JPH1163874A - 熱交換器及び空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、通風抵抗が小さく、かつ熱交換性能
が良好な特性を持ったものにする。 【解決手段】スリット状の切り起こし１０の形状を、パ
イプ２に近い部分ではその横幅を狭くするとともに、パ
イプ２から離れるに従ってその横幅を広く形成し、パイ
プ２とパイプ２との中間点で切り起こし１０の横幅を最
も広く形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、平行に配置した複
数のフィンに対して冷媒ガスの流れる複数のパイプを配
設して成る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。

【０００２】

【従来の技術】空気調和機用の熱交換器としての蒸発器
及び空冷式凝縮器には、図８に示すようにアルミニウム
の薄板から形成される複数のフィン（平行フィン群）１
がそれぞれ平行に配置され、かつこれらフィン１に対し
て略垂直方向に銅から成る複数のパイプ２が配設されて
いる。

【０００３】これらパイプ２の開口端部には、それぞれ
Ｕ字状のパイプ３が接続され、これにより各パイプ２
は、連結され、複数のフィン１間を蛇行する如く配設さ
れ、フィンチューブ形の熱交換器が構成されている。

【０００４】各フィン１と各パイプ２とは、これらパイ
プ２の径を拡大する加工により密着させて、フィン１の
表面が伝熱面積として有効に利用できるように構成され
ている。

【０００５】このような熱交換器であれば、パイプ２内
に冷媒ガス４が流される。このとき、各フィン１間に空
気が流れると、パイプ２内に流れる冷媒ガス４との間で
熱エネルギーの交換（以下、熱交換と称する）が行わ
れ、空気は例えば冷却される。

【０００６】従って、フィン１間に流れる空気とパイプ
２内に流れる冷媒ガス４との間では、効率のよい熱交換
が行われることが要求される。図９は熱交換器の部分拡
大図であって、同図(a) はフィン１の正面図、同図(b)
はＡ−Ａ方向から見た図である。又、図１０は各パイプ
２の中間部分における２枚のフィン１間に流れる空気の
熱交換状態を示す。

【０００７】空気が矢印方向から流入すると、この空気
は、各フィン１の表面で熱交換され、温度が変化しなが
ら下流方向に流れて流出する。このとき、温度が変化す
る空気層Ｑは、図１０に示すように各フィン１側にそれ
ぞれ形成され、かつ下流にいくに従って厚くなってい
く。

【０００８】すなわち、各フィン１間の中央部分の空気
は、十分に熱交換されずに流出し、このためフィン１の
出口では、各フィン１側のａ部分で空気に対する熱交換
が行われるが、ｂ部分では十分に空気に対する熱交換が
行われない。

【０００９】熱交換を支配する要因は、空気とフィン１
との間の熱伝達であり、この熱伝達を大きくすることが
出来れば、全体としての熱交換の性能が向上する。しか
しながら、上記熱交換器では、空気に対する熱伝達率が
十分でなく、これに対する対策としてフィン１の表面の
空気側熱伝達率を良くするために種々な手法が取られて
いる。

【００１０】このような手法の最も有効な一つに、例え
ば図１１に示すように空気流路の中央部にスリット状の
切り起し５を２枚形成することが行われている。なお、
同図(a) はフィン１の正面図、同図(b) はＢ−Ｂ方向か
ら見た図である。

【００１１】このように切り起し５を形成することによ
り温度が変化する空気層Ｑは、図１２に示すように空気
が全体的に熱交換され、熱交換の不十分な部分ｂは狭く
なる。

【００１２】又、他の手法として、例えば特開昭５０−
７４８４９号公報に記載されている技術がある。図１３
はかかる手法の構成図で、同図(a) はフィン１の正面
図、同図(b) はＣ−Ｃ方向から見た図である。

【００１３】この技術は、空気流路の中央部にスリット
状の切り起し５を４枚形成したものとなっている。この
ように切り起し５を多く形成することにより、図１４に
示すように熱交換の不十分な部分ｂが少なくなり、熱交
換の性能が向上する。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スリッ
ト状の切り起し５を形成すると、空気が各フィン１間を
流れる際の通風抵抗が増大し、この通風抵抗の増大によ
って各フィン１間に必要な空気量を流し得なくなる、又
は騒音が大きくなるという問題が生じる。このため、単
純にスリット状の切り起し５を用いることは得策になら
ない。

【００１５】現在、熱交換器に要求されている課題は、
通風抵抗が小さく、かつ熱交換性能が良好な特性を持っ
た構造を見出だすことにある。すなわち、空気損失が小
さく、しかも空気側熱伝達率が大きくとれる形状が必要
とされている。そこで本発明は、通風抵抗が小さく、か
つ熱交換性能が良好な特性を持った熱交換器及びこの熱
交換器を用いた空気調和機を提供することを目的とす
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１によれば、複数
のフィンをそれぞれ所定の間隔で平行に配置し、かつこ
れらフィンに対して略垂直方向に内部に冷媒ガスの流れ
る複数のパイプを配設して成る熱交換器において、フィ
ン面上における各パイプの間に、被熱交換の流体の通過
方向と同一方向の幅を、パイプ側で狭くするとともにパ
イプから離れるに従って広く形成したスリット状の切り
起こしを設けた熱交換器である。

