JP2015222146A - 熱交換器 - Google Patents
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Abstract
【課題】空気調和機の室内熱交換器において、熱交換面積の最大化と結露水の排水性確保を実現する。
【解決手段】複数本の微細管を備えた扁平管3内の冷媒と周囲空気とが熱交換する熱交換器2Aにおいて、上下に冷媒流動するように、第1の扁平管31、第2の扁平管32を備え、第1の扁平管31と第2の扁平管32とを交差するように配置することで、室内機1の背面側にも背面側熱交換部17の配置が可能となり、熱交換面積を最大限確保でき、さらに、上部ヘッダ6Aの鉛直下方に位置した第1の扁平管31または第2の扁平管32で、上部ヘッダ6Aで発生し、滴下する結露水をトラップできる。
【選択図】図1
【解決手段】複数本の微細管を備えた扁平管3内の冷媒と周囲空気とが熱交換する熱交換器2Aにおいて、上下に冷媒流動するように、第1の扁平管31、第2の扁平管32を備え、第1の扁平管31と第2の扁平管32とを交差するように配置することで、室内機1の背面側にも背面側熱交換部17の配置が可能となり、熱交換面積を最大限確保でき、さらに、上部ヘッダ6Aの鉛直下方に位置した第1の扁平管31または第2の扁平管32で、上部ヘッダ6Aで発生し、滴下する結露水をトラップできる。
【選択図】図1
Description
本発明は、空気調和機の室内機に配置するパラレルフロータイプの熱交換器に関するものである。
従来から、複数本の微細管を備えた扁平管を並列に配置し、その両端にはヘッダを設け、扁平管内を流れる冷媒と扁平管外部の空気とが熱交換するパラレルフロー熱交換器はよく知られている(例えば、特許文献1)。
図10には、特許文献1で示された空気調和機の室内機91にパラレルフロー熱交換器92を設置した例を示す。
図10において、下部には下部ヘッダ(液側ヘッダ)4が、上部には上部ヘッダ(ガス側ヘッダ)5が設けられており、冷媒は、下部ヘッダ4と上部ヘッダ5の一方から他方へ向って上下方向に冷媒が流通する。
この熱交換器92を蒸発器として使用する場合(室内機91を冷房モードで使用する場合)、冷やされる側の空気湿度が高い条件においては、熱交換器92の構成部材は周囲空気よりも低温度であるために、その表面にて、結露水が発生する場合がある。
結露水には、扁平管への結露水の凝集力(扁平管の間、または、フィンの間の狭小間隔に結露水がブリッジする力、つまり、捕捉される力)と、結露水に作用する重力と、室内機91へ流入する空気流によって結露水に与えられる力とが作用する。これらの力のバランスによって、結露水は、扁平管を伝って熱交換器の下部に流下するか、または、熱交換器92から滴下して送風路7へ飛散する。
そこで、図10においては、結露水が冷房対象空間(部屋)へ放出してしまわないように、熱交換器92の下方にドレンパン8を配置して、熱交換器92から滴下する結露水を受け止めて、室外へと排出するようにしている。
特許文献1の構成においては、熱交換器92は室内機91の前面側のみに配置されており、空気調和機の性能所定の熱交換性能を確保するためには、側面方向に熱交換面積を広く取る必要が生じ、室内機91の側面方向サイズ(幅)が大きくなるという課題があった。
また、上部ヘッダ5においては、その構成上、ヘッダの一部が鉛直下向きに向く面を形成してしまうこと、上部ヘッダ5の下部近傍に結露水がブリッジするような狭小部が存在しないことから、上述の空気流によって結露水に与えられる力が、結露水の凝集力に打ち勝って、結露水が送風路7へ飛散し、冷房対象空間(部屋)へ放出されてしまう恐れがあった。
この恐れを解決するために、特許文献1においては、ドレンパン8を、上部ヘッダ5の鉛直下側方向への投影面(水平投影面)をすべて覆うように配置しているが、この場合だと、送風路7に対するドレンパン8の排除面積が過度となり、送風性能が低下する懸念があった。
本発明は、パラレルフロー熱交換器において、熱交換性能の向上と排水性能の双方を担保する効果的な構成を提案するものである。
前記従来の課題を解決するために、本発明の熱交換器は、水平方向に設けられた第1の上部ヘッダと、前記第1の上部ヘッダに平行に設けられた第1の下部ヘッダと、前記第1の上部ヘッダと前記第1の下部ヘッダとの間に設けられた複数の第1の扁平管と、前記第1の扁平管の間に設けられた第1のフィンと、前記第1の上部ヘッダに平行に設けられた第2の上部ヘッダと、前記第1の下部ヘッダから離れた位置に設けられた第2の下部ヘッダと、前記第2の上部ヘッダと前記第2の下部ヘッダとの間に設けられた複数の第2の扁平管と、前記第2の扁平管の間に設けられた第2のフィンとを備え、前記第1の上部ヘッダの水平投影面に前記第2の扁平管を配置し、前記第2の上部ヘッダの水平投影面に前記第1の扁平管を配置したものである。
これによって、上部ヘッダの鉛直下部には、必ず扁平管が配置されているので、上部ヘッダから落下する結露水を扁平管でトラップして、下部ヘッダ周囲までの流下をガイドすることが可能となるので、送風路への結露水の放出を避けることができ、結露水の排水性向上が可能となる。
また、熱交換器の下方に設けるドレンパンも小型化も可能となり、ドレンパンが室内機の送風路の障害物となることがなく、送風性能向上を実現することが可能となる。
さらに、室内機の背面側にも熱交換器を配置することが可能となり、熱交換面積を最大限確保できるので、室内機の側面方向サイズがより小さい場合においても熱交換能力を確保することが可能となる。
