JPH11337284A - 熱交換器 - Google Patents
熱交換器Info
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- JPH11337284A JPH11337284A JP14137498A JP14137498A JPH11337284A JP H11337284 A JPH11337284 A JP H11337284A JP 14137498 A JP14137498 A JP 14137498A JP 14137498 A JP14137498 A JP 14137498A JP H11337284 A JPH11337284 A JP H11337284A
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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
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
- F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
-
- 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
- F28F1/02—Tubular elements of cross-section which is non-circular
-
- 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
- F28F1/40—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only inside the tubular element
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
- F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
- F28F3/04—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Geometry (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 伝熱面に設ける突起の構造を工夫する事によ
り、この伝熱面を含んで構成する熱交換器の熱交換性能
の向上を図る。 【解決手段】 伝熱面に、それぞれが１対のリブ５、５
から成る伝熱促進部４を複数設ける。これら１対のリブ
５、５は、伝熱面に沿って流れる流体の流れ方向に亙
り、互いに０．５〜１．５ピッチずらせて配置する。同
じく１対のリブ５、５は、上記流体の流れ方向と平行な
伝熱促進部４の中心線βを挟んで互いに反対方向に傾斜
させると共に、この傾斜角度である迎え角θを、それぞ
れ１５〜７５度とする。
り、この伝熱面を含んで構成する熱交換器の熱交換性能
の向上を図る。 【解決手段】 伝熱面に、それぞれが１対のリブ５、５
から成る伝熱促進部４を複数設ける。これら１対のリブ
５、５は、伝熱面に沿って流れる流体の流れ方向に亙
り、互いに０．５〜１．５ピッチずらせて配置する。同
じく１対のリブ５、５は、上記流体の流れ方向と平行な
伝熱促進部４の中心線βを挟んで互いに反対方向に傾斜
させると共に、この傾斜角度である迎え角θを、それぞ
れ１５〜７５度とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明に係る熱交換器は、
ラジエータやコンデンサ等の各種熱交換器として、各種
流体同士の間で熱交換を行なう場合に利用できる。
ラジエータやコンデンサ等の各種熱交換器として、各種
流体同士の間で熱交換を行なう場合に利用できる。
【０００２】
【従来の技術】各種熱交換器により、空気によって伝熱
管内を流れる流体を冷却したり、或は伝熱管内を流れる
流体により空気を冷却或は加温したりする事が広く行な
われている。又、各種熱交換器により伝熱管内を流れる
冷媒等の流体と伝熱管外を流れる空気等の流体との間で
熱交換を行なう際に、伝熱管の内、外面や伝熱フィン表
面等の境界層を破壊し、これら伝熱管や伝熱フィンと、
上記冷媒や空気等の流体との間での熱交換が効率良く行
なわれる様にする事も、広く行なわれている。
管内を流れる流体を冷却したり、或は伝熱管内を流れる
流体により空気を冷却或は加温したりする事が広く行な
われている。又、各種熱交換器により伝熱管内を流れる
冷媒等の流体と伝熱管外を流れる空気等の流体との間で
熱交換を行なう際に、伝熱管の内、外面や伝熱フィン表
面等の境界層を破壊し、これら伝熱管や伝熱フィンと、
上記冷媒や空気等の流体との間での熱交換が効率良く行
なわれる様にする事も、広く行なわれている。
【０００３】例えば特開昭６３−１７３９３号公報に
は、伝熱面である扁平伝熱管の内面に、この扁平伝熱管
の内部に向かって突出する半球形や矩形等の各種形状の
突起（伝熱促進部）を多数形成する技術が記載されてい
る。これら各突起は、上記扁平伝熱管の内面に沿って流
れる冷媒等の流体を撹乱し、上記扁平伝熱管の内面とこ
