JP7305085B1 - 熱交換器および冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、実施の形態1に係る熱交換器の構成を説明する概略図である。実施の形態1の熱交換器10は、パラレル配管形となるコルゲートフィンチューブ型の熱交換部11を複数列有する。ここでは、図1に示すように、熱交換器10は、空気流れにおいて風上側(上流側)となる風上側熱交換部11Aおよび風下側(下流側)となる風下側熱交換部11Bを有するものとする。また、熱交換器10は、複数の扁平伝熱管1、複数のコルゲートフィン2およびヘッダー3を有する。熱交換器10において、風上側熱交換部11Aは、扁平伝熱管1A、コルゲートフィン2Aおよびヘッダー3Aを有する。また、風下側熱交換部11Bは、扁平伝熱管1B、コルゲートフィン2Bおよびヘッダー3Bを有する。
図8は、実施の形態2に係る熱交換器の一部を示す概略図である。図8は、空気流れ方向に沿って切った熱交換器10の一部を上面視した図である。図8において、図3などと同じ符号を付したものについては、実施の形態1で説明したことと同様である。図8に示すように、実施の形態2に係る熱交換器10は、風上側の扁平伝熱管1Aと風下側の扁平伝熱管1Bとが水平方向において異なる位置に配置されている。そして、熱交換器10では、風上側熱交換部11Aの扁平伝熱管1Aと風下側熱交換部11Bのコルゲートフィン2Bとが近接配置されている。このような配置にすることによって、風下側のコルゲートフィン2Bの凝縮水4を、風上側の扁平伝熱管1Aに伝わらせることができる。扁平伝熱管1は、コルゲートフィン2よりも排水性が高い。このため、コルゲートフィン2Bに溜まる凝縮水4が、扁平伝熱管1Aに伝わりやすくなるので、排水性が向上する。
図10は、実施の形態3に係る熱交換器の一部を示す概略図である。図10は、空気流れ方向に沿って切った熱交換器10の一部を上面視した図である。図10において、図3などと同じ符号を付したものについては、実施の形態1で説明したことと同様である。図10に示すように、風上側となるコルゲートフィン2Aの扁平伝熱管1Aに対する風上方向への突出し長さをyAと定義する。また、風下側となるコルゲートフィン2Bの扁平伝熱管1Bに対する風上方向への突出し長さをyBと定義する。実施の形態3に係る熱交換器10は、コルゲートフィン2Aとコルゲートフィン2Bとにおける突き出し長さがyA>yBの関係になっているものである。
図13は、実施の形態4に係る熱交換器の一部を示す概略図である。図13は、空気流れ方向に沿って切った熱交換器10の一部を上面視した図である。また、図14は、実施の形態4の熱交換器のコルゲートフィンを側面方向から見たときの概略図である。図14は、コルゲートフィン2Aおよびコルゲートフィン2Bのそれぞれのフィン部21Aおよびフィン部21Bを示している。図14において、白矢印は空気の流れ方向を表している。また、黒矢印は凝縮水4の排水イメージを図示したものである。図13および図14において、図3などと同じ符号を付したものについては、実施の形態1で説明したことと同様である。実施の形態4における熱交換器10は、風上側のコルゲートフィン2Aと風下側のコルゲートフィン2Bとの間に、前述した排水空間25を有するものである。さらに、実施の形態4に係る熱交換器10は、風上側のルーバー22Aと風下側のルーバー22Bとで平坦部に対するルーバー22の開口方向が逆向きになっている。そして、風上側のルーバー22Aと風下側のルーバー22Bとにおける傾きは、それぞれ排水空間25に向かう傾きとなるように構成されている。
図15は、実施の形態5の熱交換器のコルゲートフィンを側面方向から見たときの概略図である。図15において、図3などと同じ符号を付したものについては、実施の形態1で説明したことと同様である。図15は、コルゲートフィン2Aおよびコルゲートフィン2Bのそれぞれのフィン部21Aおよびフィン部21Bを示している。実施の形態5に係る熱交換器10において、風上側のコルゲートフィン2Aのフィン肉厚をtFAと定義する。また、風下側のコルゲートフィン2Bのフィン肉厚をtFBと定義する。このとき、コルゲートフィン2Aとコルゲートフィン2Bとにおけるフィン肉厚は、tFA<tFBの関係を有する。したがって、実施の形態5に係る熱交換器10は、風上側のコルゲートフィン2Aのフィン肉厚tFAが、風下側のコルゲートフィン2Bのフィン肉厚tFBよりも薄く構成したものである。
