JP2019502085A - 洗濯機・衣類乾燥機用フィンチューブ熱交換器及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、洗濯機・衣類乾燥機用フィンチューブ熱交換器及びその製造方法に関し、フィンチューブ熱交換器（１００）は、フィン群（１０１）と、フィン群（１０１）に挿入される熱交換チューブ（１０２）とを備え、熱交換チューブ（１０２）は、１本の金属チューブを複数回連続して蛇行状に曲げた後に、少なくとも１回折って少なくとも２列の蛇行チューブ群を有するように構成して、全体としてフィン群に挿入される。該熱交換器は、溶接を必要とすることによる熱交換チューブへの破壊を防止し、熱交換チューブの全体性を確保でき、熱交換流体が全体としての１本の熱交換チューブを流れるとき、過大の流体衝撃力による熱交換チューブへの衝撃損傷を防止し、且つ熱交換チューブに注入される流体の温度が過度に高いことにより流体媒体が漏れることがなく、熱交換チューブの熱交換性能を確保するとともに、溶接管路の接続端の間の内壁の不平坦さにより流体媒体の流動が阻害されて、熱交換器の性能低下を招くという問題がない。

Description

本発明は、熱交換器の技術分野に関し、具体的には、洗濯機・衣類乾燥機用フィンチューブ熱交換器及びその製造方法に関する。

熱交換器は高温流体の一部の熱エネルギーを低温流体に伝達する機器であり、ヒートエクスチェンジャーとも呼ばれる。熱交換器は、化学工業、石油、動力、食品など、様々な工業において重要な役割を果たし、化学工業では、熱交換器は加熱器、冷却器、コンデンサ、蒸発器や再沸器等として利用でき、日常生活に使用されている冷蔵庫、洗濯機、ドライウォッシャーやエアコン等の装置も熱交換器を使用している。通常、洗濯機及び衣類乾燥機用の熱交換器は主に並流式熱交換器又はフィンアンド銅チューブ熱交換器であり、フィンアンドチューブ熱交換器は構造や製造プロセスが成熟しているが、小さなところに欠陥がある。

図１に示されるように、一般的に使用されている並流式熱交換器は、平行に配列された角形チューブ１２１を含み、角形チューブ間に熱交換板１２２が配置され、角形チューブに熱交換媒体を注入して、熱交換板で拡散させることにより熱交換を行うものであり、このような熱交換構造は、熱交換効率が低く、且つ占有空間が大きい。

図２に示されるように、フィンアンド銅チューブ熱交換器は、複数本の熱交換銅チューブ１２３及び複数のフィン群１２４を含み、各々のフィン群に熱交換銅チューブが挿入され、熱交換銅チューブ同士はエルボ１２０を介して連通し、具体的には、まず、熱交換銅チューブの両端について拡口１２５を行ってエルボを差し込み、次に、溶接方式で熱交換銅チューブとエルボを一体に接続して、このような方式によれば、熱交換銅チューブの内壁とエルボの内壁との平滑さが確保されにくく、また、熱交換銅チューブとエルボに溶接点が生じる。このような工法は一般的であるが、コストが大きく、工程が複雑で、熱交換器の気密性が悪く、漏れやすく、且つチューブ内の媒体の流通にも影響を与え、最終的に熱交換器の熱交換効果を低下させる。

開示番号がＣＮ２０４８３０９６８Ｕ、名称が「Ｕ型熱交換チューブを内蔵したフィンアンドチューブ熱交換器」の実用新案では、該フィンアンドチューブ熱交換器のＵ型熱交換チューブの２つのポートがエルボーパイプで接続され、前記エルボーパイプと前記熱交換チューブが一体に溶接され、つまり、該熱交換チューブでは、溶接により複数のパイプ付属品が接続され、熱交換チューブとエルボーパイプは溶接で接続されるため、チューブ同士の連通部に溶接点が生じる。

また、開示番号がＣＮ２０２９６９１０２Ｕ、特許の名称が全自動洗濯機の衣類乾燥用コンデンサであるものは、上から下へ平行に設置されて横断面が扁平状の複数の長方形チューブと、隣接するチューブ間及び上下チューブの外壁に設置されたフィンとを備え、それらは熱交換用の金属コアを構成し、前記チューブは複合アルミ合金材料を曲げて半田付けにより接続してなり、前記金属コアの両端のそれぞれにプラスチックカバーが接続され、このように、全体として引き出し式構造を構成し、プラスチックカバーにはチューブに突き合せるための扁平状長方形ウィンドウが開けられ、プラスチックカバーの周辺にゴムシートが設置されている。その説明によれば、チューブは一枚の複合アルミ合金材料を曲げて半田付けにより接続してなるため、媒体が流れるチューブは溶接方式で製造されるものであり、すなわちチューブに溶接点がある点に変わりがない。

開示番号ＣＮ２０４８３０９６８Ｕに開示されているフィンアンドチューブ熱交換器も、開示番号ＣＮ２０２９６９１０２Ｕに開示されている衣類乾燥用コンデンサも、媒体が流れるチューブを製造するときに溶接点を形成し、溶接によりチューブを連通する場合においても、チューブを製造する場合においても、下記欠陥が存在する。

まず、優れた熱交換性能を達成させるために、流体が流れるチューブ自体の厚みを薄くするため、溶接するとき、溶接により生じた高温により熱交換チューブが破壊されやすく、溶接難度が高い上、溶接部位での品質も損なわれやすい。

