JP2003222436A - ヒートポンプ型空調用熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヒートポンプ型空調用熱交換器において、製
造し易く且つコンデンサとして用いるときもエバポレー
タとして用いるときも、夫々全体の流通抵抗が少なく且
つ、熱交換性能の高いものの提供。 【解決手段】 並列された多数の偏平チューブ１とフィ
ン２とによりコアを構成し、夫々の偏平チューブ１の両
端を一対のヘッダー３，４に連通すると共に、少なくと
も一方のヘッダー３に複パス用仕切５を配置する。そし
て夫々の偏平チューブ１の外周は全て同一形状とし、第
１チューブ群６に属する偏平チューブ１の仕切部８の数
を第２チューブ群７のそれよりも多くする。そしてコン
デンサとして用いるときには、冷媒が第１チューブ群６
を通過した後に第２チューブ群７に流通するようにし、
エバポレータとして用いるときにはその逆とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷暖兼用のヒート
ポンプ型空調用熱交換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】ヒートポンプ型空調用熱交換器は、広く
家庭用或いはオフィス用として使用されており、室内機
においてはその熱交換器が夏季においてエバポレータと
して使用され、冬季においてはコンデンサとして使用さ
れる。そして両者は、切換弁によって冷媒の流れを逆転
させて用いている。コンデンサとして用いるときは、圧
縮機により高温高圧のガスとされた冷媒を熱交換器で冷
却して、凝縮液化させるものである。コンデンサ内の冷
媒通路は、入口付近のガス化部分と、中間の凝縮部の気
液二相部分と、出口付近の凝縮液部とが存在する。

【０００３】このようなコンデンサの熱交換効率を向上
させるため、とくに熱伝達の悪い上流部のチューブの幅
を大きくし、上流部の断熱面積を大きくして、下流側に
おいてはチューブの幅を小さくしたものが、特開平３−
１１７８６０号として提案されている。そして上流部に
おいては、各偏平チューブ間に幅の広いコルゲートフィ
ンを配置し、下流側においては幅の狭いコルゲートフィ
ンを使用したものが提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術によれ
ば、チューブ幅の広いものと狭いものとを用い且つ、そ
れに応じてコルゲートフィンの幅も変化させて一つのコ
ンデンサを形成するものである。そのため、その製造が
極めて面倒である欠点があった。そこで本発明は、製造
し易く且つコンデンサとしてもエバポレータとしても性
能の良いヒートポンプ型空調用熱交換器を提供すること
を課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、並列された多
数の偏平チューブ(1) とフィン(2) とによりコアが構成
され、夫々の偏平チューブ(1) の両端が一対のヘッダー
(3) (4) に連通すると共に、少なくとも一方のヘッダー
(3) の長手方向中間部に、複パス用仕切(5) が配置さ
れ、冷媒が何れかのヘッダーから第１の複数の偏平チュ
ーブからなる第１チューブ群(6) を介して他のヘッダー
に、そして他のヘッダーから第２の複数の偏平チューブ
からなる第２チューブ群(7) を介して前記何れかのヘッ
ダーに、複パスで蛇行状に流通すると共に、エバポレー
タとコンデンサとに任意に切換可能なヒートホンプ型空
調用熱交換器において、夫々の前記偏平チューブ(1)
は、その断面外周が同一で、その内部にチューブの長手
方向に夫々平行な多数の仕切部(8) が、偏平チューブの
横断面の長手方向に互いに離間して一体に形成されたも
のからなり、前記第１チューブ群(6) に属する各偏平チ
ューブは、その内部に形成された仕切部(8) の数が、前
記第２チューブ群(7) のそれよりも多く形成され、コン
デンサとして用いるときは、冷媒が前記第１チューブ群
(6) を流通した後に、前記第２チューブ群(7) に流通す
るように構成し、エバポレータとして用いるときは、冷
媒が前記第２チューブ群(7) を流通した後に、前記第１
チューブ群(6) を流通するように構成したことを特徴と
するヒートポンプ型空調用熱交換器である。（請求項
１）

