(57)【要約】【課題】プレートフィンに波形のコルゲート成形を施しているので、連続成型加工後の切断工程で、波形に合わせた切断刃を使用する必要があり、波形形状違いの仕様を製作するには、少なくとも、金型部品交換等の切換作業が増えることとなり、コストアップの要因となっている。【解決手段】プレートフィン３の全周縁部をフラット成形したことにより、金型内パーツの切断刃の共通化を図ることができるので、フィン仕様のラインナップを増やし、フィンの強度向上による薄肉化や微細コルゲート形状の採用による高性能化を行うことができるとともに、金型費用の抑制をはかることが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直管部及び曲管部が連続して複数の列および段が千鳥状に形成されるよう所定のピッチで蛇行状に曲げ加工された冷媒チューブと、矩形部および前記矩形部の両側短辺に設けた円弧部からなる長孔を板面に複数設けたプレートフィンを具備し、前記プレートフィンを複数相互に間隔を有して配置し、前記長孔に前記冷媒チューブを貫通させた熱交換器であって、前記プレートフィンの表面には、稜線が列数方向に平行になるように、段方向に波形のコルゲート成形を施し、且つ、前記長孔周縁部には、平らなフラット座を形成し、且つ、前記プレートフィンの全周縁部をフラット成形した熱交換器。
【請求項２】
前記波形のコルゲートピッチは、前記冷媒チューブの直径を複数分割する程度のピッチとした請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
圧縮機と、凝縮器と、減圧装置と、蒸発器と、前記蒸発器に強制通風させる送風機とを備えている冷却システムにおいて、請求項１または２に記載した熱交換器を蒸発器として用いた冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、家庭用あるいは業務用冷蔵庫、さらにはショーケース等において、冷却器（蒸発器）として用いられる、所謂ドッグボーン型フィンアンドチューブ式熱交換器及びそれを用いた冷却システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば家庭用冷蔵庫においては本体の外寸を固定し、庫内容量を大きくする傾向にあり、これに起因して冷却システム関連部品は、年々コンパクト化が要求されている。
【０００３】
また、業務用冷蔵庫においては、省エネルギーモデルの発売が本格化し、これに起因して冷却システム関連部品のさらなる高効率化が要求されている。
【０００４】
そのような中で、熱交換器もコンパクト化や高効率化の要求が高まっている。
【０００５】
一方で、原材料高騰により部品材料の合理化の要求も高まり、熱交換器性能を高めることと併せて、材料の薄肉合理化が求められている。
【０００６】
その一例として、プレートフィンに加工された、所謂ドッグボーン型の長孔に、サーペンタイン状の冷媒チューブを挿入してなり、且つ、経済的なアルミニウムパイプを用いることが可能で、高効率化要素を備えた、ドックボーン型熱交換器が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
図１２から図２０は、上記特許文献１に記載された従来の熱交換器を示すものである。
【０００８】
図１２は、従来の熱交換器の正面図、図１３は、Ａ−Ａ断面を表す側面断面図、図１４は、Ｂ−Ｂ断面を表す平面断面図であり、図１５と図１６は、従来のフラットフィンを表す正面図で、図１７は、従来のフラットフィンの端部切断状況を表す断面図である。
【０００９】
また、図１８と図１９は、従来のコルゲートフィンを表す正面図で、図２０は、従来のコルゲートフィンの端部切断状況を表す断面図である。
【００１０】
上記従来の熱交換器１０１の構成は、直管部及び曲管部が連続して複数の列および段が千鳥状に形成されるよう所定のピッチで蛇行状に曲げ加工された冷媒チューブ１０２と、矩形部１０４ａおよび矩形部１０４ａの両側短辺に設けた円弧部１０４ｂからなる長孔１０４を板面に複数設け、且つ、少なくとも２列ごとに独立したプレートフィン１０３を具備し、プレートフィン１０３を複数相互に間隔を有して配置している。さらに、プレートフィン１０３の表面には、稜線１０５ａが列数方向に平行になるように、段方向に波形のコルゲート１０５成形を施し、且つ、長孔１０４周縁部には、平らなフラット座１０６を形成し、且つ、コルゲート１０５の稜線１０５ａと略垂直になるように、段方向に細長く平らなフラット縁１０７をプレートフィン１０３の端部に形成した熱交換器である。
