WO2018073898A1 - 熱交換器及び室外機並びに熱交換器の製作装置及び製作方法 - Google Patents
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- F28F1/32—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely the means having portions engaging further tubular elements
Definitions
- the present invention relates to a heat exchanger, an outdoor unit including the heat exchanger, and a heat exchanger manufacturing apparatus and a manufacturing method.
- a heat exchanger having a polygonal cylindrical pyramid shape standing in a casing so as to surround an outer peripheral side of a centrifugal fan is disclosed (for example, see Patent Document 1).
- the heat exchanger of Patent Document 1 has a configuration in which a heat transfer portion is inclined and disposed in a ventilation path in order to reduce ventilation resistance and improve heat exchange efficiency.
- This invention was made in order to solve the above problems, and it aims at providing the heat exchanger and outdoor unit which suppress frost formation, and the manufacturing apparatus and manufacturing method of a heat exchanger.
- a heat exchanger includes a plurality of heat transfer tubes arranged in one direction through which a working fluid flows, and a plurality of fins joined to the plurality of heat transfer tubes and arranged in the other direction.
- the arrangement direction of the heat transfer tubes in the two heat exchange units is inclined with respect to the arrangement direction of the heat transfer tubes in the first heat exchange unit.
- the arrangement direction of the heat transfer tubes in the second heat exchange section is inclined with respect to the arrangement direction of the heat transfer tubes in the first heat exchange section, so the first heat exchange section and the second heat exchange section At least one of the heat exchange units is inclined from the vertical direction. Therefore, dew condensation water or the like generated in the heat transfer tube whose arrangement direction is inclined slides to the end of the heat transfer tube and moves or falls downward from the end of the heat transfer tube. Since the drainage of a heat exchanger is improved from this, a heat exchanger can suppress frost formation.
- FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 4A showing a state before the heat exchanger is bent. It is sectional drawing which shows the state after the bending process of the heat exchanger of FIG. 4B.
- FIG. 1 is a side view showing a schematic configuration of an outdoor unit of an air-conditioning apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
- FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the heat exchanger according to Embodiment 1 of the present invention before bending.
- An outdoor unit 10 shown in FIG. 1 includes a housing 9, a fan 3 installed in the housing 9, and a heat exchanger 1 on the heat source side. Furthermore, although not shown, the outdoor unit 10 includes a compressor that supplies a working fluid and a switching device that switches between a cooling operation and a heating operation.
- the fan 3 is composed of, for example, a propeller fan or the like, and supplies a necessary air volume to the heat exchanger 1.
- the fan 3 is arrange
- a refrigerant or the like that is assumed not to destroy the ozone layer may be used.
- the working fluid is an HFC refrigerant, an HFO refrigerant, or a mixed refrigerant of an HFC refrigerant and an HFO refrigerant.
- the heat exchanger 1 is, for example, a fin tube type heat exchanger, and performs heat exchange between the working fluid and the air supplied by the fan 3.
- the heat exchanger 1 functions as an evaporator during heating operation of the air conditioner, and functions as a condenser during cooling operation or defrosting operation.
- the heat exchanger 1 has an L shape in a plan view, and is disposed so as to face a flat plate-shaped first heat exchange unit 1 a disposed to face the side surface of the housing 9 and the rear surface of the housing 9. And a flat plate-like second heat exchanging portion 1b.
- angular part 1c (refer FIG. 4C) which is a boundary part of the 1st heat exchange part 1a and the 2nd heat exchange part 1b forms the smooth corner
- the corner 1c may be provided with a constant curvature from the bottom to the top, for example.
- the first heat exchanging section 1a has a plurality of heat transfer tubes 2 arranged in one direction, a plurality of fins 4 arranged in the other direction, and the like.
- the fin 4 is formed in a flat plate shape, and a plurality of through holes or notches to be attached to the plurality of heat transfer tubes 2 are provided along the longitudinal direction.
- the heat transfer tube 2 is configured by a heat transfer tube having a flat surface such as a circular tube or a flat tube.
- FIG. 1 shows a case where the heat transfer tube 2 is a flat tube.
- the flat tube may be a flat multi-hole tube formed so that a plurality of refrigerant flow paths are partitioned, or a flat tube formed with one refrigerant flow path.
- the 2nd heat exchange part 1b has the some heat exchanger tube 2 and the some fin 4, it is bent with respect to the 1st heat exchange part 1a.
- the arrangement direction of the fins 4 of the second heat exchange unit 1b is different from the arrangement direction of the fins 4 of the first heat exchange unit 1a, and the first heat exchange unit 1a and the second heat exchange unit 1b are, for example, 90 °.
- the plurality of fins 4 are joined to the plurality of heat transfer tubes 2 so that the crossing angle with respect to the plurality of heat transfer tubes 2 is a constant angle (for example, 90 °).
- the heat transfer tubes 2 in the same row are formed by bending one heat transfer tube.
- the arrangement direction 31b of the heat transfer tubes 2 in the second heat exchange section 1b is inclined with respect to the arrangement direction 31a of the heat transfer tubes 2 in the first heat exchange section 1a.
- each heat transfer tube 2 of the first heat exchange section 1a is inclined by an angle ⁇ with respect to the arrangement direction 31b of the heat transfer tubes 2 of the second heat exchange section 1b.
- each heat transfer tube 2 is inserted into a through hole or notch formed in each fin 4, and welding or the like is performed so that the outer periphery of the heat transfer tube 2 contacts the fin 4. It has been joined.
- the heat exchanger 1 shown in FIG. 1 can be formed from, for example, a flat plate heat exchanger 100 shown in FIG.
- Bending is performed along a bending position L1 inclined by an angle ⁇ with respect to the arrangement direction 31 of the heat transfer tubes 2 of the flat plate heat exchanger 100.
- the bending position L1 is set to be inclined in the R1 direction shown in FIG. 2, the upper portion is longer than the bottom portion 100e in the portion serving as the first heat exchange portion 1a, and the portion serving as the second heat exchange portion 1b. Is shorter than the bottom 100e.
- the bending position L1 becomes the corner 1c.
- the angle ⁇ may be determined based on, for example, a falling angle of condensed water, ventilation resistance, and the like.
- the heat exchanger 1 is installed on the bottom plate 6 of the housing 9. At this time, the arrangement direction 31a of the heat transfer tubes 2 of the first heat exchange unit 1a and the arrangement direction 31b of the heat transfer tubes of the second heat exchange unit 1b are both inclined with respect to the vertical direction (arrow Z direction).
- the upper side of the outdoor unit 10 is inclined from the lower side to the back side of the housing 9 in the vertical direction (arrow Z direction). Condensed water or the like generated in the second heat exchange section 1b is drained along the sliding direction 11 indicated by an arrow in FIG.
- condensed water or the like of the heat transfer tube 2 slides on the outer periphery of the heat transfer tube 2 toward the back side of the housing 9, and reaches the bottom surface 9 a of the housing 9 at the rear end of the heat transfer tube 2. It moves downward or along the fins 4 toward the bottom.
- the lower side inclines to the inner side of the outdoor unit 10 from the upper side. Therefore, the dew condensation water or the like generated in the first heat exchanging portion 1a is slid toward the inside of the outdoor unit 10 and falls toward the bottom surface 9a of the housing 9 at the front end of the heat transfer tube 2 or It moves down through the fins 4.
- FIG. 3 is a schematic diagram showing the lower periphery of the heat exchanger of FIG.
- the outdoor unit 10 in FIG. 3 includes a cushioning material 5 between the second heat exchange unit 1 b and the bottom plate 6.
- the buffer material 5 is comprised with the insulating material which electrically insulates the 2nd heat exchange part 1b and the baseplate 6, for example.
- the buffer material 5 has an inclined surface 5a inclined at an angle ⁇ , and the bottom portion 1e of the second heat exchange unit 1b contacts the inclined surface 5a.
- the heat exchanger 1 shown in FIG. 1 one of the first heat exchanging portion 1 a and the second heat exchanging portion 1 b is inclined toward the housing 9 and the other is inclined toward the inside of the housing 9. For this reason, the cushioning material 5 is disposed below the second heat exchanging portion 1 b that is inclined backward so that the height of the inclined surface 5 a decreases toward the back side of the housing 9. On the other hand, the cushioning material 5 is arranged below the first heat exchanging portion 1a inclined forward so that the height of the inclined surface 5a increases toward the side surface side of the housing 9.
- the heat exchanger 1 is configured to be stably installed in the outdoor unit 10 by providing the buffer material 5 between the heat exchanger 1 and the bottom plate 6.
- FIG. 4A is a schematic plan view showing the heat exchanger manufacturing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
- 4B is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 4A showing a state before the heat exchanger is bent.
- FIG. 4C is a cross-sectional view showing a state after bending of the heat exchanger of FIG. 4B.
- the manufacturing apparatus 20 of the heat exchanger 1 includes a bending jig 21, a stop jig 22, a bending die 23, and the like.
- the bending jig 21 includes, for example, a fixed portion 21b and a movable portion 21a disposed with a gap between the fixed portion 21b.
- a movable shaft 21c is provided on the fixed portion 21b side of the movable portion 21a, and rotates toward the fixed portion 21b around the movable shaft 21c.
