JP7771199B2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

本開示は、熱交換器に関するものである。

例えば、空気調和機の室内機は、冷媒と空気との熱交換を行う熱交換器と、熱交換器へ空気を送る送風機と、を備えている。熱交換器は、例えば、内部を冷媒が流通する伝熱管と、伝熱管の外周面に設けられるフィンとを有している。送風機によって伝熱管及びフィンへ空気を送ることで、熱交換器は伝熱管及びフィンを介して、空気と冷媒との熱交換を行う。このような熱交換器に設けられるフィンは、例えば、特許文献１に開示されている。

特許文献１には、複数の管穴が貫通して形成されている熱交換器用プレートフィンが記載されている。管穴の間にはスリットが形成されている強化領域が備えられている。強化領域で長手方向のスリットによって分離されている部分は、正弦波形と波形から変位したランセット要素の別々の部分を形成する強化要素である。ランセット要素は、基板から－ｙ方向又は＋ｙ方向に変位している。結合要素の対向する端は、基板から対向する方向に変位している。

特開平９－１６６３９２号公報

空気調和機のエネルギ効率（例えば、通年エネルギ消費効率）を向上させるためには、中間能力で運転する際（すなわち、定格能力の半分の能力で運転する際）におけるエネルギ効率の向上が有効である。中間能力で運転する際には、圧縮機の仕事量が減少するため、室内機に設けられた送風機の消費電力の低減が重要となる。
しかしながら、特許文献１に記載のフィンは、ランセット要素及び結合要素の全て湾曲している。これにより、導入された空気が好適に分割されないので、フィンを通過する空気の圧力損失が増大してしまう可能性があった。フィンを通過する空気の圧力損失が増大すると、フィンへ空気を送る送風機の消費電力が増大してしまう可能性があった。

本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、空気が流れる際に発生する圧力損失を低減することができる熱交換器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本開示の熱交換器は以下の手段を採用する。
本開示の一形態に係る熱交換器は、所定方向に延在する伝熱管の内部を流通する冷媒と、前記伝熱管の外部を前記所定方向と交差する方向に流通する空気とを熱交換する熱交換器であって、該熱交換器は、前記伝熱管に取り付けられる熱交換器用フィンを備え、前記熱交換器用フィンは、前記所定方向に延在する中心軸線を中心とした円形状であって前記伝熱管が通過する伝熱管通過部と、前記所定方向に切り起されたルーバーによってスリットが形成されるルーバー部と、を有し、前記空気の流通方向に沿うように設けられる板状の基板部を備え、前記スリットは、前記基板部の一面側と他面側とを連通し、前記ルーバー部は、平坦部と、前記平坦部の下流側に設けられ前記平坦部よりも前記所定方向に突出する第１ルーバーと、前記第１ルーバーの下流側に設けられる第２ルーバーとを有し、前記第２ルーバーは、前記所定方向及び前記空気が流通する方向で形成される面で切断した際の断面の形状が、前記空気が流通する方向に延びる直線部と、前記直線部の上流端から上流方向へ斜めに曲折して直線状に延びる上流部と、前記直線部の下流端から下流方向へ斜めに曲折して直線状に延びる下流部と、を有し、前記直線部は、前記断面を見た際に、前記伝熱管通過部と重複するように配置されており、前記平坦部の下流端には、前記第１ルーバーの上流端の突出方向とは逆方向に曲折するルーバーが接続され、前記熱交換器用フィンは、前記所定方向に沿って所定の間隔で並んで複数配置され、前記逆方向に曲折するルーバーの下流端は、前記逆方向に曲折するルーバーの曲折方向において隣接する前記熱交換器用フィンの前記第２ルーバーの前記上流部の上流端と同一平面上に位置する。

本開示によれば、空気が流れる際に発生する圧力損失を低減することができる。

本開示の第１実施形態に係るプレートフィンの斜視図である。 図１の要部（Ｂ部分）を示す平面図である。 図１及び図２のＡ－Ａ矢視断面図である。 図１及び図２のＡ－Ａ矢視端面図である。 本開示の第２実施形態に係るプレートフィンの斜視図である。 図５の要部（Ｅ部分）を示す平面図である。 図５及び図６のＤ－Ｄ矢視断面図である。 図５及び図６のＤ－Ｄ矢視端面図である。

以下に、本開示に係る熱交換器用フィンの一実施形態について、図面を参照して説明する。以下の説明では、伝熱管の延在する方向をＺ軸方向と称し、Ｚ軸方向と直交する方向のうち空気の流通方向をＸ軸方向と称し、Ｚ軸方向及びＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向と称する。なお、以下の説明では、Ｚ軸方向が上下方向である場合について説明するので、Ｚ軸方向を上下方向と称する場合もある。

［第１実施形態］
本開示に係る熱交換器用フィンの第１実施形態について、図１から図４を用いて説明する。
本実施形態に係るフィン１は、熱交換器に設けられる熱交換器用のフィンである。熱交換器は、例えば、空気調和機（図示省略）の室内機（図示省略）に設けられ、送風機（図示省略）によって空気が送られる。熱交換器は、Ｚ軸方向（所定方向）に延在し、内部に冷媒が流通する複数の伝熱管（図示省略）を備えている。伝熱管の外周面には、フィン１が複数設けられている。熱交換器は、伝熱管及びフィン１を介して、伝熱管の内部を流通する冷媒と伝熱管の外部をＸ軸方向に流通する空気との熱交換を行う。
複数の伝熱管は、Ｙ軸方向に沿って所定の間隔で並んで配置されている。また、複数の伝熱管は、Ｘ軸方向にも並んで配置されているが、Ｘ軸方向においては、隣接する伝熱管同士がＸ軸方向から見た際に重複しないように並んでいる。すなわち、複数の伝熱管は、Ｘ軸方向においては、いわゆる千鳥配置となるように並んでいる。

