(57)【要約】【課題】フィンチューブ熱交換器において伝熱性能を向上できるようにする。【解決手段】フィン１００は、伝熱管１０１に密着するフィンカラー１０４と、フィンカラー１０４の周囲に形成された平坦部１０５と、平坦部１０５に対して傾いて設けられ、平坦部１０５の周囲で起伏を形成する傾斜部１０２と、伝熱管１０１の中心を通り伝熱管１０１の周囲を流れる気流を伝熱管１０１の風上側と風下側とに分ける中央平面Ｈ１の風上側において、平坦部１０５と傾斜部１０２とを接続する第１曲面部１０６と、中央平面Ｈ１の風下側において、平坦部１０５と傾斜部１０２とを接続する第２曲面部１０７とを有し、伝熱管１０１の中心を通り中央平面Ｈ１に直交する第２中央平面Ｈ２において、第１曲面部１０６の傾きが第２曲面部１０７の傾きよりも小さく形成されている。【選択図】図２
2018031486.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気流の流路を形成するために所定間隔で平行に並べられた複数のフィンと、前記フィンを貫通する伝熱管とを備え、前記フィンの間を流れる気流と前記伝熱管の中を流れる冷媒とで熱交換を行うフィンチューブ熱交換器において、
前記フィンは、前記伝熱管に密着するフィンカラーと、前記フィンカラーの周囲に形成された平坦部と、前記平坦部に対して傾いて設けられ、前記平坦部の周囲で起伏を形成する傾斜部と、前記伝熱管の中心を通り前記伝熱管の周囲を流れる気流を前記伝熱管の風上側と風下側とに分ける中央平面の風上側において、前記平坦部と前記傾斜部とを接続する第１曲面部と、前記中央平面の風下側において、前記平坦部と前記傾斜部とを接続する第２曲面部とを有し、前記伝熱管の中心を通り前記中央平面に直交する第２中央平面において、前記第１曲面部の傾きが前記第２曲面部の傾きよりも小さく形成されていることを特徴とするフィンチューブ熱交換器。
【請求項２】
前記フィンは、前記第１曲面部と前記第２曲面部との間に第１開口部を有することを特徴とする請求項１に記載のフィンチューブ熱交換器。
【請求項３】
前記フィンは、前記第２曲面部における前記伝熱管の背面側に第２開口部を有することを特徴とする請求項１または２に記載のフィンチューブ熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定間隔で並べられた複数のフィンと、複数のフィンを貫通する伝熱管とを備え、フィンの間を流れる気流と、伝熱管の中を流れる冷媒との間で熱交換を行うフィンチューブ熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フィンチューブ熱交換器のフィンでは、気流方向においてフィン形状の山部と谷部とが交互に現れるように成形される、「コルゲートフィン」が知られている。コルゲートフィンでは、伝熱面積を増やす効果に加えて、気流を蛇行させることによって温度境界層が薄くなり、伝熱性能を向上できるという効果が得られる。
フィンチューブ熱交換器に共通する１つの課題として、伝熱性能の更なる向上が挙げられる。
この課題を解決するため、図９に示すような、伝熱管２０１に密着したフィンカラー２０２と、フィンカラー２０２の周囲に形成された平坦部２０３と、起伏を形成するように平坦部２０３に対して傾いている第１傾斜部２０４と、平坦部２０３と傾斜部２０４とを接続している第２傾斜部２０５とを有するフィンが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、フィン２００は、気流方向において傾斜部２０４を一対有し、傾斜部２０４及び第２傾斜部２０５が、気流方向に対して垂直且つ伝熱管２０１の中心を通る中央平面Ｈｃから遠ざかるに連れて、平坦部２０３からの距離が大きくなるように単調に延びている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２２１６８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の構成では、伝熱管の風上側に傾斜部があるため、伝熱管の近傍で平坦部からの距離が小さい部分（高さが低い部分）では、傾斜部が邪魔になり気流が流れ難くなる。詳細には、傾斜部の背後には、傾斜部を蛇行して通過する気流が逆流する逆流領域が形成されるため、伝熱管に直接に衝突する気流が減少し、伝熱効率が小さくなってしまうという課題があった。
