JP2014139493A - 空気調和装置の熱交換器 - Google Patents
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Abstract
【課題】マイクロチャネル部を傾斜させたものにおいて、マイクロチャネル部とフィン部との組立を容易にして製造性の向上を図る。
【解決手段】空気調和装置の熱交換器は、複数のマイクロチャネル部と複数のフィン部とを備える。各マイクロチャネル部は、板状に構成され内部に冷媒が流れる複数の流路を有し、相互に離間するとともに外部から供給される空気が流れる方向に対して上流側が高く下流側が低くなるように傾斜して設けられている。各フィン部は、隣り合う二つのマイクロチャネル部の間にあって各マイクロチャネル部に接触して設けられている。空気が流れる方向における上流側又は下流側の少なくともいずれか一方において、フィン部の端部が、各マイクロチャネル部の端部を繋いだ線上に位置している。
【選択図】図4
【解決手段】空気調和装置の熱交換器は、複数のマイクロチャネル部と複数のフィン部とを備える。各マイクロチャネル部は、板状に構成され内部に冷媒が流れる複数の流路を有し、相互に離間するとともに外部から供給される空気が流れる方向に対して上流側が高く下流側が低くなるように傾斜して設けられている。各フィン部は、隣り合う二つのマイクロチャネル部の間にあって各マイクロチャネル部に接触して設けられている。空気が流れる方向における上流側又は下流側の少なくともいずれか一方において、フィン部の端部が、各マイクロチャネル部の端部を繋いだ線上に位置している。
【選択図】図4
Description
本発明の実施形態は、空気調和装置の熱交換器に関する。
空気調和装置の熱交換器として、いわゆるマイクロチャネル型の熱交換器がある。マイクロチャネル型の熱交換器は、冷媒が流れる複数の流路を内部に有するマイクロチャネル部と、そのマイクロチャネル部に接触して設けられたフィン部とを備えている。このような熱交換器においては、熱交換によって生じた結露水を除去するために、マイクロチャネル部を傾斜させることがある。これによれば、結露水を重力によりマイクロチャネル部の傾斜に沿って落下させることができ、その結果、結露水を効率よく除去することができる。
しかし、このようなマイクロチャネル型の熱交換器において、その組立は、別体に製造された複数のマイクロチャネル部及びフィン部を所定の形態となるように配置した後、ろう付けなどによりマイクロチャネル部とフィン部と接合することで行われる。そのため、マイクロチャネル部を傾斜させるものでは、傾斜したマイクロチャネル部に沿ってフィン部を配置することは難しく、製造性が良くないという事情がある。
そこで、マイクロチャネル部を傾斜させたものにおいて、マイクロチャネル部とフィン部との組立を容易にして製造性の向上を図った空気調和装置の熱交換器を提供する。
本実施形態による空気調和装置の熱交換器は、板状に構成され内部に冷媒が流れる複数の流路を有し、相互に離間するとともに外部から供給される空気が流れる方向に対して上流側が高く下流側が低くなるように傾斜して設けられた複数のマイクロチャネル部と、隣り合う二つの前記マイクロチャネル部の間にあって前記各マイクロチャネル部に接触して設けられた複数のフィン部と、を備える。前記空気が流れる方向における上流側又は下流側の少なくともいずれか一方において、前記フィン部の端部が、前記各マイクロチャネル部の端部を繋いだ線上に位置している。
以下、複数の実施形態による空気調和装置の熱交換器について、図面を参照して説明する。なお、各実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
(第一実施形態)
まず、第一実施形態について、図1から図8を参照して説明する。
