JP2004019999A - フィン付き熱交換器およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】熱交換能力を向上させることができながら、蒸発器として使用したときにフィン表面に凝縮する水をフィンに沿って円滑に流下させることができるフィン付き熱交換器を提供する。
【解決手段】前面側熱交換器２０のフィン２１の形状を、その風上側縁部および風下側縁部とのそれぞれが、互いにその延長線の交差部分の角度が同じ鈍角をなす２本の直線部２２、２３、および３２、３３と、これら２本の直線部２２、２３、および３２、３３の間を結ぶ１本の曲線部２４、３４とからなる略くの字形状に形成されている。この構成により、２本の直線部２２、２３、および３２、３３の間を１本の曲線部２４、３４で結んだので、この熱交換器２０を後で折り曲げ加工する必要がなく、折り曲げたときに必要になるスペーサも当然要らない。
【選択図】 図１
【解決手段】前面側熱交換器２０のフィン２１の形状を、その風上側縁部および風下側縁部とのそれぞれが、互いにその延長線の交差部分の角度が同じ鈍角をなす２本の直線部２２、２３、および３２、３３と、これら２本の直線部２２、２３、および３２、３３の間を結ぶ１本の曲線部２４、３４とからなる略くの字形状に形成されている。この構成により、２本の直線部２２、２３、および３２、３３の間を１本の曲線部２４、３４で結んだので、この熱交換器２０を後で折り曲げ加工する必要がなく、折り曲げたときに必要になるスペーサも当然要らない。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和機の室内ユニットに搭載されるフィン付き熱交換器およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に空気調和機の室内ユニットは、図５に示すように、筐体６１に、前面の吸込み口６２ａおよび上面の吸込み口６２ｂなど一箇所以上の吸込み口と、下面の吹出し口６３など一箇所以上の吹出し口とが設けられ、この筐体６１内に貫流送風機６５とフィン付き熱交換器６４とが収納されている。
【０００３】
この従来のフィン付き熱交換器６４は、筐体６１内の前面側に配置され、上下方向中央部近辺で折り曲げ加工された主たる前面側熱交換器６４Ａと、筐体６１内の背面側に配置された背面側熱交換器６４Ｂと、前面側熱交換器６４Ａの前面にそれぞれ補助的に取り付けられた補助熱交換器６４Ｃ、６４Ｄとから構成されている。そして、前面側熱交換器６４Ａおよび背面側熱交換器６４Ｂにより貫流送風機６５を風上側から取り囲むような形態に配置して、限られた空間にできるだけ大きいフィン付き熱交換器を収納している。なお、補助熱交換器６４Ｃ、６４Ｄは熱交換能力を向上させるために設けているものだが、主たる前面側熱交換器６４Ａや背面側熱交換器６４Ｂとは別の工程で製造した後、主たる前面側熱交換器６４Ａや背面側熱交換器６４Ｂに追加接続されて取り付けられるもので、図５では、主たる前面側熱交換器６４Ａに追加接続されている場合を示している。また、前面側熱交換器６４Ａの折り曲げ部近辺には、単に前面側熱交換器６４Ａを折り曲げてフィンがない空間があいてしまうと、殆ど熱交換しないで気流がフィン付き熱交換器を通過してしまうおそれがあるため、このようなことがないように、スペーサ６６が配設されている。
【０００４】
これに対して、前面側熱交換器６４Ａの折り曲げ加工を不要にし、このスペーサ６６をなくしながら、熱交換しないで気流がフィン付き熱交換器を通過してしまうようなことを防止する構造として、特許第３０９１８３０号公報に、前面側熱交換器を円弧状に形成したものが開示されて提案されている。
【０００５】
この特許第３０９１８３０号公報には、図６および図７に示すように、前面側熱交換器７１Ａのフィン７２の形状を貫流送風機７３の周面の一部を囲むように円弧状に形成した空気調和機の室内ユニットが記載されている。この前面側熱交換器７１Ａに略直角に挿通された伝熱管７４は、複数列設けられており、これらの伝熱管７４の風上側列と風下側列とで互いに二等辺三角形を描くように配置されている。したがって結果的に、円弧形状部分の内側に配置されている風下側の伝熱管７４の段ピッチＡは、円弧形状部分の外側に配置されている風上側列の伝熱管７４の段ピッチＢよりも小さくなって形成されている。
【０００６】
この構成によれば、スペーサ６６が不要となるとともに、製造時のフィン７２の材料においてスペーサ６６に対応する箇所で廃材を生じないため、フィン７２の材料の廃材を少なくでき、また各伝熱管７４同士を連通させるヘアピンやリターンベンドの曲げピッチの種類が、Ａ、Ｂ、Ｃの３種類だけで済む利点がある。また、スペーサ６６を設けていないため、スペーサ６６に対応する箇所分だけフィン７２の面積が増加することとなり、熱交換能力が向上する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許第３０９１８３０号公報に開示されている構成のフィン付き熱交換器では、前面側熱交換器７１Ａが円弧状であり、フィン７２の上部の傾斜が緩くなるため、フィン付き熱交換器を蒸発器として用いている場合に、フィン７２の上部に凝縮する水が滞留したり、最悪の場合には、凝縮水がフィン７２に沿って流れずに、貫流送風機７３に水滴が落下して、吹出し口７４から水滴が飛散するおそれがある。
【０００８】
本発明は上記課題を解決するもので、熱交換能力を向上させることができながら、蒸発器として使用したときにフィン表面に凝縮する水をフィンに沿って円滑に流下させることができるフィン付き熱交換器を提供することを目的とするものである。また、フィン付き熱交換器を安価に製造することができるフィン付き熱交換器の製造方法を得ることを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、吸込み口と吹出し口とが設けられた筐体と、この筐体に収納された貫流送風機とを備えた空気調和機における、吸込み口から貫流送風機までの風回路の途中または貫流送風機から吹出し口までの風回路の途中に配設されたフィン付きの熱交換器であって、単数または複数の熱交換器から構成され、各熱交換器は、所定の間隔で平行に並べられ、その間を気体が流動する多数のフィンと、前記フィンに略直角に挿入され、内部を流体が流動する多数の伝熱管とを有し、少なくとも一部の熱交換器における前記フィンの風上側縁部および風下側縁部とのそれぞれが、互いにその延長線の交差部分の角度が同じ鈍角をなす２本の直線部と、これら２本の直線部の間を結ぶ１本の曲線部とからなる略くの字形状に形成されていることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、熱交換能力を向上させることができながら、蒸発器として使用したときにフィン表面に凝縮する水をフィンに沿って円滑に流下させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
請求項１記載の発明は、吸込み口と吹出し口とが設けられた筐体と、この筐体に収納された貫流送風機とを備えた空気調和機における、吸込み口から貫流送風機までの風回路の途中または貫流送風機から吹出し口までの風回路の途中に配設されたフィン付きの熱交換器であって、単数または複数の熱交換器から構成され、各熱交換器は、所定の間隔で平行に並べられ、その間を気体が流動する多数のフィンと、前記フィンに略直角に挿入され、内部を流体が流動する多数の伝熱管とを有し、少なくとも一部の熱交換器における前記フィンの風上側縁部および風下側縁部とのそれぞれが、互いにその延長線の交差部分の角度が同じ鈍角をなす２本の直線部と、これら２本の直線部の間を結ぶ１本の曲線部とからなる略くの字形状に形成されていることを特徴とする。
【００１２】
上記構成によれば、熱交換器のフィンの形状を、貫流送風機の周面の一部を囲むように、２本の直線部と、これら２本の直線部の間を結ぶ１本の曲線部とからなる略くの字形状に形成したので、筐体内の限られた空間に、より大きなフィン付き熱交換器を収納して、より大きな熱交換能力を発揮することができる。また、２本の直線部の間を１本の曲線部で結んだので、この熱交換器は後で折り曲げ加工する必要がなく、折り曲げたときに必要になるスペーサも当然要らない。さらに、このフィン付き熱交換器を蒸発器として使用した場合に、フィンに凝縮する水滴を、連続した直線部と曲線部とを伝って滑らかに流下させることができる。また、フィンの上側の直線部を鉛直に近い一定の角度で傾斜させて配置することで、蒸発時にフィンの表面に凝縮する水滴が滞留することを防止できる。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のフィン付き熱交換器において、熱交換器のフィンにおける風上側縁部と風下側縁部とにそれぞれ設けられた曲線部が、同じ寸法形状であることを特徴とする。
【００１４】
上記構成によれば、フィンを連続プレス加工する際、前記フィンの無駄な廃材をあまりつくることなく、効率的に生産することができる。
請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載のフィン付き熱交換器において、曲線部の形状が円弧状であることを特徴とする。
【００１５】
上記構成によれば、曲線部が簡単な円弧形状であるので、フィンのプレス金型の加工およびメンテナンスが容易になる。
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載のフィン付き熱交換器において、フィン付き熱交換器が、筐体内の前面側に配設されている前面側熱交換器と、筐体内の背面側に配設されている背面側熱交換器とから構成され、前面側熱交換器におけるフィンの風上側縁部および風下側縁部とのそれぞれが略くの字形状に形成されていることを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、前面側熱交換器を蒸発器として使用した場合に、前面側熱交換器のフィンに凝縮する水滴を、連続した直線部と曲線部とを伝って滑らかに流下させることができる。また、前面側熱交換器のフィンの上側の直線部を鉛直に近い一定の角度で傾斜させて配置することで、蒸発時にフィンの表面に凝縮する水滴が滞留することを防止できる。
【００１７】
請求項５記載の発明は、請求項４に記載のフィン付き熱交換器において、背面側熱交換器の風上側縁部および風下側縁部の形状が互いに平行な直線で構成されていることを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、背面側熱交換器が出っ張り部分などを有しない形状であるので、限られた筐体内の空間に、より大きなフィンを有する前面側熱交換器と背面側熱交換器とを収納できて、より大きな熱交換能力を発揮することができる。
【００１９】
