(57)【要約】【課題】凝縮水や着霜による影響を最小限に抑えて、能力低下を最小限に抑制可能なフィン形付き熱交換器を提供する。【解決手段】気流の流路を形成するために平行に並べた複数のフィン１と、前記フィンを気流の流れ方向に略直角に配列・貫通し、気流と熱交換する媒体が内部を流れる伝熱管２とを備え、前記フィンは、気流の流れ方向に沿って傾斜面４を少なくとも１箇所以上有し、前記傾斜面のうち最も風下側に位置する傾斜面において、風下方向にのみ開口を有する片起こしスリット５を設けた構成としてある。これにより、伝熱管背面に発生する死水域を縮小できるだけでなく、スリット開口部に凝縮水ブリッジや着霜が発生した場合においても、十分な通風路が確保でき、冷房・暖房の運転種類を問わず、高水準の性能を維持することが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体の流路を形成するために平行に並べた複数のフィンと、前記フィンを気体の流れ方向に略直角に貫通し気流と熱交換する媒体が内部を流れる伝熱管とを備え、前記フィンは、気流の流れ方向に沿って傾斜面を少なくとも１箇所以上有し、前記傾斜面のうち最も風下側に位置する傾斜面において、風下方向にのみ開口を有する片起こしスリットを設けたことを特徴とするフィン付き熱交換器。
【請求項２】
片起こしスリットの開口根元部と、フィンの下流側エッジとを繋ぎ、気流の流れ方向に対して斜め下方向に傾斜する立ち上がり片を有する請求項１記載のフィン付き熱交換器。
【請求項３】
片起こしスリットの下流側に位置する帯状フィン部が、前記片起こしスリットに対して、略平行に傾斜した請求項２記載のフィン付き熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として空気調和機等に用いられるフィン付き熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般にフィン付き熱交換器は、図７に示すように、所定間隔で並べられたフィン群１０１とこのフィン群１０１に略直角に挿入し貫通する伝熱管群１０２とから構成されている。気流１０３はフィン間を矢印方向に流動して伝熱管群１０２の管内の流体と熱交換を行う。
【０００３】
この様なフィン付き熱交換器はフィンに着霜が生じると熱交換性能が低下するため、着霜による影響を少なくしてその熱交換性能の低下を抑制するようにしたものが見られる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図６は特許文献１のフィン付き熱交換器を示し、（ａ）は熱交換器のフィンの部分平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図、（ｃ）は（ｂ）で示したフィンの積層状態を示す断面図である。このフィン付き熱交換器は、フィン１１１に伝熱管１１０を挿入して拡管固着するための円筒状のカラー部１１２ａを備えた複数の組付孔１１２を所定間隔で設けると共に、矢印で示す熱交換用の空気流に対してフィン１１１の中央部を境にした風上側に緩やかな斜面を有する折曲部１１３を設け、風下側の中央部に切起こしスリット１１４を設けてなり、多数枚を図６（ｃ）に示すように積層して構成してある。
【０００５】
これにより、特に低温暖房運転時において、着霜が起こりやすい風上側には折曲部１１３のみがあって、フィン間にはほぼ等間隔の空気通路が出来上がるので、風上側の前縁部１１１ａが図６（ｃ）に示すように着霜してもその霜層１１５によりフィン間が閉塞するようなことはなく、また、着霜の恐れがないフィン１１１の風下側には流通する空気への熱伝達の向上に有効な切り起こしスリット１１４があるため、熱伝達が促進され、結果として熱交換性能が向上する、としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−９１１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記のようなフィン構成の場合、フィン風上側において流通空気を完全に除湿出来ない限り、風下側切り起こしスリット部での着霜、および霜層成長によるフィン間の閉塞は避け難く、また、凝縮水がフィン表面全体を覆いやすい通常暖房運転時には、風下側切り起こしスリット部において凝縮水ブリッジが発生するため、能力の大幅低下が懸念される。
【０００８】
