JP5140051B2 - 熱交換器および熱交換器用フィンとその製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、空気調和機や冷凍機などに使用される熱交換器、及びその熱交換器に用いられる熱交換器用フィンとその製造方法に関するものである。

一般に、複数積層された帯板状フィンと略楕円形状あるいは略長円形状の断面を有する扁平形状の伝熱管とを組み合わせて成るフィンアンドチューブ型の熱交換器は、適当な間隔で互いに平行に積層されるとともに、その間を空気などの熱交換流体が流れる複数の帯板状フィンと、帯板状フィンの略直角方向に適当な間隔で挿入されるとともにフィンと密着され、内部を冷媒などの被熱交換流体が流れる伝熱管と、伝熱管の両端がそれぞれ接続され伝熱管とともに冷媒流路を形成する分配管あるいはヘッダーと呼ばれる部分とから構成されている。
そして、帯板状フィンの間を流動する空気などの熱交換流体と、扁平形状の伝熱管内を流動する水や冷媒などの被熱交換流体との間で熱を交換するようになっている。

上記のような熱交換器において、帯板状フィンには、フィンと伝熱管との密着を向上させるために、フィンに開けられた貫通穴周縁から垂直に立ち上がったフィンカラーが成形されるとともに、熱交換性能を向上させるために、貫通穴の間の領域には空気の主流方向に開口したスリットと呼ばれる切り起こしが成形されている。また、伝熱管には熱交換性能を向上させるために多穴管や、内面溝付き管が用いられる。

このような熱交換器において、帯板状フィンは、貫通穴周縁から垂直に立ち上がったフィンカラーの一部の先端部を外側に折り曲げて矩形状の突起部を設け、この突起部を帯板状フィンのフィンピッチを決定する折り曲げ高さにすることにより、フィンを積層する際に突起部が隣り合うフィンのベース面に当接するようにして、複数積層されるフィンの間隔を一定に保持すると共に、位置決めを容易にするようにしたものが知られている。（特許文献１参照）

またこのような熱交換器において、帯板状フィンは、フィンに開けられた貫通穴の周囲の一部に、積層されるフィンの一定間隔と等しい高さでフィンにほぼ垂直に立ち上がり、さらに立ち上がりの先端を貫通穴の外側方向に折り曲げたフィンカラーを設け、貫通穴の周囲のこのフィンカラーを設けたところ以外には、一定間隔を保持するためのフィンカラーより高さが低いフィンカラーを設け、多数積層されるフィンの一定間隔を容易に正確に保持するようにしたものが知られている。（特許文献２参照）

特開昭５８−１２７０９２号公報（図６〜図８） 特開２００５−１２７５９５号公報（図１、図３、図５）

従来の特許文献１に示す熱交換器の帯板状フィン構成では、フィンカラーは、特許文献１の図８に示すように（イ）突起部を残して下穴抜き、（ロ）該突起部の分断抜き、（ハ）突起部の先端折り曲げ加工、（ニ）バーリング加工により穴部の周縁にカラーを成形、という工程で製造され、カラー先端の一部分に矩形状の突起部を設けるようにしている。
しかしながら、上記のように最後の工程でカラーを成形して突起部を成形すると、フィンの加工位置のばらつき、例えば上記（ロ）の工程における突起部の長さや、上記（ハ）の工程における突起部の先端折り曲げ寸法にばらつきが生じると、突起部の高さがばらつくため、フィンピッチが不揃いになるという問題があった。

また、従来の特許文献２に示す熱交換器の帯板状フィン構成では、立ち上げ高さの高いカラーと立上げ高さの低いカラーとを成形し、高さの高い側のカラー先端の全体を折り曲げ成形している。
しかしながら、上記のようなフィンカラーでは、立ち上げ高さの高いカラーの先端を折り曲げ成形する際に、立ち上げたカラーの全体を折り曲げ成形しているため、高さの高い側のフィンカラーは、折り曲げ成形の影響で変形してしまい、伝熱管に対して十分な密着面積を得ることができないという問題があった。また立ち上げ高さの高いカラー以外のカラー（立上げ高さの低いカラー）の高さは、立ち上げ高さの高いカラーの半分ぐらいの高さしかなく、また長方形の貫通穴の短辺側のようにカラーが全く設けられていない箇所があるため、フィンと扁平形状の伝熱管との密着面積は少なく、熱交換性能はあまり良好とは言えないという問題があった。

このように突起部やカラー先端の折り曲げ成形などのリフレア部は、従来のものはカラー先端部全体または一部を外側に単に折り返すだけの構造であったため、リフレア成形に伴ってリフレア付け根部およびリフレア成形部周囲のフィンカラーが変形し、その変形に伴ってフィンカラーと伝熱管の間に隙間が生じることによって、フィンと伝熱管との接触熱抵抗を増大させていた。また従来はリフレア部以外のフィンカラー高さは、成形の都合上フィンピッチよりも低くならざるを得ず、それによってフィンカラーと伝熱管の密着面積を増大できず、熱交換器の性能は向上できなかった。

