JP3367467B2 - フィン付き熱交換器 - Google Patents

フィン付き熱交換器

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として空気調和
機等に使用されるフィン付き熱交換器に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】最近のフィン付き熱交換器として一般的
な第１従来例について図８と図９に従い説明する。図８
はフィン付き熱交換器の基本構成を示す斜視図、図９は
その側面図である。図８と図９に示すようにフィン付き
熱交換器は、補助熱交換器１０１ａと主熱交換器１０１
ｂとから構成される。そして、補助熱交換器１０１ａは
所定間隔で並設したフィン群１０２ａと、このフィン群
を略直角に貫通して列を成す伝熱管群１０３ａとからな
り、気体流入側（イ）に配置している。また、主熱交換
器１０１ｂは所定間隔で並設したフィン群１０２ｂと、
このフィン群を略直角に貫通して列を成す伝熱管群１０
３ｂとからなり、気体流出側（ロ）に配置している。１
０４は気流で、フィン群１０２ａ、フィン群１０２ｂを
矢印方向に流動し、伝熱管群１０３ａ、伝熱管群１０３
ｂの管内を流動する流体と熱交換する。なお、このフィ
ン付き熱交換器を、セパレ−ト型空気調和機の室内機に
搭載する際には、フィン群１０２ｂの数箇所に切断部を
設け、数箇所を折り曲げて搭載するのが一般的である。
【０００３】上記構成において、空気調和機の冷凍サイ
クルの凝縮器として使用した場合、伝熱管内を流動する
流体は気相状態で矢印Ａ側から流入し、分岐部１０５に
より伝熱管群１０３ｂの上下に分流し、気流１０４との
熱交換により気液二相状態を経て液状態となり、分岐部
１０６で再び合流し、伝熱管群１０３ａを経て矢印Ｂ側
に流出する。このようにフィン付き熱交換器は伝熱管群
１０３ａ内を流れる流体が殆ど液状態となる補助熱交換
器１０１ａと伝熱管群１０３ｂ内を流れる流体が気相状
態または気液二相状態となる主熱交換器１０１ｂとから
構成される。
【０００４】従って、冷媒配管としての伝熱管群１０３
ａの流路数を冷媒出口に近づくにつれて少流量路化し、
かつ主流方向の気流１０４の風上側である気体流入側
（イ）に配置するとともに凝縮器出口側で低温部となる
補助熱交換器１０１ａを、主熱交換器１０１ｂと分離す
ることで、風下側である気体流出側への熱伝導を遮断す
ることができ、過冷却を取り易くすることで凝縮性能の
向上を図れるというものである。
【０００５】また、第２従来例である特開昭５７−１２
７７３２号公報の代表図面を図１０に示す。図１０は熱
交換器の斜視図である。フィン付き熱交換器１０１ｃ
は、伝熱管群１０３ｃと１０３ｄと、これに直交して多
数取り付けられたフィン１０２ｃとからなる。
【０００６】空気調和機の冷凍サイクルの凝縮器として
使用した場合、フィン付き熱交換器１０１ｃは、高温高
圧のガス冷媒が伝熱管群１０３ｃ内を通り、伝熱管群１
０３ｄ側へと流れる。その間、伝熱管群１０３ｃ、１０
３ｄ内を流れる冷媒は、矢印１０４の気流と熱交換し凝
縮する。この場合、フィン付き熱交換器１０１ｃの気体
流入側（イ）に細管の伝熱管群１０３ｄを設けること
で、液相状態となった管内を流れる冷媒の流速を向上さ
せることができ、性能向上が図れるというものである。
【０００７】また、第３従来例である特開平６−１７４
３８９号公報の代表図面を図１１に示す。図１１はフィ
ン付き熱交換器の側面図であり、熱交換器１０１ｅの気
体流出側（ロ）の伝熱管群１０３ｆの列の段ピッチＰ３
を、気体流入側（イ）の伝熱管群１０３ｅの列の段ピッ
チＰ４より長くする。
【０００８】このような構成により、気体１０４の流出
するフィン付き熱交換器１０１ｅの開口面積に対して伝
熱管群１０３ｆの止水域１０８の占める割合を少なくで
きるので、送風機１０７に吸込まれる時に発生する騒音
を低減させることができるというものである。
【０００９】また、第４従来例である特開平１０−２１
３３８６号公報の代表図面を図１２と図１３に示す。図
１２はフィン付き熱交換器の一部を詳細に表した独立フ
ィンチューブ熱交換器の斜視図、図１３は第４従来例を
適用したパッケージエアコンの室外機を示す図である。
独立フィンチューブ熱交換器１０１ｇは、複数の独立フ
ィン１０２ｇを伝熱管１０３ｇが貫通することで形成さ