本発明はこの様な点に鑑みてなしたもので、暖房運転時に凝縮水や着霜によるフィン間閉塞が発生した場合においても、これの影響を最小限に抑えてフィンの基本性能低下を出来る限り防ぎ、能力低下を最小限に抑制可能なフィン付き熱交換器を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記目的を達成するため、気流の流路を形成するために平行に並べた複数のフィンと、前記フィンを気流の流れ方向に略直角に貫通し気流と熱交換する媒体が内部を流れる伝熱管とを備え、前記フィンは、気流の流れ方向に沿って傾斜面を少なくとも１箇所以上有し、前記傾斜面のうち最も風下側に位置する傾斜面において、風下方向にのみ開口を有する片起こしスリットを設けた構成としてある。
【００１０】
これにより、切起こしスリットの設置位置に囚われず、フィン全体を熱交換に有利な折り曲げ形態にすることができ、より高い伝熱性能を確保することができるとともに、圧力損失が大きく、かつ凝縮水や着霜層の発生しやすいスリット開口部が、通風路の最も大きなフィン最下流側に１箇所のみ位置することになるから、伝熱管背面に発生する死水域を縮小できるだけでなく、スリット開口部に凝縮水ブリッジや着霜が発生した場合においても、十分な通風路が確保でき、冷房・暖房の運転種類を問わず、高水準の性能を維持することが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、フィンに発生する凝縮水や着霜による影響を抑制して能力低下を最小限に抑制し、高水準の性能を維持することが可能なフィン付き熱交換器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）は本発明の実施の形態１におけるフィン付き熱交換器のフィンの部分平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は（ａ）の断面図に風の流れを示した説明図
【図２】（ａ）は従来の「スリット無し折り曲げフィン」の部分平面図に風の流れと死水域の大きさを示した説明図、（ｂ）は本発明の実施の形態１におけるフィンの部分平面図に風の流れと死水域の大きさを示した説明図
【図３】（ａ）は本発明の実施の形態２におけるフィン付き熱交換器のフィンの部分平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図に凝縮水の滞留様態を示した説明図、（ｃ）は（ａ）の拡大図に凝縮水の排水様態を示した説明図
【図４】（ａ）は本発明の実施の形態３におけるフィン付き熱交換器のフィンの部分平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図に風の流れを示した説明図
【図５】（ａ）は本発明の実施の形態３におけるフィン付き熱交換器のフィンの部分平面図、（ｂ）は実施の形態３におけるフィン付き熱交換器のフィンの部分平面図
【図６】（ａ）は従来のフィン付き熱交換器のフィンの部分平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図に着霜様態を示した説明図
【図７】従来の熱交換器の部分斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
第１の発明は、気流の流路を形成するために平行に並べた複数のフィンと、前記フィンを気流の流れ方向に略直角に貫通し気流と熱交換する媒体が内部を流れる伝熱管とを備え、前記フィンは、気流の流れ方向に沿って傾斜面を少なくとも１箇所以上有し、前記傾斜面のうち最も風下側に位置する傾斜面において、風下方向にのみ開口を有する片起こしスリットを設けた構成としてある。
【００１４】
これにより、まず伝熱促進のための切り起こしスリットを傾斜面状に形成することで、切起こしスリットの設置位置に囚われず、フィン全体を熱交換に有利な折り曲げ形態にすることができ、より高い伝熱性能を確保することができる。しかも、切起こしスリットを下流方向にのみ開口を持つ片起こしスリットとし、かつ、フィン最下流側傾斜面に設置することで、圧力損失が大きく、かつ凝縮水や着霜層の発生しやすいスリット開口部が、通
風路の最も大きなフィン最下流側に１箇所のみとなることから、伝熱管背面に発生する死水域を縮小できるだけでなく、スリット開口部に凝縮水ブリッジや着霜が発生した場合においても、十分な通風路が確保でき、冷房・暖房の運転種類を問わず、高水準の性能を維持することが可能となる。
【００１５】
第２の発明は、第１の発明において、片起こしスリットの開口根元部と、フィンの下流側エッジとを繋ぎ、気流の流れ方向に対して斜め下方向に傾斜する立ち上がり片を有する構成としてある。
【００１６】
これにより、片起こしスリットの開口部で滞留する凝縮水を、立ち上がり片を排水路として、フィン下流側エッジ部に速やかに排水することができ、片起こしスリット部の凝縮水による閉塞を防いで通風抵抗増加を抑え、さらに高水準の性能を維持することが可能となる。
