(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに間隔をおいて配置される複数のプレートフィンと、
前記複数のプレートフィンの各々に形成されるチューブ孔を厚み方向に貫通し、内部を冷媒が流れるチューブと、を備え、
前記プレートフィンは、
前記プレートフィン間を流れる空気流が通過し易い通過容易部と、前記通過容易部よりも前記空気流が通過し難い通過困難部と、前記空気流に直交する方向に並ぶ前記チューブに挟まれた中間領域で前記プレートフィンの表面から突出する山部と、を備え、前記通過容易部、前記通過困難部、および前記山部を含めた全体が、連続した面をなすとともに、当該プレートフィンを前記空気流の上流側と下流側とに二等分する中心線に対称に形成され、
前記通過容易部は、前記チューブよりも前記上流側および下流側にそれぞれ配置され、
前記通過困難部は、前記中間領域よりも前記上流側および前記下流側に配置され、
前記通過困難部は、前記プレートフィンの表面から突出し、前記山部の頂点とは別の頂点を有する凸部とされ、
前記通過容易部は、高さが前記通過困難部よりも低く、
前記通過困難部の高さは前記山部の高さよりも低く、
前記空気流の方向と直交する方向における前記通過容易部の寸法を長さＬ、
前記チューブ孔の直径をＤ、
前記直交する方向における前記チューブ孔間ピッチをＤｐとすると、
Ｌ／Ｄは、下記式を満足する、
ことを特徴とする熱交換器。
【数１】
0005863463.tif 000005
【請求項２】
前記通過容易部の高さは、前記プレートフィンの表面と同じである、
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記凸部は、その頂点から、前記空気流の方向に下る斜面と、前記頂点から、前記空気流に直交する方向に下る斜面とを有する山形の形状を呈しており、
前記通過困難部は、前記凸部の前記頂点側をなし、
前記通過容易部は、前記直交する方向における前記凸部の裾側をなしている、
請求項１または２に記載の熱交換器。
【請求項４】
互いに間隔をおいて配置される複数のプレートフィンと、
前記複数のプレートフィンの各々に形成されるチューブ孔を厚み方向に貫通し、内部を冷媒が流れるチューブと、を備え、
前記プレートフィンは、
前記プレートフィン間を流れる空気流が通過し易い通過容易部と、前記通過容易部よりも前記空気流が通過し難い通過困難部と、を備え、前記通過容易部および前記通過困難部を含めた全体が、連続した面をなすとともに、当該プレートフィンを前記空気流の上流側と下流側とに二等分する中心線に対称に形成され、
前記通過容易部は、前記チューブよりも前記上流側および下流側にそれぞれ配置され、
前記通過困難部は、前記空気流に直交する方向に並ぶ前記チューブに挟まれた中間領域よりも前記上流側および前記下流側に配置され、
前記通過容易部は、前記空気流の方向における寸法が前記通過困難部よりも細く、
前記空気流の方向における前記通過困難部の寸法は、前記チューブが並ぶ方向の前記中間領域の長さと略同等の範囲に亘り、前記通過容易部よりも太く、
前記空気流の方向と直交する方向における前記通過容易部の寸法を長さＬ、
前記チューブ孔の直径をＤ、
前記直交する方向における前記チューブ孔間ピッチをＤｐとすると、
Ｌ／Ｄは、下記式を満足する、
ことを特徴とする熱交換器。
【数２】
0005863463.tif 000006
【請求項５】
互いに間隔をおいて配置される複数のプレートフィンと、
前記複数のプレートフィンの各々に形成されるチューブ孔を厚み方向に貫通し、内部を冷媒が流れるチューブと、を備え、
前記プレートフィンは、
前記プレートフィン間を流れる空気流が通過し易い通過容易部と、前記通過容易部よりも前記空気流が通過し難い通過困難部と、を備え、前記通過容易部および前記通過困難部を含めた全体が、連続した面をなすとともに、当該プレートフィンを前記空気流の上流側と下流側とに二等分する中心線に対称に形成され、
前記通過容易部は、前記チューブよりも前記上流側および下流側にそれぞれ配置され、
前記通過困難部は、前記空気流に直交する方向に並ぶ前記チューブに挟まれた中間領域よりも前記上流側および前記下流側に配置され、
前記通過容易部が、前記上流側において、平面視で前記チューブに向けて突出し、
前記通過困難部が、前記上流側において、平面視で前記中間領域とは反対側に向けて突出し、
前記通過容易部と前記通過困難部との間には、前記空気流に直交する方向に対して傾斜する傾斜部が設けられ、
前記空気流の方向と直交する方向における前記通過容易部の寸法を長さＬ、
前記チューブ孔の直径をＤ、
前記直交する方向における前記チューブ孔間ピッチをＤｐとすると、
Ｌ／Ｄは、下記式を満足する、
ことを特徴とする熱交換器。
【数３】
0005863463.tif 000007
【請求項６】
前記プレートフィンは、前記中間領域に、前記プレートフィンの表面から突出する山部を有する、
