JP2008261611A - Outdoor unit for air conditioner, and bending device and method for fin and tube type heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、空気調和機の室外機、該室外機等に好ましく用いることができるフィンアンドチューブ型の熱交換器の曲げ加工装置、及び曲げ加工方法に関するものである。 The present invention relates to an outdoor unit of an air conditioner, a bending apparatus for a fin-and-tube heat exchanger that can be preferably used in the outdoor unit, and a bending method.
従来の空気調和機の室外機として、プロペラファンとフィンアンドチューブ型熱交換器の位置関係により発生する風速の分布を均一化する為、風速が早い部分のフィンピッチを密にし、風速が遅い部分のフィンピッチを疎に設定したもの(例えば特許文献1参照)、プレートフィンチューブ熱交換器を上下に複数に分割し、フィンピッチ及びフィンの切り欠き形状を変化させる、または、フィン形状を台形・三角形にすることにより、熱交換器を通過する場合の空気圧損を変え、熱交換器とファン間での風の流れを変えることによって、プレートフィンチューブ熱交換器の前面風速を均一化させたもの(例えば特許文献2参照)などがある。 As a conventional outdoor unit of an air conditioner, in order to uniformize the wind speed distribution due to the positional relationship between the propeller fan and the fin-and-tube heat exchanger, the fin pitch of the part where the wind speed is fast is made dense and the part where the wind speed is slow Sparse fin pitch (see, for example, Patent Document 1), plate fin tube heat exchanger is divided into a plurality of upper and lower parts, and the fin pitch and fin notch shape are changed, or the fin shape is trapezoidal By making the triangle, the air pressure loss when passing through the heat exchanger is changed, and the wind flow between the heat exchanger and the fan is changed, and the front wind speed of the plate fin tube heat exchanger is made uniform (See, for example, Patent Document 2).
近時、空気調和機等においては、その小型化および低コスト化と熱交換効率向上の両立を図るために、板状のフィンアンドチューブ型熱交換器を例えばLの字型、Uの字型、コの字型等に屈曲させた熱交換器が使用されている。その中で、上記特許文献1、2のような従来の熱交換器においては、熱交換器の屈曲部内側でのフィンピッチが直線部のフィンピッチより小さくなる為、屈曲部における圧力損失が大きくなり、その結果、屈曲部での十分な熱交換性能が得られないという課題があった。
Recently, in an air conditioner or the like, a plate-like fin-and-tube heat exchanger is, for example, an L shape or U shape in order to achieve both reduction in size and cost and improvement in heat exchange efficiency. A heat exchanger bent in a U-shape or the like is used. Among them, in the conventional heat exchangers such as
この発明は、上記のような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、フィンアンドチューブ型の熱交換器の屈曲部での熱交換性能を向上させた空気調和機の室外機、該室外機等に好ましく搭載することができるフィンアンドチューブ型の熱交換器の曲げ加工装置、及び曲げ加工方法を提供することを目的としている。 The present invention was made to solve the above-described problems of the prior art, and is an outdoor unit of an air conditioner that has improved heat exchange performance at a bent portion of a fin-and-tube heat exchanger, An object of the present invention is to provide a bending apparatus and a bending method for a fin-and-tube heat exchanger that can be preferably mounted on the outdoor unit or the like.
この発明に係る空気調和機の室外機は、筐体の内部に収容された、直線部及び屈曲部を有するフィンアンドチューブ型の熱交換器と、この熱交換器に気流を通流させるファンを備えた空気調和機の室外機において、上記熱交換器の直線部のフィンピッチをP1、上記屈曲部のフィンピッチをP2としたときに、次の(式1)を満足するように上記屈曲部のフィンピッチP2を広げたものである。
P2=k×P1 ・・・・・(式1)
但し、係数kは、 1.05≦k≦1.15
また、この発明に係るフィンアンドチューブ型の熱交換器の曲げ加工装置は、フィンアンドチューブ型の熱交換器を保持する架台と、この架台に対して回動可能に設けられ上記熱交換器の一端部側所定部を掴むクランプと、このクランプを回動させる駆動装置と、上記架台に保持された熱交換器の他端部を上記クランプの回動動作に応じて該熱交換器の軸方向に上記クランプ側に移動させるプッシャーとを備えたものである。
また、この発明に係るフィンアンドチューブ型の熱交換器の曲げ加工方法は、直線部のフィンピッチよりも曲げ加工部のフィンピッチを大きくしたフィンアンドチューブ型の熱交換器を曲げ加工する方法において、曲げ加工部に対する一方側の直線部をクランプした後、該クランプを回動すると同時に他方側の直線部を曲げ加工部の方向に押すことにより内曲げ型を用いることなく、曲げ加工するものである。
An outdoor unit of an air conditioner according to the present invention includes a fin-and-tube heat exchanger having a straight portion and a bent portion, which is housed in a housing, and a fan for allowing an air flow to flow through the heat exchanger. In the outdoor unit of the air conditioner provided, when the fin pitch of the straight part of the heat exchanger is P 1 and the fin pitch of the bent part is P 2 , the above (Formula 1) is satisfied. The fin pitch P2 of the bent portion is widened.