れている。それぞれの独立フィン１０２ｇは、その下端
部１０１ｉと上端部１０１ｈで接するように構成されて
おり、下端部１０１ｉと上端部１０１ｈのそれぞれの端
部は接触させた時に少なくとも１点で交差するように構
成する。これにより、水切り性能を向上させることがで
きるとしている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第１従
来例の構成では、主熱交換器１０１ｂ内の二相域内では
隣り合う伝熱管１０３ｂ間の温度差が０．５度以内であ
るのに対し、液相域である補助熱交換器１０１ａ内の隣
り合う伝熱管１０３ａ間の温度差は０．５度以上あり、
補助熱交換器内の隣り合う伝熱管間の熱伝導による熱ロ
スは無視できない課題を有していた。
【００１１】また、第２従来例の構成では、伝熱管群１
０３ｄの段ピッチを変えずに単に細管にすると管内の熱
伝達率の向上よりもフィン効率の低下の要因が大きく、
高性能化は図れないという課題を有していた。
【００１２】また、第３従来例の構成では、気体流出側
（ロ）の伝熱管群１０３ｆの列の段ピッチＰ３を、気体
流入側（イ）の伝熱管群１０３ｅの列の段ピッチＰ４よ
り長くすることで気体流出側の熱交換器の能力が大きく
低下し、この能力低下分を風量アップで補わなければな
らず、結果的に騒音の低減には寄与しない。また、気体
流出側（ロ）の段ピッチＰ３を維持しつつ、気体流入側
（イ）の段ピッチＰ４を短くした場合、第３従来例で記
述する騒音低減の効果は得られないが、凝縮器として作
用した場合、空気流入側の能力向上が図れる。しかし、
蒸発器として作用させると伝熱管の本数が増加し、圧力
損失の増大により能力は低下する。このような課題を第
３従来例は有していた。
【００１３】また、第４従来例の構成では、図１３に示
すように、全段で独立フィンを用いることで、下端部１
０１ｉと上端部１０１ｈ間の切断部が数多く存在し、こ
れにより熱交換器を通過する気流は乱され、熱交換器を
通過する気流の抵抗は切断部を有しない熱交換器より著
しく増大する。通風抵抗比としては良好であっても、フ
ィン表面が乾いている凝縮器として作用させた場合、下
端部１０１ｉや上端部１０１ｈが存在しない一体のフィ
ンよりも通過する抵抗は増大し、送風回路内に搭載した
際、騒音値の増大や風量の減少などの要因となる課題を
有していた。
【００１４】本発明はこのような従来の課題を解決する
ものであり、気体流入側の伝熱管内の面積増大と管内圧
力損失の増大を押さえ、冷凍サイクルの凝縮器、蒸発器
のいずれに使用しても高性能を発揮できるフィン付き熱
交換器を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、所定間隔で平行に並設し、その間を気体が
流動するフィン群と、このフィン群を略直角に貫通して
列を成し、内部を流体が流動する伝熱管群とを備え、気
体流入側の伝熱管群の伝熱管間の段ピッチを、気体流出
側の伝熱管群の伝熱管間の段ピッチより小さくせしめ、
かつ気体流入側の伝熱管群の１列内の伝熱管の本数を、
気体流出側の伝熱管群の１列内の本数以下に構成したも
ので、気体流出側の伝熱管群における管内の伝熱面積の
拡大が図れ、凝縮能力および蒸発能力とも高性能化が図
れるものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、主熱交
換器とは別体で、過冷却域に配し、開口面積が主熱交換
器より小さい補助熱交換器の 伝熱管を楕円状または偏平
状の形状に構成したものである。
【００１７】上記構成によれば、伝熱管内の中央付近を
流れる流体と管壁との距離を小さくできる。
【００１８】また、請求項２に記載の発明は、気体流入
側の伝熱管群の伝熱管と伝熱管の間におけるフィンの長
さを伝熱管と伝熱管間の段ピッチより長く、気体流出側
の伝熱管群では伝熱管と伝熱管の間におけるフィンの長
さと伝熱管間の段ピッチをほぼ等しい長さに構成したも
のである。
【００１９】この構成によれば段ピッチを維持したまま
フィン部分の長さを長くでき、伝熱管の段間の熱伝導を
抑制することができ、伝熱管における段間の熱伝導ロス
が低減される。
【００２０】また、請求項３に記載の発明は、気体流入
側の伝熱管の列のフィンにおける全段にわたって伝熱管
と伝熱管の間に、切断部または打ち抜き部を設け、前記
切断部または打ち抜き部を気流の主流方向に対して傾斜
させた構成にしたものである。
