(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィンであって、
前縁と、
前記前縁の反対側の後縁と、
前側軸上に中心を置いて前記前側軸に沿って配設された複数の前側孔と、
前記前側軸及び前記後縁の間にあって前記前側軸に対して実質的に平行をなす第２の軸上に実質的に中心を置いて、前記第２の軸に沿って、かつ前記複数の前側孔と協働して実質的に長方形マトリクスを形成するように配設された複数の第２の孔と、
前記第２の軸及び前記後縁の間にあって前記前側軸及び前記第２の軸の少なくとも一方に対して実質的に平行をなす後側軸上に実質的に中心を置いて、前記後側軸に沿って、かつ最も近い２つの前記第２の孔に対して各々実質的に等距離に位置するように配設された複数の後側孔と、
前記後側軸及び前記後縁の間にあって前記前側軸、前記第２の軸及び前記後側軸のうちの少なくとも１つに対して実質的に平行をなす追加的な軸に実質的に中心を置いて、前記追加的な軸に沿って、かつ最も近い２つの前記後側孔に対して各々実質的に等距離に位置するように配設された複数の追加的な孔とを含み、
前記複数の前側孔及び前記複数の第２の孔以外には、前記前側軸と前記第２の軸との間に、冷媒管を貫通させて受容するように構成された孔を実質的に含まないことを特徴とするフィン。
【請求項２】
請求項１に記載のフィンであって、
前記複数の前側孔、前記複数の第２の孔及び前記複数の後側孔の各々が、実質的に同様の大きさを有することを特徴とするフィン。
【請求項３】
請求項１に記載のフィンであって、
前記前縁及び前記後縁の少なくとも一方が、前記前側軸に対して実質的に平行であることを特徴とするフィン。
【請求項４】
請求項１に記載のフィンを複数含む熱交換システム。
【請求項５】
請求項４に記載の熱交換システムであって、
前記複数のフィンの前記前側軸が実質的に互いに共軸的に配設され、
前記複数のフィンの前記第２の軸が実質的に互いに共軸的に配設され、かつ
前記複数のフィンの前記後側軸が実質的に互いに共軸的に配設されたことを特徴とする熱交換システム。
【請求項６】
請求項４に記載の熱交換システムであって、
前記複数のフィンの前記前側軸が実質的に互いに共軸的に配設され、
前記複数のフィンの前記第２の軸が実質的に互いに共軸的に配設され、
前記複数のフィンの前記後側軸が実質的に互いに共軸的に配設され、かつ
前記複数のフィンの前記追加的な軸が実質的に互いに共軸的に配設されたことを特徴とする熱交換システム。
【請求項７】
請求項４に記載の熱交換システムであって、
前記複数のフィンの各々の互いに対応する一連の前側孔、第２の孔及び後側孔のうちの少なくとも１つを貫通して延在する少なくとも１つの冷媒管をさらに含むことを特徴とするシステム。
【請求項８】
請求項１に記載のフィンを含む空調システム。
【請求項９】
フィンであって、
前縁及び後縁の間に延在するフィン幅と、
前側軸上に中心を置いて前記前側軸に沿って配設された複数の前側孔と、
前記前側軸及び前記後縁の間にある第２の軸に沿って配設された複数の第２の孔と、
前記第２の軸及び前記後縁の間に配設された複数の追加的な孔とを含み、
前記複数の第２の孔の各々が、前記フィン幅に対して実質的に平行をなす経路に沿う直線であって前記複数の前側孔のうちの対応する孔を通る該直線上に実質的に配設され、
前記複数の追加的な孔が、前記第２の軸及び前記後縁の間に位置する第３の軸に沿って配設された複数の第３の孔を含み、該複数の第３の孔の各々は、最も近い２つの前記第２の孔に対して実質的に等距離に位置し、
前記複数の追加的な孔が、前記第３の軸及び前記後縁の間に位置する後側軸に沿って配設された複数の後側孔を含み、該複数の後側孔の各々は、前記フィン幅に対して実質的に平行をなす経路に沿う直線であって前記複数の第２の孔のうちの対応する孔を通る該直線上に実質的に配設され、
前記複数の前側孔が、前記前側軸に隣接する第１の孔列を形成し、前記複数の第２の孔が、第２の孔列を形成し、該第１の孔列と該第２の孔列との間には、冷媒管を貫通させて受容するように構成された孔の列がないことを特徴とするフィン。
【請求項１０】
請求項９に記載のフィンを複数含む熱交換システム。
【請求項１１】
請求項９に記載のフィンを含む空調システム。
【請求項１２】
フィンであって、
前縁と、
前記前縁の反対側の後縁と、
前側軸上に中心を置いて前記前側軸に沿って配設された複数の前側孔と、
前記前側軸及び前記後縁の間にあって前記前側軸に対して実質的に平行をなす第２の軸上に実質的に中心を置いて、前記第２の軸に沿って、かつ前記複数の前側孔と協働して実質的に長方形マトリクスを形成するように配設された複数の第２の孔と、
