JP2013221679A - フィンチューブ熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】コルゲートフィンを用いたフィンチューブ熱交換器の排水性能を改善する。
【解決手段】フィンチューブ熱交換器１００は、平行に並べられた複数のフィン３１と、気体と熱交換する媒体が内部を流れるように構成された伝熱管２１とを備えている。フィン３１は、気流方向における少なくとも１つの位置に山部３４を有するコルゲートフィンであって、伝熱管２１の周囲に形成された管周囲部３５と、山部３４を形成するように気流方向に対して傾いている第１傾斜部３８と、管周囲部３５と第１傾斜部３８とを互いに接続している第２傾斜部３９と、伝熱管２１よりも重力方向の下方において第２傾斜部３９に形成されたスリット２３とを有する。スリット２３は、平面視で円弧の形状を有する。
【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、フィンチューブ熱交換器に関する。

フィンチューブ熱交換器は、所定間隔で並べられた複数のフィンと、複数のフィンを貫通する伝熱管とによって構成されている。空気は、フィンとフィンとの間を流れて伝熱管の中の流体と熱交換する。

図１６は、従来のフィンチューブ熱交換器に使用されたフィンの平面図である。フィン１は、気流方向において山部４と谷部６とが交互に現れるように成形されている。このようなフィンは、一般に「コルゲートフィン（corrugated fin）」と呼ばれている。コルゲートフィンによれば、伝熱面積を増やす効果だけでなく、気流３を蛇行させることによって温度境界層を薄くする効果が得られる。

フィンチューブ熱交換器に共通する１つの技術課題として、排水性能に関する課題がある。フィンの表面に水（凝縮水）が付着すると効率的な熱交換が阻害されるので、フィンの表面から速やかに水が排除されることが望ましい。例えば、特許文献１には、排水スリットを有するフィンが記載されている。特許文献１に記載されたフィンを図１７に示す。フィン１１には、伝熱管７の下方のドレン滞留域から斜め下に向かって延びる排水スリット８が設けられている。

実開昭６４−２２１８６号公報

特許文献１に記載された技術は、曲げられていないフィン（いわゆるフラットフィン）を想定したものであり、その応用範囲は必ずしも広くない。そのため、コルゲートフィンに適用できる技術が望まれている。

本発明は、コルゲートフィンを用いたフィンチューブ熱交換器の排水性能を改善することを目的とする。

すなわち、本発明は、
気体の流路を形成するために平行に並べられた複数のフィンと、
前記複数のフィンを貫通しており、前記気体と熱交換する媒体が内部を流れるように構成された伝熱管とを備え、
前記フィンは、気流方向における少なくとも１つの位置に山部を有するコルゲートフィンであって、前記伝熱管の周囲に形成された管周囲部と、前記山部を形成するように前記気流方向に対して傾いている第１傾斜部と、前記管周囲部と前記第１傾斜部とを互いに接続している第２傾斜部と、前記伝熱管よりも重力方向の下方において前記第２傾斜部に形成されたスリットとを有し、
前記スリットは、平面視で円弧の形状を有する、フィンチューブ熱交換器を提供する。

フィンの表面に付着した水は、通常、自重によって下方に流れる。しかし、付着した水の一部は、フィンの表面に滞留することがある。水の滞留は、コルゲートフィンにおいて起こりやすい。コルゲートフィンにおいて水が滞留しやすい部分として、管周囲部及び第２傾斜部が挙げられる。フィンの起伏を乗り越えることができない水は、表面積をなるべく小さくする形で管周囲部及び第２傾斜部に滞留し、安定する。

これに対し、本発明によれば、伝熱管よりも下方において第２傾斜部に円弧状のスリットが形成されている。そのため、水は、スリットを通じてフィンの表側からフィンの裏側へと排出される。その後、水は、フィンの裏側で谷部に集められる。谷部に集められた水は、谷部を伝って下方に流れる。その結果、フィンの表面から水が効率的に排除される。

