JPH0829091A

JPH0829091A - 熱交換器

Info

Publication number: JPH0829091A
Application number: JP6161783A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kishimoto; 隆岸本
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1994-07-14
Filing date: 1994-07-14
Publication date: 1996-02-02
Anticipated expiration: 2018-02-04
Also published as: JP3373940B2

Abstract

(57)【要約】【目的】空気調和装置の熱交換器において、ヘッダー
パイプ内の冷媒流通を改良し、熱交換効率を向上させる
ことができ、フィンピッチの拡大、切り起こし加工省
略、フィン材料削減、さらに、露落ちを改良する。【構成】通風する空気と熱交換するための冷媒の流路
を有するとともに互いに離間して並列した複数の偏平管
２を、該複数の偏平管２の前記流路における吸入口部及
び吹出口部のそれぞれに取り付けられたヘッダーパイプ
１と、前記複数の偏平管２によって形成される離間部に
フィン３が挿着された熱交換器において、冷媒の吸入口
４をヘッダーパイプ１の中央部付近に設けることによ
り、冷媒流通を改良する。特に、屈曲したヘッダーパイ
プ１は冷媒の吸入口４を屈曲部に設けることにより、屈
曲部の乱流が無くなり、スムーズな分流が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として空気調和装置
に用いられる熱交換器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、パラレルフローを採用した偏平
管内に冷媒を流通させて、偏平管の外表面を流通する空
気と当該冷媒との熱交換を行う技術が知られている。省
エネルギーを望む社会的な要請から、様々な改良が試み
られてきた。

【０００３】従来の熱交換器としては、例えば実開昭６
４−３１３６９号公報や特開平４−１７４２９７号公報
に示されているものがある。図１６はこの従来の熱交換
器の全体的な構成図を示すものである。図１６におい
て、１ａ、１ｂはヘッダーパイプ、２ａ〜２ｉは偏平
管、３は熱交換するためのフィン、４は冷媒を供給する
ための吸入口、５は冷媒の吸入口部、６は冷媒を吹出す
る吹出口、７は冷媒を熱交換器から排出するための排出
口部である。

【０００４】以上のように構成された従来の熱交換器に
ついて、以下にその動作を説明する。このような従来の
熱交換器は、パラレルフロー型の熱交換器と呼ばれ、ヘ
ッダーパイプ１を仕切り、冷媒を偏平管２の中を蛇行状
に流すのものである。

【０００５】吸入口４から流入した冷媒は、吸入口部５
から上側のヘッダーパイプ１ａに流入する。このとき、
吸入口部５によってヘッダーパイプ１ａ内は左側と右側
に仕切られているので、冷媒は左側に進み、偏平管２ａ
〜２ｄを平行して流れ、下側のヘッダーパイプ１ｂに至
る。下側のヘッダーパイプ１ｂは、下側の排出口部７に
よって区切られているので、冷媒は偏平管２ｅ〜２ｈを
通って再び上側のヘッダーパイプ１ａに流入する。その
後、同様に偏平管２ｉ〜２ｌを介して下側ヘッダーパイ
プ１ｂに至って、排出口部７を通って、吹出口６から熱
交換器の外に排出される。この間、偏平管２に装着され
たフィン３によって偏平管の中を通る冷媒が空冷される
というものである。

【０００６】このようなフィン３の形状としては、断面
図が図２１（ａ）、斜視図が図２１（ｂ）に示すよう
な、つづら折り状の形状をしているものが一般的であ
る。また、偏平管３内部の流通経路の区切りは、図２２
（ａ）〜（ｃ）に示すように均等に区切られているもの
が一般的である。

【０００７】さて、その他よく用いられる従来の熱交換
器を図面によって例示する。なお、これ以降偏平管２や
フィン３を図示するのは、図面が繁雑で見にくくなるの
で省略し、模式的に冷媒の流れを矢印として記入するの
みとする。

【０００８】例えば、図１７に示すように、吸入口４と
吹出口６がヘッダーパイプ１の端部に設けられて、冷媒
が一方向のみに並走するものがあり、また、図１８のよ
うに吸入口４がヘッダーパイプ１の中央部に設けられて
いるが、冷媒が蛇行流通してヘッダーパイプ１の端部に
吹出口を設けているものがある。

