JPH0674603A - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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JPH0674603A
JPH0674603A JP4232472A JP23247292A JPH0674603A JP H0674603 A JPH0674603 A JP H0674603A JP 4232472 A JP4232472 A JP 4232472A JP 23247292 A JP23247292 A JP 23247292A JP H0674603 A JPH0674603 A JP H0674603A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】特に、高湿度条件下においてフィン端部に湿り
空気が流れても、これを充分除湿できて周囲部品の露付
きを防止し、熱交換効率の向上化を得られる熱交換器を
提供する。 【構成】全体的に略くの字状に折り曲げ成形されるフィ
ン11と、これらフィンに、前後2列に並べて貫通され
る熱交換パイプ12、およびフィンの両側端において隣
接する熱交換パイプ端部相互を接続するUベンド部13
とで構成される流路14とからなり、前列側Fの熱交換
パイプから冷媒が導入され、熱交換空気と熱交換した
後、後列側Rの熱交換パイプから導出されるよう流路を
設定し、フィン折り曲げ部近傍で、フィン両側端の、少
なくとも一側端における上記Uベンド部を、前列側の熱
交換パイプと後列側の熱交換パイプとに跨がって接続し
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、たとえば空気調和機の
室内ユニットに備えられ、全体的に略くの字状に形成さ
れる熱交換器に係り、特に、冷媒流路の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】近時、図3に示すように、略くの字状に
形成される熱交換器を、空気調和機を構成する室内ユニ
ットに備えるようになった。
【0003】上記熱交換器は、互いに狭小の間隔を存し
て並設される多数枚のフィン1…と、これらフィン1…
を貫通する熱交換パイプ2…とから構成される。
【0004】上記フィン1には、予め、この上下方向の
略中間部に切込み部3が設けられており、フィン1に熱
交換パイプ2を貫通固定してから、上記切込み部3を境
にフィン1の上下部を同方向に付勢して、全体的に略く
の字状に折り曲げ形成したものである。
【0005】この種の熱交換器はユニット本体内に配置
した状態で、その折り曲げ部3のフィン端部が熱交換空
気の風上側へ略ハの字状に露出する。さらに従来用いら
れるような、平板状で直立した熱交換器と比較して、室
内ユニットの筐体容積を低減させ、しかも熱交換器自体
の熱交換面積を大にでき得る。
【0006】これらフィン1を貫通する熱交換パイプ2
部分は、それぞれ直状で、かつフィン1の前列と後列と
の2列に並設されており、フィン1の両側端で、上下に
隣接する熱交換パイプ2端部相互がUベンド部4で連通
される。
【0007】図において、実線部分はフィン1の一側端
において手前側に突出し、かつ曲成されるUベンド部4
であり、破線部分はフィン1の他側端において紙裏側に
突出し、かつ曲成されるUベンド部4である。
【0008】前列側と、後列側の、それぞれ熱交換パイ
プ2上下端部相互においても、同様のUベンド部4で連
通される。
【0009】上部側フィン1aにおける上下方向の略中
間部で、かつ図中矢印M,Mで表される熱交換空気の風
上側にY形ジョイント5が位置し、この導入側に外部の
室外ユニット一側端から延出される冷媒管Pが接続され
る。
【0010】このジョイント5の導出側は2つに分岐さ
れ、それぞれフィン1の一側端で、かつ前列側の熱交換
パイプ2に連通する導入熱交換パイプ2a,2aが接続
される。すなわち、これらに接続される熱交換パイプ
2,2端部相互間には、上述したようなUベンド部が設
けられていない。
【0011】上記折り曲げ部3を間にした、上部側フィ
