WO2012098920A1 - 熱交換器および空気調和機 - Google Patents

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WO2012098920A1
WO2012098920A1 PCT/JP2012/000402 JP2012000402W WO2012098920A1 WO 2012098920 A1 WO2012098920 A1 WO 2012098920A1 JP 2012000402 W JP2012000402 W JP 2012000402W WO 2012098920 A1 WO2012098920 A1 WO 2012098920A1
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leeward
fin
heat transfer
heat exchanger
plate
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PCT/JP2012/000402
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English (en)
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正憲 神藤
好男 織谷
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ダイキン工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger that includes a flat tube and fins and exchanges heat between fluid flowing in the flat tube and air.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 describe this type of heat exchanger.
  • a plurality of flat tubes extending in the left-right direction are arranged one above the other at a predetermined interval, and plate-shaped fins are arranged in the extending direction of the flat tube at a predetermined interval from each other.
  • plate-shaped fins are arranged in the extending direction of the flat tube at a predetermined interval from each other.
  • FIG. 2 of Patent Document 2 in this heat exchanger, an elongated notch is formed in the fin, and a flat tube is inserted into each notch.
  • the air flowing between the fins exchanges heat with the fluid flowing in the flat tube.
  • a heat transfer promoting part such as a cut-and-raise is formed on the fins.
  • a plurality of cut and raised portions are formed side by side in the air passage direction.
  • the heat transfer promoting part such as cutting and raising is usually formed by press working. And a flat part is formed between the notch part in which a flat tube is inserted, and a heat-transfer promotion part from the restrictions on a process. That is, in the fin in which the heat transfer promoting portion is formed, the portion along the flat tube is flat.
  • the heat exchanger air flows between the fins arranged in the extending direction of the flat tube.
  • the heat transfer promoting part such as the cut and raised is formed in the fin
  • the air flow is disturbed by the heat transfer promoting part, and heat transfer between the fin air is promoted.
  • the portion along the flat tube is flat.
  • the resistance received by the air flowing between the fins is greater at the part where the heat transfer promoting part such as cut and raised is formed than at the flat part. Accordingly, between the fins, the flow rate of air flowing along the flat portion near the flat tube is relatively large, and the flow rate of air flowing along the portion where the heat transfer promoting portion is formed is relatively small. Become. And the air which flows along the flat part of a flat tube vicinity passes along a heat exchanger, without performing heat exchange with a fin almost. For this reason, there has been a problem that the heat transfer coefficient of the fin is not improved so much despite the formation of the heat transfer promoting portion on the fin.
  • the present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to improve heat transfer coefficient of fins in a heat exchanger including a flat tube and a fin in which a heat transfer promoting portion is formed. It is to improve the performance of the vessel.
  • the first invention includes a plurality of flat tubes (33) arranged vertically so that the side surfaces face each other and having a fluid passage (34) formed therein, and the flat tubes (33) formed in a plate shape.
  • a heat exchanger comprising a plurality of fins (36) that are arranged at regular intervals in the extending direction of and that divide into a plurality of ventilation paths (40) through which air flows between the adjacent flat tubes (33). To do.
  • a plurality of notches (45) into which the flat tube (33) is inserted from the front edge (38) side of the fin (36) are arranged in the longitudinal direction of the fin (36).
  • each of the plate portions (75) constitutes a heat transfer promoting portion (one or both of a cut-and-raised portion extending in a direction crossing the air passage direction and a bulging portion extending in a direction crossing the air passage direction ( 71, 76) are provided on each of the windward plate portions (70) and the leeward plate portion (75), and in the windward plate portion (70) of the fin (36), the heat transfer promoting portion ( 71)
  • the portions along the notch (45) located on the upper side and the lower side of the fin (36) are flat flat portions (72, 73).
  • each of the heat transfer promotion portions (76) provided one by one on the leeward side of each notch portion (45) is cut into a cutout corresponding to the heat transfer promotion portion (76).
  • the flat portions (72, 73) along the notch portion (45) overlap with the front edge (38) side of the fin (36).
  • the heat exchanger (30) is provided with a plurality of flat tubes (33) and fins (36).
  • a plurality of fins (36) are arranged at regular intervals in the extending direction of the flat tube (33), and the flat tube (33 ) Is inserted.
  • the heat transfer promotion part (71, 76) is provided in the windward plate part (70) and the leeward plate part (75).
  • the space between the flat tubes (33) arranged vertically is divided into a plurality of ventilation paths (40) by the upwind plate portion (70) of the fin (36). Partitioned.
  • the leeward side portion of the cutout portion (45) is a leeward plate portion (75) continuous with each upwind plate portion (70).
  • the air which flows through each ventilation path (40) heat-exchanges with the fluid which flows through the channel
  • each upwind plate portion (70) of the fin (36) of the first invention flat portions (72, 72) along the notch portion (45) are respectively provided on the upper side and the lower side of the heat transfer promotion portion (71). 73) is formed. For this reason, in the ventilation path (40), air flows toward the portion along the flat portion (72, 73) rather than the portion where the heat transfer promoting portion (71) of the upwind plate portion (70) is provided. It becomes easy.
  • each heat transfer promotion part (76) of the leeward plate part (75) includes a flat part (72, 73) along the notch part (45) located on the windward side of the heat transfer promotion part (76), and a fin It overlaps as seen from the front edge (38) side of (36). For this reason, the air flowing along the flat part (72, 73) of the windward plate part (70) collides with the heat transfer promoting part (76) of the leeward plate part (75), and the flow of the air flows to the leeward plate. Disturbed by the heat transfer promoting part (76) of the part (75).
  • each heat transfer promotion part (76) provided in the leeward plate part (75) of the fin (36) corresponds to the heat transfer promotion part (76).
  • the heat transfer promotion part (71) of the two upwind plate parts (70) adjacent to each other with the notch part (45) interposed therebetween overlaps the front edge (38) side of the fin (36). .
  • each heat transfer promoting portion (76) of the leeward plate portion (75) is a flat portion of two upwind plate portions (70) that are adjacent to each other with the notch portion (45) corresponding to it. 72, 73) and the heat transfer promoting portion (71) overlap with each other when viewed from the front edge (38) side of the fin (36). For this reason, the air flowing along the flat part (72, 73) of the windward plate part (70) surely collides with the heat transfer promoting part (76) of the leeward plate part (75), and the air flow is leeward. Disturbed by the heat transfer promotion part (76) of the plate part (75).
  • the upwind plate portion (70) of the fin (36) includes the cut and raised portion (50a, 50b) and the cut and raised portion (50a , 50b) is provided as the heat transfer promoting portion (71).
  • the effect of disturbing the air flow is that the raised portions (50a, 50b) formed by cutting and raising the fin (36) are bulged by forming the fin (36). Greater than (81-83). Therefore, normally, the effect of promoting heat transfer is also greater in the cut-and-raised portions (50a, 50b) than in the bulged portions (81-83).
  • the temperature difference between the air flowing through the ventilation path (40) and the fin (36) is the largest at the inlet of the ventilation path (40) and gradually decreases toward the leeward side.
  • the bulging parts (81 to 83) are arranged on the windward side of the cut and raised parts (50a, 50b).
  • the bulging portion (81- 83) is arranged, and cut-and-raised portions (50a, 50b) having a relatively high heat transfer promoting effect are arranged on the leeward side where the temperature difference between the air and the fin (36) is relatively small. Therefore, the amount of heat exchanged between the windward part of the windward plate (70) and the air and the amount of heat exchanged between the part of the windward plate (70) near the leeward and air The difference becomes smaller.
  • a fourth invention is directed to the air conditioner (10), and includes a refrigerant circuit (20) provided with the heat exchanger (30) of any one of the first to third inventions, and the refrigerant circuit In (20), the refrigerant is circulated to perform the refrigeration cycle.
  • the heat exchanger (30) of any one of the first to third inventions is connected to the refrigerant circuit (20).
  • the refrigerant circulating in the refrigerant circuit (20) flows through the passage (34) of the flat tube (33) and exchanges heat with the air flowing through the ventilation path (40).
  • the heat transfer promotion portions (71, 76) are provided on the windward plate portion (70) and the leeward plate portion (75) of each fin (36).
  • the heat transfer promotion part (76) has a flat part (72,73) along the corresponding notch part (45) and the front edge of the fin (36) ( 38) Overlapping from the side.
  • the air that flows along the flat part (72, 73) of the windward plate part (70) collides with the heat transfer promoting part (76) of the leeward plate part (75), so that the flow of the air 75) disturbed by the heat transfer promotion part (76).
  • the heat transfer coefficient of the fin (36) can be improved, and the performance of the heat exchanger (30) can be improved.
  • each heat transfer promoting portion (76) of the leeward plate portion (75) is a flat portion of the two upwind plate portions (70) adjacent to each other with the notch (45) corresponding thereto. (72, 73) and the heat transfer promoting part (71) overlap each other when viewed from the front edge (38) side of the fin (36). For this reason, the air which flowed along the flat part (72,73) of the windward plate part (70) and the heat transfer promoting part (76) of the leeward plate part (75) increased, and the leeward plate part ( The air whose flow is disturbed by the heat transfer promotion part (76) of 75) increases. Therefore, according to the present invention, the heat transfer coefficient of the fin (36) can be further improved.
  • the bulging part (81 to 83) is provided on the windward side of the cut and raised part (50a, 50b). Be placed. Therefore, the amount of heat exchanged between the windward part of the windward plate (70) and the air and the amount of heat exchanged between the part of the windward plate (70) near the leeward and air The difference becomes smaller. Therefore, according to the present invention, the amount of drain water and frost generated on the surface of the upwind plate portion (70) of the fin (36) can be averaged over the entire upwind plate portion (70). it can.
  • FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram illustrating a schematic configuration of an air conditioner including the heat exchanger according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of the heat exchanger according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional view illustrating the front of the heat exchanger according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the heat exchanger showing a part of the AA cross section of FIG. 5A and 5B are views showing main parts of the fins of the heat exchanger according to the first embodiment, wherein FIG. 5A is a front view of the fins, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. It is sectional drawing.
  • FIG. 6A and 6B are cross-sectional views of fins provided in the heat exchanger according to the first embodiment, where FIG. 6A shows a CC cross section of FIG. 5 and FIG. 6B shows a DD cross section of FIG. .
  • FIG. 7 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 3 of the heat exchanger according to the second embodiment.
  • 8A and 8B are views showing the main parts of the fins of the heat exchanger according to the second embodiment, wherein FIG. 8A is a front view of the fins, and FIG. 8B is a cross-sectional view showing the EE cross section of FIG. It is.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 3 of the heat exchanger according to the third embodiment.
  • FIG. 10A and 10B are views showing the main parts of the fins of the heat exchanger according to the third embodiment, wherein FIG. 10A is a front view of the fins, and FIG. 10B is a cross-sectional view showing the FF cross section of FIG. It is.
  • Embodiment 1 of the Invention A first embodiment of the present invention will be described.
  • the heat exchanger (30) of Embodiment 1 comprises the outdoor heat exchanger (23) of the air conditioner (10) mentioned later.
  • the air conditioner (10) includes an outdoor unit (11) and an indoor unit (12).
  • the outdoor unit (11) and the indoor unit (12) are connected to each other via a liquid side connecting pipe (13) and a gas side connecting pipe (14).
  • the refrigerant circuit (20) is formed by the outdoor unit (11), the indoor unit (12), the liquid side communication pipe (13), and the gas side communication pipe (14).
  • the refrigerant circuit (20) is provided with a compressor (21), a four-way switching valve (22), an outdoor heat exchanger (23), an expansion valve (24), and an indoor heat exchanger (25). ing.
