JP6090699B2 - フィンチューブ熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は、フィンチューブ熱交換器に関し、特に、冷媒を用いた熱交換を行うフィンチューブ熱交換器に関する。

従来、この種のフィンチューブ熱交換器（finned tube heat exchanger）には、高効率の追求に応じた伝熱促進のために、フィンに波形状（wave portion）の凹凸を形成したものがある（例えば、特許文献１参照）。

図１４（ａ）は、特許文献１のフィンチューブ熱交換器におけるフィンの部分平面図である。図１４（ｂ）および図１４（ｃ）は、それぞれ図１４（ａ）のＡ−Ａ断面図およびＢ−Ｂ断面図である。

特許文献１のフィンチューブ熱交換器は、図１４（ａ）および図１４（ｃ）に示すように、フィン１０１と、伝熱管１０２とを有する。フィン１０１は、図１４（ｃ）に示すように、一定間隔で平行に複数並べられ、その間を空気が流動する。伝熱管１０２は、図１４（ａ）に示すように、フィン１０１に所定の段ピッチおよび列ピッチで略直角に挿入され、内部を冷媒が流動する。

またフィン１０１は、フィンカラー（fin collar）１０９と、管周囲部１０７とを備える。フィンカラー１０９は、フィン１０１の表面から突出しており、伝熱管１０２を通す。管周囲部１０７は、直径Ｄの環状形状を有するとともに、フィン１０１上でフィンカラー１０９を囲む。

フィン１０１はさらに、第１傾斜部１０５と、第２傾斜部１０６とを備える。第１傾斜部１０５では、空気の流れ方向Ｓに沿って谷部１０４ａ、山部１０３、谷部１０４、山部１０３、谷部１０４ａが順に連続する。これにより、フィン１０１は波形状を有する。第２傾斜部１０６は、管周囲部１０７と第１傾斜部１０５（の山部１０３）とを接続する。

特許文献１のフィンチューブ熱交換器では、山部１０３の山高さＨ１は、隣接するフィン１０１同士の距離Ｆｐより大きくかつ距離Ｆｐの２倍より小さくなるように設定される。これにより、フィンチューブ熱交換器による伝熱性能（すなわち、熱交換性能）の向上を図っている。なお、図１４（ｃ）には、山高さＨ１が距離Ｆｐと略同じであるフィンチューブ熱交換器を示す。

特開平１０−１４１８８０号公報

しかしながら、前記従来の構成では、特に、フィンチューブ熱交換器を蒸発器として使用する場合に、図１５（ａ）〜１５（ｃ）に示すように、第２傾斜部１０６が窪みになることで、フィン１０１上で凝縮した水が集積して、凝縮水１１０が発生してしまう。この凝縮水１１０により、通風抵抗が増大するとともに、フィン１０１の伝熱面積が減少することで、フィンチューブ熱交換器の熱交換性能が低下するという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、熱交換性能を向上させたフィンチューブ熱交換器を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明のフィンチューブ熱交換器は、それぞれの間を空気が流れる複数のフィンと、複数のフィンを貫通し、内部を流体が流動する複数の伝熱管とを備え、フィンは、少なくとも１つの山部を形成するように空気の流れ方向に対して傾斜した第１傾斜部と、第１傾斜部を貫通する伝熱管を囲む管周囲部と、管周囲部と第１傾斜部とを接続するように空気の流れ方向に対して傾斜した第２傾斜部とを備え、第２傾斜部に貫通孔が形成される、あるいは、第１傾斜部と第２傾斜部との境界に凹部が形成される。