次に、本実施形態に係るフィン１について、図１から図４を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明において、「上流」及び「下流」とは、空気流れにおける上流及び下流を意味している。

フィン１は、図３に示すように、複数設けられている。複数のフィン１は、Ｚ軸方向に沿って所定の間隔で並んで配置されている。以下の説明において、Ｚ軸方向に隣接するフィン１同士の間に形成される隙間のことを「フィンピッチＰ」と称する。本実施形態では、フィンピッチＰの長さをＬ１としている。

フィン１は、金属材料（例えば、アルミ）で形成されている。フィン１は、図１及び図２に示すように、板状の基板部１０と、基板部１０からＺ軸方向に突出する円筒部３０と、を一体的に有している。

基板部１０は、板状の部材である。基板部１０は、空気の流通方向（Ｘ軸方向）に沿うように設けられている。詳細には、基板部１０は、Ｚ軸方向と交差する面（Ｘ軸方向及びＹ軸方向によって形成される面）に沿うように設けられる。基板部１０は、板状の部材であって、所定の板厚を有している。基板部１０は、例えば、平板状の板材をプレス成形することで製造される。

基板部１０は、伝熱管が通過する複数の伝熱管通過部１１と、Ｚ軸方向に切り起された第１ルーバー２１等によって第１スリット２５等が形成される複数のルーバー部１２と、を有している。

各伝熱管通過部１１には、伝熱管が１本ずつ通過している。各伝熱管通過部１１は、Ｚ軸方向に延在する中心軸線Ｃを中心とした円形状の孔である。各伝熱管通過部１１は、基板部１０を板厚方向（Ｚ軸方向）に貫通している。図２に示すように、本実施形態では伝熱管通過部１１の半径をＲ１としている。

複数の伝熱管通過部１１は、伝熱管の配置に応じた位置に設けられている。すなわち、複数の伝熱管通過部１１は、図２に示すように、複数の伝熱管と同様に、Ｙ軸方向に沿って所定の間隔で並んで配置されている。本実施形態では、Ｙ軸方向に隣接する伝熱管通過部１１の中心軸線Ｃ同士の距離をＤ１としている。
また、複数の伝熱管通過部１１は、Ｘ軸方向にも並んで配置されているが、Ｘ軸方向においては、隣接する伝熱管通過部１１同士がＸ軸方向から見た際に重複しないように並んでいる。すなわち、複数の伝熱管通過部１１は、Ｘ軸方向においては、いわゆる千鳥配置となるように並んでいる。

各伝熱管通過部１１の周りには、円環状の円環部１３が設けられている。円環部１３は、平板状に形成されている。円環部１３は、伝熱管通過部１１と同心円状に設けられている。すなわち、円環部１３は、中心軸線Ｃを中心としている。円環部１３の外周縁の一部は、ルーバー部１２のＹ軸方向の端部とされている。本実施形態では、図２に示すように、円環部１３の外周の半径をＲ２としている。

ルーバー部１２は、図２に示すように、Ｙ軸方向に隣接する伝熱管通過部１１の間に、２つ設けられている。２つのルーバー部１２は、Ｙ軸方向に所定の間隔で並んで配置されている。Ｙ軸方向に隣接するルーバー部１２同士の間には、平面状の分断部１５が設けられている。分断部１５は、平面状に形成されている。分断部１５は、円環部１３と同じ高さ位置に設けられている。分断部１５は、ルーバー部１２のＸ軸方向の略全域に亘って設けられている。本実施形態では、分断部１５のＹ軸方向の長さをＬ２としている。

Ｙ軸方向に隣接するルーバー部１２は、基準面Ｓ２を基準として、対称とされている。したがって、以下の説明では、一方のルーバー部１２について説明し、もう一方のルーバー部１２についての説明を省略する。基準面Ｓ２は、Ｘ軸方向及びＺ軸方向によって形成される面であって、分断部１５のＹ軸方向の中心を含む面である。

ルーバー部１２は、図１及び図２に示すように、上流側平坦部（平坦部）１６と、上流側平坦部１６の下流端に接続される上流側ルーバー１７と、上流側ルーバー１７の下流側に設けられる第１ルーバー２１と、第１ルーバー２１の下流側に設けられる第２ルーバー２２と、第２ルーバー２２の下流側に設けられる第３ルーバー２３と、第３ルーバー２３の下流側に設けられる下流側ルーバー１８と、下流側ルーバー１８の下流端に接続される下流側平坦部１９と、を有している。ルーバー部１２の伝熱管通過部１１側の端部は、伝熱管通過部１１と同心状の円弧形状とされている。

上流側平坦部１６は、図１及び図２に示すように、ルーバー部１２のＹ軸方向の端部（上流端部）に設けられている。本実施形態では、図４に示すように、上流側平坦部１６のＸ軸方向の長さをＬ３としている。上流側平坦部１６は、略水平に設けられる平板状の部材である。上流側平坦部１６は、図３及び図４に示すように、Ｚ軸方向及びＸ軸方向で形成される面（ＸＺ平面）で切断した際の断面の形状が、直線状とされている。上流側平坦部１６は、円環部１３及び下流側平坦部１９等と同じ高さ位置に設けられている。