この発明による熱交換器および熱交換器用フィンとその製造方法は、このような従来の課題を解決するものであり、所定の間隔で複数積層されるフィンを位置決めし、隣接するフィンとの間隔を正確に保持するとともに、帯板状フィンと扁平形状伝熱管とを良好に密着することにより、熱交換性能に優れた熱交換器および熱交換器フィンを提供することを目的とするものである。

この発明に係る熱交換器用フィンは、帯板状に成形されるとともに、長手方向に沿って所定の間隔で伝熱管の外周面に沿った貫通穴からなる伝熱管保持部が成形された熱交換器用フィンにおいて、伝熱管保持部にはフィンベース面に形成された貫通穴の周縁からほぼ垂直に立ち上げ成形されて伝熱管の外周部と密接するフィンカラーが設けられ、フィンカラーの先端部の少なくとも一部分に、伝熱管と接する側とは反対側に折り曲げ成形されたリフレア部を形成し、リフレア部の上面とフィンベース面とのなす高さは積層されるフィンのピッチ間隔と等しい高さにするとともに、リフレア部とフィンカラーのリフレア部が成形されていない部分との間にカラー先端部より切り込みまたは切り欠き部を設け、この切り込みまたはこの切り欠き部の長さ（深さ）Ｌはリフレア部の折り曲げ半径Ｒ以上の長さにしたものである。

この発明の熱交換器用フィンの製造方法は、帯板状フィンの長手方向に沿って所定の間隔で熱交換流体の主流方向に開口した複数のスリットを成形する工程、複数のスリット間に伝熱管保持部となる下穴を加工する工程、下穴の周縁を垂直に立ち上げてフィンカラーを成形する工程、フィンカラーの先端部の少なくとも一部分に、伝熱管と接する側とは反対側に折り曲げてリフレア部を成形する工程を備え、下穴加工工程時に、リフレア部とフィンカラーのリフレア部が成形されていない部分との間に切り込みまたは切り欠き部を設け、この切り込みまたはこの切り欠き部の長さ（深さ）Ｌは、リフレア部成形工程における折り曲げ半径Ｒ以上の長さにしたものである。

この発明に係る熱交換器は、帯板状に成形されるとともに、長手方向に沿って所定の間隔で伝熱管保持部が成形され、その伝熱管保持部の周縁に伝熱管と密接するフィンカラーが成形されたフィンと、所定の間隔で複数積層されたフィンの伝熱管保持部に略直角に挿通されるとともに、内部を被熱交換流体が流れ、断面外周が扁平形状の伝熱管とから構成されるフィンアンドチューブ型の熱交換器において、フィンカラーはフィンベース面に形成された貫通穴の周縁からほぼ垂直に立ち上げ成形されて伝熱管の外周に沿う形状とし、フィンカラーの先端部の一部分に伝熱管と接する側とは反対側に折り曲げ成形されたリフレア部が、積層されるフィンのピッチ間隔と等しい高さで形成されるとともに、リフレア部とフィンカラーのリフレア部を成形しない部分との間に、切り込みまたは切り欠き部が設けられ、この切り込みまたはこの切り欠き部の長さ（深さ）Ｌはリフレア部の折り曲げ半径Ｒ以上の長さにしたものである。

この発明の熱交換器および熱交換器用フィンとその製造方法によれば、リフレア部の成形の際にフィンカラーが変形することがないので、複数積層される帯板状フィンのピッチを容易かつ正確に保持することができるとともに、帯板状フィンと扁平形状の伝熱管との密着を向上できるという効果がある。

