(57)【要約】【課題】熱交換器において、冷媒管とコルゲートフィンとの間の伝熱面積を増やすことで、伝熱性能を向上する。【解決手段】熱交換器は、蛇行状に折り曲げられることにより複数の段が形成された冷媒管と、冷媒管に形成された複数の段にそれぞれ配置され、複数の段の各段でそれぞれに冷媒管が挿通された複数のコルゲートフィンとを備え、複数のコルゲートフィンの各コルゲートフィンは、各コルゲートフィンの冷媒管が挿通された挿通穴１３１ｆ，１３２ｆに設けられた部材であって、各コルゲートフィンに冷媒管を面接触させるための部材である例えばカラー１３３ｆ，１３４ｆを有する。【選択図】図４
2018124047.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛇行状に折り曲げられることにより複数の段が形成された冷媒管と、
前記冷媒管に形成された前記複数の段にそれぞれ配置され、当該複数の段の各段でそれぞれに前記冷媒管が挿通された複数の放熱体と、を備えることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記放熱体が、コルゲートフィンであり、
前記複数のコルゲートフィンの各コルゲートフィンが、当該各コルゲートフィンの前記冷媒管が挿通された挿通穴に設けられた部材であって、当該各コルゲートフィンに前記冷媒管を面接触させるための部材である接触部材を有することを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記接触部材は、前記挿通穴に一体成形されていることを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記冷媒管は、前記複数のコルゲートフィンの各コルゲートフィンの前記挿通穴の径よりも小さい径を有する状態で当該挿通穴に挿通された後に拡管されることにより、前記接触部材に面接触していることを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記冷媒管は、前記接触部材に接触する部分の外径よりも前記接触部材に接触しない部分の外径の方が大きくなっていることを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記複数のコルゲートフィンの各コルゲートフィンの前記冷媒管と略直交する平面のうち前記冷媒管の１本による熱交換の作用を受ける部分の面積に対する前記冷媒管の拡管された後の断面積の比率が０．０２以上０．１未満であることを特徴とする請求項４に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記複数のコルゲートフィンは、
第１のフィン間距離を有する第１のコルゲートフィンと、
前記第１のフィン間距離よりも長い第２のフィン間距離を有する第２のコルゲートフィンと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項８】
前記第１のコルゲートフィンは、前記冷媒管に形成された前記複数の段のうち、送風ファンにより生成された空気の流れの下流側の段に配置され、
前記第２のコルゲートフィンは、前記冷媒管に形成された前記複数の段のうち、前記空気の流れの上流側の段に配置されたことを特徴とする請求項５に記載の熱交換器。
【請求項９】
前記第１のフィン間距離及び前記第２のフィン間距離は、何れも３ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項７に記載の熱交換器。
【請求項１０】
前記複数のコルゲートフィンの各コルゲートフィンは、
前記冷媒管に略直交する第１の平面と、
前記第１の平面に隣接し、前記冷媒管に略直交する第２の平面と、
前記第１の平面の反対側で前記第２の平面に隣接し、前記冷媒管に略直交する第３の平面と、
前記第１の平面と前記第２の平面との間を架橋し、送風ファンにより生成された空気の流れに略平行な第１の架橋部と、
前記第２の平面と前記第３の平面との間を前記冷媒管について前記第１の架橋部とは反対側で架橋し、前記空気の流れに略平行な第２の架橋部と
を含むことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項１１】
前記第１の架橋部及び前記第２の架橋部の少なくとも何れか一方は、前記冷媒管の方向に凹んでいることを特徴とする請求項１０に記載の熱交換器。
【請求項１２】
前記第１の架橋部及び前記第２の架橋部の少なくとも何れか一方は、前記空気の流れの方向に向かって、前記冷媒管の方向に切り起こされていることを特徴とする請求項１０に記載の熱交換器。
【請求項１３】
前記複数のコルゲートフィンは、
送風ファンにより生成された空気の流路の中心軸から、前記複数のコルゲートフィンの奥行方向にずれた第１の位置に配置された第１のコルゲートフィンと、
前記空気の流路の中心軸から、前記複数のコルゲートフィンの奥行方向とは逆の方向にずれた第２の位置に配置された第２のコルゲートフィンと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項１４】
前記第１の位置は、前記第１のコルゲートフィンが前記空気の流路を形成するダクトの奥行方向の壁面に接するときの位置であり、
前記第２の位置は、前記第２のコルゲートフィンが前記ダクトの奥行方向とは逆の方向の壁面に接するときの位置であることを特徴とする請求項１３に記載の熱交換器。
【請求項１５】
前記ダクトの奥行方向の長さと前記複数のコルゲートフィンの奥行方向の長さとの差をｔとし、前記複数のコルゲートフィンにおけるフィン間を架橋する架橋部の幅方向の長さをＷとし、前記ダクトの壁面における熱伝達率をｈ１とし、前記ダクトの壁面からの距離がｔの位置における熱伝達率をｈ２とした場合に、
ｔ／Ｗ＜（２×ｈ２−ｈ１）／｛２×（ｈ１＋ｈ２）｝
の条件が満たされることを特徴とする請求項１０に記載の熱交換器。
【請求項１６】
前記複数のコルゲートフィンの各コルゲートフィンは、送風ファンにより生成された空気の流れの下流側に切り欠き部を有し、
前記冷媒管は、扁平形状をなし、前記複数のコルゲートフィンの各コルゲートフィンが有する切り欠き部に圧入されていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項１７】
前記冷媒管の断面の前記空気の流れに平行な方向における幅をＡとし、前記冷媒管の断面の前記空気の流れに垂直な方向における幅をＢとした場合に、
Ａ／Ｂ＞１
の条件が満たされることを特徴とする請求項１６に記載の熱交換器。
【請求項１８】
前記複数のコルゲートフィンが奥行方向に２つ以上配置されたことを特徴とする請求項１３に記載の熱交換器。
【請求項１９】
前記複数のコルゲートフィンの各コルゲートフィンのフィンと前記冷媒管とが接する面積をＳ１とし、前記複数のコルゲートフィンの各コルゲートフィンのフィン間の前記冷媒管の面積をＳ２とした場合に、Ｓ２／Ｓ１が０以上４０以下であることを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
【請求項２０】
複数のコルゲートフィンを製作する製作ステップと、
前記複数のコルゲートフィンに冷媒管を挿通する挿通ステップと、
前記冷媒管に複数の段が形成され、当該複数の段に前記複数のコルゲートフィンがそれぞれ配置され、当該複数の段の各段で前記複数のコルゲートフィンの各コルゲートフィンに前記冷媒管が挿通されるように、前記冷媒管を蛇行状に折り曲げる折り曲げステップと、を含み、
前記製作ステップでは、前記複数のコルゲートフィンの各コルゲートフィンに前記冷媒管を面接触させるための接触部材を、当該各コルゲートフィンの前記冷媒管が挿通された挿通穴に成形することを特徴とする熱交換器の製造方法。
【請求項２１】
熱交換器の冷媒管から生じる熱を放熱する放熱体であって、
前記放熱体が、前記冷媒管に複数並べて配置される放熱フィンを具備し、
前記各放熱フィンが、
前記冷媒管に挿通される一対の放熱板と、
前記一対の放熱板に架け渡される拡張板と、を備えることを特徴とする放熱体。
【請求項２２】
前記隣り合う放熱フィンが、互いの拡張板を前記冷媒管を挟んで反対側に配置していることを特徴とする請求項２１に記載の放熱体。
【請求項２３】
前記隣り合う放熱フィンが、互いの拡張板を一部対向させるように配置していることを特徴とする請求項２１に記載の放熱体。
【請求項２４】
前記隣り合う放熱フィンが、互いの拡張板を対向させないように配置していることを特徴とする請求項２１に記載の放熱体。
【請求項２５】
前記それぞれの隣り合う放熱フィンが、互いの他方の放熱フィン側に配置される放熱板の間隔を同一にして配置していることを特徴とする請求項２１乃至２４のいずれかに記載の放熱体。
【請求項２６】
熱交換器の冷媒管から生じる熱を放熱する放熱体であって、
前記放熱体が、前記冷媒管に複数並べて配置される放熱フィンを具備し、