の冷媒等の流体との間で熱交換が効率よく行なわれる様
にする。即ち、上記各突起は、上記扁平伝熱管の内面に
沿って流れる流体の流れを乱す事により、この扁平伝熱
管の内面の一部で、上記各突起の下流側に存在する部分
の境界層を破壊する様にしている。
は、伝熱面である扁平伝熱管の内面に、この扁平伝熱管
の内部に向かって突出する半球形や矩形等の各種形状の
突起（伝熱促進部）を多数形成する技術が記載されてい
る。これら各突起は、上記扁平伝熱管の内面に沿って流
れる冷媒等の流体を撹乱し、上記扁平伝熱管の内面とこ
の冷媒等の流体との間で熱交換が効率よく行なわれる様
にする。即ち、上記各突起は、上記扁平伝熱管の内面に
沿って流れる流体の流れを乱す事により、この扁平伝熱
管の内面の一部で、上記各突起の下流側に存在する部分
の境界層を破壊する様にしている。
【０００４】
【考案が解決しようとする課題】ところが、上記公報に
記載された各種形状の突起の場合には、これら各突起１
個分による流体の流れを乱す効果が小さく、必ずしも良
好な伝熱性向上の効果を得られなかった。本発明の熱交
換器は、上述の様な事情に鑑みて、伝熱面に設ける突起
の構造を工夫する事により、これら各突起による流体の
流れを乱す効果を大きくし、良好な熱交換性能を得られ
る様にすべく、発明したものである。
記載された各種形状の突起の場合には、これら各突起１
個分による流体の流れを乱す効果が小さく、必ずしも良
好な伝熱性向上の効果を得られなかった。本発明の熱交
換器は、上述の様な事情に鑑みて、伝熱面に設ける突起
の構造を工夫する事により、これら各突起による流体の
流れを乱す効果を大きくし、良好な熱交換性能を得られ
る様にすべく、発明したものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の熱交換器は、上
述した従来の熱交換器と同様に、伝熱面に伝熱促進部を
設け、この伝熱促進部によって伝熱面に沿って流れる流
体の撹乱を図っている。特に、本発明の熱交換器に於い
ては、上記伝熱促進部は、それぞれが上記伝熱面から突
出する１対のリブにより構成しており、これら１対のリ
ブは、以下の〜の要件を満たす。 １対のリブは、上記伝熱面に沿って流れる流体の流
れ方向に亙り互いに０．５〜１．５ピッチずらせて配置
している。 １対のリブは、これら各リブの上流端縁を上記流体
の流れ方向と平行な線上に位置させた状態で、それぞれ
の中心軸を上記流体の流れ方向と平行な線を挟んで互い
に反対側に傾斜させており、これら各リブの中心軸と上
記流体の流れ方向と平行な線とのなす角を、それぞれ１
５〜７５度としている。更に、上記伝熱促進部を、それ
ぞれが伝熱面である、扁平伝熱管を構成する互いに平行
な１対の平坦部の内面に設ける場合には、上記１対のリ
ブは、更に以下のの要件を満たす事が望ましい。 １対のリブは、上記各平坦部の内面からの突出量を
互いに等しくしており、これら各リブの突出量を、上記
両平坦部同士の間隔（扁平伝熱管の内側流路の断面高
さ）の２０〜５０％の大きさとしている。
述した従来の熱交換器と同様に、伝熱面に伝熱促進部を
設け、この伝熱促進部によって伝熱面に沿って流れる流
体の撹乱を図っている。特に、本発明の熱交換器に於い
ては、上記伝熱促進部は、それぞれが上記伝熱面から突
出する１対のリブにより構成しており、これら１対のリ
ブは、以下の〜の要件を満たす。 １対のリブは、上記伝熱面に沿って流れる流体の流
れ方向に亙り互いに０．５〜１．５ピッチずらせて配置
している。 １対のリブは、これら各リブの上流端縁を上記流体
の流れ方向と平行な線上に位置させた状態で、それぞれ
の中心軸を上記流体の流れ方向と平行な線を挟んで互い
に反対側に傾斜させており、これら各リブの中心軸と上
記流体の流れ方向と平行な線とのなす角を、それぞれ１
５〜７５度としている。更に、上記伝熱促進部を、それ
ぞれが伝熱面である、扁平伝熱管を構成する互いに平行
な１対の平坦部の内面に設ける場合には、上記１対のリ
ブは、更に以下のの要件を満たす事が望ましい。 １対のリブは、上記各平坦部の内面からの突出量を
互いに等しくしており、これら各リブの突出量を、上記
両平坦部同士の間隔（扁平伝熱管の内側流路の断面高
さ）の２０〜５０％の大きさとしている。
【０００６】
【作用】上述の様に構成する本発明の熱交換器の場合、
伝熱面の一部で、伝熱促進部の下流側に存在する部分の
境界層を効率良く破壊できる。この為、この伝熱面とこ
の伝熱面を沿って流れる流体との間の伝熱効率を大きく
できる。従って、この伝熱面を含んで構成する熱交換器
の熱交換性能を高める事ができる。
伝熱面の一部で、伝熱促進部の下流側に存在する部分の
境界層を効率良く破壊できる。この為、この伝熱面とこ
の伝熱面を沿って流れる流体との間の伝熱効率を大きく
できる。従って、この伝熱面を含んで構成する熱交換器
の熱交換性能を高める事ができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１〜３は、本発明の実施の形態
の１例を示している。アルミニウム合金等、伝熱性の良
好な金属製の板材をプレス成形或はロール成形する事に
より形成した扁平伝熱管１は、互いに平行な１対の平坦
部２、２と、これら各平坦部２、２の幅方向（図１の左
右方向）両端縁同士を連続させる１対の連続部３、３と
