JPH1019481A - 熱交換器およびそれを用いた空調装置 - Google Patents

熱交換器およびそれを用いた空調装置

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JPH1019481A
JPH1019481A JP19397396A JP19397396A JPH1019481A JP H1019481 A JPH1019481 A JP H1019481A JP 19397396 A JP19397396 A JP 19397396A JP 19397396 A JP19397396 A JP 19397396A JP H1019481 A JPH1019481 A JP H1019481A
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JP
Japan
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heat exchanger
air
ventilation
air passage
uniform
Prior art date
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JP19397396A
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English (en)
Inventor
Takeshi Fujisawa
健 藤沢
Kenichi Sasaki
憲一 佐々木
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Sanden Corp
Original Assignee
Sanden Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱交換器の出口側において風量の均一化、空
気温度の均一化をはかる。 【解決手段】 熱交換器本体の通風抵抗が、通風方向と
直交する方向において連続的にまたは段階的に変化して
いることを特徴とする熱交換器、およびそれを用いた空
調装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱交換器およびそ
れを用いた空調装置に関し、とくに熱交換器の出口側に
おいて風量の均一化、空気温度の均一化をはかるように
した熱交換器および空調装置に関する。
【0002】
【従来の技術】空調装置、たとえば車両用空調装置にお
いては、通風ダクト内に熱交換器を設ける構造が採られ
る。熱交換器には、積層型熱交換器やフィンアンドチュ
ーブ型熱交換器等各種タイプのものがある。代表的な熱
交換器としてフィンアンドチューブ型熱交換器を説明す
るに、たとえば図9に示すように、この種熱交換器10
1においては、コア前面側から略直角に流入する空気流
102は、隣接するフィン103間の各々のチューブ1
04を横切り、ほぼ直進して流れる。入口管105から
導入された熱媒や冷媒は、分配管106、各チューブ1
04を介して熱交換器101内を循環され、合流管10
7、出口管108を通して排出され、その間に熱交換器
101内を通過する空気流との間で熱交換が行われる。
【0003】このようなフィンアンドチューブ型熱交換
器101においては、伝熱性能を向上させるため、通
常、フィン103上に多数のルーバ(図示略)が設けて
あり、これらルーバは空気との熱交換を効率的に行える
よう、空気流を切る方向に整列されて設けられている。
したがって、コアから流出する空気流109の方向は、
通常、流入空気流102と同じ方向になる。そして、多
数配列されたフィン103(プレート部材)間を流れる
空気流に対する通風抵抗(流路抵抗)は、図9に示した
ような熱交換器では、略一様となる。積層型熱交換器に
おいても同じことが言える。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な、通風方向と直交する方向において熱交換器本体の通
風抵抗が略一様である熱交換器を空調装置の通風ダクト
内に設置すると、以下のような問題を生じることがあ
る。
【0005】すなわち、図10に示すように、通風ダク
ト110によって画成される風路111内を流れる空気
流の風速または風量は、熱交換器112の入口側におい
て、通風ダクト110の内壁面摩擦の影響により、一様
な分布をもたず、内壁面側でより小さく風路111の中
央部でより大きくなる分布を示す。そのため、通風方向
と直交する方向において熱交換器本体の通風抵抗が略一
様である熱交換器112を通過する空気の量も、通風ダ
クト110の内壁面側でより小さく、風路111の中央
部でより大きくなり、熱交換器112の出口側において
も同じ傾向の風量分布が残ってしまう。また、熱交換器
112を通過する風量分布が均一でないため、熱交換量
に分布が生じ、出口空気温度にも不均一な分布が生じる
ことになる。