前記各放熱フィンが、
前記冷媒管に挿通される放熱板と、
前記放熱板から前記冷媒管に沿って伸びる拡張板と、を備えることを特徴とする放熱体。
【請求項２７】
前記隣り合う放熱フィンが、前記拡張板を同一方向へ向かって伸ばしており、互いの拡張板を前記冷媒管を挟んで反対側に配置していることを特徴とする請求項２６に記載の放熱体。
【請求項２８】
蛇行状に折り曲げられることにより複数の段が形成された冷媒管と、
前記冷媒管に形成された前記各段にそれぞれ配置され、送風ファンによって生成される空気が通過する放熱体と、を備え、
前記空気の流れに対して下流側の段に前記請求項２２に記載の放熱体が配置され、
前記空気の流れに対して上流側の段に前記請求項２３に記載の放熱体が配置されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項２９】
蛇行状に折り曲げられることにより複数の段が形成された冷媒管と、
前記冷媒管に形成された前記各段にそれぞれ配置される放熱体と、を備え、
前記放熱体が、
前記冷媒管に挿通される複数の放熱板と、
前記隣の段に配置される放熱体と隣接する面に沿って伸び、前記いずれかの放熱板に接続される拡張板と、を備え、
前記隣り合う段に配置される放熱体が、その隣接する面に配置される互いの拡張板の一部又は全部を重ね合わせないように配置していることを特徴とする熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器、その製造方法及び放熱体に関する。
【背景技術】
【０００２】
フィンの垂直壁に設けた穴が同一直線上に位置するよう薄板を波形に折り曲げて形成した複数個の波形フィンを蛇行パイプの直線部に該波形フィンの平面部と折り曲げ部が作る小室の向きを合わせるようにした熱交換器は知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１０５５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、熱交換器において、コルゲートフィンに挿通穴があいているだけの状態でその挿通穴に冷媒管を挿通した場合には、冷媒管とコルゲートフィンとの間は線接触となり伝熱面積を増やすことができないので、伝熱性能は向上しない。
【０００５】
本発明の目的は、熱交換器において、冷媒管とコルゲートフィンとの間の伝熱面積を増やすことで、伝熱性能を向上することにある。また、複数の放熱フィンを組み合わせて形成される放熱体において、各放熱フィンの空気と接触する面積を増やすことで、放熱性能を向上する。さらに、熱交換器において、放熱体として伝熱面積を増やした場合に、隣り合う放熱体の隣接する面における放熱フィンの重なりを減らすことで、デフロスト時に隣り合う放熱フィンの表面に生じる水滴が効率良く流れ落ちるようになる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる目的のもと、本発明は、蛇行状に折り曲げられることにより複数の段が形成された冷媒管と、前記冷媒管に形成された前記複数の段にそれぞれ配置され、当該複数の段の各段でそれぞれに前記冷媒管が挿通された複数の放熱体と、を備える熱交換器を提供する。また、本発明は、蛇行状に折り曲げられることにより複数の段が形成された冷媒管と、冷媒管に形成された複数の段にそれぞれ配置され、複数の段の各段でそれぞれに冷媒管が挿通された複数のコルゲートフィン（放熱体）とを備え、複数のコルゲートフィンの各コルゲートフィンは、各コルゲートフィンの冷媒管が挿通された挿通穴に設けられた部材であって、各コルゲートフィンに冷媒管を面接触させるための部材である接触部材を有する熱交換器を提供する。
【０００７】
ここで、接触部材は、挿通穴に一体成形されている、ものであってよい。
【０００８】
また、冷媒管は、複数のコルゲートフィンの各コルゲートフィンの挿通穴の径よりも小さい径を有する状態で挿通穴に挿通された後に拡管されることにより、接触部材に面接触している、ものであってよい。更に、冷媒管は、接触部材に接触する部分の外径よりも接触部材に接触しない部分の外径の方が大きくなっている、ものであってもよい。
【０００９】
また、熱交換器は、複数のコルゲートフィンの各コルゲートフィンの冷媒管と略直交する平面のうち冷媒管の１本による熱交換の作用を受ける部分の面積に対する冷媒管の拡管された後の断面積の比率が０．０２以上０．１未満である、ものであってよい。
【００１０】
更に、複数のコルゲートフィンは、第１のフィン間距離を有する第１のコルゲートフィンと、第１のフィン間距離よりも長い第２のフィン間距離を有する第２のコルゲートフィンとを含む、ものであってよい。その場合、第１のコルゲートフィンは、冷媒管に形成された複数の段のうち、送風ファンにより生成された空気の流れの下流側の段に配置され、第２のコルゲートフィンは、冷媒管に形成された複数の段のうち、空気の流れの上流側の段に配置された、ものであってよい。また、第１のフィン間距離及び第２のフィン間距離は、何れも３ｍｍ以上２０ｍｍ以下である、ものであってよい。
【００１１】
更にまた、複数のコルゲートフィンの各コルゲートフィンは、冷媒管に略直交する第１の平面と、第１の平面に隣接し、冷媒管に略直交する第２の平面と、第１の平面の反対側で第２の平面に隣接し、冷媒管に略直交する第３の平面と、第１の平面と第２の平面との間を架橋し、送風ファンにより生成された空気の流れに略平行な第１の架橋部と、第２の平面と第３の平面との間を冷媒管について第１の架橋部とは反対側で架橋し、空気の流れに略平行な第２の架橋部とを含む、ものであってよい。その場合、第１の架橋部及び第２の架橋部の少なくとも何れか一方は、冷媒管の方向に凹んでいる、ものであってよい。また、第１の架橋部及び第２の架橋部の少なくとも何れか一方は、空気の流れの方向に向かって、冷媒管の方向に切り起こされている、ものであってよい。
【００１２】
また、複数のコルゲートフィンは、送風ファンにより生成された空気の流路の中心軸から、複数のコルゲートフィンの奥行方向にずれた第１の位置に配置された第１のコルゲートフィンと、空気の流路の中心軸から、複数のコルゲートフィンの奥行方向とは逆の方向にずれた第２の位置に配置された第２のコルゲートフィンとを含む、ものであってよい。その場合、第１の位置は、第１のコルゲートフィンが空気の流路を形成するダクトの奥行方向の壁面に接するときの位置であり、第２の位置は、第２のコルゲートフィンがダクトの奥行方向とは逆の方向の壁面に接するときの位置であってよい。また、ダクトの奥行方向の長さと複数のコルゲートフィンの奥行方向の長さとの差をｔとし、複数のコルゲートフィンにおけるフィン間を架橋する架橋部の幅方向の長さをＷとし、ダクトの壁面における熱伝達率をｈ１とし、ダクトの壁面からの距離がｔの位置における熱伝達率をｈ２とした場合に、ｔ／Ｗ＜（２×ｈ２−ｈ１）／｛２×（ｈ１＋ｈ２）｝の条件が満たされる、ものであってよい。
【００１３】
更に、複数のコルゲートフィンの各コルゲートフィンは、送風ファンにより生成された空気の流れの下流側に切り欠き部を有し、冷媒管は、扁平形状をなし、複数のコルゲートフィンの各コルゲートフィンが有する切り欠き部に圧入されている、ものであってよい。その場合、冷媒管の断面の空気の流れに平行な方向における幅をＡとし、冷媒管の断面の空気の流れに垂直な方向における幅をＢとした場合に、Ａ／Ｂ＞１の条件が満たされる、ものであってよい。
【００１４】
更にまた、熱交換器は、複数のコルゲートフィンが奥行方向に２つ以上配置された、ものであってよい。
【００１５】
更にまた、複数のコルゲートフィンの各コルゲートフィンのフィンと冷媒管とが接する面積をＳ１とし、複数のコルゲートフィンの各コルゲートフィンのフィン間の冷媒管の面積をＳ２とした場合に、Ｓ２／Ｓ１が０以上４０以下である、ものであってよい。
【００１６】
一方で、本発明は、複数のコルゲートフィンを製作する製作ステップと、複数のコルゲートフィンに冷媒管を挿通する挿通ステップと、冷媒管に複数の段が形成され、複数の段に複数のコルゲートフィンがそれぞれ配置され、複数の段の各段で複数のコルゲートフィンの各コルゲートフィンに冷媒管が挿通されるように、冷媒管を蛇行状に折り曲げる折り曲げステップとを含み、製作ステップでは、複数のコルゲートフィンの各コルゲートフィンに冷媒管を面接触させるための接触部材を、各コルゲートフィンの冷媒管が挿通された挿通穴に成形する熱交換器の製造方法も提供する。
【００１７】
また、本発明は、熱交換器の冷媒管から生じる熱を放熱する放熱体であって、放熱体が、冷媒管に複数並べて配置される放熱フィンを具備し、各放熱フィンが、冷媒管に挿通される一対の放熱板と、一対の放熱板に架け渡される拡張板と、を備えることを特徴とする放熱体を提供する。
【００１８】
