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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
【公報種別】再公表特許(A1)
(11)【国際公開番号】WO/0
(43)【国際公開日】2013年10月31日
【発行日】2015年12月24日
(54)【発明の名称】熱交換器、及び空気調和機
(51)【国際特許分類】
   F28F 1/32 20060101AFI20151201BHJP
   F28D 1/053 20060101ALI20151201BHJP
   F28D 1/047 20060101ALI20151201BHJP
   F28F 1/02 20060101ALI20151201BHJP
   F25B 39/00 20060101ALI20151201BHJP
   F24F 1/00 20110101ALI20151201BHJP
【FI】
   F28F1/32 Y
   F28F1/32 U
   F28D1/053 A
   F28D1/047 C
   F28F1/02 B
   F25B39/00 D
   F24F1/00 391B
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
【全頁数】23
【出願番号】特願2014-512603(P2014-512603)
(21)【国際出願番号】PCT/0/0
(22)【国際出願日】2013年4月23日
(11)【特許番号】特許第5815128号(P5815128)
(45)【特許公報発行日】2015年11月17日
(31)【優先権主張番号】PCT/JP2012/002858
(32)【優先日】2012年4月26日
(33)【優先権主張国】JP
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,KM,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VC
(71)【出願人】
【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100098604
【弁理士】
【氏名又は名称】安島 清
(74)【代理人】
【識別番号】100087620
【弁理士】
【氏名又は名称】高梨 範夫
(74)【代理人】
【識別番号】100125494
【弁理士】
【氏名又は名称】山東 元希
(74)【代理人】
【識別番号】100141324
【弁理士】
【氏名又は名称】小河 卓
(74)【代理人】
【識別番号】100153936
【弁理士】
【氏名又は名称】村田 健誠
(74)【代理人】
【識別番号】100160831
【弁理士】
【氏名又は名称】大谷 元
(74)【代理人】
【識別番号】100166084
【弁理士】
【氏名又は名称】横井 堅太郎
(72)【発明者】
【氏名】李 相武
(72)【発明者】
【氏名】松田 拓也
(72)【発明者】
【氏名】石橋 晃
(72)【発明者】
【氏名】岡崎 多佳志
【テーマコード(参考)】
3L051
3L103
【Fターム(参考)】
3L051BE08
3L103AA11
3L103AA20
3L103AA22
3L103AA35
3L103BB42
3L103CC18
3L103CC22
3L103CC30
3L103DD06
3L103DD08
3L103DD33
3L103DD69
3L103DD70
(57)【要約】
凝縮水の排水性を向上することができ、また、着霜耐力を向上し熱交換性能を向上することができ、さらに、フィンの剛性を向上することができる熱交換器およびこれを用いた空気調和機を得る。
板状フィン1は、当該板状フィン1の一部を切り起こして形成され、流体の流れに対向して開口したスリット形状12と、当該板状フィン1の一部を折り曲げて積層方向に突出した断面山形状に形成され、該山形の稜線が気流の流れ方向と略直交するワッフル形状11と、を有し、ワッフル形状11は、スリット形状12よりも流体の上流側に設けられ、山形の上流側の傾斜長さL1が下流側の傾斜長さL2より短いものとした。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
所定の間隔で積層されてその間を流体が流れる複数の板状フィンと、
前記板状フィンに挿入され前記流体と熱交換をする媒体が流れる複数の伝熱管と、
を備え、
前記板状フィンは、
当該板状フィンの一部を切り起こして形成され、前記流体の流れに対向して開口したスリット形状と、
