JP4297250B2 - 空気調和機の熱交換器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は空気調和機の熱交換器に係わり、特に構造を改良して熱交換性能の向上を図った空気調和機の熱交換器に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、空気調和機に組込まれる熱交換器は、その熱交換能力の増大を図るために、主熱交換器の他に補助熱交換器を付加した構成になっている。
【0003】
図6に示すように、従来の熱交換器21は、主熱交換器22の伝熱管22pの管径D22と風上側の補助熱交換器23の伝熱管23pの管径D23が、管径D22≧管径D23に設定してあり、かつ、熱交換器21が凝縮器として作用したときの性能を向上するために、主熱交換器22の冷媒流路22rの数より補助熱交換器23の冷媒流路23rの数を小さくしていた(特許文献1、特許文献2参照)。
【0004】
しかし、従来の熱交換器21が蒸発器として作用したときに補助熱交換器23における管内圧力損失が増大し、蒸発器としての性能が低下する不具合があった。すなわち、図2のモリエル線図に示すように、主熱交換器22の出口部の圧力を一定とすると、点線で示すように、補助熱交換器23部分において蒸発圧力が高くなるために、蒸発温度も高くなり、補助熱交換器23と熱交換する空気温度との温度差が小さくなり、蒸発器の性能(熱交換量)が低下し、蒸発器としての性能が悪化していた。
【0005】
この傾向は、能力可変式(インバータ式)エアコンの大流量時に顕著になり、大能力が得られないという欠点がある。また、凝縮器として作用したときは、管径を細くすることにより管内熱伝達率は向上するものの、同一パイプピッチではフィン面積が大きくなり、フィン効率が悪化し、伝熱管の径を細くした効果による性能向上が十分得られない。
【0006】
【特許文献1】
特開平8−313049号公報(段落[0083]、図4)
【0007】
【特許文献2】
特開2000−329486号公報(段落[0040]、図2)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、凝縮器として作用したときに十分な過冷却がとれ、かつ、蒸発器として作用したときに圧力損失の低減が図れ、熱交換性能の向上が図れる空気調和機の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】
上記目的を達成するため、本発明の1つの態様によれば、所定フィンピッチで配列された複数の伝熱フィンを伝熱的に嵌合し貫通する複数の伝熱管を有する主熱交換器と、この主熱交換器に連通されかつその風上側に設けられ、所定フィンピッチで配列された複数の伝熱フィンを伝熱的に嵌合し貫通する複数の伝熱管を有し、凝縮器として作用するときに主熱交換器に対して冷媒流の下流側となり、蒸発器として作用するときに冷媒流の上流側となる補助熱交換器とからなる空気調和機の熱交換器において、前記補助熱交換器の伝熱管の少なくとも一部の管径を主熱交換器の管径よりも大きくするとともに、前記補助熱交換器の冷媒流路数を主熱交換器の冷媒流路数よりも少なくしたことを特徴とする空気調和機の熱交換器が提供される。これにより、凝縮器として作用したときに十分な過冷却がとれ、かつ、蒸発器として作用したときに圧力損失の低減が図れ、熱交換性能の向上が図れる空気調和機の熱交換器が実現される。
【0010】
本発明の他の態様によれば、所定フィンピッチで配列された複数の伝熱フィンのフィン主部を伝熱的に嵌合し貫通する複数の伝熱管を有する主熱交換器部と、この主熱交換器部に連通されかつその風上側に設けられ、前記フィン主部と伝熱フィンの長手方向に設けられた伝熱防止手段によって離間された伝熱フィンの副部を伝熱的に嵌合し貫通する複数の伝熱管を有し、凝縮器として作用するときに主熱交換器に対して冷媒流の下流側となり、蒸発器として作用するときに冷媒流の上流側となる副熱交換器部とからなる空気調和機の熱交換器において、前記副熱交換器部の伝熱管の少なくとも一部の管径を主熱交換器部の管径よりも大きくするとともに、前記副熱交換器部の冷媒流路数を主熱交換器部の冷媒流路数よりも少なくしたことを特徴とする空気調和機の熱交換器が提供される。これにより、凝縮器として作用したときに十分な過冷却がとれ、かつ、蒸発器として作用したときに圧力損失の低減が図れ、かつ熱交換性能の向上が図れ、また一体の伝熱フィンが用いられるので、熱交換器製造時に伝熱管挿入作業が容易になる空気調和機の熱交換器が実現される。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る空気調和機の熱交換器の第1実施形態について添付図面を参照して説明する。
