JP2007010180A - Heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱交換器にかかり、特に、コルゲートフィン重量の増加や通風抵抗の増加を招かずに微細化したルーバを用いて熱交換効率を向上させた熱交換器に関する。 The present invention relates to a heat exchanger, and more particularly to a heat exchanger in which heat exchange efficiency is improved using a louver that has been miniaturized without causing an increase in corrugated fin weight or an increase in ventilation resistance.
熱交換器において、液体である第1の熱冷媒(水、空調用冷媒など)と気体である第2の熱冷媒(空気など、以下空気)との間で熱交換を行う場合、熱交換器の性能は気体側の第2の熱冷媒の伝熱性能に律束される。したがって、第1の熱冷媒をチューブである伝熱管内に流し、その外部に設けたフィンの間に第2の熱冷媒を流す。自動車用熱交換器では、第2の熱冷媒側の伝熱面積を拡大して、熱交換量を増加させるためのルーバフィン(ルーバ)が設けられたコルゲートフィンが用いられている。 In a heat exchanger, when heat exchange is performed between a first thermal refrigerant (water, a refrigerant for air conditioning, etc.) that is a liquid and a second thermal refrigerant (such as air, hereinafter, air) that is a gas, Is limited by the heat transfer performance of the second thermal refrigerant on the gas side. Accordingly, the first thermal refrigerant is caused to flow into the heat transfer tube, which is a tube, and the second thermal refrigerant is caused to flow between the fins provided outside thereof. In the heat exchanger for automobiles, corrugated fins provided with louver fins (louvers) for increasing the heat transfer area on the second thermal refrigerant side and increasing the heat exchange amount are used.
本発明の基礎になった従来のコルゲートフィンを備えた空気熱交換器を図1(a)〜(d)を参照して説明する。空気熱交換器1は、図1(a)に示すように、冷媒が導入及び導出されるチューブ状の上下ヘッダ3A,3Bと、上下ヘッダ3A,3B間に連通状態で、かつ上下ヘッダの長手方向に相互に所定の間隔を隔てて並設された複数本の扁平伝熱管2,2・・・と、複数本の扁平伝熱管2,2・・・間の上下方向に略S字形に連続して屈曲した状態で配設され、屈曲部の外側端が対応する両隣の扁平伝熱管2,2・・・の扁平伝熱面に熱溶着されたコルゲートフィン4,4・・・とから構成されている。
An air heat exchanger provided with a conventional corrugated fin serving as the basis of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1A, the
扁平伝熱管2,2・・・は、上部ヘッダ3Aを介して外部より導入されて分配された冷媒を、各冷媒流通穴に均等に流入させ、コルゲートフィン4,4・・・を介して広い伝熱面積で内部の冷媒と外部の空気との間で熱交換を行うように構成されている。
The flat
また、コルゲートフィン4,4・・・は、図1(b)に示すように、屈曲部(折り曲げ部)を除く扁平面部分であって、加工上形成される中央の扁平面4c部分を中心として空気流の上流側部分と下流側部分の各々に空気との伝熱効率を向上させるための複数の切り起し片であるルーバ4a,4a・・・が位置及び形状が中心に対して対称となるように形成されており、ルーバ4a,4a・・・によって冷媒と空気との間の熱交換性能が高くなるように構成されている。
In addition, as shown in FIG. 1B, the corrugated fins 4, 4... Are flat flat portions excluding bent portions (folded portions), and are centered on a flat flat surface 4c portion formed in the processing. The
この空気熱交換器では、ルーバ4aによりフィン壁面上での境界層の発達を抑制する(以下、前縁効果)ことにより、熱交換量を増加させている。このルーバ4aを微細化し、前縁効果を大きくすれば、熱交換量は増加する。したがって、図1(c)、(d)に示すルーバの長さ(ルーバのルーバピッチFL)を小さくするほど、前縁効果は大きくなり、熱交換量は増加する。
In this air heat exchanger, the amount of heat exchange is increased by suppressing the development of the boundary layer on the fin wall surface by the
従来では、ルーバのピッチを0.5〜0.9mmとすると共に、ルーバの傾斜角を25°〜40°に設定した熱交換器が提案されている(特許文献1)。 Conventionally, a heat exchanger has been proposed in which the louver pitch is set to 0.5 to 0.9 mm and the louver inclination angle is set to 25 ° to 40 ° (Patent Document 1).
また、薄板材料のローラ加工により、フィンが形成されるルーバフィンでは、フィンの断面形状は長方形となる。このため、伝熱性能の向上を目的として、ルーバフィンをフィン中心部で折り曲げ、フィンの前縁と後縁のルーバ角を変えたルーバフィンが提案されている(特許文献2)。 Further, in a louver fin in which fins are formed by roller processing of a thin plate material, the cross-sectional shape of the fins is a rectangle. For this reason, for the purpose of improving heat transfer performance, a louver fin has been proposed in which the louver fin is bent at the center of the fin and the louver angles of the front edge and the rear edge of the fin are changed (Patent Document 2).
しかしながら、ルーバフィンの性能には、ルーバピッチや傾斜角だけでなく、コルゲートフィンの上下方向ピッチ(フィンピッチFp)も大きな影響を及ぼす。このため、幾何学的関係をもとに、フィンピッチFp,ルーバピッチFL,及びルーバ傾斜角θの3つの諸元の最適値を決定する式が提案されている(特許文献3)。 However, not only the louver pitch and the inclination angle but also the vertical pitch of the corrugated fin (fin pitch Fp) has a great influence on the performance of the louver fin. For this reason, based on the geometrical relationship, an equation for determining the optimum values of the three specifications of the fin pitch Fp, the louver pitch FL, and the louver inclination angle θ has been proposed (Patent Document 3).
図2に、従来のコルゲート式ルーバフィンのフィン諸元とルーバ内の流れとの関係を示す。図2(a)に示すように、ルーバピッチを小さくすると同時に、フィンピッチを小さくした場合、流れ15はルーバ間を通過し、熱交換量は増加する。一方、図2(b)のように、フィンピッチを小さくせず、ルーバピッチのみを小さくした場合、ルーバ間を通過せずに、ルーバ間を素通りする流れ16が生じ、熱交換量は減少する。すなわち、ルーバの微細化により熱交換量を増加させるには、フィンピッチも小さくする必要がある。
FIG. 2 shows the relationship between the fin specifications of a conventional corrugated louver fin and the flow in the louver. As shown in FIG. 2A, when the louver pitch is reduced and at the same time the fin pitch is reduced, the
また、図3に、ルーバを微細化した時のフィンピッチと伝熱性能との比較を示す。横軸はフィンピッチを示し、縦軸は通風抵抗、フィン部の重量、及び熱交換量を示す。縦軸はフィンピッチ1.25mmの性能で無次元化し、通風抵抗比、フィン部の重量比、及び熱交換量比で示した。ルーバピッチFLは0.9mm、ルーバ角θは一定とし、フィンピッチFpを変化させ、各諸元の通風抵抗と熱交換量は、非特許文献1の摩擦係数の整理式、及び非特許文献2の熱伝達率の整理式を用いて評価した。 FIG. 3 shows a comparison between fin pitch and heat transfer performance when the louver is miniaturized. The horizontal axis represents the fin pitch, and the vertical axis represents the ventilation resistance, the weight of the fin portion, and the heat exchange amount. The vertical axis is dimensionless with the performance of fin pitch 1.25 mm, and is represented by the ventilation resistance ratio, the weight ratio of the fin portion, and the heat exchange amount ratio. The louver pitch FL is 0.9 mm, the louver angle θ is constant, the fin pitch Fp is changed, and the ventilation resistance and the heat exchange amount of each specification are as follows. The heat transfer coefficient was evaluated using an arrangement formula.
