(57)【要約】【課題】圧力損失の増加を抑制しつつ熱伝達率を向上させる新たなフィンおよびフィンチューブ型熱交換器を提供する。【解決手段】フィンチューブ型熱交換器１０のフィン１３には、楕円丘状の第１隆起部１４Ａおよび第２隆起部１４Ｂが形成されている。伝熱管１２の延びる方向から見たときに、第１隆起部１４Ａおよび第２隆起部１４Ｂの等価直径は、伝熱管１２の外径以上である。第１隆起部１４Ａ、第２隆起部１４Ｂの風上側には、それぞれ略Ｖ字状の第１切り欠き部１７Ａ、第２切り欠き部１７Ｂが形成されている。伝熱管１２の延びる方向から見て、伝熱管１２の中心は、第１切り欠き部１７Ａおよび第２切り欠き部１７Ｂの各延長線上に位置している。【選択図】図２
2008215670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の列方向に並ぶ複数の伝熱管挿通用の孔が形成された伝熱フィンであって、
前記列方向に隣り合う孔の中心同士を結ぶ線分を基準線分、前記基準線分を垂直二等分する線を基準垂直線としたときに、前記基準線分よりも風上側に第１の隆起部が設けられ、前記基準線分よりも風下側に第２の隆起部が設けられ、
前記伝熱フィンの前記基準垂直線に沿った断面形状は波形に形成され、
前記第１の隆起部および前記第２の隆起部は、前記孔の側に流体を導く傾斜面を有し、
前記孔の開口方向から見たときの前記各隆起部の等価直径は、前記孔の外径以上である伝熱フィン。
【請求項２】
互いに間隔を空けて並べられた複数のフィンと、前記フィンを貫通する複数の伝熱管とを備え、前記フィンの表面側を流れる第１の流体と前記伝熱管の内部を流れる第２の流体とを熱交換させるフィンチューブ型熱交換器であって、
前記伝熱管には、前記第１の流体の流れ方向と交差する所定の列方向に並ぶ第１および第２の伝熱管が含まれ、
前記伝熱フィンには、前記伝熱管の延びる方向から見て、前記第１の伝熱管の中心と前記第２の伝熱管の中心とを結ぶ線分を基準線分、前記基準線分を垂直二等分する線を基準垂直線としたときに、前記基準線分よりも風上側に第１の隆起部が設けられ、前記基準線分よりも風下側に第２の隆起部が設けられ、
前記伝熱フィンの前記基準垂直線に沿った断面形状は波形に形成され、
前記第１の隆起部および前記第２の隆起部は、前記第１の流体を前記第１の伝熱管側および前記第２の伝熱管側に導く傾斜面を有し、
前記各伝熱管の延びる方向から見たときの前記各隆起部の等価直径は、前記各伝熱管の外径以上であるフィンチューブ型熱交換器。
【請求項３】
請求項２に記載のフィンチューブ熱交換器において、
前記第１の隆起部または前記第２の隆起部に、切り欠き部が形成されているフィンチューブ型熱交換器。
【請求項４】
請求項３に記載のフィンチューブ熱交換器において、
前記切り欠き部は、前記隆起部における前記第１の流体の流れ方向の中央よりも風上側に形成されているフィンチューブ型熱交換器。
【請求項５】
請求項３に記載のフィンチューブ型熱交換器において、
前記切り欠き部は、前記基準垂直線から風上側または風下側に開いた略Ｖ字状に形成され、
前記切り欠き部の前記第１の伝熱管側の延長線上に前記第１の伝熱管の中心が位置し、
前記切り欠き部の前記第２の伝熱管側の延長線上に前記第２の伝熱管の中心が位置するフィンチューブ型熱交換器。
【請求項６】
請求項１に記載のフィンチューブ型熱交換器において、
前記第１の隆起部および前記第２の隆起部は、楕円丘状に形成されているフィンチューブ型熱交換器。
【請求項７】
請求項１に記載のフィンチューブ型熱交換器において、
