JP5304025B2 - フィンチューブ型熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は、フィンチューブ型熱交換器、特に、板厚方向に間隔を空けて並べて気流中に配置される複数の伝熱フィンと、複数の伝熱フィンに挿入されており気流の流れ方向に略直交する方向に配置される複数の伝熱管とを備えており、伝熱フィン面の伝熱管の鉛直方向における両側において、気流の流れ方向上流側から下流側に向かって並ぶ複数の切り起こし部が切り起こし加工により形成されたフィンチューブ型熱交換器に関する。

空気調和装置等に使用されるフィンチューブ型熱交換器として、図１に示されるように、伝熱フィン１０２における伝熱管１０３の空気流の流れ方向下流側の部分に形成される死水域の低減や伝熱フィン１０２における境界層の更新等による伝熱促進のために、伝熱フィン面の伝熱管１０３の鉛直方向における両側において、伝熱管１０３近傍の空気流を伝熱管１０３の空気流の流れ方向後側に案内するように、空気流の流れ方向に対して傾斜した切り起こし部１０４ａ〜１０４ｃ、１０４ｄ〜１０４ｆが切り起こし加工により形成され、さらに、空気と冷媒等の熱媒体との熱交換より発生したドレン水が切り起こし部１０４ａ〜１０４ｃ、１０４ｄ〜１０４ｆに滞留して排水性が低下するのを防ぐために、切り起こし部１０４ａ〜１０４ｃ、１０４ｄ〜１０４ｆを空気流の流れ方向上流側から下流側に向かって３つに分割して一直線（図１の直線Ｌ参照）上に並べたものがある（特許文献１参照）。
特開２００８−１１１６４６号公報

ところで、上述の切り起こし部の空気流の流れ方向に対する迎え角α（図１参照）を小さくすると、切り起こし部１個当たりの伝熱促進効果は低下する傾向にあるが（図２における迎え角αと交換熱量Ｑとの関係を参照）、通風抵抗ΔＰ当たりの伝熱促進効果は大きくなる傾向にある（図３における迎え角αと通風抵抗当たりの交換熱量Ｑ／ΔＰとの関係を参照）。

このため、上述のような、伝熱フィン面の伝熱管の鉛直方向における両側において、空気流の流れ方向上流側から下流側に向かって一直線上に並ぶ複数の切り起こし部が切り起こし加工により形成されたフィンチューブ型熱交換器においては、迎え角を小さくしつつ切り起こし部の数を増やすことで、理論的には、さらなる伝熱促進を図ることが可能になる。

しかし、迎え角を小さくしつつ切り起こし部の数を増やすと、切り起こし部間の間隔が小さくなり、ドレン水が切り起こし部間の隙間にブリッジ状に滞留しやすくなり、排水性が確保できなくなるおそれがある。また、切り起こし部間の間隔が小さい状態で複数の切り起こし部を一直線上に並べると、各切り起こし部によって下流側に導かれる空気流が、その下流側の切り起こし部を通過しようとする空気流に干渉しやすくなり、各切り起こし部における伝熱促進効果が十分に発揮されなくなるおそれがある。

このため、迎え角を小さくしつつ切り起こし部の数を増やすことで伝熱促進を図るためには、切り起こし部間の排水性を確保しつつ、各切り起こし部における伝熱促進効果が十分に発揮されるようにする必要がある。

本発明の課題は、板厚方向に間隔を空けて並べて気流中に配置される複数の伝熱フィンと、複数の伝熱フィンに挿入されており気流の流れ方向に略直交する方向に配置される複数の伝熱管とを備えており、伝熱フィン面の伝熱管の鉛直方向における両側において、気流の流れ方向上流側から下流側に向かって並ぶ複数の切り起こし部が切り起こし加工により形成されたフィンチューブ型熱交換器において、切り起こし部間の排水性を確保し、かつ、各切り起こし部における伝熱促進効果が十分に発揮されるようにすることにある。

第１の発明にかかるフィンチューブ型熱交換器は、複数の伝熱フィンと、複数の伝熱管とを備えている。伝熱フィンは、板厚方向に間隔を空けて並べて気流中に配置される。伝熱管は、複数の伝熱フィンに挿入されており、気流の流れ方向に略直交する方向に配置される。そして、各伝熱フィンには、伝熱管の鉛直方向における両側において、気流の流れ方向上流側から下流側に向かって並ぶ３つの主切り起こし部が、切り起こし加工により形成されており、３つの主切り起こし部は、伝熱管近傍の気流が、伝熱管の気流の流れ方向後側に案内されるように気流の流れ方向に対して傾斜しており、伝熱フィンの３つの主切り起こし部に対して伝熱管から遠い側の位置のうち真ん中の主切り起こし部の鉛直方向上側及び鉛直方向下側だけに対向する補助切り起こし部が、切り起こし加工によりさらに形成されている。