ここで、放熱体は、隣り合う放熱フィンが、当該一方の放熱フィンの拡張板を前記冷媒管の一方側に配置し、当該他方の放熱フィンの拡張板を前記冷媒管の一方側と反対側に配置するように構成されている、ものであってもよい。その場合、隣り合う放熱フィンが、互いの拡張板を一部対向させるように配置されているものであってよもよく、また、隣り合う放熱フィンが、互いの拡張板を対向させないように配置されている、ものであってもよい。
【００１９】
更に、放熱体は、各隣り合う放熱フィンが、当該一方の放熱フィンの当該他方の放熱フィン側に配置される放熱板と、当該他方の放熱フィンの当該一方の放熱フィン側に配置される放熱板と、を等間隔空けて配置している、ものであってもよい。
【００２０】
また、本発明は、蛇行状に折り曲げられることにより複数の段が形成された冷媒管と、冷媒管に形成された前記各段にそれぞれ配置され、送風ファンによって生成される空気が通過する放熱体と、を備え、空気の流れに対して上流側の段に、前記隣り合う放熱フィンが、互いの拡張板を対向させないように配置されている放熱体が配置され、空気の流れに対して下流側の段に、前記隣り合う放熱フィンが、互いの拡張板を一部対向させるように配置されている放熱体が配置されていることを特徴とする熱交換器を提供する。
【００２１】
また、本発明は、熱交換器の冷媒管から生じる熱を放熱する放熱体であって、前記放熱体が、冷媒管に複数並べて配置される放熱フィンを具備し、各放熱フィンが、冷媒管に挿通される放熱板と、放熱板から前記冷媒管に沿って伸びる拡張板と、を備えることを特徴とする放熱体を提供する。
【００２２】
ここで、隣り合う放熱フィンが、拡張板を同一方向へ向かって伸ばしており、互いの拡張板を前記冷媒管を挟んで反対側に配置している、ものであってもよい。
【００２３】
また、本発明は、蛇行状に折り曲げられることにより複数の段が形成された冷媒管と、前記冷媒管に形成された前記各段にそれぞれ配置される放熱体と、を備え、  前記放熱体が、前記冷媒管に挿通される複数の放熱板と、前記隣の段に配置される放熱体と隣接する面に沿って伸び、前記いずれかの放熱板に接続される拡張板と、を備え、前記隣り合う段に配置される放熱体が、その隣接する面に配置される互いの拡張板の一部又は全部を重ね合わせないように配置している熱交換器を提供する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、熱交換器において、冷媒管とコルゲートフィンとの間の伝熱面積を増やすことで、伝熱性能を向上することが可能となる。また、本発明によれば、複数の放熱フィンを組み合わせて形成される放熱体において、空気と接触する面を拡張することで、放熱性能を向上する。さらに、本発明によれば、熱交換器において、放熱体として伝熱面積を増やした場合に、隣り合う放熱体の隣接する面における放熱フィンの重なりを減らすことで、デフロスト時に隣り合う放熱フィンの表面に生じる水滴が効率良く流れ落ちるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１の実施の形態における熱交換器の全体構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における熱交換器の１段目のコルゲートフィンの構成を示した図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における熱交換器の６段目のコルゲートフィンの構成を示した図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における熱交換器の６段目のコルゲートフィンの一部の拡大図である。
【図５】本発明の実施の形態における熱交換器のコルゲートフィンの直交面の面積と冷媒管の断面積との関係を説明するための図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態における熱交換器の製造方法を示した図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態における熱交換器のコルゲートフィンの構成を示した図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態における熱交換器のコルゲートフィンの構成を示した図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態における熱交換器との比較のための、本発明の第１の実施の形態における熱交換器の構造を示した図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態におけるコルゲートフィンとの比較のための、本発明の第１の実施の形態におけるコルゲートフィンの断面図である。
【図１１】本発明の第４の実施の形態における熱交換器の構造を示した図である。
【図１２】本発明の第４の実施の形態におけるコルゲートフィンの断面図である。
【図１３】本発明の第１及び第４の実施の形態における熱交換器の熱交換性能を検証した結果を示したグラフである。
【図１４】（ａ）は本発明の第５の実施の形態における熱交換器の構造を示した図であり、（ｂ）は本発明の第５の実施の形態における熱交換器の断面図である。
【図１５】本発明の第５の実施の形態における扁平管である冷媒管の扁平方向の定義を示した図である。
【図１６】冷媒管が丸管である場合及び扁平管である場合の熱交換器の熱交換性能を検証した結果を示した図である。
【図１７】冷媒管が丸管である場合及び扁平管である場合の熱交換器の熱交換性能の違いを示したグラフである。
【図１８】本発明の第６の実施の形態における熱交換器の構造を示した図である。
【図１９】本発明の第７の実施の形態における熱交換器のコルゲートフィンのフィンと冷媒管とが接する面積とフィン間の冷媒管の面積との関係を説明するための図である。
【図２０】本発明の第８の実施の形態における放熱体を模式的に示した図である。
【図２１】本発明の第９の実施の形態における放熱体を模式的に示した図である。
【図２２】本発明の第１０の実施の形態における放熱体を模式的に示した図である。
【図２３】本発明の第１１の実施の形態における熱交換器を模式的に示した図である。
【図２４】本発明の第１２の実施の形態における熱交換器を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
［第１〜７の実施の形態の概要］  本発明の第１〜７の実施の形態は、圧縮機で圧縮され循環する冷媒と送風ファンにより送風される空気との間で熱交換を行う熱交換器において、独立した略矩形形状のコルゲートフィンを用いることにより、熱交換器の組立性及び信頼性を向上し、かつ、伝熱面積を増加させることにより熱交換性能を向上させるものである。
【００２７】
また、異なるフィン間距離を持つ独立した略矩形形状のコルゲートフィンを組み合わせることにより、適用する機器や部位に応じた最適な熱交換器の構成を任意に設定できるものでもある。
【００２８】
更に、扁平した冷媒管を用いることにより、風損失を低下させて熱交換性能を向上するものでもある。
【００２９】
［第１の実施の形態］  図１は、第１の実施の形態における熱交換器１の全体構成図である。図示するように、第１の実施の形態における熱交換器１は、コルゲートフィン１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆと、冷媒管２０と、端板３０，４０とを備える。
【００３０】
コルゲートフィン１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆは、互いに独立したコルゲートフィンであり、熱交換器１の１段目、２段目、３段目、４段目、５段目、６段目にそれぞれ配置された１個のコルゲートフィンである。このコルゲートフィン１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆの詳細については、後述する。
【００３１】
冷媒管２０は、内部に冷媒が流れる一対の配管である。この一対の配管は、蛇行状に折り曲げられ、コルゲートフィン１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆに挿通される。即ち、一対の配管は、コルゲートフィン１０ａに挿通された後、Ｕ字状に折り曲げられてコルゲートフィン１０ｂに挿通され、その後、同様に、コルゲートフィン１０ｃ，１０ｄ，１０ｅに挿通される。最後に、一対の配管は、コルゲートフィン１０ｆに挿通された後、Ｕ字状の配管により互いに結合される。これにより、冷媒は、一対の配管のうちの一方へ流入し、熱交換器１内を流れた後、一対の配管のうちの他方から流出することとなる。また、冷媒管２０は、拡管によりコルゲートフィン１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆに密着固定されている。
【００３２】