前記伝熱フィンおよび前記伝熱管は、前記伝熱管の列方向と交差する段方向に複数設けられ、
前記段方向に隣り合うフィン同士は、前記伝熱管の延びる方向にずれているフィンチューブ型熱交換器。
【請求項８】
圧縮機と放熱器と膨張機構と蒸発器とが順に接続されてなる冷媒回路を備えた冷凍サイクル装置であって、
前記蒸発器は、請求項２〜７のいずれか一つに記載のフィンチューブ型熱交換器である冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝熱フィン、フィンチューブ型熱交換器および冷凍サイクル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、家庭用または自動車用の空気調和装置、冷凍・冷蔵装置、除湿機、給湯機等において、各種の伝熱フィンが用いられている。また、伝熱フィンと伝熱管とを組み合わせたフィンチューブ型熱交換器もよく用いられている。フィンチューブ型熱交換器は、所定のフィンピッチで並べられた複数の伝熱フィンと、これらのフィンを貫通する伝熱管とによって構成されている。
【０００３】
このような熱交換器では、フィン表面を流れる流体の速度を増加させると、フィンの熱伝達率が大きくなる。ところが、フィン表面を流れる流体の速度が大きくなると、流体が熱交換器を通過する際の圧力損失が増加する。このように、熱交換器において、熱伝達率と圧力損失とは、トレードオフの関係にある。そこで、熱交換器の性能向上のために、圧力損失の増加を抑えつつ、熱伝達率を向上させることが望まれている。
【０００４】
従来より、熱伝達率の向上を目的として、フィン形状に工夫を施したものが知られている。例えば、特許文献１には、板状フィンを波状に折り曲げたコルゲートフィンが開示されている。コルゲートフィンによれば、平板状のフィンに比べて、伝熱面積が大きくなる。また、特許文献２には、フィン表面に微小なディンプルを多数設けたフィンチューブ型熱交換器が開示されている。特許文献２には、フィン上の多数のディンプルによって空気が伝熱管の風下側に誘導され、熱伝達率が向上する旨が記載されている。
【特許文献１】特開昭６４−９０９９５号公報
【特許文献２】特開平７−２３９１９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されたコルゲートフィンでは、圧力損失が大きいという課題がある。
【０００６】
特許文献２に開示されたフィンチューブ型熱交換器では、各ディンプルが小さいため、実際には、空気を伝熱管の風下側に誘導する効果が十分に得られにくく、思ったよりも伝熱性能が向上しないという課題がある。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、圧力損失の増加を抑制しつつ熱伝達率を向上させる新たなフィンおよびフィンチューブ型熱交換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る伝熱フィンは、所定の列方向に並ぶ複数の伝熱管挿通用の孔が形成された伝熱フィンであって、前記列方向に隣り合う孔の中心同士を結ぶ線分を基準線分、前記基準線分を垂直二等分する線を基準垂直線としたときに、前記基準線分よりも風上側に第１の隆起部が設けられ、前記基準線分よりも風下側に第２の隆起部が設けられ、前記伝熱フィンの前記基準垂直線に沿った断面形状は波形に形成され、前記第１の隆起部および前記第２の隆起部は、前記孔の側に流体を導く傾斜面を有し、前記孔の開口方向から見たときの前記各隆起部の等価直径は、前記孔の外径以上のものである。
【０００９】
