JP4179137B2

JP4179137B2 - フィン付き熱交換器

Info

Publication number: JP4179137B2
Application number: JP2003380905A
Authority: JP
Inventors: 聖英中山; 昭一横山; 聡十倉
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-11-11
Filing date: 2003-11-11
Publication date: 2008-11-12
Anticipated expiration: 2023-11-11
Also published as: JP2005147414A

Description

本発明は、空気調和機の室内ユニットに搭載されるフィン付き熱交換器に関するものである。

従来、一般に空気調和機の室内ユニットは、図５に示すように、筐体６１に、前面の吸込み口６２ａおよび上面の吸込み口６２ｂなど一箇所以上の吸込み口と、下面の吹出し口６３など一箇所以上の吹出し口とが設けられ、この筐体６１内に貫流送風機６５とフィン付き熱交換器６４とが収納されていた。

この従来のフィン付き熱交換器６４は、筐体６１内の前面側に配置され、上下方向中央部近辺で折り曲げ加工された主たる前面側熱交換器６４Ａと、筐体６１内の背面側に配置された背面側熱交換器６４Ｂと、前面側熱交換器６４Ａの前面にそれぞれ補助的に取り付けられた補助熱交換器６４Ｃ、６４Ｄとから構成されている。

そして、前面側熱交換器６４Ａおよび背面側熱交換器６４Ｂにより貫流送風機６５を風上側から取り囲むような形態に配置して、限られた空間にできるだけ大きいフィン付き熱交換器を収納している。

なお、補助熱交換器６４Ｃ、６４Ｄは熱交換能力を向上させるために設けているものだが、主たる前面側熱交換器６４Ａや背面側熱交換器６４Ｂとは別の工程で製造した後、主たる前面側熱交換器６４Ａや背面側熱交換器６４Ｂに追加接続されて取り付けられるもので、図５では、主たる前面側熱交換器６４Ａに追加接続されている場合を示している。また、前面側熱交換器６４Ａの折り曲げ部近辺には、単に前面側熱交換器６４Ａを折り曲げてフィンがない空間があいてしまうと、殆ど熱交換しないで気流がフィン付き熱交換器を通過してしまうおそれがあるため、このようなことがないように、スペーサ６６が配設されている。

これに対して、前面側熱交換器６４Ａの折り曲げ加工を不要にし、このスペーサ６６をなくしながら、熱交換しないで気流がフィン付き熱交換器を通過してしまうようなことを防止する構造として、特許文献１図および特許文献２図に、前面側熱交換器を円弧状に形成したものが開示されて提案されている。

この特許文献１には、図６および図７に示すように、前面側熱交換器７１Ａのフィン７２の形状を貫流送風機７３の周面の一部を囲むように円弧状に形成した空気調和機の室内ユニットが記載されている。この前面側熱交換器７１Ａに略直角に挿通された伝熱管７４は、複数列設けられており、これらの伝熱管７４の風上側列と風下側列とで互いに二等辺三角形を描くように配置されている。したがって結果的に、円弧形状部分の内側に配置されている風下側の伝熱管７４の段ピッチＡは、円弧形状部分の外側に配置されている風上側列の伝熱管７４の段ピッチＢよりも小さくなって形成されている。

また特許文献２には、図８（ａ）に示すように、熱交換器のフィン８１の製造方法はフィンの長手方向にフィンを送ってプレス加工するものであり、図８（ｂ）に示すように、伝熱管を挿入するためのフィンカラーの中心軸を通る軌跡は、製造上プレス加工の効率化および伝熱管挿入の効率化の観点からフィンの端の直線部と平行になっており、伝熱管に異なる２種類以上の外径をもつ場合でも、伝熱管の外径中心とフィンの風上前縁および風下後縁の最短距離は同一伝熱管列で一定であった。

この構成によれば、スペーサ６６が不要となるとともに、製造時のフィン７２の材料においてスペーサ６６に対応する箇所で廃材を生じないため、フィン７２の材料の廃材を少なくでき、また各伝熱管７４同士を連通させるヘアピンやリターンベンドの曲げピッチの種類が、Ａ、Ｂ、Ｃの３種類だけで済む利点がある。また、スペーサ６６を設けていないため、スペーサ６６に対応する箇所分だけフィン７２の面積が増加することとなり、熱交換能力が向上する。
特許第３０９１８３０号公報（第３−８頁、第１図）特許第３３０８７３５号公報（第３−８頁、第７図）

しかしながら、上記特許文献１および２の構成のフィン付き熱交換器では、熱交換能力向上を図るため、熱交換器の伝熱管の一部をこれまで使用していた伝熱管より外径の大きい伝熱管に変更しようとする場合、例えば図８（ｂ）でいう、Ｌｄ１とＬｄ２が等しい場合から、Ｌｄ２をＬｄ１より大きくしようとする場合、伝熱管を挿入するためのフィンカラーと、フィンの端との距離がこれまでよりも短くなってしまい、場合によってはフィンが切れてしまったり、フィンカラーが形成出来なくなってしまうおそれがある。

この場合、フィンの切れを防止したりフィンカラーを形成するためには、フィンの幅をこれまでよりも大きくする必要があり、これまで収納されてきた空気調和機の室内ユニットの限られた空間に収納することが非常に困難になる。

本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、伝熱管の外径は少なくとも２種類以上の異なる外径をもつフィン付き熱交換器の形態およびその製造方法を改善し、限られたフィン幅の中にできるだけ多くの伝熱管を挿入し、空気調和機の室内ユニットの限られた空間、特に奥行きが狭い空間にできるだけ多くの伝熱管を挿入したフィン付き熱交換器を収納し、熱交換能力の大幅な向上をはかることができるフィン付き熱交換器を提供することを目的とするものである。また、フィン付き熱交換器を安価に製造することができるフィン付き熱交換器の製造方法を得ることを目的とするものである。

前記従来の課題を解決するために、本発明のフィン付き熱交換器は、伝熱管の外径は少なくとも２種類以上の異なる外径をもつ前面側熱交換器と背面側熱交換器とから構成され、前記前面側熱交換器と前記背面側熱交換器はそれぞれ、所定の間隔で平行に並べられ、その間を気体が流動する多数のフィンと、前記フィンに略直角に挿入され、内部を冷媒が流動する多数の伝熱管から構成され、前記前面側熱交換器の前記フィンの風上前縁および風下後縁はそれぞれが、同じ鈍角をなす２本の直線部および前記２本の直線の間を結ぶ１本の曲線部からなる略くの字状に形成され、前記伝熱管の気体の主流方向に対して直角方向となる段方向の伝熱管列の、前記フィンの風上前縁および風下後縁の直線部にそれぞれ最近接となる前記伝熱管の外径中心と風上前縁もしくは風下後縁との最短距離が、同一伝熱管列で一定でないこととし、前記同一伝熱管列で外径のより大きい伝熱管の外径中心と風上前縁もしくは風下後縁との最短距離は、外径の小さい伝熱管の外径中心と風上前縁もしくは風下後縁との最短距離よりも長く形成することを特徴とする。

上記構成によれば、前記伝熱管の気体の主流方向に対して直角方向となる段方向の伝熱管列の、前記フィンの風上前縁および風下後縁の直線部にそれぞれ最近接となる前記伝熱管の外径中心と風上前縁もしくは風下後縁との最短距離が、同一伝熱管列で一定でないこととし、同一伝熱管列で外径のより大きいものの外径中心と風上前縁もしくは風下後縁との最短距離は、外径の小さいものの外径中心と風上前縁もしくは風下後縁との最短距離よりも長く形成することで従来のフィンの端の直線部と平行な中心軸を通る軌跡よりもフィンの内側に挿入することができるので、限られたフィン幅により多くの伝熱管を挿入する
ことができ、特に奥行きが狭い空間により多くの伝熱管を挿入したフィン付き熱交換器を収納して、より大きな能力を発揮することができる。また、前面側熱交換器は後で折り曲げ加工する必要がなく、折り曲げたとき必要になるスペーサも当然要らない。

また、本発明のフィン付き熱交換器の製造方法は、筐体内の前面側に配置されている前面側熱交換器と、筐体内の背面側に配置されている背面側熱交換器とから構成、前記前面側熱交換器の前記フィンの上端部と前記背面側熱交換器の前記フィンの上端部とが境界部で繋がった状態の１枚のフィンとして連続的にプレス加工し、それらのフィンを多数積層して前記伝熱管を挿入した後、前記フィンを前記前面側熱交換器と前記背面側熱交換器との境界部で切断して、前記前面側熱交換器と前記背面側熱交換器に分離することを特徴とする。

上記製造方法によれば、前記前面側熱交換器と前記背面側熱交換器とを個別に製造する場合に比べて、効率的にフィン付き熱交換器を製造することができる。また、１枚の前記フィンに挿入する前記伝熱管の直径の異なるものや列数の異なるものや列ピッチや段ピッチの異なるものを混在させることができる。