- the stop jig 22 determines the position and orientation of the flat plate heat exchanger 100 relative to the bending jig 21.
- the stop jig 22 includes, for example, a first stop jig 22a that supports the side surface 100d of the heat exchanger 100 and a second stop jig 22b that supports the bottom portion 100e.
- the first stopper jig 22a and the second stopper jig 22b have, for example, a right triangle shape.
- the first fixing jig 22a is fixed to the movable portion 21a with a screw or the like so that the surface supporting the side surface 100d is inclined by the angle ⁇ with respect to the movable shaft 21c of the movable portion 21a.
- the second stopper jig 22b is fixed to the fixed portion 21b with a screw or the like so that the surface supporting the bottom portion 100e is inclined at an angle ⁇ portion with respect to the vertical direction of the movable shaft 21c.
- the bending die 23 is disposed at a position facing the bending jig 21 with the heat exchanger 100 interposed therebetween, and fixes the heat exchanger 100 positioned by the stop jig 22 to the bending jig 21.
- the bending die 23 is formed in a column shape, and has, for example, a cross-sectional water droplet shape as shown in FIGS. 4B and 4C. That is, the bending die 23 has a straight portion 23a that becomes a fulcrum against the flat plate heat exchanger 100 during bending, and a guide portion 23b that extends from the straight portion 23a in an arc shape and serves as a guide for the heat exchanger 100 during bending. And have.
- the heat exchanger 100 is installed in the bending jig 21.
- the side surface 100d is supported by the oblique side portion of the first stopper jig 22a and the bottom portion 100e is supported by the oblique side portion of the second stopper jig 22b, so that the bending position L1 is arranged along the movable shaft 21c.
- the heat exchanger 100 is installed in the bending jig 21 in a state where the arrangement direction 31 of the heat transfer tubes 2 is inclined at an angle ⁇ from the movable shaft 21c to the R2 direction.
- the bending die 23 is disposed on the heat exchanger 100 along the gap between the first stopper jig 22a and the second stopper jig 22b. At this time, the bending mold 23 has a water droplet-shaped apex portion disposed on the fixed portion 21b side and a guide portion 23b disposed on the movable portion 21a side.
- the movable part 21a rotates around the movable shaft 21c in the bending direction 24 as shown in FIG.
- the corner portion 1c is formed by being bent along the curved outer periphery of the guide portion 23b. Since the heat exchanger 100 is bent at the bending position L1 tilted from the arrangement direction 31 of the heat transfer tubes 2, the heat transfer tubes 2 are twisted when bent, and the first heat exchange portions in which the arrangement directions of the heat transfer tubes 2 are different from each other. 1a and the 2nd heat exchange part 1b are formed.
- a predetermined bending angle can be realized by bending more than a predetermined bending angle.
- the heat exchanger 1 includes a plurality of heat transfer tubes 2 arranged in one direction through which a working fluid flows, and a plurality of fins 4 joined to the plurality of heat transfer tubes 2 and arranged in the other direction.
- the first heat exchange part 1a having a plurality of heat transfer tubes 2 and a plurality of fins 4, and the second heat exchange part bent so that the arrangement direction of the fins 4 is different from the first heat exchange part 1a. 1b, and the arrangement direction 31b of the heat transfer tubes 2 in the second heat exchange section 1b is inclined with respect to the arrangement direction 31a of the heat transfer tubes 2 in the first heat exchange section 1a.
- the heat exchanger 1 when the heat exchanger 1 is installed in the outdoor unit 10, at least one of the arrangement direction 31a and the arrangement direction 31b is inclined, so that drainage from the heat transfer tube 2 is promoted and frost formation is suppressed. it can. Specifically, it is suppressed that the dew condensation water etc. which moved from the heat exchanger tube 2 of the upper stage accumulate
- the heat exchanger of the outdoor unit condensed water is generated during the heating operation, and frost is melted and moisture is generated during the defrosting operation.
- the heat exchanger 1 can quickly discharge such moisture. As a result, the defrosting operation time can be shortened and the rise of the heating performance during the next operation can be improved.
- the 1st heat exchange part 1a and the 2nd heat exchange part 1b are comprised integrally, and the corner
- the corner 1c can be formed from the flat plate heat exchanger 100 by a single bending process using a columnar bending die or the like. Therefore, the manufacturing apparatus 20 for the heat exchanger 1 may be any apparatus as long as the first stopping jig 22a and the second stopping jig 22b are provided in the manufacturing apparatus for manufacturing the L-shaped heat exchanger.
- the heat exchanger 1 that suppresses frost formation can be manufactured.
- the heat transfer tube 2 is a flat tube.
- the flat surface of the heat transfer tube 2 is inclined, so that condensed water or the like slides on the flat surface and is discharged from the heat exchanger 1. Therefore, the heat exchanger 1 can improve the heat exchange efficiency as compared with the case where a circular tube is used, and can suppress the formation and growth of frost which is a concern in the flat tube.
- the bottom 1e of the first heat exchange unit 1a further includes a buffer material 5 having an inclined surface 5a corresponding to the inclination of the arrangement direction 31a of the heat transfer tubes 2 in the first heat exchange unit 1a.
- the cushioning material 5 stably stabilizes the gap between the bottom 1e and the bottom plate 6 of the first heat exchange unit 1a.
- the shock absorbing material 5 is provided with the inclined surface 5a, it is possible to insert the shock absorbing material 5 into the gap from the side without lifting the first heat exchanging portion 1a in the height direction.
- the bottom 1e of the second heat exchange unit 1b is further provided with a cushioning material 5 having an inclined surface 5a corresponding to the inclination of the arrangement direction 31b of the heat transfer tubes 2 in the second heat exchange unit 1b.
- a cushioning material 5 having an inclined surface 5a corresponding to the inclination of the arrangement direction 31b of the heat transfer tubes 2 in the second heat exchange unit 1b.
- the buffer material 5 is made of an insulating material that is electrically insulated. Thus, when the heat exchanger 1 is installed on the bottom plate 6 of the outdoor unit 10 or the like, the buffer material 5 can suppress corrosion such as electrolytic corrosion that occurs between different metals of the heat exchanger 1 and the bottom plate 6.
- the outdoor unit 10 includes a housing 9 and a heat exchanger 1. Accordingly, the outdoor unit 10 includes the heat exchanger 1 that suppresses frost formation, and thus can ensure a heating capability (particularly, a heating / low temperature capability) during the heating operation.
- the heat exchanger 1 is arranged in the housing 9 such that the first heat exchange unit 1 a faces the side surface of the housing 9 and the second heat exchange unit 1 b faces the back surface of the housing 9.
- the arrangement direction 31b of the heat transfer tubes 2 in the second heat exchange section 1b is inclined toward the back side of the housing 9.
- the second heat exchange unit 1 b is tilted backward while being installed in the outdoor unit 10, and the dew condensation water and the like generated in the heat exchanger 1 can be discharged to the housing 9 side. Accordingly, it is possible to prevent the waste water from the heat exchanger 1 from splashing on the equipment or the like inside the housing 9.
- the working fluid is an HFC refrigerant, an HFO refrigerant, or a mixed refrigerant of an HFC refrigerant and an HFO refrigerant.
- the heat exchanger 1 suppresses frost formation and secures heating capability (particularly heating low-temperature capability) during heating operation. Can do.
- the manufacturing apparatus 20 of the heat exchanger 1 has a fixed portion 21b and a movable portion 21a that is arranged with a gap between the fixed portion 21b and rotates to the fixed portion 21b side about the movable shaft 21c.
- the bending jig 21 in which the flat plate heat exchanger 100 having the plurality of heat transfer tubes 2 and the plurality of fins 4 is installed, and the flat plate heat exchange provided in the bending jig 21 and installed in the bending jig 21.
- the fixing jig 22 that supports the heat exchanger 100 so that the arrangement direction 31 of the heat transfer tubes 2 is inclined with respect to the movable shaft 21c, and the bending jig 21 with the heat exchanger 1 interposed therebetween, are movable along the gap.
- a bending die 23 having a curved outer periphery on the part 21a side is provided. From this, the structure of the heat exchanger 1 is realizable using the conventional bending jig by changing the stop jig 22, for
- the manufacturing method of the heat exchanger 1 is the flat heat exchanger 100 which has the some heat exchanger tube 2 and the some fin 4 with respect to the arrangement direction 31 of the heat exchanger tube 2 of the flat plate heat exchanger 100. And a bending process at the inclined bending position L1. As a result, heat having two surfaces with different arrangement directions is obtained by bending and bending the bending position L1 from the heat exchanger 100 in which the heat transfer tubes 2 and the fins 4 are joined as in the conventional heat exchanger.
- the exchanger 1 can be easily manufactured.
- FIG. FIG. 5 is a configuration diagram of an outdoor unit of the air-conditioning apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
- parts having the same configuration as in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
- the heat exchanger 101 shown in FIG. 5 differs from the heat exchanger 1 of FIG.
- the second heat exchanging portion 101 b is inclined forward to the inside of the housing 9 in the thickness direction of the heat exchanger 1.
- FIG. 5 shows, as for the 2nd heat exchange part 101b of the heat exchanger 101, the lower side is arrange
- the 1st heat exchange part 101a inclines back in the thickness direction of the heat exchanger 101, and the upper side is arrange
- the air flow direction 32 is indicated by an arrow.