このフィンチューブ型熱交換器では、気流の流れ方向上流側から下流側に向かって並ぶ３つの主切り起こし部が、伝熱管近傍の気流が伝熱管の気流の流れ方向後側に案内されるように気流の流れ方向に対して傾斜するように配置されているため、従来の複数の切り起こし部を一直線上に並べる場合と同様に、伝熱フィンにおける伝熱管の気流の流れ方向下流側の部分に形成される死水域の低減や伝熱フィンにおける境界層の更新等による伝熱促進効果を得ることができる。そして、このフィンチューブ型熱交換器では、伝熱フィンの３つの主切り起こし部に対して伝熱管から遠い側の位置のうち真ん中の主切り起こし部の鉛直方向上側及び鉛直方向下側だけに対向する補助切り起こし部がさらに形成されていることから、各主切り起こし部間の隙間を極力小さくすることなく切り起こし部の数を増加させることができるため、従来の複数の切り起こし部を一直線上に並べる場合に比べて、各主切り起こし部間の隙間を確保しやすくなり、これにより、迎え角を小さくしつつ切り起こし部の数を増やす場合であっても、切り起こし部間の排水性を確保することができる。しかも、補助切り起こし部は伝熱フィンの３つの主切り起こし部に対して伝熱管から遠い側の位置に配置されているため、３つの主切り起こし部と伝熱管とによって挟まれた領域に配置する場合に比べて、主切り起こし部を通過する気流と補助切り起こし部を通過する気流とが干渉しにくくなり、これにより、迎え角を小さくしつつ切り起こし部の数を増やす場合であっても、各切り起こし部における伝熱促進効果が十分に発揮されるようにすることができる。

このように、このフィンチューブ型熱交換器では、切り起こし部間の排水性を確保し、かつ、各切り起こし部における伝熱促進効果が十分に発揮されるようにしながら、迎え角を小さくしつつ切り起こし部の数を増やすことで伝熱促進を図ることができる。

第２の発明にかかるフィンチューブ型熱交換器は、第１の発明にかかるフィンチューブ型熱交換器において、３つの主切り起こし部は、各主切り起こし部の気流の流れ方向前端又は後端同士を仮想的に結ぶ直線が、各主切り起こし部の気流の流れ方向に対する迎え角よりも大きな角度をなすように、配置されている。

このフィンチューブ型熱交換器では、各主切り起こし部の気流の流れ方向前端同士又は後端同士を仮想的に結ぶ直線が各主切り起こし部の気流の流れ方向に対する迎え角よりも大きな角度をなすように配置されていることから、各主切り起こし部の気流の流れ方向後端とその下流側の主切り起こし部の気流の流れ方向前端とが各主切り起こし部の気流の流れ方向前端又は後端同士を仮想的に結ぶ直線からずれた状態で配置されることになるため、複数の主切り起こし部を一直線上に並べる場合に比べて、各主切り起こし部間の隙間を確保しやすくなり、主切り起こし部間の排水性をさらに確保しやすくできる。しかも、各主切り起こし部の気流の流れ方向後端とその下流側の主切り起こし部の気流の流れ方向前端とが各主切り起こし部の気流の流れ方向前端又は後端同士を仮想的に結ぶ直線からずれた状態で配置されているため、複数の主切り起こし部を一直線上に並べる場合に比べて、各主切り起こし部によって下流側に導かれる気流が、その下流側の主切り起こし部を通過しようとする気流に干渉しにくくなり、各主切り起こし部における伝熱促進効果がさらに発揮されやすくすることができる。

第３の発明にかかるフィンチューブ型熱交換器は、第２の発明にかかるフィンチューブ型熱交換器において、各主切り起こし部は、気流の流れ方向下流側に向かって伝熱フィン面からの高さが漸増している。

このフィンチューブ型熱交換器では、各主切り起こし部の形状を気流の流れ方向下流側に向かって高さが漸増した形状にすることによって、各主切り起こし部の背後に縦渦を生じさせることができるため、主切り起こし部による伝熱促進効果をさらに高めることができるようになっている。

そして、このような縦渦は、気流の流れ方向下流側に向かって成長することで、大きな伝熱促進効果をもたらすものであるが、上述のように、各主切り起こし部の気流の流れ方向後端とその下流側の主切り起こし部の気流の流れ方向前端とが各主切り起こし部の気流の流れ方向前端又は後端同士を仮想的に結ぶ直線からずれた状態で配置されることによって、この縦渦の成長が妨げられにくくなるため、縦渦による伝熱促進効果を確実に得ることができる。

以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。

第１の発明では、切り起こし部間の排水性を確保し、かつ、各切り起こし部における伝熱促進効果が十分に発揮されるようにしながら、迎え角を小さくしつつ切り起こし部の数を増やすことで伝熱促進を図ることができる。

