(57)【要約】【課題】金型コストの低減を図り、熱交換効率と除霜効率の向上及び省エネを図り、且つ工程品質の向上も行える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。【解決手段】少なくとも冷媒チューブ２列ごとに独立したＤＢプレートフィン３と、冷媒チューブ２列ごとに独立したＦＢプレートフィン４を具備し、ＤＢプレートフィン及びＦＢプレートフィンを複数相互に間隔を有して配置した構成としてある。これにより、４列以上の仕様の場合でも２列ごとに分断しないため形状を保持できコア強度が高くなる。また、ＤＢプレートフィン３が配置困難な直管部２ａに、ＦＢプレートフィン４を配置すれば、液圧拡管破裂リスクを回避できる。また、列間の熱伝導を促進できるので除霜効率も良くなる。しかも独立フィンの利点である境界層前縁効果も維持されるのでコストパフォーマンスも高くなる。【選択図】図１
2015215141.tif 000002
【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形成されるよう所定のピッチで蛇行状に形成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中央面に複数設け、且つ、少なくとも前記冷媒チューブ２列ごとに独立したＤＢプレートフィンと、矩形部および前記矩形部の片側短辺に設けた円弧部からなる半長孔を板端面に複数設け、且つ、少なくとも前記冷媒チューブ２列ごとに独立したＦＢプレートフィンとを具備し、前記ＤＢプレートフィン及び前記ＦＢプレートフィンを複数相互に間隔を有して配置し、前記長孔及び前記半長孔に前記冷媒チューブを貫通固定させた構成としたことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
冷媒チューブのＤＢプレートフィンが配置困難な直管部に、ＦＢプレートフィンを配置したことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
冷媒チューブのＤＢプレートフィンが配置困難な直管部を、加工硬化させたことを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【請求項４】
冷媒チューブのＤＢプレートフィンが配置困難な直管部を、前記冷媒チューブ径よりも小さくしたことを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【請求項５】
冷媒チューブ２列ごとに独立した前記ＤＢプレートフィンと、冷媒チューブ２列ごとに独立した前記ＦＢプレートフィンとを、ＤＢプレートフィンから冷媒チューブ、冷媒チューブからＦＢプレートフィンへと列方向に配置したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項６】
直管部及び曲管部が連続して複数の列および段が形成されるよう所定のピッチで蛇行状に形成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中央面に複数設け、且つ、少なくとも前記冷媒チューブ２列ごとに独立したＤＢプレートフィンとを具備し、複数相互に間隔を有して配置した前記ＤＢプレートフィンの前記長孔に前記冷媒チューブを貫通させ固定した熱交換器であって、蛇行状の冷媒チューブの前記ＤＢプレートフィンが配置困難な部分の直管部が、加工硬化してあることを特徴とする熱交換器。
【請求項７】
直管部及び曲管部が連続して複数の列および段が形成されるよう所定のピッチで蛇行状に形成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中央面に複数設け、且つ、少なくとも前記冷媒チューブ２列ごとに独立したＤＢプレートフィンとを具備し、複数相互に間隔を有して配置した前記ＤＢプレートフィンの前記長孔に前記冷媒チューブを貫通させ固定した熱交換器であって、蛇行状の冷媒チューブの前記ＤＢプレートフィンが配置困難な部分の直管部を、前記冷媒チューブ径よりも小さくしたことを特徴とする熱交換器。
【請求項８】
圧縮機と、凝縮器と、減圧装置と、蒸発器と、前記蒸発器の下部に配置した除霜ヒータとを備えた冷却システムにおいて、前記蒸発器は請求項１〜７のいずれか１項に記載した熱交換器で構成したことを特徴とする冷却システム。
【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。また、業務用冷蔵庫においても、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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