図から理解されるように、フィンピッチを小さくするほど、熱交換量は増加する。しかし、フィンピッチを小さくすると、空気側流路面積が減少する結果、熱交換量の増加分以上に通風抵抗が増加してしまう。さらに、熱交換器の体積を一定としたまま、フィンピッチを小さくすると、コルゲートフィンの折れ曲がり回数が増加するため、フィン部重量が増加してしまう。
上記のように、ルーバを備えた自動車用熱交換器等の熱交換量を増加させるには、ルーバを微細化して前縁効果を拡大させること、及びルーバ群内部にルーバに沿う流れを発生させることの2点を両立させる必要がある。2つを両立させるには、ルーバのルーバピッチFLを小さくすると同時に、コルゲートフィンのフィンピッチFpも小さくする必要がある。 As described above, in order to increase the heat exchange amount of an automobile heat exchanger or the like equipped with a louver, the louver is refined to expand the leading edge effect, and a flow along the louver is generated inside the louver group. It is necessary to reconcile these two points. In order to make the two compatible, it is necessary to reduce the louver pitch FL of the louver and simultaneously reduce the fin pitch Fp of the corrugated fin.
しかしながら、コルゲートフィンのフィンピッチFpを小さくすると、コルゲートフィンの折り曲げ回数が増加するため、フィン部重量が増加する、という問題が生じる。また、空気側流路面積が減少するため、空気側の通風抵抗が増加する、という問題も生じる。 However, if the fin pitch Fp of the corrugated fins is reduced, the number of times the corrugated fins are bent increases, which causes a problem that the weight of the fin portion increases. Moreover, since the air side flow path area decreases, the problem that the air side ventilation resistance increases also arises.
本発明は、上記問題点を解消するためになされたもので、熱交換量の増加を目的として、ルーバを微細化した際に、コルゲートフィンのフィンピッチを小さくする必要がないルーバ構造、すなわち流れ方向に隣接するルーバ間を通過する流れを誘起させるようにしたルーバ構造を有する熱交換器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems. When the louver is miniaturized for the purpose of increasing the amount of heat exchange, it is not necessary to reduce the fin pitch of the corrugated fins, that is, the flow. It is an object of the present invention to provide a heat exchanger having a louver structure that induces a flow passing between louvers adjacent in a direction.
上記目的を達成するために本発明は、内部に第1の熱冷媒が流れるチューブと、中心に対して位置及び形状が対称となるように複数の微細なルーバを配列させた複数のルーバ群を有し、前記第1の熱冷媒と前記チューブの外側を流れる第2の熱冷媒との間で熱交換を行うためのコルゲート形状のフィンと、を備えた熱交換器において、各ルーバ群の中心に位置する中心部を切り起しのない平坦部とすると共に、各ルーバ群の最上流に位置する最上流側ルーバの上流側に切り起し部を形成し、該切り起し部と前記中心部との間に位置するルーバ群内部のルーバのルーバ群中心側の端部の切り起し角度を、ルーバ群上流側の端部の切り起し角度より大きくし、前記切り起し部及び前記ルーバ群内部のルーバの切り起し角度を55°〜80°の範囲の角度としたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention includes a tube in which a first thermal refrigerant flows and a plurality of louver groups in which a plurality of fine louvers are arranged so as to be symmetrical with respect to the center. And a corrugated fin for exchanging heat between the first thermal refrigerant and the second thermal refrigerant flowing outside the tube, the center of each louver group The center portion located at the center is a flat portion that does not cut, and a cut-and-raised portion is formed on the upstream side of the most upstream louver located at the uppermost stream of each louver group, and the cut-and-raised portion and the center A cut-and-raised angle of an end portion on the louver group center side of the louver group inside the louver group located between the louver group and a cut-and-raised angle of the end portion on the upstream side of the louver group, The louver angle in the louver group is in the range of 55 ° to 80 °. It is characterized by an angle.
本発明の複数の微細なルーバは、中心部に対して位置及び形状が対称となるように配列されているため、各ルーバ群の最下流に位置する最下流側ルーバの下流側に他の切り起し部が形成され、該他の切り起し部と前記中心部との間に位置するルーバ群内部のルーバのルーバ群中心側の端部の切り起し角度が、ルーバ群下流側の端部の切り起し角度より大きくされ、前記他の切り起し部及び前記ルーバ群内部のルーバの切り起し角度は55°〜80°の範囲の角度とされる。 Since the plurality of fine louvers of the present invention are arranged so that their positions and shapes are symmetric with respect to the central portion, other cutouts are provided downstream of the most downstream louver located at the most downstream of each louver group. The raised angle of the end of the louver group center side of the louver inside the louver group located between the other cut-and-raised part and the central part is the end of the louver group downstream side. The cut-and-raised angle of the louver within the louver group and the other cut-and-raised part is set to an angle in the range of 55 ° to 80 °.
切り起し角度を55°〜80°とするのは、55°未満の角度及び80°を越えた角度のいずれの角度にしても、ルーバ群内にルーバ間流れを誘起させるほどの、縮流効果は得られず、通風抵抗が大きくなると共に熱交換量が小さくなるからである。 The cut-and-raised angle is set to 55 ° to 80 ° so that the flow between the louvers is induced in the louver group regardless of the angle less than 55 ° or the angle exceeding 80 °. This is because the effect is not obtained and the ventilation resistance increases and the heat exchange amount decreases.
本発明の上流側の切り起し部は、好ましくは80°または80°に近い角度で切り起されており、これにより、切り起し部の切り起こされた部分に第2の熱冷媒の流れが衝突したときに、ルーバ群内部のルーバ間に第2の熱冷媒の流れを誘起させる縮流が生じるようにされている。その結果、ルーバ群内部のルーバには、例えば、中心部より上流側ではルーバ群下部からルーバ群上部に向かって、また中心部より下流側ではルーバ群上部からルーバ群下部に向かって水平方向に隣接するルーバ間を通過する流れが誘起される。この流れは、フィン近傍の第2の熱冷媒とフィンから離れた第2の熱冷媒との間での熱交換を促進する。 The upstream cut-and-raised part of the present invention is preferably cut and raised at an angle close to 80 ° or 80 °, whereby the flow of the second thermal refrigerant to the cut-and-raised part of the cut and raised part. When a collision occurs, a contracted flow that induces the flow of the second thermal refrigerant is generated between the louvers in the louver group. As a result, the louvers inside the louver group are, for example, horizontally oriented from the lower louver group to the upper louver group on the upstream side from the center, and from the upper louver group to the lower louver group on the downstream side from the central part. A flow is induced passing between adjacent louvers. This flow promotes heat exchange between the second thermal refrigerant near the fin and the second thermal refrigerant away from the fin.