  • the compressor (21), the four-way switching valve (22), the outdoor heat exchanger (23), and the expansion valve (24) are accommodated in the outdoor unit (11).
  • the outdoor unit (11) is provided with an outdoor fan (15) for supplying outdoor air to the outdoor heat exchanger (23).
  • the indoor heat exchanger (25) is accommodated in the indoor unit (12).
  • the indoor unit (12) is provided with an indoor fan (16) for supplying room air to the indoor heat exchanger (25).
  • the refrigerant circuit (20) is a closed circuit filled with refrigerant.
  • the compressor (21) has its discharge side connected to the first port of the four-way switching valve (22) and its suction side connected to the second port of the four-way switching valve (22). Yes.
  • the outdoor heat exchanger (23), the expansion valve (24), and the indoor heat exchanger are sequentially arranged from the third port to the fourth port of the four-way switching valve (22). (25) and are arranged.
  • Compressor (21) is a scroll type or rotary type hermetic compressor.
  • the four-way switching valve (22) has a first state (state indicated by a broken line in FIG. 1) in which the first port communicates with the third port and the second port communicates with the fourth port, The port is switched to a second state (state indicated by a solid line in FIG. 1) in which the port communicates with the fourth port and the second port communicates with the third port.
  • the expansion valve (24) is a so-called electronic expansion valve.
  • the outdoor heat exchanger (23) exchanges heat between the outdoor air and the refrigerant.
  • the outdoor heat exchanger (23) is configured by the heat exchanger (30) of the present embodiment.
  • the indoor heat exchanger (25) exchanges heat between the indoor air and the refrigerant.
  • the indoor heat exchanger (25) is constituted by a so-called cross fin type fin-and-tube heat exchanger provided with a heat transfer tube which is a circular tube.
  • the air conditioner (10) performs a cooling operation.
  • the four-way switching valve (22) is set to the first state.
  • the outdoor fan (15) and the indoor fan (16) are operated.
  • Refrigeration cycle is performed in the refrigerant circuit (20). Specifically, the refrigerant discharged from the compressor (21) flows into the outdoor heat exchanger (23) through the four-way switching valve (22), dissipates heat to the outdoor air, and is condensed. The refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger (23) expands when passing through the expansion valve (24), then flows into the indoor heat exchanger (25), absorbs heat from the indoor air, and evaporates. The refrigerant that has flowed out of the indoor heat exchanger (25) passes through the four-way switching valve (22) and then is sucked into the compressor (21) and compressed. The indoor unit (12) supplies the air cooled in the indoor heat exchanger (25) to the room.
  • the air conditioner (10) performs heating operation.
  • the four-way selector valve (22) is set to the second state.
  • the outdoor fan (15) and the indoor fan (16) are operated.
  • Refrigeration cycle is performed in the refrigerant circuit (20). Specifically, the refrigerant discharged from the compressor (21) flows into the indoor heat exchanger (25) through the four-way switching valve (22), dissipates heat to the indoor air, and condenses. The refrigerant flowing out of the indoor heat exchanger (25) expands when passing through the expansion valve (24), then flows into the outdoor heat exchanger (23), absorbs heat from the outdoor air, and evaporates. The refrigerant that has flowed out of the outdoor heat exchanger (23) passes through the four-way switching valve (22) and then is sucked into the compressor (21) and compressed. The indoor unit (12) supplies the air heated in the indoor heat exchanger (25) to the room.
  • the outdoor heat exchanger (23) functions as an evaporator during the heating operation.
  • the evaporation temperature of the refrigerant in the outdoor heat exchanger (23) may be lower than 0 ° C.
  • the moisture in the outdoor air becomes frost and the outdoor heat exchanger (23 ). Therefore, the air conditioner (10) performs the defrosting operation every time the duration time of the heating operation reaches a predetermined value (for example, several tens of minutes).
  • the four-way switching valve (22) When starting the defrosting operation, the four-way switching valve (22) is switched from the second state to the first state, and the outdoor fan (15) and the indoor fan (16) are stopped.
  • the refrigerant circuit (20) during the defrosting operation the high-temperature refrigerant discharged from the compressor (21) is supplied to the outdoor heat exchanger (23).
  • the frost adhering to the surface In the outdoor heat exchanger (23), the frost adhering to the surface is heated and melted by the refrigerant.
  • the refrigerant that has radiated heat in the outdoor heat exchanger (23) sequentially passes through the expansion valve (24) and the indoor heat exchanger (25), and is then sucked into the compressor (21) and compressed.
  • the heating operation is resumed. That is, the four-way switching valve (22) is switched from the first state to the second state, and the operation of the outdoor fan (15) and the indoor fan (16) is resumed.
  • the heat exchanger (30) of the present embodiment includes one first header collecting pipe (31), one second header collecting pipe (32), and many flat tubes. (33) and a large number of fins (36).
  • the first header collecting pipe (31), the second header collecting pipe (32), the flat pipe (33), and the fin (36) are all made of an aluminum alloy and are joined to each other by brazing. .
  • the first header collecting pipe (31) and the second header collecting pipe (32) are both formed in an elongated hollow cylindrical shape whose both ends are closed.
  • the first header collecting pipe (31) is arranged at the left end of the heat exchanger (30)
  • the second header collecting pipe (32) is arranged at the right end of the heat exchanger (30).
  • the first header collecting pipe (31) and the second header collecting pipe (32) are installed in such a posture that their respective axial directions are in the vertical direction.
  • the flat tube (33) is a heat transfer tube whose cross-sectional shape is a flat oval or a rounded rectangle.
  • the plurality of flat tubes (33) are arranged in a posture in which the extending direction is the left-right direction and the flat side surfaces face each other.
  • the plurality of flat tubes (33) are arranged side by side at regular intervals.
  • Each flat tube (33) has one end inserted into the first header collecting tube (31) and the other end inserted into the second header collecting tube (32).
  • the fins (36) are plate-shaped fins, and are arranged at regular intervals in the extending direction of the flat tube (33). That is, the fin (36) is disposed so as to be substantially orthogonal to the extending direction of the flat tube (33). As will be described in detail later, in each fin (36), the portion located between the flat tubes (33) adjacent in the vertical direction constitutes the windward plate (70).
  • the space between the upper and lower flat tubes (33) is divided into a plurality of ventilation paths (40) by the upwind plate portions (70) of the fins (36). It is divided into.
  • the heat exchanger (30) exchanges heat between the refrigerant flowing through the fluid passage (34) of the flat tube (33) and the air flowing through the ventilation passage (40).
  • the fin (36) is a vertically long plate-like fin (36) formed by pressing a metal plate.
  • the thickness of the fin (36) is approximately 0.1 mm.
  • the fin (36) is formed with a number of elongated notches (45) extending from the front edge (38) of the fin (36) in the width direction of the fin (36) (that is, the air passage direction).
  • a large number of notches (45) are formed at regular intervals in the longitudinal direction (vertical direction) of the fin (36).
  • the notch (45) is a notch for inserting the flat tube (33).
  • the portion closer to the lee of the notch (45) constitutes the tube insertion portion (46).
  • the tube insertion portion (46) has a vertical width substantially equal to the thickness of the flat tube (33) and a length substantially equal to the width of the flat tube (33).
  • the flat tube (33) is inserted from the front edge (38) side of the fin (36) into the tube insertion portion (46) of the fin (36).
  • the flat tube (33) is joined to the peripheral portion of the tube insertion portion (46) by brazing. That is, the flat tube (33) is sandwiched between the peripheral portions of the tube insertion portion (46) which is a part of the notch (45).
  • the part between the upper and lower cutouts (45) is the windward plate part (70), which is on the leeward side of the cutout (45) (that is, the rear edge of the fin (36))
  • the (39) side) is the leeward plate (75). That is, the fin (36) includes a plurality of windward plate portions (70) arranged vertically and one leeward plate portion (75) continuous to all the windward plate portions (70).
  • Each windward board part (70) is arrange
  • Each of the windward plate portion (70) and the leeward plate portion (75) of the fin (36) is provided with a heat transfer promotion portion (71, 76) and a tab (48a, 48b). Further, a water guiding rib (49) is formed on the leeward plate portion (75). Further, in the fin (36), an auxiliary bulging portion (85) is provided in a portion straddling the windward plate portion (70) and the leeward plate portion (75). The heat transfer promotion part (71, 76) and the auxiliary bulge part (85) will be described later.
  • the tabs (48a, 48b) are rectangular pieces formed by cutting and raising the fins (36).
  • the tabs (48a, 48b) hold the gap between the fins (36) by the tips of the tabs contacting the adjacent fins (36).
  • the arrangement of the tabs (48a, 48b) in the fin (36) will be described later.
  • the water guiding rib (49) is an elongated groove extending vertically along the rear edge (39) of the fin (36).
  • the water guiding rib (49) is formed from the upper end to the lower end of the leeward plate portion (75) of the fin (36).
  • the windward heat transfer promotion part (71) provided on the windward plate part (70) of the fin (36) is composed of a louver (50a, 50b) which is a cut-and-raised part and a bulging part (81-83). It is configured.
  • the bulging portions (81 to 83) are arranged on the windward side of the louvers (50a, 50b).
  • the numbers of the bulging portions (81 to 83) and louvers (50a, 50b) shown below are merely examples.
  • each windward plate portion (70) of the fin (36) three bulge portions (81 to 83) are provided in the portion closer to the windward side.
  • the three bulging portions (81 to 83) are arranged in the air passage direction (that is, the direction from the front edge (38) to the rear edge (39) of the fin (36)). That is, the windward plate portion (70) includes, in order from the windward to the leeward, the first bulge portion (81), the second bulge portion (82), and the third bulge portion (83). Is formed.
  • Each bulge part (81-83) is formed in a mountain shape by causing the windward plate part (70) to bulge toward the air passage (40).
  • Each bulging portion (81 to 83) extends in a direction crossing the air passage direction in the ventilation path (40).
  • the three bulging portions (81 to 83) bulge in the same direction.
  • each bulging portion (81 to 83) bulges to the right as viewed from the front edge (38) of the fin (36).
  • the ridge lines (81a, 82a, 83a) of the bulging portions (81 to 83) are substantially parallel to the front edge (38) of the fin (36). That is, the ridgelines (81a, 82a, 83a) of the bulging portions (81 to 83) intersect the air flow direction in the ventilation path (40).
  • the height H1 of the first bulging portion (81) in the bulging direction is lower than the height H2 of the second bulging portion (82) in the bulging direction.
  • the width W1 of the first bulge portion (81) in the air passage direction is narrower than the width W2 of the second bulge portion (82) in the air passage direction
  • each louver (50a, 50b) is formed by making a plurality of slit-like cuts in the windward plate part (70) and plastically deforming the portions between the adjacent cuts.
  • the longitudinal direction of each louver (50a, 50b) is substantially parallel to the front edge (38) of the fin (36) (that is, the vertical direction). That is, the longitudinal direction of each louver (50a, 50b) is a direction intersecting with the air passing direction.
  • the lengths of the louvers (50a, 50b) are equal to each other.
  • each louver (50a, 50b) is inclined with respect to a flat portion around the louver. Specifically, the cut-and-raised end (53a, 53b) on the windward side of each louver (50a, 50b) bulges to the left as viewed from the front edge (38) of the fin (36). On the other hand, the cut-and-raised end (53a, 53b) of each louver (50a, 50b) bulges to the right as viewed from the front edge (38) of the fin (36).
  • the cut and raised ends (53a, 53b) of the louvers (50a, 50b) are composed of a main edge (54a, 54b) and an upper edge (55a, 55b). And the lower edge (56a, 56b).
  • the extension direction of the main edges (54a, 54b) is substantially parallel to the extension direction of the front edge (38) of the fin (36).
