特開 2022-27996 放熱フィン、及び、放熱フィンを備える熱交換器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022027996

(43)【公開日】2022-02-14

(54)【発明の名称】放熱フィン、及び、放熱フィンを備える熱交換器

(51)【国際特許分類】

   F28F 1/32 20060101AFI20220203BHJP

【ＦＩ】

F28F1/32 D

F28F1/32 F

【審査請求】有

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021206209

(22)【出願日】2021-12-20

(62)【分割の表示】P 2019126270の分割

【原出願日】2019-07-05

(71)【出願人】

【識別番号】519246238

【氏名又は名称】境川工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100143085

【弁理士】

【氏名又は名称】藤飯 章弘

(72)【発明者】

【氏名】西村 直樹

(72)【発明者】

【氏名】前田 悟志

(57)【要約】

【課題】より一層高い熱交換効率を発揮できる放熱フィン、及び、放熱フィンを備える熱交換器を提供する。
【解決手段】熱交換器に用いられる放熱フィンであって、板状のフィン本体と、前記フィン本体に形成され前記フィン付き熱交換器が備える伝熱管が貫通する貫通孔と、前記フィン本体の一方面側において前記貫通孔の周縁から前記フィン本体の一方面に対して垂直方向に突設して形成される短筒状の接合部とを備えており、前記短筒状の接合部における内周面の全域は、前記接合部の軸線方向に沿って、その直径が変化せず、同一寸法を有するように構成され、前記伝熱管の外周面と摺動可能に嵌合するストレート面として形成されていることを特徴とする放熱フィン。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱交換器に用いられる放熱フィンであって、
板状のフィン本体と、前記フィン本体に形成され前記フィン付き熱交換器が備える伝熱管が貫通する貫通孔と、前記フィン本体の一方面側において前記貫通孔の周縁から前記フィン本体の一方面に対して垂直方向に突設して形成される短筒状の接合部とを備えており、
前記短筒状の接合部における内周面の全域は、前記接合部の軸線方向に沿って、その直径が変化せず、同一寸法を有するように構成され、前記伝熱管の外周面と摺動可能に嵌合するストレート面として形成されていることを特徴とする放熱フィン。

【請求項2】

請求項１に記載の放熱フィンを複数備える熱交換器であって、
複数本の伝熱管と、所定間隔をあけて配置される複数枚の前記放熱フィンとを備えており、前記各放熱フィンは、前記接合部を介して前記伝熱管に貫通させて配置されている熱交換器。

【請求項3】

前記伝熱管の外径に対する前記接合部の内径の比率（前記接合部の内径／前記伝熱管の外径）は、０．９７０以上であることを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、放熱フィン、及び、放熱フィンを備える熱交換器に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、フィン付き熱交換器として、所定間隔をあけて配置される複数枚の放熱フィンに、複数本の伝熱管を貫通させて構成されるものが知られている。また、図１３の説明図に示すように、各放熱フィン３に設けられる貫通孔３２の周縁には、貫通方向に沿って突設した短筒状の接合部３３が設けられており、当該接合部３３で伝熱管２を外嵌するように構成されている。このような熱交換器においては、伝熱管２内を流れる流体の熱が、放熱フィン３を介して、放熱フィン表面を流れる気体へと伝わることにより熱の移動が行われる。

【0003】

熱交換器による熱交換効率を高めるためには、伝熱管２と放熱フィン３との間での熱伝達損失をできるだけ少なくする必要があるが、従来の熱交換器においては、放熱フィン３が有する接合部３３と伝熱管２との密着度が低く、熱伝達損失を効果的に低減することが難しいという問題があった。具体的に説明すると、伝熱管２の表面に外嵌される接合部３３の形態が、図１３に示すように、貫通孔３２の周縁から突設方向に向かって縮径するテーパ―状に形成されているため、実質的に伝熱管２の表面と密着している接合部３３の部分は、接合部３３における突設方向先端部分となっており、熱伝達損失が大きいものとなっている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、上述の問題を解決すべくなされたものであって、より一層高い熱交換効率を発揮できる放熱フィン、及び、放熱フィンを備える熱交換器を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の上記目的は、熱交換器に用いられる放熱フィンであって、板状のフィン本体と、前記フィン本体に形成され前記フィン付き熱交換器が備える伝熱管が貫通する貫通孔と、前記フィン本体の一方面側において前記貫通孔の周縁から前記フィン本体の一方面に対して垂直方向に突設して形成される短筒状の接合部とを備えており、前記短筒状の接合部における内周面の全域は、前記接合部の軸線方向に沿って、その直径が変化せず、同一寸法を有するように構成され、前記伝熱管の外周面と摺動可能に嵌合するストレート面として形成されていることを特徴とする放熱フィンにより達成される。

