JP2015055409A - 熱交換器および空気調和機 - Google Patents

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正憲 神藤
Masanori Shindo
正憲 神藤
好男 織谷
Yoshio Oritani
好男 織谷
康介 森本
Kosuke Morimoto
康介 森本
智彦 坂巻
Tomohiko Sakamaki
智彦 坂巻
拓也 上総
Takuya Kamifusa
拓也 上総
潤一 濱舘
Junichi Hamadate
潤一 濱舘
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Abstract

【課題】2つの管列の扁平管に共通のフィンが接合された二列構造の熱交換器において、両方の管列の扁平管を流れる冷媒同士の間におけるフィンを介した熱交換を抑制し、熱交換効率の低下を抑制する。【解決手段】風上管列(50)の扁平管(31)と風下管列(90)の扁平管(61)との両方に接合されたフィン(180)の伝熱部(186)において、風上管列(50)の隣り合う扁平管(31)に挟まれた部分(188)と風下管列(90)の隣り合う扁平管(61)に挟まれた部分(189)との間に、伝熱部(186)を切り起こしてなる少なくとも1つの切り起こし部(200)を形成する。【選択図】図5

Description

本発明は、扁平管とフィンを有して冷媒と空気を熱交換させる熱交換器に関し、特に、フィンの構成に係るものである。
従来より、扁平管とフィンを有して冷媒と空気を熱交換させる熱交換器が知られている。特許文献1(図3を参照)には、配列された扁平管からなる管列を1つ有する一列構造の熱交換器が開示されている。特許文献2(図2を参照)および特許文献3(図22を参照)には、配列された扁平管からなる管列を2つ有する二列構造の熱交換器が開示されている。特許文献2に開示された熱交換器では、個別の扁平管を二列に配列することによって2つの管列が構成される。一方、特許文献3の熱交換器では、中間部で折れ曲がったU字状の扁平管を配列することによって、2つの管列が構成される。また、特許文献1〜3に開示された熱交換器では、扁平管の端部にヘッダが接続され、ヘッダへ流入した冷媒が複数の扁平管へ分かれて流れ込む。
特開2013−137193号公報 特表2005−510689号公報 特開平08−145580号公報
ところで、配列された扁平管からなる管列を2つ有する二列構造の熱交換器では、2つの管列を空気の流れ方向に沿って配列すると共に、両方の管列の扁平管を共通のフィンに接合することが考えられる。この場合、各扁平管を流れる冷媒と空気との熱交換は、共通のフィンによって促進される。
しかしながら、通常、空気の流れ方向の上流側(以下、風上側という)の管列の扁平管を流れる冷媒の温度と、空気の流れ方向の下流側(以下、風下側という)の管列の扁平管を流れる冷媒の温度とは互いに相違する。また、両方の管列の扁平管に接合されたフィンは、冷媒と空気との熱交換を促進するべく、一般に熱伝導率の高い材質で作られている。従って、風上側の管列の扁平管を流れる冷媒と風下側の管列の扁平管を流れる冷媒との間でフィンを介して熱交換が行われ、その分冷媒と空気との間で交換される熱量が減少する、いわゆる熱ロスが生じるおそれがある。熱ロスの発生は、熱交換器の熱交換効率の低下につながる。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、2つの管列の扁平管に共通のフィンが接合された二列構造の熱交換器において、両方の管列の扁平管を流れる冷媒同士の間におけるフィンを介した熱交換を抑制し、熱交換効率の低下を抑制することにある。
第1の発明は、互いに平行に並んだ複数の扁平管(31,61)によってそれぞれが構成されて空気の流れ方向に並ぶ風上管列(50)および風下管列(90)と、上記風上管列(50)の上記扁平管(31)と上記風下管列(90)の上記扁平管(61)との両方にそれぞれが接合された複数のフィン(180)とを備え、冷媒が上記風上管列(50)の上記扁平管(31)と上記風下管列(90)の上記扁平管(61)との一方を通過後に他方を通過し、上記扁平管(31,61)を流れる冷媒を空気と熱交換させる熱交換器(23)を対象とする。
そして、第1の発明は、上記フィン(180)は、上記風上管列(50)および風下管列(90)の上記扁平管(31,61)を差し込むための切り欠き部(183)が複数設けられた板状に形成されると共に、隣り合う該切り欠き部(183)の間の部分が伝熱部(186)を構成し、上記各切り欠き部(183)には、上記風上管列(50)の上記扁平管(31)と上記風下管列(90)の上記扁平管(61)とが空気の流れ方向に並んで1つずつ差し込まれ、上記切り欠き部(183)に差し込まれた上記風上管列(50)の上記扁平管(31)と上記風下管列(90)の上記扁平管(61)との間には、空隙(177)が形成され、上記伝熱部(186)は、上記風上管列(50)の隣り合う上記扁平管(31)に挟まれた部分(188)と上記風下管列(90)の隣り合う上記扁平管(61)に挟まれた部分(189)との間に、上記伝熱部(186)を切り起こしてなる少なくとも1つの切り起こし部(200)が形成されていることを特徴とする。
第1の発明では、風上管列(50)の扁平管(31)と風下管列(90)の扁平管(61)との両方に接合されたフィン(180)の伝熱部(186)は、風上管列(50)の隣り合う扁平管(31)に挟まれた部分(188)と風下管列(90)の隣り合う扁平管(61)に挟まれた部分(189)との間に、伝熱部(186)を切り起こしてなる少なくとも1つの切り起こし部(200)が形成されている。
冷媒は、風上管列(50)の扁平管(31)と風下管列(90)の扁平管(61)とを、この記載順にまたはこれと逆の順に通過する。例えば、前者の場合、冷媒は、まず風上管列(50)の扁平管(31)の内部を流れ、その間に扁平管(31)の外部の空気と熱交換する。次に、冷媒は、風上管列(50)の扁平管(31)から風下管列(90)の扁平管(61)へ流入する。そして、冷媒は、風下管列(90)の扁平管(61)の内部を流れ、その間に扁平管(61)の外部の空気と熱交換する。冷媒と空気との熱交換は、両方の扁平管(31,61)に接合されたフィン(180)により促進される。
ここで、冷媒は、風上管列(50)の扁平管(31)と風下管列(90)の扁平管(61)との一方から他方へ順に流れながら空気と熱交換する。よって、風上管列(50)の扁平管(31)を流れる冷媒の温度と風下管列(90)の扁平管(61)を流れる冷媒の温度とは互いに相違する。また、風上管列(50)の扁平管(31)と風下管列(90)の扁平管(61)との間には熱抵抗の大きい空隙(177)が形成されているが、両扁平管(31,61)は共通のフィン(180)の切り欠き部(183)に差し込まれていて、共通の伝熱部(186)に接している。伝熱部(186)では、風上管列(50)の隣り合う扁平管(31)に挟まれた部分(188)と風下管列(90)の隣り合う扁平管(61)に挟まれた部分(189)とで温度が異なり、これら2つの部分(188,189)の間で熱が移動する。このため、風上管列(50)の扁平管(31)を流れる冷媒と風下管列(90)の扁平管(61)を流れる冷媒との一方から他方へ、熱がフィン(180)の伝熱部(186)を介して移動してしまう。この熱移動が生じると、熱ロスにより熱交換器(23)の熱交換効率が低下する。
