JP2016102592A

JP2016102592A - 熱交換器

Info

Publication number: JP2016102592A
Application number: JP2014239659A
Authority: JP
Inventors: 伊藤　俊太郎; Shuntaro Ito; 俊太郎伊藤
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 2014-11-27
Filing date: 2014-11-27
Publication date: 2016-06-02

Abstract

【課題】第１の間隔をあけて上下に配列される複数の扁平管と、第２の間隔をあけると共に複数の扁平管と交差させて複数の扁平管のうち隣り合う扁平管の間を区画し空気を通風するための通風路を複数形成する板状の複数のフィンとを有する熱交換器において、フィンを切り起して形成したルーバーが空気の通風方向に複数片並んで形成されている。このルーバーは、上端から下端まで同じ角度で切り起しているため、ルーバー同士の間に凝縮水が溜まり目詰まりする場合があった。凝縮水が目詰まりした場合、熱交換器と空気が接触する面積が減少し、熱交換効率が低下する問題があった。【解決手段】ルーバーが上側ルーバー部と下側ルーバー部を有し、下側ルーバー部の切り起し角度が上側ルーバー部の切り起し角度よりも小さくした。【選択図】図３

Description

本発明は、扁平管とフィンとを備え、扁平管内を流れる流体を空気と熱交換させる熱交換器に関するものである。

扁平管とフィンとを備えた熱交換器が知られている。この熱交換器では、板状のフィンが互いに所定の間隔をおいて平行に積層されている。この積層されたフィン夫々には、フィンの短手方向の一端から他端に向かって横長の切り欠き部が多数形成されている。この多数の切り欠き部は、フィンの長手方向に一定の間隔で形成されている。扁平管は断面形状が長円形あるいは角の丸い矩形となった伝熱管である。この扁平管は前述の切欠き部に夫々挿入されることで、互いに一定の間隔をおいて上下に並んで配置されている。また、フィンの他端側には、上端から下端まで連続する流水部が形成される。そのため、フィン上に発生した凝縮水がこの流水部を伝って、フィンの下端にまで流れ落ちることが出来るため、熱交換器の排水性を高めることが出来る。

このような熱交換器において、熱交換効率を上げる方法の一つに特許文献１に開示されている方法がある。図７に示すように、フィン３２０上で扁平管３３０に上下方向から挟まれた領域の一部に、上下方向に渡ってフィン３２０を切起して形成したルーバー３５０を白抜き矢印に示す空気の通風方向に対し複数形成している。このルーバー３５０がフィン３２０に沿って流れる空気を乱流とし、温度差のある空気がフィン３２０に当たることで、熱交換効率が良くなる。

特開２０００−２３４８３３号公報

しかし、熱交換器を蒸発器として機能させた場合、ルーバー３５０には凝縮水が付着する。特許文献１のルーバーでは、上端から下端まで同じ角度で切り起されており、凝縮水が下方に流れるにしたがって纏まり大粒になるため、凝縮水が下端まで流下しにくくなり、凝縮水の一部がルーバー３５０の間に溜まり目詰まりする場合があった。凝縮水がルーバー３５０の間に目詰まりした場合、熱交換器と空気が接触する面積が減少し、熱交換効率が低下する問題があった。

そこで、本発明は、熱交換器のフィンにルーバーを備えたとしても、ルーバーの間に溜まった凝縮水を従来よりも排水できるようにして、熱交換器の熱交換効率を改善することを目的としたものである。

上述した問題を解決するために、本発明は、第１の間隔をあけて上下に配列される複数の扁平管と、第２の間隔をあけると共に複数の扁平管と交差させて複数の扁平管のうち隣り合う扁平管の間を区画し空気を通風するための通風路を複数形成する板状の複数のフィンとを有する熱交換器であって、フィンは、通風路を区画する伝熱部と、伝熱部を通風方向に切り起こして形成されたルーバーを有し、ルーバーは、上側ルーバーと下側ルーバーを有し、下側ルーバーの切り起し角度が上側ルーバーの切り起し角度よりも小さいことを特徴とする。