当該板状フィンの一部を折り曲げて該板状フィンの積層方向に突出した断面山形状に形成され、該山形の稜線が前記流体の流れ方向と略直交するワッフル形状と、
を有し、
前記ワッフル形状は、
前記スリット形状よりも前記流体の上流側に設けられ、
前記山形の上流側の傾斜長さが下流側の傾斜長さより短い
ことを特徴とする熱交換器。
【請求項2】
前記複数の板状フィンは、切り欠き部が複数形成され、
前記複数の伝熱管は、扁平管によって構成され、前記複数の板状フィンの前記切り欠き部に挿入された
ことを特徴とする請求項1記載の熱交換器。
【請求項3】
前記板状フィンは、
前記流体の下流側の端部に前記切り欠き部が形成された
ことを特徴とする請求項1又は2記載の熱交換器。
【請求項4】
前記板状フィンは、
前記流体の上流側の端部に前記切り欠き部が形成された
ことを特徴とする請求項1又は2記載の熱交換器。
【請求項5】
前記板状フィンは、
前記ワッフル形状が、前記伝熱管よりも上流側に形成された
ことを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の熱交換器。
【請求項6】
前記板状フィンは、
前記スリット形状が、前記伝熱管の下流側端部よりも上流側に形成された
ことを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の熱交換器。
【請求項7】
前記板状フィンは、
前記スリット形状が、前記伝熱管の上流側端部よりも下流側に形成された
ことを特徴とする請求項1〜6の何れか一項に記載の熱交換器。
【請求項8】
前記板状フィンは、
前記流体の流れ方向に前記スリット形状が複数形成され、
下流側の前記スリット形状の開口幅が、上流側の前記スリット形状の開口幅より大きい
ことを特徴とする請求項1〜7の何れか一項に記載の熱交換器。
【請求項9】
前記板状フィンは、
前記スリット形状よりも前記流体の下流側に、
当該板状フィンの一部を折り曲げて積層方向に突出した断面山形状に形成され、該山形の稜線が前記流体の流れ方向と略直交する第2のワッフル形状を有する
ことを特徴とする請求項1〜8の何れか一項に記載の熱交換器。
【請求項10】
圧縮機、凝縮器、膨張手段、および蒸発器を順次配管で接続し冷媒を循環させる冷媒回路を備え、
前記凝縮器および前記蒸発器の少なくとも一方に、請求項1〜9の何れか一項に記載の熱交換器を用い、
前記熱交換器は、前記複数の伝熱管の配列方向が重力方向を向くように設置された
ことを特徴とする空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、熱交換器、及びこの熱交換器を用いた空気調和機に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の熱交換器においては、凝縮水の排水性の改善と、フィン伝熱性能の向上とを両立させることを目的として、「上下方向に延びるように配置された断面偏平状のチューブ(2)において、空気流れ方向(A)の途中部位に、凝縮水を下方へ案内する排水溝(10)を形成し、チューブ(2)の外表面に接合され、蛇行状に折り曲げられたコルゲートフィン(5)において、排水溝(10)に対向する部位に隙間部(53)を形成し、この隙間部(53)により、コルゲートフィン(5)を空気流れ方向(A)の風上側の第1フィン(51)と風下側の第2フィン(52)とに分断する」ものが提案されている(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2000−179988号公報(段落[0017]、[0018])
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来、伝熱管を複数配置し、この伝熱管の間にフィンを配置したフィンチューブ型の熱交換器が広く普及している。このような熱交換器においては、通過する空気に含まれる水分が凝縮した凝縮水の排水性の向上が求められている。特に、熱交換器を小型化した場合には、凝縮水に対する熱交換器の排水性を低下させる可能性が高く、さらなる排水性の向上が求められている。
【0005】
また、フィンチューブ型の熱交換器に着霜が生じる環境下で使用する場合、空気中の絶対湿度量が多い風上側のフィンおよび伝熱管に着霜が生じ易く、着霜により通風抵抗が増大し、風量が低下して熱交換性能が低下する、という課題があった。特に、フィンの一部を切り起こしたスリット形状を形成する場合、伝熱性能が高いスリット部分に霜が着霜しやすく、フィン間を通過する空気の流れが妨げられて通風抵抗が増加し、着霜耐力が低下する、という課題があった。