請求項４または５に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記山部は、前記チューブに向けて下る斜面を有する、
請求項１から６のいずれか一項に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレートフィンおよびチューブを備えたフィンチューブ型の熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気調和機や冷凍機に用いられる熱交換器として、フィンチューブ型熱交換器が知られている。このフィンチューブ型熱交換器は、間隔をおいて多数積層されるプレート状のフィンと、このプレートフィンを積層方向に貫通するチューブとを備えている。そして、プレートフィン間を通過する空気と、チューブ内を流れる冷媒との間で熱交換が行われる。
さらに、室外機に用いられるフィンチューブ型熱交換器は、暖房運転時に蒸発器として作用することから、外気温度が低いとプレートフィンに着霜が生じて空気の流通路が閉塞し、風量が減少して性能が低下することが懸念される。そのため、室外機に用いられるフィンチューブ型熱交換器では、一般的に、プレートフィンに切り起こしを設けない。空気との熱伝達率が高い切り起こし片は、着霜を生じ易いためである。
この種の熱交換器の効率（性能）を高めるために、プレートフィンを波形にしたり、山部を設けることがされている。例えば、特許文献１では、プレートフィンには、プレート表面から突出する山部が、空気流の上流側、下流側（以下、単に上流側、下流側ということがある）にそれぞれ形成されている。さらに、空気流の方向と直交する方向に並ぶチューブ間の領域にも、山部を形成している。
また、プレートフィンを波形にした特許文献２では、暖房運転時にプレートフィンの上流側の端縁から着霜が生じて成長するためフィン間が着霜で目詰まりする課題に対応して、空気流の方向におけるプレートフィンの中心よりも下流側にチューブを配置している。そうすると、チューブを通すチューブ孔がプレートフィンの中心線に対して偏心した位置に配置されるので、プレートフィンは、上流側と下流側とに二等分する中心線に非対称な形状となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１２８５６９号公報
【特許文献２】特開２０００−１９３３８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
暖房運転時に蒸発器として機能する室外機の熱交換器は、よく知られているように、外気温が低いと、プレートフィンの上流側、特に空気との熱伝達率が高いプレートフィンの上流に位置する山部で着霜が生じ易い。
着霜により、プレートフィン間の空気流路が狭くなると、プレートフィン間を通過する風量が減少するため熱交換性能が低下してしまう。
以上に加えて、プレートフィンを特許文献２のように非対称に形成すると、プレートフィンをプレス加工する際にプレートフィンの内部応力が対称とならないために、プレートフィンがねじれるおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記の課題に基づいて、着霜が生じても高い熱交換性能を維持できる上、加工性にも優れる熱交換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
熱交換器への着霜をなくすことは困難であるため、本発明者は、着霜してもプレートフィン間を通過する風量の減少を抑えることを検討した。つまり、空気はチューブの間を通過し、チューブの位置およびその近傍は空気流路として殆ど機能していないことから、空気の上流側において、チューブに向けて空気を誘導することにより、チューブおよびその近傍に対して優先的に着霜させることを着想した。
【０００７】
以上の着想に基づく本発明の熱交換器は、互いに間隔をおいて配置される複数のプレートフィンと、複数のプレートフィンの各々に形成されるチューブ孔を厚み方向に貫通し、内部を冷媒が流れるチューブと、を備えている。
プレートフィンは、プレートフィン間を流れる空気流が通過し易い通過容易部と、通過容易部よりも空気流が通過し難い通過困難部と、空気流に直交する方向に並ぶチューブに挟まれた中間領域でプレートフィンの表面から突出する山部とを備えている。このプレートフィンは、通過容易部、通過困難部、および山部を含めた全体が、連続した面をなすとともに、空気流の上流側と下流側とに二等分する中心線に対称に形成されている。
通過容易部は、チューブよりも上流側および下流側にそれぞれ配置されている。
通過困難部は、中間領域よりも上流側および下流側に配置されている。
通過困難部は、プレートフィンの表面から突出する凸部とされている。
通過容易部は、高さが通過困難部よりも低い。
通過困難部の高さは山部の高さよりも低い。
【０００８】