  • the upper edge (55a, 55b) extends from the upper end of the main edge (54a, 54b) to the upper end of the louver (50a, 50b) and is inclined with respect to the main edge (54a, 54b). Yes.
  • the lower edge portion (56a, 56b) extends from the lower end of the main edge portion (54a, 54b) to the lower end of the louver (50a, 50b), and is inclined with respect to the main edge portion (54a, 54b). ing.
  • the inclination angle ⁇ 2 of the lower edge (56a) with respect to the main edge (54a) is The inclination angle ⁇ 1 of the upper edge portion (55a) with respect to the main edge portion (54a) is smaller ( ⁇ 2 ⁇ 1). Therefore, in this louver (50a), the lower edge (56a) is longer than the upper edge (55a).
  • This windward louver (50a) is an asymmetric louver in which the shape of the cut-and-raised end (53a) is asymmetric in the vertical direction.
  • the louver (50b) is a symmetric louver in which the shape of the cut and raised end (53b) is vertically symmetric.
  • the distance L3 and the distance L4 from the lower end of the louver (50a, 50b) to the lower end of the windward plate part (70) are equal to each other.
  • These distances L1 to L4 are desirably as short as possible, specifically, 1.0 mm or less.
  • the upper portions of the bulge portions (82, 83) and the louvers (50a, 50b) are flat. It becomes a flat part (72), and the lower part of the bulging part (82, 83) and the louver (50a, 50b) becomes a flat lower flat part (73).
  • the upper flat part (72) and the lower flat part (73) are elongated regions along the tube insertion part (46) of the notch part (45). That is, in each windward plate part (70) of the fin (36), the flat part (72, 73) along the notch part (45) is provided above and below the windward heat transfer promoting part (71), respectively. ) Is formed.
  • the upper end of the bulging part (81 to 83) cannot be made to coincide with the upper end of the upwind plate part (70), and the lower end of the bulging part (81 to 83) is It cannot be matched with the lower end of the upper plate part (70). Further, when the upper end of the louver (50a, 50b) reaches the upper end of the windward plate part (70), the windward plate part (70) is divided. Similarly, when the lower end of the louver (50a, 50b) reaches the lower end of the windward plate part (70), the windward plate part (70) is divided.
  • each windward plate part (70) of the fin (36) inevitably has flat parts (72, 73) on the upper and lower sides of the windward heat transfer promoting part (71). Is done.
  • the windward plate portion (70) of the fin (36) is provided with a tab (48a) on the windward side of the first bulge portion (81).
  • the tab (48a) is disposed near the center in the vertical direction of the windward plate part (70).
  • the tab (48a) is inclined with respect to the front edge (38) of the fin (36).
  • the leeward heat transfer promoting part (76) provided on the leeward plate part (75) of the fin (36) is constituted by the leeward bulge part (84).
  • the leeward bulge portions (84) and the tabs (48b) are alternately arranged in the vertical direction. Specifically, in the leeward plate portion (75), one leeward bulge portion (84) is formed on the leeward side of each notch portion (45), and the leeward bulge portions (84) adjacent to each other in the vertical direction.
  • One tab (48b) is formed between each.
  • the leeward bulge portion (84) is formed in a mountain shape by bulging the leeward plate portion (75).
  • the leeward side bulging portion (84) extends in a direction crossing the air passage direction in the ventilation path (40).
  • each leeward bulge portion (84) bulges to the right as viewed from the front edge (38) of the fin (36).
  • the ridge line (84a) of the leeward bulge portion (84) is substantially parallel to the front edge (38) of the fin (36). That is, the ridge line (84a) of the leeward bulge portion (84) intersects the air flow direction in the ventilation path (40).
  • Each leeward bulge portion (84) of the leeward plate portion (75) has both a lower flat portion (73) and an upper flat portion (72) adjacent to each other with a notch portion (45) adjacent to it, It overlaps as seen from the front edge (38) side of the fin (36). Further, each leeward side bulging portion (84) is a bulging portion that constitutes an upwind heat transfer promoting portion (71) of two upwind plate portions (70) adjacent to each other with a notch portion (45) adjacent thereto.
  • the protrusions (81 to 83) and the louvers (50a, 50b) overlap with the front edge (38) side of the fin (36).
  • each leeward bulge (84) is provided on the upwind plate (70) above the notch (45) adjacent to the leeward bulge (84). It is located above the lower ends of the bulged portions (81 to 83) and the louvers (50a, 50b). For this reason, the portion near the upper end (84b) of each leeward bulge portion (84) is the upwind plate portion (70) above the notch (45) adjacent to the leeward bulge portion (84). It overlaps with both the lower flat part (73) and the windward heat transfer promoting part (71) provided on the side when viewed from the front edge (38) side of the fin (36).
  • each leeward bulge portion (84) is provided on the upwind plate portion (70) below the notch (45) adjacent to the leeward bulge portion (84).
  • the bulges (81 to 83) and the upper ends of the louvers (50a, 50b) are located below.
  • the portion near the lower end (84c) of each leeward bulge portion (84) is the upwind plate portion (70) below the notch (45) adjacent to the leeward bulge portion (84).
  • auxiliary bulging portion (85) is provided in a portion straddling each windward plate portion (70) and the leeward plate portion (75).
  • the auxiliary bulging portion (85) is formed in a mountain shape by bulging the fin (36).
  • the auxiliary bulging portion (85) extends in a direction crossing the air passage direction in the ventilation path (40).
  • each auxiliary bulging portion (85) bulges to the right as viewed from the front edge (38) of the fin (36).
  • the ridge line (85a) of the auxiliary bulging portion (85) is substantially parallel to the front edge (38) of the fin (36). That is, the ridgeline (85a) of the auxiliary bulging portion (85) intersects the air flow direction in the ventilation path (40).
  • the lower end of the auxiliary bulging portion (85) is inclined so as to be lower toward the leeward side.
  • the height H5 of the auxiliary bulging portion (85) in the bulging direction is lower than the height H3 of the third bulging portion (83) in the bulging direction (H5 ⁇ H3).
  • the width W5 of the auxiliary bulge portion (85) in the air passage direction is narrower than the width W3 of the third bulge portion (83) in the air passage direction (W5). ⁇ W3).
  • a ventilation path (40) is formed between the upwind plate portions (70) adjacent to each other in the extending direction of the flat tube (33), and air flows through the ventilation path (40).
  • each windward plate portion (70) of the fin (36) is formed with an upwind heat transfer promoting portion (71) constituted by a bulging portion (81-83) and a louver (50a, 50b). Yes.
  • the air flow in the ventilation path (40) is disturbed by the bulges (81-83) and the louvers (50a, 50b), and heat transfer between the fin (36) and the air Is promoted.
  • each upwind plate portion (70) of the fin (36) of the fin (36) flat portions (72, 73) are formed on the upper side and the lower side of the bulge portions (81-83) and the louvers (50a, 50b). .
  • the air in the region where the bulging portions (81 to 83) and the louvers (50a, 50b) are formed that is, the central portion in the vertical direction of the upwind plate portion (70)).
  • the flow rate of air is relatively small, and the flow rate of air in the portion along the upper flat portion (72) and the lower flat portion (73) (that is, near the side surface of the flat tube (33)) is relatively large.
  • the leeward bulge portion (84) constituting the leeward heat transfer promoting portion (76) is formed in the leeward plate portion (75) of the fin (36).
  • This leeward bulge (84) is located on the leeward side of each notch (45) and overlaps with both of the windward heat transfer promotion parts (71) of two adjacent windward plates (70). ing. For this reason, the flow of the air that has passed through the region along the upper flat portion (72) and the lower flat portion (73) of the ventilation path (40) is disturbed when it passes over the leeward bulge portion (84).
  • each ventilation path (40) the flow of air passing through the central part in the vertical direction of each ventilation path (40) is the bulging part (81 to 83) and the louver (50a, 50b) constituting the upwind heat transfer promoting part (71).
  • the air flow passing through the vicinity of the upper end and the lower end of each ventilation path (40) is disturbed by the leeward bulge portion (84) constituting the leeward heat transfer promoting portion (76). For this reason, heat transfer between all the air passing through each ventilation path (40) and the fins (36) is promoted.
  • the effect of disturbing the air flow is that the louver (50a, 50b) formed by cutting and raising the fin (36) is formed by causing the fin (36) to bulge. Greater than (81-83). Therefore, normally, the louver (50a, 50b) also has a greater effect of promoting heat transfer than the bulging portion (81-83).
  • the temperature difference between the air flowing through the ventilation path (40) and the fin (36) is the largest at the inlet of the ventilation path (40) and gradually decreases toward the leeward side.
  • the bulging part (81-83) is provided on the windward side of the louvers (50a, 50b). Be placed. That is, in the windward plate part (70) of the fin (36) of the present embodiment, the bulging part (81 having a relatively low heat transfer promoting effect is provided on the windward side where the temperature difference between the air and the fin (36) is relatively large. 83) are arranged, and louvers (50a, 50b) having a relatively high heat transfer promoting effect are arranged on the leeward side where the temperature difference between the air and the fin (36) is relatively small. Therefore, the amount of heat exchanged between the windward part of the windward plate (70) and the air and the amount of heat exchanged between the part of the windward plate (70) near the leeward and air The difference becomes smaller.
  • the heat transfer promoting portions (71, 76) are provided on the windward plate portion (70) and the leeward plate portion (75) of each fin (36).
  • the leeward side bulging part (84) provided in the leeward board part (75) of the fin (36) has two upwind board parts (70) which sandwich the notch part (45) to which it corresponds. )
  • the bulging portions (81 to 83) and the louvers (50a, 50b) overlap each other when viewed from the front edge side of the fin (36).
  • the heat transfer coefficient of the fin (36) can be improved, and the performance of the heat exchanger (30) can be improved.
  • the bulging parts (81 to 83) are arranged on the windward side of the louvers (50a, 50b). Therefore, the amount of heat exchanged between the windward part of the windward plate (70) and the air and the amount of heat exchanged between the part of the windward plate (70) near the leeward and air The difference becomes smaller. That is, in the heat exchanger (30) of the present embodiment, the amount of heat exchange between the air and the fin (36) in each part of the windward plate part (70) of the fin (36) is averaged.
  • the heat exchanger (30) of this embodiment used as the outdoor heat exchanger (23) of the air conditioner (10), the air flow of the fins (36) during the heating operation of the air conditioner (10).
  • the amount of frost adhering to each part of the upper plate part (70) is averaged. Therefore, if the heat exchanger (30) of this embodiment is used as the outdoor heat exchanger (23) of the air conditioner (10), the frequency of the defrosting operation can be suppressed and the duration of the heating operation can be lengthened.
  • the substantial heating capacity of the air conditioner (10) can be improved.
  • Embodiment 2 of the Invention A second embodiment of the present invention will be described.
  • the heat exchanger (30) of the present embodiment is obtained by changing the configuration of the leeward heat transfer promoting part (76) in the heat exchanger (30) of the first embodiment.
  • a different point from the heat exchanger (30) of Embodiment 1 is demonstrated.
  • the leeward plate portion (75) of each fin (36) provided in the heat exchanger (30) of the present embodiment has a leeward louver (60) as a cut-and-raised portion.
  • a leeward heat transfer promoting portion (76) is provided. That is, a group of leeward louvers (60) is formed on the leeward plate portion (75) of the fin (36) of this embodiment instead of the leeward bulge portion (84) of the first embodiment.
  • the leeward heat transfer promoting portion (76) provided in the leeward plate portion (75) of the present embodiment is configured by a plurality of leeward louvers (60) arranged in a line in the front-rear direction.
  • the leeward louver (60) is inclined with respect to the flat portion around it.
  • the cut-and-raised end (63) on the leeward side of each leeward louver (60) bulges to the right as viewed from the front edge (38) of the fin (36).
