JP2006250366A - Heat exchanger with fin and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、空気調和機の室内ユニットに搭載されるフィン付き熱交換器およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a finned heat exchanger mounted on an indoor unit of an air conditioner and a method for manufacturing the same.
以下に従来のフィン付き熱交換器について説明する。 A conventional finned heat exchanger will be described below.
図9は、従来のフィン付き熱交換器のフィンをプレス加工した直後の1枚のフィンの平面図である。図10は、従来のフィン付き熱交換器を収納した空気調和機の室内ユニットの縦断面図である。 FIG. 9 is a plan view of one fin immediately after press-fining a fin of a conventional heat exchanger with fins. FIG. 10 is a longitudinal sectional view of an indoor unit of an air conditioner that houses a conventional heat exchanger with fins.
図9において、フィン1は、図10において前面側熱交換器2となるフィン1の上端と図10において背面側熱交換器3となるフィン1の上端が繋がった1枚のフィン1として連続プレス加工される。前面側熱交換器2のフィン1の風上前縁および風下後縁はそれぞれが、同じ鈍角をなす2本の直線部2―O―1と2―O―2、2―I―1と2−I―2及び2本の直線2―O―1と2―O―2、2―I―1と2−I―2に接する1本の曲線部4―O、4―Iからなる略くの字状に形成されている。曲線部4―O、4―Iは楕円曲線、双曲線、スプラインなどがある。
しかしながら、従来の構成による熱交換器をエアコンの本体に収納した場合、ファンの前面、上面、背面を囲む構造となり、ファンの前面下部を囲む配置には成り得ない。すなわち、限られたエアコンの本体サイズの中で熱交換器を最大限に収納するには不適当な形態である。また、ファンの軸心を通る水平断面において熱交換器と交差する面が垂直に成り得ないことがあり、効果的な本体の薄型化とは成らない。 However, when a heat exchanger having a conventional configuration is housed in the main body of an air conditioner, it has a structure that surrounds the front, top, and back of the fan, and cannot be arranged to surround the lower front of the fan. That is, it is an unsuitable form for accommodating the heat exchanger to the maximum extent within the limited body size of the air conditioner. In addition, in a horizontal section passing through the axis of the fan, the surface intersecting with the heat exchanger may not be vertical, and the main body cannot be effectively thinned.
本発明は上記従来の問題点を解決するものを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a solution to the above-mentioned conventional problems.
前記従来の課題を解決するために、本発明のフィン付き熱交換器は、前面など一箇所以上の吸込み口と下面など一箇所以上の吹出し口が設けられた筐体とこの筐体に収納される貫流送風機から風回路を構成する空気調和機の室内ユニットに搭載するフィン付き熱交換器において、前記フィン付き熱交換器は吸込み口から貫流送風機までの風回路の途中または貫流送風機から吹出し口までの風回路の途中に配置される前面側熱交換器と背面側熱交換器とから構成され、前記前面側熱交換器と前記背面側熱交換器はそれぞれ、所定の間隔で並べられ、その間を気体が流動する多数のフィンと、前記フィンに略直角に挿入され、内部を流体が流動する多数の伝熱管から構成され、前記前面側熱交換器の前記フィンの風上前縁および風下後縁はそれぞれが、同じ鈍角をなす2本の直線部および前記2本の直線の間を結ぶ1本の曲線部からなるように形成される部分を2箇所設けて概略円弧を描くように一方向に湾曲するように形成されて、この1本の曲線部を挟む前記前面熱交換器の幅長さ(前記フィンの風上前縁と風下後縁の距離)が2箇所以上異なることを特徴とするフィン付き熱交換器である。 In order to solve the above-described conventional problems, the heat exchanger with fins of the present invention is housed in a housing provided with one or more suction ports such as a front surface and one or more outlets such as a lower surface, and the housing. In the heat exchanger with fins mounted on the indoor unit of the air conditioner that constitutes the wind circuit from the once-through fan, the heat exchanger with fins is in the middle of the wind circuit from the inlet port to the once-through fan or from the once-through fan to the outlet port The front-side heat exchanger and the back-side heat exchanger are arranged in the middle of the wind circuit, and the front-side heat exchanger and the back-side heat exchanger are arranged at predetermined intervals, respectively. It is composed of a large number of fins through which gas flows and a large number of heat transfer tubes that are inserted substantially perpendicular to the fins and through which the fluid flows, and the windward leading edge and leeward trailing edge of the fins of the front side heat exchanger Is that However, two portions formed so as to be composed of two straight portions having the same obtuse angle and one curved portion connecting the two straight lines are provided in one direction so as to draw a general arc. With the fins, the width and length of the front heat exchanger (the distance between the windward leading edge and the windward trailing edge) of the fins differing by two or more. It is a heat exchanger.