【００１７】
第３の発明は、第２の発明において、片起こしスリットの下流側に位置する帯状フィン部は、前記片起こしスリットに対して、略平行に傾斜した構成としてある。
【００１８】
これにより、片起こしスリットにより誘導された気流を、同方向に伸びた帯状フィン部の上流側エッジにより、平行に主流を分断することができるため、通風抵抗を出来る限り抑えつつ、良好な伝熱促進を実現でき、更に水準の性能を維持することが可能となる。
【００１９】
以下、本発明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、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。
【００２０】
（実施の形態１）
図１の（ａ）は本発明の実施の形態１におけるフィン付き熱交換器のフィンの部分平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は（ａ）の断面図に風の流れを示した説明図、図２の（ａ）は従来の「スリット無し折り曲げフィン」の部分平面図に風の流れと死水域の大きさを示した説明図、（ｂ）は本発明の実施の形態１におけるフィンの部分平面図に風の流れと死水域の大きさを示した説明図である。
【００２１】
図１において、この実施の形態１のフィン付き熱交換器は、気流３の流路を形成するために平行に並べられた複数のフィン１と、前記フィン１を気流３の流れ方向に略直角に配列・貫通して、気流３と熱交換する媒体が内部を流れる伝熱管２とを備え、前記フィン１は、気流３の流れ方向に沿って傾斜面を少なくとも１箇所以上有し、前記傾斜面のうち最も風下側に位置する傾斜面４において、風下方向にのみ開口を有する片起こしスリット５を設けたことを特徴としている。
【００２２】
詳述すると、従来の切り起こしスリット付きのフィンにおいては、スリット自身の風上側エッジと、スリットの下流側に位置する帯状フィン部の風上側エッジとの双方に、流通空気に対する前縁効果が発生していたが、本発明のフィンでは、図１（ｃ）に示すように、通風６に対し、片起こしスリット５自身に前縁効果を発生させるエッジは存在せず、片起こしスリット５の下流側に位置する帯状フィン部１０の風上側エッジにのみ前縁効果が発生することになる。
【００２３】
一般に、通風抵抗の大幅増加、あるいは凝縮水・着霜層の発生は、前縁効果を発生させるエッジ近傍において顕著に見られることから、その原因となるスリット開口部を、通風路が最大となり、平均風速が低下しがちなフィン最下流側に１箇所のみ、すなわち、前記した図１で示す構成の如くすれば、スリット設置による通風抵抗の大幅増加を防ぎつつ、凝縮水等によりスリット部が閉塞した場合においても、十分な通風路を確保することが可
能となる。
【００２４】
また、フィン最下流側に通風抵抗因子となるスリットを設置することで、伝熱管背面で発生する死水域を大幅に縮小することができる。図２（ａ）、（ｂ）に、それぞれ「スリット無し折り曲げフィン」と「本発明フィン」における風流れと死水域の様子を示す。図２（ａ）に示す「スリット無し折り曲げフィン」では、伝熱管２間を通過した気流３３は、通風路に沿って急拡大することはなく、主流は伝熱管２表面から容易く剥離してしまい、結果として伝熱管背面に大きな死水域７が発生してしまう。一方、図２（ｂ）に示す「本発明フィン」では、片起こしスリット５の設置により、急拡大通風路において、適度な抵抗が生まれ、スリット部での凝縮水発生の有無に拘らず、死水域７を大幅に縮小することができる。
【００２５】
以上の各効果により、本発明フィンを搭載することで、冷房・暖房の運転種類を問わず、高水準の性能を維持することが可能となる。
【００２６】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について、図３を参照しながら詳細に説明する。
【００２７】
図３の（ａ）は実施の形態２におけるフィン付き熱交換器のフィンの部分平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図に凝縮水の滞留様態を示した説明図、（ｃ）は（ａ）の拡大図に凝縮水の排水様態を示した説明図である。
【００２８】
図３において、この実施の形態２のフィン付き熱交換器は、気流３の流路を形成するために平行に並べられた複数のフィン１と、前記フィン１を気流３の流れ方向に略直角に配列・貫通して、気流３と熱交換する媒体が内部を流れる伝熱管２とを備え、前記フィン１は、気流３の流れ方向に沿って傾斜面を少なくとも１箇所以上有し、前記傾斜面のうち最も風下側に位置する傾斜面４において、風下方向にのみ開口を有する片起こしスリット５を設け、前記片起こしスリット５の開口根元部と、前記フィン１の下流側エッジとを繋ぎ、気流３の流れ方向に対して斜め下方向に傾斜する立ち上がり片８を有することを特徴としている。
