(57)【要約】【課題】スリット形状を安定して成形することができるフィンチューブ熱交換器を提供する。【解決手段】複数のフィン３１とフィン３１を貫通する伝熱管２１とを備え、フィン３１は気流方向に沿って山と谷が成形されるとともに、気流方向に対して最も風下に平面部３２を設け、平面部３２にスリット３３を形成したことにより、スリット３３をプレス加工する際、フィン材の横方向の引張応力が少なくなり金型の抜けもよくなるので、安定したスリット形状を作成することができる。【選択図】図２
2015001307.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層さ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、前記フィンは気流方向に沿って山と谷が成形されるとともに、前記気流方向に対して最も風下に平面部を設け、前記平面部上にスリットを形成したことを特徴とするフィンチューブ熱交換器。
【請求項２】
スリットは、伝熱管の間に形成される請求項１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】
本発明はフィンチューブ熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
フィンチューブ熱交換器は、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によって構成されている。空気は、フィンとフィンとの間を流れて伝熱管の中の流体と熱交換する。
【０００３】
図６〜図９は、それぞれ、従来のフィンチューブ熱交換器に使用されたフィンを示し、図６は平面図、図７は図６のＶＩＩＩＢ−ＶＩＩＩＢ線に沿った断面図、図８は図６のＶＩＩＩＣ−ＶＩＩＩＣ線に沿った断面図、及び図９は図６のＶＩＩＩＤ−ＶＩＩＩＤ線に沿った断面図である。同図において、フィン１は、気流方向に沿って山部４と谷部６とが交互に現れるように成形されている。このようなフィンは、一般に「コルゲートフィン」と呼ばれている。このコルゲートフィンによれば、伝熱面積を増やす効果だけでなく、気流３を蛇行させることによって温度境界層を薄くする効果が得られる。
【０００４】
また、コルゲートフィンに切り起こしを設けることによって伝熱性能を改善したものが見られる（例えば、特許文献１参照）。図１０〜図１２は特許文献１に記載されたコルゲートフィンを示し、図１０は平面図、図１１は図１２のＩＸＢ−ＩＸＢ線に沿った断面図、図１２は図１０のＩＸＣ−ＩＸＣ線に沿った断面図である。このフィン１は、そのフィン傾斜面４２ａ，４２ｂ，４２ｃ及び４２ｄに、切り起こし４１ａ，４１ｂ，４１ｃ及び４１ｄが設けられている。切り起こし４１ａ，４１ｂ，４１ｃ及び４１ｄの高さＨ１，Ｈ２，Ｈ３及びＨ４は、隣接するフィン１の距離をＦｐとしたとき、１／５・Ｆｐ≦（Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４）≦１／３・Ｆｐの関係を満足する。このようにコルゲートフィンに切り起こしを設けることによって伝熱性能が向上する。
【０００５】
特許文献１には、着霜運転時の通風抵抗を極力軽減するように構成された別のフィンも記載されている。図１３〜図１５はこのフィンを示し、図１３は平面図、図１４は図１３のＸＢ−ＸＢ線に沿った断面図、図１５は図１３のＸＣ−ＸＣ線に沿った断面図である。このフィン１は、そのフィン傾斜面１２ａ及び１２ｂに、上記した関係を満足する切り起こし１１ａ及び１１ｂが設けられているとともに、フィン１の曲げ回数が少なくしてあるので、フィン傾斜面１２ａ及び１２ｂの傾斜角度は、比較的緩やかであり、着霜運転時の通風抵抗が軽減するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１２５４９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１に記載のコルゲートフィンを用いたものは、伝熱性能が向上するが、コルゲートの山形状の斜面上にスリットを設けた場合、当該スリットをプレス加工する際にフィン材の横方向の引張応力が発生し、スリット加工のプレス工程で金型がうまく抜けないなど、スリット形状を安定して成形できないという課題を有していた。
