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Title:
HEAT EXCHANGER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/153985
Kind Code:
A1
Abstract:
A heat exchanger from which condensation water is more smoothly discharged.  In a heat exchanger (10), first cut lines (121) and second cut lines (122) are formed in a blank material for corrugated fins (12) before the blank material is bent in corrugations.  The first cut lines (121) each cross an imaginary center line (X) of a bent section of the corrugations, and the second cut lines (122) each extend from the vicinity of an end of the first cut line (121) and cross the imaginary center line (X).  When the blank plate is bent, acute-angled triangle portions sandwiched between the first cut lines (121) and the second cut lines (122) are raised to form cut-and-raised sections (12b).  The distance between the top and root of each cut-and-raised section (12b) is greater than that of conventional products to increase the amount of contact between cut-and-raised sections (12b) adjacent to each other in the top-bottom direction.  This allows condensation water to more easily flow through the cut-and-raised sections (12b), improving water discharge ability of the heat exchanger.

Inventors:
KIM HYUNYOUNG (JP)
NAKATA HARUO (JP)
FUJINO HIROKAZU (JP)
KAMADA TOSHIMITSU (JP)
Application Number:
PCT/JP2009/002756
Publication Date:
December 23, 2009
Filing Date:
June 17, 2009
Export Citation:
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Assignee:
DAIKIN IND LTD (JP)
KIM HYUNYOUNG (JP)
NAKATA HARUO (JP)
FUJINO HIROKAZU (JP)
KAMADA TOSHIMITSU (JP)
International Classes:
F28F1/30; F28F1/32
Foreign References:
JPH09101092A1997-04-15
JPS58188569U1983-12-14
JPS636632Y21988-02-24
JP2008101847A2008-05-01
Other References:
See also references of EP 2314972A4
Attorney, Agent or Firm:
Shinjyu Global IP (JP)
fresh green -- a global IP patent business corporation (JP)
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Claims:
 平面部(11a)を上下方向に向けた状態で複数段配列される扁平管(11)と、
 上下に隣接する前記扁平管(11)に挟まれた通風空間に、波形に折り曲げられた状態で配置されるフィン(12)と、
を備え、
 前記フィン(12)は、
 折り曲げ部分が前記扁平管(11)の前記平面部(11a)に接合される伝熱部(12a)と、
 前記通風空間からはみ出る部分であり、前記フィン(12)の素材が前記波形に折り曲げられる前に、前記折り曲げ部分の仮想中心線(X)の近傍に切り込み線(120,130)が設けられて、折り曲げによって前記切り込み線(120,130)の周辺が起き上がってできる切り起し部(12b)と、
を有しており、
 前記切り込み線(120)は、前記仮想中心線(X)と交差する切り込み線(121,122)同士の組み合わせ、或いは、前記仮想中心線(X)と交差する切り込み線(131,133)と前記仮想中心線(X)に対してずれた切り込み線(132,134)との組合せである、
熱交換器(10)。
 前記切り込み線(120)は、
 前記仮想中心線(X)と交差する第1切り込み線(121)と、
 前記第1切り込み線(121)の終端近傍から延びて前記仮想中心線(X)と交差する第2切り込み線(122)と、
を含む、
請求項1に記載の熱交換器(10)。
 前記切り込み線(130)は、
 前記仮想中心線(X)と交差する第1切り込み線(131)と、
 前記第1切り込み線(131)の終端近傍から延びて前記仮想中心線(X)と交差しない第2切り込み線(132)と、
を含む、
請求項1に記載の熱交換器(10)。
 前記切り込み線(130)は、
 前記仮想中心線(X)と交差する第1切り込み線(131)と、
 前記第1切り込み線(131)の終端近傍から延びて前記仮想中心線(X)と交差しない第2切り込み線(132)と、
 前記第2切り込み線(132)の終端近傍から延びて前記仮想中心線(X)と交差する第3切り込み線(133)と、
 前記第3切り込み線(133)の終端近傍から延びて前記仮想中心線(X)と交差しない第4切り込み線(134)と、
を含む、
請求項1記載の熱交換器(10)。
Description:
熱交換器

