JPWO2020165970A1

JPWO2020165970A1 - 空気調和用熱交換器

Info

Publication number: JPWO2020165970A1
Application number: JP2020571962A
Authority: JP
Inventors: 功介山口
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2019-02-13
Filing date: 2019-02-13
Publication date: 2021-10-14
Anticipated expiration: 2039-02-13
Also published as: WO2020165970A1; JP7003306B2

Abstract

空気調和用熱交換器は、一方向に間隔を空けて並べられ、切欠き穴が形成された複数のフィンと、複数のフィンの切欠き穴に挿入され、一方向の端部で折り返す折り返し部を有する伝熱管と、伝熱管の一方向の端部に設けられ、折り返し部が挿入される挿入穴の縁部から立設する壁部を有するホルダと、を備え、ホルダの壁部の内面が親水性を有する。

Description

本発明は、伝熱管の折り返し部が挿入される挿入穴が形成されたホルダを備える空気調和用熱交換器に関する。

従来、複数のフィンと複数の伝熱管とホルダとを備える空気調和用熱交換器が知られている。複数のフィンは、空気調和用熱交換器の幅方向に間隔を空けて並べられており、切欠き穴が形成されている。伝熱管は、複数のフィンの切欠き穴に挿入され、端部で折り返す折り返し部を有する。ホルダには、折り返し部が挿入される挿入穴が形成されており、ホルダは、空気調和用熱交換器の強度を確保し、空気調和用熱交換器に流れる空気の風路を最適化する。ここで、ホルダは、例えば樹脂製である。空気調和用熱交換器が蒸発器として作用する際、伝熱管の内部に流れる冷媒によって伝熱管が冷却され、伝熱管の表面に結露が発生する場合がある。

特許文献１には、ホルダに相当する第１の管板及び第２の管板において、伝熱管のうちＵ字型に折り返されたリターン側に係合する係合部の鉛直下面に、切り欠きによる溝が形成された空気調和機用熱交換器が開示されている。特許文献１は、伝熱管が結露して、結露水が伝熱管から第１の管板及び第２の管板に移動しても、移動した結露水を溝から排出しようとするものである。特許文献２には、ホルダに相当する熱交換器固定板において、伝熱管のヘアピン部が挿入される挿入穴の最下部に溝部が形成された空気調和機が開示されている。特許文献２は、伝熱管が結露して、結露水が伝熱管から熱交換器固定板に移動しても、移動した結露水を溝部から排出しようとするものである。

特開２００６−２０７８７９号公報特開２００３−４２４７５号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２は、伝熱管の折り返し部に付着した結露水が伝熱管とホルダとに跨ると、結露水が保持されてしまい、結露水が伝熱管から離脱するまでに時間がかかる。従って、結露水が伝熱管に長時間付着することによって、伝熱管が腐食するおそれがある。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、伝熱管の腐食を抑制する空気調和用熱交換器を提供するものである。

本発明に係る空気調和用熱交換器は、一方向に間隔を空けて並べられ、切欠き穴が形成された複数のフィンと、複数のフィンの切欠き穴に挿入され、一方向の端部で折り返す折り返し部を有する伝熱管と、伝熱管の一方向の端部に設けられ、折り返し部が挿入される挿入穴の縁部から立設する壁部を有するホルダと、を備え、ホルダの壁部の内面が親水性を有する。

本発明によれば、ホルダの壁部の内面が親水性を有している。このため、伝熱管の折り返し部に付着した結露水が伝熱管とホルダとに跨っても、結露水は直ちにホルダに移動する。従って、結露水が伝熱管に長時間付着することを抑制することができる。よって、伝熱管の腐食を抑制することができる。

