JP2000234882A - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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JP2000234882A
JP2000234882A JP11032682A JP3268299A JP2000234882A JP 2000234882 A JP2000234882 A JP 2000234882A JP 11032682 A JP11032682 A JP 11032682A JP 3268299 A JP3268299 A JP 3268299A JP 2000234882 A JP2000234882 A JP 2000234882A
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JP
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tube
heat transfer
heat exchanger
transfer tube
wall surface
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JP11032682A
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Inventor
Shinsuke Kawashima
伸介 川嶋
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/02Tubular elements of cross-section which is non-circular
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/06Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 チューブ3の風下側に生じる死水域を減少さ
せて熱伝達率の向上を図ること。 【解決手段】 チューブ3は、その内周形状は断面円形
(円筒内周面3a)であるが、外周形状は変則的に設け
られている。つまり、送風空気の流れに対向するチュー
ブ3の前側(風上側)は、円筒内周面3aとの間に一定
の肉厚を有する円弧面3bで形成され、チューブ3の後
側(風下側)は、送風空気の流れ方向に延設された2つ
の外壁面3cで形成されている。この外壁面3cは、送
風空気の流れに対するチューブ3の左右両側から流線形
状に延設されて、外側へ緩やかに膨らむ凸曲面で構成さ
れ、且つ両外壁面3cが鋭角に交わって後端部3dを形
成している。これにより、チューブ3の両側をチューブ
3の外壁面3cに沿って滑らかに送風空気が流れること
ができるため、チューブ3と送風空気との接触面積(伝
熱面積)が増大して、熱伝達率を向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プレートフィン&
チューブ型の熱交換器に関する。
【0002】
【従来の技術】従来技術として、特開平7−28047
8号公報に開示された熱交換器がある。この熱交換器
は、チューブと直交するプレートフィンのチューブ周囲
に傾斜状の立ち上がり部を形成し、その立ち上がり部の
チューブ風下側に通孔を形成している。これにより、プ
レートフィンの表面側を流れる送風空気の一部が通孔を
通ってプレートフィンの裏面側へ誘導され、チューブの
風下側においてプレートフィンの裏面に送風空気が接触
することにより、チューブの風下側に生じる死水域が減
少してプレートフィンの有効伝熱面積が増大し、伝熱性
能の向上を図ることができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の従来
技術は、チューブの周囲に傾斜状の立ち上がり部を有す
るプレートフィンに適用することにより初めて効果を得
ることができる。つまり、チューブの周囲に立ち上がり
部を有していない単純な平板状のプレートフィンであれ
ば、プレートフィンのチューブ風下側に通孔を形成して
も、プレートフィンの表面側を流れる送風空気の一部が
通孔を通ってプレートフィンの裏面側へ流れることは殆
どなく、従ってチューブの風下側に生じる死水域を減少
させることはできない。本発明は、上記事情に基づいて
成されたもので、その目的は、チューブの風下側に生じ
る死水域を減少させて熱伝達率の向上を図ることのでき
る熱交換器を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】(請求項1の手段)伝熱
管は、外壁面が空気の流れ方向(風下側)へ滑らかに延
設され、且つ次第に接近して後端部を形成している。こ
の構成によれば、送風空気が伝熱管の外壁面に沿って流
れることができるので、送風空気との接触面積(伝熱面
積)が増大して熱伝達率を向上できる。また、伝熱管の
外壁面を空気の流れ方向へ延設したことにより、伝熱管
の後ろ側(風下側)で送風空気の流れに乱れが生じるこ
とを抑制でき、送風空気の流れをスムーズにできるの
で、圧損を低減できる効果もある。さらに、流体が流れ
る伝熱管の内部は、円筒内周面(断面円形)であるた
め、伝熱管を拡管してプレートフィンに密着させる際に