【0006】このように熱交換器112の通風量が熱交
換器本体の部位によって異なると、熱交換器112の性
能をフルに発揮できなくなる部位が生じ、その分熱交換
器112全体としての性能も低下する。たとえば熱交換
器112が蒸発器である場合には、熱交換器112全体
としての冷却性能が低下したり、除湿性能が低下したり
し、熱交換器112がヒータコアである場合には、最大
暖房能力の低下につながる。
【0007】また、熱交換器出口側の、不均一な風量分
布や温度分布を有する空気がそのまま車室内に分配され
ると、快適性が損なわれる。とくに、図10に示すよう
に、熱交換器112の直後で各行先113、114、1
15に配風される場合には、配風先によって風量や温度
が異なることになるため、快適性が損なわれることにな
る。
【0008】そこで本発明の課題は、上記のような問題
点に着目し、熱交換器の出口側において風量の均一化、
空気温度の均一化をはかり、熱交換器の性能の向上、そ
れを用いた空調装置における快適性の向上をはかること
にある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の熱交換器は、熱交換器本体の通風抵抗が、
通風方向と直交する方向において連続的にまたは段階的
に変化していることを特徴とするものからなる。
【0010】上記熱交換器は、熱交換媒体流通用の細管
が多数配列された多管式熱交換器からなることが好まし
い。このような多管式熱交換器では、熱交換器本体内で
実質的に自由に風向変更することが可能である。
【0011】上記の熱交換器本体の通風抵抗を、通風方
向と直交する方向において連続的にまたは段階的に変化
させる方式として、代表的に次の2つの方式がある。第
1の方式は、多管式熱交換器の細管配列領域の通風方向
における長さを、通風方向と直交する方向において変化
させる方式である。第2の方式は、細管の配列密度を、
通風方向と直交する方向において変化させる方式であ
る。
【0012】本発明に係る空調装置は、上記のような熱
交換器を、通風ダクトによって画成される風路内に設け
たことを特徴とするものからなる。
【0013】そして、前記熱交換器本体の通風抵抗の変
化は、熱交換器の設置位置と通風ダクトの形状に応じて
決定できる。たとえば熱交換器が通風ダクトの直行部内
に設けられる場合には、熱交換器本体の通風抵抗が、通
風ダクトの内壁面側部分でより小さく、風路の横断面方
向中央部でより大きくなるようにすればよい。また、熱
交換器の上流側に風路の曲がり部が存在する場合には、
熱交換器本体の通風抵抗が、前記風路曲がり部の外周側
に対応する部分でより大きく、前記風路曲がり部の内周
側に対応する部分でより小さくなるように設定できる。
【0014】上記のような熱交換器および空調装置にお
いては、熱交換器の入口側において不均一な風量分布が
存在する場合にあっても、それを熱交換器本体によって
是正し、熱交換器の出口側における風量分布が均一にな
るようにすることができる。すなわち、熱交換器の入口
側において風量の少ない部分に対しては、それに対応す
る熱交換器本体部分の通風抵抗を小さく設定し、熱交換
器の入口側において風量の多い部分に対しては、それに
対応する熱交換器本体部分の通風抵抗を大きく設定す
る。熱交換器本体の通風抵抗の小さい部分では空気が通
過しやすくなって風量が増加され、熱交換器本体の通風
抵抗の大きい部分では空気が通過しにくくなって風量が
減少される。その結果、入口側で不均一であった風量分
布が、熱交換器出口側においては均一な風量分布にな
る。また、熱交換器本体の通過風量が各部分に対して均
一化されるよう是正されるので、各部分の熱交換能力を
フルに発揮させることが可能となり、熱交換器全体とし
ての性能が向上する。さらに、風量分布の均一化によ
り、出口空気温度の均一化も可能となり、送り先にかか
わらず均一な温度の空気が供給されるようになって、空
調装置としての快適性も向上する。
【0015】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の望ましい実施の
形態を、図面を参照して説明する。図1は、本発明の一
実施例に係る空調装置を示しており、とくに車両用空調
装置に本発明を適用した場合を示している。図におい
て、1は通風ダクト、2は通風ダクト1によって画成さ
れる直行風路を示している。この風路2内に、本発明に
係る熱交換器3が配置されている。
【0016】熱交換器3は、熱交換媒体流通用の細管4
が多数配列された多管式熱交換器からなっている。この
熱交換器3では、通風方向(矢印方向)と直交する方向
において、熱交換器本体の通風抵抗が連続的に変化する
ようになっている。本実施態様では、この通風抵抗の変
化は、細管配列領域の通風方向における長さを、通風方
向と直交する方向に変化させることによって達成されて
いる。すなわち、各細管4を横断する方向にみて、熱交
換器本体の出口側の細管配列面の形状を半円弧状に形成
