JPH01111177A - 斜交波形フイン付き熱交換器 - Google Patents

斜交波形フイン付き熱交換器

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JPH01111177A
JPH01111177A JP26638387A JP26638387A JPH01111177A JP H01111177 A JPH01111177 A JP H01111177A JP 26638387 A JP26638387 A JP 26638387A JP 26638387 A JP26638387 A JP 26638387A JP H01111177 A JPH01111177 A JP H01111177A
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fin
fins
heat exchanger
pipe
tip
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正昭 伊藤
Hiroshi Kogure
博志 小暮
Masahiro Miyagi
政弘 宮城
Tadao Koike
忠夫 小池
Isao Kanamori
金森 勲
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/24Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
    • F28F1/32Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely the means having portions engaging further tubular elements

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ルームエアコンなどの空気調和機に用いられ
るフィン付き熱交換器に係り、特にヒートポンプの室外
熱交換器に好適なりロスフィンチューブ形熱交換器に関
する。
〔従来の技術〕
斜交波形フィンの構造と性能については、冷凍57巻6
55号(昭57−5)464〜472ページにおいて論
じられている。これによれば、交差波形フィンは、波形
の壁面に沿った空気流の回転を生じ、空気の攪拌が促進
されて良好な伝熱性能を得ることができる。しかも、フ
ィンの中間において、切り起こされたルーバをもたない
ので、ルーバ先端における境界層の更新がなく、その部
分での霜による目積りがないという長所がある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、上記従来技術は、空気が流入するフィン
先端での着霜について配慮されておらず、フィン先端で
霜による目積りが生じてしまうという問題があった。
本発明の目的は、斜交波形フィン付き熱交換器のフィン
先端部分での着霜量を減らし、霜詰りしにくい熱交換器
を得ることにある。
〔問題点を解決するための手段〕
流入空気に対して斜めに波形を設けたフィンをその波形
が交互に交差するように所定間隔で積み重ね、このフィ
ン群に直角に挿入さ九、内部を流体が流れるパイプ群と
から成る交差波形フィン付き熱交換器において、パイプ
を流入空気の下流側に偏心させたことにより達成される
〔作用〕
パイプを、フィン中心位置より空気下流側にずらすこと
により、パイプからフィン先端までの距離が長くなる。
従って、パイプが0℃以下の低温の時、フィン先端の温
度はパイプの温度よりは高くなり、空気の温度に近くな
る。その結果、空気中の水蒸気がフィン先端に着霜する
量は少なくなり、フィン先端での霜による目積りを防ぐ
ことができる。
斜交波形フィンでは、空気の旋回によって空気の混合を
促進し、温度分布をなくすことによって伝熱性能を向上
させている。その結果ルーバ先端のように極端に着霜量
が増す部分がなく、フィン中間部分での着霜はほぼ均一
である。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図乃至第4図により説明
する。第1図は本発明の斜交波形フィンの片方である。
フィンA1面上に設けられた波形3は、気流方向4に対
して15°の上り傾斜になつている。フィンカラー2で
示されるパイプ中心位置は、フィンの中心より空気下流
側にすぐれており、c3xがd2より大きくなっている
第2図は、本発明の斜交波形フィンの残る片方である。
フィン85面上に設けられた波形B6は、気流方向4に
対して15″の下り傾斜になっている。パイプの位置は
第1図と同様、フィン中心より空気下流側にずれている
本発明の斜交波形フィン付き熱交換器は、フィンAとフ
ィンBを交互に、一定間隔で積層し、伝熱管を直角に挿
入したものである。第3図は、組み立てた交差波形フィ
ン付き熱交換器を、空気流入方向から見たフィン先端部
の図である。フィンAとフィンBの間隔は狭くなったり
、広くなったりしており、狭い部分に霜による目詰りが
生じ易いことが予想される。しかし、本発明では、パイ
プ位置をフィン中心よりも空気下流側にずらしているの
で、フィン先端での霜による目詰りを防ぐことができる
第4図(a)は、その理由を説明する温度分布のグラフ
である。横軸は、フィン先端から気流方向にとった距離
である。曲線7は、気流温度の変化を示し、フィン先端
から流入した空気は、次第に冷やされて低温になってい
く。曲線8は、フィンのその距離における平均温度であ
る。パイプ中心位置9が、フィンの中心より空気下流側
にずれているため、フィル先端までの熱の伝導が悪くな
り、フィン先端温度は高くなり、気流温度7に近づく。