また、本発明のフィン付き熱交換器の製造方法は、前記フィン付き熱交換器が、筐体内の前面側に配置されている前面側熱交換器と、筐体内の背面側に配置されている背面側熱交換器とから構成され、前記前面側熱交換器のフィンの上端部と前記背面側熱交換器の上端部とが繋がった状態で製造されるフィン付き熱交換器であって、前記前面側熱交換器のフィンの上端部と前記背面側熱交換器のフィンの上端部とが繋がった状態のフィンにおける、後で前記伝熱管を挿入するためのフィンカラーの、気体の主流方向に対して直角方向となる段方向に対するピッチについて、前記前面側熱交換器と前記背面側熱交換器との境界部で隣接する箇所のフィンカラーのピッチを、他の段方向のピッチよりも短くなるように構成され、前記前面側熱交換器のフィンの上端部と前記背面側熱交換器のフィンの上端部とが繋がった状態のフィンにおける、後で前記伝熱管を挿入するためのフィンカラーの、気体の主流方向に対して直角方向となる段方向に対するピッチについて、前記前面側熱交換器と前記背面側熱交換器との境界部で隣接する箇所のフィンカラーのピッチを、他の段方向のピッチよりも短く形成し、それらのフィンを多数積層して前記伝熱管を挿入した後、前記フィンを前記前面側熱交換器と前記背面側熱交換器との境界部で切断して、前記前面側熱交換器と前記背面側熱交換器に分離することを特徴とする。

上記製造方法によれば、前記前面側熱交換器と前記背面側熱交換器との境界部で隣接する箇所のフィンカラーの段方向のピッチを、他の近傍の段方向のピッチと同等とした場合と比較して、フィン材の廃材を少なくすることができる。

本発明のフィン付き熱交換器は、空気調和機の室内ユニットに搭載される前面側熱交換器と背面側熱交換器から構成される、伝熱管の外径は少なくとも２種類以上の異なる外径をもつフィン付き熱交換器の形態およびその製造方法を改善し、前記前面側熱交換器の前記フィンの風上前縁および風下後縁はそれぞれが、同じ鈍角をなす２本の直線部および前記２本の直線の間を結ぶ１本の曲線部からなる略くの字状に形成され、略くの字状の前記前面側熱交換器の前記フィンの直線状の風上前縁および直線状の風下後縁で挟まれた二つの領域のうち、前記伝熱管の気体の主流方向に対して直角方向となる段方向の伝熱管列の、前記フィンの風上前縁および風下後縁の直線部にそれぞれ最近接となる前記伝熱管の外径中心と風上前縁もしくは風下後縁との最短距離が、同一伝熱管列で一定でないとし、前記前面側熱交換器の前記フィンの前記風上前縁および前記風下後縁のそれぞれの前記曲線部を同じ形状とし、前記背面側熱交換器の前記フィンの風上前縁および風下後縁が平行な直線で構成され、前記背面側熱交換器の前記フィンの風上前縁と風下後縁の距離を、略くの字状の前記前面側熱交換器の前記フィンの直線状の風上前縁および直線状の風下後縁で挟まれた二つの領域の、前記貫流送風機から遠い側および近い側の領域の風上前縁と風下後縁の距離と等しくすることにより、空気調和機の室内ユニットの限られた空間、特に奥行きが狭い空間にできるだけ多くの伝熱管を挿入したフィン付き熱交換器を収納し、熱交換能力の大幅な向上をはかることができるフィン付き熱交換器を提供するものである。また、本発明のフィン付き熱交換器は前面側熱交換器のフィンと背面側熱交換器のフィンが繋がった１枚のフィンとして連続プレス加工するので、あまりフィン材の廃材を出さず、効率的に安価に製造することができるものである。

第１の発明は、前面など一箇所以上の吸込み口と下面など一箇所以上の吹出し口が設けられた筐体とこの筐体に収納される貫流送風機から風回路を構成する空気調和機の室内ユニットに搭載する、伝熱管の外径が少なくとも２種類以上の異なる外径をもつフィン付き熱交換器において、前記フィン付き熱交換器は吸込み口から前記貫流送風機までの風回路の途中または前記貫流送風機から吹出し口までの風回路の途中に配置される前面側熱交換器と背面側熱交換器とから構成され、前記前面側熱交換器と前記背面側熱交換器はそれぞれ、所定の間隔で平行に並べられ、その間を気体が流動する多数のフィンと、前記フィンに略直角に挿入され、内部を冷媒が流動する多数の伝熱管から構成され、前記前面側熱交換器の前記フィンの風上前縁および風下後縁はそれぞれが、同じ鈍角をなす２本の直線部および前記２本の直線の間を結ぶ１本の曲線部からなる略くの字状に形成され、前記伝熱管の気体の主流方向に対して直角方向となる段方向の伝熱管列の、前記フィンの風上前縁および風下後縁の直線部にそれぞれ最近接となる前記伝熱管の外径中心と風上前縁もしくは風下後縁との最短距離が、同一伝熱管列で一定でないこととし、前記同一伝熱管列で外径のより大きい伝熱管の外径中心と風上前縁もしくは風下後縁との最短距離は、外径の小さい伝熱管の外径中心と風上前縁もしくは風下後縁との最短距離よりも長く形成すること
としたもので、この構成をなすことにより、前記伝熱管の気体の主流方向に対して直角方向となる段方向の伝熱管列の、前記フィンの風上前縁および風下後縁の直線部にそれぞれ最近接となる前記伝熱管の外径中心と風上前縁もしくは風下後縁との最短距離が、同一伝熱管列で一定でないこととし、同一伝熱管列で外径のより大きいものの外径中心と風上前縁もしくは風下後縁との最短距離は、外径の小さいものの外径中心と風上前縁もしくは風下後縁との最短距離よりも長く形成することで従来のフィンの端の直線部と平行な中心軸を通る軌跡よりもフィンの内側に挿入することができるので、限られたフィン幅により多くの伝熱管を挿入することができ、特に奥行きが狭い空間により多くの伝熱管を挿入したフィン付き熱交換器を収納して、より大きな能力を発揮することができる。また、前面側熱交換器は後で折り曲げ加工する必要がなく、折り曲げたとき必要になるスペーサも不要となる。

第２の発明は、特に、第１の発明において、伝熱管の気体の主流方向に対して直角方向となる段方向の伝熱管列の、フィンの風上前縁および風下後縁の直線部にそれぞれ最近接となる前記伝熱管と風上前縁もしくは風下後縁との最短距離が、少なくとも１．５ｍｍ以上とすることにより、前記フィンの風上前縁および風下後縁の直線部にそれぞれ最近接となる前記伝熱管の外径中心と風上前縁もしくは風下後縁との距離を、最短でも１．５ｍｍとしたので、前記フィン付き熱交換器を蒸発器として用いた場合、前記フィンの表面に付着した凝縮水が前記切り起こしに沿って流下しながら、前記フィンの風上前縁または風下後縁から飛び出してしまうという現象を抑制することができる。

第３の発明は、特に、第１〜第２の発明において前面側熱交換器のフィンの風上前縁および風下後縁のそれぞれの曲線部を同じ形状とすることにより、前記前面側熱交換器の前記フィンの前記風上前縁および前記風下後縁のそれぞれの前記曲線部を同じ形状としたことにより、前記フィンを連続プレス加工する際、前記フィンの無駄な廃材をあまりつくることなく、効率的に生産することができる。

第４の発明は、特に、第１〜第３の発明において前面側熱交換器のフィンの風上前縁お
よび風下後縁のそれぞれの曲線部を円弧状とすることにより、前記前面側熱交換器の前記フィンの前記風上前縁および前記風下後縁のそれぞれの前記曲線部を円弧状としたことにより、フィンのプレス金型の加工およびメンテナンスが容易になる。

第５の発明は、特に、第１〜第４の発明において背面側熱交換器のフィンの風上前縁および風下後縁が平行な直線で構成され、前記背面側熱交換器の前記フィンの風上前縁と風下後縁の距離を、略くの字状の前記前面側熱交換器の前記フィンの直線状の風上前縁および直線状の風下後縁で挟まれた二つの領域の、前記貫流送風機から遠い側の領域の風上前縁と風下後縁の距離と等しくすることにより、前記背面側熱交換器の風上前縁および風下後縁が平行な直線で構成することにより、限られた空間により大きなフィン付き熱交換器を収納して、より大きな能力を発揮することができる。また、前記フィン付き熱交換器の前記フィンは、前記前面側熱交換器の前記フィンの上端部と前記背面側熱交換器の前記フィンの上端部とが繋がった状態の1枚のフィンとして、高い生産性で連続プレス加工することができる。

