(57)【要約】  フィンチューブ型熱交換器は、風下側に開口部を有する山部を形成し、その山部１５よりも風上側に、山部１５の形状に適合した第１の波型リブ２０を設けることで、優れた伝熱効率を発揮しつつ、フィン強度を十分に持たせることで製造コストや輸送コストを削減することができ、さらに、運転時の空気側圧力損失の増加を抑えることができる。
2012102053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の間隔をおいて略平行に積層された複数の伝熱フィンと、前記伝熱フィンの平面方向と略直交する方向に伝熱フィンを貫通する複数の伝熱管とを備え、前記伝熱管が貫通する前記伝熱フィンの貫通孔の周囲には、前記伝熱フィンの平面方向に対し略直交する方向に伸びる略円筒状のフィンカラーが形成され、前記伝熱管は前記フィンカラーに密着した状態で前記貫通孔に挿入され、前記伝熱フィンの平面方向に流れる気体と前記伝熱管の内部を流れる熱冷媒との間で熱交換を行うようにしたフィンチューブ型熱交換器であって、
前記伝熱フィンに切り込みを設け、前記切り込みの前記気体の風上側の前記伝熱フィンを隆起させて、風下側に前記切り込みにより形成される開口部を有する山部と、
複数設けられた前記山部のさらに風上側に設けられた第１の波型リブとを備え、
前記複数の山部のうち最も風上にある山部の風上側頂点と、前記第１の波型リブの最も風上側となる部分とを結ぶ直線が、前記気体の流れ方向と略平行となるように配置されている、フィンチューブ型熱交換器。
【請求項２】
前記最も風上にある山部よりも風下側にある山部の風上側頂点と、前記第１の波型リブの最も下流側となる部分とを結ぶ直線が、前記気体の流れ方向と略平行となるように配置されている、請求項１に記載のフィンチューブ型熱交換器。
【請求項３】
前記第１の波型リブの最も風下側となる部分と、互いに隣り合う最も風上にある山部のそれぞれの風上側頂点を結ぶ線分の中点とを結ぶ直線が、前記気体の流れ方向に略平行となるように配置されている、請求項１に記載のフィンチューブ型熱交換器。
【請求項４】
最も風下にある山部のさらに風下側に、第２の波型リブを設け、前記最も風下にある山部の風上側頂点からその山部の前記開口部の端部を結ぶ直線が、前記第２の波型リブの最も風上側となる部分と、前記最も風上側となる部分と隣り合う最も風下側となる部分との間を通るように配置されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のフィンチューブ型熱交換器。
【請求項５】
前記第１の波型リブまたは前記第２の波型リブの高さが、伝熱フィンの積層間隔の３分の１以上、３分の２以下である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のフィンチューブ型熱交換器。
【請求項６】
前記第１の波型リブまたは前記第２の波型リブの波型の接線と前記気体の流れ方向とが成す角度が４５度以上である、請求項１〜５のいずれか１項に記載のフィンチューブ型熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ルームエアコン、パッケージエアコン、カーエアコン等の空気調和機や、ヒートポンプ式給湯機、冷蔵庫、冷凍庫等に用いられ、多数積層された平板状のフィンの間を流動する空気などの気体と伝熱管内を流動する水や冷媒などの流体との間で熱を授受するフィンチューブ型熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、多数積層された平板状の伝熱フィンと伝熱管とで構成されるフィンアンドチューブ式の熱交換器（以降、「フィンチューブ型熱交換器」とする。）は、図１１に示すように、一定のピッチで平行に積層されるとともに、その間を空気などの気体Ｗが流動する多数の平板状のフィン１０１と、これらのフィン１０１に略直角に所定のピッチで挿入され、内部を水や冷媒などの流体Ｒが流動する伝熱管１０４とで構成されている。伝熱管１０４は、フィン１０１の貫通穴の外周に垂直に立ち上げた円筒状のフィンカラー１０２に密着接合されている。【０００３】
この熱交換器のフィン１０１のスリット形成部分１０３に、図８、図９、図１０に示すような、切り込み１１３を設け、切り込みの気体の流れ１に対して風上側のフィン１０１を隆起させて、風下側に切り込み１１３により形成される開口部１１４を有する山部１１５が設けられている。このような山部１１５が形成された熱交換器では、気体が山部１１５に沿って流れ、風下側の開口部１１４を通過する際に縦渦が発生し、そこから風下の伝熱フィン表面の温度境界層を乱して伝熱効率を向上させることで、熱交換器効率を向上させるものがある（例えば、特許文献１参照）。【０００４】