上流側ルーバー１７は、図３及び図４に示すように、上流側平坦部１６の下流端から斜め下方に曲折して下流側方向へ延びている。本実施形態では、図４に示すように、上流側ルーバー１７のＸ軸方向の長さをＬ４としている。上流側ルーバー１７は、Ｚ軸方向及びＸ軸方向で形成される面（ＸＺ平面）で切断した際の断面の形状が、斜め下方に向かって傾斜する直線状とされている。上流側ルーバー１７は、上流側平坦部１６から下方に突出している。上流側ルーバー１７は、平板状の板材の一部を下方に切り起すことで形成される。

第１ルーバー２１は、図３及び図４に示すように、Ｚ軸方向及びＸ軸方向で形成される面（ＸＺ平面）で切断した際の断面の形状が、上流端から下流端に向かって下方に向かうように直線状に傾斜している。本実施形態では、図４に示すように、第１ルーバー２１のＸ軸方向の長さをＬ５としている。第１ルーバー２１は、図３に示すように、Ｚ軸方向及びＸ軸方向で形成される面（ＸＺ平面）で切断した際の断面において、上流端が伝熱管通過部１１と重複しないように設けられている。第１ルーバー２１は、Ｘ軸方向の中心点ＣＰよりも上流側に設けられる第１ルーバー上流部２１ａと、Ｘ軸方向の中心点ＣＰよりも下流側に設けられる第１ルーバー下流部２１ｂとを一体的に有している。第１ルーバー上流部２１ａの下流端と第１ルーバー下流部２１ｂの上流端とは接続されている。第１ルーバー２１は、Ｘ軸方向の中心点ＣＰは、上流側平坦部１６等と同じ高さに位置している。

第１ルーバー上流部２１ａは、上流側平坦部１６よりも上方に位置している。第１ルーバー下流部２１ｂは、上流側平坦部１６よりも下方に位置している。第１ルーバー上流部２１ａは、平板状の板材の一部を上方に切り起すことで形成される。第１ルーバー下流部２１ｂは、平板状の板材の一部を下方に切り起すことで形成される。

第２ルーバー２２は、図３及び図４に示すように、Ｚ軸方向及びＸ軸方向で形成される面（ＸＺ平面）で切断した際の断面の形状が、Ｘ軸方向に延びる直線部２２ｂと、直線部２２ｂの上流端から斜め上方へ曲折して上流方向へ直線状に延びる第２ルーバー上流部（上流部）２２ａと、直線部２２ｂの下流端から斜め上方へ曲折して下流方向へ直線状に延びる第２ルーバー下流部（下流部）２２ｃと、を有している。

直線部２２ｂは、図３及び図４に示すように、Ｘ軸方向の中心が中心軸線Ｃ上に位置するように配置されている。本実施形態では、図４に示すように、直線部２２ｂのＸ軸方向の長さをＬ７としている。直線部２２ｂは、略水平に設けられる平板状の部材である。直線部２２ｂは、図３及び図４に示すように、Ｚ軸方向及びＸ軸方向で形成される面（ＸＺ平面）で切断した際の断面の形状が、直線状とされている。直線部２２ｂは、円環部１３及び上流側平坦部１６等と同じ高さ位置に設けられている。

本実施形態では、図４に示すように、第２ルーバー上流部２２ａのＸ軸方向の長さをＬ６としている。第２ルーバー上流部２２ａは、Ｚ軸方向及びＸ軸方向で形成される面（ＸＺ平面）で切断した際の断面の形状が、斜め上方に向かって傾斜する直線状とされている。第２ルーバー上流部２２ａは、直線部２２ｂから上方に突出している。第２ルーバー上流部２２ａは、平板状の板材の一部を上方に切り起すことで形成される。

第２ルーバー下流部２２ｃは、図３及び図４に示すように、基準面Ｓ１を基準として、第２ルーバー上流部２２ａと対称とされている。また、第３ルーバー２３は、図３及び図４に示すように、基準面Ｓ１を基準として、第１ルーバー２１と対称とされている。また、下流側ルーバー１８は、基準面Ｓ１を基準として、上流側ルーバー１７と対称とされている。また、下流側平坦部１９は、基準面Ｓ１を基準として、上流側平坦部１６と対称とされている。したがって、第２ルーバー下流部２２ｃ、第３ルーバー２３、下流側ルーバー１８及び下流側平坦部１９の詳細な説明は省略する。なお、基準面Ｓ１は、Ｙ軸方向及びＺ軸方向によって形成される面であって、中心軸線Ｃを含む面である。

また、ルーバー部１２は、図４に示すように、断面の形状が、基準面Ｓ１よりも一側及び他側において、第１ルーバー２１のＸ軸方向の中心点ＣＰを基準として点対称とされている。

また、上流側ルーバー１７と第１ルーバー２１と第２ルーバー上流部２２ａとは、平行となるように配置されている。上流側ルーバー１７と第１ルーバー２１と第２ルーバー上流部２２ａと水平面とが為す角度θは、フィン１同士の間を流通する空気の流れが好適に２分割されるように設定される。

上流側ルーバー１７の下流端と、第１ルーバー２１の上流端との間には、第１スリット２５（図１及び図３参照）が形成されている。また、第２ルーバー２２の上流端と、第１ルーバー２１の下流端との間には、第２スリット２６（図１及び図３参照）が形成されている。また、図１に示すように、第１スリット２５のＹ軸方向の長さは、第２スリット２６のＹ軸方向の長さよりも長くなっている。第１スリット２５及び第２スリット２６は、上流方向に開口している。