第６の発明は、特に、第１〜第５の発明において略くの字状の前面側熱交換器のフィンの直線状の風上前縁と直線状の風下後縁で挟まれた二つの領域のうち、貫流送風機から遠い側の領域の前記フィン部に挿入される伝熱管および、背面側熱交換器の前記風上側前縁の直線部と前記風下側後縁の直線部とに挟まれた前記フィン部に挿入される前記伝熱管の外径を４〜６．４ｍｍとし、前記気体の主流方向に沿う列方向に前記伝熱管を３列配置し、前記気体の主流方向に直角方向いわゆる段方向の前記伝熱管のピッチを１８．５〜２２ｍｍとすることにより、前記前面側熱交換器の前記フィンの直線状の風上前縁と直線状の風下後縁で挟まれた二つの領域のうち、前記貫流送風機から遠い側の領域および、前記背面側熱交換器の前記風上側前縁の直線部と前記風下側後縁の直線部とに挟まれた領域について、外径４〜６．４ｍｍの前記伝熱管を３列配置し、段ピッチを１８．５〜２２ｍｍとしたことにより、通風抵抗をあまり上げることなく、高い空気側熱伝達率を得ることができ、同一騒音時の風量を向上させ、高い能力を発揮することができる。

第７の発明は、特に、第６の発明において略くの字状の前面側熱交換器のフィンの直線状の風上前縁と直線状の風下後縁で挟まれた二つの領域のうち、貫流送風機から遠い側の領域の前記フィン部に挿入される伝熱管および、背面側熱交換器の前記風上前縁の直線部と前記風下後縁の直線部とに挟まれた前記フィン部に挿入される前記伝熱管を１種類の外径の伝熱管で構成し、前記フィン付き熱交換器を凝縮器またはガスクーラーとして使用する際の冷媒出口寄りの伝熱管あるいは蒸発器として使用する際の冷媒入口寄りの伝熱管として、前記気体の流れの最も風上の伝熱管の列を１パスで用い、残りの伝熱管の列を前記気体の流れの最も風上の伝熱管の列より冷媒上流側の伝熱管あるいは、蒸発器として使用する際、前記気体の流れの最も風上の伝熱管の列より冷媒下流側の伝熱管として２パスで用いて、内部に前記冷媒を流通させることにより、前記フィン付き熱交換器を凝縮器またはガスクーラーとして使用する際の冷媒出口寄りの前記伝熱管あるいは蒸発器として使用する際の入口寄りの外径４〜６．４ｍｍの前記伝熱管を３列構成の前記気体の流れの最も風上の列に配置し、1パスで用いることにより、管内の熱伝達率を向上させるとともに、空気と冷媒の温度差として対向流的な配置となるので、熱交換能力を増大させることができる。また、この領域の冷媒は密度が大きいので冷媒流通抵抗はあまり増大させることがなく、熱交換能力の増大を妨げることはない。さらに、外径４〜６．４ｍｍで、前記フィン付き熱交換器を凝縮器またはガスクーラーとして使用する際の冷媒出口寄りの前記伝熱管あるいは蒸発器として使用する際の入口寄りの前記伝熱管より小さい方の外径の前記伝熱管を、前記フィン付き熱交換器を凝縮器またはガスクーラーとして使用する際、冷媒出口寄りの１パスで用いる前記伝熱管より冷媒上流側の伝熱管として、あるいは、蒸発器として使用する際、入口寄りの１パスで用いる前記伝熱管より冷媒下流側の伝熱管として２パスで用いることにより、高い管内熱伝達率と低い冷媒流通抵抗を両立させて、熱交換能
力を増大させることができる。

第８の発明は、特に、第１〜第５の発明において略くの字状の前面側熱交換器のフィンの直線状の風上前縁と直線状の風下後縁で挟まれた二つの領域のうち、貫流送風機に近い側の領域の前記フィン部に挿入される伝熱管および、前記前面側熱交換器の曲線状の風上前縁と曲線状の風下側後縁に挟まれた領域の前記フィン部に挿入される前記伝熱管の外径を６．５〜８．５ｍｍとし、気体の主流方向に沿う列方向に前記伝熱管を３列配置し、前記気体の主流方向に略直角の段方向の前記伝熱管のピッチを１６〜２２ｍｍとすることにより、前記前面側熱交換器の前記フィンの直線状の風上前縁と直線状の風下後縁で挟まれた二つの領域のうち、前記貫流送風機に近い側の領域および、前記前面側熱交換器の曲線状の風上前縁と曲線状の風下側後縁に挟まれた領域について、外径６．５〜８．５ｍｍの前記伝熱管を３列配置し、段ピッチを１６〜２２ｍｍとしたことにより、高い空気側熱伝達率を得ることができ、また、熱交換器全体としての通風抵抗の差異を少なくして、風速分布を改善し、同一騒音時の風量を向上させて、優れた能力を発揮することができる。

第９の発明は、特に、第８の発明において前面側熱交換器の曲線状の風上前縁と曲線状の風下側後縁に挟まれた領域のフィン部に挿入される伝熱管の段方向ピッチについて、気体の流れの風上側の列の方が、前記気体の流れの風下側列に比べて同等以下となるよう形成することにより、前記前面側熱交換器の曲線状の風上前縁と曲線状の風下側後縁に挟まれた領域の前記フィン部に挿入される前記伝熱管の段方向の本数を可能な限り多くして、この領域の通風抵抗を高くすることにより、前記フィン付き熱交換器の風速分布をより均一化することができるので、より大きな能力を発揮することができる。

第１０の発明は、特に、第８〜第９の発明において略くの字状の前面側熱交換器のフィンの直線状の風上前縁および直線状の風下後縁で挟まれた二つの領域のうち、貫流送風機に近い側の領域の前記フィン部および、前記前面側熱交換器の曲線状の風上前縁と曲線状の風下側後縁に挟まれた領域の前記フィン部に挿入される前記伝熱管を２種類の外径の伝熱管で構成し、大きい方の外径の前記伝熱管を前記気体の流れの最も風下の列に配置し、前記フィン付き熱交換器を凝縮器またはガスクーラーとして使用する際の冷媒入口寄りの伝熱管あるいは蒸発器として使用する際の冷媒出口寄りの伝熱管として用い、小さい方の外径の前記伝熱管を、前記フィン付き熱交換器を凝縮器またはガスクーラーとして使用する際、大きい方の外径の前記伝熱管より冷媒下流側の伝熱管あるいは、蒸発器として使用する際、大きい方の外径の前記伝熱管より冷媒上流側の伝熱管として用いて、それぞれ２パスで内部に前記冷媒を流通させることにより、前記フィン付き熱交換器を凝縮器またはガスクーラーとして使用する際の冷媒入口寄りの前記伝熱管あるいは蒸発器として使用する際の出口寄りの前記伝熱管の外径を６．５〜８．５ｍｍかつ他のいずれの伝熱管よりも太くし、３列構成の前記気体の流れの風下側の列に配置し、２パスで用いるので、空気と冷媒の温度差として対向流的な配置による性能向上が得られるとともに、管内の熱伝達率は若干低下するが、冷媒流通抵抗を大幅に低下させることができるので、熱交換能力としては大幅に増大させることができる。さらに、外径６．５〜８．５ｍｍで、前記フィン付き熱交換器を凝縮器またはガスクーラーとして使用する際の冷媒入口寄りの前記伝熱管あるいは蒸発器として使用する際の出口寄りの前記伝熱管より小さい方の外径の前記伝熱管を、前記フィン付き熱交換器を凝縮器またはガスクーラーとして使用する際、冷媒出口寄りの最も大きい外径の２パスで用いる前記伝熱管より冷媒下流側の伝熱管として、あるいは、蒸発器として使用する際、出口寄りのもっとも大きい外径の２パスで用いる前記伝熱管より冷媒上流側の伝熱管として２パスで用いることにより、管内熱伝達率を向上させ、熱交換能力を増大させることができる。

第１１の発明は、特に、第１〜第１０の発明においてフィン付き熱交換器を段方向に再熱器と蒸発器に分けて使用し除湿運転を行う場合、略くの字状の前面側熱交換器の前記フ
ィンの直線状の風上前縁と直線状の風下後縁で挟まれた二つの領域のうち、貫流送風機から遠い側の領域および、前記背面側熱交換器を再熱器として用い、略くの字状の前記前面側熱交換器の前記フィンの直線状の風上前縁と直線状の風下後縁で挟まれた二つの領域のうち、前記貫流送風機に近い側の領域および、前記前面側熱交換器の曲線状の風上前縁と曲線状の風下側後縁に挟まれた領域を蒸発器として用いることにより、上記構成によれば、再熱器と蒸発器の熱負荷を適切にバランスさせ、良好な除湿運転ができる。また、再熱器は蒸発器の鉛直方向上側に配置しているので、蒸発器の領域のフィンに結露する凝縮水が、再熱器の前記フィンの表面に当って再蒸発して、部屋を加湿してしまうという不具合を発生することがないという効果を奏する。

第１２の発明は、特に、第１〜第１１の発明において列方向に隣接する２つの伝熱管の間において、内部を流れる前記流体の温度差がある場合、前記２つの伝熱管の列間中央部のフィンに、段方向に概ね沿う方向に切り込みを設けることにより、列方向に隣接する２つの前記伝熱管の間において、内部を流れる前記流体の温度差がある場合、前記２つの伝熱管の列間中央部の前記フィンに、前記段方向に概略沿う方向に切り込みを設けたことにより、フィンを通した熱伝導による熱交換ロスを防ぐことができ、能力を低下させるという不具合を発生させることがないという効果を奏する。

