(57)【要約】【課題】本発明は、熱交換面積を拡大するとともに、熱交換効率の増大化と通風抵抗の低減化を図った熱交換器と、この熱交換器を備えた空気調和機の室外機を提供する。【解決手段】熱交換器６は、板状に形成され板面を互いに平行にして所定のピッチで積層される複数枚のフィン６ａと、互いに離隔した複数箇所でフィンを貫通する伝熱管６ｂとからなり、フィンは、平板状のフィン面部Ｓと、このフィン面部の長手方向に沿う風上側端部および風下側端部の少なくとも一方に設けられるビードＤを備え、ビードは、フィン面部からの突出高さが高くなるよう斜めに折曲形成される傾斜部ａおよび、この傾斜部と連設されフィン面部と平行に折曲形成される平面部ｂとからのみ構成される。【選択図】図２
2006275376.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状に形成され、板面を互いに平行にして所定のピッチを介して積層される複数枚のフィンと、互いに離隔した複数箇所で上記フィンを貫通する伝熱管とからなる熱交換器において、
上記フィンは、
平板状のフィン面部と、このフィン面部の長手方向に沿う風上側端部および風下側端部の少なくとも一方に設けられるビードとを備え、
上記ビードは、
上記フィン面部からの突出高さが高くなるよう斜めに折曲形成される傾斜部および、この傾斜部と連設されフィン面部と平行に折曲形成される平面部とからのみ構成されることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
上記ビードは、上記フィンの幅寸法をＷｆ、フィンに設けられ前記伝熱管が挿通するカラーの直径をｄ、１個のビードの幅寸法をＷとしたとき、下記（１）式を満たすように構成されることを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
Ｗ  ≦  ０．４５  ×  （  Ｗｆ−ｄ  ）                ……（１）
【請求項３】
上記ビードは、上記フィンの幅寸法をＷｆ、ビードの幅寸法の総和をＷａとしたとき、下記（２）式を満たすように構成されることを特徴とする請求項１および請求項２のいずれかに記載の熱交換器。
Ｗａ  ≧  ０．１  ×  Ｗｆ                            ……（２）
【請求項４】
吸込み口および吹出し口を備えた筐体であるユニット本体と、このユニット本体に収容される上記請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の熱交換器と、この熱交換器へ送風する送風機および圧縮機を具備することを特徴とする空気調和機の室外機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィンチューブタイプの熱交換器に係り、特にフィン構造の改良に関するとともに、この熱交換器を備えた空気調和機の室外機に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気調和機の室外機には、筐体であるユニット本体内に、圧縮機および、この圧縮機と冷凍サイクルを構成する熱交換器が配置されるとともに、熱交換器へ外気を送風する送風機が収容される。上記熱交換器は、板状に形成され、板面を互いに平行にして所定のピッチで積層される複数枚のフィンと、互いに離隔した複数箇所で上記フィンを貫通する伝熱管とから構成される、フィンチューブタイプのものが多用される。  
上記送風機から熱交換器へ送風される外気はフィン相互間を流通し、これらフィンを介して外気と伝熱管を流通する冷媒とが熱交換する。したがって、上記フィンは熱伝導性に優れ、併せて製造性および加工性に優れた素材が用いられていて、そのほとんどはアルミニュウム材が選択される。  
特に室外機に用いられる熱交換器は、ユニット本体の外形寸法と熱交換器自体の熱交換面積との関係から、幅寸法を制限する代りに、縦寸法（長手方向寸法）を長くした短冊状のフィンが用いられることが特徴である。そして、［特許文献１］には、幅方向の両側端で、かつ長手方向に沿ってビードを設けたフィンが開示されている。
【特許文献１】特開２００３−２９０８５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
