(57)【要約】【課題】サイドフロー方式のパラレルフロー型熱交換器において、複数個連結して用いるのに適した構造を提供する。【解決手段】熱交換器１は、間隔を置いて平行に配置された２本の垂直なヘッダパイプ２、３と、ヘッダパイプ２、３の間に複数配置され、内部に設けた冷媒通路５をヘッダパイプ２、３の内部に連通させた水平な偏平チューブ４と、偏平チューブ４同士の間に配置されたコルゲートフィン６と、最も外側に位置する偏平チューブ４の、外側に向いた偏平面に配置される最外側コルゲートフィン６ａと、最外側コルゲートフィン６ａの外側に配置されるサイドプレート１０とを備える。熱交換器１は１対で連結されるものであり、これら１対の熱交換器１は、それぞれのサイドプレート１０の１個ずつをペアとして係合させることにより連結される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隔を置いて平行に配置された２本のヘッダパイプと、前記２本のヘッダパイプの間に複数配置され、内部に設けた冷媒通路を前記ヘッダパイプの内部に連通させた偏平チューブと、前記偏平チューブ同士の間に配置されたコルゲートフィンと、前記複数の偏平チューブの中で最も外側に位置する偏平チューブの、外側に向いた偏平面に配置される最外側コルゲートフィンと、前記最外側コルゲートフィンの外側に配置されるサイドプレートとを備えたサイドフロー方式のパラレルフロー型熱交換器であって、
１対の熱交換器が連結されるものであり、これら１対の熱交換器は、それぞれの前記サイドプレートの１個ずつをペアとして係合させることにより連結されることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記サイドプレートのペアを係合させたとき、前記１対の熱交換器は所定の角度をなすことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記サイドプレートのペアは分離可能に係合することを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記サイドプレートのペアの一方にはフックが形成され、他方には、前記フックの法線方向通過を許す通過穴と、この通過穴を通り抜けた前記フックを横スライドにより係合させるスリットが形成されていることを特徴とする請求項３に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記サイドプレートのペアは、係合時、遮風作用を生じることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の熱交換器を室内機に搭載したことを特徴とする空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はサイドフロー方式のパラレルフロー型熱交換器及びそれを搭載した空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
２本のヘッダパイプの間に複数の偏平チューブを配置して偏平チューブ内部の複数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、偏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パラレルフロー型の熱交換器は、カーエアコンや建物用空気調和機に広く利用されている。この種熱交換器の例を特許文献１に見ることができる。特許文献１記載の熱交換器は、ヘッダパイプを垂直に配置し、偏平チューブを水平に配置した、いわゆるサイドフロー方式のパラレルフロー型熱交換器である。
【０００３】
空気調和機に組み込まれる熱交換器は、特にセパレート型空気調和機の室内機にあっては、クロスフローファンを囲むように複数個連結して用いるのが通例である。特許文献２記載の熱交換器もそのようになっている。特許文献２に記載された熱交換器はパラレルフロー型ではなくフィンアンドチューブ型であるが、フィン列の端のサポート板同士の間に係止構造を有し、この係止構造により、１対の熱交換器が所定の角度で組み合わせられるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１３９３７６号公報