その一例として、ドックボーン（ＤＧ）式熱交換器、すなわち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、ドックボーン式熱交換器が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００６】
図９から図１１は、上記特許文献１及び特許文献２に記載された従来の熱交換器を示すものである。
【０００７】
図９は従来の熱交換器の正面図、図１０は同熱交換器の側面図である。
【０００８】
従来の熱交換器１０１ａは、直管部及び曲管部が連続して複数の列および段が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１０５を板中央面に複数設けている。さらに、少なくとも冷媒チューブ２列ごとに独立したＤＢプレートフィン１０３ａと、長孔１０５を板中央面に複数設け、且つ、少なくとも冷媒チューブ４列以上で一体化したＤＢエンドフィン１０３ｂとを具備している。ＤＢプレートフィン１０３ａは複数相互に間隔を有して配置するとともに、前記ＤＢエンドフィン１０３ｂは冷媒チューブ１０２の曲管部近傍に配置し、長孔１０５に冷媒チューブ１０２を貫通固定させた構成としてある。また、貫通固定の方法は、冷媒チューブ１０２を液圧により拡径して長孔１０５の円弧部と密着固定させてある。
【０００９】
以上のように構成された熱交換器１０１ａについて、以下その動作を説明する。
【００１０】
まず、ＤＢプレートフィン１０３ａは少なくとも２列ごとに分断した形状となっているため、列方向つまり気流方向に対し、ＤＢプレートフィン１０３ａの前縁が何度も現れ、熱伝達率が最大化することとなる。従来の熱交換器１０１ａは、この境界層前縁効果により高効率化が図られている。
【００１１】
また、冷媒チューブ１０２を液圧により拡径して長孔１０５の円弧部と密着固定させているため、冷媒チューブ１０２の管径精度や曲げ精度などのバラツキによる、複数配置されたＤＢプレートフィン１０３ａの長孔１０５への貫通時に、冷媒チューブ１０２と長孔１０５の接触状態が悪くなる箇所があっても、そのバラツキを吸収して、冷媒チューブ１
０２と長孔１０５の密着性を向上することができている。つまり、冷媒チューブ１０２とＤＢプレートフィン１０３ａとの接触熱抵抗の低減により高効率化が図られている。
【００１２】
また、これらの高効率化要素を使い、熱交換器１０１ａのコンパクト化やフィン材の薄肉化による材料コストの合理化が図られる場合もある。
【００１３】
また、ＤＢエンドフィン１０３ｂを冷媒チューブ１０２の曲管部近傍に配置し、長孔１０５に前記冷媒チューブ１０２を貫通固定させたことにより４列以上の熱交換器の形状を保持でき、ＤＢプレートフィン１０３ａだけの構成では２列ごとに分断した形状であるため熱交換器１０１ａの形状が固定できない欠点を解決している。
【００１４】
一方、除霜特性を改善して省エネルギー化を促進するために、所謂ドッグボーン式熱交換器では、少なくとも２列ごとに独立したプレートフィンと少なくとも４列以上で一体化したプレートフィンとを適度に混ぜる手法が知られている（例えば、特許文献３参照）。
【００１５】
図１１は、特許文献３に記載された従来の熱交換器を示すものである。
【００１６】
この図１１に示す従来の熱交換器１０１ｂは、所謂ドッグボーン式熱交換器で、４列以上の蛇行曲げされた冷媒チューブ１０２と、少なくとも冷媒チューブ２列ごとに独立したＤＢプレートフィン１０３ａと、少なくとも冷媒チューブ４列以上で一体化したＤＢエンドフィン１０３ｂを具備している。ＤＢプレートフィン１０３ａとＤＢエンドフィン１０３ｂを特定の割合で複数相互に間隔を有して配置し、長孔１０５に冷媒チューブ１０２を貫通固定させた構成としてある。このとき、熱交換器１０１ｂの下部には除霜ヒータ１１４が配置されている。
【００１７】
以上のように構成された熱交換器１０１ｂについて、以下その動作を説明する。
【００１８】
まず、ＤＢプレートフィン１０３ａは少なくとも２列ごとに分断した形状であるため、列方向つまり気流方向に対し、ＤＢプレートフィン１０３ａの前縁が何度も現れ、熱伝達率が最大化することとなる。すなわち前記した従来の熱交換器１０１ａと同様に、この従来の熱交換器１０１ｂも、境界層前縁効果により高効率化が図られている。つまり、ＤＢプレートフィン１０３ａが少なくとも２列ごとに分断した形状であるため、少なくとも４列以上で一体化したＤＢエンドフィン１０３ｂよりも、同じ配置スペース内での伝熱面積は少ないものの、その欠点を上回る境界層前縁効果により高効率化が図られている。
【００１９】
したがって、冷却器としての熱交換効率を考えれば極力ＤＢプレートフィン１０３ａだけで熱交換器を構成すればコストパフォーマンスが高くなる。
【００２０】
