WO2023105566A1 - 熱交換器 - Google Patents

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WO2023105566A1
WO2023105566A1 PCT/JP2021/044701 JP2021044701W WO2023105566A1 WO 2023105566 A1 WO2023105566 A1 WO 2023105566A1 JP 2021044701 W JP2021044701 W JP 2021044701W WO 2023105566 A1 WO2023105566 A1 WO 2023105566A1
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heat transfer
portions
promoting
heat
fins
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PCT/JP2021/044701
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剛志 前田
伸 中村
敦 森田
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三菱電機株式会社
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    • F28F2215/00Fins
    • F28F2215/08Fins with openings, e.g. louvers

Definitions

  • the present disclosure relates to a heat exchanger having fins provided on heat transfer tubes.
  • a heat exchanger in which a heat transfer plate, which constitutes the fins provided on the heat transfer tube, is provided with a cut portion, a cut-and-raised portion, or a heat transfer promotion portion, which is a louver.
  • a heat transfer plate is provided on the windward side and the leeward side of the heat transfer tube, respectively, and the heat transfer promoting portion is provided on the heat transfer plate on the windward side of the heat exchange member (see, for example, Patent Document 1).
  • the present disclosure has been made in view of the above circumstances, and aims to provide a heat exchanger having fins capable of improving the heat transfer coefficient between gas and the fins.
  • a heat exchanger includes heat transfer tubes extending in a second direction that intersects the first direction in which gas flows, and surfaces along the first direction and the second direction. a first extending portion having a first heat transfer enhancing region for improving heat transfer coefficient, the fin being provided on the upstream side of the gas from the heat transfer tube in the first direction; and a second extending portion provided downstream of the heat transfer tube in the first direction and having a second heat transfer enhancing region for improving heat transfer coefficient.
  • the first extension portion of the fin provided on the upstream side of the gas is provided with the first heat transfer enhancing region, and the first extension portion of the fin provided on the downstream side of the gas from the first extension portion is provided.
  • the second extension portion is provided with a second heat transfer enhancement region. Therefore, it is possible to provide a heat exchanger capable of improving the heat transfer coefficient between the fins and the gas passing through the fins by the first heat transfer enhancing region and the second heat transfer enhancing region.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 1;
  • FIG. FIG. 2 is a perspective view showing the outdoor heat exchanger of FIG. 1;
  • 4 is a diagram showing a heat transfer member of the heat exchanger according to Embodiment 1;
  • FIG. FIG. 5 is a diagram showing a modification of how to attach the fins to the heat transfer tubes of the heat exchanger according to Embodiment 1;
  • FIG. 10 is a diagram showing a heat transfer member of a heat exchanger according to Embodiment 2;
  • FIG. 10 is a diagram showing a heat transfer member of a heat exchanger according to Embodiment 3;
  • FIG. 10 is a diagram showing a heat transfer member of a heat exchanger according to Embodiment 4;
  • FIG. 10 is a diagram showing a modification of the heat transfer member of the heat exchanger according to Embodiment 4;
  • FIG. 10 is a diagram showing a heat exchange member of a heat exchanger according to Embodiment 5;
  • FIG. 13 is a diagram showing a modification of the heat exchange member of the heat exchanger according to Embodiment 5;
  • FIG. 10 is a view showing the arrangement of first heat transfer promoting portions and second heat transfer promoting portions formed in a fin of a comparative example;
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between slit area ratio and air-side heat transfer performance;
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 1.
  • a refrigeration cycle device is used as the air conditioner 1 .
  • the air conditioner 1 has a compressor 2 , an outdoor heat exchanger 3 , an expansion valve 4 , an indoor heat exchanger 5 and a four-way valve 6 .
  • a compressor 2, an outdoor heat exchanger 3, an expansion valve 4 and a four-way valve 6 are provided in the outdoor unit, and an indoor heat exchanger 5 is provided in the indoor unit.
  • the compressor 2, the outdoor heat exchanger 3, the expansion valve 4, the indoor heat exchanger 5, and the four-way valve 6 are connected to each other via refrigerant pipes to form a refrigerant circuit in which the refrigerant can circulate.
  • the operation of the compressor 2 performs a refrigeration cycle in which the refrigerant circulates through the compressor 2, the outdoor heat exchanger 3, the expansion valve 4, and the indoor heat exchanger 5 while undergoing phase changes.
  • the outdoor unit is provided with an outdoor fan 7 that forces the outdoor air to pass through the outdoor heat exchanger 3.
  • the outdoor heat exchanger 3 exchanges heat between the outdoor air stream generated by the operation of the outdoor fan 7 and the refrigerant.
  • the indoor unit is provided with an indoor fan 8 for forcing indoor air to pass through the indoor heat exchanger 5 .
  • the indoor heat exchanger 5 exchanges heat between the indoor air flow generated by the operation of the indoor fan 8 and the refrigerant.
  • the operation of the air conditioner 1 can be switched between cooling operation and heating operation.
  • the four-way valve 6 is an electromagnetic valve that switches refrigerant flow paths according to switching between the cooling operation and the heating operation of the air conditioner 1 .
  • the four-way valve 6 guides the refrigerant from the compressor 2 to the outdoor heat exchanger 3 and the refrigerant from the indoor heat exchanger 5 to the compressor 2 during cooling operation, and guides the refrigerant from the compressor 2 during heating operation.
  • the refrigerant from the outdoor heat exchanger 3 is guided to the compressor 2 while being guided to the indoor heat exchanger 5 .
  • the direction of refrigerant flow during cooling operation is indicated by dashed arrows
  • the direction of refrigerant flow during heating operation is indicated by solid arrows.
  • the refrigerant compressed by the compressor 2 is sent to the outdoor heat exchanger 3 during cooling operation of the air conditioner 1 .
  • the refrigerant releases heat to the outdoor air and is condensed.
  • the refrigerant is sent to the expansion valve 4 , decompressed by the expansion valve 4 , and then sent to the indoor heat exchanger 5 .
  • the refrigerant takes heat from indoor air in the indoor heat exchanger 5 and evaporates, and then returns to the compressor 2 . Therefore, during cooling operation of the air conditioner 1, the outdoor heat exchanger 3 functions as a condenser, and the indoor heat exchanger 5 functions as an evaporator.
  • the refrigerant compressed by the compressor 2 is sent to the indoor heat exchanger 5.
  • the indoor heat exchanger 5 the refrigerant releases heat to indoor air and is condensed.
  • the refrigerant is sent to the expansion valve 4 , decompressed by the expansion valve 4 , and then sent to the outdoor heat exchanger 3 .
  • the refrigerant takes heat from the outdoor air in the outdoor heat exchanger 3 and evaporates, and then returns to the compressor 2 . Therefore, during heating operation of the air conditioner 1, the outdoor heat exchanger 3 functions as an evaporator, and the indoor heat exchanger 5 functions as a condenser.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the outdoor heat exchanger 3 of FIG.
  • the outdoor heat exchanger 3 has a heat exchanger 11 through which the airflow A generated by the operation of the outdoor fan 7 passes.
  • the heat exchanger 11 has a first header tank 12, a second header tank 13, and a plurality of heat exchange members 14 connecting the first header tank 12 and the second header tank 13. .
  • one of the refrigerant pipe from the expansion valve 4 and the refrigerant pipe from the four-way valve 6 is connected to the first header tank 12 and the other is connected to the second header tank 13 .
  • the first header tank 12 and the second header tank 13 are arranged horizontally. Also, the second header tank 13 is arranged above the first header tank 12 . The first header tank 12 and the second header tank 13 are arranged parallel to each other along the z direction in FIG. 2, which is the third direction.
  • the outer shape of the first header tank 12 and the second header tank 13 is a rectangular parallelepiped, but the shape is not limited.
  • the outer shape of the first header tank 12 and the second header tank 13 may be, for example, a cylinder or an elliptical cylinder, and the cross-sectional shape can be changed as appropriate.
  • the structure of the first header tank 12 and the second header tank 13 for example, it is possible to employ a cylinder whose both ends are closed or a stack of plate-like bodies having slits 21 formed therein. can.
  • the first header tank 12 and the second header tank 13 are formed with coolant flow ports through which the coolant can flow in and out.
  • the plurality of heat exchange members 14 are spaced apart from each other in the longitudinal direction of each of the first header tank 12 and the second header tank 13, that is, the z direction in FIG. Also, the plurality of heat exchange members 14 are arranged parallel to each other.
  • the longitudinal direction of the plurality of heat exchange members 14 is the y-direction, which is the second direction crossing the z-direction in FIG.
  • the y direction is the vertical direction in this embodiment.
  • the longitudinal direction of each heat exchange member 14 is perpendicular to the longitudinal direction of each of the first header tank 12 and the second header tank 13 . Also, in this example, placement of members in spaces between the plurality of heat exchange members 14 is prohibited. Thereby, in this example, connection of the members to the mutually facing surfaces of the heat exchange members 14 adjacent to each other is avoided.
  • the airflow A generated by the operation of the outdoor fan 7 passes through the multiple heat exchange members 14 .
  • the airflow is along the direction intersecting with the respective longitudinal directions of the first header tank 12, the second header tank 13, and the heat exchange members 14, that is, along the x direction, which is the first direction in FIG. A passes between the plurality of heat exchange members 14 .
  • the x-direction is orthogonal to the y-direction, which is the longitudinal direction of the heat exchange member 14 .
  • FIG. 3 is a diagram showing the heat exchange member 14 of the heat exchanger 11 according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 3 is a view of the heat exchange member 14 shown in FIG. 2 as viewed in the z direction.
  • white arrows indicate the direction of gas flow.
  • FIG. 3 shows one heat exchange member 14 as an example among the plurality of heat exchange members 14 shown in FIG.
  • the heat exchange member 14 has heat transfer tubes 15 and fins 16 .
  • the heat transfer tubes 15 are arranged at predetermined intervals in the z direction.
  • the heat transfer tubes 15 are circular tubes or flat tubes.
  • the heat transfer pipe 15 extends in the y direction and connects the first header tank 12 and the second header tank 13.
  • the heat transfer tubes 15 extend in the y direction, that is, in the vertical direction, and the refrigerant that has flowed into the heat transfer tubes 15 from the first header tank 12 or the second header tank 13 flows in the heat transfer tubes 15 in the vertical direction.
  • the fins 16 have surfaces along the x-direction and the y-direction.
  • the fins 16 are provided on the heat transfer tubes 15 so that their longitudinal directions are along the y direction.
  • the fin 16 has a first extension 16_1 and a second extension 16_2.
  • the first extending portion 16_1 and the second extending portion 16_2 are located outside the heat transfer tubes 15 in the x direction.
  • the first extension portion 16_1 and the second extension portion 16_2 have the same size, and are provided on the heat transfer tube 15 so that the longitudinal direction thereof extends along the y direction.
  • a first extension portion 16_1 and a second extension portion 16_2, which are individually configured, are attached to the sides of the heat transfer tubes 15 along the y direction.
  • the first extending portion 16_1 has a rectangular shape when viewed from the z direction, and one of its long sides is provided on the heat transfer tube 15 .
  • the short side of the first extending portion 16_1 is arranged to extend windward along the x direction.
  • the first extending portion 16_1 has a first heat transfer enhancing region 17_1 provided upstream of the gas passing through the fins 16 and improving the heat transfer coefficient between the gas and the first extending portion 16_1.
  • the first heat transfer enhancing region 17_1 is provided on the upstream side of the gas passing through the fins 16, and has a plurality of first heat transfer enhancing portions 17_1_1 that improve the heat transfer coefficient between the gas and the first extension portion 16_1. .
  • the plurality of first heat transfer promoting portions 17_1_1 are arranged along the y direction.
  • the first heat transfer promoting region 17_1 is positioned between the first heat transfer promoting portion 17_1_1 arranged on the upper side and the first heat transfer promoting portion 17_1_1 arranged on the lower side with respect to the y direction. It has a flat portion 17_1_2.
  • a plurality of first flat portions 17_1_2 are provided in the first heat transfer promoting region 17_1.
