JP4876660B2 - フィン付き熱交換器及び空気調和機 - Google Patents
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おいてスペーサ66に対応する箇所で廃材を生じないため、フィン72の材料から生じる廃材を少なくでき、また各伝熱管74同士を連通させるヘアピンやリターンベンドの曲げピッチの種類が、A、B、Cの3種類だけで済む利点がある。また、スペーサ66を設けていないため、スペーサ66に対応する箇所分だけフィン72の面積が増加することとなり、熱交換能力も向上する。
、前面側熱交換器および背面側熱交換器のそれぞれにおけるフィンに凝縮する水滴は連続した両フィンを伝い滑らかに流下することができる。さらに、前面側熱交換器におけるフィンの上側は、それぞれ直線状の風上前縁と風下後縁とに囲まれ鉛直に近い一定の角度で傾斜しているので、蒸発時にフィンの表面に凝縮する水滴が滞留することがない。
口寄りの伝熱管として、また蒸発器として使用する際の冷媒入口寄りの伝熱管として1パスを用い、外径が小さい前記伝熱管を、当該フィン付き熱交換器を凝縮器又はガスクーラーとして使用する際には、外径が大きい前記伝熱管より冷媒上流側の伝熱管とし、また蒸発器として使用する際には、外径が大きい前記伝熱管より冷媒下流側の伝熱管として、4パスを用いて、それぞれ冷媒を流すようにし、一方、前記前面側熱交換器の前記フィンの前記貫流送風機に近い側の領域および曲線状の風上前縁と曲線状の風下後縁とで挟まれた領域に外径が2種類の伝熱管を挿入し、外径が大きい前記伝熱管を、気体の流れの最も風下の列に配置すると共に、当該フィン付き熱交換器を凝縮器又はガスクーラーとして使用する際の冷媒入口寄りの伝熱管として、また蒸発器として使用する際の冷媒出口寄りの伝熱管として用い、外径が小さい前記伝熱管を、当該フィン付き熱交換器を凝縮器又はガスクーラーとして使用する際には、外径が大きい前記伝熱管より冷媒下流側の伝熱管として、また蒸発器として使用する際には、外径が大きい前記伝熱管より冷媒上流側の伝熱管として用い、また、低循環量で小能力の熱交換器の構成を必要とする場合は、それぞれ2パスを用いて冷媒を流すようにしたもので、管内の熱伝達率を向上させ得るとともに空気と冷媒の温度差に関し対向流的な配置となるので、熱交換能力を増大させることができる。また、小能力で冷媒の循環量が小さく、さらには、この領域の冷媒は密度が大きいので冷媒流通抵抗をあまり増大させることがなく、したがって熱交換能力の増大を妨げることはない。一方、当該フィン付き熱交換器を蒸発器として使用する際に冷媒入口寄りの1パスで用いる伝熱管より冷媒下流側になるに連れて順次、伝熱管の外径を小さくして4パスで用いることにより、高い管内熱伝達率と低い冷媒流通抵抗を両立させて、熱交換能力を増大させることができる。一方、フィンの貫流送風機に近い側の直線状の風上前縁と風下後縁とで挟まれた部分に挿入される伝熱管を2パスで用いることにより、管内の熱伝達率を向上させ得るとともに空気と冷媒の温度差に関し対向流的な配置となるので、熱交換能力を増大させることができる。
以下、本発明の実施の形態1におけるフィン付き熱交換器について図1〜4を用いて説明する。図1は、本実施の形態におけるフィン付き熱交換器が搭載された空気調和機の室内ユニットの縦断面図である。
る)の主流方向(流れ方向)と直交する方向、いわゆる段方向のピッチ、および気体の主流方向と同一方向、いわゆる列方向の数、すなわち列数については、略くの字状の前面側熱交換器20のフィン21の直線状の風上前縁22、23と直線状の風下後縁32、33とで挟まれた二つの領域のうち、貫流送風機5から遠い側の領域と、背面側熱交換器40のフィン41の直線状の風上前縁42および直線状の風下後縁43で挟まれた領域とでは、異なるように形成されている。