その一方でＤＢプレートフィン１０３ａだけで熱交換器を構成すれば、除霜時における下部から上部への熱伝導が悪く除霜効率が低下する。しかしながら、上記したようにＤＢエンドフィン１０３ｂを特定の割合で混ぜることにより、熱交換効率を低下させずに、除霜効率を向上させることができる。すなわち、熱交換器１０１ｂの下部に配置された除霜ヒータ１１４の熱が、ＤＢエンドフィン１０３ｂを伝熱し上部に直接熱伝導させることができる。よって、除霜効率が向上するのは勿論、ＤＢエンドフィン１０３ｂを増やすことで、伝熱面積が増えることによる熱交換効率の向上と前縁が減ることによる熱交換効率の低下とが相殺するポイントが、特定の混合比率により発生することで、熱交換効率を低下させずに、除霜効率を向上させることができている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特開平０４−０８６４９１号公報
【特許文献２】特開２００７−０９３０３６号公報
【特許文献３】特開２０１０−２６１６７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかしながら、従来の前者の熱交換器１０１ａの構成では、熱交換器が４列以上の仕様の場合、ＤＢプレートフィン１０３ａが少なくとも２列ごとに分断した形状であるため、熱交換器１０１ａは２列ごとに分断してしまい、何らかの固定具で位置固定しないと熱交換器として形状を保持できない。そこでＤＢエンドフィン１０３ｂを使って形状を保持しているが、ＤＢエンドフィン１０３ｂはＤＢプレートフィン１０３ａに比べ大きいので、加工用の金型も大きくなり、しかも熱交換器サイズが変われば、そのサイズごとに金型を保有しなければならずコストアップになるという課題を有していた。
【００２３】
また、列ごとに冷媒チューブ１０２の直管部長さが違う場合、冷媒チューブ１０２がＤＢプレートフィン１０３ａの円弧部に接触固定できない箇所が発生するので、その箇所の液圧拡管工程での破裂リスクが高くなる。つまり、管内側に液体を注入して加圧することで冷媒チューブ１０２を拡径する場合、ＤＢプレートフィン１０３ａが存在する箇所は膨らみにくく存在しない箇所の方が僅かに膨らみやすいので、拡管バラツキが大きいなどの特殊な条件においては、液圧拡管工程で冷媒チューブ１０２が破裂する可能性がある。よって僅かではあるが工程品質の低下要因となるという課題を有していた。
【００２４】
また、後者の従来の熱交換器１０１ａの構成では、熱交換器が４列以上の仕様の場合、ＤＢプレートフィン１０３ａが少なくとも２列ごとに分断した形状であるため、熱交換器１０１ａは２列ごとに分断しており、ＤＢエンドフィン１０３ｂによる熱伝導があるとはいえ下部に設置する除霜ヒータ１１４からの熱が伝わりにくい。つまり、加熱時間が若干長くなることで消費電力量が増えるという課題を有していた。ただし、冷媒チューブ１０２からの熱伝導と、空気による熱伝達などもあり、除霜効率としてはＤＢエンドフィン１０３ｂの枚数次第ではあるが僅かに低下する程度にとどめることもできる。
【００２５】
また、この熱交換器１０１ｂの構成では、除霜効率をより向上させるには、ＤＢエンドフィン１０３ｂの混合比率を高めればよいが、ＤＢプレートフィン１０３ａの比率が低下するので、境界層前縁効果が少なくなり熱交換効率が低下してしまうという課題を有していた。
【００２６】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、独立フィンタイプの欠点を補い、金型コストの低減を図り、熱交換効率と除霜効率の向上及び省エネを図り、且つ工程品質の向上も行える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】
【００２７】
上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形成されるよう所定のピッチで蛇行状に形成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中央面に複数設け、且つ、少なくとも前記冷媒チューブ２列ごとに独立したＤＢプレートフィンと、矩形部および前記矩形部の片側短辺に設けた円弧部からなる半長孔を板端面に複数設け、且つ、少なくとも冷媒チューブ２列ごとに独立したＦＢプレートフィンとを具備し、前記ＤＢプレートフィン及び前記ＦＢプレートフィンを複数相互に間隔を有して配置し、前記長孔及び前記半長孔に前記冷媒チューブを貫通固定させた構成としてある。
【００２８】
これにより、ＤＢプレートフィンとＦＢプレートフィンを組合せたことで、冷媒チューブが４列以上の仕様の場合でも２列ごとに分断しないため形状を保持できコア強度が高くなる。さらに冷媒チューブを４列以上貫通固定するＤＢエンドフィン用の余分な大型の金型も必要としないので金型コストも低減できる。また、ＤＢプレートフィンが配置困難な直管部であっても半長孔を備えているＦＢプレートフィンであれば配置することができ、これにより拡管破裂リスクも回避できる。
