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熱交換器用伝熱フィン及びその製造方法 - 特開2008−215789 | j-tokkyo
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【発明の名称】 熱交換器用伝熱フィン及びその製造方法
【発明者】 【氏名】鎌田 俊光

【氏名】藤野 宏和

【氏名】金 鉉永

【氏名】笠井 一成

【要約】 【課題】熱交換器用伝熱フィンにおいて、ガイドにおいて生成される凝縮水や霜を抑制する効果を高め、熱交換器用伝熱フィンの熱交換性能を向上させることにある。

【解決手段】本発明の熱交換器用伝熱フィン11は、伝熱フィン本体12と伝熱フィン本体12に接合された複数のガイド15a−15fとを備える。また、本発明の熱交換器用伝熱フィン71は、伝熱フィン本体72と切り起こしにより形成されたガイド75a−75fとを備え、ガイド75a−75fの厚みが、伝熱フィン本体72の厚みより薄い。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
伝熱フィン本体(12)と、
前記伝熱フィン本体に接合された複数のガイド(15a−15f)と、
を備える、
熱交換器用伝熱フィン(11)。
【請求項2】
前記ガイドが、前記伝熱フィン本体を貫通して接合される、
請求項1に記載の熱交換器用伝熱フィン。
【請求項3】
前記ガイドの厚みは、前記伝熱フィン本体の厚みより薄い、
請求項1又は2のいずれか一つに記載の熱交換器用伝熱フィン。
【請求項4】
前記ガイドは、気流方向上流側の縁の厚みが、気流方向下流側の縁の厚みよりも薄い、
請求項1から3のいずれか一つに記載の熱交換器用伝熱フィン。
【請求項5】
前記ガイドは、気流方向上流側から下流側に向かって真っ直ぐに並ぶ、
請求項1から4のいずれか一つに記載の熱交換器用伝熱フィン。
【請求項6】
板状の伝熱材を素材とする熱交換器用伝熱フィンであって、
前記伝熱材の一部を切り起した切り起し部分である複数のガイド(75a−75f)と、
前記ガイド以外の前記伝熱材の部分である伝熱フィン本体(72)と、
を備え、
前記ガイドの厚みは、前記伝熱フィン本体の厚みよりも薄い、
熱交換器用伝熱フィン(71)。
【請求項7】
前記ガイドは、気流方向上流側の縁の厚みが、気流方向下流側の縁の厚みよりも薄い、
請求項6に記載の熱交換器用伝熱フィン。
【請求項8】
前記ガイドは、気流方向上流側から下流側に向かって真っ直ぐに並ぶ、
請求項6又は7に記載の熱交換器用伝熱フィン。
【請求項9】
請求項1に記載の熱交換器用伝熱フィンの製造方法であって、
前記伝熱フィン本体に、複数の切り込み(15dd,15ee,15ff)を設ける第1工程と、
前記切り込みにガイド(15d,15e,15f)を差し込む第2工程と、
を備える、
熱交換器用伝熱フィンの製造方法。
【請求項10】
請求項1に記載の熱交換器用伝熱フィンの製造方法であって、
前記ガイドは、前記伝熱フィン本体の一部分で挟んで圧着される、
熱交換器用伝熱フィンの製造方法。
【請求項11】
前記ガイドの気流方向上流側の縁を加工して、気流方向下流側の縁の厚みより薄くする工程をさらに備える、
請求項9又は10のいずれか一つに記載の熱交換器用伝熱フィンの製造方法。
【請求項12】
前記第1工程において、前記複数の切り込みは、前記ガイドが気流方向上流側から下流側に向かって真っ直ぐに並ぶように設けられる、
請求項9に記載の熱交換器用伝熱フィンの製造方法。
【請求項13】
請求項6に記載の熱交換器用伝熱フィンの製造方法であって、
前記伝熱材に、複数の前記ガイドを設ける第1工程と、
前記ガイドを加工し、厚みを薄くする第2工程と、
を備える、
熱交換器用伝熱フィンの製造方法。
【請求項14】
前記第2工程において、前記ガイドの気流方向上流側の縁をさらに加工し、気流方向下流側の縁の厚みより薄くする、
請求項13に記載の熱交換器用伝熱フィンの製造方法。
【請求項15】
前記第1工程において、前記ガイドは、気流方向上流側から下流側に向かって真っ直ぐに並ぶように設けられる、
請求項13又は14のいずれか一つに記載の熱交換器用伝熱フィンの製造方法。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、熱交換器用伝熱フィン、特に、伝熱フィン本体に複数のガイドを備えた熱交換器用伝熱フィンに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、空気調和装置等に用いられる熱交換器において、熱交換器用伝熱フィンに形成される死水域の低減及び境界層の更新を実現し、熱交換器の熱交換性能を高めるため、伝熱フィン本体の伝熱面に、気流方向上流側から下流側に向かって真っ直ぐに並ぶ複数のガイドを備えた熱交換器用伝熱フィンが提案されている。このような熱交換器用伝熱フィンでは、複数のガイドが切り起こしにより形成されている(特許文献1参照)。