本発明の熱交換器は、結露水の排水性能を担保できる。
第1の発明は、水平方向に設けられた第1の上部ヘッダと、前記第1の上部ヘッダに平
行に設けられた第1の下部ヘッダと、前記第1の上部ヘッダと前記第1の下部ヘッダとの間に設けられた複数の第1の扁平管と、前記第1の扁平管の間に設けられた第1のフィンと、前記第1の上部ヘッダに平行に設けられた第2の上部ヘッダと、前記第1の下部ヘッダから離れた位置に設けられた第2の下部ヘッダと、前記第2の上部ヘッダと前記第2の下部ヘッダとの間に設けられた複数の第2の扁平管と、前記第2の扁平管の間に設けられた第2のフィンとを備え、前記第1の上部ヘッダの水平投影面に前記第2の扁平管を配置し、前記第2の上部ヘッダの水平投影面に前記第1の扁平管を配置したものである。
行に設けられた第1の下部ヘッダと、前記第1の上部ヘッダと前記第1の下部ヘッダとの間に設けられた複数の第1の扁平管と、前記第1の扁平管の間に設けられた第1のフィンと、前記第1の上部ヘッダに平行に設けられた第2の上部ヘッダと、前記第1の下部ヘッダから離れた位置に設けられた第2の下部ヘッダと、前記第2の上部ヘッダと前記第2の下部ヘッダとの間に設けられた複数の第2の扁平管と、前記第2の扁平管の間に設けられた第2のフィンとを備え、前記第1の上部ヘッダの水平投影面に前記第2の扁平管を配置し、前記第2の上部ヘッダの水平投影面に前記第1の扁平管を配置したものである。
これによれば、第1の上部ヘッダ、または、第2の上部ヘッダで発生した結露水が飛散した場合でも、重力方向の下方側や、空気の流れ方向の下流側に配置された、第1の扁平管、第2の扁平管などで形成される狭小部で、液滴をトラップして、その後、飛散させることなく、第1の下部ヘッダ、または、第2の下部ヘッダまで流下させることができる。このため、結露水を送風路や、熱交換器が設置された空間(部屋)へ放出することを避けることが可能となる。
また、副次的には、熱交換器の下方に設けるドレンパンの小型化による送風性能向上が可能となる。
さらに、限られたスペースの中で熱交換面積を増大でき、熱交換能力を向上することが可能となる。
第2の発明は、第1の発明において、前記第1の上部ヘッダ、または、前記第2の上部ヘッダの近傍では、前記第1の扁平管の間に、前記第2の扁平管が配置されたものである。これによれば、第1の上部ヘッダ、または、第2の上部ヘッダの下方側や、下流側に、第1の扁平管と第2の扁平管との間に形成される狭小部を、形成できるので、第1の上部ヘッダ、または、第2の上部ヘッダで発生した結露水の液滴をトラップして、その後、液滴を送風路や、熱交換器が設置された空間(部屋)へ飛散させることなく、第1の下部ヘッダ、または、第2の下部ヘッダまで流下させることができる。
第3の発明は、第1または第2の発明において、前記第1の上部ヘッダ、または、前記第2の上部ヘッダの近傍では、前記第1の扁平管と前記第2の扁平管とが接するものである。これによれば、確実に、第1の上部ヘッダ、または、第2の上部ヘッダの下方側や、下流側に、狭小部を形成できる。さらに、第1の扁平管と第2の扁平管のそれぞれの平坦部を接するように配置した場合には、隣接する第1の扁平管31どうしの中央に第2の扁平管32が位置する、または、隣接する第2の扁平管32どうしの中央に第1の扁平管31が位置することがないため、第1の扁平管31や第2の扁平管32の間を通過する空気の通風抵抗を低減できる。
第4の発明は、第1〜3のいずれか1つの発明において、前記第1の上部ヘッダと前記第2の上部ヘッダとを、横断面形状が上に凸の形状となるように配置したことにより、上部ヘッダの天面部に発生した結露水は自重作用によって下部へ流下しやすくなり、上部ヘッダの天面部の排水性を向上させることが可能となる。
第5の発明は、第1〜4のいずれか1つの発明において、前記第1の上部ヘッダと前記第2の上部ヘッダとを、前記第1の下部ヘッダと前記第2の下部ヘッダとの間隔より短い間隔で離れた位置に配置し、前記第1の上部ヘッダと前記第2の上部ヘッダとを連結管で接続したことにより、第1の上部ヘッダと第2の上部ヘッダとの間から空気を吸い込むことができるので、その部位の吸い込み空気と扁平管内の冷媒との熱交換性能が向上し、さらなる高効率化を実現できる。
第6の発明は、第1〜5のいずれか1つの発明において、前記第1の上部ヘッダと前記第2の上部ヘッダを一体に形成することにより、部品点数を削減できるので、低コスト化を実現できる。
第7の発明は、第1〜6のいずれか1つの発明の熱交換器の鉛直方向上部に、さらに別の熱交換器を配置することにより、熱交換面積をさらに確保することで、高効率化を実現しつつ、別の熱交換器から飛散した結露水も第1〜6のいずれか1つの発明の熱交換器でトラップでき、結露水の排水性を確保できる。
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。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
(実施の形態1)
本発明の第1の実施形態の熱交換器の適用例として、一般家庭で使用されている空気調和機の室内機で説明を行う。図1は本発明の実施の形態1の熱交換器を備えた室内機の横断面図である。なお、以下の説明では、室内機において、室内の壁にとりつける側を背面とし、背面に対向する側を前面として説明する。
