JPWO2020012548A1 - Heat exchanger, heat exchanger unit and refrigeration cycle equipment - Google Patents
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Abstract
熱交換器は、第1伝熱管と、第2伝熱管と、第1伝熱管と第2伝熱管との間に配置され、第1伝熱管及び第2伝熱管のいずれとも間隙を介して隣り合う第3伝熱管と、を備え、第1伝熱管と第3伝熱管との間には、第1伝熱管と第3伝熱管とを接続する伝熱フィンが設けられておらず、第2伝熱管と第3伝熱管との間には、第2伝熱管と第3伝熱管とを接続する伝熱フィンが設けられておらず、第1伝熱管、第2伝熱管及び第3伝熱管は、空気の流れで上流側に第1端部、第2端部及び第3端部をそれぞれ有しており、第1端部と第3端部とは、第1間隔で離れており、第2端部と第3端部とは、第2間隔で離れており、第1間隔は、第2間隔よりも広いものである。The heat exchanger is arranged between the first heat transfer tube, the second heat transfer tube, the first heat transfer tube and the second heat transfer tube, and is adjacent to both the first heat transfer tube and the second heat transfer tube via a gap. A matching third heat transfer tube is provided, and a heat transfer fin for connecting the first heat transfer tube and the third heat transfer tube is not provided between the first heat transfer tube and the third heat transfer tube, and the second heat transfer tube is provided. No heat transfer fins for connecting the second heat transfer tube and the third heat transfer tube are provided between the heat transfer tube and the third heat transfer tube, and the first heat transfer tube, the second heat transfer tube, and the third heat transfer tube are not provided. Has a first end, a second end, and a third end on the upstream side in the flow of air, and the first end and the third end are separated by a first interval. The second end and the third end are separated by a second interval, and the first interval is wider than the second interval.
Description
本発明は、複数の伝熱管を有する熱交換器、熱交換器を備えた熱交換器ユニット、及び熱交換器ユニットを備えた冷凍サイクル装置に関するものである。 The present invention relates to a heat exchanger having a plurality of heat transfer tubes, a heat exchanger unit including a heat exchanger, and a refrigeration cycle device including a heat exchanger unit.
特許文献1には、複数の扁平管を備えた空気調和機用フィンレス熱交換器が記載されている。この空気調和機用フィンレス熱交換器において、複数の扁平管は、当該各扁平管の長径方向が空気の流れに対してほぼ平行となるように配置されている。また、複数の扁平管は、空気の流れの方向と交差する方向に一列に等間隔に並置されている。 Patent Document 1 describes a finless heat exchanger for an air conditioner including a plurality of flat tubes. In this finless heat exchanger for an air conditioner, a plurality of flat tubes are arranged so that the major axis direction of each of the flat tubes is substantially parallel to the air flow. Further, the plurality of flat tubes are arranged side by side in a row at equal intervals in a direction intersecting the direction of air flow.
特許文献1に記載されているようなフィンレス熱交換器では、空気との伝熱面積を確保するために、伝熱フィンを備えた熱交換器と比較して伝熱管が高密度で配置されることが多い。伝熱管が高密度で配置されていると、フィンレス熱交換器が蒸発器として動作する際、着霜による風路の閉塞が生じやすくなる。したがって、フィンレス熱交換器には、風路の閉塞により熱交換性能が急激に低下してしまう場合があるという課題があった。 In a finless heat exchanger as described in Patent Document 1, heat transfer tubes are arranged at a higher density than a heat exchanger provided with heat transfer fins in order to secure a heat transfer area with air. Often. If the heat transfer tubes are arranged at a high density, when the finless heat exchanger operates as an evaporator, the air passage is likely to be blocked due to frost formation. Therefore, the finless heat exchanger has a problem that the heat exchange performance may be sharply deteriorated due to the blockage of the air passage.
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、熱交換性能の急激な低下を防ぐことができる熱交換器、熱交換器ユニット及び冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a heat exchanger, a heat exchanger unit, and a refrigeration cycle device capable of preventing a sudden decrease in heat exchange performance. And.
本発明に係る熱交換器は、第1伝熱管と、前記第1伝熱管と並列して配置された第2伝熱管と、前記第1伝熱管と前記第2伝熱管との間に配置され、前記第1伝熱管及び前記第2伝熱管のいずれとも間隙を介して隣り合う第3伝熱管と、を備え、前記第1伝熱管と前記第3伝熱管との間には、前記第1伝熱管と前記第3伝熱管とを接続する伝熱フィンが設けられておらず、前記第2伝熱管と前記第3伝熱管との間には、前記第2伝熱管と前記第3伝熱管とを接続する伝熱フィンが設けられておらず、前記第1伝熱管、前記第2伝熱管及び前記第3伝熱管は、空気の流れで上流側に第1端部、第2端部及び第3端部をそれぞれ有しており、前記第1端部と前記第3端部とは、第1間隔で離れており、前記第2端部と前記第3端部とは、第2間隔で離れており、前記第1間隔は、前記第2間隔よりも広いものである。
また、本発明に係る熱交換器ユニットは、本発明に係る熱交換器と、前記熱交換器に空気を送風する送風機と、を備えるものである。
また、本発明に係る冷凍サイクル装置は、本発明に係る熱交換器ユニットを備えるものである。The heat exchanger according to the present invention is arranged between the first heat transfer tube, the second heat transfer tube arranged in parallel with the first heat transfer tube, and the first heat transfer tube and the second heat transfer tube. A third heat transfer tube that is adjacent to both the first heat transfer tube and the second heat transfer tube via a gap is provided, and the first heat transfer tube is located between the first heat transfer tube and the third heat transfer tube. A heat transfer fin for connecting the heat transfer tube and the third heat transfer tube is not provided, and the second heat transfer tube and the third heat transfer tube are between the second heat transfer tube and the third heat transfer tube. The first heat transfer tube, the second heat transfer tube, and the third heat transfer tube are provided with the first heat transfer tube, the second heat transfer tube, and the third heat transfer tube on the upstream side of the first end portion, the second end portion, and the third heat transfer tube. Each has a third end portion, the first end portion and the third end portion are separated by a first interval, and the second end portion and the third end portion are separated by a second interval. The first interval is wider than the second interval.