【００２９】
また、この熱交換器の下部に除霜ヒータを設ければ、この除霜ヒータの熱は、ＤＢプレートフィン、冷媒チューブ、ＦＢプレートフィン、冷媒チューブへと直接的に伝わっていき、その熱伝導がＤＢプレートフィン、ＦＢプレートフィンの枚数分行われることになるのでその熱伝導が大幅に促進されることになり除霜効率も良くなる。しかも独立フィンの利点である境界層前縁効果も維持されるのでコストパフォーマンスも高くなる。よって、独立フィンタイプの欠点を補い、金型コストの低減を図り、熱交換効率と除霜効率の向上及び省エネを図り、且つ工程品質の向上も行える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】
【００３０】
本発明の熱交換器とそれを用いた冷却システムは、独立フィンタイプの欠点を補い、金型コストの低減を図り、熱交換効率と除霜効率の向上及び省エネを図り、且つ工程品質の向上も行える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】
【００３１】
【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】同実施の形態１における熱交換器の側面図
【図３】同実施の形態１におけるＤＢプレートフィンの正面図
【図４】同実施の形態１におけるＦＢプレートフィンの正面図
【図５】本発明の実施の形態２における熱交換器の正面図
【図６】本発明の実施の形態３における熱交換器の正面図
【図７】本発明の実施の形態４における熱交換器の正面図
【図８】同実施の形態４における冷却システムの模式図
【図９】従来の熱交換器の正面図
【図１０】同熱交換器の側面図
【図１１】別の従来熱交換器の正面図
【発明を実施するための形態】
【００３２】
第１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形成されるよう所定のピッチで蛇行状に形成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中央面に複数設け、且つ、少なくとも前記冷媒チューブ２列ごとに独立したＤＢプレートフィンと、矩形部および前記矩形部の片側短辺に設けた円弧部からなる半長孔を板端面に複数設け、且つ、少なくとも２列ごとに独立したＦＢプレートフィンとを具備し、前記ＤＢプレートフィン及び前記ＦＢプレートフィンを複数相互に間隔を有して配置し、前記長孔及び前記半長孔に前記冷媒チューブを貫通固定させて構成してある。
【００３３】
かかる構成、すなわちＤＢプレートフィンとＦＢプレートフィンを組合せたことで、冷媒チューブが４列以上の仕様の場合でも２列ごとに分断しないため形状を保持できコア強度が高くなる。さらに冷媒チューブを４列以上貫通固定するＤＢエンドフィン用の余分な金型も必要としないので金型コストも低減できる。よって、独立フィンの特徴を生かし、高効率且つ経済的な熱交換器を提供することができる。また、ＤＢプレートフィンが配置困難な直管部であっても半長孔を備えているＦＢプレートフィンであれば配置することが
でき、これにより拡管破裂リスクも回避できる。
【００３４】
また、この熱交換器の下部に除霜ヒータを設ければ、この除霜ヒータの熱は、ＤＢプレートフィン、冷媒チューブ、ＦＢプレートフィン、冷媒チューブへと直接的に伝わっていき、その熱伝導がＤＢプレートフィン、ＦＢプレートフィンの枚数分行われることになるのでその熱伝導が大幅に促進されることになり除霜効率も良くなる。しかも独立フィンの利点である境界層前縁効果も維持されるのでコストパフォーマンスも高くなる。よって、独立フィンタイプの欠点を補い、金型コストの低減を図り、熱交換効率と除霜効率の向上及び省エネを図り、且つ工程品質の向上も行える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。
【００３５】
第２の発明は、第１の発明の熱交換器において、冷媒チューブのＤＢプレートフィンが配置困難な直管部に、ＦＢプレートフィンを配置したものである。
【００３６】
かかる構成とすることにより、第１の発明で記載したように、ＤＢプレートフィンが配置困難な直管部に、ＦＢプレートフィンを配置して、液圧拡管破裂リスクを回避できる。よって、工程品質が向上し歩留まりも改善可能な経済的な熱交換器を提供することができる。
【００３７】
第３の発明は、第１の発明の熱交換器において、冷媒チューブのＤＢプレートフィンが配置困難な直管部を、加工硬化させた構成としてある。
【００３８】
これにより、直管部の裸管部分は加工硬化によって他の直管部分に比べ液圧等により膨らみ難いので、拡管破裂リスクも回避でき、工程品質が向上し歩留まりも改善可能な経済的な熱交換器を提供することができる。