本発明の第1の実施形態の熱交換器の適用例として、一般家庭で使用されている空気調和機の室内機で説明を行う。図1は本発明の実施の形態1の熱交換器を備えた室内機の横断面図である。なお、以下の説明では、室内機において、室内の壁にとりつける側を背面とし、背面に対向する側を前面として説明する。
室内機1は外殻を形成するケーシング11を備え、その内部に本発明の第1の実施形態の熱交換器である熱交換器2Aと、熱交換器2Aの上方に設けられた上流側熱交換器14とを備えている。ケーシング11の前面と天面には吸込口12が、前面と底面とで形成される角部には吹出口13が設けられている。ケーシング11内には、吸込口12から吹出口13にかけて送風路7が形成されている。
また、室内機1は、吸込口12から取り入れられた空気を、上流側熱交換器14、熱交換器2Aとで熱交換して室内に吹き出すための横流ファン9を備えている。横流ファン9は、送風路7内の熱交換器2Aの下部に、回転軸が室内機1の幅方向と平行となるように配置されている。
フィルタ10は、吸込口12と上流側熱交換器14との間に設けられている。また、ケーシング11には、上流側熱交換器14と熱交換器2Aからの結露水を受けるためのドレンパン8が設けられている。
空気調和機が運転を開始すると、横流ファン9が回転し、横流ファン9の旋回動による空気のかきだし作用によって、送風路7内における横流ファン9の上流が低圧になる。これにより生じる吸込力によって、空気は、吸込口12から室内機1内へ流入し、フィルタ10にて、ホコリが除去された後、上流側熱交換器14、熱交換器2Aの順に通過した後、横流ファン9で増速され、吹出口13から室内(冷・暖房対象空間)へと吹き出される。
空気流は、上流側熱交換器14、熱交換器2Aを通過する際に、上流側熱交換器14、熱交換器2Aを構成する扁平管内の冷媒と熱交換することで、冷風または温風となる。
ここで、熱交換器について詳しく説明する。上流側熱交換器14は、パラレルフロー熱交換器であり、室内機1の側方からみて、横流ファン9の上方を覆うように配置されている。
上流側熱交換器14は、横流ファン9の前方側に位置する前面側熱交換部26と横流ファン9の後方側に位置する背面側熱交換部27とを備えている。前面側熱交換部26は、水平方向に設けられた前面側下部ヘッダと、前面側下部ヘッダと平行に設けられた上部ヘ
ッダ5と、前面側下部ヘッダと上部ヘッダ5との間に設けられた複数の扁平管3と、複数の扁平管3の間に設けられたフィン15とを備えている。背面側熱交換部27は、水平方向に設けられた背面側下部ヘッダと、上述の上部ヘッダ5と、背面側下部ヘッダと上部ヘッダ5との間に設けられた複数の扁平管3と、複数の扁平管の間に設けられたフィン15とを備えている。
ッダ5と、前面側下部ヘッダと上部ヘッダ5との間に設けられた複数の扁平管3と、複数の扁平管3の間に設けられたフィン15とを備えている。背面側熱交換部27は、水平方向に設けられた背面側下部ヘッダと、上述の上部ヘッダ5と、背面側下部ヘッダと上部ヘッダ5との間に設けられた複数の扁平管3と、複数の扁平管の間に設けられたフィン15とを備えている。
熱交換器2Aは、上流側熱交換器14の下流側に配置されたパラレルフロー熱交換器であり、室内機1の側方からみて、横流ファン9の上方を覆うように配置されている。
熱交換器2Aは、横流ファン9の前方側に位置する前面側熱交換部16と横流ファン9の後方側に位置する背面側熱交換部17とを備えている。前面側熱交換部16は、水平方向に設けられた上部ヘッダ6Aと、上部ヘッダ6Aに平行に設けられた第1の下部ヘッダ41と、上部ヘッダ6Aと第1の下部ヘッダ41との間に設けられた複数の第1の扁平管31と、第1の扁平管31の間に設けられた第1のフィン151とを備えている。
背面側熱交換部17は、第1の下部ヘッダ41から離れた位置に設けられた第2の下部ヘッダ42と、上部ヘッダ6Aと第2の下部ヘッダ42との間に設けられた複数の第2の扁平管32と、第2の扁平管32の間に設けられた第2のフィン152とを備えている。
換言すると、熱交換器2Aの下方には、一対の下部ヘッダである第1の下部ヘッダ41と第2の下部ヘッダ42が設けられ、第1の下部ヘッダ41には、第1の扁平管31が図1の奥行き方向に列をなして接続され、第2の下部ヘッダ42には、第2の扁平管32が図1の奥行き方向に列をなして接続されている。第1の扁平管31と第2の扁平管32は、第1の下部ヘッダ41と第2の下部ヘッダ42それぞれから、上方、かつ、互いに近接する方向に伸びるように設置されており、上部にて互いに交差した後、逆V字型をした上部ヘッダ6Aに接続されている。
ドレンパン8は、第1の下部ヘッダ41、第2の下部ヘッダ42のぞれぞれの下面から側面にかけて設置されている。冷房モードでこの室内機1を使用すると、上流側熱交換器14、熱交換器2Aは、周囲空気から熱を吸熱する蒸発器として作用するので、自然、周囲空気よりも低温となる。このとき、上流側熱交換器14、熱交換器2Aの周囲空気との接触表面温度が、周囲空気の飽和空気条件の温度以下ならば、上流側熱交換器14、熱交換器2Aの表面に結露水が発生する。ドレンパン8はこのようにして発生した水を回収して、室外へと排出する。
図2は、本発明の第1の実施の形態における熱交換器2Aの上部ヘッダ6Aと扁平管3の接続部の概要を示した(a)要部側面図、(b)要部下面図である。