また、溶接を必要とするため、熱交換器に媒体が流れるとき、流体による衝撃力が発生しまたは注入する媒体の温度が高い場合、溶接点部の脱落を引きやすく、且つ経時的に溶接点の脱落が深刻になり、溶接部位の漏れを招き、熱交換器の熱交換性能に悪影響を与え、最終的に熱交換器が熱交換機能を失って廃品になり、企業及び熱交換器を用いた装置にとっては巨大な損失になる。

さらに、開示番号ＣＮ２０４８３０９６８Ｕでは、チューブ接続部位の円周全体を溶接する必要があり、開示番号ＣＮ２０２９６９１０２Ｕでは、チューブは一枚の複合アルミ合金材料を曲げて半田付けにより接続してなるものである。熱交換器自体の体積が小さいので、溶接操作が実施されにくく、且つ時間がかかり、それによって、熱交換器／コンデンサの製造効率低下を招き、企業の加工コストを増加する。

上記技術的問題に対し、本発明の目的は、従来の熱交換チューブに溶接点があり、溶接点の存在により熱交換器に漏れが生じたり、熱交換性能の安定性が低下したり、耐用年数が短縮されたりするという問題を解決する洗濯機・衣類乾燥機用フィンチューブ熱交換器及びその製造方法を提供することである。

本発明の技術案は以下のとおりである。

フィン群と、フィン群に挿入された熱交換チューブとを備える洗濯機・衣類乾燥機用フィンチューブ熱交換器であって、前記熱交換チューブは、アルミチューブ又は銅チューブの金属チューブ１本を複数回連続的に蛇行状に曲げた後、少なくとも１回折って少なくとも２列の蛇行チューブ群を有するように構成して、全体として上記フィン群に挿入され、熱交換チューブの両端はフィン群の外部に位置し、一端は媒体流入端、他端は媒体流出端となる。

さらに、フィン群は、複数の熱交換フィンを配列させてなり、フィン間の熱交換用空間を形成するために、フィン群の隣接する熱交換フィン間に隙間が形成され、熱交換チューブとフィン群を強固に結合するとともに熱交換チューブとフィン群の熱交換空間を合理的に分布させるために、各々の熱交換フィンに上記熱交換チューブの蛇行部が挿入するための挿入口が複数開けられ、各々の挿入口は挿入される熱交換チューブの１つの蛇行部に対応する。

さらに、組立操作を容易にし且つフィン群において均一な熱交換空間を形成するために、フィン群の隣接する熱交換フィンにおける挿入口の熱交換フィンの上表面又は下表面からの投影が重なる。

さらに、フィン群は、並列された２つ以上を含み、隣接するフィン群における並列された熱交換フィンは一体成形され、構成された一体型熱交換フィンは、横方向に２−１２個の挿入口が配置され、縦方向に２−２０個の挿入口が配置される。

さらに、隣接するフィン群の熱交換フィンはずらして設置され又は同一平面に位置し、すべてのフィン群は上記熱交換チューブが挿入するためのフィン熱交換ユニットを構成し、フィン熱交換ユニットは、横方向に２−１２個の挿入口が配置され、縦方向に２−２０個の挿入口が設置される。

さらに、それ自体の体積が小さい熱交換器で熱交換フィンにおいてより大きな熱交換面積を形成するために、挿入口は、傾斜するように対応した熱交換フィンに配置され、中心線と熱交換フィンの横方向とが０°−９０°の夾角Ａをなす。

さらに、前記挿入口は、２つの円弧状挿入孔と、２つの円弧状挿入孔間にある２つの円弧状挿入孔を連通している線形逃しノッチとを含み、熱交換チューブの蛇行部の２つの直管部がそれぞれ２つの円弧状挿入孔に１対１対応するように挿入される。

さらに、隣接する熱交換フィンの間に形成された隙間が同じで又は異なり、隣接する熱交換フィンは、互いに平行であるか、又は隣接する熱交換フィンから張り出した平面が交差する。

さらに、前記熱交換フィンはフラット形又は波形のものである。

さらに、前記熱交換チューブの蛇行曲げ部は円弧状部分である。

さらに、前記熱交換チューブの折り箇所での蛇行部以外、ほかの位置での隣接蛇行部の所在する平面は夾角Ｂをなす。

さらに、前記熱交換チューブは、外径φが６ｍｍ−１２．７ｍｍ、肉厚ｄ１が０．４ｍｍ以上であり、熱交換フィンは、厚みｄ２が０．０９ｍｍ以上である。

さらに、前記熱交換チューブの内壁は、平滑面であるか、又は熱交換チューブの長手方向に導流歯が設置されている。

上記技術案によれば、熱交換チューブは１本の金属チューブを連続的に蛇行状に曲げた後に折って成形され、成形された熱交換チューブは全体としてフィン群に挿入されるため、熱交換チューブにわたり溶接点がない。このような構造の熱交換器は、従来の問題を解決でき、つまり、溶接を必要とすることにより溶接中に熱交換チューブを破壊することがなく、熱交換チューブの全体性が確保でき、熱交換流体が全体としての熱交換チューブを流れるとき、流体衝撃力が大きいことにより、熱交換チューブへ衝撃損害を与えることがなく、且つ熱交換チューブに注入される流体の温度が高いことで流体媒体が漏れることを回避でき、熱交換チューブの熱交換性能が確保され、さらに、溶接管路の連通端の間の内壁の不平坦さにより流体媒体の流動が阻害されて、熱交換器性能の低下を招くという問題もない。

溶接を必要とせずに、熱交換チューブを連続的に蛇行状に曲げた後に折って全体を構成して、全体としてフィン群に挿入するため、本熱交換器は、容易且つ簡便に製造でき、熱交換器を製造するときの作業効率を高め、且つ熱交換器の製造コストを削減させ、使用や普及に役立ち、さらに、本熱交換器を用いた衣類乾燥機、洗濯機は、衣類乾燥機能が確保され、熱交換器の故障などによる頻繁なメンテナンスや交換がない。

