JP2001141382A - 空気熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷媒凝縮時において上昇流となる部分および
冷媒蒸発時において下降流となる部分を少なくするか、
又は無くすることにより、冷媒側の伝熱性能を可能な限
り高く維持できるようにした空気熱交換器を提供するこ
とを目的とする。 【解決手段】 冷媒が導入、導出されるパイプ状の上下
ヘッダ２，３と、該上下ヘッダ２，３間に連通状態で、
かつその長手方向に相互に所定の間隔を保って並設され
た複数本の扁平伝熱管４，４・・・と、該複数本の扁平
伝熱管４，４・・・間の上下方向に屈曲した状態で配設
されたコルゲートフィン５，５・・・とからなる空気熱
交換器において、上記上部ヘッダ２および下部ヘッダ３
の各々を、冷媒凝縮時において冷媒が上昇流となる部分
および冷媒蒸発時において冷媒が下降流となる部分の扁
平伝熱管４，４・・・の本数が、それ以外の部分の扁平
伝熱管４，４・・・の本数よりも少なくなるように相互
に分割位置をズラせて複数の冷媒流路２ａ〜２ｄ、３ａ
〜３ｄに分割した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この出願の発明は、扁平伝熱
管およびコルゲートフィンを備えた空気熱交換器の構造
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近では、扁平伝熱管およびコルゲート
フィンを備えた空気熱交換器を、例えば空気調和機用の
熱交換器に採用することが検討されている。

【０００３】そのような扁平伝熱管およびコルゲートフ
ィンを備えた一般的な空気熱交換器の全体および各部の
構造を、例えば図１４〜図１７に示す。

【０００４】該空気熱交換器１は、例えば図１４に示す
ように、冷媒が導入、導出されるパイプ状の上下ヘッダ
２，３と、該上下ヘッダ２，３間に連通状態で、かつそ
の長手方向に相互に所定の間隔を保って並設された複数
本の扁平伝熱管４，４・・・と、該複数本の扁平伝熱管
４，４・・・間の上下方向に略Ｓ字形に連続して屈曲し
た状態で配設され、その屈曲面外端を対応する両隣りの
扁平伝熱管４，４・・・の扁平伝熱面に熱溶着されたコ
ルゲートフィン５，５・・・と、左右両側のフィンガー
ド６，６とからなっている。

【０００５】上記扁平伝熱管４，４・・・は、例えば図
１５に示すように、その内側幅方向に隔壁を介して区画
並設された断面方形の複数の冷媒流通穴４ａ，４ａ・・
・を有する多穴構造となっており、上記上部ヘッダ２又
は下部ヘッダ３を介して外部冷媒配管７又は８より導入
分配された冷媒を各冷媒流通穴４ａ，４ａ・・・内の上
方から下方又は下方から上方に均等に流し、その扁平面
および上記コルゲートフィン５，５・・・のフィン面を
介して可及的に広い伝熱面積で内部の冷媒と外部の空気
との間で効率の良い熱交換を行うようになっている。

【０００６】また、上記コルゲートフィン５，５・・・
は、例えば図１６に示すように、その屈曲部（折り曲げ
部）を除く扁平面部分であって、加工上形成される中央
の扁平面部分を中心として空気流の上流側部分と下流側
部分の各々に空気との伝熱効率を向上させるための複数
の切り起し片（ルーバー）５ａ，５ａ・・・が形成され
ており、該切り起し片５ａ，５ａ・・・によって可及的
に上記冷媒と空気との間の熱交換性能が高くなるように
構成されている。

【０００７】そして、該構成の空気熱交換器１では、例
えば図１７に示すように、凝縮器の時には、上記外部冷
媒配管７を介して導入された冷媒を上記上部ヘッダ２を
介して各扁平伝熱管４，４・・・の上方から下方に可及
的均等に分配して流し、下部ヘッダ３で受けて外部冷媒
配管８から導出するようになっている。一方、蒸発器の
時には、これと逆方向に冷媒が流される。

【０００８】しかし、このように上部ヘッダ２および下
部ヘッダ３が共に連続した１本のパイプで各扁平伝熱管
４，４・・・の各々に均一に冷媒を流す構造の場合、各
扁平伝熱管４，４・・・部分を流れる冷媒の流速が低
く、冷媒側の熱伝達性能が低い問題がある。

【０００９】そこで、該問題を解決するために、従来例
えば図１８に示すように、上記上部ヘッダ２および下部
ヘッダ３を各々複数の冷媒流路２ａ〜２ｃ、３ａ，３ｂ
に分割し、図中に矢印で示しているように外部冷媒配管
７から供給された冷媒を上下方向に複数回蛇行させて流
すことにより、各扁平伝熱管４，４・・・内を流れる冷
媒の流速を高めて冷媒側の熱伝達性能を向上させる構成
が採用されていた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、上記各
ヘッダ部の冷媒流路を複数に分割すると、扁平伝熱管部
分を流れる冷媒の流速が高くなり、冷媒側の伝熱性能が
向上する。そして、上記のように当該空気熱交換器をヒ
ートポンプとして用いる場合、特に蒸発運転時の管外の
水はけ対策として、上述のように扁平伝熱管４，４・・
・が鉛直になるように配置するのが一般的であるため、
上記構成における冷媒の流れとしては上昇・下降を繰り
返す蛇行流となる。そして、上記鉛直な扁平伝熱管４，
４・・・内の流れは、上述の如く冷媒蒸発時の場合には
上昇流、他方冷媒凝縮時の場合には下降流とするのが一
般的であるが、その場合において、それと逆向きの流れ
となる場合には冷媒の熱伝達率は大きく低下する。