を備える。又、それぞれが伝熱面である、上記１対の平
坦部２、２の内面には伝熱促進部４、４を、軸方向に亙
り多数設けている。これら各伝熱促進部４、４は、それ
ぞれが上記扁平伝熱管１の内部に向かって突出する、断
面矩形で長細の１対のリブ５、５により構成している。
尚、これら各リブ５、５の断面形状は、例えば、半円形
や半楕円形、更には三角形であっても良い。
の１例を示している。アルミニウム合金等、伝熱性の良
好な金属製の板材をプレス成形或はロール成形する事に
より形成した扁平伝熱管１は、互いに平行な１対の平坦
部２、２と、これら各平坦部２、２の幅方向（図１の左
右方向）両端縁同士を連続させる１対の連続部３、３と
を備える。又、それぞれが伝熱面である、上記１対の平
坦部２、２の内面には伝熱促進部４、４を、軸方向に亙
り多数設けている。これら各伝熱促進部４、４は、それ
ぞれが上記扁平伝熱管１の内部に向かって突出する、断
面矩形で長細の１対のリブ５、５により構成している。
尚、これら各リブ５、５の断面形状は、例えば、半円形
や半楕円形、更には三角形であっても良い。
【０００８】これら１対のリブ５、５は、図２に矢印α
で示す、上記扁平伝熱管１内を流通する流体の流れ方向
（扁平伝熱管１の軸方向）に亙り、互いにずらせて（オ
フセットして）配置している。図示の例の場合、このオ
フセット量を１ピッチ（後述する投影長さＬ）としてい
る。又、上記１対のリブ５、５は、これら各リブ５、５
の上流端縁｛図２、３（Ａ）の左端縁｝を上記流れ方向
αと平行な上記伝熱促進部４の中心線β上に位置させた
状態で、それぞれの中心軸をこの中心線βを挟んで互い
に反対側に傾斜させている。図示の例の場合、上記各リ
ブ５、５の中心軸と上記中心線βとのなす角である、迎
え角θを、それぞれ３０度としている。尚、上記投影長
さＬとは、上記各リブ５、５を上記中心線β上に投影し
た長さであり、これら各リブ５、５の長さをＬ5 とした
場合に、Ｌ＝Ｌ5 ・cos θとなる。尚、上記１対のリブ
５、５の迎え角θの大きさは、互いに異ならせても良
い。又、上記１対のリブ５、５は、上記扁平伝熱管１の
内面からの突出量ｈを互いに等しくしている。これら各
リブ５、５の突出量ｈは、上記１対の平坦部２、２の内
面同士の間隔（扁平伝熱管１の内側流路の断面高さ）Ｗ
の２０〜５０％とする。尚、上述の様な各リブ５、５
は、上記扁平伝熱管１をプレス成形或はロール成形する
のと同時に形成する他、この扁平伝熱管１を押し出し成
形した後、上記各リブ５、５をロール成形、或はプレス
成形により形成する事もできる。
で示す、上記扁平伝熱管１内を流通する流体の流れ方向
（扁平伝熱管１の軸方向）に亙り、互いにずらせて（オ
フセットして）配置している。図示の例の場合、このオ
フセット量を１ピッチ（後述する投影長さＬ）としてい
る。又、上記１対のリブ５、５は、これら各リブ５、５
の上流端縁｛図２、３（Ａ）の左端縁｝を上記流れ方向
αと平行な上記伝熱促進部４の中心線β上に位置させた
状態で、それぞれの中心軸をこの中心線βを挟んで互い
に反対側に傾斜させている。図示の例の場合、上記各リ
ブ５、５の中心軸と上記中心線βとのなす角である、迎
え角θを、それぞれ３０度としている。尚、上記投影長
さＬとは、上記各リブ５、５を上記中心線β上に投影し
た長さであり、これら各リブ５、５の長さをＬ5 とした
場合に、Ｌ＝Ｌ5 ・cos θとなる。尚、上記１対のリブ
５、５の迎え角θの大きさは、互いに異ならせても良
い。又、上記１対のリブ５、５は、上記扁平伝熱管１の
内面からの突出量ｈを互いに等しくしている。これら各
リブ５、５の突出量ｈは、上記１対の平坦部２、２の内
面同士の間隔（扁平伝熱管１の内側流路の断面高さ）Ｗ
の２０〜５０％とする。尚、上述の様な各リブ５、５
は、上記扁平伝熱管１をプレス成形或はロール成形する
のと同時に形成する他、この扁平伝熱管１を押し出し成
形した後、上記各リブ５、５をロール成形、或はプレス
成形により形成する事もできる。
【０００９】上述の様に構成する扁平伝熱管１を組み込
んだ、本例の熱交換器の使用時、この扁平伝熱管１内に
冷媒等の流体を流通させると、上記１対の平坦部２、２
の内面に形成した多数の伝熱促進部４、４が、図３
（Ａ）（Ｂ）に矢印で示す様に、これら１対の平坦部
２、２の内面に沿って流れる流体を撹乱させる。即ち、
これら１対の平坦部２、２の内面に沿って流れる流体
が、上記各伝熱促進部４、４を構成する１対のリブ５、
５を乗り越えると、これら１対のリブ５、５の下流側
｛図２、３（Ａ）の右側｝に１対の渦が発生する。上述
した様に各伝熱促進部４、４を構成する１対のリブ５、
５は、これら各伝熱促進部４、４の中心線βに対して互
いに反対方向に傾斜させている。この為、これら１対の
リブ５、５の下流側に発生する１対の渦（の巻く方向）
は、図３（Ｂ）に示す様に、互いに逆向きとなる。
んだ、本例の熱交換器の使用時、この扁平伝熱管１内に
冷媒等の流体を流通させると、上記１対の平坦部２、２
の内面に形成した多数の伝熱促進部４、４が、図３
（Ａ）（Ｂ）に矢印で示す様に、これら１対の平坦部
２、２の内面に沿って流れる流体を撹乱させる。即ち、
これら１対の平坦部２、２の内面に沿って流れる流体
が、上記各伝熱促進部４、４を構成する１対のリブ５、
