JP2014085030A - フィンチューブ熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換効率を向上できるフィンチューブ熱交換器を提供する。
【解決手段】フィンチューブ熱交換器は、積み重ねられた複数枚の伝熱フィン３Ａと、伝熱フィン３Ａを貫通する伝熱管２とを備えている。各伝熱フィン３Ａは、ベース部４と、ベース部４から立ち上がる筒状のカラー部５と、カラー部５の先端から径方向外向きに突出する第１拡大部７及び第２拡大部８と、を含む。第２拡大部８の突出長さＡは、第１拡大部７の突出長さＢより短い。カラー部５の高さ方向におけるベース部４から第２拡大部８の先端までの高さＣは、高さ方向におけるベース部４から第１拡大部７の先端までの高さＤより高い。
【選択図】図３

Description

本発明は、フィンチューブ熱交換器に関する。

従来のフィンチューブ熱交換器１００は、図６に示すように、積み重ねられた複数枚の伝熱フィン１２０と、伝熱フィン１２０を貫通する伝熱管１１０を備えている。各伝熱フィン１２０は、ベース部１２１から立ち上がる円筒状のカラー部１２３を有している。カラー部１２３の根元及び先端からは、根元部１２２及びフレア部１２４が湾曲しながら径方向外向きに拡大している。フレア部１２４は、隣接する伝熱フィン１２０のベース部１２１における根元部１２２の近傍部分に当接しており、フレア部１２４がベース部１２１に当接することによって、フィンピッチ（積層間距離）を規定している。通常は、積み重ねられた伝熱フィン１２０のカラー部１２３内にカラー部１２３の内径よりも小さな外径の伝熱管１１０が挿通され、その後に伝熱管１１０が拡管されることで、伝熱管１１０がカラー部１２３に密着させられる。伝熱フィン１２０が積み重ねられると、フレア部１２４と根元部１２２との間に隙間１３０が形成される。隙間１３０にシリコーン樹脂等の充填剤を充填して硬化させることにより隙間１３０を埋めている。

特開２０１０−１６９３４４号公報

従来のフィンチューブ熱交換器１００では、リサイクル性を考慮して、隙間１３０に充填剤を使用しない構成が考えられる。このような構成では、隙間１３０が形成された部分においては、カラー部１２３が伝熱管１１０と接触していないので、伝熱管１１０と伝熱フィン１２０との間の伝熱性が低下し、熱交換効率が低下する。

本発明は、伝熱管と伝熱フィンとの間の伝熱性を向上させることによって、優れた熱交換効率を有するフィンチューブ熱交換器を提供することを目的とする。

すなわち、本開示は、
積み重ねられた複数枚の伝熱フィンと、
前記複数枚の伝熱フィンを貫通する伝熱管と、を備え、
前記複数枚の伝熱フィンのそれぞれは、前記伝熱管の回りに広がるベース部と、前記ベース部から前記伝熱管に沿って立ち上がる筒状のカラー部と、前記カラー部の先端から径方向外向きに突出する第１拡大部と、前記カラー部の先端から径方向外向きに突出する第２拡大部と、を含み、
前記第２拡大部の突出長さは、前記第１拡大部の突出長さより短く、
前記カラー部の高さ方向における前記ベース部から前記第２拡大部の先端までの高さは、前記高さ方向における前記ベース部から前記第１拡大部の先端までの高さより高い、フィンチューブ熱交換器を提供する。

上記のフィンチューブ熱交換器によれば、第２拡大部の突出長さが第１拡大部の突出長さより短く、カラー部の高さ方向におけるベース部から第２拡大部の先端までの高さがベース部から第１拡大部の先端までの高さより高い。従って、第２拡大部が形成された位置におけるカラー部の高さを増やすことができる。カラー部の高さを増やすことができると、カラー部と伝熱管との接触面積が増加するため、伝熱管と伝熱フィンとの間の伝熱性が向上し、フィンチューブ熱交換器の熱交換効率も向上する。

