JP5191817B2 - Heat exchanger unit and air conditioner equipped with the same - Google Patents
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Description
本発明は空気調和機等に用いられる熱交換器ユニットに関する。 The present invention relates to a heat exchanger unit used in an air conditioner or the like.
空気調和機等に用いられる熱交換器には、フィンアンドチューブタイプ、パラレルフロータイプ、サーペンタインタイプといった種類のものがある。フィンアンドチューブタイプは、多数の平行するフィンを1本または複数本のチューブが蛇行しつつ貫通する形のものであって、一般的に良く用いられている。パラレルフロータイプは、2本のヘッダパイプの間に複数の扁平チューブを配置して扁平チューブ内部の冷媒通路をヘッダパイプの内部に連通させるとともに、扁平チューブ間にコルゲートフィン等のフィンを配置したものである。サーペンタインタイプは、2本のヘッダパイプの間に扁平チューブを配置するところまではパラレルフロータイプと同じであるが、扁平チューブの数が1本であり、この1本の扁平チューブが蛇行し、蛇行する扁平チューブの間にコルゲートフィン等のフィンが配置されている。フィンアンドチューブタイプの例は特許文献1に見ることができ、パラレルフロータイプとサーペンタインタイプの例は特許文献2に見ることができる。
There are various types of heat exchangers used in air conditioners, such as fin and tube type, parallel flow type, and serpentine type. The fin-and-tube type has a shape in which one or a plurality of tubes meander through a large number of parallel fins while meandering, and is commonly used. In the parallel flow type, a plurality of flat tubes are arranged between two header pipes so that a refrigerant passage inside the flat tubes communicates with the inside of the header pipe, and fins such as corrugated fins are arranged between the flat tubes. It is. The serpentine type is the same as the parallel flow type until the flat tube is placed between the two header pipes. However, the number of flat tubes is one, and this single flat tube meanders, meandering. Fins such as corrugated fins are arranged between the flat tubes. An example of the fin and tube type can be found in
熱交換器ユニットでは、熱交換量を多くするため、複数の熱交換器を前後して通風路中に配置するということもしばしば行われる。特許文献1にはフィンアンドチューブタイプの熱交換器を前後して複数列配置する構成が記載されている。特許文献2にはパラレルフロータイプやサーペンタインタイプの熱交換器を2台以上平行に配置する構成が記載されている。
上記した熱交換器は、凝縮器としても蒸発器としても使用できる。ヒートポンプ式空気調和機にあっては、室外機の熱交換器が、冷房時には凝縮器として用いられ、暖房時には蒸発器として用いられることになる。熱交換器が蒸発器として用いられ、外気温が低温の場合、チューブ内を外気温より低温の冷媒が流れ、チューブやフィンの表面温度が0℃以下に低下する。これにより、空気中の水分がチューブやフィンの表面に霜となって付着するという現象(着霜現象)が起きる。着霜が生じるとチューブやフィンから空気への冷熱伝達が悪くなり、また着霜による目詰まりでフィンの間隔が狭められて空気が流れにくくなるので、熱交換効率が低下する。このため、時々は蒸発器と凝縮器の役割を逆転する除霜運転が行われ、霜が溶かされる。 The heat exchanger described above can be used both as a condenser and as an evaporator. In the heat pump type air conditioner, the heat exchanger of the outdoor unit is used as a condenser during cooling, and is used as an evaporator during heating. When the heat exchanger is used as an evaporator and the outside air temperature is low, a refrigerant having a temperature lower than the outside air flows in the tube, and the surface temperature of the tube and the fin is lowered to 0 ° C. or less. Thereby, the phenomenon (frosting phenomenon) that the water | moisture content in air adheres as a frost on the surface of a tube or a fin occurs. When frost formation occurs, the transfer of cold heat from the tubes and fins to the air deteriorates, and the gap between the fins is narrowed due to clogging due to frost formation, making it difficult for the air to flow, so the heat exchange efficiency decreases. For this reason, the defrost operation which reverses the role of an evaporator and a condenser is performed from time to time, and frost is melted.
霜が溶けた水、すなわち除霜水がチューブやフィンに付着したままであると、除霜運転から通常運転に戻ったときにそれが結氷し、熱交換効率を低下させてしまう。従って除霜水は速やかに排水する必要がある。 If the water in which the frost is melted, that is, the defrosted water remains attached to the tubes and the fins, it freezes when returning from the defrosting operation to the normal operation, thereby reducing the heat exchange efficiency. Therefore, it is necessary to drain defrost water promptly.