【００１１】しかるに、同構成では本来の有効な流れ方
向の伝熱管の本数とそれとは逆向きの流れとなる部分の
伝熱管の本数とが同数である。その結果、図１８の従来
の構成では、熱伝達性能の有効でない部分の面積が大き
く当該空気熱交換器の熱交換能力を十分に引き出せない
課題が残されている。

【００１２】本願発明は、該課題を解決するためになさ
れたもので、上述のような冷媒凝縮時において冷媒が上
昇流となる部分および冷媒蒸発時において冷媒が下降流
となる伝熱管部分の本数を少なくするか、又はそのよう
な伝熱管部分を無くすることにより、冷媒側の伝熱性能
を可能な限り高く維持できるようにした空気熱交換器を
提供することを目的とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本願各発明は、上記の課
題を解決するために、次のような課題解決手段を備えて
構成されている。

【００１４】（１） 請求項１の発明 この発明の空気熱交換器は、冷媒が導入、導出されるパ
イプ状の上下ヘッダ２，３と、該上下ヘッダ２，３間に
連通状態で、かつその長手方向に相互に所定の間隔を保
って並設された複数本の扁平伝熱管４，４・・・と、該
複数本の扁平伝熱管４，４・・・間の上下方向に配設さ
れたコルゲートフィン５，５・・・とからなる空気熱交
換器において、上記上部ヘッダ２および下部ヘッダ３の
各々を、冷媒凝縮時において冷媒が上昇流となる部分お
よび冷媒蒸発時において冷媒が下降流となる部分の扁平
伝熱管４，４・・・の本数が、それ以外の部分の扁平伝
熱管４，４・・・の本数よりも少なくなるように、相互
に分割位置をズラせて複数の冷媒流路２ａ，２ｂ，２
ｃ，２ｄ、３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに分割したことを特
徴としている。

【００１５】すなわち、該構成では、先ず上下両ヘッダ
２，３の冷媒流路を複数の冷媒流路２ａ〜２ｄ、３ａ〜
３ｄに分割しているので、それら各冷媒流路２ａ〜２
ｄ、３ａ〜３ｄ間の各扁平伝熱管４，４・・・を流れる
冷媒の流速が高くなる。しかも、該分割が、上下両ヘッ
ダ２，３間で相互に分割位置をズラしてなされているこ
とにより、冷媒凝縮時において冷媒が上昇流となる部分
および冷媒蒸発時において冷媒が下降流となる部分にお
いては、その扁平伝熱管４，４・・・の本数が、それ以
外の部分の扁平伝熱管４，４・・・の本数よりも少なく
なるので、冷媒凝縮時における冷媒が上昇流となる部分
および冷媒蒸発時において冷媒が下降流となる部分の面
積比率は小さくなり、同部分が熱交換能力に及ぼす影響
は小さいものとなる。また同部分においては、冷媒の流
速がそれ以外の部分よりもさらに高くなるため、冷媒側
伝熱性能の低下度も小さい。

【００１６】その結果、当該熱交換器の熱交換能力を十
分に引き出すことが可能になる。

【００１７】（２） 請求項２の発明 この発明の空気熱交換器は、冷媒が導入、導出されるパ
イプ状の上下ヘッダ２，３と、該上下ヘッダ２，３間に
連通状態で、かつその長手方向に相互に所定の間隔を保
って並設された複数本の扁平伝熱管４，４・・・と、該
複数本の扁平伝熱管４，４・・・間の上下方向に配設さ
れたコルゲートフィン５，５・・・とからなる空気熱交
換器において、上記上部ヘッダ２および下部ヘッダ３の
各々を複数の冷媒流路２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ、３ａ，
３ｂ，３ｃ，３ｄに分割し、それら相互の冷媒流路２
ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ、３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの内の
冷媒凝縮時において冷媒上昇流が流される冷媒流路３
ａ，２ｂ、３ｂ，２ｃ、３ｃ，２ｄ同士および冷媒蒸発
時において冷媒下降流が流される冷媒流路２ｄ，３ｃ、
２ｃ，３ｂ、２ｂ，３ａ同士の間をそれぞれ補助伝熱管
９ａ，９ｂ，９ｃ、９ｃ，９ｂ，９ａを介して熱交換器
外部でバイパスしたことを特徴としている。