本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１を示す回路図である。本発明の実施の形態１に係る空気調和用熱交換器１１を示す斜視図である。本発明の実施の形態１に係るホルダ４０を示す正面図である。本発明の実施の形態１に係る折り返し部３１及び壁部４２を示す斜視図である。本発明の実施の形態１に係る折り返し部３１及び壁部４２を示す正面図である。本発明の実施の形態１における結露水５０の状態を示す図である。本発明の実施の形態１における結露水５０の状態を示す図である。本発明の実施の形態１における結露水５０の状態を示す図である。本発明の実施の形態２に係る折り返し部３１及び壁部１４２を示す斜視図である。本発明の実施の形態３に係る折り返し部３１及び壁部２４２を示す正面図である。本発明の実施の形態４に係る折り返し部３１及び壁部３４２を示す正面図である。

以下、本発明に係る空気調和用熱交換器の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、以下の説明において、理解を容易にするために方向を表す用語を適宜用いるが、これは説明のためのものであって、これらの用語は本発明を限定するものではない。方向を表す用語としては、例えば、「上」、「下」、「右」、「左」、「前」又は「後」等が挙げられる。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１を示す回路図である。図１に示すように、空気調和装置１は、室内の空気を調整する装置であり、室外機２と、室内機３とを備えている。室外機２には、例えば圧縮機６、流路切替装置７、室外熱交換器８、室外送風機９及び膨張部１０が設けられている。室内機３には、例えば空気調和用熱交換器１１及び送風機１２が設けられている。

圧縮機６、流路切替装置７、室外熱交換器８、膨張部１０及び空気調和用熱交換器１１が冷媒配管５により接続されて冷媒回路４が構成されている。圧縮機６は、低温且つ低圧の状態の冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮して高温且つ高圧の状態の冷媒にして吐出するものである。流路切替装置７は、冷媒回路４において冷媒が流れる方向を切り替えるものであり、例えば四方弁である。室外熱交換器８は、例えば室外空気と冷媒との間で熱交換するものである。室外熱交換器８は、冷房運転時には凝縮器として作用し、暖房運転時には蒸発器として作用する。室外送風機９は、室外熱交換器８に室外空気を送る機器である。

膨張部１０は、冷媒を減圧して膨張する減圧弁又は膨張弁である。膨張部１０は、例えば開度が調整される電子式膨張弁である。空気調和用熱交換器１１は、例えば室内空気と冷媒との間で熱交換するものである。空気調和用熱交換器１１は、冷房運転時には蒸発器として作用し、暖房運転時には凝縮器として作用する。送風機１２は、空気調和用熱交換器１１に室内空気を送る機器である。

（運転モード、冷房運転）
次に、空気調和装置１の運転モードについて説明する。先ず、冷房運転について説明する。冷房運転において、圧縮機６に吸入された冷媒は、圧縮機６によって圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出する。圧縮機６から吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置７を通過して、凝縮器として作用する室外熱交換器８に流入し、室外熱交換器８において、室外送風機９によって送られる室外空気と熱交換されて凝縮して液化する。凝縮された液状態の冷媒は、膨張部１０に流入し、膨張部１０において膨張及び減圧されて低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。そして、気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する空気調和用熱交換器１１に流入し、空気調和用熱交換器１１において、送風機１２によって送られる室内空気と熱交換されて蒸発してガス化する。このとき、室内空気が冷やされ、室内において冷房が実施される。蒸発した低温且つ低圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置７を通過して、圧縮機６に吸入される。

（運転モード、暖房運転）
次に、暖房運転について説明する。暖房運転において、圧縮機６に吸入された冷媒は、圧縮機６によって圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出する。圧縮機６から吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置７を通過して、凝縮器として作用する空気調和用熱交換器１１に流入し、空気調和用熱交換器１１において、送風機１２によって送られる室内空気と熱交換されて凝縮して液化する。このとき、室内空気が暖められ、室内において暖房が実施される。凝縮された液状態の冷媒は、膨張部１０に流入し、膨張部１０において膨張及び減圧されて低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。そして、気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する室外熱交換器８に流入し、室外熱交換器８において、室外送風機９によって送られる室外空気と熱交換されて蒸発してガス化する。蒸発した低温且つ低圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置７を通過して、圧縮機６に吸入される。

