JPH07107480B2 - 熱交換器 - Google Patents
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- JPH07107480B2 JPH07107480B2 JP63269881A JP26988188A JPH07107480B2 JP H07107480 B2 JPH07107480 B2 JP H07107480B2 JP 63269881 A JP63269881 A JP 63269881A JP 26988188 A JP26988188 A JP 26988188A JP H07107480 B2 JPH07107480 B2 JP H07107480B2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- F28F1/12—Tubular 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
- F28F1/24—Tubular 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
- F28F1/32—Tubular 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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- F28F1/325—Fins with openings
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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- Y10S165/454—Heat exchange having side-by-side conduits structure or conduit section
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、空調機，冷凍機等に使用され、流体間の熱の
授受を間接的に行う熱交換器に関するものである。
授受を間接的に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19図に示したように、Ｕベ
ンドにより互いに接続された銅等の伝熱管２とアルミ等
のフィン１よりなり、伝熱管２の内部を通過する流体と
フィン１間へ矢印方向に流入する空気が熱交換を行う構
造を有していた。
ンドにより互いに接続された銅等の伝熱管２とアルミ等
のフィン１よりなり、伝熱管２の内部を通過する流体と
フィン１間へ矢印方向に流入する空気が熱交換を行う構
造を有していた。
このような熱交換器には近年小型化，高性能化が要求さ
れているが、騒音等の問題から、フィン１相互間の空気
流速は低く抑えられており、管内側の熱抵抗に比較する
とフィン表面気体側の熱抵抗は非常に高い。そのためフ
ィン１の表面積を大きく拡大することによって管内側の
熱抵抗との差を減少させているがフィン１の表面積の拡
大にも限界があり、現在でも、フィン表面側の熱抵抗は
管内側の熱抵抗を大幅に上回ってる。
れているが、騒音等の問題から、フィン１相互間の空気
流速は低く抑えられており、管内側の熱抵抗に比較する
とフィン表面気体側の熱抵抗は非常に高い。そのためフ
ィン１の表面積を大きく拡大することによって管内側の
熱抵抗との差を減少させているがフィン１の表面積の拡
大にも限界があり、現在でも、フィン表面側の熱抵抗は
管内側の熱抵抗を大幅に上回ってる。
このため、近年フィン表面に加工を施して、空気とフィ
ンとの間の熱抵抗を減少させる試みがなされている。
ンとの間の熱抵抗を減少させる試みがなされている。
第20図は従来の改良例であり、平面図である。図中１は
フィン、２は伝熱管、３はフィンベース、105,106,115,
116,125,126は立ち上り片、107,117,127は横架片、104,
114,124は切り起こし片、Ｓは気体流路、Ａは気体、ｌ
は気体流路中心線である。
フィン、２は伝熱管、３はフィンベース、105,106,115,
116,125,126は立ち上り片、107,117,127は横架片、104,
114,124は切り起こし片、Ｓは気体流路、Ａは気体、ｌ
は気体流路中心線である。
相互に隣接する伝熱管２用フィンカラー12と12の間の気
体流路Ｒを横切って一対の立ち上り片105と106、115と1
16、125と126の間に横架片107,117,127をかけ渡してな
る切り起こし片104,114,124を形成したフィン１を用い
たフィン付熱交換器であって、切り起こした片114と124
は気流入口側と気流出口側とにあり段方向に分割されて
おり、切り起こし片104は中間部分にあり分割されてい
ない。さらに各切り起こし片104,114,124の伝熱管２側
の立ち上り部105,106,115,125は伝熱管２の外周に沿う
ようにその傾斜角度を設定し、残りの立ち上り片116,12
6は気体流路中心線ｌに対して傾斜角をもち、かつ気流
入口側の切り起こし片114,124と気流出口側の切り起こ
し片114,124とでは立ち上り片116,126の傾斜方向が相互
に逆向とされている。この立ち上り片116と126とに沿っ
て気体が流れることによって、流体通路Ｒを流通する気
体Ａの混合が促進され、熱交換率を改善させることがで
きる。
体流路Ｒを横切って一対の立ち上り片105と106、115と1
16、125と126の間に横架片107,117,127をかけ渡してな
る切り起こし片104,114,124を形成したフィン１を用い
たフィン付熱交換器であって、切り起こした片114と124
は気流入口側と気流出口側とにあり段方向に分割されて
おり、切り起こし片104は中間部分にあり分割されてい
ない。さらに各切り起こし片104,114,124の伝熱管２側
の立ち上り部105,106,115,125は伝熱管２の外周に沿う
