JP7190579B2 - 熱交換器において使用されるフィン、該フィンを有する熱交換器、及び該熱交換器を有する冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Description
図1は、伝熱フィン66を用いる熱源側熱交換器23を有する空調装置1の概略的な構成図である。伝熱フィン66は、本開示の例示の実施形態にかかるフィンである。熱源側熱交換器23は、本開示の例示の実施形態にかかる熱交換器である。空調装置1は、本開示の例示の実施形態にかかる冷凍サイクル装置である。
利用ユニット4は、空調空間に設置される。例えば、利用ユニット4は、建物の部屋の中に設置される。本実施形態においては、利用ユニット4は壁掛け型であるが、これには限定されない。例えば、利用ユニット4を天井埋め込み型、天井吊り下げ型または床置型とすることもできる。
熱源ユニット2は、空調空間の外部に配置される。例えば、熱源ユニット2は屋外に配置される。
冷媒接続管5,6は、空調装置1が設置場所に設置されるときに現場で接続される冷媒管である。冷媒接続管の長さ及び直径は、熱源ユニット2並びに利用ユニット4の設置場所及び熱源ユニット2並びに利用ユニット4の仕様等の設置状況に応じて選択される。
空調装置1の基本動作を、図1を参照して説明する。空調装置1は基本動作として冷房運転と暖房運転とを実行する。
冷房運転の際には、冷媒流路切換機構22は、その状態を冷却サイクル状態(図1において実線で示す状態)に切り換える。なお、以下の説明において、「高圧」は冷媒サイクルの高圧を意味し、「低圧」は冷媒サイクルの低圧を意味することを記載しておく。
暖房運転の際には、冷媒流路切換機構22は、その状態を加熱サイクル状態(図1において破線で示す状態)に切り換える。
熱源ユニット2の構造を図1~図4を参照して説明する。図2は、熱源ユニット2の外観を示す斜視図である。図3は、熱源ユニット2の筐体51の天板57が取り外された熱源ユニット2を示す平面図である。図4は、筐体51の天板57、正面板55,56、側面板53、54が取り外された熱源ユニット2を示す斜視図である。
熱源側熱交換器23の詳細な構成を図1~図6を参照して説明する。図5A及び図5Bは、熱源側熱交換器23の概略斜視図である。図5Aにおいては、暖房運転の際の熱源側熱交換器23における冷媒の流れの方向を矢印で示している。図5Bにおいては、冷房運転の際の熱源側熱交換器23における冷媒の流れの方向を矢印で示している。図6は、熱源側熱交換器23の熱交換部60の部分拡大図である。
熱交換部60は、風上側熱交換部61と風下側熱交換部62とを有する(図6を参照)。風上側熱交換部61は、風の向きにおいて、風下側熱交換部62の上流側に配置される。風上側熱交換部61と風下側熱交換部62とは、風の方向に沿って配置される。風上側熱交換部61は、筐体51の外縁の近くに配置される(図3を参照)。言い換えれば、風上熱交換部61は、風下側熱交換部62よりも空気吸入口53a,53bの近くに配置される。熱源側ファン36が動作するとき、空気は風上側熱交換部61を通過した後、風下側熱交換部62を通過する。風上側熱交換部61と風下側熱交換部62とは、風の方向と交差する方向に延設される。風上側熱交換部61と風下側熱交換部62とは、互いに平行に延設される。
冷媒分配器70は、液冷媒管35と入口/出口ヘッダー71の下側部分とに接続される。冷媒分配器70は、液冷媒管35を通って冷媒分配器70へと流れ込む冷媒を分配して、分配した冷媒を入口/出口ヘッダー71の下側部分に供給する。冷媒分配器70は、入口/出口ヘッダー71の下側部分から冷媒分配器へと流れ込む冷媒を合流させ、合流させた冷媒を液冷媒管35ヘと案内する。