また、図１２、図１３に示すように、気体の流れ１に対して略直交する方向あるいは伝熱フィン２０１の長手方向の直線を中心としてフィン２０１をθ１の角度で折り曲げた「コルゲート」と呼ばれる形状にすることで、伝熱効率が向上することが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−８０３４号公報
【特許文献２】特開昭６０−２１６１８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の熱交換器では、フィン強度が不十分であり、フィン製造時のプレス機の送り工程やフィンを輸送する際に変形しやすいという課題があり、その対処の為に新たな工数やコストが発生する課題がある。【０００７】
また、特許文献１に記載の熱交換器を、特許文献２に記載の熱交換器では、フィンを折り曲げてコルゲート形状にすることでフィン強度を増すことができるが、この方法では、製造工程の増加、運転時の空気圧力損失の増加などの課題がある。【０００８】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、高い熱交換器効率を実現しながら、フィン強度を向上させ、製造や輸送の工数・コストを削減し、なおかつ運転時の空気圧力損失の増加を極小に止めることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記従来の課題を解決するために、本発明のフィンチューブ型熱交換器は、伝熱フィンに切り込みを設け、切り込みの気体の風上側の伝熱フィンを隆起させて、風下側に切り込みにより形成される開口部を有する山部と、複数設けられた山部のさらに風上側に設けられた第１の波型リブとを備え、複数の山部のうち最も風上にある山部の風上側頂点と、第１の波型リブの最も風上側となる部分とを結ぶ直線が、気体の流れ方向と略平行となるように配置されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のフィンチューブ型熱交換器によれば、波型のリブを設けたことにより空気側圧力損失の増加を抑制しながら、熱交換効率を向上させることと、フィン強度を向上させるとともにコストの増加を抑制しながら、製造性およびハンドリング性を向上させることが両立できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
本発明のこれらの態様と特徴は、添付された図面についての好ましい実施形態に関連した次の記述から明らかになる。
【図１】本発明の実施の形態１における伝熱フィンの正面図
【図２】本発明の実施の形態１における伝熱フィンの底面図
【図３】本発明の実施の形態１における伝熱フィンの要部の拡大斜視図
【図４】本発明の実施の形態２における伝熱フィンの正面図
【図５】本発明の実施の形態３における伝熱フィンの正面図
【図６】本発明の実施の形態４における伝熱フィンの正面図
【図７】本発明の実施の形態４における伝熱フィンの底面図
【図８】従来の伝熱フィンの正面図
【図９】従来の伝熱フィンの底面図
【図１０】従来の伝熱フィンの要部の拡大斜視図
【図１１】従来のフィンチューブ型熱交換器の斜視図
【図１２】別の従来の伝熱フィンの正面図
【図１３】別の従来の伝熱フィンの底面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
第一の発明は、所定の間隔をおいて略平行に積層された複数の伝熱フィンと、前記伝熱フィンの平面方向と略直交する方向に伝熱フィンを貫通する複数の伝熱管とを備え、前記伝熱管が貫通する前記伝熱フィンの貫通孔の周囲には、前記伝熱フィンの平面方向に対し略直交する方向に伸びる略円筒状のフィンカラーが形成され、前記伝熱管は前記フィンカラーに密着した状態で前記貫通孔に挿入され、前記伝熱フィンの平面方向に流れる気体と前記伝熱管の内部を流れる熱冷媒との間で熱交換を行うようにしたフィンチューブ型熱交換器であって、前記伝熱フィンに切り込みを設け、前記切り込みの前記気体の風上側の前記伝熱フィンを隆起させて、風下側に前記切り込みにより形成される開口部を有する山部と、複数設けられた前記山部のさらに風上側に設けられた第１の波型リブとを備え、前記複数の山部のうち最も風上にある山部の風上側頂点と、前記第１の波型リブの最も風上側となる部分とを結ぶ直線が、前記気体の流れ方向と略平行となるように配置されたものである。