【特許文献1】特開2007−10279号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかし、上述のように、切り起こしによる複数のガイドを設けた熱交換器用伝熱フィンでは、伝熱フィン本体とガイドが同体・同じ素材・同じ厚みであるため、ガイド部分のフィン効率がよく、ガイドにおいて生成される凝縮水や霜が通風抵抗を生じさせている。その結果、全体として、熱交換器の熱交換性能を低下させる要因となっている。
【0004】
本発明の課題は、熱交換器用伝熱フィンのガイドにおいて、凝縮水や霜の生成を抑制する効果を高めることで、熱交換器の熱交換性能を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
第1発明に係る熱交換器用伝熱フィンは、伝熱フィン本体と、複数のガイドと、を備える。複数のガイドは伝熱フィン本体に接合されている。
【0006】
この熱交換器用伝熱フィンでは、伝熱フィン本体とガイドが別体で設けられているため、伝熱フィン本体とガイドの間に接触熱抵抗が生じ、ガイドの表面温度が母材である伝熱フィン本体よりも高くなる。その結果、ガイドに凝縮水や霜が生成され難くなり、熱交換器の熱交換性能を高めることができる。
【0007】
なお、この熱交換器用伝熱フィンは、板厚方向に複数並べて用いられ、その複数の熱交換器用伝熱フィンに伝熱管が略直交して挿入されている。
【0008】
第2発明に係る熱交換器用伝熱フィンは、第1発明に係る熱交換器用伝熱フィンであって、ガイドが、伝熱フィン本体を貫通して接合される。
【0009】
この熱交換器用伝熱フィンでは、ガイドが伝熱フィン本体を貫通しているため、伝熱フィン本体の両面にガイドを設けることができる。その結果、熱交換器用伝熱フィンにおいて熱交換が行われる表面積を増加させることができる。
【0010】
第3発明に係る熱交換器用伝熱フィンは、第1又は第2発明のいずれか一つに係る熱交換器用伝熱フィンであって、ガイドの厚みが、伝熱フィン本体の厚みよりも薄い。
【0011】
この熱交換器用伝熱フィンでは、ガイドの厚みが伝熱フィン本体の厚みより薄くなっているため、ガイドのフィン効率が低下し、ガイドの表面温度が伝熱フィン本体の表面温度より高くなる。その結果、ガイドに凝縮水や霜が生成され難くなり、熱交換器の熱交換性能を高めることができる。
【0012】
第4発明に係る熱交換器用伝熱フィンは、第1から第3発明のいずれか一つに係る熱交換器用伝熱フィンであって、ガイドの気流方向上流側の縁の厚みが、気流方向下流側の縁の厚みよりも薄い。
【0013】
なお、気流方向とは、熱交換器を略水平方向に横切るように流れる空気流の方向をいう。
【0014】
この熱交換器用伝熱フィンでは、気流方向上流側の縁の厚みが気流方向下流側の縁の厚みよりも薄いことにより、気流をガイドの後方に容易に導くことができる。その結果、各ガイドの気流方向下流側で大きな縦渦を起こすことが可能になり、熱交換器の熱交換性能を高めることができる。
【0015】
第5発明に係る熱交換器用伝熱フィンは、第1から第4発明のいずれか一つに係る熱交換器用伝熱フィンであって、ガイドが気流方向上流側から下流側に向かって真っ直ぐに並んでいる。
【0016】
この熱交換器用伝熱フィンでは、ガイドの接合箇所周辺において伝熱面を連続して保持することが可能である。すなわち、伝熱フィン本体における熱の通り道が広範囲で確保されるため、熱交換器の熱交換性能を高めることができる。
【0017】
このとき、気流方向上流側から下流側に向かって真っ直ぐに並ぶガイドが、気流を伝熱管の気流方向下流側に導くように傾斜していることが望ましい。それにより、伝熱管の気流方向下流側に効率よく空気の流れを導くことが可能になり、熱交換器の熱交換性能をさらに高めることができる。
【0018】
第6発明に係る熱交換器用伝熱フィンは、板状の伝熱材を素材とする熱交換器用伝熱フィンであって、複数のガイドと、伝熱フィン本体とを備える。複数のガイドは伝熱材の一部を切り起した切り起こし部分である。伝熱フィン本体は、ガイド以外の伝熱材の部分である。ガイドの厚みは、伝熱フィン本体の厚みよりも薄い。
【0019】