請求項６記載の発明は、請求項４または５に記載のフィン付き熱交換器において、前面側熱交換器および背面側熱交換器の風上側縁部の直線部と風下側縁部の直線部との間のフィン部に挿入される伝熱管は、気体の主流方向に対して直角方向となる段方向のピッチおよび気体の主流方向に沿う列方向のピッチをそれぞれすべて所定のピッチとし、前記前面側熱交換器の風上側縁部の曲線部と風下側縁部の曲線部との間のフィン部分に挿入される伝熱管の互いに連通接続される伝熱管同士のピッチを、前記段方向のピッチまたは前記列方向に隣接する伝熱管同士のピッチの何れかと等しくしたことを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、伝熱管同士を連通して接続する全てのヘアピンや殆どのリターンベンドのピッチを必要最小限の２つのピッチだけで構成することができるので、曲げ加工機の設備投資を最小限で済ますことができる。
【００２１】
請求項７記載の発明は、請求項４〜６の何れかに記載のフィン付き熱交換器において、気体の主流方向に対して直角方向となる段方向に隣接する伝熱管の間のフィン表面に、気体の主流方向に向かって開口する複数の切り起こしを設け、前記切り起こしの伝熱管寄りの立ち上がり部を前記伝熱管の円周に概略沿う方向に形成し、前記切り起こしの、気体の主流方向に沿う列方向の幅に対する前記列方向に隣接するフィン基板の幅の比を約２〜２．５としたことを特徴とする。
【００２２】
この構成によれば、切り起こしの伝熱管寄りの立ち上がり部を伝熱管の円周に概略沿う方向に形成したことにより、フィンを通る気流を伝熱管の後流部に誘導することができて、有効伝熱面積を増加させることができ、熱交換性能を向上できる。また、切り起こしの、気体の主流方向に沿う列方向の幅に対する前記列方向に隣接するフィン部分の幅の比を約２〜２．５としたことにより、切り起こしの、気体の主流方向に沿う列方向の幅に対する前記列方向に隣接するフィン基板の幅の比を約３とした場合よりも熱交換能力を向上させることができる。また、切り起こしの、気体の主流方向に沿う列方向の幅に対する前記列方向に隣接するフィン部分の幅の比を約２以上としたので、この比が２よりも小さくした場合のように、切り起こしがその風上側に隣接する切り起こしの温度境界層に埋没して高い伝熱性能が得られなくなるという不具合を防止することができる。
【００２３】
請求項８記載の発明は、請求項７に記載のフィン付き熱交換器において、フィンの厚み方向に沿う切り起こしの高さを、隣接するフィン同士のピッチの約１／４〜約３／４に構成したことを特徴とする。
【００２４】
この構成によれば、同一騒音時の風量を増加させることができて、より大きな熱交換能力を発揮することができる。つまり、切り起こしの高さを、隣接するフィン同士のピッチの１／４以下や３／４以上にした場合には、切り起こしと、切り起こしに隣り合う平板部との間で気流に対して干渉を起こし易くなって、騒音が大きくなることがあるが、このようなことがない。
【００２５】
請求項９記載の発明は、請求項８に記載のフィン付き熱交換器において、切り起こしの高さを、フィンにおける還流送風機に接近して、風速が大きい領域については隣接する前記フィン同士のピッチの約１／２とし、他の領域については隣接する前記フィン同士のピッチの約３／４としたことを特徴とする。
【００２６】
この構成によれば、風速分布をより均一化することができるので、より大きな熱交換能力を発揮することができる。
請求項１０記載の発明は、請求項４〜９の何れかに記載のフィン付き熱交換器おいて、気体の主流方向に沿う列方向に隣接する２つの伝熱管の間において、内部を流れる冷媒流体の温度差がある箇所の、フィンにおける前記２つの伝熱管の列間中央部箇所に、気体の主流方向に対して直角方向となる段方向に概略沿う方向に切り込みを設けたことを特徴とする。
【００２７】
この構成によれば、フィンに設けた切り込みにより、冷媒流体の温度差がある２つの伝熱管の間で熱が伝わり難くなって、フィンを通した熱伝導による熱交換ロスを防ぐことができ、熱交換能力を低下させることを防止できる。
【００２８】
請求項１１記載の発明は、請求項１〜１０の何れかに記載のフィン付き熱交換器において、少なくとも一部の熱交換器が、気体の主流方向に対して直角方向となる段方向に再熱器と蒸発器とに分けて使用して除湿運転を行うことが可能に構成され、フィンにおける再熱器の領域と蒸発器の領域との間に、切断しない部分をごくわずか残してほぼ完全に切断する切り込みを設けたことを特徴とする。
【００２９】
この構成によれば、フィンにおける再熱器の領域と蒸発器の領域との間に切り込みが設けられているので、フィンの熱伝導による大幅な能力の低下を防ぐことができる。また、フィン付き熱交換器全体を蒸発器として使用する場合に、前記フィンの表面に凝縮する水を、切り込みに滞留させることなく、フィンのごくわずかだが繋がっている部分を通って円滑に流下させることができる。
【００３０】
請求項１２記載の発明は、請求項１〜１１の何れかに記載のフィン付き熱交換器において、少なくとも一部の熱交換器の、凝縮器またはガスクーラーとして使用する際の冷媒出口寄りの伝熱管あるいは蒸発器として使用する際の入口寄りの伝熱管の直径を、前記熱交換器の他の何れの箇所よりも細くしたことを特徴とする。
【００３１】
この構成によれば、熱交換器の、凝縮器またはガスクーラーとして使用する際の冷媒出口寄りの伝熱管あるいは蒸発器として使用する際の入口寄りの伝熱管の直径を細くしたので、伝熱管内の熱伝達率を向上させ、熱交換能力を増大させることができる。また、この領域の冷媒は密度が大きいので冷媒流通抵抗はあまり増大させることがなく、熱交換能力の増大を妨げることはない。
【００３２】
請求項１３記載の発明は、請求項１〜１２の何れかに記載のフィン付き熱交換器において、少なくとも一部の熱交換器の、凝縮器またはガスクーラーとして使用する際の冷媒入口寄りの伝熱管あるいは蒸発器として使用する際の出口寄りの伝熱管の直径を、前記熱交換器の他の何れの箇所よりも太くしたことを特徴とする。
【００３３】
この構成によれば、熱交換器の、凝縮器またはガスクーラーとして使用する際の冷媒入口寄りの伝熱管あるいは蒸発器として使用する際の出口寄りの伝熱管の直径を太くしたことにより、伝熱管内の熱伝達率は若干低下するが、冷媒流通抵抗を大幅に低下させることができ、その結果、熱交換能力としては大幅に増大させることができる。
【００３４】
請求項１４記載の発明は、請求項１〜１３の何れかに記載のフィン付き熱交換器において、伝熱管の内部を流動する冷媒の流体として、ＨＦＣまたはＨＣまたは二酸化炭素を用いることを特徴とする。
【００３５】
この構成により、オゾン破壊係数の小さい冷媒を用いることとなり、さらにＨＣ冷媒や二酸化炭素は地球温暖化係数が小さい冷媒なので、地球環境の保護に貢献することができる。
【００３６】
請求項１５記載の発明は、請求項１〜１４の何れかに記載のフィン付き熱交換器において、フィン付き熱交換器が、筐体内の前面側に配設されている前面側熱交換器と、筐体内の背面側に配設されている背面側熱交換器とから構成され、前面側熱交換器のフィンの上端部と背面側熱交換器のフィンの上端部とが繋がった状態で製造されるフィン付き熱交換器であって、前面側熱交換器のフィンの上端部と背面側熱交換器のフィンの上端部とが繋がった状態のフィンにおける、伝熱管を挿入するためのフィンカラーの、気体の主流方向に対して直角方向となる段方向に対するピッチを、前記前面側熱交換器と前記背面側熱交換器との境界部で隣接する箇所のフィンカラーのピッチが、前記前面側熱交換器および前記背面側熱交換器のフィンカラーのピッチよりも短くなるように構成したことを特徴とする。
【００３７】
この構成によれば、前面側熱交換器と背面側熱交換器との境界部で隣接する箇所のフィンカラーの段方向のピッチを、前面側熱交換器および背面側熱交換器のフィンカラーの段方向のピッチと同等にした場合と比較して、フィン材の廃材を少なくすることができる。
【００３８】
請求項１６記載の発明は、筐体内の前面側に配設されている前面側熱交換器と、筐体内の背面側に配設されている背面側熱交換器とから構成された、請求項１〜１５の何れかに記載のフィン付き熱交換器を製造する方法であって、前面側熱交換器のフィンの上端部と背面側熱交換器のフィンの上端部とが境界部で繋がった状態の１枚のフィンとして連続的にプレス加工し、これらのフィンを多数積層して伝熱管を挿入した後、前記フィンを前面側熱交換器と背面側熱交換器との境界部で切断して、前記前面側熱交換器と前記背面側熱交換器とに分離することを特徴とする。
【００３９】
この方法によれば、前面側熱交換器と背面側熱交換器とを個別に製造する場合に比べて、効率的にフィン付き熱交換器を製造することができる。また、１枚のフィンに切り起こしの高さが異なるものを混在させたり、１枚のフィンに挿入する伝熱管の直径の異なるものを混在させることが可能となる。
【００４０】
請求項１７記載の発明は、筐体内の前面側に配設されている前面側熱交換器と、筐体内の背面側に配設されている背面側熱交換器とから構成され、前面側熱交換器のフィンの上端部と背面側熱交換器のフィンの上端部とが繋がった状態のフィンにおける、伝熱管を挿入するためのフィンカラーの、気体の主流方向に対して直角方向となる段方向に対するピッチを、前記前面側熱交換器と前記背面側熱交換器との境界部で隣接する箇所のフィンカラーのピッチが、前記前面側熱交換器および前記背面側熱交換器のフィンカラーのピッチよりも短くなるように構成されている請求項１５に記載のフィン付き熱交換器を製造する方法であって、前面側熱交換器のフィンの上端部と背面側熱交換器のフィンの上端部とが境界部で繋がった状態の１枚のフィンとして連続的にプレス加工し、この連続プレス加工する際に、後で伝熱管を挿入するためのフィンカラーのピッチを前記前面側熱交換器と前記背面側熱交換器のそれぞれのフィンカラーが前記段方向に隣接する部分については、他の所定の段方向のピッチよりも短く形成し、これらのフィンを多数積層して伝熱管を挿入した後、前記フィンを前面側熱交換器と背面側熱交換器との境界部で切断して、前記前面側熱交換器と前記背面側熱交換器とに分離することを特徴とする。
【００４１】
この方法によれば、前面側熱交換器と背面側熱交換器との境界部で隣接する箇所のフィンカラーの段方向のピッチを、前面側熱交換器および背面側熱交換器のフィンカラーの段方向のピッチと同等にした場合と比較して、フィン材の廃材を少なくすることができる。
【００４２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細な説明を行う。
まず、本発明の実施の形態に係るフィン付き熱交換器が搭載される空気調和機の室内ユニットについて図１に基づき説明する。図１はこの室内ユニットの縦断面図である。
【００４３】
図１に示すように、この空気調和機の室内ユニット１の筐体２には、前面と上面とに吸込み口３ａ、３ｂが設けられ、また下面に吹出し口４が設けられ、筐体２内には、貫流送風機５とフィン付き熱交換器１０とが収納されている。
【００４４】
このフィン付き熱交換器１０は、筐体２内の前面側に配置された前面側熱交換器２０と、筐体２内の背面側に配置された背面側熱交換器４０とから構成されている。そして、前面側熱交換器２０および背面側熱交換器４０により貫流送風機５を風上側から取り囲むような形態に配置している。各熱交換器２０、４０は、所定の間隔で平行に並べられ、その間を空気が流動する多数のフィン２１、４１と、これらのフィン２１、４１に略直角に挿入され、内部を冷媒流体が流動する多数の伝熱管１１とを有し、前面側熱交換器２０と背面側熱交換器４０とは、そのフィン２１、４１同士は分離されているが、伝熱管１１が連通されることにより一つの熱交換器として作用する。
