JP6656279B2

JP6656279B2 - 熱交換器

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Publication number: JP6656279B2
Application number: JP2018024876A
Authority: JP
Inventors: 中村　伸; 伸中村; 石橋　晃; 晃石橋; 真哉東井上; 伊東　大輔; 大輔伊東; 繁佳松井; 裕樹宇賀神; 岡崎　多佳志; 多佳志岡崎; 厚志望月
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-02-15
Filing date: 2018-02-15
Publication date: 2020-03-04
Anticipated expiration: 2034-09-08
Also published as: JP2018087687A

Description

本発明は、例えば空気調和機又は冷凍機等に使用される熱交換器に関するものである。

従来より、所定のフィンピッチ間隔を介して複数枚積層された板状フィンと、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が知られている。このような熱交換器は、例えば、所定のフィンピッチ間隔を介して積層され、長手方向側の端部に複数の切欠部が形成された複数の板状フィンと、板状フィンの積層方向に沿って配置され、切欠部に挿入された複数の扁平形状の伝熱管とを備えた構成となっている。また、各伝熱管の端部は、これら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接続されている。そして、このような熱交換器は、板状フィンの間を流動する空気等の熱交換流体と、扁平形状の伝熱管内を流動する水又は冷媒等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は、板状フィンには、該板状フィンと伝熱管との密着を向上させるために、板状フィンの切欠部の周縁から垂直に立ち上がったフィンカラーが成形され、前記フィンカラーと伝熱管を炉中ロウ付け、もしくは接着剤により密着させる。また、上記のような熱交換器には、板状フィンの熱交換性能を向上させるために、切欠部の間の領域に、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、あるいは、空気の主流方向に対してスクラッチと呼ばれる凹凸形状を成形されているものが知られている。また、上記のような熱交換器には、熱交換性能を向上させるために、内部に複数の流路が形成された伝熱管を用いるものや、内面に溝が形成された伝熱管を用いるものも知られている。

また、上記のような扁平形状の伝熱管を用いた従来の熱交換器としては、板状フィンの一部を切り起こすことでスペーサを形成し、フィンを積層する際にスペーサを隣り合うフィンのベース面に当接するようにして、複数積層される板状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、上記のような扁平形状の伝熱管を用いた従来の熱交換器としては、板状フィンの切欠部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リフレアと呼ばれる突起部を設け、このリフレア部を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、板状フィンを積層する際にリフレア部が隣り合う板状フィンのベース面に当接するようにして、複数積層される板状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も知られている（特許文献２参照）。

特開２０１２−１６３３１８号公報（図５〜図８）特開２０１１−６４４０３号公報（図４）

上記のような従来の熱交換器は、板状フィンの切欠部の間の領域にはスリットやスクラッチを形成することができるものの、切欠部の周囲（換言すると伝熱管の周囲）にスリットやスクラッチを形成することができず、伝熱管周縁の熱交換性能が良好とは言えないという課題があった。

また、特許文献１に示す熱交換器の板状フィンの構成では、スペーサは板状フィン本体に切り込みを入れることで形成される。しかしながら、板状フィン本体に切り込みを入れると、板状フィンの伝熱面積の減少や、風路にスペーサが位置することで、通風抵抗が増大してしまうという課題があった。

また、特許文献１及び特許文献２に示すような熱交換器の板状フィンは、リフレア形状やフィン形状自体の問題上、使用しない部位が発生してしまう。すなわち、特許文献１及び特許文献２に示すような熱交換器の板状フィンは、板状フィンとして使用される板状部材（例えばアルミ板材）をプレスする際に、廃材が多く発生してしまうという課題があった。

本発明は、上述のような課題の少なくとも１つを解決するためになされたものであり、従来よりも伝熱管周縁の熱交換性能を向上させることができる熱交換器を得ることを目的とする。

本発明に係る熱交換器は、フィンピッチ間隔を介して配置され、開口部が形成された複数の板状フィンと、前記開口部に挿入された扁平形状の伝熱管と、を備え、前記複数の板状フィンのそれぞれは、前記開口部の周縁に、前記伝熱管に接する立ち上がり部を有し、前記立ち上がり部は、隣接する前記板状フィンに接する複数の先端部を有し、前記伝熱管は、扁平断面における長手方向の一端である第一端部と、該長手方向の他端である第二端部とを有し、前記複数の先端部は、前記長手方向に沿って前記伝熱管の両側面側それぞれに複数形成されており、前記長手方向における、前記第一端部と該第一端部に最も近い前記先端部との距離と、前記第二端部と該第二端部に最も近い前記先端部との距離と、が異なっているものである。