［特許文献１］における上記ビードは凹状に折曲形成され、剛性の増大化を得るようにしている。一般的には、フィン面からの突出高さが斜めに高くなる傾斜部と、この傾斜部と連設されフィン面と平行な平面部とからなる。上記傾斜部は平面部の両側にあって、ビードとして断面略山形状に折曲形成され、熱交換面積の増大化を図っている。  
その一方で断面略山形状のビードは、平面部の両側に傾斜部が２ヶ所存在するため、ビード自体の幅寸法が広くなってしまう。フィン全体の幅寸法が規制される条件下では、ビード相互間に形成され伝熱管が挿通するフィン面部の幅寸法が狭くなり、熱交換効率に影響が出る。  
さらに、上記ビードを構成する２ヶ所の傾斜部が、フィン相互間を流通する熱交換空気である外気に対する抵抗となる。すなわち、熱交換器全体の通風抵抗を増加させてしまい、風切り音等の騒音の発生要因となり易い。
【０００４】
本発明は上記事情に着目してなされたものであり、その目的とするところは、フィン面部の少なくとも一側部に、傾斜部と平面部とからのみ構成されるビードを備えることにより、熱交換面積を拡大するとともに、熱交換効率の増大化と通風抵抗の低減化を図った熱交換器と、この熱交換器を備えた空気調和機の室外機を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため本発明における熱交換器は、板状に形成され板面を互いに平行にして所定のピッチを介して積層される複数枚のフィンと、互いに離隔した複数箇所でフィンを貫通する伝熱管とからなり、上記フィンは、平板状のフィン面部と、このフィン面部の長手方向に沿う風上側端部および風下側端部の少なくとも一方に設けられるビードとを備え、上記ビードは、フィン面部からの突出高さが高くなるよう斜めに折曲形成される傾斜部および、この傾斜部と連設されフィン面部と平行に折曲形成される平面部とからのみ構成される。  
さらに、上記目的を達成するため本発明における空気調和機の室外機は、吸込み口と吹出し口を備えた筐体であるユニット本体と、このユニット本体に収容される上記熱交換器と、この熱交換器へ送風する送風機および圧縮機を具備する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、熱交換面積を拡大するとともに、熱交換効率の増大化と通風抵抗の低減化を図れる熱交換器と、この熱交換器を備えて熱交換性能の向上化を得られる空気調和機の室外機を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。  
図１は、空気調和機を構成する室外機の概略横断平面図である。  
筐体であるユニット本体１は、平面視で縦寸法よりも幅寸法（横寸法）が極めて大なる横長矩形状に形成され、図示しない正面視では幅寸法が縦寸法よりも僅かに大である略矩形状に形成される。  
ユニット本体１の背面と一方の側面（図の左側）には吸込み口２ａ，２ｂが設けられ、前面側には吹出し口３が設けられる。これら吸込み口２ａ，２ｂと吹出し口３のいずれにも、図示しないグリルが嵌め込まれ安全化が図られている。
【０００８】
ユニット本体１内部は、仕切り板４によって二室５Ａ，５Ｂに区画されている。上記仕切り板４は、一端部が背面吸込み口２ａの側部に設けられ、他側部が吹出し口３の側部に設けられて、中間部分は斜めに折曲形成される。上記仕切り板４によりユニット本体１内は吸込み口２ａ，２ｂと吹出し口３側である熱交換室５Ａと、他方側の機械室５Ｂとに区画形成される。  
上記熱交換室５Ａには、背面吸込み口２ａと側面吸込み口２ｂに沿って熱交換器６が配置されるとともに、この熱交換器６に吸込み側を対向させ、かつ前面吹出し口３に吹出し側を対向させた状態で送風機７が配置される。
【０００９】
上記送風機７は、支持架台８に取付け固定されるファンモータＭと、このファンモータＭの回転軸に取付け固定されるプロペラファンＦとからなり、このプロペラファンＦと上記吹出し口３との間にはベルマウス９が設けられる。  
上記熱交換器６は、後述する複数枚のフィン６ａと、これらフィン６ａを貫通する伝熱管６ｂとからなるフィンチューブタイプのものであり、背面吸込み口２ａと側面吸込み口２ｂに沿うところから、平面視で略Ｌ字状に形成される。そして熱交換器６は、ここでは２列の熱交換器６，６を互いに密着状態に合わせた構成となっている。