本発明によれば、熱交換性能を向上させたフィンチューブ熱交換器を提供することができる。

本発明のこれらの態様と特徴は、添付された図面についての好ましい実施の形態に関連した次の記述から明らかになる。
本発明の実施の形態１におけるフィンチューブ熱交換器の斜視図 （ａ）実施の形態１におけるフィンチューブ熱交換器のフィンの部分平面図、（ｂ）図２（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）図２（ａ）においてフィンを積層した場合のＢ−Ｂ断面図、（ｄ）図２（ａ）のＣ−Ｃ断面図 （ａ）実施の形態１におけるフィンチューブ熱交換器の排水作用を説明する図、（ｂ）実施の形態１におけるフィンチューブ熱交換器の排水作用を説明する図、（ｃ）実施の形態１におけるフィンチューブ熱交換器の排水作用を説明する図 （ａ）実施の形態１の変形例におけるフィンチューブ熱交換器のフィンおよび管周囲部の部分平面図、（ｂ）図４（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）図４（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｄ）図４（ａ）のＣ−Ｃ断面図 （ａ）実施の形態２におけるフィンチューブ熱交換器のフィンの部分平面図、（ｂ）図５（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）図５（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｄ）図５（ａ）のＣ−Ｃ断面図 （ａ）実施の形態２の変形例１におけるフィンチューブ熱交換器のフィンおよび管周囲部の部分平面図、（ｂ）実施の形態２の変形例２におけるフィンチューブ熱交換器のフィンおよび管周囲部の部分平面図、（ｃ）実施の形態２の変形例３におけるフィンチューブ熱交換器のフィンおよび管周囲部の部分平面図、（ｄ）実施の形態２の変形例４におけるフィンチューブ熱交換器のフィンおよび管周囲部の部分平面図、（ｅ）実施の形態２の変形例５におけるフィンチューブ熱交換器のフィンおよび管周囲部の部分平面図 （ａ）実施の形態２におけるフィンチューブ熱交換器の排水作用を説明する図、（ｂ）実施の形態２におけるフィンチューブ熱交換器の排水作用を説明する図、（ｃ）実施の形態２におけるフィンチューブ熱交換器の排水作用を説明する図 （ａ）実施の形態２の変形例６におけるフィンチューブ熱交換器のフィンおよび管周囲部の部分平面図、（ｂ）図８（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）図８（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｄ）図８（ａ）のＣ−Ｃ断面図 （ａ）実施の形態３におけるフィンチューブ熱交換器のフィンの部分平面図、（ｂ）図９（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）図９（ａ）のＢ−Ｂ断面図 実施の形態３におけるフィンチューブ熱交換器の凹部の詳細を示す図 実施の形態３の変形例１におけるフィンチューブ熱交換器の凹部の詳細を示す図 （ａ）実施の形態３におけるフィンチューブ熱交換器の排水作用を説明する図、（ｂ）実施の形態３におけるフィンチューブ熱交換器の排水作用を説明する図、（ｃ）実施の形態３におけるフィンチューブ熱交換器の排水作用を説明する図 （ａ）実施の形態３の変形例２におけるフィンチューブ熱交換器のフィンおよび管周囲部の部分平面図、（ｂ）図１３（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）図１３（ａ）のＢ−Ｂ断面図 （ａ）従来のフィンチューブ熱交換器のフィンの部分平面図、（ｂ）図１４（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）図１４（ａ）のＢ−Ｂ断面図 （ａ）従来のフィンチューブ熱交換器の排水作用を説明する図、（ｂ）従来のフィンチューブ熱交換器の排水作用を説明する図、（ｃ）従来のフィンチューブ熱交換器の排水作用を説明する図

第１の発明は、それぞれの間を空気が流れる複数のフィンと、複数のフィンを貫通し、内部を流体が流動する複数の伝熱管とを備え、フィンは、少なくとも１つの山部を形成するように空気の流れ方向に対して傾斜した第１傾斜部と、第１傾斜部を貫通する伝熱管を囲む管周囲部と、管周囲部と第１傾斜部とを接続するように空気の流れ方向に対して傾斜した第２傾斜部とを備え、第２傾斜部に貫通孔が形成された、フィンチューブ熱交換器である。

これにより、第２傾斜部を流れる水が、貫通孔を介してフィンの表面から裏面に排水される。よって、水による通風抵抗の増大および伝熱面積の減少を抑制することができ、結果的に、フィンチューブ熱交換器の熱交換性能を向上させることができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の貫通孔は、重力方向において管周囲部の最下点よりも下方に位置される。

これにより、貫通孔を管周囲部の最下点よりも下方に設けることで、管周囲部から重力下方に流れてきた水を、貫通孔を介して例えばフィンの表面から裏面に排水することができ、水の排水性を向上させることができる。よって、水による通風抵抗の増大および伝熱面積の減少を抑制することができ、結果的に、フィンチューブ熱交換器の熱交換性能を向上させることができる。

第３の発明は、特に、第２の発明の貫通孔は、重力方向における管周囲部の最下点および第２傾斜部と第１傾斜部の山部との交点を結ぶ直線上に配置され、直線は重力方向沿いに延びる。

これにより、管周囲部の最下点から第２傾斜部を通り第１傾斜部の山部に向かって、重力方向に沿った１つの排水流路を形成することができるため、水の排水性を向上させることができ、結果的に、フィンチューブ熱交換器の熱交換性能を向上させることができる。

第４の発明は、特に、第１の発明の貫通孔は、第１傾斜部と第２傾斜部との境界に形成された切り込みである。

これにより、第２傾斜部を流れる水が、第１傾斜部と第２傾斜部との境界に形成された切り込みを介して例えばフィンの表面から裏面に排水される。よって、水による通風抵抗の増大および伝熱面積の減少を抑制することができ、結果的に、フィンチューブ熱交換器の熱交換性能を向上させることができる。

