JP7190579B2 - 熱交換器において使用されるフィン、該フィンを有する熱交換器、及び該熱交換器を有する冷凍サイクル装置 - Google Patents

熱交換器において使用されるフィン、該フィンを有する熱交換器、及び該熱交換器を有する冷凍サイクル装置 Download PDF

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Description

本開示は、熱交換器において使用されるフィン、該フィンを有する熱交換器、及び該熱交換器を有する冷凍サイクル装置に関する。
熱交換器においては、特許文献1(特開2016-84976号公報)に示されるような、伝熱管内を流れる媒体と熱交換器内を流れる空気との間の熱交換面積を増加させ、熱交換性能を向上させるためにフィンがよく用いられている。こうしたフィンのそれぞれは、伝熱面を有する本体を有する。フィンの本体は、また、複数の伝熱管を収容するために互いから一定距離で一列に配置される複数の切り欠きを有する。これらのフィンを有する熱交換器においては、複数のフィンが、これらのフィンが伝熱管に沿って配置されるように、伝熱管に取り付けられる。
熱交換面積を大きくするためには、フィンを、それらのフィン間の隙間を狭くするよう、伝熱管に沿って配置することが好ましい。しかしながら、フィン間の隙間が狭すぎると、隙間を通る空気の流れが制限され、熱交換効率がむしろ低下する可能性がある。そのため、特許文献1(特開2016-84976号公報)が示すように、多くの場合、フィンのそれぞれが、その複数のフィンが沿って配置されるフィン配置方向に本体から延設されるタブを有する。フィンのこうしたタブにより、フィン間の距離が調節される。従来は、複数の切り欠きが配置される第一方向に沿ってフィンを見たとき、特許文献1(特開2016-84976号公報)の図9に示されている通り、フィンのそれぞれのタブの内側縁部がフィンの本体から内側に延設されている。第一方向はフィン配置方向に対して垂直である。
フィンを有する熱交換器の製造工程には、通常、フィンが伝熱管に取り付けられる前に、図16に示すように、複数のフィンをフィン配置方向に沿って並べて配置する工程が含まれる。特許文献1(特開2016-84976号公報)に開示されている従来の形状のタブは、フィンをフィン配置方向に沿って並べて配置する工程の際に、図17及び図18に示すように、隣接するフィンの本体の縁部に不適切に引っ掛かりやすい。また、タブの従来の形状では、タブが隣接するフィンの本体に不適切に引っ掛かると、隣接するフィンの本体からタブを外すのに要する時間が比較的長くなってしまう。
したがって、フィンをフィン配置方向に沿って並べて配置する際に、フィンを適切に並べて配置するための時間を短縮可能なフィンの提供が求められている。
本開示の第一観点に係るフィンは、熱交換器において用いられる。フィンは、本体と少なくとも一つのタブとを有する。本体は、伝熱面と、複数の切り欠きと、を有する。複数の切り欠きは、第一方向に沿って互いから離間するよう配置される。複数の切り欠きのそれぞれは、第二方向に沿って伝熱管を受け入れる。本体は、第二方向において、一端側に第一縁部を、他端側に第二縁部を、有している。少なくとも一つのタブは、本体と接続される接続部を有する。タブは、第三方向に接続部から延設される。第三方向は、第一方向と第二方向との両方に垂直である。タブは、本体の第二縁部よりも本体の第一縁部の近くに配置される第一タブを含む。第一方向に沿って第一タブを見たとき、第一タブの各部は、第一仮想直線上又は第一仮想直線よりも本体の第一縁部の近くに配置されている。第一仮想直線は、第一タブの接続部の第一端部を通って第三方向に延びている。第一タブの接続部の第一端部は、本体の第二縁部の最も近くに位置する端部である。
第一観点に係るフィンの第一タブの構成により、複数のフィンが熱交換器の製造工程において第三方向に沿って並べて配置されるときに、第一タブが隣接するフィンに引っ掛かる可能性を低減できる。また、この第一タブの構成により、隣接するフィンに引っ掛かった第一タブを外れ易くすることができる。したがって、フィンをフィン配置方向に沿って並べて配置するときに、フィンを適切に並べて配置する時間を短くできる。
本開示の第二観点に係るフィンは、第一観点に係るフィンであって、第一方向に沿って第一タブを見たとき、第一タブは、第一タブの接続部の第一端部を除き、第一仮想直線よりも本体の第一縁部の近くに配置されている。
この構成により、フィンをフィン配置方向に沿って並べて配置するときにフィンを適切に並べて配置する時間をさらに短くできる。
本開示の第三観点に係るフィンは、第二観点に係るフィンであって、第一方向に沿って第一タブを見たとき、第一タブの第一辺縁は、第一タブの第一辺縁が第三方向に本体から離れるにしたがって、本体の第一縁部に近づく。第一タブの第一辺縁は、第二方向における本体の第二縁部の近傍側にある。第一タブの第一辺縁は、第二方向において、本体の第二縁部の近位側にある。
この構成により、フィンをフィン配置方向に沿って並べて配置するときにフィンを適切に並べて配置する時間をさらに短くできる。
本開示の第四観点に係るフィンは、第一観点~第三観点のいずれか一つに係るフィンであって、第一方向に沿って第一タブを見たとき、第一タブの第一端縁の第二方向の長さは、第一タブの接続部の第二方向の長さより長い。第一タブの第一端縁は、第三方向において本体に対して遠位側に位置する。
本開示の第五観点に係るフィンは、第四観点に係るフィンであって、第一方向に沿って第一タブを見たとき、第一タブの一部は、第二仮想直線よりも本体の第一縁部の近くに配置されている。第二仮想直線は、第一タブの接続部の第二端部を通って第三方向に延びている。第一タブの接続部の第二端部は、本体の第一縁部の最も近くに位置する。
本開示の第六観点に係るフィンは、第一観点~第五観点のいずれか一つに係るフィンであって、第一タブは、先端部と最遠部とを有する。先端部は、第一タブの接続部に対する遠位側端部に位置する。第一タブの最遠部は、第三方向において、本体から最も遠くに位置する。第一タブの先端部は、第一タブの最遠部よりも本体の近くに位置している。
このような構成により、第一タブと隣接するフィンとの間の摩擦を低減できる。したがって、フィンをフィン配置方向に沿って並べて配置するときにフィンを適切に並べて配置する時間を短くできる。
本開示の第七観点に係るフィンは、第一観点~第六観点のいずれか一つに係るフィンであって、タブは、本体の第一縁部よりも本体の第二縁部の近くに配置される第二タブを含む。第一方向に沿って第二タブを見たとき、第二タブの各部は、第三仮想直線上又は第三仮想直線よりも本体の第二縁部の近くに配置される。第三仮想直線は、第二タブの接続部の第一端部を通って第三方向に延びている。第二タブの接続部の第一端部は、本体の第一縁部の最も近くに位置する。
少なくとも第一タブ及び第二タブを第二方向に沿って配置することによって、タブ間の適切な距離を維持することを容易にできる。
さらに、このフィンの第二タブの構成により、複数のフィンが熱交換器が製造工程において第三方向に沿って並べて配置されるときに、隣接するフィンが第二タブに引っ掛かる可能性を低減できる。また、この第二タブの構成により、第二タブに引っ掛かったフィンを外れ易くすることができる。したがって、フィンをフィン配置方向に沿って並べて配置するときにフィンを適切に並べて配置する時間を短くできる。
本開示の第八観点に係るフィンは、第七観点に係るフィンであって、第一タブと第二タブとを第二方向に沿って見たとき、第一タブと第二タブとがずれた位置に配置されている。
本開示の第九観点にかかる熱交換器は、複数のフィンと複数の伝熱管とを有する。それぞれのフィンは、第一観点~第八観点のいずれか一つに係るフィンである。複数の伝熱管は、フィンの切り欠きへと挿入される。
第一観点~第八観点のいずれか一つに係るフィンを熱交換器に用いることによって、熱交換器の製造時間及び製造費を低減できる。
本開示の第十観点に係る冷凍サイクル装置は、第九観点に係る熱交換器を有する。
第九観点に係る熱交換器を冷凍サイクル装置に用いることによって、冷凍サイクル装置の製造費を低減できる。
