JPH06307785A

JPH06307785A - 熱交換器

Info

Publication number: JPH06307785A
Application number: JP9311193A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Tanaka; 達夫田中
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-04-20
Filing date: 1993-04-20
Publication date: 1994-11-01

Abstract

(57)【要約】【目的】細線型フィンを備えて、高い熱交換効率を保持
するとともに、フィンと熱交換パイプとの接続強度の増
大をなし、信頼性の向上を図れる熱交換器を提供する。【構成】互いに狭小の間隙を存して並設される複数枚の
フィン１…と、これらフィンに互いに平行に、かつ貫通
して設けられ、それぞれ断面偏平状である複数本の熱交
換パイプ２…と、これら熱交換パイプの上記フィンから
突出する両側端部にそれぞれ連結される第１のヘッダパ
イプ３Ａおよび第２のヘッダパイプ３Ｂとからなり、上
記フィンは、アルミニューム・ブレージングシートから
なり、熱交換パイプの貫通部間に、互いに平行に、かつ
細長い矩形状の多数の打ち抜き孔１１および、これら打
ち抜き孔相互間に形成される細線フィン１２を具備し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば空気調和機に
備えられ、内部に被熱交換流体である冷媒を導通させ、
被空調室空気と熱交換作用をなす熱交換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば空気調和機に備えられる熱交換
器は、種々の形態があり、それぞれの条件に適応した状
態で用いられる。近時、熱交換効率の向上を目的とし
て、たとえば特開平４−４８１９３号公報に示されるよ
うな、細線フィン型の熱交換器が知られている。

【０００３】これは、被熱交換流体を集合する一対の集
合管に、複数本の偏平管を互いに所定間隔を存して並設
して連通し、これら偏平管の相互間に熱交換空気を導通
させ、連続する屈曲状に形成される針金状の細線フィン
を、その屈曲部が互いに対向した偏平管に接続してな
る。

【０００４】該公報の技術は、細線フィンの断面形状の
限定ほかに特徴があるが、いずれにしても、基本的に上
述のような構成を採用することにより、高性能およびコ
ンパクト化を得る。

【０００５】そして、細線フィンは熱伝達率が高いの
で、密に配することにより、単置体積当りの伝熱面積密
度が大きくなり、高性能の熱交換器が得られる。ここ
で、図７に、従来より用いられる、針金状（断面丸型）
の細線フィンａの断面一部を拡大して示す。たとえば、
細線フィンａの直径をｄ_p 、熱交換空気の流れに沿う方
向のピッチをＰ_x 、熱交換空気の流れ方向とは直交する
方向のピッチをＰ_y とする。

【０００６】このような細線フィン型の熱交換器では、
図８に示すような特性変化が得られる。同図で、横軸は
最小隙間Ｓmm（Ｐ_x −ｄ_p ）、縦軸は熱通過率（熱伝達
率×伝熱面積）比である。

【０００７】従来のごとき、針金状の細線フィンａの直
径ｄ_p を０．３mm、熱交換空気の流れ方向とは直交する
方向のピッチＰ_y を１．０mmに設定した熱交換器を、放
熱器として用いた場合には、破線変化Ｂで示すような特
性を有する。

【０００８】すなわち、上述した細線フィンａを放熱器
として用いると、最小隙間Ｓ寸法が０．１mm付近にある
とき、最も熱通過率比が高く、最大性能が発揮されるこ
とが分かる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の熱
交換器を備える空気調和機は、暖房運転と冷房運転との
切換えが可能なヒ−トポンプ式のものがほとんどであ
る。したがって、上記熱交換器は、放熱器として用いら
れるばかりでなく、冷却器としても用いられる。

【００１０】このような熱交換器を、冷却器として作用
させる場合、当然、細線フィンａの表面に空気中の水分
が凝縮して付着滞留する。この付着滞留するドレン水の
分量は、最小隙間Ｓが小さいほど多くなる。

【００１１】実際には、図７で示すように、隣接する細
線フィンａ，ａ相互間に亘ってドレン水が付着滞留する
こととなり、放熱器としての性能を最大限発揮できる最
小隙間Ｓの設定が、冷却器では不具合発生の要因となっ
てしまう。

