JPH11183076A

JPH11183076A - 熱交換器

Info

Publication number: JPH11183076A
Application number: JP9358155A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Suzuki; 一弘鈴木; 明 ▲吉▼越; Akira Yoshikoshi; Tadashi Fujisaki; 忠司藤▲崎▼
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1997-12-25
Filing date: 1997-12-25
Publication date: 1999-07-06
Anticipated expiration: 2017-12-25
Also published as: JP3790350B2

Abstract

(57)【要約】【課題】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な空気調和機
用の熱交換器を提供する。【解決手段】冷媒が流れるパイプ１１と、パイプ１１
が挿通されて、冷媒とパイプ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、フィ
ン１２ｂは、フィンピッチｐが１．１〜１．４ｍｍで、
フィン１２ｂには空気を通過させるための切りおこし１
６ｂが設けられ、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２本設け
られ、且つ、切りおこし１６ｂの幅をａとしたとき、前
記間隔ｂが（４．５〜７）ａとされている熱交換器であ
る。切りおこし１６ｂの延長線と、フィン孔１４の中心
同士を結ぶ直線とがなす角度θが１０゜〜３０゜である
ことが好ましい。

Description

【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１
２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１
６ｂ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１
６ｂ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１
６ｂ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１
６ｂを垂直、即ち、パイプ１１が挿通されるフィン孔１
４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１
２ｃ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１６
ｂ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１．２
ｍｍ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】

【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Δ
Ｔ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１２
ｂ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０．７
９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１
２ａ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１２
ａ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、６
ｃ・・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

Claims

【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１．１
ｍｍ〜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。
【請求項３】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。