(57)【要約】【課題】熱交換器に付着した凝縮水の滴下を防ぎ、高い熱交換能力を有し、かつ送風機の回転に起因する特異音の発生を抑えたフィン付き熱交換器を提供する。【解決手段】略くの字状に形成した前面側熱交換器２０と背面側熱交換器４０を配置し、前面側熱交換器２０の貫流送風機５に近い側の領域Ｘの風上前縁２２と風下後縁２４との距離Ｄｘを、貫流送風機５から遠い側の領域Ｙの距離Ｄｙ、および背面側熱交換器４０の距離Ｄｈより大きくなるように構成すると共に、これらの領域の貫流送風機５に近接する箇所から下部へかけて、フィン２１の風上前縁と風下後縁との距離が小さくなるように構成し、フィンに付着した凝縮水を円滑に流下し易い構成とすると共に、２種類以上の外径の伝熱管を前面側熱交換器２０下部のフィン２１には２列もしくは１列、前面側熱交換器２０上部および背面側熱交換器４０のフィンには２列もしくは３列で所定の外径、間隔で配置した。【選択図】図１
2011043251.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前面側に吸込み口および下面側に吹出し口がそれぞれ設けられたケーシングとこのケーシングに収納される貫流送風機とから風回路を構成する空気調和機の室内ユニットに搭載されるフィン付き熱交換器であって、前記吸込み口から貫流送風機までの風回路の途中または貫流送風機から吹出し口までの風回路の途中に配置される前面側熱交換器と背面側熱交換器とから構成され、前記前面側熱交換器および前記背面側熱交換器はそれぞれ所定の間隔で平行に並べられてその間を気体が流動する多数のフィンと、このフィンに略直角に挿入されて内部を冷媒が流動する多数の伝熱管とから構成され、前記前面側熱交換器のフィンの風上側前縁および風下側後縁のそれぞれを同じ鈍角をなす２本の直線状の風上前縁と、２本の直線状の風下後縁と、前記風上前縁と前記風下後縁のそれぞれの２本を結ぶ１本の曲線状の風上前縁と、１本の曲線状の風下後縁とで略くの字状に形成するとともに、前記前面側熱交換器のフィンの２本の直線状の風上前縁と、２本の直線状の風下後縁で囲まれた２つの領域の内、前記貫流送風機に近い側を領域Ｘとし、前記貫流送風機から遠い側を領域Ｙとし、前記１本の曲線状の風上前縁と１本の曲線状の風下後縁で囲まれた領域を領域Ｒとして、前記領域Ｘにおける前記風上前縁と前記風下後縁との距離Ｆを１０〜２５ｍｍとし、前記領域Ｙにおける前記風上前縁と前記風下後縁との距離Ｄ、及び背面側熱交換器のフィンの風上前縁と風下後縁との距離Ｅを２５〜３０ｍｍとすると共に、前記領域Ｒの前記貫流送風機に近接する箇所における前記曲線状の風上前縁と前記曲線状の風下後縁との距離Ｃを、前記領域Ｘの距離Ｆ、前記領域Ｙの距離Ｄ、及び背面側熱交換器の距離Ｅそれぞれより大きくなるように構成するとともに、前記領域Ｘ及び前記領域Ｒに挿入される前記伝熱管の外径を５〜８ｍｍとして気体の主流方向に沿う方向となる列方向に２列または１列に配置し、前記領域Ｙ及び前記背面側熱交換器のフィンに挿入される伝熱管の外径を３〜７ｍｍとして気体の主流方向に沿う列方向に前記伝熱管を２列または３列に配置し、前記前面側熱交換器および前記背面側熱交換器のフィンに挿入される伝熱管の外径寸法を２種類以上で構成したことを特徴とするフィン付き熱交換器。
【請求項２】
領域Ｘ及び領域Ｒの段方向に隣り合う伝熱管の間のフィンに複数の切起こしを設け、２列または１列に配置された伝熱管の内、風下列に配置された前記伝熱管の間の一部、もしくは全ての複数の切起こしの内、風上側の少なくとも１列を、段方向に隣り合う伝熱管の中心を結ぶ線に対して略ハの字型に成形したことを特徴とする請求項１に記載のフィン付き熱交換器。
【請求項３】
複数の切起こしの内、略ハの字型に成形された切起こしの基板フィンから遠い側の面を、気体の主流に対して傾斜を持つように構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載のフィン付き熱交換器。
【請求項４】
略ハの字型に成形された切起こしの傾斜部下端はフィン基板と繋がっていることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか一項に記載のフィン付き熱交換器。
【請求項５】
領域Ｘ及び領域Ｒのフィンに１種類の外形寸法の伝熱管を挿入し、当該フィン付き熱交換器を凝縮器として使用する場合は、前記領域Ｘと前記領域Ｒとを冷媒の入口側として用いて冷媒が前記領域Ｘと前記領域Ｒとの風下列から風上列へ３経路で流れる構成とし、蒸発器として使用する場合は、前記領域Ｘと前記領域Ｒとを冷媒の出口側として用いて冷媒が前記領域Ｘと前記領域Ｒとの風上列から風下列へ３経路で流れる構成とし、前記伝熱管の外形寸法より細い２種類の伝熱管を領域Ｙ及び背面側熱交換器のフィンに挿入し、当該フィン付き熱交換器を凝縮器として使用する場合は、前記領域Ｘと前記領域Ｒとを冷媒の出口側として用い、蒸発器として使用する場合は、前記領域Ｘと前記領域Ｒとを冷媒の入口側として用いると共に、前記領域Ｙ及び前記背面側熱交換器の風上前縁側の伝熱管１列は前記２種類の伝熱管の大きい方の外形寸法として冷媒が１経路で流れるように構成し、風
下後縁側の伝熱管２列は前記２種類の伝熱管の小さい方の外形寸法として冷媒が４経路で流れるように構成し、当該フィン付き熱交換器を凝縮器として使用する場合は前記風下後縁側の伝熱管２列を経て前記風上前縁側の伝熱管１列を冷媒が流れる構成とし、当該フィン付き熱交換器を蒸発器として使用する場合は前記風上前縁側の伝熱管１列を経て前記風下後縁側の伝熱管２列を冷媒が流れる構成としたことを特徴とする請求項１から４のうちいずれか一項に記載のフィン付き熱交換器。