本実施形態による熱交換器10は、マイクロチャネル型であって、図1及び図2に示すように全体として矩形板状に構成されている。熱交換器10は、冷媒流入部20、冷媒流出部30、複数のマイクロチャネル部40、及び複数のフィン部50を備えている。なお、本実施形態では、冷媒流入部20及び冷媒流出部30の長手方向を熱交換器の縦方向とし、これに直交する方向すなわちマイクロチャネル部40の長手方向を熱交換器10の横方向とする。また、熱交換器10の縦方向及び横方向に直交する方向を、熱交換器10の厚み方向とする。図1では、熱交換器10の縦方向を矢印X、横方向を矢印Y、厚み方向を矢印Zで示している。
まず、第一実施形態について、図1から図8を参照して説明する。
本実施形態による熱交換器10は、マイクロチャネル型であって、図1及び図2に示すように全体として矩形板状に構成されている。熱交換器10は、冷媒流入部20、冷媒流出部30、複数のマイクロチャネル部40、及び複数のフィン部50を備えている。なお、本実施形態では、冷媒流入部20及び冷媒流出部30の長手方向を熱交換器の縦方向とし、これに直交する方向すなわちマイクロチャネル部40の長手方向を熱交換器10の横方向とする。また、熱交換器10の縦方向及び横方向に直交する方向を、熱交換器10の厚み方向とする。図1では、熱交換器10の縦方向を矢印X、横方向を矢印Y、厚み方向を矢印Zで示している。
熱交換器10は、外部から供給される空気を該熱交換器10の厚み方向へ通過させることにより、その空気と該熱交換器10内に流れる冷媒との熱交換を行う。なお、図中において示す矢印Aは、外部から供給される空気が流れる方向を示している。この場合、図1では、熱交換器10に対して紙面左奥側を空気が流れる方向の上流側とし、紙面右手前側を下流側としている。また、図3〜図6では、熱交換器10に対して紙面左側を空気が流れる方向の上流側とし、紙面右側を下流側としている。
図1及び図2に示すように、冷媒流入部20及び冷媒流出部30は、熱交換器10の縦方向へ延びる管状に構成されている。複数のマイクロチャネル部40及び複数のフィン部50は、冷媒流入部20と冷媒流出部30との間に挟まれて設けられている。冷媒流入部20及び冷媒流出部30には、それぞれ冷凍サイクルの冷媒管路60が接続される。冷媒管路60を流れる冷媒は、図1及び図2に矢印Bに示すように、冷媒流入部20によって各マイクロチャネル部40へ分配され、その後、各マイクロチャネル部40を通り、冷媒流出部30で収集されて冷媒管路60へ流出する。
マイクロチャネル部40は、熱交換器10の横方向へ延びる扁平な板状の部材であって、例えばアルミニウムなど熱伝導率が比較的大きい部材で構成されている。各マイクロチャネル部40は、熱交換器10の縦方向に沿って相互に離間して設けられている。マイクロチャネル部40は、図1及び図3に示すように、外部から供給される空気が流れる方向に対して上流側が高く下流側が低くなるように傾斜して設けられている。すなわち、マイクロチャネル部40は、空気が流れる方向へ向って下流側へ行くに従って低くなるように下降傾斜している。この場合、マイクロチャネル部40の熱交換器10の厚み方向に対する傾斜角度をα°としている。
マイクロチャネル部40は、ある程度の厚さを有しており、その内部に、マイクロチャネル部40の長手方向すなわち熱交換器10の横方向へ延びる複数の冷媒流路41を有している。冷媒流路41は、冷媒流入部20と冷媒流出部30とを繋いでいる。冷媒流入部20側の冷媒は、各冷媒流路41を通って冷媒流出部30側へ流れる。
フィン部50は、例えばアルミニウムなど熱伝導率が比較的大きい部材で構成されている。フィン部50は、図1及び図2に示すように、例えば薄い帯状のアルミニウム板を蛇腹状に交互に折り曲げて構成されている。フィン部50は、全体としてマイクロチャネル部40の長手方向つまり熱交換器10の横方向へ延びるように構成されている。フィン部50は、熱交換器10の縦方向へ隣り合う二つのマイクロチャネル部40の間にあって、該マイクロチャネル部40に沿って傾斜して設けられている。フィン部50の山折り形状となった上部51及び谷折り形状となった下部52は、それぞれマイクロチャネル部40に接触している。