第２ルーバー２２の下流端と、第３ルーバー２３の上流端との間には、第３スリット２７（図３参照）が形成されている。また、第３ルーバー２３の下流端と、下流側ルーバー１８の上流端との間には、第４スリット２８（図３参照）が形成されている。第３スリット２７及び第４スリット２８は、下流側に開口している。

円筒部３０は、伝熱管通過部１１の縁に沿って立設する円筒状の部材であって、下端が基板部１０に接続されている。また、円筒部３０は、上端が上方に位置する基板部１０（詳細には円環部１３）の下面に当接している。

次に、フィン１を通過する空気の流れについて、図３を用いて説明する。
図３の矢印Ｆ１に示すように、フィンピッチＰに流入した空気は、第１ルーバー２１の上流端部に衝突する。空気が第１ルーバー２１の上流端部に衝突すると、第１ルーバー２１によって空気の流れが分割される。具体的には、空気の流れが、第１ルーバー２１の上面に沿って流通する流れ（矢印Ｆ２ａ参照）と、第１スリット２５を通過して第１ルーバー２１の下面に沿って流通する流れ（矢印Ｆ２ｂ参照）と、に分割される。

第１ルーバー２１の上面に沿って流通する流れは、第２スリット２６を通過して第２ルーバー２２の下面に沿って流通する（矢印Ｆ３ａ参照）。第２ルーバー２２の下面に沿って流通した流れは、第３ルーバー２３の上面に沿って流通し（矢印Ｆ４ａ参照）、その後に下流側ルーバー１８及び下流側平坦部１９の下面に沿って流通する（矢印Ｆ５ａ参照）。

一方、第１ルーバー２１の下面に沿って流通する流れは、第２ルーバー２２の上面に沿って流通する（矢印Ｆ３ｂ参照）。第２ルーバー２２の上面に沿って流通した流れは、第３ルーバー２３の下面に沿って流通し（矢印Ｆ４ｂ参照）、その後に下流側ルーバー１８及び下流側平坦部１９の上面に沿って流通する（矢印Ｆ５ｂ参照）。

このように、フィンピッチＰに流入した空気は、矢印Ｆ１及び矢印Ｆ２ａからＦ５ａに示す流路ａと、矢印Ｆ１及び矢印Ｆ２ｂからＦ５ｂに示す流路ｂとの２つの流路で流通する。流路ａと流路ｂとは、フィンピッチＰを２等分に分割にした流路である。

また、いずれの流路においても、フィンピッチＰに流入した空気は、まず下方に向かうように流通するとともに、中心軸線Ｃ近傍で上方に向かうように流通方向を変換し、そのまま上方に向かうように蛇行しながら流通し、フィンピッチＰから排出される。このように、本実施形態のフィン１では、フィンピッチＰに流入してから排出されるまでに行われる空気の方向転換は１度とされている。

本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、ルーバー部１２が複数のルーバー（第１ルーバー２１及び第２ルーバー２２等）を有している。これにより、ルーバー部１２に沿って流通する空気が、複数のルーバーに沿うように蛇行する。したがって、空気が直線状に流通する場合と比較して、空気とルーバー部１２とが接触する距離を増大させることができるので、熱伝達率を向上させることができる。

また、本実施形態では、第１ルーバー２１によって空気の流れを分割することで、フィンピッチＰに複数の流路が形成される。このように、好適に空気の流れを分割することができるので、空気が流れる際に発生する圧力損失を低減することができる。

また、本実施形態では、第１ルーバー２１の下流側に設けられる第２ルーバー２２が、直線部２２ｂと、第２ルーバー上流部２２ａと、第２ルーバー下流部２２ｃと、を有している。これにより、第１ルーバー２１によって、空気の流れをより分割し易くすることができる。したがって、より好適に空気の流れを分割することができるので、空気の流れの圧力損失をより低減することができる。

また、本実施形態では、全てのルーバー（第１ルーバー２１及び第２ルーバー２２等）が、直線状に形成されている。これにより、例えば、ルーバーが湾曲している場合と比較して、流通する空気の圧力損失を低減することができる。また、ルーバーが湾曲している場合と比較して、ルーバーを容易に形成することができる。

また、本実施形態では、ルーバー部１２同士の間には、平面状の分断部１５が設けられている。これにより、ルーバー部１２の剛性を向上させることができる。したがって、フィン１全体の剛性も向上させることができる。

また、本実施形態では、ルーバー部１２の伝熱管通過部１１側の端部は、伝熱管通過部１１と同心状の円弧形状とされている。これにより、ルーバー部１２の長さを、伝熱管通過部１１側に長くすることができる。したがって、より多くの空気の流れを分割することができるので、熱伝導率をより向上させることができる。

また、本実施形態では、第１ルーバー２１は、Ｚ軸方向及びＸ軸方向で形成される面（ＸＺ平面）で切断した際の断面において、上流端が伝熱管通過部１１と重複しないように設けられている。これにより、第１ルーバー２１の上流端と伝熱管通過部１１とが干渉し難い。したがって、空気の流れを分割する第１ルーバー２１の上端部の長さをＹ軸方向に長くすることができるので、より多くの空気の流れを分割することができる。よって、熱伝導率をより向上させることができる。