【００１７】請求項２によれば、空気の温度、湿度、気
流、清浄度の４つの要素を目標の条件に調整する熱交換
器を備えた空気調和機において、熱交換器は、複数のフ
ィンをそれぞれ所定の間隔で平行に配置するとともに各
フィンに対して略垂直方向に内部に冷媒ガスの流れる複
数のパイプを配設し、かつフィン面上における各パイプ
の間に、空気の通過方向と同一方向の幅を、パイプ側で
狭くし、パイプから離れるに従って広く形成したスリッ
ト状の切り起こしが設けられた空気調和機である。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。なお、図８と同一部分に
は同一符号を付してその詳しい説明は省略する。図１は
空気調和機に用いられる熱交換器の構成図であり、同図
(a) はフィン１の正面図、同図(b) はＤ−Ｄ方向から見
た図である。

【００１９】この熱交換器は、フィン１の面上における
各パイプ２の間に、空気の通過方向と同一方向の幅を、
パイプ２側で狭く、かつパイプ２から離れるに従って広
く形成したスリット状の切り起こし１０が設けられてい
る。

【００２０】ここで、このようなスリット状の切り起こ
し１０の形状になった経緯について説明する。各フィン
１間に流れる空気の状態を詳しく分析したところ、空気
とフィン１との熱交換の状態は、空気の流れる位置、す
なわち図２に示すようにパイプ２の近くでパイプ２を回
り込む空気の流れ（イ）と、各パイプ２との中間部分を
直進して流れる空気の流れ（ロ）とで異なる。

【００２１】このうちパイプ２を回り込む空気の流れ
（イ）では、空気の流れる道程が長く、フィン１と接触
している時間が長くなり、フィン１表面からの熱交換が
進み、図３(a) に示すように熱交換された空気層Ｑは厚
くなる。

【００２２】一方、各パイプ２との中間部分を直進して
流れる空気の流れ（ロ）では、空気の流れが直進して通
過してしまうため、フィン１表面からの熱交換は十分に
行われず、図３(b) に示すように熱交換された空気層Ｑ
は、上記空気の流れ（イ）の空気層Ｑよりも薄くなる。

【００２３】従って、空気の流れ（イ）の部分では、ス
リット状の切り起しは少なくてもよいが、空気の流れ
（ロ）の部分では、切り起しが多数必要になる。このよ
うな状態を満足するスリット状の切り起しの形状は、図
４に示すように４つの切り起し６、７を形成し、このう
ち空気の流れ（イ）の部分に２つの切り起し６を形成
し、空気の流れ（ロ）の部分に４つの切り起し６を形成
する。

【００２４】ところが、４つの切り起し６、７を形成す
ると、上記の如く通風抵抗が大きくなるので、結局のと
ころこれら４つの切り起し６、７をまとめた形である上
記図１に示すスリット状の切り起こし１０の形状になっ
た。

【００２５】すなわち、このスリット状の切り起こし１
０の形状は、上記の如く、パイプ２に近い部分ではその
横幅が狭く、パイプ２から離れるに従ってその横幅が広
く形成されている。そして、パイプ２とパイプ２との中
間点で切り起こし１０の横幅が最も広く形成されてい
る。

【００２６】次に上記の如く構成された熱交換器の作用
について説明する。パイプ２の近傍でパイプ２を回り込
んで流れる空気の流れ（イ）の部分では、空気のフィン
１の表面に接触する長さが長くなり、図５(a) に示すよ
うにフィン１の表面との熱交換により空気の温度が変化
する空気層Ｑが厚くなり、フィン１間の中央付近の空気
までも熱交換される。

【００２７】従って、空気の流れ（イ）の部分では、ス
リット状の切り起し１０の助けを借りなくても空気の熱
交換は進む。この部分では、スリット状の切り起し１０
の長さも短くて十分であり、このことは通風抵抗の低減
を可能にする。

【００２８】一方、各パイプ２との中間部分を直進して
流れる空気の流れ（ロ）の部分では、空気の流れが直進
であり、空気とフィン１の表面との接触する長さは短
い。従って、スリット状の切り起し１０がなければ、フ
ィン１間の中央部分の空気の流れは十分に熱交換されな
い。このことから、この空気の流れ（ロ）の部分では、
スリット状の切り起し１０の横幅を長くし、中央部分に
流れる空気と切り起し１０の表面との接触部分を広く
し、図５(b) に示すように空気との熱交換を十分に行え
るようにしている。