前記第２の軸及び前記後縁の間にあって前記前側軸及び前記第２の軸の少なくとも一方に対して実質的に平行をなす後側軸上に実質的に中心を置いて、前記後側軸に沿って、かつ最も近い２つの前記第２の孔に対して各々実質的に等距離に位置するように配設された複数の後側孔と、
前記後側軸及び前記後縁の間にあって前記前側軸、前記第２の軸及び前記後側軸のうちの少なくとも１つに対して実質的に平行をなす追加的な軸に実質的に中心を置いて、前記追加的な軸に沿って、かつ最も近い２つの前記後側孔に対して各々実質的に等距離に位置するように配設された複数の追加的な孔とを含み、
前記前側軸、前記第２の軸、前記後側軸及び前記追加的な軸上にそれぞれ位置する、前記前側孔、前記第２の孔、前記後側孔及び前記追加的な孔が、４列に並んだ孔列を形成することを特徴とするフィン。
【請求項１３】
請求項１２に記載のフィンを複数含む熱交換システム。
【請求項１４】
請求項１２に記載のフィンを含む空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド型孔パターンを有する平板フィンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の空調システムは一般的に、圧縮機、凝縮器コイル、空気を凝縮器コイルに送るための凝縮器ファン、流れ制限装置、蒸発器コイル、及び空気を蒸発器コイルに送るための蒸発器送風機を含む。凝縮器コイル及び蒸発器コイルは各々、冷媒搬送用の内管を有する熱交換機として設計されている。さらに、凝縮器コイル及び蒸発器コイルは、複数の平板フィンを含むことがある。各平板フィンは前記内管が貫通させられる孔を有しており、前記内管の長さに沿って配置される。空調システムの上記の主要構成要素は、様々な方法でグループ化して配置することができるが、次の２つの構成が最も一般的である。
【０００３】
「スプリット型システム」は、一般的な空調システムであり、圧縮機、凝縮器コイル及び凝縮器ファンが１つのハウジング（凝縮装置と呼ばれる）内に共に配置される。このスプリット型システムでは、蒸発コイル、流れ制限装置及び蒸発器送風機も、１つのハウジング（空調装置と呼ばれる）内に共に配置される。ある空調装置（空調機）は、電気抵抗型発熱体及び／またはガス炉要素などの発熱体を含み、蒸発コイル及び発熱体の両方が蒸発器送風機の空気流経路上に配置される。スプリット型システムのほとんどの用途では、凝縮装置は温度制御すべき空間の外部に配置され、空調装置は温度制御すべき空間内の空気を循環させ制御する。より具体的には、凝縮装置を温度制御対象の建物または構造物の外側に配置し、空調装置をクローゼット、屋根裏または建物内の別の位置に配置することが一般的である。
【０００４】
あるいは、従来の空調システムは、空調システムの全ての構成要素を１つのハウジング内に共に配置した「パッケージユニット」として構成することもできる。パッケージユニットは、必須ではないが、一般的に、温度制御すべき空間の外部に配置される。
【０００５】
空調システムの種類に関わらず、作動原理は同じである。一般的に、圧縮機は、冷媒を圧縮して、凝縮器コイルの内管に通過させる高温高圧の気体にする働きをする。冷媒が凝縮器コイルを通過するとき、凝縮器ファンによって周囲空気を凝縮器コイルに送り通過させることにより、冷媒から熱を奪うと共に、冷媒を液化して液体形態にする。液状の冷媒は流れ制御装置を通過し、より低温でより低圧の液体／ガス混合物に変換される。前記混合物は蒸発器へ送られる。前記混合物が蒸発器コイルを通過するとき、蒸発器送風機によって周囲大気を蒸発器コイルに送り通過させることによって、周囲空気に対する冷却及び脱湿効果を提供する。周囲空気はその後、温度制御すべき空間に提供される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一態様では、前縁と、前記前縁の反対側の後縁と、前側軸上に中心を置いて前記前側軸に沿って配設された複数の前側孔とを有するフィンが開示される。本発明のフィンは、前記前側軸及び前記後縁の間にあって前記前側軸に対して実質的に平行をなす第２の軸上に実質的に中心を置いて、前記第２の軸に沿って、かつ前記複数の前側孔と協働して実質的に長方形マトリクスを形成するように配設された複数の第２の孔をさらに有する。さらに、本発明のフィンは、前記第２の軸及び前記後縁の間にあって前記前側軸及び前記第２の軸の少なくとも一方に対して実質的に平行をなす後側軸上に実質的に中心を置いて、前記後側軸に沿って、かつ最も近い２つの前記第２の孔に対して各々実質的に等距離に位置するように配設された複数の後側孔をさらに有する。さらに、後側軸及び後縁の間にあって前側軸、第２の軸及び後側軸のうちの少なくとも１つに対して実質的に平行をなす追加的な軸に実質的に中心を置いて、追加的な軸に沿って、かつ最も近い２つの後側孔に対して各々実質的に等距離に位置するように配設された複数の追加的な孔を有する。
