JP2010048551A - プレートフィンチューブ型の熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】着霜が生じる条件下で運転する場合でも、各フィンの間隙が霜によって閉塞するのを防止することができる、熱交換能力が高くコンパクトなプレートフィンチューブ型の熱交換器を提供する。
【解決手段】プレートフィンチューブ型の熱交換器は、互いに間隔をあけて積層された複数のフィン１と、該フィン１を積層方向に貫通する複数の伝熱管２とを有している。この熱交換器では、伝熱管内流体と伝熱管外流体とが、伝熱管２およびフィン１を介して互いに熱交換する。そして、各フィン１には、脚部および桁部からなる橋状の切り起こし３が設けられている。ここで、切り起こし３においては、フィン本体部とつながっている２つの側辺のうち、伝熱管２に近い方の側辺は、他方の側辺より長く、かつ伝熱管外流体の流れ方向に関して下流側に位置する。
【選択図】図１０

Description

本発明は、伝熱管の外周部に取り付けられたフィンに、熱交換能力を高めるための切り起こしが設けられたプレートフィンチューブ型の熱交換器に関するものである。

一定の間隔をあけて積層された複数のフィンと、該フィンを積層方向に貫通する複数の伝熱管とを有するプレートフィンチューブ型の熱交換器は、例えば、空調機用の凝縮器または蒸発機などとして広く用いられている。この種の熱交換器では、例えば、伝熱管内部を水やフロンなどの作動流体が流れ、伝熱管外すなわち積層されたフィンの間隙を空気などの作動流体が流れ、これらの作動流体が、伝熱管およびフィンを介して、互いに熱交換を行うようになっている。

従来のこの種の熱交換器のフィンには、通常、熱交換性能を高めるために、プレス加工などにより切り起こしが形成されている（例えば、特許文献１〜５参照）。かかる切り起こしは、通常、伝熱管外の作動流体の全体としての流れ方向に対して垂直な方向に並ぶ伝熱管群の、隣り合う伝熱管の間の領域に設けられている（図１７参照）。そして、切り起こしは、フィンから切り離された端辺が、伝熱管外の作動流体の流れ方向に対しておおむね垂直に伸びるように設けられる。かかる切り起こしが設けられていない場合、積層されたフィンの間隙には、作動流体の流れに沿って温度境界層が発達し、該作動流体とフィンとの間の熱輸送を阻害する。しかし、切り起こしを設ければ、温度境界層が更新され、伝熱管外の作動流体とフィンとの間の熱輸送が促進される。

特開平８−２９１９８８号公報 特開平１０−８９８７５号公報 特開平１０−１９７１８２号公報 特開平１０−２０６０５６号公報 特開２００１−２８０８８０号公報

ところで、プレートフィンチューブ型の熱交換器を、例えば、空調機の室外機に使用する場合などにおいては、着霜が生じる条件下で該熱交換器を運転しなければならない場合がある。このような場合、フィンに切り起こしが設けられていると、切り起こしおよびそのまわりに霜が付着して成長し、各フィンの間隙が霜によって閉塞することがある。

このため、この種の熱交換器を、例えば空調機の室外機に使用する場合は、フィンに切り起こしを設けることができず、熱交換能力が低くなる。この場合、高い熱交換能力を得るには、熱交換器自体を大きくしたり、ファンの回転数を高くして伝熱管外の作動流体の流量を増加させたりしなければならないので、設置面積の増加、材料費の増加、ファン動力増加による騒音の増加などを招くといった問題がある。

本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであって、着霜が生じる条件下で運転する場合でも、各フィンの間隙が霜によって閉塞するのを防止することができる、熱交換能力が高くコンパクトなプレートフィンチューブ型の熱交換器を提供することを目的とする。

上記の目的を達するためになされた本発明にかかるプレートフィンチューブ型の熱交換器は、互いに間隔をあけて積層された複数のフィンと、該フィンを積層方向に貫通する複数の伝熱管とを有している。この熱交換器では、伝熱管内流体と伝熱管外流体とが、伝熱管およびフィンを介して、互いに熱交換する。そして、各フィンには切り起こしが設けられている。ここで、各伝熱管について、伝熱管外流体の上流側のフィン端部に沿った方向（以下、「段方向」という。）についての切り起こし全体の広がり幅をＷｓとし、伝熱管の外直径をＤとし、段方向についての伝熱管の配列ピッチをＤｐとすれば、切り起こしは、実質的に次の関係を満たす範囲内にのみ設けられている。
Ｗｓ＝（１−φ）Ｄｐ＋φＤ
φ＞０.５