  • the first heat transfer promoting portions 17_1_1 and the first flat portions 17_1_2 are alternately arranged along the y direction.
  • Three slits 21 are arranged in parallel along the x direction in the first heat transfer promoting portion 17_1_1.
  • the slit 21 is an opening penetrating the fin 16 .
  • a cut-and-raised portion instead of the slits 21 of the first heat transfer promoting portion 17_1_1, a cut-and-raised portion, a louver, or an uneven portion may be provided.
  • the cut-and-raised portion is formed by raising the portion between two parallel slit-like cuts formed on the surface of the fin 16 in the z-direction.
  • an opening having the same shape as the cut-and-raised is formed.
  • the cut-and-raise protrudes from the plane of the fin 16 in the z-direction.
  • a louver is formed by slanting a portion between two slits formed on the surface of the fins 16 with respect to the surface of the fins 16 .
  • the fins 16 are formed with openings having the same shape as the louvers.
  • the uneven portion is formed by protruding or recessing the surface of the fin 16 in the z direction.
  • the first heat transfer promoting portion 17_1_1 may be a cut-and-raised portion, a louver, or an uneven portion.
  • the first flat portion 17_1_2 is a flat rectangular region of the fin 16 between the first heat transfer promoting portions 17_1_1.
  • the length in the y direction of the first flat portion 17_1_2 is shorter than the length in the y direction of the first heat transfer promoting portion 17_1_1.
  • the second extending portion 16_2 has a rectangular shape when viewed in the z direction, and one of its long sides is provided on the heat transfer tube 15 .
  • the short side of the second extending portion 16_2 is arranged to extend to the leeward side along the x direction.
  • the second extension 16_2 has a second heat transfer enhancing region 17_2 that is provided on the downstream side of the gas passing through the fins 16 and that improves the heat transfer coefficient between the gas and the second extension 16_2.
  • the second heat transfer enhancing region 17_2 is provided on the downstream side of the gas passing through the fins 16, and has a plurality of second heat transfer enhancing portions 17_2_1 that improve the heat transfer coefficient between the gas and the second extending portion 16_2. .
  • the plurality of second heat transfer promoting portions 17_2_1 are arranged along the y direction.
  • the second heat transfer promoting region 17_2 is a second flat portion positioned between the second heat transfer promoting portion 17_2_1 arranged on the upper side in the y direction and the second heat transfer promoting portion 17_2_1 arranged on the lower side. 17_2_2.
  • a plurality of second flat portions 17_2_2 are provided in the second heat transfer promoting region 17_2.
  • the second heat transfer promoting portions 17_2_1 and the second flat portions 17_2_2 are alternately arranged along the y direction.
  • Three slits 21 are arranged in parallel along the x direction in the second heat transfer promoting portion 17_2_1.
  • the slit 21 is an opening penetrating the fin 16 .
  • a cut-and-raised portion instead of the slits 21 of the second heat transfer promoting portion 17_2_1, a cut-and-raised portion, a louver, or an uneven portion may be provided.
  • the cut-and-raised portion is formed by raising the portion between two parallel slit-like cuts formed on the surface of the fin 16 in the z-direction.
  • an opening having the same shape as the cut-and-raised is formed.
  • the cut-and-raise protrudes from the plane of the fin 16 in the z-direction.
  • a louver is formed by slanting a portion between two slits formed on the surface of the fins 16 with respect to the surface of the fins 16 .
  • the fins 16 are formed with openings having the same shape as the louvers.
  • the uneven portion is formed by protruding or recessing the surface of the fin 16 in the z direction.
  • the second heat transfer promoting portion 17_2_1 may be a cut-and-raised portion, a louver, or an uneven portion.
  • the second flat portion 17_2_2 is a flat rectangular region of the fin 16 between the second heat transfer promoting portions 17_2_1.
  • the length in the y direction of the second flat portion 17_2_2 is shorter than the length in the y direction of the second heat transfer promoting portion 17_2_1.
  • a second flat portion 17_2_2 is arranged in the second heat transfer enhancing region 17_2 downstream of the first heat transfer enhancing portion 17_1_1, and a second heat transfer enhancing region 17_2 is located downstream of the first flat portion 17_1_2.
  • a second heat transfer promoting portion 17_2_1 is arranged in the heat promoting region 17_2. That is, the heat exchange member 14 has a region in which the first heat transfer promoting portion 17_1_1 and the second flat portion 17_2_2 are aligned and a region in which the first flat portion 17_1_2 and the second heat transfer promoting portion 17_2_1 are aligned in the x direction.
  • the first heat transfer promoting portion 17_1_1 and the second heat transfer promoting portion 17_2_1 are arranged side by side in the x direction.
  • the inflowing airflow flows in the x-direction on the surfaces of the first heat transfer enhancing regions 17_1 of the fins 16 .
  • the first heat transfer enhancing region 17_1 part of the airflow is heat transfer enhanced in the slits 21 formed in the first heat transfer enhancing portion 17_1_1.
  • the airflow flowing into the first flat portion 17_1_2 and the other airflow avoiding the first heat transfer promoting portion 17_1_1 flow in the x direction on the surface of the first flat portion 17_1_2.
  • the airflow passes through the surface of the heat transfer tube 15, exchanges heat with the refrigerant flowing through the heat transfer tube 15, and then flows in the x direction on the surface of the second heat transfer enhancing region 17_2.
  • part of the airflow is heat transfer promoted in the slits 21 formed in the second heat transfer promoting portion 17_2_1.
  • the airflow flowing into the second flat portion 17_2_2 and the other airflow avoiding the second heat transfer promoting portion 17_2_1 flow in the x direction on the surface of the second flat portion 17_2_2.
  • FIG. 4 is a diagram showing a modification of how the fins 16 of the heat exchanger 11 according to Embodiment 1 are attached to the heat transfer tubes 15.
  • FIG. 4 is a diagram of the heat transfer tubes 15 and the fins 16 viewed in the y direction.
  • the extending portion 16_2 may be integrally formed. The same applies to the other second, third, fourth and fifth embodiments.
  • the fin 16 has a first extension portion 16_1, a second extension portion 16_2, and a main body portion 16_3.
  • a first extension portion 16_1 and a second extension portion 16_2 are integrally formed with a main body portion 16_3.
  • the body portion 16_3 is bent so as to come into contact with the heat transfer tube 15 , and the bent body portion 16_3 is attached to the heat transfer tube 15 .
  • the heat exchange member 14 of the present embodiment can also be constructed by such an attachment mode.
  • the positions of the first extending portion 16_1 and the second extending portion 16_2 with respect to the heat transfer tube 15 in the z-direction can be configured as follows.
  • the first extension portion 16_1 and the second extension portion 16_2 are arranged so as to be aligned with the center of the heat transfer tube 15 in the z direction. This arrangement is also applied to a mode in which the first extension portion 16_1 and the second extension portion 16_2 are attached to the heat transfer tubes 15 individually.
  • first extension portion 16_1 and the second extension portion 16_2 do not have to be aligned strictly with the center of the heat transfer tube 15 in the z direction, and the first extension portion 16_1 and the second extension portion 16_2 are within the range of the heat transfer tube 15 in the z direction.
  • the existing portion 16_1 and the second extending portion 16_2 may be arranged.
  • the first extension portion 16_1 and the second extension portion 16_2 may be arranged so as to be flush with the end surface of the heat transfer tube 15 in the z direction.
  • the heat exchanger 11 has the heat transfer tubes 15 extending in the second direction intersecting the first direction in which the gas flows, and the surfaces along the first and second directions. , and fins 16 provided on the heat transfer tubes 15 .
  • the fin 16 has a first extending portion 16_1 having a first heat transfer enhancing region 17_1 that is provided on the upstream side of the gas from the heat transfer tube 15 in the first direction and that improves the heat transfer coefficient with the gas.
  • the fin 16 includes a second extending portion 16_2 having a second heat transfer promoting region 17_2 that is provided on the downstream side of the gas from the heat transfer tube 15 in the first direction and that improves the heat transfer coefficient with the gas.
  • the heat exchanger 11 of Embodiment 1 is provided with the first heat transfer enhancing region 17_1 on the upstream side of the heat transfer tube 15 and the second heat transfer enhancing region 17_2 on the downstream side thereof, the fins 16 and The heat transfer coefficient with gas passing through the fins 16 can be improved.
  • the gas when the gas is sent toward the heat transfer tube 15, the gas flows around the surface of the heat transfer tube 15 along the x direction so as to bypass the heat transfer tube 15, and the gas flows upstream of the heat transfer tube 15 in the gas flow direction. It is difficult for gas to flow to the ends and downstream ends (the left and right ends of the heat transfer tube 15 illustrated in FIG. 4 ).
  • the first extending portion 16_1 and the second extending portion 16_2 extending in the x-direction in which the gas flows are provided on the upstream side and the downstream side of the heat transfer tube 15, respectively.
  • the first extension portion 16_1 is provided with a first heat transfer enhancing region 17_1 that improves the heat transfer coefficient with the gas
  • the second extension portion 16_2 is provided with a second heat transfer enhancement region that improves the heat transfer coefficient with the gas.
  • a thermal enhancement region 17_2 is provided. Therefore, the heat transfer coefficient between the gas flowing in the x direction and the fins 16 can be improved.
  • a second flat portion 17_2_2 is arranged in the second heat transfer promoting region 17_2 aligned with the first heat transfer promoting portion 17_1_1 in the x direction, and the second heat transfer promoting portion 17_2_2 is arranged in the x direction of the first flat portion 17_1_2 in the x direction.
  • a second heat transfer promoting portion 17_2_1 is arranged in the promoting region 17_2. Therefore, even if the gas flowing in the x direction flows through the first flat portion 17_1_2 on the upstream side, it easily flows through the second heat transfer promoting portion 17_2_1 on the downstream side.
  • the gas flowing through the first flat portion 17_1_2 on the downstream side flows around the first heat transfer promoting portion 17_1_1 on the upstream side. Therefore, the heat transfer coefficient of the fins 16 can be improved.
  • the path of the airflow passing through the first flat portion 17_1_2 or the second flat portion 17_2_2 can be lengthened, so that the substantial heat transfer area of the fin 16 can be increased. can do.
  • the first heat transfer promoting portions 17_1_1 and the first flat portions 17_1_2 are alternately arranged along the y direction, which is the second direction.
  • the second heat transfer promoting portions 17_2_1 and the second flat portions 17_2_2 are alternately arranged along the y direction, which is the second direction. Therefore, when looking at the pressure loss distribution of the entire fin 16, the pressure loss distribution of the airflow in the y direction approaches uniformity. Therefore, the airflow passing through the first flat portion 17_1_2 and the second flat portion 17_2_2 is reduced, and as a result, the heat transfer coefficient between the airflow and the fins 16 is improved.
  • the heat exchange member 14 of the heat exchanger 11 according to the second embodiment has a size of the first flat portion 17_1_2 and the first flat portion 17_1_2 compared to the heat exchange member 14 of the heat exchanger 11 according to the first embodiment. is different.
  • FIG. 5 is a diagram showing the heat exchange member 14 of the heat exchanger 11 according to the second embodiment.
  • white arrows indicate the direction of gas flow.
  • FIG. 5 shows one heat exchange member 14 as an example among the plurality of heat exchange members 14 shown in FIG.
  • the lengths of the first heat transfer promoting portion 17_1_1, the first flat portion 17_1_2, the second heat transfer promoting portion 17_2_1, and the second flat portion 17_2_2 in the x direction and the y direction are the same. Note that only the y-direction lengths of the first heat transfer promoting portion 17_1_1, the first flat portion 17_1_2, the second heat transfer promoting portion 17_2_1, and the second flat portion 17_2_2 may be the same.
  • the position in the y direction of the first heat transfer enhancing portion 17_1_1 is the same as the position in the y direction of the second flat portion 17_2_2 in the second heat transfer enhancing region 17_2.
  • the position in the y direction of the first flat portion 17_1_2 is the same as the position in the y direction of the second heat transfer promoting portion 17_2_1 in the second heat transfer promoting region 17_2.