入口/出口ヘッダー71は、熱交換部60の風上側熱交換部61の第一端部61cの側に配置される(図5A及び図5Bを参照)。本実施形態においては、入口/出口ヘッダー71は風上側熱交換部61の右側端部側に配置される。風上側熱交換部61の伝熱管63の第一端部63aは、入口/出口ヘッダー71に接続される。入口/出口ヘッダー71は上下方向に延設される。入口/出口ヘッダー71の内部空間は、バッフル(図示せず)を用いて、上側部分と下側部分とに上下方向に分割される。風上側熱交換部61の風上側主熱交換部分61aの伝熱管63は、第一端部63aの側において入口/出口ヘッダー71の上側内部空間と連通する。風上側熱交換部61の風上側副熱交換部分61bの伝熱管63は、第一端部63aの側において入口/出口ヘッダー71の下側内部空間と連通する。第一ガス冷媒管33は、入口/出口ヘッダー71の上側部分に接続される。冷媒は、入口/出口ヘッダー71の上側部分を介して、風上側主熱交換部分61aと第一ガス冷媒管33との間を流れる。入口/出口ヘッダー71の下側部分は、冷媒分配器70に接続される。冷媒は、入口/出口ヘッダー71の下側部分を介して、風上側副熱交換部分61bと冷媒分配器70との間で流れる。
中間ヘッダー72は、熱交換部60の風下側熱交換部62の第一端部62cの側に配置される(図5A及び図5Bを参照)。本実施形態においては、中間ヘッダー72は風下側熱交換部62の右側端部の側に配置される。風下側熱交換部62の伝熱管63の第一端部63aは、中間ヘッダー72に接続される。中間ヘッダー72は、上下方向に延設される。中間ヘッダー72の内部空間は、バッフル(図示せず)を用いて、上側部分と下側部分とに上下方向に分割される。風下側熱交換部62の風下側主熱交換部分62aの伝熱管63は、第一端部63aの側において中間ヘッダー72の上側内部空間と連通する。風下側熱交換部62の風下側副熱交換部分62bの伝熱管63は、第一端部63aの側において中間ヘッダー72の下側内部空間と連通する。また中間ヘッダー72の上側空間と下側空間も、バッフル(図示せず)を用いて複数の空間へと分割される。中間ヘッダー72の上側空間と下側空間とは、中間接続管73等を通じて互いに接続される。冷媒は、中間ヘッダー72を介して風下側主熱交換部分62aと風下側副熱交換部分62bとの間で流れる。
接続ヘッダー74は、熱交換部60の、風上側熱交換部61の第二端部61dの側と風下側熱交換部62の第二端部62dの側とに配置される(図5A及び図5Bを参照)。本実施形態においては、接続ヘッダー74は、風上側熱交換部61及び風下側熱交換部62の左前方端部の側に配置される。風上側熱交換部61及び風下側熱交換部62の、伝熱管63の第二端部63bは、接続ヘッダー74に接続される。接続ヘッダー74は上下方向に延設される。接続ヘッダー74は、風上熱交換部61の伝熱管63の第二端部63bと、風下側熱交換部62の伝熱管63の第二端部63bと、を連通させる連通空間を形成する。冷媒は、接続ヘッダー74を介して、風上側熱交換部61と風下側熱交換部62との間で流れる。
熱源側熱交換器23における冷媒の流れを例示する。
次に、伝熱フィン66の詳細な構成を図3~図12を参照して説明する。図7は、伝熱管63の長手方向に沿った方向から見た熱源側熱交換器23の熱交換部60を示す部分拡大図である。図8は、伝熱フィン66の主要部分を示す図である。図9は、図8の矢印IX-IXの方向で見た伝熱フィン66の部分破断図である。図10Aは、図9の楕円XA内の部分拡大図である。図10Bは、図9の楕円XB内の部分拡大図である。図11は、図8の矢印XI-XIの方向で見た伝熱フィン66の部分破断図である。図12は、図8の矢印XII-XIIの方向で見た伝熱フィン66の部分破断図である。
伝熱フィン66を有する熱源側熱交換器23において、図13に示す通り、複数の伝熱フィン66は、各伝熱フィン66が隣の伝熱フィン66と当接するよう、第三方向D3に配置される。互いに当接する伝熱フィン66の本体660間の距離を保つために、後側タブ100と前側タブ200とが伝熱フィン66に配置される。具体的には、後側タブ100と前側タブ200とは、伝熱フィン66の本体660から第三方向D3に延設される。後側タブ100及び前側タブ200は、リブ部92,96等の他の部分と比較して、第三方向D3における伝熱フィン66の本体660の基面66aからさらに離間するよう延設される。伝熱フィン66の後側タブ100と前側タブ200とは、隣接する伝熱フィン66の本体660と接触し、これにより、互いに当接する伝熱フィン66の本体660間の距離を保つ。
