JPH11166797A - フィン付き熱交換器及び該熱交換器を備えた空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 熱交換器の形状の多様化、部品の共通化への
対応の容易さという折曲フィンを備えた熱交換器のもつ
特徴を維持しつつ、その伝熱性能のより一層の向上を図
るようにしたフィン付き熱交換器及び該熱交換器を備え
た空気調和機を提供する。 【解決手段】 フィンを、薄帯板状のフィン素材１３
に、その板幅方向における一方の端縁１３ａから該板幅
方向に対して所定の傾斜角度αをもって他方の端縁１３
ｂ側に向けて直線状に延びる複数本の切込み１４，１
４，・・を上記フィン素材１３の板長方向に所定間隔で
形成し、且つ上記フィン素材１３をその平面上において
上記切込み１４，１４，・・が拡開する方向に折曲して
構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、フィン付き熱交
換器及び該熱交換器を備えた空気調和機に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来より、空気調和機用熱交換器として
フィンを備えたフィン付き熱交換器が一般的に使用され
ている。このフィン付き熱交換器は、複数枚の板状フィ
ンを所定間隔で順次対向配置するとともに、これら複数
枚のフィンのそれぞれをその板厚方向に貫通して複数本
の伝熱管を配置して構成される。

【０００３】ところで、近年、空気調和機（特に室内に
配置される室内機）においては、その意匠性を考慮した
形状の多様化の要請が高く、かかる空気調和機の形状の
多様化に併せて、該空気調和機に組み込まれるフィン付
き熱交換器も、従来一般的な形状である平板状形態か
ら、これを厚さ方向に曲げ加工したもの、多段折り曲げ
加工をしたものに止まらず、特に最近では円弧状に湾曲
した形状をもつものが要求されるようになっている（例
えば、特開平９−２１０５８５号公報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】かかる円弧状に湾曲し
た断面形状をもつ熱交換器を得るには、それを構成する
フィンもその平面方向に円弧状に湾曲した形状であるこ
とが必要であり、かかる円弧状に湾曲した平面形状をも
つフィンを得る方法としては、フィンを円弧状の平面形
状をもつように一体的にプレス成形する一体成形方法と
か、帯板状のフィン素材に適宜切込みを入れて該切込み
部分から折曲する折曲方法とかが知られている。

【０００５】ところが、前者の一体成形方法によるフィ
ン製造は、フィンの形状（湾曲の曲率、伝熱管の列数及
び段数等）が異なる毎にそれ専用の成形金型が必要であ
ることから、金型の種類が増え、これが熱交換器のコス
トアップの一因ともなっていた。また、かかる方法によ
り製造されたフィンを備えた熱交換器は、製造後におけ
るフィンの形態の変更ができないことから、該熱交換器
そのものの仕様の変更も困難であり、延いては空気調和
機の部品としての熱交換器の共通化を図りにくいという
問題もあった。

【０００６】一方、後者の折曲方法によるフィン製造
は、帯板状のフィン素材に切込みを入れて折り曲げて円
弧状の平面形態をもつフィンを得るものであることか
ら、その製造後における形状の変更が容易であり、空気
調和機の部品としての熱交換器の共通化が図り易いとい
う利点を有する反面、フィン素材の折り曲げ成形時に切
込み部分に設けられたスリットが変形し易く、この変形
によって伝熱性能が低下するという問題があった。さら
に、フィン素材に設けられる切込みは、板幅方向に沿っ
て形成されるのが通例（上掲の公知例を参照）であるこ
とから、フィン素材の折り曲げによって楔状に拡開する
切込み部分が冷却風の流通方向に沿って開き該拡開部分
が冷却風のバイパス路となり易く、また折り曲げる必要
がない部分においても冷却風に対して略平行に延びる上
記切込みが冷却風のバイパス路となり易く、これらのバ
イパス冷却風の存在によって熱交換器の伝熱性能が低下
するという問題もあった。

【０００７】そこで、本願発明は、熱交換器の形状の多
様化、部品の共通化への対応の容易さという折曲フィン
を備えた熱交換器のもつ特徴を維持しつつ、その伝熱性
能のより一層の向上を図るようにしたフィン付き熱交換
器及び該熱交換器を備えた空気調和機を提供することを
目的としてなされたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願発明ではかかる課題
を解決するための具体的手段として次のような構成を採
用している。

