JP2015014397A

JP2015014397A - 熱交換器

Info

Publication number: JP2015014397A
Application number: JP2013140444A
Authority: JP
Inventors: 広田　正宣; Masanori Hirota; 正宣広田; 横山　昭一; Shoichi Yokoyama; 昭一横山; 高橋　正敏; Masatoshi Takahashi; 正敏高橋
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2013-07-04
Filing date: 2013-07-04
Publication date: 2015-01-22

Abstract

【課題】パラレルフロータイプやサーペンタインタイプのマイクロチューブ熱交換器を２列以上利用した場合に、風上側の熱交換器と風下側の熱交換器の性能をバランスさせて、空気側の性能を最大限に発揮する熱交換器を提供する。【解決手段】熱交換器は、通風上流側の第一熱交換器Ａ１と、通風下流側の第二熱交換器Ｂ１を平行に配置し、第二熱交換器Ｂ１は第一熱交換器Ａ１より、通風抵抗が大きくなる構成とし、これにより、第二熱交換器Ｂ１を通過する気流とフィン間の熱伝達率が向上することで、第二熱交換器の性能を向上させることができる。また、さらに、第一熱交換器Ａ１のフィン２ａと第二熱交換器Ｂ１のフィン２ｂの通過気流に対する熱伝達がバランスし、特に着霜が発生する低外気温の暖房運転時においても、着霜が均一に付着することとなり、長時間に渡って暖房運転を持続させることが可能となる。【選択図】図２

Description

本発明は、ヒートポンプ式空気調和機に利用される熱交換器に関し、熱交換器全体として効率良く空気との熱交換が可能となる熱交換器に関するものである。

従来の空気調和機の冷凍サイクルを構成しているフィンアンドチューブタイプの熱交換器は、熱交換能力が小さい場合には、冷媒の循環量が少なく、伝熱管内の圧力損失が小さい為、冷媒通路は単一で良いが、熱交換量が大きい場合には、冷媒の循環量が多く、伝熱管内の圧力損失が大きくなる為に複数の冷媒通路が必要となってくる。

一方、図７に示すように、熱交換効率の高いパラレルフロータイプの熱交換器も提案されている。図７において、１は熱伝導性の良いアルミニウムや銅合金等の金属からなる偏平な断面外形を有する熱交換器用の偏平管で、内部に１本ないし数本の冷媒通路を有し、下部ヘッダー４と上部ヘッダー３とを連通するように、それらのヘッダーを橋絡して垂直に複数本取り付けられている。

パラレルフロータイプの熱交換器１台を蒸発器に使用した場合について説明する。下部ヘッダー４は中空円筒状で、左側は閉じてあり、蒸発器として使用される場合、冷媒が流入する接続管５が右側に接合されている。下部ヘッダー４に流入した冷媒は下部ヘッダー４に連通する各偏平管１の中を通過しながら、各偏平管１に密着したフィン２を介して空気と熱交換を行い、更にガス化した冷媒は中空円筒状である上側ヘッダー３の右側の接続管６から流出する。

また、パラレルフロータイプの熱交換器１台を凝縮器として使用した場合は、冷凍サイクル中の四方弁の切換えにより冷媒の流れる方向が異なり、圧縮機より吐出された高温高圧の単相の過熱冷媒ガスが接続管６より上部ヘッダー３に流入して上部ヘッダー３に連通する各偏平管１の中を通過しながら、各偏平管１に密着したフィン２を介して空気と熱交換を行い、凝縮液化した冷媒は下部ヘッダー４より凝縮器の接続管５から流出する。

ここで、図７に示す複数の冷媒通路が確保でき、熱交換効率の高いパラレルフロータイプのマイクロチューブ熱交換器を、２列以上利用した場合には、従来のフィンアンドチューブタイプの熱交換器よりも熱交換性能が低くなる。

この理由を以下に説明する。フィンアンドチューブの空気と冷媒の熱交換する過程は、風上に配置した第一熱交換器と風下の２列目の熱交換器の間を冷媒が容易に交差して効率よく空気と熱交換する構成を取ることができるが、マイクロチューブ熱交換器の場合はフィンアンドチューブとは異なり、冷媒を風上の熱交換器と風下の熱交換器の間で交差して流すことができず、空気側と冷媒側の熱交換の大部分が風上の１列目で優先的に熱交換される為、風下の２列目の熱交換器での空気側と冷媒の熱交換量は小さくなる。