端板３０は、コルゲートフィン１０ａ，１０ｂ間の冷媒管２０のＵ字状の部分、コルゲートフィン１０ｃ，１０ｄ間の冷媒管２０のＵ字状の部分、及び、コルゲートフィン１０ｅ，１０ｆ間の冷媒管２０のＵ字状の部分が、応力により広がるのを抑えるために設けられた板材である。
【００３３】
端板４０は、コルゲートフィン１０ｂ，１０ｃ間の冷媒管２０のＵ字状の部分、及び、コルゲートフィン１０ｄ，１０ｅ間の冷媒管２０のＵ字状の部分が、応力により広がるのを抑えるために設けられた板材である。
【００３４】
尚、熱交換器１は、図示しないファンから矢印５０で示される方向に空気の流れを受けるものとする。
【００３５】
次に、図１に示したコルゲートフィン１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆについて、詳細に説明する。
【００３６】
図２は、コルゲートフィン１０ａの構成を示した図である。
【００３７】
図示するように、コルゲートフィン１０ａは、アルミニウム製の平板を、冷媒管２０と略直交する直交面１１ａ、平坦な山面１２ａ、冷媒管２０と略直交する直交面１３ａ、平坦な谷面１４ａを繰り返すように折り曲げて形成される。本実施の形態では、第１のコルゲートフィンの一例として、コルゲートフィン１０ａを設けている。また、第１の平面の一例として、直交面１１ａを設けており、第２の平面の一例として、直交面１３ａを設けており、第３の平面の一例として、直交面１１ａの反対側で直交面１３ａに隣接し、冷媒管２０に略直交する直交面を設けている。更に、第１の平面と第２の平面との間を架橋する第１の架橋部の一例として、山面１２ａを設けており、第２の平面と第３の平面との間を架橋する第２の架橋部の一例として、谷面１４ａを設けている。ここで、直交面１１ａと山面１２ａ、山面１２ａと直交面１３ａ、直交面１３ａと谷面１４ａは、それぞれ略直角をなしているため、コルゲートフィン１０ａは、平板が略矩形形状に折り曲げられたものである。図２において、直交面１１ａと直交面１３ａの間の距離（フィン間距離）は５ｍｍとする。この直交面１１ａと直交面１３ａの間の距離は、第１のフィン間距離の一例である。
【００３８】
また、直交面１１ａは、冷媒管２０の一対の配管のうちの一方が挿通される挿通穴１１１ａと、冷媒管２０の一対の配管のうちの他方が挿通される挿通穴１１２ａとを有する。更に、直交面１３ａは、冷媒管２０の一対の配管のうちの一方が挿通される挿通穴１３１ａと、冷媒管２０の一対の配管のうちの他方が挿通される挿通穴１３２ａとを有するが、挿通穴１３１ａ，１３２ａは図面に現れていない。
【００３９】
尚、コルゲートフィン１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅの構成はコルゲートフィン１０ａと同様なので、説明を省略する。
【００４０】
図３は、コルゲートフィン１０ｆの構成を示した図である。
【００４１】
図示するように、コルゲートフィン１０ｆは、アルミニウム製の平板を、冷媒管２０と略直交する直交面１１ｆ、平坦な山面１２ｆ、冷媒管２０と略直交する直交面１３ｆ、平坦な谷面１４ｆを繰り返すように折り曲げて形成される。本実施の形態では、第２のコルゲートフィンの一例として、コルゲートフィン１０ｆを設けている。また、第１の平面の一例として、直交面１１ｆを設けており、第２の平面の一例として、直交面１３ｆを設けており、第３の平面の一例として、直交面１１ｆの反対側で直交面１３ｆに隣接し、冷媒管２０に略直交する直交面を設けている。更に、第１の平面と第２の平面との間を架橋する第１の架橋部の一例として、山面１２ｆを設けており、第２の平面と第３の平面との間を架橋する第２の架橋部の一例として、谷面１４ｆを設けている。ここで、直交面１１ｆと山面１２ｆ、山面１２ｆと直交面１３ｆ、直交面１３ｆと谷面１４ｆは、それぞれ略直角をなしているため、コルゲートフィン１０ｆは、平板が略矩形形状に折り曲げられたものである。図３において、直交面１１ｆと直交面１３ｆの間の距離（フィン間距離）は１０ｍｍとする。この直交面１１ｆと直交面１３ｆの間の距離は、第２のフィン間距離の一例である。
【００４２】
また、直交面１１ｆは、冷媒管２０の一対の配管のうちの一方が挿通される挿通穴１１１ｆと、冷媒管２０の一対の配管のうちの他方が挿通される挿通穴１１２ｆとを有する。更に、直交面１３ｆは、冷媒管２０の一対の配管のうちの一方が挿通される挿通穴１３１ｆと、冷媒管２０の一対の配管のうちの他方が挿通される挿通穴１３２ｆとを有する。
【００４３】
尚、図２及び図３では、フィン間距離が５ｍｍ及び１０ｍｍの場合を示したが、これには限らない。例えば、熱交換器１を蒸発器として使用する場合、フィン間距離は３ｍｍ以上２０ｍｍ以下であればよい。フィン間距離が３ｍｍ未満の場合には、フィン間の霜詰りを考慮すると蒸発器として使用できず、フィン間距離が２０ｍｍを超える場合には、熱交換性能を確保するためには大型化してしまい、実用的でなくなるからである。
【００４４】
次いで、図２及び図３に示したコルゲートフィン１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆの部分について、更に詳細に説明する。
【００４５】
図４は、コルゲートフィン１０ｆの一部の拡大図である。図示するように、コルゲートフィン１０ｆの直交面１１ｆの挿通穴１１１ｆ，１１２ｆには、それぞれ、冷媒管２０の一対の配管をコルゲートフィン１０ｆに面接触させるための接触部材の一例としてのカラー１１３ｆ，１１４ｆが設けられている。また、コルゲートフィン１０ｆの直交面１３ｆの挿通穴１３１ｆ，１３２ｆには、それぞれ、冷媒管２０の一対の配管をコルゲートフィン１０ｆに面接触させるための接触部材の一例としてのカラー１３３ｆ，１３４ｆが設けられている。但し、ここでは、平板が片面にカラー１１３ｆ，１１４ｆ，１３３ｆ，１３４ｆが成形された状態で略矩形形状に折り曲げられることを想定しているので、カラー１３３ｆ，１３４ｆのみが図面に現れている。
【００４６】
尚、コルゲートフィン１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅにも接触部材の一例としてのカラーが設けられているが、コルゲートフィン１０ｆと同様なので、説明を省略する。
【００４７】
次に、コルゲートフィン１０の直交面１１の面積と冷媒管２０の断面積との関係について説明する。尚、以下では、このように、コルゲートフィン１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆを区別せずに、コルゲートフィン１０と呼ぶことにする。
【００４８】
図５は、コルゲートフィン１０の直交面１１の面積と冷媒管２０の断面積との関係を説明するための図である。図示するように、拡管後の冷媒管２０の外径は８．５ｍｍとする。例えば、外径８．０ｍｍの冷媒管２０を拡管して８．５ｍｍになったとしてよい。また、直交面１１の２辺の長さは２８ｍｍ及び６０ｍｍとする。すると、拡管後の冷媒管２０の断面積Ａは５６．７ｍｍ２（＝π×（８．５ｍｍ／２）２）となる。一方、直交面１１のうち冷媒管２０の１本分による熱交換の作用を受ける部分の面積Ｂは８４０ｍｍ２（＝（２８ｍｍ×６０ｍｍ）／２本）となる。従って、ＡのＢに対する比率Ａ／Ｂは０．０６７５（＝５６．７ｍｍ２／８４０ｍｍ２）であり、０．０２≦Ａ／Ｂ＜０．１となるように設定している。
【００４９】
もし、Ａ／Ｂが０．０２未満となる場合、直交面１１の面積に対して、冷媒管２０の外径（及び内径）が極端に小さくなる。例えば、図５に示したように、直交面１１の２辺の長さを２８ｍｍ及び６０ｍｍとすると、Ａ／Ｂが０．０２未満であれば、拡管後の冷媒管２０の外径は４．６ｍｍ未満となり、拡管前の冷媒管２０の外径は約４．５未満となる。従って、冷媒管２０の拡管が非常に困難になる。
【００５０】
また、Ａ／Ｂが０．１以上となる場合、冷媒管２０に対して、直交面１１の面積が小さ過ぎる。例えば、図５に示したように、冷媒管２０の拡管後の外径を８．５ｍｍとし、直交面１１の縦辺の長さが２８ｍｍとすると、Ａ／Ｂが０．１以上であれば、直交面１１の横辺の長さは４０ｍｍ以下となる。従って、十分な熱交換性能が得られなくなり、実用的ではない。
【００５１】
次いで、第１の実施の形態における熱交換器１の製造方法について説明する。
【００５２】
図６は、第１の実施の形態における熱交換器１の製造方法を示した図である。但し、この製造方法はあくまで一例であって、図１〜図４を参照して説明した熱交換器１が結果として得られるものであれば、如何なる製造方法を採用してもよい。また、この製造方法の一部又は全部は機械を用いて行われるものでもよい。
【００５３】
第一に、フィン製作工程では、まず、金型６１１，６１２により、平板６０に挿通穴６０１があけられる（ステップ１０１）。次に、金型６２１，６２２により、平板６０の挿通穴６０１の周辺部を立ち上げることにより、カラー６０２が成形される（ステップ１０２）。次いで、金型６３１，６３２により、平板６０は、略矩形形状（パルス形状と言うこともできる）に折り曲げられる（ステップ１０３）。そして、図２又は図３に示したコルゲートフィン１０が完成する（ステップ１０４）。尚、ここでは、図１に示した熱交換器１を製造することを想定しているので、６個のコルゲートフィン１０が製作されるものとする。
