JPS6338891A

JPS6338891A - フイン付熱交換器

Info

Publication number: JPS6338891A
Application number: JP61180340A
Authority: JP
Inventors: Hiroyoshi Tanaka; 博由田中; Masaaki Adachi; 安立　正明; Makoto Obata; 小畑　眞; Shigeo Aoyama; 繁男青山; Kaoru Kato; 薫加藤
Original assignee: Matsushita Refrigeration Co; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1986-07-31
Filing date: 1986-07-31
Publication date: 1988-02-19

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、冷凍等に使用され、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６図に示したように、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を有して
いた。この様な熱交換器は近年、小型、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
低く押さえられているため、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様
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て重要な課厘である
。

第５図は、この様な熱交換器の従来例を示したものであ
る。ａは平面図、ｂはＣＧ面アフィン断面図ある。銅管
４の内部はフロン等の冷媒が循環しており、その熱は銅
管４からフィンカラー５へ伝わり、フィン６及び切り起
こし７へ伝わる。一方矢印８方向からファン等により送
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４０〜６
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６０係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
、■切り起こし了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。■フ
ィンカラー６の外径Ｄｐが１０〜１２＋＋＋＋ｎと太き
いため止水域が広く管後流に存在する様になり有効な伝
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。

これらのフィン面の熱抵抗値増大の主たる原因は、銅管
４の存在よる所が大きい。つまり、フィン面と空気間の
熱抵抗は、銅管４の外径が増加する程増加する。しかし
ながら従来は、フィン表面の熱伝達率が低く、面積を確
保する理由からフィンの空気流方向の巾を広く取る必要
があったため、フィン効率低下を考えると、管外径を小
さくすることは総括熱伝達率を低下させるので、それ程
メリットがないと考えられ、あまり考察されてこなかっ
た。

問題点を解決するための手段本発明の技術的な手段は、伝熱管または伝熱管を覆うフ
ィンカラーの外径を４．５個以下ｒ３ｔｒａｎ以上の細
径とするとともに、伝熱管１列当りのフィン巾を１２．
５７ＤＩ以下に取り、伝熱管間に複数の切り起こしを設
けたものであり、この手段によって次の様な作用が生じ
る。

作用伝熱管（もしくはフィンカラー）外径を４．６間以下と
したために、圧力損失が減少した。止水域が減少し、有
効伝熱面積が増加したため、平均的なフィン表面熱伝達
率が向上し、また伝熱管内の熱伝達率が増加したため、
熱貫流率が向上した。

伝熱管外径を３咽以上とし、フィン効率を高くすること
ができたため、総括熱伝達率を高く保つことができ、か
つ伝熱管−列当りのフィン巾を１２．５問以下としたた
めに、フィン効率を約０，９５以上に保つことが可能と
なり高い低括熱伝達率を得るこ七が可能となった。

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図に於てａは本発明の一実施例の熱交換器の平面図
、ｂは４図のＡＡ断面図である。また９４．９ｂ　、９
Ｃは銅管であり、その周囲にバーリング加工されたフィ
ンカラー１０が嵌合されてい声。１１はフィンであり１
２は橋状の切り起こしである。銅管９ａ　、９ｂ　、９
Ｃ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１２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６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。

フィンカラー１０の外径ｄｏは４Ｍである。もしフィン
カラー１０を設けず、銅管９が直接空気流と接する様に
構成する場合は、銅管９の外径を３ｆｆｆｆ＋から４．
６咽の間の値とするが、本実施例では銅管９を拡７ｆ′
テせて、フィン１１にとり付けるため、フィン１１をバ
ーリング加工しツーインカラー１０を設けている。この
ｄｏ　”４ａの値は第３図に示した様に、同一ファン動
力では総括熱伝達率がほぼ最高近くの値となる。また一
方、空気流と対向して並ぶ各伝熱管列の支配するフィン
［１〕のうち、１１．１．は１２．６ｗｎ　ｒ　７１！
２は１０ｒｒｒ１ｎとしている。このフィン巾を用いる
ことにより、第４図に示すごとくフィン効率はほぼＱ、
９６以上となる。

但し、この場合フィンの内厚は約０．１　ｒｒａｎであ
る。

本実施例では管本数を３本としているが、この本数は何
本でも良く、１列当りのフィン巾ｌを１２．５關以下と
なれば良い。

本実施例では切り起こし１２を銅管９ａ　、　９ｂ。

９ＣＫ？’６つ様に設けかつそのフィン１１と接続する
脚部を空気流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９１Ｌ　
、ｓｂの後流へ入り込む様にも配置きれているため、鋼
管群間で一部分だけ空気の流速が早くなることがなく、
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がない。

その上１銅管９から流れる熱流の方向に切り起こ（〜１
２の脚部が存在する様に配置されているだめ、熱流の分
断が起きず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のである。

第２図は５本発明の他の実施例の一つを示したものであ
り１　＆は平面図、ｂは乙のＢＢ断面図である。フィン
カラー１５の外径は４朋であり、フィン巾４１．４□＋
　ｅ　５はそれぞれ、１２．５朋、１０ｆｆ、７．５１
ｆｆｌ＋としている。本実施例では前縁部を長くとるこ
とによって１他の箇所より若干フィン効率を低下させ１
着霜時の対策としている。つまり前縁部の熱抵抗を上げ
ることで１前縁に集中的に着霜するのを防ぎ１着霜閉塞
に到る時間を長くしヒートポンプ用熱交換器の冬期の能
力低下を防止する対策としている。本実施例は、切り起
こし人１７と、切り起こし８１８を設け、切り起こしＢ
は第１図に示す本発明の実施例と同様に銅管１４１Ｌ。