ン1aと下部側フィン1bで、かつ後列側から導出熱交
換パイプ2b,2bが延出され、風下側にあるY形ジョ
イント6に接続される。このジョイント6には、上記室
外ユニット他側端に延出される冷媒管Pが接続される。
【0012】このようにして熱交換器が構成され、冷房
運転時、室外ユニットから導かれる冷媒は、図中矢印に
示すように、Y形ジョイント5で2方向に分流され、熱
交換パイプ2の前列側の上部方向と、下部方向へ導かれ
る。
【0013】そして、上部方向に導かれた冷媒は、最上
端部で後列側に移り、今度は下部方向に導かれて、最終
的にY形ジョイント6に導出される。一方、下部方向に
導かれた冷媒は、最下端部で後列側に移り、今度は上部
方向に導かれて、最終的にY形ジョイント6に導出され
る。
【0014】熱交換空気は、各フィン1と熱交換パイプ
2とに接触しながら、これらの間隙を導通され、熱交換
パイプ2内に導かれる冷媒と熱交換をなす。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】このような熱交換器を
備えた室内ユニットは、ユニット本体の取付けスペース
をさほど拡大することない一方、熱交換器は大幅に熱交
換面積が増大して、熱交換効率の向上を図れる利点があ
る。
【0016】その反面、通常用いられる平板タイプの熱
交換器にはない、不具合の発生も見られており、その解
消に努めなければならない。
【0017】たとえば、熱交換器の折り曲げ部3付近の
Uベンド部は、前列側と後列側とに並行して設けられて
いる。特に、折り曲げ部3を間にして、前列側の端部相
互が、継手パイプ7で連結されている。この継手パイプ
7と対向する後列側では、Y形ジョイント6に接続され
る熱交換パイプ2b,2bが延設される。
【0018】したがって、矢印Mで表される熱交換空気
は、後列側の熱交換パイプ2bに導かれる導出側の冷媒
と熱交換することになる。
【0019】一般的に導出側の冷媒はスーパヒート状態
に設定されているため、矢印Mの熱交換空気はほとんど
除湿されることがなく、湿り空気がユニット本体内に溜
って、高湿度条件下では、送風機等の周囲の部品やユニ
ット本体内面が結露する虞れがある。
【0020】一方、この種の熱交換器においても、熱交
換パイプ2とUベンド部4とで構成される流路に導かれ
る冷媒を、より円滑に、しかも効率よく導通させて、熱
交換効率の向上を図る必要がある。
【0021】そのために、3方ベンド部を熱交換器内を
流れる冷媒の流路(パス)の途中に設け、パス数を多く
して、前後列に並設される直状の熱交換パイプ2の位置
はそのままで、パスを最適な状態に構成するようにして
いる。
【0022】たとえば、冷房運転時の冷媒導入部付近を
3方ベンド部によって分流させた場合には、分流される
冷媒が液状態であり、どのように分流されたとしても、
ほぼ均等に直交する2方向へ分流されることになる。
【0023】しかしながら。パスの中間部以降に3方ベ
ンド部を用いた場合には、側方から上下方向に分流する
ように設定しなければならないことがある。
【0024】しかるに、冷房運転時に、熱交換器に液体
状態で導入された冷媒は、ここでの熱交換作用にともな
い、流路の中間部前後で、気体冷媒の比率が多くなる。
【0025】上記3方ベンド部の側部から導入された冷
媒は、ここで上下方向へ均等に分流されなければならな
いが、気体冷媒が多いので、上部方向へ多く流れてしま
い、残りの僅かの液体冷媒のみしか下部方向へ流れない
ことになり、かえって冷媒の循環量が減少して、熱交換
効率を損なう結果となる。
【0026】一方、上記熱交換器に用いられる熱交換パ
イプ2は、その直径が極めて細い(たとえば、6.35
m/m φ)ものである。
【0027】暖房運転をなす場合は、室内ユニット側の
上記熱交換器は高圧側となって、冷媒流速が増加し、熱
交換効率の向上を得られるが、冷房運転時には上記熱交
換器は低圧側となって管摩擦による冷媒の圧力損失が著
しく増加し、冷房能力が低下するという欠点がある。
【0028】このような冷媒能力の低下を補うため、熱
交換器に流入する前にパスを分流して、熱交換器内での
