(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍サイクル装置において少なくとも蒸発器として機能する熱交換器であって、
側面を対向させて並列に並べられた複数の第１の扁平管を備える第１の熱交換部と、
側面を対向させて並列に並べられた複数の第２の扁平管を備える第２の熱交換部と、を備え、
前記第１の熱交換部と前記第２の熱交換部とは、
前記複数の第１の扁平管の並列する方向に対し垂直である通風方向に沿って直列に並べられ、
前記第２の熱交換部は、
冷凍サイクル装置において前記第１の熱交換部が蒸発器として機能する場合に、蒸発器として機能し、
前記複数の第２の扁平管の管軸方向は、
前記通風方向から見た時に前記複数の第１の扁平管の管軸方向に対し交差する、熱交換器。
【請求項２】
前記第１の熱交換部は、
前記複数の第１の扁平管の断面形状の長手方向の端部から延設されたフィンを備え、
前記フィンは、
板状であり、板面を前記複数の第１の扁平管の管軸に沿って設置されている、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記第１の熱交換部は、
板状部材で構成されたクロスフィンを備え、
前記クロスフィンの板面は、
前記複数の第１の扁平管の管軸方向に交差するように設置されている、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記第１の熱交換部は、
前記複数の第１の扁平管の間にコルゲートフィンを備える、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記複数の第１の扁平管は、
前記通風方向に見た時に管軸が重力方向に向き、
前記複数の第２の扁平管は、
前記通風方向に見た時に管軸が水平方向に向いている、請求項１〜４の何れか１項に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記第２の熱交換部は、
板状部材で構成された第２のクロスフィンを備え、
前記第２のクロスフィンの板面は、
前記複数の第２の扁平管の管軸方向に交差するように設置されている、請求項１〜５の何れか１項に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記複数の第１の扁平管の間の距離Ｐ１は、
前記第２の熱交換部に設けられた前記第２のクロスフィンの間の距離Ｐ２よりも大きい、請求項６に記載の熱交換器。
【請求項８】
側面を対向させて並列に並べられた複数の第１の扁平管を備える第１の熱交換部と、
側面を対向させて並列に並べられた複数の第２の扁平管を備える第２の熱交換部と、を備え、
前記第１の熱交換部と前記第２の熱交換部とは、
前記複数の第１の扁平管の並列する方向に対し垂直である通風方向に沿って直列に並べられ、
前記複数の第２の扁平管の管軸方向は、
前記通風方向から見た時に前記複数の第１の扁平管の管軸方向に対し交差し、
前記複数の第１の扁平管の間の距離Ｐ１は、
前記第２の熱交換部に設けられた第２のクロスフィンの間の距離Ｐ２よりも大きい、熱交換器。
【請求項９】
前記複数の第１の扁平管の間の距離Ｐ１は、
前記複数の第２の扁平管の間の距離Ｐ３よりも小さい、請求項１〜８の何れか１項に記載の熱交換器。
【請求項１０】
側面を対向させて並列に並べられた複数の第１の扁平管を備える第１の熱交換部と、
側面を対向させて並列に並べられた複数の第２の扁平管を備える第２の熱交換部と、を備え、
前記第１の熱交換部と前記第２の熱交換部とは、
前記複数の第１の扁平管の並列する方向に対し垂直である通風方向に沿って直列に並べられ、
前記複数の第２の扁平管の管軸方向は、
前記通風方向から見た時に前記複数の第１の扁平管の管軸方向に対し交差し、
前記複数の第１の扁平管の間の距離Ｐ１は、
前記複数の第２の扁平管の間の距離Ｐ３よりも小さい、熱交換器。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れか１項に記載の熱交換器と、
前記熱交換器に空気を送る送風ファンと、を備え、
前記熱交換器は、
前記第１の熱交換部が風上側に向けて設置され、
前記第１の熱交換部は、
管軸が水平方向以外を向いている、熱交換器ユニット。
【請求項１２】
