(57)【要約】【課題】風上の管径を風下の管径に対して細径化することで管内側伝熱性能の向上を図るとともに、風上の管径を細径化してもフィン効率の低下を防ぎ、伝熱性能の高い熱交換器を提供する。【解決手段】本熱交換器は気流方向に配置された２列の伝熱管と、この２列の伝熱管の各列毎に分割されるとともに、所定の間隙を存して並設され、これらの間隙に沿って熱交換空気を流通させる複数枚のフィンとからなり、風上側伝熱管の外径Ｄ１と風下側伝熱管の外径Ｄ２の関係が６ｍｍ≦Ｄ１＜Ｄ２≦１０．５ｍｍに設定された熱交換器において、風上側フィンの幅をＷ１、風下側フィンの幅をＷ２としたとき、    ［数１］    ０．９≦（Ｗ１／Ｄ１）／（Ｗ２／Ｄ２）≦１．１１となるようにフィン幅Ｗ１及びＷ２を設定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気流方向に配置された２列の伝熱管と、この２列の伝熱管の各列毎に分割されるとともに、所定の間隙を存して並設され、これらの間隙に沿って熱交換空気を流通させる複数枚のフィンとからなり、風上側伝熱管の外径Ｄ１と風下側伝熱管の外径Ｄ２の関係が６ｍｍ≦Ｄ１＜Ｄ２≦１０．５ｍｍに設定された熱交換器において、
風上側フィンの幅をＷ１、風下側フィンの幅をＷ２としたとき、
［数１］
０．９≦（Ｗ１／Ｄ１）／（Ｗ２／Ｄ２）≦１．１１
となるようにフィン幅Ｗ１及びＷ２を設定したことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
凝縮器として作用するときに、冷媒が風下側伝熱管から風上側伝熱管に流れるように冷媒流路を設定したことを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の熱交換器と、この熱交換器に送風する電動ファンと、圧縮機が室外機本体に収納されてな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】
本発明は熱交換器及びこれを用いた空気調和機の室外機に係り、特に気流方向に配置された２列の伝熱管の圧力損失の低減化とフィン幅の最適化を図った熱交換器及びこれを用いた空気調和機の室外機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、空気調和機では冷房性能を重視して、室外機用の熱交換器においては凝縮時の冷媒経路が空気流れに対し、対向流となるように設定されている。この場合、風上側の伝熱管を通過する冷媒は、風下側の伝熱管を通過する冷媒に対して、冷媒の凝縮が進むため冷媒の比体積が小さくなり、圧力損失も小さくなる。そこで、風上の管径を風下の管径に対して細径化することで管内側伝熱性能を大幅に向上させている（特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、特許文献１の熱交換器は、管径が小さくなることで伝熱管からフィン端部への距離が増加し、フィン端部と伝熱管表面との温度差が広がり、フィン効率が低下する問題が発生する。
【特許文献１】特開平１１−２５７８００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、風上側の伝熱管外径を風下側の伝熱管外径に対して細径化することで管内側伝熱性能の向上を図るとともに、風上側の伝熱管外径を細径化してもフィン効率の低下を防ぎ、伝熱性能の高い熱交換器を提供することを目的とする。
【０００５】
また、熱交換器の熱交換器量が増加し、冷媒の放熱及び凝縮性能が向上する空気調和機の室外機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】
上述した目的を達成するため、本発明に係る熱交換器は、気流方向に配置された２列の伝熱管と、この２列の伝熱管の各列毎に分割されるとともに、所定の間隙を存して並設され、これらの間隙に沿って熱交換空気を流通させる複数枚のフィンとからなり、風上側伝熱管の外径Ｄ１と風下側伝熱管の外径Ｄ２の関係が６ｍｍ≦Ｄ１＜Ｄ２≦１０．５ｍｍに設定された熱交換器において、風上側フィンの幅をＷ１、風下側フィンの幅をＷ２としたとき、
