JP6865353B2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は、複数の板状のフィンと、複数の冷媒流路をもつ複数の扁平管と、で構成され、複数のフィンの間を流れる空気と、複数の扁平管の冷媒流路の中を流れる冷媒とで熱交換を行う熱交換器に関するものである。

従来から、所定の間隔で並べられた複数の板状のフィンと、フィンに直角に挿入された複数の冷媒流路を備えた複数の扁平管と、で構成された熱交換器が知られている。

この種の熱交換器において、フィン上に複数の切り起こしを設けた熱交換器が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

図２４は、特許文献１に記載された従来の熱交換器のｘ−ｙ平面のフィン平面図であり、ｘ方向は空気流れ方向、ｙ方向は扁平管配列方向である。

図２４に示すように、熱交換器１は、板状のフィン２と、互いに平行に並べられ、フィン２に直角に挿入された、複数の冷媒流路３を備えた複数の扁平管４と、で構成され、フィン２に複数個設けた切り起こし５の内、空気流れ下流側（＋ｘ方向）の切り起こしの後縁部を扁平管４の後縁部よりも空気流れ下流側（＋ｘ方向）に配置している。

これにより、扁平管の空気流れ下流側（＋ｘ方向）の死水域が減少し、通風抵抗を減少させることができる。

特開２０１０−５４０６０号公報

しかしながら従来の構成では、扁平管の前縁部から形成された境界層が、空気流れ下流側（＋ｘ方向）へ向かうに従って厚くなり、扁平管の前縁部以外の側面での伝熱が抑制されるため、扁平管に形成された複数の冷媒流路の内、前縁部側以外の冷媒流路を流れる冷媒との熱交換量が低下し、熱交換性能が低下するという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、扁平管を用いた熱交換器において、扁平管の前縁部以外の側面での伝熱を促進することで、扁平管に形成された複数の冷媒流路の内、前縁部側以外の冷媒流路を流れる冷媒との熱交換量が増加し、熱交換性能を向上できる熱交換器を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の熱交換器は、所定の間隔で並べられた複数の板状のフィンと、互いに平行に並べられ、フィンに直角に挿入された、複数の冷媒流路を備えた複数の扁平管と、で構成された熱交換器において、フィンは、平坦部と、平坦部から立ち上げた伝熱促進部と、で構成され、伝熱促進部は、隣り合う複数の扁平管の間、かつ、扁平管の前縁部と扁平管の後縁部との間、に形成され、伝熱促進部と、平坦部と、で形成された境界線の内、空気流れ上流側の境界線は、空気流れ上流側から下流側に向かい扁平管に近づく側に傾斜されたものである。

これにより、隣り合う複数の扁平管の間を通り抜ける空気が、境界線から立ち上がった伝熱促進部の面に衝突し、扁平管の側面に向かうように流れをつくることで、扁平管の側面の境界層が薄くなる。

本発明の熱交換器は、扁平管の前縁部以外の側面での伝熱を促進できるため、扁平管に形成された複数の冷媒流路の内、前縁部側以外の冷媒流路を流れる冷媒との熱交換量が増加し、熱交換性能を向上することができる。