従って、例えば蒸発器においては、１列目の熱交換器は過熱度が大きく取れ、２列目は逆に熱交換量が減って過熱度が小さくなり、冷媒の循環量によっては、１列目と２列目の熱交換量が大きく異なってバランスを崩し、熱交換器全体を有効に利用することができず、冷凍サイクルの性能まで低下させる場合がある。

しかしながら、１列目と２列目の熱交換器を流れている冷媒をフィンアンドチューブのように途中で交差させるような構成は、マイクロチューブ熱交換器の構成上困難であり、
仮に実現しようとしても装置が巨大化するだけで無く、複雑になってしまう上、冷媒分流が崩れるなど熱交換器の性能が大きく低下してしまうという課題を有していた。

従来このような、マイクロチューブ熱交換器の２列以上利用した場合の熱交換率を良好にした構成例としては、通風上流側に第一熱交換器、通風下流側には第二熱交換器を並行に配置し、常に第一熱交換器の冷媒流通量を第二熱交換器よりも多くさせたものがある（例えば、特許文献１参照）。

図８は、パラレルフロー型熱交換器を２列に並べ、通風上流方向を真上から見た断面図である。

図８に示すように下流側Ｂに近い２列目の熱交換器Ｂ１の冷媒流通穴９ｂ（例えば断面積１ｍｍ２）に設けられている３個の穴の断面積に対して、１列目の熱交換器Ａ１の偏平管１には冷媒流通穴９ａ（例えば断面積２．５ｍｍ２）を３個設けることにより偏平管１ａの冷媒流通穴の全断面積は熱交換器Ａ１がＢ１より大きい９ａ／９ｂ（例えば２．５／１＝２．５倍）比となり大きくなるので、冷媒循環量も９ａ／９ｂ比と大きくなる。

従って、通常であれば風上Ａから流入した空気と１列目の熱交換器Ａ１が先に熱交換した後に、２列目の熱交換器Ｂ１と熱交換するので、２列目の熱交換器Ｂ１では空気側と冷媒の温度差が小さい状態で熱交換が行なわれる為に熱交換量も熱交換器Ａ１の方が大きくなり、熱交換器Ａ１の方が熱交換器出口での乾き度が大きくなり、１列目と２列目の熱交換器性能を充分に引出すことができないのに対し、図８の構成であれば２列目よりも１列目の冷媒循環量が大きく、２列の構成であっても効率良く１列目と２列目共にバランス良く熱交換器全体が空気側と熱交換することが可能となる。

また、上記パラレルフロータイプの熱交換器の他に、図９に示すようなサーペンタインタイプの熱交換器があり、これは、一対の中空円筒状のヘッダー７、８と、このヘッダー７、８を接続する蛇行した偏平管１と、その偏平管１の間に設けられたフィン２から構成され、偏平管１は上記パラレルフロータイプの熱交換器と同様に内部が、１本ないし数本の冷媒流通穴９を有した構成となっている。

サーペンタインタイプの熱交換器もパラレルフロータイプと同様に２列以上平行に並べた（図示しない）場合、各々の熱交換器の性能が最大限に発揮できるための工夫が必要となる。

特開２００５−９０８０５号公報

しかしながら、上記従来の構成のパラレルフロータイプやサーペンタインタイプのマイクロチューブ熱交換器を２列以上利用した場合に、２つの熱交換器をバランスよく有効に利用し、全体性能を最大限に引き出す狙いがあるが、冷媒通路管内の冷媒流のみの対策であり、フィン側（空気側）については、考慮されておらず、前記構成の熱交換器において、性能をさらに向上させる余地があるという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、パラレルフロータイプやサーペンタインタイプのマイクロチューブ熱交換器を２列以上利用した場合に、前記熱交換器は通風上流側の第一熱交換器と、通風下流側の第二熱交換器のフィンの構成を最適化し、第一熱交換
器と第二熱交換器の性能をバランスさせて、空気側の性能を最大限に発揮する熱交換器を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するため、本発明の熱交換器は、内部に冷媒が流通する複数の冷媒流通穴が形成された偏平管と、隣接する前記偏平管の間に配置されたフィンとを備えた熱交換器であって、少なくとも、通風上流側に配置された第一熱交換器と、前記第一熱交換器と平行に通風下流側に配置された第二熱交換器を備え、前記第二熱交換器の通風抵抗を前記第一熱交換器より大きくしたものである。

