JP7150157B2 - Heat exchanger and refrigeration cycle equipment - Google Patents
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Description
本発明は、熱伝達率の維持と通風抵抗の低減とを図った熱交換器およびこれを備えた冷凍サイクル装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a heat exchanger that maintains heat transfer coefficient and reduces draft resistance, and a refrigeration cycle apparatus having the same.
従来の熱交換器は、互いに間隔を隔てて平行に配置された複数の伝熱管と、複数の伝熱管に接続され、空気の流通方向に平行な面を有する複数のフィンとを備えている。熱交換器に供給された空気は、複数の伝熱管の間および複数のフィンの間を通過し、伝熱管およびフィンと接触する。これにより、伝熱管内を流通する熱交換流体と、熱交換流体と熱交換する被熱交換流体である空気との間で熱交換が行われる。 A conventional heat exchanger includes a plurality of heat transfer tubes arranged in parallel with each other at intervals, and a plurality of fins connected to the plurality of heat transfer tubes and having surfaces parallel to the direction of air flow. Air supplied to the heat exchanger passes between the plurality of heat transfer tubes and between the plurality of fins and contacts the heat transfer tubes and the fins. As a result, heat exchange is performed between the heat exchange fluid that flows through the heat transfer tubes and the air that is the heat exchange fluid that exchanges heat with the heat exchange fluid.
また、従来の熱交換器としては、フィンの表面に、空気の流通方向に開口するスリットまたはルーバと呼称される切り起こし部が複数形成された熱交換器も知られている。このような熱交換器は、スリットフィン熱交換器と呼ばれている。スリットフィン熱交換器では、それぞれの切り起こし部において温度境界層が再構築され、フィン表面近傍の気流速度が増大する。これにより、熱の輸送量が増加するので、熱交換器における乾き条件での熱交換性能が向上する。しかし一方で、スリットフィン熱交換器では、切り起こし部により、凝縮水の排出が阻害され、熱交換器内の風路の一部が閉塞する場合がある。また、スリットフィン熱交換器では、切り起こし部へ集中的に着霜し、熱交換器内の風路の一部が閉塞する場合がある。このため、スリットフィン熱交換器は、熱交換器内の風路の一部の閉塞に起因して、濡れ条件での熱交換性能が低下する。なお、凝縮水とは、空気中の水分が凝縮して熱交換器の表面に付着した水のことである。 As a conventional heat exchanger, there is also known a heat exchanger in which a plurality of cut-and-raised portions called slits or louvers are formed on the surface of the fins and are open in the air circulation direction. Such heat exchangers are called slit fin heat exchangers. In the slit fin heat exchanger, the thermal boundary layer is reconstructed at each cut-and-raised part, and the air velocity near the fin surface increases. This increases the amount of heat transported, thereby improving the heat exchange performance of the heat exchanger under dry conditions. On the other hand, however, in the slit fin heat exchanger, the cut-and-raised portion may hinder the discharge of condensed water and block a part of the air passage in the heat exchanger. Further, in the slit fin heat exchanger, frost may be formed intensively on the cut-and-raised portion, and a part of the air passage in the heat exchanger may be blocked. For this reason, the slit fin heat exchanger deteriorates in heat exchange performance under wet conditions due to partial blockage of the air passage in the heat exchanger. Note that the condensed water is water adhered to the surface of the heat exchanger as a result of condensation of moisture in the air.
また、従来の熱交換器としては、フィンの表面に、空気の流通方向に垂直に突出した波形凹凸が形成された熱交換器も知られている(例えば、特許文献1参照)。このような熱交換器は、スリットレスフィン熱交換器と呼ばれている。スリットレスフィン熱交換器では、フィン表面の凸部への気流衝突により、空気の渦流れが発生する。この渦流れをフィン表面に沿わせることで、熱交換器の熱交換性能が向上する。さらに、スリットレスフィン熱交換器は、フィンに切り起こし部が形成されていないので、凝縮水の排水性が良好であり、フィンの一部に集中的に着霜が発生することも抑制される。したがって、スリットレスフィン熱交換器は、濡れ条件での熱交換性能を確保することができる。 As a conventional heat exchanger, there is also known a heat exchanger in which corrugated unevenness projecting perpendicularly to the direction of air flow is formed on the surface of the fins (see, for example, Patent Document 1). Such heat exchangers are called slitless fin heat exchangers. In the slitless fin heat exchanger, vortex flow of air is generated due to the collision of the air against the projections on the fin surface. The heat exchange performance of the heat exchanger is improved by directing the vortex flow along the fin surface. Furthermore, since the slitless fin heat exchanger does not have cut-and-raised portions on the fins, it has good drainage of condensed water, and the formation of frost on a part of the fins is suppressed. . Therefore, the slitless fin heat exchanger can ensure heat exchange performance under wet conditions.
ところで、従来のスリットレスフィン熱交換器では、渦流れの生成および渦流れの凸部の乗り越えにより、通風抵抗が増大する。そのため、従来のスリットレスフィン熱交換器を冷凍サイクル装置に適用した場合、送風機の送風効率が低下し、冷凍サイクル装置全体の効率が低下する可能性がある。通風抵抗を低減するためには、フィンに形成された波形凹凸の振幅、凹凸数または空気流れの主流に対する迎角を小さくすることが考えられる。しかし、これらのパラメータを小さくすると、渦流れによる熱交換性能の向上効果が小さくなり、熱交換器の性能が低下する可能性がある。すなわち、従来の熱交換器は、熱交換性能の維持と通風抵抗の低減とを両立できないという課題があった。 By the way, in the conventional slitless fin heat exchanger, the draft resistance increases due to the generation of the vortex flow and the vortex flow over the convex portion. Therefore, when a conventional slitless fin heat exchanger is applied to a refrigerating cycle device, the blowing efficiency of the blower may decrease, and the efficiency of the entire refrigerating cycle device may decrease. In order to reduce the airflow resistance, it is conceivable to reduce the amplitude of the corrugated unevenness formed on the fin, the number of unevenness, or the angle of attack with respect to the main stream of the air flow. However, if these parameters are reduced, the effect of improving the heat exchange performance due to the vortex flow is reduced, and the performance of the heat exchanger may be degraded. That is, the conventional heat exchanger has a problem that it is impossible to achieve both maintenance of heat exchange performance and reduction of airflow resistance.
本発明は、上記従来の技術における課題に鑑みてなされたものであって、熱交換性能を維持しつつ、通風抵抗を低減することができる熱交換器およびそれを備えた冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems in the prior art, and provides a heat exchanger and a refrigeration cycle apparatus having the same that can reduce ventilation resistance while maintaining heat exchange performance. for the purpose.