【００１０】
上記機械室５Ｂには圧縮機１０が配置され、かつ図示しない気液分離器や、四方切換え弁他の弁類および配管類が収容される。機械室５Ｂの側面部には、空気調和機を構成する室内機との間に架設される渡り配管や渡り配線を接続するための、図示しない接続具が取付けられている。  
このようにして構成される空気調和機の室外機であり、運転開始指令が出されると圧縮機１０が駆動され、冷媒を圧縮して吐出する。高温高圧化した冷媒は上記四方切換え弁を介して室外機の熱交換器６もしくは室内機の熱交換器に導かれ、設定された運転条件に応じた空気調和作用をなす。
【００１１】
圧縮機１０の運転とともに送風機７が駆動され、背面吸込み口２ａおよび側面吸込み口２ｂから外気を吸込んで熱交換器６へ送風する。熱交換器６を構成する伝熱管６ｂには圧縮機１０で圧縮された冷媒が四方切換え弁を介して直接、もしくは室内機の熱交換器等を介して導かれる。吸込み口２ａ，２ｂから導かれた外気は、熱交換器６を構成するフィン６ａ相互間に流通し、フィン６ａを介して外気と冷媒とが熱交換する。熱交換後の冷媒は所定の冷凍サイクル構成機器に導かれ、外気は吹出し口３から外部へ吹出される。
【００１２】
つぎに、熱交換器６を構成するフィン６ａについて詳述する。  
図２（Ａ）は複数枚のフィン６ａの一部斜視図であり、図２（Ｂ）は１枚のフィン６ａの側面図である。  
上記フィン６ａは、アルミニュウム素材の薄板からなり、プレス加工により後述するような構造に一体成形される。フィン６ａは、図２（Ａ）に示す幅（横）方向長さと比較して、一部のみ示す長手方向（縦方向）長さが大である、略短冊状に形成される。  
フィン６ａは、幅方向の中央部をなすフィン面部Ｓと、このフィン面部Ｓの左右両側部に一体に連設されるビードＤとから構成される。上記フィン面部Ｓは、所定幅に対して長手方向に長く平板状に形成され、この長手方向に所定間隔を存してカラーＫが一体に突設される。
【００１３】
上記カラーＫは、フィン６ａとともに熱交換器６を構成する伝熱管６ｂの挿通用として設けられている。カラーＫは、伝熱管６ｂと同様、円形をなし、直径は伝熱管６ｂが挿入可能なように、伝熱管６ｂの直径よりも僅かに大きく形成される。そして、伝熱管６ｂをカラーＫに挿入後、伝熱管６ｂを拡管することにより、カラーＫに伝熱管６ｂが密着するように構成されている。なお、カラーＫの先端縁は外方へフィン面部Ｓと平行に折曲され、カラーＫ自体の剛性を確保している。  
上記フィン面部Ｓの左右両側に形成されるビードＤは、それぞれフィン面部Ｓから斜めに折曲され、フィン面部Ｓに対する突出高さが高くなる傾斜部ａおよび、この傾斜部ａの端縁に沿って折曲形成されフィン面Ｓと平行な平面部ｂとから構成される。  
なお説明すれば、熱交換器６を構成して上記部位に配置され冷凍サイクル運転をなす状態で、上記ビードＤは、フィン面部Ｓから風上側もしくは風下側となる端部に向かって傾斜する傾斜部ａおよび、この傾斜部ａと連設されフィン面部Ｓと平行な平面部ｂのみとから形成される。
【００１４】
図３は本発明における第１の実施の形態でのフィン６ａと、従来から用いられるフィンＺとを比較する図である。  
図の上部側が従来構造のフィンＺであり、カラーＫが設けられた所定幅寸法のフィン面部Ｓｚで、この左右両側部にビードＤｚが一体に形成される。フィンＺにおけるビードＤｚは、フィン面部Ｓｚから折曲形成される傾斜部ａ１と、この傾斜部ａ１の端縁に沿ってフィン面部Ｓｚと平行に折曲形成される平面部ｂと、上記傾斜部ａ１とは逆方向に折曲される傾斜部ａ２および、この傾斜部ａ２端縁に沿ってフィン面部Ｓｚと同一高さで、かつ僅かな幅の端縁部ｃとからなる。
【００１５】
これに対して本実施構造のフィン６ａは、従来構造フィンＺにおけるフィン面部Ｓｚと同一幅寸法のフィン面部Ｓを備えたうえで、左右両側部のビードＤが傾斜部ａおよび平面部ｂとからのみ形成される。したがって、ビードＤ自体の幅寸法が従来構造フィンＺのビードＤｚの幅寸法よりも狭くてすむ。従来構造フィンＺの全体幅寸法をＷｚとし、本実施構造のフィン６ａの全体幅寸法をＷｆとしたとき、  
