(57)【要約】【課題】  本発明は、結露水の滞留を防止するとともに、熱交換の効率の向上を図った熱交換器を提供する。【解決手段】本発明の熱交換器は、円筒状の冷媒流入側のヘッダ管１および冷媒流出側のヘッダ管２と、冷媒流入側ヘッダ管１と冷媒流出側ヘッダ管２との間に挿入接続される複数の伝熱管３とを備える。伝熱管３は、その表面に風の流れる方向に沿って千鳥状に配置された凸部８が形成される。これにより、結露水は、凸部８を伝って下方に向かってスムーズに流れ落ちるため、結露水が滞留することを防止できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管軸方向が平行となるように配置された冷媒流入側のヘッダ管および冷媒流出側のヘッダ管と、２つの前記ヘッダ管と直交する方向に配置され、内部を冷媒が通過する複数の扁平形状の伝熱管とを備え、
前記伝熱管は、前記ヘッダ管の管軸方向に沿って、風が通るように間隔を開けて一列に配列され、
前記各伝熱管には、隣り合う伝熱管側に突出し、前記伝熱管の管軸方向に沿う凸部が形成され、
前記凸部は、それぞれが向かい合う凸部とずれた位置に配置されたことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
凸部は、前記伝熱管の管軸方向に連なって形成され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】
向かい合う凸部同士は、風が通る方向で、千鳥状に配置され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】
管軸方向が平行となるように配置された冷媒流入側のヘッダ管および冷媒流出側のヘッダ管と、２つの前記ヘッダ管と直交する方向に配置され、内部を冷媒が通過する複数の扁平形状の伝熱管とを備え、
前記伝熱管は、前記ヘッダ管の管軸方向に沿って、風が通るように間隔を開けて一列に配列され、
前記伝熱管には、風が通る方向の少なくとも一端部に風が通る方向へ突出し、前記伝熱管の管軸方向に沿うひれ状の凸部が形成されたことを特徴とする熱交換器。
【請求項５】
凸部は、伝熱管の管軸方向に連なって形成され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】
凸部は、風との接触面積を大きくするために、断面が波形状に形成されたことを特徴とする請求項４および５に記載の熱交換器。
【請求項７】
伝熱管は、それぞれのヘッダ管に形成された挿入口に挿入接続され、
凸部は、前記伝熱管の端部が所定の長さ前記２つのヘッダ管に挿入できるように、前記伝熱管の端部に近接するように形成されたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒流入側のヘッダ管および冷媒流出側のヘッダ管の間に複数の伝熱管を備えた熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷蔵庫や空気調和機等の冷凍サイクルを構成する熱交換器としては、特許文献１に示すような、管軸方向が平行となるように配置された冷媒流入側のヘッダ管および冷媒流出側のヘッダ管と、２つの前記ヘッダ管と直交する方向に配置された複数の伝熱管とを備え、各伝熱管の両端がそれぞれヘッダ管に一列に挿入接続され、伝熱管の内部に冷媒が通過する細かく複数に区切られた冷媒流路が形成されたものが挙げられる。
【０００３】
一方、特許文献１に示す熱交換器よりも熱交換効率を向上させたものとして、伝熱管を屈曲させて蛇行状にしたものや、その表面に風の流れる方向に沿う凸部を設けたりしたものが特許文献２に開示されている。
【特許文献１】特許第３１３３８９７号公報