【０００９】さらにまた、図１９に示すようにヘッダー
パイプ１にヘッダータンク１０を設け、蛇行状に冷媒を
流通させる形状で、２系統に冷媒を分流するものもあ
る。なおヘッダーパイプ１は、図２０に示すように、空
気調和装置本体内のスペースの有効利用のために曲げる
こともある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
図１６の構成では、ヘッダーパイプ１を間仕切ることに
より、蛇行状に冷媒を流しているため、冷媒の液溜まり
などによって高効率の運転ができないという問題点があ
る。また、図１７の構成では、ヘッダーパイプ１が長い
場合や、折り曲げ加工された場合には、同様にスムーズ
な冷媒流通が非常に困難となり、均等な分流は困難とな
るという問題点がある。また、図１８の構成でも冷媒の
淀みなどによって、分流が悪いという問題点があった。

【００１１】また、パラレルフロー型熱交換器では、図
２１に示すようにつづら折り状のフィンを使用している
が、露落ちが悪く、霜付き発生の原因となるという問題
点がある。また、図２２に示したような偏平管３内部の
流通経路の区切りは、熱交換効率向上を考慮した構造と
はなっていないという問題点がある。

【００１２】本発明は、これら従来の問題点を解決すべ
くなされたものであって、ヘッダーパイプ内部の分流を
改良、または、空気調和装置において熱交換効率を向上
させる、もしくは、露落ちの改良を行った熱交換器を提
供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の熱交換器は、平行状に配列された多数の偏平
管の両端に中空筒状のヘッダーパイプが連通状態に接続
されたパラレルフロー型の熱交換器において、上記ヘッ
ダーパイプの吸入口部を上記ヘッダーパイプの中央部付
近に設けて、かつ該吸入口部が互いに反対方向に出力口
を設けて冷媒が上記ヘッダーパイプに対して２方向に流
入するようにしたことを特徴とする。

【００１４】また、この構成にさらに、上記冷媒を左右
２方向に流入するように上記吸入口部の出力口が設けら
れており、ヘッダーパイプ内を実質的に左右に分断する
間仕切を設ける。

【００１５】また、屈曲によって形成された溝部を有す
る放熱用のフィンを有するパラレルフロー型熱交換器に
おいて、上記溝部内に屈曲方向とは逆方向に切り起こし
た切り起こし部を有するものである。

【００１６】また、パラレルフロー型熱交換器におい
て、偏平管内部の流通経路の区切りの断面積が均等でな
いことを特徴とするものである。

【００１７】

【作用】このような構成によると、ヘッダーパイプの中
央部付近より冷媒を吸入することによって、ヘッダーパ
イプの長尺方向への冷媒流通距離が短くなり、冷媒流通
がスムーズに行える。また、請求項２の構成によれば、
ヘッダーパイプを左右に分断することにより、さらに均
一な分流が可能となる。

【００１８】また、請求項３の構成によれば、前記偏平
管の流通経路の区切りを変化させることにより、熱交換
が多く行われる部分はより多く冷媒が流れ、熱交換が少
ない部分は少なく冷媒が流れることとなる。また、請求
項４の構成によれば、フィンに加工を施すことにより、
フィンのピッチを大きく取ることができ、露落ちが改良
される。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。なお本発明は、熱交換器が、蒸発器で
あっても凝縮器であっても実施可能であるが、実施例を
解りやすくするため、本発明の熱交換器を蒸発器と仮定
して説明を行うものとする。

【００２０】図１は、本発明の第１の実施例に係る熱交
換器の全体的な構成図を示すものである。同図におい
て、各部の構成は図１６等に示した従来例と異なるが、
本質的な機能は同一であるので、各部の名称および番号
は、あえて変更しない。また、吸入口部５と排出口部７
は、冷媒の流れの向きが逆なだけで本質的に同様の機能
を有するので、全て吸入口部５で説明を代用する。

【００２１】さて、本実施例の特徴は、冷媒の吸入口部
５と吹出口部７をそれぞれヘッダーパイプ１ａと１ｂの
中央部に位置し、図１上の左右２方向に分流した点にあ
る。これにともない、吸入口部５の形状及び接合部を、
図２（ａ）〜（ｇ）に示すように成す。これら図２
（ａ）〜（ｇ）に示した形状は、いずれもほぼ等価な機
能と性能を有する。