本発明の熱交換器によれば、フィンにルーバーを備えたとしても、ルーバーの間に溜まった凝縮水を従来よりも排水できるようになり、凝縮水による熱交換器の熱交換効率の低下を防ぐことが出来る。

本発明にかかる熱交換器の全体を示した斜視図である。本発明にかかる熱交換器の全体を示した正面図である。本発明にかかる第１実施例の熱交換器を側面方向からの断面を示した（図２のＡ−Ａに沿った）断面図である。（Ａ）は本発明にかかる第１実施例の熱交換器のルーバーを側面方向から示した側面図で、（Ｂ）はルーバーの断面を示した（図３のＢ−ＢとＣ−Ｃに沿った）断面図である。本発明にかかる第２実施例の熱交換器を側面方向からの断面を示した（図２のＡ−Ａに沿った）断面図である。本発明にかかる第２実施例の熱交換器のルーバーの断面を示した（図５のＤ−ＤとＥ−Ｅに沿った）断面図である。従来にかかる熱交換器を図３と同様に側面方向からの断面を示した断面図である。

以下に、図面に基づいて、本発明にかかる熱交換器の実施例を詳細に説明する。

本発明に関する熱交換器１００は、図１と図２に示すように、フィン１２０と扁平管１３０を備えた熱交換器である。

（第１実施例）
本発明の熱交換器１００の第１実施例は、第１ヘッダ１１０ａと、第２ヘッダ１１０ｂと、複数の扁平管１３０と、複数のフィン１２０とを備えている。第１ヘッダ１１０ａ、第２ヘッダ１１０ｂ、扁平管１３０、フィン１２０はいずれもアルミニウム合金製の部材であり、蝋付けによって互いに接合されている。

第１ヘッダ１１０ａと第２ヘッダ１１０ｂは、両方とも両端が閉鎖された細長い円筒状に形成されている。熱交換器１００の一端側に第１ヘッダ１１０ａが配置され、熱交換器１００の他端側に第２ヘッダ１１０ｂが配置される。なお、第１ヘッダ１１０ａと第２ヘッダ１１０ｂのそれぞれの軸方向を熱交換器１００の上下方向とする。

扁平管１３０は、断面形状が長円形あるいは角の丸い矩形となった伝熱管であり、フィン１２０と直交する方向に延びており、上部が上側平坦面１３１、下部が下側平坦面１３２となっている。また、扁平管１３０には、冷媒が流れる冷媒流路が複数本配置され、この冷媒流路は扁平管１３０の長手方向に延びて形成され、扁平管１３０の幅方向に等間隔で配置されている。熱交換器１００において、各扁平管１３０は、各々の上側平坦面１３１と下側平坦面１３２が対向するように、熱交換器１００の熱交換効率と通風抵抗などを考慮して設計した間隔である第１の間隔をおいて上下に並んで配置されている。各扁平管１３０は、一端を第１ヘッダ１１０ａに挿入し、他端を第２ヘッダ１１０ｂに挿入している。

フィン１２０は、金属板をプレス加工することによって、縦長の板形状に形成されている。フィン１２０には、図３に示すように、フィン１２０の短手方向の一端からフィン１２０の他端に向かって延びる横長の切り欠き部１４０が、フィン１２０の長手方向（上下方向）に所定の間隔をおいて多数形成されている。この切り欠き部１４０に扁平管１３０が差し込まれることで、扁平管１３０は上下方向に第１の間隔をおいて配置される。また、フィン１２０は、図１に示すように、扁平管１３０の長手方向に熱交換器１００の熱交換効率と通風抵抗などを考慮して設計した間隔である第２の間隔をおいて複数枚配置され、上下方向に隣り合う扁平管１３０の間を空気が流れる複数の通風路に区画している。フィン１２０と扁平管１３０はそれぞれで直交しており、図３に示すように、フィン１２０の表面のうち、上下に隣り合う扁平管１３０の間に位置する面が、通過する空気と熱交換する伝熱部１２１となる。また、切欠き部１４０より他端側にある面が、フィン１２０の上端から下端まで連続して接続された流水部（連通部）１２２となる。