図2において、上部ヘッダ6Aの下部(水平投影面、図2中のA領域)を覆うように、第1の扁平管31、第2の扁平管32が設置されている。また、第1の扁平管31と第2の扁平管32は、互いに千鳥配置されており、互いが干渉し合わないように上部ヘッダ6Aに接続されている。つまり、上部ヘッダ6Aの下部では、第1の扁平管31の間に、第2の扁平管32が配置され、側面視において(上部ヘッダ6Aの軸方向に熱交換器2Aを見た場合において)、互いに交差するように構成されている。なお、上部ヘッダ6Aの下部を覆うように、第1の扁平管31の間に第1のフィン151が配置されていてもよい。また、上部ヘッダ6Aの下部を覆うように、第2の扁平管32の間に第2のフィン152が配置されていてもよい。
第1の扁平管31、第2の扁平管32それぞれの間に設けられた第1のフィン151、第2のフィン152は、ジグザク形状をしたコルゲーテッドストレートフィンである。な
お、第1のフィン151、第2のフィン152のフィン形状は、この形状に限定されることはなく、ルーバが設けられたコルゲーテッドルーバフィンの方が熱交換性能向上の面では好ましい。また、差込式のストレートフィンを設置してもかまわない。
お、第1のフィン151、第2のフィン152のフィン形状は、この形状に限定されることはなく、ルーバが設けられたコルゲーテッドルーバフィンの方が熱交換性能向上の面では好ましい。また、差込式のストレートフィンを設置してもかまわない。
上部ヘッダ6Aは、第1の扁平管31が接続される第1の上部ヘッダ6A1と、第2の扁平管32が接続される第2の上部ヘッダ6A2とを備えている。第1の上部ヘッダ6A1と第2の上部ヘッダ6A2は、それぞれ、断面が略矩形の中空の管であり、幅が広い方の一面に第1の扁平管31、第2の扁平管32がそれぞれ挿入されている。第1の上部ヘッダ6A1の第1の扁平管31が挿入された面に対向する面と、第2の上部ヘッダ6A2の第2の扁平管32が挿入された面に対向する面は、それぞれ、異なる方向に水平面に対して傾斜して設けられている。
第1の上部ヘッダ6A1と第2の上部ヘッダ6A2は、それぞれ、幅が狭い方の面のうち上方に位置する面側で接し、一体で形成されている。このため、上部ヘッダ6Aは、上に凸形状をなした、逆V字形である。なお、第1の上部ヘッダ6A1と第2の上部ヘッダ6A2のそれぞれの内部空間は、連通している。
第1の上部ヘッダ6A1の水平投影面には、接続された第1の扁平管31以外に、第2の扁平管32の一部も配置されている。また、第2の上部ヘッダ6A2の水平投影面には、接続された第2の扁平管32以外に、第1の扁平管31の一部も配置されている。
第1の扁平管31、第2の扁平管32について、図3を用いて説明する。図3は、熱交換器2Aの扁平管3の断面図である。第1の扁平管31、第2の扁平管32はそれぞれ、扁平管3であり、内部に冷媒流路となる微細管3aを備えた細長い平板状の伝熱管であり、その外表面は、対向する二面の平坦部3bと、二面の平坦部3bをつなぐ二面の側部3cとから構成されている。
第1の扁平管31の内部に形成された微細管3aは、第1の下部ヘッダ41の内部空間と、第1の上部ヘッダ6A1の内部空間とにそれぞれ連通している。また、第2の扁平管32の内部に形成された微細管3aは、第2の下部ヘッダ42の内部空間と、第2の上部ヘッダ6A2の内部空間とにそれぞれ連通している。
以上のように構成された熱交換器2Aについて、以下にその動作、作用を説明する。
図1、図2に示した通り、熱交換器2Aの扁平管3は上部ヘッダ6Aより前後下方へと伸びており、前面側熱交換部16と背面側熱交換部17とを備えている。このため、図10に示した従来の熱交換器92に比べると、室内機1の背面側へも熱交換部を設置することが可能となっており、熱交換面積拡大による熱交換性能の確保ができるので、室内機の側面方向サイズを拡大することなく、冷暖房能力向上を実現できる。
また、図1に示した通り、熱交換器2Aの上部には、さらに、上流側熱交換器14が設置されており、さらなる熱交換面積の増加を図っている。本実施の形態においては、熱交換器2Aは、上流側熱交換器14と2段積み重ねられた構造となっているが、室内機1のサイズが許容できる範囲においては、更に段数を積みましてもかまわない。
熱交換器2Aは、上部ヘッダ6Aの下部を覆うように、第1の扁平管31、第2の扁平管32が設置されているので、上部ヘッダ6Aで発生した結露水が落下した場合でも、その下部には、数多くの狭小部が位置するので、結露水の凝集力(狭小部に結露水がブリッジする力、つまり、補足される力)によって、狭小部にトラップされやすい。なお、ここで述べた狭小部とは、隣り合った第1の扁平管31どうしの間に形成される空間や、隣り
合った第2の扁平管32どうしの間に形成される空間や、隣り合った第1の扁平管31と第2の扁平管の間に形成される空間(側面から見ると交差部23で形成される空間)や、第1のフィン151や、第2のフィン152のジグザグ形状の間に形成される空間や、第1のフィン151と第1の扁平管31との間に形成される空間や、第2のフィン152と第2の扁平管32との間に形成される空間である。
合った第2の扁平管32どうしの間に形成される空間や、隣り合った第1の扁平管31と第2の扁平管の間に形成される空間(側面から見ると交差部23で形成される空間)や、第1のフィン151や、第2のフィン152のジグザグ形状の間に形成される空間や、第1のフィン151と第1の扁平管31との間に形成される空間や、第2のフィン152と第2の扁平管32との間に形成される空間である。
狭小部でトラップされた水は、結露水の凝集力、空気流によって与えられる力、重力がバランスして、第1の扁平管31または第2の扁平管32を伝って、第1の下部ヘッダ41または第2の下部ヘッダ42へと流下する。その後、結露水は、ドレンパン8に到達し、室内機1の外に導かれ室外に排水される。