また、空気調和機の室内機では、冷房運転の際に室内空気との熱交換で熱交換器に結露が生じる。空気調和機の室外機では、暖房運転の際に室外空気との熱交換で熱交換器に結露が生じる。結露水も、空気流通路の断面積を狭めて熱交換性能を低下させる原因となるので、速やかに排水する必要がある。 Further, in an indoor unit of an air conditioner, condensation occurs in the heat exchanger due to heat exchange with room air during cooling operation. In an outdoor unit of an air conditioner, condensation occurs in the heat exchanger due to heat exchange with outdoor air during heating operation. Condensed water also reduces the heat exchange performance by narrowing the cross-sectional area of the air flow passage, so it must be drained quickly.
パラレルフロータイプやサーペンタインタイプの熱交換器は、熱交換効率は高いが、除霜水や結露水の排水という点で問題を抱える。すなわちこれらの熱交換器では、コルゲートフィンの間に水の表面張力で水の膜が張る、いわゆるブリッジ現象が生じやすい。つまり、水がコルゲートフィンの端まで垂れて来ても、そこに膜を張るのみで、滴下に至らない。ブリッジ現象が生じないよう、コルゲートフィンの山−谷ピッチを大きくしたとすれば、コルゲートフィンの放熱面積が減少し、熱交換性能の低下を招く。 Parallel flow type and serpentine type heat exchangers have high heat exchange efficiency, but have problems in terms of drainage of defrost water and condensed water. That is, in these heat exchangers, a so-called bridge phenomenon in which a water film is stretched between corrugated fins by the surface tension of water is likely to occur. That is, even if water hangs down to the end of the corrugated fin, only a film is stretched on the corrugated fin, and dripping does not occur. If the peak-to-valley pitch of the corrugated fins is increased so that the bridging phenomenon does not occur, the heat dissipation area of the corrugated fins is reduced and the heat exchange performance is lowered.
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、結露現象や着霜現象、また除霜行為によってパラレルフロータイプやサーペンタインタイプの熱交換器の熱交換性能が低下することを防ぎ、これらの熱交換器の特徴である熱交換効率の高さが十分に発揮されるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and prevents the heat exchange performance of parallel flow type or serpentine type heat exchangers from being deteriorated due to condensation, frost formation, or defrosting action. It aims at making high heat exchange efficiency which is the feature of an exchanger fully exhibited.
上記目的を達成するために本発明は、フィンアンドチューブタイプの第1の熱交換器と、パラレルフロータイプまたはサーペンタインタイプの第2の熱交換器を備え、送風機が生成する気流中に、前記第1の熱交換器を風上側、前記第2の熱交換器を風下側とする形で配置される熱交換器ユニットであることを特徴としている。 In order to achieve the above object, the present invention includes a fin-and-tube type first heat exchanger and a parallel flow type or serpentine type second heat exchanger, and the air flow generated by a blower includes the first heat exchanger. The heat exchanger unit is arranged such that one heat exchanger is on the leeward side and the second heat exchanger is on the leeward side.
空気中の水分による結露現象や着霜現象は、風下側の第2の熱交換器よりも風上側の第1の熱交換器においてより多く起きる。つまり第1の熱交換器が結露や着霜の多くを引き受け、その分だけ第2の熱交換器の結露や着霜は軽減されることになる。このため、パラレルフロータイプまたはサーペンタインタイプの第2の熱交換器は、それを特徴づけている熱交換効率の高さをそれほど低下させずに済む。また、第2の熱交換器に留まる水の量が少ないから、ブリッジ現象も大きな問題とはならない。 Condensation or frosting due to moisture in the air occurs more frequently in the first heat exchanger on the windward side than on the second heat exchanger on the leeward side. That is, the first heat exchanger accepts most of condensation and frost formation, and the condensation and frost formation of the second heat exchanger are reduced accordingly. For this reason, the second heat exchanger of the parallel flow type or the serpentine type does not need to significantly reduce the high heat exchange efficiency that characterizes the second heat exchanger. In addition, since the amount of water remaining in the second heat exchanger is small, the bridge phenomenon is not a big problem.