ここで、第一タブの例としての後側タブ100と第二タブの例としての前側タブ200とを用いるフィン66の特徴を説明する。なお、後側タブ100を第二タブの例とすることができ、前側タブ200を第二タブの例としてすることができることは理解されよう。
本開示の一つの実施形態にかかる伝熱フィン66は、熱源側熱交換器23において用いられる。伝熱フィン66は本体660と少なくとも一つのタブとを有する。本実施形態において、伝熱フィン66は後側タブ100を少なくとも有する。本体660は伝熱面660sと複数の切り欠き67とを有する。複数の切り欠き67は、第一方向D1に沿って互いから離間するよう配置される。複数の切り欠き67のそれぞれは、第二方向D2に沿って伝熱管63を受け入れる。本体660は、第二方向D2において、一端側に後側縁部660aを、他端側に前側縁部660bを、有している。後側縁部660aは、第一縁部の例である。前側縁部660bは、第二縁部の例である。それぞれの後側タブ100は、本体660と接続される接続部110を有する。後側タブ100は、第三方向D3に接続部110から延設される。第三方向D3は、第一方向D1と第二方向D2との両方に対して垂直である。後側タブ100は、本体660の前側縁部660bよりも本体660の後側縁部660aの近くに配置される。後側タブ100を第一方向D1に沿って見たとき、後側タブ100の各部は、後側第一仮想直線ILa1上、又は、後側第一仮想直線ILa1よりも本体660の後側縁部660aの近くに配置される。後側第一仮想直線ILa1は、第一仮想直線の例である。後側第一仮想直線ILa1は、後側タブ100の接続部110の前端部110aを通って第三方向D3に延びている。前端部110aは、第一端部の例である。後側タブ100の接続部110の前端部110aは、本体660の前側縁部660bの最も近くに位置する端部である。
後側タブ100を第一方向D1に沿って見たとき、後側タブ100は、後側タブ100の接続部110の前端部110aを除き、後側第一仮想直線ILa1よりも本体660の後側縁部660aの近くに配置される。
後側タブ100を第一方向D1に沿って見たとき、好ましくは、後側タブ100の前側辺縁120は、後側タブ100の前側辺縁120が第三方向D3に本体660から離れるにしたがって、本体660の後側縁部660aに近づく。後側タブ100の前側辺縁120は、第二方向D2において、本体660の前側縁部660bの近位側に位置する。
後側タブ100を第一方向D1に沿って見たとき、第二方向D2における後側タブ100の第一端縁130の長さLa1は、第二方向D2における後側タブ100の接続部110の長さLa2より長い。後側タブ100の第一端縁130は、第三方向D3において、本体660に対して遠位側に位置する。
後側タブ100を第一方向D1に沿って見たとき、後側タブ100一部は、後側第二仮想直線ILa2よりも本体660の後側縁部660aの近くに配置される。後側第二仮想直線ILa2は、後側タブ100の接続部110の後端部110bを通って第三方向D3に延びている。後側タブ100の接続部110の後端部110bは、本体660の第一縁部の最も近くに位置する。
後側タブ100は、先端部150と最遠部140とを有する。先端部150は、後側タブ100の接続部110に対して遠位側端部に位置する。後側タブ100の最遠部140は、第三方向D3において、本体660から最も遠くに位置する。後側タブ100の先端部150は、後側タブ100の最遠部140よりも本体660の近くに配置される。
伝熱フィン66は、本体660の後側縁部660aよりも本体660の前側縁部660bの近くに配置される前側タブ200を有する。前側タブ200を第一方向D1に沿って見たとき、前側タブ200の各部は、前側第一仮想線ILb1上、又は、前側第一仮想線ILb1よりも本体660の前側縁部に近い側に配置される。前側側面第一仮想線ILb1aは第三仮想直線の例である。前側第一仮想線ILb1は、前側タブ200の接続部210の後端部210bを通って第三方向D3に延びている。前側タブ200の接続部210の後端部210bは、本体660の後側縁部660aの最も近くに位置する。
