JP2003240472A - 熱交換器、熱交換器の製造方法及び空気調和機 - Google Patents
熱交換器、熱交換器の製造方法及び空気調和機Info
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- F28F2215/00—Fins
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- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2215/00—Fins
- F28F2215/04—Assemblies of fins having different features, e.g. with different fin densities
Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱交換器の液側の伝熱管の管径をガス側の伝
熱管の管径よりも小さくするとともに管外の熱伝達率の
低下を抑えて熱伝達効率を向上させた熱交換器を提供す
ること、及び、それに適する熱交換器の製造方法を提供
する。 【解決手段】 熱交換器１は、板厚方向に所定の間隔を
空けて配置された複数のプレートフィン２と、複数のプ
レートフィン２を板厚方向に貫通して装着された複数の
伝熱管３とを備えている。プレートフィン２は、図４及
び図５に示すように、フィン幅が一方から他方に向かっ
て連続的にフィン幅がＷ1からＷ2に小さくなる形状を有
している。複数の伝熱管３は、２種類以上の異径管から
なり、熱交換器１の上部には大径の伝熱管が配置され、
熱交換器１の下部には小径の伝熱管が配置されている。
熱管の管径よりも小さくするとともに管外の熱伝達率の
低下を抑えて熱伝達効率を向上させた熱交換器を提供す
ること、及び、それに適する熱交換器の製造方法を提供
する。 【解決手段】 熱交換器１は、板厚方向に所定の間隔を
空けて配置された複数のプレートフィン２と、複数のプ
レートフィン２を板厚方向に貫通して装着された複数の
伝熱管３とを備えている。プレートフィン２は、図４及
び図５に示すように、フィン幅が一方から他方に向かっ
て連続的にフィン幅がＷ1からＷ2に小さくなる形状を有
している。複数の伝熱管３は、２種類以上の異径管から
なり、熱交換器１の上部には大径の伝熱管が配置され、
熱交換器１の下部には小径の伝熱管が配置されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱交換器、熱交換
器の製造方法及び空気調和機に関する。
器の製造方法及び空気調和機に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の熱交換器の一つとして、クロスフ
ィン型の熱交換器がある。クロスフィン型の熱交換器
は、空気調和機の室内機や室外機によく用いられてお
り、その一例として、図１に示す空気調和機の室外機に
配置されたＬ字形状の熱交換器５１がある。
ィン型の熱交換器がある。クロスフィン型の熱交換器
は、空気調和機の室内機や室外機によく用いられてお
り、その一例として、図１に示す空気調和機の室外機に
配置されたＬ字形状の熱交換器５１がある。
【０００３】熱交換器５１は、プロペラファン６１によ
って、室外機のケーシング６２の背面側から前面側に向
かって送風される空気流（矢印Ａ0及びＢ0参照）と熱交
換して、伝熱管の管内側を流通する冷媒を蒸発又は凝縮
するために用いられている。熱交換器５１は、板厚方向
に所定の間隔を空けて配置された複数のプレートフィン
５２と、複数のプレートフィン５２を板厚方向に貫通し
て装着された複数の伝熱管５３とを備えている。プレー
トフィン５２は、図１及び図２に示すように、通常、フ
ィン幅Ｗ0が一定の長方形状の薄板であり、その長手方
向に沿って複数の伝熱管５３が貫通するための複数の孔
５２ａが設けられている。複数の伝熱管５３は一端にヘ
アピン形状のヘアピン部５３ａを有しており、熱交換器
５１では合計１２本の伝熱管５３が配置されている。ま
た、伝熱管５３のヘアピン部５３ａの反対側の管端部
は、Ｕ字管５４によって、隣り合う伝熱管５３の管端部
に接続されている。
って、室外機のケーシング６２の背面側から前面側に向
かって送風される空気流（矢印Ａ0及びＢ0参照）と熱交
換して、伝熱管の管内側を流通する冷媒を蒸発又は凝縮
するために用いられている。熱交換器５１は、板厚方向
に所定の間隔を空けて配置された複数のプレートフィン
５２と、複数のプレートフィン５２を板厚方向に貫通し
て装着された複数の伝熱管５３とを備えている。プレー
トフィン５２は、図１及び図２に示すように、通常、フ
ィン幅Ｗ0が一定の長方形状の薄板であり、その長手方
向に沿って複数の伝熱管５３が貫通するための複数の孔
５２ａが設けられている。複数の伝熱管５３は一端にヘ
アピン形状のヘアピン部５３ａを有しており、熱交換器
５１では合計１２本の伝熱管５３が配置されている。ま
た、伝熱管５３のヘアピン部５３ａの反対側の管端部
は、Ｕ字管５４によって、隣り合う伝熱管５３の管端部
に接続されている。
【０００４】次に、熱交換器５１の製造方法について説
明する。熱交換器５１の製造工程は、複数のプレートフ
ィン５２を製造するためのフィン製造工程と、複数の伝
熱管５３をプレートフィン５２の板厚方向に貫通して装
着して熱交換器を組み立てる組み立て工程とを備えてい
る。従来のプレートフィン５２を製造するためのフィン
製造工程は、薄板からなる板状素材を一方向に送り、金
型を用いて所定のフィン形状に型取りして製造する。詳
細には、フィン製造工程は、図３に示すように、一方向
（矢印Ｅ0方向）に送られる板状素材Ｘ0から長方形状の
プレートフィン５２を製造するために、各プレートフィ
