(57)【要約】【課題】優れた除霜性能を有し、熱交換効率の高いフィンチューブ熱交換器を提供する。【解決手段】複数の積層したフィン２と、前記積層したフィンを貫通する伝熱管３とを備え、前記フィンはフィン長の異なる２種類のフィンからなり、かつフィン長の長いフィン２−１とフィン長の短いフィン２−２は、その中央部が一定距離重なり上下両端部が重ならないよう交互に積層した構成としてある。これにより、熱交換器上下端部の風速が速まるため、熱交換器全体を通過する気流の風速分布が均一に近づき、熱交換効率が向上する。また、熱交換器下端部に付着する凝縮水はフィン間隔が大きいため、剥離しやすくなって、除霜性能も向上する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の積層したフィンと、前記積層したフィンを貫通する伝熱管とを備え、前記フィンはフィン長の異なる２種類のフィンで構成し、かつフィン長の長いフィンとフィン長の短いフィンは、その中央部で一定距離重なり上下両端部が重ならないよう交互に積層したことを特徴とするフィンチューブ熱交換器。
【請求項２】
請求項１記載のフィンチューブ熱交換器を気流方向に複数列並設して構成したフィンチューブ熱交換器であって、各フィンチューブ熱交換器は、気流方向に対し、前列のフィンチューブ熱交換器のフィン長の長いフィン、フィン長の短いフィンの積層する順番と、後列のフィンチューブ熱交換器のフィン長の長いフィンとフィン長の短いフィンの積層する順番を逆にして並設したことを特徴とするフィンチューブ熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフィンチューブ熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般にフィンチューブ熱交換器は、所定間隔で並べられた複数のフィンと、複数のフィンを貫通する伝熱管とによって構成されている。空気は、フィンとフィンとの間を流れて伝熱管の中の流体と熱交換する。
【０００３】
フィンチューブ熱交換器を、エアコン等の室外熱交換器として使用し、室外熱交換器が蒸発器として機能するとき、周囲環境や運転条件によって、空気中の水分が伝熱管およびフィンに凝縮、着霜し、冷媒と空気との熱交換を妨げるだけでなく、通風抵抗の増大等の問題を引き起こすことが知られている。
【０００４】
そこで、従来のフィンチューブ熱交換器の中にはフィン下端部の排水性能を向上させるようにしたものが見られる（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
図６は特許文献１に記載されているフィンチューブ熱交換器で、このフィンチューブ熱交換器１０１は、プレートフィン１０２の最下部をドレンパン１０３に向かって、傾斜して形成し、かつプレートフィン１０２の下端部を不揃いにすることで、プレートフィン１０２の下端部の通風抵抗を低減し、かつプレートフィン１０２に付着した凝縮水をドレンパン１０３に導きやすくして、除霜性能を向上させていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５８−０９９６７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、上記特許文献１のように、プレートフィン１０２の下端部を不揃いにし、かつ傾斜を設ける構成では、熱交換器下端部に片寄って気流が流れやすく、熱交換器上端側を有効に活用できていないという課題を有していた。
【０００８】
本発明はこのような点に鑑みてなしたもので、優れた除霜性能を有しつつ熱交換効率を向上させたフィンチューブ熱交換器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記課題を解決するため、複数の積層したフィンと、前記積層したフィンを貫通する伝熱管とを備え、前記フィンはフィン長の異なる２種類のフィンで構成し、かつフィン長の長いフィンとフィン長の短いフィンは、その中央部で一定距離重なり上下両端部が重ならないよう交互に積層した構成としてある。
【００１０】
これにより、熱交換器上下両端部において、フィンピッチが広くなり、熱交換器上下端部の通風抵抗を低減できる。上下端部が密に揃っている熱交換器では、熱交換器中央部の風速が速く、熱交換器を通過する気流の風速分布が均一ではなかったが、この構成を採用することで、熱交換器上下端部の風速が速まるため、熱交換器全体の風速分布は均一に近づき、熱交換効率を向上できる。しかも、熱交換器が蒸発器として機能するときは、伝熱管やフィンに付着した凝縮水が、重力によって熱交換器下端部に流れ落ちてくる際に、熱