一方で第1の熱交換器はフィンアンドチューブタイプなので、着霜が悪影響を及ぼし始めるまでの時間がパラレルフロータイプやサーペンタインタイプに比べて長い。またパラレルフロータイプやサーペンタインタイプに比べて排水性が良いから、結露した水が溜まりにくく、着霜したとしても除霜運転すれば除霜水として簡単に流し去ることができる。つまり結露や着霜が発生したとしても、その量が多くても、悪影響を軽微にとどめることができる。 On the other hand, since the 1st heat exchanger is a fin and tube type, time until frost begins to exert a bad influence is long compared with a parallel flow type and a serpentine type. In addition, since it has better drainage than the parallel flow type or serpentine type, it is difficult for condensed water to accumulate, and even if it forms frost, it can be easily washed away as defrosted water by defrosting operation. That is, even if dew condensation or frost formation occurs, even if the amount is large, adverse effects can be minimized.
また、熱交換器ユニットを凝縮器として使用する場合、冷媒を飽和温度以下の過冷却状態にするとエンタルピー差がとれて能力が上がるが、パラレルフロータイプは過冷却状態では温度効率がフィンアンドチューブタイプに比べ低下する。フィンアンドチューブタイプでは温度効率の低下がパラレルフロータイプに比べ小さく、効率的に過冷却をとれる。すなわち凝縮性能を引き出すことができる。 Also, when using the heat exchanger unit as a condenser, if the refrigerant is brought into a supercooled state below the saturation temperature, the enthalpy difference will be taken and the capacity will be improved. Compared to The fin-and-tube type has a lower temperature efficiency than the parallel flow type, and can be efficiently supercooled. That is, the condensation performance can be extracted.
このように、フィンアンドチューブタイプの熱交換器とパラレルフロータイプまたはサーペンタインタイプの熱交換器は異なる特性を有し、その特性が互いに補完し合うので、結露や着霜に強い上、熱交換効率も高い熱交換器ユニットとすることができる。 In this way, fin-and-tube type heat exchangers and parallel flow type or serpentine type heat exchangers have different characteristics, and these characteristics complement each other, so they are resistant to condensation and frost formation, and heat exchange efficiency Can also be a high heat exchanger unit.
上記構成の熱交換器ユニットにおいて、前記第1の熱交換器のフィン素材金属と前記第2の熱交換器の素材金属を同一種類とすることが好ましい。 In the heat exchanger unit configured as described above, it is preferable that the fin material metal of the first heat exchanger and the material metal of the second heat exchanger are the same type.
フィンアンドチューブタイプの第1の熱交換器を風上側に配置し、パラレルフロータイプまたはサーペンタインタイプの第2の熱交換器を風下側に配置する形で熱交換器ユニットを構成すると、第1の熱交換器のフィンと第2の熱交換器との間で接触が生じる可能性が高い。接触を生じる可能性のあるもの同士を同一種類の素材金属で形成しておけば、万一接触が生じたとしても、異種金属の接触による腐食といった問題は生じない。つまり接触を気にすることなく第1の熱交換器と第2の熱交換器を近接配置することができるので、熱交換器ユニットのコンパクト化設計が容易になる。 When the heat exchanger unit is configured in such a manner that the fin and tube type first heat exchanger is arranged on the leeward side and the parallel flow type or serpentine type second heat exchanger is arranged on the leeward side, Contact is likely to occur between the fins of the heat exchanger and the second heat exchanger. If materials that may cause contact are formed of the same type of metal, even if contact occurs, there will be no problem of corrosion due to contact of different metals. That is, since the first heat exchanger and the second heat exchanger can be disposed close to each other without worrying about contact, the heat exchanger unit can be easily designed to be compact.
上記構成の熱交換器ユニットにおいて、前記第1の熱交換器と前記第2の熱交換器の素材金属を同一種類とすることが好ましい。 In the heat exchanger unit configured as described above, it is preferable that the first heat exchanger and the second heat exchanger have the same material.
このような構成にすれば、第1の熱交換器のどの部分が第2の熱交換器に接触したとしても、異種金属の接触による腐食といった問題は生じない。つまり接触を気にすることなく第1の熱交換器と第2の熱交換器を近接配置することができるので、熱交換器ユニットのコンパクト化設計が容易になる。 With such a configuration, no matter which part of the first heat exchanger comes into contact with the second heat exchanger, the problem of corrosion due to the contact of different metals does not occur. That is, since the first heat exchanger and the second heat exchanger can be disposed close to each other without worrying about contact, the heat exchanger unit can be easily designed to be compact.
上記構成の熱交換器ユニットにおいて、蒸発器として使用される場合、前記第1の熱交換器に先に冷媒が流入することが好ましい。 In the heat exchanger unit having the above configuration, when used as an evaporator, it is preferable that the refrigerant first flows into the first heat exchanger.