ン５２の型取り方式として、Ｅ0方向（板状素材Ｘ0の長
手方向）にプレートフィン５２の長辺をとり、Ｅ0方向
に直交する方向（板状素材Ｘ0の幅方向）にプレートフ
ィン５２の短辺をとる方式（以下、縦送り方式とする）
を採用している。そして、Ｅ0方向に送りながら、板状
素材Ｘ0にバーリング加工工程、ミシン目加工工程、サ
イドカット加工工程及びカットオフ加工工程を順に行
い、複数のプレートフィン５２を製造する。
明する。熱交換器５１の製造工程は、複数のプレートフ
ィン５２を製造するためのフィン製造工程と、複数の伝
熱管５３をプレートフィン５２の板厚方向に貫通して装
着して熱交換器を組み立てる組み立て工程とを備えてい
る。従来のプレートフィン５２を製造するためのフィン
製造工程は、薄板からなる板状素材を一方向に送り、金
型を用いて所定のフィン形状に型取りして製造する。詳
細には、フィン製造工程は、図３に示すように、一方向
（矢印Ｅ0方向）に送られる板状素材Ｘ0から長方形状の
プレートフィン５２を製造するために、各プレートフィ
ン５２の型取り方式として、Ｅ0方向（板状素材Ｘ0の長
手方向）にプレートフィン５２の長辺をとり、Ｅ0方向
に直交する方向（板状素材Ｘ0の幅方向）にプレートフ
ィン５２の短辺をとる方式（以下、縦送り方式とする）
を採用している。そして、Ｅ0方向に送りながら、板状
素材Ｘ0にバーリング加工工程、ミシン目加工工程、サ
イドカット加工工程及びカットオフ加工工程を順に行
い、複数のプレートフィン５２を製造する。
【０００５】バーリング加工工程は、板状素材Ｘ0に伝
熱管が貫通する複数の貫通孔５２ａを段階的に型取りす
る工程である。ミシン目加工工程は、板状素材Ｘ0のプ
レートフィン５２の短辺寸法（フィン幅Ｗ0）に対応す
る位置にミシン目５９を入れる工程である。サイドカッ
ト加工工程は、ミシン目５５の位置で板状素材Ｘ0を切
断する工程である。カットオフ加工工程は、サイドカッ
ト加工工程において切断された部分の長さがプレートフ
ィン５２の長辺寸法に達した後に、板状素材Ｘ 0をＥ0方
向に直交する方向で切断し、所定の長辺及び短辺寸法
（フィン幅Ｗ0）を有する複数のプレートフィン５２を
製造する工程である。
熱管が貫通する複数の貫通孔５２ａを段階的に型取りす
る工程である。ミシン目加工工程は、板状素材Ｘ0のプ
レートフィン５２の短辺寸法（フィン幅Ｗ0）に対応す
る位置にミシン目５９を入れる工程である。サイドカッ
ト加工工程は、ミシン目５５の位置で板状素材Ｘ0を切
断する工程である。カットオフ加工工程は、サイドカッ
ト加工工程において切断された部分の長さがプレートフ
ィン５２の長辺寸法に達した後に、板状素材Ｘ 0をＥ0方
向に直交する方向で切断し、所定の長辺及び短辺寸法
（フィン幅Ｗ0）を有する複数のプレートフィン５２を
製造する工程である。
【０００６】次に、熱交換器５１の動作について、図１
を用いて説明する。熱交換器５１は、空気調和機の室内
機（図示せず）が冷房運転する場合には冷媒の凝縮器と
して機能し、空気調和機の室内機（図示せず）が暖房運
転する場合には冷媒の蒸発器として機能する。熱交換器
５１が凝縮器として機能する場合には、気体状態の冷媒
が管端部Ｃ0から伝熱管５３の管内に流入して伝熱管５
３内を流通し、伝熱管５３の管外側を流れる空気と熱交
換して凝縮し、液体状態の冷媒となって管端部Ｄ0から
流出する。逆に、熱交換器５１が蒸発器として機能する
場合には、液体状態の冷媒が管端部Ｄ0から伝熱管５３
の管内に流入して伝熱管５３内を流通し、伝熱管５３の
管外側を流れる空気と熱交換して蒸発し、気体状態の冷
媒となって管端部Ｃ0から流出する。
を用いて説明する。熱交換器５１は、空気調和機の室内
機（図示せず）が冷房運転する場合には冷媒の凝縮器と
して機能し、空気調和機の室内機（図示せず）が暖房運
転する場合には冷媒の蒸発器として機能する。熱交換器
５１が凝縮器として機能する場合には、気体状態の冷媒
が管端部Ｃ0から伝熱管５３の管内に流入して伝熱管５
３内を流通し、伝熱管５３の管外側を流れる空気と熱交
換して凝縮し、液体状態の冷媒となって管端部Ｄ0から
流出する。逆に、熱交換器５１が蒸発器として機能する
場合には、液体状態の冷媒が管端部Ｄ0から伝熱管５３
の管内に流入して伝熱管５３内を流通し、伝熱管５３の
管外側を流れる空気と熱交換して蒸発し、気体状態の冷
媒となって管端部Ｃ0から流出する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、熱交換
器が凝縮器又は蒸発器として機能する場合のいずれにお
いても、熱交換器の伝熱管の管内側には、冷媒が気体と
して流通する部分（ガス側）と、冷媒が液体として流通
する部分（液側）とが形成されている。ここで、熱交換
器の伝熱管の管径は、熱交換器の圧力損失を抑えるため
に、ガス側部分の冷媒の流速を基準として、ガス側から
液側にわたる伝熱管の全てがガス側に適した管径となる
ように設計されている。このため、伝熱管の管径は、液
側に対して大きな管径となっている。また、熱交換器の
管内の熱伝達の観点からすると、伝熱管の管径が小さい
方が望ましい。よって、熱交換器の圧力損失の観点と伝
熱管の管内の熱伝達の観点とを考慮すると、熱交換器の
液側の伝熱管の管径をガス側の伝熱管の管径よりも小さ
くするのが望ましい。
器が凝縮器又は蒸発器として機能する場合のいずれにお
いても、熱交換器の伝熱管の管内側には、冷媒が気体と
して流通する部分（ガス側）と、冷媒が液体として流通
する部分（液側）とが形成されている。ここで、熱交換
器の伝熱管の管径は、熱交換器の圧力損失を抑えるため
に、ガス側部分の冷媒の流速を基準として、ガス側から
液側にわたる伝熱管の全てがガス側に適した管径となる
ように設計されている。このため、伝熱管の管径は、液
側に対して大きな管径となっている。また、熱交換器の