複数の前側孔及び複数の第２の孔以外には、前側軸と第２の軸との間に、冷媒管を貫通させて受容するように構成された孔を実質的に含まない。前側軸、第２の軸、後側軸及び追加的な軸上にそれぞれ位置する、前側孔、第２の孔、後側孔及び追加的な孔が、４列に並んだ孔列を形成する。
【０００７】
別の実施形態では、前縁及び後縁の間に延在するフィン幅と、前側軸上に中心を置いて前記前側軸に沿って配設された複数の前側孔と、前記前側軸及び前記後縁の間にある第２の軸に沿って配設された複数の第２の孔と、前記第２の軸及び前記後縁の間に配設された複数の追加的な孔とを有するフィンが開示される。前記複数の第２の孔の各々は、前記フィン幅に対して実質的に平行をなす経路に沿う直線であって、前記複数の前側孔のうちの対応する孔を通る該直線上に実質的に配設される。前記複数の追加的な孔が、前記第２の軸及び前記後縁の間に位置する第３の軸に沿って配設された複数の第３の孔を含み、該複数の第３の孔の各々は、最も近い２つの前記第２の孔に対して実質的に等距離に位置する。前記複数の追加的な孔が、前記第３の軸及び前記後縁の間に位置する後側軸に沿って配設された複数の後側孔を含み、該複数の後側孔の各々は、前記フィン幅に対して実質的に平行をなす経路に沿う直線であって、前記複数の第２の孔のうちの対応する孔を通る該直線上に実質的に配設される。前記複数の前側孔が、前記前側軸に隣接する第１の孔列を形成し、前記複数の第２の孔が、第２の孔列を形成し、該第１の孔列と該第２の孔列との間には、冷媒管を貫通させて受容するように構成された孔の列がない。さらに、前記複数の追加的な孔の各々は、空気流が当該フィンに前記前側軸に対して鋭角の流入角度で導入された場合に、別個の冷媒管がそれぞれ貫通して延在する前記複数の第２の孔の各々で生成される空気流プルームに対して干渉しないように配設されてもよい。
【０００８】
別の実施形態では、前縁及び後縁の間に延在するフィン幅と、個々の冷媒管を受けて支持するように各々構成され、その少なくともいくつかは前側軸、第２の軸または第３の軸上に中心を置いて該軸に沿って配設された複数の孔とを有するフィンが開示される。前記複数の孔は、空気流が当該フィン上に前記前側軸に対して鋭角の流入角度で導入された場合に、別個の冷媒管がそれぞれ貫通して延在する前記複数の孔の各々で生成される空気流プルームに対して干渉しないように配設される。
【０００９】
別の態様では、本発明のフィンを複数含む熱交換システムが開示される。さらなる別の態様では、本発明のフィンを含む空調システムが開示される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本明細書に開示されるフィンチューブアセンブリの様々な実施形態のより詳細な説明は、次の添付図面を参照して行う。
【００１１】
【図１Ａ】直線型の孔パターンを有するフィンを含むフィンチューブアセンブリの実施形態の側面図である。
【図１Ｂ】直線型の孔パターンを有するフィンを含むフィンチューブアセンブリの部分正面図であり、直交空気流に曝された状態を示す。
【図１Ｃ】図１Ｂのフィンチューブアセンブリの正面図であり、鋭角の流入角度を有する空気流に曝された状態を示す。
【図２Ａ】オフセット型の孔パターンを有するフィンを含むフィンチューブアセンブリの部分正面図であり、直交空気流に曝された状態を示す。
【図２Ｂ】図２Ａのフィンチューブアセンブリの正面図であり、鋭角の流入角度を有する空気流に曝された状態を示す。
【図３】ハイブリッド型の孔パターンを有するフィンを含むフィンチューブアセンブリの正面図であり、鋭角の流入角度を有する空気流に曝された状態を示す。
【図４】図３に示したフィンチューブアセンブリを含む熱交換器の正面図である。
【図５】実験により作成した赤外線画像の概略図である。
【図６】様々な実施形態の熱交換器における熱伝達／圧力降下の比率を比較したグラフである。
【図７】ハイブリッド型の孔パターンを有するフィンを含むフィンチューブアセンブリの正面図であり、鋭角の流入角度を有する空気流に曝された状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