ン21に、挿入される6.0〜8.0mmの範囲の2種類の外径の伝熱管11のうち、外径の小さい方の伝熱管11d(例えば6mm)を2パスにて流れ、そして最後に、冷媒は蒸発器として使用する際の冷媒出口寄りの外径の大きい方の4本の伝熱管11e(例えば8mm)を2パスで流れて、フィン付き熱交換器10から流出される。
りの箇所、すなわち伝熱管11寄りの箇所に設けられた切り起こし141、151、161、171、181、191、142、152、162、172、182、192の立ち上がり部141a、151a、161a、142a、152aは、伝熱管11の円周に概略沿う方向で形成されている。
上前縁42と風下後縁43との距離A´を、略くの字状の前面側熱交換器20のフィン21の直線状の風上前縁22、23と直線状の風下後縁32、33とで挟まれた二つの領域のうち、貫流送風機5から遠い側の領域の風上前縁23と風下後縁33との距離Aと等しくしたので、前面側熱交換器20のフィン21の上端部と背面側熱交換器41のフィン41の上端部とが繋がった状態の1枚のフィン13とすることができ、したがって高い生産性で連続プレス加工を行うことができる。
71、181、191、142、152、162、172、182、192の列方向の幅Ws1、Ws2に対する列方向に隣接する切り起こし同士間の幅Wb1、Wb2の比Wb1/Ws1、Wb2/Ws2を、約2〜約2.5としたことにより、従来の比が約3の場合より熱交換能力を向上させることができる。
背面側熱交換器40との境界部13aで切断して、前面側熱交換器20と背面側熱交換器40とに分離するもので、前面側熱交換器20と背面側熱交換器40とを個別に製造する場合に比べて、効率的にフィン付き熱交換器10を製造することができる。
図5は、本発明の実施の形態2に係るフィン付き熱交換器の部分拡大図である。なお、上記実施の形態におけるフィン付き熱交換器と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
図6は、本発明の実施の形態3に係るフィン付き熱交換器の部分拡大図である。なお、上記実施の形態におけるフィン付き熱交換器と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
2 筐体
3a、3b 吸込み口
4 吹出し口
5 貫流送風機
10 フィン付き熱交換器
11、11a、11b、11c、11d、11e 伝熱管
12 フィンカラー
13、21、41 フィン
17、19 切り込み
18 切断しない部分
20 前面側熱交換器
22、23、24、42 風上前縁
32、33、34、43 風下後縁
40 背面側熱交換器
111a、111b、111c 予備穴
141、151、161、171、181、191、142、152、162、172、182、192 切り起こし
141a、151a、161a、142a、152a 立ち上がり部
Claims (10)
- 室内の空気を取り入れる吸込み口と、熱交換された空気を吹き出す吹出し口と、貫流送風機を備えた空気調和機の室内ユニットに搭載されるフィン付き熱交換器であって、前記吸込み口から前記貫流送風機までの風回路又は前記貫流送風機から前記吹出し口までの風回路の途中に配置されると共に、所定の間隔で平行に並べられてその間を気体が流動する多数のフィンと、前記フィンに略直角に挿入されて内部を冷媒が流動する多数の伝熱管とからなる前面側熱交換器と背面側熱交換器とから構成され、前記前面側熱交換器の前記フィンの風上側前縁および風下側後縁のそれぞれを、同じ鈍角をなす2本の直線状の風上前縁と、2本の直線状の風下後縁と、前記風上前縁と前記風下後縁のそれぞれの2本を結ぶ1本の曲線状の風上前縁と、1本の曲線状の風下後縁とで略くの字状に形成し、前記前面側熱交換器の前記フィンの前記貫流送風機に近い領域における直線状の前記風上前縁と直線状の前記風下後縁との距離を15〜27mmとし、前記前面側熱交換器の前記フィンの前記貫流送風機から遠い側の領域および前記背面側熱交換器の前記フィンのそれぞれの風上前縁と風下後縁との距離を27〜30mmとし、前記前面側熱交換器の風下後縁のフィンで、前記貫流送風機に最も近い側の領域の一部のフィンには切り起こしを設けないようにし、前記一部のフィンよりも上部に位置する他のフィンには風上前縁に形成した切り起こし部と形状が異なり、気体の主流方向に対してほぼ垂直に開口するように形成した切り起こしを設置したことを特徴とするフィン付き熱交換器。