ようにその傾斜角度を設定し、残りの立ち上り片116,12
6は気体流路中心線ｌに対して傾斜角をもち、かつ気流
入口側の切り起こし片114,124と気流出口側の切り起こ
し片114,124とでは立ち上り片116,126の傾斜方向が相互
に逆向とされている。この立ち上り片116と126とに沿っ
て気体が流れることによって、流体通路Ｒを流通する気
体Ａの混合が促進され、熱交換率を改善させることがで
きる。
発明が解決しようとする課題 しかし第20図に示したフィンを用いたフィン付熱交換器
における気体Ａの混合効果は、立ち上り片116と126とに
沿って気体が流れることだけによるものではないので、
飛躍的に熱交換効率を向上させることはできなかった。
における気体Ａの混合効果は、立ち上り片116と126とに
沿って気体が流れることだけによるものではないので、
飛躍的に熱交換効率を向上させることはできなかった。
上記発明は、実開昭57−139086号公報に開示されてい
る。
る。
また、熱交換器の性能を向上させる発明は、上記のもの
に限るものではなく、そのいくつかを説明する。
に限るものではなく、そのいくつかを説明する。
例えば、特公昭59−26237号公報，特開昭61−217695号
公報，実開昭62−34676号公報のように、矩形状の切り
起こし片を一定の条件で配列した構成、あるいは実公昭
62−38152号公報のように大きさが異なる等脚台形状の
切り起こし片を配列した構成が知られている。
公報，実開昭62−34676号公報のように、矩形状の切り
起こし片を一定の条件で配列した構成、あるいは実公昭
62−38152号公報のように大きさが異なる等脚台形状の
切り起こし片を配列した構成が知られている。
しかし、前者の構成は、切り起こし片の立ち上り部が気
流方向と平行に突出していることから、フィン間を通過
する気流を乱す作用が乏しく、乱流作用による伝熱性能
を向上する効果は期待できない。
流方向と平行に突出していることから、フィン間を通過
する気流を乱す作用が乏しく、乱流作用による伝熱性能
を向上する効果は期待できない。
また、後者の構成は、隣合う切り起こし片の立ち上り部
がすべて平行に位置しているため、気流の方向を複雑に
変えることはできるものの、気流を乱す作用は小さく、
やはり乱流作用による伝熱性能を向上する効果は期待で
きない。
がすべて平行に位置しているため、気流の方向を複雑に
変えることはできるものの、気流を乱す作用は小さく、
やはり乱流作用による伝熱性能を向上する効果は期待で
きない。
本発明の目的は、平板フィンを流れる先端部分で乱流を
生じさせ、伝熱性能の向上をはかることにある。
生じさせ、伝熱性能の向上をはかることにある。
本発明の他の目的は、平板フィンを流れる後端部分にお
いても乱流を生じさせ、伝熱性能の一層の向上をはかる
ことにある。
いても乱流を生じさせ、伝熱性能の一層の向上をはかる
ことにある。
さらに本発明の他の目的は、平板フィンを流れる後端部
分において発生する騒音を抑制することにある。
分において発生する騒音を抑制することにある。
さらに本発明の他の目的は、伝熱管の列数を複数とした
場合、前列で伝熱性能の向上をはかり、後列で騒音を抑
制することにある。
場合、前列で伝熱性能の向上をはかり、後列で騒音を抑
制することにある。
さらに本発明の他の目的は、伝熱管の列数を複数とした
場合、一層合理的に乱流を生じさせ、伝熱性能の一層の
向上と騒音の抑制化をはかることにある。
場合、一層合理的に乱流を生じさせ、伝熱性能の一層の
向上と騒音の抑制化をはかることにある。
課題を解決するための手段 そして上記目的を達成するために本発明は、一定間隔で
平行に配置され、その間を空気が流れる複数の平板フィ
ンと、この各平板フィンへ直角に挿入され、内部を流体
が通過する伝熱管を気流の通過方向に対して直角方向
（段方向）へ複数備え、前記電熱管の段方向相互間の平
板フィン面に切り起こし群を設けた熱交換器において、
前記切り起こし群は、前記伝熱管の列の中心線に対し、
気流上流側と気流下流側とに位置し、前記両切り起こし
群の間には、前記伝熱管の中心線上に位置する中央平坦
部を設け、前記気流上流側の切り起こし群は、前記伝熱
管の中心線寄りに位置する中央側、前記気流上流側に位
置する外側、前記中央側と外側の間に位置する中央の３
列の切り起こし片より構成され、この各列の切り起こし
片は、両端がフィン面より突出した立ち上り部と、この
両立ち上り部間に架橋された架橋部より構成され、前記
フィン面に対して表側と裏側に交互に突出して設けら
れ、前記各切り起こし片の間には、中間平坦部が形成さ
れ、前記各切り起こし片は、この中間平坦部をはさんで
平行に隣接し、前記各切り起こし片の立ち上り部におい
て、前記伝熱管近傍に位置する立ち上り部は、前記伝熱
管の外周接線と平行な線上に位置するように設けられ、
前記中央側、中間の各切り起こし片は、それぞれ等脚台
形状に形成され、その平行な２辺が、気流の主流方向と
直角でその各等脚台形状におけるそれぞれの短辺が、前
記伝熱管の中心線側に位置するよう配置され、前記外側
の切り起こし片は、前記等脚台形状の切り起こし片を２
分し、中間部に分割平坦部を設けた一対の平行四辺形状
の中切り起こし片より構成し、前記一対の中切りこし片
において、前記分割平坦部を挟む立ち上り部は、気流の
主流方向において風下側に向かうにつれて徐々にその間
隔が狭くなるように方向づけられ、風下側の切り起こし
群は、複数の切り起こし片により構成されたものであ
る。
平行に配置され、その間を空気が流れる複数の平板フィ
ンと、この各平板フィンへ直角に挿入され、内部を流体
が通過する伝熱管を気流の通過方向に対して直角方向
（段方向）へ複数備え、前記電熱管の段方向相互間の平
板フィン面に切り起こし群を設けた熱交換器において、
前記切り起こし群は、前記伝熱管の列の中心線に対し、
気流上流側と気流下流側とに位置し、前記両切り起こし
群の間には、前記伝熱管の中心線上に位置する中央平坦
部を設け、前記気流上流側の切り起こし群は、前記伝熱