P 2 = k × P 1 (Formula 1)
However, the coefficient k is 1.05 ≦ k ≦ 1.15.
Further, a bending apparatus for a fin-and-tube heat exchanger according to the present invention includes a gantry holding a fin-and-tube heat exchanger, and a rotator provided to be rotatable with respect to the gantry. A clamp for gripping a predetermined portion on one end side, a drive device for rotating the clamp, and the other end portion of the heat exchanger held on the gantry in the axial direction of the heat exchanger according to the rotation operation of the clamp And a pusher for moving to the clamp side.
Also, the bending method of the fin-and-tube heat exchanger according to the present invention is a method of bending a fin-and-tube heat exchanger in which the fin pitch of the bent portion is larger than the fin pitch of the straight portion. After clamping the straight part on one side with respect to the bent part, the clamp is rotated and at the same time, the straight part on the other side is pushed in the direction of the bent part without bending the inner bending die. is there.
この発明の空気調和機の室外機によれば、フィンアンドチューブ型の熱交換器の直線部のフィンピッチを密に、屈曲部のフィンピッチを疎にしたことにより、屈曲部の熱交換性能が向上するといった従来にない顕著な効果を奏するものである。
また、この発明のフィンアンドチューブ型の熱交換器の曲げ加工装置によれば、架台に保持された熱交換器の他端部をクランプの回動動作に応じて熱交換器の軸方向に上記クランプ側に移動させるプッシャーを備えたことにより、内曲げ型が不要となり、しかも得られるフィンアンドチューブ型の熱交換器の曲げ部のフィンの座屈を無くすことができる。
また、この発明のフィンアンドチューブ型の熱交換器の曲げ加工方法によれば、内曲げ型を用いずに、しかも得られるフィンアンドチューブ型の熱交換器の曲げ部のフィンの座屈を発生させずに曲げることができる。
According to the outdoor unit of the air conditioner of the present invention, the fin pitch of the straight portion of the fin-and-tube heat exchanger is made dense, and the fin pitch of the bent portion is made sparse, so that the heat exchange performance of the bent portion is improved. There is an unprecedented remarkable effect such as improvement.
Further, according to the fin and tube type heat exchanger bending apparatus of the present invention, the other end of the heat exchanger held by the gantry is moved in the axial direction of the heat exchanger according to the pivoting operation of the clamp. By providing the pusher to be moved to the clamp side, the inner bending die is not required, and the fin buckling of the bending portion of the obtained fin-and-tube heat exchanger can be eliminated.
Further, according to the method of bending a fin-and-tube heat exchanger according to the present invention, the buckling of the bent portion of the obtained fin-and-tube heat exchanger is generated without using the inner bending die. Can be bent without
実施の形態1.
図1〜図4は本発明の実施の形態1による空気調和機の室外機の要部を何れも模式的に説明するもので、図1は上面図、図2は正面図、図3は図1に示されたフィンアンドチューブ型の熱交換器の屈曲部周りの詳細図、図4は図1に示されたフィンアンドチューブ型の熱交換器の曲げ加工前の詳細図である。なお、各図を通じて同一符号は同一または相当部分を示すものとする。図において、空気調和機の室外機は、底板1a及び4本の柱1bなどにより構成された筐体1と、筐体1内の底板1aの3方外周部に沿って配設されたコの字形に湾曲されたフィンアンドチューブ型の熱交換器2と、該熱交換器2のコの字形の内側に設けられた圧縮機等冷媒回路を納める機械室3と、機械室3の上部前面側に設けられたコントロールボックス4と、筐体1の上部に上向きに設置されたプロペラ式のファン5などを備えている。
1 to 4 schematically illustrate the main parts of an outdoor unit of an air conditioner according to
上記フィンアンドチューブ型の熱交換器2はフィン(ストレートフィン)21とチューブ22から構成されており、曲げ加工前の状態で、直線部2sのフィンピッチP1に対し、屈曲部2cのフィンピッチP2が以下の(式1)の通り広げて設定されている。
P2=k×P1 ・・・・・(式1)
但し、係数kは、 1.05≦k≦1.15
上記のような構成において、フィンアンドチューブ型の熱交換器2の曲げ加工では引曲げ加工が行われるが、この時のチューブ22部の伸び率は2%以下でありフィンピッチへの影響は無視できる為、中央曲げ半径をR、フィン21の幅をCとすると、屈曲部2cのフィンピッチP2は以下の(式2)の通りとなる。
The fin-and-
P 2 = k × P 1 (Formula 1)
However, the coefficient k is 1.05 ≦ k ≦ 1.15.