【００５４】
第二に、冷媒管挿入拡管工程では、まず、製造者が、コルゲートフィン１０をフィン保持治具６４に１つずつ手作業で挿入する（ステップ２０１）。尚、図には、１個のコルゲートフィン１０が１個のフィン保持治具６４に挿入される様子しか示していないが、フィン製作工程で６個のコルゲートフィン１０が製作された場合は、６個のコルゲートフィン１０のそれぞれが６個のフィン保持治具６４のそれぞれに挿入される。次に、冷媒管２０がフィン保持治具６４に挿入される（ステップ２０２）。尚、図には、１個のフィン保持治具６４に冷媒管２０が挿入される様子しか示していないが、フィン製作工程で６個のコルゲートフィン１０が製作された場合は、一列に並べられた６個のフィン保持治具６４に冷媒管２０が挿入される。この時点では、コルゲートフィン１０と冷媒管２０とは密着していないが、次いで、拡管治具６５により冷媒管２０が拡管されることで、コルゲートフィン１０と冷媒管２０とが密着することになる（ステップ２０３）。尚、図には、１個のコルゲートフィン１０を１本の冷媒管２０に密着させるときの様子しか示していないが、フィン製作工程で６個のコルゲートフィン１０が製作された場合は、６個のコルゲートフィン１０が１本の冷媒管２０に同時に密着することになる。
【００５５】
第三に、冷媒管曲げ加工工程では、冷媒管２０がコルゲートフィン１０に挿入されて密着された状態で、冷媒管２０を、図の下方に曲げ部が形成されるように折り曲げる（ステップ３０１）と共に、図の上方に曲げ部分が形成されるように折り曲げる（ステップ３０２）。尚、このステップ３０１での折り曲げとステップ３０２での折り曲げとは同時に行ってよい。
【００５６】
そして、最後の工程に示すように、熱交換器１が完成する。
【００５７】
このように、第１の実施の形態では、熱交換器１の各段のフィンを独立した略矩形形状のコルゲートフィン１０とした。これにより、同じ占有体積内で伝熱面積を拡大することができ、熱交換性能の向上が可能となる。また、１つのコルゲートフィン１０に多数のフィンを集約することも可能となる。
【００５８】
また、略矩形形状のコルゲートフィン１０は、各段で独立しているため、フィンを１枚ずつ治具に挿入するのと同様の製造方法を採用することが可能である。一方で、フィンを１枚ずつ治具に挿入する手間は省け、製造時間の短縮につながる。
【００５９】
更に、熱交換器１を構成する部品の点数も大幅に減少するため、部品管理の面でも改善が図れることになる。
【００６０】
また、第１の実施の形態では、コルゲートフィン１０の挿通穴１１１，１１２，１３１，１３２にカラー１１３，１１４，１３３，１３４を一体成形するようにした。コルゲートフィン１０に挿通穴１１１，１１２，１３１，１３２があいているだけの状態でその挿通穴１１１，１１２，１３１，１３２に冷媒管２０を挿通する場合には、冷媒管２０とコルゲートフィン１０との間は線接触での熱伝達となるのに対し、第１の実施の形態では、冷媒管２０とコルゲートフィン１０との間は面接触での熱伝達になり、冷媒管２０とコルゲートフィン１０との間の伝熱面積を増やすことができ、伝熱性能が向上する。
【００６１】
更に、第１の実施の形態では、冷媒管２０が、コルゲートフィン１０の挿通穴１１１，１１２，１３１，１３２の径よりも小さい径を有する状態で挿通穴１１１，１１２，１３１，１３２に挿通された後に拡管されるようにした。これにより、挿通穴１１１，１１２，１３１，１３２の径よりも大きな径の冷媒管２０を圧入することと比較して、密着性に優れることとなるため、伝熱性能が向上し、ひいては熱交換性能の向上につながる。
【００６２】
更にまた、略矩形形状のコルゲートフィン１０が各段で独立しているため、使用用途や適用機種に応じて、部分的にフィン間距離を異ならせることが低コストで容易に可能となる。例えば、冷蔵庫等としてする場合には、風上側の方で結露や凍結が起こり易く、その結果、風の流れが阻害され、熱交換性能が劣化する虞がある。そこで、風上側のフィン間距離を風下側のフィン間距離よりも長くすることで、性能劣化を防止することが可能となる。
【００６３】
［第２の実施の形態］  第２の実施の形態における熱交換器１は、コルゲートフィン７０に挿通される冷媒管２０の配管が１本である点を除き、第１の実施の形態における熱交換器１と同様なので、説明を省略し、ここでは、第２の実施の形態におけるコルゲートフィン７０についてのみ説明する。
【００６４】
図７は、第２の実施の形態におけるコルゲートフィン７０の構成を示した図である。
【００６５】
図示するように、第２の実施の形態におけるコルゲートフィン７０は、アルミニウム製の平板を、冷媒管２０と略直交する直交面７１、山面７２、冷媒管２０と略直交する直交面７３、谷面７４を繰り返すように折り曲げて形成される。本実施の形態では、第１の平面の一例として、直交面７１を設けており、第２の平面の一例として、直交面７３を設けており、第３の平面の一例として、直交面７１の反対側で直交面７３に隣接し、冷媒管２０に略直交する直交面を設けている。更に、第１の平面と第２の平面との間を架橋する第１の架橋部の一例として、山面７２を設けており、第２の平面と第３の平面との間を架橋する第２の架橋部の一例として、谷面７４を設けている。ここで、直交面７１と山面７２、山面７２と直交面７３、直交面７３と谷面７４は、それぞれ略直角をなしているため、コルゲートフィン７０は、平板が略矩形形状に折り曲げられたものである。
【００６６】
また、直交面７１は、冷媒管２０が挿通される挿通穴７１１を有し、直交面７３は、冷媒管２０が挿通される挿通穴７３１を有する。更に、拡大図は示していないが、第２の実施の形態でも、挿通穴７１１，７３１にはそれぞれ接触部材の一例としてのカラーを設けている。
【００６７】
加えて、第２の実施の形態では、山面７２に略Ｍ字形状部分７２１を設けると共に、谷面７４に略Ｍ字形状部分７４１を設けている。或いは、山面７２及び谷面７４の何れか一方に略Ｍ字形状部分を設けてもよい。
【００６８】
このように、第２の実施の形態では、山面７２及び谷面７４の少なくとも何れか一方を、冷媒管２０の方向に凹むようにした。これにより、第１の実施の形態におけるコルゲートフィン１０よりも伝熱面積を増やすことが可能となり、熱交換性能の向上が見込める。また、フィン間距離をある程度確保したまま熱交換器１の性能を向上するので、蒸発器として使用する場合に着霜のよるフィン間の霜詰りによる性能低下が少ない。
【００６９】
［第３の実施の形態］  第３の実施の形態における熱交換器１も、コルゲートフィン８０に挿通される冷媒管２０の配管が１本である点を除き、第１の実施の形態における熱交換器１と同様なので、説明を省略し、ここでは、第３の実施の形態におけるコルゲートフィン８０についてのみ説明する。
【００７０】
図８は、第３の実施の形態におけるコルゲートフィン８０の構成を示した図である。
【００７１】
図示するように、第３の実施の形態におけるコルゲートフィン８０は、アルミニウム製の平板を、冷媒管２０と略直交する直交面８１、平坦な山面８２、冷媒管２０と略直交する直交面８３、平坦な谷面８４を繰り返すように折り曲げて形成される。本実施の形態では、第１の平面の一例として、直交面８１を設けており、第２の平面の一例として、直交面８３を設けており、第３の平面の一例として、直交面８１の反対側で直交面８３に隣接し、冷媒管２０に略直交する直交面を設けている。更に、第１の平面と第２の平面との間を架橋する第１の架橋部の一例として、山面８２を設けており、第２の平面と第３の平面との間を架橋する第２の架橋部の一例として、谷面８４を設けている。ここで、直交面８１と山面８２、山面８２と直交面８３、直交面８３と谷面８４は、それぞれ略直角をなしているため、コルゲートフィン８０は、平板が略矩形形状に折り曲げられたものである。
【００７２】
また、直交面８１は、冷媒管２０が挿通される挿通穴８１１を有し、直交面８３は、冷媒管２０が挿通される挿通穴８３１を有する。更に、拡大図は示していないが、第３の実施の形態でも、挿通穴８１１，８３１にはそれぞれ接触部材の一例としてのカラーを設けている。
【００７３】
加えて、第３の実施の形態では、山面８２にルーバ（切り起こし）８２１を設けると共に、谷面８４にルーバ８４１を設けている。或いは、山面８２及び谷面８４の何れか一方にルーバを設けるようにしてもよい。
【００７４】
このように、第３の実施の形態では、山面８２及び谷面８４の少なくとも何れか一方を、空気の流れの方向に向かって、冷媒管２０の方向に切り起こすようにした。これにより、熱交換器１を通過する空気を乱流化させることが可能となり、熱交換性能の向上が見込める。
【００７５】