また、本実施形態では、ルーバー部１２の中心軸線Ｃよりも一側が、第１ルーバー２１の中心点ＣＰを基準として点対称とされている。これにより、空気が流れる際に発生する圧力損失をより低減することができる。

［第２実施形態］
本開示に係る熱交換器用フィンの第２実施形態について、図５から図８を用いて説明する。
本実施形態は、第１ルーバー及び第３ルーバーの数が上記第１実施形態と異なっている。その他の点は第１実施形態と同様であるので、同様の構成については同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

図５及び図６に示すように、本実施形態に係るフィン４０の基板部４１は、第１ルーバー及び第３ルーバーを２つずつ備えている。以下の説明では、２つの第１ルーバーを上流側第１ルーバー４２及び下流側第１ルーバー４３と称する。また、２つの第３ルーバーを上流側第３ルーバー４６及び下流側第３ルーバー４７と称する。

上流側第１ルーバー４２は、図７及び図８に示すように、Ｚ軸方向及びＸ軸方向で形成される面（ＸＺ平面）で切断した際の断面の形状が、上流端から下流端に向かって下方に向かうように直線状に傾斜している。本実施形態では、図８に示すように、上流側第１ルーバー４２のＸ軸方向の長さをＬ８としている。上流側第１ルーバー４２は、図７に示すように、Ｚ軸方向及びＸ軸方向で形成される面（ＸＺ平面）で切断した際の断面において、上流端が伝熱管通過部１１と重複しないように設けられている。上流側第１ルーバー４２は、Ｘ軸方向の略中心点は、上流側平坦部１６等と同じ高さに位置している。

下流側第１ルーバー４３は、図７及び図８に示すように、上流側第１ルーバー４２の下流側に設けられている。下流側第１ルーバー４３は、Ｚ軸方向及びＸ軸方向で形成される面（ＸＺ平面）で切断した際の断面の形状が、上流端から下流端に向かって下方に向かうように直線状に傾斜している。本実施形態では、図８に示すように、下流側第１ルーバー４３のＸ軸方向の長さをＬ９としている。下流側第１ルーバー４３は、図７に示すように、Ｚ軸方向及びＸ軸方向で形成される面（ＸＺ平面）で切断した際の断面において、全体が伝熱管通過部１１と重複するように設けられている。下流側第１ルーバー４３は、Ｘ軸方向の略中心点は、上流側平坦部１６等と同じ高さに位置している。

上流側第１ルーバー４２及び下流側第１ルーバー４３は、各々、Ｘ軸方向の略中心点よりも上流側が上流側平坦部１６よりも上方に位置している。上流側第１ルーバー４２及び下流側第１ルーバー４３は、各々、Ｘ軸方向の略中心点よりも下流側が上流側平坦部１６よりも下方に位置している。上流側第１ルーバー４２及び下流側第１ルーバー４３のＸ軸方向の略中心点よりも上流側は、平板状の板材の一部を上方に切り起すことで形成される。上流側第１ルーバー４２及び下流側第１ルーバー４３のＸ軸方向の略中心点よりも下流側は、平板状の板材の一部を下方に切り起すことで形成される。

上流側第３ルーバー４６は、図７及び図８に示すように、基準面Ｓ１を基準として、下流側第１ルーバー４３と対称とされている。また、下流側第３ルーバー４７は、基準面Ｓ１を基準として、上流側第１ルーバー４２と対称とされている。したがって、上流側第３ルーバー４６及び下流側第１ルーバー４３の詳細な説明は省略する。

また、図８に示すように、上流側ルーバー１７と上流側第１ルーバー４２と下流側第１ルーバー４３と第２ルーバー上流部２２ａとは、平行となるように配置されている。上流側第１ルーバー４２及び下流側第１ルーバー４３と水平面とが為す角度θは、フィン１同士の間を流通する空気の流れが好適に２分割されるように設定される。

上流側ルーバー１７の下流端と、上流側第１ルーバー４２の上流端との間には、上流側第１スリット４４（図５及び図７参照）が形成されている。また、上流側第１ルーバー４２の下流端と、下流側第１ルーバー４３の上流端との間には、上流側第１スリット４４が形成されている。また、第２ルーバー２２の上流端と、下流側第１ルーバー４３の下流端との間には、第２スリット２６が形成されている。また、図１に示すように、上流側第１スリット４４のＹ軸方向の長さは、下流側第１スリット４５のＹ軸方向の長さよりも長くなっている。また、下流側第１スリット４５のＹ軸方向の長さは、第２スリット２６のＹ軸方向の長さよりも長くなっている。上流側第１スリット４４及び下流側第１スリット４５は、上流方向に開口している。

図７に示すように、第２ルーバー２２の下流端と、上流側第３ルーバー４６の上流端との間には、上流側第３スリット４８が形成されている。また、上流側第３ルーバー４６の下流端と、下流側第３ルーバー４７の上流端との間には、下流側第３スリット４９が形成されている。また、下流側第３ルーバー４７の下流端と、下流側ルーバー１８の上流端との間には、第４スリット２８が形成されている。上流側第３ルーバー４６及び下流側第３ルーバー４７は、下流側に開口している。

次に、フィン１を通過する空気の流れについて、図７を用いて説明する。
図７の矢印Ｆ１に示すように、フィンピッチＰに流入した空気は、上流側第１ルーバー４２の上流端部に衝突する。空気が上流側第１ルーバー４２の上流端部に衝突すると、上流側第１ルーバー４２によって空気の流れが分割される。具体的には、空気の流れが、上流側第１ルーバー４２の上面に沿って流通する流れ（矢印Ｆ２ｃ及びＦ２ｄ参照）と、上流側第１スリット４４を通過して上流側第１ルーバー４２の下面に沿って流通する流れ（矢印Ｆ２ｅ参照）と、に分割される。なお、矢印Ｆ２ｃ及びＦ２ｄは、便宜上別々の矢印で示しているが、この段階では一体的に流通している。