【０００８】
本発明はこのような課題に鑑みてなしたもので、スリット形状を安定して成形することができるフィンチューブ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】
【０００９】
前記従来の課題を解決するために、本発明のフィンチューブ熱交換器は、積層された複数のフィンを備え、前記フィンは気流方向に沿って山と谷が成形されるＶコルゲート形状であって、前記気流方向に対して最も風下に平面部を設け、前記平面部上にスリットを形成した構成としてある。
【００１０】
これにより、スリットをプレス加工する際、フィン材の横方向の引張応力が少なくなり金型の抜けもよくなるので、安定したスリット形状を作成することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、スリット形状を安定して成形することができるフィンチューブ熱交換器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１に係るフィンチューブ熱交換器の斜視図
【図２】同フィンチューブ熱交換器に用いたフィンの平面図
【図３】図２に示すフィンのＩＩＢ−ＩＩＢ線に沿った断面図
【図４】図２に示すフィンのＩＩＣ−ＩＩＣ線に沿った断面図
【図５】図２に示すフィンのＩＩＤ−ＩＩＤ線に沿った断面図
【図６】従来のフィンチューブ熱交換器に使用されているフィンの平面図
【図７】図６に示すフィンのＶＩＩＩＢ−ＶＩＩＩＢ線に沿った断面図
【図８】図６に示すフィンのＶＩＩＩＣ−ＶＩＩＩＣ線に沿った断面図
【図９】図６に示すフィンのＶＩＩＩＩＤ−ＶＩＩＩＤ線に沿った断面図
【図１０】従来のフィンチューブ熱交換器に使用されている別のフィンの平面図
【図１１】図１０に示すフィンのＩＸＢ−ＩＸＢ線に沿った断面図
【図１２】図１０に示すフィンのＩＸＣ−ＩＸＣ線に沿った断面図
【図１３】従来のフィンチューブ熱交換器に使用されているさらに別のフィンの平面図
【図１４】図１３に示すフィンのＸＢ−ＸＢ線に沿った断面図
【図１５】図１３に示すフィンのＸＣ−ＸＣ線に沿った断面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
第１の発明は、積層さ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、前記フィンは気流方向に沿って山と谷が成形されるとともに、前記気流方向に対して最も風下に平面部を設け、前記平面部上にスリットを形成した構成としてある。
【００１４】
これにより、スリットをプレス加工する際、フィン材の横方向の引張応力が少なくなり金型の抜けもよくなるので、安定したスリット形状を作成することができる。
【００１５】
第２の発明は、特に、第１の発明の前記スリットは、前記伝熱管の間に形成した構成としてあり、これにより伝熱管の間を抜けて通過する高い流速の気流と熱交換することとなり、熱交換効率を向上することもできる。
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１７】
図１は本発明の実施の形態１に係るフィンチューブ熱交換器の斜視図、図２は同フィンチューブ熱交換器に用いたフィンの平面図、図３は図２に示すフィンのＩＩＢ−ＩＩＢ線に沿った断面図、図４は図２に示すフィンのＩＩＣ−ＩＩＣ線に沿った断面図、図５は図
２に示すフィンのＩＩＤ−ＩＩＤ線に沿った断面図である。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態のフィンチューブ熱交換器１００は、空気Ａ（気体）の流路を形成するために平行に並べられた複数のフィン３１と、これらのフィン３１を貫通する伝熱管２１とを備えている。フィンチューブ熱交換器１００は、伝熱管２１の内部を流れる媒体Ｂと、フィン３１の表面に沿って流れる空気Ａとを熱交換させるように構成されている。媒体Ｂは、例えば、二酸化炭素、ハイドロフルオロカーボンなどの冷媒である。伝熱管２１は、１本につながっていてもよいし、複数本に分かれていてもよい。