本発明の実施の形態１の熱交換器の斜視図 本発明の実施の形態１の熱交換器のｘ−ｙ平面のフィン平面図 本発明の実施の形態１の熱交換器をｘ方向から見たｚ−ｙ平面のフィン側面 図 本発明の実施の形態１のｗ１/ｗに対する空気側熱伝達率ｋの関係を示した 特性図 本発明の実施の形態１のｈ１/ｈに対する空気側熱伝達率ｋと通風抵抗ΔＰ の関係を示した特性図 本発明の実施の形態１のθに対する空気側熱伝達率ｋと通風抵抗ΔＰの関係 を示した特性図 本発明の実施の形態１の変形例１の熱交換器のｘ−ｙ平面のフィン平面図 本発明の実施の形態１の変形例２の熱交換器のｘ−ｙ平面のフィン平面図 本発明の実施の形態１の変形例２の熱交換器をｘ方向から見たｚ−ｙ平面の フィン側面図 本発明の実施の形態１の変形例３の熱交換器のｘ−ｙ平面のフィン平面図 本発明の実施の形態１の変形例４の熱交換器のｘ−ｙ平面のフィン平面図 本発明の実施の形態１の変形例４の熱交換器をｘ方向から見たｚ−ｙ平面 のフィン側面図 本発明の実施の形態１の変形例５の熱交換器をｘ方向から見たｚ−ｙ平面 のフィン側面図 本発明の実施の形態２における熱交換器のｘ−ｙ平面のフィン平面図 本発明の実施の形態２における熱交換器をｘ方向から見たｚ−ｙ平面の フィン側面図 本発明の実施の形態２における熱交換器のＡ−Ａ断面図 本発明の実施の形態２のαに対する空気側熱伝達率ｋと通風抵抗ΔＰの 関係を示した特性図 本発明の実施の形態２の変形例１の熱交換器のｘ−ｙ平面のフィン平面図 本発明の実施の形態２の変形例１の熱交換器をｘ方向から見たｚ−ｙ平面 のフィン側面図 本発明の実施の形態２の変形例２の熱交換器のｘ−ｙ平面のフィン平面図 本発明の実施の形態２の変形例２の熱交換器をｘ方向から見たｚ−ｙ平面 のフィン側面図 本発明の実施の形態２の変形例２のｌ１/ｌに対する空気側熱伝達率ｋと 通風抵抗ΔＰの関係を示した特性図 本発明の実施の形態２の変形例３の熱交換器をｘ方向から見たｚ−ｙ平面 のフィン側面図 従来の熱交換器のｘ−ｙ平面のフィン平面図

第１の発明は、所定の間隔で並べられた複数の板状のフィンと、互いに平行に並べられ、フィンに直角に挿入された、複数の冷媒流路を備えた複数の扁平管と、で構成された熱交換器において、フィンは、平坦部と、平坦部から立ち上げた伝熱促進部と、で構成され、伝熱促進部は、隣り合う複数の扁平管の間、かつ、扁平管の長手方向の幅中央部よりも空気流れ下流側のみに配置され、伝熱促進部と、平坦部と、で形成された境界線の内、空気流れ上流側の境界線は、空気流れ上流側から下流側に向かい扁平管に近づく側に傾斜される。

これにより、隣り合う複数の扁平管の間を通り抜ける空気が、境界線から立ち上がった伝熱促進部の面に衝突し、扁平管の側面に向かうように流れをつくることで、扁平管の側面の境界層が薄くなる。

従って、扁平管の前縁部以外の側面での伝熱を促進できるため、扁平管に形成された複数の冷媒流路の内、前縁部側以外の冷媒流路を流れる冷媒との熱交換量が増加し、熱交換性能を向上することができる。

第２の発明は、空気流れ上流側の前記境界線を空気流れ下流側に延ばした線をＬ１とし、前記扁平管の長手方向の長さをｗとし、前記扁平管の短手方向の中央部を通り空気流れ方向に延ばした線と、前記Ｌ１と、の交点から、前記扁平管における空気流れ方向の後縁部まで、の長さをｗ１とする場合、前記伝熱促進部は、ｗ１≦０．４５ｗの範囲のみに配置される。

第３の発明は、前記伝熱促進部は、前記扁平管の空気流れ方向における後縁部側面に空気流れが誘導される箇所のみに配置される。

第４の発明は、前記伝熱促進部は、ｗ１＝０となる位置に配置される。

第５の発明は、前記伝熱促進部は多角錐形状をしており、空気流れ上流側に形成される複数の前記境界線はそれぞれ、空気流れ上流側から空気流れ下流側へ向けて、近い側の前
記扁平管の方向に傾斜しており、前記伝熱促進部の高さ方向の頂点と、前記扁平管の後縁部と、を繋いだ直線をＬ２とし、空気流れ上流側に形成される複数の前記境界線をそれぞれ、空気流れ上流側から下流側へ向けて延長した線をＬ３とした場合、空気流れ方向と扁平管配列方向による平面において、前記伝熱促進部は、前記Ｌ２とＬ３が平行となるように配置する。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。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）
図１は、本発明の実施の形態１の熱交換器の斜視図であり、ｘ方向は空気流れ方向、ｙ方向は扁平管配列方向、ｚ方向はフィン配列方向である。

