JP2000314600A - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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JP2000314600A
JP2000314600A JP2000053617A JP2000053617A JP2000314600A JP 2000314600 A JP2000314600 A JP 2000314600A JP 2000053617 A JP2000053617 A JP 2000053617A JP 2000053617 A JP2000053617 A JP 2000053617A JP 2000314600 A JP2000314600 A JP 2000314600A
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JP
Japan
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heat transfer
slits
transfer tube
heat exchanger
heat
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JP2000053617A
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English (en)
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Masahiro Kobayashi
雅博 小林
Hideaki Mukoda
英明 向田
Hiroshi Mukoyama
洋 向山
Norio Sawada
範雄 沢田
Masafumi Ueda
雅文 上田
Shigeya Ishigaki
茂弥 石垣
Koji Sato
晃司 佐藤
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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  • Air Filters, Heat-Exchange Apparatuses, And Housings Of Air-Conditioning Units (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スリットの配列とスリットの幅およびスリッ
トの間隔を適正範囲に設定することにより、熱伝達効率
が高い熱交換器を提供する。 【解決手段】 伝熱フィン上に形成されたスリット5
1,52とスリット55,56は伝熱管4の前方と後方
の位置では、隣り合う縦方向において相互に異なる長さ
で配置され、また、隣り合う横方向においても相互に異
なる長さで配置される。この結果、スリットの分割位置
はずらして配置されることになる。2つのスリット5
3,54は同じ長さで隣りあって配置される。スリット
幅は伝熱管の径に対して1.2/7(≒0.17)〜
2.0/7(≒0.29)の範囲にし、スリット間隔は
伝熱管の径に対して1.5/7(≒0.21)〜3.5
/7(=0.5)の範囲にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は空気調和機等に用い
られる熱交換器に関する。
【0002】
【従来の技術】空気調和機の室内ユニットとしての室内
機には、例えば図4(A)ような熱交換器1が、また、
室外ユニットとしての室外機には、図4(B)ような熱
交換器2が搭載されている。そして、それぞれの熱交換
器には冷媒を通すための伝熱管4が、所定のフィンピッ
チで複数枚積層された伝熱フィンを貫通して伝熱フィン
体を構成している。
【0003】一般に熱交換器は、このように構成された
伝熱フィン体を平行に密着させて2列並べたものが主流
になっている。これに対して、スリットの本数を減らし
て通風抵抗を減少させた伝熱フィンの開発が望まれ、種
々の検討の結果、スリット本数が比較的少ない場合、あ
るスリット幅で伝熱性能が最大となることが判明した。
【0004】本発明の対象とする、伝熱フィンの表面に
スリット幅が比較的広い4個のスリットを形成した例を
図3に示す。図において、31,32は熱交換器を構成
する伝熱フィン体、4は伝熱管、61,62,63,6
4は左方から順に伝熱フィンの表面上に切り起こして形
成された4個のスリットであり、図の手前方向に山形に
押し出されている。図において伝熱フィン体31,32
の他の各伝熱管について、同一のスリットの番号表示は
省略している。
【0005】そして、スリット61は空気の流れに対し
て伝熱管4の前方に位置し、スリット64は伝熱管4の
後方に位置する。62,63は伝熱管4と伝熱管4の間
に形成されるスリットである。この構成は伝熱フィン体
31,32の他の各伝熱管についても同一である。
【0006】このタイプの熱交換器の伝熱フィンに矢印
方向の吸気による空気の流れが発生すると、スリットの
数が少ない中央部が空気の抵抗が少ないため、その上下
の位置よりも風速が速くなり、中央部分に空気の流れの
分布も偏在することになる。このため、スリットに均一
に空気が接触されずにスリットの有効利用がなされず、
熱交換器の熱交換作用が十分に機能しなかった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、スリ
ットの配列とスリットの幅およびスリットの間隔を適正
範囲に設定することにより、熱交換器に吸込まれスリッ
トを通る空気の流れの分布を均一になるようにして、全
てのスリットとの接触を十分にして熱伝達効率が高い熱
交換器を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の請求項1に係る熱交換器は、所定のフィンピ
ッチで積層された複数の板状の伝熱フィンに伝熱管を貫
通させると共に、この伝熱管に直交するように空気が供
給される熱交換器において、前記伝熱フィンに形成され
るスリットのスリット幅をWS、伝熱フィンの幅をWF
前記伝熱フィンに形成されるスリットの列数/伝熱フィ
ンの列数をNとしたとき、
【数2】 の数式の関係を満足するようにした構成とする。
【0009】本発明の請求項2に係る熱交換器は、所定
のフィンピッチで積層された複数の板状の伝熱フィンに
伝熱管を貫通させると共に、この伝熱管に直交するよう
に空気が供給される熱交換器において、伝熱フィン上に
形成され空気の流れと直交するスリットの幅を伝熱管の
径に対して0.17〜0.29の範囲に設定した構成と
する。
【0010】本発明の請求項3に係る熱交換器は、所定
のフィンピッチで積層された複数の板状の伝熱フィンに
伝熱管を貫通させると共に、この伝熱管に直交するよう
に空気が供給される熱交換器において、伝熱フィン上に
形成されたスリット間の間隔を伝熱管の径に対して0.