本発明の第１実施形態に係る熱交換器の構成図 第１実施形態における伝熱フィンの部分的な斜視図 第１実施形態における伝熱フィンの断面図 第２実施形態における伝熱フィンの断面図 フィンチューブ熱交換器が使用されたヒートポンプ装置の一例であるルームエアコンの構成図 従来のフィンチューブ熱交換器の部分的な断面図

本開示の第１の態様は、
積み重ねられた複数枚の伝熱フィンと、
前記複数枚の伝熱フィンを貫通する伝熱管と、を備え、
前記複数枚の伝熱フィンのそれぞれは、前記伝熱管の回りに広がるベース部と、前記ベース部から前記伝熱管に沿って立ち上がる筒状のカラー部と、前記カラー部の先端から径方向外向きに突出する第１拡大部と、前記カラー部の先端から径方向外向きに突出する第２拡大部と、を含み、
前記第２拡大部の突出長さは、前記第１拡大部の突出長さより短く、
前記カラー部の高さ方向における前記ベース部から前記第２拡大部の先端までの高さは、前記高さ方向における前記ベース部から前記第１拡大部の先端までの高さより高い、フィンチューブ熱交換器を提供する。

第２の態様は、第１の態様に加え、隣り合う前記伝熱フィンでは、一方の前記伝熱フィンの前記第１拡大部が、他方の前記伝熱フィンに接している、フィンチューブ熱交換器を提供する。このような構成によれば、一方の伝熱フィンの第２拡大部が他方の伝熱フィンに接していなくても、フィンピッチが規定されうる。

第３の態様は、第１又は第２の態様に加え、隣り合う前記伝熱フィンでは、一方の前記伝熱フィンの前記第２拡大部が、他方の前記伝熱フィンと前記伝熱管との間に形成された隙間に配置されている、フィンチューブ熱交換器を提供する。このような構成によれば、第２拡大部が形成された位置におけるカラー部の高さをさらに増すことができる。

第４の態様は、第３の態様に加え、前記複数枚の伝熱フィンのそれぞれは、前記カラー部の根元から径方向外向きに拡大して前記ベース部につながる根元部をさらに含み、前記隙間は、前記根元部と前記伝熱管との間に形成されている、フィンチューブ熱交換器を提供する。このような構成によれば、第２拡大部が形成された位置におけるカラー部の高さをさらに増すことができる。

第５の態様は、第１〜第４の態様のいずれか１つに加え、前記第１拡大部及び前記第２拡大部は、それぞれ、前記カラー部の周方向に沿って延びる円弧状の外縁部を有しており、前記第１拡大部の前記外縁部の曲率半径は、前記第２拡大部の前記外縁部の曲率半径よりも小さい、フィンチューブ熱交換器を提供する。このような構成によれば、第１拡大部の突出長さを第２拡大部の突出長さより長くすることができる。

第６の態様は、第１〜第５の態様のいずれか１つに加え、前記カラー部の周方向における前記第１拡大部の側面が前記周方向における前記第２拡大部の側面に向かい合うように、前記第１拡大部と前記第２拡大部との間に切り込みが形成されている、フィンチューブ熱交換器を提供する。このような構成によれば、第１拡大部及び第２拡大部の形成が容易になる。

第７の態様は、第１〜第６の態様のいずれか１つに加え、前記ベース部は、前記カラー部の立ち上げ方向に突出する突出部を有しており、前記カラー部の根元が前記突出部によって囲まれており、隣り合う前記伝熱フィンでは、一方の前記伝熱フィンの前記突出部は、他方の前記伝熱フィンの前記第１拡大部及び前記第２拡大部を覆っている、フィンチューブ熱交換器を提供する。このような構成によれば、伝熱フィンが積み重ねられた際、突出部は、隣接する伝熱フィンの第１拡大部が入り込む窪みを形成することになる。これにより、製造時に伝熱フィンを積み重ねる際、積み重ねられた伝熱フィンの自重によって、下層部分の伝熱フィンに負荷がかかって、第１拡大部がカラー部の径方向の外側に押し広げられても、根元部で形成された窪みによって押し広げられる範囲が規制される。そのため、積み重ねられた下層部分の伝熱フィンのカラー部の内径が、積み重ねられた上層部分の伝熱フィンのカラー部の内径よりも広く押し広げられるのを防止できる。すなわち、製造時に積み重ねられた伝熱フィンに伝熱菅を挿入して、伝熱菅を押し広げて伝熱フィンのカラー部に接触させる作業を行う際、積み重ねられた上層部分の伝熱フィンと伝熱菅との接触面積と、積み重ねられた下層部分の伝熱フィンと伝熱菅との接触面積との間でムラが生ずるのを防止できる。従って、積み重ねられ伝熱フィンの場所に関わらず、伝熱管から伝熱フィンへの伝熱性の均一化を図ることができる。