Further, the heat exchanger unit according to the present invention includes a heat exchanger according to the present invention and a blower that blows air to the heat exchanger.
Further, the refrigeration cycle apparatus according to the present invention includes a heat exchanger unit according to the present invention.
本発明では、間隔が相対的に狭い第2端部と第3端部との間では、間隔が相対的に広い第1端部と第3端部との間よりも先に、霜による閉塞が生じる。これにより、第2伝熱管と第3伝熱管との間の風路が霜により閉塞されたとしても、第1伝熱管と第3伝熱管との間の風路が確保される。したがって、本発明によれば、熱交換器の熱交換性能の急激な低下を防ぐことができる。 In the present invention, the space between the second end and the third end, which are relatively narrow, is blocked by frost before the space between the first end and the third end, which are relatively wide. Occurs. As a result, even if the air passage between the second heat transfer tube and the third heat transfer tube is blocked by frost, the air path between the first heat transfer tube and the third heat transfer tube is secured. Therefore, according to the present invention, it is possible to prevent a sudden decrease in the heat exchange performance of the heat exchanger.
実施の形態1.
本発明の実施の形態1に係る熱交換器について説明する。図1は、本実施の形態に係る熱交換器20の概略構成を示す斜視図である。図1の上下方向は、重力方向に平行な方向を表している。図1に示すように、熱交換器20は、第1分配器21と、第1分配器21と対向して配置された第2分配器22と、第1分配器21と第2分配器22との間に配置された複数の伝熱管30と、を有している。熱交換器20は、伝熱管30を流れる内部流体と、空気と、の熱交換を行う空気熱交換器である。図1では、空気の流れ方向を白抜き矢印で示している。熱交換器20が冷凍サイクル装置の一部を構成する場合、伝熱管30を流れる内部流体としては冷媒が用いられる。伝熱管30は、アルミニウム、銅又は真鍮などの高い熱伝導性を有する金属材料を用いて形成されている。Embodiment 1.
The heat exchanger according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of the
本実施の形態では縦流れ式の熱交換器20を例示しているため、熱交換器20は、複数の伝熱管30のそれぞれが重力方向に沿って上下方向に延伸するように設置されている。複数の伝熱管30は、重力方向及び空気の流れ方向のいずれとも概ね垂直となる水平方向に並列している。以下、複数の伝熱管30のそれぞれが延伸する方向のことを、伝熱管30の延伸方向という場合がある。伝熱管30の延伸方向は、図1の上下方向、すなわち重力方向に平行な方向である。また、複数の伝熱管30が並列している方向のことを、複数の伝熱管30の並列方向という場合がある。複数の伝熱管30の並列方向は、後述する図2の左右方向であり、通常、第1分配器21の長手方向及び第2分配器22の長手方向と一致する。
Since the vertical flow
複数の伝熱管30のそれぞれの上端は、第1分配器21に接続されている。複数の伝熱管30のそれぞれの下端は、第2分配器22に接続されている。複数の伝熱管30のうち互いに隣り合う2つの伝熱管30の間には、空気が流通する風路となる間隙が形成されている。互いに隣り合う2つの伝熱管30の間には、伝熱フィンが設けられていない。すなわち、熱交換器20はフィンレス型の熱交換器である。互いに隣り合う2つの伝熱管30の間に伝熱フィンが設けられていないことから、複数の伝熱管30は、第1分配器21及び第2分配器22を介してのみ、互いに機械的に接続されている。また、複数の伝熱管30は、実質的に、第1分配器21及び第2分配器22を介してのみ、互いに熱的に接続されている。
The upper ends of each of the plurality of
本実施の形態では、伝熱管30として、一方向に扁平な断面形状を有する扁平管が用いられている。以下、扁平管の延伸方向と垂直な断面における扁平管の長径方向のことを、単に扁平管の長径方向という場合がある。伝熱管30として扁平管が用いられる場合には、扁平管の長径方向のことを伝熱管30の長径方向という場合がある。伝熱管30は、伝熱管30の長径方向が空気の流れ方向に平行となるように設けられている。伝熱管30の内部には、伝熱管30の長径方向に沿って並列した複数の流体通路40が形成されている(図2参照)。
In the present embodiment, as the
図2は、本実施の形態に係る熱交換器20の構成を示す断面図である。図2では、熱交換器20の上下方向の中間部を水平面で切断した構成を示している。図2において、空気の流れ方向は下向きである。図2中の複数の下向き矢印は、空気の流れ方向及び空気の流速の大小を模式的に表している。図2に示すように、複数の伝熱管30は、各伝熱管30の長径方向が互いに平行になるように配置されている。複数の伝熱管30の配置間隔は、少なくとも一部で異なっている。言い換えれば、複数の伝熱管30の配置間隔は、少なくとも一部で相対的に狭くなっており、かつ、少なくとも一部で相対的に広くなっている。図2に示す構成では、複数の伝熱管30は、相対的に広い配置間隔と相対的に狭い配置間隔とが複数の伝熱管30の並列方向で交互に繰り返されるように配列している。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the