18〜0.5の範囲に設定した構成とする。
【0011】本発明の請求項4に係る熱交換器は、所定
のフィンピッチで積層された複数の板状の伝熱フィンに
伝熱管を貫通させると共に、この伝熱管に直交するよう
に空気が供給される熱交換器において、伝熱フィン上に
形成されたスリットの幅を伝熱管の径に対して0.17
〜0.29の範囲に、スリット間の間隔を伝熱管の径に
対して0.18〜0.5の範囲に設定した構成とする。
【0012】こうして、スリットの幅およびスリットの
間隔を適正範囲に設定することにより、スリットの交換
熱量(性能)を高めることができ、熱交換器の熱伝達効
率の向上が図られる。
【0013】本発明の請求項5に係る熱交換器は、所定
のフィンピッチで積層された複数の板状の伝熱フィンに
伝熱管を貫通させると共に、この伝熱管に直交するよう
に空気が供給される熱交換器において、伝熱フィン上に
形成される複数列のスリットの中で伝熱フィンの両端側
に位置するスリットを同じ列上で異なる長さに分割し、
この分割位置を伝熱フィンのそれぞれの両端側でずらし
て配置した構成とする。ことを特徴とする熱交換器。
【0014】本発明の請求項5に係る熱交換器は、所定
のフィンピッチで積層された複数の板状の伝熱フィンに
伝熱管を貫通させると共に、この伝熱管に直交するよう
に空気が供給される熱交換器において、伝熱フィン上に
形成されたスリットの中、伝熱管と伝熱管の間に形成さ
れるスリットを除き、隣り合う縦方向のスリットを相互
に異なる長さに設定し、スリットの分割位置をずらして
配置した構成とする。
【0015】こうして、スリットの数には左右されずに
空気の抵抗がほぼ均一にされ、中央部の風速とその上下
の位置の風速がそれほど差がなくなり、中央部分に空気
の流れの分布が偏在することもない。このため、全ての
スリットに対して均一に空気が接触されてスリットの有
効利用がなされるため、熱交換器の熱伝達効率を高める
ことができる。
【0016】
【発明の実施の形態】スリットの配列とスリットの幅お
よびスリットの間隔は、シュミレーションを行なった結
果として、適正範囲の相関関係が存在することが判明し
た。本発明はそれに基づいてなされたものである。そこ
で、スリットの配列について図1の熱交換器の伝熱フィ
ンの部分拡大図を参照して説明する。
【0017】図において、4は伝熱管、51,52,5
3,54,55,56は伝熱フィンの表面上に切り起こ
されて形成されたスリットであって、伝熱管の前方に位
置するスリット51,52と、伝熱管の後方に位置する
スリット55,56のうち、スリット52,55の方が
スリット51,56より長く形成され、これらのスリッ
トは図の手前方向に矩形状に押し出されている。
【0018】伝熱フィン上に形成されたスリット51,
52とスリット55,56は伝熱管4の前方と後方の位
置では、隣り合う縦方向において相互に異なる長さで配
置され、また、隣り合う横方向においても相互に異なる
長さで配置される。この結果、スリットの分割位置はず
らして配置されることになる。そして、伝熱管4と伝熱
管4の間に形成される2つのスリット53,54は同じ
長さで隣りあって配置される。
【0019】図1の配列の伝熱フィンに矢印方向の吸気
による空気の流れが発生すると、スリットの数には左右
されずに空気の抵抗がほぼ均一にされ、中央部の風速と
その上下の位置の風速がそれほど差がなくなり、中央部
分に空気の流れの分布が偏在することもない。このた
め、全てのスリットに対して均一に空気が接触されてス
リットの有効利用がなされるため、熱交換器の熱伝達効
率を高めることができる。
【0020】また、スリットの幅およびスリットの間隔
にも、シュミレーションを行なった結果として、図2の
交換熱量、圧力損失特性に示すような適正範囲の相関関
係が存在することが判明した。図2(A)は、伝熱管の
径を7mmとしたときの測定値であり、スリット幅−交
換熱量(性能)、スリット幅−圧力損失(損失)の関係
を表わしている。また、図2(B)は、スリット間隔−
交換熱量(性能)、スリット間隔−圧力損失(損失)の
関係を表わしている。
【0021】この結果から、スリットのスリット幅をW
S、伝熱フィン体31,32の各伝熱フィン体の幅、即
ち1列のフィン幅をWF、伝熱フィンに形成されるスリ
ットの列数/伝熱フィン体の数をNとすると、1列のフ
ィン幅あたり6個以下のスリット数の場合、下記の数式
となる関係を満足するものが適正であると判明した。
【数3】
【0022】即ち、高性能のスリット幅WSは1.2〜
2.0mmの範囲が適正値であり、高性能のスリット間
隔は2.0〜3.5mmの範囲が適正値であることがわ
かる。この値は伝熱管の径を基準にして換算すると、高
性能のスリット幅は伝熱管の径に対して1.2/7(≒
0.17)〜2.0/7(≒0.29)の範囲になる。
【0023】高性能のスリット間隔は伝熱管の径に対し
て1.3/7(≒0.18)〜3.5/7(=0.5)
の範囲になる。そして、これらの伝熱管の径に対する比
率は、伝熱管の径を変えて測定した結果でも、概ね上記
範囲であることが判明した。
【0024】本発明の伝熱フィンは、以上の種々のシュ
ミレーションの結果より、スリットの分割位置をずらし
て配置し、伝熱フィン上に形成されたスリットの幅およ
び/またはスリット間の間隔を伝熱管の径に対して所定
値の範囲に設定した構造とすることにより、熱交換器の
熱伝達効率を高めることができる。
【0025】