- the air outside the outdoor unit 10 is sucked into the outdoor unit 10 from the back and side surfaces of the housing 9, and the sucked air passes through the gaps between the heat transfer tubes 2 and the fins 4. It passes through and is discharged out of the outdoor unit 10. Further, as described above, the dew condensation water or the like of the second heat exchange unit 101b moves along the sliding direction 111. Therefore, sliding water such as condensed water is energized by the air flow generated by driving the fan 3.
- the bending position L1 is set to be inclined at an angle ⁇ from the arrangement direction 31 of the heat transfer tubes 2 in the R1 direction.
- the heat exchanger 101 in FIG. It can be manufactured by bending at an angle ⁇ set in the opposite direction.
- the heat exchanger 101 is manufactured in the manufacturing apparatus 20 shown in FIGS. 4A to 4C in which the positions and orientations of the first fixing jig 22a and the second fixing jig 22b are turned upside down on the bending jig 21. It can be manufactured by a device.
- the heat exchanger 101 is installed and bent on the bending jig 21 in a state where the arrangement direction of the heat transfer tubes 2 is inclined from the movable shaft 21c of the movable portion 21a by an angle ⁇ opposite to the R2 direction in FIG. 4A.
- the buffer material 5 may be provided between the heat exchanger 101 and the bottom plate 6.
- the buffer material 5 should just be arrange
- the arrangement direction 131b of the heat transfer tubes 2 in the second heat exchange section 101b is inclined with respect to the arrangement direction 131a of the heat transfer tubes 2 in the first heat exchange section 101a.
- the heat exchanger 1 of the outdoor unit 10 has a housing 9 in which the first heat exchange unit 1 a faces the side surface of the housing 9 and the second heat exchange unit 1 b faces the back surface of the housing 9.
- the arrangement direction 131b of the heat transfer tubes 2 in the second heat exchange unit 101b is inclined toward the front side of the housing 9.
- the dew condensation water or the like can be scattered or energized to be discharged from the heat exchanger 1 at any time. Moreover, the growth of frost can be suppressed from this, and heating continuous operation time can be kept long.
- FIG. 6 is a partial configuration diagram of a heat exchanger according to Embodiment 3 of the present invention.
- the arrangement direction of the heat transfer tubes 2 is shown along the vertical direction of the drawing.
- the arrangement direction 31b in the second heat exchange section 1b is inclined with respect to the arrangement direction 31a in the first heat exchange section 1a, and the same effect as in the first embodiment is obtained.
- symbol is attached
- the fins 40 are formed with groove portions 41a.
- the groove part 41a may be a groove formed with a concave surface, or may be a through hole.
- the groove portion 41 a is formed along the joint portion between the fin 40 and the heat transfer tube 2. Specifically, the groove 41 a is provided along the end 2 b of the heat transfer tube 2 in the thickness direction of the heat exchanger 1.
- the second heat exchange unit 1 b arranged along the rear surface of the housing 9 tilts backward, and the dew condensation water or the like moves in the sliding direction 11. And in the groove part 41a formed in the edge part 2b, drainage is accelerated
- the groove portion 41a is formed in the end portion 2b that is positioned below in the gravity direction among the end portion 2a and the end portion 2b of the heat transfer tube 2, the condensed water that has moved to the end portion 2b through the heat transfer tube 2 Etc. are efficiently guided downward.
- the groove part 41a may have any shape as long as it forms a flowing water channel that guides the condensed water from the heat transfer tube 2 and drains it.
- the fin 40 of the third embodiment can also be applied to the second embodiment.
- FIG. 6 although the case where the groove part 41a was formed in the position of the edge part 2b was demonstrated to the example, you may provide only in the position of the edge part 2a, or the position of the edge part 2a and the edge part 2b.
- the second heat exchange part 101b tilts forward, so the groove part 41a is formed at the position of the front end part 2a.
- the same effect as described above can be obtained.
- the first heat exchange unit 1 a is tilted toward the housing 9 and the second heat exchange unit 1 b is tilted inside the housing 9.
- the first and second heat exchanging portions 1a and 1b drainage is promoted by forming the groove portions 41a in both positions of the end portion 2a and the end portion 2b.
- the structure by which the groove part 41a is provided in the edge part located below in the one where an installation area is larger among the 1st heat exchange part 1a and the 2nd heat exchange part 1b may be sufficient.
- the fins 40 are formed with groove portions 41a at the positions of the end portions 2a and 2b of the heat transfer tube 2. Accordingly, the groove 41a can further move the dew condensation water and the like that has moved to the end 2b of the heat transfer tube 2 from the end 2b by capillary action. Therefore, the groove portion 41a can promote drainage from the heat transfer tube 2 and can suppress frost formation due to condensation water or the like remaining in the end portion 2b.
- the groove part 41a is formed in the edge part 2b located in the gravity direction among the edge parts 2a and 2b of the heat exchanger tube 2. As shown in FIG. As a result, the heat exchanger 1 can move the dew condensation water or the like that has moved to the end 2b of the heat transfer tube 2 due to the inclination, further from the end 2b by the groove 41a. It can drain efficiently.
- Embodiment 4 FIG. Based on FIG. 6, the heat exchanger 1 of Embodiment 4 is demonstrated. Also in the fourth embodiment, in the heat exchanger 1, the arrangement direction 31b in the second heat exchange unit 1b is inclined with respect to the arrangement direction 31a in the first heat exchange unit 1a. Note that the same reference numerals in the fourth embodiment denote the same parts as in the third embodiment, and a description thereof will be omitted.
- Embodiment 4 will be described focusing on the region where the groove 41a is provided.
- the groove portion 41 a formed in the fin 40 is provided in an arc shape along the end portion 2 b of the heat transfer tube 2.
- drainage is promoted by capillary action.
- the groove part 41a guides the dew condensation water etc. which have moved to the edge part 2b along the heat transfer tube 2 efficiently downward. be able to.
- the groove portion 41a is formed corresponding to the upper portion of the end portion 2b, the groove portion 41a is located away from the end portion 2b of the lower heat transfer tube 2 in the front-rear direction (arrow X direction) of the outdoor unit 10. With this, condensed water can be guided downward.
- the groove part 41a is formed in the circular arc shape along the edge part 2b of the heat exchanger tube 2. As shown in FIG. Accordingly, the groove 41a can further move the dew condensation water and the like that has moved to the end 2b of the heat transfer tube 2 from the end 2b by capillary action. Therefore, the groove portion 41b can promote drainage from the heat transfer tube 2 and can prevent dew condensation water or the like from staying in the end portion 2b. In particular, since the groove portion 41b is provided in an arc shape, condensed water or the like can be guided downward by the curved surface.
- FIG. FIG. 7 is a partial configuration diagram of a heat exchanger according to Embodiment 5 of the present invention. Also in the fifth embodiment, in the heat exchanger 1, the arrangement direction 31b in the second heat exchange unit 1b is inclined with respect to the arrangement direction 31a in the first heat exchange unit 1a. Note that the same reference numerals in the fifth embodiment denote the same parts as in the third embodiment, and a description thereof will be omitted.
- Embodiment 5 will be described focusing on the region where the groove 41b is provided.
- the groove part 41b is provided linearly in the arrangement direction of the plurality of heat transfer tubes 2.
- the heat exchanger 1 can promote drainage regardless of the shape of the heat transfer tube 2.
- the groove portion 41 b is formed continuously at the ends of the plurality of heat transfer tubes 2, the dew condensation water that has moved from the upper heat transfer tube 2 through the groove portion 41 b
- the droplets become large and are easily drained by gravity.
- the groove part 41b may be provided intermittently in the arrangement direction of the heat transfer tubes 2.
- the groove part 41b is formed linearly in the arrangement direction of the plurality of heat transfer tubes 2. Accordingly, the groove 41b moves the condensed water from the heat transfer tube 2 by capillary action, and condenses the condensed water moved from the plurality of heat transfer tubes 2 to increase the mass of the water droplets, thereby draining it by gravity. Can be made easier.
- FIG. FIG. 8 is a partial configuration diagram of a heat exchanger according to Embodiment 6 of the present invention. Also in the sixth embodiment, in the heat exchanger 1, the arrangement direction 31b in the second heat exchange unit 1b is inclined with respect to the arrangement direction 31a in the first heat exchange unit 1a. Note that the same reference numerals in the sixth embodiment denote the same components as those in the third embodiment, and a description thereof will be omitted.
- Embodiment 6 will be described focusing on the region where the groove 41c is provided.
- the groove portion 41 c is provided in a linear shape inclined at the end portion 2 b of the heat transfer tube 2. In the groove 41c, drainage is promoted by capillary action. Moreover, when the groove part 41c is formed corresponding to the edge part 2b located below in the gravity direction, the groove part 41c guides the dew condensation water etc. which have moved to the edge part 2b along the heat exchanger tube 2 efficiently. be able to. In particular, as shown in FIG.
- the groove part 41c is formed in the linear form inclined in the edge part 2b of the heat exchanger tube 2. As shown in FIG. Thus, the groove 41c can further move the dew condensation water or the like that has moved to the end 2b of the heat transfer tube 2 from the end 2b by capillary action. Therefore, the groove 41c can promote drainage from the heat transfer tube 2 and can prevent dew condensation water or the like from staying in the end 2b. In particular, since the groove portion 41c is provided in an inclined linear shape, condensed water or the like can be guided downward by the inclination.
