WO2012098919A1 - 熱交換器および空気調和機 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態1について説明する。実施形態1の熱交換器(30)は、後述する空気調和機(10)の室外熱交換器(23)を構成している。
本実施形態の熱交換器(30)を備えた空気調和機(10)について、図1を参照しながら説明する。
空気調和機(10)は、室外ユニット(11)及び室内ユニット(12)を備えている。室外ユニット(11)と室内ユニット(12)は、液側連絡配管(13)及びガス側連絡配管(14)を介して互いに接続されている。空気調和機(10)では、室外ユニット(11)、室内ユニット(12)、液側連絡配管(13)、及びガス側連絡配管(14)によって、冷媒回路(20)が形成されている。
空気調和機(10)は、冷房運転を行う。冷房運転中には、四方切換弁(22)が第1状態に設定される。また、冷房運転中には、室外ファン(15)及び室内ファン(16)が運転される。
空気調和機(10)は、暖房運転を行う。暖房運転中には、四方切換弁(22)が第2状態に設定される。また、暖房運転中には、室外ファン(15)及び室内ファン(16)が運転される。
上述したように、暖房運転中には、室外熱交換器(23)が蒸発器として機能する。外気温が低い運転条件では、室外熱交換器(23)における冷媒の蒸発温度が0℃を下回る場合があり、この場合には、室外空気中の水分が霜となって室外熱交換器(23)に付着する。そこで、空気調和機(10)は、例えば暖房運転の継続時間が所定値(たとえは数十分)に達する毎に、除霜動作を行う。
空気調和機(10)の室外熱交換器(23)を構成する本実施形態の熱交換器(30)について、図2~8を適宜参照しながら説明する。
図2及び図3に示すように、本実施形態の熱交換器(30)は、一つの第1ヘッダ集合管(31)と、一つの第2ヘッダ集合管(32)と、多数の扁平管(33)と、多数のフィン(36)とを備えている。第1ヘッダ集合管(31)、第2ヘッダ集合管(32)、扁平管(33)、及びフィン(36)は、何れもアルミニウム合金製の部材であって、互いにロウ付けによって接合されている。
図4に示すように、フィン(36)は、金属板をプレス加工することによって形成された縦長の板状フィンである。フィン(36)の厚さは、概ね0.1mm程度である。
フィン(36)に形成された膨出部(81~83)の配置と形状について、詳細に説明する。なお、この説明で用いる「右」及び「左」は、フィン(36)を風上側(即ち、熱交換器(30)の前面側)から見た場合の方向を意味する。
フィン(36)に形成されたルーバー(50,60)の配置と形状について、詳細に説明する。なお、この説明で用いる「右」及び「左」は、フィン(36)を風上側(即ち、熱交換器(30)の前面側)から見た場合の方向を意味する。
熱交換器(30)を通過する空気の流れについて、図7を参照しながら説明する。
上述したように、本実施形態の熱交換器(30)は、空気調和機(10)の室外熱交換器(23)を構成している。空気調和機(10)は暖房運転を行うが、室外熱交換器(23)における冷媒の蒸発温度が0℃を下回る運転状態では、室外空気中の水分が霜となって室外熱交換器(23)に付着する。このため、空気調和機(10)は、室外熱交換器(23)に付着した霜を融かすための除霜動作を行う。除霜動作中には、霜が融解することによってドレン水が生成する。
室外熱交換器(23)を構成する熱交換器(30)に霜が付着する過程について説明する。熱交換器(30)の通風路(40)へ流入した空気は、フィン(36)の伝熱部(70)を介して扁平管(33)の流体通路(34)を流れる冷媒と熱交換する。そして、伝熱部(70)の表面温度が0℃未満となっている状態では、空気中の水分が凍結し、霜となって伝熱部(70)の表面に付着する。
空気調和機(10)の除霜動作中における熱交換器(30)での霜とドレン水の状態について説明する。除霜動作中には、熱交換器(30)に付着した霜が融解してドレン水となり、生成したドレン水が熱交換器(30)から排出されてゆく。
上述したように、本実施形態の熱交換器(30)によれば、空気調和機(10)の暖房運転中において、フィン(36)の伝熱部(70)の風上寄りの部分だけでなく風下寄りの部分にも霜を付着させることができる。従って、空気調和機(10)の室外熱交換器(23)を本実施形態の熱交換器(30)で構成すれば、暖房運転の継続時間を延ばすことができる。
