JP2008224200A - 熱交換器 - Google Patents

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豊 柴田
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Abstract

【課題】空気調和機用室内機等の空気熱交換器における伝熱フィンおよび切り起し片部分の凝縮水の流下を促進し、水飛びや霧吹き等を防止する。
【解決手段】伝熱管12,12・・・、12,12・・・と、該伝熱管12,12・・・、12,12・・・に対してクロスする状態で多数枚並設された伝熱フィン13a,13a・・・、13b,13b・・・と、該伝熱フィン13a,13a・・・、13b,13b・・・の伝熱面に設けられた切起し片14,14・・・、14,14・・・とからなる熱交換器であって、上記切起し片14,14・・・、14,14・・・を、当該熱交換器設置時の水平方向への傾斜角に応じて鉛直となる方向に延設し、凝縮水が流下しやすいようにした。
【選択図】 図3

Description

本願発明は、空気調和機用室内機等の熱交換器の構造に関するものである。
例えば空気調和機用室内機の熱交換器としては、一般にクロスフィンコイル型の空気熱交換器が採用されており、冷房運転時に熱交換器(蒸発器)表面で生じた凝縮水は、重力により当該熱交換器の伝熱フィン表面に沿って流下し、その下方に設けられているドレンパン部分に集められて室外に排出されるようになっている(例えば特許文献1の構成を参照)。
今、このような熱交換器を備えて構成された従来の空気調和機用室内機の第1の構成を図5および図6に示す。
すなわち、この従来例では、上方側から下方側にΛ字状に折り曲げられた所謂ラムダ形の空気熱交換器32とクロスフローファン31とを用いて上面側および前面側吸込み、斜め下方吹きの壁掛け型空気調和機用室内機1を構成しており、符号20は、当該壁掛け型空気調和機用室内機1のカセット型の本体ケーシングである。該本体ケーシング20は、その背面側パネル部分が当該部屋の壁面に当接するようにして、同壁面に設置されるようになっている。
そして、上記本体ケーシング20の前面側から上面側には、空気吸込口25が設けられ、その内側にはラムダ型の空気熱交換器32とクロスフローファン31が設けられている。ラムダ型の空気熱交換器32は、前部側熱交部32aと後部側熱交部32bとからなり、それらの内側下方にクロスフローファン31を設けて設置されている。クロスフローファン31は、スクロール構造の温調用送風通路30を介して上記本体ケーシング20の前面側底部の空気吹出口29から斜め下方に温調空気を吹出すようになっている。
上記空気熱交換器32は、その前部側熱交部32aおよび後部側熱交部32b各々の下端を各々ドレンパン28a,28b内に固定することによって支持されている。
上記空気熱交換器32の各熱交部32a,32bは、例えば図6に示されるように、空気流Fの上流から下流方向に前後2列で、それぞれ交互に位置をズラせて配設された伝熱管12,12・・・、12,12・・・と、該伝熱管12,12・・・、12,12・・・の各々に対して所定のピッチを保って多数枚嵌装並設された伝熱フィン13a,13a・・・、13b,13b・・・と、該伝熱フィン13a,13a・・・、13b,13b・・・の伝熱面上の各伝熱管12,12・・・、12,12・・・間の上下スペース領域において設けられた前後複数列のスリット(又はルーバー)等の切り起し片14,14・・・、14,14・・・と、上記伝熱フィン13a,13a・・・、13b,13b・・・並設方向の両端側に設けられた図示しない管板とから構成されている。
そして、上記上下伝熱管12,12間の上記切起し片14,14・・・、14,14・・・は、例えば空気流Fの上流側から下流側(図示左側から右側)にかけて、両端側のもの14a,14aが長く、中間のもの14b,14bが短かい前後4列の構造のスリット(又はルーバー)からなっている。
したがって、該構成の場合、例えば冷房又は暖房運転時において、送風手段である上記クロスフローファン31が駆動されると、上記空気吸込口25から室内の空気が吸込まれ、上記全体としてΛ形状で熱交面積が大きく、しかも空気吸込領域が広い上述のような空気熱交換器32を介して低圧損で均一かつ効果的に熱交換された温調空気(冷気又は暖気)が、前面部下方の空気吹出口29から吹き出され、同温調空気が下方に降下して行くことによってユーザーに対する快適な冷房又は暖房空調環境が実現される。