【００２１】この構成によれば、伝熱管の段間の熱伝導
によるロスを低減できる。
【００２２】また、請求項４に記載の発明は、気体流入
側の列の伝熱管において単位長さ当たりの管内面の伝熱
面積を、気体流出側の伝熱管内面の伝熱面積より大きく
構成したものである。
【００２３】この構成によれば、気体流入側として凝縮
器出口および蒸発器入口部分で伝熱面積の拡大を図れ
る。また、伝熱面積の拡大は管内の圧力損失の増大をま
ねきやすいが、凝縮器出口および蒸発器入口部分で用い
ることで凝縮温度の低下や蒸発温度の上昇を抑えながら
管内の伝熱面積の拡大を図れる。
【００２４】
【実施例】以下本発明の実施例について図面を参照しな
がら説明する。
【００２５】（実施例１） 図１は実施例１の発明であるフィン付き熱交換器を示す
側面図である。このフィン付き熱交換器は、矢印４で示
す気流の気体流入側（イ）に位置する補助熱交換器１１
ａと、気体流出側（ロ）に位置する主熱交換器１１ｂか
らなる。補助熱交換器１１ａは所定間隔で並設した多数
のフィン群１２ａと、このフィン群を略直角に貫通して
蛇行状に配列した伝熱管群１３ａとからなる。また、主
熱交換器１１ｂは所定間隔で並設した多数のフィン群１
２ｂと、このフィン群を略直角に貫通して蛇行状に配列
した伝熱管群１３ｂとからなる。そして、補助熱交換器
１１ａは縦列を成した伝熱管群１３ａの伝熱管を６段と
し、主熱交換器１１ｂの１列の１２段とした伝熱管群１
３ｂの１列内の伝熱管の本数以下にしたものである。す
なわち、補助熱交換器１１ａは１列内の伝熱管群１３ａ
の管段数を、主熱交換器１１ｂの１列内の伝熱管群１３
ｂの管段数より少ない段数にするとともに、伝熱管群１
３ａと複数列の伝熱管群１３ｂとは切り離されている。
また、補助熱交換器１１ａは伝熱管群１３ａの伝熱管中
心と次の伝熱管中心間の長さである段ピッチＰ１を、主
熱交換器１１ｂの伝熱管群１３ｂの伝熱管間の段ピッチ
Ｐ２より短くしている。１５は主熱交換器１１ｂの伝熱
管群１３ｂ入口側の分岐部で、１６は同じく出口側の分
岐部である。
【００２６】なお、気流４はフィン群１２ａ、フィン群
１２ｂを矢印方向に流動し、伝熱管群１３ａ、伝熱管群
１３ｂの管内を流動する流体と熱交換する。セパレ−ト
型空気調和機の室内機に搭載する際には、補助または主
熱交換器に数箇所の切込み部または切断部を設け、折り
曲げて搭載するのが一般的である。
【００２７】上記構成において、空気調和機の冷凍サイ
クルの凝縮器として使用した場合、伝熱管内を流れる流
体は気相状態で矢印Ａのように主熱交換器１１ｂの伝熱
管から流入して分岐部１５により伝熱管群１３ｂの上下
に分流し、気流４との熱交換により気液二相状態を経て
液状態となり、分岐部１６で再び合流して補助熱交換器
１１ａの縦列を成した伝熱管群１３ａの伝熱管に流入し
て矢印Ｂのように流出する。
【００２８】また、空気調和機の冷凍サイクルの蒸発器
として作用する場合、伝熱管内を流れる流体は気液二相
状態で矢印Ｂのように補助熱交換器１１ａの縦列を成し
た伝熱管群１３ａの伝熱管に流入し、さらに主熱交換器
１１ｂの分岐部１６で伝熱管群１３ｂの上下へ分流して
気流４との熱交換した後、再び分岐部１５で合流して伝
熱管から矢印Ａのように流出する。
【００２９】この構成によれば、補助熱交換器１１ａの
伝熱管群１３ａの段ピッチＰ１が、主熱交換器１１ｂの
伝熱管群１３ｂの段ピッチＰ２より短いため伝熱管内の
伝熱面積を拡大でき、これにより補助熱交換器の高性能
化を図ることができる。したがって、凝縮器として作用
させると、伝熱管内の伝熱性能としては非常に低い液相
状態の過冷却域を補助熱交換器１１ａ内で多くとること
ができ、これにより管内伝熱性能として良好な二相状態
を主熱交換器１１ｂ内で多くとり、熱交換能力を増大で
き、フィン付き熱交換器の高性能化を図ることができ
る。また、蒸発器として作用させた場合、補助熱交換器
１１ａの１列内の伝熱管の段数は主熱交換器の伝熱管群
１３ｂの１列内の段数より少ない段数とすることによ
り、管内圧力損失の増大を抑え、蒸発能力の向上を図る
ことができる。
【００３０】（実施例２） 図２は実施例２の発明であるフィン付き熱交換器を示す
側面図である。このフィン付き熱交換器は、補助熱交換
器の伝熱管群における伝熱管の管径を、主熱交換器の伝
熱管群における管径より小さくした構成が上記実施例１