【００１８】すなわち、該構成では、先ず上下両ヘッダ
２，３の冷媒流路を複数の冷媒流路２ａ〜２ｄ、３ａ〜
３ｄに分割しているので、それら各冷媒流路２ａ〜２
ｄ、３ａ〜３ｄ間の各扁平伝熱管４，４・・・を流れる
冷媒流速が高くなる。しかも、それら相互の冷媒流路２
ａ〜２ｄ、３ａ〜３ｄの内の冷媒凝縮時において冷媒が
上昇流となる部分の冷媒流路３ａ，２ｂ、３ｂ，２ｃ、
３ｃ，２ｄ同士および冷媒蒸発時において冷媒が下降流
となる部分の冷媒流路２ｄ，３ｃ、２ｃ，３ｂ、２ｂ，
３ａ同士の間はそれぞれ補助伝熱管９ａ，９ｂ，９ｃ、
９ｃ，９ｂ，９ａにより熱交換器の外部でバイパスされ
ていることから、熱交換器の熱交換部から同冷媒凝縮時
における上昇流や冷媒蒸発時において下降流となる部分
がなくなり、同部分が熱交換能力に及ぼす影響は殆んど
解消される。また同部分においては、冷媒の流速がそれ
以外の部分よりもさらに高くなるため、冷媒側伝熱性能
の低下も小さい。

【００１９】その結果、当該熱交換器の熱交換能力を、
より十分に引き出すことが可能になる。

【００２０】（３） 請求項３の発明 この発明の空気熱交換器は、冷媒が導入、導出されるパ
イプ状の上下ヘッダ２，３と、該上下ヘッダ２，３間に
連通状態で、かつその長手方向に相互に所定の間隔を保
って並設された複数本の扁平伝熱管４，４・・・と、該
複数本の扁平伝熱管４，４・・・間の上下方向に配設さ
れたコルゲートフィン５，５・・・とからなる空気熱交
換器において、上記上部ヘッダ２および下部ヘッダ３の
各々を複数の冷媒流路２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ、３ａ，
３ｂ，３ｃ，３ｄに分割し、それら各冷媒流路２ａ，２
ｂ，２ｃ，２ｄ、３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの間の冷媒凝
縮時において冷媒が上昇流となる扁平伝熱管部分および
冷媒蒸発時において冷媒下降流となる扁平伝熱管部分を
補助伝熱管９ａ，９ｂ，９ｃにより形成したことを特徴
としている。

【００２１】すなわち、該構成では、先ず上下両ヘッダ
２，３の冷媒流路を複数の冷媒流路２ａ〜２ｄ、３ａ〜
３ｄに分割しているので、それら各冷媒流路２ａ〜２
ｄ、３ａ〜３ｄ間の各扁平伝熱管４，４・・・を流れる
冷媒流速が高くなる。しかも、該分割により、それら上
下両ヘッダ２，３の各冷媒流路２ａ〜２ｄ、３ａ〜３ｄ
間の冷媒凝縮時において冷媒が上昇流となる部分および
冷媒蒸発時において冷媒が下降流となる部分において
は、その扁平伝熱管部分を補助伝熱管９ａ，９ｂ，９ｃ
により形成しているので、冷媒凝縮時における冷媒上昇
流部分および冷媒蒸発時における冷媒下降流部分が熱交
換器としての扁平伝熱管４，４・・・により形成される
ようなことはなくなり、同部分が熱交換能力に及ぼす影
響は小さいものとなる。また上記補助伝熱管９ａ，９
ｂ，９ｃ部分においては、冷媒の流速がそれ以外の部分
よりもさらに高くなるため、冷媒側伝熱性能の低下も小
さい。

【００２２】その結果、当該熱交換器の熱交換能力を十
分に引き出すことが可能になる。

【００２３】

【発明の効果】以上の結果、本願各発明の空気熱交換器
によると、冷媒凝縮時において冷媒の流れが上昇流とな
る部分および冷媒蒸発時において下降流となる部分を少
なくするか、又は無くすることができ、冷媒側の伝熱性
能を可能な限り高く維持できる高性能の空気熱交換器を
提供することが可能となる。

【００２４】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）図１〜図３は、
本願発明の実施の形態１に係る空気熱交換器の構成を示
している。

【００２５】該空気熱交換器１は、例えば図１に示すよ
うに、外部冷媒配管７，８を介して冷媒が導入、導出さ
れるパイプ状の上下ヘッダ２，３と、該上下ヘッダ２，
３間に連通状態で、かつその長手方向に相互に所定の間
隔を保って並設された複数本の扁平伝熱管４，４・・・
と、該複数本の扁平伝熱管４，４・・・間の上下方向に
略Ｓ字形に連続して屈曲した状態で配設され、その屈曲
面外端を対応する両隣りの扁平伝熱管４，４・・・の扁
平伝熱面に熱溶着されたコルゲートフィン５，５・・・
と、左右両側のフィンガード６，６とからなっている。

【００２６】そして、上記扁平伝熱管４，４・・・は、
例えば前述の図１５に示す従来例のものと同様に、それ
ぞれその内側幅方向に隔壁を介して区画並設された断面
方形の複数の冷媒流通穴４ａ，４ａ・・・を有する多穴
構造となっており、冷媒凝縮時において冷媒が上昇流と
なる部分および冷媒蒸発時において冷媒が下降流となる
部分を除いて、上記上部ヘッダ２又は下部ヘッダ３を介
して外部冷媒配管７又は８より導入分配された冷媒を各
冷媒流通穴４ａ，４ａ・・・内の上方から下方又は下方
から上方に各々均等に流し、その扁平面および上記コル
ゲートフィン５，５・・・のフィン面を介して広い伝熱
面積で内部の冷媒と外部の空気との間で効率の良い熱交
換を行うようになっている。