複数の伝熱管30の配置間隔について、複数の伝熱管30の一部である第1伝熱管30a、第2伝熱管30b及び第3伝熱管30cに注目して説明する。第1伝熱管30aは、複数の伝熱管30のうちの1つである。第2伝熱管30bは、第1伝熱管30aと並列して配置された伝熱管30である。第3伝熱管30cは、第1伝熱管30aと第2伝熱管30bとの間に配置され、間隙41を介して第1伝熱管30aと隣り合い、かつ間隙42を介して第2伝熱管30bとも隣り合う伝熱管30である。つまり、複数の伝熱管30の並列方向において、第1伝熱管30a、第3伝熱管30c及び第2伝熱管30bはこの順に配列している。間隙41は、第1伝熱管30aと第3伝熱管30cとの間の風路となる。間隙42は、第2伝熱管30bと第3伝熱管30cとの間の風路となる。
The arrangement interval of the plurality of
第1伝熱管30aと第3伝熱管30cとの間には、少なくとも、第1伝熱管30aと第3伝熱管30cとを接続する伝熱フィンが設けられていない。第3伝熱管30cと第2伝熱管30bとの間には、少なくとも、第3伝熱管30cと第2伝熱管30bとを接続する伝熱フィンが設けられていない。
At least, a heat transfer fin for connecting the first
第1伝熱管30aは、第1伝熱管30aの長径方向の端部として、空気の流れで上流側すなわち風上側に位置する第1端部31aを有している。第2伝熱管30bは、第2伝熱管30bの長径方向の端部として、風上側に位置する第2端部31bを有している。第3伝熱管30cは、第3伝熱管30cの長径方向の端部として、風上側に位置する第3端部31cを有している。複数の伝熱管30の並列方向において、第1端部31a、第3端部31c及び第2端部31bはこの順に配列している。第1端部31aと第3端部31cとは、第1間隔D1で離れている。第2端部31bと第3端部31cとは、第2間隔D2で離れている。第1間隔D1は、第2間隔D2よりも広くなっている(D1>D2)。ここで、第1間隔D1及び第2間隔D2はいずれも、複数の伝熱管30の並列方向と平行に測定されるものとする。
The first
また、第1伝熱管30aは、第1伝熱管30aの長径方向の端部として、空気の流れで下流側すなわち風下側に位置する第4端部32aを有している。第2伝熱管30bは、第2伝熱管30bの長径方向の端部として、風下側に位置する第5端部32bを有している。第3伝熱管30cは、第3伝熱管30cの長径方向の端部として、風下側に位置する第6端部32cを有している。複数の伝熱管30の並列方向において、第4端部32a、第6端部32c及び第5端部32bはこの順に配列している。第1伝熱管30a、第2伝熱管30b及び第3伝熱管30cのそれぞれの長径方向は互いに平行であるため、第4端部32aと第6端部32cとの間隔は第1間隔D1と等しく、第5端部32bと第6端部32cとの間隔は第2間隔D2と等しい。
Further, the first
熱交換器20に着霜が生じ得る条件にある場合、複数の伝熱管30の風上側に霜50が付着しやすい。本実施の形態では、第1伝熱管30aの第1端部31aと第3伝熱管30cの第3端部31cとの間の第1間隔D1と、第2伝熱管30bの第2端部31bと第3伝熱管30cの第3端部31cとの間の第2間隔D2とは、D1>D2の関係を満たしている。伝熱管30に付着した霜50は、隣り合う伝熱管30同士の間隔に関わらず、略一定の成長速度で成長する。これにより、間隔が相対的に狭い第2端部31bと第3端部31cとの間では、間隔が相対的に広い第1端部31aと第3端部31cとの間よりも先に霜50による閉塞が生じる。第2端部31bと第3端部31cとの間が霜50により閉塞された時点では、第1端部31aと第3端部31cとの間には霜50による閉塞が生じていない。このため、第2伝熱管30bと第3伝熱管30cとの間の風路が霜50により閉塞されたとしても、第1伝熱管30aと第3伝熱管30cとの間の風路が確保される。すなわち、本実施の形態では、熱交換器20の一部の風路が霜50により閉塞されたとしても、他の風路が確保される。したがって、本実施の形態では、熱交換器20の全ての風路が閉塞してしまうのを防止できるため、風路の閉塞により熱交換器20の熱交換性能が急激に低下するのを防ぐことができる。
When the
また、図2に示す例では、複数の伝熱管30は、相対的に広い第1間隔D1と相対的に狭い第2間隔D2とが複数の伝熱管30の並列方向で交互に繰り返されるように配列している。このため、複数の伝熱管30の並列方向において、霜50による閉塞が先に生じる部分と風路が確保される部分とを均等に分散させることができる。したがって、熱交換器20の一部の風路が閉塞したとしても、熱交換性能の低下を抑えることができる。
Further, in the example shown in FIG. 2, in the plurality of
本実施の形態では、複数の伝熱管30が上下方向に延伸している。また、本実施の形態では、互いに隣り合う2つの伝熱管30の間に伝熱フィンが設けられていない。このため、冷凍サイクル装置の除霜運転などによって霜50が融解した場合、融解水は、自重により伝熱管30を伝って下方に流れ落ち、伝熱フィンに妨げられることなく排水される。同様に、熱交換器20が冷凍サイクル装置の蒸発器として機能するときに伝熱管30の表面に生じた凝縮水も、自重により伝熱管30を伝って下方に流れ落ち、伝熱フィンに妨げられることなく排水される。したがって、本実施の形態によれば、熱交換器20の排水性を向上させることができる。
In this embodiment, a plurality of
以上説明したように、本実施の形態に係る熱交換器20は、第1伝熱管30aと、第1伝熱管30aと並列して配置された第2伝熱管30bと、第1伝熱管30aと第2伝熱管30bとの間に配置され、第1伝熱管30a及び第2伝熱管30bのいずれとも間隙41、42を介して隣り合う第3伝熱管30cと、を備えている。第1伝熱管30aと第3伝熱管30cとの間には、第1伝熱管30aと第3伝熱管30cとを接続する伝熱フィンが設けられていない。第2伝熱管30bと第3伝熱管30cとの間には、第2伝熱管30bと第3伝熱管30cとを接続する伝熱フィンが設けられていない。第1伝熱管30a、第2伝熱管30b及び第3伝熱管30cは、空気の流れで上流側に第1端部31a、第2端部31b及び第3端部31cをそれぞれ有している。第1端部31aと第3端部31cとは、第1間隔D1で離れている。第2端部31bと第3端部31cとは、第2間隔D2で離れている。第1間隔D1は、第2間隔D2よりも広くなっている。
As described above, the
この構成によれば、間隔が相対的に狭い第2端部31bと第3端部31cとの間では、間隔が相対的に広い第1端部31aと第3端部31cとの間よりも先に霜50による閉塞が生じる。このため、第2伝熱管30bと第3伝熱管30cとの間の風路が霜50により閉塞されたとしても、第1伝熱管30aと第3伝熱管30cとの間の風路が確保される。したがって、風路の閉塞により熱交換器20の熱交換性能が急激に低下するのを防ぐことができる。
According to this configuration, the distance between the
実施の形態2.