と異なるだけなので、それ以外の同一構成および作用効
果を奏する部分には符号を付して詳細な説明を省略し、
異なる部分を中心に説明する。
【００３１】２１ａは補助熱交換器で、２１ｂは主熱交
換器である。そして、補助熱交換器２１ａは、伝熱管群
２３ａにおける伝熱管の管外径ｄを、主熱交換器２１ｂ
の伝熱管群２３ｂにおける伝熱管の管外径Ｄより小さく
構成してある。また、Ｐ１は補助熱交換器２１ａの伝熱
管群２３ａの伝熱管中心と次の伝熱管中心間の長さであ
る段ピッチで、主熱交換器２１ｂの伝熱管群２３ｂの段
ピッチＰ２より短く構成してある。また、補助熱交換器
２１ａは伝熱管群２３ａの伝熱管の本数を、主熱交換器
２１ｂの伝熱管群２３ｂの１列内の伝熱管の本数以下に
したものである。２２ａと２２ｂは補助熱交換器２１ａ
と主熱交換器２１ｂのフィン群で、２５、２６は伝熱管
群２３ｂの分岐部である。４は気流の主流方向を示す矢
印である。
【００３２】上記構成において、空気調和機の冷凍サイ
クルの凝縮器として使用した場合、実施例１同様に、伝
熱管内を流れる流体は気相状態で矢印Ａのように主熱交
換器２１ｂの伝熱管に流入して分岐部２５より伝熱管群
２３ｂの上下に分流し、気流４との熱交換により気液二
相状態を経て液状態となり、分岐部２６で再び合流して
補助熱交換器２１ａの縦列を成した伝熱管群２３ａの伝
熱管に流入して矢印Ｂのように流出する。
【００３３】また、空気調和機の冷凍サイクルの蒸発器
として作用する場合、伝熱管内を流れる流体は気液二相
状態で矢印Ｂのように補助熱交換器２１ａの縦列を成し
た伝熱管群２３ａの伝熱管に流入し、さらに主熱交換器
２１ｂの伝熱管の分岐部２６で伝熱管群２３ｂの上下へ
分流して気流４との熱交換をした後、再び分岐部２５で
合流して伝熱管から矢印Ａのように流出する。
【００３４】この構成によれば、補助熱交換器２１ａの
伝熱管群２３ａの段ピッチＰ１が、主熱交換器２１ｂの
伝熱管群２３ｂの段ピッチＰ２より短く、しかも補助熱
交換器２１ａの伝熱管群２３ａにおける伝熱管外径ｄ
を、主熱交換器２１ｂの伝熱管群２３ｂにおける伝熱管
外径Ｄより小さい細管にしているので、細管化によるフ
ィン効率の低減を抑制し、伝熱管内の伝熱面積を拡大す
るとともに、伝熱管内を流れる流体の流速の増大による
伝熱性能の向上により補助熱交換器２１ａの高性能化を
図ることができる。したがって、凝縮器として作用させ
ると、管内伝熱性能としては非常に低い液相状態の過冷
却域を補助熱交換器２１ａ内で多くとることができ、こ
れにより管内伝熱性能として良好な二相状態を主熱交換
器２１ｂ内で多くとることができて熱交換能力を増大で
き、フィン付き熱交換器の高性能化を図ることができ
る。また、蒸発器として作用させた場合、補助熱交換器
２１ａの１列内の伝熱管の段数は主熱交換器２１ｂの１
列内の伝熱管の段数より少ない段数とすることにより、
管内圧力損失の増大を抑え、蒸発能力の向上を図ること
ができる。
【００３５】（実施例３） 図３は実施例３の発明であるフィン付き熱交換器におけ
る補助熱交換器部分を示す断面図である。このフィン付
き熱交換器は、補助熱交換器の伝熱管群における伝熱管
を、扁平形状にした構成が上記実施例１と異なるだけな
ので、それ以外の同一構成および作用効果を奏する部分
には符号を付して詳細な説明を省略し、異なる部分を中
心に説明する。
【００３６】３１ａは補助熱交換器である。そして、補
助熱交換器３１ａは、伝熱管群３３ａにおける伝熱管を
扁平形状に構成してある。３２ａは補助熱交換器３１ａ
のフィンである。４は気流主流方向である。
【００３７】上記構成によれば空気調和機の冷凍サイク
ルの凝縮器、或いは蒸発器として使用した場合、実施例
１同様に伝熱管内を流体が流れ、気流４と熱交換する。
そして、伝熱管内を流れる中心付近の流体は、特に凝縮
器の液相域では流体内の熱伝導と対流により伝熱管内壁
と熱交換し、伝熱管外のフィンを通じて熱交換器内を通
過する気流と熱交換する。補助熱交換器３１ａの伝熱管
群３３ａの伝熱管を偏平形状にすることで、管内を流れ
る流体の中心付近の流体は管内壁との距離を短くでき、
熱伝導による熱交換量を増大できる。また、偏平形状に
することで、水力直径として小さくなり、レイノルズ数
が大きくなり、乱流促進により、さらに補助熱交換器の
高性能化を図ることができる。
【００３８】また、蒸発器として作用させた場合、補助
熱交換器３１ａの１列内の伝熱管の段数は主熱交換器内