請求項１１に記載の熱交換器ユニットを備える、冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器、熱交換器を備えた熱交換器ユニット、及び熱交換器ユニットを備える冷凍サイクル装置に関し、特に伝熱管の配置構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の熱交換器において熱交換性能を向上させるために、断面が扁平多穴形状の伝熱管である扁平管を備えた熱交換器が知られている。このような熱交換器として、管軸方向を水平方向と一致させて複数の扁平管を配置した熱交換器がある。この熱交換器は、扁平管及び扁平管に設置されたフィンの表面に付着した結露水や、霜の融解水を排出し易くするために、扁平管の断面の長手方向を重力方向に傾斜させている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１８７３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に示されている熱交換器は、扁平管の断面の長手方向を重力方向に傾斜させているものの、重力方向に排水するにあたり抵抗となる扁平管が存在したままである。従って、水が重力の影響を受けて扁平管の傾斜面を迅速に移動し、扁平管を離脱して下方に落下しても、下段の扁平管に到達したときに再度減速してしまう。よって、熱交換器が多数の扁平管を配列して構成される場合は、いずれかの扁平管の表面で水が滞留し、扁平管の間の風路を閉塞するという課題があった。また、熱交換器が低外気条件で用いられる場合は、滞留した水が凍結し、それを起点として凍結部が拡大してしまうという課題があった。【０００５】
さらに、特許文献１に示されている熱交換器は、通過する空気の流れの上流側と下流側とで扁平管を傾斜させる向きを反転させている。そのため、熱交換器を流れる空気は、扁平管により抵抗を受ける。従って、熱交換器を通過する空気の量が低下し、熱交換器の熱交換性能が低下してしまうという課題があった。【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためのものであり、熱交換性能を向上させ、かつ排水性能及び着霜に対する耐力が向上した熱交換器、熱交換器ユニット、及び冷凍サイクル装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る熱交換器は、冷凍サイクル装置において少なくとも蒸発器として機能する熱交換器であって、側面を対向させて並列に並べられた複数の第１の扁平管を備える第１の熱交換部と、側面を対向させて並列に並べられた複数の第２の扁平管を備える第２の熱交換部と、を備え、前記第１の熱交換部と前記第２の熱交換部とは、前記複数の第１の扁平管の並列する方向に対し垂直である通風方向に沿って直列に並べられ、前記第２の熱交換部は、冷凍サイクル装置において前記第１の熱交換部が蒸発器として機能する場合に、蒸発器として機能し、前記複数の第２の扁平管の管軸方向は、前記通風方向から見た時に前記複数の第１の扁平管の管軸方向に対し交差する。
【０００８】
本発明に係る熱交換器ユニットは、上記の熱交換器と、前記熱交換器に空気を送る送風ファンと、を備え、前記熱交換器は、前記第１の熱交換部が風上側に向けて設置され、前記第１の熱交換部は、管軸が水平方向以外を向いている。【０００９】
本発明に係る冷凍サイクル装置は、上記の熱交換器ユニットを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、第１の熱交換部と第２の熱交換部との扁平管の管軸が交差する方向に向けられており、第１の熱交換部及び第２の熱交換部の少なくとも一方は、重力方向に管軸が傾斜するように配置することができる。そのため、従来の水平方向に管軸を向けた扁平管のみを備える熱交換器と比較して扁平管に付着した水が滞留しにくい。特に、熱交換器ユニットにおいて、第１の熱交換部及び第２の熱交換部の少なくとも一方の管軸を重力方向に傾斜させて配置することにより熱交換器の水の排出性を向上させることができる。また、熱交換器ユニットにおいて、第１の熱交換部の管軸を重力方向に傾斜させて配置させ、さらに第１の熱交換部を風上側に位置するように熱交換器を配置することにより、着霜の多い風上側に位置する第１の熱交換部において着霜及び結露により扁平管に付着した水分が下方に排出されやすい。そのため、熱交換器、熱交換器ユニット、及び冷凍サイクル装置は、熱交換性能を向上させつつ、着霜耐力及び排水性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１による熱交換器を示す斜視図である。
【図２】実施の形態１に係る熱交換器が適用された冷凍サイクル装置の説明図である。
【図３】図１の熱交換部の水平方向の断面構造を示す説明図である。
【図４】図１の熱交換部の上下方向の断面構造を示す説明図である。
【図５】実施の形態１に係る熱交換器の比較例の熱交換器の断面構造を示す説明図である。
【図６】実施の形態１に係る熱交換器の断面構造を示す説明図である。
