管2a、2bおよび伝熱管2c〜2fの各々を流れる冷媒は乱流化される。
7 (a) and 7 (b), in
なお、これ以外の構成は、図1および図2に示す実施の形態1の構成とほぼ同じであるため、同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。 Since the other configuration is substantially the same as the configuration of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the same components are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
本発明の熱交換器において好ましくは、第1の伝熱管を流れる冷媒が乱流化するように、第1の伝熱管は構成されている。 In the heat exchanger of the present invention, preferably, the first heat transfer tube is configured so that the refrigerant flowing through the first heat transfer tube is turbulent.
これにより、伝熱管2a、2cを流れる冷媒が攪拌され、冷媒の対流が促進される。したがって、補助熱交換器10aの熱交換効率が一層向上する。ここで、本実施の形態の熱交換器においては、伝熱管2a、2bの直径D1は伝熱管2c〜2fの直径D2よりも大きいので、伝熱管2a、2bの直径D1を小さくし冷媒の流速を速くするという方法で、伝熱管2a、2bを流れる冷媒を攪拌することは難しい。したがって、冷媒の流速を速くするという方法の代わりに、伝熱管2a、2bを流れる冷媒が乱流化するように伝熱管2a、2bを構成することで、補助熱交換器10aの熱交換効率を高めることができる点で特に有効である。
Thereby, the refrigerant | coolant which flows through the
なお、本実施の形態の熱交換器10においては、溝8aの深さH1、数、および形状の一例が示されたが、本発明はこのような溝の深さ、数および形状に限定されるものではなく、伝熱管2a、2bを流れる冷媒が乱流化されるように伝熱管2a、2bが構成されていればよい。したがって、溝8aはたとえば三角形や半円形などの断面形状でもよい。また、伝熱管2c〜2fを流れる冷媒は乱流化していなくてもよい。
In the
(実施の形態5)
図8は、本発明の実施の形態5におけるフィンの構成を模式的に示す正面拡大図である。図9は図8のIX−IXの線に沿った断面図である。なお、図9においては複数のフィンのうち、1枚のフィンのみを示している。
(Embodiment 5)
FIG. 8 is an enlarged front view schematically showing the configuration of the fin in the fifth embodiment of the present invention. FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line IX-IX in FIG. FIG. 9 shows only one fin among the plurality of fins.
図8および図9を参照して、補助熱交換器10aの複数のフィン1aの各々には、矩形に近い平面形状の凸部11および凹部12(起伏部)が形成されている。凸部11および凹部12は、伝熱管2a、2bの各々の周囲を取り囲むように、フィン1aの幅方向(図8中横方向)に4つ並んで形成されている。また、主熱交換器10bの複数のフィン1bの各々にも、凸部11および凹部12が形成されている。凸部11および凹部12は、伝熱管2c〜2fの各々の周囲を取り囲むように、フィン1bの幅方向(図8中横方向)に4つ並んで形成されている。フィン1aの各々における単位面積当たりの凸部11および凹部12の数は、フィン1bの各々における単位面積当たりの凸部11および凹部12の数の数よりも多くなっている。
Referring to FIGS. 8 and 9, each of the plurality of
なお、これ以外の構成は、図1および図2に示す実施の形態1の構成とほぼ同じであるため、同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。 Since the other configuration is substantially the same as the configuration of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the same components are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
