JPS6026302Y2 - 自然対流形熱交換器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （技術分野） 本考案は、放熱効果を高めるように改良された自然対流
形熱交換器に関するものである。

（従来技術） 従来、自然対流形熱交換器は、第１図に示したように構
成されている。

第１図において、１は熱媒体を通す管、２は放熱用フィ
ンで、管１にろう付けされている。

管１に熱媒体が通るとフィン２を通して放熱され、周囲
の空気を暖めるため、矢印Ｐのごとき上昇気流が発生す
る。

放熱量を大きくするには、一般に、フィンの総面積を広
くする。

この場合、各フィン２の面積を広くするために高さＨを
大きくしたり、フィン２の数を増したりする。

しかし、フィンの高さＨと熱伝達率αとの間には第２図
に示したような周知の関係があり、高さＨの増加に伴っ
て効率は低下する。

同時にフィン表面の温度境界層が発達して広がり、フィ
ンの熱伝達率が小さくなって、例えば、フィン面積を２
０％増加しても放熱量は約１．３％しか増えない。

また、フィンの数を増してフィン間隔を狭くするのは、
隣接フィンの互いに対向する高温度の面が近づき過ぎて
互いの温度境界層が接し、放熱効率が低下する。

さらに、フィンの数を増し、かつ、フィン間隔を広くと
るのは、熱交換器の形状が太きくなってスペースファク
タの極めて悪いものとなる。

要するに、従来の自然対流形熱交換器は、大きさの割に
は放熱量が小さいという欠点があった。

（考案の目的） 本考案は、上記従来例の欠点を改善し、小形で、放熱量
の大きい自然対流形熱交換器を提供するものである。

本考案は、以下に示す原理に基づいてなされたものであ
る。

即ち、従来の自然対流形熱交換器では、温度境界層の干
渉をきらうあまり、第１図のような各フィン２の間隔を
それに必要なだけ広く（一般には８〜１０斜程度）とっ
ていた。

ところで、いま第３図に示したように、高さｈの小さい
フィン３ａ、３ｂを上、下に、かつ横方向には一定間隔
ずらせて配置した場合、その横方向の間隔を第３図Ａの
ように広くとって、各フィン３ａ、３ｂから上昇する上
昇気流によって形成される点線のごとき速度境界層を完
全に分離するよりも、第３図Ｂのようにフィン間隔を適
度に接近させて、下位のフィン（で形成される速度境界
層が上位のフィン３ｂで形成される速度境界層に一部Ｓ
で重なるようにする方が、上位のフィン３ｂ周辺におけ
る対流が加速されるために、熱伝達率が向上する、とい
うことが判明した。

実施例 以下、図面により実施例を詳細に説明する。

第４図は、本考案の一実施例を示したもので、１１は熱
媒体を通す偏平管であり、断面における長径が上下方向
に向くようにして、短径方向に適当な間隔Ｌ、例えば５
０ｒＩｒＩＩＬで複数平行に配置されている。

１２は偏平管１１の長径より若干幅広のフィンであり、
偏平管１１に直交するようにして、複数のフィン１２が
一定間隔Ｗ１例えば１０ＴＩｃｎで配置され、各偏平管
１１にそれぞれ嵌合、ろう付けされている。

このフィン１２は、従来のフィンの高さに比べれば小さ
い幅かを有し、各偏平管１１の間において幅の略中央部
で２分され、その上側部分１２ｂと下側部分１２ａとが
互いに反対方向に張り出して一定幅ｗ１例えば２咽スト
リツト１３が形成されている。

このスリット１３の幅Ｗは、第３図Ｂにおいて説明した
原理に基づいて決められるものである。

−即ち、下側部分１２ａから自然対流によって暖気が上
昇する上昇気流と、上側部分１２ｂの上昇気流とが一部
で交わるごとき寸法にし、大体２〜５７ｒｍである。

以上のように構成されたものを段ユニット１４とする。

段ユニット１４は、必要に応じて、第５図に示したよう
に、複数段重ねられる。

この場合、下段ユニットのフィンの上側部分１２ｂの上
昇気流が上段ユニットのフィンの下側部分１２ａの上昇
気流と一部で交わるごとき寸法で、各段のフィンの位置
を順次ずらせるようにする。