【発明の効果】以上のように本発明の熱交換器は、伝熱
フィン上に形成されたスリットの中で、伝熱管と伝熱管
の間に形成されるスリットを除き、隣り合う縦方向のス
リットを相互に異なる長さに設定し、スリットの分割位
置をずらして配置し、伝熱フィン上に形成されたスリッ
トの幅および/またはスリット間の間隔を伝熱管の径に
対して所定値の範囲に設定することにより、全てのスリ
ットに対して均一に空気が接触されてスリットの有効利
用がなされ熱交換器の熱伝達効率を高めることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のスリットの配置図。
【図2】交換熱量、圧力損失特性図。
【図3】従来のスリットの配置図。
【図4】室内機熱交換器及び室外機熱交換器。
【符号の説明】
1 室内機熱交換器 2 室外機熱交換器 3 伝熱フィン体 4 伝熱管 51〜56 スリット 61〜64 スリット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 向山 洋 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会 社内 (72)発明者 沢田 範雄 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会 社内 (72)発明者 上田 雅文 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会 社内 (72)発明者 石垣 茂弥 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会 社内 (72)発明者 佐藤 晃司 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会 社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定のフィンピッチで積層された複数の
    板状の伝熱フィンに伝熱管を貫通させると共に、この伝
    熱管に直交するように空気が供給される熱交換器におい
    て、前記伝熱フィンに形成されるスリットのスリット幅
    をWS、伝熱フィンの幅をWF、前記伝熱フィンに形成さ
    れるスリットの列数/伝熱フィンの列数をNとしたとき
    下記の数式の関係を満足するようにしたことを特徴とす
    る熱交換器。 【数1】
  2. 【請求項2】 所定のフィンピッチで積層された複数の
    板状の伝熱フィンに伝熱管を貫通させると共に、この伝
    熱管に直交するように空気が供給される熱交換器におい
    て、伝熱フィン上に形成され空気の流れと直交するスリ
    ットの幅を伝熱管の径に対して0.17〜0.29の範
    囲に設定したことを特徴とする熱交換器。
  3. 【請求項3】 所定のフィンピッチで積層された複数の
    板状の伝熱フィンに伝熱管を貫通させると共に、この伝
    熱管に直交するように空気が供給される熱交換器におい
    て、伝熱フィン上に形成されたスリット間の間隔を伝熱
    管の径に対して0.18〜0.5の範囲に設定したこと
    を特徴とする熱交換器。
  4. 【請求項4】 所定のフィンピッチで積層された複数の
    板状の伝熱フィンに伝熱管を貫通させると共に、この伝
    熱管に直交するように空気が供給される熱交換器におい
    て、伝熱フィン上に形成されたスリットの幅を伝熱管の
    径に対して0.17〜0.29の範囲に、スリット間の
    間隔を伝熱管の径に対して0.18〜0.5の範囲に設
    定したことを特徴とする熱交換器。
  5. 【請求項5】 所定のフィンピッチで積層された複数の
    板状の伝熱フィンに伝熱管を貫通させると共に、この伝
    熱管に直交するように空気が供給される熱交換器におい
    て、伝熱フィン上に形成される複数列のスリットの中で
    伝熱フィンの両端側に位置するスリットを同じ列上で異
    なる長さに分割し、この分割位置を伝熱フィンのそれぞ
    れの両端側でずらして配置したことを特徴とする熱交換
    器。
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JP11-54577 1999-03-02
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003035497A (ja) * 2001-07-24 2003-02-07 Mitsubishi Electric Corp 熱交換器
US7287577B2 (en) 2004-04-28 2007-10-30 Samsung Electronics Co., Ltd. Heat exchanger
JP2009127882A (ja) * 2007-11-20 2009-06-11 Mitsubishi Electric Corp 熱交換器、室内機及び空気調和機
JP2011169585A (ja) * 2011-04-28 2011-09-01 Mitsubishi Electric Corp 熱交換器
CN101726195B (zh) * 2009-10-31 2012-08-22 华南理工大学 一种余热回收用不锈钢翅片管换热器

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