（空気調和用熱交換器１１）
図２は、本発明の実施の形態１に係る空気調和用熱交換器１１を示す斜視図である。図２に示すように、空気調和用熱交換器１１は、複数のフィン２０と、複数の伝熱管３０と、ホルダ４０とを備えている。

（フィン２０）
複数のフィン２０は、空気調和用熱交換器１１の幅方向である一方向に間隔を空けて並べられ、切欠き穴２１が形成されている。空気調和用室内機の内部に吸い込まれた室内空気は、フィン２０同士の間を通過する。

（伝熱管３０）
伝熱管３０は、例えば金属製であり、複数のフィン２０の切欠き穴２１に挿入され、一方向の端部で折り返す折り返し部３１を有する。伝熱管３０の内部には、冷媒が流れており、フィン２０同士の間から伝熱管３０の一部が露出している。これにより、フィン２０同士の間を通過する室内空気が伝熱管３０に当たり、伝熱管３０の内部に流れる冷媒と、室内空気との間で熱交換が行われる。なお、伝熱管３０の一部には、冷媒配管５が接続されている。

（ホルダ４０）
ホルダ４０は、フィン２０と伝熱管３０とが組み合わされたユニットの一方向の端部に設けられ、空気調和用熱交換器１１の強度を確保し、伝熱管３０の折り返し部３１を保護する機能を有する。また、ホルダ４０は、空気調和用熱交換器１１に流れる空気の風路を最適化する。具体的に、ホルダ４０は、空気調和用熱交換器１１に流れ込む空気を、折り返し部３１が配置されている空気調和用熱交換器１１の側部ではなく、フィン２０が配置されている空気調和用熱交換器１１の中央部に集中させる機能を有する。ホルダ４０は、例えば樹脂製である。

図３は、本発明の実施の形態１に係るホルダ４０を示す正面図であり、図４は、本発明の実施の形態１に係る折り返し部３１及び壁部４２を示す斜視図であり、図５は、本発明の実施の形態１に係る折り返し部３１及び壁部４２を示す正面図である。図３〜図５に示すように、ホルダ４０には、伝熱管３０の折り返し部３１が挿入される挿入穴４１が形成されている。そして、ホルダ４０は、挿入穴４１の縁部から一方向に立設する壁部４２を有している。

（壁部４２）
壁部４２の内面４２ａは、親水性又は超親水性を有している。また、壁部４２の内面４２ａの親水性の度合いは、伝熱管３０の折り返し部３１の表面の親水性の度合いよりも高い。壁部４２の高さは、伝熱管３０の折り返し部３１のうち、ホルダ４０から露出する部分の頂点の高さよりも高い。壁部４２は、複数の折り返し部３１を囲繞している。ここで、ホルダ４０において、図３に示すように、一つの壁部４２が一つの折り返し部３１を囲繞する部分と、図２に示すように、一つの壁部４２が複数の折り返し部３１をまとめて囲繞する部分とが存在する。

図６〜図８は、本発明の実施の形態１における結露水５０の状態を示す図である。次に、伝熱管３０に結露が発生した場合の結露水５０の状態について説明する。空気調和装置が主に冷房運転を実施して空気調和用熱交換器１１が蒸発器として作用する際、伝熱管３０の内部に流れる冷媒によって伝熱管３０が冷却される。このとき、伝熱管３０の周囲の湿度が高いと、伝熱管３０の表面に結露が発生する場合がある。図６は、伝熱管３０の折り返し部３１に結露が発生した際の初期状態を示す図である。図６に示すように、伝熱管３０の折り返し部３１に結露が発生すると、冷房運転が続けられる間に結露水５０の量が次第に多くなる。

図７は、結露水５０が伝熱管３０の折り返し部３１とホルダ４０の壁部４２とに跨った状態を示す図である。伝熱管３０の折り返し部３１に発生した結露水５０の量が多くなると、図７に示すように、結露水５０が伝熱管３０の折り返し部３１とホルダ４０の壁部４２とに跨って付着する。図８は、結露水５０がホルダ４０の壁部４２に移動した状態を示す図である。前述の如く、ホルダ４０の壁部４２の内面４２ａは親水性を有するため、伝熱管３０の折り返し部３１とホルダ４０の壁部４２とに跨った結露水５０は、図８に示すように、伝熱管３０の折り返し部３１側よりもホルダ４０の壁部４２側に優先して移動して滑落する。