このように、熱交換器2Aは、第1の上部ヘッダ6A1の鉛直下部に第2の扁平管32を配置し、第2の上部ヘッダ6A2の鉛直下部に第1の扁平管31を配置しているため、第1の上部ヘッダ6A1から落下する結露水を第2の扁平管32でトラップし、第2の上部ヘッダ6A2から落下する結露水を第1の扁平管31でトラップできる。そして、第1の扁平管31によって、第1の下部ヘッダ41周囲までの流下をガイドし、第2の扁平管32によって、第2の下部ヘッダ42周囲までの流下をガイドすることが可能となるので、送風路7への結露水の放出を避けることができ、結露水の排水性向上が可能となる。
図4は、室内機1の上流側に設置された上流側熱交換器の(a)要部側面図(b)要部下面図である。上流側熱交換器14において、図2で示した熱交換器2Aの上部ヘッダ6Aと同様に、上部ヘッダ5は、単一であるが、その下部に設けられた扁平管3は互いに交差していない。このため、この上部ヘッダ5で結露水が発生した場合、図4のA領域においては、結露水の凝集力によって、上部ヘッダ5と扁平管3の接続部から扁平管3を伝わり、前方側下部ヘッダまたは後方側下部ヘッダへ流れるが、B領域においては、結露水が凝集、誘導される狭小部は存在しておらず、そのまま室内機1の送風路7へ水滴が落下してしまう恐れがある。
このため、このような送風路7への落下を避けるためには、上部ヘッダ5の真下に落下する液滴をトラップして、室外へと導くドレンパン8、もしくは、それに準じた部材を設置する必要があるが、ドレンパン8を設置した場合、それ自体が送風路7の障害物となって、室内機1の送風性能が悪化する懸念がある。
しかし、本実施の形態では、上流側熱交換器14の下部に、熱交換器2Aを配置しているので、図4のB領域から滴下する結露水を熱交換器2Aが受け止める。さらに、熱交換器2Aの第1の扁平管31と、第2の扁平管32とは、第1の下部ヘッダ41または第2の下部ヘッダ42側へ水滴を流下させるガイドする役割を備えている。このため、送風路7内へ結露水が落下するのを防いでいる。
さらに、熱交換器2Aの上部ヘッダ6Aは、逆V字形状(上に凸)の形状となっているため、上部ヘッダ6Aの天面部に結露水が発生した場合でも、その重力作用によって上部ヘッダ6Aの鉛直下部の第1の扁平管31または第2の扁平管32まで流下しやすし、上部ヘッダ6Aの天面部に、結露水が滞留しにくくなっている。
また、第1の上部ヘッダ6A1と第2の上部ヘッダ6A2とを一体として、上部ヘッダ6A一体で構成することで、部品点数が削減でき、低コスト化を実現できる。
なお、本実施の形態においては、上流側熱交換器14は、パラレルフロー熱交換器としたが、パラレルフロー熱交換器に限定されず、フィンチューブ熱交換器を配置してもかまわない。また、上流側熱交換器14として、熱交換器2Aを採用してもよい。
前述の様に構成された熱交換器2Aを備えた室内機1をヒートポンプ空気調和機に搭載して冷暖房運転を行う時の動作につて説明する。
図5は、本実施の形態の熱交換器2Aを搭載した室内機1を含む空気調和機の冷凍サイクル回路18の概略構成図である。
図5において、この冷凍サイクル回路18は、圧縮機19、四方弁20、室外熱交換器21、膨張弁22、室内機1に設けられた熱交換器の順に接続されており、四方弁20を切り替えることで、冷房、暖房双方の運転が可能なリバーシブルな冷凍サイクル回路18となっている。
冷房モード運転では、圧縮機19吐出側から室外熱交換器21へ、室内機1に設けられた熱交換器から圧縮機19吸入側へと冷媒経路を連通することで実現される。このとき、室外熱交換器21は、周囲媒体へ放熱する凝縮器として動作し、室内機1に設けられた熱交換器は、周囲空気から熱を吸熱する蒸発器として動作する。
また、暖房モード運転では、圧縮機19吐出側から室内機1に設けられた熱交換器、室外熱交換器21から圧縮機19吸入側へと冷媒経路を連通することで実現される。このとき、室内機1に設けられた熱交換器は、周囲媒体へ放熱する凝縮器として動作し、室外熱交換器21は、周囲空気から熱を吸熱する蒸発器として動作する。
本実施の形態では、上述の冷房運転時のように、熱交換器2Aを蒸発器として作動させたときに、上部ヘッダ6Aで発生した結露水が落下した場合でも、狭小部が、結露水を補足し、速やかにドレンパン8に導くことができるので、送風路7へ結露水が飛散することを防止できる。
(変形例1)
熱交換器2Aの変形例である熱交換器2Bについて説明する。図6は、本発明の第1の実施の形態における変形例である熱交換器2Bの(a)要部側面図(b)要部下面図である。なお、空気調和機の室内機1への熱交換器2Bの設置状況は図1で説明した熱交換器2Aの場合と同じであり、冷凍サイクル回路18は図5に示したものと同じである。
熱交換器2Aの変形例である熱交換器2Bについて説明する。図6は、本発明の第1の実施の形態における変形例である熱交換器2Bの(a)要部側面図(b)要部下面図である。なお、空気調和機の室内機1への熱交換器2Bの設置状況は図1で説明した熱交換器2Aの場合と同じであり、冷凍サイクル回路18は図5に示したものと同じである。
図6において、第1の下部ヘッダ41から伸びる第1の扁平管31と、第2の下部ヘッダ42から伸びる第2の扁平管32とは、上部ヘッダ6Bの下部領域(上部ヘッダ6Bの水平投影面)で、それぞれの平坦部3bが接触している。