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。ただし、本発明は、以下の実施形態によって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、本発明の第１実施形態に係るフィンチューブ熱交換器１は、積み重ねられた複数枚の伝熱フィン３Ａと、伝熱フィン３Ａの両側に配置された一対のサイドプレート２０と、伝熱フィン３Ａ及びサイドプレート２０を貫通する複数のＵ字状の伝熱管２を備えている。

各伝熱フィン３Ａは特定方向に延びており、各伝熱管２の直線部は一定のピッチで伝熱フィン３Ａの長手方向に並んでいる。各伝熱管２の両端部は、直線部同士をつなぐ折り返し部と反対側のサイドプレート２０から突出しており、隣り合う伝熱管２の端部同士がＵベント管２１によって連結されている。

各伝熱管２は、銅等の熱伝導度の大きい金属により形成されており、一例として、内面溝付銅管である。各伝熱フィン３Ａは、アルミニウム薄板をプレス加工することにより形成された板状の部材であり、平面視で長方形状である。ただし、各伝熱フィン３Ａの形状は、特定方向に延びるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、特定方向に引き延ばされた菱形や台形等の多角形状でもよいし、楕円状であってもよい。

フィンチューブ熱交換器１は、以下の手順によって作製される。まず、２枚のサイドプレート２０の間に、各伝熱フィン３Ａの挿通孔２３の位置が合致するように複数枚の伝熱フィン３Ａを積層し、積層体２２を形成する。挿通孔２３は、各伝熱フィン３Ａそれぞれに形成されており、伝熱管２を挿通するための孔である。次に、積層体２２の一方（図１の下方）から積層体２２の他方（図１の上方）に突出するように、２つの挿通孔２３に所定長さの伝熱管２を挿通する。挿通孔２３に挿通された伝熱管２の先端部の２つの開口部は、積層体２２の他方側に突出している。次に、伝熱管２内に拡管ビレットを挿通する機械的拡管法等を用いて伝熱管２を拡管し、伝熱管２と伝熱フィン３Ａの挿通孔２３とが同軸となるように伝熱管２を伝熱フィン３Ａに接触させ、固定する。そして、積層体２２の他方側に突出した伝熱管２の開口部に、Ｕベント管２１を装着し、伝熱フィン３Ａに固定された伝熱管２を相互に連結する。

上記構成により、伝熱管２内を流れる流体（一例としてＲ４１０Ａ冷媒）と、伝熱フィン３Ａの周囲を流れる流体（一例として空気）との熱交換を行うことができる。

図２及び図３に示すように、各伝熱フィン３Ａは、ベース部４と、カラー部５と、根元部６と、第１拡大部７と、第２拡大部８と、を含む。ベース部４は、伝熱管２の直線部の回りに広がる部分である。カラー部５は、ベース部４から伝熱管２の直線部に沿って立ち上がる円筒状の部分である。根元部６は、カラー部５の根元から径方向外向きに拡大してベース部４につながる部分である。第１拡大部７は、カラー部５の先端から径方向外向きに突出する部分である。第２拡大部８は、第１拡大部７の間に形成され、カラー部５の先端から径方向外向きに突出する部分である。第１拡大部７及び第２拡大部８は、それぞれ、いわゆるフレア部である。