また、特許文献１では、フィン形状は左右対称となっており、伝熱管の背面側の第２傾斜部の立ち上がり角度は小さい。このため、伝熱管の上下で剥離した気流は伝熱に寄与せずにそのままフィンを抜けてしまい、伝熱管の背面側に気流の死水域が形成されるという課題があった。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するものであり、フィンチューブ熱交換器において伝熱性能を向上できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明は、フィンは、伝熱管に密着するフィンカラーと、前記フィンカラーの周囲に形成された平坦部と、前記平坦部に対して傾いて設けられ、前記平坦部の周囲で起伏を形成する傾斜部と、前記伝熱管の中心を通り前記伝熱管の周囲を流れる気流を前記伝熱管の風上側と風下側とに分ける中央平面の風上側において、前記平坦部と前記傾斜部とを接続する第１曲面部と、前記中央平面の風下側において、前記平坦部と前記傾斜部とを接続する第２曲面部とを有し、前記伝熱管の中心を通り前記中央平面に直交する第２中央平面において、前記第１曲面部の傾きが前記第２曲面部の傾きよりも小さく形成されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の構成によれば、第１曲面部の傾きが第２曲面部の傾きよりも小さく、伝熱管の風上側で気流の流路の間口面積が大きくなるため、気流が逆流し難くなり、伝熱管に直接的に気流を当てることができ、伝熱管の風上側に大きな淀み点領域を形成して伝熱性能を向上できる。さらに、伝熱管の風下側では、伝熱管から剥離した気流を第１曲面部よりも傾きが大きな第２曲面部によってガイドするようにして伝熱管の背面側に誘導でき、伝熱管の背面側で気流の死水域を低減して伝熱性能を向上できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、フィンチューブ熱交換器において、伝熱管の風上側に大きな淀み点領域を形成して伝熱性能を向上できるとともに、伝熱管の風下側に気流を誘導して伝熱性能を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係るフィンチューブ熱交換器の斜視図である。
【図２】フィンにおける伝熱管の貫通箇所を貫通方向に見た平面図である。
【図３】フィンの斜視図である。
【図４】フィンを下方から見た側面図である。
【図５】フィンをフィンチューブ熱交換器の上流側から気流方向に見た側面図である。
【図６】図２のＶＩ−ＶＩ断面図である。
【図７】図２のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。
【図８】図２のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図である。
【図９】従来のフィンの形状を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
第１の発明は、気流の流路を形成するために所定間隔で平行に並べられた複数のフィンと、前記フィンを貫通する伝熱管とを備え、前記フィンの間を流れる気流と前記伝熱管の中を流れる冷媒とで熱交換を行うフィンチューブ熱交換器において、前記フィンは、前記伝熱管に密着するフィンカラーと、前記フィンカラーの周囲に形成された平坦部と、前記平坦部に対して傾いて設けられ、前記平坦部の周囲で起伏を形成する傾斜部と、前記伝熱管の中心を通り前記伝熱管の周囲を流れる気流を前記伝熱管の風上側と風下側とに分ける中央平面の風上側において、前記平坦部と前記傾斜部とを接続する第１曲面部と、前記中央平面の風下側において、前記平坦部と前記傾斜部とを接続する第２曲面部とを有し、前記伝熱管の中心を通り前記中央平面に直交する第２中央平面において、前記第１曲面部の傾きが前記第２曲面部の傾きよりも小さく形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、第１曲面部の傾きが第２曲面部の傾きよりも小さく、伝熱管の風上側で気流の流路の間口面積が大きくなるため、気流が逆流し難くなり、伝熱管に直接的に気流を当てることができ、伝熱管の風上側に大きな淀み点領域を形成して伝熱性能を向上できる。さらに、伝熱管の風下側では、伝熱管から剥離した気流を第１曲面部よりも傾きが大きな第２曲面部によってガイドするようにして伝熱管の背面側に誘導でき、伝熱管の背面側で気流の死水域を低減して伝熱性能を向上できる。