【特許文献２】特開２００６−２８４１２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、熱交換の効率を向上させるために、風の流れ方向に沿って凸部を設けてしまうと、熱交換器を蒸発器として使用した場合、結露水が凸部に滞留するため、風の流れる方向の風下側に滞留した結露水が飛水する問題がある。また、冬場に室外で熱交換器を蒸発器として使用した場合、凸部に滞留した結露水が凍りつくため、除霜運転を行なう回数が多くなる問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、上記に鑑み、結露水の滞留を防止するとともに、熱交換の効率の向上を図った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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明では、管軸方向が平行となるように配置された冷媒流入側のヘッダ管および冷媒流出側のヘッダ管と、２つの前記ヘッダ管と直交する方向に配置され、内部を冷媒が通過する複数の扁平形状の伝熱管とを備え、前記伝熱管は、前記ヘッダ管の管軸方向に沿って、風が通るように間隔を開けて一列に配列され、前記各伝熱管には、隣り合う伝熱管側に突出し、前記伝熱管の管軸方向に沿う凸部が形成され、前記凸部は、それぞれが向かい合う凸部とずれた位置に配置されたことを特徴とする。
【０００７】
隣り合う伝熱管に向かって凸部が突出する。このとき、向かい合う凸部同士の位置を互いにずらして配置する。これにより、向かい合う位置に凸部を設けた伝熱管を平行に並べた場合と比べて、隣り合う伝熱管と伝熱管との距離を狭くすることができる。そのため、熱交換器全体の幅が同じであっても、向かい合う凸部同士をずれた位置に配置した伝熱管の方が多く配設することができる。したがって、全体的に風との接触面積が増大し、熱交換の効率を向上させることができる。また、凸部には、結露水が滞留しにくくなり、スムーズに下方に流すことができる。
【０００８】
凸部は、前記伝熱管の管軸方向に連なって形成されることが好ましい。この構成によると、凸部は、伝熱管の一端側から他端側にかけて形成されているため、凸部に付着した結露水は、凸部を伝って下方に向かってスムーズに流れていく。したがって、凸部に結露水が滞留することがないので、熱交換器を周囲温度の低い場所、例えば、冬場の室外等で使用しても着霜を抑制することができる。そのため、熱交換器は、除霜運転の回数を少なくすることができる。また、結露水が滞留することがないので、伝熱管同士の間を流れる風によって、風下に向かって飛水することもない。
【０００９】
凸部が向かい合う位置にある場合、風の流れる隙間が凸部のところで狭くなるため、風の流れ方向の幅の変化が激しくなる。そのため、風は、風路が狭くなる部分、すなわち、凸部の部分で風が滞留し、流れを阻害することとなる。そこで、向かい合う凸部同士を風の流れる方向に沿って千鳥状に配置することが好ましい。この構成により、常に風の流れる方向の幅を風の流れを阻害しない間隔、すなわち、ほぼ一定間隔とすることができる。これにより、風が凸部で滞留することなくスムーズに流れるので、熱交換の効率を向上させることができる。
【００１０】
管軸方向が平行となるように配置された冷媒流入側のヘッダ管および冷媒流出側のヘッダ管と、２つの前記ヘッダ管と直交する方向に配置され、内部を冷媒が通過する複数の扁平形状の伝熱管とを備え、前記伝熱管は、前記ヘッダ管の管軸方向に沿って、風が通るように間隔を開けて一列に配列され、前記伝熱管には、風が通る方向の少なくとも一端部に風が通る方向へ突出し、前記伝熱管の管軸方向に沿うひれ状の凸部が形成されたことを特徴とする。
【００１１】
凸部が風の流れる方向に沿って突出しているため、風は、凸部によってその流れを妨げない。そのため、例えば、凸部を空気の流れ方向と直交する方向に突出した場合と比べると、風が凸部に当たる面積が狭くなるので、凸部に当たって発生する騒音を抑えることができる。また、凸部には、結露水が滞留しにくくなり、スムーズに下方に流すことができる。
【００１２】