圧力損失の低減を図ることが考えられるが、各パスに均
一に冷媒を導くことは困難であり、流量の不均一によっ
て熱交換効率が低下してしまうものである。
【0029】したがって、基本的に、略くの字状とした
熱交換器の形態を変えることなく、さらに熱交換パイプ
の流路(パス)の改良を図ることによって、熱交換効率
の向上を得るための改良を図る必要がある。
【0030】本発明は、このような事情によりなされた
ものであり、その第1の目的とするところは、ユニット
内に導入された熱交換空気を確実に除湿し、高湿度条件
下においても、周囲部品の露付きを防止し、熱交換効率
の向上化を得られる熱交換器を提供することにある。
【0031】第2の目的とするところは、流路中途部で
熱交換作用にともなう熱交換媒体の成分変化があって
も、均等な分流案内をなし、熱交換効率の向上化を得ら
れる熱交換器を提供することにある。
【0032】第3の目的とするところは、全体に亘って
熱交換媒体を均等に流し、循環量を多くすることがで
き、熱交換効率の向上化を得られる熱交換器を提供する
ことにある。
【0033】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
第1の発明は、互いに狭小の間隔を存して並設されると
ともに、上下方向の略中間部に切込み部が設けられて、
全体的に略くの字状に折り曲げ成形され、その折り曲げ
端部相互が熱交換空気の風上側へ略ハの字状に露出する
フィン、これらフィンに、前列側と後列側との2列に並
べられて貫通される熱交換パイプ、および上記フィンの
両側端において隣接する熱交換パイプ端部相互を接続す
るUベンド部とで構成される流路とからなり、前列側の
熱交換パイプから熱交換媒体が導入され、熱交換空気と
熱交換した後、後列側の熱交換パイプから導出されるよ
う流路を設定した熱交換器において、上記フィン折り曲
げ部近傍で、フィン両側端の、少なくとも一側端におけ
る上記Uベンド部を、前列側の熱交換パイプと後列側の
熱交換パイプとに跨がって接続したことを特徴とする熱
交換器である。
【0034】第2の発明は、上記熱交換器において、流
路の中間部前後位置で、前列側上部を導入部とし、前列
側下部および後列側側方に2つの導出部を有し、それぞ
れの分流角を90°に設定した3方ベンド部を備えたこ
とを特徴とする熱交換器である。
【0035】第3の発明は、上記熱交換器において、流
路は、熱交換媒体を2方向に分流案内する流路導入部
と、そのうちの1方の分流路を一旦2方向に分流案内し
てから再び1つに合流案内する流路中間部と、この流路
中間部から導かれる熱交換媒体と上記流路導入部で分流
された他方の分流路とを1つに合流する流路導出部を備
え、上記流路中間部の合流管直径を、他方の分流路を形
成する熱交換パイプ直径よりも大としたことを特徴とす
る熱交換器である。
【0036】
【作用】第1の発明で、フィンの折り曲げ端部付近の流
路に導かれる熱交換媒体は、ここを導通する湿り空気を
除湿するのに都合の良い成分割合となっており、流路の
設定が、それに合致する。
【0037】第2の発明で、流路の中間部において、熱
交換媒体の成分割合に適応する案内をなす流路となる。
【0038】第3の発明で、流路直径が細くても、導入
側から中間部および導出側に亘って、熱交換媒体を円滑
に導き得る。
【0039】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面にもとづいて
説明する。
【0040】後述する熱交換器は、たとえば空気調和機
の室内ユニットに備えられるものであって、図2は、上
記空気調和機の冷凍サイクル回路の概略を示す。
【0041】図中Aは圧縮機、Bは四方弁、Nは室内熱
交換器、Dは膨張装置、Gは室外熱交換器であり、これ
らは全て、冷媒管Pを介して冷凍サイクルを構成し、室
内ユニットC内に配設される室内熱交換器N以外のもの
は、室外ユニットEに配設される。
【0042】室内熱交換器Nは、側面視で、略くの字状
に形成されており、くの字状の折曲内側には、室内送風
機Sが配置されている。
【0043】上記室内送風機Sを駆動することにより、