本発明に係るフィンチューブ型熱交換器は、互いに間隔を空けて並べられた複数のフィンと、前記フィンを貫通する複数の伝熱管とを備え、前記フィンの表面側を流れる第１の流体と前記伝熱管の内部を流れる第２の流体とを熱交換させるフィンチューブ型熱交換器であって、前記伝熱管には、前記第１の流体の流れ方向と交差する所定の列方向に並ぶ第１および第２の伝熱管が含まれ、前記伝熱フィンには、前記伝熱管の延びる方向から見て、前記第１の伝熱管の中心と前記第２の伝熱管の中心とを結ぶ線分を基準線分、前記基準線分を垂直二等分する線を基準垂直線としたときに、前記基準線分よりも風上側に第１の隆起部が設けられ、前記基準線分よりも風下側に第２の隆起部が設けられ、前記伝熱フィンの前記基準垂直線に沿った断面形状は波形に形成され、前記第１の隆起部および前記第２の隆起部は、前記第１の流体を前記第１の伝熱管側および前記第２の伝熱管側に導く傾斜面を有し、前記各伝熱管の延びる方向から見た前記各隆起部の等価直径は、前記各伝熱管の外径以上のものである。
【００１０】
前記第１の隆起部または前記第２の隆起部には、切り欠き部が形成されていることが好ましい。
【００１１】
前記切り欠き部は、前記隆起部における前記第１の流体の流れ方向の中央よりも風上側に形成されていることが好ましい。
【００１２】
前記切り欠き部は、前記基準垂直線から風上側または風下側に開いた略Ｖ字状に形成され、前記切り欠き部の前記第１の伝熱管側の延長線上に前記第１の伝熱管の中心が位置し、前記切り欠き部の前記第２の伝熱管側の延長線上に前記第２の伝熱管の中心が位置することが好ましい。
【００１３】
前記第１の隆起部および前記第２の隆起部は、楕円丘状に形成されていることが好ましい。
【００１４】
前記伝熱フィンおよび前記伝熱管は、前記伝熱管の列方向と交差する段方向に複数設けられ、前記段方向に隣り合うフィン同士は、前記伝熱管の延びる方向にずれていることが好ましい。
【００１５】
本発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機と放熱器と膨張機構と蒸発器とが順に接続されてなる冷媒回路を備えた冷凍サイクル装置であって、前記蒸発器が前記フィンチューブ型熱交換器であるものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、圧力損失の増加を抑制しつつ熱伝達率を向上させる新たな伝熱フィンおよびフィンチューブ型熱交換器を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
《冷凍サイクル装置の構成》
図１に示すように、本実施形態に係るフィンチューブ型熱交換器１０は、冷凍サイクル装置１に搭載されている。冷凍サイクル装置１の冷媒回路は、圧縮機２と、放熱器３と、膨張弁等からなる膨張機構５と、蒸発器としてのフィンチューブ型熱交換器１０とが順に環状に接続されることによって構成されている。放熱器３は室内に設置され、放熱器３に対しては室内送風機４が設けられている。なお、放熱器３は、冷媒を凝縮させるものであってもよく、冷媒を凝縮させないものであってもよい。フィンチューブ型熱交換器１０は室外に設置されている。フィンチューブ型熱交換器１０に対しては、室外送風機６が配置されている。
【００１８】
《フィンチューブ型熱交換器の構成》