図4では、各マイクロチャネル部40の下流側の端部43を繋いだ線をマイクロチャネル部40の前端線Cとして仮想的に示している。また、各マイクロチャネル部40の上流側の端部44を繋いだ線をマイクロチャネル部40の後端線Dとして仮想的に示している。フィン部50は、空気が流れる方向つまり熱交換器10の厚み方向に対し、上流側又は下流側の少なくともいずれか一方において、該フィン部50の端部53、54が、各マイクロチャネル部40の端部43、44を繋いだ線上に位置している。この場合、フィン部50の下流側の端部53が、各マイクロチャネル部40の下流側の端部43を繋いだ前端線C上に位置している。つまり、熱交換器10は、該熱交換器10の厚み方向において、マイクロチャネル部40の最も風下側の端部43とフィン部50の最も風下側の端部53との位置が、前端線C上に揃えられている。
フィン部50は、複数の切り起こし部55を有している。切り起こし部55は、図5に示すように、フィン部50を構成する板部材の一部を切り起こすことにより形成されている。そのため、切り起こし部55は、外部から供給される空気が流れる方向つまり矢印Aに示す方向に対して直交する方向へ突出している。この場合、切り起こし部55は、熱交換器10を通過する空気の流れに対して上流側が開口するように形成されている。
また、切り起こし部55の形成に伴ってスリット部56が形成されている。切り起こし部55及びスリット部56は、図4などに示すように、熱交換器10の縦方向この場合略垂直方向へ延びている。切り起こし部55は、熱交換器10を通過する空気の流れを部分的に阻害することで、該切り起こし部55周辺に乱流を生じさせる。これにより、フィン部50における熱交換性能が向上する。
熱交換器10は、例えば図6に示すように、空気調和装置の室内機100の内部に配置され、図6に矢印Aで示すように送風機101の送風作用により外部から供給される空気を熱交換する。なお詳細は図示しないが、熱交換器10を空気調和装置の室外機の内部に配置することもできる。
次に、熱交換器10の組み立て手順について図7及び図8を参照して説明する。熱交換器10の組み立ては、例えば図7に示す治具110を用いて行われる。なお、図7及び図8において紙面上下方向が熱交換器10の厚み方向となる。この場合、図7及び図8において紙面下側が空気の流れの上流側となり、紙面上側が空気の流れの下流側となる。
治具110は、基台部111と側壁部112とを有して構成されている。基台部111は、矩形の板状に構成されている。側壁部112は、基台部111において熱交換器10の横方向における両端側にあって、熱交換器10の縦方向へ延びるように設けられている。側壁部112は、基台部111に対して直角となるように設けられている。なお、基台部111において、側壁部112が設けられている側の面を該基台部111の前面とし、側壁部112と反対側の面を該基台部111の背面とする。
治具110は、基台部111と側壁部112とを有して構成されている。基台部111は、矩形の板状に構成されている。側壁部112は、基台部111において熱交換器10の横方向における両端側にあって、熱交換器10の縦方向へ延びるように設けられている。側壁部112は、基台部111に対して直角となるように設けられている。なお、基台部111において、側壁部112が設けられている側の面を該基台部111の前面とし、側壁部112と反対側の面を該基台部111の背面とする。
側壁部112には、該側壁部112を溝状に切り欠いて複数の溝部113が形成されている。溝部113は、基台部111の面に直角な方向すなわち熱交換器10の厚み方向に対してα°傾斜している。マイクロチャネル部40の傾斜角度は、この溝部113の傾斜角度αによって決定される。溝部113の底部114は、基台部111の前面と同一面であるか、又は基台部111の前面によりも該基台部111の背面側に位置している。
