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(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】P2025014539
(43)【公開日】2025-01-30
(54)【発明の名称】コイルのフィン構造
(51)【国際特許分類】
F28F 1/26 20060101AFI20250123BHJP
F28F 1/30 20060101ALI20250123BHJP
F28F 1/32 20060101ALI20250123BHJP
【ＦＩ】
F28F1/26 B
F28F1/30 D
F28F1/32 P
【審査請求】有
【請求項の数】1
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023117174
(22)【出願日】2023-07-19
(71)【出願人】
【識別番号】390003333
【氏名又は名称】新晃工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100110319
【弁理士】
【氏名又は名称】根本 恵司
(74)【代理人】
【識別番号】100150773
【弁理士】
【氏名又は名称】加治 信貴
(72)【発明者】
【氏名】星野 一人
(72)【発明者】
【氏名】宮内 紳祐
(72)【発明者】
【氏名】竹内 智彦
(57)【要約】
【課題】コイルのスリットフィンの熱交換効率を向上させ、かつ、スリットフィンに自由端が生じないようにした熱交換器を提供する。
【解決手段】熱交換器のコイルに設けたスリットフィンでコイルの主管の段数方向の隣り合う主管間の距離よりも大きくしたスリットフィン構造であって、前記段数方向の端部のスリットにおいて途中切断されて多くの自由端が存在しないように、端部処理を段数方向の端部のスリットフィンの長さを隣り合う主管間の距離より短くしたコイルのフィン構造
【選択図】図５
【解決手段】熱交換器のコイルに設けたスリットフィンでコイルの主管の段数方向の隣り合う主管間の距離よりも大きくしたスリットフィン構造であって、前記段数方向の端部のスリットにおいて途中切断されて多くの自由端が存在しないように、端部処理を段数方向の端部のスリットフィンの長さを隣り合う主管間の距離より短くしたコイルのフィン構造
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
熱交換器のコイルに設けたスリットフィンでコイルの主管の段数方向の隣り合う主管間の距離よりも大きくしたスリットフィン構造であって、前記段数方向の端部のスリットにおいて途中切断されて多くの自由端が存在しないように、段数方向の端部のスリットフィンの長さを隣り合う主管間の距離より短くしたことを特徴とするコイルのフィン構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、熱交換器のコイルのフィン構造に関し、特に、熱交換が良く、かつ、熱交換器の 製造時の取り扱いを容易にする熱交換器のフィン構造に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の熱交換器のいわゆるコイルは、図１に示すように、コイルの主管にフィンを装着し、熱交換性能を高めるためにフィン表面に切り起こしを設けたスリットフィンを設けている。このスリットフィンは、例えば、特許文献１に示すように、切り込みによる空気が通過する隙間がフィン表面に形成され、特許文献１のスリットは通常段方向（上下方向）及び列方向（左右方向）に連続形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】意匠登録１１３７２２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
前記従来のスリットフィンは、フィン表面に設けた切り起こしたスリットの前縁部で温度境界層を更新し、温度境界層の発達を抑えることで、熱伝達率を向上させるため、スリットフィンのスリットの上下方向の長さが長いほど熱伝達率をあげることができる。
コイルの主管間にスリットを配置する場合に、スリット長さを長くすることで、熱伝達率の高いスリット前縁部が主管に近づくため、さらに熱伝達率を向上させることにもつながる。
しかしながら、コイルの主管（チューブ） 間のスリットの長さが長くなると、 図３に示すように、所定段数（所定高さ）のコイル（熱交換器）を作成する際に、段数方向の端部において、形成したスリットが途中で切断されることとなる。