図１において、熱交換器１０は、所定の間隔で並べられた複数の板状のフィン１１と、複数のフィン１１に直角に挿入され、互いに平行に並べられた、複数の扁平管１２と、で構成されており、複数のフィン１１の間を流れる空気と、複数の扁平管１２に形成された、複数の冷媒流路１３の中を流れる冷媒と、で熱交換を行う。

なお、冷媒としては、例えば、Ｒ４１０Ａ、Ｒ３２およびＲ３２を含む混合冷媒などが用いられる。扁平管１２は１本に繋がっていてもよいし、複数本に分かれていてもよい。また、扁平管１２の入口、出口は複数あってもよい。

図２は、本発明の実施の形態１の熱交換器のｘ−ｙ平面のフィン平面図、図３は、本発明の実施の形態１の熱交換器をｘ方向から見たｚ−ｙ平面のフィン側面図である。

扁平管１２において、空気流れ上流側（−ｘ方向）に位置するｙ方向側面は扁平管１２の前縁部１２ａ、空気流れ下流側（＋ｘ方向）に位置するｙ方向側面は扁平管１２の後縁
部１２ｂとなる。

フィン１１は、平坦部１４と、平坦部１４から、空気流れの通路側（＋ｚ方向）に向かって立ち上げた伝熱促進部１５と、で形成されている。

伝熱促進部１５は山型に形成され、空気流れ方向（ｘ方向）と斜交いになるように延びており、伝熱促進部１５の一部は、隣り合う複数の扁平管１２の間、かつ、扁平管１２の前縁部１２ａと扁平管１２の後縁部１２ｂとの間、に設けられている。

伝熱促進部１５と、平坦部１４と、で形成された境界線の内、伝熱促進部１５の稜線とほぼ平行で、長さの長い方の空気流れ上流側の境界線１６は、空気流れ上流側から空気流れ下流側に向かい、扁平管１２に近づく側に傾斜している。

また、伝熱促進部１５は、境界線１６より立ち上がった空気と衝突する伝熱促進面１７を有している。

境界線１６の空気流れ下流側（＋ｘ方向）の端部は、扁平管１２の後縁部１２ｂよりも空気流れ上流側（−ｘ方向）に設けられ、伝熱促進部１５の稜線を空気流れ下流側（＋ｘ方向）に延ばした線Ｌ１は、空気流れ方向（＋ｘ方向）に対してθ°傾斜しており、扁平管１２の後縁部１２ｂより空気流れ上流側（−ｘ方向）で扁平管１２と交わるように配置している。

次に、空気の流れについて説明する。

フィン１１に流入した空気の一部は扁平管１２の前縁部１２ａに衝突し、一部は扁平管１２に衝突することなく、隣り合う複数の扁平管１２の間を通過する。

扁平管１２の前縁部１２ａは、空気が衝突し、境界層が薄くなるため、扁平管１２の中で最も熱伝達率が高い。扁平管１２の空気流れ下流側（＋ｘ方向）に向かうに従って、扁平管１２の周りの境界層は厚くなり、熱伝達率が低くなる。

扁平管１２の前縁部１２ａに衝突した空気は、扁平管１２の前縁部１２ａ側の冷媒流路１３を流れる冷媒と熱交換を行った後、隣り合う複数の扁平管１２の間を通過していく。

隣り合う複数の扁平管１２の間を通過していく空気は、フィン１１に設けられた伝熱促進部１５の伝熱促進面１７と衝突し、フィン１１との熱伝達が促進される。

空気流れ上流側で熱交換を行った空気は、扁平管１２の冷媒流路１３の中を流れる冷媒の温度に近づくため、空気流れ下流側に向かうに従って、空気と冷媒との温度差が小さくなる。