５を乗り越えると、これら１対のリブ５、５の下流側
｛図２、３（Ａ）の右側｝に１対の渦が発生する。上述
した様に各伝熱促進部４、４を構成する１対のリブ５、
５は、これら各伝熱促進部４、４の中心線βに対して互
いに反対方向に傾斜させている。この為、これら１対の
リブ５、５の下流側に発生する１対の渦（の巻く方向）
は、図３（Ｂ）に示す様に、互いに逆向きとなる。
【００１０】又、上述した様に各伝熱促進部４、４を構
成する１対のリブ５、５は、上記流体の流れ方向に亙り
互いにオフセットして配置している。この為、これら１
対のリブ５、５のうち、上流側｛図２、３（Ａ）の左
側｝のリブ５の下流側に発生した渦が、同じく下流側の
リブ５の上流端縁に当たる。そして、この下流側のリブ
５部分で、上記上流側のリブ５により発生した渦と、こ
の下流側のリブ５により発生した逆向きの渦とが合流
し、この下流側のリブ５部分を含む上記伝熱促進部４、
４の下流側の広い範囲に強い渦を形成する。この結果、
これら互いに逆向きの１対の渦により、上記扁平伝熱管
１を構成する１対の平坦部２、２の内面の一部で、上記
各伝熱促進部４、４の下流側に存在する部分の境界層を
効率良く破壊できる。この為、上記扁平伝熱管１とこの
扁平伝熱管１内を流れる流体との間の伝熱効率を向上さ
せる事ができる。従って、この扁平伝熱管１を組み込ん
だ熱交換器の熱交換性能を高める事ができる。
成する１対のリブ５、５は、上記流体の流れ方向に亙り
互いにオフセットして配置している。この為、これら１
対のリブ５、５のうち、上流側｛図２、３（Ａ）の左
側｝のリブ５の下流側に発生した渦が、同じく下流側の
リブ５の上流端縁に当たる。そして、この下流側のリブ
５部分で、上記上流側のリブ５により発生した渦と、こ
の下流側のリブ５により発生した逆向きの渦とが合流
し、この下流側のリブ５部分を含む上記伝熱促進部４、
４の下流側の広い範囲に強い渦を形成する。この結果、
これら互いに逆向きの１対の渦により、上記扁平伝熱管
１を構成する１対の平坦部２、２の内面の一部で、上記
各伝熱促進部４、４の下流側に存在する部分の境界層を
効率良く破壊できる。この為、上記扁平伝熱管１とこの
扁平伝熱管１内を流れる流体との間の伝熱効率を向上さ
せる事ができる。従って、この扁平伝熱管１を組み込ん
だ熱交換器の熱交換性能を高める事ができる。
【００１１】尚、図示は省略するが、上記伝熱促進部
４、４を構成する１対のリブ５、５のオフセット量を０
にした場合には、これら各リブ５、５により発生した１
対の渦の合流位置が、これら各リブ５、５をオフセット
した場合の合流位置よりも下流側に移動する。この為、
この様に１対の渦の合流位置が下流側に移動した分、上
記１対の平坦部２、２の内面の一部で、上記伝熱促進部
４と上記合流位置との間部分の境界層を効率良く破壊す
る事ができなくなる。従って、上記伝熱促進部４、４
は、上述した本発明の様に、１対のリブ５、５を互いに
オフセットして構成するのが好ましい。
４、４を構成する１対のリブ５、５のオフセット量を０
にした場合には、これら各リブ５、５により発生した１
対の渦の合流位置が、これら各リブ５、５をオフセット
した場合の合流位置よりも下流側に移動する。この為、
この様に１対の渦の合流位置が下流側に移動した分、上
記１対の平坦部２、２の内面の一部で、上記伝熱促進部
４と上記合流位置との間部分の境界層を効率良く破壊す
る事ができなくなる。従って、上記伝熱促進部４、４
は、上述した本発明の様に、１対のリブ５、５を互いに
オフセットして構成するのが好ましい。
【００１２】尚、上述の様な伝熱促進部４、４は、熱交
換器を構成する各伝熱面のうち、上述した（扁平）伝熱
管の内面以外の部分に設けた場合であっても、これら各
伝熱面の境界層を効率良く破壊して、これら各伝熱面と
流体との間の伝熱効率を向上できる事は言う迄もない。
この様な伝熱面としては、例えば、上記伝熱管の外面、
或はプレートフィン、コルゲートフィン、インナーフィ
ン等の伝熱フィンの表面等が考えられる。
換器を構成する各伝熱面のうち、上述した（扁平）伝熱
管の内面以外の部分に設けた場合であっても、これら各
伝熱面の境界層を効率良く破壊して、これら各伝熱面と
流体との間の伝熱効率を向上できる事は言う迄もない。
この様な伝熱面としては、例えば、上記伝熱管の外面、
或はプレートフィン、コルゲートフィン、インナーフィ
ン等の伝熱フィンの表面等が考えられる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の効果を確認する為に、本発明
者が行なった実験に就いて説明する。実験では、伝熱促
進部４を構成する１対のリブ５、５のオフセット量及び
迎え角θのそれぞれの大きさが、伝熱面と流体との間の
伝熱効率に及ぼす影響に就いて調べた。尚、上述した実
施の形態の様に、伝熱促進部４を扁平伝熱管１（図１）
を構成する１対の平坦部２、２（図１）の内面に設ける
場合には、これら両平坦部２、２の内面同士の間隔Ｗに
対する上記１対のリブ５、５の突出量ｈの大きさ（割
合）も、上記伝熱効率を変化させる要因となる。この
為、実験では、上記間隔Ｗに対する上記突出量ｈの大き
さ（割合）が、伝熱面である扁平伝熱管の内面と流体と
の間の伝熱効率に及ぼす影響に就いても調べた。尚、上
