JPH11511548A - 効率的に材料を利用する熱交換器用フィン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 熱交換器（１０）は、コンジットチューブ（１２、１２´）上に配置された熱交換器用コンジット及びフィンを含んでおり、さらにフィン（２２、２２´）上を流れる外部流体とコンジット内を流れる内部流体との間で熱伝達をする。フィン（２２、２２´）は熱交換器用コンジットのチューブ（１２、１２´）が延在する、列をなすアパーチャを含む。フィン（２２、２２´）の前縁部（４６）及び後縁部（４８）は、チューブ（１２、１２´）内を流れる循環流体の周囲の等温線に概ね一致するように形成される。多列式熱交換器内にフィン及びチューブを高密度に収容すると同時に、この縁部外形を実現するために、前縁部及び後縁部は隣接フィンと相互に密着できるように波形に形成される。

Description

【発明の詳細な説明】 効率的に材料を利用する熱交換器用フィン 本発明は熱交換器に関連し、特に空調装置及びヒートポンプにおいて熱交換器 用チューブと共に用いられるフィンの形状に関連する。 熱交換器は、空調装置やヒートポンプにような種々の冷却装置において用いら れ、２つの媒質間、例えば冷媒流体と一般の空気との間でエネルギを伝達する。 冷媒流体は比較的小さい直径を有するチューブを通って循環し、その熱が熱交換 器用チューブの材料を通して冷媒流体から空気へと伝達されるように、空気がチ ューブの外側表面上を通っている。空気との接触表面領域を大きくし、伝熱率を 上げるために、薄い金属板、すなわちフィンが熱交換器用チューブに取り付けら れる。これらのフィンは一般に、アパーチャを含み、その中にチューブが差込み 可能に取り付けられており、フィンの金属材料はチューブの外側部分と熱的に接 触する状態で固定されている。このチューブとの熱的な接触により、フィンは外 部を循環する空気と熱交換器用チューブ内の冷媒流体との間で熱を伝達する。フ ァンシステムにより生じる強制的な対流により、熱は取り除かれる。すなわちフ ィンから循環する空気へと伝達される。空気と冷媒流体との間でフィンを通る熱 エネルギの伝達を促進するために、多くのフィンが、乱流及びフィンを横切って 通り過ぎる空気の混合を促進する表面突出物を有する。種々の形状を有した突出 物及びルーバ形状の組み合わせが知られており、フィン表面上の空気、すなわち 流体境界層構造の成長を防ぎ、空気の乱流及び混合を増加させ、伝熱特性を改善 する。 多くのフィンを用いて設計する欠点の１つは、結果的に、構成する材料を非効 率的に使用すること、すなわち材料を無駄にすることであり、次々に不必要に熱 交換器コストの上昇をまねいてしまうことである。例 えば米国特許第５，１７０，８４２号及び第４，９０７，６４６号において開示 されるように、多くのフィンは通常方形に形成されており、一列の熱交換器用チ ューブの周囲に、熱交換関係の状態になるように集められる。このフィン形状の 場合、隣接チューブ間両側に、かつチューブ列からのオフセットを有した位置に てかなりの量の材料を用いるが、フィンの熱交換能力の向上は比較的小さい。従 ってこのフィン材料の配列を変え、有効に熱交換能力を活用するなら、より効率 的なフィンを設計することができる。米国特許第４，７７１，８２５号に開示さ れる、他の特殊化したフィン設計では材料くず、すなわち廃物が、フィン製造中 に発生してしまうこともある。 多くのフィンを用いる形状の別の欠点は、縦方向に配列したフィン及びコイル のチューブが、熱交換器の所定形状に一致するように曲げられる場合、すなわち 曲面になる場合に現れる。例えば、熱交換器は室外用空調ユニットにおいて用い るために円柱状に形成されることが必要な場合もある。特に多列式熱交換器に用 いる、より大きなフィンの場合、縦方向に配列したフィンが曲げ作業中互いに押 しつぶし合うことがあり、それにより部分的に或いは全体的に隣接するフィン間 の空間をつぶしてしまう。このフィンの押しつぶしはフィンの熱交換能力が弱ま ること、さらに明らかに全体的なフィンの美観を損なうことをなど、多くの理由 のより望ましくはない。 従ってこれらの、さらには他の当該分野の欠点を克服する熱交換器を提供する ことが望まれている。 本発明は熱交換器用チューブに関連する等温線と一致するように形成された上 流縁部及び下流縁部を有するフィンを備えた熱交換器を提供すし、それにより、 フィンの熱交換能力向上にほとんど寄与しない余分な材料を追加せず、、フィン のコストの上昇を抑えることができる。その フィン設計はまた、多列式コイル内に熱交換器用チューブを高密度に収容するこ とができることに加えて、１枚のシートのフィン原材料から生産可能なフィン数 を最大限にする。 本発明は、その１つの態様において、空気のような流体の流路内に配置され、 かつ少なくとも１つの熱交換器用コンジットと少なくとも１つのフィンを含む熱 交換器を提供する。熱交換器用コンジットは、一般に空気流より温度が高い流体 が循環する複数のチューブを含む。チューブは第１及び第２のチューブを含み、 空気流経路とは異なる方向に延在し、一定間隔の離れた位置関係を有して縦方向 に配列され、空気流経路と相対的に角度をなすチューブ列を画定する。少なくと も１つのフィンがチューブと熱的に結合し、前縁部、本体、後縁部を含み、前縁 部は空気流経路に沿って本体の上流に位置し、順に、本体は空気流経路に沿って 後縁部の上流に位置する。本体はコンジットチューブが延在する複数のアパーチ ャを画定する。前縁部及び後縁部は、これらのチューブ内を流れる循環流体から 生じる、第１及び第２のチューブ周囲の等温線に概ね一致するように形成される 。 その別の態様では、本発明は第１の方向に向いた空気流内に配置可能な多列式 熱交換器を提供する。熱交換器は循環冷媒流体を入れた複数のチューブを含む少 なくとも１つの熱交換器用コンジットを含む。チューブは空気流に対して通常横 方向に向き、少なくとも２列の中に配置される。各列のチューブは一定間隔離れ た位置関係を有して縦方向に配列され、各チューブは空気流に対して互い違いの 関係になるように、隣接する列内のチューブからオフセットされる。熱交換器は また第１及び第２の列のチューブにそれぞれ設置された少なくとも１つの第１の フィン及び第２のフィンを含む。各フィンはそれぞれの列のチューブに熱的に結 合し、空気流経路に対する前縁部及び後縁部を含む。各フィンは複数の アパーチャを画定し、各フィンの前縁部及び後縁部はそのアパーチャを通って延 在するコンジットチューブ周囲の等温線に概ね一致するように形成され、等温線 はチューブ内を流れる冷媒流体から生成される。 等温線状に形成されたフィンの利点は、境界空気層の厚さに関連する。境界空 気層は縁部からの距離に応じて増加する。従来からの多列式熱交換器では、チュ ーブが互い違いになっているが、第２の列に位置するチューブは第１の列のチュ ーブよりフィンの縁部からの距離が遠いところに配列される。