JP6897372B2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は、熱交換器に関する。

従来より、複数の扁平多穴管と、複数の扁平多穴管に接合されたフィンを備え、扁平多穴管の内部を流れる冷媒を扁平多穴管の外部を流れる空気と熱交換させる熱交換器が知られている。

例えば、特許文献１（特開２０１２−２３３６８０号公報）では、フィンにおける扁平多穴管の間の部分に複数の切り起こし片を設けて、フィンの伝熱性能を向上させた熱交換器が提案されている。

上記特許文献１に示された熱交換器では、フィンと扁平多穴管とがロウ付け接合される際にフィンが焼きなまされることで強度が低下してしまうため、フィンと扁平多穴管とが接合された状態の熱交換器の全体を曲げ加工等する場合においてフィンが座屈してしまうことを課題とし、フィンの連続部分において切り起こし片が形成されていないフラット部を設けることでフィンの座屈を抑制させている。

しかし、フィンと扁平多穴管とのロウ付け段階よりも前の段階であるフィンに対する扁平多穴管の挿入時に、フィンと扁平多穴管との間に摩擦が生じることで、フィンに強い応力が作用してしまう場合がある。特に、伝熱性能を高めるためにフィンに切り起こし片を形成させている場合には、当該切り起こし片の端部近傍に扁平多穴管挿入時に生じる応力が集中し、当該箇所においてフィンの座屈が生じやすい。

本発明は上述した点に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、切り起こし片が形成されているフィンに対して扁平管を差し込む際のフィンの切り起こし片近傍における座屈を抑制させることが可能な熱交換器を提供することにある。

第１観点に係る熱交換器は、複数の扁平管と、複数のフィンと、を備えている。複数の扁平管は、各扁平管の扁平面を互いに対向させた状態で配列されている。フィンは、差し込み部を有している。差し込み部は、挿入方向に沿って延びており、扁平管の少なくとも一部が差し込まれる。挿入方向は、扁平管が配列されている方向と扁平管の長手方向との両方に交差する方向である。フィンは、切り起こし片とリブを有している。切り起こし片は、複数の差し込み部の間において板厚方向に切り起こされている。リブは、差し込み部と切り起こし片との間に形成されている。

なお、挿入方向は、特に限定されるものではなく、例えば、扁平管が配列されている方向に対して直交することなく僅かに傾斜した方向であってもよいし、扁平管の長手方向に対して直交することなく僅かに傾斜した方向であってもよい。当該傾斜角度は、例えば、４５度以下とすることができる。

また、切り起こし片は、特に限定されるものではなく、例えば、風上側が開口し風下側が開口しないように切り起こされたルーバであってもよいし、風上側と風下側の両方に開口が形成されるように切り起こされたスリットであってもよい。なお、スリットの風上側の開口と風下側の開口とは、フィンの板厚方向において同じ側に形成されていてもよいし、互いに異なる側に形成されていてもよい。

また、リブは、特に限定されるものではなく、差し込み部と切り起こし片との間において挿入方向に沿うように形成されていてもよく、挿入方向がリブの長手方向となるように形成されていてもよい。

この熱交換器では、フィンに切り起こし片が形成されているため、熱交換の伝熱性能を高めることができる。ここで、このように切り起こし片が形成されたフィンに対して扁平管が挿入される際には、フィンと扁平管との間で生じる摩擦によってフィンに応力が生じ、特に、切り起こし片のうち上記摩擦が生じる箇所に近い部分において応力が集中し、当該箇所を起点にフィンの座屈が生じてしまうおそれがある。

これに対して、この熱交換器では、差し込み部と切り起こし片との間にリブが形成されているため、扁平管の挿入時におけるフィンの切り起こし片の近傍への応力の集中を緩和し、フィンの切り起こし片近傍における座屈を抑制させることが可能になる。

第２観点に係る熱交換器は、第１観点に係る熱交換器であって、リブは、少なくとも、フィンの差し込み部のうち扁平管をフィンに挿入する際に扁平管が最初に当たる箇所よりも挿入方向における挿入進行側に形成されている。

この熱交換器では、扁平管の挿入時にフィンにおいて応力が集中しがちな箇所、すなわち、扁平管挿入時に扁平管がフィンに最初に当たる箇所よりも挿入進行側の箇所にリブが形成されている。このため、フィンのうち扁平管挿入時に応力が集中しがちな箇所における応力を緩和させることが可能になる。

第３観点に係る熱交換器は、第１観点または第２観点に係る熱交換器であって、フィンは、切り起こし片を、扁平管の挿入方向に並ぶように複数有している。リブは、差し込み部と複数の切り起こし片との間において扁平管の挿入方向に沿うように連なって延びている。

なお、リブは、少なくとも、扁平管の挿入方向において、各切り起こし片が存在している範囲を含むように連なって延びていることが好ましい。

また、挿入方向に沿うようにとは、挿入方向と平行に延びている場合に限られず、例えばリブの長手方向と挿入方向とが平行または実質的に平行である場合も含まれる。

この熱交換器のフィンには、扁平管の挿入方向に並ぶように複数の切り起こし片が設けられている。このため、フィンにおける伝熱性能を良好にすることが可能になる。

ここで、例えば、フィンにおいて切り起こし片が複数並んで設けられている場合には、いずれか１つの切り起こし片と差し込み部との間にのみリブが形成されていたとしても、他の切り起こし片の端部近傍において扁平管挿入時に座屈が生じてしまうおそれがある。

これに対して、この熱交換器では、リブは、差し込み部と複数の切り起こし片との間において扁平管の挿入方向に沿うように連なって延びているため、切り起こし片が複数設けられているフィンを用いる場合であっても各切り起こし片の端部近傍における座屈を抑制させることが可能になる。

第４観点に係る熱交換器は、第３観点に係る熱交換器であって、リブは、隣り合う差し込み部の間に位置する複数の切り起こし片のうち扁平管の挿入方向において最も挿入進行側に位置している切り起こし片よりも更に挿入進行側まで連なるように延びている。

