JP2009150621A - Heat exchanger and air-conditioner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱交換器及び空気調和機に関し、特に、冷媒が流れる複数の扁平管を鉛直方向に配列し、それらの扁平管の間に熱交換用のフィンを配置した熱交換器及びこの熱交換器を用いた空気調和機に関する。 The present invention relates to a heat exchanger and an air conditioner, and in particular, a heat exchanger in which a plurality of flat tubes through which a refrigerant flows are arranged in the vertical direction and fins for heat exchange are arranged between the flat tubes and the heat. The present invention relates to an air conditioner using an exchanger.
例えば、下記特許文献1に記載されているように、冷媒が流れる複数の扁平管を扁平面を平行に対向させて鉛直方向に配列し、扁平管の上下両端に冷媒が流れる分流用ヘッダを接続し、隣り合って位置する扁平管の間に熱交換用コルゲートフィンを配置した熱交換器が知られている。コルゲートフィンは、ろう付けや接着等により扁平管の扁平面に接合され又は密着されている。なお、特許文献1に記載された熱交換器では、コルゲートフィンは、熱交換空気の通風方向に沿った上流側から見た場合に山型形状となるように形成されている。 For example, as described in Patent Document 1 below, a plurality of flat tubes through which a refrigerant flows are arranged in a vertical direction with the flat surfaces facing each other in parallel, and a diversion header through which the refrigerant flows is connected to the upper and lower ends of the flat tube And the heat exchanger which has arrange | positioned the corrugated fin for heat exchange between the flat tubes located adjacently is known. The corrugated fin is joined or closely adhered to the flat surface of the flat tube by brazing, bonding, or the like. In the heat exchanger described in Patent Document 1, the corrugated fin is formed in a mountain shape when viewed from the upstream side along the ventilation direction of the heat exchange air.
扁平管を鉛直方向に配列するとともに扁平管の上下両端に分流用ヘッダを接続することにより、分流用ヘッダから各扁平管に流入する冷媒の片寄りを防止することができる。 By arranging the flat tubes in the vertical direction and connecting the diversion headers to the upper and lower ends of the flat tubes, it is possible to prevent the refrigerant from flowing into the flat tubes from the diversion headers.
また、コルゲートフィンを山型形状に形成することにより、コルゲートフィンに付着した凝縮水はコルゲートフィンの傾斜に沿って流れ落ちるようになり、コルゲートフィンの水捌け性を向上させることができる。
しかしながら、前述の熱交換器においては、以下の点について配慮がなされていない。 However, in the above-described heat exchanger, the following points are not considered.
コルゲートフィンを山型形状に形成した場合、コルゲートフィンの上端側又は下端側において、コルゲートフィンが存在しない空間部分が発生する。すると、熱交換器に向けて流れる熱交換空気は、コルゲートフィンが存在せずに通風抵抗が少ない空間部分を大量に通過するようになり、扁平管やコルゲートフィンに当たる空気量が減り、熱交換器の熱交換効率が低下する。 When the corrugated fin is formed in a mountain shape, a space portion where the corrugated fin does not exist is generated on the upper end side or the lower end side of the corrugated fin. Then, the heat exchange air flowing toward the heat exchanger passes through a large amount of space where there is no corrugated fin and low ventilation resistance, reducing the amount of air hitting the flat tube and corrugated fin, and the heat exchanger The heat exchange efficiency is reduced.
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的は、分流用ヘッダから各扁平管に流入する冷媒の片寄りを防止できるとともにフィンに付着した凝縮水の水捌け性を向上させることができ、しかも、熱交換効率を向上させることができる熱交換器及びこの熱交換器を用いた空気調和機を提供することである。 The present invention has been made in order to solve such a problem. The purpose of the present invention is to prevent misalignment of the refrigerant flowing into each flat tube from the diversion header and to prevent the condensed water from adhering to the fins from draining. An object of the present invention is to provide a heat exchanger capable of improving the heat exchange efficiency and an air conditioner using the heat exchanger.