この熱交換器においては、各伝熱管について、伝熱管外流体の上流側および／または下流側で、フィンに切り起こしが設けられているので、この切り起こしにより各フィン間の温度境界層が分断ないしは更新される。このため、熱交換能力が向上し、熱交換器がコンパクト化される。

また、段方向に並ぶ各伝熱管の間には、切り起こしが設けられていない領域が存在する。したがって、例えば伝熱管外流体が空気である場合、着霜が生じる条件下での運転時に、切り起こし近傍部で着霜により各フィン間に閉塞が生じても、空気は切り起こしが設けられていない領域を通って流れ、熱交換器全体としての空気の流量の低下は抑制される。よって、着霜運転時においても、高い熱交換能力を維持することができる。ここで、切り起こしを、段方向に対して傾斜させれば、空気を、伝熱管の風下側の気流がない領域へ誘導することができ、熱交換能力をより高めることができる。

さらに、切り起こしが橋状に形成されている場合、フィン本体部とつながっている脚部の外面が伝熱管と対向していれば、伝熱管からの熱の移動が切り起こしにより遮断されることがない。このため、伝熱管から離れた領域まで熱を有効に移動させることができる。

本発明の実施の形態１にかかる熱交換器を、伝熱管の一端側からみた模式図である。 図１ＡのＡ−Ａ線断面図である。 図１に示す熱交換器における切り起こしの一例を示す斜視図である。 着霜が生じる条件下で運転を行った場合における、熱交換器の圧力損失の、パラメータφ（後記の式１参照）に対する変化特性を示すグラフである。 霜が付着した状態におけるフラットフィン型の熱交換器の模式図である。 図４ＡのＢ−Ｂ線断面図である。 霜が付着した状態における図１に示す熱交換器の模式図である。 図５ＡのＣ−Ｃ線断面図である。 着霜が生じる条件下で運転を行った場合における、熱交換器の圧力損失の着霜量に対する変化特性を示すグラフである。 着霜が生じる条件下で運転を行った場合における、熱交換器の圧力損失の着霜量に対する変化特性を示すグラフである。 図１に示す熱交換器における、風上側の伝熱管配列の伝熱管まわりでのフィン内における熱伝導による熱流と、伝熱管外の作動流体の伝熱管まわりでの流線とを模式的に示す図である。 本発明の実施の形態１にかかる熱交換器の変形例を、伝熱管の一端側からみた模式図である。 本発明の実施の形態２にかかる熱交換器を、伝熱管の一端側からみた模式図である。 本発明の実施の形態３にかかる熱交換器を、伝熱管の一端側からみた模式図である。 本発明の実施の形態４にかかる熱交換器を、伝熱管の一端側からみた模式図である。 本発明の実施の形態５にかかる熱交換器を、伝熱管の一端側からみた模式図である。 図１２ＡのＤ−Ｄ線断面図である。 本発明の実施の形態６にかかる熱交換器を、伝熱管の一端側からみた模式図である。 図１３のＥ−Ｅ線断面図であり、図１３に示す熱交換器における、凸型の突起の断面を示している。 突起の変形例を示す断面図である。 突起の変形例を示す断面図である。 本発明の実施の形態７にかかる熱交換器を、伝熱管の一端側からみた模式図である。 本発明の実施の形態７にかかる熱交換器の変形例を、伝熱管の一端側からみた模式図である。 は、比較例であるプレートフィンチューブ型の熱交換器を、伝熱管の一端側からみた模式図である。

本発明は、後記の詳細な説明および添付の図面により、より十分に理解されるであろう。なお、添付の図面において、共通する構成要素には、同一の参照番号が付されている。以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を具体的に説明する。

（実施の形態１）
図１Ａおよび図１Ｂに示すように、実施の形態１にかかる熱交換器は、一定の間隔で離間して積層された複数のフィン１（１つのみ図示）と、フィン１を積層方向に貫通する複数の伝熱管２とを有する。各フィン１には、伝熱管２ごとに２つの切り起こし３が設けられている。そして、伝熱管外を流れる作動流体４（例えば、空気）と、伝熱管内を流れる図示していない作動流体（例えば、空調機用の伝熱媒体）とは、フィン１および伝熱管２を介して、互いに熱交換を行うようになっている。

図１Ａおよび図１Ｂに示す熱交換器においては、複数の伝熱管２は、伝熱管外を流れる作動流体４の全体としての流れ方向（図１中では、左から右）にみて、上流側（以下「風上側」といい、下流側を「風下側」という。）のフィン端部に沿った方向（すなわち、前記「段方向」）と、段方向に対して垂直な方向（以下、「列方向」という。）とに、所定の配列ピッチで並んでいる。なお、図１Ａでは、伝熱管２は列方向に１列示されているだけであるが、２列またはそれ以上設けられていてもよいのはもちろんである。

