(57)【要約】【課題】凝縮性能及び蒸発性能の両方を向上させるとともに、蒸発器として用いた場合に、通過空気との熱交換によりフィン表面に生じる凝縮水の水捌け性を改善することのできる熱交換器を提供すること。【解決手段】空気の主流方向における上流側よりコルゲートフィン１０を見たとき、コルゲートフィン１０の各ルーバ形成面を略山型形状（逆Ｖ字状）に形成した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向を鉛直方向にして所定のピッチで互いに平行に配置された複数の偏平チューブと、隣接する扁平チューブ間に配置された複数のルーバ形成面を有するコルゲートフィンとを備えた熱交換器において、
空気の主流方向における上流側より前記コルゲートフィンを見たとき、前記コルゲートフィンの各ルーバ形成面が略山型形状に形成されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記各ルーバ形成面の頂部の両側に設けられた二つの斜面の水平面に対する傾斜角を略等しく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】
前記各ルーバ形成面の頂部の両側に設けられた二つの斜面の水平面に対する傾斜角が異なり、各ルーバ形成面の頂部の片側に設けられた斜面の水平面に対する傾斜角を前記各ルーバ形成面と隣接するルーバ形成面の反対側に設けられた斜面の水平面に対する傾斜角と等しく設定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４】
前記各ルーバ形成面の頂部の両側に設けられた二つの斜面の水平面に対する傾斜角を約５°〜約４５°に設定したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記各ルーバ形成面の頂部の両側に設けられた二つの斜面の各々に、空気の主流方向に開口する複数のルーバを設け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】
前記複数のルーバがフィン基板を切り起こして形成され、該ルーバの幅を前記フィン基板の幅に対し１：２〜３の割合で設けたことを特徴とする請求項５に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記複数のルーバが空気の主流方向に直交する方向に延びるとともに空気の主流方向に交互に形成された稜線と谷線とを有することを特徴とする請求項５に記載の熱交換器。
【請求項８】
前記稜線と谷線にはスリットが形成されていることを特徴とする請求項７に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和機などに用いられるフィン・チューブ型熱交換器に関し、特に、複数の偏平チューブを鉛直方向に配置するとともに隣接する偏平チューブ間にコルゲートフィンを設けた熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６及び図７は、従来のこの種の熱交換器を示しており、長手方向を鉛直方向にして所定のピッチで互いに平行に配置された複数の偏平チューブ２と、これら扁平チューブ２の上端を連通接続する水平方向の上側ヘッダー４と、偏平チューブ２の下端を連通接続する水平方向の下側ヘッダー６と、隣接する偏平チューブ２の間に配置されたコルゲートフィン８とを備えている。
【０００３】
コルゲートフィン８は、ろう付けや接着等により偏平チューブ２に接合あるいは密着され、図８に示されるように、折曲部２１と中間壁部２２とを交互に配置することにより複数の中間壁部２２は上下一列に成形され、その間隙を空気が通過する構成である。また、各コルゲートフィン８において、隣接する２つの中間壁部２２のなす角度θは０．５〜３°に設定されており、蒸発器として使用したときの水切れ性を向上させている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−２４１６７８号公報（第２〜５頁、第１、３〜４図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の構成では、コルゲートフィン８の中間壁部２２が水平面となす角度はθ／２、すなわち０．２５〜１．５°の小さい角度であり、中間壁部２２が略水平に形成される通常の熱交換器に比べると、水捌け性は多少向上しているものの、大きな効果はあまり期待できない。また、水捌け性をさらに良くするために、中間壁部２２の傾斜角をこれより大きくすることも考えられるが、中間壁部２２の傾斜角が大きくなるとフィンピッチＬが大きくなって、コルゲートフィン８の伝熱面積が減少するので、熱交換能力が低下するという課題を有していた。
【０００６】
本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、凝縮性能及び蒸発性能の両方を向上させるとともに、蒸発器として用いた場合に、通過空気との熱交換によりフィン表面に生じる凝縮水の水捌け性を改善することのできる熱交換器を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のうちで請求項１に記載の発明は、長手方向を鉛直方向にして所定のピッチで互いに平行に配置された複数の偏平チューブと、隣接する扁平チューブ間に配置された複数のルーバ形成面を有するコルゲートフィンとを備えた熱交換器において、空気の主流方向における上流側より前記コルゲートフィンを見たとき、前記コルゲートフィンの各ルーバ形成面が略山型形状に形成されていることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、前記各ルーバ形成面の頂部の両側に設けられた二つの斜面の水平面に対する傾斜角を略等しくしたことを特徴とする。