図２に示すように、フィンチューブ型熱交換器１０は、所定間隔ごとに平行に並べられた複数のフィン１３と、これらのフィン１３を貫通する複数の伝熱管１２とを備えている。フィンチューブ型熱交換器１０は、フィン１３の表面側を流れる第１の流体と、伝熱管１２の内部を流れる第２の流体とを熱交換させるものである。なお、ここでフィン１３の表面側とは、伝熱管１２の外表面が露出していない場合にはフィン１３の表面をいい、伝熱管１２の外表面が露出している場合にはフィン１３および伝熱管１２の表面をいう。本実施形態では、フィン１３の表面側には空気Ａが流れ、伝熱管１２の内部には冷媒が流れる。
【００１９】
フィン１３は長方形状の略波板状に形成されており、図示のＹ方向に沿って並べられている。本実施形態では、フィン１３は一定のフィンピッチＦＰ（図４参照）で並べられている。フィンピッチＦＰは、例えば１．０〜３．０ｍｍ等である。ただし、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。なお、図４に示すように、フィンピッチＦＰは、隣り合う２枚のフィン１３の中心位置間の距離で表される。フィン１３には、例えば、打ち抜き加工された肉厚０．０８〜０．２ｍｍのアルミニウム製の板状体などを好適に用いることができる。フィン１３の表面には、ベーマイト処理または親水性塗料の塗布などの親水性処理か、あるいは撥水性処理が施されていることが好ましい。
【００２０】
図２に示すように、本実施形態では、伝熱管１２は２列設けられている。各列の伝熱管１２は、フィン１３の長手方向（以下、単にＺ方向あるいは列方向という）に沿って直線状に配列されている。図３に示すように、Ｙ方向から見て、１列目の伝熱管１２と２列目の伝熱管１２とは、Ｚ方向に管ピッチＰＰの１／２だけずれている。すなわち、伝熱管１２は千鳥状に配置されている。なお、管ピッチＰＰは、列方向に隣り合う伝熱管１２の中心同士の距離で表される。伝熱管１２の外径Ｄは、例えば１〜２０ｍｍである。伝熱管１２は、拡管されることによってフィンカラー１３ａと密着しており、フィンカラー１３ａに嵌合されている。なお、伝熱管１２は、内面が平滑な平滑管であってもよく、溝付き管であってもよい。
【００２１】
図４に示すように、１列目のフィン１３と２列目のフィン１３とは、Ｙ方向にずれている。詳しくは、本実施形態では、１列目のフィン１３と２列目のフィン１３とは、Ｙ方向にフィンピッチＦＰの１／２だけずれている。
【００２２】
フィンチューブ型熱交換器１０は、空気Ａの流れ方向（Ｘ方向）がフィン１３の積層方向（Ｙ方向）および伝熱管１２の列方向（Ｚ方向）とほぼ直交するような姿勢で設置される。ただし、十分な熱交換量を確保できる限り、気流方向はＸ方向から若干傾斜していてもよい。
【００２３】
次に、フィン１３の詳細な構成について説明する。前述したように、フィン１３には、フィンカラー１３ａが形成されている。フィンカラー１３ａの内側には、伝熱管挿通用の孔１２ａが形成されている。
【００２４】
フィン１３は、ほぼ全体が略波板状に形成されている。ただし、フィン１３における伝熱管１２の周囲部は、平板状に形成されている（図４参照）。また、図３に示すように、フィン１３は、第１隆起部１４Ａおよび第２隆起部１４Ｂを備えている。
【００２５】
第１隆起部１４Ａは、第２隆起部１４Ｂよりも風上側に配置されている。本実施形態では、伝熱管１２の延びる方向（すなわちＹ方向）から見て、列方向に隣り合う伝熱管１２
の中心Ｃ同士を結ぶ線分を基準線分Ｌ１、基準線分Ｌ１を垂直二等分する線を基準垂直線Ｌ２としたときに、第１隆起部１４Ａは基準線分Ｌ１よりも風上側に設けられ、第２隆起部１４Ｂは基準線分Ｌ１よりも風下側に設けられている。
【００２６】