この熱交換器では、切り起こし３は、各伝熱管２の風上側に２つずつ設けられている。各切り起こし３は、フィン本体部から橋状に切り起こされ、フィン本体部に連結された脚部３ａおよびフィン本体部から切り離された端辺（以下、単に「端辺」という。）を伴った桁部３ｂからなる。

図２に、切り起こし３の一例を斜視図で示す。図１Ａおよび図１Ｂに示す熱交換器では、各伝熱管２の風上側に設けられた２つの切り起こし３の風上側および風下側の端辺は、それぞれ、風上側から見て内向きに狭まるように傾斜している。すなわち、各切り起こし３は、作動流体４が切り起こし３の風上側の開口部から流れ込むように配置されている。また、各切り起こし３の風下側の脚部３ａは、その外面が伝熱管と対向するように形成されている。これらの切り起こし３は、例えば、フィン１にプレス加工などを施すことにより形成される。なお、後で説明するように、段方向に隣り合う２つの伝熱管２の間には、切り起こし敷設禁止領域５（図１では、１つのみ図示）が存在する。

この熱交換器では、伝熱管２としては、例えば外直径（パイプ径）が７ｍｍまたは９.５２ｍｍの金属パイプなどが用いられる。また、伝熱管２を通してこれを保持するフィンカラーの直径（フィンカラー径）は、例えば（パイプ径×１．０５＋０．２ｍｍ）程度に設定される。伝熱管２の段方向の配列ピッチは、例えば２０．４ｍｍまたは２２ｍｍに設定される。伝熱管２の列方向の配列ピッチは、例えば１２．７ｍｍまたは２１ｍｍに設定される。なお、これらの値はすべて単なる例示であって、本発明がこれらの値に限定されるものではないことはもちろんである。

各伝熱管２に対応する切り起こし３の全体としての段方向の広がり幅Ｗｓ（すなわち、２つの切り起こし３の広がり幅）は、伝熱管２の外直径をＤとし、段方向の伝熱管２の配列ピッチをＤｐとすれば、次の式１で示す関係を満たすように設定されている。
Ｗｓ＝（１−φ）Ｄｐ＋φＤ…………………………………式１
ただし、φ＞０．５

したがって、段方向に隣り合う２つの伝熱管２の間には、切り起こし敷設禁止領域５が存在する。そして、切り起こし３は、フィン上で伝熱管中心に対する中心角が風上側に向かって１３０°（列方向に対して±６５°）、好ましくは、９０°（列方向に対して±４５°）の範囲内の領域にのみ設けられ、この領域外には切り起こし３は設けられていない。

次に、実施の形態１にかかる熱交換器の機能ないしは作用を説明する。この熱交換器では、通常運転時においては、風上側（図１中では左側）から流入した作動流体４中に形成される温度境界層は、フィン１に設けられた切り起こし３によって分断ないしは更新され、これにより熱交換器の熱交換能力（熱伝達性能）が向上する。他方、着霜が生じる条件下で熱交換器を運転する場合は、切り起こし３およびそのまわり（以下、「切り起こし近傍部」という。）に霜が付着して成長する。このため、切り起こし近傍部では、フィン１の間隙は、着霜によって狭まり、最終的には閉塞に至る。

しかしながら、この熱交換器では、フィン１に切り起こし敷設禁止領域５が存在し、熱交換能力の高い切り起こし近傍部で着霜量が増加するので、切り起こし敷設禁止領域５での着霜量は減少する。したがって、着霜により切り起こし近傍部でフィン１の間隙の狭まりないしは閉塞が生じても、作動流体４は、切り起こし敷設禁止領域５を通って支障なく流れることができる。つまり、切り起こし近傍部で作動流体４の流量が低下したときには、これに伴って切り起こし敷設禁止領域５での作動流体４の流量が増加し、熱交換器全体としての作動流体４の流量の低下が抑制ないしは防止され、熱交換器の熱交換能力の低下が抑制される。

ここで、前記の式１の関係について説明する。段方向に隣り合う２つの伝熱管２に挟まれたフィン１の表面上の領域において、切り起こし３が設けられていない領域の幅をＷｆとし、このＷｆを、パラメータφを用いて、次の式２であらわす。
Ｗｆ＝φ×（Ｄｐ−Ｄ）………………………………………式２
ここで、ＷｆとＷｓとＤｐとの間には、次の式３で示す関係がある。
Ｗｆ＋Ｗｓ＝Ｄｐ………………………………………………式３