本発明のフィン付き熱交換器は、1本の曲線部を挟む前面熱交換器の幅長さ(前記フィ
ンの風上前縁と風下後縁の距離)が異なり、2箇所以上で折り曲がりことを特徴とするフィン付き熱交換器であり、熱交換器の幅長さの小さいものを、ファンの直下流に配置することにより、本体厚さを小さくすることができる。また、風速の速い領域に熱交換器の幅長さの大きいものを配置して、逆に風速の遅い領域に熱交換器の幅長さの小さいものを配置することにより、熱交換器能力の向上を図ることができる。
The heat exchanger with fins of the present invention is different in the width and length (distance between the windward leading edge and leeward trailing edge of the fin) of the front heat exchanger sandwiching one curved portion, and bends at two or more places. The heat exchanger with fins is characterized in that the thickness of the main body can be reduced by disposing a heat exchanger having a small width and length immediately downstream of the fan. In addition, by placing a heat exchanger with a large width in a region where the wind speed is fast and conversely placing a heat exchanger with a small width in a region where the wind speed is slow, Improvements can be made.
本発明のフィン付き熱交換器は、前面など一箇所以上の吸込み口と下面など一箇所以上の吹出し口が設けられた筐体とこの筐体に収納される貫流送風機から風回路を構成する空気調和機の室内ユニットに搭載するフィン付き熱交換器において、前記フィン付き熱交換器は吸込み口から貫流送風機までの風回路の途中または貫流送風機から吹出し口までの風回路の途中に配置される前面側熱交換器と背面側熱交換器とから構成され、前記前面側熱交換器と前記背面側熱交換器はそれぞれ、所定の間隔で並べられ、その間を気体が流動する多数のフィンと、前記フィンに略直角に挿入され、内部を流体が流動する多数の伝熱管から構成され、前記前面側熱交換器の前記フィンの風上前縁および風下後縁はそれぞれが、同じ鈍角をなす2本の直線部および前記2本の直線の間を結ぶ1本の曲線部からなるように形成される部分を2箇所設けて概略円弧を描くように一方向に湾曲するように形成されて、この1本の曲線部を挟む前記前面熱交換器の幅長さ(前記フィンの風上前縁と風下後縁の距離)が2箇所以上異なるものであり、熱交換器の幅長さの小さいものを、ファンの直下流に配置することにより、本体厚さを小さくすることができる。また、風速の速い領域に熱交換器の幅長さの大きいものを配置して、逆に風速の遅い領域に熱交換器の幅長さの小さいものを配置することにより、熱交換器能力の向上を図ることができる。 The finned heat exchanger according to the present invention includes a housing provided with one or more suction ports such as a front surface and one or more air outlets such as a lower surface, and an air constituting a wind circuit from a cross-flow fan accommodated in the housing. In the heat exchanger with fins mounted on the indoor unit of the conditioner, the heat exchanger with fins is disposed in the middle of the wind circuit from the inlet port to the once-through fan or in the middle of the wind circuit from the once-through fan to the outlet port It is composed of a side heat exchanger and a back side heat exchanger, each of the front side heat exchanger and the back side heat exchanger being arranged at a predetermined interval, and a plurality of fins through which gas flows, It is composed of a large number of heat transfer tubes that are inserted into the fins at a substantially right angle and in which a fluid flows, and the windward leading edge and the leeward trailing edge of the fin of the front side heat exchanger each have the same obtuse angle. Straight part of And two portions formed so as to consist of one curved line connecting the two straight lines, and are formed so as to bend in one direction so as to draw a general arc. The width and length of the front heat exchanger (the distance between the windward leading edge and the leeward trailing edge of the fin) sandwiching the portion are different at two or more locations, By disposing directly downstream, the thickness of the main body can be reduced. In addition, by placing a heat exchanger with a large width in a region where the wind speed is fast and conversely placing a heat exchanger with a small width in a region where the wind speed is slow, Improvements can be made.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施の形態のフィン付き熱交換器のフィンをプレス加工した直後の1枚のフィンの平面図である。図3は、本発明の第1の実施の形態のフィン付き熱交換器を収納した空気調和機の室内ユニットの縦断面図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a plan view of one fin immediately after pressing the fin of the heat exchanger with fins according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the indoor unit of the air conditioner that houses the heat exchanger with fins according to the first embodiment of the present invention.
