JP4168333B2 - 熱交換器のプレートフィンの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として室内側に配置される空調用熱交換器のコアを構成するプレートフィンであって、特に、凝縮性能の向上を図るプレートフィンおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空調用熱交換器のコア15は、図９に示す如く、並列された多数のプレートフィン14のチューブ挿通孔にＵベンド型のチューブ18が挿通され、その両端部がＵ字状連結管で互いに連結され、全体が蛇行状の冷媒流路を形成する。そしてこの例では、チューブ列が２列形成され、右列下端の入口19から冷媒21が流入し、右列のチューブ18を蛇行状に上昇し、左列をその上端から下端に同様に流通し、コア15の下端の出口20から冷媒21が流出するものである。そしてコア15の幅方向にエアー23が流通し、それと冷媒21との間に熱交換を行うものである。
【０００３】
通常、空調用熱交換器の多くはヒートポンプ型に形成され、冬季においては室内側凝縮器となり、チューブ内を流通する冷媒21は高温高圧のガス体であり、それがエアー23と熱交換されて次第に冷却されて出口20から流出する。
ところで図９において、右列のチューブ18と左列のそれとは温度差が異なるため、プレートフィン14を介して右列のチューブ18の熱が左列のそれに一部伝達される。すると、その分だけエアー23との熱交換量が減少する。即ち、本来フィンから空気に伝えなければないない熱量が減じ性能低下を招くことになる。
【０００４】
そこで従来、複数のチューブ列を有するプレートフィン14において、図１０の如く左列と右列との間にスリット部３を多数穿設し、プレートフィン14を介して左右のチューブ間に熱伝達が行われることを防止する提案がなされている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
実開昭５０−１２２０５７号公報（第２図および第４図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図１０に示す従来のスリット部３による列間熱伝達防止手段４は、多数のスリット部３間に多数の接続部分５が形成されているため、その接続部分５を介して依然として左列のチューブ挿通孔１に挿通されるチューブと右列のそれとの間にプレートフィン14を介して熱伝達が行われることが本発明者の実験で明らかになった。即ち、図１０の如くチューブピッチ毎に一つのスリット部３と接続部分５とを形成したとき、図７のＣ点に示すように、接続部分５が全く存在しない完全分離型凝縮器（Ｆ点）に比べて２０％程度凝縮能力が低下することが分かった。
【０００７】
次に、発明者はチューブピッチの４倍長いスリット部３を形成し、各スリット部３との間に接続部分５を設けた場合（図７のＤ点）には、完全分離型凝縮器（図７Ｆ点）に比べて１０％程度凝縮能力低下があることが分かった。
さらに、スリット部３の長さを長くし、接続部分５の数を４ヶ所のみにした場合（図７Ｅ点）には、さらに凝縮能力が向上することが分かった。
このように図１０に示すように多数の接続部分５とスリット部３とを交互に設けたもので、特にチューブ挿通孔１の直径が小さくピッチが小さな細管を用いた熱交換器では、従来型の熱交換器よりも各チューブが密集しているため、凝縮運転時の列間の熱伝達の影響が顕著で、これによる性能低下が非常に大きいことが判った。
【０００８】
特に、近年の高性能化・高動作係数の機種で採用されるものでは、さらにその影響が大きくなること判った。即ち、高性能化等のためコンプレッサに高い負荷を与えずに済む比較的低冷媒循環量で、過冷却度（サブクール）の大きい運転条件では図８の如く左右列間が完全分離した曲線Ａの凝縮能力と過冷却度との関係の曲線よりも、曲線Ｂもの（図１０に示す各ピッチ毎に接続部分５を有する）は、過冷却度が大きくなる程、性能低下が著しくなることが判った。
そこで、本発明者はこれらの知見に基づき、列間の熱伝達を効果的に防止できる熱交換器のプレートフィンおよびその製造方法を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明は、多数のチューブ挿通孔（１）が定間隔に細長い金属板の幅方向および長手方向に夫々形成されて、その幅方向に複数列のチューブ挿通孔を有する熱交換器のプレートフィンであって、