カラー部５は、伝熱管２を挿通するための挿通孔２３（図１参照）を形成する。伝熱管２は、当初はカラー部５の内径よりも小さな外径を有し、伝熱フィン３Ａが挿通孔が合致するように積み重ねられた後に挿通孔２３に挿通される。すなわち、当初の伝熱管２とカラー部５との間には、伝熱管２の挿通性を確保するためのクリアランスが設けられる。その後、伝熱管２内に拡管ビレットを挿通する機械的拡管法等を用いて伝熱管２が拡管される。これにより、伝熱管２がカラー部５に接触し、それらが同軸的に一体化するように固定される。

カラー部５の基端には、カラー部５の根元から湾曲しながら径方向外向きに拡大してベース部４につながる根元部６が設けられている。一方、カラー部５の先端には、複数の第１拡大部７と複数の第２拡大部８とが周方向に交互に並んで設けられている。すなわち、第１拡大部７の数と第２拡大部８の数とは同じである。第１拡大部７及び第２拡大部８の数の制約は特にない。本実施形態では、第１拡大部７及び第２拡大部８の数はそれぞれ２である。

図２及び図３に示すように、第１拡大部７及び第２拡大部８は、径方向外方に向かって張り出しており、交互に等間隔になるようにカラー部５の外周に沿って配置されている。隣り合う伝熱フィン３Ａでは、一方の伝熱フィン３Ａの第１拡大部７は、他方の伝熱フィン３Ａのベース部４に接している。このため、一方の伝熱フィン３Ａの第１拡大部７は、他方の伝熱フィン３Ａの根元部６と伝熱管２との間に形成された隙間９Ａに配置されていない。また、隣り合う伝熱フィン３Ａでは、一方の伝熱フィン３Ａの第２拡大部８は、他方の伝熱フィン３Ａの根元部６と伝熱管２との間に形成された隙間９Ｂに配置されている。このため、一方の伝熱フィン３Ａの第２拡大部８は、他方の伝熱フィン３Ａのベース部４に接していない。一方の伝熱フィン３Ａの第１拡大部７が他方の伝熱フィン３Ａのベース部４に接しているので、一方の伝熱フィン３Ａの第２拡大部８が他方の伝熱フィン３Ａに接していなくても、フィンピッチが規定されうる。さらに、一方の伝熱フィン３Ａの第２拡大部８が、隙間９Ｂに配置されているので、第２拡大部８が形成された位置におけるカラー部５の高さをさらに増すことができる。

隙間９Ｂの伝熱管２に面する部分の長さは、隙間９Ａの伝熱管２に面する部分の長さより小さい。このため、隙間９Ｂの体積は、隙間９Ａの体積より小さい。

図３に示すように、第２拡大部８の突出長さＡは、第１拡大部７の突出長さＢより短い。カラー部５の高さ方向におけるベース部４から第２拡大部８の先端までの高さＣは、高さ方向におけるベース部４から第１拡大部７の先端までの高さＤより高い。このような構成によれば、第２拡大部８が形成された位置におけるカラー部５の高さを増やすことができる。カラー部５の高さを増やすことができると、カラー部５と伝熱管２との接触面積が増加するため、伝熱管２と伝熱フィン３Ａとの間の伝熱性を向上でき、熱交換効率を向上できる。さらに、第２拡大部８はカラー部５の先端に設けられているので、伝熱管２を拡管したときに第２拡大部８が形成された位置におけるカラー部５の先端の径方向の変形を抑制することができる。カラー部５の先端の径方向の変形を抑制できると、カラー部５と伝熱管２との接触圧力を維持することができるので、伝熱管２と伝熱フィン３Ａとの間の伝熱性を向上でき、熱交換効率を向上できる。

従来のフィンチューブ熱交換器１００（図６参照）では、伝熱管１１０と伝熱フィン１２０との間の伝熱性を向上させるために、フレア部１２４のＲ寸法を小さくして、カラー部１２３を長くすることが考えられる。しかし、プレス加工によりカラー部１２３及びフレア部１２４を立ち上げるときに、フレア部１２４が引き伸ばされることによって、フレア部１２４の肉厚が薄くなっている。フレア部１２４の肉厚が薄いと、フレア部１２４に割れ及び裂けが発生しやすくなるため、フレア部１２４のＲ寸法を小さくすることは容易ではない。

