(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒が流れる複数の通路部(2a,2b,2c,2d)を有して、これら通路部(2a,2b,2c,2d)に交差して流れる風(W)と熱交換を行なう偏平管(1)と、略円形断面を有する連絡管(4)と、この連絡管(4)を上記偏平管(1)に接続する接続部(3)からなる偏平管と連絡管の接続構造において、
上記接続部(3)は、上記連絡管(4)の出口側の冷媒流と上記偏平管(1)の入口側の冷媒流が互いに平行になるように連絡管(4)と偏平管(1)を接続するとともに、連絡管(4)の出口が、上記風(W)の上流側に相当する上記偏平管(1)の通路部(2a)に近く、上記風(W)の下流側に相当する上記偏平管(1)の通路部(2d)に遠くなるように接続されていることを特徴とする偏平管と連絡管の接続構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷媒が流れる複数の通路部を有して、これら通路部に交差して流れる風と熱交換を行なう偏平管と、略円形断面を有する連絡管と、この連絡管を上記偏平管に接続する接続部からなり、熱交換器に用いられる接続構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の接続構造をもつ熱交換器の一例として、太径の円形断面を有して冷媒が流入する連絡管と、この連絡管の先端に接続されたボックス状の接続部と、この接続部に基端を接続し,４つに区切られた通路部が並んだ楕円断面をもつ４本の偏平管と、各偏平管が上端縁から入って,下端縁に抜けてさらに180°上方へ屈曲し,さらに上端縁を抜けて180°下方へ屈曲する蛇行を所定回数繰り返して下端縁からヘッダに出て合流する縦４列の蛇行管を横方向に繋ぐ多数のフィンとからなるものが知られている。
【０００３】
そして、上記熱交換器のフィンには、フィンの集合が形成する平面を垂直に貫流するように室内ファンによって空気が送られ、連絡管に流入した液冷媒は、接続部を経て各偏平管に分流された後、各蛇行管で蒸発してフィンを介して室内空気から熱を奪い、ガス冷媒となってヘッダで合流する。従って、室内ファンによって送られる風は、上記偏平管の横断面において４つの通路部を一端の通路部から他端の通路部へ貫流することになる。
【０００４】
さて、上記連絡管と偏平管の接続部を介する接続は、偏平管内の４つの通路部が横並びになる方向から見た場合、偏平管の各通路部に対する連絡管の接続位置が様々であり、ある場合には、連絡管が風上側の通路部近傍に接続され、またある場合には、連絡管が風下側の通路部近傍に接続されていて、接続位置が特定していないのが実情である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の連絡管は、偏平管の４つの通路部に対して接続位置が様々であるため、連絡管が風上側の通路部近傍に接続されている場合は、風上側の通路部により多くの液冷媒が分流してその蒸発により、室内風が初期に急速に冷却されるとともに風上側の偏平管表面により多くの結露が生じる一方、連絡管が風下側の通路部近傍に接続されている場合は、風下側の通路部により多くの液冷媒が分流してその蒸発により、室内風が後期に急速に冷却されるとともに風下側の偏平管表面により多くの結露が生じることになる。つまり、偏平管の４つの通路部に対する連絡管の接続位置が変化することによって、偏平管全体でみた冷媒の蒸発性能,即ち室内風の冷却効率および結露による室内風(冷却による比体積の減少も加味した)の通風抵抗に差が生じるのである。
【０００６】
本願発明者らは、従来考慮されていなかったこの点に着目し、複数の通路部をもつ偏平管にどのように連絡管を接続すれば、トータルでみた室内風の冷却効率を最大化でき、結露による通風抵抗を最小化できるかを考究し、その結果、本発明を構成するに至った。
【０００７】