の１列内の段数より少ない段数とすることにより、管内
圧力損失の増大を抑え、蒸発能力の向上を図ることがで
きる。
【００３９】なお、上記実施例３の伝熱管群３３ａの伝
熱管の偏平形状の代わりに、楕円形状を用いても同様の
効果を得ることができる。
【００４０】（実施例４） 図４（ａ）は実施例４の発明であるフィン付き熱交換器
を示す斜視図で、図４（ｂ）は正面図である。このフィ
ン付き熱交換器は、気体流入側の伝熱管群の伝熱管と伝
熱管の間におけるフィンの長さを前記伝熱管間の段ピッ
チより長く、気体流出側の伝熱管群の伝熱管と伝熱管の
間におけるフィンの長さと前記伝熱管間の段ピッチを略
等しい長さに構成した点が上記実施例１と異なるだけな
ので、それ以外の同一構成および作用効果を奏する部分
には符号を付して詳細な説明を省略し、異なる部分を中
心に説明する。
【００４１】４１ａは補助熱交換器で、４１ｂは主熱交
換器である。４２ａと４２ｂはそれぞれ補助熱交換器４
１ａと主熱交換器４１ｂのフィン群である。そして、補
助熱交換器４１ａのフィン群４２ａは波形形状に形成し
てある。４３ａと４３ｂはそれぞれ補助熱交換器４１ａ
と主熱交換器４１ｂの伝熱管群である。また、Ｐ１とＰ
２はそれぞれ補助熱交換器４１ａの伝熱管群４３ａと主
熱交換器４１ｂの伝熱管群４３ｂの伝熱管中心と次の伝
熱管中心間の長さの段ピッチである。ｄは補助熱交換器
４１ａの伝熱管群４２ａの伝熱管外径で、Ｄは主熱交換
器４１ｂの伝熱管群４２ｂの伝熱管外径である。そし
て、気体流入側（イ）である補助熱交換器４１ａは、そ
の伝熱管群４２ａの伝熱管と伝熱管の間における波形の
フィンの長さＬ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４を、前記伝熱管間
の段ピッチＰ１より長く、かつ気体流出側（ロ）である
主熱交換器４１ｂはその伝熱管群４３ｂの伝熱管と伝熱
管の間におけるフィンの長さと前記伝熱管間の段ピッチ
Ｐ２を略等しい長さに構成したものである。
【００４２】上記構成によれば空気調和機の冷凍サイク
ルの凝縮器として使用した場合、実施例１同様に、伝熱
管内を流れる流体は主熱交換器４１ｂ側から流入し、補
助熱交換器４１ａ側へ流出する。また、蒸発器として使
用する場合も実施例１同様に補助熱交換器４１ａ側から
流入し、主熱交換器４１ｂ側へ流出する。そして、凝縮
器として作用する場合、主熱交換器４１ｂの伝熱管群４
３ｂ内の流体は、飽和域の二相状態であり、伝熱管群４
３ｂの段間の温度差は０．２〜０．３度程度で殆ど温度
差がない。これに対し、補助熱交換器４１ａの伝熱管群
４３ａ内の流体では液相状態であり、伝熱管群４３ａの
各段間である伝熱管間の温度差は大きい。
【００４３】然るに実施例４の発明では、補助熱交換器
４１ａの伝熱管群４３ａの伝熱管と伝熱管の段間の温度
差による熱伝導ロスを、伝熱管間のフィン長さＬ１＋Ｌ
２＋Ｌ３＋Ｌ４を伝熱管間の段ピッチＰ１より長くして
いるので、補助熱交換器４１ａ内の熱伝導ロスを低減
し、前記段間の温度差による熱伝導ロスの少ない主熱交
換器４１ｂでは伝熱管群４３ｂの伝熱管間のフィン長さ
と伝熱管の段ピッチＰ２がほぼ等しい長さを維持してフ
ィン効率を維持する構成により、フィン付き熱交換器の
高性能化を図れる。
【００４４】また、蒸発器として作用させた場合、補助
熱交換器４１ａの１列内の伝熱管群の管段数は主熱交換
器４１ｂの１列内の伝熱管群の管段数より少ない段数と
することにより、管内圧力損失の増大を抑え、蒸発能力
の向上を図ることができる。
【００４５】なお、補助熱交換器４１ａの伝熱管群にお
ける伝熱管の細管化や偏平形状などの効果は、実施例１
〜３と同様の効果をさらに有する。
【００４６】（実施例５） 図５は実施例５の発明であるフィン付き熱交換器におけ
る補助熱交換器の断面図である。このフィン付き熱交換
器は、気体流入側の伝熱管群の伝熱管と伝熱管の間にお
けるフィンに、気流方向に対し傾斜させて切断部または
打ち抜き部を設けた点が上記実施例１と異なるだけなの
で、それ以外の同一構成および作用効果を奏する部分に
は符号を付して詳細な説明を省略し、異なる部分を中心
に説明する。
【００４７】５１ａは補助熱交換器で、間隔を有して並
設したフィン群５２ａとこのフィン群５２ａを直角に貫
通して蛇行状に配列した伝熱管群５３ａから成る。５７
は伝熱管群５３ａの伝熱管と伝熱管の間のフィンに、矢