これに対して、本実施形態では、第２拡大部８はカラー部５の先端に設けられているので、伝熱管２を拡管したときに第２拡大部８が形成された位置におけるカラー部５の先端の径方向の変形を抑制することができる。

第１拡大部７は伝熱フィン３Ａの短手方向に突出するように形成することが望ましい。本実施形態では、２つの第１拡大部７は伝熱フィン３Ａの短手方向に突出し、２つの第２拡大部８は伝熱フィン３Ａの長手方向に突出している。第１拡大部７の突出長さＢは、第２拡大部８の突出長さＡより長いので、伝熱フィン３Ａの短手方向の強度を高く維持できる。

図２に示すように、第１拡大部７及び第２拡大部８は、それぞれ、カラー部５の周方向に沿って延びる円弧状の外縁部７Ａ，８Ａを有している。本実施形態では、第１拡大部７の外縁部７Ａの曲率半径は、第２拡大部８の外縁部８Ａの曲率半径よりも小さい。従って、第１拡大部７の突出長さＢを第２拡大部８の突出長さＡより長くすることができる。なお、第１拡大部７の外縁部７Ａの曲率半径及び第２拡大部８の外縁部８Ａの曲率半径は、本実施形態に限定されず、第１拡大部７の外縁部７Ａの曲率半径を、第２拡大部８の外縁部８Ａの曲率半径に等しくしてもよい。

第１拡大部７及び第２拡大部８との間には、カラー部５の周方向における第１拡大部７の側面が周方向における第２拡大部８の側面に向かい合うように、切り込み９ｃが形成されている。このような切り込み９ｃによれば、第１拡大部７及び第２拡大部８の形成が容易になる。なお、切り込み９ｃの深さ、形状等は、本実施形態に限定されるものではなく、適宜設定できる。また、切り込み９ｃを設けないで、第１拡大部７及び第２拡大部８を連続的に形成してもよい。

本実施形態の伝熱フィン３Ａは、例えば、以下の方法で製造できる。まず、カラー部５の周方向において部分的に複数の第１拡大部７及び第２拡大部８が形成されるように、アルミニウム板などのフィン材に、曲率半径が部分的に異なる円形の形状の貫通孔及び貫通孔に連通する複数の切り込みを形成する。具体的には、第１拡大部７の外縁部７Ａの曲率半径が第２拡大部８の外縁部８Ａの曲率半径より大きくなるように、曲率半径が部分的に異なる円形の形状の貫通孔及び複数の切り込みを形成する。次に、貫通孔にしごきピンを挿入し、カラー部５となるべき部分を立ち上げる。次に、しごきピンを抜いてから、第１拡大部７及び第２拡大部８が外向きに拡がるように、カラー部５を上から押さえる。具体的には、ベース部４から第２拡大部８の先端までの高さＣが、ベース部４から第１拡大部７の先端までの高さＤより高くなるように、カラー部５を上から押さえると、第２拡大部８の突出長さＡが、第１拡大部７の突出長さＢより短くなる。このようにして、第１拡大部７及び第２拡大部８が先端に形成されたカラー部５を有する伝熱フィン３Ａが得られる。

ここで、図６に示す従来のフィンチューブ熱交換器１００を参考にして、伝熱現象の詳細を説明する。

伝熱管１１０内を流れる流体の熱は、伝熱管１１０の外周面からカラー部１２３の内周面に伝達された後に、カラー部１２３の外周面並びにベース部１２１の上面及び下面に伝導される。カラー部１２３の外周面並びにベース部１２１の上面及び下面に伝導された熱は、これらからベース部１２１間を流れる流体に伝達される。

