WO2014050418A1 - 空気調和機用フィン・アンド・チューブ型熱交換器 - Google Patents

Abstract

　フィンに設けられたスリット状の切り起こし部におけるフィンの折れ曲がりが発生し難くされた空気調和機用フィン・アンド・チューブ型熱交換器を提供すること。　多数枚のフィン１２を、熱交換流体の流通方向であるｘ方向に対して直角なｙ方向に、互いに平行に且つ所定の間隔を隔てて配置して、フィン群を形成し、そのようなフィン群の複数を、それらｘ方向及びｙ方向に対して直角なｚ方向に、各フィン群が互いに一定距離を隔てた状態において一列に配列すると共に、それら複数のフィン群を順次貫通するように伝熱管を蛇行形態において配設して構成されるフィン・アンド・チューブ式熱交換器において、フィン１２の表面に形成されたスリット状の切り起こし部２２，２４の幅（Ｗ）を規定する切込線３０，３０が、ｚ方向において一直線上に位置しないようにした。

Description

空気調和機用フィン・アンド・チューブ型熱交換器

　本発明は、空気等の熱交換流体と冷媒との間で熱交換が行なわれる熱交換器に係り、特に、空気調和機用の熱交換器に好適に用いられるフィン・アンド・チューブ型熱交換器に関するものである。

　従来より、空気調和機用の熱交換器としては、主に、クロスフィンチューブ型熱交換器が用いられている。このクロスフィンチューブ型熱交換器は、複数のフィンに対して、ヘアピン曲げした複数の伝熱管を垂直方向に差し込み、それらの伝熱管を拡管することによって、フィンと伝熱管とを接合させてなる構造とされている。そして、所定の冷媒を伝熱管内に流通させる一方、伝熱管に対して垂直方向に、フィンに沿って空気が流れるようにすることによって、冷媒と空気との間で熱交換が行われるようになっている。

　そして、そのようなクロスフィンチューブ型熱交換器は、一般的に、アルミニウム若しくはアルミニウム合金製のフィンと、銅若しくは銅合金製の伝熱管にて構成され、１枚の大きなフィンに複数の伝熱管を挿通させた構造とされている。例えば、空気調和機の室内熱交換器においては、特開２００８－１３８９１３号公報（特許文献１）にて明らかにされているように、スクロールファンを覆う状態となるような円弧状の熱交換器や、多段折り曲げ形状の熱交換器が用いられている。また、空気調和機の室外熱交換器においては、平板状の熱交換器や、平板を折り曲げた形状の熱交換器が、一般的に用いられている。

　一方、冷蔵庫等に用いられる熱交換器としては、上述したようなクロスフィンチューブ型熱交換器の他、実開昭６２－１５６２７５（特許文献２）や実開昭５９－１０８０７９（特許文献３）には、平行に配列された多数枚のプレートフィンと、これらのフィンを貫通する冷媒管とから成り、かかる冷媒管を、空気の流れ方向に対して千鳥状に配置すると共に、前記プレートフィンを前記冷媒管に対して列ごと及び段ごとに分断して構成した、独立フィンタイプのフィン・アンド・チューブ型熱交換器が、明らかにされている。このようなフィン・アンド・チューブ型熱交換器によれば、独立したフィン群が取り付けられた冷媒管を千鳥状に曲げ加工することで、熱交換器を構成しているため、ロウ付け箇所を低減することが出来、生産性を向上させることが可能であると共に、独立フィンにすることで得られる前縁効果等により、熱交換性能の向上を計ることが可能となる。

　そこで、空気調和機用の熱交換器においても、このようなフィン・アンド・チューブ型熱交換器を適用することが検討されているのであるが、実際の空気調和機用の熱交換器には、その殆どに、上述したようなクロスフィンチューブ型熱交換器が用いられており、これまで、フィン・アンド・チューブ型熱交換器は採用されていなかった。これは、空気調和機用の熱交換器が、冷蔵庫用の熱交換器と比較して、空気の流れ方向に比較的薄い構造とされた熱交換器（２～３段）であるため、独立フィンにして得られる効果が小さいことが、その理由として考えられているからである。また、特許文献３に記載の熱交換器は、冷蔵庫用の熱交換器として設計されているため、着霜によるフィン間の閉塞を抑制するために伝熱管ピッチやフィン間隔（フィンピッチ）が大きくされており、空気側の伝熱面積が小さくなってしまうため、そのまま空気調和機用の熱交換器として適用することは、困難なものであった。加えて、そのフィン形状からも、空気調和機の室内熱交換器としての円弧状の熱交換器に適用することは、難しいのである。

　しかしながら、特に、空気調和機の室内機において、近年に見られる著しいコンパクト化に充分対応することが出来る熱交換器が望まれており、そのような要望に対して、フィン・アンド・チューブ型熱交換器は、独立フィンの前縁効果による熱交換性能向上が期待される等、コンパクト化に対応出来る可能性を持ったものであり、更に、空気調和機の製作の面においても、室内機と室外機の熱交換器の形態を出来るだけ共通化して、工程を簡略化することが可能なものである。これらの観点から、空気調和機用の熱交換器として適した構造とされたフィン・アンド・チューブ型熱交換器が、求められており、例えば、特開平１０－５４６８３（特許文献４）においては、種々の形状の独立フィンを挙げ、フィン・アンド・チューブ型熱交換器を空気調和機の室内機用として適用する一例が明らかにされている。