図1は、一の実施形態にかかる伝熱フィンを有する熱源熱交換器を有する空調装置の概略的な構成図である。 図2は、図1に係る空調装置の熱源ユニットの外観を示す斜視図である。 図3は、熱源ユニットの筐体の天板が取り外された図2に係る熱源ユニットを示す平面図である。 図4は、熱源ユニットの筐体の天板、正面板及び側面板が取り外された図2に係る熱源ユニットを示す斜視図である。 図5Aは、暖房運転時の熱源側熱交換器における冷媒の流れの方向を矢印で示している、図2に係る熱源ユニットの熱源側熱交換器の概略的な斜視図である。 図5Bは、冷房運転時の熱源側熱交換器における冷媒の流れの方向を矢印で示している、図2に係る熱源ユニットの熱源側熱交換器の概略的な斜視図である。 図6は、図5A及び図5Bの熱源側熱交換器の熱交換部の部分拡大図である。 図7は、伝熱管の長手方向に沿った方向から見た図6の熱交換部を示す部分拡大図である。 図8は、伝熱フィンの主要部分を示す図である。 図9は、図8の矢印IX-IXの方向で見た伝熱フィンの部分破断図である。 図10Aは、図9の楕円XA内の部分拡大図である。 図10Bは、図9の楕円XB内の部分拡大図である。 図11は、図8の矢印XI-XIの方向で見た部分破断図である。 図12は、図8の矢印XII-XIIの方向で見た部分破断図である。 図13は、各伝熱フィンの切り欠きが配置される第一方向に沿って見た、熱源側熱交換器の製造工程において並べて配置されている伝熱フィンの概略図である。 図14Aは、第一方向に沿って見た変形例Bの一例に係る伝熱フィンの第一タブ及びその周辺部の拡大図である。 図14Bは、第一方向に沿って見た他の変形例Bの他の例に係る伝熱フィンの第一タブ及びその周辺部の拡大図である。 図14Cは、第一方向に沿って見た変形例Cに係る伝熱フィンの第一タブ及びその周辺部の拡大図である。 図15は、伝熱フィンの切り欠きが配置される方向に沿って見た従来の伝熱フィンの破断図である。 図16は、伝熱フィンの切り欠きが配置される方向に沿って見た、熱源側熱交換器の製造工程において並べて配置される従来の伝熱フィンの概略図である。 図17は、従来の伝熱フィンが他の従来の伝熱フィンに引っ掛かっている状態を示す概略図である。 図18は、従来の伝熱フィンが他の従来の伝熱フィンに引っ掛かっている状態を示す他の概略図である。
本開示に係る熱交換器において使用されるフィン、該フィンを有する熱交換器、並びに該熱交換器を有する冷凍サイクル装置の実施形態及び変形例を図面を参照しながら以下に説明する。なお、本開示に係るフィン、熱交換器、及び冷凍サイクル装置の特定の構成は以下の実施形態及びその変形例に限定されず、本開示の主旨から逸脱することなく変更できることを記載しておく。
(1)空調装置の概観
図1は、伝熱フィン66を用いる熱源側熱交換器23を有する空調装置1の概略的な構成図である。伝熱フィン66は、本開示の例示の実施形態にかかるフィンである。熱源側熱交換器23は、本開示の例示の実施形態にかかる熱交換器である。空調装置1は、本開示の例示の実施形態にかかる冷凍サイクル装置である。
空調装置1は、主として熱源ユニット2と利用ユニット4とを有する。本実施形態において空調装置1は一の熱源ユニット2と一の利用ユニット4とを有するが、熱源ユニット2及び利用ユニット4の数がそれには限定されないことは理解されよう。空調装置1は、複数の熱源ユニット2を有することができる。空調装置1は、複数の利用ユニット4を有することができる。
空調装置1は、蒸気圧縮冷却サイクルを実行することにより空調空間における空気を冷却または加熱する。空調空間は、利用ユニット4が配置される空間である。本実施形態においては、空調装置1が空調空間における空気の冷却と加熱との両方を行うことができるが、空調装置1を空気の冷却のためにのみ使用することも、空気の加熱のためにのみ使用することもできる。
熱源ユニット2と利用ユニット4とは、液冷媒接続管5とガス冷媒接続管6とを介して接続される。空調装置1の蒸気圧縮冷媒回路10は、熱源ユニット2と利用ユニット4とを冷媒接続管5,6で接続することにより形成される(図1参照)。ハイドロフルオロカーボン等の冷媒が冷媒回路10内を循環する。
(1-1)利用ユニット
利用ユニット4は、空調空間に設置される。例えば、利用ユニット4は、建物の部屋の中に設置される。本実施形態においては、利用ユニット4は壁掛け型であるが、これには限定されない。例えば、利用ユニット4を天井埋め込み型、天井吊り下げ型または床置型とすることもできる。
利用ユニット4は、主として利用側熱交換器41と利用側ファン42とを有する(図1を参照)。
利用側熱交換器41は、冷房運転の際には、冷媒の蒸発器として機能し、空調空間における空気を冷却する。利用側熱交換器41は、暖房運転の際には、冷媒の放熱器として機能し、空調空間における空気を加熱する。利用側熱交換器41の液側は液冷媒接続管5に接続され、利用側熱交換器41のガス側はガス冷媒接続管6に接続される。
利用側ファン42は、空気を空調空間から利用ユニット4内へと吸入し、その空気を利用ユニット4の利用側熱交換器41に供給するための機構である。利用側熱交換器41に供給された空気は、利用側熱交換器41を通って流れる冷媒と熱を交換する。冷媒と熱交換した空気は、利用ユニット4から吹き出す。利用側ファン42は、本実施形態においてはシロッコファンであるが、利用側ファン42のタイプは限定されない。利用側ファン42は、モータ42aによって駆動される。
(1-2)熱源ユニット
熱源ユニット2は、空調空間の外部に配置される。例えば、熱源ユニット2は屋外に配置される。
熱源ユニット2は、主として、圧縮機21と、冷媒流路切換機構22と、熱源側熱交換器23と、膨張機構24と、液側遮断弁25と、ガス側遮断弁26と、熱源側ファン36と、を有する(図1を参照)。
圧縮機21は、冷媒を圧縮し、冷媒の圧力を冷凍サイクルの低圧から冷凍サイクルの高圧へと高める。例えば、圧縮機21は、ロータリー型またはスクロール型等の容積式圧縮要素(図示せず)を有する。圧縮要素は、モータ21aによって駆動される。圧縮機21は全密閉形圧縮機である。圧縮機21は、吸入管31が接続される吸入側と、吐出管32が接続される吐出側と、を有する。吸入管31は、圧縮機21の吸入側と冷媒流路切換機構22とを接続する冷媒管である。吐出管32は、圧縮機21の吐出側と冷媒流路切換機構22とを接続する冷媒管である。
冷媒流路切換機構22は、冷媒回路10内の冷媒の流向を切り換えるための機構である。本実施形態においては、冷媒流路切換機構22は四方切換弁であるが、冷媒流路切換機構22を、以下で説明するように冷媒流路切換機構22が機能するよう冷媒管と電動弁とから構成することもできる。
冷房運転においては、冷媒流路切換機構22はその状態を冷却サイクル状態に設定し、これにより、熱源側熱交換器23が圧縮機21において圧縮された冷媒の放熱器として機能し、利用側熱交換器41が熱源側熱交換器23において放熱した冷媒の蒸発器として機能する。すなわち、冷房運転においては、冷媒流路切換機構22は、圧縮機21の吐出側と熱源側熱交換器23のガス側とを接続する。また、冷媒流路切換機構22は、冷房運転においては、圧縮機21の吸入側とガス冷媒接続管6とを接続する。より具体的には、冷房運転においては、冷媒流路切換機構22は、吐出管32と第一ガス冷媒管33とを接続するとともに、吸入管31と第二ガス冷媒管34とを接続する(図1の冷媒流路切換機構22における実線を参照)。第一ガス冷媒管33は、冷媒流路切換機構22と熱源側熱交換器23のガス側とを接続する冷媒管である。第二ガス冷媒管34は、冷媒流路切換機構22とガス側遮断弁26とを接続する冷媒管である。
暖房運転においては、冷媒流路切換機構22はその状態を加熱サイクル状態に設定し、これにより、利用側熱交換器41が圧縮機21において圧縮された冷媒の放熱器として機能し、熱源側熱交換器23が利用側熱交換器41において放熱した冷媒の蒸発器として機能する。すなわち、冷房運転においては、冷媒流路切換機構22は、圧縮機21の吐出側とガス冷媒接続管6とを接続する。また冷媒流路切換機構22は、冷房運転においては、圧縮機21の吸入側と熱源側熱交換器23のガス側とを接続する。より具体的には、暖房動作においては、冷媒流路切換機構22は、吐出管32と第二ガス冷媒管34とを接続するとともに、吸入管31と第一ガス冷媒管33とを接続する(図1の冷媒流路切換機構22における破線を参照)。
熱源側熱交換器23は、冷房運転の際には冷媒の放熱器として機能する。熱源側熱交換器23は、暖房運転の際に、冷媒の蒸発器として機能する。熱源側熱交換器23の液側は液冷媒管35に接続され、熱源側熱交換器23のガス側は第一ガス冷媒管33に接続される。液冷媒管35は、熱源側熱交換器23の液側と液冷媒接続管5側とを接続する冷媒管である。より具体的には、液冷媒管35は、熱源側熱交換器23の液側と液側遮断弁25とを接続する。
膨張機構24は液冷媒管35に配置される。膨張機構24は、冷房運転においては、熱源側熱交換器23において放熱した冷媒の圧力を冷凍サイクルの高圧から冷凍サイクルの低圧へと低下させる。膨張機構24は、暖房運転においては、利用側熱交換器41において放熱した冷媒の圧力を冷凍サイクルの高圧から冷凍サイクルの低圧へと低下させる。膨張機構24は、本実施形態においては電動膨張弁であるが、これに限定されない。膨張機構24をキャピラリまたは温度自動膨張弁とすることもできる。
液側遮断弁25は、液冷媒管35が一方の側に接続され、液冷媒接続管5が他方の側に接続される弁である。ガス側遮断弁26は、第二ガス冷媒管34が一方の側に接続され、ガス冷媒接続管6が他方の側に接続される弁である。
熱源側ファン36は、熱源に用いられる空気を熱源ユニット2内へと吸入し、その空気を熱源ユニット2の熱源側熱交換器23に供給するための機構である。熱源側熱交換器23に供給された空気は、熱源側熱交換器23内を流れる冷媒と熱交換する。熱交換後、空気は熱源ユニット2から吹き出す。熱源側ファン36は、本実施形態においてプロペラ送風機であるが、熱源側ファン36のタイプは限定されない。熱源側ファン36は、モータ36aによって駆動される。
(1-3)冷媒接続管
