(57)【要約】【課題】略Ｌ字状、Ｕ字状、コ字状あるいはその他形状のフィンアンドチューブ型の熱交換器の屈曲部において、内側のフィン間隔が中央部に対して短くなることによる通風抵抗の増大により、熱交換性能が十分に得られないという問題点があった。【解決手段】筐体１の内部に収容された、直線部２ｓ及び屈曲部２ｃを有するフィンアンドチューブ型の熱交換器２と、この熱交換器に気流を通流させるファン５を備えた空気調和機の室外機において、上記熱交換器の直線部のフィンピッチをＰ１、上記屈曲部のフィンピッチをＰ２としたときに、次の（式１）を満足するように上記屈曲部のフィンピッチＰ２を広げたもの。  Ｐ２＝ｋ×Ｐ１        ・・・・・（式１）但し、係数ｋは、  １．０５≦ｋ≦１．１５【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体の内部に収容された、直線部及び屈曲部を有するフィンアンドチューブ型の熱交換器と、この熱交換器に気流を通流させるファンを備えた空気調和機の室外機において、上記熱交換器の直線部のフィンピッチをＰ１、上記屈曲部のフィンピッチをＰ２としたときに、次の（式１）を満足するように上記屈曲部のフィンピッチＰ２を直線部のフィンピッチＰ１よりも広げたことを特徴とする空気調和機の室外機。
Ｐ２＝ｋ×Ｐ１        ・・・・・（式１）
但し、係数ｋは、  １．０５≦ｋ≦１．１５
【請求項２】
筐体の内部に収容された、直線部及び屈曲部を有するフィンアンドチューブ型の熱交換器と、この熱交換器に気流を通流させるファンを備えた空気調和機の室外機において、上記熱交換器の直線部に、複数のルーバーが切り起こされたルーバーフィンを使用し、上記屈曲部に表面の平坦なストレートフィンを用いたことを特徴とする空気調和機の室外機。
【請求項３】
筐体の内部に収容された、直線部及び屈曲部を有するフィンアンドチューブ型の熱交換器と、この熱交換器に気流を通流させるファンを備えた空気調和機の室外機において、上記熱交換器の直線部に、段差を設けたフィンを使用し、上記屈曲部に表面の平坦なストレートフィンを用いたことを特徴とする空気調和機の室外機。
【請求項４】
フィンアンドチューブ型の熱交換器を保持する架台と、この架台に対して回動可能に設けられ上記熱交換器の一端部側所定部を掴むクランプと、このクランプを回動させる駆動装置と、上記架台に保持された熱交換器の他端部を上記クランプの回動動作に応じて該熱交換器の軸方向の上記クランプ側に移動させるプッシャーとを備えたことを特徴とするフィンアンドチューブ型の熱交換器の曲げ加工装置。
【請求項５】
直線部のフィンピッチよりも曲げ加工部のフィンピッチを大きくしたフィンアンドチューブ型の熱交換器を曲げ加工する方法において、曲げ加工部に対する一方側の直線部をクランプした後、該クランプを回動すると同時に他方側の直線部を曲げ加工部の方向に押すことにより内曲げ型を用いることなく、曲げ加工することを特徴とするフィンアンドチューブ型の熱交換器の曲げ加工方法。
【請求項６】
フィンアンドチューブ型の熱交換器の曲げ加工時にフィンの座屈が発生し易い箇所に、肉厚のフィン、または座屈強度の高いフィンを混入させることを特徴とするフィンアンドチューブ型の熱交換器の曲げ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、空気調和機の室外機、該室外機等に好ましく用いることができるフィンアンドチューブ型の熱交換器の曲げ加工装置、及び曲げ加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の空気調和機の室外機として、プロペラファンとフィンアンドチューブ型熱交換器の位置関係により発生する風速の分布を均一化する為、風速が早い部分のフィンピッチを密にし、風速が遅い部分のフィンピッチを疎に設定したもの（例えば特許文献１参照）、プレートフィンチューブ熱交換器を上下に複数に分割し、フィンピッチ及びフィンの切り欠き形状を変化させる、または、フィン形状を台形・三角形にすることにより、熱交換器を通過する場合の空気圧損を変え、熱交換器とファン間での風の流れを変えることによって、プレートフィンチューブ熱交換器の前面風速を均一化させたもの（例えば特許文献２参照）などがある。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１９８１６７号公報（第１頁、図１）