　ところで、そのようなフィン・アンド・チューブ型熱交換器において、その熱伝達性能を向上させるための方法の一つとして、フィンにスリットを設けることが、従来より行われている。例えば、特開平１０－２９２９９４（特許文献５）には、細巾のスリット状の切り起こし部がフィンに対し切り起こし部の長手部が平行に設けられてなるフィンを備えた冷蔵庫用熱交換器が明らかにされている。このように、フィンにスリットを設けることによって、フィン間を流通する熱交換流体（空気）とフィンとの間の熱交換を、より効果的に行うことが可能となり、以て、熱交換器の熱交換性能を向上させることが出来るのである。

　しかしながら、フィン・アンド・チューブ型熱交換器のうち、特に、１枚のフィンに対して１本の伝熱管が挿入されるものの場合、大きな１枚のフィンに複数の伝熱管が挿入される熱交換器の場合よりもフィンの大きさが小さく、そのような小さなフィンに複数のスリット状の切り起こし部が形成されていることによって、スリットの切り起こし部を起点としてフィンが折れ曲がりやすいという問題を内在するものであった。即ち、熱交換器を組み立てる際など、フィンに過剰な外力が加えられると、そのようなフィンに形成されたスリット状の切り起こし部を起点としてフィンが折れ曲がってしまい、フィンピッチが乱れてしまったり、フィン間の隙間を塞いでしまったりしてしまうといった問題を惹起し、その結果、通風抵抗が増大して、フィン間を通過する熱交換流体（空気）とフィンとの間の熱伝達能力が、大きく低下してしまう原因となってしまうのである。

特開２００８－１３８９１３号公報 実開昭６２－１５６２７５号公報 実開昭５９－１０８０７９号公報 特開平１０－５４６８３号公報 特開平１０－２９２９９４号公報

　ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、多数枚のフィンからなるフィン群を構成するそれぞれのフィンの中央部位に設けられた挿通部に１本の伝熱管が挿通されて取り付けられてなるフィン・アンド・チューブ型熱交換器において、フィンに設けられたスリット状の切り起こし部におけるフィンの折れ曲がりが発生し難くされた空気調和機用フィン・アンド・チューブ型熱交換器を提供することにある。

　そして、本発明にあっては、かくの如き課題の解決のために、熱交換流体の流通するｘ方向に対して直角なｙ方向において互いに平行に且つ一定距離を隔てて配される、四角形状を呈する多数枚のフィンからなるフィン群の複数が、それらｘ方向及びｙ方向に対して直角なｚ方向に互いに一定距離を隔てて一列に配列され、１枚のフィンの中央部位に設けられた挿通部に１本の伝熱管が挿通されて取り付けられてなる形態において、それらフィン群を順次貫通するように、該伝熱管が蛇行形態において配されてなる構造のフィン・アンド・チューブ型熱交換器において、前記フィン群を構成する各フィンには、前記伝熱管の挿通部を通る前記ｘ方向に平行な方向の中心線にて左右に分割される二つの領域にそれぞれ対応して位置するように、前記ｚ方向に互いに平行に延びる細幅のスリット状の第一及び第二の切り起こし部の対が、それぞれ前記ｘ方向に所定距離を隔てて設けられ、且つ該第一の切り起こし部の対が該中心線の両側において前記挿通部を挟むことのない領域に対応して配置され、また該第二の切り起こし部の対が該中心線の両側において前記挿通部を挟む領域に対応して配置されてなると共に、それら第一及び第二の切り起こし部のうち、少なくとも、該中心線を挟んでその両側の領域に対応して位置する第一の切り起こし部の対が、それらの幅を規定する切込線が前記ｚ方向において一直線上に位置しないように形成されて、前記ｘ方向に偏位して配設されていることを特徴とする空気調和機用フィン・アンド・チューブ型熱交換器を、その要旨とするものである。

　なお、このような本発明に従う空気調和機用フィン・アンド・チューブ型熱交換器の望ましい態様の一つによれば、前記中心線を挟んでその両側の領域に対応して位置する第一の切り起こし部の対は、同一の幅を有して形成されていると共に、かかる幅の５％～９５％の距離だけ前記ｘ方向に偏位せしめられることとなる。

　また、かかる本発明に従う空気調和機用フィン・アンド・チューブ型熱交換器の望ましい態様の別の一つによれば、前記第一及び第二の切り起こし部は、それぞれの幅を規定する切込線の２本にて挟まれた領域をフィン表面より立ち上がるように成形して得られた台形形状を有している。

　さらに、本発明の好ましい態様の一つによれば、前記中心線を挟んでその両側の領域に対応して位置する第二の切り起こし部の対は、それらの幅を規定する切込線が前記ｚ方向において一直線上に位置しないように形成されて、前記ｘ方向に偏位して配設されることとなり、更に別の好ましい態様の一つによれば、前記第一の切り起こし部は、前記ｚ方向において、前記第二の切り起こし部よりも長い長さをもって形成されることとなる。