  • the positions of the first heat transfer promoting portion 17_1_1 and the second heat transfer promoting portion 17_2_1 formed in the fins 16 of the heat exchanger 11 according to the second embodiment are shifted in the y direction.
  • the first flat portion 17_1_2 and the second flat portion 17_2_2 are displaced from each other in the y direction.
  • the heat exchanger 11 has the heat transfer tubes 15 extending in the second direction intersecting the first direction in which the gas flows, the surfaces along the first direction and the second direction, and fins 16 provided on the heat transfer tubes 15 .
  • the fin 16 has a first extending portion 16_1 having a first heat transfer enhancing region 17_1 that is provided on the upstream side of the gas from the heat transfer tube 15 in the first direction and that improves the heat transfer coefficient with the gas.
  • the fin 16 includes a second extending portion 16_2 having a second heat transfer promoting region 17_2 that is provided on the downstream side of the gas from the heat transfer tube 15 in the first direction and that improves the heat transfer coefficient with the gas.
  • the heat exchanger 11 of Embodiment 1 is provided with the first heat transfer enhancing region 17_1 on the upstream side of the heat transfer tube 15 and the second heat transfer enhancing region 17_2 on the downstream side thereof, the fins 16 and The heat transfer coefficient with gas passing through the fins 16 can be improved.
  • the gas when the gas is sent toward the heat transfer tube 15, the gas flows around the surface of the heat transfer tube 15 along the x direction so as to bypass the heat transfer tube 15, and the gas flows upstream of the heat transfer tube 15 in the gas flow direction. It is difficult for gas to flow to the ends and downstream ends (the left and right ends of the heat transfer tube 15 illustrated in FIG. 4 ).
  • the first extending portion 16_1 and the second extending portion 16_2 extending in the x-direction in which the gas flows are provided on the upstream side and the downstream side of the heat transfer tube 15, respectively.
  • the first extension portion 16_1 is provided with a first heat transfer enhancing region 17_1 that improves the heat transfer coefficient with the gas
  • the second extension portion 16_2 is provided with a second heat transfer enhancement region that improves the heat transfer coefficient with the gas.
  • a thermal enhancement region 17_2 is provided. Therefore, the heat transfer coefficient between the gas flowing in the x direction and the fins 16 can be improved.
  • the lengths in the x direction and the y direction of the first heat transfer promoting portion 17_1_1, the first flat portion 17_1_2, the second heat transfer promoting portion 17_2_1, and the second flat portion 17_2_2 are the same. Therefore, when manufacturing the fin 16, the first heat transfer promoting portion 17_1_1 and the second heat transfer promoting portion 17_2_1 can be formed in the fin 16 by progressive pressing.
  • the heat exchange member 14 of the heat exchanger 11 according to Embodiment 3 has the first flat portion 17_1_2 and the second flat portion 17_2_2 provided in the heat exchange member 14 of the heat exchanger 11 according to Embodiment 1. It does not.
  • FIG. 6 is a diagram showing the heat exchange member 14 of the heat exchanger 11 according to the third embodiment.
  • white arrows indicate the direction of gas flow.
  • FIG. 6 shows one heat exchange member 14 as an example among the plurality of heat exchange members 14 shown in FIG.
  • the first heat transfer enhancing region 17_1 includes a plurality of first heat transfer enhancing portions 17_1_1 that are arranged along the y direction and improve the heat transfer coefficient with gas.
  • the second heat transfer enhancing region 17_2 has a plurality of second heat transfer enhancing portions 17_2_1 that are arranged along the y direction and improve the heat transfer coefficient with gas.
  • the first heat transfer promoting portion 17_1_1 has one slit 21.
  • the slits 21 provided in the first heat transfer promoting portions 17_1_1 adjacent to each other in the y-direction have different positions in the x-direction.
  • a plurality of slits 21 formed in the first heat transfer promoting portion 17_1_1 may be formed along the x direction.
  • the second heat transfer promoting portion 17_2_1 has one slit 21.
  • the slits 21 provided in the second heat transfer promoting portions 17_2_1 adjacent in the y direction have different positions in the x direction.
  • a plurality of slits 21 formed in the second heat transfer promoting portion 17_2_1 may be formed along the x direction.
  • the sum of the number of slits 21 formed in the first heat transfer promoting portion 17_1_1 in the x direction and the number of slits 21 formed in the second heat transfer promoting portion 17_2_1 in the x direction is constant. .
  • a plurality of first heat transfer promoting portions 17_1_1 and second heat transfer promoting portions 17_2_1 are provided along the y direction of the fins 16 .
  • the sum of the number of slits 21 formed in the first heat transfer promoting portion 17_1_1 in the x direction and the number of slits 21 formed in the second heat transfer promoting portion 17_2_1 in the x direction is constant. That is, a plurality of sets of slits 21 provided in the same number (two in the example of FIG. 6) in the x direction are arranged in the y direction. Therefore, the pressure loss distribution in the y direction of the airflow can be made uniform. Thereby, the heat transfer coefficient of the fins 16 of the heat exchanger 11 is improved.
  • the heat exchange member 14 of the heat exchanger 11 according to Embodiment 4 has a first pattern of arrangement of the slits 21 formed in the first heat transfer promoting portion 17_1_1 and slits formed in the second heat transfer promoting portion 17_2_1. 21 is displaced in the x direction from the second pattern of arrangement.
  • FIG. 7 is a diagram showing the heat exchange member 14 of the heat exchanger 11 according to the fourth embodiment.
  • white arrows indicate the direction of gas flow.
  • FIG. 7 shows one heat exchange member 14 as an example among the plurality of heat exchange members 14 shown in FIG.
  • the first heat transfer enhancing region 17_1 includes a plurality of first heat transfer enhancing portions 17_1_1 that are arranged along the y direction and improve the heat transfer coefficient with gas.
  • the second heat transfer enhancing region 17_2 has a plurality of second heat transfer enhancing portions 17_2_1 that are arranged along the y direction and improve the heat transfer coefficient with gas.
  • a first pattern of slits 21 is formed in the plurality of first heat transfer promoting portions 17_1_1.
  • two slits 21 arranged in the x direction in the first heat transfer promoting portion 17_1_1 and one slit 21 provided adjacent to the two slits 21 in the y direction are continuous in the y direction. It's a pattern.
  • one slit 21 adjacent in the y direction is arranged at an intermediate position between two slits aligned in the x direction.
  • a second pattern of slits 21 is formed in the plurality of second heat transfer promoting portions 17_2_1.
  • the second pattern includes one slit 21 arranged in the x direction in the second heat transfer promoting portion 17_2_1 and two slits 21 arranged on both sides of the one slit 21 below the one slit 21 in the y direction. is a continuous pattern in the y direction.
  • the arrangement of the slits 21 is shifted in the y direction between the first pattern and the second pattern.
  • the sum of the number of slits 21 formed in the first heat transfer promoting portion 17_1_1 and the number of slits 21 formed in the second heat transfer promoting portion 17_2_1 is three and is constant.
  • the first pattern and the second pattern are not limited to the example shown in FIG. 7, and patterns of various numbers of slits 21 can be adopted.
  • it is a pattern in which a set of three slits 21 arranged in the x direction and a single slit 21 arranged in the x direction is repeatedly arranged in the y direction.
  • FIG. 8 is a diagram showing a modification of the heat exchange member 14 of the heat exchanger 11 according to the fourth embodiment.
  • the first flat portion 17_1_2 is arranged below the first heat transfer promoting portion 17_1_1 in the y direction.
  • the first heat transfer promoting portion 17_1_1 is arranged in the y direction via the first flat portion 17_1_2.
  • a first pattern of square uneven portions 22 is formed on the plurality of first heat transfer promoting portions 17_1_1.
  • the first pattern includes two uneven portions 22 arranged in the x-direction on the first heat transfer promoting portion 17_1_1 and one uneven portion 22 provided adjacent to the two uneven portions 22 in the y-direction.
  • the pattern is continuous in the y direction via the flat portion 17_1_2.
  • a second pattern of square uneven portions 22 is formed on the plurality of second heat transfer promoting portions 17_2_1.
  • the second pattern consists of two uneven portions 22 arranged in the x-direction on the second heat transfer promoting portion 17_2_1 and one uneven portion 22 arranged below the two uneven portions 22 in the y-direction.
  • the pattern is continuous in the y direction via the flat portion 17_2_2.
  • the arrangement of the uneven portions 22 is shifted in the y direction, which is the second direction, between the first pattern and the second pattern.
  • the sum of the number of uneven portions 22 formed in the first heat transfer promoting portion 17_1_1 and the number of uneven portions 22 formed in the second heat transfer promoting portion 17_2_1 is constant at 3. be.
  • first flat portion 17_1_2 and the second flat portion 17_2_2 may be omitted.
  • the first pattern of arrangement of slits or unevenness provided in the first heat transfer promoting portion and the second pattern of arrangement of slits or unevenness provided in the second heat transfer promoting portion The pattern is offset in the second direction. Therefore, the pressure loss distribution in the y direction of the airflow can be reduced. Thereby, the heat transfer coefficient of the fins 16 of the heat exchanger 11 is improved.
  • the first pattern and the second pattern can be formed by progressive pressing.
  • Embodiment 5 Next, the heat exchanger 11 according to Embodiment 5 will be described.
  • FIG. 9 is a diagram showing the heat exchange member 14 of the heat exchanger 11 according to the fifth embodiment.
  • white arrows indicate the direction of gas flow.
  • the plurality of heat exchange members 14 shown in FIG. 2 are provided in at least two rows in the x direction. indicates
  • the fins 16 are provided on the first heat transfer tube 15_1 along the y direction, which is the vertical direction.
  • the first heat transfer pipe 15_1 is provided between the first header tank 12_1 and the second header tank 13_1.
  • the fin 16 has a first extension 16_1 and a second extension 16_2.
  • the first extending portion 16_1 of the fin 16 has a rectangular shape, one of the long sides is attached to the first heat transfer tube 15_1 along the y direction, and the short side extends windward along the x direction. are arranged as follows.
  • the second extending portion 16_2 of the fin 16 has a rectangular shape, one of the long sides is attached to the first heat transfer tube 15_1 along the y direction, and the short side extends downwind along the x direction. are arranged as follows.
  • the first extending portion 16_1 is provided upstream of the gas passing through the fins 16 .
  • the first extending portion 16_1 has a rectangular shape when viewed in the z-direction, and its long side is provided on the first heat transfer tube 15_1.
  • the first extension portion 16_1 is provided with a first heat transfer enhancement region 17_1 that improves the heat transfer coefficient of the first extension portion 16_1 with the gas.
  • the first heat transfer enhancing region 17_1 includes a plurality of first heat transfer enhancing portions 17_1_1 arranged along the y direction to improve the heat transfer coefficient with gas, and a plurality of first flattened regions 17_1_1 arranged along the y direction. 17_1_2.
  • the first heat transfer promoting portions 17_1_1 and the first flat portions 17_1_2 are alternately arranged along the y direction.
  • the first flat portion 17_1_2 is a flat rectangular region of the fin 16 between the first heat transfer promoting portions 17_1_1.
  • the length in the y direction of the first flat portion 17_1_2 is the same as the length in the y direction of the first heat transfer promoting portion 17_1_1.
  • the second extending portion 16_2 is provided downstream of the gas passing through the fins 16 .
  • the second extending portion 16_2 has a rectangular shape when viewed in the z-direction, and the long side thereof is provided on the first heat transfer tube 15_1.
  • the second extension portion 16_2 is provided with a second heat transfer enhancement region 17_2 that improves the heat transfer rate between the second extension portion 16_2 and the gas.
  • the second heat transfer enhancing regions 17_2 are arranged along the y direction and include a plurality of second heat transfer enhancing portions 17_2_1 that improve the heat transfer coefficient with the gas, and a plurality of first flattened portions 17_2_1 arranged along the y direction. 17_1_2.
  • the second heat transfer promoting portions 17_2_1 and the second flat portions 17_2_2 are alternately arranged along the y direction.
  • the second flat portion 17_2_2 is a flat rectangular region of the fin 16 between the second heat transfer promoting portions 17_2_1.