しかし、上述のように、本発明の伝熱部(186)は、風上管列(50)の隣り合う扁平管(31)に挟まれた部分(188)と風下管列(90)の隣り合う扁平管(61)に挟まれた部分(189)との間に、伝熱部(186)を切り起こしてなる少なくとも1つの切り起こし部(200)が形成されている。この切り起こし部(200)の形成に伴って、両部分(188,189)の間に熱抵抗の大きい空隙が形成されることになる。従って、風上管列(50)の扁平管(31)を流れる冷媒と風下管列(90)の扁平管(61)を流れる冷媒との間における伝熱部(186)を介した熱交換が抑制される。
第2の発明は、上記第1の発明において、上記切り起こし部(200)は、空気の流れ方向と直交する方向における上記伝熱部(186)の一方の縁部(186a)近傍から他方の縁部(186b)近傍まで延びていることを特徴とする。
第2の発明では、切り起こし部(200)は、空気の流れ方向と直交する方向における伝熱部(186)の一方の縁部(186a)近傍から他方の縁部(186b)近傍まで延びている。つまり、伝熱部(186)の幅方向のほぼ全体に切り起こし部(200)が形成されている。従って、風上管列(50)の扁平管(31)を流れる冷媒と風下管列(90)の扁平管(61)を流れる冷媒との間における伝熱部(186)を介した熱交換がより一層抑制される。
第3の発明は、上記第1または第2の発明において、上記切り起こし部(200)は、上記伝熱部(186)のうち上記風下管列(90)の隣り合う上記扁平管(61)に挟まれた部分(189)にも形成されていることを特徴とする。
第3の発明では、切り起こし部(200)は、伝熱部(186)のうち風下管列(90)の隣り合う扁平管(61)に挟まれた部分(189)にも形成されている。
風上管列(50)の扁平管(31)と風下管列(90)の扁平管(61)とは、共通の切り欠き部(183)に差し込まれていて、空気の流れ方向に並んでいる。よって、風下側にある風下管列(90)の扁平管(61)は、風上側にある風上管列(50)の扁平管(31)よりも空気に触れにくい。このため、風下管列(90)の扁平管(61)では、風上管列(50)の扁平管(31)に比べて内部を流れる冷媒と空気との熱交換が行われにくい。
一方、本発明では、上述のとおり、伝熱部(186)のうち風下管列(90)の隣り合う扁平管(61)に挟まれた部分(189)にも切り起こし部(200)が形成されている。この切り起こし部(200)により、風下管列(90)の扁平管(61)近傍の伝熱部(186)に沿って流れる空気の流れが乱される。よって、風下管列(90)の扁平管(61)を流れる冷媒と空気との熱交換が促進される。
第4の発明は、上記第1〜第3の発明の何れか1つにおいて、上記風上管列(50)の上記扁平管(31)の一端に接続された風上ヘッダ集合管(40)と、上記風下管列(90)の上記扁平管(61)の一端に接続された風下ヘッダ集合管(70)とを備え、上記風上ヘッダ集合管(40)と上記風下ヘッダ集合管(70)とは、互いに間隔をおいて配置されていることを特徴とする。
第4の発明では、風上ヘッダ集合管(40)と風下ヘッダ集合管(70)とが、互いに間隔をおいて配置されている。
風上ヘッダ集合管(40)の内部の冷媒の温度と風下ヘッダ集合管(70)の内部の冷媒の温度とは、互いに相違する。ここで、風上ヘッダ集合管(40)の内部の冷媒と風下ヘッダ集合管(70)の内部の冷媒との間で熱交換が行われると、その分冷媒と空気との間で交換される熱量が減少する、いわゆる熱ロスが生じてしまう。
しかしながら、本発明では、上述のとおり風上ヘッダ集合管(40)と風下ヘッダ集合管(70)とが互いに間隔をおいて配置されているので、両ヘッダ集合管(40,70)間における熱移動のための伝熱経路は形成されない。従って、風上ヘッダ集合管(40)の内部の冷媒と風下ヘッダ集合管(70)の内部の冷媒との間における熱交換が防止される。
第5の発明は、空気調和機(10)を対象とし、上記第1〜第4の発明の何れか1つの熱交換器(23)が設けられた冷媒回路(20)を備え、上記冷媒回路(20)において冷媒を循環させて冷凍サイクルを行うものである。
第5の発明では、上記第1〜第4の発明の何れか1つの熱交換器(23)が冷媒回路(20)に接続される。熱交換器(23)において、冷媒回路(20)を循環する冷媒は、扁平管(31,61)を通過する間に空気と熱交換する。
本発明では、風上管列(50)の扁平管(31)と風下管列(90)の扁平管(61)との両方に接合されたフィン(180)の伝熱部(186)において、風上管列(50)の隣り合う扁平管(31)に挟まれた部分(188)と風下管列(90)の隣り合う扁平管(61)に挟まれた部分(189)との間に、伝熱部(186)を切り起こしてなる切り起こし部(200)が形成される。従って、互いに温度の相違する両部分(188,189)の間に、熱抵抗の大きい空隙が形成されることになる。このため、風上管列(50)の扁平管(31)を流れる冷媒と風下管列(90)の扁平管(61)を流れる冷媒との間における伝熱部(186)を介した熱交換を抑制できる。従って、本発明によれば、扁平管(31,61)内の冷媒同士の熱交換に起因する熱ロスを低減でき、熱交換器(23)の熱交換効率の低下を抑制することができる。
また、上記第2の発明によれば、伝熱部(186)の幅方向のほぼ全体に切り起こし部(200)が形成されるので、風上管列(50)の隣り合う扁平管(31)に挟まれた部分(188)と風下管列(90)の隣り合う扁平管(61)に挟まれた部分(189)との間における熱移動をより一層削減できる。従って、熱交換器(23)の熱交換効率の低下をより一層抑制することができる。
また、上記第3の発明では、切り起こし部(200)が、伝熱部(186)のうち風下管列(90)の隣り合う扁平管(61)に挟まれた部分(189)にも形成される。これにより、熱交換が行われにくい風下管列(90)の扁平管(61)において、その内部を流れる冷媒と空気との熱交換が促進されるので、熱交換器(23)の熱交換効率を向上させることができる。
また、上記第4の発明によれば、風上ヘッダ集合管(40)と風下ヘッダ集合管(70)とを、互いに間隔をおいて配置したことにより、風上ヘッダ集合管(40)の内部の冷媒と風下ヘッダ集合管(70)の内部の冷媒との間における熱交換を防止できる。従って、熱交換器(23)の熱交換効率の低下を抑制することができる。
また、上記第5の発明によれば、上述したような効果を奏する空気調和機(10)を提供することができる。
図1は、実施形態の室外熱交換器を備えた空気調和機の概略構成を示す冷媒回路図である。 図2は、実施形態の室外熱交換器の概略構成を示す斜視図である。 図3は、実施形態の風上管列ユニットおよびフィンを正面から見た一部断面図である。 図4は、実施形態の風下管列ユニットおよびフィンを正面から見た一部断面図である。 図5は、実施形態の扁平管およびフィンの一部を側面から見た拡大断面図である。 図6は、実施形態のフィンの要部を示す図であって、(A)はフィンの正面図であり、(B)は(A)のA−A断面を示す断面図である。 図7は、実施形態の風上管列ユニットおよび風下管列ユニットの一端の断面図であって、(A)は(B)のC−C断面を示し、(B)は(A)のB−B断面を示す。 図8は、実施形態の室外熱交換器を上方から見た一部断面図である。 図9は、実施形態の風上管列ユニットの一部を正面から見た拡大断面図である。
本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
《発明の実施形態》
本発明の実施形態について説明する。本実施形態の熱交換器は、空気調和機(10)に設けられた室外熱交換器(23)である。以下では、先ず空気調和機(10)について説明し、その後に室外熱交換器(23)について詳細に説明する。
−空気調和機−
空気調和機(10)について、図1を参照しながら説明する。
〈空気調和機の構成〉
空気調和機(10)は、室外ユニット(11)および室内ユニット(12)を備えている。室外ユニット(11)と室内ユニット(12)は、液側連絡配管(13)およびガス側連絡配管(14)を介して互いに接続されている。空気調和機(10)では、室外ユニット(11)、室内ユニット(12)、液側連絡配管(13)およびガス側連絡配管(14)によって、冷媒回路(20)が形成されている。