後側タブ100及び前側タブ200を第二方向D2に沿って見たとき、後側タブ100と前側タブ200とはずれた位置に配置される。
(7-1)変形例A
上記の実施形態におけるタブ100,200の位置は単なる例にすぎない。ここで、タブ100,200の位置を、本開示の主旨から逸脱することなく種々に変更できることを記載しておく。
上記の実施形態においては、後側タブ100を第一方向D1に沿って見たとき、前側辺縁120は直線であった。
上記の実施形態においては、後側タブ100を第一方向D1に沿って見たとき、好ましくは、後側タブ100の前側辺縁120は、後側タブ100の前側辺縁120が第三方向D3に本体660から離れるにしたがって、本体660の後側縁部660aに近づいていた。
上記の実施形態においては、後側タブ100及び前側タブ200を形成するために空けられる孔100a,200aが略四辺形状を有していた。しかしながら、孔100a,200aの形状は、後側タブ100及び前側タブ200を例示的に開示した構成に形成できる限り、四辺形状に限定されない。
上記の実施形態においては、後側タブ100及び前側タブ200を、切り起こし加工により伝熱フィン66の本体660上に形成している。しかし、後側タブ100及び前側タブ200を他の方法で形成することもできる。例えば、後側タブ100及び前側タブ200を形成するために、別体の要素を伝熱フィン66の本体660に取り付けることもできる。
上記の実施形態においては、後側タブ100の先端部150は、後側タブ100の最遠部140よりも本体660の近くに配置されていた。先端部150が後側タブ100の最遠部140よりも本体660の近くに配置されていることが好ましいが、後側タブ100の先端部150を第三方向D3に本体660から最も離れた位置に配置することもできる。
上記の実施形態における熱源側熱交換器23の構造は、単なる例として説明したにすぎない。ここで、熱源側熱交換器23は、本開示の主旨から逸脱することなく種々の変形を有することができることを記載しておく。
上記の実施形態においては、伝熱フィン66が熱源側熱交換器23に用いられている。しかし、伝熱フィン66を利用側熱交換器41に用いることもできる。
上記の実施形態においては、伝熱フィン66を用いる熱源側熱交換器23が、空調装置1に用いられている。しかし、熱源側熱交換器23を、温水器等の他のタイプの冷凍サイクル装置に用いることもできる。
本開示の実施形態を単なる例示のために上に説明した。ここで、特許請求の範囲に記載する本開示の精神及び範囲から逸脱することなく、構成及び細部の種々の変更を行うことができることは理解されるよう。
23 熱源側熱交換器(熱交換器)
63 伝熱管
66 伝熱フィン(フィン)
67 切り欠き
100 後側タブ(第一タブ、第二タブ)
110 接続部
110a 前端部(第一タブの接続部の第一端部、第二タブの接続部の第一端部)
110b 後端部(第二端部)
120 第一辺縁
130 第一端縁
140 最遠部
150 先端部
200 前側タブ(第二タブ、第一タブ)
210 接続部
210a 前端部(第二端部)
210b 後端部(第二タブの接続部の第一端部、第一タブの接続部の第一端部)
220 第一辺縁
230 第一端縁
240 最遠部
250 先端部
660 本体
660a 後側縁部(第一縁部、第二縁部)
660b 前側縁部(第二縁部、第一縁部)
660s 伝熱面
D1 第一方向
D2 第二方向
D3 第三方向
ILa1 後側第一仮想直線(第一仮想直線、第三仮想直線)
ILa2 後側第二仮想直線(第二仮想直線)
ILb1 前側第一仮想直線(第三仮想直線、第一仮想直線)
ILb2 前側第二仮想直線(第二仮想直線)
La1 後側タブの第一端縁の長さ(第一タブの第一端縁の長さ)
Lb1 前側タブの第一端縁の長さ(第一タブの第一端縁の長さ)
La2 後側タブの接続部の長さ(第一タブの接続部の長さ)
Lb1 前側タブの接続部の長さ(第二タブの接続部の長さ)