【００２２】図２において、５Ａ、５Ｂは吸入口部５の
出力口を示している。これらの出力口５Ａ、５Ｂは図２
（ａ）〜（ｄ）の形状では互いに反対方向に設けられて
いるが、例えば図２（ｅ）や図２（ｆ）の形状では、そ
れらの出力口５Ａ、５Ｂ間の角度は１８０゜でなく、図
２（ｅ）では６０゜程度、図２（ｆ）では９０゜となっ
ている。しかし、このような図２（ｅ）や図２（ｆ）の
構造であっても、ヘッダーパイプ１ａ内で冷媒は実質的
に反対方向に流れる。特に両者の間に後述する仕切が存
する場合には確実に反対方向に流れることになる。

【００２３】さて、吸入口部５のヘッダーパイプ１ａへ
の接合部位は、図３に示すようになる。なお、ヘッダー
パイプ１ａを折り曲げた場合には図４のごとく吸入口部
５をヘッダーパイプ１ａの折り曲げ部１００に装着すれ
ば良い。また、ヘッダーパイプ１ａに図５に示すように
間仕切８を加えて、吸入口部５付近の乱流をさらに抑え
てもよい。

【００２４】なお、図１では吹出口部７を吸入口部５と
同形態にしているが、凝縮器専用として使用する場合、
吹出口部７の形態は図２（ｂ）〜（ｅ）のいずれの形態
でもスムーズな冷媒流通が行われる。

【００２５】以上のように本実施例によれば、吸入口部
５から入った冷媒は２方向に分流されるが、従来例のヘ
ッダーパイプ１ａの端部から吸い込んだときに較べ、半
分の距離だけに冷媒を送ればよい。ゆえにスムーズな冷
媒流通が行われ、冷媒は偏平管２を通り、吹出口部７へ
と流通することとなる。また、ヘッダーパイプ１ａ、１
ｂを折り曲げた場合には、吸入口部５より吸い込んだ冷
媒は折り曲げ部付近で乱流が発生し、折り曲げ先への冷
媒流通が行われにくくなることがあっても、吸入口部５
をヘッダーパイプ１ａの折り曲げ部分に設けることによ
り、ヘッダーパイプ１ａ全体への冷媒流通が可能とな
り、熱交換効率が向上することとなる。

【００２６】さて、図６は本発明の第２の実施例に係る
熱交換器の全体的な構成図を示すものである。図８は同
実施例に係るヘッダーパイプ１ａの断面図であり、図９
は同実施例に係るヘッダータンク１０とヘッダーパイプ
１ａを斜め上方から見た透視図、図１０は同実施例に係
るヘッダーパイプ１ａに施す穴の形状の例である。ま
た、図７は本実施例に用いることができる吸入口部５や
吸出口部７の各種形態を示す。本実施例において、第１
の実施例との相違点は、ヘッダーパイプ１ａが冷媒を吸
い込む形態を、吸入口部５より直接ヘッダーパイプ１ａ
に吸い込むのではなく、ヘッダータンク１０を介した点
にある。

【００２７】さて、図６において、吸い入み口４より吸
い込まれた冷媒は、一旦吸入口部５よりさらに大きな容
量のあるヘッダータンク１０に入る。ヘッダータンク１
０に入った冷媒は、ヘッダーパイプ１ａに設けられた多
くの穴１１を介してヘッダーパイプ１ａに流れ込むこと
により、流れも緩やかになり、ヘッダーパイプ１ａ内部
での乱流も抑えられることとなる。

【００２８】このように、ヘッダータンク１０に溜めら
れた冷媒は、ヘッダーパイプ１ａに設けられた穴１１よ
り均一にヘッダーパイプ１ａに入り込み、均一に入り込
んだ冷媒は複数の偏平管２を通り上部ヘッダーパイプ１
ｂに入る。そして、更にヘッダータンク１０を介して吹
出口部７へと流通する。吸入口部５及び、吹出口部７の
形態は図７（ａ）〜（ｅ）の形態のいずれでも構わな
い。図９に示すようにヘッダーパイプ１には均等に穴１
１を設け、ヘッダーパイプ１に均一に冷媒が流通するよ
うにする。穴１１の形状は、図１０（ａ）〜（ｃ）のい
ずれでもよい。