図1において、フィン1は、図3において前面側熱交換器2となるフィン1の上端と図3において背面側熱交換器3となるフィン1の上端が繋がった1枚のフィン1として連続プレス加工される。前面側熱交換器2のフィン1の風上前縁および風下後縁はそれぞれが、同じ鈍角をなす2本の直線部2―O―1と2―O―2、2―I―1と2−I―2及び2本の直線2―O―1と2―O―2、2―I―1と2−I―2に接する1本の曲線部4―O―12、4―I−12にファン5の方向に折り曲がるような形状で形成されている。曲線部4―O−12、4―I−12は楕円曲線、双曲線、スプラインなどがある。ここで、2―O―1と2―I―1の平均距離をA、2―O―2と2−I―2の平均距離をBとする。
In FIG. 1, the
もう1箇所についても同様な形態で、同じ鈍角をなす2本の直線部2―O―2と2―O―3、2―I―2と2−I―3及び2本の直線2―O―2と2―O―3、2―I―2と2−I―3に接する1本の曲線部4―O―23、4―I−23にファン5の方向に折り曲がるような形状で形成されている。曲線部4―O−23、4―I−23は楕円曲線、双曲線、スプラインなどがある。ここで、2―O―2と2―I―2の平均距離をB、2―O―3と2−I―3の平均距離をCとする。 The other part is also in the same form, with two straight lines 2-O-2 and 2-O-3, 2-I-2 and 2-I-3 and two straight lines 2-O having the same obtuse angle. -2 and 2-O-3, 2-I-2 and 2-I-3 are in a shape that bends in the direction of the fan 5 at one curved section 4-O-23, 4-I-23 Is formed. The curved portions 4-O-23 and 4-I-23 include an elliptic curve, a hyperbola, and a spline. Here, the average distance between 2-O-2 and 2-I-2 is B, and the average distance between 2-O-3 and 2-I-3 is C.
ここで、本実施の形態1では、各熱交換器の厚さA、B、Cの長さが少なくとも1つは異なるものである。 Here, in the first embodiment, at least one of the lengths of the thicknesses A, B, and C of each heat exchanger is different.
これは、この1本の曲線部を挟む前記前面熱交換器の幅長さ(前記フィンの風上前縁と
風下後縁の距離)すなわち厚さAとBあるいはBとCが異なることを特徴とするフィン付き熱交換器である。熱交換器の幅長さの小さいものを、ファン5の水平直径方向の直下流に配置することにより、本体厚さを小さくすることができる。また、熱交換器能力を向上させる観点から、風速の速い領域に熱交換器の幅長さの大きいものを配置するのが有効である。
This is characterized in that the width of the front heat exchanger (the distance between the windward leading edge and the leeward trailing edge) of the fins, that is, the thicknesses A and B or B and C, sandwiching this one curved portion. It is a heat exchanger with a fin. By disposing a heat exchanger having a small width length immediately downstream of the fan 5 in the horizontal diameter direction, the thickness of the main body can be reduced. Further, from the viewpoint of improving the heat exchanger capacity, it is effective to arrange a heat exchanger having a large width in a region where the wind speed is high.