第１隆起部１４Ａおよび第２隆起部１４Ｂは、Ｘ方向から見たときに、両伝熱管１２の中心Ｃの間に位置している。本実施形態では、第１隆起部１４Ａおよび第２隆起部１４Ｂは、Ｚ方向に細長い長円丘状に形成されている（図３における二点鎖線参照）。詳しくは、第１隆起部１４Ａおよび第２隆起部１４Ｂは、楕円丘状に形成されている。第１隆起部１４Ａおよび第２隆起部１４ＢのＺ方向の両端には、伝熱管１２に向かって空気を導く傾斜面１５が形成されている。なお、第１隆起部１４Ａおよび第２隆起部１４Ｂは、伝熱管１２側に向かって空気を導く傾斜面を有する隆起部であればよく、それらの形状は楕円丘状に限定されるわけではない。第１隆起部１４Ａおよび第２隆起部１４Ｂは、他の形状、例えば、円丘、円錐、楕円錐、四角錐状（いわゆるピラミッド形）などの形状を有する隆起部であってもよい。
【００２７】
Ｙ方向から見たときの第１隆起部１４Ａおよび第２隆起部１４Ｂのそれぞれの大きさは、伝熱管１２の大きさと等しいか、それ以上である。すなわち、Ｙ方向から見たときに、第１隆起部１４Ａおよび第２隆起部１４Ｂのフィン基面への投影面となる楕円（以下、単に投影面楕円という。）の面積は、それぞれ伝熱管１２の面積と同等以上に設定されている。言い換えると、第１隆起部１４Ａおよび第２隆起部１４Ｂの投影面楕円の等価直径ｄは、伝熱管１２の外径Ｄ以上である。なお、第１隆起部１４Ａおよび第２隆起部１４Ｂの投影面楕円の面積をＳとすると、πｄ２／４＝Ｓである。本実施形態では、第１隆起部１４Ａおよび第２隆起部１４Ｂの投影面楕円の長径は伝熱管１２の外径Ｄよりも大きく、短径も伝熱管１２の外径Ｄよりも大きい。
【００２８】
図４に示すように、第１隆起部１４Ａおよび第２隆起部１４Ｂのフィン基面からの高さＨは、フィンピッチＦＰよりも小さい。ただし、第１隆起部１４Ａおよび第２隆起部１４Ｂの高さＨの値は特に限定されず、例えば、フィンピッチＦＰの１／３〜２／３であってもよく、他の数値であってもよい。
【００２９】
第１隆起部１４Ａには第１切り欠き部１７Ａが形成され、第２隆起部１４Ｂには第２切り欠き部１７Ｂが形成されている。第１隆起部１４Ａの風上側は、風上側に向かって下る下り面１８Ａとなっており（図４参照）、第１切り欠き部１７Ａは、この下り面１８Ａに形成されている。したがって、第１切り欠き部１７Ａは、第１隆起部１４Ａの中央よりも風上側に形成されている。同様に、第２隆起部１４Ｂの風上側は、風上側に向かって下る下り面１８Ｂとなっており、第２切り欠き部１７Ｂは、この下り面１８Ｂに形成されている。したがって、第２切り欠き部１７Ｂは、第２隆起部１４Ｂの中央よりも風上側に形成されている。
【００３０】
図３に示すように、第１切り欠き部１７Ａおよび第２切り欠き部１７Ｂは、略Ｖ字状に形成されている。具体的には、第１切り欠き部１７Ａは風下側に向かって開いた略Ｖ字状に形成され、第２切り欠き部１７Ｂは風上側に向かって開いた略Ｖ字状に形成されている。さらに、第１切り欠き部１７Ａは、Ｖ字状の延長線Ｌ３上に伝熱管１２の中心Ｃが位置するように配置されている。言い換えると、第１切り欠き部１７Ａは、第１切り欠き部１７Ａの両側に位置する伝熱管１２の半径方向に延びている。同様に、第２切り欠き部１７Ｂは、Ｖ字状の延長線Ｌ４上に伝熱管１２の中心Ｃが位置するように配置されている。すなわち、第２切り欠き部１７Ｂは、第２切り欠き部１７Ｂの両側に位置する伝熱管１２の半径方向に延びている。
【００３１】
《フィンチューブ型熱交換器における空気の流れ》
次に、フィンチューブ型熱交換器１０における空気の流れについて説明する。
【００３２】