本発明に係る熱交換器は、スペーサ等による通風抵抗の増大や板状フィンの伝熱面積の減少を招くことなく、立ち上がり部により積層されるフィン間隔を一定に保つことができる。さらに、本発明に係る熱交換器は、立ち上がり部が接する板状フィンから離れるように形成されている先端部において前縁効果を得ることができるため、伝熱管周縁の熱交換性能を向上できる。

本発明の実施の形態１に係る熱交換器を示す斜視図である。本発明の実施の形態１に係る熱交換器における板状フィンの積層状態を示す斜視図（要部拡大図）である。図２に示す板状フィンの側面図である。本発明の実施の形態１に係る伝熱管の一例を示す断面図である。本発明の実施の形態１に係る伝熱管の別の一例を示す断面図である。本発明の実施の形態１に係る板状フィンの一例を示す平面図である。本発明の実施の形態１に係る板状フィンの一例を示す平面図である。本発明の実施の形態１に係る板状フィンの一例を示す平面図である。本発明の実施の形態１に係る板状フィンの一例を示す平面図である。本発明の実施の形態１に係る板状フィンの別の一例を示す平面図である。本発明の実施の形態１に係る板状フィンのさらに別の一例を示す側面図である。比較例となる熱交換器を示す図である。本発明の実施の形態１に係る熱交換器のうち、複数の冷媒流路を有する伝熱管を用いたものの一例を示す図である。本発明の実施の形態１に係る熱交換器のうち、複数の冷媒流路を有する伝熱管を用いたものの一例を示す図である。本発明の実施の形態２に係る板状フィンの製造方法を説明するための説明図であり、下穴形成工程を説明するための平面図である。本発明の実施の形態２に係る板状フィンの製造方法を説明するための説明図であり、切れ目形成工程を説明するための平面図である。本発明の実施の形態２に係る板状フィンの製造方法を説明するための説明図であり、切れ目形成工程を説明するための平面図である。本発明の実施の形態２に係る板状フィンの製造方法を説明するための説明図であり、切れ目形成工程を説明するための平面図である。本発明の実施の形態２に係る板状フィンの製造方法を説明するための説明図であり、切れ目形成工程を説明するための平面図である。本発明の実施の形態２に係る板状フィンの製造方法を説明するための説明図であり、プレス工程を説明するための平面図である。本発明の実施の形態２に係る板状フィンの製造方法を説明するための説明図であり、立ち上がり部形成工程を説明するための説明図（側面図）である。本発明の実施の形態２に係る板状フィンの製造方法を説明するための説明図であり、立ち上がり部形成工程を説明するための説明図（斜視図）である。本発明の実施の形態２に係る板状フィンの製造方法を説明するための説明図であり、切断工程を説明するための平面図である。

実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１に係る熱交換器４、及び、該熱交換器４に用いられる板状フィン３について、図１〜図１４に基づいて説明する。
なお、本実施の形態１では、本実施の形態１に係る板状フィン３の構成の理解を容易にするため、要部拡大図（板状フィン３の枚数を２枚、伝熱管１の本数を１本に絞った熱交換器４の一部を図示したもの）を基に、本発明の実施の形態１に係る熱交換器４及び板状フィン３を説明する。

図１は、本発明の実施の形態１に係る熱交換器を示す斜視図（要部拡大図）である。図２は、本発明の実施の形態１に係る熱交換器における板状フィンの積層状態を示す斜視図（要部拡大図）である。また、図３は、図２に示す板状フィンの側面図である。なお、図３は、板状フィン３を、切欠部２の長手方向（換言すると、伝熱管１の長軸方向）に観察したものである。

本実施の形態１に係る熱交換器４は、フィンアンドチューブ型の熱交換器であり、所定のフィンピッチ間隔ＦＰを介して積層され、長手方向側の端部に複数の切欠部２が形成された複数の板状フィン３と、これら板状フィン３の積層方向に沿って配置され、切欠部２に挿入された複数の扁平形状の伝熱管１とを備えている。本実施の形態では、板状フィン３及び伝熱管１は、例えばアルミ製（アルミニウム製又はアルミニウム合金製）となっている。