本発明の実施の形態に係る第1の特徴は、冷媒が流れる複数の扁平管を扁平面が互いに平行に対向する向きに並設し、これらの扁平管の上下に分流用ヘッダを接続し、複数のフィン面部を熱交換空気が通風可能な間隔をもって上下に配列したフィンを隣り合う前記扁平管の間に熱交換空気の通風方向に複数列設けた熱交換器において、前記フィン面部を水平方向に対して傾斜させ、前記フィン面部の傾斜方向を熱交換空気の通風方向に隣り合って位置する各列間の前記フィンにおいて互いに逆方向としたことである。 The first feature according to the embodiment of the present invention is that a plurality of flat tubes through which refrigerant flows are arranged in parallel so that the flat surfaces face each other in parallel, and a shunt header is connected above and below these flat tubes, In a heat exchanger in which a plurality of fin surface portions are arranged in rows above and below adjacent flat tubes with a plurality of fin surface portions arranged vertically at intervals allowing heat exchange air to flow, the fin surface portions are arranged in a horizontal direction. And the direction of inclination of the fin surface portion is opposite to each other in the fins between the rows located adjacent to each other in the ventilation direction of the heat exchange air.
本発明の実施の形態に係る第2の特徴は、圧縮機と室外熱交換器と膨張装置と室内熱交換器とを順次接続した空気調和機において、前記室外熱交換器と前記室内熱交換器との少なくとも一方は本発明の実施の形態に係る第1の特徴の熱交換器である。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an air conditioner in which a compressor, an outdoor heat exchanger, an expansion device, and an indoor heat exchanger are sequentially connected, the outdoor heat exchanger and the indoor heat exchanger. And at least one of them is a heat exchanger having the first feature according to the embodiment of the present invention.
本発明によれば、分流用ヘッダから各扁平管に流入する冷媒の片寄りを防止できるとともにフィンに付着した凝縮水の水捌け性を向上させることができ、しかも、熱交換効率を向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to prevent the refrigerant from flowing into each flat tube from the diversion header, to improve the drainage of the condensed water attached to the fins, and to improve the heat exchange efficiency. it can.
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施の形態)
本発明の第1の実施の形態に係る熱交換器1は、図1に示すように、複数の扁平管2と、扁平管2の両端側に接続された分流用ヘッダ3、4と、隣り合う扁平管2の間に固定されたフィンであるコルゲートフィン5、6とを備えている。なお、コルゲートフィン5、6は、熱交換器1に向けて通風される熱交換空気の通風方向である上流側と下流側とに配置されている。熱交換空気の通風方向は図2に示す矢印A方向であり、図1においては、熱交換空気の通風方向の上流側に位置するコルゲートフィン5のみが見えている。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the heat exchanger 1 according to the first embodiment of the present invention is adjacent to a plurality of
複数の扁平管2は、長手方向が鉛直方向となる上下方向向きに配列され、隣り合う扁平管2は、扁平管2における扁平方向の面である扁平面2aが互いに平行に対向する向きに並設されている。扁平管2は冷媒が流れる管であり、冷媒が流れる複数の孔2bを有する多孔管構造とされている。
The plurality of
分流用ヘッダ3、4は水平向きに配列されて冷媒が流れる管であり、下方に位置する一方の分流用ヘッダ3には扁平管2の下端側が接続され、上方に位置する他方の分流用ヘッダ4には扁平管2の上端側が接続されている。分流用ヘッダ3の一端には冷媒の流出入用の接続管7が接続され、分流用ヘッダ4の一端には冷媒の流出入用の接続管8が接続されている。接続管7、8は、熱交換器1が蒸発器として作動する場合には、下側の接続管7が冷媒流入用として用いられ、上側の接続管8が冷媒流出用として用いられる。そして、下側の分流用ヘッダ3に流入した液状冷媒は、各扁平管2内を流通して上側の分流用ヘッダ4へと至ったのち、接続管8から熱交換器1の外部へと流出する。
The
図2は、熱交換器1の一部を示す水平断面図である。隣り合う扁平管2の間には、コルゲートフィン5、6が固定されている。図2において示す矢印A方向が、熱交換器1に向かう熱交換空気の通風方向であり、コルゲートフィン5、6は熱交換空気の通風方向と交差する向きに配置され、一方のコルゲートフィン5が熱交換空気の通風方向の上流側に配置され、他方のコルゲートフィン6が熱交換空気の通風方向の下流側に配置されている。
FIG. 2 is a horizontal sectional view showing a part of the heat exchanger 1.