本発明の熱交換器によれば、通過容易部から相対的に多い風量で空気を流入させることにより、外気温が低く、着霜が生じるとき、通過容易部およびその下流側の近傍への着霜を促進している。そうすると、通過困難部およびそれよりも下流側に位置するチューブ間の中間領域への着霜量が減る。
ここで、通過容易部およびその近傍へ着霜したとしても、その部分は、元々チューブが障壁となって空気が流れ難いため、全体の風量を確保する上での影響が小さい。通過困難部および中間領域への着霜が抑制されていれば、空気流路が閉塞されることが起こり難い。つまり、着霜が生じたとしても、それに伴う風量低下を避けられるので、熱交換性能を維持できる。
しかも、通過容易部および通過困難部を含むプレートフィンの全体が連続した面をなしている。通過容易部および通過困難部は、例えば、プレートフィンを厚み方向に変形させて凹凸を施すことによって形成される。本発明は、一端で不連続な箇所が生じる切り起こし片がプレートフィンに形成されない点でも、着霜抑制に寄与できる。
その上、下流側にも通過容易部および通過困難部が形成されているので、上流側から流入した空気が通過容易部から抜けていく。このように通過容易部に向けて空気が案内されることで、チューブの下流側にできる死水域が縮小するので、有効に熱交換が行われる伝熱面積が増大する。これにより、高い熱交換性能を実現できる。
さらには、プレートフィンが対称な形状とされていることにより、プレートフィンをプレス加工により形成する際に生じる残留応力が対称となり、加工時にねじれ難いので、プレートフィンを容易に製作することができる。
【０００９】
本発明における通過容易部および通過困難部は、次のような種々の具体的形態として構成することができる。本発明では、通過容易部および通過困難部を含むプレートフィン全体が、連続した面をなすので、プレートフィンの一部を切り起こし、その切り起こし片の一端で不連続な箇所が生じる構成と比較して、空気の流れを制御する通過容易部および通過困難部の種々の形態を容易に実現できる。
第１の形態として、通過困難部は、プレートフィンの表面から突出し、山部の頂点とは別の頂点を有する凸部とされ、通過容易部は、高さが通過困難部よりも低い。
第１の形態では、通過容易部の高さをプレートフィンの表面と同じ高さとすることができる。
また、第１の形態に関し、凸部が、その頂点から、空気流の方向に下る斜面と、頂点から、空気流に直交する方向に下る斜面とを有する山形の形状を呈しており、通過困難部は、凸部の頂点側をなし、通過容易部は、直交する方向における凸部の裾側をなしていることが好ましい。
第２の形態として、通過容易部は、空気流の方向における寸法が通過困難部よりも細い。
第２の形態に係る熱交換器は、互いに間隔をおいて配置される複数のプレートフィンと、複数のプレートフィンの各々に形成されるチューブ孔を厚み方向に貫通し、内部を冷媒が流れるチューブと、を備え、プレートフィンは、プレートフィン間を流れる空気流が通過し易い通過容易部と、通過容易部よりも空気流が通過し難い通過困難部と、を備え、通過容易部および通過困難部を含めた全体が、連続した面をなすとともに、当該プレートフィンを空気流の上流側と下流側とに二等分する中心線に対称に形成され、通過容易部は、チューブよりも上流側および下流側にそれぞれ配置され、通過困難部は、空気流に直交する方向に並ぶチューブに挟まれた中間領域よりも上流側および下流側に配置され、通過容易部は、空気流の方向における寸法が通過困難部よりも細く、空気流の方向における通過困難部の寸法は、チューブが並ぶ方向の中間領域の長さと略同等の範囲に亘り、通過容易部よりも太いことを特徴とする。
【００１０】
以上の第１、第２のいずれの形態においても、通過容易部および通過困難部を上流側に備えることにより、上記と同様に、着霜が生じても熱交換性能を維持できる効果が得られる。
これに加えて、下流側にも通過容易部および通過困難部を備えていることにより、上述したように、死水域の縮小によって高い熱交換性能を実現できる。
さらに、本発明の熱交換器は、互いに間隔をおいて配置される複数のプレートフィンと、複数のプレートフィンの各々に形成されるチューブ孔を厚み方向に貫通し、内部を冷媒が流れるチューブと、を備え、プレートフィンは、プレートフィン間を流れる空気流が通過し易い通過容易部と、通過容易部よりも空気流が通過し難い通過困難部と、を備え、通過容易部および通過困難部を含めた全体が、連続した面をなすとともに、当該プレートフィンを空気流の上流側と下流側とに二等分する中心線に対称に形成され、通過容易部は、チューブよりも上流側および下流側にそれぞれ配置され、通過困難部は、空気流に直交する方向に並ぶチューブに挟まれた中間領域よりも上流側および下流側に配置され、通過容易部が、上流側において、平面視でチューブに向けて突出し、通過困難部が、上流側において、平面視で中間領域とは反対側に向けて突出し、通過容易部と通過困難部との間には、空気流に直交する方向に対して傾斜する傾斜部が設けられていることを特徴とする。