冷媒回路(20)には、圧縮機(21)と、四方切換弁(22)と、室外熱交換器(23)と、膨張弁(24)と、室内熱交換器(25)とが設けられている。圧縮機(21)、四方切換弁(22)、室外熱交換器(23)、および膨張弁(24)は、室外ユニット(11)に収容されている。室外ユニット(11)には、室外熱交換器(23)へ室外空気を供給するための室外ファン(15)が設けられている。一方、室内熱交換器(25)は、室内ユニット(12)に収容されている。室内ユニット(12)には、室内熱交換器(25)へ室内空気を供給するための室内ファン(16)が設けられている。
冷媒回路(20)は、冷媒が充填された閉回路である。冷媒回路(20)において、圧縮機(21)は、その吐出管が四方切換弁(22)の第1のポートに、その吸入管が四方切換弁(22)の第2のポートに、それぞれ接続されている。また、冷媒回路(20)では、四方切換弁(22)の第3のポートから第4のポートへ向かって順に、室外熱交換器(23)と、膨張弁(24)と、室内熱交換器(25)とが配置されている。この冷媒回路(20)において、室外熱交換器(23)は、配管(17)を介して膨張弁(24)に接続され、配管(18)を介して四方切換弁(22)の第3のポートに接続される。
圧縮機(21)は、スクロール型またはロータリ型の全密閉型圧縮機である。四方切換弁(22)は、第1のポートが第3のポートと連通し且つ第2のポートが第4のポートと連通する第1状態(図1に実線で示す状態)と、第1のポートが第4のポートと連通し且つ第2のポートが第3のポートと連通する第2状態(図1に破線で示す状態)とに切り換わる。膨張弁(24)は、いわゆる電子膨張弁である。
室外熱交換器(23)は、室外空気を冷媒と熱交換させる。室外熱交換器(23)については後述する。一方、室内熱交換器(25)は、室内空気を冷媒と熱交換させる。室内熱交換器(25)は、円管である伝熱管を備えたいわゆるクロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器によって構成されている。
〈空気調和機の運転動作〉
空気調和機(10)は、冷房運転と暖房運転を選択的に行う。
冷房運転中の冷媒回路(20)では、四方切換弁(22)を第1状態に設定した状態で、冷凍サイクルが行われる。この状態では、室外熱交換器(23)、膨張弁(24)、室内熱交換器(25)の順に冷媒が循環し、室外熱交換器(23)が凝縮器として機能し、室内熱交換器(25)が蒸発器として機能する。室外熱交換器(23)では、圧縮機(21)から流入したガス冷媒が室外空気へ放熱して凝縮し、凝縮後の冷媒が膨張弁(24)へ向けて流出してゆく。
暖房運転中の冷媒回路(20)では、四方切換弁(22)を第2状態に設定した状態で、冷凍サイクルが行われる。この状態では、室内熱交換器(25)、膨張弁(24)、室外熱交換器(23)の順に冷媒が循環し、室内熱交換器(25)が凝縮器として機能し、室外熱交換器(23)が蒸発器として機能する。室外熱交換器(23)には、膨張弁(24)を通過する際に膨張して気液二相状態となった冷媒が流入する。室外熱交換器(23)へ流入した冷媒は、室外空気から吸熱して蒸発し、その後に圧縮機(21)へ向けて流出してゆく。
−室外熱交換器−
室外熱交換器(23)について、図2〜9を適宜参照しながら説明する。なお、以下の説明に示す扁平管(31,61)の本数は、単なる一例である。
図2に示すように、室外熱交換器(23)は、二列構造の空気熱交換器であり、風上管列ユニット(30)と風下管列ユニット(60)と多数のフィン(180)とを備えている。風上管列ユニット(30)と風下管列ユニット(60)は、室外熱交換器(23)を通過する空気流の方向に重なっている。室外熱交換器(23)を通過する空気の流れ方向において、風上管列ユニット(30)は、風下管列ユニット(60)の上流側に配置されている。
〈風上管列ユニットの構成〉
図3にも示すように、風上管列ユニット(30)は、1つの第1風上ヘッダ集合管(40)と、1つの第2風上ヘッダ集合管(45)と、多数の扁平管(31)とを備えている。第1風上ヘッダ集合管(40)、第2風上ヘッダ集合管(45)および扁平管(31)は、何れもアルミニウム合金製の部材であって、互いにロウ付けによって接合されている。
なお、詳しくは後述するが、風上管列ユニット(30)は、上下に2つの部分に区分されている。そして、風上管列ユニット(30)は、上側の部分が風上主列部(51)となり、下側の部分が風上補助列部(54)となっている。
第1風上ヘッダ集合管(40)と第2風上ヘッダ集合管(45)は、何れも両端が閉塞された細長い円筒状に形成されている。図3において、第1風上ヘッダ集合管(40)は風上管列ユニット(30)の左端に、第2風上ヘッダ集合管(45)は風上管列ユニット(30)の右端に、それぞれ起立した状態で設置されている。つまり、第1風上ヘッダ集合管(40)および第2風上ヘッダ集合管(45)は、それぞれの軸方向が上下方向となる状態で設置されている。
図5に示すように、扁平管(31)は、その断面形状が扁平な長円形となった伝熱管である。図3に示すように、風上管列ユニット(30)において、複数の扁平管(31)は、それぞれの軸方向が左右方向となり、それぞれの側面のうち平坦な部分が対向する状態で配置されている。また、複数の扁平管(31)は、互いに一定の間隔をおいて上下に並んで配置され、互いの軸方向が実質的に平行となっている。各扁平管(31)は、その一端が第1風上ヘッダ集合管(40)に挿入され、その他端が第2風上ヘッダ集合管(45)に挿入されている。風上管列ユニット(30)に設けられた扁平管(31)は、風上管列(50)を構成している。
図5に示すように、各扁平管(31)には、複数の流体通路(175)が形成されている。各流体通路(175)は、扁平管(31)の軸方向に延びる通路であって、扁平管(31,61)の幅方向に一列に並んでいる。各流体通路(175)は、扁平管(31)の両端面に開口している。風上管列ユニット(30)へ供給された冷媒は、扁平管(31)の流体通路(175)を流れる間に空気と熱交換する。
図3に示すように、風上管列ユニット(30)に設けられた扁平管(31)は、上下に2つの列部(51,54)を構成する。風上管列ユニット(30)は、上側の扁平管(31)が風上主列部(51)を構成し、下側の扁平管(31)が風上補助列部(54)を構成する。つまり、風上管列(50)を構成する扁平管(31)は、その一部が風上補助列部(54)を構成し、残りが風上主列部(51)を構成する。詳しくは後述するが、風上補助列部(54)を構成する扁平管(31)の本数は、風上主列部(51)を構成する扁平管(31)の本数よりも少ない。
風上主列部(51)は、上下に6つの風上主列ブロック(52a〜52f)に区分されている。一方、風上補助列部(54)は、上下に3つの風上補助列ブロック(55a〜55c)に区分されている。なお、ここに示した風上主列ブロック(52a〜52f)および風上補助列ブロック(55a〜55c)の数は、単なる一例である。
風上主列部(51)には、下から上に向かって順に、第1風上主列ブロック(52a)と、第2風上主列ブロック(52b)と、第3風上主列ブロック(52c)と、第4風上主列ブロック(52d)と、第5風上主列ブロック(52e)と、第6風上主列ブロック(52f)とが形成されている。各風上主列ブロック(52a〜52f)は、12本の扁平管(31)で構成されている。なお、各風上主列ブロック(52a〜52f)を構成する扁平管(31)の本数は、互いに一致していなくてもよい。