【００１１】
第２の発明は、上記フィンチューブ熱交換器において、前記フィンは、前記第１曲面部と前記第２曲面部との間に第１開口部を有することを特徴とする。
この構成によれば、フィンは、第１曲面部と第２曲面部との間に第１開口部を有するため、第１曲面部及び第２曲面部を成形する際のフィンの破れやしわの発生を防止でき、第１曲面部及び第２曲面部の傾きを大きくできる。このため、傾斜部の高さを大きくでき、傾斜部の面積を大きく確保して伝熱性能を向上できる。
熱交換器の側方から吸い込んだ空気を熱交換器の上方に配置した送風機で上方に吹き出すいわゆるトップフロー型の室外機では、送風機の静圧において熱交換器の通風抵抗が占める割合は小さい。このため、トップフロー型の室外機の熱交換器では、通風抵抗が増加したとしてもフィンの伝熱性能を向上する方が総合的な伝熱性能を向上できる。
第３の発明は、上記フィンチューブ熱交換器において、前記フィンは、前記第２曲面部における前記伝熱管の背面側に第２開口部を有することを特徴とする。
この構成によれば、フィンは、第２曲面部における伝熱管の背面側に第２開口部を有するため、第２曲面部を成形する際のフィンの破れやしわの発生を防止でき、第２曲面部の傾きを大きくできる。このため、伝熱管の風下側で伝熱管から剥離した気流を傾きが大きな第２曲面部によってガイドでき、気流を伝熱管の背面側に効率良く誘導できる。このため、伝熱性能を向上できる。特に、トップフロー型の室外機の熱交換器では効果が大きい。
【００１２】
（実施の形態）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明に係るフィンチューブ熱交換器の斜視図である。
フィンチューブ熱交換器１０は、所定間隔で並べられた複数のフィン１００と、複数のフィン１００を貫通する伝熱管１０１（チューブ）とを備え、複数のフィン１００の間を流れる気流（空気）と、伝熱管１０１の中を流れる冷媒Ｒとの間で熱交換を行う。冷媒は、例えば、Ｒ４１０Ａ、Ｒ３２、及び、Ｒ３２を含む混合冷媒などである。ここで、伝熱管１０１は１本に繋がっていてもよいし、複数本に分かれていてもよい。また、伝熱管１０１の冷媒の入口及び出口は複数あってもよい。
【００１３】
フィンチューブ熱交換器１０は、例えば空気調和装置の室外機の熱交換器であり、室外機が備える送風機（不図示）で送風された気流がフィンチューブ熱交換器１０を通過して熱交換する。送風機によってフィンチューブ熱交換器１０の前面１０ａに送風された気流Ｗは、複数のフィン１００の間を通って熱交換し、フィンチューブ熱交換器１０の後面から外側に排出される。
【００１４】
図１には、フィンチューブ熱交換器１０に流入する気流Ｗが流れる気流方向が方向Ｘで図示され、伝熱管１０１の延在方向（貫通方向）が方向Ｙで図示され、フィンチューブ熱交換器１０の上下方向が方向Ｚで図示されている。
また、方向Ｘは、板状に構成されたフィンチューブ熱交換器１０のフィン幅方向（奥行方向）に一致し、方向Ｙは、フィン１００の積層方向及びフィンチューブ熱交換器１０の幅方向に一致し、方向Ｚは、フィンチューブ熱交換器１０の高さ方向（重力方向）に一致する。
【００１５】
各フィン１００は、フィンチューブ熱交換器１０のフィン幅方向（奥行方向）よりも上下方向に長い帯状に形成された薄板である。
伝熱管１０１は、各フィン１００を板厚方向に貫通している。伝熱管１０１は、上下方向に配列された複数個所で各フィン１００を貫通している。
【００１６】