In the above configuration, the bending process is performed in the bending process of the fin-and-
一般的に使用されているフィン寸法として、フィン21の幅Cを、 16mm≦C≦20mm、中央曲げ半径Rを、70mm≦R≦150mm とすることで、熱交換器2の屈曲部2c内側でのフィンピッチが、直線部2sにおけるフィンピッチと略同等となるように設定されている。
As a commonly used fin dimension, the width C of the
次に、上記のように構成された実施の形態1の動作について説明する。ファン5は、筺体1の両側面、及び背面に配置されているフィンアンドチューブ型の熱交換器2を介して矢印A方向に空気を吸入し、矢印Bのように上方向に排出する。フィンアンドチューブ型の熱交換器2を通過する際、屈曲部2cにおけるフィン21のピッチを直線部2sよりも疎になるように広げ、屈曲部2cの内側でのピッチが直線部2sのピッチと同等で、屈曲部2cの外側では直線部2sのピッチより広げられている為、曲げ加工後の屈曲部2cの圧力損失が、直線部2sの圧力損失に対して同等にされていることで、良好な通風、熱交換が確保されている。
Next, the operation of the first embodiment configured as described above will be described. The
上記のように、実施の形態1によれば、熱交換器2の直線部2sのフィンピッチP1に対して、屈曲部2cでのフィンピッチP2を、上記(式1)を満足するように広げたことにより、屈曲部2cでの熱交換性能を上昇させることができる。なお、屈曲部2cが柱1bによって遮られている部分で発生する圧力損失が大きい場合は必要に応じてkの値を1.15より大きくすることにより、解消することができる。さらに、屈曲部2cのフィンピッチP2を広げたことにより、使用されるフィン枚数を全体として低減することができるため、低コスト化を図ることができるなどの効果が得られる。
なお、以下の実施の形態の説明において、上記図1〜図4と共通した部分については、適宜これらの図1〜図4、及びその符号を参照して説明する。
As described above, according to the first embodiment, with respect to the fin pitch P 1 of the
In the following description of the embodiments, portions common to those in FIGS. 1 to 4 will be described with reference to FIGS. 1 to 4 and the reference numerals as appropriate.
実施の形態2.
図5はこの発明の実施の形態2による空気調和機の室外機の要部であるフィンアンドチューブ型の熱交換器のフィンを示す正面図である。図において、フィン21Aには多数のルーバー21aが切り起こされている。この実施の形態2は、実施の形態1に対して、フィンアンドチューブ型の熱交換器2のフィンピッチを直線部2sと屈曲部2cで同一とし、直線部2sに、図5に示すような、多数のルーバー21aが切り起こされてなるルーバー形のフィン21Aを使用し、屈曲部2cには表面の平坦な実施の形態1と同様のストレート形のフィン21を用いたものである。
FIG. 5 is a front view showing fins of a fin-and-tube heat exchanger, which is a main part of an outdoor unit of an air conditioner according to Embodiment 2 of the present invention. In the figure, a large number of
この実施の形態2によれば上記のような構成としたことにより、直線部2sに使用しているルーバー形のフィン21Aは屈曲部2cに使用しているストレート形のフィン21より圧力損失が大きいため、屈曲部2cの圧力損失と直線部2sの圧力損失を同等にすることが可能となり、屈曲部2cでの熱交換性能を上昇させることができる。また、直線部2sにルーバー形のフィン21Aを使用したことにより、直線部2sでの熱交換性能を、より上昇させることができる為、装置全体での性能をさらに上昇することができる。さらに屈曲部2cに使用しているストレート形のフィン21はルーバー形のフィン21Aに対して座屈強度が高い為、曲げ加工時にフィンの座屈による歩留まりが発生し難いという利点もある。
According to the second embodiment, with the above configuration, the louver-
実施の形態3.