【００３９】
第４の発明は、第１の発明の熱交換器において、冷媒チューブのＤＢプレートフィンが配置困難な直管部を、前記冷媒チューブ径よりも小さくした構成としてある。
【００４０】
これにより、直管部の裸管部分は縮径されて他の直管部分に比べ液圧等により膨らみ難く、拡管破裂リスクも回避でき、工程品質が向上し歩留まりも改善可能な経済的な熱交換器を提供することができる。
【００４１】
第５の発明は、第１〜第４の発明の熱交換器において、冷媒チューブ２列ごとに独立した前記ＤＢプレートフィンと、冷媒チューブ２列ごとに独立した前記ＦＢプレートフィンとを、ＤＢプレートフィンから冷媒チューブ、冷媒チューブからＦＢプレートフィンへと列方向に配置した構成としてある。
【００４２】
かかる構成とすることにより、第１〜第４の熱交換器の効果に加え、第１の発明で説明した列間の熱伝導、すなわち、ＤＢプレートフィン、冷媒チューブ、ＦＢプレートフィン、冷媒チューブへと直接的に熱が伝わるのを、途切れさせることなく連続的、かつ確実に行わせることができ、除霜効率を一段と向上させることができる。しかも独立フィンの利点である境界層前縁効果も維持されるのでコストパフォーマンスも高くなる。よって、熱交換効率と除霜効率を共に向上させて、省エネに寄与できる環境にやさしい熱交換器を提供することができる。
【００４３】
第６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形成されるよう所定のピッチで蛇行状に形成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中央面に複数設け、且つ、少なくとも前記冷媒チューブ２列ごとに独立したＤＢプレートフィンとを具備し、複数相互に間隔を有して配置した前記ＤＢ
プレートフィンの前記長孔に前記冷媒チューブを貫通させ固定した熱交換器であって、蛇行状の前記冷媒チューブの前記ＤＢプレートフィンが配置困難な部分の前記直管部を、加工硬化してある構成としたものである。
【００４４】
かかる構成とすることにより、裸管部分は加工硬化しているため、他の直管部分に比べ液圧により膨らみ難いので、拡管破裂リスクを回避できる。よって、工程品質が向上し歩留まりも改善可能な経済的な熱交換器を提供することができる。
【００４５】
第７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形成されるよう所定のピッチで蛇行状に形成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中央面に複数設け、且つ、少なくとも前記冷媒チューブ２列ごとに独立したＤＢプレートフィンとを具備し、複数相互に間隔を有して配置した前記ＤＢプレートフィンの前記長孔に前記冷媒チューブを貫通させ固定した熱交換器であって、蛇行状の冷媒チューブの前記ＤＢプレートフィンが配置困難な部分の前記直管部を、前記冷媒チューブ径よりも小さくした構成としてある。
【００４６】
かかる構成とすることにより、直管部の裸管部分が細径であるため、他の直管部分に比べ液圧により膨らみ難いので、拡管破裂リスクを回避できる。よって、工程品質が向上し歩留まりも改善可能な経済的な熱交換器を提供することができる。
【００４７】
第８の発明は、圧縮機と、凝縮器と、減圧装置と、蒸発器と、前記蒸発器の下部に配置した除霜ヒータとを備えた冷却システムにおいて、前記蒸発器は第１から第７のいずれかの熱交換器で構成した冷却システムである。
【００４８】
かかる構成とすることにより、各発明の効果に加え、下部に配置した除霜ヒータの熱源を、上部に効率よく伝えることができるので、除霜効率も良くなる。しかも、独立フィンの利点である境界層前縁効果も維持されるのでコストパフォーマンスも高くなる。よって、熱交換効率と除霜効率を共に向上させて、省エネに寄与できる環境にやさしい冷却システムを提供することができる。
【００４９】
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。
【００５０】
（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、同実施の形態１における熱交換器の側面図、図３は、同実施の形態１におけるＤＢプレートフィンの正面図、図４は、同実施の形態１におけるＦＢプレートフィンの正面図である。
【００５１】