洗濯機・衣類乾燥機であって、１本の金属チューブを複数回連続的に蛇行状に曲げた後、少なくとも１回折って少なくとも２列の蛇行チューブ群を有するように構成して、全体としてフィン群に挿入してなる前記フィンチューブ熱交換器を備え、洗濯機・衣類乾燥機の衣類乾燥機能は向上する。

洗濯機・衣類乾燥機用フィンチューブ熱交換器の製造方法であって、
熱交換器のサイズに応じて、金属チューブの全長度及びフィン群の熱交換フィンの枚数を決定するステップ１と、
金属チューブの蛇行曲げ回数、及び蛇行曲げ部の半径Ｒを決定するステップ２と、
金属チューブをステップ２の曲げ回数及び曲げ半径で蛇行状に曲げ、蛇行状に曲げた蛇行チューブを少なくとも１回折って少なくとも２列の蛇行チューブ群を形成し、熱交換チューブを得るステップ３と、
打抜き装置を用いて、各熱交換フィンの対応位置にある挿入口の投影が重なるように、各々の熱交換フィンに上記熱交換チューブの蛇行チューブが挿入するための挿入口を複数形成するステップ４と、
隣接する熱交換フィンが隙間を空けて設置され、且つ組立金型における隣接する熱交換フィンの同一位置での挿入口の投影が重なるように、熱交換フィンを順次組立金型に配列して、熱交換フィンを配列させて得たフィン群を得るステップ５と、
熱交換チューブの蛇行チューブがフィン群の対応位置にある挿入口に１対１対応して挿入されるように、ステップ３で得られた熱交換チューブを全体としてステップ５のフィン群に挿入し、所定位置に挿入されると、熱交換チューブの蛇行チューブの蛇行曲げ部分がフィン群の外部に位置するステップ６と、
フィン群に挿入された熱交換チューブに流体を注入して拡管を行い、熱交換チューブとフィン群を強固に結合して、一体式熱交換器を得て、得られた熱交換器を組立金型から取り出して、熱交換器の製造過程を完了するステップ７とを含む。

さらに、ステップ３において、得られた熱交換チューブの折り箇所での蛇行部以外、ほかの位置での隣接蛇行部は０°−９０°で曲げられている。

さらに、前記挿入口は、傾斜して又は水平又は垂直に熱交換フィンに配置される。

本熱交換器では、熱交換チューブは、１本の金属チューブを連続的に曲げ成形して、配列されたフィン群に挿入されたものであり、エバポレータ又はコンデンサに用いられ得、流入口と流出口以外、残りの部分は全体になり、溶接点がなく、それによって、漏れによる安全上のリスクを解消し、生産プロセスを簡素化させ、コストを削減させ、高効率の熱交換性能を達成させるという利点がある。該構造を有する製品は、洗濯機・衣類乾燥機用熱交換器の従来の概念および適用を破り、該産業の機器製品の技術革新と画期的な進歩を遂げ、該熱交換器が洗濯機・衣類乾燥機分野に用いられると、製品の設計は、通常のものに比べて、高熱交換性能の特徴、及び、多列管を全体として曲げること、拡管による組立プロセスを主にする先進的な技術を有し、該製造プロセスは、従来のプロセスの技術的能力を超え、該発明の技術及びプロセスの進歩性を証明する。

通常の熱交換器の構造模式図である。 通常の熱交換器の熱交換チューブの曲げ部の構造模式図である。 本発明の熱交換器の実施形態１の構造模式図である。 図３の下面構造模式図である。 図３の左面構造模式図である。 図３の右面構造模式図である。 本発明の熱交換器の実施形態２の構造模式図である。 図７の後面構造模式図である。 本発明に係る熱交換フィン単体の平面構造模式図である。 本発明による複数回蛇行状に曲げて形成する熱交換チューブの平面構造模式図である。 図９の熱交換チューブを折って得た熱交換チューブの形状模式図である。 図１０の左面構造模式図である。 本発明における熱交換チューブの実施形態１の断面構造模式図である。 本発明における熱交換チューブの実施形態２の断面構造模式図である。 本発明における熱交換チューブの実施形態３の断面構造模式図である。 本発明における熱交換チューブの実施形態４の断面構造模式図である。 本発明における熱交換チューブの実施形態５の断面構造模式図である。 本発明における熱交換チューブの蛇行部の曲げ部の別の構造模式図である。 本発明の熱交換器の実施形態３の構造模式図である。 本発明の熱交換器の実施形態４の構造模式図である。 本発明の熱交換器の実施形態５の構造模式図である。 本発明の熱交換器の実施形態６の構造模式図である。 本発明の熱交換器の実施形態７の構造模式図である。 本発明の熱交換器の実施形態８の構造模式図である。

本発明の実施例の目的、技術案及び利点をより明瞭にするために、以下、本発明の実施例の図面を参照しながら、本発明の実施例の技術案について明瞭且つ完全に説明する。勿論、説明する実施例は、本発明の一部の実施例に過ぎず、すべての実施例ではない。説明する本発明の実施例に基づいて、当業者が創造的な努力を必要とせずに想到し得るすべてのほかの実施例は、本発明の保護範囲に属する。

