JP2017116175A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】スペーサが隣接するフィンの切り起こし孔に嵌り込む可能性を大幅に低減し、組立性を向上させることができる熱交換器を提供すること。【解決手段】熱交換器５であって、冷媒が流通する扁平管１９と、扁平管１９を嵌合する嵌合部２１ａを有し、扁平管１９と交差する方向に延在するフィン２１と、フィン２１の一部を切り起こして形成されるスペーサ２２と、を備え、スペーサ２２が、スペーサ２２の根元側の第１辺２２ａと、前記スペーサの先端側の第１辺２２ａよりも長い第２辺２２ｂと、第１辺２２ａの端点と第２辺２２ｂの端点とを結ぶ向かい合った側辺２２ｃを有し、側辺２２ｃは第１辺２２ａの端点と第２辺２２ｂの端点を結ぶ仮想直線Ｌよりも内側にある辺である。【選択図】図６

Description

本発明は、空気調和機等に用いられる熱交換器に関する。

従来、フィンチューブ型熱交換器のフィン（放熱板）には、フィン同士の間隔を適正に保つために、フィンの一部を切り起こして形成されるスペーサが設けられている。図８の（ａ）に示すように、フィン１０１の一部を切り起こして形成されるスペーサ１０２は、その先端面が隣接するフィン１０１の表面に当接することで、フィン１０１同士の間隔を適正に保つが、図８の（ｂ）に示すように、このスペーサ１０２が隣接するフィン１０１の切り起こし孔１０３に嵌り込むと、フィン１０１同士の間隔を適正に保つことができないだけでなく、その後の修正に手間がかかり、組立性が低下するという問題がある。

そこで、図９に示すように、フィン１０１の一部を逆台形状に切り起こして形成されるスペーサ１０２が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このようなスペーサ１０２によれば、その先端幅が根元幅よりも長くなるので、隣接するフィン１０１の切り起こし孔１０３に嵌まりにくくなると考えられる。

特開２００４−３５３９５４号公報

しかしながら、スペーサが逆台形状であっても、隣接するフィンの逆台形状の切り起こし孔に嵌まり込み、スペーサとしての役割が発揮できないという問題が生じており、さらなる改善の余地があった。

そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであって、フィンの一部を切り起こして形成されるスペーサを備えるものでありながら、スペーサが隣接するフィンの切り起こし孔に嵌り込む可能性を大幅に低減し、組立性を向上させることができる熱交換器の提供を目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１に記載の発明は、熱交換器であって、冷媒が流通する扁平管と、前記扁平管を嵌合する嵌合部を有し前記扁平管と交差する方向に延在し前記扁平管の長さ方向に積層される複数のフィンと、前記フィンの一部を切り起こして形成され隣り合う前記フィンとの間隔を保持するスペーサと、を備え、前記スペーサは、前記スペーサの根元側の第１辺と、前記スペーサの先端側の前記第１辺よりも長い第２辺と、前記第１辺端点と前記第２辺の端点とを結ぶ向かい合った側辺を有し、前記側辺は前記第１辺の端点と前記第２辺の端点を結ぶ仮想直線よりも内側にある辺であることを特徴とする。
この構成によれば、スペーサを逆台形状とする場合に比べ、スペーサの先端幅を維持しつつ、切り起こし孔の中間部の幅を小さくできるので、スペーサが隣接するフィンの切り起こし孔に嵌り込む可能性を大幅に低減し、組立性を向上させることができる。また、スペーサを逆台形状とする場合に比べ、スペーサの面積を小さくできるので、フィン間を通過する風の抵抗も小さくすることができる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の熱交換器において、前記側辺の中間部の前記第１辺に平行な幅は前記第１辺よりも短い部分を有することを特徴とする。
この構成によれば、中間部が根元部よりも絞られたスペーサ（切り起こし孔）が得られるので、スペーサが隣接するフィンの切り起こし孔に嵌り込む可能性をさらに低減させることができるだけでなく、フィン間を通過する風の抵抗もさらに小さくすることができる。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の熱交換器において、前記中間部の幅が前記第１辺よりも短い部分は少なくとも第１辺側に位置することを特徴とする。
この構成によれば、中間部の根元部よりも絞られた部分が第１辺側に位置するスペーサ（切り起こし孔）が得られるので、スペーサが隣接するフィンの切り起こし孔に嵌り込む可能性をさらに低減させることができるだけでなく、フィン間を通過する風の抵抗もさらに小さくすることができる。