【００２７】また、上記コルゲートフィン５，５・・・
は、例えば前述の図１６に示す従来例のものと同様に、
その屈曲部（折り曲げ部）を除く扁平面部分であって、
加工上形成される中央の扁平面部分を中心として空気流
の上流側部分と下流側部分の各々に空気との伝熱効率を
向上させるための複数の切り起し片（ルーバー）５ａ，
５ａ・・・が形成されており、該切り起し片５ａ，５ａ
・・・によって可及的に上記冷媒と空気との間の熱交換
性能が高くなるように構成されている。

【００２８】そして、上記上部ヘッダ２および下部ヘッ
ダ３は、図示のように、各々第１〜第４の複数の冷媒流
路２ａ〜２ｄ、３ａ〜３ｄに隔壁を介して分割されてい
るが、例えば上部ヘッダ２側の第４の流路２ｄと下部ヘ
ッダ３側第１の流路３ａの長さをその他の流路２ａ〜２
ｃ、３ｂ〜３ｄの長さよりも所定寸法長くすることによ
って、当該上下ヘッダ２，３の分割位置が相互に所定寸
法ズレて対応するように構成されており、図中に細い矢
印と太い矢印で区別して示しているように、外部冷媒配
管７又は８を介して供給された冷媒を上下方向に複数回
蛇行させて流すに際して、冷媒凝縮時において冷媒が上
昇流となる部分および冷媒蒸発時において冷媒が下降流
となる部分（細い矢印部）では、扁平伝熱管４，４・・
・の本数がそれ以外の部分（太い矢印部）よりも少なく
なるようにすることにより（図示の例では５本に対して
２本）、各扁平伝熱管４，４・・・を本来の方向に流れ
る冷媒全体の流速を高めながら、それとは逆向きの流れ
となる冷媒凝縮時において冷媒が上昇流となる部分およ
び冷媒蒸発時において冷媒が下降流となる部分の扁平伝
熱管４の本数を可及的に少なくして冷媒側の熱伝達性能
を可及的有効に向上させる構成が採用されている。

【００２９】すなわち、該構成では、先ず上下ヘッダ
２，３の冷媒流路を複数の冷媒流路２ａ〜２ｄ、３ａ〜
３ｄに分割しているので各扁平伝熱管４，４・・・を流
れる冷媒の流速が高くなる。しかも、該分割に際して、
上記上下ヘッダ２，３各々の分割位置を上述の如く凝縮
時において冷媒が上昇流となる部分および冷媒蒸発時に
おいて冷媒が下降流となる部分においては、扁平伝熱管
４の本数がそれ以外の部分よりも少なくなるようにして
いるので、冷媒側の伝熱性能が悪い冷媒凝縮時における
冷媒上昇流部分や冷媒蒸発時における冷媒下降流部分の
伝熱面積比率は遥かに小さくなり、この部分が熱交換能
力の低下に及ぼす影響は遥かに小さい。また、該冷媒凝
縮時において上昇流となる部分や冷媒蒸発時において下
降流となる部分においても、冷媒の流速がそれ以外の部
分よりもさらに高くなるために、冷媒側伝熱性能自体の
低下度も小さい。従って、当該熱交換器の熱交換能力を
十分に引き出すことが可能になる。

【００３０】（変形例）なお、以上の構成の場合、冷媒
凝縮時において冷媒が上昇流となる部分および冷媒蒸発
時において冷媒が下降流となる部分の扁平伝熱管４の本
数は、少ない方が冷媒側熱伝達性能の向上には有利であ
る。

【００３１】しかし、そのように扁平伝熱管４の本数を
少なくすると、その分冷媒の流動抵抗が増大する問題が
ある。

【００３２】そこで、上記のように冷媒凝縮時において
冷媒が上昇流となる部分および冷媒蒸発時において冷媒
が下降流となる部分の２本の扁平伝熱管４，４について
は、例えば図２に示す第１の変形例のように、その冷媒
流通穴４ａ，４ａ・・・の区画数を減らすか、又は図３
に示す第２の変形例のように多穴構造でない通路面積の
広い扁平伝熱管構造を採用することによって、その冷媒
流動抵抗を減らすことも必要に応じて採用される。

【００３３】（実施の形態２）図４は、本願発明の実施
の形態２に係る空気熱交換器の構成を示している。

【００３４】この実施の形態の空気熱交換器は、基本的
には上記実施の形態１の空気熱交換器の構成を採用して
いるが、その熱交換器全体の寸法（横幅寸法）を拡大す
るとともに、それに対応して上下各ヘッダ２，３の冷媒
流路の分割数を増やしたことを特徴とするものである
（２ａ〜２ｇ，３ａ〜３ｇ）。

【００３５】その他の構成および作用は、上記実施の形
態１のものと全く同一である。

【００３６】（実施の形態３）図５は、本願発明の実施
の形態３に係る空気熱交換器の構成を示している。

【００３７】この実施の形態の空気熱交換器は、基本的
には上記実施の形態１の空気熱交換器の構成を採用し、
かつ当該熱交換器全体の寸法（横幅寸法）が同一の場合
において、上下各ヘッダ２，３の冷媒流路の分割寸法を
凝縮時には上流側から下流側に行くほど小さくなるよう
にし、また蒸発時には上流側から下流側に行くほど大き
くなるようにしたことを特徴とするものである。