【特許文献２】特許第４２１４４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、サイドフロー方式のパラレルフロー型熱交換器において、複数個連結して用いるのに適した構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明は、間隔を置いて平行に配置された２本のヘッダパイプと、前記２本のヘッダパイプの間に複数配置され、内部に設けた冷媒通路を前記ヘッダパイプの内部に連通させた偏平チューブと、前記偏平チューブ同士の間に配置されたコルゲートフィンと、前記複数の偏平チューブの中で最も外側に位置する偏平チューブの、外側に向いた偏平面に配置される最外側コルゲートフィンと、前記最外側コルゲートフィンの外側に配置されるサイドプレートとを備えたサイドフロー方式のパラレルフロー型熱交換器であって、１対の熱交換器が連結されるものであり、これら１対の熱交換器は、それぞれの前記サイドプレートの１個ずつをペアとして係合させることにより連結されることを特徴としている。
【０００７】
この構成によると、サイドフロー方式のパラレルフロー型熱交換器を、それに元来備わっているサイドプレートを利用して、特別に用意した連結装置を用いることなく、堅固に連結することができる。
【０００８】
上記構成の熱交換器において、前記サイドプレートのペアを係合させたとき、前記１対の熱交換器は所定の角度をなすことが好ましい。
【０００９】
このような構成にしておけば、治具を用いずとも１対の熱交換器を所定の角度に連結することができ、組立作業をスピードアップできる。
【００１０】
上記構成の熱交換器において、前記サイドプレートのペアは分離可能に係合することが好ましい。
【００１１】
このような構成にしておけば、熱交換器の修理や交換を容易に行うことができる。
【００１２】
上記構成の熱交換器において、前記サイドプレートのペアの一方にはフックが形成され、他方には、前記フックの法線方向通過を許す通過穴と、この通過穴を通り抜けた前記フックを横スライドにより係合させるスリットが形成されていることが好ましい。
【００１３】
このような構成にしておけば、サイドプレートの連結と分離を簡単に行うことができる。
【００１４】
上記構成の熱交換器において、前記サイドプレートのペアは、係合時、遮風作用を生じることが好ましい。
【００１５】
この構成によると、熱交換器連結体を通って流れる空気流は専らコルゲートフィンの箇所を通って流れるようになり、熱交換器のみを通るため熱交換効率が向上する上、「水飛び」の発生を防止することができる。
【００１６】
また本発明は、上記構成の熱交換器を室内機に搭載した空気調和機であることを特徴としている。
【００１７】
この構成によると、室内機の熱交換器連結体を形成するのに要する工数が少なくて済み、製作コストを低減できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、サイドフロー方式のパラレルフロー型熱交換器を複数個、所定角度に連結するという作業を、特別に用意した連結装置を用いることなく、容易に行うことができるから、この種熱交換器を搭載する空気調和機の室内機の製作コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態を説明する熱交換器の模式的垂直断面図である。
【図２】図１と直角に切断した熱交換器の模式的垂直断面図で、互いに連結される２個の熱交換器を示したものである。
【図３】連結状態とされた２個の熱交換器、及びファンの側面図である。
【図４】連結状態とされる２個の熱交換器、及びファンの斜視図である。
【図５】サイドプレートのペアの部分斜視図である。
【図６】本発明に係る熱交換器を室内機に搭載した空気調和機の概略構成図で、暖房運転時の状態を示すものである。
【図７】本発明に係る熱交換器を室内機に搭載した空気調和機の概略構成図で、冷房運転時の状態を示すものである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