図１から図４において、熱交換器１は、直管部２ａ及び曲管部２ｂが連続して複数の列および段が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２と、矩形部５ａおよび矩形部５ａの両側短辺に設けた円弧部５ｂからなる長孔５を板中央面に複数設けている。さらに、少なくとも２列ごとに独立したＤＢ（ＤＯＧ  ＢＯＮＥ、ドッグボーン、）プレートフィン３と、矩形部６ａおよび矩形部６ａの片側短辺に設けた円弧部６ｂからなる半長孔６を板端面に複数設け、且つ、少なくとも２列ごとに独立したＦＢ（ＦＩＳＴ  ＢＯＮＥ、フィストボーン）プレートフィン４を具備し、ＤＢプレートフィン３及びＦＢプレートフィン４を複数相互に間隔を有して配置し、長孔５及び半長孔６に冷媒チューブ２を貫通固定させたものである。
【００５２】
冷媒チューブ２は、内部を冷媒が流動する管体で、アルミ製あるいはアルミ合金製の一本の管体を、直管部２ａと曲管部２ｂ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２ｂ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。
【００５３】
冷媒チューブ２の出入口部には一般的に、リードパイプ７やアキュムレータ８が接合されており、それらの先には冷却システムを構成する配管が接続されるので、リードパイプ７やアキュムレータ８は取付ける配管側の形状にあわせてさまざまな形に加工されることが多い。
【００５４】
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。
【００５５】
まず、冷媒チューブ２の曲管部２ｂは、２列ごとに独立したＤＢプレートフィン３の板中央面に挿入されており、２列のブロックで分断している。ＦＢプレートフィン４がその２列のブロックを跨ぐように配置しているため形状を保持でき、熱交換器１の剛性が強くなる。また、従来の熱交換器１０１ａのＤＢエンドフィン１０３ｂのような分断していない一体化したプレートフィンを使用すれば、形状を保持することができるが、ＤＢエンドフィン１０３ｂはＦＢプレートフィン４に比べ大きいので、加工用の金型も大きくなり、しかも熱交換器サイズ変われば、そのサイズごとに金型を保有しなければならないのでコストアップになる。しかしながらこの実施の形態で示したＦＢプレートフィンを使えば１種類のフィンで熱交換器サイズが変わっても対応でき、金型コストを低減できる。
【００５６】
また、図１のようなリードパイプ７やアキュムレータ８の配置状態の場合、これらの真下にある冷媒チューブ２の直管部２ａなどは、ＤＢプレートフィン３を配置できない。また冷却システムの風路や風量分布、温湿度の分布、着霜分布などの影響で、冷媒チューブ２の直管部２ａ長さが他の列よりも短い場合、やはりＤＢプレートフィン３を配置できない箇所が発生する。このようなＤＢプレートフィン３が配置困難な部分の直管部２ａであっても、半長孔６を備えているＦＢプレートフィン４であれば配置することができ、この熱交換器では上記ＤＢプレートフィン３が配置困難な部分の直管部２ａにＦＢプレートフィン４を配置してある。これにより、液圧拡管工程での破裂リスクが低減される。つまり、管内側に液体を注入して加圧することで冷媒チューブ２を拡径する場合、ＦＢプレートフィン４が存在する箇所は裸管部に比べ膨らみ難いので、拡管バラツキが大きいなどの特殊な条件においては、液圧拡管工程で冷媒チューブ２が破裂する可能性を低減できる。
【００５７】
このようにこの熱交換器では、ＤＢプレートフィン３とＦＢプレートフィン４を組合せることで、４列以上の仕様の場合でも２列ごとに分断しないため形状を保持できコア強度が高くなる。さらに余分な金型も必要としないので金型コストも低減できる。また、ＤＢプレートフィン３が配置困難な直管部２ａに、ＦＢプレートフィン４を配置すれば、液圧拡管破裂リスクも回避できる。
【００５８】
また、この熱交換器の下部に除霜ヒータを設ければ、この除霜ヒータの熱は、ＤＢプレートフィン３、冷媒チューブ２、ＦＢプレートフィン４、冷媒チューブ２へと直接的に伝わっていき、その熱伝導がＤＢプレートフィン３、ＦＢプレートフィン４の枚数分行われることになるのでその熱伝導が大幅に促進されることになり除霜効率も良くなる。しかも独立フィンの利点である境界層前縁効果も維持されるのでコストパフォーマンスも高くなる。よって、独立フィンタイプの欠点を補い、金型コストの低減を図り、熱交換効率と除霜効率の向上及び省エネを図り、且つ工程品質の向上も行える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。
【００５９】
よって、ドッグボーン型熱交換器における独立フィンタイプの欠点を補い、金型コストの低減を図り、且つ工程品質が向上し歩留まりも改善可能な経済的な熱交換器を提供することができる。
【００６０】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２における熱交換器の正面図である。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。
