JP4004335B2 - 熱交換器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷暖房兼用の空気調和機に用いられる熱交換器に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の冷暖房兼用の空気調和機に用いられる室外側熱交換器は、図14に示すように、所定の間隔で互いに略平行に配列され、その間に空気が流通する複数の板状フィン1と該板状フィン1と略直交して該板状フィン1を貫通する複数の伝熱管2を有して該伝熱管2が列をなしている。
【0003】
また、板状フィン1は、図14に示すように、空気流れ方向に所定の間隔および高さで、山、谷形状の傾斜面1aを形成しており、伝熱管2との接触部であるカラー1bと座部1cとで構成されている。さらに、伝熱管2の近傍からの立ち上がり傾斜角度αは、他の傾斜面1aの立ち上がり傾斜角度βと同等あるいは傾斜角度βより大きく形成されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の熱交換器では、板状フィンの山、谷形状の傾斜角度を大きくすることにより、空気流れに乱れが生じて熱伝達率は上昇するが、通風抵抗も上昇し、同じ送風機では風量低下を招き、結局、熱交換性能をあまり向上することができなかった。
【0005】
一方、室内熱交換器のような切欠やスリットをフィンに形成すると飛躍的に熱伝達率を向上することができるが、低外気温の暖房運転時に、室外側熱交換器に着霜してしまい、除霜運転後に、溶けた水が切欠やスリットに滞留する。このため、暖房運転再開後に、滞留した水がすぐに氷結してしまい、通風抵抗が上昇するとともに、風量の低下により暖房能力が低下するという問題があった。したがって、このような冷暖房兼用空調機の室外熱交換器には、切欠やスリットを採用することができなかった。
【0006】
本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、空気流れの抵抗を上昇することなく、熱交換性能を向上することができる熱交換器を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る熱交換器は、上述した目的を達成するため、所定の間隔で互いに略平行に配列され、その間に空気が流通する複数の板状フィンと該板状フィンと略直交して該板状フィンを貫通する複数の伝熱管を有して該伝熱管が列をなす熱交換器において、
前記板状フィンが空気流れ方向に所定の間隔および高さで、山、谷形状の斜面を形成するという基本構成を有するとともに、以下の特徴点を備えている。
【0008】
すなわち、本発明に係る熱交換器は、前記基本構成に加えて、前記伝熱管の下流側投影面における山、谷形状は前記伝熱管近傍からの立ち上がり傾斜角度を前記伝熱管の下流側投影面および上流側投影面以外の傾斜角度より小さくしたことを特徴とするものである。
【0009】
また、本発明に係る熱交換器は、前記基本構成に加えて、前記伝熱管の下流側投影面における山数が2山以上をなすとともに、前記伝熱管の下流側投影面における山、谷形状は前記伝熱管近傍からの立ち上がり傾斜角度および前記伝熱管の下流側投影面の2山以降の立ち上がり傾斜角度を前記伝熱管の下流側投影面および上流側投影面以外の傾斜角度より小さくしたことを特徴とするものである。
【0010】
また、本発明に係る熱交換器は、前記基本構成に加えて、前記伝熱管の上流側投影面および下流側投影面における山、谷形状は前記伝熱管近傍からの立ち上がり傾斜角度を前記伝熱管の下流側投影面および上流側投影面以外の傾斜角度より小さくしたことを特徴とするものである。
【0011】
また、本発明に係る熱交換器は、前記基本構成に加えて、前記伝熱管の上流側投影面および下流側投影面における山数が2山以上をなし、前記伝熱管の下流側投影面における山、谷形状は前記伝熱管近傍からの立ち上がり傾斜角度および前記伝熱管の下流側投影面の2山以降の立ち上がり傾斜角度を前記伝熱管の下流側投影面および上流側投影面以外の傾斜角度より小さくし、前記伝熱管の上流側投影面における山、谷形状は前記伝熱管近傍からの立ち上がり傾斜角度および前記伝熱管の上流側投影面の2山以前の立ち上がり傾斜角度を前記伝熱管の下流側投影面および上流側投影面以外の傾斜角度より小さくしたことを特徴とするものである。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す具体的な実施例に基づいて、本発明に係る熱交換器の実施形態を説明する。