以上のように、本第1の実施の形態は、1本の曲線部を挟む前面熱交換器の幅長さ(前記フィンの風上前縁と風下後縁の距離)が異なり、2箇所以上で折り曲がることを特徴とするフィン付き熱交換器であり、熱交換器の幅長さの小さいものを、ファンの直下流に配置することにより、本体厚さを小さくすることができる。また、風速の速い領域に熱交換器の幅長さの大きいものを配置して、逆に風速の遅い領域に熱交換器の幅長さの小さいものを配置することにより、熱交換器能力の向上を図ることができる。 As described above, in the first embodiment, the width and length of the front heat exchanger (distance between the windward leading edge and the leeward trailing edge of the fin) sandwiching one curved portion is different, and two or more locations are provided. The heat exchanger with fins is characterized in that the thickness of the main body can be reduced by disposing a heat exchanger having a small width and length immediately downstream of the fan. In addition, by placing a heat exchanger with a large width in a region where the wind speed is fast and conversely placing a heat exchanger with a small width in a region where the wind speed is slow, Improvements can be made.
(実施の形態2)
図4は、本発明の実施の形態2のフィン付き熱交換器のフィン平面図である。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a fin plan view of the heat exchanger with fins according to the second embodiment of the present invention.
本第2の実施の形態では、各熱交換器の厚さA、B、Cが順に小さくなる形状にする。これを図4に示すように、空気調和機本体の下部に厚さの小さいものから配置する。これによって、空気調和機本体の下部から上部に向かって徐々に厚みが増し、意匠的に優れた形態に成り得る。また、機能部品の配置などにより、一般にエアコンの室内機は、本体の下部からの吸込み抵抗が大きいため、上部から下部に向かって徐々に通風抵抗が増加する。従って、風速の速い領域に熱交換器の厚さ長さの大きいものを順番に配置するのが有効である。 In the second embodiment, the thicknesses A, B, and C of the heat exchangers are sequentially reduced. As shown in FIG. 4, this is arranged in the lower part of the air conditioner body from the smallest thickness. As a result, the thickness gradually increases from the lower part to the upper part of the air conditioner body, and the design can be improved. In addition, due to the arrangement of functional parts and the like, in general, an indoor unit of an air conditioner has a large suction resistance from the lower part of the main body, and thus the ventilation resistance gradually increases from the upper part toward the lower part. Therefore, it is effective to sequentially arrange the heat exchangers having a large thickness in the region where the wind speed is high.
以上のように、本第2の実施の形態は、各熱交換器の厚さが順に小さくなる形状にして、空気調和機本体の下部に厚さの小さいものから配置することによって、空気調和機本体の下部から上部に向かって徐々に厚みが増し、意匠的に優れた形態に成り得る。また一般に、機能部品の配置などにより、一般にエアコンの室内機は、本体の下部からの吸込み抵抗が大きいため、上部から下部に向かって徐々に通風抵抗が増加する。従って、風速の速い領域に熱交換器の厚さ長さの大きいものを順番に配置することが熱交換器能力の向上に繋がる。 As described above, in the second embodiment, the thickness of each heat exchanger is reduced in order, and the air conditioner is arranged in the lower part of the air conditioner body from the smallest thickness. The thickness gradually increases from the lower part to the upper part of the main body, and the form can be excellent in design. In general, due to the arrangement of functional parts and the like, in general, an air conditioner indoor unit has a large suction resistance from the lower part of the main body, and therefore the ventilation resistance gradually increases from the upper part toward the lower part. Therefore, arranging heat exchangers with a large thickness in order in a region where the wind speed is high leads to an improvement in heat exchanger capacity.
(実施の形態3)
図5は、本発明の実施の形態3のフィン付き熱交換器のフィン平面図である。
(Embodiment 3)
FIG. 5 is a fin plan view of the heat exchanger with fins according to the third embodiment of the present invention.
本第3の実施の形態では、各熱交換器の厚さA、B、Cが順に小さくなる形状にする。これを図5に示すように、伝熱管を厚さ方向に挿入する本数(列数)を厚さに対応して減少させる。すなわち、図5に示すように、厚さA、B、Cの順に、本数(列数)を3、2、1とする。これによって、伝熱性能の向上と、熱交換器の生産性の向上を図ることができる。 In the third embodiment, the thicknesses A, B, and C of the heat exchangers are sequentially reduced. As shown in FIG. 5, the number of heat transfer tubes inserted in the thickness direction (number of rows) is reduced corresponding to the thickness. That is, as shown in FIG. 5, the number (number of columns) is set to 3, 2, and 1 in the order of thicknesses A, B, and C. As a result, it is possible to improve the heat transfer performance and the productivity of the heat exchanger.