この発明の実施の形態１における熱交換器の概観斜視図である。 この発明の実施の形態１における熱交換器の断面図である。 この発明の熱交換器に用いられる伝熱管の長手方向に垂直な断面形状の例を示す図である。 この発明の熱交換器に用いられる実施の形態１の熱交換器用フィンを示す斜視図である。 この発明の実施の形態１の熱交換器用フィンの伝熱管保持部を示す部分拡大図である。 この発明の実施の形態１の熱交換器用フィンのリフレア成形形状を示す平面図とフィンカラーの切り欠き長さを示す拡大断面図である。 この発明の実施の形態１の熱交換器用フィンのスリット成形工程を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１の熱交換器用フィンの下穴加工工程を示す斜視図と部分拡大平面図である。 この発明の実施の形態１の熱交換器用フィンのカラー成形工程を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１の熱交換器用フィンのリフレア成形工程を示す斜視図である。 この発明の実施の形態２の熱交換器用フィンの伝熱管保持部を示す部分拡大図である。 この発明の実施の形態３の熱交換器用フィンの伝熱管保持部を示す部分拡大図である。 この発明における熱交換器用フィンと伝熱管の組み立て方法に係る概観斜視図である。 この発明の熱交換器に用いられる実施の形態４の熱交換器用フィンを示す斜視図である。 この発明の実施の形態２における熱交換器の概観斜視図である。 この発明の実施の形態３における熱交換器の概観斜視図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施形態１における熱交換器とそれに用いられる熱交換器用フィンについて図１〜図１０に基づいて説明する。
図１はこの発明の実施形態１のフィンアンドチューブ型の熱交換器の概観斜視図であり、図２はその断面図、図３は熱交換器に使用される伝熱管の断面図の例である。
図１および図２において、熱交換器は、適当な間隔（フィンピッチ）ＦＰで互いに平行に積層されるとともに、その間を空気などの気体の熱交換流体が流れる複数の帯板状フィン１と、帯板状フィン１の略直角方向に適当な間隔ＤＰで複数本挿入されるとともにフィン１と密着され、内部を冷媒などの被熱交換流体が流れる略楕円形状あるいは略長円形状の断面を有する扁平形状の伝熱管２と、伝熱管２の両端がそれぞれ接続され、内部を複数の区画部３１に分けることで伝熱管２とともに冷媒の流通流路を形成する分配管あるいはヘッダー３とから構成されている。ヘッダー３の区画部３１を適切な形状に成形することにより、区画部内で冷媒の気液が混合され熱交換効率が良くなる。

帯板状フィン１には、熱交換流体と被熱交換流体との熱交換性能を向上させるために、伝熱管２を保持するために設けられた貫通穴の上下の領域には空気の主流方向に開口したスリット１１と呼ばれる切り起こしが四角形状にして２列に配置され、フィン１の長手方向に沿って所定間隔で複数成形されている。さらに帯板状フィン１には、伝熱管２を保持するための貫通穴による伝熱管保持部１２が複数のスリット１１の間にフィン１の長手方向に沿って所定の間隔ＤＰで成形されている。

また伝熱管２は、図３（ａ）に示す略楕円形状あるいは略長円形状の断面を有する扁平形状の単一穴管の伝熱管２の他に、図３（ｂ）に示すように熱交換性能を向上させるために、長手方向に沿って複数の流路２１を有する多穴管の伝熱管２や、図示しない内面溝付きの伝熱管が用いられる。多穴管の伝熱管２や内面溝付きの伝熱管２を用いることで伝熱管内面と冷媒との接触面積が増え、熱交換効率が良くなる。
また、伝熱管２と伝熱管保持部１２の後述するフィンカラー内面とは接着剤により接合されている。
上記構成の熱交換器において、ヘッダー３を通じて伝熱管２の内部に流通される冷媒などの被熱交換流体は図２の矢印で示すように流れ、紙面の下側から複数積層された帯板状フィン１間を流れる空気などの熱交換流体と熱交換される。

図４は上記した熱交換器に用いられるこの発明の実施形態１の熱交換器用フィン１を示す斜視図、図５は熱交換器用フィン１の伝熱管保持部１２を示す部分拡大図である。
図４および図５において、帯板状フィン１の材料は、主としてアルミニウムあるいはアルミニウム合金を原料とする厚さ０．０９〜０．１８ｍｍの薄板であり、表面に防食や防汚を目的としたコーティングが施されていることが望ましい。帯板状フィン１のベース面１０には、前述したように空気の主流方向に開口したスリット１１が長手方向に沿って所定間隔で設けられ、またスリット１１の間には伝熱管２を挿通して保持するための伝熱管保持部１２がフィンの長手方向に沿って適切な間隔ＤＰで成形されている。フィンベース面１０とスリット１１のなす高さはフィンピッチ間隔ＦＰの概略半分であることが望ましい。

伝熱管保持部１２は扁平形状断面を有する伝熱管２の長手方向に垂直な断面外周に概略沿う形状の貫通穴１３が成形されている。この貫通穴１３は全周の繋がった完全な穴でもよいが、この実施の形態１では帯板状フィン１の長手方向の辺の一端側を開放した形状にしており、その理由は後述する。伝熱管保持部１２の周縁の少なくとも一部には伝熱管表面に沿うように、フィンベース面１０に形成された貫通穴１３の周縁から概略垂直に立ち上がったフィンカラー１４が成形されており、伝熱管２との密着を向上させるようにしている。
フィンカラー１４の先端部の少なくとも一部分に、伝熱管２と接する側とは反対側（伝熱管保持部１２の外側）に折り曲げ成形されたリフレア部１５が成形されている。このリフレア部１５の上面とフィンベース面１０とのなす高さは、積層されるフィンのピッチ間隔ＦＰと概略等しい高さで成形されている。またこの実施形態１ではリフレア部１５は扁平状の伝熱管２の長辺と接する両面に対照に複数個（図示では各２個）設けられている。

