(57)【要約】【課題】  熱交換器用フィンの横断面が矩形波または台形波状に形成されると共に、その縦波の頂部および底部並びに両側壁部が平面波型に蛇行した横波に形成されたものにおいて、伝熱性能を向上させること。【解決手段】  縦波の頂部および底部に三角形のヒレ部を傾斜して切り起し形成する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれの頂部(1) および底部(2)が平坦に形成され且つ、両側壁部(3) が立ち上げられた断面矩形波状または台形波状の縦波Ａに曲折されると共に、各縦波Ａの頂部(1) および底部(2)ならびに両側壁部(3) が平面波形に蛇行した横波Ｂに形成された熱交換器用フィンにおいて、
各頂部(1) および底部(2)に、三角形のヒレ部(4)を各縦波Ａの振幅の中心側に切り起こし、その三角の切り起こしの底辺(4a)が、各横波Ｂの中心線に平行に位置すると共に、ヒレ部(4)が各頂部(1) および底部(2)に対して傾斜して配置されたことを特徴とする熱交換器用フィン。
【請求項２】
請求項１において、
平面波形の前記横波Ｂの頂部ｂに、前記三角形のヒレ部(4)の頂部(4b)が整合するように配置された熱交換器用フィン。
【請求項３】
請求項１または請求項２のいずれかにおいて、
各頂部(1) および底部(2)に対する各ヒレ部(4) の傾斜角θは、３０度〜６０度である熱交換器用フィン。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかにおいて、
各ヒレ部(4)が、横波Ｂのピッチ（t）ごとに、またはその半ピッチごとに、配置された熱交換器用フィン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏平な流路に介装される熱交換器用フィンであって、横断面矩形波状または台形波状に形成されると共に、その頂部および底部が平面において蛇行したものに関する。さらに詳しくはその頂部および底部にヒレ部を切り起して、熱交換を促進させたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
偏平チューブ内にインナーフィンを配置し、そのインナーフィンとして波型に曲折されたものを用い、そのフィンの頂部および底部にヒレ部を直角に切り起し形成したものが下記特許文献に提案されている。
この特許文献１のフィンを有する熱交換器は、フィンの横断面が矩形波状で且つ、その頂部および底部並びに両側壁部が平面視で、蛇行状に形成されている。そして、その頂部および底部にヒレ部が直角に切り起し形成され且つ、そのヒレ部の面が流体の流通方向（流線）に対して傾斜し且つ、流体の下流側程その突出量が大きくなっている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３３７６０９号公報
【特許文献２】特開２００３−１０６７９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記各特許文献に記載された熱交換器のフィンは、その頂部および底部に切り起されたヒレが、底部等に対して直角に立ち上げられ、且つそのフィンが空気流（流線）に対し傾斜するように配置されているから、フィン内を流通する空気の流通抵抗が大きくなり、その分だけ大きな送風動力を要する欠点がある。さらには、本発明者の実験によれば、その立ち上げられたヒレ部による熱交換性能は、ヒレなしの場合に比べて、それほど大きなものではないことがわかった。
【０００５】
また、特許文献１のように断面矩形波状で且つ、平面が蛇行したフィンは図１１に示すごとく、その内部を流通する空気の流線が平面視である程度蛇行するものの、各蛇行壁の頂部に滞留部９が生じ、それにより熱交換性能を阻害することが実験により明らかになった。
そこで本発明はフィンにおける空気抵抗を比較的低く抑えつつ、上記滞留の少ない熱交換性能の優れた熱交換器用フィンを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の本発明は、それぞれの頂部(1) および底部(2)が平坦に形成され且つ、両側壁部(3) が立ち上げられた断面矩形波状または台形波状の縦波Ａに曲折されると共に、各縦波Ａの頂部(1) および底部(2)ならびに両側壁部(3) が平面波形に蛇行した横波Ｂに形成された熱交換器用フィンにおいて、
各頂部(1) および底部(2)に、三角形のヒレ部(4)を各縦波Ａの振幅の中心側に切り起こし、その三角の切り起こしの底辺(4a)が、各横波Ｂの中心線に平行に位置すると共に、ヒレ部(4)が各頂部(1) および底部(2)に対して傾斜して配置されたことを特徴とする熱交換器用フィンである。
【０００７】
請求項２に記載の本発明は、請求項１において、