印４で示す気流方向に対し傾斜させて設けた直線状の切
り込み部（切断部ともいう）である。θは切り込み部５
７と気流４の主流方向との傾斜角である。
【００４８】上記構成によれば空気調和機の冷凍サイク
ルの凝縮器として使用した場合、実施例１同様に、伝熱
管内を流れる流体は主熱交換器側から流入し、補助熱交
換器５１ａ側へ流出する。また、蒸発器として使用する
場合も実施例１同様に補助熱交換器５１ａ側から流入
し、主熱交換器側へ流出する。そして、凝縮器として作
用する場合、主熱交換器の伝熱管内の流体は飽和域の二
相状態であり、伝熱管と伝熱管の管段間の温度差は０．
２〜０．３度程度で殆ど温度差がない。これに対し、補
助熱交換器５１ａの伝熱管群５３ａ内の流体では液相状
態であり、伝熱管と伝熱管の管段間の温度差は大きい。
【００４９】然るに実施例５の発明では、補助熱交換器
５１ａ内の伝熱管と伝熱管の管段間の温度差による熱伝
導ロスを、伝熱管と伝熱管の間のフィンに設けた矢印４
で示す気流方向に対し傾斜させた直線状の切り込み部５
７により低減するので、フィン付き熱交換器の高性能化
を図れるものである。
【００５０】また、蒸発器として作用させた場合、補助
熱交換器５１ａの１列内の伝熱管の段数は主熱交換器内
の１列内の管段数より少ない段数にすることにより、管
内圧力損失の増大を抑え、蒸発能力の向上を図るととも
に、切り込み部５７が気流主流方向に対し傾斜角θを設
けることでフィン表面に付着した凝縮水が切り込み端面
５８ａ、５８ｂにて保持されることなく排出でき、湿り
時の通風抵抗の増加を抑えることができる。
【００５１】なお、実施例５では切り込み部５７を直線
としたが、これが曲線や鋸状であっても同様の効果が得
られる。また、切り込み部でなく、細い切り落とし部
（打ち抜き部ともいう）であっても同様の効果が得られ
る。また、実施例５の切り込み部５７は、その端面５８
ａ、５８ｂを伝熱管群５３ａの伝熱管の脇まで延設して
あるが、伝熱管群５３ａの伝熱管の手前で終わっても良
い。
【００５２】（実施例６） 図６は実施例６の発明であるフィン付き熱交換器におけ
る補助熱交換器の断面図である。このフィン付き熱交換
器は、補助熱交換器の伝熱管群の伝熱管と伝熱管の間に
おけるフインに、気流主流方向に対し略直角に複数の切
り起こしまたは凹凸を設けた点が上記実施例１と異なる
だけなので、それ以外の同一構成および作用効果を奏す
る部分には符号を付して詳細な説明を省略し、異なる部
分を中心に説明する。
【００５３】６１ａは補助熱交換器で、間隔を有して並
設したフィン群６２ａとこのフィン群６２ａを直角に貫
通して蛇行状に配列した伝熱管群６３ａから成る。６９
は補助熱交換器６１ａの伝熱管群６３ａの伝熱管と伝熱
管の間におけるフインに、矢印４で示す気流主流方向に
対し略直角に設けた複数の切り起こしである。
【００５４】上記構成によれば空気調和機の冷凍サイク
ルの凝縮器として使用した場合、実施例１同様に、伝熱
管内を流れる流体は主熱交換器側から流入し、補助熱交
換器６１ａ側へ流出する。また、蒸発器として使用する
場合も実施例１同様に補助熱交換器６１ａ側から流入
し、主熱交換器側へ流出する。そして、補助熱交換器６
１ａの伝熱管群６３ａの伝熱管と伝熱管の間におけるフ
インの切り起こし６９による境界層前縁効果により空気
側の熱伝達率を促進し、上記した実施例１〜５の発明の
構成と併用することにより、それぞれの効果をさらに促
進させるものである。
【００５５】なお、上記実施例６では切り起こし６９は
直線としたが、これが曲線や鋸状であっても同様の効果
が得られる。また、切り込みでなく、凹凸形状であれ
ば、切起こし形状より作用は劣るものの伝熱促進を図る
ことができる。
【００５６】（実施例７） 図７(a)は実施例７の発明であるフィン付き熱交換器に
おける補助熱交換器の伝熱管の拡大断面図、図７(ｂ)は
主熱交換器の伝熱管の拡大断面図である。このフィン付
き熱交換器は、補助熱交換器の伝熱管群の伝熱管の単位
長さ当たりの管内面の伝熱面積を、主熱交換器の伝熱管
群の伝熱管内面の伝熱面積より大きくした点が上記実施
例１と異なるだけなので、それ以外の同一構成および作
用効果を奏する部分には符号を付して詳細な説明を省略
し、異なる部分を中心に説明する。
【００５７】７０ａは補助熱交換器の伝熱管群７３ａを
成す伝熱管の内面に形成した多数の溝内周面で、ｈ１の