【００２９】
この実施の形態２では、前記実施の形態１において説明したスリット部での凝縮水ブリッジを、良好に排水することで、さらなる高性能化を実現する形態となっている。具体的には、図３（ｃ）に示すように、片起こしスリット５の開口部で滞留する凝縮水９を、立ち上がり片８を排水路として、フィン下流側エッジ部に速やかに排水することができる。
【００３０】
これにより、凝縮水の発生を伴う暖房運転時において、片起こしスリット５部の凝縮水による閉塞を防ぐことができ、さらに通風抵抗増加を抑える事ができる。また、スリット下流側の帯状フィン部１０の風上側エッジのみが、冷房運転時同様に前縁効果を発揮することから、さらなる性能向上も実現することができる。
【００３１】
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３について、図４を参照しながら詳細に説明する。
【００３２】
図４の（ａ）は本発明の実施の形態３におけるフィン付き熱交換器のフィンの部分平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図に風の流れを示した説明図である。
【００３３】
図４において、この実施の形態３のフィン付き熱交換器は、気流３の流路を形成するために平行に並べられた複数のフィン１と、前記フィン１を気流３の流れ方向に略直角に配
列・貫通して、気流３と熱交換する媒体が内部を流れる伝熱管２とを備え、前記フィン１は、気流３の流れ方向に沿って傾斜面４を少なくとも１箇所以上有し、前記傾斜面のうち最も風下側に位置する傾斜面４において、風下方向にのみ開口を有する片起こしスリット５を設け、前記片起こしスリット５の開口根元部と、前記フィン１の下流側エッジとを繋ぎ、気流３の流れ方向に対して斜め下方向に傾斜する立ち上がり片８を有し、更には前記片起こしスリット５の下流側に位置する帯状フィン部１０が、前記片起こしスリット５に対して、略平行に傾斜していることを特徴としている。
【００３４】
この実施の形態３では、帯状フィン部１０を、片起こしスリット５に対して略平行に配置したことで、図４（ｃ）に示すように、片起こしスリット５により誘導された気流３３を、同方向に伸びた帯状フィン部１０の上流側エッジにより、平行に主流を分断することができるため、通風抵抗を出来る限り抑えつつ、良好な伝熱促進を実現できる。
【００３５】
ここで上記実施の形態３において、更に本発明の特徴である「低圧損化」、あるいは「排水性向上」に特化した様々な構成が考えられる。
【００３６】
低圧損化に特化した構成としては、例えば、図５（ａ）に示す構成等が挙げられる。図５の（ａ）は、気流３の流れ方向に対して、「１回のみ折れ曲がり部をもつ折れ曲がりフィン」をベースとして、実施の形態３の構成を適用したものである。元々通風抵抗の低いフィンをベースに構成することで、さらなる低圧損化を実現できる。また、最下流側の傾斜面４が非常に広いため、片起こしスリット５の配置自由度が格段に大きく、フィンの最適化を行いやすい。
【００３７】
次に、排水性向上に特化した構成としては、例えば、図５（ｂ）に示す構成等が挙げられる。この構成は、図５（ａ）で説明した構成に対し、伝熱管２の下方近傍部に排水用スリット１１を加えたものであり、片起こしスリット５部と同様に、凝縮水等が発生しやすい伝熱管２近傍の排水性も向上させることができ、特に暖房運転時の大幅な性能向上を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、フィンに発生する凝縮水や着霜による影響を抑制して能力低下を最小限に抑制し、高水準の性能を維持することが可能なフィン付き熱交換器を提供することができ、給湯機、冷凍・空調機器などの各種ヒートポンプ機器に幅広く適用することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１  フィン
２  伝熱管
３、３３  気流（方向）
４  傾斜面
５  片起こしスリット
７  死水域
８  立ち上がり片
９  凝縮水
１０  帯状フィン部
１１  排水用スリット
【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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