この熱交換器では、隣り合う差し込み部の間に位置する複数の切り起こし片の全てについて端部近傍における座屈を抑制することが可能になる。

第５観点に係る熱交換器は、第１観点から第４観点のいずれかに係る熱交換器であって、フィンは、差し込み部を縁取るように形成されており、扁平管の扁平面に対向するフィンカラーを有している。リブは、フィンカラーと切り起こし片との間に形成されている。

なお、フィンの差し込み部と扁平管の扁平面とは、直接接触して対向していてもよいし、ロウ材等を介して接触して対向していてもよい。

なお、例えば、フィンカラーのフィンの板厚方向における厚みは、フィンカラーの隣接部分のフィンの板厚方向における厚みよりも大きいことが好ましい。

この熱交換器では、フィンが扁平管の扁平面に対向するフィンカラーを有している。このため、扁平管の挿入時には、扁平管の扁平面とフィンのフィンカラーとの間で大きな摩擦が生じやすく、フィンの切り起こし片の端部近傍にはより大きな応力の集中が生じやすい。

これに対して、この熱交換器では、フィンカラーと切り起こし片との間にリブが形成されているため、扁平管の挿入時にフィンカラーを介して大きな応力が作用したとしても、当該大きな応力の集中を抑制してフィンの座屈を抑制することが可能になる。

第６観点に係る熱交換器は、第１観点から第５観点のいずれかに係る熱交換器であって、フィンは、切り起こし片と両側の差し込み部との各間にリブが形成されている。

この熱交換器では、切り起こし片に対して一方側に位置する差し込み部との間と、切り起こし片に対して他方側に位置する差し込み部との間と、の両方にリブが形成されているため、切り起こし片の両端部近傍における座屈を抑制することが可能になる。

第７観点に係る熱交換器は、第１観点から第６観点のいずれかに係る熱交換器であって、リブは、フィンが板厚方向に隆起することで形成されている。

なお、隆起することで形成されているリブは、例えば、最寄りの差し込み部側の部分から見て板厚方向の一方側に向けて頂部に到るまで立ち上がった立ち上がり部と、頂部と、頂部から板厚方向の反対側に向けて立ち下がった立ち下がり部と、を有して構成されていてもよい。ここで、立ち上がり部における立ち上がり前の板厚方向における位置と、立ち下がり部における立ち下がった後の板厚方向における位置と、は同じであってもよいし、異なっていてもよい。

この熱交換器では、リブが、フィンが板厚方向に隆起することで形成されているため、リブの強度を高めることが可能になる。

第１観点に係る熱交換器では、切り起こし片により伝熱性能を良好にしつつ、扁平管の挿入時におけるフィンの切り起こし片近傍での座屈を抑制することが可能になる。

第２観点に係る熱交換器では、フィンのうち扁平管挿入時に応力が集中しがちな箇所における応力を緩和させることが可能になる。

第３観点に係る熱交換器では、切り起こし片が複数設けられているフィンを用いる場合であっても各切り起こし片の端部近傍における座屈を抑制させることが可能になる。

第４観点に係る熱交換器では、隣り合う差し込み部の間に位置する複数の切り起こし片の全てについて端部近傍における座屈を抑制することが可能になる。

第５観点に係る熱交換器では、扁平管の挿入時にフィンカラーを介して大きな応力が作用したとしても、当該大きな応力の集中を抑制してフィンの座屈を抑制することが可能になる。

第６観点に係る熱交換器では、切り起こし片の両端部近傍における座屈を抑制することが可能になる。

第７観点に係る熱交換器では、リブの強度を高めることが可能になる。

本発明の一実施形態に係る熱交換器が採用された空気調和装置の概略構成図である。 室外ユニットの外観斜視図である。 室外熱交換器の概略斜視図である。 室外熱交換器の冷媒流れを説明するための構成図である。 図３の熱交換部の部分拡大図である。 フィンが扁平多穴管に取付られている状態を扁平多穴管６３の長手方向から見た様子を示す図である。 フィンに対して扁平多穴管が挿入される様子を示す図である。 扁平多穴管の挿入方向視におけるフィンの形状を示す図である。 扁平多穴管の挿入方向とフィンの板厚方向との両方に垂直な方向から見たフィンの形状を示す図である。 変形例Ａに係る熱交換器のフィンが扁平多穴管に取付られている状態を示す図である。 変形例Ｂに係る熱交換器のフィンが扁平多穴管に取付られている状態を示す図である。 変形例Ｃに係る熱交換器のフィンが扁平多穴管に取付られている状態を示す図である。

以下、本発明に係る熱交換器としての室外熱交換器が採用された空気調和装置の実施形態およびその変形例について、図面に基づいて説明する。なお、本発明に係る熱交換器としての室外熱交換器の具体的な構成は、下記の実施形態およびその変形例に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

（１）空気調和装置の構成
図１に、本発明の一実施形態に係る熱交換器としての室外熱交換器１１が採用された空気調和装置１の概略構成図を示す。

空気調和装置１は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うことによって、建物等の室内の冷房および暖房を行うことが可能な装置である。空気調和装置１は、主として、室外ユニット２と、室内ユニット３ａ、３ｂと、室外ユニット２と室内ユニット３ａ、３ｂとを接続する液冷媒連絡管４およびガス冷媒連絡管５と、室外ユニット２および室内ユニット３ａ、３ｂの構成機器を制御する制御部２３と、を有している。そして、空気調和装置１の蒸気圧縮式の冷媒回路６は、室外ユニット２と、室内ユニット３ａ、３ｂとが冷媒連絡管４、５を介して接続されることによって構成されている。

室外ユニット２は、室外（建物の屋上や建物の壁面近傍等）に設置されており、冷媒回路６の一部を構成している。室外ユニット２は、主として、アキュムレータ７、圧縮機８と、四路切換弁１０と、室外熱交換器１１と、膨張機構としての室外膨張弁１２と、液側閉鎖弁１３と、ガス側閉鎖弁１４と、室外ファン１５と、を有している。各機器および弁間は、冷媒管１６〜２２によって接続されている。

室内ユニット３ａ、３ｂは、室内に設置されており、冷媒回路６の一部を構成している。室内ユニット３ａは、主として、室内膨張弁３１ａと、室内熱交換器３２ａと、室内ファン３３ａと、を有している。室内ユニット３ｂは、主として、膨張機構としての室内膨張弁３１ｂと、室内熱交換器３２ｂと、室内ファン３３ｂと、を有している。