上記構成により、第二熱交換器を通過する気流とフィン間の熱伝達率が向上することで、第二熱交換器の性能を向上させることができる。

また、前記従来の課題を解決するために、本発明の熱交換器は、前記第二熱交換器の前記フィンに、前記第一熱交換器の前記フィンよりも優れた伝熱促進手段が設けられたものである。

上記構成により、第一熱交換器のフィンと第二熱交換器のフィンの通過気流に対する熱伝達がバランスし、遠くに蒸発運転においては、着霜が均一に付着することとなり、特に着霜が発生する低外気温の暖房運転時においても、着霜が均一に付着することとなり、長時間に渡って暖房運転を持続させることが可能となる。

本発明の熱交換器は、マイクロチューブ熱交換器を２列以上利用した場合に風下側の熱交換器を通過する気流とフィン間の熱伝達率が向上することで、熱交換器の性能を向上させることができる。

本発明の実施の形態１におけるパラレルフロー型熱交換器の全体斜視図（ａ）本発明の実施の形態１におけるパラレルフロー型熱交換器を２列に並べ、矢印線ＡＢ方向を真上から見た断面図、（ｂ）同実施の形態におけるフィンと偏平間の各高さを示す断面図（ａ）本発明の実施の形態２におけるパラレルフロー型熱交換器を２列に並べ、矢印線ＡＢ方向を真上から見た断面図、（ｂ）同実施の形態におけるフィンと偏平間の各高さを示す断面図（ａ）本発明の実施の形態３におけるパラレルフロー型熱交換器を２列に並べ、矢印線ＡＢ方向を真上から見た断面図、（ｂ）同実施の形態におけるフィンの断面図（ａ）本発明の実施の形態４におけるパラレルフロー型熱交換器を２列に並べ、矢印線ＡＢ方向を真上から見た断面図、（ｂ）同実施の形態におけるフィンの断面図（ａ）本発明の実施の形態５におけるパラレルフロー型熱交換器を２列に並べ、矢印線ＡＢ方向を真上から見た断面図、（ｂ）同実施の形態におけるフィンの断面図従来のパラレルフロータイプ熱交換器の全体斜視図従来のパラレルフロー型熱交換器を２列に並べ、矢印線ＡＢ方向を真上から見た断面図従来のサーペンタインタイプ熱交換器の全体斜視図

第１の発明の熱交換器は、内部に冷媒が流通する複数の冷媒流通穴が形成された偏平管と、隣接する前記偏平管の間に配置されたフィンとを備えた熱交換器であって、少なくとも、通風上流側に配置された第一熱交換器と、前記第一熱交換器と平行に通風下流側に配
置された第二熱交換器を備え、前記第二熱交換器の通風抵抗を前記第一熱交換器より大きくしたものである。

これにより、本発明の２列以上の熱交換器を蒸発器または凝縮器として使用した場合、第二熱交換器を通過する気流とフィン間の熱伝達率が向上することで、第二熱交換器の性能を向上させることができる。このため、熱交換器全体の性能を向上させることができる。

第２の発明の熱交換器は、第１の発明に記載の熱交換器の前記第一熱交換器の前記フィンの高さをＨｆ１、前記偏平管の高さをＨｔ１、前記第二熱交換器の前記フィンの高さをＨｆ２、前記偏平管の高さをＨｔ２とするとき、Ｈｆ１／（Ｈｆ１＋Ｈｔ１）＞Ｈｆ２／（Ｈｆ２＋Ｈｔ２）なる関係を有する。

これにより、本発明の２列以上の熱交換器を蒸発器または凝縮器として使用した場合、第二熱交換器のフィン高さＨｆ２は、第一熱交換器のフィン高さＨｆ１より必ず低い構成となり、第二熱交換器通過時の気流流速を増加せしめ、第二熱交換器の熱伝達率を向上させることができる。

第３の発明の熱交換器は、第１の発明に記載の熱交換器の前記第一熱交換器の前記偏平管の高さをＨｔ１、前記第二熱交換器の前記偏平管の高さをＨｔ２とするとき、Ｈｔ１＜Ｈｔ２なる関係を有する。