【００１２】従来構造の細線フィン型熱交換器を冷却器
として用いた場合は、図７で、一点鎖線変化Ｃで示すよ
うに、性能特性が変化する。最小隙間Ｓが０．７mm程度
で熱通過率比が最高になるが、０．５mm以下では急激に
低下することが分かる。ただし、０．５mm以下とするこ
とにより、伝熱面密度を高く保持できる。

【００１３】このように熱交換器として、冷暖房運転の
両方に都合の良い特性を発揮しなければならないが、最
小隙間が一定値に設定された状態にあるので、一方の作
用に最適な構成を採用すると、他方の作用では特性劣化
になるという、不具合があった。

【００１４】また、フィン細線型熱交換器は強度的に劣
っている。すなわち、細線フィンａを連続的に屈折さ
せ、その屈折部を偏平管である熱交換パイプに接続する
ため、点接続になってしまう。あるいは、直状の細線フ
ィンａであっても、その端部を熱交換パイプに接続する
限りは同様の状態になる。

【００１５】したがって、信頼性が低く、完成した熱交
換器を空気調和機本体内に組み込む作業で、熱交換器が
他の部品に当接するなど、わずかな衝撃があっても、接
続部に対する影響は大である。

【００１６】近時、フィン素材として、予めロー材がク
ラッドされたアルミニューム・ブレーシングシートを採
用し、熱交換パイプとのロー付け作業の容易化と確実化
を図るようにしている。

【００１７】この場合、先に説明した最小隙間Ｓを０．
１５mm以下に設定すると、フィンと熱交換パイプおよび
ヘッダパイプを仮組立した組立物を加熱炉に入れて加熱
する炉中ロー付けの際に、細線フィン相互間に溶融した
ロー材が侵入して、隙間を埋め易い。熱交換空気の熱通
過率が低下するところとなり、熱交換性能の大幅低下に
つながる。

【００１８】さらに、針金状の細線フィンａが露出して
いる状態にあるところから、親水性が悪く、冷却器とし
て用いた場合に、ドレン水の処理に悪影響を与えてい
る。後処理工程として、親水処理を採用することもでき
るが、面倒であり、コストに悪影響をなす。

【００１９】本発明は、上述したような事情に鑑みなさ
れたものであり、その第１の目的とするところは、細線
型フィンを備えて、高い熱交換効率を保持するととも
に、フィンと熱交換パイプとの接続強度の増大をなし、
信頼性の向上を図れる熱交換器を提供しようとするもの
である。

【００２０】第２の目的とするところは、隣接する細線
フィン相互の最大隙間を最適寸法に設定することによ
り、炉中ロー付け工程にて表面のロー材が溶融しても、
細線フィン間の隙間をロー材が埋めるようなことがな
く、熱交換性能を損なうことのない熱交換器を提供しよ
うとするものである。

【００２１】第３の目的とするところは、細線フィン表
面を親水性が高く、排水性の良い処理をなすことによ
り、冷却器として作用した場合の、ドレン水の処理に好
都合となし、かつ放熱器としても高い信頼性を保持する
熱交換器を提供しようとするものである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を満たす
ため、第１の発明の熱交換器は、互いに狭小の間隙を存
して複数枚のフィンを並設し、これらフィンに互いに平
行に、かつ貫通して、それぞれ断面偏平状である複数本
の熱交換パイプを設け、これら熱交換パイプの上記フィ
ンから突出する両側端部に、第１のヘッダパイプおよび
第２のヘッダパイプをそれぞれ連結してなり、上記フィ
ンは、アルミニューム・ブレージングシートで、熱交換
パイプの貫通部間に、互いに平行に、かつ細長い矩形状
の多数の打ち抜き孔および、これら打ち抜き孔相互間に
形成される細線フィンを具備した。

【００２３】第２の目的を満たすため、第２の発明の熱
交換器は、互いに隣接する細線フィン相互の最大隙間寸
法を、０．１５〜０．５mmに設定した。

【００２４】第３の目的を満たすため、第３の発明の熱
交換器は、上記細線フィンは、セラミック材でコーティ
ングされている。そして、上記セラミック材は、炉中ロ
ー付け用のブレージング・フラックスである。

【００２５】

【作用】第１の発明で、フィンは、アルミニューム・ブ
レージングシートからなり、熱交換パイプ相互間を、細
線フィンからなる伝熱面部としたから、偏平管である熱
交換パイプとフィンとを面的に接続できる。

