JP2007212009A - 熱交換器 - Google Patents

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Abstract

【課題】熱交換器のコルゲートフィンに設けられるルーバの形状、寸法等の最適化を図り、優れた熱交換効率を有する熱交換器を提供する。
【解決手段】通風方向に沿って複数のルーバが配列されたコルゲートフィンを有する熱交換器において、前記コルゲートフィンに、通風方向の最上流側から、風上側平坦部、通風方向に対し傾斜された風上側ルーバ群、中間平坦部、前記風上側ルーバ群とは反対に傾斜された風下側ルーバ群、風下側平坦部をこの順に形成するとともに、前記風上側平坦部と風下側平坦部の通風方向の長さを０．５ｍｍ以上１．１ｍｍ以下に、前記中間平坦部の通風方向の長さを０．５ｍｍ以上１．７ｍｍ以下に、前記風上側ルーバ群と風下側ルーバ群の通風方向に対する傾斜角度を２３度以上２６度以下に、前記コルゲートフィンの頂部を形成する円弧部の弦を１．２ｍｍ以上に設定したことを特徴とする熱交換器。
【選択図】図２

Description

本発明は、通風方向に複数のルーバが配列されたコルゲートフィンを有する熱交換器に関し、とくに車両用空調装置の冷凍サイクルの熱交換器に好適な熱交換器に関する。
従来から、たとえばチューブとコルゲートフィンとが交互に積層された積層型熱交換器においては、コルゲートフィンの通風方向に複数のルーバを配設し、熱交換効率を向上するような提案がなされている（特許文献１）。
上記のような熱交換器においては、コルゲートフィンに、通風方向の最上流側から、風上側平坦部、通風方向に対し傾斜された風上側ルーバ群、中間平坦部、前記風上側ルーバ群とは反対に傾斜された風下側ルーバ群、風下側平坦部がこの順に形成されている。また、上記各ルーバは、通常、コルゲートフィンの一部を切り起こした切起部から形成されている。
また、上記のような熱交換器においては、コルゲートフィンの形状、風上側ルーバ群、風下側ルーバ群の配設位置および傾斜角度等により熱交換効率は大きく変動する。たとえば、風上側ルーバ群、風下側ルーバ群の切り起こし角度、風上側平坦部、風下側平坦部の通風方向の長さ等の違いにより熱交換効率は変動する。
このため、上記風上側ルーバ群、風下側ルーバ群の切り起こし角度、形状等の最適化に関する提案もなされているが（たとえば、特許文献２）、更なる改善の余地が残されている。
実開昭５５−１６７０８７号公報 特開２００５−１４０４５４号公報
そこで本発明の課題は、熱交換器のコルゲートフィンの形状および該コルゲートフィンに設けられるルーバの傾斜角度等の最適化を図り、優れた熱交換効率を有す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、本発明に係る熱交換器は、通風方向に沿って複数のルーバが配列されたコルゲートフィンを有する熱交換器において、前記コルゲートフィンに、通風方向の最上流側から、風上側平坦部、通風方向に対し傾斜された風上側ルーバ群、中間平坦部、前記風上側ルーバ群とは反対に傾斜された風下側ルーバ群、風下側平坦部をこの順に形成するとともに、
（ａ）前記風上側平坦部と風下側平坦部の通風方向の長さを０．５ｍｍ以上１．１ｍｍ以下に、
（ｂ）前記中間平坦部の通風方向の長さを０．５ｍｍ以上１．７ｍｍ以下に、
（ｃ）前記風上側ルーバ群と風下側ルーバ群の通風方向に対する傾斜角度を２３度以上２６度以下に、
（ｄ）前記コルゲートフィンの頂部を形成する円弧部の弦を１．２ｍｍ以上に
設定したことを特徴とするものからなる。
上記風上側平坦部と風下側平坦部の通風方向の長さは０．５ｍｍ以上１．１ｍｍ以下の範囲に設定されるが、好ましくは０．７ｍｍ以上０．９ｍｍ以下の範囲である。
上記中間平坦部の通風方向の長さは０．５ｍｍ以上１．７ｍｍ以下の範囲に設定されるが、好ましくは０．９ｍｍ以上１．３ｍｍ以下の範囲である。
上記風上側ルーバ群および風下側ルーバ群の傾斜角度は、通風方向に対し、２３度以上２６度以下に設定されるが、好ましくは２３．５度以上２５度以下に設定され、より好ましくは２４度に設定される。
上記コルゲートフィンの頂部を形成する円弧部の弦は１．２ｍｍ以上に設定することが好ましい。上記コルゲートフィンの頂部の近傍には、通過空気が滞留あるいは渦流を形成する死水領域が形成されるが、コルゲートフィンの頂部を形成する円弧部の弦が１．２ｍｍ未満の場合には、通気抵抗が増大し、死水領域が増大するおそれがある。
上記風上側ルーバ群および風下側ルーバ群は、コルゲートフィンの一部を切り起こした切起部から形成することが好ましい。
