JPH09133487A

JPH09133487A - 熱交換器

Info

Publication number: JPH09133487A
Application number: JP28759995A
Authority: JP
Inventors: Ken Yamamoto; 山本　　憲; Isao Azeyanagi; 功畔柳; Osamu Kobayashi; 修小林
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-11-06
Filing date: 1995-11-06
Publication date: 1997-05-20
Anticipated expiration: 2015-11-06
Also published as: JP3591090B2

Abstract

(57)【要約】【課題】通風抵抗の増大を抑制しつつ、伝熱性能の向
上を図る。【解決手段】コルゲートフィン１０において、送風空
気の流れ方向Ａに沿って延びるフィン面１２に、三角形
状の傾斜片１３を一体に切り起こし成形する。この傾斜
片１３を流れ方向Ａの上流側に向かって微小角度θで傾
斜させ、この傾斜片１３の空気下流側の部位に貫通穴１
４を形成する。傾斜片１３は、流れ方向Ａに沿って複数
個設けられ、かつ、フィン面１２から交互に逆方向に突
出している。これにより、傾斜片１３の背面側には空気
流れによる負圧が発生し、この負圧発生領域に向かっ
て、空気流が流れ、その一部は貫通穴１４を通過して、
フィン面１２の反対側の面の方へ流れ、フィン面１２の
表裏両面を蛇行しながら流れる。この結果、温度境界層
Ｄ内外の空気を入れ替えることができ、温度境界層Ｄが
発達する（厚くなる）のを効果的に抑制できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空調用等に用いて
好適な熱交換器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、特開平７−１０３６７７号公報に
おいては、チューブ間に配設されたコルゲートフィンに
ルーバーを成形するとともに、このルーバーの空気上流
側端部に、空気流れ方向に対して所定角度を有する切り
起こし片を形成することにより、ルーバーの空気流を縦
渦状に形成して、ルーバー表面上に形成される温度境界
層の内外の空気を混合させるようにしている。

【０００３】これにより、ルーバー表面上の温度境界層
の発達を抑制して、伝熱特性を向上させている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、ルーバーの面から切り起こし片を、空気流
れ方向に対して所定角度で、かつ垂直に形成しているの
で、この切り起こし片の形状抵抗が大となり、通風抵抗
が増大するという不具合がある。本発明は上記点に鑑
み、通風抵抗の増大を招くことなく、伝熱促進をはかる
ことができる熱交換器を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、以下の技術的手段を採用する。すなわち、請
求項１に記載の発明では、熱媒体が流れるチューブ（２
０）に接合されるフィン（１０）において、送風空気の
流れ方向（Ａ）に沿って延びるフィン面（１２）に、傾
斜片（１３）を一体に切り起こし成形するとともに、こ
の傾斜片（１３）を送風空気の流れ方向（Ａ）の上流側
に向かって微小角度（θ）で傾斜させ、前記フィン面
（１２）のうち、前記傾斜片（１３）の空気下流側の部
位に貫通穴（１４）を形成し、前記傾斜片（１３）は、
送風空気の流れ方向（Ａ）に沿って複数個設けられ、か
つ、前記フィン面（１２）から交互に逆方向に突出して
いることを特徴としている。

【０００６】これにより、送風空気が傾斜片（１３）の
周囲を通過するとき、傾斜片（１３）の背面側には空気
流れによる負圧が発生する。すると、傾斜片（１３）の
背面側の負圧発生領域（Ｃ）に向かって、空気流が流
れ、その一部は貫通穴（１４）を通過して、フィン面
（１２）の反対側の面の方へ流れる。従って、送風空気
はフィン面（１２）の表裏両面を蛇行しながら流れる。

【０００７】そして、負圧発生領域（Ｃ）に向かう空気
流れの偏向により、フィン面（１２）上の温度境界層
（Ｄ）外部の熱交換前の空気を温度境界層Ｄ内に流入さ
せることができ、この結果、温度境界層Ｄ内外の空気を
入れ替えることができ、温度境界層Ｄが発達する（厚く
なる）のを効果的に抑制できる。しかも、貫通穴（１
４）を通過して、フィン面（１２）を横切る流れが形成
されることにより、温度境界層（Ｄ）を遮断することが
でき、これによっても、温度境界層Ｄの発達を抑制でき
る。従って、フィン（１０）と送風空気との間の伝熱促
進を良好に達成できる。