【0006】

また、本発明の上記目的は、上記記載の放熱フィンを複数備える熱交換器であって、複数本の伝熱管と、所定間隔をあけて配置される複数枚の前記放熱フィンとを備えており、前記各放熱フィンは、前記接合部を介して前記伝熱管に貫通させて配置されている熱交換器により達成される。

【0007】

また、上記熱交換器において、前記伝熱管の外径に対する前記接合部の内径の比率（前記接合部の内径／前記伝熱管の外径）は、０．９７０以上であることが好ましい。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、より一層高い熱交換効率を発揮できる放熱フィン、及び、放熱フィンを備える熱交換器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明に係る熱交換器の概略構成平面図である。

【図2】図１の要部拡大断面図である。

【図3】本発明に係る熱交換器が備える放熱フィンの要部平面図である。

【図4】図３の要部拡大断面図である。

【図5】放熱フィンが備える接合部の構成を説明するための説明図である。

【図6】本発明に係る熱交換器の効果を説明するための説明図である。

【図7】本発明に係る熱交換器が有する放熱フィンの変形例を示す要部平面図である。

【図8】本発明に係る熱交換器が有する放熱フィンの変形例を示す要部平面図である。

【図9】図８に示す放熱フィンの構造を説明するための説明図である。

【図10】伝熱特性評価試験に使用した本発明に係る熱交換器の断面に関するＸ線画像である。

【図11】伝熱特性評価試験に使用した従来の熱交換器の断面に関するＸ線画像である。

【図12】発明者が行った伝熱特性試験結果を示すグラフである。

【図13】従来の熱交換器が有する放熱フィン構造を説明するための説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明に係る熱交換器について、添付図面を参照して説明する。なお、各図は、構成の理解を容易ならしめるために部分的に拡大・縮小している。図１は、本発明に係る熱交換器１の概略構成平面図であり、図２は、図１の要部拡大断面図である。また、図３は、熱交換器１が備える放熱フィン３の要部平面図であり、図４は、図３の要部拡大断面図である。この熱交換器１は、図１、図２に示すように、複数本の伝熱管２と、所定間隔をあけて配置される複数枚の放熱フィン３とを備えて構成されている。複数枚の放熱フィン３は、複数本の伝熱管２に貫通させて配置されている。

【0011】

伝熱管２は、内部に流体が流通するパイプ状部材であり、例えば、ステンレススチール管や銅管、アルミニウム管等から構成されている、

【0012】

放熱フィン３は、板状部材から形成されており、フィン本体３１と、当該フィン本体３１に形成される貫通孔３２と、貫通孔３２の周縁から突設して形成される接合部３３とを備えている。

【0013】

放熱フィン３を形成する板状部材としては、例えば、板厚みが０．１ｍｍ～０．５ｍｍ程度のステンレススチール板やアルミニウム板を好適に使用することができる。貫通孔３２は、伝熱管２が貫通される孔であり、フィン本体３１において所定間隔をあけて複数形成されている。貫通孔３２は丸孔として形成されており、その直径は、伝熱管２の外径よりも僅かに小さい寸法として形成されている。接合部３３は、伝熱管２に外嵌される部材であり、フィン本体３１の一方面に対して略垂直方向に突設して形成されている。

【0014】

また、接合部３３は、図３及び図４に示すように、短筒状に形成されており、当該接合部３３の内径は、貫通孔３２の直径と同一寸法となるように構成されている。つまり、この接合部３３の内周面は、伝熱管２の外周面と摺動可能に嵌合するストレート面として形成されている。より詳細には、短筒状に形成される接合部３３の内周面は、接合部３３の軸線方向（接合部３３の突設方向）に沿って、その直径が変化せず、同一寸法を有するように構成されている、このような接合部３３は、フィン本体３１に形成された孔の周縁部（フィン本体３１の一部分）を立ち上げ加工することにより、貫通孔３２と共に形成することができる。なお、立ち上げ加工に際しては、短筒状の接合部３３が、先細のテーパ状とならないように、金型等にて、接合部３３と貫通孔３２との境界部分を含めた接合部３３の外周面側をホールドする。