記扁平伝熱管１は、上記１対の平坦部２、２の内面同士
の間隔Ｗが１０mmであるものを使用した。
者が行なった実験に就いて説明する。実験では、伝熱促
進部４を構成する１対のリブ５、５のオフセット量及び
迎え角θのそれぞれの大きさが、伝熱面と流体との間の
伝熱効率に及ぼす影響に就いて調べた。尚、上述した実
施の形態の様に、伝熱促進部４を扁平伝熱管１（図１）
を構成する１対の平坦部２、２（図１）の内面に設ける
場合には、これら両平坦部２、２の内面同士の間隔Ｗに
対する上記１対のリブ５、５の突出量ｈの大きさ（割
合）も、上記伝熱効率を変化させる要因となる。この
為、実験では、上記間隔Ｗに対する上記突出量ｈの大き
さ（割合）が、伝熱面である扁平伝熱管の内面と流体と
の間の伝熱効率に及ぼす影響に就いても調べた。尚、上
記扁平伝熱管１は、上記１対の平坦部２、２の内面同士
の間隔Ｗが１０mmであるものを使用した。
【００１４】先ず、上記１対の平坦部２、２のうち、一
方の平坦部２の内面に、伝熱促進部４を１個だけ設け
た。この伝熱促進部４は、上記１対のリブ５、５を、オ
フセット量を１ピッチ（投影長さＬ×１）に、迎え角θ
を３０度に、突出量ｈを２mm（上記平坦部２、２の内面
同士の間隔Ｗの２０％の大きさ）に、それぞれ設定して
構成した。そして、周囲よりも高温の平坦部２の内面に
沿って低温の空気を、上記伝熱促進部４に向けて送り、
この平坦部２の表面温度を、サーモグラフィーで測定し
た。すると上記低温の空気のレイノルズ数が１５００の
場合（層流の場合）に、図４（Ａ）に示す様な冷却部
が、この平坦部２の内面の一部で、伝熱促進部４の下流
側部分に現われた。この図４（Ａ）に示した冷却部に於
いて、斜格子で表わしたａ部は、特に温度が低くなって
いる部分を、このａ部の外側に存在し、斜線で表わした
ｂ部は、比較的温度が低くなっている部分を、それぞれ
表わしている。又、上記伝熱促進部４を、上記１対のリ
ブ５、５の突出量ｈのみを３mm（上記間隔Ｗの３０％の
大きさ）に変更して構成した場合には、同図（Ｂ）に示
す様に、上記伝熱促進部４の下流側部分に、より広範囲
な冷却部が現れた。
方の平坦部２の内面に、伝熱促進部４を１個だけ設け
た。この伝熱促進部４は、上記１対のリブ５、５を、オ
フセット量を１ピッチ（投影長さＬ×１）に、迎え角θ
を３０度に、突出量ｈを２mm（上記平坦部２、２の内面
同士の間隔Ｗの２０％の大きさ）に、それぞれ設定して
構成した。そして、周囲よりも高温の平坦部２の内面に
沿って低温の空気を、上記伝熱促進部４に向けて送り、
この平坦部２の表面温度を、サーモグラフィーで測定し
た。すると上記低温の空気のレイノルズ数が１５００の
場合（層流の場合）に、図４（Ａ）に示す様な冷却部
が、この平坦部２の内面の一部で、伝熱促進部４の下流
側部分に現われた。この図４（Ａ）に示した冷却部に於
いて、斜格子で表わしたａ部は、特に温度が低くなって
いる部分を、このａ部の外側に存在し、斜線で表わした
ｂ部は、比較的温度が低くなっている部分を、それぞれ
表わしている。又、上記伝熱促進部４を、上記１対のリ
ブ５、５の突出量ｈのみを３mm（上記間隔Ｗの３０％の
大きさ）に変更して構成した場合には、同図（Ｂ）に示
す様に、上記伝熱促進部４の下流側部分に、より広範囲
な冷却部が現れた。
【００１５】この様な測定を、上記１対のリブ５、５の
突出量ｈのみを１〜５mm（上記間隔Ｗの１０〜５０％の
大きさ）の間で、１mm刻みで変えて行ない、この突出量
ｈと放熱量（冷却部の面積と低下温度との積）との関係
を求めた所、図５に実線Ｐ１で示す様な結果が得られ
た。尚、この図５に示したグラフの縦軸で、放熱量比が
１の場合とは、上記冷却部の放熱量が、上記平坦部２の
内面に伝熱促進部４を設けていない場合に於ける、上記
平坦部２の放熱量と等しい事を意味する。この図５に示
す様に、上記冷却部の放熱量は、上記突出量ｈが上記間
隔Ｗの２０％の大きさを越えた辺りから急激に上昇す
る。従って、上記突出量ｈの大きさは、上記間隔Ｗの２
０〜５０％（更に好ましくは３０〜５０％）の範囲で、
上記平坦部２と流体との間の熱交換を良好にして、この
平坦部２の温度を十分に低下させる事ができる。
突出量ｈのみを１〜５mm（上記間隔Ｗの１０〜５０％の
大きさ）の間で、１mm刻みで変えて行ない、この突出量
ｈと放熱量（冷却部の面積と低下温度との積）との関係
を求めた所、図５に実線Ｐ１で示す様な結果が得られ
た。尚、この図５に示したグラフの縦軸で、放熱量比が
１の場合とは、上記冷却部の放熱量が、上記平坦部２の
内面に伝熱促進部４を設けていない場合に於ける、上記
平坦部２の放熱量と等しい事を意味する。この図５に示
す様に、上記冷却部の放熱量は、上記突出量ｈが上記間
隔Ｗの２０％の大きさを越えた辺りから急激に上昇す
る。従って、上記突出量ｈの大きさは、上記間隔Ｗの２
０〜５０％（更に好ましくは３０〜５０％）の範囲で、
上記平坦部２と流体との間の熱交換を良好にして、この
平坦部２の温度を十分に低下させる事ができる。
【００１６】尚、上記突出量ｈの大きさの上限値を上記
間隔Ｗの５０％とした理由は、この突出量ｈの大きさを
これ以上大きくすると、前記扁平伝熱管１内を流れる流
体の抵抗が大きくなり、かえってこれら扁平伝熱管１と
流体との間の伝熱性能が低下する為である。又、図５の