- FIG. FIG. 9 is a partial configuration diagram of a heat exchanger according to Embodiment 7 of the present invention. Also in the seventh embodiment, in the heat exchanger 1, the arrangement direction 31b in the second heat exchange unit 1b is inclined with respect to the arrangement direction 31a in the first heat exchange unit 1a. Note that the same reference numerals in the seventh embodiment denote the same parts as in the third embodiment, and a description thereof will be omitted.
- Embodiment 7 will be described focusing on the region where the groove 41d is provided.
- the groove portion 41 d is provided in an L shape along the end portion 2 b of the heat transfer tube 2.
- drainage is promoted by capillary action.
- the groove part 41d when the groove part 41d is formed corresponding to the edge part 2b located in the downward direction in the direction of gravity, the groove part 41d efficiently guides the dew condensation water or the like that has moved along the heat transfer tube 2 to the edge part 2b. be able to.
- FIG. 9 when the groove 41 d has an angle that bends at right angles to the upper portion of the end 2 b, water drainage can be improved and drainage can be further promoted.
- count that the groove part 41d bends is not limited to 1 time, It may be 2 times or more.
- one side of the L-shaped groove 41 d is provided in a direction perpendicular to the arrangement direction of the heat transfer tubes 2, but is not particularly limited thereto.
- the groove 41d is formed in an L shape at the end 2b of the heat transfer tube 2.
- the groove 41d can further move the dew condensation water and the like that has moved to the end 2b of the heat transfer tube 2 from the end 2b by capillary action. Therefore, the groove portion 41d can promote drainage from the heat transfer tube 2 and can prevent dew condensation water or the like from staying in the end portion 2b.
- the groove 41d is provided in an L shape having a corner, water drainage can be improved.
- FIG. 10 is a partial configuration diagram of a heat exchanger according to Embodiment 8 of the present invention. Also in the eighth embodiment, in the heat exchanger 1, the arrangement direction 31b in the second heat exchange unit 1b is inclined with respect to the arrangement direction 31a in the first heat exchange unit 1a. Note that the same reference numerals in the sixth embodiment denote the same components as those in the third embodiment, and a description thereof will be omitted.
- Embodiment 8 will be described focusing on the region where the groove 41e is provided.
- the groove 41e is provided to be bent at an obtuse angle along the end 2b of the heat transfer tube 2. In the groove 41e, drainage is promoted by capillary action. Moreover, when the groove part 41e is formed corresponding to the edge part 2b located below in the gravity direction, the groove part 41e guides the dew condensation water etc. which have moved to the edge part 2b along the heat exchanger tube 2 efficiently. be able to.
- the groove part 41e shown in FIG. 10 has a corner that bends similarly to the groove part 41d of the seventh embodiment, so that water drainage can be improved.
- the groove part 41e can set the angle of bending to the direction which drains easily with respect to the inclination angle of the 1st heat exchange part 1a or the 2nd heat exchange part 1b, and can further improve drainage.
- the groove 41e can be configured such that one side of the groove 41e is in the vertical direction with the heat exchanger 1 installed.
- count of bending may be 2 times or more.
- the other side of the groove portion 41 e may not be perpendicular to the arrangement direction of the heat transfer tubes 2.
- the groove portion 41e is formed in an L shape along the end portion 2b of the heat transfer tube 2.
- the dew condensation water etc. which have moved to the end 2b of the heat transfer tube 2 can be further moved from the end 2b by capillary action. Therefore, the groove portion 41e can promote drainage from the heat transfer tube 2 and can prevent dew condensation water or the like from staying in the end portion 2b.
- the groove 41e is provided in an L shape bent at an obtuse angle, it is possible to improve drainage by improving water drainage and setting the bending angle according to the inclination angle ⁇ of the heat exchanger 1. it can.
- an inflow side distributor that allows the working fluid to flow into the heat transfer tube 2
- an outflow side distributor that causes the working fluid to flow out from the heat transfer tube 2 and the like May be implemented for an integrated heat exchanger.
- the shape of the heat exchangers 1 and 101 is not limited to the L shape.
- the heat exchangers 1 and 101 are, for example, U-shaped ones having three heat exchange units, and the three heat exchange units are arranged opposite to the both side surfaces and the back surface of the outdoor unit 10, respectively. There may be.
- the U-shaped heat exchanger can be symmetric with respect to the second heat exchange section at the center.