【図７】実施の形態１に係る熱交換器の水平方向の断面構造と、通風方向の各位置における空気温度、熱交換器温度、及び着霜量の相関を示した説明図である。
【図８】実施の形態２に係る熱交換器の斜視図である。
【図９】図８の熱交換部の水平方向の断面構造を示す説明図である。
【図１０】図８の熱交換部の上下方向の断面構造を示す説明図である。
【図１１】実施の形態３に係る熱交換器の水平方向の断面構造を示す説明図である。
【図１２】実施の形態４に係る熱交換器の上下方向の断面構造を示す説明図である。
【図１３】実施の形態５に係る熱交換器を第１の熱交換部側から見た正面図である。
【図１４】実施の形態６に係る熱交換器の水平方向の断面構造を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、熱交換器及び熱交換器ユニットの実施の形態について説明する。なお、図面の形態は一例であり、本発明を限定するものではない。また、各図において同一の符号を付したものは、同一のまたはこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。さらに、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１による熱交換器１００を示す斜視図である。図２は、実施の形態１に係る熱交換器１００が適用された冷凍サイクル装置１の説明図である。図１に示された熱交換器１００は、空気調和装置又は冷蔵庫等の冷凍サイクル装置１に搭載されるものである。冷凍サイクル装置１は、圧縮機３、四方弁４、室外熱交換器５、膨張装置６、及び室内熱交換器７を冷媒配管９０により接続し、冷媒回路を構成したものである。例えば冷凍サイクル装置１が空気調和装置である場合には、冷媒配管９０内には冷媒が流通し、四方弁４により冷媒の流れを切り換えることにより、暖房運転と冷凍運転とを切り換えることができる。
【００１４】
室外機８に搭載された室外熱交換器５及び室内機９に搭載された室内熱交換器７は、近傍に送風ファン２を備える。室外機８において送風ファン２は、室外熱交換器５に外気を送り込み、外気と冷媒との間で熱交換を行う。また、室内機９において送風ファン２は、室内熱交換器７に室内の空気を送り込み、室内の空気と冷媒との間で熱交換を行い、室内の空気の温度を調和する。また、熱交換器１００は、冷凍サイクル装置１において室外機８に搭載された室外熱交換器５及び室内機９に搭載された室内熱交換器７として用いることができ、凝縮器又は蒸発器として機能する。なお、熱交換器１００が搭載された室外機８及び室内機９などの機器を、特に熱交換器ユニットと呼ぶ。
【００１５】
図１に示される熱交換器１００は、２つの熱交換部１０、２０を備える。熱交換部１０、２０は、熱交換器１００の通風方向に対し直列に配置されており、風上側に位置する熱交換部を第１の熱交換部１０と呼び、風下側に位置する熱交換部を第２の熱交換部２０と呼ぶ。
【００１６】
熱交換部１０は、一方の端部において下端ヘッダ５０と接続され、他方の端部において上端ヘッダ６０と接続されている。下端ヘッダ５０及び上端ヘッダ６０は、図２に示される冷凍サイクル装置１を構成する各機器を接続する冷媒配管９０に接続される。例えば、上端ヘッダ６０に冷媒が流入し、上端ヘッダ６０から熱交換部１０を構成する各扁平管３０に冷媒が分配され、各扁平管３０を経た冷媒が再び下端ヘッダ５０にて集合され、冷媒配管９０に流出する。なお、第１の熱交換部１０の扁平管３０を第１の扁平管３０と呼ぶ場合がある。
【００１７】
第２の熱交換部２０は、一方の端部において左端ヘッダ７０と接続され、他方の端部において右端ヘッダ８０と接続されている。左端ヘッダ７０及び右端ヘッダ８０は、図２に示される冷凍サイクル装置１を構成する各機器を接続する冷媒配管９０に接続される。例えば、右端ヘッダ８０に冷媒が流入し、右端ヘッダ８０から第２の熱交換部２０を構成する各扁平管４０に冷媒が分配され、各扁平管４０を経た冷媒が再び左端ヘッダ７０にて集合され、冷媒配管９０に流出する。なお、第２の熱交換部２０の扁平管４０を第２の扁平管４０と呼ぶ場合がある。
【００１８】
図３は、図１の熱交換部１０、２０の水平方向の断面構造を示す説明図である。図３は、図１の平面Ａにおける断面を上方から見た図を示している。第１の熱交換部１０は、複数の扁平管３０を並列させて構成される。扁平管３０は、管軸が上下方向に向けられており、管軸に垂直な断面形状の長手方向を通風方向に沿わせて配置されている。通風方向とは、熱交換部１０、２０の扁平管３０、４０の並列方向に対し垂直な方向である。つまり、第１の熱交換部１０は、複数の扁平管３０の管軸を上下方向に向けて配置して構成される熱交換器を構成している。