第２の発明では、主切り起こし部間の排水性をさらに確保しやすくでき、しかも、各主切り起こし部における伝熱促進効果がさらに発揮されやすくすることができる。

第３の発明では、縦渦による伝熱促進効果を確実に得ることができる。

以下、本発明にかかるフィンチューブ型熱交換器の実施形態について、図面に基づいて説明する。

図４、図５に本発明の一実施形態にかかるフィンチューブ型熱交換器１の要部を示す。ここで、図４は、フィンチューブ型熱交換器１の断面図である。図５は、図４のＩ−Ｉ断面図である。

（１）フィンチューブ型熱交換器の基本構成
フィンチューブ型熱交換器１は、クロスフィンアンドチューブ型熱交換器であり、主として、複数のプレート状の伝熱フィン２と、複数の伝熱管３とを備えている。伝熱フィン２は、その平面を空気等の気流の流れ方向に概ね沿わせた状態で、板厚方向に所定の間隔を空けて並んで配置されている。伝熱フィン２には、気流の流れ方向に略直交する方向に間隔を空けて複数の貫通孔２ａが形成されている。貫通孔２ａの周囲部分は、伝熱フィン２の板厚方向の一方側に突出する環状のカラー部８となっている。カラー部８は、板厚方向に隣り合う伝熱フィン２のカラー部８が形成された面と反対の面に当接しており、伝熱フィン２の板厚方向間に所定の間隔（以下、この所定の間隔をフィンピッチＦＰとする）が確保されるようになっている。伝熱管３は、内部に冷媒等の熱媒体が流れる管部材であり、複数の伝熱フィン２に挿入されており、気流の流れ方向に略直交する方向に配置されている。具体的には、伝熱管３は、伝熱フィン２に形成された貫通孔２ａを貫通しており、フィンチューブ型熱交換器１の組立時の拡管作業によって、カラー部８の内面に密着している。

また、本実施形態のフィンチューブ型熱交換器１は、複数の伝熱管３の配列方向が略上下方向となるように設置された状態で使用されるものである（すなわち、図４は、複数の伝熱管３のうちの１つだけを示している）。このため、気流は、フィンチューブ型熱交換器１を、略水平方向に向かって横切るように流れることになる。なお、以下の説明において、「上側」、「上方」や「下側」、「下方」という文言を用いる場合には、伝熱管３の配列方向を示しているものとする。

（２）伝熱フィンの詳細形状
次に、本実施形態のフィンチューブ型熱交換器１に用いられている伝熱フィン２の詳細形状について説明する。

伝熱フィン２には、各伝熱管３の鉛直方向における両側（すなわち、各伝熱管３の下側および上側）において、気流の流れ方向上流側から下流側に向かって並ぶ複数（本実施形態では、伝熱管３の下側に３つ、伝熱管３の上側に３つ）の主切り起こし部４ａ〜４ｆが、切り起こし加工により、伝熱フィン面２ｂに形成されている。ここで、伝熱管３の下側の３つの主切り起こし部を第１主切り起こし部４ａ〜４ｃ、伝熱管３の上側の３つの切り起こし部を第２主切り起こし部４ｄ〜４ｆとする。各主切り起こし部４ａ〜４ｆは、伝熱フィン２に切り込みを入れて伝熱フィン２の板厚方向に延びる方向に起こすことによって形成された略台形形状の部分である。そして、伝熱フィン２の各主切り起こし部４ａ〜４ｆに隣接する部分には、主切り起こし部４ａ〜４ｆが切り起こされるのに伴って、略台形形状のスリット孔７ａ〜７ｆが各主切り起こし部４ａ〜４ｆに対応するように形成されている。

これらの第１主切り起こし部４ａ〜４ｃ及び第２主切り起こし部４ｄ〜４ｆは、伝熱管３近傍の気流が、伝熱管３の気流の流れ方向後側に案内されるように気流の流れ方向に対して傾斜するように配置されている。より具体的には、第１主切り起こし部４ａ〜４ｃについては、第１主切り起こし部４ａ〜４ｃの気流の流れ方向に対する各迎え角αａ〜αｃが正値であり、第１主切り起こし部４ａ〜４ｃが直線Ｍ１上に真っ直ぐ並んで（すなわち、迎え角αａと迎え角αｂと迎え角αｃとは同じ角度である）、配置されている。また、第２主切り起こし部４ｄ〜４ｆについては、第２主切り起こし部４ｄ〜４ｆの気流の流れ方向に対する各迎え角αｄ〜αｆが正値であり、第２主切り起こし部４ｄ〜４ｆが直線Ｍ２上に真っ直ぐ並んで（すなわち、迎え角αｄと迎え角αｅと迎え角αｆとは同じ角度である）配置されている。ここで、迎え角αａ〜αｆは、各主切り起こし部４ａ〜４ｆの気流の流れ方向前端５ａ〜５ｆが各主切り起こし部４ａ〜４ｆの気流の流れ方向後端６ａ〜６ｆよりも伝熱管３から遠い側に位置するように傾斜している場合を正値であるものとする。