この発明では、通過困難部に到達した空気が傾斜部によって通過容易部に案内されるため、チューブに向けて空気を誘導する効果が促進される。このため、チューブおよびその近傍に対して着霜する効果がさらに顕著となる。
【００１１】
以上で通過困難部および通過容易部の形態が示されたいずれの本発明においても、空気流の方向と直交する方向における通過容易部の寸法を長さＬ、チューブ孔の直径をＤ、直交する方向におけるチューブ孔間ピッチをＤｐとすると、Ｌ／Ｄは、下記式を満足する。
【数１】
0005863463.tif 000002
【００１３】
そして、本発明では、プレートフィンは、中間領域に、プレートフィンの表面から突出する山部を有することが好ましい。
また、山部が、チューブに向けて下る斜面を有することが好ましい。
プレートフィン間には、空気流のチューブへの衝突によって乱流が存在するところ、本発明では、山部の斜面に沿って、本来の空気流の流れと直交する方向に空気を導き、乱流を促進している。こうすることで熱伝達が促進されるため、熱交換性能を向上させることができる。
また、山部の斜面がチューブに向けて下っていると、中間領域に流入した空気が、この斜面によりチューブの側面に向けて案内される。これにより、チューブの下流側に回り込む風量が増えて死水域がより縮小されるので、熱交換性能のさらなる向上に寄与できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の熱交換器によれば、着霜が生じても、高い熱交換性能を維持できる上、加工性にも優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態に係るフィンチューブ型熱交換器の概略構成を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態のプレートフィンの平面図である。
【図３】（Ａ）は、図２の３Ａ−３Ａ線矢視図であり、（Ｂ）は、図２の３Ｂ−３Ｂ線矢視図である。
【図４】図２の４−４線矢視図である。
【図５】プレートフィンの通過容易部および通過困難部による作用を説明するための図である。
【図６】プレートフィンにおける死水域を示す図である。
【図７】熱交換性能比率を示すグラフである。
【図８】第２実施形態のプレートフィンの平面図である。
【図９】熱交換性能比率を示すグラフである。
【図１０】第３実施形態のプレートフィンの平面図である。
【図１１】第４実施形態のプレートフィンの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面に示す実施形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
なお、以降の説明では、それまでに説明した構成と同様のものには同じ符号を付し、その説明を省略または簡略にする。
〔第１実施形態〕
図１に示す第１実施形態のフィンチューブ熱交換器１は、空気調和機の室外機に搭載されている。この熱交換器１は、間隔をおいて多数重ねられるプレートフィン２０と、これらのプレートフィン２０を厚み方向に貫通する銅等の金属製のチューブ１０とを備えている。チューブ１０の外径は例えば５〜８ｍｍ，重なり合うプレートフィン２０間のピッチは例えば１．０ｍｍ〜１．６ｍｍが好適である。
【００１７】
チューブ１０は、プレートフィン２０をそれらの積層方向の一方端２０２から貫通する多数のヘアピンチューブ１１と、積層方向の他方端２０１において隣り合うヘアピンチューブ１１の端部同士を連結するＵベンド１２とから構成されている。チューブ１０内には、その一方の端部１０Ａから図示しない冷媒が導入され、他方の端部１０Ｂから導出される。
なお、２本以上のチューブ１０を熱交換器１に設けることもできる。
【００１８】
プレートフィン２０は、図２に具体的形状を示すように、プレートフィン２０間に向けて図示しない送風ファンによって導かれる空気流の方向（図２のＸ方向。以下、幅方向。）に直交する長手方向（図２のＹ方向）に細長い短冊状に形成されている。プレートフィン２０には、チューブ１０が通される複数のチューブ孔２１が形成されている。このプレートフィン２０は、必要とされる熱交換容量に応じて複数枚が配置される。
【００１９】
チューブ孔２１の周縁には、プレートフィン２０の表面から立ち上がるカラー２１Ａが形成されている。このカラー２１Ａの内周面に、チューブ１０（図１）の外周が密着している。
また、チューブ孔２１は、等しいピッチＤｐで長手方向Ｙに並んでいる。ここで、幅方向Ｘに隣り合うプレートフィン２０同士で、各々のチューブ孔２１の形成位置を（Ｄｐ／２）だけ相互にずらしてある。
【００２０】
各プレートフィン２０は、一方の面（表面）側に、複数の山部２２と、空気流の上流側に位置する複数の第１凸部２３と、空気流の下流側に位置する複数の第２凸部２４と、を有している。