それに応じて空気 境界層は第２の列のチューブ周囲で厚くなるため熱変換効率が低下する。 本発明の別の利点は、熱交換特性にほとんど影響を与えずに、熱交換器はコン パクトな形状を有するように製造され、効率的な方法でフィン材料を利用する点 である。 本発明の別の利点は、フィンの製造中に発生する廃物、すなわちくずの量を所 望のように削減できるという点である。 本発明の別の利点は、熱交換器用フィンが曲った配列の多列式熱交換器に適用 可能であり、曲げ作業中の損傷を低減することができるという点である。 本発明の別の利点は、熱交換器用フィンの形成された縁部に特徴があり、しか も熱交換器に対して美観を与えるという点にある。 本発明の上述した、及び他の利点及び目的、並びにそれを達成するための方法 は、添付の図面と共に与えられる以下の本発明の実施例による説明を参照するこ とにより、更に明確になり、本発明への理解も深まるであろう。 第１図は本発明のコンパクトな冷却フィンを備えた多列式熱交換器をの斜視図 を、一部破断して示す。 第２図は、熱交換器の残りの部分から取り除いた本発明のフィンの１ つの外形を示す部分平面図である。 第３図は、第２図の線３−３に沿って取り出したフィンの断面図であり、多重 に縦方向に配列されたフィンが示され、熱交換器の冷媒循環用チューブもまた断 面にて示される。 第４図は、第２図の線４−４に沿って取り出したフィンの断面図であり、多重 に縦方向に配列されたフィンが示される。 第５図は、第２図の図面と概念的に同様の、本発明のフィンの第２の実施例の 平面図である。 第６図は、第２図及び第５図の図面と概念的に同様の、本発明の多列式フィン の第３の実施例の平面図である。 第７図は、第６図のフィンの断面図であり、空気境界層を示す。 第８図は、従来通りに図示した多列式フィンの断面図を示し、空気境界層を示 す。 いくつかの図面を通して、対応する参照符号は対応する部分を示す。図面は発 明の実施例を示すが、寸法は必ずしも記入されいるわけではなく、本発明をより 分かりやすく例示し、説明するために、ある特徴が誇張したり、省略したりされ る場合もある。 以下に開示のある実施例は、以下に開示する正確な形状に本発明を制限するも のではない。むしろ実施例は、他の当業者がその教示する内容を用いることがで きるように、選択され、説明される。 第１図に示すように、本発明は１０を付した熱交換器或いは熱コイルに関連す る。熱交換器１０はコンデンサーとして機能する中央空調ユニット内にあるよう に、種々の機械や装置において用いられる。熱交換器１０と同様の構造はまた、 エバポレータやコンデンサにおいて用いられ、空調装置やヒートポンプシステム の室外或いは室内ユニット内に配置される。従って、空調用コンデンサとしての 機能に関してさらに以下に説 明するが、熱交換器１０は同様に他の応用例にも適用される。 熱交換器１０は多列式熱交換器として示される。多列式とは冷媒流体がその中 を循環するチューブが、冷却空気流が通り抜ける経路内に位置する多数の列内に 配置される構造をさす。実施例では、熱交換器１０は通常平面配列からなり、垂 直方向に整列した１組の列内に配列される、多数の縦方向に延在する熱交換器用 チューブを含む。これらのチューブは説明上、それぞれの列により１２及び１２ ´を付す。チューブ１２及び１２´は熱交換器の冷媒側を形成するものであり、 ０．０１１〜０．０１６インチの範囲内の壁厚を有する直径０．３７５インチの 銅製チューブからなる。チューブ１２及び１２´は、滑らかに穴あけするか、或 いは螺旋状の溝を与えることにより、冷媒内の乱流が改善され、より効率的な熱 伝達をもたらす。 反対端部では、選択されたチューブ１２及び１２´は１つ或いは多数のコンジ ットを形成するためにマニホールド１４、１６内で、逆折返接手（図示せず）に より、流動性を有するように相互結合され、冷媒流体がその中を循環する。チュ ーブ１２及び１２´は、２０で示される方向に移動する冷却用空気の流れにさら される。空気流経路２０は縦方向に延在するコンジットチューブ１２及び１２´ に垂直方向にあり、２２及び２２´で示される縦方向に配列されたフィン間を通 過する。伝熱率を上げるために、チューブ１２及び１２´が同じ高さで配列され る整列関係ではなく空気流経路２０に対して互い違いの位置関係に配列されるよ うに、チューブ１２はチューブ１２´から垂直方向にオフセットされる。 熱交換器用コンジットを形成するためにチューブ１２、１２´間を結合するこ とに関する細部は、当技術分野にてよく知られており、しかも本発明の主題では ないので示さない。当業者には種々の異なる循環流体コンジットがチューブ１２ 及び１２´を用いて提供されることがわかる であろう。例えば第１図の各チューブ列の一番上のチューブ１２及び１２´は共 通の供給源から冷媒を供給され、それぞれの列内の他のチューブ１２及び１２´ のみを用いて冷媒を流動させる。そして各列内の一番下のチューブは共通の戻り 線に引き出される。そのような相互結合により、２つの平行な曲がりくねった冷 媒流体の経路が達成される。別法では単一の流体回路が、チューブ１２の出口と チューブ１２´の入口を結合することにより作成される。さらに、チューブ１２ 及び１２´は別々の部分として説明したが、一本のチューブが、熱交換器に用い られるチューブ列内に形成される場合もある。 第３図及び第４図に示されるような縦方向に配列されたチューブ１２に設置さ れているのは、一連の板状フィン２２であり、同様の形状であるが垂直にオフセ ットした一連のフィン２２´はチューブ１２´に取り付けられる。フィン２２及 び２２´は一般に熱交換器の空気側を形成するものである。フィン２２はチュー ブ１２に沿って一定間隔離れて近接して配置され、その間を通過する空気に対し て細い通路を与え、フィン２２´もまたチューブ１２´に沿って一定間隔離れて 近接して配置される。フィン２２及び２２´はチューブ１２及び１２´内の冷媒 流体と方向２０における冷却用空気との間で熱コンジットとして機能し、空気は 従来通り、ファンの作用によりフィン２２及び２２´上に押し出される。その形 状が同じであることから、フィン２２に関する以下の説明はフィン２２の残りの 部分並びに一連のフィン２２´に対しても同様に適用される。 第２図においては、熱交換器の残りの部分から取り除いたフィン２２が部分図 にて示される。フィン２２は通常、空気流経路２０に概ね平行に配置される平坦 なフィン本体を含む。フィン本体２４は、中央に位置し、一列に配置される一連 の円形アパーチャ２６を含み、チューブ１２ はそこを通って挿入可能に取り付けられる。アパーチャ２６は互いに等間隔で配 置される。第３図においてより詳細に示すように、アパーチャ２６を取り巻くス ペーシングカラー２８は、本体２４の第１の表面３０から突出し、放射状に、外 側に向いた丸いリップ部分３２において終端する。