【0015】

また、一の放熱フィン３が有する接合部３３の突出方向側の先端の厚みＴＬは、図５の説明図に示すように、該一の放熱フィン３に隣接する他の放熱フィン３が有するフィン本体３１の他方面側において貫通する貫通孔３２の孔周縁角部における曲率半径寸法Ｒよりも大きくなるように構成されている。また、一の放熱フィン３の接合部３３の先端が、他の放熱フィン３が有するフィン本体３１の他方面側における貫通孔３２の周縁に当接するように、各放熱フィン３は配設されて構成されている。

【0016】

このように、本発明に係る熱交換器１は、放熱フィン３が備える接合部３３の内周面をストレート面として構成することにより、接合部３３の内周面の全域が伝熱管２の表面と密着させることが可能となるため、伝熱管２から放熱フィン３への熱伝達性能が大きく向上し、高い熱交換効率を発揮することが可能となる。特に、放熱フィン３の接合部３３の先端が、他の放熱フィン３が有するフィン本体３１の他方面側における貫通孔３２の周縁に当接するように各フィンを配設することにより、複数の放熱フィン３が配置される伝熱管２上の所定領域において、伝熱管２の外表面の全域が接合部３３と密着した状態で被覆されることになるため、伝熱管２から放熱フィン３へ熱の移動が効率良く行われるため、より一層高い熱交換効率を発揮することが可能となる。

【0017】

また、内周面がストレート面となる接合部３３を有することにより、伝熱管２表面が接合部３３によって被覆され、露出しない状態とすることが可能となる。これによって、伝熱管２表面が酸化等の腐食によって損傷することを効果的に防止することが可能となる。特に、放熱フィン３の接合部３３の先端が、他の放熱フィン３が有するフィン本体３１の他方面側における貫通孔３２の周縁に当接するように各フィンを配設することにより、複数の放熱フィン３が配置される伝熱管２上の所定領域において、伝熱管２の外表面が冷却用の空気との接触が効果的に遮断されるため、伝熱管２表面での高い腐食防止効果を得ることが可能となる。

【0018】

また、一の放熱フィン３が有する接合部３３の突出方向側の先端の厚みＴＬが、該一の放熱フィン３に隣接する他の放熱フィン３が有するフィン本体３１の他方面側において貫通する貫通孔３２の孔周縁角部における曲率半径寸法Ｒよりも大きくなるように構成されることにより、一の放熱フィン３が有する接合部３３の突出方向側の先端が、隣接配置される他の放熱フィン３が有する貫通孔３２の内側に配置されることを効果的に防止することができる。接合部３３の突出方向側の先端の厚みＴＬが、他の放熱フィン３が有するフィン本体３１の他方面側において貫通する貫通孔３２の孔周縁角部における曲率半径寸法Ｒよりも小さいと、例えば、熱交換器１の使用時において、各放熱フィン３の間を通過する気体に押されて放熱フィン３が移動することにより、図６に示すように、接合部３３の突出方向側の先端が、隣接配置される放熱フィン３における貫通孔３２の内側に配置されてしまう事態が発生してしまう。この結果、放熱フィン３同士の間隔が狭くなり過ぎてしまい、放熱フィン３同士の間を通過する気体流量が低減してしまうため、熱交換効率が低下することになる。更には、接合部３３の突出方向側の先端部分と重なった状態となってしまう貫通孔３２の内側部分は、伝熱管２に面しないことになるため、伝熱管２から放熱される熱を直接的に受けることができなくなるため、より一層、熱交換効率の低下を招くこととなる。これに対して、本発明のように、一の放熱フィン３が有する接合部３３の突出方向側の先端が、隣接する他の放熱フィン３が有するフィン本体３１の他方面側において貫通する貫通孔３２の孔周縁角部における曲率半径寸法よりも大きくなるように構成することにより、接合部３３の突出方向側の先端が、隣接配置される放熱フィン３における貫通孔３２の内側に配置されてしまうような事態が発生することを効果的に防止することができ、高い熱交換効率を維持することが可能となる。