図6はこの発明の実施の形態3による空気調和機の室外機の要部であるフィンアンドチューブ型の熱交換器のフィンを示すもので、(a)は正面図、(b)は側面図である。図において、フィン21Bは、幅方向両端部が断面クランク状に折曲されて段差Dが形成されている。この実施の形態3は、実施の形態1に対して、フィンピッチを直線部と屈曲部で同一とし、フィンアンドチューブ型の熱交換器の直線部2sに、図6に示すような、段差Dを設けたフィン21Bを使用し、屈曲部2cには実施の形態1と同様の表面が平坦なストレート形のフィン21を用いたものである。その他の構成は実施の形態1と同様である。
6A and 6B show fins of a fin-and-tube heat exchanger that is a main part of an outdoor unit of an air conditioner according to
上記のように構成された実施の形態3においては、直線部2sに使用している段差Dを設けたフィン21Bは屈曲部2cに使用しているストレート形のフィン21より圧力損失が大きいため、屈曲部2cの圧力損失と直線部2sの圧力損失を同等にすることが可能となり、屈曲部2cでの熱交換性能を上昇することができる。また、段差Dを設けたフィン21Bを使用したことにより、直線部2sでのフィン表面積が増大し、熱交換性能をさらに高めることができる。
In the third embodiment configured as described above, the
実施の形態4.
図7はこの発明の実施の形態4によるフィンアンドチューブ型の熱交換器の曲げ加工装置、及び曲げ加工方法を模式的に示す正面図であり、(a)は曲げ加工前、(b)は曲げ加工後を示す。図において、フィンアンドチューブ型の熱交換器の曲げ加工装置は、例えば図4に示すものと同様の直線状のフィンアンドチューブ型の熱交換器20を保持する架台6と、この架台6に対して矢印E方向に回動可能に設けられ上記熱交換器20の一端部側(図の右側)所定部を掴むクランプ7と、このクランプ7を矢印E方向に回動させる駆動装置8と、上記架台6に保持された熱交換器20の他端部(図の左方)を上記クランプ7の回動動作に応じて熱交換器20の軸方向の矢印F方向に移動させるプッシャー9によって構成されている。なお、図7において、熱交換器20のフィンは図示省略し、チューブと一体化した形で模式的に示している。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 7 is a front view schematically showing a bending apparatus and a bending method for a fin-and-tube heat exchanger according to Embodiment 4 of the present invention, in which (a) is before bending and (b) is Shown after bending. In the figure, a bending apparatus for a fin-and-tube heat exchanger includes, for example, a
次に、上記のように構成された曲げ加工装置の動作、及び曲げ加工方法について説明する。架台6上に設置された直線状のフィンアンドチューブ型の熱交換器20をクランプ7にて固定し、駆動装置8によりクランプ7を矢印Eの方向に回動すると同時に、該回動動作に連動して、熱交換器20の後部に設置されたプッシャー9を矢印Fで示す曲げ加工部Gの方向に押すことにより、図7(b)に示すように略L字状に屈曲されたフィンアンドチューブ型の熱交換器が得られる。
Next, the operation of the bending apparatus configured as described above and the bending method will be described. A linear fin-and-
次に、上記図7に示すフィンアンドチューブ型の熱交換器の曲げ加工装置及び曲げ加工方法を用いて、フィンアンドチューブ型の熱交換器を通風方向に3列に構成した場合の実施例について説明する。表1はフィン幅Cが約17.67mm、曲げ加工部の管(チューブ)中央部でのフィンピッチP2が約1.6mm、1列目(内側)の曲げ半径Rが約69.00mm、2列目(中央)の曲げ半径Rが約86.67mm、3列目(外側)の曲げ半径Rが約104.33mmとした場合の各列の内側フィンピッチP2a、外側フィンピッチP2bの設計値を示している。 Next, an example in which the fin and tube type heat exchanger is configured in three rows in the ventilation direction using the fin and tube type heat exchanger bending apparatus and bending method shown in FIG. explain. Table 1 fin width C of about 17.67Mm, the bent portion of the pipe (tube) fin pitch P 2 of about 1.6mm at the center, the bending radius R of the first column (inside) of about 69.00Mm, When the bending radius R of the second row (center) is about 86.67 mm and the bending radius R of the third row (outside) is about 104.33 mm, the inner fin pitch P 2a and the outer fin pitch P 2b of each row Design values are shown.