この熱交換器用伝熱フィンは、切り起こしにより形成されたガイドの厚みが、伝熱フィン本体の厚みより薄いため、ガイドのフィン効率が低下し、ガイドの表面温度が伝熱フィン本体よりも高くなる。その結果、ガイドに凝縮水や霜が生成され難くなり、熱交換器の熱交換性能を高めることができる。
【0020】
第7発明に係る熱交換器用伝熱フィンは、第6発明に係る熱交換器用伝熱フィンであって、ガイドの気流方向上流側の縁の厚みが、気流方向下流側の縁の厚みよりも薄い。
【0021】
なお、気流方向とは、熱交換器を略水平方向に横切るように流れる空気流の方向をいう。
【0022】
この熱交換器用伝熱フィンでは、気流方向上流側の縁の厚みが気流方向下流側の縁の厚みよりも薄いことにより、気流をガイドの後方に容易に導くことができる。その結果、各ガイドの気流方向下流側で大きな縦渦を起こすことが可能になり、熱交換器の熱交換性能を高めることができる。
【0023】
第8発明に係る熱交換器用伝熱フィンは、第6又は第7発明のいずれか一つに係る熱交換器用伝熱フィンであって、ガイドが気流方向上流側から下流側に向かって真っ直ぐに並んでいる。
【0024】
この熱交換器用伝熱フィンでは、ガイドが設けられた箇所の周辺で伝熱面を連続して保持することが可能である。すなわち、伝熱フィン本体における熱の通り道が広範囲で確保されるため、熱交換器の熱交換性能をさらに高めることができる。
【0025】
このとき、気流方向上流側から下流側に向かって真っ直ぐに並ぶガイドが、気流を伝熱管の気流方向下流側に導くように傾斜していることが望ましい。それにより、伝熱管の気流方向下流側に効率よく空気の流れを導くことが可能になり、熱交換器の熱交換性能をさらに高めることができる。
【0026】
第9発明に係る熱交換器用伝熱フィンの製造方法は、第1発明に係る熱交換器用伝熱フィンの製造方法であって、第1工程と、第2工程とを備える。第1工程では、伝熱フィン本体に、複数の切り込みを設ける。第2工程では、切り込みにガイドを差し込む。
【0027】
この熱交換器用伝熱フィンの製造方法では、伝熱フィン本体に別体のガイドを接合した熱交換器用伝熱フィンを得ることができる。伝熱フィン本体とガイドが別体であるため、伝熱フィン本体とガイドの間に接触熱抵抗が生じ、ガイドの表面温度が母材である伝熱フィン本体よりも高くなる。その結果、ガイドに凝縮水や霜が生成され難くなり、熱交換器の熱交換性能を高めることができる。
【0028】
第10発明に係る熱交換器用伝熱フィンの製造方法は、第1発明に係る熱交換器用伝熱フィンの製造方法であって、ガイドは、伝熱フィン本体の一部分で挟んで圧着される。
【0029】
ここで、伝熱フィン本体の一部分とは、伝熱フィン本体とガイドとの接合部分近傍の伝熱フィン本体をいう。
【0030】
この熱交換器用伝熱フィンの製造方法では、伝熱フィン本体に別体のガイドを接合した熱交換器用伝熱フィンを得ることができる。伝熱フィン本体の部材でガイドが圧着され、伝熱フィン本体とガイドの間に接触熱抵抗が生じる。その結果、ガイドの表面温度が母材である伝熱フィン本体の表面温度よりも高くなるため、ガイドに凝縮水や霜が生成し難くなり、熱交換器の熱交換性能を高めることができる。
【0031】
第11発明に係る熱交換器用伝熱フィンの製造方法は、第9又は10発明のいずれか一つに係る熱交換器用伝熱フィンの製造方法であって、ガイドの気流方向上流側の縁を加工して、気流方向下流側の縁の厚みより薄くする工程をさらに備える。
【0032】
この熱交換器用伝熱フィンの製造方法では、ガイドの気流方向上流側の縁の厚みを下流側の縁の厚みよりも薄くすることにより、気流をガイドの気流方向下流側に容易に導くことができる熱交換器用伝熱フィンを得ることができる。その結果、各ガイドの気流方向下流側で大きな縦渦を起こすことが可能になり、熱交換器の熱交換性能をさらに高めることができる。
【0033】
第12発明に係る熱交換器用伝熱フィンの製造方法は、第9発明に係る熱交換器用伝熱フィンの製造方法であって、第1工程において、複数の切り込みは、ガイドが気流方向上流側から下流側に向かって真っ直ぐに並ぶように設けられる。
【0034】
この熱交換器用伝熱フィンの製造方法では、ガイドが設けられた箇所の周辺で伝熱面を連続して保持することが可能な熱交換器用伝熱フィンを得ることができる。すなわち、伝熱フィン本体における熱の通り道が広範囲で確保されるため、熱交換器の熱交換性能をさらに高めることができる。
【0035】
このとき、複数の切込みを傾斜して設け、差し込まれるガイドが気流を伝熱管の気流方向下流側に導くようにすることが好ましい。それにより、伝熱管の気流方向下流側に効率よく空気の流れを導くことが可能になり、熱交換器の熱交換性能をさらに高めることができる。
【0036】