また、本実施形態において、伝熱フィン２には、第１主切り起こし部４ａ〜４ｃに対して伝熱管３から遠い側の位置に第１補助切り起こし部４ｇが、また、第２主切り起こし部４ｄ〜４ｆに対して伝熱管３から遠い側の位置に第２補助切り起こし部４ｈが、切り起こし加工によりさらに形成されている。すなわち、補助切り起こし部４ｇ、４ｈは、主切り起こし部４ａ〜４ｆと伝熱管３とによって挟まれた領域を避けて配置されており、本実施形態においては、第１補助切り起こし部４ｇは、第１主切り起こし部４ｂの鉛直方向下側に配置され、また、第２補助切り起こし部４ｈは、第２主切り起こし部４ｅの鉛直方向上側に配置されている。このため、各主切り起こし部間の隙間を極力小さくすることなく切り起こし部の数を増加させることができるようになっている。このため、複数の切り起こし部を一直線上に並べる場合（例えば、第１主切り起こし部を３つから４つに増やして直線Ｍ１上に真っ直ぐに並べる場合や第２切り起こし部を３つから４つに増やして直線Ｍ２上に真っ直ぐに並べる場合）に比べて、各第１主切り起こし部４ａ〜４ｃ間及び各第２切り起こし部４ｄ〜４ｆ間の隙間Ｃ４ａ、Ｃ４ｂ、Ｃ４ｄ、Ｃ４ｅを確保しやすくなっている。しかも、主切り起こし部４ａ〜４ｆと伝熱管３とによって挟まれた領域に配置する場合に比べて、主切り起こし部４ａ〜４ｆを通過する気流と補助切り起こし部４ｇ、４ｈを通過する気流とが干渉しにくくなっている。尚、各補助切り起こし部４ｇ、４ｈは、主切り起こし部４ａ〜４ｆと同様に、伝熱フィン２に切り込みを入れて伝熱フィン２の板厚方向に延びる方向に起こすことによって形成された略台形形状の部分である。そして、伝熱フィン２の各補助切り起こし部４ｇ、４ｈに隣接する部分には、補助切り起こし部４ｇ、４ｈが切り起こされるのに伴って、略台形形状のスリット孔７ｇ、７ｈが各補助切り起こし部４ｇ、４ｈに対応するように形成されている。

また、本実施形態において、第１補助切り起こし部４ｇ及び第２補助切り起こし部４ｈは、第１主切り起こし部４ａ〜４ｃ及び第２主切り起こし部４ｄ〜４ｆと同様に、これらの気流の流れ方向に対する迎え角αｇ、αｈが正値になるように配置されており、しかも、第１補助切り起こし部４ｇの迎え角αｇは、第１主切り起こし部４ａ〜４ｃの迎え角αａ〜αｃ以下に設定され、第２補助切り起こし部４ｈの迎え角αｈは、第２主切り起こし部４ｄ〜４ｆの迎え角αｄ〜αｆ以下に設定されている。このため、第１主切り起こし部４ａ〜４ｃを通過する気流と第１補助切り起こし部４ｇを通過する気流とがさらに干渉しにくくなっており、第２主切り起こし部４ｄ〜４ｆを通過する気流と第２補助切り起こし部４ｈを通過する気流とがさらに干渉しにくくなっている。

また、本実施形態において、各主切り起こし部４ａ〜４ｆ及び各補助切り起こし部４ｇ、４ｈは、気流の流れ方向下流側に向かって伝熱フィン面２ｂからの高さが漸増している。より具体的には、第１主切り起こし部４ａについては、前端５ａの伝熱フィン面２ｂからの高さよりも後端６ａの伝熱フィン面２ｂからの高さが高くなっており、第１主切り起こし部４ｂについては、前端５ｂの伝熱フィン面２ｂからの高さよりも後端６ｂの伝熱フィン面２ｂからの高さが高くなっており、第１主切り起こし部４ｃについては、前端５ｃの伝熱フィン面２ｂからの高さよりも後端６ｃの伝熱フィン面２ｂからの高さが高くなっており、第２主切り起こし部４ｄについては、前端５ｄの伝熱フィン面２ｂからの高さよりも後端６ｄの伝熱フィン面２ｂからの高さが高くなっており、第２主切り起こし部４ｅについては、前端５ｅの伝熱フィン面２ｂからの高さよりも後端６ｅの伝熱フィン面２ｂからの高さが高くなっており、第２主切り起こし部４ｆについては、前端５ｆの伝熱フィン面２ｂからの高さよりも後端６ｆの伝熱フィン面２ｂからの高さが高くなっており、第１補助切り起こし部４ｇについては、前端５ｇの伝熱フィン面２ｂからの高さよりも後端６ｇの伝熱フィン面２ｂからの高さが高くなっており、第２補助切り起こし部４ｈについては、前端５ｈの伝熱フィン面２ｂからの高さよりも後端６ｈの伝熱フィン面２ｂからの高さが高くなっている。