第１３の発明は、特に、第１〜第１２の発明においてフィン付き熱交換器を前記段方向に再熱器と蒸発器に分けて使用し除湿運転を行う場合、再熱器の領域と蒸発器の領域との間の前記フィンに、切断しない部分をごくわずか残してほぼ完全に切断する切り込みを設けることにより、前記フィン付き熱交換器を前記段方向に再熱器と蒸発器に分けて使用し除湿運転を行う場合、再熱器の領域と蒸発器の領域との間の前記フィンに、切断しない部分をごくわずか残してほぼ完全に切断する切り込みを設けたことにより、前記フィンの熱伝導による大幅な能力の低下を防ぐことができる。また、フィン付き熱交換器全体を蒸発器として使用する場合に、前記フィンの表面に凝縮する水を前記切りこみに滞留させることなく、前記フィンのごくわずかだが繋がっている部分を通って円滑に流下させることができる。

第１４の発明は、特に、第１〜第１３の発明において伝熱管の内部を流動する流体として、ＨＦＣ冷媒またはＨＣ冷媒または二酸化炭素を用いることにより、前記伝熱管の内部を流動する流体として、ＨＦＣ冷媒またはＨＣ冷媒または二酸化炭素を用いることにより、オゾン破壊係数の小さい冷媒を用いることとなり、さらにＨＣ冷媒や二酸化炭素は地球温暖化係数が小さい冷媒なので、地球環境の保護に貢献することができる。

第１５の発明は、特に、第１〜第１４の発明においてフィン付き熱交換器が、筐体内の前面側に配置されている前面側熱交換器と、筐体内の背面側に配置されている背面側熱交換器とから構成され、前記前面側熱交換器の前記フィンの上端部と前記背面側熱交換器の前記フィンの上端部とが繋がった状態で製造される熱交換器であって、前記前面側熱交換器の前記フィンの上端部と前記背面側熱交換器の前記フィンの上端部とが繋がったフィンの、前記前面側熱交換器と前記背面側熱交換器との境界部で隣接する箇所のフィンカラーの段方向のピッチが、他の段方向のピッチよりも短くなるように形成することにより、前記前面側熱交換器と前記背面側熱交換器との境界部で隣接する箇所のフィンカラーの段方向のピッチを、他の近傍の段方向のピッチと同等とした場合と比較して、フィン材の廃材を少なくすることができる。

第１６の発明は、特に、第１〜第１４の発明において筐体内の前面側に配置されている前面側熱交換器と、筐体内の背面側に配置されている背面側熱交換器とから構成された、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のフィン付き熱交換器であって、前記前面側熱交換器の前記フィンの上端部と前記背面側熱交換器の前記フィンの上端部とが境界部で繋がっ
た状態の１枚のフィンとして連続的にプレス加工し、それらのフィンを多数積層して前記伝熱管を挿入した後、前記フィンを前記前面側熱交換器と前記背面側熱交換器との境界部で切断して、前記前面側熱交換器と前記背面側熱交換器に分離することにより、前記前面側熱交換器と前記背面側熱交換器とを個別に製造する場合に比べて、効率的にフィン付き熱交換器を製造することができる。また、請求項１から１１のいずれか一項に記載のフィン付き熱交換器のように１枚の前記フィンに挿入する前記伝熱管の直径の異なるものや列数の異なるものや列ピッチや段ピッチの異なるものを混在させることができる。

第１７の発明は、特に、第１５の発明において筐体内の前面側に配置されている前面側熱交換器と、筐体内の背面側に配置されている背面側熱交換器とから構成され、前記前面側熱交換器の前記フィンの上端部と前記背面側熱交換器の前記フィンの上端部とが繋がった状態で製造される熱交換器であって、前記前面側熱交換器の前記フィンの上端部と前記背面側熱交換器の前記フィンの上端部とが繋がった状態のフィンにおける、前記前面側熱交換器と前記背面側熱交換器との境界部で隣接する箇所のフィンカラーの段方向のピッチが、他の段方向のピッチよりも短くなるように構成される請求項１５に記載のフィン付き熱交換器であって、前記前面側熱交換器の前記フィンの上端部と前記背面側熱交換器の前記フィンの上端部とが境界部で繋がった状態の1枚のフィンとして連続的にプレス加工する際、後で前記伝熱管を挿入するためのフィンカラーのピッチを前記前面側熱交換器と前記背面側熱交換器のそれぞれのフィンカラーが前記段方向に隣接する部分については、他の段方向のピッチよりも短く形成し、それらのフィンを多数積層して伝熱管を挿入した後、前記フィンを前記前面側熱交換器と前記背面側熱交換器とに分離して製造することにより、前記前面側熱交換器と前記背面側熱交換器との境界部で隣接する箇所のフィンカラーの段方向のピッチを、他の近傍の段方向のピッチと同等とした場合と比較して、フィン材の廃材を少なくすることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細な説明を行う。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。

（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態に係るフィン付き熱交換器が搭載される空気調和機の室内ユニットについて図１に基づき説明する。図１はこの室内ユニットの縦断面図である。

図１に示すように、この空気調和機の室内ユニット１の筐体２には、前面と上面とに吸込み口３ａ、３ｂが設けられ、また下面に吹出し口４が設けられ、筐体２内には、貫流送風機５とフィン付き熱交換器１０とが収納されている。

このフィン付き熱交換器１０は、筐体２内の前面側に配置された前面側熱交換器２０と、筐体２内の背面側に配置された背面側熱交換器４０とから構成されている。そして、前面側熱交換器２０および背面側熱交換器４０により貫流送風機５を風上側から取り囲むような形態に配置している。各熱交換器２０、４０は、所定の間隔で平行に並べられ、その間を空気が流動する多数のフィン２１、４１と、これらのフィン２１、４１に略直角に挿入され、内部を冷媒流体が流動する多数の伝熱管１１とを有し、前面側熱交換器２０と背面側熱交換器４０とは、そのフィン２１、４１同士は分離されているが、伝熱管１１が連通されることにより一つの熱交換器として作用する。

次に、本発明の実施の形態に係るフィン付き熱交換器およびその製造法について、図１とともに図２〜４を用いて説明する。図２は本発明の実施の形態に係るフィン付き熱交換器の前面側熱交換器２０のフィン２１と背面側熱交換器４０のフィン４１の平面図、図３はその前面側熱交換器２０のフィン２１の要部拡大平面図である。図４は、図２のフィン付き熱交換器の前面側熱交換器２０のフィン２１および背面側熱交換器４０のフィン４１
の上端部同士が境界部で繋がった状態の１枚のフィン１３として連続的にプレス加工してできるフィンを２枚、プレスの送り方向に連続して並べたイメージを示す平面図である。

図２、図３に示すように、前面側熱交換器２０のフィン２１の風上側前縁部および風下側後縁部とのそれぞれは、互いにその延長線の交差部分の角度θ１、θ２が同じ鈍角をなす２本の直線部２２、２３および３２、３３と、これら２本の直線部２２、２３と３２、３３との間をそれぞれ結ぶ各１本の曲線部２４、３４とからなる略くの字形状に形成されている。ここで、直線部２２と３２、２３と３３は、平行である。また、曲線部２４、３４としての形状は、楕円曲線、双曲線、スプラインなどがあるが、風上側縁部の曲線部２４と、風下側縁部の曲線部３４とは、同じ寸法形状である。なお、本実施の形態では、図１から図４に示すように風上側縁部の曲線部２４と、風下側縁部の曲線部３４を円弧形状とし、それらを同じ曲率半径で形成した。また、背面側熱交換器４０のフィン４１の風上側前縁部および風下側後縁部は平行な直線部４２、４３で構成されている。

前記伝熱管の気体の主流方向に対して直角方向となる段方向の伝熱管列の、前記フィンの風上前縁および風下後縁の直線部にそれぞれ最近接となる前記伝熱管の外径中心と風上前縁もしくは風下後縁との最短距離が、同一伝熱管列で一定でないこととし、同一伝熱管
列で外径のより大きいものの外径中心と風上前縁もしくは風下後縁との最短距離Ｌｂは、外径の小さいものの外径中心と風上前縁もしくは風下後縁との最短距離Ｌｓよりも長く形成されている。

また、図２および図４に示すように、背面側熱交換器４０のフィン４１の風上前縁４２と風下後縁４３の距離は、略くの字状の前面側熱交換器２０のフィン２１の直線状の風上前縁および直線状の風下後縁で挟まれた二つの領域の、前記貫流送風機から遠い側の領域の風上前縁２２と風下後縁３２の距離Ａと、近い側の領域の風上前縁２３と風下後縁３３の距離Ｂとのうち、少なくとも貫流送風機から遠い側の領域の風上前縁２２と風下後縁３２の距離Ａと等しく形成されている。