【００１１】
また、プレートフィン１０３は切断刃１０８により切断され端部が形成される。
【００１２】
以上のように構成された熱交換器１０１について、以下その動作を説明する。
【００１３】
まず、プレートフィン１０３の表面には、稜線１０５ａが列数方向に平行になるように、段方向に波形のコルゲート１０５成形を施したことにより、熱交換器に付着する水滴の
落下方向に対してコルゲート１０５形状が阻害しないようにすると共に、空気との熱交換面積を増やすことで、熱交換器の高効率化が図られている。
【００１４】
且つ、長孔１０４周縁部には、平らなフラット座１０６を形成したことにより、冷媒チューブ１０２と接触する長孔１０４の円弧部１０４ｂの成形を容易にすると共に、矩形部１０４ａの存在による強度不足を長孔１０４周縁部のフラット化により補うことでき、冷媒チューブ１０２とプレートフィン１０３の接触熱抵抗が低減することで、熱交換器の高効率化が図られている。
【００１５】
且つ、コルゲート１０５の稜線１０５ａと略垂直になるように、段方向に細長く平らなフラット縁１０７をプレートフィン１０３の端部に形成したことにより、フィンの反りやねじれを低減し、通風抵抗が低減されることで、熱交換器の高効率化が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２０１２−１８９２３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、前記従来の熱交換器１０１の構成では、プレートフィン１０３をプレス成形する際に、段方向に波形のコルゲート１０５成形を施しているので、プレートフィン１０３成形における連続プレス加工後の切断工程では、波形に合わせた切断刃１０８を使用する。
【００１８】
しかし、図１８、図１９に示すプレートフィン１０３の波形の形状やサイズが変わる場合、または、図１５、図１６に示すプレートフィン１０３のような表面がフラットである場合、図１７、図２０に示すように切断刃１０８の形状を変更する必要がある。
【００１９】
よって、金型を形状ごとに製作することとなるか、金型交換等の切換作業が増えることとなり、コストアップになるという課題を有していた。
【００２０】
本発明は前記従来の課題を解決するもので、ドッグボーン型熱交換器におけるプレートフィン表面形状のラインナップに関わらず、金型コストの低減を図り、高効率且つ経済的な熱交換器とそれを用いた冷却システムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
前記従来の課題を解決するために、本発明の熱交換器は、直管部及び曲管部が連続して複数の列および段が千鳥状に形成されるよう所定のピッチで蛇行状に曲げ加工された冷媒チューブと、矩形部および前記矩形部の両側短辺に設けた円弧部からなる長孔を板面に複数設けたプレートフィンを具備し、前記プレートフィンを複数相互に間隔を有して配置し、前記長孔に前記冷媒チューブを貫通させたものであって、前記プレートフィンの表面には、稜線が列数方向に平行になるように、段方向に波形のコルゲート成形を施し、且つ、前記長孔周縁部には、平らなフラット座を形成し、且つ、前記プレートフィンの全周縁部をフラット成形したものである。
【００２２】
これにより、プレートフィンの全周縁部をフラット成形したことにより、金型内パーツの切断刃（サイドカット、列間スリット、カットオフ等）の共通化を図ることができるので、フィン仕様のラインナップを増やし、フィン強度アップによる薄肉化や、微細コルゲート形状の採用による表面積アップによる高性能化を行うことができるとともに、金型費用の抑制をはかることが可能となる。
【００２３】