熱交換器2Bにおいても、上部ヘッダ6Aの下面部全体が第1の扁平管31、第2の扁平管32によって覆われており、さらに、第1の扁平管31と第1のフィン151、第2の扁平管32と第2のフィン152によって形成される狭小部の大きさは同じである。このため、上部ヘッダ6Aの下方に形成された狭小部が、結露水をトラップする上での効果は、熱交換器2Aと同様であり、上部ヘッダ6Aで発生した結露水が落下した場合でも、狭小部が、結露水を補足することで、送風路7へ結露水が飛散することを防止できる。
さらに、熱交換器2Aのように、隣接する第1の扁平管31どうしの中央に第2の扁平管32が位置する、または、隣接する第2の扁平管32どうしの中央に第1の扁平管31が位置することがないため、第1の扁平管31や第2の扁平管32の間を通過する空気の通風抵抗を低減できる。
(変形例2)
熱交換器2Aの別の変形例である熱交換器2Cについて説明する。図7は、本発明の第1の実施の形態における変形例である熱交換器2Cの(a)要部側面図(b)要部下面図である。なお、空気調和機の室内機1への熱交換器2Cの設置状況は、図1で説明した熱交換器2Aの場合と同じであり、冷凍サイクル回路18は図5に示したものと同じである。
熱交換器2Aの別の変形例である熱交換器2Cについて説明する。図7は、本発明の第1の実施の形態における変形例である熱交換器2Cの(a)要部側面図(b)要部下面図である。なお、空気調和機の室内機1への熱交換器2Cの設置状況は、図1で説明した熱交換器2Aの場合と同じであり、冷凍サイクル回路18は図5に示したものと同じである。
図7において、上部ヘッダ6Cの断面構造は、逆V字形ではなく、円形をなしている。この場合も、逆V字と同じく、上部ヘッダ6Cの天面部は曲面で形成されるため、天面部に結露水を滞留することを抑止する効果を得ることができる。
また、図7において、熱交換器2Cの側面からみると、上部ヘッダ6Cの下面の第1の扁平管31と第2の扁平管32の交差部23では、それぞれの扁平管の一部が交差するのみにとどまっているが、この形態の場合でも、上部ヘッダ6Cの下面部全体が、第1の扁平管31または第2の扁平管32によって覆われている。さらに、第1の扁平管31と第1のフィン151、第2の扁平管32と第2のフィン152によって形成される狭小部の大きさは同じである。このため、結露水をトラップする上での効果は、熱交換器2Aと同様であり、上部ヘッダ6Cで発生した結露水が落下した場合でも、狭小部が、結露水を補足することで、送風路7へ結露水が飛散することを防止できる。
(実施の形態2)
本発明の第2の実施の形態の熱交換器について説明する。なお、実施の形態1で説明した構成と同じ構成については、実施の形態1と同一の番号を付して説明は割愛する。
本発明の第2の実施の形態の熱交換器について説明する。なお、実施の形態1で説明した構成と同じ構成については、実施の形態1と同一の番号を付して説明は割愛する。
図8は、本発明の第2の実施の形態における熱交換器2Dの(a)要部側面図(b)要部下面図である。なお、空気調和機の室内機1への熱交換器2Dの設置状況は、上部ヘッダ6Dを除いて、図1で説明した熱交換器2Aの場合と同じであり、冷凍サイクル回路18も図5に示したものと変わらない。
図8において、上部ヘッダ6Dは、1対の横断面が円形をした第1の上部ヘッダ6D1と第2の上部ヘッダ6D2とを備えている。第1の上部ヘッダ6D1と第2の上部ヘッダ6D2は平行に設置され、双方の間には隙間Cが設けられている。また、第1の上部ヘッダ6D1と第2の上部ヘッダ6D2の軸方向における端部には、Uベントである連結管24が設けられており、第1の上部ヘッダ6D1と第2の上部ヘッダ6D2のそれぞれの内部空間を連通している。このため、例えば、第1の扁平管31を通って、第1の上部ヘッダ6D1へ流入した冷媒は、連結管24を介して第2の上部ヘッダ6D2へと流動させられるようになっている。
なお、隙間Cの幅は、室内機1内に収納できるサイズで、室内機1を構成する他の要素と干渉しない限りにおいて、大きく確保してもかまわない。
以上のように構成された熱交換器2Dについて、以下でその動作、作用を説明する。
実施の形態1と同様に、上部ヘッダ6Dで発生した結露水は、その下方に設置されている第1の扁平管31や第2の扁平管32によってトラップされ、その後、第1の扁平管31または第2の扁平管32が流下する結露水のガイドとなって、第1の下部ヘッダ41または第2の下部ヘッダ42の周囲のドレンパン8へと導くことができる。
上述の通り、図7に示した一対の上部ヘッダ6Dの間には、隙間Cが設けられており、横流ファン9によって駆動された空気が流入できるようになっている。その結果、この隙間Cの直下の第1の扁平管31や第2の扁平管32の周囲での空気流動が促進され、第1
の扁平管31または第2の扁平管32の内部の微細管を流れる冷媒と、第1の扁平管31または第2の扁平管32の外部を流れる空気との熱交換を促進することが可能になり、さらなる熱交換性能向上ができる。
の扁平管31または第2の扁平管32の内部の微細管を流れる冷媒と、第1の扁平管31または第2の扁平管32の外部を流れる空気との熱交換を促進することが可能になり、さらなる熱交換性能向上ができる。
(変形例)
熱交換器2Dの変形例である熱交換器2Eについて説明する。図9は、本発明の第2の実施の形態における変形例である熱交換器2Eの(a)要部側面図(b)要部下面図である。なお、空気調和機の室内機1への熱交換器2Eの設置状況は図1で説明した熱交換器2Aの場合と同じであり、冷凍サイクル回路18は図5に示したものと同じである。