図３−６及び図８−１１を参照しながら、本発明の熱交換器の実施形態１について説明する。

洗濯機・衣類乾燥機用フィンチューブ熱交換器１００は、フィン群１０１と、フィン群に挿入された熱交換チューブ１０２とを備え、熱交換チューブは、１本の金属チューブを複数回連続的に蛇行状に曲げた後、少なくとも１回折って少なくとも２列の蛇行チューブ群１０３を有するように構成して、全体として上記フィン群に挿入され、熱交換チューブの両端はフィン群の外部に位置し、一端は媒体流入端１０４、他端は媒体流出端１０５となる。金属チューブとしては、熱伝達性能に優れるアルミチューブ又は銅チューブが使用されるが、製造コスト及び加工し易さを考慮に入れて、好ましくはアルミチューブを用いて曲げ成形する。

フィン群は、複数の熱交換フィン１０６を配列させてなり、それぞれのフィン群の隣接する熱交換フィンの間に隙間１０７が形成され、それぞれの熱交換フィンに上記熱交換チューブの蛇行部１０８が挿入するための挿入口１０９が複数設けられ、各々の挿入口は挿入される熱交換チューブの１つの蛇行部に対応する。なお、本実施形態では、熱交換フィン全体の放熱能力を高めるために、フィン群の熱交換フィン単体はシート式である。熱交換フィンは、アルミシート又は銅シート等の熱伝達性能に優れた金属板材を用いて製造できる。

フィン群において、隣接する熱交換フィンでの挿入口が等距離で同一光源を用いて熱交換フィンの上表面又は下表面から投影すると、投影が重なり、それにより、熱交換チューブを順調に挿入できるようになり、さらに、それぞれの熱交換フィンに挿入される熱交換チューブの均一性が確保されて、熱交換器全体の熱交換性能を高める。

各々の熱交換フィンは、横方向に２−１２個の挿入口が設置され、縦方向に２−２０個の挿入口が設置される。図８に示されるように、熱交換フィンの横方向に４個の挿入口、縦方向に４個の挿入口が設置されているが、勿論、各種寸法の熱交換器を製造するときの要件を満たすために、熱交換フィンの横方向又は縦方向における挿入口の数が、必要に応じて設定することができる。熱交換フィンでの熱交換チューブの挿入位置を増加して、熱交換面積を増大して、熱交換器全体の占有空間を減少させるために、挿入口は、同一方向に傾斜するように熱交換フィンに配置され、中心線と熱交換フィンの横方向とが０°−９０°の夾角Ａをなし、夾角Ａが０°である場合、挿入口は全体的に熱交換フィンの横方向と一致し、すなわち、挿入口は熱交換フィンに水平に配置され、夾角Ａが９０°である場合、挿入口は全体的に熱交換フィンの縦方向と一致し、すなわち、挿入口は熱交換フィンに垂直に配置され、挿入口が傾斜して設置される場合、好ましくは、５０°−７０°であり、たとえば５０°、５５°、６０°、６５°又は７０°のいずれも熱交換面積を増加して、熱交換器の体積を減少できる。

挿入口が挿入される熱交換チューブの蛇行部を安定的に結合できるように、挿入口はそれぞれ２つの円弧状挿入孔１１０と、２つの円弧状挿入孔の間にある２つの円弧状挿入孔を連通している線形逃しノッチ１１１とを含み、逃しノッチの幅が円弧状挿入孔より小さいが、熱交換チューブの外径より僅かに大きく、円弧状挿入孔は円心角が１８０°より大きい円弧状挿入孔である。熱交換チューブの蛇行部の２つの直管部１１２はそれぞれ２つの円弧状挿入孔に１対１対応して挿入され、挿入するとき、蛇行部の蛇行曲げ部１１３は逃しノッチから挿入され、１つの蛇行領域の両側にある２つの直管部はそれぞれ２つの円弧状挿入孔に位置し、挿入するとき、直管部の外壁と円弧状挿入孔の内壁の間に組立隙間があり、所望位置に組み立てられると、熱交換チューブを拡管して、熱交換チューブの外径を増大することで、直管部と円弧状挿入孔の間にある隙間を満たし、直管部の外壁と円弧状挿入孔の内壁を強固に結合し、それにより、熱交換チューブはフィン群に安定的に組み立てられる。挿入口を傾斜して設置し且つ熱交換チューブの蛇行部を挿入口に１対１対応して挿入することにより、熱交換チューブ全体はフィン群に傾斜して挿入され、このような構造とすることで、熱交換チューブの長さを増大し、すなわち熱交換チューブの曲げ回数を増加して、媒体がチューブ内を流れる時間を延ばし、熱交換時間を延長させ、熱交換性能を改善して、作用範囲を広げ、また、熱交換チューブの構造を適切な密度でコンパクトにして、明らかに構造化されたため、取り付けもメンテナンスも実施されやすい。同一挿入口の２つの円弧状挿入孔が同一蛇行部の２つの直管部に対応するような構造により、熱交換器の体積を減少させて、熱交換器の占有空間を大幅に減少させるとともに、熱交換チューブと熱交換フィンをより確実に接続し、構造をコンパクト且つ強固にし、さらに、熱交換チューブとフィンの組み立てを容易にして、組み立て効率や製品の品質を向上させて、企業の効果と利益を向上させる。

本実施例では、隣接する熱交換フィンの間に形成された隙間が同じで又は異なり、隣接する熱交換フィンは、互いに平行であるか、又は隣接する熱交換フィンから張り出した平面が交差する。熱交換器により優れた熱交換性能を付与するために、熱交換フィンの間の隙間を同じにするとともに熱交換フィン同士を平行にし、隣接する熱交換フィンの間の隙間が同じである場合、熱交換フィンの間に十分な熱交換空間を提供して、熱交換器の熱交換能力を高めるように、隣接する熱交換フィンの間の隙間ｄ３を２ｍｍ以上にする。