即ち、本発明の目的は、トータルでみた室内風の冷却効率を最大化でき、結露による通風抵抗を最小化できる複数の通路部をもつ偏平管と連絡管の接続構造を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、図１に例示するように、冷媒が流れる複数の通路部を有して、これら通路部に交差して流れる風と熱交換を行なう偏平管と、略円形断面を有する連絡管と、この連絡管を上記偏平管に接続する接続部からなる偏平管と連絡管の接続構造において、上記接続部は、上記連絡管の出口側の冷媒流と上記偏平管の入口側の冷媒流が互いに平行になるように連絡管と偏平管を接続するとともに、連絡管の出口が、上記風の上流側に相当する上記偏平管の通路部に近く、上記風の下流側に相当する上記偏平管の通路部に遠くなるように接続されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項１の偏平管には、入口側の冷媒流が連絡管の出口側の冷媒流と平行になるとともに、連絡管が、風上側の通路部に近くなり、風下側の通路部に遠くなるように接続部を介して接続されている。従って、連絡管に冷房時に流入する液冷媒は、風上側の通路部により多く分配され、風下側の通路部により少なく分配される。そのため、室内風は、多量の液冷媒が蒸発する偏平管の風上側でまずに急速に冷却されるとともに風上側の偏平管表面には多くの結露が生じ、次いで少量の液冷媒が蒸発する偏平管の風下側で徐々に冷却されるとともに風下側の偏平管表面には余り結露が生じない。このとき、風上側の通路部内の冷媒は、多量に分配されるため室内風を急速に冷却するにも拘わらず飽和液の割合が多い湿り蒸気の状態であり、風下側の冷媒は、分配量が少ないが室内風を徐々に冷却すれば足るので飽和蒸気の割合が多い湿り蒸気の状態にあって、室内風を効率良く冷却できる。また、通風抵抗は、結露の多い偏平管の風上側でこそ大きいが、室内風の冷却による比体積の減少と風下側の少ない結露によって風下へ流れるに伴って僅かしか増えない。従って、偏平管の風下側の通路部を流れる液冷媒までもが、室内風の冷却に寄与できるうえ、全体でみた通風抵抗が小さくなって室内風量を大きく減ずることなく、室内風の冷却効率を最大化することができる。
【００１０】
なお、偏平管には暖房時にガス冷媒が流入するが、複数の通路部へのガス冷媒の分配および凝縮による室内風の加熱については、結露がないだけで上述の冷房の場合と同様であるから、上記偏平管は、室内風の加熱効率を最大化することができる。
【００１１】
仮に、偏平管に、請求項１とは逆に、風上側の通路部に遠くなり、風下側の通路部に近くなるように接続部を介して連絡管を接続したとすれば、飽和液冷媒は、風上側の通路部により少なく、風下側の通路部により多く分配される。そうすると、暖かい室内風が最初に当たる風上側の通路部内の冷媒は、分配不足のため飽和蒸気に近い湿り蒸気の状態となる一方、風下側の通路部内の冷媒は、室内風から奪うべき熱量に比して分配過剰のため飽和液に近い湿り蒸気の状態にあって、室内風を効率良く冷却することができない。また、通風抵抗は、結露の関係上、偏平管の風上側でこそ小さいが、風下側に向かうにつれて大きく増える。つまり、肝心な偏平管の風上側の通路部を流れる液冷媒が、室内風の冷却に寄与しないばかりでなく、全体でみた通風抵抗が大きくなって、室内風の冷却効率が低下するのである。また、この偏平管では、冷房の場合と同様の理由から、室内風の加熱効率が低下する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の偏平管と連絡管の接続構造の一例を示す斜視図である。この接続構造は、冷媒が流れる複数の通路部２を有して、これら通路部２に交差して矢印Ｗ方向に流れる風と熱交換を行なう偏平管１と、円形断面を有する連絡管４と、この連絡管４を上記偏平管１に接続するボックス状の接続部３からなる。
【００１４】
上記偏平管１は、４つの区切られた通路部２a,２b,２c,２dが並んだ楕円断面を有し、上記連絡管４は、風の上流側に相当する通路部２aに近くなり、風の下流側に相当する通路部２dに遠くなるように上記接続部３に接続されていて、連絡管４に流入した冷媒が、接続部３を介して偏平管１の風上側の通路部2aにより多く分配されるようになっている。
【００１５】
上記偏平管４の先端側は、図示しないが、従来例で述べたように水平のフィンを上下に積み重ねてなる矩形のフィン群の上端縁から入って鉛直に下端縁に抜けて180°上方へ屈曲し,鉛直に上端縁に抜けてさらに180°下方へ屈曲する蛇行を所定回数繰り返してフィン群の下端縁からヘッダへ出ている。従って、室内ファン(図示せず)によって矢印Ｗ方向に流れる風は、偏平管１の通路部２に直交して、上記フィン群をその平面に垂直に貫流する。例えば、上記偏平管１はアルミニウム、上記連絡管４は銅、上記接続部３はアルミニウムまたは銅からなる。
【００１６】