【請求項６】
領域Ｘ及び領域Ｒのフィンに１種類の外形寸法の伝熱管を挿入し、当該フィン付き熱交換器を凝縮器として使用する場合は、前記領域Ｘと前記領域Ｒとを冷媒の入口側として用いて冷媒が前記領域Ｘと前記領域Ｒとの風下列から風上列へ４経路で流れる構成とし、蒸発器として使用する場合は、冷媒の出口側として用いて冷媒が前記領域Ｘと前記領域Ｒとの風上列から風下列へ４経路で流れる構成とし、前記伝熱管の外形寸法より細い２種類の伝熱管を領域Ｙ及び背面側熱交換器のフィンに挿入し、当該フィン付き熱交換器を凝縮器として使用する場合は、冷媒の出口側として用い、蒸発器として使用する場合は冷媒の入口側として用いると共に、前記領域Ｙ及び背面側熱交換器の風上前縁側の伝熱管１列は前記２種類の伝熱管の大きい方の外形寸法として冷媒が１経路で流れるように構成し、風下後縁側の伝熱管２列は前記２種類の伝熱管の小さい方の外形寸法として冷媒が６経路で流れるように構成し、当該フィン付き熱交換器を凝縮器として使用する場合は前記風下後縁側の伝熱管２列を経て前記風上前縁側の伝熱管１列を冷媒が流れる構成とし、当該フィン付き熱交換器を蒸発器として使用する場合は前記風上前縁側の伝熱管１列を経て前記風下後縁側の伝熱管２列を冷媒が流れる構成としたことを特徴とする請求項１から４のうちいずれか一項に記載のフィン付き熱交換器。
【請求項７】
列方向及び段方向に隣接する２つの伝熱管の列間および段間のフィンに段方向および列方向に概略沿う方向に切り込みを設け、領域Ｘ及び領域Ｒに設けられた切込みの大部分を、前記風上前縁と前記風下後縁の中心線より風上側に配置したことを特徴とする請求項１から６のうちいずれか一項に記載のフィン付き熱交換器。
【請求項８】
領域Ｘ及び領域Ｒの風下側に配置した伝熱管の中心位置は、風下後縁と前記切り込みとの中心より風下側に配置したことを特徴とする請求項１から７のうちいずれか一項に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、空気調和機の室内ユニットに搭載さ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】
一般に空気調和機の室内ユニットは、図７に示すように、ケーシング１０１に、前面の吸込み口１０２ａおよび上面の吸込み口１０２ｂなど一箇所以上の吸込み口と、下面の吹出し口１０３など一箇所以上の吹出し口とが設けられ、このケーシング１０１内に貫流送風機１０５とフィン付き熱交換器１０４とが収納されている。
【０００３】
この従来のフィン付き熱交換器１０４は、ケーシング１０１内の前面側に配置され、上下方向中央部近辺で折り曲げ加工された主たる前面側熱交換器１０４Ａと、ケーシング１０１内の背面側に配置された背面側熱交換器１０４Ｂと、前面側熱交換器１０４Ａの前面にそれぞれ補助的に取り付けられた補助熱交換器１０４Ｃ、１０４Ｄとから構成されている。そして、前面側熱交換器１０４Ａおよび背面側熱交換器１０４Ｂにより貫流送風機１０５を風上側から取り囲むような形態に配置して、限られた空間にできるだけ大きいフィン付き熱交換器を収納している。なお、補助熱交換器１０４Ｃ、１０４Ｄは熱交換能力を向上させるために設けているものだが、主たる前面側熱交換器１０４Ａや背面側熱交換器１０４Ｂとは別の工程で製造した後、主たる前面側熱交換器１０４Ａや背面側熱交換器１０４Ｂに追加接続されて取り付けられるもので、図５では、主たる前面側熱交換器１０４Ａに追加接続されている場合を示している。また、前面側熱交換器１０４Ａの折り曲げ部近辺には、単に前面側熱交換器１０４Ａを折り曲げてフィンがない空間があいてしまうと、殆ど熱交換しないで気流がフィン付き熱交換器を通過してしまうおそれがあるため、このようなことがないように、スペーサ１０６が配設されている。
【０００４】
これに対して、前面側熱交換器１０４Ａの折り曲げ加工を不要にし、このスペーサ１０６をなくしながら、熱交換しないで気流がフィン付き熱交換器を通過してしまうようなことを防止する構造として、前面側熱交換器を円弧状に形成した構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
この特許文献１には、図８および図９に示すように、前面側熱交換器２０１Ａのフィン２０２の形状を貫流送風機２０３の周面の一部を囲むように円弧状に形成した空気調和機の室内ユニットが開示されている。この前面側熱交換器２０１Ａに略直角に挿通された伝熱管２０４は、複数列設けられており、これらの伝熱管２０４の風上側列と風下側列とで互いに二等辺三角形を描くように配置されている。したがって結果的に、円弧形状部分の内側に配置されている風下側の伝熱管２０４の段ピッチＢは、円弧形状部分の外側に配置されている風上側列の伝熱管２０４の段ピッチＡよりも小さくなって形成されている。
【０００６】