第５の発明は、特に、第４の発明の切り込みは、重力方向における第２傾斜部の下端に位置される。

これにより、第２傾斜部において水が重力方向下方に流れ、第２傾斜部の下端に到達すると、下端に設けられた切り込みを介して例えばフィンの表面から裏面に排水される。このように水の排水性を向上させることで、水による通風抵抗の増大および伝熱面積の減少を抑制することができ、結果的に、フィンチューブ熱交換器の熱交換性能を向上させることができる。

第６の発明は、特に、第５の発明の第１傾斜部と第２傾斜部との境界において、重力方向における第２傾斜部の上端に切り込みがさらに形成される。

これにより、第２傾斜部において、最上点に到達した水は切り込みを介して、例えばフィンの裏面から表面へと流れ、最下点に到達した水は切り込みを介して、例えばフィンの表面から裏面へと流れて排水される。このように第２傾斜部において円滑な排水流れが生じることで、水による通風抵抗の増大および伝熱面積の減少を抑制することができ、結果的に、フィンチューブ熱交換器の熱交換性能を向上させることができる。

第７の発明は、それぞれの間を空気が流れる複数のフィンと、複数のフィンを貫通し、内部を流体が流動する複数の伝熱管とを備え、フィンは、少なくとも１つの山部を形成するように空気の流れ方向に対して傾斜した第１傾斜部と、第１傾斜部を貫通する伝熱管を囲む管周囲部と、管周囲部と第１傾斜部とを接続するように空気の流れ方向に対して傾斜した第２傾斜部とを備え、第１傾斜部と第２傾斜部との境界に凹部が形成された、フィンチューブ熱交換器である。

これにより、第２傾斜部と第１傾斜部との境界に形成された凹部によって水の排水流路が形成される。よって、水による通風抵抗の増大および伝熱面積の減少を抑制することができ、結果的に、フィンチューブ熱交換器の熱交換性能を向上させることができる。

第８の発明は、特に、第７の発明の第１傾斜部において、山部と谷部が交互に形成され、凹部は、第２傾斜部と第１傾斜部の山部との交点を挟むように交点の近傍に２つ設けられる、

これにより、第２傾斜部に滞留した水が凹部を伝って第１傾斜部へと誘導され、さらに、第１傾斜部に形成された谷部に誘導されて、重力方向下方へと円滑に排水される。このように水の排水性を向上させることで、水による通風抵抗の増大および伝熱面積の減少を抑制することができ、結果的に、フィンチューブ熱交換器の熱交換性能を向上させることができる。

第９の発明は、特に、第７又は第８の発明の凹部と交点との距離はフィンのピッチの２倍以内である。

これにより、水の滞留しやすい箇所に凹部が形成されるため、水の排水性を向上させることができる。よって、水による通風抵抗の増大および伝熱面積の減少を抑制することができ、結果的に、フィンチューブ熱交換器の熱交換性能を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態１−３について、図面を参照しながら説明する。なお、これらの実施の形態１−３によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるフィンチューブ熱交換器の構成図である。図２（ａ）は、同フィンチューブ熱交換器のフィン１の部分平面図である。図２（ｂ）、２（ｃ）および２（ｄ）はそれぞれ、図２（ａ）のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線およびＣ−Ｃ線での断面図である。図３（ａ）―３（ｃ）は、同フィンチューブ熱交換器の排水作用を説明する図である。

図１に示されるフィンチューブ熱交換器は、例えば、空気調和機、ヒートポンプ給湯機およびヒートポンプ温水暖房機（の室外機）に搭載される。このフィンチューブ熱交換器は、複数のフィン１と、複数の伝熱管２と、端板２０とを備える。複数のフィン１は、空気の流れ方向Ｓに対して流路を形成し、互いの間隔が所定のピッチＦｐとなるように積層される。複数のフィン１のそれぞれの間には、空気が流れる。複数の伝熱管２は、複数のフィン１を貫通して、縦方向沿いに並んで配置される。伝熱管２の内部には、流体が流動する。端板２０は、フィンチューブ熱交換器を室外機に載置する際の固定部として用いられ、また、複数のフィンチューブ熱交換器を互いに接続するための接続部としても用いられる。

図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、フィン１は、空気の流れ方向Ｓに沿って谷部４ａ、山部３、谷部４、山部３、谷部４ａが順に連続する、波形状のコルゲートフィンである。山部３および谷部４は、図２（ａ）に示すように、隣り合う伝熱管２の間にも存在する。山部３の稜線と谷部４の谷線は、互いに略平行である。

フィン１は、円筒状のフィンカラー９をさらに備える。フィンカラー９内に挿入された伝熱管２について機械拡管又は液圧拡管を行うことによって、フィン１と伝熱管２とが互いに接合される。