１４ｂ　、　１４０に沿って連続的に斜めに設けている
が、切り起こし人は、第２図に示すが如く、銅管１４に
はさまれた領域に設けている。この切り起こし人は、空
気流１９内にその脚部によって糸状の渦を誘起し、銅管
１４の後流に生じる止水域を減少させるとともに、切り
起こしＢの境界層を乱す効果があり、著しく熱伝達率を
向上させるものである。

第３図は、伝熱管の各直径に対して１総括熱伝達率を圧
力損失を除した値がどの様に変化してゆくかを示したも
のである。但し、空気流に垂直な伝熱管間距離は同一で
空気流速は１ｍ／Ｓである。

この図によると、伝熱管径が３肩肩から夛、５朋の間で
極太値を有しているのがわかる。つまり伝熱管径を増加
させて行くと管径流の止水域が増大し１圧力損失が増加
すると共に１有効な伝熱面が減少し、フィン効率は１に
近ずくにもかかわらず１総括熱伝達率を圧力損失を除し
た値は減少して行く。

一方、管径があまり小さくなりすぎると、圧力損失は減
少し、空気と）、イン表面の熱伝達率は増加するにもか
かわらず１　フィン効率はどんどんＯに近づくため、総
括熱伝達率を圧力損失で除した値は０に近づくのである
。

この総括熱伝達率を圧力損失で除した量は、ファン動力
と熱抵抗の比率と風速一定では同じ意味をもつ。このた
め伝熱管径を３ＭＭから４．５ｍｍｇに取ることによっ
て、ファン動力が小くて熱交換性能の高い熱交換器を実
現しうろことになるのである。

また第４図は１伝熱管径を４朋とした時のフィン効率の
変化を伝熱管１列当りのフィン１〕を変化させて示した
ものである。この計算値によると、段ピツチ（空気流と
垂直方向の伝熱管ピッチ）を使用可能な範囲で人、Ｂ、
Ｃ：とふらしても、フィンｄ〕を１２．５ｎ以下に取れ
ば約９５％以上（０，９５）のフィン効率を得られるこ
とを示している。つまり本発明の手段で前述した様に、
伝熱管径を３朋から４．５朋に取り、その−列当りのフ
ィン巾を１２．５ｍｍｇ以下に取れば、非常に伝熱性能
が高いフ゛イン付熱交換器が得られるのである。っその
」二伝熱管外径を小さくすると必然的に伝熱管内径が小
さくなり伝熱管内部を流れる冷媒と管との熱伝達率も上
昇する。このため、熱貫流率は著しく向上することにな
り、高性能、小型の熱交換器が実現できる様になる。

発明の効果本発明は、伝熱管もしくは伝熱管を覆うフィンカラーの
外径を４．６羽以下、　　３Ｍ肩以上とするとともに、
伝熱管１列当りのフィン巾を１２．５ｍｍ以下とじ１伝
熱管間に複数の切り起こしを設けたために次の様な効果
を奏する。

伝熱管径が３朋以上４．６朋以下であるために■圧力損
失が小さく、熱伝達率が高い。■止水域が小さく、有効
伝熱面積が広い。■細管は伝熱管内の熱伝達率が高くな
るため、その結果熱貫流率も著しく高い。次にフィン巾
を１２．５ｆｆ以下としただめ、フィン効率を非常に高
く保つことができる様になり、切り起こしの境界層前縁
効果と合わせて、総括熱伝達率を著しく高めることがで
きる様になった。

この様にして５本発明により小型、高性能なフィン付熱
交換器を実現しえるのである。

【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構
成図、第２図は本発明の他の実施例であるフィン付熱交
換器の構成図、第３図は伝熱管直径に対する（総括熱伝
達率）／（圧力損失）の変化曲線、第４図は伝熱管１列
当りのフィン巾に対するフィン効率の変化を段ピッチ人
、Ｂ　、Ｃに対して示した特性図、第５図は従来例のフ
ィン付熱交換器の構成図１第６図は同熱交換器の斜視図
である。１．４・・・・・・Ｍ管＊　　２　＋　６・・・・・・
フィン、７．ｊ２・・・・・・切り起こし。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はが１名第１
図第２図（θ）（ｂ）ｉ３［ン１第　４　図（イ云終’ｔ１列労りノオ　５　図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数枚のフィンに複数の伝熱管を垂直に貫通し嵌
合させて構成し、前記伝熱管もしくは伝熱管を覆うフィ
ンカラーの外径を４．５ｍｍ以下，３ｍｍ以上とすると
ともに前記伝熱管１列当りのフィン巾を１２．５ｍｍ以
下とし、前記伝熱管間に複数の切り起こしを設けたフィ
ン付熱交換器。
（２）複数の切り起こしの脚部が前縁もしくは後縁と傾
斜して交差する直線上に並べられた特許請求の範囲第１
項記載のフィン付熱交換器。
（３）複数の切り起こしの脚部を結ぶ直線が少くとも伝
熱管の列間で連続する様に構成された特許請求の範囲第
２項記載のフィン付熱交換器。