【０００８】さらに、傾斜片１３は空気流れの上流側に
向かって微小角度θ（具体的には、請求項３に記載のご
とく２０°〜４０°程度）で傾斜しているので、傾斜片
１３設置に伴う通風抵抗の増大も僅少量に抑制できる。
また、請求項２に記載の発明では、熱媒体が流れるチュ
ーブ（２０）接合されるフィン（１０）において、送風
空気の流れ方向（Ａ）に沿って延びるフィン面（１２）
に、ルーバー（１５、１６）を斜め方向に一体に切り起
こし成形するとともに、前記フィン面（１２）のうち、
前記ルーバー（１５、１６）の空気入口部位に、傾斜片
（１３）を一体に切り起こし成形するとともに、この傾
斜片（１３）を送風空気の流れ方向（Ａ）の上流側に向
かって微小角度（θ）で傾斜させ、前記フィン面（１
２）のうち、前記傾斜片（１３）の空気下流側の部位に
貫通穴（１４）を形成したことを特徴としている。

【０００９】これにより、フィン面（１２）の空気入口
側端部に形成された傾斜片（１３）の背面側に発生する
負圧発生領域（Ｃ）に向かって、送風空気が流れ、その
一部は貫通穴（１４）を通過して、フィン面（１２）の
反対側の面の方へ流れる。このような空気流れがルーバ
ー（１５、１６）の空気入口部位で生じることにより、
ルーバー１５の表面に、より多くの熱交換前の空気を流
入させることができ、伝熱促進を良好に達成することが
できる。

【００１０】また、請求項１に記載の発明と同様に、傾
斜片１３設置に伴う通風抵抗の増大も僅少量に抑制でき
る。なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述す
る実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すもので
ある。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図に基
づいて説明する。（第１実施形態）図１は第１実施形態を示すもので、１
０はコルゲートフィンで、通常アルミニュウム等の熱伝
導率が高く、耐食性にも優れた金属材料をローラ成形に
て波状に屈曲成形されている。コルゲートフィン１０の
上下の折り曲げ面１１には、後述の図４に示すチューブ
２０がろう付け等により接合されるようになっている。

【００１２】コルゲートフィン１０において、送風空気
の流れ方向（Ａ）に沿って延びるフィン面１２には、傾
斜片１３が一体に切り起こし成形されている。本例で
は、傾斜片１３はその頂部が空気流れ方向Ａの上流側に
向いた三角形状に形成してある。そして、前記フィン面
１２のうち、傾斜片１３の空気下流側の部位には、傾斜
片１３の切り起こしにより三角形状の貫通穴１４が形成
してある。

【００１３】傾斜片１３は、貫通穴１４の部位から図１
（ｂ）の矢印Ｂに示すように広い角度で折り曲げられて
おり、それ故、傾斜片１３は空気流れ方向（Ａ）の上流
側に向かって微小角度θで傾斜している。この傾斜角度
θは、後述する理由から３０°程度に設定するのが好ま
しい。また、本例では、傾斜片１３はフィン面１２にお
いて、空気流れ方向Ａに沿って４列の傾斜片群が形成し
てあり、かつ各列の傾斜片群においては、傾斜片１３を
送風空気の流れ方向Ａに沿って複数個（図１の例では３
個）設けられ、かつ、フィン面１２から交互に逆方向
（図１（ｂ）参照）に突出している次に、上記構成にお
いて本実施形態の作用を説明する。図１においてＡ方向
に空気が送風されると、この送風空気が傾斜片１３の周
囲を通過するとき、傾斜片１３の背面側には空気流れに
よる負圧が発生する。図２（ｂ）のＣ部はこの負圧発生
領域を示す。このように、傾斜片１３の背面側に負圧発
生領域Ｃが形成されることにより、フィン面１２に沿っ
て流れる空気流は負圧発生領域Ｃに向かって流れ、その
一部は貫通穴１４を通過して、フィン面１２の反対側の
面の方へ流れる。

【００１４】従って、図２（ｂ）示すように、送風空気
はフィン面１２の表裏両面を蛇行しながら流れる。ここ
で、第１に、傾斜片１３の背面側の負圧発生領域Ｃに向
かって空気流れが偏向することにより、フィン面１２上
の温度境界層Ｄ（図２（ｃ）参照）外部の冷たい（熱交
換前の）空気を温度境界層Ｄ内に流入させることがで
き、この結果、温度境界層Ｄ内外の空気を入れ替えるこ
とができ、温度境界層Ｄが発達する（厚くなる）のを効
果的に抑制できる。