図２は、フィン１００における伝熱管１０１の貫通箇所を貫通方向に見た平面図である。図３は、フィン１００の斜視図である。図４は、フィン１００を下方から見た側面図である。図５は、フィン１００をフィンチューブ熱交換器１０の上流側から気流方向に見た側面図である。ここで、図２〜図５は、上下に配列された上記貫通箇所の内の１箇所を見た図である。
フィン１００は、Ｖ字状に傾斜するように形成された傾斜部１０２と、傾斜部１０２上に形成された凹部１０３と、凹部１０３に形成された円筒状のフィンカラー１０４とを備える。伝熱管１０１は、フィンカラー１０４に挿通される。
【００１７】
フィン１００の傾斜部１０２は、フィン１００の長手方向、すなわちフィンチューブ熱交換器１０の上下方向から見た場合にＶ字状に形成されている。傾斜部１０２は、フィン１００の長手方向の全長に亘って形成されている。
詳細には、傾斜部１０２は、気流方向（方向Ｘ）におけるフィン１００の中間部をＶ字の頂点となる山部１０２ｃとして折り曲げるようにして形成されている。山部１０２ｃは上下方向に延在している。断面円形の伝熱管１０１は、その中心の軸線１０１ａが気流方向において山部１０２ｃの位置に重なるようにフィン１００を貫通している。
【００１８】
フィン１００を通過する気流Ｗの流れは、伝熱管１０１の軸線１０１ａを通って伝熱管１０１をフィンチューブ熱交換器１０のフィン幅方向に２分割する仮想の中央平面Ｈ１（図２）を基準に、伝熱管１０１の風上側と風下側とに分けて考えることができる。中央平面Ｈ１は、山部１０２ｃに重なるとともに山部１０２ｃ及び軸線１０１ａと平行に延びる平面である。
傾斜部１０２は、山部１０２ｃを境に中央平面Ｈ１よりも風上側の風上側傾斜部１０２ａと、中央平面Ｈ１よりも風下側の風下側傾斜部１０２ｂとを備える。風上側傾斜部１０２ａは、風上側の端から山部１０２ｃまで登るように傾斜しており、風下側傾斜部１０２ｂは、山部１０２ｃから風下側の端まで下るように傾斜している。
【００１９】
フィンカラー１０４は、伝熱管１０１の延在方向に延びる円筒状に形成されている。フィンカラー１０４は、凹部１０３の底面部に立設されている。フィンカラー１０４は、気流方向（方向Ｘ）におけるフィン１００の中間部に設けられており、その軸線１０４ｂは、中央平面Ｈ１に重なる。
フィンカラー１０４の内周部１０４ａには伝熱管１０１が貫通し、伝熱管１０１は内周部１０４ａに支持される。伝熱管１０１は、その外周部が内周部１０４ａに密着するようにフィンカラー１０４に挿通される。フィンカラー１０４の軸線１０４ｂは、伝熱管１０１の軸線１０１ａに一致する。
【００２０】
フィン１００の凹部１０３は、傾斜部１０２を山部１０２ｃ側から伝熱管１０１の延在方向に窪ますようにして形成されている。
凹部１０３は、フィンカラー１０４の周囲に形成される平坦部１０５と、中央平面Ｈ１の風上側で平坦部１０５と傾斜部１０２とを接続する第１曲面部１０６と、中央平面Ｈ１の風下側で平坦部１０５と傾斜部１０２とを接続する第２曲面部１０７とを備える。
また、凹部１０３には、第１曲面部１０６及び第２曲面部１０７を貫通する一対の第１開口部１０８ａ，１０８ｂと、第２曲面部１０７を貫通する第２開口部１０９とが形成されている。
【００２１】
平坦部１０５は、フィンカラー１０４の軸方向の基端の外周部から径方向外側に延出するフランジ状に形成されており、凹部１０３の底面部を構成する。平坦部１０５の外周部１０５ａは、伝熱管１０１の外形に沿うように真円状に形成されている。平坦部１０５は、フィンカラー１０４の軸線１０４ｂに直交する平坦面であり、気流方向（方向Ｘ）及び上下方向（方向Ｚ）に対し平行に延びる。
フィンカラー１０４は、平坦部１０５から傾斜部１０２の山部１０２ｃの高さ方向（方向Ｙ）に延出している。山部１０２ｃは、その山の高さ方向においてフィンカラー１０４の先端１０４ｃよりも高い位置まで突出している。
【００２２】
第１曲面部１０６は、中央平面Ｈ１の風上側で平坦部１０５の外周部１０５ａから平坦部１０５の径方向の外側に延びて風上側傾斜部１０２ａに接続される。
第１曲面部１０６は、平坦部１０５の外周部１０５ａに沿って外周部１０５ａと風上側傾斜部１０２ａとを滑らかに繋ぐ曲面状に形成されている。