冷媒接続管5,6は、空調装置1が設置場所に設置されるときに現場で接続される冷媒管である。冷媒接続管の長さ及び直径は、熱源ユニット2並びに利用ユニット4の設置場所及び熱源ユニット2並びに利用ユニット4の仕様等の設置状況に応じて選択される。
(2)空調装置の基本動作
空調装置1の基本動作を、図1を参照して説明する。空調装置1は基本動作として冷房運転と暖房運転とを実行する。
(2-1)冷房運転
冷房運転の際には、冷媒流路切換機構22は、その状態を冷却サイクル状態(図1において実線で示す状態)に切り換える。なお、以下の説明において、「高圧」は冷媒サイクルの高圧を意味し、「低圧」は冷媒サイクルの低圧を意味することを記載しておく。
冷媒回路10において、低圧ガス冷媒は圧縮機21へと吸入される。圧縮機21は、低圧ガス冷媒が高圧ガス冷媒となるようガス冷媒を圧縮し、高圧ガス冷媒を吐出する。圧縮機21から吐出された高圧ガス冷媒は、冷媒流路切換機構22を通って熱源側熱交換器23へと流れる。
熱源側熱交換器23へと送出された高圧ガス冷媒は、熱源側ファン36によって供給される空気と熱交換する。冷房運転の際に、熱源側熱交換器23は放熱器として機能し、熱源側熱交換器23に流れる冷媒が放熱する。熱源側熱交換器23において空気と熱交換した高圧ガス冷媒は、高圧液冷媒へと変化する。
高圧液冷媒は膨張機構24へと流れる。膨張機構24は、高圧液冷媒を減圧し、高圧液冷媒を低圧の気液二相の冷媒とする。低圧の気液二相冷媒は、液側遮断弁25と液冷媒接続管5とを通って利用側熱交換器41へと流れる。
利用側熱交換器41へと送出された低圧の気液二相冷媒は、利用側ファン42によって供給される空気と熱交換する。冷房運転の際には、利用側熱交換器41は蒸発器として機能し、利用側熱交換器41内に流れる冷媒は、利用側ファン42によって供給される空気から熱を奪うことにより蒸発する。言い換えれば、冷房運転の際には、利用側熱交換器41に供給される空気は、冷媒と熱交換することにより利用側熱交換器41において冷却される。利用側熱交換器41において冷却された空気は、空調空間に供給される。利用側熱交換器41において蒸発した低圧ガス冷媒は、ガス冷媒接続管6、ガス側遮断弁26及び冷媒流路切換機構22を通って圧縮機21へと再び吸入される。
(2-2)暖房運転
暖房運転の際には、冷媒流路切換機構22は、その状態を加熱サイクル状態(図1において破線で示す状態)に切り換える。
冷媒回路10において、低圧ガス冷媒は圧縮機21へと吸入される。圧縮機21は、低圧ガス冷媒が高圧ガス冷媒となるようガス冷媒を圧縮し、高圧ガス冷媒を吐出する。圧縮機21から吐出される高圧ガス冷媒は、冷媒流路切換機構22、ガス側遮断弁26及びガス冷媒接続管6を通って利用側熱交換器41へと流れる。
利用側熱交換器41へと送出された高圧ガス冷媒は、利用側ファン42によって供給される空気と熱を交換する。暖房運転の際に、利用側熱交換器41は放熱器として機能し、利用側熱交換器41内に流れる冷媒は、利用側ファン42によって供給される空気に熱を与える。利用側熱交換器41において加熱された空気は、空調空間に供給される。利用側熱交換器41において空気と熱を交換した高圧ガス冷媒は、高圧液冷媒へと変化する。
高圧液冷媒は、液冷媒接続管5と液側遮断弁25とを通って、膨張機構24へと流れる。膨張機構24は、高圧液冷媒を減圧し、高圧液冷媒を低圧の気液二相の冷媒とする。低圧の気液二相冷媒は熱源側熱交換器23へと流れる。
熱源側熱交換器23へと送出された低圧の気液二相冷媒は、熱源側ファン36によって供給される空気と熱を交換する。暖房運転の際には、熱源側熱交換器23は蒸発器として機能し、熱源側熱交換器23内に流れる冷媒は、熱源側ファン36によって供給される空気から熱を奪うことにより蒸発する。熱源側熱交換器23において蒸発した低圧ガス冷媒は、冷媒流路切換機構22を通って圧縮機21へと再び吸入される。
(3)熱源ユニットの構造の概観
熱源ユニット2の構造を図1~図4を参照して説明する。図2は、熱源ユニット2の外観を示す斜視図である。図3は、熱源ユニット2の筐体51の天板57が取り外された熱源ユニット2を示す平面図である。図4は、筐体51の天板57、正面板55,56、側面板53、54が取り外された熱源ユニット2を示す斜視図である。
熱源ユニット2の構造の説明においては、「上」、「下」、「左」、「右」、「側方」、「前」、「後」、「最上部」、「底部」といった語を、位置や向きを表すために用いる場合がある。特に記載しない場合、これらの語は図2~図4に示す矢印に対応する。
熱源ユニット2は筐体51を有する(図2を参照)。筐体51は、主として、圧縮機21と、冷媒流路切換機構22と、熱源側熱交換器23と、膨張機構24と、液側遮断弁25と、ガス側遮断弁26と、冷媒管31~35と、熱源側ファン36とを収容する。本実施形態においては、筐体51は直方体形状を有する。なお、筐体51は他の形状を有することもできる。筐体51の内部は、上下方向に延設される仕切板58によってファン室S1と機械室S2とに分割される(図2を参照)。本実施形態においては、ファン室S1は左側に配置されており、機械室S2は右側に配置されている。なお、他の実施形態においては、ファン室S1を右側に配置し、機械室S2を左側に配置することもできる。
ファン室S1内には、熱源側熱交換器23と熱源側ファン36とが、主として配置される(図3を参照)。熱源側ファン36が動作するとき、空気は筐体51の後側と左側とからファン室S1内へと取り込まれる。そして筐体51の外部から取り込まれた空気は、熱源側熱交換器23を通って流れて、最終的に筐体51の前面から排出される。
機械室S2内には、圧縮機21が主として配置される(図3を参照)。また、冷媒流路切換機構22、膨張機構24、液側遮断弁25及びガス側遮断弁26も、機械室S2内に配置される。
筐体51は、主として、底板52と、ファン室側側面板53と、機械室側面板54と、ファン室正面板55と、機械室側正面板56と、天板57とを有する。
底板52は、筐体51の底面部分として機能する。
ファン室側側面板53は、ファン室S1に隣接して配置される。ファン室側側面板53は、筐体51の左側側面として機能する。ファン室側側面板53の下側端部は、底板52に固定される。空気吸入口53aは、熱源側ファン36が動作するときに筐体51の外部から空気を取り込むために、ファン室側側面板53に形成される。
機械室側側面板54は、機械室S2に隣接して配置される。機械室側側面板54は、筐体51の、右側側面の後側の部分と、右後側の面として機能する。機械室側側面板54の下側端部は、底板52に固定される。空気吸入口53bは、熱源側ファン36が動作するときに筐体51の外部からファン室S1内へと空気を取り込むために、ファン室側側面板53の後側端部と機械室側側面板54の左側端部との間に形成される。
ファン室側正面板55は、ファン室S1に隣接して配置される。ファン室側正面板55は、筐体51の左前方の面として機能する。ファン室側正面板55は、前側におけるファン室S1の境界を形成している。ファン室側正面板55の下側端部は、底板52に固定される。ファン室側正面板55の左側端部は、ファン室側側面板53の前側端部に接続される。本実施形態においては、ファン室側側面板53とファン室側前側板55とが一体的に形成されている。なお、他の実施形態においては、ファン室側正面板55をファン室側側面板53とは別の部材として形成することもできる。空気排出口55aは、熱源側ファン36が動作するときにファン室S1から空気を排出するために、ファン室側前面板55に形成される。ファン・グリル55bは、空気排出口55aを覆うために、ファン室側正面板55の前方に配置される。
機械室側正面板56は、機械室S2に隣接して配置される。機械室側正面板56は、筐体51の右側側面の前側の部分と右前側の面として機能する。機械室側正面板56の左側端部は、ファン室側正面板55の右側端部に固定される。機械室側正面板56の後側端部は、機械室側側面板54の前側端部に固定される。
天板57は、筐体51の最上面として機能する。天板57は、ファン室側側面板53と、機械室側側面板54と、ファン室側正面板55と、に固定される。
仕切板58は、底板52に固定されるとともに底板52から天板57に向かって上下方向に延設される板である。仕切板58は、筐体51の内部を左側部分と右側部分とに分割することによって、ファン室S1と機械室S2とを形成する。仕切板58の前側端部は、機械室側正面板56に固定される。仕切板58は、機械室側正面板56から熱源側熱交換器23の右側端部の近傍へと後方に延設される。
本実施形態においては、熱源側ファン36は複数の羽根(ブレード)を有するプロペラ送風機(ファン)である。熱源側ファン36がファン室側正面板55(空気排出口55a)に面するように、熱源側ファン36はファン室S1内に配置される。図3に示す通り、ファン36を駆動するためのモータ36aは、前後方向において熱源側ファン36と熱源側熱交換器23との間に配置される。モータ36aは、底板52に固定されるモータ支持基部36bによって支持される。