Ｗｚ  ＞  Ｗｆ  
となって、本実施構造のフィン６ａ全体の幅寸法Ｗｆが、従来構造のフィンＺ全体の幅寸法Ｗｚよりも狭くてすむ。  
したがって、このような本実施構造のフィン６ａを用いて熱交換器６を構成することにより、熱交換器６自体をさらに薄型化できて、軽量化を図れる。  
また、ビードＤを構成する傾斜部ａは、フィン６ａ間を流通する熱交換空気に対して抵抗となる。本実施構造のフィン６ａにおけるビードＤは、１つの傾斜部ａのみを有する構成であるために、従来の２つの傾斜部ａ１，ａ２を備えるフィンＺと比較して通風抵抗を低く抑えることができ、高性能な熱交換器６を得られる。
【００１６】
図４は、本発明における第２の実施の形態でのフィン６０ａと、このフィン６０ａと比較する従来構造のフィンＺの側面図である。  
図中下段に示す第２の実施の形態でのフィン６０ａは、フィン面部Ｓａの左右両側に一体に設けられるビードＤが傾斜部ａと平面部ｂとからのみ形成されるのに対して、上述したように従来構造のフィンＺは、フィン面部Ｓｚの左右両側のビードＤｚが、左右逆に傾斜する２つの傾斜部ａ１，ａ２と、これら傾斜部ａ１，ａ２間に形成される平面部ｂと、僅かな幅の端縁部ｃからなる。
【００１７】
本実施構造のフィン６０ａの全体幅寸法を、従来構造のフィンＺの全体幅寸法Ｗｚと同一に設定した場合は、従来構造フィンＺにおけるビードＤｚの幅寸法よりも、本実施構造のフィン６０ａにおけるビードＤの幅寸法が狭くてすむ。すなわち、従来構造フィンＺのフィン面部Ｓｚの幅寸法をＵｚとし、本実施構造におけるフィン６０ａのフィン面部Ｓａの幅寸法をＵｆとしたとき、  
Ｕｆ  ＞  Ｕｚ  
となって、本実施構造フィン６０ａにおけるフィン面部Ｓａの幅寸法Ｕｆを、従来構造フィンＺにおけるフィン面部Ｓｚの幅寸法Ｕｚよりも大きくとることができる。
【００１８】
また、いずれのフィン６０ａ，Ｚにおいても、フィン面部Ｓａ、Ｓｚには上記伝熱管６ｂを挿通させるためのカラーＫが設けられるが、上記カラーＫの位置をフィン面部Ｓａ，Ｓｚの中心から風下側もしくは風上側に位置をずらすことで、伝熱量の増大化を図れ、通風抵抗の減少化を得られることが知られている。  
本実施構造のフィン６０ａにおけるフィン面部Ｓａの幅寸法Ｕｆが、従来構造フィンＺのフィン面部Ｓｚの幅寸法Ｕｚよりも広く確保できるところから、カラーＫの位置をフィン面部Ｓａ中心に対して大きく位置をずらせる。したがって、従来構造フィンＺよりも本実施構造フィン６０ａの方が、伝熱量が増大して通風抵抗が減少する。
【００１９】
図５（Ａ）は本発明における第３の実施の形態での複数枚のフィン１６０ａの一部斜視図であり、図５（Ｂ）は１枚のフィン１６０ａの側面図である。  
ここでのフィン１６０ａは、フィン全体の幅寸法が、先に第１の実施の形態で説明したフィン６ａもしくは第２の実施の形態で説明したフィン６０ａと同一に設定される。そのうえで、フィン１６０ａはフィン面部Ｓｂおよび、このフィン面部Ｓｂの一側部に沿って設けられるビードＤから構成され、フィン面部Ｓｂの他側部にはビードＤが形成されていない。  
このように、フィン面部Ｓｂの一側部のみに、傾斜部ａおよび平面部ｂからなるビードＤを形成したフィン１６０ａであって、フィン１６０ａ全体の幅寸法を上述のフィン６ａ，６０ａと同一に設定すれば、フィン面部Ｓｂの幅寸法をより広く確保できる。そして、このフィン面部Ｓｂに形成されるカラーＫの位置をさらに中心からずれた位置に設定することができて、伝熱量の増大と、通風抵抗の減少を図れる。
【００２０】
図６は、上記送風機７を駆動して熱交換器６へ熱交換空気を送風した状態で、熱交換空気の風速に対するフィンの熱伝達率を実測しグラフ化した特性図であり、実線変化Ｈが本発明構造のビードＤを備えたフィン６ａであり、破線変化Ｘが従来構造のビードＤｚを備えたフィンＺである。  
いずれも、風速の増大にともなって熱伝達率が増大する。ただし、本発明構造のフィン６ａと従来構造のフィンＺとで、ほとんど差がない状態で変化する。
【００２１】
図７は、熱交換空気の風速に対するフィンの通風抵抗を実測しグラフ化した特性図であり、実線変化Ｈａが本発明構造のビードＤを備えたフィン６ａであり、破線変化Ｘａが従来構造のビードＤｚを備えたフィンＺである。  