この構成によれば、スペーサ１０６が不要になるとともに、製造時のフィン２０２の材料においてスペーサ１０６に対応する箇所で廃材を生じないため、フィン２０２の材料の廃材を少なくでき、また各伝熱管２０４同士を連通させるヘアピンやリターンベンドの曲げピッチの種類が、Ａ、Ｂ、Ｃの３種類だけで済む利点がある。また、スペーサ１０６を設けていないため、スペーサ１０６に対応する箇所分だけフィン２０２の面積が増加することとなり、熱交換能力が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−２１０６６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１の構成のフィン付き熱交換器では、前面側熱交換器２０１Ａが円弧状であり、フィン２０２の上部の傾斜が緩くなるため、フィン付き熱交換器を蒸発器として用いている場合に、フィン２０２の上部に凝縮する水が滞留したり、最悪の場合には、凝縮水がフィン２０２に沿って流れずに、貫流送風機２０３に水滴が落下して、吹出し口２０５から水滴が飛散したりするおそれがある。また、貫流送風機に近い部分において、風速が速くなる箇所が生じた場合、熱交換器および貫流送風機に流入する風速の分布が不均一となり、熱交換能力が低下するとともに、送風機の翼の枚数と使用回転数の積に比例する特異音の発生を助長するといった課題があった。
【０００９】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、フィン付き熱交換器の形態を改善し、空気調和機の室内ユニットの限られた空間にできるだけ大きなフィン付き熱交換器を収納し、熱交換能力の大幅な向上をはかるとともに、送風機の回転に起因する特異音の発生を抑え、蒸発器として使用したときフィン表面に凝縮する水をフィンに沿って円滑に流下させることができるフィン付き熱交換器を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係るフィン付き熱交換器は、前面側に吸込み口および下面側に吹出し口がそれぞれ設けられたケーシングとこのケーシングに収納される貫流送風機とから風回路を構成する空気調和機の室内ユニットに搭載されるフィン付き熱交換器であって、前記吸込み口から貫流送風機までの風回路の途中または貫流送風機から吹出し口までの風回路の途中に配置される前面側熱交換器と背面側熱交換器とで構成され、前記前面側熱交換器および前記背面側熱交換器はそれぞれ所定の間隔で平行に並べられてその間を気体が流動する多数のフィンと、このフィンに略直角に挿入されて内部を冷媒が流動する多数の伝熱管とから構成され、前記前面側熱交換器のフィンの風上側前縁および風下側後縁のそれぞれを同じ鈍角をなす２本の直線状の風上前縁と、２本の直線状の風下後縁と、前記風上前縁と前記風下後縁のそれぞれの２本を結ぶ１本の曲線状の風上前縁と、１本の曲線状の風下後縁とで略くの字状に形成するとともに、前記前面側熱交換器のフィンの２本の直線状の風上前縁と、２本の直線状の風下後縁で囲まれた２つの領域の内、前記貫流送風機に近い側を領域Ｘとし、前記貫流送風機から遠い側を領域Ｙとし、前記１本の曲線状の風上前縁と、１本の曲線状の風下後縁で囲まれた領域を領域Ｒとして、前記領域Ｘにおける前記風上前縁と前記風下後縁との距離Ｄｘを１０〜２５ｍｍとし、前記領域Ｙにおける前記風上前縁と前記風下後縁との距離Ｄｙ、及び背面側熱交換器のフィンの風上前縁と風下後縁との距離Ｄｈを２５〜３０ｍｍとすると共に、前記領域Ｒの前記貫流送風機に近接する箇所における前記曲線状の風上前縁と前記曲線状の風下後縁との距離Ｄｒを、２つの前記領域Ｘ，Ｙの距離Ｄｘ，Ｄｙ、及び背面側熱交換器の距離Ｄｈより大きくなるように構成するとともに、前記領域Ｘ及び前記領域Ｒに挿入される前記伝熱管の外径を５〜８ｍｍとして気体の主流方向に沿う方向となる列方向に２列または１列配置し、前記領域Ｙ及び前記背面側熱交換器のフィンに挿入される伝熱管の外径を３〜７ｍｍとして気体の主流方向に沿う列方向に前記伝熱管を２列または３列に配置し、前記前面側熱交換器および前記背面側熱交換器のフィンに挿入される伝熱管の外径寸法を２種類以上で構成したものである。
【００１１】
この構成によれば、熱交換器および貫流送風機に流入する気体の風速分布を略均一化することが可能となり、熱交換器全体としての通風抵抗をあまり上げることなく、高い熱交換能力を得る事ができ、更に、送風機の回転に起因する特異音の発生を抑えることができる。したがって同一騒音時の風量を向上させて高い熱伝達率を発揮する事ができる。
【００１２】
また、前面側熱交換器は後で折り曲げ加工する必要がなく、折り曲げたとき必要となるスペーサも必要ない。また、このフィン付き熱交換器を蒸発器として使用する場合、前面側熱交換器および背面側熱交換器のそれぞれにおけるフィンに凝縮する水滴は連続した両フィンを伝い滑らかに流下することができ、前面側熱交換器の上側は、直線状の風上前縁と風下後縁とで囲まれ、鉛直に近い一定の角度で傾斜しているので、蒸発時にフィンの表面に凝縮した水滴がフィン上で滞留することがない。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、空気調和器の室内ユニットの限られた空間に容易に収納することができ、熱交換能力に優れ、送風機の回転に起因する特異音の発生が少なく、また蒸発器として使用したとき、フィン表面に凝縮する水をフィンに沿って円滑に流下させることができるフィン付き熱交換器を構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１に係るフィン付き熱交換器を搭載した空気調和機の室内ユニットの断面図
【図２】同フィン付き熱交換器のフィンの側面図
【図３】同フィン付き熱交換器のフィンの一部のスリット型切起こしを示す斜視図
【図４】同フィン付き熱交換器のフィンの一部のスリット型切起こしを変形させた場合の当該切起こしを示す斜視図
【図５】本発明の実施の形態１に係るフィン付き熱交換器の冷媒経路構成の例を表す模式図
【図６】本発明の実施の形態１に係るフィン付き熱交換器の冷媒経路構成の例を表す模式図