【００３８】その他の構成および作用は、上記実施の形
態１のものと全く同一である。

【００３９】このようにすると、凝縮時には、凝縮作用
の進行により冷媒の比体積が小さくなった熱交換器下流
側において、冷媒流路の容積を小さくすることにより冷
媒流速の低下を抑え、可及的に熱伝達性能の向上を図る
ことができる。

【００４０】また蒸発時には、蒸発作用の進行により冷
媒の比体積が大きくなった熱交換器下流側において、冷
媒流路の容積を大きくすることにより冷媒の圧力損失を
抑え、可及的に熱交換器性能の向上を図ることができ
る。

【００４１】（実施の形態４）図６および図７は、本願
発明の実施の形態４に係る空気熱交換器の構成を示して
いる。

【００４２】この実施の形態の空気熱交換器は、上記実
施の形態１〜３の空気熱交換器の構成のように、冷媒凝
縮時において上昇流となる部分および冷媒蒸発時におい
て下降流となる部分の扁平伝熱管４の本数を少なくする
ことから、さらに一歩進めて同部分をバイパスする補助
伝熱管９ａ〜９ｃを設けることによって、同冷媒凝縮時
において冷媒が上昇流となる部分および冷媒蒸発時にお
いて冷媒が下降流となる部分を実質的に熱交換器内に持
たせないようにしたことを特徴とするものである。

【００４３】すなわち、該空気熱交換器１は、例えば図
６および図７に示すように、外部冷媒配管７，８を介し
て冷媒が導入、導出されるパイプ状の上下ヘッダ２，３
と、該上下ヘッダ２，３間に連通状態で、かつその長手
方向に相互に所定の間隔を保って並設された複数本の扁
平伝熱管４，４・・・と、該複数本の扁平伝熱管４，４
・・・間の上下方向に略Ｓ字形に連続して屈曲した状態
で配設され、その屈曲面外端を対応する両隣りの扁平伝
熱管４，４・・・の扁平伝熱面に熱溶着されたコルゲー
トフィン５，５・・・と、左右両側のフィンガード６，
６とからなっている。

【００４４】そして、上記扁平伝熱管４，４・・・は、
例えば前述の図１５に示す従来例のものと同様に、その
内側幅方向に隔壁を介して区画並設された断面方形の複
数の冷媒流通穴４ａ，４ａ・・・を有する多穴構造とな
っており、冷媒凝縮時には上記上部ヘッダ２を介して外
部冷媒配管７より導入分配された冷媒を各冷媒流通穴４
ａ，４ａ・・・内の上方下方からに均等に流し、その扁
平面および上記コルゲートフィン５，５・・・のフィン
面を介して広い伝熱面積で内部の冷媒と外部の空気との
間で効率の良い熱交換を行うようになっている。他方、
蒸発時には、これと逆方向に冷媒が流される。

【００４５】また、上記コルゲートフィン５，５・・・
は、例えば前述の図１６に示す従来例のものと同様に、
その屈曲部（折り曲げ部）を除く扁平面部分であって、
加工上形成される中央の扁平面部分を中心として空気流
の上流側部分と下流側部分の各々に空気との伝熱効率を
向上させるための複数の切り起し片（ルーバー）が形成
されており、該切り起し片によって可及的に上記冷媒と
空気との間の熱交換性能が高くなるように構成されてい
る。

【００４６】そして、上記上部ヘッダ２および下部ヘッ
ダ３は、図示のように、各々第１〜第４の複数の冷媒流
路２ａ〜２ｄ、３ａ〜３ｄに上下均等に分割されている
が、当該複数の冷媒流路３ａ〜３ｄと２ａ〜２ｄの内の
３ａ−２ｂ、３ｂ−２ｃ、３ｃ−２ｄの例えば中央部同
士を順次コ字状の補助伝熱管９ａ，９ｂ，９ｃを介して
熱交換器外部でバイパスすることにより、図中に細い矢
印で示しているように、上記外部冷媒配管７を介して供
給された冷媒を各扁平伝熱管４，４・・・の上下方向に
複数回蛇行させて流すに際して、冷媒凝縮時において冷
媒が上昇流となる部分および冷媒蒸発時において冷媒が
下降流となる部分においては、当該冷媒が上記扁平伝熱
管４，４・・・ではなく上記補助伝熱管９ａ，９ｂ，９
ｃを介して流れるようにすることにより、各扁平伝熱管
４，４・・・を流れる冷媒の流速を均等に高めながら、
それとは逆方向の流れを熱交換器外部に迂回させて、冷
媒側の熱伝達性能を可及的有効に向上させる構成が採用
されている。

【００４７】すなわち、該構成では、先ず上下ヘッダ
２，３の冷媒流路を第１〜第４の複数の冷媒流路２ａ〜
２ｄ、３ａ〜３ｄに分割しているので各扁平伝熱管４，
４・・・を流れる冷媒の流速が高くなる。しかも、その
場合において、冷媒凝縮時において冷媒が上昇流となる
部分および冷媒蒸発時において冷媒が下降流となる伝熱
管部分は各扁平伝熱管４，４・・・を迂回した補助伝熱
管９ａ，９ｂ，９ｃとなるようにしているので、熱交換
器内に冷媒凝縮時の上昇流や冷媒蒸発時の下降流となる
部分がなくなり、同部分が熱交換能力の低下に及ぼす影
響はなくなる。また、該冷媒凝縮時において冷媒の流れ
が上昇流となる部分および冷媒蒸発時において冷媒の流
れが下降流となる部分においては、冷媒の流速がそれ以
外の部分よりもさらに高くなるため、冷媒側伝熱性能の
低下度も小さい。従って、当該熱交換器の熱交換能力を
より十分に引き出すことが可能になる。