このような構成にすれば、第1の熱交換器による熱交換量が多くなるので、第1の熱交換器により多く着霜させることができ、第2の熱交換器の着霜を低減することができる。 With such a configuration, the amount of heat exchange by the first heat exchanger increases, so that more frost can be formed in the first heat exchanger, and frost formation in the second heat exchanger is reduced. be able to.
また本発明は、上記構成の熱交換器ユニットを空気調和機の室外機の熱交換器ユニットとして用いたことを特徴としている。 Further, the present invention is characterized in that the heat exchanger unit having the above configuration is used as a heat exchanger unit of an outdoor unit of an air conditioner.
この構成によると、結露や着霜に強く、熱交換効率も高い空気調和機を得ることができる。 According to this configuration, an air conditioner that is resistant to condensation and frost formation and has high heat exchange efficiency can be obtained.
本発明によると、フィンアンドチューブタイプの熱交換器の特性とパラレルフロータイプまたはサーペンタインタイプの熱交換器の特性が補完し合う形にして、結露や着霜に強く、熱交換効率も高い熱交換器ユニットを得ることができる。また、結露や着霜に強く、熱交換効率も高い空気調和機を得ることができる。 According to the present invention, heat exchange with high heat exchange efficiency is achieved, with the characteristics of fin-and-tube heat exchangers complementing the characteristics of parallel flow type or serpentine type heat exchangers, which is resistant to condensation and frost formation. Unit can be obtained. In addition, an air conditioner that is resistant to condensation and frost formation and has high heat exchange efficiency can be obtained.
以下本発明の第1実施形態を図1及び図2に基づき説明する。図1は熱交換器ユニットの側面図にして、第2の熱交換器のみ断面図で示したもの、図2は熱交換器ユニットの模式的概略構成図である。なお図1でも図2でも、紙面の上側が熱交換器ユニットの上側である。 A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a side view of the heat exchanger unit, in which only the second heat exchanger is shown in a sectional view, and FIG. 2 is a schematic schematic configuration diagram of the heat exchanger unit. In both FIG. 1 and FIG. 2, the upper side of the drawing is the upper side of the heat exchanger unit.
熱交換器ユニット1は、第1の熱交換器10と第2の熱交換器20により構成される。第1の熱交換器10は図示しない送風機が生成する気流(図1の矢印が気流を表す)の中で風上側に配置され、第2の熱交換器20は第1の熱交換器10に前後する形で風下側に配置される。第1の熱交換器10と第2の熱交換器20は互いに平行である。
The
第1の熱交換器10はフィンアンドチューブタイプであり、矩形のフィン11を多数、それぞれの長手方向が上下方向に整列するように平行に配置し、この多数のフィンを水平方向に貫通する形で、蛇行形状のチューブ12を配置したものである。蒸発器として用いる場合、チューブ12の上の方の端に設けられたポート13が冷媒流入口となり、下の方の端に設けられたポート14が冷媒流出口となる。凝縮器として用いる場合、冷媒は逆に流れるので、チューブ12の下の方のポート14が冷媒流入口となり、上の方のポート13が冷媒流出口となる。しかしながら、蒸発器として用いる場合にチューブ12の下の方のポート14が冷媒流入口で上の方のポート13が冷媒流出口であったとしても、また凝縮器として用いる場合にチューブ12の上の方のポート13が冷媒流入口で下の方のポート14が冷媒流出口であったとしても、格別の支障はない。