交換器下端部の風速が速いいこと、下端部のフィンピッチが広がったことで、フィン間に付着する水の表面張力の影響が小さくなって、付着した水がフィンや伝熱管から剥離しやすくなり、凝縮水や霜の成長を抑制でき、優れた除霜性能を発揮することになる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、熱交換器全体の風速分布の均一化が促進できて熱交換効率が向上すると同時に、熱交換器下端部での凝縮水や霜の成長も抑制できて優れた除霜性能を発揮するフィンチューブ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】本発明の実施の形態１におけるフィンチューブ熱交換器の斜視図
【図２】同実施の形態１におけるフィンの正面図
【図３】同実施の形態１におけるフィンの積層方法を示す説明図
【図４】同実施の形態１におけるフィンの作用を示す説明図
【図５】本発明の実施の形態２におけるフィンチューブ熱交換器の斜視図
【図６】従来のフィンチューブ熱交換器の斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
第１の発明は、複数の積層したフィンと、前記積層したフィンを貫通する伝熱管とを備え、前記フィンはフィン長の異なる２種類のフィンで構成し、かつフィン長の長いフィンとフィン長の短いフィンは、その中央部で一定距離重なり上下両端部が重ならないよう交互に積層した構成としてある。
【００１４】
これにより、従来の上下両端部が揃っている熱交換器よりも、上下両端部の通風抵抗が小さくなり、風速が速まるため、熱交換器全体を通過する気流の風速分布が均一に近づき、熱交換効率を向上できる。また、熱交換器が蒸発器として機能するときは、重力によってフィンを伝って熱交換器下段部に流れ落ちる凝縮水が、風速が速まることで、剥離しやすくなる。また、熱交換器に付着する凝縮水は、水の表面張力によってフィンとフィンとの間に、張り付くように付着するが、熱交換器下端部はフィン間隔が大きいため、水の表面張力の影響が小さくなり、凝縮水が剥離しやすくなって、除霜性能が向上する。
【００１５】
第２の発明は、上記第１の発明のフィンチューブ熱交換器を気流方向に複数列並設して構成したフィンチューブ熱交換器であって、前記各フィンチューブ熱交換器は、気流方向に対し、前列のフィンチューブ熱交換器のフィン長の長いフィン、フィン長の短いフィンの積層する順番と、後列のフィンチューブ熱交換器のフィン長の長いフィンとフィン長の短いフィンの積層する順番を逆にして構成したものである。
【００１６】
これにより、気流方向に対し、前後列の熱交換器の上下端部の通風抵抗が小さくなりすぎることを防ぎ、熱交換器を通過する気流の風速分布を均一に近い状態にできるので、熱交換効率をより向上させることができる。
【００１７】
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本発明が限定されるものではない。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるフィンチューブ熱交換器の斜視図、図２は同実施の形態１におけるフィンの正面図、図３は同実施の形態１におけるフィンの積層方法を示す説明図、図４は同実施の形態１におけるフィンの作用を示す説明図である。
【００１９】
図１において、このフィンチューブ熱交換器１は、気体Ｘの流路を形成するために平行
に多数積層されたフィン２と、前記積相されたフィン２に貫設され、気体Ｘと熱交換する媒体が内部を流れる伝熱管３とを備えている。
【００２０】
前記フィン２は、図１〜図４の各図に示すようにフィン長が長短異なる２種類のフィンからなる。すなわち、フィン長の長いフィン２−１と、フィン長の短いフィン２−２が交互に並べられ、フィン長の長いフィン２−１とフィン長の短いフィン２−２の中央部が一定距離重なり、かつフィン長の長いフィン２−１とフィン長の短いフィン２−２の上下両端部は重ならないように積層してある。そして前記フィン長の長いフィン２−１とフィン長の短いフィン２−２が重なった部分に伝熱管３が貫設されており、伝熱管３は、フィンチューブ熱交換器１に流入する気流の主流方向Ｘに対して、略直角で段方向に隣りあうように配置してある。
【００２１】
図２に示すように、この実施の形態においては、前記フィン長の長いフィン２−１とフィン長の短いフィン２−２は、山部４、谷部５を有する同形状のコルゲートフィンとしてあり、谷部５に設けたフィンカラー６の伝熱管用穴７に伝熱管を貫通させてある。
【００２２】