第1風上主列ブロック(52a)および第2風上主列ブロック(52b)は、第1風上主列ブロック群(53a)を構成する。第3風上主列ブロック(52c)および第4風上主列ブロック(52d)は、第2風上主列ブロック群(53b)を構成する。第5風上主列ブロック(52e)および第6風上主列ブロック(52f)は、第3風上主列ブロック群(53c)を構成する。
風上補助列部(54)には、下から上に向かって順に、第1風上補助列ブロック(55a)と、第2風上補助列ブロック(55b)と、第3風上補助列ブロック(55c)とが形成されている。各風上補助列ブロック(55a〜55c)は、3本の扁平管(31)で構成されている。なお、各風上補助列ブロック(55a〜55c)を構成する扁平管(31)の本数は、互いに一致していなくてもよい。
図3に示すように、第1風上ヘッダ集合管(40)の内部空間は、仕切板(41)によって上下に仕切られている。第1風上ヘッダ集合管(40)は、仕切板(41)の上側の空間が上側空間(42)となり、仕切板(41)の下側の空間が下側空間(43)となっている。
上側空間(42)は、風上主列部(51)を構成する全ての扁平管(31)と連通する。第1風上ヘッダ集合管(40)のうち上側空間(42)を形成する部分には、ガス側接続管(102)が接続されている。このガス側接続管(102)には、冷媒回路(20)を構成する配管(18)が接続される。
第1風上ヘッダ集合管(40)のうち下側空間(43)を形成する部分には、液側接続管(101)が接続される。この液側接続管(101)には、冷媒回路(20)を構成する配管(17)が接続される。詳しくは後述するが、第1風上ヘッダ集合管(40)のうち下側空間(43)を形成する部分は、冷媒を3つの風上補助列ブロック(55a〜55c)へ分配するための分流器(150)を構成する。
第2風上ヘッダ集合管(45)には、その内部空間を横断する多数の仕切板(46)が設けられている。第2風上ヘッダ集合管(45)の内部空間は、仕切板(46)によって、風上管列(50)を構成する扁平管(31)と同数の連結用空間(47)に区画されている。各仕切板(46)は、上下に隣り合う扁平管(31)の間に配置されている。従って、各連結用空間(47)は、それぞれが対応する1本の扁平管(31)と連通する。
〈風下管列ユニットの構成〉
図4にも示すように、風下管列ユニット(60)は、1つの第1風下ヘッダ集合管(70)と、1つの第2風下ヘッダ集合管(80)と、多数の扁平管(61)とを備えている。第1風下ヘッダ集合管(70)、第2風下ヘッダ集合管(80)および扁平管(61)は、何れもアルミニウム合金製の部材であって、互いにロウ付けによって接合されている。
なお、詳しくは後述するが、風下管列ユニット(60)は、上下に2つの部分に区分されている。そして、風下管列ユニット(60)は、上側の部分が風下主列部(91)となり、下側の部分が風下補助列部(94)となっている。
第1風下ヘッダ集合管(70)と第2風下ヘッダ集合管(80)は、何れも両端が閉塞された細長い円筒状に形成されている。図4において、第1風下ヘッダ集合管(70)は風下管列ユニット(60)の左端に、第2風下ヘッダ集合管(80)は風下管列ユニット(60)の右端に、それぞれ起立した状態で設置されている。つまり、第1風下ヘッダ集合管(70)および第2風下ヘッダ集合管(80)は、それぞれの軸方向が上下方向となる状態で設置されている。
また、図8に示すように、第1風下ヘッダ集合管(70)は、空気の流れ方向において、第1風上ヘッダ集合管(40)と間隔をおいて、第1風上ヘッダ集合管(40)よりも風下側に配置されている。つまり、第1風上ヘッダ集合管(40)と第1風下ヘッダ集合管(70)とは、互いに間隔をおいて配置されている。
図5に示すように、扁平管(61)は、風上管列ユニット(30)の扁平管(31)とほぼ同じ形状の伝熱管である。扁平管(61)の幅は、風上管列ユニット(30)の扁平管(31)の幅よりも小さい。扁平管(61)に形成された流体通路(175)の数は、風上管列ユニット(30)の扁平管(31)に形成された流体通路(175)の数よりも少ない。風下管列ユニット(60)へ供給された冷媒は、扁平管(61)の流体通路(175)を流れる間に空気と熱交換する。
図4に示すように、風下管列ユニット(60)において、複数の扁平管(61)は、風上管列ユニット(30)の扁平管(31)と同様に配列されている。上下に配列された各扁平管(61)は、その一端が第1風下ヘッダ集合管(70)に挿入され、その他端が第2風下ヘッダ集合管(80)に挿入されている。風下管列ユニット(60)に設けられた扁平管(61)は、風下管列(90)を構成している。風下管列(90)を構成する扁平管(61)の本数は、風上管列(50)を構成する扁平管(31)の本数と等しい。
図4に示すように、風下管列ユニット(60)に設けられた扁平管(61)は、上下に2つの列部(91,94)に区分されている。風下管列ユニット(60)は、上側の扁平管(61)が風下主列部(91)を構成し、下側の扁平管(61)が風下補助列部(94)を構成する。つまり、風下管列(90)を構成する扁平管(61)は、その一部が風下補助列部(94)を構成し、残りが風下主列部(91)を構成する。詳しくは後述するが、風下補助列部(94)を構成する扁平管(61)の本数は、風下主列部(91)を構成する扁平管(61)の本数よりも少ない。また、風下主列部(91)を構成する扁平管(61)の本数は、風上主列部(51)を構成する扁平管(31)の本数と等しく、風下補助列部(94)を構成する扁平管(61)の本数は、風上補助列部(54)を構成する扁平管(31)の本数と等しい。
風下主列部(91)は、上下に6つの風下主列ブロック(92a〜92f)に区分されている。一方、風下補助列部(94)は、上下に3つの風下補助列ブロック(95a〜95c)に区分されている。なお、ここに示した風下主列ブロック(92a〜92f)および風下補助列ブロック(95a〜95c)の数は、単なる一例である。ただし、風下主列ブロック(92a〜92f)は風上主列ブロック(52a〜52f)と同数であり、風下補助列ブロック(95a〜95c)は風上補助列ブロック(55a〜55c)と同数であるのが望ましい。
風下主列部(91)には、下から上に向かって順に、第1風下主列ブロック(92a)と、第2風下主列ブロック(92b)と、第3風下主列ブロック(92c)と、第4風下主列ブロック(92d)と、第5風下主列ブロック(92e)と、第6風下主列ブロック(92f)とが形成されている。各風下主列ブロック(92a〜92f)は、12本の扁平管(61)で構成されている。
なお、各風下主列ブロック(92a〜92f)を構成する扁平管(61)の本数は、互いに一致していなくてもよい。ただし、各風下主列ブロック(92a〜92f)を構成する扁平管(61)の本数が互いに一致しない場合であっても、第1風下主列ブロック(92a)を構成する扁平管(61)は第1風上主列ブロック(52a)を構成する扁平管(31)と同数であり、第2風下主列ブロック(92b)を構成する扁平管(61)は第2風上主列ブロック(52b)を構成する扁平管(31)と同数であり、第3風下主列ブロック(92c)を構成する扁平管(61)は第3風上主列ブロック(52c)を構成する扁平管(31)と同数であり、第4風下主列ブロック(92d)を構成する扁平管(61)は第4風上主列ブロック(52d)を構成する扁平管(31)と同数であり、第5風下主列ブロック(92e)を構成する扁平管(61)は第5風上主列ブロック(52e)を構成する扁平管(31)と同数であり、第6風下主列ブロック(92f)を構成する扁平管(61)は第6風上主列ブロック(52f)を構成する扁平管(31)と同数であるのが望ましい。