【0019】

また、一の放熱フィン３が有する接合部３３の突出方向側の先端の厚みＴＬが、該一の放熱フィン３に隣接する他の放熱フィン３が有するフィン本体３１の他方面側において貫通する貫通孔３２の孔周縁角部における曲率半径寸法Ｒよりも大きくなるように構成することにより、複数の放熱フィン３を伝熱管２に挿通させて所定位置に配置する過程において、接合部３３の突出方向側の先端を、隣接する他の放熱フィン３が有するフィン本体３１の他方面側における貫通孔３２の周縁に当接させることができるため、容易に高い位置決め精度で各放熱フィン３を伝熱管２上に配置することが可能となる。

【0020】

具体的に説明すると、放熱フィン３同士の間隔は、フィン本体３１の厚みと接合部３３の長さとの合計寸法によって決定されることになる為、一の放熱フィン３が有する接合部３３の先端部が、他の放熱フィン３が有する貫通孔３２の孔周縁に当接するまで、一の放熱フィン３を移動させるだけで、所定間隔に維持された放熱フィン３の配列状態を得ることが可能となる。

【0021】

また、従来のように、突設方向に向かって縮径するテーパ状に形成される接合部３３の場合、接合部３３に伝熱管２を挿通させて所定位置に放熱フィン３を設置する際に、テーパ―状の接合部３３の先端部が、伝熱管２表面を削ってしまい、該伝熱管２表面に傷をつけてしまうという問題があった。このような傷が発生すると、酸化等の腐食の進行がはやまることになってしまうが、本願のように、内周面がストレート面である接合部３３の場合、接合部３３に伝熱管２を挿通させて所定位置に放熱フィン３を設置する際に、伝熱管２の表面を削ってしまうことを効果的に抑制することができる。

【0022】

具体的に説明すると、従来の内周面が突設方向に向かって縮径するテーパ状に形成される接合部３３の場合、伝熱管２の表面と接触する部分は、テーパ―状の接合部３３の先端部であり、接合部３３と伝熱管２表面との接触箇所は線状となる。このような場合、放熱フィン３を伝熱管２に貫通移動させる際に放熱フィン３が僅かに傾いた場合であっても、接合部３３の先端部が、伝熱管２表面に食い込むような状態で、接合部３３は伝熱管２表面上を摺動することになり、伝熱管２表面に傷を形成してしまうことになる。これに対し、ストレート面を内面に有する本発明に係る接合部３３の場合、接合部３３の内周面全域が伝熱管２の表面に当接しているため、放熱フィン３を伝熱管２に貫通させる際に放熱フィン３が傾いた場合であっても、接合部３３の先端部が、伝熱管２表面に食い込むような状態にはならず、その結果、伝熱管２の表面に傷を形成してしまうことが効果的に抑制される。なお、ストレート面を内面に有する本発明に係る接合部３３の場合、接合部３３が伝熱管２表面上を摺動する際に、接合部３３の内周面と伝熱管２とが広い面積で接触した状態で接合部３３が摺動することになるため、伝熱管２の表面が磨かれることになる。これにより、伝熱管２の表面に形成されていた傷の一部や、汚れ等が除去されることになり、熱伝達効率の向上に寄与することになる。

【0023】

以上、本発明の一実施形態に係る熱交換器１について説明したが、熱交換器１の具体的構成は、上記実施形態に限定されない。例えば、図７の要部平面図に示すように、フィン本体３１が、スリット４を備えるように構成してもよい、このようなスリット４は、貫通孔３２同士の間に形成することが好ましい。当該スリット４を設けることにより、放熱フィン３に供給される空気とフィン本体３１との接触表面積が増大することになるため、より一層熱交換効率を向上させることが可能となる。また、伝熱管２からの熱を受けたフィン本体３１が、いわゆる熱伸びによって変形してしまうことを効果的に抑制することもできる。