管の中心線寄りに位置する中央側、前記気流上流側に位
置する外側、前記中央側と外側の間に位置する中央の３
列の切り起こし片より構成され、この各列の切り起こし
片は、両端がフィン面より突出した立ち上り部と、この
両立ち上り部間に架橋された架橋部より構成され、前記
フィン面に対して表側と裏側に交互に突出して設けら
れ、前記各切り起こし片の間には、中間平坦部が形成さ
れ、前記各切り起こし片は、この中間平坦部をはさんで
平行に隣接し、前記各切り起こし片の立ち上り部におい
て、前記伝熱管近傍に位置する立ち上り部は、前記伝熱
管の外周接線と平行な線上に位置するように設けられ、
前記中央側、中間の各切り起こし片は、それぞれ等脚台
形状に形成され、その平行な２辺が、気流の主流方向と
直角でその各等脚台形状におけるそれぞれの短辺が、前
記伝熱管の中心線側に位置するよう配置され、前記外側
の切り起こし片は、前記等脚台形状の切り起こし片を２
分し、中間部に分割平坦部を設けた一対の平行四辺形状
の中切り起こし片より構成し、前記一対の中切りこし片
において、前記分割平坦部を挟む立ち上り部は、気流の
主流方向において風下側に向かうにつれて徐々にその間
隔が狭くなるように方向づけられ、風下側の切り起こし
群は、複数の切り起こし片により構成されたものであ
る。
作用 上記構成によれば、 切り起こし片とその間の中間平坦部とが境界層前縁
効果を有する。
効果を有する。
伝熱管側の立ち上り部によって気流が伝熱管に沿っ
て流れやすくなり、止水域減少効果を有する。
て流れやすくなり、止水域減少効果を有する。
気流の上流端または下流側の切り起こし片のそれぞ
れ中央部側の立ち上り部の傾斜方向により気流に旋回成
分が発生し、気流の混合効果と乱流効果を促進する。
れ中央部側の立ち上り部の傾斜方向により気流に旋回成
分が発生し、気流の混合効果と乱流効果を促進する。
これらの各種効果により、空気とフィン表面との間の熱
伝達率を飛躍的に向上させ、熱交換効率を大幅に向上さ
せることができる。
伝達率を飛躍的に向上させ、熱交換効率を大幅に向上さ
せることができる。
実 施 例 第１図，第２図により、第１の発明のフィン付熱交換器
について説明する。
について説明する。
第１図に示すように、平板状フィン１に一定間隔でバー
リングされたフィンカラー12に伝熱管２が挿入されてお
り、矢印Ａ方向に気体が流入する。
リングされたフィンカラー12に伝熱管２が挿入されてお
り、矢印Ａ方向に気体が流入する。
前記フィン１は、段方向に隣接する２つの伝熱管２の間
に気流Ａの風上側に３列、風下側に３列の計６列の切り
起こし片からなる切り起こし群を有する。６列の切り起
こし片のうち、気流最上流端と最下流端の列の切り起こ
し片はそれぞれ中央平坦部3aによって分離された２つの
切り起こし片14と24とから構成され、他の列の切り起こ
し片はそれぞれ１つの切り起こし片４で構成されてい
る。６列の切り起こし片のそれぞれの開口部8,18,28は
気流主流方向ｌに対して垂直である。また各切り起こし
片4,14,24の伝熱管２側の立ち上り部5,6,15,25は、伝熱
管２の外周接線ｍと平行に延びる線におよそ沿う方向に
傾斜角度を設定し、気流上流端または下流端のそれぞれ
２つの切り起こし片14と24の中央部側の立ち上り部16と
26は立ち上り部15と25にそれぞれ平行にして、切り起こ
し片14と24が平行四辺形になっている。また、第４図に
示すように６列の切り起こし片はそれぞれ中間平坦部3b
を間にはさんで、フィン１の表側と裏側とに交互に切り
起こされている。
に気流Ａの風上側に３列、風下側に３列の計６列の切り
起こし片からなる切り起こし群を有する。６列の切り起
こし片のうち、気流最上流端と最下流端の列の切り起こ
し片はそれぞれ中央平坦部3aによって分離された２つの
切り起こし片14と24とから構成され、他の列の切り起こ
し片はそれぞれ１つの切り起こし片４で構成されてい
る。６列の切り起こし片のそれぞれの開口部8,18,28は
気流主流方向ｌに対して垂直である。また各切り起こし
片4,14,24の伝熱管２側の立ち上り部5,6,15,25は、伝熱
管２の外周接線ｍと平行に延びる線におよそ沿う方向に
傾斜角度を設定し、気流上流端または下流端のそれぞれ
２つの切り起こし片14と24の中央部側の立ち上り部16と
26は立ち上り部15と25にそれぞれ平行にして、切り起こ
し片14と24が平行四辺形になっている。また、第４図に
示すように６列の切り起こし片はそれぞれ中間平坦部3b
を間にはさんで、フィン１の表側と裏側とに交互に切り
起こされている。
上記構成によれば、 ６列の切り起こし片とその間の中間平坦部3bとが境
界層前縁効果を有する。
界層前縁効果を有する。
伝熱管２側の立ち上り部5,6,15,25によって気流が
伝熱管２に沿って流れやすくなり、止水域減少効果を有
する。
伝熱管２に沿って流れやすくなり、止水域減少効果を有
する。
気流の上流端または下流端の切り起こし片14と24の
それぞれ中央部側の立ち上り部16と26の傾斜方向により
気流に旋回成分が発生し、気流の混合効果と乱流効果を
促進する。
それぞれ中央部側の立ち上り部16と26の傾斜方向により
気流に旋回成分が発生し、気流の混合効果と乱流効果を
促進する。
これらの各種効果により、空気とフィン表面との間の熱
伝達率を飛躍的に向上させ、熱交換効率を大幅に向上さ
せることができる。
伝達率を飛躍的に向上させ、熱交換効率を大幅に向上さ
せることができる。
次に、第２の発明のフィン熱交換器について第３図〜第
７図に基づいて説明する。
７図に基づいて説明する。
第３図に示すように、平板状フィン１に一定間隔でバー
リングされたフィンカラー12に伝熱管が挿入され、矢印
Ｆ方向に気流が生じている点は、第１の発明の同じであ
る。
リングされたフィンカラー12に伝熱管が挿入され、矢印
Ｆ方向に気流が生じている点は、第１の発明の同じであ
る。
第３図の切り起こし形状について説明する。各切り起こ
し群は気流主流方向ｌに対して直角であり、等ピッチで