以上のように構成された熱交換器について、隣り合う複数の扁平管１２の間を流れる空気が、伝熱促進部１５の伝熱促進面１７に衝突した後、伝熱促進面１７に沿って、扁平管１２の側面へ流れるように流れが誘導され、扁平管１２の側面の境界層が薄くなる。

従って、扁平管１２の前縁部１２ａ以外の側面での伝熱を促進できるため、扁平管１２に形成された複数の冷媒流路１３の内、前縁部１２ａ側以外の冷媒流路を流れる冷媒との熱交換量が増加し、熱交換性能を向上することができる。

なお、扁平管１２の長手方向（ｘ方向）の長さをｗ、扁平管１２の短手方向（ｙ方向）
の中央部を通り、空気流れ方向（ｘ方向）に延ばした線と、Ｌ１と、の交点Ａから扁平管１２の後縁部１２ｂまでの長さをｗ１、隣り合う複数のフィン１１の間隔をｈ、伝熱促進部１５の＋ｚ方向の高さをｈ１、とした場合、図４は、ｗ１/ｗに対する空気側熱伝達率ｋの関係を示した特性図、図５は、ｈ１/ｈに対する空気側熱伝達率ｋと通風抵抗ΔＰの関係を示した特性図、図６は、角度θに対する空気側熱伝達率ｋと通風抵抗ΔＰの関係を示した特性図である。この実施の形態１において、扁平管１２の長手方向（ｘ方向）の長さｗはｗ＝１６ｍｍ、隣り合う複数のフィン１１の間隔ｈはｈ＝１．３ｍｍである。

図４に示すように、ｗ１を小さくすると、ｋは増加し、熱交換性能が向上する。伝熱促進部１５をｗ１≦０．４５ｗの範囲となるように配置することで熱交換性能のよい熱交換器を構成できるため、ｗ＝１６ｍｍより、ｗ１≦７．２ｍｍの範囲となるように配置することが望ましい。ｗ１≦７．２ｍｍの範囲とすることで、扁平管１２の空気流れ下流側（＋ｘ方向）に向かうに従って厚くなる扁平管１２の周りの境界層を、薄くできるため、扁平管１２の前縁部１２ａ以外の側面での伝熱を促進でき、熱交換性能を向上することができる。

特に、ｗ１＝０ｍｍとすることで、Ｌ１が、扁平管１２の後縁部１２ｂと一致することになり、冷媒との温度差が小さく、熱交換しにくくなる扁平管１２の後縁部１２ｂ側の側面に空気流れが誘導されやすく、扁平管１２の後縁部１２ｂ側の側面での伝熱を促進することができるため、扁平管１２の全体で十分に熱交換でき、総冷媒循環量が多くなる高能力運転時においても、熱交換性能を向上することができる。

図５に示すように、ｈ１を大きくすると、ｋは増加し、熱交換性能が向上する。また、ΔＰは増加し、送風機の入力が増大する。特に、伝熱促進部１５をｈ１≦０．６０ｈとなるように配置することで熱交換性能のよい熱交換器を構成できるため、ｈ＝１．３ｍｍより、ｈ１≦７．８ｍｍの範囲となるように配置することが望ましい。

これにより、空気流れ（＋ｘ方向）の阻害となることによる、通風抵抗ΔＰの増加を許容値以下に抑制しつつ、扁平管１２の後縁部１２ｂ側の側面に空気流れが誘導されやすく、扁平管１２の後縁部１２ｂ側の側面での伝熱を促進することができるため、熱交換性能を向上することができる。

図６に示すように、θを大きくすると、ｋは増加し、熱交換性能が向上する。また、ΔＰは増加し、送風機の入力が増大する。特に、伝熱促進部１５をθ≦６０°の範囲となるように配置することが望ましい。