カラー２８はチューブ１２と 接触し、熱伝達する。フィン本体２４の底面、すなわち下側部分３４は、環状凹 部３６を与えられ、熱交換器アセンブリ状態では、隣接フィン２２のリップ部分 ３２はその中に固定される。 さらに第４図において、各カラー２８の土台には、隆起したリング部分３８（ 第３図を参照）が配置され、リング部分にはフィン本体の平面から突出したリブ ４０、４１が覆っており、２つの「ドッグボーン」（dog-bone）形支柱を形成す る。リブ長の中央部分に沿って分かれているリブ４０、４１の中央に配列されい るのは反転リブ４４であり、フィン本体平面下に突き出すが、別法では反転リブ ４４はフィン本体平面と同一面にある場合もある。リブ４０，４１及び反転リブ ４４は、フィン２２の強度を強め、通過する空気流の局所的な乱流を増加し、熱 伝達を促進する。概念的に同様のリブは、さらに１９９４年４月１９日出願の同 時係属の米国特許第０８／２２９，６２８号に記載があり、ここで言及すること により本発明の一部としたい。 フィン本体２４は前縁部４６と後縁部４８との間に延在する。図示しないが、 空気流経路２０に対して通常横方向に向いたその長さ方向に沿って、前縁部４６ 及び後縁部４８はフィン本体２４の表面に対してそれぞれ連続的に波形になって おり、縁部の強度を強めている。各ルーバの中心点はフィン本体２４と同一平面 上にある。ルーバの角度は、２０°〜３５°の範囲内にあり、この実施例ではお よそ２８°であり、隣接波高間の距離はおよそ０．０６２インチである。フィン 本体２４の材料の 厚さは、０．００３５〜０．００７５の範囲にあり、典型的な実施例では０．０ ０４０インチの厚さを有する。 前縁部４６及び後縁部４８は、フィン２２に関する等温線、すなわち同一温度 の点を結んだ線に概ね対応するように形成される。熱交換器の１本のチューブに 対するフィン等温線は、チューブ周囲の同心円の形状を呈することが理解されよ う。一連のチューブ間では、等温線は各チューブ周囲の円形形状から分岐し、通 常他のチューブ周囲の対応する等温線の方に曲がった弓形軌道を呈する。チュー ブ間の中央に位置し、かつチューブを概念的に結ぶ線から横方向にオフセットし たフィン部分は、少なくともチューブ１２を通る流体の通過により当然熱せられ る。前縁部４６及び後縁部４８の波形形状は、熱交換器用チューブ１２により作 られる等温線の一般的な形状に従っており、従来のフィンに含まれることがあっ た熱が通りにくい領域をなくすことができる。 第２図の実施例では、前縁部及び後縁部の波形形状は一般的なサイン波形とな り、熱交換器用チューブ１２の高さに位置する波形の山部５０，５１及び隣接す るチューブ間の距離の中間点に中心をなす谷部５３，５４を有する。第２図の典 型的な実施例では、前縁部４６及び後縁部４８は、サイン波形ｙ＝ｓｉｎθに相 当する。前縁部４６及び後縁部４８は、アパーチャ２６の列を通って延在する中 心線に沿って互いに鏡像関係にある。フィン２２´の前縁部の山部はフィン２２ の谷部５４で与えられる空間に一致するように、並びに後縁部４８の山部５１は フィン２２´の前縁部の谷部に一致するように相補的に設計され、それにより第 １図に示されるようなチューブの列の「高密度収容」を可能にする。 この配列は最適な一定間隔配列にチューブを保つものである。すなわち方形フ ィンのオフセット配列に比べて、同一列のチューブが隣接列のチューブから一定 間隔離れてより効率的に配列される。これはフィン２ ２の表面積に対して、より多くのチューブを配列することができ、チューブ密度 を上げる。さらにカラー２８の高さは、チューブ上により多くのフィンを収容す るために減少し、またチューブ毎の熱交換表面を増加する。当業者は、さらに大 きな熱交換容量が望む場合には、フィン２２及び２２´と同様の熱交換器用フィ ンを備えた追加のチューブ列が、高密度収容の、互い違いのチューブ配列内の熱 交換器１０に加えられるということがわかるであろう。フィン２２の等温線形状 はまた、与えられた空間内に多数のチューブ列を配列できるようにし、２列を結 合した結合幅が従来通りの２つ方形に形成された熱交換器用フィンより小さくな るように、各フィン２２の薄い部分は、隣接するフィン２２´の厚い部分と相互 に密着する。 本発明を用いて高密度収容する更なる利点は、チューブの第２の列に位置する チューブに関連する。カラー２８間の領域の幅が減少するために、最初の前縁部 から第２列のチューブまでの距離が最小になる。本発明と比較すると、従来通り の方形の設計では、第２列のチューブは約１．５倍のフィン幅分だけ縁部から離 れる。この配列により第２列のチューブがその中に位置する空気境界層は、従来 通りの設計による第２列のチューブにおける空気境界層に比べて相対的に小さく なる。 第６図に示す多列式フィンの実施例がこの違いを例示する。ルーバ及び他のエ ンハンスメントは簡単にするために第５図では示されない。フィン８０は、第２ 図に示されたのと同様の輪郭を有する前縁部８２及び後縁部８４を備える。イン ナチューブ８６は前縁部８２からの距離がＫのところに位置する。従来の方形設 計では、インナチューブは前縁部８２からの距離が少なくともＬのところに位置 していた。第７図及び第８図はそれぞれ、距離Ｋ及びＬだけ前縁部８２から一定 間隔離れたチューブに対する空気境界層の違いを示す。第７図はインナチューブ ８６から の距離Ｋのところに延在しているフィン８０を示し、空気流８８は前縁部８２上 を流れ、空気境界層９０を生成する。第８図はインナチューブ９４からの距離Ｌ のところに延在している従来のフィン９２を示し、空気流９８が前縁部９６上を 流れ、空気境界層１００を生成する。空気境界層内９０内に配列されるチューブ 表面積は、空気境界層内１００内に配列されるチューブ表面積に比べてかなり小 さい。比較的変化のない空気境界層より、流れのある空気流と接触する場合にチ ューブがより大きい熱交換率を有するため、本発明のインナチューブ８６の効率 は、第８図に示されるような従来通りの設計の空気境界層内に配列される同様の チューブより大きくなる。 フィン本体２４に沿って配置されるのは、流体境界層成長を制限する目的の一 連の乱流モジュールであり、通過する空気流内の乱流を増加し、さらに熱伝達を よくする。隆起した槍状突起物を含む別のタイプのモジュールは公知であり、使 用されてもいるが、フィン本体２４に組み込まれたモジュールはルーバタイプモ ジュール５８であり、第２図に最もわかりやすく示されるスロット形状開口部６ ０を画定する。 スロット形状開口部６０は、チューブ１２の列と共に直線をなして配列され、 それゆえ空気流２０に対して横方向に延在し、通常前縁部４６及び後縁部４８に 平行である。開口部６０のパターン化された配列はまた、概ね等温線に一致する 。