JPS5828991A - クロスフィンチュ−ブ形熱交換器 - 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】 この発明は、空気調和機用のクロスフィンチ−ブ形熱交
換器に関するものである。

空気調和機用の熱交換器には、小形かつ廉価等の利点が
あるところから、平行フィン群とそれに直交させた管群
とをそなえたいわゆるクロスフインチ五−ブ形のものが
一般に用いられている。この熱交換器では、管内流体熱
伝達率にくらべ外部空気側の熱伝達率が非常に低く、外
部伝熱面積が大きいにもかかわらず、全熱貫流率のうち
、熱抵抗の占める割合いの大部分は空気側熱抵抗による
ものである。このため、大きな効果のある手段の一つと
して、従来気流方向に直角に狭幅のスリット状切起しを
フィンに設け、助走区間部の高い熱伝達率を利用するこ
とが行なわれている。

上述したスリット状切起しをそなえた従来のクロスフイ
ンチー−プ形熱交換器を第１図および第２図について説
明する。

は長辺スリット、３は短辺スリットで、両者は７４ン１
に切起されている。４は円筒状のカラーで２インｌにこ
れと直角方向に成形されている。５は直管で、フィン１
群に直°交させ、、図示のように基盤目状または千鳥状
に配列されている。６はυ字管で、直管５の終端部に接
続され、管内流路が１本または数本の蛇行状管路となる
よう構成されている。

このクロスフインチ島−プ形熱交換器において、気流を
入方向から送ると、７４ン１の各部に切起した狭幅のス
リット２．３は、前述の理由によシ高い熱伝達率を得る
。これにより熱交換器を小形に構成できる。しかし、フ
（ン１に長辺スリット２および短辺スリット３をプレス
成形する金型が、複雑であるだめ、製作に困難がともな
い、原価高となる。このため、空気調和機の能力の大小
により、直管５の配列を通風方向に対して１列、２列、
・３列・・・等多種の組合せによシ適応させる場合、ま
たは除湿機能を持つ空気調和機のように複列にフィンを
切断して配列、構成する場合、通風抵抗の大小を選定す
るため基盤目状および千鳥状の直管の配列を組合せる場
合等に対して、それぞれ適応するプレスの金型を製作す
るのでは、金型の償却費が割高となるうえ、プレス機へ
の金型の取付は段取り作業に多大な時間を要する。また
、フィン端縁部を狭幅にすることは、フィン１０強度保
持上の問題（とくに、前端縁１暑、後端縁１ｂが損傷し
やすい）および前端縁部の１埃付着にもとづく大幅な通
風抵抗の増大をまねく。管列間の中央でフィンを切断し
、上記機能を満足させて使用することは不利であり、一
般にはスリット幅をプレス成形の限界まで狭幅としてい
るので、スリット間の中央部を切断することは不可能に
近い。さらに、直管５から離れた（直管５に連接する）
スリット部はフィン効率が減少し、十分な機能を発揮し
ないうえ、この十分に伝熱に寄与しないスリットによシ
無駄な通風抵抗をもたらす。

この発明は、上記の欠点を除くためのもので、上下の直
管群の管列中心線に対して対称となるようにスリットフ
ィンを設け、直管列の間の中央部にスリットフィンを設
けないようにしたものである。

以下、この発明の実施例を第３図ないし第６図について
説明する。第３図は１列管の実施例、第４図は２列管の
実施例、第５図は３禍管の実施例、第６図は複列ツイン
配列の実施例を示す。それらの図において、２．３．４
は第１図および第２図について説明したものと同じもの
を示す。（なお、直管５、Ｕ字管６は図示を省略しであ
る。

７はフィンで、その前端縁は７１で、後端縁は７ｂで表
わしである。長辺スリット２、短辺スリ、ト３は上下の
カラー４（すなわ′ち、直管）の列の中心線に対し対称
の位置に設けられており、カラー４列間の中央性寸法Ｌ
１のスリット非切起し部となりでいる。前端縁７畠、後
端縁７ｂとそれに最も近接しているスリット２との間の
寸法Ｌ１は、前記の中央幅寸法Ｌ＋のμとなるように設
定されている。。

このようなフィン７によシ、熱交換器の直管５の配列を
１段、２段、３段・・・と構成するには、第３図、第４
図、第５図に示すように、フィン７の切断位置を変更す
るだけでよい。その上フィン前後の端縁部はすべて同一
幅寸法Ｌ１に規制される。