本発明の第１実施形態に係るフィンチューブ熱交換器の斜視図 図１のフィンチューブ熱交換器に用いられたフィンの平面図 図２Ａに示すフィンのIIB-IIB線に沿った断面図 図２Ａに示すフィンのIIC-IIC線に沿った断面図 図２Ａに示すフィンのIID-IID線に沿った断面図 スリットの拡大断面図 スリットの拡大断面図 スリットを有さないフィンの作用説明図 本実施形態のフィンの作用説明図 変形例１に係るフィンの平面図 変形例２に係るフィンの平面図 変形例３に係るフィンの平面図 変形例４に係るフィンの平面図 変形例５に係るフィンの平面図 変形例６に係るフィンの平面図 変形例７に係るフィンの平面図 第２実施形態に係るフィンの平面図 図１２Ａに示すフィンのXIIB-XIIB線に沿った断面図 図１２Ａに示すフィンのXIIC-XIIC線に沿った断面図 図１２Ａに示すフィンのXIID-XIID線に沿った断面図 変形例８に係るフィンの平面図 変形例９に係るフィンの平面図 変形例１０に係るフィンの平面図 従来のコルゲートフィンの平面図 特許文献１に記載されたフィンの平面図

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態によって本発明が限定されるものではない。

（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態のフィンチューブ熱交換器１００は、空気Ａ（気体）の流路を形成するために平行に並べられた複数のフィン３１と、これらのフィン３１を貫通する伝熱管２１とを備えている。フィンチューブ熱交換器１００は、伝熱管２１の内部を流れる媒体Ｂと、フィン３１の表面に沿って流れる空気Ａとを熱交換させるように構成されている。媒体Ｂは、例えば、二酸化炭素、ハイドロフルオロカーボンなどの冷媒である。伝熱管２１は、１本につながっていてもよいし、複数本に分かれていてもよい。

フィン３１は、前縁３０ａ及び後縁３０ｂを有する。前縁３０ａ及び後縁３０ｂは、それぞれ、直線状である。

本明細書では、フィン３１の長手方向を段方向と定義し、フィン３１の並び方向を高さ方向と定義し、段方向及び高さ方向の両方に垂直な方向を気流方向（空気Ａの流れ方向）と定義する。段方向は、前縁３０ａ又は後縁３０ｂに平行な方向である。気流方向、高さ方向及び段方向は、それぞれ、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向に対応している。段方向は、例えば、重力方向に平行である。気流方向は、例えば、水平方向に平行である。

図２Ａ〜図２Ｄに示すように、フィン３１は、典型的には、長方形かつ平板の形状を有する。本実施形態において、フィン３１は一定の間隔（フィンピッチＦＰ）で並べられている。ただし、高さ方向に関して互いに隣り合う２つのフィン３１の間隔は必ずしも一定である必要はなく、異なっていてもよい。フィンピッチＦＰは、例えば、１．０〜１．５ｍｍの範囲に調整されている。図２Ｂに示すように、フィンピッチＦＰは、隣り合う２つのフィン３１の距離で表される。

前縁３０ａを含む一定幅の部分及び後縁３０ｂを含む一定幅の部分は、気流方向に平行である。ただし、これらの部分は、成形時にフィン３１を金型に固定するために使用される部分であり、フィン３１の性能に大きな影響を及ぼさない。

フィン３１の材料として、打ち抜き加工された肉厚０．０５〜０．８ｍｍのアルミニウム製の平板を好適に使用できる。フィン３１の表面にベーマイト処理、親水性塗料の塗布などの親水性処理が施されていてもよい。親水性処理に代えて、撥水処理が施されていてもよい。

