(57)【要約】【課題】  クロスフィンチューブ式熱交換器において、フィンカラーと伝熱管との密着度を改善させることである。【解決手段】  フィンカラー（１２）は、フィン本体部（１１）との連結部分であるフィンカラー根元部（１２１）と、フィンカラー中間部（１２２）と、フィンカラーリフレア部（１２３）とにより構成され、フィンカラー（１２）の断面形状は、スプライン曲線である。スプライン曲線の制御点として、フィンカラー中間部（１２２）の中間点（Ｘ１）、フィンカラー中間部（１２２）の第１端部（Ｘ２）、フィンカラー中間部（１２２）の第２端部（Ｘ３）のいずれか一つ以上を選択する。【選択図】図４
2010223578.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレート状のフィン本体部（１１）と、  前記フィン本体部（１１）と交差する方向に延伸し、内部に貫通孔が形成される環状のフィンカラー（１２）と、を備えた熱交換器用フィンにおいて、
前記フィンカラー（１２）は、前記フィン本体部（１１）との連結部分であるフィンカラー根元部（１２１）と、フィンカラー中間部（１２２）と、フィンカラーリフレア部（１２３）とにより構成されており、
前記フィンカラー（１２）の断面形状は、前記フィンカラー中間部（１２２）の中間点（Ｘ１）の位置をスプライン曲線の制御点とし、フィンカラー中間部（１２２）の中間点（Ｘ１）、フィンカラー中間部（１２２）の第１端部（Ｘ２）、フィンカラー中間部（１２２）の第２端部（Ｘ３）、フィンカラーリフレア部の所定点Ｃ１、フィンカラー根元部の所定点Ｃ２を通るスプライン曲線である、
熱交換器用フィン。
【請求項２】
前記フィンカラー（１２）の断面形状は、複数のスプライン曲線を連続的に結んで形成されており、
そのうち、前記複数のスプライン曲線は、
前記フィンカラー中間部（１２２）の中間点（Ｘ１）と、前記フィンカラー中間部（１２２）の第１端部（Ｘ２）と、前記フィンカラー中間部（１２２）の第２端部（Ｘ３）との三点を通る第１スプライン曲線と、
前記フィンカラーリフレア部（１２３）の所定点（Ｃ１）と、前記フィンカラー中間部（１２２）の前記フィンカラーリフレア部（１２３）側の第１端部（Ｘ２）とを通る第２スプライン曲線と、
前記フィンカラー根元部（１２１）の所定点（Ｃ２）と前記フィンカラー中間部（１２２）の前記フィンカラー根元部（１２１）側の第２端部（Ｘ３）とを通る第３スプライン曲線と、
を含む、請求項１に記載の熱交換器用フィン。
【請求項３】
前記複数のスプライン曲線は、非一様有理Ｂスプラインであり、
前記フィンカラー中間部（１２２）の中間点（Ｘ１）、前記フィンカラー中間部（１２２）の第１端部（Ｘ２）、前記フィンカラー中間部（１２２）の第２端部（Ｘ３）の各座標の関係は、
2010223578.tif 000016
そのうち、０＜Ｎ１＜１、０＜Ｎ２＜１、Ｃ１、Ｃ２は所定値
である、
請求項２に記載の熱交換器用フィン。
【請求項４】
プレート状のフィン本体部（１１）と、前記フィン本体部（１１）と交差する方向に延伸し、内部に貫通孔が形成される環状のフィンカラー（１２）と、を備えた熱交換器用フィン（１）と、
前記貫通孔に挿入され、拡管により前記複数のフィン（１）のフィンカラー（１２）と密着接触された複数の伝熱管（３）と、を備え、
前記フィンカラー（１２）の断面形状は前記フィンカラー中間部（１２２）の中間点（Ｘ１）の位置をスプライン曲線の制御点とし、フィンカラー中間部（１２２）の中間点（Ｘ１）、フィンカラー中間部（１２２）の第１端部（Ｘ２）、フィンカラー中間部（１２２）の第２端部（Ｘ３）、フィンカラーリフレア部の所定点Ｃ１、フィンカラー根元部の所定点Ｃ２を通るスプライン曲線である、
クロスフィンチューブ式熱交換器。
【請求項５】
前記フィンカラー（１２）の断面形状は、複数のスプライン曲線を連続的に結んで形成されており、