上述したように、本発明構造のビードＤが一つの傾斜部ａおよび平面部ｂからなるのに対して、従来構造のビードＤｚは二つの傾斜部ａ１，ａ２と一つの平面部ｂからなるので、通風抵抗は本発明構造のフィン６ａよりも従来構造のフィンＺの方が大である。そのため、風速の増大にともなう通風抵抗の増大に対する割合が、本発明構造のフィン６ａの方が従来構造のフィンＺよりも小さくてすみ、熱交換効率の増大化を得られる。
【００２２】
図８は、本発明構造のフィン６ａにおいて、ビードＤの幅寸法に対するフィン６ａの熱伝達率および通風抵抗を実測しグラフ化した特性図である。図で実線変化Ｇが熱伝達率を示し、破線変化Ｒが通風抵抗を示す。  
フィン６ａの幅寸法を一定にしたうえで、ビードＤの幅寸法を大きくとると、ビードＤを構成する傾斜部ａがフィン面部Ｓに設けられるカラーＫに接近する。すなわち、傾斜部ａはカラーＫに挿通される伝熱管６ｂに接近するため、伝熱管６ｂとその近傍部位での熱交換空気の流れが阻害され、通風抵抗が増大して熱伝達率の悪化を招く。  
図８において、フィン６ａ全体の幅寸法をＷｆとし、フィン６ａに設けられるカラーＫの直径をｄとすると、１個のビードＤの幅寸法Ｗは同図から、以下の（１）式を満足するよう設定すれば、熱交換性能が最適となる。  
Ｗ  ≦  ０．４５  ×  （  Ｗｆ−ｄ  ）      ……（１）  
なお、ビードＤの幅寸法Ｗの下限は、  Ｗ  ≧  ０．１  であることが望ましい。
【００２３】
図９は、ビードＤの幅寸法総和Ｗａに対するフィン６ａの撓み量Ｑを実測しグラフ化した特性図である。  
上記ビードＤは、フィン６ａの強度を向上させる効果があるが、ビードＤの幅寸法が狭くなると、フィンを支持したときのたわみ量Ｑが増大して、製造性が悪化する。  
図９において、フィン６ａ全体の幅寸法をＷｆとし、フィン６ａに設けられるビードＤの幅寸法の総和をＷａとすると、ビード幅寸法総和Ｗａは、同図から以下の（２）式を満足するように設定すれば、製造性の良いフィン６ａを提供できる。
【００２４】
Ｗａ  ≧  ０．１  ×  Ｗｆ                  ……（２）  
フィン６ａの撓み量Ｑにおいて所定値ｊは、フィンの製造性に影響がない限界のたわみ量を示していて、当然、この値ｊ以下のたわみ量でなければならない。また、ビード幅寸法総和Ｗａの上限は、  Ｗａ≦０．５  であることが望ましい。  
本発明は上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。そして、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態に係る、空気調和機の室外機の概略横断平面図。
【図２】同第１の実施の形態に係る、フィンの一部斜視図と側面図。
【図３】同実施の形態に係る、フィンと従来構成のフィンとの寸法構造を比較する図。
【図４】本発明における第２の実施の形態に係る、フィンと従来構成のフィンとの寸法構造を比較する図。
【図５】本発明における第３の実施の形態に係る、フィンの一部斜視図と側面図。
【図６】本発明の実施の形態でのフィンと従来構成のフィンとの、風速に対する熱伝達率の特性図。
【図７】本発明の実施の形態でのフィンと従来構成のフィンとの、風速に対する通風抵抗の特性図。
【図８】本発明の実施の形態でのフィンにおける、ビードの幅寸法に対する熱伝達率と通風抵抗の特性図。
【図９】本発明の実施の形態でのフィンにおける、ビード幅の総和に対するフィンのたわみ量の特性図。
【符号の説明】
【００２６】
６ａ…フィン、６ｂ…伝熱管、６…熱交換器、Ｓ…フィン面部、Ｄ…ビード、ａ…傾斜部、ｂ…平面部、２ａ，２ｂ…吸込み口、３…吹出し口、１…ユニット本体、７…送風機、１０…圧縮機。
【図１】
2006275376.tif 000003
【図２】
2006275376.tif 000004
【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】
2006275376.tif 000009
【図８】
2006275376.tif 000010
【図９】
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