(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の直管部を配列し、これらの直管部の隣接する端部間に直管部に対して横方向に連結される曲管部を有する蛇行状管材と、この管材のそれぞれの直管部の表面に軸線方向に直交する方向に設けられるフィンとを備えた熱交換器において、管材の直径よりも広幅で薄板細長形状のフィン部材を設け、このフィン部材の管材との固着部には管材の円形に対応する形状の半円筒形凹部を形成するとともに、半円筒形凹部の両側は平板フィンとし、半円筒形凹部の長手方向に間隔をおいて切込んだ切込み片を半円筒形凹部のほぼ半径方向外側に立ち上げて立ち上げフィンを形成し、この立ち上げフィンが形成された第１のフィン部材と第２のフィン部材のうちの第１のフィン部材の半円筒形凹部内に管材の直管部を係合させるとともに、第２のフィン部材の半円筒形凹部を第１のフィン部材と反対の側で前記管材の直管部に係合させ、管材と立ち上げフィン及び平板フィンの形成されたフィン部材とを固着して構成されたことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
並列状態とされた複数の蛇行状管材のユニットを有し、これらのユニットの管材の端部間を連結するコネクターを設けたことを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【請求項３】
立ち上げフィンは複数に分割され、それぞれの立ち上げフィンは管材の表面に対して立ち上がる角度がそれぞれ異なる角度に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２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】
本発明は熱交換器に係り、特に、フィン式の熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のフィン式熱交換器（以下、熱交換器という）としては、図１０及び図１１に示すようなものが知られている。
【０００３】
図１０に示す熱交換器１は、スパイラルフィン式と呼ばれるもので、銅材または鉄材よりなり蛇行させた管材２の直管部３の周面にアルミニュウム材または鉄材のフィン４をフィン巻き機によりフィン４の外周が円形となるように所定のピッチで巻き付けたのち、管材２とフィン４とをろう付けしたものである。図１１に示す熱交換器１は、フィン式と呼ばれるもので、銅材よりなり蛇行させた管材２の直管部３に、連結する角形波状のアルミニュウムのフィン４を、波の高さ方向に形成した切欠き５を利用して打ち込んで、フィン４を管材２に固着させたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の熱交換器１のうちフィン４を管材２に巻き付けるものでは、フィン４の巻き付け作業が簡単ではなく、量産性に劣り、またフィン巻き機の制約によりフィン４の外径は小さくできず、また、フィン４のピッチも細かくはできない。一方、フィン４を管材２に打ち込むものでも、同様に作業が簡単ではなく、量産性に劣り、またフィン４の打込みの作業上、フィン４のピッチが細かくできない等の問題があり、したがって、これらの熱交換器１はいずれも量産性に劣り、大型となり、そのわりには放熱面積が小さい等の問題があった。
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、量産性に優れ、放熱面積が大きく、しかも、コンパクトな熱交換器を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記従来技術の課題を解決するため本発明の熱交換器は、管材の直径よりも広幅で薄板細長形状のフィン部材を設け、このフィン部材の管材との固着部には管材の円形に対応する形状の半円筒形凹部を形成するとともに、半円筒形凹部の両側は平板フィンとし、半円筒形凹部の長手方向に間隔をおいて切込んだ切込み片を半円筒形凹部のほぼ半径方向外側に立ち上げて立ち上げフィンを形成し、この立ち上げフィンが形成される第１のフィン部材と第２のフィン部材のうちの第１のフィン部材の半円筒形凹部に管材の直管部を係合させるとともに、第２のフィン部材の半円筒形凹部を第１のフィン部材と反対の側で前記管材の直管部に係合させ、管材と立ち上げフィン及び平板フィンの形成されたフィン部材とを固着する構成となっている。
【０００７】
並列状態とされた複数の蛇行状管材ユニットを設け、これらのユニットの管材の端部間を連結するコネクターを設けるとよい。
【０００８】
また、管材に固着された平板フィンの流体流入側に、流体の流入方向に向かって開く方向のインレット部を形成するとよい。さらに、立ち上げフィンを複数に分割し、それぞれの立ち上げフィンは管材の表面に対して立ち上がる角度がそれぞれ異なる角度に形成すると好適である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の熱交換器の一つの実施の形態を冷蔵庫に適用した場合について図１〜図９を参照して説明する。
【００１０】
図１は冷蔵庫用の熱交換器の全体を示す平面図、図２は図１の部分拡大図であって、熱交換器１０は、管材１１と、フィン部材１２と、コネクター１３と、連結板１４とを備えている。そして、管材１１の内部には図示しないコンプレッサによって冷媒が管材入口Ｑから管材出口Ｒへ送られるとともに、空気は、図１、図２及び図３に矢印Ｓで示すように管材１１の直管部に直交する方向から流入し、フィン部材１２を介して冷媒と熱交換するようになっている。
【００１１】
管材１１は鋼管からなる複数、例えば２つのユニットで構成されており、それぞれのユニットは直管部１５を並列とし、それらを曲管部１６を介して連結して蛇行するように形成されている。管材１１の直管部１５には後述のフィン部材１２が固着されている。そして、２つのユニットは、図４に示す連結板１４により間隔をおいて平行状態で連結されている。連結板１４は、管材１１の装着部となる凹部１７を両縁部に沿ってピッチＰを１／２ずつずらして形成したもので、例えば鋼板からなり導風板として機能する。また、２つの管材ユニットの端部間は後述のコネクター１３により連結されて連通させられている。