第３図及び第４図の断面図にて示されるように、フィン２２の長さに沿った任 意の点で、チューブ１２の各側面においてチューブ１２の列から最も遠くに位置 する開口部６０は、フィン本体２４の平面から角度をなすルーバ部分６２及び本 体平面の中心に位置する隣接ルーバ５８により画定される。同様にチューブ１２ の列に最も近い開口部６０は、ルーバ部分６４及び隣接ルーバ５８により画定さ れ、ルーバ部分６４はルーバ部分６２と反対方向にフィン本体２４の平 面から角度をなしている。ルーバ５８並びにルーバ部分６２，６４は、２５°〜 ３５°の範囲内で本体２４の平面に対して角度をなして各々配列され、本実施例 ではおよそ２８°である。フィンの山部間幅が約１．０８２インチであり、フィ ンの谷部間幅が約１．２５０インチであるフィンサイズの場合、各ルーバ５８は 、約０．０６２インチの幅を有し、ルーバ部分６２，６４の幅は各々ルーバの幅 の半分である。 第５図では本発明の原理により構成され、熱交換器の残りの部分から取り除い たフィンの第２の実施例を示す。フィンは、７０を付しており、前縁部及び後縁 部の細部の輪郭を除くすべての点で、フィン２２と同様に構成される。従って、 第２図の実施例のルーバ５８及びカラー２８に対応するルーバ７２及びカラー７ ４のように、フィン７０の他の態様のすべてに関する説明は、繰り返さないこと にする。 第２図のフィンの実施例の縁部と同様に、前縁部７６及び後縁部７８は波形形 状に形成されており、アパーチャ７５を通して挿入されるコンジットチューブを 通って流れる冷媒流体によって生成される等温線に概ね一致する。前縁部７６及 び後縁部７８はアパーチャ７５の周囲に配列される山部と、アパーチャ７５間に 中心をなす谷部を有する台形波形を含む。前縁部７６及び後縁部７８の相補的な 形状により、上述したような互い違いのチューブ列の高密度収容が実現できるこ とがわかるであろう。 熱交換器用フィンに対する等温線に基づく輪郭の２つの明確な変形例が開示さ れたが、他の別の波形状輪郭も可能である。例えば、多角形形状の設計では、各 チューブの周囲の各波形が、４つ或いは５つの直線状縁部を有する波形形状にな る場合もある。 上で開示した実施例の場合、金属原材料のロールから製造される。典型的な実 施例では、フィン材料は１１００−Ｈ１１１のような、アルミ ニウム合金及び合金添加物からなる。他の適切な材料は銅、真鍮、キュプロニッ ケルや他同様の特性を有する材料である。シングルステップダイステージプロセ スにおいて全過程の後段階で最終切断を行う方法ように、フィンはあらゆる標準 的な方法にて形成することができる。さらに、一体部分からなる実施例にて説明 したが、フィンは本発明の範囲内で多数部分から構成することもできる。 多列式熱交換器の実施例にて説明したが、別の応用例では、フィン２２を有す る熱交換器用チューブ１２の単列を備えた熱交換器を用いることが必要な場合も ある。さらに、第１図に示すような平面的な設計を行う代わりに、チューブ及び フィンが曲げられた、すなわち異なる形状の、例えば曲線的な設計による熱交換 器を形成するために適用することもできる。 平面的な熱交換器を形成するためには、チューブはフィンアパーチャを通り、 チューブ端部にて適切な冷媒経路に結合可能な熱交換器コイルを形成するために 、逆折返接手を用いて何度も結合される。曲面形状或いは角度が付いた形状を必 要とするような多列式熱交換器の場合は、フィン原材料は従来通りの一般的な方 法で切断され、適切な単チューブ列用のフィンを形成する。チューブが各フィン のアパーチャを通り、直接フィンと接触した後、各チューブ列及びそれと結合す るフィンは、別々に適切な形状に調整、すなわち曲げられる。フィンを備えた曲 がったチューブ列は、第１図に示される互い違いの関係と同様に、互いに縦方向 に配列され、チューブ列は空調装置の冷媒経路に結合可能な熱交換器用コンジッ トを形成するために要求通りに相互に結合される。本発明では個々のフィンが、 １組の幅広フィンではなく多列式熱交換器内の異なるチューブ列用のフィンを形 成するために用いられるので、曲げ作業中にフィンが破損してしまう危険性も減 少するものと考えられる。 さらに別の実施例では、フィン本体は、通常のサイン波形や、台形形状或いは 他の波形形状のような多角波形（数学的にそう定義した）の波形形状において構 成される。各山部内には２つのアパーチャが位置し、各谷部内には２つのアパー チャが位置する。山部内及び谷部内の両アパーチャは、波形が伝搬する方向内に 延在し、山部と谷部の頂部の中間に位置する線から、通常すべて等距離にある。 波形形状フィンの中を通るチューブは、種々の異なる形状のコンジットを形成 するために結合される。例えば山部内の２つのアパーチャを通って延在する第１ 及び第２のチューブが、例えば逆折返接手を通して、それぞれ一方の端部で周回 する。他端では、折返接手を用いて第１のチューブが直前の山部の第２のタイプ のチューブと周回し、第２のチューブが直後の山部の第１のタイプのチューブと 周回する。フィンの谷部のチューブも同様方法にて互いに周回する。 以上本発明の実施例について説明したが、本発明は、ここに開示した基本概念 及び開示内容内でさらに変更することが可能である。本出願は従って、本発明の 基本概念に基づく、あらゆる変形例、使用例、適用例を包含するものである。さ らに本出願は、本発明が属する当技術分野における公知の、すなわち一般的方法 に基づく、本発明の変更をも包含するものである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年１１月３日 【補正内容】 明細書 効率的に材料を利用する熱交換器用フィン 本発明は熱交換器に関連し、特に空調装置及びヒートポンプにおいて熱交換器 用チューブと共に用いられるフィンの形状に関連する。 本発明を理解し、調査し、検討する上で有益と考えられる背景技術は、FR-A-2 088 106,GB-A-1 471 079,GB-A-1 508 466を含む。 熱交換器は、空調装置やヒートポンプにような種々の冷却装置において用いら れ、２つの媒質間、例えば冷媒流体と一般の空気との間でエネルギを伝達する。 冷媒流体は比較的小さい直径を有するチューブを通って循環し、その熱が熱交換 器用チューブの材料を通して冷媒流体から空気へと伝達されるように、空気がチ ューブの外側表面上を通っている。空気との接触表面領域を大きくし、伝熱率を 上げるために、薄い金属板、すなわちフィンが熱交換器用チューブに取り付けら れる。これらのフィンは一般に、アパーチャを含み、その中にチューブが差込み 可能に取り付けられており、フィンの金属材料はチューブの外側部分と熱的に接 触する状態で固定されている。このチューブとの熱的な接触により、フィンは外 部を循環する空気と熱交換器用チューブ内の冷媒流体との間で熱を伝達する。フ ァンシステムにより生じる強制的な対流により、熱は取り除かれる。すなわちフ ィンから循環する空気へと伝達される。