熱交換器10は、次のようにして組み立てられる。まず、図8の(a)に示すように、別体に構成された複数のマイクロチャネル部40が、それぞれ治具110に配置される。この場合、まず、マイクロチャネル部40の長手方向における両端部が、治具110の溝部113に嵌め込まれる。そして、マイクロチャネル部40は、その下流側の端部43が基台部111の前面に突き当たるまで押し込まれる。これにより、各マイクロチャネル部40は、熱交換器10の厚み方向に対してα°傾斜する姿勢であって、相互に離間した形態で配置される。
その後、図8の(b)に示すように、別体に構成された複数のフィン部50が、隣り合う二個のマイクロチャネル部40の間にそれぞれ挿入される。フィン部50は、その下流側の端部53が基台部111の前面に突き当たるまで押し込まれる。これにより、マイクロチャネル部40の下流側の端部43と、フィン部50の下流側の端部53とは、熱交換器10の厚み方向において一致する。すなわち、マイクロチャネル部40及びフィン部50は、該マイクロチャネル部40の下流側の端部43と該フィン部50の下流側の端部53とが熱交換器10の縦方向に揃うように配置される。
その後、図8の(c)に示すように、マイクロチャネル部40とフィン部50との組立体から治具110が取り外される。そして、この組立体は、熱交換器10の縦方向へ圧縮され、フィン部50の上部51と下部52とがそれぞれマイクロチャネル部40に強固に接触される。次に、図8の(d)に示すように、各マイクロチャネル部40には、その長手方向の両端部にそれぞれ冷媒流入部20と冷媒流出部30とが取り付けられる。その後、詳細は図示しないが、これら冷媒流入部20と冷媒流出部30とマイクロチャネル部40とフィン部50との組立体を、図示しない炉内でろう付けすることにより各部材を接合する。このようにして熱交換器10が組み立てられる。
これによれば、マイクロチャネル部40は、外部から供給される空気が流れる方向に対して上流側が高く下流側が低くなるように傾斜して設けられている。そのため、マイクロチャネル部40に発生した結露水は、重力によって落下するのみならず、外部から供給される空気の流れに沿っても落下する。したがって、マイクロチャネル部40に発生した結露水を効率よく除去することができる。
そして、マイクロチャネル部40は、外部から供給される空気が流れる方向に対し少なくとも上流側又は下流側のいずれか一方において、各フィン部50の端部53、54が、各マイクロチャネル部40の端部43、44を繋いだ線上に位置している。本実施形態の場合、各フィン部50の下流側の端部53は、各マイクロチャネル部40の下流側の端部43を繋いだ前端線C上に位置している。すなわち、マイクロチャネル部40の下流側の端部43と、フィン部50の下流側の端部53とは、熱交換器10の縦方向において揃っている。そのため、熱交換器10は、マイクロチャネル部40が傾斜したものであっても、例えば上述の簡単な構成の治具110を用いることで、傾斜したマイクロチャネル部40に沿ってフィン部50を容易に配置することができ、その結果、熱交換器10の製造性を向上させることができる。
(第二実施形態)
次に、第二実施形態について、図9を参照して説明する。図9では、上述した第一実施形態と同様に、各マイクロチャネル部40の下流側の端部43を繋いだ線をマイクロチャネル部40の前端線Cとして仮想的に示している。また、各マイクロチャネル部40の上流側の端部44を繋いだ線をマイクロチャネル部40の後端線Dとして仮想的に示している。
次に、第二実施形態について、図9を参照して説明する。図9では、上述した第一実施形態と同様に、各マイクロチャネル部40の下流側の端部43を繋いだ線をマイクロチャネル部40の前端線Cとして仮想的に示している。また、各マイクロチャネル部40の上流側の端部44を繋いだ線をマイクロチャネル部40の後端線Dとして仮想的に示している。