このとき、伝熱管１１０の外周面からカラー部５の内周面に熱伝達される際の接触熱コンダクタンスは、一般的に以下の式１で定義される。

Ｋ：接触熱コンダクタンス（Ｗ／ｍ²・Ｋ）
δ₁：接触面を構成する一方の部材の表面粗さ（μｍ）
δ₂：接触面を構成する他方の部材の表面粗さ（μｍ）
δ₀：接触相当長さ（＝２３μｍ）
λ₁：接触面を構成する一方の部材の熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）
λ₂：接触面を構成する他方の部材の熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）
Ｐ：接触圧力（ＭＰａ）
Ｈ：接触面を構成する部材のうち軟らかい方の硬度（Ｈｂ）
λ_f：介在流体熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）

また、上記の式１で求められた接触熱コンダクタンスＫを用い、接触熱抵抗Ｒｃは以下の式２より求められる。
Ｒｃ＝１／（Ｋ×Ｓ） ・・・（式２）
Ｒｃ：接触熱抵抗（Ｋ／Ｗ）
Ｓ：接触面積（ｍ²）

従って、接触熱抵抗Ｒｃを低減するためには、接触熱コンダクタンスＫを大きくする方法と、接触面積Ｓを大きくする方法の２パターンが存在する。

接触熱コンダクタンスＫを大きくするためには、例えば特許文献１に記載されたように、カラー部１２３間の隙間１３０に充填剤を充填する方法がある。この方法では、通常は空気である介在流体を充填剤に変更することにより、介在流体熱伝導率λ_fを高くして接
触熱コンダクタンスＫを大きくすることができる。

しかしながら、充填剤を用いた場合には、フィンチューブ熱交換器１００を構成する材料に、伝熱フィン１２０の素材及び伝熱管１１０の素材に加えて充填剤の素材が混在することになり、製品廃棄時にリサイクルのための素材毎の分別が困難になる。その結果、リサイクル性が悪化してリサイクル率の低下やリサイクル時に必要なエネルギーの増大等につながり、環境負荷を増大させてしまう。

昨今、家電リサイクル法に代表されるように地球環境への負荷を低減する取り組みが政府主導で実施されており、今後対象商品が拡大される傾向にあるため、リサイクル性は無視できない要素となっている。

また、上記の方法以外に接触熱コンダクタンスＫを大きくする方法として、伝熱管１１０とカラー部１２３の接触面の表面粗さδ₁、δ₂を小さくする方法、接触圧力Ｐを向上させる方法、伝熱管１１０及び伝熱フィン１２０の熱伝達率λ₁、λ₂を向上させる方法、伝熱管１１０又は伝熱フィン１２０のどちらか軟らかい方の硬度Ｈを低くする方法等がある。本実施形態は、接触面積Ｓを大きくする方法に着目したものである。

伝熱管１１０と伝熱フィン１２０との接触面積を増やすことで、接触熱コンダクタンスＫを変化させなくても接触熱抵抗Ｒｃを低減することができ、伝熱管１１０と伝熱フィン１２０との間の伝熱性を向上させることが可能となる。

上述したように、本実施形態のフィンチューブ熱交換器１では、カラー部５だけでなく、第２拡大部８が形成された位置におけるカラー部５の先端部も伝熱管２に接触する。そのため、従来のフィンチューブ熱交換器１００よりも、伝熱管２と伝熱フィン３Ａとの間の伝熱性を向上させることができる。これにより、フィンチューブ熱交換器１の熱交換効率を向上させることができる。また、伝熱管２とカラー部５の接触面積Ｓを増加させることにより、接触熱コンダクタンスＫが変化しなくても接触熱抵抗Ｒｃを低減できることが（式２）から分かる。熱抵抗を低減できれば、伝熱管２と伝熱フィン３Ａとの間の伝熱性を向上させることができ、熱交換器としての熱交換効率を向上させることができる。

（第２実施形態）
次に、図４を参照して、本発明の第２実施形態に係るフィンチューブ熱交換器１を説明する。なお、本実施形態では、第１実施形態と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略することがある。

本実施形態では、図４に示す形状の伝熱フィン３Ｂが用いられる。この伝熱フィン３Ｂは、第１実施形態で用いられた伝熱フィン３Ａから第１拡大部７及び第２拡大部８の形状を変更したものである。

