JP2002195774A

JP2002195774A - 空気熱交換器

Info

Publication number: JP2002195774A
Application number: JP2000388350A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Shibata; 豊柴田; Seiji Sato; 誠司佐藤; Tomohiro Yabu; 知宏薮
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2000-12-21
Filing date: 2000-12-21
Publication date: 2002-07-10
Anticipated expiration: 2020-12-21
Also published as: JP4513207B2

Abstract

(57)【要約】【課題】積層型空気熱交換器の曲成加工を容易にす
る。【解決手段】冷媒が導入、導出されるパイプ状の上下
ヘッダ１２Ａ，１２Ｂと、該上下ヘッダ１２Ａ，１２Ｂ
間に連通状態で、かつその長手方向に相互に所定の間隔
を保って並設された複数本の扁平伝熱管１，１・・・
と、該複数本の扁平伝熱管１，１・・・間の上下方向に
配設されたコルゲートフィン１１，１１・・・とからな
る空気熱交換器において、上記コルゲートフィン１１，
１１・・・を内外周方向に複数枚のコルゲートフィン１
１Ａ，１１Ａ・・・、１１Ｂ，１１Ｂ・・・に分割し、
曲げ変形を容易にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この出願の発明は、扁平伝熱
管およびコルゲートフィンを備えた積層型の空気熱交換
器の構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近では、扁平伝熱管およびコルゲート
フィンを備えた所謂積層型の空気熱交換器を、例えば空
気調和機用の熱交換器に採用することが検討されてい
る。

【０００３】そのような扁平伝熱管およびコルゲートフ
ィンを備えた一般的な空気熱交換器の全体および各部の
構造を、例えば図８〜図１３に示す。

【０００４】該空気熱交換器１０は、先ず図８および図
９に示すように、冷媒が導入、導出されるパイプ状の上
下ヘッダ１２Ａ，１２Ｂと、該上下ヘッダ１２Ａ，１２
Ｂ間に連通状態で、かつその長手方向に相互に所定の間
隔を保って並設された複数本の扁平伝熱管１，１・・・
と、該複数本の扁平伝熱管１，１・・・間の上下方向に
略Ｓ字形に連続して屈曲した状態で配設され、その屈曲
面外端を対応する両隣りの扁平伝熱管１，１・・・の扁
平伝熱面に熱溶着されたコルゲートフィン１１，１１・
・・とからなっている。

【０００５】上記扁平伝熱管１，１・・・は、例えば図
１０〜図１２に示すように、その内側幅方向に隔壁を介
して区画並設された断面方形の複数の冷媒流通穴２，２
・・・を有する多穴構造となっており、上記上部ヘッダ
１２Ａ又は下部ヘッダ１２Ｂを介して外部冷媒配管７又
は８より導入分配された冷媒を各冷媒流通穴２，２・・
・内の上方から下方又は下方から上方に均等に流し、そ
の扁平面および上記コルゲートフィン１１，１１・・・
のフィン面を介して可及的に広い伝熱面積で内部の冷媒
と外部の空気との間で効率の良い熱交換を行うようにな
っている。

【０００６】また、上記コルゲートフィン１１，１１・
・・は、例えば図１２および図１３に詳細に示すよう
に、その屈曲部（折り曲げ部）を除く扁平面部分であっ
て、加工上形成される中央の扁平面部分を中心として空
気流の上流側部から下流側部分に空気との伝熱効率を向
上させるための複数の切り起し片（ルーバー）１１ａ，
１１ａ・・・が形成されており、該切り起し片１１ａ，
１１ａ・・・によって可及的に上記冷媒と空気との間の
熱交換性能が高くなるように構成されている。

【０００７】そして、該構成の空気熱交換器１０では、
例えば凝縮器の時には、上記外部冷媒配管７を介して導
入された冷媒を上記上部ヘッダ１２Ａを介して各扁平伝
熱管１，１・・・の上方から下方に可及的均等に分配し
て流し、下部ヘッダ１２Ｂで受けて外部冷媒配管８から
導出するようになっている。一方、蒸発器の時には、こ
れと逆方向に冷媒が流される。

【０００８】このような積層型の空気熱交換器は、扁平
伝熱管１，１・・・部分が空気流通方向に扁平で長さが
長く、それらの間に設けられるコルゲートフィン１１，
１１・・・の幅も空気流通方向に十分に広く取ることが
できる。また、アルミ等で容易に形成することができ
る。

【０００９】したがって、低圧損、高熱交換性能で、し
かも低コストかつコンパクトに形成することができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、同積層型の
空気熱交換器１０を例えば空気調和機の蒸発器や凝縮器
として採用しようとした場合、その熱交換能力とコンパ
クト性の両立を図る見地から、例えば図１４および図１
５に示すように、その全体を円弧面形状に曲成させる必
要がある場合が多い。