伝熱管１は、内部に少なくとも１本以上の冷媒流路を備えていればよく、例えば図４及び図５のように構成される。

図４は、本発明の実施の形態１に係る伝熱管の一例を示す断面図である。
例えば、伝熱管１は、略長円形状の断面を有する扁平形状に形成され、その内部に１本の冷媒流路が形成される。
図５は、本発明の実施の形態１に係る伝熱管の別の一例を示す断面図である。
例えば、伝熱管１は、略長円形状の断面を有する扁平形状に形成され、その内部に、伝熱管１の長軸方向に沿って複数の冷媒流路が形成されてもよい。内部に複数の冷媒流路を形成することにより、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１は、図４及び図５の構成に限定されるものではない。例えば、伝熱管１の断面形状を略楕円形状に形成してもよい。また例えば、伝熱管１の冷媒流路の壁面（伝熱管１の内壁面）に溝を形成してもよい。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。
なお、図５に示すように、伝熱管１の長軸径をＤＡ、短軸径をＤＢとそれぞれ定義する。

ここで、本実施の形態１に係る板状フィン３について、さらに詳細に説明する。
上述のように、各板状フィン３は、長手方向側の端部に、伝熱管１が挿入される複数の切欠部２が形成される。このため、各切欠部２の形状は、図１及び図２に示すように、伝熱管１の断面形状に対応する形に形成されている。また、本実施の形態１では、伝熱管１の切欠部２への挿入を容易にするため、切欠部２の開口側端部に、切欠部２の幅よりも広い幅の誘い込み部２ａが形成されている。

さらに、各切欠部２の周縁には、該周縁から立ち上げ形成されて伝熱管１の外周部と密着するフィンカラー５が形成されている。そして、各フィンカラー５は、該フィンカラー５と接する伝熱管１の長軸側の側面と対向する位置に、該側面とは反対側に折り曲げられた少なくとも１つのリフレア部６を有している。図３に示すように、隣接された板状フィン３同士は、一方の板状フィン３のリフレア部６（より詳しくは、リフレア基端部６ａ）が他方の板状フィン３の底面部３ａ（接触側面）と接することにより、前記フィンピッチ間隔ＦＰを介して配置される。なお、本実施の形態１では、隣接された板状フィン３同士の前記フィンピッチ間隔ＦＰを保つ際の安定性を考慮して、リフレア部６は、伝熱管１の長軸側の両側面と対向する位置に設けられている。

上述のリフレア部６をさらに詳しく説明すると、各リフレア部６は、リフレア基端部６ａ及びリフレア先端部６ｂで形成されている。リフレア基端部６ａは、上述のように、フィンピッチ間隔ＦＰを保つために、隣接する板状フィン３の底面部３ａと接触する部位である。また、リフレア先端部６ｂは、リフレア基端部６ａが接する板状フィン３の底面部３ａから離れるように形成されている。
なお、リフレア先端部６ｂにおいて、リフレア基端部６ａが接する板状フィン３の底面部３ａから板状フィン３の積層方向に最も離れた部位を、特にリフレア先端部の終端部６ｃと定義する。

つまり、図３に示すように、リフレア基端部６ａが接する板状フィン３の底面部３ａとリフレア先端部６ｂとのなす角度をθとすると、θ＞０となっている。θ＞０とすることにより、リフレア先端部６ｂは、リフレア基端部６ａが接する板状フィン３の底面部３ａから離れる。すなわち、空気の流れる風路中（隣接する板状フィン３の底面部３ａ間）に伝熱面を確保することが可能となる。特に、リフレア先端部６ｂの風上側端部であるリフレア風上部６ｄ（後述の図６〜図９も参照）は、温度境界層が発達する前の領域であり、前縁効果を得ることによって局所的に熱伝達が良好となり、板状フィン３の熱交換性能が向上する。
つまり、本実施の形態１のようにリフレア部６を構成することにより、伝熱促進が困難な伝熱管１周縁の領域において伝熱面積を確保し、さらに前縁効果により、効率良く熱交換することが可能となる。

特に、リフレア基端部６ａが接する板状フィン３の底面部３ａとリフレア先端部６ｂとのなす角度θを、０°＜θ＜９０°にするのが好ましい。０°＜θ＜９０°とすることにより、リフレア先端部６ｂを通過する空気の風速が速くなるため、より効率良く前縁効果を得ることができるからである。また、θ＞９０°となる場合には、フィンカラー５とリフレア先端部６ｂとの間隔が狭くなり、本熱交換器４を蒸発器として使用する際に生じる空気中水分の凝縮水がブリッジし易くなるためである。

また、本実施の形態１に係る各板状フィン３は、フィン面上にスクラッチ７が形成されている。スクラッチ７を形成することで、平面形状に比べ、当部において伝熱促進させることができ、板状フィン３の座屈強度を向上させることができる。なお、スクラッチ７と共に、あるいは、スクラッチ７に換えて、各板状フィン３にスリットと呼ばれる切り起こしを形成してもよい。板状フィン３にスリットを形成することによっても、伝熱促進させることができる。