【0019】
<実施例1>
図1は、本発明の実施形態に係る熱交換器の基本構成を示す斜視図であり、以下に説明する各実施例ともに共通した基本構成を備えている。
【0020】
実施例1に係る熱交換器は、図1に示すように、複数の板状フィン1が所定の間隔で互いに略平行に配列され、該板状フィン1と略直交して該板状フィン1を貫通する複数の伝熱管2を有しており、該伝熱管2が列をなしている。
板状フィン1は、図2に示すように、空気流れ方向に所定の間隔および高さで、山、谷形状の傾斜面1aを形成するとともに、伝熱管2との接触部であるカラー1bと、カラー1bの座部1cとを備えている。
伝熱管2の下流側投影面3において、伝熱管2の近傍からの立ち上がり傾斜角度αを、他の傾斜面1aの立ち上がり傾斜角度βより小さくしている。なお、伝熱管2の上流側の立ち上がり傾斜角度γは、傾斜角度βと同等あるいは傾斜角度βより大きく形成されている。
【0021】
図3に、従来の熱交換器における空気流れを示し、図4に、実施例1に係る熱交換器における空気流れを示す。
図3、図4から明らかなように、実施例1に係る熱交換器では、下流側投影面3における伝熱管近傍からの立ち上がり傾斜角度αを、他の部分の立ち上がり傾斜角度βより小さくすることにより、伝熱管2の下流側に存する空気の淀み領域へ、下流側投影面3以外の領域から空気が流れ込み、淀み領域が従来の熱交換器より縮小され、熱伝達率が向上している。また、伝熱管2の下流側投影面3の立ち上がり傾斜角度が小さい分だけ、空気の通風抵抗が低減される。
【0022】
<実施例2>
次に、本発明の実施例2に係る熱交換器について説明する。
実施例2に係る熱交換器は、図1に示す実施例1に係る熱交換器とほぼ同様の基本構成を備えているが、板状フィン1の構成が相違している。
すなわち、実施例2に係る熱交換器の板状フィン1は、図5に示すように、空気流れ方向に所定の間隔および高さで、山、谷形状の傾斜面1aを形成するとともに、伝熱管2との接触部であるカラー1bと、カラー1bの座部1cとを備えて構成されている。
【0023】
また、伝熱管2の下流側投影面3における山数が2山以上をなすとともに、伝熱管2の下流側投影面3における伝熱管近傍からの立ち上がり傾斜角度α、および伝熱管下流側投影面3の2山以降の立ち上がり傾斜角度θを、他の部分の立ち上がり傾斜角度βより小さくしている。なお、伝熱管2の上流側の立ち上がり傾斜角度γは、傾斜角度βと同等あるいは傾斜角度βより大きく形成されている。
【0024】
実施例2に係る熱交換器では、下流側投影面3における伝熱管近傍からの立ち上がり傾斜角度α、および伝熱管下流側投影面3の2山以降の立ち上がり傾斜角度θを、他の部分の立ち上がり傾斜角度βより小さくすることにより、伝熱管2の下流側に存する空気の淀み領域へ、下流側投影面3以外の領域から空気が流れ込み、淀み領域が縮小され、熱伝達率が向上する。また、伝熱管2の下流側投影面3の立ち上がり傾斜角度が小さい分だけ、空気の通風抵抗が低減される。
【0025】
<実施例3>
次に、本発明の実施例3に係る熱交換器について説明する。
実施例3に係る熱交換器は、図1に示す実施例1に係る熱交換器とほぼ同様の基本構成を備えているが、板状フィン1の構成が相違している。
すなわち、実施例3に係る熱交換器の板状フィン1は、図6に示すように、空気流れ方向に所定の間隔および高さで、山、谷形状の傾斜面1aを形成するとともに、伝熱管2の上流側投影面4および下流側投影面3において伝熱管2の近傍からの立ち上がり傾斜角度αを、他の部分の立ち上がり傾斜角度βより小さくしている。
【0026】
実施例3に係る熱交換器では、実施例1に係る熱交換器と同様に、伝熱管2の下流側に存する空気の淀み領域へ、下流側投影面3以外の領域から空気が流れ込み、淀み領域が縮小され、熱伝達率が向上する。また、伝熱管2の下流側投影面3の立ち上がり傾斜角度が小さい分だけ、空気の通風抵抗が低減される。