リフレア部１５とフィンカラー１４のリフレア部１５が成形されていない部分との間、特にフィンカラー１４のリフレア部１５の付け根部周囲にはカラー先端部より四角形状の切り欠き部１６を設け、この切り欠き部１６の長さ（深さ）Ｌはリフレア部１５の折り曲げ半径Ｒ以上の長さにしている。このようにＬ≧Ｒとすることで、リフレア部１５の成形にともなう周囲への変形を切り欠き部１６で遮断することができ、フィンカラー１４のリフレア部１５を成形しない部分と伝熱管２との密着を良好にできるという効果がある。
このような熱交換器用フィンのフィンカラー１４とリフレア部１５の成形における寸法関係を図６に示す。

図６（ａ）は熱交換器用フィンのリフレア成形形状を示す平面図で、図６（ｂ）は熱交換器用フィンのフィンカラーの切り欠き長さを示す拡大断面図である。図６において、Ｌがフィンカラー１４の先端から設けられた切り欠き部１６の長さ（深さ）で、Ｒはリフレア部１５の折り曲げ半径である。また、Ｄはリフレア部１５を含むフィンカラー幅、Ｐは伝熱管２の幅、ｔはフィン１の板厚、ＣＨはフィンカラー１４の高さである。
フィンベース面１０より立ち上げ成形されたフィンカラー１４の高さＣＨは、リフレア部１５とその周囲の切り欠き部１６を除いて、複数積層されたフィン１のピッチ間隔ＦＰを超えない範囲でＦＰとほぼ等しい高さであることが望ましい。リフレア部１５を除くフィンカラー１４の高さを、フィン１のピッチ間隔ＦＰを超えない範囲で十分高くすることによって、フィン１と伝熱管２との密着面積を広くでき、伝熱性能を良好にすることができる。

フィン１のピッチ間隔ＦＰは熱交換器の特性により決定され、一般に１．０ｍｍ〜２．０ｍｍである。一方、折り曲げ成形されるリフレア部１５の上面とフィンベース面１０とのなす高さはフィン１のピッチ間隔ＦＰに概略等しく、リフレア部１５の上面が隣接するフィンのベース下面と当接することにより、積層されるフィンの所定の間隔が容易に保持される。

次に熱交換器用フィンの製造方法について説明する。上記帯板状フィン１は、次のような工程で成形されることが望ましい。まず、図７に示すように、フィンベース面１０に空気の主流方向に開口したスリット１１と呼ばれる切り起こしを、フィン１の長手方向に沿って所定間隔で複数成形する。スリット１１はフィン１の短辺方向に２列に配置され、四角形状に成形されている。図７ではスリット１１の形状は四角形状であるが、必ずしもその必要は無く台形形状であっても良い。

次に、図８（ａ）に示すように、複数のスリット１１の間に長手方向に沿って所定の間隔ＤＰで、伝熱管２を保持するためのフィンカラー１４とリフレア部１５からなる伝熱管保持部１２の下穴１７を成形する。
下穴１７は、図８（ｂ）に示すように、後工程でリフレア部１５を成形するためのリフレア成形しろ１８とリフレア部１５を成形しない部分１９の間、特にリフレア付け根部の周囲にはフィンカラー１４の立ち上げ方向に沿う方向に長さＬで幅Ｂの切り欠き部１６が設けられている。

具体的には、切り欠き部１６の長さ（深さ）Ｌは、図６に示すようにリフレア部１５の折り曲げ半径Ｒ以上の長さが望ましい。切り欠き部１６の幅Ｂは、帯板状フィン１を成形する精度と成形する金型工具の強度によって決められ、帯板状フィン１の板厚ｔの２〜５倍程度であることが望ましい。幅Ｂが上記寸法よりも小さいと、金型工具の破損が起こりやすく、成形不良が起こりやすくなる。一方、幅Ｂが大きすぎるとフィンカラー１４の伝熱面積が減少することになる。

次に、図９に示すようにリフレア成形しろ１８とリフレア部１５を成形しない部分１９とを含めて、下穴１７の周縁からほぼ垂直に立ち上げ成形してフィンカラー１４を形成する。このとき、フィンカラー１４内面は伝熱管２の外形に概略沿う形状であることが望ましい。
さらにその後で、図１０に示すようにカラー先端の一部であるリフレア成形しろ１８を伝熱管２と接する側とは反対側（伝熱管保持部１２の外側）に折り曲げ成形してリフレア部１５を形成する。この折り曲げ成形の時、このリフレア部１５の上面とフィンベース面１０とのなす高さが、積層されるフィンのピッチ間隔ＦＰと概略等しい高さで成形されるよう、下治具の高さはフィン１の板厚ｔとフィンのピッチ間隔ＦＰを考慮して決められ、上治具によりリフレア成形しろ１８を押圧成形して折り曲げ、リフレア部１５を成形する。