【特許文献２】特開平１１−１１８１９９号公報（第１頁、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近時、空気調和機等においては、その小型化および低コスト化と熱交換効率向上の両立を図るために、板状のフィンアンドチューブ型熱交換器を例えばＬの字型、Ｕの字型、コの字型等に屈曲させた熱交換器が使用されている。その中で、上記特許文献１、２のような従来の熱交換器においては、熱交換器の屈曲部内側でのフィンピッチが直線部のフィンピッチより小さくなる為、屈曲部における圧力損失が大きくなり、その結果、屈曲部での十分な熱交換性能が得られないという課題があった。
【０００５】
この発明は、上記のような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、フィンアンドチューブ型の熱交換器の屈曲部での熱交換性能を向上させた空気調和機の室外機、該室外機等に好ましく搭載することができるフィンアンドチューブ型の熱交換器の曲げ加工装置、及び曲げ加工方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る空気調和機の室外機は、筐体の内部に収容された、直線部及び屈曲部を有するフィンアンドチューブ型の熱交換器と、この熱交換器に気流を通流させるファンを備えた空気調和機の室外機において、上記熱交換器の直線部のフィンピッチをＰ１、上記屈曲部のフィンピッチをＰ２としたときに、次の（式１）を満足するように上記屈曲部のフィンピッチＰ２を広げたものである。
Ｐ２＝ｋ×Ｐ１        ・・・・・（式１）
但し、係数ｋは、  １．０５≦ｋ≦１．１５
また、この発明に係るフィンアンドチューブ型の熱交換器の曲げ加工装置は、フィンアンドチューブ型の熱交換器を保持する架台と、この架台に対して回動可能に設けられ上記熱交換器の一端部側所定部を掴むクランプと、このクランプを回動させる駆動装置と、上記架台に保持された熱交換器の他端部を上記クランプの回動動作に応じて該熱交換器の軸方向に上記クランプ側に移動させるプッシャーとを備えたものである。
また、この発明に係るフィンアンドチューブ型の熱交換器の曲げ加工方法は、直線部のフィンピッチよりも曲げ加工部のフィンピッチを大きくしたフィンアンドチューブ型の熱交換器を曲げ加工する方法において、曲げ加工部に対する一方側の直線部をクランプした後、該クランプを回動すると同時に他方側の直線部を曲げ加工部の方向に押すことにより内曲げ型を用いることなく、曲げ加工するものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の空気調和機の室外機によれば、フィンアンドチューブ型の熱交換器の直線部のフィンピッチを密に、屈曲部のフィンピッチを疎にしたことにより、屈曲部の熱交換性能が向上するといった従来にない顕著な効果を奏するものである。
また、この発明のフィンアンドチューブ型の熱交換器の曲げ加工装置によれば、架台に保持された熱交換器の他端部をクランプの回動動作に応じて熱交換器の軸方向に上記クランプ側に移動させるプッシャーを備えたことにより、内曲げ型が不要となり、しかも得られるフィンアンドチューブ型の熱交換器の曲げ部のフィンの座屈を無くすことができる。
また、この発明のフィンアンドチューブ型の熱交換器の曲げ加工方法によれば、内曲げ型を用いずに、しかも得られるフィンアンドチューブ型の熱交換器の曲げ部のフィンの座屈を発生させずに曲げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１〜図４は本発明の実施の形態１による空気調和機の室外機の要部を何れも模式的に説明するもので、図１は上面図、図２は正面図、図３は図１に示されたフィンアンドチューブ型の熱交換器の屈曲部周りの詳細図、図４は図１に示されたフィンアンドチューブ型の熱交換器の曲げ加工前の詳細図である。なお、各図を通じて同一符号は同一または相当部分を示すものとする。図において、空気調和機の室外機は、底板１ａ及び４本の柱１ｂなどにより構成された筐体１と、筐体１内の底板１ａの３方外周部に沿って配設されたコの字形に湾曲されたフィンアンドチューブ型の熱交換器２と、該熱交換器２のコの字形の内側に設けられた圧縮機等冷媒回路を納める機械室３と、機械室３の上部前面側に設けられたコントロールボックス４と、筐体１の上部に上向きに設置されたプロペラ式のファン５などを備えている。