  • the cut-and-raised end (63) on the leeward side of each leeward louver (60) bulges to the left as viewed from the front edge (38) of the fin (36).
  • each leeward louver (60) is a symmetric louver in which the shape of the cut-and-raised end (63) is vertically symmetric, similar to the louver (50b) closer to the leeward side of the windward plate (70).
  • Each leeward louver (60) of the leeward plate part (75) has both a lower flat part (73) and an upper flat part (72) adjacent to each other with a notch (45) adjacent to the louver part (75), and a fin ( It overlaps as seen from the front edge (38) side of 36). Furthermore, each leeward louver (60) has a bulging portion that constitutes an upwind heat transfer promoting portion (71) of two upwind plate portions (70) adjacent to each other with a notch portion (45) adjacent to it. (81 to 83) and the louvers (50a, 50b) overlap with each other when viewed from the front edge (38) side of the fin (36).
  • each leeward louver (60) is a bulge provided on the windward plate (70) above the notch (45) adjacent to the leeward louver (60). It is located above the lower ends of the parts (81 to 83) and the louvers (50a, 50b). For this reason, the portion near the upper end (60a) of each leeward louver (60) is provided on the windward plate (70) above the notch (45) adjacent to the leeward louver (60). Both the lower flat part (73) and the windward heat transfer promoting part (71) overlap with the front edge (38) side of the fin (36).
  • each leeward louver (60) is a bulging portion provided on the windward plate (70) below the notch (45) adjacent to the leeward louver (60). (81 to 83) and the upper ends of the louvers (50a, 50b). For this reason, the portion near the lower end (60b) of each leeward louver (60) is provided on the leeward plate (70) below the notch (45) adjacent to the leeward louver (60). Both the upper flat part (72) and the windward heat transfer promoting part (71) overlap with the front edge (38) side of the fin (36).
  • the flow of air that has passed through the portions along the upper flat portion (72) and the lower flat portion (73) of the ventilation path (40) is the leeward louver (60). ) Is disturbed. Therefore, in the heat exchanger (30) of the present embodiment, the flow of air passing through the central portion in the vertical direction of each ventilation path (40) causes the bulging portion (81) constituting the windward heat transfer promoting portion (71). 83) and the louvers (50a, 50b), and the flow of air passing through the vicinity of the upper end and the lower end of each ventilation path (40) causes the leeward louver (60) constituting the leeward heat transfer promoting part (76). ). As a result, heat transfer between all the air passing through each ventilation path (40) and the fins (36) is promoted.
  • Embodiment 3 of the Invention ⁇ Embodiment 3 of the present invention will be described.
  • the heat exchanger (30) of the second embodiment is obtained by changing the configuration of the fin (36) in the heat exchanger (30) of the first embodiment.
  • a different point from the heat exchanger (30) of Embodiment 1 is demonstrated.
  • each fin (36) provided in the heat exchanger (30) of the present embodiment has an upper horizontal rib (91) and a lower horizontal plate. Ribs (92) and are added.
  • the upper horizontal rib (91) is formed above the first bulge portion (81), and the lower horizontal rib (92) is formed below the first bulge portion (81).
  • the shape of each horizontal rib (91, 92) is a straight and elongated hook shape extending from the front edge (38) of the fin (36) to the second bulging portion (82).
  • Each horizontal rib (91,92) is formed by bulging the windward plate part (70) toward the ventilation path (40), like each bulging part (81,82,83,84). ing.
  • the bulging direction of each horizontal rib (91, 92) is the same as the bulging direction of each bulging portion (81, 82, 83, 84).
  • the width becomes narrower in the order of 2 bulges (82), first bulges (81), third bulges (83), and auxiliary bulges (85) (W2> W1> W3> W5).
  • the upper horizontal rib (91) and the lower horizontal rib (92) are formed from the front edge (38) of the fin (36) to the second bulge portion (82). For this reason, in the fin (36) of this embodiment, compared with the fin (36) of Embodiment 1, the rigidity of the portion of the windward plate portion (70) that protrudes further to the windward side than the flat tube (33) is higher. And the deformation of this part is suppressed.
  • the windward heat transfer promotion part (71) provided on the windward plate part (70) of the fin (36) has only one of the bulge part and the louver. It may be constituted by.
  • the leeward heat transfer promotion part (76) provided in the leeward plate part (75) of the fin (36) is constituted by both the bulging part and the louver. It may be.
  • each leeward side heat transfer promoting portion (76) provided on the leeward plate portion (75) of the fin (36) has a notch (45) adjacent thereto. It may overlap only with the flat portions (72, 73) adjacent to each other.
  • each leeward heat transfer promoting portion (76) of the leeward plate portion (75) is located on the lower side adjacent to the notch portion (45) adjacent thereto.
  • the upper end (60a, 84b) of each leeward side heat transfer promoting portion (76) has a notch portion (45) adjacent to the leeward side heat transfer promoting portion (76) and its notch portion (45).
  • each leeward heat transfer promotion part (76) is formed by the notch (45) adjacent to the leeward heat transfer promotion part (76) and the notch (45). It is located between the bulging portions (81 to 83) of the windward plate portion (70) located on the lower side and the upper ends of the louvers (50a, 50b).
  • each leeward heat transfer promoting portion (76) of the leeward plate portion (75) is located on the upper side of the notch portion (45) adjacent thereto.
  • the shape may overlap with only the flat portion (73).