山部２２は、長手方向Ｙに隣り合うチューブ孔２１の間の領域である中間領域２２０に形成されている。本実施形態では、１つの中間領域２２０に２つの山部２２が、幅方向Ｘに並んで形成されている。
山部２２の高さは、重なり合うプレートフィン２０間のピッチの例えば４０〜７０％が好適である。
この山部２２は、頂点２２Ａを中心にして、幅方向Ｘに下る斜面と、長手方向Ｙに下る斜面とを有している（図３（Ａ）、（Ｂ））。つまり、山部２２は、四角錘状の形態を有している。頂点２２Ａは、長手方向Ｙに隣り合うチューブ孔２１の孔中心間の中点と一致する。
このような山部２２は、その裾がカラー２１Ａから少し離れるように形成されており、カラー２１Ａの基端外周には、勾配のない環状の平坦部２１０（図３（Ａ））が形成されている。この平坦部２１０の高さは、プレートフィン２０における基準の高さとされている。
なお、山部２２の斜面は、平坦面に限らず、曲面としてもよい。これは、第１凸部２３、第２凸部２４も同様である。
【００２１】
第１凸部２３は、山部２２よりも上流側に設けられており、山部２２と同様に、頂点２６を中心にして、幅方向Ｘに下る斜面（図３（Ｂ））と、長手方向Ｙに下る斜面（図４）とを有する山形の形状を有している。なお、頂点２６は、長手方向Ｙの位置が頂点２２Ａと一致し、頂点２２Ａよりも高さが低い。
また、本実施形態では、第１凸部２３の勾配の終端２７（図４）は、チューブ孔２１に掛かる位置（チューブ孔２１の孔中心の横）まで到達している。この終端２７では、プレートフィン２０表面（平坦部２１０）からの高さが「０」であってもよい。
第２凸部２４は、山部２２よりも下流側に設けられており、第１凸部２３と同様に、頂点２６を中心にして、幅方向Ｘに下る斜面（図３（Ｂ））と、長手方向Ｙに下る斜面（図４）とを有する山形の形状を有している。
【００２２】
以上のように、プレートフィン２０には、空気流の上流側から下流側に向けて、第１凸部２３、２つの山部２２、および第２凸部２４が順に配置されている。ここで、チューブ１０よりも上流側には、第１凸部２３の裾（終端２７）が達しているだけである。したがって、プレートフィン２０に向けて導かれた空気に対して、第１凸部２３が設けられた領域よりも、チューブ１０の上流側の方が、抵抗が小さい。そうすると、送風ファンから導かれた空気は、第１凸部２３を乗り越えるよりも、チューブ１０の上流側からプレートフィン２０に流入する。つまり、チューブ２０の上流側は空気が通過し易い通過容易部２３１となり、逆に、第１凸部２３は空気が通過し難い通過困難部２３２として機能する。
第１凸部２３と同様の第２凸部２４が形成されていることにより、チューブ２０の下流側は通過容易部２４１となり、第２凸部２４は通過困難部２４２として機能する。通過容易部２３１，２４１はチューブ１０を間に挟んで互いに対向している。また、通過困難部２３２，２４２は中間領域２２０を間に挟んで互いに対向している。
【００２３】
第１、第２凸部２３，２４の高さはいずれも、図３（Ｂ）に示すように、中間領域２２０の２つの山部２２，２２の高さよりも低い。第１，第２凸部２３，２４の頂点２６の高さは，山部２２の頂点２２Ａの高さの例えば４０〜６０％が好適である。これにより、プレートフィン２０間に流入した空気が第１凸部２３を乗り越え、山部２２，２２に流通するとともに、第２凸部２４を乗り越えて隣接するプレートフィン２０へと流入する。
【００２４】
以上のように構成されたプレートフィン２０は、図２に示すように、プレートフィン２０を上流端部２０Ａ側と下流端部２０Ｂ側とに二等分する中心線Ｃ１に対称（平面視で対称）に形成されている。また、図３（Ｂ）に示すように、それらの断面形状もまた、上流端部２０Ａ側と下流端部２０Ｂ側とに二等分する中心線Ｃ２に対称に形成されている。
【００２５】
空気調和機の運転時には、図１に示すように、プレートフィン２０間に向けて、送風ファンから空気（外気）が導かれる。この空気と、チューブ１０内を流れる冷媒との間で熱交換が行われる。
本実施形態では、山部２２、および第１、第２凸部２３，２４が形成されており、それらに空気が衝突して伝熱促進効果が得られるので、熱交換性能が向上する。
【００２６】
プレートフィン２０間に流入した空気は、上流端部２０Ａから下流端部２０Ｂに向けて流れ、下流端部２０Ｂから、隣接するプレートフィン２０の上流端部２０Ａへと流入する。隣り合うプレートフィン２０同士でチューブ孔２１の位置をＤｐ／２ずらすことにより、空気流がチューブ１０の間を縫って流れ易くしてある。
【００２７】
暖房運転時、外気温が低いと、空気と熱交換する冷媒の温度も低下し、プレートフィン２０の温度が０℃以下となるため、プレートフィン２０、２０間を流通する空気中に含まれる水分がプレートフィン２０の表面に霜となって析出する。特に、空気との熱伝達率が高い上流端部２０Ａで着霜が生じ易い。
その上流端部２０Ａの中でも、冷媒温度の近くまで温度が低下するチューブ１０の近傍で特に、着霜が生じ易い。
さらに、カラー２１Ａおよびチューブ１０の側面は、空気が衝突するために熱伝達率が高いので、着霜が生じ易い。