そのうち、前記複数のスプライン曲線は、
前記フィンカラー中間部（１２２）の中間点（Ｘ１）と、前記フィンカラー中間部（１２２）の第１端部（Ｘ２）と、前記フィンカラー中間部（１２２）の第２端部（Ｘ３）との三点を通る第１スプライン曲線と、
前記フィンカラーリフレア部（１２３）の所定点（Ｃ１）と、前記フィンカラー中間部（１２２）の前記フィンカラーリフレア部（１２３）側の第１端部（Ｘ２）とを通る第２スプライン曲線と、
前記フィンカラー根元部（１２１）の所定点（Ｃ２）と前記フィンカラー中間部（１２２）の前記フィンカラー根元部（１２１）側の第２端部（Ｘ３）とを通る第３スプライン曲線と、
を含む、請求項４に記載のクロスフィンチューブ式熱交換器。
【請求項６】
前記複数のスプライン曲線は、非一様有理Ｂスプラインであり、
前記フィンカラー中間部（１２２）の中間点（Ｘ１）、前記フィンカラー中間部（１２２）の第１端部（Ｘ２）、前記フィンカラー中間部（１２２）の第２端部（Ｘ３）の各座標の関係は、
2010223578.tif 000017
そのうち、０＜Ｎ１＜１、０＜Ｎ２＜１、Ｃ１、Ｃ２は所定値
である、
請求項５に記載のクロスフィンチューブ式熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器用フィン及び熱交換器、特にクロスフィンチューブ式熱交換器用フィンとクロスフィンチューブ式熱交換器とに関する。
【背景技術】
【０００２】
空気調和機用の熱交換器の一種として、クロスフィンチューブ式熱交換器がある。図１２に示すように、従来のクロスフィンチューブ式熱交換器では、断面形状が直線であるＬ字型フィンカラー１２’が使われ、Ｌ字型フィンカラー１２’の直線部分と伝熱管２’の外周面との密着を図るものがある。しかし、拡管過程で、フィンカラーの直線部分の中間部に凹みが発生し、フィンカラー１２’と伝熱管２’の外周面とが接触しない部分が生ずる。この場合、図１３（ａ）に示すように、フィンカラーの直線部分の中間部において、フィンカラーと伝熱管の外周面との接触ギャップが大きく、フィンカラーと伝熱管との接触面積が減るため伝熱面積が減少する。また、図１３（ｂ）に示すように、フィンカラーと伝熱管の接触部分に応力集中が発生し、フィンカラーにひび割れなどが発生して接触熱伝達率が低下する場合がある。また、カラーの直線部分の応力分布が左右方向にずれやすいため、曲げモーメントが発生しフィンカラーが座屈して伝熱管との間にギャップが発生する。従って、断面形状が直線であるＬ字型フィンカラーを採用した場合、所定の熱交換量が得られないなどの問題が存在する。
【０００３】
フィンカラーと伝熱管の外周面との接触ギャップの発生を回避するため、図１４に示す熱交換器用フィン２１は、フィンカラーの３つの部分（２２，２３，２４）にそれぞれ３つの曲げＲ（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３）を付け、さらにそれぞれの曲げＲを滑らかに接触させ、全体的にフィンカラー形状を伝熱管側に凸とし、ストレート部分が存在しないようにしている（特許文献１）。このような形状のフィン２１は、断面形状が直線であるＬ字型フィンカラーに比べて、フィンカラーと伝熱管との密着度が改善され、熱交換効率が向上された。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の目的は、上記背景技術の問題点を克服し、フィンカラーと拡管後の伝熱管との隙間が最小になるようなフィンを提供し、フィンカラーと伝熱管との密着度を改善させることである。また、熱交換器の熱交換効率を向上させることである。
【０００５】
