(57)【要約】【課題】熱交換効率が高い熱交換器を提供する。【解決手段】風上側熱交換器１１と風下側熱交換器１２とから構成され、風上側熱交換器１１と、風下側熱交換器１２のそれぞれは、一定間隔で多数平行に配置され、その間を気体が流動する板状フィン１０と、板状フィン１０に直角に挿入され、気体の流れ方向と直角方向に複数段設けられると共に、気体の流れ方向に複数列設けられた伝熱管１３を備え、風上側熱交換器１１の板状フィン１０の幅寸法を、風下側熱交換器１２の板状フィン１０のそれより大きく設定し、かつ、伝熱管１３の外径Ｄ１を、７mm＜Ｄ１≦８．５mmとし、さらに伝熱管１３の列方向の列ピッチＬ３とＤ１の関係を、２≦（Ｌ３／D１）≦３．５としたもので、各列の伝熱管１３が分担する熱流速が平均化するので、特に、気体の温度が低い場合に、１列目での着霜が少なくなり、熱交換器の効率を上げることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
風上側熱交換器と風下側熱交換器とから構成され、前記風上側熱交換器と、前記風下側熱交換器のそれぞれは、一定間隔で多数平行に配置され、その間を気体が流動する板状フィンと、前記板状フィンに直角に挿入され、気体の流れ方向と直角方向に複数段設けられると共に、気体の流れ方向に複数列設けられた伝熱管を備え、前記風上側熱交換器の板状フィンの幅寸法を、前記風下側熱交換器の板状フィンのそれより大きく設定し、かつ、前記伝熱管の外径Ｄ１を、７ｍｍ＜Ｄ１≦８．５ｍｍとし、さらに前記伝熱管の列方向の列ピッチＬ３と前記Ｄ１との関係を、２≦（Ｌ３／Ｄ１）≦３．５としたことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
伝熱管の段方向の段ピッチＬ４と前記伝熱管の外径Ｄ１との関係を、２．６≦（Ｌ４／Ｄ１）≦３．５としたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
風下側熱交換器の最後尾列の伝熱管を、板状フィンの幅方向の中心線よりも気体風下側に配置したことを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器。
【請求項４】
板状フィンは、気体の流れ方向に向かって、山谷の起伏を繰り返す形状を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項５】
板状フィンの山谷を形成する稜線に切り起こしを設けて開口部を形成したことを特徴とする請求項４に記載の熱交換器。
【請求項６】
板状フィンに切り起こしを設けて開口部を形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調機器や給湯機器等に使用される熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の熱交換器として、図６に示されるようなフィンチューブ型の熱交換器が一般的で、それは、フィン５１と、これに直角に挿入される伝熱管５２とから構成され、多くの場合、伝熱管５２は、フィン５１の中に等間隔で配置されている。このとき各伝熱管５２は、フィン５１の全幅５３を、気体の流れ方向に設けられた複数列の伝熱管５２の本数（列数）で除したフィン幅を分担しており、各伝熱管５２の分担フィン幅Ｌ５は等間隔となっている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３７２０２０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記従来の熱交換器の構成では、各伝熱管５２の分担フィン幅Ｌ５が等間隔のため、気体の温度が低い場合、特に１列目が着霜しやすく、熱交換効率が低下するという課題を有していた。また、空調機器の室外機や、二酸化炭素を冷媒とする給湯機用の熱交換器（蒸発器）等では、外径が７ｍｍより大きい伝熱管を使うこともあるため、この範囲の伝熱管の外径と列方向の列ピッチとの関係が不明で、高効率の熱交換器が得難いという課題を有していた。
【０００４】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、高効率な熱交換器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】
【０００５】