なお、図示の例では、接続部３に接続する偏平管１を１本としたが、偏平管を風向Ｗに直交する方向へ複数本(例えば４本)並べて接続してもよく、その場合は、従来例で述べたようにフィン群に縦４列の蛇行偏平管が並ぶことになる。
【００１７】
上記偏平管と連絡管の接続構造は、次のように作用する。
【００１８】
図２は、図１の側面図であり、連絡管４は、接続部３を介して偏平管１の風上側Ｗの通路部２aに最も近くなるように接続されている。従って、連絡管４に冷房時に矢印の如く流入する液冷媒は、接続部３の大,小矢印および通路部２の濃淡で示すように風上側の通路部２aにより多く分配され、風下側の通路部２dにより少なく分配される。その結果、室内風Ｗは、多量の液冷媒が蒸発する偏平管１の風上側の通路部２a(,２b)でまず急速に冷却され、風上側の偏平管表面には室内空気の冷却により多くの結露が生じ、次いで少量の液冷媒が蒸発する偏平管１の風下側の通路部(２c,)２dで徐々に冷却され、風下側の偏平管表面には余り結露が生じない。
【００１９】
このとき、風上側の通路部２a(,２b)内の冷媒は、多量に分配されるため室内風Ｗを急速に冷却するにも拘わらず飽和液の割合が多い湿り蒸気の状態であり、この状態は、フィン群を蛇行する偏平管１の通路部２a(,２b)全面積のうち飽和蒸気域にある通路部面積の割合が、図４(Ａ)の曲線IIの横座標２a(,２b)の対応点で示すように小さいことに対応する。また、風下側の通路部(２c,)２d内の冷媒は、分配量が少ないが室内風Ｗを徐々に冷却すれば足るので飽和蒸気の割合が多い湿り蒸気の状態であり、この状態は、フィン群を蛇行する偏平管１の通路部(２c,)２d全面積のうち飽和蒸気域にある通路部面積の割合が、図４(Ａ)の曲線IIの横座標(２c,)２dの対応点で示すように大きいことに対応する。
【００２０】
一方、通風抵抗は、結露の多い偏平管１の風上側でこそ大きいが、室内風Ｗの冷却による比体積の減少と風下側の少ない結露によって僅かに増えるにすぎない。これは、累積通風抵抗を示す図４(Ｂ)の曲線IIが、横座標(各通路部の距離)に対して正の緩勾配をなすことに対応している。
【００２１】
図４でも比較例と共に後述するが、上述のことから、上記偏平管と連絡管の接続構造によれば、偏平管１の風上側で室内風Ｗが急速に冷却されるうえ、偏平管１の風下側も室内風Ｗの冷却に寄与するとともに、室内風Ｗの初期の冷却による比体積の減少と全体でみた結露による通風抵抗の減少で室内風Ｗが良好に偏平管１を貫流するので、室内風の冷却効率を最大にすることができる。
【００２２】
なお、上記接続構造を暖房時に用いた場合、連絡管４にガス冷媒が流入し、このガス冷媒が風上側の通路部２a(,２b)により多く分配されるので、室内風Ｗは、多量のガス冷媒が凝縮する偏平管１の風上側２a(,２b)でまず急速に加熱され、次いで少量のガス冷媒が凝縮する偏平管の風下側(２c,)２dで徐々に加熱される。このとき、風上側の通路部内の冷媒は、多量に分配されるため室内風を急速に加熱するにも拘わらず飽和蒸気の割合が多い湿り蒸気の状態であり、風下側の冷媒は、分配量が少ないが室内風を徐々に加熱すれば足るので飽和液の割合が多い湿り蒸気の状態にあって、室内風を効率良く加熱することができる。なお、この状態は、飽和蒸気域の面積割合を示す図４(Ａ)の曲線IIを左右逆にした曲線に対応する。
【００２３】
図３は、本発明の図２の実施の形態と比較するための比較例の側面図を示している。図３(Ａ)は、風向Ｗに関する偏平管１の中央部,つまり通路部２b,２cの近傍に接続部３を介して連絡管４を接続した例であり、図３(Ｂ)は、偏平管１の風下側,つまり通路部２dの近傍に同様に連絡管４を接続した例である。
【００２４】
連絡管４に冷房時に流入した液冷媒は、図中の大,小矢印および通路部２の濃淡で示すように、図３(Ａ)では、中央の通路部２b,２cにより多く分配され、図３(Ｂ)では、風下側の通路部(２c,)２dにより多く分配される。
【００２５】
図４(Ａ),(Ｂ)は、図２の実施例と図３の比較例について、風上側からの各通路部２a,２b,２c,２dの位置を横軸に、飽和蒸気域の面積割合,累積通風抵抗を夫々縦軸にプロットして描いたグラフである。
【００２６】