［数１］
０．９≦（Ｗ１／Ｄ１）／（Ｗ２／Ｄ２）≦１．１１
となるようにフィン幅Ｗ１及びＷ２を設定したことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る空気調和機の室外機は、上記室外熱交換器と、この室外熱交換器に送風する電動ファンと、圧縮機が室外機本体に収納されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る熱交換器によれば、風上側の伝熱管外径を風下側の伝熱管外径に対して細径化することで管内側伝熱性能の向上を図るとともに、風上側の伝熱管外径を細径化してもフィン効率の低下を防ぎ、伝熱性能の高い熱交換器を提供することができる。
【０００９】
また、本発明に係る空気調和機の室外機によれば、熱交換器の熱交換量が増加し、冷媒の放熱及び凝縮性能が向上する空気調和機の室外機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の一実施形態に係る熱交換器について添付図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は本発明の一実施形態に係る熱交換器の概念図である。
【００１２】
図１に示すように、本実施形態の熱交換器１は、フィンチューブ型の熱交換器で、風上に位置する風上熱交換器部１Ａと、この風上熱交換器部１Ａと分離し近接して配され風下に位置する風下熱交換器部１Ｂからなる。
【００１３】
風上熱交換器部１Ａは気流方向に１列配置された風上側伝熱管である小径伝熱管２を備え、この小径伝熱管２には、所定の間隙を存して並設され、これらの間隙に沿って熱交換空気を流通させる複数枚の幅狭フィン３が伝熱的に嵌合して形成される。
【００１４】
また、風下熱交換器部１Ｂは気流方向に１列配置された風下側伝熱管である大径伝熱管４を備え、この大径伝熱管４には、所定の間隙を存して並設され、これらの間隙に沿って熱交換空気を流通させる複数枚の幅広フィン５が伝熱的に嵌合して形成される。
【００１５】
小径伝熱管２の外径Ｄ１と大径伝熱管４の外径Ｄ２は、
［数２］
６ｍｍ≦Ｄ１＜Ｄ２≦１０．５ｍｍ
の関係が成立するように設定され、
幅狭フィン３の幅Ｗ１と幅広フィン５の幅Ｗ２は、
［数３］
０．９≦（Ｗ１／Ｄ１）／（Ｗ２／Ｄ２）≦１．１１
の関係が成立するように設定される。
【００１６】
上記構造の熱交換器において、風上側に細径伝熱管を用いる際に、この細径伝熱管に取り付けるフィンも幅狭フィン３を用いることで、風上側、風下側のフィンをそれぞれの伝熱管の外径に最適な幅とすることで、フィン効率を最適にすることができ、風上、風下でフィン幅が同じである従来の熱交換器に比べて、熱交換器の伝熱性能を向上させることができる。
【００１７】
図２（ａ）〜（ｄ）に、幅狭フィン３のフィン幅Ｗ１と幅広フィン５のフィン幅Ｗ２の和Ｗ１＋Ｗ２を一定として、Ｗ１とＷ２の比率を変化させたときの熱交換量Ｑと（Ｗ１／Ｄ１）／（Ｗ２／Ｄ２）の値の関係を示す。
【００１８】
図２（ａ）はＤ１＝７ｍｍ、Ｄ２＝８ｍｍ、Ｗ１＋Ｗ２＝３６ｍｍの場合で、（Ｗ１／Ｄ１）／（Ｗ２／Ｄ２）が０．９〜１．１１の範囲にあるとき、熱交換量Ｑが最大となり、フィン幅の比率が最適となる。
【００１９】
図２（ｂ）はＤ１＝７ｍｍ、Ｄ２＝８ｍｍ、Ｗ１＋Ｗ２＝４６ｍｍの場合で、（Ｗ１／Ｄ１）／（Ｗ２／Ｄ２）が０．９〜１．１１の範囲にあるとき、熱交換量Ｑが最大となり、フィン幅の比率が最適となる。
【００２０】
図２（ｃ）はＤ１＝７ｍｍ、Ｄ２＝８ｍｍ、Ｗ１＋Ｗ２＝４８ｍｍの場合で、（Ｗ１／Ｄ１）／（Ｗ２／Ｄ２）が０．９〜１．１１の範囲にあるとき、熱交換量Ｑが最大となり、フィン幅の比率が最適となる。
【００２１】