  • the upper end (60a, 84b) of each leeward heat transfer promoting portion (76) is located above the notch (45) adjacent to the leeward heat transfer promoting portion (76).
  • the lower end (60b, 84c) of each leeward heat transfer promoting portion (76) is formed by the notch (45) adjacent to the leeward heat transfer promoting portion (76) and the front edge of the fin (36) ( 38) Overlapping from the side.
  • each leeward heat transfer promoting portion (76) of the leeward plate portion (75) is an upper side located below the notch portion (45) adjacent thereto.
  • the shape may overlap with only the flat portion (72).
  • the upper end (60a, 84b) of each leeward heat transfer promoting portion (76) is formed by the notch (45) adjacent to the leeward heat transfer promoting portion (76) and the leading edge of the fin (36). (38) Overlapping when viewed from the side.
  • the lower end (60b, 84c) of each leeward heat transfer promoting portion (76) is positioned below the notch (45) adjacent to the leeward heat transfer promoting portion (76).
  • the present invention is useful for a heat exchanger that includes a flat tube and fins and exchanges heat between the fluid flowing in the flat tube and air.
  • Air conditioner 20 Refrigerant circuit 30 Heat exchanger 33 Flat tube 34 Fluid passage (passage) 36 Fin 38 Leading edge 40 Ventilation path 45 Notch 50a Louver (cut and raised) 50b Louver (cut and raised part) 60 Downward louver (cut and raised part) 70 Intermediate plate 71 Upward heat transfer promotion part 75 Downward plate part 76 Downward heat transfer promotion part 81 First bulge part 82 Second bulge part 83 Third bulge part 84 Downward bulge part

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Abstract

 熱交換器(30)では、扁平管(33)が上下に配列され、板状のフィン(36)が扁平管(33)の伸長方向に配列される。フィン(36)の切り欠き部(45)には、扁平管(33)が差し込まれる。フィン(36)では、上下に隣り合う切り欠き部(45)の間の部分が風上板部(70)となり、切り欠き部(45)の風下側の部分が風下板部(75)となる。風上板部(70)には、膨出部(81~83)とルーバー(50a,50b)から成る風上側伝熱促進部(71)が設けられる。風下板部(75)には、風下側膨出部(84)から成る風下側伝熱促進部(76)が設けられる。風下側伝熱促進部(76)は、切り欠き部(45)の風下側に配置され、フィン(36)の前縁(38)側から見て風上側伝熱促進部(71)とオーバーラップする。

Description

熱交換器および空気調和機
 本発明は、扁平管とフィンとを備え、扁平管内を流れる流体を空気と熱交換させる熱交換器に関する。
 従来より、扁平管とフィンとを備えた熱交換器が知られている。特許文献1及び特許文献2には、この種の熱交換器が記載されている。これら特許文献に記載された熱交換器では、左右方向に延びる複数の扁平管が互いに所定の間隔をおいて上下に並び、板状のフィンが互いに所定の間隔をおいて扁平管の伸長方向に並んでいる。例えば特許文献2の図2に記載されているように、この熱交換器では、フィンに細長い切り欠き部が形成され、各切り欠き部に扁平管が差し込まれる。そして、この熱交換器では、フィン間を流れる空気が扁平管内を流れる流体と熱交換する。
 通常、この種の熱交換器では、フィンの空気の間の熱伝達を促進させるために、切り起こし等の伝熱促進部がフィンに形成される。特許文献1の図3及び図13や特許文献2の図2に記載されたフィンでは、複数の切り起こしが空気の通過方向に並んで形成されている。
特開2003-262485号公報 特開2010-054060号公報
 切り起こし等の伝熱促進部は、プレス加工によって形成されるのが通常である。そして、加工上の制約から、扁平管が差し込まれる切り欠き部と伝熱促進部の間には、平坦な部分が形成される。つまり、伝熱促進部が形成されたフィンでは、扁平管に沿った部分が平坦となる。
 上述したように、熱交換器では、扁平管の伸長方向に並んだフィンの間を空気が流れる。フィンに切り起こし等の伝熱促進部が形成されていると、この空気の流れが伝熱促進部によって乱され、フィンの空気の間の熱伝達が促進される。ところが、伝熱促進部が形成されたフィンでは、扁平管に沿った部分が平坦となっている。
  フィン間を流れる空気が受ける抵抗は、切り起こし等の伝熱促進部が形成された部分の方が平坦な部分よりも大きい。従って、フィン同士の間では、扁平管近傍の平坦な部分に沿って流れる空気の流量が相対的に多くなり、伝熱促進部が形成された部分に沿って流れる空気の流量が相対的に少なくなる。そして、扁平管近傍の平坦な部分に沿って流れる空気は、フィンとの熱交換を殆ど行わずに熱交換器を素通りしてしまう。このため、フィンに伝熱促進部を形成したにも拘わらず、フィンの熱伝達率がそれほど向上しないという問題があった。
 本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、扁平管と伝熱促進部が形成されたフィンとを備える熱交換器において、フィンの熱伝達率を向上させて熱交換器の性能を高めることにある。
 第1の発明は、側面が対向するように上下に配列され、内部に流体の通路(34)が形成される複数の扁平管(33)と、板状に形成されて該扁平管(33)の伸長方向に一定の間隔で配置され、隣り合う上記扁平管(33)の間を空気が流れる複数の通風路(40)に区画する複数のフィン(36)とを備える熱交換器を対象とする。上記フィン(36)では、それぞれに上記扁平管(33)が該フィン(36)の前縁(38)側から差し込まれる複数の切り欠き部(45)が、該フィン(36)の長手方向に所定の間隔をおいて形成され、上下に隣り合う上記切り欠き部(45)の間の部分が風上板部(70)を、上記各切り欠き部(45)よりも風下側の部分が風下板部(75)をそれぞれ構成し、空気の通過方向と交わる方向に延びる切り起こし部と、空気の通過方向と交わる方向に延びる膨出部との一方または両方によって構成される伝熱促進部(71,76)が、上記各風上板部(70)と上記風下板部(75)に設けられており、上記フィン(36)の風上板部(70)では、上記伝熱促進部(71)の上側と下側に位置する上記切り欠き部(45)に沿った部分が平坦な平坦部(72,73)となり、上記フィン(36)の風下板部(75)では、上記各切り欠き部(45)の風下側に一つずつ設けられた上記伝熱促進部(76)のそれぞれが、該伝熱促進部(76)に対応する切り欠き部(45)に沿った上記平坦部(72,73)と、上記フィン(36)の前縁(38)側から見て重なり合うものである。
 第1の発明では、熱交換器(30)に扁平管(33)とフィン(36)とが複数ずつ設けられる。熱交換器(30)では、複数のフィン(36)が扁平管(33)の伸長方向に一定の間隔で配置され、フィン(36)に形成された切り欠き部(45)に扁平管(33)が差し込まれる。また、熱交換器(30)に設けられた各フィン(36)では、風上板部(70)と風下板部(75)に伝熱促進部(71,76)が設けられる。
 第1の発明の熱交換器(30)において、上下に配列された扁平管(33)の間の空間は、フィン(36)の風上板部(70)によって複数の通風路(40)に仕切られる。各フィン(36)では、切り欠き部(45)の風下側の部分が、各風上板部(70)に連続する風下板部(75)となっている。そして、熱交換器(30)では、各通風路(40)を流れる空気が、扁平管(33)内の通路(34)を流れる流体と熱交換する。
 第1の発明のフィン(36)の各風上板部(70)では、伝熱促進部(71)の上側と下側のそれぞれに、切り欠き部(45)に沿った平坦部(72,73)が形成される。このため、通風路(40)では、風上板部(70)の伝熱促進部(71)が設けられた部分よりも、平坦部(72,73)に沿った部分の方へ空気が流れやすくなる。
 一方、第1の発明のフィン(36)の風下板部(75)では、各切り欠き部(45)の風下側に伝熱促進部(76)が一つずつ設けられる。風下板部(75)の各伝熱促進部(76)は、その伝熱促進部(76)の風上側に位置する切り欠き部(45)に沿った平坦部(72,73)と、フィン(36)の前縁(38)側から見て重なり合う。このため、風上板部(70)の平坦部(72,73)に沿って流れた空気は、風下板部(75)の伝熱促進部(76)にぶつかり、その空気の流れが風下板部(75)の伝熱促進部(76)によって乱される。
 第2の発明は、上記第1の発明において、上記フィン(36)の風下板部(75)に設けられた各伝熱促進部(76)は、該伝熱促進部(76)に対応する切り欠き部(45)を挟んで隣り合う二つの上記風上板部(70)の伝熱促進部(71)と、上記フィン(36)の前縁(38)側から見て重なり合うものである。
 第2の発明において、風下板部(75)の各伝熱促進部(76)は、それに対応する切り欠き部(45)を挟んで隣り合う二つの風上板部(70)の平坦部(72,73)及び伝熱促進部(71)と、上記フィン(36)の前縁(38)側から見て重なり合う。このため、風上板部(70)の平坦部(72,73)に沿って流れた空気が確実に風下板部(75)の伝熱促進部(76)にぶつかり、その空気の流れが風下板部(75)の伝熱促進部(76)によって乱される。
 第3の発明は、上記第1又は第2の発明において、上記フィン(36)の各風上板部(70)には、上記切り起こし部(50a,50b)と、該切り起こし部(50a,50b)の風上側に配置された上記膨出部(81~83)とが、伝熱促進部(71)として設けられるものである。
 一般に、空気の流れを乱す効果は、フィン(36)を切り起こすことによって形成された切り起こし部(50a,50b)の方が、フィン(36)を膨出させることによって形成された膨出部(81~83)よりも大きい。従って、通常は、熱伝達の促進効果も、切り起こし部(50a,50b)の方が膨出部(81~83)よりも大きい。一方、通風路(40)を流れる空気とフィン(36)の温度差は、通風路(40)の入口が最も大きく、風下へ向かうにつれて次第に小さくなる。
 第3の発明の風上板部(70)に設けられた伝熱促進部(71)では、切り起こし部(50a,50b)の風上側に膨出部(81~83)が配置される。つまり、この発明のフィン(36)の風上板部(70)では、空気とフィン(36)の温度差が比較的大きい風上側に、伝熱促進効果の比較的低い膨出部(81~83)が配置され、空気とフィン(36)の温度差が比較的小さい風下側に、伝熱促進効果の比較的高い切り起こし部(50a,50b)が配置される。このため、風上板部(70)の風上寄りの部分と空気の間で交換される熱量と、風上板部(70)の風下寄りの部分と空気の間で交換される熱量との差が小さくなる。
 第4の発明は、空気調和機(10)を対象とし、上記第1~第3の何れか一つの発明の熱交換器(30)が設けられた冷媒回路(20)を備え、上記冷媒回路(20)において冷媒を循環させて冷凍サイクルを行うものである。
 第4の発明では、第1~第3の何れか一つの発明の熱交換器(30)が冷媒回路(20)に接続される。熱交換器(30)において、冷媒回路(20)を循環する冷媒は、扁平管(33)の通路(34)を流れ、通風路(40)を流れる空気と熱交換する。
 本発明では、各フィン(36)の風上板部(70)と風下板部(75)に伝熱促進部(71,76)が設けられる。フィン(36)の風下板部(75)では、伝熱促進部(76)が、対応する切り欠き部(45)に沿った平坦部(72,73)と、フィン(36)の前縁(38)側から見て重なり合う。風上板部(70)の平坦部(72,73)に沿って流れた空気は、風下板部(75)の伝熱促進部(76)にぶつかるため、その空気の流れが風下板部(75)の伝熱促進部(76)によって乱される。このため、フィン(36)の風上板部(70)のうち伝熱促進部(71)が設けられた部分に沿って流れる空気とフィン(36)の間の熱伝達だけでなく、風上板部(70)の平坦部(72,73)に沿って流れた空気とフィン(36)の間の熱伝達も促進される。従って、本発明によれば、フィン(36)の熱伝達率を向上させることができ、熱交換器(30)の性能を高めることができる。