［第４の実施の形態］  図９は、第４の実施の形態における熱交換器１との比較のための、第１の実施の形態における熱交換器１の構造を示した図である。図示するように、第１の実施の形態における熱交換器１は、コルゲートフィン１０ａ〜１０ｍと、冷媒管２０とを備える。
【００７６】
コルゲートフィン１０ａ〜１０ｍは、冷媒管２０と熱的に接触し、空気との間で熱交換を行う複数段のコルゲートフィンである。図１では、コルゲートフィン１０の段数を６としたが、図９では、コルゲートフィン１０の段数を１３としているため、コルゲートフィン１０ａ〜１０ｍを示している。
【００７７】
冷媒管２０は、内部に冷媒が流れる配管である。図１では、冷媒管２０を一対の配管としたが、図９では、冷媒管２０を１本の配管としている。
【００７８】
尚、熱交換器１においては、図示しないファンから矢印５０で示される方向に空気の流れがあるものとする。
【００７９】
ところで、フィンと空気との間の熱伝達は、強制対流熱伝達により行われる。強制対流熱伝達率（以下、単に「熱伝達率」ともいう）は一般にレイノルズ数の０．８乗に比例するため、空気の速度が高いほど熱伝達率も高くなる。空気の速度は、静止壁であるダクト壁面ではゼロであり、ダクト壁面からダクトの中央部に向かって高くなり、ダクトの中心で最高となる。従って、熱交換器１のフィンにおける熱伝達率も、ダクトの中心とダクト壁面近傍とで異なり、ダクト壁面近傍では低くなっている。
【００８０】
また、強制対流熱伝達率は、空気とフィン表面との間に生じる温度境界層にも大きく影響される。温度境界層は、空気とフィンとが接触して空気の温度が低下することにより生じる。温度境界層は、空気とフィンとが最初に接触した部分では理論上厚さがゼロであり、下流に流れるにつれて厚さが増大する。上流側では、空気とフィンとが薄い温度境界層を挟んで熱交換するため、熱伝達率が高くなる。一方、下流側では、厚い境界層を挟んで熱交換が行われるため、熱伝達率は低くなる。このように空気とフィンとが最初に衝突する部分で生じる熱伝達性能向上は、「前縁効果」と言われている。熱交換器１における熱交換性能を向上するためには、この前縁効果を有効に活用することが不可欠である。
【００８１】
図１０は、第１の実施の形態におけるコルゲートフィン１０の一部の拡大図である。図示するように、第１の実施の形態におけるコルゲートフィン１０は、１枚１枚の独立したフィンの隣り合うもの同士を連結した構造となっている。即ち、コルゲートフィン１０は、図２及び図３に示した直交面１１、山面１２、直交面１３及び谷面１４に加え、これらの繰り返しである直交面１５、山面１６、直交面１７及び谷面１８を備える。但し、本実施の形態では、１枚１枚の独立したフィンに相当する直交面１１，１３，１５，１７をそれぞれ拡大伝熱面１１，１３，１５，１７と呼ぶことにし、拡大伝熱面１１，１３，１５，１７等を連結する山面１２、谷面１４、山面１６、谷面１８を連結面１２，１４，１６，１８と呼ぶことにする。本実施の形態では、フィン間を架橋する架橋部の一例として、連結面１２，１４，１６，１８を設けている。
【００８２】
また、図１０において、Ｄはダクトの奥行（コルゲートフィン１０の奥行）であり、Ｈはコルゲートフィン１０の高さであり、Ｗは連結長さ（連結面１２，１４，１６，１８の空気の流れ方向に垂直な辺の長さ）である。
【００８３】
尚、図１０には示していないが、拡大伝熱面１１，１３，１５，１７には挿通穴が加工され、この挿通穴に冷媒管２０が挿通される。具体的には、冷媒管２０の内部に冷媒管２０の内径よりも大きな直径を持つマンドレルを挿入し、冷媒管２０の直径を拡大させる「拡管」を行うことにより、冷媒管２０と拡大伝熱面１１，１３，１５，１７とを熱的に接触させることができる。その際、拡大伝熱面１１，１３，１５，１７を連結面１２，１４，１６，１８が連結しているため、隣り合う拡大伝熱面１１，１３，１５，１７同士の間隔を維持することができ、フィンピッチを調整するための治具が不要となる。
【００８４】
また、冷蔵庫用の蒸発器として使用される熱交換器１では、冷蔵庫の庫内容積を大きくするために、冷蔵庫の奥行方向における熱交換器１の厚さを例えば４０ｍｍから７０ｍｍ程度に抑制する。更に、コルゲートフィン１０の高さを例えば２８ｍｍとし、ダクトを流れる空気の流れ方向にコルゲートフィン１０を積み重ねることにより、伝熱面積を確保する。更にまた、隣り合う段のコルゲートフィン１０の間には例えば２ｍｍ程度の隙間を設けるものとする。
【００８５】
図１１は、第４の実施の形態における熱交換器１の構造を示した図である。図示するように、第４の実施の形態におけるコルゲートフィン１０は、第１の実施の形態におけるコルゲートフィン１０と同様に、波状に折り曲げて成型されたものである。また、図９と同様に、図示しないファンから矢印５０で示される方向に空気の流れがある。但し、第４の実施の形態において、コルゲートフィン１０の奥行は、ダクトの奥行よりも短い。図では、最も上流側の段のコルゲートフィン１０を手前側のダクト壁面に接するように設置し、次の段のコルゲートフィン１０を奥側のダクト壁面に接するように設置している。そして、３段目は手前側、４段目は奥側、というふうに、接する面が交互になるように設置している。
【００８６】
図１２は、第４の実施の形態におけるコルゲートフィン１０の一部の拡大図である。図示するように、第４の実施の形態におけるコルゲートフィン１０は、第１の実施の形態におけるコルゲートフィン１０と同様、拡大伝熱面１１，１３，１５，１７と、連結面１２，１４，１６，１８とを備える。
【００８７】
また、図１２において、Ｄはダクトの奥行であり、Ｈはコルゲートフィン１０の高さであり、Ｗは連結長さ（連結面１２，１４，１６，１８の空気の流れ方向に垂直な辺の長さ）であり、tはダクトの奥行とコルゲートフィン１０の奥行との差である。
【００８８】
ところで、熱交換性能は、伝熱面積と強制対流熱伝達率との積で表される。以下に、簡単なモデルを用いて、この第４の実施の形態で熱交換性能が向上する範囲を示す。ここでは、ダクト壁面における強制対流熱伝達率をｈ１とし、ダクトよりｔ［ｍｍ］離れた位置での強制対流熱伝達率をｈ２とする。
【００８９】
すると、第１の実施の形態におけるコルゲートフィン１０のダクトよりｔ［ｍｍ］離れた位置からダクト壁面までの強制対流熱伝達率と伝熱面積との積Ｋ１は、以下の式で表される。
【００９０】
Ｋ１＝ｈ１×Ｗ×Ｈ＋｛（ｈ１＋ｈ２）／２｝×４ｔ×Ｈ
【００９１】
このように、第１の実施の形態では、コルゲートフィン１０をダクト壁面に接するように設置しているので、コルゲートフィン１０とダクト壁面とが接する面は、空気に触れず、伝熱面積から除外されている。
【００９２】
一方、第４の実施の形態におけるコルゲートフィン１０のダクト壁よりｔ［ｍｍ］離れた位置からダクト壁面までの強制対流熱伝達率と伝熱面積との積Ｋ２は、以下の式で表される。
【００９３】
Ｋ２＝ｈ２×２Ｗ×Ｈ
【００９４】
Ｋ２がＫ１よりも大きい場合に熱交換性能が向上することから、熱交換性能が向上するための条件は以下の式で表される。
【００９５】
Ｋ２−Ｋ１＝ｈ２×２Ｗ×Ｈ−ｈ１×Ｗ×Ｈ−｛（ｈ１＋ｈ２）／２｝×４ｔ×Ｈ＞０
【００９６】
（２×ｈ２−ｈ１）×Ｗ×Ｈ＞（ｈ１＋ｈ２）×２ｔ×Ｈ
【００９７】
ｔ／Ｗ＜（２×ｈ２−ｈ１）／｛２×（ｈ１＋ｈ２）｝
【００９８】
仮にダクト壁面での空気の速度が０であり、ダクト壁面における強制対流熱伝達率ｈ１が０であるとすると、以下の条件が成立する。
【００９９】
ｔ／Ｗ＜１
【０１００】
即ち、ｔ＜Ｗであれば、熱交換性能が向上することになる。
【０１０１】
例えば、奥行Ｄが６０ｍｍのダクトに、高さＨが２８ｍｍ、連結長さＷが５ｍｍのコルゲートフィン１０を段違いに配置する場合、熱交換性能が向上するためのコルゲートフィン１０の奥行は、次のように算出される。
【０１０２】
Ｄ−ｔ＝Ｄ−Ｗ＝６０．０−５．０＝５５．０［ｍｍ］
【０１０３】
従って、コルゲートフィン１０の奥行は５５ｍｍより長く６０ｍｍより短い範囲であれば、熱交換性能が向上する。
【０１０４】
図１３は、第１及び第４の実施の形態における熱交換器１の熱交換性能をシミュレーションで検証した結果を示したグラフである。図示するように、第１の実施の形態における熱交換器１の熱交換量は６１．７Ｗであった。一方、第４の実施の形態における、ダクトの奥行よりも短い奥行を持つコルゲートフィン１０を適用した熱交換器１の熱交換量は６４．４Ｗであり、熱交換量が約４．４％増加することが確認された。
【０１０５】
尚、第４の実施の形態では、図１１及び図１２に示した構造を前提として説明したが、これはあくまで一例である。例えば、各段のコルゲートフィン１０は、ダクト壁面に接するように設置せずに、ダクト壁面との間に隙間を設けて設置してもよい。また、各段のコルゲートフィン１０は、そのずらす方向が手前側、奥側というふうに交互になるように設置せずに、あるコルゲートフィン１０を奥側のある位置にずらし、別のコルゲートフィン１０を手前側のある位置にずらすこととなるように設置してもよい。この場合、あるコルゲートフィン１０とは、第１のコルゲートフィンの一例であり、奥側のある位置とは、第１の位置の一例である。また、別のコルゲートフィン１０とは、第２のコルゲートフィンの一例であり、手前側のある位置とは、第２の位置の一例である。
