(57)【要約】【課題】熱交換器ユニットの伝熱管内は冷媒が２相状態の場合、気相は伝熱管上部に液相は伝熱管下部に分離するため、単層の状態に比べて熱交換器の性能が劣るという課題があった。【解決手段】熱交換器の冷媒流入側に共振手段を設けたことで、冷媒を加振できるため、伝熱管内での伝熱促進効果と２相状態でも気相と液相が理想的な状態を長く保てることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、熱交換器と、前記熱交換器の熱交換用送風機とを有した冷凍回路ユニットにおいて、前記熱交換器の冷媒流入側に冷媒を加振する共振手段を設けたことを特徴とする熱交換器ユニット。
【請求項２】
前記熱交換器に流入する冷媒経路が複数ある場合において、前記熱交換器の熱交換器に流入する冷媒経路が複数ある場合において、冷媒経路ごと共振周波数を変えた共振手段である前記共振手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の熱交換器ユニット。
【請求項３】
前記共振手段の冷媒流通方向に対して垂直方向の断面のアスペクト比が１とならない形状であることを特徴とする請求項１または２記載の熱交換器ユニット。
【請求項４】
前記熱交換器の伝熱管の長手方向に対して、前記共振手段からの冷媒流出角度を１度以上つけたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の熱交換器ユニット。
【請求項５】
前記共振手段の内部に仕切り板を１枚以上設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の熱交換器ユニット。
【請求項６】
冷媒搬送手段と、熱交換器と、前記熱交換器の熱交換用送風機とを有した冷凍回路ユニットにおいて、前記熱交換器の冷媒流入側に超音波振動装置を設けたことを特徴とする熱交換器ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に空気調和機の冷凍サイクルを構成する、熱交換器ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の熱交換器ユニットとしては、伝熱管の内壁形状によってその伝熱性能を向上させるものがある（例えば特許文献１参照）。以下、図面を参照しながら上記従来の熱交換器ユニットを説明する。
【０００３】
図７は、従来の冷凍回路ユニット図、図８は従来の熱交換器の伝熱管の外形図である。同図において、１０は圧縮機、１１は凝縮器用送風機、１２は凝縮器用送風機１１の上流側に設置されている凝縮器、１３は減圧器、１４は蒸発器、１４ｂは蒸発器１４として使用されている熱交換器ユニットの伝熱管、１４ｃは蒸発器１４として使用されている熱交換器ユニットのフィン、１５は蒸発器用送風機である。
【０００４】
以上のように構成された熱交換器ユニットについて、以下にその動作を説明する。まず、圧縮機１０で圧縮された冷媒が凝縮器１２に流入し、凝縮器用送風機１１が凝縮器１０に風を当てることで、冷媒との熱交換を行い冷媒を凝縮させる。凝縮された冷媒は減圧器１３で減圧されて蒸発器１４の伝熱管１４ｂへ流入し冷媒の熱エネルギーをフィン１４ｃへ伝達し、蒸発器用送風機１５によって誘引された空気はフィン１４ｃを通過する際に熱交換することで冷却される。
【０００５】
また、伝熱管１４ｂ内には溝が施されているため、流入する冷媒の流れを乱すことにより熱伝達を促進させ、熱交換器効率を上げる働きがある。
【特許文献１】特開平９−７９６９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の構成は冷媒が２相状態の場合、気相は伝熱管上部に液相は伝熱管下部に分離するため、単層の状態に比べて熱交換器の性能が劣るという課題があった。本発明は従来の課題を解決するもので、冷媒が２相状態の場合でも、気相と液相が理想的な状態を長く保てることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１記載の発明は、前記熱交換器の冷媒流入側に前記共振手段を設けたことで、冷媒を加振できるため、前記伝熱管内での伝熱促進効果と２相状態でも気相と液相が理想的な状態を長く保てることができる作用を有する。
【０００８】
本発明の請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明に、さらに、前記熱交換器に流入する冷媒経路が複数ある場合、前記熱交換器の風速分布によって生じる前記伝熱管内の異なった伝熱状態に対応して前記共振手段の共振周波数を変えたことで、冷媒経路ごとの前記伝熱管内での伝熱促進効果がアップできることと２相状態でも気相と液相が理想的な状態を長く保てることができる作用を有する。
【０００９】