　加えて、そのような本発明に従う空気調和機用フィン・アンド・チューブ型熱交換器の好ましい態様の別の一つによれば、前記フィンは、前記中心線にて分割された両側の領域において、それぞれ、二つの第一の切り起こし部と二つの第二の切り起こし部とを有し、且つそれぞれの領域において、該二つの第一の切り起こし部が前記ｘ方向における両端側にそれぞれ位置するように配設される一方、該二つの第一の切り起こし部の間に位置するように、前記二つの第二の切り起こし部が配設されることとなる。

　また、本発明の別の好ましい態様の一つにあっては、前記伝熱管の挿通部は、前記フィンの中央部位に形成された貫通孔と、該貫通孔の周縁部に立設された所定高さのカラー部とから構成されており、更に他の好ましい態様の一つあっては、前記カラー部は、その先端に、外方に向かうに従って開口径が漸次大きくされたフレアー部を有している。

　さらに、かかる本発明の望ましい態様の一つによれば、前記フィンの前記ｘ方向における両端部位に、前記第一及び第二の切り起こし部よりも高さの低い縁部凸状変形部が、前記ｚ方向における全長に亘って設けられることとなり、更に別の望ましい態様の一つによれば、前記縁部凸状変形部は、三角形断面形状において前記ｚ方向に延びるように配設されている。

　更にまた、このような本発明の別の望ましい態様の一つにあっては、前記フィンの前記ｚ方向における中央部位に、前記第一及び第二の切り起こし部よりも高さの低い中央凸状変形部が、前記挿通部に達しない長さにおいて前記ｘ方向に設けられることとなり、更に別の望ましい態様の一つにあっては、前記中央凸状変形部は、三角形断面形状において前記ｘ方向に延びるように配設されることとなる。

　従って、このような本発明に従う構成とされた空気調和機用フィン・アンド・チューブ型熱交換器によれば、フィン群を構成する各フィンにおいて、伝熱管の挿通部を通るｘ方向に平行な方向の中心線を間にして、その両側の領域にそれぞれ設けられる対応したスリット状の切り起こし部のうち、少なくとも第一の切り起こし部の対応するものが、ｘ方向に偏位して配設されて、かかる両側の第一の切り起こし部の幅を規定する切込線がｚ方向において一直線上に位置しないように設定されているところから、フィンに大きな外力が加えられた場合にあっても、そのようなフィンのスリット部（切り起こし部）において、フィンの折れ曲がりが発生する恐れが、効果的に解消乃至は低減せしめられ得るのである。

　そして、このようにフィンに折れ曲がりが発生し難くされていることによって、そのようなフィンに設けられたスリット状の切り起こし部による熱伝達の向上作用が、より効果的に発揮され得ることとなり、以て、熱交換器の熱交換性能を有利に向上させることが出来るのである。

本発明に従う空気調和機用フィン・アンド・チューブ型熱交換器の一例を示す斜視説明図である。 図１に示される空気調和機用フィン・アンド・チューブ型熱交換器に用いられるフィンを拡大して示す平面説明図である。 図２に示されるフィンを斜視図の形態にて示す斜視説明図である。 図２におけるI－I断面を示す断面説明図である。 図２に示されるフィンに形成された切り起こし部を拡大して示す図であって、（ａ）は、平面形態を示しており、（ｂ）は、（ａ）におけるII－II断面を示している。 本発明に従う空気調和機用フィン・アンド・チューブ型熱交換器に用いられるフィンにおける切り起こし部が偏位して配設せしめられる状態の説明図であって、（ａ）は、偏位量が０％のときを、（ｂ）は、偏位量が５０％のときを、（ｃ）は、偏位量が１００％のときを、それぞれ示している。 実施例において試験に用いたフィンを概略的に示す説明図であって、（ａ）は、平面説明図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるIII－III断面を示す断面説明図である。 実施例において行った試験方法を概略的に示す、説明図である。

　以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明することとする。

　先ず、図１には、本発明に従う空気調和機用フィン・アンド・チューブ型熱交換器の一つの実施形態が、斜視図の形態において概略的に示されている。そこにおいて、熱交換器１０は、互いに平行に且つ一定距離を隔てて配置された多数枚のフィン１２からなるフィン群１４の複数が、それぞれ一定距離を隔てて平行に配列されていると共に、それら複数のフィン群１４を順次貫通するように、伝熱管１６が、曲げ部１８を介して、蛇行形態において配設されて、構成されている。