図２（ａ）に示すように、フィン１は、交互に連続する山部３および谷部４を形成するように空気の流れ方向Ｓに対して傾斜した第１傾斜部５と、第１傾斜部５を貫通する伝熱管２を囲む管周囲部７と、管周囲部７と第１傾斜部５とを接続するように空気の流れ方向Ｓに対して傾斜した第２傾斜部６とを有する。

図２では、管周囲部７が空気の流れ方向Ｓに対して平行な平坦部として形成されたフィンチューブ熱交換器を図示しているが、このような場合に限らず、空気の流れ方向Ｓに対して傾斜しても良く、また起伏部であっても良い。

また、本実施の形態１では、第１傾斜部５と第２傾斜部６との境界（すなわち、第１傾斜部５と第２傾斜部６とで形成される稜線）に、切り込み８が設けられている。

切り込み８は、図２（ａ）に示すように、第１傾斜部５（の山部３）と第２傾斜部６との交点から２方向（概ね上下方向と左右方向）にそれぞれ延びる。その交点から伸びる稜線上の切り込み８の長さＬは例えば、約０．５Ｆｐ〜１．５Ｆｐに設定しても良い。このように設定することにより、滞留水が、隣り合うフィン同士をまたいで架橋状に形成される現象（ブリッジ現象）を、より抑制することができる。

図２（ｄ）に示される切り込み８の幅Ｗは、水を毛細管現象によって山部３の裏側（すなわち谷部）に導くことができるような長さに設定しても良い。例えば、幅Ｗを約０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍに設定することで、毛細管現象をより良好に生じさせることができる。

本実施の形態１におけるフィンチューブ熱交換器は、複数のフィン１の間を通過する空気と、複数の伝熱管２の内部を流れる冷媒との間で熱交換を行う。伝熱管２の内部を流れる冷媒は、例えば、Ｒ４１０Ａ、プロパン、プロピレン、二酸化炭素など環境負荷の少ないものであっても良いが、特にこれらに限定されない。

次に、図３（ａ）〜３（ｃ）を用いて、本実施の形態１におけるフィンチューブ熱交換器の排水作用について説明する。図３（ａ）〜３（ｃ）は、時系列（in chronological order）で並べられている。

図３（ａ）に示される管周囲部７および第２傾斜部６に析出した滞留水１０は、図３（ｂ）に示すように、切り込み８を通じて、フィン１の裏側、すなわち山部３の裏側の谷部に導かれる。最終的には、図３（ｃ）に示されるように、滞留水１０が水滴となる前に概ね全て排水される。

このように、本実施の形態１においては、第１傾斜部５と第２傾斜部６とで形成される稜線に切り込み８を設けたことで、特に、フィンチューブ熱交換器を蒸発器として使用する場合には、第２傾斜部６に滞留した滞留水１０を、切り込み８を通じて、重力方向Ｇの下方へ円滑に誘導して排水することができる。よって、通風抵抗の増大とフィンの伝熱面積の減少を抑制することができ、フィンチューブ熱交換器の熱交換性能を向上させることができる。

すなわち、第１傾斜部５と第２傾斜部６との境界に切り込みが形成されるため、第２傾斜部６を流れる水が、切り込み８を介して例えばフィン１の表面から裏面に排水される。これにより、水による通風抵抗の増大および伝熱面積の減少を抑制することができ、結果的に、フィンチューブ熱交換器の熱交換性能を向上させることができる。

また、外気温が低い時にはフィン１の表面に霜が付着することがあり、その霜が溶けた場合にも第２傾斜部６に水が滞留するが、本実施の形態１のフィンチューブ熱交換器によれば、このように滞留した水も円滑に排水することができる。よって、再び霜が成長することを抑制するとともに、霜を溶かす頻度を低減することができ、結果的に、ヒートポンプ機器としてのエネルギー効率を向上させることができる。

また、切り込み８が、第１傾斜部５（の山部３）と第２傾斜部６との交点に形成るとともに、重力方向において第２傾斜部６の上端および下端に形成される。これにより、切り込み８の末端と、重力方向における第２傾斜部６の上端および下端とが接する。このような配置によれば、例えば、第２傾斜部６の上端においては、フィン１の裏側に流れている滞留水１０がフィン１の表側へと円滑に誘導され、第２傾斜部６の下端においては、前述のように、滞留水１０がフィン１の裏側へと円滑に誘導され、その後、随時、重力方向Ｇの下方へと排水される。よって、フィンチューブ熱交換器の熱交換性能を向上させることができる。