したがって、式２は、次のように変形することができる。
Ｗｓ＝（１−φ）Ｄｐ＋φＤ…………………………………式４

図３に、パラメータφを変化させた場合の、熱交換器の着霜量が同一の状態にとなる圧力損失の変化を測定した結果を、切り起こしが設けられていないフィン（いわゆる、フラットフィン）の値と比較（規格化）して示す。

図４Ａおよび図４Ｂは、フラットフィンにおける着霜状態を示している。図４Ａおよび図４Ｂに示すように、フラットフィンでは、主としてフィン１の風上側の縁部に霜６が付着し、この霜６により圧力損失が増加する。

また、図５Ａおよび図５Ｂは、実施の形態１にかかる切り起こし３が設けられたフィン１における着霜状態を示している。図５Ａおよび図５Ｂに示すように、実施の形態１にかかるフィン１では、フィン１の風上側の縁部と、切り起こし３の内部とに霜６が付着し、この霜６により圧力損失が増加する。

図３中において、Ａ点（φ＝１）は、切り起こし３の幅Ｗｓが伝熱管２の外直径Ｄと等しい場合の状態を示している。また、Ｂ点（φ＝０．６）では、霜６は主として切り起こし３の内部に付着し、成長する。このため、フィン１の風上側の縁部の着霜量は減少し、作動流体４は、切り起こし敷設禁止領域５を、フラットフィンの場合よりも低い圧力損失で流れることができる。ここで、パラメータφがさらに小さくなると、切り起こし敷設禁止領域５が狭まり、Ｃ点（φ＝０．５付近）では、圧力損失はフラットフィンの値を上回る。パラメータφがさらに小さくなると、熱交換器の圧力損失は急激に増大する。よって、パラメータφの値は、０．５より大きい範囲に設定するのが好ましい（φ＞０.５）。

図６Ａに、フラットフィン型の熱交換器（フラットフィン）と、実施の形態１にかかる熱交換器（本実施形態）とについて、それぞれ、着霜が生じる条件下で運転を行った場合における、熱交換器の圧力損失の着霜量に対する変化特性を示す。

また、図６Ｂに、例えば図１７に示すような段方向において各伝熱管２の間に切り起こし３が設けられた熱交換器（比較例）と、フラットフィン熱交換器（フラットフィン）とについて、それぞれ、着霜が生じる条件下で運転を行った場合における、熱交換器の圧力損失の着霜量に対する変化特性を示す。

図６Ａおよび図６Ｂから明らかなとおり、実施の形態１にかかる熱交換器では、フラットフィン熱交換器および図１７に示す熱交換器に比べて、着霜の進行に伴う圧力損失の増加の度合いが小さい。したがって、熱交換器全体としての作動流体４の流量の低下が抑制ないし防止され、該熱交換器の熱交換能力の低下が抑制される。

図７は、図１に示す熱交換器における、伝熱管まわりでのフィン１内における熱伝導による熱流７と、伝熱管外の作動流体４の伝熱管まわりでの流線８とを模式的に示している。図７に示すように、熱が伝熱管２からフィン１に伝わる際に、この熱は熱伝導により放射状に移動ないしは拡散する。なお、熱がフィン１から伝熱管２に伝わる場合も、この熱は、上記の場合とは逆向きであるが、熱伝導により放射状に移動する。つまり、図１に示すように、切り起こし３が伝熱管２の近傍からほぼ放射状に伸びている熱交換器では、伝熱管まわりでの熱伝導による熱の移動方向と、切り起こし３の伸びる方向とがほぼ一致する。したがって、伝熱管まわりにおけるフィン１内での熱伝導による熱の移動は、切り起こし３によって妨げられることがない。このため、熱伝導による伝熱管２からフィン１への熱移動またはフィン１から伝熱管２への熱移動が円滑に行われ、フィン内における伝熱量が増加する。

なお、図８に示すように、切り起こし３が、伝熱管２に対して放射状に伸びてはいないが、段方向に対して傾斜して伸び、伝熱管側の脚部３ａの外面が伝熱管２に対向している場合でも、熱伝導による伝熱管２からフィン１への熱移動あるいはフィン１から伝熱管２への熱移動における移動経路が確保される。したがって、フィン内における伝熱量が増加する。