　より詳細には、フィン１２は、従来と同様に、アルミニウム若しくはアルミニウム合金等からなる所定の金属板材にて形成された、矩形形状を呈する薄肉の板状フィンとされている。そして、かかるフィン１２の表面には、図２や図３に示されるように、フィン１２の中央部位に形成された、伝熱管１６が挿通せしめられる挿通部である挿通孔２０を間にしたｚ方向（図２において左右方向）の両側に、換言すれば挿通孔２０を通るｘ方向に平行な方向の中心線：Ｃにて左右に分割される二つの領域のそれぞれの対応する部位に、フィン１２表面から所定高さをもって立設するスリット状の第一及び第二の切り起こし部２２，２４の対が、熱交換流体の流通する方向であるｘ方向（図２において上下方向）に所定間隔を隔てて、複数設けられている。即ち、そこでは、第一の切り起こし部２２の対が、挿通孔２０を跨がない領域に位置するように、換言すれば中心線：Ｃの左右に位置して挿通孔２０を直接に挟むことのない、図２において上側及び下側の領域に位置するように、それぞれ設けられている一方、第二の切り起こし部２４の対が、挿通孔２０を直接に挟んだ左右の領域において、それぞれ設けられているのである。また、フィン１２のｘ方向における両端部位には、スリット状の第一及び第二の切り起こし部２２，２４よりも低い高さとされた縁部凸状変形部２６が、ｚ方向の全長に亘って設けられており、更に、ｚ方向の中央部位には、中央凸状変形部２８が、前記中心線：Ｃ上に位置して、挿通孔２０に達しない長さにおいて設けられている（図３及び図４参照）。

　そして、このようにフィン１２の表面に形成される第一及び第二の切り起こし部２２，２４は、それら切り起こし部２２，２４の一つを拡大して示す図５（ａ）からも明らかなように、フィン１２を厚さ方向に切り込んでいる切込線３０，３０によって、その幅（Ｗ）と長さ（Ｌ）が規定されており、そのような切込線３０，３０に挟まれた部位が、図５（ｂ）に示される如く、フィン１２の表面から所定高さ（Ｈ）をもって切り起こされて、切り起こし部２２の長さ方向に垂直な断面形状が、台形形状（ハット形状）となるようにされている。なお、そのような第一及び第二の切り起こし部２２，２４は、従来と同様にして、プレス加工等によって容易に形成され得るものである。また、ここでは、フィン１２には、幅（Ｗ）が同一であるものの長さ（Ｌ）が異なる２種類の切り起こし部２２，２４が形成されており、それらのうち、第一の切り起こし部２２は、第二の切り起こし部２４よりも長い長さとなるようにされている。そして、フィン１２には、そのような２種類の長さとされた切り起こし部２２，２４がそれぞれ４個づつ、合計８個が設けられている。なお、それら第一及び第二の切り起こし部２２，２４を形成する２本の切込線３０，３０は、ｚ方向に互いに平行に延びるように形成されており、挿通孔２０を通るｘ方向に平行な方向の中心線：Ｃによって左右二つに分割される各領域に配置され、かかる中心線：Ｃに対して略線対称となる位置に配設されて対を構成する第一及び第二の切り起こし部２２，２２；２４，２４は、それぞれ同一の長さ（Ｌ）となるようにされている。

　さらに、そのようにしてフィン１２の表面に配設された左右の切り起こし部２２，２４は、それらの幅（Ｗ）を規定する切込線３０，３０がｚ方向において一直線上に位置しないようにして、形成されている。即ち、ここでは、図２に示されるように、挿通孔２０を通る中心線：Ｃの両側に位置する一対の第一及び第二の切り起こし部２２，２２；２４，２４の配設に際し、一方の側の切り起こし部２２，２４の幅を規定する切込線３０と他方の側の切り起こし部２２，２４の幅を規定する切込線３０とが、ｘ方向において偏位量（ずれ量）：ｄで偏位させられて、それら切込線３０，３０が、ｚ方向において一直線上に位置しないようにして、左右の第一及び第二の切り起こし部２２，２２；２４，２４が配設されているのである。なお、そのような第一及び第二の切り起こし部２２，２４の対における偏位量：ｄは、好ましくは、第一及び第二の切り起こし部２２，２４の幅（Ｗ）の５％～９５％の距離だけ、ｘ方向に偏位されることとなる。このような偏位量をもって、第一及び第二の切り起こし部２２，２４の対をフィン１２上に配設することによって、第一及び第二の切り起こし部２２，２４においてのフィン曲がり、換言すれば第一及び第二の切り起こし部２２，２４を形成する切込線３０部分を起点とするｚ方向の折り作用によって、フィン１２に折れ曲がりが発生する恐れを、効果的に解消乃至は抑制することが出来るのである。

　ところで、そのような第一及び第二の切り起こし部２２，２４の対における偏位量：ｄは、例えば、図６（ａ）に示される如く、中心線：Ｃを挟んで左右両側にそれぞれ対応して配設された第一及び第二の切り起こし部２２，２２；２４，２４の切込線３０がｚ方向においてそれぞれ一直線上に位置した状態を偏位量：０％とし、また図６（ｂ）のように、第一及び第二の切り起こし部２２，２４の幅（Ｗ）の半分の距離だけｘ方向に偏位した状態を偏位量：５０％とし、更に図６（ｃ）の如く、一方の切込線３０と他方の切込線３０が一直線上に位置するように第一及び第二の切り起こし部２２，２４の幅（Ｗ）と同じ距離をｘ方向に偏位した状態を偏位量：１００％として、表している。

　また、フィン１２の中央部位に設けられた、伝熱管１６が挿通されて取り付けられる挿通孔２０の周りには、挿通孔２０の周縁部から筒状に立設するフィンカラー３２が一体的に設けられており、更に、かかるフィンカラー３２の先端側には、先端に（外方に）向かうに従って開口径が漸次大きくされたフレアー部３４が形成されている（図３参照）。このようなフィンカラー３２が設けられていることによって、フィン１２と伝熱管１６との接合が、より安定して確実に行われると共に、複数のフィン１２を配列してフィン群１４を構成する際に、隣接するフィン１２にフレアー部３４が当接することによって、フィンピッチを安定して保つ効果が発揮されることとなる。