し、通風ダクト1の内壁面側部分の細管配列領域の通風
方向における長さL1 をより小さく、風路2の横断面方
向中央部の細管配列領域の通風方向における長さL2
より大きくすることにより、風路2の中央部では通風抵
抗がより大きくなり、風路2の端部(通風ダクト1の内
壁面側)では通風抵抗がより小さくなるように設定され
ている。換言すれば、多管式熱交換器の横断面形状によ
って、熱交換器本体の通風抵抗に強制的に分布をもたせ
ているのである。
【0017】このような熱交換器3を配置した空調装置
にあっては、熱交換器3の入口側においては、図1に示
すように風路2の中央部でより大きく、通風ダクト1の
内壁面側でより小さい風量分布をもっているが、空気が
熱交換器3の本体内を通過する際に、該熱交換器本体が
有する通風抵抗分布により、上記の入口側の不均一な風
量分布が是正されて、出口側においては均一な風量分布
となる。つまり、熱交換器本体の風路横断面方向中央部
では、その大きな通風抵抗により、たとえ入口側におい
て大きな風量であったとしてもそれが減少される方向に
是正され、熱交換器本体の通風ダクト内壁面側部分で
は、その小さな通風抵抗により、たとえ入口側において
小さな風量であったとしても、それが増加される方向に
是正される。この増加方向への是正は、中央部において
抑えられた風量分が熱交換器本体内で通風ダクト内壁面
側部分に回り込むことによって達成される。
【0018】その結果、熱交換器3の出口側において
は、熱交換器3を通過した空気流は均一な風量分布を示
す。通過風量が均一化されるので、熱交換器各部の熱交
換機能が均一化され、熱交換器全体としての性能が向上
する。蒸発器にあっては、冷却能力や除湿能力が向上
し、ヒータコアにあっては暖房能力が向上する。
【0019】また、風量の均一化による熱交換作用の均
一化により、熱交換器3の出口側空気温度も均一な分布
をもつようになる。出口空気温度が均一化されると、配
風先により空気温度が異なるというような不都合も生じ
なくなり、風量の均一化と併せて、空調装置の快適性が
大幅に向上する。
【0020】図2は、本発明の別の実施例に係る空調装
置を示している。本実施例においては、熱交換器本体に
通風抵抗の変化をもたせるのに、多管式熱交換器の細管
の配列密度を変化させている。本実施例においては、熱
交換器11は横断面矩形の多管式熱交換器に構成されて
おり、細管12の配列密度が、風路2の横断面方向中央
部ではより密に、通風ダクト1の内壁面側部分ではより
粗になるように設定されている。配列密度の変化は、図
示の如く連続的に変化させてもよく、あるいは、段階的
に変化させてもよい。
【0021】細管12の配列密度が高い部分では、通風
抵抗がより大きくなって空気が通過しにくくなり、配列
密度が低い部分では、通風抵抗がより小さくなって空気
が通過しやすくなる。その結果、図1に示した実施例と
同傾向に通過風量が是正され、熱交換器11の入口側に
おいて不均一であった風量分布が、熱交換器11の出口
側においては均一な風量分布を呈するようになる。その
他の作用、効果は、図1に示した実施例に準じる。
【0022】図3は、図1に示した実施例に対し、熱交
換器21の出口側における細管22の配列面を段階的に
変化させた場合を示している。このような構造を採って
も、熱交換器本体の通風抵抗に所望の段階的分布をもた
せることができ、熱交換器出口側における風量分布の均
一化、出口空気温度の均一化を達成できる。
【0023】図4は、図1に示した実施例に対し、熱交
換器31の入口側における細管32の配列面を半円弧状
に形成した場合を示している。このように、入口側、出
口側の面を逆転させた構成としても、図1に示したと同
等の作用、効果が得られ、熱交換器出口側における風量
分布の均一化、出口空気温度の均一化を達成できる。
【0024】図5および図6は、図1および図2に示し
た実施例に対し、熱交換器3、熱交換器11の直下流側
で風路を分岐させ、各配風先41、42、43へ温調空
気を送るようにした構成を示している。このような構成
の場合、本発明による効果がとくに大きく、各配風先4
1、42、43には、均一な風量でかつ均一な温度の空
気が送られることになり、空調装置の快適性が大幅に向
上される。
【0025】図7は、本発明のさらに別の実施例に係る
空調装置を示している。本実施例では、通風ダクト51
によって画成される風路52に曲がり部53が設けら
れ、曲がり部53の直後に熱交換器54が配置されてい
る。このような風路曲がり部53が存在すると、曲がり
部53における遠心力や指向性のために、曲がり部53
の直後、つまり熱交換器54の入口側においては、曲が
り部53の外周側に対応する部分で風量が大きくなり、
曲がり部53の内周側に対応する部分で風量が小さくな
る。
【0026】したがって、熱交換器54の通風抵抗に
は、上記のような不均一な風量分布を是正するような分
布をもたせる。すなわち、細管55が多数配列された多
管式熱交換器からなる熱交換器54の、曲がり部53の