これらの前面側熱交換器２０のフィン２１と背面側熱交換器４０のフィン４１とは、図４に示すように、これらの上端部同士が境界部で繋がった状態の１枚のフィン１３として連続的にプレス加工して製造される。なお、前面側熱交換器２０のフィン２１の貫流送風機から遠い側の直線状の風上前縁２２または風下後縁３２がフィンの送り方向となす角度をα、貫流送風機に近い側の直線状の風上前縁２３または風下後縁３３がフィンプレスの送り方向となす角度をβ、フィン１枚のフィンプレス時の送り幅をＣとすると、α＋β＝θ１＝θ２、Ａ／ｓｉｎα＝Ｂ／ｓｉｎβ＝Ｃ、の関係式が成り立つので、既知のθ１＝θ２、Ａ、Ｂから、α、β、Ｃが一義的に決まる。

また、図４に示すように、フィン１３（２１、４１）が金属板から連続プレス加工されて製造される際に、フィン付き熱交換器１０の収納の都合上などから、その両端部や前面側熱交換器２０と背面側熱交換器４０との間となる箇所にカットして捨てる部分ができるが、そのとき生じる廃材５１、５２、５３はわずかだけであり、他は無駄がなく用いられて、連続してフィン１３が造られる。

図３に示すように、各フィン１３にはフィンカラー１２が丸孔形状にバーリング加工されている。図４に示すように前面側熱交換器２０のフィン２１と背面側熱交換器４０のフィン４１とが繋がった状態の１枚のフィン１３として連続的にプレス加工して製造されたフィン１３は多数積層され、フィンカラー１２を通して、伝熱管１１が挿入され、フィンカラー１２と伝熱管１１を密着させるため伝熱管を拡管した後、フィン１３を前面側熱交換器２０と背面側熱交換器４０との境界部で切断して、前面側熱交換器２０と背面側熱交換器４０とに分離される。

図1および図２に示すように、伝熱管１１の直径および、伝熱管１１における、気体（空気）の主流方向に対して直角方向となる、いわゆる段方向のピッチおよび、気体の主流方向に沿う、いわゆる列方向の数、すなわち列数について、略くの字状の前面側熱交換器２０のフィン２１の直線状の風上前縁および直線状の風下後縁で挟まれた二つの領域のうち、貫流送風機５から遠い側の領域および、背面側熱交換器４０のフィン４１の直線状の風上前縁４２および直線状の風下後縁４３で挟まれた領域と他の領域とは異なるように形成されている。

すなわち具体的には、略くの字状の前面側熱交換器２０のフィン２１の直線状の風上前縁および直線状の風下後縁で挟まれた二つの領域のうち、貫流送風機５から遠い側の領域、すなわち直線状の風上前縁２２と直線状の風下後縁３２で挟まれた領域および、背面側熱交換器４０のフィン４１の直線状の風上前縁４２および直線状の風下後縁４３で挟まれた領域のフィン２１、４１に挿入される伝熱管１１は、４〜６．４ｍｍの範囲の１種類の外径の伝熱管で構成され、列方向に３列配置し、段方向のピッチＤを１８．５〜２２ｍｍとして形成されている。また、略くの字状の前面側熱交換器２０のフィン２１の直線状の風上前縁と直線状の風下後縁で挟まれた二つの領域のうち、貫流送風機５に近い側の領域、すなわち直線状の風上前縁２３と直線状の風下後縁３３で挟まれた領域および、前面側熱交換器の曲線状の風上前縁２４と曲線状の風下側後縁３４に挟まれた領域のフィン２１に挿入される伝熱管１１について、６．５〜８．５ｍｍの範囲の外径の小さい方の伝熱管１１ｃと大きい方の伝熱管１１ｄの２種類の外径の伝熱管で構成され、列方向に３列配置し、段方向のピッチＥを１６〜２２ｍｍとして形成されている。

また、図３に示すように、前面側熱交換器２０の曲線状の風上前縁と曲線状の風下側後縁に挟まれた領域のフィン２１に挿入される伝熱管１１ｃ、１１ｄの段方向ピッチＥについて、気体の流れの風上側の列のピッチＥｕのほうが、気体の流れの風下側列のピッチＥｄに比べて同等以下となるよう形成されている。

また、図1に本実施形態のフィン付き熱交換器１０を蒸発器として使用する際の冷媒の流れを示しているが、略くの字状の前面側熱交換器２０のフィン２１の直線状の風上前縁および直線状の風下後縁で挟まれた二つの領域のうち、貫流送風機５から遠い側の領域、すなわち直線状の風上前縁２２と直線状の風下後縁３２で挟まれた領域および、背面側熱交換器４０のフィン４１の直線状の風上前縁４２および直線状の風下後縁４３で挟まれた領域のフィン２１、４１に挿入される４〜６．４ｍｍの範囲の１種類の外径の伝熱管１１のうち、気体の流れの最も風上の列の８本の伝熱管１１ａを、蒸発器として使用する際の冷媒入口寄りの伝熱管として１パスで用い、残りの前記伝熱管を、前記気体の流れの最も風上の伝熱管の列より冷媒下流側の伝熱管として２パスで用いて、内部に前記冷媒を流通させる。この後冷媒は、除湿運転時以外は全開状態にある除湿運転用の絞り手段８０を通過し、略くの字状の前面側熱交換器２０のフィン２１の直線状の風上前縁と直線状の風下後縁で挟まれた二つの領域のうち、貫流送風機５に近い側の領域、すなわち直線状の風上前縁２３と直線状の風下後縁３３で挟まれた領域および、前面側熱交換器２０の曲線状の風上前縁２４と曲線状の風下側後縁３４に挟まれた領域のフィン２１に挿入される６．５〜８．５ｍｍの範囲の２種類の外径の伝熱管１１のうち、外径の小さい方の伝熱管１１ｃを２パスで流通する。最後に冷媒は蒸発器として使用する際の冷媒出口寄りの外径の大きい方の４本の伝熱管１１ｄを２パスで流れて、フィン付き熱交換器から流出する。また、蒸発器として使用する際の冷媒出口寄りの外径の大きい方の４本の伝熱管１１ｄは、気体の流れの最も風下の列に配置されている。

なお、伝熱管１１は、外径が３種類の伝熱管を用いるが、具体的には、拡管前の外径で、伝熱管１１ａは約６ｍｍ、伝熱管１１ｃは約７ｍｍ、伝熱管１１ｄは約８ｍｍを用いることが推奨される。

なお、図１を用いて、本実施形態のフィン付き熱交換器１０を蒸発器として使用する場合について説明を行ったが、本実施形態のフィン付き熱交換器を凝縮器またはガスクーラーとして使用する場合は、冷媒の流れが逆になるが、他の構成は蒸発器として使用する場合と同じである。

また、本実施形態のフィン付き熱交換器１０を段方向に再熱器と蒸発器に分けて使用し除湿運転を行う場合、略くの字状の前面側熱交換器２０のフィン２１の直線状の風上前縁と直線状の風下後縁で挟まれた二つの領域のうち、貫流送風機５から遠い側の領域、すなわち直線状の風上前縁２２と直線状の風下後縁３２で挟まれた領域および、背面側熱交換器４０を再熱器として用い、略くの字状の前面側熱交換器２０のフィン２１の直線状の風上前縁と直線状の風下後縁で挟まれた二つの領域のうち、貫流送風機５に近い側の領域、すなわち直線状の風上前縁２３と直線状の風下後縁３３で挟まれた領域および、前面側熱交換器２０の曲線状の風上前縁２４と曲線状の風下側後縁３４に挟まれた領域を蒸発器として用いる。この除湿運転のとき、冷媒は、図１に示すように、再熱器から、適切な絞り量が設定された絞り手段８０を経て、蒸発器に流入する。

さらに、図４に示すように、前面側熱交換器２０のフィン２１と背面側熱交換器４０のフィン４１とを、これらの上端部同士が境界部で繋がった状態の１枚のフィン１３として連続的にプレス加工して製造するとき、前面側熱交換器２０と背面側熱交換器４０とのそれぞれのフィンカラー１２が段方向に隣接する部分のピッチについては、その近隣の他の段方向のピッチＤよりも短いピッチＦとなるように形成されている。

また、図２、図３に示すように、列方向に隣接する２つの伝熱管１１の間において、内部を流れる冷媒流体の温度差がある場合に、これら２つの伝熱管１１（フィンカラー１２）の列間中央部のフィン部分に、概略段方向に沿う方向に切り込み１７が設けられている。

また、空気調和機を除湿運転し、室内ユニット１のフィン付き熱交換器１０を段方向に再熱器と蒸発器とに分けて使用する場合には、図１に示す前面熱交換器２１の曲線部２４、３４から下側を蒸発器として用い、他を再熱器として用いるが、この場合におけるフィン２１における再熱器の領域と蒸発器の領域との間の箇所に、切断しない部分１８をごくわずか残してほぼ完全に切断する切り込み１９が設けられている。