中間平坦部3bを両端に設けた６列の切り起こしによりな
る。気流上流から１列目の切り起こし35・35は気流入口
側を長辺とする等脚台形状の切り起こしを２分し、間に
分割平坦部3aを設けた１対の平行四辺形状の切り起こし
であるスリットよりなる。気流上流から２列目,3列目の
切り起こし36,37は、前記等脚台形状の切り起こしであ
るスリットよりなる。気流上流から４列目の切り起こし
34は、気流入口側を短辺とする等脚台形状の切り起こし
であるスリットよりなる。５列目の切り起こし33,33は
気流入口側を短辺とする等脚台形状の切り起こしを２分
し、間に分割平坦部3aを設けた一対の平行四辺形状の切
り起こしであるスリットよりなる。６列目の切り起こし
31,32,32は、前記５列目の切り起こし33との間の分割平
坦部3aに気流入口側を短辺とする等脚台形状のスリット
と、小分割平坦部30cをはさんでこのスリットの両側に
位置する平行四辺形状の２つのスリットよりなる。ま
た、伝熱管近傍の各切り起こしの立ち上がり部は、第１
の発明と同様伝熱管の外周接線と平行に延びる線に沿う
方向に傾斜角度を設定し、配置されている。
し群は気流主流方向ｌに対して直角であり、等ピッチで
中間平坦部3bを両端に設けた６列の切り起こしによりな
る。気流上流から１列目の切り起こし35・35は気流入口
側を長辺とする等脚台形状の切り起こしを２分し、間に
分割平坦部3aを設けた１対の平行四辺形状の切り起こし
であるスリットよりなる。気流上流から２列目,3列目の
切り起こし36,37は、前記等脚台形状の切り起こしであ
るスリットよりなる。気流上流から４列目の切り起こし
34は、気流入口側を短辺とする等脚台形状の切り起こし
であるスリットよりなる。５列目の切り起こし33,33は
気流入口側を短辺とする等脚台形状の切り起こしを２分
し、間に分割平坦部3aを設けた一対の平行四辺形状の切
り起こしであるスリットよりなる。６列目の切り起こし
31,32,32は、前記５列目の切り起こし33との間の分割平
坦部3aに気流入口側を短辺とする等脚台形状のスリット
と、小分割平坦部30cをはさんでこのスリットの両側に
位置する平行四辺形状の２つのスリットよりなる。ま
た、伝熱管近傍の各切り起こしの立ち上がり部は、第１
の発明と同様伝熱管の外周接線と平行に延びる線に沿う
方向に傾斜角度を設定し、配置されている。
上記構成からなる平板プレートを積層し、第19図のよう
に構成された熱交換器40は、第７図に示すように、吸込
口40a,吹出口40bを有する本体38内に形成された風回路4
0cへ送風機39とともに配設される。この基本的配置構成
等は、上記フィン１の切り起こしパターンを除き周知で
あるため、詳細な説明は省略する。
に構成された熱交換器40は、第７図に示すように、吸込
口40a,吹出口40bを有する本体38内に形成された風回路4
0cへ送風機39とともに配設される。この基本的配置構成
等は、上記フィン１の切り起こしパターンを除き周知で
あるため、詳細な説明は省略する。
上記構成によれば、 ６列の切り起こし片35,36,37,3433,32,31とその間
の中間平坦部3bとが境界層前縁効果を有する。
の中間平坦部3bとが境界層前縁効果を有する。
伝熱管近傍の切り起こしの立ち上がり部の傾斜によ
って、気流が伝熱管に沿って流れやすくなり、止水域減
少効果を有する。
って、気流が伝熱管に沿って流れやすくなり、止水域減
少効果を有する。
気流の上流端の切り起こし片35における分割平坦部
3aを挟む立ち上り部の傾斜により気流に旋回成分が発生
し、気流の混合効果と乱流効果を促進する。
3aを挟む立ち上り部の傾斜により気流に旋回成分が発生
し、気流の混合効果と乱流効果を促進する。
気流の入口側（上流側）と、出口側（下流側）の切
り起こしのパターンを変えて伝熱管の中心線を対称軸と
して非対称とし、上流側のパターンを下流側のパターン
に比較して簡素としているため、湿り時にフィン表面に
水滴が付着した場合であっても、その水滴が表面張力に
よって切り起こし35相互あるいは36にブリッジして保持
され、通風抵抗の増加をもたらすといった弊害も抑える
ことができる。
り起こしのパターンを変えて伝熱管の中心線を対称軸と
して非対称とし、上流側のパターンを下流側のパターン
に比較して簡素としているため、湿り時にフィン表面に
水滴が付着した場合であっても、その水滴が表面張力に
よって切り起こし35相互あるいは36にブリッジして保持
され、通風抵抗の増加をもたらすといった弊害も抑える
ことができる。
次に、第５図，第６図により、第１の発明と比較して騒
音特性がすぐれている点について説明する。
音特性がすぐれている点について説明する。
第５図の如く風下側のパターンを複雑とした場合、最下
流の切り起こし31,32によって風速分布の差が小さく保
たれるため、騒音の低減化がはかれる。
流の切り起こし31,32によって風速分布の差が小さく保
たれるため、騒音の低減化がはかれる。
一方、第６図の場合であると、最も風下側の切り起こし
14,24を通過した風速と分割平坦部3aを通過した風速と
の差が大きく、結局風速分布特性が安定しないで騒音発
生の要因が多い。
14,24を通過した風速と分割平坦部3aを通過した風速と
の差が大きく、結局風速分布特性が安定しないで騒音発
生の要因が多い。
したがって、第７図に示す如く空気調和機（室内側）に
第２の発明からなる熱交換器40を組込んだ場合、熱交換
器40の気流出口側（Ｅ側）で第５図の如く風速分布のば
らつきが緩和されるため、騒音特性にすぐれた空気調和
機が得られる。
第２の発明からなる熱交換器40を組込んだ場合、熱交換
器40の気流出口側（Ｅ側）で第５図の如く風速分布のば
らつきが緩和されるため、騒音特性にすぐれた空気調和
機が得られる。
上記第1,第２の発明においては、それぞれ伝熱管が一列
に配設された場合について説明した。
に配設された場合について説明した。
しかし、第1,第２の発明は、伝熱管が気流の主流方向ｌ
において２列に配置された場合でも同様に実施できる。