【００１１】ところが、上記図１０の拡大図から明らか
なように、同空気熱交換器１０の場合、扁平伝熱管１，
１・・・は各々相互に等間隔で平行に並設され、それら
の間に前後等幅のコルゲートフィン１１，１１・・・が
介装接合されている訳であるから、これをそのまま図１
４のように曲成すると、例えば図１５に示すように、そ
の時の応力の作用に応じて所定の位置のコルゲートフィ
ン１１，１１・・・が三角形状に座屈変形した好ましく
ない形状のものとなってしまう。

【００１２】そして、このような場合、同部分両側の扁
平伝熱管１，１、１，１の一端側同士が相互に当接し、
空気通路を閉塞することになって、折角の高い熱交換性
能を低下させてしまう。

【００１３】また、このように曲成させたのでは、全体
として連続した一定曲率の曲げ変形を生じさせることは
できないので、必然的に熱交換領域の偏流を生じさせ
る。

【００１４】それらの結果、大きく熱交換能力を低下さ
せる問題がある。

【００１５】また、上記図８〜図１３のような空気熱交
換器１０を空気調和機等の蒸発器として採用した場合、
上記扁平伝熱管１，１・・・およびコルゲートフィン１
１，１１・・・の表面で生じた凝縮水が、例えば図１６
に示すように、コルゲートフィン１１，１１・・・の表
裏両面を覆って蛇行することになり、コルゲートフィン
１１，１１・・・の伝熱性能を大きく低下させる問題も
ある。

【００１６】本願発明は、これらの課題を解決するため
になされたもので、コルゲートフィンを内外周方向に分
割することによりスムーズな曲げ変形を可能にするとと
もに、それらの間に隙間を設けることにより凝縮水の落
下を促進するようにした空気熱交換器を提供することを
目的とするものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本願発明は、上記の課題
を解決するために、次のような課題解決手段を備えて構
成されている。

【００１８】（１）請求項１の発明この発明の空気熱交換器は、冷媒が導入、導出されるパ
イプ状の上下ヘッダ１２Ａ，１２Ｂと、該上下ヘッダ１
２Ａ，１２Ｂ間に連通状態で、かつその長手方向に相互
に所定の間隔を保って並設された複数本の扁平伝熱管
１，１・・・と、該複数本の扁平伝熱管１，１・・・間
の上下方向に配設されたコルゲートフィン１１，１１・
・・とからなる空気熱交換器において、上記コルゲート
フィン１１，１１・・・を内外周方向に複数枚のコルゲ
ートフィン１１Ａ，１１Ａ・・・、１１Ｂ，１１Ｂ・・
・に分割したことを特徴としている。

【００１９】このように、複数本の扁平伝熱管１，１・
・・間のコルゲートフィン１１，１１・・・を、内外周
方向に複数枚のコルゲートフィン１１Ａ，１１Ａ・・
・、１１Ｂ，１１Ｂ・・・に分割すると、各コルゲート
フィン部分の前後方向の幅が小さくなり、曲げ変形時の
応力変形、ストレスも小さくなるので、従来のような部
分的な座屈を生じることなく、全体を一定の曲率でスム
ーズに曲げることができるようになる。

【００２０】また、このようにコルゲートフィン１１
Ａ，１１Ａ・・・、１１Ｂ，１１Ｂ・・・が複数枚に分
割されると、その分フィン部の前縁効果も高くなるの
で、熱交換性能は更に有効に向上することになる。

【００２１】（２）請求項２の発明この発明の空気熱交換器は、上記請求項１記載の発明の
空気熱交換器の構成において、上記複数枚のコルゲート
フィン１１Ａ，１１Ａ・・・、１１Ｂ，１１Ｂ・・・の
フィンピッチは、曲げ変形後に内周側となるもののフィ
ンピッチの方を大きく形成していることを特徴としてい
る。

【００２２】このようにすると、曲げ変形時に内周側の
コルゲートフィン１１Ｂ，１１Ｂ・・・が曲げ易くなる
結果、全体としても、よりスムーズな曲げ変形が可能と
なる。

【００２３】（３）請求項３の発明この発明の空気熱交換器は、上記請求項１又は２の発明
の空気熱交換器の構成において、上記複数枚のコルゲー
トフィン１１Ａ，１１Ａ・・・、１１Ｂ，１１Ｂ・・・
の間には、所定寸法の隙間Ｇが設けられていることを特
徴としている。