【０００９】
さらに、請求項３に記載の発明は、前記各ルーバ形成面の頂部の両側に設けられた二つの斜面の水平面に対する傾斜角が異なり、各ルーバ形成面の頂部の片側に設けられた斜面の水平面に対する傾斜角を前記各ルーバ形成面と隣接するルーバ形成面の反対側に設けられた斜面の水平面に対する傾斜角と等しく設定したことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明は、前記各ルーバ形成面の頂部の両側に設けられた二つの斜面の水平面に対する傾斜角を約５°〜約４５°に設定したことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５に記載の発明は、前記各ルーバ形成面の頂部の両側に設けられた二つの斜面の各々に、空気の主流方向に開口する複数のルーバを設けたことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項６に記載の発明は、前記複数のルーバがフィン基板を切り起こして形成され、該ルーバの幅を前記フィン基板の幅に対し１：２〜３の割合で設けたことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項７に記載の発明は、前記複数のルーバが空気の主流方向に直交する方向に延びるとともに空気の主流方向に交互に形成された稜線と谷線とを有することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項８に記載の発明は、前記稜線と谷線にはスリットが形成されていることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
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、本発明の熱交換器の基本構成は、従来の技術で説明した図６及び図７に示される一般的な熱交換器と略同一なのでその説明は省略し、本発明の特徴であるコルゲートフィンの形状について詳しく説明する。
【００１６】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる熱交換器の部分拡大正面図である。
図１に示されるように、上下に略水平に配置された一対のヘッダー４，６（図６及び図７参照）に両端（上下端）が接続された複数の偏平チューブ２の間に、略山型形状（逆Ｖ字状）に成形されたコルゲートフィン１０が設けられている。また、略山型形状に成形されたコルゲートフィン１０の左側（空気の主流方向の上流側から見て）の斜面１０ａ及び右側（空気の主流方向の上流側から見て）の斜面１０ｂは、水平面に対する傾斜角αがそれぞれ約５°〜約４５°となるように形成されている。
【００１７】
図３に示されるように、コルゲートフィン１０の二つの斜面１０ａ，１０ｂの各々には、空気の主流方向に対し直交する方向に所定の幅で切り込みを入れ、この切り込みにより形成された帯状部を所定角度捩ることにより形成された空気の主流方向に開口する複数のルーバ１２が設けられている。なお、空気の主流方向における上流側の一連のルーバ１２と下流側の一連のルーバ１２は傾斜角は同じではあるが、逆方向に傾斜している。
【００１８】
上記の構成において、コルゲートフィン１０の略山型形状の各ルーバ形成面における左右の斜面１０ａ，１０ｂの水平面に対する傾斜角αを大きく設定しているので、蒸発器として用いた場合、コルゲートフィン１０の表面に発生する凝縮水は左右の斜面１０ａ，１０ｂの表面に沿って滑らかに流れ落ちるとともに、ルーバ１２の開口部を通り抜けて、順次落下する。また、フィンピッチＰｆを大きくすることなく、略山型形状のコルゲートフィン１０の左右の斜面１０ａ、１０ｂの傾斜角αを大きくすることができるとともに、コルゲートフィン１０の伝熱面積を増加させることができる。また、温度境界層前縁効果と空気流の攪拌効果を有し、伝熱性能に優れたルーバ１２を略山型形状のコルゲートフィン１０に設けるようにしたので、本発明の熱交換器を凝縮器、蒸発器のいずれで用いた場合も、その熱交換能力を大幅に増大させることができる。
【００１９】
実施の形態２．
図２は、本発明の実施の形態２にかかる熱交換器の部分拡大正面図である。
図２に示されるように、略山型形状に成形されたコルゲートフィン１０の左側の一連の斜面１０ａは、水平面に対する傾斜角が交互に異なる角度α，βとなるように形成されており、α及びβはそれぞれ約５°〜約４５°の範囲で、α＜βとなるように設定されている。同様に、コルゲートフィン１０の右側の一連の斜面１０ｂも、水平面に対する傾斜角が交互に異なる角度α，βとなるように形成されており、α及びβはそれぞれ約５°〜約４５°の範囲で、α＜βとなるように設定されている。
【００２０】
また、頂部が同一の左側の斜面１０ａと右側の斜面１０ｂとを見た場合、水平面に対する傾斜角は異なっており、一方の傾斜角がαで、他方の傾斜角がβとなっている。
【００２１】
したがって、下から（あるいは上から）順にコルゲートフィン１０に沿って左右の斜面の傾斜角を見た場合、傾斜角αと傾斜角βが交互に繰り返されており、各ルーバ形成面の頂部の片側に設けられた斜面の水平面に対する傾斜角は、隣接するルーバ形成面の反対側に設けられた斜面の水平面に対する傾斜角と等しく設定されている。
【００２２】