以上のように、フィンカラー１４の成形前にスリット１１を成形することにより、スリット成形に伴うフィンカラー１４の変形を排除でき、フィンカラー１４と伝熱管２の密着が良好で熱交換性能に優れた熱交換器を得ることができる。さらに、リフレア付け根部の周囲であってリフレア成形部分とリフレアを成形しない部分との間に切り欠き部１６を設けることで、リフレア成形にともなう周囲の変形を抑制でき、フィンカラー１４と伝熱管２との密着の良好な熱交換器を得ることができる。

さらには、この切り欠き部１６の長さ（深さ）Ｌとリフレア部１５の折り曲げ半径Ｒとの関係をＬ≧Ｒとすることで、リフレア部１５成形にともなう周囲への変形を切り欠き部１６で遮断することができ、フィンカラー１４のリフレア部１５を成形しない部分と伝熱管２との密着を良好にできるという効果がある。
また、フィンカラー１４の立上げ成形後にリフレア部１５を折り曲げ成形することにより、リフレア部１５とフィンベース面１０とのなす高さがフィンカラー１４の成形ばらつきに影響されなくなり、フィンピッチＦＰのばらつきの少ない熱交換器を得ることができる。

このようにして成形された帯板状フィン１の伝熱管保持部１２におけるフィンカラー１４の内面と伝熱管２とを接着剤を用いて接合することにより、帯板状フィン１と伝熱管との伝熱性能に優れた熱交換器を得ることができる。
従来、扁平形状伝熱管２と帯板状フィン１とはろう付によって固着されていた。フィン１には一般に耐食や汚染防止を目的とした樹脂コーティングを施すが、通常の樹脂コーティング剤は熱に弱いため、樹脂コーティング工程はフィンが高温に曝されるフィン１と伝熱管２のろう付け固着工程の後に行う必要があった。そのため複数積層組み立てられたフィン１にコーティング剤を塗布しようとすると、フィン間にコーティング剤が残るという問題があった。

この発明によれば、伝熱管２と帯板状フィン１との接合に接着剤を用いることにより、フィン１を高温に曝さずにすむため、あらかじめコーティングを施したフィン（プレコートフィン）を使用することができ、製造が容易で熱交換性能に優れた熱交換器を得られるという効果がある。また、ろう付を接着剤による接合に置き換えることにより、高温の炉が不要となるため、製造に必要なエネルギーを低減することができ、環境負荷の少ない製造工程を得ることができるという効果がある。

以上のようにこの発明の実施形態１による熱交換器および熱交換器用フィンでは、リフレア部の成形部分とリフレア部が成形されない部分との間に切り欠き部を設け、この切り欠き部の長さ（深さ）Ｌはリフレア部の折り曲げ半径Ｒ以上の長さにしたことにより、リフレア部の成形に伴うフィンカラーの変形を遮断し、フィンカラーと伝熱管の密着を良くすることによりフィンと伝熱管の接触熱抵抗の増大を抑え、熱交換器の性能を向上できるという効果がある。
また、リフレア部以外のフィンカラーの高さをフィンピッチとほぼ同じ高さまで高くすることができるため、フィンカラーと伝熱管の密着面積を増大させることができ、それによって熱交換器の性能を向上できるという効果がある。

実施の形態２．
次にこの発明の実施形態２における熱交換器用フィンについて図１１に基づいて説明する。図１１はこの発明の実施形態２の熱交換器用フィンの伝熱管保持部１２を示す部分拡大図である。
図５に示す実施の形態１の熱交換器用フィンの伝熱管保持部１２では、リフレア部１５とフィンカラー１４のリフレア部１５が成形されていない部分との間、特にフィンカラー１４のリフレア部１５の付け根部周囲にはカラー先端部より四角形状の切り欠き部１６を設けていたが、この図１１に示す伝熱管保持部１２においては、切り欠き部１６の形状を円弧形状にしたものである。その他の構成は図５とほぼ同じ構成に付き、説明を省略する。

実施の形態３．
次にこの発明の実施形態３における熱交換器用フィンについて図１２に基づいて説明する。図１２はこの発明の実施形態３の熱交換器用フィンの伝熱管保持部１２を示す部分拡大図である。
図５に示す実施の形態１の熱交換器用フィンの伝熱管保持部１２では、フィンカラー１４に設けられるリフレア部１５は扁平状の伝熱管２の長辺と接する両面に対照に複数個（図示では各２個の合計４個）設けられていたが、この図１２に示す伝熱管保持部１２においては、フィンカラー１４に設けられるリフレア部１５の数を少なくすることで、フィンカラー１４と伝熱管２との密着面積を増加することができ、熱交換性能に優れた熱交換器を得ることができるようにしたものである。