いくつかの用途では、熱交換器（すなわち、蒸発器または凝縮器コイル）は、互いに実質的に平行に、かつ所定のフィンピッチ間隔で互いに離間させて配置した複数のフィンと、前記複数のフィンに対して概ね直角に配置された複数の冷媒管とを含む。最も一般的には、フィンは、金属または熱伝導に適した他の材料から作製され、かつ冷媒管を貫通させ支持するための一連の孔を有する薄板として説明することができる。したがって、以下に詳細に説明するように、実質的に同様の孔パターンを有する複数のフィンが互いに積層して配置され得、いくつかの実施形態では、各冷媒管を複数のフィンにおける互いに対応する孔によって受けて支持することができるように、互いに隣接するフィンが所定のフィンピッチ間隔で互いに等距離で離間して配置される。言い換えれば、複数のフィンが冷媒管に沿って配置され、いわゆる熱交換器スラブが形成されるように、各冷媒管はフィンスタックにおける互いに対応する孔に実質的に直角に挿入され得る。フィンの孔は、熱交換器の様々な実施形態において様々なパターン配設することができ、孔パターンは、フィン、スラブ及び／または熱交換器の熱伝達能力に影響を与え得る。
【００１３】
例えば、従来のフィンチューブアセンブリの側面図を示す図１Ａ並びに図１Ａに示したフィンチューブアセンブリに含まれる従来のフィン１００の一部を示す図１Ｂ及び図１Ｃを参照すると、従来のフィン１００は直線型の孔パターンを有している。図１Ａは、複数のフィン１００が冷媒管１５２の長さに沿って配置されていることを示す。この実施形態では、複数のフィン１００が、冷媒管１５２の長さに沿って互いに等間隔で配置されている。フィン１００は、前縁１０４と後縁１０６との間に概ね延在する幅１０２を有している。複数の前側孔１０８が、幅１０２に対して概ね直角に延在するフィン１００の長さ１０３に沿った前側列に配設されている。複数の前側孔１０８は、各孔の中心がこの実施形態では前縁１０４及び後縁１０６に対して実質的に平行な前側軸１１０上に位置するように、概ね一直線に配設されている。さらに、複数の第２の孔１１２が、フィン１００の長さ１０３に沿った第２の列に配設されている。第２の孔１１２は、各孔の中心がこの実施形態では前側軸１１０に対して実質的に平行な第２の軸１１４上に位置するように、概ね一直線に配設されている。さらに、複数の後側孔１１６が、フィン１００の長さ１０３に沿った第３の列に配設されている。後側孔１１６は、各孔の中心がこの実施形態では第２の軸１１４に対して実質的に平行な後側軸１１８上に位置するように、概ね一直線に配設されている。この直線型孔パターンの実施形態では、第２の孔１１２の各々は、フィン１００の幅１０２に対して実質的に平行な空気流経路に沿って、関連する前側孔１０８と実質的に一直線に配設されている。同様に、後側の孔１１６の各々は、フィン１００の幅１０２に対して実質的に平行な空気流経路に沿って、関連する第２の孔１１２と実質的に一直線に配設されている。このように、孔１０８、１１２、１１６は、実質的に長方形アレイまたはマトリクスパターンで配設されている。
【００１４】
図１Ｂを参照すると、入ってくる空気流１２０（矢印１２０で表される）は、フィン１００を概ね直角に横断するようにフィンチューブアセンブリに導入される。空気流１２０の流入角度１２２は、空気流１２０の流入方向と前側軸１１０とが成す角度である。この場合、流入角度は約９０度である。この実施形態では、直交空気流１２０が、複数のフィン１００の前側孔１１０を貫通して直交的に延在する冷媒管１５０と接触したときに、空気流量及び温度が減少した領域である前側プルーム（plume）１２４（熱ドラフトとも呼ばれる）が生成される。前側プルーム１２４は、フィン１００の幅１０２に沿って延在し、第２の孔１１２を貫通して延在する冷媒管１５２と接触する。第２の孔１１２及びそれに支持された冷媒管１５２に対して前側プルーム１２４が接触することに起因して、冷媒管１５２と空気流１２０との間の熱伝達効率が減少する。同様に、第２の孔１１２及びそれに支持された冷媒管１５２に関連する第２のプルーム１２６は、フィン１００の幅１０２に沿って延在し、後側孔１１６を貫通して延在する冷媒管１５４と接触する。後側孔１１６及びそれに支持された冷媒管１５４に対して第２のプルーム１２６が接触することに起因して、冷媒管１５４と空気流１２０との間の熱伝達効率が減少する。空気流１２０が、後側孔１１６によって支持された冷媒管１５４と接触したときに、後側プルーム１２８が形成されるのをさらに見ることができる。
