(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに間隔をあけて積層された複数の平板状のフィンと、
前記フィンを積層方向に貫通して設けられ、内部を冷媒が流動するように形成して千鳥状に配置された複数の伝熱管と、
を備え、
前記フィンおよび前記伝熱管に向かって空気を送風し、前記冷媒と熱交換させるようにした熱交換器において、
前記フィンの前記送風方向上流側の端縁部であって、隣接する二つの前記伝熱管から等距離となる各位置には、当該送風方向上流側に向かって拡開する切欠部を設け、当該各切欠部の形状を当該フィンの長手方向に沿って同一に形成し、
前記切欠部は、送風方向下流側の端部が送風方向最上流側に配置された伝熱管の送風方向最下流部よりも下流側に位置していることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
互いに間隔をあけて積層された複数の平板状のフィンと、
前記フィンを積層方向に貫通して設けられ、内部を冷媒が流動するように形成された複数の伝熱管と、
を備え、
前記フィンおよび前記伝熱管に向かって空気を送風し、前記冷媒と熱交換させるようにした熱交換器において、
前記フィンの前記送風方向上流側の端縁部であって、隣接する二つの前記伝熱管から等距離となる各位置には、当該送風方向上流側に向かって拡開する切欠部を設け、通風抵抗分布に応じて当該各切欠部の形状を当該フィンの長手方向に沿って異なるように形成したことを特徴とする熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、空気と熱交換媒体である冷媒との間で熱交換を行う熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、たとえば特開昭５８−１６０７９７号公報に開示された従来の熱交換器の要部を示す斜視図である。図５に示すように、熱交換器は、所定の間隔で積層された平板状のフィン１１と、このフィン１１を貫通する伝熱管１２とで構成されている。フィン１１の開放端部には、たとえば鋸歯状に切り欠いた切り込み１３が設けられている。
【０００３】
このようにフィン１１に切り込み１３を設けたことにより、熱交換媒体流（図中の矢印で示す）の境界層が未発達な段階にある前部開放端部における伝熱が増進するとともに、熱交換媒体流が切り込み１３を通過する際に乱され、フィン１１の表裏面での伝熱が促進されるので、熱交換器の熱効率が向上する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、フィン１１に切り込み１３を備えた従来の熱交換器は、通風抵抗が増加するので、熱交換能力の増加のためには、送風機動力が増加し、騒音が増大するという課題があった。
【０００５】
また、従来の熱交換器では、フィン１１の積層方向に一様な形状抵抗を持つため、送風機の吸気側あるいは吐出側に著しい偏流が生じ、送風機効率、騒音特性を著しく低下させることが多いという課題があった。
【０００６】
この発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、通風流量を大幅に増加させることなく十分な熱交換量が得られる通風抵抗の小さな熱交換器を提供することを目的とする。
【０００７】
また、この発明は、熱交換器の通風抵抗に任意の分布を与えることにより送風機能力を改善でき、高効率、低騒音な熱交換器を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明にかかる熱交換器は、互いに間隔をあけて積層された複数の平板状のフィンと、前記フィンを積層方向に貫通して設けられ、内部を冷媒が流動するように形成して千鳥状に配置された複数の伝熱管とを備え、前記フィンおよび前記伝熱管に向かって空気を送風し、前記冷媒と熱交換させるようにした熱交換器において、前記フィンの前記送風方向上流側の端縁部であって、隣接する二つの前記伝熱管から等距離となる各位置には、当該送風方向上流側に向かって拡開する切欠部を設け、当該各切欠部の形状を当該フィンの長手方向に沿って同一に形成し、前記切欠部は、送風方向下流側の端部が送風方向最上流側に配置された伝熱管の送風方向最下流部よりも下流側に位置していることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、流入する空気の流れは、切欠部により転向、減速し、これにより摩擦損失が低下して通風抵抗を低減することができる。特に、切欠部を、フィンの送風方向上流側の端縁部であって、隣接する二つの伝熱管から等距離となる各位置に設けることで、当該伝熱管から最も離れた、伝熱特性の低いフィン部分を切り欠くことになり、フィンの有効な伝熱面積の減少を極力抑えることができる。さらに、熱交換媒体である空気の流れが切欠部に偏り、伝熱管への衝突損失が小さくなるため、通風抵抗が大幅に減少する。
【００１０】
一方、最も伝熱特性の優れたフィンの前縁部では、熱交換媒体である空気の速度が低下することによる伝熱特性の低下と、切欠部を設けたことによるフィンの前縁面積の増加とから、同一風量での伝熱量は保持される。さらに、同一動力で送風機を運転した場合、通風抵抗の低下により風量が増大するので、伝熱量が増大する。
【００１１】
また、送風機の羽根車と上記熱交換器が近接して設置された場合、切欠部によって、翼通過による圧力変動の相関面積を減少させることができ、騒音を低減することができる。
【００１２】