【００４５】
これらの前面側熱交換器２０と背面側熱交換器４０とのフィン２１、４１は、図２、図３に示すように、これらの上端部同士が境界部で繋がった状態の１枚のフィン１３として連続的にプレス加工して製造される。
【００４６】
ここで、図２は本発明の実施の形態にかかるフィン付き熱交換器のフィンをプレス加工した直後の状態における１枚のフィンの平面図、図３はその要部拡大平面図である。図４は、図２のフィンを連続プレス加工してできる２枚のフィンをプレスの送り方向に連続して並べたイメージを示す平面図である。
【００４７】
図２に示すように、前面側熱交換器２０のフィン２１の風上側縁部および風下側縁部とのそれぞれは、互いにその延長線の交差部分の角度α、βが同じ鈍角をなす２本の直線部２２、２３および３２、３３と、これら２本の直線部２２、２３と３２、３３との間をそれぞれ結ぶ各１本の曲線部２４、３４とからなる略くの字形状に形成されている。ここで、曲線部２４、３４としての形状は、楕円曲線、双曲線、スプラインなどがあるが、本実施の形態では、図１から図３に示すように円弧形状とした。風上側縁部の円弧形状の曲線部２４と、風下側縁部の円弧形状の曲線部３４との曲率半径は同じであり、同じ寸法形状である。また、背面側熱交換器４０のフィン４１の風上側縁部および風下側縁部は平行な直線部４２、４３で構成されている。
【００４８】
したがって、図３に示すように、フィン１３（２１、４１）が金属板から連続プレス加工されて製造される際に、フィン付き熱交換器１０の収納の都合上などから、その両端部や前面側熱交換器２０と背面側熱交換器４０との間となる箇所に、カットする必要がある廃材５１、５２、５３をわずかに生じるだけであり、他は無駄なく用いられて、連続してフィン１３が造られる。
【００４９】
各フィン１３には所定の間隔でフィンカラー１２が丸孔形状にバーリング加工され、このフィンカラー１２には、図１に示すように、伝熱管１１が挿入される。図２に示すように、フィンカラー１２における、気体（空気）の主流方向に対して直角方向となる、いわゆる段方向のピッチと、気体の主流方向に沿う、いわゆる列方向のピッチとは、フィン２１の風上側縁部の直線部２２と風下側縁部の直線部３２とに挟まれたフィン部分、風上側縁部の直線部２３と風下側縁部の直線部３３とに挟まれたフィン部分、およびフィン４１の風上側縁部の直線部４２と風下側縁部の直線部４３とに挟まれたフィン部分のそれぞれが、列方向のピッチが全てＡとなり、列方向のピッチが全てＤとなるように形成されている。
【００５０】
また、図２に示すように、風上側縁部の円弧形状の曲線部２４と風下側縁部の円弧形状の曲線部３４とに挟まれたフィン部分のフィンカラー１２のピッチを、フィンカラー１２に挿入される伝熱管１１が互いに連通接続されるもの同士については、段方向のピッチＡまたは列方向に隣接する伝熱管同士のピッチＣの何れかと等しく形成されている。さらに、前面側熱交換器２０と背面側熱交換器４０とのそれぞれのフィンカラー１２が段方向に隣接する部分のピッチについては、図２に示すように、他の所定の段方向のピッチＡよりも短いピッチＥとなるように形成されている。
【００５１】
また、図２、図３に示すように、フィン１３（２１、４１）における段方向に隣接するフィンカラー１２間の箇所には、気体の主流方向に開口する風上から順に３つの切り起こし１４、１５、１６が設けられ、切り起こし１４、１５、１６のフィンカラー１２寄り箇所、すなわち伝熱管１１寄り箇所に設けられた切り起こし１４、１５、１６の立ち上がり部１４ａ、１５ａ、１６ａは、伝熱管１１の円周に概略沿う方向に形成されている。
【００５２】
ここで、図３に示すように、切り起こし１４、１５、１６の列方向の幅Ｗｓに対する、列方向に隣接する切り起こし１４、１５、１６間のフィン部分の幅（列方向に隣接するフィン２１、４１の平板部分の幅）Ｗｂの比Ｗｂ／Ｗｓは、約２〜約２．５となるように形成されている。また、フィン２１、４１の厚み方向に沿う切り起こし１４、１５、１６の高さは、隣接するフィン１１同士のピッチの約１／４〜約３／４となるように形成されている。さらに、高い熱交換性能を得るべく、切り起こし１４、１５、１６の高さを、風速が大きい領域、例えば図１において貫流送風機５に接近していて高風速となる領域Ｆ（図１参照）については、隣接する２１、４１同士のピッチの約１／２とし、他の領域については隣接するフィン１１同士のピッチの約３／４とされている。
【００５３】
また、図２、図３に示すように、列方向に隣接する２つの伝熱管１１の間において、内部を流れる冷媒流体の温度差がある、これら２つの伝熱管１１（フィンカラー１２）の列間中央部のフィン部分に、概略段方向に沿う方向に切り込み１７が設けられている。
【００５４】
また、空気調和機を除湿運転し、室内ユニット１のフィン付き熱交換器１０を段方向に再熱器と蒸発器とに分けて使用する場合には、図１に示す前面熱交換器２１の曲線部２４、３４から下側を蒸発器として用い、他を再熱器として用いるが、この場合におけるフィン２１における再熱器の領域と蒸発器の領域との間の箇所に、切断しない部分１８をごくわずか残してほぼ完全に切断する切り込み１９が設けられている。
【００５５】
また、空気調和機を暖房運転し、室内ユニット１のフィン付き熱交換器１０を凝縮器またはガスクーラーとして使用する際の冷媒出口寄りの伝熱管１１ａの直径は他の何れの箇所よりも細く形成されている。なお、この最も細い伝熱管１１ａを用いる領域は、空気調和機を冷房運転するときには、室内ユニット１のフィン付き熱交換器１０が蒸発器として使用され、伝熱管１１内の冷媒は逆にながれるので、入口寄りの領域となる。
【００５６】
また、空気調和機を冷房運転し、室内ユニット１のフィン付き熱交換器１０を蒸発器として使用する際の出口寄りの伝熱管１１ｂの直径を他の何れの箇所よりも太く形成されている。なお、この最も太い伝熱管１１ｂを用いる領域は、空気調和機を暖房運転するときには、室内ユニット１のフィン付き熱交換器１０が凝縮器またはガスクーラーとして使用され、伝熱管１１内の冷媒は逆に流れるので、入口寄りの領域となる。さらに、フィン付き熱交換器１０の伝熱管１１の内部を流動する流体としては、ＨＦＣ冷媒またはＨＣ冷媒または二酸化炭素が用いられる。
【００５７】
これらの前面側熱交換器２０と背面側熱交換器４０とのフィン２１、４１は、上述したように、これらの上端部同士が境界部で繋がった状態の１枚のフィン１３として連続的にプレス加工して製造され、これらのフィン１３を多数積層させた後、フィンカラー１２に伝熱管１１を挿入し、前面側熱交換器２０と前記背面側熱交換器４０とがフィン１３（２１、４１）で繋がった状態で製造してから、前面側熱交換器２０と前記背面側熱交換器４０とをそのフィン２１、４１の箇所で切断して、前面側熱交換器２０と背面側熱交換器４０とに分離して製造される。
【００５８】
この前面側熱交換器２０および背面側熱交換器４０からなるフィン付き熱交換器１０を筐体２内に収納した空気調和機の室内ユニット１によれば、前面側熱交換器２０のフィン２１の風上側縁部および風下側縁部はそれぞれが、同じ鈍角をなす２本の直線部２２、２３と３２、３３および２本の直線部２２、２３と３２、３３との間を結ぶ１本の曲線部２４、３４からなる略くの字状に形成したことにより、限られた空間に、より大きなフィン付き熱交換器１０を収納できて、大きな熱交換能力を発揮することができる。また、前面側熱交換器２０は後で折り曲げ加工する必要がなく、折り曲げたときに必要になるスペーサも当然要らないので、スペーサの組付け工程が不要となって組立ての際の手間を省くことができるとともに、より大きな熱交換能力を発揮できる。直線部２２、２３、３２、３３同士が曲線部２４、３４によりなだらかな形状で接続されているので、このフィン付き熱交換器１０を蒸発器として使用する場合に、前面側熱交換器２０と背面側熱交換器４０とのそれぞれのフィン２１、４１に凝縮する水滴は連続したそれぞれのフィン２１、４１を伝い、滑らかに流下することができる。さらに前面側熱交換器２０のフィン２１の上側は風上側縁部の直線部２２と風下側縁部の直線部３２に囲まれた鉛直に近い一定の角度で傾斜しているので、蒸発時にフィン２１の表面に凝縮する水滴が滞留することもない。
【００５９】
また、前面側熱交換器２０のフィン２１における風上側縁部の曲線部２４と風下側縁部の曲線部３４とを同じ寸法形状としたことにより、図４に示すように、フィン１３（２１、４１）を連続プレス加工する際に、無駄な廃材をあまり作らなくても済み、効率的に生産することができる。
【００６０】
また、前面側熱交換器２０のフィン２１の風上側縁部および風下側縁部のそれぞれの曲線部２４、３４を単純な形状である円弧状としたことにより、フィン１３のプレス金型の加工およびメンテナンスが容易になる。
【００６１】
また、背面側熱交換器４０の風上側縁部および風下側縁部を平行な直線部４２、４３で構成したことにより、背面側熱交換器４０の風上側縁部および風下側縁部を例えば湾曲形状に構成した場合に比べて、少ない前後寸法に配置でき、限られた空間に、より大きなフィン付き熱交換器１０を収納できることとなって、より大きな熱交換能力を発揮することができる。
【００６２】
また、前面側熱交換器２０および背面側熱交換器４０の風上側縁部の直線部２２、２３、４２と風下側縁部の直線部３２、３３、４３とに挟まれたフィン２１、４１の部分に挿入される伝熱管１１は、段方向のピッチＡおよび列方向のピッチＤをそれぞれすべて所定のピッチとし、前面側熱交換器２０の風上側縁部の曲線部２４と風下側縁部の曲線部３４とに挟まれたフィン２１、４１の部分に挿入される伝熱管１１の、互いに連通接続される伝熱管１１同士のピッチを、段方向のピッチＡまたは列方向に隣接する伝熱管同士のピッチＣの何れかと等しくしたことにより、伝熱管１１を連通するすべてのヘアピンやほとんどのリターンベンドのピッチを必要最小限の２つのピッチＡとＣだけで構成することができるので、曲げ加工機の設備投資は最小限で済み、製造時の部品管理の煩雑さもあまりない。
【００６３】
また、フィン１３（２１、４１）における段方向に隣接する伝熱管１１の間の箇所に気体の主流方向に開口する複数の切り起こし１４、１５、１６を設け、切り起こし１４、１５、１６の伝熱管１１寄りの立ち上がり部１４ａ、１５ａ、１６ａを伝熱管１１の円周に概略沿う方向に形成したことにより、フィン１３（２１、４１）を通る気流を伝熱管１１の後流部に誘導することができて、有効伝熱面積を増加させることができるので、熱交換性能を向上できる。
【００６４】
また、切り起こし１４、１５、１６の列方向の幅Ｗｓに対する、列方向に隣接する切り起こし１４、１５、１６間のフィン部分の幅Ｗｂの比Ｗｂ／Ｗｓを約２〜約２．５としたことにより、この比Ｗｂ／Ｗｓが約３とした場合よりも切り起こし１４、１５、１６の面積を増加できて熱交換能力を向上させることができる。また、前記比Ｗｂ／Ｗｓを２よりも小さくすると、切り起こしが、その風上側に隣接する切り起こしの温度境界層に埋没してしまって高い伝熱性能が得られないことがあるが、このような不具合も生じない。