において２列に配置された場合でも同様に実施できる。
次に、上述の如く伝熱管を２列に配置した第３の発明に
ついて説明する。
ついて説明する。
第８図，第９図により、平板フィン１に設けた切り起こ
し形状について説明する。
し形状について説明する。
フィン１は中心線Ｓを境に上流側列部と下流側列部とに
区分けされ、それぞれの列部において気流主流方向ｌに
対して直角方向（段方向）に伝熱管が貫通するフィンカ
ラー12が設けられている。この各フィンカラー12は、上
流側列と下流側列が気流方向Ａにおいて重ならないよう
に配置されている。
区分けされ、それぞれの列部において気流主流方向ｌに
対して直角方向（段方向）に伝熱管が貫通するフィンカ
ラー12が設けられている。この各フィンカラー12は、上
流側列と下流側列が気流方向Ａにおいて重ならないよう
に配置されている。
上流側列において、各伝熱管の間に形成されたフィン群
は、第１図に示す第１の発明に切り起こし群であり、伝
熱管の中心線S1を対称軸として左右対称に各切り起こし
4,4,14,24が形成されている。
は、第１図に示す第１の発明に切り起こし群であり、伝
熱管の中心線S1を対称軸として左右対称に各切り起こし
4,4,14,24が形成されている。
下流側列において、各伝熱管の間に形成されたフィン群
は、以下の構成となっている。
は、以下の構成となっている。
すなわち、伝熱管の中心線S2を境に風下側は、第３図に
示す第２の発明において風下側に形成した切り起こし3
2,33,34からなる群と同じであり、中心線S2の風上側の
切り起こしは、この中心線S2を対称軸として風下側と線
対称に設けられている。
示す第２の発明において風下側に形成した切り起こし3
2,33,34からなる群と同じであり、中心線S2の風上側の
切り起こしは、この中心線S2を対称軸として風下側と線
対称に設けられている。
したがって、上記第３の発明によっても、上記第２の発
明で述べた〜の作用効果が得られる。
明で述べた〜の作用効果が得られる。
さらに、第５図，第６図で説明したように、この第３の
発明によっても下流側列の風下側のフィン群によって風
速分布が第10図の如く安定して得られ、第11図に示す風
速分布がまばらなフィン群の熱交換器に比較して騒音の
低減化がはかれる。
発明によっても下流側列の風下側のフィン群によって風
速分布が第10図の如く安定して得られ、第11図に示す風
速分布がまばらなフィン群の熱交換器に比較して騒音の
低減化がはかれる。
本発明者は、上記第８図，第９図の構成からなる熱交換
器の性能を確認するため、第1,第２の発明で説明したフ
ィン群を組み合わせた熱交換器との比較実験を行った。
器の性能を確認するため、第1,第２の発明で説明したフ
ィン群を組み合わせた熱交換器との比較実験を行った。
実験を行った熱交換器は、第８図，第９図の構成の他
に、第12図，第13図の如く上流側列，下流側列すべての
切り起こし群を、第８図の下流側列に使用したフィン群
とした構成と、第14図，第15図の如く上流側列，下流側
列すべての切り起こし群を、第３図あるいは第８図の上
流側列で使用したフィン群とした構成の３種類である。
に、第12図，第13図の如く上流側列，下流側列すべての
切り起こし群を、第８図の下流側列に使用したフィン群
とした構成と、第14図，第15図の如く上流側列，下流側
列すべての切り起こし群を、第３図あるいは第８図の上
流側列で使用したフィン群とした構成の３種類である。
実験の結果を、第16図〜第18図に示す。
第16図は風速−通風特性、第17図は、風速−能力特性、
第18図は、フィン回転数−騒音特性を示し、第16図，第
17図の特性については、熱交換器を凝縮器（Cond.）と
蒸発器（Eva.）にそれぞれ使用した効果を並記してい
る。なお、18図については、冷媒を流さない状態での結
果を示す。すなわち、冷媒を流すと、その冷媒音が騒音
値に影警し、正確な特性値が得られないからである。
第18図は、フィン回転数−騒音特性を示し、第16図，第
17図の特性については、熱交換器を凝縮器（Cond.）と
蒸発器（Eva.）にそれぞれ使用した効果を並記してい
る。なお、18図については、冷媒を流さない状態での結
果を示す。すなわち、冷媒を流すと、その冷媒音が騒音
値に影警し、正確な特性値が得られないからである。
第16図に示す実験の結果、凝縮器として使用した場合、
第８図，第12図，第14図に示す三者は、略同等の通風抵
抗性能示しているが、蒸発器として使用した場合、第８
図，第14図に示す二者の熱交換器が良好な結果であっ
た。
第８図，第12図，第14図に示す三者は、略同等の通風抵
抗性能示しているが、蒸発器として使用した場合、第８
図，第14図に示す二者の熱交換器が良好な結果であっ
た。
また第17図に示す実験の結果では、凝縮器として使用し
た場合、第８図，第12図の二者は、第14図の熱交換器と
比較して若干劣るものの、蒸発器として使用した場合
は、第８図，第14図の二者は、第12図の熱交換器よりも
若干すぐれた能力が得られた。
た場合、第８図，第12図の二者は、第14図の熱交換器と
比較して若干劣るものの、蒸発器として使用した場合
は、第８図，第14図の二者は、第12図の熱交換器よりも
若干すぐれた能力が得られた。
さらに、第18図に示す実験の結果では、同一風量が得ら
れる条件下では、第18図，第12図の二者が、第14図の熱
交換器より若干低い騒音レベルとなり、騒音特性がすぐ
れている。
れる条件下では、第18図，第12図の二者が、第14図の熱
交換器より若干低い騒音レベルとなり、騒音特性がすぐ
れている。
上述の実験結果をまとめ、本発明の熱交換器の性能を10
0とした場合、総合評価は次表のようになる。
0とした場合、総合評価は次表のようになる。
これにより、第８図の切り起こし形状を使用した第３の
発明の熱交換器は、蒸発時通風抵抗が低く、また騒音特
性に優れた熱交換器で、三者のうち空気調和機に使用す
る熱交換器として最もバランスがとれた熱交換器である
ことがわかる。