フィン３１には、複数の貫通孔３７ｈが段方向に沿って一列かつ等間隔で形成されている。複数の貫通孔３７ｈの各中心を通る直線は段方向に平行である。複数の貫通孔３７ｈのそれぞれに伝熱管２１が嵌められている。貫通孔３７ｈの周りにはフィンカラー３７がフィン３１の一部によって形成されており、このフィンカラー３７と伝熱管２１とが密着している。貫通孔３７ｈの直径は、例えば１〜２０ｍｍであり、４ｍｍ以下であってもよい。貫通孔３７ｈの直径は、伝熱管２１の外径に一致している。段方向で互いに隣り合う２つの貫通孔３７ｈの中心間距離（管ピッチ）は、例えば、貫通孔３７ｈの直径の２〜３倍である。気流方向におけるフィン３１の長さは、例えば、１５〜２５ｍｍである。

図２Ａ〜図２Ｄに示すように、フィン３１は、気流に対して起伏を有するフィンである。フィン３１は、気流方向における少なくとも１つの位置に山部３４を有する。本実施形態では、フィンカラー３７の突出方向と同じ方向に突出している部分を「山部３４」と定義している。ただし、フィン３１を裏側から観察すると、山部３４は、谷部に対応する。山部３４は、気流方向に対して交差する方向に延びる稜線を含む。詳細には、隣り合う伝熱管２１の間において、山部３４の稜線は段方向に平行である。すなわち、フィン３１は、コルゲートフィン（波板の形状に成形されたフィン）と呼ばれるフィンである。本実施形態において、フィン３１は、気流方向における１つの位置にのみ山部３４を有する。前縁３０ａ及び後縁３０ｂがそれぞれ谷部に対応している。気流方向において、山部３４の位置は伝熱管２１の中心の位置に一致している。ただし、後述するように、山部３４（又は谷部）の数は１つに限定されない。

フィン３１は、さらに、平坦部３５、第１傾斜部３８及び第２傾斜部３９を有する。平坦部３５は、フィンカラー３７に隣接している部分であって、貫通孔３７ｈの周囲に形成された管周囲部である。平坦部３５は、平面視で円環の形状を有する。平坦部３５の表面は、気流方向に平行で高さ方向に垂直である。ただし、平坦部３５が気流方向に対して僅かに傾いていてもよい。複数の第１傾斜部３８（本実施形態では２つの第１傾斜部３８）は、それぞれ、山部３４を形成するように気流方向に対して傾いた部分である。第１傾斜部３８は、フィン３１において最も広い面積を占有している。第１傾斜部３８の表面は平坦である。第２傾斜部３９は、平坦部３５と第１傾斜部３８との間の高さの違いを解消するように、平坦部３５と第１傾斜部３８とを滑らかに接続している部分である。第２傾斜部３９の表面は緩やかな曲面で構成されている。平坦部３５及び第２傾斜部３９は、凹状に形成されている。

第１傾斜部３８と第２傾斜部３９との境界部分に適度なアール（例えば、Ｒ０．５ｍｍ〜Ｒ２．０ｍｍ）が付与されていてもよい。同様に、山部３４と第２傾斜部３９との境界部分に適度なアール（例えば、Ｒ０．５ｍｍ〜Ｒ２．０ｍｍ）が付与されていてもよい。

図２Ａ及び図２Ｄに示すように、フィン３１は、さらに、伝熱管２１（又は貫通孔３７ｈ）よりも重力方向の下方において第２傾斜部３９に形成されたスリット２３を有する。スリット２３は、フィン３１を貫通している。本実施形態では、スリット２３の全部が伝熱管２１よりも重力方向の下方において第２傾斜部３９に形成されている。フィンカラー３７の周囲に付着した水は、スリット２３を通じてフィン３１の表側（第１主面側）からフィン３１の裏側（第２主面側）へと排出される。その後、水は、フィン３１の裏側で谷部に集められる。谷部に集められた水は、谷部を伝って下方に流れる。その結果、フィン３１の表面から水が効率的に排除される。また、スリット２３が気流方向に比較的長いので、広範囲の水を集めることができる。