【００１９】
なお、実施の形態１において、隣合った扁平管３０の管軸に垂直な断面形状の長手方向は、平行に並べられているが、この形態のみに限定されるものではない。例えば、隣合った２つの扁平管３０は、風上側の端部同士の間隔Ｗ１が風下側の端部同士の間隔Ｗ２よりも広くなるように配置しても良い。また、隣合った２つの扁平管３０は、間隔Ｗ１が間隔Ｗ２よりも狭くなるように配置しても良い。すなわち、扁平管３０は、側面を対向させて並列されていれば良い。
【００２０】
また、実施の形態１において、扁平管３０は、図３において矢印で表示される通風方向に沿って管軸に垂直な断面形状の長手方向が配置されているが、例えば通風方向に対し傾斜させて配置されていても良い。
【００２１】
扁平管３０の管軸方向の一端には下端ヘッダ５０が接続され、他端には上端ヘッダ６０が接続されている。下端ヘッダ５０と上端ヘッダ６０とは平行に配置されており、冷凍サイクル装置１を構成する室外機８のような熱交換器ユニットに搭載される際には、熱交換器１００は、上端ヘッダ６０が下端ヘッダ５０の上方に位置するように配置される。実施の形態１においては、熱交換器１００は、扁平管３０の管軸を重力方向に一致するように配置されている。しかし、扁平管３０の管軸方向はこの形態に限定されるものではなく、下端ヘッダ５０が上端ヘッダ６０の下方に位置していれば良い。例えば、熱交換器ユニットにおいて、熱交換器１００を扁平管３０の管軸が重力方向に対し斜めになるように配置しても良い。
【００２２】
図４は、図１の熱交換部１０、２０の上下方向の断面構造を示す説明図である。図４は、図１の平面Ｂにおける断面を右方向から見た図を示している。第２の熱交換部２０は、複数の扁平管４０を並列に並べて構成されている。扁平管４０は、管軸が水平方向に向けられており、管軸に垂直な断面形状の長手方向を通風方向に沿わせて配置されている。つまり、第２の熱交換部２０は、複数の扁平管４０の管軸を水平方向に向けて配置して構成される熱交換器を構成している。
【００２３】
第１の熱交換部１０の扁平管３０の管軸が向く方向と、第２の熱交換部２０の扁平管４０の管軸が向く方向とは、交差するように構成されている。実施の形態１においては、通風方向から熱交換器１００を見た時に扁平管３０と扁平管４０とは、直交して管軸が配置されているが、その他の角度で交差していても良い。これにより、熱交換器１００は、熱交換器ユニット内において、第１の熱交換部１０及び第２の熱交換部２０の少なくとも一方が、管軸を重力方向に傾斜するように配置される。そのため、従来の水平方向に扁平管の管軸方向を向けた熱交換器と比較して実施の形態１に係る熱交換器１００は、水の排出性が向上している。
【００２４】
図４に示されているように、第２の熱交換部２０は、扁平管４０に複数のクロスフィン４１が平行に並列して設けられている。クロスフィン４１は、板状部材で構成されており、板面が扁平管４０の管軸方向に交差するように設置されている。実施の形態１においては、クロスフィン４１は、通風方向に平行に取り付けられており、等間隔に配置されているが、クロスフィン４１の板面の角度及び間隔は適宜変更することができる。また、クロスフィン４１は、板面に穴、切り起し、又は凹凸形状が施してあっても良い。
【００２５】
第２の熱交換部２０を構成するクロスフィン４１は、熱伝導性を持つ板状の金属材料で構成されている。クロスフィン４１は、板状部材の幅方向の一方の端部から切り欠き４２を設け、その切り欠き４２に扁平管４０が挿入される。クロスフィン４１を構成する材料は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、銅、又は銅合金が用いられている。
【００２６】
第１の熱交換部１０を構成する扁平管３０及び第２の熱交換部２０を構成する扁平管４０は、管軸に垂直な断面形状が長軸及び短軸を持つ扁平形状で、内部に冷媒が流通する冷媒流路が複数設けられている。複数の冷媒流路は、扁平管３０、４０の長手方向の一端部から他端部に向かって並んでいる。また、扁平管３０、４０は、熱伝導性を持つ金属材料で構成されている。扁平管３０、４０を構成する材料としては、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、銅、又は銅合金が用いられている。扁平管３０、４０は、加熱した材料をダイスの穴から押し出して図３又は図４に示される断面を成形する押し出し加工によって製造される。なお、扁平管３０、４０は、ダイスの穴から材料を引き抜いて図３又は図４に示される断面を成形する引き抜き加工によって製造されても良い。扁平管３０、４０の製造方法は、扁平管３０、４０の断面形状に応じ適宜選択することができる。