本発明のルーバ間の流れの誘起は、上流側の切り起し部で生じる縮流効果を利用したものである。したがって、ルーバを微細化する従来技術のように、コルゲートフィンのピッチを小さくする必要がない。 The induction of the flow between the louvers of the present invention utilizes the contracted flow effect generated in the upstream cut and raised portion. Therefore, it is not necessary to reduce the pitch of the corrugated fins as in the prior art for miniaturizing the louver.
本発明では、ルーバ群内部のルーバでは、ルーバ群中心部側の端部の切り起し角度、または切り起し角度及び切り起し高さが、ルーバ群両端側の端部(ルーバ群上流側の端部またはルーバ群下流側の端部)より大きくされている。これにより、ルーバ底面にはルーバに沿った流れが生じ、微細ルーバの前縁効果により、高い熱伝達率を得ることができる。また、上流側ルーバの前縁部では、ルーバ間流れのルーバ前縁部への衝突により、高い熱伝達率が得られる。さらに、ルーバ上部には、ルーバ間流れの再付着により、高い熱伝達率が得られる。このように高い熱伝達率が得られる領域が存在するため、従来のルーバフィンのように、フィン表面に沿った流れを形成させる必要がない。その結果、ルーバを微細化しても、コルゲートフィンのピッチを小さくする必要がないため、フィン重量の増加や通風抵抗の増加を招かない効果を有する。 In the present invention, in the louver within the louver group, the cut-and-raised angle at the end on the central side of the louver group, or the cut-and-raised angle and the cut-and-raised height are Or an end portion on the downstream side of the louver group). Thereby, a flow along the louver is generated on the bottom surface of the louver, and a high heat transfer coefficient can be obtained due to the leading edge effect of the fine louver. Moreover, in the front edge part of an upstream louver, a high heat transfer rate is obtained by the collision with the louver front edge part of the flow between louvers. Furthermore, a high heat transfer coefficient can be obtained at the upper part of the louver by reattaching the flow between the louvers. Since there is a region where such a high heat transfer coefficient can be obtained, there is no need to form a flow along the fin surface unlike the conventional louver fin. As a result, even if the louver is miniaturized, it is not necessary to reduce the pitch of the corrugated fins, so that there is an effect that the fin weight is not increased and the ventilation resistance is not increased.
微細ルーバは、ローラ成形やプレス成形により薄肉部材から加工させることができる。加工時の材料の伸びへの配慮を行うため、ルーバ群の各ルーバの位置及び形状は、ルーバ群中心部に対して対称に形成されている。 The fine louver can be processed from a thin member by roller molding or press molding. In order to consider the elongation of the material during processing, the position and shape of each louver in the louver group are formed symmetrically with respect to the central part of the louver group.
また、ルーバ群内部のルーバのルーバ群中心側の端部の切り起し高さを、上流側からルーバ群の中心部に向かうに従って小さくすることができる。 Moreover, the cut-and-raised height of the end of the louver inside the louver group on the center side of the louver group can be reduced as it goes from the upstream side toward the center of the louver group.
また、ルーバ群内部のルーバ及び切り起し部の切り起しにより形成されたルーバ折り曲げ部の角部には、円弧部を形成するのが好ましい。切り起し部及び前記ルーバ群内部のルーバの切り起し高さを、上流側からルーバ群の中心部に向かうに従って低くすることができ、前記ルーバ群内部のルーバの少なくともルーバ群の中心部に近いルーバの切り起し角度を、上流側からルーバ群の中心部に向かうに従って小さくすることができる。 Moreover, it is preferable to form a circular arc part in the corner | angular part of the louver bending part formed by the louver inside a louver group, and the cut-and-raised part. The cut-and-raised part and the cut-and-raised height of the louver inside the louver group can be lowered from the upstream side toward the center part of the louver group, and at least at the center part of the louver group inside the louver group. The cutting angle of the near louver can be reduced from the upstream side toward the center of the louver group.
そして、前記第2の熱冷媒の流れ方向に隣接する複数のルーバ間を通過する流れを誘起する補助フィンを前記ルーバ群間に配置してもよい。 And you may arrange | position the auxiliary | assistant fin which induces the flow which passes between the several louvers adjacent to the flow direction of a said 2nd thermal refrigerant | coolant between the said louver groups.
また、本発明は、内部に第1の熱冷媒が流れる複数本のチューブと、前記チューブ同士と交互に配され、前記チューブ同士の間の空間を流れる第2の熱冷媒と前記第1の熱冷媒との間の熱交換を促進させるコルゲート形状のフィンとを備えた熱交換器において、前記フィンの平端面には、前記第2の熱冷媒の通過方向における前記フィンの幅の中心部を平坦部とし、前記第2の熱冷媒の通過方向において、前記平坦部の両側に切起し形成され、前記平坦部に対して対称となるように形成され、前記平坦部に対して切り起し角度が55°〜80°となるように切起された複数個のルーバを設けることができる。 Further, the present invention provides a plurality of tubes in which the first thermal refrigerant flows, and the second thermal refrigerant and the first heat that are alternately arranged with the tubes and flow in a space between the tubes. In the heat exchanger having a corrugated fin that promotes heat exchange with the refrigerant, the flat end surface of the fin has a flat central portion of the width of the fin in the passage direction of the second thermal refrigerant. And is formed to be cut and raised on both sides of the flat part in the direction of passage of the second thermal refrigerant, and to be symmetrical with respect to the flat part. Can be provided with a plurality of louvers cut and raised so as to be in the range of 55 ° to 80 °.
この場合、前記複数個のルーバのうち、前記第2の熱冷媒流れの最上流側に配されるルーバよりも前記第2の熱冷媒流れの上流側に、前記平坦面に対して80°で切り起こされた切起こし部を形成することができる。 In this case, among the plurality of louvers, at an angle of 80 ° with respect to the flat surface, upstream of the louver disposed on the most upstream side of the second thermal refrigerant flow, upstream of the second thermal refrigerant flow. A cut and raised portion that is cut and raised can be formed.