空気と冷媒流体との間でフィンを通る熱 エネルギの伝達を促進するために、多くのフィンが、乱流及びフィンを横切って 通り過ぎる空気の混合を促進する表面突出物を有する。種々の形状を有した突出 物及びルーバ形状の組み合わせが知られており、フィン表面上の空気、すなわち 流体境界層構造の成長を防ぎ、空気の乱流及び混合を増加させ、伝熱特性を改善 する。 多くのフィンを用いて設計する欠点の１つは、結果的に、構成する材 料を非効率的に使用すること、すなわち材料を無駄にすることであり、次々に不 必要に熱交換器コストの上昇をまねいてしまうことである。例 えば米国特許第５，１７０，８４２号及び第４，９０７，６４６号において開示 されるように、多くのフィンは通常方形に形成されており、一列の熱交換器用チ ューブの周囲に、熱交換関係の状態になるように集められる。このフィン形状の 場合、隣接チューブ間両側に、かつチューブ列からのオフセットを有した位置に てかなりの量の材料を用いるが、フィンの熱交換能力の向上は比較的小さい。従 ってこのフィン材料の配列を変え、有効に熱交換能力を活用するなら、より効率 的なフィンを設計することができる。米国特許第４，７７１，８２５号に開示さ れる、他の特殊化したフィン設計では材料くず、すなわち廃物が、フィン製造中 に発生してしまうこともある。 多くのフィンを用いる形状の別の欠点は、縦方向に配列したフィン及びコイル のチューブが、熱交換器の所定形状に一致するように曲げられる場合、すなわち 曲面になる場合に現れる。例えば、熱交換器は室外用空調ユニットにおいて用い るために円柱状に形成されることが必要な場合もある。特に多列式熱交換器に用 いる、より大きなフィンの場合、縦方向に配列したフィンが曲げ作業中互いに押 しつぶし合うことがあり、それにより部分的に或いは全体的に隣接するフィン間 の空間をつぶしてしまう。このフィンの押しつぶしはフィンの熱交換能力が弱ま ること、さらに明らかに全体的なフィンの美観を損なうことをなど、多くの理由 のより望ましくはない。 従ってこれらの、さらには他の当該分野の欠点を克服する熱交換器を提供する ことが望まれている。 このため本発明は請求項１に従うヒートポンプの熱交換器、請求項９に従うヒ ートポンプの多列式熱交換器、請求項１６に従う熱交換器、請求項１９に従う熱 交換器を提供する。 本発明は熱交換器用チューブに関連する等温線と一致するように形成 された上流縁部及び下流縁部を有するフィンを備えた熱交換器を提供すし、それ により、フィンの熱交換能力向上にほとんど寄与しない余分な材料を追加せず、 、フィンのコストの上昇を抑えることができる。その 明するが、熱交換器１０は同様に他の応用例にも適用される。 熱交換器１０は多列式熱交換器として示される。多列式とは冷媒流体がその中 を循環するチューブが、冷却空気流が通り抜ける経路内に位置する多数の列内に 配置される構造をさす。実施例では、熱交換器１０は通常平面配列からなり、垂 直方向に整列した１組の列内に配列される、多数の縦方向に延在する熱交換器用 チューブを含む。これらのチューブは説明上、それぞれの列により１２及び１２ ´を付す。チューブ１２及び１２´は熱交換器の冷媒側を形成するものであり、 ０．０１１インチ（０．２７９ミリメートル）〜０．０１６インチ（０．４０６ ミリメートル） の範囲内の壁厚を有する直径０．３７５インチ（９．５２５ミリ メートル） の銅製チューブからなる。チューブ１２及び１２´は、滑らかに穴あ けするか、或いは螺旋状の溝を与えることにより、冷媒内の乱流が改善され、よ り効率的な熱伝達をもたらす。 反対端部では、選択されたチューブ１２及び１２´は１つ或いは多数のコンジ ットを形成するためにマニホールド１４、１６内で、逆折返接手（図示せず）に より、流動性を有するように相互結合され、冷媒流体がその中を循環する。チュ ーブ１２及び１２´は、２０で示される方向に移動する冷却用空気の流れにさら される。空気流経路２０は縦方向に延在するコンジットチューブ１２及び１２´ に垂直方向にあり、２２及び２２´で示される縦方向に配列されたフィン間を通 過する。伝熱率を上げるために、チューブ１２及び１２´が同じ高さで配列され る整列関係ではなく空気流経路２０に対して互い違いの位置関係に配列されるよ うに、チューブ１２はチューブ１２´から垂直方向にオフセットされる。 熱交換器用コンジットを形成するためにチューブ１２、１２´間を結合するこ とに関する細部は、当技術分野にてよく知られており、しかも本発明の主題では ないので示さない。当業者には種々の異なる循環流体 コンジットがチューブ１２及び１２´を用いて提供されることがわかる 厚さは、０．００３５〜０．００７５インチ（０．０８８９〜０．１９０５ミリ メートル） の範囲にあり、典型的な実施例では０．００４０インチ（０．１０１ ６ミリメートル） の厚さを有する。 前縁部４６及び後縁部４８は、フィン２２に関する等温線、すなわち同一温度 の点を結んだ線に概ね対応するように形成される。熱交換器の１本のチューブに 対するフィン等温線は、チューブ周囲の同心円の形状を呈することが理解されよ う。一連のチューブ間では、等温線は各チューブ周囲の円形形状から分岐し、通 常他のチューブ周囲の対応する等温線の方に曲がった弓形軌道を呈する。チュー ブ間の中央に位置し、かつチューブを概念的に結ぶ線から横方向にオフセットし たフィン部分は、少なくともチューブ１２を通る流体の通過により当然熱せられ る。前縁部４６及び後縁部４８の波形形状は、熱交換器用チューブ１２により作 られる等温線の一般的な形状に従っており、従来のフィンに含まれることがあっ た熱が通りにくい領域をなくすことができる。 第２図の実施例では、前縁部及び後縁部の波形形状は一般的なサイン波形とな り、熱交換器用チューブ１２の高さに位置する波形の山部５０，５１及び隣接す るチューブ間の距離の中間点に中心をなす谷部５３，５４を有する。第２図の典 型的な実施例では、前縁部４６及び後縁部４８は、サイン波形ｙ＝ｓｉｎθに相 当する。前縁部４６及び後縁部４８は、アパーチャ２６の列を通って延在する中 心線に沿って互いに鏡像関係にある。フィン２２´の前縁部の山部はフィン２２ の谷部５４で与えられる空間に一致するように、並びに後縁部４８の山部５１は フィン２２´の前縁部の谷部に一致するように相補的に設計され、それにより第 １図に示されるようなチューブの列の「高密度収容」を可能にする。 この配列は最適な一定間隔配列にチューブを保つものである。すなわち方形フ ィンのオフセット配列に比べて、同一列のチューブが隣接列の チューブから一定間隔離れてより効率的に配列される。これはフィン２ ２の表面積に対して、より多くのチューブを配列することができ、チューブ密度 を上げる。さらにカラー２８の高さは、チューブ上により多くのフィンを収容す るために減少し、またチューブ毎の熱交換表面を増加する。