図16は、実施の形態6の熱交換器のコルゲートフィンを側面方向から見たときの概略図である。図16において、図3などと同じ符号を付したものについては、実施の形態1で説明したことと同様である。図16は、コルゲートフィン2Aおよびコルゲートフィン2Bのそれぞれのフィン部21Aおよびフィン部21Bを示している。実施の形態6に係る熱交換器10は、風上側のコルゲートフィン2Aの前縁突き出し部の一部において、フィン材を折り曲げた縁折部28を有する構造となっている。コルゲートフィン2Aが前縁突き出し部に縁折部28を有する構造とすることで、強度が必要となる前縁突出し部のフィン肉厚を実質的に2倍にすることができる。このため、実施の形態6の熱交換器10は、フィン倒れなどを抑制しつつ、他の部分におけるフィン肉厚を薄くすることができる。したがって、フィン効率を抑制し、管外熱伝達率αOを抑えることができ、風上側となるコルゲートフィン2Aへの偏着霜をさらに改善することができる。ここで、図16の熱交換器10は、風上側のコルゲートフィン2Aの前縁突き出し部に縁折部28を有する構造としたが、これに限定するものではない。
図20は、実施の形態7に係る空気調和装置の構成を示す図である。実施の形態7の空気調和装置は、実施の形態1~実施の形態6の熱交換器10を備えた冷凍サイクル装置の一例である。実施の形態7の空気調和装置は、実施の形態1~実施の形態6の熱交換器10を、室外熱交換器230として用いる。ただし、これに限定するものではなく、空気調和装置は、実施の形態1~実施の形態6の熱交換器10を室内熱交換器110として用いてもよい。また、空気調和装置は、実施の形態1~実施の形態6の熱交換器10を、室外熱交換器230および室内熱交換器110の両方に用いてもよい。
Claims (13)
- 互いに離間して上下方向に配置され、管内を流体が通過する一対のヘッダーと、
断面が扁平形状を有し、前記扁平形状の長手側における扁平面がそれぞれ対向して間を隔てて一対の前記ヘッダーの間に配置され、流体が流れる流路を内部に有する複数の扁平伝熱管と、
波形状を有し、対向する前記扁平伝熱管の間に配置され、前記波形状の頂部が前記扁平伝熱管と接合され、前記頂部の間がそれぞれフィン部となって前記上下方向に並ぶ複数のコルゲートフィンと
を備える熱交換部が、空気の流れる方向に沿って、間を空けて複数列に並び、風上側の前記熱交換部の前記コルゲートフィンと風下側の前記熱交換部の前記コルゲートフィンとが断絶され、断絶部分が前記風上側の前記熱交換部に析出した凝縮水と前記風下側の前記熱交換部に析出した凝縮水とが合流して落下する排水空間となるように構成され、
前記空気の流れる方向において前記風下側となる前記コルゲートフィンは、前記空気の流れる方向において前記風上側となる前記コルゲートフィンよりも大きい管外熱伝達率であり、
前記空気の流れる方向において、前記風上側となる前記コルゲートフィンの前記扁平伝熱管に対する風上方向への突出し長さをy A と定義し、前記風下側となる前記コルゲートフィンの前記扁平伝熱管に対する前記風上方向への突出し長さをy B と定義したとき、y A >y B の関係である熱交換器。 - 互いに離間して上下方向に配置され、管内を流体が通過する一対のヘッダーと、
断面が扁平形状を有し、前記扁平形状の長手側における扁平面がそれぞれ対向して間を隔てて一対の前記ヘッダーの間に配置され、流体が流れる流路を内部に有する複数の扁平伝熱管と、
波形状を有し、対向する前記扁平伝熱管の間に配置され、前記波形状の頂部が前記扁平伝熱管と接合され、前記頂部の間がそれぞれフィン部となって前記上下方向に並ぶ複数のコルゲートフィンと
を備える熱交換部が、空気の流れる方向に沿って、間を空けて複数列に並び、風上側の前記熱交換部の前記コルゲートフィンと風下側の前記熱交換部の前記コルゲートフィンとが断絶され、断絶部分が前記風上側の前記熱交換部に析出した凝縮水と前記風下側の前記熱交換部に析出した凝縮水とが合流して落下する排水空間となるように構成され、
前記空気の流れる方向において前記風下側となる前記コルゲートフィンは、前記空気の流れる方向において前記風上側となる前記コルゲートフィンよりも大きい管外熱伝達率であり、
前記風上側の前記熱交換部の前記コルゲートフィンの厚みは、前記風下側の前記熱交換部の前記コルゲートフィンの厚みよりも薄い熱交換器。 - 互いに離間して上下方向に配置され、管内を流体が通過する一対のヘッダーと、
断面が扁平形状を有し、前記扁平形状の長手側における扁平面がそれぞれ対向して間を隔てて一対の前記ヘッダーの間に配置され、流体が流れる流路を内部に有する複数の扁平伝熱管と、