【００４８】さらに、以上の場合において、上記複数の
冷媒流路３ａ−２ｂ，３ｂ−２ｃ，３ｃ−２ｄを補助伝
熱管９ａ，９ｂ，９ｃで連通させるに際し、図示のよう
に各冷媒流路３ａ，３ｂ，３ｃ、２ｂ，２ｃ，２ｄ各々
の中央部で連通させるようにしているので、上下各ヘッ
ダ２，３内冷媒流路全体の冷媒の偏流も可及的に抑制さ
れる。

【００４９】（実施の形態５）図８は、本願発明の実施
の形態５に係る空気熱交換器の構成を示している。

【００５０】この実施の形態の空気熱交換器は、基本的
に上記実施の形態４の空気熱交換器の構成を採用し、同
熱交換器全体の寸法（横幅寸法）を拡大するとともに、
それに対応して上下各ヘッダ２，３の冷媒流路の分割数
を増やしたことを特徴とするものである（２ａ〜２ｇ，
３ａ〜３ｇ）。

【００５１】その他の構成および作用は、上記実施の形
態４のものと全く同一である。

【００５２】（実施の形態６）図９は、本願発明の実施
の形態６に係る空気熱交換器の構成を示している。

【００５３】この実施の形態の空気熱交換器は、基本的
に上記実施の形態４の空気熱交換器の構成を採用し、同
構成における上下ヘッダ２，３の複数の冷媒流路２ａ〜
２ｄ、３ａ〜３ｄの分割寸法を凝縮時には上流側から下
流側に行くほど小さくなるようにし、また蒸発時には上
流側から下流側に行くほど大きくなるようにしたことを
特徴とするものである。

【００５４】その他の構成および作用は、上記実施の形
態４のものと全く同一である。

【００５５】このようにすると、凝縮時には、凝縮作用
の進行により冷媒の比体積が小さくなった熱交換器下流
側において、冷媒流路の容積を小さくすることにより冷
媒流速の低下を抑え、可及的に熱伝達性能の向上を図る
ことができる。

【００５６】また蒸発時には、蒸発作用の進行により冷
媒の比体積が大きくなった熱交換器下流側において、冷
媒流路の容積を大きくすることにより冷媒の圧力損失を
抑え、可及的に熱交換器性能の向上を図ることができ
る。

【００５７】（実施の形態７）図１０は、本願発明の実
施の形態７に係る空気熱交換器の構成を示している。

【００５８】この実施の形態の空気熱交換器は、上記実
施の形態１〜３の空気熱交換器の構成と実施の形態４〜
６の空気熱交換器の構成との長所を組み合わせ、実施の
形態４〜６のもののように熱交換器自体の厚さを大きく
することなく、実質的に実施の形態４〜６のものと同様
に熱交換器の熱交換部から冷媒凝縮時における冷媒上昇
流部分や冷媒蒸発時における冷媒下降流部分をなくした
ことを特徴とするものである。

【００５９】すなわち、該空気熱交換器１は、例えば図
１０に示すように、外部冷媒配管７，８を介して冷媒が
導入、導出されるパイプ状の上下ヘッダ２，３と、該上
下ヘッダ２，３間に連通状態で、かつその長手方向に相
互に所定の間隔を保って並設された複数本の扁平伝熱管
４，４・・・と、該複数本の扁平伝熱管４，４・・・間
の上下方向に略Ｓ字形に連続して屈曲した状態で配設さ
れ、その屈曲面外端を対応する両隣りの扁平伝熱管４，
４・・・の扁平伝熱面に熱溶着されたコルゲートフィン
５，５・・・と、左右両側のフィンガード６，６とから
なっている。

【００６０】そして、上記扁平伝熱管４，４・・・は、
例えば前述の図１５に示す従来例のものと同様に、それ
ぞれその内側幅方向に隔壁を介して区画並設された断面
方形の複数の冷媒流通穴４ａ，４ａ・・・を有する多穴
構造となっており、冷媒凝縮時において冷媒が上昇流と
なる部分および冷媒蒸発時において冷媒が下降流となる
部分を除いて、上記上部ヘッダ２を介して外部より導入
分配された冷媒を各冷媒流通穴４ａ，４ａ・・・内に均
等に流し、その扁平面および上記コルゲートフィン５，
５・・・のフィン面を介して広い伝熱面積で内部の冷媒
と外部の空気との間で効率の良い熱交換を行うようにな
っている。

【００６１】また、上記コルゲートフィン５，５・・・
は、例えば前述の図１６に示す従来例のものと同様に、
その屈曲部（折り曲げ部）を除く扁平面部分であって、
加工上形成される中央の扁平面部分を中心として空気流
の上流側部分と下流側部分の各々に空気との伝熱効率を
向上させるための複数の切り起し片（ルーバー）５ａ，
５ａ・・・が形成されており、該切り起し片５ａ，５ａ
・・・によって可及的に上記冷媒と空気との間の熱交換
性能が高くなるように構成されている。