なお、実施例3に係る熱交換器では、フィンの形状を対称形とすることにより、プレス加工時における形状の安定性が向上するとともに、上下反転しても同じ形状となり生産性が向上する。
【0027】
<実施例4>
次に、本発明の実施例4に係る熱交換器について説明する。
実施例4に係る熱交換器は、図1に示す実施例1に係る熱交換器とほぼ同様の基本構成を備えているが、板状フィン1の構成が相違している。
【0028】
すなわち、実施例4に係る熱交換器の板状フィン1は、図7に示すように、空気流れ方向に所定の間隔および高さで、山、谷形状の傾斜面1aを形成するとともに、伝熱管2の上流側投影面4および下流側投影面3における山数が2山以上をなし、伝熱管2の下流側投影面3における伝熱管2の近傍からの立ち上がり傾斜角度αおよび伝熱管2の下流側投影面3の2山以降の立ち上がり傾斜角度θを、他の部分の立ち上がり傾斜角度βより小さくし、伝熱管2の上流側投影面4における伝熱管2の近傍からの立ち上がり傾斜角度αおよび伝熱管2の上流側投影面4の2山以前の立ち上がり傾斜角度θを、他の部分の立ち上がり傾斜角度βより小さく形成している。
【0029】
実施例4に係る熱交換器では、実施例2に係る熱交換器と同様に、伝熱管2の下流側に存する空気の淀み領域へ、下流側投影面3以外の領域から空気が流れ込み、淀み領域が縮小され、熱伝達率が向上する。また、伝熱管2の下流側投影面3の立ち上がり傾斜角度が小さい分だけ、空気の通風抵抗が低減される。
なお、実施例4に係る熱交換器では、フィンの形状を対称形とすることにより、プレス加工時における形状の安定性が向上するとともに、上下反転しても同じ形状となり生産性が向上する。
【0030】
<実施例5>
次に、実施例5に係る熱交換器について説明する。
実施例5に係る熱交換器は、図1に示す実施例1に係る熱交換器とほぼ同様の基本構成を備えているが、板状フィン1の構成が相違している。
【0031】
すなわち、実施例5に係る熱交換器の板状フィン1は、図8に示すように、空気流れ方向に所定の間隔および高さで、山、谷形状の傾斜面1aを形成するとともに、伝熱管2の近傍からの立ち上がり傾斜角度は伝熱管2の上流側、下流側ともαとし、下流側投影面3の立ち上がり傾斜部分1dを所定長さL1だけ下流側へ形成している。
【0032】
実施例5に係る熱交換器では、伝熱管2の下流側に存する空気の淀み領域へ、下流側投影面3以外の領域から空気が流れ込み、淀み領域が縮小され、熱伝達率が向上する。また、伝熱管2の下流側投影面3の傾斜部分を所定長さだけ下流側へ形成することで、空気の通風抵抗が低減される。
【0033】
<実施例6>
次に、実施例6に係る熱交換器について説明する。
実施例6に係る熱交換器は、図1に示す実施例1に係る熱交換器とほぼ同様の基本構成を備えているが、板状フィン1の構成が相違している。
【0034】
すなわち、実施例6に係る熱交換器の板状フィン1は、図9に示すように、空気流れ方向に所定の間隔、高さで山、谷形状の傾斜面1aを形成するとともに、伝熱管2の上流側投影面4において伝熱管2の近傍からの立ち上がり傾斜部分1dを所定長さL1だけ上流側へ形成し、伝熱管2の下流側投影面3において伝熱管2の近傍からの立ち上がり傾斜部分1dを所定長さL1だけ下流側へ形成している。
【0035】
実施例6に係る熱交換器では、実施例5に係る熱交換器と同様に、伝熱管2の下流側に存する空気の淀み領域へ、下流側投影面3以外の領域から空気が流れ込み、淀み領域が縮小され、熱伝達率が向上する。また、伝熱管2の下流側投影面3の傾斜部分を所定長さだけ下流側へ形成することで、空気の通風抵抗が低減される。
なお、実施例6に係る熱交換器では、フィンの形状を対称形とすることにより、プレス加工時における形状の安定性が向上するとともに、上下反転しても同じ形状となり生産性が向上する。
【0036】
<実施例7>
次に、実施例7に係る熱交換器について説明する。
実施例7に係る熱交換器は、図1に示す実施例1に係る熱交換器とほぼ同様の基本構成を備えているが、板状フィン1の構成が相違している。
