JP2003139479A - ヒートポンプ型熱交換器コア - Google Patents
ヒートポンプ型熱交換器コアInfo
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Abstract
いヒートポンプ型熱交換器コアの提供。 【解決手段】 熱交換器コアに用いるプレートフィン1
を幅方向に3等分して、夫々の領域にチューブ挿通孔2
を穿設して全体として千鳥状にそれを配置する。そして
空気流8の風上側の第1領域4にスリット7を切り起こ
し形成し、少なくとも第3領域6にはそのスリット7が
存在しないフラット面を形成する。
Description
空調用熱交換器コアに関し、特に送風量を大きくするこ
とが困難な室内機のものに関する。
おいては室内機が蒸発器として用いられ、冬季において
は凝縮器として用いられる。室内機は、コンパクトで熱
交換性能が良いと共に、ファン等に基づく騒音の低減が
求められていた。特に冬期における暖房能力の高いもの
が要求され且つ、シンプルで製造し易く安価なものが求
めれ、それらの各要素は互いに矛盾する要求であった。
例として図4に示すものが存在した。この熱交換器コア
は、図示しないケーシング形状に合わせて、2列チュー
ブの複数の熱交換器コアが配置されると共に、空気流入
側にさらに1列のコアを重ね合わせたものである。そし
てそれらの内部に図示しないファンを設け、空気流8を
各コアの外周側から内側に流通させて、チューブ内を流
通する冷媒との間に熱交換を行うものである。夫々のコ
アには多数のプレートフィンが並列され、その表面に
は、境界層の発達を阻止する多数のスリットまたはルー
バあるいは波形曲折部が設けられていた。このようなチ
ューブは、通常7mm程度の外直径を有するものが一般的
である。
型の熱交換器コアは、本体熱交換器に別に制作した複数
のサブコア10を付加しており、その取付け及びパイプの
連結その他が面倒であり、部品点数が多くなりコスト高
とならざるを得ず、これが最大の問題であった。また、
部分的にサブコア10を重ね合わせた部分においては、流
通抵抗が増大し、期待した程の熱交換性能の向上は得ら
れなかった。なお、高性能化のためにチューブの直径を
5mm程とし、チューブの列ピッチ及び段ピッチを小さく
したものも提案されていた。しかしながら、それを用い
て3列チューブのコアを構成すると、空気の流通抵抗が
高くなる欠点があった。そこで、コアに用いる多数のプ
レートフィンをフラットなものとする提案もなされてい
た。しかしながら、その場合にはフラットなるが故の問
題が生じ、フィン表面で境界層が発達し、コストに見合
うほど熱交換性能が向上しなかった。
ブを用い、全体を3列化した熱交換器コアを用いると、
凝縮性能は2列の場合の約30%上昇するが、材料投入
量が5割増大してしまう。さらに空気抵抗はほぼ5割程
度増加してしまい、量産品として合理的な範囲の室内機
に事実上、使用することができない。即ち、現在広く用
いられている熱交換器コアをそのまま、チューブ列を3
列化した場合、その性能を向上させることが難しいとこ
ろまできている。そこで本発明は、係る問題点を解決す
ることを課題とする。
は、小隙を有して並列された細長い多数のプレートフィ
ン(1) と、そのチューブ挿通孔(2) に挿通されたチュー
ブ(3) とを有するヒートポンプ型熱交換器コアにおい
て、前記プレートフィン(1) は、幅方向に第1領域(4)
と第2領域(5) と第3領域(6) とに3等分されており、
夫々の領域にチューブ挿通孔(2) が等間隔に設けられる
と共に、隣接する領域のチューブ挿通孔(2) は互いに半
ピッチ長手方向に位置ずれして千鳥に形成され、少なく
とも前記第1領域(4) にはそのチューブ挿通孔(2) 間
に、ルーバまたは台形のスリット(7) が切り起こされ或
いは、波形に曲折形成され、少なくとも第3領域(6) に
はそれらが存在しないフラット面が形成され、空気流
(8) が前記第1領域(4) から第3領域(6) に流通するよ
うに構成されたことを特徴とするヒートポンプ型熱交換
器コアである。
いて、夫々の領域における各チューブ(3) は、互いに連
結されて蛇行状となる複数のグループの冷媒流路を有
し、凝縮器として用いる場合では、先ず第3領域(6) の
前記複数のグループの冷媒流路に冷媒が同時に並列的に
供給され、次いで、第2領域(5) の前記複数のグループ
の冷媒流路に冷媒が同時に並列的に供給され、次いで、
第1領域(4) の一部おける前記グループの冷媒流路に冷
媒が供給され、その冷媒出口が第1領域(4) の他部にお