スリット２３は、平面視で円弧の形状を有する。平坦部３５の外縁の一部がスリット２３によって包囲されている。フィン３１を平面視したとき、スリット２３に重なる仮想的な円の中心は、伝熱管２１の中心（又は貫通孔３７ｈの中心）に一致している。つまり、伝熱管２１の中心に一致する中心を有する仮想的な円に沿ってスリット２３が形成されている。平坦部３５も伝熱管２１の中心に一致する中心を有する円環の形状を有する。そのため、平坦部３５からスリット２３までの距離は、概ね一定である。このような構成によれば、フィンカラー３７に伝熱管２１を密着させるために伝熱管２１を拡管したとき、スリット２３に応力集中などの影響が及びにくい。これにより、歩留まりが向上し、フィンチューブ熱交換器１００の生産性の向上及びコストの削減を期待できる。

図２Ａに示すように、互いに隣り合う伝熱管２１の間において、山部３４は段方向（Ｚ方向）に平行な稜線を含んでいる。フィン３１の並び方向（高さ方向）に平行な平面であって、伝熱管２１の中心Ｏと段方向に平行な稜線の端部Ｅとを通る平面を基準平面Ｈ１と定義する。スリット２３は基準平面Ｈ１を横切っている。このような構成によれば、水が山部３４の稜線の端部Ｅに向かって第２傾斜部３９の表面上を流れ、効率的にスリット２３に集められる。その結果、水がフィン３１の表側から裏側へと十分に排出される。さらに、伝熱管２１の中心Ｏ（貫通孔３７ｈの中心）を通り、気流方向に垂直な平面を中央平面Ｈ３と定義する。本実施形態において、フィン３１は、基準平面Ｈ１及び中央平面Ｈ３に関して対称の構造を有している。基準平面Ｈ１は、段方向におけるスリット２３の最下点に重なっている。このような構成によれば、フィンカラー３７に伝熱管２１を密着させるために伝熱管２１を拡管したとき、スリット２３に応力集中などの影響が及びにくい。フィン３１の上流部分とフィン３１の下流部分との両方で水を排除する効果を均一に得ることができる。これらの効果は、中央平面Ｈ３に関して対称の構造を有する限りにおいて、他の実施形態及び変形例においても得られる。なお、本実施形態及び後述する変形例１〜７では、基準平面Ｈ１が中央平面Ｈ３に一致している。

スリット２３の幅は特に限定されない。ただし、スリット２３は、毛細管現象によってフィン３１の表側からフィン３１の裏側へと水を導くことができる幅Ｇを有していることが望ましい。

スリット２３の幅Ｇは、例えば、０．０１〜１ｍｍ（望ましくは、０．０５〜０．３ｍｍ）の範囲に調節されうる。フィンピッチＦＰを基準にすると、スリットの幅Ｇは、０．００５ＦＰ＜Ｇ＜ＦＰ（望ましくは、０．０２５ＦＰ＜Ｇ＜０．３ＦＰ）の関係を満足するように調節されうる。幅Ｇがこのような範囲に調節されていると、水は、フィン３１の表側からフィン３１の裏側へとスムーズに導かれる。「フィンピッチＦＰ」は、互いに隣り合うフィンの間隔を意味する。

スリット２３の断面形状も特に限定されない。スリット２３の断面形状の具体例を図３Ａ及び図３Ｂに示す。図３Ａに示す例は、厚さ方向に沿ってフィン３１にせん断荷重を加えることによって形成されうる。すなわち、スリット２３の長手方向に垂直な断面を観察したとき、スリット２３の一方の側（左側）における第２傾斜部３９とスリット２３の他方の側（右側）における第２傾斜部３９との間に段差が付与されることによってスリット２３が形成されていている。図３Ｂに示すスリット２３は、鋭利な刃物（例えば、金型に組み込まれたもの）をフィン３１の一方の面から突き刺すことによって形成されうる。すなわち、スリット２３の長手方向に垂直な断面を観察したとき、スリット２３の一方の側（左側）と他方の側（右側）とのそれぞれにおいて第２傾斜部３９が弓形に変形することによってスリット２３が形成されていてもよい。いずれの形状のスリット２３よっても、フィン３１の排水性能を改善する効果を得ることができる。なお、スリット２３を形成するときの加工の方向も特に限定されない。