【００１３】
これによれば、波型リブを設けているので、伝熱フィンの長手方向の強度を増すことができる。そのため、伝熱フィンプレス時の送り工程時などに、伝熱フィンが撓んでプレス機の窪みに引っかかり、機械が故障したり、伝熱フィンが座屈し製造ロスとなることを減らすことができる。また、同様に伝熱フィンの気体流れ方向の強度も増すことができる。そのため、例えばルームエアコン室外機用熱交換器を製造する際のＬ曲げと呼ばれる、熱交換器の鉛直方向の直線を中心として熱交換器を約９０度曲げる工程において、伝熱フィンが折れ曲がる現象を減らすことができる。また、波型リブの最も風上側となる部分と山部の頂点とを結んだ直線が、風の流れ方向に略平行になる様配置している。そのため、波型リブの最も風上側の部分で風の流れに向かって左右に分けられた気体が、滑らかに山部の斜面に沿い流れるので、圧力損失の増加を最小限に抑えつつ、優れた伝熱性能を得ることができる。
【００１４】
第二の発明は、第一の発明において、前記最も風上にある山部よりも風下側にある山部の風上側頂点と、前記第１の波型リブの最も下流側となる部分とを結ぶ直線が、前記気体の流れ方向と略平行となるように配置されたものである。すなわち、波型リブの最も風下側となる部分より風の流れ方向下流側の部分に、風上から数えて２段目以降の山部の頂点が設けられた構成が採用されている。これにより、波型リブによる縦渦が集中している部分の流れが、２段目以降の山部の頂点にぶつかるようになり、圧力損失の増加を抑えつつ、山部の斜面との衝突による伝熱促進による優れた伝熱特性を得ることができる。
【００１５】
第三の発明は、第一の発明において、前記第１の波型リブの最も風下側となる部分と、互いに隣り合う２つの最も風上にある山部のそれぞれの風上側頂点を結ぶ線分の中点とが前記気体の流れ方向に略平行となるように配置されたものである。すなわち、波型リブの最も風下側となる部分より風の流れ方向下流側の部分に、風上から数えて１段目の隣り合う山部の頂点の中間点が設置された構成が採用されている。これにより、波型リブによる縦渦が集中している部分の流れが、１段目の隣り合う山部間の空間を抜けて、２段目以降の山部に流れることができる。したがって、伝熱フィンに配置された山部に均等に風を送ることとなり、圧力損失の増加を最小限に抑えつつ、優れた伝熱特性を得ることができ、寒冷地での着霜状態も均等化できるので、着霜による能力低下も抑えることもできる。
【００１６】
第四の発明は、第一から第三のいずれか１つの発明において、最も風下にある山部のさらに風下側に、第２の波型リブを設け、前記最も風下にある山部の風上側頂点からその山部の前記開口部の端部を結ぶ直線が、前記第２の波型リブの最も風上側となる部分と、前記最も風上側となる部分と隣り合う最も風下側となる部分との間を通るように配置されたものである。これによれば、最下流の山部よりもさらに下流側に第２の波型リブを設けているので、伝熱フィンの長手方向の強度がさらに増し、機械の故障や製造ロスをさらに減らすことができる。また、同様に伝熱フィンの気体流れ方向の強度もさらに増し、Ｌ曲げ工程において、伝熱フィンが折れ曲がる問題を解決することができる。また、前記下流側に設けられた波型リブの最も風上側となる部分と最も風下側となる部分の間に、最も下流側の山部の風上側頂点と風下側頂点（開口部の端部）とを結ぶ直線が交わる（間を通る）ようになっている。したがって、該山部の下流側で発生した縦渦が滑らかに第２の波型リブに沿って流れることとなるので、圧力損失の増加を最小限に抑えつつ、優れた伝熱特性を得ることができる。
【００１７】
第五の発明は、第一から第四のいずれか１つの発明において、前記第１の波型リブまたは前記第２の波型リブの高さが、伝熱フィンの積層間隔の３分の１以上、３分の２以下であるものである。これによれば、波型リブの伝熱フィン積層方向の高さが、伝熱フィンの積層間隔の３分の１以上、３分の２以下となっているので、圧力損失の増加を抑えつつ、フィン強度および伝熱促進効果を得ることができる。
【００１８】
第六の発明は、第一から第五のいずれか１つの発明において、前記第１の波型リブまたは前記第２の波型リブの波型の接線と前記気体の流れ方向とが成す角度が４５度以上である。これによれば、波型リブの波型の接線と風の流れとが成す鋭角の角度が４５度以上であるので、熱交換器を蒸発器として使用した場合、特に伝熱フィンの風上側前縁近傍に多量に付着した凝縮水が、伝熱フィンに滞留することなく速やかに滴下し、排水されるので、通風抵抗が異常に増大することをなくすことができる。これは、除霜運転時の排水についても同様である。