図に白抜き矢印M,Mに示すように、熱交換器Nの、く
の字状折曲外側を風上側として熱交換空気が導かれ、熱
交換器Nを導通して熱交換作用をなし、くの字状の折曲
内側を風下側として吹き抜け、さらに室内送風機Sを介
して熱交換器Nの下方部位から吹き出されるようになっ
ている。
【0044】上記熱交換器Nは、互いに狭小の間隔を存
して並設される多数枚のフィン11…と、これらフィン
11を貫通する熱交換パイプ12…と、フィン11の両
側端において隣接する熱交換パイプ12端部相互を接続
するUベンド部13…とから構成される。
【0045】そして、上記熱交換パイプ12とUベンド
部13には、熱交換媒体である冷媒が導かれるところか
ら、これらで流路14が構成される。
【0046】上記フィン11には、予め、上下方向の略
中間部に切込みが設けられて、ここを境に全体的に略く
の字状に折り曲げ成形される。この状態で、折り曲げ部
15端部相互は熱交換空気の風上側へ略ハの字状に露出
する。
【0047】上記熱交換パイプ12は、これらフィン1
1に、前列側Fと後列側Rとの2列に並べられて貫通さ
れる。ここでは、前列側Fの熱交換パイプ12は風上側
に位置し、後列側Rの熱交換パイプ12は風下側に位置
することとなる。
【0048】上部側フィン11aの風上側近傍には、上
記室外ユニットEから延出される冷媒管Pが接続するY
形ジョイント16が設けられる。
【0049】このY形ジョイント16の導出側は、2本
の熱交換パイプ12a,12aが接続されており、上記
冷媒管Pから導かれる冷媒を2方向に分流案内する流路
導入部17を形成している。
【0050】ここから前列側Fの上部熱交換パイプ12
に流入する冷媒は、この上方に向かって複数のUベンド
部13と熱交換パイプ12を介して分流案内され、さら
に最上端から後列側の最上端から、この下部側に導かれ
る第1の分流路18が形成される。
【0051】一方、上記Y形ジョイント16から前列側
Fの下部熱交換パイプ12に分流される冷媒は、この下
方に向かって複数のUベンド部13と熱交換パイプ12
を介して分流案内され、さらに途中で分岐する第2の分
流路19が形成される。
【0052】この第2の分流路19は、下部側フィン1
1bに設けられる、分流路19の中間部前後位置におい
て、前列側F上部を導入部aとし、前列側F下方向と後
列側R側方向との2つの導出部b,cを有し、それぞれ
の分流角を90°に設定した3方ベンド部20が設けら
れる。
【0053】すなわちこの分流路19は、中途の3方ベ
ンド部20で冷媒を一旦2方向に分流案内してから、上
部側フィン11aの風下側近傍において,再び1つに合
流案内する流路中間部19Aを有することになる。
【0054】なお、第2の分流路19における上部側フ
ィン11a端部において、上記Uベンド部13は、その
位置に至るまで前列側Fにあり、ここから後列側Rの最
下端の位置に接続されてから、下部側フィン11bでは
前列側Fに接続される。
【0055】そのため、下部側フィン11bにおける後
列側Rの最上端の熱交換パイプ12は、上部側フィン1
1aにおける後列側Rの最下端の熱交換パイプ12を飛
ばして、下から2つ目の熱交換パイプ12に接続される
ことになる。
【0056】上記第1の分流路18の終端部を形成する
熱交換パイプ12bと、第2の分流路19の終端部を形
成する合流熱交換パイプ12cとは、上部側フィン11
aの風下側に位置するY形ジョイント21に接続され
る。
【0057】このY形ジョイント21には、上記室外ユ
ニットEから延出される冷媒管Pが接続され、これらで
流路導出部22が形成される。
【0058】なお、第2の分流路19の終端部を形成す
る合流熱交換パイプ12cの直径Mφは、第1の分流路
18の終端部を形成する熱交換パイプ12bの直径Kφ
よりも、大きな直径(Mφ>Kφ)に形成しなければな
らない。
【0059】このようにして構成される熱交換器Nであ
るので、冷房運転時に、室外ユニットEから導かれる冷
媒が、冷媒導入部17から第1、第2の分流路18,1
9を導通案内される間に、熱交換空気と熱交換して、熱
交換空気を冷気に換える。
【0060】冷媒の導通状態をさらに説明すれば、Y形