幅方向に隣り合うチューブ列の中間に、長手方向に一直線上に連続した切り込み部（２）および／またはスリット部（３）で形成された列間熱伝達防止手段（４）が設けられ、その列間熱伝達防止手段（４）は、プレートフィンの直線部の両端部まで達すると共に、その長手方向の両端では、僅かに列間熱伝達防止手段（４）の存在しない接続部分（５） が存在する熱交換器のプレートフィンを順送りプレス機械により製造する方法において、
前記プレス機械は、帯状金属板を一定ピッチの距離に間欠的に搬送するものであり、その帯状金属板に第一の切り込み部（２）を形成する第一の切り込み刃（６）と、その第一の切り込み部 ( ２ ) の端を含んで、帯状金属板に第二の切り込み部（２ａ）を形成する第二の切り込み刃（６ａ）または前記スリット部（３）を形成するスリット刃（７）と、を互いに離間して有し、
その第一の切り込み部 ( ２ ) の長さと第二の切り込み部 ( ２ a) または前記スリット部 ( ３ ) の長さとの和が前記搬送のピッチより長く、第一の切り込み刃 ( ６ ) は、第二の切り込み刃 ( ６ a) またはスリット刃 ( ７ ) が形成する隣り合う前記第二の切り込み部 ( ２ａ ) または前記スリット部 ( ３ ) の間を連結して切断するように配置され、
第一の切り込み刃（６）は、プレス金型（８）に固定のものであり、第二の切り込み刃（６ａ）またはスリット刃（７）はプレス金型（８）に出入自在に制御されて、前記列間伝熱防止手段（４）の両端位置では、その第二の切り込み刃（６ａ）またはスリット刃（７）が出ないように制御して、プレートフィンを切断しないようにした熱交換器のプレートフィンの製造方法である。
【００１０】
請求項２に記載の本発明は、請求項１において、
前記列間熱伝達防止手段（４）は、幅のほとんどない第一の切り込み部（２）と、同様に幅のほとんどない第二の切り込み部（２ａ）または、それより幅の広いスリット部（３）とが交互に、その端どうしが連結されるように長手方向に配置され、
第一の切り込み部（２）の長さが、第二の切り込み部（２ａ）の長さまたはスリット部（３）のそれより十分長くした熱交換器のプレートフィンの製造方法である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の第一および第二の実施の形態を夫々示すプレートフィン14の平面図である。
先ず、図１（Ａ）のプレートフィン14は、多数のチューブ挿通孔１が定間隔に千鳥に二列に形成されている。チューブ挿通孔１の孔縁部は、立ち上げられてバーリング部９を形成する。そして各チューブ挿通孔１間には、ルーバ10が切り起こし形成されている。次に、幅方向に隣り合うチューブ列の中央位置には、長手方向に一直線上に第一の切り込み部２とスリット部３とが交互に形成され、それらにより連続した列間熱伝達防止手段４を構成する。
【００１３】
第一の切り込み部２は幅のほとんどない切り込みであり、材料の切除が行われない。これに対しスリット部３は幅の狭い孔であり、材料の切除が行われたものである。スリット部３の長さは、第一の切り込み部２の長さに比べて著しく短く形成されている。また、プレートフィン14の両端部においては第一の切り込み部２のみが存在し、スリット部３は存在しない。そして第一の切り込み部２の端部はプレートフィン14の長手方向端縁の少し手前まで伸ばされ、その第一の切り込み部２とプレートフィン14の端縁との間に接続部分５が形成される。この接続部分５により、プレートフィン14が左右に分離することなく一体化されている。
【００１４】
このような第一の切り込み部２とスリット部３をプレートフィン14に形成するには、順送りプレス機械により次のようにして行うことができる。
図４（Ａ）及び図５（Ａ）において、上下のプレス金型８に一対の第一の切り込み刃６とスリット刃７，刃受け７ａを金属帯板12の搬送方向に離間して配置する。なお、第一の切り込み刃６，スリット刃７は金属帯板12の幅方向中央に位置する。さらに第一の切り込み刃６の両側に図４に示す如く、夫々一対づつの側部カット刃11を配置する。側部カット刃11の長さは、第一の切り込み刃６のそれよりも長く形成されている。
【００１５】
第一の切り込み刃６の先端部長さは、金属帯板12の段送り搬送長さよりも小に形成されいる。スリット刃７の先端部長さは、第一の切り込み刃６のそれよりも著しく短く形成されている。
そしてスリット刃７および第一の切り込み刃６の先端部長さの和は、金属帯板12の段送り搬送ピッチよりも僅かに大に形成されている。
