JP2005127595A

JP2005127595A - 熱交換器

Info

Publication number: JP2005127595A
Application number: JP2003363074A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Yokoyama; 昭一横山; Shigeto Yamaguchi; 成人山口; Takashi Sugio; 孝杉尾
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-10-23
Filing date: 2003-10-23
Publication date: 2005-05-19

Abstract

【課題】多数積層されるフィンの一定間隔を容易に正確に保持するとともに、平板状のフィンと偏平状の伝熱管とを良好に密着接合することができるフィンアンドチューブ式の熱交換器を提供する。
【解決手段】偏平状の伝熱管を挿入し密着接合するためにフィンに開けられた貫通穴の周囲の一部に、積層される前記フィンの一定間隔を保持するためのフィンカラーを設け、貫通穴の周囲のこのフィンカラーを設けたところ以外に、高さが低いフィンカラーを設けたものである。これにより貫通穴の周囲の一部に設けた高さが高いフィンカラーによって、積層される前記フィンの一定間隔を容易に正確に保持することができるとともに、貫通穴のほぼ全周にわたってフィンカラーが設けられているので、平板状のフィンと偏平状の伝熱管との密着性を良好にすることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、空気調和機や冷凍機などに使用され、多数積層された平板状のフィンの間を流動する空気などの気体と偏平状の伝熱管内を流動する水や冷媒などの流体との間で熱を授受するフィンアンドチューブ式の熱交換器に関するものである。

一般に、多数積層された平板状のフィンと偏平状の伝熱管とで構成されるフィンアンドチューブ式の熱交換器は、図８に示すように、一定間隔で平行に積層されるとともに、その間を空気などの気体が流動する多数の平板状のフィン１と、これらのフィン１に略直角に所定のピッチで挿入され、内部を水や冷媒などの流体が流動する、断面外周が偏平状の伝熱管４および、伝熱管４の両端それぞれが接続され、伝熱管４とともに冷媒流路を形成するヘッダー５とから構成されている。

そして従来の熱交換器のフィン１は、図９に示すように、積層されるフィン１の一定間隔を保持するために、フィン１に根元の幅より先端の幅が広い逆台形状の立ち上げ片１２が設けられている。なお、フィン１には、伝熱管４を挿入するため、貫通穴１３が設けられている（例えば特許文献１および特許文献２参照）。
実開昭６０−６０５９０号公報（第１頁、第２図）特開平３−６３４９９号公報（第２−３頁、第１図）

しかしながら、上記従来の構成では、立ち上げ片１２は、根元を除いて、フィンから切り取られ、フィンベースにほぼ垂直に立ち上げ加工しただけの構造であるため、立ち上げ片は容易に倒れてしまい、多数積層されるフィン１の一定間隔を正確に保持するという本来の目的を果たせないという課題を有していた。本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、多数積層されるフィンの一定間隔を容易に正確に保持するとともに、平板状のフィンと偏平状の伝熱管とを良好に密着接合することができる熱交換器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明の熱交換器は、偏平状の伝熱管を挿入し密着接合するためにフィンに開けられた概略長方形の貫通穴の周囲の一部に、積層される前記フィンの一定間隔を保持するためのフィンカラーを設けるもの、または、偏平状の伝熱管を挿入し密着接合するためにフィンに開けられた概略長方形の貫通穴の周囲に、積層されるフィンの一定間隔より高さが低いフィンカラーを設けるとともに、このフィンカラーとは別に、フィンに、その先端をリフレアー加工した、積層されるフィンの一定間隔と高さが等しい概略円筒状のフィンカラーを設けるものである。

上記構成のように、偏平状の伝熱管を挿入し密着接合するためにフィンに開けられた概略長方形の貫通穴の周囲の一部に、積層されるフィンの一定間隔と高さが等しいフィンカラーを設けることによって、または、偏平状の伝熱管を挿入し密着接合するためにフィンに開けられた概略長方形の貫通穴の周囲の高さが低いフィンカラーとは別にフィン表面に、積層されるフィンの一定間隔と高さが等しく、その先端をリフレアー加工した概略円筒状のフィンカラーを設けることによって、積層される前記フィンの一定間隔を容易に正確に保持することができるとともに、偏平状の伝熱管を挿入し密着接合するためにフィンに開けられた概略長方形の貫通穴の周囲に、高さが低いものも含めてほぼ全周にわたってフ
ィンカラーを設けることによって、平板状のフィンと偏平状の伝熱管との密着性を良好にすることができるものである。

本発明の熱交換器によれば、積層されるフィンの一定間隔を容易に正確に保持することができるとともに、平板状のフィンと偏平状の伝熱管との密着性を良好にすることができるという効果を奏する。