そして、このような壁掛け型の空気調和機用室内機に適用された上記空気熱交換器32では、特に同熱交換器32が蒸発器となる冷房運転時の場合、上記伝熱フィン13a,13a・・・、13b,13b・・・のフィン面(伝熱面)上で空気中の水分が凝縮し、同フィン面上に多数の結露が生じるとともに、それらがフィン間および上記スリット(又はルーバー)14a,14b,14b,14aよりなる切り起し片14,14・・・、14,14・・・部分に付着し滞留する。
このため、風量が大きい時などに空気吹出口からの水飛びや霧吹きが生じる可能性がある。また、これら冷房運転時に熱交換器表面で生じた凝縮水は、運転停止後もフィンおよび切起し片14,14・・・、14,14・・・間に滞留し、残存しやすい。そして、これらの滞留、残存水がフィン表面への環境浮遊物の付着や、菌の繁殖、あるいはフィンの腐食などを引き起こし、親水性の劣化や臭いの発生の原因ともなる。
もちろん、同構成の場合、上記空気熱交換器32の前後各熱交部32a,32bは、例えば図5からも明らかなように、略鉛直状態に近い極めて小さな傾斜角(水平方向を最大として)で設置されている。
したがって、それら凝縮水は、重力によつて可能な限りフィン面に沿って下方に流され、ドレンパン28a,28b内に集められるようになっている
特開2004−353914号公報(明細書1−13頁、図1−4)
しかし、実際には上記伝熱フィン13a,13a・・・、13b,13b・・・のフィンピッチが狭いことや、またフィン面の親水性の低下などにより、仮に熱交換器自体が鉛直に近い図示のような起立状態に設置されている場合であっても、上記フィン間および切起し片部分に凝縮水が滞留しやすく、流下しにくいのが実情である。
また、空気調和機用室内機の機種によっては、第2の構成として例えば図7に示されるように、その構造上、空気熱交換器42がその主要部分42aを鉛直方向から水平方向に大きく傾けて設置されているものがあり、そのような構成の熱交換器42の場合、図8に示すようになり(図中の傾斜角θを参照)、重力の作用が伝熱フィンの上下方向(長手方向)および切起し片の上下方向(長手方向)に作用しにくいことに加えて、図8中の矢印からも理解されるように重力の向きと風の向きとが逆になるため、上述した凝縮水の挙動自体が不安定となり、より空気吹出口49からの水飛びや霧吹きが生じやすくなる問題がある。
なお、図7中において、符号1は空気調和機用室内機、3は天井、40は送風通路、41はクロスフローファン、42aは熱交換器42の水平方向に所定角以上傾斜して設置された主要部分、42bは同熱交換器42の水平方向への傾斜角の小さな上端側係止部分、44は天井パネル、45は空気吸込口、49は空気吹出口、50は本体ケーシング、48a〜48cは上記熱交換器42の主要部分42aから上端側係止部分42bに対応して下方側に設置された第1〜第3のドレンパンである。
これらの問題は、上述の切起し片14,14・・・の前後両端側のスリット(又はルーバー)14a,14aが、例えば図9のように上下2つに分割された上下分割スリット(又はルーバー)14a,14a、14a,14aの場合にも全く同様である。
本願発明は、このような問題を解決するためになされたもので、上下伝熱管の間に設けられたスリットまたはルーバ等の切起し片の長手方向が当該熱交換器の設置時における水平方向への傾斜角に応じて鉛直方向に延びるものとすることにより、効果的に水の流下を促進するようにした空気調和機用室内機等に適した熱交換器を提供することを目的とするものである。
本願発明は、上記の目的を達成するために、次のような課題解決手段を備えて構成されている。
(1) 請求項1の発明
この発明の熱交換器は、伝熱管12,12・・・、12,12・・・と、該伝熱管12,12・・・、12,12・・・に対してクロスする状態で多数枚並設された伝熱フィン13a,13a・・・、13b,13b・・・と、該伝熱フィン13a,13a・・・、13b,13b・・・の伝熱面に設けられた切起し片14,14・・・、14,14・・・とからなる熱交換器であって、上記切起し片14,14・・・、14,14・・・は、当該熱交換器設置時の水平方向への傾斜角に応じて鉛直となる方向に延びて設けられていることを特徴としている。
このような構成によれば、熱交換器設置時において、伝熱フィン13a,13a・・・、13b,13b・・・の切起し片14,14・・・、14,14・・・の延びる長手方向が凝縮水の重力による流下方向と一致し、伝熱フィン13a,13a・・・、13b,13b・・・面上に生じた凝縮水が、当該伝熱フィン13a,13a・・・、13b,13b・・・のフィン面間、特に伝熱フィン13a,13a・・・、13b,13b・・・の当該切起し片14,14・・・、14,14・・・部分間に滞留することなく、それらの各切起し片14,14・・・、14,14・・・を介してスムーズに下方に流下するようになる。