【0024】

また、図８の要部拡大断面図に示すように、放熱フィン３が備える接合部３３の先端部に、突出片５を設けるように構成してもよい。この突出片５は、接合部３３の先端部開口縁から径方向外方に突出するように形成されている。また、突出片５の突出方向は、短筒状の接合部３３の外表面に対して垂直方向に突出するように構成されることが好ましい。また、突出片５としては、例えば、図８のＡ－Ａ断面を示す図９（ａ）に示すように、接合部３３の先端部開口縁に沿って配設されるリング状の形態を有するように構成してもよく、或いは、図９（ｂ）に示すように、舌片状であってもよい。また、突出片５の突出方向に沿う幅Ｗ（突出寸法）は、隣接する他の放熱フィン３が有するフィン本体３１の他方面側において貫通する貫通孔３２の孔周縁角部における曲率半径寸法Ｒよりも大きくなるように構成されている。なお、図９（ｂ）においては、舌片状に形成される突出片５を４つ設ける構成を示しているが、この数については、特に限定されない。

【0025】

このような突出片５を備えるように構成することにより、接合部３３の一部分が、隣接配置される他の放熱フィン３が有する貫通孔３２の内側に配置されることを効果的に防止することができる。また、突出片５を介しても、伝熱管２を流下する液体の熱を、放熱フィン３に供給される空気側に移動させることができるため、熱交換器１の熱交換効率を向上させることが可能となる。

【0026】

次に、本発明の発明者らは、実際に本発明に係る熱交換器１、及び、従来の熱交換器を作製し、伝熱特性の評価を行ったので、以下説明する。

【0027】

まず、本発明に係る熱交換器１、及び、従来の熱交換器は、共に、外径１７．３ ｍｍ、内径１３．３ｍｍのステンレススチール管（伝熱管）を６４本備えるものであり、これらステンレススチール管を４本×１６本に配列して構成されている。なお、ステンレススチール管同士の間隔（中心間距離）は、４．２４ｃｍとしている。また、放熱フィン３は、フィン本体３１の大きさが７．６ｃｍ×３０ｃｍの矩形状を有しており、その厚みを０．２ｍｍとし、各ステンレススチール管が貫通される貫通孔３２、当該貫通孔３２の周縁に突設される接合部３３を備えるようにして構成した。なお、放熱フィン３の枚数は、８００枚であり、各フィン本体３１の積層間隔は３ｍｍとしている。

【0028】

また、本発明に係る熱交換器１の放熱フィン３が有する接合部３３は、その外形が１７．４５ｍｍであり、内径が１７．０５ｍｍ、長さ（貫通孔３２の境界から先端部までの長さ）が３ｍｍとなるように構成されている。なお、接合部３３の内周面は、ストレート面である。一方、従来の熱交換器の放熱フィン３が有する接合部３３は、突設方向に向かって縮径するテーパ―状に形成されており、長さ（貫通孔３２の境界から先端部までの長さ）が２．９ｍｍとなるように構成されている。また、貫通孔３２の境界における外径が、１７.７ｍｍであり、突設方向先端部における外径が１７.０ｍｍである。貫通孔３２の境界における内径は、１７.３ｍｍであり、突設方向先端部における内径は、１６.６ｍｍである。

【0029】

上述のような各熱交換器１において、伝熱管２内に温度１４３.７℃(圧力３.０６ ｋｇ／ｃｍ^２(Ｇ) )の飽和蒸気を流通させると共に、放熱フィン３の間に温度１５℃の空気を通過させ、熱貫流率を計測することにより伝熱特性の評価を行った。ここで、放熱フィン３の間を通過させ得る空気の風速を、１ｍ／ｓ、２ｍ／ｓ、３ｍ／ｓ、４ｍ／ｓ、５ｍ／ｓ、６ｍ／ｓと変化させ、各風速時における熱貫流率を測定した。なお、放熱フィン３の間を通過させる空気は、テラル株式会社製のファン（型番ＣＭＦ－ＮＯ.３－ＴＨ－Ｌ－ＯＢ－Ｄ）により供給した。