- the 2nd heat exchange part by the side of the back of a U-shaped heat exchanger for example, inclines backward, and the two 1st heat exchange parts by the side of the side incline forward.
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Abstract
熱交換器は、作動流体が流通する、一方向に配列された複数の伝熱管と、複数の伝熱管に接合され、他方向に配列された複数のフィンとを有する第1熱交換部と、複数の伝熱管と複数のフィンとを有し、第1熱交換部とはフィンの配列方向が異なるように屈曲した第2熱交換部と、を備え、第2熱交換部における伝熱管の配列方向は、第1熱交換部における伝熱管の配列方向に対して傾いている。
Description
本発明は、熱交換器及び熱交換器を備える室外機、並びに、熱交換器の製作装置及び製作方法に関するものである。
室内機において、遠心ファンの外周側を囲繞するようにしてケーシング内に立設された多角筒錐状の熱交換器が開示されている(例えば特許文献1参照)。特許文献1の熱交換器は、通風抵抗を低減して熱交換効率を向上させるために、通風路内に伝熱部が傾斜して配置される構成となっている。
ところで、室外機においては、上述した特許文献1の室内機とは異なり、熱交換器からの排水が特に重要となる。一般に熱交換器に着霜が生じると、着霜により通風抵抗が増し、風量が低下して熱交換性能が低下する。例えば、伝熱管と伝熱管との間において凍結した結露水が着霜し易い、といった課題がある。また熱交換器に着霜が生じることにより、暖房能力(特に暖房低温能力)の低下が懸念されている。更に、伝熱管がほぼ鉛直方向に配列されている熱交換器の場合、上段の伝熱管から排水された結露水及び融解水等が下段の伝熱管に蓄積することがある。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、着霜を抑制する熱交換器及び室外機、並びに熱交換器の製作装置及び製作方法を提供することを目的とする。
本発明に係る熱交換器は、作動流体が流通する、一方向に配列された複数の伝熱管と、複数の前記伝熱管に接合され、他方向に配列された複数のフィンとを有する第1熱交換部と、複数の前記伝熱管と複数のフィンとを有し、前記第1熱交換部とは前記フィンの配列方向が異なるように屈曲した第2熱交換部と、を備え、前記第2熱交換部における前記伝熱管の配列方向は、前記第1熱交換部における前記伝熱管の配列方向に対して傾いているものである。
本発明の熱交換器によれば、第2熱交換部における伝熱管の配列方向は、第1熱交換部における伝熱管の配列方向に対して傾いているので、第1熱交換部及び第2熱交換部のうち少なくとも一方は鉛直方向から傾いた状態となる。したがって、配列方向が傾いている伝熱管に発生した結露水等は、伝熱管の端部へ滑水し、伝熱管の端部から下方へ移動又は落下する。これより熱交換器の排水性が改善されるので、熱交換器は着霜を抑制することができる。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の室外機の概略構成を示す側面図である。図2は、本発明の実施の形態1に係る熱交換器の曲げ加工前の概略構成図である。図1に示される室外機10は、筐体9と、筐体9内に設置されたファン3と、熱源側の熱交換器1とを備えている。更に室外機10は、図示していないが、作動流体を供給する圧縮機と、冷房運転と暖房運転とを切り替える切替装置とを備えている。ファン3は、例えばプロペラファン等で構成され、熱交換器1に必要な風量を供給する。ファン3は、例えば室外機10の前後方向(矢印X方向)において熱交換器1の前方に配置されている。作動流体には、例えばオゾン層を破壊しないとされている冷媒等が使用されてもよい。例えば作動流体は、HFC冷媒、HFO冷媒、又はHFC冷媒とHFO冷媒との混合冷媒である。
図1は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の室外機の概略構成を示す側面図である。図2は、本発明の実施の形態1に係る熱交換器の曲げ加工前の概略構成図である。図1に示される室外機10は、筐体9と、筐体9内に設置されたファン3と、熱源側の熱交換器1とを備えている。更に室外機10は、図示していないが、作動流体を供給する圧縮機と、冷房運転と暖房運転とを切り替える切替装置とを備えている。ファン3は、例えばプロペラファン等で構成され、熱交換器1に必要な風量を供給する。ファン3は、例えば室外機10の前後方向(矢印X方向)において熱交換器1の前方に配置されている。作動流体には、例えばオゾン層を破壊しないとされている冷媒等が使用されてもよい。例えば作動流体は、HFC冷媒、HFO冷媒、又はHFC冷媒とHFO冷媒との混合冷媒である。
熱交換器1は、例えばフィンチューブ型の熱交換器であり、作動流体とファン3により供給される空気との間で熱交換を行うものである。熱交換器1は、空気調和装置の暖房運転時には蒸発器として機能し、冷房運転時又は除霜運転時には凝縮器として機能する。
熱交換器1は、平面視でL字形状を有し、筐体9の側面に対向して配置される平板状の第1熱交換部1aと、筐体9の背面に対向して配置される平板状の第2熱交換部1bとを備える。なお、第1熱交換部1aと第2熱交換部1bとの境界部分である角部1c(図4C参照)は、滑らかな角を形成している。角部1cは、例えば、底部から上部にわたり一定の曲率で設けられていてもよい。
第1熱交換部1aは、一方向に配列された複数の伝熱管2と、他方向に配列された複数のフィン4等とを有している。フィン4は、平板状に形成されており、複数の伝熱管2に装着されるための複数の貫通孔又は切り欠きが長手方向に沿って複数設けられている。伝熱管2は、例えば円管、又は扁平管等の平らな面を有する伝熱管で構成される。図1には、伝熱管2が扁平管である場合が示されている。なお、扁平管は、複数の冷媒流路が区画されるように形成された扁平多穴管であってもよいし、若しくは一つの冷媒流路が形成された扁平管であってもよい。第2熱交換部1bは、第1熱交換部1aと同様に、複数の伝熱管2と複数のフィン4とを有しているが、第1熱交換部1aに対して屈曲している。第2熱交換部1bのフィン4の配列方向は、第1熱交換部1aのフィン4の配列方向とは異なっており、第1熱交換部1aと第2熱交換部1bとは例えば90°の角度を有する。
第1熱交換部1a及び第2熱交換部1bにおいて、複数のフィン4は、複数の伝熱管2に対する交差角度が一定の角度(例えば、90°)となるように複数の伝熱管2に接合されている。同じ列の伝熱管2は、一本の伝熱管を曲げ加工することにより形成される。また第2熱交換部1bにおける伝熱管2の配列方向31bは、第1熱交換部1aにおける伝熱管2の配列方向31aに対して傾いた構成となっている。
ここで、第1熱交換部1aの伝熱管2の配列方向31aは、第2熱交換部1bの伝熱管2の配列方向31bに対し、角度θだけ傾いている。図2に示される熱交換器100は、例えばそれぞれの伝熱管2が、各フィン4に形成された貫通孔又は切り欠きに挿入され、伝熱管2の外周がフィン4に接触するよう溶接等により接合されたものである。図1に示される熱交換器1は、例えば図2に示される平板状の熱交換器100から形成することができる。
平板状の熱交換器100の伝熱管2の配列方向31に対して、角度θ分傾けた曲げ位置L1に沿って曲げ加工が行われる。例えば曲げ位置L1が、図2に示されるR1方向へ傾けて設定された場合、第1熱交換部1aとなる部分では底部100eより上部の長さが長く、第2熱交換部1bとなる部分は底部100eより上部の長さが短くなる。そして曲げ位置L1が角部1cになる。なお、角度θは、例えば結露水などの転落角、及び通風抵抗等に基づいて決定されればよい。
熱交換器1は、筐体9の底板6に設置される。このとき、第1熱交換部1aの伝熱管2の配列方向31aも第2熱交換部1bの伝熱管の配列方向31bも、鉛直方向(矢印Z方向)に対して傾斜して設置される。第2熱交換部1bは、室外機10の上下方向(矢印Z方向)において、上側が下側より筐体9の背面に傾く。第2熱交換部1bに生じた結露水等は、図1に矢印で示される滑落方向11に沿って排水される。具体的には、伝熱管2の結露水等が筐体9の背面側に向かって伝熱管2の外周を滑水し、伝熱管2の後方側の端部で、筐体9の底面9aへ向かって落下又はフィン4を伝って下方へ移動する。一方、第1熱交換部1aは、下側が上側より室外機10の内側へ傾く。そのため、第1熱交換部1aに生じた結露水等は、室外機10の内側へ向かって滑水し、伝熱管2の前方側の端部で、筐体9の底面9aへ向かって落下又はフィン4を伝って下方へ移動する。
図3は、図1の熱交換器の下部周辺を示す模式図である。図3の室外機10は、第2熱交換部1bと底板6との間に緩衝材5を有する。緩衝材5は、例えば第2熱交換部1bと底板6とを電気的に絶縁する絶縁材で構成されている。緩衝材5は、角度θの傾斜した傾斜面5aを有し、傾斜面5a上に第2熱交換部1bの底部1eが接触する。
図1に示される熱交換器1では、第1熱交換部1aと第2熱交換部1bとは、一方が筐体9側へ傾くと他方は筐体9内側へ傾いている。そのため、後傾している第2熱交換部1bの下部には、緩衝材5は、筐体9の背面側にかけて傾斜面5aの高さが低くなるように配置される。一方、前傾している第1熱交換部1aの下部には、緩衝材5は、筐体9の側面側にかけて傾斜面5aの高さが高くなるように配置される。このように、熱交換器1と底板6との間に緩衝材5を設けることにより、熱交換器1が室外機10に安定して設置されるよう構成されている。
(熱交換器の製作装置)
図4Aは、本発明の実施の形態1に係る熱交換器の製作装置を示す概略平面図である。図4Bは、熱交換器の曲げ加工前の状態を示す図4AのA-A断面図である。図4Cは、図4Bの熱交換器の曲げ加工後の状態を示す断面図である。
図4Aは、本発明の実施の形態1に係る熱交換器の製作装置を示す概略平面図である。図4Bは、熱交換器の曲げ加工前の状態を示す図4AのA-A断面図である。図4Cは、図4Bの熱交換器の曲げ加工後の状態を示す断面図である。
熱交換器1の製作装置20は、曲げ冶具21と止め冶具22と曲げ型23等とにより構成される。曲げ冶具21は、例えば固定部21bと、固定部21bとの間に間隙をあけて配置された可動部21aとを備える。可動部21aの固定部21b側には可動軸21cが設けられており、可動軸21cを中心に固定部21b側へ回転する。
止め冶具22は、曲げ冶具21に対する平板状の熱交換器100の位置及び向きを決めるものである。また止め冶具22は、例えば熱交換器100の側面100dを支持する第1止め冶具22aと、底部100eを支持する第2止め冶具22bとにより構成されている。第1止め冶具22a及び第2止め冶具22bは、例えば直角三角形状を有している。第1止め冶具22aは、側面100dを支持する面が可動部21aの可動軸21cに対し角度θ分傾くように、可動部21aにネジ等により固定されている。また第2止め冶具22bは、底部100eを支持する面が可動軸21cの垂直方向に対し角度θ部傾くように、固定部21bにネジ等により固定されている。
曲げ型23は、熱交換器100を挟んで曲げ冶具21と対向する位置に配置され、止め冶具22により位置決めされた熱交換器100を、曲げ冶具21に対して固定するものである。曲げ型23は柱状に形成されており、図4B及び図4Cに示されるように、例えば断面水滴形状を有するものである。つまり、曲げ型23は、曲げ加工時に平板状の熱交換器100に当たり支点になる直線部23aと、直線部23aから円弧状に延び、曲げ加工時の熱交換器100のガイドになるガイド部23bとを有する。