【０１０６】
［第５の実施の形態］  図１４（ａ）は、第５の実施の形態における熱交換器１の構造を示した図である。図示するように、第５の実施の形態における熱交換器１は、コルゲートフィン９０ａ，９０ｂ，９０ｃ，９０ｄ，９０ｅ，９０ｆと、冷媒管２０とを備える。
【０１０７】
図１４（ｂ）は、図１４（ａ）に示した熱交換器１の冷媒管２０に垂直な平面による断面図である。図示するように、第５の実施の形態では、コルゲートフィン９０ａ，９０ｂ，９０ｃ，９０ｄ，９０ｅ，９０ｆに切り欠き部を設け、これらの切り欠き部に扁平管である冷媒管２０を圧入している。
【０１０８】
尚、図１４（ａ），（ｂ）において、熱交換器１は、図示しないファンから矢印５０で示される方向に空気の流れを受けるものとする。
【０１０９】
図１５は、扁平管である冷媒管２０の扁平方向の定義を示した図である。ここでも、冷媒管２０は、図示しないファンから矢印５０で示される方向に空気の流れを受けるものとする。図示するように、冷媒管２０の断面の空気の流れ方向に平行な方向における幅をＡとし、冷媒管２０の断面の空気の流れ方向に垂直な方向における幅をＢとする。
【０１１０】
ここで、以下の条件が満たされる場合、つまり、冷媒管２０の扁平形状が空気の流れ方向に倣うようになっている場合は、風損失が低下し、無風状態となっている背面側の面積が小さくなることで熱交換面積が増大するので、熱交換性能の向上につながる。
【０１１１】
Ａ／Ｂ＞１
【０１１２】
図１６は、冷媒管２０が丸管である場合及び扁平管である場合の熱交換器１の熱交換性能を検証した結果を示す図である。尚、ここでは、丸管を外径８．５ｍｍの円形状とし、扁平管をこれを２ｍｍ扁平した形状とする。つまり、丸管の場合、Ａ及びＢを８．５ｍｍとし、周長を２６．７ｍｍとし、扁平管の場合、Ａを９．６ｍｍとし、Ｂを６．５ｍｍとし、周長を丸管の場合と同じ２６．７ｍｍとする。すると、図示するように、冷媒管２０への接触流速が０．１ｍ／ｓ以上の領域の長さが、丸管では、最下段で１８．８ｍｍ、下から２段目以降で１４．３ｍｍであった。一方、扁平管では、最下段で２１．９ｍｍ、下から２段目以降で１８．０ｍｍであった。
【０１１３】
図１７は、冷媒管２０が丸管である場合及び扁平管である場合の熱交換器１の熱交換性能の違いを示したグラフである。図示するように、冷媒管２０が扁平管である場合は、冷媒管２０が丸管である場合に比較して、最下段で１６％、下から２段目以降で２６％熱交換領域が増加することが確認された。
【０１１４】
［第６の実施の形態］  図１８は、第６の実施の形態における熱交換器１の構造を示した図である。図示するように、第６の実施の形態における熱交換器１は、奥行方向に並列に並べられたコルゲートフィン群１１０，１２０と、端板３０，４０とを備える。
【０１１５】
コルゲートフィン群１１０，１２０は、第１の実施の形態で示したようにコルゲートフィン１０を積み重ねたコルゲートフィン群、第２の実施の形態におけるコルゲートフィン７０を積み重ねたコルゲートフィン群、第３の実施の形態におけるコルゲートフィン８０を積み重ねたコルゲートフィン群、第４の実施の形態で示したようにコルゲートフィン１０を積み重ねたコルゲートフィン群、第５の実施の形態におけるコルゲートフィン９０を積み重ねたコルゲートフィン群の何れかである。また、ここでは、２つのコルゲートフィン群を並列に並べることとしたが、３つ以上のコルゲートフィン群を並列に並べることとしてもよい。
【０１１６】
端板３０，４０は、第１の実施の形態で説明したものと同様なので、ここでの説明は省略する。
【０１１７】
第６の実施の形態における熱交換器によれば、使用用途や適用機種に応じて、熱交換性能が最適となるように調整することが可能である。
【０１１８】
［第７の実施の形態］  次に、コルゲートフィン１０の直交面１１（フィン）と冷媒管２０とが接する面積と直交面１１と直交面１１との間（フィン間）の冷媒管２０の面積との関係について説明する。
【０１１９】
図１９は、コルゲートフィン１０の直交面１１（フィン）と冷媒管２０とが接する面積と直交面１１と直交面１１との間（フィン間）の冷媒管２０の面積との関係を説明するための図である。図示するように、前者の面積をＳ１とし、後者の面積をＳ２とした場合に、第７の実施の形態では、Ｓ２／Ｓ１が０以上４０以下になるようにする。
【０１２０】
第７の実施の形態における熱交換器によれば、埃や霜の成長によって性能が低下することを抑制することが可能となる。
【０１２１】
［第１〜７の実施の形態の効果］  本発明における第１〜７の実施の形態では、コルゲートフィン１０を独立した略矩形形状のフィンとすることにより、熱交換器１の組立性及び信頼性を向上し、かつ、伝熱面積を増加させることにより熱交換性能を向上させることが可能となった。
【０１２２】
また、異なるフィン間距離を持つ独立した略矩形形状のコルゲートフィン１０を組み合わせることにより、適用する機器や部位に応じた最適な熱交換器１の構成を任意に設定することが可能となった。
【０１２３】
更に、扁平した冷媒管２０を用いることにより、風損失を低下させて熱交換性能を向上することが可能となった。
【０１２４】
［第８〜１０の実施の形態の概要］  本発明における第８〜１０の実施の形態では、冷媒管に挿通される複数の放熱フィンを組み合わせて形成される放熱体において、放熱フィンに対して拡張板を設けることにより、伝熱面積を増やして放熱性能を向上させる。
【０１２５】
また、放熱体を形成する複数の放熱フィンとして同一形状のものを採用することにより、生産性を向上させる。
【０１２６】
［第８の実施の形態］  本実施形態に係る放熱体２００は、図２０に示すように、冷媒管２０から生じる熱を放熱するものであり、冷媒管２０に複数並べて配置される放熱フィン２１０を備えている。
【０１２７】
放熱フィン２１０は、冷媒管２０に間隔を空けて挿通される一対の放熱板２１１と、一対の放熱体２１１の間に架け渡される拡張板２１２と、を備えている。なお、一対の放熱板２１１は、冷媒管２０に対して略直交しており、拡張板２１２は、冷媒管２０に沿って伸びている。本実施の形態における放熱フィン２１０は、長方形状の平板を略矩形状（略Ｕ字状）に折り曲げて形成されている。
【０１２８】
なお、以下の説明において、拡張板２１２を冷媒管２０に対して一方側に配置する放熱フィン２１０を、第１放熱フィン２１０ａとし、拡張板２１２を冷媒管２０に対して一方側と反対側に配置する放熱フィン２１０を、第２放熱フィン２１０ｂとする。
【０１２９】
そして、第１放熱フィン２１０ａ及び第２放熱フィン２１０ｂは、冷媒管２０の長手方向に対して交互に配置されている。また、隣り合う第１放熱フィン２１０ａ及び第２放熱フィン２１０ｂは、互いの拡張板２１２ａ，２１２ｂを、冷媒管２０を挟んで平行に配置し、かつ、その一部を対向させるように配置している。
【０１３０】
このように配置することにより、第１放熱フィン２１０ａの一方側（図２０中、右側）の放熱板２１１ａが、その一方側で隣り合う第２放熱フィン２１０ｂの両放熱板２１１ｂの間に配置され、第１放熱フィン２１０ａの他方側（図２０中、左側）の放熱板２１１ａが、その他方側で隣り合う第２放熱フィン２１０ｂの両放熱板２１１ｂの間に配置される。また、第２放熱フィン２１０ｂの一方側の放熱板２１２ｂが、その一方側で隣り合う第１放熱フィン２１０ａの両放熱板２１１ａの間に配置され、第２放熱フィン２１０ｂの他方側の放熱板２１２ｂが、その他方側で隣り合う第１放熱フィン２１０ａの両放熱板２１１ａの間に配置される。
【０１３１】
また、隣り合う第１放熱フィン２１０ａ及び第２放熱フィン２１０ｂは、互いの他方の放熱フィン２１０側に配置される放熱板２１１ａ、２１１ｂの間隔ｘ１（すなわち、第１放熱フィン２１０ａの第２放熱フィン２１０ｂ側に配置される放熱板２１１ａと、当該第２放熱フィン２１０ｂの当該第１放熱フィン２１０ａ側に配置される放熱板２１１ｂとの間隔ｘ）が所定間隔になるように配置されている。さらに、隣り合う第１放熱フィン２１０ａ同士の間隔ｘ２、及び、隣り合う第２放熱フィン２１０ｂ同士の間隔ｘ３が前記所定間隔になるように配置されている。これにより、各間隔ｘ１、ｘ2、ｘ３は、いずれも等しい間隔となり、冷媒管２０に挿通される全ての放熱板２１１ａ，２１１ｂが等間隔に並ぶように配置される。なお、間隔ｘ１は、いずれも３ｍｍ以上３０ｍｍ以下にすることが好ましい。
【０１３２】
［第９の実施の形態］  本実施の形態に係る放熱体２００´は、前記第８の実施の形態に係る放熱体２００における冷媒管２０に対する第１放熱フィン２１０ａ及び第２放熱フィン２１０ｂの配置を変更したものである。
【０１３３】