本発明の請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の発明に、さらに、前記共振手段の冷媒流通方向に対して垂直方向の断面のアスペクト比が１とならない形状であるため、前記共振手段で加振された冷媒は伝熱管の特定方向に強く加振された波形を形成
できるため、前記伝熱管内での伝熱促進効果のアップができるだけでなく、冷媒が２相状態でも液相を下部に集まることを阻害することができる作用を有する。
【００１０】
本発明の請求項４記載の発明は、請求項１または２または３記載の発明に、さらに、前記熱交換器の前記伝熱管の長手方向に対して、前記共振手段からの流出角度を１度以上つけたてことで、前記共振手段で加振された冷媒が前記伝熱管に流入する際に角度がつくため、前記伝熱管内での冷媒衝突によるさらなる伝熱促進効果と冷媒が前記伝熱管内をらせん状に進むため液相が前記伝熱管下部に溜まりにくくなる作用を有する。
【００１１】
本発明の請求項５記載の発明は、請求項１または２または３または４記載の発明に、さらに、前記共振手段の内部に仕切り板を設けたことで、前記共振手段の共振周波数を複数持つことができるため、圧縮機の運転周波数や膨張弁の開度による冷媒流入速度の変化に対しても、前記伝熱管内での伝熱促進効果と２相状態でも気相と液相が理想的な状態を長く保てることができる作用を有する。
【００１２】
本発明の請求項６記載の発明は、前記熱交換器の冷媒流入側に超音波振動装置を設けたことで、冷媒の加振周波数を自由に設定できるために、冷凍サイクルのあらゆる運転状態においても前記伝熱管内での伝熱促進効果と２相状態でも気相と液相が理想的な状態を長く保てることができる作用を有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、伝熱管内での伝熱促進効果アップと２相状態でも気相と液相が理想的な状態を長く保て、さらに熱交換器の熱交換率が上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明による熱交換器ユニットの実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、従来と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１の熱交換器ユニットの断面図である。なお冷凍回路ユニットは図９と同じである。まず、圧縮機１０で圧縮された冷媒が凝縮器１２に流入し、凝縮器用送風機１１が凝縮器１０に風を当てることで、冷媒との熱交換を行い冷媒を凝縮させる。凝縮された冷媒は減圧器１３で減圧されて蒸発器１４の共振手段１４ａを通過し、伝熱管１４ｂへ流入し冷媒の熱エネルギーとフィン１４ｃへ伝達し、蒸発器用送風機１５によって誘引された空気はフィン１４ｃを通過する際に熱交換することで冷却される。
【００１６】
この蒸発器１４に流入する冷媒は、まず共振手段１４ａに流入する。この共振手段１４ａは冷媒が共振する周波数に設定された略円筒形状であり、共振手段１４ａで加振された冷媒が蒸発器１４の伝熱管１４ｂに流入し激しく流れを乱すことにより冷媒からの熱伝達を促進させるだけでなく、２相状態でも気相と液相が理想的な状態を長く保てることができる。従って、冷媒を加振できるため、伝熱管１４ｂ内での伝熱促進効果アップと２相状態でも気相と液相が理想的な状態を長く保て、さらに、熱交換器の熱交換率が上がることでの材料費削減が図れる。
【００１７】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２による熱交換器ユニットの断面図である。図２において、２１は熱交換器に流入する冷媒経路ごとに共振周波数を変えた共振手段である。本実施の形態は、実施の形態１による熱交換器ユニットにおいて、流入する冷媒経路が複数ある場合、冷媒経路ごとに伝熱状態が異なった状態に合わせて共振周波数を変えた共振手段を備えたものである。
【００１８】
蒸発器用送風機１５によって誘引された空気が蒸発器１４のフィン１４ｃに均一な風速で当てれず、かつ、流入する冷媒経路が複数ある場合には冷媒経路ごとに伝熱状態が異なるのに対応して共振周波数を変えた共振手段２１を用いたことで、各冷媒経路ごとの伝熱管１４ｂ内での状態を均一化できることが可能となる。従って、風速分布が不均一な場合でも冷媒経路ごとに伝熱管１４ｂ内の状態を均一にできるため、分流器の形状を簡素化できるだけでなく、伝熱促進効果のアップが図れ、さらに気相と液相が理想的な状態を長く保てることができる。
【００１９】
（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３による熱交換器ユニット共振手段の断面図である。図３において、３１は断面のアスペクト比が１とならない形状の共振手段である。本実施の形態は、実施の形態１または２の熱交換器ユニットに冷媒流通方向に対して垂直方向の断面のアスペクト比が１とならない形状の共振手段３１を備えたものである。