また、作動流体４の流れは、切り起こし３の脚部３ａによって各伝熱管２の上流側で二手に分けられ、各流れは、作動流体４の全体的な流れ方向（図７中では左右方向）に対して該伝熱管２から離反する方向に傾斜する。その結果、伝熱管２の両側に分配された作動流体４が、段方向に隣り合う２つの伝熱管２の間のフィン上の領域に誘導される。このため、フィン間の作動流体４の流れが均一化され、フィン１の有効伝熱面積が増加する。

他方、切り起こし３の端辺は、前記のとおり、フィン１の風上側の縁部からみて内向きに狭まるように傾斜している。このため、伝熱管２の上流側で二手に分かれた各作動流体４は、切り起こし３の端辺の開口部から切り起こし内に流入する。これにより、切り起こし３の温度境界層を分断ないし更新する効果が増大し、熱交換器の熱交換能力（熱伝達率）が向上する。切り起こし３が伝熱管２に対して放射状に伸びている場合は、二手に分かれた各作動流体４は、切り起こし３の端辺とほぼ直角に交差するので、切り起こし３の温度境界層を分断ないし更新する効果が最大となる。

なお、図示していないが、切り起こし３が風下側の伝熱管列の伝熱管まわりに設けられた場合でも、基本的には風上側の伝熱管列の場合と同様に、熱伝導による伝熱管２からフィン１への熱移動またはフィン１から伝熱管２への熱移動が円滑に行われ、かつ切り起こし３の温度境界層を分断ないし更新する効果が大きくなるのはもちろんである。

以上、実施の形態１にかかる熱交換器においては、通常運転時には、伝熱管２の風上側または風下側に設けられた切り起こし３により、フィン１と作動流体４との間の熱輸送（伝熱）が促進され、熱交換能力が向上する。これにより、該熱交換器がコンパクトなものとなる。また、着霜が生じる条件下での運転時には、切り起こし近傍部で着霜により各フィン１の間隙に閉塞（目詰まり）が生じても、作動流体４は、切り起こし３が設けられていない切り起こし敷設禁止領域５を通って流れることができるので、熱交換器全体としての作動流体４の流量の低下が抑制される。このため、着霜運転時においても、高い熱交換能力を維持することができる。

ここで、切り起こし３の端辺が段方向に対して傾斜して伸びている場合は、伝熱管２の周囲の作動流体４の流れが、切り起こし３の脚部３ａによって該伝熱管２の両側に分配され、分配された作動流体４は、段方向に隣り合う２つの伝熱管２の間のフィン領域に誘導される。このため、フィン間の作動流体４の流れが均一化され、フィン１の有効伝熱面積が増加する。これにより、熱交換器の熱交換能力が増加する。また、切り起こし３の端辺が、作動流体４の流れとほぼ直角に交差ないし対向するので、温度境界層の分断効果が高められ、伝熱がより促進される。さらに、切り起こし近傍部では、伝熱管２からフィン１への熱伝導による熱の移動経路が確保されるので、切り起こし近傍部でのフィン内の熱移動量が増加し、熱交換器全体として熱交換量が増加する。

（実施の形態２）
以下、図９を参照しつつ、本発明の実施の形態２を説明する。ただし、実施の形態２にかかる熱交換器は、図１Ａ〜図７に示す実施の形態１にかかる熱交換器と多くの共通点を有するので、説明の重複を避けるため、以下では主として実施の形態１と異なる点を説明する。なお、図９において、図１Ａに示す熱交換器の構成要素と共通の構成要素には、同一の参照番号が付されている。

図９に示すように、実施の形態２でも、基本的には実施の形態１と同様に、複数のフィン１と、複数の伝熱管２と、複数の切り起こし３と、複数の切り起こし敷設禁止領域５（１つのみ図示）とが設けられている。そして、伝熱管外を流れる作動流体４と伝熱管内を流れる作動流体とが、フィン１および伝熱管２を介して、互いに熱交換を行うようになっている。

ただし、各伝熱管２の風上側に、それぞれ、実施の形態２と基本的には同様の切り起こし３の対が、列方向にやや離間して２組（合計４つ）設けられている。その他の点は実施の形態１と同様である。

かくして、実施の形態２にかかる熱交換器においては、基本的には、実施の形態１と同様の作用・効果を奏する。さらに、各伝熱管２に対して、基本的には実施の形態１と同様の切り起こし３の対が２組設けられているので、切り起こし３による初期運転時または通常運転時の熱交換能力（熱伝達性能）がより向上する。

なお、実施の形態２では、切り起こし３の対を、伝熱管２の風上側において、列方向に離間させて２組設けているが、３組以上の切り起こし３の対を設けてもよいことはいうまでもない。