これにより、本発明の２列以上の熱交換器を蒸発器または凝縮器として使用した場合、第一熱交換器と第二熱交換器の偏平管本数、管ピッチを同じとした場合、第二熱交換器の隣接する偏平管の距離つまりフィン高さＨｆ２は、第一熱交換器のフィン高さＨｆ１より低くなるため、第二熱交換器通過時の気流流速を増加せしめ、第二熱交換の熱伝達率を向上させることができる。

第４の発明の熱交換器は、第１の発明に記載の前記第一熱交換器の前記フィンの高さをＨｆ１、前記第二熱交換器の前記フィンの高さをＨｆ２とするとき、Ｈｆ１＞Ｈｆ２なる関係を有する。

これにより、本発明の２列以上の熱交換器を蒸発器または凝縮器として使用した場合、第一熱交換器と第二熱交換器の偏平管本数、管ピッチが異なる場合、第二熱交換器のフィン高さＨｆ２は、第一熱交換器のフィン高さＨｆ１より低くなる構成であり、第二熱交換器通過時の気流流速を増加せしめ、第二熱交換の熱伝達率を向上させることができる。

第５の発明の熱交換器は、第１から第４の発明のいずれか１項に記載の前記第一熱交換器の前記フィンのピッチが、前記第二熱交換器よりも大きく形成されている。

これにより、本発明の２列以上の熱交換器を蒸発器または凝縮器として使用した場合、第二熱交換器のフィン高さＨｆ２は、第一熱交換器のフィン高さＨｆ１より低くなり、第二熱交換器通過時の気流流速を増加せしめ、第二熱交換の熱伝達率を向上させることができる。

第６の発明の熱交換器は、第１から第５の発明のいずれか１項に記載の前記第一熱交換器交換器の前記フィンはルーバーまたはオフセットの切り起こしを配置せず、前記第二熱交換器にはルーバーまたはオフセットの切り起こしを配置したものである。

これにより、本発明の熱交換器を暖房低温用の蒸発器とした場合、空気との温度差が大
きく熱伝達率が高い第一熱交換器のフィンは、伝熱促進が小さいため、着霜が減少し、空気との温度差が小さく熱伝達率が低くなる第二熱交換器のフィンの方が、ルーバーまたはオフセットの切り起こしの前縁効果や、温度境界層を分断することで、伝熱が促進され、着霜が増加することで、第一熱交換器のフィンと第二熱交換器のフィンへの着霜が均一となり、第一熱交換器のフィンへの着霜が集中しない分、通風抵抗が低下しにくく、除霜運転開始までの時間が長く取ることができ、暖房低温の運転効率を向上させると共に、信頼性の高い高効率運転を実現できる。

第７の発明は、第１から第５の発明のいずれか１項に記載の前記第一熱交換器および前記第二熱交換器の前記フィンにはルーバーまたはオフセットの切り起こしが配置され、前記第二熱交換器は前記第一熱交換器よりルーバーまたはオフセットの切り起こしの高さを高くした構成である。

これにより、本発明の熱交換器を暖房低温用の蒸発器とした場合、空気との温度差が大きく熱伝達率が高い第一熱交換器のフィンのルーバーまたはオフセットの切り起こしは、第二熱交換器のルーバーまたはオフセットの切り起こしより高さが低いため、伝熱促進が小さくなり、着霜が減少し、空気との温度差が小さく熱伝達率が低くなる第二熱交換器のフィンの方が、ルーバーまたはオフセットの切り起こしの前縁効果や、温度境界層を分断の伝熱がより促進され、着霜が増加することで、第一熱交換器のフィンと第二熱交換器のフィンへの着霜が均一となり、第一熱交換器のフィンへの着霜が集中しない分、通風抵抗が低下しにくく、除霜運転開始までの時間が長く取れ、暖房低温の運転効率を向上させると共に、信頼性の高い高効率運転を実現できる。

また、第一熱交換器及び第二熱交換器の各ルーバーまたはオフセットの切り起こしを設けたことで、熱交換性能も増加させることができる。

第８の発明は、第１から第６の発明のいずれか１項に記載の前記第一熱交換器および前記第二熱交換器の前記フィンにはルーバーまたはオフセットの切り起こしが配置され、前記第二熱交換器は前記第一熱交換器よりルーバーまたはオフセットの切り起こしの数を多くした構成である。