これにより、空気が伝熱促進部１５を通過する際に発生する、縮流による通風抵抗ΔＰの増加を許容値以下に抑制しつつ、扁平管１２の後縁部１２ｂ側の側面に空気流れが誘導されやすく、扁平管１２の後縁部１２ｂ側の側面での伝熱を促進することができるため、熱交換性能を向上することができる。

なお、実施例では、伝熱促進部１５を隣り合う複数の扁平管１２の中間を基準に対称に、２つ設置しているが、例えば、中間を基準に対称でなくても、伝熱促進部１５の数が１つでも、３つ以上でもよく、また、境界線１６は、直線形状となっているが、例えば、空気流れ上流側から下流側に向かい、扁平管１２に近づく側に放物線状に湾曲していても、同様の効果を得られることは言うまでもない。

図７は、本発明の実施の形態１の変形例１の熱交換器のｘ−ｙ平面のフィン平面図である。

図７に示すように、少なくとも１つ以上の伝熱促進部１５を、扁平管１２の長手方向（ｘ方向）の幅中央部より、空気流れ下流側（＋ｘ方向）に設けたものである。

これにより、隣り合う複数の扁平管１２の間を通り抜ける空気が、扁平管１２の長手方向（ｘ方向）の幅中央部より空気流れ下流側（＋ｘ方向）で、境界線１６から立ち上がった伝熱促進部１５の伝熱促進面１７に衝突するため、空気と冷媒との温度差が小さく、熱交換しにくくなる空気流れ下流側（＋ｘ方向）において、伝熱促進部１５の伝熱促進面１７により空気流れを乱し、空気とフィン１１との間の熱伝達を促進することができ、空気流速が遅くなる低能力運転時においても、熱交換性能を向上することができる。

図８は、本発明の実施の形態１の変形例２の熱交換器のｘ−ｙ平面のフィン平面図、図９は、本発明の実施の形態１の変形例２の熱交換器をｘ方向から見たｚ−ｙ平面のフィン側面図、図１０は、本発明の実施の形態１の変形例３の熱交換器のｘ−ｙ平面のフィン平面図である。

図８、図９に示すように、伝熱促進部１５は三角錐の形状をしており、伝熱促進部１５と、平坦部１４と、で空気流れ上流側の境界線１６が２つ形成され、１つの伝熱促進部１５において、２つの伝熱促進面１７を有している。

２つの境界線１６は、空気流れ上流側から空気流れ下流側に向かい、それぞれ近い側の扁平管１２の方に傾斜しており、境界線１６から立ち上がった空気と衝突する伝熱促進面１７は、高さ方向（＋ｚ方向）の頂点と、扁平管１２の後縁部１２ｂと、を繋いだ直線をＬ２、境界線１６をそれぞれ空気流れ上流側から下流側に向かい扁平管に近づく側に延長した線をＬ３、とした場合、ｘ−ｙ平面において、Ｌ２と、Ｌ３と、が交差しないように配置している。

以上のように構成された熱交換器について、複数個の伝熱促進部１５を設けることなく、少数の伝熱促進部１５にて隣り合う複数の扁平管１２の側面に空気流れを誘導できるため、複数個の伝熱促進部１５を形成することによるフィン破れやフィンしわ発生の可能性の増加を抑制することができる。

また、Ｌ２と、Ｌ３が、平行となるように配置すれば、冷媒との温度差が最も小さく、熱交換しにくくなる扁平管１２の後縁部１２ｂ側の側面に空気流れが誘導されやすく、扁平管１２の後縁部１２ｂ側の側面での伝熱を促進することができるため、扁平管１２の全体で十分に熱交換でき、総冷媒循環量が多くなる高能力運転時においても、熱交換性能を向上することができる。

なお、実施例では、伝熱促進部１５を三角錐形状としたが、図１０に示すように、四角錐形状としても、同様の効果を得られることは言うまでもない。

図１１は、本発明の実施の形態１の変形例４の熱交換器のｘ−ｙ平面のフィン平面図、図１２は、本発明の実施の形態１の変形例４の熱交換器をｘ方向から見たｚ−ｙ平面のフィン側面図、図１３は、本発明の実施の形態１の変形例５の熱交換器をｘ方向から見たｚ−ｙ平面のフィン側面図である。

