JPH0160759B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、空調、冷凍等に使用され、冷媒と空
気等の流体間で熱の授受を行う熱交換器に関する
ものである。

従来の技術 従来、この種の熱交換器は、第４図に示したよ
うに、Ｕベンドにより互いに接続された銅管１と
アルミ等を材料とするフイン２よりなり、銅管１
の内部を流れる冷媒とフイン２間を流れる空気３
が熱交換を行う構成を有していた。この様な熱交
換器は近年、小型、高性能化が要求されている
が、騒音等の観点からフイン間の空気流速は低く
押さえられているため、管内側の熱抵抗に比し
て、空気側の熱抵抗は高い。そこで現在は空気側
の伝熱面積を拡大することで管内側の熱抵抗との
差を減少させる様に工夫している。しかしなが
ら、伝熱面を拡大することには物理的な限界が存
在するとともに、経済性、省スペース性等の点か
ら問題もあり、空気側の熱抵抗を低下させること
が、この様な熱交換器に於て重要な課題である。

第３図は、この様な熱交換器の従来例を示した
ものである。ａは平面図、ｂはCC面フイン断面
図である。銅管４の内部はフロン等の冷媒が循環
しており、その熱は銅管４からフインカラー５へ
伝わり、フイン６及び切り起こし７へ伝わる。一
方矢印８方向からフアン等により送られる空気は
フイン６間を通過するが、その際、温度の異なつ
たフイン面と熱の授受を行う。この作用によつて
冷媒と空気の熱交換が連続的に行なわれる。

発明が解決しようとする問題点 前述の従来例は、フイン６に切り起こし７を有
するスリツトフインと称せられるもので、フイン
表面に加工のないフラツトフインと比較すると表
面の熱抵抗を40〜50％低下させている。しかしな
がら、この様に切り起こしをフイン面に設けた場
合、平板理論を適用すると層流の助走区間の熱伝
達率が非常に高いために、現在のこの様なスリツ
トフインにより達成しているフイン表面の熱抵抗
値より50％以上低い熱抵抗値を実現しうるはずで
ある。この理論値を達成し得ない理由は様様考え
られるが、それらのうちで重要な理由として掲げ
られるものは、切り起こし７を通過する空気流
の通風抵抗が高く、切り起こし７以外の部分を通
過する空気量が増加するので切り起こし部での熱
的性能が十分生かされない。止水域が広く存在
するため有効な伝熱面積が低下する。特に空気流
８の上流側にある銅管４後流の止水域は、その後
部の切り起こし７を被うため、これら切り起こし
７の熱抵抗が増大し、フインの平均熱抵抗を増大
させる。銅管４がちどり状に配置され、銅管４
の前方又は後方に切り起こし７が設けられるため
銅管４からの熱流を妨げフイン効率が低下する。

そこで本発明は、伝熱管間の流れを均一化
し、切り起こし部の通過空気量を低下させないよ
うにし、平行平板間流れを実現せしめ理論値に近
い熱伝達率を得ることができる。止水域へ流体
の付着現象によつて流れを誘導する。伝熱管間
の熱流を妨げないといつた伝熱管及び伝熱面構成
を採用することで、前記の問題点を解決し、フイ
ンの熱抵抗を低下させ、コンパクトかつ高性能な
フイン付熱交換器を提案することを目的とするも
のである。

問題点を解決するための手段 本発明の技術的な手段は、複数枚のフインに気
流方向に並んだ３本以上の伝熱管を非直線状でか
つ各管の一部を重なる列としてその伝熱管列を複
数列設置し、前記伝熱管列間のフインに気流方向
に開口したルーパ状又は、橋状の複数の切り起こ
しを設けるとともに、伝熱管群内の伝熱管が上流
側のいづれかの伝熱管の下流側への投影面と部分
的かつ非全体的に重なる様にするとともに、その
組み合わせが２組以上存在する様に構成するもの
である。この手段によつて次に述べる様な作用が
生じる。

作 用 すなわち、各伝熱管群内の管列は気流方向に
わずかずれて設置されるために、橋状又はルーバ
ー状の切り起こしを管の後流部へその一部が入り
込む様に構成できるため、伝熱管近傍に部分的に
空気流速の高い箇所が生ぜず、切り起こしへ十分
な流量の空気を通過させることができるため、切
り起こしの熱的な性能を十分生かすことができ
る。つまり、理論的な平行平板の助走区間の熱伝
達率に十分近い値を実現できる。各伝熱管は空
気流の上流側の管投影面のどれかと部分的に重な
る様に設置されているために、上流側の管の後流
が下流の管により流動方向を上流側の管の止水域
側へ誘引され、止水域が減少する。またこの現象
は、伝熱管群間の切り起こしを設けているためよ
り顕著になる。つまり切り起こしは気流方向に開
口した側辺部とフインに接続される脚部を有する
が、この脚部を伝熱管後流部へ入り込む様に設け
られるので、気流は止水域側へ流動する様にな
り、止水域は減少するのである。これは脚部を気
流と傾斜させ、仰角を持たせればより効果は大き
くなる。各伝熱管列は上流側の管と気流方向か
ら見て著しく位置がずれて設置されることがない
ので、伝熱管群間のフインへの熱の流れは切り起
こしにより阻害されることが少ない。