【００６５】
また、切り起こし１４、１５、１６の高さを、左右に隣接するフィン１３（２１、４１）同士のピッチの約１／４〜約３／４にしたことにより、同一騒音時の風量を増加させることができ、より大きな熱交換能力を発揮することができる。つまり、切り起こしの高さを、隣接するフィン１３（２１、４１）同士のピッチの１／４以下や３／４以上にした場合には、切り起こしと、切り起こしに隣り合う平板部との間で気流に対して干渉を起こし易くなって、騒音が大きくなることがあるが、このようなことがない。
【００６６】
また、切り起こし１４、１５、１６の高さを、フィン付き熱交換器１０が貫流送風機５に接近して、風速が大きい領域Ｆについては、隣接するフィン１３（２１、４１）同士のピッチの約１／２として通風抵抗を比較的大きくし、他の領域については隣接するフィン１３（２１、４１）同士のピッチの約３／４として通風抵抗がそれより小さくなるように構成したことにより、風速分布をより均一化することができて、より大きな能力を発揮することができる。
【００６７】
また、列方向に隣接する２つの伝熱管１１の間において、内部を流れる冷媒流体の温度差がある箇所の、これら２つの伝熱管１１の間における中央部のフィン１３（２１、４１）部分に、概略段方向に沿う方向に切り込み１７を設けたことにより、切り込み１７の箇所で熱の伝導を抑えることができて、フィン１３（２１、４１）を通した熱伝導による熱交換ロスを防ぐことができ、熱交換能力を低下させることがない。
【００６８】
また、フィン付き熱交換器１０を段方向に再熱器と蒸発器とに分けて使用して除湿運転を行う場合、フィン２１における再熱器の領域と蒸発器の領域との間に、切断しない部分１８をごくわずか残してほぼ完全に切断する切り込み１９を設けたことにより、フィン２１の熱伝導による大幅な能力の低下を防ぐことができる。また、フィン付き熱交換器１０全体を蒸発器として使用する場合に、フィン２１の表面に凝縮する水を切り込み１９に滞留させることなく、フィン２１のごくわずかだが繋がっている部分１８を通って円滑に流下させることができる。
【００６９】
また、フィン付き熱交換器１０を凝縮器またはガスクーラーとして使用する際の冷媒出口寄りの伝熱管１１ａあるいは蒸発器として使用する際の入口寄りの伝熱管１１ａの直径を他の何れの箇所よりも細くしたことにより、この伝熱管１１ａ内の熱伝達率を向上させて、熱交換能力を増大させることができる。また、この領域の冷媒は密度が大きいので冷媒流通抵抗はあまり増大させることがなく、熱交換能力の増大を妨げることはない。
【００７０】
また、フィン付き熱交換器１０を凝縮器またはガスクーラーとして使用する際の冷媒入口寄りの伝熱管１１ｂあるいは蒸発器として使用する際の出口寄りの伝熱管１１ｂの直径を他の何れの箇所よりも太くしたことにより、この伝熱管１１ｂ内の熱伝達率は若干低下するが、冷媒流通抵抗を大幅に低下させることができ、その結果の熱交換能力としては大幅に増大させることができる。
【００７１】
また、伝熱管１１の内部を流動する流体として、ＨＦＣ冷媒またはＨＣ冷媒または二酸化炭素を用いることにより、オゾン破壊係数の小さい冷媒を用いることとなり、さらにＨＣ冷媒や二酸化炭素は地球温暖化係数が小さい冷媒なので、地球環境の保護に貢献することができる。
【００７２】
また、図４に示すように、フィン付き熱交換器１０のフィン１３（２１、４１）を連続プレス加工する際に、前面側熱交換器２０のフィン２１の上端部と背面側熱交換器４０のフィン４１の上端部とが繋がった状態の１枚のフィン１３として連続プレス加工し、それらのフィン１３を多数積層した後、フィンカラー１２に伝熱管１１を挿入し、前面側熱交換器２０と前記背面側熱交換器４０とがフィン１３で繋がった状態で製造してから、フィン２１、４１を切断して、前面側熱交換器２０と背面側熱交換器４０とに分離することにより、若干の廃材４１、４２、４３ができるものの、殆ど無駄なく効率的にフィン付き熱交換器１０を製造することができる。また、１枚のフィン１３に切り起こしの高さが異なるものを混在させたり、１枚のフィン１３のフィンカラー１２に挿入する伝熱管１１の直径の異なるものを混在させることも可能である。
【００７３】
また、フィン付き熱交換器１０のフィン１３（２１、４１）を、前面側熱交換器２０のフィン２１の上端部と背面側熱交換器４０のフィン４１の上端部とが繋がった状態の１枚のフィン１３として連続プレス加工する際、後で伝熱管１１を挿入するためのフィンカラー１２のピッチを、前面側熱交換器２０と背面側熱交換器４０とのそれぞれのフィンカラー１２が段方向に隣接する部分については、他の所定の段方向のピッチＡよりも短いピッチＥとするように形成したことにより、フィン材料における前面側熱交換器２０のフィン２１の上端部と背面側熱交換器４０のフィン４１の上端部との間の箇所に発生する廃材４２の面積を少なくすることができる。
【００７４】
なお、上記実施の形態においては吸込み口３ａ，３ｂが前面や背面などに設けている場合を述べたが、これに限るものではない。また、吹出し口４としては下面側に設けられている場合を述べたが、これに限るものではなく、前面などに設けられているものにも上記構成を適用できる。
【００７５】
また、上記実施の形態においては、熱交換器２０、熱交換器４０が、吸込み口３ａ，３ｂから貫流送風機５までの風回路の途中に配設された場合を述べたが、これに限るものではなく、貫流送風機から吹出し口までの風回路の途中に配設された熱交換器にも上記構成を適用できる。さらには、熱交換器が室内ユニット内に３つ以上設けられるものや、１つしか設けられないものにも適用可能である。
【００７６】
【発明の効果】
以上のように本発明のフィン付き熱交換器によれば、空気調和機の室内ユニットに搭載される前面側熱交換器と背面側熱交換器から構成されるフィン付き熱交換器の形態およびその製造方法を改善し、前面側熱交換器のフィンの風上側縁部および風下側縁部とのそれぞれが、互いにその延長線の交差部分の角度が同じ鈍角をなす２本の長い直線部および２本の直線部の間を結んで２本の直線部に接する１本の曲線部からなる略くの字状に形成し、風上側縁部の曲線部と風下側縁部の曲線部は同じ形状とし、背面側熱交換器のフィンの風上側縁部および風下側縁部は平行な直線で形成することにより、空気調和機の室内ユニットの限られた空間にできるだけ大きなフィン付き熱交換器を収納できて、熱交換能力の大幅な向上を図ることができるとともに、蒸発器として使用したときにフィン表面に凝縮する水をフィンに沿って円滑に流下させることができる。
【００７７】
また、本発明のフィン付き熱交換器によれば前面側熱交換器のフィンと背面側熱交換器のフィンとが繋がった１枚のフィンとして連続プレス加工できるので、あまりフィン材の廃材を出さず、効率的に安価に製造することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るフィン付き熱交換器を収納した空気調和機の室内ユニットの縦断面図
【図２】同フィン付き熱交換器のフィンの平面図
【図３】同フィン付き熱交換器のフィンの要部拡大平面図
【図４】同フィン付き熱交換器のフィンを２枚、プレスの送り方向に連続して並べたイメージを示す平面図
【図５】従来のフィン付き熱交換器を収納した空気調和機の室内ユニットの縦断面図
【図６】（ａ）はその他の従来例のフィン付き熱交換器のフィンの平面図、（ｂ）は（ａ）に示すフィンを用いたフィンつき熱交換器を収納した空気調和機の室内ユニットの縦断面図
【図７】同従来例のフィン付き熱交換器のフィンにおけるピッチの関係を示す図
【符号の説明】
１ 室内ユニット
２ 筐体
３ａ、３ｂ 吸込み口
４ 吹出し口
５ 貫流送風機
１０ フィン付き熱交換器
１１ 伝熱管
１２ フィンカラー
１３、２１、４１ フィン
１４、１５、１６ 切り起こし
１４ａ、１５ａ、１６ａ 立ち上がり部
１７、１９ 切り込み
１８ 切断しない部分
２０ 前面側熱交換器
２２、２３、３２、３３、４２、４３ 直線部
２４、３４ 曲線部
４０ 背面側熱交換器
５１、５２、５３ 廃材
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和機の室内ユニットに搭載されるフィン付き熱交換器およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に空気調和機の室内ユニットは、図５に示すように、筐体６１に、前面の吸込み口６２ａおよび上面の吸込み口６２ｂなど一箇所以上の吸込み口と、下面の吹出し口６３など一箇所以上の吹出し口とが設けられ、この筐体６１内に貫流送風機６５とフィン付き熱交換器６４とが収納されている。
【０００３】
この従来のフィン付き熱交換器６４は、筐体６１内の前面側に配置され、上下方向中央部近辺で折り曲げ加工された主たる前面側熱交換器６４Ａと、筐体６１内の背面側に配置された背面側熱交換器６４Ｂと、前面側熱交換器６４Ａの前面にそれぞれ補助的に取り付けられた補助熱交換器６４Ｃ、６４Ｄとから構成されている。そして、前面側熱交換器６４Ａおよび背面側熱交換器６４Ｂにより貫流送風機６５を風上側から取り囲むような形態に配置して、限られた空間にできるだけ大きいフィン付き熱交換器を収納している。なお、補助熱交換器６４Ｃ、６４Ｄは熱交換能力を向上させるために設けているものだが、主たる前面側熱交換器６４Ａや背面側熱交換器６４Ｂとは別の工程で製造した後、主たる前面側熱交換器６４Ａや背面側熱交換器６４Ｂに追加接続されて取り付けられるもので、図５では、主たる前面側熱交換器６４Ａに追加接続されている場合を示している。また、前面側熱交換器６４Ａの折り曲げ部近辺には、単に前面側熱交換器６４Ａを折り曲げてフィンがない空間があいてしまうと、殆ど熱交換しないで気流がフィン付き熱交換器を通過してしまうおそれがあるため、このようなことがないように、スペーサ６６が配設されている。
【０００４】
これに対して、前面側熱交換器６４Ａの折り曲げ加工を不要にし、このスペーサ６６をなくしながら、熱交換しないで気流がフィン付き熱交換器を通過してしまうようなことを防止する構造として、特許第３０９１８３０号公報に、前面側熱交換器を円弧状に形成したものが開示されて提案されている。
【０００５】
この特許第３０９１８３０号公報には、図６および図７に示すように、前面側熱交換器７１Ａのフィン７２の形状を貫流送風機７３の周面の一部を囲むように円弧状に形成した空気調和機の室内ユニットが記載されている。この前面側熱交換器７１Ａに略直角に挿通された伝熱管７４は、複数列設けられており、これらの伝熱管７４の風上側列と風下側列とで互いに二等辺三角形を描くように配置されている。したがって結果的に、円弧形状部分の内側に配置されている風下側の伝熱管７４の段ピッチＡは、円弧形状部分の外側に配置されている風上側列の伝熱管７４の段ピッチＢよりも小さくなって形成されている。
【０００６】
