JP3867113B2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱交換器に係り、特に、伝熱フィンを備えた熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱交換器として、平行に配列された複数枚の伝熱フィンと、この伝熱フィンに直交させて配設された伝熱管とで形成されたクロスフィンチューブ型のものが知られている。このような熱交換器は、伝熱管内を通流する熱媒（又は冷媒）と伝熱フィン間を通流する気流との熱交換を行うもので、伝熱フィンには、熱交換量を増やすためにスリットや切り起こしルーバー（以下、スリットと総称する）などが形成されている。
【０００３】
ところが、冬の暖房時に、伝熱フィン間を通流する外気の熱が奪われて外気中の水分が凝縮し、スリット部分に霜が付着することがある。このように伝熱フィンに霜が付着すると、熱交換器を通流する風量が減少するため、かえって交換熱量が減少する場合がある。このような問題を解決するものとして、特開平2-166392号公報に記載のように、伝熱フィンの一部にスリットを設けないフラット部を形成し、スリットの着霜時に一定の風量をフラット部に通流させるようにして、熱交換器の熱交換量の低下を抑制することが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術においては、フラット部の配置に配慮がなされていないためスリット部とフラット部との気流のバランスが悪いという問題がある。すなわち、フラット部の通風抵抗は、スリットが設けられている部分に比べて低い。このため、スリット部を流れる空気量がフラット部に比べて少なくなりすぎると、全体として熱交換器の熱交換量が低下してしまうことになる。
【０００５】
本発明の課題は、スリット部とフラット部を設けた熱交換器の熱交換量の低下を抑制することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の熱交換器は、上記課題を解決するために、平行に配列された複数枚の伝熱フィンと、この伝熱フィンに直交させて配設された伝熱管とを備え、伝熱管は上下方向に複数段、かつ水平方向に複数列設けられ、伝熱フィンは、上下端部の伝熱面及び少なくとも上下に隣り合う伝熱管の間の伝熱面に、スリット又はルーバが形成された第1の部分とスリット又はルーバが形成されていない第2の部分とを有し、水平方向に隣り合う列の第2の部分は互いに上下方向に伝熱管の段間の距離以上ずらして形成されてなることを特徴とする。
【０００７】
すなわち、本発明は、伝熱フィンに沿って水平に流れる気流の流れ方向に対して、前列のフラット部の位置と後列のフラット部の位置とを上下方向にずらすことにより、気流の流れを曲げてフラット部の通風抵抗を増大させ、熱交換器全体の気流のバランスを改善して、熱交換量の低下を抑制するものである。
【０００８】
言い換えれば、隣り合う伝熱管列のフラット部の上下方向の位置ずれを調整して、全体の通風抵抗を調整する。これにより、風量のバランスを改善できる。なお、隣り合う列の伝熱管は互いに上下方向に位置をずらして配設することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用してなる熱交換器の一実施形態について図１を参照して説明する。図１は、本発明を適用してなる熱交換器の縦断面図である。
【００１０】
本実施形態の熱交換器は、図１に示すように、クロスフィンチューブ型の熱交換器である。伝熱フィン１は、長方形の平板からなり紙面方向に一定の間隔で複数枚並べられている。それぞれの伝熱フィン１には、複数の穴３が設けられ、穴３は、上下方向に複数（図示例では４段）、図において左右方向（気流の流れ方向）に複数列（図示例では２列）に配列されている。また、図示矢印６で示す気流の流れ方向に対して、前列の穴３と後列の穴３とは互いに上下方向に位置をずらして配置されている。それぞれの穴３には伝熱管５が挿入されている。それぞれの伝熱管５は図示していない連結管で連結され、１本の冷媒流路が形成されている。
【００１１】
伝熱フィン１の伝熱面には、スリットが形成されたスリット部９と、スリットが形成されていないフラット部８Ａ、８Ｂが設けられている。スリット部９は、上下方向に伸びるスリットを、気流方向に複数並べて伝熱面に配列して形成されている。また、スリット部９は、上下方向に隣り合う伝熱管５に挟まれる領域の伝熱面と、一定の広がりを有する伝熱面が形成される上下方向の端部に設けられている。本実施形態では、前列の最下段の伝熱管５とその上の伝熱管５の間の伝熱面にスリットが形成されていないフラット部８Ａが設けられ、後列の最上段の伝熱管５の上部の伝熱面にスリットが形成されていないフラット部８Ｂが設けられている。なお、前列と後列の伝熱管５に挟まれる伝熱面の中央部分は、上下方向全域にわたってスリットが形成されていないフラット領域１１となっている。