その結果、フィン先端での着霜量が減り、そこでの霜に
よる目詰りはなくなる。
フィン中間部では、波形に沿う空気の旋回流により、激
しく混合されるので、高い伝熱性能を保ちながら、しか
も局所的に着霜が集中する部分がない。
次に、パイプの偏心量について考察する。従来フィンの
幅(dz+d2)は、パイプ外径doの2倍程度であり
、パイプ中心位置から空気上流側のフィン幅d1と、パ
イプ中心位置から空気下流側のフィン幅d2とは等しい
今、パイプ外径doを10+nm、空気下流側フィン幅
d2を1.0mm、フィンピッチfpを2nn、フィン
板厚δを0.13mm と固定し、空気上流側フィン幅
d1を1.0nnから次第に長くシ20IIN11まで
変化させた時の性能の変化を第4図(b)に示す。
フィン効率φは、dlが大きくなるに従い次第に低下す
るが、霜で目積りするまでの時間tは次第に長くなって
行く。霜で目詰りするまでの暖房能力の変化割合は、フ
ィン効率φと、目詰りするまでの時間tとの積で表わさ
れ、第4図(b)の−点鎖線のようになる。暖房能力比
は、dx/daが1より大きくなると、次第に大きくな
り、dz/d2が1.2付近でピークとなり、d1/d
2が1.5 を越えると、dx/dxが1の時の値より
低下してしまう。結局、フィン材料費当りの暖房能力が
、従来のフィンより大きくなるのは、d1/d2が1.
0 から1.5 の範囲である。従って、本出願の請求
範囲は次の式で表わされる。
1.0<dz/d2<1.5        ・・・(
1)第5〜7図は別の実施例を示す。すなわち、第5.
6図に示すように、空気流入側のフィン先端部に、帯状
の平坦部12を設けである。この時パイプはやはりフィ
ンの中心よりも空気下流側にずらせである。すなわち第
5図でdl>dzとなっている。このようにフィン先端
に平坦部を有するフィンA′とフィンB′を交互に積み
重ねて、フィンカラーの内部にパイプを貫通させて熱交
換器とする。この熱交換器を、空気流入側から見ると、
第7図のようになっている。第7図の実線(直線となっ
ている)は、フィン先端の形状であり、破線(波形にう
ねっている)は、フィン中間部での形状である。最も着
霜しやすいフィン先端部が、第3図のような曲線でなく
、第7図のような直線になっているため、フィン間隔の
狭い部分がなくなり、さらに霜による目詰りに強いフィ
ンが得られる。平坦部12と波形A3あるいは波形B6
とは、なめらかに連続させ、波形の先端部に着霜しない
ように配慮している。
第8〜9図はさらに別の実施例である。すなわち第8図
におけるフィン先端とパイプ中心間の距離dzが、第9
図における距離d8と異なっている。第8〜9図におけ
る関係は、d s”;> d B〉d 2であるが、こ
れに限る必要はない。第8図のフィンと第9図のフィン
とを交互に積み重ねていくと、第8図のフィン先端は、
あたかもフィンピッチが2倍になったように間隔が広く
なる。また着霜しやすいフィン先端の位置が交互にずれ
ることになる。その結果、第10図(a)に示すような
着霜状態となり、霜による目詰りがしにくくなる。この
ようにフィン先端が交互に出張ったり、引っ込んだりし
ているフィンをスタガーフィンと呼んでいる。次にスタ
ガー量(da−dx)の値について考察する。斜交波形
フィンでは、空気流入側のフィン先端に多くの霜が付き
、この部分で目積りを生じるので、フィン先端部のみを
考える。第10図(b)はフィン先端までの距離が−様
なフィンの場合の着霜状態を示すもので、着霜分布を円
で近似しである。第10図(c)は、スタガー量(cl
a−di)をフィンピッチfp と等しくした場合で、
第10図(b)の場合より、目詰りしにくくなっている
。第10図(d)は、スタガー量(ds  dl)をフ
ィンピッチの2倍2 f p としたもので、目詰りす
るまでに、第10図(b)の2倍の直径の霜を付着させ
ることができる。しかし、これ以上スタガー量を増して
も、フィンピッチの2倍の部分で目詰りしているので、
効果はない。
従って、スタガー量(da−dt)としては、次式の範
囲が適当である。
fp≦(da  dz)≦2fp        ・・
・(2)第11〜12図はさらに別の実施例である。ス
タガーフィンに第5,6図で示した平坦部12をフィン
先端に設けたものである。フィン先端部が直線となるの
で、フィン間隔の狭い部分がなくなり、着霜に対してさ
らに効果的となる。しかしながら第12図のフィンB′
の先端においては、第11図のフィンA′の波形がすで
に始まっているので、フィン間隔は狭い所と広い所とが
できてしまう。フィン間隔の狭い所では、霜による目詰
りが生じる恐れがある。これを改善するために考えられ
たのが、第13.14図の実施例である。この実施例で
は、フィン先端からパイプ中心までの距離d1が長い方
のフィン(第13図のフィンA’ )の平坦部13の幅
を広くして、波形が始まる位置からパイプ中心までの距
離d4を、第14図のフィンB′と同じ値にしている。
これにより、波形が開始されるまで、フィン先端部は平
坦であり、フィン間隔は一定となっている。
第15.16図はさらに別の実施例である。この例では
、パイプ中心位置と、フィン後端にも平坦部を設けてい
る。パイプ中心位置の平坦部14は、フィンカラー2と
フィンカラー2の間の距離を精度良く成形し、パイプ挿
入を容易にする効果がある。また、フィン面上に凝縮し
た水滴もこの平坦部14を通って落下するので、水切り
性の良いフィンを得ることができる。フィン後縁におけ
る平坦部15は、フィンA′やフィンB′を縦方向に切
断する際、フィンが変形しないように設けたものである
。平坦部の幅は、必要最小限の値とするのが良い。何故
ならば、平坦部を多く設けることにより、交差波形フィ