 本発明は、扁平管とフィンとを備えた熱 換器に関する。

 従来、扁平管の平面部を水平に配置し、 面部と平面部との間にフィンを配置した熱 換器が広く普及している(特許文献1参照)。 許文献1に開示されている熱交換器は、フィ ンから空気流の下流側へ突出する突出部を有 しており、その突出部には切り欠きが設けら れている。熱交換器で発生した結露水は、空 気流の下流側に集まり、切り欠きから下方へ 落下する。しかし、結露水が切り欠きから落 下するのは、結露水が自重で落下できる程度 の大きさまで成長したときであって、しばら く結露水が熱交換器に滞留することがあり、 その結露水が通風抵抗となって熱交換性能を 低下させている。そこで、出願人は、フィン を平面部と平面部との間からはみ出させ、そ のはみ出し部分を介して結露水が下方へ流れ る熱交換器を開発し、結露水に対する熱交換 器の水はけ性を向上させている(特許文献2参 )。

 しかしながら、熱交換器の小型化がさら 進む状況下において、熱交換器の小型化は 結露水に対する熱交換器の水はけ性を低下 せる可能性が高いので、さらなる水はけ性 向上が求められている。

実公昭63-6632号公報

特開2008-101847号公報

 本発明の課題は、結露水に対する水はけ を向上させた熱交換器を提供することにあ 。

 第1発明に係る熱交換器は、扁平管とフィン とを備えている。扁平管は、平面部を上下方 向に向けた状態で複数段配列されている。フ ィンは、上下に隣接する扁平管に挟まれた通 風空間に波形に折り曲げられた状態で配置さ れており、伝熱部と切り起し部とを有してい る。伝熱部は、折り曲げ部分が扁平管の平面 部に接合される。切り起し部は、通風空間か らはみ出る部分であり、フィンの素材が波形 に折り曲げられる前に、折り曲げ部分の仮想 中心線の近傍に切り込み線が設けられて、折 り曲げによって切り込み線の周辺が起き上が ってできる。切り込み線は、仮想中心線と交 差する切り込み線同士の組み合わせ、或いは 、仮想中心線と交差する切り込み線と仮想中 心線に対してずれた切り込み線との組合せで ある。
 この熱交換器では、切り起し部の切り起し さが増すので、上下に隣接するフィンの切 起し部同士が接触し易く、且つ接触部分も 加する。その結果、フィン表面の結露水が 方のフィン表面に流れ易くなり、水はけが くなる。

 第2発明に係る熱交換器は、第1発明に係る 交換器であって、切り込み線が、第1切り込 線と第2切り込み線とを含んでいる。第1切 込み線は、仮想中心線と交差する。第2切り み線は、第1切り込み線の終端近傍から延び て仮想中心線と交差する。
 この熱交換器では、切り起し部の根元と頂 との距離が長くなるので、上下に隣接する ィンの切り起し部同士の接触量が増加する

 第3発明に係る熱交換器は、第1発明に係る 交換器であって、切り込み線が、第1切り込 線と第2切り込み線とを含んでいる。第1切 込み線は、仮想中心線と交差する。第2切り み線は、第1切り込み線の終端近傍から延び て仮想中心線と交差しない。
 この熱交換器では、切り起し部の根元と切 起し部の上方又は下方に向いた端面との距 が長くなるので、上下に隣接するフィンの り起し部同士の接触量がさらに増加する。

 第4発明に係る熱交換器は、第1発明に係る 交換器であって、切り込み線が、第1切り込 線と第2切り込み線と第3切り込み線と第4切 込み線とを含んでいる。第1切り込み線は、 仮想中心線と交差する。第2切り込み線は、 1切り込み線の終端近傍から延びて仮想中心 と交差しない。第3切り込み線は、第2切り み線の終端近傍から延びて仮想中心線と交 する。第4切り込み線は、第3切り込み線の終 端近傍から延びて仮想中心線と交差しない。
 この熱交換器では、切り込み線の周辺に2つ の切り起し部ができるので、上下に隣接する フィンの切り起し部同士の接触信頼性が高い 。