以上説明したように本発明の微細ルーバを設けた熱交換器によれば、コルゲートフィンピッチを小さくすることなく、ルーバピッチに相当するルーバ長さを短くできるので、熱交換量を増加させるためにルーバを微細化しても、フィン重量の増加や通風抵抗の増加を招かないようにすることができる、という効果を有する。 As described above, according to the heat exchanger provided with the fine louver of the present invention, the louver length corresponding to the louver pitch can be shortened without reducing the corrugated fin pitch. Even if it refines | miniaturizes, it has the effect that it can prevent an increase in a fin weight and an increase in ventilation resistance.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
[第1の実施の形態]
第1の実施の形態のコルゲートフィンの断面形状を図4に示す。図に示すように本実施の形態のコルゲートフィンの平坦部4d(図1(b)参照)上には、微細なルーバ20が多数設けられている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[First embodiment]
FIG. 4 shows a cross-sectional shape of the corrugated fin according to the first embodiment. As shown in the drawing, a number of
ルーバ20の位置及び形状は、ルーバ群中心に対して、対称になるように形成されている。
The position and shape of the
ルーバ群の両端部のルーバの上流側及び下流側、すなわち最上流側ルーバ及び最下流側ルーバの上流側及び下流側の各々には、上流側切り起し部21,及び下流側切り起し部22が形成されている。上流側切り起し部21及び下流側切り起し部22の各々は、ルーバ群中心側のルーバ端部21a、22aが80°または80°に近い角度で切り起されている。一方、ルーバ群端部側のルーバ端部(上流側切り起し部21では上流側端部21b、下流側切り起し部22では下流側端部22b)は、切り起し角度(傾斜角度に相当する)が0°で平坦に形成されている。
An upstream cut-and-raised
また、ルーバ群内部のルーバの断面形状と、これらのルーバ近傍の流れを図5に示す。ルーバ群中心のルーバ25を除くルーバ群内部のルーバ20の各々は、ルーバ群中心部側のルーバ端部51(ルーバ群中心部より上流側の上流側ルーバではルーバ後縁、ルーバ群中心より下流側ルーバではルーバ前縁に相当する。以下、単に中心側ルーバ端部という)の切り起し角度が、フィン両端側(上流側切り起し部21及び下流側切り起し部22側)に近いルーバ端部50(ルーバ群中心より上流側ルーバではルーバ前縁、ルーバ群中心より下流側ルーバではルーバ後縁に相当する。以下、単に両端側ルーバ端部という。)より大きく形成されている。すなわち、本実施の形態では、中心側ルーバ端部51は80°または80°に近い角度で切り起され、両端側ルーバ端部52の傾斜角度は0°で平坦に形成されている。なお、本実施の形態では、ルーバ群内部のルーバは、各ルーバの中心で切り起こすことにより、中心側フィン端部及び両端側フィン端部の切り起し量は同一にされている。
FIG. 5 shows the cross-sectional shape of the louvers in the louver group and the flow in the vicinity of these louvers. Each of the
また、ルーバ群中心のルーバ25は、何ら切り起されずに平坦に形成されている。
Also, the
この実施の形態では、コルゲートフィンのフィンピッチを1.25mm、ルーバ長さ(ルーバのルーバピッチに相当する)を0.45mmとし、各ルーバの切り起し部分の長さは、ルーバ長さの半分とした。 In this embodiment, the corrugated fin has a fin pitch of 1.25 mm, a louver length (corresponding to the louver pitch of the louver) of 0.45 mm, and the length of the cut-and-raised portion of each louver is half the louver length. It was.
ルーバフィンの場合、フィンピッチ1.25mm、ルーバピッチ0.45mmの組み合わせでは、図2(b)に示したように、空気の流れはルーバ間を通過しなくなり、熱交換量は減少する。本実施の形態では、フィンピッチ1.25mm、ルーバ長さ0.45mmの組み合わせでも、空気流れはルーバ間を通過する。 In the case of louver fins, when the fin pitch is 1.25 mm and the louver pitch is 0.45 mm, the air flow does not pass between the louvers as shown in FIG. In the present embodiment, even when the fin pitch is 1.25 mm and the louver length is 0.45 mm, the air flow passes between the louvers.
微細ルーバでありながら、コルゲートフィンのフィンピッチを小さくする必要がない理由を図5及び図6を参照して説明する。図6はルーバ群中心より上流側のルーバ群内の空気の流れを示す模式図である。フィン前方の流れ14は、上流側切り起し部21の前縁部に衝突した後、ルーバ群上部の流れ34とルーバ群下部の流れ35とに分岐する。
The reason why it is not necessary to reduce the fin pitch of the corrugated fins although it is a fine louver will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a schematic diagram showing the air flow in the louver group upstream of the louver group center. The
ルーバ群上部の流れ34では、上流側切り起し部21の存在により、流路面積が減少する。その結果、上流側切り起し部21の上部を通過する時に縮流30が生じる。一方、ルーバ群下部の流れ35には縮流部は生じない。
In the
縮流部では、流速の増加に伴う圧力降下が生じ、ルーバ群上部の流れ34の圧力は、ルーバ群下部の流れ35の圧力より低下する。その結果、図5に示すように、圧力の高いルーバ群下部28から圧力の低いルーバ群上部29方向に、水平方向に隣接するルーバ間を通過する流れ31が生じる。すなわち、上流側切り起し部21に空気の流れが衝突することにより、水平方向に隣接するルーバ間を通過する流れ31を誘起する縮流が生成される。
In the contracted portion, a pressure drop occurs as the flow velocity increases, and the pressure of the
ルーバ間流れ31の4つの効果を、図5を用いて説明する。第1の効果として、ルーバ間流れ31は、微細ルーバ20の壁温との温度差が大きいルーバ群下部28の空気をルーバ間に輸送する。その結果、空気とルーバの熱交換が促進される。第2の効果として、ルーバ間流れ31はルーバ間を通過する時に、ルーバ前縁50に衝突する。ルーバ前縁への流れの衝突により、高い熱伝達率が得られる。第3の効果として、ルーバ底面52では、微細ルーバ20の前縁効果により、高い熱伝達率が得られる。さらに、ルーバ底面52の近傍を通過する流れは、下流側のルーバ間を通過する流れ57により、ルーバ底面52に押し付けられる。その結果、第4の効果として、流れ57により、ルーバ底面境界層58の薄肉化が生じる。境界層58の薄肉化により、壁面での温度勾配が大きくなり、熱伝達率が増加する。
Four effects of the
以上の機構により、高い伝熱性能を有する微細ルーバ20を実現できる。ルーバ近傍には、流速が小さなよどみ域59が生じる。ルーバフィンでは、ルーバ近傍によどみ域が生じると、性能は低下する。本実施の形態では、上記4つの効果により、高い熱伝達率が得られるため、ルーバ近傍によどみ域が生じても、性能は低下することはない。すなわち、本実施の形態では、従来ルーバと異なり、ルーバ周囲にルーバ壁面に沿った流れを生じさせる必要がないため、ルーバ形状の自由度が拡大する。
With the above mechanism, the
また、本実施の形態の効果を発現させるためには、上流側切り起し部21による縮流が生じればよく、従来技術のルーバフィンのように、ルーバの微細化と同時に、コルゲートフィンのフィンピッチを小さくする必要はない。すなわち、コルゲートフィンのピッチを小さくする必要のない微細ルーバを実現できる。その結果、空気側の通気抵抗の増加やフィン部の重量増加を招くことのない、微細ルーバを実現することが可能となる。
Further, in order to achieve the effect of the present embodiment, it is sufficient that a contracted flow is generated by the upstream cut-and-raised
また、従来技術のルーバフィンでは、ルーバ群内の流れをフィン表面に沿わせる必要がある。その結果、上流側切り起し部の後縁部は、ルーバ群内部のルーバの傾斜角と同じ角度で切り起される。ルーバの傾斜角は最大40°程度であるので、上流側切り起し部の切り起し角度も40°前後となるが、この角度では、ルーバ群内にルーバ間流れを誘起させるほどの、縮流効果は得られない。 Moreover, in the louver fin of a prior art, it is necessary to make the flow in a louver group follow the fin surface. As a result, the rear edge of the upstream cut-and-raised part is cut and raised at the same angle as the louver inclination angle inside the louver group. Since the louver has an inclination angle of about 40 ° at the maximum, the cut-up angle of the upstream cut-and-raised portion is also around 40 °. At this angle, the louver is contracted so as to induce the flow between the louvers. The flow effect is not obtained.