【００２７】
＜実施の形態１の効果＞
実施の形態１に係る熱交換器１００の効果について説明する。なお、実施の形態１に係る熱交換器１００における排水促進作用の理解を容易とするため、以下では、熱交換器１００が低温外気条件で蒸発器として運転する時の動作について説明する。その後、比較例の熱交換器１１００の構成について説明し、実施の形態１に係る熱交換器１００の排水促進作用を説明する。
【００２８】
なお、比較例を示す際、比較例の構成には、当該構成と対応する実施の形態１の構成の符号に「１０００」を加えた符号を付すものとする。例えば、比較例の熱交換器は、熱交換器１１００のように表示する。なお、比較例の熱交換器１１００において、実施の形態１に係る熱交換器１００と構成が共通するものは、共通の符号を付して説明する。
【００２９】
図５は、実施の形態１に係る熱交換器１００の比較例の熱交換器１１００の断面構造を示す説明図である。図５は、比較例の熱交換器１１００において、熱交換器１００の平面Ｂにおける断面構造に相当する部分を示している。
【００３０】
冷凍サイクル装置１を運転させたとき、熱交換器１００及び比較例の熱交換器１１００が蒸発器として動作する場合、扁平管３０、４０、１０３０、１０４０の冷媒流路には低温の冷媒が流通する。冷媒の温度が０℃以下の場合、熱交換器１００及び比較例の熱交換器１１００に送られた空気中の水分は、扁平管３０、４０、１０３０、１０４０の表面で霜となり付着する。このとき、冷凍サイクル装置１は、一般的に通常運転の後に除霜運転を行い扁平管３０、４０、１０３０、１０４０の表面に付着した霜を取り除く。除霜運転は、冷媒流路に高温の冷媒を流通させ、扁平管３０、４０、１０３０、１０４０に付着した霜を融解させる運転である。これにより、扁平管３０、４０、１０３０、１０４０の表面には霜の融解水が生じる。
【００３１】
比較例に示す熱交換器１１００が実施の形態１に係る熱交換器１００と異なる点は、風上側の熱交換部１０１０を構成する扁平管１０３０の軸方向が、水平方向を向いており、扁平管１０３０の管軸に垂直な断面形状の長手方向が重力方向に傾斜している点である。そのため、図５に示されるように、比較例の熱交換器１１００を凝縮器として運用した場合には、扁平管１０３０の管軸に垂直な断面形状の長手方向が重力方向に傾斜しているため、断面形状の長手方向が水平である場合と比較して結露水および融解水の排水性能に優れている。従って、熱交換器１１００は、扁平管１０３０の断面形状の長手方向が水平である場合と比較して着霜耐力及び熱交換性能において優れている。
【００３２】
しかし、熱交換器１１００は、重力方向に複数の扁平管１０３０が配置されているため、結露水および融解水は、上方に配置された扁平管１０３０から落下し、下方に配置された扁平管１０３０へ到達する。その後、結露水および融解水は、扁平管１０３０の断面形状の長手方向の端部を回り込み、扁平管１０３０の端部からの離脱という過程で熱交換部１０１０内を下方に移動する。扁平管１０３０は、重力方向に傾斜しているが、落下した水滴が表面に付着する度に水滴の移動速度を落としてしまう。また、水滴は、扁平管１０３０に付着すると減速するために扁平管１０３０から離脱できない場合があり、熱交換器１１００から排出されずに滞留する。熱交換部１０１０、１０２０に滞留した水滴は、図５に示されるように扁平管１０３０、１０４０の間の風路を閉塞し、氷結して除霜運転を妨げるおそれがある。つまり、熱交換器１１００は、冷凍サイクル装置１において凝縮器として運用した場合の排水性能及び着霜耐力が十分ではなく、熱交換性能も低下する。
【００３３】
図６は、実施の形態１に係る熱交換器１００の断面構造を示す説明図である。図６を用いて、熱交換部１０、２０に発生した結露水及び着霜の融解水の移動について説明する。実施の形態１に係る熱交換器１００は、風上側の熱交換部１０を構成する扁平管３０の管軸が上下方向を向いている。よって、図６に示されるように、扁平管３０は、重力方向への抵抗体が存在せず、結露水及び融解水の滑落を止めることが無い。従って、扁平管３０の表面は、排水速度が速く、熱交換器１００内での水滴の滞留量も少なくなる。
【００３４】