よって、ドッグボーン型熱交換器におけるプレートフィン表面形状のラインナップに関わらず、金型コストの低減を図り、高効率且つ経済的な熱交換器とそれを用いた冷却システムを提供することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の熱交換器とそれを用いた冷却システムは、ドッグボーン型熱交換器におけるプレートフィン表面形状のラインナップに関わらず、金型コストの低減を図り、高効率且つ経済的な熱交換器とそれを用いた冷却システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態１における熱交換器の正面図
【図２】本発明の実施の形態１における熱交換器の側面Ａ−Ａ線断面図
【図３】本発明の実施の形態１における熱交換器の平面Ｂ−Ｂ線断面図
【図４】本発明の実施の形態２における熱交換器の正面図
【図５】本発明の実施の形態２における熱交換器の側面Ａ−Ａ線断面図
【図６】本発明の実施の形態２における熱交換器の平面Ｂ−Ｂ線断面図
【図７】本発明の実施の形態１におけるコルゲートフィンの正面図
【図８】本発明の実施の形態１におけるコルゲートフィン端部切断状況の断面図
【図９】本発明の実施の形態３における微細コルゲートフィンの正面図
【図１０】本発明の実施の形態３における微細コルゲートフィン端部切断状況の断面図
【図１１】本発明の実施の形態４における冷却システムの模式図
【図１２】従来の熱交換器の正面図
【図１３】図１２の側面Ａ−Ａ線断面図
【図１４】図１３の平面Ｂ−Ｂ線断面図
【図１５】従来の２列フラットフィンの正面図
【図１６】従来の３列フラットフィンの正面図
【図１７】従来のフラットフィン端部切断状況の断面図
【図１８】従来の２列コルゲートフィンの正面図
【図１９】従来の３列コルゲートフィンの正面図
【図２０】従来のコルゲートフィン端部切断状況の断面図
【発明を実施するための形態】
【００２６】
請求項１に記載の発明は、直管部及び曲管部が連続して複数の列および段が千鳥状に形成されるよう所定のピッチで蛇行状に曲げ加工された冷媒チューブと、矩形部および前記矩形部の両側短辺に設けた円弧部からなる長孔を板面に複数設けたプレートフィンを具備し、前記プレートフィンを複数相互に間隔を有して配置し、前記長孔に前記冷媒チューブを貫通させたものであって、前記プレートフィンの表面には、稜線が列数方向に平行になるように、段方向に波形のコルゲート成形を施し、且つ、前記長孔周縁部には、平らなフラット座を形成し、且つ、前記プレートフィンの全周縁部をフラット成形したものである。
【００２７】
これにより、プレートフィンの全周縁部をフラット成形したことにより、金型内パーツの切断刃（サイドカット、列間スリット、カットオフ等）の共通化を図ることができるので、フィン仕様のラインナップを増やし、フィン強度アップによる薄肉化や、金型費用の抑制をはかることが可能となる。
【００２８】
よって、ドッグボーン型熱交換器におけるプレートフィン表面形状のラインナップに関わらず、金型コストの低減を図り、高効率且つ経済的な熱交換器を提供することができる
。
【００２９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の熱交換器において、波形のコルゲートピッチは、前記冷媒チューブの直径を複数分割する程度のピッチとしたものである。
【００３０】
これにより、請求項１に記載の発明と同様の効果に加え、微細コルゲート形状の採用による表面積アップによる高性能化を行うことができる。
【００３１】
よって、ドッグボーン型熱交換器におけるプレートフィン表面形状のラインナップに関わらず、金型コストの低減を図り、より高効率且つ経済的な熱交換器を提供することができる。
【００３２】
請求項３に記載の発明は、圧縮機と、凝縮器と、減圧装置と、蒸発器と、前記蒸発器に強制通風させる送風機とを備えている冷却システムにおいて、請求項１または請求項２に記載した熱交換器を蒸発器として用いた冷却システムである。
【００３３】
これにより、冷却システムとして、省エネ特性に優れたものとなり、高効率且つ経済的な冷却システムを提供することができる。
【００３４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００３５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における熱交換器の正面図、図２は、図１のＡ−Ａ線による熱交換器の側面からの断面図、図３は、図１のＢ−Ｂ線による熱交換器の平面側からの断面図である。