当業者は、さらに大 きな熱交換容量が望む場合には、フィン２２及び２２´と同様の熱交換器用フィ ンを備えた追加のチューブ列が、高密度収容の、互い違いのチューブ配列内の熱 交換器１０に加えられるということがわかるであろう。フィン２２の等温線形状 はまた、与えられた空間内に多数のチューブ列を配列できるようにし、２列を結 合した結合幅が従来通りの２つ方形に形成された熱交換器用フィンより小さくな るように、各フィン２２の薄い部分は、隣接するフィン２２´の厚い部分と相互 に密着する。 本発明を用いて高密度収容する更なる利点は、チューブの第２の列に位置する チューブに関連する。カラー２８間の領域の幅が減少するために、最初の前緑部 から第２列のチューブまでの距離が最小になる。本発明と比較すると、従来通り の方形の設計では、第２列のチューブは約１．５倍のフィン幅分だけ縁部から離 れる。この配列により第２列のチューブがその中に位置する空気境界層は、従来 通りの設計による第２列のチューブにおける空気境界層に比べて相対的に小さく なる。 第６図に示す多列式フィンの実施例がこの違いを例示する。ルーバ及び他のエ ンハンスメントは簡単にするために第５図では示されない。フィン８０は、第２ 図に示されたのと同様の輪郭を有する前縁部８２及び後縁部８４を備える。イン ナチューブ８６は前縁部８２からの距離がＫのところに位置する。従来の方形設 計では、インナチューブは前縁部８２からの距離が少なくともＬのところに位置 していた。第７図及び第８図はそれぞれ、距離Ｋ及びＬだけ前縁部８２から一定 間隔離れたチューブに対する空気境界層の違いを示す。第７図はインナチューブ ８６から の距離Ｋのところに延在しているフィン８０を示し、空気流８８は前縁部８２上 を流れ、空気境界層９０を生成する。第８図はインナチューブ９４からの距離Ｌ のところに延在している従来のフィン９２を示し、空気流９８が前縁部９６上を 流れ、空気境界層１００を生成する。空気境界層内９０内に配列されるチューブ 表面積は、空気境界層内１００内に配列されるチューブ表面積に比べてかなり小 さい。比較的変化のない空気境界層より、流れのある空気流と接触する場合にチ ューブがより大きい熱交換率を有するため、本発明のインナチューブ８６の効率 は、第８図に示されるような従来通りの設計の空気境界層内に配列される同様の チューブより大きくなる。 フィン本体２４に沿って配置されるのは、流体境界層成長を制限する目的の一 連の乱流モジュールであり、通過する空気流内の乱流を増加し、さらに熱伝達を よくする。隆起した槍状突起物を含む別のタイプのモジュールは公知であり、使 用されてもいるが、フィン本体２４に組み込まれたモジュールはルーバタイプモ ジュール５８であり、第２図に最もわかりやすく示されるスロット形状開口部６ ０を画定する。 スロット形状開口部６０は、チューブ１２の列と共に直線をなして配列され、 それゆえ空気流２０に対して横方向に延在し、通常前縁部４６及び後縁部４８に 平行である。開口部６０のパターン化された配列はまた、概ね等温線に一致する 。第３図及び第４図の断面図にて示されるように、フィン２２の長さに沿った任 意の点で、チューブ１２の各側面においてチューブ１２の列から最も遠くに位置 する開口部６０は、フィン本体２４の平面から角度をなすルーバ部分６２及び本 体平面の中心に位置する隣接ルーバ５８により画定される。同様にチューブ１２ の列に最も近い開口部６０は、ルーバ部分６４及び隣接ルーバ５８により画定さ れ、ルーバ部分６４はルーバ部分６２と反対方向にフィン本体２４の平 面から角度をなしている。ルーバ５８並びにルーバ部分６２，６４は、２５°〜 ３５°の範囲内で本体２４の平面に対して角度をなして各々配列され、本実施例 ではおよそ２８°である。フィンの山部間幅が約１．０８２インチ（２７．４８ ３ミリメートル） であり、フィンの谷部間幅が約１．２５０インチ（３１．７５ ０ミリメートル） であるフィンサイズの場合、各ルーバ５８は、約０．０６２イ ンチ（１．５７５ミリメートル）の幅を有し、ルーバ部分６２，６４の幅は各々 ルーバの幅の半分である。 第５図では本発明の原理により構成され、熱交換器の残りの部分から取り除い たフィンの第２の実施例を示す。フィンは、７０を付しており、前縁部及び後縁 部の細部の輪郭を除くすべての点で、フィン２２と同様に構成される。従って、 第２図の実施例のルーバ５８及びカラー２８に対応するルーバ７２及びカラー７ ４のように、フィン７０の他の態様のすべてに関する説明は、繰り返さないこと にする。 第２図のフィンの実施例の縁部と同様に、前縁部７６及び後縁部７８は波形形 状に形成されており、アパーチャ７５を通して挿入されるコンジットチューブを 通って流れる冷媒流体によって生成される等温線に概ね一致する。前縁部７６及 び後縁部７８はアパーチャ７５の周囲に配列される山部と、アパーチャ７５間に 中心をなす谷部を有する台形波形を含む。前縁部７６及び後縁部７８の相補的な 形状により、上述したような互い違いのチューブ列の高密度収容が実現できるこ とがわかるであろう。 熱交換器用フィンに対する等温線に基づく輪郭の２つの明確な変形例が開示さ れたが、他の別の波形状輪郭も可能である。例えば、多角形形状の設計では、各 チューブの周囲の各波形が、４つ或いは５つの直線状縁部を有する波形形状にな る場合もある。 上で開示した実施例の場合、金属原材料のロールから製造される。典型的な実 施例では、フィン材料は１１００−Ｈ１１１のような、アルミ請求の範囲 １．ヒートポンプにおける熱交換器（１０）であって、 循環流体を入れるための複数のチューブ（１２，８６）を含む、少なくとも１ つの熱交換器用コンジットと、 チューブ列を画定する前記複数のチューブと、 前記複数のチューブに熱的に結合し、前縁部（４６，７６，８２）、本体（２ ４）、後縁部（４８，７８，８４）を含む、少なくとも１つのフィン（２２，７ ０，８０）と、 前記複数のコンジットチューブが延在する複数のアパーチャ（２６，７５）を 画定する前記本体とを有することを特徴とし、 少なくとも１つの前記前縁部及び前記後縁部が前記複数のチューブの周囲の等 温線に概ね一致するように形成され、 前記フィンが乱流モジュール（５８）を含み、 前記乱流モジュールが前記フィン本体上に列をなす複数のルーバからなり、 前記ルーバが概ね前記等温線に沿って列をなすことを特徴とする熱交換器（１ ０）。 ２．前記前縁部（４６，７６，８２）及び前記後縁部（４８，７８，８４）の各 部がサイン波形状を有することを特徴とする請求項１に記載の熱交換器（１０） 。 ３．前記前縁部（４６，７６，８２）及び前記後縁部（４８，７８，８４）の各 部が台形形状を有することを特徴とする請求項１に記載の熱交換器（１０）。 ４．前記前縁部（４６，７６，８２）及び前記後縁部（４８，７８，８４）が前 記チューブ列に対して鏡像関係にあることを特徴とする請求項１に記載の熱交換 器（１０）。 ５．