  • the length in the y direction of the second flat portion 17_2_2 is the same as the length in the y direction of the second heat transfer promoting portion 17_2_1.
  • a second heat transfer promoting portion 17_2_1 is arranged in the x direction of the first heat transfer promoting portion 17_1_1, and a second flat portion 17_2_2 is arranged in the x direction of the first flat portion 17_1_2.
  • a fin 16 is provided along the y direction on the second heat transfer tube 15_2.
  • the second heat transfer pipe 15_2 is provided between the first header tank 12_1 and the second header tank 13_1.
  • the fin 16 has a first extension 16_1 and a second extension 16_2.
  • the first extension portion 16_1 of the fin 16 has a rectangular shape, one of the long sides is attached to the second heat transfer tube 15_2 along the y direction, and the short side extends windward along the x direction. are arranged as follows.
  • the second extending portion 16_2 of the fin 16 has a rectangular shape, one of the long sides is attached to the second heat transfer tube 15_2 along the y direction, and the short side extends downwind along the x direction. are arranged as follows.
  • the first extending portion 16_1 is provided upstream of the gas passing through the fins 16 .
  • the first extending portion 16_1 has a rectangular shape when viewed in the z-direction, and its long side is provided on the first heat transfer tube 15_1.
  • the first extension portion 16_1 is provided with a first heat transfer enhancement region 17_1 that improves the heat transfer coefficient of the first extension portion 16_1 with the gas.
  • the first heat transfer enhancing region 17_1 includes a plurality of first heat transfer enhancing portions 17_1_1 arranged along the y direction to improve the heat transfer coefficient with gas, and a plurality of first flattened regions 17_1_1 arranged along the y direction. 17_1_2.
  • the first heat transfer promoting portions 17_1_1 and the first flat portions 17_1_2 are alternately arranged along the y direction.
  • the first flat portion 17_1_2 is a flat rectangular region of the fin 16 between the first heat transfer promoting portions 17_1_1.
  • the length in the y direction of the first flat portion 17_1_2 is the same as the length in the y direction of the first heat transfer promoting portion 17_1_1.
  • the second extending portion 16_2 is provided downstream of the gas passing through the fins 16 .
  • the second extending portion 16_2 has a rectangular shape when viewed in the z-direction, and the long side thereof is provided on the first heat transfer tube 15_1.
  • the second extension portion 16_2 is provided with a second heat transfer enhancement region 17_2 that improves the heat transfer rate between the second extension portion 16_2 and the gas.
  • the second heat transfer enhancing regions 17_2 are arranged along the y direction and include a plurality of second heat transfer enhancing portions 17_2_1 that improve the heat transfer coefficient with the gas, and a plurality of first flattened portions 17_2_1 arranged along the y direction. 17_1_2.
  • the second heat transfer promoting portions 17_2_1 and the second flat portions 17_2_2 are alternately arranged along the y direction.
  • the second flat portion 17_2_2 is a flat rectangular region of the fin 16 between the second heat transfer promoting portions 17_2_1.
  • the length in the y direction of the second flat portion 17_2_2 is the same as the length in the y direction of the second heat transfer promoting portion 17_2_1.
  • a second heat transfer promoting portion 17_2_1 is arranged in the x direction of the first heat transfer promoting portion 17_1_1, and a second flat portion 17_2_2 is arranged in the x direction of the first flat portion 17_1_2.
  • the position in the y direction of the second heat transfer promoting portion 17_2_1 formed on the fins 16 provided on the first heat transfer tube 15_1 corresponds to the position of the first heat transfer promoting portion formed on the fins 16 provided on the second heat transfer tube 15_2. It is different from the y-direction position of 17_1_1.
  • FIG. 10 is a diagram showing a modification of the heat exchange member 14 of the heat exchanger 11 according to the fifth embodiment.
  • white arrows indicate the direction of gas flow.
  • a plurality of heat exchange members 14 shown in FIG. 2 are provided at intervals in the z direction, and are provided in three rows in the x direction.
  • the first row heat exchange member 14_1, the second row heat exchange member 14_2, and the third row heat exchange member 14_3 are shown as examples.
  • the first heat transfer promoting portion 17_1_1 and the first flat portion 17_1_2 formed on the fins 16 provided on the first heat transfer tube 15_1, the second heat transfer tube 15_2 and the third heat transfer tube 15_3 are the same as in FIG.
  • the position in the second direction of the second heat transfer promoting portion 17_2_1 provided in the first heat transfer tube 15_1 is the second position of the first heat transfer promoting portion 17_1_1 provided in the second heat transfer tube 15_2. Different from the position of the direction.
  • the y-direction position of the second heat transfer promoting portion 17_2_1 provided in the second heat transfer tube 15_2 is different from the y-direction position of the first heat transfer promoting portion 17_1_1 provided in the third heat transfer tube 15_3.
  • the positions of the first heat transfer promoting portions 17_1_1 of the adjacent heat transfer tubes 15 in the second direction are different. Therefore, the pressure loss distribution of the airflow in the y direction becomes uniform, and the amount of airflow passing through the first flat portion 17_1_2 and the second flat portion 17_2_2 is reduced.
  • the fins 16 extending on the windward side are formed with the first heat transfer promoting portions 17_1_1, and the fins 16 extending on the leeward side are formed with the second heat transfer promoting portions 17_2_1. is formed, the effect on the heat transfer efficiency of the fins 16 is great.
  • Embodiments 1 to 5 describe that the first heat transfer promoting portion 17_1_1 and the second heat transfer promoting portion 17_2_1 may be configured by one or more of cut-and-raised portions, slits, louvers, and uneven portions. bottom.
  • cut-and-raised, slits, or louvers are employed, openings are provided in the fins 16, so the plane portions of the fins 16, that is, the area for exchanging heat with gas is reduced.
  • the entire outer peripheral surface of the heat transfer tubes and the fins are in contact with each other.
  • the direction of heat conduction to the fins 16 is 360 degrees when viewed in cross section of the heat transfer tube 15 . Therefore, the effect of providing the openings in the fins 16 to reduce the heat exchange area is limited.
  • the fins 16 are connected to the sides of the heat transfer tubes 15 along the y direction or to the xy plane (FIG. 4) of the heat transfer tubes 15. Therefore, the direction of heat conduction from the heat transfer tube 15 to the fins 16 is limited. Therefore, in Embodiments 1 to 5, the effect of the openings in the fins 16 on the reduction in the heat exchange area is greater than in the heat exchanger in which the heat transfer tubes pass through the fins. Therefore, the opening area of the fins 16 and the arrangement of the first heat transfer promoting portion 17_1_1 and the second heat transfer promoting portion 17_2_1 in Embodiments 1 to 5 will be described below.
  • FIG. 11 is a diagram showing the arrangement of the first heat transfer promoting portion 17_1_1 and the second heat transfer promoting portion 17_2_1 formed on the fin 16 of the comparative example.
  • FIG. 11 shows a first heat transfer tube 15_1 and a second heat transfer tube 15_2 spaced apart in the x direction.
  • the second heat transfer promoting portion 17_2_1 is arranged in the x direction of the first heat transfer promoting portion 17_1_1.
  • a second flat portion 17_2_2 is arranged in the x direction of the first flat portion 17_1_2.
  • FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the slit area ratio and the air-side heat transfer performance.
  • the "slit area ratio” is slit area/fin 16 area.
  • Air-side heat transfer performance is the air-side heat transfer area of the fins 16 ⁇ air-side heat conductivity.
  • g_1 indicates the characteristics of the slit area ratio and the air-side heat transfer performance of the heat exchanger 11 shown in FIG. g_2 represents the characteristics of the slit area ratio and the air-side heat transfer performance of the heat exchanger 11 shown in FIG. g_3 shows the characteristics of the slit area ratio and the air-side heat transfer performance when the heat exchangers 11 shown in FIG. 5 are arranged in two rows in the x direction.
  • g_4 shows the characteristics of the slit area ratio and the air-side heat transfer performance when the heat exchangers 11 shown in FIG. 8 are arranged in two rows in the x direction.
  • the fin 16 shown in FIG. 8 has the highest air-side heat transfer performance.
  • the fins 16 shown in FIG. 5 and the fins 16 shown in FIG. 9 have high air-side heat transfer performance, and the fins 16 shown in FIGS.
  • the heat transfer performance on the air side is higher than that of the fins 16 .
  • the other fins 16 shown in the first to fifth embodiments also have higher air-side heat transfer performance than the fins 16 shown in FIG. 11 as a comparative example.
  • the air side heat transfer performance is higher than when it is 15%. . Therefore, when adopting the configuration of the heat exchanger 11 of FIG. 9, it is desirable to set the slit area ratio to 7.5%.
  • the air-side heat transfer performance peaks at a slit area ratio of 7.5%.
  • the slit area ratio is preferably 5 to 10% for any of the patterns of Embodiments 1 to 5.
  • the shapes of the first heat transfer promoting portion 17_1_1 and the second heat transfer promoting portion 17_2_1 may be different.
  • the first heat transfer promoting portion 17_1_1 may be the slit 21, and the second heat transfer promoting portion 17_2_1 may be uneven.
  • the number of slits 21 of the first heat transfer promoting portion 17_1_1 may be smaller than the number of slits 21 of the second heat transfer promoting portion 17_2_1.
  • first heat transfer promoting portion 17_1_1 may be different.
  • first heat transfer promoting portion 17_1_1 may have slits 21 and louvers.
  • second heat transfer promoting portion 17_2_1 may also have a different shape.
  • the second heat transfer promoting portion 17_2_1 may have a slit 21 and an uneven shape.
  • Embodiments 1 to 5 are presented as examples and are not intended to limit the scope of claims. Embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the gist of the embodiments. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the embodiments.

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Abstract

熱交換器は、気体の流れる第1方向に交差する第2方向に延びる伝熱管と、第1方向及び第2方向に沿った面を有し、伝熱管に設けられたフィンとを具備し、フィンは、第1方向において伝熱管よりも気体の上流側に設けられ、熱伝達率を向上する第1伝熱促進領域を有する第1延在部と、第1方向において伝熱管よりも気体の下流側に設けられ、熱伝達率を向上する第2伝熱促進領域を有する第2延在部とを具備する。

Description

熱交換器
 本開示は、伝熱管に設けられたフィンを有する熱交換器に関する。
 伝熱管に設けられたフィンを構成する伝熱板に切込み部、切り起こし部又はルーバーである伝熱促進部が設けられた熱交換器がある。伝熱管の風上側及び風下側にそれぞれ伝熱板が設けられており、伝熱促進部は、熱交換部材における風上側の伝熱板に設けられている(例えば、特許文献1参照)。
国際公開第2019/026243号(図18参照)
 しかし、特許文献1に開示されたフィンでは、空気が風上側の伝熱板に設けられた圧損の高い伝熱促進部を避けて、伝熱板のフラット部に気流が集中してしまい、気体とフィンとの熱伝達率が十分でないことが課題であった。
 本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、気体とフィンとの熱伝達率を向上することができるフィンを有する熱交換器を提供することを目的とする。
 本開示に係る熱交換器は、気体の流れる第1方向に交差する第2方向に延びる伝熱管と、前記第1方向及び前記第2方向に沿った面を有し、前記伝熱管に設けられたフィンとを具備し、前記フィンは、前記第1方向において前記伝熱管よりも前記気体の上流側に設けられ、熱伝達率を向上する第1伝熱促進領域を有する第1延在部と、前記第1方向において前記伝熱管よりも前記気体の下流側に設けられ、熱伝達率を向上する第2伝熱促進領域を有する第2延在部とを具備する。
 本開示によれば、気体の上流側に設けられたフィンの第1延在部には第1伝熱促進領域が設けられ、第1延在部よりも気体の下流側に設けられるフィンの第2延在部には第2伝熱促進領域が設けられる。従って、第1伝熱促進領域及び第2伝熱促進領域により、フィンと、フィンを通過する気体との熱伝達率を向上することができる熱交換器を提供することができる。
実施の形態1による冷凍サイクル装置を示す模式的な構成図である。 図1の室外熱交換器を示す斜視図である。 実施の形態1に係る熱交換器の伝熱部材を示す図である。 実施の形態1に係る熱交換器のフィンの伝熱管への取り付け方の変形例を示す図である。 実施の形態2に係る熱交換器の伝熱部材を示す図である。 実施の形態3に係る熱交換器の伝熱部材を示す図である。 実施の形態4に係る熱交換器の伝熱部材を示す図である。 実施の形態4に係る熱交換器の伝熱部材の変形例を示す図である。 実施の形態5に係る熱交換器の熱交換部材を示す図である。 実施の形態5に係る熱交換器の熱交換部材の変形例を示す図である。 比較例のフィンに形成された第1伝熱促進部及び第2伝熱促進部の配置を示す図である。 スリット領域率と空気側伝熱性能との関係を示す図である。
 以下、図面を参照して、実施の形態に係る空気調和装置について説明する。なお、図面において、同一の構成要素には同一符号を付して説明し、重複説明は必要な場合にのみ行なう。本開示は、以下の各実施の形態で説明する構成のうち、組合せ可能な構成のあらゆる組合せを含み得る。また、図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。そして、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。特に構成要素の組み合わせは、各実施の形態における組み合わせのみに限定するものではなく、他の実施の形態に記載した構成要素を別の実施の形態に適用することができる。また、以下の実施の形態では、複数設けられている構成要素については、当該構成要素の符号の末尾にアンダーバーと数字を付加することで互いに区別する場合がある。しかし、複数の当該構成要素をまとめて説明する場合、あるいは、当該構成要素のうちの1つを代表として説明する場合には、アンダーバーと数字を付けずに説明を行う場合がある。
実施の形態1.