さらに、除湿機能を持つ空気調和機用熱交換器の複列配
列、基盤目状もしくは千鳥状配列の選択も、単列管フィ
ンの組合せによシ自由に行なうことができる。また、直
管５から離れた（直管５に連接する）スリットフィンが
形成されず、その部分の局所熱伝達率は若干減少するが
、フィン効率の増大および通風抵抗の減少によりて、逆
に伝熱特性を向上させることができる。

以上説明したように、この発明は、フィン７に対して直
管群を基盤目状または千鳥状に配・列し、フィン７に気
流方向に対して直角となるよう狭幅スリットフィン２．
３を切起したクロスフィンチー−プ形熱交換器において
、上下の直管群の管列中心線に対して対称となるように
スリットフィン２．３を設け、直管列の間の中央部の非
スリ、　）フィン形成部の幅寸法Ｌ１を、フィンの前端
縁７畠、後端縁７ｂと、それに最も近いスリットフィン
２との間の幅寸法Ｉｎの２倍に設定したので、同一のプ
レス金型によシ、１列、２列、３列・・・と自由にフィ
ンを構成し、空気調和機の出力に見合９たものを選定で
き、また、フィン列を複列に構成することによシ除湿機
能をそなえた空気調和機用熱交換器にすることができ、
かつ、同様にして基盤目状、もしくは千鳥状配列の熱交
換器を容易に構成することができる計さらに、フィン高
率を高め、通風抵抗を軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のスリットフィンをそなえたクロスフイン
チー−プ形熱交換器を示す斜視図、第２図は第１図の熱
交換器におけるフィンを示す正面図、第３図ないし第６
図はこの発明の異なる実施例を示す正面図である。 ２・・・長辺スリット、３・・・短辺スリット、４・・
・円筒状のカラー、５・・・直管、６・・・Ｕ字管、７
・・・フィン、７ａ・・・前端縁、７ｂ・・・後端縁う
＄１　図 卆５因 、Ｖ３６０ 手続補正書 事件の表示 昭和５７年特許願第　１２８９２３号 発明の名　称　　フレスフインチ轟−プ形熱交換器補正
をする者 名１ｒ５１０１株式会社日立製作所 ！！：　　ａ　　晶　　三　　１）　勝　　茂代　　　
理　　　人 補正の対象　　明細瞥金欄および図面。 補正　の　内容　１．明細書全文を別紙の通勤補正する
。 ｚｌｌ１１面食図を別紙の通勤補正する。 明　　　　細　　　　書 発明の名称　クロスフィンチューブ形熱交換器特許請求
の範囲 平行に配置したフィン（６）群に伝熱管（９）群を直交
させ、この伝熱管（９）群を複数列・複数行に設けると
共に、気流流入方向に対して細幅の切起し部（７−１）
、（７−２）を前記フィン（６）に設けたクロスフィン
チューブ形熱交換器において、前記伝熱管（９）の行間
に前記切起し部（７−１）、（７−２）を管列中心に対
して対称に設け、各列の切起し部（７−１）、（７−２
）形状を同一にし、更にこの切起し部（７−１）、（７
−２）を隣設する列の切起し部（７−１）。 （７−２）の各行の中間位置にずらして千鳥状に配設す
ると共に、これに合わせて前記伝熱管（９）も千鳥状に
配設したことを特徴とするクロスフィンチューブ形熱交
換器。 発明の詳細な説明 本発明はルームエアコン等に用いられるクロスフィンチ
ューブ形熱交換器に関するものである。 クロスフィンチューブ形熱交換器に於いて、空気側熱伝
達率が管内側熱伝達率より非常に小さい。 このため熱交換特性を効率よく向上させるにはフィンに
切起し部を設けることがよい。即ち、フィンに気流に対
し細巾の多数の切起し部を設けると、切起し部先端の温
度勾配が増大し、伝熱代表寸法が減少するので、第１図
の如く伝熱代表寸法の０．５乗に逆比例して熱伝達率を
増大することができる。 しかし、これと同時に流入損失および速度勾配も増大し
、通風抵抗を増加させる弊害がある。 この点に関し、従来の熱交換器を第２図〜第４図により
説明する。１はフィンで、平行に複数枚並べられてフィ
ン群を構成する。２−１はフィン１に設けられた長寸の
切起し部で、その切起し高さはフィンピッチの略捧に構
成されている。２−２はフィン１に設けられた短寸の切
起し部で、その切起し高さはフィン２−１と同様にフィ