【００１２】
このように構成される実施形態の熱交換器の動作について以下に説明する。熱交換器に通流する空気は、前列側から後列側に向かって伝熱フィン１の伝熱面に沿って流れ、伝熱フィン１と伝熱管５を介して、伝熱管５内を流れる冷媒と熱交換を行なう。スリット部９に着霜していない通常状態のとき、空気の通風抵抗はフラット部８Ａ、８Ｂよりもスリット部９が若干大きいため、その分だけフラット部８Ａ、８Ｂに流れる空気量が多くなる。しかし、本実施形態では、前列側と後列側のフラット部８Ａ，８Ｂの位置を高さ方向にずらしていることから、前列のフラット部８Ａから流出する気流は、後列側の通風抵抗が大きいスリット部９に流入し、その流れが妨げられることになる。その結果、前列側のフラット部８Ａから流出する気流の一部は、流れの向き変えて他のスリット部９及び後列側のフラット部８Ｂに流入することになる。この流れの向き変えるときの圧力損失によって、伝熱フィン１の上下方向にわたる通風抵抗のバランス、ひいては風量のバランスが改善される。
【００１３】
特に、冬季の暖房時に、スリット部９に着霜すると、スリット部９の通風抵抗が増大するので、従来のように前列側のフラット部と後列側のフラット部の高さ位置が同じ又は高さ方向に重なる部分があると、フラット部を流れる風量が多くなりすぎ、熱交換器全体としての熱交換量が低下する。この点、本実施形態によれば、前列側と後列側のフラット部８Ａ，８Ｂの位置を高さ方向にずらしていることから、フラット部８Ａ、８Ｂを流れる風量の増大を抑えて、伝熱フィン１の上下方向にわたる風量のバランスを図ることができ、熱交換器全体としての熱交換量の低下を改善することができる。
【００１４】
また、前列側と後列側のフラット部８Ａ，８Ｂの数、及び高さ方向の位置ずれ量を適宜調整することにより、伝熱フィン１の上下方向にわたる風量のバランスを調整することができる。
【００１５】
図１に示す実施形態では、スリット部９は、上下方向に複数並べられたスリットで形成されているものについて説明した。本発明はこれに限らず、例えば、図２及び図４に示すように、中間部分にフラット面が設けられたスリット部１０、１４や、図３に示すように、上流側から下流側にかけてスリットの数や面積が増加するように形成されたスリット部１２など、さまざまな公知の形状のスリットを用いることができる。また、図１に示す実施の形態では、スリットを設けたが、ルーバーであってもよい。
【００１６】
また、図１では、伝熱管５の配置を４段とし前後列１つずつフラット部８Ａ、８Ｂを設けた構成としたが、伝熱管５の配置を多数の段とする場合、フラット部８Ａ、８Ｂは、同様のパターンで繰り返し上下方向に点在するように配置する。なお、図３に示すように、前後２列の伝熱管５が挿通する伝熱フィン１を、前列の伝熱フィン１ａと後列の伝熱フィン１ｂで構成することができる。これにより、伝熱フィン１ａを裏返すことで１ｂとすることができるので、左右のどちらの列にも用いることができ、製作が容易に行える。さらに、図４に示すように、伝熱フィン１の側縁及び中央に上下方向に延びるリブ２０を設けることで、伝熱フィン１の剛性を高めることができるので好ましい。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、熱交換器の熱交換量の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用してなる熱交換器の一実施形態の縦断面図である。
【図２】本発明を適用してなる熱交換器の一実施形態の変形例である。
【図３】本発明を適用してなる熱交換器の一実施形態の変形例である。
【図４】本発明を適用してなる熱交換器の一実施形態の変形例である。
【符号の説明】
１ 伝熱フィン
５ 伝熱管
８Ａ、８Ｂ フラット部
９ スリット部

Claims (1)

1. 平行に配列された複数枚の伝熱フィンと、該伝熱フィンに直交させて配設された伝熱管とを備え、前記伝熱管は上下方向に複数段、かつ水平方向に複数列設けられ、
   前記伝熱フィンは、上下端部の伝熱面及び少なくとも上下に隣り合う前記伝熱管の間の伝熱面に、スリット又はルーバが形成された第1の部分と該スリット又はルーバが形成されていない第2の部分とを有し、水平方向に隣り合う列の第2の部分は互いに上下方向に前記伝熱管の段間の距離以上ずらして形成されてなる熱交換器。

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