熱源側熱交換器23は底板52に配置される。熱源側熱交換器23は、平面図で見て略L字形状を有する(図3を参照)。熱源側熱交換器23は、筐体51の左前方角部の近傍からファン室側側面板33に沿って筐体51の左後方角部の近傍へと後方に延設されるとともに、さらに筐体51の左後方角部の近傍から筐体51の右後方角部の近傍へと右側に向かって延設される。熱源側熱交換器23の詳細を以下に説明する。
(4)熱源側熱交換器の詳細な構成
熱源側熱交換器23の詳細な構成を図1~図6を参照して説明する。図5A及び図5Bは、熱源側熱交換器23の概略斜視図である。図5Aにおいては、暖房運転の際の熱源側熱交換器23における冷媒の流れの方向を矢印で示している。図5Bにおいては、冷房運転の際の熱源側熱交換器23における冷媒の流れの方向を矢印で示している。図6は、熱源側熱交換器23の熱交換部60の部分拡大図である。
熱源側熱交換器23の詳細な構成を例示するこの章において、位置及び向きを表す語は図2~図6に示す矢印に対応する。また、以下の説明において、「風上」及び「風下」といった語を、熱源側ファン36によって生じる気流の方向に関して用いる。
熱源側熱交換器23は、主として、熱交換部60と、冷媒分配器70と、入口/出口ヘッダー71と、中間ヘッダー72と、中間管73と、接続ヘッダー74と、を有する。この熱源側熱交換器23においては、熱交換部60と、冷媒分配器70と、入口/出口ヘッダー71と、中間ヘッダー72と、中間管73と、接続ヘッダー74と、はすべてアルミニウムまたはアルミニウム合金で形成される。熱源側熱交換器23のこれらの部分はろう付けによって接続される。
(4-1)熱交換部
熱交換部60は、風上側熱交換部61と風下側熱交換部62とを有する(図6を参照)。風上側熱交換部61は、風の向きにおいて、風下側熱交換部62の上流側に配置される。風上側熱交換部61と風下側熱交換部62とは、風の方向に沿って配置される。風上側熱交換部61は、筐体51の外縁の近くに配置される(図3を参照)。言い換えれば、風上熱交換部61は、風下側熱交換部62よりも空気吸入口53a,53bの近くに配置される。熱源側ファン36が動作するとき、空気は風上側熱交換部61を通過した後、風下側熱交換部62を通過する。風上側熱交換部61と風下側熱交換部62とは、風の方向と交差する方向に延設される。風上側熱交換部61と風下側熱交換部62とは、互いに平行に延設される。
風上側熱交換部61は、風上側主熱交換部分61aと、風上側主熱交換部分61aの下方に配置される風上側副熱交換部分61bと、を有する。風下側熱交換部62は、風下側主熱交換部分62aと、風下側主熱交換部分62aの下方に配置される風下側副熱交換部分62bと、を有する。
熱交換部60はフィン挿入型熱交換部である。熱交換部60は、複数の伝熱管63と複数の伝熱フィン66とを有する(図6を参照)。本実施形態において、伝熱管63は扁平管である。複数の切り欠き67が複数の伝熱フィン66のそれぞれに形成されている。複数の伝熱管63は、伝熱フィン66の切り欠き67に挿入されている。
伝熱管63のそれぞれは、二つの平面64を有する(図6を参照)。平面64は伝熱面として機能する。複数の伝熱管63のそれぞれは、概ね平面上に延設される。本実施形態においては、複数の伝熱管63のそれぞれは略水平面に延設され、その結果、二つの平面64が最上部と底部として配置される。複数の伝熱管63のそれぞれは、第一端部63a(本実施形態において右側端部)から第二端部63b(本実施形態においては左前方端部)へと、筐体51の背面と左側側面とに沿って延設される。伝熱管63のそれぞれは、第一端部63aにおいて入口/出口管ヘッダー71または中間ヘッダー72に接続されるとともに、第二端部63bにおいて接続ヘッダー74に接続される(図5A及び図5Bを参照)。複数の小内部流路65が伝熱管63のそれぞれに形成されている(図6を参照)。複数の内部流路65が、第一端部63aから第二端部63bへと伝熱管63の長手方向に沿って延びている。冷媒はこれらの内部流路65を通って流れる。
熱交換部61,62のそれぞれにおいて、複数の伝熱管63は、所定の方向に沿って、所定の間隔で、複数段状に配置され、その結果、伝熱管63の平面64は、隣接する伝熱管63の平面64に面する(図6を参照)。本実施形態においては、複数の伝熱管63は、上下方向に沿って、所定の間隔で、複数段状に配置され、その結果、伝熱管63の上側平面64は、隣接する伝熱管63の下側平面64に面している。
複数の伝熱管63は、風上側主熱交換部分61aを構成する伝熱管グループと、風上側副熱交換部分61bを構成する伝熱管グループと、風下側主熱交換部分62aを構成する伝熱管グループと、風下側副熱交換部分62bを構成する伝熱管グループと、に区分される。
伝熱フィン66のそれぞれは、伝熱管63が延設されている方向と交差する一定の方向に延設される。本実施形態においては、伝熱フィン66のそれぞれは、上下方向に延設される。複数の切り欠き67は、伝熱フィン66が延設される方向に所定の間隔で形成される。それぞれの切り欠き67は、伝熱管63の挿入方向に延びている。伝熱管63の挿入方向は、伝熱フィン66が延設される方向及び伝熱管63が延設される方向に対し垂直である。切り欠き67のそれぞれに、伝熱管63のうちの一つが挿入される。伝熱フィン66の詳細な構成は、追ってより詳細に説明する。
(4-2)冷媒分配器
冷媒分配器70は、液冷媒管35と入口/出口ヘッダー71の下側部分とに接続される。冷媒分配器70は、液冷媒管35を通って冷媒分配器70へと流れ込む冷媒を分配して、分配した冷媒を入口/出口ヘッダー71の下側部分に供給する。冷媒分配器70は、入口/出口ヘッダー71の下側部分から冷媒分配器へと流れ込む冷媒を合流させ、合流させた冷媒を液冷媒管35ヘと案内する。
(4-3)入口/出口ヘッダー
入口/出口ヘッダー71は、熱交換部60の風上側熱交換部61の第一端部61cの側に配置される(図5A及び図5Bを参照)。本実施形態においては、入口/出口ヘッダー71は風上側熱交換部61の右側端部側に配置される。風上側熱交換部61の伝熱管63の第一端部63aは、入口/出口ヘッダー71に接続される。入口/出口ヘッダー71は上下方向に延設される。入口/出口ヘッダー71の内部空間は、バッフル(図示せず)を用いて、上側部分と下側部分とに上下方向に分割される。風上側熱交換部61の風上側主熱交換部分61aの伝熱管63は、第一端部63aの側において入口/出口ヘッダー71の上側内部空間と連通する。風上側熱交換部61の風上側副熱交換部分61bの伝熱管63は、第一端部63aの側において入口/出口ヘッダー71の下側内部空間と連通する。第一ガス冷媒管33は、入口/出口ヘッダー71の上側部分に接続される。冷媒は、入口/出口ヘッダー71の上側部分を介して、風上側主熱交換部分61aと第一ガス冷媒管33との間を流れる。入口/出口ヘッダー71の下側部分は、冷媒分配器70に接続される。冷媒は、入口/出口ヘッダー71の下側部分を介して、風上側副熱交換部分61bと冷媒分配器70との間で流れる。
(4-4)中間ヘッダー
中間ヘッダー72は、熱交換部60の風下側熱交換部62の第一端部62cの側に配置される(図5A及び図5Bを参照)。本実施形態においては、中間ヘッダー72は風下側熱交換部62の右側端部の側に配置される。風下側熱交換部62の伝熱管63の第一端部63aは、中間ヘッダー72に接続される。中間ヘッダー72は、上下方向に延設される。中間ヘッダー72の内部空間は、バッフル(図示せず)を用いて、上側部分と下側部分とに上下方向に分割される。風下側熱交換部62の風下側主熱交換部分62aの伝熱管63は、第一端部63aの側において中間ヘッダー72の上側内部空間と連通する。風下側熱交換部62の風下側副熱交換部分62bの伝熱管63は、第一端部63aの側において中間ヘッダー72の下側内部空間と連通する。また中間ヘッダー72の上側空間と下側空間も、バッフル(図示せず)を用いて複数の空間へと分割される。中間ヘッダー72の上側空間と下側空間とは、中間接続管73等を通じて互いに接続される。冷媒は、中間ヘッダー72を介して風下側主熱交換部分62aと風下側副熱交換部分62bとの間で流れる。
(4-5)接続ヘッダー
接続ヘッダー74は、熱交換部60の、風上側熱交換部61の第二端部61dの側と風下側熱交換部62の第二端部62dの側とに配置される(図5A及び図5Bを参照)。本実施形態においては、接続ヘッダー74は、風上側熱交換部61及び風下側熱交換部62の左前方端部の側に配置される。風上側熱交換部61及び風下側熱交換部62の、伝熱管63の第二端部63bは、接続ヘッダー74に接続される。接続ヘッダー74は上下方向に延設される。接続ヘッダー74は、風上熱交換部61の伝熱管63の第二端部63bと、風下側熱交換部62の伝熱管63の第二端部63bと、を連通させる連通空間を形成する。冷媒は、接続ヘッダー74を介して、風上側熱交換部61と風下側熱交換部62との間で流れる。
(4-6)熱源側熱交換器における冷媒の流れ
熱源側熱交換器23における冷媒の流れを例示する。