（３）フィンチューブ型熱交換器の特徴
本実施形態のフィンチューブ型熱交換器１では、気流の流れ方向上流側から下流側に向かって並ぶ複数の主切り起こし部４ａ〜４ｆが、伝熱管３近傍の気流が伝熱管３の気流の流れ方向後側に案内されるように気流の流れ方向に対して傾斜するように配置されているため、複数の切り起こし部を一直線上に並べる場合（図１参照）と同様に、伝熱フィン２における伝熱管３の気流の流れ方向下流側の部分に形成される死水域の低減や伝熱フィン２における境界層の更新等による伝熱促進効果を得ることができる。

そして、本実施形態のフィンチューブ型熱交換器１では、伝熱フィン２の複数の主切り起こし部４ａ〜４ｆに対して伝熱管３から遠い側の位置に補助切り起こし部４ｇ、４ｈがさらに形成することによって、各主切り起こし部間の隙間を極力小さくすることなく切り起こし部の数を増加させることができ、複数の切り起こし部を一直線上に並べる場合（例えば、第１主切り起こし部を３つから４つに増やして直線Ｍ１上に真っ直ぐに並べる場合や第２切り起こし部を３つから４つに増やして直線Ｍ２上に真っ直ぐに並べる場合）に比べて、各第１主切り起こし部４ａ〜４ｃ間及び各第２切り起こし部４ｄ〜４ｆ間の隙間Ｃ４ａ、Ｃ４ｂ、Ｃ４ｄ、Ｃ４ｅを確保しやすくなっているため、迎え角を小さくしつつ切り起こし部の数を増やす場合（例えば、図１の伝熱管の下側及び上側に３つの切り起こし部が形成された構成を伝熱管の下側及び上側に４つの切り起こし部が形成された構成にする場合）であっても、切り起こし部間の排水性を確保することができる。本実施形態のフィンチューブ型熱交換器１では、補助切り起こし部４ｇ、４ｈが伝熱フィン２の複数の主切り起こし部４ａ〜４ｆに対して伝熱管３から遠い側の位置に配置されており、複数の主切り起こし部４ａ〜４ｆと伝熱管３とによって挟まれた領域に配置する場合に比べて、主切り起こし部を通過する気流と補助切り起こし部を通過する気流とが干渉しにくくなっているため、迎え角を小さくしつつ切り起こし部の数を増やす場合（例えば、図１の伝熱管の下側及び上側に３つの切り起こし部が形成された構成を伝熱管の下側及び上側に４つの切り起こし部が形成された構成にする場合）であっても、各切り起こし部における伝熱促進効果が十分に発揮されるようにすることができる。

このように、本実施形態のフィンチューブ型熱交換器１では、切り起こし部間の排水性を確保し、かつ、各切り起こし部における伝熱促進効果が十分に発揮されるようにしながら、迎え角を小さくしつつ切り起こし部の数を増やすことで伝熱促進を図ることができる。

また、本実施形態のフィンチューブ型熱交換器１では、第１補助切り起こし部４ｇの迎え角αｇが、第１主切り起こし部４ａ〜４ｃの迎え角αａ〜αｃ以下に設定され、第２補助切り起こし部４ｈの迎え角αｈが、第２主切り起こし部４ｄ〜４ｆの迎え角αｄ〜αｆ以下に設定されており、第１主切り起こし部４ａ〜４ｃを通過する気流と第１補助切り起こし部４ｇを通過する気流とがさらに干渉しにくく、また、第２主切り起こし部４ｄ〜４ｆを通過する気流と第２補助切り起こし部４ｈを通過する気流とがさらに干渉しにくくなっているため、各切り起こし部における伝熱促進効果がさらに発揮されやすくなっている。

また、本実施形態のフィンチューブ型熱交換器１では、各切り起こし部４ａ〜４ｈの形状を気流の流れ方向下流側に向かって伝熱フィン面２ｂからの高さが漸増した形状にすることによって、各切り起こし部４ａ〜４ｈの背後に縦渦を生じさせることができるため、切り起こし部４ａ〜４ｈによる伝熱促進効果をさらに高めることができるようになっている。

（４）変形例１
上述の実施形態（図４参照）では、第１主切り起こし部４ａ〜４ｃが直線Ｍ１上に真っ直ぐ並んで配置されており、また、第２主切り起こし部４ｄ〜４ｈが直線Ｍ２上に真っ直ぐ並んで配置されているが、第１主切り起こし部４ａ〜４ｃ及び第２主切り起こし部４ｄ〜４ｈの配置を工夫して、各第１主切り起こし部４ａ〜４ｃ間及び各第２切り起こし部４ｄ〜４ｆ間の隙間Ｃ４ａ、Ｃ４ｂ、Ｃ４ｄ、Ｃ４ｅをさらに大きくして、切り起こし部間の排水性をさらに確保しやすくするとともに、各主切り起こし部における伝熱促進効果がさらに発揮されやすくすることが好ましい。