本発明の実施の形態2に係る熱交換器について説明する。図3は、本実施の形態に係る熱交換器20の構成を示す断面図である。図3では、図2と対応する断面を示している。なお、実施の形態1と同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。図3に示すように、本実施の形態では、複数の伝熱管30の風上側の端部の配置間隔は、少なくとも一部で相対的に狭くなっており、かつ、少なくとも一部で相対的に広くなっている。したがって、実施の形態1と同様に、一部の風路が霜50により閉塞されたとしても他の風路が確保されるため、風路の閉塞により熱交換器20の熱交換性能が急激に低下するのを防ぐことができる。Embodiment 2.
The heat exchanger according to the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the
本実施の形態では、互いに隣り合う2つの伝熱管30の長径方向は、空気の流れ方向に対して互いに逆方向に傾斜している。これにより、伝熱管30の延伸方向に沿って見たとき、互いに隣り合う2つの伝熱管30の長径方向は、V字状又は逆V字状をなしている。
In the present embodiment, the major axis directions of the two
第1伝熱管30aの風上側の第1端部31aと、第3伝熱管30cの風上側の第3端部31cとは、第1間隔D1で離れている。第2伝熱管30bの風上側の第2端部31bと、第3伝熱管30cの風上側の第3端部31cとは、第2間隔D2で離れている。第1間隔D1及び第2間隔D2がD1>D2の関係を満たす点は、実施の形態1と同様である。
The
第1伝熱管30aの風下側の第4端部32aと、第3伝熱管30cの風下側の第6端部32cとは、第3間隔D3で離れている。本実施の形態では、第3間隔D3は第1間隔D1よりも狭くなっている(D3<D1)。つまり、第1伝熱管30aと第3伝熱管30cとの間の風路は、風上側よりも風下側の方が狭くなるように形成されている。
The leeward
第2伝熱管30bの風下側の第5端部32bと、第3伝熱管30cの風下側の第6端部32cとは、第4間隔D4で離れている。本実施の形態では、第4間隔D4は第2間隔D2よりも広くなっている(D4>D2)。つまり、第2伝熱管30bと第3伝熱管30cとの間の風路は、風上側よりも風下側の方が広くなるように形成されている。
The leeward
第3間隔D3と第4間隔D4とを比較すると、第4間隔D4は、例えば第3間隔D3と同一又はそれより広くなっている(D4≧D3)。ここで、第3間隔D3及び第4間隔D4はいずれも、第1間隔D1及び第2間隔D2と同様に、複数の伝熱管30の並列方向と平行に測定されるものとする。
Comparing the third interval D3 and the fourth interval D4, the fourth interval D4 is, for example, the same as or wider than the third interval D3 (D4 ≧ D3). Here, it is assumed that the third interval D3 and the fourth interval D4 are both measured in parallel with the parallel direction of the plurality of
以上説明したように、本実施の形態に係る熱交換器20において、第1伝熱管30a、第2伝熱管30b及び第3伝熱管30cは、空気の流れで下流側に第4端部32a、第5端部32b及び第6端部32cをそれぞれ有している。第4端部32aと第6端部32cとは、第3間隔D3で離れている。第5端部32bと第6端部32cとは、第4間隔D4で離れている。第3間隔D3は、第1間隔D1よりも狭くなっている。第4間隔D4は、第2間隔D2よりも広くなっている。
As described above, in the
この構成によれば、着霜による閉塞が生じにくい第1伝熱管30aと第3伝熱管30cとの間の風路は、風上側よりも風下側の方が狭くなるように形成される。これにより、第1伝熱管30aと第3伝熱管30cとの間の風路を流れる空気の風速が上昇するため、当該風路での熱交換効率を上昇させることができる。したがって、本実施の形態によれば、熱交換器20の熱交換性能をより高めることができる。
According to this configuration, the air passage between the first
また、本実施の形態では、複数の伝熱管30は、第1間隔D1と第1間隔D1よりも狭い第2間隔D2とが複数の伝熱管30の並列方向で交互に繰り返されるように配列している。このため、複数の伝熱管30の並列方向において、霜50による閉塞が先に生じる部分と風路が確保される部分とを均等に分散させることができる。したがって、熱交換器20の一部の風路が閉塞したとしても、熱交換性能の低下を抑えることができる。
Further, in the present embodiment, the plurality of
実施の形態3.
本発明の実施の形態3に係る熱交換器について説明する。図4は、本実施の形態に係る熱交換器20の構成を示す断面図である。図4では、図2と対応する断面を示している。なお、実施の形態1と同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。図4に示すように、本実施の形態の伝熱管30は、管部33と、管部33の風上側に形成された板状のフィン部34と、管部33の風下側に形成された板状のフィン部35と、を有している。管部33は、扁平管によって形成されている。Embodiment 3.