 第1発明に係る熱交換器では、切り起し部の 切り起し高さが増すので、上下に隣接するフ ィンの切り起し部同士が接触し易く、且つ接 触部分も増加する。その結果、フィン表面の 結露水が下方のフィン表面に流れ易くなり、 水はけがよくなる。
 第2発明に係る熱交換器では、切り起し部の 根元と頂点との距離が長くなるので、上下に 隣接するフィンの切り起し部同士の接触量が 増加し、結露水が切り起し部を伝わり易くな る。
 第3発明に係る熱交換器では、切り起し部の 根元と切り起し部の上方又は下方に向いた端 面との距離が長くなるので、上下に隣接する フィンの切り起し部同士の接触量がさらに増 加し、結露水が切り起し部を伝わり易くなる 。
 第4発明に係る熱交換器では、切り込み線の 周辺に2つの切り起し部ができるので、上下 隣接するフィンの切り起し部同士の接触信 性が高い。

本発明の一実施形態に係る熱交換器の 観斜視図。 図1のA部の拡大斜視図。 波形に折り曲げられる前の波形フィン 平面図。 第1変形例に係る熱交換器の斜視図。 第1変形例に係る熱交換器の波形に折り 曲げられる前の波形フィンの平面図。 第2変形例に係る熱交換器の斜視図。 第2変形例に係る熱交換器の波形に折り 曲げられる前の波形フィンの平面図。

 以下図面を参照しながら、本発明の実施形 について説明する。なお、以下の実施形態 、本発明の具体例であって、本発明の技術 範囲を限定するものではない。
 <熱交換器10の構成>
 図1は、本発明の一実施形態に係る熱交換器 の外観斜視図であり、図2は、図1のA部の拡大 斜視図である。図1、図2において、熱交換器1 0は、扁平管11、波形フィン12及びヘッダ15を えている。
 (扁平管11)
 扁平管11は、アルミニウムまたはアルミニ ム合金から成形されており、伝熱面となる 面部11aと、冷媒が流れる複数の冷媒流路11b 有している(図2参照)。図2に示すように、扁 管11は、平面部11aを上下に向けた状態で複 段配列されている。

 (波形フィン12)
 波形フィン12は、波形に折り曲げられたア ミニウム製またはアルミニウム合金製のフ ンである。図2に示すように、波形フィン12 、上下に隣接する扁平管11に挟まれた通風空 間に配置され、谷部12g及び山部12hが扁平管11 平面部11aと接触している。なお、谷部12gと 部12hと平面部11aとはロウ付け溶接されてい 。
 伝熱面12aは、通風空間を通過する空気と熱 換する部分であり、効率よく熱交換を行う めのルーバー12cを有している。ルーバー12c 、伝熱面12aの一方の面から他方の面へ貫通 る開口を形成している。説明の便宜上、図2 正面視において、伝熱面12aの右側の面を「第 1面」、左側の面を「第2面」と呼ぶ。空気流 伝熱面12aの第1面及び第2面を撫ぜるように 過するので、伝熱面12aの中央から上流側に 置するルーバー12c群は、空気流が第2面から ら第1面へ流れるように傾いており、伝熱面 12aの中央から下流側に位置するルーバー12c群 は、空気流が第1面からから第2面へ流れるよ に傾いている。

 (ヘッダ15)
 図1において、ヘッダ15は、上下方向に複数 配列された扁平管11の両端に連結されてい 。説明の便宜上、図1の正面視右側のヘッダ 「第1ヘッダ151」と呼び、左側のヘッダを「 第2ヘッダ152」と呼ぶ。第1ヘッダ151及び第2ヘ ッダ152は、扁平管11を支持する機能と、冷媒 扁平管11の冷媒流路11bに導く機能と、冷媒 路11bから出てきた冷媒を集合させる機能と 有している。
 (冷媒の流れ)
 図1において、第1ヘッダ151の入口151aから流 した冷媒は、最上段の扁平管11の各冷媒流 11bへほぼ均等に分配され第2ヘッダ152に向っ 流れる。第2ヘッダ152に達した冷媒は、2段 の扁平管11の各冷媒流路11bへ均等に分配され 第1ヘッダ151へ向って流れる。以降、奇数段 の扁平管11内の冷媒は、第2ヘッダ152へ向っ 流れ、偶数段目の扁平管11内の冷媒は、第1 ッダ151に向って流れる。そして、最下段で つ偶数段目の扁平管11内の冷媒は、第1ヘッ 151に向って流れ、第1ヘッダ151で集合し出口1 51bから流出する。

