(57)【要約】【課題】偏平管に接触する気流を増やして、熱交換効率を向上させる。【解決手段】内部に冷媒が流れる複数の偏平管１３ａ、１３ｂと波形のフィン１４とが交互に積層された熱交換器であって、フィン１４の間を流れる空気が偏平管１３ａ、１３ｂへ向かって偏向されるようにフィン１４にルーバ４１が切り起こされている。フィン１４の間を流れる空気が偏平管１３ａ、１３ｂへ向かって偏向されるようにフィン１４にルーバ４１が切り起こされているので、ルーバ４１を貫通する空気の枝流が偏平管１３ａ、１３ｂへ向けて偏向され、より多くの空気を偏平管１３ａ、１３ｂに接触することで熱交換効率が向上する。【選択図】図２
2008032264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に冷媒が流れる複数の偏平管（１３、１３、・・・）と波形のフィン（１４、１４、・・・）とが交互に積層された熱交換器であって、前記フィン（１４）の間を流れる空気が当該フィンから露出する側の偏平管（１３）へ向かって偏向されるように、フィン（１４）にルーバ（４１）が切り起こされていることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
内部に冷媒が流れる偏平管であって、所定の間隔をおいて積層された複数の偏平管（１３、１３、・・・）と、
積層方向に隣合う前記偏平管（１３、１３）の間に配置され、隣合う偏平管（１３、１３）に交互に接触するように湾曲形成された波状のフィン（１４）と、
前記フィン（１４）に切り起こし形成されたルーバ（４１）と、を備え、
前記フィン（１４）と前記偏平管（１３、１３）とによって形成された複数の領域（α、β、・・・）のそれぞれに、空気の主流（Ａ１）が流れ、各領域を流れる空気の主流（Ａ１）の一部が枝流（Ａ２）として、前記ルーバ（４１）の切欠を通じて前記フィン（１４）を貫通して隣りの領域に流れ込む熱交換器であって、
前記空気の枝流（Ａ２）の流れ込み先の領域において、当該枝流（Ａ２）が前記フィン（１４）の折返部（３１、３２）の内周面（３１ｂ、３２ｂ）側には向かわずに前記フィン（１４）の折返部（３１、３２）の外周面（３１ａ、３２ａ）側に向けて偏向されるように、前記ルーバ（４１）が傾斜していることを特徴とする熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の偏平管及び波形のフィンが積層された熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
内部に冷媒が流れる複数の偏平管とこれら偏平管の間に配置された波状のフィンとが交互に積層された熱交換器が従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の熱交換器には、フィンに切り起こし形成されたルーバが設けられている。これにより、偏平管とフィンとのより形成された複数の領域のそれぞれに、空気の主流が流れ、この空気の主流の一部が枝流として、ルーバの切欠を通じてフィンを貫通して流れることで、冷媒と空気の熱交換が促進されるようになっている。ルーバは、空気の主流の流通方向に向けて複数多段に設けられており、下流側のルーバほど、その長さが除々に広くなるように設定されている。これにより、フィンで発生する着霜を均一にして暖房運転効率を高めることができると記載されている。
【特許文献１】特開２００４−２７１１１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、本発明者は、空気と熱交換を行う冷媒は偏平管の内部を流れているので、熱交換効率を高めるためには、偏平管の近辺を多くの空気を流すことが望ましいことに着目した。
【０００４】
本発明は、このような背景をもとに成されたものであり、その目的は、偏平管に接触する気流を増やすことにより熱交換効率の高い熱交換器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の特徴は、内部に冷媒が流れる複数の偏平管と波形のフィンとが交互に積層された熱交換器であって、フィンの間を流れる空気が当該フィンから露出する側の偏平管へ向かって偏向されるように、フィンにルーバが切り起こされていることである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係わる熱交換器によれば、フィンの間を流れる空気が偏平管へ向かって偏向されるようにフィンにルーバが切り起こされているので、ルーバを貫通する空気の枝流を偏平管へ向けて偏向させることができる。よって、偏平管に接触する気流を増やして、熱交換効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１を参照して、本発明の実施の形態に係わる熱交換器の全体構成を説明する。