 図1は、実施の形態1による冷凍サイクル装置を示す模式的な構成図である。実施の形態1では、冷凍サイクル装置が空気調和装置1として用いられている。空気調和装置1は、圧縮機2、室外熱交換器3、膨張弁4、室内熱交換器5及び四方弁6を有している。この例では、圧縮機2、室外熱交換器3、膨張弁4及び四方弁6が室外機に設けられ、室内熱交換器5が室内機に設けられている。
 圧縮機2、室外熱交換器3、膨張弁4、室内熱交換器5及び四方弁6は、冷媒管を介して互いに接続されることにより、冷媒が循環可能な冷媒回路を構成している。空気調和装置1では、圧縮機2が動作することにより、圧縮機2、室外熱交換器3、膨張弁4及び室内熱交換器5を冷媒が相変化しながら循環する冷凍サイクルが行われる。
 室外機には、室外熱交換器3に室外の空気を強制的に通過させる室外ファン7が設けられている。室外熱交換器3は、室外ファン7の動作によって生じた室外の空気の気流と冷媒との間で熱交換を行う。室内機には、室内熱交換器5に室内の空気を強制的に通過させる室内ファン8が設けられている。室内熱交換器5は、室内ファン8の動作によって生じた室内の空気の気流と冷媒との間で熱交換を行う。
 空気調和装置1の運転は、冷房運転と暖房運転との間で切り替え可能になっている。四方弁6は、空気調和装置1の冷房運転及び暖房運転の切り替えに応じて冷媒流路を切り替える電磁弁である。四方弁6は、冷房運転時に、圧縮機2からの冷媒を室外熱交換器3へ導くとともに室内熱交換器5からの冷媒を圧縮機2へ導き、暖房運転時に、圧縮機2からの冷媒を室内熱交換器5へ導くとともに室外熱交換器3からの冷媒を圧縮機2へ導く。図1では、冷房運転時の冷媒の流れの方向を破線の矢印で示し、暖房運転時の冷媒の流れの方向を実線の矢印で示している。
 空気調和装置1の冷房運転時には、圧縮機2で圧縮された冷媒が室外熱交換器3へ送られる。室外熱交換器3では、冷媒が室外の空気へ熱を放出して凝縮される。この後、冷媒は、膨張弁4へ送られ、膨張弁4で減圧された後、室内熱交換器5へ送られる。この後、冷媒は、室内熱交換器5で室内の空気から熱を取り込んで蒸発した後、圧縮機2へ戻る。従って、空気調和装置1の冷房運転時には、室外熱交換器3が凝縮器として機能し、室内熱交換器5が蒸発器として機能する。
 空気調和装置1の暖房運転時には、圧縮機2で圧縮された冷媒が室内熱交換器5へ送られる。室内熱交換器5では、冷媒が室内の空気へ熱を放出して凝縮される。この後、冷媒は、膨張弁4へ送られ、膨張弁4で減圧された後、室外熱交換器3へ送られる。この後、冷媒は、室外熱交換器3で室外の空気から熱を取り込んで蒸発した後、圧縮機2へ戻る。従って、空気調和装置1の暖房運転時には、室外熱交換器3が蒸発器として機能し、室内熱交換器5が凝縮器として機能する。
 図2は、図1の室外熱交換器3を示す斜視図である。室外熱交換器3は、室外ファン7の動作によって生じる気流Aが通過する熱交換器11を有している。熱交換器11は、第1のヘッダタンク12と、第2のヘッダタンク13と、第1のヘッダタンク12及び第2のヘッダタンク13間を繋ぐ複数の熱交換部材14とを有している。熱交換器11では、膨張弁4からの冷媒管及び四方弁6からの冷媒管のうち、一方が第1のヘッダタンク12に接続され、他方が第2のヘッダタンク13に接続されている。
 第1のヘッダタンク12及び第2のヘッダタンク13は、それぞれ水平に配置されている。また、第2のヘッダタンク13は、第1のヘッダタンク12の上方に配置されている。第1のヘッダタンク12と第2のヘッダタンク13とは、第3方向である図2のz方向に沿って互いに平行に配置されている。
 図2において、第1のヘッダタンク12及び第2のヘッダタンク13の外形は、直方体になっているが、形状は限定されるものではない。第1のヘッダタンク12及び第2のヘッダタンク13の外形は、例えば、円柱、又は楕円柱等でも良く、断面形状も適宜変更することができる。また、第1のヘッダタンク12及び第2のヘッダタンク13の構造も、例えば、両端が閉じられた筒状体、スリット21が形成された板状体を積層させたもの等を採用することができる。第1のヘッダタンク12及び第2のヘッダタンク13には、それぞれ冷媒が流出入できる冷媒流通口が形成されている。
 複数の熱交換部材14は、第1のヘッダタンク12及び第2のヘッダタンク13のそれぞれの長手方向、即ち図2のz方向へ互いに間隔を置いて配置されている。また、複数の熱交換部材14は、互いに平行に配置されている。複数の熱交換部材14の長手方向は、図2のz方向に交差する第2方向であるy方向である。y方向は、本実施の形態では上下方向である。この例では、第1のヘッダタンク12及び第2のヘッダタンク13のそれぞれの長手方向に対して各熱交換部材14の長手方向が直交している。また、この例では、複数の熱交換部材14の間の空間への部材の配置が禁止されている。これにより、この例では、互いに隣り合う熱交換部材14が互いに対向する面への部材の接続が回避されている。
 室外ファン7の動作によって生じる気流Aは、複数の熱交換部材14の間を通過する。この例では、第1のヘッダタンク12、第2のヘッダタンク13及び各熱交換部材14のそれぞれの長手方向に対して交差する方向、即ち図2の第1方向であるx方向に沿って気流Aが複数の熱交換部材14の間を通過する。図2の例では、熱交換部材14の長手方向であるy方向に対して、x方向は直交している。
 図3は、実施の形態1に係る熱交換器11の熱交換部材14を示す図である。図3は、図2に示した熱交換部材14をz方向に見た図である。図3において、白矢印は気体の流れる方向を示す。図3は、図2に示した複数の熱交換部材14のうち、例として1つの熱交換部材14を示す。
 熱交換部材14は、伝熱管15及びフィン16を有する。
 伝熱管15は、図2に示すように、z方向に所定間隔を置いて配置される。伝熱管15は、円管又は扁平管である。また、伝熱管15は、図3に示すように、y方向に延び、第1のヘッダタンク12と第2のヘッダタンク13とを接続する。伝熱管15はy方向すなわち上下方向に延びており、第1のヘッダタンク12又は第2のヘッダタンク13から伝熱管15に流入した冷媒は、伝熱管15内を上下方向に流れる。
 図3に示すように、フィン16は、x方向及びy方向に沿った面を有している。フィン16は、長手方向がy方向に沿うようにして伝熱管15に設けられる。フィン16は、第1延在部16_1及び第2延在部16_2を有する。
 第1延在部16_1及び第2延在部16_2は、x方向において伝熱管15の外側に位置している。図3の例では、第1延在部16_1と第2延在部16_2とは同じ大きさであり、長手方向がy方向に沿うようにして伝熱管15に設けられている。個別に構成された第1延在部16_1と第2延在部16_2とが、それぞれ、伝熱管15のy方向に沿った辺に取り付けられている。
 第1延在部16_1は、z方向から見た場合に長方形形状であり、その長辺の一方が伝熱管15に設けられる。第1延在部16_1の短辺は、x方向に沿って風上側に延びるように配置される。第1延在部16_1は、フィン16を通過する気体の上流側に設けられ、気体と第1延在部16_1との熱伝達率を向上する第1伝熱促進領域17_1を有する。
 第1伝熱促進領域17_1は、フィン16を通過する気体の上流側に設けられ、気体と、第1延在部16_1との熱伝達率を向上する複数の第1伝熱促進部17_1_1を有する。複数の第1伝熱促進部17_1_1は、y方向に沿って配置されている。また、第1伝熱促進領域17_1は、y方向に対して上側に配置された第1伝熱促進部17_1_1と下側に配置された第1伝熱促進部17_1_1との間に位置する第1平坦部17_1_2を有する。図3の例では、複数の第1平坦部17_1_2が第1伝熱促進領域17_1に設けられている。第1伝熱促進部17_1_1と第1平坦部17_1_2とは、y方向に沿って交互に配置される。
 第1伝熱促進部17_1_1には、x方向に沿って3つのスリット21が並行に配置されている。スリット21は、フィン16を貫通する開口である。第1伝熱促進部17_1_1のスリット21に代えて、切り起こし、ルーバー又は凹凸部を設けてもよい。切り起こしは、フィン16の面に形成された2本の平行なスリット状の切れ目の間の部分が、z方向に起こされて形成される。切り起こしが形成された結果、フィン16には切り起こしと同形状の開口が形成される。切り起こしは、フィン16の面からz方向に突出している。ルーバーは、フィン16の面に形成された2本のスリットの間の部分を、フィン16の面に対して傾斜させたものである。ルーバーが形成された結果、フィン16にはルーバーと同形状の開口が形成されている。凹凸部は、フィン16の面を、z方向に突出あるいは凹ませたものである。実施の形態2以降も同様に、第1伝熱促進部17_1_1は、切り起こし、ルーバー又は凹凸部であってもよい。
 第1平坦部17_1_2は、第1伝熱促進部17_1_1間のフィン16の平坦な長方形形状の領域である。第1平坦部17_1_2のy方向における長さは、第1伝熱促進部17_1_1のy方向における長さよりも短い。
 第2延在部16_2は、z方向に見た場合に長方形形状であり、その長辺の一方が伝熱管15に設けられる。第2延在部16_2の短辺は、x方向に沿って風下側に延びるように配置される。第2延在部16_2は、フィン16を通過する気体の下流側に設けられ、気体と、第2延在部16_2との熱伝達率を向上する第2伝熱促進領域17_2を有する。
 第2伝熱促進領域17_2は、フィン16を通過する気体の下流側に設けられ、気体と、第2延在部16_2との熱伝達率を向上する複数の第2伝熱促進部17_2_1を有する。複数の第2伝熱促進部17_2_1は、y方向に沿って配置されている。また、第2伝熱促進領域17_2は、y方向において上側に配置された第2伝熱促進部17_2_1と下側に配置された第2伝熱促進部17_2_1との間に位置する第2平坦部17_2_2を有する。図3の例では、複数の第2平坦部17_2_2が第2伝熱促進領域17_2に設けられている。第2伝熱促進部17_2_1と第2平坦部17_2_2とは、y方向に沿って交互に配置される。