図７は、実施の形態１に係る熱交換器１００の水平方向の断面構造と、通風方向の各位置における空気温度、熱交換器温度、及び着霜量の相関を示した説明図である。熱交換器１００への着霜は、熱交換器１００を通過する空気温度と熱交換器１００の温度との差が大きくなると発生しやすい。図７に示される様に、熱交換器１００は、風上側において空気温度と温度差が大きいため、風上側に位置する熱交換部１０において着霜量又は結露量が多くなる。風上側に配置されている第１の熱交換部１０は、扁平管３０の管軸が上下方向に向いており排水性能が高い。従って、熱交換部１０で支配的に発生する着霜及び結露に対し、排水促進効果を効率的に作用させることができる。その一方で、風下側に配置されている第２の熱交換部２０は、第１の熱交換部１０を通過し空気中の水分が減少した状態の空気が通るため、着霜及び結露が少なくなる。従って、第２の熱交換部２０は、第１の熱交換部１０と比較して、排水性能及び着霜耐力よりも熱交換性能を重視した構成にしても着霜及び結露による影響が少ない。
【００３５】
以上のように、実施の形態１に係る熱交換器１００は、風上側に第１の熱交換部１０を配置し、風下側に第２の熱交換部２０を配置することにより、排水性能と着霜耐力とを向上させながら、熱交換性能も確保することができる構成になっている。
【００３６】
実施の形態２．
実施の形態２に係る熱交換器２００は、実施の形態１に係る熱交換器１００に対し、第１の熱交換部１０の構成を変更したものである。実施の形態２に係る熱交換器２００においては、実施の形態１に対する変更点を中心に説明する。実施の形態２に係る熱交換器２００の各部については、各図面において同一の機能を有するものは実施の形態１の説明で使用した図面と同一の符号を付して表示するものとする。
【００３７】
図８は、実施の形態２に係る熱交換器２００の斜視図である。図８に示される熱交換器２００は、２つの熱交換部２１０、２０を備える。熱交換部２１０、２０は、熱交換器２００の通風方向に対し直列に配置されており、風上側に位置する熱交換部を第１の熱交換部２１０と呼び、風下側に位置する熱交換部を第２の熱交換部２０と呼ぶ。なお、実施の形態２に係る熱交換器２００の第２の熱交換部２０は、実施の形態１と同じ構成である。
【００３８】
実施の形態２に係る熱交換器２００は、熱交換部２１０の構造が実施の形態１に係る熱交換器１００と異なっている。熱交換部２１０は、扁平管３０にフィン３１、３２が設けられている。
【００３９】
図９は、図８の熱交換部２１０、２０の水平方向の断面構造を示す説明図である。図１０は、図８の熱交換部１０、２０の上下方向の断面構造を示す説明図である。図９は、図８の平面Ａにおける断面を上方から見た図を示しており、図１０は、図８の平面Ｂにおける断面を右方向から見た図を示している。熱交換部２１０は、扁平管３０の管軸に垂直な断面形状の長手方向の端部からフィン３１、３２が延設されている。フィン３１、３２は、扁平管３０の管軸に対し直角方向であり扁平管３０の並列方向に対し交差する方向に向かって延設されている。フィン３１は、風上方向に向かって延設されている。フィン３２は、フィン３１と反対方向に向かって延設されている。なお、実施の形態２において、熱交換部２１０は、フィン３１のみが設けられていても良い。
【００４０】
フィン３１、３２は、熱伝導性を持つ金属材料で構成されている。フィン３１、３２は、扁平管３０に接合されても良いし、扁平管３０と一体で成形されていても良い。フィン３１、３２を構成する材料としては、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、銅、又は銅合金が用いられている。フィン３１、３２の厚さ寸法は、扁平管３０の短軸の厚さ寸法よりも小さくなっている。また、フィン３１、３２は、熱交換性能向上を目的に、切り起こし形状や、凹凸形状が形成されていても良い。
【００４１】
＜実施の形態２の効果＞
実施の形態２に係る熱交換器２００によれば、熱交換部２１０にフィン３１、３２を備えさせたことにより、扁平管３０からの伝熱面積を拡大し、熱交換性能を高めることができる。また、熱交換部２１０の風上側にフィン３１が設けられたことにより、局所熱交換性能の低い領域が風上側に設けられている。つまり、フィン３１の風上側の先端部分は、扁平管３０からの距離が遠いため、冷熱が伝達しにくい位置にあり、熱交換部２１０に流入する空気との温度差が扁平管３０と比較して小さい。よって、熱交換部２１０の風上側の前縁領域に集中して着霜するのを防ぐことができる。これにより、熱交換部２１０で空気が通過する風路が閉塞することがないため、熱交換器２００は、熱交換性能を向上させつつ、着霜耐力も向上させることができる。
【００４２】
実施の形態３．
実施の形態３に係る熱交換器３００は、実施の形態２に係る熱交換器２００に対し、第１の熱交換部１０の構成を変更したものである。実施の形態３に係る熱交換器３００においては、実施の形態２に対する変更点を中心に説明する。実施の形態３に係る熱交換器３００の各部については、各図面において同一の機能を有するものは実施の形態１及び実施の形態２の説明で使用した図面と同一の符号を付して表示するものとする。
【００４３】