【００１５】第２に、貫通穴１４を通過して、フィン面
１２を横切る流れが形成されることにより、温度境界層
Ｄを遮断することができ、これによっても、温度境界層
Ｄの発達を抑制できる。上記第１、第２の２つの理由か
ら、温度境界層Ｄの発達を抑制でき、コルゲートフィン
１０と送風空気との間の伝熱促進を良好に達成できる。

【００１６】しかも、傾斜片１３は空気流れの上流側に
向かって３０°程度の微小角度θで傾斜しているので、
傾斜片１３設置に伴う通風抵抗の増大も僅少量に抑制で
きる。図３は上記した傾斜片１３の最適仕様を設計する
ための数値計算による性能比較を示すもので、図３
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のいずれもコルゲートフィン１
０のフィンピッチｆｐ（図１参照）を、ｆｐ＝１ｍｍに
固定している。

【００１７】そして、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の○
印のグラフは、フィン面１２の壁面熱伝達率αｔ（Ｗ／
ｍ²ｋ）を示し、×印のグラフはコルゲートフィン１０
の空気入口、出口間の通風抵抗ΔＰａ（Ｐａ）を示し、
△印のグラフは壁面熱伝達率αｔと通風抵抗ΔＰａとの
比（壁面熱伝達率αｔ／通風抵抗ΔＰａ）を示してい
る。

【００１８】図３（ａ）は、傾斜片１３の傾斜角度θ＝
３０°に、また傾斜片１３の底辺Ｌ＝０．５ｍｍにそれ
ぞれ固定しておき、高さｈを横軸に示す値の範囲で変化
させたときの性能例であり、この図３（ａ）から高さｈ
＝３ｍｍが最適値であることが分かる。また、図３
（ｂ）は、傾斜片１３の高さｈ＝３ｍｍに、また傾斜片
１３の底辺Ｌ＝０．５ｍｍにそれぞれ固定しておき、傾
斜角度θを横軸に示す値の範囲で変化させたときの性能
例であり、この図３（ａ）から傾斜角度θ＝３０°が最
適値であることが分かる。

【００１９】また、図３（ｃ）は、傾斜片１３の高さｈ
＝３ｍｍに、また傾斜片１３の傾斜角度θ＝３０°にそ
れぞれ固定しておき、底辺Ｌを横軸に示す値の範囲で変
化させたときの性能例であり、この図３（ａ）から底辺
Ｌ＝０．５ｍｍが最適値であることが分かる。なお、上
記高さｈ＝３ｍｍ、傾斜角度θ＝３０°、底辺Ｌ＝０．
５ｍｍは傾斜片１３の最適仕様であるので、実用上はこ
れら最適仕様から、ある程度ずれた範囲内でも本発明の
作用効果を損なうことなく実施できることはもちろんで
ある。その中で、傾斜角度θは本発明者の検討によれ
ば、２０°〜４０°程度の範囲が好ましい。（第２実施形態）図４は第２実施形態を示すもので、自
動車用空調装置の冷媒凝縮器に本発明を適用した例であ
り、コルゲートフィン１０の上下の折り曲げ面１１にろ
う付け接合されるチューブ２０は、アルミニュウムを押
し出し成形した偏平多穴チューブにて構成され、並列形
成された多数の穴２１に冷凍サイクルの冷媒が流通する
ようになっている。

【００２０】本例のコルゲートフィン１０では、フィン
面１２に空気流れ方向Ａに沿って、斜め方向に切り起こ
し成形された多数のルーバー１５、１６が形成してあ
る。そして、空気上流側のルーバー１５と空気下流側の
ルーバー１６とで、ルーバーの斜め切り起こし方向が反
転しているので、送風空気は、空気上流側のルーバー１
５と空気下流側のルーバー１６とで空気流れ方向が反転
するようになっている。

【００２１】さらに、上記したルーバー１５、１６の空
気入口部（フィン面１２の空気入口側端部）に、第１実
施形態で説明した傾斜片１３および貫通穴１４を設けて
いる。この傾斜片１３および貫通穴１４の空気流れ方向
Ａに対する形態は第１実施形態と同じでよい。図４の例
では、フィン面１２の空気入口側端部において、傾斜片
１３および貫通穴１４は空気流れ方向Ａと直角方向に一
列に並んで複数個設けられている。