本発明の熱交換器は、送風機により空気が供給される熱交換器であって、前記送風機から供給される前記空気の流通方向と交差する方向に延びる伝熱管と、前記伝熱管に接続されたフィンとを備え、前記フィンは、当該フィンの厚み方向に突出し、供給される前記空気に対向する少なくとも一つの凸部迎え面が形成された凸部と、前記凸部と反対方向に窪み、供給される前記空気に対向する少なくとも一つの凹部迎え面が形成された凹部と、前記凸部と前記凹部とが切り替わる切り替わり部とを有し、前記凸部と前記切り替わり部との境界線のうち、前記凸部迎え面によって形成されたものを凸部風上境界線とし、前記凹部と前記切り替わり部との境界線のうち、前記凹部迎え面によって形成されたものを凹部風上境界線とした場合に、前記空気の流通方向と前記凸部風上境界線とが風下側でなすすべての第1角度が、前記空気の流通方向と前記凹部風上境界線とが風下側でなすすべての第2角度よりも小さいものである。 A heat exchanger of the present invention is a heat exchanger to which air is supplied by an air blower, comprising heat transfer tubes extending in a direction intersecting with a direction of circulation of the air supplied from the air blower, and heat transfer tubes connected to the heat transfer tubes. fins, wherein the fins protrude in the thickness direction of the fins and are provided with at least one convex-facing surface facing the supplied air; and a switching portion for switching between the convex portion and the concave portion, and a boundary line between the convex portion and the switching portion, When the one formed by the attacking surface of the convex portion is the windward boundary line of the convex portion, and the boundary line between the concave portion and the switching portion formed by the attacking surface of the concave portion is the windward boundary line of the concave portion. and all the first angles formed on the leeward side by the air circulation direction and the windward boundary line of the convex portion are equal to all the second angles formed on the leeward side by the air circulation direction and the windward boundary line of the recessed portion. is smaller than the angle.
また、本発明の冷凍サイクル装置は、本発明に係る熱交換器と、前記熱交換器に対して、前記空気の流通方向に前記空気を供給する前記送風機とを備えたものである。 Further, a refrigeration cycle apparatus of the present invention includes the heat exchanger of the present invention, and the blower that supplies the air to the heat exchanger in a direction in which the air flows.
以上のように、本発明によれば、凸部の頂部を乗り越えた渦流れが凹部の頂部に流入することで流速が増大するとともに、凸部および凹部のそれぞれで生じる気流同士の干渉が減少するため、熱交換性能を維持しつつ、通風抵抗を低減することができる。 As described above, according to the present invention, the vortex flow that has crossed over the top of the convex portion flows into the top portion of the concave portion, thereby increasing the flow velocity and reducing the interference between the air currents generated in each of the convex portion and the concave portion. Therefore, the ventilation resistance can be reduced while maintaining the heat exchange performance.
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。以下の図面において同一または相当する部分には同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。なお、図中の白抜きの矢印は、送風機から熱交換器へ供給される空気の流通方向を示している。また、図1を含め以下の図面では、各構成部材の大きさの関係が実機とは異なる場合がある。さらに、明細書全文に表されている構成要素の形態は、あくまで例示であり、明細書中に記載されている構成要素に限定されるものではない。 Embodiments will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated. Note that the white arrows in the drawing indicate the direction of flow of air supplied from the blower to the heat exchanger. In addition, in the following drawings including FIG. 1, the size relationship of each component may differ from that of the actual machine. Furthermore, the forms of components appearing throughout the specification are merely examples, and are not limited to the components described in the specification.
実施の形態1.
以下、本実施の形態1に係る冷凍サイクル装置について説明する。図1は、本実施の形態1に係る冷凍サイクル装置1の構成の一例を示す概略図である。冷凍サイクル装置1は、例えば空気調和装置に搭載されている。以下では、冷凍サイクル装置1の熱交換器の伝熱管内を流れる熱交換流体が冷媒であり、該熱交換流体と熱交換する被熱交換流体が空気である場合を例にとって説明する。
A refrigeration cycle apparatus according to
[冷凍サイクル装置1の構成]
冷凍サイクル装置1は、圧縮機2、室内熱交換器3、室内送風機4、絞り装置5、室外熱交換器6、室外送風機7および四方弁8を備えている。圧縮機2、室内熱交換器3、絞り装置5、室外熱交換器6および四方弁8が冷媒配管によって接続されることにより、冷媒回路が形成されている。[Configuration of the refrigeration cycle device 1]
A
圧縮機2は、冷媒を圧縮するものである。圧縮機2で圧縮された冷媒は、圧縮機2から吐出されて四方弁8へ送られる。圧縮機2は、例えば、ロータリ圧縮機、スクロール圧縮機、スクリュー圧縮機または往復圧縮器等で構成することができる。
The
室内熱交換器3は、暖房運転時には凝縮器として機能し、冷房運転時には蒸発器として機能する。室内熱交換器3は、例えば、フィンアンドチューブ型熱交換器、マイクロチャネル熱交換器、シェルアンドチューブ式熱交換器、ヒートパイプ式熱交換器、二重管式熱交換器またはプレート熱交換器等で構成することができる。室内熱交換器3の近傍には、室内送風機4が設けられている。室内送風機4は、被熱交換流体である空気を室内熱交換器3に対して供給する。
