JP2506701B2 - フイン付熱交換器 - Google Patents

フイン付熱交換器

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JP2506701B2 JP61299557A JP29955786A JP2506701B2 JP 2506701 B2 JP2506701 B2 JP 2506701B2 JP 61299557 A JP61299557 A JP 61299557A JP 29955786 A JP29955786 A JP 29955786A JP 2506701 B2 JP2506701 B2 JP 2506701B2
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薫 加藤
文俊 西脇
尚夫 楠原
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、冷凍・空調用装置に広く用いられている、
冷媒と空気等の流体間で熱の授受を行う蒸発器用フィン
付熱交換器に関するものである。
従来の技術 近年、ヒートポンプ式空気調和機の普及率が増大して
きているが、これは、冷房運転時は、室内熱交換器を蒸
発器として、室外熱交換器を凝縮器として用い、暖房運
転時には、逆に、室内熱交換器を凝縮器として、室外熱
交換器を蒸発器として用いるものである。従来、この種
の蒸発器用フィン付熱交換器は、第5図に示すように、
一定間隔で平行に並べられたフィン1と、このフィン1
に直角に挿通された伝熱管2とからなり、気流3がフィ
ン1間を流れて、伝熱管2内部を流れる冷媒と熱交換を
行う構成である。更に、この様な蒸発器用フィン付熱交
換器では小型,高性能化を図るべく、空気側の熱伝達率
を向上せしめて、空気側の熱抵抗を低下させる工夫がな
されている。
第6図及び第7図は、この様な蒸発器用フィン付熱交
換器の従来例を示したものである。第6図は平面図、第
7図は第6図のX−X断面図である。フィン4には、千
島配列された伝熱管5間に気流と対向する二側辺部を開
口した切り起し6及び6′が設けられている。この蒸発
器用フィン付熱交換器に於いて伝熱管5の内部にはフロ
ン等の冷媒が循環しており、その熱は伝熱管5からフィ
ンカラ7を介して、フィン4及び切り起し6,6′へ伝わ
る。一方、ファン等によって送られる気流8は平板フィ
ン4間を通過するが、その際、温度の異なるフィン4や
切り起し6,6′及び伝熱管5表面と熱の授受を行う。特
に、切り起し6,6′の各々には薄い温度境界層が形成さ
れ、いわゆる境界層前縁効果によって、冷媒と空気との
熱交換の効率向上を図っている。
発明が解決しようとする問題点 前述の従来例は、フィン4に切り起し6,6′を有する
スリットフィンと称せられるもので、凝縮器として機能
する場合の伝熱性能はかなり良く、フィン表面に加工を
施していないフラットフィンと比較すると、フィン表面
の熱抵抗が約20〜30%低下する。
しかしながら、暖房運転時には、室外熱交換器は蒸発
器として機能することになり、外気温が低下し、フィン
4あるいは伝熱管5の表面温度が0℃以下になると第8
図に示すように着霜が生じる。即ち、境界層前縁効果の
ある部分から霜層8が形成される。そして、更に、運転
を継続すると、境界層前縁効果の大きい気流上流側に於
いて、フィン4の基板部9と切り起し6との隙間部が霜
層8によって早期に閉塞され、通風抵抗の増大と共に通
風量の低下が生じ、熱交換量が早期に大幅低下するため
に、気流下流側に設けられた切り起し6′に付着する霜
量が少ないのにも拘らず、除霜運転に入らなければなら
ず、即ち、気流下流側の切起し6′が有効に機能せず、
また、除霜運転の頻度が多いために室内の快適性を疎外
するという問題点を有していた。また、このことを防ぐ
ために、切り起し6の高さを高く、即ち、平板フィン4
のピッチを大きくすれば、同一能力を得るためには熱交
換器全体が大きくなってしまい、小型化が図れないとい
う問題点を有していた。
そこで本発明は、上記問題点に鑑み、フィン表面形状
を工夫することによって、高効率化をはかると共に、伝
熱管径の工夫をも加えて、蒸発器用フィン付熱交換器の
着霜時の性能向上、即ち、着霜による通風抵抗の増大を
抑えて長時間暖房能力を維持することを目的とする。
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決する本発明の技術的手段は、一定間
隔で平行に並べられ、相互間を気体が流動するフィン
と、前記フィンを貫通し内部を流体が流動する、気流方
向に3列以上複数列配置された伝熱管とから構成され、
前記伝熱管径が気流上流側ほど小さく、気流方向の伝熱
管間隔が上流側ほど大きく、かつ、気流方向と直交する
方向のフィンの伝熱管間部分が、気流上流側より下流側
に向かって、上流側が平坦状、中ほどが波形状あるいは
突起状、そして下流側が切り起し形状で構成されている
ものである。
作用 この技術的手段による作用は次のようになる。
蒸発器として用いて着霜する場合、気流上流側のフィ
ン前縁部や伝熱管周囲部に集中して霜層が発達するが、
伝熱管径が気流上流側ほど小さく設けられているため、
気流上流側のフィン前縁部の総括熱伝達率がそれほど高
くならなく、従って、着霜量が抑えられる。また、気流
上流側の管径の小さい伝熱管周囲に着霜しても気流通風
路が十分確保される。そして、湿分を含んだ空気が気流
下流側へ、即ち、平坦部から波形状部、あるいは突起部
切り起し部と次第に熱伝達が高いフィン部分を通過する
際に各部分にて徐々に着霜していくため、全体的にほぼ
均一な着霜が生じる。その結果、着霜早期における、霜
による目詰り、通風抵抗の増大及び、通風量の低下が抑
えられ、長時間暖房能力が維持できる。
また、結露する場合、気流方向の伝熱管間隔が、結露
しやすい上流側ほど大きいため、凝縮水が気流方向の伝
熱管間に滞留して風路を閉塞することがない。その結
果、結露時の通風抵抗増大、通風量の低下が抑えられ、
熱交換能力を維持できる。