コルゲートフィン5は、図3及び図4(a)に示すように、アルミニウム製の板状部材を波形に折り曲げることにより形成され、互いに平行に対向して熱交換が行なわれる複数のフィン面部5aと、扁平管2の扁平面2aに固定される複数の固定面部5bとを有している。フィン5を隣り合う扁平管2の間に固定した場合に、フィン面部5aは上下方向に配列され、各フィン面部5aは水平方向に対して傾斜している。この傾斜角度“θ”は、45°前後(例えば、45±5°)とされている。また、上下方向で隣り合うフィン面部5aの間隔は、熱交換空気が通風可能な間隔とされている。固定面部5bの扁平管2への固定は、ろう付けや接着等により行なわれている。
As shown in FIGS. 3 and 4A, the
コルゲートフィン6の基本的な構造はコルゲートフィン5と同じであり、板状部材を波形に折り曲げることにより形成され、図4(b)に示すように、互いに平行に対向して熱交換が行なわれる複数のフィン面部6aと、扁平管2の扁平面2aに固定される複数の固定面部6bとを有している。コルゲートフィン6を隣り合う扁平管2の間に固定した場合に、フィン面部6aは上下方向に配列され、各フィン面部6aは水平方向に対して傾斜している。この傾斜角度“θ”は、45°前後(例えば、45±5°)とされている。また、上下方向で隣り合うフィン面部6aの間隔は、熱交換空気が通風可能な間隔とされている。固定面部6bの扁平管2への固定は、ろう付けや接着等により行なわれている。なお、コルゲートフィン6のフィン面部6aの傾斜方向と、コルゲートフィン5のフィン面部5aの傾斜方向とが逆方向となっている。このため、2つのコルゲートフィン5、6を隣り合う扁平管2の間に熱交換空気の通風方向に沿った上流側と下流側とに配列した場合、図4(c)に示すように、フィン面部5aとフィン面部6aとが交差した配置状態となる。
The basic structure of the
図3に示すように、フィン面部5a、6aの表面には、葉脈状の凹溝9が形成されている。この凹溝9は、フィン面部5a、6aの表面に付着した凝縮水が凹溝9内に入り込んだ場合、その凝縮水をフィン面部5a、6aの傾斜に沿って下向きに導く向きに形成されている。この凹溝9が形成されることにより、フィン面部5a、6aの表面に付着した凝縮水が凹溝9内を流れ落ち、凝縮水の水捌け性が向上する。
As shown in FIG. 3, a leaf-shaped concave groove 9 is formed on the surfaces of the
扁平管2の扁平面2aには、上下方向に延びる凹溝10が形成されている。この凹溝10が形成されることにより、扁平面2a上を流れ落ちた凝縮水が扁平面2aに到着した後、その一部が凹溝10内を流れ落ちるようになる。
On the
このような構成において、この熱交換器1においては、複数の扁平管2が鉛直方向に配列され、これらの扁平管2の上下両端に水平向きに配列された分流用ヘッダ3、4が接続されている。このため、分流用ヘッダ3、4から扁平管2に流入する冷媒の片寄りが防止され、全ての扁平管2と全てのコルゲートフィン5、6とが熱交換のために有効に利用され、熱交換器1の熱交換効率が向上する。
In such a configuration, in this heat exchanger 1, a plurality of
また、コルゲートフィン5、6のフィン面部5a、6aが水平方向に対して傾斜しているため、フィン面部5a、6aに付着した凝縮水がフィン面部5a、6aの傾斜に沿って流れ落ち易くなり、コルゲートフィン5、6に付着した凝縮水の水捌け性を向上させることができる。フィン面部5a、6aの傾斜角度が小さくなるにつれて凝縮水の流れ落ち性が低下するが、フィン面部5a、6aの傾斜角度“θ”を水平面に対して45°前後とすることにより凝縮水の流れ落ち性を十分に確保することができる。一方、この傾斜角度が大きくなるにつれて隣り合う扁平管2の間におけるコルゲートフィン5、6が存在しない空間(図4(a)に示す“X”、図4(b)に示す“Y”の領域)が増大して熱交換有効面積が減少するので、フィン面部5a、6aの傾斜角度“θ”を水平面に対して45°前後とすることが好適である。
Further, since the
さらに、フィン面部5a、6aの上面側に葉脈状の凹溝9が形成されており、フィン面部5a、6aに付着した凝縮水が凹溝9に触れると、凝縮水は速やかに凹溝9内に流れ込む。このため、コルゲートフィン5、6に付着した凝縮水の水捌け性をより一層向上させることができる。
Further, a leaf-shaped concave groove 9 is formed on the upper surface side of the
さらに、扁平管2の扁平面2aに凹溝10が形成されているため、コルゲートフィン5、6のフィン面部5a、6aを流れ落ちた凝縮水が扁平面2aに到着した後、その凝縮水の一部が凹溝10内を速やかに流れ落ちる。このため、扁平面2aに付着した凝縮水が熱交換空気の通風の妨げになるということが低減され、熱交換器1の熱交換効率の向上を図ることができる。