The
絞り装置5は、室内熱交換器3または室外熱交換器6から流出した冷媒を膨張させて減圧するものである。絞り装置5は、例えば、冷媒の流量を調整可能な電動膨張弁等で構成される。なお、これに限られず、絞り装置5として、受圧部にダイアフラムを採用した機械式膨張弁またはキャピラリーチューブ等が適用されてもよい。
The
室外熱交換器6は、暖房運転時には蒸発器として機能し、冷房運転時には凝縮器として機能する。室外熱交換器6の近傍には、室外送風機7が設けられている。室外送風機7は、室外熱交換器6に、被熱交換流体である空気を供給する。
The
四方弁8は、暖房運転と冷房運転とにおいて冷媒の流れを切り替えるものである。すなわち、冷凍サイクル装置1が暖房運転を実行する場合、四方弁8は、圧縮機2の吐出口と室内熱交換器3とを接続し、圧縮機2の吸入口と室外熱交換器6とを接続する。また、冷凍サイクル装置1が冷房運転を実行する場合、四方弁8は、圧縮機2の吐出口と室外熱交換器6とを接続し、圧縮機2の吸入口と室内熱交換器3とを接続する。
The four-
[冷凍サイクル装置1の動作]
次に、このように構成された冷凍サイクル装置1の動作について、図1を参照して冷媒の流れとともに説明する。なお、図1では、冷凍サイクル装置1が冷房運転を実行する場合の冷媒の流れを破線矢印で示している。また、図1では、冷凍サイクル装置1が暖房運転を実行する場合の冷媒の流れを実線矢印で示している。[Operation of the refrigeration cycle device 1]
Next, the operation of the
(冷房運転時)
まず、冷凍サイクル装置1が冷房運転を実行する場合について説明する。圧縮機2が駆動すると、圧縮機2から高温高圧のガス状態の冷媒が吐出される。圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方弁8を介して、凝縮器として機能する室外熱交換器6に流れ込む。室外熱交換器6では、流れ込んだ高温高圧のガス冷媒と、室外送風機7によって供給される空気との間で熱交換が行われる。これにより、高温高圧のガス冷媒は、凝縮して高圧の液冷媒になる。(during cooling operation)
First, the case where the
室外熱交換器6から流出した高圧の液冷媒は、絞り装置5で膨張し、低圧のガス冷媒と低圧の液冷媒とが混合した二相状態の冷媒になる。二相状態の冷媒は、蒸発器として機能する室内熱交換器3に流れ込む。室内熱交換器3では、流れ込んだ二相状態の冷媒と、室内送風機4によって供給される空気との間で熱交換が行われる。これにより、二相状態の冷媒のうちの液冷媒が蒸発して、低圧のガス冷媒になる。室内熱交換器3から流出した低圧のガス冷媒は、四方弁8を介して圧縮機2に流れ込み、圧縮されて高温高圧のガス冷媒となって、再び圧縮機2から吐出される。以下、このサイクルが繰り返される。
The high-pressure liquid refrigerant flowing out of the
(暖房運転時)
次に、冷凍サイクル装置1が暖房運転を実行する場合について説明する。圧縮機2が駆動すると、圧縮機2から高温高圧のガス状態の冷媒が吐出される。圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方弁8を介して、凝縮器として機能する室内熱交換器3に流れ込む。室内熱交換器3では、流れ込んだ高温高圧のガス冷媒と、室内送風機4によって供給される空気との間で熱交換が行われる。これにより、高温高圧のガス冷媒は、凝縮して高圧の液冷媒になる。(During heating operation)
Next, a case where the
室内熱交換器3から流出した高圧の液冷媒は、絞り装置5で膨張し、低圧のガス冷媒と低圧の液冷媒とが混合した二相状態の冷媒になる。二相状態の冷媒は、蒸発器として機能する室外熱交換器6に流れ込む。室外熱交換器6では、流れ込んだ二相状態の冷媒と、室外送風機7によって供給される空気との間で熱交換が行われる。これにより、二相状態の冷媒のうちの液冷媒が蒸発して、低圧のガス冷媒になる。室外熱交換器6から流出した低圧のガス冷媒は、四方弁8を介して圧縮機2に流れ込み、圧縮されて高温高圧のガス冷媒となって、再び圧縮機2から吐出される。以下、このサイクルが繰り返される。
The high-pressure liquid refrigerant flowing out of the
上記の冷房運転および暖房運転の際、圧縮機2に冷媒が液状態で流入すると、液圧縮を起こし、圧縮機2の故障の原因となってしまう。このため、蒸発器から流出する冷媒は単相のガス冷媒となっていることが望ましい。
When the refrigerant flows into the
蒸発器では、送風機から供給される空気と、蒸発器を構成している伝熱管の内部を流通する冷媒との間で熱交換が行なわれる。このとき、空気中の水分が凝縮して、蒸発器の表面に水滴が生じる。以下、空気中の水分が凝縮して蒸発器の表面に生じた水を凝縮水と称する。蒸発器の表面の凝縮水は、フィンおよび伝熱管の表面を伝って下方に落下し、ドレン水として蒸発器の下方に排出される。 In the evaporator, heat is exchanged between the air supplied from the blower and the refrigerant flowing through the heat transfer tubes forming the evaporator. At this time, moisture in the air condenses to form water droplets on the surface of the evaporator. Hereinafter, water generated on the surface of the evaporator due to condensation of moisture in the air is referred to as condensed water. Condensed water on the surface of the evaporator falls down along the surfaces of the fins and the heat transfer tubes and is discharged below the evaporator as drain water.
また、低外気温状態となっている暖房運転時、蒸発器として機能する室外熱交換器6に付着した凝縮水は、凍結して霜または氷となることがある。このため、暖房運転が可能な冷凍サイクル装置には、外気が一定温度以下となったときに、室外熱交換器6に付着した霜を除去するための除霜運転を実行するものがある。一定温度とは、例えば、0℃である。
Also, during heating operation in a low outdoor temperature state, the condensed water adhering to the
除霜運転とは、蒸発器として機能する室外熱交換器6に霜が付着することを抑制するために、圧縮機2から室外熱交換器6に高温高圧のガス冷媒を供給するものである。室外熱交換器6に付着した霜および氷は、室外熱交換器6に供給される高温高圧のガス冷媒によって融解する。なお、除霜運転は、暖房運転の継続時間が設定時間に達した場合に実行されるようにしてもよい。設定時間とは、例えば、30分である。また、室外熱交換器6が一定温度以下の場合に、暖房運転の前に除霜運転が実行されるようにしてもよい。一定温度とは、例えば、マイナス6℃である。
The defrosting operation is to supply high-temperature and high-pressure gas refrigerant from the
さらに、除霜運転時に圧縮機2から室外熱交換器6に高温高圧のガス冷媒を直接的に供給できるように、圧縮機2の吐出口と室外熱交換器6との間にバイパス冷媒配管が接続される構成にしてもよい。
Furthermore, a bypass refrigerant pipe is provided between the discharge port of the
[熱交換器10]
次に、本実施の形態1に係る熱交換器について説明する。図2は、本実施の形態1に係る熱交換器10の構成の一例を示す斜視図である。この熱交換器10は、図1に示す冷凍サイクル装置1に設けられた室内熱交換器3または室外熱交換器6に適用可能なものである。[Heat exchanger 10]
Next, the heat exchanger according to
(熱交換器10の構成)