本実施例に係る熱交換フィンはフラット形又は波形のものであり、より大きな熱交換面が求められるとき、熱交換フィンを、フラット形熱交換フィンよりも大きな熱交換面を形成して、熱交換器全体の熱交換能力を向上できる波状にしてもよい。ただし、フラット形熱交換フィンの方は、製造や生産が容易であり、生産装置への投入コストを低下させ、熱交換フィンの加工効率を高めることに寄与する。したがって、本実施例の図面に示される熱交換フィンはフラット形である。

熱交換チューブの蛇行曲げ部１１３が円弧状部分であり、組み立てやすさから、熱交換チューブの折り箇所１１４での蛇行曲げ部のラジアンをほかの位置での蛇行曲げ部のラジアンより大きくする。勿論、折り箇所での蛇行曲げ部のラジアンはほかの非折り箇所での蛇行曲げ部と同じであってもよく、具体的に、製品の要件に応じて設定すればよい。

図１０に示されるように、熱交換チューブの折り箇所での蛇行部が水平方向に設置される以外、ほかの位置での隣接蛇行部の所在する平面同士は夾角Ｂをなし、夾角Ａと夾角Ｂの角度は一致し、蛇行状に曲げた後に折った熱交換器が対応位置にある挿入口にスムーズに挿入されるように、熱交換チューブの折り箇所の両側にある単一の蛇行チューブ群は波状に設置される。図１０に示される熱交換チューブでは、３つの折り箇所、すなわち４つの蛇行チューブ群があり、勿論、両方のいずれの数も、熱交換器の体積に応じて決定できる。

本実施例における熱交換チューブは、外径φが６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ、１０ｍｍ、１１ｍｍ又は１２．７ｍｍ、肉厚ｄ１が０．４ｍｍ以上であり、熱交換フィンは、厚みｄ２が０．０９ｍｍ以上である。

熱交換チューブにおける流体媒体を効率よく導流し、流体媒体のエネルギーを熱交換チューブを介して効果的に伝達するために、熱交換チューブの内壁は平滑面であるか、又は熱交換チューブの長手方向に導流歯が設置されており、導流歯は、直線形又は螺旋状に熱交換チューブの内壁に配置されてもよい。導流歯は下記複数の形態により実現できる。

図１２、１３、１４に示されるように、熱交換チューブの内壁に熱交換チューブの内壁へ窪んだ複数の凹溝１１５が均等に分布しており、隣接する凹溝間に熱交換チューブ内の中部へ突出した内歯１１６が形成され、該凹溝と内歯は熱交換チューブの内壁において軸線方向に延びており、凹溝は第１側壁１１７、第２側壁１１８及び溝底壁１１９が囲んでなり、第１側壁１１７、第２側壁１１８は夾角αをなし、異なる夾角αを形成することにより、異なる凹溝構造は実現される。図１２に示されるように、凹溝は、口部が大きくて底部が小さい台形形状であり、又は、図１３に示されるように、凹溝は、口部と底部のサイズが同じ長方形形状であり、又は、図１４に示されるように、凹溝は、口部が小さくて底部が大きい燕尾形状であり、又は、図１５に示されるように、凹溝の横断面は円弧形、及び図１６に示される三角形である。これら異なる断面の凹溝から異なる導流歯が構成されて、熱交換チューブ内を流れる媒体を効果的に導流し、流れる媒体と熱交換チューブの接触面積を増大して、熱伝達効率を向上させる。熱交換チューブの内壁に導流歯が使用されることによって、熱交換チューブの重量を減少させ、すなわち熱交換チューブを軽量化させ、曲げ過程に変形しにくく、製品の品質を確保できる一方、導流歯によりチューブ内にある流体媒体の接触面積を増加して、熱交換効率を向上させ、特に、通常の熱交換チューブでは内壁が光滑な構造であるから、取り付けるときに衝撃が発生しやすく、それにより管材にピットが生じ、管材の内壁に凸起部が形成されて、チューブ内の流体の流動安定性と流量に悪影響を与えて、熱交換面積を不均一にして、熱交換量が不十分になり、耐用年数を短縮させる等の問題があり、導流歯を設置することでこれら問題を解決することができ、導流歯は熱交換器全体の熱交換係数を大幅に高める。