上述のように、本実施の形態１においては、切り込み８は、重力方向Ｇにおける第２傾斜部６の下端に位置されるため、第２傾斜部６において水が重力方向Ｇの下方に流れ、第２傾斜部６の下端に到達すると、下端に設けられた切り込み８を介してフィン１の表面から裏面に排水される。このように水の排水性を向上させることで、水による通風抵抗の増大および伝熱面積の減少を抑制することができ、結果的に、フィンチューブ熱交換器の熱交換性能を向上させることができる。

また、本実施の形態１においては、第１傾斜部５と第２傾斜部６との境界において、重力方向Ｇにおける第２傾斜部６の上端にさらに切り込み８が形成されるため、第２傾斜部６において、上端に到達した水は、切り込み８を介して例えばフィン１の裏面から表面へと流れ、下端に到達した水は、切り込み８を介して例えばフィン１の表面から裏面へと流れて排水される。このように第２傾斜部６において円滑な排水の流れが生じることで、水による通風抵抗の増大および伝熱面積の減少を抑制することができ、結果的に、フィンチューブ熱交換器の熱交換性能を向上させることができる。

なお、本実施の形態１では、切り込み８を、重力方向Ｇにおいて伝熱管２の上側の稜線と下側の稜線の両方に形成したが、このような場合に限らない。滞留水１０は伝熱管２の周辺で多く発生するため、例えば、少なくとも伝熱管２の下側の稜線に切り込み８を形成すれば、フィンチューブ熱交換器としての排水性を向上させることができる。

また、フィン１は、図４（ａ）〜（ｄ）に示すように、山部３が１箇所のみに形成された、Ｖ字型コルゲートフィンであってもよい。Ｖ字型コルゲートフィンによれば、フィン１の伝熱面積を保ったまま、フィン１の間を流れる空気の蛇行回数を最小限に抑えることができる。よって、通風抵抗の増大を抑制し、送風騒音を低減することができる。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２におけるフィンチューブ熱交換器について、図５−７を用いて説明する。

図５（ａ）は、本実施の形態２におけるフィンチューブ熱交換器のフィン３１の部分平面図である。図５（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）はそれぞれ、図５（ａ）のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線およびＣ−Ｃ線での断面図である。図６（ａ）―６（ｅ）は、本実施の形態２の変形例１−５におけるフィンチューブ熱交換器のフィン３１に形成される貫通孔の詳細形状を示す部分平面図である。図７（ａ）―７（ｃ）は、同フィンチューブ熱交換器の排水作用を説明する図である。

本実施の形態２におけるフィンチューブ熱交換器においては、実施の形態１におけるフィンチューブ熱交換器と比較して、第１傾斜部と第２傾斜部との間に形成される切り込みのみに限らず、第２傾斜部に貫通孔が形成される点が異なる。それ以外の構成については共通するため、説明を省略する。

本実施の形態２では、第２傾斜部３６上で、かつ、第１傾斜部３５の山部３３と第２傾斜部３６との交点近傍に、フィン３１の表裏を連通（貫通）する貫通孔３８が設けられている。

なお、図５（ａ）では、貫通孔３８の一部が、第１傾斜部３５の山部３３と第２傾斜部３６との交点に接しているが、接していなくても良い。また、第２傾斜部３６および管周囲部３７が一体的に成型されていてもよい。

貫通孔３８が例えば、重力方向Ｇにおいて伝熱管３２の下方で、かつ、第１傾斜部３５の谷部３４と第２傾斜部３６との交点６０よりも下方に形成されていると、水の滞留しやすい箇所に貫通孔３８が形成されることとなる。これにより、排水性をより向上させることができる。また、貫通孔３８が、重力方向Ｇにおいて伝熱管３２の上方で、かつ、第１傾斜部３５の谷部３４と第２傾斜部３６との交点６１よりも上方に形成されていると、フィン３１上を流れる水をフィン３１の表側若しくは裏側に誘導することができる。これにより、排水性をより向上させることができる。

ここで、図５（ｄ）に示される貫通孔３８の直径Ｄは例えば、約０．２ｍｍ〜１．０ｍｍ、あるいは約０．１Ｆｐ〜Ｆｐに設定しても良い。このように設定することにより、毛細管現象によって第１傾斜部３５の山部３３の裏側（すなわち、谷部）に水を導きやすくすることができる。

なお、本実施の形態２では、貫通孔３８の形状を図５に示すように比較的加工が容易な円形としているが、これに限らない。例えば、本実施の形態２の変形例１−５にかかるフィンチューブ熱交換器の貫通孔を図６（ａ）〜（ｅ）に示す。図６（ａ）に示すように、変形例１によれば、貫通孔３８ａの形状は楕円形である。図６（ｂ）に示すように、変形例２によれば、貫通孔３８ｂの形状は三角形である。図６（ｃ）に示すように、変形例３によれば、貫通孔３８ｃの形状は菱形である。図６（ｄ）、６（ｅ）に示すように、変形例４、５によれば、貫通孔３８ｄ、３８ｅの形状は幾何形状である。