【０００９】本願の第１の発明にかかるフィン付き熱交
換器は、平面方向に屈曲した形態をもつ薄帯板状のフィ
ン１１，１１，・・をその板厚方向に所定間隔で複数枚
配置するとともに、該複数枚のフィン１１，１１，・・
のそれぞれをその板厚方向に貫通させた状態で複数本の
伝熱管１２，１２，・・を取り付けて構成されるフィン
付き熱交換器において、上記フィン１１を、薄帯板状の
フィン素材１３に、その板幅方向における一方の端縁１
３ａから該板幅方向に対して所定の傾斜角度αをもって
他方の端縁１３ｂ側に向けて直線状に延びる複数本の切
込み１４，１４，・・を上記フィン素材１３の板長方向
に所定間隔で形成し、且つ上記フィン素材１３をその平
面上において上記切込み１４，１４，・・が拡開する方
向に折曲して構成したことを特徴としている。

【００１０】本願の第２の発明では、上記第１の発明に
かかるフィン付き熱交換器において、上記切込み１４
を、上記各伝熱管１２，１２，・・の間の全てに設けた
ことを特徴としている。

【００１１】本願の第３の発明では、上記第１又は第２
の発明にかかるフィン付き熱交換器において、上記切込
み（１４）の傾斜角度αを、上記フィン素材１３の板幅
方向線に対して「１０°〜２５°」の範囲に設定したこ
とを特徴としている。

【００１２】本願の第４の発明では、上記第１，第２又
は第３の発明にかかるフィン付き熱交換器において、上
記複数本の切込み１４，１４，・・の間に該切込み１
４，１４，・・を避けた状態で、スリット１７，１７，
・・又は切起しを設けたことを特徴としている。

【００１３】本願の第５の発明では、ケーシング３内
に、ファン２と該ファン２の外側を取り囲むようにして
配置された熱交換器１とを収容してなる空気調和機にお
いて、上記熱交換器１を、上記第１、第２，第３又は第
４の発明にかかるフィン付き熱交換器としたことを特徴
としている。

【００１４】

【発明の効果】本願発明ではかかる構成とすることによ
り次のような効果が得られる。 本願の第１の発明にかかるフィン付き熱交換器は、
上記フィン１１を、薄帯板状のフィン素材１３に、その
板幅方向における一方の端縁１３ａから該板幅方向に対
して所定の傾斜角度αをもって他方の端縁１３ｂ側に向
けて直線状に延びる複数本の切込み１４，１４，・・を
上記フィン素材１３の板長方向に所定間隔で形成し、且
つ上記フィン素材１３をその平面上において上記切込み
１４，１４，・・が拡開する方向に折曲して構成してい
るので、通常、熱交換器に流入する冷却風はその厚さ方
向（即ち、フィン幅方向）に略平行に流入することから
して、上記切込み１４の切り込み方向は上記冷却風の流
れ方向に対して上記所定の傾斜角度αをもつことにな
る。

【００１５】この結果、例えば、上記フィン１１が上記
フィン素材１３を上記切込み１４部分において折曲させ
ない構成とされている場合には勿論のこと、例え上記フ
ィン１１が上記フィン素材１３を上記切込み１４部分が
拡開するように折曲されて構成されている場合であって
も、その拡開部分を埋めずとも、該拡開部分を通って流
れる冷却風は該拡開部分の下流側において必ずフィン面
に接触するので冷却風のバイパス現象が可及的に防止さ
れ、それだけ上記フィン１１における高い伝熱性能が確
保され、延いては該フィン１１を備えた熱交換器１の熱
交換性能が良好に維持されるものである。

【００１６】 本願の第２の発明にかかるフィン付き
熱交換器用によれば、上記に記載の効果に加えて次の
ような特有の効果が奏せられる。即ち、この発明にかか
るフィン付き熱交換器によれば、上記切込み１４を、上
記各伝熱管１２，１２，・・の間の全てに設けているの
で、上記フィン１１の小刻みな折曲が可能となり、スム
ーズな円弧面をもつ熱交換器を容易に得ることができ、
それだけ熱交換器の形状の多様化に対してより一層容易
に対応できることになる。

【００１７】また、例えば熱交換器を空気調和機のケー
シング内に組付ける場合においては、該ケーシングの形
状に合わせて上記各切込み１４，１４，・・を適宜に折
曲させることでこれを容易に組付けることができ、その
組付性の向上が図れることになる。

