JPH0345895A - 熱交換器 - Google Patents

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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、たとえば冷凍サイクル回路を有する空気調和
機に用いられる熱交換器に関する。

（従来の技術） たとえば冷凍サイクル回路を構成する空気調和機に、室
内側熱交換器もしくは室外側熱交換器としての熱交換器
が用いられる。これは、多数枚のフィンを狭小の間隙を
存して並設し、これらフィンに複数本の熱交換バイブを
貫通してなるものである。この種熱交換器を構成する上
記フィンは、始め単なる平坦状の板体であって、これら
の間隙である面方向に沿って熱交換空気が流れるように
なっている。

ところで、このようなフィンであると、熱交換空気の導
入する端部側から導出側に沿って徐々に温度境界層が発
達し、この発達にともなってフィンのその部位における
熱伝達率が低下することは、よく知られるところである
。換言すれば、フインと熱交換空気とは効果的な熱交換
がなされない不具合があった。

そこで近時、上記フィンに複数のスリット対を設けるこ
とが考えられ、ある程度の熱交換効率向上が得られるよ
うになった。すなわちこれらスリット対は、上記フィン
に一体に切り起し加工されていて、熱交換空気の導通方
向とは直交する方向でかつ残部のフィンベースに対して
互いに相反する方向に突出される。したがって、フィン
に導かれる熱交換空気は始めフィンの導入端部を形成す
るフィンベースで分断され、ついで、スリット対のいず
れか一方に切り起こされるスリットによりフィンベース
の一方の面側で分断され、さらに他方に切り起こされる
スリットによりフィンベースの他方の面側で分断され、
最後にフィンの導出側端部を形成するフィンベースで分
断されることとなる。上記スリット対は、熱交換空気の
上流側から下流側に亘ってフィンに複数箇所段けられ、
フィンの部位に拘りなく均一に熱交換空気を分断する。

このような熱交換空気の分断は温度境界層の分断であり
、かつこれを破壊する作用でもあるので、熱伝達率の向
上化を図れる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、これまでのフィンに設けられるスリット
対は、全てそのスリットの切り起しである突出方向が同
一方向に揃えられている。そのため、所定間隙を存して
並設されるフィンから考えると、上流側から下流側にか
けて熱交換空気はスリット密度の低い所、すなわちスリ
ット対が設けられたあとのフィンベースの透孔の方向に
沿って導かれてしまうので、上流側のスリット対と下流
側のスリット対との相互関係が薄く、これらによる相乗
効果的なものが期待できない構成となっている。

このようなことから、上流側から下流側に亘る熱交換空
気の流れに対し、スリット対相互の突出方向および位置
を選択し、温度境界層を効率よく破壊してなお一層の熱
伝達率向上を得る熱交換器が求められている。

本発明は上記事情に着目してなされたもので、複数のス
リット対を有する多数枚のフィンと、これらフィンを貫
通する熱交換パイプとからなる基本的な構成は変えず、
スリット対の位置を選択するとともに熱交換空気の流れ
と直交する各列において隣り合うスリット対の突出方向
を選択することにより、さらに熱伝達率の向上化を図れ
る熱交換器を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、所定間隙を存してフィンを並設し互いの間隙
に沿う面方向に熱交換空気を導通させ、これらフィンに
内部に被熱交換流体を導通する熱交換パイプを貫通し、
上記フィンに一対のスリットからなるスリット対を一体
に切り起し加工し、このスリット対のスリットは熱交換
空気の導通方向とは直交する方向でかつ残部のフィンベ
ースに対して互いに相反する方向に突出したものにおい
て、上記スリット対を熱交換空気の導通方向に沿って千
鳥状に配置するとともにこの流れと直交する各列におい
てそれぞれ隣り合うスリット対のスリット突出方向を互
いに逆に向けたこと１を特徴とする熱交換器である。

（作　用） 上流側のスリット対で温度境界層の分断作用がなされる
とともに、熱交換空気はスリット密度の低い方向に沿う
よう曲げられる。そして、熱交換空気の流れと直交する
各列においてそれぞれ隣り合うスリット対のスリット突
出方向が逆なのでフィン面に対して互いに逆方向に導か
れ、隣接するフィンとの間で隣り合うスリット対から出
た熱交換空気相互が互いに衝突し合って乱流を起こし温
度境界層を効率よく破壊する。そしてさらに下流側のス
リット対に導かれ、ここでも温度境界層の分断作用がな
されるので、フィン全体としての熱伝達率の向上を得る
。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。第
１図は、熱交換器の一部を概略的に示す。すなわち、図
中１・・・は所定間隙を存して並設される多数枚のフィ
ンである。これら全てのフィント・、の互いの間隙に沿
う面方向に沿って、図中矢印に示すように熱交換空気が
導通するようになっている。また、これらフィント・・
には、後述するスリット部２・・・が熱交換空気の上流
側および下流側に亘って互いに位置をずらし、いわゆる
千鳥状になる位置に設けられる。そしてさらに、上記ス
リット部２・・・と上、下流側列方向および段方向に位
置を揃え、かつフィン１の面方向とは直交し、内部に被
熱交換流体を導通する熱交換バイブ３・・・が貫通して
任意の手段で固着される。換言すれば、熱交換バイブ３
・・・の貫通位置はいわゆる千鳥状になる。