空調装置1の暖房運転の際には、熱源側熱交換器23は蒸発器として機能する。図5Aに示す通り、液冷媒管35を流れる冷媒は、冷媒分配器70と入口/出口ヘッダー71の下側部分とを通って、風上側熱交換部61の風上側副熱交換部分61b内へと流れ込む。風上側副熱交換部分61bを流れた後に、冷媒は、接続ヘッダー74の下側部分を通って、風下側熱交換部62の風下側副熱交換部分62b内へと流れ込む。風下側副熱交換部分62bを流れた後に、冷媒は、中間ヘッダー72と中間接続管73とを通って、風下側熱交換部62の風下側主熱交換部分62a内へと流れ込む。風下側主熱交換部分62aを流れた後に、冷媒は、接続ヘッダー74の上側部分を通って、風上側熱交換部61の風上側主熱交換部分61a内へと流れ込む。風上側主熱交換部分61aを通過した冷媒は、入口/出口ヘッダー71の上側部分を通って第一ガス冷媒管33へと流れ出る。冷媒がこのように熱源側熱交換器23に流れるとき、冷媒は空気と熱交換することにより蒸発する。
空調装置1の冷房運転の際には、熱源側熱交換器23は放熱器として機能する。図5Bに示す通り、第一ガス冷媒管33を流れる冷媒は、入口/出口ヘッダー71の上側部分を通って、風上側熱交換部61の風上側主熱交換部分61a内へと流れ込む。風上側主熱交換部分61aを流れた後に、冷媒は、接続ヘッダー74の上側部分を通って、風下側熱交換部62の風下側主熱交換部分62a内へと流れ込む。風下側主熱交換部分62aを流れた後に、冷媒は、中間ヘッダー72と中間接続管73とを通って、風下側熱交換部62の風下側副熱交換部分62b内へと流れ込む。風下側副熱交換部分62bを流れた後に、冷媒は、接続ヘッダー74の下側部分を通って、風上側熱交換部61の風上側副熱交換部分61b内へと流れ込む。風上側副主熱交換部分61bを通過した冷媒は、入口/出口ヘッダー71の下側部分と冷媒分配器70を通って、第一ガス冷媒管35へと流れ出る。冷媒がこのように熱源側熱交換器23に流れるとき、冷媒は空気と熱交換することにより放熱する。
(5)伝熱フィンの詳細な構成
次に、伝熱フィン66の詳細な構成を図3~図12を参照して説明する。図7は、伝熱管63の長手方向に沿った方向から見た熱源側熱交換器23の熱交換部60を示す部分拡大図である。図8は、伝熱フィン66の主要部分を示す図である。図9は、図8の矢印IX-IXの方向で見た伝熱フィン66の部分破断図である。図10Aは、図9の楕円XA内の部分拡大図である。図10Bは、図9の楕円XB内の部分拡大図である。図11は、図8の矢印XI-XIの方向で見た伝熱フィン66の部分破断図である。図12は、図8の矢印XII-XIIの方向で見た伝熱フィン66の部分破断図である。
伝熱フィン66のそれぞれは、主に、本体660とタブ100,200とを有する。本体660は、熱源側ファン36によって供給される空気と接触する伝熱面660sを有する。タブ100,200は、後側タブ100と前側タブ200とを有する。後側タブ100は、本体660と接続される接続部110を有する。前側タブ200は、本体660と接続される接続部210を有する。
本体660は、ある方向(この方向を以下では第一方向D1という)に延設される長い板状部である。本実施形態においては、第一方向D1が略上下方向に対応するように、熱源側熱交換器23が熱源ユニット2に配置される。伝熱フィン66をプレス加工によって平板から形成することができる。
多数の切り欠き67が、各切り欠き67が第一方向D1に沿って互いから離間して配置されるよう、伝熱フィン66に形成される。切り欠き67は、第一方向D1に沿って所定の間隔で配置される。それぞれの切り欠き67は管挿入部80を有する。管挿入部80の第一方向D1の幅W1は、二つの平面64間の伝熱管63の厚さT1に略対応する(図7及び図8を参照)。伝熱管63は、切り欠き67の管挿入部80に第二方向D2に沿って挿入される。言い換えれば、切り欠き67の管挿入部80は、第二方向D2に沿って伝熱管63を受け入れる。以下では、伝熱管63が挿入される方向を管挿入方向という。本体660は、第二方向D2における後側縁部660aから前側縁部660bへと延設される(図9を参照)。切り欠き67は、後側縁部660aから前側縁部660bに向かって延びている(図8を参照)。伝熱フィン66が熱源側熱交換器23に用いられるとき、後側縁部660aは熱源側ファン36によって生じる気流方向の上流側に位置し、そして前側縁部660bは熱源側ファン36によって生じる気流方向の下流側に位置する(図7を参照)。第二方向D2は、第一方向D1に対して垂直である。管挿入部80の周辺部分は、第三方向D3における一方の側に向かって伝熱フィン66の基面66aから突出する。伝熱フィン66の基面66aは、管挿入部80を含む各部分が伝熱フィン66上に形成される以前の伝熱フィン66の面をいう。第三方向D3は、第一方向D1と第二方向D2とに対して垂直である。第三方向D3は、管挿入部80に挿入される伝熱管63の長手方向に対応する。
熱源側熱交換器23の製造工程において、伝熱フィン66が第三方向D3に並んで配置され、伝熱管63が第二方向D2に沿って伝熱フィン66の切り欠き67へと挿入されて、最終的に、伝熱管63が切り欠き67の管挿入部80に嵌入される。その後、伝熱管63は、ろう付けによって管挿入部80の周辺縁部分に接合される。その後、伝熱管63は、図3に示す略L字形状に曲げられる。
伝熱フィン66の本体660は、管挿入部80の間に配置される複数のフィン中間部81を有する。また伝熱フィン66は後側部82と前側部83とを有する。後側部82は、後側縁部660aの側のフィン中間部81の縁部から管挿入方向とは逆方向に延設される。フィン前側部83は、前側縁部660bの側のフィン中間部81の縁部から管挿入方向に延設される。
フィン中間部81は、基面66aに対して第三方向D3に突出する基台部84を有する。基台部84は平坦面85を有する。基台部84は、第二方向D2における管挿入部80の中央部に配置される。平坦面85は、基面66aから第三方向D3に離間した位置に配置される。平坦面85は、管挿入部80と比較して基面66aから第三方向D3にさらに離間した位置に配置される。
伝熱フィン66の本体660は、管挿入方向における基台部84の後側に後側リブ部92を有する。伝熱フィン66の本体660は、管挿入方向における基台部84の前側に前側リブ部96を有する。後側リブ部92及び前側リブ部96は、基面66aに対して第三方向D3に突出する。
後側リブ部92はそれぞれ、第三方向D3に沿って見てU字形状を有する。後側リブ部92は、第二方向D2に延設される第一部分93及び第二部分94と、第一方向D1に延設される第三部分95と、を有する。後側リブ部92の第一部分93及び第二部分94は、中間部81と後側部82とにわたって第二方向D2に延設される。後側リブ部92の第三部分95は、中間部81に隣接している後側リブ部92の第一部分93の端部から中間部81に隣接している後側リブ部92の第二部分94の端部まで第一方向D1に延設されている。
前側リブ部96はそれぞれ、第三方向D3に沿って見てU字形状を有する。前側リブ部96は、第二方向D2に延設される第一部分97及び第二部分98と、第一方向D1に延設される第三部分99と、を有する。前側リブ部96の第一部分97及び第二部分98は、中間部81と前側部83とにわたって第二方向D2に延設される。前側リブ部96の第三部分99は、中間部81に隣接している前側リブ部96の第一部分97の端部から中間部81に隣接している前側リブ部96の第二部分98の端部まで第一方向D1に延設されている。
次に、後側タブ100及び前側タブ200を図7~図13を参照して詳細に説明する。
(5-1)後側タブ及び前側タブ
伝熱フィン66を有する熱源側熱交換器23において、図13に示す通り、複数の伝熱フィン66は、各伝熱フィン66が隣の伝熱フィン66と当接するよう、第三方向D3に配置される。互いに当接する伝熱フィン66の本体660間の距離を保つために、後側タブ100と前側タブ200とが伝熱フィン66に配置される。具体的には、後側タブ100と前側タブ200とは、伝熱フィン66の本体660から第三方向D3に延設される。後側タブ100及び前側タブ200は、リブ部92,96等の他の部分と比較して、第三方向D3における伝熱フィン66の本体660の基面66aからさらに離間するよう延設される。伝熱フィン66の後側タブ100と前側タブ200とは、隣接する伝熱フィン66の本体660と接触し、これにより、互いに当接する伝熱フィン66の本体660間の距離を保つ。
後側タブ100は、切り起こし加工により伝熱フィン66の本体660に形成される。具体的には、後側タブ100は以下のように形成される。
孔100a(図8参照)が本体660に形成されよう、伝熱フィン66の本体660が切断される。本実施形態においては、略四辺形の孔100aが本体660に形成されよう、伝熱フィン66の本体660が切断される。具体的には、四辺形孔100aの三つの辺が本体660上で切断され、接続部110において本体660に接続される切断片が第三方向D3に起こして曲げられ、後側タブ100が以下で説明する形状に形成される。