- 前面側熱交換器のフィンの貫流送風機に近い領域の直線状の風上前縁と直線状の風下後縁とで挟まれた部分及び曲線状の風上前縁と曲線状の風下後縁とで挟まれた部分に挿入される伝熱管の外径を6.0〜8.0mmにすると共に、その伝熱管を、気体の主流方向と同じ列方向に2列および1列配置し、前記前面側熱交換器の前記フィンの前記貫流送風機から遠い側の領域および背面側熱交換器のフィンのそれぞれの直線状の風上前縁と直線状の風下後縁とで挟まれた部分に挿入される伝熱管の外径を4〜7mmにすると共に、その伝熱管を気体の主流方向と同じ列方向に3列で配置したことを特徴とする請求項1に記載のフィン付き熱交換器。
- 前面側熱交換器のフィンの貫流送風機から遠い側の領域および背面側熱交換器のフィンのそれぞれの直線状の風上前縁と、直線状の風下後縁とで挟まれた部分に外径が2種類以上
の伝熱管を挿入し、外径が大きい前記伝熱管を、気体の流れの最も風上の列に配置すると共に、低循環量で小能力の熱交換器を必要とする場合は、フィン付き熱交換器を凝縮器又はガスクーラーとして使用する際の冷媒出口寄りの伝熱管として、また蒸発器として使用する際の冷媒入口寄りの伝熱管として1パスを用い、外径が小さい前記伝熱管を、当該フィン付き熱交換器を凝縮器又はガスクーラーとして使用する際には、外径が大きい前記伝熱管より冷媒上流側の伝熱管とし、また蒸発器として使用する際には、外径が大きい前記伝熱管より冷媒下流側の伝熱管として、4パスを用いて、それぞれ冷媒を流すようにし、一方、前記前面側熱交換器の前記フィンの前記貫流送風機に近い側の領域および曲線状の風上前縁と曲線状の風下後縁とで挟まれた領域に外径が2種類の伝熱管を挿入し、外径が大きい前記伝熱管を、気体の流れの最も風下の列に配置すると共に、当該フィン付き熱交換器を凝縮器又はガスクーラーとして使用する際の冷媒入口寄りの伝熱管として、また蒸発器として使用する際の冷媒出口寄りの伝熱管として用い、外径が小さい前記伝熱管を、当該フィン付き熱交換器を凝縮器又はガスクーラーとして使用する際には、外径が大きい前記伝熱管より冷媒下流側の伝熱管として、また蒸発器として使用する際には、外径が大きい前記伝熱管より冷媒上流側の伝熱管として用い、また、低循環量で小能力の熱交換器の構成を必要とする場合は、それぞれ2パスを用いて冷媒を流すようにしたことを特徴とする請求項1又は2に記載のフィン付き熱交換器。 - 前面側熱交換器のフィンの貫流送風機から遠い側の領域および背面側熱交換器のフィンのそれぞれの直線状の風上前縁と、直線状の風下後縁とで挟まれた部分に外径が2種類以上の伝熱管を挿入し、外径が大きい前記伝熱管を、気体の流れの最も風上の列に配置すると共に、高循環量で大能力の熱交換器を必要とする場合は、フィン付き熱交換器を凝縮器又はガスクーラーとして使用する際の冷媒出口寄りの伝熱管として、また蒸発器として使用する際の冷媒入口寄りの伝熱管として1パスを用い、外径が小さい前記伝熱管を、当該フィン付き熱交換器を凝縮器又はガスクーラーとして使用する際には、外径大きい前記伝熱管より冷媒上流側の伝熱管として、また蒸発器として使用する際には、外径が大きい前記伝熱管より冷媒下流側の伝熱管として、5または6パスを用いて、それぞれ冷媒を流すようにし、一方、前記前面側熱交換器の前記フィンの前記貫流送風機に近い側の領域及び曲線状の風上前縁と曲線状の風下後縁とで挟まれた領域に外