図５に示すように、フィン１３の前方から流れてきた空気Ａ１は、始めに、第１隆起部１４Ａに衝突する。前述したように、第１隆起部１４Ａは楕円丘状に形成され、両伝熱管１２側に空気を導く傾斜面１５を有しているので、第１隆起部１４Ａに衝突した空気Ａ１は、第１隆起部１４Ａを乗り越していく空気Ａ２と、第１隆起部１４Ａの傾斜面１５に沿って伝熱管１２側に導かれる空気Ａ３とに分かれる。
【００３３】
第１隆起部１４Ａに乗り上げた空気Ａ２の一部は、さらに第１切り欠き部１７Ａの上を通り越していき、空気Ａ２の残りは、第１切り欠き部１７Ａを通過し、フィン１３の裏側に入り込む。この際、いわゆる前縁効果によって、第１切り欠き部１７Ａの風下側に薄い温度境界層が形成される。そのため、第１切り欠き部１７Ａの風下側の局所的な熱伝達率が向上する。また、空気Ａ２がフィン１３の表側から裏側に向かって第１切り欠き部１７Ａを通過するので、フィン１３の着霜を遅らせることができる。
【００３４】
一方、第１隆起部１４Ａの傾斜面１５に沿って流れる空気Ａ３は、伝熱管１２の近傍を流れる。伝熱管１２の近傍部分では、フィン１３の熱伝導に伴う温度低下が少ないので、フィン１３と空気との間の温度差が大きい。そのため、空気Ａ３が伝熱管１２の近傍を流れることにより、熱交換が促進される。
【００３５】
第２隆起部１４Ｂにおいても、一部の空気Ａ４は第２隆起部１４Ｂを乗り越し、他の空気Ａ５は第２隆起部１４Ｂの傾斜面１５に沿って伝熱管１２側に導かれる。第２隆起部１４Ｂを乗り越えていく空気Ａ４は、第２切り欠き部１７Ｂにおける前縁効果によって、温度境界層が薄くなる。そのため、第２切り欠き部１７Ｂの風下側における局所的な熱伝達率が向上する。傾斜面１５に沿って流れる空気Ａ５は、空気Ａ５と温度差の大きな伝熱管１２側に導かれるので、熱交換が促進される。特に、空気Ａ５は、伝熱管１２の後方に回り込むので、伝熱管１２の後方のいわゆる死水域が少なくなる。したがって、フィン１３の平均熱伝達率が向上する。
【００３６】
また、本実施形態においては、第１切り欠き部１７Ａおよび第２切り欠き部１７Ｂは、伝熱管１２の半径方向に延びている。そのため、第１切り欠き部１７Ａおよび第２切り欠き部１７Ｂを設けたことによるフィン効率の低下が抑制される。例えば、図６（ａ）に示すように、切り欠き部５０が伝熱管１２の半径方向と交差している場合には、フィンを伝わる熱流４０の流れは、切り欠き部５０によって遮断される。そのため、切り欠き部５０が熱抵抗となり、フィン効率が低下することになる。これに対し、本実施形態では、図６（ｂ）に示すように、第１切り欠き部１７Ａは伝熱管１２の半径方向に延びているので、フィンを伝わる熱流４０の流れは、第１切り欠き部１７Ａによって遮断されにくい。そのため、第１切り欠き部１７Ａは熱抵抗となりにくい。したがって、本実施形態によれば、第１切り欠き部１７Ａを設けたにも拘わらず、フィン効率の低下は抑制される。なお、第２切り欠き部１７Ｂについても、第１切り欠き部１７Ａと同様である。
【００３７】
《熱交換器の製造方法》
次に、上記フィン１３ならびにフィンチューブ型熱交換器１０の製造方法について説明する。まず、上述の第１隆起部１４Ａおよび第２隆起部１４Ｂに対応する隆起形状の型と、第１切り欠き部１７Ａおよび第２切り欠き部１７Ｂを設けるための型とを作製する。次に、板状のフィン１３に第１切り欠き部１７Ａおよび第２切り欠き部１７Ｂ用の型を当て、プレス加工によって第１切り欠き部１７Ａおよび第２切り欠き部１７Ｂを形成する。そして、第１切り欠き部１７Ａおよび第２切り欠き部１７Ｂを形成したフィン１３に、第１隆起部１４Ａおよび第２隆起部１４Ｂに対応する隆起形状の型を当て、プレス加工によって第１隆起部１４Ａと第２隆起部１４Ｂとを形成する。さらに、伝熱管１２が貫通する所