なお、本実施の形態１に係るリフレア部６の形状は、上記の構成に限定されるものではない。以下、リフレア部６の形状の一例を示す。

図６〜図９は、本発明の実施の形態１に係る板状フィンの一例を示す平面図である。
例えば、図６及び図８に示すように、リフレア部６を矩形状に形成してもよい。例えば、図７に示すように、リフレア部６を三角形状に形成してもよい。また例えば、図９に示すように、リフレア部６を正弦波形状に形成してもよい。また例えば、リフレア部６を、これら図６〜図９に示した以外の形状に形成しても勿論よい。また、図６〜図９では、伝熱管１の長軸側の両側面と対向する位置にリフレア部６を設けたが、どちらか一方の側面と対向する位置のみにリフレア部６を設けてもよい。また、上記の説明では、リフレア部６の全てにリフレア先端部６ｂを形成したが、少なくとも１つのリフレア部６にリフレア先端部６ｂを形成することにより、伝熱管１周縁の領域において伝熱面積を確保でき、前縁効果によって効率良く熱交換することが可能となる。

また図１０は、本発明の実施の形態１に係る板状フィンの別の一例を示す平面図である。
上述した図１〜図９では、同一の切欠部２の周縁に設けられたフィンカラー５に着目すると、伝熱管１の長軸側の一側面と対向する位置には、伝熱管１の長軸方向に沿って最大２つのリフレア部６（リフレア先端部６ｂ）が形成されていた。この数は、伝熱管１の長軸側の一側面と対向する位置に設けられるリフレア部６の最大数を規定するものではない。例えば、図１０に示すように、伝熱管１の長軸側の一側面と対向する位置に、伝熱管１の長軸方向に沿って３つ以上（図１０では４つ）のリフレア部６（リフレア先端部６ｂ）を形成してもよい。このようにリフレア部６（リフレア先端部６ｂ）の個数をより多くすることで、前縁効果を得ることができるリフレア風上部６ｄをより多く確保することができるため、特に熱交換性能を向上させることが可能となる。

図１１は、本発明の実施の形態１に係る板状フィンのさらに別の一例を示す側面図である。
板状フィン３の底面部３ａとリフレア先端部の終端部６ｃとの間の距離（板状フィン３の積層方向の距離）をリフレアピッチＲＰとすると、図３に示した板状フィン３は、リフレアピッチＲＰがフィンピッチ間隔ＦＰの半分の長さよりも短くなっていた。これに限らず、図１１に示すように、リフレアピッチＲＰがフィンピッチ間隔ＦＰの半分の長さよりも長くなるように、板状フィン３を形成してもよい。板状フィン３間の流路を通る空気の風速は、板状フィン３の底面部３ａから離れたフィンピッチ間隔ＦＰの中央部において最大となる。このため、リフレアピッチＲＰがフィンピッチ間隔ＦＰの半分の長さよりも長くなるように、板状フィン３を形成することにより、前縁効果を得ることができるリフレア風上部６ｄをより多く確保することができるため、特に熱交換性能を向上させることが可能となる。

ところで、本実施の形態１に係る伝熱管１は、内部に複数の冷媒流路が形成された伝熱管でもよいことを上述した。このような複数の冷媒流路を有する伝熱管１と上記の板状フィン３とで熱交換器４を構成することにより、以下のような効果を得ることもできる。
ここで、以下では、本実施の形態１に係る熱交換器４の効果の理解を容易とするため、まず、リフレア部６（つまり、リフレア先端部６ｂ）を有していない熱交換器１０４について説明する。その後、本実施の形態１に係る熱交換器４について説明する。なお、リフレア部６（つまり、リフレア先端部６ｂ）を有していない熱交換器１０４と本実施の形態１に係る熱交換器４とで共通する構成については、同じ符号を付すものとする。

図１２は、比較例となる熱交換器を示す図である。ここで、図１２（ａ）は、比較例となる熱交換器１０４を示す平面図である。また、図１２（ｂ）は、この熱交換器１０４の熱流束分布を示す図である。なお、この熱交換器１０４へは、白抜き矢印で示す方向から空気が流入する。