【００１９】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。
【００２０】
本発明に係るフィンチューブ型熱交換器は、所定の間隔をおいて略平行に積層された複数の伝熱フィンと、これら複数の伝熱フィンの平面方向と直交する方向に伝熱フィンを貫通する複数の伝熱管とを備えている。冷媒等の熱媒体は各伝熱管の内部を通過し、伝熱フィンの間を伝熱フィンの平面方向に流れる気体（一般に空気）と熱交換を行う。
【００２１】
（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態について、図１〜図３に従い説明する。図１は本実施の形態の伝熱フィンの正面図、図２は同底面図、図３は要部拡大斜視図である。図１は、複数の伝熱フィン１０の１枚を示しており、図２は、積層された複数の伝熱フィン１０のうち、４枚の伝熱フィン１０と、伝熱フィン１０を貫通する複数の伝熱管１２の１本を示している。
【００２２】
図１及び図２に示されるように、各伝熱フィン１０には、伝熱管１２が貫通する複数の貫通孔１１ａ（図１では二つの貫通孔のみ示している）が形成されている。各貫通孔１１ａの周囲には伝熱フィン１０の平面方向あるいは気流１の流れ方向に対し略直行する方向に延びる略円筒状のフィンカラー１１が形成されている。例えば、各伝熱管１２を拡径することにより伝熱管１２はフィンカラー１１に密着した状態で貫通孔１１ａに挿通されている。なお、全てのフィンカラー１１は伝熱フィン１０から同一方向に延び、略同一の高さを有している。
【００２３】
ここで、伝熱管１２の拡径について詳述する。熱交換器を製造するに際し、伝熱フィン１０を積層して、フィンカラー１１に伝熱管１２を挿入するが、作業性を良好にするため、フィンプレス時のフィンカラー１１の内径は、伝熱管１２の外径より多少大きく加工されている。しかしながら、伝熱管１２のフィンカラー１１への挿入後、液圧を利用して、あるいは機械的な方法等で伝熱管１２を拡径し、伝熱管１２とフィンカラー１１を密着させて伝熱性能を向上させている。
【００２４】
また、図１〜図３に示すように、伝熱フィン１０には、伝熱フィン１０に気流１の流れ方向に略直角方向となる熱交換器の段方向（伝熱フィン１０の積層方向）だけに切り込み１３を設け、切り込み１３に対して気体が流動する風上側の伝熱フィン１０を表側（図１の手前側、図２の上側）に隆起させて、風下側に切り込み１３により形成される略三角形状の開口部１４を有する山部１５が形成されている。なお、切り込み１３は伝熱フィン１０を貫通するように形成されるとともに、気流１の流れ方向に略直交しかつ伝熱フィン１０の表面沿いの方向に延在するように形成される。
【００２５】
風下側に開口部１４を有する山部１５は、段方向に隣接するフィンカラー１１の間の伝熱フィン１０面に複数形成されており、最も風上側に設けられた山部の群（以下、風上側山部）１５ａ、風上から数えて２段目に設けられた山部の群（以下、２段目山部）１５ｂ、最も風下側に設けられた山部の群（以下、風下側山部）１５ｃに分けられる。
【００２６】
風上側山部１５ａは、山部１５と伝熱フィン１０との接点のうち最も風上側の頂点である風上側山部風上側頂点１５ａ１と、開口部１４と伝熱フィン１０との接点である風上側山部風下側頂点（図示せず）を有している。同様に、２段目山部１５ｂは、２段目山部風上側頂点１５ｂ１、２段目山部風下側頂点（図示せず）を、風下側山部１５ｃは、風下側山部風上側頂点１５ｃ１、風下側山部風下側頂点１５ｃ２を有している。
【００２７】
さらに、伝熱フィン１０の風上側前縁１０ａと風上側山部１５ａとの間にのこぎり歯状の第１の波型リブ２０を設けている。第１の波型リブ２０は、熱交換器の段方向に設けられており、伝熱フィン１０を表面（図１の手前側、図の上側）に隆起させて形成している。第１の波型リブ２０は、のこぎり歯状形状のうち最も風上側の部分である第１リブ風上側凸部２０ａと、最も風下側の部分である第１リブ風下側凸部２０ｂ１、２０ｂ２とを備えている。
【００２８】