【００１５】
図１Ｃを参照すると、空気流１２０の流入角度１２２を鋭角に変更することにより、前側プルーム１２４が、第２の孔１１２によって支持された冷媒管１５２に対して接触しないことを見ることができる。しかし、入ってくる空気流１２０の流入角度１２２を変更しても、空気流の方向はフィンを通過するときはフィンに対して直角な方向になるので、第２のプルーム１２６は後側孔１１６によって支持される冷媒管１５４に対して依然として接触することも見ることができる。したがって、入ってくる空気流１２０の流入角度１２２を９０度から鋭角へ変更すると、前側プルーム１２４は、第２の孔１１２によって支持される冷媒管１５２に対して接触しないので熱伝達効率は増加するが、第２のプルーム１２６は、後側孔１１６によって支持される冷媒管１５４に対して接触するので、いくらかの熱伝達の非効率性が依然として存在する。しかし、図１Ａ、図１Ｂ及び図１Ｃに示したような直線型の孔パターンを有するフィン１００を含む熱交換器では、入ってくる空気流１２０の流入角度が鋭角の場合、流入角度が直角の場合よりも高い熱伝達効率が達成されることが理解されるであろう。
【００１６】
従来のフィンチューブアセンブリの別の実施形態が図２Ａ及び図２Ｂに示されている。このアセンブリは、オフセット型の孔パターンを有するフィン２００を含む。フィン２００は、前縁２０４と後縁２０６との間に概ね延在する幅２０２を有している。複数の前側孔２０８が、幅２０２に対して概ね直角に延在するフィン２００の長さに沿った前側列に配設されている。前側孔２０８は、各孔の中心がこの実施形態では前縁１０４及び後縁１０６に対して実質的に平行な前側軸２１０上に位置するように、概ね一直線に配設されている。さらに、複数の第２の孔２１２が、フィン２００の長さ２０３に沿った第２の列に配設されている。第２の孔２１２は、各孔の中心がこの実施形態では前側軸２１０に対して実質的に平行な第２の軸２１４上に位置するように、概ね一直線に配設されている。さらに、複数の後側孔２１６が、フィン２００の長さ２０３に沿った第３の列に配設されている。後側孔２１６は、各孔の中心がこの実施形態では第２の軸２１４に対して実質的に平行な後側軸２１８上に位置するように、概ね一直線に配設されている。このオフセット型孔パターンの実施形態では、第２の孔２１２の各々は、長さ方向において各孔の中心がその孔に最も近い２つの前側孔２０８の実質的に中間に位置するように、第２の軸２１４に沿って配設されている。同様に、後側の孔２１６の各々は、長さ方向において各孔の中心がその孔に最も近い２つの第２の孔２１２の実質的に中間に位置するように、かつ、関連する前側孔２０８と長さ方向において実質的に同じ位置に位置するように、後側の軸２１８に沿って配設されている。このように、孔２０８、２１２、２１６は、実質的に互い違いのまたはオフセットされたパターンで配設されている。
【００１７】
図２Ａを参照すると、入ってくる空気流２２０（矢印２２０で表される）は、フィン２００を概ね直角に横断するようにフィン及びチューブアセンブリに導入される。空気流２２０の流入角度は、空気流２２０の流入方向と前側軸２１０とが成す角度２２２である。
この場合、流入角度は約９０度である。この実施形態では、直交空気流２２０は、複数のフィン２００の前側孔２１０を貫通して直交的に延在する冷媒管２５０と接触したときに、空気流量及び温度が減少した領域である前側プルーム２２４（熱ドラフトとも呼ばれる）が生成される。前側プルーム２２４は、フィン２００の幅２０２に沿って延在するが、第２の孔２１２を貫通して延在する冷媒管２５２とは接触しない。同様に、第２の孔２１２及びそれに支持された冷媒管２５２に関連する第２のプルーム２２６は、フィン２００の幅２０２に沿って延在するが、後側孔２１６を貫通して延在する冷媒管２５４とは接触しない。
【００１８】
図２Ｂを参照すると、空気流２２０の流入角度２２２を鋭角に変更することにより、前側プルーム２２４が、第２の孔２１２によって支持された冷媒管２５２に対して接触することを見ることができ、それにより、熱伝達効率は減少する。しかし、入ってくる空気流２２０の流入角度２２２を変更しても、第２のプルーム２２６は、後側孔２１６によって支持された冷媒管２５４とは接触しないことをさらに見ることができる。繰り返すが、これは、空気流がフィンを通過するときに、空気流の方向がフィンに対して直角な方向になるためである。したがって、このフィンチューブアセンブリでは、入ってくる空気流２２０の流入角度２２２を９０度から鋭角へ変更すると、熱伝達効率は減少する。このように、図２Ａ及び図２Ｂに示すようなオフセット型の孔パターンを有するフィン２００を含む熱交換器では、入ってくる空気流２２０の流入角度が直角である場合に、流入角度が鋭角である場合よりも高い熱伝達効率が達成されることが理解されるであろう。
