WO2016038652A1 - 熱交換器及び熱交換器の板状フィンの製造方法 - Google Patents

熱交換器及び熱交換器の板状フィンの製造方法 Download PDF

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fin
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heat transfer
transfer tube
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中村　伸
石橋　晃
真哉 東井上
伊東　大輔
繁佳 松井
裕樹 宇賀神
岡崎　多佳志
厚志 望月
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三菱電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger used in, for example, an air conditioner or a refrigerator, and a method for producing a plate-like fin used in the heat exchanger.
  • a fin-and-tube heat exchange comprising a combination of plate-like fins laminated at a predetermined fin pitch interval and a flat heat transfer tube having a substantially elliptical or oval cross section.
  • the vessel is known.
  • Such a heat exchanger is, for example, laminated with a predetermined fin pitch interval, and a plurality of plate-like fins in which a plurality of notches are formed at the end on the longitudinal direction side, and the lamination direction of the plate-like fins. It is the structure provided with the several flat shape heat exchanger tube arrange
  • each heat exchanger tube is connected with the distribution pipe or header which forms a refrigerant
  • a heat exchanger heats between a heat exchange fluid such as air flowing between the plate-like fins and a heat exchange fluid such as water or refrigerant flowing in the flat heat transfer tube. It is supposed to be replaced.
  • a fin collar that rises perpendicularly from the periphery of the notch of the plate fin is formed on the plate fin in order to improve the adhesion between the plate fin and the heat transfer tube.
  • the fin collar and the heat transfer tube are brought into close contact with each other by brazing in an oven or by an adhesive.
  • a cut or raise called a slit opened in the main air flow direction, or the air The thing which shape
  • the heat exchanger as described above uses a heat transfer tube in which a plurality of flow paths are formed, or uses a heat transfer tube in which grooves are formed on the inner surface. Is also known.
  • a spacer is formed by cutting up a part of a plate-like fin, and when stacking fins, the spacer is placed between adjacent fins.
  • a technique in which a plurality of laminated plate-like fins are held at a constant distance while being in contact with a base surface, and positioning is facilitated see Patent Document 1).
  • a rectangular fin is formed by bending the front end of a part of the fin collar vertically rising from the periphery of the notch of the plate-like fin.
  • a projection called a reflare and making the reflare part a bending height that determines the fin pitch of the plate fins, the flare part contacts the base surface of the adjacent plate fins when laminating the plate fins.
  • Patent Document 2 a technique in which a plurality of stacked plate-like fins are kept in contact with each other so as to facilitate positioning
  • JP 2012-163318 A (FIGS. 5 to 8) Japanese Patent Laying-Open No. 2011-64403 (FIG. 4)
  • the conventional heat exchanger as described above can form slits and scratches in the region between the notches of the plate-like fins, the slits and scratches around the notches (in other words, around the heat transfer tubes). Cannot be formed, and the heat exchange performance at the periphery of the heat transfer tube cannot be said to be good.
  • the spacer is formed by cutting the plate fin main body.
  • the spacer is formed by cutting the plate fin main body.
  • the plate-like fins of the heat exchangers as shown in Patent Document 1 and Patent Document 2 are not used due to the problems of the flared shape and the fin shape itself. That is, the plate-like fins of the heat exchanger as shown in Patent Literature 1 and Patent Literature 2 generate a lot of waste material when pressing a plate-like member (for example, an aluminum plate material) used as the plate-like fin. There was a problem.
  • a plate-like member for example, an aluminum plate material
  • the present invention has been made in order to solve at least one of the problems as described above, and the first object is to obtain a heat exchanger capable of improving the heat exchange performance at the periphery of the heat transfer tube as compared with the prior art. Objective.
  • a second object of the present invention is to provide a manufacturing method (a manufacturing method) that can improve the manufacturing capacity (the number of sheets manufactured per unit time) of the plate-like fin of the heat exchanger.
  • the heat exchanger according to the present invention includes a plurality of plate-like fins stacked with a predetermined fin pitch interval and formed with a plurality of cutouts arranged in the longitudinal direction, and along the stacking direction of the plate-like fins.