ベース部４は、図４に示すように、カラー部５の立ち上げ方向（図４の上方）に突出する突出部３０を有している。カラー部５の根元は突出部３０によって囲まれている。詳細には、突出部３０は平坦な上面３０Ａ有する。その平坦な上面３０Ａによってカラー部５の根元が囲まれている。根元部６によって、カラー部５と突出部３０とが滑らかにつながっている。突出部３０は、ベース部４の平坦面とカラー部５との間に形成された段差部である。隣り合う伝熱フィン３Ｂでは、一方の伝熱フィン３Ｂの突出部３０は、他方の伝熱フィン３Ｂの第１拡大部７及び第２拡大部８を覆っている。詳細には、第１拡大部７は、上面３０Ａの反対側に位置するように突出部３０に面接触している。第２拡大部８は、隙間９Ｂに配置されている。第１拡大部７は突出部３０によって覆われているので、伝熱フィン３Ｂが積み重ねられた際、突出部３０は隣接する伝熱フィン３Ｂの第１拡大部７が入り込む窪みを形成する。これにより、製造時に伝熱フィン３Ｂを積み重ねる際、積み重ねられた伝熱フィン３Ｂの自重によって、下層部分の伝熱フィン３Ｂに負荷がかかって、第１拡大部７がカラー部５の径方向の外側に押し広げられても、カラー部５の根元で形成された窪みによって押し広げられる範囲が規制される。そのため、積み重ねられた下層部分の伝熱フィン３Ｂのカラー部５の内径が、積み重ねられた上層部分の伝熱フィン３Ｂのカラー部５の内径よりも広く押し広げられるのを防止できる。すなわち、製造時に積み重ねられた伝熱フィン３Ｂに伝熱菅２を挿入して、伝熱菅２を押し広げて伝熱フィン３Ｂのカラー部５に接触させる作業を行う際、積み重ねられた上層部分の伝熱フィン３Ｂと伝熱菅２との接触面積と、積み重ねられた下層部分の伝熱フィン３Ｂと伝熱菅２との接触面積との間でムラが生ずるのを防止できる。従って、積み重ねられ伝熱フィン３Ｂの場所に関わらず、伝熱管２から伝熱フィン３Ｂへの伝熱性の均一化を図ることができる。

本実施形態の伝熱フィン３Ｂは、例えば、以下の工程を除いて、第１実施形態と同様の方法で製造できる。本実施形態では、カラー部５となるべき部分を立ち上げる工程と、カラー部５を上から押さえる工程との間に、プレス加工によりベース部４に突出部３０を形成する工程をさらに含む。

次に、図５を参照して、上述したフィンチューブ熱交換器１が使用されたヒートポンプ装置の一例であるルームエアコン１０を説明する。

ルームエアコン１０では、室内ユニット１０Ａと室外ユニット１０Ｂとに跨って冷媒回路１０Ｃが構成されている。室外ユニット１０Ｂ内には圧縮機１１（一例としてロータリー圧縮機）、四方弁１２、室外熱交換器１３、絞り装置１４（一例として膨張弁）が配置されており、室内ユニット１０Ａ内には室内熱交換器１５が配置されている。また、室外ユニット１０Ｂには室外熱交換器１３に室外空気を送る室外ファン１６（一例としてプロペラファン）が、室内ユニット１０Ａには室内熱交換器１５に室内空気を送る室内ファン１７（一例としてクロスフローファン）がそれぞれ設けられている。

ルームエアコン１０では、四方弁１２により、圧縮機１１により圧縮された高温高圧の冷媒が、暖房運転の際は室内熱交換器１５に、冷房運転の際は室外熱交換器１３に導かれる。暖房運転の際は、室内熱交換器１５が凝縮器となり、四方弁１２から室内熱交換器１５へ高温冷媒が送られる。室内熱交換器１５は、流れてくる高温冷媒の熱と室内ファン１７によって送られる室内空気の熱を熱交換し、冷媒の熱を空気へ放熱させることで冷媒を凝縮液化させる。液化した冷媒は絞り装置１４で断熱膨張され、これにより低温低圧となった冷媒が室外熱交換器１３に送られる。室外熱交換器１３は蒸発器となり、気液二相状態の低温冷媒の熱と室外ファン１６によって送られる室外空気の熱を熱交換し、空気の熱を冷媒に吸熱させることで冷媒を蒸発気化させる。蒸発した低圧気化冷媒は、圧縮機１１で再度圧縮される。このサイクルを連続的に繰り返すことにより、室内空気を暖めて暖房を行う。冷房運転の際は、四方弁１２を切り替えることで、冷媒を逆方向に流し、室内空気を冷やして冷房を行う。すなわち、暖房運転と冷房運転の双方で、冷媒回路１０Ｃを循環する冷媒は、圧縮機１１、凝縮器、絞り装置１４及び蒸発器をこの順に通過する。