前記チューブ列が通常第１の方向にある空気流（２０）に対して概ね垂直な 方向に向くことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器（１０）。 ６．前記少なくとも１つのフィン（２２，７０，８０）が、積み重なった位置関 係にある前記複数のチューブ（１２，８６）に設置される複数のフィンを構成し 、 各フィン本体（２４）が、前記アパーチャ（２６，７５）を画定し、隣接する １つの前記フィン本体から前記フィン本体を一定間隔離して配置するカラー（２ ８，７４）を有することを特徴とする請求項１に記載の熱交換器（１０）。 ７．前記各フィン本体（２４）が第１の表面（３０）と反対側に面する底面（３ ４）からなり、 各フィンの前記カラー（２８，７４）が前記第１の表面から突出し、リップ（ ３２）を含み、 各フィンの前記底面が隣接するフィンの前記カラーリップ（３２）に嵌合する 凹部（３６）を与えることを特徴とする請求項６に記載の熱交換器（１０）。 ８．前記少なくとも１つのフィンの各前記フィン（２２，７０，８０）が一体型 構造からなることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器（１０）。 ９．第１の方向に向く空気流経路（２０）内に配置可能な、ヒートポンプにおけ る多列式熱交換器であって、 少なくとも１つの熱交換器用コンジットが循環する冷媒流体を入れるための複 数のチューブを含み、 前記複数のチューブが、少なくとも前記チューブ（１２）の第１の列と前記チ ューブ（１２´）の第２の列を画定し、 前記第１及び第２の各チューブ列が空気流経路に対して通常横方向にある、第 ２の方向に向き、 前記第１の列の前記チューブは一定間隔離れた位置関係にて配列され、 前記第２の列の前記チューブは一定間隔離れた位置関係にて配列され、空気流 経路に対して互い違いになるように前記第１の列の前記チューブから前記第２の 方向にオフセットして配列され、 少なくとも１つの第１のフィン（２２，７０）が前記第１の列の前記チューブ と熱的に結合し、前縁部（４６，７６）及び後縁部（４８，７８）を含み、 前記第１のフィンの後縁部が第１の方向内にある前記第１のフィンの前縁部の 反対側に位置し、 前記第１のフィンが、前記第１の列の前記チューブ（１２）がその中に延在す る複数のアパーチャ（２６，７５）を画定し、 前記第１のフィンの前縁部及び後縁部の１つが前記第１の列内の前記チューブ の周囲の等温線に概ね一致するように形成され、 少なくとも１つの第２のフィン（２２´）が前記第２の列の前記チューブ（１ ２´）と熱的に結合し、前縁部（４６，７８）及び後縁部（４８，７８）を含み 、 前記第２のフィンの後縁部が前記第１の方向内にある前記第２のフィンの前縁 部の反対側に位置し、 前記第２のフィンが、前記第２の列の前記チューブがその中に延在する複数の アパーチャ（２６，７５）を画定し、 前記第２のフィンの前縁部及び後縁部の１つが、前記第２の列内の前記チュー ブの周囲の等温線に概ね一致するように形成され、 前記第１及び第２のフィンが乱流モジュール（５８）を含み、 前記乱流モジュールが前記第１及び第２の各フィン本体上の第３の方 向に沿って整列した複数のルーバを含み、 前記ルーバが概ね前記等温線に沿って整列することを特徴とする多列式熱交換 器。 １０．前記第２のフィンの前縁部（４６，７６）が前記第１のフィンの後縁部（ ４８，７８）に相補的に形成され、前記第１列及び第２列のチューブの高密度収 容を可能にすることを特徴とする請求項９に記載の多列式熱交換器（１０）。 １１．前記各第１のフィン（２２，７０）及び第２のフィン（２２´）の前縁部 （４６，７６）及び後縁部（４８，７８）山部（５０，５１）及び谷部（５３， ５４）を含む波形形状からなり、前記第１のフィンの後縁部の山部が前記第２の フィンの前縁部の谷部内に嵌合し、前記第２のフィンの前縁部の山部が前記第１ のフィンの後縁部の谷部内に嵌合することを特徴とする請求項１０に記載の多列 式熱交換器（１０）。 １２．前記波形形状がサイン波形形状からなることを特徴とする請求項１１に記 載の多列式熱交換器（１０）。 １３．前記波形形状が台形波形形状からなることを特徴とする請求項１１に記載 の多列式熱交換器（１０）。 １４．前記少なくもと１つの第１のフィン（２２，７０）及び前記少なくとも１ つの第２のフィン（２２´）が前記第２の方向に沿って整列したルーバからなる ことを特徴とする請求項１０に記載の多列式熱交換器（１０）。 １５．前記少なくとも１つの第１のフィン（２２，７０）が前記第１のチューブ 列の前記チューブ（１２）上に積み重ねられた複数のフィンからなり、前記少な くとも１つの第２のフィン（２２´）が前記第２のチューブ列の前記チューブ（ １２´）上に積み重ねられた複数のフィンからなることを特徴とする請求項１０ に記載の多列式熱交換器（１０）。 １６．第１の方向に向く空気流経路（２０）内に配列された熱交換器（１０）で あって、 少なくとも１つの熱交換器用コンジットが循環する冷媒流体を入れるための複 数のチューブ（１２，８６）を含み、 前記複数のチューブが、空気流経路に対して通常横方向に向く列内にて一定間 隔離れた位置関係を以って配列され、 少なくとも１つのフィン（２２，７０，８０）が前記複数のチューブと熱的に 結合し、前縁部（４６，７６，８２）、本体（２４）、後縁部（４８，７８，８ ４）を含み、 前記本体が前記複数のチューブがその中に延在する複数のアパーチャ（２６， ７５）を画定し、 前記前縁部が空気流経路に対して通常横方向に延在し、波形形状の輪郭を有し 、 前記後縁部が空気流経路に対して通常横方向に延在し、波形形状の輪郭を有し 、 前記前縁部及び前記後縁部の前記輪郭が前記チューブ列に対して鏡像関係を有 し、 前記フィンが乱流モジュール（５８）を含み、 前記乱流モジュールは前記波形形状輪郭に沿って、フィン本体上に整列した複 数のルーバからなることを特徴とする熱交換器（１０）。 １７．前記前縁部（４６，８２）及び前記後縁部（４８，８４）の前記波形形状 がサイン波形形状からなることを特徴とする請求項１６に記載の熱交換器（１０ ）。 １８．前記前縁部（７６，８２）及び前記後縁部（７８，８４）の前記波形形状 が台形波形形状からなることを特徴とする請求項１６に記載の熱交換器（１０） 。 １９．