【００１９】
本明細書では、フィン３１の並び方向を高さ方向、前縁３０ａに平行な方向を段方向、高さ方向及び段方向に垂直な方向を気流方向（空気Ａの流れ方向）と定義する。言い換えれば、段方向は、高さ方向と気流方向との両方向に垂直な方向である。気流方向はフィン３１の長手方向に垂直である。気流方向、高さ方向及び段方向は、それぞれ、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向に対応している。
【００２０】
図２に示すように、フィン３１は、典型的には、長方形かつ平板の形状を有する。フィン３１の長手方向は段方向に一致している。本実施形態において、フィン３１は一定の間隔（フィンピッチＦＰ）で並べられている。ただし、高さ方向に関して互いに隣り合う２つのフィン３１の間隔（フィンピッチＦＰ）は必ずしも一定である必要はなく、異なっていてもよい。フィンピッチＦＰは、例えば、１．０〜１．５ｍｍの範囲に調整されうる。図３に示すように、フィンピッチＦＰは、隣り合う２つのフィン３１の距離で表される。
【００２１】
前縁３０ａを含む一定幅の部分及び後縁３０ｂを含む一定幅の部分は、気流方向に平行な平面であり、気流方向に対して最も風下の後縁３０ｂを含む平面部３２にはスリット３３が設けられている。
【００２２】
フィン３１の材料として、打ち抜き加工された肉厚０．０５〜０．８ｍｍのアルミニウム製の平板を好適に使用できる。フィン３１の表面にベーマイト処理、親水性塗料の塗布などの親水性処理が施されていてもよい。親水性処理に代えて、撥水処理を行うことも可能である。
【００２３】
フィン３１には、複数の貫通孔３７ｈが段方向に沿って一列かつ等間隔で形成されている。複数の貫通孔３７ｈのそれぞれに伝熱管２１が嵌められている。貫通孔３７ｈの周りにはフィンカラー３７がフィン３１の一部によって形成されており、このフィンカラー３７と伝熱管２１とが密着している。貫通孔３７ｈの直径は、例えば１〜２０ｍｍであり、４ｍｍ以下であってもよい。貫通孔３７ｈの直径は、伝熱管２１の外径に一致している。段方向に互いに隣り合う２つの貫通孔３７ｈの距離（管ピッチ）は、例えば、貫通孔３７ｈの直径の２〜３倍である。また、気流方向におけるフィン３１の長さは、例えば１５〜２５ｍｍである。
【００２４】
図２及び図３に示すように、フィン３１は、気流方向に沿って山部３４が１箇所にのみ現れるように成形されている。山部３４の稜線は段方向に平行である。すなわち、フィン３１は、コルゲートフィンと呼ばれるフィンである。本実施形態において、フィン３１は、気流方向に沿って１つの山部３４のみを有する。前縁３０ａ及び後縁３０ｂが谷部に対応している。
【００２５】
フィン３１は、さらに、平坦部３５、第１傾斜部３６、第２傾斜部３８、及び第３傾斜部３９を有する。平坦部３５は、フィンカラー３７に隣接している部分であって、貫通孔３７ｈの周囲に形成された円環状の部分である。平坦部３５の表面は、気流方向に平行で高さ方向に垂直である。第１傾斜部３６、及び第２傾斜部３８は、山部３４を形成するよ
うに気流方向に対して傾いた部分である。
【００２６】
第１傾斜部３６は、フィン３１において最も広い面積を占有している。第１傾斜部３６は、段方向に平行かつ伝熱管２１の中心を通る基準線より風上に位置し、第２傾斜部３８は基準線よりも風下に位置している。つまり、風上側の第１傾斜部３６と風下側の第２傾斜部３８とによって山部３４が形成されている。第３傾斜部３９は、平坦部３５と第１傾斜部３６、及び第２傾斜部３８との間の高さの違いを解消するように、平坦部３５と第１傾斜部３６、及び第２傾斜部３８とを滑らかに接続している部分である。第３傾斜部３９の表面は緩やかな曲面で構成されている。
【００２７】