【0006】
また、フィンが伝熱管にロウ付け接合される熱交換器では、ロウ付けによってフィンが焼きなまされることにより、フィンの耐力が大幅に低下して、フィン座屈強度が低下し、フィンが倒れ易くなることがあった。フィン倒れが生じると、空気の通風抵抗が増大して風量が低下して熱交換性能が低下する、という課題があった。
【0007】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、凝縮水の排水性を向上することができる熱交換器およびこれを用いた空気調和機を得るものである。
また、着霜耐力を向上し熱交換性能を向上することができる熱交換器およびこれを用いた空気調和機を得るものである。
また、フィンの剛性を向上することができる熱交換器およびこれを用いた空気調和機を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明に係る熱交換器は、所定の間隔で積層されてその間を流体が流れる複数の板状フィンと、前記板状フィンに挿入され前記流体と熱交換をする媒体が流れる複数の伝熱管と、を備え、前記板状フィンは、当該板状フィンの一部を切り起こして形成され、前記流体の流れに対向して開口したスリット形状と、当該板状フィンの一部を折り曲げて該板状フィンの積層方向に突出した断面山形状に形成され、該山形の稜線が前記流体の流れ方向と略直交するワッフル形状と、を有し、前記ワッフル形状は、前記スリット形状よりも前記流体の上流側に設けられ、前記山形の上流側の傾斜長さが下流側の傾斜長さより短いものである。
【発明の効果】
【0009】
本発明は、板状フィンに形成したワッフル形状を、スリット形状よりも流体の上流側に設け、ワッフル形状の上流側の傾斜長さを下流側の傾斜長さより短くした。このため、着霜耐力を向上し、熱交換性能を向上することができる。また、板状フィンの剛性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
図1】本発明の実施の形態1に係る熱交換器の構成図である。
図2】本発明の実施の形態1に係る空気調和機の構成図である。
図3】本発明の実施の形態1に係るワッフル形状の断面形状を模式的に示す図である。
図4】本発明の実施の形態1に係るワッフル形状による効果を説明する図である。
図5】本発明の実施の形態1に係るワッフル形状による効果を説明する図である。
図6】本発明の実施の形態1に係る熱交換器の凝縮水の排水挙動を説明する図である。
図7】本発明の実施の形態2に係る熱交換器の構成図である。
図8】本発明の実施の形態2に係る熱交換器の凝縮水の排水挙動を説明する図である。
図9】本発明の実施の形態3に係る熱交換器の構成図である。
図10】本発明の実施の形態4に係る熱交換器の構成図である。
図11】本発明の実施の形態4に係る熱交換器の凝縮水の排水挙動を説明する図である。
図12】本発明の実施の形態4に係る熱交換器の別の構成図である。
図13】本発明の実施の形態1に係る熱交換器の別の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る熱交換器の構成図である。図1(a)は板状フィンと伝熱管との配置関係を示したものであり、図1(b)は(a)のA−A断面を示したものである。なお、図1においては、熱交換器の要部を模式的に示している。
図1に示すように、実施の形態1に係るフィンチューブ型の熱交換器は、板状フィン1と、伝熱管である扁平管2とを備えている。この熱交換器は、例えば空気調和機に搭載され、熱交換器を通過する空気等の流体(以下、気流ともいう)と扁平管2内を流通する冷媒(媒体)とを熱交換するものである。
【0012】
扁平管2は、断面外形が扁平形状または楔型形状の伝熱管である。扁平管2は、扁平形状の長軸の向きが流体の流通方向(紙面左右方向)を向き、扁平形状の短軸の方向(紙面上下方向)に間隔を空けて複数配置されている。この扁平管2の両端部にはヘッダがそれぞれ接続され、複数の扁平管2に冷媒がそれぞれ分配される。なお、扁平管2内には隔壁によって区分された複数の冷媒流路が形成されている。
【0013】
板状フィン1は、板状形状を有している。板状フィン1は、所定の間隔で複数積層されて、その間を流体が流通する。
また、板状フィン1の下流側の端部には、複数の扁平管2をそれぞれ挿入するための切り欠き10が形成され、この切り欠き10に扁平管2の気流上流側が挿入されて複数の扁平管2と接合されている。なお、板状フィン1の切り欠き10部分の気流上流側は、平らなフラット部となっている。