(製作方法)
曲げ加工の際には、まず曲げ冶具21に熱交換器100が設置される。このとき、側面100dが第1止め冶具22aの斜辺部分に支持され、底部100eが第2止め冶具22bの斜辺部分に支持されることで、曲げ位置L1が可動軸21cに沿うように配置される。つまり熱交換器100は、図4Aに示されるように、伝熱管2の配列方向31が可動軸21cからR2方向に角度θ傾いた状態で曲げ冶具21に設置される。曲げ型23は、第1止め冶具22aと第2止め冶具22bとの間隙に沿って熱交換器100上に配置される。このとき曲げ型23は、水滴形状の頂点部が固定部21b側に配置され、ガイド部23bが可動部21a側に配置される。
曲げ加工の際には、まず曲げ冶具21に熱交換器100が設置される。このとき、側面100dが第1止め冶具22aの斜辺部分に支持され、底部100eが第2止め冶具22bの斜辺部分に支持されることで、曲げ位置L1が可動軸21cに沿うように配置される。つまり熱交換器100は、図4Aに示されるように、伝熱管2の配列方向31が可動軸21cからR2方向に角度θ傾いた状態で曲げ冶具21に設置される。曲げ型23は、第1止め冶具22aと第2止め冶具22bとの間隙に沿って熱交換器100上に配置される。このとき曲げ型23は、水滴形状の頂点部が固定部21b側に配置され、ガイド部23bが可動部21a側に配置される。
そして、曲げ型23により熱交換器100が曲げ冶具21に押さえられた状態で、図4Cのように可動部21aが曲げ方向24に可動軸21cを中心に回転することで、熱交換器100はガイド部23bの曲面状の外周に沿うように曲げられて角部1cが形成される。熱交換器100が、伝熱管2の配列方向31から傾いた曲げ位置L1で曲げられるため、各伝熱管2は曲げられる際にねじれて、伝熱管2の配列方向が互いに異なる第1熱交換部1aと第2熱交換部1bとが形成される。なお、金属の曲げ加工ではスプリングバックが起こるため、例えば所定の曲げ角度より多く曲げることで、所定の曲げ角度を実現することができる。
実施の形態1では、熱交換器1は、作動流体が流通する、一方向に配列された複数の伝熱管2と、複数の伝熱管2に接合され、他方向に配列された複数のフィン4とを有する第1熱交換部1aと、複数の伝熱管2と複数のフィン4とを有し、第1熱交換部1aとはフィン4の配列方向が異なるように屈曲した第2熱交換部1bと、を備え、第2熱交換部1bにおける伝熱管2の配列方向31bは、第1熱交換部1aにおける伝熱管2の配列方向31aに対して傾いている。
これにより、熱交換器1は、室外機10に設置されると配列方向31a及び配列方向31bのうち少なくとも一方は傾いた状態となるので、伝熱管2からの排水が促進され、着霜を抑制できる。具体的には、上段の伝熱管2から移動した結露水等が下段の伝熱管2に蓄積することが抑制される。また、一般に室外機の熱交換器では暖房運転時に結露水が発生し、除霜運転中に霜が溶け出て水分が生じるが、熱交換器1はこのような水分を素早く排出できる。その結果、除霜運転時間を短縮し、次運転時の暖房性能の立上りを改善することができる。
また、熱交換器1は、第1熱交換部1aと第2熱交換部1bとは一体構成されており、第1熱交換部1aと第2熱交換部1bとの境界部分である角部1cは、底部1eから上部にわたり一定の曲率を有している。これより角部1cは、平板状の熱交換器100から、柱状の曲げ型等を用いて1回の曲げ加工により形成することができる。したがって、熱交換器1の製作装置20は、L字状の熱交換器を製作する製作装置に第1止め冶具22a及び第2止め冶具22bを設けたものであればよく、従来の熱交換器よりも着霜を抑制した熱交換器1を製作することができる。
また、伝熱管2は、扁平管である。これより、伝熱管2の平らな面が傾斜することで結露水等は平らな面上を滑水して熱交換器1から排出される。したがって、熱交換器1は、円管を用いた場合に比べて熱交換効率を向上させるとともに、扁平管において懸念される霜の形成及び成長を抑えることができる。
また、第1熱交換部1aの底部1eには、第1熱交換部1aにおける伝熱管2の配列方向31aの傾きに応じた傾斜面5aを有する緩衝材5を更に備える。これより、筐体9に配列方向31aが傾いた状態で設置される場合であっても、緩衝材5により第1熱交換部1aの底部1eと底板6との隙間を埋めることで安定して設置することができる。また、緩衝材5は傾斜面5aを備えているので、第1熱交換部1aを高さ方向に持ち上げずに、側方から隙間に緩衝材5を挿入することができる。
また、第2熱交換部1bの底部1eには、第2熱交換部1bにおける伝熱管2の配列方向31bの傾きに応じた傾斜面5aを有する緩衝材5を更に備える。これより、筐体9に配列方向31bが傾いた状態で設置される場合であっても、緩衝材5により安定して設置することができる。また緩衝材5は傾斜面5aを備えているので、第2熱交換部1bを持ち上げずに、隙間に緩衝材5を挿入することができる。
また、緩衝材5は、電気的に絶縁する絶縁材で構成されている。これより、熱交換器1は、室外機10等の底板6に設置された場合に、熱交換器1と底板6との異種金属間に起こる電食等の腐食を緩衝材5により抑制できる。
また、室外機10は、筐体9と、熱交換器1とを備えている。これより室外機10は、着霜を抑制した熱交換器1を備えているので、暖房運転時に暖房能力(特に暖房低温能力)を確保することができる。
また、室外機10において熱交換器1は、筐体9内に、第1熱交換部1aが筐体9の側面に対向し、第2熱交換部1bが筐体9の背面に対向するように設置され、第2熱交換部1bにおける伝熱管2の配列方向31bは、筐体9の背面側へ傾いている。これより、熱交換器1は、室外機10に設置された状態で第2熱交換部1bが後傾した状態となり、熱交換器1で発生した結露水等を筐体9側へ排出できる。したがって、筐体9内部の機器等に熱交換器1からの排水がはねかかることを抑制できる。
また、室外機10において作動流体は、HFC冷媒、HFO冷媒、又はHFC冷媒とHFO冷媒との混合冷媒である。これより、オゾン層を破壊しないとされるこれらの冷媒を用いた室外機10においても、熱交換器1は着霜を抑制して暖房運転時の暖房能力(特に暖房低温能力)を確保することができる。
また熱交換器1の製作装置20は、固定部21bと、固定部21bとの間に間隙を有して配置され、可動軸21cを中心に固定部21b側へ回転する可動部21aとを有し、複数の伝熱管2と複数のフィン4とを有する平板状の熱交換器100が設置される曲げ冶具21と、曲げ冶具21に設けられ、曲げ冶具21に設置された平板状の熱交換器100を伝熱管2の配列方向31が可動軸21cに対して傾くように支持する止め冶具22と、熱交換器1を挟んで曲げ冶具21と対向する位置に配置され、間隙に沿って可動部21a側に曲面状の外周を有する曲げ型23とを備えるものである。これより、例えば止め冶具22を変更することで、従来の曲げ冶具を用いて熱交換器1の構成を実現することができる。
また、熱交換器1の製作方法は、複数の伝熱管2と複数のフィン4とを有する平板状の熱交換器100を、平板状の熱交換器100の伝熱管2の配列方向31に対して傾けた曲げ位置L1で曲げ加工する工程を含む。これより、従来の熱交換器と同様に伝熱管2とフィン4とが接合された熱交換器100から、曲げ位置L1を傾けて曲げ加工することにより、配列方向が異なる2つの面を有する熱交換器1が容易に製作できる。
実施の形態2.
図5は、本発明の実施の形態2に係る空気調和装置の室外機の構成図である。実施の形態2において、実施の形態1と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図5に示される熱交換器101は、図1の熱交換器1と傾斜方向が異なる。
図5は、本発明の実施の形態2に係る空気調和装置の室外機の構成図である。実施の形態2において、実施の形態1と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図5に示される熱交換器101は、図1の熱交換器1と傾斜方向が異なる。
熱交換器101は、筐体9の水平な底板6に設置された状態では、熱交換器1の厚さ方向において第2熱交換部101bは筐体9の内側へ前傾している。そして図5に示されるように、熱交換器101の第2熱交換部101bは、下側が上側より筐体9の背面に近く配置される。したがって、熱交換器101の第2熱交換部101bに生じた結露水等は、図5に矢印で示される滑落方向111に沿って排水される。具体的には、伝熱管2の結露水等が室外機10の内側すなわち図5のファン3側に向かって伝熱管2の外周を滑水し、伝熱管2の前方側の端部で、筐体9の底面9aへ向かって落下又はフィン4を伝って下方へ移動する。一方、第1熱交換部101aは、熱交換器101の厚さ方向において後傾しており、上側が下側より筐体9の側面に近く配置される。そのため、第1熱交換部101aに生じた結露水等は筐体9の側面側へ向かって滑水し、伝熱管2の後方側の端部で、筐体9の底面9aに向かって落下又はフィン4を伝って下方へ移動する。
図5には空気の流れ方向32が矢印で示されている。ファン3の駆動中、室外機10外の空気は筐体9の背面及び側面等から室外機10内に吸い込まれ、吸い込まれた空気は伝熱管2及びフィン4の隙間を通過し、ファン3を通って室外機10外へ吐き出される。また、上述のように、第2熱交換部101bの結露水等は滑落方向111に沿って移動する。そのため、ファン3の駆動で生じる空気の流れによって結露水等の滑水が付勢される。
なお、図2の熱交換器1では、曲げ位置L1は、伝熱管2の配列方向31からR1方向に角度θ傾けて設定されたが、図5の熱交換器101は、曲げ位置をR1方向とは逆向きに角度θ傾けた設定して曲げ加工を行うことで製作できる。
また、熱交換器101は、図4A~図4Cに示される製作装置20において、第1止め冶具22a及び第2止め冶具22bの位置及び向きを曲げ冶具21上で上下に反転させて配置した製作装置により製作できる。この場合、熱交換器101は、伝熱管2の配列方向が可動部21aの可動軸21cから図4AのR2方向とは逆向きに角度θ傾いた状態で曲げ冶具21に設置されて曲げ加工される。また実施の形態2においても、実施の形態1の場合と同様に、熱交換器101と底板6との間に緩衝材5を設けてもよい。この場合、緩衝材5は、熱交換器101の厚さ方向において、傾斜が実施の形態1の場合とは逆向きになるように配置されればよい。
実施の形態2においても、熱交換器101は、第2熱交換部101bにおける伝熱管2の配列方向131bが、第1熱交換部101aにおける伝熱管2の配列方向131aに対して傾いている。
これより、実施の形態2の熱交換器101においても実施の形態1と同様に、排水が促進され、着霜を抑制することができる。具体的には、上段の伝熱管2からの結露水等が下段の伝熱管2に蓄積することが抑制される。また、熱交換器101に生じた結露水等を素早く排出できるので、除霜運転時間を短縮し、次運転時の暖房性能の立上りを改善することができる。
また、室外機10の熱交換器1は、筐体9内に、第1熱交換部1aが筐体9の側面に対向し、第2熱交換部1bが筐体9の背面に対向するように設置され、第2熱交換部101bにおける伝熱管2の配列方向131bは、筐体9の前面側へ傾いている。
これより、結露水等が伝熱管2を下っていく方向に空気が流れているので、結露水等を飛散もしくは滑水を付勢して随時熱交換器1から排出することができる。また、これより霜の成長を抑制でき、暖房連続運転時間を長く保つことができる。
実施の形態3.