【０００８】
本実施形態の熱交換器は、対向する一対のヘッダタンク１１、１２と、一対のヘッダタンク１１、１２に両端開口部が連通接続され且つヘッダタンク１１、１２の長手方向に複数多段に設けられた伝熱管としての偏平管１３と、多段に配置される偏平管１３間に介在するコルゲート状（波状）のフィン１４と、を備えて構成されている。つまり、略平行に配置された複数の多段の偏平管１３の間に、波形のフィン１４が挟まれることで、偏平管１３とフィン１４とが交互に積層されている。
【０００９】
両ヘッダタンク１１、１２は、パイプ１５と、該パイプ１５の両端開口部を閉塞する閉塞部材１６とを備えた筒状のタンクとして構成されている。ヘッダタンク１１、１２には、図１に示すように偏平管１３の両端開口部を受け入れる差込孔１８が複数多段に形成されており、差込孔１８に偏平管１３の両端開口部が差し込まれた状態で固定されている。
【００１０】
ヘッダタンク１１、１２の内部空間は、複数の仕切板１７により、ヘッダタンク１１、１２の長手方向（図１中のＹ方向）に複数の部屋に仕切られている。ヘッダタンク１２には、配管コネクタ２２が固定されており、配管コネクタ２２に入口配管（図示せぬ）が接続されることで、当該入口配管から冷媒を熱交換器内に導入できるようになっている。また、ヘッダタンク１１には、配管コネクタ２３が固定されており、配管コネクタ２３に出口配管（図示せぬ）が接続されることで、熱交換器内を流通した冷媒を、当該出口配管へ排出できるようになっている。
【００１１】
このような構成により、入口配管（図示せぬ）から配管コネクタ２２を通じて熱交換器内に冷媒が導入されると、導入された冷媒は、左右のヘッダタンク１１、１２との間を蛇行するように、偏平管１３内を流れ、最終的にヘッダタンク１１から配管コネクタ２３を通じて出口配管（図示せぬ）へ排出される。このとき、偏平管１３内を流れる冷媒は、偏平管１３とフィン１４とによって形成される複数の領域のそれぞれに通風する空気と、熱交換される。例えば、放熱器または凝縮器などとして用いる場合には冷媒は冷却され、蒸発器などとして用いられる場合には冷媒は加熱される。
【００１２】
なお、冷媒は偏平管１３の長手方向（Ｚ方向）に流れ、空気は偏平管１３の短手方向（Ｘ方向）に流れる。これら冷媒の流れ方向（Ｚ方向）と、空気の流れ方向（Ｘ方向）と、は、互いに略直交しているとともに偏平管１３およびフィン１４の積層方向（Ｙ方向）とも略直交している。
【００１３】
図２は、図１の偏平管１３とフィン１４の積層部分のうち、隣り合う第１の偏平管１３ａ及び第２の偏平管１３ｂの間にフィン１４が挟まれた状態を拡大した斜視図であり、図３は図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。図２に示すように、フィン１４は、第１の偏平管１３ａ及び第２の偏平管１３ｂの間に配置され、両偏平管１３ａ、１３ｂに交互に接触するように波状に湾曲形成された帯状の伝熱性の良好な薄板によって構成されている。
【００１４】
フィン１４は、波の山または谷を構成する折返部３１、３２と、この折返部３１、３２を連結する連結部３３と、を備えて波状に形成されている。なお、折返部３１、３２は、第１の偏平管１３ａに接触する第１の折返部３１と、第２の偏平管１３ｂに接触する第２の折返部３２と、に分類される。いずれの折返部３１、３２もその外周面３１ａ、３２ａ（図４参照）が偏平管１３ａ、１３ｂに接触している。
【００１５】
フィン１４の折返部３１、３２を連結する連結部３３には、フィン１４の一部を切り起こしたルーバ４１が形成されている。ルーバ４１は、空気の主流Ａ１の流通方向Ｘ（つまりフィン１４の短手方向および偏平管１３の短手方向）に向けて複数多段に形成されている。
【００１６】
このようなルーバ４１によって、図３に示すように、フィン１４の間を流れる主流Ａ１のうちルーバ４１に近接した部分が枝流Ａ２として、ルーバ４１の切欠を通じてフィン１４を貫通して流れていく。ここで、主流Ａ１は、主にフィンの折返部３１、３２の延在方向（Ｘ方向）に向けて流れるが、枝流Ａ２の影響を受けることで、偏平管の積層方向（Ｙ方向）に偏向されるようになっている（図４、５参照）。