平面波形の前記横波Ｂの頂部ｂに、前記三角形のヒレ部(4)の頂部(4b)が整合するように配置された熱交換器用フィンである。
請求項３に記載の本発明は、請求項１または請求項２のいずれかにおいて、
各頂部(1) および底部(2)に対する各ヒレ部(4) の傾斜角θは、３０度〜６０度である熱交換器用フィンである。
請求項４に記載の本発明は、請求項１〜請求項３のいずれかにおいて、
各ヒレ部(4)が、横波Ｂのピッチ（ｔ）ごとに、またはその半ピッチごとに、配置された熱交換器用フィンである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の熱交換器用フィンは、平面視蛇行する横波Ｂを有し、その頂部１および底部２に三角形のヒレ部４を各縦波Ａの振幅の中心側に切り起し、そのヒレ部４が頂部１および底部２に対して傾斜して配置されている。そして、フィンの側壁部３の蛇行した横波Ｂに案内された熱交換媒体が、平面に対して傾斜するヒレ部４に衝突して、横波Ｂの振幅方向にも導かれると共に、縦波Ａの振幅方向にも導かれる。そして、熱交換媒体がヒレ部４に反射して、図５，図６の如く、横波Ｂ振幅方向に導かれると、それが横波Ｂの頂部ｂを通り、その部分ｂにおける流体の滞留を防止して熱交換を促進する。また、ヒレ部４に反射して、熱交換媒体が図７に示す如く、縦波Ａの振幅方向にも導かれると、それが上下方向に移動し、横方向および縦方向の両者のベクトルが合成されて熱交換媒体は、矩形流路内を回転しながら蛇行を繰り返し、攪拌されて熱交換を促進する。即ち、熱交換媒体の攪拌が上下方向および左右方向に行われ、フィンの壁面近傍における滞留をなくし、熱交換を促進しうる。
【０００９】
上記構成において、請求項２の発明のように、平面波型の横波Ｂの頂部ｂに三角形のヒレ部４の頂角4bを整合するように配置した場合には、そのヒレ部４に案内されて内部を流通する熱交換媒体を横波Ｂの蛇行方向に確実に案内し、熱交換性能をさらに向上しうる。
上記いずれかの構成において、請求項３の発明のように、ヒレ部４と頂部１または底部２との傾斜角度θを３０度〜６０度に形成した場合には、送風ファンと熱交換器とのマッチング関係において最も効率よく熱交換を行いうる。
上記いずれかの構成において、請求項４の発明のように、ヒレ部４が横波Ｂのピッチｔ毎にまたはその半ピッチ毎に配置することにより、フィン内部を流通する熱交換媒体を規則的に縦波Ａ方向および横波Ｂ方向に移動させ、熱交換をさらに促進させる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、図面に基づいて本発明の実施の形態につき説明する。
図１は本発明の熱交換器用フィンの正面図であり、図２はその平面図、図３は図２のIII−III矢視断面略図、図４は図３のIV−IV矢視断面略図である。また、図５は同フィンの要部斜視説明図である。さらに図６〜図８は同熱交換器の作用を示す説明図である。
この熱交換器用フィンは、一例として図１に示す如く、偏平チューブ６，６間に介装されるアウターフィンとして、あるいはその偏平チューブの内面側に挿入されるインナーフィンとして用いることができるものである。
そして、このフィンは、図１および図３に示すごとく横断面が矩形波状に形成された縦波Ａを有する。それと共に、その平面においては、図２，図４に示すごとく頂部１、底部２および両側壁部３が蛇行した横波Ｂに形成されている。
【００１１】
ここにおいて、本発明の特徴とするところは、その頂部１および底部２にヒレ部４がそれら頂部１、底部２の平面に対して傾斜して切り起し形成されている（図１、図３、図５参照）。すなわち、図３において頂部１および底部２に切り起されたヒレ部４はその底辺4aの平面に対する傾斜角度θが３０度〜６０度に形成されている。さらにこのヒレ部４は図２および図３に示すごとく、二等辺三角形に形成され、その三角形の底辺が横波Ｂの中心線に平行に位置する。さらに、ヒレ部４の頂角4bが横波Ｂの頂部ｂの位置に整合する。
なお、この例ではヒレ部４が横波Ｂの１ピッチ毎に形成されているが、それに替えて半ピッチ毎にそれを切り起し形成し、その頂角4bの向きを千鳥状に配置することもできる。さらには、この例ではフィンの横断面が矩形波状の縦波Ａに形成されているが、それに替えて縦波Ａを台形波状に形成してもよい。
【００１２】
（作用）
次に、このフィンの作用を図６〜図８に基づいて説明する。
図６はフィン５の稜線方向（頂部１，底部２の長手方向）に空気を流通したとき、その底部２におけるヒレ部４による空気流７の平面方向の反射（ベクトル）を示し、図７は同一のヒレ部４におけるフィンの高さ方向における空気流７の反射の作用を示す。