【００２８】
以上の点に鑑みて、通過容易部２３１および通過困難部２３２を空気流の上流側に設けることで、熱交換器１に流入する空気を通過容易部２３１に誘導する。そうすると、通過容易部２３１およびその下流側に位置するカラー２１Ａおよびチューブ１０の側面に着霜が優先的に生じる。一方で、通過困難部２３２を通過する空気の量が相対的に減るので、通過困難部２３２およびそれよりも下流側に位置する中間領域２２０への着霜量を減らせる。
【００２９】
ここで、通過容易部２３１の近傍で顕著に着霜が生じても、その部分は元々、カラー２１Ａやチューブ１０の側面の存在によって空気が流れ難い。したがって、プレートフィン２０間を流れる全体の風量に与える影響が小さい。冷媒と空気との熱交換への寄与が最も大きい中間領域２２０およびその近傍への着霜が抑制されるので、空気流路が閉塞するのを回避できる。つまり、本実施形態によると、着霜が生じたとしても、それによる風量低下を避けられる。
【００３０】
また、本実施形態によると、熱交換器１に流入する空気流の一部を通過容易部２３１に誘導する分、第１凸部２３、つまり通過困難部２３２を通過する風量は減少するものの、その減少分は限定的であり、プレートフィン２０間を流れる全体の風量は十分に確保される。
【００３１】
以上は、プレートフィン２０の上流端部２０Ａにおける作用効果であったが、本実施形態によれば、プレートフィン２０の下流端部２０Ｂにおいても、次のような作用効果が得られる。
チューブ１０を間に挟んで第１凸部２３と対向する第２凸部２４にも、空気抵抗が小さい通過容易部２４１が形成されている。このため、図５に示すように、第１凸部２３の通過容易部２３１から流入した空気は、チューブ１０の外周に沿って、チューブ１０よりも下流に回り込む。
これにより、図６に模式的に示すように、死水域２５３が図６（Ｂ）に示すように縮小するので（死水域２５２）、有効に熱交換が行われる伝熱面積が増大し、プレートフィン２０全体の熱交換性能が向上する。なお、死水域とは、空気の流れが遅いために熱伝達率が低くなり、伝熱領域として有効に機能しない領域を言う。
ここで、山部２２や第１凸部２３の高さをより高くしても伝熱面積が増大するが、この場合は、圧力損失（空気圧損）が増大するので、同等の熱交換性能を得るには送風ファンの入力が増大する。これに対して、死水域を縮小させれば、送風ファンの入力増大を伴わずに、熱交換性能を向上させることができる。
【００３２】
図７は、通過容易部２３１，２４１の高さを変えたときの、熱交換性能比率を計算した結果を示している。ここでの高さは、本実施形態では、第１、第２凸部２３，２４の終端２７（図４）でのプレートフィン２０表面からの高さである。
図７の横軸は、通過困難部２３２，２４２の高さを１．０としたときの、通過容易部２３１，２４１の高さを示している。また、図７の縦軸は、熱交通風動力を一定としたときの熱交換性能比率を示している。ここで、熱交通風動力は、空気圧損と風量との積であり、熱交換器１への送風ファンの入力に相当する。
通過容易部２３１，２４１の高さが通過困難部２３２，２４２の高さより低くなると、熱交換性能が次第に向上する。これは、通過容易部２３１，２４１が低くなったことで空気圧損が減少する効果と、死水域の減少による有効伝熱面積増大の効果が合わさったことによる。
以上のように、通過容易部２３１，２４１の高さを低くすることによって、熱交換器１への送風ファン入力に対する熱交換性能を向上させることができる。
【００３３】
上記の効果に加え、本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
プレートフィン２０は、その上流端部２０Ａ側と下流端部２０Ｂ側とが対称な形状とされている。したがって、プレートフィン２０をプレス加工する際に生じる残留応力もまた対称となるので、加工時にねじれ難く、それを矯正する手間が省ける。
【００３４】
また、山部２２が長手方向Ｙにも斜面を有している。プレートフィン２０間を流れる空気流には、カラー２１Ａやチューブ１０への衝突によって乱流が生じるが、その乱流が長手方向Ｙの斜面に沿った流れによって促進される。これにより、伝熱が促進され、熱交換性能が向上する。
これに加えて、その山部２２の斜面はチューブ１０に向けて下っているので、中間領域２２０に流入した空気が、この斜面によりチューブ１０に向けて案内される。これにより、チューブ１０の下流側に回り込む風量が増えて死水域がより縮小されるので、熱交換性能のさらなる向上に寄与できる。
【００３５】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について、図８、図９を参照して説明する。なお、図８では、中間領域２２０に形成された山部２２の図示が省略されている。以降の実施形態の各図においても同様である。
【００３６】