従来のフィンアンド銅チューブ熱交換器に比べて、本発明の熱交換器は以下の長所を有する。
１、工程を減少させて、製品の製造効率は高い。
フィン群と熱交換チューブを組み立てるのに必要な時間を大幅に減少させて、労働力やコストを減少させ、単位時間、単位コストでより多くの製品を製造できる。
２、原料の使用量が少なく、コストダウンを実現する。
従来のように突き合せられたフィン間の隙間を溶接によりシールする必要があり、溶接によりフィンの重量を増大するとともに、フィン自体にもダメージを与え、熱交換効果を劣化させ、本発明では、従来の２つのフィン群を一体成形させることで、フィン間の隙間をなくして、且つ寸法が一致するとすれば、一体型フィンの方は面積が２個のフィンの組合せ面積より大きく、吸熱・放熱効果が高く、同時にフィンの取り付け過程に生じた変形によるフィン間の距離の増大または減少が発生して、最終的に熱交換器全体の熱交換効果の低下を引き起こすという問題を解決する。
３、熱交換チューブは１本だけ十分であるから、別にエルボ１２０を増設する必要がない。
フィンアンド銅チューブ熱交換器では、２つの熱交換器を突き合わせた後、２つのチューブのポート部をエルボにより溶接して連通させ、このような方式は、２本の熱交換チューブが必要であるため、本発明に比べてコストが高まり、エルボを溶接する前後に熱交換チューブの気密性検査が必要であり、製造要件が高いだけでなく、工程が複雑であり、それに対して、本発明では、１本の熱交換チューブだけで十分であるため、迅速且つ容易に成形でき、溶接を必要としないため、熱交換チューブにおける溶接点の欠陥を解決し、また、熱交換チューブの漏れ問題もなく、作業効率を大幅に向上させ、熱交換チューブの気密性について１回だけ検査すればよく、時間、労力や物資を大幅に節約する。
４、迅速且つ容易に製造でき、製品の歩留まりは高い。
従来のフィンアンド銅チューブ熱交換器では、フィンの間の間隔を所望したとおりにするために、突き合せるフィンを同一水平面において継ぎ目無しで接続しなければならず、一旦ズレが発生したら、熱交換器の熱交換効果にも影響を及ぼすから、再製造しなければならない。本発明は、このような状況を回避して、フィン間のドラッグを大幅に低下させて、熱交換率と熱交換効果を向上させるとともに、無駄な仕事を大幅に減少させて、歩留まりを向上させる。
５、本発明では、熱交換チューブの蛇行曲げ部を円弧状部分にすることにより、チューブ内の流体媒体が順調に流れるようにして、流速を安定化させる。従来、フィンアンド銅チューブ熱交換器では、エルボと熱交換銅チューブは平滑に接続されるのではなく、溶接点が存在し、該部分の表面は内へ窪んでおり、大量のシワがあり、すなわち、管径が減少する。チューブ内で流体媒体が該エルボを流れるときの流量と流速のいずれにも影響を与え、チューブ内で安定的に流れている媒体が、エルボでは急に乱流になり、熱交換を効果的に行うのに不利であり、且つ熱交換チューブは、温度ムラにより熱交換チューブの破裂を引き起こし、安全的にも好ましくない。本発明では、蛇行曲げ部を円弧状部分とすることにより、該問題を解決し、安全且つ確実に使用でき、且つ熱交換効率を向上させる。

図７と図７Ａを参照しながら、本発明の熱交換器の実施形態２について説明する。

実施形態１に比べて、実施形態２において、フィン群は２つを並列してなり、２つのフィン群の熱交換フィンはずらして設置されてもよく、同一平面に位置してもよいが、２つのフィン群の熱交換フィンは全体ではなく互いに独立しており、２つのフィン群は、曲げられた熱交換チューブが挿入するためのフィン熱交換ユニットを構成し、同様に、フィン熱交換ユニットは、蛇行状に曲げた後に折った熱交換チューブが挿入するために、横方向に２−１２個の挿入口が配置され、縦方向に２−２０個の挿入口が配置される。勿論、フィン群の数は、必要に応じて、たとえば、３個、４個等設置されてもよい。

熱交換器の実施形態１に基づき、蛇行チューブ群の列数を増加してもよく、図１８、１９に、６列の蛇行チューブ群を有する熱交換器、図２０に、８列の蛇行チューブ群を有する熱交換器が示されており、勿論、蛇行チューブ群の数は異なる組み立て空間の大きさに応じて増加することができ、また、熱交換器の実施形態２に基づき、蛇行チューブ群の列数を増加してもよく、図２１に、３個のフィン群（フィン群ごとに２列の蛇行チューブ群がある）からなる６列型熱交換器、図２２に、２つのフィン群（フィン群ごとに３列の蛇行チューブ群がある）からなる６列型熱交換器、及び、図２３に、２つのフィン群（フィン群ごとに４列の蛇行チューブ群がある）からなる８列型熱交換器が示されている。熱交換器の製造し易さから、蛇行チューブ群の列数が６以下である場合、フィン群は好ましくは全体式構造とし、蛇行チューブ群の列数が６より大きい場合、２つ以上のフィン群を用いる。

図３−６、８−１１に示される洗濯機・衣類乾燥機は、１本の金属チューブを複数回連続的に蛇行状に曲げた後、少なくとも１回折って少なくとも２列の蛇行チューブ群を構成して、全体としてフィン群に挿入されてなる前記フィンチューブ熱交換器を備え、洗濯機・衣類乾燥機の衣類乾燥機能を向上させる。ここで、フィンチューブ熱交換器は、前記実施形態のいずれか１種の構造を用いて実現でき、従来の洗濯機・衣類乾燥機における熱交換部分を直接交換することができ、占有空間を減少させて、熱交換性能を大幅に向上できる。

洗濯機・衣類乾燥機用フィンチューブ熱交換器の製造方法は、下記ステップを含む。
ステップ１、熱交換器のサイズに応じて、金属チューブの全長度及びフィン群の熱交換フィンの枚数を決定する。
熱交換チューブは、１本のアルミチューブを用いるだけで製造され、フィンは、従来のように２個を突き合わせるものを一体成形された全体型に変更し、このようにして、コストを大幅に削減させるだけでなく、フィン変形によるフィンの熱交換効果を低下させるとともに、熱交換チューブの気密性、及び熱交換器構造の強度を高める。

ステップ２、第１蛇行チューブ群１２１、第２蛇行チューブ群１２２及び第３蛇行チューブ群１２３の曲げ回数Ｎ_１、Ｎ_２、Ｎ_３と曲げ半径Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３を決定して、曲げ半径に基づいて半径Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３のベンダーを選択する。
このように、アルミチューブを迅速且つ正確に曲げて、熱交換チューブを成形することができ、時間を節約して、作業効率を大幅に向上させる。