図１１、図１２に示すように、フィン１１に複数の伝熱促進部１５ａ、１５ｂ、１５ｃを設け、伝熱促進部１５ａ、１５ｂは山型に形成され、空気流れ方向（ｘ方向）と斜交いになるように延びており、伝熱促進部１５ｃは、伝熱促進部１５ａ、１５ｂよりも空気流れ下流側（＋ｘ方向）に配置した三角錐形状としたものである。

これにより、複数の伝熱促進部１５ａ、１５ｂの間を通過していく空気が、空気流れ下流側（＋ｘ方向）に配置した伝熱促進部１５ｃによって、扁平管１２の側面に誘導されやすくなり、扁平管１２の全体側で伝熱を促進することができるため、熱交換性能を向上することができる。

また、複数の伝熱促進部１５ａ、１５ｂ、１５ｃを＋ｚ方向に同じ高さとなるように立ち上げたが、複数の伝熱促進部１５ａ、１５ｂ、１５ｃが＋ｚ方向に異なる高さとなるように立ち上げたとしても、同様の効果を得られることは言うまでもない。

なお、実施例では、複数の伝熱促進部１５ａ、１５ｂ、１５ｃを同一の空気流れの通路側（＋ｚ方向）に向かって立ち上げたが、図１３に示すように、複数の伝熱促進部１５ａ、１５ｂを＋ｚ方向、伝熱促進部１５ｃを−ｚ方向、と異なる空気流れの通路側に立ち上げたとしても、同様の効果を得られることは言うまでもない。

また、複数の伝熱促進部１５ａ、１５ｂの形状を山型、伝熱促進部１５ｃを三角錐形状としたが、例えば、複数の伝熱促進部１５ａ、１５ｂの形状を山型、伝熱促進部１５ｃを四角錐形状と異なる組み合わせにしても、伝熱促進部１５ａの形状を山型、伝熱促進部１５ｂの形状を三角錐形状、伝熱促進部１５ｃを四角錐形状と３種類以上の形状を用いても、同様の効果を得られることは言うまでもない。

（実施の形態２）
図１４は、本発明の実施の形態２における熱交換器のｘ−ｙ平面のフィン平面図、図１５は、本発明の実施の形態２における熱交換器をｘ方向から見たｚ−ｙ平面のフィン側面図、図１６は、図１４のＡ−Ａ断面図である。

図１４、図１５、図１６に示すように、伝熱促進部１５を、平坦部１４の境界線１６に沿って＋ｚ方向に切り起こした形状としたものである。

これにより、伝熱促進部１５の伝熱促進面１７が切り起こしにより形成され、平坦部１４からの立ち上がり角度αをより大きくすることが可能となる。

また、伝熱促進面１７に含まれる＋ｚ方向の上辺を空気流れ下流側（＋ｘ方向）に延ばした線Ｌ４は、扁平管１２の後縁部１２ｂより空気流れ上流側（−ｘ方向）の扁平管１２と交わるように配置している。

これにより、境界線１６から立ち上がった伝熱促進部１５の伝熱促進面１７に衝突した空気が、伝熱促進面１７を＋ｚ方向に乗り越えることが抑制され、確実に扁平管１２の側面に向かう流れをつくることで、扁平管１２の側面の境界層がより薄くなる。

従って、空気流速が早くなる高能力運転時においても、扁平管１２の前縁部１２ａ以外の側面での伝熱を促進できるため、扁平管１２に形成された複数の冷媒流路１３の内、前縁部１２ａ側以外の冷媒流路１３を流れる冷媒との熱交換量が増加し、熱交換性能を向上することができる。

また、Ｌ４が、扁平管１２の後縁部１２ｂと一致するように配置すれば、冷媒との温度差が最も小さく、熱交換しにくくなる扁平管１２の後縁部１２ｂ側の側面に空気流れが誘導されやすく、扁平管１２の後縁部１２ｂ側の側面での伝熱を促進することができるため、扁平管１２の全体で十分に熱交換でき、総冷媒循環量が多くなる高能力運転時においても、熱交換性能を向上することができる。