【００２９】この結果、空気の流れ（イ）及び（ロ）の
両部分では、十分に空気が熱交換されるものとなる。こ
のように上記一実施の形態においては、スリット状の切
り起こし１０の形状を、パイプ２に近い部分ではその横
幅を狭くするとともに、パイプ２から離れるに従ってそ
の横幅を広く形成し、パイプ２とパイプ２との中間点で
切り起こし１０の横幅を最も広く形成したので、空気の
流れ（イ）の部分では、従来のスリット状の切り起しの
板数が４枚の場合（図１３）とほぼ同等の熱交換ができ
る。すなわち、図６の入口風速に対する空気側熱伝達率
に示すようにスリットフィン１の形状を空気側熱伝達率
が大きくとれるものにできる。

【００３０】又、通風抵抗は、図７の入口風速に対する
通風抵抗に示すように従来のスリット状の切り起こしの
板数が２枚の場合（図１１）とほぼ同等の通風抵抗とな
って小さくできる。

【００３１】従って、上記スリット状の切り起こし１０
の形状であれば、通風抵抗を小さくでき、熱交換器とし
ての熱交換性能の特性を良好にできる。一方、空気調和
機は、空気の温度、湿度、気流、清浄度の４つの要素を
目標の条件に調整しており、これらの調整に熱交換器が
用いられている。この熱交換器に、上記の如くスリット
状の切り起こし１０の形状を、パイプ２に近い部分では
その横幅を狭くするとともに、パイプ２から離れるに従
ってその横幅を広く形成し、パイプ２とパイプ２との中
間点で切り起こし１０の横幅を最も広く形成したフィン
１を備えれば、通風抵抗が小さいばかりでなく、良好な
熱交換性能の特性を持つことができ、空気の温度や湿度
などの制御性をよくできる。

【００３２】なお、本発明は、上記一実施の形態に限定
されるものでなく次の通り変形してもよい。例えば、ス
リット状の切り起こし１０の形状は、パイプ２に近い部
分ではその横幅を狭くするとともに、パイプ２から離れ
るに従ってその横幅を広く形成するものであれば、その
細かい形状まで限定されるものでない。

【００３３】

【発明の効果】以上詳記したように本発明の請求項１に
よれば、通風抵抗が小さく、かつ熱交換性能が良好な特
性を持った熱交換器を提供できる。又、本発明の請求項
２によれば、通風抵抗が小さく、かつ熱交換性能が良好
な特性を持った熱交換器を用いた空気調和機を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる熱交換器の一実施の形態を示す
構成図。

【図２】パイプ間の位置のにおける空気の流れる位置に
を示す模式図。

【図３】パイプ間の空気の流れる位置により異なる熱交
換された空気層の厚さを示す模式図。

【図４】フィン表面の空気側熱伝達率を良くする過程で
の切り起しの構成図。

【図５】本発明熱交換器の２枚のフィン間に流れる空気
の熱交換状態を示す図。

【図６】入口風速に対する空気側熱伝達率を示す図。

【図７】入口風速に対する通風抵抗を示す図。

【図８】熱交換器の概略構成図。

【図９】従来の熱交換器の一部拡大構成図。

【図１０】同熱交換器における２枚のフィン間に流れる
空気の熱交換状態を示す図。

【図１１】フィン表面の空気側熱伝達率を良くする一手
法を示す構成図。

【図１２】同手法による２枚のフィン間に流れる空気の
熱交換状態を示す図。

【図１３】フィン表面の空気側熱伝達率を良くする他の
手法を示す構成図。

【図１４】同手法による２枚のフィン間に流れる空気の
熱交換状態を示す図。

【符号の説明】

１…フィン（平行フィン群）、 ２…パイプ、 １０…スリット状の切り起こし。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のフィンをそれぞれ所定の間隔で平
   行に配置し、かつこれらフィンに対して略垂直方向に内
   部に冷媒ガスの流れる複数のパイプを配設して成る熱交
   換器において、 前記フィン面上における前記各パイプの間に、被熱交換
   の流体の通過方向と同一方向の幅を、前記パイプ側で狭
   くするとともに前記パイプから離れるに従って広く形成
   したスリット状の切り起こしを設けたことを特徴とする
   熱交換器。
2. 【請求項２】 空気の温度、湿度、気流、清浄度の４つ
   の要素を目標の条件に調整する熱交換器を備えた空気調
   和機において、 前記熱交換器は、複数のフィンをそれぞれ所定の間隔で
   平行に配置するとともに前記各フィンに対して略垂直方
   向に内部に冷媒ガスの流れる複数のパイプを配設し、か
   つ前記フィン面上における前記各パイプの間に、前記空
   気の通過方向と同一方向の幅を、前記パイプ側で狭く
   し、前記パイプから離れるに従って広く形成したスリッ
   ト状の切り起こしが設けられたことを特徴とする空気調
   和機。