なお、貫通孔３８の形状が略円形状以外の場合には、例えば、直径Ｄの代わりに相当直径Ｄｅを適用しても良い。

以上のように構成されたフィンチューブ熱交換器について、図５、７を用いて、その動作および作用を説明する。

図５（ｃ）に示すように、積層された複数のフィン３１の間を通過する空気は、フィン１に形成された山部３３、谷部３４および谷部３４ａによって蛇行されることで、蛇行流Ｓｃを形成する。蛇行流Ｓｃの形成により、乱流促進や温度境界層の薄膜化を図ることができ、結果的に、フィンチューブ熱交換器における熱交換性能を向上させることができる。

次に、図７（ａ）〜７（ｃ）を用いて、本実施の形態２におけるフィンチューブ熱交換器の排水作用について説明する。

本実施の形態２のフィンチューブ熱交換器では、図７（ａ）に示すように、管周囲部３７などに析出して第２傾斜部３６に滞留する滞留水４０は、図７（ｂ）に示すように、貫通孔３８を介して、フィン３１の裏側、つまり、山部３３の裏側の谷部に導かれる。最終的には、図７（ｃ）に示すように、概ね全ての水が排水される。このように、滞留水４０が水滴となる前に随時、排水することができる。

本実施の形態２においては、第２傾斜部３６上で、かつ、第１傾斜部３５の山部３３と第２傾斜部３６との交点近傍に貫通孔３８を設けたことで、特にフィンチューブ熱交換器を蒸発器として使用する場合に、第２傾斜部３６に滞留した滞留水４０を、貫通孔３８を通じて重力方向Ｇの下方へと円滑に誘導して排水することができる。よって、通風抵抗の増大とフィン３１の伝熱面積の減少を抑制し、フィンチューブ熱交換器の熱交換性能を向上させることができる。

すなわち、第２傾斜部３６に貫通孔３８が形成されるため、第２傾斜部３６を流れる水が、貫通孔３８を介して例えばフィン３１の表面から裏面に排水される。これにより、水による通風抵抗の増大および伝熱面積の減少を抑制することができ、結果的に、フィンチューブ熱交換器の熱交換性能を向上させることができる。

また、水の排水経路として貫通孔３８を形成する場合、形成後のフィン３１の強度低下が少なく、リブ（rib）やビード（bead）などの補強加工を施す必要がない。よって、設計の工数増加を抑制することができる。

次に、本実施の形態２の変形例６におけるフィンチューブ熱交換器を、図８（ａ）〜８（ｄ）に示す。図８（ａ）〜８（ｄ）に示すように、フィン３１は、山部３３が１箇所にのみに形成されたＶ字型コルゲートフィンであっても良い。

この場合、貫通孔３８が、重力方向Ｇにおいて、第２傾斜部３６上で、かつ、管周囲部３７の最下点よりも下方に形成されていると、水の滞留しやすい箇所に貫通孔３８が形成されることとなる。これにより、排水性をより向上させることができる。また、貫通孔３８が、重力方向Ｇにおいて、第２傾斜部３６上で、かつ、管周囲部３７の最上点よりも上方に形成されていると、フィン３１を流れる水をフィンの表側あるいは裏側に誘導することができる。これにより、排水性をより向上させることができる。

なお、貫通孔３８が、重力方向Ｇにおける管周囲部３７の最下点および第１傾斜部３５の山部３３と第２傾斜部３６との交点６２を結ぶ直線上に形成されていると、水をより円滑に誘導して、排水性を向上させることができる。さらに、この直線が重力方向Ｇに沿って延びていると、排水性をより向上させることができる。

（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３におけるフィンチューブ熱交換器について、図９−１２を用いて説明する。

図９（ａ）は、本実施の形態３におけるフィンチューブ熱交換器のフィン７１の部分平面図である。図９（ｂ）および９（ｃ）は、それぞれ、図９（ａ）のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線での断面図である。図１０は、本実施の形態３におけるフィンチューブ熱交換器の凹部７８の詳細形状を示す断面図である。図１１は、本実施の形態３の変形例１におけるフィンチューブ熱交換器の凹部７８の詳細形状を示す断面図である。図１２（ａ）―１２（ｃ）は、同フンチューブ熱交換器の排水作用を説明する図である。

本実施の形態３におけるフィンチューブ熱交換器おいては、実施の形態１、２におけるフィンチューブ熱交換器と比較して、第１傾斜部と第２傾斜部との境界（稜線）に凹部が形成される点が異なり、それ以外の構成については共通するため、説明を省略する。