この途中で切断されるスリットの部分は、コイル（熱交換器）製造の各工程において、端部がバラバラになり、引っかかりによるフィン乱れや曲がりなどの、コイル製造上の取り扱いが困難な要因となる不都合がある。また、フィンの乱れや曲がりにより風の流れが乱れることで圧力損失が高くなる、あるいは騒音の原因につながる可能性がある等の不都合があった。
コイルの主管間にスリットを配置する場合に、スリット長さを長くすることで、熱伝達率の高いスリット前縁部が主管に近づくため、さらに熱伝達率を向上させることにもつながる。
しかしながら、コイルの主管（チューブ） 間のスリットの長さが長くなると、 図３に示すように、所定段数（所定高さ）のコイル（熱交換器）を作成する際に、段数方向の端部において、形成したスリットが途中で切断されることとなる。
この途中で切断されるスリットの部分は、コイル（熱交換器）製造の各工程において、端部がバラバラになり、引っかかりによるフィン乱れや曲がりなどの、コイル製造上の取り扱いが困難な要因となる不都合がある。また、フィンの乱れや曲がりにより風の流れが乱れることで圧力損失が高くなる、あるいは騒音の原因につながる可能性がある等の不都合があった。
【0005】
この発明は、前記従来のスリットフィンの熱交換率を高めるための不都合を解決しようとするもので、熱交換器のコイルに設けたスリットフィンで、熱交換効率を向上させるために、段数方向の隣り合う主管の距離（図５：Ｘ２）よりも大きくしたスリットフィン（図５：Ｘ３）であって、段数方向の端部のスリットフィンが途中切断されて多くの自由端が存在することを防止し、コイルの製造時においてスリットフィンが乱れたり湾曲したりするのを防止した熱交換器のスリットフィンを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記の目的を達成するために、熱交換器のコイルに設けたスリットフィンでコイルの主管の段数方向の隣り合う主管間の距離よりも大きくしたスリットフィン構造であって、前記段数方向の端部のスリットにおいて途中切断されて多くの自由端が存在しないように、段数方向の端部のスリットフィンの長さを隣り合う主管間の距離より短くしたことを特徴とするコイルのフィン構造である。
【発明の効果】
【0007】
本発明の熱交換器であるコイルに設けたスリットフィンは、スリットの上下方向の長さが長いほど熱伝導率をあげることができ、図５の主管間の距離Ｘ３としたものである。
また、コイルの主管（チューブ）のフィンのスリットの長さが長くなると、図３に示すように、所定段数（所定高さ）のコイル（熱交換器）を作成する際に、段数方向の端部において、形成したスリットが途中で切断されることとなる。
この途中で切断されるスリットの部分は、コイル（熱交換器）製造の各工程を経るにつれ、端部がバラバラになり、フィンの曲りが発生するなど製造上の取り扱いが困難となる不都合があった。また、スリットフィンの曲りに乱れがあることで風の流れが乱れ圧力損失が高くなる、あるいはフィンの振動による異音発生の原因につながる可能性があった。
この発明は、熱交換率を高めるために、主管間の距離（図５：Ｘ１）よりもスリットフィンの距離をより大きく（図５：Ｘ３）したスリットフィンであり、かつ、上下の主管の段数方向の端部のスリットフィンが途中切断されて多くの自由端が存在しないように、段数方向の端部のスリットフィンの長さを隣り合う主管間の距離より短く（図５：Ｘ２）したので、全体としては主管間の多数のスリットフィンのスリット長さ（図５：Ｘ３）を長くすることで、熱交換効率を向上させており、段数方向の端部のスリットフィンだけは短く（図５：Ｘ２）するために、端部の主管の直後でスリットフィンを切断しただけなので、熱伝導率の低下は無視できる程度に少ないコイルのフィン構造であり、全体として熱交換効率は向上する。
また、コイルの主管（チューブ）のフィンのスリットの長さが長くなると、図３に示すように、所定段数（所定高さ）のコイル（熱交換器）を作成する際に、段数方向の端部において、形成したスリットが途中で切断されることとなる。
この途中で切断されるスリットの部分は、コイル（熱交換器）製造の各工程を経るにつれ、端部がバラバラになり、フィンの曲りが発生するなど製造上の取り扱いが困難となる不都合があった。また、スリットフィンの曲りに乱れがあることで風の流れが乱れ圧力損失が高くなる、あるいはフィンの振動による異音発生の原因につながる可能性があった。