The heat exchanger according to the third embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the
伝熱管30の延伸方向と垂直な断面において、フィン部34は、管部33の風上側の端部から風上側に向かって延びている。フィン部34は、図4の紙面に垂直な伝熱管30の延伸方向に沿っても延びている。フィン部34は、例えば、伝熱管30の延伸方向に沿った長辺を有する長方形平板状の形状を有している。管部33が扁平管によって形成されている場合、フィン部34は、当該扁平管の短径寸法よりも小さい板厚寸法を有している。フィン部34には、流体通路40が形成されていない。
In the cross section perpendicular to the extending direction of the
また、伝熱管30の延伸方向と垂直な断面において、フィン部35は、管部33の風下側の端部から風下側に向かって延びている。フィン部35は、図4の紙面に垂直な伝熱管30の延伸方向に沿っても延びている。フィン部35は、例えば、伝熱管30の延伸方向に沿った長辺を有する長方形平板状の形状を有している。管部33が扁平管によって形成されている場合、フィン部35は、当該扁平管の短径寸法よりも小さい板厚寸法を有している。フィン部35には、流体通路40が形成されていない。
Further, in the cross section perpendicular to the extending direction of the
図4に示す断面では、扁平管である管部33の長径方向と、フィン部34の延びる方向と、フィン部35の延びる方向とは平行である。また、複数の伝熱管30は、それぞれの管部33の長径方向が平行になるように、かつ、それぞれの管部33の長径方向が空気の流れ方向と平行になるように配置されている。複数の伝熱管30の配置間隔は、少なくとも一部で相対的に狭くなっており、かつ、少なくとも一部で相対的に広くなっている。
In the cross section shown in FIG. 4, the major axis direction of the
管部33は、扁平管ではなく円管によって形成されていてもよい。フィン部34及びフィン部35は伝熱管30の一部であるため、管部33が円管によって形成されている場合であっても、伝熱管30は一方向に扁平な断面形状を有する。このため、管部33が円管によって形成されている場合であっても、伝熱管30は全体として扁平管であると見なすことができる。管部33が円管によって形成されている場合、フィン部34及びフィン部35は、例えば、当該円管の外径寸法よりも小さい板厚寸法を有する。
The
伝熱管30がフィン部34、35を有することにより、伝熱管30と空気との伝熱面積を増加させることができるため、熱交換器20の熱交換性能をさらに向上させることができる。なお、本実施の形態において、風下側のフィン部35は省略することも可能である。
Since the
各伝熱管30の管部33、フィン部34及びフィン部35は、同一材料を用いて一体成形されていてもよいし、別部材として形成されていてもよい。フィン部34及びフィン部35は、アルミニウム、銅又は真鍮などの高い熱伝導性を有する金属材料を用いて形成されるのが望ましい。
The
図5は、本実施の形態に係る熱交換器20の空気の流れ方向での位置と温度との関係を示すグラフである。横軸は空気の流れ方向での位置を表しており、縦軸は温度を表している。横軸上の位置は、横軸の下方に示す2種類の伝熱管30のそれぞれの位置に対応している。横軸の下方に示す白抜き矢印は、空気の流れ方向を表している。位置P1は、伝熱管30よりも風上側の位置に対応している。すなわち、位置P1の温度T1は、熱交換器20に流入する前の空気の代表温度に相当する。位置P2は、フィン部34を備える伝熱管30の風上側端部の位置に対応している。すなわち、位置P2の温度T2は、フィン部34の前縁の温度に相当する。位置P3は、フィン部34を備えない伝熱管30の風上側端部の位置、及び、フィン部34を備える伝熱管30における管部33の風上側端部の位置に対応している。すなわち、位置P3の温度T3は、フィン部34を備えない伝熱管30では伝熱管30の前縁の温度に相当し、フィン部34を備える伝熱管30では管部33の風上側端部の温度に相当する。ここで、伝熱管30を流通する内部流体の温度が等しければ、フィン部34を備えない伝熱管30の温度T3と、フィン部34を備える伝熱管30の温度T3とは等しくなる。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the position of the
図5に示すように、フィン部34の前縁温度T2は、フィン部34を備えない伝熱管30の前縁温度T3よりも高くなっている。このため、空気の代表温度T1とフィン部34の前縁温度T2との温度差ΔT1は、空気の代表温度T1とフィン部34を備えない伝熱管30の前縁温度T3との温度差ΔT2よりも小さくなる。したがって、フィン部34を備える伝熱管30では、温度差ΔT1が小さくなるため、フィン部34を備えない伝熱管30よりも着霜が生じにくくなる。また、フィン部34を備える伝熱管30では、空気の流れ方向での伝熱部の長さを長くすることができるため、フィン部34の風上側端部で着霜が生じたとしても、着霜部分よりも風下側の伝熱部を有効に利用することができる。したがって、伝熱管30がフィン部34を有することにより、熱交換器20に着霜を生じにくくすることができるとともに、熱交換器20の熱交換性能を向上させることができる。
As shown in FIG. 5, the front edge temperature T2 of the
図4に戻り、伝熱管30がフィン部34を有する場合、第1伝熱管30aの第1端部31a、第2伝熱管30bの第2端部31b、及び第3伝熱管30cの第3端部31cはいずれも、フィン部34の風上側の端部に位置する。本実施の形態では、実施の形態1と同様に、第1端部31aと第3端部31cとの間の第1間隔D1と、第2端部31bと第3端部31cとの間の第2間隔D2とは、D1>D2の関係を満たしている。これにより、間隔が相対的に狭い第2端部31bと第3端部31cとの間では、間隔が相対的に広い第1端部31aと第3端部31cとの間よりも先に霜50による閉塞が生じる。したがって、本実施の形態によれば、実施の形態1と同様の効果が得られる。
Returning to FIG. 4, when the
図6は、本実施の形態に係る熱交換器20の構成の変形例1を示す断面図である。図6に示すように、本変形例では、互いに隣り合う2つの伝熱管30の長径方向が、空気の流れ方向に対して互いに逆方向に傾斜している。第1端部31aと第3端部31cとの間の第1間隔D1と、第2端部31bと第3端部31cとの間の第2間隔D2とは、D1>D2の関係を満たしている。したがって、本変形例によれば、実施の形態1と同様の効果が得られる。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a modified example 1 of the configuration of the
