JPS6361893A - 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、冷凍、空調用装置に広く用いられている、冷
媒と空気等の流体間で熱の授受を行うフィン付熱交換器
に関するものである。

従来の技術 近年、ヒートポンプ式空気調和機の普及率が増大してき
ているが、これは、冷房運転時は、室内熱交換器を蒸発
器として、室外熱交換器を凝縮器として用い、暖房運転
時には、逆に、室内熱交換器を凝縮器として、室外熱交
換器を蒸発器として用いるものである。従来、この種の
フィン付熱交換器は、第５図に示すように、一定間隔で
平行に並べられたフィン１と、このフィン１に直角に挿
通された伝熱管２とからなり、気流３がフィン１間を流
れて、伝熱管２内部を流れる冷媒と熱交換を行う構成で
ある。更に、この様なフィン付熱交換器では小型、高性
能化を図るべく、空気側の熱伝達率を向上せしめて、空
気側の熱抵抗を低下させる工夫がなされている。

第６図及び第７図は、この様なフィン付熱交換器の従来
例を示したものである。第６図は平面図、第７図は第６
図のｘ−Ｘ線の断面図である。フィン４には、千鳥配列
された伝煕管６間に気流と対向する二側辺部を開口した
切り起こし６及び６′が設けられている。このフィン付
熱交換器に於いて伝熱管５の内部にはフロン等の冷媒が
循環しており、その熱は伝熱管６からフィンカラ７を介
して、フィン４及び切り起こし６，６′へ伝わる。一方
、ファン等によって送られる気流８は平板フィン４間を
通過するが、その際、温度の異なるフィン４や切り起こ
し８，６′、及び伝熱管５表面と熱の授受を行う。特に
、切り起こし６．６′の各々には薄い温度境界層が形成
され、いわゆる境界層前縁効果によって、冷媒と空気と
の熱交換の効率向上を図っている。

発明が解決しようとする問題点 前述の従来例は、フィン４に切り起こしｅ、ｅ’を有す
るスリットフィンと称せられるもので、凝縮器として機
能する場合の伝熱性能はかなり良く、フィン表面に加工
を施していないフラットフィンと比較すると、フィン表
面の熱抵抗が約２０〜３０φ低下する。

しかしながら、暖房運転時には、室外熱交換器は蒸発器
として機能することになり、外気温か低下し、フィン４
あるいは伝熱管５の表面温度が０°Ｃ以下になると第８
図に示すように着霜が生じる。

即ち、境界層前縁効果のある部分から霜層８が形成され
る。そして、更に、運転を継続すると、境界層前縁効果
の大きい気流上流側に於いて、フィン４の基板部９と切
り起こし６との間隙部が霜層８によって早期に閉塞され
、通風抵抗の増大と共に通風量の低下が生じ、熱交換量
が早期に大幅低下するために、気流下流側に設けられた
切り起こしげに付着する霜量が少ないのにも拘らず、除
霜運転に入いらなければならず、即ち、気流下流側の切
り起こしσが有効に機能せず、また、除霜運転の頻度が
多いために室内の快適性を疎外するという問題点を有し
ていた。また、このことを防ぐために、切り起こし６の
高さを高く、即ち、平板フィン４のピッチを大きくすれ
ば、同一能力を得るためには熱交換器全体が大きくなっ
てしまい、小型化が図れないという問題点を有していた
。

そこで本発明は、上記問題点に鑑み、境界層前縁効果に
よって高効率化をはかったフィン付熱交換器の着箱時の
性能向上、即ち、着霜による通風抵抗の増大を抑えて長
時間暖房能力を維持することを目的とする。

問題点を解決するだめの手段 上記問題点を解決する本発明の技術的手段は、一定間隔
で平行に並べられたフィンに、伝熱管を直角に挿通し、
前記伝熱管間のフィン上に、気流方向に開口した複数の
切り起こしを設けると共に、切り起こしの気流に対する
前線部及び切り起こしと隣合うフィン基板の一部が気流
方向に対して迎え角を有するように構成するものである
。

作　　用 この技術的手段による作用は次のようになる。

本発明によるフィン付熱交換器が凝縮器として機能する
場合、切り起こしの気流に対する前縁部及び切り起こし
と隣合うフィン基板の一部が気流方向に対して迎え角を
有するように構成されているため、各切り起こしに形成
される薄い温度境界層によって空気とフィン表面との熱
伝達率が同上する効果に加えて、空気抵抗の増大を抑え
ながらフィン間を流動する気流が切り起こしを通じて混
合されることによって熱伝達率が向上する。

また、蒸発器として機能し着霜する場合、霜層はフィン
前縁部及び気流上流側にある切υ起こしの前縁部に集中
して発達するが、切り起こしの気流に対する前縁部及び
切り起こしと隣合うフィン基板の一部が気流方向に対し
て迎え角を有しているため、切り起こし前縁部とフィン
基板、及び切り起こし後縁部と切り起こし前縁部との間
隔が大きくなり、着霜しても気流の通風路が確保される
。

即ち、着霜早期に霜によって完全に閉塞されることなく
気流の通風路が確保される。従って、水分を含んだ気流
が、フィン間を流動する際に、フィン前縁部及び各切り
起こしにて徐々に着霜していくため、全体的にほぼ均一
な着霜が生じる。その結果、早期に於ける霜による目詰
り、通風抵抗の増大、及び通風量の低下が抑えられ、長
時間暖房能力が維持できる。