第1風下主列ブロック(92a)および第2風下主列ブロック(92b)は、第1風下主列ブロック群(93a)を構成する。第3風下主列ブロック(92c)および第4風下主列ブロック(92d)は、第2風下主列ブロック群(93b)を構成する。第5風下主列ブロック(92e)および第6風下主列ブロック(92f)は、第3風下主列ブロック群(93c)を構成する。
風下補助列部(94)には、下から上に向かって順に、第1風下補助列ブロック(95a)と、第2風下補助列ブロック(95b)と、第3風下補助列ブロック(95c)とが形成されている。各風下補助列ブロック(95a〜95c)には、3本の扁平管(61)が設けられている。
なお、各風下補助列ブロック(95a〜95c)を構成する扁平管(61)の本数は、互いに一致していなくてもよい。ただし、各風下補助列ブロック(95a〜95c)を構成する扁平管(61)の本数が互いに一致しない場合であっても、第1風下補助列ブロック(95a)を構成する扁平管(61)は第1風上補助列ブロック(55a)を構成する扁平管(31)と同数であり、第2風下補助列ブロック(95b)を構成する扁平管(61)は第2風上補助列ブロック(55b)を構成する扁平管(31)と同数であり、第3風下補助列ブロック(95c)を構成する扁平管(61)は第3風上補助列ブロック(55c)を構成する扁平管(31)と同数であるのが望ましい。
図4に示すように、第1風下ヘッダ集合管(70)の内部空間は、仕切板(71)によって上下に仕切られている。第1風下ヘッダ集合管(70)は、仕切板(71)の上側の空間が上側空間(72)となり、仕切板(71)の下側の空間が下側空間(73)となっている。
上側空間(72)は、5枚の仕切板(74)によって、6つの主連通空間(75a〜75f)に仕切られている。つまり、第1風下ヘッダ集合管(70)における仕切板(71)の上側には、下から上へ向かって順に、第1主連通空間(75a)と、第2主連通空間(75b)と、第3主連通空間(75c)と、第4主連通空間(75d)と、第5主連通空間(75e)と、第6主連通空間(75f)とが形成されている。
第1主連通空間(75a)には、第1風下主列ブロック(92a)を構成する12本の扁平管(61)が連通する。第2主連通空間(75b)には、第2風下主列ブロック(92b)を構成する12本の扁平管(61)が連通する。第3主連通空間(75c)には、第3風下主列ブロック(92c)を構成する12本の扁平管(61)が連通する。第4主連通空間(75d)には、第4風下主列ブロック(92d)を構成する12本の扁平管(61)が連通する。第5主連通空間(75e)には、第5風下主列ブロック(92e)を構成する12本の扁平管(61)が連通する。第6主連通空間(75f)には、第6風下主列ブロック(92f)を構成する12本の扁平管(61)が連通する。
下側空間(73)は、2枚の仕切板(76)によって、3つの補助連通空間(77a〜77c)に仕切られている。つまり、第1風下ヘッダ集合管(70)における仕切板(71)の下側には、下から上へ向かって順に、第1補助連通空間(77a)と、第2補助連通空間(77b)と、第3補助連通空間(77c)とが形成されている。
第1補助連通空間(77a)には、第1風下補助列ブロック(95a)を構成する3本の扁平管(61)が連通する。第2補助連通空間(77b)には、第2風下補助列ブロック(95b)を構成する3本の扁平管(61)が連通する。第3補助連通空間(77c)には、第3風下補助列ブロック(95c)を構成する3本の扁平管(61)が連通する。
第1風下ヘッダ集合管(70)には、3本の接続用配管(110,120,130)が取り付けられている。各接続用配管(110,120,130)は、1つの主管部(111,121,131)と、主管部(111,121,131)の端部に接続する2つの分岐管部(112a,112b,122a,122b,132a,132b)とを備えている。
第1接続用配管(110)は、第1風下補助列ブロック(95a)と第1風下主列ブロック群(93a)とを接続する。具体的に、第1接続用配管(110)は、主管部(111)の開口端が第1補助連通空間(77a)と連通し、一方の分岐管部(112a)の開口端が第1主連通空間(75a)と連通し、他方の分岐管部(112b)の開口端が第2主連通空間(75b)と連通する。従って、第1補助連通空間(77a)は、第1風下主列ブロック(92a)に対応する第1主連通空間(75a)と、第2風下主列ブロック(92b)に対応する第2主連通空間(75b)の両方に接続される。
第2接続用配管(120)は、第2風下補助列ブロック(95b)と第2風下主列ブロック群(93b)とを接続する。具体的に、第2接続用配管(120)は、主管部(121)の開口端が第2補助連通空間(77b)と連通し、一方の分岐管部(122a)の開口端が第3主連通空間(75c)と連通し、他方の分岐管部(122b)の開口端が第4主連通空間(75d)と連通する。従って、第2補助連通空間(77b)は、第3風下主列ブロック(92c)に対応する第3主連通空間(75c)と、第4風下主列ブロック(92d)に対応する第4主連通空間(75d)の両方に接続される。
第3接続用配管(130)は、第3風下補助列ブロック(95c)と第3風下主列ブロック群(93c)とを接続する。具体的に、第3接続用配管(130)は、主管部(131)の開口端が第3補助連通空間(77c)と連通し、一方の分岐管部(132a)の開口端が第5主連通空間(75e)と連通し、他方の分岐管部(132b)の開口端が第6主連通空間(75f)と連通する。従って、第3補助連通空間(77c)は、第5風下主列ブロック(92e)に対応する第5主連通空間(75e)と、第6風下主列ブロック(92f)に対応する第6主連通空間(75f)の両方に接続される。
第2風下ヘッダ集合管(80)には、その内部空間を横断する多数の仕切板(81)が設けられている。第2風下ヘッダ集合管(80)の内部空間は、仕切板(81)によって、風下管列(90)を構成する扁平管(61)と同数の連結用空間(82)に区画されている。各仕切板(81)は、上下に隣り合う扁平管(61)の間に配置されている。従って、各連結用空間(82)は、それぞれが対応する1本の扁平管(61)と連通する。
図7に示すように、第2風下ヘッダ集合管(80)は、風上管列(50)を構成する扁平管(31)および風下管列(90)を構成する扁平管(61)と同数の連結管(105)を介して第2風上ヘッダ集合管(45)に接続されている。連結管(105)は、比較的短い円管である。各連結管(105)は、第2風上ヘッダ集合管(45)の連結用空間(47)と第2風下ヘッダ集合管(80)の各連結用空間(82)を1つずつ個別に連通させる。
〈分流器の構成〉
上述したように、第1風上ヘッダ集合管(40)のうち下側空間(43)を形成する部分は、分流器(150)を構成する。この分流器(150)は、室外熱交換器(23)が蒸発器として機能する場合に、室外熱交換器(23)へ供給された気液二相状態の冷媒を3つの風上補助列ブロック(55a〜55c)へ分配する。ここでは、分流器(150)について、図9を参照しながら説明する。
下側空間(43)には、2枚の横仕切板(160,162)と、1枚の縦仕切板(164)とが設けられている。下側空間(43)は、2枚の横仕切板(160,162)と1枚の縦仕切板(164)とによって、3つの連通室(151〜153)と1つの混合室(154)と2つの中間室(155,156)に仕切られる。
具体的に、各横仕切板(160,162)は、下側空間(43)を横断するように配置され、下側空間(43)を上下に仕切る。下側横仕切板(160)は、第1風上補助列ブロック(55a)と第2風上補助列ブロック(55b)の間に配置され、上側横仕切板(162)は、第2風上補助列ブロック(55b)と第3風上補助列ブロック(55c)の間に配置される。縦仕切板(164)は、細長い長方形板状の部材である。縦仕切板(164)は、第1風上ヘッダ集合管(40)の軸方向に沿って配置され、下側空間(43)を扁平管(31)側と液側接続管(101)側に仕切る。