【００２２】第２実施形態によれば、フィン面１２の空
気入口側端部に形成された傾斜片１３の背面側に発生す
る負圧発生領域Ｃに向かって、矢印Ａ方向からの送風空
気が流れ、その一部は貫通穴１４を通過して、フィン面
１２の反対側の面の方へ流れる。このような空気流れが
生じることにより、ルーバー１５の表面に、熱交換前の
冷たい空気をより多く流入させることができ、伝熱促進
を図ることができる。（第３実施形態）図５は第３実施形態を示すもので、第
２実施形態を変形したものであり、ルーバーとして、空
気流れ方向Ａに沿って、一定の斜め方向に切り起こし成
形した多数のルーバー１５のみを形成した例である。（第４実施形態）図６は第３実施形態を変形した第４実
施形態を示すもので、傾斜片１３として、前述の三角形
状のものでなく、長方形状のものを用いた例である。こ
こで、傾斜片１３の長方形状はその長辺が送風空気の流
れ方向（Ａ）に向いている。これにより、長方形状の傾
斜片１３による送風抵抗の増大を抑制できる。（他の実施形態）なお、上述の第２〜第３実施形態で
は、コルゲートフィン１０にルーバー１５、１６を形成
した、いわゆるルーバーフィンについて説明したが、フ
ィン面１２に多数の微細ピン状部分を形成した微細ピン
フィン、フィン面１２に多数のスリット部分を形成した
スリットフィン等にも本発明は適用できる。また、コル
ゲートフィン１０に限らず、プレートフィンを用いた熱
交換器にも本発明は適用できる。

【００２３】また、前述の凝縮器のように、送風空気に
放熱する熱交換器に限らず、送風空気から吸熱する蒸発
器のような熱交換器にも本発明は適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の第１実施形態を示すコルゲー
トフィンの部分斜視図、（ｂ）は（ａ）のコルゲートフ
ィンの部分平面図である。

【図２】図１のコルゲートフィンの作用説明図である。

【図３】本発明の第１実施形態における傾斜片の最適仕
様を示すグラフである。

【図４】本発明の第２実施形態を示す熱交換器の要部斜
視図である。

【図５】本発明の第３実施形態を示すコルゲートフィン
の部分斜視図である。

【図６】本発明の第４実施形態を示すコルゲートフィン
の部分斜視図である。

【符号の説明】

１０…コルゲートフィン、１２…フィン面、１３…傾斜
片、１４…貫通穴、１５、１６…ルーバー、２０…チュ
ーブ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱媒体が流れるチューブ（２０）と、このチューブ（２０）に接合されたフィン（１０）とを
備え、このフィン（１０）において、送風空気の流れ方向
（Ａ）に沿って延びるフィン面（１２）に、傾斜片（１
３）を一体に切り起こし成形するとともに、この傾斜片
（１３）を送風空気の流れ方向（Ａ）の上流側に向かっ
て微小角度（θ）で傾斜させ、前記フィン面（１２）のうち、前記傾斜片（１３）の空
気下流側の部位に貫通穴（１４）を形成し、前記傾斜片（１３）は、送風空気の流れ方向（Ａ）に沿
って複数個設けられ、かつ、前記フィン面（１２）から
交互に逆方向に突出していることを特徴とする熱交換
器。
【請求項２】熱媒体が流れるチューブ（２０）と、このチューブ（２０）に接合されたフィン（１０）とを
備え、このフィン（１０）において、送風空気の流れ方向
（Ａ）に沿って延びるフィン面（１２）に、ルーバー
（１５、１６）を斜め方向に一体に切り起こし成形する
とともに、前記フィン面（１２）のうち、前記ルーバー（１５、１
６）の空気入口部位に、傾斜片（１３）を一体に切り起
こし成形するとともに、この傾斜片（１３）を送風空気
の流れ方向（Ａ）の上流側に向かって微小角度（θ）で
傾斜させ、前記フィン面（１２）のうち、前記傾斜片（１３）の空
気下流側の部位に貫通穴（１４）を形成したことを特徴
とする熱交換器。
【請求項３】前記傾斜片（１３）の傾斜角度（θ）
は、２０°〜４０°の範囲であることを特徴とする請求
項１または２に記載の熱交換器。
【請求項４】前記傾斜片（１３）は、送風空気の流れ
方向（Ａ）の上流側に頂部が向いた三角形状であること
を特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の
熱交換器。
【請求項５】前記傾斜片（１３）は、送風空気の流れ
方向（Ａ）に長辺が向いている長方形状であることを特
徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の熱交
換器。