上記表1の設計値に対し、上記図7に示すフィンアンドチューブ型の熱交換器の曲げ加工装置を用いて略L字状に曲げ加工された3列構成のフィンアンドチューブ型の熱交換器(図示省略)の各列の屈曲部の内側フィンピッチP2a、及び外側フィンピッチP2bについて測定された計各30箇所の測定値の平均値(Avr.)、及び管中央部のフィンピッチP2(=約1.6mm)を平均値(Avr.)で除した値(1.6/Avr.)を表2に示す。表2から明らかなように、本発明の曲げ加工装置、及び曲げ加工方法によって得られたフィンアンドチューブ型の熱交換器は略設計値通りのフィンピッチに加工され、また、全ての試料でフィンの座屈の発生も認められなかった。また、この例では、内側フィンピッチP2aを1としたときの管中央部のフィンピッチP2(=約1.6mm)の広がり率(1.6/Avr.、計数kに相当)は、1.129〜1.086であり、1.05≦k≦1.15の範囲に入っている。 The fin-and-tube heat exchanger having a three-row configuration bent into a substantially L shape using the fin-and-tube heat exchanger bending apparatus shown in FIG. 7 with respect to the design values in Table 1 above. (Not shown) The average value (Avr.) Of the measured values at 30 locations in total for each of the inner fin pitch P 2a and the outer fin pitch P 2b of the bent portion of each row, and the fin pitch P at the center of the tube Table 2 shows a value (1.6 / Avr.) Obtained by dividing 2 (= about 1.6 mm) by an average value (Avr.). As is apparent from Table 2, the fin-and-tube heat exchanger obtained by the bending apparatus and the bending method of the present invention is processed into a fin pitch substantially equal to the designed value, and fins are used for all samples. The occurrence of buckling was not observed. Further, in this example, the spreading rate (1.6 / Avr., Equivalent to the count k) of the fin pitch P 2 (= about 1.6 mm) at the center of the tube when the inner fin pitch P 2a is 1 is 1.129 to 1.086, which is in the range of 1.05 ≦ k ≦ 1.15.
上記のように、実施の形態4の曲げ加工装置、及び曲げ加工方法によれば、従来の曲げ加工装置のように曲げの中心部側に円柱状の内曲げ型(図示省略)を用いることなく、熱交換器20を曲げることができる。また、このような曲げ加工方法によれば、熱交換器20を内曲げ型に接触させる必要がない為、例えば図4に示すものと同様の熱交換器2のフィンピッチが、直線部のピッチよりも屈曲部2c(屈曲予定部)で疎に形成されたフィンの座屈耐力が低下したものであっても、曲げ加工部Gでフィンの座屈が発生することなく、曲げ加工を行なうことができる。なお、上記実施の形態では直線状のフィンアンドチューブ型の熱交換器20を用いたが、これに限定されるものではなく、例えばL字状に屈曲されたものを更に曲げ加工してコ字状に形成する場合などであっても適用できる。
As described above, according to the bending apparatus and the bending method of the fourth embodiment, a cylindrical inner bending die (not shown) is not used at the center of bending as in the conventional bending apparatus. The
実施の形態5.
図8は本発明の実施の形態5によるフィンアンドチューブ型の熱交換器の要部を模式的に示す上面図である。図において、フィンアンドチューブ型の熱交換器2は、屈曲部あるいは曲げ加工時のクランプ部等、曲げ加工工程でフィンの座屈が発生し得る箇所あるいは発生し易い箇所に、通常のフィン21と共に、所定の割合で厚肉あるいは座屈強度の高いフィン21Cを混入して構成している。その他の構成は実施の形態1と同様であるので説明を省略する。
上記のように構成された実施の形態5においては、曲げ加工装置による曲げ加工工程でフィン21、21Cにかかる荷重を座屈強度の高いフィン21Cが受け持つため、フィンの座屈による歩留まりを低減することができるという効果が得られる。
FIG. 8 is a top view schematically showing main parts of a fin-and-tube heat exchanger according to
In the fifth embodiment configured as described above, since the fin 21C having a high buckling strength is responsible for the load applied to the
1 筐体、 1a 底板、 1b 柱、 2、20 熱交換器、 2s 直線部、 2c 屈曲部、 21、21A、21B、21C フィン、 21a ルーバー、 22 チューブ、 3 機械室、 4 コントロールボックス、 5 ファン、 6 架台、 7 クランプ、 8 駆動装置、 9 プッシャー、 C 段差、 G 曲げ加工部。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
P2=k×P1 ・・・・・(式1)
但し、係数kは、 1.05≦k≦1.15 In an outdoor unit of an air conditioner including a fin-and-tube heat exchanger having a straight portion and a bent portion, and a fan for allowing an air flow to flow through the heat exchanger, housed in the housing, the heat When the fin pitch of the straight portion of the exchanger is P 1 and the fin pitch of the bent portion is P 2 , the fin pitch P 2 of the bent portion is set to the fin of the straight portion so as to satisfy the following (Formula 1). outdoor unit of an air conditioner, characterized in that spread than the pitch P 1.
P 2 = k × P 1 (Formula 1)
However, the coefficient k is 1.05 ≦ k ≦ 1.15.
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