この構成によれば、スペーサ６６が不要となるとともに、製造時のフィン７２の材料においてスペーサ６６に対応する箇所で廃材を生じないため、フィン７２の材料の廃材を少なくでき、また各伝熱管７４同士を連通させるヘアピンやリターンベンドの曲げピッチの種類が、Ａ、Ｂ、Ｃの３種類だけで済む利点がある。また、スペーサ６６を設けていないため、スペーサ６６に対応する箇所分だけフィン７２の面積が増加することとなり、熱交換能力が向上する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許第３０９１８３０号公報に開示されている構成のフィン付き熱交換器では、前面側熱交換器７１Ａが円弧状であり、フィン７２の上部の傾斜が緩くなるため、フィン付き熱交換器を蒸発器として用いている場合に、フィン７２の上部に凝縮する水が滞留したり、最悪の場合には、凝縮水がフィン７２に沿って流れずに、貫流送風機７３に水滴が落下して、吹出し口７４から水滴が飛散するおそれがある。
【０００８】
本発明は上記課題を解決するもので、熱交換能力を向上させることができながら、蒸発器として使用したときにフィン表面に凝縮する水をフィンに沿って円滑に流下させることができるフィン付き熱交換器を提供することを目的とするものである。また、フィン付き熱交換器を安価に製造することができるフィン付き熱交換器の製造方法を得ることを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、吸込み口と吹出し口とが設けられた筐体と、この筐体に収納された貫流送風機とを備えた空気調和機における、吸込み口から貫流送風機までの風回路の途中または貫流送風機から吹出し口までの風回路の途中に配設されたフィン付きの熱交換器であって、単数または複数の熱交換器から構成され、各熱交換器は、所定の間隔で平行に並べられ、その間を気体が流動する多数のフィンと、前記フィンに略直角に挿入され、内部を流体が流動する多数の伝熱管とを有し、少なくとも一部の熱交換器における前記フィンの風上側縁部および風下側縁部とのそれぞれが、互いにその延長線の交差部分の角度が同じ鈍角をなす２本の直線部と、これら２本の直線部の間を結ぶ１本の曲線部とからなる略くの字形状に形成されていることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、熱交換能力を向上させることができながら、蒸発器として使用したときにフィン表面に凝縮する水をフィンに沿って円滑に流下させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
請求項１記載の発明は、吸込み口と吹出し口とが設けられた筐体と、この筐体に収納された貫流送風機とを備えた空気調和機における、吸込み口から貫流送風機までの風回路の途中または貫流送風機から吹出し口までの風回路の途中に配設されたフィン付きの熱交換器であって、単数または複数の熱交換器から構成され、各熱交換器は、所定の間隔で平行に並べられ、その間を気体が流動する多数のフィンと、前記フィンに略直角に挿入され、内部を流体が流動する多数の伝熱管とを有し、少なくとも一部の熱交換器における前記フィンの風上側縁部および風下側縁部とのそれぞれが、互いにその延長線の交差部分の角度が同じ鈍角をなす２本の直線部と、これら２本の直線部の間を結ぶ１本の曲線部とからなる略くの字形状に形成されていることを特徴とする。
【００１２】
上記構成によれば、熱交換器のフィンの形状を、貫流送風機の周面の一部を囲むように、２本の直線部と、これら２本の直線部の間を結ぶ１本の曲線部とからなる略くの字形状に形成したので、筐体内の限られた空間に、より大きなフィン付き熱交換器を収納して、より大きな熱交換能力を発揮することができる。また、２本の直線部の間を１本の曲線部で結んだので、この熱交換器は後で折り曲げ加工する必要がなく、折り曲げたときに必要になるスペーサも当然要らない。さらに、このフィン付き熱交換器を蒸発器として使用した場合に、フィンに凝縮する水滴を、連続した直線部と曲線部とを伝って滑らかに流下させることができる。また、フィンの上側の直線部を鉛直に近い一定の角度で傾斜させて配置することで、蒸発時にフィンの表面に凝縮する水滴が滞留することを防止できる。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のフィン付き熱交換器において、熱交換器のフィンにおける風上側縁部と風下側縁部とにそれぞれ設けられた曲線部が、同じ寸法形状であることを特徴とする。
【００１４】
上記構成によれば、フィンを連続プレス加工する際、前記フィンの無駄な廃材をあまりつくることなく、効率的に生産することができる。
請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載のフィン付き熱交換器において、曲線部の形状が円弧状であることを特徴とする。
【００１５】
上記構成によれば、曲線部が簡単な円弧形状であるので、フィンのプレス金型の加工およびメンテナンスが容易になる。
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載のフィン付き熱交換器において、フィン付き熱交換器が、筐体内の前面側に配設されている前面側熱交換器と、筐体内の背面側に配設されている背面側熱交換器とから構成され、前面側熱交換器におけるフィンの風上側縁部および風下側縁部とのそれぞれが略くの字形状に形成されていることを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、前面側熱交換器を蒸発器として使用した場合に、前面側熱交換器のフィンに凝縮する水滴を、連続した直線部と曲線部とを伝って滑らかに流下させることができる。また、前面側熱交換器のフィンの上側の直線部を鉛直に近い一定の角度で傾斜させて配置することで、蒸発時にフィンの表面に凝縮する水滴が滞留することを防止できる。
【００１７】
請求項５記載の発明は、請求項４に記載のフィン付き熱交換器において、背面側熱交換器の風上側縁部および風下側縁部の形状が互いに平行な直線で構成されていることを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、背面側熱交換器が出っ張り部分などを有しない形状であるので、限られた筐体内の空間に、より大きなフィンを有する前面側熱交換器と背面側熱交換器とを収納できて、より大きな熱交換能力を発揮することができる。
【００１９】
請求項６記載の発明は、請求項４または５に記載のフィン付き熱交換器において、前面側熱交換器および背面側熱交換器の風上側縁部の直線部と風下側縁部の直線部との間のフィン部に挿入される伝熱管は、気体の主流方向に対して直角方向となる段方向のピッチおよび気体の主流方向に沿う列方向のピッチをそれぞれすべて所定のピッチとし、前記前面側熱交換器の風上側縁部の曲線部と風下側縁部の曲線部との間のフィン部分に挿入される伝熱管の互いに連通接続される伝熱管同士のピッチを、前記段方向のピッチまたは前記列方向に隣接する伝熱管同士のピッチの何れかと等しくしたことを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、伝熱管同士を連通して接続する全てのヘアピンや殆どのリターンベンドのピッチを必要最小限の２つのピッチだけで構成することができるので、曲げ加工機の設備投資を最小限で済ますことができる。
【００２１】
請求項７記載の発明は、請求項４〜６の何れかに記載のフィン付き熱交換器において、気体の主流方向に対して直角方向となる段方向に隣接する伝熱管の間のフィン表面に、気体の主流方向に向かって開口する複数の切り起こしを設け、前記切り起こしの伝熱管寄りの立ち上がり部を前記伝熱管の円周に概略沿う方向に形成し、前記切り起こしの、気体の主流方向に沿う列方向の幅に対する前記列方向に隣接するフィン基板の幅の比を約２〜２．５としたことを特徴とする。
【００２２】
この構成によれば、切り起こしの伝熱管寄りの立ち上がり部を伝熱管の円周に概略沿う方向に形成したことにより、フィンを通る気流を伝熱管の後流部に誘導することができて、有効伝熱面積を増加させることができ、熱交換性能を向上できる。また、切り起こしの、気体の主流方向に沿う列方向の幅に対する前記列方向に隣接するフィン部分の幅の比を約２〜２．５としたことにより、切り起こしの、気体の主流方向に沿う列方向の幅に対する前記列方向に隣接するフィン基板の幅の比を約３とした場合よりも熱交換能力を向上させることができる。また、切り起こしの、気体の主流方向に沿う列方向の幅に対する前記列方向に隣接するフィン部分の幅の比を約２以上としたので、この比が２よりも小さくした場合のように、切り起こしがその風上側に隣接する切り起こしの温度境界層に埋没して高い伝熱性能が得られなくなるという不具合を防止することができる。
【００２３】
請求項８記載の発明は、請求項７に記載のフィン付き熱交換器において、フィンの厚み方向に沿う切り起こしの高さを、隣接するフィン同士のピッチの約１／４〜約３／４に構成したことを特徴とする。
【００２４】
この構成によれば、同一騒音時の風量を増加させることができて、より大きな熱交換能力を発揮することができる。つまり、切り起こしの高さを、隣接するフィン同士のピッチの１／４以下や３／４以上にした場合には、切り起こしと、切り起こしに隣り合う平板部との間で気流に対して干渉を起こし易くなって、騒音が大きくなることがあるが、このようなことがない。
【００２５】
請求項９記載の発明は、請求項８に記載のフィン付き熱交換器において、切り起こしの高さを、フィンにおける還流送風機に接近して、風速が大きい領域については隣接する前記フィン同士のピッチの約１／２とし、他の領域については隣接する前記フィン同士のピッチの約３／４としたことを特徴とする。
【００２６】
この構成によれば、風速分布をより均一化することができるので、より大きな熱交換能力を発揮することができる。
請求項１０記載の発明は、請求項４〜９の何れかに記載のフィン付き熱交換器おいて、気体の主流方向に沿う列方向に隣接する２つの伝熱管の間において、内部を流れる冷媒流体の温度差がある箇所の、フィンにおける前記２つの伝熱管の列間中央部箇所に、気体の主流方向に対して直角方向となる段方向に概略沿う方向に切り込みを設けたことを特徴とする。
【００２７】
この構成によれば、フィンに設けた切り込みにより、冷媒流体の温度差がある２つの伝熱管の間で熱が伝わり難くなって、フィンを通した熱伝導による熱交換ロスを防ぐことができ、熱交換能力を低下させることを防止できる。
【００２８】
請求項１１記載の発明は、請求項１〜１０の何れかに記載のフィン付き熱交換器において、少なくとも一部の熱交換器が、気体の主流方向に対して直角方向となる段方向に再熱器と蒸発器とに分けて使用して除湿運転を行うことが可能に構成され、フィンにおける再熱器の領域と蒸発器の領域との間に、切断しない部分をごくわずか残してほぼ完全に切断する切り込みを設けたことを特徴とする。
【００２９】
この構成によれば、フィンにおける再熱器の領域と蒸発器の領域との間に切り込みが設けられているので、フィンの熱伝導による大幅な能力の低下を防ぐことができる。また、フィン付き熱交換器全体を蒸発器として使用する場合に、前記フィンの表面に凝縮する水を、切り込みに滞留させることなく、フィンのごくわずかだが繋がっている部分を通って円滑に流下させることができる。