図１７は、立ち上がり角度αに対する空気側熱伝達率ｋと通風抵抗ΔＰの関係を示した特性図である。αを大きくすると、ｋは増加し、熱交換性能が向上する。また、ΔＰは増加し、送風機の入力が増大する。特に、伝熱促進部１５を６０°≦α≦９０°の範囲となるように配置することが望ましい。

これにより、通風抵抗ΔＰの増加を許容値以下に抑制しつつ、隣り合う複数の扁平管１２の間を通り抜ける空気が、境界線１６から立ち上がった伝熱促進部１５の伝熱促進面１７に衝突することで空気流れを乱し、空気とフィン１１との間の熱伝達を促進することができる効果と、扁平管１２の側面に向かう流れをつくることで扁平管１２の側面の境界層が薄くなり、空気と扁平管１２との間の熱伝達を促進することができる効果を得ることができる。

また、さらに空気流速が早くても、伝熱促進面１７を＋ｚ方向に乗り越えることが抑制され、確実に扁平管１２の側面に誘導されるため、より空気流速が早くなる最大能力運転時においても、熱交換性能を向上することができる。

図１８は、本発明の実施の形態２の変形例１の熱交換器のｘ−ｙ平面のフィン平面図、図１９は、本発明の実施の形態２の変形例１の熱交換器をｘ方向から見たｚ−ｙ平面のフィン側面図である。

伝熱促進部１５は、図１８、図１９に示すように、１つの伝熱促進部１５に対して、複数の切り起こしにより形成された形状であっても、同様の効果を得られることは言うまでもない。

図２０は、本発明の実施の形態２の変形例２の熱交換器のｘ−ｙ平面のフィン平面図、図２１は、本発明の実施の形態２の変形例２の熱交換器をｘ方向から見たｚ−ｙ平面のフィン側面図、図２２は、本発明の実施の形態２の変形例３の熱交換器をｘ方向から見たｚ−ｙ平面のフィン側面図である。

図２０、図２１に示すように、フィン１１に複数の伝熱促進部１５ａ、１５ｂ、１５ｃを設け、伝熱促進部１５ａ、１５ｂは切り起こしにより形成され、伝熱促進部１５ｃは、伝熱促進部１５ａ、１５ｂよりも空気流れ下流側（＋ｘ方向）に配置した三角錐形状としたものである。

これにより、複数の伝熱促進部１５ａ、１５ｂの間を通過していく空気が、空気流れ下流側（＋ｘ方向）に配置した伝熱促進部１５ｃによって、扁平管１２の側面に誘導されやすくなり、扁平管１２の全体側で伝熱を促進することができるため、熱交換性能を向上することができる。

また、複数の伝熱促進部１５ａ、１５ｂ、１５ｃを＋ｚ方向に同じ高さとなるように立ち上げたが、複数の伝熱促進部１５ａ、１５ｂ、１５ｃが＋ｚ方向に異なる高さとなるように立ち上げたとしても、同様の効果を得られることは言うまでもない。

なお、隣り合う複数の扁平管１２の間隔をｌ、伝熱促進部１５ａ、１５ｂ、１５ｃの伝熱促進面１７ａ、１７ｂ、１７ｃを空気流れ下流側（＋ｘ方向）に投影したｙ方向の長さをｌ１とした場合、図２２はｌ１/ｌに対する空気側熱伝達率ｋと通風抵抗ΔＰの関係を示した特性図である。この実施の形態２において、隣り合う複数の扁平管１２の間隔ｌはｌ＝８．４ｍｍである。

図２２に示すように、ｌ１を大きくすると、ｋは増加し、熱交換性能が向上する。また
、ΔＰは増加し、送風機の入力が増大する。特に、伝熱促進部１５をｌ１≦０．６５ｌの範囲となるように配置することで熱交換性能のよい熱交換器を構成できるため、ｌ＝８．４ｍｍより、ｌ１≦５．４ｍｍの範囲となるように配置することが望ましい。