さらに、フィン付き熱交換器１０の伝熱管１１の内部を流動する流体としては、ＨＦＣ冷媒またはＨＣ冷媒または二酸化炭素が用いられる。

これらの前面側熱交換器２０と背面側熱交換器４０とのフィン２１、４１は、上述したように、これらの上端部同士が境界部で繋がった状態の１枚のフィン１３として連続的にプレス加工して製造され、これらのフィン１３を多数積層させた後、フィンカラー１２に伝熱管１１を挿入し拡管した後、前面側熱交換器２０と前記背面側熱交換器４０とがフィン１３（２１、４１）で繋がった状態で製造してから、前面側熱交換器２０と前記背面側熱交換器４０とをそのフィン２１、４１の箇所で切断して、前面側熱交換器２０と背面側熱交換器４０とに分離して製造される。

この前面側熱交換器２０のフィン２１の風上前縁および風下後縁はそれぞれが、同じ鈍角をなす２本の直線部およびこれら２本の直線の間を結ぶ１本の曲線部からなる略くの字状に形成され、前記伝熱管の気体の主流方向に対して直角方向となる段方向の伝熱管列の、前記フィンの風上前縁および風下後縁の直線部にそれぞれ最近接となる前記伝熱管の外径中心と風上前縁もしくは風下後縁との最短距離が、同一伝熱管列で一定でないこととし、同一伝熱管列で外径のより大きいものの外径中心と風上前縁もしくは風下後縁との最短距離は、外径の小さいものの外径中心と風上前縁もしくは風下後縁との最短距離よりも長く形成することにより、従来のフィンの端の直線部と平行な中心軸を通る軌跡よりもフィンの内側に挿入することができるので、限られた空間、特に奥行きが狭い空間により多くの伝熱管を挿入したフィン付き熱交換器１０を収納して、より大きな能力を発揮することができる。また、前面側熱交換器２０は後で折り曲げ加工する必要がなく、折り曲げたとき必要になるスペーサも当然要らない。さらに、このフィン付き熱交換器１０を蒸発器として使用する場合、前面側熱交換器２０と前記背面側熱交換器４０のそれぞれのフィン２１、４１に凝縮する水滴は連続したそれぞれのフィン２１、４１を伝い滑らかに流下することができる。

また、前面側熱交換器２０のフィン２１の風上前縁および風下後縁のそれぞれの曲線部２４、３４を同じ形状としたことにより、フィン１３を連続プレス加工する際、フィン１３の無駄な廃材５１、５２、５３をあまりつくることなく、効率的に生産することができる。

また、前面側熱交換器２０のフィン２１の風上前縁および風下後縁のそれぞれの曲線部２４、２５を円弧状としたことにより、フィン１３のプレス金型の加工およびメンテナンスが容易になる。

また、背面側熱交換器４０の風上前縁４２および風下後縁４３が平行な直線で構成することにより、限られた空間により大きなフィン付き熱交換器１０を収納して、より大きな能力を発揮することができる。また、フィン付き熱交換器１０のフィン１３は、背面側熱交換器４０のフィン４１の風上前縁４２と風下後縁４３の距離を、略くの字状の前面側熱交換器２０のフィン２１の直線状の風上前縁および直線状の風下後縁で挟まれた二つの領域の、貫流送風機５から遠い側の領域の風上前縁２２と風下後縁３２の距離Ａと、近い側の領域の風上前縁２３と風下後縁３３の距離Ｂとのうち、少なくとも貫流送風機５から遠い側の領域の風上前縁２２と風下後縁３２の距離Ａと等しいので、前面側熱交換器２０の
フィン２１の上端部と背面側熱交換器４１のフィン４１の上端部とが繋がった状態の１枚のフィンとして、高い生産性で連続プレス加工することができる。

また、前面側熱交換器２０のフィン２１の直線状の風上前縁と直線状の風下後縁で挟まれた二つの領域のうち、貫流送風機５から遠い側の領域、すなわち風上前縁２２と風下後縁３２で挟まれた領域および、背面側熱交換器４０の風上側前縁４２の直線部と風下側後縁４３の直線部とに挟まれた領域について、外径４〜６．４ｍｍの範囲の伝熱管１１ａを３列配置し、段ピッチを１８．５〜２２ｍｍとしたことにより、通風抵抗をあまり上げることなく、高い空気側熱伝達率を得ることができ、同一騒音時の風量を向上させ、高い能力を発揮することができる。

また、フィン付き熱交換器１０を凝縮器またはガスクーラーとして使用する際の冷媒出口寄りの伝熱管１１あるいは蒸発器として使用する際の入口寄りの伝熱管１１として、４〜６．４ｍｍの範囲の外径の伝熱管１１ａのうち、３列構成の気体の流れの最も風上の列を1パスで用いることにより、管内の熱伝達率を向上させるとともに、空気と冷媒の温度差として対向流的な配置となるので、熱交換能力を増大させることができる。また、この領域の冷媒は密度が大きいので冷媒流通抵抗はあまり増大させることがなく、熱交換能力の増大を妨げることはない。さらに、外径４〜６．４ｍｍで、フィン付き熱交換器１０を凝縮器またはガスクーラーとして使用する際の冷媒出口寄りの、気体の流れの最も風上の伝熱管の列伝熱管、残りの伝熱管の列を前記気体の流れの最も風上の伝熱管の列より冷媒上流側の伝熱管あるいは、蒸発器として使用する際、前記気体の流れの最も風上の伝熱管の列より冷媒下流側の伝熱管として２パスで用いて、フィン付き熱交換器１０を凝縮器またはガスクーラーとして使用する際冷媒出口寄りの伝熱管あるいは蒸発器として使用する
際の冷媒入口寄りの伝熱管として、前記気体の流れの最も風上の伝熱管の列を１パスで用い、残りの伝熱管の列を前記気体の流れの最も風上の伝熱管の列より冷媒上流側の伝熱管あるいは、蒸発器として使用する際、前記気体の流れの最も風上の伝熱管の列より冷媒下流側の伝熱管として２パスで用いることにより、高い管内熱伝達率と低い冷媒流通抵抗を両立させて、熱交換能力を増大させることができる。

また、前面側熱交換器２０のフィン２１の直線状の風上前縁と直線状の風下後縁で挟まれた二つの領域のうち、貫流送風機５に近い側の領域、すなわち風上前縁２３と風下後縁３３で挟まれた領域および、前面側熱交換器２０の曲線状の風上前縁２４と曲線状の風下側後縁３４に挟まれた領域について、外径６．５〜８．５ｍｍの範囲の伝熱管１１ｃ、１１ｄを３列配置し、段ピッチを１６〜２２ｍｍとしたことにより、高い空気側熱伝達率を得ることができ、また、熱交換器全体としての通風抵抗の差異を少なくして、風速分布を改善し、同一騒音時の風量を向上させて、優れた能力を発揮することができる。

また、前面側熱交換器２０の曲線状の風上前縁２４と曲線状の風下側後縁３４に挟まれた領域のフィン２１に挿入される伝熱管１１の段方向ピッチについて、気体の流れの風上側の列のほうが、気体の流れの風下側列に比べて同等以下となるよう形成したので、伝熱管１１の段方向の本数を可能な限り多くすることができ、この領域の通風抵抗を高くすることにより、フィン付き熱交換器１０の風速分布をより均一化することができるので、より大きな能力を発揮することができる。

また、フィン付き熱交換器１０を凝縮器またはガスクーラーとして使用する際の冷媒入口寄りの伝熱管１１ｄあるいは蒸発器として使用する際の出口寄りの伝熱管１１ｄの外径を６．５〜８．５ｍｍかつ他のいずれの伝熱管１１ａ、１１ｂ、１１ｃよりも太くし、２列構成の気体の流れの風下側の列に配置し、２パスで用いるので、空気と冷媒の温度差として対向流的な配置による性能向上が得られるとともに、管内の熱伝達率は若干低下するが、冷媒流通抵抗を大幅に低下させることができるので、熱交換能力としては大幅に増大させることができる。さらに、外径６．５〜８．５ｍｍで、フィン付き熱交換器１０を凝縮器またはガスクーラーとして使用する際の冷媒入口寄りの伝熱管１１ｄあるいは蒸発器として使用する際の出口寄りの伝熱管１１ｄより小さい方の外径の伝熱管１１ｃを、フィン付き熱交換器１０を凝縮器またはガスクーラーとして使用する際、冷媒出口寄りの最も大きい外径の２パスで用いる伝熱管１１ｄより冷媒下流側の伝熱管として、あるいは、蒸発器として使用する際、出口寄りのもっとも大きい外径の２パスで用いる伝熱管１１ｄより冷媒上流側の伝熱管１１ｃとして２パスで用いることにより、管内熱伝達率を向上させ、熱交換能力を増大させることができる。

また、伝熱管１１ａ、１１ｃ、１１ｄとフィン２１、４１の風上前縁２２、２３、２４，４２または風下後縁３２、３３、３４、４３との距離を、最短でも１．５ｍｍとしたので、フィン付き熱交換器１０を蒸発器として用いた場合、フィン２１、４１の表面に付着し流下する凝縮水が伝熱管１１ａ、１１ｃ、１１ｄに当って、フィン２１，４１の風上前縁２２、２３、２４，４２または風下後縁３２、３３、３４、４３から飛び出してしまうという現象を抑制することができる。