サイドフロー方式のパラレルフロー型の熱交換器の構造を、図１を参照しながら説明する。図１では紙面上側が垂直方向の上側、紙面下側が垂直方向の下側となる。また、紙面左側が左右方向の左側、紙面右側が左右方向の右側となる。熱交換器１は、２本の垂直なヘッダパイプ２、３を水平方向に間隔を置いて平行に配置し、ヘッダパイプ２、３の間に複数の水平な偏平チューブ４を垂直方向に所定ピッチで配置している。偏平チューブ４は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５が形成されている。偏平チューブ４は長手方向である押出成型方向を水平にする形で配置されるので、冷媒通路５の冷媒流通方向も水平になる。冷媒通路５は断面形状及び断面面積の等しいものが図１の奥行き方向に複数個並び、そのため偏平チューブ４の垂直断面は、図２に示すようにハーモニカ状を呈している。各冷媒通路５はヘッダパイプ２、３の内部に連通する。隣り合う偏平チューブ４同士の間にはコルゲートフィン６が配置される。
【００２１】
複数のものが１列に並んだ偏平チューブ４の中で、最も外側に位置する偏平チューブ４の、外側に向いた偏平面には、最外側コルゲートフィン６ａが配置される。最外側コルゲートフィン６ａの外側にはサイドプレート１０が配置される。
【００２２】
ヘッダパイプ２と３、偏平チューブ４、コルゲートフィン６、最外側コルゲートフィン６ａ、及びサイドプレート１０は、いずれもアルミニウム等熱伝導の良い金属からなり、偏平チューブ４はヘッダパイプ２、３に対し、コルゲートフィン６と最外側コルゲートフィン６ａは偏平チューブ４に対し、サイドプレート１０は最外側コルゲートフィン６ａに対し、それぞれロウ付けまたは溶着で固定される。
【００２３】
熱交換器１はサイドフロー方式であり、冷媒出入口７、８はヘッダパイプ３の側にのみ設けられている。すなわちヘッダパイプ３が冷媒配管接続側のヘッダパイプである。ヘッダパイプ３の内部には上下方向に間隔を置いて２枚の仕切板９ａ、９ｃが設けられており、ヘッダパイプ２の内部には仕切板９ａ、９ｃの中間の高さのところに仕切板９ｂが設けられている。
【００２４】
熱交換器１を蒸発器として使用する場合、冷媒は図１に実線矢印で示すように下側の冷媒出入口７から流入する。冷媒出入口７から入った冷媒は、仕切板９ａでせき止められて偏平チューブ４経由でヘッダパイプ２に向かう。この冷媒の流れが左向きのブロック矢印で表現されている。ヘッダパイプ２に入った冷媒は仕切板９ｂでせき止められて別の偏平チューブ４経由でヘッダパイプ３に向かう。この冷媒の流れが右向きのブロック矢印で表現されている。ヘッダパイプ３に入った冷媒は仕切板９ｃでせき止められてさらに別の偏平チューブ４経由で再びヘッダパイプ２に向かう。この冷媒の流れが左向きのブロック矢印で表現されている。ヘッダパイプ２に入った冷媒は折り返してさらに別の偏平チューブ４経由で再びヘッダパイプ３に向かう。この冷媒の流れが右向きのブロック矢印で表現されている。冷媒は、最終的には冷媒出入口８から流出する。このように、冷媒はジグザグの経路を辿って下から上に流れる。ここでは仕切板の数が３の場合を示したが、これは一例であり、仕切板の数と、その結果としてもたらされる冷媒流れの折り返し回数は、必要に応じ任意の数を設定することができる。
【００２５】
図１の構成では、冷媒出入口７と仕切版９ａの間の高さ領域に位置する偏平チューブ４が一つのパスを構成し、仕切版９ａと仕切版９ｂの間の高さ領域に位置する偏平チューブ４が別のパスを構成し、仕切版９ｂと仕切版９ｃの間の高さ領域に位置する偏平チューブ４がさらに別のパスを構成し、仕切版９ｃと冷媒出入口８の間の高さ領域に位置する偏平チューブ４がさらに別のパスを構成する。これらのパスを、説明した順序に従って「第１パス」「第２パス」「第３パス」「第４パス」と呼ぶことにする。
【００２６】
熱交換器１を凝縮器として使用する場合は、冷媒の流れが逆になる。すなわち冷媒は図１に点線矢印で示すように冷媒出入口８からヘッダパイプ３に入り、仕切板９ｃでせき止められて第４パス経由でヘッダパイプ２に向かい、ヘッダパイプ２では仕切板９ｂでせき止められて第３パス経由でヘッダパイプ３に向かい、ヘッダパイプ３では仕切板９ａでせき止められて第２パス経由で再びヘッダパイプ２に向かい、ヘッダパイプ２で折り返して第１パス経由で再びヘッダパイプ３に向かい、冷媒出入口７から点線矢印のように流出する。
【００２７】
熱交換器１は、複数のものを連結して用いるのに適した構造を備えている。連結の最小単位は「１対」である。以下、１対の熱交換器１を連結する仕組みについて説明する。
【００２８】
図２には１対の熱交換器１が描かれている。識別のため、一方の熱交換器の符号を「１Ａ」とし、他方の熱交換器の符号を「１Ｂ」とする。熱交換器１Ｂは熱交換器１Ａよりも高さ方向において、小型のものとして描かれている。左右方向の寸法は熱交換器１Ａも熱交換器１Ｂも同じである。
