(57)【要約】【課題】熱交換性能や使用目的に応じた最適なフィンピッチの設定が可能なスパイラルフィン熱交換器を提供する。【解決手段】フィン２のフィンピッチをチューブ１の一端側が広く、他端側が狭くなるように形成したので、例えば熱交換効率を高くしたい部分（熱媒体流出側）のフィンピッチのみを狭くして他の部分のフィンピッチを広くすることができ、熱交換性能を低下させることなく塵埃の付着や着霜によるフィン２の目詰まりを防止することができる。また、フィンピッチの広い部分により、ファンの送風空気の流通抵抗を少なくすることができるので、熱交換効率の向上及び騒音の低減を図ることが可能である。更に、フィン２の使用量が少なくなるため、材料コストを低減することができるという利点もある。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒体流通用チューブの外周面に伝熱用のフィンを螺旋状に巻き着けてなるスパイラルフィン熱交換器において、
前記フィンの一部のフィンピッチが他の部分のフィンピッチと異なるように形成した
ことを特徴とするスパイラルフィン熱交換器。
【請求項２】
前記フィンのフィンピッチがチューブの一端側よりも他端側の方が広くまたは狭くなるように形成した
ことを特徴とする請求項１記載のスパイラルフィンチューブ熱交換器。
【請求項３】
前記チューブを所定形状に屈曲するように形成するとともに、
チューブの屈曲部分におけるフィンのフィンピッチが他の部分よりも狭くなるように形成した
ことを特徴とする請求項１記載のスパイラルフィン熱交換器。
【請求項４】
前記フィンにおける互いにフィンピッチの異なる部分が不規則に配置されるように形成した
ことを特徴とする請求項１記載のスパイラルフィン熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種冷凍・冷蔵機器等の伝熱部品として用いられるスパイラルフィン熱交換器に関するものである。
【従来の技術】
従来、この種のスパイラルフィンチューブ熱交換器としては、例えば特公昭４５−２１７２５号公報に記載されているように、熱媒体流通用チューブの外周面に伝熱用のスパイラルフィンを螺旋状に巻き着けたものが知られている。
【発明が解決しようとする課題】
前記スパイラルフィン熱交換器において、例えばチューブの径が４．７６ｍｍのタイプでは、フィンピッチは５ｍｍまたは８ｍｍなどに設定されているが、何れもチューブの一端側から他端側まで一様に等間隔で形成されている。
しかし、フィンピッチを狭くすると熱交換性能は向上するが、その反面、埃が付着しやすくなり、特に蒸発器として用いる場合には着霜による目詰まりが発生するおそれもある。また、ファンによる送風空気がフィンの間を通過する際の抵抗が大きくなり、更にはフィンの使用量が増加してコストが高くつくという問題もある。一方、フィンピッチを広くすると、熱交換性能の低下を来すとともに、軽量になりすぎて振動が発生しやすいなどの問題を生ずる。
従って、従来のようにフィンピッチを等間隔にした場合、フィンピッチの大小には技術的、コスト的に一長一短の問題があり、熱交換性能や使用目的に応じた最適なフィンピッチの設定は困難であった。
本発明は、前記問題点に鑑み、熱交換性能や使用目的に応じた最適なフィンピッチの設定が可能なスパイラルフィン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】
本発明は前記目的を達成するために、請求項１では、熱媒体流通用チューブの外周面に伝熱用のフィンを螺旋状に巻き着けてなるスパイラルフィン熱交換器において、前記フィンの一部のフィンピッチが他の部分のフィンピッチと異なるように形成している。これにより、熱交換性能や使用目的に応じ、任意の部分のフィンピッチを他の部分と異なるように設定することが可能となる。
例えば、請求項２では、前記フィンのフィンピッチがチューブの一端側よりも他端側の方が広くまたは狭くなるように形成していることから、熱交換効率を高くしたい部分のフィンピッチのみを狭くして他の部分のフィンピッチを広くすることができる。
また、請求項３では、前記チューブを所定形状に屈曲するように形成するとともに、チューブの屈曲部分におけるフィンのフィンピッチが他の部分よりも狭くなるように形成していることから、フィンピッチを必要以上に細かくすることなく屈曲部分の曲げに対する剛性を高めることができる。
また、請求項４では、前記フィンにおける互いにフィンピッチの異なる部分が不規則に配置されるように形成していることから、フィンピッチが等間隔で規則的に形成されている場合のように、他の機器等からの振動によってフィンが共振を生ずることがない。