また、フィン付き熱交換器１０を段方向に再熱器と蒸発器に分けて使用し除湿運転を行う場合、略くの字状の前面側熱交換器２０のフィン２１の直線状の風上前縁と直線状の風下後縁で挟まれた二つの領域のうち、貫流送風機５から遠い側の領域、すなわち風上前縁２２と風下後縁３２で挟まれた領域および、背面側熱交換器４０を再熱器として用い、略くの字状の前面側熱交換器２０のフィン２１の直線状の風上前縁と直線状の風下後縁で挟まれた二つの領域のうち、貫流送風機５に近い側の領域、すなわち風上前縁２３と風下後縁３３で挟まれた領域および、前面側熱交換器２０の曲線状の風上前縁２４と曲線状の風
下側後縁３４に挟まれた領域を蒸発器として用いるので、再熱器と蒸発器の熱負荷を適切にバランスさせ、良好な除湿運転ができる。また、再熱器は蒸発器の鉛直方向上側に配置しているので、蒸発器の領域のフィンに結露する凝縮水が、再熱器の前記フィンの表面に当って再蒸発して、部屋を加湿してしまうということがない。

また、列方向に隣接する２つの伝熱管１１の間において、内部を流れる流体の温度差がある場合、２つの伝熱管１１の列間中央部のフィン２１、４１に、段方向に概略沿う方向に切り込み１７を設けたことにより、フィン２１、４１を通した熱伝導による熱交換ロスを防ぐことができ、能力を低下させることがない。

また、フィン付き熱交換器１０を段方向に再熱器と蒸発器に分けて使用し除湿運転を行う場合、再熱器の領域と蒸発器の領域との間のフィン２１、４１に、切断しない部分１８をごくわずか残してほぼ完全に切断する切り込み１９を設けたことにより、フィン２１、４１の熱伝導による大幅な能力の低下を防ぐことができる。また、フィン付き熱交換器１０全体を蒸発器として使用する場合に、フィン２１、４１の表面に凝縮する水を切りこみ１９に滞留させることなく、フィン２１、４１のごくわずかだが繋がっている部分１８を通って円滑に流下させることができる。

また、伝熱管１１の内部を流動する流体として、ＨＦＣ冷媒またはＨＣ冷媒または二酸化炭素を用いることにより、オゾン破壊係数の小さい冷媒を用いることとなり、さらにＨＣ冷媒や二酸化炭素は地球温暖化係数が小さい冷媒なので、地球環境の保護に貢献することができる。

また、前面側熱交換器２０のフィン２１の上端部と背面側熱交換器４０のフィン４１の上端部とが繋がった状態の１枚のフィン１３として連続プレス加工する際、後で伝熱管１１を挿入するためのフィンカラー１２の、気体の主流方向に対して直角方向となる段方向に対するピッチについて、前面側熱交換器２９と背面側熱交換器４１との境界部で隣接する箇所のフィンカラーの段方向のピッチＦを、他の段方向のピッチＤよりも短くなるように構成したので、前面側熱交換器２０と背面側熱交換器４０との境界部で隣接する箇所のフィンカラーのピッチＦを、他の近傍の段方向のピッチＤと同等とした場合と比較して、フィン材の廃材５２を少なくすることができる。

また、フィン付き熱交換器１０の製造方法は、筐体２内の前面側に配置されている前面側熱交換器２０と、筐体２内の背面側に配置されている背面側熱交換器４０とから構成されたフィン付き熱交換器１０を製造する製造方法であって、前面側熱交換器２０のフィン２１の上端部と背面側熱交換器４０のフィン４１の上端部とが境界部で繋がった状態の１枚のフィン１３として連続的にプレス加工し、それらのフィン１３を多数積層して伝熱管１１を挿入、拡管した後、フィン１３を前面側熱交換器２０と背面側熱交換器４０との境界部で切断して、前面側熱交換器２０と背面側熱交換器４０に分離するもので、前面側熱交換器２０と背面側熱交換器４０とを個別に製造する場合に比べて、効率的にフィン付き熱交換器１０を製造することができる。また、１枚のフィン１３に挿入する伝熱管１１ａ、１１ｃ、１１ｄの直径の異なるものや列数の異なるものや列ピッチや段ピッチの異なるものを混在させることができる。

また、前面側熱交換器２０と背面側熱交換器４０との境界部で隣接する箇所のフィンカラー１２のピッチＦを、他の近隣の段方向のピッチＤよりも短くなるように構成されているフィン付き熱交換器１０を製造する製造方法について、前面側熱交換器２０のフィン２１の上端部と背面側熱交換器４０のフィン４１の上端部とが繋がった状態のフィン１３における、後で伝熱管１１を挿入するためのフィンカラー１２の、気体の主流方向に対して直角方向となる段方向に対するピッチについて、前面側熱交換器２０と背面側熱交換器４
０との境界部で隣接する箇所のフィンカラー１２のピッチＦを、他の近隣の段方向のピッチＤよりも短く形成し、それらのフィン１３を多数積層して伝熱管１１を挿入、拡管した後、フィン１３を前面側熱交換器２０と背面側熱交換器４０との境界部で切断して、前面側熱交換器２０と背面側熱交換器４０に分離するものなので、前面側熱交換器２０と背面側熱交換器４０との境界部で隣接する箇所のフィンカラー１２の段方向のピッチＦを、他の近傍の段方向のピッチＤと同等とした場合と比較して、フィン材の廃材５２を少なくすることができる。

なお、上記実施の形態においては吸込み口３ａ，３ｂが前面や上面などに設けている場合を述べたが、これに限るものではない。また、吹出し口４としては下面側に設けられている場合を述べたが、これに限るものではなく、前面などに設けられているものにも上記構成を適用できる。

また、上記実施の形態においては、前面側熱交換器２０、背面側熱交換器４０が、吸込み口３ａ，３ｂから貫流送風機５までの風回路の途中に配設された場合を述べたが、これに限るものではなく、貫流送風機５から吹出し口４までの風回路の途中に配設された熱交換器にも上記構成を適用できる。さらには、熱交換器が室内ユニット内に３つ以上設けられるものや、１つしか設けられないものにも適用可能である。

本発明の実施の形態に係るフィン付き熱交換器を収納した空気調和機の室内ユニットの縦断面図同フィン付き熱交換器のフィンの平面図同フィン付き熱交換器のフィンの要部拡大平面図同フィン付き熱交換器のフィンを２枚、プレスの送り方向に連続して並べたイメージを示す平面図従来のフィン付き熱交換器を収納した空気調和機の室内ユニットの縦断面図（ａ）は別の従来例のフィン付き熱交換器のフィンの平面図（ｂ）は（ａ）に示すフィンを用いたフィンつき熱交換器を収納した空気調和機の室内ユニットの縦断面図同従来例のフィン付き熱交換器のフィンにおけるピッチの関係を示す図（ａ）は更に別の従来例のフィン付き熱交換器のフィンとプレスの送り方向のイメージを示す平面図（ｂ）は（ａ）に示すフィンのフィンの端と伝熱管の位置関係を示す図

符号の説明

１室内ユニット
２筐体
３ａ、３ｂ吸込み口
４吹出し口
５貫流送風機
１０フィン付き熱交換器
１１伝熱管
１２フィンカラー
１３、２１、４１フィン
１７、１９切り込み
１８切断しない部分
２０前面側熱交換器
２２、３２、４２直線状の風上前縁
２３、３３、４３直線状の風下後縁
２４曲線状の風上前縁
３４曲線状の風下後縁
４０背面側熱交換器
５１、５２、５３廃材