 上記第2の発明では、風下板部(75)の各伝熱促進部(76)が、それに対応する切り欠き部(45)を挟んで隣り合う二つの風上板部(70)の平坦部(72,73)と伝熱促進部(71)の両方と、上記フィン(36)の前縁(38)側から見て重なり合う。このため、風上板部(70)の平坦部(72,73)に沿って流れた空気のうち風下板部(75)の伝熱促進部(76)とぶつかるものが増え、風下板部(75)の伝熱促進部(76)によって流れが乱される空気が増加する。従って、この発明によれば、フィン(36)の熱伝達率を一層向上させることができる。
 上記第3の発明では、フィン(36)の風上板部(70)の伝熱促進部(71)において、切り起こし部(50a,50b)の風上側に膨出部(81~83)が配置される。このため、風上板部(70)の風上寄りの部分と空気の間で交換される熱量と、風上板部(70)の風下寄りの部分と空気の間で交換される熱量との差が小さくなる。従って、この発明によれば、フィン(36)の風上板部(70)の表面で生成するドレン水や霜の量を、風上板部(70)の全体に亘って平均化することができる。
図1は、実施形態1の熱交換器を備える空気調和機の概略構成を示す冷媒回路図である。 図2は、実施形態1の熱交換器の概略斜視図である。 図3は、実施形態1の熱交換器の正面を示す一部断面図である。 図4は、図3のA-A断面の一部を示す熱交換器の断面図である。 図5は、実施形態1の熱交換器のフィンの要部を示す図であって、(A)はフィンの正面図であ5り、(B)は(A)のB-B断面を示す断面図である。 図6は、実施形態1の熱交換器に設けられたフィンの断面図であって、(A)は図5のC-C断面を示し、(B)は図5のD-D断面を示す。 図7は、実施形態2の熱交換器の図3に相当する断面図である。 図8は、実施形態2の熱交換器のフィンの要部を示す図であって、(A)はフィンの正面図であり、(B)は(A)のE-E断面を示す断面図である。 図9は、実施形態3の熱交換器の図3に相当する断面図である。 図10は、実施形態3の熱交換器のフィンの要部を示す図であって、(A)はフィンの正面図であり、(B)は(A)のF-F断面を示す断面図である。
 以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
 《発明の実施形態1》
 本発明の実施形態1について説明する。実施形態1の熱交換器(30)は、後述する空気調和機(10)の室外熱交換器(23)を構成している。
  -空気調和機-
 本実施形態の熱交換器(30)を備えた空気調和機(10)について、図1を参照しながら説明する。
   〈空気調和機の構成〉
 空気調和機(10)は、室外ユニット(11)及び室内ユニット(12)を備えている。室外ユニット(11)と室内ユニット(12)は、液側連絡配管(13)及びガス側連絡配管(14)を介して互いに接続されている。空気調和機(10)では、室外ユニット(11)、室内ユニット(12)、液側連絡配管(13)、及びガス側連絡配管(14)によって、冷媒回路(20)が形成されている。
 冷媒回路(20)には、圧縮機(21)と、四方切換弁(22)と、室外熱交換器(23)と、膨張弁(24)と、室内熱交換器(25)とが設けられている。圧縮機(21)、四方切換弁(22)、室外熱交換器(23)、及び膨張弁(24)は、室外ユニット(11)に収容されている。室外ユニット(11)には、室外熱交換器(23)へ室外空気を供給するための室外ファン(15)が設けられている。一方、室内熱交換器(25)は、室内ユニット(12)に収容されている。室内ユニット(12)には、室内熱交換器(25)へ室内空気を供給するための室内ファン(16)が設けられている。
 冷媒回路(20)は、冷媒が充填された閉回路である。冷媒回路(20)において、圧縮機(21)は、その吐出側が四方切換弁(22)の第1のポートに、その吸入側が四方切換弁(22)の第2のポートに、それぞれ接続されている。また、冷媒回路(20)では、四方切換弁(22)の第3のポートから第4のポートへ向かって順に、室外熱交換器(23)と、膨張弁(24)と、室内熱交換器(25)とが配置されている。
 圧縮機(21)は、スクロール型またはロータリ型の全密閉型圧縮機である。四方切換弁(22)は、第1のポートが第3のポートと連通し且つ第2のポートが第4のポートと連通する第1状態(図1に破線で示す状態)と、第1のポートが第4のポートと連通し且つ第2のポートが第3のポートと連通する第2状態(図1に実線で示す状態)とに切り換わる。膨張弁(24)は、いわゆる電子膨張弁である。
 室外熱交換器(23)は、室外空気を冷媒と熱交換させる。室外熱交換器(23)は、本実施形態の熱交換器(30)によって構成されている。一方、室内熱交換器(25)は、室内空気を冷媒と熱交換させる。室内熱交換器(25)は、円管である伝熱管を備えたいわゆるクロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器によって構成されている。
   〈冷房運転〉
 空気調和機(10)は、冷房運転を行う。冷房運転中には、四方切換弁(22)が第1状態に設定される。また、冷房運転中には、室外ファン(15)及び室内ファン(16)が運転される。
 冷媒回路(20)では、冷凍サイクルが行われる。具体的に、圧縮機(21)から吐出された冷媒は、四方切換弁(22)を通って室外熱交換器(23)へ流入し、室外空気へ放熱して凝縮する。室外熱交換器(23)から流出した冷媒は、膨張弁(24)を通過する際に膨張してから室内熱交換器(25)へ流入し、室内空気から吸熱して蒸発する。室内熱交換器(25)から流出した冷媒は、四方切換弁(22)を通過後に圧縮機(21)へ吸入されて圧縮される。室内ユニット(12)は、室内熱交換器(25)において冷却された空気を室内へ供給する。
   〈暖房運転〉
 空気調和機(10)は、暖房運転を行う。暖房運転中には、四方切換弁(22)が第2状態に設定される。また、暖房運転中には、室外ファン(15)及び室内ファン(16)が運転される。
 冷媒回路(20)では、冷凍サイクルが行われる。具体的に、圧縮機(21)から吐出された冷媒は、四方切換弁(22)を通って室内熱交換器(25)へ流入し、室内空気へ放熱して凝縮する。室内熱交換器(25)から流出した冷媒は、膨張弁(24)を通過する際に膨張してから室外熱交換器(23)へ流入し、室外空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器(23)から流出した冷媒は、四方切換弁(22)を通過後に圧縮機(21)へ吸入されて圧縮される。室内ユニット(12)は、室内熱交換器(25)において加熱された空気を室内へ供給する。
   〈除霜動作〉
 上述したように、暖房運転中には、室外熱交換器(23)が蒸発器として機能する。外気温が低い運転条件では、室外熱交換器(23)における冷媒の蒸発温度が0℃を下回る場合があり、この場合には、室外空気中の水分が霜となって室外熱交換器(23)に付着する。そこで、空気調和機(10)は、例えば暖房運転の継続時間が所定値(たとえは数十分)に達する毎に、除霜動作を行う。
 除霜動作を開始する際には、四方切換弁(22)が第2状態から第1状態へ切り換わり、室外ファン(15)及び室内ファン(16)が停止する。除霜動作中の冷媒回路(20)では、圧縮機(21)から吐出された高温の冷媒が室外熱交換器(23)へ供給される。室外熱交換器(23)では、その表面に付着した霜が冷媒によって暖められて融解する。室外熱交換器(23)において放熱した冷媒は、膨張弁(24)と室内熱交換器(25)を順に通過し、その後に圧縮機(21)へ吸入されて圧縮される。除霜動作が終了すると、暖房運転が再開される。つまり、四方切換弁(22)が第1状態から第2状態へ切り換わり、室外ファン(15)及び室内ファン(16)の運転が再開される。
  -実施形態1の熱交換器-
 空気調和機(10)の室外熱交換器(23)を構成する本実施形態の熱交換器(30)について、図2~6を適宜参照しながら説明する。
   〈熱交換器の全体構成〉
 図2及び図3に示すように、本実施形態の熱交換器(30)は、一つの第1ヘッダ集合管(31)と、一つの第2ヘッダ集合管(32)と、多数の扁平管(33)と、多数のフィン(36)とを備えている。第1ヘッダ集合管(31)、第2ヘッダ集合管(32)、扁平管(33)、及びフィン(36)は、何れもアルミニウム合金製の部材であって、互いにロウ付けによって接合されている。
 第1ヘッダ集合管(31)と第2ヘッダ集合管(32)は、何れも両端が閉塞された細長い中空円筒状に形成されている。図3において、熱交換器(30)の左端には第1ヘッダ集合管(31)が、熱交換器(30)の右端には第2ヘッダ集合管(32)が、それぞれ起立した状態で配置されている。つまり、第1ヘッダ集合管(31)と第2ヘッダ集合管(32)は、それぞれの軸方向が上下方向となる姿勢で設置されている。
 図4にも示すように、扁平管(33)は、その断面形状が扁平な長円形あるいは角の丸い矩形となった伝熱管である。熱交換器(30)において、複数の扁平管(33)は、その伸長方向が左右方向となり、且つそれぞれの平坦な側面が互いに向かい合う姿勢で配置されている。また、複数の扁平管(33)は、互いに一定の間隔をおいて上下に並んで配置されている。各扁平管(33)は、その一端部が第1ヘッダ集合管(31)に挿入され、その他端部が第2ヘッダ集合管(32)に挿入されている。
 フィン(36)は、板状フィンであって、扁平管(33)の伸長方向に互いに一定の間隔をおいて配置されている。つまり、フィン(36)は、扁平管(33)の伸長方向と実質的に直交するように配置されている。詳しくは後述するが、各フィン(36)では、上下に隣り合う扁平管(33)の間に位置する部分が、風上板部(70)を構成している。
 図3に示すように、熱交換器(30)では、上下に隣り合う扁平管(33)の間の空間が、フィン(36)の風上板部(70)によって複数の通風路(40)に区画される。熱交換器(30)は、扁平管(33)の流体通路(34)を流れる冷媒を、通風路(40)を流れる空気と熱交換させる。
   〈フィンの構成〉
 図4及び図5に示すように、フィン(36)は、金属板をプレス加工することによって形成された縦長の板状フィン(36)である。フィン(36)の厚さは、概ね0.1mm程度である。
 フィン(36)には、フィン(36)の前縁(38)からフィン(36)の幅方向(即ち、空気の通過方向)に延びる細長い切り欠き部(45)が、多数形成されている。フィン(36)では、多数の切り欠き部(45)が、フィン(36)の長手方向(上下方向)に一定の間隔で形成されている。切り欠き部(45)は、扁平管(33)を差し込むための切り欠きである。切り欠き部(45)の風下寄りの部分は、管挿入部(46)を構成している。管挿入部(46)は、上下方向の幅が扁平管(33)の厚さと実質的に等しく、長さが扁平管(33)の幅と実質的に等しい。
 扁平管(33)は、フィン(36)の管挿入部(46)へ、フィン(36)の前縁(38)側から差し込まれる。扁平管(33)は、管挿入部(46)の周縁部とロウ付けによって接合される。つまり、扁平管(33)は、切り欠き部(45)の一部分である管挿入部(46)の周縁部に挟まれる。
 フィン(36)では、上下に隣り合う切り欠き部(45)の間の部分が風上板部(70)となり、切り欠き部(45)よりも風下側(即ち、フィン(36)の後縁(39)寄り)の部分が風下板部(75)となっている。つまり、フィン(36)は、上下に並んだ複数の風上板部(70)と、全ての風上板部(70)に連続する一つの風下板部(75)とを備えている。各風上板部(70)は上下に並んだ扁平管(33)の間に配置され、風下板部(75)は扁平管(33)の風下側に配置される。
 フィン(36)の各風上板部(70)と風下板部(75)には、伝熱促進部(71,76)とタブ(48a,48b)とが設けられている。また、風下板部(75)には、導水用リブ(49)が形成されている。更に、フィン(36)では、風上板部(70)と風下板部(75)に跨る部分に補助膨出部(85)が設けられている。伝熱促進部(71,76)と補助膨出部(85)については、後述する。
 タブ(48a,48b)は、フィン(36)を切り起こすことによって形成された矩形の小片である。タブ(48a,48b)は、その突端が隣のフィン(36)に当接することによって、フィン(36)同士の間隔を保持する。フィン(36)におけるタブ(48a,48b)の配置については、後述する。
 導水用リブ(49)は、フィン(36)の後縁(39)に沿って上下に延びる細長い凹溝である。導水用リブ(49)は、フィン(36)の風下板部(75)の上端から下端に亘って形成されている。
   〈フィンの風上板部〉
 フィン(36)の風上板部(70)に設けられた風上側伝熱促進部(71)は、切り起こし部であるルーバー(50a,50b)と、膨出部(81~83)とによって構成されている。各風上板部(70)では、ルーバー(50a,50b)の風上側に膨出部(81~83)が配置されている。なお、以下に示す膨出部(81~83)とルーバー(50a,50b)の数は、何れも単なる一例である。
 具体的に、フィン(36)の各風上板部(70)では、風上寄りの部分に三つの膨出部(81~83)が設けられている。三つの膨出部(81~83)は、空気の通過方向(即ち、フィン(36)の前縁(38)から後縁(39)へ向かう方向)に並んでいる。つまり、風上板部(70)には、風上から風下に向かって順に、第1膨出部(81)と、第2膨出部(82)と、第3膨出部(83)とが形成されている。