【００２６】第２の発明で、互いに隣接する細線フィン
の間隔を最適値に設定することにより、炉中ロー付け時
にフィン表面のロー材が溶融しても、隣接する細線フィ
ン相互が繋がることがない。また、冷却器として作用し
たとき、ドレン水が隣接する細線フィン相互を繋げるこ
ともない。

【００２７】第３の発明で、フラックスが繊細なひびを
有したセラミック材として細線フィン表面に固着するた
め、表面の親水性が著しく向上して、冷却器として使用
した際の、ドレン水の排水性に優れる。

【００２８】

【実施例】図１に示すように、熱交換器が形成される。
これは、これは図において、垂直方向に立設され、かつ
幅方向に狭小の間隙を存して並べられる多数枚のフィン
１…と、このフィン１…に上下に互いに並設されで、か
つそれぞれ水平方向に貫通する複数本の熱交換パイプ２
…と、これら熱交換パイプ２…のフィン１…両側端から
突出する端部に亘って連結される第１のヘッダパイプ３
Ａおよび第２のヘッダパイプ３Ｂとから構成される。

【００２９】第１，第２のヘッダパイプ３Ａ，３Ｂは、
その上下端部が閉塞され、内部は図示しない仕切板によ
って仕切られる。第１のヘッダパイプ３Ａのみ、導入管
４と導出管５が接続される。この熱交換器を空気調和機
に用いる場合は、導入，導出管４，５とも、所定の冷凍
サイクル機器に連通される。

【００３０】しかして、被空調室空気である熱交換空気
は、熱交換器の一側面から吹込まれ、各フィン１…相互
の間隙と、各熱交換パイプ２…相互の間隙を導通し、熱
交換器の他側面から吹出される。

【００３１】このとき、導入管４から第１のヘッダパイ
プ３Ａに導びかれ、かつ各熱交換パイプ２…に導かれる
冷媒と熱交換作用がなされる。冷媒は、第２のヘッダパ
イプ３Ｂから所定の流路を介して、導出管５に導かれる
こととなる。

【００３２】つぎに、上記フィン１と、熱交換パイプ２
について詳述する。図２に示すように、上記フィン１
は、縦長の帯板状をなし、その一側端から略Ｕ字状に形
成される取付用切欠部６…が、たとえばプレス加工によ
り設けられる。この取付用切欠部６…は、フィン１の上
下方向に沿って所定間隔を存して複数設けられており、
その周縁に沿って、一体に鍔部７が折曲形成される。

【００３３】上記熱交換パイプ２は、偏平管であって、
その幅方向一側端から上記取付用切欠部６に嵌挿され、
後述するような炉中ロー付けの手段で固着される。内部
に被熱交換流体である冷媒を導通させる複数の流路室８
…が、パイプ２の幅方向に並列に並べられた状態で形成
される。

【００３４】この流路室８…は、熱交換パイプ２の両端
部が各ヘッダパイプ３Ａ，３Ｂに接続されることによ
り、各ヘッダパイプ３Ａ，３Ｂの仕切られた室に連通し
て、被熱交換流体である冷媒の導通路を最適な状態に設
定する。

【００３５】一方、図３にも示すように、フィン１の各
取付用切欠部６，６の相互間には、細線フィン部１０が
設けられる。この細線フィン部１０は、上下方向に沿っ
て細長い矩形状に開口され、かつフィン１の幅方向に沿
って並設されるの多数の打ち抜き孔１１…および、これ
ら隣設する打ち抜き孔１１，１１相互間に残された部分
である多数本の細線フィン１２…とからなる。

【００３６】上記打ち抜き孔１１が細長い矩形状である
ことから、これら相互間に形成される上記細線フィン１
２は、角柱状をなす。図４に示すように、フィン１の板
厚である細線フィン１２の縦寸法をｄ_y とし、細線フィ
ン１２の幅寸法をｄ_x とし、細線フィン１２のピッチを
Ｐ_x としたとき、隣接する細線フィン１２，１２相互間
の最小隙間Ｓは、Ｐ_x −ｄ_x として表される。

【００３７】本発明においては、隣接する細線フィン１
２，１２相互間の最小隙間Ｓを、０．１５〜０．５mmに
限定する。このようにして構成されるフィン１…は、素
材として、アルミニュウム・ブレージングシートが用い
られる。