図6は、本発明の実施の形態3に係る熱交換器の部分構成図である。図6において、紙面上下方向に伝熱管2の配列方向が沿うように示されている。実施の形態3においても、熱交換器1は、第2熱交換部1bにおける配列方向31bが、第1熱交換部1aにおける配列方向31aに対して傾いており、実施の形態1と同様の効果を有している。なお、実施の形態1と同様の構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
図6は、本発明の実施の形態3に係る熱交換器の部分構成図である。図6において、紙面上下方向に伝熱管2の配列方向が沿うように示されている。実施の形態3においても、熱交換器1は、第2熱交換部1bにおける配列方向31bが、第1熱交換部1aにおける配列方向31aに対して傾いており、実施の形態1と同様の効果を有している。なお、実施の形態1と同様の構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
実施の形態3において、フィン40には溝部41aが形成されている。溝部41aは、表面を凹ませて形成した溝であっても良いし、又は貫通した孔であってもよい。溝部41aは、フィン40と伝熱管2との接合部に沿うように形成されている。具体的には、溝部41aは、熱交換器1の厚さ方向における伝熱管2の端部2bに沿うように設けられている。
熱交換器1が室外機10内に設置されると、筐体9背面に沿って配置された第2熱交換部1bは後傾し、結露水等は滑落方向11へ移動する。そして端部2bに形成された溝部41aでは、排水が毛細管現象により促進される。特に、伝熱管2の端部2a及び端部2bのうち重力方向で下方に位置する端部2bに溝部41aが形成される場合には、伝熱管2を伝い端部2bに移動してきた結露水等が効率よく下方へ導かれる。
なお、溝部41aは、伝熱管2から結露水を誘導し排水する流水路を形成するものであれば、どのような形状でもよい。また、実施の形態3のフィン40は、実施の形態2にも適用することができる。図6では、溝部41aが端部2bの位置に形成された場合を例に説明したが、端部2aの位置だけ、又は、端部2a及び端部2bの位置に設けられてもよい。実施の形態2の熱交換器101のフィン4に溝部41aを形成する場合には、第2熱交換部101bは前傾するため、前方側の端部2aの位置に溝部41aを形成しておくことで、上述した場合と同様の効果を得ることができる。また、熱交換器1が室外機10に設置された状態で、例えば第1熱交換部1aが筐体9側に傾き、かつ第2熱交換部1bが筐体9の内側に傾いている場合には、端部2a及び端部2bの双方の位置に溝部41aをそれぞれ形成しておくことで、第1熱交換部1a及び第2熱交換部1bにおいて排水が促進される。また、第1熱交換部1a及び第2熱交換部1bのうち設置面積が大きい方にて下方に位置する端部に、溝部41aが設けられる構成であってもよい。
実施の形態3において、フィン40には、伝熱管2の端部2a、2bの位置に溝部41aが形成されている。これより溝部41aは、伝熱管2の端部2bに移動してきた結露水等を、毛細管現象により更に端部2bから移動させることができる。そのため溝部41aは、伝熱管2からの排水を促進するとともに、結露水等が端部2bに滞留することによる着霜を抑制できる。
また、溝部41aは、伝熱管2の端部2a、2bのうち、重力方向で下方に位置する端部2bに形成されている。これより熱交換器1は、傾斜していることにより伝熱管2の端部2bに移動してきた結露水等を、溝部41aにより更に端部2bから移動させることができるため、熱交換器1から効率よく排水することができる。
実施の形態4.
図6に基づき、実施の形態4の熱交換器1について説明する。実施の形態4においても、熱交換器1は、第2熱交換部1bにおける配列方向31bが、第1熱交換部1aにおける配列方向31aに対して傾いている。なお、実施の形態4において実施の形態3と同様の構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
図6に基づき、実施の形態4の熱交換器1について説明する。実施の形態4においても、熱交換器1は、第2熱交換部1bにおける配列方向31bが、第1熱交換部1aにおける配列方向31aに対して傾いている。なお、実施の形態4において実施の形態3と同様の構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
実施の形態4では、溝部41aが設けられる領域に着目して説明する。フィン40に形成された溝部41aは、伝熱管2の端部2bに沿わせた円弧状に設けられたものである。溝部41aでは、排水が毛細管現象により促進される。また、重力方向で下方に位置する端部2bに対応して溝部41aが形成されている場合、溝部41aは、伝熱管2を伝い端部2bに移動してきた結露水等を効率よく下方へ導くことができる。特に、溝部41aが端部2bの上側部分に対応して形成されていれば、溝部41aは、室外機10の前後方向(矢印X方向)において下段の伝熱管2の端部2bから離れた位置で結露水等を下方に誘導できる。
実施の形態4において、溝部41aは、伝熱管2の端部2bに沿わせた円弧状に形成されている。これより溝部41aは、伝熱管2の端部2bに移動してきた結露水等を、毛細管現象により更に端部2bから移動させることができる。そのため溝部41bは、伝熱管2からの排水を促進するとともに、結露水等が端部2bに滞留してしまうのを防止することができる。特に溝部41bは円弧状に設けられているので、その曲面により結露水等を下方に導くことができる。
実施の形態5.
図7は、本発明の実施の形態5に係る熱交換器の部分構成図である。実施の形態5においても、熱交換器1は、第2熱交換部1bにおける配列方向31bが、第1熱交換部1aにおける配列方向31aに対して傾いている。なお、実施の形態5において実施の形態3と同様の構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
図7は、本発明の実施の形態5に係る熱交換器の部分構成図である。実施の形態5においても、熱交換器1は、第2熱交換部1bにおける配列方向31bが、第1熱交換部1aにおける配列方向31aに対して傾いている。なお、実施の形態5において実施の形態3と同様の構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
実施の形態5では、溝部41bが設けられる領域に着目して説明する。溝部41bは、複数の伝熱管2の配列方向に直線状に設けられている。このような溝部41bの構造により、熱交換器1は、伝熱管2の形状によらず排水を促進することができる。特に図7に示されるように、溝部41bが、複数の伝熱管2の端部に連続して形成されている場合、上段の伝熱管2から溝部41bを伝って移動した結露水は、下段の伝熱管2からの結露水と合わさることで液滴が大きくなり、重力によって排水され易くなる。
なお、図7に基づき、溝部41bを直線状に加工する構成について説明したが、特にこれに限定されない。溝部41bは、伝熱管2の配列方向に断続的に設けられたものであってもよい。
実施の形態5において、溝部41bは、複数の伝熱管2の配列方向に直線状に形成されている。これより溝部41bは、毛細管現象により伝熱管2から結露水等を移動させるとともに、複数の伝熱管2から移動してきた結露水等を合流させて水滴の質量を増加させることで、重力により排水し易くすることができる。
実施の形態6.
図8は、本発明の実施の形態6に係る熱交換器の部分構成図である。実施の形態6においても、熱交換器1は、第2熱交換部1bにおける配列方向31bが、第1熱交換部1aにおける配列方向31aに対して傾いている。なお、実施の形態6において実施の形態3と同様の構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
図8は、本発明の実施の形態6に係る熱交換器の部分構成図である。実施の形態6においても、熱交換器1は、第2熱交換部1bにおける配列方向31bが、第1熱交換部1aにおける配列方向31aに対して傾いている。なお、実施の形態6において実施の形態3と同様の構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
実施の形態6では、溝部41cが設けられる領域に着目して説明する。溝部41cは、伝熱管2の端部2bに傾斜した直線状に設けられたものである。溝部41cでは、排水が毛細管現象により促進される。また、重力方向で下方に位置する端部2bに対応して溝部41cが形成されている場合、溝部41cは、伝熱管2を伝い端部2bに移動してきた結露水等を効率よく下方へ導くことができる。特に図8に示されるように、溝部41cが端部2bの上側部分に傾斜して設けられた場合には、伝熱管2の端部2bに移動した結露水等は、下方に傾斜した溝部41bにより下方へ誘導される。
実施の形態6において、溝部41cは、伝熱管2の端部2bに傾斜した直線状に形成されている。これより溝部41cは、伝熱管2の端部2bに移動してきた結露水等を、毛細管現象により更に端部2bから移動させることができる。そのため溝部41cは、伝熱管2からの排水を促進するとともに、結露水等が端部2bに滞留してしまうのを防止することができる。特に溝部41cは傾斜した直線状に設けられているので、その傾斜により結露水等を下方に導くことができる。
実施の形態7.