【図７】従来のフィン付き熱交換器が搭載された空気調和機の室内ユニットの断面図
【図８】（ａ）従来の他の例を示すフィン付き熱交換器のフィンの概略側面図（ｂ）同フィン付き熱交換器を搭載した空気調和機の室内ユニットの概略断面図
【図９】同フィン付き熱交換器における伝熱管の配置ピッチの管径を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
第１の発明のフィン付き熱交換器は、前面側に吸込み口および下面側に吹出し口がそれぞれ設けられたケーシングとこのケーシングに収納される貫流送風機とから風回路を構成する空気調和機の室内ユニットに搭載されるフィン付き熱交換器であって、前記吸込み口から貫流送風機までの風回路の途中または貫流送風機から吹出し口までの風回路の途中に配置される前面側熱交換器と背面側熱交換器とから構成され、前記前面側熱交換器および前記背面側熱交換器はそれぞれ所定の間隔で平行に並べられてその間を気体が流動する多数のフィンと、このフィンに略直角に挿入されて内部を冷媒が流動する多数の伝熱管とから構成され、前記前面側熱交換器のフィンの風上側前縁および風下側後縁のそれぞれを同じ鈍角をなす２本の直線状の風上前縁と、２本の直線状の風下後縁と、前記風上前縁と前記風下後縁のそれぞれの２本を結ぶ１本の曲線状の風上前縁と、１本の曲線状の風下後縁とで略くの字状に形成するとともに、前記前面側熱交換器のフィンの２本の直線状の風上前縁と、２本の直線状の風下後縁で囲まれた２つの領域の内、前記貫流送風機に近い側を領域Ｘとし、前記貫流送風機から遠い側を領域Ｙとし、前記１本の曲線状の風上前縁と、１本の曲線状の風下後縁で囲まれた領域を領域Ｒとして、前記領域Ｘにおける前記風上前縁と前記風下後縁との距離Ｄｘを１０〜２５ｍｍとし、前記領域Ｙにおける前記風上前縁と前記風下後縁との距離Ｄｙ、及び背面側熱交換器のフィンの風上前縁と風下後縁との距離Ｄｈを２５〜３０ｍｍとすると共に、前記領域Ｒの前記貫流送風機に近接する箇所における前記曲線状の風上前縁と前記曲線状の風下後縁との距離Ｄｒを、２つの前記領域Ｘ，Ｙの距離Ｄｘ，Ｄｙ、及び背面側熱交換器の距離Ｄｈより大きくなるように構成するとと
もに、前記領域Ｘ及び前記領域Ｒに挿入される前記伝熱管の外径を５〜８ｍｍとして気体の主流方向に沿う方向となる列方向に２列または１列に配置し、前記領域Ｙ及び前記背面側熱交換器のフィンに挿入される伝熱管の外径を３〜７ｍｍとして気体の主流方向に沿う列方向に前記伝熱管を２列または３列に配置し、前記前面側熱交換器および前記背面側熱交換器のフィンに挿入される伝熱管の外径寸法を２種類以上で構成したことを特徴とする。
【００１６】
この構成により、熱交換器および貫流送風機に流入する気体の風速分布を略均一化することが可能となり、熱交換器全体としての通風抵抗をあまり上げることなく、高い熱交換能力を得る事ができ、更に、送風機の回転に起因する特異音の発生を抑えることができる。したがって同一騒音時の風量を向上させて高い熱伝達率を発揮する事ができる。
【００１７】
また、前面側熱交換器は後で折り曲げ加工する必要がなく、折り曲げたとき必要となるスペーサも必要ない。また、このフィン付き熱交換器を蒸発器として使用する場合、前面側熱交換器および背面側熱交換器のそれぞれにおけるフィンに凝縮する水滴は連続した両フィンを伝い滑らかに流下することができ、前面側熱交換器の上側は、直線状の風上前縁と風下後縁とで囲まれ、鉛直に近い一定の角度で傾斜しているので、蒸発時にフィンの表面に凝縮した水滴がフィン上で滞留することがない。
【００１８】
第２の発明のフィン付き熱交換器は、領域Ｘ及び領域Ｒの段方向に隣り合う伝熱管の間のフィンに複数の切起こしを設け、２列または１列に配置された伝熱管の内、風下列に配置された前記伝熱管の間の一部、もしくは全ての複数の切起こしの内、風上側の少なくとも１列を、段方向に隣り合う伝熱管の中心を結ぶ線に対して略ハの字型に成形したものである。
【００１９】
この構成により、フィン効率が比較的高く、熱交換器内を流通する気体の流速が比較的遅い風上列、風下列の伝熱管の間の領域において、略ハの字型の切起こしによって気体の温度境界層を分断しているため、通風抵抗を抑えながら、フィンと気流の間の平均熱伝達率を向上させることが可能となる。更に、風上側の切起こしを略ハの字型としているため、切起こしによる、伝熱管からフィンへの熱流遮断を最小限に抑えることが出来るため、高い熱交換能力を得ることができる。
【００２０】
第３の発明のフィン付き熱交換器は、複数の切起こしの内、略ハの字型に成形された切起こしの基板フィンから遠い側の面を、気体の主流に対して傾斜を持つように構成したものである。
【００２１】
この構成により、前記気体が、気体と温度差の大きい伝熱管側へ流れやすくなるため、通風抵抗としては若干増加するが、熱交換能力を向上させることができる。
【００２２】
第４の発明のフィン付き熱交換器は、略ハの字型に成形された切起こしの傾斜部下端をフィン基板と繋がった構成としたものである。
【００２３】
この構成により、第３の発明以上に、前記気体が、気体と温度差の大きい伝熱管側へ流れやすくなるため、熱交換能力を更に向上させることができる。
【００２４】
第５の発明のフィン付き熱交換器は、領域Ｘ及び領域Ｒのフィンに１種類の外形寸法の伝熱管を挿入し、当該フィン付き熱交換器を凝縮器として使用する場合は、前記領域Ｘと前記領域Ｒとを冷媒の入口側として用いて冷媒が前記領域Ｘと前記領域Ｒとの風下列から風上列へ３経路で流れる構成とし、蒸発器として使用する場合は、前記領域Ｘと前記領域Ｒとを冷媒の出口側として用いて冷媒が前記領域Ｘと前記領域Ｒとの風上列から風下列へ