熱交換器であって、 熱交換器コンジットが循環流体を入れるための複数のチューブを含み、 前記複数のチューブがチューブ列を画定し、 複数のフィン（２２，７０，８０）が前記複数のチューブに熱的に結合し、前 縁部（４６，７６，８２）、本体（２４）、後縁部（４８，７８，８４）を含み 、 前記本体が、複数のコンジットチューブがその中に複数のコンジットチューブ が延在するアパーチャ（２６，７５）を画定する複数の上流に延在するカラー（ ２８，７４）を与える第１の表面を有し、 前記前縁部及び前記後縁部の少なくとも１つが、前記複数のチューブの周囲の 等温線に概ね一致するように形成され、 前記カラーがリップ（３２）を有し、 前記各フィン本体が、前記第１の表面と反対に面した底面（３４）からなり、 各フィンの前記底面が隣接するフィンの前記カラーリップと嵌合し、固着する 環状凹部（３６）を与えることを特徴とする熱交換器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，Ｂ Ｙ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ， ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，Ｍ Ｄ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ， ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．熱交換器であって、 循環流体を入れるための複数のチューブを含む、少なくとも１つの熱交換器用 コンジットと、 チューブ列を画定する前記複数のチューブと、 前記複数のチューブに熱的に結合し、前縁部、本体、後縁部を含む、少なくと も１つのフィンと、 前記複数のコンジットチューブが延在する複数のアパーチャを画定する前記本 体とを有することを特徴とし、 少なくとも前記前緑部及び前記後縁部の１つが前記第１及び第２のチューブの 周囲の等温線に概ね一致するように形成されることを特徴とする熱交換器。 ２．前記前縁部及び前記後縁部の各部がサイン波形状を有することを特徴とする 請求項１に記載の熱交換器。 ３．前記前縁部及び前記後縁部の各部が台形形状を有することを特徴とする請求 項１に記載の熱交換器。 ４．前記前縁部及び前記後縁部が前記チューブ列に対して鏡像関係にあることを 特徴とする請求項１に記載の熱交換器。 ５．前記チューブ列が通常第１の方向に対して垂直な方向に向くことを特徴とす る請求項１に記載の熱交換器。 ６．前記フィン本体上に複数の乱流用モジュールを有することを特徴とする請求 項１に記載の熱交換器。 ７．前記乱流用モジュールが前記第３の方向に沿って一列に配列されたルーバを 有することを特徴とする請求項６に記載の熱交換器。 ８．前記ルーバが前記等温線に沿って配列されることを特徴とする請求項７に記 載の熱交換器。 ９．前記少なくとも１つのフィンが、縦方向に配列された位置関係を有する前記 複数のチューブ上に設置された複数のフィンを構成し、各フィン本体が、前記ア パーチャを画定し、かつ前記フィン本体と隣接する前記フィン本体の１つとの距 離を保つカラーを構成することを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。 １０．前記各フィン本体が第１の表面と反対側に面する第２の表面を含み、各フ ィンの前記カラーが前記第１の表面から突出し、リップを含み、各フィンの前記 第２の表面が、隣接フィンの前記カラーリップが固着する凹部を有することを特 徴とする請求項９に記載の熱交換器。 １１．前記少なくとも１つのフィンの各前記フィンが、一体型構造を有すること を特徴とする請求項１に記載の熱交換器。 １２．第１の方向に向く空気流内に配置可能な多列式熱交換器であって、 少なくとも１つの熱交換器用コンジットが循環冷媒流体を入れるための複数の チューブを含み、 前記複数のチューブが少なくとも、第１のチューブ列及び第２のチューブ列を 含み、 前記各第１のチューブ列及び第２のチューブ列が、空気流に対して通常横方向 の第２の方向を向き、 前記第１列のチューブが一定間隔離れた位置関係を有して配列され、 前記第２列のチューブが一定間隔離れた位置関係を有し、かつ空気流に対して 互い違いに配列されるように前記第１列の前記チューブから、前記第２の方向に オフセットして配列され、 少なくとも１つの第１のフィンが前記第１列の前記チューブに熱的に結合し、 前縁部及び後縁部を含み、 前記第１のフィンの後縁部が前記第１の方向に位置する前記第１のフィンの前 縁部の反対側に位置し、 前記第１のフィンが、前記第１列の前記チューブが延在する複数のアパーチャ を画定し、 前記第１のフィンの前縁部及び後縁部の１つが、前記第１列の前記チューブの 周囲の等温線に概ね一致するように形成され、 少なくとも１つの第２のフィンが前記第２列の前記チューブに熱的に結合し、 前縁部及び後縁部を含み、 前記第２のフィンの後縁部が第１の方向に位置する前記第２のフィンの前縁部 の反対側に位置し、 前記第２のフィンが前記第２列の前記チューブが延在する複数のアパーチャを 画定し、 前記第２のフィンの前縁部及び後縁部の１つが、前記第２列の前記チューブの 周囲の等温線に概ね一致するように形成されることを特徴とする多列式熱交換器 。 １３．前記第２のフィンの前縁部が、チューブの前記第１列及び第２列を高密度 に収容することができるように前記第１の後縁部に対して相補的に形成されるこ とを特徴とする請求項１２に記載の多列式熱交換器。 １４．前記第１及び第２のフィンの各前記前縁部及び前記後縁部が山部及び谷部 を含む波形形状からなり、前記第１のフィンの後縁部の山部が前記第２のフィン の前縁部の谷部に一致し、前記第２のフィンの前縁部の山部が前記第１のフィン の後縁部の谷部に一致することを特徴とする請求項１３に記載の多列式熱交換器 。 １５．前記波形形状がサイン波形形状を有することを特徴とする請求項１４に記 載の多列式熱交換器。 １６．前記波形形状が台形波形形状を有することを特徴とする請求項１４に記載 の多列式熱交換器。 １７．前記少なくとも１つの第１のフィン及び前記少なくとも１つの第 ２のフィンが前記第２の方向に沿って一列に配列されたルーバを有することを特 徴とする請求項１３に記載の多列式熱交換器。 １８．前記少なくとも１つの第１のフィンが前記第１列の前記チューブ上に縦方 向に配列された複数のフィンを構成し、前記少なくとも１つの第２のフィンが前 記第２列の前記チューブ上に縦方向に配列された複数のフィンを構成することを 特徴とする請求項１３に記載の多列式熱交換器。 １９．空気流内に配置された熱交換器であって、 少なくとも１つの熱交換器用コンジットが循環冷媒流体を入れるための複数の チューブを含み、 前記複数のチューブが、一定間隔離れた位置関係で、空気流に対して通常横方 向に向いて一列に配列され、 少なくとも１つのフィンが前記複数のチューブに熱的に結合し、前縁部、本体 、後縁部を含み、 前記本体は前記複数のチューブが延在する複数のアパーチャを画定し、 前記前縁部は通常空気流に対して横方向に延在し、かつ波形形状の輪郭を有し 、 前記前縁部及び後縁部の前記輪郭が前記一列のチューブについての鏡像関係に あることを特徴とする熱交換器。 ２０．前記前縁部及び後縁部の前記波形形状がサイン波形形状を有することを特 徴とする請求項１９に記載の多列式熱交換器。 ２１．前記前縁部及び後縁部の前記波形形状が台形波形形状を有することを特徴 とする請求項１９に記載の多列式熱交換器。