【００１９】
結局、両方のタイプのフィン１００、２００は、軸１１０、２１０などの前側軸に対して気流１２０、２２０などの空気流が鋭角の流入角度で入ってきた場合に、熱交換が非効率的になる。したがって、本開示は、複数のフィンを含む熱交換器において前記フィンの前側軸（それに沿って前側孔が配設される）に対して空気流が鋭角の流入角度で入ってきた場合に、向上した熱伝達効率を提供するパターンで配列された孔を有するフィンに向けられる。本開示は、以下に詳細に説明するようなハイブリット型孔配列を有するフィンを提供することにより、あるいは、ハイブリット型孔配列を有するフィンを含む熱交換器を提供することにより、熱交換効率を増加させるためのシステム及び方法を提供する。
【００２０】
図３を参照すると、ハイブリッド型のホールパターンを有するフィンチューブアセンブリ３００の実施形態が示されている。フィン３００は、前縁３０４と後縁３０６との間に概ね延在する幅３０２を有している。複数の前側孔は３０８が、幅３０２に対して概ね直角に延在するフィン３００の長さ３０３に沿った前側列に配設されている。前側孔３０８は、各孔の中心がこの実施形態では前縁３０４及び後縁３０６に対して実質的に平行な前側軸３１０上に位置するように、概ね一直線に配設されている。さらに、複数の第２の孔３１２が、フィン３００の長さ３０３に沿った第２の列に配設されている。第２の孔３１２は、各孔の中心がこの実施形態では前側軸３１０に対して実質的に平行な前側軸３１０上に位置するように、概ね一直線に配設されている。さらに、複数の後側孔３１６が、フィン３００の長さ３０３に沿った第３の列に配設されている。後側孔３１６は、各孔の中心がこの実施形態では第２の軸３１４に対して実質的に平行な後側軸３１８上に位置するように、概ね一直線に配設されている。このハイブリッド型孔パターンの実施形態では、第２の孔３１２の各々は、フィン３００の幅３０２に対して実質的に平行な経路に沿って、関連する前側孔３０８と実質的に一直線に配設されている。言い換えれば、第２の孔３１２の各々は、関連する前側孔３０８と実質的に一直線状に配設されている。しかし、後側孔３１６は、それに隣接する第２の孔３１２とは一直線状には配設されていない。代わりに、後側孔３１６は、フィン３００の長さ方向において、各孔の中心がその孔に最も近い２つの第２の孔３１２の実質的に中間に位置するように、後側軸３１８に沿って配設されている。したがって、複数の後側孔３１６の各々は、それに最も近い２つの第２の孔３１２のそれぞれから実質的に等距離に位置している。言い換えれば、第２の孔３１２及び後側の孔３１６は、長さ方向において、実質的に互い違いまたはオフセットされたパターンで配設されている。
【００２１】
この実施形態では、入っている空気流３２０の流入角度３２２は、約２５度の鋭角を有している。なお、別の実施形態では、流入角度３２２は、約１０度ないし約４０度の値または他の適切な鋭角であってもよい。さらに、別の実施形態では、フィンは、実質的にフィン３００として形成されるが、大幅に異なる流入角度を有する気流に対して露出され得る。言い換えれば、フィン３００と実質的に同様なフィンが、１または複数の方向からの空気流に対して連続的及び／または同時に露出され、空気流が後縁から前縁に向かって流れることさえもある。
【００２２】
図３に示すように、約２５度の流入角度を有する空気流３２０が、前側孔３０８及びそれを貫通する冷媒管３５０に対して接触したとき、（図３の方向において）上向き及び右向きに延びる、略三角形状の前側プルーム３２４が生成され、最も近い２つの第２の孔３１２の間を通過する。しかし、これらの前側プルーム３２４は、第２の孔３１２によって支持された冷媒管３５２に対して接触しない。また、これらの前側プルーム３２４は、冷媒管３５２によって生成された第２のプルーム３２６とも交差しない。図示するように、第２のプルーム３２６もまた略三角形状であり、右側方向に、かつ最も近い２つの後側孔３１６の間を延びている。これらの第２のプルーム３２６は、後側孔３１６によって支持された冷媒管３５４に対して接触しない。また、これらの第２のプルーム３２６は、冷媒管３５４によって生成された後側プルーム３２８と交差しない。