つぎに上記スリット部２・・・につき、第２図にもとづ
いて説明する。各スリット部２・・・は熱交換バイブ３
・・・とともに互いに千鳥状に配置されることは上述し
た通りである。それぞれのスリット部２は、たとえば図
において幅方向に所定間隔を存して設けられる３条のス
リット対２０・・・からなる。

このスリット対２０は、熱交換空気の導通方向とは直交
する方向に縦長の切り起し片部である一対のスリット２
１．２２をもって構成される。それぞれのスリット２１
．２２の切り起し方向である突出方向は、左右で異なる
よう２分される。なお、たとえば図において右下の上記
スリット部２を詳細に説明すると、各スリット対２０に
おける図中左側の白抜きのスリット２１は手前側である
紙表側に突出し、かつ便宜上交差するハツチングで示す
図中右側のスリット２２は背面側である紙裏側に突出す
る。それぞれの方向に切起し加工されるそれぞれのスリ
ット２１．２２の相互境界を示す線が切断線であり、し
たがってこれらスリット２１．２２が設けられたあとの
フィンベース１３部位は、必然的に開口する透孔２３と
なっている。

このように上流側列の他のスリット部２・・・および下
流側列のスリット部２・・・においても、３条のスリッ
ト対２０・・・からなること、および各スリット対２０
は切起し方向である突出方向が左右で異なるよう２分さ
れる一対のスリット２１．２２をもって構成されること
は、同様である。そして、上流側列および下流側列にお
ける隣り合うスリット部２，２では、スリット２１．２
２の立上がり方向を互いに逆に向ける。すなわち、同図
において右列最下段のスリット部２と、熱交換バイブ３
を挟んだ同列中段のスリット部２のスリット２１゜２２
の突出方向は互いに逆になり、さらに熱交換バイブ３を
挾んだ最上段のスリット部２の突出方向が中段のそれと
は逆になって、最下段と同一になる。同じく図中左列に
おけるスリット部２・・・の突出方向は、右列のものと
同一とする。すなわち、熱交換空気の流れと直交する各
列において隣り合うスリット対２０．２０のスリット突
出方向が互いに逆になる。

このようなスリット部２・・・におけるスリット２１．
２２の突出方向は、第３図からも説明できる。すなわち
、各段の中央はスリット２１．２２が設けられた残りの
フィンベース１ａを表し、この面から図において上下の
方向に突出するよう切り起し加工されているのがわかる
。そして、上下方向に所定間隙を存して並設されるフィ
ント・・の同一箇所においては、同一方向にスリット２
１．２２が突出することは、勿論である。

しかして、このようなスリット部２・・・を有するフィ
ン１と、熱交換バイブ３とで熱交換器を構成し、熱交換
作用をなす。すなわち、熱交換バイブ３に被熱交換流体
を導通するεともにフィン１相互間に熱交換空気を導通
する。この熱交換空気はフィン１および熱交換バイブ３
に接触し、かつフィン１から熱交換バイブ３に熱伝達が
あって、被熱交換流体との熱交換作用を得る。

なお熱交換空気の流通作用について説明すると、第３図
に示すように、所定のスリット対２０においては各スリ
ット２１．２２がフィンベース１ａから突出するので、
そのスリット対２０におけるスリット密度の低い所であ
る透孔２３の方向に揃って一直線に熱交換空気が流れる
。ここでは、熱交換空気の気流は透孔２３をフィン１の
下面から上面に向かって流れ、さらにそのフィン１の上
面にあるフィン１の、隣のスリット対２０の下面から上
面に透孔２３を介して流れることとなる。