けるグループの冷媒流路に供給されて、その他部の冷媒
流路で冷媒を過冷却する過冷却部(9) が設けられたヒー
トポンプ型熱交換器コアである。
は請求項2において、前記チューブ(3) の外直径が4mm
〜6mmであり、プレートフィン(1) の長手方向における
チューブ挿通孔(2) のピッチP1 が15mm〜19mmであ
り、幅方向におけるチューブ挿通孔(2) のピッチP2 が
8mm〜15mmであるヒートポンプ型熱交換器コアであ
る。
ートポンプ型熱交換器コアの実施の形態につき説明す
る。図1は本発明の熱交換器コアに用いるプレートフィ
ン1の要部平面図及びそのB−B矢視断面略図である。
そして図2はそのプレートフィン1を多数用いて熱交換
器コアを構成した側面図であり、凝縮器としての冷媒の
流れを示す。また、図3は同蒸発器としての冷媒の流れ
を示すものである。
れた図1に示す細長い多数のプレートフィン1と、その
チューブ挿通孔2に挿通された多数のチューブ3(図
2)とを有するものである。そして本発明の主たる特徴
はプレートフィン1にあり、図1の如く幅方向に第1領
域4と第2領域5と第3領域6とに3等分されている。
そして、夫々の領域にチューブ挿通孔2が等間隔に穿設
されると共に、隣接するチューブ挿通孔2は互いに半ピ
ッチ長手方向に位置ずれして千鳥状に配置されている。
ないバーリング加工が形成され、平面に対して僅かにチ
ューブ挿通孔2の軸線方向に立ち上げられている。この
チューブ挿通孔2の内直径は4mm〜6mm程度である。ま
た、プレートフィン1の長手方向におけるチューブ挿通
孔2のピッチP1 は15mm〜19mm程度である。さらに
幅方向におけるチューブ挿通孔2のピッチP2 が8mm〜
15mm程度である。
5に台形状に切り起こし形成されたスリット7が各チュ
ーブ挿通孔2間に配置されている。なお、このスリット
7の代わりに傾斜して切り起こされるルーバを設けても
よい。或いは、各チューブ挿通孔2間に三角波状の波形
を、空気流通方向に波が進行するように、曲折形成して
もよい。そして第3領域6には、それらが全く存在しな
いフラット面が形成されている。なお、必要に応じ第2
領域5もスリット7の存在しないフラット面とすること
ができる。或いは、第2領域5のうち空気流8の流入側
のみのスリット7を残し、その下流側のスリット7を取
り除くこともできる。
トな面とし、なおかつそこにチューブ挿通孔2を設ける
ことにより、空気側流通抵抗の増大を抑え、空気の流通
を円滑にして、チューブ挿通孔2に挿通されるチューブ
内の冷媒との熱交換を促進させることができる。
小隙を有して互いに平行に多数並列され、整合する夫々
のチューブ挿通孔2にU字状のチューブ3が図2の如く
挿入され、各チューブ3間が短いU字状の接続管11によ
り接続され、それにより蛇行状の冷媒流路が複数形成さ
れる。第3領域6においては、4つのグループの冷媒流
路が長手方向に離間して配置され、第2領域5において
も4つの冷媒流路が同様に配置されている。また、第1
領域4においては6つの冷媒流路のグループが存在す
る。そして第3領域6の各冷媒流路のグループの端は、
第2領域5のそれに連結され、さらに第2領域5の各グ
ループの端は第1領域4の図において上方に位置する二
つの冷媒流路に連結され、さらにそれらの端が分岐・合
流管12を介し第1領域4の下部の二つの冷媒流路に連通
する。そして、それらの端が分岐・合流管12に接続され
ている。そして空気流8は、常に第1領域4側から第3
領域6側に流通する。
いる場合の冷媒13の流れを示すものであり、右端中央か
ら分岐・合流管12に流入する冷媒13は二つに分岐される
と共に、さらに第2段目の分岐・合流管12を介して分岐
され、第3領域6の四つの冷媒流路に同時に供給され
る。そして夫々の第3領域6の冷媒流路の端部が第2領
域5に流入し、さらにその端部が第1領域4の上半部の
冷媒流路を介し分岐・合流管12によって合流して、下半
部の第1領域4の二つの冷媒流路を流通し、それが最終
の分岐・合流管12を介して蒸発器側に導かれる。そして
この例では、第1領域4の下半分が過冷却部9を構成す
る。即ち、第1領域4の上半部の冷媒流路で完全に凝縮
した冷媒13が過冷却部9においてさらに冷却される。
器として用いる場合の冷媒13の流れであり、前記図2の
冷媒13の流れとは全く逆となる。
ン1として、図1においてピッチP1 を17mmとしピッ
チP2 を10mmとし、第1領域4,第2領域5の各チュ
ーブ挿通孔2間にスリット7を切り起こし形成する。ま
た、チューブ挿通孔2の内直径を5mmとする。上記のよ