 第2伝熱促進部17_2_1には、x方向に沿って3つのスリット21が並行に配置されている。スリット21は、フィン16を貫通する開口である。第2伝熱促進部17_2_1のスリット21に代えて、切り起こし、ルーバー又は凹凸部を設けてもよい。切り起こしは、フィン16の面に形成された2本の平行なスリット状の切れ目の間の部分が、z方向に起こされて形成される。切り起こしが形成された結果、フィン16には切り起こしと同形状の開口が形成される。切り起こしは、フィン16の面からz方向に突出している。ルーバーは、フィン16の面に形成された2本のスリットの間の部分を、フィン16の面に対して傾斜させたものである。ルーバーが形成された結果、フィン16にはルーバーと同形状の開口が形成されている。凹凸部は、フィン16の面を、z方向に突出あるいは凹ませたものである。実施の形態2以降も同様に、第2伝熱促進部17_2_1は、切り起こし、ルーバー又は凹凸部であってもよい。
 第2平坦部17_2_2は、第2伝熱促進部17_2_1間のフィン16の平坦な長方形形状の領域である。第2平坦部17_2_2のy方向における長さは、第2伝熱促進部17_2_1のy方向における長さよりも短い。
 x方向において、第1伝熱促進部17_1_1の気体の下流側の第2伝熱促進領域17_2には、第2平坦部17_2_2が配置され、第1平坦部17_1_2の気体の下流側の第2伝熱促進領域17_2には第2伝熱促進部17_2_1が配置される。すなわち熱交換部材14は、x方向において、第1伝熱促進部17_1_1と第2平坦部17_2_2とが並んだ領域と、第1平坦部17_1_2と第2伝熱促進部17_2_1とが並んだ領域とを有する。さらに、図3の例では、x方向において、第1伝熱促進部17_1_1と第2伝熱促進部17_2_1とが並んだ領域も設けられている。
 実施の形態1に係る熱交換器11では、流入した気流は、フィン16の第1伝熱促進領域17_1の表面をx方向に流れる。第1伝熱促進領域17_1においては、一部の気流は第1伝熱促進部17_1_1に形成されたスリット21において伝熱促進が行われる。また、第1平坦部17_1_2に流入する気流及び第1伝熱促進部17_1_1を避けた他の気流は、第1平坦部17_1_2の表面をx方向に流れる。
 次に、気流は、伝熱管15の表面を通過し、伝熱管15を流れる冷媒と熱交換を行なった後、第2伝熱促進領域17_2の表面をx方向に流れる。第2伝熱促進領域17_2においては、一部の気流は第2伝熱促進部17_2_1に形成されたスリット21において伝熱促進が行われる。また、第2平坦部17_2_2に流入する気流及び第2伝熱促進部17_2_1を避けた他の気流は、第2平坦部17_2_2の表面をx方向に流れる。
 図4は、実施の形態1に係る熱交換器11のフィン16の伝熱管15への取り付け方の変形例を示す図である。図4は、伝熱管15及びフィン16をy方向に見た図である。上記説明では、フィン16の第1延在部16_1及び第2延在部16_2が伝熱管15にそれぞれ取り付けた例を示したが、図4に示すように、第1延在部16_1及び第2延在部16_2は、一体で形成されていても良い。他の実施の形態2、実施の形態3、実施の形態4及び実施の形態5についても同様である。
 フィン16は、第1延在部16_1と、第2延在部16_2とは、本体部16_3とを有する。図4に示すフィン16は、第1延在部16_1と、第2延在部16_2とが本体部16_3とともに一体で形成されている。本体部16_3は、伝熱管15に接触するように折り曲げられ、折り曲げられた本体部16_3は、伝熱管15に取り付けられる。このような取り付け態様によっても、本実施の形態の熱交換部材14を構成することができる。
 また、z方向における、伝熱管15に対する第1延在部16_1及び第2延在部16_2の位置は、次のように構成することができる。例えば図4に示すように、第1延在部16_1及び第2延在部16_2が、伝熱管15のz方向の中心と並ぶように配置される。この配置は、第1延在部16_1及び第2延在部16_2を個別に伝熱管15に取り付けた態様にも適用される。また、第1延在部16_1及び第2延在部16_2は、厳密に伝熱管15のz方向の中心と並んでいなくてもよく、z方向における伝熱管15の範囲内に、第1延在部16_1及び第2延在部16_2が配置されていてもよい。なお、図示しないが、第1延在部16_1及び第2延在部16_2は、z方向における伝熱管15の端面と面一になるように配置されていてもよい。
 以上のように、実施の形態1に係る熱交換器11は、気体の流れる第1方向に交差する第2方向に延びる伝熱管と15、第1方向及び第2方向に沿った面を有し、伝熱管15に設けられたフィン16とを具備する。フィン16は、第1方向において伝熱管15よりも気体の上流側に設けられ、気体との熱伝達率を向上する第1伝熱促進領域17_1を有する第1延在部16_1を有する。また、フィン16は、第1方向において伝熱管15よりも気体の下流側に設けられ、気体との熱伝達率を向上する第2伝熱促進領域17_2を有する第2延在部16_2を備える。実施の形態1の熱交換器11は、伝熱管15の上流側に第1伝熱促進領域17_1が設けられ、下流側に第2伝熱促進領域17_2が設けられているので、フィン16と、フィン16を通過する気体との熱伝達率を向上することができる。
 ここで、伝熱管15に向けて気体を送った場合、伝熱管15を迂回するように伝熱管15のx方向に沿った面の周囲を気体が流れ、気体の流れ方向における伝熱管15の上流端及び下流端(図4に例示した伝熱管15の紙面左右端部)には、気体が流れにくい。しかし、本実施の形態では、伝熱管15の上流側及び下流側に、それぞれ、気体の流れるx方向に延在する第1延在部16_1と第2延在部16_2を設けた。そして、第1延在部16_1には気体との熱伝達率を向上する第1伝熱促進領域17_1が設けられ、第2延在部16_2には気体との熱伝達率を向上する第2伝熱促進領域17_2が設けられている。従って、x方向に流れる気体とフィン16との熱伝達率を向上させることができる。
 また、x方向において第1伝熱促進部17_1_1と並んだ第2伝熱促進領域17_2には第2平坦部17_2_2が配置され、x方向において第1平坦部17_1_2のx方向には第2伝熱促進領域17_2には第2伝熱促進部17_2_1が配置される。このため、x方向に流れる気体は、上流側の第1平坦部17_1_2を流れたとしてもその下流側において第2伝熱促進部17_2_1を流れ易い。また、下流側の第1平坦部17_1_2を流れる気体は、その上流側において第1伝熱促進部17_1_1の周囲を流れている。従って、フィン16における熱伝達率を向上させることができる。また、この構成によれば、第1平坦部17_1_2又は第2平坦部17_2_2を抜ける気流の、フィン16全体を通過する経路を長くすることができるので、フィン16における実質的な伝熱面積を拡大することができる。
 また、第1伝熱促進領域17_1には、第1伝熱促進部17_1_1と第1平坦部17_1_2とが、第2方向であるy方向に沿って交互に配置されている。また、第2伝熱促進領域17_2には、第2伝熱促進部17_2_1と第2平坦部17_2_2とが、第2方向であるy方向に沿って交互に配置されている。このため、フィン16全体の圧損分布を見ると、y方向における気流の圧損分布が均一に近づく。従って、第1平坦部17_1_2及び第2平坦部17_2_2を抜ける気流が少なくなる結果、気流とフィン16との熱伝達率が向上する。
実施の形態2.
 実施の形態2に係る熱交換器11の熱交換部材14は、実施の形態1に係る熱交換器11の熱交換部材14に対して、第1平坦部17_1_2及び第1平坦部17_1_2の大きさが異なる。
 図5は、実施の形態2に係る熱交換器11の熱交換部材14を示す図である。図5において、白矢印は気体の流れる方向を示す。図5においては、図2に示した複数の熱交換部材14のうち、例として1つの熱交換部材14を示す。
 図5に示すように、実施の形態2においては、第1伝熱促進部17_1_1、第1平坦部17_1_2、第2伝熱促進部17_2_1及び第2平坦部17_2_2のx方向及びy方向の長さは同じである。なお、第1伝熱促進部17_1_1、第1平坦部17_1_2、第2伝熱促進部17_2_1及び第2平坦部17_2_2のy方向の長さのみが同じであっても良い。
 第1伝熱促進部17_1_1のy方向における位置は、第2伝熱促進領域17_2における第2平坦部17_2_2のy方向における位置と同じである。第1平坦部17_1_2のy方向における位置は、第2伝熱促進領域17_2における第2伝熱促進部17_2_1のy方向における位置と同じである。
 つまり、実施の形態2に係る熱交換器11のフィン16に形成された第1伝熱促進部17_1_1及び第2伝熱促進部17_2_1は互いにy方向に位置がずれている。同様に、第1平坦部17_1_2及び第2平坦部17_2_2は互いにy方向に位置がずれている。
 以上のように実施の形態2に係る熱交換器11は、気体の流れる第1方向に交差する第2方向に延びる伝熱管と15、第1方向及び第2方向に沿った面を有し、伝熱管15に設けられたフィン16とを具備する。フィン16は、第1方向において伝熱管15よりも気体の上流側に設けられ、気体との熱伝達率を向上する第1伝熱促進領域17_1を有する第1延在部16_1を有する。また、フィン16は、第1方向において伝熱管15よりも気体の下流側に設けられ、気体との熱伝達率を向上する第2伝熱促進領域17_2を有する第2延在部16_2を備える。実施の形態1の熱交換器11は、伝熱管15の上流側に第1伝熱促進領域17_1が設けられ、下流側に第2伝熱促進領域17_2が設けられているので、フィン16と、フィン16を通過する気体との熱伝達率を向上することができる。
 ここで、伝熱管15に向けて気体を送った場合、伝熱管15を迂回するように伝熱管15のx方向に沿った面の周囲を気体が流れ、気体の流れ方向における伝熱管15の上流端及び下流端(図4に例示した伝熱管15の紙面左右端部)には、気体が流れにくい。しかし、本実施の形態では、伝熱管15の上流側及び下流側に、それぞれ、気体の流れるx方向に延在する第1延在部16_1と第2延在部16_2を設けた。そして、第1延在部16_1には気体との熱伝達率を向上する第1伝熱促進領域17_1が設けられ、第2延在部16_2には気体との熱伝達率を向上する第2伝熱促進領域17_2が設けられている。従って、x方向に流れる気体とフィン16との熱伝達率を向上させることができる。
 また、実施の形態2においては、第1伝熱促進部17_1_1、第1平坦部17_1_2、第2伝熱促進部17_2_1及び第2平坦部17_2_2のx方向及びy方向の長さは同じである。このため、フィン16を製造する際には、順送プレスにより、フィン16に第1伝熱促進部17_1_1及び第2伝熱促進部17_2_1を形成することができる。
実施の形態3.