即ち、図１２に示す熱交換器用フィンにおいては、リフレア部１５は扁平状の伝熱管２の長辺と接する両面に各１個として合計２個設けたもので、しかもリフレア部１５の配置を扁平状の伝熱管２の長辺と接する両面で空気などの気体の熱交換流体の流れの風下側と風上側にずらした位置に配置したものである。このような構成にすることで、伝熱管２の長手方向に対するフィン１の傾きを抑制できるのでフィン１の積層を容易にし、組み立ての容易な熱交換器を得ることができる。その他の構成は図５とほぼ同じ構成に付き、説明を省略する。

またこのような帯板状フィン１と伝熱管２の組み立て方法に係る概観斜視図を図１３に示す。帯板状フィン１の伝熱管保持部１２の貫通穴１３を一端が開放された形状とすることで、伝熱管２をフィン１の積層方向と概略直角方向（矢印方向）から挿入することができ、フィンカラー１４を伝熱管２の外形に沿う形状に成形できるため、伝熱管２を拡管することなくフィンカラー１４と伝熱管２を密着でき、組立性に優れた熱交換器を得ることができる。

従来のフィンの伝熱管保持部は、帯板状フィンに設けられた全周の繋がった貫通穴であったため、適当な間隔で複数積層された帯板状フィンに伝熱管を挿通する際は、フィンの積層方向に伝熱管を串刺し挿入する方法しかなく、伝熱管の外形と貫通穴の内形は隙間ばめとなるような寸法関係にあった。そのため、伝熱管とフィンカラーの間に隙間が生じるという問題があった。また、フィンと伝熱管の密着を得るためには伝熱管を拡管する必要があった。しかしながらこの発明のように、伝熱管保持部の貫通穴１３を一端が開放された形状とし、その周縁にフィンカラー１４を成形することにより、伝熱管保持部１２は伝熱管２の外形に沿う形状に成形でき、伝熱管２とフィンカラー１４との密着を良くすることができるという効果がある。

なお、このような構成は実施の形態１および実施の形態２の熱交換器用フィンにおいても同じであるため、実施の形態１および実施の形態２の熱交換器用フィンにおいても、実施の形態３と同様に、伝熱管２を拡管することなくフィンカラー１４と伝熱管２を密着でき、組立性に優れた熱交換器を得ることができる。

実施の形態４．
次にこの発明の実施形態４における熱交換器用フィンについて図１４に基づいて説明する。図１４はこの発明の実施形態４の熱交換器用フィンの斜視図である。
図１４において、帯板状フィン１の材料は、実施の形態１と同様に、主としてアルミニウムあるいはアルミニウム合金を原料とする厚さ０．０９〜０．１８ｍｍの薄板であり、表面に防食や防汚を目的としたコーティングが施されていることが望ましい。帯板状フィン１のベース面１０には、空気の主流方向に開口したスリット１１が長手方向に沿って所定間隔で設けられ、またスリット１１の間には伝熱管２を挿通して保持するための伝熱管保持部１２がフィンの長手方向に沿って適切な間隔ＤＰで成形されている。フィンベース面１０とスリット１１のなす高さはフィンピッチ間隔ＦＰの概略半分であることが望ましい。

伝熱管保持部１２は扁平形状断面を有する伝熱管２の長手方向に垂直な断面外周に概略沿う形状の貫通穴１３が成形されている。この貫通穴１３は帯板状フィン１の長手方向の辺の一端側を開放した形状にしている。伝熱管保持部１２の周縁の少なくとも一部には伝熱管表面に沿うように、フィンベース面１０に形成された貫通穴１３の周縁から概略垂直に立ち上がったフィンカラー１４が成形されており、伝熱管２との密着を向上させるようにしている。
フィンカラー１４の先端部の少なくとも一部分に、伝熱管２と接する側とは反対側（伝熱管保持部１２の外側）に折り曲げ成形されたリフレア部１５が成形されている。このリフレア部１５の上面とフィンベース面１０とのなす高さは、積層されるフィンのピッチ間隔ＦＰと概略等しい高さで成形されている。またこの実施形態４ではリフレア部１５は扁平状の伝熱管２の長辺と接する両面に対照に複数個（図示では各２個）設けられているが、これに特に限定されるものでない。