図１２（ａ）に示すように、比較例となる熱交換器１０４は、冷媒（又は水）が流れる複数の流路を備えた伝熱管１を備えている。しかしながら、この熱交換器１０４は、リフレア部６（つまり、リフレア先端部６ｂ）を有していない構成となっている。このような構成の熱交換器１０４においては、紙面右手より空気が熱交換器１０４内に流入し、伝熱管１内の冷媒や板状フィン３と熱交換して、紙面左手より流出する。その際に、伝熱管１の風上側端部１ｃにおいて前縁効果を得ることができるため、同端部に近い伝熱管１内の冷媒流路の伝熱が促進される。このとき、熱交換器１０４は、伝熱管１の風下側端部１ｂにおいて前縁効果が得られないため、伝熱管１の風上側端部１ｃと風下側端部１ｂとにおいて熱伝達性能に差異が生じる。また、伝熱管１における風上側の冷媒流路を流れる冷媒と空気との温度差が、伝熱管１における風下側の冷媒流路を流れる冷媒と空気との温度差に比べ大きくなる。このため、熱交換器１０４は、伝熱管１の各冷媒流路において熱流束の片寄りが生じてしまい、冷媒流路によって冷媒の温度分布のばらつきが生じるため、一つの伝熱管１としての熱交換性能が低下してしまう。

また、例えば外気温が約２℃以下で冷媒の蒸発温度が０℃以下となり熱交換器１０４に着霜が生じる環境下において、本熱交換器１０４を室外熱交換器（蒸発器）として使用する場合を想定する。この場合、板状フィン３の風上側端部３ｂ及び伝熱管１の風上側端部１ｃが、前縁効果を得て熱交換性能が向上し、かつ空気の絶対湿度量が多い位置に配置されているため、板状フィン３の風上側端部３ｂ及び伝熱管１の風上側端部１ｃにおいて集中して熱交換することで、当該箇所に着霜が生じ易くなる。その結果、熱交換器１０４においては、当該箇所近傍の風路が霜によって閉塞してしまい、通風抵抗が増大することで風量が低下してしまうため、熱交換性能が低下する。

一方、複数の冷媒流路を有する伝熱管１と上記の板状フィン３とで熱交換器４を構成することにより、当該課題を解決することもできる。

図１３及び図１４は、本発明の実施の形態１に係る熱交換器のうち、複数の冷媒流路を有する伝熱管を用いたものの一例を示す図である。ここで、図１３及び図１４における（ａ）は、本実施の形態１に係る熱交換器４を示す平面図である。また、図１３及び図１４における（ｂ）は、各図面に示す熱交換器４の熱流束分布を示す図である。図１３及び図１４に示す熱交換器４へは、白抜き矢印で示す方向から空気が流入する。ここで、６ｅはリフレア先端部６ｂのうち、伝熱管１の風上側端部１ｃ（第一端部）に最も近いリフレア先端部、６ｆはリフレア先端部６ｂのうち、伝熱管１の風下側端部１ｂ（第二端部）に最も近いリフレア先端部を表す。
なお、図１３に示す熱交換器４と図１４に示す熱交換器４とは、「伝熱管１の風上側端部１ｃ（第一端部）と該風上側端部１ｃに最も近いリフレア先端部６ｅとの距離Ｂ」が異なっている。

図１３及び図１４に示すように、本実施の形態１に係る熱交換器４は、冷媒（又は水）が流れる複数の流路を備えた伝熱管１を備えている。また、これらの熱交換器４は、図１０で示した板状フィン３（伝熱管１の長軸側の両側面と対向する位置に、４つずつリフレア部６（リフレア先端部６ｂ）が形成されたもの）を複数備えている。上述の通り、リフレア先端部６ｂの個数を多くすることで、前縁効果を得ることができるリフレア風上部６ｄをより多く確保することができる。このため、伝熱管１の各冷媒流路おける熱流束の差異の発生が抑制される。したがって、本実施の形態１に係る熱交換器４は、冷媒流路によって冷媒の温度分布のばらつきを抑制できるため、一つの伝熱管１としての熱交換性能（換言すると、伝熱管１周縁における熱交換性能）を向上させることができる。なお、図１３及び図１４に示す板状フィン３は、伝熱管１の長軸側の両側面と対向する位置に、複数のリフレア先端部６ｂを設けているので、伝熱管１の長軸側の一側面と対向する位置のみに複数のリフレア先端部６ｂを設ける場合と比べ、リフレア先端部６ｂの数をより増やすことができ、上記の効果がより得られる。

