JP2001041670A - クロスフィンチューブ形熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】表裏両方向に切り起こされたルーバを有するフ
ィンにおいて、ルーバ部の水切れ性を改善し、ルーバの
剛性を高めることができルーバ立上げ精度が向上ができ
伝熱性能のばらつきを小さくすることができるクロスフ
ィンチューブ熱交換器を提供する。 【解決手段】それぞれのルーバは、前記空気の流動方向
と交差する方向に切り起こされて大略コ字状の断面形状
を有し、さらに各々のルーバは伝熱管中心部の切り起こ
し高さが最も高い山形とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、う空気調和機等に
用いられる熱交換器に係り、特にクロスフィンチューブ
熱交換器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、空気調和機は、省エネルギーが重
要な課題であり、同じ電気入力に対する熱交換器の熱交
換能力を増大させる必要がある。この能力増大の一案と
して、室内機内のクロスフィンチューブ熱交換器のフィ
ンを空気の流れと直角方向に分断し、それぞれの前縁か
ら発達する温度境界層の更新効果により伝熱促進を図っ
たものがある。

【０００３】この前縁効果を用いるため空気の流動方向
に細い幅のルーバを用いて、さらに空気の流動方向と交
差する方向に段階的にルーバをオフセットさせて配置す
ることにより伝熱促進効果を狙ったものとして特開昭６
２―５６７８６号公報、特開昭６３―１５０５８７号公
報、特開昭６３―２５１７９４号公報等の発明がある。

【０００４】一方、家庭用ルームエアコンの室内冷房条
件等の伝熱管内を流動する冷媒を蒸発させる場合におい
て、フィンの表面温度が空気の露点温度よりも低い場合
には、空気中の水分がフィン表面で凝縮し、水滴となっ
てフィン表面に付着する。この水滴は、フィン間を流動
する空気の通路を狭めるため、通風抵抗の増大を招き空
気風量が低下する。従って、伝熱性能が大幅に低下して
しまう問題がある。また、ルームエアコン等での暖房条
件の室外機のように、フィン表面温度が氷点温度よりも
低い場合には、フィン表面で着霜現象を生じ、フィン間
が霜で覆われてしまい、除霜運転を長時間行わなくては
ならない等の問題がある。そのため、フィンの水切れ性
を改善することは熱交換器の性能を高める上で重要な課
題となっている。

【０００５】そこで、特開昭６２―５６７８６号公報に
記載されたクロスフィンチューブ形熱交換器に応用し、
伝熱管周りのルーバの立上げ形状を工夫し、凝縮水の水
切れ性を向上させたものとして特開平９―７９７７７号
公報記載された熱交換器がある。

【０００６】しかしながら特開平９―７９７７７号公報
の熱交換器では、 各ルーバ表面に空気中の水分が凝縮
し水滴が付着した場合、図６に示すようにフィン基板１
０１とルーバ１０２との間、または、例えばルーバ１０
２ａとルーバ１０２ｂの間が空気の流動方向と交差する
方向に一定である。そのため、凝縮水の表面張力作用が
重力作用よりも大きくなるため、凝縮水６０１が同間隙
で滞留（ブリッジ現象）し、ルーバ１０２近傍から排除
されにくい。そのため、通風抵抗が増大することにより
風量が低下し、熱交換器全体の交換熱量が低下してしま
う欠点があった。

【０００７】また、特開平９―７９７７７号の発明では
フィン基板１０１に対して表裏両方向に細い幅のルーバ
１０２が切り起こされているために、ルーバ１０２の剛
性が低く、フィン製造時の打ち抜きの際の曲がりの問題
や、打ち抜き後のルーバ１０２が所定の切り起こし位置
に保持されにくく、温度境界層の干渉により所定の伝熱
性能が発揮されない。また、伝熱性能にばらつきが生じ
る等の問題があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来のクロスフィンチ
ューブ熱交換器にあっては、フィン基板と各ルーバ、ま
たは各ルーバ同士の間隙が一定であるために、凝縮水が
表面張力の作用で滞留し、通風抵抗の増大により交換熱
量が低下してしまう問題があった。

【０００９】本発明の目的は、通風抵抗の増大を押さ
え、交換熱量の低下を防止したクロスフィンチューブ熱
交換器を提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに本発明は、伝熱管と、この伝熱管と熱的に接触させ
た複数のフィンと、このフィンの一部を切り起こすこと
によって形成された複数のルーバとを備え、このルーバ
を前記フィンを基板として裏表両面に設け、それぞれの
フィン間に空気を流動させるクロスフィンチューブ熱交
換器において、前記空気の流動方向と交差する方向に切
り起こされた前記ルーバの中央部が前記フィン面から最
も高い位置となるように折り曲げたものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を参照して詳
細に説明する。