液冷媒連絡管４は、一端が室外ユニット２の液側閉鎖弁１３に接続され、他端が室内ユニット３ａ、３ｂの室内膨張弁３１ａ、３１ｂの液側端に接続されている。ガス冷媒連絡管５は、一端が室外ユニット２のガス側閉鎖弁１４に接続され、他端が室内ユニット３ａ、３ｂの室内熱交換器３２ａ、３２ｂのガス側端に接続されている。

制御部２３は、室外ユニット２や室内ユニット３ａ、３ｂに設けられた制御基板等（図示せず）が通信接続されることによって構成されている。なお、図１においては、便宜上、室外ユニット２や室内ユニット３ａ、３ｂとは離れた位置に図示している。制御部２３は、空気調和装置１（ここでは、室外ユニット２や室内ユニット３ａ、３ｂ）の構成機器８、１０、１２、１５、３１ａ、３１ｂ、３３ａ、３３ｂの制御、すなわち、空気調和装置１全体の運転制御を行うようになっている。

（２）空気調和装置の動作
次に、図１を用いて、空気調和装置１の動作について説明する。空気調和装置１では、圧縮機８、室外熱交換器１１、室外膨張弁１２および室内膨張弁３１ａ、３１ｂ、室内熱交換器３２ａ、３２ｂの順に冷媒を流す冷房運転と、圧縮機８、室内熱交換器３２ａ、３２ｂ、室内膨張弁３１ａ、３１ｂおよび室外膨張弁１２、室外熱交換器１１の順に冷媒を流す暖房運転と、が行われる。なお、冷房運転および暖房運転は、制御部２３によって行われる。

冷房運転時には、四路切換弁１０が室外放熱状態（図１の実線で示される状態）に切り換えられる。冷媒回路６において、冷凍サイクルの低圧のガス冷媒は、圧縮機８に吸入され、冷凍サイクルの高圧になるまで圧縮された後に吐出される。圧縮機８から吐出された高圧のガス冷媒は、四路切換弁１０を通じて、室外熱交換器１１に送られる。室外熱交換器１１に送られた高圧のガス冷媒は、冷媒の放熱器として機能する室外熱交換器１１において、室外ファン１５によって冷却源として供給される室外空気と熱交換を行って放熱して、高圧の液冷媒になる。室外熱交換器１１において放熱した高圧の液冷媒は、室外膨張弁１２、液側閉鎖弁１３および液冷媒連絡管４を通じて、室内膨張弁３１ａ、３１ｂに送られる。室内膨張弁３１ａ、３１ｂに送られた冷媒は、室内膨張弁３１ａ、３１ｂによって冷凍サイクルの低圧まで減圧されて、低圧の気液二相状態の冷媒になる。室内膨張弁３１ａ、３１ｂで減圧された低圧の気液二相状態の冷媒は、室内熱交換器３２ａ、３２ｂに送られる。室内熱交換器３２ａ、３２ｂに送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、室内熱交換器３２ａ、３２ｂにおいて、室内ファン３３ａ、３３ｂによって加熱源として供給される室内空気と熱交換を行って蒸発する。これにより、室内空気は冷却され、その後に、室内に供給されることで室内の冷房が行われる。室内熱交換器３２ａ、３２ｂにおいて蒸発した低圧のガス冷媒は、ガス冷媒連絡管５、ガス側閉鎖弁１４、四路切換弁１０およびアキュムレータ７を通じて、再び、圧縮機８に吸入される。

暖房運転時には、四路切換弁１０が室外蒸発状態（図１の破線で示される状態）に切り換えられる。冷媒回路６において、冷凍サイクルの低圧のガス冷媒は、圧縮機８に吸入され、冷凍サイクルの高圧になるまで圧縮された後に吐出される。圧縮機８から吐出された高圧のガス冷媒は、四路切換弁１０、ガス側閉鎖弁１４およびガス冷媒連絡管５を通じて、室内熱交換器３２ａ、３２ｂに送られる。室内熱交換器３２ａ、３２ｂに送られた高圧のガス冷媒は、室内熱交換器３２ａ、３２ｂにおいて、室内ファン３３ａ、３３ｂによって冷却源として供給される室内空気と熱交換を行って放熱して、高圧の液冷媒になる。これにより、室内空気は加熱され、その後に、室内に供給されることで室内の暖房が行われる。室内熱交換器３２ａ、３２ｂで放熱した高圧の液冷媒は、室内膨張弁３１ａ、３１ｂ、液冷媒連絡管４および液側閉鎖弁１３を通じて、室外膨張弁１２に送られる。室外膨張弁１２に送られた冷媒は、室外膨張弁１２によって冷凍サイクルの低圧まで減圧されて、低圧の気液二相状態の冷媒になる。室外膨張弁１２で減圧された低圧の気液二相状態の冷媒は、室外熱交換器１１に送られる。室外熱交換器１１に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、冷媒の蒸発器として機能する室外熱交換器１１において、室外ファン１５によって加熱源として供給される室外空気と熱交換を行って蒸発して、低圧のガス冷媒になる。室外熱交換器１１で蒸発した低圧の冷媒は、四路切換弁１０およびアキュムレータ７を通じて、再び、圧縮機８に吸入される。

なお、暖房運転中に室外熱交換器１１が冷媒の蒸発器として機能している状態において、外気温度や冷媒の蒸発温度が所定運転状況条件を満たした場合には、室外熱交換器１１に霜が付着する場合がある。当該霜が多く付着してしまうと、室外ファン１５から供給される空気が、霜が付着した室外熱交換器１１を通過する際に過大な通風抵抗を受けてしまい、熱交換効率が低下してしまうおそれがある。したがって、所定運転状況条件を満たした状態が所定時間以上続く等の予め定めたデフロスト判定条件が成立した場合には、制御部２３は、四路切換弁１０を室外放熱状態（図１の実線で示される状態）に切り換えて、デフロスト運転を行う。なお、デフロスト運転が所定時間行われる等してデフロスト処理が終了すると、再び、制御部２３は、四路切換弁１０を室外蒸発状態（図１の破線で示される状態）に切り換えて、暖房運転を再開させる。