　更にまた、フィン１２のｘ方向における両端部位には、図３や図４にも示される如く、第一及び第二の切り起こし部２２，２４よりも低い高さとされた、ここでは、断面形状が略三角形形状を呈する縁部凸状変形部２６が、ｚ方向の全長に亘って設けられている。このような縁部凸状変形部２６がｚ方向に延びるように形成されていることによって、ｘ方向が折り目となるフィンの折れ曲がりの発生を、効果的に防止することが可能となる。また、フィン１２のｚ方向の中央部位には、縁部凸状変形部２６と同様の断面形状を呈する中央凸状変形部２８が、挿通孔２０に達しない長さにおいて設けられており、これによって、ｚ方向が折り目となるフィンの折れ曲がりが、より発生し難くされているのである。なお、ここにおいて、かかる中央凸状変形部２８が挿通孔２０に達しない長さにおいて形成されているのは、フィン１２をプレス加工によって製作する際に、挿通孔２０やその周りに立設されるフィンカラー３２を形成するための金型押さえのために、挿通孔２０の周辺にある程度の平坦部が必要となるため、挿通孔２０（フィンカラー３２）の根本まで中央凸状変形部２８を延ばすことが出来ないためである。

　そして、以上のような形状とされたフィン１２の複数が、図１に示されるように、熱交換流体である空気の流通方向であるｘ方向に対して垂直な方向であるｙ方向、つまり、板の厚さ方向が空気の流通方向に垂直となるようにして、互いに平行に且つ所定の間隔（フィンピッチ）を隔てて配置されることによって、フィン群１４を形成している。なお、それぞれのフィン１２間の間隔（フィンピッチ）は、従来と同様に適宜に設定されることとなるが、一般に、全て同一の間隔で、且つ１．０ｍｍ～３．０ｍｍ程度とされることが望ましい。これは、フィンピッチが１．０ｍｍ未満とされた場合にあっては、着霜によるフィンの目詰まりによる熱交換性能への影響が無視出来なくなってしまうからである。一方、フィンピッチが３．０ｍｍを超えた場合にあっては、フィン間の間隔が大きくなり過ぎるために、同じ大きさの熱交換器では必然的にフィン数が少なくなり、その結果、伝熱面積が減少してしまうこととなるため、充分な伝熱性能を発揮することが出来ず、熱交換性能の低下を招く恐れがある。

　さらに、このような多数枚のフィン１２からなるフィン群１４の複数が、それらｘ方向及びｙ方向に対して直角な方向であるｚ方向において、各フィン群１４が互いに一定距離を隔てて一列に配列されて、全体として平板形状を呈するように配設されて、後述の如く、熱交換器１０が構成されるようになっているのである。

　一方、伝熱管１６は、アルミニウム若しくはその合金や銅若しくはその合金等の材質からなる金属材料を用いて形成された、略円形形状の断面をもつ管体であって、そのような伝熱管１６の直線部が、フィン群１４を構成する複数枚のフィン１２のそれぞれの中央部位に形成された挿通孔２０を順次貫通し、伝熱管１６の外周面とそれら複数のフィン１２に形成された挿通孔２０の内周面とが密着せしめられている。なお、このようなフィン１２と伝熱管１６との結合は、従来から公知の各種の方法が、適宜選択されて、用いられることとなるが、特に、フィン１２の中央部位に、伝熱管１６の外径よりも僅かに大きな内径となる孔を開けておき、そのような孔内に伝熱管１６を挿通せしめた後、伝熱管１６内に拡管プラグを挿入し、伝熱管１６の外径を拡大することによって、伝熱管１６の外周面とフィン１２に設けられた挿通孔２０の内周面とを密着せしめる方法が、好適に採用されることとなる。

　そして、そのような伝熱管１６が、図１に示されるように、熱交換流体である空気の流通方向（ｘ方向）及び多数枚のフィン１２の配列方向（ｙ方向）に対して直角な方向（ｚ方向）に配列された複数のフィン群１４を、順次貫通するように、そして蛇行形態を呈するように配設されていることによって、全体として略平板状を呈する空気調和機用のフィン・アンド・チューブ型熱交換器１０が、構成されているのである。なお、図１に示したフィン・アンド・チューブ型熱交換器１０は、図２に示したフィン１２を９０°回転させた形態においてｙ方向に配列し、フィン群１４を形成している。即ち、図１と図２は、ｘ軸とｚ軸が９０°回転した状態において、図示されている。また、図１においては、フィン群１４を構成する複数枚のフィン１２について、図において一番手前側に配置されているフィン１２にのみ、第一及び第二の切り起こし部２２，２４や縁部凸状変形部２６等が描かれているが、それは、図面を判りやすくするために、重なり合ったフィン１２部分におけるそれらの描写を省略しただけであって、一番手前のフィン１２以外においても、それら切り起こし部２２（２４）や縁部凸状変形部２６等が設けられていることは、言うまでもないところである。