ここで、図１４に示す熱交換器４は、「伝熱管１の風上側端部１ｃ（第一端部）と該風上側端部１ｃに最も近いリフレア先端部６ｅとの距離Ｂ」が「伝熱管１の風下側端部１ｂ（第二端部）と該風下側端部１ｂに最も近いリフレア先端部６ｆとの距離Ａ」よりも長い構成となっている。つまり、図１４に示す熱交換器４は、風上側端部１ｃに最も近いリフレア先端部６ｅを風上側端部１ｃから離した構成となっている。これにより、伝熱管１の風上側端部１ｃにおける前縁効果が得られる位置と、リフレア先端部６ｅにおける前縁効果が得られる位置とが重なり合うことを抑制できる。このため、伝熱管１の各冷媒流路おける熱流束の片寄りを均一化することができる。したがって、図１４に示す熱交換器４は、冷媒流路によって冷媒の温度分布のばらつきをさらに抑制できるため、一つの伝熱管１としての熱交換性能（換言すると、伝熱管１周縁における熱交換性能）をさらに向上させることができる。

また、図１３及び図１４に示す熱交換器４は、伝熱管１周縁における熱流束の片寄りを抑制しつつ、伝熱管１周縁の熱交換性能を向上させているので、板状フィン３の風上側端部３ｂの熱交換性能と伝熱管１周縁の熱交換性能との差異が小さい。したがって、図１３及び図１４に示す熱交換器４は、着霜が生じる環境下において、着霜分布を分散させることができるため、風路が閉塞しにくく、着霜耐力の向上した熱交換器を提供することが可能となる。

実施の形態２．
本実施の形態２では、実施の形態１で示した熱交換器４の製造方法、特に板状フィン３の製造方法について説明する。本実施の形態２のように板状フィン３を製造することにより、熱交換器４のコストを削減でき、板状フィン３の製造能力（単位時間当たりの製造枚数）を向上させることができる。
なお、本実施の形態２において、特に言及しない構成については実施の形態１と同様とし、実施の形態１と同じ構成については同じ符号を付すものとする。また、本実施の形態２では、板状フィン３の原材料の一例として、アルミ板材１１（アルミニウム板材又はアルミニウム合金板材）を用いている。

図１５は、本発明の実施の形態２に係る板状フィンの製造方法を説明するための説明図であり、下穴形成工程を説明するための平面図である。
板状フィン３を製造する際、まず、板状フィン３の原材料となるアルミ板材１１に対して、少なくとも２つの第一下穴１２ａで構成された下穴グループを所定の間隔を介して複数形成する。各第一下穴１２ａは、切欠部２の底部を形成するものである。なお、本実施の形態２では、板状フィン３の切欠部２の開口端に、誘い込み部２ａを形成する。このため、各下穴グループにおいて、両端に位置する第一下穴１２ａの間の位置に、該第一下穴１２ａよりも直径が大きい第二下穴１２ｂを形成している。
ここで、本実施の形態２に示す板状フィン３の製造方法においては、廃材となるのは第一下穴１２ａ及び第二下穴１２ｂとしてくり抜いた当部のみであるため、効率良く材料を使用することができ、板状フィン３（換言すると熱交換器４）のコストを削減させることができる。

図１６〜図１９は、本発明の実施の形態２に係る板状フィンの製造方法を説明するための説明図であり、切れ目形成工程を説明するための平面図である。
下穴形成工程の後、各下穴グループにおいて、第一下穴１２ａを繋ぐように切れ目を形成する。切れ目の形状は様々であり、リフレア部６の形状により異なってくる。例えば、図１６に示すように、同一の下穴グループにおいて、両端に位置する第一下穴１２ａの中心を結ぶ仮想直線上に切れ目１３ａを形成する。この場合、図６で示したように、伝熱管１の長軸側の両側面と対向する位置に１つずつ、矩形状のリフレア部６が形成されることとなる。

また例えば、図１７から図１９に示すように、同一の下穴グループにおいて、両端に位置する第一下穴１２ａの中心を結ぶ仮想直線を少なくとも一カ所以上交差するように切れ目を形成する。この場合、図７〜図９で示したように、伝熱管１の長軸側の少なくとも一側面と対向する位置に、複数のリフレア部６が形成されることとなる。このとき、図１７のようにジグザグ形状の切れ目１３ｂを形成することにより、リフレア部６の形状は、図７で示したような三角形状となる。また、図１８のように正弦波形状の切れ目１３ｃを形成することにより、リフレア部６の形状は、図９で示したような正弦波形状となる。また、図１９のように矩形型形状の切れ目１３ｄを形成することにより、リフレア部６の形状は、図８で示したような矩形状となる。