 各膨出部(81~83)は、風上板部(70)を通風路(40)へ向かって膨出させることによって、山型に形成されている。各膨出部(81~83)は、通風路(40)における空気の通過方向と交わる方向へ延びている。三つの膨出部(81~83)は、互いに同じ方向へ膨出している。本実施形態のフィン(36)では、各膨出部(81~83)がフィン(36)の前縁(38)から見て右側に膨出している。また、各膨出部(81~83)の稜線(81a,82a,83a)は、フィン(36)の前縁(38)と実質的に平行になっている。つまり、各膨出部(81~83)の稜線(81a,82a,83a)は、通風路(40)における空気の流れ方向と交わっている。
 図5(B)に示すように、第1膨出部(81)の膨出方向の高さH1は、第2膨出部(82)の膨出方向の高さH2よりも低く、第2膨出部(82)の膨出方向の高さH2は、第3膨出部(83)の膨出方向の高さH3と等しい(H1<H2=H3)。また、図5(A)に示すように、第1膨出部(81)の空気の通過方向における幅W1は、第2膨出部(82)の空気の通過方向における幅W2よりも狭く、第2膨出部(82)の空気の通過方向における幅W2は、第3膨出部(83)の空気の通過方向における幅W3と等しい(W1<W2=W3)。
 また、フィン(36)の各風上板部(70)では、膨出部(81~83)の風下側に一群のルーバー(50a,50b)が設けられている。各ルーバー(50a,50b)は、風上板部(70)に複数のスリット状の切り込みを入れ、隣り合う切り込みの間の部分を捩るように塑性変形させることによって形成されている。各ルーバー(50a,50b)の長手方向は、フィン(36)の前縁(38)と実質的に平行(即ち、上下方向)となっている。つまり、各ルーバー(50a,50b)の長手方向は、空気の通過方向と交わる方向となっている。各ルーバー(50a,50b)の長さは、互いに等しくなっている。
 図5(B)に示すように、各ルーバー(50a,50b)は、その周囲の平坦な部分に対して傾斜している。具体的に、各ルーバー(50a,50b)の風上側の切り起こし端(53a,53b)は、フィン(36)の前縁(38)から見て左側に膨出している。一方、各ルーバー(50a,50b)の風下側の切り起こし端(53a,53b)は、フィン(36)の前縁(38)から見て右側に膨出している。
 図6(A)及び(B)に示すように、ルーバー(50a,50b)の切り起こし端(53a,53b)は、主縁部(54a,54b)と、上側縁部(55a,55b)と、下側縁部(56a,56b)とによって構成されている。主縁部(54a,54b)の伸長方向は、フィン(36)の前縁(38)の伸長方向と実質的に平行である。上側縁部(55a,55b)は、主縁部(54a,54b)の上端からルーバー(50a,50b)の上端に亘る部分であって、主縁部(54a,54b)に対して傾斜している。下側縁部(56a,56b)は、主縁部(54a,54b)の下端からルーバー(50a,50b)の下端に亘る部分であって、主縁部(54a,54b)に対して傾斜している。
 図5(A)及び図6(A)に示すように、風上寄りに位置する複数のルーバー(50a)では、下側縁部(56a)の主縁部(54a)に対する傾斜角θ2が、上側縁部(55a)の主縁部(54a)に対する傾斜角θ1よりも小さくなっている(θ2<θ1)。従って、このルーバー(50a)では、下側縁部(56a)が上側縁部(55a)よりも長くなっている。この風上側ルーバー(50a)は、切り起こし端(53a)の形状が上下非対称となった非対称ルーバーである。
 一方、図5(A)及び図6(B)に示すように、風下寄りに位置する複数のルーバー(50b)では、下側縁部(56b)の主縁部(54b)に対する傾斜角θ4が、上側縁部(55b)の主縁部(54b)に対する傾斜角θ3と等しくなっている(θ4=θ3)。このルーバー(50b)は、切り起こし端(53b)の形状が上下対称となった対称ルーバーである。なお、風下寄りのルーバー(50b)における上側縁部(55b)の傾斜角θ3は、風上寄りのルーバー(50a)における上側縁部(55a)の傾斜角θ1と等しい(θ3=θ1)。
 図5(A)に示すように、第2膨出部(82)及び第3膨出部(83)の上端から風上板部(70)の上端までの距離L1と、第2膨出部(82)及び第3膨出部(83)の下端から風上板部(70)の下端までの距離L2と、ルーバー(50a,50b)の上端から風上板部(70)の上端までの距離L3と、ルーバー(50a,50b)の下端から風上板部(70)の下端までの距離L4とは、互いに等しくなっている。これら距離L1~L4は、可能な限り短いのが望ましく、具体的には1.0mm以下であるのが望ましい。
 図5(A)及び図6に示すように、フィン(36)の風上板部(70)では、膨出部(82,83)及びルーバー(50a,50b)の上側の部分が平坦な上側平坦部(72)となり、膨出部(82,83)及びルーバー(50a,50b)の下側の部分が平坦な下側平坦部(73)となる。上側平坦部(72)及び下側平坦部(73)は、切り欠き部(45)の管挿入部(46)に沿った細長い領域である。つまり、フィン(36)の各風上板部(70)では、風上側伝熱促進部(71)の上側と下側のそれぞれに、切り欠き部(45)に沿った平坦部(72,73)が形成されている。
 ここで、プレス加工上の制約から、膨出部(81~83)の上端を風上板部(70)の上端に一致させることはできず、膨出部(81~83)の下端を風上板部(70)の下端に一致させることはできない。また、ルーバー(50a,50b)の上端が風上板部(70)の上端に達すると、風上板部(70)が分断されてしまう。同様に、ルーバー(50a,50b)の下端が風上板部(70)の下端に達すると、風上板部(70)が分断されてしまう。このため、ルーバー(50a,50b)の上端を風上板部(70)の上端に一致させることはできないし、ルーバー(50a,50b)の下端を風上板部(70)の下端に一致させることもできない。このような理由から、フィン(36)の各風上板部(70)では、風上側伝熱促進部(71)の上側と下側のそれぞれに平坦部(72,73)が必然的に形成される。
 図5(A)に示すように、フィン(36)の風上板部(70)では、第1膨出部(81)よりも風上側にタブ(48a)が設けられている。このタブ(48a)は、風上板部(70)の上下方向の中央付近に配置されている。また、このタブ(48a)は、フィン(36)の前縁(38)に対して傾斜している。
   〈フィンの風下板部〉
 フィン(36)の風下板部(75)に設けられた風下側伝熱促進部(76)は、風下側膨出部(84)によって構成されている。この風下板部(75)では、風下側膨出部(84)とタブ(48b)が上下方向に交互に配置されている。具体的に、風下板部(75)では、各切り欠き部(45)の風下側に風下側膨出部(84)が一つずつ形成され、上下に隣り合う風下側膨出部(84)の間にタブ(48b)が一つずつ形成されている。
 風下側膨出部(84)は、風下板部(75)を膨出させることによって、山型に形成されている。風下側膨出部(84)は、通風路(40)における空気の通過方向と交わる方向へ延びている。本実施形態のフィン(36)において、各風下側膨出部(84)は、フィン(36)の前縁(38)から見て右側に膨出している。また、風下側膨出部(84)の稜線(84a)は、フィン(36)の前縁(38)と実質的に平行になっている。つまり、風下側膨出部(84)の稜線(84a)は、通風路(40)における空気の流れ方向と交わっている。
 図5(B)に示すように、風下側膨出部(84)の膨出方向の高さH4は、第3膨出部(83)の膨出方向の高さH3と等しい(H4=H3)。また、図5(A)に示すように、風下側膨出部(84)の空気の通過方向における幅W4は、第3膨出部(83)の空気の通過方向における幅W3と等しい(W4=W3)。
 風下板部(75)の各風下側膨出部(84)は、それに隣接する切り欠き部(45)を挟んで隣り合う下側平坦部(73)と上側平坦部(72)の両方と、フィン(36)の前縁(38)側から見て重なり合っている。更に、各風下側膨出部(84)は、それに隣接する切り欠き部(45)を挟んで隣り合う二つの風上板部(70)の風上側伝熱促進部(71)を構成する膨出部(81~83)及びルーバー(50a,50b)と、フィン(36)の前縁(38)側から見て重なり合っている。
 具体的に、各風下側膨出部(84)の上端(84b)は、その風下側膨出部(84)に隣接する切り欠き部(45)の上側の風上板部(70)に設けられた膨出部(81~83)及びルーバー(50a,50b)の下端よりも、上方に位置している。このため、各風下側膨出部(84)の上端(84b)寄りの部分は、その風下側膨出部(84)に隣接する切り欠き部(45)の上側の風上板部(70)に設けられた下側平坦部(73)と風上側伝熱促進部(71)の両方と、フィン(36)の前縁(38)側から見て重なっている。
 一方、各風下側膨出部(84)の下端(84c)は、その風下側膨出部(84)に隣接する切り欠き部(45)の下側の風上板部(70)に設けられた膨出部(81~83)及びルーバー(50a,50b)の上端よりも、下方に位置している。このため、各風下側膨出部(84)の下端(84c)寄りの部分は、その風下側膨出部(84)に隣接する切り欠き部(45)の下側の風上板部(70)に設けられた上側平坦部(72)と風上側伝熱促進部(71)の両方と、フィン(36)の前縁(38)側から見て重なっている。
   〈フィンの補助膨出部〉
 フィン(36)では、各風上板部(70)と風下板部(75)に跨る部分に、補助膨出部(85)が一つずつ設けられている。
 補助膨出部(85)は、フィン(36)を膨出させることによって、山型に形成されている。補助膨出部(85)は、通風路(40)における空気の通過方向と交わる方向へ延びている。本実施形態のフィン(36)において、各補助膨出部(85)は、フィン(36)の前縁(38)から見て右側に膨出している。また、補助膨出部(85)の稜線(85a)は、フィン(36)の前縁(38)と実質的に平行になっている。つまり、補助膨出部(85)の稜線(85a)は、通風路(40)における空気の流れ方向と交わっている。また、補助膨出部(85)の下端は、風下側ほど下方となるように傾斜している。
 図5(B)に示すように、補助膨出部(85)の膨出方向の高さH5は、第3膨出部(83)の膨出方向の高さH3よりも低い(H5<H3)。また、図5(A)に示すように、補助膨出部(85)の空気の通過方向における幅W5は、第3膨出部(83)の空気の通過方向における幅W3よりも狭い(W5<W3)。
  -熱交換器における空気の流れ-
 熱交換器(30)を通過する空気の流れについて、図4を参照しながら説明する。
 熱交換器(30)では、扁平管(33)の伸長方向に隣り合う風上板部(70)の間に通風路(40)が形成され、この通風路(40)を空気が流れる。一方、フィン(36)の各風上板部(70)には、膨出部(81~83)とルーバー(50a,50b)によって構成された風上側伝熱促進部(71)が形成されている。そして、熱交換器(30)では、通風路(40)における空気の流れが膨出部(81~83)とルーバー(50a,50b)によって乱され、フィン(36)と空気の間の熱伝達が促進される。
 ところで、フィン(36)の各風上板部(70)では、膨出部(81~83)及びルーバー(50a,50b)の上側と下側に平坦部(72,73)が形成されている。このため、各通風路(40)では、膨出部(81~83)とルーバー(50a,50b)が形成された領域(即ち、風上板部(70)の上下方向の中央部)における空気の流量が比較的少なくなり、上側平坦部(72)及び下側平坦部(73)に沿った部分(即ち、扁平管(33)の側面付近)における空気の流量が比較的多くなる。
 一方、フィン(36)の風下板部(75)には、風下側伝熱促進部(76)を構成する風下側膨出部(84)が形成されている。この風下側膨出部(84)は、各切り欠き部(45)の風下側に位置し、隣接する二つの風上板部(70)の風上側伝熱促進部(71)の両方と重なり合っている。このため、通風路(40)のうち上側平坦部(72)及び下側平坦部(73)に沿った領域を通過した空気の流れは、風下側膨出部(84)を乗り越える際に乱される。
 このように、各通風路(40)の上下方向の中央部を通る空気の流れは、風上側伝熱促進部(71)を構成する膨出部(81~83)及びルーバー(50a,50b)によって乱され、各通風路(40)の上端付近と下端付近を通る空気の流れは、風下側伝熱促進部(76)を構成する風下側膨出部(84)によって乱される。このため、各通風路(40)を通過する全ての空気とフィン(36)の間の熱伝達が促進される。
 ところで、一般に、空気の流れを乱す効果は、フィン(36)を切り起こすことによって形成されたルーバー(50a,50b)の方が、フィン(36)を膨出させることによって形成された膨出部(81~83)よりも大きい。従って、通常は、熱伝達の促進効果も、ルーバー(50a,50b)の方が膨出部(81~83)よりも大きい。一方、通風路(40)を流れる空気とフィン(36)の温度差は、通風路(40)の入口が最も大きく、風下へ向かうにつれて次第に小さくなる。
 本実施形態のフィン(36)の風上板部(70)に設けられた風上側伝熱促進部(71)では、ルーバー(50a,50b)の風上側に膨出部(81~83)が配置される。つまり、本実施形態のフィン(36)の風上板部(70)では、空気とフィン(36)の温度差が比較的大きい風上側に、伝熱促進効果の比較的低い膨出部(81~83)が配置され、空気とフィン(36)の温度差が比較的小さい風下側に、伝熱促進効果の比較的高いルーバー(50a,50b)が配置される。このため、風上板部(70)の風上寄りの部分と空気の間で交換される熱量と、風上板部(70)の風下寄りの部分と空気の間で交換される熱量との差が小さくなる。
  -実施形態1の効果-
 本実施形態の熱交換器(30)では、各フィン(36)の風上板部(70)と風下板部(75)に伝熱促進部(71,76)が設けられる。そして、フィン(36)の風下板部(75)に設けられた風下側膨出部(84)は、それが対応する切り欠き部(45)を挟んで隣り合う二つの風上板部(70)の膨出部(81~83)及びルーバー(50a,50b)と、フィン(36)の前縁側から見て重なり合っている。そして、風上板部(70)のうち切り欠き部(45)に隣接する平坦部(72,73)に沿って流れた空気は、風下板部(75)の風下側膨出部(84)にぶつかるため、その空気の流れが風下側膨出部(84)によって乱される。