すなわち、実施例7に係る熱交換器の板状フィン1は、図10に示すように、空気流れ方向に所定の間隔および高さで、山、谷形状の傾斜面1aを形成するとともに、伝熱管2の下流側投影面3において山形の頂部に平坦面1eを形成し、他の山形の頂部より低くしている。
【0037】
実施例7に係る熱交換器では、伝熱管の下流側に存する空気の淀み領域へ、下流側投影面3以外の領域から空気が流れ込み、淀み領域が縮小され、熱伝達率が向上する。また、伝熱管2の下流側投影面3において山形の頂部に平坦面1eを形成することで、空気の通風抵抗が低減される。
【0038】
<実施例8>
次に、実施例8に係る熱交換器について説明する。
実施例8に係る熱交換器は、図1に示す実施例1に係る熱交換器とほぼ同様の基本構成を備えているが、板状フィン1の構成が相違している。
【0039】
すなわち、実施例8に係る熱交換器の板状フィン1は、図11に示すように、空気流れ方向に所定の間隔および高さで、山、谷形状の傾斜面1aを形成するとともに、伝熱管2の上流側投影面4および下流側投影面3において山形の頂部に平坦面1eを形成し、他の山形の頂部より低くしている。
【0040】
実施例8に係る熱交換器では、実施例7に係る熱交換器と同様に、伝熱管2の下流側に存する空気の淀み領域へ、下流側投影面3以外の領域から空気が流れ込み、淀み領域が縮小され、熱伝達率が向上する。また、伝熱管2の下流側投影面3において山形の頂部に平坦面1eを形成することで、空気の通風抵抗が低減される。
なお、実施例8に係る熱交換器では、フィンの形状を対称形とすることにより、プレス加工時における形状の安定性が向上するとともに、上下反転しても同じ形状となり生産性が向上する。
【0041】
<実施例9>
次に、実施例9に係る熱交換器について説明する。
実施例9に係る熱交換器は、図1に示す実施例1に係る熱交換器とほぼ同様の基本構成を備えているが、板状フィン1の構成が相違している。
【0042】
すなわち、実施例9に係る熱交換器の板状フィン1は、図12に示すように、空気流れ方向に所定の間隔および高さで、山、谷形状の傾斜面1aを形成するとともに、伝熱管2の下流側投影面3における山数が2山以上をなし、伝熱管2の下流側投影面3において山形の頂部に平坦面1eを形成し、他の山形の頂部より低くしている。
実施例9に係る熱交換器では、伝熱管2の下流側に存する空気の淀み領域へ、下流側投影面3以外の領域から空気が流れ込み、淀み領域が縮小され、熱伝達率が向上する。また、伝熱管2の下流側投影面3において山形の頂部に平坦面1eを形成することで、空気の通風抵抗が低減される。
【0043】
<実施例10>
次に、実施例10に係る熱交換器について説明する。
実施例10に係る熱交換器は、図1に示す実施例1に係る熱交換器とほぼ同様の基本構成を備えているが、板状フィン1の構成が相違している。
【0044】
すなわち、実施例10に係る熱交換器の板状フィン1は、図13に示すように、空気流れ方向に所定の間隔および高さで、山、谷形状の傾斜面1aを形成するとともに、伝熱管2の上流側投影面4および下流側投影面3における山数が2山以上をなし、伝熱管2の上流側投影面4および下流側投影面3において山形の頂部に平坦面1eを形成し、他の山形の頂部より低くしている。
【0045】
実施例10に係る熱交換器では、実施例9に係る熱交換器と同様に、伝熱管2の下流側に存する空気の淀み領域へ、下流側投影面3以外の領域から空気が流れ込み、淀み領域が縮小され、熱伝達率が向上する。また、伝熱管2の下流側投影面3において山形の頂部に平坦面1eを形成することで、空気の通風抵抗が低減される。
なお、実施例10に係る熱交換器では、フィンの形状を対称形とすることにより、プレス加工時における形状の安定性が向上するとともに、上下反転しても同じ形状となり生産性が向上する。
【0046】
【発明の効果】
本発明に係る熱交換器は、上述した構成を備えているため、伝熱管の下流側投影面領域における空気流れの抵抗を低減することができる。また、下流側投影面領域の両側から空気流れが生じることで、空気の淀み領域を減少させるとともに、熱伝達を促進することができる。