【００１８】 本願の第３の発明にかかるフィン付き
熱交換器用によれば、上記又はに記載の効果に加え
て次のような特有の効果が奏せられる。即ち、この発明
にかかるフィン付き熱交換器によれば、上記切込み（１
４）の傾斜角度αを、上記フィン素材１３の板幅方向線
に対して「１０°〜２５°」の範囲に設定することで、
該熱交換器１を一般的な配置構造をもつ空気調和機に適
用した場合に、上記切込み１４の切り込み方向を冷却風
の流れ方向に対して確実に傾斜させることができ、冷却
風のバイパス現象の防止がより一層確実となり、さらに
高い熱交換性能の確保が可能となるものである。

【００１９】 本願の第４の発明にかかるフィン付き
熱交換器用によれば、上記，又はに記載の効果に
加えて次のような特有の効果が奏せられる。即ち、この
発明にかかるフィン付き熱交換器によれば、上記複数本
の切込み１４，１４，・・の間に該切込み１４，１４，
・・を避けた状態で、スリット１７，１７，・・又は切
起しを設けているので、上記フィン素材１３を上記各切
込み１４，１４，・・の部分から折曲させる場合に、こ
の折曲加工に伴って上記各スリット１７，１７，・・等
が変形されるということが確実に防止され、変形に伴う
通風抵抗の増大が未然に防止される分だけ上記フィン１
１の伝熱性能が向上し、延いては上記熱交換器１の熱交
換性能がより一層向上することになる。

【００２０】 本願の第５の発明にかかる空気調和機
によれば、ケーシング３内に、ファン２と該ファン２の
外側を取り囲むようにして配置された熱交換器１とを収
容してなる空気調和機において、上記熱交換器１を、上
記第１、第２，第３又は第４の発明にかかるフィン付き
熱交換器とすることで、能力の高い空気調和機の提供が
可能になるとともに、上記熱交換器１の仕様変更が容易
であることから該空気調和機の形状の多様化への対応も
容易になる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本願発明にかかるフィン付
き熱交換器及び該熱交換器を備えた空気調和機を好適な
実施形態に基づいて具体的に説明する。

【００２２】図１には本願発明にかかる熱交換器１を構
成するフィン１１の製造手順を、また図２にはかかるフ
ィン１１を適宜折曲してなる複数枚のフィン１１，１
１，・・と該各フィン１１，１１，・・をその板厚方向
に貫通して設けられた複数本の伝熱管１２，１２，・・
とからなる熱交換器１の要部が、さらに図３には上記熱
交換器１を備えたセパレート型空気調和機の室内機Ｚ
が、それぞれ示されている。

【００２３】先ず、図１を参照して上記フィン１１の製
造手順等について説明する。このフィン１１は、所定長
さをもつ薄帯板状のフィン素材１３をプレス加工して得
られるものであって、該プレス加工により、その長手方
向（板幅方向に直交する方向）に所定間隔で一列に並ぶ
複数個の管挿通穴１６，１６，・・が形成されるととも
に、該各管挿通穴１６，１６，・・の間の全てに、上記
フィン素材１３の一方の端縁１３ａから他方の端縁１３
ｂ側に向けて直線状に切り込む複数の前縁側切込み１
４，１４，・・（特許請求の範囲中の「切込み」に該当
する）と、上記他方の端縁１３ｂ側から楔状に切り込ま
れた複数の後縁側切込み１５，１５，・・とが形成され
る。

【００２４】そして、この実施形態においては、上記前
縁側切込み１４の切込み方向線Ｌ₁が上記フィン素材１
３の板幅方向線Ｌ₀に対して角度「α」をもつように該
前縁側切込み１４の切込み方向を設定している。また、
上記前縁側切込み１４の先端部１４ｃと上記後縁側切込
み１５の先端部１５ａとは、上記フィン素材１３の板幅
方向において近接せしめられている。

【００２５】以上の如く成形された上記フィン素材１３
は、対象とする熱交換器１の形態に対応して、図２に示
すように、その平面方向において上記前縁側切込み１
４，１４，・・が拡開し、上記後縁側切込み１５，１
５，・・が密着するように折曲されることで、多段折曲
状で且つ可及的に円弧に近い平面形態をもつフィン１１
とされる。

【００２６】そして、このように折曲された複数枚のフ
ィン１１，１１，・・は、所定間隔をもって対向配置さ
れるとともに、それらの板厚方向においてそれぞれ重合
する所定複数個の管挿通穴１６，１６，・・のそれぞれ
に、伝熱管１２，１２，・・を嵌挿配置することで湾曲
板形態をもつ熱交換器１が構成されるものである。尚、
熱交換器１の形態上の要請から、平板状部分をもつこと
が必要な場合には、例えば図２において鎖線図示（符号
１′参照）するように、一部の前縁側切込み１４を折曲
せずにそのまま残すことで熱交換器１の一部に平板状部
分を形成することができるものである。