本発明によれば、フィンの一部を切り起こして形成されるスペーサを備えるものでありながら、スペーサが隣接するフィンの切り起こし孔に嵌り込む可能性を大幅に低減し、組立性を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る熱交換器が適用された空気調和機の構成を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る熱交換器が適用された室外機の斜視図である。 本発明の実施形態に係る熱交換器が適用された室外機の内部斜視図である。 本発明の実施形態に係る熱交換器を示す図であり、（ａ）は熱交換器の平面図、（ｂ）は熱交換器の正面図、（ｃ）は熱交換器の側面図である。 本発明の実施形態に係る熱交換器の要部断面図である。 本発明の実施形態に係る熱交換器のフィンに形成されたスペーサ及び切り起こし孔を示す図であり、（ａ）はフィンの要部側面図、（ｂ）はフィンの要部斜視図、（ｃ）はスペーサのＡ−Ａ断面図、（ｄ）はフィンの要部正面図である。 変形例に係るスペーサを示す図であり、（ａ）は第１変形例に係るスペーサの正面図、（ｂ）は第２変形例に係るスペーサの正面図である。 従来例に係る熱交換器を示す図であり、（ａ）はフィンの正常な積層状態を示す要部断面図、（ｂ）はスペーサが切り起こし孔にはまり込んだ状態を示す要部断面図である。 従来例に係る熱交換器のフィンに形成されたスペーサを示す説明図である。

以下、本発明に係る好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通じて同じ要素には同じ符号を付して説明する。

［空気調和機］
図１は、本発明の実施形態に係る熱交換器が適用された空気調和機の構成を示す説明図である。
図１に示すように、空気調和機１は、室内機２と室外機３とを備えている。室内機２には室内機用の熱交換器４が設けられ、室外機３には室外機用の熱交換器５の他に、圧縮機６、膨張弁７、四方弁８等が設けられている。

暖房運転時には、室外機３の圧縮機６から吐出した高温高圧のガス冷媒が四方弁８を介して室内機２の熱交換器４に流入する。熱交換器４（凝縮器）で空気と熱交換した高圧のガス冷媒は凝縮して液化する。その後、高圧の液冷媒は、室外機３の膨張弁７を通過することによって減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となり熱交換器５へ流入する。熱交換器５（蒸発器）で外気と熱交換した冷媒はガス化する。その後、低圧のガス冷媒は、四方弁８を介して圧縮機６に吸入される。

冷房運転時には、室外機３の圧縮機６から吐出した高温高圧のガス冷媒が四方弁８を介して熱交換器５に流入する。熱交換器５（凝縮器）で外気と熱交換した高圧のガス冷媒は凝縮して液化する。その後、高圧の液冷媒は、室外機３の膨張弁７を通過することによって減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となり、室内機２の熱交換器４へ流入する。熱交換器４（蒸発器）で空気と熱交換した冷媒はガス化する。その後、低圧のガス冷媒は、四方弁８を介して圧縮機６に吸入される。

［室外機］
図２は、本発明の実施形態に係る熱交換器が適用された室外機の斜視図である。
図２に示すように、室外機３の外部は、背面に吸込口（図示せず）を有し、且つ正面に吹出口９ａを有するケース９と、ケース９の下面部に設けられる脚部１０と、ケース９の吹出口９ａを覆うファンガード１１と、配線接続部１２及び配管接続部１３を覆う着脱自在なカバー１４と、を備えている。