伝熱管30がフィン部35を有する場合、第1伝熱管30aの第4端部32a、第2伝熱管30bの第5端部32b、及び第3伝熱管30cの第6端部32cはいずれも、フィン部35の風下側の端部に位置する。本変形例では、実施の形態2と同様に、第4端部32aと第6端部32cとの間の第3間隔D3は、第1間隔D1よりも狭くなっている(D3<D1)。また、第5端部32bと第6端部32cとの間の第4間隔D4は、第2間隔D2よりも広くなっている(D4>D2)。したがって、本変形例によれば、実施の形態2と同様の効果も得られる。
When the
図7は、本実施の形態に係る熱交換器20の構成の変形例2を示す断面図である。図7に示すように、本変形例では、複数の伝熱管30は、管部33の長径方向が空気の流れ方向と平行になるように配置されている。すなわち、複数の伝熱管30の管部33は、互いに平行に配置されている。また、複数の伝熱管30は、管部33が等間隔で配列するように配置されている。互いに隣り合う2つの伝熱管30の風上側のフィン部34は、空気の流れ方向に対して互いに逆方向に傾斜している。これにより、伝熱管30の延伸方向に沿って見たとき、互いに隣り合う2つの伝熱管30のフィン部34は、V字状又は逆V字状をなしている。伝熱管30の風下側のフィン部35は、管部33の長径方向と平行に延びている。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a modified example 2 of the configuration of the
第1伝熱管30aの第1端部31aと第3伝熱管30cの第3端部31cとの間の第1間隔D1と、第2伝熱管30bの第2端部31bと第3伝熱管30cの第3端部31cとの間の第2間隔D2とは、D1>D2の関係を満たしている。これにより、間隔が相対的に狭い第2端部31bと第3端部31cとの間では、間隔が相対的に広い第1端部31aと第3端部31cとの間よりも先に霜50による閉塞が生じる。したがって、本変形例によれば、実施の形態1と同様の効果が得られる。
The first interval D1 between the
第1伝熱管30aの第4端部32aと第6端部32cとの間の第3間隔D3は、第1間隔D1よりも狭くなっている(D3<D1)。また、第5端部32bと第6端部32cとの間の第4間隔D4は、第2間隔D2よりも広くなっている(D4>D2)。したがって、本変形例によれば、実施の形態2と同様の効果も得られる。
The third interval D3 between the
以上説明したように、本実施の形態に係る熱交換器20では、第1伝熱管30a、第2伝熱管30b及び第3伝熱管30cのそれぞれは、空気の流れで上流側に延びた板状のフィン部34を有する。この構成によれば、熱交換器20に流入する空気の温度T1とフィン部34の前縁の温度T2との温度差ΔT1を小さくすることができるため、熱交換器20に着霜を生じにくくすることができる。
As described above, in the
実施の形態4.
本発明の実施の形態4に係る熱交換器について説明する。図8は、本実施の形態に係る熱交換器20の構成を示す断面図である。図8では、図2と対応する断面を示している。なお、実施の形態1と同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。図8に示すように、複数の伝熱管30のうち、相対的に狭い間隔を介して隣り合う2つの伝熱管30のそれぞれの対向面には、伝熱を促進する伝熱促進部36が設けられている。例えば、第2伝熱管30b及び第3伝熱管30cのそれぞれの対向面には、伝熱促進部36が設けられている。一方、相対的に広い間隔を介して隣り合う2つの伝熱管30のそれぞれの対向面には、伝熱促進部36が設けられていない。例えば、第1伝熱管30a及び第3伝熱管30cのそれぞれの対向面には、伝熱促進部36が設けられていない。伝熱促進部36は、例えば、伝熱管30の延伸方向に沿って延びる溝状の凹部、又は伝熱管30の延伸方向に沿って延びる線状の凸部などによって形成されている。伝熱管30が管部33、フィン部34及びフィン部35を有する場合には、伝熱促進部36は、管部33、フィン部34及びフィン部35のそれぞれに設けられるようにしてもよい。Embodiment 4.
The heat exchanger according to the fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a cross-sectional view showing the configuration of the
以上説明したように、本実施の形態に係る熱交換器20において、第2伝熱管30bと第3伝熱管30cとが互いに対向するそれぞれの対向面には、伝熱を促進する伝熱促進部36が設けられている。第1伝熱管30aと第3伝熱管30cとが互いに対向するそれぞれの対向面には、伝熱促進部36が設けられていない。この構成によれば、第2伝熱管30bと第3伝熱管30cとの間の風路では空気と内部流体との熱交換がより促進される。したがって、第2端部31bと第3端部31cとの間では、より積極的に着霜を生じさせるとともに霜50の成長を促進することができるため、第1端部31aと第3端部31cとの間では、着霜及び霜50の成長を相対的に抑制することができる。
As described above, in the
本実施の形態では、相対的に広い間隔を介して隣り合う2つの伝熱管30のそれぞれの対向面には、伝熱促進部36が設けられていないが、これらの対向面にも伝熱促進部36が設けられていてもよい。例えば、第1伝熱管30aと第3伝熱管30cとが互いに対向するそれぞれの対向面にも、伝熱促進部36が設けられていてもよい。これらの対向面にも伝熱促進部36が設けられることにより、熱交換器20の熱交換性能をさらに向上させることができる。
In the present embodiment, the heat
実施の形態5.
本発明の実施の形態5に係る熱交換器ユニット及び冷凍サイクル装置について説明する。図9は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置100の構成を示す回路図である。本実施の形態では、冷凍サイクル装置100として、空気調和機を例示している。図9に示すように、冷凍サイクル装置100は、冷媒を循環させる冷凍サイクル回路10を有している。冷凍サイクル回路10は、圧縮機11、四方弁12、室外熱交換器13、膨張弁14及び室内熱交換器15が冷媒配管を介して環状に接続された構成を有している。また、冷凍サイクル装置100は、室外熱交換器13に空気を送風する送風機16と、室内熱交換器15に空気を送風する送風機17と、を有している。冷凍サイクル装置100では、圧縮機11が駆動されることにより、冷媒が相変化しながら冷凍サイクル回路10を循環する冷凍サイクルが実行される。室外熱交換器13では、送風機16により送風される空気と、内部流体である冷媒との熱交換が行われる。室内熱交換器15では、送風機17により送風される空気と、内部流体である冷媒との熱交換が行われる。Embodiment 5.