この発明は、熱交換率を高めるために、主管間の距離（図５：Ｘ１）よりもスリットフィンの距離をより大きく（図５：Ｘ３）したスリットフィンであり、かつ、上下の主管の段数方向の端部のスリットフィンが途中切断されて多くの自由端が存在しないように、段数方向の端部のスリットフィンの長さを隣り合う主管間の距離より短く（図５：Ｘ２）したので、全体としては主管間の多数のスリットフィンのスリット長さ（図５：Ｘ３）を長くすることで、熱交換効率を向上させており、段数方向の端部のスリットフィンだけは短く（図５：Ｘ２）するために、端部の主管の直後でスリットフィンを切断しただけなので、熱伝導率の低下は無視できる程度に少ないコイルのフィン構造であり、全体として熱交換効率は向上する。
【0008】
このように、所定段数（所定高さ）のコイル（熱交換器）を作成する際に、切断する段数方向の端部において、形成したスリットが途中で切断されることはなく、途中で切断されるスリットの部分は、コイル（熱交換器）製造の各工程において、端部がバラバラになる（自由端）ことはなく、引っかかりによるフィンの湾曲やフィン乱れなどもなく、コイル製造上の取り扱いが容易である。また、スリットフィンの 乱れが存在しないので、圧力損失の増加、あるいは騒音発生の可能性も少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】実施例1の熱交換器の全体外観の斜視図、
【図6】本発明の実施例１のコイル端部のフィンの乱れを解消した側面拡大部分の写真
【図7】実施例１のスリットフィンの加工工程（２段送り）の工程図、
【図8】実施例１の２段送りする金型を用いてプレスする工程を説明する説明図で、金型Ａ、Ｂは一対で準備され、端部以外のプレス時には金型Ａのみ使用してプレスし、金型Ｂは使用しない。端部付近では金型Ａはプレスせず、金型Ｂのみを使用してプレスする。
【発明を実施するための形態】
【0010】
本発明は、熱交換器のコイルに設けたスリットフィンで、段数方向の隣り合う主管間の距離よりも大きくしたスリットフィン構造であって、フィンの段数方向の端部のスリットにおいて途中で切断されて多くの自由端が存在しないように、段数方向の端部のスリットフィンの長さを隣り合う主管間の距離（図５：Ｘ１）より短くしたものであるが、本発明の好適な実施例を図に沿って説明する。
【0011】
図1は、本発明のフィン３を用いた熱交換器１で、図２はフィン３の部分拡大図であるが、図３と図４は段数方向の端部のスリットフィン３２の長さを隣り合う主管の距離より長くしたスリットフィン３２で、図５から図９は段数方向の端部のスリットフィン３２の長さを隣り合う主管の距離より短くした実施例である。
先ず、前提構成の図１、図２について説明するが、図１において、熱交換器１は、コイル２が枠体２１に設けられ、コイル２の片側にヘッダ２２が設けられ、このヘッダ２２はコイルの主管２５が接続され、他方の片側にはＵベンド２６で主管２５はヘッダ２２に折り返されている。そして、ヘッダ２２は冷温水入口２２１側と冷温水出口２２２側のヘッダ部分があり、このヘッダ部分の冷温水入口２２１側と冷温水出口２２２側には冷温水入口部２３と冷温水出口部２４が設けられ、コイル２に接続している。
先ず、前提構成の図１、図２について説明するが、図１において、熱交換器１は、コイル２が枠体２１に設けられ、コイル２の片側にヘッダ２２が設けられ、このヘッダ２２はコイルの主管２５が接続され、他方の片側にはＵベンド２６で主管２５はヘッダ２２に折り返されている。そして、ヘッダ２２は冷温水入口２２１側と冷温水出口２２２側のヘッダ部分があり、このヘッダ部分の冷温水入口２２１側と冷温水出口２２２側には冷温水入口部２３と冷温水出口部２４が設けられ、コイル２に接続している。
【0012】
この主管２５は、図２に示すように、フィン３に接触して貫通するように主管用貫通孔３１に挿入されている。このフィン３は、隣り合う主管２５間の距離よりできる限り長く配置した長辺スリットフィン３２１と、隣り合う主管の距離より短かく配置した短辺スリットフィン３２２とから構成され、本実施例では長辺スリットフィン３２１は長すぎると湾曲やたわみを生じるので、図２、図３、図５に示すように、本来、隣り合う主管２５間の距離（図５：Ｘ２）より長い（図５：Ｘ３）のであるが、中間部に支持部やリブを設けた構成がないと、たわみが生じるので、本実施例では上下の２辺に分割してたわみの発生を少なくしている。このように、スリットの空気流が当たる面積を広げた分だけ熱交換効率は向上する。
ただし、長辺スリットフィン３２１はスリット部分がフィン３の切断面３３に掛かると図３の楕円Ａ部分に示すようにフィン３のスリットフィン３２の途中の切断面３３で切断されてタコ足状態になり、その結果、図４写真のＣ部分のような湾曲した状態になったり、フィンの機能が妨げられたり、圧力損失の増加、あるいは騒音発生の原因になったりする。
