(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】コルゲートフィンのピッチを２．０〜３．０ｍｍとし、フィン角度を１０〜４０°とし、コルゲートフィンの中間壁部に、高さが高い多数のルーバーを設けたもので、優れた水捌け性が得られとともに、空気調和機の室外機に用いて暖房運転中したときフィン表面に着霜するが、コルゲートフィンの空気流路が継続的に確保され、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。また、ルーバーの高さを高くしているので、流入空気は、ルーバーを適切に通り抜け、温度境界層前縁効果と気流の混合攪拌効果との伝熱性能向上により、熱交換能力を増大させる効果を維持することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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および、前記偏平チューブの上端を連通接続する水平方向の上側ヘッダーおよび、前記偏平チューブの下端を連通接続する水平方向の下側ヘッダーおよび、隣接する前記偏平チューブの間に配置され、前記偏平チューブと近接する部分を前記偏平チューブとろう付けや接着などにより接合あるいは密着させ、頂部と中間壁部とが交互に繰返し折り曲げられ、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の折り曲げの鉛直方向のピッチを２．０〜３．０ｍｍとした熱交換器。
【請求項２】
隣接する前記中間壁部のなすフィン角度を１０〜４０°とした請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
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および、前記偏平チューブの上端を連通接続する水平方向の上側ヘッダーおよび、前記偏平チューブの下端を連通接続する水平方向の下側ヘッダーおよび、隣接する前記偏平チューブの間に配置され、前記偏平チューブと近接する部分を前記偏平チューブとろう付けや接着などにより接合あるいは密着させ、頂部と中間壁部とが交互に繰返し折り曲げられ、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、隣接する前記中間壁部のなすフィン角度を１０〜４０°とした熱交換器。
【請求項４】
前記コルゲートフィンの前記中間壁部に多数のルーバーを設け、前記ルーバーの角度を２０〜４０°とし、前記ルーバーのピッチを、前記コルゲートフィンの折り曲げの鉛直方向のピッチと概略等しくした請求項１または２に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記コルゲートフィンの前記中間壁部に多数のルーバーを設け、前記ルーバーの高さを、１．０ｍｍ以上、かつ前記コルゲートフィンの折り曲げの鉛直方向のピッチの略１／３以上、略２／３以下とした請求項１または２に記載の熱交換器。
【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、鉛直方向の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】
従来のこのタイプの熱交換器は、図５、６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、これら偏平チューブ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、図３、４に示すように頂部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を０．５〜３°、ルーバー角度θ２を３０〜４０°、ルーバーピッチＬ３を０．７〜１．０ｍｍとし、平坦状頂部２１の長さＬ１、ルーバー長さＬ２、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ものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−２４１６７８号公報（第２〜５頁、第１〜４図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、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たとき、コルゲートフィン２の表面温度が氷点下になり、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のであるが、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。上記従来の構成は、上記の通り蒸発器として使用したときの水切れ性向上の効果を有するが、この着霜による通風路の閉塞は極めて早く、暖房能力の低下が極端に早いという課題を有していた。すなわち、上記従来の構成では、コルゲートフィン２に高性能化のためルーバー２ａが設けられているが、このルーバー２ａの前縁部は、局所熱伝達率が高いため、着霜の進行が早く、また隣接する中間壁部２２に設けられたルーバー２ａの前縁と後縁が近接しているため、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欠点を有していた。