図６の平面図において、底部２上に傾斜して配置されたヒレ部４が定間隔に存在すると、空気流７はフィンの横波Ｂに案内されてヒレ部４の表面に衝突して反射し、より強く蛇行する。即ち、横波Ｂにより蛇行した空気流７がヒレ部４に衝突すると、図６のごとく、その空気流７はヒレ部４上で逆ハの字状に反射する。それによって、隣接するヒレ部４間に存在する横波Ｂの頂部ｂに空気流７が案内される。すると従来、ヒレ部４の存在しない場合には、図１１の如く、頂部ｂ部分に滞留部９が形成されたが、図６の如く、傾斜したヒレ部４の存在によって従来の気流の滞留部９が解消される。
【００１３】
また、フィンの縦波Ａの振幅方向においては図７（ａ）、（ｂ）に示すごとく傾斜したヒレ部４に衝突した空気流７は縦波Ａの振幅方向（上下方向）に反射する。そしてフィン５の高さ方向両側に存在するチューブ６外面に衝突して空気流７が向きを変えて回転する。その結果、フィン５の平面においては図６のごとく空気流７はより強く蛇行すると共に、フィン５の縦波Ａ方向においてはヒレ部４の存在により、その振幅方向に渦を巻くように上下動して回転する。そして、図８の如く、フィン５の縦波Ａの方向においては空気流の上流側で上側に位置する空気流7aは、下流側に移動するに従って、次第に下側に移動し、上流側で下側に位置する空気流７bは、下流側に移動するに従って、上側に移動し、全体としての空気流７の攪拌が促進されて熱交換性能が向上する。
【００１４】
次に実験によれば、このヒレ部４の図３における傾斜角度θは３０度〜６０度の範囲で最も熱交換性能が高いことがわかった。これは、熱交換器に対向して送風用ファンを配置し、熱交換器に送風する場合に適用される。
【００１５】
図９は、横軸にファンによる空気流の流速Ｖａ（ｍ/ｓ）をとり、左側縦軸に放熱量Ｑ（ｋＷ）、右側縦軸に圧力損失Ｐ（Ｐａ）をとる。そして、ヒレ角度が０のθ０（ヒレ部４が存在しない場合）と、ヒレ角度が30度、40度、60度、90度、であるθ30  、θ40 、θ60、θ90の場合の各圧力損失曲線と放熱量曲線とを実験により求め、さらに送風用ファンＦの速度−圧力の曲線を示したものである。そして、送付ファンの速度−圧力損失曲線Ｆと、各角度におけるフィンの速度−圧力損失曲線（図面下方）との交点において、各フィンがマッチングするので、その交点から図面上方へ垂直に延長線を引き、その各フィンの放熱量曲線との交点を求める。その交点がファンとマッチングした各フィンの放熱量である。
【００１６】
この図において、ヒレ部４が存在しないとき（θ＝０）の放熱量に対し、ヒレ部４の傾斜角度θが９０度の場合の放熱量は１％ほどよくなる。次に、傾斜角度θ＝３０〜６０の範囲ではθ＝０または９０に比べて３．７％以上、放熱量が上昇している。なお、この実験では、フィン＆チューブよりなる熱交換器コアのサイズは、横幅523mm、縦550mm，厚さ100mmを用い、直径440mmの軸流ファンを用い、その定格は、流量250ｌ/min、回転数2000rpmとする。
【００１７】
図１０は図９に基づき、横軸にヒレ部４の傾斜角度θを設け、左側縦軸にはθ＝０を基準として放熱量Ｑの増加割合（％）を示し、右側縦軸に圧力損失Ｐの増加割合（％）を示したものである。そして各ヒレ角度におけるマッチング点をプロットし、それを曲線で結んだものである。この図から放熱量が最大になるヒレ角度θは３０度〜６０度であることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の熱交換器用フィンの要部正面図。
【図２】同平面図。
【図３】図２のIII−III矢視断面略図。
【図４】図３のIV-IV矢視断面略図。
【００１９】
【図５】同フィンの要部斜視図。
【図６】同フィンの平面における作用を示す説明図。
【図７】同フィンの正面における作用を示す説明図。
【図８】同フィンの側面における空気流の作用を示す説明図。
【００２０】
【図９】フィンのヒレ角度を０度〜９０度にしたときのファン流速に対する放熱量および圧力損失を示すと共に、ファン流速曲線Ｆと圧力損失との関係を示す図。
【図１０】ヒレ角度θと放熱割合Ｑおよび圧力損失割合Ｐとの関係を示す図（横軸にヒレ角度をとり、縦軸にヒレ角度０を基準として、放熱量および圧力損失の増加割合を示す）。
【図１１】従来型フィン内部の空気流の作用を示す図。
【符号の説明】
【００２１】
１  頂部
２  底部
３  側壁部
４  ヒレ部
4a  底辺
4b  頂角
５  フィン
６  チューブ
【００２２】
７  空気流
7a，7b  空気流
８  流線
９  滞留部
θ  傾斜角度
Ａ  縦波
Ｂ  横波
【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】
2009180466.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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