図３は、本発明の実施形態に係る熱交換器が適用された室外機の内部斜視図である。
図３に示すように、室外機３の内部は、仕切板１５により機械室１６と熱交換室１７とに区画されている。機械室１６には、圧縮機６や図示しないアキュムレータ等が配置され、熱交換室１７には、熱交換器５及び送風ファン１８が配置されている。熱交換器５は、ケース９の背面及び一側面に沿う平面視Ｌ型であり、送風ファン１８により背面の吸込口から吸い込まれた空気と冷媒の間で熱交換を行う。

Ｌ型の熱交換器５は、平型に形成された熱交換器５を曲げ加工することで得られる。具体的には、表面にロウ材が塗布された部材で平型の熱交換器５を組み立てる組み立て工程と、組み立てられた平型の熱交換器５を炉に入れてロウ付けするロウ付け工程と、ロウ付けされた平型の熱交換器５をＬ型に曲げ加工する曲げ工程と、を経てＬ型の熱交換器５が製造される。以下、平型の熱交換器５について説明する。

［熱交換器］
図４は、本発明の実施形態に係る熱交換器を示す図であり、（ａ）は熱交換器の平面図、（ｂ）は熱交換器の正面図、（ｃ）は熱交換器の側面図である。
図４に示すように、熱交換器５は、冷媒が流通する複数の扁平管１９と、扁平管１９の両端に取り付けられる一対のヘッダ２０と、扁平管１９と交差する方向に延在し扁平管１９の長さ方向に積層される複数のフィン２１と、を備えている。

図５は、本発明の実施形態に係る熱交換器の要部断面図である。
図５に示すように、扁平管１９は、矢印で示す空気流通方向に延びた扁平な形状を有し、その内部には、空気流通方向に並ぶ複数の冷媒流路１９ａが形成されている。

扁平管１９は、空気が通過するための隙間を介して上下に並列に配置され、その両端部が一対のヘッダ２０に接続される。例えば、図４の（ｂ）に示す熱交換器５では、左右方向に沿う複数の扁平管１９を上下方向に所定の隙間を介して並列させ、それぞれ扁平管１９の両端部をヘッダ２０に接続している。

ヘッダ２０は、円筒形状を有しており、その内部において、熱交換器５に供給された冷媒を複数の扁平管１９に分岐状に流入させたり、複数の扁平管１９から流出した冷媒を合流させる。

フィン２１は、図５の正面視において扁平管１９と交差する方向に延在する平板形状を有しており、扁平管１９の長さ方向に空気が通過するための隙間を介して並列に積層して配置されている。例えば、図４の（ｂ）に示す熱交換器５では、上下方向に沿う複数のフィン２１が左右方向に所定の隙間を介して並列に配置されている。

図５に示すように、フィン２１には、扁平管１９と嵌合される複数の嵌合部２１ａが形成されており、これらの嵌合部２１ａを扁平管１９と嵌合させた状態でロウ付けすることにより、フィン２１と扁平管１９とが一体的に接合される。なお、本実施形態の嵌合部２１ａは、風上側が開口した切り欠き溝形状であるが、打ち抜き孔形状であってもよい。

［スペーサ］
つぎに、本発明の要部であるフィン２１のスペーサ２２について、図５及び図６を参照して説明する。

図６は、本発明の実施形態に係る熱交換器のフィンに形成されたスペーサ及び切り起こし孔を示す図であり、（ａ）はフィンの要部側面図、（ｂ）はフィンの要部斜視図、（ｃ）はスペーサのＡ−Ａ断面図、（ｄ）はフィンの要部正面図である。
図５及び図６に示すように、フィン２１には、隣り合うフィン２１同士の間隔（例えば、１ｍｍ〜数ｍｍ）を適正に保つために、フィン２１の一部を切り起こして形成されるスペーサ２２が設けられている。例えば、本実施形態のフィン２１には、上下が嵌合部２１ａで区画される領域の前端部及び後端部にスペーサ２２を設けているが、スペーサ２２を設ける位置や個数は適宜変更することができる。