Claims (9)
- 伝熱面(660s)と複数の切り欠き(67)とを有する本体(660)であって、前記複数の切り欠きは、第一方向(D1)に沿って互いから離間するよう配置され、前記複数の切り欠きのそれぞれは、第二方向(D2)に沿って伝熱管(63)を受け入れ、前記本体は、前記第二方向において、一端側に第一縁部(660a,660b)を、他端側に第二縁部(660b,660a)を、有している、本体(660)と、
前記本体と接続される接続部(110,210)を有する少なくとも一つのタブ(100,200)であって、前記タブは、前記第一方向と前記第二方向との両方に垂直である第三方向(D3)に前記接続部から延設されているタブ(100,200)と、
を備える、熱交換器(23)において用いられるフィン(66)であって、
前記タブは、前記本体の前記第二縁部よりも前記本体の前記第一縁部の近くに配置される第一タブ(100,200)を含み、
前記第一方向に沿って前記第一タブを見たとき、前記第一タブの各部は、第一仮想直線(ILa1,ILb1)上又は前記第一仮想直線よりも前記本体の前記第一縁部の近くに配置されており、
前記第一仮想直線は、前記第一タブの前記接続部の、前記本体の前記第二縁部の最も近くに位置する第一端部(110a,210b)を通って前記第三方向に延びており、
前記第一方向に沿って前記第一タブを見たとき、前記第三方向において前記本体に対して遠位側に位置する前記第一タブの第一端縁(130,230)の前記第二方向の長さ(La1,Lb1)は、前記第一タブの前記接続部の前記第二方向の長さ(La2,Lb2)より長い、
フィン。 - 前記第一方向に沿って前記第一タブを見たとき、前記第一タブは、前記第一タブの前記接続部の前記第一端部を除き、前記第一仮想直線よりも前記本体の前記第一縁部の近くに配置されている、
請求項1に記載のフィン。 - 前記第一方向に沿って前記第一タブを見たとき、前記第二方向において、前記本体の前記第二縁部の近位側にある前記第一タブの第一辺縁(120,220)は、前記第一タブの前記第一辺縁が前記第三方向に前記本体から離れるにしたがって、前記本体の前記第一縁部に近づく、
請求項2に記載のフィン。 - 前記第一方向に沿って前記第一タブを見たとき、前記第一タブの一部は、第二仮想直線(ILa2,ILb2)よりも前記本体の前記第一縁部の近くに配置されており、
前記第二仮想直線は、前記第一タブの前記接続部の、前記本体の前記第一縁部の最も近くに位置する第二端部(110b,210a)を通って前記第三方向に延びている、
請求項1から3のいずれか1項に記載のフィン。 - 前記第一タブは、前記第一タブの前記接続部に対する遠位側端部に位置する先端部(150,250)と、前記第三方向において、前記本体から最も遠くに位置する前記第一タブの最遠部(140,240)と、を有しており、
前記第一タブの前記先端部は、前記第一タブの前記最遠部よりも前記本体の近くに位置している、
請求項1~4のいずれか1項に記載のフィン。 - 前記タブは、前記本体の前記第一縁部よりも前記本体の前記第二縁部の近くに配置される第二タブ(200,100)を含み、
前記第一方向に沿って前記第二タブを見たとき、前記第二タブの各部は、第三仮想直線(ILb1,ILa1)上又は前記第三仮想直線よりも前記本体の前記第二縁部の近くに配置されており、
前記第三仮想直線は、前記第二タブの前記接続部の、前記本体の前記第一縁部の最も近くに位置する第一端部(210b,110a)を通って前記第三方向に延びている、
請求項1~5のいずれか1項に記載のフィン。 - 前記第一タブと前記第二タブとを前記第二方向に沿って見たとき、前記第一タブと前記第二タブとがずれた位置に配置されている、
請求項6に記載のフィン。 - 請求項1~7のいずれか1項に記載の複数のフィン(66)と、
前記フィンの前記切り欠き(67)に挿入される複数の伝熱管(63)と、
を備える熱交換器(23)。 - 請求項8に記載の熱交換器を備える冷凍サイクル装置(1)。
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