これにより、本発明の熱交換器を暖房低温用の蒸発器とした場合、空気との温度差が大きく熱伝達率が高い第一熱交換器のフィンのルーバーまたはオフセットの切り起こしの数は、第二熱交換器のルーバーまたはオフセットの切り起こしの数より少ないため、伝熱促進が小さくなり、着霜が減少し、空気との温度差が小さく熱伝達率が低くなる第二熱交換器のフィンの方が、ルーバーまたはオフセットの切り起こし数が多い分、前縁効果や、温度境界層を分断の伝熱がより促進され、着霜が増加することで、第一熱交換器のフィンと第二熱交換器のフィンへの着霜が均一となり、第一熱交換器のフィンへの着霜が集中しない分、通風抵抗が低下しにくく、除霜運転開始までの時間が長く取れ、暖房低温の運転効率を向上させると共に、信頼性の高い高効率運転を実現できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

第９の発明は、第１から第８の発明のいずれか１項に記載の熱交換器において、偏平管は、所定の距離を置いて延在する一対のヘッダーに接続された構成である。

これにより、パラレルフロー型熱交換器の熱交換器において、熱交換器全体の性能を向上させることができる。

第１０の発明は、第１から第８の発明のいずれか１項に記載の熱交換器において、偏平管は、互いに平行な直線部と曲線部を交互に形成して蛇行状に形成された構成である。

これにより、サーペンタイン型の熱交換器の熱交換器において、熱交換器全体の性能を向上させることができる。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における熱交換器の全体斜視図であり、図２（ａ）は、図１の矢印線ＡＢ方向を真上から見た断面図である。

図１において、所定の距離を置いて延在する一対のヘッダー３、４と、該一対のヘッダー間には内部に冷媒が流通する複数の冷媒流通穴が形成された偏平管１と、隣接する偏平管１の間に配置されたフィン２とを備えた熱交換器を、２台以上平行に配置されている。

図２（ａ）において、空気の流れの上流側（以下、通風上流側または風上側）Ａに近い第一熱交換器Ａ１の偏平管１ａには四角形の冷媒流通穴９ａが３個、下流側Ｂ（以下、通風下流側または風下側）に近い第二熱交換器Ｂ１の偏平管１ｂにも、１列目と同様に四角形の冷媒流通穴９ｂが３個設けられている。

また、対向する偏平管１ａの間には、フィン２ａ、同じく偏平管１ｂの間には、フィン２ｂが設けられており、さらに、フィン２ａ、２ｂ上には、フィンと気流との熱伝達率向上を目的として、それぞれオフセットの切り起こし１０ａ、１０ｂが設けられている。

ここで、第一熱交換器Ａ１および第二熱交換器Ｂ１の偏平管１間のピッチ距離をＰ、偏平管１高さＨｔ、フィン２高さＨｆとし、図２（ｂ）に示すように、第一熱交換器Ａ１の偏平管１ａの高さＨｔ１、フィン２ａの高さＨｆ１、第二熱交換器Ｂ１の偏平管１ｂの高さＨｔ２、フィン２ｂの高さＨｆ２とした場合、偏平管１ａのピッチと偏平管１ｂのピッチは同一距離Ｐであり、一方、偏平管１ａ高さ、偏平管１ｂ高さ、フィン２ａ高さ、フィン２ｂ高さの関係は、Ｈｆ１／（Ｈｆ１＋Ｈｔ１）＞Ｈｆ２／（Ｈｆ２＋Ｈｔ２）となるように構成している。

このため、第二熱交換器Ｂ１の空気流路断面積は、第一熱交換器Ａ１より小さくなる。ここで、熱交換器の空気流路断面積は、偏平管１間の距離（つまり、ピッチ距離Ｐ）と偏平管１の長さの積から、フィン２のフィン厚さと長さ（折り曲げられた偏平管１間に設けられたフィン２を平面に展開した長さ）の積を除したものである。また、これにより、第二熱交換器Ｂ１の通風抵抗は、第一熱交換器Ａ１より大きくなる。

この構成によると、第二熱交換器Ｂ１のフィン２ｂの高さは、第一熱交換器Ａ１のフィン２ａの高さに対して低くなるために、フィン２ｂを通過する気流の速度が、フィン２ａの気流速度に対して増加し、フィン２ｂと気流間との熱伝達率が高まる。従って、通常であれば風上Ａから流入した空気と第一熱交換器Ａ１が先に熱交換した後に、第二熱交換器Ｂ１と熱交換するので、第二熱交換器Ｂ１では空気側と冷媒の温度差が小さい状態で熱交換が行われるために熱交換量も第二熱交換器Ｂ１の方が小さくなるが、本実施の形態の構成であれば、２列目を通過する空気の流速が増加するため、熱交換効率が高くなり、２列の構成であっても効率良く１列目と２列目共に熱交換器全体が空気側と熱交換することが可能となる。