なお、本実施の形態２にかかる熱交換器において、コルゲートフィン１０に形成されたルーバ１２は、実施の形態１にかかる熱交換器のコルゲートフィン１０に形成された図３に示されるルーバ１２と同一形状である。
【００２３】
本実施の形態によれば、略山型形状のコルゲートフィン１０の左右の斜面１０ａ，１０ｂの傾斜角α及びβを大きく設定しているので、蒸発器として用いた場合、コルゲートフィン１０の表面に発生する凝縮水は左右の斜面１０ａ，１０ｂの表面に沿って滑らかに流れ落ちるとともに、偏平チューブ２とコルゲートフィン１０の接合部にできる小さい角度（β−α）の領域に表面張力によりメニスカス状に集められる。さらに、集められた凝縮水はルーバ１２の開口部を通り抜けて、順次落下する。また、フィンピッチＰｆを大きくすることなく、略山型形状のコルゲートフィン１０の左右の斜面１０ａ，１０ｂの傾斜角α及びβを大きくすることができるとともに、コルゲートフィン１０の伝熱面積を増加させることができる。また、温度境界層前縁効果と空気流の攪拌効果を有し、伝熱性能に優れたルーバ１２を略山型形状のコルゲートフィン１０に設けるようにしたので、本発明の熱交換器を凝縮器、蒸発器のいずれで用いた場合も、その熱交換能力を大幅に増大させることができる。
【００２４】
実施の形態３．
図４は、本発明の実施の形態３にかかる熱交換器に設けられたコルゲートフィン１０Ａの空気の主流方向の断面図を示している。
【００２５】
本実施の形態においては、コルゲートフィン１０Ａの二つの斜面１０ａ，１０ｂの各々には、空気の主流方向に対し直交する方向に所定の幅で切り込みを入れ、この切り込みにより形成された帯状部を所定の高さまで持ち上げて形成した空気の主流方向に開口する複数のルーバ１２Ａが設けられており、その幅をコルゲートフィン１０Ａの基板の幅に対し１：２〜３の割合に設定している。なお、空気の主流方向における上流側の一連のルーバ１２Ａと下流側の一連のルーバ１２Ａは基板からの高さは同じではあるが、逆方向に切り起こされている。
【００２６】
このように設定することで、温度境界層前縁効果を発揮し、伝熱性能を向上させることができる。また、蒸発器として用いた場合、凝縮水はルーバ（切り起こし片）１２Ａの開口部を通り抜けて、順次落下するので、実施の形態１あるいは２のルーバ１２と同様の効果を奏する。
【００２７】
実施の形態４．
図５は、本発明の実施の形態４にかかる熱交換器に設けられたコルゲートフィン１０Ｂの空気の主流方向の断面図を示している。
【００２８】
図５に示されるように、コルゲートフィン１０Ｂの二つの斜面１０ａ，１０ｂの各々には、空気の主流方向に対し直交する方向に所定の幅で切り込みを入れ、この切り込みにより形成された帯状部を所定角度捩ることにより形成された空気の主流方向に開口する複数のルーバ１２Ｂが設けられている。なお、隣接する帯状部は逆方向に捩られていることから、複数のルーバ１２Ｂ全体では空気の主流方向に直交する方向に延びる稜線１２ａと谷線１２ｂとが空気の主流方向に交互に形成されており、稜線１２ａと谷線１２ｂには切り込みによるスリットが形成されている。
【００２９】
この構成は温度境界層の剥離と再付着を繰り返すので、伝熱性能を向上させる効果を発揮し、また、蒸発器として用いた場合、凝縮水は稜線１２ａと谷線１２ｂのそれぞれのスリットを通り抜けて、順次落下するので、実施の形態１あるいは２のルーバ１２と同様の効果を奏する。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
本発明にかかる熱交換器においては、空気の主流方向における上流側よりコルゲートフィンを見たとき、コルゲートフィンの各ルーバ形成面が略山型形状に形成されているので、略山型形状のコルゲートフィンの左右の斜面の傾斜角を大きくすることができ、蒸発器として用いた場合、通過空気との熱交換によりフィン表面に生じる凝縮水の水捌け性が大幅に向上する。同時に、密度の高いフィンピッチを維持することもできるので、フィンの伝熱面積を増加させることができ、熱交換器を凝縮器及び蒸発器のいずれで用いた場合でも熱交換能力を大幅に増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる熱交換器の部分拡大正面図である。
【図２】本発明の実施の形態２にかかる熱交換器の部分拡大正面図である。
【図３】図１あるいは図２の熱交換器のコルゲートフィンの空気通過方向の部分拡大断面図である。
【図４】本発明の実施の形態３にかかる熱交換器に設けられたコルゲートフィンの空気通過方向の部分拡大断面図である。
【図５】本発明の実施の形態４にかかる熱交換器に設けられたコルゲートフィンの空気通過方向の部分拡大断面図である。
【図６】本発明あるいは従来の熱交換器の正面図である。
【図７】図７の熱交換器の左側面図である。
【図８】従来の熱交換器の部分拡大正面図である。
【符号の説明】
２  偏平チューブ、  ４，６  ヘッダー、
１０，１０Ａ，１０Ｂ  コルゲートフィン、  １０ａ，１０ｂ  斜面、
１２，１２Ａ，１２Ｂ  ルーバ、  １２ａ  稜線、  １２ｂ  谷線。
【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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【図７】
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【図８】
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