熱交換器10は、フィンアンドチューブ型熱交換器である。熱交換器10は、例えば二列構造を有しており、風上側熱交換器10aおよび風下側熱交換器10bを備えている。風上側熱交換器10aおよび風下側熱交換器10bは、X方向に沿って並設されている。X方向は、室内送風機4または室外送風機7によって熱交換器10へ供給される空気の流通方向に相当する。風上側熱交換器10aは、X方向において、風下側熱交換器10bの風上側つまり上流側に配置されている。風下側熱交換器10bは、X方向において、風上側熱交換器10aの風下側つまり下流側に配置されている。なお、熱交換器10の列数は、この例に限られない。例えば、熱交換器10は、一列構造を有していてもよいし、三列以上の複数列構造を有していてもよい。(Configuration of heat exchanger 10)
The
熱交換器10は、風上側ヘッダ集合管11、風下側ヘッダ集合管12および列間接続部材13を備えている。風上側ヘッダ集合管11、風下側ヘッダ集合管12および列間接続部材13の内部には、作動流体としての冷媒が流通する。風上側ヘッダ集合管11および風下側ヘッダ集合管12は、X方向に沿って並設されている。風上側ヘッダ集合管11は、冷媒出入口11aを有している。風下側ヘッダ集合管12は、冷媒出入口12aを有している。風上側熱交換器10aに備えられた後述する伝熱管14は、一端が風上側ヘッダ集合管11に接続され、他端が列間接続部材13に接続されている。風下側熱交換器10bに備えられた伝熱管は、一端が風下側ヘッダ集合管12に接続され、他端が列間接続部材13に接続されている。
The
なお、風上側熱交換器10aおよび風下側熱交換器10bは、同様の構成を有している。このため、以下では双方を代表して、風上側熱交換器10aについて説明する。風上側熱交換器10aまたは風下側熱交換器10bの一方で熱交換負荷を賄える場合、風上側熱交換器10aまたは風下側熱交換器10bの一方のみで熱交換器10を構成してもよい。
The
風上側熱交換器10aは、複数の伝熱管14および複数のフィン15を備えている。複数の伝熱管14は、X方向に直交するY方向に沿って延びるように配置されている。Y方向は、水平方向である。伝熱管14の内部には、冷媒が流通する。また、複数の伝熱管14は、X方向およびY方向に直交するZ方向に互いに間隔を隔てて、かつ平行に配列されている。Z方向は、鉛直方向である。複数の伝熱管14は、例えばアルミニウム合金で形成されている。
The
複数のフィン15は、X方向に平行な面15aを有する細長い板状部材である。複数のフィン15は、例えばプレートフィンである。すなわち、この場合の風上側熱交換器10aは、プレートフィンアンドチューブ型熱交換器である。複数のフィン15は、伝熱管14が配列されるZ方向に沿って延びるように配置されている。また、複数のフィン15は、伝熱管14が延びるY方向に互いに間隔を隔てて配置されている。複数のフィン15は、例えばアルミニウム合金で形成されている。
The plurality of
複数のフィン15の面15aには、複数の伝熱管14が貫通している。室内送風機4または室外送風機7により風上側熱交換器10aに供給された空気は、複数の伝熱管14の間および複数のフィン15の間を、複数の伝熱管14および複数のフィン15と接触しながら通過する。
A plurality of
(熱交換器10における冷媒の流れ)
次に、室外熱交換器6における冷媒の流れについて説明する。冷媒出入口11aから風上側ヘッダ集合管11内に流入した冷媒は、風上側熱交換器10aの複数の伝熱管14に分配される。複数の伝熱管14の内部を流通した冷媒は、列間接続部材13に流入する。列間接続部材13に流入した冷媒は、風下側熱交換器10bの複数の伝熱管に分配される。風下側熱交換器10bの複数の伝熱管の内部を流通した冷媒は、風下側ヘッダ集合管12で合流し、冷媒出入口12aから流出する。なお、冷媒の流通方向はこれに限定されず逆向きでもよい。(Refrigerant flow in heat exchanger 10)
Next, the flow of refrigerant in the
なお、図2に示す風上側熱交換器10aは、Y方向が水平方向であり、Z方向が鉛直方向であるサイドフロータイプの熱交換器である。しかしながら、風上側熱交換器10aは、サイドフロータイプの熱交換器に限定されない。例えば、風上側熱交換器10aは、Y方向が鉛直方向、Z方向が水平方向であるダウンフロータイプの熱交換器でもよい。また、X方向、Y方向およびZ方向は、それぞれが平行でなければよく、上記した方向に限定されない。すなわち、X方向、Y方向およびZ方向は、それぞれが交差する方向であればよく、それぞれが直角に配置されている必要はない。
Note that the
(熱交換器10による熱交換)
次に、室外熱交換器6が熱交換器10である場合における熱交換について説明する。この場合、室外送風機7により室外熱交換器6に供給された空気は、風上側熱交換器10aと風下側熱交換器10bとを、順次通過する。風上側熱交換器10aに供給された空気は、複数の伝熱管14の間および複数のフィン15の間を、複数の伝熱管14および複数のフィン15と接触しながら通過する。伝熱管14とフィン15とは接続されているので、伝熱管14の内部を流通する冷媒の熱は、伝熱管14およびフィン15に伝達される。すなわち、複数の伝熱管14および複数のフィン15の表面が伝熱面となる。これらの伝熱面と、風上側熱交換器10aを通過する空気との間で熱交換が行われる。なお、風下側熱交換器10bにおける熱交換もまた、風上側熱交換器10aと同様である。(Heat exchange by heat exchanger 10)
Next, heat exchange when the
[伝熱管14およびフィン15の構造]
次に、図3~図6を参照して、熱交換器10の風上側熱交換器10aにおける伝熱管14およびフィン15の構造について詳細に説明する。なお、上述したように、風下側熱交換器10bについても、風上側熱交換器10aと同様の構成を有するため、ここでは説明を省略する。[Structure of
Next, the structures of the
図3は、本実施の形態1に係る熱交換器10の風上側熱交換器10aの一例の要部を示す断面図である。この図3は、Y方向と平行で、且つY方向とは反対向きとなる方向に風上側熱交換器10aの要部を観察した断面図である。なお、図3には、代表して2本の伝熱管14を図示している。また、図3においてフィン15の表面に描かれている実線は、紙面手前側に突出している箇所を示している。また、図3においてフィン15の表面に描かれている破線は、紙面奥側に窪んでいる箇所を示している。ここで、以下の説明では、Y方向と平行で、且つY方向とは反対向きとなる方向を、マイナスY方向と称することとする。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a main part of an example of the
図3に示すように、伝熱管14の断面は、例えば円形形状に形成されている。伝熱管14の内部には、冷媒が流通する流路14aがY方向に沿って円形形状に形成されている。伝熱管14とフィン15とは、機械的に伝熱管14を拡管することにより密着される。なお、伝熱管14とフィン15とは、ろう付けによって密着されてもよい。また、伝熱管14の断面形状は円形に限定されず、楕円形状や扁平形状であってもよい。さらに、流路14aの形状は円形に限定されず、楕円形状や四角形状であってもよい。また、一つの伝熱管14に形成される流路14aの数は、一つに限定されず、複数であってもよい。
As shown in FIG. 3, the cross section of the
フィン15の面15aには、複数の凸部16と複数の凹部17とが形成されている。この例において、複数の凸部16と複数の凹部17とは、例えば、互いに隣接して連続的に形成されている。
A plurality of
複数の凸部16のそれぞれは、Y方向、すなわち厚み方向に突出する三角錐形状となっている。複数の凸部16は、図3の黒点で示す頂部16aをそれぞれ有している。なお、面15aに形成されたすべての凸部16に頂部16aが形成されているが、図が煩雑となるのを防ぐため、図3では、領域A内の凸部16にのみ頂部16aを示す黒点が付されている。
Each of the plurality of
複数の凹部17のそれぞれは、マイナスY方向、すなわち厚み方向に窪み、面15aの反対の面から突出する三角錐形状となっている。複数の凹部17は、図3の白点で示す頂部17aをそれぞれ有している。なお、頂部17aは、フィン15をマイナスY方向から観察した場合に高さが最も高い部分を示しており、フィン15をY方向から観察した場合には、高さが最も低い底部を示す。また、面15aに形成されたすべての凹部17に頂部17aが形成されているが、図が煩雑となるのを防ぐため、図3では、領域A内の凹部17にのみ頂部17aを示す白点が付されている。
Each of the plurality of
また、図3に示す例において、複数の凸部16および複数の凹部17は、Z方向に沿って交互に形成されている。さらに、複数の凸部16および複数の凹部17は、X方向に沿って交互に形成されている。
Also, in the example shown in FIG. 3, the plurality of