下流側ルーバ群でのルーバ間流れの効果について、図7を用いて説明する。ルーバ群中心部のルーバ25は、切り起しのない平坦部である。ルーバ25が平坦部で構成されているため、ルーバ25の上部を通過するルーバ間流れ33は、ルーバ群中心より上流側の上流側ルーバのルーバ間流れ31とは異なり、水平方向に流れる。
The effect of the flow between louvers in the downstream louver group will be described with reference to FIG. The
ルーバ群中心より上流側の上流側ルーバ26では、図6で説明したようにルーバ群上部を通過する流れ34は、ルーバ間を通過する流れ31により、上部側に押し上げられる。しかしながら、ルーバ群中心のルーバ25のルーバ間流れ33は、水平方向に流れるため、ルーバ群上部を通過する流れを、上部に押し上げる力が弱くなる。そのため、ルーバ25の上部では、ルーバ群上部を通過する流れが降下し、降下流れ36が生じる。この降下流れ36の降下量は、ルーバ群中心のルーバ25からの水平方向距離に比例して大きくなり、降下量が大きくなると流れはルーバ群中心より下流側のルーバのルーバ前縁部の側面43に衝突する。
In the
これにより、ルーバ群上部29からルーバ群下部28に向かい、水平方向に隣接するルーバ群中心より下流側のルーバ間を通過する流れ32が生じる。この流れ32は、微細ルーバ20と温度差の大きいルーバ群上部29の空気をルーバ間に輸送し、ルーバと空気の間の熱交換を促進する。さらに、下流側のルーバ間を通過する流れ32のルーバ側面43への衝突により、高い熱伝達率が得られる。
As a result, a
上記では、ルーバ群内部のルーバの中心側ルーバ端部の切り起し角度を両端側ルーバ端部の切り起し角度より大きくすると共に、中心側ルーバ端部の切り起し量と両端側ルーバ端部の切り起し量とを同一にする例について説明したが、中心側ルーバ端部の切り起し角度及び切り起し量の両方を両端側ルーバ端部の切り起し角度及び切り起し量より大きくするようにしてもよい。
[第2の実施の形態]
次に、本発明の第2の実施の形態を図8を参照して説明する。第2の実施の形態は、ルーバ群の内部ルーバのルーバ群中心側ルーバ端部51を80°または80°に近い角度で切り起し、両端側ルーバ端部50をルーバ間流れの流量が増加する方向に傾斜させるようにしたものである。すなわち、中心部より上流側ルーバではルーバ下部を通過する流れは、ルーバ前縁に衝突した後ルーバ底面に沿って流れる。中心部より上流側ルーバの前縁側端部を水平方向より下向きに傾斜させると、ルーバ底面に沿う流れは、水平方向ではなくルーバ間の方向に流れる。
In the above, the angle at the center louver end of the louver in the louver group is made larger than the angle at the end of both ends louver, and the amount of protrusion at the end of the center louver and the end of both ends louver Although the example in which the cut-and-raised amount of the part is made the same has been described, both the cut-and-raised angle and the cut-and-raised amount of the center louver end are determined by the cut-and-raised angle and the cut-and-raised amount of both ends of the louver It may be made larger.
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the second embodiment, the louver group
その結果、中心部より上流側ルーバの前縁側端部が水平の場合よりも、ルーバ間を通過する流れの流量が増加する。ルーバ間を通過する流れの流量が増加すると、ルーバ近傍の空気と、ルーバから離れた空気の間の熱交換が促進され、ルーバ群両端側の端部50が水平の場合よりも、熱交換量は増加する。 As a result, the flow rate of the flow passing between the louvers increases as compared with the case where the front edge side end of the upstream louver is horizontal from the center. When the flow rate of the flow passing between the louvers increases, heat exchange between the air in the vicinity of the louvers and the air away from the louvers is promoted, and the amount of heat exchange is greater than when the ends 50 on both ends of the louver group are horizontal. Will increase.
第2の実施の形態のルーバ形状を図8に示す。第2の実施の形態では、ルーバ群の内部ルーバ24では、ルーバ群中心側の端部51を80°または80°に近い角度で切り起し、ルーバ群両端側の端部50を傾斜角θbが水平方向より下向きに5〜15°の範囲となるように切り起す。
The louver shape of the second embodiment is shown in FIG. In the second embodiment, in the
傾斜角の最適範囲は、熱流れ解析により決定した。本実施の形態では、コルゲートフィンのフィンピッチは1.25mm、ルーバのルーバピッチに相当するルーバ長さは0.45mmとした。図9は、熱流れ解析により求めた、第2の実施の形態におけるルーバ間を通過する流れの流速ベクトルを示す。 The optimum range of the tilt angle was determined by heat flow analysis. In the present embodiment, the fin pitch of the corrugated fins is 1.25 mm, and the louver length corresponding to the louver pitch of the louver is 0.45 mm. FIG. 9 shows a flow velocity vector of a flow passing between louvers in the second embodiment, which is obtained by heat flow analysis.
ルーバ群中心より上流側の上流側ルーバではフィン下部を通過する流れ35は、ルーバ前縁50に衝突後、ルーバ底面52に沿って流れる。ルーバ群内部のルーバの両端側ルーバ端部50を傾斜させると、ルーバ底面52に沿う流れは、水平方向ではなくルーバ間の方向に流れる。その結果、両端側ルーバ端部50が水平の場合よりも、ルーバ間を通過する流れの流量が増加する。
In the upstream louver upstream from the center of the louver group, the
ルーバ間を通過する流れの流量が増加すると、ルーバ近傍の空気と、ルーバから離れた空気の間の熱交換が促進され、両端側ルーバ端部50が水平の場合よりも、熱交換量は増加する。 When the flow rate of the flow passing between the louvers increases, heat exchange between the air in the vicinity of the louvers and the air away from the louvers is promoted, and the amount of heat exchange increases compared to the case where the louver ends 50 at both ends are horizontal. To do.
図10は、底面傾斜角θbと熱交換量の関係を図示したものである。熱交換量は、底面傾斜角を0°とした場合の熱交換量で無次元化した。図10から理解されるように底面傾斜角を0°〜20°まで大きくすると、熱交換量は増加する。ただし、同時に通風抵抗も増加するため、この結果からでは、傾斜角の最適値を決定できない。そこで、非特許文献1及び非特許文献2に提案されているルーバの性能整理式を用いて、微細ルーバの性能を算出するとともに、熱流れ解析を用いて微細ルーバの性能を試算し、両者の性能を比較することにより、傾斜角の最適値を決定した。比較した物理量は、熱交換量、通風抵抗、フィン部の重量である。
FIG. 10 illustrates the relationship between the bottom surface inclination angle θb and the heat exchange amount. The heat exchange amount was made dimensionless by the heat exchange amount when the bottom surface inclination angle was 0 °. As understood from FIG. 10, when the bottom surface inclination angle is increased from 0 ° to 20 °, the amount of heat exchange increases. However, since the draft resistance also increases at the same time, the optimum value of the inclination angle cannot be determined from this result. Therefore, the performance of the fine louver is calculated using the louver performance organizing formula proposed in
ルーバフィンの諸元は、ルーバピッチとルーバ角は一定とし、コルゲートフィンのフィンピッチを1.25mm〜0.45mmまで変化させた。ルーバフィンと、微細ルーバの性能の比較を図11に示す。図11はルーバピッチを0.9mmとした場合である。横軸は熱交換量を、縦軸はコルゲートフィン部の重量と通風抵抗とを示した。横軸及び縦軸ともに、コルゲートフィンのフィンピッチを1.25mmとした場合の熱交換量で無次元化し、各々比で示した。 The specifications of the louver fin were such that the louver pitch and the louver angle were constant, and the fin pitch of the corrugated fin was changed from 1.25 mm to 0.45 mm. A comparison of the performance of the louver fin and the fine louver is shown in FIG. FIG. 11 shows a case where the louver pitch is 0.9 mm. The horizontal axis represents the heat exchange amount, and the vertical axis represents the weight of the corrugated fin part and the ventilation resistance. Both the horizontal axis and the vertical axis are made dimensionless by the amount of heat exchange when the fin pitch of the corrugated fins is 1.25 mm, and are shown as ratios.