第13発明に係る熱交換器用伝熱フィンの製造方法は、第6発明に係る熱交換器用伝熱フィンの製造方法であって、第1工程と、第2工程とを備える。第1工程では、板状の伝熱材に複数のガイドを設ける。第2工程では、ガイドを加工して厚みを薄くする。
【0037】
この熱交換器用伝熱フィンの製造方法では、ガイドを加工して厚みを薄くすることで、伝熱フィン本体と比較して、フィン効率が低いガイドを備える熱交換器用伝熱フィンを得ることができる。ガイドのフィン効率が低くなると、ガイドの温度が伝熱フィン本体の温度より高くなる。その結果、ガイドに凝縮水や霜が生成され難くなり、熱交換器の熱交換性能を高めることができる。
【0038】
第14発明に係る熱交換器用伝熱フィンの製造方法は、第13発明に係る熱交換器用伝熱フィンの製造方法であって、第2工程において、ガイドの気流方向上流側の縁をさらに加工して、気流方向下流側の縁の厚みより薄くする。
【0039】
なお、気流方向とは、熱交換器を略水平方向に横切るように流れる空気流の方向をいう。
【0040】
この熱交換器用伝熱フィンの製造方法では、ガイドの気流方向上流側の縁の厚みを下流側の縁の厚みよりも薄くすることにより、気流をガイドの気流方向下流側に容易に導くことができる熱交換器用伝熱フィンを得ることができる。その結果、各ガイドの気流方向下流側で大きな縦渦を起こすことが可能になり、熱交換器の熱交換性能を高めることができる。
【0041】
第15発明に係る熱交換器用伝熱フィンの製造方法は、第13又は14発明のいずれか一つに係る熱交換器用伝熱フィンの製造方法であって、第1工程において、ガイドが気流方向上流側から下流側に向かって真っ直ぐに設けられる。
【0042】
この熱交換器用伝熱フィンの製造方法では、ガイドの立設箇所周辺において、伝熱面を連続して保持する熱交換器用伝熱フィンを得ることができる。すなわち、伝熱フィン本体における熱の通り道が広範囲で確保されるため、熱交換器の熱交換性能をさらに高めることができる。
【0043】
このとき、ガイドが、気流を伝熱管の気流方向下流側に導くように傾斜させて設けることが望ましい。それにより、伝熱管の気流方向下流側に効率よく空気の流れを導くことが可能になり、熱交換器の熱交換性能をさらに高めることができる。
【発明の効果】
【0044】
第1発明に係る熱交換器用伝熱フィンでは、伝熱フィン本体とガイドが別体で設けられているため、伝熱フィン本体とガイドの間に接触熱抵抗が生じ、ガイドの表面温度が母材である伝熱フィン本体よりも高くなる。その結果、ガイドに凝縮水や霜が生成され難くなり、熱交換器の熱交換性能を高めることができる。
【0045】
第2発明に係る熱交換器用伝熱フィンでは、ガイドが伝熱フィン本体を貫通しているため、伝熱フィン本体の両面にガイドを設けることができる。その結果、熱交換器用伝熱フィンにおいて熱交換が行われる面積を増加させることができ、熱交換器の熱交換性能を高めることができる。
【0046】
第3発明に係る熱交換器用伝熱フィンでは、ガイドの厚みが伝熱フィン本体の厚みより薄くなっているため、ガイドのフィン効率が低下し、ガイドの表面温度が伝熱フィン本体の表面温度より高くなる。その結果、ガイドに凝縮水や霜が生成され難くなり、熱交換器の熱交換性能を高めることができる。
【0047】
第4発明に係る熱交換器用伝熱フィンでは、気流方向上流側の縁の厚みが気流方向下流側の縁の厚みよりも薄いことにより、気流をガイドの後方に容易に導くことができる。その結果、各ガイドの気流方向下流側で大きな縦渦を起こすことが可能になり、熱交換器の熱交換性能を高めることができる。
【0048】
第5発明に係る熱交換器用伝熱フィンでは、ガイドの接合箇所周辺において伝熱面を連続して保持することが可能である。すなわち、伝熱フィン本体における熱の通り道が広範囲で確保されるため、熱交換器の熱交換性能を高めることができる。
【0049】
第6発明に係る熱交換器用伝熱フィンでは、切り起こしにより形成されたガイドの厚みが、伝熱フィン本体の厚みより薄くなっているため、ガイドのフィン効率が低下し、ガイドの表面温度が伝熱フィン本体よりも高くすることができる。その結果、ガイドに凝縮水や霜が生成され難くなり、さらには、熱交換器の熱交換性能を高めることができる。
【0050】
第7発明に係る熱交換器用伝熱フィンでは、気流方向上流側の縁の厚みが気流方向下流側の縁の厚みよりも薄いことにより、気流をガイドの後方に容易に導くことができる。その結果、各ガイドの気流方向下流側で大きな縦渦を起こすことが可能になり、熱交換器の熱交換性能を高めることができる。
【0051】