本発明に係る熱交換器としては、たとえばチューブとコルゲートフィンとが交互に積層された積層型熱交換器を挙げることができる。また、本発明に係る熱交換器は、車両用空調装置の冷凍サイクルの熱交換器、とくに放熱用熱交換器に好適である。
このように本発明に係る熱交換器によれば、コルゲートフィンに設けられるルーバの傾斜角度等が最適化されるので、熱交換器の熱交換効率を大幅に向上できる。
以下に、本発明の熱交換器の望ましい実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る熱交換器を示しており、本実施態様においてはチューブとコルゲートフィンとが交互に積層された積層型熱交換器に構成されている。図１において、１は積層型熱交換器を示している。積層型熱交換器１は、一対のヘッダ２、３を有しており、ヘッダ２、３間には複数のチューブ４が延設されている。各チューブ４間および最上部のチューブ４の上側、最下部のチューブ４の下側にはそれぞれコルゲートフィン５が配設されている。最上部のコルゲートフィン５の上部および最下部のコルゲートフィン５の下部には、それぞれサイドプレート６が設けられている。一方のヘッダ３には入口パイプ７が設けられており、他方のヘッダ２には出口パイプ８が設けられている。また、図１の矢印が、空気通過方向、つまり通風方向になっている。
図２に示すとおり、コルゲートフィン５には、通風方向の最上流側から、風上側平坦部１１、通風方向に対し傾斜された風上側ルーバ群１２、中間平坦部１３、前記風上側ルーバ群とは反対に傾斜された風下側ルーバ群１４、風下側平坦部１５がこの順に形成されている。
上記風上側平坦部１１と風下側平坦部１５の通風方向の長さＡは０．５ｍｍ以上１．１ｍｍ以下に設定されており、本実施態様においては０．７ｍｍ以上０．９ｍｍ以下になるように設定されている。
上記中間平坦部１３の通風方向の長さＢは０．５ｍｍ以上１．７ｍｍ以下に設定されており、本実施態様においては、０．９ｍｍ以上１．３ｍｍ以下に設定されている。
また、上記風上側ルーバ群１２と風下側ルーバ群１４の傾斜角度αは通風方向に対し、２３度以上２６度以下に設定されており、本実施態様においては２４度に設定されている。
また、図３に示すように、コルゲートフィン５の頂部５ａを形成する円弧部の弦５ｂは１．２ｍｍ以上に設定されている。
（実施例１）
熱流束（ｗ／ｍ２）、通気抵抗（Ｐａ）と風上側平坦部１１、風下側平坦部１５の通風方向の長さＡとの関係を実際に測定した。結果を図４に示す。熱流束が大きくしかも通気抵抗が小さくなる範囲が長さＡの最適範囲となる。図４からも明らかなように、長さＡの最適範囲は０．５ｍｍ以上１．１ｍｍ以下、好ましくは０．７ｍｍ以上０．９ｍｍ以下であった。
（実施例２）
熱流束（ｗ／ｍ２）、通気抵抗（Ｐａ）と中間平坦部１３の通風方向の長さＢとの関係を測定した。結果を図５に示す。熱流束が大きくしかも通気抵抗が小さくなる範囲が長さＢの最適範囲であり、該最適範囲は０．５ｍｍ以上１．７ｍｍ以下、好ましくは０．９ｍｍ以上１．３ｍｍ以下であった。
（実施例３）
熱流束（ｗ／ｍ２）、通気抵抗（Ｐａ）と風上側ルーバ群、風下側ルーバ群の傾斜角度αとの関係を測定した。結果を図６に示す。熱流束が大きくしかも通気抵抗が小さくなる範囲が最適な傾斜角度であり、傾斜角度αの最適範囲は、２３度以上２６度以下、好ましくは２３．５度以上２５度以下、より好ましくは２４度であった。
（実施例４）
熱流束（ｗ／ｍ２）、通気抵抗（Ｐａ）とコルゲートフィン５の頂部５ａを形成する円弧部の弦５ｂとの関係を測定した。結果を図７に示す。図７に示すように弦５ｂが１．２ｍｍ未満の場合には、通気抵抗が二次曲線的に増加する傾向が見られる。
本発明に係る熱交換器は、通風方向に複数のルーバが配列されたコルゲートフィンを有する熱交換器に適用でき、とくに車両用空調装置の冷凍サイクルの熱交換器に好適である。
本発明の一実施態様に係る熱交換器の斜視図である。 図１の熱交換器のコルゲートフィンに設けられるルーバの拡大断面図である。 図１の熱交換器のＣ部の拡大図である。 熱流束、通気抵抗と長さＡとの関係を示す関係図である。 熱流束、通気抵抗と長さＢとの関係を示す関係図である。 熱流束、通気抵抗と傾斜角度αとの関係を示す関係図である。 熱流束、通気抵抗とコルゲートフィンの頂部を形成する円弧部の弦との関係を示す関係図である。
符号の説明
１ 積層型熱交換器
２、３ ヘッダ
４ チューブ
５ コルゲートフィン
５ａ コルゲートフィンの頂部
６ サイドプレート
７ 入口パイプ
８ 出口パイプ
１１ 風上側平坦部
１２ 風上側ルーバ群
１３ 中間平坦部
１４ 風下側ルーバ群
１５ 風下側平坦部