【０００９】
上記フィンアンドチューブ型の熱交換器２はフィン（ストレートフィン）２１とチューブ２２から構成されており、曲げ加工前の状態で、直線部２ｓのフィンピッチＰ１に対し、屈曲部２ｃのフィンピッチＰ２が以下の（式１）の通り広げて設定されている。
Ｐ２＝ｋ×Ｐ１        ・・・・・（式１）
但し、係数ｋは、  １．０５≦ｋ≦１．１５
上記のような構成において、フィンアンドチューブ型の熱交換器２の曲げ加工では引曲げ加工が行われるが、この時のチューブ２２部の伸び率は２％以下でありフィンピッチへの影響は無視できる為、中央曲げ半径をＲ、フィン２１の幅をＣとすると、屈曲部２ｃのフィンピッチＰ２は以下の（式２）の通りとなる。
【００１０】
【数１】
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【００１１】
一般的に使用されているフィン寸法として、フィン２１の幅Ｃを、  １６ｍｍ≦Ｃ≦２０ｍｍ、中央曲げ半径Ｒを、７０ｍｍ≦Ｒ≦１５０ｍｍ  とすることで、熱交換器２の屈曲部２ｃ内側でのフィンピッチが、直線部２ｓにおけるフィンピッチと略同等となるように設定されている。
【００１２】
次に、上記のように構成された実施の形態１の動作について説明する。ファン５は、筺体１の両側面、及び背面に配置されているフィンアンドチューブ型の熱交換器２を介して矢印Ａ方向に空気を吸入し、矢印Ｂのように上方向に排出する。フィンアンドチューブ型の熱交換器２を通過する際、屈曲部２ｃにおけるフィン２１のピッチを直線部２ｓよりも疎になるように広げ、屈曲部２ｃの内側でのピッチが直線部２ｓのピッチと同等で、屈曲部２ｃの外側では直線部２ｓのピッチより広げられている為、曲げ加工後の屈曲部２ｃの圧力損失が、直線部２ｓの圧力損失に対して同等にされていることで、良好な通風、熱交換が確保されている。
【００１３】
上記のように、実施の形態１によれば、熱交換器２の直線部２ｓのフィンピッチＰ１に対して、屈曲部２ｃでのフィンピッチＰ２を、上記（式１）を満足するように広げたことにより、屈曲部２ｃでの熱交換性能を上昇させることができる。なお、屈曲部２ｃが柱１ｂによって遮られている部分で発生する圧力損失が大きい場合は必要に応じてｋの値を１．１５より大きくすることにより、解消することができる。さらに、屈曲部２ｃのフィンピッチＰ２を広げたことにより、使用されるフィン枚数を全体として低減することができるため、低コスト化を図ることができるなどの効果が得られる。
なお、以下の実施の形態の説明において、上記図１〜図４と共通した部分については、適宜これらの図１〜図４、及びその符号を参照して説明する。
【００１４】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２による空気調和機の室外機の要部であるフィンアンドチューブ型の熱交換器のフィンを示す正面図である。図において、フィン２１Ａには多数のルーバー２１ａが切り起こされている。この実施の形態２は、実施の形態１に対して、フィンアンドチューブ型の熱交換器２のフィンピッチを直線部２ｓと屈曲部２ｃで同一とし、直線部２ｓに、図５に示すような、多数のルーバー２１ａが切り起こされてなるルーバー形のフィン２１Ａを使用し、屈曲部２ｃには表面の平坦な実施の形態１と同様のストレート形のフィン２１を用いたものである。
【００１５】
この実施の形態２によれば上記のような構成としたことにより、直線部２ｓに使用しているルーバー形のフィン２１Ａは屈曲部２ｃに使用しているストレート形のフィン２１より圧力損失が大きいため、屈曲部２ｃの圧力損失と直線部２ｓの圧力損失を同等にすることが可能となり、屈曲部２ｃでの熱交換性能を上昇させることができる。また、直線部２ｓにルーバー形のフィン２１Ａを使用したことにより、直線部２ｓでの熱交換性能を、より上昇させることができる為、装置全体での性能をさらに上昇することができる。さらに屈曲部２ｃに使用しているストレート形のフィン２１はルーバー形のフィン２１Ａに対して座屈強度が高い為、曲げ加工時にフィンの座屈による歩留まりが発生し難いという利点もある。