第8発明に係る熱交換器用伝熱フィンでは、ガイドが設けられた箇所の周辺で伝熱面を連続して保持することが可能である。すなわち、伝熱フィン本体における熱の通り道が広範囲で確保されるため、熱交換器の熱交換性能をさらに高めることができる。
【0052】
第9発明に係る熱交換器用伝熱フィンの製造方法では、伝熱フィン本体に別体のガイドを接合した熱交換器用伝熱フィンを得ることができる。伝熱フィン本体とガイドが別体であるため、伝熱フィン本体とガイドの間に接触熱抵抗が生じ、ガイドの表面温度が母材である伝熱フィン本体よりも高くなる。その結果、ガイドに凝縮水や霜が生成され難くなり、熱交換器の熱交換性能を高めることができる。
【0053】
第10発明に係る熱交換器用伝熱フィンの製造方法では、伝熱フィン本体に別体のガイドを接合した熱交換器用伝熱フィンを得ることができる。伝熱フィン本体の部材でガイドが圧着され、伝熱フィン本体とガイドの間に接触熱抵抗が生じるため、ガイドの表面温度が母材である伝熱フィン本体の表面温度よりも高くなり、ガイドに凝縮水や霜が生成し難くなる。
【0054】
第11発明に係る熱交換器用伝熱フィンの製造方法では、ガイドの気流方向上流側の縁の厚みを下流側の縁の厚みよりも薄くすることにより、気流をガイドの気流方向下流側に容易に導くことができる熱交換器用伝熱フィンを得ることができる。その結果、各ガイドの気流方向下流側で大きな縦渦を起こすことが可能になり、熱交換器の熱交換性能をさらに高めることができる。
【0055】
第12発明に係る熱交換器用伝熱フィンの製造方法では、ガイドが設けられた箇所の周辺で伝熱面を連続して保持することが可能な熱交換器用伝熱フィンを得ることができる。すなわち、伝熱フィン本体における熱の通り道が広範囲で確保されるため、熱交換器の熱交換性能をさらに高めることができる。
【0056】
第13発明に係る熱交換器用伝熱フィンの製造方法では、ガイドを加工して厚みを薄くすることで、伝熱フィン本体と比較して、熱伝導率が低いガイドを備える熱交換器用伝熱フィンを得ることができる。ガイドの熱伝導率が低くなると、ガイドの温度が伝熱フィン本体の温度より高くなるため、ガイドに凝縮水や霜が生成され難くなる。
【0057】
第14発明に係る熱交換器用伝熱フィンの製造方法では、ガイドの気流方向上流側の縁の厚みを下流側の縁の厚みよりも薄くすることにより、気流をガイドの気流方向下流側に容易に導くことができる熱交換器用伝熱フィンを得ることができる。その結果、各ガイドの気流方向下流側で大きな縦渦を起こすことが可能になり、熱交換器の熱交換性能を高めることができる。
【0058】
第15発明に係る熱交換器用伝熱フィンの製造方法では、ガイドの立設箇所において、伝熱面を連続して保持する熱交換器用伝熱フィンを得ることができる。すなわち、伝熱フィン本体における熱の通り道が広範囲で確保されるため、熱交換器の熱交換性能をさらに高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0059】
以下、本発明に係る熱交換器用伝熱フィン及びその製造方法の実施形態につき、図面に基づいて説明する。
【0060】
〈第1実施形態〉
本発明の第1実施形態に係る熱交換器用伝熱フィン11が採用された熱交換器の要部を図1に示す。図2は、図1のII−II断面図である。図3は、図1のIII−III断面図である。
【0061】
(1)熱交換器の基本構成
ここで使用する熱交換器は、クロスフィンアンドチューブ型熱交換器であり、主として、複数の熱交換器用伝熱フィン11と、複数の伝熱管3とを備えている。熱交換器用伝熱フィン11は、その平面を気流方向に概ね沿わせた状態で、板厚方向に並んで配置されている。熱交換器用伝熱フィン11の本体である伝熱フィン本体12には、気流方向に略直交する方向に間隔をあけて複数の貫通孔2が形成されている。貫通孔2の周囲部分は、伝熱フィン本体12の板厚方向の一方側に突出する環状のカラー部23となっている。カラー部23は、板厚方向に隣り合う熱交換器用伝熱フィン11のカラー部23が形成された面と反対の面に当接しており、各熱交換器用伝熱フィン11の板厚方向間に所定の間隔Hを確保している。
【0062】
伝熱管3は、内部に冷媒等の熱媒体が流れる管部材であり、気流方向に略直交する方向で、板厚方向に並んで配置された熱交換器用伝熱フィン11に挿入されている。具体的には、伝熱管3は、伝熱フィン本体12に形成された貫通孔2を貫通しており、フィンチューブ型熱交換器の組み立て時の拡管作業によって、カラー部23の内面に密着している。
【0063】
(2)熱交換器用伝熱フィンの詳細形状
本発明の一実施形態に係る熱交換器用伝熱フィン11の詳細形状について説明する。
【0064】