Claims (5)

  1. 通風方向に沿って複数のルーバが配列されたコルゲートフィンを有する熱交換器において、前記コルゲートフィンに、通風方向の最上流側から、風上側平坦部、通風方向に対し傾斜された風上側ルーバ群、中間平坦部、前記風上側ルーバ群とは反対に傾斜された風下側ルーバ群、風下側平坦部をこの順に形成するとともに、
    （ａ）前記風上側平坦部と風下側平坦部の通風方向の長さを０．５ｍｍ以上１．１ｍｍ以下に、
    （ｂ）前記中間平坦部の通風方向の長さを０．５ｍｍ以上１．７ｍｍ以下に、
    （ｃ）前記風上側ルーバ群と風下側ルーバ群の通風方向に対する傾斜角度を２３度以上２６度以下に、
    （ｄ）前記コルゲートフィンの頂部を形成する円弧部の弦を１．２ｍｍ以上に
    設定したことを特徴とする熱交換器。
  2. 前記風上側ルーバ群と風下側ルーバ群がコルゲートフィンの一部を切り起こした切起部から形成されている、請求項１の熱交換器。
  3. 前記熱交換器がチューブとコルゲートフィンとが交互に積層された積層型熱交換器からなる、請求項１または２の熱交換器。
  4. 前記熱交換器が車両用空調装置の冷凍サイクルの熱交換器からなる、請求項１ないし３のいずれかに記載の熱交換器。
  5. 前記熱交換器が放熱用熱交換器である、請求項１ないし４のいずれかに記載の熱交換器。
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