【００３０】
請求項１２記載の発明は、請求項１〜１１の何れかに記載のフィン付き熱交換器において、少なくとも一部の熱交換器の、凝縮器またはガスクーラーとして使用する際の冷媒出口寄りの伝熱管あるいは蒸発器として使用する際の入口寄りの伝熱管の直径を、前記熱交換器の他の何れの箇所よりも細くしたことを特徴とする。
【００３１】
この構成によれば、熱交換器の、凝縮器またはガスクーラーとして使用する際の冷媒出口寄りの伝熱管あるいは蒸発器として使用する際の入口寄りの伝熱管の直径を細くしたので、伝熱管内の熱伝達率を向上させ、熱交換能力を増大させることができる。また、この領域の冷媒は密度が大きいので冷媒流通抵抗はあまり増大させることがなく、熱交換能力の増大を妨げることはない。
【００３２】
請求項１３記載の発明は、請求項１〜１２の何れかに記載のフィン付き熱交換器において、少なくとも一部の熱交換器の、凝縮器またはガスクーラーとして使用する際の冷媒入口寄りの伝熱管あるいは蒸発器として使用する際の出口寄りの伝熱管の直径を、前記熱交換器の他の何れの箇所よりも太くしたことを特徴とする。
【００３３】
この構成によれば、熱交換器の、凝縮器またはガスクーラーとして使用する際の冷媒入口寄りの伝熱管あるいは蒸発器として使用する際の出口寄りの伝熱管の直径を太くしたことにより、伝熱管内の熱伝達率は若干低下するが、冷媒流通抵抗を大幅に低下させることができ、その結果、熱交換能力としては大幅に増大させることができる。
【００３４】
請求項１４記載の発明は、請求項１〜１３の何れかに記載のフィン付き熱交換器において、伝熱管の内部を流動する冷媒の流体として、ＨＦＣまたはＨＣまたは二酸化炭素を用いることを特徴とする。
【００３５】
この構成により、オゾン破壊係数の小さい冷媒を用いることとなり、さらにＨＣ冷媒や二酸化炭素は地球温暖化係数が小さい冷媒なので、地球環境の保護に貢献することができる。
【００３６】
請求項１５記載の発明は、請求項１〜１４の何れかに記載のフィン付き熱交換器において、フィン付き熱交換器が、筐体内の前面側に配設されている前面側熱交換器と、筐体内の背面側に配設されている背面側熱交換器とから構成され、前面側熱交換器のフィンの上端部と背面側熱交換器のフィンの上端部とが繋がった状態で製造されるフィン付き熱交換器であって、前面側熱交換器のフィンの上端部と背面側熱交換器のフィンの上端部とが繋がった状態のフィンにおける、伝熱管を挿入するためのフィンカラーの、気体の主流方向に対して直角方向となる段方向に対するピッチを、前記前面側熱交換器と前記背面側熱交換器との境界部で隣接する箇所のフィンカラーのピッチが、前記前面側熱交換器および前記背面側熱交換器のフィンカラーのピッチよりも短くなるように構成したことを特徴とする。
【００３７】
この構成によれば、前面側熱交換器と背面側熱交換器との境界部で隣接する箇所のフィンカラーの段方向のピッチを、前面側熱交換器および背面側熱交換器のフィンカラーの段方向のピッチと同等にした場合と比較して、フィン材の廃材を少なくすることができる。
【００３８】
請求項１６記載の発明は、筐体内の前面側に配設されている前面側熱交換器と、筐体内の背面側に配設されている背面側熱交換器とから構成された、請求項１〜１５の何れかに記載のフィン付き熱交換器を製造する方法であって、前面側熱交換器のフィンの上端部と背面側熱交換器のフィンの上端部とが境界部で繋がった状態の１枚のフィンとして連続的にプレス加工し、これらのフィンを多数積層して伝熱管を挿入した後、前記フィンを前面側熱交換器と背面側熱交換器との境界部で切断して、前記前面側熱交換器と前記背面側熱交換器とに分離することを特徴とする。
【００３９】
この方法によれば、前面側熱交換器と背面側熱交換器とを個別に製造する場合に比べて、効率的にフィン付き熱交換器を製造することができる。また、１枚のフィンに切り起こしの高さが異なるものを混在させたり、１枚のフィンに挿入する伝熱管の直径の異なるものを混在させることが可能となる。
【００４０】
請求項１７記載の発明は、筐体内の前面側に配設されている前面側熱交換器と、筐体内の背面側に配設されている背面側熱交換器とから構成され、前面側熱交換器のフィンの上端部と背面側熱交換器のフィンの上端部とが繋がった状態のフィンにおける、伝熱管を挿入するためのフィンカラーの、気体の主流方向に対して直角方向となる段方向に対するピッチを、前記前面側熱交換器と前記背面側熱交換器との境界部で隣接する箇所のフィンカラーのピッチが、前記前面側熱交換器および前記背面側熱交換器のフィンカラーのピッチよりも短くなるように構成されている請求項１５に記載のフィン付き熱交換器を製造する方法であって、前面側熱交換器のフィンの上端部と背面側熱交換器のフィンの上端部とが境界部で繋がった状態の１枚のフィンとして連続的にプレス加工し、この連続プレス加工する際に、後で伝熱管を挿入するためのフィンカラーのピッチを前記前面側熱交換器と前記背面側熱交換器のそれぞれのフィンカラーが前記段方向に隣接する部分については、他の所定の段方向のピッチよりも短く形成し、これらのフィンを多数積層して伝熱管を挿入した後、前記フィンを前面側熱交換器と背面側熱交換器との境界部で切断して、前記前面側熱交換器と前記背面側熱交換器とに分離することを特徴とする。
【００４１】
この方法によれば、前面側熱交換器と背面側熱交換器との境界部で隣接する箇所のフィンカラーの段方向のピッチを、前面側熱交換器および背面側熱交換器のフィンカラーの段方向のピッチと同等にした場合と比較して、フィン材の廃材を少なくすることができる。
【００４２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細な説明を行う。
まず、本発明の実施の形態に係るフィン付き熱交換器が搭載される空気調和機の室内ユニットについて図１に基づき説明する。図１はこの室内ユニットの縦断面図である。
【００４３】
図１に示すように、この空気調和機の室内ユニット１の筐体２には、前面と上面とに吸込み口３ａ、３ｂが設けられ、また下面に吹出し口４が設けられ、筐体２内には、貫流送風機５とフィン付き熱交換器１０とが収納されている。
【００４４】
このフィン付き熱交換器１０は、筐体２内の前面側に配置された前面側熱交換器２０と、筐体２内の背面側に配置された背面側熱交換器４０とから構成されている。そして、前面側熱交換器２０および背面側熱交換器４０により貫流送風機５を風上側から取り囲むような形態に配置している。各熱交換器２０、４０は、所定の間隔で平行に並べられ、その間を空気が流動する多数のフィン２１、４１と、これらのフィン２１、４１に略直角に挿入され、内部を冷媒流体が流動する多数の伝熱管１１とを有し、前面側熱交換器２０と背面側熱交換器４０とは、そのフィン２１、４１同士は分離されているが、伝熱管１１が連通されることにより一つの熱交換器として作用する。
【００４５】
これらの前面側熱交換器２０と背面側熱交換器４０とのフィン２１、４１は、図２、図３に示すように、これらの上端部同士が境界部で繋がった状態の１枚のフィン１３として連続的にプレス加工して製造される。
【００４６】
ここで、図２は本発明の実施の形態にかかるフィン付き熱交換器のフィンをプレス加工した直後の状態における１枚のフィンの平面図、図３はその要部拡大平面図である。図４は、図２のフィンを連続プレス加工してできる２枚のフィンをプレスの送り方向に連続して並べたイメージを示す平面図である。
【００４７】
図２に示すように、前面側熱交換器２０のフィン２１の風上側縁部および風下側縁部とのそれぞれは、互いにその延長線の交差部分の角度α、βが同じ鈍角をなす２本の直線部２２、２３および３２、３３と、これら２本の直線部２２、２３と３２、３３との間をそれぞれ結ぶ各１本の曲線部２４、３４とからなる略くの字形状に形成されている。ここで、曲線部２４、３４としての形状は、楕円曲線、双曲線、スプラインなどがあるが、本実施の形態では、図１から図３に示すように円弧形状とした。風上側縁部の円弧形状の曲線部２４と、風下側縁部の円弧形状の曲線部３４との曲率半径は同じであり、同じ寸法形状である。また、背面側熱交換器４０のフィン４１の風上側縁部および風下側縁部は平行な直線部４２、４３で構成されている。
【００４８】
したがって、図３に示すように、フィン１３（２１、４１）が金属板から連続プレス加工されて製造される際に、フィン付き熱交換器１０の収納の都合上などから、その両端部や前面側熱交換器２０と背面側熱交換器４０との間となる箇所に、カットする必要がある廃材５１、５２、５３をわずかに生じるだけであり、他は無駄なく用いられて、連続してフィン１３が造られる。
【００４９】
各フィン１３には所定の間隔でフィンカラー１２が丸孔形状にバーリング加工され、このフィンカラー１２には、図１に示すように、伝熱管１１が挿入される。図２に示すように、フィンカラー１２における、気体（空気）の主流方向に対して直角方向となる、いわゆる段方向のピッチと、気体の主流方向に沿う、いわゆる列方向のピッチとは、フィン２１の風上側縁部の直線部２２と風下側縁部の直線部３２とに挟まれたフィン部分、風上側縁部の直線部２３と風下側縁部の直線部３３とに挟まれたフィン部分、およびフィン４１の風上側縁部の直線部４２と風下側縁部の直線部４３とに挟まれたフィン部分のそれぞれが、列方向のピッチが全てＡとなり、列方向のピッチが全てＤとなるように形成されている。
【００５０】
また、図２に示すように、風上側縁部の円弧形状の曲線部２４と風下側縁部の円弧形状の曲線部３４とに挟まれたフィン部分のフィンカラー１２のピッチを、フィンカラー１２に挿入される伝熱管１１が互いに連通接続されるもの同士については、段方向のピッチＡまたは列方向に隣接する伝熱管同士のピッチＣの何れかと等しく形成されている。さらに、前面側熱交換器２０と背面側熱交換器４０とのそれぞれのフィンカラー１２が段方向に隣接する部分のピッチについては、図２に示すように、他の所定の段方向のピッチＡよりも短いピッチＥとなるように形成されている。
【００５１】
また、図２、図３に示すように、フィン１３（２１、４１）における段方向に隣接するフィンカラー１２間の箇所には、気体の主流方向に開口する風上から順に３つの切り起こし１４、１５、１６が設けられ、切り起こし１４、１５、１６のフィンカラー１２寄り箇所、すなわち伝熱管１１寄り箇所に設けられた切り起こし１４、１５、１６の立ち上がり部１４ａ、１５ａ、１６ａは、伝熱管１１の円周に概略沿う方向に形成されている。
【００５２】
ここで、図３に示すように、切り起こし１４、１５、１６の列方向の幅Ｗｓに対する、列方向に隣接する切り起こし１４、１５、１６間のフィン部分の幅（列方向に隣接するフィン２１、４１の平板部分の幅）Ｗｂの比Ｗｂ／Ｗｓは、約２〜約２．５となるように形成されている。また、フィン２１、４１の厚み方向に沿う切り起こし１４、１５、１６の高さは、隣接するフィン１１同士のピッチの約１／４〜約３／４となるように形成されている。さらに、高い熱交換性能を得るべく、切り起こし１４、１５、１６の高さを、風速が大きい領域、例えば図１において貫流送風機５に接近していて高風速となる領域Ｆ（図１参照）については、隣接する２１、４１同士のピッチの約１／２とし、他の領域については隣接するフィン１１同士のピッチの約３／４とされている。