  • a plurality of flat heat transfer tubes inserted into the notch, and the plate-like fin has a fin collar closely contacting the outer periphery of the heat transfer tube at the periphery of the notch
  • the fin collar has at least one reflared portion, and the adjacent plate-like fins are in contact with the other fin-like fins at the fin pitch interval between the plate-like fins. It is arrange
  • the manufacturing method of the plate-shaped fin of the heat exchanger according to the present invention is the method of manufacturing the plate-shaped fin of the heat exchanger according to the present invention, and includes at least two first lower plates for the plate-shaped member.
  • the heat exchanger according to the present invention can keep the interval between the fins stacked by the reflare portion constant without causing an increase in ventilation resistance due to a spacer or the like and a decrease in the heat transfer area of the plate-like fins. Furthermore, the heat exchanger according to the present invention can obtain the leading edge effect at the tip of the flaring formed so as to be away from the plate-like fins with which the flaring portion is in contact, so that the heat exchange performance at the periphery of the heat transfer tube can be improved. .
  • the manufacturing method of the plate-like fin of the heat exchanger according to the present invention generates waste material from the plate-like member that is the material of the plate-like fin, except for the first pilot hole formed in the pilot hole forming step. Can be prevented. For this reason, the plate-like fin manufacturing method of the heat exchanger according to the present invention can efficiently use the plate-like member that is the material of the plate-like fin, and can reduce the cost of the heat exchanger.
  • the method for manufacturing a plate-like fin of the heat exchanger according to the present invention cuts the plate-like member along the arrangement direction of the pilot hole groups in the cutting step, so that the fin collar and the notch of the two plate-like fins are cut.
  • the part can be formed at a time. That is, the plate-like fin manufacturing method of the heat exchanger according to the present invention can manufacture two plate-like fins at a time. For this reason, the manufacturing method of the plate fin of the heat exchanger which concerns on this invention can improve the manufacturing capability of a plate fin.
  • FIG. 1 It is a perspective view which shows the heat exchanger which concerns on Embodiment 1 of this invention. It is a perspective view (main part enlarged view) which shows the lamination
  • Embodiment 1 FIG.
  • the heat exchanger 4 according to Embodiment 1 of the present invention and the plate-like fins 3 used in the heat exchanger 4 will be described with reference to FIGS.
  • FIGS. In the first embodiment, in order to facilitate understanding of the configuration of the plate-like fins 3 according to the first embodiment, an enlarged view of a main part (two plate-like fins 3 and the number of heat transfer tubes 1 are shown).
  • the heat exchanger 4 and the plate-like fins 3 according to the first embodiment of the present invention will be described based on a part of the heat exchanger 4 in which the number is limited to one).
  • FIG. 1 is a perspective view (main part enlarged view) showing a heat exchanger according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view (main part enlarged view) showing a laminated state of plate-like fins in the heat exchanger according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is a side view of the plate-like fin shown in FIG. 3 shows the plate-like fin 3 observed in the longitudinal direction of the notch 2 (in other words, the long axis direction of the heat transfer tube 1).
  • the heat exchanger 4 is a fin-and-tube heat exchanger, which is stacked with a predetermined fin pitch interval FP, and a plurality of notches 2 are formed at the end in the longitudinal direction.
  • the plurality of plate-like fins 3 and the plurality of flat heat transfer tubes 1 that are arranged in the stacking direction of the plate-like fins 3 and are inserted into the notch portions 2 are provided.
  • the plate-like fins 3 and the heat transfer tubes 1 are made of, for example, aluminum (made of aluminum or aluminum alloy).
  • the heat transfer tube 1 only needs to have at least one refrigerant flow path therein, and is configured as shown in FIGS. 4 and 5, for example.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of the heat transfer tube according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the heat transfer tube 1 is formed in a flat shape having a substantially oval cross section, and one refrigerant channel is formed therein.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing another example of the heat transfer tube according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the heat transfer tube 1 may be formed in a flat shape having a substantially oval cross section, and a plurality of refrigerant flow paths may be formed inside the heat transfer tube 1 along the long axis direction of the heat transfer tube 1.
  • the heat exchanger tube 1 is not limited to the structure of FIG.4 and FIG.5.
  • the cross-sectional shape of the heat transfer tube 1 may be formed in a substantially elliptical shape.
  • a groove may be formed on the wall surface of the refrigerant flow path of the heat transfer tube 1 (inner wall surface of the heat transfer tube 1). The contact area between the inner surface of the heat transfer tube and the refrigerant is increased, and the heat exchange efficiency is improved.
  • the major axis diameter of the heat exchanger tube 1 is defined as DA
  • the minor axis diameter is defined as DB.