以下本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

なお、本発明の実施形態の熱交換器の基本構成は、従来の技術で述べた図8に示した多数積層された平板状のフィンと偏平状の伝熱管とで構成される一般的なフィンアンドチューブ式の熱交換器と同じなので説明を割愛し、そのフィン形状に特徴があるので、フィン形状について詳しく説明する。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１のフィンアンドチューブ熱交換器のフィンの斜視図で、図２は、図１のフィンのＡＡ断面拡大図で、フィンを３枚積層したものである。

図１、２において、伝熱管４を挿入し密着接合するためにフィン１に開けられた貫通穴１３を、偏平状の伝熱管４の断面外周に概略沿う形状すなわち概略長方形とし、概略長方形の貫通穴１３の２つの長辺の一方から、積層されるフィンの一定間隔Ｐｆと等しい高さでフィン１にほぼ垂直に立ち上がり、さらに立ち上がりの先端を貫通穴１３の外側方向に折り曲げたフィンカラー２１が設けられている。概略長方形の貫通穴１３の、積層されるフィン１の一定間隔Ｐｆと等しい高さのフィンカラー２１を設けた一方の長辺の向かい側の長辺には、積層されるフィン１の一定間隔Ｐｆより高さが低いフィンカラー２２が設けられている。フィン１の表面の、気体の主流方向に直角方向すなわち段方向に隣接する伝熱管４の間の領域には、気体主流方向に開口するルーバー２３が設けられている。ルーバー２３の高さＨｌは、積層されるフィン１の一定間隔Ｐｆの１／２とおよそ等しくなるよう形成されている。

上記構成において、積層されるフィンの一定間隔Ｐｆと等しい高さでフィン１にほぼ垂直に立ち上がり、さらに立ち上がりの先端を貫通穴１３の外側方向に折り曲げたフィンカラー２１により、積層されるフィン１の一定間隔Ｐｆを容易に正確に保持することができるとともに、偏平状の伝熱管４を挿入し密着接合するためにフィンに開けられた概略長方形の貫通穴１３のほぼ全周にわたって、高さが高いフィンカラー２１あるいは高さが低いフィンカラー２２が設けられているので、平板状のフィン１と偏平状の伝熱管４との密着性を良好にすることができるものである。

また、フィン１の表面の、気体の主流方向に直角方向すなわち段方向に隣接する伝熱管４の間の領域に設けた、気体主流方向に開口し、高さＨ１が積層されるフィン１の一定間隔Ｐｆの略１／２のルーバー２３により、優れた通風特性と伝熱性能が得られる。

（実施の形態２）
図３は、実施の形態２のフィンアンドチューブ熱交換器のフィンの斜視図で、図４は、図３のフィンのＡＡ断面拡大図で、フィンを３枚積層したものである。

図３〜４において、伝熱管４を挿入し密着接合するためにフィン１に開けられた貫通穴１３を、偏平状の伝熱管４の断面外周に概略沿う形状すなわち概略長方形とし、概略長方
形の貫通穴１３の２つの対向する長辺に、所定の幅で交互に、貫通穴１３の長辺の一部から、積層されるフィン１の一定間隔Ｐｆと等しい高さでフィン１にほぼ垂直に立ち上がり、立ち上がりの先端を貫通穴１３の外側方向に折り曲げたフィンカラー３１が設けられている。

概略長方形の貫通穴１３の周囲の、積層されるフィン１の一定間隔Ｐｆと等しい高さのフィンカラー１３を設けたところ以外には、積層されるフィン１の一定間隔Ｐｆより高さが低いフィンカラー３２が設けられている。フィン１の表面の、気体の主流方向に直角方向すなわち段方向に隣接する伝熱管４の間の領域には、気体主流方向に開口する切り起こし３３が設けられている。そして、切り起こしの高さは、積層されるフィン１の一定間隔Ｐｆの略１／４〜略３／４となるよう形成され、切り起こし３３の幅Ｗｓは、フィンベースの幅Ｗｂの約１／２〜約２／５となるよう形成されている。

そして、この実施の形態によれば、積層されるフィンの一定間隔Ｐｆと等しい高さでフィン１にほぼ垂直に立ち上がり、さらに立ち上がりの先端を貫通穴１３の外側方向に折り曲げたフィンカラー３１により、積層されるフィン１の一定間隔Ｐｆを容易に正確に保持することができるとともに、偏平状の伝熱管４を挿入し密着接合するためにフィンに開けられた概略長方形の貫通穴１３のほぼ全周にわたって、高さが高いフィンカラー３１あるいは高さが低いフィンカラー３２が設けられているので、平板状のフィン１と偏平状の伝熱管４との密着性を良好にすることができるものである。また、フィン１の表面の、気体の主流方向に直角方向すなわち段方向に隣接する伝熱管４の間の領域に設けた、気体主流方向に開口し、高さＨｓが積層されるフィン１の一定間隔Ｐｆの略１／４〜略３／４で、幅Ｗｓがフィンベースの幅Ｗｂの約１／２〜約２／５の切り起こし３３により、優れた通風特性と伝熱性能が得られる。