凸部は、伝熱管の管軸方向に連なって形成されることが好ましい。この構成によると、風が凸部に沿って流れるため、風の流れる方向に対して垂直に突出した凸部よりも当たる面積が大きくなる。そのため、熱交換の効率を向上させることができる。また、凸部は、伝熱管の一端側から他端側にかけて形成されているため、凸部に付着した結露水は、凸部を伝って下方に向かってスムーズに流れていく。したがって、凸部に結露水が滞留することがないので、熱交換器を周囲温度の低い場所、例えば、冬場の室外等で使用しても着霜を抑制することができる。そのため、熱交換器は、除霜運転の回数を少なくすることができる。また、結露水が滞留することがないので、伝熱管同士の間を流れる風によって、風下に向かって飛水することもない。
【００１３】
凸部は、風との接触面積を大きくするために、断面を波形状に形成されたことを特徴とする。この構成により、風が凸部を沿って流れる距離が長くなるので、熱交換の効率が向上する。
【００１４】
伝熱管は、それぞれのヘッダ管に挿入接続され、凸部は、前記伝熱管の端部が所定の長さ前記２つのヘッダ管に挿入できるように、前記伝熱管の端部に近接するように形成することが好ましい。
【００１５】
伝熱管は、それぞれのヘッダ管に挿入される長さに応じて、差し込まれる側の端部から差し込まれる部分まで凸部を取り払う。端部側を取り払われた凸部は、伝熱管を挿入した際、両ヘッダ管に形成された挿入口に引っ掛かってストッパーとなる。これにより、伝熱管は、ヘッダ管に対して所定の長さだけ挿入することができる。また、ヘッダ管に挿入される伝熱管の表面から凸部が取り払われるため、伝熱管が挿入されるヘッダ管の挿入口の大きさを伝熱管の本体部の大きさに形成すればよいため、挿入口の形成が簡易になる。
【発明の効果】
【００１６】
以上のとおり、本発明では、伝熱管の管軸方向に沿って連なる凸部が設けられているため、凸部に結露水が溜まることなく、スムーズに下方に流れていく。また、各凸部は、向かい合う凸部同士でずれた位置に配置されるので、隣り合う伝熱管同士の間隔を狭めることができ、より多くの伝熱管を配設することが可能となり、熱交換の効率を向上させることができる。
【００１７】
また、凸部を風の流れ方向に沿って突出しているので、風の流れを妨げない。そのため、風が凸部に当たる面積が小さくなるので、凸部を風の流れ方向に対して直交する方向に突出させた場合と比較して、騒音を静かにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。本発明の熱交換器は、空気調和機や冷蔵庫等の冷凍サイクルを構成する熱交換器（蒸発器、凝縮器）に使用されるものである。熱交換器は、図１に示すように、長手方向を水平にして円筒状の中空体で形成された冷媒流入側のヘッダ管１および冷媒流出側のヘッダ管２と、冷媒流入側ヘッダ管１と冷媒流出側ヘッダ管２との間に垂直方向に挿入接続され、冷媒流入側ヘッダ管１と冷媒流出側ヘッダ管２の長手方向と直交する方向に風が通るように間隔を開けて一列に配列された複数の伝熱管３とを備える。
【００１９】
なお、冷房時と暖房時において、冷媒流入側ヘッダ管１および冷媒流出側ヘッダ管２では、冷媒の流れが逆になる場合がある。すなわち、冷媒が冷媒流出側ヘッダ管２から流入し、伝熱管３を通って冷媒流入側ヘッダ管１から流出する。本実施例では、説明をわかりやすくするため、凝縮器として機能する際に流入側ヘッダが上となるように構成し、上部に設けられたヘッダを冷媒流入側ヘッダ管１、下部に設けられたヘッダを冷媒流出側ヘッダ管２として説明する。
【００２０】
冷媒流入側ヘッダ管１および冷媒流出側ヘッダ管２は、図２に示すように、アルミ製の板部材をロールして円筒状にし、接合面をシーム溶接して形成されたアルミパイプである。冷媒流入側ヘッダ管１と冷媒流出側ヘッダ管２は、互いの管軸が平行に位置し、冷媒流入側ヘッダ管１が上端側、冷媒流出側ヘッダ管２が下端側に配置される。冷媒流入側ヘッダ管１および冷媒流出側ヘッダ管２のそれぞれの一端側は閉塞されており、他端側はロウ付けやネジ嵌合等によって冷媒流入出管４が連結される。冷媒流入側ヘッダ管１と冷媒流出側ヘッダ管２の内径は、後述する扁平形状の伝熱管３の端部を挿入して冷媒流入側ヘッダ管１および冷媒流出側ヘッダ管２と伝熱管３との間で冷媒が流通できる大きさ、具達的には、伝熱管３の横幅（風の流れる方向）よりも大きく形成される。