【0014】
また、板状フィン1は、ワッフル形状11と、スリット形状12とが形成されている。
ワッフル形状11は、スリット形状12よりも気流の上流側に設けられている。このワッフル形状11は、板状フィン1の一部を折り曲げて積層方向に突出した断面山形状に形成され、山形の稜線が気流の流れ方向と略直交するように配置されている。また、ワッフル形状11は、扁平管2の上流側端部よりも上流側に配置されている。このようなワッフル形状11を設けることにより、気流に渦流を起こすことができ、板状フィン1と気流との熱交換を促進させることができる。
スリット形状12は、ワッフル形状11よりも気流の下流側に設けられている。スリット形状12は、板状フィン1の一部を切り起こして形成され、気流の流れに対向して開口するように配置されている。また、スリット形状12は、気流の流れ方向に沿って複数設けられている。また、スリット形状12は、扁平管2の上流側端部よりも下流側に配置されている。このようなスリット形状12を設けることにより、前縁効果により温度境界層が形成されて、板状フィン1と気流との熱交換を促進することができる。このスリット形状12における伝熱性能は、ワッフル形状11における伝熱性能より高いものである。
【0015】
ここで、本実施の形態におけるフィンチューブ型の熱交換器の組み立て工程について説明する。
例えば金型プレス機で板状フィン1を成型するフィン抜き工程を実施する。その後、各扁平管2を、板状フィン1の切り欠き10に挿入し、板状フィン1と、扁平管2とを密着させる。扁平管2の断面形状は扁平形状または楔形形状としているので、扁平管2に板状フィン1とが隙間なく挿入され、板状フィン1と扁平管2との密着が良好となる。
次に、板状フィン1に、扁平管2をロウ付け接合する。ロウ材は扁平管2の幅より短い棒状のものを扁平管2の端部に1本、あるいは2本配置する。その後、ノコロック連続炉に投入し加熱接合を実施し、さらに板状フィン1の表面に親水処理コーティング材を塗布して完成する。もしくは、ロウ材を扁平管2に事前に塗布して、ロウ付け接合することも可能である。ロウ材を扁平管2に事前に塗布することにより、棒状のロウ材を扁平管2の上に配置する作業時間が短くなり生産効率が向上する。なお、予めロウ材を板状フィン1の両側または片側にクラッドされたクラッドフィンを用いてもよい。
【0016】
次に、上記のような熱交換器を有する空気調和機の一例を説明する。
【0017】
図2は、本発明の実施の形態1に係る空気調和機の構成図である。
図2に示すように、空気調和機は、圧縮機100と、四方弁101と、室外機に搭載された室外側熱交換器102と、膨張手段である膨張弁103と、室内機に搭載された室内側熱交換器104とが順次冷媒配管で接続され、冷媒を循環させる冷媒回路を備えている。
四方弁101は、冷媒回路内の冷媒の流れる方向を切り替えることで、暖房運転、冷房運転の切り替えを行う。なお、冷房専用または暖房専用の空気調和機とする場合には四方弁101を省略しても良い。
室外側熱交換器102は、上述したフィンチューブ型の熱交換器に相当するものであり、冷房運転時には、冷媒の熱により空気等を加熱する凝縮器として機能し、暖房運転時には、冷媒を蒸発させその際の気化熱により空気等を冷却する蒸発器として機能する。
室内側熱交換器104は、上述したフィンチューブ型の熱交換器に相当するものであり、冷房運転時には冷媒の蒸発器として機能し、暖房運転時には冷媒の凝縮器として機能する。
圧縮機100は、蒸発器から排出された冷媒を圧縮し、高温にして凝縮器に供給する。
膨張弁103は、凝縮器から排出された冷媒を膨張させ、低温にして蒸発器に供給する。
なお、室外側熱交換器102及び室内側熱交換器104の少なくとも一方に、上述したフィンチューブ型の熱交換器を用いるようにしても良い。
【0018】
次に、本実施の形態1における熱交換器の着霜耐力について説明する。
熱交換器が蒸発器として機能する場合、扁平管2内には低温の冷媒(例えば0℃以下)の冷媒が流通する。このとき、積層された板状フィン1の間を通過する空気中の水分(水蒸気)が凝縮して霜として付着(着霜)する。
本実施の形態1においては、ワッフル形状11を気流の上流側に設け、その下流側に、伝熱性能がワッフル形状11より高いスリット形状12を設けている。このため、空気中の絶対湿度量が多く着霜が生じ易い上流側では、伝熱性能が低いワッフル形状11により着霜量を少なくすることができる。また、ワッフル形状11の着霜により絶対湿度量が低下した空気が、伝熱性能が高いスリット形状12を通過するので、ワッフル形状11を設けない場合と比較して、スリット形状12の着霜量を少なくすることができる。従って、積層された板状フィン1の間を通過する空気中の水分が、ワッフル形状11とスリット形状12とに分散して着霜することとなり、着霜による板状フィン1の間の通風抵抗の増大を抑制でき、着霜耐力を向上することができる。