仮想的に、第１リブ風上側凸部２０ａと風上側山部風上側頂点１５ａ１とを結んだ直線２２、２４、第１リブ風下側凸部２０ｂ１と２段目山部風上側頂点１５ｂ１を結んだ直線２３、第１リブ風下側凸部２０ｂ１に隣接する第１リブ風下側凸部２０ｂ２と風下側山部風上側頂点１５ｃ１を結んだ直線２１、２５が、風の流れと略平行となっている。さらに、伝熱フィン１０の風下側前縁１０ｂと風下側山部１５ｃとの間にも第１の波型リブ２０と同様の第２の波型リブ２７を設けている。
【００２９】
また、第１の波型リブ２０および第２の波型リブ２７の伝熱フィン１０の積層方向の高さＨ２は、伝熱フィン１０の積層間隔Ｈ１の３分の１以上３分の２以下となっている。
【００３０】
なお、第１の波型リブ２０および第２の波型リブ２７は、表側に隆起させて形成されるだけに限定するものではなく、裏側に隆起させて形成されてもよいし、混在させても良い。また、複数設けてもよい。
【００３１】
以上のように構成された熱交換器について、以下その動作、作用を説明する。
【００３２】
熱交換器の製造にはさまざまな工程があるが、伝熱フィン１０の強度が特に影響するのは、伝熱フィン１０のプレス加工時、プレス加工後の輸送時およびＬ曲げ加工時である。
【００３３】
プレス加工では、シート状の金属材料（例えばアルミ材）を金型で上下から挟み込むことで、フィン形状を成型し、同時に必要とする大きさに切り取っている。この時、第１の波型リブ２０あるいは第２の波型リブ２７が設けられていることにより、伝熱フィン１０の長手方向あるいは風の流れ方向に対して略直交する方向の強度が十分となる。そのため、伝熱フィン１０の面方向へのたわみを十分に少なくすることが可能となり、プレス後、金型を滑らせる時にプレス機にひっかかったり、挟まったりすることを十分に少なくすることができる。これにより伝熱フィン１０のロスや金型の損傷をなくすことが可能となる。
【００３４】
プレス加工後の輸送では、プレス加工が完了した伝熱フィン１０を容器に入れて輸送するのが一般的である。この時、第１の波型リブ２０あるいは第２の波型リブ２７が設けられていることにより、伝熱フィン１０の長手方向の強度だけでなく、風の流れ方向の強度およびひねりに対する強度も十分である。そのため、容器に入れる際や輸送中に伝熱フィン１０が曲がったり、ひねったりする問題を十分に少なくすることができる。
【００３５】
Ｌ曲げ加工では、伝熱フィン１０を積層し、伝熱管１２を挿入、拡径して伝熱フィン１０と伝熱管１２を密着させた後の熱交換器全体を、Ｌ字の型にプレスすることで、熱交換器をＬ字状に曲げている。この時、第１の波型リブ２０あるいは第２の波型リブ２７が設けられていることにより、風の流れ方向の強度が十分であるため、Ｌ字型に押し付けられたフィンが風の流れ方向に受けた力により座屈しないようにできる。
【００３６】
また、第１リブ風上側凸部２０ａと風上側山部風上側頂点１５ａ１とを結んだ直線２２あるいは２４が、風の流れに略平行になる様配置している。これにより、第１リブ風上側凸部２０ａで風の流れに向かって左右に分けられた気体が、滑らかに風上側山部１５ａの斜面に沿い流れることができる。さらにその後、風下側の開口部１４通過するとき縦渦が効果的に発生し、そこから風下側の伝熱フィン１０の表面の温度境界層を乱して熱伝達率を向上させることにより、圧力損失の増加を最小限に抑えつつ、優れた伝熱性能を得ることができる。
【００３７】
また、第１リブ風下側凸部２０ｂ１より風の流れ方向に略平行となる部分に、互いに隣り合う２つの風上側山部１５ａの風上側山部風上側頂点１５ａ１を結ぶ線分の中点を設置している。すなわち、第１リブ風下側凸部２０ｂ１より風の流れ方向に略平行となる部分には、風上側山部１５ａを設けていない。このような構成により、第１の波型リブ２０による縦渦が集中している部分の流れが、隣り合う２つの風上側山部１５ａの間を抜けて、２段目山部１５ｂに流れることができる。よって、伝熱フィン１０に配置された２段目山部１５ｂに均等に風を送ることとなり、圧力損失の増加を抑えつつ、優れた伝熱特性を得ることができ、寒冷地での着霜状態も均等化できるので、着霜による能力低下も抑えることもできる。
【００３８】
また、第１リブ風下側凸部２０ｂ１より風の流れ方向下流側の部分に、２段目山部風上側頂点１５ｂ１を設けたことにより、第１の波型リブ２０により発生した縦渦が集中した流れが、２段目山部風上側頂点１５ｂ１にぶつかるようになる。したがって、圧力損失の増加を最小限に抑えつつ、２段目山部１５ｂの斜面との衝突による伝熱促進による優れた伝熱特性を得ることができる。
【００３９】