つぎの発明にかかる熱交換器は、互いに間隔をあけて積層された複数の平板状のフィンと、前記フィンを積層方向に貫通して設けられ、内部を冷媒が流動するように形成された複数の伝熱管とを備え、前記フィンおよび前記伝熱管に向かって空気を送風し、前記冷媒と熱交換させるようにした熱交換器において、前記フィンの前記送風方向上流側の端縁部であって、隣接する二つの前記伝熱管から等距離となる各位置には、当該送風方向上流側に向かって拡開する切欠部を設け、通風抵抗分布に応じて当該各切欠部の形状を当該フィンの長手方向に沿って異なるように形成したことを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、流入する空気の流れは、切欠部により転向、減速し、これにより摩擦損失が低下して通風抵抗を低減することができる。特に、切欠部を、フィンの送風方向上流側の端縁部であって、隣接する二つの伝熱管から等距離となる各位置に設けることで、当該伝熱管から最も離れた、伝熱特性の低いフィン部分を切り欠くことになり、フィンの伝熱面積の減少を極力抑えることができる。
【００１４】
さらに、熱交換媒体である空気の流れが切欠部に偏ることとなるが、この偏り分布を、形状の異なる切欠部の切り込み量によって任意に設定できるので、伝熱管への衝突損失を小さくでき、通風抵抗を大幅に減少させることができる。
【００１５】
一方、最も伝熱特性の優れたフィンの前縁部では、熱交換媒体である空気の速度が低下することによる伝熱特性の低下と、切欠部を設けたことによるフィンの前縁面積の増加とから、同一風量での伝熱量は保持される。さらに、同一動力で送風機を運転した場合、通風抵抗の低下により風量が増大するので、伝熱量が増大する。
【００１６】
また、送風機の羽根車と上記熱交換器が近接して設置された場合、切欠部によって、翼通過による圧力変動の相関面積を減少させることができ、騒音を低減することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる熱交換器の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１８】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１である熱交換器の構成を示す平面図である。図１に示すように、平板状のフィン１は、互いに間隔をあけて複数積層されている。伝熱管２は、フィン１を積層方向に貫通して設けられ、内部を冷媒が流動するように形成されている。図中の矢印は、図示しない送風機によってフィン１および伝熱管２に向かって送風される空気流であり、熱交換器は、この空気と上記冷媒とを熱交換させるように構成されている。
【００１９】
切欠部３は、フィン１の上記送風方向上流側の端縁部であって、隣接する二つの伝熱管２から等距離となる各位置に、当該送風方向上流側に向かって拡開するように、たとえば三角形状に形成され、フィン１の長手方向に沿って同一形状に形成されている。
【００２０】
熱交換器を以上のように構成したので、流入する空気の流れは、切欠部３により転向、減速し、これにより摩擦損失が低下して通風抵抗が低減する。特に、切欠部３を、フィン１の上記送風方向上流側の端縁部であって、隣接する二つの伝熱管２から等距離となる各位置に設けることで、当該伝熱管２から最も離れた、伝熱特性の低いフィン１部分を切り欠くことになり、フィン１の伝熱面積の減少を極力抑える。さらに、熱交換媒体である空気の流れが切欠部３に偏り、伝熱管２への衝突損失が小さくなるため、通風抵抗が大幅に減少する。
【００２１】
一方、最も伝熱特性の優れたフィン１の前縁部では、熱交換媒体である空気の速度が低下することによる伝熱特性の低下と、切欠部３を設けたことによるフィン１の前縁面積の増加とから、同一風量での伝熱量は保持される。さらに、同一動力で送風機を運転した場合、通風抵抗の低下により風量が増大するので、伝熱量が増大する。
【００２２】
また、送風機の羽根車と上記熱交換器が近接して設置された場合、切欠部３によって、翼通過による圧力変動の相関面積を減少させることができ、騒音を低減する。
【００２３】
以上のように、この実施の形態１にかかる熱交換器によれば、通風抵抗を低減することができ、また、伝熱性能の優れたフィン１の前縁部の面積が増加することにより、当該前縁部での風速低下による熱交換量の低下を相殺し、熱交換量の保持と通風抵抗の低減を両立させることができる。
【００２４】
また、この熱交換器は、複数の切欠部３の形状がすべて等しいフィン１を備えたので、様々な機種に共通化した熱交換器として利用でき、製造コストを削減できる。
【００２５】
さらに、送風機の羽根車と上記熱交換器が近接して設置された場合、切欠部３によって、翼通過による圧力変動の相関面積を減少させることができ、騒音を低減することができる。
【００２６】
また、上記実施の形態１では、フィン１に直線による切り欠き形状として、三角形状の切欠部３を設けるものとして説明したが、これに限定されず、たとえば図２または図３に示すように、任意の曲線による切り欠き形状であってもよく、あるいは、直線と任意の曲線との組み合わせによる切り欠き形状であってもよく、上記実施の形態１で示した効果と同様の効果を期待できる。なお、図３に示すように、切欠部３の端部を曲線にて形成した場合には、機器の組み立て作業者の安全性が向上するという効果もある。ここで、図２および図３は、他の形状の切欠部を備えた熱交換器の構成を示す平面図である。
【００２７】
実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２である熱交換器の構成を示す平面図である。なお、以下の説明において、すでに説明した部材と同一もしくは相当する部材には、同一の符号を付して重複説明を省略または簡略化する。
【００２８】