本発明のフィンチューブ熱交換器は、空気調和装置、給湯機、暖房装置等に利用されるヒートポンプに適応可能である。

１ フィンチューブ熱交換器
２ 伝熱管
３Ａ，３Ｂ 伝熱フィン
４ ベース部
５ カラー部
６ 根元部
７ 第１拡大部
７Ａ 外縁部
８ 第２拡大部
８Ａ 外縁部
９Ａ，９Ｂ 隙間
９Ｃ 切り込み
１０ ルームエアコン（ヒートポンプ装置）
１０Ａ 室内ユニット
１０Ｂ 室外ユニット
１０Ｃ 冷媒回路
１１ 圧縮機
１２ 四方弁
１３ 室外熱交換器
１４ 絞り装置
１５ 室内熱交換器
１６ 室外ファン
１７ 室内ファン
２０ サイドプレート
２１ Ｕベント管
２２ 積層体
２３ 挿通孔
３０ 突出部
３０Ａ 上面

Claims (7)

1. 積み重ねられた複数枚の伝熱フィンと、
   前記複数枚の伝熱フィンを貫通する伝熱管と、を備え、
   前記複数枚の伝熱フィンのそれぞれは、前記伝熱管の回りに広がるベース部と、前記ベース部から前記伝熱管に沿って立ち上がる筒状のカラー部と、前記カラー部の先端から径方向外向きに突出する第１拡大部と、前記カラー部の先端から径方向外向きに突出する第２拡大部と、を含み、
   前記第２拡大部の突出長さは、前記第１拡大部の突出長さより短く、
   前記カラー部の高さ方向における前記ベース部から前記第２拡大部の先端までの高さは、前記高さ方向における前記ベース部から前記第１拡大部の先端までの高さより高い、フィンチューブ熱交換器。
2. 隣り合う前記伝熱フィンでは、一方の前記伝熱フィンの前記第１拡大部が、他方の前記伝熱フィンに接している、請求項１に記載のフィンチューブ熱交換器。
3. 隣り合う前記伝熱フィンでは、一方の前記伝熱フィンの前記第２拡大部が、他方の前記伝熱フィンと前記伝熱管との間に形成された隙間に配置されている、請求項１又は２に記載のフィンチューブ熱交換器。
4. 前記複数枚の伝熱フィンのそれぞれは、前記カラー部の根元から径方向外向きに拡大して前記ベース部につながる根元部をさらに含み、
   前記隙間は、前記根元部と前記伝熱管との間に形成されている、請求項３に記載のフィンチューブ熱交換器。
5. 前記第１拡大部及び前記第２拡大部は、それぞれ、前記カラー部の周方向に沿って延びる円弧状の外縁部を有しており、
   前記第１拡大部の前記外縁部の曲率半径は、前記第２拡大部の前記外縁部の曲率半径よりも小さい、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. 前記カラー部の周方向における前記第１拡大部の側面が前記周方向における前記第２拡大部の側面に向かい合うように、前記第１拡大部と前記第２拡大部との間に切り込みが形成されている、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. 前記ベース部は、前記カラー部の立ち上げ方向に突出する突出部を有しており、
   前記カラー部の根元が前記突出部によって囲まれており、
   隣り合う前記伝熱フィンでは、一方の前記伝熱フィンの前記突出部は、他方の前記伝熱フィンの前記第１拡大部及び前記第２拡大部を覆っている、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。

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