後側プルーム３２８は、形状及び延在する方向においては、第２のプルーム３２８と実質的に同様である。具体的には、後側プルーム３２８は、略三角形状であり、プルーム３２４、３２６と交差することなく、右方向へ延びる。したがって、プルーム３２４、３２６、３２６と、隣接する孔３０８、３１２、３１６及び／またはそれらの孔によって支持される冷媒管３５０、３５２、３５４とのいずれかの間での重なり及び／または交差及び／または接触がないことにより、熱伝達効率の増加がもたらされる。より具体的には、フィン３００のこのハイブリッド型孔配列は、孔３０８、３１２、３１６によって支持される冷媒管３５０、３５２、３５４の各々が、より冷たくより低速の空気流及び／またはより低い空気圧のプルーム（すなわち、プルーム１２４、１２６、１２８、２２４、２２６、２２８）が冷媒管を包む、接触する、または他の方法で交差する他の実施形態よりも、より暖かくより高速の空気流及び／またはより高い空気圧のプルームに対して曝されることを可能にする。
【００２３】
図４を参照すると、複数のフィン３００を有する熱交換器３３０の端面図が示されている。熱交換器３３０は２つのスラブ３３２を含み、各スラブは複数の冷媒管３３３の長さに沿って配置された複数のフィン３００を有する。この実施形態では、１つのスラブ３３２における互いに隣接する複数のフィン３００は、２．５４ｃｍ（１インチ）あたり約１４フィンのフィンピッチで（すなわち、互いに隣接するフィン３００間の離間距離が約１．８１ｍｍ（０．０７１４３インチ）となるように）、複数の冷媒管３３３の長さに沿って互いに離間して配置されている。当然ながら、別の実施形態では、フィンピッチ間隔は異なり得、例えば、２．５４ｃｍ（１インチ）あたり約１２ないし約１６フィンの範囲あるいは他の適切なフィンピッチであり得る。さらに、冷媒管３３３は、それに沿ってフィン３００が主に配置される冷媒管３３３の実質的に長手方向の長さを接続する、ベンド、１８０度ジョイント、または他の接続手段を含むことが理解されるであろう。この実施形態では、空気流３２０は、２つのスラブ３３２の間から熱交換器３３０へ入る。或る実施形態では、空気流３２０は約３０〜１５０ｍ／分（１００〜５００フィート／分）の速度を有するが、別の実施形態では、熱交換器３３０は、別の適切な速度の空気流に曝され得る。２つのスラブ３３２は、各スラブ３３２の前縁３０４同士が互いに実質的に非平行に対向し、かつ２つのスラブの交差角度３３５が流入角度３２２の約２倍の値の鋭角となるように、いわゆる「Ａフレーム」構造で互いに結合される。
【００２４】
図５を参照して、実験的試験の条件下での、フィン３００を含むフィンチューブアセンブリの赤外線映像の概略図が示されている。実験パラメーターは次の通りであった。チューブ間隔は約２．５４ｃｍ（１インチ）、列間隔は約２．２ｃｍ（０．８６６インチ）、入ってくる空気の温度は約２７℃（華氏８０度）、チューブの温度は約１０℃（華氏５０度）、フィンの厚さは約０．１１４ｍｍ（０．００４５インチ）、フィンはアルミニウム製、チューブの直径は約９．５３ｍｍ（０．３７５インチ）、流入角度は約２０度、プルーム温度は約１１℃（華氏５２度）。図５には、前側プルーム３２４が右向きかつ上向きに延びているが、第２のプルーム３２６及び後側プルーム３２８が主として右向きに延びていることが明確に示されている。図５はまた、プルーム３２４、３２６、３２８が、孔３１２、３１６を貫通して延在する冷媒管３５２、３５４と交差したり接触したりしないことが示されている。
【００２５】
図６を参照すると、直線型の孔配列を有するフィン（例えばフィン１００）を含む熱交換器、オフセット型または交互型の孔配列を有する、それ以外は同一のフィン（例えばフィン２００）を含む熱交換器、及びハイブリッド型の孔配列を有する、それ以外は同一のフィン（例えばフィン３００）を含む熱交換器を試験した実験結果を表すグラフが示されている。図６のグラフに示されたこの実験結果は、熱伝達の圧力降下に対する比率（Ｊ／Ｆ）である。熱伝達は、熱交換器により達成された熱伝達の総量であり、圧力降下は、熱交換器の実質的にすぐ上流の空気流の圧力から熱交換器の実質的にすぐ下流の空気流の圧力を減算することにより計算した空気流の圧力の減少である。フィン３００を含む熱交換器を表すものとして示された結果は、熱交換器の性能に影響を与え得る他のフィン特性も含むことを理解されたい。しかし、このグラフは、ハイブリッド型孔配列を有するフィン３００を含む熱交換器の性能が、直線型または交互型の孔配列を有する熱交換器よりも優れていることを示す。具体的には、ハイブリッド型孔配列を有するフィン３００を含む熱交換器のＪ／Ｆ値は、０．９を上回る。交互型またはオフセット型の孔配列を有する熱交換器のＪ／Ｆ値は、０．９を若干下回る。そして、直線型の孔配列を有する熱交換器のＪ／Ｆ値は、約０．８である。