３経路で流れる構成とし、前記伝熱管の外形寸法より細い２種類の伝熱管を領域Ｙ及び背面側熱交換器のフィンに挿入し、当該フィン付き熱交換器を凝縮器として使用する場合は、前記領域Ｘと前記領域Ｒとを冷媒の出口側として用い、蒸発器として使用する場合は、前記領域Ｘと前記領域Ｒとを冷媒の入口側として用いると共に、前記領域Ｙ及び前記背面側熱交換器の風上前縁側の伝熱管１列は前記２種類の伝熱管の大きい方の外形寸法として冷媒が１経路で流れるように構成し、風下後縁側の伝熱管２列は前記２種類の伝熱管の小さい方の外形寸法として冷媒が４経路で流れるように構成し、当該フィン付き熱交換器を凝縮器として使用する場合は前記風下後縁側の伝熱管２列を経て前記風上前縁側の伝熱管１列を冷媒が流れる構成とし、当該フィン付き熱交換器を蒸発器として使用する場合は前記風上前縁側の伝熱管１列を経て前記風下後縁側の伝熱管２列を冷媒が流れる構成としたものである。
【００２５】
この構成により、管内の熱伝達率向上と冷媒流通抵抗低減を両立させ得るとともに、前面側熱交換器の貫流送風機に近い側の領域Ｘ、及び曲線状の領域Ｒに２列および１列配置した伝熱管の外径を、前面側熱交換器の貫流送風機より遠い側の領域Ｙ、及び背面側熱交換器に３列に配置した伝熱管の外径以上とすることで、熱交換器の風速分布の略均一化を実現し、高い熱交換能力を発揮する事ができる。更に当該フィン付き熱交換器を凝縮器として使用する場合は、前記前面側熱交換器の前記貫流送風機に近い側の領域Ｘを凝縮器の入り口として用い、冷媒を風下列に配置された伝熱管から風上列に配置された伝熱管へ流す構成とし、前記前面側熱交換器の前記貫流送風機から遠い側の領域Ｙ及び背面側熱交換器を凝縮器の出口として用い、前記風上前縁側の伝熱管１列を経て前記風下後縁側の伝熱管２列を冷媒が流れる構成とすることで、熱交換器表面を流動する気体と伝熱管内を流動する冷媒が、温度差に関して対向流的な配置となるので、熱交換能力を増大させることができる。
【００２６】
また、特にフィン付き熱交換器を凝縮器として用いる場合、前面側熱交換器の貫流送風機から遠い側の領域、及び背面側熱交換器の風上前縁側の伝熱管１列を冷媒が１経路で流れるように構成することで、凝縮器の過冷却域を十分に確保することが可能となり、熱交換能力を大幅に増大させることが可能となる。
【００２７】
第６の発明のフィン付き熱交換器は、領域Ｘ及び領域Ｒのフィンに１種類の外形寸法の伝熱管を挿入し、当該フィン付き熱交換器を凝縮器として使用する場合は、前記領域Ｘと前記領域Ｒとを冷媒の入口側として用いて冷媒が前記領域Ｘと前記領域Ｒとの風下列から風上列へ４経路で流れる構成とし、蒸発器として使用する場合は、冷媒の出口側として用いて冷媒が前記領域Ｘと前記領域Ｒとの風上列から風下列へ４経路で流れる構成とし、前記伝熱管の外形寸法より細い２種類の伝熱管を領域Ｙ及び背面側熱交換器のフィンに挿入し、当該フィン付き熱交換器を凝縮器として使用する場合は、冷媒の出口側として用い、蒸発器として使用する場合は冷媒の入口側として用いると共に、前記領域Ｙ及び背面側熱交換器の風上前縁側の伝熱管１列は前記２種類の伝熱管の大きい方の外形寸法として冷媒が１経路で流れるように構成し、風下後縁側の伝熱管２列は前記２種類の伝熱管の小さい方の外形寸法として冷媒が６経路で流れるように構成し、当該フィン付き熱交換器を凝縮器として使用する場合は前記風下後縁側の伝熱管２列を経て前記風上前縁側の伝熱管１列を冷媒が流れる構成とし、当該フィン付き熱交換器を蒸発器として使用する場合は前記風上前縁側の伝熱管１列を経て前記風下後縁側の伝熱管２列を冷媒が流れる構成としたものである。
【００２８】
この構成により、冷媒循環量が大きい場合でも、管内の熱伝達率向上と冷媒流通抵抗低減を両立させ得るとともに、前面側熱交換器の貫流送風機に近い側の領域Ｘ、及び曲線状の領域Ｒに２列および１列配置した伝熱管の外径を、前面側熱交換器の貫流送風機より遠い側の領域Ｙ、及び背面側熱交換器に３列に配置した伝熱管の外径以上とすることで、熱
交換器の風速分布の略均一化を実現し、高い熱交換能力を発揮する事ができる。更に当該フィン付き熱交換器を凝縮器として使用する場合は、前記前面側熱交換器の前記貫流送風機に近い側の領域Ｘを凝縮器の入り口として用い、冷媒を風下列に配置された伝熱管から風上列に配置された伝熱管へ流す構成とし、前記前面側熱交換器の前記貫流送風機から遠い側の領域Ｙ及び背面側熱交換器を凝縮器の出口として用い、前記風上前縁側の伝熱管１列を経て前記風下後縁側の伝熱管２列を冷媒が流れる構成とすることで、熱交換器表面を流動する気体と伝熱管内を流動する冷媒が、温度差に関して対向流的な配置となるので、熱交換能力を増大させることができる。
【００２９】
また、特にフィン付き熱交換器を凝縮器として用いる場合、前面側熱交換器の貫流送風機から遠い側の領域Ｙ、及び背面側熱交換器の風上前縁側の伝熱管１列を冷媒が１経路で流れるように構成することで、凝縮器の過冷却域を十分に確保することが可能となり、熱交換能力を大幅に増大させることが可能となる。
【００３０】
第７の発明のフィン付き熱交換器は、列方向及び段方向に隣接する２つの伝熱管の列間および段間のフィンに段方向および列方向に概略沿う方向に切り込みを設け、領域Ｘ及び領域Ｒに設けられた切込みの大部分を、前記風上前縁と前記風下後縁の中心線より風上側に配置したものである。
【００３１】