【0012】
図1は本発明に係る空気調和機の熱交換器の第1実施形態の側面図である。
【0013】
図1に示すように、本第1実施形態の空気調和機の熱交換器1は、主熱交換器2と、この主熱交換器2の風上側に設けられ、凝縮器として作用するときに冷媒流の下流側となり、蒸発器として作用するときに冷媒流の上流側となる補助熱交換器3とからなる。
【0014】
主熱交換器2は、所定フィンピッチで配列された複数の伝熱フィン2fと、この伝熱フィン2fを伝熱的に嵌合し貫通する伝熱管2pとからなり、補助熱交換器3は、所定フィンピッチで配列された複数の伝熱フィン3fと、この伝熱フィン3fを伝熱的に嵌合し貫通する伝熱管3pとからなっている。補助熱交換器3は、その伝熱管3pの少なくとも一部の管径D3が主熱交換器2の伝熱管3pの管径D2よりも大きく(D3>D2)なっており、さらに、補助熱交換器3を冷媒が流れるの冷媒流路数が主熱交換器2の冷媒流路数よりも少なく設定されている。
【0015】
例えば、主熱交換器2の冷媒流路2rは上下2系統で構成され、補助熱交換器3の冷媒流路3rは1系統で構成されている。また、補助熱交換器3の伝熱フィン3fのフィンピッチは、主熱交換器2の伝熱フィン2fのフィンピッチよりも大きく設定されている。
【0016】
本第1実施形態の空気調和機の熱交換器1は、図5に示すように、圧縮機11、四方切換弁12、室外熱交換器13、減圧装置14を順次接続して形成される冷凍サイクル10の四方切換弁12と減圧装置14間に組み込まれ、室内側熱交換器として使用される。
【0017】
本熱交換器は、上記のような構造を有するので、熱交換器1が蒸発器として作用する冷房運転時、図2に実線で示すモリエリ線図の蒸発過程において、補助熱交換器3の伝熱管3pの少なくとも一部の管径D3が主熱交換器2の管径D2よりも大きくしているので、補助熱交換器3における管内圧力損失を抑制でき、蒸発器として作用させたとき、熱交換器1の温度に温度勾配が生じず、補助熱交換器3部分において、モリエル線図中に実線で示すように、蒸発圧力が殆ど上昇せず、蒸発温度の上昇もなく、この結果補助熱交換器3と熱交換する空気温度との温度差を十分取ることができ、蒸発器の性能(熱交換量)を向上させることができる。
【0018】
また、熱交換器1が凝縮器として作用する暖房運転時、伝熱管内の熱伝達率はやや低下するが、フィン効率が向上するため、従来と同等の凝縮性能が得られ、蒸発器の性能の向上と合せ、総合的に熱交換器の性能が向上する。
【0019】
次に本発明に係る空気調和機の熱交換器の第2実施形態について説明する。
【0020】
本第2実施形態は、第1実施形態が補助熱交換器の伝熱管径が全体に同一であるのに対して、部分的に管径を変え、また、補助熱交換器が複数からなっている。
【0021】
例えば、図3に示すように、第2実施形態の熱交換器1Aは、補助熱交換器3Aが、複数、例えば2個の補助熱交換器31A、32Aからなっており、伝熱管3Ap1、3Ap2の管径DA31、DA32が、蒸発器として作用するときに冷媒流の下流側となる伝熱管3Ap1の管径DA31が、冷媒流の上流側となる伝熱管3Ap2の管径DA32よりも大きくなっている。従って、主熱交換器2Aの伝熱管3Apの管径DB2とすると、DB2<DA31>DA32となる。
【0022】
これにより、凝縮器として作用したときに、一層性能向上が図れ、また、補助熱交換器が複数に分割されているので、室内機本体内での据付け性が向上する。なお、補助熱交換器は、必ずしも分割する必要はなく、1個の補助熱交換器において、蒸発器として作用するときに冷媒流の下流側となる伝熱管の管径を、冷媒流の上流側となる伝熱管の管径よりも大きくするものでもよい。これによっても、凝縮器として作用したときに、一層性能向上が図れる。
【0023】
また、本発明に係る空気調和機の熱交換器の第3実施形態について説明する。
【0024】
本第3実施形態は、第1実施形態では補助熱交換器と主熱交換器が各々別体の伝熱フィンで形成されているのに対して、副熱交換器部と主熱交換器部が一体の伝熱フィンで形成されている。