図4は、図3の領域Aにおける凸部16の稜線Rに沿った断面図である。稜線Rは、図3において、太い実線で示されている。図4に示すように、凸部16から凹部17、あるいは凹部17から凸部16に切り替わる箇所には、切り替わり部18が形成されている。この切り替わり部18は、基準平面Mに含まれる。
FIG. 4 is a cross-sectional view along the ridgeline R of the
ここで、基準平面Mから凸部16の頂部16aまでの距離を第1距離haとし、基準平面Mから凹部17の頂部17aまでの距離を第2距離hbとした場合、第1距離haおよび第2距離hbの関係は、「ha>hb」となっている。これは、風上側熱交換器10aの通風抵抗を低減させるとともに、熱交換性能を向上させるためである。Here, when the distance from the reference plane M to the top 16a of the
図5は、図3の凸部16の形状の一例を示す概略図である。図5に示すように、複数の凸部16のそれぞれは、供給される空気に対向する凸部迎え面16bを含む複数の面で形成されている。この例では、凸部16は、2つの凸部迎え面16bを有している。また、凸部16では、切り替わり部18との境界に凸部境界線が形成されている。そして、凸部境界線のうち、凸部迎え面16bによって形成された境界線として、凸部風上境界線16cが形成されている。
FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of the shape of the
図6は、図3の凹部17の形状の一例を示す概略図である。図6に示すように、複数の凹部17のそれぞれは、供給される空気に対向する凹部迎え面17bを含む複数の面で形成されている。この例では、凹部17は、1つの凹部迎え面17bを有している。また、凹部17では、切り替わり部18との境界に凹部境界線が形成されている。そして、凹部境界線のうち、凹部迎え面17bによって形成された境界線として、凹部風上境界線17cが形成されている。
FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of the shape of the
ここで、空気の流通方向と凸部風上境界線16cとが風下側でなす角を第1角度θaとし、空気の流通方向と凹部風上境界線17cとが風下側でなす角を第2角度θbとした場合、第1角度θaおよび第2角度θbの関係は、「θa<θb」となっている。これは、フィン15の凸部16側で空気の流れを集中的に乱して、フィン15による伝熱を促進するためである。Here, the angle formed on the leeward side by the air circulation direction and the convex
また、凸部16における第1角度θaは、「10°≦θa≦35°」の範囲内に設定されると好ましい。これは、凸部16の第1角度θaが鋭角に設定されることにより、凸部迎え面16bでの気流の集合および衝突が促進され、通風抵抗を低減しつつ、風上側熱交換器10aの熱交換性能を向上させることができるためである。Moreover, it is preferable that the first angle θ a in the
[フィン15における空気の流れ]
次に、フィン15における空気の流れについて説明する。図7は、凸部16上の空気の流れについて説明するための概略図である。図8は、凹部17上の空気の流れについて説明するための概略図である。図7および図8は、それぞれ、フィン15の面15aの一部を拡大して示している。[Air Flow in Fin 15]
Next, air flow in the
図7に示すように、フィン15の凸部16上において、凸部16に流れ込む空気は、凸部迎え面16bに沿って屈曲して流れた後、Z方向に隣接する凸部16から流れてきた空気と集合して衝突する。これにより、X方向に流れる空気の渦流れが形成される。一方、図8に示すように、フィン15の凹部17上において、凹部17に流れ込む空気は、凹部17を乗り越えてX方向に流れる。
As shown in FIG. 7, on the
なお、フィン15の面15aに凸部16および凹部17を形成する際には、空気の流通方向の上流側に凸部16が形成されると好ましい。これは、風上側の凹凸振幅が縮小されることによって耐着霜性を向上させることができるためである。ここで、耐着霜性とは、熱交換器に着霜した場合に、熱交換器内の風路の閉塞されづらさを示す。
When forming the
また、凸部16と凹部17との間には、角度および距離の関係が規定されるように説明したが、距離の関係は必ずしも必須のものではなく、少なくとも角度の関係について規定されていればよい。このことは、以下で説明する変形例および実施の形態2でも同様である。
Further, the description has been made so that the relationship of angle and distance is defined between the
凸部16の形状は、この例に限られず、例えば、凸部16を形成する複数の面のうち、空気の流通方向の下流側に位置する面に迎角を持たせてもよい。図9は、図3の凸部16の形状の他の例を示す概略図である。図10は、図3の凹部17の形状の他の例を示す概略図である。
The shape of the
例えば、図9に示すように、凸部16における空気の流通方向の下流側の面に迎角を持たせ、凸部16と凹部17とが隣接して形成されている場合、凹部17には、図10に示すように、凸部16の迎角に応じた角度を有する凹部迎え面17bが形成される。これにより、凸部16の頂部16aを乗り越えて凹部17に流入する空気の渦流れが良好となるため、通風抵抗を低減しつつ、熱交換性能を向上させることができる。
For example, as shown in FIG. 9, when the surface of the
[変形例]
フィン15に形成された凸部16および凹部17の形状は、上述した三角錐形状に限定されない。第1距離haおよび第2距離hbの関係、ならびに、第1角度θaおよび第2角度θbの関係が満たされていれば、凸部16および凹部17を種々の形状に形成することができる。以下では、凸部16および凹部17の形状の変形例について説明する。また、以下の説明において、図3~図6に示す例と共通する部分については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。[Modification]
The shapes of the
(第1の変形例)
図11は、本実施の形態1に係る熱交換器10の風上側熱交換器10aの第1の変形例の要部を示す断面図である。この図11は、図3と同様の観察方向および観察範囲で、本実施の形態2に係る風上側熱交換器10aの一例を見た図である。なお、図11においてフィン15の表面に描かれている実線は、紙面手前側に突出している箇所を示している。また、図11においてフィン15の表面に描かれている破線は、紙面奥側に窪んでいる箇所を示している。(First modification)
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a main part of a first modification of the
図11に示す風上側熱交換器10aのフィン15の面15aには、複数の凸部16と複数の凹部17とが形成されている。この例において、複数の凸部16と複数の凹部17とは、例えば、互いに隣接して連続的に形成されている。
A plurality of
複数の凸部16のそれぞれは、Y方向、すなわち厚み方向に突出する四角錐形状となっている。複数の凸部16は、図11の黒点で示す頂部16aをそれぞれ有している。複数の凹部17のそれぞれは、マイナスY方向、すなわち厚み方向に窪み、面15aの反対の面から突出する四角錐形状となっている。複数の凹部17は、図11の白点で示す頂部17aをそれぞれ有している。
Each of the plurality of
図12は、図11の領域Aにおける凸部16の稜線Rに沿った断面図である。稜線Rは、図11において、太い実線で示されている。図12に示すように、凸部16と凹部17とが切り替わる箇所には、切り替わり部18が形成されている。この切り替わり部18は、基準平面Mに含まれる。この例において、基準平面Mから凸部16の頂部16aまでの第1距離haと、基準平面Mから凹部17の頂部17aまでの第2距離hbとの関係は、図4の例と同様に、「ha>hb」となっている。FIG. 12 is a cross-sectional view along the ridgeline R of the
図13は、図11の凸部16の形状の一例を示す概略図である。第1の変形例において、複数の凸部16のそれぞれは、図13に示すように、2つの凸部迎え面16bと、これらの凸部迎え面16bそれぞれによって形成された2つ凸部風上境界線16cとを有している。
FIG. 13 is a schematic diagram showing an example of the shape of the