【発明の実施の形態】
以下、図１及び図２を参照して、本発明の第１の実施形態について説明する。尚、図１はスパイラルフィン熱交換器の正面図、図２はその製造工程の一例を示す図である。
この熱交換器は、銅管からなる熱媒体流通用のチューブ１と、チューブ１の外周面に螺旋状に巻き着けられた伝熱用フィン２とからなり、チューブ１は蛇行状に形成されている。フィン２は幅方向一端側をチューブ１に接合された帯状の伝熱部材からなり、そのフィンピッチの一部が他の部分のフィンピッチと異なるように形成されている。
即ち、フィン２のフィンピッチはチューブ１の一端側よりも他端側の方が狭くなるように形成されている。本実施形態のフィン２は、チューブ１の一端側から他端側に亘って段階的にフィンピッチの異なる計４つの区間からなり、各区間のフィンピッチＰ１〜Ｐ４は順次狭くなるように設定されている（Ｐ１＜Ｐ２＜Ｐ４＜Ｐ４）。
前記熱交換器においては、図２（ａ）に示すようにチューブ１を長手方向（管軸方向）に所定の速度Ｖで送り出しながら帯状のフィン２を所定の角度θで巻き着けることにより、チューブ１にフィンピッチＰのフィン２が形成される。その際、図２（ｂ）に示すようにチューブ１の送り速度Ｖを遅くし、巻き着け角度θを大きくすることにより、フィンピッチＰの狭いフィン２が形成される。また、図示していないが、チューブ１の送り速度Ｖを速くし、巻き着け角度θを小さくすれば、フィンピッチＰの広いフィン２が形成される。このようにして、チューブ１にフィンピッチＰが部分的に異なるフィン２が連続して形成される。また、フィン２が巻き着けられたチューブ１は蛇行状に曲げ加工される。
以上のように構成された熱交換器においては、チューブ１の一端側から冷媒を流入し、他端側から流出させるようにする。これにより、熱交換器に流入した冷媒は、フィンピッチの広い方から狭い方、即ち熱交換効率の低い方から高い方に順次流通するため、冷媒が熱交換器全体で均一に効率よく冷却される。例えば、前記熱交換器を冷凍装置の凝縮器として用いる場合には、流入側の高温冷媒は流出側よりも外部空気との温度差が大きいため、フィンピッチが広くても十分な熱交換が行われる。一方、流出側の冷媒は外部空気との温度差が流入側よりも小さいが、流出側のフィンピッチが細かくなっている分、流出側の冷媒と外部空気との熱交換が促進される。
また、前記熱交換器を冷凍装置の蒸発器として用いる場合には、流入側の冷媒は流出側よりも温度が低いが、流入側のフィンピッチは流出側よりも広くなっているため、フィン２の間に着霜による目詰まりが生ずることがない。
このように、本実施形態のスパイラルフィン熱交換器によれば、フィン２のフィンピッチをチューブ１の一端側が広く、他端側が狭くなるように形成したので、例えば熱交換効率を高くしたい部分（熱媒体流出側）のフィンピッチのみを狭くして他の部分のフィンピッチを広くすることができ、熱交換性能を低下させることなく塵埃の付着や着霜によるフィン２の目詰まりを防止することができる。また、フィンピッチの広い部分により、ファンの送風空気の流通抵抗を少なくすることができるので、熱交換効率の向上及び騒音の低減を図ることが可能である。更に、フィン２の使用量が少なくなるため、材料コストを低減することができるという利点もある。
尚、前記実施形態では、フィン２のフィンピッチがチューブ１の一端側から他端側に向かって段階的に異なるようにしたものを示したが、一端側から他端側に向かって１ピッチずつ徐々に狭くなるように任意のピッチに巻き着けるようにしてもよい。
また、前記実施形態ではチューブ１を蛇行状に形成したものを示したが、螺旋状、渦巻き状、直線状等、他の形状に形成されるものであってもよい。
更に、前記実施形態では、フィン２のフィンピッチを冷媒の流入側を広く、流出側を狭くするようにした例を示したが、使用目的や設置条件等に応じ、流入側が狭く、流出側が広くなるようにしてもよい。
図３は本発明の第２の実施形態を示すもので、スパイラルフィン熱交換器の正面図である。尚、前記実施形態と同等の構成部分については同一の符号を用いて示す。
同図に示す熱交換器は、蛇行状に屈曲したチューブ１の各屈曲部分１ａのフィンピッチＰ１０が各直線状部分１ｂのフィンピッチＰ１１よりもそれぞれ狭く形成されている（Ｐ１０＜Ｐ１１）。
即ち、チューブ１の各屈曲部分１ａにはフィンピッチの狭いフィン３が固着されているため、フィンピッチが広い場合に比べて屈曲部分１ａの曲げ部の剛性が高くなる。これにより、各屈曲部分１ａに曲げが生ずる方向（図中上下方向）に荷重が加わった場合でも、同方向に対する熱交換器全体の変形が少なくなる。