この構成により、２つの伝熱管の間で内部を流れる冷媒同士に温度差がある場合、フィンを通した伝熱管同士の熱伝導による熱交換ロスを防ぐことができるので、熱交換能力を低下させることのないフィン付き熱交換器が構成できる。特に前面側熱交換器のフィンの前記貫流送風機に近い側の領域Ｘに設けられた切込みの大部分を、前記風上前縁と前記風下後縁の中心線より風上側に配置することで、凝縮器の入口を風下側に設けた場合、乾き度が高く伝熱管内を流れる冷媒と伝熱管の間の熱伝達率が高い風下側の領域のフィン面積を大きく確保でき、効率的に熱交換を行うことができる。
【００３２】
第８の発明のフィン付き熱交換器は、領域Ｘ及び領域Ｒの風下側に配置した伝熱管の中心位置は、風下後縁と前記切り込みとの中心より風下側に配置したものである。
【００３３】
この構成により、風下側に配置した伝熱管の周りにおいては、比較的熱伝達率の高い風上側に配置するフィンの面積を大きく確保し、伝熱管の後方に生じる気流の停滞域、および温度境界層の発達により、熱伝達率が低下する前記伝熱管の風下側のフィンを少なくした構成とでき、更に、凝縮器の入口を風下側に設けた場合、過熱域の状態で流入した高い温度の冷媒が流れるために高温となる伝熱管をより風下側に配置できるため、熱交換器表面を流動する気体とフィンが温度差に関して対向流的な配置となるので、同一面積のフィンを用いた場合、より大きな熱交換能力を発揮することができる。
【００３４】
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、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００３５】
（実施の形態１）
本実施の形態に係るフィン付き熱交換器が搭載される空気調和機の室内ユニットについて図１および図２に基づき説明する。図１はこの室内ユニットの縦断面図、図２はフィン付き熱交換器のフィンの縦断面図である。
【００３６】
図１、図２に示すように、この空気調和機の室内ユニット１のケーシング２には、前面と上面とに吸込み口３ａ、３ｂが設けられ、また下面に吹出し口４が設けられ、ケーシング２内には、貫流送風機５とフィン付き熱交換器１０とが収納されている。
【００３７】
このフィン付き熱交換器１０は、ケーシング２内の前面側に配置された前面側熱交換器２０と、ケーシング２内の背面側に配置された背面側熱交換器４０とから構成されており、前面側熱交換器２０は、フィンの風上側前縁および風下側後縁のそれぞれを同じ鈍角をなす２本の直線状の風上前縁２２，２３と、２本の直線状の風下後縁２４，２５と、これらの風上前縁と風下後縁のそれぞれの２本を結ぶ１本の曲線状の風上前縁２６と、１本の曲線状の風下後縁２７とで略くの字状に形成されている。また、これら前面側熱交換器２０および背面側熱交換器４０は、貫流送風機５を風上側から取り囲むように配置されている。
【００３８】
また、気体（空気である）の主流方向（流れ方向）に対して直角方向となる、いわゆる段方向の伝熱管の間隔、すなわち段ピッチ、および気体の主流方向に沿う、いわゆる列方向の数、すなわち列数については、略くの字状の前面側熱交換器２０のフィン２１の直線状の風上前縁２２，２３と直線状の風下後縁２４，２５とで挟まれた二つの領域のうち、前記貫流送風機に近い側を領域Ｘとし、前記貫流送風機から遠い側を領域Ｙとし、前記１本の曲線状の風上前縁と１本の曲線状の風下後縁で囲まれた領域を領域Ｒとして、領域Ｘと領域Ｙ、領域Ｒ、および背面側熱交換器４０のフィン４１の直線状の風上前縁４２および直線状の風下後縁４３で挟まれた領域Ｈとでは、異なるように形成されている。
【００３９】
すなわち、領域Ｘにおける風上前縁２２と風下後縁２４との距離Ｆを１０〜２５ｍｍとし、領域Ｙにおける風上前縁２３と風下後縁２５との距離Ｄ、および背面側熱交換器４０のフィン４１の風上前縁４２と風下後縁４３とで挟まれた領域Ｈの風上前縁４２と風下後縁４３との距離Ｅとを２５ｍｍ〜３０ｍｍとし、フィン２１、４１にそれぞれ挿入される伝熱管としては、３〜７ｍｍの範囲で２種類の外径の伝熱管３０、３１を用いている。また、前面側熱交換器２０の領域Ｙ、および背面側熱交換器４０の領域Ｈのうち、上端から中央近傍までの領域の列方向には３列配置している。さらに、背面側熱交換器４０の領域Ｈより下端側の領域４１ａの列方向には２列配置し、また段方向のピッチＡについては１０〜１６ｍｍとして形成している。
【００４０】
また、前面側熱交換器２０の領域Ｘ、および曲線状の領域Ｒのフィン２１にそれぞれ挿入される伝熱管としては、５〜８ｍｍの範囲の外径の１種類の伝熱管３２を用い、列方向には略２列配置し、また段方向のピッチＢについては１３〜２０ｍｍとして形成している。
【００４１】
また、前面側熱交換器２０の曲線状の領域Ｒのうち、貫流送風機５に近接する箇所の風上前縁と風下後縁との距離Ｃを、領域Ｙの風上前縁２３と風下後縁２５との距離Ｄおよび，背面側熱交換器４０の風上前縁４２と風下後縁４３との距離Ｅおよび、領域Ｘの風上前縁２２と風下後縁２４との距離Ｆより大きくなるように設定している。
【００４２】
本実施の形態では前面側熱交換器２０の領域Ｘおよび曲線状の領域Ｒのフィン２１に挿入される伝熱管を略２列に配置しているが、前面側熱交換器２０の下端が貫流送風機５から離れた構成となる場合や、吸込み口３ａから離れる構成となることにより、風量が低下する場合、風速分布を略均一化するため、前面側熱交換器２０の下端のフィン２１に挿入される伝熱管を部分的に１列に配置する構成としてもよい。
【００４３】