管内の熱伝達の観点からすると、伝熱管の管径が小さい
方が望ましい。よって、熱交換器の圧力損失の観点と伝
熱管の管内の熱伝達の観点とを考慮すると、熱交換器の
液側の伝熱管の管径をガス側の伝熱管の管径よりも小さ
くするのが望ましい。
【０００８】一方、従来の熱交換器において、伝熱管の
管径とプレートフィンのフィン幅とは、管外の熱伝達を
考慮して最適な寸法比になるように設計されている。従
って、従来の熱交換器において、液側の伝熱管の管径を
ガス側の管径よりも小さくするだけでは、プレートフィ
ンのフィン幅が長手方向にわたって一定であるために、
伝熱管の管径とプレートフィンのフィン幅との関係が最
適な寸法比でなくなってしまい、管外の熱伝達率が低下
するおそれがある。このため、熱交換器の液側の伝熱管
の管径をガス側の伝熱管の管径よりも小さくするととも
に、管外の熱伝達率の低下を抑えて熱交換器全体の熱伝
達効率を向上させることが望まれる。
管径とプレートフィンのフィン幅とは、管外の熱伝達を
考慮して最適な寸法比になるように設計されている。従
って、従来の熱交換器において、液側の伝熱管の管径を
ガス側の管径よりも小さくするだけでは、プレートフィ
ンのフィン幅が長手方向にわたって一定であるために、
伝熱管の管径とプレートフィンのフィン幅との関係が最
適な寸法比でなくなってしまい、管外の熱伝達率が低下
するおそれがある。このため、熱交換器の液側の伝熱管
の管径をガス側の伝熱管の管径よりも小さくするととも
に、管外の熱伝達率の低下を抑えて熱交換器全体の熱伝
達効率を向上させることが望まれる。
【０００９】さらに、上記のような液側の伝熱管の管径
をガス側の管径よりも小さくした熱交換器を製作しよう
とすると、プレートフィンに伝熱管の管径に応じて異な
る孔径の貫通孔をプレートフィンの長辺方向に沿って型
取りしなければならない。しかし、従来のプレートフィ
ンの製造方法は縦送り方式を採用しているため、プレー
トフィンの長辺方向に沿って異なる孔径の貫通孔を型取
りすることが難しい。
をガス側の管径よりも小さくした熱交換器を製作しよう
とすると、プレートフィンに伝熱管の管径に応じて異な
る孔径の貫通孔をプレートフィンの長辺方向に沿って型
取りしなければならない。しかし、従来のプレートフィ
ンの製造方法は縦送り方式を採用しているため、プレー
トフィンの長辺方向に沿って異なる孔径の貫通孔を型取
りすることが難しい。
【００１０】本発明の課題は、熱交換器の液側の伝熱管
の管径をガス側の伝熱管の管径よりも小さくするととも
に管外の熱伝達率の低下を抑えて熱伝達効率を向上させ
た熱交換器を提供すること、及び、それに適する熱交換
器の製造方法を提供することにある。
の管径をガス側の伝熱管の管径よりも小さくするととも
に管外の熱伝達率の低下を抑えて熱伝達効率を向上させ
た熱交換器を提供すること、及び、それに適する熱交換
器の製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の熱交換
器は、板厚方向に所定の間隔を空けて配置された複数の
プレートフィンと、複数のプレートフィンを板厚方向に
貫通して装着された複数の伝熱管とを備えている。プレ
ートフィンは、一方から他方に向かって連続的又は段階
的にフィン幅が小さくなる形状を有している。複数の伝
熱管は、２種類以上の異径管からなるものである。そし
て、プレートフィンのフィン幅の大きい部分には大径の
伝熱管が配置され、フィン幅の小さい部分には小径の伝
熱管が配置されている。
器は、板厚方向に所定の間隔を空けて配置された複数の
プレートフィンと、複数のプレートフィンを板厚方向に
貫通して装着された複数の伝熱管とを備えている。プレ
ートフィンは、一方から他方に向かって連続的又は段階
的にフィン幅が小さくなる形状を有している。複数の伝
熱管は、２種類以上の異径管からなるものである。そし
て、プレートフィンのフィン幅の大きい部分には大径の
伝熱管が配置され、フィン幅の小さい部分には小径の伝
熱管が配置されている。
【００１２】この熱交換器では、プレートフィンのフィ
ン幅が一方から他方に向かって連続的又は段階的に小さ
くなる形状を有しており、プレートフィンのフィン幅の
大きい部分には大径の伝熱管が配置されフィン幅の小さ
い部分には小径の伝熱管が配置されているため、伝熱管
の管径とプレートフィンのフィン幅との寸法比をできる
だけに一定に保つことができる。これにより、熱交換器
の液側の伝熱管の管径をガス側の伝熱管の管径よりも小
さくしつつ、管外の熱伝達率の低下を抑えて熱交換器全
体の熱伝達効率を向上させることができる。
ン幅が一方から他方に向かって連続的又は段階的に小さ
くなる形状を有しており、プレートフィンのフィン幅の
大きい部分には大径の伝熱管が配置されフィン幅の小さ
い部分には小径の伝熱管が配置されているため、伝熱管
の管径とプレートフィンのフィン幅との寸法比をできる
だけに一定に保つことができる。これにより、熱交換器
の液側の伝熱管の管径をガス側の伝熱管の管径よりも小
さくしつつ、管外の熱伝達率の低下を抑えて熱交換器全
体の熱伝達効率を向上させることができる。
【００１３】請求項２に記載の熱交換器は、請求項１に
おいて、プレートフィンのフィン幅の大きい部分に対す
るフィン幅の小さい部分との比は、０．２５以上、０．
６７以下の範囲である。この熱交換器では、プレートフ
ィンのフィン幅の大きい部分に対するフィン幅の小さい
部分との比が０．２５以上、０．６７以下の範囲である
ため、管外の熱伝達率の低下を抑えて熱交換器全体の熱
伝達効率を向上させる効果がさらに顕著なものとなる。
おいて、プレートフィンのフィン幅の大きい部分に対す
るフィン幅の小さい部分との比は、０．２５以上、０．
６７以下の範囲である。この熱交換器では、プレートフ
ィンのフィン幅の大きい部分に対するフィン幅の小さい