フィン１２０の伝熱部１２１には、伝熱部１２１の一部を通風方向に切り起こしたルーバー１５０が形成されている。このルーバー１５０は、図４（Ａ）に示すように、矩形状に切り込まれ、それにより形成された矩形の板部１２４の中心線１２３に対して線対称となるように水平方向に回転するように曲げられ、白抜き矢印に示す空気の通風方向に複数片並んで形成されている。このルーバー１５０の各片は、熱交換器１００の上下方向に対し上側にある上側ルーバー部１５１と下側にある下側ルーバー部１５２より構成され、上側ルーバー部１５１と下側ルーバー部１５２は繋がっている。上側ルーバー部１５１と下側ルーバー部１５２は、図４（Ｂ）に示すように、共にフィン１２０を同じ長さＬ１で切り起して形成したものであるが、伝熱部１２１に対する切り起し角度が異なっている。下側ルーバー部１５２の切り起し角度ｄ２は上側ルーバー部１５１の切り起し角度ｄ１よりも小さく形成されている。下側ルーバー部１５２の切り起し角度ｄ２が上側ルーバー部１５１の切り起し角度ｄ１に比べて小さいため、下側ルーバー部１５２の隣接するルーバー部同士の間隔ｈ１が上側ルーバー部１５１の隣接するルーバー部同士の間隔ｈ２よりも狭くなる。

ルーバー１５０が前述した構成により、下側ルーバー部１５２が上側ルーバー部１５１よりも隣接するルーバー部同士の間隔が狭いため、毛細管現象により凝縮水が下方に流れ易くなる。よって、通風方向に隣り合うルーバー部同士の間に凝縮水が溜まり難くなるため、熱交換器の熱交換効率が低下することを防ぐことが出来る。また、除霜運転で霜が溶けた後に出来る凝縮水も下方に流れ易くなるため、暖房運転を開始した時も本発明の熱交換器１００は効率よく空気と冷媒との熱交換を行える。

一方、上側ルーバー部１５１は下側ルーバー部１５２よりも切り起し角度が大きいため、フィン１２０に沿って流れる空気を乱流とし易くなり、熱交換効率を良く出来る。

（第２実施例）
本発明の熱交換器１００の第２実施例は、図５および図６に示すように、ルーバー１５０は一端がフィン１２０に接続され他端が解放された状態で通風方向に切り起こして形成されている。また、第１実施例と同様に、熱交換器１００の上下方向に対し上側にある上側ルーバー部１５１と下側にある下側ルーバー部１５２が繋がっており、図６に示すように、下側ルーバー部１５２の切り起し角度ｄ２は上側ルーバー部１５１の切り起し角度ｄ１よりも小さく形成されている。これにより、下側ルーバー部１５２のルーバー部同士の間隔ｈ４が上側ルーバー部１５１のルーバー部同士の間隔ｈ３よりも小さくなるため、第１実施例と同様に、毛細管現象により凝縮水が下方に流れ易くなる。よって、熱交換器１００の熱交換効率が低下することを防ぐことが出来る。

以上より、本発明の熱交換器によれば、フィンにルーバーを備えたとしても、ルーバー同士の間に溜まった凝縮水を効率的に排水できるようになり、凝縮水による熱交換器の熱交換効率が低下することを防ぐことが出来る。

１００熱交換器
１２０フィン
１３０扁平管
１５０ルーバー

Claims

第１の間隔をあけて上下に配列される複数の扁平管と、
第２の間隔をあけると共に前記複数の扁平管と交差させて前記複数の扁平管のうち隣り合う扁平管の間を区画し空気を通風するための通風路を複数形成する板状の複数のフィンとを有する熱交換器であって、
前記フィンは、前記通風路を区画する伝熱部と、前記伝熱部を通風方向に切り起こして形成されたルーバーを有し、
前記ルーバーは、上側ルーバー部と下側ルーバー部を有し、前記下側ルーバー部の切り起し角度が前記上側ルーバー部の切り起し角度よりも小さいことを特徴とする熱交換器。