ン本来の作用が弱まるからである。さらに付は加えるな
らば、平坦部と波形との境界は、なめらかにつなぐよう
にし、この部分での流れの剥離などによって、過大な通
風抵抗を生じることのないよう注意する必要がある。
第17.18図はさらに別の実施例である。空気の流れ
が上下対称となるパイプ中心線24と、パイプ間の中央
を通る水平線25で、波形22の方向を切り換えている
。すなわち、フィンC(20)では、パイプ間の中央を
通る水平線25の上半分では、上り傾斜の波形が設けら
れ、水平線25の下半分では下り傾斜の波形が設けられ
ている。フィンCと交互に積層されるフィンD(21)
では、フィンCとは逆に、水平線25の上半分では下り
傾斜の波形が設けられ、下半分では上り傾斜の波形が設
けられている。
このように上下対称線で波形をも対称とすることにより
、空気がパイプ周囲を対称に流れ、熱伝達率の向上と圧
力損失の低下に効果がある。またフィンを製作する場合
に、他方だけの波形だとフィンが次第に変形し、長いフ
ィンではねしれてしまうことがあるが、本実施例のよう
に短い範囲で波形の方向を切り換えていくと、フィンの
変形を防ぐことができ、その結果フィンを積層して熱交
換器を製作する場合の、フィンの取り扱いが容易になる
という効果を生じる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、斜交波形フィン付き熱交換器の空気流
入側フィン先端部での霜による目詰りが防止でき、しか
も高い伝熱性能と均一な着霜分布とが実現できるので、
ヒートポンプ式空調機の室外熱交換器に好適な、着霜に
強い熱交換器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のフィンの平面図、第2図は
第1図と対になっているフィンの平面図、第3図は本発
明の一実施例の熱交換器のフィン先端部を空気流入方向
から見た図、第4図(a)(b)は空気とフィンの温度
分布を表わす&である。第5図乃至第7図は他の実施例
を示し、第5図はフィン平面図、第6図は第5図と対に
なっているフィンの平面図、第7図は熱交換器のフイン
先端部を空気流入側から見た図である。第8図乃至第1
0図は更に他の実施例を示し、第8図。 第9図は一対のフィンの平面図、第10図(a)(b)
(c)(d)は着霜状態の説明図である。 第11図、第12図は更に他の実施例を示す一対のフィ
ンの平面図、第13図、第14図と第15図、第16図
とは夫々更に他の実施例を示し対をなすフィンの平面図
である。第17図と第18図は本発明の更に他の実施例
を示し対をなすフィンの平面図である。 1・・・フィンA、2・・・フィンカラー、3・・・波
形A、4・・・気流方向、5・・・フィンB、6・・・
波形B、7・・・気流温度、8・・・フィン温度、9・
・・パイプ中心位置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、流入空気に対して斜めに波形を設けたフィンをその
    波形が交互に交差するように所定間隔で積み重ね、この
    フィン群に直角に挿入され、内部を流体が流れるパイプ
    群とから成る交差波形フィン付き熱交換器において、パ
    イプを流入空気の下流側に偏心させたことを特徴とする
    斜交波形フィン付き熱交換器。 2、フィン先端部に帯状の平坦部を設けた特許請求の範
    囲第1項記載の斜交波形フィン付き熱交換器。 3、パイプ中心位置からフィン先端までの距離が異なる
    2種類のフィンを交互に積み重ねた特許請求の範囲第1
    項記載の斜交波形フィン付き熱交換器。 4、フィン先端部に帯状の平坦部を設けた特許請求の範
    囲第3項記載の斜交波形フィン付き熱交換器。 5、フィン先端部の帯状の平坦部の幅を変え、パイプ中
    心位置からフィン先端までの距離が長いフィンの平坦部
    の幅を広くし、パイプ中心位置からフィン先端までの距
    離が短いフィンの平坦部の幅は狭くした特許請求の範囲
    第4項記載の斜交波形フィン付き熱交換器。 6、フィン後端部および、パイプ中心位置にも帯状の平
    坦部を設けた特許請求の範囲第5項記載の斜交波形フィ
    ン付き熱交換器。
JP26638387A 1987-10-23 1987-10-23 斜交波形フイン付き熱交換器 Granted JPH01111177A (ja)

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JPH0573986B2 JPH0573986B2 (ja) 1993-10-15

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018008129A1 (ja) * 2016-07-07 2018-01-11 三菱電機株式会社 冷凍サイクル装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5463565U (ja) * 1977-10-14 1979-05-04

Patent Citations (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5463565U (ja) * 1977-10-14 1979-05-04

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018008129A1 (ja) * 2016-07-07 2018-01-11 三菱電機株式会社 冷凍サイクル装置

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