(57)【要約】【課題】熱交換性能を向上させるとともに、凝縮水の水捌け性を確保し、着霜による急激な性能低下を抑制する。【解決手段】所定のピッチで互いに平行に配置された複数の偏平チューブと、前記複数の扁平チューブの一端を連通接続する上側ヘッダーと、前記多数の扁平チューブの他端を連通接続する下側ヘッダーと、隣接する前記扁平チューブの間に配置され、前記扁平チューブと近接する部分を前記扁平チューブと接合あるいは密着し、その間隙を空気が通過するコルゲートフィンを有する熱交換器において、前記コルゲートフィンに、稜線が空気の流通方向に対し略直角方向に伸びる複数の山部と谷部を空気の流通方向に交互に設け、前記谷部の稜線に切り込みを設ける。【選択図】  図１
2004270959.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のピッチで互いに平行に配置された複数の偏平チューブと、前記複数の扁平チューブの一端を連通接続する上側ヘッダーと、前記多数の扁平チューブの他端を連通接続する下側ヘッダーと、隣接する前記扁平チューブの間に配置され、前記扁平チューブと近接する部分を前記扁平チューブと接合あるいは密着し、その間隙を空気が通過するコルゲートフィンを有する熱交換器において、前記コルゲートフィンに、稜線が空気の流通方向に対し略直角方向に伸びる複数の山部と谷部を空気の流通方向に交互に設け、前記谷部の稜線に切り込みを設けた熱交換器。
【請求項２】
所定のピッチで互いに平行に配置された複数の偏平チューブと、前記複数の扁平チューブの一端を連通接続する上側ヘッダーと、前記多数の扁平チューブの他端を連通接続する水平方向の下側ヘッダーと、隣接する前記扁平チューブの間に配置され、前記扁平チューブと近接する部分を前記扁平チューブと接合あるいは密着し、その間隙を空気が通過するコルゲートフィンを有する熱交換器において、前記コルゲートフィンに、稜線が空気の流通方向に対し略直角方向に伸びる複数の山部と谷部を空気の流通方向に交互に設け、前記山部の稜線と前記谷部の稜線の両方に切り込みを設けた熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に冷暖房兼用の空気調和機の室外機に用いられる熱交換器で、特に偏平チューブおよび隣接する偏平チューブ間にコルゲートフィンを有する熱交換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のタイプの熱交換器は、図５〜８に示す一般に用いられる基本構成の熱交換器のように、長手方向を鉛直方向にして、所定のピッチで互いに平行に配置された多数の偏平チューブ１と、これらチューブ１の上端を連通接続する水平方向の上側ヘッダー１０と、前記偏平チューブ１の下端を連通接続する水平方向の下側ヘッダー１１と、隣接する前記偏平チューブ１の間に配置され、偏平チューブ１とろう付けや接着などにより接合あるいは密着され、頂部２１と中間壁部２２とが交互繰返し状態に折り曲げ成形され、その間隙を空気が通過するコルゲートフィン２を備える熱交換器において、前記コルゲートフィン２の頂部２１を平坦状に形成し、フィン角度θ１、平坦状頂部２１の長さＬ１、ルーバー長さＬ２、ルーバー角度θ２、ルーバーピッチＬ３をそれぞれ所定数値範囲に規定することにより、熱伝達率の大幅な低下を招来することなく、蒸発器として使用したときの水切れ性を向上させることを狙っている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、この熱交換器が冷暖房兼用の空気調和機の室外機に用いられ、空気調和機が暖房運転され、外気温度が低くなって、コルゲートフィン２の表面温度が氷点下になるとき、空気中の水分がコルゲートフィン２に霜となって付着し、次第にこの着霜が進行し、霜が厚くなり、やがて着霜により空気の通風路が塞がれる。この間に熱交換器の通風抵抗が増大し、風量が低下し、蒸発性能が低下し、空調機の暖房性能が低下していく。特に、コルゲートフィン２には高性能化のためルーバー３が設けられているが、このルーバー３の前縁部は、局所熱伝達率が高いため、着霜の進行が早く、またルーバー３が設けられているため、コルゲートフィン２の各段の実質的間隔が狭く、着霜による通風路の閉塞が極めて早く、暖房能力の低下が極端に早いという課題があった。
【０００４】
そこで、コルゲートフィンの通風上流端部をルーバーのないものとしたり、偏平チューブの端よりも風上側へ突き出させた上、偏平チューブを１つおきに仕切り板に置き換えたり、ルーバーの形状を風上から風下に向かって順次変える熱交換器が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
また、コルゲートフィンの風上側部分に小さい角度のルーバーを形成し、風下側部分に風上側部分より大きい角度のルーバーを形成したり、コルゲートフィンの風上側部分のルーバーをなくした熱交換器が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