後側タブ100は、本体660の前側縁部660bより、本体660の後側縁部660aの近くに配置される。後側タブ100は、第三方向D3から見て、後側リブ部92の第一部分93と第二部分94と第三部分95によって囲まれる空間に配置される。後側タブ100は、後側リブ部92の第一部分93と第二部分94と第三部分95とによって囲まれる空間の第一方向D1における中心の近傍に配置されるが、後側タブ100(接続部110)は、後側リブ部92の第一部分93と比較して、後側リブ部92の第二部分94の近くに配置される。後側タブ100の接続部110は、略第二方向D2に沿って延設される。後側タブ100は、第二方向D2において、中間部81と後側部82とにわたって配置される。
前側タブ200は、切り起こし加工により伝熱フィン66の本体660に形成される。具体的には、後側タブ200は以下のように形成される。
孔200a(図8参照)が本体660に形成されよう、伝熱フィン66の本体660が切断される。本実施形態においては、略長方形状の孔200aが本体660に形成されよう、伝熱フィン66の本体660が切断される。具体的には、四辺形孔200aの三つの辺が本体660上で切断され、接続部210において本体660に接続される切断片が第三方向D3に起こして曲げられ、前側タブ200が以下で説明する形状に形成される。
前側タブ200は、本体660の後側縁部660aより、本体660の前側縁部660bの近くに配置される。前側タブ200は、第三方向D3から見て、前側リブ部96の第一部分97と第二部分98と第三部分99によって囲まれる空間に配置される。前側タブ200は、後側リブ部96の第一部分97と第二部分98と第三部分99とによって囲まれる空間の第一方向D1における中心の近傍に配置されるが、前側タブ200(接続部210)は、前側リブ部96の第二部分98と比較して、前側リブ部96の第一部分97の近くに配置される。前側タブ200及び後側タブ100を第二方向D2に沿って見たとき、前側タブ200と後側タブ100とがずれた位置に配置されている。前側タブ200の接続部210は、略第二方向D2に沿って延設される。前側タブ200は、第二方向D2において、中間部81と前側部83とにわたって配置される。
図10Aを参照して、後側タブ100を第一方向D1に沿って見たとき、後側タブ100の接続部110は、前端部110aと後端部110bとを有する。前端部110aは、伝熱フィン66の本体660の前側縁部660bの最も近くに位置する端部である。後端部110bは、伝熱フィン66の本体660の後側縁部660aの最も近くに位置する端部である。後側タブ100を第一方向D1に沿って見たとき、各後側タブ100の各部は、後側第一仮想直線ILa1上、又は、後側第一仮想直線ILa1より本体660の後側縁部660aに近い側に配置される。後側第一仮想直線ILa1は、後側タブ100の接続部110の前端部110aを通って第三方向D3に延びる。
好ましくは、後側タブ100を第一方向D1に沿って見たとき、後側タブ100は、後側タブ100の接続部110の前端部110aを除き、第一仮想直線ILよりも本体660の後側縁部660aに近い側に配置される(図10Aを参照)。
図10Aに示す通り、好ましくは、後側タブ100を第一方向D1に沿って見たとき、後側タブ100の前側辺縁120は、後側タブ100の前側辺縁120が第三方向D3に本体660から離れるにしたがって、本体660の後側縁部660aに近づく。後側タブ100の前側辺縁120は、第二方向D2における本体660の前側縁部660bの近い側(手前側)に位置する辺縁である。本実施形態において、後側タブ100を第一方向D1に沿って見たとき前側辺縁120は直線であり、そして、後側タブ100を第一方向D1に沿って見たとき前側辺縁120と本体660との間の角度αは90度より大きい(図10Aを参照)。例えば、角度αを、90度を超え、110度より小さい角度とできる。
さらに、好ましくは、後側タブ100を第一方向D1に沿って見たとき、第二方向D2における後側タブ100の第一端縁130の長さLa1は、第二方向D2における後側タブ100の接続部110の長さLa2より長い(La2<La1)(図10Aを参照)。言い換えれば、後側リブ部92の第一部分93に近い第二方向D2に延びる四辺形の孔100aの縁部は、後側リブ部92の第二部分94に近い第二方向D2に延びる四辺形の孔100aの縁部より長い。後側タブ100を第一方向D1に沿って見たとき、後側タブ100の第一端縁130は、第三方向D3において本体660に対して遠位側に配置する。
好ましくは、図10Aに示す通り、後側タブ100を第一方向D1に沿って見たとき、後側タブ100の一部は、後側第二仮想直線ILa2よりも本体660の後側縁部660aに近い側に配置される。後側第二仮想直線ILa2は、後側タブ100の接続部110の後端部110bを通って第三方向D3に延びる。
さらに、後側タブ100は、先端部150と最遠部140とを有する。先端部150は、後側タブ100の接続部110に対して遠位側端部に位置する部分である。最遠部140は、第三方向D3において、後側タブ100の本体660から最も遠くに位置する部分である。図11に示す通り、後側タブ100の先端部150は、好ましくは後側タブ100の最遠部140よりも本体660の近くに配置される。
図10Bを参照して、前側タブ200を第一方向D1に沿って見たとき、前側タブ200の接続部210は後端部210bと前端部210aとを有する。前端部210aは、伝熱フィン66の本体660の前側縁部660bの最も近くに位置する端部である。後端部210bは、伝熱フィン66の本体660の後側縁部660aの最も近くに位置する端部である。前側タブ200を第一方向D1に沿って見たとき、各前側タブ200の各部は、前側第一仮想直線ILb1上、又は、前側第一仮想直線ILb1より本体660の前側縁部660bに近い側に配置される。前側第一仮想直線ILb1は、前側タブ200の接続部210の後端部210bを通って第三方向D3に延びる。
好ましくは、前側タブ200を第一方向D1に沿って見たとき、前側タブ200は、前側タブ200の接続部210の後端部210bを除き、前側第一仮想直線ILb1よりも本体660の前側縁部660bに近い側に配置される(図10Bを参照)。
図10Bに示す通り、好ましくは、前側タブ200を第一方向D1に沿って見たとき、前側タブ200の後側辺縁220は、前側タブ200の後側辺縁220が第三方向D3に本体660から離れるにしたがって、本体660の前側縁部660bに近づく。前側タブ200の後側辺縁220は、第二方向D2における本体660の後側縁部660aの手前側に位置する辺縁である。本実施形態において、前側タブ200を第一方向D1に沿って見たとき、後側辺縁220は直線であり、そして前側タブ200を第一方向D1に沿って見たとき後側辺縁220と本体660との間の角度βは90度より大きい(図10Bを参照)。例えば、角度βを、90度を超え、110度より小さい角度とできる。
さらに、好ましくは、前側タブ200を第一方向D1に沿って見たとき、第二方向D2における前側タブ200の第一端縁230の長さLb1は、第二方向D2における前側タブ200の接続部210の長さLb2より長い(Lb2<Lb1)(図10Bを参照)。言い換えれば、前側リブ部96の第二部分98に近い第二方向D2に延びる四辺形の孔200aの縁部は、前側リブ部96の第一部分97に近い第二方向D2に延びる四辺形の孔200aの縁部より長い。前側タブ200を第一方向D1に沿って見たとき、前側タブ200の第一端縁230は、第三方向D3において本体660に対して遠位側に配置する。
好ましくは、図10Bに示す通り、前側タブ200を第一方向D1に沿って見たとき、前側タブ200の一部は、前側第二仮想直線ILb2よりも本体660の前側縁部660bに近い側に配置される。前側第二仮想直線ILb2は、前側タブ200の接続部210の後端部210bを通って第三方向D3に延びる。
さらに、前側タブ200は、先端部250と最遠部240とを有する。先端部250は、前側タブ200の接続部210に対して遠位側端部に位置する部分である。最遠部240は、第三方向D3において、前側タブ200の本体660から最も遠くに位置する部分である。図12に示す通り、前側タブ200の先端部250は、好ましくは前側タブ200の最遠部240よりも本体660の近くに配置される。
(6)特徴
ここで、第一タブの例としての後側タブ100と第二タブの例としての前側タブ200とを用いるフィン66の特徴を説明する。なお、後側タブ100を第二タブの例とすることができ、前側タブ200を第二タブの例としてすることができることは理解されよう。
(6-1)