 実施の形態3に係る熱交換器11の熱交換部材14は、実施の形態1に係る熱交換器11の熱交換部材14で設けられていた第1平坦部17_1_2及び第2平坦部17_2_2を有しないものである。
 図6は、実施の形態3に係る熱交換器11の熱交換部材14を示す図である。図6において、白矢印は気体の流れる方向を示す。図6においては、図2に示した複数の熱交換部材14のうち、例として1つの熱交換部材14を示す。
 図6に示すように、実施の形態3においては、第1伝熱促進領域17_1は、y方向に沿って配置され、気体との熱伝達率を向上する複数の第1伝熱促進部17_1_1を有する。第2伝熱促進領域17_2は、y方向に沿って配置され、気体との熱伝達率を向上する複数の第2伝熱促進部17_2_1を有する。
 第1伝熱促進部17_1_1は1つのスリット21を有する。y方向に隣接する第1伝熱促進部17_1_1に設けられたスリット21は、x方向における位置が互いに異なる。第1伝熱促進部17_1_1に形成されるスリット21は、x方向に沿って複数形成されていても良い。
 第1延在部16_1においては、図6に示すように、x方向の異なる位置にスリット21が順次y方向に3つ形成され、そのパターンが繰り返される。
 第2伝熱促進部17_2_1は1つのスリット21を有する。y方向に隣接する第2伝熱促進部17_2_1に設けられたスリット21には、x方向における位置が互いに異なる。第2伝熱促進部17_2_1に形成されるスリット21は、x方向に沿って複数形成されていても良い。
 第2延在部16_2においては、図6に示すように、x方向の異なる位置にスリット21が順次y方向に3つ形成され、そのパターンが繰り返される。
 実施の形態3においては、第1伝熱促進部17_1_1に形成されたスリット21のx方向における数及び第2伝熱促進部17_2_1に形成されたスリット21のx方向における数の和が一定である。
 実施の形態3によれば、複数の第1伝熱促進部17_1_1及び第2伝熱促進部17_2_1がフィン16のy方向に沿って設けられている。そして、第1伝熱促進部17_1_1に形成されたスリット21のx方向における数及び第2伝熱促進部17_2_1に形成されたスリット21の第x方向における数の和が一定である。すなわち、x方向に同数(図6の例では2つ)設けられたスリット21が、y方向に沿って複数組配置されている。従って、気流のy方向の圧損分布を均一にすることができる。これにより、熱交換器11のフィン16の熱伝達率が向上する。
実施の形態4.
 実施の形態4に係る熱交換器11の熱交換部材14は、第1伝熱促進部17_1_1に形成されたスリット21の配置の第1パターンと、第2伝熱促進部17_2_1に形成されたスリット21の配置の第2パターンとがx方向においてずれている。
 図7は、実施の形態4に係る熱交換器11の熱交換部材14を示す図である。図7において、白矢印は気体の流れる方向を示す。図7においては、図2に示した複数の熱交換部材14のうち、例として1つの熱交換部材14を示す。
 図7に示すように、実施の形態4においては、第1伝熱促進領域17_1は、y方向に沿って配置され、気体との熱伝達率を向上する複数の第1伝熱促進部17_1_1を有する。第2伝熱促進領域17_2は、y方向に沿って配置され、気体との熱伝達率を向上する複数の第2伝熱促進部17_2_1を有する。
 複数の第1伝熱促進部17_1_1には、スリット21の第1パターンが形成されている。第1パターンは、第1伝熱促進部17_1_1においてx方向に並べられた2つのスリット21と、y方向において2つのスリット21に隣接して設けられた1つのスリット21とがy方向に連続するパターンである。図7の例では、x方向に並んだ2つのスリットの中間位置に、y方向に隣接する1つのスリット21が配置されている。
 複数の第2伝熱促進部17_2_1には、スリット21の第2パターンが形成されている。第2パターンは、第2伝熱促進部17_2_1においてx方向に並べられた1つのスリット21と、1つのスリット21のy方向の下部に1つのスリット21の両側に配置される2つのスリット21とがy方向に連続するパターンである。
 図7に示すように、第1パターンと第2パターンとは、スリット21の配置がy方向においてずれている。x方向に見た場合、第1伝熱促進部17_1_1に形成されたスリット21の数と、第2伝熱促進部17_2_1に形成されたスリット21の数との和は、3で一定である。
 なお、第1パターン及び第2パターンは、図7に示した例に限らず、種々の数のスリット21のパターンが採用されうる。例えば、x方向に並んだ3つのスリット21とx方向に1つのみ配置されたスリット21との組がy方向に繰り返し配置されるパターンである。
 図8は、実施の形態4に係る熱交換器11の熱交換部材14の変形例を示す図である。
 図8に示すように、第1伝熱促進部17_1_1のy方向下部に第1平坦部17_1_2が配置される。第1伝熱促進部17_1_1は、第1平坦部17_1_2を介して、y方向に配置される。
 複数の第1伝熱促進部17_1_1には、正方形形状の凹凸部22の第1パターンが形成されている。第1パターンは、第1伝熱促進部17_1_1にx方向に並べられた2つの凹凸部22と、y方向において2つの凹凸部22に隣接して設けられた1つの凹凸部22とが第1平坦部17_1_2を介して、y方向に連続するパターンである。
 複数の第2伝熱促進部17_2_1には、正方形形状の凹凸部22の第2パターンが形成されている。第2パターンは、第2伝熱促進部17_2_1にx方向に並べられた2つの凹凸部22と、2つの凹凸部22の間のy方向下部に配置される1つの凹凸部22とが第2平坦部17_2_2を介して、y方向に連続するパターンである。
 図8においても、第1パターンと第2パターンとは、凹凸部22の配置が、第2方向であるy方向においてずれている。x方向から見た場合、第1伝熱促進部17_1_1に形成された凹凸部22の数と、第2伝熱促進部17_2_1に形成された凹凸部22の数との和は、3で一定である。
 なお、図8において、第1平坦部17_1_2及び第2平坦部17_2_2はなくても良い。
 以上のように、実施の形態4によれば、第1伝熱促進部に設けられたスリット又は凹凸の配置の第1パターンと、第2伝熱促進部に設けられたスリット又は凹凸の第2パターンとは、第2方向においてずれている。従って、気流のy方向における圧損分布を少なくすることができる。これにより、熱交換器11のフィン16の熱伝達率が向上する。
 また、第1伝熱促進部17_1_1の第1パターン及び第2伝熱促進部17_2_1の第2パターンをずらすことにより、第1パターン及び第2パターンを順送プレスにより形成することができる。
実施の形態5.
 次に、実施の形態5に係る熱交換器11について説明する。
 図9は、実施の形態5に係る熱交換器11の熱交換部材14を示す図である。図9において、白矢印は気体の流れる方向を示す。図9においては、図2に示した複数の熱交換部材14がx方向に少なくとも2列設けられており、そのうち、例として、1列目の熱交換部材14_1及び2列目の熱交換部材14_2を示す。
 図9に示すように、フィン16は、鉛直方向であるy方向に沿って第1伝熱管15_1に設けられる。第1伝熱管15_1は、第1のヘッダタンク12_1と第2のヘッダタンク13_1との間に設けられる。フィン16は、第1延在部16_1及び第2延在部16_2を有する。
 フィン16の第1延在部16_1は、長方形形状をしており、長辺の一方は第1伝熱管15_1にy方向に沿って取り付けられ、短辺は、x方向に沿って風上側に延びるように配置される。
 フィン16の第2延在部16_2は、長方形形状をしており、長辺の一方は第1伝熱管15_1にy方向に沿って取り付けられ、短辺は、x方向に沿って風下側に延びるように配置される。
 第1延在部16_1は、フィン16を通過する気体の上流側に設けられる。第1延在部16_1は、z方向から見た場合に長方形形状であり、その長辺が第1伝熱管15_1に設けられる。第1延在部16_1には、第1延在部16_1の気体との熱伝達率を向上する第1伝熱促進領域17_1が設けられる。第1伝熱促進領域17_1は、y方向に沿って配置され、気体との熱伝達率を向上する複数の第1伝熱促進部17_1_1と、y方向に沿って配置された複数の第1平坦部17_1_2とを有する。第1伝熱促進部17_1_1と第1平坦部17_1_2とは、y方向に沿って交互に配置される。
 第1伝熱促進部17_1_1には、x方向に3つのスリット21が並行に配置されている。第1平坦部17_1_2は、第1伝熱促進部17_1_1間のフィン16の平坦な長方形形状の領域である。第1平坦部17_1_2のy方向における長さは、第1伝熱促進部17_1_1のy方向における長さと同じである。
 第2延在部16_2は、フィン16を通過する気体の下流側に設けられる。第2延在部16_2は、z方向から見た場合に長方形形状であり、その長辺が第1伝熱管15_1に設けられる。第2延在部16_2には、第2延在部16_2の気体との熱伝達率を向上する第2伝熱促進領域17_2が設けられる。第2伝熱促進領域17_2は、y方向に沿って配置され、気体との熱伝達率を向上する複数の第2伝熱促進部17_2_1と、y方向に沿って配置された複数の第1平坦部17_1_2とを有する。第2伝熱促進部17_2_1と第2平坦部17_2_2とは、y方向に沿って交互に配置される。
 第2伝熱促進部17_2_1には、x方向に3つのスリット21が並行に配置されている。第2平坦部17_2_2は、第2伝熱促進部17_2_1間のフィン16の平坦な長方形形状の領域である。第2平坦部17_2_2のy方向における長さは、第2伝熱促進部17_2_1のy方向における長さと同じである。
 第1伝熱促進部17_1_1のx方向には第2伝熱促進部17_2_1が配置され、第1平坦部17_1_2のx方向には第2平坦部17_2_2が配置される。
 第2伝熱管15_2には、y方向に沿ってフィン16が設けられる。第2伝熱管15_2は、第1のヘッダタンク12_1と第2のヘッダタンク13_1との間に設けられる。フィン16は、第1延在部16_1及び第2延在部16_2を有する。
 フィン16の第1延在部16_1は、長方形形状をしており、長辺の一方は第2伝熱管15_2にy方向に沿って取り付けられ、短辺は、x方向に沿って風上側に延びるように配置される。
 フィン16の第2延在部16_2は、長方形形状をしており、長辺の一方は第2伝熱管15_2にy方向に沿って取り付けられ、短辺は、x方向に沿って風下側に延びるように配置される。
 第1延在部16_1は、フィン16を通過する気体の上流側に設けられる。第1延在部16_1は、z方向から見た場合に長方形形状であり、その長辺が第1伝熱管15_1に設けられる。第1延在部16_1には、第1延在部16_1の気体との熱伝達率を向上する第1伝熱促進領域17_1が設けられる。第1伝熱促進領域17_1は、y方向に沿って配置され、気体との熱伝達率を向上する複数の第1伝熱促進部17_1_1と、y方向に沿って配置された複数の第1平坦部17_1_2とを有する。第1伝熱促進部17_1_1と第1平坦部17_1_2とは、y方向に沿って交互に配置される。
 第1伝熱促進部17_1_1には、x方向に3つのスリット21が並行に配置されている。第1平坦部17_1_2は、第1伝熱促進部17_1_1間のフィン16の平坦な長方形形状の領域である。第1平坦部17_1_2のy方向における長さは、第1伝熱促進部17_1_1のy方向における長さと同じである。
 第2延在部16_2は、フィン16を通過する気体の下流側に設けられる。第2延在部16_2は、z方向から見た場合に長方形形状であり、その長辺が第1伝熱管15_1に設けられる。第2延在部16_2には、第2延在部16_2の気体との熱伝達率を向上する第2伝熱促進領域17_2が設けられる。第2伝熱促進領域17_2は、y方向に沿って配置され、気体との熱伝達率を向上する複数の第2伝熱促進部17_2_1と、y方向に沿って配置された複数の第1平坦部17_1_2とを有する。第2伝熱促進部17_2_1と第2平坦部17_2_2とは、y方向に沿って交互に配置される。
 第2伝熱促進部17_2_1には、x方向に3つのスリット21が並行に配置されている。第2平坦部17_2_2は、第2伝熱促進部17_2_1間のフィン16の平坦な長方形形状の領域である。第2平坦部17_2_2のy方向における長さは、第2伝熱促進部17_2_1のy方向における長さと同じである。
 第1伝熱促進部17_1_1のx方向には第2伝熱促進部17_2_1が配置され、第1平坦部17_1_2のx方向には第2平坦部17_2_2が配置される。
 第1伝熱管15_1に設けられたフィン16に形成された第2伝熱促進部17_2_1のy方向の位置は、第2伝熱管15_2に設けられたフィン16に形成された第1伝熱促進部17_1_1のy方向の位置と異なる。
 図10は、実施の形態5に係る熱交換器11の熱交換部材14の変形例を示す図である。図10において、白矢印は気体の流れる方向を示す。実施の形態5においては、図2に示した複数の熱交換部材14がz方向に間隔を置いて設けられ、x方向に3列設けられている。図10においては、そのうち、例として、1列目の熱交換部材14_1、2列目の熱交換部材14_2及び3列目の熱交換部材14_3を示す。
 第1伝熱管15_1、第2伝熱管15_2及び第3伝熱管15_3に設けられるフィン16に形成される第1伝熱促進部17_1_1及び第1平坦部17_1_2は、図5と同様である。
 図10に示すように、第1伝熱管15_1に設けられた第2伝熱促進部17_2_1の第2方向の位置は、第2伝熱管15_2に設けられた第1伝熱促進部17_1_1の第2方向の位置と異なる。第2伝熱管15_2に設けられた第2伝熱促進部17_2_1のy方向の位置は、第3伝熱管15_3に設けられた第1伝熱促進部17_1_1のy方向の位置と異なる。
 実施の形態5によれば、隣接する伝熱管15の第1伝熱促進部17_1_1の第2方向の位置が異なる。従って、y方向における気流の圧損分布が均一になり、第1平坦部17_1_2及び第2平坦部17_2_2を抜ける気流が少なくなる結果、気流とフィン16との熱伝達率が向上する。
 また、気流が第1平坦部17_1_2及び第2平坦部17_2_2を抜けたとしても、気流の流れ方向であるx方向に複数のフィン16を配置しているため、気流の経路が長くなり、実質的な伝熱面積を拡大することができる。
効果のまとめ.