【００１７】
つまり、本実施形態では、ルーバ４１の切り起こし方によって（具体的にはルーバ４１を傾斜させて設けることで）、図４、５に示すように、枝流Ａ２がＹ方向（偏平管の積層方向）に偏向されるようになっており、この枝流Ａ２の影響を受けてフィン１４の間を流れる主流Ａ１が、フィン１４の折返部３１，３２側へ向けて偏向されずに、フィン１４の折返部３１、３２とは逆側（つまり当該フィンから露出する側の偏平管１３）へ向かって偏向されるようになっている。
【００１８】
まず、ルーバ４１について詳しく説明する前に、隣り合う偏平管とフィンとによって形成される領域と、フィンと、の関係について図４、５を参照しつつ説明する。
【００１９】
図４に示すように、互いに隣り合う偏平管１３ａ、１３ｂの間の空気が流通する空間は、フィン１４によって複数の領域に分割されているが、例えば図４中の領域αには、第２の偏平管１３ｂが露出している一方で第１の偏平管１３ａは露出していない。また、領域αの隣りの領域βには、領域αとは逆に、第１の偏平管１３ａが露出している一方で第２の偏平管１３ｂが露出していない。このように領域（例えばα、β）よって露出する偏平管１３ａ、１３ｂが異なる。
【００２０】
より詳しく説明すると、領域α内からフィン１４を見た場合、領域αに露出している第２の偏平管１３ｂ側には、領域αの外側に向けて反り曲がっていく折返部３２（つまり外曲りの折返部３２）があり、逆に第１の偏平管１３ａ側には、領域αの内側に向けて曲がっている折返部３１（つまり内曲りの折返部３１）があって、領域αには第１の偏平管１３ａが露出しないようになっている。
【００２１】
別の言い方をすると、領域α内からフィン１４を見た場合、領域αに露出している第２の偏平管１３ｂ側には、フィンの折返部の外周面３２ａがあり、逆に領域αに露出しない第１の偏平管１３ａ側には、フィンの折返部の内周面３１ｂがある。
【００２２】
また、領域β内からフィン１４を見た場合、領域βに露出している第１の偏平管１３ａ側には、領域βの外側に向けて反り曲がっていく折返部３１（つまり外曲りの折返部３１）があり、逆に第２の偏平管１３ｂ側には、領域βの内側に向けて曲がっている折返部３２（つまり内曲がり折返部３２）があって、領域βには第２の偏平管１３ｂが露出しないようになっている。
【００２３】
別の言い方をすると、領域β内からフィン１４を見た場合、領域βに露出している第１の偏平管１３ａ側には、フィンの折返部の外周面３１ａがあり、逆に領域βに露出しない第２の偏平管１３ｂ側には、フィンの折返部の内周面３２ｂがある。
【００２４】
つまり、ある１つの領域内から見ると、フィンの折返部の外周面３１ａまたは３２ａが見える側（フィンが外側に曲がっている側）では、偏平管１３ａまたは１３ｂが露出しており、フィンの折返部の内周面３１ｂ、３２ｂが見える側（フィンが内側に曲がっている側）では、偏平管１３ａまたは１３ｂが露出していないこととなる。
【００２５】
次に、ルーバ４１の傾きおよび、空気の枝流Ａ２の流れ方について図４、５を参照しつつより詳しく説明する。
【００２６】
図５（ａ）は、図４の領域αから−Ｚ方向にフィン１４を見たときの断面図である。つまり、図５（ａ）は、ルーバ４１の切欠を通じてフィン１４を貫通して空気の枝流Ａ２が流れ込んだ先の領域αから、当該ルーバ４１が形成されている面を見た図である。
【００２７】
図５（ａ）を見ると、図４で説明したように、領域αに露出する第２の偏平管１３ｂ側にはフィン１４の折返部の外周面３２ａ（別の言い方をすれば外曲がりの折返部３２）が見え、領域αに露出しない第１の偏平管１３ａ側にはフィン１４の折返部の内周面３１ｂ（別の言い方をすれば内曲がりの折返部３１）が見えている。
【００２８】
このときルーバ４１は、主流Ａ１の流通方向（Ｘ方向）に直交しておらず、つまり偏平管１３の積層方向（Ｙ方向）に平行ではなく、一定の角度で傾斜している。このルーバ４１の傾斜は、ルーバ４１の長手方向両端部４１ａ、４１ｂのうち、折返部の内周面３１ｂ側の端部４１ｂ（言い換えると内曲り折返部３１側の端部４１ｂ）が、折返部の外周面３２ａ側の端部４１ａ（言い換えると外曲り折返部３２側の端部４１ａ）よりも空気の主流Ａ１の下流側に位置するように、傾斜している。図５（ａ）においては、時計回り方向に、一定の角度にてルーバ４１は傾斜している。