下側空間(43)のうち下側横仕切板(160)の下側の部分は、縦仕切板(164)によって、扁平管(31)側の第1連通室(151)と液側接続管(101)側の下側中間室(155)に仕切られる。第1連通室(151)は、第1風上補助列ブロック(55a)を構成する3本の扁平管(31)と連通する。
下側空間(43)のうち下側横仕切板(160)と上側横仕切板(162)の間の部分は、縦仕切板(164)によって、扁平管(31)側の第2連通室(152)と液側接続管(101)側の混合室(154)に仕切られる。第2連通室(152)は、第2風上補助列ブロック(55b)を構成する3本の扁平管(61)と連通する。混合室(154)は、液側接続管(101)と連通する。
下側空間(43)のうち上側横仕切板(162)よりも上側の部分は、縦仕切板(164)によって、扁平管(31)側の第3連通室(153)と液側接続管(101)側の上側中間室(156)に仕切られる。第3連通室(153)は、第3風上補助列ブロック(55c)を構成する3本の扁平管(31)と連通する。
縦仕切板(164)の上部と下部には、連通孔(165a,165b)が1つずつ形成されている。各連通孔(165a,165b)は、横長の長方形状の貫通孔である。縦仕切板(164)の下部の連通孔(165b)は、縦仕切板(164)のうち下側横仕切板(160)よりも下側の部分の下端付近に形成され、第1連通室(151)を下側中間室(155)と連通させる。縦仕切板(164)の上部の連通孔(165a)は、縦仕切板(164)のうち上側横仕切板(162)よりも上側の部分の下端付近に形成され、第3連通室(153)を上側中間室(156)と連通させる。
下側横仕切板(160)は、混合室(154)に面する部分に流量調節孔(161)が形成されている。第1連通室(151)は、この流量調節孔(161)を介して混合室(154)と連通する。上側横仕切板(162)は、混合室(154)に面する部分に流量調節孔(163)が形成されている。第3連通室(153)は、この流量調節孔(163)を介して混合室(154)と連通する。縦仕切板(164)は、混合室(154)に面する部分の下端付近に流量調節孔(166)が形成されている。第2連通室(152)は、この流量調節孔(166)を介して混合室(154)と連通する。
分流器(150)において、下側横仕切板(160)の流量調節孔(161)と、上側横仕切板(162)の流量調節孔(163)と、縦仕切板(164)の流量調節孔(166)とは、比較的小径の円形の貫通孔である。分流器(150)は、各風上補助列ブロック(55a〜55c)へ冷媒が所定の割合で分配されるように、これら流量調節孔(161,163,166)の開口面積(具体的には、直径)が設定されている。
〈フィンの構成〉
上述したように、室外熱交換器(23)は多数のフィン(180)を備えている。フィン(180)は、板状フィンであって、扁平管(31,61)の伸長方向に互いに一定の間隔をおいて配置されている。つまり、フィン(180)は、扁平管(31,61)の伸長方向と実質的に直交するように配置されている。フィン(180)は、アルミニウム合金製の部材であって、扁平管(31,61)とロウ付けによって接合されている。
図5および図6に示すように、フィン(180)は、金属板をプレス加工することによって形成された縦長の板状フィンである。フィンの厚さは、概ね0.1mm程度である。
フィン(180)には、フィン(180)の前縁(181)からフィン(180)の幅方向(即ち、空気の通過方向)に延びる細長い切り欠き部(183)が、多数形成されている。フィン(180)では、多数の切り欠き部(183)が、フィン(180)の長手方向(上下方向)に一定の間隔で形成されている。切り欠き部(183)は、風上側の部分の上下方向の幅が、風下側の部分の上下方向の幅よりも広くなっている。切り欠き部(183)のうち風下側の部分は、管挿入部(184)を構成している。管挿入部(184)の上下方向の幅は、扁平管(31,61)の厚さと実質的に等しい。管挿入部(184)の長さは、風上管列(50)の扁平管(31)の幅と風下管列(90)の扁平管(61)の幅との和よりも長い。
扁平管(31,61)は、フィン(180)の管挿入部(184)へ、フィン(180)の前縁(181)側から差し込まれる。風下管列(90)の扁平管(61)は、管挿入部(184)の奥側(即ち、風下側)へ差し込まれる。風上管列(50)の扁平管(31)は、管挿入部(184)の手前側(即ち、風上側)へ、風下管列(90)の扁平管(61)と一定の間隔をおいて差し込まれる。つまり、風上管列(50)の扁平管(31)と風下管列(90)の扁平管(61)との間には、空隙(177)が形成されている。扁平管(31,61)は、管挿入部(184)の周縁部とロウ付けによって接合されている。つまり、扁平管(31,61)は、切り欠き部(183)の一部分である管挿入部(184)の周縁部に挟まれている。
フィン(180)は、上下に隣り合う切り欠き部(183)の間に位置する伝熱部(186)と、これらの伝熱部(186)の風下側に形成された連続部(187)とを有している。
伝熱部(186)は、上下に隣り合う扁平管(31,61)の間の空間を通風路(176)に区画している。つまり、伝熱部(186)は、通風路(176)に面している。伝熱部(186)のうち風上管列(50)の隣り合う扁平管(31)に挟まれた部分は風上中間部(188)を構成している。一方、伝熱部(186)のうち風下管列(90)の隣り合う扁平管(61)に挟まれた部分は風下中間部(189)を構成している。連続部(187)は、上下に配列された全ての伝熱部(186)の風下端部と連続している。
フィン(180)には、切り起こし部としてのルーバー(200)と、膨出部(191〜193)とが形成されている。ルーバー(200)は、伝熱促進のために設けられる。膨出部(191〜193)は、伝熱促進およびフィン(180)補強のために設けられる。なお、ルーバー(200)の伝熱促進効果は、膨出部(191〜193)の伝熱促進効果よりも大きい。フィン(180)では、ルーバー(200)の風上側に膨出部(191〜193)が配置されている。なお、以下に示す膨出部(191〜193)とルーバー(200)の数は、何れも単なる一例である。
具体的に、フィン(180)では、伝熱部(186)のうち風上側の部分に3つの膨出部(191〜193)が設けられている。3つの膨出部(191〜193)は、空気の通過方向(即ち、フィン(180)の前縁(181)から後縁(182)へ向かう方向)に並んでいる。つまり、フィン(180)には、風上から風下に向かって順に、第1膨出部(191)と、第2膨出部(192)と、第3膨出部(193)とが形成されている。フィン(180)では、第1膨出部(191)と、第2膨出部(192)と、第3膨出部(193)とが伝熱部(186)に形成されている。
各膨出部(191〜193)は、フィン(180)を通風路(176)側へ向かって膨出させることによって、山型に形成されている。3つの膨出部(191〜193)は、互いに同じ方向へ膨出している。本実施形態のフィン(180)では、各膨出部(191〜193)がフィン(180)の前縁(181)から見て右側に膨出している。
また、フィン(180)の伝熱部(186)では、膨出部(191〜193)の風下側に一群のルーバー(200)が設けられている。つまり、風上中間部(188)と風下中間部(189)との両方にまたがる領域に、ルーバー(200)が形成されている。従って、伝熱部(186)では、風上中間部(188)と風下中間部(189)との間に、ルーバー(200)が設けられている(図5を参照)。また、ルーバー(200)は、伝熱部(186)のうち風下中間部(189)にも設けられている(図5を参照)。