山高さを有する。そして、この溝内周面７０ａは、この
溝によって伝熱管の単位長さ当たりの管内面の伝熱面積
を、主熱交換器の伝熱管群７３ｂを成す伝熱管の内面に
山高さｈ１より低い山高さｈ２を有する多数の溝内周面
７０ｂを形成した伝熱管内面の伝熱面積より大きく設定
している。
【００５８】上記構成によれば空気調和機の冷凍サイク
ルの凝縮器として使用した場合、実施例１同様に、伝熱
管内を流れる流体は伝熱管群７３ｂを用いた主熱交換器
側から流入し、伝熱管群７３ａを用いた補助熱交換器側
へ流出する。また、蒸発器として使用する場合も実施例
１同様に伝熱管７３ａを用いた補助熱交換器側から流入
し、伝熱管７３ｂを用いた主熱交換器側へ流出する。そ
して、伝熱管群７３aはその溝内周面７０ａの山高さｈ
１を、伝熱管群７３ｂの溝内周面７０ｂの山高さｈ２よ
り高くしているので、伝熱管群７３ｂの溝内周面７０ｂ
より長くして伝熱管内面の伝熱面積を大きくせしめ、補
助熱交換器の高性能化が図れるものである。一方、伝熱
管群７３aの溝内周面７０ａの山高さを高くすることで
管内の圧力損失の増大が懸念されるが、補助熱交換器内
は液相状態であり、密度は大きく、流速としては遅くな
るため圧力損失の影響は殆ど無いといえる。
【００５９】また、蒸発器として使用した場合、蒸発器
入口側に補助熱交換器の伝熱管群７３aを用いることで
管内圧力損失の増大は入口側のほんの一部であり、蒸発
温度の上昇を抑制でき、山高さｈ１のアップによる伝熱
性能の向上を活かすことができ、蒸発能力の向上を図る
ことができる。
【００６０】また、この実例７の発明を実施例１〜２、
実施例４〜６の各発明に組合せることにより、さらにフ
ィン付き熱交換器の高性能化を図ることができる。
【００６１】
【発明の効果】上記実施例から明らかなように本発明の
請求項１に記載の発明は、主熱交換器とは別体で、過冷
却域に配し、開口面積が主熱交換器より小さい補助熱交
換器 伝熱管群の伝熱管を楕円状または偏平状の形状に構
成したもので、伝熱管内の中央付近を流れる流体と管壁
との距離を小さくして熱伝達率の向上により高性能化を
図ることができる。
【００６２】また、請求項２に記載の発明は、気体流入
側の伝熱管群の伝熱管と伝熱管の間におけるフィンの長
さを伝熱管間の段ピッチより長く、気体流出側の伝熱管
群の伝熱管と伝熱管の間におけるフィンの長さと伝熱管
間の段ピッチを略等しい長さに構成したもので、段ピッ
チを維持したままフィン部分の長さを長くでき、伝熱管
間の熱伝導を抑制することができ、伝熱管間の熱伝導ロ
スの低減による高性能化を図ることができる。
【００６３】また、請求項３に記載の発明は、気体流入
側の伝熱管群の伝熱管と伝熱管の間におけるフィンに、
所定長さの切断部または打ち抜き部を設け、前記切断部
または打ち抜き部を気流の主流方向に対して傾斜させた
もので、伝熱管と伝熱管の間の熱伝導によるロスを低減
でき、高性能化を図ることができる。
【００６４】また、請求項４に記載の発明は、気体流入
側の伝熱管群の伝熱管の単位長さ当たりの管内面の伝熱
面積を、気体流出側の伝熱管群の伝熱管内面の伝熱面積
より大きくしたもので、例えば冷凍サイクルに使用し気
体流入側である凝縮器出口および蒸発器入口部分で伝熱
面積の拡大で、高性能化を図ることができる。一方、伝
熱管内面の伝熱面積の拡大は、管内の圧力損失の増大を
まねきやすいが、凝縮器出口および蒸発器入口部分で用
いることで凝縮温度の低下や蒸発温度の上昇を抑えなが
ら管内の伝熱面積拡大による高性能化を図ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１を示すフィン付き熱交換器の
側面図
【図２】同実施例２を示すフィン付き熱交換器の側面図
【図３】同実施例３を示すフィン付き熱交換器における
補助熱交換器の断面図
【図４】（ａ）は同実施例４を示すフィン付き熱交換器
の要部斜視図 （ｂ）は同実施例４を示す補助熱交換器の要部正面図
【図５】同実施例５を示すフィン付き熱交換器における
補助熱交換器の断面図
【図６】同実施例６を示すフィン付き熱交換器における
補助熱交換器の断面図
【図７】（ａ）は同実施例７を示すフィン付き熱交換器
における補助熱交換器の伝熱管の断面図 （ｂ）は同実施例７を示すフィン付き熱交換器における
主熱交換器の伝熱管の断面図
【図８】第１従来例を示すフィン付き熱交換器の斜視図
【図９】同フィン付き熱交換器の側面図