図２（ｄ）はＤ１＝７ｍｍ、Ｄ２＝８ｍｍ、Ｗ１＋Ｗ２＝５２ｍｍの場合で、（Ｗ１／Ｄ１）／（Ｗ２／Ｄ２）が０．９〜１．１１の範囲にあるとき、熱交換量Ｑが最大となり、フィン幅の比率が最適となる。
【００２２】
図２（ａ）〜（ｄ）からも分かるように、Ｗ１＋Ｗ２の値に関わらず、（Ｗ１／Ｄ１）／（Ｗ２／Ｄ２）の値が０．９から１．１の範囲にあるとき、熱交換量Ｑが最大となり、フィン幅の比率が最適となる。上記範囲を外れると熱交換量Ｑは著しく低下する。
【００２３】
次に本実施形態の熱交換器を空気調和機の室外機に用いる例で説明する。
【００２４】
図３に示すように、空気調和機の室外機１１は、吸込口１２ａ、吹出口１２ｂ、ベルマウス１２ｃを設けた室外機本体１２を備え、この室外機本体１２には、室外熱交換器としての熱交換器１と、この熱交換器１に送風する電動ファン１３と、冷媒を圧縮する圧縮機１４が収納されてなる。
【００２５】
図４に示すように、熱交換器１は風上熱交換器部１Ａが風上側に、風下熱交換器部１Ｂが風下になるように配される。
【００２６】
すなわち、小径伝熱管２とこの小径伝熱管２に伝熱的に嵌合される幅狭フィン３が風上側に位置し、大径伝熱管４とこの大径伝熱管４に伝熱的に嵌合される幅広フィン５が風下側に位置する。これに対して、冷媒は空気流とは逆に、風下側の大径伝熱管４から流入し、風上側の小径伝熱管２に流れ、空気流と冷媒流は対向流となる。
【００２７】
圧縮機１２で圧縮され高温になった冷媒は、分岐管１５で分流され、端部がＵ字接続管で接続された大径伝熱管４に流入し、大径伝熱管４の放熱作用により冷却されて温度低下し、大径伝熱管４から２流路で小径伝熱管２に流入し、幅狭フィン３の放熱作用により冷却されて液化し、合流管１６を介して機外の膨張手段を介して、室内機に送られる。
【００２８】
このとき、小径伝熱管２の温度をＴ１、大径伝熱管４の温度をＴ２とするとＴ２＞Ｔ１となる。
【００２９】
図５は、風上側伝熱管である小径伝熱管２の外径Ｄ１と風下側伝熱管である大径伝熱管４の外径Ｄ２の関係が６ｍｍ≦Ｄ１＜Ｄ２≦１０．５ｍｍで、小径伝熱管２の温度Ｔ１と大径伝熱管４の温度Ｔ２が、Ｔ１＝Ｔ２（空気流と冷媒流が非対向流）の場合及びＴ１＜Ｔ２（空気流と冷媒流が対向流）の場合において、幅狭フィン３のフィン幅Ｗ１と幅広フィン５のフィン幅Ｗ２の合計（Ｗ１＋Ｗ２）が一定でＷ１とＷ２の比を変えた場合の熱交換量Ｑｔとの関係を示す。
【００３０】
Ｔ１＝Ｔ２の場合はフィン幅がＷ１＞Ｗ２、Ｗ１＝Ｗ２及びＷ１＜Ｗ２のいずれの場合にも、熱交換量Ｑｔはほぼ等しく大差はないが、Ｔ１＜Ｔ２の場合はフィン幅がＷ１＜Ｗ２の場合に、熱交換量Ｑｔが大きく熱交換量が向上する。すなわち、Ｔ１＜Ｔ２の場合は、風上側の小径伝熱管２の表面温度と流入空気温度との温度差が、Ｔ１＝Ｔ２の場合よりも小さくなるため、Ｗ１＜Ｗ２にして風上側での熱交換量を相対的に減少し、風下側での熱交換量を大きくした方が、熱交換器全体としての熱交換量を大きくすることができる。
【００３１】
上記実施形態の熱交換器を組み込んだ空気調和機の室外機は、熱交換器の熱交換器量が増加し、冷媒の放熱及び凝縮性能が向上する。
【００３２】
なお、上記実施形態の熱交換器は、空気調和機の室内機にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態に係る熱交換器の概念図。
【図２】（ａ）〜（ｄ）はフィン幅比率と熱交換量の関係を示す図。
【図３】本発明の一実施形態に係る空気調和機の室外機の概念図。
【図４】本発明の一実施形態に係る熱交換器の使用状態を示す概念図。
【図５】フィン温度、幅比率と熱交換量の関係を示す図。
【符号の説明】
【００３４】
１…熱交換器、１Ａ…風上熱交換器部、１Ｂ…風下熱交換器部、２…小径伝熱管、３…幅狭フィン、４…大径伝熱管、５…幅広フィン。
【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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