【００２７】上述の如く構成された上記熱交換器１は、
図３に示すように、ケーシング３内に組み込まれること
で空気調和機の室内機Ｚを構成する。尚、上記ケーシン
グ３は、その前面及び上面にそれぞれ吸込口５，６を備
えるとともに、前面下端に吹出口６を形成している。そ
して、このケーシング３の略中央部には、上記吹出口６
に臨んで多翼式のファン２が配置されている。また、上
記熱交換器１は、円弧状の側面形状をもち且つ上記吸込
口５に対応する如く立設配置された第１の熱交換器部１
Ａと、同じく円弧状の側面形状をもち且つ上記第１の熱
交換器部１ａの上端に連続して後方側に下降傾斜する第
２の熱交換器１Ｂとから構成されており、該第１の熱交
換器部１Ａと第２の熱交換器部１Ｂとによって上記ファ
ン２の前面側と上面側とが囲繞されている。

【００２８】そして、この室内機Ｚにおいては、上記フ
ァン２の運転に伴い、上記各吸込口５，６からそれぞれ
吸い込んだ室内空気（上記熱交換器１からみれば冷却風
Ａ_１）を、上記熱交換器１を通過する間に上記伝熱管１
２，１２，・・内を循環する冷媒との間で熱交換を行わ
せてこれを温風あるいは冷風Ａ_２として上記吹出口６か
ら室内に吹き出すことで、該室内の暖房あるいは冷房を
行うようになっている。

【００２９】ところで、かかる構成をもつ上記熱交換器
１及び該熱交換器１を備えて構成される上記室内機Ｚに
おいては、上記フィン１１をプレス一体成形ではなく、
上述のように該フィン１１を切込み部分から折曲する構
造としたことによる基本的な効果（即ち、成形金型の種
類の減少、熱交換器の部品としてのフィン１１、あるい
は室内機Ｚの部品としての上記熱交換器１の共通化の促
進等）が得られることは勿論であるが、かかる基本的効
果に加えて以下のような特有の作用効果が得られるもの
である。

【００３０】（イ） この実施形態にかかる熱交換器１
においては、上記熱交換器１を構成する上記フィン１１
を、薄帯板状のフィン素材１３に、その板幅方向におけ
る一方の端縁１３ａ（即ち、上記フィン１１の前縁１１
ａ）から該板幅方向に対して所定の傾斜角度α（＝１０
°〜２５°）をもって他方の端縁１３ｂ（即ち、上記フ
ィン１１の後縁１１ｂ）側に向けて直線状に延びる複数
本の切込み１４，１４，・・を上記フィン素材１３の板
長方向に所定間隔で形成し、且つ上記フィン素材１３を
その平面上において上記切込み１４，１４，・・が拡開
する方向に折曲して構成している。この場合、通常、熱
交換器１に流入する冷却風Ａ₁は、図２及び図３に示す
ように、その厚さ方向（即ち、フィン幅方向）に略平行
に流入することからして、上記切込み１４の切り込み方
向は上記冷却風Ａ₁の流れ方向に対して上記傾斜角度α
に近い角度をもつことになる。また、上記フィン素材１
３を上記前縁側切込み１４が拡開する方向に折曲させた
場合には、上記前縁側切込み１４の二つの側縁１４ａ，
１４ｂはともに上記冷却風Ａ₁の流れ方向に対して所定
の傾斜角度をもつことになる。

【００３１】この結果、例えば、上記フィン１１が上記
フィン素材１３を上記切込み１４部分において折曲させ
ない構成とされている場合（図２の鎖線図示部分を参
照）には勿論のこと、図２に実線図示するように、上記
フィン１１が上記フィン素材１３を上記切込み１４部分
が拡開するように折曲されて構成されている場合であっ
ても、その拡開部分を埋めずとも、該拡開部分を通って
流れる冷却風Ａ₁は該拡開部分の下流側において必ずフ
ィン面に接触する。即ち、例えば図２において矢印Ａ₁₀
で示すように冷却風が一方の側縁１４ａを横切って流れ
る場合には、拡開部分を通過した後、他方の側縁１４ｂ
を横切ってフィン面に沿って流れるので、例えば拡開し
た部分に対してその前方から直接冷却風が流れ込み該拡
開部分の下流側のフィン面にしか冷却風が接触しない場
合に比して、冷却風のバイパス現象が可及的に抑制さ
れ、それだけ上記フィン１１における高い伝熱性能が確
保され、延いては該フィン１１を備えた上記熱交換器１
の熱交換性能が良好に維持されることになる。