【００２９】
熱交換器１Ａと熱交換器１Ｂは、それぞれが有する上下２個のサイドプレート１０のうち、上方の１個ずつをペアとして係合させることにより連結される。識別のため、熱交換器１Ａにおける上方のサイドプレートの符号を「１０Ａ」とし、熱交換器１Ｂにおける上方のサイドプレートの符号を「１０Ｂ」とする。
【００３０】
サイドプレート１０Ａとサイドプレート１０Ｂは、互いの係合のために用いられる延長部１０Ａｅと延長部１０Ｂｅを有している。延長部１０Ａｅはサイドプレート１０Ａの本体部分と直角に、言い換えればヘッダパイプ２、３と平行に延びる。延長部１０Ｂｅはサイドプレート１０Ｂの本体部に対し、平行から少しずれた角度を有する。延長部１０Ａｅと延長部１０Ｂｅがぴったりと合わさるときに熱交換器１Ａと熱交換器１Ｂのなす角度が、熱交換器１Ａと熱交換器１Ｂが連結されるべき角度ということになる。その角度は、実施形態の場合、９０°よりも少し小さい。
【００３１】
実施形態の熱交換器１Ａと熱交換器１Ｂは空気調和機の室内機に用いられるものであり、図３または図４に示すように、互いに所定角度をなした状態でクロスフローファン２０に組み合わせられる。２１はクロスフローファン２０を回転させるモータである。
【００３２】
サイドプレート１０Ｂの延長部１０Ｂｅからはフック１１が突き出す。フック１１は延長部１０Ｂｅに切り起こし成形されており、複数個のものが水平方向に並ぶ。サイドプレート１０Ｂの延長部１０Ａｅには、フック１１に対応して、フック係合穴１２（図５参照）が形成されている。フック係合穴１２は、フック１１が延長部１０Ａｅの法線方向に通過するのを許す通過穴１２ａと、通過穴１２ａを通り抜けたフック１１が横にスライドして係合するスリット１２ｂにより構成される。
【００３３】
フック１１を通過穴１２ａに通した状態で、熱交換器１Ａと熱交換器１Ｂの位置をずらし、フック１１をスリット１２ｂに係合させると、熱交換器１Ａと熱交換器１Ｂは堅固に連結された状態になる。延長部１０Ａｅと延長部１０Ｂｅは密着状態かそれに近くなり、熱交換器１Ａと熱交換器１Ｂは互いに所定角度をなす。このように熱交換器１Ａと熱交換器１Ｂは、それらに元来備わっているサイドプレートを利用して、特別に用意した連結構造を用いることなく、所定角度に、堅固に連結することができる。
【００３４】
実施形態の場合、フック１１をスリット１２ｂに係合させた状態において、熱交換器１Ａと熱交換器１Ｂとは、図４に示すように、左右方向において端部同士が揃った状態になっている。このようにすることにより、熱交換器１Ａ、１Ｂの連結体を、左右方向寸法が最小限に抑えられた、コンパクトなものとすることができる。
【００３５】
サイドプレート１０Ａ、１０Ｂを係合状態に置くと、その箇所に遮風作用が生じ、熱交換器１Ａの上部と熱交換器１Ｂの上部との間の空間に空気が流れにくくなる。このため、熱交換器１Ａと熱交換機１Ｂの連結体を通って流れる空気流は、専らコルゲートフィン６の箇所を、すなわち熱交換器１Ａ、１Ｂのみを通って流れることとなり、熱交換効率が向上する。また、熱交換されない空気がクロスフローファン２０に達しにくくなり、クロスフローファン２０の表面に結露が生じることを防止できる。
【００３６】
一般的に、冷房運転時には、熱交換器を通らない空気がファンに接触しないことが望ましい。これは次の理由による。冷房運転時には熱交換器で冷却された空気がファンを通り、ファンは冷却される。ここで、熱交換器により冷却されていない空気がファンに接触すると、その空気中の水分がファンの表面に結露する。ファンの表面に結露した水はファンの回転による遠心力で飛散して吹き出し口から飛び出す。このような「水飛び」現象で飛来した水が人や物にかかると、不快であるばかりでなく、水ぬれの実害をもたらすことすらある。このような事態を防ぐため、熱交換器を通らない空気流はできるだけなくす必要がある。本発明の構成によれば、まさにそのような作用効果を得ることができる。
【００３７】
熱交換器１Ａと熱交換器１Ｂを逆方向にずらし、フック１１を通過穴１２ａに合わせれば、熱交換器１Ａと熱交換器１Ｂを分離することができる。これにより、熱交換器１Ａまたは熱交換器１Ｂに修理または交換の必要が生じたとき、作業を容易に行うことができる。
【００３８】