次に、図４Ａ及び図４Ｂを参照して、スリット２３の作用を詳細に説明する。

図４Ａに示すように、スリットを有さないフィン１０において、水Ｗは、伝熱管１２の周囲においてフィン１０の表面に付着する。水Ｗは、フィン１０の折れ目に沿って下方（重力方向）に流れ、平坦部１５及び傾斜部１９に滞留し始める。水Ｗの一部は、起伏を乗り越えて下方に流れる。しかし、水Ｗの残部は、表面張力によって平坦部１５及び傾斜部１９に取り残され、下方に流れることなく、伝熱管１２の周囲に滞留する。以降の運転において、水Ｗが空気の流れを妨げ、かつ大きな熱抵抗となるので、熱交換器の性能は大幅に低下する。なお、図４Ａに示すフィン１０は、特定の文献に記載されている先行技術ではない。

図４Ｂに示すように、本実施形態のフィン３１は、次のような作用及び効果を奏する。水Ｗは、伝熱管２１の周囲においてフィン３１の表面に付着する。水Ｗは、フィン３１の折れ目に沿って下方に流れ、平坦部３５及び第２傾斜部３９に滞留し始める。水Ｗの一部は、起伏を乗り越えて下方に流れる。水Ｗの残部は、表面張力（毛細管現象）及び重力の影響により、スリット２３を通じて、フィン３１の表側からフィン３１の裏側へと浸透する。フィン３１の裏側において、山部３４は谷部を構成する。従って、水Ｗがスリット２３を通じて到達する先には谷部が待ち構えている。スリット２３を通じてフィン３１の裏側に浸透した水Ｗは、谷部に沿って下方に流れる。このようにして、水Ｗは、フィン３１の表面から十分に排除される。その結果、フィンチューブ熱交換器１００の本来の性能が発揮され続ける。

ヒートポンプシステムの室外機に本実施形態のフィンチューブ熱交換器１００を使用したとき、排水性能の改善によって得られる利益は飛躍的に高まる。

一般に、外気温度が０℃に近づくと、室外機に組み込まれたフィンチューブ熱交換器のフィンの表面に霜が堆積し始める。霜は、フィンチューブ熱交換器の性能を大きく損なうので、霜を溶かして除去するための運転、いわゆるデフロスト運転を定期的に実施する必要がある。ところが、従来のフィン１（図１６）によれば、霜が溶けることによって生じた水をフィン１の表面から十分に排除することができない。そのため、霜が溶けることによって生じた水の一部はそのままフィン１の表面に残存し、デフロスト運転の終了後に再凍結する。つまり、霜の融解と残存水の凍結に無駄なエネルギーが消費される。再凍結によって霜（又は氷）がフィン１の表面に堆積すると、デフロスト運転のインターバルを短縮する必要性にも迫られる。

これに対し、図４Ｂを参照して説明したように、本実施形態のフィンチューブ熱交換器１００は優れた排水性能を有しているので、デフロスト運転によって生じた水は、速やかにフィン３１の表面から排除される。これにより、無駄なエネルギーの消費、デフロスト運転のインターバルの短縮といった不利益を回避することができる。デフロスト運転後には、水がフィン３１の表面から十分に排除されているので、フィンチューブ熱交換器１００の本来の性能が確実に発揮される。

（変形例１）
図５に示すように、変形例１に係るフィン３１Ｂは、伝熱管２１よりも重力方向の下方に複数のスリット２３を有する。詳細には、１対のスリット２３が第２傾斜部３９に形成されている。１対のスリット２３は、それぞれ、平面視で円弧の形状を有している。伝熱管２１の中心に一致している中心を有する仮想的な円に沿って、１対のスリット２３が形成されている。このように、スリット２３の数は１つに限定されない。第１実施形態で説明したフィン３１と同じように、フィン３１Ｂも優れた排水性能を有する。１対のスリット２３は、中央平面Ｈ３に関して対称に形成されている。つまり、フィン３１Ｂも中央平面Ｈ３に関して対称の構造を有している。