Claims

前面など一箇所以上の吸込み口と下面など一箇所以上の吹出し口が設けられた筐体とこの筐体に収納される貫流送風機から風回路を構成する空気調和機の室内ユニットに搭載する、伝熱管の外径が少なくとも２種類以上の異なる外径をもつフィン付き熱交換器において、前記フィン付き熱交換器は吸込み口から前記貫流送風機までの風回路の途中または前記貫流送風機から吹出し口までの風回路の途中に配置される前面側熱交換器と背面側熱交換器とから構成され、前記前面側熱交換器と前記背面側熱交換器はそれぞれ、所定の間隔で平行に並べられ、その間を気体が流動する多数のフィンと、前記フィンに略直角に挿入され、内部を冷媒が流動する多数の伝熱管から構成され、前記前面側熱交換器の前記フィンの風上前縁および風下後縁はそれぞれが、同じ鈍角をなす２本の直線部および前記２本の直線の間を結ぶ１本の曲線部からなる略くの字状に形成され、前記伝熱管の気体の主流方向に対して直角方向となる段方向の伝熱管列の、前記フィンの風上前縁および風下後縁の直線部にそれぞれ最近接となる前記伝熱管の外径中心と風上前縁もしくは風下後縁との最短距離が、同一伝熱管列で一定でないこととし、前記同一伝熱管列で外径のより大きい伝熱管の外径中心と風上前縁もしくは風下後縁との最短距離は、外径の小さい伝熱管の外径中心と風上前縁もしくは風下後縁との最短距離よりも長く形成することを特徴とするフィン付き熱交換器。
伝熱管の気体の主流方向に対して直角方向となる段方向の伝熱管列の、フィンの風上前縁および風下後縁の直線部にそれぞれ最近接となる前記伝熱管と風上前縁もしくは風下後縁との最短距離が、少なくとも１．５ｍｍ以上とすることを特徴とする、請求項１記載のフィン付き熱交換器。
前面側熱交換器のフィンの風上前縁および風下後縁のそれぞれの曲線部を同じ形状とすることを特徴とする、請求項１〜２のいずれかに記載のフィン付き熱交換器。
前面側熱交換器のフィンの風上前縁および風下後縁のそれぞれの曲線部を円弧状とすることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のフィン付き熱交換器。
背面側熱交換器のフィンの風上前縁および風下後縁が平行な直線で構成され、前記背面側熱交換器の前記フィンの風上前縁と風下後縁の距離を、略くの字状の前記前面側熱交換器の前記フィンの直線状の風上前縁および直線状の風下後縁で挟まれた二つの領域の、前記貫流送風機から遠い側の領域の風上前縁と風下後縁の距離と等しくすることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のフィン付き熱交換器。
略くの字状の前面側熱交換器のフィンの直線状の風上前縁と直線状の風下後縁で挟まれた二つの領域のうち、貫流送風機から遠い側の領域の前記フィン部に挿入される伝熱管および、背面側熱交換器の前記風上側前縁の直線部と前記風下側後縁の直線部とに挟まれた前記フィン部に挿入される前記伝熱管の外径を４〜６．４ｍｍとし、前記気体の主流方向に沿う列方向に前記伝熱管を３列配置し、前記気体の主流方向に直角方向いわゆる段方向の前記伝熱管のピッチを１８．５〜２２ｍｍとすることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のフィン付き熱交換器。
略くの字状の前面側熱交換器のフィンの直線状の風上前縁と直線状の風下後縁で挟まれた二つの領域のうち、貫流送風機から遠い側の領域の前記フィン部に挿入される伝熱管および、背面側熱交換器の前記風上前縁の直線部と前記風下後縁の直線部とに挟まれた前記フィン部に挿入される前記伝熱管を１種類の外径の伝熱管で構成し、前記フィン付き熱交換器を凝縮器またはガスクーラーとして使用する際の冷媒出口寄りの伝熱管あるいは蒸発器として使用する際の冷媒入口寄りの伝熱管として、前記気体の流れの最も風上の伝熱管の列を１パスで用い、残りの伝熱管の列を前記気体の流れの最も風上の伝熱管の列より冷媒上流側の伝熱管あるいは、蒸発器として使用する際、前記気体の流れの最も風上の伝熱管の列より冷媒下流側の伝熱管として２パスで用いて、内部に前記冷媒を流通させることを
特徴とする、請求項６記載のフィン付き熱交換器。
略くの字状の前面側熱交換器のフィンの直線状の風上前縁と直線状の風下後縁で挟まれた二つの領域のうち、貫流送風機に近い側の領域の前記フィン部に挿入される伝熱管および、前記前面側熱交換器の曲線状の風上前縁と曲線状の風下側後縁に挟まれた領域の前記フィン部に挿入される前記伝熱管の外径を６．５〜８．５ｍｍとし、気体の主流方向に沿う列方向に前記伝熱管を３列配置し、前記気体の主流方向に略直角の段方向の前記伝熱管のピッチを１６〜２２ｍｍとすることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のフィン付き熱交換器。
前面側熱交換器の曲線状の風上前縁と曲線状の風下側後縁に挟まれた領域のフィン部に挿入される伝熱管の段方向ピッチについて、気体の流れの風上側の列の方が、前記気体の流れの風下側列に比べて同等以下となるよう形成したことを特徴とする、請求項８記載のフィン付き熱交換器。
略くの字状の前面側熱交換器のフィンの直線状の風上前縁および直線状の風下後縁で挟まれた二つの領域のうち、貫流送風機に近い側の領域の前記フィン部および、前記前面側熱交換器の曲線状の風上前縁と曲線状の風下側後縁に挟まれた領域の前記フィン部に挿入される前記伝熱管を２種類の外径の伝熱管で構成し、大きい方の外径の前記伝熱管を前記気体の流れの最も風下の列に配置し、前記フィン付き熱交換器を凝縮器またはガスクーラーとして使用する際の冷媒入口寄りの伝熱管あるいは蒸発器として使用する際の冷媒出口寄りの伝熱管として用い、小さい方の外径の前記伝熱管を、前記フィン付き熱交換器を凝縮器またはガスクーラーとして使用する際、大きい方の外径の前記伝熱管より冷媒下流側の伝熱管あるいは、蒸発器として使用する際、大きい方の外径の前記伝熱管より冷媒上流側の伝熱管として用いて、それぞれ２パスで内部に前記冷媒を流通させることを特徴とする、請求項８または９に記載のフィン付き熱交換器。
フィン付き熱交換器を段方向に再熱器と蒸発器に分けて使用し除湿運転を行う場合、略くの字状の前面側熱交換器の前記フィンの直線状の風上前縁と直線状の風下後縁で挟まれた二つの領域のうち、貫流送風機から遠い側の領域および、前記背面側熱交換器を再熱器として用い、略くの字状の前記前面側熱交換器の前記フィンの直線状の風上前縁と直線状の風下後縁で挟まれた二つの領域のうち、前記貫流送風機に近い側の領域および、前記前面側熱交換器の曲線状の風上前縁と曲線状の風下側後縁に挟まれた領域を蒸発器として用いることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載のフィン付き熱交換器。
列方向に隣接する２つの伝熱管の間において、内部を流れる前記流体の温度差がある場合、前記２つの伝熱管の列間中央部のフィンに、段方向に概ね沿う方向に切り込みを設けることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれかに記載のフィン付き熱交換器。
フィン付き熱交換器を前記段方向に再熱器と蒸発器に分けて使用し除湿運転を行う場合、再熱器の領域と蒸発器の領域との間の前記フィンに、切断しない部分をごくわずか残してほぼ完全に切断する切り込みを設けることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれかに記載のフィン付き熱交換器。
伝熱管の内部を流動する流体として、ＨＦＣ冷媒またはＨＣ冷媒または二酸化炭素を用いることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれかに記載のフィン付き熱交換器。
フィン付き熱交換器が、筐体内の前面側に配置されている前面側熱交換器と、筐体内の背面側に配置されている背面側熱交換器とから構成され、前記前面側熱交換器の前記フィンの上端部と前記背面側熱交換器の前記フィンの上端部とが繋がった状態で製造される熱交
換器であって、前記前面側熱交換器の前記フィンの上端部と前記背面側熱交換器の前記フィンの上端部とが繋がったフィンの、前記前面側熱交換器と前記背面側熱交換器との境界部で隣接する箇所のフィンカラーの段方向のピッチが、他の段方向のピッチよりも短くなるように形成したことを特徴とする、請求項１〜１４のいずれかに記載のフィン付き熱交換器。
筐体内の前面側に配置されている前面側熱交換器と、筐体内の背面側に配置されている背面側熱交換器とから構成された、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のフィン付き熱交換器であって、前記前面側熱交換器の前記フィンの上端部と前記背面側熱交換器の前記フィンの上端部とが境界部で繋がった状態の１枚のフィンとして連続的にプレス加工し、それらのフィンを多数積層して前記伝熱管を挿入した後、前記フィンを前記前面側熱交換器と前記背面側熱交換器との境界部で切断して、前記前面側熱交換器と前記背面側熱交換器に分離したことを特徴とするフィン付き熱交換器。
筐体内の前面側に配置されている前面側熱交換器と、筐体内の背面側に配置されている背面側熱交換器とから構成され、前記前面側熱交換器の前記フィンの上端部と前記背面側熱交換器の前記フィンの上端部とが繋がった状態で製造される熱交換器であって、前記前面側熱交換器の前記フィンの上端部と前記背面側熱交換器の前記フィンの上端部とが繋がった状態のフィンにおける、前記前面側熱交換器と前記背面側熱交換器との境界部で隣接する箇所のフィンカラーの段方向のピッチが、他の段方向のピッチよりも短くなるように構成される請求項１５に記載のフィン付き熱交換器であって、前記前面側熱交換器の前記フィンの上端部と前記背面側熱交換器の前記フィンの上端部とが境界部で繋がった状態の1枚のフィンとして連続的にプレス加工する際、後で前記伝熱管を挿入するためのフィンカラーのピッチを前記前面側熱交換器と前記背面側熱交換器のそれぞれのフィンカラーが前記段方向に隣接する部分については、他の段方向のピッチよりも短く形成し、それらのフィンを多数積層して伝熱管を挿入した後、前記フィンを前記前面側熱交換器と前記背面側熱交換器とに分離して製造することを特徴とするフィン付き熱交換器。