【０００５】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、熱交換能力をあまり下げることなく、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奏する熱交換器を提供することを目的とする。
【０００６】
【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、コルゲートフィンの折り曲げの鉛直方向のピッチを２．０〜３．０ｍｍとし、隣接する前記中間壁部のなすフィン角度を１０〜４０°とし、前記コルゲートフィンの前記中間壁部に、角度が２０〜４０°で、ピッチが前記コルゲートフィンの折り曲げの鉛直方向のピッチと概略等しい多数のルーバー、あるいは、高さが１．０ｍｍ以上、かつ前記コルゲートフィンの折り曲げの鉛直方向のピッチの略１／３以上、略２／３以下の多数のルーバーを設けたものである。
【０００７】
上記の構成によって、本発明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凝縮水が発生するが、この凝縮水はルーバー部の開口部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、前記コルゲートフィンの折り曲げの鉛直方向のピッチを２．０〜３．０ｍｍとし、前記コルゲートフィンの隣接する前記中間壁部のなすフィン角度を１０〜４０°としているので、霜が付着し、成長が進行しても、コルゲートフィンの空気流路が継続的に確保され、急速に閉塞されていくことがないため、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。
【０００８】
また、前記コルゲートフィンの前記中間壁部に設けた多数のルーバーは、角度を２０〜４０°、ピッチを前記コルゲートフィンの折り曲げの鉛直方向のピッチと概略等しくするか、あるいは、高さが１．０ｍｍ以上、前記コルゲートフィンの折り曲げの鉛直方向のピッチの略１／３以上、略２／３以下としているので、熱交換器に流入した空気は、前記コルゲートフィンの前記中間壁部に設けた多数のルーバーを素通りすることなく適切に通り抜けることができ、温度境界層前縁効果と、コルゲートフィンの表裏にわたる気流の混合攪拌効果とにより、伝熱性能が向上し、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増大させる効果を維持することができるものである。
【０００９】
【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３〜６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、これら偏平チューブ１の上端を連通接続する水平方向の上側ヘッダー１０と、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とが交互に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２の形状に特徴があるので、コルゲートフィン２の形状について詳しく説明する。
【００１０】
（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。
【００１１】
図１は、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２の要部拡大正面図で、図２は、図１のコルゲートフィン２の空気通過方向の拡大断面図である。図１および図２において、コルゲートフィン２の折り曲げの鉛直方向のピッチＰｆを２．０〜３．０ｍｍとし、隣接する中間壁部２２のなすフィン角度θ１を１０〜４０°とし、コルゲートフィン２の中間壁部２２に多数のルーバー２ａを設け、ルーバー２ａの角度θ２を２０〜４０°とし、ルーバー２ａのピッチＬ３がコルゲートフィン２の折り曲げの鉛直方向のピッチＰｆと概略等しく形成されている。
【００１２】
上記の構成において、本実施の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凝縮水が発生するが、この凝縮水はルーバー２ａの開口部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フィン表面に着霜していくが、コルゲートフィン２の折り曲げの鉛直方向のピッチＰｆを２．０〜３．０ｍｍとし、コルゲートフィン２の隣接する中間壁部２２のなすフィン角度θ１を１０〜４０°としているので、霜が付着し、成長が進行しても、コルゲートフィン２の空気流路が継続的に確保され、急速に閉塞されていくことがないため、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、コルゲートフィン２の中間壁部２２に設けた多数のルーバー２ａは、角度θ２を２０〜４０°、ピッチＬ３をコルゲートフィン２の折り曲げの鉛直方向のピッチＰｆと概略等しくしているので、熱交換器に流入した空気は、コルゲートフィン２の中間壁部２２に設けた多数のルーバー２ａを素通りすることなく適切に通り抜けることができ、温度境界層前縁効果と、コルゲートフィン２の表裏にわたる気流の混合攪拌効果とにより、伝熱性能が向上し、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増大させる効果を維持することができるものである。
【００１３】
（実施の形態２）
実施の形態２を、実施の形態１と同様に、図１と図２を用いて説明する。
【００１４】