風上側傾斜部１０２ａと第１曲面部１０６との境界となる風上側稜線１１０は、図２の平面視では、中央平面Ｈ１の風上側で軸線１０４ｂを円の中心として形成される半円状になっている。風上側傾斜部１０２ａは中央平面Ｈ１側に行くほど山部１０２ｃ側に向かって高くなるように傾斜しているため、風上側稜線１１０も風上側から山部１０２ｃ側に向かうに連れて平坦部１０５からの高さが大きくなる。このため、平坦部１０５に対する第１曲面部１０６の立ち上がり角度は、風上側から山部１０２ｃ側に向かうに連れて大きくなる。
【００２３】
第２曲面部１０７は、中央平面Ｈ１の風下側で平坦部１０５の外周部１０５ａから平坦部１０５の径方向の外側に延びて風下側傾斜部１０２ｂに接続される。
第２曲面部１０７は、平坦部１０５の外周部１０５ａに沿って外周部１０５ａと風下側傾斜部１０２ｂとを滑らかに繋ぐ曲面状に形成されている。
風下側傾斜部１０２ｂと第２曲面部１０７との境界となる風下側稜線１１１は、図２の平面視では、中央平面Ｈ１の風下側で軸線１０４ｂを円の中心として形成される半円状になっている。風下側傾斜部１０２ｂは風下側から中央平面Ｈ１側に行くほど山部１０２ｃ側に向かって高くなるように傾斜しているため、風下側稜線１１１も風下側から山部１０２ｃ側に向かうに連れて平坦部１０５からの高さが大きくなる。
【００２４】
図２に示すように、第１曲面部１０６における気流方向の風上側の端とフィンカラー１０４の軸線１０４ｂとの距離Ｌ１は、第２曲面部１０７における気流方向の風下側の端とフィンカラー１０４の軸線１０４ｂとの距離Ｌ２よりも大きい。また、風上側稜線１１０の上端及び下端と風下側稜線１１１の上端及び下端とは、山部１０２ｃでそれぞれ接続される。
すなわち、凹部１０３は、平面視では、中央平面Ｈ１の風上側の部分が風下側の部分よりも面積が大きく形成されている。凹部１０３は、中央平面Ｈ１を基準とした場合、風上側と風下側とで非対称の形状になっている。
【００２５】
第１開口部１０８ａ，１０８ｂは、中央平面Ｈ１に重なる位置でフィンカラー１０４の上方及び下方に一対で設けられている。第１開口部１０８ａ，１０８ｂは、第１曲面部１０６と第２曲面部１０７との境界部で第１曲面部１０６及び第２曲面部１０７を貫通して設けられており、山部１０２ｃに連続して形成されている。
第２開口部１０９は、伝熱管１０１の背面側、すなわち伝熱管１０１の風下側で、第２曲面部１０７に形成されている。詳細には、第２開口部１０９は、伝熱管１０１の軸線１０１ａを通り中央平面Ｈ１に直交する仮想の第２中央平面Ｈ２（図２）上に設けられている。
【００２６】
図６は、図２のＶＩ−ＶＩ断面図である。図７は、図２のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。図８は、図２のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図である。ここで、図６は第２中央平面Ｈ２で切断した断面図であり、図７は中央平面Ｈ１で切断した断面図である。
図２、図３及び図６を参照し、気流方向と平行な第２中央平面Ｈ２上では、平坦部１０５に対する第１曲面部１０６の傾きＡ１（立ち上がり角度、図７及び図８参照）は、平坦部１０５に対する第２曲面部１０７の傾きＡ２（立ち上がり角度）よりも小さく形成されている。
詳細には、第１曲面部１０６は、第２中央平面Ｈ２上では、平坦部１０５に連続して略平坦に延びる入口部１０６ａを備える。入口部１０６ａの平坦部１０５に対する傾きＡ１は、一例として０°である。これに対し、第２中央平面Ｈ２上での第２曲面部１０７の傾きＡ２は、一例として４０°である。本実施の形態では、第２曲面部１０７の傾きＡ２は、第２曲面部１０７の周方向の全長に亘って、入口部１０６ａの傾きＡ１よりも大きい。
【００２７】
図６〜図８を参照し、第１曲面部１０６の傾きＡ１は、入口部１０６ａから山部１０２ｃ側に行くに連れて徐々に大きくなる。
図５に示すように、フィン１００を風上側から気流方向に見た場合、風上側稜線１１０は、平坦部１０５からの高さが全体的に風下側稜線１１１よりも小さくなっている。また、入口部１０６ａは、平坦部１０５と面一になっている。
【００２８】