【００１２】
フィン部材１２は、図６に示すように第１のフィン部材１８と第２のフィン部材１９の２枚を対向させて構成されている。そして、第１のフィン部材１８及び第２のフィン部材１９共、例えば鉄板よりなる。両フィン部材１８、１９は、管材１１の直径よりも広幅の薄板細長形状で、その長さは管材１１の直管部１５の長さにほぼ相当する長さとされている。そして、フィン部材１２の幅の中央には長手方向に管材１１の円筒形に対応する形状の半円筒形凹部２０が形成されており、この半円筒形凹部２０の両側は平板フィン２１とされている。そして、半円筒形凹部２０を形成する半円筒部には、図２及び図５に示すように長手方向に、例えば、７mmピッチで長方形状の切込み２２によって切込み片が形成され、この切込み片を半円筒形凹部２０のほぼ半径方向外方へ立ち上げて立ち上げフィン２３が形成されている。
【００１３】
この立ち上げフィン２３の基部２４は管材１１の外径に相当する円形なので、立ち上げフィン２３は、図３及び図６に示すようにこれに対応して分割（本実施の形態では３分割）されている。そして、この立ち上げフィン２３は、図８及び図９に示すように空気流に対する接触をよくし、熱交換器１０の熱交換をよくするために、３分割された立ち上げフィン２３の管材１１の表面に対して立ち上がる角度をそれぞれ異なるようにして立設されている。また、平板フィン２１が管材１１と接触する部分には、図７に示すように管材１１の表面に沿うように折曲された折曲部２５が形成されており、このようにしたことによりフィン部材１２と管材１１の接触面積をより大きくすることができる。
【００１４】
なお、これらの立ち上げフィン２３及び折曲部２５の形成等は、すべてプレス加工により自動的に行なわれ、打ち抜き、切断、立設、そして、折曲等の工程が一つの工程で行なわれる。
【００１５】
以上のようにして形成された第１のフィン部材１８は、その半円筒形凹部２０に管材１１の直管部１５を係合させ、この直管部１５に第１のフィン部材１８と全く同一の第２のフィン部材１９の半円筒形凹部２０を第１のフィン部材１８と反対の側から係合させて、第１のフィン部材１８と第２のフィン部材１９で管材１１を挟持し、２枚の重なった平板フィン２１の部分をスポット溶接（あるいはかしめ等）するか、または各半円筒形凹部２０と直管部１５を直接スポット溶接することにより管材１１とフィン部材１２とが固着される。そして、平板フィン２１の空気の流入側は、図６に示すように、２つの管材ユニットの平板フィン２１が互いに離れるように空気の流入方向に向かって開く方向に折曲されてインレット部２６が形成されている。
【００１６】
コネクター１３は２つの管材ユニットの管材１１の端部を図３に示すように斜め方向に連結するものであって、鋼材をプレスし圧力損失をできるだけ少なくする滑らかなカーブ面を有するように形成されている。そして、このコネクター１３と連結板１４の管材１１の装着部１７のピッチＰと幅Ｔ（図４）を変えることにより２つのユニットにより構成される熱交換器１０の幅及び厚さを調整することができる。なお、コネクター１３はＵベンドの連結管により構成してもよい。熱交換器１０は、以上のように構成されているので、フィン部材１８，１９の直管部１５に対する組み付けが容易で量産性がよく、またフィンのピッチは細かく、かつ、放熱面積は大きく（従来のフィン式熱交換器に比べ、同一仕様で約１．５倍増）とれるので、熱交換器は小型となる。
【００１７】
なお、本実施の形態では管材１１及びフィン部材１２は鋼材としたが、銅、アルミニウム等の伝熱性に優れた材質で構成してもよい。また、熱交換は空気によるものとしたが水等の液体でもよい。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、フィン部材に半円筒形凹部と平板フィンを形成し、半円筒形凹部に切込んだ切込み片を立ち上げた立ち上げフィンを形成して、半円筒形凹部内に管材を係合させ、対向するフィン部材で管材を挟持して管材とフィン部材を固着するので、立ち上げフィンのピッチが細かくでき、したがって放熱面積が多くとれ、熱交換性能のよい省エネルギーに適した熱交換器を提供することができる。そして、大きさも立ち上げフィンの数を多くすることで小型でコンパクトにできるので、この熱交換器は冷蔵庫の底板下部等の発熱の影響しない処に単体で設置することができる。また、フィン部材で管材を挟持し、このフィン部材には平板フィンと立ち上げフィンを一工程のプレス加工で形成することができるので、生産性に優れるとともに組み立てが容易で量産性に優れ、低コストの熱交換器とすることができる。
【００１９】
そして、管材の端部間をコネクターで接続すれば、熱交換器の厚さを調整することができコンパクトな熱交換器とすることができる。さらに、平板フィンの流体の流入方向にインレット部を形成し、立ち上げフィンのそれぞれの立ち上がり角度を異なる角度に形成した場合には、流体に当る熱交換面積は一段と大きくすることができ、熱交換性能を更に増加させることができる効果があり、その上、熱交換器を単体で設置することによりリサイクル時の取外しが容易になる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱交換器の一つの実施の形態を示す平面図。
【図２】図１の部分拡大図。
【図３】図２のＡ−Ａ視部分断面正面図。
【図４】連結板の拡大平面図。
【図５】立ち上げフィン部分の拡大平面図。
【図６】立ち上げフィン部分の拡大正面図。
【図７】立ち上げフィンの管材との固着部の拡大図。
【図８】立ち上げフィンの立ち上がり状態を示す平面図。
【図９】図８のＢ視側面図。
【図１０】従来のスパイラルフィン式熱交換器の斜視図。
【図１１】従来のフィン式熱交換器の斜視図。
【符号の説明】
１０  熱交換器
１１  管材
１２  フィン部材
１３  コネクター
１４  連結板
１５  直管部
１８  第１のフィン部材
１９  第２のフィン部材
２０  半円筒形凹部
２１  平板フィン
２２  切込み
２３  立ち上げフィン
２６  インレット部
【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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