（３）室外ユニットの構成
図２に、室外ユニット２の外観斜視図を示す。図３に、室外熱交換器１１の概略斜視図を示す。図４に、室外熱交換器１１における冷媒流れを説明するための構成図を示す。

（３−１）全体構成
室外ユニット２は、ケーシング４０の側面から空気を吸い込んでケーシング４０の天面から空気を吹き出す上吹き型の熱交換ユニットである。室外ユニット２は、主として、略直方体箱状のケーシング４０と、送風機としての室外ファン１５と、圧縮機や室外熱交換器等の機器７、８、１１、四路切換弁や室外膨張弁等の弁１０、１２〜１４および冷媒管１６〜２２等を含み冷媒回路６の一部を構成する冷媒回路構成部品と、を有している。なお、以下の説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」、「前面」、「背面」は、特にことわりのない限り、図２に示される室外ユニット２を前方（図面の左斜前側）から見た場合の方向を意味している。

ケーシング４０は、主として、左右方向に延びる一対の据付脚４１上に架け渡される底フレーム４２と、底フレーム４２の角部から鉛直方向に延びる支柱４３と、支柱４３の上端に取り付けられるファンモジュール４４と、前面パネル４５と、を有しており、側面（ここでは、背面および左右両側面）に空気の吸込口４０ａ、４０ｂ、４０ｃと天面に空気の吹出口４０ｄとが形成されている。

底フレーム４２は、ケーシング４０の底面を形成しており、底フレーム４２上には、室外熱交換器１１が設けられている。ここで、室外熱交換器１１は、ケーシング４０の背面および左右両側面に面する平面視略Ｕ字形状の熱交換器であり、ケーシング４０の背面および左右両側面を実質的に形成している。

室外熱交換器１１の上側には、ファンモジュール４４が設けられており、ケーシング４０の前面、背面および左右両面の支柱４３よりも上側の部分と、ケーシング４０の天面と、を形成している。ここで、ファンモジュール４４は、上面および下面が開口した略直方体形状の箱体に室外ファン１５が収容された集合体である。ファンモジュール４４の天面の開口は、吹出口４０ｄであり、吹出口４０ｄには、吹出グリル４６が設けられている。室外ファン１５は、ケーシング４０内において吹出口４０ｄに面して配置されており、空気を吸込口４０ａ、４０ｂ、４０ｃからケーシング４０内に取り込んで吹出口４０ｄから排出させる送風機である。

前面パネル４５は、前面側の支柱４３間に架け渡されており、ケーシング４０の前面を形成している。

ケーシング４０内には、室外ファン１５および室外熱交換器１１以外の冷媒回路構成部品（図２においては、アキュムレータ７、圧縮機８および冷媒管１６〜１８を図示）も収容されている。ここで、圧縮機８およびアキュムレータ７は、底フレーム４２上に設けられている。

このように、室外ユニット２は、側面（ここでは、背面および左右両側面）に空気の吸込口４０ａ、４０ｂ、４０ｃと天面に空気の吹出口４０ｄとが形成されたケーシング４０と、ケーシング４０内において吹出口４０ｄに面して配置された室外ファン１５と、ケーシング４０内において室外ファン１５の下側に配置された室外熱交換器１１と、を有している。

（３−２）室外熱交換器
室外熱交換器１１は、冷媒と室外空気との熱交換を行う熱交換器であり、主として、第１ヘッダ集合管８０と、第２ヘッダ集合管９０と、複数の扁平多穴管６３と、複数のフィン７０と、を有している。ここでは、第１ヘッダ集合管８０、第２ヘッダ集合管９０、扁平多穴管６３およびフィン７０のすべてが、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成されており、互いにロウ付け等によって接合されている。

なお、扁平多穴管６３とフィン７０の詳細構造については、後述する。

第１ヘッダ集合管８０および第２ヘッダ集合管９０はいずれも、縦長中空の円筒形状の部材である。第１ヘッダ集合管８０は、室外熱交換器１１の一端側（ここでは、図３の左前端側）に立設されており、第２ヘッダ集合管９０は、室外熱交換器１１の他端側（ここでは、図３の右前端側）に立設されている。

室外熱交換器１１は、図３に示すように、上下に複数並んだ扁平多穴管６３に対してフィン７０が固定されて構成された熱交換部６０を有している。熱交換部６０は、上段側の上段熱交換部６０Ａと、下段側の下段熱交換部６０Ｂと、を有している。

第１ヘッダ集合管８０は、図４に示すように、その内部空間が水平方向に広がった仕切板８１によって上下に仕切られることで、ガス側出入口連通空間８０Ａと液側出入口連通空間８０Ｂが形成されている。そして、ガス側出入口連通空間８０Ａには、対応する上段熱交換部６０Ａを構成する扁平多穴管６３が連通している。また、液側出入口連通空間８０Ｂには、対応する下段熱交換部６０Ｂを構成する扁平多穴管６３が連通している。

また、第１ヘッダ集合管８０のガス側出入口連通空間８０Ａには、冷房運転時に圧縮機８から送られる冷媒をガス側出入口連通空間８０Ａに送る冷媒管１９（図１参照）が接続されている。

また、第１ヘッダ集合管８０の液側出入口連通空間８０Ｂには、暖房運転時に室外膨張弁１２から送られる冷媒を液側出入口連通空間８０Ｂに送る冷媒管２０（図１参照）が接続されている。