発明の熱交換器は、蒸発時通風抵抗が低く、また騒音特
性に優れた熱交換器で、三者のうち空気調和機に使用す
る熱交換器として最もバランスがとれた熱交換器である
ことがわかる。
発明の効果、 上記構成によれば、 切り起こし片とその間の中間平坦部とが境界層前縁
効果を有する。
効果を有する。
伝熱管側の立ち上り部によって気流が伝熱管に沿っ
て流れやすくなり、止水域減少効果を有する。
て流れやすくなり、止水域減少効果を有する。
気流の上流側または下流側の切り起こし片のそれぞ
れ中央側の立ち上り部の傾斜方向により気流に旋回成分
が発生し、気流の混合効果と乱流効果を促進する。
れ中央側の立ち上り部の傾斜方向により気流に旋回成分
が発生し、気流の混合効果と乱流効果を促進する。
これらの各種効果により、空気とフィン表面との間の熱
伝達率を飛躍的に向上させ、熱交換効率を大幅に向上さ
せることができる。
伝達率を飛躍的に向上させ、熱交換効率を大幅に向上さ
せることができる。
第１図は第１の発明における熱交換器のフィンに形成し
た切り起こし群の平面図、第２図は第１図のIV−IV線に
よる断面図、第３図は第２の発明における熱交換器のフ
ィンに形成した切り起こし群の平面図、第４図は第３図
のVI−VI線による断面図、第５図は第３図に示す切り起
こし群による風量分布図、第６図は第１図に示す切り起
こし群による風量分布図、第７図は本発明の熱交換器を
組み込んだ空気調和機の断面図、第８図は第３の発明に
おける熱交換器のフィンに形成した切り起こし群の平面
図、第９図の第８図のXI−XI線による断面図、第10図は
第８図に示す切り起こし群による風量分布図、第11図は
第１図に示す切り起こし群を風下側に採用した場合の風
量分布図、第12図は第３の発明の熱交換器の性能評価を
行うために使用した供試品のフィン群の平面図、第13図
は第12図のXV−XV線による断面図、第14図は第３の発明
の熱交換器の性能評価を行うために使用した異なる供試
品のフィン群の平面図、第15図は第14図のXVII−XVII線
による断面図、第16図は第８図，第12図，第14図に示す
それぞれの熱交換器の実験結果を示す風速−通風特性
図、第17図は第８図，第12図，第14図に示すそれぞれの
熱交換器の実験結果を示す風速−能力特性図、第18図は
第８図，第12図，第14図に示すそれぞれの熱交換器の実
験結果を示すファン回転数−騒音特性図、第19図はフィ
ン付熱交換器の概略構造を示す斜視図、第20図は従来例
を示す熱交換器のフィンに形成した取り起こし群の平面
図である。 １……平板状フィン、２……伝熱管、3a……中央平坦
部、４……切り起こし片、5,6……立ち上り部。
た切り起こし群の平面図、第２図は第１図のIV−IV線に
よる断面図、第３図は第２の発明における熱交換器のフ
ィンに形成した切り起こし群の平面図、第４図は第３図
のVI−VI線による断面図、第５図は第３図に示す切り起
こし群による風量分布図、第６図は第１図に示す切り起
こし群による風量分布図、第７図は本発明の熱交換器を
組み込んだ空気調和機の断面図、第８図は第３の発明に
おける熱交換器のフィンに形成した切り起こし群の平面
図、第９図の第８図のXI−XI線による断面図、第10図は
第８図に示す切り起こし群による風量分布図、第11図は
第１図に示す切り起こし群を風下側に採用した場合の風
量分布図、第12図は第３の発明の熱交換器の性能評価を
行うために使用した供試品のフィン群の平面図、第13図
は第12図のXV−XV線による断面図、第14図は第３の発明
の熱交換器の性能評価を行うために使用した異なる供試
品のフィン群の平面図、第15図は第14図のXVII−XVII線
による断面図、第16図は第８図，第12図，第14図に示す
それぞれの熱交換器の実験結果を示す風速−通風特性
図、第17図は第８図，第12図，第14図に示すそれぞれの
熱交換器の実験結果を示す風速−能力特性図、第18図は
第８図，第12図，第14図に示すそれぞれの熱交換器の実
験結果を示すファン回転数−騒音特性図、第19図はフィ
ン付熱交換器の概略構造を示す斜視図、第20図は従来例
を示す熱交換器のフィンに形成した取り起こし群の平面
図である。 １……平板状フィン、２……伝熱管、3a……中央平坦
部、４……切り起こし片、5,6……立ち上り部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中角 英二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 伊東 正太郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−183391（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−217695（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−161570（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭59−26237（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (8)
- 【請求項１】一定間隔で平行に配置され、その間を空気
が流れる複数の平板フィンと、この各平板フィンへ直角
に挿入され、内部を流体が通過する伝熱管を気流の通過
方向に対して直角方向（段方向）へ複数備え、前記伝熱
管の段方向相互間の平板フィン面に切り起こし群を設け
た熱交換器において、前記切り起こし群は、前記伝熱管
の列の中心線に対し、気流上流側と気流下流側とに位置
し、前記両切り起こし群の間には、前記伝熱管の中心線
上に位置する中央平坦部を設け、前記気流上流側の切り
起こし群は、前記伝熱管の中心線寄りに位置する中央
側、前記気流上流側に位置する外側、前記中央側と外側
の間に位置する中間の３列の切り起こし片より構成さ
れ、この各列の切り起こし片は、両端がフィン面より突