以上のように、本第3の実施の形態は、各熱交換器の厚さが順に小さくなる形状にして、厚さに対応して伝熱管を挿入する本数(列数)を減少させことによって、伝熱性能の向上と、熱交換器の生産性の向上を図ることができる。 As described above, in the third embodiment, the thickness of each heat exchanger is reduced in order, and the number (rows) of heat transfer tubes inserted is reduced corresponding to the thickness. The heat transfer performance can be improved and the productivity of the heat exchanger can be improved.
(実施の形態4)
図6は、本発明の実施の形態4のフィン付き熱交換器を収納した空気調和機の室内ユニットの縦断面図である。
(Embodiment 4)
FIG. 6 is a longitudinal sectional view of an indoor unit of an air conditioner that houses a heat exchanger with fins according to a fourth embodiment of the present invention.
本実施の形態4に示すような形状、すなわち図6に示すように熱交換器の幅長さの小さ
いものを、ファン5の軸心を通る水平面に対して垂直に配置することにより、本体厚さを小さくすることができる。
By arranging a shape as shown in the
以上のように、本実施の形態4は、熱交換器の幅長さの小さいものを、ファンの軸心を通る水平面に対して垂直に配置することにより、本体厚さを小さくすることができる。 As described above, the fourth embodiment can reduce the thickness of the main body by disposing the heat exchanger having a small width length perpendicular to the horizontal plane passing through the axis of the fan. .
(実施の形態5)
図7は、本発明の実施の形態5のフィン付き熱交換器のフィン平面図である。
(Embodiment 5)
FIG. 7 is a fin plan view of the heat exchanger with fins according to the fifth embodiment of the present invention.
本第5の実施の形態では、図7に示すように曲線部4―O―12、4―I−12、曲線部4―O―23、4―I−23、を同形状(例えば、楕円、双曲線など)にするものである。同形状にすることにより、連続プレス加工する際、前記フィンの無駄な廃材をあまりつくることなく、効率的に生産することができる。 In the fifth embodiment, as shown in FIG. 7, the curved parts 4-O-12, 4-I-12, and curved parts 4-O-23, 4-I-23 have the same shape (for example, an ellipse). , Hyperbola, etc.). By adopting the same shape, it is possible to efficiently produce wasteless waste material of the fins during continuous pressing.
以上のように、本実施の形態5は、風上前縁の曲線部と風下後縁の曲線部は同形状にすると連続プレス加工する際、前記フィンの無駄な廃材をあまりつくることなく、効率的に生産することができる。 As described above, in the fifth embodiment, when the curved portion of the windward leading edge and the curved portion of the leeward trailing edge are formed in the same shape, when the continuous pressing is performed, the waste of the fins is not made so much. Can be produced.
(実施の形態6)
図8は、本発明の実施の形態6のフィン付き熱交換器のフィン平面図である。
(Embodiment 6)
FIG. 8 is a fin plan view of the finned heat exchanger according to the sixth embodiment of the present invention.
本第6の実施の形態では、図8に示すように曲線部4―O―12、4―I−12、曲線部4―O―23、4―I−23、を円弧部にするものである。円弧部にすることによりフィンのプレス金型の加工およびメンテナンスが容易になる。 In the sixth embodiment, as shown in FIG. 8, curved portions 4-O-12, 4-I-12, curved portions 4-O-23, 4-I-23 are formed into arc portions. is there. By using the arc portion, the processing and maintenance of the fin press die are facilitated.
以上のように、第6の実施の形態は、風上前縁の曲線部と風下後縁の曲線部は同じ円弧形状にすることにより、フィンのプレス金型の加工およびメンテナンスが容易になる。 As described above, in the sixth embodiment, the curved portion of the windward leading edge and the curved portion of the leeward trailing edge are formed in the same circular arc shape, thereby facilitating the processing and maintenance of the fin press die.