（実施の形態３）
以下、図１０を参照しつつ、本発明の実施の形態３を説明する。ただし、実施の形態３にかかる熱交換器は、図１Ａ〜図７に示す実施の形態１にかかる熱交換器と多くの共通点を有するので、説明の重複を避けるため、以下では主として実施の形態１と異なる点を説明する。なお、図１０において、図１Ａに示す熱交換器の構成要素と共通の構成要素には、同一の参照番号が付されている。

図１０に示すように、実施の形態３でも、基本的には実施の形態１と同様に、複数のフィン１と、複数の伝熱管２と、複数の切り起こし３と、複数の切り起こし敷設禁止領域５（１つのみ図示）とが設けられている。そして、伝熱管外を流れる作動流体４と伝熱管内を流れる作動流体とが、フィン１および伝熱管２を介して、互いに熱交換を行うようになっている。

ただし、切り起こし３の脚部３ａの、フィン本体部とつながっている辺（以下「側辺」という。）のうち、少なくとも上流側の側辺が、列方向に平行となっている。その他の点は、実施の形態１と同様である。

かくして、実施の形態３にかかる熱交換器においては、基本的には、実施の形態１と同様の作用・効果を奏する。さらに、切り起こし３の脚部３ａの側辺が作動流体４の流れ方向と平行であるので、作動流体４が切り起こし３の脚部３ａに当たることにより生じる圧力損失が最小限となり、風量の増大が可能となる。

（実施の形態４）
以下、図１１を参照しつつ、本発明の実施の形態４を説明する。ただし、実施の形態４にかかる熱交換器は、図１Ａ〜図７に示す実施の形態１にかかる熱交換器と多くの共通点を有するので、説明の重複を避けるため、以下では主として実施の形態１と異なる点を説明する。なお、図１１において、図１Ａに示す熱交換器の構成要素と共通の構成要素には、同一の参照番号が付されている。

図１１に示すように、実施の形態４でも、基本的には実施の形態１と同様に、複数のフィン１と、複数の伝熱管２と、複数の切り起こし３と、複数の切り起こし敷設禁止領域５（１つのみ図示）とが設けられている。そして、伝熱管外を流れる作動流体４と伝熱管内を流れる作動流体とが、フィン１および伝熱管２を介して、互いに熱交換を行うようになっている。

ただし、各フィン１においては、伝熱管２ごとに、実施の形態１と同様の切り起こし３の対が、該伝熱管２の風上側および風下側の両側に２組（合計４つ）設けられている。なお、風上側と風下側に設けられた切り起こし３の対は、段方向に並ぶ複数の伝熱管２の中心を結ぶ中心線に対して対称に配置するのが好ましい。その他の点は、実施の形態１と同様である。

かくして、実施の形態４にかかる熱交換器においては、基本的には、実施の形態１と同様の作用・効果を奏する。さらに、各伝熱管２に対して、実施の形態１と同様の切り起こし３の対が、風上側と風下側とに設けられているので、フィン１を加工して切り起こし３をプレス成型する際のフィン本体部の変形が小さくなり、積層作業などの製造作業が容易となる。

（実施の形態５）
以下、図１２Ａおよび図１２Ｂを参照しつつ、本発明の実施の形態５を説明する。ただし、実施の形態５にかかる熱交換器は、図１Ａ〜図７に示す実施の形態１にかかる熱交換器と多くの共通点を有するので、説明の重複を避けるため、以下では主として実施の形態１と異なる点を説明する。なお、図１２Ａにおいて、図１Ａに示す熱交換器の構成要素と共通の構成要素には、同一の参照番号が付されている。

図１２Ａに示すように、実施の形態５でも、基本的には実施の形態１と同様に、複数のフィン１と、複数の伝熱管２と、複数の切り起こし３と、複数の切り起こし敷設禁止領域５（１つのみ図示）とが設けられている。そして、伝熱管外を流れる作動流体４と伝熱管内を流れる作動流体とが、フィン１および伝熱管２を介して、互いに熱交換を行うようになっている。

ただし、各切り起こし３が、フィン１の広がり面（フィンスペース面）ないし本体部を基準（中心）として、交互に上下（伝熱管の伸びる方向）に切り起こされた形状に形成されている。すなわち、各切り起こし３は、風上側の部分と中間部分と風下側の部分とで構成され、風上側の部分および風下側の部分はフィン１の広がり面より下側に切り起こされ、中間部分はフィン１の広がり面より上側に切り起こされている。その他の点は、実施の形態１と同様である。なお、図１２Ｂは、図１２Ａにおいて、Ｄ−Ｄ線で切断された切り起こし３の断面の一例を示している。