また、コルゲートフィンに角度が大きいルーバー部および平坦部あるいは凹凸部あるいは角度が小さいルーバー部を設け、角度が大きいルーバー部と平坦部あるいは凹凸部あるいは角度が小さいルーバー部の位置を、気体流路を挟んで隣接するコルゲートフィン同士で互い違いに配した熱交換器が開示されている（例えば、特許文献４参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平６−２４１６７８号公報（第２〜５頁、第１〜４図）
【特許文献２】
特開平６−１４７７８５号公報（第２〜５頁、第１〜６図）
【特許文献３】
特開平６−２２１７８７号公報（第２〜４頁、第１〜７図）
【特許文献４】
特許第３０６８７６１号公報（第１〜５頁、第１〜６図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、いずれにしてもコルゲートフィン２のどこかに高性能化のためのルーバーが設けられているために、着霜による通風路の閉塞を大幅に遅らせることはできず、低外気温時の空気調和機の暖房性能の急激な低下を抑制することもある程度しかできないという課題を有していた。
【０００９】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、凝縮性能および蒸発性能のいずれについても大きく向上させるとともに、さらに蒸発器として用いた場合に、流通空気との熱交換によりフィン表面に生じる凝縮水を良好に流下させるとともに、冷暖房兼用の空気調和機の室外機の熱交換器として用い、空気調和機の暖房運転中、外気温が低下したときのようにフィン表面に着霜していくとき、霜の成長により急激に空気流路が閉塞されて性能が著しく低下するのを抑制する効果を奉する熱交換器を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の熱交換器は、コルゲートフィンに稜線が空気の流通方向に直角方向に伸びる多数の山部と谷部を空気の流通方向に交互に設け、少なくとも前記谷部の稜線に切り込みを設けたものである。
【００１１】
上記の構成によって、熱交換器に流入した空気は、空気の流通方向に交互に設けられた稜線が空気の流通方向に直角方向に伸びる多数の山部と谷部の起伏に沿って流れ、温度境界層の剥離と再付着を繰り返すことにより伝熱性能が向上するので、本発明の熱交換器を凝縮器、蒸発器のいずれとして用いた場合でも熱交換能力を大幅に増大させる効果が得られるものである。また、蒸発器として用いた場合、流通空気との熱交換によりフィン表面に生じる凝縮水は、少なくとも前記谷部の稜線に設けた切り込みを通り抜けながらコルゲートフィンを流下していくので、優れた水捌け性が得られる。さらに、本発明の熱交換器を冷暖房兼用の空気調和機の室外機に用い、空気調和機の暖房運転中、外気温が低下したときフィン表面に着霜していくが、伝熱性能向上のためコルゲートフィンに設けた山部と谷部の交互繰返しによる起伏形状は、ルーバーや切り起こしのように隣接コルゲートフィンとの間隔を大幅に近付けるものではないので、霜の付着、成長により急激に空気流路が閉塞されていくことがなく、性能が急速に著しく低下するのを抑制する効果が得られるものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本発明の熱交換器の基本構成は、従来の技術で説明した図５、６に示す一般的な熱交換器と同様、長手方向を鉛直方向にして、所定のピッチで互いに平行に配置された多数の偏平チューブ１と、これらチューブ１の上端を連通接続する水平方向の上側ヘッダー１０と、前記偏平チューブ１の下端を連通接続する水平方向の下側ヘッダー１１と、隣接する前記偏平チューブ１の間に配置され、偏平チューブ１とろう付けや接着などにより接合あるいは密着され、繰返し折り曲げ成形され、その間隙を空気が通過するコルゲートフィン２を備えるものであるが、そのコルゲートフィンの表面形状に特徴があるので、コルゲートフィンの表面形状について詳しく説明する。
【００１３】
（実施の形態１）
実施の形態１を、図１と図２を用いて説明する。図１は本発明の第１の実施形態を示す熱交換器の要部拡大斜視図である。図１において、鉛直方向の偏平チューブ１のコルゲートフィン２の表面には、コルゲートフィン２の空気通過方向の拡大断面図（図２）にも示すように、空気の流通方向に直角方向に伸びる稜線を有する山部２０１と空気の流通方向に直角方向に伸びる稜線に切り込み２０３を有する谷部２０２が空気の流通方向に交互に多数設けられている。
【００１４】
上記の構成において、熱交換器に流入した空気は、空気の流通方向に交互に設けられた稜線が空気の流通方向に直角方向に伸びる多数の山部２０１と谷部２０２の起伏に沿って流れ、温度境界層の剥離と再付着を繰り返すので伝熱性能を向上させ、本実施形態の熱交換器を凝縮器、蒸発器のいずれとして用いた場合でも熱交換能力を大幅に増大させる効果が得られるものである。
【００１５】
また、本実施形態の熱交換器を蒸発器として用いた場合、流通空気との熱交換によりフィン表面に生じる凝縮水は、谷部２０２の稜線に設けた切り込み２０３を通り抜けながらコルゲートフィン２を流下していくので、優れた水捌け性が得られる。