うなプレートフィン1を用いた本発明の熱交換器コア
は、従来の7mmチューブ(ピッチP1 :21mm,ピッチ
P2 :12.7mm)の2列品に対し、同一の前面面積に
おいて、凝縮性能で26%上昇(空気抵抗4%増加)
し、特に暖房能力の高いことが判った。そして、冷房能
力である蒸発性能で4%上昇(空気抵抗3%上昇)した
ことが判った。また、比較のため第3領域6にもスリッ
ト7を配置すると、空気抵抗が20%程度まで上昇し、
空気流8の円滑な流通が困難となることが判った。
用い2列タイプのコアにサブコア10を付加したものに比
較した場合、本発明の方が凝縮性能で7〜8%上昇し
(空気抵抗1%上昇)、蒸発性能で4〜5%上昇(空気
抵抗同等)を得た。このときの本実施例の材料投入量
は、図4のそれ以下であった。また、このときの空気側
熱伝達率も19%向上し、空気側熱伝達率と外表面伝熱
面積の積は46%向上しており、ポテンシャルの高い熱
交換器であることが確認できた。
の凝縮性能は、図4のそれが1.14kw/kgであり、本
発明のそれは1.23kw/kgであった。また、蒸発性能
の場合には同0.92kw/kgであるのに対し、本発明の
蒸発性能は0.96kw/kgであった。しかも本発明のコ
アは、細長い単体のプレートのみを用いれば足り、部品
点数が極めて少なく組立てが簡単で製造コストの安いも
のを提供することができる。次に、図1において、スリ
ット7の代わりに波形曲折部を設けたプレートフィンを
製作し、同様の実験を行なったところ、図1の場合のプ
レートフィンと略同一の凝縮性能および蒸発性能の結果
が得られた。
流側のものをフラットとした、プレートフィンを作成
し、同様の実験を行なったところ、図1の場合のプレー
トフィンと略同一の凝縮性能および蒸発性能の結果が得
られた。次に、チューブの直径を5.5mmとして、ピッ
チP1 を18mm,ピッチP2 を12mm、第3領域6のみ
フラットとし、同様の実験をしたが、直径5mmのチュー
ブと略同一の凝縮性能および蒸発性能の結果が得られ
た。さらにチューブの直径を4.5mmとして、ピッチP
1 を14mm,ピッチP2 を9mm、第3領域6のみフラッ
トとし、同様の実験をしたが、直径5mmのチューブと略
同一の凝縮性能および蒸発性能の結果が得られた。その
結果、チューブ直径が4〜6mmで、ピッチP1 が15mm
〜19mm、ピッチP2 が8mm〜15mmの範囲では、従来
のものに比し性能の向上が期待できる。
ば、少なくとも第1領域4にはそのチューブ挿通孔2間
に、ルーバまたはスリット7が切り起こしまたは波形に
曲折されているため、フィン表面の境界層の発達を阻止
して熱交換を促進する。そして少なくとも第3領域6に
はそれらが存在しないフラット面が形成されているた
め、空気側圧力損失を低下し、空気の流通を促進して熱
交換性能を向上し得る。
域6及び第2領域5を流通した冷媒がスリット等を有し
て最も熱交換性能の高い第1領域4の一部領域において
先ず冷却され、さらに第1領域4の他部において冷媒が
過冷却される構造を有するから、特に凝縮器として用い
る場合、その凝縮性能を向上できる。請求項3に記載の
本発明によれば、チューブ3の直径及びプレートフィン
1のチューブ挿通孔2の各ピッチを所定の範囲にするこ
とにより、熱交換器の単位重量当たりの凝縮性能及び蒸
発性能を、従来のそれに比べて向上することが可能とな
る。
1の要部平面図及びそのB−B矢視断面略図。
合の冷媒13の流通説明図。
合の冷媒13の流通説明図。
Claims (3)
- 【請求項1】 小隙を有して並列された細長い多数のプ
レートフィン(1) と、そのチューブ挿通孔(2) に挿通さ
れたチューブ(3) とを有するヒートポンプ型熱交換器コ
アにおいて、 前記プレートフィン(1) は、幅方向に第1領域(4) と第
2領域(5) と第3領域(6) とに3等分されており、夫々
の領域にチューブ挿通孔(2) が等間隔に設けられると共
に、隣接する領域のチューブ挿通孔(2) は互いに半ピッ
チ長手方向に位置ずれして千鳥に形成され、 少なくとも前記第1領域(4) にはそのチューブ挿通孔
(2) 間に、ルーバまたは台形のスリット(7) が切り起こ
され或いは、波形に曲折形成され、少なくとも第3領域
(6) にはそれらが存在しないフラット面が形成され、 空気流(8) が前記第1領域(4) から第3領域(6) に流通
するように構成されたことを特徴とするヒートポンプ型
熱交換器コア。 - 【請求項2】 請求項1において、 夫々の領域における各チューブ(3) は、互いに連結され