【００３６】
また、図７は、本発明の実施の形態１におけるコルゲートフィンの正面図である。図８は、本発明の形態１におけるコルゲートフィン端部切断状況の断面図である。
【００３７】
図１、図２及び図３において、熱交換器１は、内部を冷媒が流動する冷媒チューブ２と、所定間隔毎に配置された複数のプレートフィン３を具備している。
【００３８】
なお、プレートフィン３は、アルミ製あるいはアルミ合金製の材料である。
【００３９】
冷媒チューブ２は、アルミ製あるいはアルミ合金製の一本の管体を、直管部と曲管部が連続し、段（左右）方向Ｘおよび列（上下）方向Ｙにおいて千鳥状に複数となるよう蛇行状に曲げ加工されたサーペンタインチューブであり、曲管部を形成する接続管を用いることなく一本の冷媒流路を形成している。
【００４０】
そして、少なくとも２列ごとに独立したプレートフィン３に形成された長孔４を冷媒チューブ２の曲管部が貫通することにより、冷媒チューブ２の直管部がプレートフィン３と密着した構成となっている。
【００４１】
図７において、プレートフィン３の表面は波形のコルゲート成形が施され、そのコルゲートフィン３ａに加工された長孔４は、矩形部４ａと円弧部４ｂを有し、矩形部４ａの両側短辺に円弧部４ｂがそれぞれ連続して長穴状に形成されている。
【００４２】
また、プレートフィン３の表面には、稜線５ａが列数方向に平行になるように、段方向に波形のコルゲート５が加工されており、且つ、長孔４の周縁部には、平らなフラット座
６が形成され、且つ、プレートフィンの全周縁部に細長く平らなフラット縁７も形成されている。
【００４３】
以上のように構成された熱交換器１について、以下その動作、作用を説明する。
【００４４】
まず、コルゲートフィン３ａの金型は、一般的にロール状に巻かれたアルミニウムシートが送り込まれ、コルゲート成形工程で、波状のコルゲートとフラット座６及びフラット縁７が形成され、ピアス成形工程で長孔４の下孔が加工され、バーリング工程で長孔４の矩形部４ａや円弧部４ｂに縁立加工が施される。
【００４５】
次に、サイドカット工程でアルミニウムシートの両サイドが切断され（図示せず）、列間スリット工程で所定の列数に切断される（図示せず）。
【００４６】
そして最後に、送り機構を通り、カットオフ工程で連続したフィンシートを所定のフィン高さに切断して加工が終了となる。
【００４７】
図８は、カットオフ工程における切断状況断面を示している。
【００４８】
コルゲートフィン３ａのコルゲート形状が変われば、コルゲート成形工程のパンチ・ダイを切り替えることになる。
【００４９】
その際、コルゲートフィン３ａの全周縁部をフラット成形したことにより、金型内パーツの切断刃（サイドカット、列間スリット、カットオフ等）の共通化を図ることができるので、フィン仕様のラインナップを増やし、フィン強度アップによる薄肉化や、金型費用の抑制をはかることが可能となる。
【００５０】
よって、ドッグボーン型熱交換器におけるプレートフィン表面形状のラインナップに関わらず、金型コストの低減を図り、高効率且つ経済的な熱交換器を提供することができる。
【００５１】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における熱交換器の正面図、図５は、図４のＡ−Ａ線による熱交換器の側面からの断面図、図６は、図４のＢ−Ｂ線による熱交換器の平面側からの断面図である。
【００５２】
なお、先の実施の形態１と同様の構成要件については、同一の符号を付して説明する。
【００５３】
以上のように構成された熱交換器１の動作、作用を、以下に説明する。
【００５４】
まず、プレートフィン３は列数方向に分断されていない一体フィンである。このようなプレートフィン３の成形金型は、一般的にフィン幅寸法同等または若干大きめのロール状に巻かれたアルミニウムシートが送り込まれ、コルゲート成形工程で、波状のコルゲートとフラット座６及びフラット縁７が形成され、ピアス成形工程で長孔４の下孔が加工され、バーリング工程で長孔４の矩形部４ａや円弧部４ｂに縁立加工が施される。
【００５５】
次に、サイドカット工程でアルミニウムシートの両サイドが切断される。そして最後に、送り機構を通り、カットオフ工程で連続したフィンシートを所定のフィン高さに切断して加工が終了となる。