も、従来と同じ拡管子を利用できる。
【0005】(請求項2の手段)伝熱管の外壁面は、空
気の流れ方向へ流線形状に延設されている。この場合、
送風空気が伝熱管の両側を外壁面に沿ってより滑らかに
流れることができる。
【0006】(請求項3の手段)外壁面の後端部は、外
壁面が鋭角に交わって形成されている。この場合、外壁
面に沿って流れてきた送風空気が外壁面の後端部で渦流
等の乱れを生じることが少なく、そのままスムーズに流
れることができる。
【0007】(請求項4の手段)伝熱管は、円筒内周面
と外壁面との間に中空部を有している。外壁面を延設す
ることにより、円筒内周面と外壁面との間の肉厚が大き
くなるが、その部位は必ずしも中実である必要はない。
そこで、円筒内周面と外壁面との間に中空部を設けるこ
とにより、伝熱管の材料費を低減できるとともに、伝熱
管の外壁面を延設したことによる重量増加を小さく抑え
ることができる。
【0008】(請求項5の手段)伝熱管は、外壁面が空
気の流れに対向する風上側へも延設され、且つ次第に接
近して先端部を形成している。この場合、伝熱管の風上
側でも送風空気との接触面積(伝熱面積)が増大して熱
伝達率を向上できる。また、伝熱管の外壁面に沿って送
風空気が滑らかに流れることができるので、より通風抵
抗を低減できる。
【0009】(請求項6の手段)熱交換器を冷凍サイク
ルの冷媒蒸発器として用いることができる。この場合、
伝熱管の表面に付着した凝縮水が、外壁面を伝って後方
(風下側)へ移動し、送風空気の流れに乗って後端部か
ら離れることができる。これにより、水切れ性が向上し
て、伝熱管の表面(外壁面)に凝縮水が滞り難くなるの
で、凝縮水の付着による通風抵抗の増大を防止できる。
【0010】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。 (第1実施例)図1はチューブとプレートフィンの斜視
図である。本実施例の熱交換器は、車両用空調装置に使
用される冷凍サイクルの冷媒蒸発器1として用いられ
る。その冷媒蒸発器1は、例えば図4に示すように、複
数枚のプレートフィン2と複数本のチューブ3(本発明
の伝熱管)とで構成されるコア部4、各チューブ3に冷
媒を均等に分配して流すためのディストリビュータ5、
各チューブ3の下流端に接続されるヘッダ6等より構成
され、コア部4の両側に配されるサイドプレート7を介
して図示しないエアコンユニットに取り付けられる。
【0011】続いて、プレートフィン2とチューブ3に
ついて説明する。プレートフィン2は、熱伝導性に優れ
る例えばアルミニウム製の薄板で形成され、図1に示す
ように、所定の間隔を保って複数枚並設されている。こ
のプレートフィン2の表面には、送風空気(図1に矢印
で示す)に対する熱伝達率を向上するために複数のスリ
ット2aが設けられている。チューブ3は、プレートフ
ィン2と同様に、熱伝導性に優れる例えば銅またはアル
ミニウム製で、プレートフィン2と略直交してプレート
フィン2を貫通して配され、拡管子(図示しない)によ
り拡管してプレートフィン2に密着される。
【0012】このチューブ3は、図3に示すように、そ
の内周形状は断面円形(円筒内周面3a)であるが、外
周形状は変則的に設けられている。具体的に説明する
と、送風空気の流れ(図3に矢印で示す)に対向するチ
ューブ3の前側(風上側)は、円筒内周面3aとの間に
一定の肉厚を有する円弧面3bで形成され、チューブ3
の後側(風下側)は、送風空気の流れ方向に延設された
2つの外壁面3cで形成されている。この外壁面3c
は、送風空気の流れに対するチューブ3の左右両側(図
3の上下両側)から流線形状に延設されて、外側へ緩や
かに膨らむ凸曲面で構成され、且つ両外壁面3cが鋭角
に交わって後端部3dを形成している。このチューブ3
は、例えば引抜成形によって容易に製造することができ
る。
【0013】次に、本実施例の作用及び効果を説明す
る。コア部4に送風された空気は、図3に示すように、
チューブ3の両側をチューブ3の外壁面3cに沿って滑
らかに流れることができる。この場合、チューブ3と送
風空気との接触面積(伝熱面積)が増大することによ
り、送風空気の流れに対してチューブ3の後側(風下
側)に生じる死水域を減少でき、熱伝達率を向上でき
る。また、チューブ3の両外壁面3cを空気の流れ方向
へ流線形状に延設したことにより、チューブ3の後側で
送風空気の流れに乱れ(例えば渦流等)が生じることを
抑制できるので、通風抵抗が低減されて圧損を低減でき
る効果も生じる。
【0014】本実施例では、熱交換器を冷媒蒸発器1と
して使用しているため、チューブ3の表面(円弧面3b
と外壁面3c)に凝縮水が付着するが、その付着した凝
縮水は、外壁面3cを伝って後方(風下側)へ移動し、
送風空気の流れに乗って外壁面3cの後端部3dから離
れることができる。即ち、本実施例に示すチューブ3の
外周形状によれば、水切れ性が向上するため、チューブ
3の表面に凝縮水が付着したまま滞ることが殆どなく、
凝縮水の付着による通風抵抗の増大を防止できる。
【0015】さらに、両外壁面3cを延設することでチ
ューブ3の外周形状を変則的に形成しても、冷媒が流れ
るチューブ3の内部は従来と同じ円筒内周面3a(断面
円形)であるため、チューブ3を拡管してプレートフィ
ン2に密着させる際にも、従来と同じ拡管子を利用する
