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技術 熱交換器用熱伝導チューブアセンブリ構造及びこれを用いた冷凍システムとエアコンシステム

出願人 詮旭電機股分有限公司
発明者 邱鵬舉張森富沈國旭
出願日 1998年4月8日 (22年8ヶ月経過) 出願番号 1998-096028
公開日 1999年10月29日 (21年1ヶ月経過) 公開番号 1999-294900
状態 拒絶査定
技術分野 圧縮機、蒸発器、凝縮器、流体循環装置 ラジエータ、流路群をもつ熱交換装置
主要キーワード 伝導片 エアコン設備 ファンスピード アセンブリ構造 湾曲チューブ 熱伝導面積 エネルギー効率比 金属製チューブ
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この項目の情報は公開日時点(1999年10月29日)のものです。
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図面 (5)

課題

熱伝導効率、例えばCOP(Coefficient of performance)値やEER値(Energy efficiency ratio)を向上できる熱交換器用熱伝導チューブセット構造を提供する。

解決手段

熱伝導チューブセット5と蒸発熱伝導片セット4とを交互に積み重ねてなり、前記熱伝導チューブセット5は、内部にジグザグ状金属片11が配置されると共に、外面に吸湿材13が設けられる金属製チューブ体からなり、前記蒸発熱伝導片セット4は連続のU字形の金属片14に吸湿材15が設けられてなる構造を有し、冷媒は前記熱伝導チューブセット5の内部を流れると共に、エアは前記蒸発熱伝導片セット4を流れる。このことにより、熱伝導効率を向上させることができる。

概要

背景

従来の冷凍システム性能係数COPは約3〜6の間にあり、熱交換器熱伝導効率の制限によりさらに高めることは困難であった。また、従来のエアコン設備冷凍原理の応用の最も成功した例である。そのエネルギー効率比ERについては、空冷式クーラーの場合、約2.7で、水冷式の場合、約3.5で、これ以上にするのは困難であった。これも熱交換器の熱伝導効率を高めることには一定の限界があったためである。

また、従来の蒸発式凝縮器は、最初の発展の段階においては、盤チューブ放熱フィンを装着したものがあるが、以下のような問題があった。
(1) 使用した水が硬水である場合、装置表面水垢が生じ易かった。
(2) 放熱フィンは風に対する抵抗となるので、ファンの出力を増大させなければならなかった。
このため、放熱フィンのない盤チューブが提案されている。

概要

熱伝導効率、例えばCOP(Coefficient of performance)値やEER値(Energy efficiency ratio)を向上できる熱交換器用熱伝導チューブセット構造を提供する。

熱伝導チューブセット5と蒸発熱伝導片セット4とを交互に積み重ねてなり、前記熱伝導チューブセット5は、内部にジグザグ状金属片11が配置されると共に、外面に吸湿材13が設けられる金属製チューブ体からなり、前記蒸発熱伝導片セット4は連続のU字形の金属片14に吸湿材15が設けられてなる構造を有し、冷媒は前記熱伝導チューブセット5の内部を流れると共に、エアは前記蒸発熱伝導片セット4を流れる。このことにより、熱伝導効率を向上させることができる。

目的

本発明は前記のような従来の問題を解決するものであり、熱伝導効率の高い熱交換器用熱伝導チューブアセンブリ構造を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

熱伝導チューブセットと蒸発熱伝導片セットとが交互に積み重ねられ、前記熱伝導チューブセットは、内部にジグザグ状金属片が配置された金属製チューブ体を備え、前記蒸発熱伝導片セットは連続したU字形の金属片で形成され、冷媒は前記熱伝導チューブセットの内部を流れると共に、エアは前記蒸発熱伝導片セット部を流れることを特徴とする熱交換器用熱伝導チューブアセンブリ構造

請求項2

前記熱伝導チューブセットの金属製チューブ体の外面に吸湿材が設けられ、前記蒸発熱伝導片セットの連続したU字形の金属片に吸湿材が設けられている請求項1に記載の熱交換器用熱伝導チューブアセンブリ構造。

請求項3

冷媒蒸発器に使用する請求項1に記載の熱交換器用熱伝導チューブアセンブリ構造。

請求項4

冷媒凝縮器に使用する請求項1または2に記載の熱交換器用熱伝導チューブアセンブリ構造。

請求項5

前記熱伝導チューブセットは単一チューブ式または奇数湾曲構造に形成された複数湾曲チューブ式で形成され、チューブの一方に入口が形成され、他方に合流手段に接続される出口が形成されている請求項1から4のいずれかに記載の熱交換器用熱伝導チューブアセンブリ構造。