出した立ち上がり部と、この両立ち上がり部間に橋架部
より構成され、前記フィン面に対して表側と裏側に交互
に突出して設けられ、前記各切り起こし片の間には、中
間平坦部が形成され、前記各切り起こし片は、この中間
平坦部をはさんで平行に隣接し、前記各切り起こし片の
立ち上り部において、前記伝熱管近傍に位置する立ち上
がり部は、前記伝熱管の外周接線と平行な線上に位置す
るように設けられ、前記中央側、中間の各切り起こし片
は、それぞれ等脚台形状に形成され、その平行な２辺
が、気流の主流方向と直角で、その各等脚台形における
それぞれの短辺が、前記伝熱管の中心線側に位置するよ
うに配置され、前記外側の切り起こし片は、前記等脚台
形状の切り起こし片を２分し、中間部に分割平坦部を設
けた一対の平行四辺形状の中切り起こし片より構成し、
前記一対の中切り起こし片において、前記分割平坦部を
挟む立ち上がり部は、気流の主流方向において風下側に
向かうにつれて徐々にその間隔が狭くなるように方向づ
けられ、風下側の切り起こし群は、複数の切り起こし片
により構成されている熱交換器。 - 【請求項２】風下側の切り起こし群は、伝熱管の中心線
を対象軸とし、風上側の切り起こし群と線対称に形成さ
れた請求項１記載の熱交換器。 - 【請求項３】風下側の切り起こし群は、前記伝熱管の中
心線寄りに位置する中央側、前記気流下流側に位置する
外側、前記中央側と外側の間に位置する中間の３列の切
り起こしより構成され、この各列の切り起こし片は、両
端がフィン面より突出した立ち上がり部と、この両立ち
上がり部間に橋架された橋架部より構成され、前記フィ
ン面に対して表側と裏側に交互に突出して設けられ、前
記各切り起こし片の間には、中間平坦部が形成され、前
記各切り起こし片は、この中間平坦部をはさんで平行に
隣接し、前記各切り起こし片の立ち上がり部において、
前記伝熱管近傍に位置する立ち上がり部は、前記伝熱管
の外周接線と平行な線上に位置するように設けられ、前
記中央部，中間，外側の各切り起こし片は、それぞれ等
脚台形状に形成され、その平行な２辺が、気流の主流方
向と直角で、その各等脚台形におけるそれぞれの短辺
が、前記伝熱管の中心側に位置するように配置され、前
記中間の切り起こし片は、前記等脚台形状の切り起こし
片を２分し、中間部に分割平坦部を設けた一対の平行四
辺形状の中切り起こし片より構成し、前記一対の中切り
起こし片において、前記分割平坦部を挟む立ち上がり部
は、気流の主流方向において風上側に向かうにつれて徐
々にその間隔が狭くなるように方向づけられ、前記外側
の切り起こし片は、前記等脚台形状の切り起こし片を、
二つの平行四辺形状の小切り起こし片と、この二つの平
行四辺形状の小切り起こし片に挟まれた一つの等脚台形
状の小切り起こし片の３分割体とし、この分割部である
二つの中間部に小分割平坦部を設けた構成とし、前記平
行四辺形状の小切り起こし片と等脚台形状の小切り起こ
し片は、前記小分割平坦部を挟む立ち上がり部が、その
間隔と平行に保ち、かつ前記等脚台形状の小切り起こし
片の長辺が気流の主流方向において風下側に位置するよ
うに方向づけられている請求項１記載の熱交換器。 - 【請求項４】一定間隔で平行に配置され、その間を空気
が流れる複数の平板フィンと、この各平板フィンへ直角
に挿入され、内部を流体が通過する伝熱管を気流の通過
方向（列方向）および気流の通過方法に対して直角方向
（段方向）へ複数備え、前記各列における伝熱管の段方
向相互間の平板フィン面に切り起こし群を設けた熱交換
器において、前記切り起こし群は、前記伝熱管の各列の
中心線に対し、気流上流側と気流下流側とにそれぞれ位
置し、前記両切り起こし群の間には、前記伝熱管の中心
線上に位置する中央平坦部を設け、前記気流上流側列の
上流側切り起こし群は、前記伝熱管の中心線寄りに位置
する中央側、前記気流上流側に位置する外側、前記中央
側と外側の間に位置する中間の３列の切り起こし片より
構成され、この各列の切り起こし片は、両端がフィン面
より突出した立ち上がり部と、この両立ち上がり部間に
橋架された橋架部より構成され、前記フィン面に対して
表側と裏側に交互に突出して設けられ、前記各切り起こ
し片の間には、中間平坦部が形成され、前記各切り起こ
し片は、この中間平坦部をはさんで平行に隣接し、前記
各切り起こし片の立ち上り部において、前記伝熱管近傍
に位置する立ち上がり部は、前記伝熱管の外周接線と平
行な線上に位置するように設けられ、前記中央側、中間
の各切り起こし片は、それぞれ等脚台形状に形成され、
その平行な２辺が、気流の主流方向と直角で、その各等
脚台形におけるそれぞれの平行な２辺における短辺が、
前記伝熱管の中心線側に位置するよう配置され、前記外
側の切り起こし片は、前記等脚台形状の切り起こし片を
２分し、中間部に分割平坦部を設けた一対の平行四辺形
状の中切り起こし片より構成し、前記一対の中切り起こ
し片において、前記分割平坦部を挟む立ち上がり部は、
気流の主流方向において風下側に向かうにつれて徐々に
その間隔が狭くなるように方向づけられ、前記気流上流
側における風下側の切り起こし群は、前記伝熱管の中心
線を対称軸とし、風上側の切り起こし群と線対称に形成
され、前記気流下流側列の風下側切り起こし群は、前記
伝熱管の中心線寄りに位置する中央側、前記気流下流側
に位置する外側、前記中央側と外側の間に位置する中間
の３列の切り起こし片より構成され、この各列の切り起
こし片は、両端がフィン面より突出した立ち上がり部
と、この両立ち上がり部間に橋架された橋架部より構成
され、前記フィン面に対して表側と裏側に交互に突出し
て設けられ、前記各切り起こし片の間には、中間平坦部
が形成され、前記各切り起こし片は、この中間平坦部を
はさんで平行に隣接し、前記各切り起こし片の立ち上が
り部において、前記伝熱管近傍に位置する立ち上がり部
は、前記伝熱管の外周接線と平行な線上に位置するよう
に設けられ、前記中央部，中間，外側の各切り起こし片
は、それぞれ等脚台形状に形成され、その平行な２辺
が、気流の主流方向と直角で、その各等脚台形における