  • each plate-like fin 3 is formed with a plurality of notches 2 into which the heat transfer tubes 1 are inserted at the end on the longitudinal direction side.
  • the shape of each notch part 2 is formed in the shape corresponding to the cross-sectional shape of the heat exchanger tube 1, as shown in FIG.1 and FIG.2.
  • a guide portion 2 a having a width wider than the width of the cutout portion 2 is formed at the opening side end portion of the cutout portion 2.
  • a fin collar 5 is formed on the periphery of each notch 2 so as to stand up from the periphery and adhere to the outer periphery of the heat transfer tube 1.
  • Each fin collar 5 has at least one reflared portion 6 that is bent to the opposite side to the side surface on the long axis side of the heat transfer tube 1 in contact with the fin collar 5.
  • the adjacent plate-like fins 3 have a flared portion 6 of one plate-like fin 3 (more specifically, a reflier base end portion 6 a), and a bottom surface portion 3 a of the other plate-like fin 3 ( By being in contact with the contact side surface), they are arranged via the fin pitch interval FP.
  • the flared portion 6 includes both side surfaces on the long axis side of the heat transfer tube 1. It is provided at an opposing position.
  • each reflare part 6 is formed with the reflare base end part 6a and the reflare front-end
  • the reflaring base end portion 6a is a portion that contacts the bottom surface portion 3a of the adjacent plate-like fin 3 in order to maintain the fin pitch interval FP.
  • the reflaring tip portion 6b is formed so as to be separated from the bottom surface portion 3a of the plate-like fin 3 with which the reflaring base end portion 6a contacts.
  • a portion farthest in the stacking direction of the plate-like fins 3 from the bottom surface portion 3a of the plate-like fin 3 with which the flaring base end portion 6a is in contact is particularly defined as a terminal end portion 6c of the flaring tip portion.
  • the angle ⁇ formed by the bottom surface portion 3a of the plate-like fin 3 that is in contact with the base portion 6a of the flares and the tip portion 6b of the flares is 0 ° ⁇ ⁇ 90 °.
  • ⁇ the wind speed of the air passing through the flared tip portion 6b is increased, so that the leading edge effect can be obtained more efficiently.
  • ⁇ > 90 ° the interval between the fin collar 5 and the refractor tip 6b is narrowed, and the condensed water of moisture in the air generated when the heat exchanger 4 is used as an evaporator bridges. This is because it becomes easier.
  • each plate-like fin 3 according to the first embodiment has a scratch 7 formed on the fin surface.
  • the scratch 7 heat transfer can be promoted in this portion compared to the planar shape, and the buckling strength of the plate-like fin 3 can be improved.
  • the plate-like fins 3 may be formed with cuts and raises called slits. Heat transfer can also be promoted by forming slits in the plate-like fins 3.
  • the shape of the reflare part 6 which concerns on this Embodiment 1 is not limited to said structure.
  • an example of the shape of the reflare part 6 is shown.
  • the flared portion 6 may be formed in a rectangular shape.
  • the flared portion 6 may be formed in a triangular shape.
  • the flared portion 6 may be formed in a sine wave shape.
  • the flared portion 6 may be formed in a shape other than those shown in FIGS.
  • the flaring portion 6 is provided at a position facing both side surfaces on the long axis side of the heat transfer tube 1, but the refringing portion 6 may be provided only at a position facing either one of the side surfaces. Good.
  • the reflare tip 6b is formed on all the reflares 6, but the heat transfer area is increased in the region around the heat transfer tube 1 by forming the reflare tip 6b on at least one reflare 6. It is possible to ensure heat exchange efficiently by the leading edge effect.
  • FIG. 10 is a plan view showing another example of the plate-like fin according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the long axis of the heat transfer tube 1 is located at a position facing one side surface of the long axis of the heat transfer tube 1.
  • a maximum of two reflare parts 6 (reflare tip part 6b) were formed along the direction. This number does not stipulate the maximum number of the flared portions 6 provided at a position facing one side surface of the long axis side of the heat transfer tube 1.
  • three or more (four in FIG. 10) flared portions 6 four in FIG.
  • a flared tip 6b may be formed.
  • reflare tip part 6b By increasing the number of the reflare parts 6 (reflare tip part 6b), it is possible to secure more reflare wind upper parts 6d that can obtain the leading edge effect, and thus particularly improve the heat exchange performance. It becomes possible.