ことができる。また、チューブ3の内部が円筒内周面3
aであるため、チューブ3の耐圧性が低下することはな
い。従って、応力集中によるチューブ3の破損や亀裂等
の恐れが少なく、高圧がかかった場合でも容易に変形す
ることはない。
【0016】(変形例)チューブ3の円筒内周面3aに
は、熱伝達率を上げるために、例えば螺旋状の溝を付け
ても良い。また、本実施例では、熱交換器を冷媒蒸発器
1として用いているが、冷媒蒸発器1に限定されるもの
ではなく、例えば冷媒凝縮器、ヒータコア、ラジエータ
等にも用いることができる。更に、プレートフィン2に
は、必ずしもスリット2aを設ける必要はなく、使用目
的に応じてスリット2aの無い単純な平板状のプレート
フィン2を用いても良い。あるいは、プレートフィン2
を波状に加工しても良い。
【0017】(第2実施例)図5はチューブ3の断面形
状とプレートフィン2の平面形状を示す図である。本実
施例は、図5に示すように、チューブ3の前側(風上
側)にも両外壁面3cを延設した一例を示すものであ
る。チューブ3の両外壁面3cは、チューブ3の前側に
も流線形状に延設され、且つその両外壁面3cが鋭角に
交わって先端部3eを形成している。この場合、チュー
ブ3の前側でも送風空気との接触面積(伝熱面積)が増
大して熱伝達率を向上できる。また、送風空気の流れに
対向するチューブ3の前面が楔状に形成されるため、滑
らかにチューブ3の外壁面3cに沿って送風空気が流れ
ることができ、第1実施例の場合より更に通風抵抗を低
減できる効果がある。
【0018】(第3実施例)図6はチューブ3の断面形
状とプレートフィン2の平面形状を示す図である。本実
施例は、図6に示すように、チューブ3の円筒内周面3
aと両外壁面3cとで形成される部位に中空部3fを設
けた一例である。チューブ3の外壁面3cを後側または
前側に延設した場合、単純な円筒管と比較すると、円筒
内周面3aと両外壁面3cとの間の肉厚が大きくなるた
め、その分、チューブ3の材料費が高くなり、且つ重量
増加を招く。しかし、円筒内周面3aと両外壁面3cと
の間は、必ずしも中実である必要はないため、図6に示
すように、円筒内周面3aと両外壁面3cとの間に中空
部3fを設ければ、チューブ3の外壁面3cを延設した
ことによる材料費の上昇及び重量増加を低く抑えること
ができる。この中空部3fは、引抜成形によって容易に
形成することができる。
【0019】(第4実施例)図7はチューブ3の断面図
である。本実施例では、チューブ3の外壁面3cを流線
形状以外で構成した例を示す。例えば、図7(a)に示
すように、チューブ3の外壁面3cを後端部3dまで直
線的に延設しても良い。あるいは、図7(b)に示すよ
うに、チューブ3の外壁面3cを第1実施例とは逆の流
線形状に延設して、緩やかに窪む凹曲面で構成しても良
い。なお、本実施例の場合も、第2実施例と同様にチュ
ーブ3の外壁面3cを前側に延設しても良いし、第3実
施例と同様に中空部3fを形成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】チューブとプレートフィンの斜視図である。
【図2】チューブの断面形状とプレートフィンの平面形
状を示す図である。
【図3】送風空気の流れを示すチューブの断面図であ
る。
【図4】冷媒蒸発器の斜視図である。
【図5】チューブの断面形状とプレートフィンの平面形
状を示す図である(第2実施例)。
【図6】チューブの断面形状とプレートフィンの平面形
状を示す図である(第3実施例)。
【図7】チューブの断面図である(第4実施例)。
【符号の説明】
1 冷媒蒸発器(熱交換器) 2 プレートフィン 3 チューブ(伝熱管) 3a 円筒内周面 3c 左右両側の外壁面 3d 両外壁面の後端部 3e 両外壁面の先端部 3f 中空部

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】円筒内周面を有し、その内部を流体が流れ
    る伝熱管と、 この伝熱管と直交して配されたプレートフィンとを有す
    る熱交換器であって、 前記伝熱管は、外壁面が送風空気の流れ方向へ滑らかに
    延設され、且つ次第に接近して後端部を形成しているこ
    とを特徴とする熱交換器。
  2. 【請求項2】前記伝熱管の外壁面は、送風空気の流れ方
    向へ流線形状に延設されていることを特徴とする請求項
    1に記載した熱交換器。
  3. 【請求項3】前記後端部は、前記外壁面が鋭角に交わっ
    て形成されていることを特徴とする請求項1及び2に記
    載した熱交換器。
  4. 【請求項4】前記伝熱管は、前記円筒内周面と送風空気
    の流れ方向へ延設された前記外壁面との間に中空部を有
    していることを特徴とする請求項1〜3に記載した熱交
    換器。
  5. 【請求項5】前記伝熱管は、外壁面が送風空気の流れに
    対向する風上側へも延設され、且つ次第に接近して先端
    部を形成していることを特徴とする請求項1〜4に記載
    した熱交換器。
  6. 【請求項6】前記熱交換器を冷凍サイクルの冷媒蒸発器
    として用いたことを特徴とする車両用空調装置。
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