また、図３に示すように、前記フィン長の長いフィン２−１とフィン長の短いフィン２−２は、それらの中央部が重なる距離をＬ１、上端部の重ならない距離をＬ２、下端部の重ならない距離をＬ３とすると、Ｌ２＝Ｌ３とし、フィンチューブ熱交換器１の上下端部の通風抵抗を同程度低減して、フィン２を通過する気流Ｘの風速分布がフィンチューブ熱交換器全体に亘りほぼ均一に近づくようにしてある。
【００２３】
上記構成において、このフィンチューブ熱交換器は、熱交換器上下端側のフィンピッチが、熱交換器中央部よりも大きくなり、熱交換器上下端部の通風抵抗を低減でき、フィン２間を通過する空気の風速分布が熱交換器上下方向全体に亘りほぼ均一化でき、熱交換器の熱交換効率を向上させることができる。
【００２４】
また、熱交換器の下端側を流れる風速が速まることで、熱交換器上端からフィン２を伝って流れ落ちてきた凝縮水も、フィン２から剥離しやすくなる。
【００２５】
更に、図４に示すように、フィン２の下端部に付着する凝縮水は、水８の表面張力によって、フィン長の長いフィン２−１とフィン長の短いフィン２−２との間に張り付くように存在するが、本構成では、熱交換器下端側は、フィン長の長いフィン２−１しか存在せず、フィン２−１同士の間隔が広いので、水８の表面張力の影響が小さくなり、水８が隣り合うフィン２−１間で付着している面積が、従来の密な状態のフィン同士管に付着しているものより格段に小さくなり、剥離しやすくなる。
【００２６】
したがって、前記熱交換器下端部側の風速が速まったことと、熱交換器下端部における凝縮水の表面張力の影響が小さくなって剥離しやすくなることの２点から、熱交換器下端部に付着残存する凝縮水の量が大きく低減されて、除霜性能が向上する。
【００２７】
以上のように、この実施の形態によるフィンチューブ熱交換器はフィン長の異なるフィン２−１とフィン２−２を交互に積層することで、熱交換器上下両端部の通風抵抗を低減させ、熱交換器の風速分布を均一化させて熱交換効率を向上させるとともに、熱交換器の除霜性能を向上させることができる。
【００２８】
なお、本実施の形態では、フィン長の長いフィン２−１とフィン長の短いフィン２−２の上下の重ならない距離Ｌ２、Ｌ３をＬ２＝Ｌ３としたもので説明したが、熱交換器が配設される室外ユニット内には、圧縮機、室外ファン、膨張弁など他の構成部品が多く存在し、かつ室外ユニットの形状も様々なので、この室外ユニットの構成によって熱交換器内
を通過する風速分布も大きく変化する。したがって上記Ｌ２とＬ３の距離は、室外ユニットの形状等に合わせ、熱交換器を通過する気流の風速分布を均一化できるよう適宜変更すれば良い。
【００２９】
（実施の形態２）
図５は実施の形態２におけるフィンチューブ熱交換器を示し、この実施の形態のフィンチューブ熱交換器は先の実施の形態１で説明したフィンチューブ熱交換器を気流の方向に複数列、例えば二つ並設し、気流に方向に対し、前列のフィンチューブ熱交換器１のフィン長の長いフィン２−１、フィン長の短いフィン２−２の積層する順番と、後列のフィンチューブ熱交換器１のフィン長の長いフィン２−１とフィン長の短いフィン２−２の積層する順番を逆にして構成したものである。すなわち、図５に示すように、前列のフィンチューブ熱交換器１の両端はフィン長の長いフィン２−１であり、後列のフィンチューブ熱交換器１の両端はフィン長の短いとフィン２−２となっている。
【００３０】
かかる構成としたことにより、先の実施の形態１と同様の効果が得られるのはもちろん、更に熱交換器上下端の通風抵抗が小さくなりすぎることを防止し、熱交換器を通過する気流の風速分布をより均一に近づけ、熱交換器全体の熱交換効率を一段と向上させることができる。
【００３１】
なお、熱交換器上下端部の通風抵抗をより低減したい場合は、気流方向に対し、前後列の熱交換器のフィン長の長いフィン２−１とフィン長の短いフィン２−２の積層する順番を揃えて、並設しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、熱交換器全体の風速分布の均一化が促進できて熱交換効率が向上すると同時に、熱交換器下端部での凝縮水や霜の成長も抑制できて優れた除霜性能を発揮するフィンチューブ熱交換器を提供することができ、給湯機、冷凍・空調機器などのヒートポンプ装置用のフィンチューブ熱交換器として広く利用することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１  フィンチューブ熱交換器
２  フィン
２−１  フィン長の長いフィン
２−２  フィン長の短いフィン
３  伝熱管
４  山部
５  谷部
６  フィンカラー
７  伝熱管用穴
８  水
【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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