The heat exchanger unit and the refrigeration cycle apparatus according to the fifth embodiment of the present invention will be described. FIG. 9 is a circuit diagram showing the configuration of the
冷凍サイクル回路10に充填される冷媒としては、R410A、R32又はHFO−1234yf等の冷媒を用いることができる。圧縮機11に使用される冷凍機油としては、鉱油系、アルキルベンゼン油系、エステル油系、エーテル油系又はフッ素油系など、冷媒との相溶性の有無に関わらず種々の冷凍機油を用いることができる。
As the refrigerant filled in the
室外熱交換器13には、実施の形態1〜4のいずれかの熱交換器20が用いられている。室外熱交換器13は、複数の伝熱管30のそれぞれが上下方向に延伸するように、室外機110に設置されている。また、室内熱交換器15にも、実施の形態1〜4のいずれかの熱交換器20を用いることができる。この場合、室内熱交換器15は、複数の伝熱管30のそれぞれが上下方向に延伸するように、室内機120に設置される。
As the
冷凍サイクル装置100は、室外機110及び室内機120を有している。室外機110には、圧縮機11、四方弁12、室外熱交換器13、膨張弁14及び送風機16が収容されている。室内機120には、室内熱交換器15及び送風機17が収容されている。室外機110及び室内機120はいずれも、少なくとも熱交換器を収容する熱交換器ユニットである。
The
冷凍サイクル装置100の動作について、冷房運転を例に挙げて説明する。圧縮機11から吐出された高圧のガス冷媒は、四方弁12を経由し、室外熱交換器13に流入する。冷房運転時には、室外熱交換器13は凝縮器として機能する。すなわち、室外熱交換器13では、内部を流通する冷媒と、送風機16により送風される室外空気との熱交換が行われ、冷媒の凝縮熱が室外空気に放熱される。これにより、室外熱交換器13に流入したガス冷媒は、凝縮して高圧の液冷媒となる。
The operation of the
室外熱交換器13から流出した液冷媒は、膨張弁14で減圧されて低圧の二相冷媒となる。膨張弁14から流出した二相冷媒は、室内熱交換器15に流入する。冷房運転時には、室内熱交換器15は蒸発器として機能する。すなわち、室内熱交換器15では、内部を流通する冷媒と、送風機17により送風される室内空気との熱交換が行われ、冷媒の蒸発熱が室内空気から吸熱される。これにより、室内熱交換器15に流入した二相冷媒は、蒸発して低圧のガス冷媒となる。室内熱交換器15から流出したガス冷媒は、四方弁12を経由して圧縮機11に吸入される。圧縮機11に吸入されたガス冷媒は、圧縮されて高圧のガス冷媒となる。冷房運転時には、以上の冷凍サイクルが連続的に繰り返し実行される。説明を省略するが、暖房運転時には、四方弁12によって冷媒の流れ方向が切り替えられ、室外熱交換器13が蒸発器として機能し、室内熱交換器15が凝縮器として機能する。
The liquid refrigerant flowing out of the
以上説明したように、本実施の形態に係る熱交換器ユニットは、熱交換器20と、熱交換器20に空気を送風する送風機と、を備えている。熱交換器ユニットは、例えば、室外機110又は室内機120である。この構成によれば、風路の閉塞による熱交換性能の急激な低下を防止できる熱交換器20を備えた熱交換器ユニットを実現することができる。
As described above, the heat exchanger unit according to the present embodiment includes a
また、本実施の形態に係る熱交換器ユニットにおいて、熱交換器20は、第1伝熱管30a、第2伝熱管30b及び第3伝熱管30cのそれぞれが上下方向に延伸するように配置されている。この構成によれば、熱交換器ユニットにおいて熱交換器20の排水性を向上させることができる。
Further, in the heat exchanger unit according to the present embodiment, the
また、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置100は、本実施の形態に係る熱交換器ユニットを備えている。この構成によれば、風路の閉塞による熱交換性能の急激な低下を防止できる熱交換器20を備えた冷凍サイクル装置100を実現することができる。
Further, the
上記実施の形態1〜5では、伝熱管30の延伸方向が重力方向に平行となる縦流れ式の熱交換器20を例に挙げたが、本発明はこれに限られない。本発明は、伝熱管30の延伸方向が水平方向となる横流れ式の熱交換器、又は伝熱管30の延伸方向が重力方向及び水平方向のいずれに対しても傾いた熱交換器にも適用できる。
In the above-described first to fifth embodiments, the vertical flow
また、上記実施の形態1〜5では、熱交換器20の伝熱管30を流通する内部流体として冷媒を例に挙げたが、本発明はこれに限られない。熱交換器20の伝熱管30を流通する内部流体としては、水又はブラインなどの液体を含む他の流体を用いることもできる。
Further, in the first to fifth embodiments, the refrigerant is used as an example as the internal fluid flowing through the
上記の各実施の形態や変形例は、互いに組み合わせて実施することが可能である。 Each of the above embodiments and modifications can be implemented in combination with each other.
10 冷凍サイクル回路、11 圧縮機、12 四方弁、13 室外熱交換器、14 膨張弁、15 室内熱交換器、16、17 送風機、20 熱交換器、21 第1分配器、22 第2分配器、30 伝熱管、30a 第1伝熱管、30b 第2伝熱管、30c 第3伝熱管、31a 第1端部、31b 第2端部、31c 第3端部、32a 第4端部、32b 第5端部、32c 第6端部、33 管部、34、35 フィン部、36 伝熱促進部、40 流体通路、41、42 間隙、50 霜、100 冷凍サイクル装置、110 室外機、120 室内機、D1 第1間隔、D2 第2間隔、D3 第3間隔、D4 第4間隔。 10 Refrigeration cycle circuit, 11 Compressor, 12 Four-way valve, 13 Outdoor heat exchanger, 14 Expansion valve, 15 Indoor heat exchanger, 16, 17 Blower, 20 Heat exchanger, 21 1st distributor, 22 2nd distributor , 30 heat transfer tube, 30a first heat transfer tube, 30b second heat transfer tube, 30c third heat transfer tube, 31a first end, 31b second end, 31c third end, 32a fourth end, 32b fifth End, 32c 6th end, 33 pipe, 34, 35 fin, 36 heat transfer promotion, 40 fluid passage, 41, 42 gap, 50 frost, 100 refrigeration cycle device, 110 outdoor unit, 120 indoor unit, D1 1st interval, D2 2nd interval, D3 3rd interval, D4 4th interval.