【００１６】
実施の形態３．
図６はこの発明の実施の形態３による空気調和機の室外機の要部であるフィンアンドチューブ型の熱交換器のフィンを示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。図において、フィン２１Ｂは、幅方向両端部が断面クランク状に折曲されて段差Ｄが形成されている。この実施の形態３は、実施の形態１に対して、フィンピッチを直線部と屈曲部で同一とし、フィンアンドチューブ型の熱交換器の直線部２ｓに、図６に示すような、段差Ｄを設けたフィン２１Ｂを使用し、屈曲部２ｃには実施の形態１と同様の表面が平坦なストレート形のフィン２１を用いたものである。その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００１７】
上記のように構成された実施の形態３においては、直線部２ｓに使用している段差Ｄを設けたフィン２１Ｂは屈曲部２ｃに使用しているストレート形のフィン２１より圧力損失が大きいため、屈曲部２ｃの圧力損失と直線部２ｓの圧力損失を同等にすることが可能となり、屈曲部２ｃでの熱交換性能を上昇することができる。また、段差Ｄを設けたフィン２１Ｂを使用したことにより、直線部２ｓでのフィン表面積が増大し、熱交換性能をさらに高めることができる。
【００１８】
実施の形態４．
図７はこの発明の実施の形態４によるフィンアンドチューブ型の熱交換器の曲げ加工装置、及び曲げ加工方法を模式的に示す正面図であり、（ａ）は曲げ加工前、（ｂ）は曲げ加工後を示す。図において、フィンアンドチューブ型の熱交換器の曲げ加工装置は、例えば図４に示すものと同様の直線状のフィンアンドチューブ型の熱交換器２０を保持する架台６と、この架台６に対して矢印Ｅ方向に回動可能に設けられ上記熱交換器２０の一端部側（図の右側）所定部を掴むクランプ７と、このクランプ７を矢印Ｅ方向に回動させる駆動装置８と、上記架台６に保持された熱交換器２０の他端部（図の左方）を上記クランプ７の回動動作に応じて熱交換器２０の軸方向の矢印Ｆ方向に移動させるプッシャー９によって構成されている。なお、図７において、熱交換器２０のフィンは図示省略し、チューブと一体化した形で模式的に示している。
【００１９】
次に、上記のように構成された曲げ加工装置の動作、及び曲げ加工方法について説明する。架台６上に設置された直線状のフィンアンドチューブ型の熱交換器２０をクランプ７にて固定し、駆動装置８によりクランプ７を矢印Ｅの方向に回動すると同時に、該回動動作に連動して、熱交換器２０の後部に設置されたプッシャー９を矢印Ｆで示す曲げ加工部Ｇの方向に押すことにより、図７（ｂ）に示すように略Ｌ字状に屈曲されたフィンアンドチューブ型の熱交換器が得られる。
【００２０】
次に、上記図７に示すフィンアンドチューブ型の熱交換器の曲げ加工装置及び曲げ加工方法を用いて、フィンアンドチューブ型の熱交換器を通風方向に３列に構成した場合の実施例について説明する。表１はフィン幅Ｃが約１７．６７ｍｍ、曲げ加工部の管（チューブ）中央部でのフィンピッチＰ２が約１．６ｍｍ、１列目（内側）の曲げ半径Ｒが約６９．００ｍｍ、２列目（中央）の曲げ半径Ｒが約８６．６７ｍｍ、３列目（外側）の曲げ半径Ｒが約１０４．３３ｍｍとした場合の各列の内側フィンピッチＰ２ａ、外側フィンピッチＰ２ｂの設計値を示している。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
上記表１の設計値に対し、上記図７に示すフィンアンドチューブ型の熱交換器の曲げ加工装置を用いて略Ｌ字状に曲げ加工された３列構成のフィンアンドチューブ型の熱交換器（図示省略）の各列の屈曲部の内側フィンピッチＰ２ａ、及び外側フィンピッチＰ２ｂについて測定された計各３０箇所の測定値の平均値（Ａｖｒ．）、及び管中央部のフィンピッチＰ２（＝約１．６ｍｍ）を平均値（Ａｖｒ．）で除した値（１．６／Ａｖｒ．）を表２に示す。表２から明らかなように、本発明の曲げ加工装置、及び曲げ加工方法によって得られたフィンアンドチューブ型の熱交換器は略設計値通りのフィンピッチに加工され、また、全ての試料でフィンの座屈の発生も認められなかった。また、この例では、内側フィンピッチＰ２ａを１としたときの管中央部のフィンピッチＰ２（＝約１．６ｍｍ）の広がり率（１．６／Ａｖｒ．、計数ｋに相当）は、１．１２９〜１．０８６であり、１．０５≦ｋ≦１．１５の範囲に入っている。