図14は、図11の凹部17の形状の一例を示す概略図である。第1の変形例において、複数の凹部17のそれぞれは、図14に示すように、2つの凹部迎え面17bと、これらの凹部迎え面17bそれぞれによって形成された2つの凹部風上境界線17cとを有している。
FIG. 14 is a schematic diagram showing an example of the shape of the
ここで、空気の流通方向と凸部風上境界線16cとが風下側でなす第1角度θaと、空気の流通方向と凹部風上境界線17cとが風下側でなす第2角度θbとの関係は、図5および図6の例と同様に、「θa<θb」となっている。また、凸部16における第1角度θaは、図5の例と同様に、「10°≦θa≦35°」の範囲内に設定されると好ましい。Here, a first angle θa formed on the leeward side between the air circulation direction and the convex
なお、凸部16の形状は、この例に限られず、例えば、凸部16を形成する複数の面のうち、空気の流通方向の下流側に位置する面に迎角を持たせてもよい。図15は、図11の凸部16の形状の他の例を示す概略図である。図16は、図11の凹部17の形状の他の例を示す概略図である。
The shape of the
例えば、図15に示すように、凸部16における空気の流通方向の下流側の面に迎角を持たせ、凸部16と凹部17とが隣接して形成されている場合、凹部17には、図16に示すように、凸部16の迎角に応じた角度を有する凹部迎え面17bが形成される。これにより、凸部16の頂部16aを乗り越えて凹部17に流入する空気の渦流れが良好となるため、通風抵抗を低減しつつ、熱交換性能を向上させることができる。
For example, as shown in FIG. 15, when the surface of the
(第2の変形例)
図17は、本実施の形態1に係る熱交換器10の風上側熱交換器10aの第2の変形例の要部を示す断面図である。この図17は、図3および図11と同様の観察方向および観察範囲で、本実施の形態2に係る風上側熱交換器10aの一例を見た図である。なお、図17においてフィン15の表面に描かれている実線は、紙面手前側に突出している箇所を示している。また、図17においてフィン15の表面に描かれている破線は、紙面奥側に窪んでいる箇所を示している。(Second modification)
FIG. 17 is a cross-sectional view showing a main part of a second modification of the
図17に示す風上側熱交換器10aのフィン15の面15aには、複数の凸部16と複数の凹部17とが形成されている。この例において、複数の凸部16と複数の凹部17とは、例えば、互いに隣接して連続的に形成されている。
A plurality of
複数の凸部16のそれぞれは、Y方向、すなわち厚み方向に突出する五角錐形状となっている。複数の凸部16は、図17の黒点で示す頂部16aをそれぞれ有している。複数の凹部17のそれぞれは、マイナスY方向、すなわち厚み方向に窪み、面15aの反対の面から突出する五角錐形状となっている。複数の凹部17は、図17の白点で示す頂部17aをそれぞれ有している。
Each of the plurality of
図18は、図17の領域Aにおける凸部16の稜線Rに沿った断面図である。稜線Rは、図17において、太い実線で示されている。図18に示すように、凸部16と凹部17とが切り替わる箇所には、切り替わり部18が形成されている。この切り替わり部18は、基準平面Mに含まれる。この例において、基準平面Mから凸部16の頂部16aまでの第1距離haと、基準平面Mから凹部17の頂部17aまでの第2距離hbとの関係は、図4の例と同様に、「ha>hb」となっている。18 is a cross-sectional view along the ridge line R of the
図19は、図17の凸部16の形状の一例を示す概略図である。第2の変形例において、複数の凸部16のそれぞれは、図19に示すように、2つの凸部迎え面16bと、これらの凸部迎え面16bそれぞれによって形成された2つ凸部風上境界線16cとを有している。
FIG. 19 is a schematic diagram showing an example of the shape of the
図20は、図17の凹部17の形状の一例を示す概略図である。第2の変形例において、複数の凹部17のそれぞれは、図20に示すように、1つの凹部迎え面17bと、この凹部迎え面17bによって形成された1つの凹部風上境界線17cとを有している。
FIG. 20 is a schematic diagram showing an example of the shape of the
ここで、空気の流通方向と凸部風上境界線16cとが風下側でなす第1角度θaと、空気の流通方向と凹部風上境界線17cとが風下側でなす第2角度θbとの関係は、図5および図6の例と同様に、「θa<θb」となっている。また、凸部16における第1角度θaは、図5の例と同様に、「10°≦θa≦35°」の範囲内に設定されると好ましい。Here, a first angle θa formed on the leeward side between the air circulation direction and the convex
なお、凸部16の形状は、この例に限られず、例えば、凸部16を形成する複数の面のうち、空気の流通方向の下流側に位置する面に迎角を持たせてもよい。図21は、図17の凸部16の形状の他の例を示す概略図である。図22は、図17の凹部17の形状の他の例を示す概略図である。
The shape of the
例えば、図21に示すように、凸部16における空気の流通方向の下流側の面に迎角を持たせ、凸部16と凹部17とが隣接して形成されている場合、凹部17には、図22に示すように、凸部16の迎角に応じた角度を有する凹部迎え面17bが形成される。これにより、凸部16の頂部16aを乗り越えて凹部17に流入する空気の渦流れが良好となるため、通風抵抗を低減しつつ、熱交換性能を向上させることができる。
For example, as shown in FIG. 21, when the surface of the
以上のように、本実施の形態1に係る風上側熱交換器10aでは、凸部16の凸部迎え面16bにおける第1角度θaが、凹部17の凹部迎え面17bにおける第2角度θbよりも小さい。これにより、凸部16の頂部16aを乗り越えた渦流れが凹部17の頂部17aに流入することで流速が増大する。また、凸部16および凹部17のそれぞれで生じる気流同士の干渉が減少する。そのため、熱交換性能を維持しつつ、通風抵抗を低減することができる。As described above, in the windward heat exchanger 10a according to
風上側熱交換器10aのフィン15において、基準平面Mから凸部16の頂部16aまでの第1距離haが、基準平面Mから凹部17の頂部17aまでの第2距離hbよりも長くされている。これにより、風上側熱交換器10aの通風抵抗を低減させるとともに、熱交換性を向上させることができる。In the
凸部16は、空気の流通方向の下流側の面に迎角を有し、凹部17の凹部迎え面17bは、凸部16の迎角に応じた角度の第2角度θbで形成されている。これにより、凹部17に流入する空気の渦流れが良好となるため、通風抵抗を低減しつつ、熱交換性能を向上させることができる。The
凸部16は、フィン15において、凹部17よりも空気の風上側に配置されている。これにより、風上側の凹凸振幅が縮小されるため、耐着霜性を向上させることができる。
The
また、本実施の形態1では、冷凍サイクル装置1を空気調和装置に搭載した例を説明したが、冷凍サイクル装置1を搭載する装置は、空気調和装置に限定されない。冷凍サイクル装置1は、例えば冷凍機等、冷凍サイクル回路を有する種々の装置に搭載することができる。すなわち、冷凍サイクル装置1は、冷凍サイクル回路を有する種々の装置に搭載することができる。
Further, in
なお、複数の凸部16および複数の凹部17のそれぞれの数および配置は、この例に限られない。例えば、複数の凸部16および複数の凹部17は、それぞれ二つ以上であればよい。また、例えば、複数の凸部16および複数の凹部17のそれぞれは、互いに隣接しないように配置してもよい。
Note that the number and arrangement of the plurality of
また、複数のフィン15は、板状部材を折り曲げることにより平面部と曲面部とが交互に配置されたコルゲートフィンでもよい。すなわち、風上側熱交換器10aは、コルゲートフィンアンドチューブ型熱交換器でもよい。また、風上側熱交換器10aは、マイクロチャネル熱交換器であってもよい。
Further, the plurality of
実施の形態2.