請求項6

前記熱伝導チューブセットは三湾曲チューブ式で形成されている請求項5に記載の熱交換器用熱伝導チューブアセンブリ構造。

請求項7

請求項1に記載の熱交換器用熱伝導チューブアセンブリ構造を冷媒蒸発器及び冷媒凝縮器に使用した冷凍システムであって、前記冷媒凝縮器に使用されている前記熱交換器用熱伝導チューブアセンブリ構造は、前記熱伝導チューブセットの金属製チューブ体の外面に吸湿材が設けられ、前記蒸発熱伝導片セットの連続したU字形の金属片に吸湿材が設けられている冷凍システム。

請求項8

請求項1に記載の熱交換器用熱伝導チューブアセンブリ構造を冷媒蒸発器及び冷媒凝縮器に使用したエアコンシステムであって、前記冷媒凝縮器に使用されている前記熱交換器用熱伝導チューブアセンブリ構造は、前記熱伝導チューブセットの金属製チューブ体の外面に吸湿材が設けられ、前記蒸発熱伝導片セットの連続したU字形の金属片に吸湿材が設けられているエアコンシステム。

技術分野

0001

本発明は熱交換器用熱伝導チューブアセンブリ構造及びこれを用いた冷凍システムエアコンシステムに関するものであり、特に冷凍システムの性能係数COP(Coefficient of performance)とエネルギー効率比ER(Energy efficiencyratio)が従来のものより大幅に向上できる熱交換器用熱伝導チューブアセンブリ構造及びこれを用いた冷凍システムとエアコンシステムに関するものである。

背景技術

0002

従来の冷凍システムの性能係数COPは約3〜6の間にあり、熱交換器熱伝導効率の制限によりさらに高めることは困難であった。また、従来のエアコン設備冷凍原理の応用の最も成功した例である。そのエネルギー効率比EERについては、空冷式クーラーの場合、約2.7で、水冷式の場合、約3.5で、これ以上にするのは困難であった。これも熱交換器の熱伝導効率を高めることには一定の限界があったためである。

0003

また、従来の蒸発式凝縮器は、最初の発展の段階においては、盤チューブ放熱フィンを装着したものがあるが、以下のような問題があった。
(1) 使用した水が硬水である場合、装置表面水垢が生じ易かった。
(2) 放熱フィンは風に対する抵抗となるので、ファンの出力を増大させなければならなかった。
このため、放熱フィンのない盤チューブが提案されている。

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、前記のような放熱フィンのない盤チューブを用いた従来の蒸発式凝縮器では、噴水圧力、噴水密度及び風速の三要素を調整することは、技術的に困難であり、このため蒸発式凝縮器の効率の向上には特別な発展を呈してなく、一般的に採用されていなかった。

0005

本発明は前記のような従来の問題を解決するものであり、熱伝導効率の高い熱交換器用熱伝導チューブアセンブリ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

前記目的を達成するため、本発明の熱交換器用熱伝導チューブアセンブリ構造は、熱伝導チューブセットと蒸発熱伝導片セットとが交互に積み重ねられ、前記熱伝導チューブセットは、内部にジグザグ状金属片が配置された金属製チューブ体を備え、前記蒸発熱伝導片セットは連続したU字形の金属片で形成され、冷媒は前記熱伝導チューブセットの内部を流れると共に、エアは前記蒸発熱伝導片セットを流れることを特徴とする。前記のような熱交換器用熱伝導チューブアセンブリ構造によれば、熱伝導チューブセットの内部にジグザグ状の金属片が配置され、蒸発熱伝導片セットは連続したU字形の金属片で形成されているので冷媒の熱伝導面積を増やすことができ、熱伝導効率を向上させることができる。

0007

前記熱交換器用熱伝導チューブアセンブリ構造においては、前記熱伝導チューブセットの金属製チューブ体の外面に吸湿材が設けられ、前記蒸発熱伝導片セットの連続したU字形の金属片に吸湿材が設けられていることが好ましい。前記のような熱交換器用熱伝導チューブアセンブリ構造によれば、吸湿材に含まれる水分によって熱エネルギーを減らすことができるので、熱伝導効率を向上させることができる。

0008

また、冷媒蒸発器に使用することが好ましい。前記のように冷媒蒸発器に本発明の熱交換器用熱伝導チューブアセンブリ構造を用いれば、冷媒蒸発器の熱伝導効率を向上させることができ、冷媒の蒸発温度を高められるので蒸発圧力が高まり、圧縮比を低下できる。このため、コンプレッサー低圧縮比の状況で作動できるので、電気エネルギーを節約できると共に、騒音も低減できる。また、冷媒凝縮器に使用することが好ましい。前記のように冷媒凝縮器に本発明の熱交換器用熱伝導チューブアセンブリ構造を用いれば、冷媒凝縮器の熱伝導効率を向上させることができ、冷媒の凝縮温度を低下させることができるので、凝縮圧力が低下し、圧縮比を低下できる。このため、コンプレッサーは低圧縮比の状況で作動できるので、電気エネルギーを節約できると共に、騒音も低減できる。