ステップ３、曲げ回数を決定した後、アルミ製直管をＳ＝（Ｎ_１＋Ｎ_２＋Ｎ_３＋１）の部分に均等に分けて、１つの部分ごとに１つの曲げ点を決定し、次に、アルミチューブを半径Ｒ_１のベンダーにより曲げ点で手動曲げを行い、Ｎ_１回曲げて第１蛇行チューブ群を形成し、次に、直径Ｒ_２のベンダーによりＮ_２回曲げて第２蛇行チューブ群を形成し、最後に、直径Ｒ_３のベンダーによりＮ_３回曲げて第３蛇行チューブ群を形成し、さらに第１蛇行チューブ群の中部、第２蛇行チューブ群、第３蛇行挿入部を折って、図１０に示される熱交換チューブを得る。このように、明瞭な工程を利用して、高い製造要件を満たし、製品の産量及び品質を向上させ、歩留まりを向上させ、熱交換チューブを蛇行状に曲げる過程に、熱交換チューブの折り箇所での蛇行部以外、ほかの位置での隣接蛇行部同士は０°−９０°で曲げられている。手動曲げを行うとき、折り箇所位でのＲ_２又は蛇行曲げ部のＲ_１、Ｒ_３は円弧状部分の総Ｒ（図９参照）であってもよく、２つの円弧状部分Ｒ_１０と中間直管部１２６が接続されて形成してもよい（図１７参照）。具体的に、製品の必要に応じて選択すればよい。

ステップ４、打抜き装置を用いて、各熱交換フィンの対応位置での挿入口の投影が重なるように、各々の熱交換フィンに上記熱交換チューブの蛇行チューブが挿入するための挿入口を複数形成する。
挿入口は熱交換フィンに傾斜して配置され、挿入口は、２つの円弧状挿入孔と、２つの円弧状挿入孔の間にある２つの円弧状挿入孔を連通している線形逃しノッチとを含む。挿入口の中心線と熱交換フィンの横方向は０°−９０°の夾角Ａをなし、夾角Ａが０°である場合、挿入口は全体的に熱交換フィンの横方向と一致し、すなわち、挿入口は熱交換フィンに水平に配置され、夾角Ａが９０°である場合、挿入口は全体的に熱交換フィンの縦方向と一致し、すなわち挿入口は熱交換フィンに垂直に配置され、挿入口が傾斜して設置される場合、好ましくは、５０°−７０°であり、たとえば５０°、５５°、６０°、６５°又は７０°のいずれも熱交換面積を増加して、熱交換器の体積を減少できる。具体的に、必要に応じて設定する。最も好ましくは、蛇行部の間の曲げ角度と挿入口の角度は一致する。

ステップ５、隣接する熱交換フィンが隙間を空けて設置され、且つ組立金型における隣接する熱交換フィンの同一位置での挿入口の投影が重なるように、熱交換フィンを順次組立金型に配列して、熱交換フィンを配列させて得たフィン群を得る。

ステップ６、熱交換チューブの蛇行チューブがフィン群の対応位置にある挿入口に１対１対応して挿入されるように、ステップ３で得られた熱交換チューブを全体としてステップ５のフィン群に挿入し、所定位置に挿入されると、熱交換チューブの蛇行チューブの蛇行曲げ部分がフィン群の外部に位置する。挿入するとき、蛇行チューブの蛇行曲げ部は逃しノッチかれ挿入され、１つの蛇行領域の両側にある２つの直管部はそれぞれ２つの円弧状挿入孔に挿入される。ここで、フィン群は１つのフィン群から構成されてもよく、２つ以上のフィン群を配列させて形成してもよい。

ステップ７、熱交換チューブの外壁と挿入口の内孔とを締まり嵌めさせて、熱交換チューブとフィン群を強固に結合し、一体式熱交換器を得て、得られた熱交換器を組立金型から取り出し、熱交換器の製造過程を完了する。熱交換チューブの両端に銅チューブが溶接され、銅チューブの他端はシールスリーブでシールされ、銅チューブと熱交換チューブの溶接部位に熱収縮管が加熱により套設されて、保護スリーブとなる。

テストしたところ、図１に示される構造を有する熱交換器では、単一システムの熱交換面積は１０平方米以上に達し、熱伝達係数はＫ≧１０００Ｗ／m²℃であり、本発明に係る熱交換器では、単一システムの熱交換面積は１４平方米以上に達し、熱伝達係数はＫ≧３０００Ｗ／m²℃に達し、作用範囲は大幅に広がり、熱交換効果は高い。

図中、１００ フィンチューブ熱交換器、１０１ フィン群、１０２ 熱交換チューブ、１０３ 蛇行チューブ群、１０４ 媒体流入端、１０５ 媒体流出端、１０６ 熱交換フィン、１０７ 隙間、１０８ 蛇行部、１０９ 挿入口、１１０ 円弧状挿入孔、１１１ 逃しノッチ、１１２ 直管部、１１３ 蛇行曲げ部、１１４ 折り箇所、１１５ 凹溝、１１６ 内歯、１１７ 第１側壁、１１８ 第２側壁、１１９ 溝底壁、１２０ エルボ。

Claims (16)