（実施の形態３）
図５は、実施の形態３のフィンアンドチューブ熱交換器のフィンの斜視図で、図６は、図５のフィンのＡＡ断面拡大図で、フィンを３枚積層したものである。

図５、６において、伝熱管４を挿入し密着接合するためにフィン１に開けられた貫通穴１３を、偏平状の伝熱管４の断面外周に概略沿う形状すなわち概略長方形とし、概略長方形の貫通穴１３の２つの短辺のそれぞれから、積層されるフィンの一定間隔Ｐｆと等しい高さでフィンにほぼ垂直に立ち上がり、さらに立ち上がりの先端を貫通穴１３の外側方向に折り曲げたフィンカラー４１が設けられている。

一方概略長方形の貫通穴１３の二つの長辺には、短辺に設られた、積層されるフィンの一定間隔Ｐｆと等しい高さのフィンカラー４１より高さが低いフィンカラー４２が設けられている。フィン１の表面の、気体の主流方向に直角方向すなわち段方向に隣接する伝熱管４の間の領域には、稜線が段方向に伸びる山部４３と谷部４４が交互に設けられている。

上記構成において、概略長方形の貫通穴１３の２つの短辺から、積層されるフィンの一定間隔Ｐｆと等しい高さでフィン１にほぼ垂直に立ち上がり、さらに立ち上がりの先端を貫通穴１３の外側方向に折り曲げたフィンカラー４１により、積層されるフィン１の一定間隔Ｐｆを容易に正確に保持することができるとともに、概略長方形の貫通穴１３の２つの長辺には、積層されるフィンの一定間隔Ｐｆより高さは低いがフィンカラー４２が設けられており、概略長方形の貫通穴１３はほぼ全周にわたって、高さが高いフィンカラー４１あるいは高さが低いフィンカラー４２が設けられているので、平板状のフィン１と偏平状の伝熱管４との密着性を良好にすることができるものである。

また、フィン１の表面の、気体の主流方向に直角方向すなわち段方向に隣接する伝熱管４の間の領域には、稜線が段方向に伸びる山部４３と谷部４４が交互に設けたことにより、優れた伝熱性能が得られる。また、上記構成の熱交換器を空気調和機の室外熱交換器で使い、暖房運転時に外気が低温になったとき、フィンの表面に着霜するが、温度境界層前縁効果で高性能を得るルーバーや切り起こしのように、着霜により目詰まりが早く、暖房性能が急激に下がるということも生じにくい。

（実施の形態４）
図７は、実施の形態４のフィンアンドチューブ熱交換器のフィンの斜視図である。図７において、伝熱管４を挿入し密着接合するためにフィン１に開けられた貫通穴１３を、偏平状の伝熱管４の断面外周に概略沿う形状すなわち概略長方形とし、概略長方形の貫通穴１３の周囲に、積層されるフィン１の一定間隔Ｐｆより高さが低いフィンカラー５１を設けるとともに、伝熱管４を挿入するためにフィン１に開けられた貫通穴１３に設けられたフィンカラー５１とは別に、フィン１に、その先端をリフレアー加工した、積層されるフィン１の一定間隔Ｐｆと高さが等しい概略円筒状のフィンカラー５２が設けられている。

そして、この実施の形態によれば、積層されるフィン１の一定間隔Ｐｆと高さが等しく、その先端をリフレアー加工した概略円筒状のフィンカラー５２により、積層されるフィン１の一定間隔Ｐｆを容易に正確に保持することができるとともに、高さは低いが概略長方形の貫通穴１３のほぼ全周にわたって設けられたフィンカラー５１により、平板状のフィン１と偏平状の伝熱管４との密着性を良好にすることができるものである。

なお、上記実施の形態１のルーバー２３を実施の形態２、実施の形態３、実施の形態４のフィン１表面の段方向に隣接する伝熱管４の間の領域に形成しても、ルーバー２３に関わる同様の通風特性と伝熱性能を得ることができる。また、上記実施の形態２の切り起こし３３を実施の形態１、実施の形態３、実施の形態４のフィン１表面の段方向に隣接する伝熱管４の間の領域に形成しても、切り起こし３３に関わる同様の通風特性と伝熱性能を得ることができる。