  • FIG. 11 is a side view showing still another example of the plate-like fin according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the distance (the distance in the stacking direction of the plate-like fins 3) between the bottom surface portion 3a of the plate-like fin 3 and the end portion 6c of the flared tip portion is a reflair pitch RP
  • the flared pitch RP was shorter than half the fin pitch interval FP.
  • the plate-like fins 3 may be formed so that the flared pitch RP is longer than half the fin pitch interval FP.
  • the wind speed of the air passing through the flow path between the plate fins 3 becomes maximum at the center portion of the fin pitch interval FP away from the bottom surface portion 3 a of the plate fin 3. For this reason, by forming the plate-like fins 3 so that the reflare pitch RP is longer than half the fin pitch interval FP, it is possible to secure more reflared upper portions 6d that can obtain the leading edge effect. Therefore, the heat exchange performance can be particularly improved.
  • the heat exchanger tube 1 which concerns on this Embodiment 1 may be a heat exchanger tube in which the some refrigerant
  • the heat exchanger 4 By configuring the heat exchanger 4 with the heat transfer tubes 1 having such a plurality of refrigerant flow paths and the plate fins 3, the following effects can be obtained.
  • the heat exchanger 104 that does not have the flared portion 6 (that is, the refracted tip portion 6b). explain. Thereafter, the heat exchanger 4 according to the first embodiment will be described.
  • FIG. 12 is a view showing a heat exchanger as a comparative example.
  • Fig.12 (a) is a top view which shows the heat exchanger 104 used as a comparative example.
  • FIG. 12B is a diagram showing the heat flux distribution of the heat exchanger 104. Note that air flows into the heat exchanger 104 from the direction indicated by the white arrow.
  • a heat exchanger 104 as a comparative example includes a heat transfer tube 1 having a plurality of flow paths through which a refrigerant (or water) flows.
  • the heat exchanger 104 has a configuration that does not include the flaring portion 6 (that is, the reflare tip portion 6b).
  • air flows into the heat exchanger 104 from the right hand side of the sheet exchanges heat with the refrigerant and the plate-like fins 3 in the heat transfer tube 1, and flows out from the left hand side of the sheet.
  • the heat exchanger 104 is used as an outdoor heat exchanger (evaporator) in an environment where the outside air temperature is about 2 ° C. or less and the refrigerant evaporation temperature is 0 ° C. or less and frost formation occurs in the heat exchanger 104.
  • the windward end portion 3b of the plate fin 3 and the windward end portion 1c of the heat transfer tube 1 are arranged at positions where the leading edge effect is obtained and the heat exchange performance is improved, and the absolute humidity of the air is large. Therefore, intensive frosting occurs at the windward end portion 3b of the plate-like fin 3 and the windward end portion 1c of the heat transfer tube 1 so that frost formation is likely to occur at that location.
  • the heat exchanger 104 the air path in the vicinity of the location is blocked by frost, and the air flow is reduced by increasing the ventilation resistance, so that the heat exchange performance is lowered.
  • FIG.13 and FIG.14 is a figure which shows an example using the heat exchanger tube which has a some refrigerant
  • (a) in FIG.13 and FIG.14 is a top view which shows the heat exchanger 4 which concerns on this Embodiment 1.
  • FIG. Moreover, (b) in FIG.13 and FIG.14 is a figure which shows the heat flux distribution of the heat exchanger 4 shown to each drawing. Air flows into the heat exchanger 4 shown in FIGS. 13 and 14 from the direction indicated by the white arrow.
  • 6e is a reflare tip portion closest to the windward side end portion 1c (first end portion) of the heat transfer tube 1 in the reflare tip portion 6b
  • 6f is a leeward side end of the heat transfer tube 1 in the reflare tip portion 6b
  • the flared tip portion closest to the portion 1b (second end portion) is shown.
  • the heat exchanger 4 shown in FIG. 13 and the heat exchanger 4 shown in FIG. 14 are “the windward end portion 1c (first end portion) of the heat transfer tube 1 and the flared tip closest to the windward end portion 1c.
  • the distance B "with the part 6e is different.