The
フィン11とチューブ12は、フィン11の穴にチューブ12を通した後、チューブ12を内側から押し拡げる拡管処理を行って圧着する。フィン11もチューブ12も熱伝導の良い金属、例えばアルミニウムからなる。なお、チューブ12が銅でフィン11がアルミニウムという構成であってもよい。
The
第2の熱交換器20はパラレルフロータイプである。第2の熱交換器20は、2本の水平なヘッダパイプ21、22を上下に間隔を置いて平行に配置し、ヘッダパイプ21、22の間に垂直な扁平チューブ23を所定ピッチで複数配置したものである。扁平チューブ23はアルミニウム等熱伝導の良い金属を押出成型した細長い成型品であり、内部には冷媒を流通させる冷媒通路24が形成されている。扁平チューブ23は押出成型方向を垂直にする形で配置されるので、冷媒通路24の冷媒流通方向も垂直になる。冷媒通路24は断面形状及び断面面積の等しいものが図2の奥行き方向に複数個並び、そのため扁平チューブ23はハーモニカのような断面を呈している。各冷媒通路24はヘッダパイプ21、22の内部に連通する。
The
扁平チューブ23同士の間にはコルゲートフィン25が配置される。ヘッダパイプ21、22と扁平チューブ23、及び扁平チューブ23とコルゲートフィン25はそれぞれロウ付けまたは溶着により固定される。扁平チューブ23の他、ヘッダパイプ21、22及びコルゲートフィン25もアルミニウム等熱伝導の良い金属からなる。
上側のヘッダパイプ21の一端には、冷媒流入口または冷媒流出口として用いられるポート26が設けられる。下側のヘッダパイプ22の一端には、冷媒流出口または冷媒流入口として用いられるポート27が、ポート26と対角をなす位置に設けられている。
A
ヘッダパイプ21、22の間に多数の扁平チューブ23を設け、扁平チューブ23間にコルゲートフィン25を設けた構造であるから、第2の熱交換器20の放熱(吸熱)面積は大きく、効率的に熱交換を行うことができる。また、第1の熱交換器10では拡管したチューブ12とフィン11との間に隙間が残り、この隙間が抵抗となって熱交換効率が上がらないことがあるが、第2の熱交換器20では、扁平チューブ23とコルゲートフィン25とはロウ付けまたは溶着で固定されるため、それらの間に隙間が生じない。このことも、第1の熱交換器10に比べて熱交換効率が向上する要因となっている。
Since many
第2の熱交換器20は、蒸発器として用いられる場合、下側のヘッダパイプ22のポート27が冷媒流入口となり、上側のヘッダパイプ21のポート26が冷媒流出口となる。凝縮器として用いられる場合、冷媒の流れは逆になるので、上側のヘッダパイプ21のポート26が冷媒流入口となり、下側のヘッダパイプ22のポート27が冷媒流出口となる。しかしながら、蒸発器として用いられる場合に上側のヘッダパイプ21のポート26が冷媒流入口となり、下側のヘッダパイプ22のポート27が冷媒流出口となる構成であっても、また凝縮器として用いられる場合に下側のヘッダパイプ22のポート27が冷媒流入口となり、上側のヘッダパイプ21のポート26が冷媒流出口となる構成であっても、大きな支障が生じるということはない。
When the
第1の熱交換器10のポート14(冷媒流出口)は第2の熱交換器20のポート27(冷媒流入口)に接続される。これにより、第1の熱交換器10のポート13(冷媒流入口)から始まって第2の熱交換器のポート26(冷媒流出口)まで続く、1個の連続した冷媒流路が形成されることになる。
The port 14 (refrigerant outlet) of the
熱交換器ユニット1を蒸発器として用い、ポート13(冷媒流入口)からポート26(冷媒流出口)へと低温の冷媒を流すと、空気中の水分が表面に結露し、霜を生じる。結露現象や着霜現象は、風下側の第2の熱交換器20よりも風上側の第1の熱交換器10においてより多く起きるので、第1の熱交換器10が結露や着霜の多くを引き受け、その分だけ第2の熱交換器20の結露や着霜は軽減されることになる。このため、パラレルフロータイプの第2の熱交換器20は、特徴となっている熱交換効率の高さをそれほど低下させずに済む。また、第2の熱交換器20に留まる水の量が少ないから、ブリッジ現象も大きな問題とはならない。
When the
フィンアンドチューブタイプの第1の熱交換器10は、着霜が悪影響を及ぼし始めるまでの時間が第2の熱交換器20に比べて長い。また第2の熱交換器20に比べて排水性が良いから、結露した水が溜まりにくく、着霜したとしても除霜運転すれば除霜水として簡単に流し去ることができる。つまり結露や着霜が発生したとしても、その量が多くても、悪影響を軽微にとどめることができる。
In the fin-and-tube type