また、上記実施の形態３の稜線が段方向に伸びる山部４３と谷部４４の交互繰り返しの起伏部を実施の形態１、実施の形態２、実施の形態４のフィン１表面の段方向に隣接する伝熱管４の間の領域に形成しても、山部４３と谷部４４の交互繰り返しの起伏部に関わる同様の伝熱性能および低温着霜特性を得ることができる。

本発明の第１の実施形態を示すフィンの斜視図図１におけるＡＡ断面拡大図（フィン３枚積層）本発明の第２の実施形態を示すフィンの斜視図図３におけるＢＢ断面拡大図（フィン３枚積層）本発明の第３の実施形態を示すフィンの斜視図図５におけるＣＣ断面拡大図（フィン３枚積層）本発明の第４の実施形態を示すフィンの斜視図一般のフィンアンドチューブ熱交換器の基本構成を示す斜視図従来の熱交換器のフィンの平面図

符号の説明

１フィン
４伝熱管
１３貫通穴
２１、３１、４１、５２積層されるフィンの所定間隔と等しい高さのフィンカラー
２２、３２、４２、５１高さが低いフィンカラー
２３ルーバー
３３切り起こし
４３山部
４４谷部

Claims

一定間隔で平行に積層されるとともに、その間を空気などの気体が流動する多数の平板状のフィンと、前記フィンに略直角に所定のピッチで挿入されるとともに、前記フィンに密着接合され、内部を水や冷媒などの流体が流動する、断面外周が偏平状の伝熱管から構成されるフィンアンドチューブ式の熱交換器において、前記伝熱管を挿入し密着接合するために前記フィンに開けられた貫通穴を、前記伝熱管の断面外周に概略沿う形状とし、その貫通穴の周囲の一部に、積層される前記フィンの一定間隔を保持するためのフィンカラーを設けたことを特徴とする熱交換器。
貫通穴の２つの長辺の一方から、積層されるフィンの一定間隔と等しい高さでフィンにほぼ垂直に立ち上がり、さらに立ち上がりの先端を前記貫通穴の外側方向に折り曲げたフィンカラーを設けたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
貫通穴の２つの対向する長辺に、所定の幅で交互に、前記貫通穴の長辺の一部から、積層されるフィンの一定間隔と等しい高さで前記フィンにほぼ垂直に立ち上がり、立ち上がりの先端を前記貫通穴の外側方向に折り曲げたフィンカラーを設けたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
貫通穴の２つの短辺のそれぞれから、積層されるフィンの一定間隔と等しい高さで前記フィンにほぼ垂直に立ち上がり、さらに立ち上がりの先端を前記貫通穴の外側方向に折り曲げたフィンカラーを設けたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
貫通穴の周囲の、積層されるフィンの一定間隔を保持するためのフィンカラーを設けたところ以外に、積層されるフィンの一定間隔を保持するためのフィンカラーより高さが低いフィンカラーを設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の熱交換器。
一定間隔で平行に積層されるとともに、その間を空気などの気体が流動する多数の平板状のフィンと、前記フィンに略直角に所定のピッチで挿入されるとともに、前記フィンに密着接合され、内部を水や冷媒などの流体が流動する、断面外周が偏平状の伝熱管から構成されるフィンアンドチューブ式の熱交換器において、前記伝熱管を挿入し密着接合するために前記フィンに開けられた貫通穴を、前記伝熱管の断面外周に概略沿う形状とし、前記貫通穴の周囲に、積層される前記フィンの一定間隔より高さが低いフィンカラーを設けるとともに、前記伝熱管を挿入するために前記フィンに開けられた貫通穴に設けられた前記フィンカラーとは別に、前記フィンに、その先端をリフレアー加工した、積層される前記フィンの一定間隔と高さが等しい略円筒状のフィンカラーを設けたことを特徴とする熱交換器。
フィンの表面の、気体の主流方向に直角方向すなわち段方向に隣接する伝熱管の間の領域に、積層される前記フィンの一定間隔の略１／２の高さの、気体主流方向に開口するルーバーを設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の熱交換器。
フィンの表面の、気体の主流方向に直角方向すなわち段方向に隣接する伝熱管の間の領域に、積層される前記フィンの一定間隔の略１／４〜略３／４の高さの、気体主流方向に開口する切り起こしを設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の熱交換器。
切り起こしの幅をフィンベースの幅の約１／２〜約２／５としたことを特徴とする請求項８に記載の熱交換器。
フィンの表面の、気体の主流方向に直角方向すなわち段方向に隣接する伝熱管の間の領域
に、稜線が段方向に伸びる山部と谷部を交互に設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の熱交換器。