ルーバフィンの場合、横軸の一番左側のデータはコルゲートフィンのフィンピッチを1.25mmとした場合であり、一番右側のデータはコルゲートフィンのフィンピッチを0.45mmとした場合である。ルーバ底面を傾斜させた微細ルーバは、一番左側のデータは底面傾斜角0°の場合であり、右側のデータは底面傾斜角30°の場合である。ルーバフィンでは、熱交換量を増加させるにはコルゲートフィンの小ピッチ化が必要になる。そのため、熱交換量を20%増加させると、フィン部重量は1.7倍になる。微細ルーバでは、コルゲートフィンのフィンピッチを小さくする必要がない。ルーバ長さを0.45mmとすることにより、前縁効果を拡大させるとともに、ルーバ間流れの熱交換の促進効果により、熱交換量は増加する。その結果、熱交換量を20%増加させた場合、微細ルーバのフィン部重量は、ルーバフィンの60%となる。 In the case of the louver fin, the leftmost data on the horizontal axis is when the corrugated fin pitch is 1.25 mm, and the rightmost data is when the corrugated fin pitch is 0.45 mm. In the fine louver with the louver bottom inclined, the data on the leftmost side is when the bottom surface inclination angle is 0 °, and the data on the right side is when the bottom surface inclination angle is 30 °. In the louver fin, it is necessary to reduce the pitch of the corrugated fins in order to increase the heat exchange amount. Therefore, if the heat exchange amount is increased by 20%, the fin portion weight is 1.7 times. In the fine louver, it is not necessary to reduce the fin pitch of the corrugated fins. By setting the louver length to 0.45 mm, the leading edge effect is expanded, and the heat exchange amount increases due to the effect of promoting the heat exchange of the flow between the louvers. As a result, when the heat exchange amount is increased by 20%, the fin portion weight of the fine louver is 60% of the louver fin.
図11から、傾斜角θbの最適範囲としては、5〜15°の範囲が好適となる。
[第3の実施の形態]
次に、第3の実施の形態について説明する。第3の実施の形態のルーバ形状を図12に示す。本実施の形態は、ルーバ群内部のルーバの底面(両端側ルーバ端部50)とルーバ側面(中心側ルーバ端部51)とをルーバ間流れが増加する方向に傾斜させたものである。本実施の形態の両端側ルーバ端部50は、第2の実施の形態のルーバ形状と同じであるが、中心側ルーバ端部51の傾斜角を80°または80°に近い角度より小さくなるように切り起されている。中心側ルーバ端部51を80°または80°に近い角度に切り起した場合より、ルーバ間に生じるよどみ域が縮小し、通風抵抗が減少する。
From FIG. 11, the optimal range of the inclination angle θb is preferably in the range of 5 to 15 °.
[Third embodiment]
Next, a third embodiment will be described. The louver shape of the third embodiment is shown in FIG. In the present embodiment, the bottom surface of the louver (both end side louver end portion 50) and the louver side surface (center side louver end portion 51) in the louver group are inclined in the direction in which the flow between the louvers increases. The louver ends 50 at both ends of the present embodiment are the same as the louver shape of the second embodiment, but the inclination angle of the
図13は、図10と同じ条件で、側面傾斜角θsの最適範囲を決定するために実施した熱流れ解析の結果である。傾斜角θsを55°〜80°とした場合の性能は、傾斜角θsが90°の場合と通風抵抗は同等以下、熱交換量は同等以上となる。傾斜角θsとしては、55°〜80°の範囲が好適である。 FIG. 13 shows the result of heat flow analysis performed to determine the optimum range of the side surface inclination angle θs under the same conditions as in FIG. When the inclination angle θs is 55 ° to 80 °, the ventilation resistance is equal to or less and the heat exchange amount is equal to or more than that when the inclination angle θs is 90 °. The inclination angle θs is preferably in the range of 55 ° to 80 °.
なお、本実施の形態では、ルーバ群内部のルーバの両端側端部の各々を傾斜させた例について説明したが、第1の実施の形態のように傾斜させないようにしてもよい。 In the present embodiment, the example in which each of the end portions on both ends of the louver inside the louver group is inclined has been described. However, it may not be inclined as in the first embodiment.
また、上述した第3の実施の形態では、切り起し部21を平面部に対して80°または80°に近い角度に切り起された実施の形態について述べたが、空気が前縁部に衝突した後、ルーバの上下に流れが分岐するような角度であればよい。
[第4の実施の形態]
次に、第4の実施の形態について説明する。本実施の形態は、上流側切り起し部及び下流側切り起し部を切り起した際に生じる折り曲げ部、第1の実施の形態においてルーバを切り起した際に生じるルーバ折り曲げ部の角部の外側部分に円弧部を設けたものである。
In the third embodiment described above, the embodiment in which the cut-and-raised
[Fourth embodiment]
Next, a fourth embodiment will be described. This embodiment is a bent portion generated when the upstream cut-and-raised portion and the downstream cut-and-raised portion are cut and raised, and a corner portion of the louver bent portion that is generated when the louver is cut and raised in the first embodiment. A circular arc portion is provided on the outer side of the.
第4の実施の形態のルーバ形状を図14に示す。図14に示すように、本実施の形態では、ルーバ折り曲げ部の角部に円弧部65が形成されている。図15は、熱流れ解析により求めた、第4の実施の形態におけるルーバ間を通過する流れの流速ベクトルを示す。 FIG. 14 shows the louver shape of the fourth embodiment. As shown in FIG. 14, in the present embodiment, arc portions 65 are formed at the corners of the louver bent portion. FIG. 15 shows a flow velocity vector of a flow passing between louvers in the fourth embodiment, which is obtained by heat flow analysis.
ルーバ下部を通過する流れ35は、ルーバの前縁部50に衝突した後、ルーバ底面52に沿って流れる。折り曲げ部に円弧部65を設けると、ルーバ底面52に沿う流れは、水平方向ではなく、ルーバ間の方向に流れる。その結果、直角に折り曲げた場合よりも、ルーバ間を通過する流れの流量が増加する。ルーバ間を通過する流れの流量が増加すると、ルーバ近傍の空気と、ルーバから離れた空気の間の熱交換が促進され、直角に折り曲げた場合よりも、高い伝熱性能が得られる。
The
円弧部65の半径Rの最適範囲は、熱流れ解析により決定した。コルゲートフィンのフィンピッチは1.25mm、ルーバフィンのルーバピッチに相当するルーバ長さは0.45mmとした。 The optimum range of the radius R of the arc portion 65 was determined by heat flow analysis. The corrugated fin has a fin pitch of 1.25 mm, and the louver length corresponding to the louver pitch of the louver fin is 0.45 mm.