【０００６】上記構成において、フィン(2) を、多数の
偏平なチューブ挿通孔を有するプレートとすることがで
きる。（請求項２） さらに上記構成において、同時に同一方向に冷媒が流通
する各チューブ群(6)，(7) に属する偏平チューブの数
を同数とすることができる。（請求項３）

【０００７】

【発明の実施の形態】次に、図面に基づいて本発明の実
施の形態につき説明する。図１は本熱交換器の斜視略図
であり、コンデンサとして用いるときの冷媒11の流れを
示し、図２は図１におけるII−II矢視断面図である。ま
た、図３は同熱交換器をエバポレータとして用いるとき
の冷媒11の流れを示す説明図である。この熱交換器は、
いわゆる多穴管からなる多数の偏平チューブ１が夫々水
平に位置して互いに上下方向に離間し並列されている。
そしてプレート型のフィン２の平面が重力方向に夫々配
置され、それらが水平方向に互いに小隙を有して離間し
ている。

【０００８】各フィン２には多数の同一形状の偏平なチ
ューブ挿通孔が形成され、それらが互いに整合する。そ
して夫々のチューブ挿通孔に偏平チューブ１が挿通さ
れ、その挿通部が熱的に一体化するように固定されてい
る。そして左右に離間して一対のヘッダー３，４が配置
され、夫々の偏平チューブ１の両端部がヘッダー３，４
に気密に連通する。この例では、左側のヘッダー３の長
手方向中間位置に複パス用仕切５が設けられ、そのヘッ
ダー３内を上下に二分する。なお、右側のヘッダー４に
はそのような複パス用仕切は存在しない。そして複パス
用仕切５を境とし、その上側に第１チューブ群６が形成
され、その下側に第２チューブ群７が形成される。

【０００９】第１チューブ群６に属する多数の偏平チュ
ーブ１は、図２から明らかな如く、その内部に一体に設
けられた仕切部８の数が第２チューブ群７のそれに比べ
て極めて多い。なお、偏平チューブ１はアルミニューム
の押出材からなり、その外周部と仕切部８とが一体に形
成されている。また、ヘッダー３にはその上部及び下部
に夫々出入口パイプ10が突設されている。そして図１に
示す如く、この熱交換器をコンデンサとして用いるとき
は、上部の出入口パイプ10から冷媒11が流入し、第１チ
ューブ群６に属する夫々の偏平チューブ１内を左から右
に流通し、ヘッダー４においてＵターンし、第２チュー
ブ群７に属する夫々の偏平チューブ１内を右から左に流
通し、ヘッダー３の複パス用仕切５より下部に流入し、
それが出入口パイプ10を介してエバポレータ側に導かれ
る。

【００１０】そして偏平チューブ１の外面及びフィン２
側にはファンによって起風された空気が流通し、冷媒11
との間に熱交換が行われる。そして第１チューブ群６に
おいては、主として高温高圧のガス状態にある冷媒11が
次第に冷却され、第１チューブ群６の下流端において凝
縮し始める。次いで、第２チューブ群７に属する偏平チ
ューブ１内ではさらに冷却が進み、その下流端では完全
に液化し、出入口パイプ10から外部に導かれるものであ
る。このとき、コンデンサの上流側である第１チューブ
群６の偏平チューブ１は、仕切部８の数が多いため、偏
平チューブ１内の伝熱面積が大きくなり、凝縮性能が第
２チューブ群７のそれに比べて高いものとなる。

【００１１】また、第２チューブ群７においては第１チ
ューブ群６の下流部で一部凝縮した冷媒が流通し、第２
チューブ群７の下流部では完全に凝縮した冷媒が流通す
るため、第２チューブ群７の各偏平チューブ１における
流通抵抗は、第１チューブ群６における主として気体の
流通抵抗よりも極めて高くなる。しかしながら、第２チ
ューブ群７における各偏平チューブ１の仕切部８の数は
少ないため、その分だけ冷媒の流通抵抗を減じ、それを
円滑に流通させることが可能となる。そして、偏平チュ
ーブ１の外面側を流通する空気を温めることができる。