スペーサ２２は、その先端面が隣り合うフィン２１の表面に当接することで、フィン２１同士の間隔を適正に保つことができる。一方、スペーサ２２が隣接するフィン２１の切り起こし孔２３に嵌り込んだ場合、フィン２１同士の間隔を適正に保つことができないだけでなく、その後の修正に手間がかかるため、切り起こし孔２３に対するスペーサ２２の嵌り込みを防止することが要求される。

図６に示すように、本実施形態のスペーサ２２は、スペーサ２２の根元側の第１辺２２ａ（幅寸法Ｗ１）と、スペーサ２２の先端側の第１辺２２ａよりも長い第２辺２２ｂ（幅寸法Ｗ２）と、第１辺２２ａの端点と第２辺２２ｂの端点とを結ぶ向かい合った側辺を有し、前記側辺は前記第１辺の端点と前記第２辺の端点を結ぶ仮想直線Ｌよりも内側にある辺である。例えば、本実施形態の側辺２２ｃは、第１辺２２ａの端点から垂直に立ち上がる第１側辺２２ｄと、第１側辺２２ｄの先端から外側方に向かって傾斜して延在し、第２辺２２ｂの端点に至る第２側辺２２ｅと、を備えて構成される。

このようなスペーサ２２によれば、従来のような逆台形状のスペーサに比べ、スペーサ２２の先端幅Ｗ２を維持しつつ、先端幅Ｗ２に平行な切り起こし孔２３の中間部２４の幅Ｗ３を小さくすることができる。これにより、スペーサ２２が隣接するフィン２１の切り起こし孔２３に嵌り込む可能性を大幅に低減することができる。また、スペーサ２２によれば、従来のような逆台形状のスペーサに比べ、スペーサ２２の面積を小さくできるので、フィン２１間を通過する風の抵抗も小さくすることが可能になる。

スペーサ２２は、側辺２２ｃが仮想直線Ｌの内側にあることが好ましい。このようなスペーサ２２によれば、逆台形状を基準形状とし、第１辺２２ａと第２辺２２ｂの間における幅Ｗ３が絞られた形状のスペーサ２２及び切り起こし孔２３が得られるので、スペーサ２２としての機能や強度を維持しつつ、隣接するフィン２１の切り起こし孔２３に対する嵌り込みを抑制できる。

以上に述べた本発明の実施形態によれば、熱交換器５であって、冷媒が流通する扁平管１９と、扁平管１９を嵌合する嵌合部２１ａを有し、扁平管１９と交差する方向に延在するフィン２１と、フィン２１の一部を切り起こして形成されるスペーサ２２と、を備え、スペーサ２２は、スペーサ２２の根元側の第１辺２２ａと、スペーサの先端側の第１辺２２ａよりも長い第２辺２２ｂと、第１辺２２ａの端点と第２辺２２ｂの端点とを結ぶ向かい合った側辺２２ｃを有し、側辺２２ｃは第１辺２２ａの端点と第２辺２２ｂの端点を結ぶ仮想直線Ｌよりも内側にある辺であるので、逆台形状のスペーサに比べ、スペーサ２２の先端幅Ｗ２を維持しつつ、切り起こし孔２３の中間部２４の幅Ｗ３を小さくでき、その結果、スペーサ２２が隣接するフィン２１の切り起こし孔２３に嵌り込む可能性を大幅に低減し、組立性を向上させることができる。また、このようなスペーサ２２は、逆台形状のスペーサに比べ、スペーサ２２の面積を小さくできるので、フィン２１間を通過する風の抵抗も小さくすることができる。

また、スペーサ２２は、側辺２２ｃが仮想直線Ｌの内側にあるので、台形状を基準形状とし、第１辺２２ａと第２辺２２ｂの間における幅Ｗ３が絞られた形状のスペーサ２２及び切り起こし孔２３が得られ、その結果、スペーサ２２としての機能や強度を維持しつつ、隣接するフィン２１の切り起こし孔２３に対する嵌り込みを抑制することができる。

［変形例］
つぎに、スペーサ２２の変形例について、図７を参照して説明する。ただし、前記実施形態と共通する部分は、前記実施形態と同じ符号を用いることにより、前記実施形態の説明を援用する。