次に、本実施の形態2について説明する。本実施の形態2は、凹部17の頂部が平坦形状に形成される点で、実施の形態1と相違する。なお、本実施の形態2において、実施の形態1と共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
Next,
[伝熱管14およびフィン15の構造]
図23は、本実施の形態2に係る熱交換器10の風上側熱交換器10aの一例の要部を示す断面図である。この図23は、図3と同様の観察方向および観察範囲で、本実施の形態2に係る風上側熱交換器10aの一例を見た図である。なお、図23においてフィン15の表面に描かれている実線は、紙面手前側に突出している箇所を示している。また、図23においてフィン15の表面に描かれている破線は、紙面奥側に窪んでいる箇所を示している。[Structure of
FIG. 23 is a cross-sectional view showing a main part of an example of the
図23に示す風上側熱交換器10aのフィン15の面15aには、複数の凸部16と複数の凹部17とが形成されている。この例において、複数の凸部16と複数の凹部17とは、例えば、互いに隣接して連続的に形成されている。
A plurality of
複数の凸部16のそれぞれについては、実施の形態1と同様であるため、説明を省略する。複数の凹部17のそれぞれは、マイナスY方向、すなわち厚み方向に窪み、面15aの反対の面から突出し、突出端が平坦形状に形成された平坦部17dを有する三角柱形状となっている。
Since each of the plurality of
また、図23に示す例において、複数の凸部16および複数の凹部17は、Z方向に沿って交互に形成されている。さらに、複数の凸部16および複数の凹部17は、X方向に沿って交互に形成されている。
Also, in the example shown in FIG. 23, the plurality of
図24は、図23の領域Aにおける凸部16の稜線Rに沿った断面図である。稜線Rは、図23において、太い実線で示されている。図24に示すように、凸部16と凹部17とが切り替わる箇所には、切り替わり部18が形成されている。この切り替わり部18は、基準平面Mに含まれる。
FIG. 24 is a cross-sectional view along the ridgeline R of the
この例において、基準平面Mから凸部16の頂部16aまでの第1距離haと、基準平面Mから凹部17の平坦部17dまでの第2距離hbとの関係は、実施の形態1と同様に、「ha>hb」となっている。また、図示は省略するが、凸部16の凸部迎え面16bにおける第1角度θaと、凹部17の凹部迎え面17bにおける第2角度θbとの関係は、実施の形態1と同様に、「θa<θb」となっている。In this example, the relationship between the first distance ha from the reference plane M to the top portion 16a of the
[フィン15における空気の流れ]
次に、フィン15における空気の流れについて説明する。図25は、凸部16上の空気の流れについて説明するための概略図である。図26は、凹部17上の空気の流れについて説明するための概略図である。図25に示すように、フィン15の凸部16上において、凸部16に流れ込む空気は、実施の形態1と同様に、凸部迎え面16bに沿って屈曲して流れた後、Z方向に隣接する凸部16から流れてきた空気と集合して衝突する。これにより、X方向に流れる空気の渦流れが形成される。一方、図26に示すように、フィン15の凹部17上において、凹部17に流れ込む空気は、凹部17を乗り越えてX方向に流れる。[Air Flow in Fin 15]
Next, air flow in the
ここで、凸部16に流れ込む空気は、上流側の凹部17における凸部16側の表面を通過する。このとき、凹部17における基準面Mから平坦部17dまでの第2距離hbが実施の形態1と同様である場合、凹部17の体積は、実施の形態1の凹部17と比較して増大する。このように、凹部17の体積が増大することにより、より多くの空気を下流側の凸部16に導入することができ、熱交換性能を向上させることができる。Here, the air flowing into the
また、本実施の形態2において、実施の形態1と同等の熱交換性能を得る場合には、凹部17の体積を実施の形態1の凹部17と同等にする。したがって、この場合、凹部17は、第2距離hbが実施の形態1と比較して小さくなるように形成される。Further, in the present second embodiment, in order to obtain heat exchange performance equivalent to that of the first embodiment, the volume of the
以上のように、本実施の形態2に係る風上側熱交換器10aにおいて、凹部17は、凸部16と反対方向に窪むことによって形成される頂部が空気の流通方向と平行な平坦形状に形成された平坦部17dを有している。これにより、実施の形態1と同様に、熱交換性能を維持しつつ、通風抵抗を低減することができる。
As described above, in the
実施の形態3.