本開示の一つの実施形態にかかる伝熱フィン66は、熱源側熱交換器23において用いられる。伝熱フィン66は本体660と少なくとも一つのタブとを有する。本実施形態において、伝熱フィン66は後側タブ100を少なくとも有する。本体660は伝熱面660sと複数の切り欠き67とを有する。複数の切り欠き67は、第一方向D1に沿って互いから離間するよう配置される。複数の切り欠き67のそれぞれは、第二方向D2に沿って伝熱管63を受け入れる。本体660は、第二方向D2において、一端側に後側縁部660aを、他端側に前側縁部660bを、有している。後側縁部660aは、第一縁部の例である。前側縁部660bは、第二縁部の例である。それぞれの後側タブ100は、本体660と接続される接続部110を有する。後側タブ100は、第三方向D3に接続部110から延設される。第三方向D3は、第一方向D1と第二方向D2との両方に対して垂直である。後側タブ100は、本体660の前側縁部660bよりも本体660の後側縁部660aの近くに配置される。後側タブ100を第一方向D1に沿って見たとき、後側タブ100の各部は、後側第一仮想直線ILa1上、又は、後側第一仮想直線ILa1よりも本体660の後側縁部660aの近くに配置される。後側第一仮想直線ILa1は、第一仮想直線の例である。後側第一仮想直線ILa1は、後側タブ100の接続部110の前端部110aを通って第三方向D3に延びている。前端部110aは、第一端部の例である。後側タブ100の接続部110の前端部110aは、本体660の前側縁部660bの最も近くに位置する端部である。
熱源側熱交換器23の製造工程において、伝熱フィン66は、各伝熱フィン66の後側タブ100が隣接する伝熱フィン66の本体660と接触するよう、第三方向D3に並べて配置される。例えば、第二方向D2が上下方向に対応し、後側タブ100が上側に配置され、前側タブ200が下側に配置されるよう、伝熱フィン66は第三方向D3に並べて配置される。なお、第二方向D2が上下方向に対応し、後側タブ100が下側に配置され、前側タブ200が上側に上向きに配置されるよう、伝熱フィン66を第三方向D3に並べて配置できることは理解されよう。整列工程に関して、従来の伝熱フィンは以下の問題を有する。
図15は、図9の視点方向と同じ方向から見た従来の伝熱フィン66’の部分破断図である。図15においては、同様の参照符号を、本開示の伝熱フィン66の同様な部、部分及び要素を表すために用いている。従来、図15に示す通り、本実施形態の伝熱フィン66の後側タブ100に対応する伝熱フィン66’の後側タブ100’の内側縁部は、伝熱フィン66’の本体660’から内側に延設されていた。言い換えれば、後側タブ100’を第一方向D1に沿って見たとき、後側タブ100’の少なくとも一部は、本実施形態の後側第一仮想直線ILa1に対応する後側第一仮想直線ILa1’に対して、本体660の後側縁部660a’から離れる側に配置されている。これらの伝熱フィン66’が図16に示す通り並んで配置されるとき、従来の形状の後側タブ100’は、図17に示す通り、隣接する伝熱フィン66’の本体660’の後側縁部660a’に不適切に引っ掛かり易い。さらに、伝熱フィン66’の従来の形状では、後側タブ100’が隣接する伝熱フィン66’の本体660’に不適切に引っ掛かってしまうと、その引っ掛かった伝熱フィン66’を隣接する伝熱フィン66’の本体660’から外すのに比較的長い時間を要する。
これに対し、本開示の伝熱フィン66の後側タブ100の形状では、熱源側熱交換器23の製造工程において複数の伝熱フィン66が第三方向D3に沿って並んで配置されるときに、後側タブ100が隣接する伝熱フィン66に引っ掛かる可能性を低減できる。さらに、後側タブ100の構成により、隣接する伝熱フィン66に引っ掛かった第一タブの取り外しを改善できる。この構成では、伝熱フィン66を外すのに持ち上げる動作を必要としないからである。したがって、伝熱フィン66を第三方向D3に沿って配置するときに伝熱フィン66を適切に並べて配置する時間を短くできる。
(6-2)
後側タブ100を第一方向D1に沿って見たとき、後側タブ100は、後側タブ100の接続部110の前端部110aを除き、後側第一仮想直線ILa1よりも本体660の後側縁部660aの近くに配置される。
この構成により、伝熱フィン66を第三方向D3に沿って配置するときに伝熱フィン66を適切に並べて配置する時間をさらに短くできる。
(6-3)
後側タブ100を第一方向D1に沿って見たとき、好ましくは、後側タブ100の前側辺縁120は、後側タブ100の前側辺縁120が第三方向D3に本体660から離れるにしたがって、本体660の後側縁部660aに近づく。後側タブ100の前側辺縁120は、第二方向D2において、本体660の前側縁部660bの近位側に位置する。
この構成により、伝熱フィン66を第三方向D3に沿って配置するときに伝熱フィン66を適切に並べて配置する時間をさらに短くできる。
好ましくは、後側タブ100を第一方向D1に沿って見たとき、前側辺縁120は直線である。後側タブ100を第一方向D1に沿って見たとき、前側辺縁120と本体660との間の角度αは90度より大きい。
(6-4)
後側タブ100を第一方向D1に沿って見たとき、第二方向D2における後側タブ100の第一端縁130の長さLa1は、第二方向D2における後側タブ100の接続部110の長さLa2より長い。後側タブ100の第一端縁130は、第三方向D3において、本体660に対して遠位側に位置する。
第二方向D2における後側タブ100の第一端縁130の長さLa1が第二方向D2における後側タブ100の接続部110の長さLa2より短い場合、伝熱フィン66を並べて配置する工程の際に、比較的短い第一端縁130は隣接する伝熱フィン66の孔100aへと入り込みやすい。
これに対し、本実施形態にかかる伝熱フィン66の後側タブ100の構成により、隣接する伝熱フィン66の本体660に後側タブ100の形成時に空けられる孔100aへと、後側タブ100が不適切に入り込んでしまう可能性を低減することができる。
(6-5)
後側タブ100を第一方向D1に沿って見たとき、後側タブ100一部は、後側第二仮想直線ILa2よりも本体660の後側縁部660aの近くに配置される。後側第二仮想直線ILa2は、後側タブ100の接続部110の後端部110bを通って第三方向D3に延びている。後側タブ100の接続部110の後端部110bは、本体660の第一縁部の最も近くに位置する。
伝熱フィン66の後側タブ100のこの構成により、隣接する伝熱フィン66の本体660上に第一タブを形成するよう空けられる孔100aへと、後側タブ100が不適切に入り込んでしまう可能性を低減できる。
(6-6)
後側タブ100は、先端部150と最遠部140とを有する。先端部150は、後側タブ100の接続部110に対して遠位側端部に位置する。後側タブ100の最遠部140は、第三方向D3において、本体660から最も遠くに位置する。後側タブ100の先端部150は、後側タブ100の最遠部140よりも本体660の近くに配置される。
この構成により、後側タブ100と隣接する伝熱フィン66との間の摩擦を低減できる。したがって、伝熱フィン66を第三方向D3に沿って配置するときに伝熱フィン66を適切に並べて配置する時間を短くできる。
(6-7)
伝熱フィン66は、本体660の後側縁部660aよりも本体660の前側縁部660bの近くに配置される前側タブ200を有する。前側タブ200を第一方向D1に沿って見たとき、前側タブ200の各部は、前側第一仮想線ILb1上、又は、前側第一仮想線ILb1よりも本体660の前側縁部に近い側に配置される。前側側面第一仮想線ILb1aは第三仮想直線の例である。前側第一仮想線ILb1は、前側タブ200の接続部210の後端部210bを通って第三方向D3に延びている。前側タブ200の接続部210の後端部210bは、本体660の後側縁部660aの最も近くに位置する。
少なくとも後側タブ100及び前側タブ200を第二方向D2に沿って配置することによって、伝熱フィン66間の適切な距離を維持することを容易にできる。なお、三つ以上のタブを第二方向D2に沿って配置できることは理解されよう。
また、従来の伝熱フィン66’が用いられる場合には、伝熱フィン66’を並べて配置する工程の際に、図18に示すように、隣接する伝熱フィン66’が伝熱フィン66’の前側タブ200’に乗り上がることが起こる可能性が比較的高い。
これに対し、伝熱フィン66の前側タブ200の構成により、熱源側熱交換器23の製造工程において複数の伝熱フィン66が第三方向D3に沿って並べて配置するときに隣接する伝熱フィン66が前側タブ200に引っ掛かる可能性を低減できる。また、この前側タブ200の構成により、前側タブ200に引っ掛かった伝熱フィン66を外れ易くすることができる。したがって、伝熱フィン66を第三方向D3に沿って配置するときに伝熱フィン66を適切に並べて配置する時間を短くできる。
(6-8)
後側タブ100及び前側タブ200を第二方向D2に沿って見たとき、後側タブ100と前側タブ200とはずれた位置に配置される。
(7)変形例
(7-1)変形例A
上記の実施形態におけるタブ100,200の位置は単なる例にすぎない。ここで、タブ100,200の位置を、本開示の主旨から逸脱することなく種々に変更できることを記載しておく。
(7-2)変形例B
上記の実施形態においては、後側タブ100を第一方向D1に沿って見たとき、前側辺縁120は直線であった。
これに対して、後側タブ100を第一方向D1に沿って見たとき、前側辺縁を、図14Aにおける前側辺縁120aとして示すように、曲線とすることもできる。前側辺縁120aでは、後側タブ100を第一方向D1に沿って見たとき、後側タブ100の前側辺縁120aは、後側タブ100の前側辺縁120aが第三方向D3に本体660から離れるにしたがって、本体660の後側縁部660aに近づく。