詳述すると、放熱体２００´において、第１放熱フィン２１０ａ及び第２放熱フィン２１０ｂは、冷媒管２０の長手方向に対して交互に配置されている。また、隣り合う第１放熱フィン２１０ａ及び第２放熱フィン２１０ｂは、互いの拡張板２１２ａ，２１２ｂを、冷媒管２０を挟んで平行に配置し、かつ、対向しないように配置している。
【０１３４】
また、隣り合う第１放熱フィン２１０ａ及び第２放熱フィン２１０ｂは、互いの他方の放熱フィン２１０側に配置される放熱板２１１ａ、２１１ｂの間隔ｙが所定間隔になるように配置されている。なお、間隔ｙは、３ｍｍ以上３０ｍｍ以下にすることが好ましい。
【０１３５】
［第１０の実施の形態］  本実施形態に係る放熱体３００は、図２２に示すように、前記第８の実施の形態に係る放熱体２００と、異なる形状の放熱フィン３１０を冷媒管２０に複数並べて配置したものである。
【０１３６】
放熱フィン３１０は、冷媒管２０に挿通される放熱板３１１と、放熱板３１１から冷媒管２０に沿って伸びる拡張板３１２と、を備えている。なお、本実施形態における放熱フィン３１０は、長方形状の板材をＬ字状に折り曲げて形成されている。
【０１３７】
以下の説明において、拡張板３１２を冷媒管２０に対して一方側に配置する放熱フィン３１０を、第１放熱フィン３１０ａとし、拡張板３１２を冷媒管２０に対して一方側と反対側に配置する放熱フィン３１０を、第２放熱フィン３１０ｂとする。
【０１３８】
そして、第１放熱フィン３１０ａ及び第２放熱フィン３１０ｂは、冷媒管２０の長手方向に対して交互に配置されている。また、隣り合う第１放熱フィン３１０ａ及び第２放熱フィン３１０ｂは、互いの拡張板３１２ａ，３１２ｂを、冷媒管２０を挟んで平行に配置し、かつ、対向しないように配置している。これにより、放熱体３００は、全体としてコルゲートフィン状になっている。
【０１３９】
また、隣り合う第１放熱フィン３１０ａ及び第２放熱フィン３１０ｂは、隣り合う放熱板３１１ａ，３１１ｂの間隔ｚが所定間隔になるように配置されている。この間隔ｚは、拡張板３１２ａ，３１２ｂの幅よりも同一又は僅かに長くなっている。なお、間隔ｚは、３ｍｍ以上３０ｍｍ以下にすることが好ましい。
【０１４０】
［第８〜第１０の実施の形態の概要］  このような構成にすれば、各放熱フィンを通過する空気が、冷媒管に挿通される放熱板だけでなく、拡張板とも接触するようになり、これにより、各放熱フィンの伝熱面積が増加し、放熱効率が向上する。また、同一形状の放熱フィンから形成できるため、生産コストを低減できる。特に、第８の実施の形態に係る放熱体によれば、隣り合う放熱フィンの拡張板が一部対向しているため、コルゲートフィンよりも伝熱面積が増加し、放熱効率が格段に向上する。
【０１４１】
［第１１の実施の形態の概要］  熱交換器において、送風ファンによって生成される空気の流れの上流側に位置する部分の霜の発生を抑制する。さらに、各放熱体を同一形状の放熱フィンによって形成し、生産コストを低減する。
【０１４２】
［第１１の実施の形態］  本実施の形態に係る熱交換器１は、前記第８の実施の形態に係る放熱体２００、及び、前記第９の実施の形態に係る放熱体２００´を使用したものである。具体的には、本実施の形態に係る熱交換器１は、図２４に示すように、蛇行状に折り曲げられることにより複数の段が形成された冷媒管２０と、冷媒管２０に形成された各段にそれぞれ配置され、送風ファンによって生成される空気が通過する放熱体２００，２００´と、を備えている。なお、図２４において、送風ファンによって生成される空気は、下側から上側に向かって流れる。
【０１４３】
そして、空気の流れに対して上流側に配置される１段目及び２段目には、放熱体２００´が配置されており、空気の流れに対して下流側に配置される３段目及び４段目には、放熱体２００が配置されている。なお、本実施の形態においては、各放熱体２００，２００´の放熱フィン２１０は、いずれも同一形状のものに統一されている。また、放熱体２００における間隔ｘ１、及び、放熱体２００´における間隔ｙは、同一の長さになっている。
【０１４４】
このように構成すれば、熱交換器１に使用される放熱フィン２１０を全て同一形状に統一しながらも、放熱板２１１の間隔として狭い部分のみを備える放熱体２００と、放熱体１１の間隔として広い部分と狭い部分とを備える放熱体２００´と、を形成することができる。そして、熱交換器１に対し、空気の流れに対して上流側に放熱体２００´を配置し、空気の流れに対して下流側に放熱体２００を配置することにより、空気の流れに対して上流側で発生し易い霜を抑制することができる。
【０１４５】
［第１２の実施の形態の概要］  熱交換器において、二つの放熱体を隣り合わせて配置した場合に、両放熱体が備える拡張板の全部が重なり合わないように配置することにより、デフロスト時に生じる水滴が効率良く流れ落ちるようにする。
【０１４６】
［第１２の実施の形態］  本実施の形態に係る熱交換器１は、図２５に示すように、蛇行状に折り曲げられることにより複数の段が形成された冷媒管２０と、冷媒管２０に形成された各段にそれぞれ配置され、送風ファンによって生成される空気が通過する放熱体３００と、を備えている。なお、各放熱体３００は、いずれも同一の構成となっている。また、図２５において、送風ファンによって生成される空気は、手前側から奥側に向かって流れる。
【０１４７】
冷媒管２０の各段に配置される放熱体３００は、いずれも各拡張板３１２ａ，３１２ｂが平行になるように配置されている。これにより、隣り合う段に配置される放熱体３００の間の隣接する面Ｓ（図２５中、一点鎖線にて示す）に対し、その一方側の段（図２５中、下側の段）に配置される放熱体３００の各第放熱フィン３１０ａの拡張板３１２ａと、その他方側の段（図２５中、上側の段）に配置される放熱体３００の各第放熱フィン３１０ｂの拡張板３１２ｂと、が対面した状態となる。そして、隣接する面Ｓに対面する各拡張板３１２ａと各拡張板３１２ｂとは、互いに重なり合わないように配置されている。
【０１４８】
このような構成よれば、熱交換器をコンパクトにするために各放熱体を密着させたとしても、隣り合う段に配置される放熱体の拡張板が、隣接する面において互いに重なり合わないため、デフロスト時に拡張板に発生する水滴が流れ落ち易くなる。また、拡張板によって放熱体の伝熱面積が増し、放熱性能も向上する。
【０１４９】
なお、本実施の形態においては、隣り合う段に配置される放熱体の拡張板が、隣接する面において互いに完全に重ならないように配置したが、許容される範囲で一部が重なり合うように配置してもよい。
【０１５０】
なお、前記第８〜１２の実施の形態における各放熱体に対し、前記第１の実施の形態におけるカラーを適用してもよい。具体的には、各放熱体が備える放熱板における冷媒管が挿通する挿通穴に対してカラーを設置すればよい。
【符号の説明】
【０１５１】
１…熱交換器、１０，７０，８０，９０…コルゲートフィン、１１，７１，８１…直交面（拡大伝熱面）、１１１，１１２，７１１，８１１…挿通穴、１１３，１１４…カラー、１２，７２，８２…山面（連結面）、１３，７３，８３…直交面（拡大伝熱面）、１３１，１３２，７３１，８３１…挿通穴、１３３，１３４…カラー、１４，７４，８４…谷面（連結面）、２０…冷媒管、３０，４０…端板、７２１，７４１…略Ｍ字形状部分、８２１，８４１…ルーバ、２００，２００´，３００…放熱体、２１０，３１０…放熱フィン、２１１，３１１…放熱板、２１２，３１２…拡張板
【図１】
2018124047.tif 000003
【図２】
2018124047.tif 000004
【図３】
2018124047.tif 000005
【図４】
2018124047.tif 000006
【図５】
2018124047.tif 000007
【図６】
2018124047.tif 000008
【図７】
2018124047.tif 000009
【図８】
2018124047.tif 000010
【図９】
2018124047.tif 000011
【図１０】
2018124047.tif 000012
【図１１】
2018124047.tif 000013
【図１２】
2018124047.tif 000014
【図１３】
2018124047.tif 000015
【図１４】
2018124047.tif 000016
【図１５】
2018124047.tif 000017
【図１６】
2018124047.tif 000018
【図１７】
2018124047.tif 000019
【図１８】
2018124047.tif 000020
【図１９】
2018124047.tif 000021
【図２０】
2018124047.tif 000022
【図２１】
2018124047.tif 000023
【図２２】
2018124047.tif 000024
【図２３】
2018124047.tif 000025
【図２４】
2018124047.tif 000026