【００２４】したがって、このような構成によると、当
該空気熱交換器１０を空気調和機等の蒸発器として採用
した場合にも、扁平伝熱管１，１・・・およびコルゲー
トフィン１１Ａ，１１Ａ・・・、１１Ｂ，１１Ｂ・・・
の表面で生じた凝縮水を、コルゲートフィン１１Ａ，１
１Ａ・・・と１１Ｂ，１１Ｂ・・・との間の隙間から速
やかに下方に流下させることができ、従来のような表裏
両面を覆って蛇行することによるコルゲートフィンの伝
熱性能低下の問題を有効に解消することができる。

【００２５】

【発明の効果】以上の結果、本願発明の空気熱交換器に
よると、空気調和機に適した形状の高性能の空気熱交換
器を低コストで提供することが可能となる。

【００２６】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）図１〜図５は、
本願発明の実施の形態１に係る空気熱交換器の全体およ
び各部の構成を示している。

【００２７】該空気熱交換器１は、例えば図１に示すよ
うに、図示しない外部冷媒配管を介して冷媒が導入、導
出されるパイプ状の上下ヘッダ１２Ａ，１２Ｂと、該上
下ヘッダ１２Ａ，１２Ｂ間に連通状態で、かつその長手
方向に相互に所定の間隔を保って並設された複数本の扁
平伝熱管１，１・・・と、該複数本の扁平伝熱管１，１
・・・間の上下方向に略扁平なＳ字形に連続して屈曲し
た状態で配設され、その屈曲面外端を対応する両隣りの
扁平伝熱管１，１・・・の扁平伝熱面に熱溶着された図
４、図５に示す第１，第２の前後２枚（内外周方向に２
枚）のコルゲートフィン１１Ａ，１１Ａ・・・、１１
Ｂ，１１Ｂ・・・とからなっている。

【００２８】そして、上記扁平伝熱管１，１・・・は、
例えば前述の従来例のものと同様に、それぞれその内側
幅方向に隔壁を介して区画並設された断面方形の複数の
冷媒流通穴２，２・・・を有する多穴構造となってお
り、上記上部ヘッダ１２Ａ又は下部ヘッダ１２Ｂを介し
て外部冷媒配管（図示省略）より導入分配された冷媒を
各冷媒流通穴２，２・・・内の上方から下方又は下方か
ら上方に各々均等に流し、その扁平面全体および上記コ
ルゲートフィン１１，１１・・・のフィン面全体を介し
て広い伝熱面積で内部の冷媒と外部の空気との間で効率
の良い熱交換を行うようになっている。

【００２９】また、上記第１，第２のコルゲートフィン
１１Ａ，１１Ａ・・・、１１Ｂ，１１Ｂ・・・は、図４
と図５の対比から明らかなように、例えば図１および図
２に示すように曲成された場合において、その内周側に
位置するようになる第２のコルゲートフィン１１Ｂ，１
１Ｂ・・・の方のフィンピッチを外周側に位置する第１
のコルゲートフィン１１Ａ，１１Ａ・・・のフィンピッ
チよりも所定寸法大きくして形成されている。そして、
それぞれ従来のものと同様にその屈曲部（折り曲げ部）
を除く扁平面部分であって、加工上形成される中央の扁
平面部分を中心として空気流の上流側部分から下流側部
分に空気との伝熱効率を向上させるための複数の切り起
し片（ルーバー）１１ａ，１１ａ・・・が形成されてお
り、該切り起し片１１ａ，１１ａ・・・によって、それ
ぞれ可及的に上記冷媒と空気との間の熱交換性能が高く
なるように構成されている。

【００３０】したがって、本実施の形態の空気熱交換器
の場合、当該空気熱交換器本体１０を図１のように曲成
する場合、上記フィンピッチの大きい第２のコルゲート
フィン１１Ｂ，１１Ｂ・・・の方を内周側として、図２
のように曲げれば、図１のように一定曲率の連続した円
弧面をなすようにストレスなく所望の形状の熱交換器に
曲成することができ、従来のように部分的な座屈部が生
じて扁平伝熱管１，１による閉塞部が生じる恐れもなく
なる。

【００３１】したがって、本実施の形態の構成によれ
ば、従来のコルゲートフィン１１，１１・・・部分を、
第１，第２の２枚（又はそれ以上）のコルゲートフィン
１１Ａ，１１Ａ・・・、１１Ｂ，１１Ｂ・・・に分割す
るだけで、空気調和機に適した所望の曲率のスムーズに
連続した曲面形状の空気熱交換器１０を提供することが
できるようになる。

【００３２】また、以上のようにコルゲートフィン１１
Ａ，１１Ａ・・・、１１Ｂ，１１Ｂ・・・が複数枚に分
割されていて、さらにそれらのフィンピッチが異なって
いると、フィン部の前縁効果も高くなるので、その点か
らも熱交換性能が更に有効に向上することになる。