一般に、熱交換器をユニットに実装する場合、熱交換器を折り曲げ加工して配置する場合がある。実施の形態５にかかる熱交換器においては、１つの切り起こし３が上下に切り起こされているので、折り曲げ時にかかる荷重を、上下の切り起こし部分とフィン１の広がり面との接点で支える構造となる。このため、熱交換器をユニットの形状に合わせて折り曲げ加工する場合、フィン１の倒れなどが生じにくく、意匠性および性能の損傷が生じない。なお、実施の形態５にかかる熱交換器でも、基本的には、実施の形態１と同様の作用・効果を奏することはもちろんである。

（実施の形態６）
以下、図１３を参照しつつ、本発明の実施の形態６を説明する。ただし、実施の形態６にかかる熱交換器は、図１Ａ〜図７に示す実施の形態１にかかる熱交換器と多くの共通点を有するので、説明の重複を避けるため、以下では主として実施の形態１と異なる点を説明する。なお、図１３において、図１Ａに示す熱交換器の構成要素と共通の構成要素には、同一の参照番号が付されている。

図１３に示すように、実施の形態６でも、基本的には実施の形態１と同様に、複数のフィン１と、複数の伝熱管２と、複数の切り起こし３と、複数の切り起こし敷設禁止領域５（１つのみ図示）とが設けられている。そして、伝熱管外を流れる作動流体４と伝熱管内を流れる作動流体とが、フィン１および伝熱管２を介して、互いに熱交換を行うようになっている。

ただし、実施の形態６では、フィン１に、段方向に連続して伸びる凸型の突起９が形成されている。凸型の突起９は、例えば、プレス加工により形成することができる。

図１４Ａは、図１３のＥ−Ｅ線で切断した凸型の突起９の断面の一例を示している。なお、図１４Ｂおよび図１４Ｃは、それぞれ、突起の変形例を示す断面図である。

かくして、実施の形態６にかかる熱交換器においては、基本的には、実施の形態１と同様の作用・効果を奏する。さらに、凸型の突起９が設けられているので、フィン１の伝熱面積を大きくすることができ、かつ強度を高めてフィン１のたわみを低減してフィン１の積層工程における高速化を実現することができる。

（実施の形態７）
以下、図１５を参照しつつ、本発明の実施の形態７を説明する。ただし、実施の形態７にかかる熱交換器は、図１Ａ〜図７に示す実施の形態１にかかる熱交換器と多くの共通点を有するので、説明の重複を避けるため、以下では主として実施の形態１と異なる点を説明する。なお、図１５において、図１Ａに示す熱交換器の構成要素と共通の構成要素には、同一の参照番号が付されている。

図１５に示すように、実施の形態７でも、基本的には実施の形態１と同様に、複数のフィン１と、複数の伝熱管２と、複数の切り起こし３と、複数の切り起こし敷設禁止領域５（１つのみ図示）とが設けられている。そして、伝熱管外を流れる作動流体４と伝熱管内を流れる作動流体とが、フィン１および伝熱管２を介して、互いに熱交換を行うようになっている。

ただし、各切り起こし３において、その２つの端辺のうちフィン１の風上側の縁部に近い方の端辺が他方の端辺よりも長く形成され、フィン１の上面側からみれば、切り起こし３は台形となっている。その他の点は実施の形態１と同様である。

かくして、実施の形態７にかかる熱交換器においては、基本的には、実施の形態１と同様の作用・効果を奏する。さらに、切り起こし３のフィン１の風上側の縁部に近い方の端辺が長いので、熱伝達が促進され、その結果熱交換性能が向上する。また、台形の底辺が長いので、伝熱管２から切り起こし３への熱流が増加し、熱交換性能が向上する。

なお、図１６に示すように、フィン１に凸型の突起９を設ければ、フィン１の風上側の縁部から伝熱管２までのスペースが小さい場合でも、フィン１の面積を大きくすることができ、熱交換性能の向上を図ることができる。

以上、本発明は、その特定の実施の形態に関連して説明されてきたが、このほか多数の変形例および修正例が可能であるということは当業者にとっては自明なことであろう。それゆえ、本発明は、このような実施の形態によって限定されるものではなく、添付のクレームによって限定されるべきものである。