この第二実施形態において、フィン部50の下流側の端部53は、前端線Cよりも下流側に位置している。すなわち、フィン部50は、マイクロチャネル部40の下流側の端部43よりも下流側へ延び出ている。一方、フィン部50の上流側の端部54は、後端線D上に位置している。つまり、熱交換器10は、該熱交換器10の厚み方向において、マイクロチャネル部40の最も風上側の端部44とフィン部50の最も風上側の端部54との位置が、後端線D上に揃えられている。換言すれば、マイクロチャネル部40の上流側の端部44とフィン部50の上流側の端部54とは、熱交換器10の縦方向に揃えられている。この場合、熱交換器10の組み立てにおいては、マイクロチャネル部40の上流側の端部44及びフィン部50の上流側の端部54が、それぞれ治具110の基台部111側となるように該治具110に配置する。
これによれば、フィン部50の下流側の端部53は、マイクロチャネル部40の下流側の端部43よりも下流側へ突出している。したがって、マイクロチャネル部40に発生した結露水は、フィン部50を伝って該フィン部50の下流側へ流れた後、下流側の端部53近傍から落下する。そして、フィン部50の下流側の端部53近傍から落下した結露水は、下方にある他のマイクロチャネル部40上に落下することなく下方へ落下する。そのため、フィン部50から落下した結露水が、下方にある他のマイクロチャネル部40に付着することを回避でき、その結果、マイクロチャネル部40に発生した結露水をより効率よく除去することができる。
そして、マイクロチャネル部40の上流側の端部44とフィン部50の上流側の端部54とは、熱交換器10の縦方向すなわち後端線D上に揃えられている。これによれば、マイクロチャネル部40が傾斜したものであっても、上述した第一実施形態と同様に、その傾斜したマイクロチャネル部40に沿ってフィン部50を容易に配置することができ、その結果、熱交換器10の製造性を向上させることができる。
(第三実施形態)
次に、第三実施形態について、図10を参照して説明する。この第三実施形態では、切り起こし部55の構成が、上述した第二実施形態と異なる。図10には、フィン部50に形成された複数の切り起こし部55のうち、マイクロチャネル部40の下流側の端部43の下方にある切り起こし部55のみを示している。このマイクロチャネル部40の下流側の端部43の下方にある切り起こし部55において、重力方向に対する上側の端部57は、前端線C上又は前端線Cよりも上流側に位置している。この場合、この切り起こし部55の上端部57は、前端線Cよりも上流側に位置している。一方、重力方向に対する下側の端部58は、前端線C上又は前端線Cよりも下流側に位置している。この場合、この切り起こし部55の下端部58は、前端線Cよりも下流側に位置している。すなわち、マイクロチャネル部40の下流側の端部43の下方には、フィン部50にあって、前端線Cを跨ぐようにして風下側へ向って下降傾斜した切り起こし部55が設けられている。
次に、第三実施形態について、図10を参照して説明する。この第三実施形態では、切り起こし部55の構成が、上述した第二実施形態と異なる。図10には、フィン部50に形成された複数の切り起こし部55のうち、マイクロチャネル部40の下流側の端部43の下方にある切り起こし部55のみを示している。このマイクロチャネル部40の下流側の端部43の下方にある切り起こし部55において、重力方向に対する上側の端部57は、前端線C上又は前端線Cよりも上流側に位置している。この場合、この切り起こし部55の上端部57は、前端線Cよりも上流側に位置している。一方、重力方向に対する下側の端部58は、前端線C上又は前端線Cよりも下流側に位置している。この場合、この切り起こし部55の下端部58は、前端線Cよりも下流側に位置している。すなわち、マイクロチャネル部40の下流側の端部43の下方には、フィン部50にあって、前端線Cを跨ぐようにして風下側へ向って下降傾斜した切り起こし部55が設けられている。