図16は、円弧部65の半径Rと熱交換量の関係を図示したものである。横軸は、円弧部65の半径Rを、ルーバを直角に折り曲げた場合の水平部ルーバ長さLbにより無次元化した。R/Lbを0〜0.9まで大きくすると、熱交換量は増加する。ただし、同時に通風抵抗も増加するため、この結果からでは、円弧部の半径の最適値を決定できない。そこで、非特許文献1及び非特許文献2に提案されているルーバの性能予整理式を用いて、微細ルーバの性能を試算すると共に、熱流れ解析を用いて、微細ルーバの性能を試算し、両者の性能を比較することにより、円弧部の半径の最適値を決定した。比較した物理量は、熱交換量、通風抵抗、フィン部の重量である。
FIG. 16 illustrates the relationship between the radius R of the arc portion 65 and the heat exchange amount. In the horizontal axis, the radius R of the arc portion 65 is made dimensionless by the horizontal portion louver length Lb when the louver is bent at a right angle. When R / Lb is increased from 0 to 0.9, the amount of heat exchange increases. However, since the ventilation resistance also increases at the same time, the optimum value of the radius of the arc portion cannot be determined from this result. Therefore, the performance of the fine louver is estimated using the louver performance prearrangement formula proposed in
ルーバフィンの諸元は、ルーバピッチとルーバ角は一定とし、コルゲートフィンのフィンピッチを1.25mmから0.45mmまで変化させた。ルーバフィンと、微細ルーバの性能の比較を図17に示す。図はルーバピッチを0.9mmとした場合である。横軸は熱交換量を、縦軸はコルゲートフィン部の重量と通風抵抗を示す。横軸、縦軸ともに、コルゲートフィンのフィンピッチを1.25mmとした場合の熱交換量で無次元化して示した。 The specifications of the louver fin were such that the louver pitch and the louver angle were constant, and the fin pitch of the corrugated fin was changed from 1.25 mm to 0.45 mm. A comparison of the performance of the louver fin and the fine louver is shown in FIG. The figure shows a case where the louver pitch is 0.9 mm. The horizontal axis represents the heat exchange amount, and the vertical axis represents the weight of the corrugated fin part and the ventilation resistance. Both the horizontal axis and the vertical axis are shown dimensionlessly by the heat exchange amount when the fin pitch of the corrugated fin is 1.25 mm.
ルーバフィンの場合、横軸の一番左側のデータはコルゲートフィンのフィンピッチを1.25mmとした場合であり、一番右側のデータは0.45mmとした場合である。ルーバ折り曲げ部に円弧部を有する場合は、一番左側のデータは円弧部のない場合であり、右側のデータは円弧部の半径を0.2mmの場合である。ルーバフィンでは、熱交換量を増加させるにはコルゲートフィンの小ピッチ化が必要になる。そのため、熱交換量を15%増加させると、フィン部重量は1.4倍になる。微細ルーバでは、コルゲートフィンのフィンピッチを小さくする必要がない。ルーバ長さを0.45mmとすることにより、前縁効果を拡大させるとともに、ルーバ間流れの熱交換の促進効果により、熱交換量は増加する。その結果、熱交換量を15%増加させた場合、微細ルーバのフィン部重量は、ルーバフィンの72%となる。 In the case of the louver fin, the leftmost data on the horizontal axis is when the corrugated fin pitch is 1.25 mm, and the rightmost data is when 0.45 mm. When the louver bent portion has an arc portion, the leftmost data is when there is no arc portion, and the right data is when the radius of the arc portion is 0.2 mm. In the louver fin, it is necessary to reduce the pitch of the corrugated fins in order to increase the heat exchange amount. Therefore, if the heat exchange amount is increased by 15%, the weight of the fin portion becomes 1.4 times. In the fine louver, it is not necessary to reduce the fin pitch of the corrugated fins. By setting the louver length to 0.45 mm, the leading edge effect is expanded, and the heat exchange amount increases due to the effect of promoting the heat exchange of the flow between the louvers. As a result, when the heat exchange amount is increased by 15%, the fin portion weight of the fine louver is 72% of the louver fin.
図17から、円弧部65の半径Rとルーバを直角に折り曲げた場合の水平部ルーバ長さLbの比の最適範囲としては、0.2〜0.9の範囲が好適となる。 From FIG. 17, the optimal range of the ratio of the horizontal portion louver length Lb when the radius R of the arc portion 65 and the louver are bent at right angles is preferably 0.2 to 0.9.
本実施の形態では、第1の実施の形態においてルーバを切り起した際に生じるルーバ折り曲げ部の角部の外側部分に円弧部を設けた例について説明したが、第2の実施の形態または第3の実施の形態においても同様に切り起した際に生じるルーバ折り曲げ部の角部の外側部分に円弧部を設けることができる。 In the present embodiment, the example in which the arc portion is provided on the outer side portion of the corner portion of the louver bent portion generated when the louver is cut and raised in the first embodiment has been described. However, the second embodiment or the second embodiment In the third embodiment as well, an arc portion can be provided in the outer portion of the corner portion of the louver bent portion that is generated when it is similarly cut and raised.