他の例では、後側タブ100を第一方向D1に沿って見たとき、前側辺縁が、図14Bにおける前側辺縁120bとして示すように、曲線部と直線部とを含むこともできる。
(7-3)変形例C
上記の実施形態においては、後側タブ100を第一方向D1に沿って見たとき、好ましくは、後側タブ100の前側辺縁120は、後側タブ100の前側辺縁120が第三方向D3に本体660から離れるにしたがって、本体660の後側縁部660aに近づいていた。
これに対して、図14Cに示す通り、後側タブ100を第一方向D1に沿って見たときに、後側タブ100の前側辺縁120cを、第三方向D3に延びる直線とすることもできる。言い換えれば、後側タブ100を第一方向D1に沿って見たとき、前側辺縁120と本体660との間の角度γを90度とすることができる。この後側タブ100の構成により、隣接する伝熱フィン66に引っ掛かった第一タブの取り外しを改善できる。この構成では、引っ掛かった伝熱フィン66を外すのに持ち上げる動作を必要としないからである。
(7-4)変形例D
上記の実施形態においては、後側タブ100及び前側タブ200を形成するために空けられる孔100a,200aが略四辺形状を有していた。しかしながら、孔100a,200aの形状は、後側タブ100及び前側タブ200を例示的に開示した構成に形成できる限り、四辺形状に限定されない。
(7-5)変形例E
上記の実施形態においては、後側タブ100及び前側タブ200を、切り起こし加工により伝熱フィン66の本体660上に形成している。しかし、後側タブ100及び前側タブ200を他の方法で形成することもできる。例えば、後側タブ100及び前側タブ200を形成するために、別体の要素を伝熱フィン66の本体660に取り付けることもできる。
(7-6)変形例F
上記の実施形態においては、後側タブ100の先端部150は、後側タブ100の最遠部140よりも本体660の近くに配置されていた。先端部150が後側タブ100の最遠部140よりも本体660の近くに配置されていることが好ましいが、後側タブ100の先端部150を第三方向D3に本体660から最も離れた位置に配置することもできる。
(7-7)変形例G
上記の実施形態における熱源側熱交換器23の構造は、単なる例として説明したにすぎない。ここで、熱源側熱交換器23は、本開示の主旨から逸脱することなく種々の変形を有することができることを記載しておく。
例えば、熱源側熱交換器23の熱交換部60の列の数を一または三以上とすることもできる。また、熱交換部61,62は、主熱交換部分61a,62aと副熱交換部分61b,62bとに分割されなくてもよい。また、熱交換部60は略L字形状を有する必要もなく、熱交換部60は直線状またはU字形状等の他の形状を有することができる。
(7-8)変形例H
上記の実施形態においては、伝熱フィン66が熱源側熱交換器23に用いられている。しかし、伝熱フィン66を利用側熱交換器41に用いることもできる。
(7-9)変形例I
上記の実施形態においては、伝熱フィン66を用いる熱源側熱交換器23が、空調装置1に用いられている。しかし、熱源側熱交換器23を、温水器等の他のタイプの冷凍サイクル装置に用いることもできる。
<付記>
本開示の実施形態を単なる例示のために上に説明した。ここで、特許請求の範囲に記載する本開示の精神及び範囲から逸脱することなく、構成及び細部の種々の変更を行うことができることは理解されるよう。
1 空調装置(冷凍サイクル装置)
23 熱源側熱交換器(熱交換器)
63 伝熱管
66 伝熱フィン(フィン)
67 切り欠き
100 後側タブ(第一タブ、第二タブ)
110 接続部
110a 前端部(第一タブの接続部の第一端部、第二タブの接続部の第一端部)
110b 後端部(第二端部)
120 第一辺縁
130 第一端縁
140 最遠部
150 先端部
200 前側タブ(第二タブ、第一タブ)
210 接続部
210a 前端部(第二端部)
210b 後端部(第二タブの接続部の第一端部、第一タブの接続部の第一端部)
220 第一辺縁
230 第一端縁
240 最遠部
250 先端部
660 本体
660a 後側縁部(第一縁部、第二縁部)
660b 前側縁部(第二縁部、第一縁部)
660s 伝熱面
D1 第一方向
D2 第二方向
D3 第三方向
ILa1 後側第一仮想直線(第一仮想直線、第三仮想直線)
ILa2 後側第二仮想直線(第二仮想直線)
ILb1 前側第一仮想直線(第三仮想直線、第一仮想直線)
ILb2 前側第二仮想直線(第二仮想直線)
La1 後側タブの第一端縁の長さ(第一タブの第一端縁の長さ)
Lb1 前側タブの第一端縁の長さ(第一タブの第一端縁の長さ)
La2 後側タブの接続部の長さ(第一タブの接続部の長さ)
Lb1 前側タブの接続部の長さ(第二タブの接続部の長さ)
特開2016-84976号公報

Claims (9)

  1. 伝熱面(660s)と複数の切り欠き(67)とを有する本体(660)であって、前記複数の切り欠きは、第一方向(D1)に沿って互いから離間するよう配置され、前記複数の切り欠きのそれぞれは、第二方向(D2)に沿って伝熱管(63)を受け入れ、前記本体は、前記第二方向において、一端側に第一縁部(660a,660b)を、他端側に第二縁部(660b,660a)を、有している、本体(660)と、
    前記本体と接続される接続部(110,210)を有する少なくとも一つのタブ(100,200)であって、前記タブは、前記第一方向と前記第二方向との両方に垂直である第三方向(D3)に前記接続部から延設されているタブ(100,200)と、
    を備える、熱交換器(23)において用いられるフィン(66)であって、
    前記タブは、前記本体の前記第二縁部よりも前記本体の前記第一縁部の近くに配置される第一タブ(100,200)を含み、
    前記第一方向に沿って前記第一タブを見たとき、前記第一タブの各部は、第一仮想直線(ILa1,ILb1)上又は前記第一仮想直線よりも前記本体の前記第一縁部の近くに配置されており、
    前記第一仮想直線は、前記第一タブの前記接続部の、前記本体の前記第二縁部の最も近くに位置する第一端部(110a,210b)を通って前記第三方向に延びており
    前記第一方向に沿って前記第一タブを見たとき、前記第三方向において前記本体に対して遠位側に位置する前記第一タブの第一端縁(130,230)の前記第二方向の長さ(La1,Lb1)は、前記第一タブの前記接続部の前記第二方向の長さ(La2,Lb2)より長い、
    フィン。
  2. 前記第一方向に沿って前記第一タブを見たとき、前記第一タブは、前記第一タブの前記接続部の前記第一端部を除き、前記第一仮想直線よりも前記本体の前記第一縁部の近くに配置されている、
    請求項1に記載のフィン。
  3. 前記第一方向に沿って前記第一タブを見たとき、前記第二方向において、前記本体の前記第二縁部の近位側にある前記第一タブの第一辺縁(120,220)は、前記第一タブの前記第一辺縁が前記第三方向に前記本体から離れるにしたがって、前記本体の前記第一縁部に近づく、
    請求項2に記載のフィン。
  4. 前記第一方向に沿って前記第一タブを見たとき、前記第一タブの一部は、第二仮想直線(ILa2,ILb2)よりも前記本体の前記第一縁部の近くに配置されており、
    前記第二仮想直線は、前記第一タブの前記接続部の、前記本体の前記第一縁部の最も近くに位置する第二端部(110b,210a)を通って前記第三方向に延びている、
    請求項1から3のいずれか1項に記載のフィン。
  5. 前記第一タブは、前記第一タブの前記接続部に対する遠位側端部に位置する先端部(150,250)と、前記第三方向において、前記本体から最も遠くに位置する前記第一タブの最遠部(140,240)と、を有しており、
    前記第一タブの前記先端部は、前記第一タブの前記最遠部よりも前記本体の近くに位置している、
    請求項1~のいずれか1項に記載のフィン。
  6. 前記タブは、前記本体の前記第一縁部よりも前記本体の前記第二縁部の近くに配置される第二タブ(200,100)を含み、
    前記第一方向に沿って前記第二タブを見たとき、前記第二タブの各部は、第三仮想直線(ILb1,ILa1)上又は前記第三仮想直線よりも前記本体の前記第二縁部の近くに配置されており、
    前記第三仮想直線は、前記第二タブの前記接続部の、前記本体の前記第一縁部の最も近くに位置する第一端部(210b,110a)を通って前記第三方向に延びている、
    請求項1~のいずれか1項に記載のフィン。
  7. 前記第一タブと前記第二タブとを前記第二方向に沿って見たとき、前記第一タブと前記第二タブとがずれた位置に配置されている、
    請求項に記載のフィン。
  8. 請求項1~のいずれか1項に記載の複数のフィン(66)と、
    前記フィンの前記切り欠き(67)に挿入される複数の伝熱管(63)と、
    を備える熱交換器(23)。
  9. 請求項に記載の熱交換器を備える冷凍サイクル装置(1)。
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