 このため、フィン(36)の風上板部(70)の風上側伝熱促進部(71)に沿って流れる空気とフィン(36)の間の熱伝達だけでなく、風上板部(70)の平坦部(72,73)に沿って流れた空気とフィン(36)の間の熱伝達も促進される。従って、本実施形態によれば、フィン(36)の熱伝達率を向上させることができ、熱交換器(30)の性能を高めることができる。
 また、本実施形態のフィン(36)の風上板部(70)では、ルーバー(50a,50b)の風上側に膨出部(81~83)が配置される。このため、風上板部(70)の風上寄りの部分と空気の間で交換される熱量と、風上板部(70)の風下寄りの部分と空気の間で交換される熱量との差が小さくなる。つまり、本実施形態の熱交換器(30)では、フィン(36)の風上板部(70)の各部における空気とフィン(36)の熱交換量が平均化される。
 このため、空気調和機(10)の室外熱交換器(23)として用いられた本実施形態の熱交換器(30)では、空気調和機(10)の暖房運転中にフィン(36)の風上板部(70)の各部に付着する霜の量が平均化される。従って、本実施形態の熱交換器(30)を空気調和機(10)の室外熱交換器(23)として用いれば、除霜動作の頻度を抑えて暖房運転の継続時間を長くすることができ、空気調和機(10)の実質的な暖房能力を向上させることができる。
 《発明の実施形態2》
 本発明の実施形態2について説明する。本実施形態の熱交換器(30)は、実施形態1の熱交換器(30)において、風下側伝熱促進部(76)の構成を変更したものである。ここでは、本実施形態の熱交換器(30)について、実施形態1の熱交換器(30)と異なる点を説明する。
 図7及び図8に示すように、本実施形態の熱交換器(30)に設けられた各フィン(36)の風下板部(75)には、切り起こし部である風下側ルーバー(60)によって構成された風下側伝熱促進部(76)が設けられている。つまり、本実施形態のフィン(36)の風下板部(75)には、実施形態1の風下側膨出部(84)に代えて、一群の風下側ルーバー(60)が形成されている。
 具体的に、本実施形態の風下板部(75)に設けられた風下側伝熱促進部(76)は、前後に一列に並んだ複数の風下側ルーバー(60)によって構成されている。
 図8(B)に示すように、風下側ルーバー(60)は、その周囲の平坦な部分に対して傾斜している。各風下側ルーバー(60)の風上側の切り起こし端(63)は、フィン(36)の前縁(38)から見て右側に膨出している。一方、各風下側ルーバー(60)の風下側の切り起こし端(63)は、フィン(36)の前縁(38)から見て左側に膨出している。
 図8(A)に示すように、各風下側ルーバー(60)の上下方向の長さは、互いに等しい。また、各風下側ルーバー(60)は、風上板部(70)の風下寄りのルーバー(50b)と同様に、切り起こし端(63)の形状が上下対称となった対称ルーバーである。
 風下板部(75)の各風下側ルーバー(60)は、それに隣接する切り欠き部(45)を挟んで隣り合う下側平坦部(73)と上側平坦部(72)の両方と、フィン(36)の前縁(38)側から見て重なり合っている。更に、各風下側ルーバー(60)は、それに隣接する切り欠き部(45)を挟んで隣り合う二つの風上板部(70)の風上側伝熱促進部(71)を構成する膨出部(81~83)及びルーバー(50a,50b)と、フィン(36)の前縁(38)側から見て重なり合っている。
 具体的に、各風下側ルーバー(60)の上端(60a)は、その風下側ルーバー(60)に隣接する切り欠き部(45)の上側の風上板部(70)に設けられた膨出部(81~83)及びルーバー(50a,50b)の下端よりも、上方に位置している。このため、各風下側ルーバー(60)の上端(60a)寄りの部分は、その風下側ルーバー(60)に隣接する切り欠き部(45)の上側の風上板部(70)に設けられた下側平坦部(73)と風上側伝熱促進部(71)の両方と、フィン(36)の前縁(38)側から見て重なっている。
 一方、各風下側ルーバー(60)の下端(60b)は、その風下側ルーバー(60)に隣接する切り欠き部(45)の下側の風上板部(70)に設けられた膨出部(81~83)及びルーバー(50a,50b)の上端よりも、下方に位置している。このため、各風下側ルーバー(60)の下端(60b)寄りの部分は、その風下側ルーバー(60)に隣接する切り欠き部(45)の下側の風上板部(70)に設けられた上側平坦部(72)と風上側伝熱促進部(71)の両方と、フィン(36)の前縁(38)側から見て重なっている。
 本実施形態の熱交換器(30)において、通風路(40)のうち上側平坦部(72)及び下側平坦部(73)に沿った部分を通過した空気の流れは、風下側ルーバー(60)に当たって乱される。従って、本実施形態の熱交換器(30)では、各通風路(40)の上下方向の中央部を通る空気の流れが、風上側伝熱促進部(71)を構成する膨出部(81~83)及びルーバー(50a,50b)によって乱され、各通風路(40)の上端付近と下端付近を通る空気の流れが、風下側伝熱促進部(76)を構成する風下側ルーバー(60)によって乱される。その結果、各通風路(40)を通過する全ての空気とフィン(36)の間の熱伝達が促進される。
 《発明の実施形態3》
 本発明の実施形態3について説明する。実施形態2の熱交換器(30)は、実施形態1の熱交換器(30)において、フィン(36)の構成を変更したものである。ここでは、本実施形態の熱交換器(30)について、実施形態1の熱交換器(30)と異なる点を説明する。
 図9及び図10に示すように、本実施形態の熱交換器(30)に設けられた各フィン(36)の風上板部(70)には、上側水平リブ(91)と下側水平リブ(92)とが追加されている。上側水平リブ(91)は、第1膨出部(81)の上側に形成され、下側水平リブ(92)は、第1膨出部(81)の下側に形成されている。各水平リブ(91,92)の形状は、フィン(36)の前縁(38)から第2膨出部(82)に亘る真っ直ぐで細長い畝状である。各水平リブ(91,92)は、各膨出部(81,82,83,84)と同様に、通風路(40)へ向かって風上板部(70)を膨出させることによって形成されている。各水平リブ(91,92)の膨出方向は、各膨出部(81,82,83,84)の膨出方向と同じである。
 本実施形態のフィン(36)では、第1膨出部(81)の長さが、実施形態1の第1膨出部(81)に比べて短い。また、図10(B)に示すように、本実施形態のフィン(36)では、第1膨出部(81)、第2膨出部(82)、第3膨出部(83)、及び風下側膨出部(84)の膨出方向の高さが互いに等しく(H1=H2=H3=H4)、補助膨出部(85)は風下側膨出部(84)に比べて膨出方向の高さが低い(H5<H4)。また、図10(A)に示すように、本実施形態のフィン(36)では、第2膨出部(82)と風下側膨出部(84)の幅が等しく(W2=W4)、第2膨出部(82)、第1膨出部(81)、第3膨出部(83)、補助膨出部(85)の順に幅が狭くなる(W2>W1>W3>W5)。
 上述したように、上側水平リブ(91)及び下側水平リブ(92)は、フィン(36)の前縁(38)から第2膨出部(82)に亘って形成されている。このため、本実施形態のフィン(36)では、実施形態1のフィン(36)に比べて、風上板部(70)のうち扁平管(33)よりも風上側に突出した部分の剛性が向上し、この部分の変形が抑制される。
 《その他の実施形態》
  -第1変形例-
 上記各実施形態の熱交換器(30)では、フィン(36)の風上板部(70)に設けられた風上側伝熱促進部(71)が、膨出部とルーバーの何れか一方だけによって構成されていてもよい。また、各実施形態の熱交換器(30)では、フィン(36)の風下板部(75)に設けられた風下側伝熱促進部(76)が、膨出部とルーバーの両方によって構成されていてもよい。
  -第2変形例-
 上記各実施形態の熱交換器(30)において、フィン(36)の風下板部(75)に設けられた各風下側伝熱促進部(76)は、それに隣接する切り欠き部(45)を挟んで隣り合う平坦部(72,73)だけと重なり合っていてもよい。
 例えば、上記各実施形態の熱交換器(30)において、風下板部(75)の各風下側伝熱促進部(76)は、それに隣接する切り欠き部(45)を挟んで隣り合う下側平坦部(73)と上側平坦部(72)だけと重なり合い、それに隣接する切り欠き部(45)を挟んで隣り合う風上板部(70)に設けられた風上側伝熱促進部(71)とは重ならないような形状となっていてもよい。この場合、各風下側伝熱促進部(76)の上端(60a,84b)は、その風下側伝熱促進部(76)に隣接する切り欠き部(45)と、その切り欠き部(45)の上側に位置する風上板部(70)の膨出部(81~83)及びルーバー(50a,50b)の下端との間に位置する。一方、各風下側伝熱促進部(76)の下端(60b,84c)は、その風下側伝熱促進部(76)に隣接する切り欠き部(45)と、その切り欠き部(45)の下側に位置する風上板部(70)の膨出部(81~83)及びルーバー(50a,50b)の上端との間に位置する。
 また、上記各実施形態の熱交換器(30)において、風下板部(75)の各風下側伝熱促進部(76)は、それに隣接する切り欠き部(45)の上側に位置する下側平坦部(73)だけと重なり合う形状となっていてもよい。この場合、各風下側伝熱促進部(76)の上端(60a,84b)は、その風下側伝熱促進部(76)に隣接する切り欠き部(45)よりも上方に位置する。一方、各風下側伝熱促進部(76)の下端(60b,84c)は、その風下側伝熱促進部(76)に隣接する切り欠き部(45)と、フィン(36)の前縁(38)側から見て重なり合う。
 また、上記各実施形態の熱交換器(30)において、風下板部(75)の各風下側伝熱促進部(76)は、それに隣接する切り欠き部(45)の下側に位置する上側平坦部(72)だけと重なり合う形状となっていてもよい。この場合、各風下側伝熱促進部(76)の上端(60a,84b)は、その風下側伝熱促進部(76)に隣接する切り欠き部(45)と、フィン(36)の前縁(38)側から見て重なり合う。一方、各風下側伝熱促進部(76)の下端(60b,84c)は、その風下側伝熱促進部(76)に隣接する切り欠き部(45)よりも下方に位置する。
 なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
 以上説明したように、本発明は、扁平管とフィンとを備え、扁平管内を流れる流体を空気と熱交換させる熱交換器について有用である。
 10  空気調和機
 20  冷媒回路
 30  熱交換器
 33  扁平管
 34  流体通路(通路)
 36  フィン
 38  前縁
 40  通風路
 45  切り欠き部
 50a  ルーバー(切り起こし部)
 50b  ルーバー(切り起こし部)
 60  風下側ルーバー(切り起こし部)
 70  中間板部
 71  風上側伝熱促進部
 75  風下板部
 76  風下側伝熱促進部
 81  第1膨出部
 82  第2膨出部
 83  第3膨出部
 84  風下側膨出部

Claims (4)

  1.  側面が対向するように上下に配列され、内部に流体の通路(34)が形成される複数の扁平管(33)と、
     板状に形成されて該扁平管(33)の伸長方向に一定の間隔で配置され、隣り合う上記扁平管(33)の間を空気が流れる複数の通風路(40)に区画する複数のフィン(36)とを備える熱交換器であって、
     上記フィン(36)では、
      それぞれに上記扁平管(33)が該フィン(36)の前縁(38)側から差し込まれる複数の切り欠き部(45)が、該フィン(36)の長手方向に所定の間隔をおいて形成され、
      上下に隣り合う上記切り欠き部(45)の間の部分が風上板部(70)を、上記各切り欠き部(45)よりも風下側の部分が風下板部(75)をそれぞれ構成し、
      空気の通過方向と交わる方向に延びる切り起こし部と、空気の通過方向と交わる方向に延びる膨出部との一方または両方によって構成される伝熱促進部(71,76)が、上記各風上板部(70)と上記風下板部(75)に設けられており、
     上記フィン(36)の風上板部(70)では、上記伝熱促進部(71)の上側と下側に位置する上記切り欠き部(45)に沿った部分が平坦な平坦部(72,73)となり、
     上記フィン(36)の風下板部(75)では、上記各切り欠き部(45)の風下側に一つずつ設けられた上記伝熱促進部(76)のそれぞれが、該伝熱促進部(76)に対応する切り欠き部(45)に沿った上記平坦部(72,73)と、上記フィン(36)の前縁(38)側から見て重なり合っていることを特徴とする熱交換器。
  2.  請求項1において、
     上記フィン(36)の風下板部(75)に設けられた各伝熱促進部(76)は、該伝熱促進部(76)に対応する切り欠き部(45)を挟んで隣り合う二つの上記風上板部(70)の伝熱促進部(71)と、上記フィン(36)の前縁(38)側から見て重なり合っていることを特徴とする熱交換器。
  3.  請求項1又は2において、
     上記フィン(36)の各風上板部(70)には、上記切り起こし部(50a,50b)と、該切り起こし部(50a,50b)の風上側に配置された上記膨出部(81~83)とが、伝熱促進部(71)として設けられていることを特徴とする熱交換器。
  4.  請求項1に記載の熱交換器(30)が設けられた冷媒回路(20)を備え、
     上記冷媒回路(20)において冷媒を循環させて冷凍サイクルを行うことを特徴とする空気調和機。
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