第２ヘッダ集合管９０は、その内部空間が上側から順に水平方向に広がった仕切板９１、９２、９３、９４によってそれぞれ上下に仕切られつつ、仕切板９２と仕切板９３の間に設けられたノズル付き区切板９９によって上下に区切られることで、上側から順に並んだ第１〜第３上段折り返し連通空間９０Ａ、９０Ｂ、９０Ｃと、第１〜第３下段折り返し連通空間９０Ｄ、９０Ｅ、９０Ｆと、が形成されている。第１〜第３上段折り返し連通空間９０Ａ、９０Ｂ、９０Ｃには、対応する上段熱交換部６０Ａにおける扁平多穴管６３が連通しており、第１〜第３下段折り返し連通空間９０Ｄ、９０Ｅ、９０Ｆには、対応する下段熱交換部６０Ｂにおける扁平多穴管６３が連通している。第３上段折り返し連通空間９０Ｃと第１下段折り返し連通空間９０Ｄとは、ノズル付き区切板９９によって上下に区切られているが、ノズル付き区切板９９において上下に貫通するように設けられたノズル９９ａを介して上下に連通している。また、第１上段折り返し連通空間９０Ａと第３下段折り返し連通空間９０Ｆとは、第２ヘッダ集合管９０に接続されている第１接続配管２４を介して接続されており、第２上段折り返し連通空間９０Ｂと第２下段折り返し連通空間９０Ｅとは、第２ヘッダ集合管９０に接続されている第２接続配管２５を介して接続されている。

以上の構成により、室外熱交換器１１が冷媒の蒸発器として機能する場合には、冷媒管２０から第１ヘッダ集合管８０の液側出入口連通空間８０Ｂに流入した冷媒は、液側出入口連通空間８０Ｂに接続されている下段熱交換部６０Ｂの扁平多穴管６３を流れて、第２ヘッダ集合管９０の第１〜第３下段折り返し連通空間９０Ｄ、９０Ｅ、９０Ｆに流入する。第１下段折り返し連通空間９０Ｄに流入した冷媒は、ノズル付き区切板９９のノズル９９ａを介して第３上段折り返し連通空間９０Ｃに流入し、第３上段折り返し連通空間９０Ｃに接続されている上段熱交換部６０Ａの扁平多穴管６３を介して、第１ヘッダ集合管８０のガス側出入口連通空間８０Ａに流入する。第２下段折り返し連通空間９０Ｅに流入した冷媒は、第２接続配管２５を介して第２上段折り返し連通空間９０Ｂに流入し、第２上段折り返し連通空間９０Ｂに接続されている上段熱交換部６０Ａの扁平多穴管６３を介して、第１ヘッダ集合管８０のガス側出入口連通空間８０Ａに流入する。第３下段折り返し連通空間９０Ｆに流入した冷媒は、第１接続配管２４を介して第１上段折り返し連通空間９０Ａに流入し、第１上段折り返し連通空間９０Ａに接続されている上段熱交換部６０Ａの扁平多穴管６３を介して、第１ヘッダ集合管８０のガス側出入口連通空間８０Ａに流入する。第１ヘッダ集合管８０のガス側出入口連通空間８０Ａにおいて合流した冷媒は、冷媒管１９を介して室外熱交換器１１の外部に流れていくことになる。

なお、室外熱交換器１１が冷媒の放熱器として用いられる場合には、上記とは反対の冷媒流れとなる。

（４）扁平多穴管
図５に、図３に示す熱交換部６０の部分拡大図を示す。図６に、フィン７０が扁平多穴管６３に取付られている状態を扁平多穴管６３の長手方向から見た様子を示す。

扁平多穴管６３は、伝熱面となる鉛直方向を向く上面および下面の扁平面６３ａと、冷媒が流れる多数の小さな通路６３ｂを有している。扁平多穴管６３が有する複数の通路６３ｂは、空気流れ方向（通路６３ｂの断面視における長手方向）に並んで設けられている。

なお、扁平多穴管６３は、特に限定されないが、例えば、押し出し成形により製造される。

複数の扁平多穴管６３は、上下方向に所定の間隔で配列されている。

扁平多穴管６３は、各通路６３ｂの両端が第１ヘッダ集合管８０および第２ヘッダ集合管９０に接続されている。

なお、本実施形態の室外熱交換器１１は、複数の扁平多穴管６３の空気流れ方向下流側端部は、フィン７０の空気流れ方向の下流側端部よりもさらに下流側に位置するように構成されている。このため、室外熱交換器１１の構造として、フィン７０ではなくて扁平多穴管６３の一部を風下側に露出させた構造とすることができる。これにより、室外熱交換器１１の製造時または運搬時におけるフィン７０の風下側端部の損傷や破損が抑制される。また、室外熱交換器１１をローラー等の工具を用いて曲げ加工する場合において、工具をフィン７０ではなく扁平多穴管６３に押し当てて作業することが可能となるため、フィン７０の変形や損傷が抑制される。さらに、室外熱交換器１１を炉内でロウ付けする場合に、フィン７０ではなくて扁平多穴管６３を接地させた状態でロウ付けさせることができるため、ロウ付け時にアルミ製のフィン７０を炉内床面に接触させることで生じうるフィン７０の熱収縮や熱膨張による変形も抑制される。

（５）フィン
図７に、フィン７０に対して扁平多穴管６３が挿入される様子を示す。

フィン７０は、空気流れ方向および上下方向に広がる板状部材であり、板厚方向に所定の間隔で複数配置されており、扁平多穴管６３に固定されている。

フィン７０には、風下側の縁部から風上側に向けて風上側縁部の手前まで水平方向に切り込まれた差し込み部７１が、上下方向に複数並ぶように形成されている。なお、差し込み部７１は、バーリング等によって形成されるフィンカラー７１ａの扁平多穴管６３側の縁部として構成されている。この差し込み部７１の形状は、扁平多穴管６３の断面の外形にほぼ一致しており、当該差し込み部７１には、扁平多穴管６３が挿入された状態で互いにロウ付け固定されている。

フィン７０は、扁平多穴管６３の風上側端部よりも更に風上側において、上下方向に連続した連通部７０ａと、連通部７０ａから空気流れ方向下流側に伸び出した複数の風下部７０ｂと、を有している。ここで、扁平多穴管６３の風上端からフィン７０の連通部７０ａにおける風上端までの空気流れ方向の距離は４ｍｍ以上であることが着霜耐力を確保する観点から好ましい。なお、風下部７０ｂは、隣り合う差し込み部７１によって上下方向に囲まれた部分である。

図８に、扁平多穴管６３の挿入方向視におけるフィン７０の形状を示す。図９に、扁平多穴管６３の挿入方向とフィン７０の板厚方向との両方に垂直な方向から見たフィン７０の形状を示す。