　従って、このような本発明に従う構成とされた空気調和機用フィン・アンド・チューブ型の熱交換器１０によれば、フィン群１４を構成する各フィン１２において、中心線：Ｃによって分割されるフィン１２上の左右二つの領域にそれぞれ設けられたｚ方向に延びるスリット状の第一及び第二の切り起こし部２２，２４の対が、一方の領域に設けられた第一及び第二の切り起こし部２２，２４に対して中心線：Ｃを挟んで略線対称の位置となる他方の領域に設けられた第一及び第二の切り起こし部２２，２４が熱交換流体の流通するｘ方向に所定の距離だけ偏位するようにして配設され、それら切り起こし部２２，２２；２４，２４の幅を規定する切込線３０，３０がｚ方向において一直線上に位置しないように構成されているのであり、そしてそれによって、フィン１２に大きな外力が加えられた場合にあっても、それら第一及び第二の切り起こし部２２，２４の形成部位においてフィンの折れ曲がりが発生する恐れが、効果的に解消乃至は低減せしめられることとなるのである。

　そして、このようにフィン１２における折れ曲がりが惹起され難くなっていることによって、そのような折れ曲がりによる問題の発生を有利に回避しつつ、フィン１２に設けられたスリット状の２種の切り起こし部２２，２４による熱伝達特性の向上作用が、より効果的に発揮されることとなり、以て、熱交換器１０の熱交換性能を、有利に向上させることが出来るのである。

　また、かかる熱交換器１０にあっては、一つのフィン群１４を構成する多数枚のフィン１２に対して１本の伝熱管１６が貫通されて、熱交換器１０を構成する複数のフィン群１４が、それぞれ独立した形態とされていることにより、熱交換におけるフィン効率が有利に高められ得ると共に、隣り合う伝熱管１６がフィンを介して熱干渉（伝導）してしまうことを有利に遮断することが出来、以て、熱交換器１０の熱交換性能を効果的に向上させることが可能となるのである。そして、熱交換性能を向上させることによって、熱交換器１０のコンパクト化を実現することが可能となり、コンパクト化された空気調和機の室内機における熱交換器としても、好適に採用され得ることとなる。

　以上、本発明の代表的な実施形態の一つについて詳述してきたが、それは、あくまでも例示に過ぎないものであって、本発明は、そのような実施形態に係る具体的な記述によって、何等限定的に解釈されるものではないことが、理解されるべきである。

　例えば、前述の実施形態においては、フィン１２の表面に、２種類の大きさの合計８個のスリット状の第一及び第二の切り起こし部２２，２４が配設されていたが、それら切り起こし部２２，２４の幅や長さ、個数、及び形状は、求められるフィン１２の大きさや伝熱性能に応じて、適宜に決定されることとなる。

　また、第一の切り起こし部２２，２２の対における偏位量と、第二の切り起こし部２４，２４の対における偏位量は、同じ偏位量であっても、或いは異なる偏位量とされていても、何等差し支えない。即ち、挿通孔２０を通る中心線：Ｃを間にしてｚ方向の両側に存在する第一及び第二の切り起こし部２２，２４のそれぞれの切込線３０が、ｚ方向において何れも一直線上に位置しないようにされておれば、良いのである。

　さらに、例示の実施形態においては、２種の切り起こし部２２，２４の対の何れもが、前記中心線：Ｃを挟んだ左右両側において、ｚ方向において一直線上に位置しない切込線３０を有するように構成されて、フィン１２の折れ曲がりの発生が有利に回避され得るようになっているが、本発明にあっては、それら２種の切り起こし部２２，２４の対のうち、少なくとも、挿通孔２０を跨がない（挟まない）領域に位置するｘ方向両側の第一の切り起こし部２２，２２の切込線３０が中心線：Ｃの両側においてｘ方向に偏位しておれば足り、必ずしも、挿通孔２０を挟んだ両側の第二の切り起こし部２４，２４の２対が、それぞれ、その切込線３０がｘ方向に偏位せしめられていない（一直線上に位置する）ように構成されていても、何等差し支えない。そのような切り起こし部２４部位におけるフィン１２の折れ曲がりに対して、左右の第二の切り起こし部２４，２４間に挿通部、具体的にはフィンカラー３２、フレアー部３４が存在することによって、大きな抵抗力が発揮され得ることとなるからである。

　その他、一々列挙はしないが、本発明が、当業者の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施されるものであり、またそのような実施の態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、何れも、本発明の範疇に属するものであることは、言うまでもないところである。

　以下に、本発明の代表的な実施例を示し、本発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも受けるものでないことは、言うまでもないところである。

－実施例１－
　先ず、本発明に従う空気調和機用フィン・アンド・チューブ型熱交換器を構成するために用いられるフィンを製作するために、板厚：０．０８ｍｍの純アルミニウム（ＪＩＳ　Ａ１０５０－Ｈ２４）製の板材を準備し、それに所定のプレス加工を施して、図７（ａ）に示されるような長方形のフィン（５０）を作製した。なお、かかるフィン（５０）の外形寸法は、熱交換流体の流通する方向であるｘ方向を短辺：２０ｍｍとする一方、ｘ方向に直角なｚ方向を長辺：２４ｍｍとした。