【００３８】熱交換器組立にあたって、多数枚のフィン
１…の取付用切欠部６の位置を全て同一に揃え、かつ所
定のフィンピッチで並べて保持し、上記取付用切欠部６
の一端開口部から熱交換パイプ２を挿嵌する。

【００３９】フィン１側端から突出する各熱交換パイプ
２…の端部に亘って、各ヘッダパイプ３Ａ，３Ｂを挿嵌
し、仮組立物を製作する。そして、この仮組立物にフッ
価物系フラックスを塗布した後、加熱炉に収容して加熱
する、いわゆる、炉中ロー付けをなす。

【００４０】その結果、先に図１で説明したような熱交
換器が得られる。なお、このフィン１は、アルミ・ブレ
ージングシートからなるから、炉中ロー付けの工程でフ
ィン１表面のロー材が溶融して、寸法設定によっては、
打ち抜き孔１１を溶融ロー材で埋めて、細線フィン１
２，１２相互を連結してしまう。

【００４１】しかしながら、本発明では、隣接する細線
フィン１２，１２相互の最小隙間Ｓ寸法を、０．１５mm
以上に限定したので、そのような不具合の発生する余地
がない。

【００４２】そしてまた、熱交換器の製作工程で、上記
細線フィン１２に炉中ロー付け用のブレージング・フラ
ックスが塗布され、これを炉中ロー付けする。細線フィ
ン１１の表面は、ブレージング・フラックスが固化した
セラミック材でコーティングされることになる。しか
も、セラミック材に多数の微細なひびが形成される。

【００４３】このような熱交換器を冷却器として用いる
場合に特に有効である。すなわち、冷却器として用いる
ことにより、ドレンが生成され、細線フィン１２表面に
付着する。

【００４４】図５に示すように、この細線フィン１２表
面は、多数のひびが形成されるセラミック材でコーティ
ングされているので、親水性が高く、ドレンの排水が良
い。したがって、従来のような、細線フィン相互のドレ
ン水の繋がりがない。

【００４５】しかも、細線フィン１２，１２相互間の最
小隙間Ｓを０．１５〜０．５mmに設定したので、ドレン
水は早急に排水され、熱交換効率を保持し、伝熱性能を
損なわないですむ。

【００４６】結果として、本発明の熱交換器を冷却器と
して用いた場合には、図７に実線変化Ａで示すような特
性が得られる。最小隙間Ｓを０．１５〜０．５mmに設定
したので、その範囲では高い熱通過率比をなし、良好な
熱交換性能が得られる。

【００４７】勿論、放熱器として用いる場合にも最適で
ある。すなわち、従来の放熱器特性Ｂとほとんど同程度
で、かつ最小隙間Ｓの設定範囲に亘って変化の少ない熱
通過率比となる。

【００４８】このように、本発明の熱交換器は、冷却器
としても、放熱器としても、いずれも最良の熱交換性能
を発揮する。なお、上記実施例においては、隣接する細
線フィン１２，１２相互の最小隙間Ｓを、Ｐ_x −ｄ_x と
して説明したが、これに限定されるものではなく、フィ
ン１の積層ピッチＰ_y が極く小さい場合には、（積層ピ
ッチＰ_y −細線フィン１２）の縦寸法ｄ_y が最小隙間Ｓ
に換わる。

【００４９】なお、上記実施例においては、細線フィン
１２を打ち抜き孔１１によって形成したが、これに限定
されるものではない。図６（Ａ），（Ｂ）に示すよう
に、フィン１Ａの取付用切欠部６，６の相互間に、細線
フィン部１０Ａを備えてもよい。これは、互いに平行
に、かつ細長く切り起こすことによって形成される、切
起し状の細線フィン１２ａからなる。

【００５０】この細線フィン１２ａが切り起こされたフ
ィン１Ａの部分は、孔部１１ａとして残り、細線フィン
１１ａとフィン１Ａの部分は、Ｐ_y0だけずれる（オフセ
ット）することとなる。