破線Ｑ１ は、前記低温の空気のレイノルズ数を７００
０とした場合（乱流の場合）の測定結果を示している。
この図５から明らかな通り、上記乱流の場合も、上記層
流の場合程の大きな効果は得られないが、上記突出量ｈ
の大きさが上記間隔Ｗの２０〜５０％（更に好ましくは
３０〜５０％）の範囲で、上記平坦部２と流体との間の
熱交換を良好にして、この平坦部２の温度を十分に低下
させる事ができる。
間隔Ｗの５０％とした理由は、この突出量ｈの大きさを
これ以上大きくすると、前記扁平伝熱管１内を流れる流
体の抵抗が大きくなり、かえってこれら扁平伝熱管１と
流体との間の伝熱性能が低下する為である。又、図５の
破線Ｑ１ は、前記低温の空気のレイノルズ数を７００
０とした場合（乱流の場合）の測定結果を示している。
この図５から明らかな通り、上記乱流の場合も、上記層
流の場合程の大きな効果は得られないが、上記突出量ｈ
の大きさが上記間隔Ｗの２０〜５０％（更に好ましくは
３０〜５０％）の範囲で、上記平坦部２と流体との間の
熱交換を良好にして、この平坦部２の温度を十分に低下
させる事ができる。
【００１７】次に、前記迎え角θと上記冷却部の放熱量
との関係に就いて調べた。即ち、上述と同様の実験を、
伝熱促進部４を構成する１対のリブ５、５のオフセット
量及び突出量ｈを一定に保持しつつ、上記迎え角θのみ
を変えて行なった。先ず、この様な実験を、１対のリブ
５、５の迎え角θの大きさを互いに等しくしつつ、この
迎え角θを１５〜９０度まで１５度刻みで変えて行なっ
た所、図６に示す様な結果が得られた。この図６から明
らかな通り、流体（空気）の流れが層流状態の場合（実
線Ｐ2 ）には、上記迎え角θが１５〜７５度の範囲で、
冷却部の放熱量を十分に大きくできる事が分かった。
又、上記流体の流れが乱流状態の場合（破線Ｑ2 ）も、
上記層流の場合程顕著には示されないが、上記迎え角θ
が１５〜７５度の範囲で、冷却部の放熱量を大きくでき
る事が分かった。尚、図示は省略するが、上述の様な実
験を、上記１対のリブ５、５の迎え角θを互いに異なら
せて行なった所、やはり、上記各リブ５、５の迎え角θ
が１５〜７５度の範囲で、冷却部の放熱量を大きくでき
る事が分かった。
との関係に就いて調べた。即ち、上述と同様の実験を、
伝熱促進部４を構成する１対のリブ５、５のオフセット
量及び突出量ｈを一定に保持しつつ、上記迎え角θのみ
を変えて行なった。先ず、この様な実験を、１対のリブ
５、５の迎え角θの大きさを互いに等しくしつつ、この
迎え角θを１５〜９０度まで１５度刻みで変えて行なっ
た所、図６に示す様な結果が得られた。この図６から明
らかな通り、流体（空気）の流れが層流状態の場合（実
線Ｐ2 ）には、上記迎え角θが１５〜７５度の範囲で、
冷却部の放熱量を十分に大きくできる事が分かった。
又、上記流体の流れが乱流状態の場合（破線Ｑ2 ）も、
上記層流の場合程顕著には示されないが、上記迎え角θ
が１５〜７５度の範囲で、冷却部の放熱量を大きくでき
る事が分かった。尚、図示は省略するが、上述の様な実
験を、上記１対のリブ５、５の迎え角θを互いに異なら
せて行なった所、やはり、上記各リブ５、５の迎え角θ
が１５〜７５度の範囲で、冷却部の放熱量を大きくでき
る事が分かった。
【００１８】更に、前記オフセット量と上記冷却部の放
熱量との関係に就いて調べた。即ち、上述と同様の実験
を、伝熱促進部４を構成する１対のリブ５、５の迎え角
θ及び突出量ｈを一定に保持し、オフセット量のみを
０．５〜１．５ピッチ（投影長さＬ×０．５〜１．５）
まで、０．５ピッチ刻みで変えて行なった所、図７に示
す様な結果が得られた。この図７に示す様に、上記流体
の流れが層流状態の場合（実線Ｐ3 ）には、上記オフセ
ット量が１〜１．５ピッチの範囲で、冷却部の放熱量を
十分に大きくできる事が分かった。一方、上記流体の流
れが乱流状態の場合（破線Ｑ3 ）には、上記オフセット
量が０．５〜１．５ピッチの範囲で、冷却部の放熱量を
十分に大きくできる事が分かった。
熱量との関係に就いて調べた。即ち、上述と同様の実験
を、伝熱促進部４を構成する１対のリブ５、５の迎え角
θ及び突出量ｈを一定に保持し、オフセット量のみを
０．５〜１．５ピッチ（投影長さＬ×０．５〜１．５）
まで、０．５ピッチ刻みで変えて行なった所、図７に示
す様な結果が得られた。この図７に示す様に、上記流体
の流れが層流状態の場合（実線Ｐ3 ）には、上記オフセ
ット量が１〜１．５ピッチの範囲で、冷却部の放熱量を
十分に大きくできる事が分かった。一方、上記流体の流
れが乱流状態の場合（破線Ｑ3 ）には、上記オフセット
量が０．５〜１．５ピッチの範囲で、冷却部の放熱量を
十分に大きくできる事が分かった。
【００１９】次に、図８は、本発明の熱交換器に組み込
む扁平伝熱管と従来の扁平伝熱管との性能を比較する為
に、本発明者が行なった実験の結果を示している。この
様な解析では、本発明を構成する伝熱促進部と従来の各
種形状の突起とのそれぞれを、それぞれの内面に同様に
配置した複数の扁平伝熱管に就いて、これら各扁平伝熱
管とこれら各扁平伝熱管の内部を流れる流体との間の伝
熱効率が、上記扁平伝熱管の表面が単なる平坦面にある
場合に比較して向上する割合と、圧力損失が増加する割
合とを解析した。尚、本解析では、上記各扁平伝熱管