　そして、そのような長方形のフィン（５０）においては、そのｘ方向の一方の端部側（長辺の一方の端部側）において、端から０．５ｍｍ離れた位置に、図７（ｂ）に示される如き三角形の断面形状を呈する縁部凸状変形部（５６）が、幅：１．４ｍｍ、高さ：０．５ｍｍの寸法にて、ｚ方向の全長に亘って形成されている。

　また、そのような縁部凸状変形部（５６）の形成されている側の、縁部凸状変形部（５６）よりもフィン（５０）の中央寄りの箇所には、フィン表面から所定高さ：Ｈで立ち上がり、ｚ方向に平行に延びるスリット状の二つの切り起こし部（５２，５２’）が、それぞれ形成されている。ここで、それら二つの切り起こし部のうちの一つ（５２）は、ｘ方向の一方の辺から２．５ｍｍ離れ、ｚ方向の一方の辺から１ｍｍ離れた箇所から、ｚ方向に所定の幅（Ｗ）と長さ（Ｌ）をもって延びるように形成されている。また、もう一つの切り起こし部（５２’）は、ｘ方向の一方の辺から、一つ目の切り起こし部（５２）と同じ２．５ｍｍに加えて、偏位量（ずれ量）：ｄだけ離れると共に、ｚ方向の位置が、一つ目の切り起こし部（５２）が形成されている側とは反対側の辺から１ｍｍ離れた位置から、ｚ方向に所定の幅（Ｗ）と長さ（Ｌ）をもって延びるように、形成されている。即ち、それら２つの切り起こし部（５２，５２’）が、フィン（５０）中央部の伝熱管挿通孔相当部（５４）を通るｘ方向に平行な方向の中心線：Ｃを挟んで左右両側に位置するように形成されたのである。ここで、それら２つのスリット状の切り起こし部（５２，５２’）の寸法は、長さ（Ｌ）：８．５ｍｍ、幅（Ｗ）：１．６ｍｍ、高さ（Ｈ）：０．８ｍｍとされた。

　そして、そのような寸法とされた２つの切り起こし部（５２，５２’）について、それらのｘ方向における偏位量：ｄを、下記表１に示される如く、その切り起こし部（５２，５２’）の幅（Ｗ）の０～１００％のずれ割合の範囲で変化させたフィン（５０）を各種作製し、それぞれずれ割合の異なるＮｏ．１～Ｎｏ．１１の試験フィンとした。

　このように準備した各試験フィンを、図８に示されるような試験装置にそれぞれセットして、分銅落下試験を行い、フィンに折れ曲がりが発生するか、否かを調べた。即ち、用意した試験フィンを、切り起こし部（５２，５２’）や縁部凸状変形部（５６）が形成されている側のｘ方向の端部が、固定治具から５．９ｍｍだけ突出するように固定した後、１ｇｆの分銅を、１００ｍｍの高さから自由落下させ、試験フィンのｘ方向端部の中央に衝突させて、切り起こし部（スリット部）（５２，５２’）において、フィンに折れ曲がりが発生するか、どうかを調査した。ここで、試験回数は、それぞれの試験フィンに対して１０回ずつとし、その１０回の試験において曲がりが発生した回数と、フィンの折れ曲がりが３回以上発生したものは評価：×、２回以下の折れ曲がり回数のものを評価：○として、その結果を、下記表１に併せ示した。

　かかる表１の結果から明らかな如く、切り起こし部（５２，５２’）の偏位量（ｄ）が本発明に従う範囲内とされたＮｏ．３～Ｎｏ．９の試験フィンにあっては、フィンの折れ曲がりが発生し難いことが確認された。

－実施例２－
　板厚：０．１０ｍｍの純アルミニウム（ＪＩＳ　Ａ１０５０－Ｈ２４）製の板材を準備し、それに所定のプレス加工を施して、図７（ａ）に示される如き、短辺：２０ｍｍ、長辺：２４ｍｍの長方形のフィン（５０）を作製した。なお、このフィン（５０）には、実施例１と同様にして、２つのスリット状の切り起こし部（５２，５２’）と縁部凸状変形部（５６）が形成され、そこで、切り起こし部（５２，５２’）は、長さ（Ｌ）：９ｍｍ、幅（Ｗ）：２ｍｍ、高さ（Ｈ）：０．８ｍｍとされ、その配設位置は、一方の切り起こし部（５２）が、ｘ方向の一方の辺から１．９ｍｍ、ｚ方向の一方の辺から１ｍｍ離れた箇所として、他方の切り起こし部（５２’）は、実施例１と同様に、一つ目の切り起こし部（５２）から所定の距離（ｄ）だけ偏位するようにされた。また、縁部凸状変形部（５６）は、２つの切り起こし部（５２，５２’）が形成されている側の端部から０．２ｍｍ離れた位置から、幅：１．４ｍｍ、高さ：０．５ｍｍとなるように形成された。

　そして、実施例１と同様に、偏位量：ｄを、下記表２に示される如く、０～１００％のずれ割合の範囲で変化させたフィン（５０）を各種作製し、それぞれＮｏ．１２～Ｎｏ．２２の試験フィンとした。