【００１２】次に、本熱交換器をエバポレータとして使
用するときは、図３の如く左側のヘッダー３の下側の出
入口パイプ10から全て液化した冷媒11が流入し、第２チ
ューブ群７に属する偏平チューブ１内を左から右に流通
し、ヘッダー４でＵターンし、第１チューブ群６に属す
る偏平チューブ１内を右から左に流通して、ヘッダー３
を介し出入口パイプ10から圧縮機を介しコンデンサ側に
導かれる。このとき、第２チューブ群７内には、主とし
て液冷媒が流通するが、第２チューブ群７の偏平チュー
ブ１における仕切部８の数は少ないから、液冷媒の流通
抵抗を可能な限り小さくして円滑な流通を確保できる。

【００１３】また、その下流側である第１チューブ群６
の偏平チューブ１では、より多数の仕切部８を有するた
め、その偏平チューブ１の右端部では気液二相状態の冷
媒の熱交換を促進させ、第１チューブ群６の偏平チュー
ブ１の左端では完全にそれを気化させることができる。
そして、偏平チューブ１及びフィン２の外面側を流通す
る空気を冷却することができる。

【００１４】次に、図４は本発明の他のヒートポンプ型
空調用熱交換器の斜視略図であって、コンデンサとして
使用する場合のものであり、この例が前記図１のそれと
異なる点は、図１のものが冷媒の流れをＵターン状にし
た２パスのものであるのに対し、図４では冷媒の流れが
Ｓ字状に蛇行する３パス型のものである。そのために、
左側のヘッダー３においては、その内部の上端から１／
３の高さに複パス用仕切５が配置され、右側のヘッダー
４においては、その内部の上端から２／３の高さに複パ
ス用仕切５ａが配置されている。

【００１５】そして上から１／３の範囲にある偏平チュ
ーブ１によって 第１チューブ群６が、中間の１／３の
範囲に有る偏平チューブ１によって第２チューブ群７
が、最下部の１／３の範囲に有る偏平チューブ１によっ
て第３チューブ群９が形成される。そして、熱交換器を
コンデンサとして用いるときは、高温高圧の冷媒11が、
左側のヘッダー３の出入口パイプ10から複パス用仕切５
の上部１／３に流入し、それが第１チューブ群６に属す
る偏平チューブ１内を左から右に流通し、ヘッダー４の
複パス用仕切５ａの上部内でＵターンし、中間部の第２
チューブ群７に属する偏平チューブ１内を右から左に流
通し、ヘッダー３の複パス用仕切５の下部内をＵターン
して、第３チューブ群９に属する偏平チューブ１内を左
から右に流通し、右側のヘッダー４の出入口パイプ10か
らエバポレータに導かれるものである。

【００１６】そして第１チューブ群６，第２チューブ群
７，第３チューブ群９の夫々の偏平チューブ１は、図５
の如く、第１チューブ群６においてその内部に用いられ
る仕切部８の数が最も多く、第２チューブ群７において
はそれよりも少し少ない数の仕切部８が設けられ、第３
チューブ群９においては最も少ない数の仕切部８を有す
る。このように構成することにより、最上流側の第１チ
ューブ群６において比較的流通抵抗の少ないガス化され
た冷媒を効率良く冷却し、冷媒が気液二相状態にある第
２チューブ群７においてさらに冷却し、気液二相状態の
うち液体部分の多い第３チューブ群９においてその流通
抵抗を低下させることができる。

【００１７】なお、図４の冷媒11の流れはコンデンサと
して用いる場合であり、それをエバポレータとして用い
る場合には冷媒11の流れは逆向きになる。即ち、右側の
ヘッダー４の最下端の出入口パイプ10から液冷媒が流入
し、左側のヘッダー３の出入口パイプ10から気体の冷媒
が流出する。上記実施例では、第１チューブ群６と第２
チューブ群７或いは第１チューブ群６と第２チューブ群
７と第３チューブ群９との偏平チューブ１の数を同一と
したが、図において下部側のチューブ群ほど偏平チュー
ブ１の数を少なくすることもできる。