定位置に孔を設け、フィンカラー１３ａを形成する。その後、必要枚数のフィン１３を、決められたフィンピッチで並べ、それらフィン１３に伝熱管１２を貫通させ、伝熱管１２とフィン１３とを拡管接合する。これにより、フィンチューブ型熱交換器１０が得られる。
【００３８】
《性能比較シミュレーション》
表１に、従来のコルゲートフィン（フィンを波状に折り曲げたフィン。例えば、特開昭６４−９０９９５号公報の第１図および第２図参照）を備えたフィンチューブ型熱交換器と、本実施形態のフィンチューブ型熱交換器とを比較したシミュレーション結果を示す。表１のＮｏ．１は従来のコルゲートフィン、Ｎｏ．２は上記実施形態において第１切り欠き部１７Ａおよび第２切り欠き部１７Ｂを設けないフィン、Ｎｏ．３は上記実施形態のフィンの場合を示す。なお、本シミュレーションにあたっては、フィンの厚みは０．１ｍｍ、フィンピッチは１．４９ｍｍ、伝熱管の外径は７ｍｍ、前面風速Ｖairは１ｍ／ｓとした。表１における圧力損失の数値は、Ｎｏ．１の熱交換器の圧力損失を基準（＝１）とし、それに対する比率を表している。
【００３９】
【表１】
2008215670.tif 000003
【００４０】
表１から分かるように、本実施形態のフィンチューブ型熱交換器１０によれば、コルゲートフィンを備えた従来のフィンチューブ型熱交換器に比べて、熱交換量は若干低下する。しかし、前方から流れてきた空気Ａが第１隆起部１４Ａおよび第２隆起部１４Ｂを回避するように流れ、主流の空気流速の直交方向成分の増加がコルゲートフィンと比較して相対的に軽減されるため、圧力損失が大幅に低下することが分かる。また、第１切り欠き部１７Ａおよび第２切り欠き部１７Ｂを設けた場合も、第１切り欠き部１７Ａおよび第２切り欠き部１７Ｂによる伝熱阻害の影響が小さいため、フィン効率の低下がないことが分かる。さらに、第１切り欠き部１７Ａおよび第２切り欠き部１７Ｂの前縁効果により、伝熱性能の改善が認められる。
【００４１】
《実施形態の効果》
以上のように、本実施形態に係るフィンチューブ型熱交換器１０によれば、フィン１３の基準線分Ｌ１よりも上流側に第１隆起部１４Ａが形成され、基準線分Ｌ１よりも風下側に第２隆起部１４Ｂが形成され、フィン１３の基準垂直線Ｌ２に沿った断面形状が波形に形成されている。そのため、これら第１隆起部１４Ａおよび第２隆起部１４Ｂによって、フィン１３の伝熱面積を大きくすることができる。
【００４２】
さらに、本実施形態に係るフィンチューブ型熱交換器１０では、第１隆起部１４Ａおよび第２隆起部１４Ｂは、空気を伝熱管１２側に導く傾斜面１５を有している。そのため、空気と温度差の大きな伝熱管１２側に空気を積極的に供給することができる。したがって、伝熱性能を向上させることができる。
【００４３】
また、本実施形態に係るフィンチューブ型熱交換器１０によれば、第１隆起部１４Ａ、
第２隆起部１４Ｂに、それぞれ切り欠き部１７Ａ、１７Ｂが形成されている。そのため、いわゆる前縁効果により、第１隆起部１４Ａおよび第２隆起部１４Ｂの局所熱伝達率を向上させることができ、ひいてはフィン１３の平均熱伝達率を向上させることが可能となる。
【００４４】
特に、本実施形態では、切り欠き部１７Ａ、１７Ｂは、それぞれ第１隆起部１４Ａ、第２隆起部１４Ｂの風上側に形成されている。したがって、前縁効果をより効果的に享受することができ、フィン１３の平均熱伝達率を効果的に向上させることが可能となる。
【００４５】