第１発明に係る熱交換器用フィンは、プレート状のフィン本体部と、フィン本体部と交差する方向に延伸し、内部に貫通孔が形成される環状のフィンカラーと、を備えている。ここで、フィンカラーは、フィン本体部との連結部分であるフィンカラー根元部と、フィンカラー中間部と、フィンカラーリフレア部とにより構成されている。また、フィンカラーの断面形状は、フィンカラー中間部の中間点の位置をスプライン曲線の制御点とし、フィンカラー中間部の中間点、フィンカラー中間部の第１端部、フィンカラー中間部の第２端部、フィンカラーリフレア部の所定点、フィンカラー根元部の所定点を通るスプライン曲線である。
【０００６】
スプライン曲線は、制御点により曲線形状制御が可能であり、また、形状制御を局所的に行うことができる。フィンカラーの断面形状をスプライン曲線にすることで、フィンカラーと拡管後の伝熱管との隙間が最小になるように、いくつかの座標を制御点としてフィンカラー曲線形状を制御することができる。また、フィンカラーと拡管後の伝熱管との隙間が最小になることにより、フィンと伝熱管との密着度が改善される。
【０００７】
第２発明に係る熱交換器用フィンは、第１発明に係る熱交換器用フィンであって、フィンカラーは、フィンカラー根元部と、フィンカラー中間部と、フィンカラーリフレア部とにより構成されている。また、フィンカラーの断面形状は、第１スプライン曲線と、第２スプライン曲線と、第３スプライン曲線との複数のスプライン曲線を連続的に結んで形成されている。ここで、第１スプライン曲線は、フィンカラー中間部の中間点と、フィンカラー中間部の第１端部と、フィンカラー中間部の第２端部との三点を通るスプライン曲線である。第２スプライン曲線は、フィンカラーリフレア部の所定点と、フィンカラー中間部のフィンカラーリフレア部側の第１端部とを通るスプライン曲線である。第３スプライン曲線は、フィンカラー根元部の所定点とフィンカラー中間部のフィンカラー根元部側の第２端部とを通るスプライン曲線である。
【０００８】
ここで、フィンカラーの断面形状は、３点を通る第１スプライン曲線と、２点を通る第２スプライン曲線及び第３スプライン曲線を連続的に結ぶ形状になっている。このような形状を採用することで、フィンカラーと伝熱管の外周面との接触ギャップをさらに小さくさせることができるとともに、フィンカラーと伝熱管の接触部分に発生しやすい応力集中を抑制することができる。また、Ｘ２、Ｘ３は独立変数であり、スプライン曲線の数が多いため、フィンカラーの中間点Ｘ１に対し非対称な形状のフィンカラーを作ることが可能であり、レイアウトの自由度が高くなる。
【０００９】
第３発明に係る熱交換器用フィンは、第２発明に係る熱交換器用フィンであって、複数のスプライン曲線は非一様有理Ｂスプラインである。また、フィンカラー中間部の中間点（Ｘ１）、フィンカラー中間部の第１端部（Ｘ２）、フィンカラー中間部の第２端部（Ｘ３）の各座標の関係は、
2010223578.tif 000003
そのうち、０＜Ｎ１＜１、０＜Ｎ２＜１、Ｃ１、Ｃ２は所定値である。
【００１０】
ここでは、非一様有理Ｂスプライン曲線を採用したため、制御点によって制御できる範囲を調節でき、制御点が曲線に与える影響を操作することができる。ここでは、伝熱管の直径、フィンの積層方向のピッチ、伝熱管及びフィンの材質などによって、フィンカラー中間部の中間点及びフィンカラー中間部の両端部を含む３つの制御点を制御し、フィンカラー中間部と伝熱管の外周面との接触ギャップが最小になるように、フィンカラーの形状を最適化させることができる。また、Ｘ２、Ｘ３は独立変数であり、スプライン曲線の数が多いため、フィンカラーの中間点Ｘ１に対し非対称な形状のフィンカラーを作ることが可能であり、レイアウトの自由度が高くなる。
【００１１】
本願発明に係る熱交換器は、複数のフィンと複数の伝熱管とを備えたクロスフィンチューブ式熱交換器である。各フィンは複数の貫通孔を有するフィン本体部と、貫通孔の周縁に形成されたフィンカラーとを有する。各伝熱管はそれぞれ貫通孔に挿入され、拡管により複数のフィンのフィンカラーと密着接触されている。また、フィンカラーの断面形状はスプライン形状である。