この切れ目の形状は、実施の形態１で示したリフレア部６の形状に影響するものである。その影響についての詳細は、後工程であるフィンカラー５の形成工程（立ち上がり部形成工程）において説明する。

図２０は、本発明の実施の形態２に係る板状フィンの製造方法を説明するための説明図であり、プレス工程を説明するための平面図である。
切れ目形成工程の後、アルミ板材１１をプレス加工して、スクラッチ７を形成する。前述の通り、このスクラッチ７は当部における伝熱促進と、板状フィン３の座屈強度の向上を目的としている。なお、スクラッチ７を形成しない場合には、この工程は不要となる。

図２１及び図２２は、本発明の実施の形態２に係る板状フィンの製造方法を説明するための説明図であり、立ち上がり部形成工程を説明するための説明図である。なお、図２１は側面図となっており、図２２は斜視図となっている。また、図２２は、図１７で示したジグザグ形状の切れ目１３ｂをバーリング加工した後の状態を示している。

プレス工程の後、切れ目形成工程において形成した切れ目をバーリング加工し、フィンカラー５となる立ち上がり部２５、及び、切欠部２となる開口部２２を形成する。このとき、開口部２２（つまり切欠部２）幅が伝熱管短軸径ＤＢと同じ長さとなるように、バーリング加工を実施する。

また、図２１に示すように、バーリング加工後に形成された立ち上がり部２５の最大高さをＦＣｍａｘした場合、立ち上がり部２５の最大高さＦＣｍａｘは、切れ目形成工程において形成した切れ目の形状により異なってくる。

図２２に示すように、両端に位置する第一下穴１２ａの中心を結ぶ仮想直線を少なくとも一カ所以上交差するように、ジグザグ形状の切れ目１３ｂを形成した場合、立ち上がり部２５の稜線も同様にジグザグ形状を成している。つまり、ジグザグの角度とジグザグ頂部のピッチによって、立ち上がり部２５の高さＦＣは、上記仮想直線上（切欠部２の長手方向となり、伝熱管１の長軸方向となる方向）に沿って変動している。このため、立ち上がり部２５の最大高さＦＣｍａｘの範囲は、ＤＢ／２＜ＦＣｍａｘ＜ＤＢとなる。

なお、立ち上がり部２５の最大高さＦＣｍａｘがこのような範囲になるのは、図２２に示したジグザグ形状の切れ目１３ｂの場合に限られない。両端に位置する第一下穴１２ａの中心を結ぶ仮想直線を少なくとも一カ所以上交差するような切れ目の場合（図１８及び図１９参照）、立ち上がり部２５の最大高さＦＣｍａｘがこのような範囲になる。ただし、両端に位置する第一下穴１２ａの中心を結ぶ仮想直線上に切れ目を形成した場合（図１６参照）、立ち上がり部２５の最大高さＦＣｍａｘは、ＦＣｍａｘ＝ＤＢ／２で一定となる。

立ち上がり部形成工程の後、リフレア部６を形成するリフレア部形成工程を行う。つまり、立ち上がり部２５の先端部を伝熱管１の長軸側の側面とは反対側に折り曲げ、リフレア部６を形成する。

実施の形態１で説明したように、本発明におけるリフレア部６の役割は、
・フィンピッチ間隔ＦＰの確保、
・リフレア先端部６ｂによる伝熱促進、
の二点が挙げられる。そのため、立ち上がり部２５の最大高さＦＣｍａｘは、なるべく長い方が好ましい。十分なフィンピッチ間隔ＦＰを確保しつつ、リフレアピッチＲＰを長くすることができるので、伝熱促進が可能となるからである。また、両端に位置する第一下穴１２ａの中心を結ぶ仮想直線を少なくとも一カ所以上交差するように切れ目を形成することで、伝熱管１の一側面にリフレア部６を複数個形成することが可能となる。そして、リフレア部６の個数は交差する回数が多いほど増加する。
すなわち、本発明におけるリフレア部６の役割を十分に発揮するためには、両端に位置する第一下穴１２ａの中心を結ぶ仮想直線を複数回交差するように切れ目を形成する方が、より効果的である。