【図１０】第２従来例を示すフィン付き熱交換器の斜視
図
【図１１】第３従来例を示すフィン付き熱交換器の側面
図
【図１２】第４従来例を示す独立フィン付き熱交換器の
斜視図
【図１３】第４従来例を示す独立フィン付き熱交換器を
搭載した空気調和機の室外機の上面図
【符号の説明】
４ 気流主流方向 （イ） 気体流入側 （ロ） 気体流出側 １１ａ，２１ａ，３１ａ，４１ａ，５１ａ，６１ａ 補
助熱交換器 １１ｂ，２１ｂ，４１ｂ 主熱交換器 １３ａ，２３ａ，３３ａ，４３ａ，５３ａ，６３ａ，７
３ａ 補助熱交換器の伝熱管群 １３ｂ，２３ｂ，４３ｂ，７３ｂ 主熱交換器の伝熱管
群 １２ａ，２２ａ，３２ａ，４２ａ，５２ａ，６２ａ 補
助熱交換器のフィン群 １３ｂ，２３ｂ，３２ｂ，４２ｂ 主熱交換器のフィン
群 ５７ 切り込み部 ６９ 伝熱管間のフィン表面の切り起こし ７０ａ 補助熱交換器の伝熱管の溝内周面 ７０ｂ 主熱交換器の伝熱管の溝内周面 ｄ 補助熱交換器の伝熱管外径 Ｄ 主熱交換器の伝熱管外径 Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４ 伝熱管間のフィン長さ Ｐ１ 補助熱交換器の伝熱管の段ピッチ Ｐ２ 主熱交換器の伝熱管の段ピッチ θ 気流主流方向と切り込み部の傾斜角
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−313049（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−79654（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−307738（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−138994（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−339587（ＪＰ，Ａ) 実公 昭50−37085（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F25B 39/00 - 39/04 F28F 1/00 - 1/44

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 所定間隔で平行に並設し、その間を気体
    が流動するフィン群と、このフィン群を略直角に貫通し
    て列を成し、内部を流体が流動する伝熱管群を備え、主
    熱交換器とは別体で、過冷却域に配し、開口面積が主熱
    交換器より小さい補助熱交換器の伝熱管を楕円状または
    偏平状の形状に構成した事を特徴とするフィン付き熱交
    換器。
  2. 【請求項２】 所定間隔で平行に並設し、その間を気体
    が流動するフィン群と、このフィン群を略直角に貫通し
    て列を成し、内部を流体が流動する伝熱管群を備え、凝
    縮器として使用時、内部を過冷却液状態の流体が流動す
    る気体流入側の伝熱管群の伝熱管と伝熱管の間における
    フィンの長さを伝熱管間の段ピッチより長く、気体流出
    側の伝熱管群の伝熱管と伝熱管の間におけるフィンの長
    さと伝熱管間の段ピッチを略等しい長さに構成した事を
    特徴とするフィン付き熱交換器。
  3. 【請求項３】 所定間隔で平行に並設し、その間を気体
    が流動するフィン群と、このフィン群を略直角に貫通し
    て列を成し、内部を流体が流動する伝熱管群とを備え、
    蒸発器または凝縮器として機能し、凝縮器として使用
    時、内部を過冷却液状態の流体が流動する気体流入側の
    伝熱管群の伝熱管と伝熱管の間におけるフィンに、所定
    長さの切断部または打ち抜き部を設け、前記切断部また
    は打ち抜き部を気流の気体流出側に下がる方向に傾斜さ
    せた事を特徴とするフィン付き熱交換器。
  4. 【請求項４】 気体流入側の伝熱管群の伝熱管の単位長
    さ当たりの管内面の伝熱面積を、気体流出側の伝熱管群
    の伝熱管内面の伝熱面積より大きく構成した事を特徴と
    する請求項１〜３のいずれか１項に記載のフィン付き熱
    交換器。
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