本発明に係る熱交換器は、第1伝熱管と、前記第1伝熱管と並列して配置された第2伝熱管と、前記第1伝熱管と前記第2伝熱管との間に配置され、前記第1伝熱管及び前記第2伝熱管のいずれとも間隙を介して隣り合う第3伝熱管と、を含み互いに並列して配置された複数の伝熱管を備え、前記第1伝熱管と前記第3伝熱管との間には、前記第1伝熱管と前記第3伝熱管とを接続する伝熱フィンが設けられておらず、前記第2伝熱管と前記第3伝熱管との間には、前記第2伝熱管と前記第3伝熱管とを接続する伝熱フィンが設けられておらず、前記第1伝熱管、前記第2伝熱管及び前記第3伝熱管は、空気の流れで上流側に第1端部、第2端部及び第3端部をそれぞれ有しており、前記第1端部と前記第3端部とは、第1間隔で離れており、前記第2端部と前記第3端部とは、第2間隔で離れており、前記第1間隔は、前記第2間隔よりも広くなっており、前記複数の伝熱管のうち互いに隣り合う2つの伝熱管同士は、前記第1間隔又は前記第2間隔で離れており、前記複数の伝熱管は、前記第1間隔と前記第2間隔とが前記複数の伝熱管の並列方向で交互に繰り返されるように配列しているものである。
また、本発明に係る熱交換器ユニットは、本発明に係る熱交換器と、前記熱交換器に空気を送風する送風機と、を備えるものである。
また、本発明に係る冷凍サイクル装置は、本発明に係る熱交換器ユニットを備えるものである。
The heat exchanger according to the present invention is arranged between the first heat transfer tube, the second heat transfer tube arranged in parallel with the first heat transfer tube, and the first heat transfer tube and the second heat transfer tube. A plurality of heat transfer tubes arranged in parallel with each other, including a third heat transfer tube adjacent to each of the first heat transfer tube and the second heat transfer tube via a gap, are provided, and the first heat transfer tube and the said A heat transfer fin for connecting the first heat transfer tube and the third heat transfer tube is not provided between the third heat transfer tube, and the second heat transfer tube and the third heat transfer tube are separated from each other. Is not provided with heat transfer fins for connecting the second heat transfer tube and the third heat transfer tube, and the first heat transfer tube, the second heat transfer tube, and the third heat transfer tube are formed by an air flow. It has a first end portion, a second end portion, and a third end portion on the upstream side, respectively, and the first end portion and the third end portion are separated by a first interval, and the second end portion is provided. the said third end section, are separated by a second distance, said first distance, said has wide Kuna' than the second distance, the two heat transfer tubes adjacent to each other among the plurality of heat transfer tubes The heat transfer tubes are separated from each other by the first interval or the second interval so that the first interval and the second interval are alternately repeated in the parallel direction of the plurality of heat transfer tubes. It is an array .
Further, the heat exchanger unit according to the present invention includes a heat exchanger according to the present invention and a blower that blows air to the heat exchanger.
Further, the refrigeration cycle apparatus according to the present invention includes a heat exchanger unit according to the present invention.
Claims (7)
前記第1伝熱管と並列して配置された第2伝熱管と、
前記第1伝熱管と前記第2伝熱管との間に配置され、前記第1伝熱管及び前記第2伝熱管のいずれとも間隙を介して隣り合う第3伝熱管と、
を備え、
前記第1伝熱管と前記第3伝熱管との間には、前記第1伝熱管と前記第3伝熱管とを接続する伝熱フィンが設けられておらず、
前記第2伝熱管と前記第3伝熱管との間には、前記第2伝熱管と前記第3伝熱管とを接続する伝熱フィンが設けられておらず、
前記第1伝熱管、前記第2伝熱管及び前記第3伝熱管は、空気の流れで上流側に第1端部、第2端部及び第3端部をそれぞれ有しており、
前記第1端部と前記第3端部とは、第1間隔で離れており、
前記第2端部と前記第3端部とは、第2間隔で離れており、
前記第1間隔は、前記第2間隔よりも広い熱交換器。The first heat transfer tube and
The second heat transfer tube arranged in parallel with the first heat transfer tube and
A third heat transfer tube arranged between the first heat transfer tube and the second heat transfer tube and adjacent to both the first heat transfer tube and the second heat transfer tube via a gap, and a third heat transfer tube.
With
A heat transfer fin for connecting the first heat transfer tube and the third heat transfer tube is not provided between the first heat transfer tube and the third heat transfer tube.
A heat transfer fin for connecting the second heat transfer tube and the third heat transfer tube is not provided between the second heat transfer tube and the third heat transfer tube.
The first heat transfer tube, the second heat transfer tube, and the third heat transfer tube have a first end portion, a second end portion, and a third end portion on the upstream side in the flow of air, respectively.
The first end portion and the third end portion are separated from each other at the first interval.
The second end and the third end are separated by a second interval.
The first interval is a heat exchanger wider than the second interval.
前記第4端部と前記第6端部とは、第3間隔で離れており、
前記第5端部と前記第6端部とは、第4間隔で離れており、
前記第3間隔は、前記第1間隔よりも狭く、
前記第4間隔は、前記第2間隔よりも広い請求項1に記載の熱交換器。The first heat transfer tube, the second heat transfer tube, and the third heat transfer tube have a fourth end portion, a fifth end portion, and a sixth end portion on the downstream side in the flow of air, respectively.
The fourth end and the sixth end are separated by a third interval.
The fifth end and the sixth end are separated by a fourth interval.
The third interval is narrower than the first interval,
The heat exchanger according to claim 1, wherein the fourth interval is wider than the second interval.
前記第1伝熱管と前記第3伝熱管とが互いに対向するそれぞれの対向面には、前記伝熱促進部が設けられていない請求項1又は請求項2に記載の熱交換器。A heat transfer promoting unit for promoting heat transfer is provided on each facing surface of the second heat transfer tube and the third heat transfer tube facing each other.
The heat exchanger according to claim 1 or 2, wherein the heat transfer promoting portion is not provided on the facing surfaces of the first heat transfer tube and the third heat transfer tube facing each other.
前記熱交換器に空気を送風する送風機と、
を備える熱交換器ユニット。The heat exchanger according to any one of claims 1 to 4.
A blower that blows air to the heat exchanger and
Heat exchanger unit equipped with.
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