JPS63101698A - フイン付熱交換器 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、空調機、冷凍機等に使用され、冷媒と空気等
の流体間で熱の授受を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５図に示すように、Ｕベ
ンドにより互いに接続された銅管１とアルミ等を材料と
するフィン２よりなり、銅管１の内部を流れる冷媒とフ
ィン２間を流れる空気３が熱交換を行う構成であった。

この様な熱交換器は近年、小型化、高性能化が要求され
ているが、騒音等の観点からフィン間の空気流速は低（
押えられている為、管内側の熱抵抗に比して空気側の熱
抵抗は高い。そこで現在は空気側の伝熱面積を拡大する
ことで管内側の熱抵抗との差を減少させるように工夫し
ている。

しかしながら、伝熱面を拡大することには物理的な限界
が存在するとともに、経済性・省スペース性等の点から
問題もあり、空気側の熱抵抗を低下させることがこの様
な熱交換器に於いて重要な課題となっている。

第４図は、従来の熱交換器の一例を示したものである同
図１は平面図、同図すは側面図である。

同図において、銅管４の内部はフロン等の冷媒が循環し
ており、その冷媒の熱が銅管４からフィンカラ−５へ伝
わり、フィン６および切り起こし７へ伝わる。

一方矢印８方向からファン等にて送られる空気はフィン
６間を通過するが、その際、温度の異なったフィン面と
熱の授受を行う。この作用によって冷媒と空気の熱交換
が連続的に行なわれる。

発明が解決しようとする問題点 前述の従来例は、フィン６に切り起こし７を有するスリ
ットフィンと称せられるもので、フィン表面に加工のな
いフラットフィンと比較すると表面の熱抵抗を４０〜５
０％低下させている。しかしながら、この様に切り起こ
しをフィン面に設けた場合、平板理論を適用すると層流
の助走区間の熱伝達率が非常に高いために、現在のこの
様なスリットフィンにより達成しているフィン表面の熱
抵抗値より５０９６以上低い熱抵抗値を実現しうるはず
である。この理論値を達成し得ない理由は様様考えられ
るが、それらのうちで重要な理由として掲げられるもの
は、■　切り起こし７を通過する空気流の通風抵抗が高
く、切り起こし７以外の部分を通過する空気量が増加す
るので切り起こし部での熱的性能が十分生かされない。

■　止水域が広（存在するため有効な伝熱面積が低下す
る。

特に空気流８の上流側にある銅管４後流の止水域は、そ
の後部の切り起こし７を被うため、これら切り起こし７
の熱抵抗が増大し、フィンの平均熱抵抗を増大させる。

■　銅管４がちどり状に配置され、銅管４の前方又は後
方に切り起こし７が設けられるため銅管４からの熱流を
妨げフィン効率が低下する。

そこで本発明は、■　伝熱管間の流れを均一化し、切り
起こし部の通過空気量を低下させないようにし、平行平
板間流れを実現せしめ理論値に近い熱伝達率を得ること
が出来る。■　止水域へ流体の付着現象によって流れを
誘導する。■　伝熱管間の熱流を妨げない、といった伝
熱管及び伝熱面構成を採用することで、上記の問題点を
解決し、フィンの熱抵抗を低下させ、コンパクトかつ高
性能なフィン付熱交換器を提供することを目的とするも
のである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するための本発明の技術的な手段は、
複数枚のフィンにフィンを貫通し内部を流体が流動する
複数個の伝熱管群を、各伝熱管列群において、伝熱管相
互が千鳥状に配設されるとともに隣り合う伝熱管が気流
の流れに対してその投影面方向において部分的な重なり
を持って配置され、さらにフィン面上の前記伝熱管群の
間隙においてフィンの表裏に気流側から表裏交互に突出
するスリット状の切り起こしを設けたものである。

作　　用 かかる構成とすることにより、■　各伝熱管群内の管列
は気流方向へわずかにずれて設置されるために、スリッ
ト状の切り起こしを管の後流部へその一部が入り込む様
に構成できる。その結果伝熱管近傍に部分的に空気流速
の高い箇所が生じることもなく、切り起こしへ十分な流
量の空気を通過させることができ、切り起こしの熱的な
性能を十分生かすことができる。つまり、理論的な平行
平板の助走区間の熱伝達率に十分近い値を実現できる。

■　各伝熱管は空気流の上流側の管投影面のどれかと部
分的に重なる様に設置されているために、上流側の管の
後流が下流の管により流動方向を上流側の管の止水域側
へ誘引され、止水域が減少する。■　各伝熱管列は上流
側の管と気流方向から見て著しく位置がずれて配置され
ることがないので、伝熱管群間のフィンへの熱の流れは
切り起こしにより阻害されることが少ない。