なお、第１傾斜部３６、及び第２傾斜部３８と第３傾斜部３９との境界部分に適度なアール（例えば、Ｒ０．５ｍｍ〜Ｒ２．０ｍｍ）が付与されていてもよい。同様に、山部３４と第３傾斜部３９との境界部分に適度なアール（例えば、Ｒ０．５ｍｍ〜Ｒ２．０ｍｍ）が付与されていてもよい。そのようなアールは、フィン３１の排水性を改善する。
【００２８】
なお、第３傾斜部３９は全体として曲面である。図４の断面は、段方向に垂直かつ伝熱管２１の中心を通る平面でフィン３１を切断したときに観察される断面である。図５の断面は、流れ方向に垂直かつ伝熱管の中心を通る平面でフィン３１を切断したときに観察される断面である。
【００２９】
ここで、本実施形態では、気流方向に対して最も風下になるフィン３１の前記後縁３０ｂに平面部３２が形成してあり、この平面部３２にスリット３３がプレス形成してある。すなわち、従来例で述べたようにスリット形状を斜面に配置した場合はスリット形状をプレス加工する際にフィン材に横方向の引っ張り応力が発生しスリット形状が崩れたり、金型の抜けが悪く斜面部にしわが発生するなどの課題が発生するが、本実施形態のように平面部３２にスリット３３を形成すると横方向の引張応力が少なくなり金型の抜けもよくなるので、安定したスリット形状を作成することができる。
【００３０】
また、スリット３３が気流方向に対して最も風下の後縁３０ｂを含む平面部３２に形成してあるから、着霜の発生する条件でもフィンの風上で除湿された気流がスリット３３を通過することになってスリット３３での目詰まりが少なくなり、性能低下を抑制できる。
【００３１】
また、スリット３３は、伝熱管２１の間に位置し、熱交換器を通過する気流は伝熱管２１により縮流され、流速の高い気流がスリット３３を通過することになるので、高い熱伝達効率化を得られ熱交換効率が向上する。
【００３２】
以上のように、本実施の形態においては積層された複数のフィン３１とフィン３１を貫通する伝熱管２１とを備え、フィン３１は気流方向に沿って山と谷が成形されるとともに、気流方向に対して最も風下に平面部３２を設け、この平面部３２にスリット３３を形成したことにより、スリット３３をプレス加工する際、フィン材の横方向の引張応力が少なくなり金型の抜けもよくなるので、安定したスリット形状を作成することができ、また、着霜の発生する条件でもスリット３３での目詰まりが少なくなるので、性能低下を抑制できる。
【００３３】
また、本実施の形態ではスリット３３は、伝熱管２１の間に形成したことにより、伝熱管２１の間を抜けて通過する高い流速の気流と熱交換することとなり、熱交換効率を向上することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明のフィンチューブ熱交換器は、フィンのスリット形状を安定して成形することが
でき、空気調和装置、給湯装置、暖房装置などに用いられるヒートポンプに有用である。特に、冷媒を蒸発させるための蒸発器に有用である。
【符号の説明】
【００３５】
２１  伝熱管
３０ａ  前縁
３０ｂ  後縁
３１  フィン
３２  平面部
３３  スリット
３４  山部
３５  平坦部
３６  第１傾斜部
３７  フィンカラー
３７ｈ  貫通孔
３８  第２傾斜部
３９  第３傾斜部
１００  フィンチューブ熱交換器
【図１】
2015001307.tif 000003
【図２】
2015001307.tif 000004
【図３】
2015001307.tif 000005
【図４】
2015001307.tif 000006
【図５】
2015001307.tif 000007
【図６】
2015001307.tif 000008
【図７】
2015001307.tif 000009
【図８】
2015001307.tif 000010
【図９】
2015001307.tif 000011
【図１０】
2015001307.tif 000012
【図１１】
2015001307.tif 000013
【図１２】
2015001307.tif 000014
【図１３】
2015001307.tif 000015
【図１４】
2015001307.tif 000016
【図１５】
2015001307.tif 000017