【００３３】（実施の形態２）次に図６および図７は、
本願発明の実施の形態２に係る空気熱交換器の構成を示
している。

【００３４】この実施の形態のものは、図６に示されて
いるように、上述のように従来のコルゲートフィン１
１，１１・・・部分を第１，第２の２枚のコルゲートフ
ィン１１Ａ，１１Ａ・・・、１１Ｂ，１１Ｂ・・・に分
割するのは同一であるが、さらに、それらの間に凝縮水
が下方に流下するのに十分な所定幅の隙間Ｇ設けるよう
にしたことを特徴としている。

【００３５】このように、第１，第２の複数枚のコルゲ
ートフィン１１Ａ，１１Ａ・・・、１１Ｂ，１１Ｂ・・
・の間に、上記のような凝縮水を流下させるのに必要に
して十分な寸法の隙間Ｇがあると、例えば図７に示した
ように、当該空気熱交換器１０を空気調和機用の蒸発器
として構成した時の扁平伝熱管１，１・・・および第
１，第２のコルゲートフィン１１Ａ，１１Ａ・・・、１
１Ｂ，１１Ｂ・・・表面で生じた凝縮水が、同第１，第
２のコルゲートフィン１１Ａ，１１Ａ・・・、１１Ｂ，
１１Ｂ・・・面上を覆って蛇行するようなことなく、早
めにストレートに下方に落下するようになる。

【００３６】その結果、フィン面の有効伝熱性能が向上
して、熱交換性能が高くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の実施の形態１に係る空気熱交換器の
全体構成を示す正面図である。

【図２】同熱交換器の上下方向中間部分の構成を示す一
部切欠断面図である。

【図３】同熱交換器の要部の構成を示す一部切欠斜視図
である。

【図４】同熱交換器の第１のコルゲートフィン部分の構
成を示す一部切欠斜視図である。

【図５】同熱交換器の第２のコルゲートフィン部分の構
成を示す一部切欠斜視図である。

【図６】本願発明の実施の形態２に係る空気熱交換器の
要部の構成を示す一部切欠斜視図である。

【図７】同熱交換器の要部の構成と作用を示す縦断面図
である。

【図８】従来の空気熱交換器の全体構成を示す斜視図で
ある。

【図９】同熱交換器の構成を示す平面図である。

【図１０】同熱交換器の要部の構成を示す拡大断面図
（図８のＡ−Ａ線拡大断面図）である。

【図１１】同熱交換器の要部の構成を示す一部切欠斜視
図である。

【図１２】同熱交換器の要部の構成を示す一部切欠断面
図である。

【図１３】図１２のＢ−Ｂ線断面図である。

【図１４】同従来の熱交換器を曲成した時の平面図であ
る。

【図１５】同従来の熱交換器の図１４の曲成状態におけ
る要部の断面図である。

【図１６】同従来の熱交換器の要部の構成の問題となる
作用を示す断面図である。

【符号の説明】

１は扁平伝熱管、１０は空気熱交換器、１１Ａは第１の
コルゲートフィン、１１Ｂは第２のコルゲートフィン、
１２Ａは上部ヘッダ、１２Ｂは下部ヘッダ、Ｇは隙間で
ある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ２８Ｆ 3/08 ３１１Ｆ２８Ｆ 3/08 ３１１ (72)発明者薮知宏大阪府堺市金岡町1304番地ダイキン工業株式会社堺製作所金岡工場内Ｆターム(参考） 3L103 AA01 AA22 AA35 BB38 CC22 CC28 DD03 DD08 DD34

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冷媒が導入、導出されるパイプ状の上下
ヘッダ（１２Ａ），（１２Ｂ）と、該上下ヘッダ（１２
Ａ），（１２Ｂ）間に連通状態で、かつその長手方向に
相互に所定の間隔を保って並設された複数本の扁平伝熱
管（１），（１）・・・と、該複数本の扁平伝熱管
（１），（１）・・・間の上下方向に配設されたコルゲ
ートフィン（１１），（１１）・・・とからなる空気熱
交換器において、上記コルゲートフィン（１１），（１
１）・・・を内外周方向に複数枚のコルゲートフィン
（１１Ａ），（１１Ａ）・・・、（１１Ｂ），（１１
Ｂ）・・・に分割したことを特徴とする空気熱交換器。
【請求項２】複数枚のコルゲートフィン（１１Ａ），
（１１Ａ）・・・、（１１Ｂ），（１１Ｂ）・・・のフ
ィンピッチは、曲げ変形後に内周側となるもののフィン
ピッチの方を大きく形成していることを特徴とする請求
項１記載の空気熱交換器。
【請求項３】上記複数枚のコルゲートフィン（１１
Ａ），（１１Ａ）・・・、（１１Ｂ），（１１Ｂ）・・
・の間には、所定寸法の隙間（Ｇ）が設けられているこ
とを特徴とする請求項１又は２記載の空気熱交換器。