【0019】
また本実施の形態1においては、ワッフル形状11を扁平管2の上流側端部よりも上流側に配置し、スリット形状12を扁平管2の上流側端部よりも下流側に配置している。このため、扁平管2からスリット形状12への伝熱量が、ワッフル形状11よりも多くなり、スリット形状12の伝熱性能をワッフル形状11より高くできる。これにより、空気中の絶対湿度量が多く着霜が生じ易い上流側では、伝熱性能が低いワッフル形状11により着霜量を少なくすることができる。また、ワッフル形状11の着霜により絶対湿度量が低下した空気が、伝熱性能が高いスリット形状12を通過するので、ワッフル形状11を設けない場合と比較して、スリット形状12の着霜量を少なくすることができる。従って、着霜による板状フィン1の間の通風抵抗の増大を抑制でき、着霜耐力を向上することができる。
【0020】
次に、ワッフル形状11の断面形状について説明する。
図3は、本発明の実施の形態1に係るワッフル形状の断面形状を模式的に示す図である。
図3に示すように、ワッフル形状11は、山形の上流側の傾斜長さL1が、下流側の傾斜長さL2より短く形成されている。
なお、ワッフル形状11を連続して複数形成する場合も、山形の上流側の傾斜長さL1が、下流側の傾斜長さL2より短く連続して順次に形成されることが好ましい。すなわち、板状フィン1のワッフル形状11が、気流の流れ方向に対して垂直方向における、谷部、山部、谷部、山部の順に連続する形成する場合も、山形の上流側の傾斜長さL1が、下流側の傾斜長さL2より短く連続順次に形成されることが好ましい。
このような形状による効果を図4及び図5により説明する。
【0021】
図4は、本発明の実施の形態1に係るワッフル形状による効果を説明する図である。図4(a)は、本実施の形態1におけるワッフル形状11を示し、図4(b)は、上流側と下流側の傾斜長さが同じ(傾斜長さL1)場合のワッフル形状11を示している。
図4(a)に示すように、ワッフル形状11の上流側に衝突した気流は、傾斜により乱流化されて渦流を生じさせる。この渦流は、傾斜長さが長い下流側の傾斜に沿って流れ、板状フィン1と気流との熱交換を促進させる。一方、図4(b)に示すように、上流側と下流側の傾斜長さが同じ場合、渦流が下流側の傾斜から剥離しやすくなり、ワッフル形状11の下流側を流れる気流と板状フィン1との熱交換が行われにくくなる。
【0022】
図5は、本発明の実施の形態1に係るワッフル形状による効果を説明する図である。図5(a)は、本実施の形態1におけるワッフル形状11を示し、図5(b)は、上流側と下流側の傾斜長さが同じ(傾斜長さL2)場合のワッフル形状11を示している。
ワッフル形状11の上流側の傾斜に衝突する気流は、空気中の絶対湿度量が多いため、ワッフル形状11の上流側の傾斜に着霜が生じ易い。図5(a)に示すように、本実施の形態1のワッフル形状11は、上流側の傾斜長さを短くしたため、図5(b)に示す上流側の傾斜が長い場合と比較して、より薄い霜が付着し、気流の流通抵抗が小さくすることができる。
【0023】
このように本実施の形態1においては、ワッフル形状11の上流側の傾斜長さL1が、下流側の傾斜長さL2より短く形成されているので、ワッフル形状11を通過する気流の剥がれを抑制し、熱交換性能を向上することができる。また、着霜による板状フィン1の間の通風抵抗の増大を抑制でき、着霜耐力を向上することができる。
【0024】
次に、熱交換器に発生した凝縮水の排水挙動について説明する。
図6は、本発明の実施の形態1に係る熱交換器の凝縮水の排水挙動を説明する図である。
図6に示すように、熱交換器は、複数の扁平管2の配列方向(段方向)が重力方向を向くように、空気調和機に搭載される。
熱交換器が、当該熱交換器を流通する空気と扁平管2内を流通する冷媒とが熱交換を行う場合、板状フィン1及び扁平管2の表面には、空気中に含まれる水蒸気が結露し、水滴(凝縮水)が発生する。また、例えば除霜運転などにより、板状フィン1及び扁平管2に付着した霜が溶解して水滴が発生する。
本実施の形態における熱交換器は、板状フィン1の気流上流側(切り欠き10より気流の上流側)のフラット部が、凝縮水が流通する排水経路1aとして機能し、凝縮水の排水性を向上することができる。
【0025】
実施の形態2.