【００１２】
ここでは、断面がスプライン形状を有するフィンカラーを採用することにより、フィンカラーと拡管後の伝熱管との隙間が最小に制御し、フィンと伝熱管との密着度を改善することができる。
【００１３】
また、フィンカラーの断面形状は、３点を通る第１スプライン曲線と、２点を通る第２スプライン曲線及び第３スプライン曲線を連続的に結ぶ形状になっている。このような形状を採用することで、フィンカラー中間部と伝熱管の外周面との接触ギャップをさらに小さくさせることができるとともに、フィンカラーと伝熱管の接触部分に発生しやすい応力集中を抑制することができる。
【００１４】
さらに、フィンカラーの断面形状として、非一様有理Ｂスプライン曲線を採用し、フィンカラー中間部の中間点及びフィンカラー中間部の両端部を含む３つの制御点を制御し、フィンカラー中間部と伝熱管の外周面との接触ギャップが最小になるように、フィンカラーの形状を最適化させることができる。
【００１５】
その結果、クロスフィンチューブ式熱交換器の熱交換効率を向上させることができる。
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上記特許文献１に開示した３つ以上の曲げＲを付けたフィンカラーの場合、断面形状が直線であるＬ字型フィンカラーに比べると接触熱伝達率が向上するが、それぞれの曲げＲの決定方法については開示されていない。また、接触熱伝達率の計算式に問題があり、所定の接触熱伝達率の値が得られない。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係るフィンカラーの断面形状は、フィンカラー中間部の中間点の位置をスプライン曲線の制御点とし、フィンカラー中間部の中間点、フィンカラー中間部の第１端部、フィンカラー中間部の第２端部、フィンカラーリフレア部の所定点、フィンカラー根元部の所定点の５点を通るスプライン曲線である。
【００１８】
ここでは、フィンカラーの断面形状をスプライン曲線にすることで、フィンカラーと拡管後の伝熱管との隙間が最小になるように、いくつかの座標を制御点としてフィンカラー曲線形状を制御することができる。また、フィンカラーと拡管後の伝熱管との隙間が最小にさせることが可能であると共に、最大接触圧力を増加させることができる。その結果、フィンと伝熱管との密着度が改善され、フィンカラーと拡管後の伝熱管との接触熱伝達率が向上される。
【００１９】
本発明に係るフィンカラーの断面形状は、３点を通る第１スプライン曲線と、２点を通る第２スプライン曲線及び第３スプライン曲線を連続的に結ぶ形状になっている。このような形状を採用することで、フィンカラーと伝熱管の外周面との接触ギャップをさらに小さくさせることができる。また、接触圧力を増加させることができるとともに、フィンカラーと伝熱管の接触部分に発生しやすい応力集中を抑制することができる。その結果、フィンと伝熱管との密着度が改善され、フィンカラーと拡管後の伝熱管との接触熱伝達率が向上される。さらに、Ｘ２、Ｘ３は独立変数であり、スプライン曲線の数が多いため、フィンカラーの中間点Ｘ１に対し非対称な形状のフィンカラーを作ることが可能であり、レイアウトの自由度が高くなる。
【００２０】
本発明に係るフィンカラーの断面形状は、非一様有理Ｂスプライン曲線であるため、制御点によって制御できる範囲を調節でき、制御点が曲線に与える影響を操作することができる。ここでは、伝熱管の直径、フィンの積層方向のピッチ、伝熱管及びフィンの材質などによって、フィンカラー中間部の中間点及びフィンカラー中間部の両端部を含む３つの制御点を制御し、フィンカラーと伝熱管の外周面との接触ギャップが最小になるように、フィンカラーの形状を最適化させることができる。また、Ｘ２、Ｘ３は独立変数であり、スプライン曲線の数が多いため、フィンカラーの中間点Ｘ１に対し非対称な形状のフィンカラーを作ることが可能であり、レイアウトの自由度が高くなる。