熱交換器用伝熱フィン11は、主として、伝熱フィン本体12と、ガイド15a−15fと、上述のカラー部23と、を備えている。
【0065】
複数のガイド15a−15fは、気流方向上流側から下流側に向かって真っ直ぐに並ぶように伝熱フィン本体12に接合されている。ここで、この複数のガイド15a−15fを仮想的に結ぶ直線L1,L2は、伝熱管3近傍の気流を、伝熱管3の気流方向後側に案内するように、気流方向に対して傾斜している。さらに、直線L1,L2の気流方向に対する迎え角α1、α2は、10°〜30°の範囲内になるように設定されている。
【0066】
ここで、伝熱フィン本体12に接合される複数のガイド15a−15fの素材は伝熱フィン本体12と同一素材である。また、複数のガイド15a−15fの厚みは伝熱フィン本体12の厚みと同じ厚みであってもよいが、伝熱フィン本体12の厚みより薄い方が好ましい。
【0067】
また、各ガイド15a−15fは、気流方向下流側に向かって高さが漸増するように形成されている。本実施形態において、各ガイド15a−15fは、略台形状又は略三角形状であり(図3参照、図3は、ガイド15a,15b,15cを示す図であるが、その他のガイドについても同様の形状を有する)、その最大高さhがカラー部23の高さHよりも低くなるように形成されている。
【0068】
さらに、ガイド15a−15fの気流方向上流側の縁の厚みは、気流方向下流側の縁の厚みよりも薄い(図4(A)参照、図4(A)は図1に示す熱交換器用伝熱フィン11の領域R1を示す図であるが、その他のガイドについても同様の形状を有する)。具体的には、図4(B)に示すように、ガイド15a−15fの気流方向上流側の縁の両端に角張った部分(図4(B)の斜線の部分)がない。さらに、気流方向上流側の縁の角度θ1は、鋭角であることが好ましい(図4(B)は、図4(A)の領域R2の拡大図であるが、その他のガイドについても同様の形状を有する)。
【0069】
〈熱交換器用伝熱フィンの製造方法〉
次に、第1実施形態に係る熱交換器用伝熱フィン11の製造方法を説明する。
【0070】
本実施形態に係る熱交換器用伝熱フィンの製造方法は、伝熱フィン本体12とは別体のガイド15a−15fを用意し、当該部分を伝熱フィン本体12に、ろうづけにより接合する方法である。接合の方法は、その他、圧着、接着材による接着であってもよい。
【0071】
その後、ガイド15a−15fを扱いて気流方向下流側に向かって高さを漸増させ、さらに、ガイド15a−15fの気流方向上流側の縁を扱いて気流方向下流側の縁の厚みよりも薄くする。なお、この扱き加工を行う工程は、その他の異なる加工方法により施されてもよい。また、この工程の後、ガイド15a−15fを伝熱フィン本体12へ接合してもよい。
【0072】
〈特徴〉
(1)上述した熱交換器用伝熱フィン11では、ガイド15a−15fが伝熱フィン本体12に別体で設けられているため、伝熱フィン本体12とガイド15a−15fの間に接触熱抵抗が生じ、ガイド15a−15fの表面温度が母材である伝熱フィン本体12よりも高くなる。その結果、ガイド15a−15fにおいて通風抵抗となる凝縮水や霜は生成され難くなり、熱交換器の熱交換性能を高めることができる。
【0073】
(2)本実施形態において、ガイド15a−15fの厚みは、伝熱フィン本体12の厚みより薄いため、ガイド15a−15fのフィン効率が低下する。その結果、ガイド15a−15fに通風抵抗となる凝縮水や霜が生成され難くなり、熱交換器の熱交換性能を高めることができる。
【0074】
(3)本実施形態に係るガイド15a−15fの気流方向上流側の縁は、両端の角張った部分(図4(B)の斜線部分)がないので、縁におけるよどみ点を減らし、ガイド15a−15fの通風抵抗を抑えることができる。
【0075】
(4)本実施形態において、ガイド15a−15fが、伝熱フィン本体12の切り起こしではなく、別体で接合されているため、伝熱フィン本体12に切り起し孔が形成されず、伝熱フィン本体12の伝熱面を保持することが可能になる。さらに、ガイド15a−15fの接合箇所の周辺で連続して伝熱面を保持することができるため、熱交換性能の高い熱交換器を得ることができる。
【0076】
〈変形例〉
(1)伝熱フィン本体12に接合される複数のガイド15a−15fの素材は、伝熱フィン本体12と異なる素材であってもよい。その場合、複数のガイド15a−15fの素材は、伝熱フィン本体12と比較して、熱伝導率の低い素材を用いる。それにより、ガイド15a−15fのフィン効率が伝熱フィン本体12に比べ低下する。その結果、ガイド15a−15fに通風抵抗となる凝縮水や霜が生成され難くなり、熱交換器の熱交換性能を高めることができる。