この作用によつて従来のものより著しく性能の
高いフイン付熱交換器を実現できるのである。

実施例 以下、本発明の一実施例を添付図面にもとづい
て説明する。

第１図に於てａは本発明の一実施例の熱交換器
の平面図、ｂはａ図のBB断面図である。また９
ａ，９ｂ，９ｃは銅管であり、その周囲にバーリ
ング加工されたフインカラー１０が嵌合されてい
る。１１はフインであり１２は橋状の切り起こし
である。銅管９ａ，９ｂ，９ｃの内部は冷媒が流
動しており、その冷媒の有する熱は、銅管９、フ
インカラー１０、フイン１１、及び切り起こし１
２へと順次伝えられる。一方矢印方向から流動す
る空気流１３は、フイン間を通過する際に、冷媒
から伝えられた熱を、空気の接する面を介して間
接的に交換する。

銅管９ｂ及び９ｃは空気流の上流側に設置され
た銅管９ａの斜線で示した投影面１４に半分だけ
重なる様に配置されている。この銅管９ｂ，９ｃ
によつて銅管９ａの後流は、投影面１４に入り込
む用に流れるので、止水域は著しく減少する。銅
管９ｃの位置は銅管９ｂの下流側へずらすことも
可能であり、本発明の請求の範囲と矛盾しない
が、この場合は、止水域の減少効果は本実施例よ
りやや薄くなる。また本実施例では銅管９ｂ，９
ｃの投影面１４との重なりを丁度銅管直径の1/2
としているが部分的に重なつていれば効果はあ
る。ただこの止水域の減少効果だけを考慮して考
えると、妥当な効果が期待できるのはこの重なり
部が管直径の1/3から2/3程度であり、その他の範
囲では急激にその効果が低下する。本実施例では
銅管９が３本の場合であるが、３本以上でも良
い。

本実施例では切り起こし１２を銅管９ａ，９
ｂ，９ｃを囲む様に設けかつそのフイン１１と接
続する脚部を空気流１３の方向と傾斜させて設け
ている。このため脚部は空気の流れを銅管９群内
へ導く様に働き、止水域を減少させている。ま
た、この脚部が銅管９ａ，９ｂの後流へ入り込む
様にも配置されているため、銅管群間で一部分だ
け空気の流速が早くなることがなく、均一空気流
速が得られる。それ故切り起こし１２の伝熱性能
が空気流速の低下によつて損なわれることがな
い。その上、銅管群９ａ，９ｂ，９ｃは概ね一列
となつているため、銅管群間の熱流を阻害するこ
とがなく、フイン効率も高くなる。それ故、全体
的なフインの伝熱性能は著しく向上するのであ
る。

次に本発明の他の実施例について説明する。

第２図は、本発明の他の実施例の一つを示した
ものであり、ａは平面図、ｂはａのAA断面図で
ある。１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄは銅管で
あり、銅管１５ａの投影面に銅管１５ｂが部分的
に重なり、同様に銅管１５ｂの投影面と銅管１５
ｃ、銅管１５ｃの投影面と銅管１５ｄとが部分的
に重なつている。この実施例ではこの重なりが直
径の1/2であるが、この値に関しては、第１図の
本発明の実施例で述べた様に1/3〜2/3の間が最も
効果が高い。一方１６はフインカラーでありフイ
ン１７をバーリング加工して起こし上げたもので
ある。１８はフイン１７表面を橋状に切り起こし
たものである。銅管１５の間には空気流２１の撹
拌を計る目的で銅管群を横切るように山形起こし
上げ１９が設けられその一部の山形起こし上げ１
９の頂部には複数の凹部２０を設けている。この
凹部の底部は気流に対して傾斜している。これに
よつて気流の混合が起き、境界層が撹拌されるの
で熱伝達率の増加が計れる。またこの山形起こし
上げ１９は、この熱交換器を蒸発器として使用し
た場合、気流の撹拌だけでなく、凝縮水を集める
効果があるため、凝縮水の落下が迅速に行われる
様になり、伝熱性能が向上する。

発明の効果 本発明は、３本以上の伝熱管を非直線状に気流
方向に配して一列として空気流と交叉する方向に
複数列設けその伝熱管列間に位置するフイン部に
切り起こしを設けるとともに各列内の伝熱管が上
流側の伝熱管の投影面と部分的に重なる様に構成
しているので、伝熱管群間を流れる空気流速が
均一化され、切り起こしの熱抵抗を十分低下させ
ることができる。上流にある伝熱管の後流が下
流の伝熱管によつて流れの方向を変え、止水域側
へ流動するため止水域が減少し、有効な伝熱面積
が増加する。各伝熱管が気流方向から見て著し
く位置がづれて設置されないので、伝熱管からフ
イン及び切り起こしへの熱の流れが阻害されず、
フイン効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるフイン付熱交
換器の構成図、第２図は本発明の他の実施例であ
るフイン付熱交換器の構成図、第３図は従来例の
フイン付熱交換器の構成図、第４図は同熱交換器
の斜視図である。 １，４……銅管、２，６……フイン、７……切
り起こし。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数枚のフインに気流方向に非直線状に並ん
   だ３本以上の伝熱管列を気流方向に複数列設置
   し、前記フインの前記伝熱管列間部分に前記気流
   方向に開口した複数の切り起こしを設けるととも
   に、前記各伝熱管列において伝熱管相互が、前記
   気流の上流側にあるいづれかの前記伝熱管の下流
   側への投影面と部分的な重なりをもつて前記非直
   線状を構成しているフイン付熱交換器。 ２ 気流方向へ開口した切り起こしのフインと接
   合する脚部が気流方向に対して傾斜した特許請求
   の範囲第１項記載のフイン付熱交換器。 ３ 複数のフインの一部を気流方向と直角に、各
   伝熱管群を横切るごとく連続して、上面もしくは
   下面へ山形状に起こし上げた特許請求の範囲第１
   項または第２項記載のフイン付熱交換器。 ４ 山形状の起こし上げ頂部に、複数の凹部を設
   けた特許請求の範囲第３項記載のフイン付熱交換
   器。