【0030】

ここで、実際に伝熱特性評価試験に使用した本発明に係る熱交換器１、及び、従来の熱交換器の断面に関するＸ線画像をそれぞれ図１０、図１１に示す。なお、図１０、図１１共に、ステンレススチール管（伝熱管）の軸線に沿った断面に関するＸ線画像である。図１０より、本発明に係る熱交換器１においては、フィン本体３１に形成される貫通孔３２の周縁から突設して形成される接合部の内周面の全域が、ステンレススチール管（伝熱管）の表面と密接していることがわかる。一方、図１１より、従来の熱交換器においては、実質的にステンレススチール管（伝熱管）の表面と密着している接合部の部分は、接合部の突設方向の半分程度の領域であることがかわる。

【0031】

表１に、本発明に係る熱交換器１、及び、従来の熱交換器における各風速での熱貫流率を示すと共に、図１２に、横軸を風速、縦軸を熱貫流率としたグラフを示す。ここで、表１中における向上率（熱貫流率の向上率）は、下式により算出している。
式：［（本発明に係る熱交換器１における熱貫流率）－（従来の熱交換器における熱貫流率）］／（従来の熱交換器における熱貫流率）×１００（％）

【0032】

【表1】

【0033】

この伝熱特性評価結果から、本発明に係る熱交換器１は、従来の熱交換器に比べて、熱伝達率を、約１５％程度向上できるものであることが分かる。

【0034】

このように、熱伝達率が向上することにより、例えば、従来の熱交換器と同等の熱交換能力を発揮させる場合には、従来の熱交換器よりもコンパクトな形態とすることが可能となり、また、コンパクト化できる結果、放熱フィン３に送り込まれる気体の圧力損失を低下させることができるため、気体を放熱フィン３に送り込むためのファンを小さくすることが可能となり、熱交換器１自体のコストを下げることが可能となる。

【0035】

また、従来の熱交換器と同等の大きさを有する熱交換器１の場合には、放熱フィン３に送り込まれる気体の温度差（熱交換器１に流入する気体温度と熱交換器１から流出する気体温度との差）を、従来の熱交換器よりも大きく設定することが可能となることから、従来の熱交換器と比べて熱交換性能を向上させることが可能となる。

【0036】

また、発明者らは、接合部３３や貫通孔３２が大きく歪むことなく伝熱管２に外嵌することができる接合部３３の内径（或いは貫通孔３２の内径）と伝熱管２の外径との関係を明らかにしたので、その内容について説明する。

【0037】

接合部３３や貫通孔３２が大きく歪むことなく伝熱管２に外嵌することができる接合部３３の内径（或いは貫通孔３２の内径）と伝熱管２の外径との関係を明らかにする上で、以下のようなモデルについて検討した。つまり、放熱フィン３に関しては、フィン本体３１の厚みをｔ１とし、接合部３３（貫通孔３２）の内径をｄ１、接合部３３（貫通孔３２）における歪をε１とし、伝熱管２に関しては、伝熱管２の肉厚をｔ２とし、伝熱管２の外径をｄ２とし、伝熱管２における歪をε２とすると、接合部３３（貫通孔３２）を伝熱管２に挿入した後の当該接合部３３分の径Ｄは、以下の式Ａにて表すことができる。
式Ａ：Ｄ＝ｄ１・（１＋ε１）＝ｄ２・（１＋ε２）

【0038】

また、“放熱フィン３側に作用する引張荷重”と“伝熱管２側に作用する圧縮荷重”とは釣り合っていると考えられることから、
“放熱フィン３側に作用する引張荷重”＝“伝熱管２側に作用する圧縮荷重”であり、フィン本体３１を形成する材料のヤング率をＥ１とし、伝熱管２を形成する材料のヤング率をＥ２とすると、以下の式Ｂが成り立つ。
式Ｂ：Ｅ１・ε１・ｔ１・（代表長さＬ）＋Ｅ２・ε２・ｔ２・（代表長さＬ）＝０

【0039】

式Ａより、ｄ２－ｄ１＝ｄ１・ε１－ｄ２・ε２が得られ、
式Ｂより、ｄ２－ｄ１＝ｄ１・ε１＋ｄ２・Ｅ１・ε１・ｔ１／（Ｅ２・ｔ２）＝（（ｄ１・Ｅ２・ｔ２＋ｄ２・Ｅ１・ｔ１）／（Ｅ２・ｔ２））・ε１が得られ、両式から、
ε１＝Ｅ２・ｔ２・（ｄ２－ｄ１）／（Ｅ２・ｄ１・ｔ２＋Ｅ１・ｄ２・ｔ１）
が得られる（式Ｃ）。