  • the heat exchanger 4 includes a heat transfer tube 1 having a plurality of flow paths through which a refrigerant (or water) flows. Further, these heat exchangers 4 are formed with plate-like fins 3 shown in FIG. 10 (four flares 6 (reflare tips 6b) at positions facing both side surfaces on the long axis side of the heat transfer tube 1). Are provided). As described above, by increasing the number of the refracting tip portions 6b, it is possible to secure a larger number of the flared wind upper portions 6d that can obtain the leading edge effect. For this reason, generation
  • the heat exchanger 4 according to the first embodiment can suppress variation in the temperature distribution of the refrigerant by the refrigerant flow path, the heat exchange performance as one heat transfer tube 1 (in other words, heat at the periphery of the heat transfer tube 1). Exchange performance) can be improved.
  • the plate-like fin 3 shown in FIGS. 13 and 14 is provided with a plurality of flared tip portions 6b at positions facing both side surfaces of the heat transfer tube 1 on the long axis side. Compared with the case where a plurality of refractor tip portions 6b are provided only at a position facing one side surface, the number of reflier tip portions 6b can be increased, and the above-described effects can be further obtained.
  • the heat exchanger 4 shown in FIG. 14 has a “distance B between the windward side end 1c (first end) of the heat transfer tube 1 and the flared tip 6e closest to the windward side end 1c”.
  • the structure is longer than the distance “A” between the leeward side end portion 1b (second end portion) of the heat transfer tube 1 and the flared tip portion 6f closest to the leeward side end portion 1b. That is, the heat exchanger 4 shown in FIG. 14 has a configuration in which the flared tip 6e closest to the windward end 1c is separated from the windward end 1c.
  • the heat exchanger 4 shown in FIG.13 and FIG.14 is improving the heat exchange performance of the heat exchanger tube 1 periphery, suppressing the shift
  • Embodiment 2 the manufacturing method of the heat exchanger 4 shown in Embodiment 1, especially the manufacturing method of the plate-like fin 3 is demonstrated.
  • the cost of the heat exchanger 4 can be reduced, and the production capacity (the number of sheets manufactured per unit time) of the plate-like fins 3 can be improved.
  • configurations that are not particularly mentioned are the same as those in the first embodiment, and the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
  • the aluminum plate material 11 (aluminum plate material or aluminum alloy plate material) is used as an example of the raw material of the plate-like fin 3.
  • FIG. 15 is an explanatory diagram for explaining the plate-like fin manufacturing method according to the second embodiment of the present invention, and is a plan view for explaining the pilot hole forming step.
  • a plurality of pilot hole groups composed of at least two first pilot holes 12 a are formed at predetermined intervals with respect to the aluminum plate material 11 that is a raw material of the plate-like fins 3.
  • Each first pilot hole 12 a forms the bottom of the notch 2.
  • the guiding portion 2 a is formed at the opening end of the notch portion 2 of the plate-like fin 3.
  • each pilot hole group a second pilot hole 12b having a diameter larger than that of the first pilot hole 12a is formed at a position between the first pilot holes 12a located at both ends.
  • the waste material is only the portion cut out as the first pilot hole 12a and the second pilot hole 12b. It can be used, and the cost of the plate-like fins 3 (in other words, the heat exchanger 4) can be reduced.
  • 16 to 19 are explanatory views for explaining the plate-like fin manufacturing method according to the second embodiment of the present invention, and are plan views for explaining the cut forming process.
  • a cut is formed so as to connect the first pilot holes 12a in each pilot hole group.
  • the shape of the cut is various, and varies depending on the shape of the flared portion 6.
  • the cut line 13a is formed on a virtual straight line connecting the centers of the first pilot holes 12a located at both ends.
  • the rectangular flared portions 6 are formed one by one at positions facing both side surfaces on the long axis side of the heat transfer tube 1.
  • a cut is formed so as to intersect at least one virtual straight line connecting the centers of the first pilot holes 12a located at both ends.
  • a plurality of refracting portions 6 are formed at a position facing at least one side surface of the heat transfer tube 1 on the long axis side.
  • the shape of the refracted portion 6 becomes a triangular shape as shown in FIG.
  • the shape of the refracting portion 6 becomes a sine wave shape as shown in FIG.
  • a rectangular cut 13d as shown in FIG. 19 the shape of the refracting portion 6 becomes a rectangular shape as shown in FIG.
  • the shape of the cut affects the shape of the flared portion 6 shown in the first embodiment. Details of the influence will be described in the fin collar 5 forming step (rising portion forming step), which is a subsequent step.
  • FIG. 20 is an explanatory diagram for explaining the plate-like fin manufacturing method according to the second embodiment of the present invention, and is a plan view for explaining the pressing step.