また、他の上流側スリット部２・・・においては第４図
に示すように、スリット２１．２２の突出方向が逆であ
れば、当然、逆の方向であるフィン１の上面から下面に
向かって流れる。しかも、上流側と下流側のスリット部
２・・・は、互いに千鳥状に配置されているところから
、上流側のスリット部２を導出した熱交換空気は、下流
側のスリット部２のスリット密度の低い方向であるスリ
ット対２０の透孔２３に向かって所定角度間がる。なお
説明すれば、上流側の図において最上段と最下段のスリ
ット部２，２において、それぞれ左側のスリット２１が
手前側に突出し、右側のスリット２２が背面側に突出す
るところから、熱交換空気の流れは白抜き矢印である紙
面表から裏へ流れる空気流として表される。これに対し
て、中段のスリット部２においては、それぞれ左側のス
リット２２が背面側に突出し、右側のスリット２１が手
前側に突出するところから、熱交換空気の流れは交差す
るハツチング矢印である紙面表から表へ流れる空気流と
して表される。いずれにしても、上流側列の全てのフィ
ン部２・・・で、温度境界層を分断することには変わり
がない。

当然、このフィン１の手前側に所定間隙を存して並設さ
れる図示しないフィンも、同位置に同一方向に突出する
スリットを有し、したがって同一方向に熱交換空気が流
れる。さらにまた、このフィン１の背面側に所定間隙を
存して並設される図示しないフィンにも、これと同位置
に同一方向に突出するスリットを有し、したがって同一
方向に熱交換空気が流れる。このことから、上記フィン
１における紙面表から裏へ向かう熱交換空気の空気流は
背面側のフィンにおける紙面表から表へ向かう熱交換空
気の空気流と、下流側のスリット部２・・・に導入され
る直前で衝突する。あるいは、上記フィン１における紙
面表から表へ向かう空気流は手前側のフィンにおける紙
面表から裏へ向かう空気流と下流側のスリット部２・・
・に導入される直前で衝突する。このように下流側列の
スリット部２・・・においては、ここに熱交換空気が流
入する直前位置で、上流側列の隣り合うスリット部２゜
２から導出する空気流相互が衝突し、しかる後、そのス
リット部２に導かれる。これら熱交換空気の空気流相互
の衝突により乱流が生じて、フィン１上で発達しつつあ
る温度境界層をさらに破壊する。そしてまた、下流側の
スリット部２・・・には衝突した後の熱交換空気が導か
れ、ここで再びスリット２１．２２の立上り方向によっ
て異なるよう、スリット密度の低い所である透孔２３を
介して所定の方向に導かれ、同時に温度境界層をさらに
分断してから導出する。したがって、熱交換空気の導通
にともなってフィン１に沿って形成される温度境界層を
完全に分断し、かつ破壊することとなり、フィン１の熱
伝達率の向上を得られる。

第５図に示すように、前面風速に対する空気側熱伝達率
の特性が、従来のスリットの位置および立上り方向を揃
えたものと比較して、風速全域に亘って略同−比率で向
上する。また、第６図に示すように前面風速に対する空
気側圧力損失の特性は、従来のものとほとんど変わりが
ない。すなわち、本発明のものは、従来のものと圧力損
失は変わりがなく、熱伝達率の向上を図れることとなる
。

なお、上記各スリット部２・・・における構成は、上記
実施例に限定されるものではなく、種々の変形例が考え
られる。要は、熱交換空気の導通方向に沿ってスリット
対を千鳥状に配置するとともにこの流れと直交する各列
においてそれぞれ隣り合う位置のスリットの突出方向を
互いに逆に向けて、熱交換空気を互いに逆方向に流れる
よう案内できる構成であればよい。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、上流側のスリット
対で温度境界層を分断し、下流側のスリット対導入位置
で上流側の隣り合うスリット対から出た熱交換空気相互
を衝突させてさらに温度境界層を破壊し、そしてさらに
下流側のスリット対で分断する。したがって、熱伝達率
の向上を図れるとともに効率の良い熱交換作用をなす効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は熱交換器一部
を概略的に示す斜視図、第２図は熱交換器の縦断正面図
、第３図は第２図Ａ−Ａ線に沿う縦断面図、第４図はフ
ィンにおける熱交換空気の流れ方向を説明する図、第５
図および第６図は本発明のものと従来のものを比較して
表す特性図である。 １・・・フィン、３・・・熱交換パイプ、２０・・・ス
リ・ント対、２１．２２・・・スリット。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 所定間隙を存して並設され互いの間隙に沿う面方向に熱
   交換空気を導通させる多数枚のフィンと、これらフィン
   を貫通し被熱交換流体を導通させる熱交換パイプと、上
   記フィンに一体に切り起し加工される一対のスリットで
   あり熱交換空気の導通方向とは直交する方向でかつ残部
   のフィンベースに対して互いに相反する方向に突出され
   る複数のスリット対とを具備したものにおいて、上記ス
   リット対は熱交換空気の導通方向に沿って千鳥状に配置
   するとともにこの流れと直交する各列においてそれぞれ
   隣り合うスリット対のスリット突出方向を互いに逆に向
   けたことを特徴とする熱交換器。