【００５６】
コルゲート形状が変われば、コルゲート成形工程のパンチ・ダイを切り替えることにな
る。
【００５７】
その際、プレートフィン３の全周縁部をフラット成形したことにより、金型内パーツの切断刃（サイドカット、カットオフ等）の共通化を図ることができるので、フィン仕様のラインナップを増やし、フィン強度アップによる薄肉化や、金型費用の抑制をはかることが可能となる。
【００５８】
よって、ドッグボーン型熱交換器におけるプレートフィン表面形状のラインナップに関わらず、金型コストの低減を図り、高効率且つ経済的な熱交換器を提供することができる。
【００５９】
（実施の形態３）
図９は、本発明の実施の形態３における微細コルゲートフィン３ｂの正面図、図１０は、本発明の実施の形態３における微細コルゲートフィン３ｂ端部切断状況の断面図である。  なお、先の実施の形態１と同様の構成要件については、同一の符号を付して説明する。
【００６０】
以上のように構成された微細コルゲートフィン３ｂを使った熱交換器１の動作、作用を、以下に説明する。
【００６１】
まず、微細コルゲートフィン３ｂのコルゲートピッチは、冷媒チューブ２の直径を複数分割する程度のピッチとしたもので、非常に微細なコルゲート形状となっている。
【００６２】
よって、微細コルゲート形状の採用による表面積アップによる高性能化を行うことができる。
【００６３】
したがって、ドッグボーン型熱交換器におけるプレートフィン表面形状のラインナップに関わらず、金型コストの低減を図り、より高効率且つ経済的な熱交換器を提供することができる。
【００６４】
（実施の形態４）
図１１は、実施の形態４における冷却システムの模式図である。
【００６５】
本冷却システムは、圧縮機９と、凝縮器１０と、減圧装置１１と、蒸発器１２と、蒸発器１２に強制通風させる送風機１３とを備えている。さらに、実施の形態１から実施の形態３に記載した熱交換器を蒸発器１２として用いた冷却システムである。
【００６６】
熱交換器１は高いコストパフォーマンスを持つものであり、本冷却システムに搭載することにより、省エネ特性に優れたものとなり、高効率且つ経済的な冷却システムを提供することができる。
【００６７】
また、本冷却システムを家庭用冷蔵庫に搭載することにより、省エネ特性に優れたものとなり、高効率且つ経済的な冷蔵庫を提供することができる。
【００６８】
同様に、本冷却システムを業務用冷蔵庫、自動販売機に搭載することにより、同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明の熱交換器とそれを用いた冷却システムは、ドッグボーン型熱交換器におけるプレートフィン表面形状のラインナップに関わらず、金型コストの低減を図り、高効率且つ
経済的なものなので、冷蔵庫、自販機等のように家庭用から産業用に亘る冷凍機器の冷却器、あるいは放熱器として幅広く利用することができるものである。
【符号の説明】
【００７０】
１  熱交換器
２  冷媒チューブ
３  プレートフィン
３ａ  コルゲートフィン
３ｂ  微細コルゲートフィン
４  長孔
４ａ  矩形部
４ｂ  円弧部
５  コルゲート
５ａ  稜線
６  フラット座
７  フラット縁
８  切断刃
９  圧縮機
１０  凝縮器
１１  減圧装置
１２  蒸発器
１３  送風機
【図１】
2014137199.tif 000003
【図２】
2014137199.tif 000004
【図３】
2014137199.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014137199.tif 000009
【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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【図１５】
2014137199.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
2014137199.tif 000019
【図１８】
2014137199.tif 000020
【図１９】
2014137199.tif 000021
【図２０】
2014137199.tif 000022