また、第１リブ風下側凸部２０ｂ１に隣接する第１リブ風下側凸部２０ｂ２より風の流れ方向下流側の部分に、風下側山部風上側頂点１５ｃ１を設けている。これにより、第１の波型リブ２０により発生した縦渦が集中した流れが、風下側山部風上側頂点１５ｃ１にぶつかるようになる。よって、圧力損失の増加を抑えつつ、風下側山部１５ｃの斜面との衝突による伝熱促進による優れた伝熱特性を得ることができる。
【００４０】
さらに、第１の波型リブ２０あるいは第２の波型リブ２７の伝熱管方向（積層方向）の高さＨ２が、積層された伝熱フィン１０の積層間隔Ｈ１の３分の１以上、３分の２以下となっている。したがって、風の流れの抵抗を低くとどめることができ、圧力損失の増加を抑えつつ、十分な伝熱フィン強度および伝熱促進効果を得ることができる。
【００４１】
また、第１の波型リブ２０あるいは第２の波型リブ２７の形状を波型としていることで、伝熱フィン１０の風の流れ方向の強度を増している。さらに、波型の接線２６と風の流れとが成す鋭角の角度θが４５度以上に設定されている。そのため、熱交換器を蒸発器として使用した場合にとくに伝熱フィン１０の風上側前縁１０ａ近傍に多量に付着した凝縮水は、伝熱フィン１０に滞留することなく速やかに滴下し、排水され、通風抵抗が異常に増大することはない。これは、除霜運転時の排水についても同様である。
【００４２】
（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態について、図４に従い説明する。図４は第２の実施の形態における伝熱フィンの正面図である。
【００４３】
本実施形態の構成において、第１の実施形態と異なる点を説明する。伝熱フィン１０の風上側前縁１０ａと風上側山部１５ａとの間に、直線部のない滑らかな曲線で構成された波型（例えばサインカーブ）リブである第３の波型リブ３０を設けている。第３の波型リブ３０の最も風上側の部分である第３リブ風上側凸部３０ａと風上側山部風上側頂点１５ａ１とを結んだ直線３２、３４、第３の波型リブ３０の最も風下側の部分である第３リブ風下側凸部３０ｂ１と２段目山部風上側頂点１５ｂ１を結んだ直線３３、第３リブ風下側凸部３０ｂ１に隣接する第３リブ風下側凸部３０ｂ２と風下側山部風上側頂点１５ｃ１を結んだ直線３１、３５が、風の流れ方向と略平行となっている。さらに、伝熱フィン１０の風下側前縁１０ｂと風下側山部１５ｃとの間にも、第３の波型リブ３０と同様の第４の波型リブ３７を設けている。
【００４４】
以上のように構成された熱交換器について、以下その動作、作用を説明する。
【００４５】
第３の波型リブ３０あるいは第４の波型リブ３７の波型に直線部を用いず、滑らかな曲線（例えばサインカーブ）としている。これにより、熱交換器を蒸発器として使用した場合にとくに伝熱フィン１０の風上側前縁１０ａ近傍に多量に付着した凝縮水は、第３の波型リブ３０に沿って流れ、波型の角度が急変する部分で滞留することなく速やかに滴下し、排水され、通風抵抗が異常に増大することはない。また、除霜運転時の排水についても、第３の波型リブ３０あるいは第４の波型リブ３７に沿って流れ、波型の角度が急変する部分で滞留することなく速やかに滴下し、排水され、通風抵抗が異常に増大することはない。
【００４６】
なお、直線部のない滑らかな曲線で構成された波型リブであること以外の動作、作用は実施の形態１と同様であるので、説明を割愛する。
【００４７】
（実施の形態３）
本発明の第３の実施の形態について、図５に従い説明する。図５は第３の実施の形態における伝熱フィンの正面図である。
【００４８】
本実施形態の構成において、第１の実施形態と異なる点を説明する。第１の波型リブ２０の代わりに、風の流れと角度を成す複数の「くの字型（dog-leg shaped）」リブ４０、４１を設けたものである。さらに、第２の波型リブ２７の代わりに、同様に複数の「くの字型」リブ４７、４８を設けている。伝熱フィン１０の長手方向に隣り合う「くの字型」リブ４０と４１は、それぞれのリブの最も風上側の部分４０ａと４１ａとを結ぶ接線の中心を通り、風の流れ方向と略平行となる直線４４に対して対称に配置されている。そして、隣り合うくの字型リブ４０と４１との間には、伝熱フィン１０を隆起させていない、リブなし部分５０、５１が設けられている。
【００４９】
くの字型リブ４０の最も風上側の部分４０ａと風上側山部風上側頂点１５ａ１とを結んだ直線４３が風の流れ方向と略平行になっており、直線４４上に２段目山部風上側頂点１５ｂ１が設置されている。また、リブなし部分５１と風下側山部風上側頂点１５ｃ１を結んだ直線４２、４６が、風の流れ方向と略平行となっている。