【００６２】そして、上記上部ヘッダ２および下部ヘッ
ダ３は、図示のように、各々第１〜第４の複数流路２ａ
〜２ｄ、３ａ〜３ｄに隔壁を介して分割されているが、
例えば上部ヘッダ２側の第４の流路２ｄと下部ヘッダ３
側第１の流路３ａの長さをその他の流路２ａ〜２ｃ、３
ｂ〜３ｄの長さよりも長くすることによって当該上下ヘ
ッダ２，３の分割位置が相互に所定寸法ズレて対応する
ように構成されており、図中に細い矢印と太い矢印で区
別して示しているように、外部冷媒配管７を介して供給
された冷媒を上下方向に複数回蛇行させて流すに際し
て、冷媒凝縮時において冷媒が上昇流となる部分および
冷媒蒸発時において冷媒が下降流となる部分（細い矢印
部）では、扁平伝熱管４に代えて扁平伝熱管４と幅が同
じで扁平伝熱管４よりも流路面積が大きい補助伝熱管９
ａ，９ｂ，９ｃを設けることにより、各扁平伝熱管４，
４・・・を流れる冷媒全体の流速を均等に高めながら、
熱伝達率の低い逆向きの流れとなる扁平伝熱管４部分を
なくして冷媒側の熱伝達性能を可及的有効に向上させる
構成が採用されている。

【００６３】すなわち、該構成では、先ず上下ヘッダ
２，３の冷媒流路を複数の冷媒流路２ａ〜２ｄ、３ａ〜
３ｄに分割しているので各扁平伝熱管４，４・・・を流
れる冷媒の流速が高くなる。しかも、該分割に際して、
上下ヘッダ２，３各々の分割位置を上述の如く凝縮時に
おいて冷媒が上昇流となる部分および冷媒蒸発時におい
て冷媒が下降流となる部分において相互にズラし、同部
分においては上記扁平伝熱管４，４・・・に代えて上述
のような幅が等しいが流路面積は大きい補助伝熱管９ａ
〜９ｃを設けるようにしているので、当該熱交換器の内
部に冷媒凝縮時における冷媒上昇流や冷媒蒸発時におけ
る冷媒下降流となる扁平伝熱管４，４・・・部分がなく
なり、同部分が熱交換能力の低下に及ぼす影響はなくな
る。従って、当該熱交換器の熱交換能力を十分に引き出
すことが可能になる。しかも、この場合、図１１から明
らかなように、上記実施の形態４〜６のものと異なって
熱交換器自体の厚さは従来のものと変わらない。

【００６４】なお、この場合の補助伝熱管９ａ〜９ｃ
に、上記図２、図３のような構造のものを大径にして採
用しても良いことは言うまでもない。

【００６５】（実施の形態８）図１２は、本願発明の実
施の形態８に係る空気熱交換器の構成を示している。

【００６６】この実施の形態の空気熱交換器は、基本的
には上記実施の形態７の空気熱交換器の構成を採用し、
当該熱交換器全体の寸法（横幅寸法）を拡大するととも
に、それに対応して上下各ヘッダ２，３の冷媒流路の分
割数を増やしたことを特徴とするものである（２ａ〜２
ｇ，３ａ〜３ｇ）。

【００６７】その他の構成および作用は、上記実施の形
態１のものと全く同一である。

【００６８】（実施の形態９）図１３は、本願発明の実
施の形態９に係る空気熱交換器の構成を示している。

【００６９】この実施の形態の空気熱交換器は、基本的
には上記実施の形態７の空気熱交換器の構成を採用し、
同熱交換器全体の寸法（横幅寸法）が同一の場合におい
て、上下各ヘッダ２，３の冷媒流路の分割寸法を凝縮時
には上流側から下流側に行くほど小さくなるようにし、
また蒸発時には上流側から下流側に行くほど大きくなる
ようにしたことを特徴とするものである。

【００７０】その他の構成および作用は、上記実施の形
態７のものと全く同一である。

【００７１】このようにすると、凝縮時には、凝縮作用
の進行により冷媒の比体積が小さくなった熱交換器下流
側において、冷媒流路の容積を小さくすることにより冷
媒流速の低下を抑え、可及的に熱伝達性能の向上を図る
ことができる。

【００７２】また蒸発時には、蒸発作用の進行により冷
媒の比体積が大きくなった熱交換器下流側において、冷
媒流路の容積を大きくすることにより冷媒の圧力損失を
抑え、可及的に熱交換器性能の向上を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の実施の形態１に係る空気熱交換器の
構成を示す正面図である。