【００５３】
また、図２、図３に示すように、列方向に隣接する２つの伝熱管１１の間において、内部を流れる冷媒流体の温度差がある、これら２つの伝熱管１１（フィンカラー１２）の列間中央部のフィン部分に、概略段方向に沿う方向に切り込み１７が設けられている。
【００５４】
また、空気調和機を除湿運転し、室内ユニット１のフィン付き熱交換器１０を段方向に再熱器と蒸発器とに分けて使用する場合には、図１に示す前面熱交換器２１の曲線部２４、３４から下側を蒸発器として用い、他を再熱器として用いるが、この場合におけるフィン２１における再熱器の領域と蒸発器の領域との間の箇所に、切断しない部分１８をごくわずか残してほぼ完全に切断する切り込み１９が設けられている。
【００５５】
また、空気調和機を暖房運転し、室内ユニット１のフィン付き熱交換器１０を凝縮器またはガスクーラーとして使用する際の冷媒出口寄りの伝熱管１１ａの直径は他の何れの箇所よりも細く形成されている。なお、この最も細い伝熱管１１ａを用いる領域は、空気調和機を冷房運転するときには、室内ユニット１のフィン付き熱交換器１０が蒸発器として使用され、伝熱管１１内の冷媒は逆にながれるので、入口寄りの領域となる。
【００５６】
また、空気調和機を冷房運転し、室内ユニット１のフィン付き熱交換器１０を蒸発器として使用する際の出口寄りの伝熱管１１ｂの直径を他の何れの箇所よりも太く形成されている。なお、この最も太い伝熱管１１ｂを用いる領域は、空気調和機を暖房運転するときには、室内ユニット１のフィン付き熱交換器１０が凝縮器またはガスクーラーとして使用され、伝熱管１１内の冷媒は逆に流れるので、入口寄りの領域となる。さらに、フィン付き熱交換器１０の伝熱管１１の内部を流動する流体としては、ＨＦＣ冷媒またはＨＣ冷媒または二酸化炭素が用いられる。
【００５７】
これらの前面側熱交換器２０と背面側熱交換器４０とのフィン２１、４１は、上述したように、これらの上端部同士が境界部で繋がった状態の１枚のフィン１３として連続的にプレス加工して製造され、これらのフィン１３を多数積層させた後、フィンカラー１２に伝熱管１１を挿入し、前面側熱交換器２０と前記背面側熱交換器４０とがフィン１３（２１、４１）で繋がった状態で製造してから、前面側熱交換器２０と前記背面側熱交換器４０とをそのフィン２１、４１の箇所で切断して、前面側熱交換器２０と背面側熱交換器４０とに分離して製造される。
【００５８】
この前面側熱交換器２０および背面側熱交換器４０からなるフィン付き熱交換器１０を筐体２内に収納した空気調和機の室内ユニット１によれば、前面側熱交換器２０のフィン２１の風上側縁部および風下側縁部はそれぞれが、同じ鈍角をなす２本の直線部２２、２３と３２、３３および２本の直線部２２、２３と３２、３３との間を結ぶ１本の曲線部２４、３４からなる略くの字状に形成したことにより、限られた空間に、より大きなフィン付き熱交換器１０を収納できて、大きな熱交換能力を発揮することができる。また、前面側熱交換器２０は後で折り曲げ加工する必要がなく、折り曲げたときに必要になるスペーサも当然要らないので、スペーサの組付け工程が不要となって組立ての際の手間を省くことができるとともに、より大きな熱交換能力を発揮できる。直線部２２、２３、３２、３３同士が曲線部２４、３４によりなだらかな形状で接続されているので、このフィン付き熱交換器１０を蒸発器として使用する場合に、前面側熱交換器２０と背面側熱交換器４０とのそれぞれのフィン２１、４１に凝縮する水滴は連続したそれぞれのフィン２１、４１を伝い、滑らかに流下することができる。さらに前面側熱交換器２０のフィン２１の上側は風上側縁部の直線部２２と風下側縁部の直線部３２に囲まれた鉛直に近い一定の角度で傾斜しているので、蒸発時にフィン２１の表面に凝縮する水滴が滞留することもない。
【００５９】
また、前面側熱交換器２０のフィン２１における風上側縁部の曲線部２４と風下側縁部の曲線部３４とを同じ寸法形状としたことにより、図４に示すように、フィン１３（２１、４１）を連続プレス加工する際に、無駄な廃材をあまり作らなくても済み、効率的に生産することができる。
【００６０】
また、前面側熱交換器２０のフィン２１の風上側縁部および風下側縁部のそれぞれの曲線部２４、３４を単純な形状である円弧状としたことにより、フィン１３のプレス金型の加工およびメンテナンスが容易になる。
【００６１】
また、背面側熱交換器４０の風上側縁部および風下側縁部を平行な直線部４２、４３で構成したことにより、背面側熱交換器４０の風上側縁部および風下側縁部を例えば湾曲形状に構成した場合に比べて、少ない前後寸法に配置でき、限られた空間に、より大きなフィン付き熱交換器１０を収納できることとなって、より大きな熱交換能力を発揮することができる。
【００６２】
また、前面側熱交換器２０および背面側熱交換器４０の風上側縁部の直線部２２、２３、４２と風下側縁部の直線部３２、３３、４３とに挟まれたフィン２１、４１の部分に挿入される伝熱管１１は、段方向のピッチＡおよび列方向のピッチＤをそれぞれすべて所定のピッチとし、前面側熱交換器２０の風上側縁部の曲線部２４と風下側縁部の曲線部３４とに挟まれたフィン２１、４１の部分に挿入される伝熱管１１の、互いに連通接続される伝熱管１１同士のピッチを、段方向のピッチＡまたは列方向に隣接する伝熱管同士のピッチＣの何れかと等しくしたことにより、伝熱管１１を連通するすべてのヘアピンやほとんどのリターンベンドのピッチを必要最小限の２つのピッチＡとＣだけで構成することができるので、曲げ加工機の設備投資は最小限で済み、製造時の部品管理の煩雑さもあまりない。
【００６３】
また、フィン１３（２１、４１）における段方向に隣接する伝熱管１１の間の箇所に気体の主流方向に開口する複数の切り起こし１４、１５、１６を設け、切り起こし１４、１５、１６の伝熱管１１寄りの立ち上がり部１４ａ、１５ａ、１６ａを伝熱管１１の円周に概略沿う方向に形成したことにより、フィン１３（２１、４１）を通る気流を伝熱管１１の後流部に誘導することができて、有効伝熱面積を増加させることができるので、熱交換性能を向上できる。
【００６４】
また、切り起こし１４、１５、１６の列方向の幅Ｗｓに対する、列方向に隣接する切り起こし１４、１５、１６間のフィン部分の幅Ｗｂの比Ｗｂ／Ｗｓを約２〜約２．５としたことにより、この比Ｗｂ／Ｗｓが約３とした場合よりも切り起こし１４、１５、１６の面積を増加できて熱交換能力を向上させることができる。また、前記比Ｗｂ／Ｗｓを２よりも小さくすると、切り起こしが、その風上側に隣接する切り起こしの温度境界層に埋没してしまって高い伝熱性能が得られないことがあるが、このような不具合も生じない。
【００６５】
また、切り起こし１４、１５、１６の高さを、左右に隣接するフィン１３（２１、４１）同士のピッチの約１／４〜約３／４にしたことにより、同一騒音時の風量を増加させることができ、より大きな熱交換能力を発揮することができる。つまり、切り起こしの高さを、隣接するフィン１３（２１、４１）同士のピッチの１／４以下や３／４以上にした場合には、切り起こしと、切り起こしに隣り合う平板部との間で気流に対して干渉を起こし易くなって、騒音が大きくなることがあるが、このようなことがない。
【００６６】
また、切り起こし１４、１５、１６の高さを、フィン付き熱交換器１０が貫流送風機５に接近して、風速が大きい領域Ｆについては、隣接するフィン１３（２１、４１）同士のピッチの約１／２として通風抵抗を比較的大きくし、他の領域については隣接するフィン１３（２１、４１）同士のピッチの約３／４として通風抵抗がそれより小さくなるように構成したことにより、風速分布をより均一化することができて、より大きな能力を発揮することができる。
【００６７】
また、列方向に隣接する２つの伝熱管１１の間において、内部を流れる冷媒流体の温度差がある箇所の、これら２つの伝熱管１１の間における中央部のフィン１３（２１、４１）部分に、概略段方向に沿う方向に切り込み１７を設けたことにより、切り込み１７の箇所で熱の伝導を抑えることができて、フィン１３（２１、４１）を通した熱伝導による熱交換ロスを防ぐことができ、熱交換能力を低下させることがない。
【００６８】
また、フィン付き熱交換器１０を段方向に再熱器と蒸発器とに分けて使用して除湿運転を行う場合、フィン２１における再熱器の領域と蒸発器の領域との間に、切断しない部分１８をごくわずか残してほぼ完全に切断する切り込み１９を設けたことにより、フィン２１の熱伝導による大幅な能力の低下を防ぐことができる。また、フィン付き熱交換器１０全体を蒸発器として使用する場合に、フィン２１の表面に凝縮する水を切り込み１９に滞留させることなく、フィン２１のごくわずかだが繋がっている部分１８を通って円滑に流下させることができる。
【００６９】
また、フィン付き熱交換器１０を凝縮器またはガスクーラーとして使用する際の冷媒出口寄りの伝熱管１１ａあるいは蒸発器として使用する際の入口寄りの伝熱管１１ａの直径を他の何れの箇所よりも細くしたことにより、この伝熱管１１ａ内の熱伝達率を向上させて、熱交換能力を増大させることができる。また、この領域の冷媒は密度が大きいので冷媒流通抵抗はあまり増大させることがなく、熱交換能力の増大を妨げることはない。
【００７０】
また、フィン付き熱交換器１０を凝縮器またはガスクーラーとして使用する際の冷媒入口寄りの伝熱管１１ｂあるいは蒸発器として使用する際の出口寄りの伝熱管１１ｂの直径を他の何れの箇所よりも太くしたことにより、この伝熱管１１ｂ内の熱伝達率は若干低下するが、冷媒流通抵抗を大幅に低下させることができ、その結果の熱交換能力としては大幅に増大させることができる。
【００７１】
また、伝熱管１１の内部を流動する流体として、ＨＦＣ冷媒またはＨＣ冷媒または二酸化炭素を用いることにより、オゾン破壊係数の小さい冷媒を用いることとなり、さらにＨＣ冷媒や二酸化炭素は地球温暖化係数が小さい冷媒なので、地球環境の保護に貢献することができる。
【００７２】
また、図４に示すように、フィン付き熱交換器１０のフィン１３（２１、４１）を連続プレス加工する際に、前面側熱交換器２０のフィン２１の上端部と背面側熱交換器４０のフィン４１の上端部とが繋がった状態の１枚のフィン１３として連続プレス加工し、それらのフィン１３を多数積層した後、フィンカラー１２に伝熱管１１を挿入し、前面側熱交換器２０と前記背面側熱交換器４０とがフィン１３で繋がった状態で製造してから、フィン２１、４１を切断して、前面側熱交換器２０と背面側熱交換器４０とに分離することにより、若干の廃材４１、４２、４３ができるものの、殆ど無駄なく効率的にフィン付き熱交換器１０を製造することができる。また、１枚のフィン１３に切り起こしの高さが異なるものを混在させたり、１枚のフィン１３のフィンカラー１２に挿入する伝熱管１１の直径の異なるものを混在させることも可能である。
【００７３】