また、なお、図２（ａ）に示すように、本実施の形態の偏平管１ａ高さＨｔ１と偏平管１ｂ高さＨｔ２の関係が、Ｈｔ１＜Ｈｔ２の構成となる場合には、冷媒流通穴９ｂの断面積が、冷媒流通穴９ａの断面積より大きくなることから、第二熱交換器Ｂ１の冷媒循環量が増加し、熱交換効率がさらに高まるため、１列目と２列目の熱交換性能のバランスがより良化し、熱交換器全体としての性能がさらに向上する。

なお、上記構成においてサーペンタインタイプの熱交換器においても同様の効果が得られるものであり、熱交換器の偏平管やヘッダーの向きが上下、水平方向を問わず構成できる。

（実施の形態２）
図３（ａ）は、本発明の実施の形態２における熱交換器の図１の矢印線ＡＢ方向を真上から見た断面図である。

図３（ａ）に示すように、第一熱交換器Ａ１の偏平管１ａのピッチ距離はＰ１、第二熱交換器Ｂ１の偏平管１ｂのピッチ距離はＰ２であり、Ｐ１、Ｐ２の関係は、Ｐ１＞Ｐ２である。

また、図３（ｂ）に示すように、第一熱交換器Ａ１の偏平管１ａと第二熱交換器Ｂ１の偏平管１ｂの高さは同一のＨｔであり、第一熱交換器Ａ１のフィン２ａ高さＨｆ１と第二熱交換器Ｂ１のフィン２ｂ高さＨｆ２の関係は、Ｈｆ１＞Ｈｆ２となる構成である。

このため、第二熱交換器Ｂ１の空気流路断面積は、第一熱交換器Ａ１より小さくなる。また、これにより、第二熱交換器Ｂ１の通風抵抗は、第一熱交換器Ａ１より大きくなる。

この構成によると、第一熱交換器Ａ１と第二熱交換器Ｂ１の偏平管の高さが同一のものを使用した場合でも、第二熱交換器Ｂ１のフィン２ｂの高さは、第一熱交換器Ａ１のフィン２ａの高さに対して低くなるために、フィン２ｂを通過する気流の速度が、フィン２ａの気流速度に対して増加し、フィン２ｂと気流間との熱伝達率が高まる。

従って、通常であれば風上Ａから流入した空気と第一熱交換器Ａ１が先に熱交換した後に、第二熱交換器Ｂ１と熱交換するので、第二熱交換器Ｂ１では空気側と冷媒の温度差が小さい状態で熱交換が行われるために熱交換量も第二熱交換器Ｂ１の方が小さくなるが、本実施の形態の構成であれば、２列目を通過する空気の流速が増加するため、熱交換効率が高くなり、２列の構成であっても効率良く１列目と２列目共に熱交換器全体が空気側と熱交換することが可能となり、また、１列目と２列目の偏平管を同一仕様の管を使用できるため、熱交換器の組立性も良化できる。

（実施の形態３）
図４（ａ）は、本発明の実施の形態３における熱交換器の図１の矢印線ＡＢ方向を真上から見た断面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のフィンの断面図である。

ここでは、上記実施の形態と同一の構成については、説明を省略し、本発明の特長を説明する。

風下側に配置される第二熱交換器Ｂ１には、オフセットの切り起こし１０ｂが所定の高
さｈで５個切り起こされたフィン２ａが用いられているが、風上側に配置される第一熱交換器Ａ１は、切り起こしが無いコルゲートタイプのフィン２ａが用いられている。また、フィン２ａの高さＨｆ１とフィン２ｂの高さＨｆ２の関係は、Ｈｆ１＞Ｈｆ２となるように構成されている。

この構成によると、第二熱交換器Ｂ１の方が、フィン２ｂはオフセットの切り起こし１０ｂを有しており、この切り起こし１０ｂが通風気流の温度境界層を崩すことにより熱交換効率が向上する。また、切り起こし１０ｂを設けることで、第二熱交換器Ｂ１の空気流路断面積は、第一熱交換器Ａ１より小さくなる。これにより、第二熱交換器Ｂ１の通風抵抗は、第一熱交換器Ａ１より大きくなるため、第二熱交換器Ｂ１の通風速度は、第一熱交換器Ａ１より大きくなり、熱交換効率が向上する。