本発明の実施形態2について説明する。実施形態2の熱交換器(30)は、実施形態1の熱交換器(30)と同様に、空気調和機(10)の室外熱交換器(23)を構成している。以下では、本実施形態の熱交換器(30)について、図9~12を適宜参照しながら説明する。
図9及び図10に示すように、本実施形態の熱交換器(30)は、一つの第1ヘッダ集合管(31)と、一つの第2ヘッダ集合管(32)と、多数の扁平管(33)と、多数のフィン(35)とを備えている。第1ヘッダ集合管(31)、第2ヘッダ集合管(32)、扁平管(33)、及びフィン(35)は、何れもアルミニウム合金製の部材であって、互いにロウ付けによって接合されている。
図12に示すように、フィン(35)は、一定幅の金属板を折り曲げることによって形成されたコルゲートフィンであって、上下に蛇行する形状となっている。フィン(35)には、扁平管(33)の伸長方向に沿って、伝熱部(70)と中間板部(41)とが交互に形成されている。つまり、フィン(35)には、隣り合う扁平管(33)の間に配置されて扁平管(33)の伸長方向に並ぶ複数の伝熱部(70)が設けられている。また、フィン(35)には、突出板部(42)が設けられている。なお、図12では、後述する膨出部(81~83)とルーバー(50,60)の図示を省略している。
フィン(35)に形成された膨出部(81~83)の配置と形状について説明する。なお、この説明で用いる「右」及び「左」は、フィン(35)を風上側(即ち、熱交換器(30)の前面側)から見た場合の方向を意味する。
フィン(35)に形成されたルーバー(50,60)の配置と形状について説明する。なお、この説明で用いる「右」及び「左」は、フィン(35)を風上側(即ち、熱交換器(30)の前面側)から見た場合の方向を意味する。
本実施形態の熱交換器(30)によって得られる効果は、上記実施形態1の熱交換器(30)によって得られる効果と同じである。
本発明の実施形態3について説明する。実施形態3の熱交換器(30)は、実施形態1の熱交換器(30)においてフィン(36)の構成を変更したものである。ここでは、本実施形態の熱交換器(30)に設けられたフィン(36)について、実施形態1の熱交換器(30)に設けられたフィン(36)と異なる点を説明する。
本実施形態の熱交換器(30)によれば、実施形態1の熱交換器(30)と同様の効果が得られる。
実施形態1及び2の熱交換器(30)の変形例について説明する。
上記各実施形態の熱交換器(30)では、フィン(35,36)の各伝熱部(70)に形成された全ての風上側ルーバー(50)が、非対称ルーバーとなっていてもよい。
上記各実施形態の熱交換器(30)に設けられたフィン(35,36)の各伝熱部(70)では、風上端部(72)と中間部(71)の全体とに亘って複数の膨出部(81,82,83,84)が形成され、風下端部(73)だけにルーバー(60)が形成されていてもよい。
上記各実施形態の熱交換器(30)に設けられたフィン(35,36)の各伝熱部(70)では、ルーバー(50,60)の形成された部分が通風路(40)へ向かって膨出していてもよい。
上記各実施形態の熱交換器(30)に設けられたフィン(35,36)の各伝熱部(70)では、各ルーバー(50,60)の傾斜方向が逆向きとなっていてもよい。
20 冷媒回路
30 熱交換器
33 扁平管
34 流体通路(通路)
35 フィン
36 フィン
38 前縁
40 通風路
41 中間板部
45 切り欠き部
50 風上側ルーバー(ルーバー)
50a 風上側ルーバー(非対称ルーバー)
53 切り起こし端
54 主縁部
55 上側縁部
56 下側縁部
60 風下側ルーバー(ルーバー)
63 切り起こし端
64 主縁部
65 上側縁部
66 下側縁部
70 伝熱部
72 風上端部
73 風下端部
81 第1膨出部
82 第2膨出部
83 第3膨出部
84 第4膨出部
Claims (14)
- 側面が対向するように上下に配列され、内部に流体の通路(34)が形成される複数の扁平管(33)と、隣り合う上記扁平管(33)の間を空気が流れる複数の通風路(40)に区画する複数のフィン(35,36)とを備え、
上記フィン(35,36)は、隣り合う上記扁平管(33)の一方から他方に亘る板状に形成されて上記通風路(40)の側壁を構成する複数の伝熱部(70)を有する熱交換器であって、
上記フィン(35,36)の各伝熱部(70)には、
該伝熱部(70)を切り起こすことによって形成された複数のルーバー(50,60)と、