【0040】

上記式Ｃに、フィン本体３１の厚みｔ１、接合部３３（貫通孔３２）の内径ｄ１、伝熱管２の肉厚ｔ２、伝熱管２の外径ｄ２としての各値を代入することにより、放熱フィン３に生じる歪ε１を算出した。なお、フィン本体３１を形成する材料と伝熱管２を形成する材料は同じ材料を想定したため、ヤング率Ｅ１、Ｅ２は、同じ数値として歪ε１を算出している。

【0041】

上記式Ｃに代入したフィン本体３１の厚みｔ１、接合部３３（貫通孔３２）の内径ｄ１、伝熱管２の肉厚ｔ２、伝熱管２の外径ｄ２の組み合わせを表２に示す。なお、表２においては、算出された歪ε１、及び、伝熱管２の外径ｄ２に対する接合部３３（貫通孔３２）の内径ｄ１の比率（ｄ１／ｄ２）も併せて記載している。また、表２中の組み合わせＢは、組み合わせＡにおける放熱フィンｔ１及び伝熱管２の肉厚ｔ２の値を変更したものであり、組み合わせＣは、組み合わせＡにおける放熱フィン３の肉厚ｔ１の値を変更したものとなる。また、組み合わせＤは、組み合わせＡにおける放熱フィン３の内径ｄ１の値、及び、伝熱管２の外径ｄ２を変更したものとなり、組み合わせＥは、組み合わせＤにおける伝熱管２の外径ｄ２を変更したものとなる。更に、組み合わせＦは、組み合わせＥにおける放熱フィン３の肉厚ｔ１を変更したものとなる。

【0042】

【表2】

【0043】

上記表２から、歪みε１が、０．０３０よりも小さくなるときの伝熱管２の外径ｄ２に対する接合部３３（貫通孔３２）の内径ｄ１の比率（ｄ１／ｄ２）は、約０．９７０であることがわかる。このことから、伝熱管２の外径に対する伝熱管２に外嵌される前の接合部３３の内径（貫通孔３２の内径）の比率を０．９７０以上、より好ましくは、０．９８０以上とすることにより、接合部３３や貫通孔３２が大きく歪むことなく伝熱管２に外嵌することができると考えられる。

【符号の説明】

【0044】

１ 熱交換器
２ 伝熱管
３ 放熱フィン
３１ フィン本体
３２ 貫通孔
３３ 接合部
４ スリット
５ 突出片

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【手続補正書】

【提出日】2021-12-28

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱交換器に用いられる放熱フィンであって、
板状のフィン本体と、前記フィン本体に形成され前記熱交換器が備える伝熱管が貫通する貫通孔と、前記フィン本体の一方面側において前記貫通孔の周縁から前記フィン本体の一方面に対して垂直方向に突設して形成される短筒状の接合部とを備えており、
前記短筒状の接合部における内周面の全域は、前記接合部の軸線方向に沿って、その直径が変化せず、同一寸法を有するように構成され、前記伝熱管の外周面と摺動可能に嵌合するストレート面として形成されていることを特徴とする放熱フィン。

【請求項2】

請求項１に記載の放熱フィンを複数備える熱交換器であって、
複数本の伝熱管と、所定間隔をあけて配置される複数枚の前記放熱フィンとを備えており、前記各放熱フィンは、前記接合部を介して前記伝熱管に貫通させて配置されている熱交換器。

【請求項3】

前記伝熱管の外径に対する前記接合部の内径の比率（前記接合部の内径／前記伝熱管の外径）は、０．９７０以上であることを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0005】

本発明の上記目的は、熱交換器に用いられる放熱フィンであって、板状のフィン本体と、前記フィン本体に形成され前記熱交換器が備える伝熱管が貫通する貫通孔と、前記フィン本体の一方面側において前記貫通孔の周縁から前記フィン本体の一方面に対して垂直方向に突設して形成される短筒状の接合部とを備えており、前記短筒状の接合部における内周面の全域は、前記接合部の軸線方向に沿って、その直径が変化せず、同一寸法を有するように構成され、前記伝熱管の外周面と摺動可能に嵌合するストレート面として形成されていることを特徴とする放熱フィンにより達成される。