また前面側熱交換器２０の領域Ｘおよび曲線状の領域Ｒの段方向に隣り合う伝熱管の間のフィン２１には複数のスリット型切起こしを設け、これらの領域の風下側に配置された伝熱管の間のフィン２１に設けられたスリット型切起こし１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅの風上側１列を段方向に隣り合う伝熱管の中心を結ぶ線に対して略ハの字型に成形している。
【００４４】
また、本実施の形態では、前面側熱交換器２０の領域Ｘおよび曲線状の領域Ｒの風下側のフィン２１に配置されたスリット型切起こし１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅの略ハの字型に成形した切起こしを、図３に示すように基板フィンから遠い側の面１３ａａ、１３ａｂが基板フィンと概略平行となるように設けているが、図４に示す切起こし１３ａａ’、１３ａｂ’ように気体の主流に対して傾斜を持つような構成としてもよい。この場合、前面熱交換器２０に流入する気体が、気体と温度差の大きい伝熱管側へ流れやすくなるため、通風抵抗としては若干増加するが、熱交換能力を向上させることができる。特に切起こし１３ａａ’、１３ａｂ’のように傾斜部下端をフィン基板と繋がった構成とした場合、前面熱交換器２０に流入する気体が、より気体と温度差の大きい伝熱管側へ流れやすくなる。このような構成とすることで、特に風上列に配置された伝熱管と風下列に配置された伝熱管とが千鳥状に配列されていない場合、伝熱管付近を流動せずに熱交換器を通過するため十分に熱交換ができない気体の通過を防ぎ、前面熱交換器２０の風下後縁２７から流出する気体の風速分布の不均一を改善できるため、熱交換能力を向上させると共に、貫流送風機５の回転に起因する特異音の発生を低減することができる。
【００４５】
また、例えば、冷房定格能力が４．０ｋＷ程度以下で最適な運転効率となる小能力のエアコンの室内機の冷媒経路構成を考えた場合に、図５に本実施の形態に係るフィン付き熱交換器１０を蒸発器として使用した際の冷媒の流れを示す。
【００４６】
すなわち、略くの字状の前面側熱交換器２０の貫流送風機５から遠い側の領域Ｙ、および背面側熱交換器４０の領域Ｈに３列で挿入される３〜７ｍｍの範囲の外径の伝熱管の風上前縁４２側１列を冷媒は流路５０の１経路で流れ、その後、分流器５１を経て風下後縁４３側２列を流路５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄの４経路で流れる。その後、冷暖房運転時は全開の状態で冷媒が流通し、除湿運転時は閉の状態となり絞りの役割を果たす分流器５３を通った後、冷媒は前面側熱交換器２０の貫流送風機５に近い側の領域Ｘ、および前面側熱交換器２０における曲線状の領域Ｒに２列で挿入される５〜８ｍｍの範囲の外径の伝熱管を流路５４ａ、５４ｂ、５４ｃの３経路で流れ、フィン付き熱交換器１０から流出される。
【００４７】
上記構成により、フィン付き熱交換器１０全体として風速分布が略均一で伝熱管管内熱伝達率と圧力損失のバランスがとれた最適な熱交換器性能を実現できる。
【００４８】
また、例えば、冷房定格能力が４．０ｋＷ程度以上となる高能力で伝熱管内の冷媒流速が速く、圧力損失が大きい場合は、圧力損失低減のために冷媒経路数を増加させた図６に示すような冷媒経路が推奨される。
【００４９】
すなわち、前面側熱交換器２０の領域Ｙ、および背面側熱交換器４０の領域Ｈに３列で挿入される３〜７ｍｍの範囲の外径の伝熱管の風上前縁側１列を冷媒は流路６０の１経路で流れ、その後、分流器６１を経て同風下後縁側２列を流路６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄ、６２ｅ、６２ｆの６経路で流れる。その後、冷媒は前面側熱交換器２０の領域Ｘ、および前面側熱交換器２０における曲線状の領域Ｒに２列で挿入される５〜８ｍｍの範囲の外径の伝熱管を流路６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄの４経路で流れ、フィン付き熱交換器１０から流出される。このように除湿運転時に絞りの役割を果たす機構が必要ない場合は、多経路（流路６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄ、６２ｅ、６２ｆ）で流れた冷媒を必要に応じて合流させ、より下流側の経路（流路６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄ）へ分流器を介せず流す構成としてもよい。
【００５０】
また、本実施の形態では、前面側熱交換器２０の領域Ｙ、および背面側熱交換器４０の領域Ｈに挿入された３列の伝熱管の内、風上前縁側の１列に挿入される伝熱管の外径を同風下後縁側の２列に挿入される伝熱管の外径より大きく設定し、冷媒を１経路で流す構成
としている。これにより、伝熱管管内熱伝達率と圧力損失のバランスがとれた最適な熱交換器性能を実現できる。
【００５１】
また、冷媒流速が非常に大きく、圧力損失が大きい場合は、前面側熱交換器２０の領域Ｙ、および背面側熱交換器４０の領域Ｈに挿入された３列の伝熱管の内風上前縁側の１列に挿入される伝熱管に冷媒を２経路以上で流す構成（図示せず）としてもよい。
【００５２】
上記冷媒経路構成は一例であり、他の組み合わせで実現しても同じ意味をなすものである。
【００５３】