上流側第１ルーバー４２の上面に沿って流通する空気の流れは、下流側第１ルーバー４３の上流端部に衝突する。空気が下流側第１ルーバー４３の上流端部に衝突すると、下流側第１ルーバー４３によって空気の流れが分割される。具体的には、空気の流れが、下流側第１ルーバー４３の上面に沿って流通する流れ（矢印Ｆ２ｃ参照）と、下流側第１スリット４５を通過して下流側第１ルーバー４３の下面に沿って流通する流れ（矢印Ｆ２ｄ参照）と、に分割される。

下流側第１ルーバー４３の上面に沿って流通する空気の流れ（矢印Ｆ２ｃ参照）は、第２スリット２６を通過して第２ルーバー２２の下面に沿って流通する（矢印Ｆ３ｃ参照）。第２ルーバー２２の下面に沿って流通した流れは、上流側第３ルーバー４６の上面に沿って流通するとともに下流側第３ルーバー４７の上方を流通し（矢印Ｆ４ｃ参照）、その後に下流側ルーバー１８及び下流側平坦部１９の下面に沿って流通する（矢印Ｆ５ｃ参照）。

下流側第１ルーバー４３の下面に沿って流通する空気の流れ（矢印Ｆ２ｄ参照）は、第２ルーバー２２の下方を流通する（矢印Ｆ３ｄ参照）。第２ルーバー２２の下方を流通した空気の流れは、上流側第３ルーバー４６の下面に沿って流通するとともに下流側第３ルーバー４７の上面に沿って流通し（矢印Ｆ４ｄ参照）、その後に下流側ルーバー１８及び下流側平坦部１９の上方を流通する（矢印Ｆ５ｄ参照）。

一方、上流側第１ルーバー４２の下面に沿って流通する空気の流れ（矢印Ｆ２ｅ参照）は、Ｚ軸方向に隣接するフィンの第２ルーバー２２の上面に沿って流通する（矢印Ｆ３ｅ参照）。第２ルーバー２２の上面に沿って流通した流れは、上流側第３ルーバー４６の下方及び下流側第３ルーバー４７の下面に沿って流通し（矢印Ｆ４ｅ参照）、その後に下流側ルーバー１８及び下流側平坦部１９の上面に沿って流通する（矢印Ｆ５ｅ参照）。

このように、フィンピッチＰに流入した空気は、矢印Ｆ２ｃからＦ５ｃに示す流路ｃと、矢印Ｆ２ｄからＦ５ｄに示す流路ｄと、矢印Ｆ２ｅからＦ５ｅに示す流路ｅとの３つの流路で流通する。流路ｃと流路ｄと流路ｅとは、フィンピッチＰを３等分に分割にした流路である。

本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、第１ルーバー（上流側第１ルーバー４２及び下流側第１ルーバー４３）が複数（本実施形態では、一例として２つ）設けられている。これにより、第１ルーバーが１つの場合と比較して、第１ルーバーの上流端のＹ軸方向の合計長さ（すべての第１ルーバーの上流端のＹ軸方向の長さを合計した長さ）を長くすることができる。したがって、より多くの空気の流れを分割することができる。よって、空気が流れる際に発生する圧力損失をより低減することができる。

また、本実施形態では、複数の第１ルーバー（上流側第１ルーバー４２及び下流側第１ルーバー４３）がＸ軸方向に沿って並んでいる。これにより、第１ルーバーを１つのみとする場合と比較して、各第１ルーバーのＸ軸方向の長さを短くすることができる。したがって、第１ルーバーは水平面に対して角度θを有しているので、各第１ルーバーのＺ軸方向（伝熱管の延在方向）の長さ（換言すれば、Ｚ軸方向に突出する第１ルーバーの長さ）を短くすることができる。よって、熱交換用フィン自体のＺ軸方向の長さも短くすることができるので、Ｚ軸方向に複数のフィン４０を並べて設ける場合には、フィン４０を密に配置することができる。もしくは、同じ数のフィン４０を設ける場合には、フィン４０を設けた熱交換器を小型化することができる。

なお、本実施形態では、Ｚ軸方向に隣接するフィン４０の離間距離を第１実施形態と同様のＬ１としているが、Ｌ１よりも短い距離としてもよい。

なお、本開示は、上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。
例えば、上記実施形態で説明したフィン１の各部分の寸法は、一例であって、上記記載の寸法に限定されない。

また、第１実施形態では第１ルーバー及び第３ルーバーの数が１つずつの例を説明し、第２実施形態では第１ルーバー及び第３ルーバーの数が２つずつの例を説明したが、第１ルーバー及び第３ルーバーの数はこれに限定されない。例えば、第１ルーバー及び第３ルーバーの数を各々３つ以上としてもよい。ただし、第１ルーバー及び第３ルーバーの数が多すぎると空気抵抗が上がり、熱交換器用フィンを通過する空気の圧力損失が増大してしまう可能性がある。したがって、最適な第１ルーバー及び第３ルーバーの数は、空気抵抗の観点から決定してもよい。