【００２６】
図７を参照すると、別の実施形態によるフィン４００を含むフィンチューブアセンブリの一部が示されている。具体的には、フィン４００は、３つの孔列ではなく４つの孔列を有すること以外は、形態及び機能はフィン３００と実質的に同様である。フィン４００は、前側軸４０４に沿って配設された前側孔４０２と、第２の軸４０８に沿って配設された第２の孔４０６と、第３の軸４１２に沿って配設された第３の孔４１０と、後側軸４１６に沿って配設された後側孔４１４とを有する。前側孔４０２、前側軸４０４、第２の孔４０６、第２の軸４０８、第３の孔４１０及び第３の軸４１２は、それぞれ、前側孔３０８、前側軸３１０、第２の孔３１２、第２の軸３１４、後側孔３１６及び後側軸３１８と同じように配設されていることが理解されるであろう。さらに、後側孔４１４及び後側軸４１６は、第３の孔４１０及び第３の軸４１２に対して、後側孔３１６及び後側軸３１８の第２の孔３１２及び第２の軸３１４に対する配置と同じように配設されていることが理解されるであろう。したがって、複数の後側孔４１４の各々は、それに最も近い２つの第３の孔４１０のそれぞれから実質的に等距離に位置する。フィン４００のこのようなハイブリッド型の孔配列は、追加された後側孔４１４の列が第３の孔４１０に対して互い違いにまたはオフセットされた配列であり、そのため、第３のプルーム４１８は、後側孔４１４及び／またはそれに関連する冷媒管４５６と交差しない。このように、ハイブリッド型の孔配列を有するフィンの孔列の数を増やすこともできる。フィン２００、３００、４００はアルミニウムまたは他の適切な材料を含み得、また、フィン２００、３００、４００を平板フィンとして形成し得ることが理解されるであろう。
【００２７】
少なくとも１つの実施形態を開示したが、当業者により行われる前記実施形態の変形、組み合わせあるいは変更及び／またはそれらの実施形態の特徴は本発明の範囲に含まれるものとする。また、前記実施形態の特徴の組み合わせ、統合及び／または省略により得られた別の実施形態も本発明の範囲に含まれるものとする。数値の範囲または限定が明示的に規定されているが、そのような特定の範囲または限定は、その範囲内に含まれる、同様の大きさの反復的な範囲または限定を含むことを理解されたい（例えば、約１から約１０は、２、３、４・・・を含む。また、０．１０より大きいは、０．１１、０．１２、０．１３・・・を含む）。例えば、下限値Ｒｌ及び上限値Ｒｕを有する数値範囲が示されている場合は、その範囲内に含まれる全ての数値が具体的に開示される。とりわけ、前記範囲内の下記の数値が特に開示される。Ｒ＝Ｒｌ＋ｋ＊（Ｒｕ−Ｒｌ）。ｋは、１〜１００％の範囲で、１％ずつ変更可能である（例えば、ｋは、１％、２％、３％、４％、５％、・・・、５０％、５１％、５２％、・・・、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、または１００％である）さらに、上記に規定した２つのＲ数値により規定される任意の数値範囲も具体的に開示される。特許請求の範囲の任意の構成要素に関する「随意的に」なる用語の使用は、その構成要素が必要とされる、あるいはその必要要素が必要とされないことを意味し、両方とも本発明の範囲に含まれる。含む及び有するなどの上位語の使用は、〜からなる、本質的に〜からなる、実質的に〜なるなどの下位語のためのサポートとして提供されると理解されるべきである。したがって、保護の範囲は、上述の説明により制限されず、特許請求の範囲によって規定され、その範囲には、特許請求の範囲の構成要件の全ての均等物が含まれる。全ての請求項は、さらなる開示として本明細書中に組み込まれる。よって、特許請求の範囲は、本発明の実施形態である。いずれの参照文献の議論も、特に本願の優先日後の公開された参照文献の議論も、それが本発明の従来技術であることを認めるものではない。本明細書に記載された全ての特許、特許出願、特許出願及び刊行物の開示は、本明細書の開示に対する補足となる例示的な手順または他の詳細事項の範囲で、本明細書に参考として組み込まれるものとする。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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