 伝熱管15が円管又は扁平管の場合、伝熱管15の前後には、気流が流れにくいので、実施の形態1~実施の形態5のように、フィン16に第1伝熱促進領域17_1及び第2伝熱促進領域17_2の双方を設けるという技術的思想はそもそもない。さらに、第1伝熱促進領域17_1における第1伝熱促進部17_1_1及び第2伝熱促進領域17_2における第2伝熱促進部17_2_1の配置又は組み合わせ等により、伝熱効果を促進するという技術的思想が存在しない。
 実施の形態1~実施の形態5の熱交換器11は、風上側に延びるフィン16には第1伝熱促進部17_1_1が形成され、風下側に延びるフィン16には第2伝熱促進部17_2_1が形成されているので、フィン16の熱伝道効率への影響が大きい。
 実施の形態1~実施の形態5では、第1伝熱促進部17_1_1及び第2伝熱促進部17_2_1が、切り起こし、スリット、ルーバー又は凹凸部のいずれか1つ以上で構成されうることを説明した。切り起こし、スリット又はルーバーを採用した場合、フィン16に開口が設けられることになるため、フィン16の平面部分、すなわち気体と熱交換する面積が減ることになる。ここで、実施の形態1~実施の形態5とは異なり、伝熱管15がフィン16を貫通する態様の熱交換器は、伝熱管の外周面全体とフィンとが接触するため、伝熱管15からフィン16への熱伝導の方向は、伝熱管15の断面で見ると360度の方向である。従って、フィン16に開口を設けたことによる熱交換面積の減少への影響は限定的である。ところが、実施の形態1~実施の形態5の熱交換器においては、フィン16は、伝熱管15のy方向に沿った辺、あるいは伝熱管15のx-y平面(図4)と接続されているため、伝熱管15からフィン16への熱伝導の方向が限定されている。従って、実施の形態1~実施の形態5では、フィン16に開口を設けたことによる熱交換面積の減少への影響は、伝熱管がフィンを貫通する態様の熱交換器と比べて大きい。そこで、以下、実施の形態1~実施の形態5におけるフィン16の開口面積と、第1伝熱促進部17_1_1及び第2伝熱促進部17_2_1の配置について説明する。
 図11は、比較例のフィン16に形成された第1伝熱促進部17_1_1及び第2伝熱促進部17_2_1の配置を示す図である。図11においては、x方向に間隔を置いて配置された第1伝熱管15_1及び第2伝熱管15_2を示している。図11に示すように、第1伝熱促進部17_1_1のx方向には、第2伝熱促進部17_2_1が配置されている。また、第1平坦部17_1_2のx方向には、第2平坦部17_2_2が配置されている。
 図12は、スリット領域率と空気側伝熱性能との関係を示す図である。「スリット領域率」は、スリット面積/フィン16の面積である。「空気側伝熱性能」は、フィン16の空気側伝熱面積×空気側熱伝導率である。
 図12において、g_1は、図11に示した熱交換器11のスリット領域率と空気側伝熱性能との特性を示す。g_2は、図9に示した熱交換器11のスリット領域率と空気側伝熱性能との特性を示す。g_3は、図5に示した熱交換器11がx方向に2列設けられている場合のスリット領域率と空気側伝熱性能との特性を示す。g_4は、図8に示した熱交換器11がx方向に2列設けられている場合のスリット領域率と空気側伝熱性能との特性を示す。
 図12に示すように、スリット領域率が同じ程度であれば、図8に示したフィン16が空気側伝熱性能が最も高い。次に、図5に示したフィン16、図9に示したフィン16の空気側伝熱性能が高くなる、図5、図8及び図9に示したフィン16は、比較例として図11に示したフィン16よりも空気側伝熱性能が高い。実施の形態1~5において示した他のフィン16も比較例として図11に示したフィン16よりも空気側伝熱性能が高い。
 また、図12のg_2に示すように、図9の熱交換器11の構成の場合、スリット領域率が7.5%の場合には、15%の場合よりも、空気側熱伝達性能が高い。従って、図9の熱交換器11の構成を採用する場合、スリット領域率を7.5%とするのが望ましい。また、図12に示すように、g_1では、スリット領域率が7.5%で空気側伝熱性能のピークが出ている。実施の形態1~実施の形態5の何れのパターンであっても、スリット領域率は5~10%が望ましい。このようにスリット領域率を限定するのは、フィン16における熱の伝わりやすさである熱伝導率の低下を抑制し、第1伝熱促進部17_1_1及び第2伝熱促進部17_2_1の熱伝達率を向上するためである。
 実施の形態1~実施の形態5において、第1伝熱促進部17_1_1と第2伝熱促進部17_2_1との形状が異なっていても良い。例えば、第1伝熱促進部17_1_1をスリット21とし、第2伝熱促進部17_2_1を凹凸形状としても良い。また、着霜回避のため、第1伝熱促進部17_1_1のスリット21の数を第2伝熱促進部17_2_1のスリット21の数よりも少なくしても良い。
 また、第1伝熱促進部17_1_1においても形状が異なっていても良い。例えば、第1伝熱促進部17_1_1は、スリット21とルーバーとを有していても良い。同様に、第2伝熱促進部17_2_1においても形状が異なっていても良い。例えば、第2伝熱促進部17_2_1は、スリット21と凹凸形状とを有していても良い。
 実施の形態1~実施の形態5は、例として提示したものであり、請求の範囲を限定することは意図していない。実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、実施の形態の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。これら実施の形態及びその変形は、実施の形態の範囲及び要旨に含まれる。
 1 空気調和装置、2 圧縮機、3 室外熱交換器、4 膨張弁、5 室内熱交換器、6 四方弁、7 室外ファン、8 室内ファン、11 熱交換器、12、12_1、12_2 第1のヘッダタンク、13、13_1、13_2 第2のヘッダタンク、14、14_1、14_2、14_3 熱交換部材、15 伝熱管、15_1 第1伝熱管、15_2 第2伝熱管、15_3 第3伝熱管、16 フィン、16_1 第1延在部、16_2 第2延在部、16_3 本体部、17_1 第1伝熱促進領域、17_1_1 第1伝熱促進部、17_1_2 第1平坦部、17_2 第2伝熱促進領域、17_2_1 第2伝熱促進部、17_2_2 第2平坦部、21 切り起こし、22 凹凸部、g_1 図11に示した熱交換器11のスリット領域率と空気側伝熱性能との特性、g_2 図9に示した熱交換器11のスリット領域率と空気側伝熱性能との特性、g_3 、g_4 図4に示した熱交換器11がx方向に2列設けられている場合のスリット領域率と空気側伝熱性能との特性。

Claims (9)

  1.  気体の流れる第1方向に交差する第2方向に延びる伝熱管と、
     前記第1方向及び前記第2方向に沿った面を有し、前記伝熱管に設けられたフィンと
    を具備し、
     前記フィンは、
     前記第1方向において前記伝熱管よりも前記気体の上流側に設けられ、熱伝達率を向上する第1伝熱促進領域を有する第1延在部と、
     前記第1方向において前記伝熱管よりも前記気体の下流側に設けられ、熱伝達率を向上する第2伝熱促進領域を有する第2延在部と
    を具備する熱交換器。
  2.  前記第1伝熱促進領域は、
     前記第2方向に沿って配置され、熱伝達率を向上する複数の第1伝熱促進部と、
     前記第2方向において、隣り合う前記第1伝熱促進部の間に配置される第1平坦部と
    を有し、
     前記第2伝熱促進領域は、
     前記第2方向に沿って配置され、熱伝達率を向上する複数の第2伝熱促進部と、
     前記第2方向において、隣り合う前記第2伝熱促進部の間に配置される第2平坦部と
    を有する
    請求項1記載の熱交換器。
  3.  前記第1伝熱促進部と前記第1平坦部とは、前記第2方向に沿って交互に配置され、
     前記第2伝熱促進部と前記第2平坦部とは、前記第2方向に沿って交互に配置され、
     前記第1方向において、前記第1伝熱促進部と並んだ前記第2伝熱促進領域には前記第2平坦部が配置され、前記第1方向において、前記第1平坦部と並んだ前記第2伝熱促進領域には前記第2伝熱促進部が配置される
    請求項2記載の熱交換器。
  4.  前記伝熱管は、前記第1方向及び前記第2方向に交差する第3方向に所定間隔を置いて配置された複数の伝熱管を有する
    請求項2又は3に記載の熱交換器。
  5.  前記第1伝熱促進部、前記第2伝熱促進部、前記第1平坦部及び前記第2平坦部の前記第2方向の長さは同じであり、
     前記第1伝熱促進部の前記第2方向における位置は、前記第2伝熱促進領域における前記第2平坦部の前記第2方向における位置と同じであり、
     前記第1平坦部の前記第2方向における位置は、前記第2伝熱促進領域における前記第2伝熱促進部の前記第2方向における位置と同じである
    請求項2~4のいずれか1項に記載の熱交換器。
  6.  前記第1伝熱促進領域は、前記第2方向に沿って配置され、熱伝達率を向上する複数の第1伝熱促進部を有し、
     前記第2伝熱促進領域は、前記第2方向に沿って配置され、熱伝達率を向上する複数の第2伝熱促進部を有し、
     前記第1伝熱促進部には、切り起こし、スリット、ルーバー及び凹凸部のうちのいずれかが形成されており、
     前記第2伝熱促進部には、切り起こし、スリット、ルーバー及び凹凸部のうちのいずれかが形成されており、
     前記第1伝熱促進部に形成された切り起こし、スリット、ルーバー及び凹凸部のうちのいずれかの前記第1方向における数及び前記第2伝熱促進部に形成された切り起こし、スリット、ルーバー及び凹凸部のうちのいずれか1つの前記第1方向における数の和が一定である
    請求項1記載の熱交換器。
  7.  前記第1伝熱促進部は、切り起こし、スリット、ルーバー及び凹凸部のうちのいずれかであり、
     前記第2伝熱促進部は、切り起こし、スリット、ルーバー及び凹凸部のうちのいずれかである
    請求項2~5のいずれか1項に記載の熱交換器。
  8.  前記複数の第1伝熱促進部には、形成された前記スリット、前記ルーバー及び前記凹凸部のうちのいずれか1つの第1パターンが形成され、
     前記複数の第2伝熱促進部には、形成された前記スリット、前記ルーバー及び前記凹凸部のうちのいずれか1つの第2パターンが形成され、
     前記第1パターンと前記第2パターンとは、前記第2方向においてずれている
    請求項6記載の熱交換器。
  9.  前記伝熱管と前記フィンとをそれぞれ含む第1組及び第2組を有し、
     前記第2組の前記伝熱管は、前記第1組の前記伝熱管に前記第1方向に間隔を置いて設けられており、
     前記第1組の前記フィンに形成された前記第2伝熱促進部の前記第2方向における位置は、前記第2組の前記フィンに形成された前記第1伝熱促進部の前記第2方向における位置と異なる
    請求項2~8のいずれか1項に記載の熱交換器。
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