図９（ａ）に示すように、第１傾斜部７５の山部７３と第２傾斜部７６との交点の近傍位置において、交点の両側に１つずつ、凹部７８が形成されている。

凹部７８が形成される交点の近傍位置とは例えば、凹部７８（の中心位置）と交点との距離Ｌが、フィン７１のピッチＦｐの約２倍以内である位置を意味する。距離Ｌがこの範囲内にある場合、凹部７８は、第１傾斜部７５と第２傾斜部７６との境界（稜線）上の最高点よりも低い位置、すなわち水の滞留しやすい位置に形成されるため、より円滑に排水することができる。

また、図１０に示すように、凹部７８の開口部の寸法（幅の長さ）Ｘは例えば、約０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ以内に設定しても良い。このように設定することにより、毛細管現象によって水をより円滑に誘導することができる。なお、本実施の形態３では、通風抵抗を考慮して、図１０に示すように、凹部７８の側面７８ａを傾斜させるとともに底面７８ｂで接続させているが、このような形状に限らない。例えば、図１１に示すように、側面７８ａを垂直に形成しても良い。また、底面７８ｂを形成せずに側面７８ａ同士を直接接触させるような尖り形状（Ｖ字形状）にしても良い。

図１０、１１に示すように、凹部７８は一本の溝を形成している。この場合、フィン７１の山部７３の高さをｈとしたときに、凹部７８の深さＹを約０．１ｈ〜０．６ｈに設定しても良い。このように設定することにより、フィン７１のプレス加工を容易に行うことができる。また、図９（ａ）に示すように、凹部７８の一本溝を山部７３の稜線に対して角度θ＝±１５°〜９０°傾けて形成する（凹部７８が延在する方向を山部７３の稜線が延在する方向に対して±１５°〜９０°傾ける）ことで、滞留した水を第１傾斜部７５へより円滑に誘導することができる。

次に、図１２（ａ）―１２（ｃ）を用いて、本実施の形態３におけるフィンチューブ熱交換器の排水作用について説明する。

本実施の形態３のフィンチューブ熱交換器では、例えば、フィンチューブ熱交換器の温度が周囲の空気の露点温度以下になった場合や、フィンチューブ熱交換器に雨が進入した場合などに、図１２（ａ）に示すように、管周囲部７７や第２傾斜部７６などに滞留水８０が発生する。

第２傾斜部７６上の滞留水８０は、図１２（ｂ）に示すように、凹部７８を伝って、第１傾斜部７５と第２傾斜部７６との境界（第１傾斜部７５と第２傾斜部７６とで形成される稜線）を乗り越えて、重力方向Ｇの下方へと誘導される。

このように、滞留水８０が発生しやすい第２傾斜部７６から滞留水８０を誘導する凹部７８を設けることにより、排水性を向上させることができる。

また、本実施の形態３では、凹部７８が、第１傾斜部７５の山部７３と第２傾斜部７６との交点を挟んで両側に、かつ、交点の近傍に、山部７３の稜線に対して傾斜するように設けられている。よって、凹部７８を伝って、第１傾斜部７５と第２傾斜部７６とで形成された稜線を乗り越えた滞留水８０は、第１傾斜部７５の傾斜に沿って、谷部７４および谷部７４ａに向かって誘導される。滞留水８０はその後、谷部７４および谷部７４ａを伝って重力方向Ｇの下方へ流れる。

このように、本実施の形態３においては、凹部７８が滞留水８０の排水経路を形成するため、フィンチューブ熱交換器としての排水性を向上させることができる。よって、通風抵抗の増大および伝熱面積の減少を抑制することができ、フィンチューブ熱交換器の熱交換性能を向上させることができる。

すなわち、第１傾斜部７５と第２傾斜部７６との境界に凹部７８が形成され、その凹部７８によって水の排水経路が形成されるため、水による通風抵抗の増大および伝熱面積の減少を抑制することができ、フィンチューブ熱交換器の熱交換性能を向上させることができる。

また、本実施の形態３におけるフィンチューブ熱交換器によれば、フィン７１に凹部７８を形成する際には、フィン７１をプレスするための金型に凹部７８の形状を作れば良い。よって、工数を増加させることなく、排水性を向上させたフィンチューブ熱交換器を製造することができる。