（変形例２）
図６に示すように、変形例２に係るフィン３１Ｃは、伝熱管２１よりも重力方向の下方に複数のスリット２３を有する。複数のスリット２３は、それぞれ、平面視で円弧の形状を有している。伝熱管２１の中心に一致している中心を有する仮想的な円に沿って、複数のスリット２３が形成されている。第１実施形態で説明したフィン３１と同じように、フィン３１Ｃも優れた排水性能を有する。３つのスリット２３のうち、中央に位置しているスリット２３は、基準平面Ｈ１を横切っている。左側に位置しているスリット２３は、基準平面Ｈ１及び中央平面Ｈ３に関して、右側に位置しているスリット２３と対称である。フィン３１Ｃも中央平面Ｈ３に関して対称の構造を有している。

（変形例３）
図７に示すように、変形例３に係るフィン３１Ｄにおいて、スリット２３は、気流方向の下流側に偏って形成されている。スリット２３の半分を超える部分が中央平面Ｈ３よりも気流方向の下流側に位置している。詳細には、スリット２３の長手方向におけるスリット２３の中心が、中央平面Ｈ３よりも気流方向の下流側に位置している。このような構成によれば、排水性能を改善しつつ、スリット２３に起因する伝熱性能の低下も抑制できる。なぜなら、中央平面Ｈ３よりも上流側において、フィン３１Ｄの熱伝達率は相対的に大きく、中央平面Ｈ３よりも下流側において、フィン３１Ｄの熱伝達率は相対的に小さいからである。場合によっては、スリット２３が中央平面Ｈ３よりも気流方向の下流側にのみ形成されていてもよい。伝熱性能の低下を抑制する効果は、特に、気流方向に山部３４を１つのみ有するコルゲートフィンで期待できる。

（変形例４）
図８に示すように、変形例４に係るフィン３１Ｅは、伝熱管２１の下方だけでなく、伝熱管２１の上方にもスリット２３を有する。フィン３１Ｅは、伝熱管２１よりも重力方向の上方において第２傾斜部３９に形成された追加のスリット２３をさらに有する。追加のスリット２３も平面視で円弧の形状を有する。追加のスリット２３に重なる仮想的な円の中心は伝熱管２１の中心に一致している。伝熱管２１の中心を通り、段方向に垂直な平面を第２基準平面Ｈ２と定義したとき、追加のスリット２３は、第２基準平面Ｈ２に関して、伝熱管２１の下方に形成されたスリット２３と対称な位置に形成されている。さらに、フィン３１Ｅは、中央平面Ｈ３に関して対称の構造を有していてもよい。このような構成によれば、フィン３１の上下左右を区別する必要性を排除できるので、フィンチューブ熱交換器１００の組み立て作業が容易化する。また、スリット２３が伝熱管２１の上方にも形成されているので、フィン３１Ｅは、より優れた排水性能を有する。

（変形例５及び６）
図９及び１０に示すように、変形例５及び６に係るフィン３１Ｆ及び３１Ｇは、変形例４に係るフィン３１Ｅと同様に、伝熱管２１の上方において第２傾斜部３９に形成された追加のスリット２３を有する。図９に示すフィン３１Ｆは、図５を参照して説明したフィン３１Ｂに複数の追加のスリット２３を設けることによって得られる。図１０に示すフィン３１Ｇは、図６を参照して説明したフィン３１Ｃに複数の追加のスリット２３を設けることによって得られる。フィン３１Ｆ及び３１Ｇにおいて、複数の追加のスリット２３は、第２基準平面Ｈ２に関して、伝熱管２１の下方に形成された複数のスリット２３と対称な位置に形成されている。従って、変形例５及び６においても、変形例４と同じ効果が得られる。