プレートフィン３０の上流端部３０Ａには、長手方向Ｙに等間隔をおいて複数の第１凸部３３２が形成されている。第１凸部３３２は、プレートフィン３０の表面から一定の高さ（例えば、第１実施形態における頂点２６と同じ高さ）で突出しており、通過困難部として機能する。この第１凸部３３２は、中間領域２２０の上流側に設けられている。第１凸部３３２は、一定の高さで形成される点を除いては、第１実施形態の第１凸部２３と同様に形成されている。
そして、長手方向Ｙで隣り合う第１凸部３３２の間の領域が、上流端部２０Ａに形成された通過容易部３３１とされている。
【００３７】
プレートフィン３０の下流端部３０Ｂにも、第１凸部３３２と同様の第２凸部３４２が形成されており、隣り合う第２凸部３４２間の領域が、下流端部３０Ｂに形成された通過容易部３４１とされている。
なお、通過容易部３３１，３４１はプレートフィン２０の表面と同じ高さであるが、第１凸部３３２，３４２よりも背が低い突部としてもよい。また、第１凸部３３２，３４２の上端は平坦な面とされているが、階段状にしてもよい。以降の実施形態でも同様である。
【００３８】
後述する図９で参照するように、複数のチューブ孔２１は、長手方向Ｙにおいて所定のピッチＤｐで並んでいる。また、チューブ孔２１の径はＤとされ、通過容易部３３１（通過容易部３４１も同じ）の長手方向Ｙの寸法は長さＬとされている。長さＬは、隣り合う第１凸部３３間の距離（あるいは、第２凸部３４間の距離）に等しい。
【００３９】
上記のように構成された本実施形態によっても、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。つまり、通過容易部３３１およびその近傍に着霜が生じ易くなる一方、第１凸部３３２およびその近傍では着霜が抑制されるので、着霜に伴う風量低下を避けられる。
加えて、下流端部３０Ｂの通過容易部３４１により、チューブ１０の下流側に回り込む風量が増えることで死水域が縮小する（図６参照）。これによって、熱交換性能が向上する。したがって、着霜が生じたとしても、高い熱交換性能を実現できる。
【００４０】
さて、通過容易部３３１，３４１と、通過困難部である第１、第２凸部３３２，３４２との長手方向Ｙにおける長さの配分により、熱交換性能比率が変わることが、図９に示す計算結果によって確かめられている。
図９の横軸は、（Ｌ／Ｄ）すなわち、チューブ孔２１の径Ｄに対する、通過容易部３３１，３４１の長さである。そして縦軸は、図７と同様に、熱交通風動力を一定としたときの熱交換性能比率を示している。また、破線、実線はそれぞれ、Ｄｐが相対的に大、小のときの特性を示している。
【００４１】
ここで、破線、実線のいずれの特性とも、長さＬが径Ｄ以上（Ｌ／Ｄ≧１）になると、熱交換性能比率の増大率が大きくなることがわかる。長さＬが径Ｄよりも小さければ（Ｌ／Ｄ＜１）、カラー２１Ａおよびチューブ１０が空気流の障壁となり、通過容易部３４１における空気通過量をあまり増やせないので、死水域はさほど縮小されず、熱交換性能向上への寄与が小さい。すなわち、Ｌ／Ｄは１以上にするのが好ましい。
【００４２】
一方、破線、実線のいずれも、ある点をピークに熱交換性能比率が減少に転じる。したがって、第１、第２凸部３３２，３４２の寸法を定めるときには、この点を考慮することが望まれる。
【００４３】
第１、第２凸部３３２，３４２の長さは（Ｄｐ−Ｌ）で表されるが、風量が最小となるように、第１凸部３３２とチューブ１０で上流端３０Ａ側の流路を閉塞し、第２凸部３４２とチューブ１０で下流端部３０Ｂ側の流路を閉塞するように第１、第２凸部３３２，３４２を配置した場合には、第１、第２凸部３３２，３４２の長さは（Ｄｐ−Ｄ）で表される。
ここで、第１、第２凸部３３２，３４２の設置によって十分な伝熱促進効果が得られるか否かは、第１、第２凸部３３２，３４２の長さ（Ｄｐ−Ｌ）が（Ｄｐ−Ｄ）の１／２となる点を分岐点としており、十分な伝熱促進効果を得るには、（Ｄｐ−Ｌ）が（Ｄｐ−Ｄ）の１／２以上である必要がある。これを式に表すと、次の式（１）となる。これを変形すると、高い熱交換性能比率を実現できるＬ／Ｄの好適な上限が得られ、上記の下限と共に示せば、式（２）となる。この式（２）が示す範囲（図９に破線、実線でそれぞれ示した範囲）によれば、熱交換性能をより確実に向上させることができる。
【００４４】
【数２】
0005863463.tif 000003
【数３】
0005863463.tif 000004
【００４５】
ここで、第１実施形態、および後述する実施形態をはじめ、通過容易部および通過困難部が如何なる形状をとろうとも、図９に示したのと同様の計算結果が得られ、通過容易部と、通過困難部との長手方向Ｙにおける長さの配分によって熱交換性能比率が変わるので、Ｌ／Ｄは、式（２）の範囲であることが好ましい。
【００４６】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態について、図１０を参照して説明する。