また、伝熱管３０、３１、３２の、列方向もしくは段方向に隣接する２つ以上の伝熱管の間において、内部を流れる流体に温度差がある場合、２つ以上の伝熱管の列間、もしくは段間のフィン２１、４１に段方向、もしくは列方向に概略沿う方向に切り込み１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを設け、更にフィン２１、４１の風上前縁２３，４２方向より刃を挿入して後加工で完全に切断できるように外径３〜６ｍｍの穴１２ａ、１２ｂ、１２ｃを設け、後加工で当該箇所を切断することにより、フィン２１、４１を通した熱伝導による熱交換ロスを防ぐことができる。そして本実施の形態では、前面側熱交換器２０の領域Ｘに設けられた切り込み１１ａを、領域Ｘの風上前縁２２と風下後縁２４との中心線より風上側へ配置しており、伝熱管内を流れる冷媒の乾き度が高く、冷媒と伝熱管の間の熱伝達率が高い凝縮器の入口に相当する風下側のフィン面積を大きく確保できるため、効率的に熱交換を行うことができる。
【００５４】
また、本実施の形態では前面側熱交換器２０の領域Ｘ、および曲線状の領域Ｒの風下側に配置した伝熱管の中心位置を、これらの領域Ｘ、Ｒの風下後縁２４、２７と切り込み１１ａの中心線より風下側に配置しているため、風下側に配置した伝熱管の周りにおいて比較的熱伝達率の高い風上側に配置するフィンの面積を大きく確保し、伝熱管の後方に生じる気流の停滞域、および温度境界層の発達により、熱伝達率が低下する前記伝熱管の風下側のフィンを少なくした構成にできる。
【００５５】
また、凝縮器の入口を風下側に設けた場合、過熱域の状態で流入した高い温度の冷媒が流れるために高温となる伝熱管をより風下側に配置できるため、熱交換器表面を流動する気体とフィンが温度差に関して対向流的な配置となるので、より大きな熱交換能力を発揮することができ、更に、列方向に隣り合う伝熱管の距離を離すことができるため、フィン２１を通した熱伝導による熱交換ロスを防ぐことができる。
【００５６】
また、フィン付き熱交換器１０を段方向で再熱器と蒸発器に分けて使用して除湿運転を行う場合、前面側熱交換器２０における領域Ｙ、および背面側熱交換器４０を再熱器として用い、前面側熱交換器２０における領域Ｘ、および曲線状の領域Ｒを蒸発器として用いることにより、再熱器と蒸発器の熱負荷を適切にバランスさせて良好な除湿運転を行うことができる。また、再熱器は蒸発器の鉛直方向上側に配置しているので、蒸発器の領域のフィンに結露する凝縮水が、再熱器のフィンの表面に当って再蒸発して、部屋を加湿してしまうのを防止することができる。
【００５７】
このような構成をとることで、前面側熱交換器２０におけるフィン２１および背面側熱交換器４０におけるフィン４１の上端から下端までを連続した構成とできるので、フィン付き熱交換器１０を蒸発器として使用する場合、フィン２１、４１に凝縮する水滴は連続したそれぞれのフィン２１，４１を伝い滑らかに流下する。更に前面側熱交換器２０のフィン２１の上側は、風上前縁２３の直線と風下後縁２５の直線とに囲まれた鉛直に近い一定の角度で傾斜しているので、蒸発時にフィン２１の表面に凝縮する水滴が滞留することがない。すなわち、フィン２１，４１の風上前縁２２、２３、２６，４２または風下後縁
２４、２４、２７、４３から飛び出してしまうという現象を抑制することができ、フィン表面に凝縮する水滴による通風抵抗の増加を抑制できる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明に係るフィン付き熱交換器は、熱交換器におけるフィンの形状の改善に関するもので、特に空気調和機の室内ユニットに適用することができる他、伝熱管内を流れる冷媒と外部を流れる空気との間で熱交換を行う機器にも適用することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１  室内ユニット
２  ケーシング
３ａ，３ｂ  吸い込み口
４  吹出し口
５  貫流送風機
１０  フィン付き熱交換器
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ  切り込み
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ  切断用穴
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ  切起こし
１３ａａ，１３ａｂ，１３ａｃ，１３ａｄ，１３ａｅ  切起こし
１３ａａ’，１３ａｂ’  切起こし
２０  前面側熱交換器
２１，４１，４１ａ  フィン
２２，２３，２６，４２  風上前縁
２４，２５，２７，４３  風下後縁
３０，３１，３２  伝熱管
４０  背面側熱交換器
５０，５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ，５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，６０，６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄ，６２ｅ，６２ｆ，６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄ  流路
５１，５３，６１  分流器
【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】
2011043251.tif 000009
【図８】
2011043251.tif 000010
【図９】
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