【００２３】
【表２】
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【００２４】
上記のように、実施の形態４の曲げ加工装置、及び曲げ加工方法によれば、従来の曲げ加工装置のように曲げの中心部側に円柱状の内曲げ型（図示省略）を用いることなく、熱交換器２０を曲げることができる。また、このような曲げ加工方法によれば、熱交換器２０を内曲げ型に接触させる必要がない為、例えば図４に示すものと同様の熱交換器２のフィンピッチが、直線部のピッチよりも屈曲部２ｃ（屈曲予定部）で疎に形成されたフィンの座屈耐力が低下したものであっても、曲げ加工部Ｇでフィンの座屈が発生することなく、曲げ加工を行なうことができる。なお、上記実施の形態では直線状のフィンアンドチューブ型の熱交換器２０を用いたが、これに限定されるものではなく、例えばＬ字状に屈曲されたものを更に曲げ加工してコ字状に形成する場合などであっても適用できる。
【００２５】
実施の形態５．
図８は本発明の実施の形態５によるフィンアンドチューブ型の熱交換器の要部を模式的に示す上面図である。図において、フィンアンドチューブ型の熱交換器２は、屈曲部あるいは曲げ加工時のクランプ部等、曲げ加工工程でフィンの座屈が発生し得る箇所あるいは発生し易い箇所に、通常のフィン２１と共に、所定の割合で厚肉あるいは座屈強度の高いフィン２１Ｃを混入して構成している。その他の構成は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
上記のように構成された実施の形態５においては、曲げ加工装置による曲げ加工工程でフィン２１、２１Ｃにかかる荷重を座屈強度の高いフィン２１Ｃが受け持つため、フィンの座屈による歩留まりを低減することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態１による空気調和機の室外機の要部を模式的に示す上面図。
【図２】図１に示された室外機の正面図。
【図３】図１に示されたフィンアンドチューブ型の熱交換器の屈曲部周りの詳細図。
【図４】図１に示されたフィンアンドチューブ型の熱交換器の曲げ加工前の詳細図。
【図５】本発明の実施の形態２による空気調和機の室外機の要部であるフィンアンドチューブ型の熱交換器のフィンを示す正面図。
【図６】本発明の実施の形態３による空気調和機の室外機の要部であるフィンアンドチューブ型の熱交換器のフィンを示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図。
【図７】本発明の実施の形態４によるフィンアンドチューブ型の熱交換器の曲げ加工装置、及び曲げ加工方法を模式的に示す正面図であり、（ａ）は曲げ加工前、（ｂ）は曲げ加工後を示す。
【図８】本発明の実施の形態５によるフィンアンドチューブ型の熱交換器の要部を模式的に示す上面図。
【符号の説明】
【００２７】
１  筐体、  １ａ  底板、  １ｂ  柱、  ２、２０  熱交換器、  ２ｓ  直線部、  ２ｃ  屈曲部、  ２１、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ  フィン、  ２１ａ  ルーバー、  ２２  チューブ、  ３  機械室、  ４  コントロールボックス、  ５  ファン、  ６  架台、  ７  クランプ、  ８  駆動装置、  ９  プッシャー、  Ｃ  段差、  Ｇ  曲げ加工部。
【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】
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【図８】
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