【００２９】
図５（ｂ）は、図４の領域βから−Ｚ方向にフィン１４を見たときの断面図である。つまり、図５（ｂ）は、ルーバ４１の切欠を通じてフィン１４を貫通して空気の枝流Ａ２が流れ込んだ先の領域βから、当該ルーバが形成されている面を見た図である。
【００３０】
図５（ｂ）をみると、図４で説明したように、領域βに露出する第１の偏平管１３ａ側にはフィン１４の折返部の外周面３１ａ（別の言い方をすれば外曲がりの折返部３１）があり、領域βに露出しない第２の偏平管１３ｂ側にはフィン１４の折返部の内周面３２ｂ（内曲り折返部３２）がある。
【００３１】
このときルーバ４１は、ルーバ４１の長手方向両端部４１ａ、４１ｂのうち、折返部の内周面３２ｂ側の端部４１ｂ（内曲り折返部３２側の端部４１ｂ）が、折返部の外周面３１ａ側の端部４１ａ（外曲り折返部３１側の端部４１ａ）よりも空気の主流Ａ１の下流側に位置するように、傾斜している。図５（ｂ）においては、時計逆回り方向に、一定の角度にてルーバ４１は傾斜している。
【００３２】
このようにルーバ４１の切欠を貫通して枝流Ａ２が流れ込んだ先の領域から当該ルーバ４１を見て、ルーバ４１の長手方向両端部４１ａ、４１ｂのうち内曲り側の端部４１ｂが、外曲り側の端部４１ａよりも空気の主流Ａ１の下流側に位置するように、ルーバ４１は傾斜している。
【００３３】
このような構成により、図４に示すように、ある領域から隣りの領域にルーバ４１を貫通して流れ込む枝流Ａ２は、当該流れ込んだ先の領域において、外曲がり折返部側へ偏向されることで、当該領域に露出している偏平管１３ａ又は１３ｂに向かって偏向されることとなる。
【００３４】
したがって、本実施形態の熱交換器によれば、ルーバ４１を貫通する空気の枝流Ａ２が、フィン１４から露出している側の偏平管１３へ向けて偏向されるので、偏平管１３に接触する気流が増えて、熱交換効率が向上する。
【００３５】
ここで特許文献１の第３図及び第４図には、空気の流れ（主流）に対しＶ字を描いたルーバが設けられたフィンが記載されている。これにより、空気の流れ（主流）がルーバに沿って偏平管の方へ流れ、効率の良い暖房運転が可能になると記載されている。
【００３６】
しかし、ルーバの形状がＶ字であるため、空気の流れは、上下の偏平管へ略半分づつに分配される。空気の流れ（主流）と同じ方向からフィン及び偏平管を見たとき、フィンは波状の形状を有するため、上側のみに偏平管が露出した領域と、下側に偏平管が露出した領域とが交互に存在する。つまり、上側のみに偏平管が露出している領域では、下側の偏平管は露出せずフィンによって覆われている。一方、下側のみに偏平管が露出している領域では、上側の偏平管は露出せずフィンによって覆われている。よって、ルーバを通る空気のうち、略半分は露出している偏平管に向かって流れを変えることが出来るため、熱交換効率は向上する。しかし、残り半分はフィンによって覆われている方向へ流れを変えることになり、偏平管に向かって流れを変える場合に比べて、熱交換効率は向上しない。
【００３７】
一方、本実施形態によれば、ルーバ４１を通る空気流（枝流）の総てを、露出している偏平管１３に向けて偏向させているため、熱交換効率を更に向上させることが出来る。
【００３８】
以下、本実施形態の構成に基づく効果を列挙する。
【００３９】
本実施形態の熱交換器は、フィン１４の間を流れる空気がフィン１４から露出する側の偏平管１３へ向かって偏向されるように、フィン１４にルーバ４１が切り起こされている。そのため、ルーバ４１を貫通する空気Ａ２が偏平管１３へ向けて偏向されるので、偏平管１３に接触する気流が増えて、熱交換効率が向上する。
【００４０】
また本実施形態の熱交換器は、フィン１４と偏平管１３、１３とによって形成された複数の領域α、β、・・・のそれぞれに、空気の主流Ａ１が流れ、各領域を流れる空気の主流Ａ１の一部が枝流Ａ２として、ルーバ４１の切欠を通じてフィン１４を貫通して隣りの領域に流れ込む熱交換器であって、空気の枝流Ａ２の流れ込み先の領域において、当該枝流Ａ２がフィン１４の折返部３１、３２の内周面３１ｂ、３２ｂ側には向かわずに折返部３１、３２の外周面３１ａ、３２ａ側に向けて偏向されるように、ルーバ４１が傾斜している。別の言い方をすれば、ルーバ４１の切欠を通じてフィン１４を貫通して空気の枝流Ａ２が流れ込んだ先の領域から、当該ルーバ４１を見て、ルーバ４１の長手方向両端部４１ａ、４１ｂのうち、内曲がり折返部側の端部４１ｂ（折返部の内周面側の端部）が、外曲がり折返部側の端部４１ａ（折返部の外周面側の端部）よりも、空気の主流Ａ１の下流側に位置するように、ルーバ４１が傾斜している。