0009

また、前記熱伝導チューブセットは単一チューブ式または奇数湾曲構造が形成された複数湾曲チューブ式で形成され、チューブの一方に入口が形成され、他方に合流手段に接続される出口が形成されていることが好ましい。前記のような熱交換器用熱伝導チューブアセンブリ構造によれば、冷媒を効率良くチューブ内を通過させることができるので、熱伝導効率を効果的に向上できる。また、前記熱伝導チューブセットは三湾曲チューブ式で形成されていることが好ましい。

0010

次に、本発明の冷凍システムは、前記熱交換器用熱伝導チューブアセンブリ構造を冷媒蒸発器及び冷媒凝縮器に使用した冷凍システムであって、前記冷媒凝縮器に使用されている前記熱交換器用熱伝導チューブアセンブリ構造は、前記熱伝導チューブセットの金属製チューブ体の外面に吸湿材が設けられ、前記蒸発熱伝導片セットの連続したU字形の金属片に吸湿材が設けられている。前記のような冷凍システムによれば、冷媒蒸発器及び冷媒凝縮器の熱伝導効率を向上させることができ、電気エネルギーを節約できると共に、騒音も低減できる。

0011

また、本発明のエアコンシステムは、前記熱交換器用熱伝導チューブアセンブリ構造を冷媒蒸発器及び冷媒凝縮器に使用したエアコンシステムであって、前記冷媒凝縮器に使用されている前記熱交換器用熱伝導チューブアセンブリ構造は、前記熱伝導チューブセットの金属製チューブ体の外面に吸湿材が設けられ、前記蒸発熱伝導片セットの連続したU字形の金属片に吸湿材が設けられている。前記のような冷凍システムによれば、冷媒蒸発器及び冷媒凝縮器の熱伝導効率を向上させることができ、電気エネルギーを節約できると共に、騒音も低減できる。

発明を実施するための最良の形態

0012

以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態を詳しく説明する。図1は本発明を凝縮器に用いた一実施形態の組立て状態を示す斜視図である。図2(a)は本発明に係る熱伝導チューブセットの一実施形態の平面図を示し、図2(b)は図2(a)のI−I線における断面図である。図3(a)は本発明に係る蒸発熱伝導片セットの一実施形態の構造を示す斜視図であり、図3(b)は図3(a)のA部の拡大図である。図4(a)は本発明に係る単一チューブ式の熱伝導チューブの一実施形態の構成を示す斜視図であり、図4(b)は図4(a)のII−II線における断面図である。

0013

本発明の熱伝導チューブアセンブリ構造は、主に熱交換器の蒸発式凝縮器に利用されるものであり、このように使用すると効率が一番高い。また、冷凍システムに利用する場合は、その冷凍係数COPを向上できる。また、エアコンシステムに利用する場合は、そのエネルギー効率比EERを向上できる。

0014

本発明の熱伝導チューブアセンブリ構造は、エアコン用の蒸発式凝縮器に利用する場合は、図1に示したように、複数の熱伝導チューブセット5と複数の蒸発熱伝導片セット4とを交互に積み重ねる。この構造の図中左の端縁部に直立の冷媒の導入チューブ7が設けられ、この直立の冷媒の導入チューブ7に複数の連接チューブ1が並列的に接続されている。この構造の下方の外側にエンドプレート3が配置されていると共に、その上方の両側にエンドプレート8が配置されている。また、立て固定プレート2、6が積み重ねた構造を横方向へ移動させないために設けられている。前記熱伝導チューブセット5の図中右の端縁部に、延出した連接チューブ9が設けられ、この複数の連接チューブ9の先端部が直立の合流チューブ10に接続されている。

0015

次に、図2を参照しながら前記熱伝導チューブセット5の構造を説明する。図2に示したように、熱伝導チューブセット5は、S形に湾曲した三湾曲チューブ式のチューブ12と、このチューブ12の隙間を塞ぐように詰め込まれた内部吸湿材13と、これらチューブ12と吸湿材13の外面を包む外部吸湿材13aと、前記チューブ12の内部に配置されているジグザグ形金属片11とからなる。

0016

また、図3を参照しながら前記蒸発熱伝導片セット4の構造を説明する。図3に示したように、蒸発熱伝導片セット4は、連続U字形に湾曲した金属片14とこの金属片14を覆っている吸湿材15とからなる。