【００５１】フィン１Ａの板厚である細線フィン１２ａ
の縦寸法をｄ_y とし、フィンピッチをＰ_y としたとき、
隣接する細線フィン１２ａとフィン１Ａとの最小隙間Ｓ
ａは、Ｐ_y −ｄ_y −Ｐ_y0 として表される。また、熱交
換器は必ずしも空気調和機に用いられるものではなく、
熱交換作用を必要とする装置全てに適用される。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、第１の発明によれ
ば、フィンと、断面偏平状である熱交換パイプと、第
１，第２のヘッダパイプとからなる熱交換器において、
上記フィンは、アルミニューム・ブレージングシートか
らなり、熱交換パイプの貫通部間に、多数の打ち抜き孔
および、これら打ち抜き孔相互間に細線フィンを具備し
たから、細線型フィンを備えて、高熱交換効率を保持す
るとともに、フィンと熱交換パイプとの接続強度の増大
をなして、信頼性の向上を図れる効果を奏する。

【００５３】第２の発明によれば、隣接する細線フィン
相互間の最大隙間寸法を０．１５〜０．５mmに設定した
から、炉中ロー付け工程にて表面のロー材が溶融して
も、細線フィン間に形成される打ち抜き孔をロー材が埋
めるようなことがなく、フィン形状構造が損われずにす
み、熱交換性能を保持する効果を奏する。

【００５４】第３の発明によれば、細線フィンを、セラ
ミック材でコーティングし、上記セラミック材は、炉中
ロー付け用のブレージング・フラックスとしたから、細
線フィン表面を親水性が高く、排水性の良い処理をなす
ことができ、冷却器として作用した場合の、ドレン水の
処理効率向上を図れる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す、熱交換器の斜視図。

【図２】同実施例の、フィンの要部と、このフィンと熱
交換パイプとの組立を説明する斜視図。

【図３】同実施例の、フィンの一部正面図。

【図４】同実施例の、フィンの一部横断平面図。

【図５】同実施例の、フィンの親水性を説明する図。

【図６】（Ａ）は、他の実施例の、フィンの要部と、こ
のフィンと熱交換パイプとの組立を説明する斜視図。
（Ｂ）は、フィンの一部横断平面図。

【図７】従来例の、細線フィンの親水性を説明する図。

【図８】同実施例と従来例の、それぞれ細線フィン相互
の最小隙間に対する熱通過率比の特性を表す図。

【符号の説明】

１…フィン、８…流路室、２…熱交換パイプ、３Ａ…第
１のヘッダパイプ、３Ｂ…第２のヘッダパイプ、１１…
打ち抜き孔、１２…細線フィン。

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【手続補正書】

【提出日】平成５年１０月１９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図４】

【図７】

【図３】

【図５】

【図６】

【図８】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに狭小の間隙を存して並設される複数
枚のフィンと、これらフィンに互いに平行に、かつ貫通して設けられ、
それぞれ断面偏平状である複数本の熱交換パイプと、これら熱交換パイプの上記フィンから突出する両側端部
にそれぞれ連結される第１のヘッダパイプおよび第２の
ヘッダパイプとからなる熱交換器において、上記フィンは、アルミニューム・ブレージングシートか
らなり、熱交換パイプの貫通部間に、互いに平行に、かつ細長い
矩形状の多数の打ち抜き孔および、これら打ち抜き孔相
互間に形成される細線フィンを具備したことを特徴とす
る熱交換器。
【請求項２】上記細線フィンは、互いに隣接する細線フ
ィン相互間の最大隙間Ｓ寸法を、０．１５〜０．５mmに
設定したことを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【請求項３】上記細線フィンは、セラミック材でコーテ
ィングされていることを特徴とする請求項１記載の熱交
換器。
【請求項４】上記セラミック材は、炉中ロー付け用のブ
レージング・フラックスであることを特徴とする請求項
３記載の熱交換器。
【請求項５】互いに狭小の間隙を存して並設される複数
枚のフィンと、これらフィンに互いに平行に、かつ貫通して設けられ、
それぞれ断面偏平状である複数本の熱交換パイプと、これら熱交換パイプの上記フィンから突出する両側端部
にそれぞれ連結される第１のヘッダパイプおよび第２の
ヘッダパイプとからなる熱交換器において、上記フィンは、アルミニューム・ブレージングシートか
らなり、熱交換パイプの貫通部間に、互いに平行に、かつ細長く
切り起こすことによって形成される細線フィンを具備し
たことを特徴とする熱交換器。