ジョイント16から第1の分流路18に導かれる冷媒
は、この系路に沿って、すなわち、前列側Fから一旦上
部側に流れ、後列側Rに移って、下部側に流れる。そし
て、Y形ジョイント21で、第2の分流路19を案内さ
れる冷媒と合流する。
【0061】Y形ジョイント16から第2の分流路19
に導かれる冷媒は、この系路に沿って、すなわち、前列
側から一旦下部側に流れ、3方ベンド部20で冷媒を一
旦2方向に分流案内してから、上部側のフィンの風下側
近傍において再び1つに合流案内される。そして、Y形
ジョイント21で、第1の分流路18を案内される冷媒
と合流する。
【0062】冷媒の導通状態は以上述べた通りである
が、特に、高湿度条件下においての運転で、フィン端部
に湿り空気が流れても、これを充分除湿できて周囲部品
の露付きはない。
【0063】すなわち、フィン11の折り曲げ部15付
近において、冷媒は気液2相流となっており、ここを導
通する湿り空気を除湿するのに都合の良い成分割合とな
っている。
【0064】そして、第2の分流路19の前列側FのU
ベンド部13は、ここから後列側Rの位置に跨がって設
けられ、さらに下部側フィン11bにおいて前列側Fに
接続されており、このような流路14の設定によれば、
室内ユニットCに導入された熱交換空気が前列側Fを全
て通過することになり、スーパヒート状態の合流熱交換
パイプ12cを直接通過することがなくなる。
【0065】また、第2の分流路19中途において、3
方ベンド部20を備え、この上部側aから冷媒を導入さ
せ、垂直下方部bと、90°側方部cとに分流案内す
る。
【0066】このベンド部20が設けられる位置では、
冷媒は気液2相流となっており、気体冷媒と液体冷媒と
はある程度の比重の相違がある。このような状態で3方
ベンド部20の上部aから導入しても、下方部bと、側
方部cに分流されるので、分流量は互いに均等になる。
その結果、第2の分流路19における冷媒循環量が増加
し、熱交換効率の向上につながる。
【0067】また、熱交換器N自体が略くの字状であ
り、かつ細径の熱交換パイプ12を用いて流路を形成し
たものであるが、流路導入部17で、第1,第2の分流
路18,19に冷媒を分流案内し、第2の分流路19
は、冷媒を一旦2方向に分流案内してから再び1つに合
流案内する流路中間部19Aを有し、流路導出部22で
第1,第2の分流路18,19が合流する。
【0068】加えて、第2の分流路19側の合流熱交換
パイプ12c直径Mφを、第1の分流路18を形成する
熱交換パイプ12bの直径Kφよりも大としたので、熱
交換器N全体に亘って、冷媒は均等に、かつ円滑に導通
することとなり、多くの循環量を確保し、熱交換効率が
向上する。
【0069】なお、本発明の熱交換器は、空気調和機に
用いられることに限定されず、他の用途の装置にも適応
することができる。そして、本発明の要旨を越えない範
囲内で種々の変形実施が可能である。
【0070】
【発明の効果】以上説明したように、第1の発明によれ
ば、フィン折り曲げ部近傍で、フィン両側端の、少なく
とも一側端におけるUベンド部を、前列側の熱交換パイ
プと後列側の熱交換パイプとに跨がって接続したから、
特に、高湿度条件下においてフィン端部に湿り空気が流
れても、これを充分除湿できて周囲部品の露付きを防止
し、熱交換効率の向上化を得られる効果を奏する。
【0071】第2の発明によれば、流路の中間部前後位
置において、前列側上部を導入部とし、前列側下部およ
び後列側側方に向かう2つの導出部を有し、それぞれの
分流角を90°に設定した3方ベンド部を備えたから、
特に、流路中途部で熱交換作用にともなう熱交換媒体の
成分変化があっても、均等な分流案内をなし、熱交換効
率の向上化を得られる効果を奏する。
【0072】第3の発明によれば、2方向に分流案内す
る流路導入部、1方の分流路を一旦2方向に分流案内し
てから再び1つに合流案内する流路中間部、この流路中
間部から導かれる熱交換媒体と上記流路導入部で分流さ
れた他方の分流路とを1つに合流する流路導出部を備
え、上記流路中間部の合流管直径を、他方の分流路を形
