JPH0573986B2 - - Google Patents

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JPH0573986B2
JPH0573986B2 JP62266383A JP26638387A JPH0573986B2 JP H0573986 B2 JPH0573986 B2 JP H0573986B2 JP 62266383 A JP62266383 A JP 62266383A JP 26638387 A JP26638387 A JP 26638387A JP H0573986 B2 JPH0573986 B2 JP H0573986B2
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JP
Japan
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fin
fins
heat exchanger
pipe
tip
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP62266383A
Other languages
English (en)
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JPH01111177A (ja
Inventor
Masaaki Ito
Hiroshi Kogure
Masahiro Myagi
Tadao Koike
Isao Kanamori
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP26638387A priority Critical patent/JPH01111177A/ja
Publication of JPH01111177A publication Critical patent/JPH01111177A/ja
Publication of JPH0573986B2 publication Critical patent/JPH0573986B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

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
用いられるフイン付き熱交換機に係り、特にヒー
トポンプの室外熱交換器に好適なクロスフインチ
ユーブ形熱交換器に関する。
〔従来の技術〕
斜交波形フインの構造と性能については、冷凍
57巻655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、交差波形フイン
は、波形の壁面に沿つ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、フインの中間において、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
る目詰りがないという長所がある。
又、実開昭54−63565号公報には、平板状フイ
ンに蛇行状に曲折した冷媒パイプを貫通形成した
フインチユーブ形冷却器においてフインの寸法幅
に対して略中央より下方に冷媒パイプを貫通した
ものが開示されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、冷凍57巻655号に記載の上記従
来技術は、空気が流入するフイン先端での着霜に
ついて配慮されておらず、フイン先端で霜による
目詰りが生じてしまうという問題があつた。
又、実開昭54−63565号公報に記載の冷却器は、
フイン先端の着霜量には配慮されているものの平
板状フインであり、冷媒パイプ部は、着霜の偏り
が生じやすく、霜による目詰りについて十分配慮
されていないものであつた。
本発明の目的は、斜交波形フイン付き熱交換器
のフイ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〕
流入空気の気流方向に対して斜めに傾斜する波
形を設けたフインをその波形の傾斜方向が交互に
交差するように所定間隔で積み重ね、このフイン
群に内部を流体が流れるパイプを直角に挿入して
構成される交差波形フイン付き熱交換器におい
て、前記パイプを流入空気の下流側に偏心させる
とともに、前記フイン先端部に帯状の平坦部を設
け、該平坦部と前記波形部とをなめらかに連続し
て形成することにより達成される。
〔作用〕
パイプを、フイン中心位置より空気下流側にず
らすことにより、パイプからフイン先端までの距
離が長くなる。従つて、パイプが0℃以下の低温
の時、フイ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
中の水蒸気がフイン先端に着霜する量は少なくな
り、フイン先端での霜による目詰りを防ぐことが
できる。
斜交波形フインでは、空気の旋回によつて空気
の混合を促進し、温度分布をなくすことによつて
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、フイン
中間部分での着霜はほぼ均一である。
〔実施例〕
以下、斜交波形フインを第1図乃至第4図によ
り説明する。第1図は斜交波形フインの片方であ
る。フイン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
インカラー2で示されるパイプ中心位置は、フイ
ンの中心より空気下流側にすぐれており、d1がd2
より大きくなつている。
第2図は、斜交波形フインの残る片方である。
フインB5面上に設けられた波形B6は、気流方
向4に対して15°の下り傾斜になつている。パイ
プの位置は第1図と同様、フイン中心より空気下
流側にずれている。
斜交波形フイン付き熱交換器は、フインAとフ
イン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
交差波形フイン付き熱交換器を、空気流入方向か
ら見たフイン先端部の図である。フインAとフイ
ンBの間隔は狭くなつたり、広くなつたりしてお
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。
第4図aは、温度分布のグラフである。横軸
は、フイン先端から気流方向にとつた距離であ
る。曲線7は、気流温度の変化を示し、フイン先
端から流入した空気は、次第な冷やされて低温に
なつていく。曲線8は、フイ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、フイン
の中心より空気下流側にずれているため、フイン
先端までの熱の伝熱が悪くなり、フイン先端温度
は高くなり、気流温度7に近づく。その結果、フ
イン先端での着霜量が減り、そこでの霜による目
詰りはなくなるが、狭い部分から霜による目詰り
を生じやすい。
フイン中間部では、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
フインの幅(d1+d2)は、パイプ外径d0の2倍程
度であり、パイプ中心位置から空気上流側のフイ
ン幅d1と、パイプ中心位置から空気下流側のフイ
ン幅d2とは等しい。
今、パイプ外径d0を10mm、空気下流側フイン幅
d2を10mm、フインピツチfpを2mm、フイン板厚δ
を0.13mmと固定し、空気上流側フイン幅d1を10mm
から次第に長くし20mmまで変化させた時の性能の
変化を第4図bに示す。コイン効率φは、d1が大
きくなるに従い次第に低下するが、霜で目詰りす
るまでの時間tは次第に長くなつて行く。霜で目
詰りするまでの暖房能力の変化割合は、フイン効
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の一点鎖線のようになる。暖房能力
比は、d1/d2が1より大きくなると、次第に大き
くなり、d1/d2が1.2付近でピークとなり、d1
d2が1.5を越えると、d1/d2が1の時の値より低
下してしまう。結局、フイン材料費当りの暖房能
力が、従来のフインより大きくなるのは、次の式
で表わされるd1/d2が1.0から1.5の範囲である。
1.0<d1<d2<1.5 ……(1) 第5図〜第7図に本発明の一実施例を示す。す
なわち、第5図、第6図に示すように、空気流入
側のフイン先端部に、帯状の平坦部12を設けて
ある。この時パイプはやはりフインの中心よりも
