(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒が流れるパイプと、該パイプがフィン孔に挿通されて、前記冷媒と前記パイプの外側を流れる空気との間の熱交換効率を高めるフィンとを備えた熱交換器において、前記フィンは、フィンピッチが１．１ｍｍ〜１．４ｍｍで、フィンには切りおこしが設けられ、該切りおこしは隣り合うフィン孔とフィン孔との間に間隔をおいて２本設けられ、且つ、該切りおこしの幅をａとしたとき、前記間隔が（４．５〜７）ａとされていることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
切りおこしの延長線とフィン孔の中心同士を結ぶ直線とのなす角度が１０゜〜３０゜であることを特徴とする請求項１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、熱交換器に関し、特に冷房・暖房兼用の空気調和機に用いるに好適な熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、空気調和器の室内ユニットの例を示す断面図であって、該室内ユニット１は、吸込グリル２、エアフィルタ３、ケーシング４、３個の熱交換器５とドレンパン６ａと６ｃ、タンジェンシャルファン７、ルーバ８及びフラップ９から構成されている。
【０００３】
空気調和機が冷房運転された時、室内ユニット１のタンジェンシャルファン７が回転し、室内の空気は吸込グリル２、エアフィルタ３、熱交換器５を通って冷やされ、ルーバ８、フラップ９で風向を決められ室内に吹出される。
室外ユニット（図示せず）の圧縮機で圧縮され吐出された冷媒は、凝縮器で放熱し液化する。この冷媒液は、室内ユニット１の熱交換器５に分配され、該熱交換器５に設けられたパイプ１１を通過しながら吸熱し、パイプ１１の外側を流れる空気を冷却したあと再び室外ユニットの圧縮器に戻される。
【０００４】
暖房運転時、室内ユニット１のタンジェンシャルファン７が回転し、室内の空気は、吸込グリル２、エアフィルタ３、熱交換器５を通って暖められて、ルーバ８、フラップ９で風向を決められて室内に吹出される。室外ユニット（図示せず）の圧縮機から吐出された冷媒は、熱交換器５に分配され、該熱交換器５に設けられたパイプ１１中で凝縮して空気を暖める。
この冷媒液は室外ユニットの室外熱交換器で蒸発し、屋外の空気より吸熱したあと、ガス化して圧縮機に戻る。
【０００５】
上記構成の空気調和機の室内ユニット１にあっては、大きさ即ち外形寸法を変えずに大能力を得たいというコンパクト化の要求があり、このため、熱交換器５の性能向上を計る必要がある。
図７に、熱交換器５の外形図を示した。熱交換器５のパイプ１１は、肉厚０．３〜０．４ｍｍの薄い銅管で構成されている。
そして、パイプ１１の外側に、０．１〜０．２ｍｍの厚さのアルミ材料等から成形されたフィン１２が介装されている。このため、フィン１２には、図８に示すように、パイプ１１を挿入するためのフィン孔１４が形成されている。また、パイプ１１とフィン１２の間の熱抵抗（接触抵抗）を減らすために、パイプ１１を拡管し、フィン１２との隙間をなくしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
パイプ１１の内部に冷媒が流れ、フィン１２には風が強制的に流されるが、空気側の熱伝達率は、冷媒の熱伝達よりはるかに小さい。従って、フィン１２として、図８〜図１０に示すような形状と寸法を持つ切りおこし１６ａを設けて表面積を大きくし、その形状を曲面として空気の流れを乱流とさせ熱伝達率の向上を計ったフィン１２ａが用いられている。
【０００７】
また、熱交換器５をさらにコンパクトにするため、フィンとフィンとの間隙（フィンピッチ）を、図９に示す現状の１．４ｍｍから１．３ｍｍと小さくすると、フィンの表面積は増加するが、空気側の圧力損失が大きくなり、期待したほどの効果がでないという問題があった。