部分との比が０．２５以上、０．６７以下の範囲である
ため、管外の熱伝達率の低下を抑えて熱交換器全体の熱
伝達効率を向上させる効果がさらに顕著なものとなる。
【００１４】請求項３に記載の熱交換器は、請求項１又
は２において、型取りの際に、プレートフィンは複数の
プレートフィンをプレートフィンのフィン幅方向に並べ
ると、プレートフィン同士がフィン幅方向に互いに重な
り合うことなく、かつ、フィン幅方向に隙間を空けるこ
となく並べることができる形状を有している。この熱交
換器では、板状素材からプレートフィンを型取りして製
造する際に板状素材の材料ロスを少なくすることができ
る。
は２において、型取りの際に、プレートフィンは複数の
プレートフィンをプレートフィンのフィン幅方向に並べ
ると、プレートフィン同士がフィン幅方向に互いに重な
り合うことなく、かつ、フィン幅方向に隙間を空けるこ
となく並べることができる形状を有している。この熱交
換器では、板状素材からプレートフィンを型取りして製
造する際に板状素材の材料ロスを少なくすることができ
る。
【００１５】請求項４に記載の熱交換器は、請求項３に
おいて、プレートフィンは、隣り合うプレートフィンを
１８０度回転させて並べることによって、プレートフィ
ン同士がフィン幅方向に互いに重なり合うことなく、か
つ、フィン幅方向に隙間を空けることなく並べることが
できる形状を有している。請求項５に記載の熱交換器の
製造方法は、請求項３又は４に記載の熱交換器の製造方
法であって、以下の工程を備えている。
おいて、プレートフィンは、隣り合うプレートフィンを
１８０度回転させて並べることによって、プレートフィ
ン同士がフィン幅方向に互いに重なり合うことなく、か
つ、フィン幅方向に隙間を空けることなく並べることが
できる形状を有している。請求項５に記載の熱交換器の
製造方法は、請求項３又は４に記載の熱交換器の製造方
法であって、以下の工程を備えている。
【００１６】板状素材を一方向に送り、プレートフィン
の型取り方向を板状素材の送り方向に直交する方向とし
て順次型取りして、プレートフィンを製造するフィン製
造工程。複数の伝熱管をプレートフィンの板厚方向に貫
通させて装着して、熱交換器を組み立てる組み立て工
程。
の型取り方向を板状素材の送り方向に直交する方向とし
て順次型取りして、プレートフィンを製造するフィン製
造工程。複数の伝熱管をプレートフィンの板厚方向に貫
通させて装着して、熱交換器を組み立てる組み立て工
程。
【００１７】この熱交換器の製造方法では、プレートフ
ィンの型取り方向を板状素材の送り方向に直交する方向
として順次型取りして製造するため（以下、横送り方式
とする）、型取りのための金型の形状をプレートフィン
の形状に適合するものを使用することが可能である。こ
れにより、一方から他方に向かって異なる孔径の貫通孔
を形成させつつ、フィン幅が連続的又は段階的に小さく
なるようなフィン形状を型取りすることができる。
ィンの型取り方向を板状素材の送り方向に直交する方向
として順次型取りして製造するため（以下、横送り方式
とする）、型取りのための金型の形状をプレートフィン
の形状に適合するものを使用することが可能である。こ
れにより、一方から他方に向かって異なる孔径の貫通孔
を形成させつつ、フィン幅が連続的又は段階的に小さく
なるようなフィン形状を型取りすることができる。
【００１８】請求項６に記載の空気調和機は、請求項１
〜４のいずれかに記載の熱交換器を備えている。この空
気調和機では、熱交換器の熱伝達効率が向上しているた
め、空気調和機全体の空調性能を向上させることができ
る。
〜４のいずれかに記載の熱交換器を備えている。この空
気調和機では、熱交換器の熱伝達効率が向上しているた
め、空気調和機全体の空調性能を向上させることができ
る。
【００１９】
【発明の実施の形態】［第１実施形態］以下、本発明の
第１実施形態を図面に基づいて説明する。 （１）熱交換器の構造 本発明の第１実施形態の熱交換器１を採用した空気調和
機の室外機を示す概略斜視図を図４に示す。熱交換器１
は、Ｌ字形状であり、プロペラファン１１によって、室
外機のケーシング１２の背面側から前面側に向かって送
風される空気流（矢印Ａ1及びＢ1参照）と熱交換して、
伝熱管の管内側を流通する冷媒を蒸発又は凝縮するため
に用いられている。
第１実施形態を図面に基づいて説明する。 （１）熱交換器の構造 本発明の第１実施形態の熱交換器１を採用した空気調和
機の室外機を示す概略斜視図を図４に示す。熱交換器１
は、Ｌ字形状であり、プロペラファン１１によって、室
外機のケーシング１２の背面側から前面側に向かって送
風される空気流（矢印Ａ1及びＢ1参照）と熱交換して、
伝熱管の管内側を流通する冷媒を蒸発又は凝縮するため
に用いられている。
【００２０】熱交換器１は、板厚方向に所定の間隔を空
けて配置された複数のプレートフィン２と、複数のプレ
ートフィン２を板厚方向に貫通して装着された複数の伝
熱管３とを備えている。プレートフィン２は、図４及び
図５に示すように、フィン幅が一方から他方に向かって
（具体的には、室外機の上方から下方に向かって）連続
的にフィン幅がＷ1からＷ2に小さくなる形状を有してい
る。また、プレートフィン２には、複数の伝熱管３が貫
通する複数の貫通孔が設けられている。複数の貫通孔は
２種類以上の異径孔からなり、フィン幅の大きい部分に
は大径の貫通孔が配置され、フィン幅の小さい部分には
小径の貫通孔が配置されている。本実施形態では、複数
の貫通孔は、３種類の異径孔２ａ、２ｂ、２ｃから構成
されている。異径孔２ａは、プレートフィン２の上端部
（Ｗ1側）から下方に向かって配置された８つの孔であ
る。異径孔２ｂは、異径孔２ａよりも小径の８つの孔で
あり、異径孔２ａの下方に配置されている。異径孔２ｃ