 熱交換器10が蒸発器として機能するとき、 媒流路11bを流れる冷媒は、波形フィン12を介 して通風空間を流れる空気流から吸熱する。 熱交換器10が凝縮器として機能するときは、 媒流路11bを流れる冷媒は、波形フィン12を して通風空間を流れる空気流へ放熱する。
 (結露水の流れ)
 一般に、扁平管11が平面部11aを上下に向け 配列されているとき、熱交換器表面の水は が悪く、蒸発器として利用した場合、滞留 た結露水が空気流の抵抗となり、熱交換性 が低下することがある。
 しかし、本実施形態の熱交換器10では、図2 示すように、波形フィン12の幅を扁平管11の 幅よりも大きくして、波形フィン12の両端部 通風空間からはみ出させているので、結露 は波形フィン12の両端部を介して下方へ流 、結露水が波形フィン12に滞留しない。以後 、波形フィン12の通風空間からはみ出た部分 「導水部12d」と呼ぶ。

 結露水がよくはけるためには、上下に隣接 る波形フィン12のうち、上側に位置する波 フィン12の導水部12dが、下側に位置する波形 フィン12の導水部12dに接触していることが好 しい。本実施形態の熱交換器10では、図2に すように、上下に隣接する導水部12dの上端 及び下端部に、鋭角に突出する切り起し部1 2bが形成されており、上下に隣接する切り起 部12b同士が接触している。切り起し部12bは 波形フィン12の板状素材が波形に折り曲げ れるときに切り起こされて形成される。以 、図面を用いて、切り起し部12bについて説 する。
 (切り起し部12b)
 図3は、波形に折り曲げられる前の波形フィ ンの平面図である。図3において、折り曲げ の波形フィン12には、ルーバー12c群が長手方 向に等間隔で形成されている。ルーバー12c群 に挟まれた領域は、折り曲げ後に谷部12g又は 山部12hとなる領域であり、以後、「曲げ予定 域」と呼ぶ。

 曲げ予定域の両端から内側へ一定距離隔て 位置には、曲げ予定域の仮想中心線Xと直交 する第1切り込み線121が設けられている。第1 り込み線121の長さは、扁平管11の厚み程度 あればよい。さらに、仮想中心線Xと交差す ように第1切り込み線121の一端から曲げ予定 域の端に向って第2切り込み線122が設けられ いる。以後、第1切り込み線121及び第2切り込 み線122を総称して「切り込み線120」と呼ぶ。
 曲げ予定域が実際に谷状又は山状に折り曲 られたとき、第1切り込み線121と第2切り込 線122とで囲まれた鋭角三角形部分、及び第2 り込み線122と曲げ予定域の端とで囲まれた 角三角形部分は、共に切り起されて切り起 部12bとなる。図2に示すように、切り起し部 12bは、波形フィン12の上方又は下方に向って 出するので、上下に隣接する波形フィン12 切り起し部12b同士が接触する。

 したがって、上側の波形フィン12の導水部12 dを伝って降下してきた結露水は、切り起し 12bを経て下側の波形フィン12の切り起し部12b に伝わり、導水部12dを伝ってさらに降下する 。
 <特徴>
 熱交換器10では、波形に折り曲げられる前 波形フィン12の素材に、折り曲げ部分の仮想 中心線Xと交差する第1切り込み線121と第1切り 込み線121の終端近傍から延びて仮想中心線X 交差する第2切り込み線122とが設けられてお 、折り曲げによって少なくとも第1切り込み 線121と第2切り込み線122とで挟まれた鋭角三 形部分が起き上がって切り起し部12bができ 。切り起し部12bの根元と頂点との距離は従 品(特許文献2)よりも長く、上下に隣接する 形フィン12の切り起し部12b同士の接触量が増 加するので、結露水が切り起し部12bを伝わり 易くなり、水はけ性が向上する。