上記ルーバー(50,60)よりも風上側の部分に配置され、上記伝熱部(70)を膨出させることによって形成されて空気の通過方向と交わる方向へ延びる膨出部(81~83)とが設けられていることを特徴とする熱交換器。 - 請求項1において、
上記フィン(35,36)の各伝熱部(70)に設けられた上記ルーバー(50,60)のうち少なくとも上記膨出部(81~83)寄りに位置する一部のルーバー(50)は、該ルーバー(50)の風下側の切り起こし端(53)が該膨出部(81~83)の膨出方向に突出していることを特徴とする熱交換器。 - 請求項1又は2において、
上記ルーバー(50,60)の切り起こし端(53,63)は、主縁部(54,64)と、該主縁部(54,64)の上端から該ルーバー(50,60)の上端に亘る部分であって該主縁部(54,64)に対して傾斜した上側縁部(55,65)と、該主縁部(54,64)の下端から該ルーバー(50,60)の下端に亘る部分であって該主縁部(54,64)に対して傾斜した下側縁部(56,66)とで構成され、
上記フィン(35,36)の各伝熱部(70)では、少なくとも一部の上記ルーバー(50,60)が、上記下側縁部(56)の上記主縁部(54)に対する傾きが上記上側縁部(55)の上記主縁部(54)に対する傾きよりも緩やかな非対称ルーバーとなっていることを特徴とする熱交換器。 - 請求項3において、
上記フィン(35,36)の各伝熱部(70)では、上記扁平管(33)に隣接する部分に形成されたルーバー(50)が上記非対称ルーバーとなっていることを特徴とする熱交換器。 - 請求項1において、
上記フィン(35,36)の各伝熱部(70)は、上記扁平管(33)よりも風下に位置する風下端部(73)を備え、
上記フィン(35,36)の各伝熱部(70)では、上記風下端部(73)に上記ルーバー(60)が設けられていることを特徴とする熱交換器。 - 請求項1において、
上記フィン(35,36)の各伝熱部(70)では、複数の上記膨出部(81~83)が空気の通過方向に並んで設けられていることを特徴とする熱交換器。 - 請求項6において、
上記フィン(35,36)の各伝熱部(70)に形成された複数の上記膨出部(81~83)は、最も風上に位置する膨出部(81)の空気の通過方向の幅が最も広くなっていることを特徴とする熱交換器。 - 請求項6又は7において、
上記フィン(35,36)の各伝熱部(70)に形成された複数の上記膨出部(81~83)は、最も風上に位置する膨出部(81)の膨出方向の高さが最も低くなっていることを特徴とする熱交換器。 - 請求項6において、
上記フィン(35,36)の各伝熱部(70)では、該伝熱部(70)の風上側の端部(38)から該伝熱部(70)の空気の通過方向の中央よりも風下の位置までの部分に、複数の上記膨出部(81~83)が設けられていることを特徴とする熱交換器。 - 請求項6において、
上記フィン(35,36)の各伝熱部(70)は、上記扁平管(33)よりも風上に位置する風上端部(72)を備え、
上記フィン(35,36)の各伝熱部(70)では、上記風上端部(72)と該風上端部(72)の風下側の部分とに亘って、複数の上記膨出部(81~83)が設けられていることを特徴とする熱交換器。 - 請求項6において、
上記フィン(35,36)の各伝熱部(70)では、各膨出部(81~83)の下端が風下側ほど下方となるように傾斜していることを特徴とする熱交換器。 - 請求項1において、
上記フィン(36)は、上記扁平管(33)を差し込むための切り欠き部(45)が複数設けられた板状に形成され、上記扁平管(33)の伸長方向に互いに所定の間隔をおいて配置され、上記切り欠き部(45)の周縁で上記扁平管(33)を挟んでおり、
上記フィン(36)では、上下に隣り合う切り欠き部(45)の間の部分が上記伝熱部(70)を構成していることを特徴とする熱交換器。 - 請求項1において、
上記フィン(35)は、隣り合う上記扁平管(33)の間に配置された上下に蛇行するコルゲートフィンであって、上記扁平管(33)の伸長方向に並んだ複数の上記伝熱部(70)と、隣り合う該伝熱部(70)の上端または下端に連続した部分であって該扁平管(33)に接合される複数の中間板部(41)とを有していることを特徴とする熱交換器。 - 請求項1に記載の熱交換器(30)が設けられた冷媒回路(20)を備え、
上記冷媒回路(20)において冷媒を循環させて冷凍サイクルを行うことを特徴とする空気調和機。
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