【００２１】
冷媒流入側ヘッダ管１および冷媒流出側ヘッダ管２の表面には、伝熱管３を挿入する挿入口６が形成される。挿入口６は、両ヘッダ管１，２の管軸方向に沿って一列に形成される。伝熱管３は、挿入口６に挿入することで連結される。挿入口６には、冷媒漏れの発生を防ぐために、伝熱管３が挿入された後にロウ付けがされる。
【００２２】
伝熱管３は、図３に示すように、押し出し成形により形成される扁平形状のアルミ管であって、その内部に、一端から他端まで連通する複数の流通路７が形成される。各流通路７には、冷媒が流通する。
【００２３】
伝熱管３の表面には、隣り合う伝熱管３側に向かって突出する断面が半円状の複数の凸部８が形成される。凸部８の断面を半円状とすることで、凸部８を空気の流れ方向に対して直交する方向に突出するように形成したとしても、風の流れを阻害しにくくすることができる。
【００２４】
各凸部８は、伝熱管３の管軸方向に沿って伝熱管３の一端側から他端側にかけて連なって形成される。凸部８は、図３に示すように、風の流れる方向に沿って千鳥状に配置される。これにより、例えば、図４に示すように、複数の伝熱管３を平行に並べたとき、向かい合う凸部８同士がずれた位置となる。具体的には、凸部Ａと凸部Ｂの間に凸部Ｄが、凸部Ｂと凸部Ｃの間に凸部Ｅが位置するように凸部８を配置する。
【００２５】
上記構成によると、図５に示すような、向かい合う凸部９が同じ位置に配置された伝熱管１０を平行に並べた場合と比べて、伝熱管３同士の間隔を狭くすることができる。そのため、熱交換器の幅ｈが同じであっても、向かい合う凸部９が同じ位置に配置された伝熱管１０を平行に並べた場合よりも多くの伝熱管３を配設することができる。また、風が伝熱管３の間を千鳥状に通過するため、伝熱管３との接触効率がよくなり、熱交換効の効率が向上する。
【００２６】
また、凸部８は、伝熱管３の端部の近傍まで形成する。具体的には、伝熱管３の端部が冷媒流入側ヘッダ管１および冷媒流出側ヘッダ管２に挿入した際、その端部が冷媒流入側ヘッダ管１および冷媒流出側ヘッダ管２の内部に流通する冷媒に届くように、凸部８を伝熱管３の表面から切断研磨する。これにより、冷媒流入側ヘッダ管１および冷媒流出側ヘッダ管２に挿入すると、伝熱管３の端部側を切断研磨された凸部８の端面が挿入口６に引っ掛かってストッパーとなる。そのため、伝熱管３は、冷媒流入側ヘッダ管１および冷媒流出側ヘッダ管２に所定の長さだけ挿入することができる。
【００２７】
また、伝熱管３の端部の近傍の凸部８を伝熱管３の表面から切断研磨することで、伝熱管３の端部を冷媒流入側ヘッダ管１および冷媒流出側ヘッダ管２に挿入した際、凸部８が冷媒流入側ヘッダ管１および冷媒流出側ヘッダ管２に挿入することがない。そのため、挿入口６は、伝熱管３の本体部の大きさ、すなわち、扁平形状に挿入口６を形成すればよいので、挿入口６の形成が容易となる。
【００２８】
〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態について、図６〜図８を用いて説明する。
【００２９】
第２実施形態の熱交換器は、第１実施形態と比べて、伝熱管１１の凸部１２が形成される位置が異なる。具体的には、凸部１２は、扁平形状の伝熱管１１の側面側で、伝熱管１１の管軸方向に沿って連なって、ひれ状に形成される。その他の構成は、第１実施形態の熱交換器の構成と同じである。
【００３０】
上記構成によると、凸部１２が風の流れる方向へ突出することで、風と伝熱管１１とが接触する面積が増大するため、熱交換の効率を向上させることができる。
【００３１】
ところで、風と伝熱管３との接触面積を広げるには、伝熱管１３の幅を広げる方法も考えられるが、伝熱管１１にひれ状の凸部をつけたときの伝熱管１１の幅と同じ幅になるように、伝熱管１３の幅を広げた場合、図８（ｂ）に示すように、伝熱管１３を挿入する冷媒流入側ヘッダ管１および冷媒流出側ヘッダ管２の直径を、図８（ａ）に示すヘッダ管の直径から変更し、大きくする必要がある。しかし、本発明のように、伝熱管１１の側面で、風の流れる方向へ突出するように凸部１２を設けた場合、伝熱管１１の端部の近傍の凸部１２を伝熱管１１の表面から切断研磨し、伝熱管１３の凸部１２を冷媒流入側ヘッダ管１および冷媒流出側ヘッダ管２に挿入しないようにすることで、伝熱管１３を挿入する冷媒流入側ヘッダ管１および冷媒流出側ヘッダ管２の直径は、図８（ａ）に示すヘッダ管の直径を使用することができる。さらに、挿入口６の形成も容易である。