そこで、本変形例では、図６に示されるように、上述の実施形態（図４参照）において、第１主切り起こし部１４ａ〜１４ｃを、各第１主切り起こし部１４ａ〜１４ｃの気流の流れ方向前端１５ａ〜１５ｃ同士を仮想的に結ぶ直線（本変形例においては、直線Ｍ１１）が各第１主切り起こし部１４ａ〜１４ｃの気流の流れ方向に対する迎え角α１ａ〜α１ｃよりも大きな角度（本変形例においては、β１１）をなすように配置し、また、第２主切り起こし部１４ｄ〜１４ｆを、各第２主切り起こし部１４ｄ〜１４ｆの気流の流れ方向前端１５ｄ〜１５ｆ同士を仮想的に結ぶ直線（本変形例においては、直線Ｍ１２）が各第２主切り起こし部１４ｄ〜１４ｆの気流の流れ方向に対する迎え角α１ｄ〜α１ｆよりも大きな角度（本変形例においては、β１２）をなすように配置している。尚、本変形例における伝熱フィン１２の各部については、上述の実施形態における１桁台の符号を１０番台に置き換え、迎え角については、上述の実施形態における迎え角の符号に「１」を添え字として加えたものに置き換えるものとし、主切り起こし部１４ａ〜１４ｆ以外の伝熱フィン１２の各部の説明については省略するものとする。

このような本変形例のフィンチューブ型熱交換器１では、各第１主切り起こし部４ａ、４ｂの気流の流れ方向後端１６ａ、１６ｂとその下流側の切り起こし部１４ｂ、１４ｃの気流の流れ方向前端１５ｂ、１５ｃとが直線Ｍ１１からずれた状態で配置され、また、各第２主切り起こし部１４ｄ、１４ｅの気流の流れ方向後端１６ｄ、１６ｅとその下流側の切り起こし部１４ｅ、１４ｆの気流の流れ方向前端１５ｅ、１５ｆとが直線Ｍ１２からずれた状態で配置されることになるため、上述の実施形態のように主切り起こし部を一直線上に並べる場合に比べて、第１主切り起こし部１４ａ〜１４ｃ間及び各第２主切り起こし部１４ａ〜１４ｃ間の隙間Ｃ１４ａ、Ｃ１４ｂ、Ｃ１４ｄ、Ｃ１４ｅを確保しやすくなっている。しかも、上述の実施形態のように主切り起こし部を一直線上に並べる場合に比べて、主切り起こし部１４ａ、１４ｂ、１４ｄ、１４ｅによって下流側に導かれる気流がその下流側の切り起こし部１４ｂ、１４ｃ、１４ｅ、１４ｆを通過しようとする気流に干渉しにくくなっている。これにより、本変形例のフィンチューブ型熱交換器１では、上述の実施形態と同様の作用効果を得ることができるとともに、上述の実施形態のように主切り起こし部を一直線上に並べる場合に比べて、主切り起こし部間の排水性をさらに確保しやすくでき、しかも、各主切り起こし部における伝熱促進効果がさらに発揮されやすくすることができる。

また、本変形例のフィンチューブ型熱交換器１においても、各主切り起こし部１４ａ〜１４ｆは、気流の流れ方向下流側に向かって伝熱フィン面１２ｂからの高さが漸増しているため、上述の実施形態と同様に、各主切り起こし部１４ａ〜１４ｆの背後に縦渦を生じさせて、伝熱促進効果をさらに高めることができるようになっているが、このような縦渦は、気流の流れ方向下流側に向かって成長することで、大きな伝熱促進効果をもたらすものであることから、その伝熱促進効果を確実に得るためには、この縦渦の成長が妨げられにくくすることが好ましく、その意味では、上述の実施形態のような複数の主切り起こし部が一直線上に並んだ構成では、この縦渦の成長がやや妨げられやすい状態になっている。しかし、本変形例のフィンチューブ型熱交換器１では、上述のように、各第１主切り起こし部１４ａ、１４ｂの気流の流れ方向後端１６ａ、１６ｂとその下流側の切り起こし部１４ｂ、１４ｃの気流の流れ方向前端１５ｂ、１５ｃとが直線Ｍ１１からずれた状態で配置され、また、各第２主切り起こし部１４ｄ、１４ｅの気流の流れ方向後端１６ｄ、１６ｅとその下流側の切り起こし部１４ｅ、１４ｆの気流の流れ方向前端１５ｅ、１５ｆとが直線Ｍ１２からずれた状態で配置されることによって、この縦渦の成長が妨げられにくくなるため、縦渦による伝熱促進効果を確実に得ることができる。