前記従来の課題を解決するために、本発明の熱交換器は、風上側熱交換器と風下側熱交換器とから構成され、前記風上側熱交換器と、前記風下側熱交換器のそれぞれは、一定間隔で多数平行に配置され、その間を気体が流動する板状フィンと、前記板状フィンに直角に挿入され、気体の流れ方向と直角方向に複数段設けられると共に、気体の流れ方向に複数列設けられた伝熱管を備え、前記風上側熱交換器の板状フィンの幅寸法を、前記風下側熱交換器の板状フィンのそれより大きく設定し、かつ、前記伝熱管の外径Ｄ１を、７ｍｍ＜Ｄ１≦８．５ｍｍとし、さらに前記伝熱管の列方向の列ピッチＬ３と前記Ｄ１との関係を、２≦（Ｌ３／Ｄ１）≦３．５としたもので、各列の伝熱管が分担する熱流速が平均化するので、特に、気体の温度が低い場合に、１列目での着霜が少なくなり、熱交換器の効率を上げることができる。また、伝熱管の外径Ｄ１が７ｍｍ超の熱交換器に対して、伝熱管の外径Ｄ１と列ピッチＬ３との関係を把握することができる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の熱交換器は、熱交換効率が非常に高く、省エネ性に優れたものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
第１の発明は、風上側熱交換器と風下側熱交換器とから構成され、前記風上側熱交換器と、前記風下側熱交換器のそれぞれは、一定間隔で多数平行に配置され、その間を気体が流動する板状フィンと、前記板状フィンに直角に挿入され、気体の流れ方向と直角方向に複数段設けられると共に、気体の流れ方向に複数列設けられた伝熱管を備え、前記風上側熱交換器の板状フィンの幅寸法を、前記風下側熱交換器の板状フィンのそれより大きく設定し、かつ、前記伝熱管の外径Ｄ１を、７ｍｍ＜Ｄ１≦８．５ｍｍとし、さらに前記伝熱
管の列方向の列ピッチＬ３と前記Ｄ１との関係を、２≦（Ｌ３／Ｄ１）≦３．５としたもので、各列の伝熱管が分担する熱流速が平均化するので、特に、気体の温度が低い場合に、１列目での着霜が少なくなり、熱交換器の効率を上げることができる。また、伝熱管の外径Ｄ１が７ｍｍ超の熱交換器に対して、伝熱管の外径Ｄ１と列ピッチＬ３との関係を把握することができる。
【０００８】
第２の発明は、特に、第１の発明の伝熱管の段方向の段ピッチL４と前記伝熱管の外径Ｄ１との関係を、２．６≦（Ｌ４／Ｄ１）≦３．５としたもので、既存の熱交換器の部材を共用でき、コストを抑えて高効率の熱交換器を提供できる。
【０００９】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明の風下側熱交換器の最後尾列の伝熱管を、板状フィンの幅方向の中心線よりも気体風下側に配置したもので、熱交換器をL型の形状に折り曲げるときにフィン倒れが少なくなるので、製造面でより高品質の熱交換器を作ることができる。
【００１０】
第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明の板状フィンは、気体の流れ方向に向かって、山谷の起伏を繰り返す形状を有するもので、気体との熱交換効率を増加させることができる。
【００１１】
第５の発明は、特に、第４の発明の板状フィンの山谷を形成する稜線に切り起こしを設けて開口部を形成したもので、気体を乱流的にして熱交換効率を増加させることができる。
【００１２】
第６の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明の板状フィンに切り起こしを設けて開口部を形成したもので、気体と板状フィンとの熱交換を促進させることができる。
【００１３】
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。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における熱交換器の構成図である。
【００１５】
図１において、本実施の形態における熱交換器は、風上側熱交換器１１と、風下側熱交換器１２から構成され、風上側熱交換器１１、風下側熱交換器１２のそれぞれは、一定間隔で多数平行に配された複数毎の板状フィン１０と、板状フィン１０に直角方向から挿入されると共に外形寸法がＤ１の伝熱管１３を備えている。
【００１６】
本実施の形態では、風上側熱交換器１１の板状フィン１０のフインの幅Ｌ１を、風下側熱交換器１２の板状フィン１０の幅Ｌ２よりも大きく設定している。また、風上側熱交換器１１、風下側熱交換器１２のそれぞれの伝熱管１３は、列ピッチＬ３、段ピッチＬ４で配列されている。
【００１７】
また、本実施の形態では、伝熱管１３の外径Ｄ１を、７ｍｍ＜Ｄ１≦８．５ｍｍに、伝熱管１３の列方向の列ピッチL３と伝熱管１３の外径Ｄ１との関係を、２≦（Ｌ３／Ｄ１）≦３．５にそれぞれ設定している。さらに、伝熱管１３の段方向の段ピッチＬ４と伝熱管１３の外径Ｄ１との関係を、２．６≦（Ｌ４／Ｄ１）≦３．５としている。
【００１８】
以上のように構成された熱交換器について、以下その動作、作用を説明する。
まず、気体が風上側熱交換器１１に流入すると、熱の授受を行なった後、風下側熱交換器１２と熱の授受を行なう。このとき、風上側熱交換器１１、風下側熱交換器１２のそれぞ
れの板状フイン１０のフィン幅寸法の関係が、Ｌ１＞Ｌ２に設定されているので、各列の伝熱管１３が分担する交換熱量（熱流速）が平均化され、特に気体の温度が低い場合に起こりやすかった、１列目での着霜が起こりにくくなり、高効率に熱交換を行うことができる。