は、異径孔２ｂよりも小径の８つの孔であり、最も下端
部側（Ｗ2側）に配置されている。
けて配置された複数のプレートフィン２と、複数のプレ
ートフィン２を板厚方向に貫通して装着された複数の伝
熱管３とを備えている。プレートフィン２は、図４及び
図５に示すように、フィン幅が一方から他方に向かって
（具体的には、室外機の上方から下方に向かって）連続
的にフィン幅がＷ1からＷ2に小さくなる形状を有してい
る。また、プレートフィン２には、複数の伝熱管３が貫
通する複数の貫通孔が設けられている。複数の貫通孔は
２種類以上の異径孔からなり、フィン幅の大きい部分に
は大径の貫通孔が配置され、フィン幅の小さい部分には
小径の貫通孔が配置されている。本実施形態では、複数
の貫通孔は、３種類の異径孔２ａ、２ｂ、２ｃから構成
されている。異径孔２ａは、プレートフィン２の上端部
（Ｗ1側）から下方に向かって配置された８つの孔であ
る。異径孔２ｂは、異径孔２ａよりも小径の８つの孔で
あり、異径孔２ａの下方に配置されている。異径孔２ｃ
は、異径孔２ｂよりも小径の８つの孔であり、最も下端
部側（Ｗ2側）に配置されている。
【００２１】複数の伝熱管３は、２種類以上の異径管か
らなり、熱交換器１の上部には大径の伝熱管が配置さ
れ、熱交換器１の下部には小径の伝熱管が配置されてい
る。本実施形態では、複数の異径管は、３種類の異径管
１３、１４、１５から構成されている。異径管１３、１
４、１５は、その一端にヘアピン形状のヘアピン部１３
ａ、１４ａ、１５ａをそれぞれ有している。各異径管１
３、１４、１５は、プレートフィン２に形成された異径
孔２ａ、２ｂ、２ｃにそれぞれ対応するように、４本づ
つ配置されている。すなわち、異径管１３は最も大径の
管径を有し、異径管１４は異径管１３の管径よりも小径
であり、異径管１５は異径管１４の管径よりも小径であ
る。異径管１３のヘアピン部１３ａの反対側の管端部
は、Ｕ字管４によって隣り合う異径管１３の管端部に接
続されている。また、異径管１４の管端部に隣り合う異
径管１３の管端部は、Ｕ字管５によって異径管１４の管
端部に接続されている。ここで、Ｕ字管５は、異径管１
３に対応する管径を有するＵ字管の一端に異径管１４の
管径に対応させるためのレジューサを備えたものであ
る。異径管１４の管端部は、Ｕ字管６によって隣り合う
異径管１４の管端部に接続されている。異径管１５の管
端部に隣り合う異径管１４の反ヘアピン部１４ａ側の管
端部は、Ｕ字管５と同様、レジューサを備えたＵ字管７
によって異径管１５の管端部に接続されている。異径管
１５の管端部は、Ｕ字管８によって隣り合う異径管１５
の管端部に接続されている。
らなり、熱交換器１の上部には大径の伝熱管が配置さ
れ、熱交換器１の下部には小径の伝熱管が配置されてい
る。本実施形態では、複数の異径管は、３種類の異径管
１３、１４、１５から構成されている。異径管１３、１
４、１５は、その一端にヘアピン形状のヘアピン部１３
ａ、１４ａ、１５ａをそれぞれ有している。各異径管１
３、１４、１５は、プレートフィン２に形成された異径
孔２ａ、２ｂ、２ｃにそれぞれ対応するように、４本づ
つ配置されている。すなわち、異径管１３は最も大径の
管径を有し、異径管１４は異径管１３の管径よりも小径
であり、異径管１５は異径管１４の管径よりも小径であ
る。異径管１３のヘアピン部１３ａの反対側の管端部
は、Ｕ字管４によって隣り合う異径管１３の管端部に接
続されている。また、異径管１４の管端部に隣り合う異
径管１３の管端部は、Ｕ字管５によって異径管１４の管
端部に接続されている。ここで、Ｕ字管５は、異径管１
３に対応する管径を有するＵ字管の一端に異径管１４の
管径に対応させるためのレジューサを備えたものであ
る。異径管１４の管端部は、Ｕ字管６によって隣り合う
異径管１４の管端部に接続されている。異径管１５の管
端部に隣り合う異径管１４の反ヘアピン部１４ａ側の管
端部は、Ｕ字管５と同様、レジューサを備えたＵ字管７
によって異径管１５の管端部に接続されている。異径管
１５の管端部は、Ｕ字管８によって隣り合う異径管１５
の管端部に接続されている。
【００２２】これにより、熱交換器１は、プレートフィ
ン２のフィン幅が上部から下部に向かって小さくなる形
状を有し、それに対応するように、異径管１３、１４、
１５からなる複数の伝熱管３の管径が配置されている。
次に、プレートフィン２のフィン幅の寸法の具体例につ
いて説明する。フィン幅Ｗ1（フィン幅の大きい部分）
及びフィン幅Ｗ2（フィン幅の小さい部分）は、使用さ
れる複数の伝熱管３の管径に応じて設定されている。例
えば、フィン幅Ｗ 1は１２ｍｍから３０ｍｍのものが採
用されており、フィン幅Ｗ2は３ｍｍから２０ｍｍのも
のが採用されている。すなわち、フィン幅Ｗ1に対する
フィン幅Ｗ2の比（Ｗ2／Ｗ1）は、０．２５から０．６
７の寸法範囲である。
ン２のフィン幅が上部から下部に向かって小さくなる形
状を有し、それに対応するように、異径管１３、１４、
１５からなる複数の伝熱管３の管径が配置されている。
次に、プレートフィン２のフィン幅の寸法の具体例につ
いて説明する。フィン幅Ｗ1（フィン幅の大きい部分）
及びフィン幅Ｗ2（フィン幅の小さい部分）は、使用さ
れる複数の伝熱管３の管径に応じて設定されている。例
えば、フィン幅Ｗ 1は１２ｍｍから３０ｍｍのものが採
用されており、フィン幅Ｗ2は３ｍｍから２０ｍｍのも
のが採用されている。すなわち、フィン幅Ｗ1に対する
フィン幅Ｗ2の比（Ｗ2／Ｗ1）は、０．２５から０．６
７の寸法範囲である。
【００２３】（２）熱交換器の製造
次に、熱交換器１の製造方法について説明する。熱交換
器１の製造工程は、複数のプレートフィン２を製造する
ためのフィン製造工程と、異径管１３、１４、１５から
なる複数の伝熱管３をプレートフィン２の板厚方向に貫
通して装着して熱交換器１を組み立てる組み立て工程と