【0077】
(2)本実施形態に係る製造方法において、ガイド15a−15fは、図5に示すように、伝熱フィン本体12の一部分で挟んで圧着されることにより接合されてもよい。これにより、伝熱フィン本体12とガイド15a−15fとの間に接触熱抵抗が生じるため、凝縮水や霜の生成を抑制する効果が高まる。
【0078】
〈第2実施形態〉
次に、本発明の第2実施形態に係る熱交換器用伝熱フィン11及びその製造方法について説明する。
【0079】
本実施形態は、後述する熱交換器用伝熱フィン11の製造方法を除いては、第1実施形態の構成と同じである。このため、熱交換器の基本構成及び熱交換器用伝熱フィンの詳細形状については、説明を省略する。
【0080】
〈熱交換器用伝熱フィンの製造方法〉
以下、本実施形態に係る熱交換器用伝熱フィンの製造方法を図6を用いて説明する。図6は、図1に示す熱交換器用伝熱フィン11の領域R1を示す図である。なお、以下の製造方法により製造されるガイドは15d−15fであるが、他のガイドについても同様である。
【0081】
まず、ガイド15d−15fを接合する箇所にあらかじめ切り込み15dd−15ffを設け(第1工程)、その切り込み15dd−15ffにガイド15d−15fを差し込んで圧着する(第2工程)。
【0082】
その後、ガイド15a−15fを扱いて気流方向下流側に向かって高さを漸増させ、さらに、ガイド15a−15fの気流方向上流側の縁を扱いて気流方向下流側の縁の厚みよりも薄くする。このとき、この工程は、扱き加工とは異なる加工方法によって施されてもよい。また、この工程の後、ガイド15a−15fを伝熱フィン本体12へ接合してもよい。
【0083】
〈変形例〉
(1)本実施形態において伝熱フィン本体12に接合されるガイド15a−15fは伝熱フィン本体12を貫通して圧着されていても良い。それにより、伝熱フィン本体12の両面にガイド15a−15fを設けることができる。その結果、熱交換器用伝熱フィン11の伝熱面を増やすことができる。また、ガイド15a−15fの伝熱促進効果を熱交換器用伝熱フィン11の両面で得ることができ、熱交換器の熱交換性能をさらに高めることができる。
【0084】
(2)さらに、ガイド15a−15fの素材は、伝熱フィン本体12と異なる素材であってもよい。その場合、複数のガイド15a−15fの素材は、伝熱フィン本体12と比較して、熱伝導率の低い素材を用いる。それにより、ガイド15a−15fのフィン効率が伝熱フィン本体12に比べ低下する。その結果、ガイド15a−15fに通風抵抗となる凝縮水や霜が生成され難くなり、熱交換器の熱交換性能を高めることができる。
【0085】
〈第3実施形態〉
本発明の第3実施形態に係る熱交換器用伝熱フィン71が採用された熱交換器の要部を図7に示す。図8は、図7のVIII−VIII断面図である。図9は、図7のIX−IX断面図である。
【0086】
(1)熱交換器の基本構成
ここで使用する熱交換器の基本構成は、後述する熱交換器用伝熱フィン71の構成を除いては、第1実施形態の熱交換器の構成と同じである。このため、熱交換器の基本構成については、説明を省略する。
【0087】
(2)熱交換器用伝熱フィンの詳細形状
本発明の第3実施形態に係る熱交換器用伝熱フィン71の詳細形状について説明する。
【0088】
熱交換器用伝熱フィン71は、主として、伝熱フィン本体72と、ガイド75a−75fと、上述のカラー部23と、を備えている。ここで、ガイド75a−75fは、板状の伝熱材の一部を切り起した切り起し部分であり、ガイド75a−75f以外の伝熱材の部分が伝熱フィン本体72である。
【0089】
切り起されたガイド75a−75fの厚みは、伝熱フィン本体72の厚みよりも薄い。
【0090】
また、ガイド75a−75fは、気流方向上流側から下流側に向かって真っ直ぐに並ぶように切り起こされている。ここで、この複数のガイド75a−75fを仮想的に結ぶ直線L71,L72は、伝熱管3近傍の気流を、伝熱管3の気流方向後側に案内するように、気流方向に対して傾斜している。ここで、直線L71,L72の気流方向に対する迎え角α71、α72は、10°〜30°の範囲内になるように設定されている。
【0091】
また、各ガイド75a−75fは、気流方向下流側に向かって高さが漸増するように形成されている。本実施形態において、各ガイド75a−75fは、略台形状又は略三角形状であり(図9参照、図9は、ガイド75a,75b,75cを示す図であるが、その他のガイドについても同様の形状を有する)、その最大高さhがカラー部23の高さHよりも低くなるように形成されている。
【0092】