従って、通常であれば風上Ａから流入した空気と第一熱交換器Ａ１が先に熱交換した後に、第二熱交換器Ｂ１と熱交換するので、第二熱交換器Ｂ１では空気側と冷媒との温度差が小さい状態で熱交換が行われるために熱交換量も第二熱交換器Ｂ１の方が小さくなるが、本実施の形態の構成であれば、１列目よりも２列目の熱交換効率が高く、２列の構成であっても効率良く１列目と２列目共に熱交換器全体が空気側と熱交換することが可能となる。

また、風下側に風上側よりも熱交換効率の高い第二熱交換器Ｂ１を配置したことにより、着霜が発生する低外気温の暖房運転時においても、図４（ａ）の第一熱交換器Ａ１のフィン２ａに集中的に霜が付着して目詰りを起こすこと無く、従来の１列目と２列目のどちらにも高性能の熱交換器で構成したタイプよりも１列目と２列目の熱交換器全体に霜が均一に付着し易くなるので、長時間に渡って暖房運転を持続させることが可能となる。

（実施の形態４）
図５（ａ）は、本発明の実施の形態４における熱交換器の図１の矢印線ＡＢ方向を真上から見た断面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）のフィンの断面図である。

ここでは、上記実施の形態のフィンの断面図と同一の構成については、説明を省略し、本発明の特長を説明する。

第二熱交換器Ｂ１のフィン２ｂには、オフセットの切り起こし１０ｂがある所定の切り起こし高さｈ２で切り起こされているが、第一熱交換器Ａ１のフィン２ａには、切り起こし１０ａがｈ２よりも低い高さｈ１で切り起こされている。また、フィン２ａの高さＨｆ１とフィン２ｂの高さＨｆ２の関係は、Ｈｆ１＞Ｈｆ２で構成されている。

この構成によると、第二熱交換器Ｂ１の切り起こし１０ｂの切り起こし高さｈ２の方が、第一熱交換器Ａ１の切り起こし１０ａの切り起こし高さｈ１より高いため、この切り起こし１０ｂを介することにより、第二熱交換器Ｂ１は第一熱交換器Ａ１よりも空気側との熱交換効率が高くなる。また、第二熱交換器Ｂ１の切り起こし高さを高くすることにより、第二熱交換器Ｂ１の通風抵抗は、第一熱交換器Ａ１より大きくなる。このため、第二熱交換器Ｂ１の通風速度は、第一熱交換器Ａ１より大きくなり、熱交換効率が向上する。

従って、通常であれば風上Ａから流入した空気と第一熱交換器Ａ１が先に熱交換した後に、第二熱交換器Ｂ１と熱交換するので、第二熱交換器Ｂ１では空気側と冷媒との温度差
が小さい状態で熱交換が行われるために熱交換量も第二熱交換器Ｂ１の方が小さくなるが、本実施の形態の構成であれば、１列目よりも２列目の熱交換効率が高く、２列の構成であっても効率良く１列目と２列目共に熱交換器全体が空気側と熱交換することが可能となる。

また、風下側に風上側よりも熱交換効率の高い第二熱交換器Ｂ１を配置したことにより、着霜が発生する低外気温の暖房運転時においても、図５（ａ）の第一熱交換器Ａ１のフィン２ａに集中的に霜が付着して目詰りを起こすこと無く、従来の１列目と２列目のどちらにも高性能の熱交換器で構成したタイプよりも１列目と２列目の熱交換器全体に霜が均一に付着し易くなるので、長時間に渡って暖房運転を持続させることが可能となる。

（実施の形態５）
図６（ａ）は、本発明の実施の形態５における熱交換器の図１の矢印線ＡＢ方向を真上から見た断面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）のフィンの断面図である。

風下の第二熱交換器Ｂ１には、オフセットの切り起こし１０ｂがある所定の切り起こし高さｈで５個切り起こされているが、風上の第一熱交換器Ａ１には切り起こし１０ａがある所定の高さｈで３個切り起こされている。また、フィン２ａの高さＨｆ１とフィン２ｂの高さＨｆ２の関係は、Ｈｆ１＞Ｈｆ２で構成されている。