ここで、フィンチューブ熱交換器１０を通る気流Ｗの流れについて説明する。なお、フィン１００は、フィンカラー１０４の先端１０４ｃが隣接する他のフィン１００のフィンカラー１０４の基端に当接するようにして伝熱管１０１の軸方向に位置決めされ、気流Ｗは、互いに隣接するフィン１００の間の空間を流れる。
図２を参照し、フィンチューブ熱交換器１０の前面１０ａからフィン１００の間の空間に流入した気流Ｗの一部は、風上側傾斜部１０２ａ及び風下側傾斜部１０２ｂに沿って蛇行して流れながら熱交換し、フィンチューブ熱交換器１０の後面から排出される。
【００２９】
前面１０ａからフィン１００の間の空間に流入した気流Ｗの他の一部は、入口部１０６ａから凹部１０３に流入し、中央平面Ｈ１の風上側で伝熱管１０１の前面側に衝突し、淀み点領域を形成する。本実施の形態では、第２曲面部１０７よりも傾斜が小さい入口部１０６ａが形成されることで、凹部１０３の流入側の間口が大きくなっているため、気流Ｗを効率良く伝熱管１０１に導くことができる。このため、伝熱管１０１の風上側に大きな淀み点領域を形成でき、伝熱性能を向上できる。
【００３０】
伝熱管１０１に衝突した気流Ｗは、伝熱管１０１の上下に分岐して第１曲面部１０６及び伝熱管１０１の外周に沿うように流れ、伝熱管１０１の上面及び下面の近傍で剥離する。剥離した気流Ｗ１は、中央平面Ｈ１の風下側で図８の断面部分の近傍の第２曲面部１０７にガイドされるようにして、伝熱管１０１の背面に導かれる。本実施の形態では、第２曲面部１０７の第２中央平面Ｈ２上での傾きＡ２が入口部１０６ａの傾きＡ１よりも大きいため、第２曲面部１０７で気流Ｗ１を堰き止めるようにして、気流Ｗ１を効率良く伝熱管１０１の背面に導くことができる。これにより、伝熱管１０１の背面側に形成される気流の死水域を小さくでき、伝熱効率を向上できる。伝熱管１０１の背面側で熱交換した気流は、風下から排出される。
また、図５に示すように、風下側稜線１１１の平坦部１０５からの高さが、風上側稜線１１０の平坦部１０５からの高さよりも大きいため、気流Ｗ１を効果的に第２曲面部１０７で堰き止めることができ、気流を効率良く伝熱管１０１の背面に導いて伝熱効率を向上できる。
【００３１】
フィン１００は、アルミニウム合金等の金属製の薄板を、金型を用いたプレス加工で抜き加工や曲げ加工することで製造される。
本実施の形態では、傾斜部１０２において平坦部１０５からの高さが最も高くなる山部１０２ｃに連続し、且つ、第１曲面部１０６と第２曲面部１０７との境界となる位置に第１開口部１０８ａ，１０８ｂを形成したため、山部１０２ｃ近傍におけるプレス加工の際の歪を第１開口部１０８ａ，１０８ｂで吸収できる。これにより、山部１０２ｃの近傍に破れやしわが発生することを防止できるため、山部１０２ｃの高さを高くでき、傾斜部１０２の面積を大きくして伝熱性能を向上できる。
【００３２】
凹部１０３は、第２中央平面Ｈ２を基準に上下に対象に形成されており、第１開口部１０８ａ，１０８ｂも上下に対象に配置されている。このため、例えばフィン１００を上下方向に反転（すなわちフィンカラー１０４の突出方向が逆方向となる向き）になっても、第１曲面部１０６が風上に位置し、第２曲面部１０７が風下に位置することになるとともに、第１開口部１０８ａ，１０８ｂは、伝熱管１０１に対し重力方向（上下方向）に配置されることに変わりはない。このため、フィン１００を上下方向に反転した場合であっても同等の伝熱性能を確保できる。
【００３３】
また、第２中央平面Ｈ２上において第２曲面部１０７に第２開口部１０９を設けたため、第２曲面部１０７近傍におけるプレス加工の際の歪を第２開口部１０９で吸収できる。これにより、第２曲面部１０７に破れやしわが発生することを防止できるため、第２曲面部１０７の傾きＡ２を大きくできる。このため、第２曲面部１０７によって気流Ｗ１を効率良く伝熱管１０１の背面に導くことができ、伝熱性能を向上できる。
【００３４】