0017

ここで、図1を用いて熱交換作用について説明する。冷媒は導入チューブ7より入り、連接チューブ1を経て各層の熱伝導チューブセット5のチューブを通り、連接チューブ9を経て合流チューブ10に入る。また、エアは前記蒸発熱伝導片セット4部を流れる。エアの流れ方向は熱伝導チューブセット5の内部の冷媒の流れ方向と直交する。冷媒が凝縮して生じた熱エネルギーは熱伝導チューブセット5及び熱伝導片セット4における吸湿材13、13a、15に含まれる水分を蒸発させ、エアがそれを取り出し、熱交換の作用を達成する。

0018

本実施形態では、前記金属片(例えばアルミ材銅材)の設置によって熱伝導面積を増やすと共に、前記吸湿材(例えば不織布等)の設置によって熱伝導の効率を高める。このため、従来より高いCOPやEERが達成できる。

0019

また、図4に示したのは本発明に係る熱伝導チューブセットを単一チューブ式で形成した実施形態である。図2に示したものと同様に、チューブ12の内部にジグザグ状の金属片11が配置されると共に、このチューブ12の外面に吸湿材13bが覆われている。本実施形態によっても熱伝導効率を効果的に向上させることができる。

0020

また、本発明は単に着想に留まらず、台湾で公的実験機関の検証を受けている。その実験機関の検証条件と結果を以下に示す。
(1) 実験機関:タイワンエレクトリックリサーチアンドテスティングセンター(TAIWANELECTRIC RESEARCH & TESTING CENTER)
(2)報告書番号:RC860093
(3)コンプレッサーモデルナンバー:PH106T1−2C1
(4) 全冷却容量:3262.3kcal/h
(5)入力電流パワー:3.82A/815.0W
(6)絶縁抵抗:100MΩ
(7)ファンスピード:798rpm
(8) EER:4.005

0021

前記の実験結果が示しているように、本発明によれば従来の装置では達成できなかった4.005のEER(例えば、従来の水冷式クーラーの場合のEERは3.5)を達成できた。

0022

本発明は凝縮器に利用される場合は、主に水分の潜在変化を利用してエアの温度を低下させる。このため冷媒の凝縮温度を低下させることができる。熱力学基本原理によって凝縮温度が低下する場合は、冷凍システムのCOP値が高まり、同様にエアコンシステムのEER値は向上する。また、凝縮温度の低下は冷媒の凝縮圧力が低下することを意味し、圧縮比も低下する。このため、コンプレッサーは低圧縮比の状況で作動できるので、電気エネルギーを節約できると共に、騒音も低減できる。

0023

本発明の熱伝導チューブに吸湿材を覆わない場合には、熱交換器の蒸発器にも応用できる。この場合も熱伝導の面積を増やすことができるので、熱伝導効率を向上できる。このため、冷凍システムのCOP値やエアコンシステムのEER値も向上できる。これは冷媒の蒸発温度を向上できるためであり、熱力学の基本原理に従って分析して得られる結果である。また、蒸発温度が高められるのは蒸発圧力が高められること意味し、圧縮比を低減できる。本発明の熱伝導チューブアセンブリ構造を凝縮器と蒸発器の両方に用いた場合は、凝縮温度を低減できると共に、蒸発温度を向上できるので、冷凍システムやエアコンシステムの省エネルギーの効果を有し、電気エネルギーが30%〜40%程度節約できる。

発明の効果

0024

以上のように本発明の熱伝導チューブアセンブリ構造によれば、熱伝導チューブセットの内部にジグザグ状の金属片が配置され、蒸発熱伝導片セットは連続したU字形の金属片で形成されているので冷媒の熱伝導面積を増やすことができ、熱伝導効率を向上させることができる。また、熱伝導チューブセットの外面及び蒸発熱伝導片セットの連続U字形の金属片に吸湿材を設けることにより、吸湿材に含まれる水分によって熱エネルギーを減少させることができるので、熱伝導効率を向上させることができる。

図面の簡単な説明

0025

図1本発明を凝縮器に用いた一実施形態の組立て状態を示す斜視図
図2(a)本発明に係る熱伝導チューブセットの一実施形態の平面図
(b)図2(a)のI−I線における断面図
図3(a)本発明に係る蒸発熱伝導片セットの一実施形態の構造を示す斜視図
(b)図3(a)のA部の拡大図
図4(a)本発明に係る単一チューブ式の熱伝導チューブの一実施形態の斜視図
(b)図4(a)のII−II線における断面図

--

0026

1連接チューブ
2 立て固定プレート
3エンドプレート
4蒸発熱伝導片セット
5熱伝導チューブセット
6 立て固定プレート
7導入チューブ
8 エンドプレート
9 連接チューブ
10合流チューブ
11ジグザグ状金属片
12 チューブ
13 内部吸湿材
13a、13b 外部吸湿材
14 金属片
15 吸湿材

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