【００２１】
また、本発明に係る熱交換器は、複数のフィンと複数の伝熱管とを備えたクロスフィンチューブ式熱交換器である。各フィンは複数の貫通孔を有するフィン本体部と、貫通孔の周縁に形成されたフィンカラーとを有する。各伝熱管はそれぞれ貫通孔に挿入され、拡管により複数のフィンのフィンカラーと密着接触されている。また、フィンカラーの断面形状は上記のスプライン形状である。
【００２２】
ここでは、断面がスプライン形状を有するフィンカラーを採用することにより、フィンカラーと拡管後の伝熱管との隙間が最小にさせることが可能であると共に、接触圧力を増加させることができる。その結果、フィンと伝熱管との密着度が改善され、フィンカラーと拡管後の伝熱管との接触熱伝達率が向上され、最終的に熱交換器全体の性能が向上される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】クロスフィンチューブ式熱交換器の断面図
【図２】図１の部分拡大図
【図３】シミュレーションモデル模式図
【図４】（ａ）実施例に係るフィンカラーの断面図。（ｂ）図４（ａ）のフィンカラーの寸法図。
【図５】（ａ）実験１に係るフィンカラー最適化位置を表す模式図。（ｂ）実験１に係るフィンカラー最適化後の形状を表す模式図。
【図６】（ａ）実験２に係るフィンカラー最適化位置を表す模式図。（ｂ）実験２に係るフィンカラー最適化後の形状を表す模式図。
【図７】（ａ）実験３に係るフィンカラー最適化位置を表す模式図。（ｂ）実験３に係るフィンカラー最適化後の形状を表す模式図。
【図８】（ａ）実験４に係るフィンカラー最適化位置を表す模式図。（ｂ）実験４に係るフィンカラー最適化後の形状を表す模式図。
【図９】（ａ）実験５に係るフィンカラー最適化位置を表す模式図。（ｂ）実験５に係るフィンカラー最適化後の形状を表す模式図。
【図１０】（ａ）実験６に係るフィンカラー最適化位置を表す模式図。（ｂ）実験６に係るフィンカラー最適化後の形状を表す模式図。
【図１１】各実験結果を示すグラフ図。
【図１２】断面形状が直線であるＬ字型フィンカラー模式図。
【図１３】（ａ）図１２に係るフィンカラーと伝熱管とのギャップを表す模式図。（ｂ）図１２に係るフィンカラーと伝熱管との接触応力を表す模式図。
【図１４】３つの曲げＲを有するフィンカラーの模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明に係るクロスフィンチューブ式熱交換器および熱交換器用フィンについて、添付図を用いて説明する。
【００２５】
図１は、本発明に係るクロスフィンチューブ式熱交換器１００の製造過程を示す断面模式図であり、図２は部分拡大図である。図１及び図２に示すように、クロスフィンチューブ式熱交換器１００は、所定のフィンピッチで複数枚並設されたフィンプレート１と伝熱管２とにより構成されている。フィンプレート１は、貫通孔を有し、フィンプレート１に設けられた貫通孔の周縁にはフィンカラー１２が形成されている。フィンプレート１の貫通孔に挿入された伝熱管２は拡管ヘッド３で拡管され、伝熱管２外周面とフィンカラー１２とが接触される。フィンカラー１２と伝熱管２との接触面積において、伝熱管２内に流通する冷媒とフィンプレート１の表面を流通する空気Ｗとの間で熱交換が行われる。ここで、フィンカラー１２と伝熱管２との接触状態及び接触圧力の大きさにより熱交換器の熱伝達効率が大きく変動する。本願では、フィンカラーの断面形状をスプライン曲線にして最適化することにより、拡管後のフィンカラー１２と伝熱管２との密着状態を改善させるとともに接触圧力を適正化することにより、熱交換器の熱伝達効率を向上することができる。
【００２６】