【００３２】（ロ） この実施形態の熱交換器１におい
ては、上記フィン１１の成形に際して上記フィン素材１
３に設けられる上記前縁側切込み１４を、上記各伝熱管
１２，１２，・・の間の全てに設けているので、これら
各前縁側切込み１４，１４，・・の全てにおいて折曲さ
せることで、該フィン１１の小刻みな折曲が可能とな
り、それだけスムーズな円弧面をもつ熱交換器を容易に
得ることができ、それだけ熱交換器の形状の多様化によ
り一層容易に対応できるものである。

【００３３】（ハ） この実施形態の熱交換器１におい
ては、上記切込み１４の傾斜角度αを、上記フィン素材
１３の板幅方向線に対して「１０°〜２５°」の範囲に
設定することで、該熱交換器１を一般的な配置構造をも
つ空気調和機に適用した場合に、上記切込み１４の切り
込み方向を冷却風の流れ方向に対して確実に傾斜させる
ことができ、冷却風のバイパス現象の防止がより一層確
実となり、さらに高い熱交換性能の確保が可能となる。

【００３４】（ニ） この実施形態の熱交換器１におい
ては、上記複数本の切込み１４，１４，・・の間に該切
込み１４，１４，・・を避けた状態で、スリット１７，
１７，・・を設けているので、上記フィン素材１３を上
記各切込み１４，１４，・・の部分から折曲させる場合
に、この折曲加工に伴って上記各スリット１７，１７，
・・等が変形されるということが確実に防止され、それ
だけ上記フィン１１の伝熱性能が向上し、延いては上記
熱交換器１の熱交換性能がより一層向上することにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明にかかるフィン付き熱交換器の製造手
順を示す説明図である。

【図２】本願発明にかかるフィン付き熱交換器の側面図
である。

【図３】本願発明にかかるフィン付き熱交換器を備えた
空気調和機の断面図である。

【符号の説明】

１は熱交換器、２はファン、３はケーシング、４及び５
は吸込口、６は吹出口、１１はフィン、１２は伝熱管、
１３はフィン素材、１４は前縁側切込み、１５は後縁側
切込み、１６は管挿通穴、１７はスリット、１８はフィ
ンピース、Ｚは室内機である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平面方向に屈曲した形態をもつ薄帯板状
   のフィン（１１），（１１），・・をその板厚方向に所
   定間隔で複数枚配置するとともに、該複数枚のフィン
   （１１），（１１），・・のそれぞれをその板厚方向に
   貫通させた状態で複数本の伝熱管（１２），（１２），
   ・・を取り付けて構成されるフィン付き熱交換器であっ
   て、 上記フィン（１１）が、薄帯板状のフィン素材（１３）
   に、その板幅方向における一方の端縁（１３ａ）から該
   板幅方向に対して所定の傾斜角度（α）をもって他方の
   端縁（１３ｂ）側に向けて直線状に延びる複数本の切込
   み（１４），（１４），・・を上記フィン素材（１３）
   の板長方向に所定間隔で形成し、且つ上記フィン素材
   （１３）をその平面上において上記切込み（１４），
   （１４），・・が拡開する方向に折曲して構成されてい
   ることを特徴とするフィン付き熱交換器。
2. 【請求項２】 請求項１において、 上記切込み（１４）が、上記各伝熱管（１２），（１
   ２），・・の間の全てに設けられていることを特徴とす
   るフィン付き熱交換器。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、 上記切込み（１４）の傾斜角度（α）が、上記フィン素
   材（１３）の板幅方向線に対して「１０°〜２５°」の
   範囲に設定されていることを特徴とするフィン付き熱交
   換器。
4. 【請求項４】 請求項１，２又は３において、 上記複数本の切込み（１４），（１４），・・の間に該
   切込み（１４），（１４），・・を避けた状態で、スリ
   ット（１７），（１７），・・又は切起しを設けたこと
   を特徴とするフィン付き熱交換器。
5. 【請求項５】 ケーシング（３）内に、ファン（２）と
   該ファン（２）の外側を取り囲むようにして配置された
   熱交換器（１）とを収容してなる空気調和機であって、 上記熱交換器（１）が、請求項１，２，３又は４に記載
   のフィン付き熱交換器であることを特徴とする空気調和
   機。