熱交換器2Dの変形例である熱交換器2Eについて説明する。図9は、本発明の第2の実施の形態における変形例である熱交換器2Eの(a)要部側面図(b)要部下面図である。なお、空気調和機の室内機1への熱交換器2Eの設置状況は図1で説明した熱交換器2Aの場合と同じであり、冷凍サイクル回路18は図5に示したものと同じである。
図9に示す通り、熱交換器2Eの上部ヘッダ6Eは第1の上部ヘッダ6E1と第2の上部ヘッダ6E2とを備えている。第1の上部ヘッダ6E1と第2の上部ヘッダ6E2は、ぞれぞれ、横断面形状は矩形形状を有しており、ハの字のように設置され、上に凸の形状となっている。
この場合においても、上述の円形断面を有する一対の上部ヘッダ6Dの場合と同様の効果を得ることが可能である。
以上、述べたように、本実施の形態にかかる熱交換器は、空気調和機の室内機1を構成する、複数本の微細管を備えた扁平管3を流れる冷媒と扁平管3の外部の空気とが熱交換するパラレルフロータイプの熱交換器2A、2B、2C、2D、2Eであって、上下方向に冷媒が流動するように、扁平管3が備えられ、扁平管3の出入口には、冷媒を分配、合流するためのヘッダである、下部ヘッダ41、42、上部ヘッダ6A、6B、6C、6D、6Eが具備され、扁平管3は、互いに離れて配置された一対の下部ヘッダ41、42から、上方へ互いに交差する向きに伸びており、一方の扁平管3の鉛直上部に、他方の扁平管3と接続された上部ヘッダ6A、6B、6C、6D、6Eを配置したものである。
本発明によって、上部ヘッダ6A、6B、6C、6D、6Eから、互いに離れて配置された一対の下部ヘッダ41、42に向って、それぞれ扁平管3を配置することができる、換言すると、上部ヘッダ6A、6B、6C、6D、6Eを介し、双方向に熱交換部(前面側熱交換部16、背面側熱交換部17)を確保することが可能となるので、熱交換面積を室内機1の前面側のみならず背面側でも確保でき、熱交換面積確保による性能向上を確保できる。
さらに、上部ヘッダ6A、6B、6C、6D、6Eは常に扁平管3上部に配置されているので、上部ヘッダ6A、6B、6C、6D、6Eで発生した結露水が飛散した場合でも、液滴がトラップされやすい狭小部を有する扁平管3(狭小部は、管間、管―フィン間、フィンーフィン間などで構成される)でトラップされて、その後、飛散なく、下部ヘッダ41、42まで流下されるので、ドレンパン8を小型化した場合でも、結露水を送風路7、冷房対象空間(部屋)へ放出することを避けることが可能となり、副次的には、ドレンパン小型化による送風性能向上が可能となる。
さらに、熱交換器2A、2B、2C、2D、2Eの上部ヘッダの横断面形状を上に凸形状とすることにより、上部ヘッダ6A、6B、6C、6D、6Eの天面部に発生した結露水は自重作用によって下部へ流下しやすくなり、上部ヘッダ6A、6B、6C、6D、6Eの天面部の排水性を向上させることが可能となる。
さらに、上部ヘッダを互いに近接、隙間を確保して配置された一対の上部ヘッダ6D、6Eとしたもので、その端部には、バイパス管である連結管24を配置することにより、一対の上部ヘッダ6D、6Eの間から最大限空気を吸い込むことができるので、その部位
の吸い込み空気と扁平管3内の冷媒との熱交換性能が向上し、さらなる高効率化を実現できる。
の吸い込み空気と扁平管3内の冷媒との熱交換性能が向上し、さらなる高効率化を実現できる。
さらに、上部ヘッダを単一の上部ヘッダ6A、6B、6Cとすることにより、部品点数を削減できるので、低コスト化を実現できる。
さらに、上部に上流側熱交換器14を配置することにより、熱交換面積をさらに確保することができるので、高効率化を実現しつつ、上部側に設けられた上流側熱交換器14から飛散した結露水も熱交換器2A、2B、2C、2D、2Eの扁平管3でトラップでき、結露水の排水性を確保できる。
以上のように、本発明にかかる熱交換器は、空気調和機の室内機向けのパラレルフロー熱交換器において、前背面双方に熱交換面積を確保できるので、室内機の側面サイズが小さくとも所定の冷暖房能力を実現できる室内機の提供が可能な上、ドレンパンの設置面積を小型化しても、上部ヘッダからの排水性を確保できるので、送風性能低下の抑制も可能である高性能な空気調和機の室内機を提供できる。
1 室内機
2A 熱交換器
2B 熱交換器
2C 熱交換器
2D 熱交換器
2E 熱交換器
3 扁平管
3a 微細管
3b 平坦部
3c 側部
5 上部ヘッダ
6A 上部ヘッダ
6A1 第1の上部ヘッダ
6A2 第2の上部ヘッダ
6B 上部ヘッダ
6C 上部ヘッダ
6D 上部ヘッダ
6D1 第1の上部ヘッダ
6D2 第2の上部ヘッダ
6E 上部ヘッダ
6E1 第1の上部ヘッダ
6E2 第2の上部ヘッダ
7 送風路
8 ドレンパン
9 横流ファン
10 フィルタ
11 ケーシング
12 吸込口
13 吹出口
14 上流側熱交換器
15 フィン
16 前面側熱交換部
17 背面側熱交換部
18 冷凍サイクル回路
19 圧縮機
20 四方弁
21 室外熱交換器
22 膨張弁
23 交差部
24 連結管
26 前面側熱交換部
27 背面側熱交換部
31 第1の扁平管
32 第2の扁平管
41 第1の下部ヘッダ
42 第2の下部ヘッダ
91 室内機
92 熱交換器
151 第1のフィン
152 第2のフィン
2A 熱交換器
2B 熱交換器
2C 熱交換器
2D 熱交換器
2E 熱交換器
3 扁平管
3a 微細管
3b 平坦部
3c 側部
5 上部ヘッダ
6A 上部ヘッダ
6A1 第1の上部ヘッダ
6A2 第2の上部ヘッダ
6B 上部ヘッダ
6C 上部ヘッダ
6D 上部ヘッダ
6D1 第1の上部ヘッダ