以上説明した実施形態に記載の熱交換器用フィンは、例えば以下のように把握される。
本開示の実施形態に係る熱交換器用フィンは、所定方向（Ｚ軸方向）に延在する伝熱管の内部を流通する冷媒と、前記伝熱管の外部を前記所定方向と交差する方向（Ｘ軸方向）に流通する空気とを熱交換する熱交換器に設けられ、前記伝熱管に取り付けられる熱交換器用フィン（１）であって、前記所定方向に延在する中心軸線（Ｃ）を中心とした円形状であって前記伝熱管が通過する伝熱管通過部（１１）と、前記所定方向に切り起されたルーバー（２１，２２）によってスリット（２５）が形成されるルーバー部（１２）と、を有し、前記空気の流通方向に沿うように設けられる板状の基板部（１０）を備え、前記スリットは、前記基板部の一面側と他面側とを連通し、前記ルーバー部は、平坦部（１６）と、前記平坦部の下流側に設けられ前記平坦部よりも前記所定方向に突出する第１ルーバー（２１）と、前記第１ルーバーの下流側に設けられる第２ルーバー（２２）とを有し、前記第２ルーバーは、前記所定方向及び前記空気が流通する方向で形成される面（ＸＺ平面）で切断した際の断面の形状が、前記空気が流通する方向に延びる直線部（２２ｂ）と、前記直線部の上流端から上流方向へ斜めに曲折して直線状に延びる上流部（２２ａ）と、前記直線部の下流端から下流方向へ斜めに曲折して直線状に延びる下流部（２２ｃ）と、を有し、前記直線部は、前記断面を見た際に、前記伝熱管通過部と重複するように配置されている。

上記構成では、ルーバー部が第１ルーバー及び第２ルーバーを有している。これにより、ルーバー部に沿って流通する空気が、第１ルーバー及び第２ルーバーに沿うように蛇行する。したがって、空気が直線状に流通する場合と比較して、空気とルーバー部とが接触する距離を増大させることができるので、熱伝達率を向上させることができる。
また、上記構成では、ルーバー部に沿って流通する空気は、平坦部に沿って流通した後に、第１ルーバーの上流端部に衝突する。空気が第１ルーバーの上流端部に衝突すると、第１ルーバーによって空気の流れが分割される。具体的には、空気の流れが、ルーバー部の一面に沿って流通する流れと、スリットを通過してルーバー部の他面に沿って流通する流れと、に分割される。このように、第１ルーバーによって空気の流れが分割されるので、例えば、所定方向に所定の間隔で並んで複数のフィン（以下、所定方向に隣接するフィンを「第１フィン」及び「第２フィン」と称する）が配置された場合、第１フィンと第２フィンとの間に形成された隙間には、複数の流れが形成されることとなる。詳細には、第１フィンの他面に沿って流通する空気の流れと、第２フィンの一面に沿って流通する空気の流れとが形成されることとなる。このように、第１ルーバーによって、好適に空気の流れを分割することができるので、空気が流れる際に発生する圧力損失を低減することができる。
また、上記構成では、第１ルーバーの下流側に設けられる第２ルーバーが、直線部と、上流部と、下流部と、を有している。直線部、上流部及び下流部は、いずれも直線状に形成されている。これにより、例えば、直線部、上流部及び下流部を湾曲形状で形成する場合と比較して、加工し易くすることができる。

また、本開示の実施形態に係る熱交換器用フィンは、前記第１ルーバーは、前記断面において、直線状に形成されている。

上記構成では、第１ルーバーは、直線状に形成されている。これにより、例えば、第１ルーバーが湾曲している場合と比較して、流通する空気の圧力損失を低減することができる。また、第１ルーバーが湾曲している場合と比較して、第１ルーバーを容易に形成することができる。

また、本開示の実施形態に係る熱交換器用フィンは、前記ルーバー部は、複数設けられていて、複数の前記ルーバー部は、前記空気が流通する方向と交差する方向に並んで配置されていて、前記ルーバー部同士の間には、平面状の分断部（１５）が設けられている。

上記構成では、ルーバー部同士の間には、平面状の分断部が設けられている。これにより、ルーバー部の剛性を向上させることができる。したがって、フィン全体の剛性も向上させることができる。

また、本開示の実施形態に係る熱交換器用フィンは、前記ルーバー部の前記伝熱管通過部側の端部は、前記伝熱管通過部と同心状の円弧形状とされている。

上記構成では、ルーバー部の伝熱管通過部側の端部は、伝熱管通過部と同心状の円弧形状とされている。これにより、ルーバー部の長さを、伝熱管通過部側に長くすることができる。したがって、より多くの空気の流れを分割することができるので、空気が流れる際に発生する圧力損失をより低減することができる。

また、本開示の実施形態に係る熱交換器用フィンは、前記第１ルーバーは、前記断面において、上流端が前記伝熱管通過部と重複しないように設けられている。

上記構成では、第１ルーバーは、断面において、上流端が伝熱管通過部と重複しないように設けられている。これにより、第１ルーバーの上流端と伝熱管通過部とが干渉し難い。したがって、空気の流れを分割する第１ルーバーの上流端の長さを長くすることができるので、より多くの空気の流れを分割することができる。よって、空気が流れる際に発生する圧力損失をより低減することができる。

また、本開示の実施形態に係る熱交換器用フィンは、前記ルーバー部の前記断面の形状は、前記中心軸線を基準として線対称となるとともに、前記中心軸線よりも一側が前記第１ルーバーの中心点（ＣＰ）を基準として点対称とされている。