図７は、変形例に係るスペーサを示す図であり、（ａ）は第１変形例に係るスペーサの正面図、（ｂ）は第２変形例に係るスペーサの正面図である。
図７に示すように、変形例に係るスペーサ２２Ｂ、２２Ｃは、側辺２２ｆ、２２ｇが凹状の折曲線又は湾曲線から形成される点が前記実施形態のスペーサ２２と相違している。例えば、変形例１に係るスペーサ２２Ｂの側辺２２ｆは、第１辺２２ａの端点から内側方に向けて傾斜して立ち上がる第１側辺２２ｈと、第１側辺２２ｈの先端から第２辺２２ｂに向かって垂直方向に延在する第２側辺２２ｉと、第２側辺２２ｉの先端から外側方に向けて傾斜して延在し、第２辺２２ｂの端点に至る第３側辺２２ｊと、を備えている。また、変形例２に係るスペーサ２２Ｃでは、変形例１に係るスペーサ２２Ｂの側辺２２ｆと実質的に同等の側辺２２ｇを湾曲辺により実現している。

このような変形例によれば、第１辺２２ａと第２辺２２ｂの間における幅（幅寸法Ｗ３）が第１辺２２ａ（幅寸法Ｗ１）よりも短い部分を有するスペーサ２２Ｂ、２２Ｃや切り起こし孔（図示せず）が得られるので、スペーサ２２Ｂ、２２Ｃが隣り合うフィン２１の切り起こし孔２３に嵌り込む可能性をさらに低減させることができるだけでなく、風の流れを垂直に受けるスペーサの面積を小さくできるので、フィン２１間を通過する風の抵抗もさらに小さくすることができる。なお、第１辺２２ａと第２辺２２ｂの間における根元部（幅寸法Ｗ１）よりも短い幅Ｗ３の部分を第２辺２２ｂ側に位置させることで、根元部よりも絞られた幅Ｗ３の部分が第１辺側まで位置するスペーサ（切り起こし孔）が得られるので、スペーサが隣り合うフィンの切り起こし孔に嵌り込む可能性をさらに低減させることができるだけでなく、フィン間を通過する風の抵抗もさらに小さくすることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

１…空気調和機、２…室内機、３…室外機、４…熱交換器、５…熱交換器、６…圧縮機、７…膨張弁、８…四方弁、９…ケース、９ａ…吹出口、１０…脚部、１１…ファンガード、１２…配線接続部、１３…配管接続部、１４…カバー、１５…仕切板、１６…機械室、１７…熱交換室、１８…送風ファン、１９…扁平管、１９ａ…冷媒流路、２０…ヘッダ、２１…フィン、２１ａ…嵌合部、２２、２２Ｂ、２２Ｃ…スペーサ、２２ａ…第１辺、２２ｂ…第２辺、２２ｃ…側辺、２２ｄ…第１側辺、２２ｅ…第２側辺、２２ｆ…側辺、２２ｇ…側辺、２２ｈ…第１側辺、２２ｉ…第２側辺、２２ｊ…第３側辺、２３…切り起こし孔

Claims (3)

1. 熱交換器であって、
   冷媒が流通する扁平管と、
   前記扁平管を嵌合する嵌合部を有し前記扁平管と交差する方向に延在し前記扁平管の長さ方向に積層される複数のフィンと、
   前記フィンの一部を切り起こして形成され隣り合う前記フィンとの間隔を保持するスペーサと、を備え、
   前記スペーサは、
   前記スペーサの根元側の第１辺と、
   前記スペーサの先端側の前記第１辺よりも長い第２辺と、
   前記第１辺の端点と前記第２辺の端点とを結ぶ向かい合った側辺を有し、前記側辺は前記第１辺の端点と前記第２辺の端点を結ぶ仮想直線よりも内側にある辺であることを特徴とする熱交換器。
2. 側辺の中間部の前記第１辺に平行な幅は前記第１辺よりも短い部分を有することを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記中間部の幅が前記第１辺よりも短い部分は少なくとも第１辺側に位置することを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換器。

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