図9は、本発明の実施の形態7に係る熱交換器の部分構成図である。実施の形態7においても、熱交換器1は、第2熱交換部1bにおける配列方向31bが、第1熱交換部1aにおける配列方向31aに対して傾いている。なお、実施の形態7において実施の形態3と同様の構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
図9は、本発明の実施の形態7に係る熱交換器の部分構成図である。実施の形態7においても、熱交換器1は、第2熱交換部1bにおける配列方向31bが、第1熱交換部1aにおける配列方向31aに対して傾いている。なお、実施の形態7において実施の形態3と同様の構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
実施の形態7では、溝部41dが設けられる領域に着目して説明する。溝部41dは、伝熱管2の端部2bに沿わせたL字状に設けられたものである。溝部41dでは、排水が毛細管現象により促進される。また、重力方向で下方に位置する端部2bに対応して溝部41dが形成されている場合、溝部41dは、伝熱管2を伝い端部2bに移動してきた結露水等を効率よく下方へ導くことができる。特に図9に示されるように、溝部41dが、端部2bの上側部分に直角に曲折する角を有している場合、水切れを良くし、排水を更に促進することができる。
なお、溝部41dが曲折する回数は1回に限定されず、2回以上であっても良い。また、図9ではL字状の溝部41dの一辺が伝熱管2の配列方向に対し垂直方向に設けられているが、特にこれに限定されない。
実施の形態7においては、溝部41dは、伝熱管2の端部2bにL字状に形成されている。これより溝部41dは、伝熱管2の端部2bに移動してきた結露水等を、毛細管現象により更に端部2bから移動させることができる。そのため溝部41dは、伝熱管2からの排水を促進するとともに、結露水等が端部2bに滞留してしまうのを防止することができる。特に溝部41dは角を有するL字状に設けられているので水切れを良くすることができる。
実施の形態8.
図10は、本発明の実施の形態8に係る熱交換器の部分構成図である。実施の形態8においても、熱交換器1は、第2熱交換部1bにおける配列方向31bが、第1熱交換部1aにおける配列方向31aに対して傾いている。なお、実施の形態6において実施の形態3と同様の構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
図10は、本発明の実施の形態8に係る熱交換器の部分構成図である。実施の形態8においても、熱交換器1は、第2熱交換部1bにおける配列方向31bが、第1熱交換部1aにおける配列方向31aに対して傾いている。なお、実施の形態6において実施の形態3と同様の構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
実施の形態8では、溝部41eが設けられる領域に着目して説明する。溝部41eは、伝熱管2の端部2bに沿わせて鈍角に曲折させて設けられている。溝部41eでは、排水が毛細管現象により促進される。また、重力方向で下方に位置する端部2bに対応して溝部41eが形成されている場合、溝部41eは、伝熱管2を伝い端部2bに移動してきた結露水等を効率よく下方へ導くことができる。特に図10に示される溝部41eは、実施の形態7の溝部41dと同様に曲折する角を有しているので水切れを良くすることができる。また溝部41eは、曲折の角度を、第1熱交換部1a又は第2熱交換部1bの傾き角度に対して排水しやすい方向に設定することができ、排水性を更に向上させることができる。例えば溝部41eの曲折角度を直角より角度θ分大きく形成した場合、熱交換器1が設置された状態で溝部41eの一辺が鉛直方向となるように構成することができる。
なお、図10には溝部41eにおいて曲折回数を1回にした場合が示されているが、曲折回数は2回以上であっても良い。また、溝部41eの他方の一辺は、伝熱管2の配列方向に対し垂直方向でなくともよい。
実施の形態8において、溝部41eは、伝熱管2の端部2bに沿わせたL字状に形成されている。これより、伝熱管2の端部2bに移動してきた結露水等を、毛細管現象により更に端部2bから移動させることができる。そのため溝部41eは、伝熱管2からの排水を促進するとともに、結露水等が端部2bに滞留してしまうのを防止することができる。特に溝部41eは鈍角に曲折されたL字状に設けられている場合、水切れを改善するとともに、熱交換器1の傾斜角度θに応じた曲折角度に設定して更に排水性を向上させることができる。
なお、本発明の実施の形態は上記実施の形態に限定されず、種々の変更を行うことができる。例えば、曲げ加工は、複数のフィン4と複数の伝熱管2とに加え、伝熱管2へ作動流体を流入させる流入側分配器と、伝熱管2から作動流体を流出させる流出側分配器等とが組まれて一体化された熱交換器に対して実施されてもよい。
また、熱交換器1、101の形状はL字状のものに限定されない。熱交換器1、101は、例えば3つの熱交換部を有するU字状のものであって、室外機10の両側面と背面とに3つの熱交換部がそれぞれ対向して配置されるものであってもよい。U字状の熱交換器は、例えば中央の第2熱交換部について対称にすることができる。そして室外機10に設置された状態では、例えばU字状の熱交換器の背面側の第2熱交換部は後傾し、側面側の2つの第1熱交換部はそれぞれ前傾する。
また、第1熱交換部1a及び第2熱交換部1bが一体である場合について説明したが、別体として構成されてもよい。
1,100,101 熱交換器、1a,101a 第1熱交換部、1b,101b 第2熱交換部、1c 角部、1e,100e 底部、100d 側面、2 伝熱管、2a,2b 端部、3 ファン、4,40 フィン、41a~41e 溝部、5 緩衝材、5a 傾斜面、6 底板、9 筐体、9a 筐体の底面、10 室外機、11,111 滑落方向、20 製作装置、21 曲げ冶具、21a 可動部、21b 固定部、21c 可動軸、22 止め冶具、22a 第1止め冶具、22b 第2止め冶具、23 曲げ型、23a 直線部、23b ガイド部、24 曲げ方向、31,31a,31b,131a,131b (伝熱管の)配列方向、32 空気の流れ方向、L0,L1 曲げ位置、R1,R2 方向、θ 角度。
Claims (18)
- 作動流体が流通する、一方向に配列された複数の伝熱管と、複数の前記伝熱管に接合され、他方向に配列された複数のフィンとを有する第1熱交換部と、
複数の前記伝熱管と複数のフィンとを有し、前記第1熱交換部とは前記フィンの配列方向が異なるように屈曲した第2熱交換部と、を備え、
前記第2熱交換部における前記伝熱管の配列方向は、前記第1熱交換部における前記伝熱管の配列方向に対して傾いている
熱交換器。 - 前記第1熱交換部と前記第2熱交換部とは一体構成されており、前記第1熱交換部と前記第2熱交換部との境界部分である角部は、底部から上部にわたり一定の曲率を有する
請求項1記載の熱交換器。 - 前記伝熱管は、扁平管である請求項1又は2記載の熱交換器。
- 前記フィンには、前記伝熱管の端部の位置に溝部が形成されている請求項1~3のいずれか一項記載の熱交換器。
- 前記溝部は、前記伝熱管の前記端部に沿わせた円弧状に形成されている請求項4記載の熱交換器。
- 前記溝部は、前記伝熱管の前記端部に傾斜した直線状に形成されている請求項4記載の熱交換器。
- 前記溝部は、前記伝熱管の前記端部にL字状に形成されている請求項4記載の熱交換器。
- 前記溝部は、前記伝熱管の配列方向に直線状に形成されている請求項4記載の熱交換器。
- 前記溝部は、前記伝熱管の前記端部のうち、重力方向で下方に位置する端部に形成されている請求項4~8のいずれか一項記載の熱交換器。
- 前記第1熱交換部の底部に設けられ、前記第1熱交換部における前記伝熱管の配列方向の傾きに応じた傾斜面を有する緩衝材を更に備える請求項1~9のいずれか一項記載の熱交換器。
- 前記第2熱交換部の底部に設けられ、前記第2熱交換部における前記伝熱管の配列方向の傾きに応じた傾斜面を有する緩衝材を更に備える請求項1~10のいずれか一項記載の熱交換器。
- 前記緩衝材は、電気的に絶縁する絶縁材で構成される請求項10又は11記載の熱交換器。
- 筐体と、
前記筐体に設置される請求項1~12のいずれか一項記載の熱交換器と、を備える
室外機。 - 前記熱交換器は、前記筐体内に、前記第1熱交換部が前記筐体の側面に対向し、前記第2熱交換部が前記筐体の背面に対向するように設置され、
前記第2熱交換部における前記伝熱管の配列方向は、前記筐体の背面側へ傾いている請求項13記載の室外機。 - 前記熱交換器は、前記筐体内に、前記第1熱交換部が前記筐体の側面に対向し、前記第2熱交換部が前記筐体の背面に対向するように設置され、
前記第2熱交換部における前記伝熱管の配列方向は、前記筐体の前面側へ傾いている請求項13記載の室外機。 - 前記作動流体は、HFC冷媒、HFO冷媒、又はHFC冷媒とHFO冷媒との混合冷媒である請求項13~15のいずれか一項記載の室外機。
- 請求項1~12のいずれか一項記載の熱交換器の製作装置であって、
固定部と、前記固定部との間に間隙を有して配置され、可動軸を中心に前記固定部側へ回転する可動部とを有し、複数の前記伝熱管と複数の前記フィンとを有する平板状の熱交換器が設置される曲げ冶具と、
前記曲げ冶具に設けられ、前記曲げ冶具に設置された前記平板状の熱交換器を前記伝熱管の配列方向が前記可動軸に対して傾くように支持する止め冶具と、
前記熱交換器を挟んで前記曲げ冶具と対向する位置に配置され、前記間隙に沿って前記可動部側に曲面状の外周を有する曲げ型と、を備える
熱交換器の製作装置。 - 請求項1~12のいずれか一項記載の熱交換器の製作方法であって、
複数の前記伝熱管と複数の前記フィンとを有する平板状の熱交換器を、前記平板状の熱交換器の前記伝熱管の配列方向に対して傾けた曲げ位置で曲げ加工する工程を含む
熱交換器の製作方法。
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