また、本実施の形態３では、第１傾斜部７５において、山部７３と谷部７４が交互に形成され、凹部７８は、第１傾斜部７５の山部７３と第２傾斜部７６との交点を挟むように交点の近傍に２つ設けられている。これにより、第２傾斜部７６に滞留した水が凹部７８を伝って第１傾斜部７５へと誘導され、さらに、第１傾斜部７５によって形成された谷部７４に誘導されて、重力方向Ｇの下方へと円滑に排水される。このように水の排水性を向上させることで、水による通風抵抗の増大および伝熱面積の減少を抑制することができ、結果的に、フィンチューブ熱交換器の熱交換性能を向上させることができる。

また、本実施の形態３では、凹部７８と交点との距離はフィン７１のピッチＦｐの２倍以内である。これにより、水の滞留しやすい箇所に凹部７８が形成されるため、水の排水性を向上させることができる。よって、水による通風抵抗の増大および伝熱面積の減少を抑制することができ、結果的に、フィンチューブ熱交換器の熱交換性能を向上させることができる。

なお、本実施の形態３では、凹部７８を、重力方向Ｇにおいて伝熱管７２の上側の稜線と下側の稜線の両方に形成したが、このような場合に限らない。滞留水８０は伝熱管７２の周辺で多く発生するので、例えば、少なくとも下側の稜線に凹部７８を形成すれば、フィンチューブ熱交換器としての排水性を向上させることができる。

次に、本実施の形態３の変形例２におけるフィンチューブ熱交換器を、図１３（ａ）〜１３（ｃ）に示す。図１３（ａ）〜１３（ｃ）に示すように、フィン７１は、山部７３が１箇所にのみに形成されるＶ字型コルゲートフィンであっても良い。

なお、本発明は上述の構成に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、本実施の形態１−３では、伝熱管が丸管である場合について説明したが、このような場合に限らず例えば、偏平管（flattened tube）であってもよい。

なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。

以上のように、本実施の形態１−３にかかるフィンチューブ熱交換器は、空気調和装置、給湯装置、暖房装置などに用いられる熱交換器に適用することができる。

本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。

Claims (7)

1. それぞれの間を空気が流れる複数のフィンと、前記複数のフィンを貫通し、内部を流体が流動する複数の伝熱管とを備え、
   前記フィンは、少なくとも１つの山部を形成するように空気の流れ方向に対して傾斜した第１傾斜部と、前記第１傾斜部を貫通する前記伝熱管を囲む管周囲部と、前記管周囲部と前記第１傾斜部とを接続するように空気の流れ方向に対して傾斜した第２傾斜部とを備え、
   前記第２傾斜部に貫通孔が形成され、
   前記貫通孔は、重力方向において前記管周囲部の最下点よりも下方に位置されるとともに、重力方向における前記管周囲部の最下点および前記第２傾斜部と前記第１傾斜部の山部との交点を結ぶ直線上に配置され、前記直線は重力方向沿いに延びる、フィンチューブ熱交換器。
2. それぞれの間を空気が流れる複数のフィンと、前記複数のフィンを貫通し、内部を流体が流動する複数の伝熱管とを備え、
   前記フィンは、少なくとも１つの山部を形成するように空気の流れ方向に対して傾斜した第１傾斜部と、前記第１傾斜部を貫通する前記伝熱管を囲む管周囲部と、前記管周囲部と前記第１傾斜部とを接続するように空気の流れ方向に対して傾斜した第２傾斜部とを備え、
   前記第２傾斜部に貫通孔が形成され、
   前記貫通孔は、前記第１傾斜部と前記第２傾斜部との境界に形成された切り込みである、フィンチューブ熱交換器。
3. 前記切り込みは、重力方向における前記第２傾斜部の下端に位置される、請求項２に記載のフィンチューブ熱交換器。
4. 前記第１傾斜部と前記第２傾斜部との境界において、重力方向における前記第２傾斜部の上端に切り込みがさらに形成される、請求項３に記載のフィンチューブ熱交換器。
5. それぞれの間を空気が流れる複数のフィンと、前記複数のフィンを貫通し、内部を流体が流動する複数の伝熱管とを備え、
   前記フィンは、少なくとも１つの山部を形成するように空気の流れ方向に対して傾斜した第１傾斜部と、前記第１傾斜部を貫通する前記伝熱管を囲む管周囲部と、前記管周囲部と前記第１傾斜部とを接続するように空気の流れ方向に対して傾斜した第２傾斜部とを備え、
   前記第１傾斜部と前記第２傾斜部との境界に凹部が形成された、フィンチューブ熱交換器。
6. 前記第１傾斜部において、前記山部と谷部が交互に形成され、
   前記凹部は、前記第２傾斜部と前記第１傾斜部の前記山部との交点を挟むように前記交点の近傍に２つ設けられる、請求項５に記載のフィンチューブ熱交換器。
7. 前記凹部と前記交点との距離はフィンのピッチの２倍以内である、請求項５又は６に記載のフィンチューブ熱交換器。

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