【０００８】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、フィンの間隙を小さくしても空気側の圧力損失が小さく、このためコンパクト化が可能で、しかも熱交換効率に優れた熱交換器を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明課題は、冷媒が流れるパイプと、該パイプがフィン孔に挿通されて、前記冷媒と前記パイプの外側を流れる空気との間の熱交換効率を高めるフィンとを備えた熱交換器において、前記フィンは、フィンピッチが１．１ｍｍ〜１．４ｍｍで、フィンには切りおこしが設けられ、該切りおこしは、隣り合うフィン孔とフィン孔との間に間隔をおいて２本設けられ、且つ、該切りおこしの幅をａとしたとき、前記間隔が（４．５〜７）ａとされていることを特徴とする熱交換器とすることで解決されるし、また冷媒が流れるパイプと、該パイプがフィン孔に挿通されて、前記冷媒と前記パイプの外側を流れる空気との間の熱交換効率を高めるフィンとを備えた熱交換器において、フィンには切りおこしが設けられ、該切りおこしは、隣り合うフィン孔とフィン孔との間に間隔をおいて平行に設けられ、且つ前記切りおこしの延長線と前記フィン孔の中心同士を結ぶ直線とのなす角度が１０゜〜３０゜であることを特徴とする熱交換器とすることで解決される。
【００１０】
前記のように本発明の熱交換器は、フィンピッチが１．１ｍｍ〜１．４ｍｍとされているのでコンパクト化が可能である。このようにコンパクト化しても、隣り合うフィン孔とフィン孔との間に切りおこしが間隔をおいて２本設けられ、且つ、これらの２本の切りおこしは、切りおこしの幅をａとしたとき、前記間隔が（４．５〜７）ａとなるように設けられているので、空気側の圧力損失が大きくなり難く、また、フィンにより空気が効果的に乱流とされるため熱交換効率に優れた熱交換器である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の熱交換器の第１実施形態例は、図６に示す室内熱交換器５において、フィン１２として、図１〜図３に示すフィン１２ｂを用いた熱交換器である。なお、図１は、本発明の熱交換器に用いるフィンの例を示す正面図であり、図２は図１に示すフィンのＢ−Ｂ線断面図であり、図３は図１に示すフィンのＡ矢視図である。
本発明の熱交換器は、冷媒が流れるパイプ１１と、該パイプ１１がフィン孔１４に挿通されることで、パイプ１１の外側に接触して前記冷媒と前記パイプ１１の外側を流れる空気との間の熱交換効率を高めるフィン１２ｂとを備えた熱交換器であって、前記フィン１２ｂは、フィンピッチｐが１．１ｍｍ〜１．４ｍｍで、フィン１２ｂには、図１に示すように、隣り合うフィン孔１４の中心同士を結ぶ直線に平行に多数の切りおこし１６ｂが設けられ、該切りおこし１６ｂは、隣り合うフィン孔１４とフィン孔１４との間に間隔ｂをおいて平行に２本ずつ並列して設けられ、且つ、切りおこし１６ｂの幅をａ（ｍｍ）としたとき、前記間隔ｂ（ｍｍ）が（４．５〜７）ａとされている熱交換器である。
【００１２】
フィンピッチｐが１．１ｍｍ未満であると、空気抵抗が過大となり、風量、性能が低下し、また騒音が大きくなる傾向にあり、１．４ｍｍを超えると、熱交換効率が低下し易く、また熱交換器をコンパクトにし難い。フィンピッチｐの望ましい範囲は、１．２５〜１．３５ｍｍである。
切りおこし１６ｂ同士の間隔ｂが４．５ａ未満でれば、隣り合う２本の切りおこし１６ｂ同士が接近し過ぎて、空気抵抗が大きく、フィンピッチを小さくするのに不適当であるとともに空気の流れを効果的に乱流とし難い。また、切りおこし１６ｂ同士の間隔ｂが７ａを超えて離れ過ぎると、空気の流れを効果的に乱流とし難い。望ましくは、間隔ｂは（５〜６．５）ａである。
【００１３】
本発明において、フィン１２ｂのフィンピッチｐは、例えば１．３ｍｍ程度とされる。また、図１に示すごとく、縦に一列に並んでいるフィン孔１４の隣り合うフィン孔１４とフィン孔１４との間に、切りおこし１６ｂ、１６ｂを２本づつ所定間隔ｂをおいて平行に設けることで、フィン１２ｂには、多数の切りおこし１６ｂを設ける。