こバらの作用によって従来のものより著しく性能の高い
フィン付熱交換器を実現できるのである。

実施例 以下、本発明の一実施例を添付図面にもとづいて説明す
る。

第１図は本発明の一実施例の熱交換器の平面図、第２図
は第１図のＡ−Ａ線による断面図、第３図は第１図の８
−”−Ｂ線による断面図である。

同図において、９ｍ、９ｂ、９ｏ、９ｄは鋼管であり、
その周囲にバーリング加工されたフィンカラー１０が嵌
合されている。１１はフィンであり、１２はスリット状
の切り起こしである。鋼管９ｍ、９ｂ、９ｃ、９ｄの内
部は冷媒が流動しており、その冷媒の有する熱は、銅管
９、フィンカラー１０、フィン１１、及び切り起こし１
２へと順次伝えられる。

一方矢印方向から流動する空気流１３は、フィン間を通
過する際に、冷媒から伝えられた熱を、空気の接する面
を介して間接的に交換する。

銅管９ｂ及び９Ｃは空気流の上流側に設置された銅管９
１の斜線で示した投影面１４に半分だけ重なる様に配置
され、銅管９ｄはこの投影面１４に全面で重なった位置
に配設しである。この銅管９ｂ、９Ｃによって鋼管９ｍ
の後流は投影面１４に入り込む様に流れ、止水域は著し
く減少する。

銅管９ｄによって誘因される止水域に於いては。

フィン１１の後尾であるため無視して考えて良い。

また、本実施例では銅管９ｂ、９Ｇの投影面１４との重
なりを丁度鋼管の直径の１／２としているが部分的に重
なっていれば効果はある。ただこの止水域の減少効果だ
けを考慮して考えると、妥当な効果が期待できるのはこ
の重なり部が略管直径１／３から２／３程度であり、そ
の他の範囲では急激にその効果は低下する。

本実施例ではスリット状の切り起こし１２が、フィン１
１と接続する脚部１２ｍを空気流１３の方向と傾斜させ
て設けている。このため脚部は空気の流れを鋼管９群内
へ・導く様に働き、止水域を減少させている。また、こ
の脚部が銅管９ｍ。

９ｂ、９ｃの後流へ入り込む様にも配置されているため
、銅管群間で一部分だけ空気の流速が速くなることがな
く、均一空気流速か得られる。それ故切り起こし１２の
伝熱性能が空気流速の低下によって損なわれることはな
い。さらに、スリット状切り起こし１２は、フィン面に
表裏交互に突出するよう配置してあり、フィンピッチが
小さなものに対しても、フィン面の表裏での伝熱性能の
差異はなく、フィン効率がよい。その上、銅管９暑。

９ｂ、９ｃ、９ｄは概ね一列となっているため、鋼管群
間の熱流を阻害することがなく、フィン効率も高くなる
。それ故、全体的なフィンの伝熱性能は著しく向上する
。

発明の効果 本発明は、３本以上の伝熱管を非直線状に気流方向に配
して一列として空気流と交叉する方向に複数列設けその
伝熱管列間に位置するフィン部に切り起こしを設けると
ともに各列内の伝熱管がとなり合う伝熱管の投影面と部
分的に重なる様に構成しているので、以下の効果が得ら
れる。

■　伝熱管群間を流れる空気流速が均一化され、切り起
こしの熱抵抗を十分低下させることができる。

■　上流にある伝熱管の後流が下流の伝熱管によって流
れの方向を変え、止水域側へ流動するため止水域が減少
し、有効な伝熱面積が増加する。

■　各伝熱管が気流方向から見て著しく位置がづれて設
置されないので、伝熱管からフィン及び切り起こしへの
熱の流れが阻害されず、フィン効率が向上する。

■　切り起こしがフィン面に対して表裏交互に配置しで
あるため、フィンピッチの大小によらずフィンの表裏で
均一なフィン効率が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるフィン付熱交換器の要
部平面図、第２図は第１図のＡ−Ａ線による断面図、第
３図は第１図のＢ−Ｂ線による要部断面図、第４図（ａ
）・＋ｂ）は従来例のフィン付熱交換器の要部平面図、
およびＣ−Ｃ線による断面図、第５図は同熱交換器の斜
視図である。 ９ａ　、９ｂ　、９ｃ　、９ｄ−−−−−・銅管、１１
−−−−・・フィン、１２・・・・・・切り起こし。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　一定間隔で平行に並べられ、相互間を気体が流動する
   複数の平板フィンと前記平板フィンを貫通し内部を流体
   が流動する複数の伝熱管群とから構成され、前記平板フ
   ィンにおける前記伝熱管群の相互間に、スリット状の切
   り起こしを平板フィン面上に表裏交互に突出する如く設
   け、さらに前記各伝熱管群を、伝熱管群相互が千鳥状と
   なるように配列し、隣り合う伝熱管が気流の流れに対し
   てその投影面方向において部分的に重なるようにしたフ
   ィン付熱交換器。