フィンカラー１４のリフレア部１５の付け根部の周囲であってリフレア部１５とフィンカラー１４のリフレア部１５が成形されていない部分との間に、カラー先端部より切り込み２０を設けることで、リフレア部１５の成形にともなう周囲の変形を抑制でき、さらに実施の形態１〜３のような切り欠き部１６を設ける場合よりもフィンカラー１４の面積を多く確保することができ、フィンカラー１４と伝熱管２との密着の良好な熱交換器を得ることができる。

さらに、この切り込み２０の長さ（深さ）Ｌは、実施の形態１〜３と同様にリフレア部１５の折り曲げ半径Ｒ以上の長さにしている。このようにＬ≧Ｒとすることで、リフレア部１５の成形にともなう周囲への変形を切り込み２０で遮断することができ、フィンカラー１４のリフレア部１５を成形しない部分が歪まず、フィンカラー１４と伝熱管２との密着を良好にできるという効果がある。
このような熱交換器用フィンのフィンカラー１４とリフレア部１５の成形における寸法関係は、切り欠き部１６の長さＬが切り込み２０の長さＬに代わったのみで、図６と同様である。

このようにして成形された伝熱管保持部１２のフィンカラー１４と伝熱管２とを接着剤を用いて接合することにより、フィン１と伝熱管２との伝熱性能に優れた熱交換器を得ることができる。また、従来、フィン１と伝熱管２とをろう付によって接合していたが、接着剤で接合することによってろう付に必要な炉が不要となるため、製造に必要なエネルギーを軽減することができ、環境負荷と製造コストを低減できる。

以上のようにこの発明の実施形態４による熱交換器用フィンでは、リフレア部１５の成形部分とリフレア部１５が成形されない部分との間に切り込み２０を設け、この切り込み２０の長さ（深さ）Ｌはリフレア部１５の折り曲げ半径Ｒ以上の長さにしたことにより、リフレア部１５の成形に伴うフィンカラー１４の変形を遮断し、フィンカラー１４と伝熱管２の密着を良くすることによりフィン１と伝熱管２の接触熱抵抗の増大を抑え、熱交換器の性能を向上できるという効果がある。
また、従来はリフレア部以外のカラー高さは、成形の都合上フィンピッチよりも低くならざるを得なかったが、切り込みを設けることによりリフレア部以外のカラー高さをフィンピッチとほぼ同じ高さまで高くすることができるため、フィンカラーと伝熱管の密着面積を増大させることができ、それによって熱交換器の性能を向上できるという効果がある。

実施の形態５．
次にこの発明の実施形態５として、実施の形態２における熱交換器について図１５に基づいて説明する。図１５はこの発明の実施形態２のフィンアンドチューブ型熱交換器の概観斜視図である。
図１５において、図１に示す実施形態１のフィンアンドチューブ型熱交換器と同様に、帯板状フィン１は適切な間隔ＦＰで複数積層されており、帯板状フィン１のベース面１０には、伝熱管２を挿通するための伝熱管保持部１２がフィン１の長手方向に適切な間隔ＤＰで設けられ、伝熱管保持部１２は扁平形状断面を有する伝熱管２の長手方向に垂直な断面外周に概略沿う形状に成形されている。複数積層された帯板状フィン１に適切な間隔ＤＰで複数挿通された伝熱管２の端部はヘッダ３に接続され、これらの伝熱管２の内部にはヘッダ３を通じて冷媒が流通される。

帯板状フィン１は実施の形態１乃至実施の形態４で説明した熱交換器用フィンと同様に、伝熱管保持部１２には、フィンベース面１０より概略垂直に立ち上げ成形されたフィンカラー１４と、フィンカラー１４の先端部の少なくとも一部を伝熱管保持部１２の外側に向けて折り曲げ成形されたリフレア部１５と、リフレア部１５とフィンカラー１４のリフレア部１５が成形されていない部分との間にカラー先端部より切り込み２０または切り欠き部１６が設けられている。

この実施の形態２における熱交換器においては、隣り合う伝熱管保持部１２の間に帯板状フィン１の長手方向に沿って設けられたスリット１１の形状は、熱交換器の仕様によって決定されるが、短辺方向に２列に配置されたスリット１１のうち、一方は四角形状とし、他方は台形形状にしたものである。その他の構成は図１に示す実施の形態１の熱交換器と同じに付き説明を省略する。

実施の形態６．
次にこの発明の実施形態６として、実施の形態３における熱交換器について図１６に基づいて説明する。図１６はこの発明の実施形態６のフィンアンドチューブ型熱交換器の概観斜視図である。 図１６に示すフィン・チューブ型熱交換器は、実施の形態１および実施の形態２における熱交換器のヘッダ３の代わりに分配管４を用いることで、組み立て性に優れた熱交換器を得ることができるようにしたものである。その他の構成は図１に示す実施の形態１の熱交換器と同じに付き、説明を省略する。
なお、分配管４と伝熱管２は冷媒の漏洩を防止するためにろう付けによって接合され、伝熱管２と伝熱管保持部１２のフィンカラー１４の内面とは接着剤により接合されていることが望ましい。接着剤により接合した場合、伝熱管２とフィンカラー１４とをろう付によって接合する場合よりも製造に必要なエネルギーを軽減することができ、環境負荷と製造コストを低減できる。