【００１６】
さらに、本実施形態の熱交換器を冷暖房兼用の空気調和機の室外機に用い、空気調和機の暖房運転中、外気温が低下したとき、コルゲートフィン２の表面に着霜が進行していくが、伝熱性能向上のためコルゲートフィン２に設けた多数の山部２０１と谷部２０２の交互繰返しによる起伏形状は、従来の熱交換器のルーバーのように、隣接コルゲートフィンとの間隔を大幅に近付けるものではなく、また、局所熱伝達率が高いルーバーの前縁部に着霜が集中して進行するということがないので、霜の付着、成長により急激に空気流路が閉塞されていくことがなく、性能が急速に著しく低下するのを抑制する効果が得られるものである。
【００１７】
（実施の形態２）
実施の形態２を、図３と図４を用いて説明する。図３は本発明の第２の実施形態を示す熱交換器の要部拡大斜視図である。図３において、鉛直方向の偏平チューブ１のコルゲートフィン２の表面には、コルゲートフィン２の空気通過方向の拡大断面図（図４）にも示すように、空気の流通方向に直角方向に伸びる稜線に切り込み３０３を有する山部３０１と空気の流通方向に直角方向に伸びる稜線に切り込み３０４を有する谷部３０２が空気の流通方向に交互に多数設けられている。
【００１８】
上記の構成において、熱交換器に流入した空気は、空気の流通方向に交互に設けられた稜線が空気の流通方向に直角方向に伸びる多数の山部３０１と谷部３０２の起伏に沿って流れ、温度境界層の剥離と再付着を繰り返すので伝熱性能を向上させ、本実施形態の熱交換器を凝縮器、蒸発器のいずれとして用いた場合でも熱交換能力を大幅に増大させる効果が得られるものである。
【００１９】
また、本実施形態の熱交換器を蒸発器として用いた場合、流通空気との熱交換によりフィン表面に生じる凝縮水は、谷部３０２の稜線に設けた切り込み３０４を通り抜けながらコルゲートフィン２を流下していくので、優れた水捌け性が得られる。
【００２０】
さらに、本実施形態の熱交換器を冷暖房兼用の空気調和機の室外機に用い、空気調和機の暖房運転中、外気温が低下したとき、コルゲートフィン２の表面に着霜が進行していくが、伝熱性能向上のためコルゲートフィン２に設けた多数の山部３０１と谷部３０２の交互繰返しによる起伏形状は、従来の熱交換器のルーバーのように、隣接コルゲートフィンとの間隔を大幅に近付けるものではなく、また、局所熱伝達率が高いルーバーの前縁部に着霜が集中して進行するということがないので、霜の付着、成長により急激に空気流路が閉塞されていくことがなく、性能が急速に著しく低下するのを抑制する効果が得られるものである。また、山部３０１の稜線にも切り込み３０３を設けているので、熱交換器を組み立てるとき、コルゲートフィン２の上下方向はどちらでもよく、作業性が良好である。
【００２１】
【発明の効果】
上記から明らかなように、本発明の熱交換器は、コルゲートフィンに稜線が空気の流通方向に直角方向に伸びる多数の山部と谷部を空気の流通方向に交互に設け、少なくとも前記谷部の稜線に切り込みを設けたもので、この構成によれば、熱交換器に流入した空気は、空気の流通方向に交互に設けられた稜線が空気の流通方向に直角方向に伸びる多数の山部と谷部の起伏に沿って流れ、温度境界層の剥離と再付着を繰り返すことにより伝熱性能が向上するので、本発明の熱交換器を凝縮器、蒸発器のいずれとして用いた場合でも熱交換能力を大幅に増大させる効果が得られるものである。また、蒸発器として用いた場合、流通空気との熱交換によりフィン表面に生じる凝縮水は、少なくとも前記谷部の稜線に設けた切り込みを通り抜けながらコルゲートフィンを流下していくので、優れた水捌け性が得られる。さらに、本発明の熱交換器を冷暖房兼用の空気調和機の室外機に用い、空気調和機の暖房運転中、外気温が低下したときフィン表面に着霜していくが、伝熱性能向上のためコルゲートフィンに設けた山部と谷部の交互繰返しによる起伏形状は、ルーバーや切り起こしのように隣接コルゲートフィンとの間隔を大幅に近付けるものではないので、霜の付着、成長により急激に空気流路が閉塞されていくことがなく、性能が急速に著しく低下するのを抑制する効果が得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す熱交換器のコルゲートフィンの要部斜視図
【図２】図１におけるＡＡ拡大断面図
【図３】本発明の第２の実施形態を示す熱交換器のコルゲートフィンの要部斜視図
【図４】図３におけるＢＢ拡大断面図
【図５】従来の熱交換器の基本構成を示す斜視図
【図６】同上熱交換器の要部拡大斜視図
【図７】従来の熱交換器のコルゲートフィンの拡大正面図
【図８】従来の熱交換器のコルゲートフィンの空気通過方向の拡大断面図
【符号の説明】
１  偏平チューブ
２  コルゲートフィン
１０  上側ヘッダー
１１  下側ヘッダー
２０１、３０１  山部
２０２、３０２  谷部
２０３、３０３、３０４  切り込み
【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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