本実施の形態１は、ホルダ４０の壁部４２の内面４２ａが親水性を有しているため、ホルダ４０の壁部４２の内面４２ａが、伝熱管３０の折り返し部３１から所定の量の結露水５０を吸い取る機能を有しているといえる。また、前述の如く、壁部４２の内面４２ａの親水性の度合いは、伝熱管３０の折り返し部３１の表面の親水性の度合いよりも高い。このため、伝熱管３０の折り返し部３１とホルダ４０の壁部４２とに跨った結露水５０は、伝熱管３０の折り返し部３１側よりもホルダ４０の壁部４２側に更に優先して移動し易くなる。

本実施の形態１によれば、ホルダ４０の壁部４２の内面４２ａが親水性を有している。このため、伝熱管３０の折り返し部３１に付着した結露水５０が伝熱管３０とホルダ４０とに跨っても、結露水５０は直ちにホルダ４０に移動する。従って、結露水５０が伝熱管３０に長時間付着することを抑制することができる。よって、伝熱管３０の腐食を抑制することができる。このように、本実施の形態１は、伝熱管３０に付着する結露水５０の量を減らし、結露水５０の付着時間を短くすることができるため、伝熱管３０が腐食する時間を減らすことができる。従って、高寿命の空気調和用熱交換器１１を実現することができる。

実施の形態２．
図９は、本発明の実施の形態２に係る折り返し部３１及び壁部１４２を示す斜視図である。本実施の形態２は、ホルダ１４０の壁部１４２の下部に排水穴１４３が形成されている点で、実施の形態１と相違する。本実施の形態２では、実施の形態１と同一の部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

図９に示すように、排水穴１４３は、ホルダ１４０の壁部１４２の下部に形成されており、壁部１４２に付着した結露水５０を排出する。ここで、実施の形態１と同様に、ホルダ１４０の壁部１４２の内面４２ａは、親水性を有する。このため、伝熱管３０の折り返し部３１とホルダ１４０の壁部１４２とに跨った結露水５０は、伝熱管３０の折り返し部３１側よりもホルダ１４０の壁部１４２側に優先して移動して滑落する。滑落した結露水５０は、排水穴１４３を通って、ドレンパン（図示せず）等に落下する。これにより、結露水５０がホルダ１４０の壁部１４２の下部に滞留することを抑制することができる。従って、伝熱管３０に付着する結露水５０の量を減らし、結露水５０の付着時間を短くすることができるため、伝熱管３０の腐食を抑制することができる。

実施の形態３．
図１０は、本発明の実施の形態３に係る折り返し部３１及び壁部２４２を示す正面図である。本実施の形態３は、伝熱管３０の折り返し部３１とホルダ２４０の壁部２４２との間の距離が、閾値よりも長い点で、実施の形態１と相違する。本実施の形態３では、実施の形態１と同一の部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

図１０に示すように、伝熱管３０の折り返し部３１とホルダ２４０の壁部２４２との間の距離が、予め決められた閾値よりも長い。ここで、閾値は、結露水５０が伝熱管３０の折り返し部３１とホルダ２４０の壁部２４２とに跨り難くなるように適宜決定される。伝熱管３０の折り返し部３１とホルダ２４０の壁部２４２とが密接している場合、結露水５０が伝熱管３０の折り返し部３１とホルダ２４０の壁部２４２とに跨り易くなる。本実施の形態３は、伝熱管３０の折り返し部３１とホルダ２４０の壁部２４２との間の距離が閾値よりも長いため、結露水５０が伝熱管３０の折り返し部３１とホルダ２４０の壁部２４２とに跨り難い。従って、伝熱管３０の折り返し部３１に付着した結露水５０がそのまま保持される時間が短くなり、伝熱管３０の腐食を抑制することができる。