1. フィン群と、フィン群に挿入された熱交換チューブとを備える洗濯機・衣類乾燥機用フィンチューブ熱交換器であって、
   前記熱交換チューブは、アルミチューブ又は銅チューブの金属チューブ１本を複数回連続的に蛇行状に曲げた後、少なくとも１回折って少なくとも２列の蛇行チューブ群を有するように構成して、全体として上記フィン群に挿入され、熱交換チューブの両端はフィン群の外部に位置し、一端は媒体流入端、他端は媒体流出端となることを特徴とする洗濯機・衣類乾燥機用フィンチューブ熱交換器。
2. 前記フィン群は、複数の熱交換フィンを配列させてなり、隣接する熱交換フィン間に隙間が形成され、それぞれの熱交換フィンに上記熱交換チューブの蛇行部が挿入するための挿入口が複数開けられ、各々の挿入口は挿入される熱交換チューブの１つの蛇行部に対応することを特徴とする請求項１に記載の洗濯機・衣類乾燥機用フィンチューブ熱交換器。
3. 前記フィン群において、隣接する熱交換フィンでの挿入口の熱交換フィンの上表面又は下表面からの投影が重なることを特徴とする請求項２に記載の洗濯機・衣類乾燥機用フィンチューブ熱交換器。
4. 前記フィン群は、並列された２つ以上を含み、隣接するフィン群における並列された熱交換フィンは一体成形され、構成された一体型熱交換フィンは、横方向に２−１２個の挿入口が配置され、縦方向に２−２０個の挿入口が配置されることを特徴とする請求項２に記載の洗濯機・衣類乾燥機用フィンチューブ熱交換器。
5. 隣接するフィン群の熱交換フィンはずらして設置され又は同一平面に位置し、すべてのフィン群は上記熱交換チューブが挿入するためのフィン熱交換ユニットを構成し、フィン熱交換ユニットは、横方向に２−１２個の挿入口が配置され、縦方向に２−２０個の挿入口が配置されることを特徴とする請求項４に記載の洗濯機・衣類乾燥機用フィンチューブ熱交換器。
6. 前記挿入口は、傾斜するように対応した熱交換フィンに配置され、中心線と熱交換フィンの横方向とが０°−９０°の夾角Ａをなすことを特徴とする請求項４又は５に記載の洗濯機・衣類乾燥機用フィンチューブ熱交換器。
7. 前記挿入口は、２つの円弧状挿入孔と、２つの円弧状挿入孔間にある２つの円弧状挿入孔を連通している線形逃しノッチとを含み、熱交換チューブの蛇行部の２つの直管部がそれぞれ２つの円弧状挿入孔に１対１対応するように挿入されることを特徴とする請求項６に記載の洗濯機・衣類乾燥機用フィンチューブ熱交換器。
8. 隣接する熱交換フィンの間に形成された隙間が同じで又は異なり、隣接する熱交換フィンは、互いに平行であるか、又は隣接する熱交換フィンから張り出した平面が交差することを特徴とする請求項４又は５に記載の洗濯機・衣類乾燥機用フィンチューブ熱交換器。
9. 前記熱交換フィンはフラット形又は波形のものであることを特徴とする請求項８に記載の洗濯機・衣類乾燥機用フィンチューブ熱交換器。
10. 前記熱交換チューブの蛇行曲げ部が円弧状部分になることを特徴とする請求項１に記載の洗濯機・衣類乾燥機用フィンチューブ熱交換器。
11. 前記熱交換チューブの折り箇所での蛇行部以外、ほかの位置での隣接蛇行部の所在する平面は夾角Ｂをなすことを特徴とする請求項１に記載の洗濯機・衣類乾燥機用フィンチューブ熱交換器。
12. 前記熱交換チューブは、外径φが６ｍｍ−１２．７ｍｍ、肉厚ｄ１が０．４ｍｍ以上であり、熱交換フィンは、厚みｄ２が０．０９ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１−５、７又は９−１１のいずれか１項に記載の洗濯機・衣類乾燥機用フィンチューブ熱交換器。
13. 前記熱交換チューブの内壁は、平滑面であるか、又は熱交換チューブの長手方向に導流歯が設置されていることを特徴とする請求項１−５、７又は９−１１のいずれか１項に記載の洗濯機・衣類乾燥機用フィンチューブ熱交換器。
14. 洗濯機・衣類乾燥機であって、
    請求項１−５、７又は９−１１のいずれか１項に記載のフィンチューブ熱交換器を備えることを特徴とする洗濯機・衣類乾燥機。
15. 洗濯機・衣類乾燥機用フィンチューブ熱交換器の製造方法であって、
    熱交換器のサイズに応じて、金属チューブの全長度及びフィン群の熱交換フィンの枚数を決定するステップ１と、
    金属チューブの蛇行曲げ回数、及び蛇行曲げ部の半径Ｒを決定するステップ２と、
    金属チューブをステップ２の曲げ回数及び曲げ半径で蛇行状に曲げ、蛇行状に曲げた蛇行チューブを少なくとも１回折って少なくとも２列の蛇行チューブ群を構成し、熱交換チューブを得るステップ３と、
    打抜き装置を用いて、各熱交換フィンの対応位置にある挿入口の投影が重なるように、各々の熱交換フィンに上記熱交換チューブの蛇行チューブが挿入するための挿入口を複数形成するステップ４と、
    隣接する熱交換フィンが隙間を空けて設置され、且つ組立金型における隣接する熱交換フィンの同一位置での挿入口の投影が重なるように、熱交換フィンを順次組立金型に配列して、熱交換フィンを配列させて得たフィン群を得るステップ５と、
    熱交換チューブの蛇行チューブがフィン群の対応位置にある挿入口に１対１対応して挿入されるように、ステップ３で得られた熱交換チューブを全体としてステップ５のフィン群に挿入し、所定位置に挿入されると、熱交換チューブの蛇行チューブの蛇行曲げ部分がフィン群の外部に位置するステップ６と、
    熱交換チューブの外壁と挿入口の内孔とを締まり嵌めさせて、熱交換チューブとフィン群を強固に結合し、一体式熱交換器を得て、得られた熱交換器を組立金型から取り出して、熱交換器の製造過程を完了するステップ７とを含むことを特徴とする製造方法。
16. ステップ３において、得られた熱交換チューブの折り箇所での蛇行部以外、ほかの位置での隣接蛇行部は０°−９０°で曲げられていることを特徴とする請求項１５に記載の洗濯機・衣類乾燥機用フィンチューブ熱交換器の製造方法。