【００６１】
図５において、熱交換器１は、直管部２ａ及び曲管部２ｂが連続して複数の列および段が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２と、矩形部５ａおよび矩形部５ａの両側短辺に設けた円弧部５ｂからなる長孔５を板中央面に複数設け、且つ、少なくとも２列ごとに独立したＤＢプレートフィン３を具備している。ＤＢプレートフィン３を複数相互に間隔を有して配置し、長孔５に前記冷媒チューブ２を貫通させ、冷媒チューブ２の管内に注入した液圧により拡径して固定した構成であって、蛇行状に曲げ加工された冷媒チューブ２の形状により、ＤＢプレートフィン３が配置困難な部分の直管部２ａを、拡径前に加工硬化させた加工硬化部２ｃを設けたものである。
【００６２】
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。
【００６３】
まず、図５のようなリードパイプ７やアキュムレータ８の配置状態の場合、これらの真下にある冷媒チューブ２の直管部２ａなどは、ＤＢプレートフィン３を配置できない。また冷却システムの風路や風量分布、温湿度の分布、着霜分布などの影響で、冷媒チューブ２の直管部２ａ長さが他の列よりも短い場合、やはりＤＢプレートフィン３を配置できない箇所が発生する。
【００６４】
このようなＤＢプレートフィン３が配置困難な直管部２ａを、拡径前に加工硬化させた加工硬化部２ｃを設ければ、液圧拡管工程での破裂リスクが低減される。
【００６５】
加工硬化の方法としては、ひねり加工や曲げ戻し加工などがある。これらの加工を拡径前に加工硬化部２ｃに施すことで、加工硬化部２ｃが膨らみ難くなるので液圧拡管工程での破裂リスクが低減される。つまり、管内側に液体を注入して加圧することで冷媒チューブ２を拡径する場合、加工硬化部２ｃはＤＢプレートフィン３が配置された直管部２ａよりも膨らみ難いので、拡管バラツキが大きいなどの特殊な条件においては、液圧拡管工程で冷媒チューブ２が破裂する可能性を低減できる。
【００６６】
このようにこの熱交換器では、直管部２ａの裸管部分は加工硬化しているため、他の直管部分に比べ液圧により膨らみ難いので、液圧拡管破裂リスクも回避できる。よって、工程品質が向上し歩留まりも改善可能な経済的な熱交換器を提供することができる。
【００６７】
（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３における熱交換器の正面図である。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。
【００６８】
図６において、熱交換器１は、直管部２ａ及び曲管部２ｂが連続して複数の列および段が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２と、矩形部５ａおよび矩形部５ａの両側短辺に設けた円弧部５ｂからなる長孔５を板中央面に複数設け、且つ、少なくとも２列ごとに独立したＤＢプレートフィン３を具備している。ＤＢプレートフィン３を複数相互に間隔を有して配置し、長孔５に前記冷媒チューブ２を貫通させ、冷媒管内に注入した液圧により拡径して固定した構成であって、蛇行状に曲げ加工された冷媒チューブ２の形状により、ＤＢプレートフィン３が配置困難な部分の直管部を、前記冷媒チューブ２の径よりも小さくした縮径部２ｄとしたものである。
【００６９】
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。
【００７０】
まず、図６のようなリードパイプ７やアキュムレータ８の配置状態の場合、これらの真下にある冷媒チューブ２の直管部２ａなどは、ＤＢプレートフィン３を配置できない。また冷却システムの風路や風量分布、温湿度の分布、着霜分布などの影響で、冷媒チューブ２の直管部２ａ長さが他の列よりも短い場合、やはりＤＢプレートフィン３を配置できない箇所が発生する。このようなＤＢプレートフィン３が配置困難な直管部２ａを、前記冷媒チューブ２の径よりも小さくすれば、液圧拡管工程での破裂リスクが低減される。細径化の方法としては、スウェージング加工、細径管を接合するなどがある。
【００７１】
拡径前にこれらの方法で縮径部２ｄを形成することで、縮径部２ｄが膨らみ難くなり液圧拡管工程での破裂リスクが低減される。つまり、管内側に液体を注入して加圧することで冷媒チューブ２を拡径する場合、縮径部２ｄはＤＢプレートフィン３が配置された直管部２ａよりも膨らみ難いので、拡管バラツキが大きいなどの特殊な条件においては、液圧拡管工程で冷媒チューブ２が破裂する可能性を低減できる。
【００７２】
このようにこの熱交換器では、直管部２ａの裸管部分は縮径されているため、他の直管部分に比べ液圧により膨らみ難く、液圧拡管破裂リスクも回避できる。よって、工程品質が向上し歩留まりも改善可能な経済的な熱交換器を提供することができる。