ただし、長辺スリットフィン３２１はスリット部分がフィン３の切断面３３に掛かると図３の楕円Ａ部分に示すようにフィン３のスリットフィン３２の途中の切断面３３で切断されてタコ足状態になり、その結果、図４写真のＣ部分のような湾曲した状態になったり、フィンの機能が妨げられたり、圧力損失の増加、あるいは騒音発生の原因になったりする。
【0013】
前記のような不都合を解消するために、図５に示すように、端部に長辺スリットフィン３２１の端部が切断面３３に掛からないように、段数方向の端部でスリットフィン３２の長さを隣り合うコイル主管用貫通穴３１間の距離（図５：Ｘ１）より短く配置する短辺スリットフィン３２２とする（図５：Ｘ２）端部処理をしたので、端部での切断面３３でフィン３を切断しても、図５の楕円部分Ｂに示すように自由端が生じることがなく、図６の写真のように、スリット３２の途中で切断することはなく、スリットフィン３２の端部が自由端になることはない。
この状態を図６の写真に示すが、図４のスリット３２の端部での未処理の状態とは全く異なり、扱いも容易となる。
この状態を図６の写真に示すが、図４のスリット３２の端部での未処理の状態とは全く異なり、扱いも容易となる。
【0014】
[製造工程]
次ぎに、実施例１のスリットフィン３２の加工工程の一例を説明するが、実施例１のスリットフィン３２は、図７に示すような、加工スピードを高めるために１段送りではなく２段送りの加工工程で説明する。
図７で、未加工のスリットフィン用の板状のフィン材５が供給装置５１から送られ、先ず、主管用貫通孔加工（ピアスバーリング／リフレア加工）５２工程で主管用貫通孔３１を加工し、次ぎに、フィン材５が２段移動する毎にスリット加工５３（プレス機）工程で、フィン材５をプレス加工するに際して、通常の長辺スリット３２１をプレス加工する金型Ａ（５３１）と、末端処理のため短辺スリット３２２をプレス加工する金型Ｂを選択してプレスし、スリット加工５３する。
この金型選択のスリット加工５３は、具体的には図８に示すように、スリット用金型Ａ及びＢが一対で準備され、通常には、長辺スリット用金型Ａ５３１だけが選択されフィン材５をプレス加工する。そして、スリットフィン３２が末端に近づくと、スリット加工５３では端面の短辺スリット用の金型Ｂ５３２が選択され、端面の短辺スリット用の金型Ｂ５３２でフィン材５をプレスし、端面の短辺スリット用の金型Ｂ５３２でプレス加工されたスリットフィン３２の中央部分の切断面３３で、スリットフィン切断加工５４で長手方向の所定箇所で切断し、送り機構５５から製品のスリットフィン３２が排出される。
すなわち、金型Ａ：５３１は長辺スリット３２１を形成する金型で、金型Ｂ：５３２は短辺スリット３２２を形成する金型であるが、スリット加工５３（プレス機）工程では端部には金型Ｂ：５３２を選択し、それ以外は全て金型Ａを選択する。勿論、実施例１では２段送りの加工工程となるが、１段工程のプレス加工でも良い。
こうして、加工して出来上がったスリットフィン３２の全体平面図を示すが、図９（ａ）は実施例１のスリットフィンコイル段数が２０段の全体平面図、図９（ｂ）は実施例１のスリットフィンコイル段数が１０段の全体平面図であり、それぞれは、端部処理がなされており、スリットフィン３２の端部に自由端は存在しない。
次ぎに、実施例１のスリットフィン３２の加工工程の一例を説明するが、実施例１のスリットフィン３２は、図７に示すような、加工スピードを高めるために１段送りではなく２段送りの加工工程で説明する。
図７で、未加工のスリットフィン用の板状のフィン材５が供給装置５１から送られ、先ず、主管用貫通孔加工（ピアスバーリング／リフレア加工）５２工程で主管用貫通孔３１を加工し、次ぎに、フィン材５が２段移動する毎にスリット加工５３（プレス機）工程で、フィン材５をプレス加工するに際して、通常の長辺スリット３２１をプレス加工する金型Ａ（５３１）と、末端処理のため短辺スリット３２２をプレス加工する金型Ｂを選択してプレスし、スリット加工５３する。
この金型選択のスリット加工５３は、具体的には図８に示すように、スリット用金型Ａ及びＢが一対で準備され、通常には、長辺スリット用金型Ａ５３１だけが選択されフィン材５をプレス加工する。そして、スリットフィン３２が末端に近づくと、スリット加工５３では端面の短辺スリット用の金型Ｂ５３２が選択され、端面の短辺スリット用の金型Ｂ５３２でフィン材５をプレスし、端面の短辺スリット用の金型Ｂ５３２でプレス加工されたスリットフィン３２の中央部分の切断面３３で、スリットフィン切断加工５４で長手方向の所定箇所で切断し、送り機構５５から製品のスリットフィン３２が排出される。