Furthermore, since the
2つのコルゲートフィン5、6は、図4に示すように、フィン面部5a、6aの傾斜方向が逆方向に形成され、熱交換空気の通風方向に沿った上流側と下流側とに前後して配置されている。このため、隣り合う扁平管2の間の空間におけるフィン5、6による熱交換空気の通風抵抗を考えた場合、その空間において略均等になる。このため、コルゲートフィン5、6の全体が熱交換のために有効に利用され、熱交換器1の熱交換効率が向上する。なお、隣り合う扁平管2の間の空間に図4(a)に示すようなコルゲートフィン5のみが存在する場合には、コルゲートフィン5が存在しない空間“X”に熱交換空気の流れが集中し、熱交換効率が低下する。また、隣り合う扁平管2の間の空間に図4(b)に示すようなコルゲートフィン6のみが存在する場合には、コルゲートフィン6が存在しない空間“Y”に熱交換空気の流れが集中し、熱交換効率が低下する。
As shown in FIG. 4, the two
さらに、2つのコルゲートフィン5、6は、熱交換空気の通風方向に沿って重なる部分は、コルゲートフィン5、6が交差する一部分のみである。このため、熱交換空気の通風方向と交差するコルゲートフィン5の上流側縁部の全体と、熱交換空気の通風方向と交差するコルゲートフィン6の上流側縁部の大部分とが熱交換空気の流れの中に曝されるので、熱交換器1の熱交換効率がさらに高くなる。
Further, the two
(第2の実施の形態)
本発明の第2の実施の形態に係る熱交換器1Aを、図5及び図6に基づいて説明する。なお、第1の実施の形態において説明した構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付け、重複する説明は省略する。
(Second Embodiment)
A
第2の実施の形態に係る熱交換器1Aの基本的構成は、第1の実施の形態に係る熱交換器1と同じである。第2の実施の形態に係る熱交換器1Aと第1の実施の形態に係る熱交換器1との異なる点は、複数の扁平管2が、熱交換空気の通風方向に沿った上流側と下流側とに位置して2列設けられている点である。扁平面2aを平行に対向させた一列目の複数の扁平管2と、扁平面2aを平行に対向させた2列目の複数の扁平管2とは、図6に示すように、熱交換空気の通風方向(矢印A方向)において重ならない位置に配置されている。言い換えると、一列目の複数の扁平管2と、二列目の複数の扁平管2とは、千鳥状に配列されている。
The basic configuration of the
なお、一列目の複数の扁平管2における隣り合う扁平管2の間には、コルゲートフィン5、6が配置されている。同様に、二列目の複数の扁平管2における隣り合う扁平管2の間には、コルゲートフィン5、6が配置されている。
また、一列目の複数の扁平管2の両端部には分流用ヘッダ3、4が設けられ、二列目の複数の扁平管2の両端部にも分流用ヘッダ3、4が設けられている。そして、一列目の複数の扁平管2の上側に接続された分流用ヘッダ4と、二列目の複数の扁平管2の下側に接続された分流用ヘッダ3とが接続管11により接続されている。
In addition,
このような構成において、熱交換空気が矢印Aで示す方向に通風された場合、一列目の複数の扁平管2の間に設けられたコルゲートフィン5、6の周囲を通過した熱交換空気は、二列目の複数の扁平管2に当たる。このため、熱交換空気が二列目の扁平管2にほとんど当たらずに素通りするということがなく、二列目の複数の扁平管2に対する熱交換が効率良く行なわれ、熱交換器1Aの熱交換効率が向上する。
In such a configuration, when the heat exchange air is ventilated in the direction indicated by the arrow A, the heat exchange air that has passed around the
(第3の実施の形態)
本発明の第3の実施の形態に係る空気調和機12を図7に基づいて説明する。この空気調和機12は、圧縮機13と、室外熱交換器14と、膨張装置15と、室内熱交換器16とを順次接続して構成されている。圧縮機13と室外熱交換器14と室内熱交換器16との間には、冷媒の流れ方向を逆向きに可変することができる四方切換弁17が設けられている。この空気調和機12においては、冷房運転時の冷媒の流れ方向が実線の矢印で示す方向となり、暖房運転時の冷媒の流れ方向が破線の矢印で示す方向となる。
(Third embodiment)
An
また、この空気調和機12においては、第1の実施の形態で説明した熱交換器1、又は、第2の実施の形態で説明した熱交換器1Aが、室外熱交換器14として用いられている。
In this
このような構成において、この空気調和機12では暖房運転時には冷媒が破線で示す矢印方向に流れ、圧縮機13により圧縮されて高温・高圧となった冷媒(気体)は、室内熱交換器16に送られ、室内熱交換器16内においてファンによる送風を受け、冷媒は放熱して液化する。この放熱により、室内が暖房される。液化した冷媒は膨張装置15において低圧・低温の霧状の冷媒となる。この霧状の冷媒が室外熱交換器14において気化し、室外から気化熱を奪い、この熱が室内の暖房のために用いられる。冷房運転時には、冷媒の流れ方向が暖房運転時と逆向きとなり、室内が冷房される。