上記構成では、ルーバー部の中心軸線よりも一側が、第１ルーバーの中心点を基準として点対称とされている。これにより、空気が流れる際に発生する圧力損失を低減することができる。

また、本開示の実施形態に係る熱交換器用フィンは、前記第１ルーバー（４２，４３）は、複数設けられ、複数の前記第１ルーバーは、前記空気が流通する方向に並んで配置されている。

上記構成では、第１ルーバーが複数設けられている。これにより、第１ルーバーが１つの場合と比較して、第１ルーバーの上流端の合計長さ（すべての第１ルーバーの上流端の長さを合計した長さ）を長くすることができる。したがって、より多くの空気の流れを分割することができる。よって、空気が流れる際に発生する圧力損失をより低減することができる。
また、上記構成では、複数の第１ルーバーが空気の流れ方向に沿って並んでいる。これにより、第１ルーバーを１つのみとする場合と比較して、各第１ルーバーの大きさを小さくすることができる。したがって、各第１ルーバーの所定方向（伝熱管の延在方向）の長さ（換言すれば、所定方向に突出する第１ルーバーの長さ）を短くすることができる。よって、熱交換用フィン自体の所定方向の長さも短くすることができるので、所定方向に複数の熱交換用フィンを並べて設ける場合には、熱交換用フィンを密に配置することができる。もしくは、同じ数の熱交換用フィンを設ける場合には、上記構成の熱交換用フィンを設けた熱交換器を小型化することができる。

１ ：フィン
１０ ：基板部
１１ ：伝熱管通過部
１２ ：ルーバー部
１３ ：円環部
１５ ：分断部
１６ ：上流側平坦部（平坦部）
１７ ：上流側ルーバー
１８ ：下流側ルーバー
１９ ：下流側平坦部
２１ ：第１ルーバー
２１ａ ：第１ルーバー上流部
２１ｂ ：第１ルーバー下流部
２２ ：第２ルーバー
２２ａ ：第２ルーバー上流部（上流部）
２２ｂ ：直線部
２２ｃ ：第２ルーバー下流部（下流部）
２３ ：第３ルーバー
２５ ：第１スリット
２６ ：第２スリット
２７ ：第３スリット
２８ ：第４スリット
３０ ：円筒部
４０ ：フィン
４１ ：基板部
４２ ：上流側第１ルーバー
４３ ：下流側第１ルーバー
４４ ：上流側第１スリット
４５ ：下流側第１スリット
４６ ：上流側第３ルーバー
４７ ：下流側第３ルーバー
４８ ：上流側第３スリット
４９ ：下流側第３スリット

Claims (7)

1. 所定方向に延在する伝熱管の内部を流通する冷媒と、前記伝熱管の外部を前記所定方向と交差する方向に流通する空気とを熱交換する熱交換器であって、該熱交換器は、前記伝熱管に取り付けられる熱交換器用フィンを備え、
   前記熱交換器用フィンは、
   前記所定方向に延在する中心軸線を中心とした円形状であって前記伝熱管が通過する伝熱管通過部と、前記所定方向に切り起されたルーバーによってスリットが形成されるルーバー部と、を有し、前記空気の流通方向に沿うように設けられる板状の基板部を備え、
   前記スリットは、前記基板部の一面側と他面側とを連通し、
   前記ルーバー部は、平坦部と、前記平坦部の下流側に設けられ前記平坦部よりも前記所定方向に突出する第１ルーバーと、前記第１ルーバーの下流側に設けられる第２ルーバーとを有し、
   前記第２ルーバーは、前記所定方向及び前記空気が流通する方向で形成される面で切断した際の断面の形状が、前記空気が流通する方向に延びる直線部と、前記直線部の上流端から上流方向へ斜めに曲折して直線状に延びる上流部と、前記直線部の下流端から下流方向へ斜めに曲折して直線状に延びる下流部と、を有し、
   前記直線部は、前記断面を見た際に、前記伝熱管通過部と重複するように配置されており、
   前記平坦部の下流端には、前記第１ルーバーの上流端の突出方向とは逆方向に曲折するルーバーが接続され、
   前記熱交換器用フィンは、前記所定方向に沿って所定の間隔で並んで複数配置され、
   前記逆方向に曲折するルーバーの下流端は、前記逆方向に曲折するルーバーの曲折方向において隣接する前記熱交換器用フィンの前記第２ルーバーの前記上流部の上流端と同一平面上に位置する熱交換器。
2. 前記第１ルーバーは、前記断面において、直線状に形成されている請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記ルーバー部は、複数設けられていて、
   複数の前記ルーバー部は、前記空気が流通する方向と交差する方向に並んで配置されていて、
   前記ルーバー部同士の間には、平面状の分断部が設けられている請求項１または請求項２に記載の熱交換器。
4. 前記ルーバー部の前記伝熱管通過部側の端部は、前記伝熱管通過部と同心状の円弧形状とされている請求項１または請求項２に記載の熱交換器。
5. 前記第１ルーバーは、前記断面において、上流端が前記伝熱管通過部と重複しないように設けられている請求項４に記載の熱交換器。
6. 前記ルーバー部の前記断面の形状は、前記中心軸線を基準として線対称となるとともに、前記中心軸線よりも一側が前記第１ルーバーの中心点を基準として点対称とされている請求項１または請求項２に記載の熱交換器。
7. 前記第１ルーバーは、複数設けられ、
   複数の前記第１ルーバーは、前記空気が流通する方向に並んで配置されている請求項１または請求項２に記載の熱交換器。