フィンカラー断面形状の最適化による効果を検証するため、クロスフィンチューブ熱交換器の拡管加工過程を有限要素法によるシミュレーション実験により再現し、フィンカラー１２と伝熱管２との局所的な接触状態を調べた。
【００２７】
図３は、接触熱伝達率を計算するために用いたシミュレーションモデルの模式図である。クロスフィンチューブの拡管加工は、軸対称の特徴を有するため、図３ではクロスフィンチューブの拡管の半分のみを用いて説明する。ここでは、７枚のフィンプレート１を積層し、Ｙ軸方向から起算して１枚目のフィンプレートのプレート部と７枚目のフィンプレートの部フィンカラー端部のＹ軸方向の移動が制約されている。また、対応する伝熱管の両端部のＹ軸方向の移動が制約されている。フィンカラーの断面形状を最適化するため、本実施例では、非一様有理Ｂスプライン曲線を用いた。また、フィンカラー１２各部位における伝熱管２との隙間高さの和が最小になる、すなわち隙間面積が最小になることを最適化の目標とした。
【００２８】
図４に示すフィン１は、プレート状のフィン本体部（１１）と、フィン本体部（１１）と交差する方向に延伸し、内部に貫通孔が形成される環状のフィンカラー（１２）とを備えている。また、フィンカラー（１２）は、フィン本体部（１１）との連結部分であるフィンカラー根元部（１２１）と、フィンカラー中間部（１２２）と、フィンカラーリフレア部（１２３）とにより構成されている。ここで、拡管する前のフィンカラー中間部（１２２）とフィンカラー中心軸Ｚとの距離ｒは３．６ｍｍである。スプライン曲線の制御点として、フィンカラー中間部（１２２）の中間点（Ｘ１）、フィンカラー中間部（１２２）の第１端部（Ｘ２）、フィンカラー中間部（１２２）の第２端部（Ｘ３）のいずれか一つ以上を選択し、変動範囲は、フィンカラー中心軸Ｚとの距離が３．５１〜３．７１５６ｍｍの範囲に設定した。
【００２９】
ここでは、接触熱伝達率を計算する際、下記の式を用いた。
2010223578.tif 000004
【００３０】
ｈ      −  接触熱伝達率，  ［ｗ／ｍ２ｋ］；
λ１    −  アルミの熱伝導率（フィンに使用），  ［ｗ／ｍ２ｋ］；
λ２    −  銅の熱伝導率（管に使用），  ［ｗ／ｍ２ｋ］；
δ１    −  アルミの表面粗さ（フィンに使用），  ［μｍ］；
δ２    −  銅の表面粗さ（管に使用），  ［μｍ］；
Ｈ      −  銅の硬さ，  ［ｋｇｆ／ｍｍ］；
Ｌ      −  フィンカラーの接触長さ，  ［ｍｍ］；
ｐ（ｌ）−  フィンと管の接触圧力，  ［ｋｇｆ／ｍｍ］
【００３１】
＜実験１＞
実験１においては、図５（ａ）に示すように、フィンカラーの断面形状最適化時の変数として、変動制御点は１つである。また、フィンカラーの断面形状は、３点を通るスプライン曲線により構成されている。
【００３２】
すなわち、フィンカラー中間部（１２２）の中間点（Ｘ１）の位置をスプライン曲線の制御点とし、フィンカラー中間部（１２２）の中間点（Ｘ１）、フィンカラー中間部（１２２）の第１端部（Ｘ２）、フィンカラー中間部（１２２）の第２端部（Ｘ３）の３点を通るスプライン曲線を作成した。その結果、図５（ｂ）に示す最適化後の形状を得ることができた。表１は、実験１における最適化後の形状の変化を表している。
【００３３】
【表１】
2010223578.tif 000005
【００３４】
＜実験２＞
実験２においては、図６（ａ）に示すように、フィンカラーの断面形状最適化時の変数として、変動制御点は１つである。また、フィンカラーの断面形状は、５点を通るスプライン曲線により構成されている。
【００３５】