In such a configuration, in the
この空気調和機12においては、室外熱交換器14として、第1の実施の形態で説明した熱交換器1、又は、第2の実施の形態で説明した熱交換器1Aが用いられているため、熱交換効率を向上させることができ、冷房効果及び暖房効果の高い空気調和機12を得ることができる。
In this
なお、本実施の形態では、第1の実施形態に係る熱交換器1又は第2の実施の形態に係る熱交換器1Aを室外熱交換器14として使用した場合について説明したが、室内熱交換器16において使用してもよい。
In the present embodiment, the case where the
1…熱交換器、1A…熱交換器、2…扁平管、2a…扁平面、3、4…分流用ヘッダ、5、6…コルゲートフィン(フィン)、5a、6a…フィン面部、9…葉脈状の凹溝、10…凹溝、12…空気調和機、13…圧縮機、14…室外熱交換器、15…膨張装置、16…室内熱交換器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Heat exchanger, 1A ... Heat exchanger, 2 ... Flat tube, 2a ... Flat surface, 3, 4 ... Header for diversion, 5, 6 ... Corrugated fin (fin), 5a, 6a ... Fin surface part, 9 ... Leaf vein Concave groove, 10 ... concave groove, 12 ... air conditioner, 13 ... compressor, 14 ... outdoor heat exchanger, 15 ... expansion device, 16 ... indoor heat exchanger
Claims (5)
前記フィン面部を水平方向に対して傾斜させ、前記フィン面部の傾斜方向を熱交換空気の通風方向に隣り合って位置する各列間の前記フィンにおいて互いに逆方向としたことを特徴とする熱交換器。 A plurality of flat tubes through which the refrigerant flows are arranged in parallel so that the flat surfaces face each other in parallel, and a shunt header is connected to the top and bottom of these flat tubes, and the plurality of fin surface portions are spaced at intervals through which heat exchange air can be ventilated. In the heat exchanger provided with a plurality of rows in the direction of ventilation of the heat exchange air between the flat tubes adjacent to the fins arranged vertically,
The fin surface portion is inclined with respect to the horizontal direction, and the inclined direction of the fin surface portion is opposite to each other in the fins between the rows located adjacent to the ventilation direction of heat exchange air. vessel.
前記室外熱交換器と前記室内熱交換器との少なくとも一方は請求項1ないし4のいずれか一に記載の熱交換器であることを特徴とする空気調和機。 In an air conditioner in which a compressor, an outdoor heat exchanger, an expansion device, and an indoor heat exchanger are sequentially connected,
An air conditioner, wherein at least one of the outdoor heat exchanger and the indoor heat exchanger is the heat exchanger according to any one of claims 1 to 4.
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