JP4196442B2 - 熱交換器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
【0002】
本願発明は、一次側の風速分布が不均一なところで使用されるクロスフィンコイルタイプの熱交換器に関するものである。
【従来の技術】
【0003】
例えば、図6に示すように、天井カセットタイプの空気調和機は、箱形状の本体ケーシング2内にファン3および筒状(例えば、円筒状)の熱交換器4を配設して構成された空気調和機本体1を備えており、該空気調和機本体1の下面には、中央部に空気吸込口5を、該空気吸込口5を囲む位置に空気吹出口6を有する化粧パネル7が設けられている。符号8は吸込グリル、9はファンモータ、10はドレンパン、11は水平羽根、12は断熱材、13は天井、14は天井13に形成された開口である。
【0004】
上記のような構成の空気調和機においては、空気吸込口5から吸い込まれた室内空気Wrは、熱交換器4を通過する過程で加熱あるいは冷却された調和空気Wcとされ、空気吹出口6から室内へ吹き出されることとなっている。
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、上記構成の天井カセットタイプの空気調和機においては、熱交換器4の高さHがファン3の吐出口3aの開口高さhに比べて大きくなっており、このような高さ関係から熱交換器4の高さH方向に関して一次側の風速分布に歪みが生ずることとなり、結果として熱交換器4の風速分布にも歪みが生ずることとなる。また、ファン3を高性能化(例えば、大風量化、高静圧化、低騒音化)するとファン3の径自体も大きくならざるを得ず、その結果ファン3の吐出口3aと熱交換器4との距離dが小さくなり、熱交換器4の風速分布の歪みを助長することとなる。
【0006】
例えば、図7(イ)に示すように、H>h=大、d=大の場合、熱交換器4の一次側における風速分布の歪みがそのまま二次側に反映されることとなり、熱交換器4における風速分布Fが熱交換器4の高さ方向に関して歪んでしまうこととなるし、図7(ロ)に示すように、H>>h=小、d=大の場合、熱交換器4の一次側における風速分布の歪みが助長されるため、熱交換器4における風速分布Fが熱交換器4の高さ方向に関してより一層歪んでしまうこととなるし、図7(ハ)に示すように、H>>h=小、d=小の場合、熱交換器4の一次側における風速分布の歪みがより一層助長されるため、熱交換器4の風速分布Fが熱交換器4の高さ方向に関してより一層歪んでしまうこととなるばかりでなく、下方部分では二次側から一次側への逆流が生じる。
【0007】
本願発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、熱交換器における風速分布を高さ方向でむらのない理想的なものにすることにより、熱交換性能を向上させることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
請求項1の発明では、上記課題を解決するための手段として、多数の伝熱管21,21・・と、該伝熱管21,21・・に対して直交配置された多数の板状フィン22,22・・とからなり、一次側の風速分布が不均一なところで使用される熱交換器において、一次側風速が大きい大風速部分4aにおける列数を多くし、該大風速部分4aより一次側風速が小さい中風速部分4cおよび小風速部分4bにおける列数を少なくするとともに、前記大風速部分4a、前記中風速部分4cおよび前記小風速部分4bの位置を、風の流れ方向において3段階で相互にずらしている。
【0009】
上記のように構成したことにより、熱交換器における列数を変化させるだけで通風抵抗を変化させることができることとなり、通風抵抗の変化に対応して熱交換器における風速分布Fが高さ方向でむらのない理想的なものとなり、同一の高さのものでは熱交換性能が向上するし、同一の熱交換性能のものであれば、高さ寸法を小さくできる。しかも、熱交換器に向かう風の偏流が抑制される。また、例えば円筒形状や円弧形状の熱交換器の場合、高さ寸法が同一であっても熱交換器の有効長が増加する。
【発明の実施の形態】
【0010】
以下、添付の図面を参照して、本願発明の幾つかの好適な実施の形態について詳述する。
【0011】
第1の実施の形態
図1には、本願発明の第1の実施の形態にかかる熱交換器が示されている。
【0012】