【００２９】以上のように本実施例によれば、蒸発器と
凝縮器の両方に機能を満足する形態を取るために、吹出
口部７と吸入口部５と同形態でヘッダータンク１０を設
けることにより、均一な分流が行われる。これにより、
熱交換効率の向上ができる。

【００３０】さて、図１１および図１２は、本発明の第
３の実施例に係るフィン３の形状および設置状況を示す
図、図１３はフィン３の加工状態を示すローラーの斜視
図、図１４はフィン加工用の金型の一例を示す図であ
る。本実施例に係る熱交換器は従来の熱交換器と基本的
構造をほぼ同様とし、フィン３の形状を図１１あるいは
図１２に示す形状に改良した点にある。

【００３１】図１１（ａ）、（ｂ）あるいは図１２
（ａ）の様にフィン３を切り欠き、屈曲方向と逆方向に
切り起こすものである。図１１（ａ）では、フィン３は
線３１に沿って「く」字状に屈曲され、溝部３２を形成
しているとともに、線３３に沿って前記屈曲方向とは逆
方向に切り起こされた切り起こし部３４を溝部３２の中
央に形成している。

【００３２】一方、図１１（ｂ）は、切り起こし部３４
を溝部３２の端に設けている。また、図１２（ａ）で
は、図１１（ａ）と同様の切り起こし部３４以外に凸部
３５の端部にその凸部３５とは逆方向に切り起こした切
り起こし部３４’を形成している。なお、図１１
（ｃ）、図１２（ｂ）はフィン３が偏平管２と偏平管２
の間に位置している状態を側方から見た図を示してい
る。

【００３３】図１３は本実施例のフィン３の加工状態を
示す例であり、折れ曲がり角度が少ない場合は、圧縮す
ることにより本来の角度にすることができる。また、図
１４はその金型の例であり、図１４の様にローラー２１
（図１３参照）の両方に凸凹を設けることにより複雑な
形状も作ることができる。

【００３４】以上のように本実施例によれば、フィン形
状が複雑になっているにもかかわらず、露溜まりしない
形状になる。また、熱交換効率が良くなることで、フィ
ンピッチを大きく取ることができ、フィンの角度が大き
くなり、露落ちが良くなる。フィンピッチが大きくなる
ことで、風量が下がることはない。熱交換効率が上がる
ことで切り起こし加工が省ける。フィンピッチが大きく
なることでフィン材料が少なくなる。また、切り起こし
加工が省略されたフィンに角度があると、さらに露落ち
がよくなる。

【００３５】図１５は、本発明の第４の実施例に係る偏
平管３の各種断面図であり、本実施例に係る熱交換器の
特徴は従来の熱交換器と相違して偏平管３の流通経路４
０の区切りを不均一にした点である。

【００３６】本実施例では図１５の様に、風Ａが最初に
当たる部分の流通経路断面積を大きくし、風下になるに
従って流通経路断面積を小さくする。これは風Ａが最初
に当たる部分がもっとも活発に熱交換が行われる部分で
あり、その部分の熱交換を有効に活用するように偏平管
２の流通経路断面積を大きくする。

【００３７】なお、区切り面積、区切り数、あるいは区
切り形状は本実施例に限定されるものではない。

【００３８】本実施例によれば、偏平管の流通経路の区
切りを変化させ、最初に空気と熱交換器とが接触し、熱
交換が活発に行われる風上部分の冷媒流量を多くするこ
とにより、より活発に熱交換が行われ、熱交換が比較的
少ない部分は冷媒流量が少なく流れることにより、全体
としての熱交換効率が向上することとなる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明の熱交換器
は、ヘッダーパイプの中央部付近より冷媒を吸入すると
ともに２方向に流れるようにしたことによって、ヘッダ
ーパイプの長尺方向への冷媒流通距離が短くなり、冷媒
流通がスムーズに行える。その中でも、２方向に分流す
るための吸入口を使用することによって、２方向への冷
媒流通がより確実に実現可能となる。また、ヘッダーパ
イプを折り曲げ加工したものでは、折り曲げ部分より冷
媒を吸入することにより、ヘッダータンクの端部から吸
入したときに発生する、折り曲げ加工部分での乱流がな
くスムーズな冷媒流通が可能となる。その時も、吸入口
を折り曲げ角度と同じ角度にすることにより、より確実
な冷媒流通が可能となる。以上の作用により分流が均一
化され、熱交換効率の向上に大きく寄与するものであ
る。また請求項２のように間仕切を追加することによっ
て、さらにスムーズな冷媒流通が可能となり、熱交換効
率が向上する。