フィン７０は、図６〜図９に示すように、上述の差し込み部７１の他にも、ワッフル部７２、連通側フィンタブ７３、挿入側フィンタブ７４、スリット７５、挿入側リブ７６、連通側リブ７７、主面７９等を有している。なお、主面７９における板厚方向の厚みは、例えば、０．０５ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下である。

差し込み部７１は、扁平多穴管６３が配列されている方向および扁平多穴管６３の長手方向に交差する方向である挿入方向に沿って延びている。この差し込み部７１の挿入方向における長さは、扁平多穴管６３の挿入方向の長さよりも短く、扁平多穴管６３の一部のみが差し込まれた状態となる。差し込み部７１は、フィンカラー７１ａの扁平多穴管６３側の部分として構成されている。フィンカラー７１ａは、扁平多穴管６３の扁平面６３ａを含む周囲と対向するように、フィン７０の主面７９に対して立設されている。なお、特に限定されないが、主面７９に垂直な方向におけるフィンカラー７１ａの高さは、後述するスリット７５の高さやワッフル部７２の高さよりも高くなるように形成されていてもよい。差し込み部７１の幅は扁平多穴管６３の幅に実質的に対応しており、扁平多穴管６３の挿入時に、扁平多穴管６３の扁平面６３ａと差し込み部７１との間で摩擦が生じる。このようにしてフィン７０の差し込み部７１に挿入された扁平多穴管６３は、フィン７０に対してロウ付け固定される。

ワッフル部７２は、隣り合う差し込み部７１の間（隣り合うフィンカラー７１ａの間）であって、空気流れ方向の中央近傍に形成されている。ワッフル部７２は、空気流れ方向において板厚方向に隆起した部分と隆起していない部分とが交互に繰り返されるように形成されており、隆起した部分や隆起していない部分は上下方向に連なるように形成されている。このワッフル部７２は、フィン７０の風下部７０ｂにおける空気流れ方向の中間近傍からフィン７０の連通部７０ａに跨がるまでの領域に形成されている。

連通側フィンタブ７３は、板厚方向に並べられるフィン７０同士の間隔を風上側において規制するために、フィン７０の連通部７０ａにおける各ワッフル部７２の空気流れ方向上流側に形成されている。この連通側フィンタブ７３は、フィン７０が部分的に切り起こされることで隣接するフィン７０の連通部７０ａ近傍における板厚方向の間隔を保持する。

挿入側フィンタブ７４は、板厚方向に並べられるフィン７０同士の間隔を風下側において規制するために、フィン７０の風下部７０ｂの空気流れ方向下流側端部の近傍に形成されている。この挿入側フィンタブ７４は、連通側フィンタブ７３と同様に、フィン７０が部分的に切り起こされることで隣接するフィン７０の風下側端部近傍における板厚方向の間隔を保持する。

スリット７５は、フィン７０における伝熱性能を向上させるために主面７９から板厚方向に切り起こされた部分であり、フィン７０の風下部７０ｂにおいてワッフル部７２の空気流れ方向下流側に形成されている。より具体的には、本実施形態では、スリット７５は、隣り合う差し込み部７１の間（より詳細にはフィンカラー７１ａの間）であって、ワッフル部７２と挿入側フィンタブ７４との間において、長手方向が上下方向（扁平多穴管６３の配列方向）になるように形成されている。また、スリット７５は、空気流れ方向に並ぶように複数（本実施形態では２つ）形成されている。スリット７５は、図８に示すように、風上側と風下側との両方において、フィン７０の主面７９から板厚方向における同一側に切り起こされるようにして形成された開口を有している。当該スリット７５の切り起こし高さ（板厚方向の高さ）は、伝熱性能を良好にする観点から、隣り合うフィン７０同士の間隔（フィンピッチ）の４０％〜６０％となるように形成されており、４５％〜５５％となるように形成されていることが好ましく、フィンピッチの半分となることが最も好ましい。なお、主面７９の板厚方向における連通側フィンタブ７３や挿入側フィンタブ７４の長さがフィンピッチを規定することとなるため、スリット７５の切り起こし高さは、連通側フィンタブ７３や挿入側フィンタブ７４のこれらの長さの半分程度となることが好ましい。なお、本実施形態では、ワッフル部
７２の最も隆起した箇所についても、フィンピッチの半分程度に位置するように構成されている。また、スリット７５の上下方向（扁平多穴管６３が並ぶ方向）の幅は、ワッフル部７２における当該幅よりも短くなるように構成されている。本実施形態では、空気流れ方向に２つのスリット７５が並ぶように設けられているが、空気流れ方向におけるこれらのスリット７５同士の間隔は、１つのスリット７５の空気流れ方向の幅と同じかより短くてもよい。

挿入側リブ７６は、差し込み部７１（より詳細にはフィンカラー７１ａ）とスリット７５との間において、扁平多穴管６３の挿入方向が長手方向となるように延びている。この挿入側リブ７６は、スリット７５の上下方向（扁平多穴管６３が並ぶ方向）の両側に設けられている。この挿入側リブ７６は、図７に示すように、フィン７０の差し込み部７１に対して扁平多穴管６３を挿入する際に扁平多穴管６３が最初に当たる当接箇所Ｐよりも、挿入方向における挿入進行側に向けて挿入方向と平行に直線状に延びるように形成されている。そして、挿入側リブ７６は、扁平多穴管６３の挿入方向において、全てのスリット７５を跨ぐように連なって延びており、最も風上側に位置するスリット７５よりもさらに風上側まで延びている。より詳細には、スリット７５は、扁平多穴管６３の挿入方向において、挿入側フィンタブ７４よりも下流側から、全てのスリット７５を跨ぎつつ、最も風上側に位置するスリット７５よりもさらに風上側に到るまで挿入方向に連なって延びている。

なお、本実施形態では、挿入側リブ７６はスリット７５ともフィンカラー７１ａとも離れて形成されている。そして、挿入側リブ７６とスリット７５との最近接距離は、挿入側リブ７６とフィンカラー７１ａとの最近接距離よりも短くなるように配置されている。