これにより、従来のような挙動不安定な凝縮水の滞留による水飛びや霧吹きが生じにくくなるとともに、伝熱フィン13a,13a・・・、13b,13b・・・表面への環境浮遊物の付着、菌の繁殖、フィンの腐食などを可能な限り防止することができる。
また、冷房運転中の水はけ性が良好となるため、フィン面の伝熱性能が向上するとともに、通風抵抗が低減されて送風性能も向上するので、冷房能力自体も向上する。
(2) 請求項2の発明
この発明の熱交換器は、上記請求項1の発明の構成において、切起し片14,14・・・、14,14・・・が、スリットであることを特徴としている。
このような構成によれば、上記凝縮水が、上記伝熱フィン13a,13a・・・、13b,13b・・・のフィン面間、特に同伝熱フィン13a,13a・・・、13b,13b・・・の当該スリットよりなる切起し片14,14・・・、14,14・・・部分に滞留することなく、それら各スリットを介してスムーズに下方に流下するようになる。
(3) 請求項3の発明
この発明の熱交換器は、上記請求項1の発明の構成において、上記切起し片14,14・・・、14,14・・・が、ルーバーであることを特徴としている。
このような構成によれば、上記凝縮水が、上記伝熱フィン13a,13a・・・、13b,13b・・・のフィン面間、特に同伝熱フィン13a,13a・・・、13b,13b・・・の当該ルーバーよりなる切起し片14,14・・・、14,14・・・部分に滞留することなく、それら各ルーバーを介してスムーズに下方に流下するようになる。
(4) 請求項4の発明
この発明の熱交換器は、上記請求項1,2又は3の発明の構成において、切起し片14,14・・・、14,14・・・の上下各端部に、それぞれ鉛直方向に延びる凝縮水ガイド用の線状部a,b・・・、a,b・・・を設けたことを特徴としている。
このような構成によると、上記伝熱フィン13a,13a・・・、13b,13b・・・のフィン面に生じた凝縮水が、上記凝縮水ガイド用の線状部a,b・・・、a,b・・・に沿って切起し片14,14・・・、14,14・・・の内部にスムーズに導入され、また切起し片14,14・・・、14,14・・・の内部から下方にスムーズに流出して伝熱フィン13a,13a・・・、13b,13b・・・下縁方向に流れ落ちる。
したがって、切起し片14,14・・・、14,14・・・部分における凝縮水の排出効果が、より有効に向上する。
しかも、上記凝縮水ガイド部は単なる線状部a,b・・・、a,b・・・であるので、溝を形成した場合のような通風抵抗が生じない。
(5) 請求項5の発明
この発明の熱交換器は、上記請求項4の発明の構成において、線条部a,b・・・、a,b・・・が線状の切り込みであり、該切り込みa,b・・・、a,b・・・は、それぞれ切起し片14,14・・・、14,14・・・内に連通していることを特徴としている。
このような構成によれば、上記伝熱フィン13a,13a・・・、13b,13b・・・のフィン面上に生じた凝縮水が、上記伝熱フィン13a,13a・・・、13b,13b・・・のフィン面間、特に同伝熱フィン13a,13a・・・、13b,13b・・・の当該切起し片14,14・・・、14,14・・・部分に滞留することなく、それらの上下各端部部分において各々上方側から下方側鉛直方向に延びる線状の切り込みよりなる線条部a,b・・・、a,b・・・を介してスムーズに導入、導出されて下縁方向に流下するようになる。
(6) 請求項6の発明
この発明の熱交換器は、上記請求項1,2,3,4又は5の発明の構成において、当該熱交換器が、空気調和機用室内機の熱交換器であることを特徴としている。
以上の各発明の構成の熱交換器によれば、当該熱交換器が、冷房運転時に伝熱フィン表面に結露が生じやすい、例えば天井埋込型等の空気調和機用室内機の熱交換器であり、同室内機の冷房運転時において、熱交換器の伝熱フィン間および切起し片部分に生じる凝縮水がスムーズにドレンパン側に排出される。
また、それによって冷房運転中の水はけ性が良好となるため、フィン面の伝熱性能が向上するとともに、通風抵抗が低減されて送風性能も向上するので、冷房能力自体も向上する。
以上の結果、本願発明によると、冷房運転中の水はけ性が良好で、水飛びや霧吹き等を防止等をすることができ、しかも伝熱フィン表面への環境浮遊物の付着、菌の繁殖、フィンの腐食などが生ぜず、有効に冷房能力の向上が可能な空気調和機用の室内機に適した高性能の熱交換器を簡単かつ低コストに提供することができるようになる。
(最良の実施の形態1)