以下、本発明の好ましい態様を示す。
（態様１）
互いに間隔をあけて積層された複数のフィンと、該フィンを積層方向に貫通する複数の伝熱管とを有し、伝熱管内流体と伝熱管外流体とが、伝熱管およびフィンを介して互いに熱交換するプレートフィンチューブ型の熱交換器であって、
前記各フィンに切り起こしが設けられていて、前記各伝熱管について、伝熱管外流体の上流側のフィン端部に沿った方向で定義される段方向についての切り起こし全体の広がり幅をＷｓとし、伝熱管の外直径をＤとし、段方向についての伝熱管の配列ピッチをＤｐとすれば、実質的に、
Ｗｓ＝（１−φ）Ｄｐ＋φＤ
φ＞０.５
の関係を満たす範囲内にのみ、前記切り起こしが設けられていることを特徴とする熱交換器。
（態様２）
前記各伝熱管について、伝熱管外流体の上流側または下流側に向かって、該伝熱管の中心に対する中心角が１３０°の範囲内にのみ、前記切り起こしが設けられていることを特徴とする態様１に係る熱交換器。
（態様３）
前記切り起こしの、フィン本体部とは切り離されている２つの端辺の少なくとも一方が、段方向に対して傾斜して伸びていることを特徴とする態様１または２に係る熱交換器。
（態様４）
前記切り起こしの、フィン本体部とは切り離されている２つの端辺の少なくとも一方が、伝熱管に対して放射状に伸びていることを特徴とする態様１ないし３のいずれか１つに係る熱交換器。
（態様５）
前記切り起こしの、フィン本体部とは切り離されていない２つの側辺の少なくとも一方が、段方向に対して垂直な方向に伸びていることを特徴とする態様１ないし４のいずれか１つに係る熱交換器。
（態様６）
前記各伝熱管に対して切り起こしが複数設けられていて、該切り起こしが、該伝熱管の中心を通り段方向と平行または垂直な軸に関して対称な位置に配置されていることを特徴とする態様１ないし５のいずれか１つに係る熱交換器。
（態様７）
前記切り起こしが、フィン本体部を基準にして、伝熱管の伸びる方向に交互に切り起こされた形状を有することを特徴とする態様１ないし６のいずれか１つに係る熱交換器。
（態様８）
前記フィンに、段方向に連続して伸びる凸型の突起が形成されていることを特徴とする態様１ないし７のいずれか１つに係る熱交換器。
（態様９）
前記切り起こしが、フィン本体部から橋状に切り起こされていて、フィン本体部に連結された脚部と、フィン本体部から離間された桁部とを有することを特徴とする態様１ないし８のいずれか１つに係る熱交換器。

以上のように、本発明にかかるプレートフィンチューブ型の熱交換器は、着霜が生じる条件下で用いられる熱交換器として有用であり、とくに空調機用の凝縮器等として用いるのに適している。

１ フィン、 ２ 伝熱管、 ３ 切り起こし、 ３ａ脚部、 ３ｂ 桁部、 ４ 作動流体、 ５ 敷設禁止領域、 ６ 霜、 ７ 熱流、 ８ 流線、 ９ 凸型の突起。

Claims (7)

1. 互いに間隔をあけて積層された複数のフィンと、該フィンを積層方向に貫通する複数の伝熱管とを有し、伝熱管内流体と伝熱管外流体とが、伝熱管およびフィンを介して互いに熱交換するプレートフィンチューブ型の熱交換器であって、
   伝熱管外流体の流れ方向に関して前記各伝熱管より上流側において前記各フィンに切り起こしが設けられていて、
   前記切り起こしにおいては、フィン本体部とは切り離されていない２つの側辺のうち伝熱管に近い方の側辺は、他方の側辺より長く、かつ伝熱管外流体の流れ方向に関して前記他方の側辺より下流側に位置することを特徴とする熱交換器。
2. 前記切り起こしの、フィン本体部とは切り離されている２つの端辺の少なくとも一方が、伝熱管に対して放射状に伸びていることを特徴とする、請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記切り起こしの、前記２つの側辺のうちの少なくとも一方が、伝熱管外流体の流れ方向に関して上流側のフィン端部に沿った方向で定義される段方向に対して垂直な方向に伸びていることを特徴とする、請求項１または２に記載の熱交換器。
4. 前記各伝熱管に対して切り起こしが複数設けられていて、該切り起こしが、該伝熱管の中心を通り段方向と垂直な軸に関して対称な位置に配置されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載の熱交換器。
5. 前記切り起こしが、フィン本体部を基準にして、伝熱管の伸びる方向に交互に切り起こされた形状を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１つに記載の熱交換器。
6. 前記フィンに、段方向に連続して伸びる凸型の突起が形成されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１つに記載の熱交換器。
7. 前記切り起こしにおいては、フィン本体部から切り離された２つの端辺のうち、伝熱管外流体の流れ方向に関して上流側のフィン端部に近い方の端辺は他方の端辺より長いことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の熱交換器。

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