また、挿入側リブ７６は、図７に示すように、フィン７０の主面７９が板厚方向に隆起することで形成されている。すなわち、挿入側リブ７６は、フィン７０の主面７９に対して立ち上がっており頂部に到るまでの部分と、頂部と、頂部から主面７９まで立ち下がった部分と、を有して構成されている。ここで、フィン７０の主面７９上において、挿入側リブ７６の長手方向に垂直な方向の幅は、特に限定されないが、フィン７０の座屈を確実に抑制する観点から、０．３ｍｍ以上であることが好ましく、０．５ｍｍ以上であることがより好ましい。また、当該幅は、フィン７０の伝熱性能を良好にするためのスリット７５の長手方向の長さを確保しやすくする観点から、２．０ｍｍ以下であることが好ましく、１．０ｍｍ以下であることがより好ましい。また、挿入側リブ７６の隆起高さは、スリット７５の高さの半分以下であってよく、１．０ｍｍ以下であることがより好ましく、０５ｍｍ以下であることがさらに好ましい。

挿入側リブ７６のフィンカラー７１ａ側の縁部は、より風上側に位置しているワッフル部７２のフィンカラー７１ａ側の縁部に挿入方向に連続している。

連通側リブ７７は、連通側フィンタブ７３の上下の両方（扁平多穴管６３の配列方向の一方側と他方側との両方）において、挿入方向に延びるように形成されている。連通側リブ７７の連通側フィンタブ７３側とは反対側の縁部は、挿入側リブ７６のフィンカラー７１ａ側の縁部およびワッフル部７２のフィンカラー７１ａ側の縁部と挿入方向に連続している。また、挿入方向において連通側リブ７７が設けられている箇所にはスリット７５が形成されておらず、連通側リブ７７の上下方向の幅は挿入側リブ７６の上下方向の幅よりも大きく構成されている。

（６）特徴
（６−１）
本実施形態の室外熱交換器１１は、フィン７０の差し込み部７１に対して扁平多穴管６３を挿入してロウ付け固定することで製造される。ここで、フィン７０の差し込み部７１は、扁平多穴管６３の外縁に対応した形状を有しているため、扁平多穴管６３の挿入時にはフィン７０の差し込み部７１は扁平多穴管６３の扁平面６３ａと摩擦し、応力が作用する。特に、本実施形態のフィン７０には、フィンカラー７１ａが形成されているため、扁平多穴管６３の扁平面６３ａとの間で摩擦が生じる面積が広く、フィン７０には大きな応力が作用しがちになる。そして、フィン７０には、伝熱性能を良好にするために、切り起こし片からなるスリット７５が形成されているため、当該スリット７５の縁部、特に、当該縁部のうち差し込み部７１に近い箇所は強度が低く、当該箇所に応力が集中することにより当該箇所を起点に座屈してしまうおそれがある。

これに対して、本実施形態の室外熱交換器１１では、フィン７０の差し込み部７１とスリット７５との間に挿入側リブ７６が形成されているため、扁平多穴管６３の挿入時にフィン７０が受ける応力がスリット７５近傍において集中することを緩和し、フィン７０のスリット７５近傍を起点とする座屈を抑制させることができる。

（６−２）
フィン７０に対して扁平多穴管６３を挿入する際には、図７に示すように、フィン７０の差し込み部７１のうち、扁平多穴管６３が最初に当たる当接箇所Ｐを起点として挿入進行側に向けた応力が生じやすい。

これに対して、本実施形態の室外熱交換器１１では、フィン７０に設けられている挿入側リブ７６は、当該扁平多穴管６３が最初に当たる当接箇所Ｐよりも挿入方向進行側に形成されている。このため、当該当接箇所Ｐにおいてフィン７０が受ける応力を、挿入側リブ７６に沿わせるようにして挿入方向進行側に逃がし、フィン７０のスリット７５における縁部近傍への応力の集中を緩和することが可能になる。

特に、挿入側リブ７６は、フィン７０において空気流れ方向に並ぶように複数形成されているスリット７５の全てを跨ぐように連なって延びている。このため、フィン７０に設けられているいずれのスリット７５の外縁についても、応力の集中を抑制させることができている。

さらに、挿入側リブ７６は、スリット７５に対して上下方向（扁平多穴管６３の配列方向）における両側に設けられているため、スリット７５の各縁部における座屈を抑制することが可能になっている。

（６−３）
本実施形態の室外熱交換器１１は、スリット７５の切り起こし高さ（板厚方向の高さ）が、隣り合うフィン７０同士の間隔（フィンピッチ）の４０％〜６０％となるように形成されている。このため、隣り合うフィン７０同士の中間部分近傍を通過する最も流速が高い空気流れをスリット７５に当てることができるだけでなく、切り起こし高さも十分に確保することができるため、伝熱性能を良好にすることができている。

ここで、上記実施形態の室外熱交換器１１では、挿入側リブ７６は、図８に示すように、フィンカラー７１ａからスリット７５側に向かうにつれて、フィン７０の主面７９から立ち上げられて頂部まで到った後に再び主面７９に到るまで立ち下がるようにして、隆起するように形成されている。このため、スリット７５は、直接、主面７９から板厚方向の一方側に向けて切り起こされている。すなわち、主面７９から板厚方向の一方側に立ち上げられた立ち上げ面が形成されている場合に、その立ち上げ面からさらに板厚方向の一方側に向けて切り起こされているわけではない。

このため、隣り合うフィン７０の主面７９の間隔（特に、スリット７５周囲の主面７９の間隔）を広く確保することができているため、当該間隔の中間高さ位置程度までスリット７５が切り起こされている場合には、スリット７５の切り起こし高さを十分に高く確保することができている（立ち上げ面と隣接するフィン７０との中間高さ位置程度までスリット７５が切り起こされている場合と比べて切り起こし高さを十分に高く確保することができている）。これにより、フィン７０の伝熱性能を良好にすることができている。

（７）変形例
上記実施形態では、本発明の実施形態の一例を説明したが、上記実施形態はなんら本願発明を限定する趣旨ではなく、上記実施形態には限られない。本願発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更した態様についても当然に含まれる。