熱交換器１Ａと熱交換器１Ｂの連結体はセパレート型空気調和機の室内機に搭載することができる。セパレート型空気調和機は室外機と室内機により構成され、室外機は圧縮機、四方弁、膨張弁、室外側熱交換器、室外側送風機などを含み、室内機は室内側熱交換器、室内側送風機などを含む。室外側熱交換器は、暖房運転時には蒸発器として機能し、冷房運転時には凝縮器として機能する。室内側熱交換器は、暖房運転時には凝縮器として機能し、冷房運転時には蒸発器として機能する。
【００３９】
冷凍サイクルとしてヒートポンプサイクルを用いるセパレート型空気調和機の基本的構成を図６に示す。ヒートポンプサイクル１０１は、圧縮機１０２、四方弁１０３、室外側の熱交換器１０４、減圧膨張装置１０５、及び室内側の熱交換器１０６をループ状に接続したものである。室内側の熱交換器１０６は熱交換器１Ａと熱交換器１Ｂの連結体により構成される。
【００４０】
圧縮機１０２、四方弁１０３、熱交換器１０４、及び減圧膨張装置１０５は室外機の筐体に収容され、熱交換器１０６は室内機の筐体に収容される。熱交換器１０４には室外側の送風機１０７が組み合わせられ、熱交換器１０６には室内側の送風機１０８が組み合わせられる。送風機１０７はプロペラファンを含み、送風機１０８はクロスフローファン２０を含む。
【００４１】
図６は暖房運転時の状態を示す。この時は、圧縮機１０２から吐出された高温高圧の冷媒は室内側の熱交換器１０６に入ってそこで放熱し、凝縮する。熱交換器１０６を出た冷媒は減圧膨張装置１０５から室外側の熱交換器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、圧縮機１０２に戻る。室内側の送風機１０８によって生成された気流が熱交換器１０６からの放熱を促進し、室外側の送風機１０７によって生成された気流が熱交換器１０４の吸熱を促進する。
【００４２】
図７は冷房運転時あるいは除霜運転時の状態を示す。この時は四方弁１０３が切り換えられて暖房運転時と冷媒の流れが逆になる。すなわち、圧縮機１０２から吐出された高温高圧の冷媒は室外側の熱交換器１０４に入ってそこで放熱し、凝縮する。熱交換器１０４を出た冷媒は減圧膨張装置１０５から室内側の熱交換器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、圧縮機１０２に戻る。室外側の送風機１０７によって生成された気流が熱交換器１０４からの放熱を促進し、室内側の送風機１０８によって生成された気流が熱交換器１０６の吸熱を促進する。
【００４３】
上記のように室内機の熱交換器１０６として熱交換器１Ａと熱交換器１Ｂの連結体を使用することにより、熱交換器１０６を形成するのに要する工数が少なくて済み、製作コストを低減できる。
【００４４】
上記実施形態は、２個の熱交換器１Ａ、１Ｂを連結するという、最も簡単な例を示したものであるが、現在は連結に用いられていないサイドプレート１０を利用して、第三、第四、あるいはさらに多くの熱交換器１を連結することも可能である。また、熱交換器１を２枚以上重ねたもの同士を連結するという構成も可能である。
【００４５】
また、実施形態では熱交換器１Ａと熱交換器１Ｂのなす角度が９０°よりも少し小さくなっているが、この角度を９０°以上にすることもできる。このようにすれば、３個以上連結した熱交換器でクロスフローファン２０を囲むという構成を容易に実現できる。
【００４６】
以上、本発明の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。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明はサイドフロー方式のパラレルフロー型熱交換器に広く利用可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１、１Ａ、１Ｂ    熱交換器
２、３  ヘッダパイプ
４    偏平チューブ
５  冷媒通路
６  コルゲートフィン
６ａ  最外側コルゲートフィン
９ａ、９ｂ、９ｃ  仕切板
１０、１０Ａ、１０Ｂ  サイドプレート
１０Ａｅ、１０Ｂｅ  延長部
１１  フック
１２  フック係合穴
１２ａ  通過穴
１２ｂ  スリット
２０  クロスフローファン
２１  モータ
【図１】
2011047600.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2011047600.tif 000008
【図７】
2011047600.tif 000009