この熱交換器4は、従来技術の項において説明したものと同様な構成の天井カセットタイプの空気調和機において使用されるものであり、多数の伝熱管21,21・・と、該伝熱管21,21・・に対して直交配置された多数の板状フィン22,22・・とからなる円筒形状のクロスフィンコイルタイプの熱交換器とされている。
【0013】
該熱交換器4は、ファン3の吐出口3aと対向する大風速部分(換言すれば、一次側風速が大きい部分)4aを3列とし、ファン3の吐出口3aと対向しない小風速部分(換言すれば、一次側風速が小さい部分)4bを2列として構成されている。このように構成すると、熱交換器4における大風速部分4aの通風抵抗が大きくなり、小風速部分4bの通風抵抗が小さくなる。つまり、熱交換器4における通風抵抗が一次側の風速分布に対応させて変化せしめられることとなるのである。なお、熱交換器4における大風速部分4aと小風速部分4bとにおける列数は、3列と2列とに限定されることはなく、相対的に相異しておればよい。
【0014】
上記構成の熱交換器4においては、一次側の風速分布に対応して通風抵抗が変化せしめられているため、熱交換器4における風速分布Fが熱交換器4の高さ方向でむらのない理想的なものとなる。従って、同一の高さのものでは熱交換性能が向上するし、同一の熱交換性能のものであれば、高さ寸法を小さくできる。
【0015】
第2の実施の形態
図2には、本願発明の第2の実施の形態にかかる熱交換器が示されている。
【0016】
この場合、熱交換器4における大風量部分4aおよび小風量部分4bにおける列数は同一とされているが、大風量部分4aにおけるフィンピッチFp1に比べて小風量部分4bにおけるフィンピッチFp2の方が大きくなるように設定されている。例えば、Fp1=1.3mm、Fp2=1.7mmとされている。このように構成すると、熱交換器4における大風速部分4aの通風抵抗が大きくなり、小風速部分4bの通風抵抗が小さくなる。つまり、熱交換器4における通風抵抗が一次側の風速分布に対応させて変化せしめられることとなるのである。
【0017】
なお、本実施の形態にかかる熱交換器4を、第1の実施の形態にかかる熱交換器におけるように列数変化させることもできる。
【0018】
その他の構成および作用効果は、第1の実施の形態におけると同様なので説明を省略する。
【0019】
第3の実施の形態
図3には、本願発明の第3の実施の形態にかかる熱交換器が示されている。
【0020】
この場合、熱交換器4における大風量部分4aおよび小風量部分4bにおける列数は同一とされているが、大風量部分4aにおけるフィン幅Fd1に比べて小風量部分4bにおけるフィン幅Fd2の方が小さくなるように設定されている(例えば、Fd1≒1.5Fd2)。このように構成すると、熱交換器4における大風速部分4aの通風抵抗が大きくなり、小風速部分4bの通風抵抗が小さくなる。つまり、熱交換器4における通風抵抗が一次側の風速分布に対応させて変化せしめられることとなるのである。
【0021】
なお、本実施の形態にかかる熱交換器4を、第1の実施の形態にかかる熱交換器におけるように列数変化させ、あるいは(および)第2の実施の形態にかかる熱交換器におけるようにフィンピッチ変化させることもできる。
【0022】
その他の構成および作用効果は、第1の実施の形態におけると同様なので説明を省略する。
【0023】
第4の実施の形態
図4には、本願発明の第4の実施の形態にかかる熱交換器が示されている。
【0024】
この場合、熱交換器4における大風量部分4aおよび小風量部分4bにおける列数は同一とされているが、大風量部分4aにおけるフィン幅Fd1に比べて小風量部分4bにおけるフィン幅Fd2の方が小さくなるように設定されている(例えば、Fd1≒1.5Fd2)。このように構成すると、熱交換器4における大風速部分4aの通風抵抗が大きくなり、小風速部分4bの通風抵抗が小さくなる。つまり、熱交換器4における通風抵抗が一次側の風速分布に対応させて変化せしめられることとなるのである。
【0025】
また、この場合、熱交換器4における大風量部分4aと小風量部分4bとの位置が、風の流れ方向において相互にずらされている。つまり、大風量部分4aの曲率半径が小風量部分4bの曲率半径より大きくされているのである。このように構成すると、熱交換器4に向かう風の偏流が抑制されるとともに、高さ寸法が同一であっても熱交換器4の有効長が増加する。符号23は大風量部分4aと小風量部分4bとの間に介設されたドレン受け用の皿板である。
【0026】
なお、本実施の形態にかかる熱交換器4を、第1の実施の形態にかかる熱交換器におけるように列数変化させ、あるいは(および)第2の実施の形態にかかる熱交換器におけるようにフィンピッチ変化させることもできる。