  • the aluminum plate 11 is pressed to form the scratch 7.
  • the scratch 7 is intended to promote heat transfer in this portion and improve the buckling strength of the plate-like fin 3. Note that this step is not necessary when the scratch 7 is not formed.
  • 21 and 22 are explanatory diagrams for explaining the plate-like fin manufacturing method according to the second embodiment of the present invention, and are explanatory diagrams for explaining the rising portion forming step.
  • 21 is a side view
  • FIG. 22 is a perspective view.
  • FIG. 22 shows a state after burring the zigzag cut 13b shown in FIG.
  • the cut formed in the cut forming process is subjected to burring to form the rising portion 25 to be the fin collar 5 and the opening 22 to be the notched portion 2.
  • burring is performed so that the width of the opening 22 (that is, the notch 2) is the same length as the heat transfer tube short axis diameter DB.
  • the maximum height FCmax of the rising portion 25 varies depending on the shape of the cut formed in the cut forming step. .
  • the ridge line of the rising portion 25 is also the same. It has a zigzag shape. That is, depending on the zigzag angle and the pitch of the zigzag top, the height FC of the rising portion 25 varies along the imaginary straight line (the longitudinal direction of the cutout portion 2 and the long axis direction of the heat transfer tube 1). ing. For this reason, the range of the maximum height FCmax of the rising portion 25 is DB / 2 ⁇ FCmax ⁇ DB.
  • a refringing part forming process for forming the refringing part 6 is performed. That is, the front end portion of the rising portion 25 is bent to the side opposite to the side surface on the long axis side of the heat transfer tube 1 to form the flared portion 6.
  • the role of the reflare section 6 in the present invention is as follows. ⁇ Ensure fin pitch interval FP, -Heat transfer enhancement by the reflare tip 6b, There are two points. For this reason, the maximum height FCmax of the rising portion 25 is preferably as long as possible. This is because it is possible to increase the refreer pitch RP while ensuring a sufficient fin pitch interval FP, and thus heat transfer can be promoted.
  • a plurality of flared portions 6 can be formed on one side surface of the heat transfer tube 1 by forming a cut so as to intersect at least one virtual straight line connecting the centers of the first pilot holes 12a located at both ends. It becomes possible.
  • the number of the reflare parts 6 increases, so that there are many frequency
  • the maximum height FCmax of the rising portion 25 needs to be at least longer than the fin pitch interval FP in order to form the flared portion 6. That is, a length of FCmax> FP is required. Moreover, the maximum height of the rising part 25 is extended by carrying out the process of narrowing the rising part 25 called ironing, or by collecting the thick part of the aluminum plate 11 called drawing and extending the rising part 25. It becomes possible to do.
  • the pitch interval FP It becomes longer than the half length of the pitch interval FP, that is, RP> FP / 2, and in particular, the heat exchange performance can be improved. For this reason, it is preferable to form the rising portion 25 so that the maximum height FCmax of the rising portion 25 satisfies 1.0 ⁇ (FCmax / FP) ⁇ 2.0.
  • FIG. 23 is an explanatory diagram for explaining the plate-like fin manufacturing method according to the second embodiment of the present invention, and is a plan view for explaining the cutting step.
  • the aluminum plate material 11 is cut
  • by cutting the aluminum plate material 11 at the fin cutting surface 14 (more specifically, cutting the position at the end of the plate-like fin 3 together with the cutting at the fin cutting surface 14 or thereafter.
  • two plate-like fins 3 can be manufactured at a time with the fin cut surface 14 as a boundary. For this reason, the manufacturing capability of the plate-like fin 3 can be improved by manufacturing the plate-like fin 3 as in the second embodiment.
  • Embodiment 2 As a manufacturing process of the heat exchanger 4, predetermined
  • FIG. A stacking process called stacking is carried out until it becomes. Further, after the stacking, the heat transfer tube 1 is inserted into the notch 2 and brazed in the furnace so that the heat transfer tube 1 and the plate-like fins 3 are brought into close contact with each other to manufacture the heat exchanger 4.