フィンチューブ熱交換器１０が例えば暖房運転時に蒸発器として使用される場合、フィン１００の表面で結露した結露水は、重力方向や気流方向に流される。伝熱管１０１の重力方向には第１開口部１０８ａ，１０８ｂが設けられ、伝熱管１０１の気流方向（背面方向）には第２開口部１０９が設けられているため、重力や気流によって流された結露水は、第１開口部１０８ａ，１０８ｂ及び第２開口部１０９を介し、凹部１０３から効率的に排水され、最終的にフィン１００の下方や後方に排出される。このため、結露水がフィン１００の表面に残ることによる通風抵抗の増加を回避することが可能となり、室外機の送風機の負荷を小さくできる。
また、フィン１００の表面に残る結露水が減少することにより、液膜による熱抵抗が減少するため、伝熱性能が向上する。本実施の形態のフィンチューブ熱交換器１０が室外機の熱交換器として使用される場合においては、暖房性能が向上する。
【００３５】
また、フィンチューブ熱交換器１０が室外機の蒸発器として極低温環境下で使用される場合、フィン１００の表面に着霜が発生するとデフロスト運転が行われる。デフロスト運転においては送風機（ファン）が停止されるため、霜が溶けて発生する水は重力方向に流れるが、この水は、重力方向に設けられた第１開口部１０８ａ，１０８ｂを通って効率的に排水される。また、デフロスト運転の完了直後に一時的に送風機を運転し、フィン１００の表面に残った霜が溶けて発生する水を飛ばすための運転が入るが、この場合においても重力方向に設けられた第１開口部１０８ａ，１０８ｂ、及び、気流方向に設けられた第２開口部１０９によって効率的に排水できる。このため、デフロスト運転の時間を短縮することが可能となる。
【００３６】
第１開口部１０８ａ，１０８ｂは、中央平面Ｈ１上で第１曲面部１０６及び第２曲面部１０７において気流方向に対し略平行となる部分に設けられており、第１曲面部１０６及び第２曲面部１０７による導風性能に影響が小さい場所に設けられている。このため、フィン１００の伝熱性能を向上しながら、良好な排水性も確保できる。
【００３７】
以上説明したように、本発明を適用した実施の形態によれば、フィンチューブ熱交換器１０は、気流Ｗの流路を形成するために所定間隔で平行に並べられた複数のフィン１００と、フィン１００を貫通する伝熱管１０１とを備え、フィン１００の間を流れる気流Ｗと伝熱管１０１の中を流れる冷媒Ｒとで熱交換を行い、フィン１００は、伝熱管１０１に密着するフィンカラー１０４と、フィンカラー１０４の周囲に形成された平坦部１０５と、平坦部１０５に対して傾いて設けられ、平坦部１０５の周囲で起伏を形成する傾斜部１０２と、伝熱管１０１の中心である軸線１０１ａを通り伝熱管１０１の周囲を流れる気流を伝熱管１０１の風上側と風下側とに分ける中央平面Ｈ１の風上側において、平坦部１０５と傾斜部１０２とを接続する第１曲面部１０６と、中央平面Ｈ１の風下側において、平坦部１０５と傾斜部１０２とを接続する第２曲面部１０７とを有し、伝熱管１０１の軸線１０１ａを通り中央平面Ｈ１に直交する第２中央平面Ｈ２において、第１曲面部１０６の傾きＡ１が第２曲面部１０７の傾きＡ２よりも小さく形成されている。これにより、第１曲面部１０６の傾きＡ１が第２曲面部１０７の傾きＡ２よりも小さく、伝熱管１０１の風上側で気流Ｗの流路の間口面積が大きくなるため、気流Ｗが逆流し難くなり、伝熱管１０１に直接的に気流Ｗを当てることができ、伝熱管１０１の風上側に大きな淀み点領域を形成して伝熱性能を向上できる。さらに、伝熱管１０１の風下側では、伝熱管１０１から剥離した気流Ｗ１を第１曲面部１０６よりも傾きが大きな第２曲面部１０７によってガイドするようにして伝熱管１０１の背面側に誘導でき、伝熱管１０１の背面側で気流の死水域を低減して背面側での熱交換を促進でき、伝熱性能を向上できる。
【００３８】
本実施の形態のフィンチューブ熱交換器１０は、いわゆるトップフロー型（上吹き出し型）の室外機の室外熱交換器として好適である。トップフロー型の室外機は、室外機の側壁を構成するように例えば上面視でコ字状に形成された室外熱交換器と、この室外熱交換器の上方に配置される送風機（ファン）とを備える。この送風機が上方に空気を吹き出すことで、室外熱交換器に囲まれた空間の空気が上方に吹き出され、室外熱交換器の外側の空気が室外熱交換器を通過して室外熱交換器に囲まれた空間内に吸い込まれる。トップフロー型の室外機では、略垂直に立てられた上記室外熱交換器の外側面（空気流入面）から流入した気流は、室外熱交換器に囲まれた空間内で略直角に向きを変えて上方に吹き出される。このようなトップフロー型の室外機では、気流を上方に吹き出すことによる抵抗が大きいため、送風機の静圧において室外熱交換器の通風抵抗が占める割合は小さい。このため、フィンチューブ熱交換器１０の通風抵抗が増加したとしても第２曲面部１０７の傾斜を大きくして伝熱性能を大きくする方が、総合的に伝熱性能を向上できる。