【0027】
その他の構成および作用効果は、第1の実施の形態におけると同様なので説明を省略する。
【0028】
第5の実施の形態
図5には、本願発明の第5の実施の形態にかかる熱交換器が示されている。
【0029】
この場合、第1の実施の形態におけると同様に、熱交換器4における大風速部分4aを3列とし、中風量部分4cおよび小風速部分4bを2列としている。このように構成すると、熱交換器4における大風速部分4aに比べて、中風量部分4cおよび小風量部分4bにおける通風抵抗が小さくなる。つまり、熱交換器4における通風抵抗が一次側の風速分布に対応させて変化せしめられることとなるのである。なお、熱交換器4における大風速部分4aと小風速部分4bとにおける列数は、3列と2列とに限定されることはなく、相対的に相異しておればよい。
【0030】
また、この場合、第4の実施の形態におけると同様に、熱交換器4における大風量部分4a、中風量部分4cおよび小風量部分4bの位置が、風の流れ方向において3段階で相互にずらされている。つまり、大風量部分4a、中風量部分4c、小風量部分4bの順で曲率半径が小さくなっているのである。このように構成すると、熱交換器4に向かう風の偏流が抑制されるとともに、高さ寸法が同一であっても熱交換器4の有効長が増加する。
【0031】
その他の構成および作用効果は、第1の実施の形態におけると同様なので説明を省略する。
【0032】
上記説明においては、円筒形状の熱交換器を実施の形態としているが、本願発明は、他の形状の熱交換器にも適用可能なことは勿論である。
【発明の効果】
【0033】
請求項1の発明によれば、多数の伝熱管21,21・・と、該伝熱管21,21・・に対して直交配置された多数の板状フィン22,22・・とからなり、一次側の風速分布が不均一なところで使用される熱交換器において、一次側風速が大きい大風速部分4aにおける列数を多くし、該大風速部分4aより一次側風速が小さい中風速部分4cおよび小風速部分4bにおける列数を少なくするとともに、前記大風速部分4a、前記中風速部分4cおよび前記小風速部分4bの位置を、風の流れ方向において3段階で相互にずらしているので、熱交換器における列数を変化させるだけで通風抵抗を変化させることができることとなり、通風抵抗の変化に対応して熱交換器における風速分布が高さ方向でむらのない理想的なものとなり、同一の高さのものでは熱交換性能が向上するし、同一の熱交換性能のものであれば、高さ寸法を小さくできるという効果がある。しかも、熱交換器に向かう風の偏流が抑制されるという効果もある。また、例えば円筒形状や円弧形状の熱交換器の場合、高さ寸法が同一であっても熱交換器の有効長が増加するという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本願発明の第1の実施の形態にかかる熱交換器の断面図である。
【図2】 本願発明の第2の実施の形態にかかる熱交換器の部分斜視図である。
【図3】 本願発明の第3の実施の形態にかかる熱交換器の断面図である。
【図4】 本願発明の第4の実施の形態にかかる熱交換器の断面図である。
【図5】 本願発明の第5の実施の形態にかかる熱交換器の断面図である。
【図6】 一般の天井カセットタイプの空気調和機の縦断面図である。
【図7】 従来の熱交換器における風速分布を説明する図で、(イ)はH>h=大、d=大の場合、(ロ)はH>>h=小、d=大の場合、(ハ)はH>>h=小、d=小の場合をそれぞれ示す。
【符号の説明】
4は熱交換器、4aは大風量部分、4bは小風量部分、4cは中風量部分、21は伝熱管、22は板状フィン、Fp1,Fp2はフィンピッチ、Fd1,Fd2はフィン幅。
Claims (1)
- 多数の伝熱管(21),(21)・・と、該伝熱管(21),(21)・・に対して直交配置された多数の板状フィン(22),(22)・・とからなり、一次側の風速分布が不均一なところで使用される熱交換器であって、一次側風速が大きい大風速部分(4a)における列数を多くし、該大風速部分(4a)より一次側風速が小さい中風速部分(4c)および小風速部分(4b)における列数を少なくするとともに、前記大風速部分(4a)、前記中風速部分(4c)および前記小風速部分(4b)の位置を、風の流れ方向において3段階で相互にずらしたことを特徴とする熱交換器。
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