また、フィン付き熱交換器１０のフィン１３（２１、４１）を、前面側熱交換器２０のフィン２１の上端部と背面側熱交換器４０のフィン４１の上端部とが繋がった状態の１枚のフィン１３として連続プレス加工する際、後で伝熱管１１を挿入するためのフィンカラー１２のピッチを、前面側熱交換器２０と背面側熱交換器４０とのそれぞれのフィンカラー１２が段方向に隣接する部分については、他の所定の段方向のピッチＡよりも短いピッチＥとするように形成したことにより、フィン材料における前面側熱交換器２０のフィン２１の上端部と背面側熱交換器４０のフィン４１の上端部との間の箇所に発生する廃材４２の面積を少なくすることができる。
【００７４】
なお、上記実施の形態においては吸込み口３ａ，３ｂが前面や背面などに設けている場合を述べたが、これに限るものではない。また、吹出し口４としては下面側に設けられている場合を述べたが、これに限るものではなく、前面などに設けられているものにも上記構成を適用できる。
【００７５】
また、上記実施の形態においては、熱交換器２０、熱交換器４０が、吸込み口３ａ，３ｂから貫流送風機５までの風回路の途中に配設された場合を述べたが、これに限るものではなく、貫流送風機から吹出し口までの風回路の途中に配設された熱交換器にも上記構成を適用できる。さらには、熱交換器が室内ユニット内に３つ以上設けられるものや、１つしか設けられないものにも適用可能である。
【００７６】
【発明の効果】
以上のように本発明のフィン付き熱交換器によれば、空気調和機の室内ユニットに搭載される前面側熱交換器と背面側熱交換器から構成されるフィン付き熱交換器の形態およびその製造方法を改善し、前面側熱交換器のフィンの風上側縁部および風下側縁部とのそれぞれが、互いにその延長線の交差部分の角度が同じ鈍角をなす２本の長い直線部および２本の直線部の間を結んで２本の直線部に接する１本の曲線部からなる略くの字状に形成し、風上側縁部の曲線部と風下側縁部の曲線部は同じ形状とし、背面側熱交換器のフィンの風上側縁部および風下側縁部は平行な直線で形成することにより、空気調和機の室内ユニットの限られた空間にできるだけ大きなフィン付き熱交換器を収納できて、熱交換能力の大幅な向上を図ることができるとともに、蒸発器として使用したときにフィン表面に凝縮する水をフィンに沿って円滑に流下させることができる。
【００７７】
また、本発明のフィン付き熱交換器によれば前面側熱交換器のフィンと背面側熱交換器のフィンとが繋がった１枚のフィンとして連続プレス加工できるので、あまりフィン材の廃材を出さず、効率的に安価に製造することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るフィン付き熱交換器を収納した空気調和機の室内ユニットの縦断面図
【図２】同フィン付き熱交換器のフィンの平面図
【図３】同フィン付き熱交換器のフィンの要部拡大平面図
【図４】同フィン付き熱交換器のフィンを２枚、プレスの送り方向に連続して並べたイメージを示す平面図
【図５】従来のフィン付き熱交換器を収納した空気調和機の室内ユニットの縦断面図
【図６】（ａ）はその他の従来例のフィン付き熱交換器のフィンの平面図、（ｂ）は（ａ）に示すフィンを用いたフィンつき熱交換器を収納した空気調和機の室内ユニットの縦断面図
【図７】同従来例のフィン付き熱交換器のフィンにおけるピッチの関係を示す図
【符号の説明】
１ 室内ユニット
２ 筐体
３ａ、３ｂ 吸込み口
４ 吹出し口
５ 貫流送風機
１０ フィン付き熱交換器
１１ 伝熱管
１２ フィンカラー
１３、２１、４１ フィン
１４、１５、１６ 切り起こし
１４ａ、１５ａ、１６ａ 立ち上がり部
１７、１９ 切り込み
１８ 切断しない部分
２０ 前面側熱交換器
２２、２３、３２、３３、４２、４３ 直線部
２４、３４ 曲線部
４０ 背面側熱交換器
５１、５２、５３ 廃材
Claims (17)
- 吸込み口と吹出し口とが設けられた筐体と、この筐体に収納された貫流送風機とを備えた空気調和機における、吸込み口から貫流送風機までの風回路の途中、または貫流送風機から吹出し口までの風回路の途中に配設されたフィン付きの熱交換器であって、
単数または複数の熱交換器から構成され、
各熱交換器は、所定の間隔で平行に並べられ、その間を気体が流動する多数のフィンと、前記フィンに略直角に挿入され、内部を流体が流動する多数の伝熱管とを有し、
少なくとも一部の熱交換器における前記フィンの風上側縁部および風下側縁部とのそれぞれが、互いにその延長線の交差部分の角度が同じ鈍角をなす２本の直線部と、これら２本の直線部の間を結ぶ１本の曲線部とからなる略くの字形状に形成されていることを特徴とするフィン付き熱交換器。 - 熱交換器のフィンにおける風上側縁部と風下側縁部とにそれぞれ設けられた曲線部が、同じ寸法形状であることを特徴とする請求項１記載のフィン付き熱交換器。
- 曲線部の形状が円弧状であることを特徴とする請求項１または２に記載のフィン付き熱交換器。
- フィン付き熱交換器が、筐体内の前面側に配設されている前面側熱交換器と、筐体内の背面側に配設されている背面側熱交換器とから構成され、
前面側熱交換器におけるフィンの風上側縁部および風下側縁部とのそれぞれが略くの字形状に形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のフィン付き熱交換器。 - 背面側熱交換器の風上側縁部および風下側縁部の形状が互いに平行な直線で構成されていることを特徴とする請求項４に記載のフィン付き熱交換器。
- 前面側熱交換器および背面側熱交換器の風上側縁部の直線部と風下側縁部の直線部との間のフィン部に挿入される伝熱管は、気体の主流方向に対して直角方向となる段方向のピッチおよび気体の主流方向に沿う列方向のピッチをそれぞれすべて所定のピッチとし、前記前面側熱交換器の風上側縁部の曲線部と風下側縁部の曲線部との間のフィン部分に挿入される伝熱管の互いに連通接続される伝熱管同士のピッチを、前記段方向のピッチまたは前記列方向に隣接する伝熱管同士のピッチの何れかと等しくしたことを特徴とする請求項４または５に記載のフィン付き熱交換器。
- 気体の主流方向に対して直角方向となる段方向に隣接する伝熱管の間のフィン表面に、気体の主流方向に向かって開口する複数の切り起こしを設け、前記切り起こしの伝熱管寄りの立ち上がり部を前記伝熱管の円周に概略沿う方向に形成し、前記切り起こしの、気体の主流方向に沿う列方向の幅に対する、前記列方向に隣接する切り起こし間のフィン部分の幅の比を約２〜２．５としたことを特徴とする請求項４〜６の何れかに記載のフィン付き熱交換器。
- フィンの厚み方向に沿う切り起こしの高さを、隣接するフィン同士のピッチの約１／４〜約３／４に構成したことを特徴とする請求項７に記載のフィン付き熱交換器。
- 切り起こしの高さを、フィンにおける還流送風機に接近して、風速が大きい領域については隣接する前記フィン同士のピッチの約１／２とし、他の領域については隣接する前記フィン同士のピッチの約３／４としたことを特徴とする請求項８に記載のフィン付き熱交換器。
- 気体の主流方向に沿う列方向に隣接する２つの伝熱管の間において、内部を流れる冷媒流体の温度差がある箇所の、フィンにおける前記２つの伝熱管の列間中央部箇所に、気体の主流方向に対して直角方向となる段方向に概略沿う方向に切り込みを設けたことを特徴とする請求項４〜９の何れかに記載のフィン付き熱交換器。
- 少なくとも一部の熱交換器が、気体の主流方向に対して直角方向となる段方向に再熱器と蒸発器とに分けて使用して除湿運転を行うことが可能に構成され、フィンにおける再熱器の領域と蒸発器の領域との間に、切断しない部分をごくわずか残してほぼ完全に切断する切り込みを設けたことを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載のフィン付き熱交換器。
- 少なくとも一部の熱交換器の、凝縮器またはガスクーラーとして使用する際の冷媒出口寄りの伝熱管あるいは蒸発器として使用する際の入口寄りの伝熱管の直径を、前記熱交換器の他の何れの箇所よりも細くしたことを特徴とする請求項１〜１１の何れかに記載のフィン付き熱交換器。
- 少なくとも一部の熱交換器の、凝縮器またはガスクーラーとして使用する際の冷媒入口寄りの伝熱管あるいは蒸発器として使用する際の出口寄りの伝熱管の直径を、前記熱交換器の他の何れの箇所よりも太くしたことを特徴とする請求項１〜１２の何れかに記載のフィン付き熱交換器。
- 伝熱管の内部を流動する冷媒の流体として、ＨＦＣまたはＨＣまたは二酸化炭素を用いることを特徴とする請求項１〜１３の何れかに記載のフィン付き熱交換器。
- フィン付き熱交換器が、筐体内の前面側に配設されている前面側熱交換器と、筐体内の背面側に配設されている背面側熱交換器とから構成され、
前面側熱交換器のフィンの上端部と背面側熱交換器のフィンの上端部とが繋がった状態で製造されるフィン付き熱交換器であって、
前面側熱交換器のフィンの上端部と背面側熱交換器のフィンの上端部とが繋がった状態のフィンにおける、伝熱管を挿入するためのフィンカラーの、気体の主流方向に対して直角方向となる段方向に対するピッチを、前記前面側熱交換器と前記背面側熱交換器との境界部で隣接する箇所のフィンカラーのピッチが、前記前面側熱交換器および前記背面側熱交換器のフィンカラーのピッチよりも短くなるように構成したことを特徴とする請求項１〜１４の何れかに記載のフィン付き熱交換器。 - 筐体内の前面側に配設されている前面側熱交換器と、筐体内の背面側に配設されている背面側熱交換器とから構成された、請求項１〜１５の何れかに記載のフィン付き熱交換器を製造する方法であって、
前面側熱交換器のフィンの上端部と背面側熱交換器のフィンの上端部とが境界部で繋がった状態の１枚のフィンとして連続的にプレス加工し、これらのフィンを多数積層して伝熱管を挿入した後、前記フィンを前面側熱交換器と背面側熱交換器との境界部で切断して、前記前面側熱交換器と前記背面側熱交換器とに分離することを特徴とするフィン付き熱交換器の製造方法。 - 筐体内の前面側に配設されている前面側熱交換器と、筐体内の背面側に配設されている背面側熱交換器とから構成され、
前面側熱交換器のフィンの上端部と背面側熱交換器のフィンの上端部とが繋がった状態のフィンにおける、伝熱管を挿入するためのフィンカラーの、気体の主流方向に対して直角方向となる段方向に対するピッチを、前記前面側熱交換器と前記背面側熱交換器との境界部で隣接する箇所のフィンカラーのピッチが、前記前面側熱交換器および前記背面側熱交換器のフィンカラーのピッチよりも短くなるように構成されている請求項１５に記載のフィン付き熱交換器を製造する方法であって、
前面側熱交換器のフィンの上端部と背面側熱交換器のフィンの上端部とが境界部で繋がった状態の１枚のフィンとして連続的にプレス加工し、この連続プレス加工する際に、後で伝熱管を挿入するためのフィンカラーのピッチを前記前面側熱交換器と前記背面側熱交換器のそれぞれのフィンカラーが前記段方向に隣接する部分については、他の所定の段方向のピッチよりも短く形成し、
これらのフィンを多数積層して伝熱管を挿入した後、前記フィンを前面側熱交換器と背面側熱交換器との境界部で切断して、前記前面側熱交換器と前記背面側熱交換器とに分離することを特徴とするフィン付き熱交換器の製造方法。
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