さらに、ガイド75a−75fの気流方向上流側の縁の厚みが、気流方向下流側の縁の厚みよりも薄い(図10(A)参照、図10(A)は、図7に示す熱交換器用伝熱フィン71の領域R71を示す図であるが、その他のガイドについても同様の形状を有する)。具体的には、図10(B)に示すように、ガイド75a−75fの縁の両端に角張った部分(図10(B)の斜線部分)がない。さらに、気流方向上流側の縁の角度θ71が鋭角であることが好ましい(図10(B)は、図10(A)の領域R72の拡大図であるが、その他のガイドについても同様の形状を有する)。
【0093】
〈熱交換器用伝熱フィンの製造方法〉
次に、第2実施形態に係る熱交換器用伝熱フィン71の製造方法を説明する。
【0094】
板状の伝熱材の一部を切り起して、気流方向上流側から下流側に向かって真っ直ぐに並ぶ複数のガイド75a−75fを設ける(第1工程)。
【0095】
その後、ガイド75a−75fを扱いて気流方向下流側に向かって高さを漸増させ、さらに、ガイド75a−75fの気流方向上流側の縁を扱いて気流方向下流側の縁の厚みよりも薄くする(第2工程)(図10(A)は、図7に示す熱交換器用伝熱フィン71の領域R71を示す図であるが、その他のガイドについても同様である)。ここで、第2工程でガイド75a−75fに施される加工は、扱き加工とは異なる加工方法であってもよい。
【0096】
〈特徴〉
(1)上述した熱交換器用伝熱フィン71は、切り起こしによって形成されたガイド75a−75fの厚みが、伝熱フィン本体72の厚みよりも薄いため、ガイド75a−75fの表面温度が伝熱フィン本体72に比べて高くなる。その結果、ガイド75a−75fに通風抵抗となる凝縮水や霜が生成し難くなり、熱交換器用の熱交換性能を高めることができる。
【0097】
(2)本実施形態に係るガイド75a−75fの気流方向上流側の縁には、両端の角張った部分(図10(B)の斜線部分)がないので、縁におけるよどみ点を減らし、ガイド75a−75fの通風抵抗を抑えることができる。
【0098】
(3)本実施形態に係る熱交換器用伝熱フィン71のガイド75a−75fは、その厚みを薄くするために、切り起された後、扱かれる。したがって、ガイド75a−75fを形成するために必要な伝熱フィン本体72からの切り起し面積が狭小でよい。すなわち、伝熱フィン本体72に形成される切り起し孔が小さいため、扱き加工を施さない場合と比べ、伝熱フィン本体72の伝熱面を広く保持することが可能になる。その結果、さらに熱交換器の熱交換性能を高めることができる。
【0099】
〈他の実施形態〉
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
【産業上の利用可能性】
【0100】
本発明に係る熱交換器用伝熱フィンは、ガイドのフィン効率を低下させることにより、ガイドにおいて凝縮水や霜の生成を抑制する効果を高め、熱交換器の熱交換性能を向上させる事ができ、フィンチューブ型熱交換器等の熱交換器用フィンとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【0101】
【図1】本発明の第1実施形態に係る熱交換器用伝熱フィンを用いたフィンチューブ型熱交換器の断面図である。
【図2】図1のII−II断面図である。
【図3】図1のIII−III断面図である。
【図4】(A)は図1の領域R1を示す図であり、(B)は図4(A)の領域R2の拡大図である。
【図5】本発明の第1実施形態の変更例に係る熱交換器用伝熱フィンの製造方法を示す図である。
【図6】本発明の第2実施形態に係る熱交換器用伝熱フィンの製造方法を示す図である。
【図7】本発明の第3実施形態に係る熱交換器用伝熱フィンを用いたフィンチューブ型熱交換器の断面図である。
【図8】図7のVIII−VIII断面図である。
【図9】図7のXI−XI断面図である。
【図10】(A)は図7の領域R71を示す図であり、(B)は図10(A)の領域R72の拡大図である。
【符号の説明】
【0102】
11,71 熱交換器用伝熱フィン
12,72 伝熱フィン本体
15a−15f,75a−75f ガイド
2 貫通孔
3 伝熱管
23 カラー部
【出願人】 【識別番号】000002853
【氏名又は名称】ダイキン工業株式会社
【出願日】 平成19年3月8日(2007.3.8)
【代理人】 【識別番号】110000202
【氏名又は名称】新樹グローバル・アイピー特許業務法人


【公開番号】 特開2008−215789(P2008−215789A)
【公開日】 平成20年9月18日(2008.9.18)
【出願番号】 特願2007−58077(P2007−58077)