図7は、本発明の実施の形態2に係る熱交換器の構成図である。図7(a)は板状フィンと伝熱管との配置関係を示したものであり、図7(b)は(a)のA−A断面を示したものである。なお、図7においては、熱交換器の要部を模式的に示している。
図7に示すように、本実施の形態2においては、板状フィン1の上流側の端部に、複数の扁平管2をそれぞれ挿入するための切り欠き10が形成されている。なお、板状フィン1の切り欠き10部分の気流下流側は、平らなフラット部となっている。
本実施の形態2においても、板状フィン1には、ワッフル形状11とスリット形状12とが形成されている。
ワッフル形状11は、スリット形状12よりも気流の上流側に設けられている。また、ワッフル形状11は、扁平管2の上流側端部よりも上流側に配置されている。
スリット形状12は、扁平管2の上流側端部よりも下流側に配置されている。また、スリット形状12は、扁平管2の下流側端部よりも上流側に形成されている。
なお、その他の構成は、上記実施の形態1と同様であり、同一部分には同一の符号を付する。
【0026】
本実施の形態2においても、上記実施の形態1と同様に、ワッフル形状11を気流の上流側に設け、その下流側にスリット形状12を設けているので、着霜による板状フィン1の間の通風抵抗の増大を抑制でき、着霜耐力を向上することができる。
【0027】
また、本実施の形態2においては、スリット形状12を扁平管2の下流側端部よりも上流側に形成し、板状フィン1の切り欠き10より気流の下流側は平らなフラット部となっている。このため、板状フィン1の座屈強度を向上することができる。すなわち、板状フィン1が扁平管2にロウ付け接合されると、ロウ付けによって板状フィン1が焼きなまされことにより、板状フィン1の耐力が低下した場合であっても、切り欠き10より気流の下流側は平らなフラット部となっていることで、板状フィン1の座屈強度を向上し、板状フィン1の剛性を向上することができる。
また、扁平管2の上流側端部よりも上流側に、ワッフル形状11を配置している。このため、ワッフル形状11が補強リブとして機能し、板状フィン1の座屈強度を向上し、板状フィン1の剛性を向上することができる。
これにより、熱交換器を曲げ加工する際(例えばL曲げ時)など、板状フィン1にフィン倒れが生じやすい場合であっても、フィン倒れを抑制することができ、フィン倒れによる気流の通風抵抗の増大を抑制し、熱交換性能の低下を抑制できる。
【0028】
次に、熱交換器に発生した凝縮水の排水挙動について説明する。
図8は、本発明の実施の形態2に係る熱交換器の凝縮水の排水挙動を説明する図である。
図8に示すように、熱交換器は、複数の扁平管2の配列方向(段方向)が重力方向を向くように、空気調和機に搭載される。
本実施の形態2における熱交換器は、板状フィン1の気流下流側(切り欠き10より気流の下流側)のフラット部が、凝縮水が流通する排水経路1bとして機能し、凝縮水の排水性を向上することができる。
【0029】
実施の形態3.
図9は、本発明の実施の形態3に係る熱交換器の構成図である。図9(a)は板状フィンと伝熱管との配置関係を示したものであり、図9(b)は(a)のA−A断面を示したものである。なお、図9においては、熱交換器の要部を模式的に示している。
図9に示すように、本実施の形態3においては、板状フィン1にスリット形状12が複数形成され、下流側のスリット形状12の開口幅が、上流側のスリット形状12の開口幅より大きく形成されている。すなわち、スリットの開口幅Wは、上流側から下流側に行くほど大きくなるように形成されている。
その他の構成は、上記実施の形態1又は2と同様であり、同一部分には同一の符号を付する。なお、図9の例では、下流側に切り欠き10を形成した場合を示すが、上記実施の形態2のように上流側に切り欠き10を形成する構成でも良い。
【0030】
このように本実施の形態1においては、空気中の絶対湿度量が多く着霜が生じ易い上流側では、スリット形状12の開口幅が小さいので、気流の流通風路を確保することができ、着霜による板状フィン1の間の通風抵抗の増大を抑制でき、着霜耐力を向上することができる。また、下流側のスリット形状12の開口幅が大きいので、板状フィン1と気流との熱交換を行う伝熱性能を確保することができる。
【0031】
実施の形態4.