すなわち、金型Ａ：５３１は長辺スリット３２１を形成する金型で、金型Ｂ：５３２は短辺スリット３２２を形成する金型であるが、スリット加工５３（プレス機）工程では端部には金型Ｂ：５３２を選択し、それ以外は全て金型Ａを選択する。勿論、実施例１では２段送りの加工工程となるが、１段工程のプレス加工でも良い。
こうして、加工して出来上がったスリットフィン３２の全体平面図を示すが、図９（ａ）は実施例１のスリットフィンコイル段数が２０段の全体平面図、図９（ｂ）は実施例１のスリットフィンコイル段数が１０段の全体平面図であり、それぞれは、端部処理がなされており、スリットフィン３２の端部に自由端は存在しない。
【0015】
以上、説明したように、本発明の実施例によれば、本発明の熱交換器であるコイルに設けたスリットフィンは、スリットの上下方向の長さが長いほど熱伝達率をあげることができ、また、コイルの主管（チューブ）間のスリットの長さが長くなると、図２に示すように、所定段数（所定高さ）のコイル（熱交換器）を作成する際に、段数方向の端部において、形成したスリットが途中で切断されることとなるが、途中で切断されたスリットの部分は、製造の各工程を経るにつれ、端部がバラバラになり、フィン曲りが発生するなど製造上の取り扱いが困難な要因となる不都合があり、また、スリットフィンの自由端が存在することでフィンの振動による異音発生の可能性があったが、主管間の距離（図５：Ｘ１）よりもスリットフィンの距離を大きく（図５：Ｘ３）したスリットフィンで、かつ、上下の主管の段数方向の端部のスリットフィンが途中切断されて多くの自由端が存在しないように、段数方向の端部のスリットフィンの長さのみを隣り合う主管間の距離（図５：Ｘ２）より短くしたので、全体としては主管間の多数のスリットフィンのスリット長さ（図５：Ｘ３）を長くできることで、熱伝達率を向上させており、段数方向の端部のスリットフィンだけは短く（図５：Ｘ２）し、端部の主管の直後でスリットフィンを切断しただけなので、従来のスリットフィンに比べて熱交換効率は向上し、端部処理による熱伝達率の低下は無視できる程度に少ないコイルのフィン構造となる。
このように、所定段数（所定高さ）のコイル（熱交換器）を作成する際に、スリットフィンの段数方向の端部において、形成したスリットが途中で切断されることはなく、途中で切断されるスリットの部分は、コイル（熱交換器）製造の各工程において、端部がバラバラになる（自由端）ことはなく、引っかかりによるフィンの湾曲やフィン乱れなどもなく、コイル製造上の取り扱いは従来と同じで簡便である。また、スリットフィンの自由端が存在しないので、圧力損出の増加、あるいは騒音発生の可能性も生じない。
このように、所定段数（所定高さ）のコイル（熱交換器）を作成する際に、スリットフィンの段数方向の端部において、形成したスリットが途中で切断されることはなく、途中で切断されるスリットの部分は、コイル（熱交換器）製造の各工程において、端部がバラバラになる（自由端）ことはなく、引っかかりによるフィンの湾曲やフィン乱れなどもなく、コイル製造上の取り扱いは従来と同じで簡便である。また、スリットフィンの自由端が存在しないので、圧力損出の増加、あるいは騒音発生の可能性も生じない。
【符号の説明】
【0016】
1・・熱交換器、
2・・コイル、２１・・コイル枠体、
22・・ヘッダ、221・・冷温水入口側ヘッダ、222・・冷温水出口側ヘッダ、
23・・冷温水入口部、24・・冷温水出口部
25・・主管、26・・Uベンド、
3・・フィン、31・・コイル主管用の貫通孔、32・・スリットフィン、
321・・長辺スリット（フィン）、322・・短辺スリット（フィン）、33・・切断面
5・・フィン材、
52・・主管用貫通孔加工、53・・スリット加工（金型選択プレス加工）、
531・・金型A（長辺スリット）、532・・金型B（短辺スリット）、
54・・スリットフィン切断加工、55・・送り機構（スリットフィン）
2・・コイル、２１・・コイル枠体、
22・・ヘッダ、221・・冷温水入口側ヘッダ、222・・冷温水出口側ヘッダ、
23・・冷温水入口部、24・・冷温水出口部
25・・主管、26・・Uベンド、
3・・フィン、31・・コイル主管用の貫通孔、32・・スリットフィン、
321・・長辺スリット（フィン）、322・・短辺スリット（フィン）、33・・切断面
5・・フィン材、
52・・主管用貫通孔加工、53・・スリット加工（金型選択プレス加工）、
531・・金型A（長辺スリット）、532・・金型B（短辺スリット）、
54・・スリットフィン切断加工、55・・送り機構（スリットフィン）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】