また、熱交換器ユニット1を凝縮器として使用する場合、冷媒は、ポート26(冷媒流入口)からポート13(冷媒流出口)へと流れる。冷媒を飽和温度以下の過冷却状態まで冷却すると、エンタルピー差がとれて能力が上がる。第1の熱交換器10で過冷却状態にすることにより、凝縮性能を引き出すことができる。
Further, when the
このように、第1実施形態の熱交換器ユニット1では、フィンアンドチューブタイプの第1の熱交換器10とパラレルフロータイプの第2の熱交換器20の特性が互いに補完し合い、結露や着霜に強い上、熱交換効率も高い熱交換器ユニット1を得ることができる。
Thus, in the
第1の熱交換器10と第2の熱交換器20の素材金属を同一種類としておけば、例えば素材金属を両方ともアルミニウムとしておけば、第1の熱交換器10と第2の熱交換器20が接触したとしても、異種金属の接触による腐食といった問題は生じないので、接触を気にすることなく第1の熱交換器10と第2の熱交換器20を近接配置することができ、熱交換器ユニット1のコンパクト化設計が容易になる。
If the material metal of the
なお、第1の熱交換器10の中でもフィン11が特に第2の熱交換器20と接触する可能性が高いので、少なくともフィン11だけでも第2の熱交換器20と同一種類の素材金属で形成しておくのがよい。もちろん、第1の熱交換器10の全体を第2の熱交換器20と同一種類の素材金属で形成しておけば、第1の熱交換器10のどの部分が第2の熱交換器20に接触するかということを気にする必要もなくなる。
In addition, since it is highly likely that the
第1実施形態では、フィンアンドチューブタイプの第1の熱交換器10のチューブ12は1本であるものとしたが、平行して蛇行する複数本のチューブ12を備え、各チューブ12に分流器で分流した冷媒を流し、各チューブ12の出口のところで冷媒を合流させて流出させる構成のものを用いることとしてもよい。
In the first embodiment, the number of the
第1の熱交換器10と第2の熱交換器20は1個の連続した冷媒流路を形成するように直列接続されているが、並列接続とする構成も可能である。その構成を第2実施形態として図3に示す。
Although the
第2実施形態における第1の熱交換器10は、チューブ12の下の方のポート14が冷媒流入口となり、上の方のポート13が冷媒流出口となる。第2の熱交換器20は、下側のヘッダパイプ22のポート27が冷媒流入口となり、上側のヘッダパイプ21のポート26が冷媒流出口となる。なおポート26は、ポート27と対角をなす位置ではなく、ポート27と同じ側に設けられている。そしてポート14、27は共通の冷媒流入口28に接続され、ポート13、26は共通の冷媒流出口29に接続されている。
In the
第2実施形態の熱交換器ユニット1では、冷媒流入口28から流入した冷媒はポート14とポート27に分流し、第1の熱交換器10と第2の熱交換器20をそれぞれ流れた後、冷媒流出口29のところで合流して流出することになる。なお言うまでもなく、第1の熱交換器10は風上側に位置し、第2の熱交換器20は風下側に位置するものである。
In the
第2実施形態の冷媒流入口28と冷媒流出口29の配置は一例であり、これに限定されるものではない。例えば上方のポート13、26に対して冷媒流入口28を設け、下方のポート14、27に対して冷媒流出口29を設けることも可能である。また、ポート13とポート27、ポート14とポート26をそれぞれクロス接続しておき、そのクロス接続の一方に冷媒流入口28を設け、他方に冷媒流出口29を設けるという構成も可能である。
Arrangement | positioning of the refrigerant |
続いて本発明の第3実施形態を図4及び図5に基づき説明する。図4は熱交換器ユニットの側面図にして、第2の熱交換器のみ断面図で示したもの、図5は熱交換器ユニットの模式的概略構成図である。なお、第1実施形態と共通する構成要素には第1実施形態の説明で使用したのと同じ符号を付し、説明は省略する。 Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 is a side view of the heat exchanger unit, in which only the second heat exchanger is shown in a sectional view, and FIG. 5 is a schematic schematic configuration diagram of the heat exchanger unit. In addition, the same code | symbol as used in description of 1st Embodiment is attached | subjected to the component which is common in 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted.