先ず図1〜図3は、本願発明の最良の実施の形態1に係る空気調和機用室内機(例えば一例として図7の天井埋込型空気調和機用室内機を参照)に適した空気熱交換器の構成および作用を示している。
すなわち、この空気熱交換器42(42a)は、例えば空気流Fの上流側から下流側方向に前後2列で、それぞれ交互に位置をズラせて配設された伝熱管12,12・・・、12,12・・・と、該伝熱管12,12・・・、12,12・・・の各々に対して所定のピッチを保ってクロス方向に多数枚嵌装並設された伝熱フィン13a,13a・・・、13b,13b・・・と、該伝熱フィン13a,13a・・・、13b,13b・・・の伝熱面上の伝熱管12,12・・・、12,12・・・間のスペース領域において上下斜め方向に配列された、複数列のスリット14a〜14h、14a〜14h・・・よりなる切り起し片14,14・・・、14,14・・・と、上記伝熱フィン13a,13a・・・、13b,13b・・・の並設方向両端側に設けられた図示しない管板とから構成されている。
本実施の形態の場合、上記上下伝熱管12,12間の上記切起し片14,14・・・、14,14・・・の複数列のスリット14a〜14h、14a〜14h・・・は、それらの斜め上下方向両端側のもの14a,14bと14g,14hが短かく、それらの中間のもの14c,14eが長い構造のものからなっている。
そして、同熱交換器42a(42a)の上記伝熱フィン13a,13a・・・、13b,13b・・・の各切起し片14,14・・・、14,14・・・の上下斜め方向に配列されたスリット14a〜14h、14a〜14h・・・の各端部が所定の傾斜角を有して形成されている前側の2列では前縁側の上下、後側の2列では後縁側の上下に寄せて設けられている。
このような構成によれば、上記伝熱フィン13a,13a・・・、13b,13b・・・のフィン表面に生じた凝縮水が、当該熱交換器32a(32b)の上記図7のような傾斜設置状態(傾斜角θ)において、それぞれ上下各鉛直方向に延びるスリット14a〜14h、14a〜14h・・・を介して伝熱フィン13a,13a・・・、13b,13b・・・の下縁側方向にスムーズに流れるようになり、同伝熱フィン13a,13a・・・、13b,13b・・・の下縁を介して下方側のドレンパン(図7の48a,48bを参照)内に導入されるようになる。
したがって、上記伝熱フィン13a,13a・・・、13b,13b・・・途中のフィン面間はもちろん、複数列のスリット14a〜14h、14a〜14h・・・よりなる切起し片14,14・・・、14,14・・・部分に滞留する凝縮水がなくなり、水飛びや霧吹き、フィン表面への環境浮遊物の付着、菌の繁殖、フィンの腐食などをも防止することができる。
また、冷房運転中の水はけ性が良好となるため、フィン面の伝熱性能が向上するとともに、通風抵抗が低減されて送風性能も向上するので、冷房能力自体も向上する。
なお、以上のように各切起し片14,14・・・、14,14・・・を鉛直方向に配設しても、同図7の構成における空気流Fの流れは、例えば図2中の矢印からも明らかなように、図7のスクロール構造の温調用送風通路40の通路軸に沿って、当該熱交換器42(42a)を下方側から上方側水平方向前方に向けて円弧状に通過するように流れ、各切起し片14,14・・・、14,14・・・の長手方向に対して十分に有効なクロス方向の角度を有して流通するので、その前縁効果も殆ど低下しない。従って伝熱性能を低下させなくて済む。
その結果、同構成によると、水飛びや霧吹き、細菌の付着、フィンの腐食などが生ぜず、冷房運転中の水はけ性も良好で、冷房運転時能力の向上が可能な空気調和機用の室内機に適した高性能のクロスフィンコイル型の空気熱交換器を低コストに提供することができるようになる。
なお、以上の説明および図示の形態における切り起し片14,14・・・、14,14・・・については、上述のようなスリット14a〜14h、14a〜14h・・・構造の場合に限らず、例えばルーバー構造その他の構造の場合でもよく、各種の形態および個数、列数のものを任意に採用することができる。
(最良の実施の形態2)
次に図4は、本願発明の最良の実施の形態2に係る空気調和機用室内機(同じく図7のものを参照)に適用した空気熱交換器の構成示している。
この実施の形態では、上記最良の実施の形態1と同様のクロスフィンコイル型空気熱交換器において、その切起し片14,14・・・、14,14・・・として、上下両端側部分にそれぞれ上方側および下方側鉛直方向に直線状に延びる凝縮水ガイド用の線条部、具体的には線状の切り込み(切断部)a,b・・・、a,b・・・を当該各スリット14a〜14h、14a〜14h・・・内に連通する状態で設けたことを特徴としている。