を備えている。
器１の製造工程は、複数のプレートフィン２を製造する
ためのフィン製造工程と、異径管１３、１４、１５から
なる複数の伝熱管３をプレートフィン２の板厚方向に貫
通して装着して熱交換器１を組み立てる組み立て工程と
を備えている。
【００２４】プレートフィン２を製造するためのフィン
製造工程は、薄板からなる板状素材を一方向に送り、プ
レス金型を用いて所定のフィン形状に型取りして製造す
る。詳細には、フィン製造工程は、図６に示すように、
一方向（Ｅ1方向）に送られる板状素材Ｘ1からプレート
フィン２を製造するために、各プレートフィン２の型取
り方式として、Ｅ1方向に直交する方向（板状素材Ｘ1の
幅方向）にプレートフィン２の長辺をとり、Ｅ1方向
（板状素材Ｘ1の長手方向）にプレートフィン２の短辺
（フィン幅Ｗ1及びＷ2）をとる横送り方式を採用してい
る。そして、板状素材Ｘ1をＥ1方向に送りながら、板状
素材Ｘ1にバーリング加工工程、ミシン目加工工程、サ
イドカット加工工程及びカットオフ加工工程を順に行
い、複数のプレートフィン２を製造する。
製造工程は、薄板からなる板状素材を一方向に送り、プ
レス金型を用いて所定のフィン形状に型取りして製造す
る。詳細には、フィン製造工程は、図６に示すように、
一方向（Ｅ1方向）に送られる板状素材Ｘ1からプレート
フィン２を製造するために、各プレートフィン２の型取
り方式として、Ｅ1方向に直交する方向（板状素材Ｘ1の
幅方向）にプレートフィン２の長辺をとり、Ｅ1方向
（板状素材Ｘ1の長手方向）にプレートフィン２の短辺
（フィン幅Ｗ1及びＷ2）をとる横送り方式を採用してい
る。そして、板状素材Ｘ1をＥ1方向に送りながら、板状
素材Ｘ1にバーリング加工工程、ミシン目加工工程、サ
イドカット加工工程及びカットオフ加工工程を順に行
い、複数のプレートフィン２を製造する。
【００２５】バーリング加工工程は、板状素材Ｘ1に伝
熱管が貫通する異径孔２ａ、２ｂ、２ｃを型取りする工
程である。具体的には、図５に示される形状のプレート
フィン２をフィン幅方向に隙間なく並ぶように型取りす
る。具体的には、隣り合うプレートフィン２を１８０度
回転させた配置にしている。ここで、バーリング加工の
ための金型は、プレートフィン２を複数枚づつ（本実施
形態では、２枚づつ）型取りするものを採用している。
熱管が貫通する異径孔２ａ、２ｂ、２ｃを型取りする工
程である。具体的には、図５に示される形状のプレート
フィン２をフィン幅方向に隙間なく並ぶように型取りす
る。具体的には、隣り合うプレートフィン２を１８０度
回転させた配置にしている。ここで、バーリング加工の
ための金型は、プレートフィン２を複数枚づつ（本実施
形態では、２枚づつ）型取りするものを採用している。
【００２６】ミシン目加工工程は、板状素材Ｘ1のプレ
ートフィン２のフィン形状に対応する位置にミシン目９
を入れる工程である。サイドカット加工工程は、ミシン
目９のうちフィン長手方向の端部に対応する位置で板状
素材Ｘ1を切断する。カットオフ加工工程は、プレート
フィン２の幅方向の端部となる部分を板状素材Ｘ1をそ
の送り方向に交差する方向で切断し、所定のフィン形状
を有する複数のプレートフィン２を製造する工程であ
る。
ートフィン２のフィン形状に対応する位置にミシン目９
を入れる工程である。サイドカット加工工程は、ミシン
目９のうちフィン長手方向の端部に対応する位置で板状
素材Ｘ1を切断する。カットオフ加工工程は、プレート
フィン２の幅方向の端部となる部分を板状素材Ｘ1をそ
の送り方向に交差する方向で切断し、所定のフィン形状
を有する複数のプレートフィン２を製造する工程であ
る。
【００２７】その後、組み立て工程において、異径管１
３、１４、１５からなる複数の伝熱管３を複数のプレー
トフィン２の板厚方向に貫通して装着し、伝熱管３の各
管端部同士をＵ字管によって接続して熱交換器１を組み
立てる。 （３）熱交換器の動作 次に、熱交換器１の動作について、図４を用いて説明す
る。熱交換器１は、空気調和機の室内機（図示せず）が
冷房運転する場合には冷媒の凝縮器として機能し、空気
調和機の室内機（図示せず）が暖房運転する場合には冷
媒の蒸発器として機能する。熱交換器１が凝縮器として
機能する場合には、冷媒ガスが管端部Ｃ 1から伝熱管３
の管内に流入して伝熱管３内を流通し、伝熱管３の管外
側を流れる空気と熱交換して凝縮し、冷媒液となって管
端部Ｄ1から流出する。逆に、熱交換器１が蒸発器とし
て機能する場合には、冷媒液が管端部Ｄ1から伝熱管３
の管内に流入して伝熱管３内を流通し、伝熱管３の管外
側を流れる空気と熱交換して蒸発し、冷媒ガスとなって
管端部Ｃ1から流出する。
３、１４、１５からなる複数の伝熱管３を複数のプレー
トフィン２の板厚方向に貫通して装着し、伝熱管３の各
管端部同士をＵ字管によって接続して熱交換器１を組み
立てる。 （３）熱交換器の動作 次に、熱交換器１の動作について、図４を用いて説明す
る。熱交換器１は、空気調和機の室内機（図示せず）が
冷房運転する場合には冷媒の凝縮器として機能し、空気
調和機の室内機（図示せず）が暖房運転する場合には冷
媒の蒸発器として機能する。熱交換器１が凝縮器として
機能する場合には、冷媒ガスが管端部Ｃ 1から伝熱管３
の管内に流入して伝熱管３内を流通し、伝熱管３の管外
側を流れる空気と熱交換して凝縮し、冷媒液となって管
端部Ｄ1から流出する。逆に、熱交換器１が蒸発器とし
て機能する場合には、冷媒液が管端部Ｄ1から伝熱管３
の管内に流入して伝熱管３内を流通し、伝熱管３の管外
側を流れる空気と熱交換して蒸発し、冷媒ガスとなって
管端部Ｃ1から流出する。
【００２８】（４）熱交換器及び製造方法の特徴
本実施形態の熱交換器及び製造方法には、以下のような
特徴がある。 熱伝達効率の向上 本実施形態の熱交換器１では、プレートフィン２のフィ