　このように準備した各試験フィンに対して、実施例１と同様な分銅落下試験を行い、その結果を、下記表２に併せ示した。

　かかる表２の結果から明らかな如く、切り起こし部（５２，５２’）の偏位量（ｄ）が本発明に従う範囲内とされたＮｏ．１４～Ｎｏ．２０の試験フィンにあっては、フィンの折れ曲がりが発生し難いことが確認された。

　１０　熱交換器
　１２　フィン
　１４　フィン群
　１６　伝熱管
　１８　曲げ部
　２０　挿通孔
　２２　第一の切り起こし部
　２４　第二の切り起こし部
　２６　縁部凸状変形部
　２８　中央凸状変形部
　３０　切込線
                                                                         

Claims (12)

1. 　熱交換流体の流通するｘ方向に対して直角なｙ方向において互いに平行に且つ一定距離を隔てて配される、四角形状を呈する多数枚のフィンからなるフィン群の複数が、それらｘ方向及びｙ方向に対して直角なｚ方向に互いに一定距離を隔てて一列に配列され、１枚のフィンの中央部位に設けられた挿通部に１本の伝熱管が挿通されて取り付けられてなる形態において、それらフィン群を順次貫通するように、該伝熱管が蛇行形態において配されてなる構造のフィン・アンド・チューブ型熱交換器において、
   　前記フィン群を構成する各フィンには、前記伝熱管の挿通部を通る前記ｘ方向に平行な方向の中心線にて左右に分割される二つの領域にそれぞれ対応して位置するように、前記ｚ方向に互いに平行に延びる細幅のスリット状の第一及び第二の切り起こし部の対が、それぞれ前記ｘ方向に所定距離を隔てて設けられ、且つ該第一の切り起こし部の対が該中心線の両側において前記挿通部を挟むことのない領域に対応して配置され、また該第二の切り起こし部の対が該中心線の両側において前記挿通部を挟む領域に対応して配置されてなると共に、それら第一及び第二の切り起こし部のうち、少なくとも、該中心線を挟んでその両側の領域に対応して位置する第一の切り起こし部の対が、それらの幅を規定する切込線が前記ｚ方向において一直線上に位置しないように形成されて、前記ｘ方向に偏位して配設されていることを特徴とする空気調和機用フィン・アンド・チューブ型熱交換器。
2. 　前記中心線を挟んでその両側の領域に対応して位置する第一の切り起こし部の対が、同一の幅を有して形成されていると共に、かかる幅の５％～９５％の距離だけ前記ｘ方向に偏位せしめられていることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機用フィン・アンド・チューブ型熱交換器。
3. 　前記第一及び第二の切り起こし部が、それぞれの幅を規定する切込線の２本にて挟まれた領域をフィン表面より立ち上がるように成形して得られた台形形状を有していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空気調和機用フィン・アンド・チューブ型熱交換器。
4. 　前記中心線を挟んでその両側の領域に対応して位置する第二の切り起こし部の対が、それらの幅を規定する切込線が前記ｚ方向において一直線上に位置しないように形成されて、前記ｘ方向に偏位して配設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載の空気調和機用フィン・アンド・チューブ型熱交換器。
5. 　前記第一の切り起こし部が、前記ｚ方向において、前記第二の切り起こし部よりも長い長さをもって形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一つに記載の空気調和機用フィン・アンド・チューブ型熱交換器。
6. 　前記フィンが、前記中心線にて分割された両側の領域において、それぞれ、二つの第一の切り起こし部と二つの第二の切り起こし部とを有し、且つそれぞれの領域において、該二つの第一の切り起こし部が前記ｘ方向における両端側にそれぞれ位置するように配設される一方、該二つの第一の切り起こし部の間に位置するように、前記二つの第二の切り起こし部が配設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一つに記載の空気調和機用フィン・アンド・チューブ型熱交換器。
7. 　前記伝熱管の挿通部が、前記フィンの中央部位に形成された貫通孔と、該貫通孔の周縁部に立設された所定高さのカラー部とから構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一つに記載の空気調和機用フィン・アンド・チューブ型熱交換器。
8. 　前記カラー部が、その先端に、外方に向かうに従って開口径が漸次大きくされたフレアー部を有していることを特徴とする請求項７に記載の空気調和機用フィン・アンド・チューブ型熱交換器。
9. 　前記フィンの前記ｘ方向における両端部位に、前記第一及び第二の切り起こし部よりも高さの低い縁部凸状変形部が、前記ｚ方向における全長に亘って設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか一つに記載の空気調和機用フィン・アンド・チューブ型熱交換器。
10. 　前記縁部凸状変形部が、三角形断面形状において前記ｚ方向に延びるように配設されていることを特徴とする請求項９に記載の空気調和機用フィン・アンド・チューブ型熱交換器。
11. 　前記フィンの前記ｚ方向における中央部位に、前記第一及び第二の切り起こし部よりも高さの低い中央凸状変形部が、前記挿通部に達しない長さにおいて前記ｘ方向に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れか一つに記載の空気調和機用フィン・アンド・チューブ型熱交換器。
12. 　前記中央凸状変形部が、三角形断面形状において前記ｘ方向に延びるように配設されていることを特徴とする請求項１１に記載の空気調和機用フィン・アンド・チューブ型熱交換器。
                                                                                    

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