熱交換器ユニット1は、図示しない送風機が生成する気流の中で風上側に配置される第1の熱交換器10と、風下側に配置される第2の熱交換器30により構成される。第1の熱交換器10は第1実施形態と同じくフィンアンドチューブタイプであるが、第2の熱交換器30はサーペンタインタイプである。
The
第2の熱交換器30は、2本の水平なヘッダパイプ31、32を水平方向に間隔を置いて平行に配置し、ヘッダパイプ31、32の間に1本の蛇行する扁平チューブ33を配置したものである。扁平チューブ33はアルミニウム等熱伝導の良い金属を押出成型した細長い成型品であり、内部には冷媒を流通させる冷媒通路34が形成されている。冷媒通路34は断面形状及び断面面積の等しいものが図4においては左右方向、図5においては奥行き方向に複数個並び、そのため扁平チューブ33はハーモニカのような断面を呈している。各冷媒通路34はヘッダパイプ31、32の内部に連通する。
In the
蛇行する扁平チューブ33の平行部分の間にはコルゲートフィン35が配置される。ヘッダパイプ31、32と扁平チューブ33、及び扁平チューブ33とコルゲートフィン35はロウ付けまたは溶着により固定される。扁平チューブ33の他、ヘッダパイプ31、32及びコルゲートフィン35もアルミニウム等熱伝導の良い金属からなる。
蛇行する扁平チューブ33の平行部分の間にコルゲートフィン35を設けた構造であるから、第2の熱交換器30の放熱(吸熱)面積は大きく、効率的に熱交換を行うことができる。一方のヘッダパイプ31の一端には冷媒流入口または冷媒流出口として用いられるポート36が設けられ、他方のヘッダパイプ32の一端には冷媒流出口または冷媒流入口として用いられるポート37が設けられている。
Since the
第1の熱交換器10の上の方のポート13は第2の熱交換器30のポート36に接続される。これにより、第1の熱交換器10のポート14と第2の熱交換器のポート37とを結ぶ、1個の連続した冷媒流路が形成されることになる。
The
熱交換器ユニット1を蒸発器として用い、ポート14(冷媒流入口)からポート37(冷媒流出口)へと低温の冷媒を流すと、空気中の水分が表面に結露し、霜を生じる。結露現象や着霜現象は、風下側の第2の熱交換器30よりも風上側の第1の熱交換器10においてより多く起きるので、第1の熱交換器10が結露や着霜の多くを引き受け、その分だけ第2の熱交換器30の結露や着霜は軽減されることになる。このため、サーペンタインタイプの第2の熱交換器30は、特徴となっている熱交換効率の高さをそれほど低下させずに済む。また、第2の熱交換器30に留まる水の量が少ないから、ブリッジ現象も大きな問題とはならない。
When the
フィンアンドチューブタイプの第1の熱交換器10は、着霜が悪影響を及ぼし始めるまでの時間が第2の熱交換器30に比べて長い。また第2の熱交換器30に比べて排水性が良いから、結露した水が溜まりにくく、着霜したとしても除霜運転すれば除霜水として簡単に流し去ることができる。つまり結露や着霜が発生したとしても、その量が多くても、悪影響を軽微にとどめることができる。
In the fin-and-tube type
また、熱交換器ユニット1を凝縮器として使用する場合、冷媒は、ポート37(冷媒流入口)からポート14(冷媒流出口)へと流れる。冷媒を飽和温度以下の過冷却状態まで冷却すると、エンタルピー差がとれて能力が上がる。第1の熱交換器10で過冷却状態にすることにより、凝縮性能を引き出すことができる。
Further, when the
このように、第3実施形態の熱交換器ユニット1では、フィンアンドチューブタイプの第1の熱交換器10とサーペンタインタイプの第2の熱交換器30の特性が互いに補完し合い、結露や着霜に強い上、熱交換効率も高い熱交換器ユニット1を得ることができる。
In this way, in the
第1の熱交換器10と第2の熱交換器30の素材金属を同一種類としておけば、例えば素材金属を両方ともアルミニウムとしておけば、第1の熱交換器10と第2の熱交換器30が接触したとしても、異種金属の接触による腐食といった問題は生じないので、接触を気にすることなく第1の熱交換器10と第2の熱交換器30を近接配置することができ、熱交換器ユニット1のコンパクト化設計が容易になる。
If the material metal of the
なお、第1の熱交換器10の中でもフィン11が特に第2の熱交換器30と接触する可能性が高いので、少なくともフィン11だけでも第2の熱交換器30と同一種類の素材金属で形成しておくのがよい。もちろん、第1の熱交換器10の全体を第2の熱交換器30と同一種類の素材金属で形成しておけば、第1の熱交換器10のどの部分が第2の熱交換器30に接触するかということを気にする必要もなくなる。
In addition, since it is highly likely that the
第3実施形態では、フィンアンドチューブタイプの第1の熱交換器10のチューブ12は1本であるものとしたが、平行して蛇行する複数本のチューブ12を備え、各チューブ12に分流器で分流した冷媒を流し、各チューブ12の出口のところで冷媒を合流させて流出させる構成のものを用いることとしてもよい。
In the third embodiment, the number of the
第1の熱交換器10と第2の熱交換器30は1個の連続した冷媒流路を形成するように直列接続されているが、並列接続とする構成も可能である。その構成を第4実施形態として図6に示す。
The
第4実施形態における第1の熱交換器10は、チューブ12の上の方のポート13が冷媒流入口となり、下の方のポート14が冷媒流出口となる。そして第1の熱交換器10のポート13と第2の熱交換器30のポート36は共通の冷媒流入口38に接続されている。
In the
第4実施形態の熱交換器ユニット1では、冷媒流入口38から流入した冷媒はポート13とポート36に分流し、第1の熱交換器10と第2の熱交換器30をそれぞれ流れた後、ポート14(冷媒流出口)とポート37(冷媒流出口)から流出することになる。なお言うまでもなく、第1の熱交換器10は風上側に位置し、第2の熱交換器30は風下側に位置するものである。
In the
第1実施形態から第4実施形態までの熱交換器ユニット1は、室外機と室内機からなるヒートポンプ式空気調和機の室外機の熱交換器ユニットとして用いることができる。そのような空気調和機の構成例を図7に示す。
The