（変形例７）
図１１に示すように、変形例７に係るフィン３１Ｈは、図７を参照して説明したフィン３１Ｄに追加のスリット２３を設けることによって得られる。フィン３１Ｈにおいて、追加のスリット２３は、第２基準平面Ｈ２に関して、伝熱管２１の下方に形成されたスリット２３と対称な位置に形成されている。スリット２３が伝熱管２１の上方にも形成されているので、フィン３１Ｈは、より優れた排水性能を有する。

（第２実施形態）
図１２Ａ〜図１２Ｄに示すように、本実施形態のフィン４１は、気流方向において複数の位置に山部３４を有する。すなわち、フィン４１は、気流方向において山部３４と谷部３６とが交互に現れるように成形されている。山部３４及び谷部３６は、隣り合う伝熱管２１の間に位置している。山部３４及び谷部３６は、それぞれ、段方向に平行な稜線及び段方向に平行な谷線を有する。フィン４１もコルゲートフィンと呼ばれるフィンである。本実施形態において、フィン４１は、気流方向において２つの山部３４と１つの谷部３６とを有する。気流方向において、谷部３６の位置は伝熱管２１の中心の位置に一致している。ただし、谷部３６と伝熱管２１との位置関係、及び山部３４と伝熱管２１との位置関係は特に限定されない。山部３４の数及び谷部３６の数も特に限定されない。

第１実施形態のフィン３１と同じように、本実施形態のフィン４１も平坦部３５、第１傾斜部３８及び第２傾斜部３９を有する。これらの構造は、第１実施形態で説明した通りである。第２傾斜部３９は、詳細には、気流方向の上流部分３９ａと下流部分３９ｂとを含む。上流部分３９ａは、中央平面Ｈ３よりも気流方向の上流側に位置している部分である。下流部分３９ｂは、中央平面Ｈ３よりも気流方向の下流側に位置している部分である。中央平面Ｈ３は、伝熱管２１の中心Ｏ（貫通孔３７ｈの中心）を通り、気流方向に垂直な平面である。

フィン４１も第２傾斜部３９に形成されたスリット２３を少なくとも１つ有する。詳細には、第２傾斜部３９の上流部分３９ａと下流部分３９ｂのそれぞれにスリット２３が形成されている。フィン４１は、気流方向において複数の位置に山部３４を有する。山部３４のそれぞれに対応する形で複数のスリット２３が第２傾斜部３９に形成されている。このような構成によれば、第２傾斜部３９の上流部分３９ａ及び下流部分の両方に水が滞留することを防止できる。

複数のスリット２３は、それぞれ、平面視で円弧の形状を有する。複数のスリット２３に重なる仮想的な円の中心は、伝熱管２１の中心（貫通孔３７ｈの中心）に一致している。つまり、伝熱管２１の中心に一致する中心を有する仮想的な円に沿ってスリット２３がそれぞれ形成されている。平坦部３５も伝熱管２１の中心に一致する中心を有する円環の形状を有する。フィン４１の並び方向（高さ方向）に平行な平面であって、伝熱管２１の中心Ｏと段方向に平行な稜線の端部Ｅとを通る平面を基準平面Ｈ１と定義する。本実施形態においても、スリット２３は基準平面Ｈ１を横切っている。

なお、上流部分３９ａ及び下流部分３９ｂのうち、上流部分３９ａにのみスリット２３が形成されていてもよいし、下流部分３９ｂにのみスリット２３が形成されていてもよい。

（変形例８）
図１３に示すように、変形例８に係るフィン４１Ｂは、伝熱管２１よりも重力方向の下方において、第２傾斜部３９の上流部分３９ａに形成された複数のスリット２３を有する。同様に、フィン４１Ｂは、第２傾斜部３９の下流部分３９ｂに形成された複数のスリット２３を有する。このように、第２傾斜部３９におけるスリット２３の数は特に限定されない。

（変形例９）
図１４に示すように、変形例９に係るフィン４１Ｃは、伝熱管２１の上方において第２傾斜部３９に形成された追加のスリット２３を有する。フィン４１Ｃは、図１２Ａを参照して説明したフィン４１に複数の追加のスリット２３を設けることによって得られる。複数の追加のスリット２３は、第２基準平面Ｈ２に関して、伝熱管２１の下方に形成された複数のスリット２３と対称な位置にそれぞれ形成されている。従って、変形例９においても、変形例４と同じ効果が得られる。