各ルーバー(200)は、伝熱部(186)に複数のスリット状の切り込みを入れ、隣り合う切り込みの間の部分を捩るように塑性変形させることによって形成されている。隣り合うルーバー(200)の間には、伝熱部(186)内の熱移動を抑制する空隙が形成されている。
各ルーバー(200)の長手方向は、フィン(180)の前縁(181)と実質的に平行(即ち、上下方向)となっている。つまり、各ルーバー(200)の長手方向は、空気の通過方向と交わる方向となっている。また、各ルーバー(200)は、伝熱部(186)の上縁部(186a)近傍から下縁部(186b)近傍まで延びている。各ルーバー(200)の長さは、互いに等しくなっている。
図6(B)に示すように、各ルーバー(200)は、その周囲の平坦な部分に対して傾斜している。具体的に、各ルーバー(200)の風上側の切り起こし端(201)は、フィン(180)の前縁(181)から見て左側に膨出している。一方、各ルーバー(200)の風上側の切り起こし端(201)は、フィン(180)の前縁(181)から見て右側に膨出している。
フィン(180)では、各伝熱部(186)と連続部(187)に亘る部分に、第4膨出部(194)が1つずつ設けられている。
第4膨出部(194)は、フィン(180)を膨出させることによって、山型に形成されている。本実施形態のフィン(180)において、各第4膨出部(194)は、フィン(180)の前縁(181)から見て右側に膨出している。また、第4膨出部(194)の下端は、風下側ほど下方となるように傾斜している。
フィン(180)の連続部(187)には、上下に延びる導水用リブ(196)と、上下に配列される複数の風下側タブ(199)と、上下に隣り合う風下側タブ(199)の間にそれぞれ配置される複数の第5膨出部(195)とが形成されている。
導水用リブ(196)は、フィン(180)の後縁(182)に沿って上下に延びる細長い凹溝である。導水用リブ(196)は、フィン(180)の連続部(187)の上端から下端に亘って形成されている。
風下側タブ(199)は、フィン(180)を切り起こすことによって形成された矩形の小片である。風下側タブ(199)は、その突端が隣のフィン(180)に当接することによって、フィン(180)同士の間隔を保持する。
第5膨出部(195)は、連続部(187)を膨出させることによって、山型に形成されている。本実施形態のフィン(180)において、各第5膨出部(195)は、フィン(180)の前縁(181)から見て右側に膨出している。
各伝熱部(186)のうち風上中間部(188)よりも風上側の部分には、風上側タブ(198)がそれぞれ形成されている。風上側タブ(198)は、伝熱部(186)の上下方向の中間部位に形成されている。風上側タブ(198)は、フィン(180)の厚さ方向に突出するように切り起こされた矩形の小片である。風上側タブ(198)は、その突端が隣のフィン(180)に当接することによって、フィン(180)同士の間隔を保持する。
フィン(180)では、各伝熱部(186)のうち第1膨出部(191)および風上側タブ(198)の上下の部分に、2本の水平リブ(197a,197b)が形成されている。
フィン(180)では、第1膨出部(191)および風上側タブ(198)の上側に上側水平リブ(197a)が形成され、第1膨出部(191)および風上側タブ(198)の下側に下側水平リブ(197b)が形成される。これらの水平リブ(197a,197b)は、通風路(176)側に突出する凸条によって構成される。各水平リブ(197a,197b)の突出する方向は、上述した各膨出部(191〜195)の膨出方向と同じである。上側水平リブ(197a)は、フィン(180)の前縁(181)から第2膨出部(192)の上部に亘って水平方向に延びている。下側水平リブ(197b)は、フィン(180)の前縁(181)から第2膨出部(192)の下部に亘って水平方向に延びている。つまり、フィン(180)では、2本の水平リブ(197a,197b)が、空気の通過方向に直線状に延びて形成される。
〈室外熱交換器における冷媒の流れ〉
室外熱交換器(23)が蒸発器として機能する場合には、冷媒は、風上補助列部(54)と、風下補助列部(94)と、風下主列部(91)と、風上主列部(51)とを順に流れる。
一方、室外熱交換器(23)が凝縮器として機能する場合には、冷媒は、風上主列部(51)と、風下主列部(91)と、風下補助列部(94)と、風上補助列部(54)とを順に流れる。
このように、冷媒は、風上管列(50)の扁平管(31)と風下管列(90)の扁平管(61)との一方を通過後に他方を通過する。
ここで、風上管列(50)の扁平管(31)を流れる冷媒の温度と風下管列(90)の扁平管(61)を流れる冷媒の温度は互いに相違するので、風上管列(50)の扁平管(31)に接する風上中間部(188)の温度と風下管列(90)の扁平管(61)に接する風下中間部(189)の温度も互いに相違する。このため、風上中間部(188)と風下中間部(189)との間で熱移動が生じるおそれがある。つまり、風上管列(50)の扁平管(31)を流れる冷媒と風下管列(90)の扁平管(61)を流れる冷媒との一方から他方へ、熱がフィン(180)の伝熱部(186)を介して移動するおそれがある。この熱移動が生じると、熱ロスにより室外熱交換器(23)の熱交換効率が低下してしまう。
一方、風上中間部(188)と風下中間部(189)との間にはルーバー(200)が形成されている。このルーバー(200)の形成に伴って、風上中間部(188)と風下中間部(189)との間に熱抵抗の大きい空隙が形成されることになる。これにより、風上中間部(188)と風下中間部(189)との間における熱移動が抑制される。従って、風上管列(50)の扁平管(31)を流れる冷媒と風下管列(90)の扁平管(61)を流れる冷媒との間における伝熱部(186)を介した熱交換が抑制される。
また、風上管列(50)の扁平管(31)と風下管列(90)の扁平管(61)との間に熱伝導率の高い物質が存在する場合には、両扁平管(31,61)を流れる冷媒の間でその物質を介して熱交換が行われ、熱ロスにより室外熱交換器(23)の熱交換効率が低下してしまう。
一方、本実施形態の室外熱交換器(23)では、風上管列(50)の扁平管(31)と風下管列(90)の扁平管(61)との間に熱抵抗の大きい空隙(177)が形成されている。従って、両扁平管(31,61)を流れる冷媒の間における熱交換が抑制される。
また、第1風上ヘッダ集合管(40)内の冷媒の温度と第1風下ヘッダ集合管(70)内の冷媒の温度とは、互いに相違する。ここで、第1風上ヘッダ集合管(40)内の冷媒と第1風下ヘッダ集合管(70)内の冷媒との間で熱交換が行われると、熱ロスにより室外熱交換器(23)の熱交換効率が低下してしまう。
一方、第1風上ヘッダ集合管(40)と第1風下ヘッダ集合管(70)とは互いに間隔をおいて配置されているので、両ヘッダ集合管(40,70)間における熱移動のための伝熱経路は形成されない。従って、第1風上ヘッダ集合管(40)内の冷媒と第1風下ヘッダ集合管(70)の冷媒との間における熱交換が防止される。
−実施形態の効果−
本実施形態の室外熱交換器(23)では、風上管列(50)の扁平管(31)と風下管列(90)の扁平管(61)との両方に接合されたフィン(180)の伝熱部(186)において、風上中間部(188)と風下中間部(189)との間に、伝熱部(186)を切り起こしてなるルーバー(200)を形成した。これにより、互いに温度の相違する風上中間部(188)と風下中間部(189)との間に、熱抵抗の大きい空隙が形成されることになる。よって、風上管列(50)の扁平管(31)を流れる冷媒と風下管列(90)の扁平管(61)を流れる冷媒との間における伝熱部(186)を介した熱交換を抑制できる。従って、扁平管(31,61)内の冷媒同士の熱交換に起因する熱ロスを低減でき、室外熱交換器(23)の熱交換効率の低下を抑制することができる。