 <第1変形例>
 上記実施形態では、第2切り込み線122が仮想 中心線Xと交差しているが、これに限定され ものではない。図4は、第1変形例に係る熱交 換器の斜視図であり、図5は、第1変形例に係 熱交換器の波形に折り曲げられる前の波形 ィンの平面図である。
 図5において、曲げ予定域の両端から内側へ 一定距離隔てた位置には、曲げ予定域の仮想 中心線Xと直交する第1切り込み線131が設けら ている。第1切り込み線131の長さは、扁平管 11の厚み程度であればよい。さらに、仮想中 線Xと平行に第1切り込み線131の一端から曲 予定域の端に向って第2切り込み線132が設け れている。以後、第1切り込み線131及び第2 り込み線132を総称して切り込み線130と呼ぶ

 図4に示すように、曲げ予定域が実際に谷状 又は山状に折り曲げられたとき、第1切り込 線131と第2切り込み線132と曲げ予定域の端と 囲まれた四角形部分は、切り起されて切り し部12bとなる。切り起し部12bは、波形フィ 12の上方及び下方に向って突出するので、 下に隣接する波形フィン12の切り起し部12b同 士が接触する。第1変形例では、上下に隣接 る波形フィン12の切り起し部12b同士の接触面 積が上記実施形態よりも増えるので、結露水 は切り起し部12bをさらに伝わり易くなる。
 <第2変形例>
 上記実施形態及び第1変形例では、切り込み 線120,130が2本で構成されているが、これに限 されるものではない。図6は、第2変形例に る熱交換器の斜視図であり、図7は、第2変形 例に係る熱交換器の波形に折り曲げられる前 の波形フィンの平面図である。

 図7において、曲げ予定域の両端から内側へ 一定距離隔てた位置には、曲げ予定域の仮想 中心線Xと直交する第1切り込み線131が設けら ている。第1切り込み線131の長さは、扁平管 11の厚み程度であればよい。
 さらに、仮想中心線Xと平行に第1切り込み 131の一端から曲げ予定域の端に向って第2切 込み線132が設けられている。第2切り込み線 132の長さは、第1切り込み線131から曲げ予定 の端までの距離のほぼ半分に設定されてい 。
 さらに、第2切り込み線132の終端から第1切 込み線131と平行に第3切り込み線133が設けら ている。第3切り込み線133の長さは、第1切 込み線131の長さに等しい。
 さらに、仮想中心線Xと平行に第3切り込み 133の一端から曲げ予定域の端まで第4切り込 線134が設けられている。第4切り込み線134は 、仮想中心線Xを挟んで第2切り込み線132の反 側に位置する。

 図6に示すように、曲げ予定域が実際に谷状 又は山状に折り曲げられたとき、第1切り込 線131と第2切り込み線132と第3切り込み線133と で囲まれた四角形部分、及び第3切り込み線13 3と第4切り込み線134と曲げ予定域の端とで囲 れた四角形部分は、切り起されて切り起し 12bとなる。切り起し部12bは、波形フィン12 上方及び下方に向って突出するので、上下 隣接する波形フィン12の切り起し部12b同士が 接触する。
 ここで、上記実施形態、第1変形例及び第2 形例の特徴を比較すると、上記実施形態は 図2に示すように、切り込み線の周辺に2つの 切り起し部12bができるので、上下に隣接する 波形フィン12の切り起し部12b同士の接触信頼 が第1変形例よりも高い。

 第1変形例は、図4に示すように、切り込み の周辺に1つの切り起し部12bができるだけで るが、切り起し部12bの面積が大きいので上 に隣接する波形フィン12の切り起し部12b同 の接触面積は上記実施形態よりも大きい。
 第2変形例は、図6に示すように、1つの切り し部12bの面積は第1変形例の半分であるが、 切り込み線の周辺に2つの切り起し部12bがで るので、上下に隣接する波形フィン12の切り 起し部12b同士の総接触面積は第1変形例と同 である。また、上下に隣接する波形フィン12 の切り起し部12b同士の接触信頼性は上記実施 形態と同等である。

 以上のように、本発明に係る熱交換器は 扁平管が水平となるように配置された場合 も結露水に対して水はけがよいので、空調 の熱交換器及び自動車のラジエターに有用 ある。

10 熱交換器
11 扁平管
11a 平面部
12 波形フィン
12a 伝熱部
12b 切り起し部
120,130 切り込み線
121,131 第1切り込み線
122,132 第2切り込み線
133 第3切り込み線
134 第4切り込み線