径が2種類の伝熱管を挿入し、外径が大きい前記伝熱管を、気体の流れの最も風下の列に配置すると共に、当該フィン付き熱交換器を凝縮器又はガスクーラーとして使用する際の冷媒入口寄りの伝熱管として、また蒸発器として使用する際の冷媒出口寄りの伝熱管として用い、外径が小さい前記伝熱管を、当該フィン付き熱交換器を凝縮器又はガスクーラーとして使用する際には、外径が大きい前記伝熱管より冷媒下流側の伝熱管として、また蒸発器として使用する際には、外径が大きい前記伝熱管より冷媒上流側の伝熱管として用い、また、高循環量で大能力の熱交換器の構成を必要とする場合はそれぞれ3パス以上を用いて冷媒を流すようにしたことを特徴とする請求項1又は2に記載のフィン付き熱交換器。
- 前面側熱交換器のフィンの貫流送風機から遠い側の領域および背面側熱交換器のフィンのそれぞれの直線状の風上前縁と直線状の風下後縁で挟まれた部分に挿入される伝熱管の配置ピッチを13.5〜16mmとし、前記前面側熱交換器の前記フィンの前記貫流送風機に近い側の領域に挿入される伝熱管を、気体の主流方向と同じ列方向に2列および1列配置し、前記気体の主流方向と直交する方向の段方向での前記伝熱管の配置ピッチを15〜31mmとし、前記伝熱管と前記前面側熱交換器の前記フィンの前記貫流送風機から近い側の領域の風上前縁または風下後縁との最短距離を1.0mm以上とし、更に前記貫流送風機とそれに最も近い前記前面側熱交換器の前記風下後縁との距離を10mm以上としたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のフィン付き熱交換器。
- 段方向に隣接する伝熱管の間のフィンの表面に、気体の主流方向に開口する複数の切り起こしを設け、これら各切り起こしの前記伝熱管寄りの立ち上がり部を、前記伝熱管の円周
に概略沿う方向に形成すると共に、前記各切り起こしの列方向の幅に対する前記列方向に隣接する前記切り起こし間の幅の比を約2〜約2.5とし、更には前記切り起こしの高さを、プレス加工時に隣接する前記フィン同士のピッチPの1/4〜8/8にしたことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のフィン付き熱交換器。 - 前面側熱交換器及び背面側熱交換器のフィンの表面に、気体の主流方向に開口する複数の切り起こしを設け、前記切り起こしの高さを、前記前面側熱交換器の前記フィンの貫流送風機に近い側の領域については、プレス加工時に隣接する前記フィン同士のピッチPの1/4〜5/8とし、他方の領域については前記ピッチPの5/8〜7/8とし、更に前記背面熱交換器の前記フィンにおいては、前記ピッチPの7/8〜8/8としたことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のフィン付き熱交換器。
- 列方向に隣接する2つの伝熱管の内部を流れる冷媒同士に温度差がある場合、フィンの前記2つの伝熱管の中央部に、段方向および一部を列方向に概略沿う方向で切り込みを設けると共に、後加工で、前記フィンの風上前縁から切断できるようにするための穴を設けたことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のフィン付き熱交換器。
- 伝熱管の内部を流動する冷媒として、HFC冷媒、HC冷媒および二酸化炭素のいずれか一つを用いたことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載のフィン付き熱交換器。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載のフィン付き熱交換器と、前記フィン付き熱交換器に空気を通過させる貫流送風機を備えた空気調和機。
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