【0025】
例えば、図4に示すように、複数の伝熱フィン2Bfのフィン主部2Bf1を伝熱的に嵌合し貫通する複数の伝熱管2Bpを有する主熱交換器部2Bと、この主熱交換器部2Bに連通されかつその風上側に設けられ、フィン主部2Bf1と伝熱フィン2Bfの長手方向に設けられた伝熱防止手段としてのスリットStによって離間された伝熱フィン2Bfのフィン副部3Bf1を伝熱的に嵌合し貫通する複数の伝熱管3Bp1、3Bp2を有し、凝縮器として作用するときに冷媒流の下流側となり、蒸発器として作用するときに冷媒流の上流側となる副熱交換器部3Bとからなっている。この副熱交換器部3Bの伝熱管3Bp1、3Bp2の少なくとも一部例えば管径DB31を主熱交換器部2Bpの管径DB2よりも大きく、また、凝縮器として作用するときに冷媒流の下流側となる伝熱管3Bp2の管径DB32は、上流側となる伝熱管3Bp1の管径DB32よりも小さくなっており、さらに、副熱交換器部3Bの冷媒流路3Brの数を主熱交換器部2Bの冷媒流路2Brの数よりも少なくなっている。従って、主熱交換器2Bの伝熱管3Bpの管径DB2とすると、DB2<DB31>DB32となる。
【0026】
これにより、蒸発器として作用したときに、一層性能向上が図れ、また、一体の伝熱フィンが用いられるので、熱交換器製造時に伝熱管挿入作業が容易になる。
【0027】
【発明の効果】
本発明に係る空気調和機の熱交換器によれば、凝縮器として作用したときに十分な過冷却がとれ、かつ、蒸発器として作用したときに圧力損失の低減が図れ、熱交換性能の向上が図れる空気調和機の熱交換器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る空気調和機の熱交換器の第1実施形態の側面図。
【図2】 本発明に係る空気調和機の熱交換器が蒸発器として作用したときのモリエル線図。
【図3】 本発明に係る空気調和機の熱交換器の第2実施形態の側面図。
【図4】 本発明に係る空気調和機の熱交換器の第3実施形態の側面図。
【図5】 本発明に係る空気調和機の熱交換器を組み込んだ冷凍サイクル図。
【図6】 従来の空気調和機の熱交換器の側面図。
【符号の説明】
1…空気調和機の熱交換器、2…主熱交換器、2f…伝熱フィン、2p…伝熱管、3…補助熱交換器、3f…伝熱フィン、3p…伝熱管。
Claims (4)
- 所定フィンピッチで配列された複数の伝熱フィンを伝熱的に嵌合し貫通する複数の伝熱管を有する主熱交換器と、この主熱交換器に連通されかつその風上側に設けられ、所定フィンピッチで配列された複数の伝熱フィンを伝熱的に嵌合し貫通する複数の伝熱管を有し、凝縮器として作用するときに主熱交換器に対して冷媒流の下流側となり、蒸発器として作用するときに冷媒流の上流側となる補助熱交換器とからなる空気調和機の熱交換器において、前記補助熱交換器の伝熱管の少なくとも一部の管径を主熱交換器の管径よりも大きくするとともに、前記補助熱交換器の冷媒流路数を主熱交換器の冷媒流路数よりも少なくしたことを特徴とする空気調和機の熱交換器。
- 前記補助熱交換器は、蒸発器として作用するときに冷媒流の下流側となる伝熱管の管径が、冷媒流の上流側となる伝熱管の管径よりも大きいことを特徴とする請求項1の空気調和機の熱交換器。
- 前記補助熱交換器は、複数の補助熱交換器を連通して形成され、蒸発器として作用するときに冷媒流の下流側となる補助熱交換器の伝熱管の管径が、冷媒流の上流側となる補助熱交換器の伝熱管の管径よりも大きいことを特徴とする請求項1の空気調和機の熱交換器。
- 所定フィンピッチで配列された複数の伝熱フィンのフィン主部を伝熱的に嵌合し貫通する複数の伝熱管を有する主熱交換器部と、この主熱交換器部に連通されかつその風上側に設けられ、前記フィン主部と伝熱フィンの長手方向に設けられた伝熱防止手段によって離間された伝熱フィンの副部を伝熱的に嵌合し貫通する複数の伝熱管を有し、凝縮器として作用するときに主熱交換器に対して冷媒流の下流側となり、蒸発器として作用するときに冷媒流の上流側となる副熱交換器部とからなる空気調和機の熱交換器において、前記副熱交換器部の伝熱管の少なくとも一部の管径を主熱交換器部の管径よりも大きくするとともに、前記副熱交換器部の冷媒流路数を主熱交換器部の冷媒流路数よりも少なくしたことを特徴とする空気調和機の熱交換器。
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