【００１８】

【発明の作用・効果】本発明のヒートポンプ型空調用熱
交換器は、コンデンサとして用いるときは、冷媒の入口
側に位置する第１チューブ群６の各偏平チューブ１の仕
切部８の数が下流側の第２チューブ群７のそれらよりも
多く形成されているから、伝熱面積を大きくして、冷媒
の凝縮を促進させることができる。また、冷媒の出口側
においては凝縮液が主として流れ、そこでは偏平チュー
ブ１の仕切部８の数が少ないから、その下流側の第２チ
ューブ群７において流通抵抗を減じ、冷媒の流通を円滑
に行うことができる。また、エバポレータとして用いる
ときは、その入口側が液冷媒であり、それが仕切部８の
数の少ない第２チューブ群７を流通するため、流通抵抗
を減ずることができる。そしてその下流側の第１チュー
ブ群６においては、伝熱面積を大きくして、液冷媒を完
全に気化させることが可能となる。しかも、この熱交換
器の各偏平チューブ１の外周は同一であるため、フィン
形状を同一として、生産性の良い熱交換器を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の熱交換器の斜視略図であり、コンデン
サとして用いる場合の冷媒11の流れを示す。

【図２】図１のII−II矢視断面図。

【図３】同熱交換器であって、エバポレータとして用い
るときに冷媒11の流れを示す説明図。

【図４】本発明の熱交換器の他の実施の形態を示し、コ
ンデンサとして用いるときの冷媒11の流れの状態を示す
説明図。

【図５】図４のＶ−Ｖ矢視図。

【符号の説明】

１ 偏平チューブ ２ フィン ３，４ ヘッダー ５，５ａ 複パス用仕切 ６ 第１チューブ群 ７ 第２チューブ群 ８ 仕切部 ９ 第３チューブ群 10 出入口パイプ 11 冷媒

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 並列された多数の偏平チューブ(1) とフ
   ィン(2) とによりコアが構成され、夫々の偏平チューブ
   (1) の両端が一対のヘッダー(3) (4) に連通すると共
   に、少なくとも一方のヘッダー(3) の長手方向中間部
   に、複パス用仕切(5) が配置され、冷媒が何れかのヘッ
   ダーから第１の複数の偏平チューブからなる第１チュー
   ブ群(6) を介して他のヘッダーに、そして他のヘッダー
   から第２の複数の偏平チューブからなる第２チューブ群
   (7) を介して前記何れかのヘッダーに、複パスで蛇行状
   に流通すると共に、エバポレータとコンデンサとに任意
   に切換可能なヒートホンプ型空調用熱交換器において、 夫々の前記偏平チューブ(1) は、その断面外周が同一
   で、その内部にチューブの長手方向に夫々平行な多数の
   仕切部(8) が、偏平チューブの横断面の長手方向に互い
   に離間して一体に形成されたものからなり、 前記第１チューブ群(6) に属する各偏平チューブは、そ
   の内部に形成された仕切部(8) の数が、前記第２チュー
   ブ群(7) のそれよりも多く形成され、 コンデンサとして用いるときは、冷媒が前記第１チュー
   ブ群(6) を流通した後に、前記第２チューブ群(7) に流
   通するように構成し、 エバポレータとして用いるときは、冷媒が前記第２チュ
   ーブ群(7) を流通した後に、前記第１チューブ群(6) を
   流通するように構成したことを特徴とするヒートポンプ
   型空調用熱交換器。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記フィン(2) が、多数の偏平なチューブ挿通孔を有す
   るプレートからなるヒートポンプ型空調用熱交換器。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２において、 同時に同一方向に冷媒が流通する各チューブ群(6) (7)
   に属する偏平チューブの数が同数であるヒートポンプ型
   空調用熱交換器。