この構成によると、第二熱交換器Ｂ１は、フィン２ｂに設けられた切り起こし１０ｂの方が数が多いため、この切り起こし１０ｂを介することにより第一熱交換器Ａ１よりも空気側との熱交換効率が高くなる。また、第二熱交換器Ｂ１の切り起こしを多くすることにより、第二熱交換器Ｂ１の通風抵抗は、第一熱交換器Ａ１より大きくなる。第二熱交換器Ｂ１の通風速度は、第一熱交換器Ａ１より大きくなるため、熱交換効率が向上する。

また、風下側に風上側よりも熱交換効率の高い第二熱交換器Ｂ１を配置したことにより、着霜が発生する低外気温の暖房運転時においても、図６（ａ）の第一熱交換器Ａ１のフィン２ａに集中的に霜が付着して目詰りを起こすこと無く、従来の１列目と２列目のどちらにも高性能の熱交換器で構成したタイプよりも１列目と２列目の熱交換器全体に霜が均一に付着し易くなるので、長時間に渡って暖房運転を持続させることが可能となる。

なお、本実施の形態３から５においては、オフセットの切り起こしを設けるものとして説明したが、風神側または風下側の一片がフィンと接続されたルーバーの切り起こしであってもよい。

以上のように、本発明にかかる熱交換器は、パラレルフロータイプやサーペンタインタイプのマイクロチューブ熱交換器を２列以上利用した場合に第二熱交換器を通過する気流とフィン間の熱伝達率が向上することで、第二熱交換器の性能を向上させることができるため、空気調和機や冷凍機、ヒートポンプ給湯機、温水暖房装置などに使用され、多数のフィンの間を流動する空気などの気体と偏平状の伝熱管内を流動する水や冷媒などの流体との間で熱を授受するフィンアンドチューブ式の熱交換器に広く適用できるものである。

Ａ１第一熱交換器
Ｂ１第二熱交換器
１、１ａ、１ｂ偏平管
２、２ａ、２ｂフィン
３ａ、３ｂ上部ヘッダー
４ａ、４ｂ下部ヘッダー
９ａ、９ｂ冷媒流通穴
１０ａ、１０ｂ切り起こし

Claims

内部に冷媒が流通する複数の冷媒流通穴が形成された偏平管と、隣接する前記偏平管の間に配置されたフィンとを備えた熱交換器であって、少なくとも、通風上流側に配置された第一熱交換器と、前記第一熱交換器と平行に通風下流側に配置された第二熱交換器を備え、前記第二熱交換器の通風抵抗を前記第一熱交換器より大きくしたことを特徴とする熱交換器。
前記第一熱交換器の前記フィンの高さをＨｆ１、前記偏平管の高さをＨｔ１、前記第二熱交換器の前記フィンの高さをＨｆ２、前記偏平管の高さをＨｔ２とするとき、Ｈｆ１／（Ｈｆ１＋Ｈｔ１）＞Ｈｆ２／（Ｈｆ２＋Ｈｔ２）なる関係を有することを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
前記第一熱交換器の前記偏平管の高さをＨｔ１、前記第二熱交換器の前記偏平管の高さをＨｔ２とするとき、Ｈｔ１＜Ｈｔ２なる関係を有することを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
前記第一熱交換器の前記フィンの高さをＨｆ１、前記第二熱交換器の前記フィンの高さをＨｆ２とするとき、Ｈｆ１＞Ｈｆ２なる関係を有することを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
前記第一熱交換器の前記フィンのピッチが、前記第二熱交換器よりも大きく形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱交換器。
前記第一熱交換器交換器の前記フィンはルーバーまたはオフセットの切り起こしを配置せず、前記第二熱交換器にはルーバーまたはオフセットの切り起こしを配置したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱交換器。
前記第一熱交換器および前記第二熱交換器の前記フィンにはルーバーまたはオフセットの切り起こしが配置され、前記第二熱交換器は前記第一熱交換器よりルーバーまたはオフセットの切り起こしの高さを高くしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱交換器。
前記第一熱交換器および前記第二熱交換器の前記フィンにはルーバーまたは切り起こしが配置され、前記第二熱交換器は前記第一熱交換器よりルーバーまたはオフセットの切り起こしの数を多くしたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱交換器。
前記偏平管は、所定の距離を置いて延在する一対のヘッダーに接続されたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の熱交換器。
前記偏平管は、互いに平行な直線部と曲線部を交互に形成して蛇行状に形成されたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の熱交換器。