（変形例１０）
図１５に示すように、変形例１０に係るフィン４１Ｄは、伝熱管２１の上方において第２傾斜部３９の上流部分３９ａに形成された複数の追加のスリット２３を有する。フィン４１Ｄは、さらに、伝熱管２１の上方において第２傾斜部３９の下流部分３９ｂに形成された複数の追加のスリット２３を有する。フィン４１Ｄは、図１３を参照して説明したフィン４１Ｂに複数の追加のスリット２３を設けることによって得られる。従って、変形例１０においても、変形例４と同じ効果が得られる。

本発明のフィンチューブ熱交換器は、空気調和装置、給湯装置、暖房装置などに用いられるヒートポンプに有用である。特に、冷媒を蒸発させるための蒸発器に有用である。

２１ 伝熱管
２３ スリット
３０ａ 前縁
３０ｂ 後縁
３１，３１Ｂ〜３１Ｈ，４１，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄ フィン
３４ 山部
３５ 平坦部
３６ 谷部
３７ フィンカラー
３７ｈ 貫通孔
３８ 第１傾斜部
３９ 第２傾斜部
３９ａ 上流部分
３９ｂ 下流部分
１００ フィンチューブ熱交換器
Ｈ１ 基準平面
Ｈ２ 第２基準平面
Ｈ３ 中央平面
Ｅ 稜線の端部

Claims (8)

1. 気体の流路を形成するために平行に並べられた複数のフィンと、
   前記複数のフィンを貫通しており、前記気体と熱交換する媒体が内部を流れるように構成された伝熱管とを備え、
   前記フィンは、気流方向における少なくとも１つの位置に山部を有するコルゲートフィンであって、前記伝熱管の周囲に形成された管周囲部と、前記山部を形成するように前記気流方向に対して傾いている第１傾斜部と、前記管周囲部と前記第１傾斜部とを互いに接続している第２傾斜部と、前記伝熱管よりも重力方向の下方において前記第２傾斜部に形成されたスリットとを有し、
   前記スリットは、平面視で円弧の形状を有する、フィンチューブ熱交換器。
2. 前記フィンを平面視したとき、前記スリットに重なる仮想的な円の中心が前記伝熱管の中心に一致している、請求項１に記載のフィンチューブ熱交換器。
3. 前記スリットは、毛細管現象によって前記フィンの表側から前記フィンの裏側へと水を導くことができる幅を有する、請求項１又は２に記載のフィンチューブ熱交換器。
4. 前記気流方向及び前記複数のフィンの並び方向の両方に垂直な方向を段方向と定義したとき、
   互いに隣り合う前記伝熱管の間において、前記山部が前記段方向に平行な稜線を含み、
   前記並び方向に平行な平面であって、前記伝熱管の中心と前記段方向に平行な前記稜線の端部とを通る平面を基準平面と定義したとき、
   前記スリットが前記基準平面を横切っている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のフィンチューブ熱交換器。
5. 前記伝熱管の中心を通り、前記気流方向に垂直な平面を中央平面と定義したとき、
   前記スリットの半分を超える部分が前記中央平面よりも前記気流方向の下流側に位置している、請求項１〜４のいずれか１項に記載のフィンチューブ熱交換器。
6. 前記フィンは、前記伝熱管よりも重力方向の上方において前記第２傾斜部に形成された追加のスリットをさらに有し、
   前記追加のスリットが平面視で円弧の形状を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載のフィンチューブ熱交換器。
7. 前記フィンは、前記気流方向における１つの位置にのみ前記山部を有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載のフィンチューブ熱交換器。
8. 前記フィンは、前記気流方向において複数の位置に前記山部を有し、
   前記山部のそれぞれに対応する形で複数の前記スリットが前記第２傾斜部に形成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のフィンチューブ熱交換器。

Images