すなわち、フィンカラー中間部（１２２）の中間点（Ｘ１）の位置をスプライン曲線の制御点とし、フィンカラー中間部（１２２）の中間点（Ｘ１）、フィンカラー中間部（１２２）の第１端部（Ｘ２）、フィンカラー中間部（１２２）の第２端部（Ｘ３）、フィンカラーリフレア部の所定点Ｃ１、フィンカラー根元部の所定点Ｃ２の５点を通るスプライン曲線を作成した。その結果、図６（ｂ）に示す最適化後の形状を得ることができた。表２は、実験２における最適化後の形状の変化を表している。
【００３６】
【表２】
2010223578.tif 000006
【００３７】
＜実験３＞
実験３においては、図７（ａ）に示すように、フィンカラーの断面形状最適化時の変数として、変動制御点は３つである。また、フィンカラーの断面形状は、５点を通るスプライン曲線により構成されている。
【００３８】
すなわち、フィンカラー中間部（１２２）の中間点（Ｘ１）、フィンカラー中間部（１２２）の第２端部（Ｘ３）、フィンカラー中間部（１２２）の第１端部（Ｘ２）の位置をスプライン曲線の制御点とした。ここで、Ｘ２とＸ３は、
2010223578.tif 000007
０＜Ｎ＜１により定義した。また、フィンカラー中間部（１２２）の中間点（Ｘ１）、フィンカラー中間部（１２２）の第１端部（Ｘ２）、フィンカラー中間部（１２２）の第２端部（Ｘ３）、フィンカラーリフレア部の所定点Ｃ１、フィンカラー根元部の所定点Ｃ２の５点を通るスプライン曲線を作成した。その結果、図７（ｂ）に示す最適化後の形状を得ることができた。表３は、実験３における最適化後の形状の変化を表している。
【００３９】
【表３】
2010223578.tif 000008
【００４０】
＜実験４＞
実験４においては、図８（ａ）に示すように、フィンカラーの断面形状最適化時の変数として、変動制御点は３つである。また、フィンカラーの断面形状は、５点を通るスプライン曲線により構成されている。
【００４１】
すなわち、フィンカラー中間部（１２２）の中間点（Ｘ１）、フィンカラー中間部（１２２）の第一端点（Ｘ２）、フィンカラー中間部（１２２）の第二端点（Ｘ３）の位置をスプライン曲線の制御点とした。ここで、Ｘ２とＸ３は、
2010223578.tif 000009
０＜Ｎ１＜１、０＜Ｎ２＜１により定義した。また、フィンカラー中間部（１２２）の中間点（Ｘ１）、フィンカラー中間部（１２２）の第１端部（Ｘ２）、フィンカラー中間部（１２２）の第２端部（Ｘ３）、フィンカラーリフレア部の所定点Ｃ１、フィンカラー根元部の所定点Ｃ２の５点を通るスプライン曲線を作成した。その結果、図８（ｂ）に示す最適化後の形状を得ることができた。表４は、実験４における最適化後の形状の変化を表している。
【００４２】
【表４】
2010223578.tif 000010
【００４３】
＜実験５＞
実験５においては、図９（ａ）に示すように、フィンカラーの断面形状最適化時の変数として、変動制御点は３つである。また、フィンカラーの断面形状は２点を通るスプライン曲線２本と、３点を通るスプライン曲線１本とにより構成されている。
【００４４】
すなわち、フィンカラー中間部（１２２）の中間点（Ｘ１）、フィンカラー中間部（１２２）の第一端点（Ｘ２）、フィンカラー中間部（１２２）の第二端点（Ｘ３）の位置をスプライン曲線の制御点とした。ここで、Ｘ２とＸ３は、
2010223578.tif 000011
０＜Ｎ１＜１、０＜Ｎ２＜１により定義した。また、フィンカラーの断面形状はフィンカラー中間部（１２２）の中間点（Ｘ１）、フィンカラー中間部（１２２）の第１端部（Ｘ２）、フィンカラー中間部（１２２）の第２端部（Ｘ３）の３点を通る第１スプライン曲線、フィンカラーリフレア部（１２３）の所定点（Ｃ１）とフィンカラー中間部（１２２）のフィンカラーリフレア部（１２３）側の第１端部（Ｘ２）の２点を通る第２スプライン曲線と、フィンカラー根元部（１２１）の所定点（Ｃ２）とフィンカラー中間部（１２２）のフィンカラー根元部（１２１）側の第２端部（Ｘ３）の２点を通る第３スプライン曲線とにより構成されている。その結果、図９（ｂ）に示す最適化後の形状を得ることができた。表５は、実験５における最適化後の形状の変化を表している。