  • 1 heat transfer tube 1b leeward side edge, 1c windward edge, 2 notch, 2a lead-in part, 3 plate fin, 3a bottom surface, 3b windward edge, 4 heat exchanger, 5 fin collar, 6 reflair Part, 6a reflare base end, 6b reflare tip, 6c end of reflare tip, 6d reflare wind top, 6e reflare tip, 6f reflare tip, 7 scratch, 11 aluminum plate, 12a first pilot hole, 12b Second pilot hole, 13a to 13d cut, 14 fin cut surface, 22 opening, 25 rising part, 104 heat exchanger.

Abstract

　熱交換器４の板状フィン３は、扁平形状の伝熱管１が挿入される切欠部２の周縁に、該周縁から立ち上げ形成されたフィンカラー５を有し、フィンカラー５は、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、隣接された板状フィン３同士のフィンピッチ間隔を規定するリフレア部６の少なくとも１つは、その先端部であるリフレア先端部６ｂが該リフレア部６の接する板状フィン３の接触側面から離れるように形成されている。

Description

熱交換器及び熱交換器の板状フィンの製造方法
　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、及びこの熱交換器に用いられる板状フィンの製造方法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第１の目的とする。また、本発明は、当該熱交換器の板状フィンの製造能力（単位時間当たりの製造枚数）を向上させることができる（製造方法を提供することを第２の目的とする。
　本発明に係る熱交換器は、所定のフィンピッチ間隔を介して積層され、長手方向に配列された複数の切欠部が形成された複数の板状フィンと、前記板状フィンの積層方向に沿って配置され、前記切欠部に挿入された複数の扁平形状の伝熱管と、を備え、前記板状フィンは、前記切欠部の周縁に、前記伝熱管の外周部と密着するフィンカラーを有し、前記フィンカラーは、少なくとも１つのリフレア部を有し、隣り合う前記板状フィン同士は、一方の前記板状フィンの前記リフレア部が他方の前記板状フィンと接して、前記フィンピッチ間隔で配置されており、前記リフレア部の少なくとも１つは、隣接する前記板状フィンから離れているリフレア先端部を有するものである。
　また、本発明に係る熱交換器の板状フィンの製造方法は、本発明に係る熱交換器の前記板状フィンの製造方法であって、板状部材に対して、少なくとも２つの第一下穴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下穴形成工程と、該下穴形成工程の後、各下穴グループにおいて、前記第一下穴を繋ぐように切れ目を形成する切れ目形成工程と、該切れ目形成工程の後、前記切れ目をバーリング加工し、前記フィンカラーとなる立ち上がり部及び前記切欠部となる開口部を形成する立ち上がり部形成工程と、該立ち上がり部形成工程の後、前記立ち上がり部をリフレア加工し、前記リフレア部を形成するリフレア部形成工程と、前記リフレア部形成工程の後、前記下穴グループの配列方向に沿って前記板状部材を切断し、前記フィンカラー及び前記切欠部を形成する切断工程と、を備えたものである。
　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、リフレア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、リフレア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リフレア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。
　また、本発明に係る熱交換器の板状フィンの製造方法は、下穴形成工程において形成される第一下穴を除けば、板状フィンの材料となる板状部材から廃材が発生することを防止できる。このため、本発明に係る熱交換器の板状フィンの製造方法は、板状フィンの材料となる板状部材を効率良く使用することができ、熱交換器のコストを削減させることができる。
　また、本発明に係る熱交換器の板状フィンの製造方法は、切断工程において下穴グループの配列方向に沿って板状部材を切断することにより、２枚の板状フィンのフィンカラー及び切欠部を一度に形成できる。つまり、本発明に係る熱交換器の板状フィンの製造方法は、一度に２枚分の板状フィンを製造することができる。このため、本発明に係る熱交換器の板状フィンの製造方法は、板状フィンの製造能力を向上させることができる。
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、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 (13)