て蛇行状となる複数のグループの冷媒流路を有し、 凝縮器として用いる場合では、先ず第3領域(6) の前記
複数のグループの冷媒流路に冷媒が同時に並列的に供給
され、 次いで、第2領域(5) の前記複数のグループの冷媒流路
に冷媒が同時に並列的に供給され、 次いで、第1領域(4) の一部おける前記グループの冷媒
流路に冷媒が供給され、その冷媒出口が第1領域(4) の
他部におけるグループの冷媒流路に供給されて、その他
部の冷媒流路で冷媒を過冷却する過冷却部(9) が設けら
れたヒートポンプ型熱交換器コア。 - 【請求項3】 請求項1または請求項2において、 前記チューブ(3) の外直径が4mm〜6mmであり、プレー
トフィン(1) の長手方向におけるチューブ挿通孔(2) の
ピッチP1 が15mm〜19mmであり、幅方向におけるチ
ューブ挿通孔(2) のピッチP2 が8mm〜15mmであるヒ
ートポンプ型熱交換器コア。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001333755A JP2003139479A (ja) | 2001-10-31 | 2001-10-31 | ヒートポンプ型熱交換器コア |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001333755A JP2003139479A (ja) | 2001-10-31 | 2001-10-31 | ヒートポンプ型熱交換器コア |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003139479A true JP2003139479A (ja) | 2003-05-14 |
Family
ID=19148972
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001333755A Pending JP2003139479A (ja) | 2001-10-31 | 2001-10-31 | ヒートポンプ型熱交換器コア |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003139479A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005282918A (ja) * | 2004-03-29 | 2005-10-13 | Daikin Ind Ltd | 熱交換器 |
JP2013011369A (ja) * | 2011-06-28 | 2013-01-17 | Mitsubishi Electric Corp | フィンチューブ型熱交換器及びこれを用いた冷凍サイクル装置 |
CN102997503A (zh) * | 2012-12-13 | 2013-03-27 | Tcl空调器(中山)有限公司 | 换热器及使用该换热器的热泵式室外机与热泵式空调 |
US9593886B2 (en) | 2008-08-07 | 2017-03-14 | Sanden Holdings Corporation | Heat exchanger and heat pump device using the same |
-
2001
- 2001-10-31 JP JP2001333755A patent/JP2003139479A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US9593886B2 (en) | 2008-08-07 | 2017-03-14 | Sanden Holdings Corporation | Heat exchanger and heat pump device using the same |
JP2013011369A (ja) * | 2011-06-28 | 2013-01-17 | Mitsubishi Electric Corp | フィンチューブ型熱交換器及びこれを用いた冷凍サイクル装置 |
CN102997503A (zh) * | 2012-12-13 | 2013-03-27 | Tcl空调器(中山)有限公司 | 换热器及使用该换热器的热泵式室外机与热泵式空调 |
CN102997503B (zh) * | 2012-12-13 | 2016-02-03 | Tcl空调器(中山)有限公司 | 换热器及使用该换热器的热泵式室外机与热泵式空调 |
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