本実施の形態における熱交換器10においては、フィン1aの各々およびフィン1bの各々には凸部11および凹部12が設けられており、フィン1aの各々における単位面積当たりの凸部11および凹部12の数は、フィン1bの各々における単位面積当たりの凸部11および凹部12の数よりも多い。
In the
これにより、フィン1aの各々における凸部11および凹部12の数が多くなるので、フィン1aの各々の表面を通過する外気の気流が凸部11および凹部12で乱されるようになり、フィン1aの各々の表面から離れた部分に存在する外気を巻き込みながら外気が流れるようになる。その結果、フィン1aの各々の表面を通過する外気とフィン1aの各々との温度差をより大きく保つことができる。また、凸部11および凹部12の数が多くなることでフィン1aの伝熱面積が増加する。したがって、補助熱交換器10aの熱交換効率を一層向上することができる。
Thereby, since the number of the
なお、本実施の形態においては、起伏部が図8および図9に示す凸部11および凹部12のような形状である場合について示したが、本発明はこのような場合に限定されるものではなく、第1のフィンおよび第2のフィンに設けられた起伏部であればよい。
In the present embodiment, the case where the undulating portion has a shape such as the
(実施の形態6)
図10は、本発明の実施の形態6における熱交換器の構成を示す側面図である。
(Embodiment 6)
FIG. 10 is a side view showing the configuration of the heat exchanger according to
図10を参照して、本実施の形態における熱交換器30は、補助熱交換器30aと主熱交換器10bとを備えている。本実施の形態においては、補助熱交換器30aの構成が、実施の形態1の補助熱交換器10aの構成と異なっている。すなわち、補助熱交換器30aは、伝熱管32(第1の伝熱管)と、複数のフィン1aとを有している。伝熱管32は直線部分を含む蛇行状に延びるように形成されている。伝熱管32の直線部分が複数のフィン1aを略直角に貫通することにより、伝熱管32と複数のフィン1aとが接触している。伝熱管32は分岐部分を有しておらず、伝熱管32の一端は出入り口5に接続されており、伝熱管32の他端は分岐部分33に接続されている。また、補助熱交換器30aと主熱交換器10bとは接続管9c、9dにより接続されている。接続管9cは、分岐部分33と主熱交換器10bの分岐部分3bとに接続されている。接続管9dは、分岐部分33と主熱交換器10bの分岐部分3cとに接続されている。
Referring to FIG. 10,
なお、これ以外の構成は、図1および図2に示す実施の形態1の構成とほぼ同じであるため、同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。 Since the other configuration is substantially the same as the configuration of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the same components are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
続いて、本実施の形態の熱交換器30における冷媒の流れについて説明する。
Subsequently, the flow of the refrigerant in the
熱交換器30が空気調和機の蒸発器として使用される場合には、まず、低温の液体もしくは気液2層状態の冷媒が出入り口5より流入し、伝熱管32を流れる。伝熱管32は分岐部分を有していないので、冷媒は分流することなく1つの経路を流れる。冷媒は伝熱管32を流れながら、空気の流れ方向6から送り込まれる空気と熱交換を行なう。その結果、冷媒の温度が上昇し、冷媒は蒸発し始める。そして、気液2相状態の冷媒が伝熱管32を経て分岐部分33へ流れ込む。冷媒は分岐部分3bでさらに2方向に分流し、接続管9c、9dの各々を介して主熱交換器10b内の分岐部分3b、3cへ流れ込む。その後、冷媒は主熱交換器10b内において、伝熱管2c〜2fの4つの経路を流れる。そして、低温の気体もしくは気液2層状態の冷媒が出入り口7から流出する。
When the
一方、熱交換器10が空気調和機の凝縮器として使用される場合には、まず、高温の気体の冷媒が出入り口7より流入する。流入した冷媒は、主熱交換器10b内の伝熱管2c〜2fの4つの経路を介して、分岐部分3b、3cの各々で合流する。このとき、冷媒はほぼ液体となっている。分岐部分3bで合流した冷媒は接続管9cを流れ、分岐部分3cで合流した冷媒は接続管9dを流れる。そして、接続管9c、9dの各々を流れる冷媒は、分岐部分33で合流し、補助熱交換器10aの伝熱管32を流れる。伝熱管32を流れる冷媒は、空気の流れ方向6から送り込まれる空気と熱交換を行なうことにより過冷却される。その後、過冷却された冷媒は出入り口5から流出する。
On the other hand, when the