【００４５】
【表５】
2010223578.tif 000012
【００４６】
＜実験６＞
実験６においては、図１０（ａ）に示すように、フィンカラーの断面形状最適化時の変数として、変動制御点は２つである。また、フィンカラーの断面形状は２点を通るスプライン曲線２本と、３点を通るスプライン曲線１本とにより構成されている。
【００４７】
すなわち、フィンカラー中間部（１２２）の第１端部（Ｘ２），  フィンカラー根元部（１２１）側の第２端部（Ｘ３）の位置をスプライン曲線の制御点とした。また、フィンカラーの断面形状は、フィンカラー中間部（１２２）の中間点（Ｘ１）、フィンカラー中間部（１２２）の第１端部（Ｘ２）、フィンカラー中間部（１２２）の第２端部（Ｘ３）の３点を通る第１スプライン曲線、フィンカラーリフレア部（１２３）の所定点（Ｃ１）とフィンカラー中間部（１２２）のフィンカラーリフレア部（１２３）側の第１端部（Ｘ２）の２点を通る第２スプライン曲線と、フィンカラー根元部（１２１）の所定点（Ｃ２）とフィンカラー中間部（１２２）のフィンカラー根元部（１２１）側の第２端部（Ｘ３）の２点を通る第３スプライン曲線とにより構成されている。その結果、図１０（ｂ）に示す最適化後の形状を得ることができた。表６は、実験６における最適化後の形状の変化を表している。
【００４８】
【表６】
2010223578.tif 000013
【００４９】
＜結論＞
図１１及び表７は、上記各シミュレーション実験の結果である、フィンカラー１２と伝熱管２との接触隙間の合計減少率、最大接触圧力の増加率、接触熱伝達率の増加率をまとめたものである。
【００５０】
【表７】
2010223578.tif 000014
【００５１】
表７から分かるように、シミュレーション実験２、５、６においては、接触すきま合計の減少率が大きいだけでなく、最大接触圧力の増加率も大きくなっており、その結果、接触熱伝達率の増加率も１２％以上になっている。
【００５２】
一方、表８に示すように、従来のフィンカラーでは、単一または二つの曲げＲを付けたフィンと伝熱管との接触熱伝達率の増加率は５％程度であり、フィンカラーにそれぞれ３つの曲げＲを付け、さらにそれぞれの曲げＲを滑らかに接触させ、全体的にフィンカラー形状を伝熱管側に凸とし、ストレート部分が存在しないようにしたものであっても、接触熱伝達率の増加率は９％にすぎない。
【００５３】
【表８】
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【符号の説明】
【００５４】
１      フィン
１１    フィン本体部
１２    フィンカラー
１２１  フィンカラー根元部
１２２  フィンカラー中間部
１２３  フィンカラーリフレア部
２      伝熱管
３      拡管ヘッド
Ｘ１    フィンカラー中間部の中間点座標
Ｘ２    フィンカラー中間部の第１端部座標
Ｘ３    フィンカラー中間部の第２端部座標
Ｃ１    フィンカラーリフレア部の所定点座標
Ｃ２    フィンカラー根元部の所定点座標
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５５】
【特許文献１】特許３３５６１５１号公報
【図１】
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【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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【図１４】
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