外周側に対応する部分の細管配列領域の通風方向におけ
る長さL3 をより長くして通風抵抗をより大きくし、曲
がり部53の内周側に対応する部分の細管配列領域の通
風方向における長さL4をより短くして通風抵抗をより
小さくする。これによって通風抵抗の大きな部分では空
気がより通過しにくくなり、通風抵抗の小さな部分では
空気がより通過しやすくなって、前述の熱交換器入口側
における不均一な風量分布が、熱交換器出口側では均一
な風量分布とされ、しかも出口空気温度も均一化され
る。
【0027】図8は、図7に示した実施例において、通
風抵抗を細管62の配列密度によって変化させた多管式
熱交換器61を用いた場合を示している。つまり、曲が
り部53の外周側に対応する部分の配管62の配列密度
を密に、曲がり部53の内周側に対応する部分の配列密
度を粗としている。基本的な作用、効果は図7に示した
実施例と同じである。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の熱交換器
およびそれを用いた空調装置によるときは、熱交換器本
体の通風抵抗を変化させた熱交換器を用いて、熱交換器
入口側での不均一な風量分布を、熱交換器出口側では均
一な風量分布に熱交換器本体内で是正できるようにした
ので、熱交換器の各部分の能力をフルに発揮させて熱交
換器全体としての性能を大幅に向上することができると
ともに、上記風量分布の均一化とともに熱交換器出口温
度分布を均一化して、空調装置における快適性を大幅に
向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る空調装置の概略構成図
である。
【図2】本発明の別の実施例に係る空調装置の概略構成
図である。
【図3】本発明のさらに別の実施例に係る空調装置の概
略構成図である。
【図4】本発明のさらに別の実施例に係る空調装置の概
略構成図である。
【図5】本発明のさらに別の実施例に係る空調装置の概
略構成図である。
【図6】本発明のさらに別の実施例に係る空調装置の概
略構成図である。
【図7】本発明のさらに別の実施例に係る空調装置の概
略構成図である。
【図8】本発明のさらに別の実施例に係る空調装置の概
略構成図である。
【図9】従来の熱交換器の斜視図である。
【図10】従来の空調装置の概略構成図である。
【符号の説明】
1、51 通風ダクト 2、52 風路 3、11、21、31、54、61 熱交換器 4、12、22、32、55、62 細管 41、42、43 配風先 53 曲がり部

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱交換器本体の通風抵抗が、通風方向と
    直交する方向において連続的にまたは段階的に変化して
    いることを特徴とする熱交換器。
  2. 【請求項2】 熱交換媒体流通用の細管が多数配列され
    た多管式熱交換器からなる、請求項1の熱交換器。
  3. 【請求項3】 細管配列領域の通風方向における長さ
    が、通風方向と直交する方向において変化している、請
    求項2の熱交換器。
  4. 【請求項4】 細管の配列密度が、通風方向と直交する
    方向において変化している、請求項2の熱交換器。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし4のいずれかに記載の熱
    交換器を、通風ダクトによって画成される風路内に設け
    たことを特徴とする空調装置。
  6. 【請求項6】 熱交換器本体の通風抵抗が、通風ダクト
    の内壁面側部分でより小さく、風路の横断面方向中央部
    でより大きい、請求項5の空調装置。
  7. 【請求項7】 熱交換器の上流側に風路の曲がり部が存
    在し、熱交換器本体の通風抵抗が、前記風路曲がり部の
    外周側に対応する部分でより大きく、前記風路曲がり部
    の内周側に対応する部分でより小さい、請求項5の空調
    装置。
JP19397396A 1996-07-03 1996-07-03 熱交換器およびそれを用いた空調装置 Pending JPH1019481A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0816788A3 (en) * 1996-06-24 1998-12-16 Sanden Corporation Multi-tube heat exchanger and air conditioner having the same
JP2010002082A (ja) * 2008-06-18 2010-01-07 Denso Corp 除加湿装置
CN103592330A (zh) * 2013-08-12 2014-02-19 中国东方电气集团有限公司 用于风管系统的混流装置

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