したがって、本発明に係る熱交換器によれば、通風抵抗を低減しながら、熱交換性能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る熱交換器の基本構成を示す斜視図である。
【図2】実施例1に係る熱交換器フィンの平面図および断面図である。
【図3】従来の熱交換器における空気の流れを示す説明図である。
【図4】実施例1に係る熱交換器における空気の流れを示す説明図である。
【図5】実施例2に係る熱交換器フィンの平面図および断面図である。
【図6】実施例3に係る熱交換器フィンの平面図および断面図である。
【図7】実施例4に係る熱交換器フィンの平面図および断面図である。
【図8】実施例5に係る熱交換器フィンの平面図および断面図である。
【図9】実施例6に係る熱交換器フィンの平面図および断面図である。
【図10】実施例7に係る熱交換器フィンの平面図および断面図である。
【図11】実施例8に係る熱交換器フィンの平面図および断面図である。
【図12】実施例9に係る熱交換器フィンの平面図および断面図である。
【図13】実施例10に係る熱交換器フィンの平面図および断面図である。
【図14】従来の熱交換器フィンの平面図および断面図である。
【符号の説明】
1 板状フィン
1a 傾斜面
1b カラー
1c 座部
1d 傾斜部分
1e 平坦面
2 伝熱管
3 下流側投影面
4 上流側投影面
Claims (4)
- 所定の間隔で互いに略平行に配列され、その間に空気が流通する複数の板状フィンと該板状フィンと略直交して該板状フィンを貫通する複数の伝熱管を有して該伝熱管が列をなす熱交換器において、
前記板状フィンが空気流れ方向に所定の間隔および高さで、山、谷形状の斜面を形成するとともに、前記伝熱管の下流側投影面における山、谷形状は前記伝熱管近傍からの立ち上がり傾斜角度を前記伝熱管の下流側投影面および上流側投影面以外の傾斜角度より小さくしたことを特徴とする熱交換器。 - 所定の間隔で互いに略平行に配列され、その間に空気が流通する複数の板状フィンと該板状フィンと略直交して該板状フィンを貫通する複数の伝熱管を有して該伝熱管が列をなす熱交換器において、
前記板状フィンが空気流れ方向に所定の間隔および高さで、山、谷形状の斜面を形成するとともに、前記伝熱管の下流側投影面における山数が2山以上をなすとともに、前記伝熱管の下流側投影面における山、谷形状は前記伝熱管近傍からの立ち上がり傾斜角度および前記伝熱管の下流側投影面の2山以降の立ち上がり傾斜角度を前記伝熱管の下流側投影面および上流側投影面以外の傾斜角度より小さくしたことを特徴とする熱交換器。 - 所定の間隔で互いに略平行に配列され、その間に空気が流通する複数の板状フィンと該板状フィンと略直交して該板状フィンを貫通する複数の伝熱管を有して該伝熱管が列をなす熱交換器において、
前記板状フィンが空気流れ方向に所定の間隔および高さで、山、谷形状の斜面を形成するとともに、前記伝熱管の上流側投影面および下流側投影面における山、谷形状は前記伝熱管近傍からの立ち上がり傾斜角度を前記伝熱管の下流側投影面および上流側投影面以外の傾斜角度より小さくしたことを特徴とする熱交換器。 - 所定の間隔で互いに略平行に配列され、その間に空気が流通する複数の板状フィンと該板状フィンと略直交して該板状フィンを貫通する複数の伝熱管を有して該伝熱管が列をなす熱交換器において、
前記板状フィンが空気流れ方向に所定の間隔および高さで、山、谷形状の斜面を形成するとともに、前記伝熱管の上流側投影面および下流側投影面における山数が2山以上をなし、前記伝熱管の下流側投影面における山、谷形状は前記伝熱管近傍からの立ち上がり傾斜角度および前記伝熱管の下流側投影面の2山以降の立ち上がり傾斜角度を前記伝熱管の下流側投影面および上流側投影面以外の傾斜角度より小さくし、前記伝熱管の上流側投影面における山、谷形状は前記伝熱管近傍からの立ち上がり傾斜角度および前記伝熱管の上流側投影面の2山以前の立ち上がり傾斜角度を前記伝熱管の下流側投影面および上流側投影面以外の傾斜角度より小さくしたことを特徴とする熱交換器。
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