【００２０】
共振手段３１の冷媒流通方向に対して垂直方向の断面形状において、そのアスペクト比が１とならない形状であることから、伝熱管１４ｂ内に共振手段３１の長辺側の方向に強く冷媒を加振できる。従って、伝熱管１４ｂの特定方向に強く加振された冷媒波形を流入することができるため、伝熱管１４ｂ内での伝熱促進効果のアップができるだけでなく、冷媒が２相状態でも液相を下部に集まることを阻害でき、熱交換器の熱交換率が上がることでの材料費削減が図れる。
【００２１】
（実施の形態４）
図４は、本発明の実施の形態４による熱交換器ユニットの断面図である。図４において、４１は伝熱管１４ｂへの流出角度Θの値を１度以上とした共振手段である。本実施の形態は、実施の形態１または２または３の熱交換器ユニットに伝熱管１４ｂの長手方向に対して、冷媒からの流出角度を１度以上つけたてことで、共振手段４１で加振された冷媒が伝熱管１４ｂに流入する際に角度がつくため、伝熱管１４ｂ内での冷媒衝突が増加できる。
【００２２】
従って、伝熱管１４ｂ内での冷媒衝突が増加によるさらなる伝熱促進効果と冷媒が伝熱管１４ｂ内をらせん状に進むため液相が伝熱管１４ｂの下部に集まることを阻害でき、熱交換器の熱交換率が上がることでの材料費削減が図れる。
【００２３】
（実施の形態５）
図５は、本発明の実施の形態５による熱交換器の断面図である。図５において、５１は内部に仕切り板を１枚以上設けた共振手段である。本実施の形態は、実施の形態１または２または３または４の熱交換器ユニットに内部に仕切り板を１枚以上設けた共振手段５１を備えたもので、共振手段５１の気室を複数個に分割できることから、冷媒の共振周波数を複数持つことができる。従って、圧縮機の運転周波数や膨張弁の開度による冷媒流入速度の変化に対しても、前記伝熱管内での伝熱促進効果と２相状態でも気相と液相が理想的な状態を長く保てることができ、熱交換器の熱交換率が上がる運転範囲が広がることで、材料費削減だけでなく、冷凍回路ユニットの省エネルギー運転範囲が広がる。
【００２４】
（実施の形態６）
図６は実施形態６の熱交換器ユニットの断面図である。  圧縮機１０で圧縮された冷媒が凝縮器１２に流入し、凝縮器用送風機１１が凝縮器１０に風を当てることで、冷媒との熱交換を行い冷媒を凝縮させる。凝縮された冷媒は減圧器１３で減圧されて蒸発器１４の超音波振動手段７１を通過し、伝熱管１４ｂへ流入し冷媒の熱エネルギーとフィン１４ｃへ伝達し、蒸発器用送風機１５によって誘引された空気はフィン１４ｃを通過する際に熱
交換することで冷却される。
【００２５】
この蒸発器１４に流入する冷媒は、まず超音波振動手段７１に流入する。この超音波振動手段７１が冷媒が共振する周波数で振動することで冷媒を加振させる。加振された冷媒が蒸発器１４の伝熱管１４ｂに流入し激しく流れを乱すことにより冷媒からの熱伝達を促進させるだけでなく、２相状態でも気相と液相が理想的な状態を長く保てることができる。従って、冷凍回路ユニットの大半の運転状態においても、冷媒を加振できるため、伝熱管１４ｂ内での伝熱促進効果アップと２相状態でも気相と液相が理想的な状態を長く保て、さらに、熱交換器の熱交換率が上がることでの材料費削減とが図れるだけでなく、冷凍回路ユニットの省エネルギー運転範囲の広域化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明による熱交換器ユニットの実施の形態１の断面図
【図２】本発明による熱交換器ユニットの実施の形態２の断面図
【図３】本発明による熱交換器ユニットの実施の形態３の断面図
【図４】本発明による熱交換器ユニットの実施の形態４の断面図
【図５】本発明による熱交換器ユニットの実施の形態５の断面図
【図６】本発明による熱交換器ユニットの実施の形態６の断面図
【図７】従来の冷凍回路ユニット図
【図８】従来の熱交換器の伝熱管の外形図
【符号の説明】
【００２７】
１０  圧縮機
１４ａ  共振手段
１４ｂ  伝熱管
１４ｃ  フィン
２１、３１、４１、５１  共振手段
６１  超音波振動手段
【図１】
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【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】
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【図７】
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【図８】
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