  1. 　フィンピッチ間隔を介して積層され、長手方向に配列された複数の切欠部が形成された複数の板状フィンと、
    　前記板状フィンの積層方向に沿って配置され、前記切欠部に挿入された複数の扁平形状の伝熱管と、
    　を備え、
    　前記板状フィンは、前記切欠部の周縁に、前記伝熱管の外周部と密着するフィンカラーを有し、
    　前記フィンカラーは、少なくとも１つのリフレア部を有し、
    　隣り合う前記板状フィン同士は、一方の前記板状フィンの前記リフレア部が他方の前記板状フィンと接して、前記フィンピッチ間隔で配置されており、
    　前記リフレア部の少なくとも１つは、隣接する前記板状フィンから離れているリフレア先端部を有する熱交換器。
  2. 　前記伝熱管の長軸方向に前記リフレア先端部を有する前記リフレア部を観察した状態においては、
    　前記リフレア先端部と、該リフレア先端部を有する前記リフレア部と接する前記板状フィンの接触側面とのなす角度θが、０°＜θ＜９０°となっている請求項１に記載の熱交換器。
  3. 　前記リフレア先端部の終端部と、該リフレア先端部を有する前記リフレア部と接する前記板状フィンの接触側面との間の距離が、前記フィンピッチ間隔の半分の長さよりも長い請求項１又は請求項２に記載の熱交換器。
  4. 　前記伝熱管は、その内部に、該伝熱管の長軸方向に沿って複数の流路が形成されたものであり、
    　前記リフレア先端部を有する前記リフレア部が、同一の前記切欠部の周縁に設けられた前記フィンカラーにおいて、前記伝熱管の長軸方向に沿って複数形成されている請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の熱交換器。
  5. 　前記リフレア先端部を有する前記リフレア部は、同一の前記切欠部の周縁に設けられた前記フィンカラーにおいて、該フィンカラーと接する前記伝熱管の長軸側の両側面と対向する位置に形成され、
    　複数の前記リフレア先端部が、該フィンカラーと接する前記伝熱管の長軸側の両側面に交互に設けられている請求項４に記載の熱交換器。
  6. 　前記伝熱管の風上側の端部である第一端部と該第一端部に最も近い前記リフレア先端部との距離が、前記伝熱管の風下側の端部である第二端部と該第二端部に最も近い前記リフレア先端部との距離よりも長い請求項４又は請求項５に記載の熱交換器。
  7. 　前記切欠部の開口側端部に、前記切欠部の幅よりも広い幅の誘い込み部が形成されている請求項１～請求項６のいずれか一項に記載の熱交換器。
  8. 　複数の前記板状フィンに、スクラッチ及びスリットのうちの少なくとも一方が形成されている請求項１～請求項７のいずれか一項に記載の熱交換器。
  9. 　請求項１～請求項８のいずれか一項に記載の熱交換器の前記板状フィンの製造方法であって、
    　板状部材に対して、少なくとも２つの第一下穴で構成された下穴グループを間隔を介して複数形成する下穴形成工程と、
    　該下穴形成工程の後、各下穴グループにおいて、前記第一下穴を繋ぐように切れ目を形成する切れ目形成工程と、
    　該切れ目形成工程の後、前記切れ目をバーリング加工し、前記フィンカラーとなる立ち上がり部及び前記切欠部となる開口部を形成する立ち上がり部形成工程と、
    　該立ち上がり部形成工程の後、前記立ち上がり部をリフレア加工し、前記リフレア部を形成するリフレア部形成工程と、
    　前記リフレア部形成工程の後、前記下穴グループの配列方向に沿って前記板状部材を切断し、前記フィンカラー及び前記切欠部を形成する切断工程と、
    　を備えた熱交換器の板状フィンの製造方法。
  10. 　前記切れ目形成工程で形成される切れ目は、同一の下穴グループにおいて両端に位置する第一下穴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形成される請求項９に記載の熱交換器の板状フィンの製造方法。
  11. 　前記立ち上がり部形成工程と前記リフレア部形成工程との間に、
    　前記フィンピッチ間隔をＦＰと定義した場合、前記立ち上がり部の最大高さＦＣｍａｘが１．０＜（ＦＣｍａｘ／ＦＰ）≦２．０となるように、前記立ち上がり部にアイアリング加工又はドローイング加工を施す工程を備えた請求項９又は請求項１０に記載の熱交換器の板状フィンの製造方法。
  12. 　請求項７に記載の熱交換器の前記板状フィンの製造方法であり、
    　前記下穴形成工程で複数の前記下穴グループを形成する際、同一の下穴グループにおいて両端に位置する第一下穴の間の位置に、該第一下穴よりも直径が大きく、前記誘い込み部となる第二下穴を形成する請求項９～請求項１１のいずれか一項に記載の熱交換器の板状フィンの製造方法。
  13. 　請求項８に記載の熱交換器の前記板状フィンの製造方法であり、
    　前記板状部材をプレス加工して、前記スクラッチ及び前記スリットのうちの少なくとも一方を形成するプレス工程を備えた請求項９～請求項１２のいずれか一項に記載の熱交換器の板状フィンの製造方法。
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