実施の形態４．
図１１は、本発明の実施の形態４に係る折り返し部３１及び壁部３４２を示す正面図である。本実施の形態４は、伝熱管３０の折り返し部３１とホルダ３４０の壁部３４２の下部との間の距離Ａは、伝熱管３０の折り返し部３１とホルダ３４０の壁部３４２の上部との間の距離Ｂよりも長い点で、実施の形態１と相違する。本実施の形態４では、実施の形態１と同一の部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

図１１に示すように、伝熱管３０の折り返し部３１とホルダ３４０の壁部３４２の下部との間の距離Ａは、伝熱管３０の折り返し部３１とホルダ３４０の壁部３４２の上部との間の距離Ｂよりも長い。この場合、折り返し部３１の下端と壁部３４２の下端との間の距離Ａは、例えば３ｍｍ以上とすることが好ましい。空気調和装置１の冷房運転の負荷が高い場合、伝熱管３０に発生する結露水５０の量が想定される排水能力を上回るおそれがある。本実施の形態４では、伝熱管３０の折り返し部３１とホルダ３４０の壁部３４２の下部との間の距離Ａは、伝熱管３０の折り返し部３１とホルダ３４０の壁部３４２の上部との間の距離Ｂよりも長い。このため、折り返し部３１の上部に付着した結露水５０は、壁部３４２の上部において壁部３４２側に移動し易くなると共に、折り返し部３１の下部が、壁部３４２の下部において一時的に滞留した結露水５０に浸らない。従って、伝熱管３０の腐食を抑制することができる。

１空気調和装置、２室外機、３室内機、４冷媒回路、５冷媒配管、６圧縮機、７流路切替装置、８室外熱交換器、９室外送風機、１０膨張部、１１空気調和用熱交換器、１２送風機、２０フィン、２１切欠き穴、３０伝熱管、３１折り返し部、４０ホルダ、４１挿入穴、４２壁部、４２ａ内面、５０結露水、１４０ホルダ、１４２壁部、１４３排水穴、２４０ホルダ、２４２壁部、３４０ホルダ、３４２壁部。

本発明に係る空気調和用熱交換器は、一方向に間隔を空けて並べられ、切欠き穴が形成された複数のフィンと、複数のフィンの切欠き穴に挿入され、一方向の端部で折り返す折り返し部を有する伝熱管と、伝熱管の一方向の端部に設けられ、折り返し部が挿入される挿入穴の縁部から立設する壁部を有するホルダと、を備え、ホルダの壁部の内面が親水性を有し、伝熱管の折り返し部とホルダの壁部の下部との間の距離は、伝熱管の折り返し部とホルダの壁部の上部との間の距離よりも長い。

Claims

一方向に間隔を空けて並べられ、切欠き穴が形成された複数のフィンと、
複数の前記フィンの前記切欠き穴に挿入され、前記一方向の端部で折り返す折り返し部を有する伝熱管と、
前記伝熱管の前記一方向の端部に設けられ、前記折り返し部が挿入される挿入穴の縁部から立設する壁部を有するホルダと、を備え、
前記ホルダの前記壁部の内面が親水性を有する
空気調和用熱交換器。
前記ホルダの前記壁部の下部には、
前記壁部に付着した結露水を排出する排水穴が形成されている
請求項１記載の空気調和用熱交換器。
前記伝熱管の前記折り返し部と前記ホルダの前記壁部との間の距離が、予め決められた閾値よりも長い
請求項１又は２記載の空気調和用熱交換器。
前記伝熱管の前記折り返し部と前記ホルダの前記壁部の下部との間の距離は、前記伝熱管の前記折り返し部と前記ホルダの前記壁部の上部との間の距離よりも長い
請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気調和用熱交換器。
前記ホルダの前記壁部の親水性の度合いは、前記伝熱管の前記折り返し部の親水性の度合いよりも高い
請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気調和用熱交換器。