空気調和機は、冷凍サイクルとしてヒートポンプサイクル101を用いている。ヒートポンプサイクル101は、圧縮機102、四方弁103、室外機の熱交換器ユニット104、減圧膨張装置105、及び室内機の熱交換器ユニット106をループ状に接続したものである。
The air conditioner uses a
冷房運転時は、圧縮機102から吐出された高温高圧の冷媒は四方弁103から熱交換器ユニット104に入ってそこで放熱し、凝縮する。熱交換器ユニット104を出た冷媒は減圧膨張装置105から室内機の熱交換器ユニット106に入ってそこで膨張し、室内空気から熱を取り込んだ後、四方弁103を経て圧縮機102に戻る。
During the cooling operation, the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the
暖房運転時には冷媒の流れが逆になり、圧縮機102から吐出された高温高圧の冷媒は四方弁103から室内機の熱交換器ユニット106に入ってそこで放熱し、凝縮する。熱交換器ユニット106を出た冷媒は減圧膨張装置105から室外機の熱交換器ユニット104に入ってそこで膨張し、室外空気から熱を取り込んだ後、四方弁103を経て圧縮機102に戻る。
During the heating operation, the flow of the refrigerant is reversed, and the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the
第1実施形態から第4実施形態までの熱交換器ユニット1を室外機の熱交換器ユニット104として用いることにより、フィンアンドチューブタイプの熱交換器の特性とパラレルフロータイプまたはサーペンタインタイプの熱交換器の特性が補完し合い、結露や着霜に強く、熱交換効率も高い熱交換器ユニットを備えた、効率の良い空気調和機を提供することができる。
By using the
以上、本発明の各実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。 As mentioned above, although each embodiment of the present invention was described, the scope of the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
本発明は複数の熱交換器を組み合わせる熱交換器ユニットに広く利用可能である。 The present invention is widely applicable to a heat exchanger unit that combines a plurality of heat exchangers.
1 熱交換器ユニット
10 フィンアンドチューブタイプの第1の熱交換器
20 パラレルフロータイプの第2の熱交換器
30 サーペンタインタイプの第2の熱交換器
DESCRIPTION OF
Claims (4)
フィンアンドチューブタイプの第1の熱交換器と、コルゲートフィンを有するパラレルフロータイプまたはコルゲートフィンを有するサーペンタインタイプの第2の熱交換器と、を備え、
前記第2の熱交換器の前記コルゲートフィンは、冷媒が流通する冷媒通路が内部に形成された扁平チューブ同士の間に配置され、
送風機が生成する気流中に、前記第1の熱交換器を風上側、前記第2の熱交換器を風下側とする形で前記第1の熱交換器と前記第2の熱交換器とを互いに平行にして近接配置するとともに、
前記第1の熱交換器の多数のフィンはそれぞれの長手方向が上下方向に整列するように平行に配置され、
前記第1の熱交換器の前記フィンの上下方向の幅内に前記第2の熱交換器の前記コルゲートフィンが収まり、
暖房時には、前記第1の熱交換器に先に冷媒が流入することを特徴とする熱交換器ユニット。 In the heat exchanger unit of an outdoor unit of an air conditioner that is used as a condenser during cooling and as an evaporator during heating,
A fin-and-tube type first heat exchanger and a parallel flow type having corrugated fins or a serpentine type second heat exchanger having corrugated fins,
The corrugated fin of the second heat exchanger is disposed between flat tubes in which a refrigerant passage through which a refrigerant flows is formed,
In the airflow generated by the blower, the first heat exchanger and the second heat exchanger are configured such that the first heat exchanger is on the windward side and the second heat exchanger is on the leeward side. In close proximity to each other ,
The plurality of fins of the first heat exchanger are arranged in parallel so that their longitudinal directions are aligned in the vertical direction,
The corrugated fins of the second heat exchanger fit within the vertical width of the fins of the first heat exchanger;
The heat exchanger unit, wherein the refrigerant first flows into the first heat exchanger during heating.
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