プレートフィン５０の上流端部５０Ａには、長手方向Ｙの一端から他端まで連続するとともに、第１凸部５３が形成されている。第１凸部５３は、チューブ２０の上流側では幅が細く、中間領域２２０の上流側では幅が太い。第１凸部５３の幅が細い部分は、太い部分に比べて空気抵抗が少ないため、空気が通過し易い。このため、細い部分が通過容易部５３１とされ、太い部分が通過困難部５３２とされている。
【００４７】
下流端部５０Ｂにも、第１凸部５３と同様に形成された第２凸部５４が形成されている。第２凸部５４は、チューブ孔２１を挟んで通過容易部５３１に対向する通過容易部５４１と、中間領域２２０を挟んで通過困難部５３２に対向する通過困難部５４２とを有している。
このような本実施形態によっても、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００４８】
以上、第１実施形態〜第３実施形態により、プレートフィンの上流側および下流側のそれぞれに、通過容易部および通過困難部を形成する手法をいくつか例示したが、２以上の手法を組み合わせて、通過容易部および通過困難部を形成することもできる。
【００４９】
また、図２には、４列のプレートフィン２０を個別にプレス成形する例を示したが、必要な列数のプレートフィン２０に相当するサイズの素材をプレス成形することにより、複数のプレートフィンを一体的に形成することもできる。
【００５０】
〔第４実施形態〕
上記各実施形態で述べたプレートフィンの上流側でのチューブ１０に向けた空気誘導効果は、通過容易部と通過困難部との間に、長手方向Ｙに対して傾斜する傾斜部を備える構成によって促進させることができる。
例えば、上記第１実施形態で述べた構成に傾斜部を適用すると、図１１に示すような構成となる。
プレートフィン４０の上流端部４０Ａには、長手方向Ｙの一端から他端まで連続し、平面視で波状に蛇行した第１凸部４３が形成されている。
第１凸部４３は、図４に示した第１凸部２３と同様に高さに勾配が付けられており、それによってチューブ１０の上流側に通過容易部４３１が形成されるとともに、中間領域２２０の上流側に通過困難部４３２が形成されている。
そして、通過容易部４３１が、下流側（チューブ１０）に向けて凸となるように湾曲するとともに、通過困難部４３２が、上流側（中間領域２２０とは反対側）に向けて凸となるように湾曲している。これらの通過容易部４３１と通過困難部４３２との間に傾斜部Ｒが形成される。
【００５１】
一方、下流端部４０Ｂにも、第１凸部４３と同様に波状に蛇行した第２凸部４４が形成されている。第１、第２凸部４３，４４は、中心線Ｃ１に対称に形成されている。
この第２凸部４４も、第１凸部４３と同様に高さに勾配が付けられており、それによってチューブ１０の下流側に通過容易部４４１が形成されるとともに、中間領域２２０の下流側に通過困難部４４２が形成されている。
第１凸部４３および第２凸部４４は、幅が一定に形成されている。なお、第１凸部４３および第２凸部４４には、図３（Ｂ）に示すように、幅方向Ｘにも勾配が付けられていてもよい。
【００５２】
上流端部４０Ａから流入しようとする空気は、通過困難部４３２に到達した分も傾斜部Ｒによって通過容易部４３１に案内されるので、通過困難部４３２よりも通過容易部４３１からより多くの空気が下流に向けて流入する。このように、チューブ１０に向けて空気を誘導する効果が促進されるので、チューブ１０およびその近傍に対して着霜する効果がさらに顕著となる。
なお、通過容易部と通過困難部との間に、長手方向Ｙに対して傾斜する傾斜部Ｒを備える構成は、第２実施形態や第３実施形態にも適用できる。
【００５３】
上記で述べた以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１      フィンチューブ熱交換器
１０    チューブ
２０，３０，４０，５０  プレートフィン
２０Ａ，３０Ａ，４０Ａ，５０Ａ  上流端部
２０Ｂ，３０Ｂ，４０Ｂ，５０Ｂ  下流端部
２１    チューブ孔
２１Ａ  カラー
２２    山部
２２Ａ  頂点
２３    第１凸部
２４    第２凸部
２６    頂点
２７    終端
４３    第１凸部
４４    第２凸部
５３    第１凸部
５４    第２凸部
２１０  平坦部
２２０  中間領域
２３１  通過容易部
２３２  通過困難部
２４１  通過容易部
２４２  通過困難部
２５２，２５３  死水域
３３１  通過容易部
３３２  第１凸部
３４１  通過容易部
３４２  第２凸部
４３１  通過容易部
４３２  通過困難部
４４１  通過容易部
４４２  通過困難部
５３１  通過容易部
５３２  通過困難部
５４１  通過容易部
５４２  通過困難部
Ｒ      傾斜部
【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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