図１および図２において、コルゲートフィン２の折り曲げの鉛直方向のピッチＰｆを２．０〜３．０ｍｍとし、隣接する中間壁部２２のなすフィン角度θ１を１０〜４０°とし、コルゲートフィン２の中間壁部２２に多数のルーバー２ａを設ける。ルーバー２ａの高さは１．０ｍｍ以上、かつコルゲートフィン２の折り曲げの鉛直方向のピッチＰｆの略１／３以上、略２／３以下となるよう形成されている。
【００１５】
上記の構成において、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凝縮水が発生するが、この凝縮水はルーバー２ａの開口部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。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フィン表面に着霜していくが、コルゲートフィン２の折り曲げの鉛直方向のピッチＰｆを２．０〜３．０ｍｍとし、コルゲートフィン２の隣接する中間壁部２２のなすフィン角度θ１を１０〜４０°としているので、霜が付着し、成長が進行しても、コルゲートフィン２の空気流路が継続的に確保され、急速に閉塞されていくことがないため、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、コルゲートフィン２の中間壁部２２に設けた多数のルーバー２ａは、高さを１．０ｍｍ以上、コルゲートフィン２の折り曲げの鉛直方向のピッチＰｆの略１／３以上、略２／３以下としているので、熱交換器に流入した空気は、コルゲートフィン２の中間壁部２２に設けた多数のルーバー２ａを素通りすることなく適切に通り抜けることができ、温度境界層前縁効果と、コルゲートフィン２の表裏にわたる気流の混合攪拌効果とにより、伝熱性能が向上し、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増大させる効果を維持することができるものである。
【００１６】
なお、上記各実施の形態では偏平チューブを用いているため、管の肉厚が同等でも、管径が小さいため、耐圧が大きくなり、特に圧力の高い二酸化炭素冷媒を用いる時に、上記各実施の形態の熱交換器が有効である。
【００１７】
また、偏平チューブの管内容積が小さいため、冷媒量を減らすことができ、可燃性冷媒であるＨＣ冷媒等を用いる時、上記各実施の形態の熱交換器が有効である。
【００１８】
【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、コルゲートフィンの折り曲げの鉛直方向のピッチを２．０〜３．０ｍｍとし、隣接する前記中間壁部のなすフィン角度を１０〜４０°とし、前記コルゲートフィンの前記中間壁部に、角度が２０〜４０°で、ピッチが前記コルゲートフィンの折り曲げの鉛直方向のピッチと概略等しい多数のルーバー、あるいは、高さが１．０ｍｍ以上、かつ前記コルゲートフィンの折り曲げの鉛直方向のピッチの略１／３以上、略２／３以下の多数のルーバーを設けたもので、この構成によれば、本発明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凝縮水が発生するが、この凝縮水はルーバー部の開口部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、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、前記コルゲートフィンの折り曲げの鉛直方向のピッチを２．０〜３．０ｍｍとし、前記コルゲートフィンの隣接する前記中間壁部のなすフィン角度を１０〜４０°としているので、霜が付着し、成長が進行しても、コルゲートフィンの空気流路が充分確保され、急速に閉塞されていくことがないため、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、また、前記コルゲートフィンの前記中間壁部に設けた多数のルーバーは、角度を２０〜４０°、ピッチを前記コルゲートフィンの折り曲げの鉛直方向のピッチと概略等しくするか、あるいは、高さが１．０ｍｍ以上、かつ前記コルゲートフィンの折り曲げの鉛直方向のピッチの略１／３以上、略２／３以下としているので、熱交換器に流入した空気は、前記コルゲートフィンの前記中間壁部に設けた多数のルーバーを素通りすることなく適切に通り抜けることができ、温度境界層前縁効果と、前記コルゲートフィンの表裏にわたる気流の混合攪拌効果とにより伝熱性能が向上し、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増大させる効果を維持することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１および第２の実施形態を示す熱交換器のコルゲートフィンの拡大正面図
【図２】本発明の第１および第２の実施形態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
【図３】従来の熱交換器のコルゲートフィンの拡大正面図
【図４】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
【図５】一般に用いられる基本構成を有する熱交換器の正面図
【図６】図５に示した熱交換器の側面図
【符号の説明】
１  偏平チューブ
２  コルゲートフィン
２ａ  ルーバー
１０  上側ヘッダー
１１  下側ヘッダー
２１  コルゲートフィンの頂部
２２  コルゲートフィンの中間壁部
【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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