6D2 第2の上部ヘッダ
6E 上部ヘッダ
6E1 第1の上部ヘッダ
6E2 第2の上部ヘッダ
7 送風路
8 ドレンパン
9 横流ファン
10 フィルタ
11 ケーシング
12 吸込口
13 吹出口
14 上流側熱交換器
15 フィン
16 前面側熱交換部
17 背面側熱交換部
18 冷凍サイクル回路
19 圧縮機
20 四方弁
21 室外熱交換器
22 膨張弁
23 交差部
24 連結管
26 前面側熱交換部
27 背面側熱交換部
31 第1の扁平管
32 第2の扁平管
41 第1の下部ヘッダ
42 第2の下部ヘッダ
91 室内機
92 熱交換器
151 第1のフィン
152 第2のフィン
Claims (7)
- 水平方向に設けられた第1の上部ヘッダと、前記第1の上部ヘッダに平行に設けられた第1の下部ヘッダと、前記第1の上部ヘッダと前記第1の下部ヘッダとの間に設けられた複数の第1の扁平管と、前記第1の扁平管の間に設けられた第1のフィンと、
前記第1の上部ヘッダに平行に設けられた第2の上部ヘッダと、前記第1の下部ヘッダから離れた位置に設けられた第2の下部ヘッダと、前記第2の上部ヘッダと前記第2の下部ヘッダとの間に設けられた複数の第2の扁平管と、前記第2の扁平管の間に設けられた第2のフィンとを備え、
前記第1の上部ヘッダの水平投影面に前記第2の扁平管を配置し、前記第2の上部ヘッダの水平投影面に前記第1の扁平管を配置したことを特徴とする熱交換器。 - 前記第1の上部ヘッダ、または、前記第2の上部ヘッダの近傍では、
前記第1の扁平管の間に、前記第2の扁平管が配置されたことを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。 - 前記第1の上部ヘッダ、または、前記第2の上部ヘッダの近傍では、
前記第1の扁平管と前記第2の扁平管とが接することを特徴とする請求項1または2に記載の熱交換器。 - 前記第1の上部ヘッダと前記第2の上部ヘッダとを、横断面形状が上に凸の形状となるように配置したことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の熱交換器。
- 前記第1の上部ヘッダと前記第2の上部ヘッダとを、前記第1の下部ヘッダと前記第2の下部ヘッダとの間隔より短い間隔で離れた位置に配置し、前記第1の上部ヘッダと前記第2の上部ヘッダとを連結管で接続したことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱交換器。
- 前記第1の上部ヘッダと前記第2の上部ヘッダを一体に形成したことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の熱交換器。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の熱交換器の鉛直方向上部に、さらに別の熱交換器を配置したことを特徴とする熱交換器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014106655A JP2015222146A (ja) | 2014-05-23 | 2014-05-23 | 熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2014106655A JP2015222146A (ja) | 2014-05-23 | 2014-05-23 | 熱交換器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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Family
ID=54785252
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JP2014106655A Pending JP2015222146A (ja) | 2014-05-23 | 2014-05-23 | 熱交換器 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2015222146A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015224844A (ja) * | 2014-05-29 | 2015-12-14 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 熱交換器 |
CN110160286A (zh) * | 2019-06-03 | 2019-08-23 | 格力电器(合肥)有限公司 | 卡件及蒸发器 |
WO2023145042A1 (ja) * | 2022-01-31 | 2023-08-03 | 三菱電機株式会社 | 熱交換器 |
-
2014
- 2014-05-23 JP JP2014106655A patent/JP2015222146A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2015224844A (ja) * | 2014-05-29 | 2015-12-14 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 熱交換器 |
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20160520 |