切りおこし１６ｂの幅ａは、例えば１．２ｍｍ程度とされ、２本の切りおこし１６ｂと１６ｂとの間の間隔ｂを、例えば６．８ｍｍとしたものを、フィン１２ｂとして用いることができる。
フィン１２ｂの切りおこし１６ｂの長さは、図３に示すように、上側の長さは８ｍｍ程度、下側の長さは１１ｍｍ程度とする。また、切りおこし１６ｂの高さは、例えば、図３に示すように０．６ｍｍ程度とする。
【００１４】
前記フィン１２ｂは、０．１〜０．２ｍｍの厚さのアルミ材料等から成形される。この際、アルミ材料等をほぼコの字状及びほぼ逆コの字状に部分的に切り裂き、これらの切断されていない部分を底辺として折り曲げることで切りおこし１６ｂを形成できる。切りおこし１６ｂは、フィン１２ｂとフィン１２ｂとの間を流れる空気の流れを乱流とし、パイプ１１を流れる冷媒と空気との間の熱交換効率を高めるために形成される。
フィンに形成された孔であるフィン孔１４には冷媒が通るパイプ１１が挿通される。
【００１５】
図６に示す室内ユニット１の熱交換器５として前記フィン１２ｂを有する熱交換器を用いた場合、室内の空気は吸込グリル２、エアフィルタ３を通り、フィン１２ｂを有する熱交換器５により熱交換され、ルーバ８、フラップ９で風向を決められ室内に吹出される。この熱交換器５は１．１ｍｍ〜１．４ｍｍのフィンピッチｐでフィン１２ｂを多数有し、しかも、隣り合うパイプ１１とパイプ１１の間毎に間隔ｂをおいて２本ずつ切りこみ１６ｂを有し、且つ、前記間隔ｂが切りおこし１６ｂの幅をａとしたとき、（４．５〜７）ａであるので、コンパクトにでき、しかも冷媒と空気との間の熱交換効率に優れる。
【００１６】
前記の第１実施形態例の熱交換器５を、１列分のみ図４に断面図で示した。この熱交換器５を蒸発器として使用したとき、パイプ１１の中の冷媒によって空気が冷却され、パイプ１１の下に水滴１８がたれ下がり、フィン１２ｂとフィン１２ｂとの間にはさまれて容易に流下せずに、伝熱面積を減少させる傾向がある。
【００１７】
この点を改良したのが、図５に示すフィン１２ｃを有する熱交換器である。この第２実施形態例の熱交換器は、図５に示すように、フィンの切りおこし１６ｂを垂直、即ち、パイプ１１が挿通されるフィン孔１４の中心同士を結ぶ直線に対して、切りおこし１６ｂの底辺を平行とするのではなくて、切りおこし１６ｂの底辺の延長線と、隣り合うフィン孔１４の中心同士を結ぶ直線とがなす角度（鋭角側の角度）θを１０゜〜３０゜としたものである。この点を省いては、図４に示す熱交換器と構成が同じである。
【００１８】
この第２実施形態例の熱交換器の場合、パイプ１１の中を流れる冷媒によりパイプ１１とフィン１２ｃが冷却されて、空気中の水分が凝縮して特にパイプ１１の下に水滴がたれ下がるが、フィン１２ｃの切りおこし１６ｂに水滴がひっかかり、該切りおこし１６ｂに沿って流下する。そのため、水滴は大きくならずに流下するため、フィンの伝熱面積を減少させることはない。従って、第２実施形態例の熱交換器は、コンパクトで、しかも水滴によってはフィンの伝熱面積が減少し難い熱交換器である。
なお、角度θが１０゜未満であれば、フィンとフィンとの間にはさまれて容易に流下しないし、３０゜を越えると切りおこしの傾斜が小さいので水滴が切りおこしに沿って流下し難くなるとともに、パイプ間に配置するために切りおこしの長さが短くなってしまう。
【００１９】
【実施例】
フィンピッチｐが１．３ｍｍで、切りおこし１６ｂの幅ａを１．２ｍｍとし、２本の切りおこし１６ｂ同士の間隔ｂを６．８ｍｍとし、図１〜３に示す形状と寸法を備えた、フィン１２ｂを準備した。そして、フィン１２ｂを備えた本発明の熱交換器を用いて、空気調和器の室内ユニットを作製した。
一方、図８〜図１０で示される形状と寸法を有する従来例のフィン１２ａを準備した。該フィン１２ａは、図９に示すようにフィンピッチが１．４ｍｍで、フィンの切りおこし１６ａは片面側で数えて６ヶ所で、その幅は図８に示すように１．２ｍｍであった。そして、フィン１２ａを備えた従来の熱交換器を用いて空気調和器の室内ユニットを作製した。