【００５０】
以上のように構成された熱交換器について、以下その動作、作用を説明する。
【００５１】
リブなし部分５０、５１が設けられ、リブなし部分５０、５１は、「くの字型」リブ４０、４１の最も風下側の部分の近傍である。そして、そのリブなし部分５０の風下側に２段目山部１５ｂが設置されているので、「くの字型」リブ４０、４１の最も風上側の部分４０ａ、４１ａにて風の流れに向かって左右に分けられた気体が、リブなし部分５０をスムーズに通り抜け、滑らかに２段目山部１５ｂの斜面を沿い流れることができる。したがって、２段目山部１５ｂの風下側の開口部１４を通過するとき縦渦が効果的に発生し、そこから風下側の伝熱フィン１０の表面の温度境界層を乱して熱伝達率を向上させることにより、圧力損失の増加を最小限に抑えつつ、優れた伝熱性能を得ることができる。
【００５２】
あるいは、リブなし部分５１の風下側に風下側山部１５ｃが設置されているので、くの字型リブ４０、４１の最も風上側の部分４０ａ、４１ａにて風の流れに向かって左右に分けられた気体が、リブなし部分５１をスムーズに通り抜け、滑らかに風下側山部１５ｃの斜面を沿い流れることができる。したがって、風下側山部１５ｃの風下側の開口部１４を通過するとき縦渦が効果的に発生し、そこから風下側の伝熱フィン１０の表面の温度境界層を乱して熱伝達率を向上させることにより、圧力損失の増加を最小限に抑えつつ、優れた伝熱性能を得ることができる。
【００５３】
なお、「くの字型」リブを採用していること以外の動作、作用は実施の形態１と同様であるので、説明を割愛する。
【００５４】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４について、図６、図７に従い説明する。図６は実施の形態４における伝熱フィン１０の正面図で、図７は同底面図である。
【００５５】
図６において、第１の実施の形態と同様に、風下側に開口部６４ａを有する山部６５ａ、風下側に開口部６４ｂを有する山部６５ｂ、風下側に開口部６４ｃを有する山部６５ｃが、段方向に隣接するフィンカラー１１の間の伝熱フィン１０面にそれぞれ複数形成されている。これらは、風上側から山部６５ａ、６５ｂ、６５ｃの順にならんでいる。
【００５６】
さらに、伝熱フィン１０の風上側前縁１０ａと山部６５ａとの間には第５の波型リブ７０が設けられている。第５の波型リブ７０は、最も風上側の部分である第５リブ風上側凸部と、第５の波型リブ７０の最も風下側の部分である第５リブ風下側凸部７０ｂとをそれぞれ複数有している。第５リブ風下側凸部７０ｂと、隣り合う２つの第５リブ風上側凸部７０ａの中点とを結んだ直線７５は、風の流れ方向と略平行となっている。山部６５ｃは、山部６５ｃと伝熱フィン１０との接点のうち最も風上側の頂点である風上側頂点６５ｃ１と、開口部６４ｃと伝熱フィン１０との接点である風下側頂点６５ｃ２を有している。
【００５７】
さらに、伝熱フィン１０の風下側前縁１０ｂと山部６５ｃとの間にも第６の波型リブ７１を設けている。山部６５ｃの風上側頂点６５ｃ１と風下側頂点６５ｃ２を結んだ直線６６が、第６の波型リブ７１の最も風上側の部分である第６リブ風上側凸部７１ａと最も風下側の部分である第６リブ風下側凸部７１ｂとの間を通る構成となっている。
【００５８】
また、第５リブ風下側凸部７０ｂ、第６リブ風下側凸部７１ｂは、伝熱管１２の中心を通り風の流れ方向と平行な直線上に配置されている。また、第５リブ風上側凸部７０ａと隣り合う第５リブ風下側凸部７０ｂとの間隔は、伝熱管１２の風上側では、山部６５ａの風上側より広くなっている。同様に、第６リブ風上側凸部７１ａと隣り合う第６リブ風下側凸部７１ｂとの間隔は、伝熱管１２の風下側では、山部６５ｃの風下側より広くなっている。
【００５９】
以上のように構成された熱交換器について、以下その動作、作用を説明する。なお、実施の形態１と同様の構成による動作、作用は、実施の形態１と同様なので、説明を割愛する。
【００６０】
第５の波型リブ７０の最も風上側の部分である第５リブ風上側凸部７０ａにぶつかった風の流れは、風の方向に向かって左右に分けられる。その為、第５の波型リブ７０の最も風下側の部分である第５リブ風下側凸部７０ｂには多くの風が流れ込むこととなる。第５リブ風下側凸部７０ｂは、隣り合う２つの第５リブ風上側凸部７０ａの中間から風下方向にあるので、多くの風は、最も風上側にある山部６５ａの間を通り抜けることができる。この為、圧力損失の増大を抑えながら、フィン強度を向上させることができる。
【００６１】