図10は、本発明の実施の形態4に係る熱交換器の構成図である。図10(a)は板状フィンと伝熱管との配置関係を示したものであり、図10(b)は(a)のA−A断面を示したものである。
図10に示すように、本実施の形態4における板状フィン1は、ワッフル形状11と、その下流側のスリット形状12に加え、スリット形状12よりも下流側に第2のワッフル形状13が形成されている。
その他の構成は、上記実施の形態1〜3の何れかと同様であり、同一部分には同一の符号を付する。
【0032】
第2のワッフル形状13は、板状フィン1の一部を折り曲げて積層方向に突出した断面山形状に形成され、山形の稜線が気流の流れ方向と略直交するように配置されている。また、第2のワッフル形状13は、扁平管2の下流側端部よりも下流側に配置されている。このような第2のワッフル形状13を設けることにより、気流に渦流を起こすことができ、板状フィン1と気流との熱交換を促進させることができる。
【0033】
また、本実施の形態4においては、板状フィン1の切り欠き10より気流の下流側は、平らなフラット部となっている。このため、板状フィン1の座屈強度を向上することができる。すなわち、板状フィン1が扁平管2にロウ付け接合されると、ロウ付けによって板状フィン1が焼きなまされることにより、板状フィン1の耐力が低下した場合であっても、切り欠き10より気流の下流側が、平らなフラット部となっていることで、板状フィン1の座屈強度を向上し、板状フィン1の剛性を向上することができる。
また、扁平管2の下流側端部よりも下流側(切り欠き10より気流の下流側)に、第2のワッフル形状13を配置している。このため、第2のワッフル形状13が補強リブとして機能し、板状フィン1の座屈強度を向上し、板状フィン1の剛性を向上することができる。
これにより、熱交換器を曲げ加工する際(例えばL曲げ時)など、板状フィン1にフィン倒れが生じやすい場合であっても、フィン倒れを抑制することができ、フィン倒れによる気流の通風抵抗の増大を抑制し、熱交換性能の低下を抑制できる。
【0034】
次に、熱交換器に発生した凝縮水の排水挙動について説明する。
図11は、本発明の実施の形態4に係る熱交換器の凝縮水の排水挙動を説明する図である。
図11に示すように、熱交換器は、複数の扁平管2の配列方向(段方向)が重力方向を向くように、空気調和機に搭載される。
本実施の形態4における熱交換器は、板状フィン1の気流下流側(切り欠き10より気流の下流側)のフラット部が、凝縮水が流通する排水経路1cとして機能し、凝縮水の排水性を向上することができる。
【0035】
なお、上記図10及び図11では、扁平管2の間の気流の流路ごとに、複数の第2のワッフル形状13を設ける場合を図示したが、本発明はこれに限るものではなく、例えば図12に示すように、複数の扁平管2に対して、第2のワッフル形状13を一体に形成しても良い。このような構成においても、同様の効果を奏することができる。また、第2のワッフル形状13を一体に形成することで、第2のワッフル形状13が排水溝として機能し、凝縮水の排水性を向上することができる。
【0036】
なお、上記実施の形態1〜4の説明では、複数の板状フィン1に、複数の伝熱管(扁平管2)をそれぞれ挿入するための切り欠き10を形成した場合を説明したが、本発明はこれに限定されない。切り欠き10を省略し、複数の板状フィン1に、複数の伝熱管をそれぞれ挿入するための開口を形成して、伝熱管を挿入するようにしても良い。
【0037】
なお、上記実施の形態1〜4の説明では、複数の板状フィン1に挿入された複数の伝熱管を、伝熱性が高く着霜耐力が悪化し易い扁平管2で構成した場合を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、複数の板状フィン1に挿入された複数の伝熱管を、円管で構成しても良い。このような構成においても同様の効果を奏することができる。
例えば、図13に示すように、上記実施の形態1で説明した構成における扁平管2に代えて円管20を用いても良い。また、切り欠き10を省略し、複数の板状フィン1に円形の開口を形成して円管20を挿入しても良い。
【符号の説明】
【0038】