波形状を有し、対向する前記扁平伝熱管の間に配置され、前記波形状の頂部が前記扁平伝熱管と接合され、前記頂部の間がそれぞれフィン部となって前記上下方向に並ぶ複数のコルゲートフィンと
を備える熱交換部が、空気の流れる方向に沿って、間を空けて複数列に並び、風上側の前記熱交換部の前記コルゲートフィンと風下側の前記熱交換部の前記コルゲートフィンとが断絶され、断絶部分が前記風上側の前記熱交換部に析出した凝縮水と前記風下側の前記熱交換部に析出した凝縮水とが合流して落下する排水空間となるように構成され、
前記風上側の前記熱交換部の前記コルゲートフィンには、ルーバー幅L WA の複数のルーバーが空気流れ方向に並んで形成され、前記風下側の前記熱交換部の前記コルゲートフィンには、前記ルーバー幅L WA よりも長いルーバー幅L WB の複数のルーバーが前記空気流れ方向に並んで形成された熱交換器。 - 前記コルゲートフィンを上面視したときの前記フィン部の面積をA1と定義し、前記熱交換部間における前記排水空間の開口面積をA2と定義したとき、前記フィン部の面積A1と前記排水空間の開口面積A2との面積比A2/A1が、0.03以上、0.40以下を満たす関係である請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の熱交換器。
- 前記コルゲートフィンの前記フィン部は、前記フィン部上の水を排出する排水スリットを有し、
前記風下側となる前記コルゲートフィンの前記フィン部における前記排水スリットは、前記風上側となる前記コルゲートフィンの前記フィン部における前記排水スリットよりも開口面積が小さいまたは前記風下側となる前記コルゲートフィンの前記フィン部は前記排水スリットを有していない請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の熱交換器。 - 前記風上側の前記熱交換部の前記コルゲートフィンと前記風下側の前記熱交換部の前記コルゲートフィンとは複数のルーバーに挟まれる位置に排水スリットを有し、前記風上側の前記熱交換部の前記コルゲートフィンの前記排水スリットの幅は、前記風上側の前記熱交換部の前記コルゲートフィンのルーバー幅よりも長い請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の熱交換器。
- 前記風上側となる前記コルゲートフィンにおけるルーバーの数は、前記風下側となる前記コルゲートフィンにおけるルーバーの数よりも少ない請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の熱交換器。
- 前記風上側となる前記コルゲートフィンおよび前記風下側となる前記コルゲートフィンは、前記フィン部の板状の平坦部に対するルーバーの向きが、それぞれ逆の関係にある請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の熱交換器。
- 前記風上側となる前記コルゲートフィンは、前記空気の流れる方向において前側の縁である前縁部が前記扁平伝熱管に対して風上側に突出した構造であり、前記前縁部の一部はフィン材を折り曲げた縁折部を有する請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の熱交換器。
- 前記風下側となる前記コルゲートフィンも、前記前縁部の一部に前記縁折部を有し、
前記風上側となる前記コルゲートフィンの前記縁折部の長さをXAと定義し、前記風下側となる前記コルゲートフィンの前記縁折部の長さをXBと定義したとき、XA>XBの関係である請求項9に記載の熱交換器。 - 前記コルゲートフィンは、前記空気の流れる方向において後側の縁である後縁部にも前記縁折部を有する請求項9に記載の熱交換器。
- 前記空気の流れる方向から正面視したとき、前記風上側となる前記熱交換部における前記扁平伝熱管と前記風下側となる前記熱交換部における前記扁平伝熱管と位置が水平方向にずれている請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の熱交換器。
- 請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の熱交換器を搭載する冷凍サイクル装置。
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