【００１６】
この第一の切り込み刃６は、図６（Ａ）に示す如く、金属帯板12を上下の鋏で切るように切断し、その切断に伴う材料の切除は生じない。これに対し、スリット刃７，刃受け７ａによる金属帯板12の切断は、細長い孔を形成する。即ち、孔分だけ金属帯板12が切除される。また、側部カット刃11は幅広の金属帯板12を所望のプレートフィンの幅に切断するものである。
また、スリット刃７は金属帯板12の搬送手段に連結され、カム装置を介して各サイクル毎にスリットを金属帯板12に形成すると共に、この図の例では４サイクルに１回（任意に設定可能）はそのスリット刃７が金属帯板12側に突出しないで、その部分にはスリットが形成されないように制御される。そしてそのスリット部が存在しない中央位置において切断され、それによって第一の切り込み部２の両端に接続部分５が形成される。
【００１７】
なお、一つのエバポレータが、図１１の如く、この図の例では二つのコア（通常２〜４）を有し、それらがファン13の外周に沿って配置される場合には、プレートフィン14を図３（Ａ）の如く、予めプレートフィン14の中間にも、接続部分５を形成しておく。
このようにしてなるプレートフィン14は、多数積層されると共に、その積層方向上下両端にサポート材が配置される。次いで各チューブ挿通孔１にチューブが挿通される。そして、各チューブの端部間がＵベンド管で連結されて、プレートフィン14の中間の接続部分５（ラインＬ）で切断し、全体として蛇行状の冷媒流路を形成し、複数のコア15，17を構成する。そして、図１１の如くファン13の周りを取り囲むように配置する。
【００１８】
次に、図１（Ｂ）は、本発明の第二に実施の形態を示すプレートフィン14であり、この例が図１（Ａ）と異なる点は、スリット部３の代わりに第二の切り込み部２ａを設けたものである。この第二の切り込み部２ａは、第一の切り込み部２と同様に、幅のほとんどないものであり、その長さは第一の切り込み部２に比べて著しく短い。このプレートフィン14は、図４（Ｂ）および図５（Ｂ）の如く形成される。これは、図４（Ａ）および図５（Ａ）における、スリット刃 7、刃受け７ａの代わりに、第二の切り込み刃６ａ，６ａを配置したものであり、その第二の切り込み刃６ａの制御もスリット刃 7のそれと同一である。
【００１９】
次に、図２（Ａ）（Ｂ）は本発明の第３および第４の実施の形態を示し、この例が図１（Ａ）（Ｂ）のそれと異なる点は、プレートフィン14の長手方向端縁に短い第一の切り込み部２があり、それと長い第一の切り込み部２との間に接続部分５が存在するものである。これは順送りプレス機械により連続的に搬送されるプレートフィン14の切断位置が、図１のそれと異なる場合の例である。
【００２０】
次に、図３（Ｂ）は本発明の第６の実施の形態を示すプレートフィン14であり、この例は長尺な列間熱伝達防止手段４の中間部の両側に、コア折り曲げ用の一対の切欠き部16が予め形成され、その切欠き部16の位置においては接続部分５が存在する。また、プレートフィン14の長手方向両端位置にも接続部分５が存在する。このようなプレートフィン14は、多数積層され夫々のチューブ挿通孔１にチューブを挿通した後に、フィンの中心に対して切欠き部16の反対側に切目を入れた後に、図１２の如く折り曲げられる。それにより、コア15とコア17とが形成されそれらがファン13の周りを取り囲むように配置されるものである。
【００２１】
この図１２の場合には、図１１において分離したコア15とコア17とを連続させた点に特徴があり、他の点は同一である。このプレートフィン14はくの字状に曲折されたとき、二つの直線部分からなり、各直線部分においてその両側に接続部分５が形成されている。
【００２２】
【発明の作用・効果】
本発明の熱交換器のプレートフィンの製造方法は、 第一の切り込み刃（６）が、プレス金型（８）に固定のものであり、第二の切り込み刃（６ａ）またはスリット刃（７） がプレス金型（８）に出入自在に制御されて、前記列間伝熱防止手段（４）の両端位置では、その第二の切り込み刃（６ａ）またはスリット刃（７）が出ないように制御して、プレートフィンを切断しないようにしたから、その列間熱伝達防止手段４は、プレートフィンの両端部まで達すると共に、プレートの長手方向の両端では僅かに列間熱伝達防止手段４の存在しない接続部分（５）を、容易に制御して、形成することができる。このように、第二の切り込み刃（６ａ）またはスリット刃（７）が出ないように制御する位置を変えることにより、任意の長さのプレートフィンを容易に製造できる。