これによれば、マイクロチャネル部40に結露水が発生し、その結露水が、空気の流れによってマイクロチャネル部40の下流側の端部43へ押しやられ、その後該端部43からフィン部50へ移動した際、その結露水は該端部43の下方にある切り起こし部55によって受けられる。そして、その結露水は、切り起こし部55を伝って、下方にある他のマイクロチャネル部40の下流側の端部43よりもさらに下流側へ導かれ、その後フィン部50から落下する。したがって、切り起こし部55を伝ってフィン部50から落下した結露水が、下方にある他のマイクロチャネル部40に付着することをより効果的に回避できる。その結果、マイクロチャネル部40に発生した結露水をさらに効率よく除去することができる。
そして、第二実施形態と同様に、マイクロチャネル部40の上流側の端部44とフィン部50の上流側の端部54とは、熱交換器10の縦方向すなわち後端線D上に揃えられている。これによれば、熱交換器10を組み立てる際、上述の治具110などを用いることによって、複数のマイクロチャネル部40と複数のフィン部50との相対的な位置関係を容易に決定することができる。すなわち、フィン部50に設けた切り起こし部55を、精度よくマイクロチャネル部40の下流側の端部43の下方に位置させることができ、その結果、熱交換器10の製造性を向上させることができる。
以上説明した実施形態によれば、複数のマイクロチャネル部は、相互に離間し、外部から供給される空気が流れる方向に対して上流側が高く下流側が低くなるように傾斜している。複数のフィン部は、隣り合う二つのマイクロチャネル部の間にあってマイクロチャネル部に接触して設けられている。そして、外部から供給される空気が流れる方向における上流側又は下流側の少なくともいずれか一方において、フィン部の端部が、各マイクロチャネル部の端部を繋いだ線上に位置している。
これによれば、マイクロチャネル部を傾斜させて結露水の除去性能を向上させたものであっても、傾斜したマイクロチャネル部に沿ってフィン部を容易に配置することができ、これにより熱交換器の製造性を向上させることができる。
これによれば、マイクロチャネル部を傾斜させて結露水の除去性能を向上させたものであっても、傾斜したマイクロチャネル部に沿ってフィン部を容易に配置することができ、これにより熱交換器の製造性を向上させることができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変更は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
図面中、10は熱交換器、40はマイクロチャネル部、41は冷媒流路(流路)、43はマイクロチャネル部の下流側の端部、44はマイクロチャネル部の上流側の端部、50はフィン部、53はフィン部の下流側の端部、54はフィン部の上流側の端部、55は切り起こし部、57は切り起こし部の上側の端部、58は切り起こし部の下側の端部、Cは前端線、Dは後端線を示す。
Claims (3)
- 板状に構成され内部に冷媒が流れる複数の流路を有し、相互に離間するとともに外部から供給される空気が流れる方向に対して上流側が高く下流側が低くなるように傾斜して設けられた複数のマイクロチャネル部と、
隣り合う二つの前記マイクロチャネル部の間にあって前記各マイクロチャネル部に接触して設けられた複数のフィン部と、を備え、
前記空気が流れる方向における上流側又は下流側の少なくともいずれか一方において、前記フィン部の端部が、前記各マイクロチャネル部の端部を繋いだ線上に位置している空気調和装置の熱交換器。 - 前記フィン部の下流側の端部は、前記各マイクロチャネル部の下流側の端部を繋いだ前端線よりも下流側にあって、
前記フィン部の上流側の端部は、前記各マイクロチャネル部の上流側の端部を繋いだ後端線上に位置している請求項1に記載の空気調和装置の熱交換器。 - 前記フィン部は、前記空気が流れる方向に対して直交する方向へ突出した切り起こし部を有し、
前記切り起こし部の重力方向に対する上側の端部は、前記前端線上又は前記前端線よりも上流側に位置し、前記切り起こし部の重力方向に対する下側の端部は、前記前端線上又は前記前端線よりも下流側に位置している請求項2に記載の空気調和装置の熱交換器。
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