これにより、通風抵抗ΔＰの増加を許容値以下に抑制しつつ、扁平管１２の後縁部１２ｂ側の側面に空気流れが誘導されやすく、扁平管１２の後縁部１２ｂ側の側面での伝熱を促進することができるため、熱交換性能を向上することができる。

なお、実施例では、複数の伝熱促進部１５ａ、１５ｂ、１５ｃを同一の空気流れの通路側（＋ｚ方向）に向かって立ち上げたが、図２３に示すように、複数の伝熱促進部１５ａ、１５ｂを＋ｚ方向、伝熱促進部１５ｃを−ｚ方向、と異なる空気流れの通路側に立ち上げたとしても、同様の効果を得られることは言うまでもない。

また、複数の伝熱促進部１５ａ、１５ｂの形状を切り起こし形状、伝熱促進部１５ｃを三角錐形状としたが、例えば、複数の伝熱促進部１５ａ、１５ｂの形状を切り起こし形状、伝熱促進部１５ｃを四角錐形状と異なる組み合わせにしても同様の効果を得られることは言うまでもない。

本発明は、扁平管を用いた熱交換器において、扁平管の空気流れ下流側での伝熱を促進し、熱交換性能を向上できる熱交換器であり、冷凍機、空気調和装置、給湯空調複合装置などの用途に適用できる。

１ 熱交換器
２ フィン
３ 冷媒流路
４ 扁平管
５ 切り起こし
１０ 熱交換器
１１ フィン
１２ 扁平管
１２ａ 前縁部
１２ｂ 後縁部
１３ 冷媒流路
１４ 平坦部
１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ 伝熱促進部
１６ 境界線
１７、１７ａ、１７ｂ、１７ｃ 伝熱促進面

Claims (5)

1. 所定の間隔で並べられた複数の板状のフィンと、互いに平行に並べられ、前記フィンに直角に挿入された、複数の冷媒流路を備えた複数の扁平管と、で構成された熱交換器において、
   前記フィンは、平坦部と、前記平坦部から立ち上げた伝熱促進部と、で構成され、
   前記伝熱促進部は、隣り合う複数の前記扁平管の間、かつ、前記扁平管の長手方向の幅中央部よりも空気流れ下流側のみに配置され、
   前記伝熱促進部と、前記平坦部と、で形成される境界線の内、空気流れ上流側の前記境界線は、空気流れ上流側から下流側に向かい前記扁平管に近づく側に傾斜されることを特徴とする熱交換器。
2. 空気流れ上流側の前記境界線を空気流れ下流側に延ばした線をＬ１とし、
   前記扁平管の長手方向の長さをｗとし、
   前記扁平管の短手方向の中央部を通り空気流れ方向に延ばした線と、前記Ｌ１と、の交点から、前記扁平管における空気流れ方向の後縁部まで、の長さをｗ１とする場合、
   前記伝熱促進部は、ｗ１≦０．４５ｗの範囲のみに配置されることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記伝熱促進部は、前記扁平管の空気流れ方向における後縁部側面に空気流れが誘導される箇所のみに配置されることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
4. 前記伝熱促進部は、ｗ１＝０となる位置に配置されることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の熱交換器。
5. 前記伝熱促進部は多角錐形状をしており、
   空気流れ上流側に形成される複数の前記境界線はそれぞれ、空気流れ上流側から空気流れ下流側へ向けて、近い側の前記扁平管の方向に傾斜しており、
   前記伝熱促進部の高さ方向の頂点と、前記扁平管の後縁部と、を繋いだ直線をＬ２とし、空気流れ上流側に形成される複数の前記境界線をそれぞれ、空気流れ上流側から下流側へ
   向けて延長した線をＬ３とした場合、
   空気流れ方向と扁平管配列方向による平面において、前記伝熱促進部は、前記Ｌ２とＬ３が平行となるように配置することを特徴とする請求項３に記載の熱交換器。

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