【００２３】
上記構成において、列間熱伝達防止手段４を、幅のほとんどない第一の切り込み部２と、同様に幅のほとんどない第二の切り込み部２ａまたはそれより幅の広いスリット部３とを交互に長手方向に配置し、第一の切り込み部２の長さを第二の切り込み部２ａの長さまたはスリット部３のそれより十分長く形成することができる。この場合には、プレートフィンの伝熱面積をより広く確保しつつ、列間熱伝達防止手段４を効果的に発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一および第二のプレートフィンの平面図。
【図２】同第三、第四のプレートフィンの平面図。
【図３】同第五、第六のプレートフィンの平面図。
【図４】本発明の夫々のプレートフィンの製造方法の斜視説明図。
【図５】同夫々のプレートフィンの製造方法の正面説明図。
【図６】その第一の切り込み刃６およびスリット刃７、第二の切り込み刃６ａの説明図。
【図７】プレートフィンに形成された多数のスリットおよびその接続個所と凝縮能力との関係を示す図。
【図８】過冷却度と凝縮能力との関係を示す図。
【図９】従来型熱交換器の説明図。
【図１０】従来型熱交換器のプレートフィンの要部平面図。
【図１１】本発明のプレートフィンを用いた熱交換器の説明図。
【図１２】本発明の他のプレートフィンを用いた熱交換器の説明図。
【符号の説明】
１ チューブ挿通孔
２ 第一の切り込み部
２ａ 第二の切り込み部
３ スリット部
４ 列間熱伝達防止手段
５ 接続部分
６ 第一の切り込み刃
６ａ 第二の切り込み刃
７ スリット刃
７ａ 刃受け
８ プレス金型
９ バーリング部
10 ルーバ
11 側部カット刃
12 金属帯板
13 ファン
14 プレートフィン
15，17 コア
16 切欠き部
18 チューブ
19 入口
20 出口
21 冷媒
23 エアー

Claims (2)

1. 多数のチューブ挿通孔（１）が定間隔に細長い金属板の幅方向および長手方向に夫々形成されて、その幅方向に複数列のチューブ挿通孔を有する熱交換器のプレートフィンであって、
   幅方向に隣り合うチューブ列の中間に、長手方向に一直線上に連続した切り込み部（２）および／またはスリット部（３）で形成された列間熱伝達防止手段（４）が設けられ、その列間熱伝達防止手段（４）は、プレートフィンの直線部の両端部まで達すると共に、その長手方向の両端では、僅かに列間熱伝達防止手段（４）の存在しない接続部分（５） が存在する熱交換器のプレートフィンを順送りプレス機械により製造する方法において、
   前記プレス機械は、帯状金属板を一定ピッチの距離に間欠的に搬送するものであり、その帯状金属板に第一の切り込み部（２）を形成する第一の切り込み刃（６）と、その第一の切り込み部 ( ２ ) の端を含んで、帯状金属板に第二の切り込み部（２ａ）を形成する第二の切り込み刃（６ａ）または前記スリット部（３）を形成するスリット刃（７）と、を互いに離間して有し、
   その第一の切り込み部 ( ２ ) の長さと第二の切り込み部 ( ２ a) または前記スリット部 ( ３ ) の長さとの和が前記搬送のピッチより長く、第一の切り込み刃 ( ６ ) は、第二の切り込み刃 ( ６ a) またはスリット刃 ( ７ ) が形成する隣り合う前記第二の切り込み部 ( ２ａ ) または前記スリット部 ( ３ ) の間を連結して切断するように配置され、
   第一の切り込み刃（６）は、プレス金型（８）に固定のものであり、第二の切り込み刃（６ａ）またはスリット刃（７）はプレス金型（８）に出入自在に制御されて、前記列間伝熱防止手段（４）の両端位置では、その第二の切り込み刃（６ａ）またはスリット刃（７）が出ないように制御して、プレートフィンを切断しないようにした熱交換器のプレートフィンの製造方法。
2. 請求項１において、
   前記列間熱伝達防止手段（４）は、幅のほとんどない第一の切り込み部（２）と、同様に幅のほとんどない第二の切り込み部（２ａ）または、それより幅の広いスリット部（３）とが交互に、その端どうしが連結されるように長手方向に配置され、
   第一の切り込み部（２）の長さが、第二の切り込み部（２ａ）の長さまたはスリット部（３）のそれより十分長くした熱交換器のプレートフィンの製造方法。

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