(実施の形態7)
図2は、本発明の実施の形態7のフィン付き熱交換器のフィン平面図である。
(Embodiment 7)
FIG. 2 is a fin plan view of the heat exchanger with fins according to the seventh embodiment of the present invention.
本第7の実施の形態は、図2に示すように図1のフィンを連続プレス加工してできる3枚のフィンをプレスの送り方向に連続して並べたイメージ図で説明できる。ここで、2―O―1と2―I―1の平均距離をA、2―O―2と2−I―2の平均距離をB、2―O―3と2−I―3の平均距離をCとして、折曲がった1番目の熱交換器の上下の角度をTとして、折曲がった2番目の熱交換器の上下の角度をSとして、プレス加工する時の送り方向と折曲がった熱交換器の上下の厚さ方向の角度α、β、γとして、プレス加工する時の送り幅をXとすると以下の関係式が成り立つ。 As shown in FIG. 2, the seventh embodiment can be explained by an image diagram in which three fins formed by continuously pressing the fins of FIG. 1 are continuously arranged in the feed direction of the press. Here, the average distance between 2-O-1 and 2-I-1 is A, the average distance between 2-O-2 and 2-I-2 is B, the average distance between 2-O-3 and 2-I-3 The distance is C, the up and down angle of the bent first heat exchanger is T, and the up and down angle of the bent second heat exchanger is S, and the feed direction when pressing is bent. Assuming that the feed width at the time of pressing is X as the angles α, β, γ in the upper and lower thickness directions of the heat exchanger, the following relational expression is established.
COS α =A / X
COS β = B / X
COS γ = C / X
β = α + T
γ = β + S
ここで、A、B、C、T、Sの値は既知であり、未知数は、α、β、γ、Xであるので、5種の関係式から一意に決定することができる。これにり、送り方向幅を同一になるように熱交換器を製造することによって、廃材の発生を極めて減少させることになる。
COS α = A / X
COS β = B / X
COS γ = C / X
β = α + T
γ = β + S
Here, since the values of A, B, C, T, and S are known and the unknowns are α, β, γ, and X, they can be uniquely determined from five types of relational expressions. Accordingly, the production of waste materials is greatly reduced by manufacturing the heat exchanger so that the widths in the feed direction are the same.
以上のように、第7の実施の形態は、フィン付き熱交換器の前記フィンを連続プレス加工する際、送り方向に対して熱交換器を傾斜させて、曲線部を挟む幅長さ(前記フィンの
風上前縁と風下後縁の距離)が異なる前面側熱交換器が、送り方向幅を同一になるように熱交換器を製造することにより、1枚のフィンとして連続プレス加工するので、あまりフィン材の廃材を出さず、効率的に安価に製造することができる。
As described above, according to the seventh embodiment, when the fins of the finned heat exchanger are continuously pressed, the heat exchanger is inclined with respect to the feeding direction, and the width (the above-described length) sandwiches the curved portion. Because the front side heat exchangers with different fins on the windward leading edge and leeward trailing edge) are continuously pressed as a single fin by manufacturing the heat exchanger so that the feed direction width is the same. It can be manufactured efficiently and inexpensively without producing much waste of fin material.
以上のように、本発明のフィン付き熱交換器は、本体厚さを小さくすることが、熱交換器能力の向上を図ることができるので、各種のフィン付き熱交換器に適用できるものである。 As described above, the finned heat exchanger according to the present invention can be applied to various finned heat exchangers because reducing the body thickness can improve the heat exchanger performance. .
1 フィン
2 前面熱交換器
3 背面熱交換器
4―O 曲線部前縁
4−I 曲線部後縁
5、6、7 廃材
A 前面側熱交換器上部幅長さ
B 前面側熱交換器中部幅長さ
C 前面側熱交換器下部幅長さ
X プレス加工時の送り幅
T 1番目の折曲がった熱交換器の上下の角度
S 2番目の折曲がった熱交換器の上下の角度
α プレス加工時の送り方向と折曲がった上部熱交換器の厚さ方向の角度
β プレス加工時の送り方向と折曲がった中部熱交換器の厚さ方向の角度
γ プレス加工時の送り方向と折曲がった下部熱交換器の厚さ方向の角度
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