図１１は、実施の形態３に係る熱交換器３００の水平方向の断面構造を示す説明図である。実施の形態３に係る熱交換器３００が実施の形態１および２と異なる点は、第１の熱交換部３１０の隣合う扁平管３３０の並列方向の距離をＰ１、第２の熱交換部２０の隣合うクロスフィン４１の並列方向の距離をＰ２とすれば、Ｐ１＞Ｐ２を満たすように構成されている点である。
【００４４】
＜実施の形態３の効果＞
実施の形態３に係る熱交換器３００によれば、風上側にある第１の熱交換部３１０を構成する扁平管３０同士の間の距離Ｐ１を、風下側の第２の熱交換部２０の隣合うクロスフィン４１の距離Ｐ２よりも大きくすることができる。これにより、複数の扁平管３３０の間に形成される風路を拡大することができ、熱交換器３００を蒸発器運用した場合に、着霜量が比較的多い第１の熱交換部３１０である着霜による風路の閉塞を抑制することができる。なお、例えば実施の形態１に係る第１の熱交換部１０は、通常Ｐ２＞Ｐ１に設定される。しかし、実施の形態３においては、第１の熱交換部３１０の扁平管３３０にフィン３１、３２が設けられており、フィン３１、３２が無い扁平管よりも比較的熱交換性能が高いため、Ｐ１＞Ｐ２にしても熱交換性能の低下を抑制できる。そして、風下側の第２の熱交換部２０を構成する隣合うクロスフィン４１の距離Ｐ２を小さくすることで、伝熱面積が拡大し、熱交換器３００の全体としての熱交換性能は向上する。以上により、実施の形態３に係る熱交換器３００は、熱交換性能と着霜耐力とを向上させることができる。
【００４５】
実施の形態４．
実施の形態４に係る熱交換器４００は、実施の形態２に係る熱交換器２００に対し、第１の熱交換部１０の構成を変更したものである。実施の形態４に係る熱交換器３００においては、実施の形態２に対する変更点を中心に説明する。実施の形態４に係る熱交換器４００の各部については、各図面において同一の機能を有するものは実施の形態１及び実施の形態２の説明で使用した図面と同一の符号を付して表示するものとする。
【００４６】
図１２は、実施の形態４に係る熱交換器４００の上下方向の断面構造を示す説明図である。実施の形態４に係る熱交換器４００は、第１の熱交換部４１０の隣合う扁平管４３０の並列方向の距離をＰ１とし、第２の熱交換部２０の隣合う扁平管４０の並列方向の距離をＰ３とすると、Ｐ３＞Ｐ１を満たすように構成されている。
【００４７】
＜実施の形態４の効果＞
実施の形態４に係る熱交換器４００は、第１の熱交換部４１０にフィン３１、３２が設けられており、フィン３１、３２が無い扁平管よりも比較的熱交換性能が高い。そのため、第１の熱交換部４１０の扁平管３３０の間の距離Ｐ１と第２の熱交換部２０の扁平管４０の間の距離Ｐ３との関係は、Ｐ３＞Ｐ１となるように設定することができる。第１の熱交換部４１０の扁平管３０の間の距離が狭いと着霜による風路の閉塞等が発生し易くなるが、第１の熱交換部１０は、フィン３１、３２が縦方向に延びており、排水されやすい構造であるため扁平管３０の間の距離Ｐ１が狭く設定されていても扁平管４３０の間の風路の閉塞を抑制することができる。
【００４８】
実施の形態５．
実施の形態５に係る熱交換器５００は、実施の形態１に係る熱交換器１００に対し、第１の熱交換部１０の構成を変更したものである。実施の形態５に係る熱交換器５００においては、実施の形態１に対する変更点を中心に説明する。実施の形態５に係る熱交換器５００の各部については、各図面において同一の機能を有するものは実施の形態１〜実施の形態４の説明で使用した図面と同一の符号を付して表示するものとする。
【００４９】
図１３は、実施の形態５に係る熱交換器５００を第１の熱交換部５１０側から見た正面図である。実施の形態５に係る熱交換器５００が実施の形態１に係る熱交換器１００と異なる点は、風上側の第１の熱交換部５１０を構成する複数の扁平管５３０の間隙に、コルゲートフィン５３１が配置されている点である。
【００５０】
コルゲートフィン５３１は、熱伝導性を持つ金属材料で構成されている。コルゲートフィン５３１は、隣り合う扁平管５３０に挟まれる形で配置され、コルゲートフィン５３１と扁平管５３０の間は、圧着、接着、金属接合等で固定されていれば良い。コルゲートフィン５３１を構成する材料としては、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、銅、又は銅合金が用いられている。また、コルゲートフィン５３１は、熱交換性能向上を目的に、切り起こし形状や、凹凸形状が形成されていても良い。
【００５１】