【図２】同熱交換器の扁平伝熱管部分の第１の変形例を
示す一部切欠斜視図である。

【図３】同熱交換器の扁平伝熱管部分の第２の変形例を
示す一部切欠斜視図である。

【図４】本願発明の実施の形態２に係る空気熱交換器の
構成を示す正面図である。

【図５】本願発明の実施の形態３に係る空気熱交換器の
構成を示す正面図である。

【図６】本願発明の実施の形態４に係る空気熱交換器の
構成を示す正面図である。

【図７】同熱交換器の構成を示す側面図である。

【図８】本願発明の実施の形態５に係る空気熱交換器の
構成を示す正面図である。

【図９】本願発明の実施の形態６に係る空気熱交換器の
構成を示す正面図である。

【図１０】本願発明の実施の形態７に係る空気熱交換器
の構成を示す正面図である。

【図１１】同熱交換器の構成を示す側面図である。

【図１２】本願発明の実施の形態８に係る空気熱交換器
の構成を示す正面図である。

【図１３】本願発明の実施の形態９に係る空気熱交換器
の構成を示す正面図である。

【図１４】従来一般の空気熱交換器の構成を示す斜視図
である。

【図１５】同熱交換器の扁平伝熱管部分の構成を示す一
部切欠斜視図である。

【図１６】同熱交換器のコルゲートフィンの構成を示す
斜視図である。

【図１７】同熱交換器の作用と問題点を示す正面図であ
る。

【図１８】従来の改良例に係る空気熱交換器の構成と作
用を示す正面図である。

【符号の説明】

１は空気熱交換器、２は上部ヘッダ、２ａ〜２ｄは上部
ヘッダ２側の複数の冷媒流路、３は下部ヘッダ、３ａ〜
３ｄは下部ヘッダ３側の複数の冷媒流路、４は扁平伝熱
管、５はコルゲートフィン、９ａ〜９ｃは補助伝熱管で
ある。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒が導入、導出されるパイプ状の上下
   ヘッダ（２），（３）と、該上下ヘッダ（２），（３）
   間に連通状態で、かつその長手方向に相互に所定の間隔
   を保って並設された複数本の扁平伝熱管（４），（４）
   ・・・と、該複数本の扁平伝熱管（４），（４）・・・
   間の上下方向に配設されたコルゲートフィン（５），
   （５）・・・とからなる空気熱交換器において、上記上
   部ヘッダ（２）および下部ヘッダ（３）の各々を、冷媒
   凝縮時において冷媒が上昇流となる部分および冷媒蒸発
   時において冷媒が下降流となる部分の扁平伝熱管
   （４），（４）・・・の本数が、それ以外の部分の扁平
   伝熱管（４），（４）・・・の本数よりも少なくなるよ
   うに、相互に分割位置をズラせて複数の冷媒流路（２
   ａ），（２ｂ），（２ｃ），（２ｄ）、（３ａ），（３
   ｂ），（３ｃ），（３ｄ）に分割したことを特徴とする
   空気熱交換器。
2. 【請求項２】 冷媒が導入、導出されるパイプ状の上下
   ヘッダ（２），（３）と、該上下ヘッダ（２），（３）
   間に連通状態で、かつその長手方向に相互に所定の間隔
   を保って並設された複数本の扁平伝熱管（４），（４）
   ・・・と、該複数本の扁平伝熱管（４），（４）・・・
   間の上下方向に配設されたコルゲートフィン（５），
   （５）・・・とからなる空気熱交換器において、上記上
   部ヘッダ（２）および下部ヘッダ（３）の各々を複数の
   冷媒流路（２ａ），（２ｂ），（２ｃ），（２ｄ）、
   （３ａ），（３ｂ），（３ｃ），（３ｄ）に分割し、そ
   れら相互の冷媒流路（２ａ），（２ｂ），（２ｃ），
   （２ｄ）、（３ａ），（３ｂ），（３ｃ），（３ｄ）の
   内の冷媒凝縮時において冷媒上昇流が流される冷媒流路
   （３ａ），（２ｂ）、（３ｂ），（２ｃ）、（３ｃ），
   （２ｄ）同士および冷媒蒸発時において冷媒下降流が流
   される冷媒流路（２ｄ），（３ｃ）、（２ｃ），（３
   ｂ）、（２ｂ），（３ａ）同士の間をそれぞれ補助伝熱
   管（９ａ），（９ｂ），（９ｃ）、（９ｃ），（９
   ｂ），（９ａ）を介してバイパスしたことを特徴とする
   空気熱交換器。
3. 【請求項３】 冷媒が導入、導出されるパイプ状の上下
   ヘッダ（２），（３）と、該上下ヘッダ（２），（３）
   間に連通状態で、かつその長手方向に相互に所定の間隔
   を保って並設された複数本の扁平伝熱管（４），（４）
   ・・・と、該複数本の扁平伝熱管（４），（４）・・・
   間の上下方向に配設されたコルゲートフィン（５），
   （５）・・・とからなる空気熱交換器において、上記上
   部ヘッダ（２）および下部ヘッダ（３）の各々を複数の
   冷媒流路（２ａ），（２ｂ），（２ｃ），（２ｄ）、
   （３ａ），（３ｂ），（３ｃ），（３ｄ）に分割し、そ
   れら各冷媒流路（２ａ），（２ｂ），（２ｃ），（２
   ｄ）、（３ａ），（３ｂ），（３ｃ），（３ｄ）の間の
   冷媒凝縮時において冷媒が上昇流となる扁平伝熱管部分
   および冷媒蒸発時において冷媒が下降流となる扁平伝熱
   管部分を補助伝熱管（９ａ），（９ｂ），（９ｃ）によ
   り形成したことを特徴とする空気熱交換器。