本実施の形態においては、補助熱交換器30aの伝熱管32における冷媒の流れる経路は1つとなっている。一方、実施の形態1の補助熱交換器10aの伝熱管2a、2bは、分岐部分3aで伝熱管2aおよび伝熱管2bに分岐しているため、冷媒の流れる経路は2つとなっている。このように、冷媒の流れる経路の数が減少すれば、冷媒が流れる伝熱管の長さ(冷媒が流れる距離)が長くなる。しかしながら、本実施の形態の熱交換器30においては、伝熱管32の直径D1が伝熱管2c〜2fの直径D2よりも大きいので、圧力損失は大きくならない。一方、冷媒の流れる経路の数が減少するということは、分岐部分が減少ということである。分岐部分が減少すれば、冷媒が分岐部分で分流する際に、分岐した冷媒の流量が不均一になることが抑止される。ここで、分岐した冷媒の流量を均一にするために分流器を用いる方法も考えられる。しかしながら、分流器を用いれば、装置構成が複雑するという問題が生じる。また、分流器を冷媒が流れる際に冷媒に圧力損失が生じるという問題も生じる。
In the present embodiment, there is only one path through which the refrigerant flows in the
本実施の形態の熱交換器30においては、伝熱管32における冷媒が流れる経路の数は、伝熱管2c〜2fにおける冷媒が流れる経路の数よりも少ない。
In the
これにより、伝熱管32の分岐部分がなくなるので、分岐した伝熱管ごとの冷媒の流量が不均一になる(偏流が生じる)ことが防止される。なお、伝熱管32の分岐部分がなくなれば、伝熱管32の長さが長くなるが、伝熱管32の直径D1は大きいので、伝熱管32を流れる冷媒の圧力損失は大きくならない。以上の理由から、伝熱管32における冷媒の圧力損失を抑止しながら、伝熱管32の冷媒の流量が不均一になることが抑止される。
Thereby, since the branched portion of the
なお、本実施の形態においては、補助熱交換器30aの伝熱管32における冷媒が流れる経路が1本であり、主熱交換器10bの伝熱管2c〜2fにおける冷媒が流れる経路が4本である場合について示したが、本実施の形態はこのような場合に限定されるものではなく、補助熱交換器の第1の伝熱管における冷媒が流れる経路の数が主熱交換器の第2の伝熱管における冷媒が流れる経路の数よりも少なければよい。
In the present embodiment, there is one path through which refrigerant flows in the
また、本実施の形態においては、1本の伝熱管32から分岐部分33で接続管9c、9dに分岐し、さらに接続管9c、9dから分岐部分3b、3cで4本の伝熱管2c〜2fに分岐する場合について示した。しかしながら、本実施の形態はこのような場合の他、たとえば1本の伝熱管32から1つの分岐部分によって4本の伝熱管2c〜2fに分岐してもよい。
Moreover, in this Embodiment, it branches to the connection pipes 9c and 9d by the
以上に開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正や変形を含むものと意図される。 The embodiment disclosed above should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above embodiments but by the scope of claims, and is intended to include all modifications and variations within the scope and meaning equivalent to the scope of claims.
1a,1b,101a,101b フィン、2a〜2f,32,102a〜102e 伝熱管、3a〜3c,4a〜4c,33,103,104 分岐部分、5,7,105,107 出入り口、6,106 流れ方向、8a,8b 溝、9a,9b,9c,9d 接続管、10,30,110,120 熱交換器、10a,30a,110a 補助熱交換器、10b,110b 主熱交換器、11 凸部、12 凹部、13a,13b,109 直線部分。 1a, 1b, 101a, 101b Fin, 2a-2f, 32, 102a-102e Heat transfer tube, 3a-3c, 4a-4c, 33, 103, 104 Branch part, 5, 7, 105, 107 Entrance / exit, 6,106 flow Direction, 8a, 8b groove, 9a, 9b, 9c, 9d connecting pipe, 10, 30, 110, 120 heat exchanger, 10a, 30a, 110a auxiliary heat exchanger, 10b, 110b main heat exchanger, 11 convex part, 12 Recess, 13a, 13b, 109 Straight line part.