更に、平板状フィンを備えた熱交換器を用いて室内ユニットを作製した。
これらの室内ユニットの性能の解析結果を表１に示す。但し、フィン表面温度（Ｔw）は４０゜Ｃ、流入空気温度（Ｔi）は２０゜Ｃとした。
【００２０】
【表１】
0003790350.tif 000002
【００２１】
表１は凝縮器としての性能と空気の圧力損失を示している。空気の熱交換器出口と入口の温度差ΔＴは、風速１ｍ／ｓの場合を示している。従来のフィン１２ａを用いた場合は１９．２１ｋに対し、フィン１２ｂを用いた本発明は、フィン孔１４とフィン孔１４との間に２本の切りおこし１６ｂを形成する等の簡素化された形状であるにもかかわらず１８．７６ｋで、平板状フィン（プレートフィン）の１５．８５に対しては効率がよかった。温度効率εで示すと、プレートフィン０．７９に対し、従来のフィン１２ａを用いた場合が０．９６で最も効率がよく、フィン１２ｂを用いた本発明は０．９４で少し悪かった。これに対し風速１ｍ／ｓのときの１列当たりの空気の圧力損失（列当圧損）ΔＰａはプレートフィン２．８２Ｐａで最も少なく、従来のフィン１２ａを用いた場合は７．８６Ｐａで最も大きく、フィン１２ｂを用いた本発明の場合は５．１５Ｐａで、従来のフィン１２ａを用いた場合よりも少なかった。
【００２２】
この従来のフィン１２ａと本発明に用いるフィン１２ｂを同一のファンを使って送風し、ファンの動力を同一にしたとき、その能力はフィン１２ｂを用いた本発明の方が風量をだすことができ、熱交換器単体の凝縮器としての能力（単体能力比）は従来のフィン１２ａを用いた場合に比較して１８％増となった。また、ユニットの暖房能力（ユニット能力比）としては３％の能力増を計ることができた。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、コンパクトで熱交換効率に優れた熱交換器が得られ、また、凝縮した水滴によりフィンの伝熱面積が減少し難い、熱交換効率に優れた熱交換器が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の熱交換器に用いるフィンの例を示す正面図である。
【図２】  図１に示すフィンのＢ−Ｂ線断面図である。
【図３】  図１に示すフィンのＡ矢視図である。
【図４】  本発明の熱交換器の例を示す要部断面図である。
【図５】  本発明の熱交換器の他の例を示す要部断面図である。
【図６】  空気調和器の室内ユニットの例を示す断面図である。
【図７】  室内ユニットに用いる熱交換器の例を示す断面図である。
【図８】  熱交換器に用いる従来例のフィンを示す正面図である。
【図９】  図８に示すフィンのＢ−Ｂ線断面図である。
【図１０】  図８に示すフィンのＡ矢視図である。
【符号の説明】
１・・室内ユニット、２・・吸込グリル、３・・エアフィルタ、４・・ケーシング、５・・熱交換器、６ａ、６ｃ・・ドレインパン、７・・タンジェンシャルファン、８・・ルーバ、９・・フラップ、１１・・パイプ（銅管）、１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ・・フィン、１４・・フィン孔、１６、１６ａ、１６ｂ・・切りおこし、１８・・水滴
【図１】
0003790350.tif 000003
【図２】
0003790350.tif 000004
【図３】
0003790350.tif 000005
【図４】
0003790350.tif 000006
【図５】
0003790350.tif 000007
【図６】
0003790350.tif 000008
【図７】
0003790350.tif 000009
【図８】
0003790350.tif 000010
【図９】
0003790350.tif 000011
【図１０】
0003790350.tif 000012