実施例では、スリット１３の幅Ｗ＝２ｍと同じ２Ｎのず
れを、下段ユニットの上側部分と上段ユニットの下側部
分との間に設けている。

以上のように構成された本実施例では、小さい高さｈを
有するフィンが２ｒｒｒｍずつずれて上下方向に連なっ
て配置されることになり、下位のフィンから自然対流に
よって暖気が上昇し、その勢のついた上昇気流が一段上
のフィンの上昇気流と一部で合流し、その結果、上位の
フィンの周辺における対流が加速され、フィン表面の熱
伝達率は下位のそれよりも大きくなる。

なお、互いに隣接するフィン間隔を８ｒｒＶＩｔとし、
スリット幅ｗを４ＴｒｒＩｎとすると、フィンの互いに
隣接する２つの下側部分の丁度中間に上側部分が位置し
、また、その互いに隣接する２つの上側部分の丁度中間
に上段ユニットの下側部分が位置するように配置すれば
、最も効果的に自然対流を起こすことができる。

（効果） 以上説明したように、本考案によれば、フィンの高さを
小さくして熱伝達率を上げるとともに、自然対流を促進
する構造になっているから、極めて効率よく熱放散を行
なうことができ。

自然対流形熱交換器として、上面の面積が従来のものと
同程度で約１５〜２５％の放熱量の増加、同体積で２０
〜３０％の増加を得ることができた。

さらに本考案の場合、従来の比較的肉厚のアルミ押出フ
ィンに比較して、肉薄アルミ板、その他の材料のブレス
成形蓋を使用することができるから、重量にして従来の
約１／２にすることができ、特に、小形軽量化を目指す
車載用装置の熱交換器として大きなメリットを有するも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来例の構成を示したもので、第１図Ａは斜
視図、第１図Ｂは側面図、第２図は、フイン高さＨと熱
伝達率αとの関係を示す図、第３図は、本考案の原理を
説明する図、第４図は、本考案の一実施例の段ユニット
の斜視図、第５図は、段ユニットを複数段重ねたものの
構成図である。 １１・・・・・・偏平管、１２・・・・・・フィン、１
２ａ・・・・・・下側部分、１２ｂ・・・・・・上側部
分、１３・・・・・・スリット、１４・・・・・・段ユ
ニット。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 （↓） 熱媒体を通す複数の偏平管が、その断面におけ
   る長径が上下方向に向くようにして短径方向に適当な間
   隔て平行に配置され、前記偏平管の長径より若干幅広の
   複数のフィンが、それぞれ前記偏平管に直交するように
   一定間隔で配置されて嵌合、ろう付けされ、 前記フィンは、前記各偏平管の間において幅の略中央部
   で２分され、その上側部分と下側部分とが互いに反対方
   向に張り出して一定幅のスリットが形成され、このスリ
   ット幅は、前記下側部分から自然対流によって暖気が上
   昇する上昇気流と、前記上側部分の上昇気流とが一部で
   交わるごとき寸法として、それを段ユニットとし、該段
   ユニットの１段または複数段からなることを特徴とする
   自然対流形熱交換器。 （２）前記フィンのうち互いに隣接するフィンは、一方
   のフィンの前記下側部分の上昇気流が他方のフィンの前
   記上側部分の上昇気流と一部で交わるごとき間隔を有す
   ることを特徴とする実用新案登録請求の範囲第（１）項
   記載の自然対流形熱交換器。 （３）前記段ユニットが複数段の場合、下段ユニットの
   前記上側部分の上昇気流が上段ユニットの前記下側部分
   の上昇気流と一部で交わるごとき寸法で、各段のフィン
   の位置を順次ずらせてなることを特徴とする実用新案登
   録請求の範囲第（１）項記載の自然対流形熱交換器