【００３９】
また、フィン１００は、第１曲面部１０６と第２曲面部１０７との間に第１開口部１０８ａ，１０８ｂを有するため、第１曲面部１０６及び第２曲面部１０７を成形する際のフィン１００の破れやしわの発生を防止でき、第１曲面部１０６及び第２曲面部１０７の傾きを大きくできる。このため、傾斜部１０２の高さを大きくでき、傾斜部１０２の面積を大きく確保して伝熱性能を向上できる。さらに、フィン１００の表面に付着する水を、第１開口部１０８ａ，１０８ｂを介して効率良く排水できる。
また、フィン１００は、第２曲面部１０７における伝熱管１０１の背面側に第２開口部１０９を有するため、第２曲面部１０７を成形する際のフィン１００の破れやしわの発生を防止でき、第２曲面部１０７の傾きを大きくできる。このため、伝熱管１０１の風下側で伝熱管１０１から剥離した気流Ｗ１を傾きが大きな第２曲面部１０７によってガイドでき、気流Ｗ１を伝熱管１０１の背面側に効率良く誘導できる。このため、伝熱性能を向上できる。さらに、フィン１００の表面に付着して気流方向に流れる水を、第２開口部１０９を介して効率良く排水できる。
【００４０】
なお、上記実施の形態は本発明を適用した一態様を示すものであって、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
上記実施の形態では、第１曲面部１０６の入口部１０６ａの傾きＡ１は０°であるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。入口部１０６ａの傾きは、第２曲面部１０７の傾きＡ２よりも小さければ良く、０°よりも大きな傾きを有していても良い。
また、上記実施の形態では、第１開口部１０８ａ，１０８ｂは、第２中央平面Ｈ２を基準に上下に対称に設けられているが、上下に非対称に設けても良い。例えば、伝熱管１０１の下方のみに第１開口部１０８ａを設けた構成としても良い。また、第１開口部１０８ａ，１０８ｂは、少なくとも第１曲面部１０６及び第２曲面部１０７との間に設けられていれば良く、例えば、平坦部１０５及び傾斜部１０２の一部に跨って形成されても良い。
また、上記実施の形態では、第２開口部１０９は、第２中央平面Ｈ２に重なる位置に設けられているが、これに限らず、例えば、第２開口部１０９は、第２曲面部１０７上において第２中央平面Ｈ２の上方または下方に設けられても良い。また、第２開口部１０９は、少なくとも第２曲面部１０７に設けられていれば良く、例えば、平坦部１０５及び傾斜部１０２の一部に跨って形成されても良い。
また、上記実施の形態では、第１開口部１０８ａ，１０８ｂ及び第２開口部１０９は、矩形状であるが、これに限らず、例えば、スリット状や、複数の孔からなる孔群で構成されても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明のフィンアンドチューブ熱交換器は、伝熱管の風上側に大きな淀み点領域を形成して伝熱性能を向上できるとともに、伝熱管の風下側に気流を誘導して伝熱性能を向上できるため、空気調和装置の熱交換器のみならず、種々の用途に使用される熱交換器に利用できる。
【符号の説明】
【００４２】
１０  フィンチューブ熱交換器
１００  フィン
１０２  傾斜部
１０１  伝熱管
１０４  フィンカラー
１０５  平坦部
１０６  第１曲面部
１０７  第２曲面部
１０８ａ，１０８ｂ  第１開口部
１０９  第２開口部
Ａ１  傾き（第１曲面部の傾き）
Ａ２  傾き（第２曲面部の傾き）
Ｈ１  中央平面
Ｈ２  第２中央平面
【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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