また、伝熱管１３の外径Ｄ１が７ｍｍ超の熱交換器に対して、伝熱管１３の外径Ｄ１と列ピッチＬ３との関係を把握することができる。
【００１９】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における熱交換器の風下側熱交換器の最後尾列の伝熱管配置図である。尚、上記第１の実施の形態における熱交換器と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００２０】
本実施の形態は、図２に示すように、風下側熱交換器１２の気体風下側の最後尾列の伝熱管１３を、板状フィン１０のフィン幅Ｌ２の中心線よりも気体風下側に配置したものである。
【００２１】
空調機器の室外機や二酸化炭素を冷媒とする給湯機の蒸発器等では、熱交換器をＬ型に曲げて加工するが、本実施の形態のように、伝熱管１３を、風下側熱交換器１２の板状フィン１０のフイン幅Ｌ２の中心線よりも気体風下側に配置することにより、熱交換器をL型の形状に折り曲げるときに支持物（図示せず）によるフィン倒れが少なくなるので、製造面でより高品質の熱交換器を作ることができる。
【００２２】
（実施の形態３）
図３（ａ）は、本発明の実施の形態３における熱交換器の板状フィンの平面図、（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ断面図である。上記実施の形態における熱交換器と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００２３】
本実施の形態は、図３に示すように、風上側熱交換器１１、風下側熱交換器１２のそれぞれの板状フィン１０に、気体の流れ方向に向かって、山谷の起伏を繰り返すように稜線２１を設けたものである。
【００２４】
本実施の形態によれば、板状フィン１０に、稜線２１を有する起伏を設けることにより、気体との熱交換量を増加させ、熱交換器の熱交換効率を向上させることができる。
【００２５】
（実施の形態４）
図４（ａ）は、本発明の実施の形態４における熱交換器の板状フィンの平面図、（ｂ）は、図４（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。なお、上記実施の形態における熱交換器と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００２６】
本実施の形態は、図４に示すように、板状フィン１０の稜線２１に切り起こしを設けて開口部２２を複数形成したものである。
【００２７】
上記構成により、気体との熱交換量を増加させ、熱交換器の熱交換効率を向上させることができる。
【００２８】
（実施の形態５）
図５（ａ）は、本発明の実施の形態５における熱交換器の板状フィンの平面図、（ｂ）は、図５（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。なお、上記実施の形態における熱交換器と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００２９】
本実施の形態は、図５に示すように、板状フィン１０に切り起こしを設けて開口部２３を形成したものである。
【００３０】
上記構成により、気体との熱交換量を増加させ、熱交換器の熱交換効率を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
以上のように、本発明にかかる熱交換器は、流動する気体と高い熱交換性能を有するので、高効率な熱交換が必要な産業用・家庭用の空調機器や給湯機等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態１における熱交換器の構成図
【図２】本発明の実施の形態２における熱交換器の風下側熱交換器の最後尾列の伝熱管配置図
【図３】（ａ）本発明の実施の形態３における熱交換器の板状フィンの平面図、（ｂ）図３（ａ）のＡ−Ａ断面図
【図４】（ａ）本発明の実施の形態４における熱交換器の板状フィンの平面図、（ｂ）図４（ａ）のＢ−Ｂ断面図
【図５】（ａ）本発明の実施の形態５における熱交換器の板状フィンの平面図、（ｂ）図５（ａ）のＣ−ＣＡ断面図
【図６】従来の熱交換器の図
【符号の説明】
【００３３】
１０  板状フィン  
１１  風上側熱交換器
１２  風下側熱交換器
１３  伝熱管
２１  稜線
２２  稜線開口部
２３  開口部
Ｌ１、Ｌ２  フィン幅
Ｌ３  列ピッチ
Ｌ４  段ピッチ
Ｌ５  分担フィン幅
Ｄ１  外径
【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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