また、本実施形態によれば、切り欠き部１７Ａ、１７Ｂは、略Ｖ字状に形成され、それらの延長線Ｌ３、Ｌ４上に伝熱管１２の中心Ｃが位置するように配設されている。そのため、切り欠き部１７Ａ、１７Ｂによるフィン効率の低下が抑制され、全体として高いフィン効率を実現することができる。したがって、伝熱性能を向上させることができる。
【００４６】
本実施形態に係るフィンチューブ型熱交換器１０によれば、第１隆起部１４Ａおよび第２隆起部１４Ｂは、楕円丘状に形成されている。したがって、比較的簡単な構成により、伝熱面積を拡大しつつ、伝熱管１２側に空気を良好に導くことができる。また、空気の圧力損失を低く抑えることができる。
【００４７】
また、本実施形態に係るフィンチューブ型熱交換器１０によれば、１列目のフィン１３と２列目のフィン１３とは、伝熱管１２の延びる方向にずれている。そのため、２列目のフィン１３の前縁において、温度境界層が再度形成される。したがって、２列目のフィン１３においても、いわゆる前縁効果を得ることができ、高い伝熱性能を発揮することができる。
【００４８】
本実施形態に係るフィンチューブ型熱交換器１０は、冷凍サイクル装置の蒸発器として用いられている。そのため、フィンチューブ型熱交換器１０のフィン１３には、霜が発生する場合がある。しかし、本実施形態では、フィン１３に第１隆起部１４Ａおよび第２隆起部１４Ｂが形成されており、空気は、フィン１３の第１隆起部１４Ａおよび第２隆起部１４Ｂの切り欠き部１７Ａ、１７Ｂを通過するので、霜がフィン１３の表面に滞留しにくい。そのため、着霜を遅らせることができ、耐フロスト性を向上させることができる。
【００４９】
《変形例》
なお、上記実施形態は、フィンチューブ型熱交換器１０が室外熱交換器として用いられるものであったが、フィンチューブ型熱交換器１０は、室外熱交換器に限定されるわけではなく、室内熱交換器として用いられてもよいことは勿論である。また、フィンチューブ型熱交換器１０は、蒸発器に限らず、放熱器等として用いられてもよい。また、伝熱管の内部を流れる第２の流体は、冷媒に限らず、水、ブライン等の他の流体であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上説明したように、本発明は、伝熱フィン、それを備えたフィンチューブ型熱交換器、並びに、それを備えた冷凍サイクル装置、例えば、ヒートポンプシステムおよびそれを用いた給湯機、家庭用または自動車用の空気調和装置、冷蔵庫等について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】冷凍サイクル装置の構成図
【図２】フィンチューブ型熱交換器の斜視図
【図３】フィンの平面図
【図４】図３のIV−IV線断面図
【図５】空気の流れを示すフィンの斜視図
【図６】（ａ）および（ｂ）はフィンにおける熱流を説明する概念図
【符号の説明】
【００５２】
１      冷凍サイクル装置
２      圧縮機
３      放熱器
５      膨張弁（膨張機構）
１０    フィンチューブ型熱交換器
１２    伝熱管
１２ａ  伝熱管挿通用の孔
１３    フィン（伝熱フィン）
１４Ａ  第１隆起部
１４Ｂ  第２隆起部
１５    傾斜面
１７Ａ  第１切り欠き部
１７Ｂ  第２切り欠き部
Ａ      空気（第１の流体）
Ｌ１    基準線分
Ｌ２    基準垂直線
Ｌ３    第１切り欠き部の延長線
Ｌ４    第２切り欠き部の延長線
【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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