（７−１）変形例Ａ
上記実施形態では、扁平多穴管６３の風下側端部がフィン７０の風下部７０ｂよりも更に風下側に突出している構造を例に挙げて説明した。

しかし、フィン７０の差し込み部７１と扁平多穴管６３との空気流れ方向の幅の関係は、当該関係に限定されるものではなく、例えば、図１０に示すように、フィン７０の風下部７０ｂの風下側端部が扁平多穴管６３の風下側端部よりも更に風下側に突出した構造を有する熱交換器としてもよい。

（７−２）変形例Ｂ
上記実施形態では、フィン７０において空気流れ方向に２つのスリット７５が並んで形成されている場合を例に挙げて説明した。

しかし、フィン７０に設けられるスリット７５の数はこれに限られるものではなく、例えば、図１１に示すように、空気流れ方向に４つのスリット７５が並んで形成されていてもよい。このようにスリット７５を多く設けた場合には、フィン７０の伝熱性能をより高めることができる。この場合には、上記実施形態のフィン７０と比べて、スリット７５が増加した分だけワッフル部７２の空気流れ方向の長さが短く形成されている。そして、当該例においても、挿入側リブ７６は、挿入方向において、４つのスリット７５の全てを跨ぐように連なって延びているため、各スリット７５の縁部における座屈を抑制することが可能になっている。なお、フィン７０に設けられるスリット７５の数が増大したとしても、扁平多穴管６３の挿入方向において各スリット７５を跨ぐように延びた挿入側リブ７６を設けた場合には、フィン７０の強度は低下せず、挿入時の座屈を抑制できることが解析により確認された。

（７−３）変形例Ｃ
上記実施形態では、フィン７０において空気流れ方向に２つのスリット７５とワッフル部７２が並んで形成されている場合を例に挙げて説明した。

しかし、例えば、図１２に示すように、ワッフル部７２の代わりに更にスリット７５が追加された（空気流れ方向に８つのスリット７５が並んで形成された）フィン７０を用いるようにしてもよい。この場合には、上記実施形態の挿入側リブ７６を、空気流れ方向上流側に延長させ、挿入方向における全てのスリット７５を跨ぐように連なって延びるように設けることができる。

（７−４）変形例Ｄ
上記実施形態の室外熱交換器１１では、フィン７０に形成される切り起こし片として、空気流れ方向の上流側と下流側の両方において、板厚方向における同じ側に開口が形成されたスリット７５を例に挙げて説明した。

しかし、フィン７０に形成される切り起こし片は、伝熱性能を改善できるものであれば特に限定されず、例えば、風上側だけ開口しており風下側は開口しておらず主面７９になだらかに繋がるようにして形成されたルーバを用いるようにしてもよい。

また、フィン７０に形成される切り起こし片として、主面７９に対して切り起こされた箇所を傾斜させつつ、風上側において主面７９の一方側に開口を生じさせ、風下側において主面７９の反対側に開口を生じさせるようにして形成された傾斜スリットを用いるようにしてもよい。

これらのいずれの縁部についても、挿入側リブ７６が形成されていることで、扁平多穴管６３を挿入する際の座屈を抑制することが可能になる。

（７−５）変形例Ｅ
上記実施形態の室外熱交換器１１では、フィン７０のスリット７５と差し込み部７１との間において挿入方向に直線的に延びた挿入側リブ７６を例に挙げて説明した。

しかし、フィン７０のスリット７５と差し込み部７１との間に設けられる挿入側リブ７６は、挿入方向に直線的に延びたものに限られず、例えば、挿入進行方向に向かうにつれてスリット７５に近づくまたはスリット７５から遠ざかるように傾斜して延びているものを用いてもよい。また、挿入側リブ７６は、直線的に延びている必要は無く、例えば、挿入方向が長手方向となるように蛇行した形状であってもよい。

１ 空気調和装置
２ 室外ユニット
１１ 室外熱交換器（熱交換器）
６３ 扁平多穴管（扁平管）
６３ａ 扁平面
６３ｂ 通路（冷媒流路）
６３ｙ 風下露出部
７０ フィン
７０ａ 連通部
７０ｂ 風下部
７１ 差し込み部
７１ａ フィンカラー
７２ ワッフル部
７３ 連結側フィンタブ
７４ 挿入側フィンタブ
７５ スリット（切り起こし片）
７６ 挿入側リブ（リブ）
７７ 連結側リブ

特許文献１：特開２０１２−２３３６８０号公報

Claims (6)

1. 扁平面（６３ａ）を対向させた状態で配列される複数の扁平管（６３）と、
   前記扁平管が配列されている方向および前記扁平管の長手方向に交差する挿入方向に沿って延びており前記扁平管の少なくとも一部が差し込まれる複数の差し込み部（７１）を有する複数のフィン（７０）と、
   を備え、
   前記フィンは、複数の前記差し込み部の間において板厚方向に切り起こされた切り起こし片（７５）と、前記差し込み部と前記切り起こし片との間に形成されたリブ（７６）と、を有しており、
   前記フィンは、前記切り起こし片を、前記扁平管の挿入方向に並ぶように複数有しており、
   前記リブは、前記差し込み部と複数の前記切り起こし片との間において前記扁平管の挿入方向に沿うように連なって延びている、
   熱交換器（１１）。
2. 前記リブは、少なくとも、前記フィンの前記差し込み部のうち前記扁平管を前記フィンに挿入する際に前記扁平管が最初に当たる箇所（Ｐ）よりも前記挿入方向における挿入進行側に形成されている、
   請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記リブは、隣り合う前記差し込み部の間に位置する複数の前記切り起こし片のうち前記扁平管の挿入方向において最も挿入進行側に位置している前記切り起こし片よりも更に挿入進行側まで連なるように延びている、
   請求項１または２に記載の熱交換器。
4. 前記フィンは、前記差し込み部を縁取るように形成されており、前記扁平管の前記扁平面に対向するフィンカラー（７１ａ）を有しており、
   前記リブは、前記フィンカラーと前記切り起こし片との間に形成されている、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の熱交換器。
5. 前記フィンは、前記切り起こし片と両側の前記差し込み部との各間に前記リブが形成されている、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の熱交換器。
6. 前記リブは、前記フィンが板厚方向に隆起することで形成されている、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の熱交換器。

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