従って、本実施形態によれば、フィンピッチを必要以上に細かくすることなく屈曲部分１ａの曲げ部の剛性を高めることができるので、強度的に有利な構造とすることができ、更に前記実施形態と同様、塵埃の付着防止、送風抵抗の低減並びに低コスト化を実現することができる。
また、屈曲部分１ａのフィンピッチＰ１０が細かい分、フィン３に十分な強度が得られるため、屈曲部分１ａを図示しない取付金具等によって保持する場合でも、保持力を高くして確実に保持することができる。
更に、屈曲部分１ａのフィンピッチＰ１０を狭くしたことにより、曲げ加工時のチューブ１の潰れを抑制する力をフィン３によって増大させることができるので、屈曲部分１ａの曲げ半径Ｒを小さくすることができる。これにより、チューブ１の段ピッチＤ（各直線状部分１ｂの間隔）を小さくして熱交換器全体の小型化を図ることができ、省スペース及び高密度なスパイラルフィン熱交換器の製造を実現することができる。
図４は本発明の第３の実施形態を示すもので、スパイラルフィン熱交換器の正面図である。尚、前記実施形態と同等の構成部分については同一の符号を用いて示す。
同図に示す熱交換器は、互いにフィンピッチの異なる部分、例えばフィンピッチＰ２０〜Ｐ２３（Ｐ２０＜Ｐ２１＜Ｐ２２＜Ｐ２３）が不規則に配置されるように形成されている。尚、各フィンピッチＰ２０〜Ｐ２３はそれぞれ正確な寸法である必要はなく、これら以外のピッチの部分があってもよいことは勿論である。
フィンピッチが等間隔で規則的に形成されていると、図示しない圧縮機の振動等によってフィンが共振を生じやすくなるが、本実施形態ではフィン４のフィンピッチＰ２０〜Ｐ２３が不規則に配置されていることから、このような共振を生ずることがない。
従って、本実施形態によれば、フィン４の共振による騒音の発生を確実に防止することができるので、静粛性が要求される家庭用冷蔵庫等に用いる場合に極めて有利である。
尚、本発明は、前記第１乃至第３の実施形態に限られるものではなく、フィンピッチが部分的に異なるように形成されたものであれば、例えば埃の付着しやすい部分のフィンピッチのみを広くするなど、任意の部分のフィンピッチを他の部分と異なるように形成することにより、熱交換性能や使用目的に応じた最適なフィンピッチの設定が可能となる。
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１のスパイラルフィン熱交換器によれば、任意の部分のフィンピッチを他の部分と異なるように形成することができるので、熱交換性能や使用目的に応じた最適なフィンピッチの設定が可能となり、汎用性の向上を図ることができる。
特に、請求項２によれば、熱交換効率を高くしたい部分（例えば、熱媒体流出側）のフィンピッチのみを狭くして他の部分のフィンピッチを広くすることができるので、熱交換性能を低下させることなく塵埃の付着や着霜によるフィンの目詰まりを防止することができる。この場合、ファンの送風空気の流通抵抗を少なくすることができるので、熱交換効率の向上及び騒音の低減を図ることができる。更に、フィンの使用量が少なくなるため、材料コストを低減することができるという利点もある。
また、請求項３によれば、フィンピッチを必要以上に細かくすることなくチューブの屈曲部分の曲げに対する剛性を高めることができるので、強度的に有利な構造とすることができるとともに、塵埃の付着防止、送風抵抗の低減並びに低コスト化を実現することができる。更に、曲げ加工時のチューブの潰れを抑制する力を増大させることができるので、屈曲部分の曲げ半径を小さくして熱交換器全体の小型化を図ることができ、省スペース及び高密度なスパイラルフィン熱交換器の製造を実現することができる。
また、請求項４によれば、他の機器等からの振動によってフィンが共振を生ずることがないので、静粛性が要求される家庭用冷蔵庫等に用いる場合に極めて有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すスパイラルフィン熱交換器の正面図
【図２】スパイラルフィン熱交換器の製造工程の一例を示す図
【図３】本発明の第２の実施形態を示すスパイラルフィン熱交換器の正面図
【図４】本発明の第３の実施形態を示すスパイラルフィン熱交換器の正面図
【符号の説明】
１…チューブ、１ａ…屈曲部分、２…フィン、３…フィン、４…フィン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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