空気下流側にずらせてある。すなわち第5図でd1
>d2となつている。このようにフイン先端に平坦
部を有するフインA′とフインB′を交互に積み重
ねて、フイ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図のようになつている。第7図の
実線(直線となつている)は、フイン先端の形状
であり、破線(波形にうねつている)は、フイン
中間部での形状である。最も霜着しやすいフイン
先端部が、第3図のような曲線でなく、第7図の
ような直線になつているため、フイン間隔の狭い
部分がなくなり、さらに霜による目詰りに強いフ
インが得られる。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。
また着霜しやすいフイン先端の位置が交互にず
れるようにスタガーフインとしてもよい。その結
果、第8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。このようにフイン先
端が交互に出張つたり、引つ込んだりしているフ
インをスタガーフインと呼んでいる。次にスタガ
ー量(d3−d1)の値について考察する。斜交波形
フインでは、空気流入側のフイン先端に多くの霜
が付き、この部分で目詰りを生じるので、フイン
先端部のみを考える。第8図bはフイン先端まで
の距離が一様なフイ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てある。第8図c
は、スタガー量(d8−d1)をフインピツチfpと等
しくした場合で、第8図bの場合より、目詰りし
にくくなつている。第8図dは、スタガー量(d3
−d1)をフインピツチの2倍2fpとしたもので、
目詰りするまで、第8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、フインピツチの2倍の部分で目
詰りしているので、効果はない。
従つて、スタガー量(d3−d1)としては、次式
の範囲が適当である。
fp≦(d3−d1)≦2fp ……(2) 第9図〜第10図は別の実施例である。スダガ
ーフインに第5図、第6図で示した平坦部12を
フイン先端に設けたものである。フイン先端部が
直線となるので、フイ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10図のフインB′の先端においては、第
9図のフインA′の波形がすでに始まつているの
で、フイン間隔は狭い所と広い所とができてしま
う。フイ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11図、第12図の実施例である。
この実施例では、フイン先端からパイプ中心まで
の距離d1が長い方のフイン(第11図のフイン
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12図
のフイン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、フイン先端部は平坦であ
り、フイン間隔は一定となつている。
第13図、第14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、フイン後端
にも平坦部を設けている。パイプ中心位置の平坦
部14は、フインカラー2とフインカラー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、フイン面上に凝縮した水滴
もこの平坦部14を通つて落下するので、水切り
性の良いフインを得ることができる。フイン後縁
における平坦部15は、フインA′やフインB′を
縦方向に切断する際、フイ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、交差波形フイン本来の作用が弱
まるからである。さらに付け加えるならば、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つて、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15図、第16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2
4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、フイン
C20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。フインCと交互に積層されるフインD21で
は、フイン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
フイン製作する場合に、他方だけの波形だとフイ
ンが次第に変形し、長いフインではねじれてしま
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、フインの変形を防
ぐことができ、その結果フインを積層して熱交換
器を製作する場合の、フインの取り扱いが容易に
なるという効果が生じる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、斜交波形フイン付き熱交換器
の空気流入側フイン先端部でフイン間隔の狭い部
分がなく、波形の先端部に着霜しないようにして
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図は斜交波形フインの平面図、第2図は第
1図と対となつているフインの平面図、第3図は
熱交換器のフイン先端部を空気流入方向から見た
図、第4図a,bは空気とフインの温度分布を表
わす図である。第5図乃至第7図の一実施例を示
し、第5図はフイン平面図、第6図は第5図と対
になつているフインの平面図、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a,b,c,dは着霜状態の説明図であ
る。第9図、第10図は他の実施例を示す一対の
フインの平面図、第11図、第12図と第13
図、第14図とは夫々更に他の実施例を示し対を
なすフインの平面図である。第15図と第16図
は本発明の更に他の実施例を示し対をなすフイン
の平面図である。 1……フインA、2……フインカラー、3……
波形A、4……気流方向、5……フインB、6…
…波形B、7……気流温度、8……フイン温度、
9……パイプ中心位置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 流入空気の気流方向に対して斜めに傾斜する
    波形を設けたフインをその波形の傾斜方向が交互
    に交差するように所定間隔で積み重ね、このフイ
    ン群に内部を流体が流れるパイプを直角に挿入し
    て構成される交差波形フイン付き熱交換器におい
    て、前記パイプを流入空気の下流側に偏心させる
    とともに、前記フイン先端部に帯状の平坦部を設
    け、該平坦部と前記波形部とをなめらかに連続し
    て形成したことを特徴とする斜交波形フイン付き
    熱交換器。 2 パイプ中心位置からフイン先端までの距離が
    異なる2種類のフイ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イン付き熱交換
    器。 3 フイ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イン先端までの距離が長いフ
    インの平坦部の幅を広くし、パイプ中心位置から
    フイン先端までの距離が短いフインの平坦部の幅
    は狭くした特許請求の範囲第2項記載の斜交波形
    フイン付き熱交換器。 4 フイン後端部および、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1項又は第
    3項記載の斜交波形フイン付き熱交換器。
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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JPH01111177A JPH01111177A (ja) 1989-04-27
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