実 施 例 以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明す
る。
第1図及び第2図は本発明の一実施例の蒸発器用フィ
ン付熱交換器であり、第1図はその平面図、第2図は第
1図のY−Y断面図である。また、第3図は着霜時の平
面図、第4図は着霜時のZ−Z平面図である。10は一定
間隔で平行に並べられフィンで、11a,11b及び11cはフィ
ン10に挿通された伝熱管であり、その周囲にバーリング
加工されたフィンカラー12が嵌合されている。伝熱管11
a,11bの内部は冷媒が流動しており、その冷媒の有する
熱は、伝熱管11、フィンカラー12、フィン10、フィン10
上に設けられた波形状部13及び、切り起し部14へと順次
伝えられる。一方、空気流は、フィン10間を通過する際
に、冷媒から伝えられた熱を、空気の接する面を介して
間接的に交換する。
伝熱管11は、気流方向15の上流側ほど管径が小さく、
即ち、気流方向15及びそれに直角な方向の伝熱管間隔Ph
及びPdが、上流側ほど大きく設けられている。そして、
伝熱管11間のフィン10上には、気流上流側より、平坦
部、波形状部13及び切り起し部14が設けられている。
次に、この一実施例の構成における作用を説明する。
まず、この蒸発器用フィン付熱交換器が蒸発器として
機能し、蒸発温度が0℃以下になった場合は、着霜が生
じ、第3図及び第4図に示すように、気流上流側のフィ
ン10の前縁部や伝熱管11の周囲に霜層16が生じるが、気
流最上流側の伝熱管11aの管径は最も小さいため、フィ
ン10の前縁部におけるフィン効率は管径が大きい場合よ
り低くなるため前縁部の総括熱伝達率はそれほど高くな
らなく、従って、霜層16の発達が抑えられる。また、伝
熱管11aの周囲に着霜しても通風路が十分確保されてい
る。そして、湿分を含んだ空気が気流下流側へ、即ち、
平坦部から波形状部13、切り起し部14と次第に熱伝達率
が高い部分を通過する際に、それぞれの部分で徐々に着
霜していくため全体的にほぼ均一な着霜状態となる。そ
の結果、着霜早期に於ける、霜による目詰り、通風抵抗
の増大及び通風量の低下が抑えられ、長時間暖房能力を
維持できる。
また、蒸発温度が0℃以上で、かつ、空気の露点以下
の場合には、結露が生じるが、気流方向15の伝熱管間隔
Pdが結露しやすい上流側ほど大きいため、凝縮水が伝熱
管10間に滞留して風路を閉塞することがない。その結
果、結露時の通風抵抗増大、通風量の低下が抑えられ、
熱交換能力を維持できる。
発明の効果 以上のように本発明は、伝熱管径を気流上流側ほど小
さくし、かつ、フィンの伝熱管部分を気流上流側から平
坦状、波形状、あるいは突起状そして、切り起し形状で
構成することにより、蒸発器として機能する場合、着霜
早期における、霜により目詰り、通風抵抗の増大、及び
通風量の低下が抑えられ、長時間暖房能力を維持するこ
とができると共に、気流方向の伝熱管間隔が上流側ほど
大きいため、結露時の通風抵抗の増大、通風量の低下が
抑えられ、熱交換能力を維持できるとともに、フィン基
盤平面での熱交換のみでなく、波形状部分表面から剥離
した気流を切り起しのスリットにより熱交換できるの
で、熱交換器全体としての熱伝達率を非常に大きくで
き、しかも、切り起しを設けることにより生じる強度の
低下を、波形状あるいは突起状の部分を形成することに
よりリブとしての補強効果を得ることができ、熱交換器
の耐久性,信頼性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例による蒸発器用フィン付熱交
換器の要部平面図、第2図は第1図のY−Y断面図、第
3図は第1図の着霜時の状態を示す平面図、第4図は第
2図の着霜時の状態を示す断面図、第5図は従来の蒸発
器用フィン付熱交換器の斜視図、第6図は第5図の要部
平面図、第7図は第6図のX−X断面図、第8図は第6
図の着霜時のX−X断面図である。 10……フィン、11a,11b,11c……伝熱管、13……波形状
部、14……切り起し部、15……気流方向。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤本 真嗣 東大阪市高井田本通3丁目22番地 松下 冷機株式会社内 (72)発明者 加藤 薫 東大阪市高井田本通3丁目22番地 松下 冷機株式会社内 (72)発明者 西脇 文俊 門真市大字門真1006番地 松下電器産業 株式会社内 (72)発明者 楠原 尚夫 門真市大字門真1006番地 松下電器産業 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−159094(JP,A) 特開 昭61−36698(JP,A) 特開 昭61−27493(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一定間隔で平行に並べられ、相互間を気体
    が流動するフィンと、前記フィンを貫通し内部を流体が
    流動する、気流方向に3列以上複数列配置された伝熱管
    とから構成され、前記伝熱管径が気流上流側ほど小さ
    く、気流方向の伝熱管間隔が上流側ほど大きく、かつ、
    気流方向と直交する方向のフィンの伝熱管間部分が、気
    流上流側が平坦状、中ほどが波形状あるいは突起状、そ
    して気流下流側が切り起し形状である蒸発器用フィン付
    熱交換器。
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KR100220723B1 (ko) * 1996-12-30 1999-09-15 윤종용 공기조화기의 열교환기
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JPS61159094A (ja) * 1984-12-27 1986-07-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd フイン付熱交換器

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