[第5の実施の形態]
次に、本発明の第5の実施の形態について説明する。第5の実施の形態は、ルーバ群両端側からルーバ群中心に向かって各ルーバの中心側ルーバ端部51の切り起し量を徐々に小さくしたものである。また、上流側切り起し部21及び下流側切り起し部22の両端側端部50は平坦にされ、ルーバ群内のルーバ20の各々の両端側端部50は図12で説明したように水平方向下向きに傾斜されている。
[Fifth embodiment]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. In the fifth embodiment, the amount by which the center side
第5の実施の形態のルーバ形状を図18に示す。第5の実施の形態では、各ルーバの中心側ルーバ端部51であるルーバ側面部43の切り起し高さ、すなわち各ルーバの切り起し量をルーバ群両端部に位置する上流側切り起し部21及び下流側切り起し部22の各々からルーバ群中心部に向かって徐々に短くしている。
The louver shape of the fifth embodiment is shown in FIG. In the fifth embodiment, the cut-and-raised height of the louver
ルーバ群中心より上流側の上流側ルーバ26のルーバ群上部29には、ルーバ間流れ31により、ルーバ群下部28の空気が輸送される。その結果、上流側ルーバ26のルーバ群上部29を通過する流れの流量は、上流側切り起し部21からの距離が長くなるに従って増加する。そこで、上流側切り起し部21からの距離が長くなるに従って、ルーバ側面43の切り起し高さ70を低くし、流路面積72を拡大させる。その結果、すべてのルーバで切り起し高さを一定とした場合より、通風抵抗を減少させることが可能となる。
Air in the louver group
ルーバ群中心より下流側の下流側ルーバ27では、ルーバ群上部29の空気は、ルーバ間流れ32によりルーバ群下部28へ輸送される。第5の実施の形態では、下流側ルーバのルーバ側面43の切り起し高さ71は、ルーバ群中心部から下流側切り起し部22に向かって徐々に高くなるように形成されている。その結果、ルーバ群中心部からの距離が長くなるにしたがってより高い位置にある空気が、ルーバ群下部28へ輸送される。ルーバ群から離れた位置ほど、空気とルーバの温度差は大きくなる。ルーバ壁面との温度差の大きい空気が、ルーバ間流れ32によりルーバ近傍に輸送される。その結果、熱交換量は増加する。
In the
図19は、熱流れ解析により求めた、第5の実施の形態におけるルーバ間を通過する流れの流速ベクトルを示す。ルーバ群両端側の切り起し部21、22の側面43の切り起し高さ70は0.2mmとし、ルーバ群中心側のルーバの切り起し高さ71は0.1mmとした。図20にその効果を示す。切り起し高さを一定とした場合より、熱交換量が同等以上で、通風抵抗は22%減少した。
[第6の実施の形態]
次に、本発明の第6の実施の形態について説明する。本実施の形態は、各ルーバの中心側ルーバ端部51であるルーバ側面部43の傾斜角をルーバ群中心に向かって徐々に小さくなるように変化させたものである。
FIG. 19 shows a flow velocity vector of a flow passing between louvers in the fifth embodiment, which is obtained by heat flow analysis. The cut-and-raised
[Sixth embodiment]
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the inclination angle of the
第6の実施の形態のルーバ形状を図21に示す。第6の実施の形態では、ルーバ側面43の切り起し角度θsをルーバ群両端部側の切り起し部21、22からルーバ群中心部に向かって徐々に小さくすることにより、第5の実施の形態と同様の効果を生じるようにしたものである。なお、上流側切り起し部21及び下流側切り起し部22の両端側端部50は平坦にされ、ルーバ群内のルーバ20の各々の両端側端部50は図12で説明したように水平方向下向きに傾斜されている。
FIG. 21 shows a louver shape according to the sixth embodiment. In the sixth embodiment, the
図22は、熱流れ解析により求めた第6の実施の形態の効果を示すものである。切り起し部21,22の側面43の切り起し角度θs’を80°とし、ルーバ群中心側のルーバの切り起し角度θsは45°とした。切り起し高さ角度を一定とした場合より、熱交換量が同等以上で、通風抵抗は14%減少する。
FIG. 22 shows the effect of the sixth embodiment obtained by heat flow analysis. The cut-and-raised angle θs ′ of the side surfaces 43 of the cut-and-raised
第6の実施の形態では、ルーバ側面の切り起し角度を切り起し部側のルーバからルーバ群中心部のルーバに向かって、小さくすることにより、第5の実施の形態と同様の効果を有する。
[第7の実施の形態]
次に、本発明の第7の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第2の実施の形態において強いルーバ間流れを誘起させるための補助フィンを設けたものである。
In the sixth embodiment, the same effect as that of the fifth embodiment is obtained by reducing the cut-up angle of the side surface of the louver from the louver on the side of the raised portion toward the louver in the central portion of the louver group. Have.
[Seventh embodiment]
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described. This embodiment is provided with auxiliary fins for inducing a strong inter-louver flow in the second embodiment.
第7の実施の形態のルーバ形状を図23に示す。第7の実施の形態では、ルーバ間流れを誘起するための補助フィン80がルーバ群間に設けられている。この補助フィン80は、補助フィンとルーバ底面52との上下方向距離81を、ルーバ群の両端部からルーバ群中心部に向かって徐々に小さくなるように形成されている。ルーバ群下部28では、空気側の流路面積が減少するため、フィン間を通過する流れ31の流量が増加する。その結果、熱交換量が増加する。
The louver shape of the seventh embodiment is shown in FIG. In the seventh embodiment,
なお、上記では第2の実施の形態に補助フィンを設ける例について説明したが、第1、第3〜第6の実施の形態に補助フィンを設けるようにしてもよい。 In addition, although the example which provides an auxiliary fin in 2nd Embodiment was demonstrated above, you may make it provide an auxiliary fin in 1st, 3rd-6th embodiment.
4,4 コルゲートフィン
4a ルーバ
10 ルーバフィン
21 上流側切り起し部
22 下流側切り起し部
25 ルーバ
28 ルーバ群下部
29 ルーバ群上部
30 縮流
4,4
Claims (8)
各ルーバ群の中心に位置する中心部を切り起しのない平坦部とすると共に、各ルーバ群の最上流に位置する最上流側ルーバの上流側に切り起し部を形成し、該切り起し部と前記中心部との間に位置するルーバ群内部のルーバのルーバ群中心側の端部の切り起し角度を、ルーバ群上流側の端部の切り起し角度より大きくし、前記切り起し部及び前記ルーバ群内部のルーバの切り起し角度を55°〜80°の範囲の角度としたことを特徴とする熱交換器。 A tube through which the first thermal refrigerant flows, and a plurality of louver groups in which a plurality of fine louvers are arranged so as to be symmetrical with respect to the center, and the first thermal refrigerant and the In a heat exchanger comprising a corrugated fin for performing heat exchange with a second thermal refrigerant flowing outside the tube,
A central portion located at the center of each louver group is a flat portion that is not cut, and a cut-and-raised portion is formed upstream of the most upstream louver located at the most upstream of each louver group. A cutting angle at the end of the louver group center side of the louver located inside the louver group located between the center part and the center part is larger than the cutting angle at the end part on the upstream side of the louver group. A heat exchanger characterized in that the cut-up angle of the louver in the raising portion and the louver group is an angle in the range of 55 ° to 80 °.
前記チューブ同士と交互に配され、前記チューブ同士の間の空間を流れる第2の熱冷媒と前記第1の熱冷媒との間の熱交換を促進させるコルゲート形状のフィンとを備えた熱交換器において、
前記フィンの平端面には、
前記第2の熱冷媒の通過方向における前記フィンの幅の中心部を平坦部とし、
前記第2の熱冷媒の通過方向において、前記平坦部の両側に切起し形成され、前記平坦部に対して対称となるように形成され、前記平坦部に対して切り起し角度が55°〜80°となるように切起された複数個のルーバを有することを特徴とする熱交換器。 A plurality of tubes through which the first thermal refrigerant flows;
A heat exchanger provided with a corrugated fin that is arranged alternately with the tubes and that promotes heat exchange between the second heat refrigerant flowing in the space between the tubes and the first heat refrigerant. In
On the flat end surface of the fin,
A center part of the width of the fin in the passing direction of the second thermal refrigerant is a flat part,
In the passing direction of the second thermal refrigerant, it is formed to be cut and raised on both sides of the flat portion, and is formed to be symmetric with respect to the flat portion, and the cut and raised angle with respect to the flat portion is 55 °. A heat exchanger comprising a plurality of louvers cut and raised to be -80 °.
Of the plurality of louvers, the louver disposed upstream of the second thermal refrigerant flow is upstream of the second thermal refrigerant flow and is cut and raised at 80 ° with respect to the flat surface. The heat exchanger according to claim 7, wherein a cut and raised portion is formed.
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