それぞれの短辺が、前記伝熱管の中心側に位置するよう
に配置され、前記中間の切り起こし片は、前記等脚台形
状の切り起こし片を２分し、中間部に分割平担部を設け
た一対の平行四辺形状の中切り起こし片より構成し、前
記一対の中切り起こし片において、前記分割平坦部を挟
む立ち上がり部は、気流の主流方向において風上側に向
かうにつれて徐々にその間隔が狭くなるように方向づけ
られ、前記外側の切り起こし片は前記等脚台形状の切り
起こし片を、二つの平行四辺形状の小切り起こし片と、
この二つの平行四辺形状の小切り起こし片に挟まれた一
つの等脚台形状の小切り起こし片の３分割体とし、この
分割部である二つの中間部に小分割平坦部を設けた構成
とし、前記平行四辺形の小切り起こし片と等脚台形状の
小切り起こし片は、前記小分割平坦部を挟む立ち上がり
部が、その間隔と平行に保ち、かつ前記等脚台形状の小
切り起こし片の長辺が気流の主流方向において風下側に
位置するように方向づけられ、前記気流下流側列の風上
側切り起こし群は、複数の切り起こし片により構成され
ている熱交換器。 - 【請求項５】気流風上側列と気流風下側列におけるそれ
ぞれの伝熱管の位置関係を、気流の主流方向において重
ならない関係に配置した請求項４記載の熱交換器。 - 【請求項６】気流風下側列における風上側の切り起こし
群は、気流風下側列における伝熱管の中心線を対称軸と
し、風下側の切り起こし群と軸対称に形成された請求項
４記載の熱交換器。 - 【請求項７】気流風下側列における風上側の切り起こし
群は、気流風下側列における伝熱管の中心線を対称軸と
し、風下側の切り起こし群と軸対称に形成された請求項
５記載の熱交換器。 - 【請求項８】一定間隔で平行に配置され、その間を空気
が流れる複数の平板フィンと、この各平板フィンへ直角
に挿入され、内部を流体が通過する伝熱管を、気流の通
過方向（列方向）において気流風上側と気流風下側およ
び、気流の通過方法に対して直角方向（段方向）へ複数
備え、気流風上側列と気流風下側列におけるそれぞれの
伝熱管の位置関係を、気流の主流方向において重ならな
い関係に配置し、さらに前記各列における伝熱管の段方
向相互間の平板フィン面に切り起こし群を設けた熱交換
器において、前記切り起こし群は、前記伝熱管の各列の
中心線に対し、気流上流側と気流下流側とにそれぞれ位
置し、前記両切り起こし群の間には、前記伝熱管の中心
線上に位置する中央平坦部を設け、前記気流上流側列の
上流側切り起こし群は、前記伝熱管の中心線寄りに位置
する中央側、前記気流上流側に位置する外側の間に位置
する中間の３列の切り起こし片より構成され、この各列
の切り起こし片は、両端がフィン面より突出した立ち上
がり部と、この両立ち上がり部間に橋架された橋架部よ
り構成され、前記フィン面に対して表側と裏側に交互に
突出して設けられ、前記各切り起こし片の間には、中間
平坦部が形成され、前記各切り起こし片は、この中間平
坦部をはさんで平行に隣接し、前記各切り起こし片の立
ち上がり部において、前記伝熱管近傍に位置する立ち上
がり部は、前記伝熱管の外周接線と平行な線上に位置す
るように設けられ、前記中央側、中間の各切り起こし片
は、それぞれ等脚台形状に形成され、その平行な２辺
が、気流の主流方向と直角で、その各等脚台形における
それぞれの平行な２辺における短辺が、前記伝熱管の中
心線側に位置するよう配置され、前記外側の切り起こし
片は、前記等脚台形状の切り起こし片を２分し、中間部
に分割平坦部を設けた一対の平行四辺形状の中切り起こ
し片より構成し、前記一対の中切り起こし片において、
前記分割平坦部を挟む立ち上がり部は、気流の主流方向
において風下側に向かうにつれて徐々にその間隔が狭く
なるように方向づけられ、前記気流上流側列における風
下側の切り起こし群は、前記伝熱管の中心線を対称軸と
し、風上側の切り起こし群と線対称に形成され、前記気
流下流側列の風下側切り起こし群は、前記伝熱管の中心
線寄りに位置する中央側、前記気流下流側に位置する外
側、前記中央側と外側の間に位置する中間の３列の切り
起こし片より構成され、この各列の切り起こし片は、両
端がフィン面より突出した立ち上がり部と、この両立ち
上がり部間に橋架された橋架部より構成され、前記フィ
ン面に対して表側と裏側に交互に突出して設けられ、前
記各切り起こし片の間には、中間平坦部が形成され、前
記各切り起こし片は、この中間平坦部をはさんで平行に
隣接し、前記各切り起こし片の立ち上がり部において、
前記伝熱管近傍に位置する立ち上がり部は、前記伝熱管
の外周接線と平行な線上に位置するように設けられ、前
記中央部，中間，外側の各切り起こし片は、それぞれ等
脚台形状に形成され、その平行な２辺が、気流の主流方
向と直角で、その各等脚台形におけるそれぞれの短辺
が、前記伝熱管の中心線側に位置するように配置され、
前記中間の切り起こし片は、前記等脚台形状の切り起こ
し片を２分し、中間部に分割平坦部を設けた一対の平行
四辺形状の中切り起こし片より構成し、前記一対の中切
り起こし片において、前記分割平坦部を挟む立ち上がり
部は、気流の主流方向において風上側に向かうにつれて
徐々にその間隔が狭くなるように方向づけられ、前記外
側の切り起こし片は前記等脚台形状の切り起こし片を、
二つの平行四辺形状の小切り起こし片と、この二つの平
行四辺形状の小切り起こし片に挟まれた一つの等脚台形
状の小切り起こし片の３分割体とし、この分割部である
二つの中間部に小分割平坦部を設けた構成とし、前記平
行四辺形状の小切り起こし片と等脚台形状の小切り起こ
し片は、前記小分割平坦部を挟む立ち上がり部が、その
間隔と平行に保ち、かつ前記等脚台形状の小切り片の長
辺が気流の主流方向において風下側に位置するように方
向づけられ、前記気流下流側列の風上側切り起こし群
は、前記気流下流側列における伝熱管の中心線を対称軸
とし、風下側の切り起こし群と線対称に形成された熱交
換器。
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