【００４０】さらに請求項３の構成では、偏平管の流通
経路の区切りを変化させているので、例えば最初に空気
と熱交換器とが接触し、熱交換が活発に行われる風上部
分の冷媒流量を多くすることにより、より活発に熱交換
が行われ、熱交換が比較的少ない部分は冷媒流量が少な
く流れることにより、全体としての熱交換効率が向上す
ることとなる。

【００４１】さらにまた請求項４で特定しているような
加工を、フィンに施すことにより、より多くの空気を捕
らえることができ、熱交換効率の向上となる。熱交換効
率が向上されることにより、フィンピッチを大きく取る
ことが可能となり、フィン材料の削減、露落ちの改良及
び、霜の付着による流通経路の閉塞を防ぐことが可能と
なる。また同様に、熱交換効率が向上されることによ
り、切り起こし加工を省くことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における熱交換器の全
体的な構成図である。

【図２】同実施例の吸入口の形状及び接合部を示す図
である。

【図３】同実施例において吹出口付近の形態を示す図
である。

【図４】同実施例においてヘッダーパイプを折り曲げ
たときの形態図である。

【図５】同実施例において更なる改良を加えた熱交換
器の全体的な構成図である。

【図６】本発明の第２の実施例における熱交換器の全
体的な構成図である。

【図７】同実施例における吸入口および吹出口の形態
を示す図である。

【図８】同実施例におけるヘッダータンクの断面図で
ある。

【図９】同実施例におけるヘッダータンクを斜め上方
から見た透視図である。

【図１０】同実施例におけるヘッダーパイプの穴形状
である。

【図１１】本発明の第３の実施例におけるフィン形状
及びその挿着形態を示す図である。

【図１２】同実施例における他のフィン形状を示す図
である。

【図１３】同実施例においてフィンの加工状態を示す
ローラーの斜視図である。

【図１４】同実施例においてフィン加工用の金型の一
例を示す図である。

【図１５】本発明の第４の実施例における偏平管の断
面図である。

【図１６】従来の熱交換器の全体的な構成図である。

【図１７】従来の熱交換器の他の全体的な構成図であ
る。

【図１８】従来の熱交換器のさらに他の全体的な構成
図である。

【図１９】従来の熱交換器のさらに他の全体的な構成
図である。

【図２０】従来のヘッダーパイプを示す図である。

【図２１】従来のフィンの形状および取付を示す図で
ある。

【図２２】従来の偏平管の断面図である。

【符号の説明】

１ヘッダーパイプ２偏平管３フィン４冷媒吸入口５冷媒吹出口１０ヘッダータンクＡ空気の通風方向

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【手続補正書】

【提出日】平成６年７月１４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項３

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項４

【補正方法】変更

【補正内容】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平行状に配列された多数の偏平管の両端
に中空筒状のヘッダーパイプが連通状態に接続されたパ
ラレルフロー型の熱交換器において、上記ヘッダーパイ
プの吸入口部を上記ヘッダーパイプの中央部付近に設
け、かつ該吸入口部に冷媒が実質的に反対方向に流れる
ような出力口を設けて冷媒を上記ヘッダーパイプに対し
て２方向に流入するようにしたことを特徴とする熱交換
器。
【請求項２】上記冷媒を左右２方向に流入するように
上記吸入口部の出力口が設けられており、且つヘッダー
パイプ内を実質的に左右に分断する間仕切を設けたこと
を特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】パラレルフロー型熱交換器において、偏
平管内部の流通経路の区切りの断面積が不均一であるこ
とを特徴とする熱交換器。
【請求項４】屈曲によって形成された溝部を有する放
熱用のフィンを有するパラレルフロー型熱交換器におい
て、上記溝部内に屈曲方向とは逆方向に切り起こした切
り起こし部を有することを特徴とする請求項１に記載の
熱交換器。