【００１２】図１は、本発明の第１の実施例である熱交
換器の空気側のフィンを空気の上流側から見た図であ
る。所定の間隔Pfで並べられた複数のアルミ製のフィン
１００のカラー部２００の内部に銅製の伝熱管３００が
挿通された後、拡管されフィン１００と機械的、熱的に
密着する。

【００１３】フィン１００には、細い幅のルーバ１０２
がフィン１００の基板部１０１を境にしてカラー部取り
付けの表面１０２ａと裏面１０２ｂ両方の面に切り起こ
されている。フィン基板部１０１に対してルーバ１０２
の取り付け高さＨｒが伝熱管３００ａと３００ｂの中心
部（１/２Ｄｐの距離）で最も高い山形に立ち上げられ
ている。

【００１４】図２は、ルーバを平面的に見たフィンの正
面図である。図３は、１/２Ｄｐの位置におけるルーバ
の横断面である。図に示すように、 本発明における複
数のルーバ１０２の配置は、空気の流れ方向と交差する
方向に、フィン基板１０１を中心に交互に切り起こした
配置としたものである。この様な配置により、図３に示
すように各ルーバ１０２から発達する温度境界層４００
が他のルーバ１０２から生じる温度境界層の影響を受け
にくく高い熱伝達率が得られる。

【００１５】図１に示したように、各ルーバ１０２はフ
ィン基板部１０１からのルーバの立ち上げ高さが一律で
なく山形であるため、凝縮水は表面張力作用を受け、立
上げ高さが低く、さらに重力作用を受け下方に導かれ
る。そのため、ルーバ１０２の最下部１０２ｃまで速や
かに導かれる。

【００１６】図４は、ルーバ１０２の立上げ部近傍１０
２ｃからの凝縮水が流れる様子を示すフィンの正面図で
ある。ルーバの立上げ部の立上げ高さが低く、重力方向
５００の下方に導かれた凝縮水６００は、ルーバ立上げ
部１０２ｃ近傍で大きく成長するが、ある程度の大きさ
まで成長すると、１０２ｃ近傍では保持できなくなり、
その自重により一気にフィン基板１０１表面を伝わっ
て、さらに下方に流れ落ちる。

【００１７】以上のように、ルームエアコンの室内機の
冷房運転条件のように凝縮水滴が生じる条件において
も、凝縮水滴により通風抵抗が増大し、風量の低下によ
り熱伝達率が低下するのを防止できる。

【００１８】さらに、ルーバを山形状にすることにより
ルーバ１０２の剛性が高まり、製造時のフィン曲がりの
影響が小さできるため生産性が向上する。また、フィン
の剛性が高まることにより、ルーバの立ち上げ高さの精
度が高まり伝熱性能の安定性が増す。

【００１９】図５には、他の実施例の図を示す。図１の
発明と異なる点は、伝熱管中心部で最も高い山形でな
く、重力方向５００の下方にいくに従い立上げ高さを低
く設定するものである。このような、構成であれば図１
に示した発明よりも、フィン自体の重力方向の指定が限
定される場合にその効果が図１の発明よりも大きい。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、通風抵抗の増大を押さ
え、交換熱量の低下を防止したクロスフィンチューブ熱
交換器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のフィンを空気の上流方向から
見た図

【図２】本発明の実施例を説明するフィンの平面図

【図３】本発明の実施例を説明するルーバ部の横断面の
図

【図４】本発明の実施例を説明するフィンの平面図

【図５】本発明の他の実施例のフィンを空気の上流方向
から見た図

【図６】従来のフィンを空気の上流方向から見た図

【符号の説明】

１００…フィン、１０１…フィン基板、１０２…ルー
バ、２００…カラー、３００…伝熱管、４００…温度境
界層、５００…重力方向、６００…凝縮水滴。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】伝熱管と、この伝熱管と熱的に接触させた
   複数のフィンと、このフィンの一部を切り起こすことに
   よって形成された複数のルーバとを備え、このルーバを
   前記フィンを基板として裏表両面に設け、それぞれのフ
   ィン間に空気を流動させるクロスフィンチューブ熱交換
   器において、前記空気の流動方向と交差する方向に切り
   起こされた前記ルーバの中央部が前記フィン面から最も
   高い位置となるように折り曲げられてなるクロスフィン
   チューブ熱交換器。