ンピッチの略にに構成されている。３はフィン１に基盤
目状に配設された円筒状カラーで、複数列、多数行設け
られている。４は蛇行状の伝熱管で、前記フィン１群に
円筒状カラー３を貫通して直交しており複数列多数段に
わたって設けられて↓する。 勿論、フィン１と伝熱管４とは桧熱的に接触している。 そしてフィン１の切起し部２−１．２−２は隣接する列
の切起し部２−１．２−２と基盤目状に配設されている
。 しかし、かかる熱交換器によれば伝熱管４の周辺を通る
気流Ａは切起し部２−１．２−２が全（存在せず、平板
状のフィンと同等の機能となるため、気流Ａにおける伝
熱的代表寸法が大きく、流入損失と速度勾配が小さく、
通風抵抗が低いもの゛である。これに対し、切起し部２
−１．２−２を流れる気流Ｂは、伝熱的代表寸法が小さ
く、切起し部２−１．２−２の先端の流入損失と速度勾
配が大きく、通風抵抗が高いものである。従って気流Ａ
と気流Ｂのフィン１の抵抗係数にアンバランスが生じる
。このため、気流Ａは第３図の如く風速が非常に速いが
、気流Ｂは風速が非常に遅いものである。 この結果、フィン１の各部の熱伝達率は風速の影響を受
けて第４図の如くなる。即ち、気流Ａは速い風速ｖＡで
あるが、気流Ａにおける熱伝達率は平板形伝熱となるの
で、低い熱伝達率αえとなり、気流Ｂにおける熱伝達率
は切起し部２−１．２−２によってフィン先端形伝熱と
なるが遅い風速ＶＢであるので、低い熱伝達率α８とな
る。従ってフィン１全体としてはα、とα８との平均の
熱伝達率α６．となり、切起し部２−１．２−２を設け
たことによる熱伝達率αＡＢは、平板形伝熱の熱伝達率
へに比較してほとんど向上しない。逆に切起し部２−１
．２−２を設けたことによって、熱交換器全体の通風抵
抗が増加し、熱交換器を通過する風量が低下し、熱交換
器と気流間の平均温度差を減少させてしまい、熱交換器
における熱交換性能をかえって低下させてしまうもので
あった。 又、伝熱管４の各列における切起し部２−１．２−２は
各列の中心に対して非対称となっており、且つ切起し部
２−１．２−２は各列で異なっているために、伝熱性能
の向上を十分に達し得ないものであった。即ち、伝熱管
４の第１列には気流流入側・こ長辺の切起し部２−１が
なく、且つ第３列には気流流出側に長辺の切起し部２−
１がないため、熱伝達率の向上がその分だけ期待できな
いものである。 本発明はかかる欠陥を解消せんとしてなされたものであ
る。即ち、平行に配置したフィン６群に伝熱管９群を直
交させ、この伝熱管９群を複数列複数行に設けると共に
、気流流入方向に対して細幅の切起し部７−１．７−２
を前記フィン６に設けたクロスフィンチューブ形無交換
器ニおいて、前記伝熱管９の行間に前記切起し部７−１
．７−２を管列中心に対して対称に設け、各列の切起し
部７−１．７−２形状を同一にし、更にこの切起し部７
−１．７−２を隣接する列の切起し部７−１．７−２の
各行の中間位置にずらして千鳥状に配設すると共に、こ
れに合わせて前記伝熱管９も千鳥状に配設したものであ
る。 以下本発明の詳細を第４図〜第６図に示す一実施例によ
り説明する。６はフィンで平行に複数枚並へられてフィ
ン群を構成する。７−１はフィン６に設けられた長寸の
切起し部で、気流流入方向に対して細幅に構成されてい
る。７−２はフィン６に設けられた短寸の切起し部で、
管列の中央に配し、気流流入方向に対して細幅に構成さ
れている。７−３は切起し部７−１．７−２の間にこれ
らと同じ幅Ｌ１で設けられた非切り起し部である。 ７−４は管列中央部に設けられた非切起し部で、前記非
切起し部７−３より広幅Ｌ２になっている。 ７−５はフィン６の気流流入側および流出側に設けられ
た非切起し部で、前記非切起し部７−４の幅Ｌ２の半分
の幅Ｌ１となっている。８はフィン６に千鳥状に配設さ
れた円筒状カラーで、複数列、多数行設けられている。 ９は蛇行状の伝熱管で前記フィン６群に円筒状カラー８
を貫通して直交しており、複数列、複数行にわたって設
けられている。 勿論、フィン６と伝熱管９とは伝熱的に接触している。 而して、フィン６の切起し部７−１．７−２は伝熱管９