同図に示すように、フィン１に設けられた切欠部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、フィン１の上記送風方向上流側の端縁部であって、隣接する二つの伝熱管２から等距離となる各位置に、当該送風方向上流側に向かって拡開するように、たとえば三角形状に形成され、通風抵抗分布に応じてフィン１の長手方向に沿って異なる形状をなしている。
【００２９】
熱交換器を以上のように構成したので、流入する空気の流れは、切欠部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄにより転向、減速し、これにより摩擦損失が低下して通風抵抗が低減する。特に、切欠部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを、フィン１の上記送風方向上流側の端縁部であって、隣接する二つの伝熱管２から等距離となる各位置に設けることで、当該伝熱管２から最も離れた、伝熱特性の低いフィン１部分を切り欠くことになり、フィン１の伝熱面積の減少を極力抑える。
【００３０】
さらに、熱交換媒体である空気の流れが切欠部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに偏ることとなるが、この偏り分布を、切欠部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの切り込み量（あるいは切り込み形状）によって任意に設定できるので、伝熱管２への衝突損失を小さくでき、通風抵抗を大幅に減少させることができる。
【００３１】
一方、最も伝熱特性の優れたフィン１の前縁部では、熱交換媒体である空気の速度が低下することによる伝熱特性の低下と、切欠部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを設けたことによるフィン１の前縁面積の増加とから、同一風量での伝熱量は保持される。さらに、同一動力で送風機を運転した場合、通風抵抗の低下により風量が増大するので、伝熱量が増大する。
【００３２】
また、送風機の羽根車と上記熱交換器が近接して設置された場合、切欠部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄによって、翼通過による圧力変動の相関面積を減少させることができ、騒音を低減する。
【００３３】
以上のように、この実施の形態２にかかる熱交換器によれば、送風機の運転に適した通風抵抗の設定が可能となり、高効率、低騒音な熱交換器を提供することができる。
【００３４】
なお、上記実施の形態２では、フィン１に直線による切り欠き形状として、三角形状の切欠部３を設けるものとして説明したが、これに限定されず、任意の曲線あるいは直線と任意の曲線との組み合わせによる切り欠き形状であってもよく、上記実施の形態２と同様の効果を期待できる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、互いに間隔をあけて積層された複数の平板状のフィンと、前記フィンを積層方向に貫通して設けられ、内部を冷媒が流動するように形成された複数の伝熱管とを備え、前記フィンおよび前記伝熱管に向かって空気を送風し、前記冷媒と熱交換させるようにした熱交換器において、前記フィンの前記送風方向上流側の端縁部であって、隣接する二つの前記伝熱管から等距離となる各位置には、当該送風方向上流側に向かって拡開する切欠部を設け、当該各切欠部の形状を当該フィンの長手方向に沿って同一に形成したので、通風抵抗を低減することができ、また、伝熱性能の優れたフィンの前縁部の面積が増加することにより、当該前縁部での風速低下による熱交換量の低下を相殺し、熱交換量の保持と通風抵抗の低減を両立させることができる。また、この熱交換器は、複数の切欠部の形状がすべて等しいフィンを備えたので、様々な機種に共通化した熱交換器として利用でき、製造コストを削減できる。さらに、送風機の羽根車と熱交換器が近接して設置された場合、切欠部によって、翼通過による圧力変動の相関面積を減少させることができ、騒音を低減することができる。
【００３６】
つぎの発明によれば、互いに間隔をあけて積層された複数の平板状のフィンと、前記フィンを積層方向に貫通して設けられ、内部を冷媒が流動するように形成された複数の伝熱管とを備え、前記フィンおよび前記伝熱管に向かって空気を送風し、前記冷媒と熱交換させるようにした熱交換器において、前記フィンの前記送風方向上流側の端縁部であって、隣接する二つの前記伝熱管から等距離となる各位置には、当該送風方向上流側に向かって拡開する切欠部を設け、通風抵抗分布に応じて当該各切欠部の形状を当該フィンの長手方向に沿って異なるように形成したので、送風機の運転に適した通風抵抗の設定が可能となり、高効率、低騒音な熱交換器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１である熱交換器の構成を示す平面図である。
【図２】  他の形状の切欠部を備えた熱交換器の構成を示す平面図である。
【図３】  他の形状の切欠部を備えた熱交換器の構成を示す平面図である。
【図４】  この発明の実施の形態２である熱交換器の構成を示す平面図である。
【図５】  従来の熱交換器の要部を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  フィン、２  伝熱管、３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ  切欠部。
【図１】
0003910475.tif 000002
【図２】
0003910475.tif 000003
【図３】
0003910475.tif 000004
【図４】
0003910475.tif 000005
【図５】
0003910475.tif 000006