コルゲートフィン５３１の波形は、扁平管５３０の管軸方向に沿って並べられており、熱交換器５００に送り込まれた空気がコルゲートフィン５３１の波形の間を通過する様に構成されている。また、コルゲートフィン５３１は、空気が管軸方向と直角に扁平管５３０の間を抜けるように構成されている。つまり、コルゲートフィン５３１の同位相の波は、水平方向に沿って延設されていることになる。言い換えると、図１３に示されている視点において左右何れかの方向から見るとコルゲートフィン５３１の表面には、複数の凸条及び凹条が形成されているように見える。コルゲートフィン５３１は、穴及び切り欠きが設けられていても良く、穴及び切り欠きを伝って下方に着霜の融解水及び結露水を落下させることができる。
【００５２】
＜実施の形態５の効果＞
実施の形態５に係る熱交換器５００によれば、風上側の第１の熱交換部５１０にコルゲートフィン５３１を備えることで、第１の熱交換部５１０の伝熱面積が拡大し、熱交換性能を向上させることができる。また、第１の熱交換部５１０の隣合う扁平管５３０の間の距離Ｐ１は、第２の熱交換部２０の隣合う扁平管４０の間の距離をＰ３とすると、Ｐ３≧Ｐ１に設定することができる。実施の形態５に係る熱交換器５００は、第１の熱交換部５１０にコルゲートフィン５３１を採用することにより、伝熱面積が拡大しているために、扁平管５３０の距離を大きくすることができ、熱交換性能を向上させつつ、着霜耐力を向上させることができる。
【００５３】
実施の形態６．
実施の形態６に係る熱交換器６００は、実施の形態１に係る熱交換器１００に対し、フィン３１をクロスフィンに変更したものである。実施の形態６に係る熱交換器６００においては、実施の形態１に対する変更点を中心に説明する。実施の形態６に係る熱交換器６００の各部については、各図面において同一の機能を有するものは実施の形態１〜実施の形態５の説明で使用した図面と同一の符号を付して表示するものとする。
【００５４】
図１４は、実施の形態６に係る熱交換器６００の水平方向の断面構造を示す説明図である。熱交換器６００は、第１の熱交換部６１０の扁平管３０の管軸に直交するクロスフィン６３１を備える。クロスフィン６３１は、扁平管３０に複数平行に並列して設けられている。クロスフィン６３１は、板状部材で構成されており、板面が扁平管３０の管軸方向に交差するように設置されている。実施の形態６においては、クロスフィン６３１の板面は、通風方向に平行に取り付けられており、等間隔に配置されているが、クロスフィン６３１の板面の角度及び間隔は適宜変更することができる。また、クロスフィン６３１は、板面に穴、切り起し、又は凹凸形状が施してあっても良く、これらを設けることにより、排水性を高め、着霜の融解水及び結露水を下方に排出し易くすることができる。なお、実施の形態６の熱交換器６００においては、第２の熱交換部２０のクロスフィン４１を第２のクロスフィンと呼ぶ。
【００５５】
＜実施の形態６の効果＞
実施の形態６に係る熱交換器６００によれば、風上側の第１の熱交換部６１０にクロスフィン６３１を備えることで、第１の熱交換部６１０の伝熱面積が拡大し、熱交換性能を向上させることができる。また、第１の熱交換部６１０の扁平管３０の距離Ｐ１は、第２の熱交換部の扁平管４０の間の距離を距離Ｐ３とすると、Ｐ３≧Ｐ１に設定することができる。実施の形態６に係る熱交換器６００は、第１の熱交換部６１０にクロスフィン６３１を採用することにより、伝熱面積が拡大しているために、扁平管３０の距離を大きくすることができ、熱交換性能を向上させつつ、着霜耐力を向上させることができる。
【符号の説明】
【００５６】
１  冷凍サイクル装置、２  送風ファン、３  圧縮機、４  四方弁、５  室外熱交換器、６  膨張装置、７  室内熱交換器、８  室外機、９  室内機、１０  （第１の）熱交換部、２０  （第２の）熱交換部、３０  扁平管、３１  フィン、３２  フィン、４０  扁平管、４１  クロスフィン、４２  切り欠き、５０  下端ヘッダ、６０  上端ヘッダ、７０  左端ヘッダ、８０  右端ヘッダ、９０  冷媒配管、１００  熱交換器、２００  熱交換器、２１０  （第１の）熱交換部、３００  熱交換器、３１０  第１の熱交換部、４００  熱交換器、４１０  第１の熱交換部、４３０  扁平管、５００  熱交換器、５１０  第１の熱交換部、５３１  コルゲートフィン、５００  熱交換器、６１０  第１の熱交換部、６３１  クロスフィン、１０１０  熱交換部、１０２０  熱交換部、１０３０  扁平管、１０４０  扁平管、１１００  熱交換器、Ａ  平面、Ｂ  平面、Ｐ１  距離、Ｐ２  距離、Ｐ３  距離。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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