成する熱交換パイプ直径よりも大としたから、熱交換器
全体に亘って熱交換媒体を均等に流し、循環量を多くす
ることができ、熱交換効率を向上化を得られる効果を奏
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す、空気調和機の室内ユ
ニットの配置される熱交換器の側面図。
【図2】同実施例の、空気調和機の冷凍サイクル構成
図。
【図3】従来例を示す、熱交換器の側面図。
【符号の説明】
15…折り曲げ部、11…フィン、F…前列側、R…後
列側、12…熱交換パイプ、13…Uベンド部、14…
流路、20…3方ベンド部、17…流路導入部、18…
第1の分流路、19…第2の分流路、19A…流路中間
部、22…流路導出部。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】互いに狭小の間隔を存して並設されるとと
    もに、上下方向の略中間部に切込み部が設けられて、全
    体的に略くの字状に折り曲げ成形され、その折り曲げ端
    部相互が熱交換空気の風上側へ略ハの字状に露出するフ
    ィンと、 これらフィンに、前列側と後列側との2列に並べられて
    貫通される熱交換パイプ、および上記フィンの両側端に
    おいて隣接する熱交換パイプ端部相互を接続するUベン
    ド部とで構成される流路とからなり、 前列側の熱交換パイプから熱交換媒体が導入され、熱交
    換空気と熱交換した後、後列側の熱交換パイプから導出
    されるよう流路を設定した熱交換器において、 上記フィン折り曲げ部近傍で、フィン両側端の、少なく
    とも一側端における上記Uベンド部を、前列側の熱交換
    パイプと後列側の熱交換パイプとに跨がって接続したこ
    とを特徴とする熱交換器。
  2. 【請求項2】互いに狭小の間隔を存して並設されるとと
    もに、上下方向の略中間部に切込み部が設けられて、全
    体的に略くの字状に折り曲げ成形され、その折り曲げ端
    部相互が熱交換空気の風上側へ略ハの字状に露出するフ
    ィンと、 これらフィンに、前列側と後列側との2列に並べられて
    貫通される熱交換パイプ、および上記フィンの両側端に
    おいて隣接する熱交換パイプ端部相互を接続するUベン
    ド部とで構成される流路とからなり、 前列側の熱交換パイプから熱交換媒体が導入され、熱交
    換空気と熱交換した後、後列側の熱交換パイプから導出
    されるよう流路を設定した熱交換器において、 上記流路の中間部前後位置において、前列側上部を導入
    部とし、前列側下部および後列側側方に2つに分流案内
    する導出部を有し、それぞれの分流角を90°に設定し
    た3方ベンド部を備えたことを特徴とする熱交換器。
  3. 【請求項3】互いに狭小の間隔を存して並設されるとと
    もに、上下方向の略中間部に切込み部が設けられて、全
    体的に略くの字状に折り曲げ成形され、その折り曲げ端
    部相互が熱交換空気の風上側へ略ハの字状に露出するフ
    ィンと、 これらフィンに、前列側と後列側との2列に並べられて
    貫通される熱交換パイプ、および上記フィンの両側端に
    おいて隣接する熱交換パイプ端部相互を接続するUベン
    ド部とで構成される流路とからなり、 前列側の熱交換パイプから熱交換媒体が導入され、熱交
    換空気と熱交換した後、後列側の熱交換パイプから導出
    されるよう流路を設定した熱交換器において、 上記流路は、熱交換媒体を2方向に分流案内する流路導
    入部と、そのうちの1方の分流路を一旦2方向に分流案
    内してから再び1つに合流案内する流路中間部と、この
    流路中間部から導かれる熱交換媒体と上記流路導入部で
    分流された他方の分流路とを1つに合流する流路導出部
    とを備え、 上記流路中間部の合流管直径を、他方の分流路を形成す
    る熱交換パイプ直径よりも大としたことを特徴とする熱
    交換器。
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