特に、本実施形態では、室外熱交換器(23)が蒸発器として機能する場合、対向流(風下主列部(91)から風上主列部(51)に向かって冷媒が流れることをいう)となっている。よって、風下主列部(91)の扁平管(61)を流れる冷媒は、湿り度(冷媒全体に占める液冷媒の比率をいう。以下、同じ)が大きく、扁平管(61)の外部の空気と熱交換しやすい。また、風下中間部(189)には熱交換を促進するルーバー(200)が設けられている。よって、室外熱交換器(23)の内部では、風上側の空気よりも風下側の空気の方が低温になる。従って、フィン(180)のうち風下中間部(189)周辺(即ち、風下側の部分)が風上中間部(188)周辺(即ち、風上側の部分)よりも低温になり、両者間で熱交換が行われやすい。つまり、風上管列(50)の扁平管(31)を流れる冷媒と風下管列(90)の扁平管(61)を流れる冷媒との間で熱交換が行われやすい。一方、本実施形態では、風上管列(50)の扁平管(31)と風下管列(90)の扁平管(61)との間に空隙(177)が形成され、かつ風上中間部(188)と風下中間部(189)との間にルーバー(200)が形成されているので、風上管列(50)の扁平管(31)を流れる冷媒と風下管列(90)の扁平管(61)を流れる冷媒との間で熱交換が行われるのを効果的に防止できる。
また、ルーバー(200)が、伝熱部(186)の上縁部(186a)近傍から下縁部(186b)近傍まで延びていることにより、伝熱部(186)の幅方向のほぼ全体にルーバー(200)が形成される。よって、風上中間部(188)と風下中間部(189)との間における熱移動をより一層削減できる。従って、室外熱交換器(23)の熱交換効率の低下をより一層抑制することができる。
また、ルーバー(200)を、伝熱部(186)の風下中間部(189)にも形成したことにより、熱交換が行われにくい風下管列(90)の扁平管(61)において、その内部を流れる冷媒と空気との熱交換が促進されるので、室外熱交換器(23)の熱交換効率を向上させることができる。
また、第1風上ヘッダ集合管(40)と第1風下ヘッダ集合管(70)とを、互いに間隔をおいて配置したことにより、第1風上ヘッダ集合管(40)の内部の冷媒と第1風下ヘッダ集合管(70)の内部の冷媒との間における熱交換を防止できる。従って、室外熱交換器(23)の熱交換効率の低下を抑制することができる。
《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
上記実施形態では、第2風上ヘッダ集合管(45)および第2風下ヘッダ集合管(80)の内部空間は、多数の仕切板(46,81)によって風上管列(50)または風下管列(90)を構成する扁平管(31,61)と同数の連結用空間(47,82)に区画されているが、これに限らず、例えば、より少数の仕切板(46,81)によって風上管列(50)または風下管列(90)を構成する扁平管(31,61)よりも少数の連結用空間(47,82)に区画されていてもよい。この場合、少なくとも1つの連結用空間(47,82)は、複数の扁平管(31,61)と連通している。
また、上記実施形態では、風下管列(90)の扁平管(61)の幅は風上管列(50)の扁平管(31)の幅よりも狭いが、これに限らず、風下管列(90)の扁平管(61)の幅と風上管列(50)の扁平管(31)の幅とが互いに等しくてもよいし、風下管列(90)の扁平管(61)の幅が風上管列(50)の扁平管(31)の幅よりも広くてもよい。
また、上記実施形態では、室外熱交換器(23)は、冷媒が、風上補助列部(54)と、風下補助列部(94)と、風下主列部(91)と、風上主列部(51)とをこの記載順に、またはこれと逆の順に流れるように構成されている。しかし、これに限らず、例えば、各補助列部(54,94)および各接続用配管(110,120,130)が無く、ガス側接続管(102)が第1風上ヘッダ集合管(40)ではなく第1風下ヘッダ集合管(70)に接続されており、冷媒が、風上管列(50)と、風下管列(90)とをこの記載順に、またはこれと逆の順に流れるように構成されていてもよい。
以上説明したように、本発明は、扁平管とフィンを有して冷媒と空気を熱交換させる熱交換器について有用である。
10 空気調和機
23 室外熱交換器(熱交換器)
31 扁平管
40 第1風上ヘッダ集合管(風上ヘッダ集合管)
50 風上管列
61 扁平管
70 第1風下ヘッダ集合管(風下ヘッダ集合管)
90 風下管列
177 空隙
180 フィン
183 切り欠き部
186 伝熱部
186a 上縁部(縁部)
186b 下縁部(縁部)
188 風上中間部(挟まれた部分)
189 風下中間部(挟まれた部分)
200 ルーバー(切り起こし部)

Claims (5)

  1. 互いに平行に並んだ複数の扁平管(31,61)によってそれぞれが構成されて空気の流れ方向に並ぶ風上管列(50)および風下管列(90)と、上記風上管列(50)の上記扁平管(31)と上記風下管列(90)の上記扁平管(61)との両方にそれぞれが接合された複数のフィン(180)とを備え、
    冷媒が上記風上管列(50)の上記扁平管(31)と上記風下管列(90)の上記扁平管(61)との一方を通過後に他方を通過し、
    上記扁平管(31,61)を流れる冷媒を空気と熱交換させる熱交換器(23)であって、
    上記フィン(180)は、上記風上管列(50)および風下管列(90)の上記扁平管(31,61)を差し込むための切り欠き部(183)が複数設けられた板状に形成されると共に、隣り合う該切り欠き部(183)の間の部分が伝熱部(186)を構成し、
    上記各切り欠き部(183)には、上記風上管列(50)の上記扁平管(31)と上記風下管列(90)の上記扁平管(61)とが空気の流れ方向に並んで1つずつ差し込まれ、
    上記切り欠き部(183)に差し込まれた上記風上管列(50)の上記扁平管(31)と上記風下管列(90)の上記扁平管(61)との間には、空隙(177)が形成され、
    上記伝熱部(186)は、上記風上管列(50)の隣り合う上記扁平管(31)に挟まれた部分(188)と上記風下管列(90)の隣り合う上記扁平管(61)に挟まれた部分(189)との間に、上記伝熱部(186)を切り起こしてなる少なくとも1つの切り起こし部(200)が形成されている
    ことを特徴とする熱交換器。
  2. 請求項1において、
    上記切り起こし部(200)は、空気の流れ方向と直交する方向における上記伝熱部(186)の一方の縁部(186a)近傍から他方の縁部(186b)近傍まで延びている
    ことを特徴とする熱交換器。
  3. 請求項1または2において、
    上記切り起こし部(200)は、上記伝熱部(186)のうち上記風下管列(90)の隣り合う上記扁平管(61)に挟まれた部分(189)にも形成されている
    ことを特徴とする熱交換器。
  4. 請求項1〜3の何れか1項において、
    上記風上管列(50)の上記扁平管(31)の一端に接続された風上ヘッダ集合管(40)と、
    上記風下管列(90)の上記扁平管(61)の一端に接続された風下ヘッダ集合管(70)とを備え、
    上記風上ヘッダ集合管(40)と上記風下ヘッダ集合管(70)とは、互いに間隔をおいて配置されている
    ことを特徴とする熱交換器。
  5. 請求項1〜4の何れか1項に記載の熱交換器(23)が設けられた冷媒回路(20)を備え、
    上記冷媒回路(20)において冷媒を循環させて冷凍サイクルを行うことを特徴とする空気調和機。
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