１：帯板状フィン、 ２：伝熱管、
３：ヘッダ、 ４：分配管、
１０：フィンベース面、 １１：スリット、
１２：伝熱管保持部、 １３：貫通穴、
１４：フィンカラー、 １５：リフレア部、
１６：切り欠き部、 １７：下穴、
１８：リフレア成形しろ、 １９：リフレアを成形しない部分
２０：切り込み。

Claims (9)

1. 帯板状に成形されるとともに、長手方向に沿って所定の間隔で伝熱管の外周面に沿った貫通穴からなる伝熱管保持部が成形された熱交換器用フィンにおいて、前記伝熱管保持部にはフィンベース面に形成された貫通穴の周縁からほぼ垂直に立ち上げ成形されて前記伝熱管の外周部と密接するフィンカラーが設けられ、前記フィンカラーの先端部の少なくとも一部分に、前記伝熱管と接する側とは反対側に折り曲げ成形されたリフレア部を形成し、前記リフレア部の上面と前記フィンベース面とのなす高さは積層されるフィンのピッチ間隔と等しい高さにするとともに、前記リフレア部と前記フィンカラーのリフレア部が成形されていない部分との間にカラー先端部より切り込みまたは切り欠き部を設け、この切り込みまたはこの切り欠き部の長さ（深さ）Ｌは前記リフレア部の折り曲げ半径Ｒ以上の長さにしたことを特徴とする熱交換器用フィン。
2. リフレア部は、扁平状の伝熱管の長辺と接する両面に対照に複数個設けられた請求項１に記載の熱交換器用フィン。
3. リフレア部は、扁平状の伝熱管の長辺と接する両面で熱交換流体の流れの風下側と風上側とでずらした位置に配置した請求項１に記載の熱交換器用フィン。
4. フィンカラーのリフレア部が成形されていない部分の高さは、積層されるフィンのピッチ間隔を超えない範囲でフィンのピッチ間隔とほぼ等しい高さにした請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の熱交換器用フィン。
5. 伝熱管保持部の貫通穴は、帯板状フィンの長手方向の辺の一端側が開放されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の熱交換器用フィン。
6. 帯板状フィンの長手方向に沿って所定の間隔で熱交換流体の主流方向に開口した複数のスリットを成形する工程、前記複数のスリット間に伝熱管保持部となる下穴を加工する工程、前記下穴の周縁を垂直に立ち上げてフィンカラーを成形する工程、前記フィンカラーの先端部の少なくとも一部分に、伝熱管と接する側とは反対側に折り曲げてリフレア部を成形する工程を備え、前記下穴加工工程時に、前記リフレア部と前記フィンカラーのリフレア部が成形されていない部分との間に切り込みまたは切り欠き部を設け、この切り込みまたはこの切り欠き部の長さ（深さ）Ｌは、前記リフレア部成形工程における折り曲げ半径Ｒ以上の長さにした熱交換器用フィンの製造方法。
7. 帯板状に成形されるとともに、長手方向に沿って所定の間隔で伝熱管保持部が成形され、その伝熱管保持部の周縁に伝熱管と密接するフィンカラーが成形されたフィンと、所定の間隔で複数積層された前記フィンの前記伝熱管保持部に略直角に挿通されるとともに、内部を被熱交換流体が流れ、断面外周が扁平形状の伝熱管とから構成されるフィンアンドチューブ型の熱交換器において、前記フィンカラーはフィンベース面に形成された貫通穴の周縁からほぼ垂直に立ち上げ成形されて前記伝熱管の外周に沿う形状とし、前記フィンカラーの先端部の一部分に前記伝熱管と接する側とは反対側に折り曲げ成形されたリフレア部が、積層されるフィンのピッチ間隔と等しい高さで形成されるとともに、前記リフレア部と前記フィンカラーのリフレア部を成形しない部分との間に、切り込みまたは切り欠き部が設けられ、この切り込みまたはこの切り欠き部の長さ（深さ）Ｌは前記リフレア部の折り曲げ半径Ｒ以上の長さにしたことを特徴とする熱交換器。
8. 伝熱管保持部の貫通穴は、帯板状フィンの長手方向の辺の一端側が開放されていることを特徴とする請求項７に記載の熱交換器。
9. フィンカラーと伝熱管とが接着剤によって固着されていることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の熱交換器。

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