尚、上述においては、各第１主切り起こし部１４ａ〜１４ｃの気流の流れ方向前端１５ａ〜１５ｃ同士を仮想的に結ぶ直線や各第２主切り起こし部１４ｄ〜１４ｆの気流の流れ方向前端１５ｄ〜１５ｆ同士を仮想的に結ぶ直線が、各第１主切り起こし部１４ａ〜１４ｃの気流の流れ方向に対する迎え角α１ａ〜α１ｃや各第２主切り起こし部１４ｄ〜１４ｆの気流の流れ方向に対する迎え角α１ｄ〜α１ｆよりも大きな角度をなすようにすることで、各第１主切り起こし部１４ａ、１４ｂの気流の流れ方向後端１６ａ、１６ｂとその下流側の切り起こし部１４ｂ、１４ｃの気流の流れ方向前端１５ｂ、１５ｃとが直線Ｍ１１からずれた状態で配置され、また、各第２主切り起こし部１４ｄ、１４ｅの気流の流れ方向後端１６ｄ、１６ｅとその下流側の切り起こし部１４ｅ、１４ｆの気流の流れ方向前端１５ｅ、１５ｆとが直線Ｍ１２からずれた状態で配置されるようにしているが、各第１主切り起こし部１４ａ〜１４ｃの気流の流れ方向後端１６ａ〜１６ｃ同士を仮想的に結ぶ直線や各第２主切り起こし部１４ｄ〜１４ｆの気流の流れ方向後端１６ｄ〜１６ｆ同士を仮想的に結ぶ直線が、各第１主切り起こし部１４ａ〜１４ｃの気流の流れ方向に対する迎え角α１ａ〜α１ｃや各第２主切り起こし部１４ｄ〜１４ｆの気流の流れ方向に対する迎え角α１ｄ〜α１ｆよりも大きな角度をなすようにしてもよい。

（５）変形例２
上述の実施形態（図４及び図５参照）では、伝熱フィンとして平板状のフィンを採用しているが、これに限定されず、ワッフル形状の伝熱フィンを採用してもよい。

例えば、図７及び図８に示されるように、上述の実施形態（図４参照）において、伝熱フィンとして鉛直方向に平行な折り目２９ａ〜２９ｃを有する伝熱フィン２２を採用し、各伝熱管３の鉛直方向における下側において、気流の流れ方向上流側から下流側に向かって並ぶ３つの第１主切り起こし部２４ａ〜２４ｃを、切り起こし加工により、伝熱フィン２２の気流の流れ方向前端とその下流側の折り目２９ａとの間の伝熱フィン面２２ｃ、折り目２９ａとその下流側の折り目２９ｂとの間の伝熱フィン面２２ｄ、及び折り目２９ｂとその下流側の折り目２９ｃとの間の伝熱フィン面２２ｅに形成し、各伝熱管３の鉛直方向における上側において、気流の流れ方向上流側から下流側に向かって並ぶ３つの第２主切り起こし部２４ｄ〜２４ｆを、伝熱フィン面２２ｃ〜２２ｅに形成するようにしてもよい。ここで、折り目２９ａ〜２９ｃは、折り目２９ａ、２９ｃが山折りとなっており、折り目２９ｂが谷折りとなっている。また、本変形例においては、第１補助切り起こし部２４ｇ及び第２補助切り起こし部２４ｈは、第１主切り起こし部２４ｂ及び第２主切り起こし部２４ｅが形成された伝熱フィン面２２ｄに形成されており、伝熱フィン面２２ｆには、切り起こし部は形成されていない。尚、本変形例における伝熱フィン２２の各部については、上述の実施形態における１桁台の符号を２０番台に置き換え、迎え角については、上述の実施形態における迎え角の符号に「２」を添え字として加えたものに置き換えるものとし、折り目２９ａ〜２９ｃ及び伝熱フィン面２２ｃ〜２２ｆ以外の伝熱フィン２２の各部の説明については省略するものとする。

本変形例のフィンチューブ型熱交換器１においても、上述の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

（６）変形例３
上述の変形例１（図６参照）では、伝熱フィンとして平板状のフィンを採用しているが、これに限定されず、ワッフル形状の伝熱フィンを採用してもよい。

例えば、図９に示されるように、上述の変形例１（図６参照）において、伝熱フィンとして鉛直方向に平行な折り目３９ａ〜３９ｃを有する伝熱フィン３２を採用し、各伝熱管３の鉛直方向における下側において、気流の流れ方向上流側から下流側に向かって並ぶ３つの第１主切り起こし部３４ａ〜３４ｃを、切り起こし加工により、伝熱フィン３２の気流の流れ方向前端とその下流側の折り目３９ａとの間の伝熱フィン面３２ｃ、折り目３９ａとその下流側の折り目３９ｂとの間の伝熱フィン面３２ｄ、及び折り目３９ｂとその下流側の折り目３９ｃとの間の伝熱フィン面３２ｅに形成し、各伝熱管３の鉛直方向における上側において、気流の流れ方向上流側から下流側に向かって並ぶ３つの第２主切り起こし部３４ｄ〜３４ｆを、伝熱フィン面３２ｃ〜３２ｅに形成するようにしてもよい。ここで、折り目３９ａ〜３９ｃは、折り目３９ａ、３９ｃが山折りとなっており、折り目３９ｂが谷折りとなっている。また、本変形例においては、第１補助切り起こし部３４ｇ及び第２補助切り起こし部３４ｈは、第１主切り起こし部３４ｂ及び第２主切り起こし部３４ｅが形成された伝熱フィン面３２ｄに形成されており、伝熱フィン面３２ｆには、切り起こし部は形成されていない。尚、本変形例における伝熱フィン３２の各部については、上述の変形例１における１０番台の符号を３０番台に置き換え、迎え角については、上述の変形例１における迎え角の符号に「３」を添え字として加えたものに置き換えるものとし、折り目３９ａ〜３９ｃ及び伝熱フィン面３２ｃ〜３２ｆ以外の伝熱フィン３２の各部の説明については省略するものとする。