Claims (8)
前記熱交換器を凝縮器として使用した場合に、下流側となる過冷却領域にある主に液体の前記冷媒が流れる領域の第1の伝熱管の直径は、前記熱交換器内の他の伝熱管である第2の伝熱管の直径より大きく、
前記第1の伝熱管および前記第2の伝熱管の各々は、直線部分を含む蛇行状に延びるように形成され、
前記第1の伝熱管における前記直線部分の各々の間隔は、前記第2の伝熱管における前記直線部分の各々の間隔よりも大きいことを特徴とする、熱交換器。 A heat exchanger having a heat transfer tube for flowing refrigerant,
When the heat exchanger is used as a condenser, the diameter of the first heat transfer tube in the region where the mainly liquid refrigerant flows in the subcooling region on the downstream side is the other heat transfer tube in the heat exchanger. larger than the diameter of the second heat transfer pipe is a heat pipe rather,
Each of the first heat transfer tube and the second heat transfer tube is formed to extend in a meandering manner including a straight portion,
The heat exchanger according to claim 1, wherein an interval between the linear portions in the first heat transfer tube is larger than an interval between the linear portions in the second heat transfer tube .
補助熱交換器と、空気の流れ方向に対して前記補助熱交換器よりも下流側に配置される主熱交換器とを備え、An auxiliary heat exchanger, and a main heat exchanger disposed downstream of the auxiliary heat exchanger with respect to the air flow direction,
前記補助熱交換器は、前記冷媒を流すための第1の伝熱管を有し、The auxiliary heat exchanger has a first heat transfer tube for flowing the refrigerant,
前記主熱交換器は、前記第1の伝熱管と接続された第2の伝熱管を有し、The main heat exchanger has a second heat transfer tube connected to the first heat transfer tube,
前記第1の伝熱管の直径は、前記第2の伝熱管の直径よりも大きく、The diameter of the first heat transfer tube is larger than the diameter of the second heat transfer tube,
前記第1の伝熱管および前記第2の伝熱管の各々は、直線部分を含む蛇行状に延びるように形成され、Each of the first heat transfer tube and the second heat transfer tube is formed to extend in a meandering manner including a straight portion,
前記第1の伝熱管における前記直線部分の各々の間隔は、前記第2の伝熱管における前記直線部分の各々の間隔よりも大きいことを特徴とする、熱交換器。The heat exchanger according to claim 1, wherein an interval between the linear portions in the first heat transfer tube is larger than an interval between the linear portions in the second heat transfer tube.
前記第1のフィンの各々の間隔は、前記第2のフィンの各々の間隔よりも大きいことを特徴とする、請求項2に記載の熱交換器。 The auxiliary heat exchanger further includes a plurality of first fins in contact with the first heat transfer tube, and the main heat exchanger further includes a plurality of second fins in contact with the second heat transfer tube. Have
Wherein each of the distance between the first fin may be greater than the spacing of each of said second fin, the heat exchanger according to claim 2.
前記第1のフィンの各々の厚さは、前記第2のフィンの各々の厚さよりも薄いことを特徴とする、請求項2または3に記載の熱交換器。 The auxiliary heat exchanger further includes a plurality of first fins in contact with the first heat transfer tube, and the main heat exchanger further includes a plurality of second fins in contact with the second heat transfer tube. Have
The thickness of each of the first fin is characterized thinner than the thickness of each of said second fin, the heat exchanger according to claim 2 or 3.
前記第1のフィンの各々の幅は、前記第2のフィンの各々の幅よりも大きいことを特徴とする、請求項2〜4のいずれかに記載の熱交換器。 The auxiliary heat exchanger further includes a plurality of first fins in contact with the first heat transfer tube, and the main heat exchanger further includes a plurality of second fins in contact with the second heat transfer tube. Have
Wherein each of the width of the first fin, and greater than the width of each of said second fin, the heat exchanger according to any one of claims 2-4.
前記第1のフィンの各々および前記第2のフィンの各々には起伏部が設けられており、前記第1のフィンの各々における単位面積当たりの前記起伏部の数は、前記第2のフィンの各々における単位面積当たりの前記起伏部の数よりも多いことを特徴とする、請求項2〜6のいずれかに記載の熱交換器。 The auxiliary heat exchanger further includes a plurality of first fins in contact with the first heat transfer tube, and the main heat exchanger further includes a plurality of second fins in contact with the second heat transfer tube. Have
Each of the first fins and each of the second fins are provided with undulations, and the number of the undulations per unit area in each of the first fins is the number of the undulations of the second fins. The heat exchanger according to any one of claims 2 to 6 , wherein the number of the undulations per unit area in each is larger.
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