ン幅が一方から他方に向かって連続的に小さくなる形状
を有しており、プレートフィン２のフィン幅の大きい部
分には大径の伝熱管１３が配置されフィン幅の小さい部
分には小径の伝熱管１５が配置されているため、異径管
１３、１４、１５からなる伝熱管３の管径とプレートフ
ィン２のフィン幅との寸法関係をできるだけ最適に保つ
ことができる。これにより、熱交換器１の液側の伝熱管
１５の管径をガス側の伝熱管１３の管径よりも小さくし
つつ、管外の熱伝達率の低下を抑えて熱交換器全体の熱
伝達効率を向上させることができる。また、このような
熱交換器を備えた空気調和機では、空調性能が向上す
る。
特徴がある。 熱伝達効率の向上 本実施形態の熱交換器１では、プレートフィン２のフィ
ン幅が一方から他方に向かって連続的に小さくなる形状
を有しており、プレートフィン２のフィン幅の大きい部
分には大径の伝熱管１３が配置されフィン幅の小さい部
分には小径の伝熱管１５が配置されているため、異径管
１３、１４、１５からなる伝熱管３の管径とプレートフ
ィン２のフィン幅との寸法関係をできるだけ最適に保つ
ことができる。これにより、熱交換器１の液側の伝熱管
１５の管径をガス側の伝熱管１３の管径よりも小さくし
つつ、管外の熱伝達率の低下を抑えて熱交換器全体の熱
伝達効率を向上させることができる。また、このような
熱交換器を備えた空気調和機では、空調性能が向上す
る。
【００２９】伝熱管の管外側の圧力損失の低減
本実施形態の熱交換器１では、図５に示すように、プレ
ートフィン２のガス側のフィン幅Ｗ1は従来の熱交換器
５１のフィン幅Ｗ0と同じであるか若しくは少し大きい
ものであるが（具体的には、フィン幅Ｗ0は１０ｍｍか
ら３０ｍｍの寸法範囲である）、液側のフィン幅Ｗ2は
従来の熱交換器５１よりも小さくなっている。これによ
り、熱交換器１の管外側の圧力損失を従来よりも低減す
ることができる。
ートフィン２のガス側のフィン幅Ｗ1は従来の熱交換器
５１のフィン幅Ｗ0と同じであるか若しくは少し大きい
ものであるが（具体的には、フィン幅Ｗ0は１０ｍｍか
ら３０ｍｍの寸法範囲である）、液側のフィン幅Ｗ2は
従来の熱交換器５１よりも小さくなっている。これによ
り、熱交換器１の管外側の圧力損失を従来よりも低減す
ることができる。
【００３０】横送り方式を採用したプレートフィンの
製造方法 本実施形態の熱交換器１の製造方法では、プレートフィ
ン２の製造において、プレートフィン２の型取り方向を
板状素材Ｘ1の送り方向に直交する方向として順次型取
りして製造する横送り方式を採用している。このため、
型取りのための金型の形状をプレートフィン２の形状に
適合するものを使用することができる。これにより、プ
レートフィン２の形状を一方から他方に向かって異なる
孔径の貫通孔を形成させつつ、フィン幅が連続的に小さ
くしたフィン形状にすることができる。また、プレート
フィン２が複数のプレートフィン２をプレートフィン２
のフィン幅方向に並べる際に、プレートフィン２同士が
フィン幅方向に互いに重なり合うことなく、かつ、フィ
ン幅方向に隙間を空けることなく並べることができる形
状を有しているので、板状素材Ｘ1の材料ロスを少なく
することができる。プレートフィン２の型取りを複数枚
ずつ行っているため、生産性も向上している。
製造方法 本実施形態の熱交換器１の製造方法では、プレートフィ
ン２の製造において、プレートフィン２の型取り方向を
板状素材Ｘ1の送り方向に直交する方向として順次型取
りして製造する横送り方式を採用している。このため、
型取りのための金型の形状をプレートフィン２の形状に
適合するものを使用することができる。これにより、プ
レートフィン２の形状を一方から他方に向かって異なる
孔径の貫通孔を形成させつつ、フィン幅が連続的に小さ
くしたフィン形状にすることができる。また、プレート
フィン２が複数のプレートフィン２をプレートフィン２
のフィン幅方向に並べる際に、プレートフィン２同士が
フィン幅方向に互いに重なり合うことなく、かつ、フィ
ン幅方向に隙間を空けることなく並べることができる形
状を有しているので、板状素材Ｘ1の材料ロスを少なく
することができる。プレートフィン２の型取りを複数枚
ずつ行っているため、生産性も向上している。
【００３１】［第２実施形態］第１実施形態では、図５
に示すようにプレートフィン２のフィン幅を連続的に変
化させているが、図７に示すプレートフィン２２のよう
に、一方から他方に向かって段階的にフィン幅がＷ1か
らＷ2まで小さくなるような形状にしてもよい。この場
合においても、第１実施形態と同様な効果が得られる。
に示すようにプレートフィン２のフィン幅を連続的に変
化させているが、図７に示すプレートフィン２２のよう
に、一方から他方に向かって段階的にフィン幅がＷ1か
らＷ2まで小さくなるような形状にしてもよい。この場
合においても、第１実施形態と同様な効果が得られる。
【００３２】［第３実施形態］第１及び第２実施形態で
は、図５及び図７に示すようにプレートフィン２が幅方
向の中心に対して対称な形状であるが、図８に示すプレ
ートフィン３２のように、２つのプレートフィンをフィ
ン幅方向に並べた際に長方形をなす形状にしてもよい。
この場合においては、第１及び第２実施形態よりもさら
に板状素材の材料ロスを少なくすることができる。
は、図５及び図７に示すようにプレートフィン２が幅方
向の中心に対して対称な形状であるが、図８に示すプレ
ートフィン３２のように、２つのプレートフィンをフィ
ン幅方向に並べた際に長方形をなす形状にしてもよい。
この場合においては、第１及び第２実施形態よりもさら
に板状素材の材料ロスを少なくすることができる。
【００３３】［他の実施形態］以上、本発明の実施形態
について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、