1 板状フィン、1a 排水経路、1b 排水経路、1c 排水経路、2 扁平管、10 切り欠き、11 ワッフル形状、12 スリット形状、13 第2のワッフル形状、20 円管、100 圧縮機、101 四方弁、102 室外側熱交換器、103 膨張弁、104 室内側熱交換器。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13

【手続補正書】
【提出日】2014年10月9日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0008
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0008】
本発明に係る熱交換器は、間隔を空けて積層されてその間を流体が流れる複数の板状フィンと、前記板状フィンに挿入され前記流体と熱交換をする媒体が流れる複数の伝熱管と、を備え、前記板状フィンは、当該板状フィンの一部形成され、前記流体の流れに対向して開口したスリット形状と、当該板状フィンの一部を折り曲げて該板状フィンの積層方向に突出し、前記流体の流れの上流側の傾斜と下流側の傾斜とを有する突出形状と、を有し、前記突出形状は、前記スリット形状よりも前記流体の流れの上流側に設けられものである。
【手続補正2】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
間隔を空けて積層されてその間を流体が流れる複数の板状フィンと、
前記板状フィンに挿入され前記流体と熱交換をする媒体が流れる複数の伝熱管と、
を備え、
前記板状フィンは、
当該板状フィンの一部形成され、前記流体の流れに対向して開口したスリット形状と、
当該板状フィンの一部を折り曲げて該板状フィンの積層方向に突出し、前記流体の流れの上流側の傾斜と下流側の傾斜とを有する突出形状と、
を有し、
前記突出形状は、
前記スリット形状よりも前記流体の流れの上流側に設けられ
熱交換器。
【請求項2】
前記複数の板状フィンは、切り欠き部が複数形成され、
前記複数の伝熱管は、扁平管によって構成され、前記複数の板状フィンの前記切り欠き部に挿入された
ことを特徴とする請求項1記載の熱交換器。
【請求項3】
前記板状フィンは、
前記流体の流れの下流側の端部に前記切り欠き部が形成された
ことを特徴とする請求項2記載の熱交換器。
【請求項4】
前記板状フィンは、
前記流体の流れの上流側の端部に前記切り欠き部が形成された
ことを特徴とする請求項2記載の熱交換器。
【請求項5】
前記板状フィンは、
前記突出形状が、前記伝熱管よりも前記流体の流れの上流側に形成された
ことを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の熱交換器。
【請求項6】
前記板状フィンは、
前記スリット形状が、前記伝熱管の下流側端部よりも上流側に形成された
ことを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の熱交換器。
【請求項7】
前記板状フィンは、
前記スリット形状が、前記伝熱管の上流側端部よりも下流側に形成された
ことを特徴とする請求項1〜6の何れか一項に記載の熱交換器。
【請求項8】
前記板状フィンは、
前記流体の流れ方向に前記スリット形状が複数形成され、
下流側の前記スリット形状の開口幅が、上流側の前記スリット形状の開口幅より大きい
ことを特徴とする請求項1〜7の何れか一項に記載の熱交換器。
【請求項9】
前記板状フィンは、
前記スリット形状よりも前記流体の流れの下流側に、
当該板状フィンの一部を折り曲げて該板状フィンの積層方向に突出し、前記流体の流れの上流側の傾斜と下流側の傾斜とを有する第2の突出形状を有する
ことを特徴とする請求項1〜8の何れか一項に記載の熱交換器。
【請求項10】
圧縮機、凝縮器、膨張手段、および蒸発器を順次配管で接続し冷媒を循環させる冷媒回路を備え、
前記凝縮器および前記蒸発器の少なくとも一方に、請求項1〜9の何れか一項に記載の熱交換器を用い、
前記熱交換器は、前記複数の伝熱管の配列方向が重力方向を向くように設置された
ことを特徴とする空気調和機。
【請求項11】
前記突出形状は、断面山形状であり、前記流体の流れの上流側の傾斜長さが下流側の傾斜長さより短い
ことを特徴とする請求項1〜10の何れか一項に記載の熱交換器。
【国際調査報告】