次に、本実施の形態3について説明する。本実施の形態3では、実施の形態1および2で説明した熱交換器10とは異なる構成の熱交換器のフィンに対して、上述した凸部16および凹部17を適用した場合について説明する。なお、本実施の形態3において、実施の形態1および2と共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
Next, the third embodiment will be described. In the third embodiment, a case will be described in which the
[第1の例による熱交換器30Aの構成]
図27は、本実施の形態3の第1の例に係る熱交換器30Aの構成の一例を示す斜視図である。図27に示すように、熱交換器30Aは、複数の伝熱管34A、複数のフィン35A、ならびに、ヘッダ31Aおよび32Aを備えている。図27に示す例において、熱交換器30Aは、縦流れ式の熱交換器である。[Configuration of
FIG. 27 is a perspective view showing an example of the configuration of a
複数の伝熱管34Aは、Z方向に沿って上下方向に延伸するように配置されている。また、複数の伝熱管34Aは、Y方向に沿って平行に並設されている。複数の伝熱管34Aのそれぞれは、例えば、一方向に扁平な断面形状を有する扁平管であり、内部には、内部流体である冷媒を流通させる図示しない複数の流体通路が形成されている。なお、複数の伝熱管34Aは、扁平管である場合に限られず、例えば円管であってもよい。
The plurality of
伝熱管34AのZ方向における一端には、ヘッダ31Aが接続されて配置されている。伝熱管34AのZ方向における他端には、ヘッダ32Aが接続されて配置されている。
A
複数のフィン35Aは、複数の伝熱管34Aのそれぞれから、伝熱管34Aの軸方向(Z方向)、ならびに、風上側および風下側に延びるように配置されている。複数のフィン35Aは、実施の形態1および2と同様に、空気の流通方向であるX方向に平行な面15a(図3および図23参照)を有する細長い板状部材である。複数のフィン35Aは、例えばアルミニウム合金等の高い熱伝導性を有する金属材料で形成されている。
The plurality of
複数のフィン35Aの面15aには、実施の形態1または2と同様に、複数の凸部16と複数の凹部17とが形成されている。複数の凸部16と複数の凹部17とは、例えば、互いに隣接して連続的に形成されている。このように、複数のフィン35Aに凸部16および凹部17が形成されることにより、実施の形態1および2と同様に、熱交換器30Aにおける熱交換性能を維持しつつ、通風抵抗を低減することができる。
A plurality of
[第2の例による熱交換器30Bの構成]
図28は、本実施の形態3の第2の例に係る熱交換器30Bの構成の一例を示す斜視図である。図28に示すように、熱交換器30Bは、複数の伝熱管34B、複数のフィン35B、ならびに、ヘッダ31Bおよび32Bを備えている。図28に示す例において、熱交換器30Bは、縦流れ式の熱交換器である。[Configuration of
FIG. 28 is a perspective view showing an example of the configuration of a
複数の伝熱管34Bは、Z方向に沿って上下方向に延伸するように配置されている。また、複数の伝熱管34Bは、Y方向に沿って平行に並設されている。複数の伝熱管34Bのそれぞれは、例えば、一方向に扁平な断面形状を有する扁平管であり、内部には、内部流体である冷媒を流通させる図示しない複数の流体通路が形成されている。
The plurality of
伝熱管34BのZ方向における一端には、ヘッダ31Bが接続されて配置されている。伝熱管34BのZ方向における他端には、ヘッダ32Bが接続されて配置されている。
A
複数のフィン35Bは、コルゲートフィンであり、隣接する伝熱管34Bの間に配置されている。複数のフィン35Bのそれぞれは、例えばアルミニウム合金等の高い熱伝導性を有する金属材料の板状部材で構成されている。
A plurality of
フィン35Bは、板状部材が折り曲げられることにより、平面部と曲面部とが交互に配置された形状に形成されている。複数の平面部は、一定の間隔を隔てて略平行に配置されている。複数のフィン35Bの曲面部は、ろう付けまたは溶接等により、伝熱管34Bの外壁と接続されている。
The
複数のフィン35Bの平面部には、実施の形態1または2と同様に、厚み方向に突出する複数の凸部16と、厚み方向に窪む複数の凹部17とが形成されている。複数の凸部16と複数の凹部17とは、例えば、互いに隣接して連続的に形成されている。このように、複数のフィン35Bに凸部16および凹部17が形成されることにより、実施の形態1および2と同様に、熱交換器30Bにおける熱交換性能を維持しつつ、通風抵抗を低減することができる。
A plurality of
以上のように、本実施の形態3では、縦流れ式の熱交換器30Aおよび30Bのフィン35Aおよび35Bに、実施の形態1および2で説明した凸部16および凹部17が形成される。これにより、実施の形態1および2と同様に、熱交換器30Aおよび30Bにおける熱交換性能を維持しつつ、通風抵抗を低減することができる。
As described above, in the third embodiment, the
1 冷凍サイクル装置、2 圧縮機、3 室内熱交換器、4 室内送風機、5 絞り装置、6 室外熱交換器、7 室外送風機、8 四方弁、10、30A、30B 熱交換器、10a 風上側熱交換器、10b 風下側熱交換器、11 風上側ヘッダ集合管、11a 冷媒出入口、12 風下側ヘッダ集合管、12a 冷媒出入口、13 列間接続部材、14、34A、34B 伝熱管、14a 流路、15、35A、35B フィン、15a 面、16 凸部、16a 頂部、16b 凸部迎え面、16c 凸部風上境界線、17 凹部、17a 頂部、17b 凹部迎え面、17c 凹部風上境界線、17d 平坦部、18 切り替わり部、31A、31B、32A、32B ヘッダ。
1 Refrigerating
Claims (6)
前記送風機から供給される前記空気の流通方向と交差する方向に延びる伝熱管と、
前記伝熱管に接続されたフィンと
を備え、
前記フィンは、
当該フィンの厚み方向に突出し、供給される前記空気に対向する少なくとも一つの凸部迎え面が形成された凸部と、
前記凸部と反対方向に窪み、供給される前記空気に対向する少なくとも一つの凹部迎え面が形成された凹部と、
前記凸部と前記凹部とが切り替わる切り替わり部と
を有し、
前記凸部と前記切り替わり部との境界線のうち、前記凸部迎え面によって形成されたものを凸部風上境界線とし、前記凹部と前記切り替わり部との境界線のうち、前記凹部迎え面によって形成されたものを凹部風上境界線とした場合に、
前記空気の流通方向と前記凸部風上境界線とが風下側でなすすべての第1角度が、前記空気の流通方向と前記凹部風上境界線とが風下側でなすすべての第2角度よりも小さい
熱交換器。 A heat exchanger supplied with air by a blower,
a heat transfer tube extending in a direction intersecting with the direction of circulation of the air supplied from the blower;
A fin connected to the heat transfer tube,
The fins are
a convex portion projecting in the thickness direction of the fin and formed with at least one convex portion-attacking surface facing the supplied air;
a recess formed with at least one recess facing surface that is recessed in a direction opposite to the projection and faces the supplied air;
Having a switching portion where the convex portion and the concave portion are switched,
Among the boundary lines between the convex portion and the switching portion, the one formed by the convex attack surface is defined as the convex windward boundary line, and the boundary line between the concave portion and the switching portion is the concave attack surface. When the one formed by is taken as the windward boundary of the recess,
All first angles formed on the leeward side by the air circulation direction and the windward boundary line of the convex portion are greater than all second angles formed on the leeward side by the air circulation direction and the windward boundary line of the concave portion. A small heat exchanger.
請求項1に記載の熱交換器。 2. The heat exchanger according to claim 1, wherein a first distance from the reference plane including the switching portion to the top of the protrusion is longer than a second distance from the reference plane to the top of the recess.
前記凸部と反対方向に窪むことによって形成される頂部が前記空気の流通方向と平行な平坦形状に形成されている
請求項1または2に記載の熱交換器。 The recess is
3. The heat exchanger according to claim 1, wherein a top formed by recessing in a direction opposite to the projection is formed in a flat shape parallel to the direction of air flow.
前記凸部は、
前記空気の流通方向の下流側の面に迎角を有し、
前記凹部の前記凹部迎え面は、
前記凸部の前記迎角に応じた角度の前記第2角度で形成されている
請求項1~3のいずれか一項に記載の熱交換器。 the protrusion and the recess are provided on the fin adjacent to each other;
The convex portion is
having an angle of attack on the surface on the downstream side in the direction of air flow;
The recess attacking surface of the recess comprises:
The heat exchanger according to any one of claims 1 to 3, wherein the convex portion is formed at the second angle corresponding to the angle of attack.
前記フィンにおいて、前記凹部よりも前記空気の風上側に配置されている
請求項1~4のいずれか一項に記載の熱交換器。 The convex portion is
The heat exchanger according to any one of claims 1 to 4, wherein the fins are arranged on the windward side of the air relative to the recesses.
前記熱交換器に対して、前記空気の流通方向に前記空気を供給する前記送風機と
を備えた冷凍サイクル装置。 A heat exchanger according to any one of claims 1 to 5;
A refrigeration cycle apparatus comprising: the blower that supplies the air to the heat exchanger in a direction in which the air flows.
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