これらの実施形態に限られるものではなく、発明の要旨
を逸脱しない範囲で変更可能である。例えば、熱交換器
における伝熱管の本数や異径管の種類は、前記３つの実
施形態に限定されない。
について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、
これらの実施形態に限られるものではなく、発明の要旨
を逸脱しない範囲で変更可能である。例えば、熱交換器
における伝熱管の本数や異径管の種類は、前記３つの実
施形態に限定されない。
【００３４】
【発明の効果】以上の説明に述べたように、本発明によ
れば、以下の効果が得られる。請求項１及び２にかかる
発明では、熱交換器の液側の伝熱管の管径をガス側の伝
熱管の管径よりも小さくしつつ、管外の熱伝達率の低下
を抑えて熱交換器全体の熱伝達効率を向上させることが
できる。
れば、以下の効果が得られる。請求項１及び２にかかる
発明では、熱交換器の液側の伝熱管の管径をガス側の伝
熱管の管径よりも小さくしつつ、管外の熱伝達率の低下
を抑えて熱交換器全体の熱伝達効率を向上させることが
できる。
【００３５】請求項３及び４にかかる発明では、板状素
材からプレートフィンを型取りして製造する際に板状素
材の材料ロスを少なくすることができる。請求項５にか
かる発明では、一方から他方に向かって異なる孔径の貫
通孔を形成させつつ、フィン幅が連続的又は段階的に小
さくなるようなフィン形状のプレートフィンを製造する
ことができる。
材からプレートフィンを型取りして製造する際に板状素
材の材料ロスを少なくすることができる。請求項５にか
かる発明では、一方から他方に向かって異なる孔径の貫
通孔を形成させつつ、フィン幅が連続的又は段階的に小
さくなるようなフィン形状のプレートフィンを製造する
ことができる。
【００３６】請求項６にかかる発明では、熱交換器の熱
伝達効率が向上しているため、空気調和機全体の空調性
能を向上させることができる。
伝達効率が向上しているため、空気調和機全体の空調性
能を向上させることができる。
【図１】従来の熱交換器を採用した空気調和機の室外機
を示す概略斜視図。
を示す概略斜視図。
【図２】従来の熱交換器のプレートフィンを板厚方向か
ら見た図。
ら見た図。
【図３】従来の熱交換器のプレートフィンの製造工程を
示す図。
示す図。
【図４】本発明の第１実施形態の熱交換器を採用した空
気調和機の室外機を示す概略斜視図。
気調和機の室外機を示す概略斜視図。
【図５】本発明の第１実施形態の熱交換器のプレートフ
ィンを板厚方向から見た図。
ィンを板厚方向から見た図。
【図６】本発明の第１実施形態の熱交換器のプレートフ
ィンの製造工程を示す図。
ィンの製造工程を示す図。
【図７】本発明の第２実施形態の熱交換器のプレートフ
ィンを板厚方向から見た図。
ィンを板厚方向から見た図。
【図８】本発明の第３実施形態の熱交換器のプレートフ
ィンを板厚方向から見た図。
ィンを板厚方向から見た図。
１ 熱交換器
２、２２、３２ プレートフィン
３ 伝熱管
１３、１４、１５ 異径管
Ｘ1 板状素材
Ｗ1 フィン幅
Ｗ2 フィン幅
Claims (6)
- 【請求項１】一方から他方に向かって連続的又は段階的
にフィン幅が小さくなる形状を有し、板厚方向に所定の
間隔を空けて配置された複数のプレートフィン（２、２
２、３２）と、 前記複数のプレートフィン（２、２２、３２）を板厚方
向に貫通して装着された２種類以上の異径管（１３、１
４、１５）からなる複数の伝熱管（３）とを備え、 前記プレートフィン（２、２２、３２）のフィン幅の大
きい部分には大径の伝熱管が配置され、フィン幅の小さ
い部分には小径の伝熱管が配置されている、熱交換器。 - 【請求項２】前記プレートフィン（２、２２、３２）の
フィン幅の大きい部分（Ｗ1）に対するフィン幅の小さ
い部分（Ｗ2）との比（Ｗ2／Ｗ1）は、０．２５以上、
０．６７以下の範囲である、請求項１に記載の熱交換
器。 - 【請求項３】前記プレートフィン（２、２２、３２）
は、型取りの際に、前記複数のプレートフィン（２、２
２、３２）を前記プレートフィン（２、２２、３２）の
フィン幅方向に並べると、前記プレートフィン（２、２
２、３２）同士がフィン幅方向に互いに重なり合うこと
なく、かつ、フィン幅方向に隙間を空けることなく並べ
ることができる形状を有している、請求項１又は２に記
載の熱交換器。 - 【請求項４】前記プレートフィン（２、２２、３２）
は、隣り合うプレートフィン（２、２２、３２）を１８
０度回転させて並べることによって、前記プレートフィ
ン（２、２２、３２）同士がフィン幅方向に互いに重な
り合うことなく、かつ、フィン幅方向に隙間を空けるこ
となく並べることができる形状を有している、請求項３
に記載の熱交換器。 - 【請求項５】請求項３又は４に記載の熱交換器の製造方
法であって、 板状素材（Ｘ1）を一方向に送り、プレートフィン
（２、２２、３２）の型取り方向を前記板状素材
（Ｘ1）の送り方向に直交する方向として順次型取りし
て、プレートフィン（２、２２、３２）を製造するフィ
ン製造工程と、 複数の伝熱管（３）を前記プレートフィン（２、２２、
３２）の板厚方向に貫通させて装着して、熱交換器を組
み立てる組み立て工程と、を備えた熱交換器の製造方
法。 - 【請求項６】請求項１〜４のいずれかに記載の熱交換器
を備えた空気調和機。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002042860A JP3979118B2 (ja) | 2002-02-20 | 2002-02-20 | 熱交換器、熱交換器の製造方法及び空気調和機 |
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