は、この扁平伝熱管を構成する１対の平坦部の内面同士
の間隔Ｗが１０mmであるとした。又、上記伝熱促進部
は、１対のリブを、オフセット量を１ピッチに、迎え角
θを３０度に、突出量ｈを３mm（上記間隔Ｗの３０％の
大きさ）に、それぞれ設定して構成した。
む扁平伝熱管と従来の扁平伝熱管との性能を比較する為
に、本発明者が行なった実験の結果を示している。この
様な解析では、本発明を構成する伝熱促進部と従来の各
種形状の突起とのそれぞれを、それぞれの内面に同様に
配置した複数の扁平伝熱管に就いて、これら各扁平伝熱
管とこれら各扁平伝熱管の内部を流れる流体との間の伝
熱効率が、上記扁平伝熱管の表面が単なる平坦面にある
場合に比較して向上する割合と、圧力損失が増加する割
合とを解析した。尚、本解析では、上記各扁平伝熱管
は、この扁平伝熱管を構成する１対の平坦部の内面同士
の間隔Ｗが１０mmであるとした。又、上記伝熱促進部
は、１対のリブを、オフセット量を１ピッチに、迎え角
θを３０度に、突出量ｈを３mm（上記間隔Ｗの３０％の
大きさ）に、それぞれ設定して構成した。
【００２０】又、上記図８中、破線ａで囲んだ各点は、
流体（空気）のレイノルズ数を１５００とした場合（層
流の場合）の解析結果を、鎖線ｂで囲んだ各点は、上記
流体のレイノルズ数を７０００とした場合（乱流の場
合）の解析結果を、それぞれ示している。先ず、上記流
体の流れが層流状態の場合には、図８中に点Ｐで示す様
に、本発明の扁平伝熱管と流体と間の伝熱効率の増加率
（内面に突起等を設けていない扁平伝熱管と流体との間
の伝熱効率に対する増加率）は、同図中に丸や三角や四
角等の点で示した従来の何れの扁平伝熱管の場合の伝熱
効率の増加率よりも、少なくとも６０％以上大きくな
り、圧力損失の増加率はそれ程は大きくならない事が分
かった。又、上記流体の流れが乱流状態の場合でも、図
８中に点Ｑで示す様に、本発明の扁平伝熱管と流体と間
の伝熱効率の増加率は、同図中に丸や三角や四角等の点
で示した従来の何れの扁平伝熱管の場合の伝熱効率の増
加率と比べても、トップレベルにある事が分かった。
流体（空気）のレイノルズ数を１５００とした場合（層
流の場合）の解析結果を、鎖線ｂで囲んだ各点は、上記
流体のレイノルズ数を７０００とした場合（乱流の場
合）の解析結果を、それぞれ示している。先ず、上記流
体の流れが層流状態の場合には、図８中に点Ｐで示す様
に、本発明の扁平伝熱管と流体と間の伝熱効率の増加率
（内面に突起等を設けていない扁平伝熱管と流体との間
の伝熱効率に対する増加率）は、同図中に丸や三角や四
角等の点で示した従来の何れの扁平伝熱管の場合の伝熱
効率の増加率よりも、少なくとも６０％以上大きくな
り、圧力損失の増加率はそれ程は大きくならない事が分
かった。又、上記流体の流れが乱流状態の場合でも、図
８中に点Ｑで示す様に、本発明の扁平伝熱管と流体と間
の伝熱効率の増加率は、同図中に丸や三角や四角等の点
で示した従来の何れの扁平伝熱管の場合の伝熱効率の増
加率と比べても、トップレベルにある事が分かった。
【００２１】
【発明の効果】本発明の熱交換器は、以上に述べた通り
構成され作用する為、伝熱面と流体との間の熱交換を効
果的に行なって、熱交換器の性能を向上させる事ができ
る。
構成され作用する為、伝熱面と流体との間の熱交換を効
果的に行なって、熱交換器の性能を向上させる事ができ
る。
【図１】本発明の実施の形態の１例を示す、扁平伝熱管
の斜視図。
の斜視図。
【図２】伝熱促進部の斜視図。
【図３】伝熱促進部により撹乱される流体の状態を示し
ており、（Ａ）は、斜視図。（Ｂ）は、（Ａ）のＸ矢視
図。
ており、（Ａ）は、斜視図。（Ｂ）は、（Ａ）のＸ矢視
図。
【図４】伝熱促進部により得られる冷却部を示す平面
図。
図。
【図５】１対のリブの突出量と放熱量との関係を示す線
図。
図。
【図６】１対のリブの迎え角と放熱量との関係を示す線
図。
図。
【図７】１対のリブ同士のオフセット量と放熱量との関
係を示す線図。
係を示す線図。
【図８】本発明と従来構造との性能を比較する為に行な
った実験の結果を示す図。
った実験の結果を示す図。
１ 扁平伝熱管 ２ 平坦部 ３ 連続部 ４ 伝熱促進部 ５ リブ
Claims (2)
- 【請求項１】 伝熱面に伝熱促進部を設け、この伝熱促
進部によって伝熱面に沿って流れる流体の撹乱を図った
熱交換器に於いて、上記伝熱促進部は、それぞれが上記
伝熱面から突出する１対のリブにより構成しており、こ
れら１対のリブは、以下の〜の要件を満たす事を特
徴とする熱交換器。 １対のリブは、上記伝熱面に沿って流れる流体の流
れ方向に亙り互いに０．５〜１．５ピッチずらせて配置
している。 １対のリブは、これら各リブの上流端縁を上記流体
の流れ方向と平行な線上に位置させた状態で、それぞれ
の中心軸を上記流体の流れ方向と平行な線を挟んで互い
に反対側に傾斜させており、これら各リブの中心軸と上
記流体の流れ方向と平行な線とのなす角を、それぞれ１
５〜７５度としている。 - 【請求項２】 伝熱促進部が扁平伝熱管の内面に設けら
れており、各リブの高さは、この扁平伝熱管の内側流路
の断面高さの２０〜５０％である、請求項１に記載した
熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14137498A JP3957021B2 (ja) | 1998-05-22 | 1998-05-22 | 熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14137498A JP3957021B2 (ja) | 1998-05-22 | 1998-05-22 | 熱交換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11337284A true JPH11337284A (ja) | 1999-12-10 |
| JP3957021B2 JP3957021B2 (ja) | 2007-08-08 |
Family
ID=15290519
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14137498A Expired - Fee Related JP3957021B2 (ja) | 1998-05-22 | 1998-05-22 | 熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3957021B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002250572A (ja) * | 2001-02-22 | 2002-09-06 | Komatsu Electronics Inc | 熱交換器 |
| WO2002097352A1 (en) * | 2001-05-25 | 2002-12-05 | Maruyasu Industries Co., Ltd. | Multitubular heat exchanger |
| JP2007510122A (ja) * | 2003-10-28 | 2007-04-19 | ベール ゲーエムベーハー ウント コー カーゲー | 熱交換器用流れ通路およびこのような流れ通路を有する熱交換器 |
| JP2007333254A (ja) * | 2006-06-13 | 2007-12-27 | Calsonic Kansei Corp | 熱交換器用チューブ |
| JP2015010749A (ja) * | 2013-06-28 | 2015-01-19 | 株式会社日立製作所 | 伝熱装置 |
| CN109595965A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-04-09 | 江苏利柏特股份有限公司 | 模块生产用板式换热装置 |
-
1998
- 1998-05-22 JP JP14137498A patent/JP3957021B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002250572A (ja) * | 2001-02-22 | 2002-09-06 | Komatsu Electronics Inc | 熱交換器 |
| WO2002097352A1 (en) * | 2001-05-25 | 2002-12-05 | Maruyasu Industries Co., Ltd. | Multitubular heat exchanger |
| US7055586B2 (en) | 2001-05-25 | 2006-06-06 | Maruyasu Industries Co., Ltd. | Multitubular heat exchanger |
| JP2007510122A (ja) * | 2003-10-28 | 2007-04-19 | ベール ゲーエムベーハー ウント コー カーゲー | 熱交換器用流れ通路およびこのような流れ通路を有する熱交換器 |
| EP2267393A3 (de) * | 2003-10-28 | 2012-07-04 | Behr GmbH & Co. KG | Strömungskanal für einen Wärmeübertrager und Wärmeübertrager mit derartigen Strömungskanälen |
| JP2007333254A (ja) * | 2006-06-13 | 2007-12-27 | Calsonic Kansei Corp | 熱交換器用チューブ |
| JP2015010749A (ja) * | 2013-06-28 | 2015-01-19 | 株式会社日立製作所 | 伝熱装置 |
| CN109595965A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-04-09 | 江苏利柏特股份有限公司 | 模块生产用板式换热装置 |
| CN109595965B (zh) * | 2018-12-28 | 2024-02-23 | 江苏利柏特股份有限公司 | 模块生产用板式换热装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3957021B2 (ja) | 2007-08-08 |
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