飽和蒸気域の面積割合を示す図４(Ａ)において、実線で示す実施例の曲線IIは、既に述べたように、風上側の通路部２aにおいて飽和蒸気域の面積割合が少なくて、飽和液の割合が多い湿り蒸気状態で高冷却能を発揮するうえ、風下側の通路部２dにおいても飽和蒸気域の面積割合がそれほど大きくならず、飽和蒸気の割合が多い湿り蒸気状態で冷却に寄与して、室内風Ｗを効率良く冷却することができる。これに対して、破線で示す図３(Ｂ)の比較例の曲線IIIbは、暖かい室内風が最初に当たる風上側の通路部２a内の冷媒は、分配不足のため上記面積割合が著しく大きくなって飽和蒸気に近い湿り蒸気状態となる一方、風下側の通路部２d内の冷媒は、室内風から奪うべき熱量に比して過剰に分配されるため飽和液に近い湿り蒸気状態になって、室内風Ｗを効率良く冷却することができない。また、一点鎖線で示す図３(Ｃ)の比較例の曲線IIIaは、曲線IIIbと曲線IIの略中間を通るが、実施例の曲線IIよりも変動が大きく、室内風Ｗを効率良く冷却できないことが分かる。
【００２７】
累積通風抵抗を示す図４(Ｂ)において、実線で示す曲線IIは、既に述べたように、結露の多い偏平管１の風上側２aでこそ大きい値をとるが、風下側２dに向かうに伴って室内風Ｗの冷却による比体積の減少と少ない結露により微増するにすぎないので、全体でみた通風抵抗,つまり風下２dにおける累積通風抵抗が、２つの比較例IIIa,IIIbよりも小さくなっている。従って、室内風Ｗが偏平管１を良好に貫流し、上述の冷媒による室内風冷却の高効率化と相俟って、室内風Ｗの冷却効率を最大にすることができる。これに対して、破線で示す図３(Ｂ)の比較例の曲線IIIbは、冷媒が分配不足になって結露の少ない偏平管１の風上側２aでこそ小さいが、風下側２dに向かうに伴って、過剰冷媒による結露の増加と室内風の初期における比体積の減少不足によって大きく増える。従って、全体でみた通風抵抗が大きくなって、室内風Ｗが偏平管１を良好に貫流せず、上述の冷媒による冷却効率の悪化も加わって、室内風Ｗを効率良く冷却できない。また、一点鎖線で示す図３(Ｃ)の比較例の曲線IIIaは、曲線IIIbと曲線IIの略中間を通るが、実施例の曲線IIよりも全体でみた通風抵抗が大きく、室内風Ｗが偏平管１を良好に貫流しないことが分かる。
【００２８】
なお、本発明と直接関係しないが、図３(Ａ)に示した連絡管４を偏平管１の中央２b,２cに接続した比較例は、連絡管４から各通路部２a,２b,２c,２dへの距離が比較的均一で、接続部３での圧損が小さいので、接続構造の組立不良による熱交換性能の低下を緩和することができる。また、図３(Ｂ)に示した連絡管４を偏平管１の風下側２dに接続した比較例は、図４(Ａ)の曲線IIIbで分かるように、風下側の通路部２dで冷媒が飽和液に近い湿り蒸気状態にあるので、結露防止の制御を容易に行なうことができる。
【００２９】
上記実施の形態では、偏平管の通路部の数を４つにしたが、偏平管の通路部の数は複数であればこれに限られない。また、偏平管の通路部に対する風の方向は、上記実施の形態の直交する場合に限られず、交差するものであればよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、請求項１の発明は、冷媒が流れる複数の通路部を有して、これら通路部に交差して流れる風と熱交換を行なう偏平管と、略円形断面を有する連絡管と、この連絡管を上記偏平管に接続する接続部からなる偏平管と連絡管の接続構造において、上記連絡管を、その出口側の冷媒流が上記偏平管の入口側の冷媒流と平行になるとともに、風の上流側に相当する上記偏平管の通路部に近く、風の下流側に相当する上記偏平管の通路部に遠くなるように、上記接続部を介して上記偏平管に接続しているので、冷媒がより多く分配される偏平管の風上側の通路部で上記風を急速に冷却または加熱し、偏平管全体でみた通風抵抗を低減できて、熱交換効率を最大にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の偏平管と連絡管の接続構造の一例を示す斜視図である。
【図２】  図１の接続構造の側面図である。
【図３】  偏平管と連絡管の接続構造の比較例を示す側面図である。
【図４】  図１および図３の接続構造の各通路部における飽和蒸気域の面積割合および累積通風抵抗を示すグラフである。
【符号の説明】
１…偏平管、２,２a,２b,２c,２d…通路部、３…接続部、４…連絡管、
Ｗ…風向。
【図１】
0003800753.tif 000002
【図２】
0003800753.tif 000003
【図３】
0003800753.tif 000004
【図４】
0003800753.tif 000005