【００７３】
なお、この実施の形態３及び実施の形態２の熱交換器は、２列ごとに独立したＤＢプレートフィン３を連結して熱交換器１の形状を保持しその剛性を向上させるための手法として、図１１の従来例で示したＤＢプレートフィン１０３ｂを用いた場合を例示している。しかしながらこれは、実施の形態１で説明したＦＢプレートフィン４に置き換えて形状保持し剛性を向上させてもよく、このようにすることによって、実施の形態１で説明したのと同様の効果が併せて得られる。
【００７４】
（実施の形態４）
図７は、本発明の実施の形態４における熱交換器の正面図、図８は、同実施の形態４における冷却システムの模式図である。
【００７５】
図７において、熱交換器１は、実施の形態１に記載の熱交換器１において、２列ごとに独立した前記ＤＢプレートフィン３と、２列ごとに独立した前記ＦＢプレートフィン４とを、ＤＢプレートフィン３から冷媒チューブ２、冷媒チューブ２からＦＢプレートフィン４へと列方向に、効率よく熱伝導するよう適切に配置したものである。
【００７６】
図８において、本冷却システムは、図７の熱交換器１を蒸発器１２として用いたもので、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の上部に配置した送風機１３と、蒸発器１２の下部に配置した除霜ヒータ１４とを備えている。
【００７７】
以上のように構成された熱交換器及びそれを用いた冷却システムの動作、作用を、以下に説明する。
【００７８】
まず、熱交換器１はその下部から１〜２列目にＤＢプレートフィン３が配置され、２〜３列目にＦＢプレートフィン４が配置されている。同様に、３〜４列目、５〜６列目、７〜８列目、９〜１０列目にＤＢプレートフィン３が配置され、４〜５列目、６〜７列目、８〜９列目にＦＢプレートフィンが配置されている。さらに、ＤＢプレートフィン３とＦＢプレートフィン４は熱交換器１の左右方向に交互にバランス良く配設されている。
【００７９】
したがって、この熱交換器１を組み込んだ図８の冷却システムにおいては、熱交換器１の下部に配置した除霜ヒータ１４からの熱を効率よく上部へ伝導させることができる。
【００８０】
すなわち、実施の形態１でも説明したように、除霜ヒータ１４からの熱は、ＤＢプレートフィン３、冷媒チューブ２、ＦＢプレートフィン４、冷媒チューブ２へと直接的に伝わっていき、その熱伝導がＤＢプレートフィン３、ＦＢプレートフィン４の枚数分行われることになるので大幅に促進されることになり除霜効率も良くなる。特に、この実施の形態では、１〜２列目にＤＢプレートフィン３、２〜３列目にＦＢプレートフィン４、３〜４列目にＤＢプレートフィン３というように、ＤＢプレートフィン３とＦＢプレートフィン４を交互に配置している。これにより、ＤＢプレートフィン３、冷媒チューブ２、ＦＢプレートフィン４、冷媒チューブ２へと直接的に伝わる熱を途切れさせることなく連続的、かつ確実に熱伝導させることができ、除霜効率を一段と向上させることができる。
しかも独立フィンの利点である境界層前縁効果も維持されるのでコストパフォーマンスも高くなる。よって、熱交換効率と除霜効率を共に向上させて、省エネに寄与できる環境にやさしい熱交換器と冷却システムを提供することができる。
【００８１】
なお、この実施の形態４では、図７に示す熱交換器を組み込んだ冷却システムの場合を説明したが、実施の形態１，２，３に示す熱交換器を組み込んだ冷却システムとしてもよく、この場合は前記各熱交換器が有する効果を奏する冷却システムとすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
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独立フィンタイプの欠点を補い、金型コストの低減を図り、熱交換効率と除霜効率の向上及び省エネを図り、且つ工程品質の向上も行える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】
【００８３】
１  熱交換器
２  冷媒チューブ
２ａ  直管部
２ｂ  曲管部
２ｃ  加工硬化部
２ｄ  縮径部
３  ＤＢプレートフィン
４  ＦＢプレートフィン
５  長孔
５ａ  矩形部
５ｂ  円弧部
６  半長孔
６ａ  矩形部
６ｂ  円弧部
７  リードパイプ
８  アキュムレータ
９  圧縮機
１０  凝縮器
１１  減圧装置
１２  蒸発器
１３  送風機
１４  除霜ヒータ
【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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