実施例 以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明する
。

第１図から第３図は本発明の一実施例のフィン付熱交換
器であり、第１図はその要部平面図、第２図は第１図の
Ｙ−Ｙ断面図、第３図は第２図の着霜時の状態を示す図
である。１０は一定間隔で平行に並べられたフィンで、
１１はフィン１ｏに挿通された伝熱管であり、その周囲
にバーリング加工されたフィンカラー１２が嵌合されて
いる。

伝熱管１１の内部は冷媒が流動しており、その冷媒の有
する熱は伝熱管１１．フィンカラー１２゜フィン１ｏ及
びフィン１０上に設けられた切り起こし１３へと順次伝
えられる。一方、空気流はフィン１０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
的に空気と交換する。

フィン１ｏ上の伝熱管１１間部分には気流方向１４に開
口した複数の切り起こし１３を設けると共に、切り起こ
し１３には気流方向１４に対して迎え角を有する前縁部
１３ａ及びフィン１０の基板に平行な部分１３ｂがあり
、そのうち、前縁部１３ａには長穴１６が設けられてい
る。また、切り起こし１３と隣合うフィン基板１０　ａ
も気流方向１４に対して迎え角を有している。

次に、この一実施例の構成における作用を説明する。

まず、本実施例によるフィン付熱交換器が凝縮器として
機能する場合、各切り起こし１３に形成される薄い温度
境界層によって空気とフィン表面との熱伝達率が向上す
る、いわゆる境界層前縁効果に加えて、切り起こし１３
にフィン１０と平行な平坦部１３ｂ’ｉ設けることによ
って、空気抵抗の増大を抑えながら、切り起こしの前縁
部１３ａ及びフィン基板の一部１０　ａが気流方向１４
に対して迎え角を有することによる、フィン１０間を流
動する気流全矢印１６のように混合され熱伝達率が向上
する。

また、蒸発器として機能し着霜する場合、霜層１７はフ
ィン１０の前縁部及び気流上流側にある切り起こしの前
縁部１３ａに集中して発達するが、切り起こしの前縁部
１３ａ及び切り起こし１３と隣合うフィン基板の一部１
０　ａが気流方向１４に対して迎え角を有しているため
、切り起こしの前縁部１３ａとフィン基板の一部１０ａ
との間隔及び切り起こし平坦部１３ｂと切９起こしの前
縁部１３ａとの間隔が大きくなる。従って、着霜しても
早期に完全に霜によって閉塞されることなく気流の通風
路が確保される。

更に、切り起こし前縁部１３ａに設けた長穴１５によっ
て、切り起こし前縁部１３ａのフィン効率が他の部分よ
り低くなるため、その部分のフィン表面温度が高くなり
、それだけ着霜しにくくなる。

つまり、早期に切り起こし前縁部１３ａへ着霜して気流
の通風路が閉塞されることがない。即ち、水分を含んだ
気流が、フィン１０間を流動する際に、フィン１０の前
縁部及び各切り起こし１３にて徐々に着霜していくため
、全体的にほぼ均一な着霜が生じる。その結果、早期に
於ける霜による目詰り、通風抵抗の増大、及び通風量の
低下が抑えられ、長時間暖房能力が維持できる。

なお、上記実施例では、切り起こし前縁部１３ａに長穴
１６を設けたが、第４図に示すように、矩形状の切欠き
１８を設けてもよい。即ち、切欠き１８によって切り起
こし前線部１３ａのフィン効率を低下させると共に、霜
層が、いわゆるジグザグ状に形成されるので先端部に集
中することがない。従って、この場合、長大を設ける場
合と同等あるいはそれ以上の効果がある。

発明の効果 以上のように本発明は、フィンの伝熱管間部分に気流方
向に開口した複数の切り起こしを設けると共に、切り起
こしの気流に対する前縁部及び切り起こしと隣合うフィ
ン基板の一部に気流方向に対して迎え角をもたせること
により、以下の効果がある。

■　凝縮器として機能する場合、境界層前縁効果に加え
て、流れの混合効果によりフィン表面の熱伝達率が向上
する。

■　蒸発器として機能し着霜する場合、着霜早期におけ
る霜による目詰りが防げ、従って、通風抵抗の増大、及
び通風量の低下が抑えられ、長時間暖房能力が維持する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるフィン付熱交換器の要
部平面図、第２図は第１図のＹ　−Ｙ線の断面図、第３
図は同第２図の着霜時の断面図、第４図は本発明の他の
実施例によるフィン付熱交換器の要部平面図、第５図は
従来のフィン付熱交換器の斜視図、第６図は第５図の要
部平面図、第７図は第６図のＸ−Ｘ線の断面図、第８図
は第７図の着霜時の断面図である。 １０・・・・・・フィン、１０ａ・・・・・・フィン基
板の一部、１１・・・・・・伝熱管、１３・・・・・・
切り起こし、１３ａ・・・・・・切り起し前縁部、１４
・・・・−・気流方向。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名１０
−−フィン １０ａ　−−フィン基板の一部 ＩＩ−一伝虱管 １３　−一　切り起し Ｊ３ｔｔ−−−ｔ　　前球部 第　１　図　　　　　　　　　　　　１４−　　気流方
向第２図 第３図 第　４　図 ｆＡ！Ｊ５　　図 第６図 第８図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一定間隔で平行に並べられ、相互間を気体が流動
   するフィンと、前記フィンを貫通し、内部を流体が流動
   する伝熱管とから構成され、前記フィンの前記伝熱管間
   部分に気流方向に開口した複数の切り起こしを設けると
   共に、切り起こしの気流に対する前縁部及び切り起こし
   と隣合うフィン基板の一部が気流方向に対して迎え角を
   有するフィン付熱交換器。
2. （２）切り起こしの先端部に開口部あるいは切欠きを設
   けた特許請求の範囲第１項記載のフィン付熱交換器。