このような構成によれば、上述の構成による凝縮水の流下促進作用に加えて、伝熱フィン13a,13a・・・、13b,13b・・・のフィン表面に生じた凝縮水が上記上下鉛直方向に延びる各スリット14a〜14h、14a〜14h・・・の上方側の切り込みa,a・・・、a,a・・・に集められた後に、その上端面側(上部のテーパー面側)に回り込むことなく、各スリット14a〜14h、14a〜14h・・・内に効果的に流入し、その後、下方側の切込みb,b・・・、b,b・・・を介して伝熱フィン13a,13a・・・、13b,13b・・・の下縁側にスムーズに流れ出るようになり、同伝熱フィン13a,13a・・・、13b,13b・・・の下縁を介してスムーズに下方側のドレンパン(図7の48a,48bを参照)内に導入されるようになる。
したがって、より凝縮水の流下排出作用を促進することができ、より確実に水飛び、霧吹き現象等を回避することができる。
(各種の適用形態)
なお、上記最良の実施の形態1,2の各熱交換器は、例えば前述した図5,図7のような構成の空気調和機用室内機のクロスフィンコイル型空気熱交換器として最適なものとなり、水飛びや霧吹き等の防止はもちろん、伝熱フィン表面への環境浮遊物の付着、菌の繁殖、フィンの腐食などが生ぜず、冷房運転中の水はけ性も良好で、冷房能力の向上が可能な空気調和機用の室内機に適した空気熱交換器を簡単かつ低コストに提供することができるが、本願発明の熱交換器は、その他にも各種の形態の冷凍装置に適用することができることは言うまでもない。
また上記の切起し片14,14・・・は、例えば前述の図9のように上下2つに分割された上下分割スリット(又はルーバー)の場合にも全く同様に適用することができる。
本願発明の最良の実施の形態1に係る空気熱交換器の構成を示す側面図である。 同空気熱交換器の設置状態(傾斜状態)を示す側面図である。 同空気熱交換器の要部の構成を拡大して、その作用を示す一部切欠側面図である。 本願発明の最良の実施の形態2に係る空気熱交換器の構成を拡大して、その作用を示す一部切欠側面図である。 第1の従来例に係る空気熱交換器を採用して構成した空気調和機用室内機の構成を示す断面図である。 同空気熱交換器の要部の構成を示す一部切欠側面図である。 第2の従来例に係る空気熱交換器を採用して構成した空気調和機用室内機の構成を示す断面図である。 同空気熱交換器の設置状態を示す一部切欠図である。 同空気熱交換器の要部の構成を示す一部切欠側面図である。
符号の説明
1は空気調和機用室内機、3は天井、12は伝熱管、13a,13bは伝熱フィン、14は切起し片、14a〜14hは複数列のスリット、25,45は空気吸込口、29,49は空気吹出口、28a,28b,48a,48b,48cはドレンパン、30,40は温調用送風通路、32,42は熱交換器である。

Claims (6)

  1. 伝熱管12,12・・・、12,12・・・と、該伝熱管12,12・・・、12,12・・・に対してクロスする状態で多数枚並設された伝熱フィン13a,13a・・・、13b,13b・・・と、該伝熱フィン13a,13a・・・、13b,13b・・・の伝熱面に設けられた切起し片14,14・・・、14,14・・・とからなる熱交換器であって、上記切起し片14,14・・・、14,14・・・は、当該熱交換器設置時の水平方向への傾斜角に応じて鉛直となる方向に延びて設けられていることを特徴とする熱交換器。
  2. 切起し片14,14・・・、14,14・・・が、スリットであることを特徴とする請求項1記載の熱交換器。
  3. 切起し片14,14・・・、14,14・・・が、ルーバーであることを特徴とする請求項1記載の熱交換器。
  4. 切起し片14,14・・・、14,14・・・の上下各端部に、それぞれ鉛直方向に延びる凝縮水ガイド用の線状部a,b・・・、a,b・・・を設けたことを特徴とする熱交換器。
  5. 線条部a,b・・・、a,b・・・が線状の切り込みであり、該切り込みa,b・・・、a,b・・・は、それぞれ切起し片14,14・・・、14,14・・・内に連通していることを特徴とする請求項4記載の熱交換器。
  6. 当該熱交換器が、空気調和機用室内機の熱交換器であることを特徴とする請求項1,2,3,4又は5記載の熱交換器。
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CN112344438A (zh) * 2020-10-26 2021-02-09 青岛海信日立空调***有限公司 室内机及空调器

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