【００３２】
また、凸部１２は、風の流れる方向に沿って突出している。そのため、風の流れ方向に対して直交する方向に突出させた場合と比べて、風が凸部１２を通る際に発声する風きり音を防止することができる。
【００３３】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正および変更を加え得ることは勿論である。例えば、凸部は、その断面形状が半円状に限らず、四角形状や、三角形状などであってもよい。
【００３４】
凸部は、伝熱管の管軸方向に沿って伝熱管の一端側から他端側にかけて連なって形成されているので、伝熱管に形成される流通路を凸部の内部に通るように形成してもよい。このようにすれば、凸部における肉厚が、凸部の内部に流通路を設けない場合に比べて薄くなるため、熱交換効率を向上させることができる。
【００３５】
本発明では、凸部は、伝熱管の一端から他端に連なって形成されるが、特にこの限りではない。連続する凸部を複数に分割してもよい。具体的には、凸部の一部を削り取る、あるいは、切り取る等して所定間隔で複数に分割する。この場合、伝熱管に形成される流通路は、凸部の内部には形成しない。これにより、伝熱管は、風と接触する面積が増えるため、熱交換効率がさらに向上できる。
【００３６】
半球状の凸部を複数備えても良い。この場合、向かい合う凸部同士が重なりあう位置にならないようにする必要がある。この半球状の凸部形状に代えて、凸部形状を四角形状や、三角形状などにしても良い。
【００３７】
伝熱管としては、伝熱管を一列に配列した際に、隣り合う伝熱管と向かい合う面が平らとなるように形成した伝熱管を用いることが好ましいが、小判形状、あるいは、楕円形状といった向かい合う面が多少のふくらみのある形状であってもよい。
【００３８】
風の流れる方向に沿って凸部を突起させた場合、図９に示すように、当該凸部１４を断面が波形状に形成してもよい。この構成によると、伝熱管１５全体の幅が同じであっても、風が接触する面積を増大させることができる。しかも、この場合、風が波形状の凸部１４に沿って流れるため、風の流れをほとんど妨げることがない。そのため、騒音を抑えつつ、熱交換の効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る熱交換器の全体正面図
【図２】第１実施形態に係る熱交換器の概略斜視図
【図３】第１実施形態に係る伝熱管の概略斜視図
【図４】第１実施形態に係る伝熱管を複数平行に配置したときの平面断面図
【図５】図４に示す伝熱管の配置と比較するための他の伝熱管の配置の平面断面図
【図６】第２実施形態に係る熱交換器の概略斜視図
【図７】第２実施形態に係る伝熱管を複数平行に配置したときの平面断面図
【図８】第２実施形態に係る伝熱管の正面断面図であって、（ａ）は本発明の伝熱管とヘッダ管、（ｂ）は長手面の幅を広げた伝熱管とヘッダ管を示す図
【図９】他の形状の凸部を備えた伝熱管を複数平行に配置したときの平面断面図
【符号の説明】
【００４０】
１  冷媒流入側ヘッダ管
２  冷媒流出側ヘッダ管
３  伝熱管
４  冷媒流入出管
６  挿入口
７  流通路
８  凸部
９  凸部
１０  伝熱管
１１  伝熱管
１２  凸部
１３  伝熱管
１４  凸部
１５  伝熱管
【図１】
2008202896.tif 000003
【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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【図９】
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