本変形例のフィンチューブ型熱交換器１においても、上述の変形例１と同様の作用効果を得ることができる。

（７）他の実施形態
以上、本発明の実施形態及びその変形例について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態及びその変形例に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

本発明を利用すれば、板厚方向に間隔を空けて並べて気流中に配置される複数の伝熱フィンと、複数の伝熱フィンに挿入されており気流の流れ方向に略直交する方向に配置される複数の伝熱管とを備えており、伝熱フィン面の伝熱管の鉛直方向における両側において、気流の流れ方向上流側から下流側に向かって並ぶ複数の切り起こし部が切り起こし加工により形成されたフィンチューブ型熱交換器において、切り起こし部間の排水性を確保し、かつ、各切り起こし部における伝熱促進効果が十分に発揮されるようにすることができる。

従来のフィンチューブ型熱交換器の断面図である。 迎え角と交換熱量との関係を示す図である。 迎え角と通風抵抗当たりの交換熱量との関係を示す図である。 本発明の一実施形態にかかるフィンチューブ型熱交換器の断面図である。 図４のＩ−Ｉ断面図である。 変形例１にかかるフィンチューブ型熱交換器の断面図である。 変形例２にかかるフィンチューブ型熱交換器の断面図である。 図７のＩ−Ｉ断面図である。 変形例２にかかるフィンチューブ型熱交換器の断面図である。

１ フィンチューブ型熱交換器
２、１２、２２、３２ 伝熱フィン
３ 伝熱管
４ａ〜４ｆ、１４ａ〜１４ｆ、２４ａ〜２４ｆ、２４ａ〜３４ｆ 主切り起こし部
４ｇ、４ｈ、１４ｇ、１４ｈ、２４ｇ、２４ｈ、３４ｇ、３４ｈ 補助切り起こし部
Ｍ１１、Ｍ１２、Ｍ２１、Ｍ２２、Ｍ３１、Ｍ３２ 直線
αａ〜αｈ、α１ａ〜α１ｈ、α２ａ〜α２ｈ 迎え角

Claims (3)

1. 板厚方向に間隔を空けて並べて気流中に配置される複数の伝熱フィン（２、１２、２２、３２）と、
   前記複数の伝熱フィンに挿入されており、気流の流れ方向に略直交する方向に配置される複数の伝熱管（３）とを備え、
   前記各伝熱フィンには、前記伝熱管の鉛直方向における両側において、気流の流れ方向上流側から下流側に向かって並ぶ３つの主切り起こし部（４ａ〜４ｆ、１４ａ〜１４ｆ、２４ａ〜２４ｆ、２４ａ〜３４ｆ）が、切り起こし加工により形成されており、
   前記３つの主切り起こし部は、前記伝熱管近傍の気流が、前記伝熱管の気流の流れ方向後側に案内されるように気流の流れ方向に対して傾斜しており、
   前記伝熱フィンの前記３つの主切り起こし部に対して前記伝熱管から遠い側の位置のうち真ん中の前記主切り起こし部の鉛直方向上側及び鉛直方向下側だけに対向する補助切り起こし部（４ｇ、４ｈ、１４ｇ、１４ｈ、２４ｇ、２４ｈ、３４ｇ、３４ｈ）が、切り起こし加工によりさらに形成されている、
   フィンチューブ型熱交換器（１）。
2. 前記３つの主切り起こし部（１４ａ〜１４ｆ、２４ａ〜３４ｆ）は、前記各主切り起こし部の気流の流れ方向前端又は後端同士を仮想的に結ぶ直線が、前記各主切り起こし部の気流の流れ方向に対する迎え角（α１ａ〜α１ｃ、α１ｄ〜α１ｆ、α３ａ〜α３ｃ、α３ｄ〜α３ｆ）よりも大きな角度をなすように配置されている、請求項１に記載のフィンチューブ型熱交換器（１）。
3. 前記各主切り起こし部（１４ａ〜１４ｆ、２４ａ〜３４ｆ）は、気流の流れ方向下流側に向かって前記伝熱フィン面からの高さが漸増している、請求項２に記載のフィンチューブ型熱交換器（１）。

Images