また、山形６５ｃの風上側頂点６５ｃ１と風下側頂点６５ｃ２とを結んだ直線６６が、第６の波型リブ７１の第６リブ風上側凸部７１ａと第６リブ風下側凸部７１ｂとの間を通る構成となっている。そのため、最も風下側の山部６５ｃを通り抜けた気体は、開口部６４ｃを通り抜ける際に縦渦を発生することで、風下の伝熱フィン１０の表面の温度境界層を乱して熱伝達率を向上させつつ、さらに風下側の波型フィンに滑らかに沿い流れることができるので、圧力損失の増大を抑えながらも優れた伝熱特性を発揮できる。
【００６２】
また、第５の波型リブの波形の接線と風の流れ方向とが成す角度は、山部６５ａの風上側に位置する部分では、伝熱管１２の風上側に位置する部分より緩やかなために、圧力損失の増大を抑えながらも優れた伝熱特性を発揮できる。あるいは、第６の波型リブの波形の接線と風の流れ方向とが成す角度は、山部６５ｃの風下側に位置する部分では、伝熱管１２の風下側に位置する部分より緩やかなために、圧力損失の増大を抑えながらも優れた伝熱特性を発揮できる。
【００６３】
なお、以上の実施の形態において、風上側山部１５ａと風下側山部１５ｃの間には、２段目山部１５ｂを設けるものとしているが、さらに３段目山部、４段目山部と複数の山部群を設けても良い。
【００６４】
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【００６５】
本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施の形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
【００６６】
本発明にかかるフィンチューブ型熱交換器は、風下側に開口部を有する山部を形成して熱交換効率を向上させつつ、該山部の形状に適合した形状の波型リブを設けることで、圧力損失の増大を抑えつつ、フィンのあらゆる方向の強度を増し、製造上の問題を解決することができるので、空気調和機、ヒートポンプ式給湯機、冷蔵庫、冷凍庫等に用いられる熱交換器として有用である。
【００６７】
２０１１年１月２７日に出願された日本国特許出願Ｎｏ．２０１１−０１４９５４号の明細書、図面、及び特許請求の範囲の開示内容は、全体として参照されて本明細書の中に取り入れられるものである。
【符号の説明】
【００６８】
１０    伝熱フィン
１０ａ  風上側前縁
１０ｂ  風下側前縁
１１    フィンカラー
１１ａ  貫通孔
１２    伝熱管
１３    切り込み
１４、６４ａ〜６４ｃ  開口部
１５、６５ａ〜６５ｃ  山部
１５ａ  風上側山部
１５ｂ  ２段目山部
１５ｃ  風下側山部
１５ａ１  風上側山部風上側頂点
１５ｂ１  ２段目山部風上側頂点
１５ｃ１  風下側山部風上側頂点
１５ｃ２  風下側山部風下側頂点
１８  段方向に隣接するフィンカラー１１または伝熱管１２の中心を結ぶ直線
２０  第１の波型リブ
２０ａ、３０ａ  第１リブ風上側凸部
２０ｂ１、２０ｂ２  第１リブ風下側凸部
２１、２５  第１リブ風下側凸部２０ｂ１に隣接する第１リブ風下側凸部２０ｂ２と風下側山部風上側頂点１５ｃ１を結んだ直線
２２、２４  第１リブ風上側凸部２０ａと風上側山部風上側頂点１５ａ１とを結んだ直線
２３  第１リブ風下側凸部２０ｂ１と２段目山部風上側頂点１５ｂ１を結んだ直線
２６  波型の接線
２７  第２の波型リブ
３０  第３の波型リブ
３０ｂ１、３０ｂ２  第３リブ風下側凸部
３１、３５  第３リブ風下側凸部３０ｂ１に隣接する第３リブ風下側凸部３０ｂ２と風下側山部風上側頂点１５ｃ１を結んだ直線
３２、３４  第３リブ風上側凸部３０ａと風上側山部風上側頂点１５ａ１とを結んだ直線
３３  第３リブ風下側凸部３０ｂ１と２段目山部風上側頂点１５ｂ１を結んだ直線
３７  第４の波型リブ
４０、４１、４７、４８  くの字型リブ
４０ａ、４１ａ  最も風上側の部分
５０、５１  リブなし部分
６５ｃ１  風上側頂点
６５ｃ２  風下側頂点
７０  第５の波型リブ
７０ａ  第５リブ風上側凸部
７０ｂ  第５リブ風下側凸部
７１  第６の波型リブ
７１ａ  第６リブ風上側凸部
７１ｂ  第６リブ風下側凸部
Ｈ１  積層間隔
Ｈ２  波型リブの高さ
【図１】
2012102053.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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