ここで、立ち上がり部２５の最大高さＦＣｍａｘは、リフレア部６を形成するために、最低でもフィンピッチ間隔ＦＰより長い必要がある。すなわち、ＦＣｍａｘ＞ＦＰの長さを必要とする。また、アイアニングと呼ばれる立ち上がり部２５を絞る加工を実施する、もしくはドローイングと呼ばれるアルミ板材１１の肉厚部を集めて立ち上がり部２５を延ばす加工を実施することで、立ち上がり部２５の最大高さを延長することが可能となる。フィンピッチ間隔ＦＰを確保するために必要なリフレア基端部６ａまでのフィンカラー５の高さとリフレア先端部６ｂの長さを考慮した場合、ＦＣｍａｘ＝２ＦＰ程度となる場合に、リフレアピッチＲＰがフィンピッチ間隔ＦＰの半分の長さよりも長くなる、すなわちＲＰ＞ＦＰ／２となり、特に熱交換性能を向上させることが可能となる。
このため、立ち上がり部２５の最大高さＦＣｍａｘが１．０＜（ＦＣｍａｘ／ＦＰ）≦２．０となるように、立ち上がり部２５を形成することが好ましい。

図２３は、本発明の実施の形態２に係る板状フィンの製造方法を説明するための説明図であり、切断工程を説明するための平面図である。
リフレア部形成工程の後、フィン切断面１４でアルミ板材１１を切断する。つまり、下穴グループの配列方向に沿って、開口部２２を横断するようにアルミ板材１１を切断する。これにより、立ち上がり部２５がフィンカラー５となり、開口部２２が切欠部２となる。図２３からわかるように、フィン切断面１４でアルミ板材１１を切断することにより（より詳しくは、フィン切断面１４での切断と共に、あるいはその後に板状フィン３の端部となる位置も切断することにより）、フィン切断面１４を境にして、一度に２枚分の板状フィン３を製造することができる。このため、本実施の形態２のように板状フィン３を製造することにより、板状フィン３の製造能力を向上させることができる。

なお、実施の形態２としては以上であるが、熱交換器４の製造工程としては、切断した板状フィン３を、リフレア部６で一定のフィンピッチ間隔ＦＰを保つように、所定の積幅になるまでスタックと呼ばれる積み上げ工程を実施する。さらに、スタック後、伝熱管１を前記切欠部２に挿入し、炉中ロウ付けを行うことで伝熱管１と板状フィン３を密着させ、熱交換器４を製造する。

１伝熱管、１ｂ風下側端部、１ｃ風上側端部、２切欠部、２ａ誘い込み部、３板状フィン、３ａ底面部、３ｂ風上側端部、４熱交換器、５フィンカラー、６リフレア部、６ａリフレア基端部、６ｂリフレア先端部、６ｃリフレア先端部の終端部、６ｄリフレア風上部、６ｅリフレア先端部、６ｆリフレア先端部、７スクラッチ、１１アルミ板材、１２ａ第一下穴、１２ｂ第二下穴、１３ａ〜１３ｄ切れ目、１４フィン切断面、２２開口部、２５立ち上がり部、１０４熱交換器。

Claims

フィンピッチ間隔を介して配置され、開口部が形成された複数の板状フィンと、
前記開口部に挿入された扁平形状の伝熱管と、
を備え、
前記複数の板状フィンのそれぞれは、前記開口部の周縁に、前記伝熱管に接する立ち上がり部を有し、
前記立ち上がり部は、隣接する前記板状フィンに接する複数の先端部を有し、
前記伝熱管は、扁平断面における長手方向の一端である第一端部と、該長手方向の他端である第二端部とを有し、
前記複数の先端部は、前記長手方向に沿って前記伝熱管の両側面側それぞれに複数形成されており、
前記長手方向における、前記第一端部と該第一端部に最も近い前記先端部との距離と、前記第二端部と該第二端部に最も近い前記先端部との距離と、が異なっている熱交換器。
前記第一端部が風上側であり、前記第二端部が風下側である場合に、
前記長手方向における、前記第一端部と該第一端部に最も近い前記先端部との距離が、前記第二端部と該第二端部に最も近い前記先端部との距離よりも長い
請求項１に記載の熱交換器。
前記第一端部が風上側であり、前記第二端部が風下側である場合に、
前記長手方向における、前記第一端部と該第一端部に最も近い前記先端部との距離が、前記第二端部と該第二端部に最も近い前記先端部との距離よりも短い
請求項１に記載の熱交換器。
前記伝熱管の一側面側に形成されている前記複数の先端部の数と、前記伝熱管の他側面側に形成されている前記複数の先端部の数と、が異なっている請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の熱交換器。
前記複数の先端部は、前記伝熱管の一側面側に３つ以上形成されている請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の熱交換器。
前記複数の先端部の少なくとも１つは、隣接する前記板状フィンに接する部位と、隣接する前記板状フィンから離れている部位と、を有する請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の熱交換器。