【００４１】
そのため本実施形態によれば、ルーバ４１を貫通する空気の枝流が偏平管１３へ向けて偏向されるので、偏平管１３に接触する気流が増えて、熱交換効率が向上する。
【００４２】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定解釈されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で様々な代替が可能である。
【００４３】
例えばルーバ４１の切り起こす方向は、上述の実施形態では図３に示すようにＺの負の方向であるが、逆にＺの正の方向に切り起こされていても構わない。この場合、空気の枝流Ａ２は、ルーバ４１を貫通してＺの負の方向へ流れを変えることになり、そのため、ルーバの傾斜は逆向きに設定される。
【００４４】
また、ルーバ４１の切り起こし方向は、図６ａに示すように途中で逆になっていてもよく、この場合、図６ｂに示すように途中でルーバの傾斜が逆向きに設定されていればよい。これにより、常に枝流の流れ込み先の領域において、フィンの折返部の内周面側には向かわずに前記フィンの折返部の外周面側に向けて枝流が偏向されることとなる。
【００４５】
また本実施形態においては、フィン１４は、略半円弧状の折返部３１、３２と、折返部３１、３２同士をつなぐ略直線状の連結部３３と、により波形が形成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、フィンの波形は、連結部も滑らかに湾曲して例えば波形全体が正弦波に近い滑らかな曲線により形成されていても良いし、このほかにも、折返部が角形で形成された波形であってもよい。
【００４６】
また、上述の実施形態では、通風方向にコア部が１つの熱交換器を例に説明したが、本発明では、図７に概略的に示すように、通風方向に複数のコア部が積層された熱交換器にも適用できることはいうまでもない。
【００４７】
また、上述の実施形態では、偏平管とヘッダタンクとが別体で形成された熱交換器を例に説明したが、本発明は、例えば各偏平管にヘッダタンク形成部が形成されていることで、偏平管を積層することでヘッダタンクが形成されるような熱交換器にも適用できることはいうまでもない。
【００４８】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１は本発明の一実施形態の熱交換器の全体構成を示す分解斜視図。
【図２】図２は図１の偏平管１３とフィン１４の一部分を拡大した斜視図。
【図３】図３は図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ断面に沿った断面図。
【図４】図４は図１の熱交換器の要部の拡大正面図。
【図５】図５（ａ）は図４中のＶａ−Ｖａ断面図、図５（ｂ）は図４中のＶｂ−Ｖｂ断面図である。
【図６】図６は熱交換器のルーバの変形例を示す図３相当の図。
【図７】図７は図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図。
【図８】図８は本発明のその他の変形例を示す図２相当の図。
【符号の説明】
【００５０】
１３ａ（１３）…第１の偏平管（偏平管）
１３ｂ（１３）…第２の偏平管（偏平管）
１４…フィン
３１…第１の折返部（折返部）
３１ａ…外周面
３１ｂ…内周面
３２…第２の折返部（折返部）
３２ａ…外周面
３２ｂ…内周面
３３…連結部
４１…ルーバ
４１ａ…外曲がり側の端部
４１ｂ…内曲がり側の端部
Ａ１…主流
Ａ２…枝流
Ｘ…偏平管およびフィンの幅方向（空気の主流の流通方向）
Ｙ…偏平管およびフィンの積層方向
Ｚ…偏平管およびフィンの長手方向
α、β…領域
【図１】
2008032264.tif 000003
【図２】
2008032264.tif 000004
【図３】
2008032264.tif 000005
【図４】
2008032264.tif 000006
【図５】
2008032264.tif 000007
【図６】
2008032264.tif 000008
【図７】
2008032264.tif 000009
【図８】
2008032264.tif 000010