の行間に管列中心に対して対称に設けると共に、各列を
夫々同一形状にすると共に、隣接する列の切起し部７−
１．７−２の各行の中間の位置にずらせて千鳥状に配設
されている。 かかる熱交換器によれば伝熱管９の周辺に流入した気流
Ｃ１は、広幅Ｌ２の非切起し部７−４を通った後、次の
列の切起し部７−１．７−２を有する部分を通る気流Ｃ
２となり、更に次の列の伝熱管９の周辺を通る気流Ｃ３
となる。又、切起し部７−１．７−２を有する部分に流
入した気流Ｄ１は、広幅Ｌ２の非切起し部７−４を通っ
た後、次の列の伝熱管９の周辺を通る気流Ｄ２となり、
更に次の列の切起し部７−１．７−２を有する部分を通
３る気流゛Ｄ３となる。従って、気流Ｃ１−Ｃ５および
Ｄｌ−Ｄ３は切起し部７−１．７−２を有する通風抵抗
の高い所と伝熱管９に近接する平板状のフィン６の通風
抵抗の少い所を交互に通風するため、全体的抵抗は従来
に比較して低くなり、且つ均一化でき、第５図Ｇ−Ｇ線
に於ける風速分布を第６図に示す如く均一にでき、熱交
換器における熱交換性能を大幅に向上することができる
。この点を第４図により説明する。気流ｃｔ”Ｃ３およ
びＩ）１−Ｄ３の風速■ｃＤ（ｍ／ｓ）における熱伝達
率は切起し部７−１．７−２を有する部分ではフィン先
端形の熱伝達率αＤ１となり、伝熱管９の周辺部分では
平板形の熱伝達率α５９１となる。この結果、フィン６
全体の熱伝達率はαＣＤ　　［有］ｃａ　ｔ／ｍ”　ｈ
℃）となり、従来フィン１全体の熱伝達率αＡＢ　　（
ト）ｃａｔ７Ｗｈｃ）より大幅に高くできる。これによ
り熱交換器全体の熱交換性能を大幅に向上することがで
きる。 又、伝熱管９の各列における切起し部７−１．７−２は
各列の中心に対して対称になっており、且つ各列で同一
配列にしたので、伝熱性能を大幅に向上することができ
る。即ち、フィン６は伝、熱曽９から熱が伝えられて熱
交換するものであるから、伝熱管９め列の中心から対称
に切起し部７−１．７−２を設けることが最も伝熱管９
の熱を有効に熱交換することができる。そして、各列で
同一配列にしないと、いずれかの配列で伝熱管９の熱を
有効に熱交換することができなくなってしまうものであ
る。 以上説明した如（、本発明によれば平行に配置したフィ
ン６群に伝熱管９群を直交させ、この伝熱管９群を複数
列、複数行に設けると共に、気流流入方向に対して細幅
の切起し部７−１．７−２を前記フィン６に設けたクロ
スフィンチューブ形熱交換器において、前記伝熱管９の
行間に前記切起し部７−１．７−２を管列中心に対して
対称に設け、各列の切起し部７−１．７−２形状を同一
にし、更にこの切起し部７−１．７−２を隣接する列の
切起し部７−１．７−２の各行の中間位置にずらして千
鳥状に配設すると共に、これに合わせて前記伝熱管９も
千鳥状に配設したので、熱交換性能を大幅に向上するこ
とができる。 図面の簡単な説明 第１図はフィンの伝熱代表寸法とフィンの熱伝達率の関
係説明図、第２図は従来の熱交換器の正面断面図、第３
図は第３図のＥ−Ｅ線における風速分布説明図、第４図
は従来と本発明の風速とフィン熱伝達率の関係説明図、
第５図は本発明の熱交換器の正面断面図、第６図は第５
図のＧ−Ｇ線における風速分布説明図である。 ６・・・フィン、７−１・・・長寸切起し部、７−２・
・・短寸切起し部、８・・・円筒状カラー、９・・・伝
熱管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. フィン（７）Ｋ対して直管群を基盤目状または千鳥状に
   配列し、フィン（７）に気流方向に対して直角となるよ
   う狭幅スリットフィン（２）、（３）を切起したクロス
   フインチー−ブ形熱交換器において、上下あ直管群の管
   列中心線に対して対称となるようにスリットフィン（２
   ）、（３）を設け、直管列の間の中央部の非スリットフ
   ィン形成部の幅寸法（Ｌｌ）を、フィンの前端縁（７ｍ
   ）、後端縁（７’ｂ）ｌ、それに最も近いスリットフィ
   ン（２）との間の幅寸法（Ｉｎ）７）　２倍に設置した
   ことを特徴とするクロスフインチー−ブ形熱交換器。